JP2008146783A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回折効率を損なうことなく、共通の対物レンズにて、基板厚の異なるそれぞれの光ディスクに円滑にレーザ光を収束できる光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】レーザ光の焦点距離を調整する手段として、Bragg回折型液晶素子を用いる。Ｐ偏光用回折素子１０５ａとＳ偏光用回折素子１０５ｂに電圧Ｖｄが印加された場合には、Bragg回折構造と液晶の間に屈折率差が生じない。この場合、レーザ光は、平行光のまま、対物レンズ１０８に入射し、ＢＤ記録面上に収束される。Ｐ偏光用回折素子１０５ａとＳ偏光用回折素子１０５ｂに電圧Ｖｄが印加されない場合には、Bragg回折構造と液晶の間に屈折率差が生じる。この場合、レーザ光は、Bragg回折構造による作用を受け、対物レンズ１０８によって、ＨＤ記録面上に収束される。
【選択図】図４

Description

本発明は、光ピックアップ装置に関し、特に、基板厚の異なる数種の光ディスクに対応可能な光ピックアップ装置に用いて好適なものである。

近年、青色レーザ光を用いた高容量光ディスクの開発が進められている。現在、この種の光ディスクとして、ブルーレイディスク（以下、「ＢＤ」という）とＨＤＤＶＤ（High Definition Digital Versatile Disc：以下、「ＨＤ」という）が商品化されている。これら２つの光ディスクは、規格上、基板厚等の物理フォーマットが相違している。このため、これらに対応可能な互換型の光ピックアップ装置では、物理フォーマットが相違するそれぞれのディスク上に適正にレーザ光を収束させるための手段が必要となる。

ＢＤとＨＤ上にレーザ光を収束させる場合、共通の対物レンズを用いる方法がとられ得る。この方法によれば、対物レンズが一つで済むため、部品点数の低減とコストの削減を図ることができる。しかし、この場合には、ＢＤとＨＤの基板厚の相違に応じて、対象ディスク毎に、対物レンズに対するレーザ光の入射状態を調整する必要がある。たとえば、対物レンズがＢＤ用に設計されている場合、ＨＤ対応時には、ＢＤ対応時に比べ、開口数（ＮＡ）が小さく、且つ、拡散した状態で、レーザ光を対物レンズに入射させる必要がある。また、同時に、ＢＤとＨＤの基板厚差に応じて生じる収差を補正するために、レーザ光の波面状態を調整する必要もある。

この調整方法として、たとえば、特許文献１に示す方法を用いることができる。この方法では、液晶レンズ素子にリング状の凹凸部（ブレーズ面）が配され、この凹凸部（ブレーズ面）によってレーザ光を回折させることにより、対物レンズに対するレーザ光の入射状態が調整される。このとき、液晶レンズ素子に印加する電圧をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、レーザ光に対する凹凸部（ブレーズ面）の作用がＯＮ／ＯＦＦされる。これにより、液晶レンズ素子を通過した後のレーザ光の状態が印加電圧のＯＮ／ＯＦＦに応じて相違することとなる。その結果、対物レンズに対するレーザ光の入射状態がディスク毎に適正化される。
特開２００６−８５８０１号公報

しかしながら、この従来技術を用いる場合には、以下の問題が生じる。すなわち、この方法では、リング状のブレーズ面によってレーザ光の状態が調整されるため、ＨＤ対応時に、ＢＤとの基板厚差に応じた焦点距離を得ようとすると、ブレーズ面外周部における輪体の間隔をかなり狭める必要がある。このため、この外周部における回折効率が低下し、その結果、光ピックアップ装置の光学特性が低下するとの問題が生じる。

本発明は、このような問題を解消するものであり、回折効率を損なうことなく、基板厚の異なるそれぞれの光ディスクに円滑にレーザ光を収束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、基板厚の異なる第１および第２の光ディスクに対応可能な光ピックアップ装置において、所定波長のレーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を前記第１および第２の光ディスク上に収束させる対物レンズと、前記レーザ光源と前記対物レンズの間に配され、電圧の印加および非印加に応じて前記対物レンズに対する前記レーザ光の入射状態を変化させるBragg回折型液晶素子とを備え、前記Bragg回折型液晶素子には、電圧の印加および非印加に応じて、前記第１および第２の光ディスクの基板厚差に応じた焦点距離の変化が得られるようなBragg回折構造が定着されていることを特徴とする。

この発明によれば、焦点距離の変化を得るための手段としてBragg回折型液晶素子が用いられるため、レーザ光が入射する全領域において安定した回折効率を得ることができる。

なお、Bragg回折構造は、たとえば、レーザ光を干渉させたときに生じる干渉縞をポリマー分散液晶内に定着させることにより生成される。このとき、ポリマー分散液晶内には、この干渉縞の明暗に応じた屈折率の分布（屈折率格子）が生じる。この屈折率格子は、体積格子（体積ホログラム）とも呼ばれ、その格子間隔がポリマー分散液晶の厚みに比べて十分小さい場合に、Bragg回折が生じる。このBragg回折では、回折角が一意に決まる。また、屈折率格子は、上記の如く干渉縞が定着したものであるから、その格子間隔は、干渉縞の間隔に応じて一定となる。このように、Bragg回折構造（屈折率格子）では、その格子間隔が一定であるため、レーザ光の全入射領域において、回折効率は均一となる。

よって、請求項１の発明によれば、安定した回折効率を得ることができ、その結果、光ピックアップ装置の光学特性を安定させることができる。なお、Bragg回折構造では、１００％近い回折効率が得られる。よって、Bragg回折型液晶素子を用いる場合には、上記特許文献１の場合に比べ、高パワーのレーザ光を光ディスクに導くことができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の光ピックアップ装置において、前記Bragg回折構造は、前記第１および第２の光ディスクの基板厚差に応じて生じる収差をも同時に抑制するパターンとなっていることを特徴とする。

この発明によれば、焦点距離の調整作用とともに、収差抑制作用がBragg回折構造によってレーザ光に付与されるため、記録面上におけるレーザ光の収束状態を良好なものとすることができる。

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Bragg回折型液晶素子には、レーザ光入射領域の外周部に、前記対物レンズに対する前記レーザ光の入射瞳を絞るためのBragg回折構造が定着されていることを特徴とする。

この発明によれば、レーザ光入射領域の外周部に定着されたBragg回折構造によって対物レンズに対するレーザ光の入射瞳が絞られるため、対物レンズの開口数を、第１および第２の光ディスクに対応する開口数とすることができる。

請求項４の発明は、請求項１ないし３の何れか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記レーザ光源と前記Bragg回折型液晶素子の間に配された偏光ビームスプリッタと、前記対物レンズと前記Bragg回折型液晶素子の間に配された１／４波長板をさらに備え、前記Bragg回折型液晶素子は、前記偏光ビームスプリッタから前記対物レンズに向かう前記レーザ光に回折作用を付与する第１のBragg回折型液晶素子と、前記対物レンズから前記偏光ビームスプリッタに向かう前記レーザ光に前記第１のBragg回折型液晶素子と同様の回折作用を付与する第２のBragg回折型液晶素子を備えることを特徴とする。

この発明によれば、光路分割手段として偏光ビームスプリッタが用いられるため、高パワーのレーザ光を光ディスクに照射することができる。また、第２のBragg回折型液晶素子によって、光ディスク入射時に導入される回折作用と同様の回折作用が光ディスクからの反射光に付与されるため、第２のBragg回折型液晶素子を通過した後の第１の光ディスクからの反射光と第２の光ディスクからの反射光の焦点距離を一致させることができる。よって、これら２つの反射光を共通の光検出器にて受光することができる。

請求項５の発明は、請求項４に記載の光ピックアップ装置において、前記１／４波長板はフィルムによって構成され、このフィルムが前記Bragg回折型液晶素子のビーム通過面に貼り付けられていることを特徴とする。

この発明によれば、１／４波長板とBragg回折型液晶素子が一体化されているため、部品点数を削減できるとともに、これらの素子を光学系に配置する際の作業を簡易化できる。

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、前記対物レンズと前記Bragg回折型液晶素子は、共通のホルダーに装着されていることを特徴とする。

この発明によれば、対物レンズとBragg回折型液晶素子が共通のホルダーに装着されているため、対物レンズがサーボ動作により変位することによる対物レンズとBragg回折型液晶素子の間の光軸ずれを抑制することができる。

以上の如く本発明によれば、回折効率を損なうことなく、基板厚の異なるそれぞれの光ディスクに円滑にレーザ光を収束できる光ピックアップ装置を提供することができる。

本発明の効果ないし意義は、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、本発明の一つの実施形態であって、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ＨＤと基板厚０．１ｍｍのＢＤ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。

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（信号演算回路２０１、再生回路２０２、サーボ回路２０３、コントローラ２０４）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、ミラー１０４と、液晶回折素子１０５と、１／４波長板１０６と、ホルダー１０７と、対物レンズ１０８と、対物レンズアクチュエータ１０９と、集光レンズ１１０と、光検出器１１１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全透過するとともに、ミラー１０４側から入射されるレーザ光を略全反射する。ミラー１０４は、偏光ビームスプリッタ１０３を透過したレーザ光を対物レンズ１０８側に反射する。

液晶回折素子１０５は、サーボ回路２０３から印加される電圧に応じてレーザ光の拡散状態と波面状態を変化させる。なお、液晶回折素子１０５の構成および動作については追って詳述する。

１／４波長板１０６は、液晶回折素子１０５側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によって略全反射される。

ホルダー１０７は、対物レンズ１０８と液晶回折素子１０５と１／４波長板１０６を保持する。対物レンズアクチュエータ１０９は、サーボ回路２０３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と液晶回折素子１０５と１／４波長板１０６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０．１ｍｍのＢＤに対して適正に収束できるよう設計されている。なお、本実施の形態では、レーザ光は、無限共役系にて対物レンズ１０８に入射するよう光学系が構成されているが、有限共役系にてレーザ光が対物レンズ１０８に入射するよう光学系の構成を変更することもできる。

集光レンズ１１０は、ディスクによって反射されたレーザ光を光検出器１１１上に収束させる。ここで、集光レンズ１１０はディスクからの反射光に非点収差を導入する。光検出器１１１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、信号演算回路２０１に出力される。

信号演算回路２０１は、光検出器１１１の各センサーから出力された信号を演算処理して、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生成し、これら信号を対応する回路に出力する。再生回路２０２は、信号演算回路２０１から受信した再生ＲＦ信号を復調して再生データを生成する。サーボ回路２０３は、信号演算回路２０１から受信したトラッキングエラー信号およびフォーカスエラー信号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、これらを対物レンズアクチュエータ１０９に出力する。また、コントローラ２０４からの制御信号に応じて、液晶回折素子１０５に駆動電圧を印加する。コントローラ２０４は、再生対象ディスクがＢＤ／ＨＤの何れであるかに応じて制御信号をサーボ回路２０３に出力する。

図２は、液晶回折素子１０５の構成を示す図である。

まず、同図（ａ）を参照して、液晶回折素子１０５の構成要素であるBragg回折型液晶素子（ESBG）について説明する。なお、同図（ａ）はBragg回折型液晶素子（ESBG）の側断面図である。

Bragg回折型液晶素子は、ポリマー分散液晶３０１を、２つのカバーガラス３０３とスペーサ３０４内に封入して形成される。ここで、２つのカバーガラス３０３の内面にはそれぞれＩＴＯ膜（透明電極）３０２が形成されている。

ポリマー分散液晶３０１には、所定のパターンにてポリマーが分散された、体積ホログラム（Bragg回折構造）が形成されている。ここで、ポリマーの分散パターンは、たとえば、２つのカバーガラス３０３とスペーサ３０４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分散パターンが定着する。これにより、ポリマー分散液晶３０１内に、Bragg回折構造（体積ホログラム）が形成される。

なお、定着処理の際に露光する光は、Bragg回折構造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。

ここで、ポリマー分散液晶３０１内に形成されるBragg回折構造（体積ホログラム）のパターンは、ＨＤ記録面上にレーザ光を適正に収束させ得るパターンとなっている。すなわち、Bragg回折構造（体積ホログラム）のパターンは、ＢＤとＨＤの基板厚差に応じた焦点距離の変化が得られ、且つ、この基板厚差によってＨＤ記録面上において生じる収差を同時に抑制できるパターンとなっている。なお、Bragg回折構造（体積ホログラム）の生成方法は、追って、図３を参照して説明する。

なお、ポリマー分散液晶３０１内に定着されたポリマーの屈折率ｎｐと、液晶の屈折率ｎＬＣは、ＩＴＯ膜３０２を介してポリマー分散液晶３０１に電圧が印加されていない状態において、ｎＬＣ≠ｎｐ（ｎＬｃ＞ｎｐ）となるよう調整されている。ここで、液晶は、ポリマー分散液晶３０１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３０１に電圧Ｖｄが印加されたとき、ポリマーの屈折率ｎｐに一致するようになる。

したがって、ポリマー分散液晶３０１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３０１中に、ポリマーによるBragg回折構造（体積ホログラム）が生じる。このため、ポリマー分散液晶３０１に入射したレーザ光は、Bragg回折構造によって回折作用を受ける。

他方、ポリマー分散液晶３０１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３０１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３０１に入射したレーザ光は、Bragg回折構造による回折を受けることなく、ポリマー分散液晶３０１を透過する。

なお、Bragg回折構造（体積ホログラム）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回折構造（体積ホログラム）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回折構造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、１／４波長板１０６による作用により、ディスクから反射されて液晶回折素子１０５に入射するレーザ光（以下、「反射レーザ光」という）の偏光方向と、ミラー１０４側から液晶回折素子１０５に入射するレーザ光（以下、「入射レーザ光」という）の偏光方向が９０度相違するため、このうち何れか一方のレーザ光の偏光方向をBragg回折構造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偏光用回折素子１０５ａ）と、反射レーザ光用のBragg回折型液晶素子（Ｓ偏光用回折素子１０５ｂ）を準備し、これらを、接着剤により接着して、液晶回折素子１０５が構成されている。

ここで、Ｐ偏光用回折素子１０５ａは、Bragg回折構造の基準偏光方向が、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偏光用回折素子１０５ｂは、Bragg回折構造の基準偏光方向が、１／４波長板１０６によって偏光方向が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偏光用回折素子１０５ａとＳ偏光用回折素子１０５ｂ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。

なお、本実施の形態では、図２（ｂ）に示すように、Ｐ偏光用回折素子１０５ａのレーザ光通過面に、１／４波長板１０６の機能を発揮するＱＷＰ（Quarter Wave Plate）フィルムが接着されている。

次に、図３を参照して、Bragg回折構造（体積ホログラム）の生成方法を説明する。

上記の如く、Bragg回折構造（体積ホログラム）をポリマー分散液晶３０１（図２参照）に定着させるには、２つのカバーガラス３０３とスペーサ３０４内に封入されたプリポリマー（液晶、モノマー、架橋モノマー、重合開始材を含む）内で２つの光を干渉させる必要がある。ここで、干渉させるべき２つの光は、図３（ａ）および（ｂ）に示すレーザ光Ａとレーザ光Ｂである。レーザ光Ａは、ＢＤ用に設計された対物レンズ１０８によってＢＤの記録面上に適正に集光されるレーザ光である。また、レーザ光Ｂは、この対物レンズ１０８によってＨＤの記録面上に適正に集光されるレーザ光である。

本実施の形態では、レーザ光Ａは、対物レンズ１０８に無限共役系にて入射する平行光（平面波）である。また、レーザ光Ｂは、対物レンズ１０８に有限共役系にて入射し、且つ、対物レンズ１０８によってＨＤ記録面上に収束させたときに生じる収差を抑制するような波面状態（収差）を有する光である。

ここで、レーザ光Ａは、図３（ａ）に示す如く、レーザ光源４０１から出射されたレーザ光をコリメータレンズ４０２にて平行光に変換することにより生成することができる。また、レーザ光Ｂは、同図（ｂ）に示す如く、レーザ光源４０１から出射されたレーザ光をコリメータレンズ４０２にて平行光に変換した後、この平行光を、波面変換素子４０３を通すことによって生成することができる。ここで、波面変換素子４０３は、レーザ光に対して、対物レンズ１０８によってＨＤ記録面上に適正に収束されるに必要な波面状態を与える機能を有している。

Bragg回折構造（体積ホログラム）の生成時には、これら２つのレーザ光を、未定着のBragg回折型液晶素子（Ｐ偏光用回折素子１０５ａ、Ｓ偏光用回折素子１０５ｂ）に同時に入射し、２つのカバーガラス３０３とスペーサ３０４内に封入されたプリポリマー（液晶、モノマー、架橋モノマー、重合開始材を含む）内で、これら２つの光を干渉させる。これにより、ＢＤ用に設計された対物レンズ１０８によって、レーザ光を、ＨＤ記録面上に適正に収束させ得る回折構造（体積ホログラム）がBragg回折型液晶素子（Ｐ偏光用回折素子１０５ａ、Ｓ偏光用回折素子１０５ｂ）に定着される。

図３（ｃ）は、ポリマーの定着処理時に用いる光学系の構成例を示す図である。この光学系では、レーザ光源４１１から青色波長（４００ｎｍ程度）のレーザ光が出射される。このレーザ光は、コリメータレンズ４１２にて平行光に変換された後、ハーフミラー４１３によって２つの光に分離される。このうち、ハーフミラー４１３によって反射されたレーザ光は、ミラー４１４を経由して、凹レンズ４１５と凸レンズ４１６からなるビームエキスパンダに入射され、平行光のままビーム径が拡張される。これにより、上述のレーザ光Ａが生成される。このようにして生成されたレーザ光Ａは、ミラー４１７を経由してハーフミラー４１８に入射される。そして、ハーフミラー４１８によって反射されたレーザ光Ａが、未定着のBragg回折型液晶素子（Ｐ偏光用回折素子１０５ａ、Ｓ偏光用回折素子１０５ｂ）に入射される。

他方、ハーフミラー４１３を透過したレーザ光は、波面変換素子４１９によって波面状態が調整される。ここで、波面変換素子４１９は、同図（ｂ）の波面変換素子４０３と略同様の機能を有している。ただし、厳密には、波面変換素子４１９を通過した後、ハーフミラー４１８を通過する際に、レーザ光に球面収差が生じるため、波面変換素子４１９は、波面変換素子４０３の機能とともに、さらにこの球面収差を抑制する機能を有している。この波面変換素子４１９をレーザ光が通過することにより、上述のレーザ光Ｂが生成される。このレーザ光Ｂは、ハーフミラー４１８に入射される。そして、ハーフミラー４１８を透過したレーザ光Ｂが、未定着のBragg回折型液晶素子（Ｐ偏光用回折素子１０５ａ、Ｓ偏光用回折素子１０５ｂ）に入射される。

このようにして、レーザ光Ａとレーザ光Ｂが同時に入射されることにより、未定着のBragg回折型液晶素子（Ｐ偏光用回折素子１０５ａ、Ｓ偏光用回折素子１０５ｂ）内に、これら２つのレーザ光による干渉縞が生じる。これにより、ＢＤ用に設計された対物レンズ１０８によって、レーザ光を、ＨＤ記録面上に適正に収束させ得る回折構造（体積ホログラム）がBragg回折型液晶素子（Ｐ偏光用回折素子１０５ａ、Ｓ偏光用回折素子１０５ｂ）に定着される。

なお、Bragg回折型液晶素子（Ｐ偏光用回折素子１０５ａ、Ｓ偏光用回折素子１０５ｂ）における回折構造（体積ホログラム）の定着領域は、これら回折素子が図１の光学系にセットされた際にレーザ光が入射する全領域のうち、外周部の一定領域を除く中央の領域とされる。ここで、この中央領域は、ＨＤ対応時の対物レンズ１０８の開口数に対応するものとなっている。つまり、この中央領域の回折構造（体積ホログラム）によって回折されたレーザ光は、ＨＤ対応時に適正とされる波面状態と入射瞳をもって対物レンズ１０８に入射する。中央領域より外側に入射したレーザ光は、回折構造（体積ホログラム）による回折作用を受けずに、平行光のまま、Ｐ偏光用回折素子１０５ａ、Ｓ偏光用回折素子１０５ｂを通過する。このレーザ光は、中央領域を通過したレーザ光と同様、対物レンズ１０８によって収束されるが、回折構造（体積ホログラム）による回折作用を受けていないため、ＨＤ記録面上において大きな収差を持つこととなる。

図４は、液晶回折素子１０５の作用を示す図である。

Ｐ偏光用回折素子１０５ａとＳ偏光用回折素子１０５ｂに電圧Ｖｄが印加された場合には、上記の如く、Bragg回折構造（体積ホログラム）と液晶の間に屈折率差が生じないため、レーザ光は、Ｐ偏光用回折素子１０５ａとＳ偏光用回折素子１０５ｂから回折作用を受けず、平行光のまま、対物レンズ１０８に入射する。この場合、レーザ光は、同図に点線で示すように、ＢＤ記録面上に収束される。また、ＢＤ記録面からの反射光は、ＢＤ記録面へ入射する際の光路をそのまま逆行する。

他方、Ｐ偏光用回折素子１０５ａとＳ偏光用回折素子１０５ｂに電圧Ｖｄが印加されない場合には、上記の如く、Bragg回折構造（体積ホログラム）と液晶の間に屈折率差が生じるため、レーザ光は、Ｐ偏光用回折素子１０５ａとＳ偏光用回折素子１０５ｂから回折作用を受ける。この場合、ディスクへ向かうレーザ光（Ｐ偏光）は、偏光方向の関係から、Ｓ偏光用回折素子１０５ｂからは回折作用を受けず、Ｐ偏光用回折素子１０５ａのみから回折作用を受ける。このとき、入射レーザ光の外周部Ｅが通過する領域には、上記の如くBragg回折構造（体積ホログラム）が配されていないため、この領域を通過するレーザ光は、回折作用を受けずに平行光のまま対物レンズ１０８に入射される。外周部Ｅを除く中央領域を通過するレーザ光は、Bragg回折構造（体積ホログラム）による回折作用を受け、ＨＤ対応時に適正な波面状態にて対物レンズ１０８に入射する。

中央領域を通過したレーザ光は、図中、実線で示すように、ＨＤ記録面上に収束される。このとき、外周部Ｅを通過したレーザ光は、平行光のまま対物レンズ１０８に入射するため、ＨＤ記録面上に収束せずに、ＨＤ記録面よりも対物レンズ１０８に接近する位置に収束する。

このように、Ｐ偏光用回折素子１０５ａに電圧Ｖｄが印加されない場合には、光軸上に２つの焦点位置が生じる。この場合、対物レンズ１０８は、Bragg回折構造（体積ホログラム）を通過した中央部のレーザ光の焦点位置がＨＤ記録面上に引き込まれるようサーボが掛けられる。

ここで、ＨＤ記録面への引き込みは、たとえば、フォーカスエラー信号上のＳ字カーブを参照して行われる。すなわち、フォーカスサーチ時に対物レンズ１０８を光軸方向に移動させると、上記２つの焦点位置がそれぞれＨＤ記録面に位置するタイミングにおいてＳ字カーブがフォーカスエラー信号上に現れる。このうち、外周部Ｅを通過したレーザ光の焦点位置に対応するＳ字カーブは、レーザ光外周部の強度分布が小さいため、それほど大きな振幅とはならない。また、このレーザ光は、Bragg回折構造（体積ホログラム）による収差抑制作用を受けていないため、このレーザ光に基づくＳ字カーブは、顕著に乱れた波形となる。

これに対し、Bragg回折構造（体積ホログラム）を通過したレーザ光の焦点位置に対応するＳ字カーブは、レーザ光内周部の強度分布が大きいため、外周部Ｅを通過したレーザ光の焦点位置に対応するＳ字カーブに比べて数段大きな振幅となる。また、このレーザ光は、Bragg回折構造（体積ホログラム）による収差抑制作用を受けているため、それに基づくＳ字カーブは、整った波形となる。したがって、フォーカスエラー信号上に生じるＳ字カーブのうち、振幅が最大のＳ字カーブにフォーカス引き込みを行うようにすれば、レーザ光内周部の焦点位置をＨＤ記録面に引き込むことができる。

このように、レーザ光内周部の焦点位置をＨＤ記録面に引き込むと、外周部Ｅを通過したレーザ光は、オフフォーカス状態となり、また、大きな収差を持つため、ＨＤ記録面上において顕著にぼやけた状態となる。よって、この光がＨＤ記録面に照射され、また、その反射光が光検出器１１１に入射されたとしても、対物レンズ１０８のサーボ動作や再生動作に大きな影響を与えない。すなわち、この光は、実質的にカットされたと等価であって、Bragg回折構造（体積ホログラム）を通過したレーザ光のみが有効となる。

このようにしてＨＤ記録面に収束された中央領域のレーザ光は、ＨＤ記録面によって反射された後、ディスク入射時の光路を逆行し、対物レンズ１０８と１／４波長板１０６を通過する。この場合、この反射光は、１／４波長板１０６によってＳ偏光とされているため、Ｐ偏光用回折素子１０５ａによる回折作用を受けることなく、収束光のまま、Ｐ偏光用回折素子１０５ａを通過する。その後、この反射光は、Ｓ偏光用回折素子１０５ｂに入射される。ここでは、ディスクへの入射時と異なりＳ偏光の状態にあるため、反射光は、Ｓ偏光用回折素子１０５ｂよる回折作用を受ける。上記の如く、この回折作用は、Ｐ偏光用回折素子１０５ａによる回折作用と同様であるため、反射光は、Ｓ偏光用回折素子１０５ｂを通過することにより平行光となる。

以上のとおり、ＢＤ記録面からの反射光とＨＤ記録面からの反射光は、共に、Ｓ偏光用回折素子１０５ｂを通過した後は平行光の状態にある。よって、これら２つの反射光は、集光レンズ１１０によって、光検出器１１１の同一受光面上に集光される。

以上、本実施の形態によれば、Ｐ偏光用回折素子１０５ａとＳ偏光用回折素子１０５ｂに印加する電圧をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、ＨＤとＢＤに円滑にレーザ光を収束させる。また、共通の光検出器１１１によって、ＨＤとＢＤからの反射光を円滑に受光することができる。

また、本実施の形態によれば、Bragg回折構造（体積ホログラム）によりレーザ光を回折させるようにしたため、回折効率を、Bragg回折構造に対するレーザ光の全入射領域において均一なものとすることができ、光ピックアップ装置の光学特性を安定させることができる。加えて、Bragg回折構造では、１００％近い回折効率が得られるため、高パワーのレーザ光を光ディスクに導くことができる。

また、本実施の形態によれば、偏光ビームスプリッタ１０３と１／４波長板１０６を組み合わせることによって、ＨＤとＢＤからの反射光の光路を光検出器１１１に向かう方向に分岐させるようにしたため、レーザ光の利用効率を高めることができる。

なお、本実施の形態によれば、円偏光の状態でレーザ光をＨＤとＢＤに照射することができるため、記録面上において生じるレーザ光の収差を抑制できるとの効果も奏される。

なお、本発明は、上記に限定されるものではなく、また、本発明の実施形態も、上記以外に、種々の形態が採られ得る。

たとえば、上記実施の形態では、レーザ光の通過領域のうち中央領域にのみBragg回折構造を配し、それより外側の領域（図４の外周部Ｅ）にはBragg回折構造を配さないようにしたが、これに代えて、図５に示す如く、ＨＤ対応時に不要な外周部のレーザ光を除去するためのBragg回折構造（開口制限用パターン）、たとえば、レーザ光を外周方向に拡散させる回折構造を、Ｐ偏光用回折素子１０５ａとＳ偏光用回折素子１０５ｂの外周部Ｅに配するようにしても良い。この場合、この回折構造は、図３を参照して説明したと同様、平行光と拡散光を外周部Ｅに照射し、外周部Ｅにおける液晶層内で２つの光を干渉させることにより生成できる。このとき照射する拡散光は、外周部Ｅを除去できる程度に拡散した状態とする必要がある。なお、図５では、Ｐ偏光用回折素子１０５ａとＳ偏光用回折素子１０５ｂの両方に、外周部除去用のBragg回折構造を配するようにしたが、Ｐ偏光用回折素子１０５ａのみに、外周部除去用のBragg回折構造を配するようにしても良い。

また、上記実施の形態では、光路分岐手段として偏光ビームスプリッタ１０３を用いたが、図６に示す如く、ハーフミラー等の無偏光ビームスプリッタ１２０を用いて光路を分岐するようにしても良い。この場合、１／４波長板は光学系から除かれる。また、１／４波長板によって入射レーザ光と反射レーザ光の偏光方向が９０度回転することがないため、上記実施の形態のように、Ｐ偏光用とＳ偏光用の２つの回折素子も必要とならず、一つの回折素子１２１にて対応できる。すなわち、この場合には、図７に示すように、回折素子１２１に電圧が印加されていない状態では、入射レーザ光と反射レーザ光は、共に、回折素子１２１から回折作用を受ける。

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 実施の形態に係る液晶回折素子の構成を説明する図 実施の形態に係る液晶回折素子の生成方法を説明する図 実施の形態に係る液晶回折素子の作用を示す図 実施の形態に係る液晶回折素子の変更例を示す図 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 図６の変更例における液晶回折素子の作用を示す図

符号の説明

１０１ 半導体レーザ
１０３ 偏光ビームスプリッタ
１０５ 液晶回折素子
１０５ａ Ｐ偏光用回折素子
１０５ｂ Ｓ偏光用回折素子
１０６ １／４波長板
１０７ ホルダー
１０８ 対物レンズ

Claims (6)

1. 基板厚の異なる第１および第２の光ディスクに対応可能な光ピックアップ装置において、
   所定波長のレーザ光を出射するレーザ光源と、
   前記レーザ光源から出射されたレーザ光を前記第１および第２の光ディスク上に収束させる対物レンズと、
   前記レーザ光源と前記対物レンズの間に配され、電圧の印加および非印加に応じて前記対物レンズに対する前記レーザ光の入射状態を変化させるBragg回折型液晶素子とを備え、
   前記Bragg回折型液晶素子には、電圧の印加および非印加に応じて、前記第１および第２の光ディスクの基板厚差に応じた焦点距離の変化が得られるようなBragg回折構造が定着されている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 請求項１に記載の光ピックアップ装置において、
   前記Bragg回折構造は、前記第１および第２の光ディスクの基板厚差に応じて生じる収差をも同時に抑制するパターンとなっている、
   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に記載の光ピックアップ装置において、
   前記Bragg回折型液晶素子には、レーザ光入射領域の外周部に、前記対物レンズに対する前記レーザ光の入射瞳を絞るためのBragg回折構造が定着されている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
4. 請求項１ないし３の何れか一項に記載の光ピックアップ装置において、
   前記レーザ光源と前記Bragg回折型液晶素子の間に配された偏光ビームスプリッタと、前記対物レンズと前記Bragg回折型液晶素子の間に配された１／４波長板をさらに備え、
   前記Bragg回折型液晶素子は、
   前記偏光ビームスプリッタから前記対物レンズに向かう前記レーザ光に回折作用を付与する第１のBragg回折型液晶素子と、
   前記対物レンズから前記偏光ビームスプリッタに向かう前記レーザ光に前記第１のBragg回折型液晶素子と同様の回折作用を付与する第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。
5. 請求項４に記載の光ピックアップ装置において、
   前記１／４波長板はフィルムによって構成され、このフィルムが前記Bragg回折型液晶素子のビーム通過面に貼り付けられている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
6. 請求項５に記載の光ピックアップ装置において、
   前記対物レンズと前記Bragg回折型液晶素子は、共通のホルダーに装着されている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。

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