JP2010086620A - 光ピックアップ装置及び光ディスク装置 - Google Patents

光ピックアップ装置及び光ディスク装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2010086620A
JP2010086620A JP2008256045A JP2008256045A JP2010086620A JP 2010086620 A JP2010086620 A JP 2010086620A JP 2008256045 A JP2008256045 A JP 2008256045A JP 2008256045 A JP2008256045 A JP 2008256045A JP 2010086620 A JP2010086620 A JP 2010086620A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
wavelength
difference
optical
stepped portion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008256045A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaharu Fukakusa
雅春 深草
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2008256045A priority Critical patent/JP2010086620A/ja
Priority to US12/568,520 priority patent/US8208360B2/en
Publication of JP2010086620A publication Critical patent/JP2010086620A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1372—Lenses
    • G11B7/1378—Separate aberration correction lenses; Cylindrical lenses to generate astigmatism; Beam expanders
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B5/1876—Diffractive Fresnel lenses; Zone plates; Kinoforms
    • G02B5/189—Structurally combined with optical elements not having diffractive power
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/13—Optical detectors therefor
    • G11B7/131—Arrangement of detectors in a multiple array
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1362—Mirrors
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1381—Non-lens elements for altering the properties of the beam, e.g. knife edges, slits, filters or stops
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B2007/0003—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier
    • G11B2007/0006—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier adapted for scanning different types of carrier, e.g. CD & DVD
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
    • G11B7/085—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam into, or out of, its operative position or across tracks, otherwise than during the transducing operation, e.g. for adjustment or preliminary positioning or track change or selection
    • G11B7/0857—Arrangements for mechanically moving the whole head
    • G11B7/08582—Sled-type positioners
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
    • G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
    • G11B7/0908—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following for focusing only
    • G11B7/0909—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following for focusing only by astigmatic methods

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Head (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)

Abstract

【課題】フレネルミラーの段差部の影響を極力小さくして良好なサーボ特性を持つ光ピックアップ装置及び光ディスク装置を提供することを目的とする。
【解決手段】光源１０と、対物レンズ１５と、フォーカス制御用の光を生成する非点収差生成素子２０と、受光器２５と、を備える。非点収差生成素子２０は、対物レンズ１５と受光器２５との間に配置され、反射光３２の光軸を含んで互いに直交する２つの断面における焦点位置をそれぞれ受光器２５の前側と後側となるようにする。非点収差生成素子２０は、複数の輪帯部２２と、隣接する輪帯部２２をつなぐ段差部２３と、を有し、輪帯部２２を反射鏡部とするフレネルミラー２１である。段差部２３の高低差ｄを波長λのほぼ半分とし、輪帯部２２のうち最も内側の輪帯部２２の高低差ｄ１を段差部２３の高低差ｄより大きくした。
【選択図】図１

Description

本発明は、パーソナルコンピュータ、ノートブック型コンピュータ等の電子機器に搭載される光ピックアップ装置及び光ディスク装置に関するものである。
図１４は従来の光ピックアップ装置における光学系の構成図である。光源２０１は光ディスク２１１に向けた出射光２１５を発生する。集積プリズム２０２は内部に斜面２０３、２０４を有する。斜面２０３にはビームスプリッタ２０５が形成される。ビームスプリッタ２０５は出射光２１５が光ディスク２１１で反射された反射光２１６を出射光２１５から分離して受光器２０８に向かわせる。斜面２０４にはフレネルミラー２０７で構成される非点収差生成素子２０６が形成される。非点収差生成素子２０６はフォーカス制御に用いられる光を生成する。対物レンズ２０８は、出射光２１５を光ディスク２１１で集束させる。受光器２０９は受光部２１０を有し、受光部２１０は反射光２１６を受光する。受光器２０９は受光した光をフォーカス制御に用いられる電気信号に変換して出力する。
図１５（ａ）は非点収差生成素子の動作図、図１５（ｂ）は光ディスクが近い場合の光スポット形状を示す図、図１５（ｃ）は光ディスクが遠い場合の光スポット形状を示す図である。非点収差生成素子２２０は、例えば円筒レンズであり、光軸２２１を含んで直交する２つの断面２２２、２２３で焦点２２４、２２５の位置を異ならせる。受光器２２７は焦点２２４と焦点２２５の間に配置する。上下方向の断面２２２方向の入射光は非点収差生成素子２２０をそのまま透過し、受光器２２７の前側の焦点２２４に集束してから受光器２２７に入射する。一方、左右方向の断面２２３方向の入射光は非点収差生成素子２２０が凹レンズの働きをするため、受光器２２７の後側の焦点２２５に集束するように受光器２２７に入射する。受光器２２７上のスポット２２６は、少し広がった状態のほぼ円形状となる。
受光器２２７は、非点収差生成素子２２０を通過した光を受光するＡ〜Ｄの受光部２２８を有する。受光部２２８は、田の字の形に、断面２２２、２２３に対して４５度回転して配置される。ＡとＣの受光部２２８を左右方向に配置し、ＢとＤの受光部２２８を上下方向に配置した。Ａ〜Ｄの受光部２２８は受光した光量を電気信号に変換する。Ａ〜Ｄの各受光部２２８で変換された電気信号をＡ〜Ｄとする。フォーカス制御用の信号であるフォーカスエラー信号ＦＥＳは、ＦＥＳ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）を演算させることにより得ることができる。
図１５（ｂ）に示すように、光ディスクが近い場合、焦点２２４は受光器２２７に近づき、焦点２２５は受光器２２７から遠ざかる。そのため、スポット２２６の上下の寸法が短くなって左右の寸法が長くなり、フォーカスエラー信号ＦＥＳ＞０となる。逆に図１５（ｃ）に示すように、光ディスクが遠い場合、スポット２２６の上下の寸法が長くなって左右の寸法が短くなり、フォーカスエラー信号ＦＥＳ＜０となる。フォーカス制御は、フォーカスエラー信号ＦＥＳ＝０、あるいは所定の値となるように行われる。
図１６（ａ）は通常の反射鏡の断面図、図１６（ｂ）はフレネルミラーの断面図である。通常の反射鏡２３０を所定の深さｄ毎の等高線で輪切りにして厚さ方向の寸法を詰めた反射鏡がフレネルミラー２３１である。従って、フレネルミラー２３１は複数の輪帯部２３２と、隣接する輪帯部２３２をつなぐ段差部２３３と、を有する。フレネルミラー２３１の場合、輪帯部２３２は、反射鏡である。
図１７は従来のフレネルミラーで構成された非点収差生成素子の平面図である。図１７において、線の部分が段差部２１３、線の部分と線の部分との間が輪帯部２１２に相当する。フレネルミラー２０７で構成された非点収差生成素子２０６において、段差部２１３は傾いた同心楕円状に形成されている。
フレネルミラー２０７はフレネルレンズを用いても上記のような光ピックアップ装置の光学系は構成できる。非点収差生成素子としてフレネルレンズを用いた例として（特許文献１）、フレネルミラーを用いた例として（特許文献２）がある。
特開昭６３−０４６４０２号公報 特開２００８−０９０９９０号公報
非点収差生成素子がフレネルミラーの場合、通常の設計では、光ディスクからの反射光の中心部は４５度の入射角で非点収差生成素子の最も内側の輪帯部に入射し、反射して４５度の出射角で出射するように設計する。しかし、光ディスクからの反射光は非点収差生成素子へは広がりを持って入射し、最も内側の輪帯部だけではなく、その外側の段差部と隣接する輪帯部、さらにその外側の段差部と隣接する輪帯部、・・・へも入射する。段差部は反射鏡部の不連続部分であり、また、入射する光は段差部に対して斜めに入射する。そのため、段差部に入射した光は反射しても所定の方向には向かわず、正しく受光器には入射しない。その影響が大きい場合、本来のサーボ特性を発揮できないことがある。
本発明は、上記課題を解決するもので、フレネルミラーの段差部の影響を極力小さくして良好なサーボ特性を持つ光ピックアップ装置及び光ディスク装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の光ピックアップ装置は、光ディスクに向けて光を出射する光源と、前記光源からの出射光を前記光ディスクで集束させる対物レンズと、前記出射光が前記光ディスクで反射し前記対物レンズを通過した反射光を受光する受光器と、前記対物レンズと前記受光器との間に配置され、前記反射光の光軸を含んで互いに直交する２つの断面における焦点位置をそれぞれ前記受光器の前側と後側としたフォーカス制御用の光を生成する非点収差生成素子と、を備え、前記非点収差生成素子は、複数の輪帯部と、隣接する前記輪帯部をつなぐ段差部と、を有し、前記輪帯部を反射鏡部とするフレネルミラーであり、前記段差部の高低差を前記波長のほぼ半分とし、前記輪帯部のうち最も内側の輪帯部の高低差は、前記段差部の高低差より大きくしたことを特徴とする。
波長のほぼ半分という段差部の高低差は、段差部の高部と低部の往復の光路差が波長のほぼ自然数倍で位相差が生じない寸法の中で最も小さい。したがって、位相差による段差部の影響が極小であり、しかも段差部の影になったりして所定の方向に向かわない光の比率も最も少ない。さらに、最も内側の輪帯部の高低差を段差部の高低差より大きくすることで、最も内側の輪帯部のすぐ外側の段差部をより外側に配置することができる。したがって、段差部をサーボ特性への影響が大きい中心に近い領域から離して配置することができる。
本発明の光ピックアップ装置及び光ディスク装置は、フレネルミラーで構成された非点収差生成素子における段差部の影響を小さくすることができ、良好なサーボ特性を持つことができる。
本発明の請求項１の発明は、光ディスクに向けた出射光を発生する光源と、出射光を光ディスクで集束させる対物レンズと、出射光が光ディスクで反射し対物レンズを通過した反射光を受光する受光器と、対物レンズと受光器との間に配置され、反射光の光軸を含んで互いに直交する２つの断面における焦点位置をそれぞれ受光器の前側と後側としたフォーカス制御用の光を生成する非点収差生成素子と、を備え、非点収差生成素子は、複数の輪帯部と、隣接する輪帯部をつなぐ段差部と、を有し、輪帯部を反射鏡部とするフレネルミラーであり、段差部の高低差を波長のほぼ半分とし、輪帯部のうち最も内側の輪帯部の高低差は、段差部の高低差より大きくした光ピックアップ装置とした。
波長のほぼ半分という段差部の高低差は、段差部の高部と低部の往復の光路差が波長のほぼ自然数倍で位相差が生じない寸法の中で最も小さい。したがって、位相差による段差部の影響が極小であり、しかも段差部の影になったりして所定の方向に向かわない光の比率も最も少ない。さらに、最も内側の輪帯部の高低差を段差部の高低差より大きくすることで、最も内側の輪帯部のすぐ外側の段差部をより外側に配置することができる。したがって、段差部をサーボ特性への影響が大きい中心に近い領域から離して配置することができる。そのため、フレネルミラーで構成された非点収差生成素子における段差部の影響を小さくすることができ、良好なサーボ特性を持つことができる。
請求項２の発明は、請求項１の発明において、輪帯部のうち最も内側の輪帯部の高低差は、反射光の波長以下とした光ピックアップ装置とした。
最も内側の輪帯部の高低差を反射光の波長以下とすることで、フレネルミラーで構成された非点収差生成素子からの反射光が干渉を起こさない。
請求項３の発明は、請求項１の発明において、波長のほぼ半分は、波長の３／８倍以上、５／８倍以下である光ピックアップ装置とした。
段差部の高低差が波長の１／４倍、３／４倍の場合、段差部の高部と低部の往復の光路差が波長の１／２倍、３／２倍となり、１８０度の位相差で干渉の影響が最も大きい。１／２倍から１／４倍、３／４倍までの半分である波長の３／８倍以上、５／８倍以下であれば、段差部による干渉の影響もそれほど大きくなく使用することができる。
請求項４の発明は、請求項１の発明において、光源は、波長λ１の光と波長λ１の光よりも長い波長λ２の光とを出射し、波長λ１の光及び波長λ２の光が入射する非点収差生成素子における段差部の高低差を波長λ１の５／８倍以下、かつ波長λ２の３／８倍以上とした光ピックアップ装置とした。
段差部の高低差を波長λ１の５／８倍以下、波長λ２の３／８倍以上とすることで、段差部の高低差は、波長λ１において波長λ１の３／８倍以上、５／８倍以下を満足し、波長λ２において波長λ２の３／８倍以上、５／８倍以下を満足する。したがって、段差部における干渉の影響が波長λ１においても波長λ２においてもそれほど大きくないため使用することができる。
請求項５の発明は、請求項４の発明において、輪帯部のうち最も内側の輪帯部の高低差は、前記波長λ２以下とした光ピックアップ装置とした。
最も内側の輪帯部の高低差を反射光の波長λ２以下とすることで、フレネルミラーで構成された非点収差生成素子からの反射光が干渉を起こさない。
請求項６の発明は、光ディスクに向けて光を出射する光源と、光源からの出射光を光ディスクで集束させる対物レンズと、出射光が光ディスクで反射し対物レンズを通過した反射光を受光する受光器と、対物レンズと受光器との間に配置され、反射光の光軸を含んで互いに直交する２つの断面における焦点位置をそれぞれ受光器の前側と後側としたフォーカス制御用の光を生成する非点収差生成素子と、を備え、非点収差生成素子は、複数の輪帯部と、隣接する輪帯部をつなぐ段差部と、を有し、輪帯部をレンズ部とするフレネルレンズであり、段差部の高低差をほぼ波長とし、輪帯部のうち最も内側の輪帯部の高低差は、段差部の高低差より大きくしたことを特徴とする光ピックアップ装置とした。
ほぼ波長という段差部の高低差は、段差部の高部を通過する光と低部を通過する光の光路差が波長のほぼ自然数倍で位相差が生じない寸法の中で最も小さい。したがって、位相差による段差部の影響が極小であり、しかも段差部の影になったりして所定の方向に向かわない光の比率も最も少ない。さらに、最も内側の輪帯部の高低差を段差部の高低差より大きくすることで、最も内側の輪帯部のすぐ外側の段差部をより外側に配置することができる。したがって、段差部をサーボ特性への影響が大きい中心に近い領域から離して配置することができる。そのため、フレネルレンズで構成された非点収差生成素子における段差部の影響を小さくすることができ、良好なサーボ特性を持つことができる。
請求項７の発明は、請求項６の発明において、輪帯部のうち最も内側の輪帯部の高低差は、反射光の波長の２倍以下とした光ピックアップ装置とした。
最も内側の輪帯部の高低差を反射光の波長の２倍以下とすることで、フレネルレンズで構成された非点収差生成素子からの反射光が干渉を起こさない。
請求項８の発明は、請求項６の発明において、ほぼ波長は、波長の３／４倍以上、５／４倍以下である光ピックアップ装置とした。
段差部の高低差が波長の１／２倍、３／２倍の場合、段差部の高部を通過する光と低部を通過する光の光路差が波長の１／２倍、３／２倍となり、１８０度の位相差で干渉の影響が最も大きい。波長の１倍から１／２倍、３／２倍までの半分である波長の３／４倍以上、５／４倍以下であれば、段差部による干渉の影響もそれほど大きくなく使用することができる。
請求項９の発明は、請求項６の発明において、光源は、波長λ１の光と波長λ１の光よりも長い波長λ２の光とを出射し、波長λ１の光及び波長λ２の光が入射する非点収差生成素子における段差部の高低差を波長λ１の５／４倍以下、かつ波長λ２の３／４倍以上とした光ピックアップ装置とした。
段差部の高低差を波長λ１の５／４倍以下、波長λ２の３／４倍以上とすることで、段差部の高低差は、波長λ１において波長λ１の３／４倍以上、５／４倍以下を満足し、波長λ２において波長λ２の３／４倍以上、５／４倍以下を満足する。したがって、段差部における干渉の影響が波長λ１においても波長λ２においてもそれほど大きくないため使用することができる。
請求項１０の発明は、請求項９の発明において、輪帯部のうち最も内側の輪帯部の高低差は、波長λ２の２倍以下とした光ピックアップ装置とした。
最も内側の輪帯部の高低差を反射光の波長λ２の２倍以下とすることで、フレネルレンズで構成された非点収差生成素子からの反射光が干渉を起こさない。
請求項１１の発明は、光ディスクに向けた出射光を発生する光源と、出射光を光ディスクで集束させる対物レンズと、出射光が光ディスクで反射し対物レンズを通過した反射光を受光する受光器と、対物レンズと受光器との間に配置され、反射光の光軸を含んで互いに直交する２つの断面における焦点位置をそれぞれ受光器の前側と後側としたフォーカス制御用の光を生成する非点収差生成素子と、を備え、非点収差生成素子は、複数の輪帯部と、隣接する輪帯部をつなぐ段差部と、を有し、輪帯部を反射鏡部とするフレネルミラーであり、段差部の高低差を波長のほぼ半分とし、輪帯部のうち最も内側の輪帯部の高低差は、段差部の高低差より大きくした光ディスク装置とした。
波長のほぼ半分という段差部の高低差は、段差部の高部と低部の往復の光路差が波長のほぼ自然数倍で位相差が生じない寸法の中で最も小さい。したがって、位相差による段差部の影響が極小であり、しかも段差部の影になったりして所定の方向に向かわない光の比率も最も少ない。さらに、最も内側の輪帯部の高低差を段差部の高低差より大きくすることで、最も内側の輪帯部のすぐ外側の段差部をより外側に配置することができる。したがって、段差部をサーボ特性への影響が大きい中心に近い領域から離して配置することができる。そのため、フレネルミラーで構成された非点収差生成素子における段差部の影響を小さくすることができ、良好なサーボ特性を持つことができる。
請求項１２の発明は、光ディスクに向けた出射光を発生する光源と、出射光を光ディスクで集束させる対物レンズと、出射光が光ディスクで反射し対物レンズを通過した反射光を受光する受光器と、対物レンズと受光器との間に配置され、反射光の光軸を含んで互いに直交する２つの断面における焦点位置をそれぞれ受光器の前側と後側としたフォーカス制御用の光を生成する非点収差生成素子と、を備え、非点収差生成素子は、複数の輪帯部と、隣接する輪帯部をつなぐ段差部と、を有し、輪帯部を反射鏡部とするフレネルレンズであり、段差部の高低差をほぼ波長とし、輪帯部のうち最も内側の輪帯部の高低差は、段差部の高低差より大きくした光ディスク装置とした。
ほぼ波長という段差部の高低差は、段差部の高部を通過する光と低部を通過する光の光路差が波長のほぼ自然数倍で位相差が生じない寸法の中で最も小さい。したがって、位相差による段差部の影響が極小であり、しかも段差部の影になったりして所定の方向に向かわない光の比率も最も少ない。さらに、最も内側の輪帯部の高低差を段差部の高低差より大きくすることで、最も内側の輪帯部のすぐ外側の段差部をより外側に配置することができる。したがって、段差部をサーボ特性への影響が大きい中心に近い領域から離して配置することができる。そのため、フレネルレンズで構成された非点収差生成素子における段差部の影響を小さくすることができ、良好なサーボ特性を持つことができる。
（実施の形態１）
本実施の形態１について、図面を参照しながら説明する。まず、本実施の形態１の光ピックアップ装置について簡単に概略を説明する。
図１（ａ）は本実施の形態１の光ピックアップ装置における光学系の構成図、図１（ｂ）は本実施の形態１の非点収差生成素子の断面模式図である。図２（ａ）は本実施の形態１のフレネルミラーの段差部の低い高低差による影の影響を示す図、図２（ｂ）はフレネルミラーの段差部の高い高低差による影の影響を示す図である。図３（ａ）は本実施の形態１のフレネルミラーで構成された非点収差生成素子の平面図、図３（ｂ）は最も内側の輪帯部の高低差を段差部の高低差と等しくしたフレネルミラーで構成された非点収差生成素子の平面図である。
図１に示すように、光源１０は光ディスク３０に向けて光を出射する。対物レンズ１５は光源１０からの出射光３１を光ディスク３０で集束させる。受光器２５は出射光３１が光ディスク３０で反射し対物レンズ１５を通過した反射光３２を受光する。非点収差生成素子２０は対物レンズ１５と受光器２５との間に配置され、反射光３２の光軸を含んで互いに直交する２つの断面における焦点位置をそれぞれ受光器２５の前側と後側としたフォーカス制御用の光を生成する。非点収差生成素子２０は、複数の輪帯部２２と、隣接する輪帯部２２をつなぐ段差部２３と、を有し、輪帯部２２を反射鏡部とするフレネルミラー２１である。本実施の形態１において、段差部２３の高低差ｄを波長λのほぼ半分とし、輪帯部２２のうち最も内側の輪帯部２２の高低差ｄ１は、段差部２３の高低差ｄより大きくしたことを特徴とする。
波長λのほぼ半分という段差部２３の高低差ｄは、段差部２３の高部と低部の往復の光路差が波長λのほぼ自然数倍で位相差が生じない寸法の中で最も小さい。したがって、位相差による段差部２３の影響が極小であり、しかも段差部２３の影になったりして所定の方向に向かわない光の比率も最も少ない。さらに、最も内側の輪帯部２２の高低差ｄ１を段差部２３の高低差ｄより大きくすることで、最も内側の輪帯部２２のすぐ外側の段差部２３をより外側に配置することができる。したがって、段差部２３をサーボ特性への影響が大きい中心に近い領域から離して配置することができる。そのため、フレネルミラー２１で構成された非点収差生成素子２０における段差部２３の影響を小さくすることができ、良好なサーボ特性を持つことができる。
次に本実施の形態１の光ピックアップ装置について詳細に説明する。
光ディスク３０はＤＶＤまたはＣＤとする。光源１０はＤＶＤ用の波長λ＝６５０ｎｍのレーザ光またはＣＤ用の波長λ＝７８０ｎｍのレーザ光を光ディスク３０へ向けて出射するものとする。光源１０を出射した出射光３１は拡散光である。光源１０はＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ）用の波長λ＝４０５ｎｍのレーザ光を光ディスク３０へ向けて出射するものとしても良い。
フレネルミラー２１で構成される非点収差生成素子２０は集積プリズム４０の内部に形成される。集積プリズム４０は光源１０から近い順に並ぶ３つのブロック４１、４２、４３で形成されている。ブロック４１とブロック４２との境界が斜面４４、ブロック４２とブロック４３との境界が斜面４５である。斜面４４と斜面４５は平行であり、外形に対し４５度傾いている。ブロック４２、４３、４４はＢＫ−７等の光学ガラスとしたが、光学プラスチック等でも構わない。
斜面４４にはビームスプリッタ４６が形成される。ビームスプリッタ４６は例えば偏光分離膜を備える。ビームスプリッタ４６は、光源１０から光ディスク３０に向けて出射された出射光３１をそのまま透過させて光ディスク３０へ向かわせる。また出射光３１が光ディスク３０で反射された反射光３２を反射して受光器２５へ向かわせる。このようにして光源１０から出射した出射光３１と光ディスク３０で反射した反射光３２とを分離する。
斜面４５にフレネルミラー２１で構成される非点収差生成素子２０が形成される。反射光３２は、集積プリズム４０の外形に対しほぼ直角に入射してくる。反射光３２はビームスプリッタ４６で反射されてブロック４２の中を非点収差生成素子２０に対して４５度の角度で入射する。非点収差生成素子２０は反射光３２の光軸を含んで互いに直交する２つの断面における焦点位置をそれぞれ受光器２５の前側と後側になるように変換する。非点収差生成素子２０でこのような非点収差を与えられた反射光３２は受光器２５に入射し、フォーカス制御に用いられる。非点収差生成素子２０はビームスプリッタ４６と受光器２５との間に配置されることにより、出射光３１には非点収差を与えず、反射光のみに非点収差を与える。
フレネルミラー２１の輪帯部２２は傾斜が全体として比較的ゆるく実際に光が入射して反射する部分である。また、段差部２３は傾斜が急峻であり、非点収差生成素子２０としての本来の機能にはほとんど寄与しない部分である。本実施の形態１において、非点収差生成素子２０をフレネルミラー２１とするが、回折型のミラーとしても構わない。また、輪帯部２２は滑らかな面形状が望ましいが、ステップ状の面形状でも構わない。
フレネルミラー２１で構成される非点収差生成素子２０の作製方法は以下の通りである。あらかじめ、所定形状に露光できるグレースケールのマスクを用意しておく。グレースケールのマスクは、露光に用いる波長の光に対する透過率が輪帯部２２に相当する部分については場所によって連続的に変化しているマスクである。まず、レジストを板状のブロック４２の表面に塗布し硬化する。次に、輪帯部２２、段差部２３の所定の凹凸パターンを形成することができるグレースケールのマスクを介して紫外線照射・露光して現像することにより、所定形状の凹凸パターンをレジストに残す。さらに、エッチングをして、ブロック４２の表面に所定形状の凹凸パターンを形成する。レジストの替わりにリソグラフィ用の感光性樹脂を用いて、所定形状の凹凸パターンをこの感光性樹脂に残しても良い。このようにして非点収差生成素子２０の輪帯部２２、段差部２３の所定形状の凹凸パターンをブロック４２の表面に作製する。
次に、ブロック４２の所定形状の凹凸パターンの表面に全反射膜を形成する。全反射膜は金属膜や誘電体多層膜である。さらに、その表面に吸収膜を形成する。吸収膜は誘電体多層膜である。最後に、ブロック４２とブロック４３とを紫外線硬化型接着剤等で接着する。
さらに、集積プリズム４０の作製は以下の通りである。板状のブロック４１の斜面４４側の表面または板状のブロック４２の斜面４４側の表面にビームスプリッタ４６及び反射膜を形成する。そして、ブロック４１とブロック４２とを紫外線硬化型接着剤等で接着する。このようにして、板状のブロック４１、４２、４３が接着された一つの大きなブロックが形成される。そして、その大きなブロックを所定の形状に切り出し、研磨して集積プリズム４０が作製される。集積プリズム４０の表面のうち、レーザ光が入射したり、出射したりする面には反射防止膜を形成しても良い。
上記の作製方法のため、フレネルミラー２１には適正な高低差がある。フレネルミラー全体の高低差が浅すぎると輪帯部２２の形状の精度が劣化する。フレネルミラー全体の高低差が０．１μｍ以上であれば使用することができるレベルであり、０．２μｍ以上であればやや良好となり、０．３μｍ以上であれば良好な輪帯部２２の形状が得られる。逆にフレネルミラー全体の高低差が深すぎると段差部２３の形状が鈍ってくる。フレネルミラー全体の高低差が３．０μｍ以下であれば使用することができるレベルであり、約２．５μｍ以下であればやや良好となり、２．０μｍ以下であれば良好な段差部２３の形状が得られる。したがって、フレネルミラー全体の高低差を約０．３〜２．０μｍ程度の範囲にすると良好な輪帯部２２の形状と良好な段差部２３の形状が得られる。
対物レンズ１５は出射光３１を集束光に変換し、光ディスク３０に集光させる。また、光ディスク３０からの反射光３２を受光器２５で集光するように集束光に変換する。本実施の形態１において、対物レンズ１５は光源１０から出射された拡散光を集束光に変換するようにしたが、光源１０と対物レンズ１５との間にコリメートレンズを配置しても良い。その場合、対物レンズ１５には平行光の出射光３１が入射し、対物レンズ１５から平行光の反射光３２が出射する。
受光器２５の反射光３２の入射面には、田の字の形に受光部が配置される。受光器２５は非点収差生成素子２０によって生成された前側の焦点位置と後側の焦点位置の間に配置される。フォーカス制御用の信号であるフォーカスエラー信号ＦＥＳは、ＦＥＳ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）を演算させることにより得ることができる。フォーカス制御は、フォーカスエラー信号ＦＥＳ＝０、あるいは所定の値となるように行われる。
フレネルミラー２１の段差部２３の高低差ｄは、入射する光の波長λ、光が通る媒質の屈折率η及び入射角θを考慮して決定される。すなわち、屈折率η＝１、入射角θ＝０度の場合、ｄ＝ｎλ／２（ｎは自然数）とすることで、フレネルミラー２１へ入射する光と反射して出射する光との位相差が０度となり、段差部２３が起こす干渉がなくなる。ここで最小の自然数ｎ＝１とするとｄ＝λ／２となり、段差部２３の高低差ｄは波長の半分ということになる。
媒質の屈折率η、入射角θを考慮すると、ｄ＝ｎλ／２ηｃｏｓθとなる。この段差部２３の高低差ｄが、入射する光の波長λ、光が通る媒質の屈折率η及び入射角θを考慮した高低差ｄである。ここで最小の自然数ｎ＝１とするとｄ＝λ／２ηｃｏｓθとなり、すなわちこの段差部２３の高低差ｄが波長の半分ということになる。例えば、波長λをＣＤ用の波長であるλ＝０．７８μｍ、ＢＫ−７の屈折率η＝１．５１、入射角θ＝４５度とすると、ｄ＝０．３７μｍ、波長λをＤＶＤ用の波長であるλ＝０．６５μｍ、ＢＫ−７の屈折率η＝１．５１、入射角θ＝４５度とすると、ｄ＝０．３０μｍである。
図２に示すように、反射光３２がフレネルミラー２１である非点収差生成素子２０に４５度の入射角で入射すると、段差部２３は斜面４５に対して直角に形成されているため、反射光３２の一部は段差部２３に遮られて影になる領域３３が発生する。受光器２５に反射光３２が入射すると、影になる領域３３に相当する部分は光が遮られて受光器２５には到達しないので、正確な光量が検出されず、サーボ特性に影響を及ぼす。段差部２３の高低差ｄが低い場合、一つ一つの影になる領域３３の面積は小さいものの段差部２３の数が多いため影になる領域３３の数も多く、また、内側の方まで影になる領域３３が発生する。一方、段差部２３の高低差ｄが高い場合、一つ一つの影になる領域３３の面積は大きいものの、影になる領域３３の数は少なく、影になる領域３３はあまり内側には発生しない。影になる領域３３は一つ一つの面積が小さい方が受光器２５上で影になる領域３３と正規に光が入射する領域とが細かく分割されることになるため、受光器２５に入射した際の影響が小さい。また、フレネルミラー２１に入射する反射光３２の光量は中心部の方が大きいため、極力内側の方には段差部２３がない方が影響は少ない。
図３（ａ）に示すように、輪帯部２２のうち最も内側の輪帯部２２の高低差ｄ１を段差部２３の高低差ｄより大きくすることによって、最も内側の輪帯部２２の面積を大きくして、段差部２３を極力外側に配置することができる。図３（ｂ）の場合よりも図３（ａ）の場合の方が、反射光３２は、入射する段差部２３の数が少なく、しかも、中心からより外側の方まで段差部２３には入射しない。そのため、段差部２３の影響はより小さい。
本実施の形態１のフレネルミラー２１は、段差部２３の高低差ｄを波長λのほぼ半分とすることで、段差部２３が起こす干渉を解消できる高低差ｄの中で最も低くした。すなわち、干渉の発生と段差部２３の影になるための影響が極力抑制されるような高低差ｄが与えられたことになる。さらに、輪帯部２２のうち最も内側の輪帯部２２の高低差ｄ１を段差部２３の高低差ｄより大きくすることによって、段差部２３は、影響を与えにくい外側に配置できた。したがって、本実施の形態１の光ピックアップ装置は、段差部２３の影響が小さいため、良好なサーボ特性を持つことができる。
本実施の形態１において、フレネルミラー２１の段差部２３の高低差ｄは、波長の半分が最良とした。しかし、実際には、製造上の誤差等もあり正確に半分というわけにはいかない。
高低差ｄが波長λの１／４倍または３／４倍の場合、位相差が１８０度となり、干渉は最大となってフレネルミラー２１としては全く機能しない。フレネルミラー２１として機能するのは位相差が０度以上９０度以下または２７０度以上３６０度以下と考えられ、それに対応する高低差ｄは波長λの３／８以上、５／８以下である。すなわち、フレネルミラー２１の段差部２３の高低差ｄは波長λの３／８以上、５／８以下であれば、干渉の影響もそれほど大きくなく使用することができる。
また、本実施の形態１において、輪帯部２２のうち最も内側の輪帯部２２の高低差ｄ１は、段差部２３の高低差ｄより大きくした。この高低差ｄ１は反射光３２の波長λ以下とすることが望ましい。フレネルミラー２１で構成された非点収差生成素子２０からの反射光３２が干渉を起こさないためである。
本実施の形態１において、フレネルミラー２１の高低差は輪帯部２２のうち最も内側の輪帯部２２の高低差ｄ１である。この高低差ｄ１はｄ１＝λ／ηｃｏｓθであるから、高低差ｄ１の最大はＣＤの波長λ＝０．７８μｍ、ＢＫ−７の屈折率η＝１．５１、入射角θ＝４５度として、ｄ１＝０．７３μｍであり、０．３〜２．０μｍの範囲に入るため、良好な輪帯部２２の形状と良好な段差部２３の形状が得られる。
逆に本実施の形態１において考えられる高低差ｄ１の最小は、ＤＶＤ用の場合に、段差部２３が波長λの３／８で、輪帯部２２のうち最も内側の輪帯部２２の高低差ｄ１がそれよりわずかに大きいときで、ｄ１＝０．２３μｍである。このときでも、やや良好な輪帯部２２の形状とやや良好な段差部２３の形状が得られるが、段差部２３の高低差ｄがそのままでも、高低差ｄ１が０．３μｍ以上になるようにした方が好ましい。
なお、本実施の形態１において、フレネルミラー２１で構成される非点収差生成素子２０の形状パターンは同心楕円状であるが、それに限るものではない。図４（ａ）は本実施の形態１の非点収差生成素子の形状パターンの例１を示す図、図４（ｂ）は非点収差生成素子の形状パターンの例２を示す図である。非点収差生成素子２０の形状パターンは図４（ａ）に示すような直線状であったり、図４（ｂ）に示すような十字型であったりしても構わない。
また、本実施の形態１において、フレネルミラー２１で構成される非点収差生成素子２０への反射光３２の入射角は４５度として説明したが、４５度に限るものではなく、他の角度でも構わない。その場合、θにその角度を代入して計算すれば良い。例えば、入射角が０度であれば、ｄ＝λ／２ηとなる。
また、本実施の形態１において、さらに別の効果が得られる。光ディスク３０がＤＶＤのように２層以上の記録層を有している場合、例えば手前側の所定の記録層へ集光して情報の記録または再生をしている時に、一部の光はこの所定の記録層を透過して奥側の記録層で反射されて受光器２５に入射する。このとき、奥側の記録層で反射された反射光は図１（ａ）に示すような受光器２５近傍ではなく、もっと光ディスク３０に近い位置で集光し、受光器２５には広がった状態で入射する。すなわち、奥側の記録層で反射された反射光は図３（ａ）に示す所定の記録層からの反射光３２によるスポットよりももっと小さなスポットで非点収差生成素子２０の最も内側の輪帯部２２にのみ入射する。ここで対物レンズ１５がトラッキング制御によりレンズシフトとして移動すると、非点収差生成素子２０上のスポットは手前側の所定の記録層によるスポットも奥側の記録層によるスポットも紙面上下に移動する。所定の記録層によるスポットは直径が大きいので、レンズシフトにより段差部２３への入射の仕方が変化しても受光器２５での影響は大きくない。しかし、レンズシフトにより奥側の記録層によるスポットが移動して一部が段差部２３に入射すると、直径が小さいので段差部２３による影響がより強められ、それが受光器２５上で現れる。しかし、本実施の形態１の場合、最も内側の輪帯部２２の面積が大きいため、レンズシフトによっても奥側の記録層によるスポットが段差部２３に入射しにくい。そのため、段差部２３による影響が発生しにくく、その効果によってもサーボ特性を安定させることができる。
（実施の形態２）
本実施の形態２について、図面を参照しながら説明する。図５（ａ）は本実施の形態２の光ピックアップ装置における光学系の構成図、図５（ｂ）は本実施の形態２の非点収差生成素子の断面模式図である。図６は本実施の形態２の受光器における受光部の配置図である。図７は本実施の形態２の光ピックアップ装置の構成図である。
本実施の形態２の光ピックアップ装置９０は２つの異なる波長の光が非点収差生成素子６０に入射する形態である。まず、本実施の形態２の光ピックアップ装置９０について概略説明する。
光源５０は光ディスク８０に向けて光を出射する。対物レンズ７５は光源５０からの出射光８１を光ディスク８０で集束させる。受光器６５は出射光８１が光ディスク８０で反射し対物レンズ７５を通過した反射光８２を受光する。非点収差生成素子６０は対物レンズ７５と受光器６５との間に配置され、反射光８２の光軸を含んで互いに直交する２つの断面における焦点位置をそれぞれ受光器６５の前側と後側としたフォーカス制御用の光を生成する。非点収差生成素子６０は、複数の輪帯部６２と、隣接する輪帯部６２をつなぐ段差部６３と、を有し、輪帯部６２を反射鏡部とするフレネルミラー６１である。輪帯部６２のうち最も内側の輪帯部６２の高低差ｄ１は、段差部６３の高低差ｄより大きくしている。本実施の形態２において、光源５０は、波長λ１の光と波長λ１の光よりも長い波長λ２の光とを出射する。波長λ１の光及び波長λ２の光が入射する非点収差生成素子６０における段差部６３の高低差ｄを波長λ１の５／８倍以下、かつ波長λ２の３／８倍以上としたことを特徴とする。
段差部６３の高低差ｄを波長λ１の５／８倍以下、波長λ２の３／８倍以上とすることで、段差部６３の高低差ｄは、波長λ１において波長λ１の３／８倍以上、５／８倍以下を満足し、波長λ２において波長λ２の３／８倍以上、５／８倍以下を満足する。したがって、段差部６３における干渉の影響が波長λ１においても波長λ２においてもそれほど大きくないため使用することができる。しかも実施の形態１と同様に段差部６３の影になったりして所定の方向に向かわない光の比率も干渉の影響がそれほど大きくない高低差ｄの中でも最も少ない。さらに、最も内側の輪帯部６２の高低差ｄ１を段差部６３の高低差ｄより大きくすることで、最も内側の輪帯部６２のすぐ外側の段差部６３をより外側に配置することができる。したがって、段差部６３をサーボ特性への影響が大きい中心に近い領域から離して配置することができる。そのため、波長λ１においても波長λ２においてもフレネルミラー６１で構成された非点収差生成素子６０における段差部６３の影響を小さくすることができ、良好なサーボ特性を持つことができる。
次に本実施の形態２の光ピックアップ装置９０についてさらに詳細に説明する。光源５０はＤＶＤ用の波長λ１＝６５０ｎｍのレーザ光及びＣＤ用の波長λ２＝７８０ｎｍのレーザ光を光ディスク３０へ向けて出射する。光源５０を出射した出射光８１は拡散光である。本実施の形態２において、光源５０は波長λ１の光と波長λ２の光とを近接した位置から出射する一つの光源ユニットとしているが、波長λ１の光を出射する光源１０と波長λ２の光を出射する光源１０とを別々に設けたものとしても良い。
集積プリズム５５の基本的な構成と作製方法は集積プリズム４０の基本的な構成と作製方法と同じであり、その説明を援用する。集積プリズム５５は集積プリズム４０の斜面４４に相当する斜面５６にビームスプリッタ４６に相当するビームスプリッタ５８を配置する。また、集積プリズム５５は集積プリズム４０の斜面４５に相当する斜面５７に非点収差生成素子２０に相当する非点収差生成素子６０を配置する。非点収差生成素子６０はフレネルミラー６１で構成される。
ビームスプリッタ５８は光源５０から出射された波長λ１の光も波長λ２の光も透過して光ディスク８０に向かわせる。また、光ディスク８０で反射された波長λ１の光も波長λ２の光も反射して受光器６５に向かわせる。
非点収差生成素子６０には光ディスク８０で反射した波長λ１の光も波長λ２の光も入射し、反射して受光器６５へ向かう。したがって、フレネルミラー６１で構成される非点収差生成素子６０の段差部６３の高低差ｄや輪帯部６２のうち最も内側の輪帯部６２の高低差ｄ１は波長λ１の光にも波長λ２の光にも対応させる必要がある。
対物レンズ７５は出射光８１を集束光に変換し、光ディスク８０に集光させる。また、光ディスク８０からの反射光８２を受光器６５で集光するように集束光に変換する。対物レンズ７５は波長λ１及び波長λ２の２つの波長の光に対して働く。
受光器６５は受光器２５と同様に受光器６５の反射光８２の入射面には、田の字の形に受光部が配置される。受光器６５は非点収差生成素子６０によって生成された前側の焦点位置と後側の焦点位置の間に配置される。
フレネルミラー６１の段差部６３の高低差ｄは、入射する光の波長λ１、λ２、光が通る媒質の屈折率η及び入射角θを考慮して決定される。すなわち、高低差ｄは波長λ１のほぼ半分かつ波長λ２のほぼ半分が理想である。そこで、実施の形態１と同様に、高低差ｄが波長λ１の３／８倍以上、５／８倍以下、かつ波長λ２の３／８倍以上、５／８倍以下を満たすことによって、波長λ１の光も波長λ２の光も干渉の影響もそれほど大きくなく使用することができる。また、段差部６３の影になるための影響が極力抑制される。高低差ｄが波長λ１の３／８倍以上、５／８倍以下、かつ波長λ２の３／８倍以上、５／８倍以下というのは、波長λ１の５／８倍以下、かつ波長λ２の３／８倍以上と同じである。
λ１＝０．６５μｍ、ＢＫ−７の屈折率η＝１．５１、入射角θ＝４５度とすると、波長λ１の５／８倍以下というのは、高低差ｄ＝０．３８μｍ以下となる。また、λ２＝０．７８μｍ、ＢＫ−７の屈折率η＝１．５１、入射角θ＝４５度とすると、波長λ２の３／８倍以上というのは、高低差ｄ＝０．２７μｍ以上となる。すなわち、０．２７μｍ≦ｄ≦０．３８μｍであれば、干渉の影響もそれほど大きくなく、段差部６３の影になるための影響が極力抑制されて使用することができる。また、上記の作製方法を考慮すれば、フレネルミラー６１全体の高低差、すなわち輪帯部６２のうち最も内側の輪帯部６２の高低差ｄ１は０．３μｍ以上とするのが好ましい。
また、輪帯部６２のうち最も内側の輪帯部６２の高低差ｄ１は、波長λ２以下とすることが望ましい。フレネルミラー６１で構成された非点収差生成素子６０からの反射光が干渉を起こさないためである。
本実施の形態２の光ピックアップ装置９０は、光学系としてさらに回折素子５１、波長板７０、コリメートレンズ７１、立上ミラー７２、受光器７３を備えている。
回折素子５１は、第１回折格子５２及び第２回折格子５３を直列に備えている。第１回折格子５２はＤＶＤ用の回折格子で、ＤＶＤ用の波長λ１の光を回折して３本の光束に分離し、ＣＤ用の波長λ２の光をそのまま透過する。第２回折格子５３はＣＤ用の回折格子で、波長λ１の光をそのまま透過し、波長λ２の光を回折して３本の光束に分離する。分離された光束はトラッキング制御に用いられる。回折素子５１は、第１回折格子５２または第２回折格子５３のみを備えて、実施の形態１の光ピックアップ装置における光学系の光源１０と集積プリズム４０との間に配置しても構わない。
波長板７０は、Ｐ偏光であった出射光８１を円偏光に変換し、円偏光であった反射光８２をＳ偏光に変換する。Ｐ偏光の光を透過し、Ｓ偏光の光を反射するようにビームスプリッタ５６を構成しておけば、上記ビームスプリッタ５６の働きをさせることができる。波長板７０は、実施の形態１の光ピックアップ装置における光学系の集積プリズム４０と対物レンズ１５との間に配置することが望ましい。
コリメートレンズ７１は発散光である光源５０からの出射光８１を平行光に変換し、平行光である光ディスク８０からの反射光８２を集束光に変換する。コリメートレンズ７１は、実施の形態１の光ピックアップ装置における光学系の集積プリズム４０と対物レンズ１５との間に配置しても構わない。
立上ミラー７２は光ディスク８０の面にほぼ平行であった出射光８１の向きを光ディスク８０の面にほぼ直角に向きを変えるためのミラーである。立上ミラー７２はプリズムで構成しても構わない。また、実施の形態１の光ピックアップ装置における光学系の対物レンズ１５の直前に配置することが望ましい。
受光器７３は、光源５０からの出射光８１のうち光ディスク８０には向かわない光が光ディスク８０を経ずに直接入射する。受光器７３に入射した光は電気信号に変換されて出力されて、光源５０からの出射光８１の出力の制御に用いられる。受光器７３は、実施の形態１の光ピックアップ装置における光学系の中で、光源５０からの出射光８１のうち光ディスク８０には向かわない光が光ディスク８０を経ずに直接入射する位置に配置することが望ましい。
図６に示すように、受光器６５の受光面にはＡ〜Ｌ、ａ〜ｈの受光部６６が配置されている。Ａ〜Ｌの受光部６６にはＤＶＤ用の波長λ１の光が入射する。ａ〜ｈの受光部６６にはＣＤ用の波長λ２の光が入射する。Ａ〜Ｄの受光部６６には第１回折格子５２で生成された３本の光束のうち中央の０次光が入射し、Ｅ〜Ｇ、Ｉ〜Ｌの受光部６６には両側の±１次光のいずれかが入射する。また、ａ〜ｄの受光部６６には第２回折格子５３で生成された３本の光束のうち中央の０次光が入射し、ｅ・ｇ、ｆ・ｈの受光部６６には両側の±１次光のいずれかが入射する。
受光器６５において、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌの受光部６６に入射し変換されたＤＶＤ用の電気信号をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌとする。ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈの受光部６６に入射し変換されたＣＤ用の電気信号をａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈとする。
ＤＶＤ用のフォーカスエラー信号ＦＥＳは、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ±Ｒ／ＲＷ：ＦＥＳ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）、ＤＶＤ−ＲＡＭ：ＦＥＳ＝｛（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）｝＋Ｋｔ×｛（Ｅ＋Ｉ＋Ｇ＋Ｋ）−（Ｈ＋Ｌ＋Ｆ＋Ｊ）｝である。ここでＫｔは動作設定に応じて定まる定数である。
ＣＤ用のフォーカスエラー信号ＦＥＳは、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ／ＲＯＭ：ＦＥＳ＝（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ）である。
ＤＶＤ用のトラッキングエラー信号ＴＥＳは、ＤＶＤ−ＲＯＭ：ＴＥＳ＝ｐｈ（Ａ，Ｄ）−ｐｈ（Ｂ，Ｃ）、ＤＶＤ±Ｒ／ＲＷ、−ＲＡＭ：ＴＥＳ＝｛（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）｝−Ｋｔ×｛（Ｅ＋Ｉ＋Ｆ＋Ｊ）−（Ｇ＋Ｋ＋Ｈ＋Ｌ）｝である。ここで、ｐｈ（Ｘ，Ｙ）は検出したＸ，Ｙの位相差を変換した電圧である。トラッキングエラー信号ＴＥＳはスポットのトラック位置ずれを示す信号である。
ＣＤ用のトラッキングエラー信号ＴＥＳは、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ／ＲＯＭ：ＴＥＳ＝｛（ａ＋ｂ）−（ｃ＋ｄ）｝−Ｋｔ×｛（ｅ＋ｆ）−（ｇ＋ｈ）｝、ＣＤ−ＲＯＭ：ＴＥＳ＝ｐｈ（ａ，ｄ）−ｐｈ（ｂ，ｃ）である。通常はより安定してトラッキング制御することができる前者の方法が用いられる。しかし例えば、ＣＤ−ＲＯＭのピットの高さが規格に入っていないような粗悪ディスクを再生するような場合、前者の方法ではトラッキングエラー信号ＴＥＳがうまく出力されない場合がある。そのような場合でも後者の方法ではトラッキングエラー信号ＴＥＳがうまく出力できるため、予備のトラッキング制御法として用いることができる。このようにトラッキング制御しきれない規格から外れているような粗悪ディスクを再生するような場合でもトラッキング制御することができるので、光ディスク装置としてより幅広い光ディスク８０に対応することができる。
図７において、光ピックアップ装置９０は、基台９１に上記光学系の各部品を直接または他の部品を介して取付けられて構成される。基台９１は、光ピックアップ装置９０の骨組みである。基台９１は、Ｚｎ合金、Ｍｇ合金等の合金材料あるいは硬質樹脂材料で形成されるが、剛性を確保しやすい合金材料が望ましい。基台９１には各種部品を配置するための取付部が所定の箇所に設けられている。
光源５０、回折素子５１、集積プリズム５５、受光器６５は、結合ベース９２に固定されてレーザモジュール９３を構成し、結合ベース９２が基台９１に固定される。結合ベース９２は熱伝導率が高く、剛性が大きい、例えば合金材料で形成される。対物レンズ７５は、対物レンズ７５を駆動する対物レンズ駆動部９４に搭載されて対物レンズ駆動部９４が基台９１に固定される。対物レンズ７５は対物レンズ駆動部９４によってフォーカス方向及びトラッキング方向に動作する。波長板７０、コリメートレンズ７１、立上ミラー７２、受光器７３は、直接または他の取付部材を介して基台９１に固定される。
（実施の形態３）
本実施の形態３について、図面を参照しながら説明する。図８（ａ）は本実施の形態３の光ピックアップ装置における光学系の構成図、図８（ｂ）は本実施の形態３の非点収差生成素子の断面模式図である。図９は本実施の形態３の光ピックアップ装置における光学系の他の例の構成図である。本実施の形態３において非点収差生成素子１１０はフレネルミラーではなくフレネルレンズ１１１である。
図８（ａ）において、本実施の形態３における光源１０、対物レンズ１５、受光器２５、光ディスク３０は実施の形態１と同じである。集積プリズム４０がプリズム１００に変更されたのみである。プリズム１００は内部に斜面１０１を有しており、斜面１０１にビームスプリッタ１０２が配置されている。ビームスプリッタ１０２はビームスプリッタ４６と同じであり、その説明を援用する。プリズム１００の受光器２５に対向する面１０３に非点収差生成素子１１０が配置されている。図９に示すように非点収差生成素子１１０は透明な基板１１５上に配置され、基板１１５を面１０３上に配置しても構わない。
本実施の形態３の光ピックアップ装置の非点収差生成素子１１０は、複数の輪帯部１１２と、隣接する輪帯部１１２をつなぐ段差部１１３と、を有し、輪帯部１１２をレンズ部とするフレネルレンズ１１１である。段差部１１３の高低差ｄをほぼ波長λとし、輪帯部１１２のうち最も内側の輪帯部１１２の高低差ｄ１は、段差部１１３の高低差ｄより大きくしたことを特徴とする。ここで段差部１１３の高低差ｄは、入射する光の波長λ、光が通る媒質の屈折率η及び入射角θを考慮して決定される。
ほぼ波長λという段差部１１３の高低差ｄは、段差部１１３の高部を通過する光と低部を通過する光の光路差が波長λのほぼ自然数倍で位相差が生じない寸法の中で最も小さい。したがって、位相差による段差部１１３の影響が極小であり、しかも段差部１１３の影になったりして所定の方向に向かわない光の比率も最も少ない。さらに、最も内側の輪帯部１１２の高低差ｄ１を段差部１１３の高低差ｄより大きくすることで、最も内側の輪帯部１１２のすぐ外側の段差部１１３をより外側に配置することができる。したがって、段差部１１３をサーボ特性への影響が大きい中心に近い領域から離して配置することができる。そのため、フレネルレンズ１１１で構成された非点収差生成素子１１０における段差部１１３の影響を小さくすることができ、良好なサーボ特性を持つことができる。
フレネルレンズ１１１の場合、段差部１１３の高低差ｄは、上記の通り、入射する光の波長λ、光が通る媒質の屈折率η及び入射角θを考慮して決定される。媒質の屈折率η、入射角θを考慮すると、ｄ＝ｎλ／（η−１）ｃｏｓθとなる。この段差部１１３の高低差ｄが、入射する光の波長λ、光が通る媒質の屈折率η及び入射角θを考慮した高低差ｄである。ここで最小の自然数ｎ＝１とするとｄ＝λ／（η−１）ｃｏｓθとなり、すなわちこの段差部１１３の高低差ｄが波長λということになる。例えば、波長λをＣＤ用の波長であるλ＝０．７８μｍ、ＢＫ−７の屈折率η＝１．５１、入射角θ＝０度とすると、ｄ＝１．５３μｍ、波長λをＤＶＤ用の波長であるλ＝０．６５μｍ、ＢＫ−７の屈折率η＝１．５１、入射角θ＝０度とすると、ｄ＝１．２７μｍである。
本実施の形態３において、フレネルレンズ１１１の段差部１１３の高低差ｄは、波長λが最良とした。しかし、実際には、製造上の誤差等もあり正確に波長λの長さというわけにはいかない。
高低差ｄが波長λの１／２倍または３／２倍の場合、位相差が１８０度となり、干渉は最大となってフレネルレンズ１１１としては全く機能しない。フレネルレンズ１１１として機能するのは位相差が０度以上９０度以下または２７０度以上３６０度以下と考えられ、それに対応する高低差ｄは波長λの３／４以上、５／４以下である。すなわち、フレネルレンズ１１１の段差部１１３の高低差ｄは波長λの３／４以上、５／４以下であれば、干渉の影響もそれほど大きくなく使用することができる。
具体的には、波長λ＝０．７８μｍ、屈折率η＝１．５１、入射角θ＝０度の場合、１．１５≦ｄ≦１．９１μｍである。また、波長λ＝０．６５ｎｍの場合、０．９６≦ｄ≦１．５９μｍである。これらの高低差ｄの値は、いずれも０．３〜２．０μｍの範囲に入るため、良好な輪帯部１１２の形状と良好な段差部１１３の形状が得られる。
また、輪帯部１１２のうち最も内側の輪帯部１１２の高低差ｄ１を段差部１１３の高低差ｄより大きくすることによって、最も内側の輪帯部１１２の面積を大きくして、段差部１１３を極力外側に配置することができる。そのため反射光３２は、入射する段差部１１３の数が少なく、しかも、中心からより外側の方まで段差部１１３には入射しないようにすることができる。そのため、段差部１１３の影響はより小さい。
また、本実施の形態３において、輪帯部１１２のうち最も内側の輪帯部１１２の高低差ｄ１は、段差部１１３の高低差ｄより大きくした。この高低差ｄ１は反射光３２の波長λの２倍以下とすることが望ましい。フレネルレンズ１１１で構成された非点収差生成素子１１０からの反射光３２が干渉を起こさないためである。
また、実施の形態２に示すフレネルミラー６１で構成される非点収差生成素子６０と同様にフレネルレンズ１１１で構成される非点収差生成素子１１０に波長λ１及び波長λ２の光が入射する場合は以下のようになる。すなわち、段差部１１３の高低差ｄ１を波長λ１の５／４倍以下、かつ波長λ２の３／４倍以上とするべきである。例えば、波長λ１＝０．６５μｍ、波長λ２＝０．７８μｍ、屈折率η＝１．５１、入射角θ＝０度とした場合、１．１５μｍ≦ｄ≦１．５９μｍとなる。
段差部１１３の高低差ｄを波長λ１の５／４倍以下、波長λ２の３／４倍以上とすることで、段差部１１３の高低差ｄは、波長λ１において波長λ１の３／４倍以上、５／４倍以下を満足し、波長λ２において波長λ２の３／４倍以上、５／４倍以下を満足する。したがって、段差部１１３における干渉の影響が波長λ１においても波長λ２においてもそれほど大きくないため使用することができる。しかも実施の形態１と同様に段差部１１３の影になったりして所定の方向に向かわない光の比率も干渉の影響がそれほど大きくない高低差ｄの中でも最も少ない。さらに、最も内側の輪帯部１１２の高低差ｄ１を段差部１１３の高低差ｄより大きくすることで、最も内側の輪帯部１１２のすぐ外側の段差部１１３をより外側に配置することができる。したがって、段差部１１３をサーボ特性への影響が大きい中心に近い領域から離して配置することができる。そのため、波長λ１においても波長λ２においてもフレネルレンズ１１１で構成された非点収差生成素子１１０における段差部１１３の影響を小さくすることができ、良好なサーボ特性を持つことができる。また０．３〜２．０μｍの範囲に入るため、良好な輪帯部１１２の形状と良好な段差部１１３の形状が得られる。
また輪帯部１１２のうち最も内側の輪帯部１１２の高低差ｄ１は、波長λ２の２倍以下とすることが望ましい。フレネルレンズ１１１で構成された非点収差生成素子１１０からの反射光３２が干渉を起こさないためである。
（実施の形態４）
本実施の形態４について、図面を参照しながら説明する。図１０は本実施の形態４の光ピックアップ装置における光学系の構成図である。実施の形態１〜３の光ピックアップ装置はＤＶＤまたはＣＤの少なくとも一方に対する記録や再生を行うが、本実施の形態４の光ピックアップ装置はＤＶＤとＣＤに対する記録や再生に加えてＢＤ（ブルーレイディスク）に対する記録や再生も行う。
光源１０、集積プリズム４０、ビームスプリッタ４６、フレネルミラー２１で構成される非点収差生成素子２０、受光器２５は実施の形態１での説明を援用する。光源１０はＢＤ用の波長λ＝４０５ｎｍのレーザ光をＢＤとしての光ディスク１３５に向けて出射するものとする。光源１０、集積プリズム４０、受光器２５は光源モジュール１３０として構成される。ホログラム１２０は回折によりＢＤのトラッキング制御に用いられる光を生成する。
光源５０、回折素子５１、集積プリズム５５、ビームスプリッタ５８、フレネルミラー６１で構成される非点収差生成素子６０、受光器６５は実施の形態２での説明を援用する。光源５０、回折素子５１、集積プリズム５５、受光器６５は光源モジュール１３１として構成される。
プリズム１２１は内部にある斜面上に波長分離膜を備えたビームスプリッタを配置している。ビームスプリッタは光源５０から出射されたＤＶＤ用の光とＣＤ用の光及び光ディスク１３５で反射されたＤＶＤ用の光とＣＤ用の光を透過する。また、ビームスプリッタは光源１０から出射されたＢＤ用の光及び光ディスク１３５で反射されたＢＤ用の光を反射する。このようにしてＤＶＤ用の光、ＣＤ用の光とＢＤ用の光とを分離する。
波長板１２２は３波長に対応するもので、光源１０及び光源５０から出射された光をＰ偏光から円偏光に変換し、光ディスク１３５で反射された光を円偏光からＳ偏光に変換する。コリメートレンズ１２３は、発散光である光源１０、５０から出射された光をほぼ平行光に変換する。また、逆にほぼ平行光である光ディスク１３５で反射された光を集束光に変換する。
立上ミラー１２４は光ディスク１３５に対してほぼ平行であったＤＶＤ用の出射光、ＣＤ用の出射光がＤＶＤ、ＣＤとしての光ディスク１３５に対してほぼ直角となるように反射する。また、立上ミラー１２４はＤＶＤ用の出射光の一部とＣＤ用の出射光の一部とＢＤ用の出射光を透過する。
立上ミラー１２５は光ディスク１３５に対してほぼ平行であったＢＤ用の出射光の出射光がＢＤとしての光ディスク１３５に対してほぼ直角となるように反射する。また、立上ミラー１２５はＢＤ用の出射光の一部とＤＶＤ用の出射光とＣＤ用の出射光を透過する。
対物レンズ１２７は立上げられたＤＶＤ用の光をＤＶＤとしての光ディスク１３５に集束させ、立上げられたＣＤ用の光をＣＤとしての光ディスク１３５に集束させる。対物レンズ１２８は、立上ミラー１２５で立上げられたＢＤ用の光をＢＤとしての光ディスク１３５に集束させる。対物レンズ１２７と対物レンズ１２８とは一つの対物レンズ駆動部１３２に組み込まれる。
受光器１２６は立上ミラー１２５を透過したＣＤ用の光、ＤＶＤ用の光、ＢＤ用の光を検出し、電気信号に変換して出力する。出力された信号は、それぞれＣＤ用の光の光量制御、ＤＶＤ用の光の光量制御、ＢＤ用の光の光量制御に用いられる。
フレネルミラー２１で構成された非点収差生成素子２０が持つＢＤ用の波長λのほぼ半分という段差部２３の高低差ｄは、段差部２３の高部と低部の往復の光路差が波長λのほぼ自然数倍で位相差が生じない寸法の中で最も小さい。したがって、位相差による段差部２３の影響が極小であり、しかも段差部２３の影になったりして所定の方向に向かわない光の比率も最も少ない。さらに、最も内側の輪帯部２２の高低差ｄ１を段差部２３の高低差ｄより大きくすることで、最も内側の輪帯部２２のすぐ外側の段差部２３をより外側に配置することができる。したがって、段差部２３をサーボ特性への影響が大きい中心に近い領域から離して配置することができる。そのため、フレネルミラー２１で構成された非点収差生成素子２０における段差部２３の影響を小さくすることができ、良好なサーボ特性を持つことができる。
また、フレネルミラー６１で構成された非点収差生成素子６０が持つ段差部６３の高低差ｄをＤＶＤ用の波長λ１の５／８倍以下、ＣＤ用の波長λ２の３／８倍以上とした。そのため段差部６３の高低差ｄは、波長λ１において波長λ１の３／８倍以上、５／８倍以下を満足し、波長λ２において波長λ２の３／８倍以上、５／８倍以下を満足する。したがって、段差部６３における干渉の影響が波長λ１においても波長λ２においてもそれほど大きくないため使用することができる。しかも実施の形態１と同様に段差部６３の影になったりして所定の方向に向かわない光の比率も干渉の影響がそれほど大きくない高低差ｄの中でも最も少ない。さらに、最も内側の輪帯部６２の高低差ｄ１を段差部６３の高低差ｄより大きくすることで、最も内側の輪帯部６２のすぐ外側の段差部６３をより外側に配置することができる。したがって、段差部６３をサーボ特性への影響が大きい中心に近い領域から離して配置することができる。そのため、波長λ１においても波長λ２においてもフレネルミラー６１で構成された非点収差生成素子６０における段差部６３の影響を小さくすることができ、良好なサーボ特性を持つことができる。
以上のように、本実施の形態４の光ピックアップ装置はＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤのいずれに対してもフレネルミラー２１、６１で構成された非点収差生成素子２０、６０における段差部２３、６３の影響を小さくすることができ、良好なサーボ特性を持つことができる。
（実施の形態５）
本実施の形態５について、図面を参照しながら説明する。図１１は本実施の形態５の光ディスク装置における光ピックアップモジュールの構成図、図１２は本実施の形態５の光ディスク装置の構成図、図１３は本実施の形態５の光ディスク装置におけるサーボの流れを示す図である。
図１１において、光ディスク８０を回転駆動する回転駆動部及び光ピックアップ装置９０を回転駆動部に対して近づけたり離したりする移動部を備える光ディスク装置１５０の駆動機構を光ピックアップモジュール１４０という。ベース１４１は光ピックアップモジュール１４０の骨組みを成すもので、光ピックアップモジュール１４０はベース１４１に直接または間接に各構成部品が配置されて構成される。
回転駆動部は光ディスク８０を載置するターンテーブル１４２ａを有するスピンドルモータ１４２を備えている。スピンドルモータ１４２はベース１４１に固定される。スピンドルモータ１４２は光ディスク８０を回転させる回転駆動力を生成する。
移動部はフィードモータ１４３、スクリューシャフト１４４、メインシャフト１４５、サブシャフト１４６を備えている。フィードモータ１４３はベース１４１に固定される。フィードモータ１４３は光ピックアップ装置９０が光ディスク８０の内周と外周の間を移動するために必要な回転駆動力を生成する。フィードモータ１４３としてステッピングモータ、ＤＣモータなどが使用される。スクリューシャフト１４４はらせん状に溝が掘られており、直接または数段のギアを介してフィードモータ１４３に接続される。本実施の形態５では直接フィードモータ１４３と接続される。メインシャフト１４５、サブシャフト１４６はそれぞれ両端で保持部材を介してベース１４１に固定される。メインシャフト１４５、サブシャフト１４６は光ピックアップ装置９０を光ディスク８０の半径方向に移動自在に支持する。光ピックアップ装置９０はスクリューシャフト１４４の溝と噛み合うガイド歯を有するラック１４７を備える。ラック１４７がスクリューシャフト１４４に伝達されたフィードモータ１４３の回転駆動力を直線駆動力に変換するために光ピックアップ装置９０は光ディスク８０の内周と外周の間を移動することができる。
なお、回転駆動部は光ディスク８０を所定の回転速度で回転させることができる構成であれば、本実施の形態５で説明した構成に限るものではない。また移動部は光ピックアップ装置９０を光ディスク８０の内周と外周の間の所定の位置に移動させることができる構成であれば、本実施の形態５で説明した構成に限るものではない。
光ピックアップ装置９０は実施の形態２で説明したもので、図７の構成にカバー９５を取付けたものである。光ピックアップ装置９０は実施の形態１または実施の形態３から４で説明した光ピックアップ装置と置き換えても構わない。
光ピックアップ装置９０が有する光源５０は光ディスク８０に向けて光を出射する。対物レンズ７５は光源５０からの出射光８１を光ディスク８０で集束させる。受光器６５は出射光８１が光ディスク８０で反射し対物レンズ７５を通過した反射光８２を受光する。非点収差生成素子６０は対物レンズ７５と受光器６５との間に配置され、反射光８２の光軸を含んで互いに直交する２つの断面における焦点位置をそれぞれ受光器６５の前側と後側としたフォーカス制御用の光を生成する。非点収差生成素子６０は、複数の輪帯部６２と、隣接する輪帯部６２をつなぐ段差部６３と、を有し、輪帯部６２を反射鏡部とするフレネルミラー６１である。輪帯部６２のうち最も内側の輪帯部６２の高低差ｄ１は、段差部６３の高低差ｄより大きくしている。光源５０は、波長λ１の光と波長λ１の光よりも長い波長λ２の光とを出射する。光ピックアップ装置８０は、波長λ１の光及び波長λ２の光が入射する非点収差生成素子６０における段差部６３の高低差ｄを波長λ１の５／８倍以下、かつ波長λ２の３／８倍以上としたことを特徴とする。
段差部６３の高低差ｄを波長λ１の５／８倍以下、波長λ２の３／８倍以上とすることで、段差部６３の高低差ｄは、波長λ１において波長λ１の３／８倍以上、５／８倍以下を満足し、波長λ２において波長λ２の３／８倍以上、５／８倍以下を満足する。したがって、段差部６３における干渉の影響が波長λ１においても波長λ２においてもそれほど大きくないため使用することができる。しかも段差部６３の影になったりして所定の方向に向かわない光の比率も干渉の影響がそれほど大きくない高低差ｄの中でも最も少ない。さらに、最も内側の輪帯部６２の高低差ｄ１を段差部６３の高低差ｄより大きくすることで、最も内側の輪帯部６２のすぐ外側の段差部６３をより外側に配置することができる。したがって、段差部６３をサーボ特性への影響が大きい中心に近い領域から離して配置することができる。そのため、波長λ１においても波長λ２においてもフレネルミラー６１で構成された非点収差生成素子６０における段差部６３の影響を小さくすることができ、良好なサーボ特性を持つことができる。
光ピックアップ装置９０の対物レンズ７５から出射されるレーザ光が光ディスク８０に対し直角に入射するように、保持部材を構成する調整機構でメインシャフト１４５、サブシャフト１４６の傾きを調整する。
図１２において、光ディスク装置１５０の筐体１５１は上部筐体１５１ａと下部筐体１５１ｂとを組み合わせてネジなどを用いて互いに固定して構成されている。トレイ１５２は筐体１５１に出没自在に設けられている。トレイ１５２はカバー１４８を設けた光ピックアップモジュール１４０を下面側から配置する。カバー１４８は開口を有し、光ピックアップ装置９０の対物レンズ７５及びスピンドルモータ１４２のターンテーブル１４２ａを露出させる。さらに本実施の形態５の場合、フィードモータ１４３も露出させて、光ピックアップモジュール１４０の厚さが薄くなるようにしている。トレイ１５２は開口を有し、対物レンズ７５及びターンテーブル１４２ａ、カバー１４８の少なくとも一部を露出させる。ベゼル１５３はトレイ１５２の前端面に設けられて、トレイ１５２が筐体１５１内に収納された時にトレイ１５２の出没口を塞ぐように構成されている。ベゼル１５３にはイジェクトスイッチ１５４が設けられ、イジェクトスイッチ１５４を押すことで、筐体１５１とトレイ１５２との係合が解除され、トレイ１５２は筐体１５１に対し出没が可能な状態となる。レール１５５はそれぞれトレイ１５２の両側部及び筐体１５１の双方に摺動自在に取付けられる。筐体１５１内部やトレイ１５２内部には図示していない回路基板があり、信号処理系のＩＣや電源回路などが搭載されている。外部コネクタ１５６はコンピュータ等の電子機器に設けられた電源／信号ラインと接続される。そして、外部コネクタ１５６を介して光ディスク装置１５０内に電力を供給したり、あるいは外部からの電気信号を光ディスク装置１５０内に導いたり、あるいは光ディスク装置１５０で生成された電気信号を電子機器などに送出する。
光ピックアップ装置９０のフォーカス制御とトラッキング制御の流れを説明する。図１３において、光源５０から出射されたＤＶＤ用の波長λ１の光及びＣＤ用の波長λ２の出射光は、回折素子５１の第１回折格子５２、第２回折格子５３でそれぞれトラッキング制御に用いられる光に分離され、光ディスク８０に入射する。光ディスク８０で反射された反射光は集積プリズム５５のビームスプリッタ５８で分離され、非点収差生成素子６０で光軸を含んで直交する２つの断面で焦点距離が異なる光とされて受光器６５に入射する。非点収差生成素子６０を通過したレーザ光はフォーカス制御に用いられる。受光器６５に入射したレーザ光はＤＶＤ用フォーカス制御用、ＣＤ用フォーカス制御用、ＤＶＤ用トラッキング制御用、ＣＤ用トラッキング制御用の電気信号に変換され、光ディスク装置１５０本体の前記図示していない回路基板にあるアナログ信号処理部１５０ａに送られる。
アナログ信号処理部１５０ａは入力された信号に演算・帯域処理を行い、サーボ処理部１５０ｂに出力する。サーボ処理部１５０ｂはアナログ信号処理部１５０ａからの信号を基にフォーカスエラー信号ＦＥＳ及びトラッキングエラー信号ＴＥＳを生成してモータ駆動部１５０ｃに出力する。モータ駆動部１５０ｃは入力されたフォーカスエラー信号ＦＥＳ及びトラッキングエラー信号ＴＥＳを基に対物レンズ７５を搭載する対物レンズ駆動部９４を駆動する電流を生成する。これにより光ディスク８０に集光した光束の焦点のずれ及びトラックに対するずれが極小になるように制御される。
また、コントローラ１５０ｄにはアナログ信号処理部１５０ａ、サーボ処理部１５０ｂ、モータ駆動部１５０ｃの各部から送られる信号が入力される。コントローラ１５０ｄはこれらの信号の演算処理等を行い、この演算処理の結果（信号）を各部に送出し、各部にて駆動、処理を実行させることで各部の制御を行う。
以上のように、本実施の形態５の光ディスク装置１５０は実施の形態２の光ピックアップ装置９０を備えている。そのため、ＤＶＤ用の波長λ１においてもＣＤ用の波長λ２においてもフレネルミラー６１で構成された非点収差生成素子６０における段差部６３の影響を小さくすることができ、良好なサーボ特性を持つことができる。ここで実施の形態２の光ピックアップ装置９０は実施の形態１、３または４の光ピックアップ装置と置き換えても構わない。
以上のように、本発明の光ピックアップ装置及び光ディスク装置は、良好なサーボ特性を持つことができる。よって、光ピックアップ装置または光ディスク装置はパーソナルコンピュータ、ノートブック型コンピュータ等の電子機器に好んで搭載される。
（ａ）本実施の形態１の光ピックアップ装置における光学系の構成図、（ｂ）本実施の形態１の非点収差生成素子の断面模式図 （ａ）本実施の形態１のフレネルミラーの段差部の低い高低差による影の影響を示す図、（ｂ）フレネルミラーの段差部の高い高低差による影の影響を示す図 （ａ）本実施の形態１のフレネルミラーで構成された非点収差生成素子の平面図、（ｂ）最も内側の輪帯部の高低差を段差部の高低差と等しくしたフレネルミラーで構成された非点収差生成素子の平面図 （ａ）本実施の形態１の非点収差生成素子の形状パターンの例１を示す図、（ｂ）非点収差生成素子の形状パターンの例２を示す図 （ａ）本実施の形態２の光ピックアップ装置における光学系の構成図、（ｂ）本実施の形態２の非点収差生成素子の断面模式図 本実施の形態２の受光器における受光部の配置図 本実施の形態２の光ピックアップ装置の構成図 （ａ）本実施の形態３の光ピックアップ装置における光学系の構成図、（ｂ）本実施の形態３の非点収差生成素子の断面模式図 本実施の形態３の光ピックアップ装置における光学系の他の例の構成図 本実施の形態４の光ピックアップ装置における光学系の構成図 本実施の形態５の光ディスク装置における光ピックアップモジュールの構成図 本実施の形態５の光ディスク装置の構成図 本実施の形態５の光ディスク装置におけるサーボの流れを示す図 従来の光ピックアップ装置における光学系の構成図 （ａ）非点収差生成素子の動作図、（ｂ）光ディスクが近い場合の光スポット形状を示す図、（ｃ）光ディスクが遠い場合の光スポット形状を示す図 （ａ）通常の反射鏡の断面図、（ｂ）フレネルミラーの断面図 従来のフレネルミラーで構成された非点収差生成素子の平面図
符号の説明
１０ 光源
１５ 対物レンズ
２０ 非点収差生成素子
２１ フレネルミラー
２２ 輪帯部
２３ 段差部
２５ 受光器
３０ 光ディスク
３１ 出射光
３２ 反射光
３３ 影になる領域
４０ 集積プリズム
４１、４２、４３ ブロック
４４、４５ 斜面
４６ ビームスプリッタ
５０ 光源
５１ 回折素子
５２ 第１回折格子
５３ 第２回折格子
５５ 集積プリズム
５６、５７ 斜面
５８ ビームスプリッタ
６０ 非点収差生成素子
６１ フレネルミラー
６５ 受光器
７０ 波長板
７１ コリメートレンズ
７２ 立上ミラー
７３ 受光器
７５ 対物レンズ
８０ 光ディスク
８１ 出射光
８２ 反射光
９０ 光ピックアップ装置
９１ 基台
９２ 結合ベース
９３ 光源モジュール
９４ 対物レンズ駆動部
９５ カバー
１００ プリズム
１０１ 斜面
１０２ ビームスプリッタ
１０３ 面
１１０ 非点収差生成素子
１１１ フレネルレンズ
１１２ 輪帯部
１１３ 段差部
１１５ 基板
１２０ ホログラム
１２１ プリズム
１２２ 波長板
１２３ コリメートレンズ
１２４、１２５ 立上ミラー
１２６ 受光器
１２７、１２８ 対物レンズ
１３０、１３１ 光源モジュール
１３２ 対物レンズ駆動部
１３５ 光ディスク
１４０ 光ピックアップモジュール
１４１ ベース
１４２ スピンドルモータ
１４２ａ ターンテーブル
１４３ フィードモータ
１４４ スクリューシャフト
１４５ メインシャフト
１４６ サブシャフト
１４７ ラック
１４８ カバー
１５０ 光ディスク装置
１５０ａ アナログ信号処理部
１５０ｂ サーボ処理部
１５０ｃ モータ駆動部
１５０ｄ コントローラ
１５１ 筐体
１５１ａ 上部筐体
１５１ｂ 下部筐体
１５２ トレイ
１５３ ベゼル
１５４ イジェクトスイッチ
１５５ レール
１５６ 外部コネクタ

Claims (12)

  1. 光ディスクに向けて光を出射する光源と、
    前記光源からの出射光を前記光ディスクで集束させる対物レンズと、
    前記出射光が前記光ディスクで反射し前記対物レンズを通過した反射光を受光する受光器と、
    前記対物レンズと前記受光器との間に配置され、前記反射光の光軸を含んで互いに直交する２つの断面における焦点位置をそれぞれ前記受光器の前側と後側としたフォーカス制御用の光を生成する非点収差生成素子と、を備え、
    前記非点収差生成素子は、複数の輪帯部と、隣接する前記輪帯部をつなぐ段差部と、を有し、前記輪帯部を反射鏡部とするフレネルミラーであり、
    前記段差部の高低差を前記波長のほぼ半分とし、前記輪帯部のうち最も内側の輪帯部の高低差は、前記段差部の高低差より大きくしたことを特徴とする光ピックアップ装置。
  2. 前記輪帯部のうち最も内側の輪帯部の高低差は、前記反射光の波長以下とした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. 前記波長のほぼ半分は、前記波長の３／８倍以上、５／８倍以下であ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。
  4. 前記光源は、波長λ１の光と前記波長λ１の光よりも長い波長λ２の光とを出射し、前記波長λ１の光及び前記波長λ２の光が入射する前記非点収差生成素子における前記段差部の高低差を前記波長λ１の５／８倍以下、かつ前記波長λ２の３／８倍以上としたことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
  5. 前記輪帯部のうち最も内側の輪帯部の高低差は、前記波長λ２以下としたことを特徴とする請求項４記載の光ピックアップ装置。
  6. 光ディスクに向けて光を出射する光源と、
    前記光源からの出射光を前記光ディスクで集束させる対物レンズと、
    前記出射光が前記光ディスクで反射し前記対物レンズを通過した反射光を受光する受光器と、
    前記対物レンズと前記受光器との間に配置され、前記反射光の光軸を含んで互いに直交する２つの断面における焦点位置をそれぞれ前記受光器の前側と後側としたフォーカス制御用の光を生成する非点収差生成素子と、を備え、
    前記非点収差生成素子は、複数の輪帯部と、隣接する前記輪帯部をつなぐ段差部と、を有し、前記輪帯部をレンズ部とするフレネルレンズであり、
    前記段差部の高低差をほぼ前記波長とし、前記輪帯部のうち最も内側の輪帯部の高低差は、前記段差部の高低差より大きくしたことを特徴とする光ピックアップ装置。
  7. 前記輪帯部のうち最も内側の輪帯部の高低差は、前記反射光の波長の２倍以下としたことを特徴とする請求項６記載の光ピックアップ装置。
  8. 前記ほぼ波長は、前記波長の３／４倍以上、５／４倍以下であることを特徴とする請求項６記載の光ピックアップ装置。
  9. 前記光源は、波長λ１の光と前記波長λ１の光よりも長い波長λ２の光とを出射し、前記波長λ１の光及び前記波長λ２の光が入射する前記非点収差生成素子における前記段差部の高低差を前記波長λ１の５／４倍以下、かつ前記波長λ２の３／４倍以上としたことを特徴とする請求項６記載の光ピックアップ装置。
  10. 前記輪帯部のうち最も内側の輪帯部の高低差は、前記波長λ２の２倍以下としたことを特徴とする請求項９記載の光ピックアップ装置。
  11. 光ディスクに向けて光を出射する光源と、
    前記光源からの出射光を前記光ディスクで集束させる対物レンズと、
    前記出射光が前記光ディスクで反射し前記対物レンズを通過した反射光を受光する受光器と、
    前記対物レンズと前記受光器との間に配置され、前記反射光の光軸を含んで互いに直交する２つの断面における焦点位置をそれぞれ前記受光器の前側と後側としたフォーカス制御用の光を生成する非点収差生成素子と、を備え、
    前記非点収差生成素子は、複数の輪帯部と、隣接する前記輪帯部をつなぐ段差部と、を有し、前記輪帯部を反射鏡部とするフレネルミラーであり、
    前記段差部の高低差を前記波長のほぼ半分とし、前記輪帯部のうち最も内側の輪帯部の高低差は、前記段差部の高低差より大きくしたことを特徴とする光ディスク装置。
  12. 光ディスクに向けて光を出射する光源と、
    前記光源からの出射光を前記光ディスクで集束させる対物レンズと、
    前記出射光が前記光ディスクで反射し前記対物レンズを通過した反射光を受光する受光器と、
    前記対物レンズと前記受光器との間に配置され、前記反射光の光軸を含んで互いに直交する２つの断面における焦点位置をそれぞれ前記受光器の前側と後側としたフォーカス制御用の光を生成する非点収差生成素子と、を備え、
    前記非点収差生成素子は、複数の輪帯部と、隣接する前記輪帯部をつなぐ段差部と、を有し、前記輪帯部をレンズ部とするフレネルレンズであり、
    前記段差部の高低差をほぼ前記波長とし、前記輪帯部のうち最も内側の輪帯部の高低差は、前記段差部の高低差より大きくしたことを特徴とする光ディスク装置。
JP2008256045A 2008-10-01 2008-10-01 光ピックアップ装置及び光ディスク装置 Pending JP2010086620A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008256045A JP2010086620A (ja) 2008-10-01 2008-10-01 光ピックアップ装置及び光ディスク装置
US12/568,520 US8208360B2 (en) 2008-10-01 2009-09-28 Optical pickup device and optical disk driver using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008256045A JP2010086620A (ja) 2008-10-01 2008-10-01 光ピックアップ装置及び光ディスク装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010086620A true JP2010086620A (ja) 2010-04-15

Family

ID=42057356

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008256045A Pending JP2010086620A (ja) 2008-10-01 2008-10-01 光ピックアップ装置及び光ディスク装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8208360B2 (ja)
JP (1) JP2010086620A (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100034072A1 (en) * 2008-08-07 2010-02-11 Panasonic Corporation Fresnel member having variable sag for multiple wavelength optical system
CN108027118B (zh) * 2015-09-29 2020-10-30 松下知识产权经营株式会社 光源装置以及投光装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09258010A (ja) * 1996-03-26 1997-10-03 Matsushita Electric Works Ltd 集光レンズ
JP2008090990A (ja) * 2006-09-07 2008-04-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光ピックアップ装置及び光ディスク装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6346402A (ja) 1986-08-14 1988-02-27 Omron Tateisi Electronics Co 非点収差光学装置
US5087116A (en) * 1990-07-27 1992-02-11 Eastman Kodak Company Reflective image display including a first mirror and a Fresnel mirror
JP4853424B2 (ja) * 2007-08-07 2012-01-11 パナソニック株式会社 光ピックアップ装置
JP2009043326A (ja) * 2007-08-08 2009-02-26 Panasonic Corp 光ピックアップ装置及び光ディスク装置
US20100034072A1 (en) * 2008-08-07 2010-02-11 Panasonic Corporation Fresnel member having variable sag for multiple wavelength optical system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09258010A (ja) * 1996-03-26 1997-10-03 Matsushita Electric Works Ltd 集光レンズ
JP2008090990A (ja) * 2006-09-07 2008-04-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光ピックアップ装置及び光ディスク装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6012032983; 薄膜ハンドブック 第２版, 20080325, ｐｐ．１０４２-１０４５, 株式会社オーム社 *

Also Published As

Publication number Publication date
US8208360B2 (en) 2012-06-26
US20100080105A1 (en) 2010-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7889620B2 (en) Optical pickup device and optical disk device
JP2006244685A (ja) 回折素子、回折素子の製造方法、光ピックアップ装置および光ディスク装置
JP2010039259A (ja) 回折素子、光ピックアップ装置及び光ディスク装置
JP4655025B2 (ja) 光ピックアップ装置
JP4853424B2 (ja) 光ピックアップ装置
JP2010086620A (ja) 光ピックアップ装置及び光ディスク装置
JP4737536B2 (ja) 光ピックアップ装置及び光ディスク装置
JP5018646B2 (ja) 光ピックアップ装置及び光ディスク装置
US20070223329A1 (en) Apparatus And Method For Generating A Scanning Beam In An Optical Pickup Head, Miniature Optical Pickup Head And Optical Storage System Incorporating A Miniature Pickup Head
JP2006139814A (ja) 光処理装置、光ピックアップ及び光ディスクシステム
JP2003272218A (ja) 光ピックアップ装置および光再生装置
KR20040068959A (ko) 광 기록매체를 주사하는 광학장치
JP2005339762A (ja) 光ピックアップ及び光ディスク装置
JP2004039109A (ja) 光学素子及びその調整方法並びにそれを用いた光ピックアップ装置及び光再生装置
US20070237056A1 (en) Optical pickup and optical disk apparatus
JP2009116982A (ja) 情報記録再生装置
JP2012048794A (ja) 光ピックアップ装置
JP4341523B2 (ja) 光ピックアップ装置及び光ディスク装置
JP3843049B2 (ja) 光ピックアップ装置の調整用ディスク、調整方法及び製造方法、並びにそれを用いた光再生装置の製造方法
JP2008257811A (ja) 光ピックアップ装置及び光ディスク装置
JP2006004579A (ja) 光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置
JP2004295954A (ja) 光ピックアップ装置及び光ディスク装置
JP2008041184A (ja) 光ピックアップ装置及び光ディスク装置
JP2011150767A (ja) 光学ヘッド
JP2002208165A (ja) 光ピックアップ装置及び光学ディスク装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110610

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20110713

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120621

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120626

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20121127