JP2008034070A - 光ピックアップ装置およびその制御方法、情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の異なる波長を発する複数の光源を備え、光検出器で検出する信号の信頼度が高い光ピックアップ装置およびその制御方法、情報記録再生装置を提供する。
【解決手段】 対物レンズ１９と、λ／４板１８と、外縁部が偏光子で形成されている偏光素子１７とを一体に形成し、偏光素子１７は、短波長の戻り光に対して開口絞りとして機能するように設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、規格の異なる複数の光情報記録媒体の記録情報の、記録、再生および消去のうち少なくともいずれか１つを行う光ピックアップ装置およびその制御方法、情報記録再生装置に関する。本発明においてレーザ光を用いて信号の記録、再生、および消去のうち少なくともいずれか１つを行う媒体を「記録媒体」と称し、記録媒体の記録面上で反射された後の光を「戻り光」と称する。また、「樹脂膜」、「誘電体多層膜」はそれぞれ、「樹脂でできた膜状または板状の部品」、「誘電体から成る多層の膜状または板状の部品」を意味する。

光情報記録媒体に対して、情報の記録、再生、消去を行う光ピックアップ装置は、種々の方式のものが提案され、実施されている。光情報記録媒体のうち、コンパクトディスク（Compact Disc:略称ＣＤ）、追記型コンパクトディスク（Compact disc-Recordable:略称ＣＤ−Ｒ）、書き換え型コンパクトディスク（Compact disc-Rewritable:略称ＣＤ−ＲＷ）などのＣＤ系と呼ばれる光ディスクは、発振波長７８０ｎｍ以上７８５ｎｍ以下の光を発するレーザ光源を用いて信号の記録、再生、または消去を行う。これに対しデジタルバーサタイルディスク（Digital Versatile Disc:略称ＤＶＤ）、追記型デジタルバーサタイルディスク（Digital Versatile Disc-Recordable:略称ＤＶＤ−Ｒ）、書き換え型デジタルバーサタイルディスク（Digital Versatile Disc-Rewritable:略称ＤＶＤ−ＲＷ）などのＤＶＤ系と呼ばれる光ディスクは、発振波長６３０ｎｍ以上６９０ｎｍ以下の光を発するレーザ光源を用いて信号の記録、再生、または消去を行う。

ＣＤ系とＤＶＤ系とでは使用波長も透明基板の厚さも異なる。これら複数の種類の光情報記録媒体に対し、信号の記録、再生、または消去を単一の装置で行う多波長用の光ピックアップ装置の実現が意図され、種々のものが提案されている。

複数種類の光情報記録媒体の例として、たとえば７８５ｎｍを使用波長とするＣＤと、６５０ｎｍを使用波長とするＤＶＤとを例にとると、対物レンズの開口数（Numerical
Aperture:略称ＮＡ）はＣＤにおいてＮＡ：０．５、ＤＶＤにおいてＮＡ：０．６〜０．６５とする必要がある。複数の種類の光情報記録媒体の信号を単一の装置で記録、再生、または消去しようとするときに発生する問題の１つは、ＮＡが異なることによって、戻り光の光線束の平均直径が、ＣＤの場合とＤＶＤの場合とでは異なることである。光検出器に入射する戻り光の光線束の平均直径はＤＶＤの場合では大きく、ＣＤの場合では小さい。ＤＶＤの場合の光線束の平均直径はＣＤの場合の１．２〜１．３倍である。光検出器に入射する戻り光の光線束の平均直径が小さいと、対物レンズが記録媒体の記録面に平行に動作したときの光軸のずれに対して、相対的に信号の信頼度が低くなり、ＣＤを取扱う場合、ＤＶＤの場合よりも１．２倍〜１．３倍、信頼度が下がる。

使用波長の異なる複数種の光情報記録媒体からの戻り光を、共通の受光部領域を持つ単一の光検出器で受光するようにし、かつ単一波長の光ピックアップ装置の場合と同様の方法で信号検出を可能にするために、波長によって機能を変える部分ホログラムを用いる技術が提案されており（特許文献１参照）、波長選択的に光線束を制限する円形開口形状の波長フィルタの記載がある。またレーザ光源と光検出器が一体となったレーザ／検出器集積ユニットを使用した場合、光検出器に入射するフレア光によって正確な検出ができない場合が生じるという問題を解決するために、開口制限手段を設ける技術が提案されている（特許文献２参照）。

特開２００２−２１６３８５号公報 特開平１１−３４４６６６号公報

図１０は、従来技術に係り、対物レンズ透過後の戻り光の光線束２と波長フィルタの円形開口形状３が光軸を同じくし、光検出器１上に入射した状態を表す図である。図１１は、従来技術に係り、波長フィルタと独立に、対物レンズが光情報記録媒体の記録面に平行な仮想平面上において動作したときに、対物レンズ透過後の戻り光の光線束２が波長フィルタの円形開口形状３とずれを生じた状態を表す図である。前記波長フィルタと独立に対物レンズが動作し、光情報記録媒体の記録面に平行な方向に対物レンズがシフトすると、光検出器の受光面１上で、戻り光の光線束の断面２と波長フィルタの円形開口形状３とのずれが生じ、光検出器に入射する光線束の断面形状として、所望の形状を得られなくなる。したがって光検出器で検出する信号の信頼度も下がる。また前記開口制限手段はフレアの除去を目的としており、戻り光の光線束の平均直径がＮＡに依存し、使用波長によって異なることに変わりはない。

本発明の目的は、複数の異なる波長を発する複数の光源を備え、光検出器で検出する信号の信頼度が高い光ピックアップ装置およびその制御方法、情報記録再生装置を提供することである。

本発明は、異なる波長の光を発する複数の光源と、
各光源から発せられる光を記録媒体の記録面上に集光する対物レンズと、
前記光源と前記対物レンズとの光路途中に配設され、各光源から発せられる光を透過する偏光素子であって、当該偏光素子の外縁部が偏光子で形成されている偏光素子と、
前記記録面上で反射された戻り光を受光する光検出器とを有することを特徴とする光ピックアップ装置である。

また本発明は、前記偏光素子は、前記対物レンズと一体に設けられていることを特徴とする。

また本発明は、前記偏光素子の前記外縁部は、前記異なる波長の光のうち、短波長の前記戻り光に対して、開口絞りとして機能することを特徴とする。

また本発明は、前記対物レンズと前記偏光素子との光路途中にλ／４板をさらに有することを特徴とする。

また本発明は、前記偏光素子は、ガラス体と誘電体多層膜とを有することを特徴とする。

また本発明は、前記偏光素子は、樹脂材料から成る樹脂膜と、誘電体多層膜とを有することを特徴とする。

また本発明は、前記λ／４板は水晶ガラスから成ることを特徴とする。
また本発明は、前記λ／４板は樹脂から成ることを特徴とする。

また本発明は、前記光検出器の光路上流側に、前記光検出器に入射する光線束の断面積を、前記光検出器との距離の変更によって調節する結像サイズ調節手段をさらに有することを特徴とする。

また本発明は、光ピックアップ装置の光線束を制御する方法であって、異なる波長の光を発することのできる複数の光源のうちのいずれか１つから光を発する発光工程と、
各光源から発せられる光を対物レンズによって記録媒体の記録面上に集光する集光工程と、
前記記録媒体の前記記録面上で反射された戻り光を受光して検出する光検出工程と、
前記異なる波長の光のうち、長波長の前記戻り光に対して、外縁部が偏光子で形成されている偏光素子によって、前記戻り光の光線束の断面積を制限する開口制限工程と、
前記光検出工程で前記戻り光を受光して検出する光検出器に入射する光線束の断面積を、前記光検出器との距離の変更によって調節する結像サイズ調節工程とを有することを特徴とする光ピックアップ装置の制御方法である。

また本発明は、前記光源と前記光検出器とは、別体に設けられることを特徴とする。
また本発明は、前記光ピックアップ装置を搭載する情報記録再生装置である。

本発明によれば、複数の光源を有することによって、複数の異なる波長の光を利用し、形式の異なる記録媒体を１つの装置で記録、再生、または消去を行うことができる。偏光素子の外縁部を偏光子とすることによって、特定の方位角の直線偏光を外縁部で遮断することができ、偏光素子のうち外縁部を除く中央部はどの方位角の偏光も透過させることができる。したがって特定の方位角の直線偏光に対して開口絞りとして機能することができる。前記偏光素子を光源と対物レンズとの光路途中に配設することによって、往路光と戻り光のいずれか一方をすべて透過させ、他方に対して開口絞りとして機能することができる。これによって、複数の異なる波長を発する複数の光源を備え、光検出器で検出する信号の信頼度が高い光ピックアップ装置を実現することが可能となる。

また本発明によれば、偏光素子を対物レンズと一体に設けることによって、対物レンズが記録媒体の記録面に平行に動作しても、対物レンズの位置と偏光素子の位置とが相対的なずれを生じることがない。光線束の断面積は光路途中の最も小さい開口絞りの断面積で決められ、本発明において偏光素子を除けば対物レンズによって決められる。したがって対物レンズと、戻り光に対する開口絞りとがすれを生じると、光検出器に入射する光線束の断面に前記のずれが反映されてしまう。ゆえに偏光素子と対物レンズとを一体に設け、偏光素子と対物レンズとの相対的なずれを防ぐことによって、偏光素子は、対物レンズによる前記記録面上への往路光の集光を妨げたり、戻り光の光線束の断面積および断面形状を、前記相対的なずれによって制限したりせずに、光線束を透過させることができる。

また本発明によれば、偏光素子は、短波長の戻り光に対する開口絞りとしての機能を有することから、異なる波長に対して、戻り光の光線束の断面積を等しくすることができる。往路光については対物レンズの開口絞りが最も小さくなければ、対物レンズのＮＡが変化してしまう。対物レンズのＮＡは規定通りである必要があるので、偏光素子が往路光に対して開口絞りとして作用することがあってはならない。本発明に係る偏光素子は戻り光に対して開口絞りとして作用することから、対物レンズのＮＡを変化させることなく、異なる波長に対して、光検出器に入射する光線束の断面積を等しくし、光軸のずれに対する信号の信頼度を等しくすることができる。すなわち、従来長波長の戻り光に対する信頼度よりも高かった短波長の戻り光に対する信頼度はそのままに、長波長の戻り光に対する信頼度を短波長の戻り光に対する信頼度と等しくすることができる。これによって、複数の異なる波長を発する複数の光源を備え、光検出器で検出する信号の信頼度が高い光ピックアップ装置を実現することが可能となる。

また本発明によれば、光路途中にλ／４板を有することから、往路光の偏光の方位角と戻り光の偏光の方位角とに９０°の差を生じさせ、互いに直交させることができる。したがって往路光および戻り光の光路途中に位置する偏光子の、往路光および戻り光に対する透過率に差を生じさせることができる。これによってλ／４板を挟んで対物レンズから遠い位置に配設される偏光素子が、戻り光のみに対する開口絞りとして機能することが可能となる。

また本発明によれば、ガラス体と誘電体多層膜とを用いて偏光素子を形成することができる。ガラスを材料に用いて偏光素子の一部分を形成する場合、ガラス体部分を樹脂などから成る部品とするよりも、剛性の高い部品とすることができるので、機械的および光学的に高い信頼性の偏光素子を形成することができる。

また本発明によれば、樹脂材料から成る樹脂膜と、誘電体多層膜とを用いて偏光素子を形成することができる。この場合には、ガラス体を用いて偏光素子を形成するときよりも、偏光素子にかかる材料費を低減することができ、偏光素子および光ピックアップ装置の軽量化を図ることができる。

また本発明によれば、水晶ガラスを材料に用いてλ／４板を形成することができる。水晶ガラスを材料に用いてλ／４板を形成する場合、樹脂などを材料に用いて形成するときよりも、剛性の高いλ／４板とすることができるので、機械的および光学的に高い信頼性のλ／４板を形成することができる。

また本発明によれば、樹脂を材料に用いてλ／４板を形成することができる。この場合には、水晶ガラスを材料に用いてλ／４板を形成するときよりも、λ／４板にかかる材料費を低減することができ、λ／４板および光ピックアップ装置の軽量化を図ることができる。

また本発明によれば、光検出器の光路上流側に、光検出器に入射する光線束の断面積を、光検出器との距離の変更によって調節する結像サイズ調節手段を有することから、光検出器に入射する光線束の断面積を調節することができる。したがって信号の信頼度を調節することができ、異なる波長のうちのいずれの波長の戻り光においても、信頼度を高くすることができる。

また本発明によれば、長波長の戻り光の光線束の断面積を制限する開口制限工程を有することから、異なる波長に対して、戻り光の光線束の断面積を等しくすることができる。したがって異なる波長に対して、光検出器に入射する光線束の断面積を等しくし、光軸のずれに対する信号の信頼度を等しくすることができる。さらに光検出器に入射する光線束の断面積を、光検出器との距離の変更によって調節する結像サイズ調節工程を有することによって、等しくした信頼度を調節することができる。すなわち、従来長波長の戻り光に対する信頼度よりも高かった短波長の戻り光に対する信頼度はそのままに、長波長の戻り光に対する信頼度を短波長の戻り光に対する信頼度と等しくすることができる。これによって、複数の異なる波長を発する複数の光源を備え、光検出器で検出する信号の信頼度が高い光ピックアップ装置を実現することができる。換言すれば、記録媒体に対する汎用性が高く、かつ信頼度の高い光ピックアップ装置を実現することができる。

また本発明によれば、光源と光検出器とを別体に設けることから、光検出器の位置を変更し、光検出器に入射する光線束の断面積を変更することができる。また光源および光検出器を個別に取替えることができる。したがって光源および光検出器の種類、個数、仕様を変更することができる。

また本発明によれば、以上の効果を示す光ピックアップ装置を有する情報記録再生装置を実現することができる。

本明細書本文中において、発振波長７８０ｎｍ以上７８５ｎｍ以下のレーザ光を発するレーザ光源を用いて信号の記録、再生、および消去のうち少なくともいずれか１つを行う光情報記録媒体を「ＣＤ」と称し、発振波長６３０ｎｍ以上６９０ｎｍ以下のレーザ光を発するレーザ光源を用いて信号の記録、再生、または消去を行う光情報記録媒体を「ＤＶＤ」と称する。光源から発せられてから記録媒体の記録面上に達するまでの光を「往路光」と称し、光検出器で検出する信号を「信号」と称し、光軸のずれに対する前記信号の信頼度を「信頼度」と称することがある。

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置１０において、第１光源１１および第２光源１２からの往路光が記録媒体の記録面上に集光される状態を表す図である。光ピックアップ装置１０は、第１光源１１と第２光源１２とダイクロイックビームスプリッタ１３と、偏光ビームスプリッタ１５とコリメートレンズ１６と、偏光素子１７と、λ／４板１８と、対物レンズ１９と結像サイズ調節手段２０と、光検出器２１とを有している。偏光素子１７とλ／４板１８と対物レンズ１９とは一体に形成されている。ダイクロイックビームスプリッタ１３はダイクロイックミラー１４を有している。

第１光源１１は半導体レーザ光源で、波長λ１＝７８５ｎｍの直線偏光のレーザ光を発する。第２光源１２は半導体レーザ光源で、波長λ２＝６５０ｎｍの直線偏光のレーザ光を発する。第１光源１１または第２光源１２から発せられたレーザ光は、ダイクロイックビームスプリッタ１３内のダイクロイックミラー１４に入射する。ダイクロイックミラー１４は第１光源１１からの波長λ１の光については透過させ、第２光源１２からの波長λ２の光は反射する。第１光源１１と第２光源１２とは異なる位置に配設されているけれども、第１光源１１からの波長λ１のレーザ光も第２光源１２からの波長λ２のレーザ光も同一の向きにレーザ光が進むように、ダイクロイックビームスプリッタ１３およびダイクロイックミラー１４は配設されている。ダイクロイックビームスプリッタ１３を出たレーザ光は偏光レーザスプリッタ１５に入射する。偏光ビームスプリッタ１５は、第１光源１１および第２光源１２からの往路光の直線偏光を透過させ、該直線偏光と直交する直線偏光を反射する。したがって、往路光は偏光ビームスプリッタ１５を透過し、コリメートレンズ１６に入射する。コリメートレンズ１６は、第１光源１１および第２光源１２からの往路光を平行光線束にする。コリメートレンズ１６によって平行光線束となったレーザ光は偏光素子１７に入射する。偏光素子１７は、第１光源１１および第２光源１２から発せられた往路光を偏光の状態および方位角を変えることなく透過させる。その後レーザ光はλ／４板１８に入射する。λ／４板１８は第２光源１２から発せられる直線偏光を円偏光に変換するよう配設されている。λ／４板１８を透過したレーザ光は対物レンズ１９に入射し、入射したレーザ光は対物レンズ１９でＣＤ２５またはＤＶＤ２６の記録面上に集光される。光軸に垂直な対物レンズ１９の面積は、対物レンズ１９に入射する往路光の光線束の断面積よりも小さく、ＣＤ２５またはＤＶＤ２６に集光されるレーザ光の光量は、前記対物レンズ１９の面積で決定される。

図２は、本発明の実施形態に係る偏光素子１７の平面図である。偏光素子１７は平板状である。偏光素子１７の厚み方向に偏光素子１７を平面視すると、偏光素子１７は矩形をしており、その中央部に樹脂膜またはガラス体から成る無作用エリア１７ａを有している。無作用エリア１７ａは、波長λ１のレーザ光も波長λ２のレーザ光も透過させ、レーザ光の偏光の状態に関わらず透過させる。無作用エリア１７ａはＣＤ２５からの戻り光における光線束の断面積および断面形状と同じ面積、形状を有している。偏光素子１７の厚み方向に偏光素子１７を平面視すると、本実施形態で無作用エリア１７ａの形状は円形となっており、その直径Ｄ１は波長λ２の戻り光の光線束の断面の直径より小さく、波長λ１の戻り光の光線束の断面の直径と同じである。偏光素子１７の無作用エリア１７ａを除く外縁部は、誘電体多層膜で形成される偏光エリア１７ｂである。偏光エリア１７ｂは偏光子から成っており、特定の方位角の直線偏光を透過させ、該直線偏光と直交する直線偏光を遮断する。偏光素子１７は、第１光源１１および第２光源１２から発せられる往路光の直線偏光が偏光エリア１７ｂを透過するように配設される。光線束の断面積は光路途中の最も小さい開口絞りの断面積で決められ、本実施形態において偏光素子１７を除けば対物レンズによって決められる。往路光については対物レンズの開口絞りが最も小さくなければ、対物レンズのＮＡが変化してしまう。対物レンズのＮＡは規定通りである必要があるので、偏光素子が往路光に対して開口絞りとして作用することがあってはならない。

図３は、本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置１０において、ＣＤ２５の記録面上で反射された光が光検出器２１で検出される状態を表す図である。ＣＤを取扱うとき、第１光源１１からレーザ光を発する。λ１の波長のレーザ光に対し対物レンズのＮＡは０．５であり、対物レンズ１９透過直後の戻り光における光線束の断面積はＤＶＤ２６を取扱うときよりも小さい。ＣＤ２５の記録面上で反射されたレーザ光は対物レンズ１９を透過し、λ／４板１８、偏光素子１７を順次透過する。ＣＤ２５からの戻り光の光線束の断面積および断面形状は偏光素子１７の無作用エリア１７ａと一致するので、ＣＤ２５からの戻り光はすべて偏光素子１７を透過する。その後コリメートレンズ１６を透過し、偏光ビームスプリッタ１５に入射する。ＣＤ２５からの戻り光の偏光の方位角は、第１光源１１からの往路光の直線偏光の方位角と異なるから、ＣＤ２５からの戻り光は偏光ビームスプリッタ１５によって反射され、結像サイズ調節手段２０に入射する。結像サイズ調節手段２０は、光検出器２１に入射する光線束の断面積を、光検出器２１との距離の変更によって調節する光学部品である。結像サイズ調節手段２０を透過したＣＤ２５からの戻り光は光検出器２１に入射し、光検出器２１によって検出される。

図４は、本発明の実施形態において、光検出器２１の受光面にＣＤ２５からの戻り光が入射したときの光検出器２１の受光面の平面図である。光検出器２１の受光面は正方形をしており、４つに分割された受光領域Ａ〜Ｄを備えている。図４に示すように、受光領域Ａ〜Ｄはそれぞれ正方形をしており、受光領域ＡとＣとが対角線上に並び、受光領域ＢとＤとが対角線上にならんでいる。光検出器２１はＣＤ２５またはＤＶＤ２６からの戻り光を受光し、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、高周波（Radio Frequency
：略称ＲＦ）信号を出力する。トラッキングエラーが生じたときには受光領域Ａからと受光領域Ｄからの出力信号に差が生じ、受光領域Ｂからと受光領域Ｃからの出力信号に差が生じる。受光領域Ａ〜Ｄからの出力信号をそれぞれＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤとすると、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、ＲＦ信号はそれぞれ、式（１）〜（３）の演算によって出力される。
フォーカスエラー信号：（ＳＡ＋ＳＣ）−（ＳＢ＋ＳＤ） …（１）
トラッキングエラー信号：（ＳＡ＋ＳＢ）−（ＳＣ＋ＳＤ） …（２）
ＲＦ信号：（ＳＡ＋ＳＢ＋ＳＣ＋ＳＤ） …（３）

光検出器２１の受光面上に入射する、ＣＤ２５からの戻り光の光線束の断面形状は円形をしている。該光線束の断面の断面積は結像サイズ調節手段２０によって調節され、該断面の円の直径Ｄ２が、受光面の一辺の長さＬ１に対して６０％以上７０％以下となるように調節されている。

図５は、本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置１０において、ＤＶＤ２６の記録面上で反射された光が光検出器２１で検出される状態を表す図である。ＤＶＤ２６を取扱うとき、第２光源１２からレーザ光を発する。λ２の波長のレーザ光に対し対物レンズ１９のＮＡは０．６以上０．６５以下であり、対物レンズ１９透過直後の戻り光における光線束の断面積はＣＤを取扱うときよりも大きい。ＤＶＤ２６に対して出射される往路光はλ／４板１８で円偏光に変換されており、ＤＶＤ２６の記録面上で反射されたレーザ光は対物レンズ１９を透過し、λ／４板１８に再び入射する。ＤＶＤ２６の記録面上で反射された後の円偏光の戻り光はλ／４板１８によって直線偏光に変換される。直線偏光となった戻り光の偏光の方位角は、往路光の直線偏光の方位角に対して９０°の角度の差を生じている。

その後偏光素子１７に入射する。偏光素子１７に入射する直前のＤＶＤ２６からの戻り光の光線束の断面形状は円形をしており、該光線束の断面は偏光素子１７の無作用エリア１７ａよりも大きい。λ／４板１８によって直線偏光となった戻り光の一部は、偏光素子１７の偏光エリア１７ｂにより、遮断される。したがって偏光素子１７はＤＶＤ２６からの戻り光に対して開口絞りとして作用し、ＤＶＤ２６からの戻り光における光線束の断面積および断面形状を無作用エリア１７ａと等しくする。偏光エリア１７ｂによって一部が遮断され、無作用エリア１７ａを透過したＤＶＤ２６からの戻り光において、その光線束の断面積および断面形状は、ＣＤ２５の記録面上からの戻り光における光線束の断面積および断面形状と同じである。その後コリメートレンズ１６を透過し、偏光ビームスプリッタ１５に入射する。ＤＶＤ２６からの戻り光の偏光の方位角は、第１光源１１からの往路光の直線偏光の方位角に対して９０°異なるから、ＤＶＤ２６からの戻り光は偏光ビームスプリッタ１５によって反射され、結像サイズ調節手段２０に入射する。結像サイズ調節手段２０を透過したＤＶＤ２６からの戻り光は光検出器２１に入射し、光検出器２１によって検出される。

結像サイズ調節手段２０に入射するＤＶＤ２６からの戻り光の光線束の断面積および断面形状は、ＣＤ２５からの戻り光が結像サイズ調節手段２０に入射するときと同じである。したがって、結像サイズ調節手段２０と光検出器２１との相対的な位置関係はＣＤ２５を取扱うときとＤＶＤ２６を取扱うときで同じである。ＤＶＤ２６からの戻り光においてその断面の円の直径は、光検出器２１の矩形の受光面の正方形の一辺の長さの６０％以上７０％以下となる。

図６は、本発明の実施形態において、偏光素子１７とλ／４板１８と対物レンズ１９とが一体として動作するときの状態を、ＣＤ２５を取扱うときを例に表す図である。ＣＤ２５およびＤＶＤ２６に対してフォーカシングおよびトラッキングの調整を行う目的で、対物レンズ１９はＣＤ２５またはＤＶＤ２６の記録面に対して、変位できるようになっている。本実施形態では偏光素子１７とλ／４板１８と対物レンズ１９とが一体に形成されているから、対物レンズ１９がＣＤ２５またはＤＶＤ２６の記録面に対して変位するとき、同時に偏光素子１７とλ／４板１８も対物レンズ１９と同じ量、同じ向きに変位する。λ／４板１８は、偏光素子１７に入射する往路光の偏光の方位角と戻り光の偏光の方位角とを９０°回転させる働きを有している。したがってλ／４板１８が偏光素子１７よりも往路光に関して光路下流側、戻り光に関して光路上流側に位置することによって、偏光素子１７は、偏光の方位角に対する選択的な作用を実現する。つまりλ／４板１８を挟んで対物レンズ１９から遠い位置に配設される偏光素子１７が、戻り光のみに対する開口絞りとして機能する。

図７は、本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置の制御方法の工程を表すフローチャートである。本実施形態で光ピックアップ装置の制御方法は、発光工程ａ１、往路光の方向調節工程ａ２、往路光平行化工程ａ３、偏光状態第１変換工程ａ４、集光工程ａ５、偏光状態第２変換工程ａ６、開口制限工程ａ７、結像サイズ調節工程ａ８および光検出工程ａ９を含んでいる。本処理開始後、発光工程ａ１に移行し、異なる波長の光を発する第１光源１１および第２光源１２のうちのいずれか一方から発光を行う。次に往路光の方向調節工程ａ２に移行し、ダイクロイックビームスプリッタ１３内のダイクロイックミラー１４によって第１光源１１からのレーザ光および第２光源１２からのレーザ光の両方を記録媒体の記録面に向かわせる。次に往路光平行化工程ａ３に移行し、コリメートレンズ１６によって第１光源１１および第２光源１２からのレーザ光の光線束を平行光線束とする。次いで偏光状態第１変換工程ａ４に移行し、λ／４板１８によって第１光源１１および第２光源１２からのレーザ光の偏光状態を変換する。次に集光工程ａ５に移行し、λ／４板１８透過後の往路光を記録媒体の記録面上に集光する。次に偏光状態第２変換工程ａ６に移行し、記録媒体の記録面上で反射されたレーザ光の偏光状態を、λ／４板１８によって、変換する。次いで開口制限工程ａ７に移行し、前記異なる波長のうちの長波長の戻り光に対しては光線束の断面を制限することはなく、前記異なる波長のうちの短波長の戻り光に対して光線束の断面積と断面形状とを制限し、該断面積および断面形状を前記長波長の戻り光における光線束の断面積および断面形状と等しくする。次に結像サイズ調節工程ａ８に移行し、記録媒体の記録面上からの戻り光の光線束を、該光線束の断面の平均直径が、光検出器２１の受光面の一辺の長さに対して６０％以上７０％以下となるように調節する。次に光検出工程ａ９に移行し、光検出器２１によって、戻り光を受光し、信号を検出する。その後、本処理は終了する。

図８は、本発明の実施形態に係る集光工程ａ５を詳細に表したフローチャートである。集光工程ａ５は、フォーカスサーボ工程ｂ１と、トラッキングサーボ工程ｂ２とを含んでいる。集光工程での処理開始後、フォーカスサーボ工程ｂ１において、対物レンズ１９によって集光したレーザ光の焦点が、記録媒体の記録面上となるように、一体に形成された偏光素子１７、λ／４板１８および対物レンズ１９の位置を、記録媒体の記録面に垂直な方向に動作させる。次にトラッキングサーボ工程ｂ２において、対物レンズ１９によって集光したレーザ光の焦点が、記録媒体の記録面上のトラック上となるように、一体に形成された偏光素子１７、λ／４板１８および対物レンズ１９の位置を、記録媒体の記録面に平行な仮想平面上において動作させる。その後、本処理は終了する。このフォーカスサーボ工程ｂ１と、トラッキングサーボ工程ｂ２とは、順番が前後しても構わないし、同時でも構わない。

図９は、本発明の実施形態に係る光検出工程ａ９を、詳細に表したフローチャートである。光検出工程ａ９は、信号検出工程ｃ１と、信号演算工程ｃ２と、信号出力工程ｃ３とを含んでいる。光検出工程での処理開始後、信号検出工程ｃ１に移行し、記録媒体の記録面上からの戻り光を光検出器２１の受光面上にある４つの受光領域で受光し、信号を検出する。次に信号演算工程ｃ２に移行し、前記４つの受光領域で検出した信号を基に、前記式（１）〜（３）の演算を行う。次に信号出力工程ｃ３に移行し、前記式（１）〜（３）の演算を行った結果として、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号およびＲＦ信号を出力する。その後、本処理は終了する。フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号およびＲＦ信号の３つの信号は、図示外の機構によって利用される。

本実施形態ではＣＤ２５を取扱うとき、波長λ１＝７８５ｎｍのレーザ光を発する光源を第１光源１１として利用したが、他の実施形態においては、第１光源から発せられる光の波長λ３を７８０ｎｍ以上７８５ｎｍ以下とする。ダイクロイックビームスプリッタ内のダイクロイックミラーは、波長λ３のレーザ光を透過させる。

本実施形態ではＤＶＤ２６を取扱うとき、波長λ２＝６５０ｎｍのレーザ光を発する光源を第２光源１２として利用したが、他の実施形態においては、第２光源から発せられる光の波長λ４を６３０ｎｍ以上６９０ｎｍ以下とする。ダイクロイックビームスプリッタ中のダイクロイックミラーは、波長λ４のレーザ光を反射する。λ／４板は直線偏光である波長λ４の往路光を円偏光に変換し、円偏光である波長λ４の戻り光を直線偏光に変換する。

本実施形態では偏光素子１７に入射する、波長λ１のレーザ光および波長λ２のレーザ光の光線束の断面形状を円形としたが、他の実施形態における該断面形状は、楕円とすることもできる。該他の実施形態において、ＤＶＤの記録面上からの戻り光の光線束の断面は、ＣＤの記録面上からの戻り光の光線束の断面を含む。偏光素子の一部分を構成する無作用エリアの面積および形状は、ＣＤの記録面上からの戻り光における光線束の断面積および断面形状と同じとする。

本実施形態では、λ／４板１８はＤＶＤ２６を取扱うときに用いる、波長λ２＝６５０ｎｍのレーザ光に対し、直線偏光を円偏光に変換し、円偏光を直線偏光に変換するものとしたが、他の実施形態においてλ／４板は、ＤＶＤを取扱うときに用いる波長およびＣＤを取扱うときに用いる波長の両方のレーザ光に対し、直線偏光を円偏光に、円偏光を直線偏光に変換する。波長選択的に機能する１／４波長板を複数張り合わせたλ／４板を用いることによってＤＶＤおよびＣＤを取扱うときの両方の波長のレーザ光に対して、往路光の直線偏光の方位角と戻り光の直線偏光の方位角とを９０°異なるものにし、偏光素子１７に入射する往路光の偏光の方位角と戻り光の偏光の方位角とを９０°回転させる。

本実施形態では光源として第１光源１１と第２光源１２の２つを設けたが、他の実施形態では、光源は２つでなくても複数あれば良い。該他の実施形態において、最も短波長の戻り光の光線束の断面は、他の波長の戻り光の光線束の断面を含む。偏光素子の一部分を構成する無作用エリアの面積および形状は、最も長波長の戻り光における光線束の断面積および断面形状と同じとする。

本実施形態で光検出器２１の受光面は正方形としたが、該受光面は結像サイズ調節手段透過後の光線束を受光できれば、必ずしも正方形でなくても良い。受光面に入射する光線束の直径または長半径の２０％以上３３％未満の範囲で該光線束の光軸が変位しても、該光線束が受光面からはみ出さない形状、大きさであれば、光検出器の受光面はどのような形状、大きさでも構わない。

本発明に係る光ピックアップ装置１０は、複数の光源と、外縁部が偏光子で形成されている偏光素子１７とを有する。このような構成とすることで、複数の異なる波長の光を利用し、形式の異なる情報記録媒体を１つの装置で記録、再生、または消去を行うことができる。偏光素子１７の外縁部を偏光子とすることによって、往路光の直線偏光を透過させ、往路光の直線偏光と方位角が９０°異なった戻り光の直線偏光を遮断することができる。偏光素子１７のうち外縁部を除く中央部はどの方位角の偏光も透過させる。したがって、偏光素子１７は往路光には作用せず、戻り光に対して選択的に開口絞りとして機能することができる。これによって、複数の異なる波長を発する複数の光源を備え、光検出器で検出する信号の信頼度が高い光ピックアップ装置を実現することが可能となる。

偏光素子１７とλ／４板１８と対物レンズ１９は一体として設けることによって、対物レンズ１９がＣＤ２５またはＤＶＤ２６の記録面に対して変位するとき、同時に偏光素子１７とλ／４板１８も対物レンズ１９と同じ量、同じ向きに変位する。したがって対物レンズ１９の位置と偏光素子１７の位置とが相対的なずれを生じることがない。光線束の断面積は光路途中の最も小さい開口絞りの断面積で決められ、本発明において偏光素子１７を除けば対物レンズ１９によって決められる。したがって対物レンズ１９と、戻り光に対する開口絞りである偏光素子１７とがずれを生じると、光検出器２１に入射する光線束の断面に前記のずれが反映されてしまう。ゆえに偏光素子１７と対物レンズ１９とを一体に設け、偏光素子１７と対物レンズ１９との相対的なずれを防ぐことによって、偏光素子１７は対物レンズ１９によるＣＤ２５、またはＤＶＤ２６の記録面上への往路光の集光を妨げたり、戻り光の光線束の断面積および断面形状を、前記相対的なずれによって制限したりせずに、光線束を透過させることができる。

偏光素子１７は、短波長の戻り光に対する開口絞りとしての機能を有する。したがって異なる波長に対して、戻り光の光線束の断面積を等しくすることができる。往路光については対物レンズ１９の開口絞りが最も小さくなければ、対物レンズ１９のＮＡが変化してしまう。対物レンズ１９のＮＡは規定通りである必要があるので、偏光素子１７が往路光に対して開口絞りとして作用することがあってはならない。本発明に係る偏光素子１７は戻り光に対して開口絞りとして作用することから、対物レンズ１９のＮＡを変化させることなく、異なる波長に対して、光検出器２１に入射する光線束の断面積を等しくし、信号の信頼度を等しくすることができる。すなわち、従来長波長の戻り光に対する信頼度よりも高かった短波長の戻り光に対する信頼度はそのままに、長波長の戻り光に対する信頼度を短波長の戻り光に対する信頼度と等しくすることができる。これによって、複数の異なる波長を発する複数の光源を備え、光検出器２１で検出する信号の信頼度が高い光ピックアップ装置１０を実現することが可能となる。

λ／４板１８は、偏光素子１７に入射する往路光の偏光の方位角と戻り光の偏光の方位角とを９０°回転させる働きを有している。したがってλ／４板１８が偏光素子１７よりも往路光に関して光路下流側、戻り光に関して光路上流側に位置することで、偏光素子１７は偏光の方位角に対する選択的な作用を実現できる。つまりλ／４板１８を挟んで対物レンズ１９から遠い位置に配設される偏光素子１７が、戻り光のみに対する開口絞りとして機能することが可能となる。

本実施形態では、λ／４板１８はＤＶＤ２６を取扱うときに用いる、波長λ２＝６５０ｎｍのレーザ光に対し、直線偏光を円偏光に変換し、円偏光を直線偏光に変換するものとしたが、他の実施形態においてλ／４板は、ＤＶＤを取扱うときに用いる波長およびＣＤを取扱うときに用いる波長の両方のレーザ光に対し、直線偏光を円偏光に、円偏光を直線偏光に変換する。波長選択的に機能する１／４波長板を複数張り合わせたλ／４板を用いることによってＤＶＤおよびＣＤを取扱うときの両方の波長のレーザ光に対して、往路光の直線偏光の方位角と戻り光の直線偏光の方位角とを９０°異なるものにし、偏光素子１７に入射する往路光の偏光の方位角と戻り光の偏光の方位角とを９０°回転させることができる。これによってＣＤを取扱うときに用いる波長のレーザ光の戻り光がλ／４板を透過後、楕円偏光になることを防ぎ、偏光ビームスプリッタ１５で反射された後の戻り光の光量が、偏光ビームスプリッタ１５に入射する戻り光の光量よりも少なくなることを防ぐことができる。したがってＤＶＤを取扱うときとＣＤを取扱うときの両方において、光検出器で検出する信号の信頼度が高い光ピックアップ装置を実現することができる。λ／４板は偏光素子１７よりも往路光に関して光路下流側、戻り光に関して光路上流側に位置することで、偏光素子１７は、戻り光のみに対する開口絞りとして機能することが可能となる。

偏光素子１７は、ガラス体と誘電体多層膜とを用いて形成することができる。ガラスを材料に用いて偏光素子１７の無作用エリア１７ａを形成する場合、ガラス体部分の無作用エリア１７ａを樹脂などから成る部品とするよりも、剛性の高い部品とすることができるので、機械的および光学的に高い信頼性の偏光素子１７を形成することができる。

また他の実施形態によれば、偏光素子１７は、樹脂材料から成る樹脂膜と、誘電体多層膜とを用いて形成することができる。この場合には、ガラス体を用いて偏光素子１７を形成するときよりも、偏光素子１７にかかる材料費を低減することができ、偏光素子１７および光ピックアップ装置１０の軽量化を図ることができる。

λ／４板１８は、水晶ガラスを材料に用いて形成することができる。水晶ガラスを材料に用いてλ／４板１８を形成する場合、樹脂などを材料に用いて形成するときよりも、剛性の高いλ／４板とすることができるので、機械的および光学的に高い信頼性のλ／４板１８を形成することができる。

また他の実施形態によれば、λ／４板１８は樹脂を材料に用いて形成することができる。この場合には、水晶ガラスを材料に用いてλ／４板１８を形成するときよりも、λ／４板１８にかかる材料費を低減することができ、λ／４板１８および光ピックアップ装置１０の軽量化を図ることができる。

本実施形態では、光検出器２１の光路上流側に、光検出器２１に入射する光線束の断面積を、光検出器２１との距離の変更によって調節する結像サイズ調節手段２０を有する。したがって光検出器２１に入射する光線束の断面積を調節することができる。ゆえに異なる波長のうちのいずれの戻り光においても、信頼度を高くすることができる。

本実施形態では、長波長の戻り光の光線束の断面積を制限する開口制限工程を有することから、異なる波長に対して、戻り光の光線束の断面積を等しくすることができる。したがって異なる波長に対して、光検出器に入射する光線束の断面積を等しくし、光軸のずれに対する信号の信頼度を等しくすることができる。さらに光検出器２１に入射する光線束の断面積を、光検出器２１との距離の変更によって調節する結像サイズ調節工程を有することによって、等しくした信頼度を調節することができる。すなわち、結像サイズ調節手段２０によって、光検出器２１の受光面に入射する光線束の平均直径が受光面の一辺の長さの６０％以上７０％以下となるように調節することで、従来長波長の戻り光に対する信頼度よりも高かった短波長の戻り光に対する信頼度はそのままに、長波長の戻り光に対する信頼度を短波長の戻り光に対する信頼度と等しくすることができる。これによって、複数の異なる波長を発する複数の光源を備え、光検出器２１で検出する信号の信頼度が高い光ピックアップ装置を実現することができる。換言すれば、記録媒体に対する汎用性が高く、かつ信頼度の高い光ピックアップ装置を実現することができる。

本実施形態では、第１光源１１および第２光源１２と、光検出器２１とを別体に設けることから、光検出器２１の位置を変更し、光検出器２１に入射する光線束の断面積を変更することができる。また第１光源１１、第２光源１２および光検出器２１を個別に取替えることができる。したがって第１光源１１、第２光源１２および光検出器２１の種類、個数、仕様を変更することができる。

また本発明によれば、以上の効果を示す光ピックアップ装置を有する情報記録再生装置を実現することができる。

本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置１０において、第１光源１１および第２光源１２からの往路光が記録媒体の記録面上に集光される状態を表す図である。 本発明の実施形態に係る偏光素子１７の平面図である。 本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置１０において、ＣＤ２５の記録面上で反射された光が光検出器２１で検出される状態を表す図である。 本発明の実施形態において、光検出器２１の受光面にＣＤ２５からの戻り光が入射したときの光検出器２１に受光面の平面図である。 本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置１０において、ＤＶＤ２６の記録面上で反射された光が光検出器２１で検出される状態を表す図である。 本発明の実施形態において、偏光素子１７とλ／４板１８と対物レンズ１９とが一体として動作するときの状態を、ＣＤ２５を取扱うときを例に表す図である。 本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置の制御方法の工程を表すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る集光工程ａ５を詳細に表したフローチャートである。 本発明の実施形態に係る光検出工程ａ９を、詳細に表したフローチャートである。 従来技術に係り、対物レンズ透過後の戻り光の光線束２と波長フィルタの円形開口形状３が光軸を同じくし、光検出器１上に入射した状態を表す図である。 従来技術に係り、波長フィルタと独立に、対物レンズが光情報記録媒体の記録面に平行な仮想平面上において動作したときに、対物レンズ透過後の戻り光の光線束２が波長フィルタの円形開口形状３とずれを生じた状態を表す図である。

符号の説明

１０ 光ピックアップ装置
１１ 第１光源
１２ 第２光源
１３ ダイクロイックビームスプリッタ
１４ ダイクロイックミラー
１５ 偏光ビームスプリッタ
１６ コリメートレンズ
１７ 偏光素子
１８ λ／４板
１９ 対物レンズ
２０ 結像サイズ調節手段
２１ 光検出器
２５ ＣＤ系の光情報記録媒体
２６ ＤＶＤ系の光情報記録媒体

Claims (12)

1. 異なる波長の光を発する複数の光源と、
   各光源から発せられる光を記録媒体の記録面上に集光する対物レンズと、
   前記光源と前記対物レンズとの光路途中に配設され、各光源から発せられる光を透過する偏光素子であって、当該偏光素子の外縁部が偏光子で形成されている偏光素子と、
   前記記録面上で反射された戻り光を受光する光検出器とを有することを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 前記偏光素子は、前記対物レンズと一体に設けられていることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
3. 前記偏光素子の前記外縁部は、前記異なる波長の光のうち、短波長の前記戻り光に対して、開口絞りとして機能することを特徴とする請求項１または２に記載の光ピックアップ装置。
4. 前記対物レンズと前記偏光素子との光路途中にλ／４板をさらに有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置。
5. 前記偏光素子は、ガラス体と誘電体多層膜とを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置。
6. 前記偏光素子は、樹脂材料から成る樹脂膜と、誘電体多層膜とを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置。
7. 前記λ／４板は水晶ガラスから成ることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置。
8. 前記λ／４板は樹脂から成ることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置。
9. 前記光検出器の光路上流側に、前記光検出器に入射する光線束の断面積を、前記光検出器との距離の変更によって調節する結像サイズ調節手段をさらに有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置。
10. 光ピックアップ装置の光線束を制御する方法であって、異なる波長の光を発することのできる複数の光源のうちのいずれか１つから光を発する発光工程と、
    各光源から発せられる光を対物レンズによって記録媒体の記録面上に集光する集光工程と、
    前記記録媒体の前記記録面上で反射された戻り光を受光して検出する光検出工程と、
    前記異なる波長の光のうち、長波長の前記戻り光に対して、外縁部が偏光子で形成されている偏光素子によって、前記戻り光の光線束の断面積を制限する開口制限工程と、
    前記光検出工程で前記戻り光を受光して検出する光検出器に入射する光線束の断面積を、前記光検出器との距離の変更によって調節する結像サイズ調節工程とを有することを特徴とする、光ピックアップ装置の制御方法。
11. 前記光源と前記光検出器とは、別体に設けられることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置。
12. 請求項１〜９および１１のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置を搭載する情報記録再生装置。

Images