JP2007207355A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の光記録媒体に対応し、異なる波長の光ビームそれぞれを回折して所定の回折光を得られるようにする回折手段を備える光ピックアップ装置において、製造コストの上昇を抑制し、全光記録媒体に対して良好な光利用効率で使用できる光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】回折手段１０を形成する第１の回折光学素子８と第２の回折光学素子９は、それぞれ短波長の光ビーム、長波長の光ビームのみを回折して所定の回折光を生じる。第２の回折光学素子９は、印加する電圧の制御により回折機能の有無を切り換え可能となっている。回折光学素子９は、短波長の光ビームが入射する場合には、印加電圧がオフとされ、短波長の光ビームは回折損失を生じない。また、短波長用に形成された第１の回折光学素子８を長波長の光ビームが通過しても、回折損失はほとんど生じない。
【選択図】図４

Description

本発明は、光記録媒体に光ビームを照射して情報の記録や情報の読み取りを可能とする光ピックアップ装置に関し、特に、複数の光記録媒体に対応可能で、光学系中に回折手段が配置される光ピックアップ装置について、光の利用効率の低減を防止できる光学構成に関する。

近年、コンパクトディスク（以下、ＣＤという。）やデジタル多用途ディスク（以下、ＤＶＤという。）といった光記録媒体が普及している。そして、光記録媒体の情報量を増やすために、光記録媒体の高密度化に関する研究が進められ、例えば、高品位のＤＶＤであるＨＤ−ＤＶＤやブルーレイディスク（以下、ＢＤという。）といった高密度化された光記録媒体も実用化されつつある。

このような光記録媒体の記録再生を行うにあたっては、光記録媒体に光ビームを照射して情報の記録や情報の読み取りを可能とする光ピックアップ装置が用いられるが、光記録媒体の種類によって、光ピックアップ装置に用いられる対物レンズの開口数（ＮＡ）や光源の波長が異なってくる。このため、光記録媒体毎に光ピックアップ装置を別々に用いることも考えられるが、１つの光ピックアップ装置で複数種類の光記録媒体について情報の読み取り等が行える方が便利であり、そのような光ピックアップ装置が多く開発されている。

ところで、光ピックアップ装置においては、光源から出射される光ビームの焦点を常に光記録媒体の記録面に合わせ、また、光ビームのスポット位置を光記録媒体上に形成されるトラックに追従させるために、その光学系の構成で、サーボ誤差信号が得られるようにするのが一般的である。

光学系の構成でサーボ誤差信号を得るものとして、例えば特許文献１では、異なる波長を有する複数の光源から出射される光ビームを光記録媒体に導く共通光学経路を備える光ピックアップ装置において、共通光学経路上に、入射した光ビームを回折して回折光を生じる回折光学素子を配置し、この回折光学素子を通過することによって生じる±１次の回折光を用いてトラッキングエラー検出を行い、トラッキング調整を行う構成の光ピックアップ装置を提案している。

このように、サーボ誤差信号の発生を目的に共通光学経路上に回折光学素子を配置する場合、例えば異なる２つの波長の光ビームで回折方向を合わせようとすると、それぞれの波長の光ビームのみを回折して所定の回折光を生じさせる回折光学素子を２枚配置するか、又は、回折光学素子の表と裏とで異なる回折パターンとし、表面で回折される波長の光ビームは裏面では回折されないようにし、裏面で回折される波長の光ビームは表面では回折されないようにする必要がある。

しかし、このような構成とした場合、短波長側の光ビームは、長波長用の回折パターンが設けられた回折光学素子を通過する際に、長波長用の回折パターンの影響を受けて、回折損失が発生しやすい。一方、長波長側の光ビームは、短波長用の回折パターンが設けられる回折光学素子を通過してもその影響をほとんど受けることなく、回折損失もわずかである。なお、この回折損失については、長波長用の回折パターンを形成する際の溝の深さを調整することによって、短波長側の光ビームが長波長用の回折パターンにほとんど影響されず、回折損失をほとんど生じないようにすることも可能ではあるが、コスト上の問題等で実現が難しい。

また、特許文献１に記載されるような２種類の回折格子が、入射面又は出射面に部分的に形成される回折光学素子でも、特に短波長側の光ビームが長波長用の回折パターンに影響を受けて回折損失が生じやすいのは同様であり、近年提案されている短波長の光ビームを用いて情報の記録再生を行うＢＤへの対応を考えると、短波長側の光ビームが長波長用の回折パターンを通過する時に生じる回折損失は大きな問題となってくる。

ところで、上記においては、光ピックアップ装置の光学系に配置する回折格子として、ガラスや透明樹脂の基板に溝を形成するタイプの回折光学素子について述べたが、この他に、例えば特許文献２に紹介されるように、液晶を用いたタイプの液晶ホログラムもある。

これは、例えば、液晶を挟む透明電極の一方について、ホログラムパターンの形状に選択的に形成し、透明電極がある部分とない部分とで液晶の配向状態を異ならせ、それにより回折格子としての機能を発揮させるものである。そして、特許文献２においては、光利用効率の低下を防止する目的で、２つ配置される液晶ホログラムのうち、光源から出射される波長の種類に応じて、一方の液晶ホログラムに印加する電圧を調整して、不要な回折光を生じないようにする技術が提案されている。

しかしながら、複数種類の光記録媒体に対応する光ピックアップ装置を想定すると、回折格子の機能を有する液晶ホログラムの数が多くなり、この場合、液晶ホログラムには電極等の部品や制御回路も必要となるため、光ピックアップ装置の製造コストが上昇するという問題があった。
特開２００４−３２７００５号公報 特開２００４−２１９７５０号公報

以上の点を鑑みて、本発明は、複数の光記録媒体に対応可能であって、異なる波長の光ビームそれぞれを回折して所定の回折光を得られるように回折手段を備える光ピックアップ装置において、製造コストをできる限り上昇させることなく、全ての光記録媒体に対して良好な光利用効率を得ることができる光ピックアップ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、異なる波長を有する３つの光源と、該光源から出射される光ビームを光記録媒体の記録面へと集束する集束手段と、該集束手段と前記光源との間に配置され、入射する光ビームを回折して回折光を生じる回折手段と、を備える光ピックアップ装置において、前記回折手段は、ガラス又は透明樹脂で形成されて該ガラス又は透明樹脂の一方の面に回折パターンを形成して、前記光源から出射される光ビームのうち最短波長の光ビームのみについて所定の回折光を生じさせ、他の波長の光ビームについては回折することなく透過する第１の回折光学素子と、液晶と該液晶を挟む２つの透明電極とを有し、前記透明電極の一方は、前記他の波長の光ビームを回折して所定の回折光を生じさせるようにパターン形成され、前記透明電極に印加する電圧を制御して回折機能の有無を切り換える第２の回折光学素子と、から成り、更に前記回折手段は、前記光記録媒体の記録面で反射された反射光を回折して回折光を生じることにより、前記光源から出射され前記集束手段を通過する光ビームについて、その焦点が前記記録面に合うようにするためのフォーカスサーボ信号と、そのスポット光が前記光記録媒体のトラックに追従するようにするためのトラッキングサーボ信号と、を生成可能とすることを特徴としている。

上記目的を達成するために本発明は、異なる波長を有する複数の光源と、該光源から出射される光ビームを光記録媒体の記録面へと集束する集束手段と、該集束手段と前記光源との間に配置され、入射する光ビームを回折して回折光を生じる回折手段と、を備える光ピックアップ装置において、前記回折手段は、常時所定の回折機能を有する第１の回折光学素子と、印加電圧を制御して回折機能の有無を切り換える１個以上の第２の回折光学素子と、から成ることを特徴としている。

また、本発明は、上記構成の光ピックアップ装置において、前記第１の回折光学素子は、前記光源から出射される光ビームのうち最短波長の光ビームのみについて所定の回折光を生じ、他の波長の光ビームについては回折することなく透過するように回折パターンが形成され、前記第２の回折光学素子は、前記他の波長の光ビームそれぞれについて、所定の回折光を生じるように形成されることを特徴としている。

また、本発明は、上記構成の光ピックアップ装置において、前記第１の回折光学素子は、ガラス又は透明樹脂で形成され、該ガラス又は透明樹脂の一方の面に回折パターンが形成されることを特徴としている。

また、本発明は、上記構成の光ピックアップ装置において、前記第２の回折光学素子は、液晶と、該液晶を挟む２つの透明電極と、から成り、前記透明電極の一方は、回折機能を有するようにパターン形成されることを特徴としている。

また、本発明は、上記構成の光ピックアップ装置において、前記回折手段は、前記光記録媒体の記録面で反射された反射光を回折して回折光を生じることにより、前記光源から出射され前記集束手段を通過する光ビームについて、その焦点が前記記録面に合うようにするためのフォーカスサーボ信号と、そのスポット光が前記光記録媒体のトラックに追従するようにするためのトラッキングサーボ信号と、を生成可能とすることを特徴としている。

本発明の第１の構成によれば、常時回折機能を有する第１の回折光学素子で最短波長の光ビームを回折させて所定の回折光を得、他の波長の光ビームについては、印加する電圧を制御することで回折機能を発揮できる第２の回折光学素子で所定の回折光を得るように構成している。このため、長波長用の回折パターンを通過すると不要な回折光を生じ易い最短波長の光ビームが光源から出射される場合には、第２の回折光学素子について、印加電圧の制御により回折機能を喪失させることにより、最短波長の光ビームについて不要な回折光の発生を抑制できる。また、光源から出射される他の波長の光ビームは、最短波長用に形成される第１の回折光学素子を通過してもほとんど不要な回折光を生じない。従って、各光記録媒体の情報の記録再生時に良好な光利用効率を得ることが可能となる。また、第１の回折光学素子と第２の回折光学素子とで形成される回折手段は、さほどコストアップすることなく製造可能であり、光ピックアップ装置を製造する際のコストの上昇も抑制可能である。

また、本発明の第２の構成によれば、第１の回折光学素子で所定の回折光を生じる波長の光ビームが第２の回折光学素子を通過する場合、及び第２の回折光学素子で所定の回折光を生じる波長の光ビームが第１の回折光学素子を通過する場合に、いずれも不要な回折光をほとんど発生させない構成の光ピックアップ装置を得ることが可能となる。すなわち、光ピックアップ装置が対応可能な各光記録媒体の情報の記録再生時に良好な光利用効率を得ることが可能となる。また、常時所定の回折機能を有する第１の回折光学素子は低コストで製造可能であり、この第１の回折光学素子の導入により、コスト上昇の原因となる第２の回折光学素子の数を必要以上に増やさずに済むために、光ピックアップ装置の製造コストの上昇を抑制できる。

また、本発明の第３の構成によれば、上記第２の構成の光ピックアップ装置において、長波長用の回折パターンを通過する際に不要な回折光を生じて回折損失を発生しやすい最短波長の光ビームについては、常時回折機能を有する第１の回折光学素子で所定の回折光を生じさせ、他の波長の光ビームについては、印加電圧の制御により回折機能の有無を切り換えられる第２の回折光学素子で所定の回折光を生じさせる構成とできる。この場合、最短波長を有する光ビームが第２の回折光学素子を通過する場合には、第２の回折光学素子の回折機能を喪失させることによって不要な回折光の発生を防ぎ、他の波長の光ビームは、第１の回折光学素子を通過しても、第１の回折光学素子のパターンにほとんど影響を受けず、不要な回折光をほとんど生じない。

また、本発明の第４の構成によれば、上記第２又は第３の構成の光ピックアップ装置において、常時回折機能を有する第１の回折光学素子を低コストで作製しやすい。

また、本発明の第５の構成によれば、上記第２から第４のいずれかの構成の光ピックアップ装置において、印加電圧の制御で回折機能の有無が切り替わる第２の回折光学素子を容易且つ低コストで作製できる。

また、本発明の第６の構成によれば、上記第２から第５のいずれかの構成の光ピックアップ装置において、良好な光利用効率の下、フォーカスサーボ信号、トラッキングサーボ信号が得られるため、光ピックアップ装置を用いた情報の記録再生について高品質を維持できる。

以下に本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、ここで示す実施形態は一例であり、本発明はここに示す実施形態に限定されるものではない。

図１は、本実施形態の光ピックアップ装置の光学系を示す概略図である。１は、光ピックアップ装置で、ＣＤ、ＤＶＤ、及びＢＤの３種類の光記録媒体１３に対して、光ビームを照射して反射光を受光することにより光記録媒体１３の記録面１３ａに記録されている情報を読み取ったり、光記録媒体１３に光ビームを照射して記録面１３ａに情報を書き込んだりすることを可能とする装置である。この光ピックアップ装置１は、２波長の光ビームを出射できる２波長複合型光源２と、単一の波長の光ビームを出射する光源３と、ダイクロイックプリズム４と、ビームスプリッタ５と、コリメートレンズ６と、立ち上げミラー７と、第１の回折光学素子８と第２の回折光学素子９とから成る回折手段１０と、対物レンズ１１と、光検出器１２と、を備えている。以下に、各光学素子の詳細を説明する。

２波長複合型光源２は、モノリシック型の半導体レーザで構成されており、ＣＤに対応する７８０ｎｍ帯の光ビームと、ＤＶＤに対応する６５０ｎｍ帯の光ビームを出射できるように、２つの発光点を有している。また、光源３は、単一の波長の光ビームを出射できる半導体レーザで、ＢＤに対応する４０５ｎｍ帯の光ビームを出射する。

なお、本実施形態においては、異なる３波長の光ビームを出射できるように、２波長複合型光源２と単一波長光源３とを用いているが、必ずしもこの構成に限定される趣旨ではなく、例えば、ＣＤとＤＶＤ用の光源についても単一波長光源とし、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ用の光源をそれぞれ別々の位置に配置する構成等としても構わない。また、２波長複合型光源２について、モノリシック型の半導体レーザを用いているが、これに限定される趣旨ではなく、例えば、別々に作製した光源を１つのパッケージに収めるタイプのハイブリッド型の半導体レーザを用いても構わない。

ダイクロイックプリズム４は、ＣＤ用及びＤＶＤ用の光ビームを出射する２波長複合型光源２から出射される光ビームを透過し、ＢＤ用の光ビームを出射する光源３からの光ビームを反射し、光源２、３から出射される光ビームの光軸を一致させる。ダイクロイックプリズム４において、透過又は反射された光ビームは、ビームスプリッタ５に送られる。

ビームスプリッタ５は、入射する光ビームを分離する光分離素子として機能し、ダイクロイックプリズム４から送られてきた光ビームを透過して、光記録媒体１３へと導くとともに、光記録媒体１３で反射された反射光を反射して光検出器１２へと導く。ビームスプリッタ５を透過した光ビームは、コリメートレンズ６に送られる。

コリメートレンズ６は、光源２、３より出射され、ビームスプリッタ５を透過したレーザビームを平行光に変換する。ここで、平行光とは、光源２、３から出射されたレーザビームの全ての光路が光軸とほぼ平行である光をいう。コリメートレンズ６を透過したレーザビームは、立ち上げミラー７に送られる。

立ち上げミラー７は、コリメートレンズ６を透過してきたレーザビームを反射して光記録媒体１１へと導く。本実施形態においては、図１に示すように、立ち上げミラー７は４５°傾いた状態となっており、立ち上げミラー７で反射された光ビームの光軸が光記録媒体１３の記録面１３ａと直交するように構成されている。立ち上げミラー７で反射された光ビームは、回折手段１０に送られる。

回折手段１０は、第１の回折光学素子８と第２の回折光学素子９とで形成されており、ここに入射した光ビームは回折されて、回折光を生じる。本実施形態においては、この回折手段１０の役割は、光記録媒体１３の記録面１３ａで反射された反射光を回折する点で重要であり、この点は後述する。また、回折手段１０を構成する第１の回折光学素子８と第２の回折光学素子９との構成の詳細についても後述する。立ち上げミラー７で反射され、回折手段１０を透過した光ビームは、対物レンズ１１に送られる。

対物レンズ１１は、回折手段１０を透過した光ビームを光記録媒体１３の記録面１３ａ上に集光させる。また、対物レンズ１１は図示しない対物レンズ駆動装置によって、図１の上下方向および左右方向に移動可能とされており、後述するフォーカスサーボ信号及びトラッキングサーボ信号に基づいてその位置が制御される。なお、本実施形態においては、回折手段１０も対物レンズ１１と共に移動できるように、対物レンズ駆動装置に搭載されている。ただし、回折手段１０は、必ずしも対物レンズ駆動装置に搭載する必要はなく、各光学構成に応じて、その構成は変更可能である。

光記録媒体１３で反射された反射光は、対物レンズ１１、回折手段１０の順に通過し、立ち上げミラー７で反射され、コリメートレンズ６を透過後、ビームスプリッタ５で反射されて、光検出器１２へと導かれる。

光検出器１２には、例えば、光記録媒体１３で反射された反射光が回折手段１０で回折されることのよって生じる０次光、±１次光を受光する３つの受光領域（図示せず）が設けられており、受光領域で受光された光情報は電気信号に変換されて、図示しないＲＦアンプ等に出力される。そして、出力された信号は、記録面１３ａに記録されている情報の再生信号として、また、フォーカス制御を行うためのフォーカスサーボ信号として、更には、トラッキング制御を行うためのトラッキングサーボ信号として用いられる。回折手段１０による回折光と、光検出器１２に設けられる受光領域の関係については後述する。

次に、回折手段１０に設けられる第１の回折光学素子８と第２の回折光学素子９とについてその構成を説明し、回折手段１０の作用について説明する。まず、第１の回折光学素子８について説明する。図２は第１の回折光学素子８を側面から見た概略図である。図２に示すように、第１の回折光学素子８は、ガラス又は透明樹脂で形成される基板８ａの一方の面８ｂに、所定パターンの凹凸が形成された構造となっている。なお、凹凸が形成される面８ｂは、本実施形態では、光記録媒体１３で反射された反射光が入射する面としているが、これに限らず反射光が出射する面に形成しても構わない。

第１の回折光学素子８は、ＢＤ用の光ビームが入射した場合にのみ、所定の回折光を生じるように、その回折パターンが形成されている。そして、ＣＤ用やＤＶＤ用の光ビームは、回折されることなく透過するように形成されている。この場合、ＣＤ用及びＤＶＤ用の光ビームは、その波長が７８０ｎｍ、６５０ｎｍと、ＢＤ用の光ビームの波長４０５ｎｍより長いため、第１の回折光学素子８に回折パターンを形成する際に、特別な加工をせずとも、第１の回折光学素子８を通過する際に不要な回折光をほとんど生じることはない。このため、この第１の回折光学素子８は、比較的容易、且つ安価に形成することが可能である。

図３は、第１の回折光学素子８に形成する回折パターンの構成を説明する説明図で、図３に示すように、第１の回折光学素子８は２つの領域８ｃ、８ｄに分割されており、この領域８ｃと領域８ｄとで、異なる回折特性を示すように回折パターンが形成されている。このように、異なる特性を示す回折領域を形成するのは、所望のフォーカスサーボ信号及びトラッキングサーボ信号を得るためであり、本実施形態のように２つの異なる回折領域を形成する構成に限定されず、その目的に応じて、例えば４つの異なる回折領域を形成する等、様々な変形が可能である。

なお、本実施形態においては、常時所定の回折機能を有する第１の回折光学素子８として、ガラス又は透明樹脂に所定の回折パターンを形成して得る構成としているが、これに限定される趣旨ではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。すなわち、例えば、光硬化型の液晶を予め所定の回折パターンを形成するように配向させ、それに光を照射して液晶を硬化させて得るような回折光学素子等としても構わない。

次に、第２の回折光学素子９の構成について説明する。図４は、第２の回折光学素子９を側面から見た模式図であり、図４（ａ）は液晶に電圧を印加した場合を示し、図４（ｂ）は液晶に電圧を印加していない場合を示す。図４に示すように、第２の回折光学素子９は、液晶１４と、液晶１４を挟む透明電極１５ａ、１５ｂとから構成される。そして、透明電極１５ａは、ＣＤ用及びＤＶＤ用の光ビームが所定の回折光を生じるようにパターン形成されている。一方、透明電極１５ｂは、パターン形成されることなく全体で１つの共通電極となっている。なお、透明電極１５ａ、１５ｂは、液晶ドライバ１６に電気的に接続されており、液晶ドライバ１６からの命令により、所定量の電圧がオンオフされる。

透明電極１５ａ、１５ｂに電圧を印加した場合には、パターン形成された透明電極１５ａのある部分１７とない部分１８とで液晶１４の配向状態が異なり、透明電極１５ａがある部分１７とない部分１８とで屈折率に一定の差が生じる（図４（ａ）の状態）。このため、透明電極１５ａに形成されたパターンにしたがって、所定の回折光を得ることが可能となる。一方、透明電極１５ａ、１５ｂに電圧が印加されていない場合は、透明電極１５ａのパターンに関わらず、全体の屈折率が一定となり（図４（ｂ）の状態）、この場合は回折光を生じない。

なお、第２の回折光学素子９についても、第１の回折光学素子８と同様に、透明電極１５ａに形成されるパターンは、異なる回折特性を有する２つ領域からなっている。ただし、２つの領域に限定される趣旨ではないのは、第１の回折光学素子８の場合と同様である。

本実施形態では、透明電極１５ａにパターン形成を行い、透明電極１５ｂを共通電極とする構成としたが、この逆でも構わないことはもちろんである。また、本実施形態では、第２の回折光学素子９は、電圧を印加した場合に回折機能を有し、電圧を印加しない場合には回折機能を有さない構成としたが、電圧を印加した場合に回折機能を有さず、電圧を印加しない場合に回折機能を有する構成としても構わない。

更に、本実施形態においては、印加電圧の制御により回折機能の有無が切り換わるタイプの第２の回折光学素子９として、液晶を用いて形成する構成としているが、これに限定される趣旨ではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。すなわち、例えば、液晶に代えて電気光学結晶を用いる構成等としても構わない。

このように構成される第１の回折光学素子８と第２の回折光学素子９とから成る回折手段１０の作用について、図５を用いて説明する。図５は、光記録媒体１３の記録面１３ａで反射された反射光が回折手段１０を通過する際の様子を示す説明図で、図５（ａ）は、ＢＤの情報の記録再生を行う場合、図５（ｂ）はＣＤ、ＤＶＤの情報の記録再生を行う場合についての説明図である。

光ピックアップ装置１を用いて、ＢＤの情報の記録再生を行う場合、図５（ａ）に示すように、第２の回折光学素子９に接続される液晶ドライバ１６によって透明電極１５ａ、１５ｂに電圧は印加されない。このため、第２の回折光学素子９を形成する液晶１４の屈折率は全ての領域で同一となり、ＢＤで反射された反射光が第２の回折光学素子９を通過しても不要な回折光が発生することはなく、回折損失は生じない。そして、第２の回折光学素子９を透過した光ビームは、第１の回折光学素子８で、所定の回折光（０次光、±１次光）を生じる。

一方、光ピックアップ装置１を用いて、ＣＤ及びＤＶＤの情報の記録再生を行う場合には、図５（ｂ）に示すように、液晶ドライバ１６によって透明電極１５ａ、１５ｂに電圧が印加されて、第２の回折光学素子９は、ＣＤ又はＤＶＤで反射された反射光が入射すると、回折して所定の回折光（０次光、±１次光）を生じる。そして、この回折光は、その波長がＢＤ用の光ビームに比べて長いため、ＢＤ用の光ビームを回折するようにパターン形成された第１の回折光学素子８を通過しても不要な回折光はほとんど発生せず、回折損失はほとんど生じない。

なお、本実施形態においては、回折手段１０の構成として、光記録媒体１３が反射した反射光が、第２の回折光学素子９、第１の回折光学素子８の順に通過するように構成されているが、これに限定される趣旨ではなく、反射光が、第１の回折光学素子８、第２の回折光学素子９の順に通過する構成としても構わない。

また、本実施形態においては、ＣＤとＤＶＤでは情報の記録再生を行う際に用いられる光ビームの波長が比較的近いため、いずれも第２の回折光学素子９で回折させ、波長の違いによって若干異なる回折角については、光検出器１２（図１参照）に設けられる受光領域の構成で対応することとしているが、これに限らず、ＣＤとＤＶＤで回折光を発生させる第２の回折光学素子９を別にして２つの第２の回折光学素子を配置する構成としても構わない。ただし、第２の回折光学素子９の数を増やすと、光ピックアップ装置１の製造コストの上昇につながるために、第２の回折光学素子９の数は増やさない方が好ましい。

回折手段１０で回折された回折光（０次光、±１次光）は、最終的に光検出器１２（図１参照）に到達するが、この回折光と光検出器１２に設けられる受光領域との関係について、説明のために模式的に示した図６を用いて説明する。なお、図６において第１の回折光学素子８及び第２の回折光学素子９に形成される回折特性の異なる２つの領域は、領域Ｌと領域Ｒとして示している。

図６において、光検出器１２上に設けられる矩形状の受光領域１９ａ〜１９ｃは、１９ａが＋１次光２０ａ、２１ａを受光する受光領域、１９ｂが図示しない０次光を受光する受光領域、１９ｃが−１次光２０ｂ、２１ｂを受光する受光領域を示す。

図６に示すように、光記録媒体１３（図１参照）で反射された反射光は、回折手段１０で回折されるが、領域Ｌにおいては、ここで回折される回折光のうち、＋１次光２０ａは、その焦点位置２２ａが光検出器１２よりも後方となるように調整され、−１次光２０ｂは、その焦点位置２２ｂが光検出器１２より前方となるように調整されている。一方、領域Ｒにおいては、ここで回折される回折光のうち、＋１次光２１ａは、その焦点位置２３ａが光検出器１２の前方となるように調整され、−１次光２１ｂは、その焦点位置２３ｂが光検出器１２の後方となるように調整されている。

このため、図６に示すように、領域ＲとＬで回折された＋１次光は、それぞれ、受光領域１９ａ上に半円形状のスポットを１個ずつ形成する。一方、領域ＲとＬで回折された−１次光も、それぞれ、受光領域１９ｃ上に半円形状のスポットを１個ずつ形成する。

受光領域１９ａは、図６に示すように、計６つの領域（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）に分けられている。このため、いわゆるスポットサイズ法を用いた演算によりフォーカスエラー信号の生成が可能となり、Ａ〜Ｆの受光領域から出力される信号をそれぞれ、ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤ、ＳＥ、ＳＦとすると、「（ＳＡ＋ＳＣ−ＳＢ）−（ＳＤ＋ＳＦ−ＳＥ）」の演算によりフォーカスエラー信号が得られる。

一方、受光領域１９ｃは、図６に示すように、２つの領域（Ｇ、Ｈ）に分割されている。このため、いわゆるコレクトファーフィールド法を用いた演算によりトラッキングエラー信号の生成が可能となり、Ｇ、Ｈの受光領域から出力される信号をそれぞれ、ＳＧ、ＳＨとすると、「ＳＧ−ＳＨ」の演算によりトラッキングエラー信号が得られる。なお、本実施形態においては、再生信号は、受光領域１９ｂで受光する０次光を用いて得る構成としているが、これに限らず、例えば、「ＳＡ＋ＳＢ＋ＳＣ＋ＳＤ＋ＳＥ＋ＳＦ＋ＳＧ＋ＳＨ」の演算を用いて得る等しても構わない。

本実施形態においては、回折手段１０で回折されて生じる＋１次光によってフォーカスエラー信号を、−１次光によってトラッキングエラー信号を得る構成としているが、−１次光でフォーカスエラー信号を、＋１次光でトラッキングエラー信号を得る構成としても構わない。また、本実施形態では、回折手段１０において、異なる回折領域を有する２つの領域を作製し、フォーカスエラー信号をスポットサイズ法で、トラッキングエラー信号をコレクトファーフィールド法で得る構成としているがこれに限定されず、上述のように異なる回折特性を有する領域の数を変更する等して、他の手法によってフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号を得る構成として構わない。

以上に示したように、本実施形態の光ピックアップ装置１は、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤに対応できるように、３つの異なる波長の光ビームに対応可能な光ピックアップ装置としているが、本発明が適用できる範囲はこれに限られる趣旨ではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。すなわち、例えば、ＤＶＤとＢＤに対応できるように、２つの異なる波長の光ビームに対応可能な光ピックアップ装置に適用しても構わないし、４つ以上の異なる波長の光ビームに対応可能な光ピックアップ装置に適用しても構わない。

また、本実施形態においては、ＣＤとＤＶＤの情報の記録再生を行う際の光ビームの波長が比較的近いために、第２の回折光学素子９でこの２種の光ビームの回折を行い、ＢＤの情報の記録再生を行う際の光ビームは第１の回折光学素子８で行うという構成としているが、例えば、ＤＶＤと、ＢＤと、ＢＤ用の光ビームに近い短波長光源を用いる光記録媒体Ｚに対応する光ピックアップ装置を想定した場合には、第２の回折光学素子９でＤＶＤ用の光ビームの回折を行い、第１の回折光学素子８でＢＤ用と光記録媒体Ｚ用との光ビームの回折を行う構成等としても構わない。

その他、本実施形態においては、回折手段１０は光記録媒体１３からの反射光を回折して、フォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号を得るために用いているが、本発明の回折手段１０は、これに限らず、他の目的でも使用可能である。すなわち、例えば、光ピックアップ装置を小型化する目的でレーザ光源と受光部とが一つのケースに収容されるような光ピックアップ装置において、光記録媒体からの反射光の光路を切り換えるために回折手段を配置するような場合にも適用可能である。

本発明は、異なる波長を有する複数の光源と、光源から出射される光ビームを光記録媒体の記録面へと集束する集束手段と、集束手段と光源との間に配置され、入射する光ビームを回折して回折光を生じる回折手段と、を備える光ピックアップ装置において、回折手段は、常時所定の回折機能を有する第１の回折光学素子と、印加電圧を制御して回折機能の有無を切り換える１個以上の第２の回折光学素子と、から成ることとする。

このため、第１の回折光学素子で所定の回折光を生じる波長の光ビームが第２の回折光学素子を通過する場合、及び第２の回折光学素子で所定の回折光を生じる波長の光ビームが第１の回折光学素子を通過する場合に、いずれも不要な回折光をほとんど発生させない構成の光ピックアップ装置を得ることが可能となる。すなわち、光ピックアップ装置が対応可能な各光記録媒体の情報の記録再生時に良好な光利用効率を得ることが可能となる。また、常時所定の回折機能を有する第１の回折光学素子は低コストで製造可能であり、この第１の回折光学素子の導入により、コスト上昇の原因となる第２の回折光学素子の数を必要以上に増やさずに済むために、光ピックアップ装置の製造コストの上昇を抑制できる。

また、上記の構成において、第１の回折光学素子については、光源から出射される光ビームのうち最短波長の光ビームのみについて所定の回折光を生じ、他の波長の光ビームについては回折することなく透過するように回折パターンを形成し、第２の回折光学素子については、前記他の波長の光ビームそれぞれについて、所定の回折光を生じるように形成することにより、例えば、短波長の光ビームを必要とするＢＤと、現在普及しているＣＤ、ＤＶＤとの３つの光記録媒体に対応する光ピックアップ装置についても、光ピックアップ装置の製造コストを上昇させず、光記録媒体の情報の記録再生時に良好な光利用効率を得られる。

は、本実施形態における光ピックアップ装置の光学系の構成を示す概略図である。 は、本実施形態における第１の回折光学素子を側面から見た概略図である。 は、本実施形態における第１の回折光学素子に形成する回折パターンの構成を説明する説明図である。 は、本実施形態における第２の回折光学素子を側面から見た模式図である。 は、光記録媒体の記録面で反射された反射光が回折手段を通過する際の様子を示す説明図である。 は、本実施形態の回折手段で回折された回折光と光検出器に設けられる受光領域との関係を説明するための模式図である。

符号の説明

１ 光ピックアップ装置
２、３ 光源
８ 第１の回折光学素子
９ 第２の回折光学素子
１０ 回折手段
１１ 対物レンズ（集束手段）
１３ 光記録媒体
１３ａ 記録面
１４ 液晶
１５ａ、１５ｂ 透明電極

Claims (6)

1. 異なる波長を有する３つの光源と、該光源から出射される光ビームを光記録媒体の記録面へと集束する集束手段と、該集束手段と前記光源との間に配置され、入射する光ビームを回折して回折光を生じる回折手段と、を備える光ピックアップ装置において、
   前記回折手段は、ガラス又は透明樹脂で形成されて該ガラス又は透明樹脂の一方の面に回折パターンを形成して、前記光源から出射される光ビームのうち最短波長の光ビームのみについて所定の回折光を生じさせ、他の波長の光ビームについては回折することなく透過する第１の回折光学素子と、液晶と該液晶を挟む２つの透明電極とを有し、前記透明電極の一方は、前記他の波長の光ビームを回折して所定の回折光を生じさせるようにパターン形成され、前記透明電極に印加する電圧を制御して回折機能の有無を切り換える第２の回折光学素子と、から成り、
   更に前記回折手段は、前記光記録媒体の記録面で反射された反射光を回折して回折光を生じることにより、前記光源から出射され前記集束手段を通過する光ビームについて、その焦点が前記記録面に合うようにするためのフォーカスサーボ信号と、そのスポット光が前記光記録媒体のトラックに追従するようにするためのトラッキングサーボ信号と、を生成可能とすることを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 異なる波長を有する複数の光源と、該光源から出射される光ビームを光記録媒体の記録面へと集束する集束手段と、該集束手段と前記光源との間に配置され、入射する光ビームを回折して回折光を生じる回折手段と、を備える光ピックアップ装置において、
   前記回折手段は、常時所定の回折機能を有する第１の回折光学素子と、印加電圧を制御して回折機能の有無を切り換える１個以上の第２の回折光学素子と、から成ることを特徴とする光ピックアップ装置。
3. 前記第１の回折光学素子は、前記光源から出射される光ビームのうち最短波長の光ビームのみについて所定の回折光を生じ、他の波長の光ビームについては回折することなく透過するように回折パターンが形成され、前記第２の回折光学素子は、前記他の波長の光ビームそれぞれについて、所定の回折光を生じるように形成されることを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ装置。
4. 前記第１の回折光学素子は、ガラス又は透明樹脂で形成され、該ガラス又は透明樹脂の一方の面に回折パターンが形成されることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の光ピックアップ装置。
5. 前記第２の回折光学素子は、液晶と、該液晶を挟む２つの透明電極と、から成り、前記透明電極の一方は、回折機能を有するようにパターン形成されることを特徴とする請求項２から請求項４のうちのいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
6. 前記回折手段は、前記光記録媒体の記録面で反射された反射光を回折して回折光を生じることにより、前記光源から出射され前記集束手段を通過する光ビームについて、その焦点が前記記録面に合うようにするためのフォーカスサーボ信号と、そのスポット光が前記光記録媒体のトラックに追従するようにするためのトラッキングサーボ信号と、を生成可能とすることを特徴とする請求項２から請求項５のうちのいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。