JP2008034003A - 光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光検出器上における光ビームスポットの位置ずれに強い光ピックアップを提供する。
【解決手段】本発明の光ピックアップは、光ビーム１２０を放射する光源５と、光ビーム１２０ａを光ディスク１の情報層に集束させる対物レンズ２と、光源５から放射された光ビーム１２０ａが光ディスク１に達するまでの往路と光ディスク１で反射された光ビームの復路とを部分的に分離する偏光分離素子４と、分割線Ｄ２によって少なくとも２つの領域（Ａ＋Ｂ、Ｃ＋Ｄ）に分割された受光面を有し、光ディスク１で反射された光ビーム１２ｂを受光面で受ける光検出器７と、光ディスク１と偏光性分離素子４との間に配置された偏光調整素子３とを備える。偏光調整素子３は、光検出器７の受光面に入射する光ビーム１２０ｂのうち、分割線Ｄ２に対応する部分の光強度を局所的に低下させる位相差分布を有している。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転する円盤状の情報担体（以下、「光ディスク」と称する。）に対するデータの記録、および光ディスクに記録されたデータの再生の少なくとも一方を行う光ディスク装置に関する。

光ディスクに記録されているデータは、比較的弱い一定の光量の光ビームを回転する光ディスクに照射し、光ディスクによって変調された反射光を検出することによって再生される。

再生専用の光ディスクには、光ディスクの製造段階でピットによる情報が予めスパイラル状に記録されている。これに対して、書き換え可能な光ディスクでは、スパイラル状のランドまたはグルーブを有するトラックが形成された基材表面に、光学的にデータの記録／再生が可能な記録材料膜が蒸着等の方法によって堆積されている。書き換え可能な光ディスクにデータを記録する場合は、記録すべきデータに応じて光量を変調した光ビームを光ディスクに照射し、それによって記録材料膜の特性を局所的に変化させることによってデータの書き込みを行う。

なお、ピットの深さ、トラックの深さ、および記録材料膜の厚さは、光ディスク基材の厚さに比べて小さい。このため、光ディスクにおいてデータが記録されている部分は、２次元的な面を構成しており、「情報記録面」と称される場合がある。本明細書では、このような情報記録面が深さ方向にも物理的な大きさを有していることを考慮し、「情報記録面」の語句を用いる代わりに、「情報層」の語句を用いることとする。光ディスクは、このような情報層を少なくとも１つ有している。なお、１つの情報層が、現実には、相変化材料層や反射層などの複数の層を含んでいてもよい。

記録可能な光ディスクにデータを記録するとき、または、このような光ディスクに記録されているデータを再生するとき、光ビームが情報層における目標トラック上で常に所定の集束状態となる必要がある。このためには、「フォーカス制御」および「トラッキング制御」が必要となる。「フォーカス制御」は、光ビームの焦点の位置が常に情報層上に位置するように対物レンズの位置を情報記録面の法線方向に制御することである。一方、トラッキング制御とは、光ビームのスポットが所定のトラック上に位置するように対物レンズの位置を光ディスクの半径方向（以下、「ディスク径方向」と称する。）に制御することである。

光ディスクに対する光ビームの照射は、光源および対物レンズなどを備える小型の光ピックアップを用いて行われる。光ピックアップは、上述したフォーカス制御およびトラッキング制御を行うため、光ディスクに光ビームを照射するとともに、光ディスクで反射された光を受け取り、種々の電気信号を生成する。光ピックアップが出力する電気信号は、光ディスク装置内の信号処理装置によって処理され、各種制御に必要な駆動信号が生成される。光ピックアップは、これらの駆動信号に応答して、対物レンズの位置を調整し、所望のフォーカス制御およびトラッキング制御を実行する。

フォーカス制御を実行するためには、光ビームの集束状態を検知し、フォーカスずれを示すフォーカス誤差信号を生成する必要がある。フォーカス制御は、フォーカス誤差信号に基づいて実行されるため、フォーカス誤差信号が実際の光ビームの集束状態と正確に対応していない場合は、適切なフォーカス制御が行われず、信号の再生品質が劣化する問題がある。一方、トラッキング制御を実行するには、トラック位置ずれを示すトラッキング誤差信号を生成する必要がある。トラッキング制御は、トラッキング誤差信号に基づいて実行されるため、トラッキング誤差信号が実際の光ビームの位置ずれと正確に対応していない場合は、適切なトラッキング制御が行われず、信号の再生品質が劣化する問題がある。これらの誤差信号は、光ピックアップ内の光学的な位置合わせが製造時点からずれていたり、あるいは、製造時点では位置合わせが正しくなされていたのに経時にずれていった場合に、大きな影響を受けやすいことがわかっている。

このような光学的な位置合わせずれが非点収差誤差信号に影響を与えにくい構成を有する光ピックアップが特許文献１に開示されている。この光ピックアップは、光ディスクで反射された光ビームを４分割するための光束分割素子を備えており、これにより、光ピックアップ内の光学的な位置合わせずれが生じても、フォーカス誤差信号の劣化が生じることを抑制しようとしている。
特開２００１−１６０２２３号公報

しかし、特許文献１に記載されている光ピックアップは、特殊な光束分割素子を光ピックアップ内に配置しているため、光ピックアップの更なる小型化を困難にするという欠点を有している。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、光学的な位置合わせずれを許容しつつ、小型化にも適した新規な光ピックアップ、および当該光ピックアップを備える光ディスク装置を提供することにある。

本発明の光ピックアップは、光ビームを放射する光源と、前記光ビームを光ディスクの情報層に集束させる対物レンズと、前記光源から放射された光ビームが前記光ディスクに達するまでの往路と前記光ディスクで反射された光ビームの復路とを部分的に分離する偏光分離素子と、分割線によって少なくとも２つの領域に分割された受光面を有し、前記光ディスクで反射された光ビームを前記受光面で受ける光検出器と、前記光ディスクと前記偏光性分離素子との間に配置された偏光調整素子とを備え、前記偏光調整素子は、前記光検出器の受光面に入射する光ビームのうち、前記分割線に対応する部分の光強度を局所的に低下させる位相差分布を有している。

好ましい実施形態において、前記偏光調整素子は、前記光検出器の受光面における前記分割線に対応する位置で局所的にリタデーションまたは光学軸の向きが変化している。

好ましい実施形態において、前記偏光調整素子は、四分の一波長板として機能する第１の領域と、四分の一波長板としては機能しない第２の領域とを有している。

好ましい実施形態において、前記第２の領域は、前記光検出器の受光面に形成される光ビームスポットのうち、前記分割線を跨ぐ位置に光量低下部分を形成する。

好ましい実施形態において、前記分割線に平行な方向における前記光量低下部分の長さは、前記光ビームスポットの直径の５０％以上である。

好ましい実施形態において、前記分割線に垂直な方向における前記光量低下部分の幅は、前記光検出器の受光面における前記光ビームスポットの直径の６％以上２０％以下の範囲に設定される。

好ましい実施形態において、前記第２の領域は、前記偏光変調素子においてタンジェンシャル方向に延びる部分を有している。

好ましい実施形態において、前記第２の領域のうちで前記タンジェンシャル方向に延びる部分は、前記偏光変調素子上における開口径の半分以上の長さを有している。

本発明の光ディスク装置は、上記いずれかの光ピックアップと、前記光ピックアップと電気的に接続される信号処理部と、光ディスクを回転させるモータとを備える。

本発明によれば、光ディスクと偏光性分離素子との間に配置された偏光調整素子が、光検出器の受光面に入射する光ビームのうち、受光面の分割線に対応する部分の光強度を局所的に低下させる位相差分布を有している。このように光強度が局所的に低下した部分が光検出器の分割線を跨いでいる限り、光ビームの位置がずれても、光検出器の出力は変動せず、トラッキング誤差信号の品質は劣化しない。

本発明の特徴点は、光ピックアップの構成にあるが、まず図１を参照しながら、光ピックアップを備える光ディスクの概略構成を説明する。

図１は、本発明による光ディスク装置の概略構成を示している。この光ディスク装置は、本発明に係る光ピックアップ３００、光ディスク２００を回転させるディスクモータ３０２、および各種の信号処理を行う部分を備えている。

図１に示す構成例では、光ピックアップ３００の出力がフロントエンド信号処理部３０６を介してエンコーダ／デコーダ３０８に送られる。エンコーダ／デコーダ３０８は、データ読み出し時、光ピックアップ３００によって得られる信号に基づいて光ディスク２００に記録されているデータを復号する。データ書き込み時、エンコーダ／デコーダ３０８はユーザデータを符号化し、光ディスク２００に書き込むべき信号を生成し、光ピックアップ３００に送出する。

フロントエンド信号処理部３０６は、光ピックアップ３００の出力に基づいて再生信号を生成する一方、フォーカス誤差信号ＦＥやトラッキング誤差信号ＴＥを生成する。フォーカス誤差信号ＦＥやトラッキング誤差信号ＴＥは、サーボ制御部３１０に送出される。サーボ制御部３１０は、ドライバアンプ３０４を介してディスクモータ３０２を制御する一方、光ピックアップ３００内のアクチュエータを介して対物レンズの位置を制御する。エンコーダ／デコーダ３０８およびサーボ制御部３１０などの構成要素は、ＣＰＵ３０９によって制御される。なお、本発明による光ディスク装置は、図１に示す構成を有するものに限定されない。

次に、図２を参照しながら、光ピックアップ３００の構成を説明する。

本実施形態の光ピックアップ３００は、光ビーム１２０ａを放射する光源５と、光ビーム１２０ａを光ディスク１の情報層に集束するための対物レンズ２とを備えており、対物レンズ２は、アクチュエータ２５によって駆動される。光源５は、装填される光ディスク１の記録／再生に適した波長で発振するレーザ素子であり、光ディスク１がＤＶＤの場合、光源５は波長６６０ｎｍ程度の赤色レーザ素子である。

光ピックアップ３００は、光源５から放射された光ビーム１２０ａが光ディスク１に達するまでの往路と光ディスク１で反射された光ビームの復路とを部分的に分離する偏光分離素子（偏光ビームスプリッタ）４を備えている。本実施形態の偏光ビームスプリッタ４は、Ｐ波を透過し、Ｓ波を反射する性質を有している。ここで、「Ｓ波」とは、電界ベクトルが図２の紙面に平行な直線偏光を意味し、「Ｐ波」とは、電界ベクトルが図２の紙面に垂直な直線偏光を意味するものとする。一般に、半導体レーザ素子から放射されるレーザ光は、所定の方位に偏光しているため、光源５として用いられる半導体レーザの配置を適切に調節することにより、光ビーム１２０ａをＰ波として偏光ビームスプリッタ４に入射させることができる。理想的な偏光ビームスプリッタでは、Ｐ波の透過率ＴＰは１００％であり、Ｓ波の反射率ＲＳは１００％である。

本実施形態では、光源５から放射された光ビーム１２０ａが偏光ビームスプリッタ４を透過した後、コリメータレンズ２０を介して平行化され、偏光調整素子３に入射する。偏光調整素子３は、本実施形態に特徴的な素子であり、その詳細な説明は、後述する。

偏光調整素子３を透過した光ビーム１２０ａは対物レンズ２によって集束される。データの記録／再生動作時において、光ビーム１２０ａの集束点が光ディスク１の情報層上に位置するように、対物レンズ２の位置がアクチュエータ２５によって調整される。

光ディスク１で反射された光ビーム１２０ａは、対物レンズ２、偏光調整素子３、およびコリメータレンズ２０を透過した後、偏光ビームスプリッタ４に入射する。このとき、光ディスク１で反射された光ビーム１２０ａの主たる部分はＳ波に変換されており、偏光ビームスプリッタ４によって反射される。なお、本実施形態では、光ビーム１２０ａの一部は、Ｐ波のまま、あるいは、Ｐ波の成分を含んだ状態で偏光ビームスプリッタ４に戻ってくる。この点は、本発明の特徴点に関しており、その詳細は後述する。

偏光ビームスプリッタ４によって反射された光ビーム１２０ｂは、往路から分岐し、検出レンズ６に入射する。検出レンズ６はシリンドリカル面を有し、偏光ビームスプリッタ４で反射された光ビーム１２０ｂを光検出器７に集束する。

光検出器７は、図３（ａ）に示すように、分割線Ｄ１、Ｄ２によって４つの検出領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに分割された受光面を有しており、光ディスク１で反射された光ビーム１２ｂを受光面で受ける。４つの検出領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの各々は、入射光量に応じた電気信号を出力するフォトダイオードである。以下、簡単のため、検出領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄから出力される電気信号の大きさを、それぞれ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄと表記する。

図１に示すフロントエンド処理部３０６は、光ピックアップ３００の光検出器７から出力される電気信号を受け取り、フォーカス誤差信号ＦＥ、トラッキング誤差信号ＴＥなどの種々の信号を生成する。

本実施形態では、フォーカス制御のため、非点収差によるフォーカスエラー検出方法を採用している。この場合のフォーカス誤差信号ＦＥは、以下の式１で表される。

ＦＥ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ） ・・・（式１）

図３（ｂ）は、光ビーム１２０ｂのスポット１０が受光面上に形成されている様子を示している。光ビーム１２０ａの焦点が光ディスク１の情報層上に位置するとき（合焦点時）、光ビーム１２０ｂが受光面上に形成するスポット１０の形状は円である。このとき、領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに照射される光の量は各領域で等しくなるため、式１で示されるＦＥの値はゼロとなる。

一方、光ビーム１２０ａの焦点が光ディスク１の情報層からシフトしたとき、光ビーム１２０ｂが受光面上に形成するスポット１０の形状は、図３（ｃ）に示すように楕円になる。光ビーム１２０ａの焦点が情報層の手前側か奥側かにより、楕円の長軸方位は約９０°回転する。例えば図３（ｃ）に示す例では、検出領域Ｂ、Ｄに入射する光の総量（Ｂ＋Ｄが、検出領域Ａ、Ｃに入射する光の総量（Ａ＋Ｃ）に比べて多くなるため、式１のＦＥはゼロからシフトし、マイナスの値をとることになる。

このように、合焦点時には式１で示されるフォーカス誤差信号ＦＥはゼロとなるが、焦点が情報層から外れると、フォーカス誤差信号ＦＥはゼロではない値を示すことになる。フォーカス制御が行われているとき、フォーカス誤差信号ＦＥの値をゼロに近づけるようにアクチュエータ２５（図２）が動作し、対物レンズ２の光軸方向位置が適切に調整される。

上記のフォーカス誤差信号に対し、トラッキング誤差信号ＴＥは、例えば以下の式２で示される。

ＴＥ＝（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ） ・・・（式２）

光ビームの焦点がトラックの中心から外れると、光検出器７の受光面上における光ビーム１２０ｂのスポット位置が光ディスクの径方向（Ｒａｄ方向）にシフトし、その結果、式２で示されるトラッキング誤差信号ＴＥがゼロではない値を示すことになる。トラッキング制御が行われているとき、トラッキング誤差信号ＴＥの値をゼロに近づけるようにアクチュエータ２５（図２）が動作し、対物レンズ２のディスク径方向位置が適切に調整される。

次に、図４を参照しながら、本実施形態の光ピックアップ３００において最も特徴的な構成を有する偏光調整素子３を詳しく説明する。図４（ａ）は、偏光調整素子３の平面図、図４（ｂ）は、その断面図である。

図４に示す偏光調整素子３は、面内で位相差が異なる複数の複屈折領域８、９を有する分布型の位相差板である。第１の領域８は、光源５から放射される光ビーム（波長λ）に対して、四分の一波長（λ／４）の位相差を示し、第２の領域９は、その同じ光ビームに対して一波長（λ）の位相差を示す。したがって、第１の領域８は通常の四分の一波長板（λ／４位相差板）と同様の光学的機能を発揮するのに対して、第２の領域９は、入射光の偏光状態を特に変化させない透明な窓として機能する。図４に示す例では、第２の領域９は、光ディスク１のトラック方向（Ｔａｎ：タンジェンシャル方向）に沿って延びる１本の帯形状を有しており、第１の領域８は、第２の領域９を挟んで左右に対称に配置されている。第２の領域９の幅Ｘ１は、光ビーム１２０ａの開口径ｄに対して６％以上２０％以下の範囲に設定されることが好ましい。なお、図面に記載している「Ｒａｄ」は、「ラジアル方向」を意味し、その矢印は、光ディスク１の径方向に平行な方向を示している。

図２に示す位置に配置された状態の偏光調整素子３によると、第１の領域８を透過したＰ波は円偏光に変化される（図４（ｂ））。この円偏光は対物レンズ２を経て光ディスク１に入射し、光ディスク１の情報層で反射された後、再度、対物レンズ２を経て偏光調整素子３の第１の領域８に入射することになる。光ディスク１で反射された円偏光が偏光調整素子３の第１の領域８を透過すると、今度はＳ波に変換されて出射することになる。第１の領域８から出たＳ波は、偏光ビームスプリッタ４で反射されるため、検出レンズ６を経て光検出器７の受光面に入射することになる。

一方、光源５から放射された後、第２の領域９を透過したＰ波は、そのまま、対物レンズ２を経て光ディスク１に入射する。このＰ波は、光ディスク１の情報層で反射された後、再度、対物レンズ２を経て偏光調整素子３の第２の領域９に入射するが、ここでも、偏光状態に変化は生じない。このため、第２の領域９を透過した光は、Ｐ波のまま、偏光ビームスプリッタ４を透過し、光源５に戻ることになる。このように入射光の偏光状態を変化させないようにするためには、第２の領域９における位相差を波長λの整数倍に設定すればよい。したがって、第２の領域９における位相差をλに設定する代わりに、Ｎ×λ（Ｎはゼロ以上の整数）に設定しても良い。Ｎ＝０の場合、位相差は形成されないため、第２の領域９は、複屈折性を有している必要は無い。位相差の無い第２の領域９は、例えばλ／４位相差板の所定領域にストライブ状の開口部を設けることによって形成可能である。すなわち、この開口部における空気の層が第２の領域９として機能することになる。

図５は、光検出器７の受光面上における光ビームスポット１０の光量分布を模式的に示している。図５におけるラジアル方向およびタンジェンシャル方向は、図４におけるラジアル方向およびタンジェンシャル方向から９０°回転している。

図５に示される光ビームスポット１０は、光強度（光量）が局所的に低下した部分（光量低下部分）１２と、通常の光量を示す２つの部分１１とから構成されている。光量低下部分１２は、ビームスポット１０の中央部に存在し、分割線Ｄ２上に位置している。この光量低下部分１２は、図４に示す偏光変調素子３の第２の領域９によって形成されたものである。すなわち、偏光変調素子３を透過した光ビーム１２０ａのうち、第２の領域９を透過した部分は、偏光ビームスプリッタ４で反射されず、光検出器７上に届かないため、光検出器７の受光面に形成される光ビームスポット１０において相対的に暗い部分を形成する。光量低下部分１２の形状は、偏光変調素子３における第２の領域９の形状に対応している。

このように、本実施形態の偏光調整素子３は、光検出器７の受光面に入射する光ビーム１２０ｂのうち、タンジェンシャル方向の分割線Ｄ２に対応する部分の光強度を局所的に低下させる位相差分布を有している。この位相差分布は、分割線Ｄ２に対応する第２の領域９のリタデーションまたは光学軸の向きを第１の領域８から変化させることによって形成することが可能である。

光検出器７の受光面上に形成される光ビームスポット１０が、分割線Ｄ２上に光量低下部分１２を有していると、光量低下部分１２の幅Ｘ２に相当する距離だけ、受光面上の光ビームスポット１０の位置がラジアル方向にシフトしても、その影響が光検出器７の出力には現れないことになる。したがって、光ピックアップ製造時、または、その後の位置ずれにより、光ビームスポット１０の中心が光検出器７の受光面における中心からシフトしても、トラッキング誤差信号ＴＥなどの誤差信号に及ぶ悪影響を緩和することができる。

図６（ａ）〜（ｃ）は、光ビームスポット１０がラジアル方向に徐々にシフトしている様子を示している。光学的な位置合わせずれなどを理由として、光ビームスポット１０の位置がラジアル方向にシフトした場合、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、光量低下部分１２が分割線Ｄ２を跨いでいる限り、検出領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに入射する光の量は、それぞれ変化しない。なお、ここでは、簡単のため、タンジェンシャル方向の位置合わせずれは考えないものとする。

図７は、受光面上におけるビームスポット１０のシフト量Ｓと、光量低下部分１２の幅Ｘ２との関係を示している。シフト量Ｓが光量低下部分の幅Ｘ２の半分以下である限り、光量低下部分１２は分割線Ｄ２を跨いでいる。したがって、光ビームスポット１０のうち、光量低下部分１２を挟んで位置する２つの明るい部分１１が分割線Ｄ２を横切ることはない。

このように光量低下部分１２は、光ビームスポット１０のシフトに対して不感応となる部分であり、その幅Ｘ２を適切な大きさに設定すれば、現実的に生じ得る位置合わせずれの影響を抑制することができる。幅Ｘ２は、偏光変調素子３における第２の領域９の幅Ｘ１に応じて変化させることができる。

本実施形態の偏光変調素子３は、種々の方法により、製造可能である。例えば、以下に説明する方法によっても作製することができる。

まず、一対の透明基板を用意し、各透明基板の対向面上に配向材料を塗布して液晶配向膜を形成する。配向材料としては、直線偏光の紫外線を照射し、露光することにより、その偏光方向に配向性を付与することができる光配向膜材料を用いる。

次に、各透明基板のうち、第２の領域９に相当する部分をマスクで覆った状態で、ある方向に直線偏光した紫外線で第１の領域８に相当する部分の液晶配向膜を照射する。次に、第１の領域８に相当する部分をマスクで覆った状態で、他の方向に直線偏光した紫外線で第２の領域９に相当する部分の液晶配向膜を照射する。こうして、第１の領域８と第２の領域９とで異なる方向に配向規制を行う液晶配向膜を得ることができる。

次に、２つの透明基板を対向させて周辺部分を接着剤で貼り合わせた後、紫外線硬化樹脂を含有する液晶材料を透明基板間に注入する。液晶材料が注入されると、液晶分子の長鎖軸は、液晶配向膜の配向規制方向に揃うことになる。この後、液晶層に無偏光の紫外線を照射し、液晶層を硬化させれば、偏光調整素子３を得ることができる。

液晶の配向規制は、一般には、ポリアミド系合成繊維などの微細な織毛が形成された布で一定方向に配向膜の表面を摩擦することによって行われる。しかし、本実施形態では、同一面内で異なる方位に配向させるため、光配向技術を用いている。このような光配向技術によれば、所望の配向分布を得ることができる。このようにして、第１の領域８と第２の領域９との間で液晶分子の向きを変化させることにより、複屈折の光学軸に面内分布が発生する。その結果、一枚の位相差板でありながら、光の入射位置に応じて異なる偏光変換を行うことが可能になる。

上記の製造方法を採用する代わりに、第１の領域８と第２の領域９との間で単純に厚さを変化させた位相差板を形成しても、本願発明における偏光調整素子を得ることが可能である。複屈折材料における位相差は、その厚さに依存して変化するからである。

［実施例１］
以下、本発明の実施例を説明する。

本実施例では、トラキング誤差信号ＴＥなどの誤差信号に対する位置ずれの影響が緩和されるという本発明の効果を確認するため、以下の式２によって表される「ＤＣバランス」をシミュレーションに基づいて評価した。

ＤＣバランス＝（（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ））／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ） ・・・（式２）

図８（ａ）は、本実施例で用いた偏光変調素子３の構成を示し、図８（ｂ）は、光検出器７の受光面に形成される光ビームスポット１０の光量分布を模式的に示している。図８（ｃ）は、ＤＣバランスと位置ずれとの関係を示すグラフであり、グラフの横軸がラジアル方向の位置ずれ（Detector Shift）、縦軸がＤＣバランス（DC Balance）である。

本実施例では、偏光調整素子３における第２の領域９の幅Ｘ１を開口径ｄの１３．５％の大きさに設定した。受光面上における光ビームスポット１０の直径は約８５μｍであり、受光面上に形成される光量低下部分１２の幅Ｘ２は約１１．５μｍであった。

図８（ｃ）には、第２の領域９を形成しない通常のλ／４位相差板を用いた場合の曲線を比較例として記載している。第２の領域９を設けなかった場合における光ビームスポットの中心における光量を「１０」とした場合、第２の領域９を設けたことによって形成される光量低下部分１２の光量は「０」となる。この場合における「ＤＣバランス」と「位置ずれ」との関係は、図８（ｃ）のグラフにおいて、「１０対０」の曲線によって示されている。図８（ｃ）には、他に、「１０対１」、「１０対２」、「１０対３」、「１０対４」、および「１０対５」の場合の曲線が示されている。これらの曲線は、光量低下部分１２の光量が完全にゼロとならない場合の計算結果を示している。例えば、偏光ビームスプリッタ４によるＰ波反射率ＲＰが０％であれば、「１０対０」の曲線が得られるが、Ｐ波反射率ＲＰが１０％、２０％、３０％、４０％、５０％の場合は、それぞれ、「１０対１」、「１０対２」、「１０対３」、「１０対４」、「１０対５」の曲線が得られることになる。

図８（ｃ）から明らかなように、Ｐ波反射率ＰＲが０％の場合、受光面上における光量低下部分１２の幅Ｘ２の半分以下の位置ずれであれば、ＤＣバランスは常にゼロ％である。位置ずれが光量低下領域の幅Ｘ２の半分を超えて大きくなると、位置ずれに比例してＤＣバランスが増加する。なお、位置ずれが光量低下部分１２の幅Ｘ２の半分以下であれば、Ｐ波反射率ＲＰが１０％、２０％、３０％、４０％、５０％の場合であってもＤＣバランス抑制効果が得られている。

ＤＶＤの場合、ＤＣバランスを１０％以下に抑えることが規格上求められている。比較例によると、ＤＣバランスを１０％以下に抑えるためには、位置ずれを２．５μｍ以下にする必要がある。しかし、本発明の実施例によると、位置ずれの許容範囲を拡大することができる。例えば、Ｐ波反射率ＲＰが０％の場合、位置ずれを７．８μｍ以下に抑えさえすれば、ＤＣバランスを１０％以下にすることができる。Ｐ波反射率ＲＰが２０％の場合でも、位置ずれの共用範囲の上限を６．６μｍ程度することが可能になる。

このように本実施例によれば、ＤＣバランスを規格内の大きさに抑制するために必要な位置ずれの許容範囲が拡大するため、製造時における位置合わせを簡単化することがてき、また、経時的に位置ずれが生じても、それによってフォーカス制御に不都合が生じることも抑制される。

なお、偏光ビームスプリッタ４のＰ波反射率ＲＰを１０％、２０％、３０％、４０％、５０％と変化させる代わりに、偏光調整素子３における第２の領域９の位相差を波長λの整数倍の値から変化させることによっても、同様の結果を得ることが可能である。すなわち、偏光ビームスプリッタ４のＰ波反射率ＲＰが０％の場合でも、第２の領域９の位相差が波長λの整数倍からずれると、第２の領域９を透過する光ビーム中にＳ波成分が含まれることになるため、受光面に形成される光量低下部分１２の光量が相対的に増加することになる。

上述のように、光量低下部分１２の光量が少ないほど、ＤＣバランスを小さくする効果は強くなるが、光量低下部分１２の光量低下割合が５０％以上であれば、ＤＣバランスを小さくする効果は得られる。したがって、偏光調整素子３における第２の領域９の位相差を波長λに等しくなるように設定することが好ましいが、本発明は、このような場合に限定されない。

［実施例２］
次に、本発明の実施例２を説明する。

本実施例が実施例１と異なる点は、偏光変調素子３における第２の領域９の形状にあり、他の構成については実施例１と共通している。

図９（ａ）は、本実施例で用いた偏光変調素子３の構成を示し、図９（ｂ）は、光検出器７の受光面に形成される光ビームスポット１０の光量分布を模式的に示している。図９（ｃ）は、ＤＣバランスと位置ずれとの関係を示すグラフである。

本実施例では、偏光調整素子３における第２の領域９の幅Ｘ１を開口径ｄの１３．５％の大きさに設定するとともに、第２の領域９の長さＹ１を開口径ｄの５０％に設定している。受光面上における光ビームスポット１０の直径は約８５μｍ、受光面上に形成される光量低下部分１２の幅Ｘ２は約１１．５μｍ、長さＹ２は約４２μｍであった。

図９（ｃ）には、第２の領域９を形成しない通常のλ／４位相差板を用いた場合の曲線を比較例として記載している。また、実施例１と同様に、光量低下部分１２の光量がゼロにならない場合についても、ＤＣバランスと位置ずれとの関係を示している。

図９（ｃ）からわかるように、光量低下部分１２の長さＹ２が光ビームスポットの直径よりも短い場合でも、本発明の効果を得ることができる。重要な点は、光検出器７の重厚面上において、タンジェンシャル方向の分割線Ｄ２を横切る光量低下部分１２を形成することにあり、光量低下部分１２は種々の形状をとることが可能である。

図１０（ａ）〜（ｄ）および図１１（ａ）〜（ｃ）の左側部分は、いずれも、本発明で採用可能な変調調整素子３の構成例を示しており、その右側部分は、光検出器７の受光面に形成される光ビームスポットの光量分布を模式的に示している。

本願発明者の検討によると、分割線Ｄ２に垂直な方向における光量低下部分１２の幅Ｘ２は、光ビームスポット１０の直径の６％以上２０％以下の範囲に設定されることが好ましい。この幅Ｘ２は、具体的には、ＤＶＤの場合、５〜１７μｍの大きさに相当し、生じ得る光学的な位置合わせずれに比べて充分な大きさであり、光ピックアップの製造工程が容易になる。

また、本発明の効果を得るには、分割線Ｄ２に平行な方向における光量低下部分１２の長さＹ２は、光ビームスポット１０の直径の５０％以上に設定することが好ましい。このような長さＹ２の設定範囲は、偏光変調素子３における第２の領域９の長さＹ１を開口径ｄの半分以上の大きさに設定することに対応している（図９）。

なお、上記実施形態については、トラッキング誤差信号ＴＥの品質維持に対する効果を説明してきたが、本発明は、フォーカス誤差信号ＦＥの品質維持にも寄与すると考えられる。また、トラッキング誤差信号ＴＥの内容も式２で示されるものに限定されない。

本発明の光ピックアップおよび光ディスク装置は、光学的な位置合わせずれの精度を落としても、特にトラキング誤差信号の品質低下を抑制できるため、光ディスク装置の小型化・低価格化に貢献する。本発明では、特別の素子を付加することなく、本来的に必要な位相差版の一部を改良することにより、本発明の偏光変調素子として利用することができる。

本発明による光ディスク装置の概略構成を示す図である。 本発明に係る光ピックアップの構成を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、光検出器の受光面を示す図である。 （ａ）は、本発明の実施形態で用いられる偏光変調素子３の構成を示す平面図であり、（ｂ）は、その断面図である。 図４の偏光変調素子３を用いて場合に光検出器の受光面に形成される光ビームスポットの光量分布を示す平面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、光ビームスポット１０がラジアル方向に徐々にシフトしている様子を示す図である。 本発明の実施形態において、光検出器７の受光面上におけるビームスポット１０のシフト量Ｓと、光量低下部分１２の幅Ｘ２との関係を示す平面図である。 （ａ）は、本発明の実施例１で用いた偏光変調素子３の構成を示す平面図、（ｂ）は、光検出器７の受光面に形成される光ビームスポット１０の光量分布を模式的に示す平面図、（ｃ）は、ＤＣバランスと位置ずれとの関係を示すグラフである。 （ａ）は、本発明の実施例２で用いた偏光変調素子３の構成を示す平面図、（ｂ）は、光検出器７の受光面に形成される光ビームスポット１０の光量分布を模式的に示す平面図、（ｃ）は、ＤＣバランスと位置ずれとの関係を示すグラフである。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明で採用可能な変調調整素子３の他の構成例と、光検出器７の受光面に形成される光ビームスポットの光量分布を模式的に示す平面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明で採用可能な変調調整素子３の更に他の構成例と、光検出器７の受光面に形成される光ビームスポットの光量分布を模式的に示す平面図である。

符号の説明

１ 光ディスク
２ 対物レンズ
３ 偏光変調素子
４ 偏光分離素子（偏光ビームスプリッタ）
５ 光源
６ 検出レンズ
７ 光検出器
８ 偏光変調素子の第１の領域（λ／４位相差領域）
９ 偏光変調素子の第２の領域（λの整数倍の位相差領域）
１０ 光検出器の受光面上に形成される光ビームスポット
１１ 光ビームスポットの通常の光量部分
１２ 光ビームスポットの光量低下部分
２５ アクチュエータ
１２０ａ 光ビーム（往路光）
１２０ｂ 光ビーム（復路光）
２００ 光ディスク
３００ 光ピックアップ
３０４ ドライバアンプ
３０６ フロントエンド信号処理部
３０８ エンコーダ／デコーダ
３０９ ＣＰＵ
３１０ サーボ制御部
Ｄ１ 光検出器７の受光面における分割線（ラジアル方向）
Ｄ２ 光検出器７の受光面における分割線（タンジェンシャル方向）
Ｘ１ 偏光変調素子３の第２の領域の幅
Ｙ１ 偏光変調素子３の第２の領域の長さ
Ｘ２ 光ビームスポットの光量低下部分の幅
Ｙ２ 光ビームスポットの光量低下部分の長さ

Claims (9)

1. 光ビームを放射する光源と、
   前記光ビームを光ディスクの情報層に集束させる対物レンズと、
   前記光源から放射された光ビームが前記光ディスクに達するまでの往路と前記光ディスクで反射された光ビームの復路とを部分的に分離する偏光分離素子と、
   分割線によって少なくとも２つの領域に分割された受光面を有し、前記光ディスクで反射された光ビームを前記受光面で受ける光検出器と、
   前記光ディスクと前記偏光性分離素子との間に配置された偏光調整素子と、
   を備え、
   前記偏光調整素子は、前記光検出器の受光面に入射する光ビームのうち、前記分割線に対応する部分の光強度を局所的に低下させる位相差分布を有している、光ピックアップ。
2. 前記偏光調整素子は、前記光検出器の受光面における前記分割線に対応する位置で局所的にリタデーションまたは光学軸の向きが変化している請求項１に記載の光ピックアップ。
3. 前記偏光調整素子は、四分の一波長板として機能する第１の領域と、四分の一波長板としては機能しない第２の領域とを有している請求項１に記載の光ピックアップ。
4. 前記第２の領域は、前記光検出器の受光面に形成される光ビームスポットのうち、前記分割線を跨ぐ位置に光量低下部分を形成する、請求項３に記載の光ピックアップ。
5. 前記分割線に平行な方向における前記光量低下部分の長さは、前記光ビームスポットの直径の５０％以上である、請求項４に記載の光ピックアップ。
6. 前記分割線に垂直な方向における前記光量低下部分の幅は、前記光検出器の受光面における前記光ビームスポットの直径の６％以上２０％以下の範囲に設定される、請求項５に記載の光ピックアップ。
7. 前記第２の領域は、前記偏光変調素子においてタンジェンシャル方向に延びる部分を有している、請求項３に記載の光ピックアップ。
8. 前記第２の領域のうちで前記タンジェンシャル方向に延びる部分は、前記偏光変調素子上における開口径の半分以上の長さを有している、請求項７に記載の光ピックアップ。
9. 請求項１から８のいずれかに記載の光ピックアップと、
   前記光ピックアップと電気的に接続される信号処理部と、
   光ディスクを回転させるモータと、
   を備える光ディスク装置。

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