JP2008047199A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】別途、偏光変換素子を用いることなく、簡素な構成にて、２つの対物レンズにレーザ光を導くことができる光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】半導体レーザ１０１から出射されたレーザ光は、λ／４板１０３にて円偏光に変換された後、分光ミラー１０４に入射される。入射された円偏光のレーザ光は、偏光ミラー面１０４ａによって、その半分（Ｓ偏光成分）がＹ軸方向に反射される。偏光ミラー面１０４ａを透過した残り半分のレーザ光（Ｐ偏光成分）は、ミラー面１０４ｂによって、Ｙ軸方向に反射される。これらレーザ光は、立ち上げミラー１０８、１０９を介してＨＤ用対物レンズ１１１とＢＤ用対物レンズ１１２に入射される。各対物レンズを経由した反射光は、偏光性回折素子１１５によって分離され、光検出器１１６上の異なる位置に照射される。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ピックアップ装置に関するものであり、特に、２つ以上の対物レンズが配された互換型の光ピックアップ装置に用いて好適なものである。

基板厚の異なる数種のディスクに対応可能な互換型光ピックアップでは、２つ以上の対物レンズを用いる方式が考えられる。この場合、レーザ光を何れの対物レンズに導くかを適宜設定できる構成が光学系内に必要となる。この構成として、たとえば、以下の特許文献１、２に示す構成を用いることができる。

図１１に、特許文献１、２に記載の構成例を示す。図において、１は半導体レーザ、２はコリメータレンズ、３は偏光変換素子、４は偏光ビームスプリッタ、５はミラー、６はλ／４波長板、７は第１の対物レンズ、８は第２の対物レンズ、９は光検出系である。

半導体レーザ１から出射されたレーザ光は、コリメータレンズ２で平行光とされた後、偏光変換素子３によって偏光方向が調整される。レーザ光の偏光方向が第１の方向にあるとき、レーザ光は、偏光ビームスプリッタ４にて、第１の対物レンズ７に向かう方向に反射される。また、レーザ光の偏光方向が第１の方向に直交する第２の方向にあるとき、レーザ光は、偏光ビームスプリッタ４を透過し、ミラー５を介して、第２の対物レンズ８に入射される。このように、偏光変換素子３によってレーザ光の偏光方向を第１の方向と第２の方向の間で切り替えることにより、レーザ光が入射される対物レンズが変更される。
特開平９−２１２９０５号公報 特開２００１−３４４８０３号公報

しかし、上記従来の構成例では、別途、偏光変換素子３が必要であるため、光学系のコストが上昇するとの問題が生じる。また、使用するレーザ光を切り替えるために偏光変換素子３を随時切り替えなければならず、このため、偏光変換素子３をアクティブに制御するための構成がドライブ側に必要となる。

また、この構成例では、それぞれの対物レンズを経由したレーザ光が、互いの光軸が一致する状態で光検出器系９に入射されるため、別途、光軸を分離する手段を配さない限り、これら２つのレーザ光が同一のセンサーパターン上に導かれることとなる。この場合、再生に用いない方のレーザ光は不要光となり、再生信号に悪影響を及ぼす惧れがある。

本発明は、このような問題を解消するためになされたものであり、簡素な構成にて、２つの対物レンズにレーザ光を導くことができ、且つ、これら２つの対物レンズを経由したディスクからの反射光を対応するセンサーパターンに円滑に導くことができる光ピックアップ装置を提供することを課題とする。

上記課題に鑑み本発明は、以下の特徴を有する。

請求項１の発明は、光ピックアップ装置において、レーザ光を出射する光源と、前記レーザ光を円偏光に変換する第１のλ／４板と、円偏光に変換された前記レーザ光が入射される偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタにて反射された前記レーザ光を記録媒体上に収束させる第１の対物レンズと、前記偏光ビームスプリッタを透過した前記レーザ光を記録媒体上に収束させる第２の対物レンズと、前記第１の対物レンズと前記偏光ビームスプリッタの間に配された第２のλ／４板と、前記第２の対物レンズと前記偏光ビームスプリッタの間に配された第３のλ／４板と、前記記録媒体によって反射された前記レーザ光を受光する光検出器と、前記偏光ビームスプリッタと前記第２のλ／４板の間の光路、前記偏光ビームスプリッタと前記第３のλ／４板の間の光路および前記偏光ビームスプリッタと前記光検出器の間の光路のうち何れか一つの光路に配された偏光性回折素子とを有することを特徴とする。

請求項２の発明は、光ピックアップ装置において、レーザ光を出射する光源と、前記レーザ光を円偏光に変換する第１のλ／４板と、円偏光に変換された前記レーザ光が入射される偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタを透過した前記レーザ光を前記偏光ビームスプリッタによって反射されたレーザ光の進行方向と同一方向に反射するミラーと、前記偏光ビームスプリッタにて反射された前記レーザ光を記録媒体上に収束させる第１の対物レンズと、前記ミラーにて反射された前記レーザ光を記録媒体上に収束させる第２の対物レンズと、前記第１の対物レンズと前記偏光ビームスプリッタの間に配された第２のλ／４板と、前記第２の対物レンズと前記偏光ビームスプリッタの間に配された第３のλ／４板と、前記記録媒体によって反射された前記レーザ光を受光する光検出器と、前記偏光ビームスプリッタと前記第２のλ／４板の間の光路、前記偏光ビームスプリッタと前記第３のλ／４板の間の光路および前記偏光ビームスプリッタと前記光検出器の間の光路のうち何れか一つの光路に配された偏光性回折素子とを有することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２に記載の光ピックアップ装置において、前記偏光ビームスプリッタにて反射された前記レーザ光と前記ミラーにて反射された前記レーザ光を前記第１および第２の対物レンズの方向に反射する立ち上げミラーをさらに備えることを特徴とする。

請求項４の発明は、光ピックアップ装置において、レーザ光を出射する光源と、前記レーザ光を円偏光に変換する第１のλ／４板と、円偏光に変換された前記レーザ光が入射される偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタによって反射された前記レーザ光を前記偏光ビームスプリッタを透過したレーザ光の進行方向と同一方向に反射するミラーと、前記偏光ビームスプリッタを透過した前記レーザ光を記録媒体上に収束させる第１の対物レンズと、前記ミラーにて反射された前記レーザ光を記録媒体上に収束させる第２の対物レンズと、前記第１の対物レンズと前記偏光ビームスプリッタの間に配された第２のλ／４板と、前記第２の対物レンズと前記偏光ビームスプリッタの間に配された第３のλ／４板と、前記記録媒体によって反射された前記レーザ光を受光する光検出器と、前記偏光ビームスプリッタと前記第２のλ／４板の間の光路、前記偏光ビームスプリッタと前記第３のλ／４板の間の光路および前記偏光ビームスプリッタと前記光検出器の間の光路のうち何れか一つの光路に配された偏光性回折素子とを有することを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項４に記載の光ピックアップ装置において、前記偏光ビームスプリッタを透過した前記レーザ光と前記ミラーにて反射された前記レーザ光を前記第１および第２の対物レンズの方向に反射する立ち上げミラーをさらに備える、
ことを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項２ないし５の何れか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記偏光ビームスプリッタと前記ミラーは、一体的に形成されていることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項１ないし６の何れか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記第１のλ／４板は、前記偏光ビームスプリッタにおけるＰ偏光とＳ偏光の分光比が１：１となるよう調整されていることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項１ないし６の何れか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記第１のλ／４板は、前記偏光ビームスプリッタにおけるＰ偏光とＳ偏光の分光比が不均衡となるよう調整されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、第１のλ／４板による光学作用によって、レーザ光が円偏光の状態で偏光ビームスプリッタに入射される。このため、レーザ光は、偏光ビームスプリッタにおけるＰ偏光とＳ偏光の分光比に応じて透過および反射される。従って、第１の対物レンズと第２の対物レンズには、光源から出射されたレーザ光が、偏光ビームスプリッタにおけるＰ偏光とＳ偏光の分光比に応じて振り分けられる。

このように、請求項１の発明によれば、第１のλ／４板と偏光ビームスプリッタによる光学作用によって、レーザ光が第１の対物レンズと第２の対物レンズに振り分けられるため、別途、偏光変換素子を配する必要がない。なお、λ／４板は偏光変換素子に比べかなり安価であるため、請求項１の発明のように、別途、第１のλ／４板を用いても、上記従来例に比べ、光学系のコストを抑制することができる。また、請求項１の発明によれば、上記従来例のように偏光変換素子をアクティブに制御する必要がないため、ドライブ側の負担を軽減できる。

さらに、請求項１の発明によれば、偏光性回折素子によって、第１の対物レンズを経由したディスクからの反射光と、第２の対物レンズを経由したディスクからの反射光が光検出器上で分離されるため、一方の対物レンズを用いて記録再生を行っているときに、当該対物レンズを経由した反射光を受光するセンサに、他方の対物レンズを経由した反射光が入射されることを回避でき、もって、安定した記録再生動作を実現できる。

また、請求項２の発明によれば、上記請求項１の発明と同様、第１のλ／４板と偏光ビームスプリッタによる光学作用によって、レーザ光が第１の対物レンズと第２の対物レンズに振り分けられるため、別途、偏光変換素子を配する必要がない。このため、上記請求項１の発明と同様、光学系のコストを抑制することができ、また、ドライブ側の負担を軽減することができる。また、偏光性回折素子を配したことにより、一方の対物レンズを用いて記録再生を行っているときに、当該対物レンズを経由した反射光を受光するセンサに、他方の対物レンズを経由した反射光が入射されることを回避でき、安定した記録再生動作を実現できる。

加えて、請求項３の発明によれば、光源から立ち上げミラーまでの光学系を、第１および第２の対物レンズの光軸に直交する平面上に配置することができるため、光ピックアップ装置の薄型化を図ることができる。

また、請求項４の発明によれば、上記請求項１、２の発明と同様、第１のλ／４板と偏光ビームスプリッタによる光学作用によって、レーザ光が第１の対物レンズと第２の対物レンズに振り分けられるため、別途、偏光変換素子を配する必要がない。このため、上記請求項１、２の発明と同様、光学系のコストを抑制することができ、また、ドライブ側の負担を軽減することができる。また、偏光性回折素子を配したことにより、一方の対物レンズを用いて記録再生を行っているときに、当該対物レンズを経由した反射光を受光するセンサに、他方の対物レンズを経由した反射光が入射されることを回避でき、安定した記録再生動作を実現できる。

加えて、請求項５の発明によれば、上記請求項３の発明と同様、光源から立ち上げミラーまでの光学系を、第１および第２の対物レンズの光軸に直交する平面上に配置することができるため、光ピックアップ装置の薄型化を図ることができる。

さらに、請求項６の発明のように、偏光ビームスプリッタとミラーを一体化すれば、部品点数を削減することができ、光学系の簡素化と、光学部品の配置の容易化を図ることができる。

また、請求項７の発明によれば、光源からのレーザ光が第１の対物レンズと第２の対物レンズに均等に分配される。この場合、第１のλ／４板は、偏光ビームスプリッタに対しレーザ光が円偏光にて入射されるよう調整される。この発明によれば、各対物レンズからのレーザ光を用いて記録および再生を行う場合に、限られた出力範囲のレーザ光を各対物レンズに円滑に分配することができる。

また、請求項８の発明によれば、光源からのレーザ光が第１の対物レンズと第２の対物レンズに不均衡に分配される。この場合、第１のλ／４板は、偏光ビームスプリッタに対しレーザ光が楕円偏光にて入射されるよう調整される。ここで、不均衡の程度は、以下のような観点から調整される。

たとえば、一方の対物レンズを記録用に用い、他方は再生専用に用いる場合、記録に用いる方の対物レンズにより多く、光源からのレーザ光を分配するのが好ましい。また、２つの対物レンズを共に再生専用に用いる場合でも、対物レンズの有効径や開口数の違い等によって、レーザ光の利用効率に差が生じ、その結果、記録媒体上のスポット光量に差が生じる場合がある。この場合にも、スポット光量を適正化するために、各対物レンズに分配されるレーザ光の光量を調整するのが好ましい。なお、スポット光量のアンバランスは、偏光ビームスプリッタから各対物レンズまでの間の光路に配された光学素子の違いによっても生じる。したがって、この場合にも、スポット光量を適正化するために、各対物レンズに分配されるレーザ光の光量を調整するのが好ましい。さらに、記録・再生に必要とされるレーザパワーは記録媒体毎に相違する場合があり、このような場合にも、各記録媒体に適正なパワーのレーザ光を照射するために、各対物レンズに分配されるレーザ光の光量を調整する必要がある。

請求項８の発明における「Ｐ偏光とＳ偏光の分光比の不均衡」は、このような観点から、各対物レンズに適正パワーのレーザ光が分配されるよう調整される。たとえば、記録・再生に必要とされるレーザパワーが記録媒体毎に相違する場合には、対応する記録媒体に必要とされるレーザパワーの最大値を第１および第２の対物レンズについて設定し、第１の対物レンズに設定されたレーザパワーの最大値と第２の対物レンズに設定されたレーザパワーの最大値の比に等しくなるよう、Ｐ偏光とＳ偏光の分光比を設定する。もちろん、これ以外のファクターをも併せて勘案する場合には、それに応じて、さらに、Ｐ偏光とＳ偏光の分光比が調整される。

請求項８の発明によれば、このようにＰ偏光とＳ偏光の分光比を不均衡とすることにより、レーザ光が各対物レンズに対し効率的に分配され、これにより、対象とされる記録媒体に対し適正パワーのレーザ光を照射することができる。

本発明の特徴は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも一つの例示形態であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。

以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。なお、本実施の形態は、基板厚０．６ｍｍのＨＤＤＶＤ（High Definition Digital Versatile Disc）と基板厚０．１ｍｍのＢＤ（ブルーレイディスク）に対応可能な再生専用タイプの互換型光ピックアップ装置に本発明を適用したものである。

まず、図１に実施の形態に係る光ピックアップ装置の光学系を示す。なお、同図には、便宜上、回路側の構成（再生回路３０１、サーボ回路３０２、駆動回路３０３）が併せて示されている。

図示の如く、光ピックアップ装置の光学系は、半導体レーザ１０１と、コリメータレンズ１０２と、λ／４板１０３と、分光ミラー１０４と、液晶素子１０５と、λ／４板１０６、１０７と、立ち上げミラー１０８、１０９と、ホルダー１１０と、ＨＤ用対物レンズ１１１と、ＢＤ用対物レンズ１１２と、対物レンズアクチュエータ１１３と、アナモレンズ１１４と、偏光性回折素子１１５と、光検出器１１６を備えている。

半導体レーザ１０１は、青色波長（４０５ｎｍ程度）のレーザ光を出射する。コリメータレンズ１０２は、半導体レーザ１０１から入射されたレーザ光を平行光に変換する。λ／４板１０３は、コリメータレンズ１０２側から入射されたレーザ光を円偏光に変換する。

分光ミラー１０４は、透光性材料にて形成され、内部に偏光ミラー面１０４ａとミラー面１０４ｂを有している。分光ミラー１０４は、直方体形状を有しており、λ／４板１０３に対向する側面と液晶素子１０５に対向する側面がそれぞれ半導体レーザ１０１から出射されるレーザ光の光軸（同図のＸ軸）とこれに直交する軸（同図のＹ軸）に直交するようにして配置されている。偏光ミラー面１０４ａとミラー面１０４ｂは、それぞれ、半導体レーザ１０１から出射されるレーザ光の光軸に対して４５°傾いた状態で配置されている。

λ／４板１０３から分光ミラー１０４に入射された円偏光のレーザ光は、偏光ミラー面１０４ａによって、その半分（Ｓ偏光成分）がＹ軸方向に反射される。偏光ミラー面１０４ａを透過した残り半分のレーザ光（Ｐ偏光成分）は、ミラー面１０４ｂによって、Ｙ軸方向に反射される。

液晶素子１０５は、駆動回路３０３からの駆動信号に応じて、レーザ光の波面状態を変化させ、光ディスク上および光検出器１１６上の収差を補正する。なお、液晶素子を用いた収差補正（球面収差補正）は、たとえば、特開平１０−２６９６１１号公報に記載されている。

図１の構成例では、分光ミラー１０４側から液晶素子１０５に入射するレーザ光（入射レーザ光）の偏光方向とλ／４板１０６、１０７側から液晶素子に入射するレーザ光（反射レーザ光）の偏光方向が、λ／４板１０６、１０７による作用によって互いに直交する。このため、液晶素子１０５は、入射レーザ光用と反射レーザ光用の２つの液晶素子を重ねて構成される。駆動回路３０３は、再生ＲＦ信号の振幅が最適となるよう、各液晶素子を駆動制御する。

なお、偏光ミラー面１０４ａからλ／４板１０６へと向かうレーザ光（以下、「ＨＤ入射レーザ光」と称する）は、λ／４板１０７からミラー面１０４ｂへと向かうレーザ光（以下、「ＢＤ反射レーザ光」と称する）と偏光方向が一致し、また、λ／４板１０６から偏光ミラー面１０４ａへと向かうレーザ光（以下、「ＨＤ反射レーザ光」と称する）は、ミラー面１０４ｂからλ／４板１０７へと向かうレーザ光（以下、「ＢＤ入射レーザ光」と称する）と偏光方向が一致する。このため、液晶素子１０５を構成する２つの液晶素子のうち、一方（第１の液晶素子）をＨＤ入射レーザ光用とし、他方（第２の液晶素子）をＨＤ反射レーザ光用とすると、ＢＤ入射レーザ光とＢＤ反射レーザ光に対する収差補正は、第１の液晶素子をＢＤ反射レーザ光用として用い、第２の液晶素子をＢＤ入射レーザ光用として用いて行われる。このように、駆動回路３０３は、使用レーザ光がＨＤ用のレーザ光とＢＤ用のレーザ光の何れであるかに応じて、液晶素子１０５を構成する２つの液晶素子に対する制御を切り替える。

λ／４板１０６は、偏光ミラー面１０４ａにて反射されたＨＤ入射レーザ光を円偏光に変換するとともに、ディスクによって反射されたＨＤ反射レーザ光を、ディスクへ入射される際の偏光方向に直交する直線偏光に変換する。これにより、ディスクによって反射されたＨＤ反射レーザ光は、偏光ミラー面１０４ａに対してＰ偏光となり、偏光ミラー面１０４ａを透過して光検出器１１６へと導かれる。

λ／４板１０７は、ミラー面１０４ｂにて反射されたＢＤ入射レーザ光を円偏光に変換するとともに、ディスクによって反射されたＢＤ反射レーザ光を、ディスクへ入射される際の偏光方向に直交する直線偏光に変換する。これにより、ディスクによって反射されたＢＤ反射レーザ光は、偏光ミラー面１０４ａに対してＳ偏光となり、偏光ミラー面１０４ａによって反射されて光検出器１１６へと導かれる。

立ち上げミラー１０８、１０９は、λ／４板１０６、１０７にて円偏光に変換されたＨＤ入射レーザ光およびＢＤ入射レーザ光を対物レンズ１１１、１１２方向（同図のＺ軸方向）に反射する。

ホルダー１１０は、ＨＤ用対物レンズ１１１とＢＤ用対物レンズ１１２を一体的に保持する。ＨＤ用対物レンズ１１１は、青色波長のレーザ光を、基板厚０．６ｍｍのＨＤＤＶＤ上に適正に収束できるよう設計されている。また、ＢＤ用対物レンズ１１２は、青色波長のレーザ光を、基板厚０．１ｍｍのＢＤ上に適正に収束できるよう設計されている。

対物レンズアクチュエータ１１３は、サーボ回路３０２からのサーボ信号に応じて、ホルダー１１０をフォーカス方向およびトラッキング方向に駆動する。これにより、ＨＤ用対物レンズ１１１とＢＤ用対物レンズ１１２はフォーカス方向およびトラッキング方向に一体的に駆動される。なお、対物レンズアクチュエータ１１３には、たとえば、従来周知の電磁駆動方式のアクチュエータが用いられる。

アナモレンズ１１４は、ディスクによって反射されたレーザ光を光検出器１１６上に収束させる。アナモレンズは、集光レンズとシリンドリカルレンズから構成され、ディスクからの反射光に非点収差を導入する。

偏光性回折素子１１５は、ディスクからの反射光のうち、ＢＤ反射レーザ光（Ｓ偏光）には回折作用を付与せず、ＨＤ反射レーザ光（Ｐ偏光）に回折作用を付与して、このレーザ光の進行方向を一定角度だけ変更する。なお、偏光性回折素子１１５の詳細は、追って、図２を参照して説明する。

光検出器１１６は、受光したレーザ光の強度分布から再生ＲＦ信号、フォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号を導出するためのセンサーパターンを有している。光検出器１１６には、ＨＤ反射レーザ光とＢＤ反射レーザ光をそれぞれ個別に受光する２つのセンサーパターンが配されている。各センサからの信号は、再生回路３０１、サーボ回路３０２および駆動回路３０３に出力される。

再生回路３０１は、光検出器１１６から受信したセンサ信号を演算処理して再生ＲＦ信号を導出し、これを復調して再生データを生成する。

サーボ回路３０２は、光検出器１１６から受信したセンサ信号を演算処理してトラッキングエラー信号およびフォーカスエラー信号を導出し、これに基づいてトラッキングサーボ信号およびフォーカスサーボ信号を生成して対物レンズアクチュエータ１１３に出力する。

駆動回路３０３は、上記の如く、再生ＲＦ信号を逐次モニタし、再生ＲＦ信号が最適となるよう、液晶素子１０５にサーボを掛ける。

図２に、偏光性回折素子１１５の構成を示す。なお、同図は、図１における偏光性回折素子１１５をＸ−Ｚ平面に平行な面で切断したときの断面構造である。

図示の如く、偏光性回折素子１１５は、透明基板１１５ａ上に、複屈折材料からなるブレーズ型回折構造１１５ｂを形成し、その上に、ガラス層１１５ｃと、透明基板１１５ｄを形成して構成される。ブレーズ型回折構造１１５ｂは、一定高さの鋸歯状ホログラムが一定ピッチにて形成されたものとなっている。

ここで、ブレーズ型回折構造１１５ｂの屈折率は、レーザ光がＰ偏光およびＳ偏光にて入射するときの屈折率をそれぞれｎｐおよびｎｓとし、ガラスの屈折率をｎ１とすると、ｎｐ≠ｎ１、ｎｓ＝ｎ１となるよう設定されている。したがって、レーザ光がＳ偏光にて偏光性回折素子１１５に入射する場合には、ブレーズ型回折構造１１５ｂの屈折率（ｎｓ）とガラスの屈折率（ｎ１）の間に差が生じず、このため、ブレーズ型回折構造１１５ｂは、回折格子として機能しない。これに対し、レーザ光がＰ偏光にて偏光性回折素子１１５に入射する場合には、ブレーズ型回折構造１１５ｂの屈折率（ｎｐ）とガラスの屈折率（ｎ１）の間に差が生じ、ブレーズ型回折構造１１５ｂは、回折格子として機能する。

なお、複屈折材料を用いた偏光性回折素子の原理については、たとえば、特開２００２−３６５４１６号公報に示されている。

図２に示す偏光性回折素子１１５では、ブレーズ型の回折構造によってレーザ光に回折作用を付与するようにしたため、＋１次光のみ、または、−１次光のみによる回折作用をレーザ光に付与することができ、よって、レーザ光の回折効率を高めることができる。

本実施の形態では、レーザ光がＰ偏光にて偏光性回折素子１１５に入射する場合にのみレーザ光に回折作用が付与されるため、ディスクからの反射光のうち、ＢＤ反射レーザ光（Ｓ偏光）には回折作用が付与されず、ＨＤ反射レーザ光（Ｐ偏光）に回折作用が付与される。したがって、ＨＤ反射レーザ光は、偏光性回折素子１１５を通過する際に一定角度だけ進行方向が変更され、これにより、ＢＤ反射レーザ光とＨＤ反射レーザ光が分離され、光検出器１１６上では、それぞれ異なるセンサーパターン上に照射される。

図３は、光検出器１１６に配されたセンサーパターンと、各センサからの信号を演算処理する演算回路の構成を示す図である。なお、演算回路は、便宜上、２つのセンサーパターンのうち一方についてのみ図示されている。他方のセンサーパターンに対する演算回路も図示のものと同様である。

なお、同図の演算回路は、再生回路３０１、サーボ回路３０２および駆動回路３０３のうち対応する回路上に配置される。あるいは、同図の演算回路を光ピックアップ装置側に配し、再生ＲＦ信号、トラッキングエラー信号およびフォーカスエラー信号を対応する回路に出力するようにしても良い。

図示の如く、光検出器１１６は、Ａ〜Ｄのセンサ領域からなる２つの４分割センサ２０、３０を備えている。ＨＤ反射レーザ光とＢＤ反射レーザ光は、それぞれ、その光軸が、４分割センサ２０、３０の分割線の交差点を貫くようにして、４分割センサ２０、３０上に収束される。図中、オンフォーカス状態における各反射光の集光スポットが点線で示されている。

演算増幅回路２０１は、４分割センサ２０のセンサ領域Ａ〜Ｄから出力される信号（以下、センサ領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄから出力される各信号をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄと記載する）をもとに、（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）の演算増幅を実行し、フォーカスエラー信号ＦＥを生成する。生成されたフォーカスエラー信号ＦＥは、サーボ回路３０２に入力される。

演算増幅回路２０２は、４分割センサ２０のセンサ領域Ａ〜Ｄから出力される信号をもとに、Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄの演算増幅を実行し、再生信号ＲＦを生成する。生成された再生信号ＲＦは再生回路３０１と駆動回路３０３に入力される。

演算増幅回路２０３は、４分割センサ２０のセンサ領域Ａ〜Ｄから出力される信号をもとに、（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）の演算増幅を実行し、トラッキングエラー信号を生成する。生成されたトラッキングエラー信号ＦＥは、サーボ回路３０２に入力される。

なお、本実施の形態では、分光ミラー１０４によって分光された２つのレーザ光がそれぞれＨＤ用対物レンズ１１１とＢＤ用対物レンズ１１２に同時に入射するため、上述の偏光性回折素子１１５が配されていなければ、ＨＤ用対物レンズ１１１を経由したＨＤ反射レーザ光とＢＤ用対物レンズ１１２を経由したＢＤ反射レーザ光が同時に光検出器１１６上の同一位置に導かれてしまう。このため、一方の対物レンズを用いて再生が行われる場合に、他方の対物レンズを経由した不要な反射光が光検出器１１６へと導かれ、この不要な反射光が、再生ＲＦ信号や、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号に悪影響を及ぼす惧れがある。

しかし、本実施の形態では、偏光性回折素子１１５を配したことにより、ＨＤ反射レーザ光とＢＤ反射レーザ光が光検出器１１６上において分離され、各反射光は、それぞれ異なるセンサーパターン上に収束される。よって、本実施の形態では、一方の対物レンズを用いて再生が行われる場合に、当該対物レンズを経由した反射光を受光するセンサーパターンに、他方の対物レンズを経由した不要な反射光が入射することはなく、この不要な反射光が、再生ＲＦ信号や、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号に悪影響を及ぼす惧れはない。

以上、本実施の形態によれば、上記従来例のように偏光変換素子を用いることなく、レーザ光をＨＤ用対物レンズ１１１とＢＤ用対物レンズ１１２に導くことができる。よって、上記従来例に比べ、偏光変換素子を省略することができ、光学系のコストを抑制することができる。また、上記従来例のように偏光変換素子をアクティブに制御する必要がないため、ドライブ側の負担を軽減することができる。

また、上記実施の形態によれば、偏光ミラー面１０４ａとミラー面１０４ｂを分光ミラー１０４内に一体的に配したため、偏光ビームスプリッタとミラーを個別に配置する場合に比べ、光学系の部品点数を削減でき、光学部品の配置の容易化を図ることができる。

また、上記実施の形態によれば、ＨＤ入射レーザ光とＢＤ入射レーザ光を立ち上げミラー１０８、１０９にてＨＤ用対物レンズ１１１とＢＤ用対物レンズ１１２の方向に反射するよう構成したため、半導体レーザ１０１から立ち上げミラー１０８、１０９までの光学部品およびアナモレンズ１１４と光検出器１１６を一つのＸ−Ｙ平面上に配置することができ、もって、光ピックアップ装置の厚み寸法（Ｚ軸方向の寸法）を小さくすることができる。

さらに、本実施の形態によれば、ＨＤ用対物レンズ１１１を経由した反射光とＢＤ用対物レンズ１１２を経由した反射光が光検出器１１６上において分離されるため、一方の対物レンズを用いて再生が行われる場合に、当該対物レンズを経由した反射光を受光するセンサーパターンに、他方の対物レンズを経由した不要な反射光が入射することはなく、この不要な反射光が、再生ＲＦ信号や、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号に悪影響を及ぼす惧れはない。

なお、本発明に係る実施形態は、上記に限定されるものではなく、この他にも、適宜、種々の変更が可能である。

たとえば、上記実施の形態では、液晶素子１０５によって収差補正（球面収差）を行うようにしたが、図４に示すように、ビームエキスパンダ１２３を用いて収差補正を行うようにしても良い。この場合、駆動回路３０３は、再生ＲＦ信号が最良となるよう、ビームエキスパンダ１２３の可動側レンズを駆動するアクチュエータを制御する。

また、図４に示すように、偏光ビームスプリッタ１２１とミラー１２２を個別に配置するようにすることもできる。ただし、この場合は、上記実施の形態のように偏光ミラー面１０４ａとミラー面１０４ｂを分光ミラー１０４内に一体的に配する場合に比べ、光学系の部品点数が増加する。

また、上記実施の形態には、再生専用の互換型光ピックアップ装置に本発明を適用した例を示したが、記録／再生用の互換型光ピックアップ装置に本発明を適用することもできる。

図５に、この場合の光学系を示す。この光学系では、図１に比べ、回折格子１３１が追加されている。

回折格子１３１は、半導体レーザ１０１から出射されたレーザ光を３ビームに分割する。図４の構成例では、トラッキングエラー信号の生成手法として、たとえば、ＤＰＰ（Differential Push- Pull）法が採用される。

なお、液晶素子１０５には、球面収差の他、コマ収差を補正するための電極パターンを配置しても良い。液晶素子を用いたコマ収差補正は、たとえば、特開平１０−２８９４６５号公報に記載されている。

図６は、光検出器１１６上のセンサーパターンと、演算回路の構成を示す図である。なお、演算回路は、便宜上、２組のセンサーパターンのうち一方についてのみ図示されている。他方の組のセンサーパターンに対する演算回路も図示のものと同様である。

なお、同図の演算回路は、トラッキングエラー信号の生成手法としてＤＰＰ法を用いた場合のものである。この演算回路は、再生回路３０１、サーボ回路３０２および駆動回路３０３のうち対応する回路上に配置される。あるいは、同図の演算回路を光ピックアップ装置側に配し、再生ＲＦ信号、トラッキングエラー信号およびフォーカスエラー信号を対応する回路に出力するようにしても良い。

図示の如く、光検出器１１６は、Ａ〜Ｄのセンサ領域からなる４分割センサ２０ａ、３０ａと、ＥおよびＦのセンサ領域からなる２分割センサ２０ｂ、３０ｂと、ＧおよびＨのセンサ領域からなる２分割センサ２０ｃ、３０ｃを備えている。このうち、４分割センサ２０ａ、３０ａは、回折格子１３１によって分割された３ビームのうちメインビームを受光する。また、２分割センサ２０ｂ、３０ｂは、ディスク上においてメインビームよりもトラック走査方向に先行するサブビーム（先行サブビーム）を受光し、２分割センサ２０ｃ、３０ｃは、ディスク上においてメインビームよりもトラック走査方向に遅れたサブビーム（後行サブビーム）を受光する。

演算増幅回路２０１は、４分割センサ２０ａのセンサ領域Ａ〜Ｄから出力される信号（以下、センサ領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄから出力される各信号をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄと記載する）をもとに、（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）の演算増幅を実行し、フォーカスエラー信号ＦＥを生成する。生成されたフォーカスエラー信号ＦＥは、サーボ回路３０２に入力される。

演算増幅回路２０２は、４分割センサ２０ａのセンサ領域Ａ〜Ｄから出力される信号をもとに、Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄの演算増幅を実行し、再生信号ＲＦを生成する。生成された再生信号ＲＦは再生回路３０１と駆動回路３０３に入力される。

演算増幅回路２０３は、４分割センサ２０ａのセンサ領域Ａ〜Ｄから出力される信号をもとに、（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）の演算増幅を実行し、信号ＭＰＰを生成する。

演算増幅回路２０４は、２分割センサ２０ｂのセンサ領域Ｅ、Ｆから出力される信号（以下、センサ領域Ｅ、Ｆから出力される各信号をＥ、Ｆと記載する）と、２分割センサ２０ｃのセンサ領域Ｇ、Ｈから出力される信号（以下、センサ領域Ｇ、Ｈから出力される各信号をＧ、Ｈと記載する）をもとに、（Ｅ＋Ｇ）−（Ｆ＋Ｈ）の演算増幅を実行し、信号ＳＰＰを生成する。

アンプ回路２０５は、演算増幅回路２０４にて生成された信号ＳＰＰを、予め設定された倍率にて増幅する。

演算増幅回路２０６は、演算増幅回路２０３にて生成された信号ＭＰＰから演算増幅回路２０４にて生成された信号ＳＰＰを減算し、トラッキングエラー信号ＴＥを生成する。生成されたトラッキングエラー信号ＴＥは、サーボ回路３０２に入力される。

この構成例においても、上記図１および図４の場合と同様、偏光性回折素子１１５が配されることにより、一方の対物レンズを用いて記録再生が行われる際に、当該対物レンズを経由した反射光を受光するセンサーパターンに対して、他方の対物レンズを経由した不要な反射光が入射されるのを防止できる。よって、円滑な記録再生動作を実現することができる。

なお、ＨＤ入射レーザ光とＢＤ入射レーザ光のうち一方のみを記録用に用い、他方は再生専用に用いる場合には、偏光ミラー面１０４ａにおけるＰ偏光とＳ偏光の分光比を、記録に用いるレーザ光の強度が高くなるよう設定すればよい。たとえば、ＢＤ入射レーザ光にて記録を行い、ＨＤ入射レーザ光は再生専用とする場合には、偏光ミラー面１０４ａの分光比を、Ｐ偏光：Ｓ偏光＝８：２に設定する。これにより、半導体レーザ１０１の出力限界範囲内で、ＢＤ入射レーザ光のパワーを効果的に高めることができる。

なお、偏光ミラー面１０４ａにおける分光比は、図７に示す如く、偏光ミラー面１０４ａに対しレーザ光を楕円偏光で入射させることにより調整することができる。同図中央のように、偏光ミラー面１０４ａに対しレーザ光が円偏光で入射すると、偏光ミラー面１０４ａにおける分光比は１：１となる。同図中央の状態から、レーザ光軸を軸としてλ／４板１０３を回転させ、偏光ミラー面１０４ａに対しレーザ光を楕円偏光で入射させると、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分の比率が変化し、その結果、偏光ミラー面１０４ａにおける分光比が不均衡となる。同図の場合、両端に示す楕円偏光の状態でレーザ光を偏光ミラー面１０４ａに入射させると、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分の比率がＰ偏光：Ｓ偏光＝８：２となり、その結果、半導体レーザ１０１からのレーザ光は、その８０％が偏光ミラー面１０４ａを透過し、残り２０％は、偏光ミラー面１０４ａによって反射される。これにより、半導体レーザ１０１から出射されるレーザ光の８０％をＢＤ用対物レンズ１１２に入射させることができる。

なお、ＢＤとＨＤとで記録・再生に必要なレーザパワーが相違する場合も、上記と同様、偏光ミラー面１０４ａに入射するレーザ光を楕円偏光として、ＨＤ用対物レンズ１１１とＢＤ用対物レンズ１１２に入射するレーザ光の強度を調整するようにすればよい。たとえば、ＨＤ（再生専用、追記型、書き換え可能型、単一記録層型、複数記録層）に要するレーザパワーの最大値がＰｗ１、ＢＤ（再生専用、追記型、書き換え可能型、単一記録層型、複数記録層）に要するレーザパワーの最大値がＰｗ２である場合、ＨＤ用対物レンズ１１１とＢＤ用対物レンズ１１２に入射するレーザ光の強度がＨＤ：ＢＤ＝Ｐｗ１：Ｐｗ２となる楕円偏光にて、偏光ミラー面１０４ａに対しレーザ光を入射させる。

ところで、上記実施の形態では、偏光ミラー面１０４ａを透過したレーザ光をミラー面１０４ｂにて反射するようにしたが、偏光ミラー面によって反射されたレーザ光をミラー面によって反射するようにすることもできる。

図８は、この場合の光学系の構成例を示す図である。

この光学系では、分光ミラー１０４に入射されたレーザ光のうち、偏光ミラー面１０４ａによって反射されたレーザ光（Ｓ偏光成分）がミラー面１０４ｂによってＹ軸方向に反射される。このレーザ光は、λ／４板１０７にて円偏光に変換された後、立ち上げミラー１０９によってＺ軸方向に反射され、ＢＤ用対物レンズ１１２に入射される。偏光ミラー面１０４ａを透過したレーザ光は、λ／４板１０６にて円偏光に変換された後、立ち上げミラー１０８によってＺ軸方向に反射され、ＨＤ用対物レンズ１１１に入射される。

図８の構成例においても、上記図１ないし図５の場合と同様の効果を奏することができる。なお、図８の構成例では、ＢＤ反射レーザ光がＰ偏光にて偏光性回折素子１１５に入射されるため、上記図１の場合と異なり、ＢＤ反射レーザ光の進行方向が偏光性回折素子１１５によって変更される。図８の構成例において、ＨＤ反射レーザ光の進行方向を変更する場合には、図２に示すブレーズ型回折構造１１５ｂを、ｎｓ≠ｎ１、ｎｐ＝ｎ１となる複屈折材料から構成すれば良い。

なお、図１ないし図８の構成例では、半導体レーザ１０１からのレーザ光をＸ軸方向から偏光ミラー面１０４ａまたは偏光ビームスプリッタ１２１に入射させ、これにより分割されたレーザ光を、立ち上げミラー１０８、１０９にてＨＤ用対物レンズ１１１およびＢＤ用対物レンズ１１２の方向（Ｚ軸方向）に反射するようにしたが、図９に示すように、偏光ミラー面１０４ａとミラー面１０４ｂによって反射されたレーザ光を、立ち上げミラー１０８、１０９を介することなく、直接、ＨＤ用対物レンズ１１１およびＢＤ用対物レンズ１１２に入射させるよう構成することもできる。ただし、この場合には、Ｚ軸方向に、アナモレンズ１１４と光検出器１１６の配置スペースが必要となるため、上記実施の形態に比べ、光ピックアップ装置の薄型化が阻害される。

また、図１ないし図９の構成例では、偏光性回折素子１１５をアナモレンズ１１４と光検出器１１６の間に配したが、図１０に示すように、液晶素子１０５とλ／４板１０６の間に偏光性回折素子１４０を配することもできる。

この場合、液晶素子１０５からλ／４板１０６に向かうＨＤ入射レーザ光は、Ｓ偏光となっているため、偏光性回折素子１４０による回折作用を受けず、λ／４板１０６から液晶素子１０５に向かうＰ偏光のＨＤ反射レーザ光に対して偏光性回折素子１４０による回折作用が付与される。この場合も、ＨＤ反射レーザ光の進行方向が偏光性回折素子１４０によって変更され、光検出器１１６上におけるＨＤ反射レーザ光とＢＤ反射レーザ光の照射位置が相違するようになる。

なお、ＢＤ反射レーザ光の進行方向を変更する場合には、液晶素子１０５とλ／４板１０７の間に偏光性回折素子を配すればよい。ただし、この場合には、Ｓ偏光のレーザ光に回折作用を付与する関係から、図２に示すブレーズ型回折構造１１５ｂを、ｎｓ≠ｎ１、ｎｐ＝ｎ１となる複屈折材料から構成する必要がある。

ところで、上記実施の形態では、ＨＤ用対物レンズ１１１とＢＤ等対物レンズ１１２にそれぞれ青色波長のレーザ光を入射させるようにしたが、各対物レンズに入射させるレーザ光は、これに限定されず、光ピックアップ装置の仕様に応じて適宜変更され得るものである。

なお、本実施の形態では、図２に示す如く、ブレーズ型の回折構造が形成された偏光性回折素子を用いたが、これに代えて、階段状の回折構造が形成された偏光性回折素子を用いるようにしても良い。なお、階段状の回折構造でも、＋１次光、または、−１次光の回折効率を他の次数の光以上に高めることは可能である。ただし、この場合には、回折効率の関係から、不要次数の光が不要光として光検出器に入射され、この不要光が検出信号に悪影響を及ぼす惧れがある。

この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

実施の形態に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図 実施の形態に係る偏光性回折素子の構成を示す図 実施の形態に係る光検出器のセンサーパターンと演算回路を示す図 実施の形態に係る光ピックアップ装置の光学系の変更例を示す図 実施の形態に係る光ピックアップ装置の光学系の変更例を示す図 実施の形態に係る光検出器のセンサーパターンと演算回路を示す図 実施の形態に係る偏光ミラー面における分光比を説明する図 実施の形態に係る光ピックアップ装置の光学系の変更例を示す図 実施の形態に係る光ピックアップ装置の光学系の変更例を示す図 実施の形態に係る光ピックアップ装置の光学系の変更例を示す図 従来例を説明する図

符号の説明

１０１ 半導体レーザ
１０３ λ／４板（第１のλ／４板）
１０４ 分光ミラー
１０４ａ 偏光ミラー面
１０４ｂ ミラー面
１０６ λ／４板（第２のλ／４板）
１０７ λ／４板（第３のλ／４板）
１０８ 立ち上げミラー
１０９ 立ち上げミラー
１１１ ＨＤ用対物レンズ
１１２ ＢＤ用対物レンズ
１１５ 偏光性回折素子
１１６ 光検出器
１２１ 偏光ビームスプリッタ
１２２ ミラー
１４０ 偏光性回折素子

Claims (8)

1. レーザ光を出射する光源と、
   前記レーザ光を円偏光に変換する第１のλ／４板と、
   円偏光に変換された前記レーザ光が入射される偏光ビームスプリッタと、
   前記偏光ビームスプリッタにて反射された前記レーザ光を記録媒体上に収束させる第１の対物レンズと、
   前記偏光ビームスプリッタを透過した前記レーザ光を記録媒体上に収束させる第２の対物レンズと、
   前記第１の対物レンズと前記偏光ビームスプリッタの間に配された第２のλ／４板と、
   前記第２の対物レンズと前記偏光ビームスプリッタの間に配された第３のλ／４板と、
   前記記録媒体によって反射された前記レーザ光を受光する光検出器と、
   前記偏光ビームスプリッタと前記第２のλ／４板の間の光路、前記偏光ビームスプリッタと前記第３のλ／４板の間の光路および前記偏光ビームスプリッタと前記光検出器の間の光路のうち何れか一つの光路に配された偏光性回折素子とを有する、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
2. レーザ光を出射する光源と、
   前記レーザ光を円偏光に変換する第１のλ／４板と、
   円偏光に変換された前記レーザ光が入射される偏光ビームスプリッタと、
   前記偏光ビームスプリッタを透過した前記レーザ光を前記偏光ビームスプリッタによって反射されたレーザ光の進行方向と同一方向に反射するミラーと、
   前記偏光ビームスプリッタにて反射された前記レーザ光を記録媒体上に収束させる第１の対物レンズと、
   前記ミラーにて反射された前記レーザ光を記録媒体上に収束させる第２の対物レンズと、
   前記第１の対物レンズと前記偏光ビームスプリッタの間に配された第２のλ／４板と、
   前記第２の対物レンズと前記偏光ビームスプリッタの間に配された第３のλ／４板と、
   前記記録媒体によって反射された前記レーザ光を受光する光検出器と、
   前記偏光ビームスプリッタと前記第２のλ／４板の間の光路、前記偏光ビームスプリッタと前記第３のλ／４板の間の光路および前記偏光ビームスプリッタと前記光検出器の間の光路のうち何れか一つの光路に配された偏光性回折素子とを有する、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
3. 請求項２に記載の光ピックアップ装置において、
   前記偏光ビームスプリッタにて反射された前記レーザ光と前記ミラーにて反射された前記レーザ光を前記第１および第２の対物レンズの方向に反射する立ち上げミラーをさらに備える、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
4. レーザ光を出射する光源と、
   前記レーザ光を円偏光に変換する第１のλ／４板と、
   円偏光に変換された前記レーザ光が入射される偏光ビームスプリッタと、
   前記偏光ビームスプリッタによって反射された前記レーザ光を前記偏光ビームスプリッタを透過したレーザ光の進行方向と同一方向に反射するミラーと、
   前記偏光ビームスプリッタを透過した前記レーザ光を記録媒体上に収束させる第１の対物レンズと、
   前記ミラーにて反射された前記レーザ光を記録媒体上に収束させる第２の対物レンズと、
   前記第１の対物レンズと前記偏光ビームスプリッタの間に配された第２のλ／４板と、
   前記第２の対物レンズと前記偏光ビームスプリッタの間に配された第３のλ／４板と、
   前記記録媒体によって反射された前記レーザ光を受光する光検出器と、
   前記偏光ビームスプリッタと前記第２のλ／４板の間の光路、前記偏光ビームスプリッタと前記第３のλ／４板の間の光路および前記偏光ビームスプリッタと前記光検出器の間の光路のうち何れか一つの光路に配された偏光性回折素子とを有する、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
5. 請求項４に記載の光ピックアップ装置において、
   前記偏光ビームスプリッタを透過した前記レーザ光と前記ミラーにて反射された前記レーザ光を前記第１および第２の対物レンズの方向に反射する立ち上げミラーをさらに備える、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
6. 請求項２ないし５の何れか一項に記載の光ピックアップ装置において、
   前記偏光ビームスプリッタと前記ミラーは、一体的に形成されている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
7. 請求項１ないし６の何れか一項に記載の光ピックアップ装置において、
   前記第１のλ／４板は、前記偏光ビームスプリッタにおけるＰ偏光とＳ偏光の分光比が１：１となるよう調整されている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
8. 請求項１ないし６の何れか一項に記載の光ピックアップ装置において、
   前記第１のλ／４板は、前記偏光ビームスプリッタにおけるＰ偏光とＳ偏光の分光比が不均衡となるよう調整されている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。

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