JP2008047201A - 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】無偏光ビームスプリッタ面１０５ａとミラー面１０５ｂを有する分光ミラー１０５にてレーザ光をＨＤ用対物レンズ１０９とＢＤ用対物レンズ１１０に振り分ける。ディスクからの反射光のうち、ＢＤ用対物レンズ１１０を経由した反射光は、偏光性回折素子１０６によって進行方向が一定角度だけ曲げられる。これにより、光検出上では、ＢＤ用対物レンズ１１０を経由した反射光とＨＤ用対物レンズ１０９を経由した反射光の収束位置が分離され、一方の反射光が他方の反射光を受光するセンサーパターンに入射することはない。
【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９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

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、この構成例において、収差補正を行う場合、半導体レーザ１と偏光ビームスプリッタ４の間に収差補正素子を配置すると、ディスクからの反射光が収差補正素子を通過せず、このため、光検出器上において生じる収差を補正できないとの問題が生じる。このため、収差補正の際には、半導体レーザ１と偏光ビームスプリッタ４の間と、偏光ビームスプリッタ４と光検出器系９の間に、それぞれ収差補正素子を配置するか、偏光ビームスプリッタ４と第１の対物レンズ７の間と、ミラー５と第２の対物レンズ８の間に、それぞれ収差補正素子を配置する必要があり、何れの場合も、２つの収差補正素子を光学系に配置する必要が生じる。

なお、上記従来の構成例では、偏光変換素子３によってレーザ光の偏光方向が変更されるため、偏光変換素子３と偏光ビームスプリッタ４の間、あるいは、偏光ビームスプリッタ４と光検出器系９の間に、偏光方向に特性が依存する収差補正素子（液晶素子、等）を配置し難いとの問題も生じる。

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、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ことを課題とする。また、収差補正素子の数を抑制しながら、記録媒体に向かうレーザ光と記録媒体から反射されたレーザ光の収差を円滑に補正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、前記レーザ光を反射および透過する無偏光ビームスプリッタと、前記無偏光ビームスプリッタを透過した前記レーザ光を前記無偏光ビームスプリッタによるレーザ光の反射方向と同一方向に反射するミラーと、前記無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、前記無偏光ビームスプリッタと前記第１の対物レンズの間の光路または前記ミラーと前記第２の対物レンズの間の光路の何れか一方に配された偏光性回折素子と、前記偏光性回折素子と前記第１または第２の対物レンズの間に配されたλ／４板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、前記レーザ光を反射および透過する無偏光ビームスプリッタと、前記無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無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、前記無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、前記無偏光ビームスプリッタと前記第１の対物レンズの間の光路または前記ミラーと前記第２の対物レンズの間の光路の何れか一方に配された偏光性回折素子と、前記偏光性回折素子と前記第１または第２の対物レンズの間に配されたλ／４板とを有することを特徴とする。

請求項３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経由した前記レーザ光を反射および透過する無偏光ビームスプリッタと、前記無偏光ビームスプリッタを透過した前記レーザ光を前記無偏光ビームスプリッタによるレーザ光の反射方向と同一方向に反射するミラーと、前記無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、前記無偏光ビームスプリッタと前記第１の対物レンズの間に配された第１のλ／４板と、前記ミラーと前記第２の対物レンズの間に配された第２のλ／４板と、前記無偏光ビームスプリッタと前記第１のλ／４板の間の光路または前記ミラーと前記第２のλ／４板の間の光路の何れか一方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経由した前記レーザ光を反射および透過する無偏光ビームスプリッタと、前記無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無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、前記無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、前記無偏光ビームスプリッタと前記第１の対物レンズの間に配された第１のλ／４板と、前記ミラーと前記第２の対物レンズの間に配された第２のλ／４板と、前記無偏光ビームスプリッタと前記第１のλ／４板の間の光路または前記ミラーと前記第２のλ／４板の間の光路の何れか一方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、前記無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６の発明は、請求項３または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と前記無偏光ビームスプリッタの間に収差補正素子を有することを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項６に記載の光ピックアップ装置において、前記収差補正素子は、前記光源からのレーザ光を平行光に変換するコリメータレンズであり、該コリメータレンズを前記レーザ光の光軸方向に駆動するレンズアクチュエータを具備することを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項６に記載の光ピックアップ装置において、前記収差補正素子は、前記レーザ光に位相補正作用を付与する液晶素子であることを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項８に記載の光ピックアップ装置において、前記収差補正素子は、前記偏光ビームスプリッタから前記第１および第２の対物レンズに向かうレーザ光に位相補正作用を付与する第１の液晶素子と、前記第１および第２の対物レンズから前記偏光ビームスプリッタに向かうレーザ光に位相補正作用を付与する第２の液晶素子を具備することを特徴とする。

請求項１０の発明は、請求項１ないし９の何れか１項に記載の光ピックアップ装置において、前記無偏光ビームスプリッタは、透過光と反射光の光量比が１：１となるよう設定されていることを特徴とする。

請求項１１の発明は、請求項１ないし９の何れか１項に記載の光ピックアップ装置において、前記無偏光ビームスプリッタは、透過光と反射光の光量比が不均衡となるよう設定されていることを特徴とする。

請求項１または２の発明によれば、無偏光ビームスプリッタとミラー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く、もって、光学系のコストを抑制することができる。また、偏光性回折素子によって、第１の対物レンズを経由した反射光と第２の対物レンズを経由した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。

請求項３または４の発明によれば、上記請求項１および２の発明と同様、無偏光ビームスプリッタとミラー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、偏光変換素子の配置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、偏光性回折素子によって、第１の対物レンズを経由した反射光と第２の対物レンズを経由した反射光が光検出器上で分離されるため、請求項１、２の発明と同様、安定した記録再生動作を実現できる。加えて、この発明によれば、偏光ビームスプリッタを経由した後に、無偏光ビームスプリッタにレーザ光が入射されるため、記録媒体からの反射光が無偏光ビームスプリッタを通過して光源に入射するのを回避することができ、もって、光源から出射されるレーザ光に戻り光によるノイズが重畳するのを抑制することができる。

加えて、請求項５の発明のように、無偏光ビームスプリッタとミラーを一体化すれば、部品点数をさらに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。

さらに、請求項６の発明によれば、偏光ビームスプリッタと無偏光ビームスプリッタの間に収差補正素子が配されるため、偏光ビームスプリッタから第１および第２の対物レンズに向かうレーザ光（記録媒体に照射されるレーザ光）と、第１および第２の対物レンズから偏光ビームスプリッタに向かうレーザ光（記録媒体からの反射光）に、共通の収差補正素子によって、収差補正作用を付与することができる。もって、収差補正素子の配置数を抑制することができる。

この場合、請求項７の発明のように、コリメータレンズを駆動することによって収差を補正するようにすれば、唯一つのコリメータレンズによって、記録媒体に照射されるレーザ光と記録媒体からの反射光の両方に同時に収差補正作用を付与することができる。

なお、請求項８および９の発明のように、液晶素子によって収差補正を行う場合には、λ／４板による光学作用によって、記録媒体に照射されるレーザ光の偏光方向と記録媒体からの反射光の偏光方向が直交することとなるため、記録媒体に向かうレーザ光に収差補正作用を付与する第１の液晶素子と、記録媒体から反射されたレーザ光に収差補正作用を付与する第２の液晶素子の２つの液晶素子から収差補正素子を構成する必要がある。しかし、この場合も、上記従来例のように偏光変換素子によってレーザ光の偏光方向が切り替えられないため、液晶素子は、記録媒体に向かうレーザ光用と、記録媒体から反射されるレーザ光用の、２つのみを配すればよく、よって、収差補正用として必要とされる液晶補正素子の数を抑制することができる。

また、請求項１０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、無偏光ビームスプリッタは、たとえば、ハーフミラーによって構成される。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、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１１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。ここで、この不均衡の程度は、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、無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にて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１１の発明における「透過光と反射光の光量比」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、無偏光ビームスプリッタを透過するレーザ光と無偏光ビームスプリッタによって反射されるレーザ光の光量比を設定する。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、この光量比が調整される。

請求項１１の発明によれば、このように光量比を不均衡とすることにより、光源からの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、偏光ビームスプリッタ１０２と、コリメータレンズ１０３と、レンズアクチュエータ１０４と、分光ミラー１０５と、偏光性回折素子１０６と、λ／４板１０７と、ホルダー１０８と、ＨＤ用対物レンズ１０９と、ＢＤ用対物レンズ１１０と、対物レンズアクチュエータ１１１と、アナモレンズ１１２と、光検出器１１３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。偏光ビームスプリッタ１０２は、半導体レーザ１０１から入射されるレーザ光を反射するとともに、コリメータレンズ１０３側から入射されるレーザ光を透過する。コリメータレンズ１０３は、偏光ビームスプリッタ１０２側から入射されたレーザ光を平行光に変換する。レンズアクチュエータ１０４は、コリメータレンズ１０３をレーザ光の光軸方向に駆動する。

なお、コリメータレンズ１０３とレンズアクチュエータ１０４は、収差補正手段として機能する。すなわち、コリメータレンズ１０３は、レンズアクチュエータ１０４によって、再生ＲＦ信号が最適となる位置に駆動される。駆動回路３０３は、逐次、再生ＲＦ信号をモニタし、再生ＲＦ信号が最適となるよう、レンズアクチュエータ１０４にサーボを掛ける。

分光ミラー１０５は、透光性材料にて形成され、内部に無偏光ビームスプリッタ面１０５ａとミラー面１０５ｂを有している。分光ミラー１０５は、直方体形状を有しており、コリメータレンズ１０３に対向する側面とλ／４板１０７に対向する側面がそれぞれコリメータレンズ１０３の光軸とＨＤ用対物レンズ１０９およびＢＤ用対物レンズ１１０の光軸に直交するようにして配置されている。無偏光ビームスプリッタ面１０５ａとミラー面１０５ｂは、それぞれ、ＨＤ用対物レンズ１０９とＢＤ用対物レンズ１１０の光軸に対して４５°傾いた状態で、これら光軸上の位置に配置されている。ここで、無偏光ビームスプリッタ面１０５ａは、２つの対物レンズに入射するレーザ光の光量が等しくなるよう、分光比が１：１に設定されている。

コリメータレンズ１０３から分光ミラー１０５に入射されたレーザ光は、無偏光ビームスプリッタ面１０５ａによってその半分が、ＨＤ用対物レンズ１０９に向かう方向に反射される。無偏光ビームスプリッタ面１０５ａを透過した残り半分のレーザ光は、ミラー面１０５ｂによって反射され、ＢＤ用対物レンズ１１０方向へと向かう。

偏光性回折素子１０６は、ミラー面１０５ｂとλ／４板１０７の間に配され、ミラー面側から入射するレーザ光（Ｓ偏光）には回折作用を付与せず、λ／４板１０７側から入射するレーザ光（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１０６の詳細は、追って、図２を参照して説明する。

λ／４板１０７は、無偏光ビームスプリッタ面１０５ａまたはミラー面１０５ｂにて反射された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１０２を透過する。

ホルダー１０８は、ＨＤ用対物レンズ１０９とＢＤ用対物レンズ１１０を一体的に保持する。ＨＤ用対物レンズ１０９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１１０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１１１は、サーボ回路３０２からのサーボ信号に応じて、ホルダー１０８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１０９とＢＤ用対物レンズ１１０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１１１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１１２は、ディスクによって反射されたレーザ光を光検出器１１３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。

光検出器１１３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１１３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１１３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１１１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、レンズアクチュエータ１０４にサーボを掛ける。

図２に、偏光性回折素子１０６の構成を示す。なお、同図は、図１における偏光性回折素子１０６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１０６は、透明基板１０６ａ上に、複屈折材料からなるブレーズ型回折構造１０６ｂを形成し、その上に、ガラス層１０６ｃと、透明基板１０６ｄを形成して構成される。ブレーズ型回折構造１０６ｂ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１０６ｂ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１０６に入射する場合には、ブレーズ型回折構造１０６ｂ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１０６ｂ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１０６に入射する場合には、ブレーズ型回折構造１０６ｂ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１０６ｂ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１０６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１０６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、ミラー面側から入射するレーザ光（Ｓ偏光）には回折作用を付与せず、λ／４板１０７側から入射するレーザ光（Ｐ偏光）に回折作用が付与される。したがって、ＢＤ用対物レンズ１１０を経由した反射光は、偏光性回折素子１０６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用対物レンズ１１０を経由した反射光とＨＤ用対物レンズ１０９を経由した反射光が分離され、光検出器１１３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１１３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１１３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用対物レンズ１０９とＢＤ用対物レンズ１１０を経由した反射光は、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１０５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１０９とＢＤ用対物レンズ１１０に同時に入射するため、上述の偏光性回折素子１０６が配されていなければ、ＨＤ用対物レンズ１０９を経由した反射光とＢＤ用対物レンズ１１０を経由した反射光が同時に光検出器１１３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１１３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１０６を配したことにより、ＨＤ用対物レンズ１０９を経由した反射光とＢＤ用対物レンズ１１０を経由した反射光が光検出器１１３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１０９とＢＤ用対物レンズ１１０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、本実施の形態によれば、ＨＤ用対物レンズ１０９を経由した反射光とＢＤ用対物レンズ１１０を経由した反射光が光検出器１１３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。

さらに、本実施の形態によれば、半導体レーザ１０１からディスクへと向かうレーザ光と、ディスクから反射され光検出器１１３へと向かうレーザ光の何れも、コリメータレンズ１０３を通るため、上記の如くコリメータレンズ１０３を駆動制御することにより、ディスク上における収差（球面収差）と、光検出器１１３上における収差（球面収差）の両方を同時に抑制することができる。すなわち、本実施の形態によれば、ディスク上における収差と光検出器１１３上における収差の両方を、光学系に配置された唯一つの収差補正手段（コリメータレンズ１０３とレンズアクチュエータ１０４）によって抑制することができる。

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、図１には、全ての光学系がＸ−Ｚ平面上に配置されるように表現されているが、全ての光学系が同一平面上に配置される必要はなく、たとえば、図１に示す光学部品のうち偏光ビームスプリッタ１０２と半導体レーザ１０１を、同図のＸ−Ｙ平面上に配置するようにしても良い。

また、図１の構成例では、分光ミラー１０５によって反射された２つのレーザ光をそのままＨＤ用対物レンズ１０９とＢＤ用対物レンズ１１０へと導くようにしたが、たとえば、図４に示すように、無偏光ビームスプリッタ１２１とミラー１２２にて反射されたレーザ光を、立ち上げミラー１２３、１２４にて反射して、ＨＤ用対物レンズ１０９とＢＤ用対物レンズ１１０へと導くようにしても良い。なお、図４に示す如く、無偏光ビームスプリッタ１２１とミラー１２２を別体にしても良い。

また、図１の構成例では、コリメータレンズ１０３を駆動して収差補正を行うようにしたが、図５に示す如く、液晶素子１３３を用いて収差補正を行うようにしても良い。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５の構成例では、コリメータレンズ１０３と無偏光ビームスプリッタ１３１の間に液晶素子１３３が配置されている。この場合、コリメータレンズ１０３側から入射するレーザ光（入射レーザ光）の偏光方向と無偏光ビームスプリッタ１３１側から入射するレーザ光（反射レーザ光）の偏光方向は、λ／４板１０７による作用によって互いに直交するため、液晶素子１３３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、図５に示す如く、無偏光ビームスプリッタ１３１とミラー１３２を板形状としても良い。

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６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１４１と、液晶素子１４２が追加されている。また、ＢＤに対して記録を行う機能を備えている。

回折格子１４１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６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。

液晶素子１４２は、コマ収差補正のために、光学系に追加されている。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。

無偏光ビームスプリッタ面１０５ａは、透過光量が反射光量よりも多くなるよう設定されている。これにより、半導体レーザ１０１から無偏光ビームスプリッタ面１０５ａに入射するレーザ光を、ＨＤ用対物レンズ１０９よりもＢＤ用対物レンズ１１０に多く導くことができ、その分、再生用であるＨＤ用対物レンズ１０９に入射するレーザ光の光量は低減される。これにより、レーザ光の有効利用が図られる。

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、それに応じて、無偏光ビームスプリッタ面１０５ａにおける反射光と透過光の光量比を調整すればよい。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、反射光と透過光の光量比が反射：透過＝Ｐｗ１：Ｐｗ２となるよう、無偏光ビームスプリッタ面１０５ａにおける反射光と透過光の光量比を調整する。

なお、図６の構成例では、ミラー面１０５ｂとλ／４板１０７の間には液晶素子が配置されていない。これは、基板厚の大きいＨＤＤＶＤにおいて特にコマ収差が問題となるためである。なお、ＢＤ用レーザ光に導入されるコマ収差も同時に補正する場合には、さらに、ミラー面１０５ｂとλ／４板１０７の間に液晶素子を配置するようにすることができる。ただし、こうすると、ＨＤＤＶＤ用とＢＤ用にそれぞれ個別に２つの液晶素子が必要となってしまう。これに対し、偏光ビームスプリッタ１０２と分光プリズム１０５の間に液晶素子を配置すれば、一つの液晶素子で、ＨＤＤＶＤ用レーザ光とＢＤ用レーザ光の何れに対してもコマ収差補正を行うことができる。

なお、図６の構成例では、図５の場合と同様、分光ミラー１０５側から入射するレーザ光（入射レーザ光）の偏光方向とλ／４板１４２側から入射するレーザ光（反射レーザ光）の偏光方向が互いに直交するため、液晶素子１４２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する必要がある。また、図６の構成例では、再生ＲＦ信号の振幅が最適となるよう、液晶素子１４２とコリメータレンズ１０３が駆動回路３０３によって駆動制御される。

図７は、光検出器１１３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１１３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１４１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３の場合と同様、偏光性回折素子１０６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、上記実施の形態では、無偏光ビームスプリッタ面１０５ａを透過したレーザ光をミラー面１０５ｂにて反射するようにしたが、無偏光ビームスプリッタ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。なお、この構成例は、上記図４の光学系を変更したものである。

この光学系では、偏光ビームスプリッタ１０２によって反射されたレーザ光がＹ軸方向から無偏光ビームスプリッタ１２１に入射される。無偏光ビームスプリッタ１２１に入射されたレーザ光のうち、無偏光ビームスプリッタ１２１を透過したレーザ光は、λ／４板１０７にて円偏光に変換された後、立ち上げミラー１２３によってＺ軸方向に反射され、ＨＤ用対物レンズ１０９に入射される。無偏光ビームスプリッタ１２１によって反射されたレーザ光は、ミラー１２２にて反射された後、λ／４板１０７にて円偏光に変換される。その後、立ち上げミラー１２３によってＺ軸方向に反射され、ＢＤ用対物レンズ１１０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７の場合と同様、偏光変換素子を省略できるとの効果を奏することができる。また、同様に、収差補正素子の配置数を削減できるとの効果を奏することもできる。なお、図８の構成例においても、上記の場合と同様、収差補正素子として液晶素子を用いることができ、また、適宜、記録／再生系の光学系に変更することができる。

ところで、上記実施の形態では、ＨＤ用対物レンズ１０９とＢＤ等対物レンズ１１０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。

また、上記実施の形態では、ＢＤ用対物レンズ１１０を経由した反射光の光路中、すなわち、ミラー面１０５ｂとλ／４板１０７の間に偏光性回折素子１０６を配したが、これに代えて、ＨＤ用対物レンズ１０９を経由した反射光の光路中、すなわち、無偏光ビームスプリッタ面１０５ａとλ／４板１０７の間に偏光性回折素子を配するようにしても良い。

また、上記実施の形態では、偏光性回折素子にブレーズ型の回折構造を形成するようにしたが、これに代えて、階段状の回折構造を形成す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
１０２ 偏光ビームスプリッタ
１０３ コリメータレンズ
１０４ レンズアクチュエータ
１０５ 分光ミラー
１０５ａ 無偏光ビームスプリッタ面
１０５ｂ ミラー面
１０６ 偏光性回折素子
１０７ λ／４板
１０９ ＨＤ用対物レンズ
１１０ ＢＤ用対物レンズ
１３１ 無偏光ビームスプリッタ
１３２ ミラー
１３３ 液晶素子

Claims (11)

1. レーザ光を出射する光源と、
   前記レーザ光を反射および透過する無偏光ビームスプリッタと、
   前記無偏光ビームスプリッタを透過した前記レーザ光を前記無偏光ビームスプリッタによるレーザ光の反射方向と同一方向に反射するミラーと、
   前記無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、
   前記無偏光ビームスプリッタと前記第１の対物レンズの間の光路または前記ミラーと前記第２の対物レンズの間の光路の何れか一方に配された偏光性回折素子と、
   前記偏光性回折素子と前記第１または第２の対物レンズの間に配されたλ／４板とを有する、
   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、
   前記レーザ光を反射および透過する無偏光ビームスプリッタと、
   前記無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無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、
   前記無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、
   前記無偏光ビームスプリッタと前記第１の対物レンズの間の光路または前記ミラーと前記第２の対物レンズの間の光路の何れか一方に配された偏光性回折素子と、
   前記偏光性回折素子と前記第１または第２の対物レンズの間に配されたλ／４板とを有する、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
3. レーザ光を出射する光源と、
   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経由した前記レーザ光を反射および透過する無偏光ビームスプリッタと、
   前記無偏光ビームスプリッタを透過した前記レーザ光を前記無偏光ビームスプリッタによるレーザ光の反射方向と同一方向に反射するミラーと、
   前記無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、
   前記無偏光ビームスプリッタと前記第１の対物レンズの間に配された第１のλ／４板と、
   前記ミラーと前記第２の対物レンズの間に配された第２のλ／４板と、
   前記無偏光ビームスプリッタと前記第１のλ／４板の間の光路または前記ミラーと前記第２のλ／４板の間の光路の何れか一方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。
4. レーザ光を出射する光源と、
   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経由した前記レーザ光を反射および透過する無偏光ビームスプリッタと、
   前記無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無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、
   前記無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、
   前記無偏光ビームスプリッタと前記第１の対物レンズの間に配された第１のλ／４板と、
   前記ミラーと前記第２の対物レンズの間に配された第２のλ／４板と、
   前記無偏光ビームスプリッタと前記第１のλ／４板の間の光路または前記ミラーと前記第２のλ／４板の間の光路の何れか一方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、
   前記無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。
6. 請求項３または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と前記無偏光ビームスプリッタの間に収差補正素子を有する、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
7. 請求項６に記載の光ピックアップ装置において、
   前記収差補正素子は、前記光源からのレーザ光を平行光に変換するコリメータレンズであり、該コリメータレンズを前記レーザ光の光軸方向に駆動するレンズアクチュエータを具備する、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
8. 請求項６に記載の光ピックアップ装置において、
   前記収差補正素子は、前記レーザ光に位相補正作用を付与する液晶素子である、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
9. 請求項８に記載の光ピックアップ装置において、
   前記収差補正素子は、前記偏光ビームスプリッタから前記第１および第２の対物レンズに向かうレーザ光に位相補正作用を付与する第１の液晶素子と、前記第１および第２の対物レンズから前記偏光ビームスプリッタに向かうレーザ光に位相補正作用を付与する第２の液晶素子を具備する、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
10. 請求項１ないし９の何れか１項に記載の光ピックアップ装置において、
    前記無偏光ビームスプリッタは、透過光と反射光の光量比が１：１となるよう設定されている、
    ことを特徴とする光ピックアップ装置。
11. 請求項１ないし９の何れか１項に記載の光ピックアップ装置において、
    前記無偏光ビームスプリッタは、透過光と反射光の光量比が不均衡となるよう設定されている、
    ことを特徴とする光ピックアップ装置。

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