JP2007287285A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Bragg回折型液晶素子を対物レンズの切り替え手段として用いながら、光路変更手段として偏光ビームスプリッタを用いることができる光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】Ｐ偏光用液晶素子１０４ａとＳ偏光用液晶素子１０４ｂを貼り合わせてスイッチングミラー１０４を構成する。Ｐ偏光用液晶素子１０４ａは偏光ビームスプリッタ１０３を透過した入射レーザ光（Ｐ偏光）に対して回折作用を付与するBragg回折縞を有し、Ｓ偏光用液晶素子１０４ｂはλ／４板１０６によって偏光方向が回転された反射レーザ光（Ｓ偏光）に対して回折作用を付与するBragg回折縞を有する。印加電圧がＯＦＦのとき、入射レーザ光と反射レーザ光は、それぞれ、Ｐ偏光用液晶素子１０４ａとＳ偏光用液晶素子１０４ｂによって反射される。印加電圧がＯＮのとき、入射レーザ光と反射レーザ光は、それぞれ、Ｐ偏光用液晶素子１０４ａとＳ偏光用液晶素子１０４ｂを透過する。
【選択図】図３

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に示す構成を用いることができる。

図１１に、特許文献１に係る発明の構成例を示す。図において、１０は光ユニット、２０は光路変換ユニット、３０はミラー、４０は第１対物レンズ５０と第２対物レンズ６０を保持するホルダー、７０はホルダー４０をフォーカス方向とトラッキング方向に駆動するアクチュエータである。

光路変換ユニット２０がオフのとき、光ユニット１０から入射されるレーザ光は、光路変換ユニット２０によって回折され、第１対物レンズ５０に入射される。このとき、ディスクからの反射光は、ディスクへの入射時と同様、光路変換ユニット２０によって回折され、光ユニット１０へと導かれる。

光路変換ユニット２０がオンのとき、光ユニット１０から入射されるレーザ光は、光路変換ユニット２０にて回折されず、ミラー３０へと導かれ、第２対物レンズ６０に入射される。このとき、ディスクからの反射光は、ディスクへの入射時と同様、光路変換ユニット２０にて回折されず、光路変換ユニット２０を透過して、光ユニット１０へと導かれる。

ここで、光路変更ユニット２０は、電気的にスイッチング可能なブラッググレーティング（Electrically Switchable Bragg Grating：ESBG）にて構成されている。光路変換ユニット２０内には微細液晶粒子が充填されており、この微細液晶粒子中に、所定のパターンにてポリマーが定着されている。なお、ESBGの構成は、たとえば、以下の特許文献２にも示されている。

光路変換ユニット２０に電圧が印加されていないとき（電圧オフ）、光路変換ユニット２０内に充填された微細液晶粒子の屈折率と、この微細液晶粒子中に定着されたポリマーの屈折率に差が生じ、液晶中に、ポリマーの定着パターンに応じたBragg干渉縞（体積ホログラム構造）が生じる。この場合、光路変更ユニット２０に入射されたレーザ光は、Bragg干渉縞によって回折を受け、その進行方向が第１対物レンズ５０方向に向けられる。

光路変換ユニット２０に電圧が印加されているとき（電圧オン）、光路変換ユニット２０内に充填された微細液晶粒子の屈折率と、この微細液晶粒子中に定着されたポリマーの屈折率が同一となる。このため、液晶層中に、ポリマーの定着パターンに応じたBragg干渉縞（体積ホログラム構造）は生じず、その結果、光路変更ユニット２０に入射されたレーザ光は、光路変更ユニット２０によって回折されることなく、ミラー３０方向へ直進する。
特開２００６−２４３５１号公報 米国公開特許公報ＵＳ２００５／０２３７５８９ Ａ１

一般に、Bragg回折縞（体積ホログラム構造）は偏光依存性が高いため、図１１の構成を用いる場合には、光ユニット１０側から光路変更ユニット２０に入射するときのレーザ光の偏光方向と、ディスク側から光路変更ユニット２０に入射するときのレーザ光の偏光方向を一致させておく必要がある。

しかし、その一方、既存の光ピックアップ装置では、レーザ光の有効利用から、ディスクからの反射光を光検出器へと導くための手段として偏光ビームスプリッタを用いる場合が多く、この場合には、光路変更ユニット２０と第１対物レンズ５０の間にλ／４板を配置する必要がある。ところが、このようにλ／４板を配置すると、ディスク側から光路変更ユニット２０に入射するときのレーザ光の偏光方向が、光ユニット１０側から光路変更ユニット２０に入射するときのレーザ光の偏光方向に対して９０度回転することとなり、このため、何れか一方のレーザ光に対して、光路変更ユニット２０による回折作用を付与できなくなるとの結果を招いてしまう。この理由から、特許文献１に記載の発明によれば、ディスクからの反射光を光検出器へと導くための手段として偏光ビームスプリッタを用いることができないとの問題が生じる。

この問題は、特に、出射レーザパワーが微弱な青色波長（４００ｎｍ程度）のレーザ光を用いる場合に顕著となる。すなわち、特許文献１の発明では、ディスクからの反射光を光検出器へと導くための手段としてハーフミラー等を用いなければならなくなり、このため、半導体レーザから出射されたレーザ光がハーフミラー通過時にパワー減衰を受け、十分な強度のレーザ光をディスク上に照射できないとの問題が生じる。

本発明は、かかる問題を解消するためになされたものであり、電気的にスイッチング可能なブラッググレーティング（ESBG）を対物レンズの切り替え手段として用いながら、同時に、光検出器へとレーザ光を導くための光路変更手段として偏光ビームスプリッタを用いる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。

また、本発明は、電気的にスイッチング可能なブラッググレーティング（ESBG）を対物レンズの切り替え手段として用いながら、同時に、このブラッググレーティングにて、記録媒体からの反射光を光検出器へと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、記録媒体によって反射されたレーザ光を光検出器に導く偏光ビームスプリッタと、前記記録媒体側から前記偏光ビームスプリッタに入射する際の前記レーザ光の直線偏光方向を前記光源側から前記偏光ビームスプリッタに入射する際の前記レーザ光の直線偏光方向に対して回転させるλ／４板と、前記偏光ビームスプリッタと前記λ／４板の間に配されるとともに電圧の印加および非印加に応じて前記レーザ光を反射する状態と前記レーザ光を透過する状態に切り替えられる光学素子と、前記光学素子によって反射された前記レーザ光が入射される第１の対物レンズと、前記光学素子を透過したレーザ光が入射される第２の対物レンズを備え、前記光学素子は、前記λ／４板によって直線偏光方向が回転される前の前記レーザ光に対して回折による反射作用を発現する第１のBragg回折型液晶素子と、前記λ／４板によって直線偏光方向が回転された後の前記レーザ光に対して回折による反射作用を発現する第２のBragg回折型液晶素子を備えることを特徴とする。

請求項２の発明は、レーザ光を出射する光源と、記録媒体によって反射されたレーザ光を受光する光検出器と、前記記録媒体側から反射された前記レーザ光の直線偏光方向を前記光源側から前記記録媒体に入射する際の前記レーザ光の直線偏光方向に対して回転させるλ／４板と、前記光源および前記光検出器と前記λ／４板の間に配されるとともに電圧の印加および非印加に応じて前記レーザ光を反射する状態と前記レーザ光を透過する状態に切り替えられる光学素子と、前記光学素子によって反射された前記レーザ光が入射される第１の対物レンズと、前記光学素子を透過したレーザ光が入射される第２の対物レンズを備え、前記光学素子は、前記λ／４板によって直線偏光方向が回転される前の前記レーザ光に対して回折による反射作用を発現する第１のBragg回折型液晶素子と、前記λ／４板によって直線偏光方向が回転された後の前記レーザ光に対して回折による反射作用を発現する第２のBragg回折型液晶素子を備えることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載の光ピックアップ装置において、前記第１の対物レンズと前記第２の対物レンズは中心軸が互いに平行となるように配され、前記光学素子を透過したレーザ光を、前記光学素子によって反射されたレーザ光と同一方向に反射するミラーをさらに有することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１または２に記載の光ピックアップ装置において、前記第１の対物レンズと前記第２の対物レンズは中心軸が互いに平行となるように配され、前記光学素子によって反射されたレーザ光を、前記光学素子を透過したレーザ光と同一方向に反射するミラーをさらに有することを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１ないし４の何れか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記光源は、波長の異なる数種のレーザ光を出射し、前記光学素子は、前記数種のレーザ光のうち所定のレーザ光に対して回折による反射作用を発現するよう構成されていることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項５に記載の光ピックアップ装置において、前記光源は、波長の異なる数種のレーザ光をそれぞれ出射する複数の半導体レーザを備え、これら半導体レーザからそれぞれ出射されるレーザ光の光路を一つに纏めて前記偏光ビームスプリッタに入射させる光路調整素子をさらに有することを特徴とする。

なお、上記請求項における「光学素子」は実施の形態におけるスイッチングミラー１０４、１３０が対応する。また、上記請求項における「光路調整素子」は実施の形態におけるダイクロプリズム１２６、１２７が対応する。

なお、請求項１の発明は、図１、図５、図６および図１０に示す実施形態にて具現化されている。また、請求項２の発明は、図８に示す実施形態にて具現化されている。また、請求項３の発明は、図１、図５または図１０に示す実施形態にて具現化されている。また、請求項４の発明は、図６または図８に示す実施形態にて具現化されている。また、請求項５および６の発明は、図５に示す実施形態にて具現化されている。

ただし、以下の実施の形態は、本発明を特に限定するものではない。

請求項１の発明によれば、第１のBragg回折型液晶素子と第２のBragg回折型液晶素子に対する印加電圧をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、レーザ光が入射される対物レンズを、第１の対物レンズと第２の対物レンズの間で、適宜切り替えることができる。本発明によれば、電気的にスイッチング可能なBragg回折型液晶素子を対物レンズの切り替え手段として用いながら、同時に、光検出器へとレーザ光を導くための光路変更手段として偏光ビームスプリッタを用いることができ、構成の簡素化と、レーザ光の利用効率の向上を図ることができる。

請求項２の発明によれば、第１のBragg回折型液晶素子と第２のBragg回折型液晶素子に対する印加電圧をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、レーザ光が入射される対物レンズを、第１の対物レンズと第２の対物レンズの間で、適宜切り替えることができ、同時に、このBragg回折型液晶素子によって光検出器へとレーザ光を導くことができる。よって、請求項１の発明と同様、レーザ光の利用効率を引き上げることができ、さらに、偏光ビームスプリッタを省略できるため、さらなる構成の簡素化を図ることができる。

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、光ディスク装置側の構成（再生回路３０１、サーボ回路３０２、制御回路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、偏光ビームスプリッタ１０３と、スイッチングミラー１０４と、ミラー１０５と、λ／４板１０６と、ホルダー１０７と、対物レンズ１０８、１０９と、対物レンズアクチュエータ１１０と、集光レンズ１１１と、光検出器１１２を備えている。

半導体レーザ１０１は、青色波長（４００ｎｍ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から出射されたレーザ光を平行光に変換する。偏光ビームスプリッタ１０３は、コリメータレンズ１０２側から入射されるレーザ光を略透過するとともに、スイッチングミラー１０４側から入射されるレーザ光を反射する。

スイッチングミラー１０４は、サーボ回路３０２から電圧が印加されていないとき、偏光ビームスプリッタ１０３からのレーザ光を対物レンズ１０８側に反射（回折）するとともに、ディスクからの反射光を偏光ビームスプリッタ１０３側に反射（回折）する。また、スイッチングミラー１０４は、サーボ回路３０２から電圧が印加されているとき、偏光ビームスプリッタ１０３からのレーザ光を透過してミラー１０５へと導くともに、ディスクからの反射光を透過して偏光ビームスプリッタ１０３へと導く。なお、スイッチングミラー１０４の詳細は、追って詳述する。

ミラー１０５は、スイッチングミラー１０４を透過したレーザ光を対物レンズ１０９側に反射する。λ／４板１０６は、スイッチングミラー１０４またはミラー１０５から入射されるレーザ光を円偏光に変換するとともに、ディスクからの反射光を、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レーザ光は偏光ビームスプリッタ１０３によって反射される。

ホルダー１０７は、対物レンズ１０８、１０９を保持する。対物レンズアクチュエータ１１０は、サーボ回路３０２からのサーボ信号に応じて、ホルダー１０７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、対物レンズ１０８、１０９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。

対物レンズ１０８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、対物レンズ１０９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。

集光レンズ１１１は、ディスクによって反射された各波長のレーザ光を光検出器１１２上に収束させる。光検出器１１２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。各センサーからの信号は、再生回路３０１およびサーボ回路３０２に出力される。

再生回路３０１は、光検出器１１２から受信したセンサー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１１２から受信したセンサー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１１０に出力する。また、制御回路３０３からの指令に応じて、スイッチングミラー１０４に駆動電圧を印加する。制御回路３０３は、キー入力部（図示せず）からの入力指令等に応じて各部を制御する。

図２は、スイッチングミラー１０４の詳細を示す図である。

まず、同図（ａ）を参照して、スイッチングミラー１０４の構成要素であるブラッグ回折型液晶素子（ESBG）について説明する。なお、同図（ａ）はブラッグ回折型液晶素子（ESBG）の側断面図である。

ブラッグ回折型液晶素子は、ポリマー分散液晶２０１を、２つのカバーガラス２０３とスペーサ２０４内に封入して形成される。ここで、２つのカバーガラス２０３の内面にはそれぞれＩＴＯ膜（透明電極）２０２形成されている。

ポリマー分散液晶２０１には、所定のパターンにてポリマー（Bragg回折縞）が定着されている。ここで、ポリマーは、たとえば、２つのカバーガラス２０３とスペーサ２０４内に、液晶、モノマー、架橋モノマー、重合開始材を含むプリポリマーを封入し、このプリポリマー内で２つの光を干渉させることにより定着される。プリポリマー内で２つの光を干渉させると、プリポリマー内に明暗の干渉縞が生じる。この干渉縞のうち“明”の領域に、プリポリマー中の光重合性の高いモノマーが引き寄せられてポリマー化し、これにより、プリポリマー中に、干渉縞に応じたポリマーのBragg回折縞（体積ホログラム構造）が定着する。ここで、ポリマーの定着パターンは、レーザ光の進行方向を一定角度だけ変化させる回折作用をレーザ光に付与するパターンとされている。

なお、定着処理の際に露光する光は、Bragg回折縞によって回折させたい波長の光が用いられる。すなわち、本実施の形態では、波長４００ｎｍ程度の青色波長の光が露光用の光として用いられる。

また、ポリマーの屈折率ｎｐと、液晶の屈折率ｎＬＣは、ＩＴＯ膜２０２を介してポリマー分散液晶２０１に電圧が印加されていない状態において、ｎＬＣ≠ｎｐとなるよう調整されている。なお、液晶は、ポリマー分散液晶２０１に電圧が印加されるに応じてその屈折率がポリマーの屈折率に接近するよう配向されている。液晶分子の屈折率ｎＬＣは、ポリマー分散液晶２０１に電圧Ｖｄが印加されたとき、ポリマーの屈折率ｎｐに一致する。

ポリマー分散液晶２０１に電圧が印加されていない状態では、ポリマーと液晶の間に屈折率の差（ｎＬＣ≠ｎｐ）が生じるため、ポリマー分散液晶２０１中に、ポリマーによるBragg回折縞（体積ホログラム構造）が生じる。このため、ポリマー分散液晶２０１に入射したレーザ光は、Bragg回折縞によって回折作用を受ける。

他方、ポリマー分散液晶２０１に電圧Ｖｄが印加された状態では、ポリマーと液晶の屈折率が一致する（ｎＬＣ＝ｎｐ）ため、ポリマー分散液晶２０１中にポリマーによるBragg回折縞（体積ホログラム構造）は生じない。このため、ポリマー分散液晶２０１に入射したレーザ光は、Bragg回折縞による回折を受けることなく、ポリマー分散液晶２０１を透過する。

なお、Bragg回折縞（体積ホログラム構造）は偏光依存性が高いため、図２（ａ）の構成において、レーザ光の偏光方向が、Bragg回折縞（体積ホログラム構造）にて適正に回折作用が発現される偏光方向（以下、「基準偏光方向」という）に対して大きくずれると、レーザ光に対して、Bragg回折縞による回折作用を適正に付与できなくなる。これに対し、図１に示す光学系では、λ／４板１０６による作用によって、ディスクから反射されてスイッチングミラー１０４に入射するレーザ光（以下、「入射レーザ光」という）の偏光方向と、偏光ビームスプリッタ１０３側からスイッチングミラー１０４に入射するレーザ光（以下、「反射レーザ光」という）の偏光方向が９０度相違しているため、このうち何れか一方のレーザ光の偏光方向をBragg回折縞の基準偏光方向に一致させると、他方のレーザ光には、上述の回折作用が付与されなくなる。

そこで、本実施の形態では、図２（ｂ）に示すように、入射レーザ光用のBragg回折型液晶素子（Ｐ偏光用液晶素子）と、反射レーザ光用のBragg回折型液晶素子（Ｓ偏光用液晶素子）を個別に準備し、これらを、接着層２０５にて接着して、スイッチングミラー１０４が構成されている。

ここで、Ｐ偏光用液晶素子は、Bragg回折縞の基準偏光方向が、偏光ビームスプリッタ１０３を透過した入射レーザ光（Ｐ偏光）の偏光方向に整合するよう調整されている。また、Ｓ偏光用液晶素子は、Bragg回折縞の基準偏光方向が、λ／４板１０６によって偏光面が９０度回転した反射レーザ光（Ｓ偏光）の偏光方向に整合するよう調整されている。なお、Ｐ偏光用液晶素子とＳ偏光用液晶素子からそれぞれレーザ光に付与される回折作用は同一となっている。

図３に、Ｐ偏光用液晶素子１０４ａとＳ偏光用液晶素子１０４ｂに電圧が印加されていないときのレーザ光の進行路を示す。

同図（ａ）に示す如く、偏光ビームスプリッタ１０３を透過した入射レーザ光（Ｐ偏光）は、その偏光方向がＰ偏光用液晶素子１０４ａの基準偏光方向に整合しているため、Ｐ偏光用液晶素子１０４ａによって回折され、その進行路が対物レンズ１０８方向に変更される。

一方、ディスクから反射された反射レーザ光（Ｓ偏光）は、その偏光方向がＰ偏光用液晶素子１０４ａの基準偏光方向に対して９０度回転しているため、同図（ｂ）に示す如く、Ｐ偏光用液晶素子１０４ａによる回折作用を受けることなく、Ｓ偏光用液晶素子１０４ｂに入射する。このとき、反射レーザ光の偏光方向はＳ偏光用液晶素子１０４ｂの基準偏光方向に整合しているため、反射レーザ光は、Ｓ偏光用液晶素子１０４ｂによって回折され、その進行路が偏光ビームスプリッタ１０３方向に変更される。

図４に、Ｐ偏光用液晶素子１０４ａとＳ偏光用液晶素子１０４ｂにそれぞれ電圧Ｖｄが印加されているときのレーザ光の進行路を示す。

同図（ａ）に示す如く、偏光ビームスプリッタ１０３を透過した入射レーザ光（Ｐ偏光）は、まず、Ｐ偏光用液晶素子１０４ａに入射するが、この場合、電圧Ｖｄの印加により、Ｐ偏光用液晶素子１０４ａ中のポリマーと液晶の屈折率が一致するため、Ｐ偏光用液晶素子１０４ａ中にBragg回折縞（体積ホログラム構造）は生じず、このため、入射レーザ光は、Ｐ偏光用液晶素子１０４ａから回折を受けることなく、Ｐ偏光用液晶素子１０４ａを透過する。

次に、入射レーザ光は、Ｓ偏光用液晶素子１０４ｂに入射するが、この場合も、電圧Ｖｄの印加により、Ｓ偏光用液晶素子１０４ｂ中にBragg回折縞（体積ホログラム構造）が生じていないため、入射レーザ光は、Ｓ偏光用液晶素子１０４ｂによる回折作用を受けることなく、Ｓ偏光用液晶素子１０４ｂを透過する。なお、入射レーザ光の偏光方向は、Ｓ偏光用液晶素子１０４ｂの基準偏光方向に対して９０度回転しているため、Ｓ偏光用液晶素子１０４ｂに電圧が印加されていなくとも、Ｓ偏光用液晶素子１０４ｂから入射レーザ光に回折作用が付与されることはない。

しかして、入射レーザ光は、スイッチングミラー１０４を透過して、ミラー１０５へと導かれる。

一方、ディスクから反射された反射レーザ光（Ｓ偏光）は、同図（ｂ）に示す如く、まず、Ｓ偏光用液晶素子１０４ｂに入射するが、電圧Ｖｄの印加により、Ｓ偏光用液晶素子１０４ｂ中のポリマーと液晶の屈折率が一致するため、Ｓ偏光用液晶素子１０４ｂ中にBragg回折縞（体積ホログラム構造）は生じず、このため、反射レーザ光は、Ｓ偏光用液晶素子１０４ｂから回折を受けることなく、Ｓ偏光用液晶素子１０４ｂを透過する。

次に、反射レーザ光は、Ｐ偏光用液晶素子１０４ａに入射するが、この場合も、電圧Ｖｄの印加により、Ｐ偏光用液晶素子１０４ａ中にBragg回折縞（体積ホログラム構造）が生じていないため、入射レーザ光は、Ｐ偏光用液晶素子１０４ａによる回折作用を受けることなく、Ｐ偏光用液晶素子１０４ａを透過する。なお、入射レーザ光の偏光方向は、Ｐ偏光用液晶素子１０４ａの基準偏光方向に対して９０度回転しているため、Ｐ偏光用液晶素子１０４ａに電圧が印加されていなくとも、Ｐ偏光用液晶素子１０４ａから入射レーザ光に回折作用が付与されることはない。

しかして、反射レーザ光は、スイッチングミラー１０４を透過して、偏光ビームスプリッタ１０３へと導かれる。

このように、本実施例によれば、Ｐ偏光用液晶素子１０４ａとＳ偏光用液晶素子１０４ｂに対する印加電圧をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、レーザ光が入射される対物レンズ１０８、１０９を適宜切り替えることができる。本実施の形態によれば、電気的にスイッチング可能なBragg回折型液晶素子を対物レンズの切り替え手段として用いながら、同時に、光検出器１１２へとレーザ光を導くための光路変更手段として偏光ビームスプリッタ１０３を用いることができる。

なお、本実施の形態では、対物レンズ１０８、１０９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。この場合、対物レンズ１０８、１０９は、対応するディスクにレーザ光を適正に収束できるよう設計される。

たとえば、光ピックアップ装置が、ＢＤ、ＨＤＤＶＤ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）およびＣＤ（Compact Disc）の互換型である場合には、たとえば、対物レンズ１０８をＢＤ用とし、対物レンズ１０９をＨＤＤＶＤ／ＤＶＤ／ＣＤ用とすることができる。また、これに代えて、対物レンズ１０８をＢＤ／ＤＶＤ用とし、対物レンズ１０９をＨＤＤＶＤ／ＣＤ用とすることもできる。あるいは、対物レンズ１０８をＢＤ／ＣＤ用とし、対物レンズ１０９をＨＤＤＶＤ／ＤＶＤ用とすることもできる。この他、対物レンズ１０８をＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ用とし、対物レンズ１０９をＨＤＤＶＤ用とすることもできる。

図５は、ＢＤ／ＨＤＤＶＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換型光ピックアップの光学系の一例を示すものである。なお、図１に示す光学系と同一の素子には同一の符号が付されている。

図において、１２０は、波長７８０ｎｍ程度の赤外波長のレーザ光（ＣＤ用）を出射する半導体レーザ、１２１は、半導体レーザ１２０から出射されたレーザ光を平行光に変換するコリメータレンズである。１２２は、波長６５０ｎｍ程度の赤色波長のレーザ光（ＤＶＤ用）を出射する半導体レーザ、１２３は、半導体レーザ１２２から出射されたレーザ光を平行光に変換するコリメータレンズである。１２４は、波長４００ｎｍ程度の青色波長のレーザ光（ＢＤ／ＨＤＤＶＤ用）を出射する半導体レーザ、１２５は、半導体レーザ１２４から出射されたレーザ光を平行光に変換するコリメータレンズである。

１２６は、コリメータレンズ１２１側から入射されるレーザ光を透過するとともにコリメータレンズ１２３側から入射されるレーザ光を反射するダイクロプリズムである。１２７は、ダイクロプリズム１２６側から入射されるレーザ光を透過するとともにコリメータレンズ１２５側から入射されるレーザ光を反射するダイクロプリズムである。

１２８は、赤外波長のレーザ光（ＣＤ用）に対してのみ開口制限作用を付与する開口制限素子である。開口制限素子１２８として、たとえば、回折素子を用いることができる。この回折素子には、赤外波長のレーザ光の外周部が入射する位置に波長選択性の回折パターンが形成されている。このパターンによる回折作用によって、赤外波長のレーザ光のみ外周部を発散させる。

なお、対物レンズ１０８はＢＤ用とされ、対物レンズ１０９はＨＤＤＶＤ／ＤＶＤ／ＣＤ用とされている。

同図に示す光学系において、ＢＤに対し記録／再生を行う場合には、半導体レーザ１２４を点灯させるとともに、スイッチングミラー１０４内のＰ偏光用液晶素子１０４ａとＳ偏光用液晶素子１０４ｂに対する印加電圧をＯＦＦ（印加電圧＝０）に設定する。また、ＨＤＤＶＤに対し記録／再生を行う場合には、半導体レーザ１２４を点灯させるとともに、スイッチングミラー１０４内のＰ偏光用液晶素子１０４ａとＳ偏光用液晶素子１０４ｂに対する印加電圧をＯＮ（印加電圧＝Ｖｄ）に設定する。

ＣＤまたはＤＶＤに対し記録／再生を行う場合には、半導体レーザ１２０または１２２を点灯させるとともに、スイッチングミラー１０４内のＰ偏光用液晶素子１０４ａとＳ偏光用液晶素子１０４ｂに対する印加電圧をＯＮ（印加電圧＝Ｖｄ）に設定する。

なお、一般に、Bragg回折縞（体積ホログラム構造）は、偏光依存性と波長選択性が高いため、ポリマーの定着に用いたレーザ光の偏光方向および波長と相違するレーザ光には、回折作用を付与せずに、レーザ光をそのまま透過させる。したがって、ＣＤまたはＤＶＤ用のレーザ光を用いる場合には、スイッチングミラー１０４内のＰ偏光用液晶素子１０４ａとＳ偏光用液晶素子１０４ｂに電圧Ｖｄを印加しなくても、レーザ光は、Ｐ偏光用液晶素子１０４ａとＳ偏光用液晶素子１０４ｂによってそれ程大きな回折作用を受けないものと想定される。

このように、ＣＤ／ＤＶＤ用レーザ光がBragg回折縞（体積ホログラム構造）によって大きな影響を受けない場合には、ＣＤ／ＤＶＤ用レーザ光を用いる場合にも、Ｐ偏光用液晶素子１０４ａとＳ偏光用液晶素子１０４ｂに対する印加電圧をＯＦＦ（印加電圧＝０）に設定するようにしても良い。これに対し、ＣＤ／ＤＶＤ用レーザ光がBragg回折縞（体積ホログラム構造）によって不所望な回折作用を受ける場合には、Ｐ偏光用液晶素子１０４ａとＳ偏光用液晶素子１０４ｂに対する印加電圧をＯＮ（印加電圧＝Ｖｄ）に設定するようにすると良い。

なお、この場合、ＨＤＤＶＤ用レーザ光を透過させるときに印加する電圧Ｖｄと、ＤＶＤ用レーザ光を透過させるときに印加する電圧Ｖｄと、ＣＤ用レーザ光を透過させるときに印加する電圧Ｖｄは、それぞれ異なる可能性がある。

以上、本発明に係る実施例について説明したが、本発明の実施形態は上記のものに限定されるものではない。

たとえば、上記図５に示す構成例では、波長毎に半導体レーザ１２０、１２２、１２４を配置し、ダイクロプリズム１２６、１２７にて、各波長のレーザ光の光軸を整合させるようにしたが、同一筐体内から異なる波長のレーザ光を同一方向に出射する半導体レーザを用いて光学系を構成するようにすることもできる。

この場合、図１に示す構成において、半導体レーザ１０１が、異なる３つの波長のレーザ光を出射する３波長用の半導体レーザに置き換えられる。また、コリメータレンズ１０２が、これら３つの波長のレーザ光をそれぞれ平行光に変換するものに変更される。なお、このコリメータレンズは、たとえば、各波長のレーザ光に対し色消し効果を実現できるよう、アッベ数と曲率（球面）が調整された複数枚のレンズを貼り合わせて形成され得る。

なお、このように３波長用の半導体レーザを用いる場合には、各波長のレーザ素子の配置ギャップに応じて、レーザ光の光軸間にずれが生じる。したがって、この構成例の場合には、レーザ光の光軸ズレを補正するための光軸補正素子を、たとえばコリメータレンズの直後に配置するようにするのが望ましい。ここで、光軸補正素子は、たとえば、回折格子によって構成することができる。この場合、光軸補正素子には、波長選択性の回折パターンが形成されている。光軸補正素子は、３波長用の半導体レーザから出射されるレーザ光のうち、所定波長のレーザ光の光軸を、回折作用によって、他の波長のレーザ光の光軸に整合させる。

また、上記実施の形態では、印加電圧ＯＦＦ時にBragg回折縞（体積ホログラム構造）が作用し、印加電圧ＯＮ時にBragg回折縞（体積ホログラム構造）が作用しないようスイッチングミラー１０４を構成したが、これに代えて、印加電圧ＯＮ時にBragg回折縞（体積ホログラム構造）が作用し、印加電圧ＯＦＦ時にBragg回折縞（体積ホログラム構造）が作用しないようスイッチングミラー１０４を構成するようにすることもできる。この場合、Ｐ偏光用液晶素子１０４ａとＳ偏光用液晶素子１０４ｂのポリマーの屈折率ｎｐと液晶の屈折率ｎＬＣは、ポリマー分散液晶２０１に電圧が印加されていない状態において、ｎＬＣ＝ｎｐとなるよう調整される。

また、上記実施の形態では、スイッチングミラー１０４の側方からレーザ光を入射させるようにしたが、図６に示すように、スイッチングミラー１０４の下方からレーザ光を入射させるようにすることもできる。この場合、たとえば、図７に示すようにＰ偏光用液晶素子１０４ａとＳ偏光用液晶素子１０４ｂを配置し、対物レンズ１０８にレーザ光を入射させる際には、同図（ａ）に示す如く、Ｐ偏光用液晶素子１０４ａとＳ偏光用液晶素子１０４ｂに電圧Ｖｄを印加し、対物レンズ１０９にレーザ光を入射させる際には、同図（ｂ）に示す如く、Ｐ偏光用液晶素子１０４ａとＳ偏光用液晶素子１０４ｂに電圧Ｖｄを印加しないようにする。

また、上記実施の形態では、偏光ビームスプリッタ１０３を用いてレーザ光を光検出器１１２に導くようにしたが、図８に示すように、スイッチングミラー１０４に偏向ビームスプリッタ１０３の機能を兼ねさせることもできる。この場合、たとえば、図９に示すようにＰ偏光用液晶素子１０４ａとＳ偏光用液晶素子１０４ｂを配置し、対物レンズ１０８にレーザ光を入射させる際には、同図（ａ）に示す如く、Ｐ偏光用液晶素子１０４ａに電圧Ｖｄを印加するとともにＳ偏光用液晶素子１０４ｂには電圧を印加せず、対物レンズ１０９にレーザ光を入射させる際には、同図（ｂ）に示す如く、Ｓ偏光用液晶素子１０４ｂに電圧Ｖｄを印加するとともにＰ偏光用液晶素子１０４ａには電圧を印加しないようにする。

この構成によれば、スイッチングミラー１０４は、一方の偏光方向のみを反射するミラーとして働くため、実質的に、偏光ビームスプリッタの機能を兼ねることとなる。その結果、上記実施の形態にて示した偏光ビームスプリッタを別途準備する必要が無くなり、更なる光学系の簡素化を図ることができる。

なお、図８の構成例では、半導体レーザ１０１を下方に配置し、光検出器１１２を側方に配置するようにしたが、上記図１の構成と図６の構成の間の変更と同様、図８の構成から、半導体レーザ１０１を側方に配置し、光検出器１１２を下方に配置するように変更することもできる。また、図５の場合と同様、異なる波長のレーザ光を用いるようにすることもできる。

さらに、上記実施の形態では、２つの対物レンズを用いる場合を例示したが、３つ以上の対物レンズを使用する場合も同様に本発明を適用できる。たとえば、３つの対物レンズを使用する場合には、図１０に示すように、スイッチングミラー１０４とミラー１０５の間にスイッチングミラー１０４を追加し、さらに、対物レンズ１０９の側方に対物レンズ１３１を一つ追加するようにすれば良い。

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構成例を示す図 実施の形態に係るスイッチングミラーの構成を説明する図 実施の形態に係るスイッチングミラーの作用を説明する図 実施の形態に係るスイッチングミラーの作用を説明する図 実施の形態に係る光ピックアップ装置の変更例を示す図 実施の形態に係る光ピックアップ装置の変更例を示す図 実施の形態の変更例に係るスイッチングミラーの作用を説明する図 実施の形態に係る光ピックアップ装置の変更例を示す図 実施の形態の変更例に係るスイッチングミラーの作用を説明する図 実施の形態に係る光ピックアップ装置のさらなる変更例を示す図 従来例を説明する図

符号の説明

１０１ 半導体レーザ
１０３ 偏光ビームスプリッタ
１０４ スイッチングミラー
１０４ａ Ｐ偏光用液晶素子
１０４ｂ Ｓ偏光用液晶素子
１０５ ミラー
１０６ λ／４板
１０８ 対物レンズ
１０９ 対物レンズ
１１２ 光検出器
１２０ 半導体レーザ（赤外波長）
１２２ 半導体レーザ（赤色波長）
１２４ 半導体レーザ（青色波長）
１２６ ダイクロプリズム
１２７ ダイクロプリズム
１３０ スイッチングミラー
１３１ 対物レンズ

Claims (6)

1. レーザ光を出射する光源と、
   記録媒体によって反射されたレーザ光を光検出器に導く偏光ビームスプリッタと、
   前記記録媒体側から前記偏光ビームスプリッタに入射する際の前記レーザ光の直線偏光方向を前記光源側から前記偏光ビームスプリッタに入射する際の前記レーザ光の直線偏光方向に対して回転させるλ／４板と、
   前記偏光ビームスプリッタと前記λ／４板の間に配されるとともに電圧の印加および非印加に応じて前記レーザ光を反射する状態と前記レーザ光を透過する状態に切り替えられる光学素子と、
   前記光学素子によって反射された前記レーザ光が入射される第１の対物レンズと、
   前記光学素子を透過したレーザ光が入射される第２の対物レンズを備え、
   前記光学素子は、
   前記λ／４板によって直線偏光方向が回転される前の前記レーザ光に対して回折による反射作用を発現する第１のBragg回折型液晶素子と、
   前記λ／４板によって直線偏光方向が回転された後の前記レーザ光に対して回折による反射作用を発現する第２のBragg回折型液晶素子を備える、
   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、
   記録媒体によって反射されたレーザ光を受光する光検出器と、
   前記記録媒体側から反射された前記レーザ光の直線偏光方向を前記光源側から前記記録媒体に入射する際の前記レーザ光の直線偏光方向に対して回転させるλ／４板と、
   前記光源および前記光検出器と前記λ／４板の間に配されるとともに電圧の印加および非印加に応じて前記レーザ光を反射する状態と前記レーザ光を透過する状態に切り替えられる光学素子と、
   前記光学素子によって反射された前記レーザ光が入射される第１の対物レンズと、
   前記光学素子を透過したレーザ光が入射される第２の対物レンズを備え、
   前記光学素子は、
   前記λ／４板によって直線偏光方向が回転される前の前記レーザ光に対して回折による反射作用を発現する第１のBragg回折型液晶素子と、
   前記λ／４板によって直線偏光方向が回転された後の前記レーザ光に対して回折による反射作用を発現する第２のBragg回折型液晶素子を備える、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
3. 請求項１または２において、
   前記第１の対物レンズと前記第２の対物レンズは中心軸が互いに平行となるように配され、
   前記光学素子を透過したレーザ光を、前記光学素子によって反射されたレーザ光と同一方向に反射するミラーをさらに有する、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
4. 請求項１または２において、
   前記第１の対物レンズと前記第２の対物レンズは中心軸が互いに平行となるように配され、
   前記光学素子によって反射されたレーザ光を、前記光学素子を透過したレーザ光と同一方向に反射するミラーをさらに有する、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
5. 請求項１ないし４の何れか一項において、
   前記光源は、波長の異なる数種のレーザ光を出射し、
   前記光学素子は、前記数種のレーザ光のうち所定のレーザ光に対して回折による反射作用を発現するよう構成されている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
6. 請求項５において、
   前記光源は、波長の異なる数種のレーザ光をそれぞれ出射する複数の半導体レーザを備え、
   これら半導体レーザからそれぞれ出射されるレーザ光の光路を一つに纏めて前記偏光ビームスプリッタに入射させる光路調整素子をさらに有する、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。

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