JP3833876B2

JP3833876B2 - Optical pickup device

Info

Publication number: JP3833876B2
Application number: JP2000168334A
Authority: JP
Inventors: 正武田; 勇一武居; 善雄林
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 1999-06-16
Filing date: 2000-06-06
Publication date: 2006-10-18
Anticipated expiration: 2020-06-06
Also published as: JP2001060337A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光記録媒体の再生を行う光ピックアップ装置に関するものである。さらに詳しくは、光源からの出射光と光記録媒体からの戻り光とを分離するための光学系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンパクトディスク（ＣＤ）等の光記録媒体の再生を行うための光ピックアップ装置としては、レーザ光源からの出射光と光記録媒体からの戻り光とを１／４波長位相差板（１／４波長板）に通すことによって出射光と戻り光とを分離可能に構成された偏光系の光ピックアップ装置が知られている。たとえば、図１０および図１１に示すように、レーザ光源から光検出器に至る光路の途中位置に偏光ビームスプリッタ１１（偏光分離素子）、１／４波長位相差板１２および対物レンズ１６が配置されたものでは、レーザダイオードからなるレーザ光源１３から出射された光が偏光ビームスプリッタ１１および１／４波長位相差板１２を通過したのち、光記録媒体５の記録面に光スポットとして照射され、光記録媒体５からの戻り光が再び１／４波長位相差板１２および偏光ビームスプリッタ１１を通過するように構成されている。光記録媒体５からの戻り光は１／４波長位相差板１２を通過すると、レーザ光源１３からの出射光の偏光方位と９０°異なる偏光方位のレーザ光に変えられ、偏光ビームスプリッタ１１によってレーザ光源１３とは異なる方向に設置された光検出器１４に導かれる。
【０００３】
また、図１および図２に示すように、レーザ光源１３と１／４波長位相差板１２との間に偏光分離素子として回折型素子２１（ホログラム素子）を配置して、この回折型素子２１によって光記録媒体５からの戻り光を光検出器１４に導く場合もある。
【０００４】
これらいずれの偏光系の光ピックアップ装置１Ａ、１Ｂでも、図１２（Ａ）、（Ｂ）に光学系の展開図、および光の偏光状態を模式的に示すように、レーザ光源１３から出射された直線偏光光を１／４波長位相差板１２によって円偏光光に変換するとともに、光記録媒体５からの戻り光（円偏光）を１／４波長位相差板１２によってレーザ光源１３から出射された直線偏光光と９０°異なる偏光方位の直線偏光光に変え、レーザ光源１３とは異なる方向に設置された光検出器１４に導くものである。
【０００５】
従って、このタイプの光ピックアップ装置１Ａ、１Ｂでは、レーザ光源１３からの出射光を光記録媒体５に有効に照射でき、かつ、光記録媒体５からの戻り光を高効率で光検出器１４に導くことができるという利点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の説明は、光記録媒体５の複屈折量δが０であるときに有効光量が１００％となるというものであり、光記録媒体５自身が複屈折性を備えている場合には、この複屈折性によっても光の偏光状態に変化が生じるので、有効光量１００％より低下するという問題点がある。
【０００７】
たとえば、図１２（Ｃ）に示すように、仮に、光記録媒体５自身が往復で１／４波長に相当する複屈折量δを有する場合には、光記録媒体５で反射した際にすでに直線偏光光になってしまう。その結果、光記録媒体５で反射した戻り光が、再度１／４波長位相差板１２を通過すると上記直線偏光光は円偏光光になってしまい、有効光量は５０％にまで低下してしまう。さらに、図１２（Ｄ）に示すように、仮に、光記録媒体５が往復でλ／２（λ= 波長）に相当する複屈折量δを有するものとなった場合には、戻り光は１／４波長位相差板１２を通ると、この時点でレーザ光源１３から出射された直線偏光光と同一の偏光方位の直線偏光光に変わってしまう。その結果、戻り光とレーザ光源１３からの出射光とを分離できず、光検出器１４に届く光の有効光量が０％となってしまうことになる。
【０００８】
このような光記録媒体５の複屈折量δと検出光量との関係は、図５に点線Ｌ０で示すような関係として表される。すなわち、光記録媒体５の複屈折量δが０であるときの光検出器１４の検出光量を１としたとき、光記録媒体５の複屈折量δが０からλ／２になるまでは光検出器１４で検出した信号強度が低下していき、光記録媒体５の複屈折量δがλ／２になると信号強度が０となる。
【０００９】
一般に、光記録媒体５の基体は射出成形により製造され、この際に樹脂は光記録媒体５の中心側から半径方向外側に流れていくため、光記録媒体５では、半径方向と周方向との間で屈折率が相違するという複屈折性を有しやすい。その現状を確認するため、光記録媒体５において、その中心側から半径方向外側まで信号強度を計測していくと、非常に複屈折性を有している例として、図１３に示す特性を有するものがあった。この図１３に示す特性では、信号強度は、まずディスクの中心側で非常に低いレベルであり、そこからやや半径方向外側にいくと最小値を示し、この位置から半径方向最外周側にかけて信号強度が高くなっていく。この結果から考察すると、この図１３に示す特性のものでは、半径方向における中心からやや外側に複屈折量δがλ／２の領域があってそこから半径方向外側では複屈折量δが徐々に小さくなっていることがわかる。この例は極端な例であるが、同じ製造方法により製造されるディスクは、同様な傾向を示すものと推測でき、半径方向全体ではある量に複屈折を一般的に有しているものと考えられる。
【００１０】
これに対して、光記録媒体５が有する複屈折性の方向に位相差板１２の異方軸の方向（以下、単に方位という。）を向かせることにより、光記録媒体５自身と位相差板１２とが一つの位相差板として作用するように構成するとともに、位相差板１２としては、１／４波長のものに代えて、光記録媒体５自身が有する複屈折量に相当する分だけ位相差量が１／４波長からずれた位相差を有するものを用いることが考えられる。
【００１１】
このように構成すると、位相差板１２と光記録媒体５自身とが合わせて１／４波長位相差板としての機能を果たすので、レーザ光源１３から出射された光は、光記録媒体５が複屈折性を有しているとしても、戻り光が位相差板１２を透過した後には、レーザ光源１３から出射された直線偏光光と９０°異なる偏光方位の直線偏光光に変わる。それ故、光記録媒体５が複屈折性を有しているとしても、有効光量が高い光ピックアップ装置を構成することができる。
【００１２】
このような構成を採用するとした場合、レーザ光源１３から出射されるレーザ光の偏光方位と位相差板１２の軸方向とは４５°の角度に設定するのが普通である。このような設定は、一般に、レーザ光源１３を出射光軸周りに回転させてその角度位置を調整することにより行われる。しかしながら、このような調整方法は、図１０および図１１に示すように、レーザ光源１３と光検出器１４とが別体である場合にはレーザ光源１３を単独で出射光軸周りに回転させることができるが、図１ないし図３に示すような光ピックアップ装置１Ａのように、レーザ光源１３が光源ユニット２０として光検出器１４と一体に形成されている場合には、このような調整方法を採用することができないなど、光学系の配置が多大な制約を受けるという問題点がある。
【００１３】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、光記録媒体自身が複屈折性を有していたとしても、光学系の配置に大きな制約を加えることなく、安定した光検出を行うことのできる光ピックアップ装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、レーザ光源からの出射光および光記録媒体からの戻り光の偏光状態を変換する位相差板と、前記出射光および前記戻り光の偏光状態に基づいて前記レーザ光源から前記光記録媒体に向かう光軸上から前記戻り光を分離して光検出器に導く偏光分離素子とを有する光ピックアップ装置において、前記光記録媒体が有する複屈折量と前記検出器が検出する信号強度との関係を計測したときに当該複屈折量が０から１／４波長まで変化する間に前記信号強度のピークが出現するように、前記位相差板の位相差および異方軸の方向（以下、位相差板の方位という。）を設定してなることを特徴とする。
【００１５】
本発明では、光記録媒体の基体が射出成形により製造されたときに樹脂が流れた方向に従って光記録媒体に複屈折性が発現するのを吸収するように、位相差板の位相差および方位を設定する。すなわち、従来技術と違って、光記録媒体が実際にいずれの方向に複屈折性を有しているかにかかわらず、まずレーザ光源の向きを固定し、光源から出射される出射光の偏光方位が固定されていることを前提にして、光記録媒体が有する複屈折量が０から１／４波長まで変化するまでの間に光検出器が検出する信号強度のピークが出現するように位相差板の位相差および方位を設定する。ここで、通常、製造される光記録媒体の複屈折量は、大きくても１／４波長相当である。従って、本発明では、光記録媒体が有する複屈折量が０から１／４波長までの間であれば、光記録媒体が有する複屈折性の方向にかかわらず、光記録媒体からの戻り光を高い強度で検出できるので、有効光量の高い光ピックアップ装置を構成することができる。また、光記録媒体の複屈折性が実際にいずれの方向に向いているかにかかわらず、設計面などからみて最適な状態にレーザ光源を配置できる。よって、レーザ光源と検出器とが一体化した光ピックアップ装置においても、いずれの光記録媒体であっても、また光記録媒体の半径方向のいずれの場所からも、安定した信号検出を行うことができる。
【００１６】
本発明において、前記偏光分離素子は、偏光方向が互いに直交する方向を向く第１の直線偏光光および第２の直線偏光光を含む戻り光から当該第１および第２の直線偏光光のいずれをも一定の割合をもって前記光検出器に向けて出射する部分偏光性を有している。
【００１７】
このように構成すると、光記録媒体が複屈折量を有していて、偏光分離素子に入射する戻り光に第１の直線偏光光および第２の直線偏光光の双方が含まれていても、いずれの直線偏光光もその一部が光検出器で検出される。従って、戻り光に含まれる直線偏光光がすべてが第２の直線偏光光であっても、ある程度、信号強度のレベルが抑えられることになる一方、光記録媒体が有する複屈折性によって、戻り光に含まれる直線偏光光がすべてが第１の直線偏光光であっても、ある程度の強度をもって信号が検出される。ここで、光ピックアップ装置では、戻り光を検出する際に、検出した信号強度がある程度高ければ、それ以上高くてもあまりメッットがなく、検出した信号強度が低い場合にいずれのレベルにあるかの方が重要である。しかるに本発明では、従来であれば信号強度が０になるような条件下でも、偏光分離素子の部分偏光性によってある程度のレベルで信号検出できる。それ故、光記録媒体がどのような複屈折性を有していても、信号検出を確実に行うことができる。また、光記録媒体の半径方向のいずれの場所からも確実に信号を検出することができる。
【００１８】
本発明は、以下のように規定することもできる。すなわち、レーザ光源からの出射光および光記録媒体からの戻り光の偏光状態を変換する位相差板と、前記出射光および前記戻り光の偏光状態に基づいて前記レーザ光源から前記光記録媒体に向かう光軸上から前記戻り光を分離して光検出器に導く偏光分離素子とを有する光ピックアップ装置において、前記位相差板は、前記レーザ光源から出射されたレーザ光に対して５０度から６０度の方位となるように設定されていることを特徴とする。
【００１９】
本発明において、前記偏光分離素子は、偏光方向が互いに直交する方向を向くｓ偏光光およびｐ偏光光の直線偏光光を含む戻り光から前記ｓ偏光光およびｐ偏光光を一定の割合をもって前記光検出器に向けて分離する部分偏光性を有している。
【００２０】
この場合に、前記ｓ偏光光に対する透過率および回折率をそれぞれＴｓおよびＲｓとしたときに、前記ｓ偏光光に対する透過率Ｔｓおよび回折率Ｒｓの双方を略０．３以上とするとともに、前記ｐ偏光光に対する透過率および回折率をそれぞれＴｐおよびＲｐとしたときに、前記ｐ偏光光に対する透過率Ｔｐおよび回折率Ｒｐの双方を略０．３以上とすることが好ましい。
【００２１】
本発明において、前記ｓ偏光光に対する透過率Ｔｓと回折率Ｒｓとの比を略０．５：０．５とするとともに、前記ｐ偏光光に対する透過率Ｔｐと回折率Ｒｐとの比を略０．５：０．５とすることが好ましい。
【００２２】
本発明において、前記位相差板の位相差を、９０度を中心に約２０度の範囲内に設定することが好ましい。
【００２３】
本発明は、さらに以下のように規定することもできる。すなわち、レーザ光源からの出射光および光記録媒体からの戻り光の偏光状態を変換する位相差板と、前記出射光および前記戻り光の偏光状態に基づいて前記レーザ光源から前記光記録媒体に向かう光軸上から前記戻り光を分離して光検出器に導く偏光分離素子とを有する光ピックアップ装置において、前記レーザ光源からの出射光の偏光方向を前記光記録媒体の半径方向に対して４５度を向くように配置するとともに、前記位相差板の方位を４５度に対して約５度から約１５度の範囲内でずらしたことを特徴とする。このように構成した場合も、前記偏光分離素子は、偏光方向が互いに直交する方向を向く第１の直線偏光光および第２の直線偏光光を一定の割合をもって前記光検出器に向けて分離するような部分偏光性を有している。
【００２４】
本発明において、前記位相差板の位相差を略９０度に設定するとともに、前記位相差板の方位を５０度から６０度の範囲内に設定することが好ましい。例えば、前記位相差板の方位を約５５度に設定したことが好ましい。
【００２５】
本発明において、前記位相差板の位相差を９０度を中心にして約２０度の範囲内に設定するとともに、前記位相差板の方位を５０度から６０度の範囲内に設定することが好ましい。例えば、前記位相差板の方位を約５５度に設定することが好ましい。
【００２６】
本発明において、前記偏光分離素子としては、たとえば回折型素子を用いることができ、この回折型素子では、ポリジアセチレン誘導体膜によって回折格子を形成してもよい。
【００２７】
本発明において、前記位相差板も、ポリジアセチレン誘導体膜、あるいは基板上に斜め蒸着した誘電体膜によって形成してもよい。
【００２８】
本発明は、前記偏光分離素子が前記位相差板と一体に形成され、かつ、前記レーザ光源および前記光検出器を光源ユニットとして一体化した構成の光ピックアップ装置に適用すると効果的である。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明では偏光分離素子として回折型素子を用いた例を説明するが、それでも、本形態の光ピックアップ装置は、図９および図１０を参照して説明した光ピックアップ装置と基本的な構成が共通するので、対応する要素には同一の符号を付して説明する。
【００３０】
［全体構成］
図１および図２はそれぞれ、本発明を適用した光ディスクドライブ装置の要部を平面的に示す説明図、およびその光学系の配置を示す説明図である。
【００３１】
図１および図２に示すように、光ディスクドライブ装置には、光記録媒体５を回転駆動するモータ６と、光記録ディスクから情報を読み取る光ピックアップ装置１Ａとから構成されている。光ピックアップ装置１Ａにおいて、その光学系としては、レーザダイオードからなるレーザ光源１３から光記録媒体５の記録面５１に到る光路上に、偏光性の回折型素子２１（ホログラム素子／偏光分離素子）、位相差板１２、立ち上げミラー１７、および対物レンズ１６がこの順序に配列されている。また、レーザ光源１３の近傍には、フォトダイオードからなる光検出器１４が配置されている。対物レンズ１６に対しては、この対物レンズ１６をトラッキング方向およびフォーカシング方向に駆動するレンズアクチュエータ７が通常のように形成され、このレンズアクチュエータ７および光学系は、光記録媒体５の半径方向に移動可能なフレーム８上に構成されている。
【００３２】
図３（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、図２に示す光ピックアップ装置に用いた光源ユニットの外観を示す斜視図、およびその内部構造を示す平面図である。
【００３３】
図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、レーザ光源１３は、光源ユニット２０として、光検出器１４と同一基板上に形成されている。この光源ユニット２０では、パッケージ２３から複数のリードフレーム２２が突出し、パッケージ２３内の基板上には、レーザダイオードからなるレーザ光源１３、このレーザ光源１３から出射されたレーザ光を９０°に立ち上げるミラー２４、およびレーザ光源１３の側方に形成された分割型のフォトダイオードからなる光検出器１４が形成されている。
【００３４】
図２において、回折型素子２１は、その一方の面に回折格子２１０が形成され、この回折格子２１０は常光のみを回折し、異常光をそのまま通過させる。このような回折型素子２１としては、後述する各種の素子を用いることができるが、ニオブ酸リチウムにプロトン交換を施したものを用いることもできる。
【００３５】
このタイプの回折型素子２１は周知のものであるため、詳細な説明を省略するが、複屈折性結晶基板であるニオブ酸リチウムの結晶板の表面に回折格子２１０が形成され、この回折格子２１０においては、複屈折性結晶板であるニオブ酸リチウムの結晶板の表面に、プロトンイオン交換領域が一定の幅および深さで格子状に形成されている。隣接するプロトンイオン交換領域の間にはプロトンイオンの交換が行なわれていない非プロトンイオン交換領域が残っている。この非プロトンイオン交換領域の表面には一定の厚さの誘電体膜、例えばＳｉＯ₂の膜が形成され、プロトンイオン交換領域の表面はそのまま露出している。ここで、ニオブ酸リチウムの結晶板の表面では、プロトンイオン交換領域と非プロトンイオン交換領域とが交互に（周期的に）形成されている。結晶板のプロトンイオン交換領域は、非プロトンイオン交換領域に対して異常光に対する屈折率ｎｅが０．１１程度増加し、逆に、常光に対する屈折率ｎｏは０．０４程度減少する。
【００３６】
ここで、異常光が回折作用を受けないようにするために、非プロトンイオン交換領域の表面には所定の厚さの誘電体膜が形成され、異常光がプロトンイオン交換領域および非プロトンイオン交換領域を通過する際に発生する位相差を相殺するようになっている。常光は、プロトンイオン交換領域を通過する際に位相が進む。しかし、非プロトンイオン交換領域を通過する際には相対的に位相が遅れ、さらにその表面に形成されている誘電体膜によって更に位相が遅れる。したがって、常光は回折型素子２１を通過する際に位相差が発生して回折作用を受けることになる。これに対して、異常光成分は、いずれの領域を通過する際にも、受ける位相変化が同一であるので、回折作用を受けずにそのまま直進して通過する。
【００３７】
このように構成した光ピックアップ装置１Ａでは、基本的には、レーザ光源１３からレーザ光が出射された後、回折型素子２１を通過した直線偏光光を１／４波長位相差板１２によって円偏光光に変換するとともに、光記録媒体５からの戻り光（円偏光）を１／４波長位相差板１２によってレーザ光源１３から出射された直線偏光光と９０°異なる偏光方位の直線偏光光に変えることによって、回折型素子２１は、戻り光をレーザ光源１３とは異なる方向に設置された光検出器１４に導く。
【００３８】
［位相差板の構成］
このような原理は、光記録媒体５に複屈折性がない場合に問題なく成立するが、既に説明したように、光ピックアップ装置１Ａに用いられる光記録媒体５は、基体が射出成形により製造されるときに、一般に樹脂が内周側から半径方向に流れるようになっているため、光記録媒体５は、図１に矢印Ｄで示すように、半径方向の複屈折性を有している。そこで、本発明では、この複屈折性の起因する検出感度の低下を防止するにあたって、以下に説明する２つの対策を施している。
【００３９】
図４は、図２に示す光ピックアップ装置において、位相差板の位相差量および方位を変えたときの光記録媒体が有する複屈折量と光検出器で検出した信号の強度との関係を示すグラフである。図５は、図２に示す光ピックアップ装置において、後述する第１の対策を講じたときの効果を示す光記録媒体が有する複屈折量と光検出器で検出した信号の強度との関係を示すグラフである。図６は、図２に示す光ピックアップ装置において、上記第１の対策および後述する第２の対策を講じたときの効果を示す光記録媒体が有する複屈折量と光検出器で検出した信号の強度との関係を示すグラフである。
【００４０】
まず第１の対策は、光記録媒体５の複屈折方向が実際にはいずれの方向にあるか不明であるとしても、光記録媒体５に半径方向の複屈折性があるものとして設計した姿勢で光源ユニット２０を配置する。すなわち、光源ユニット２０は、光レーザ光源１３から出射されるレーザ光の偏光方向が、光記録媒体５の半径方向に対して４５°を向くように配置される。また、回折型素子２１は、光源ユニット２０上に配置された光検出器１４の受光位置にあった向きに配置する。次に、位相差板１２については、光記録媒体５が有する複屈折量を０から１／４波長まで変化させたときに（複屈折量が０から１／４波長の範囲で存在すると判断し）、その間に検出器１４が検出する信号強度のピークが出現するように、位相差板１２の位相差Φおよび方位θを設定する。
【００４１】
このような条件に位相差板１２の位相差Φおよび方位θを設定するにあたって、以下に示す各試料
試料１位相差板１２の位相差Φ＝９０°、方位θ＝４５°
試料２位相差板１２の位相差Φ＝９８．４°、方位θ＝４５°
試料３位相差板１２の位相差Φ＝１２０°、方位θ＝４５°
試料４位相差板１２の位相差Φ＝９０°、方位θ＝５５．４°
試料５位相差板１２の位相差Φ＝９０°、方位θ＝７０°
試料６位相差板１２の位相差Φ＝９８．４°、方位θ＝５５．４°
の位相差板１２を用いて信号強度を計測した。
【００４２】
これらの試料を用いて、光記録媒体５が有する複屈折量を０から３／４波長分まで変えたときの信号強度を計測した結果を図４に示す。ここで、各試料１〜６の各データを、図４にはそれぞれ線Ｌ１〜Ｌ６で示す。
【００４３】
この図４に示す結果から明らかなように、位相差板１２の位相差Φおよび方位θを変えれば、光記録媒体５が有する複屈折量と信号強度との関係が変化する。
【００４４】
但し、図４に試料２、３の特性を線Ｌ２、Ｌ３で示すように、従来例に相当する試料１（その特性を図４に線Ｌ１で表わす。）を基準にして、位相差板１２の方位θを４５°に設定したまま位相差板１２の位相差Φだけを９０°から９８．４°、１２０°と変えた場合には、光記録媒体５が有する複屈折量が０から１／４波長まで変化する間に信号強度のピークは出現しないことがわかる。
【００４５】
また、図４に試料５の特性を線Ｌ５で示すように、従来例である試料１を基準にして、位相差板１２の位相差Φを９０°に設定したまま位相差板１２の方位θを７０°に変えた場合には、光記録媒体５が有する複屈折量が０から１／４波長まで変化する間に信号強度のピークは出現するものの信号強度は低くなる。
【００４６】
これに対して、図４に試料４の特性を線Ｌ４で示すように、従来例である試料１を基準にして、位相差板１２の位相差Φを９０°に設定したまま位相差板１２の方位θを５５．４°に設定した場合には、光記録媒体５が有する複屈折量が０から１／４波長まで変化する間に信号強度のピークが出現し、かつ、高い信号強度が得られる。
【００４７】
また、図４に試料６の特性を線Ｌ６で示すように、従来例である試料１を基準にして、位相差板１２の方位θを５５．４°に設定し、位相差板１２の位相差Φを９８．４°に設定した場合には、光記録媒体５が有する複屈折量が０から１／４波長まで変化する間に信号強度のピークが出現し、かつ、信号強度も高い。しかも、試料６では、光記録媒体５について最も可能性が高いと見込まれている複屈折性が１／８波長の位置において信号強度のピークを示す。それ故、この試料６に相当するように光ピックアップ装置１Ｂを構成すると、図５に、従来例である試料１のデータ、および本発明の最適な実施例である試料６のデータを比較して示すように、光記録媒体５の複屈折性が０から１／２波長に至るまでの間において信号強度にピークが出現するので、光記録媒体５の複屈折率が０から１／２波長までの範囲よりも狭い条件範囲内で、光記録媒体５が複屈折性を有していることに起因するエラー発生を防止することができるようになる。
【００４８】
尚、上記のように、光記録媒体５が有する複屈折量が０から１／４波長まで変化する間に信号強度のピークが出現し、かつ、信号強度も高い範囲は、位相差板１２の方位θを５０°から６０°の範囲に設定した範囲であり、位相差板の位相差は、９０度を中心に約２０度の範囲に設定した場合である。
【００４９】
但し、このように構成した光ピックアップ装置１Ａであっても、図４に示すように、光記録媒体５の複屈折性が１／２波長から３／４波長まで変化していく間に信号強度が０となる条件がある。一般的には、光記録媒体５の複屈折率は、０から１／４波長までの範囲にあると考えられるが、光記録媒体５の複屈折性が１／２波長から３／４波長までの間であったとしても対応できるようにするためには、以下の対策をとればよい。
【００５０】
本発明における第２の対策は、偏光分離素子として用いた回折型素子２１を、偏光方向が互いに直交する方向を向くｓ偏光光（第１の直線偏光光）およびｐ偏光光（第２の直線偏光光）を含む戻り光からｓ偏光光およびｐ偏光光を一定の割合をもって光検出器１４に向けて分離するような部分偏光性を有するように構成することである。
【００５１】
すなわち、回折型素子２１において、ｓ偏光光に対する透過率および回折率をＴｓおよびＲｓとしたとき、ｓ偏光光に対する透過率Ｔｓと回折率Ｒｓとの比が０：１であったものを、ｓ偏光光に対する透過率Ｔｓと回折率Ｒｓとの比を０．５：０．５とする。逆にいえば、ｐ偏光光に対する透過率および回折率をＴｐおよびＲｐとしたとき、ｐ偏光光に対する透過率Ｔｐと回折率Ｒｐとの比が１：０であったものを、ｐ偏光光に対する透過率Ｔｐと回折率Ｒｐとの比を０．５：０．５とする。
【００５２】
例えば,光ピックアップ装置の偏光分離素子として、図１０および図１１に示すように、キュービックプリズムからなる偏光ビームスプリッタ１１を用いた場合には、ｓ偏光光に対する透過率および反射率をＴｓおよびＲｓとしたとき、ｓ偏光光に対する透過率Ｔｓと反射率Ｒｓとの比を０．５：０．５とする。逆にいえば、ｐ偏光光に対する透過率および反射率をＴｐおよびＲｐとしたとき、ｐ偏光光に対する透過率Ｔｐと反射率Ｒｐとの比を０．５：０．５とする。
【００５３】
なお、透過率Ｔと反射率Ｒとの比は、０．５：０．５というように同等とすることが好ましいが、同等でなくても設計の必要性に応じて一定の割合、即ち、双方がほぼ０．３以上を確保するようにするのがよい。
【００５４】
従って、本形態の光ピックアップ装置１Ａでは、図６に実線Ｌ７で示すように、光記録媒体５の複屈折性に起因して、回折型素子１４に入射する戻り光にｓ偏光光およびｐ偏光光の双方が含まれており、これらの偏光光の一部がそれぞれ光検出器１４で入射する。従って、戻り光に含まれる偏光光が、例えば、全てｓ偏光光である場合には、ある程度、信号強度のレベルが抑えられることになる代わりに、光記録媒体５が有する複屈折性によって、戻り光に含まれる偏光光が全てｐ偏光光であっても、ある程度の強度をもって信号を検出することができる。ここで、光ピックアップ装置１Ａとしては、戻り光を検出する際に、検出した信号強度がある程度高ければ問題はない。
【００５５】
従って、本形態では、従来であれば信号強度が０になるような条件下でも、ある程度高いレベルで信号検出をすることができる。それ故、光記録媒体５が複屈折性を有していることに起因して、戻り光にｐ偏光光しか含まれていなかった場合でも、回折型素子２１の部分偏光性によって、あるレベル以上の信号を常に検出することができる。それ故、光記録媒体５がどのような複屈折性を有していても、信号検出を確実に行うことができる。
【００５６】
［その他の実施の形態］
前記の実施例では、偏光分離素子としての回折型素子２１と位相差板１２とが別体のものを用いたが、図７（Ａ）に示すように、回折型素子２１、あるいは図１０および図１１に示すキュービックプリズム状の偏光ビームスプリッタ１１などの偏光分離素子が、位相差板１２と一体となった複合光学素子２５を用いてもよい。このように構成すると、回折型素子２１あるいはキュービックプリズム状の偏光ビームスプリッタ１１と、位相差板１２とを複合光学素子２５として扱えばよいので、光ピックアップ装置の組立作業の高効率化、回折型素子２１の複屈折方向と位相差板１２の方位との調整作業の高効率化、部品の小型化を図ることができるこのような複合光学素子２５を形成するにあたっては、回折型素子２１などの偏光分離素子、および位相差板１２をそれぞれ別体に形成した後、接着剤で貼り合わせる方法がある。
【００５７】
また、以下に説明するように、回折型素子２１、あるいはキュービックプリズム状の偏光ビームスプリッタ１１に、位相差板１２を形成して複合光学素子２５を形成すれば、光ピックアップ装置の組立作業の高効率化、回折型素子２１の複屈折方向と位相差板１２の方位との調整作業の高効率化、部品の小型化に加えて、部品コストの低減も図ることができる。
【００５８】
このような複合光学素子２５を製造するには、たとえば、図７（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、回折型素子２１の両面のうち、回折格子２１０が形成されている側とは反対側の面２１ｂに、誘電体膜１２１を斜め蒸着し、この誘電体膜１２１によって位相差板１２を形成する。この場合には、回折型素子２１の法線方向Ｈに対して所定の角度をなす矢印Ａの方向から五酸化タンタル、酸化タングステン、三酸化ビスマス、酸化チタンなどの無機酸化物を斜め蒸着する。このように成膜した誘電体膜からなる複屈折膜１２１は、たとえば法線方向Ｈと複屈折膜の結晶軸とがなす角度を、たとえば７０°に設定し、膜厚を調整することにより、斜め蒸着された複屈折膜１２１が１／４波長位相差板２１としての光学作用を果たす。また、法線方向Ｈと複屈折膜の結晶軸とがなす角度、および膜厚を調整すれば、１／４波長板用にかぎらず、各種の位相差板２１を形成することができる。この場合の位相差量は蒸着した膜厚によって制御でき、方位は蒸着方向によって制御できる。
【００５９】
また、位相差板１２を回折型素子２１に対して形成するには、誘電体膜の斜め蒸着に変えて、ポリジアセチレン誘導体膜を用いてもよい。この場合には、たとえば、図８（Ａ）に示すように、回折型素子２１の裏面側に対して、たとえばＰＥＴ膜（ポリエチレンテレフタレート膜）１２５、あるいはポリイミド膜を所定の厚さとなるように塗布した後、ポリエステルなどの繊維によってラビング処理を施す。次に、ＰＥＴ膜１２５の表面に、真空蒸着法によって複屈折性を有するポリジアセチレン誘導体膜１２２を形成する。ここで、ポリジアセチレン誘導体膜１２２は、図８（Ａ）から分かるように、ＰＥＴ膜１２５に対するラビング方向に従って、Ｘ−Ｙ平面内で配向されており、主鎖方向（配向方向）は矢印ＹＨで示すようにＹ軸方向になっている。このように成膜されたポリジアセチレン誘導体膜１２２は複屈折性を有しており、配向方向ＹＨの屈折率（ｎｅ）と配向方向ＹＨに垂直な方向ＹＩの屈折率（ｎｏ）とは異なる。ここで、ポリジアセチレン誘導体膜５の膜厚ｄは、たとえば、下式
２πΔｎｄ／λ＝π／２
を満たすように決定すれば、１／４波長位相差板１２を形成できる。
【００６０】
なお、上式において、λ、Δｎは、それぞれ、ポリジアセチレン誘導体膜５に入射する光の波長、異常光と常光の屈折率差（ｎｅ−ｎｏ）である。異常光とはポリジアセチレン誘導体膜５の配向方向ＹＨに振動する偏光であり、常光とはポリジアセチレン誘導体膜５の配向方向ＹＨに垂直な方向ＹＩに振動する偏光である。
【００６１】
このようなポリジアセチレン誘導体膜１２２では、図８（Ｂ）に示すように、Ｙ’−Ｚ’平面内でＹ’軸方向に振動しながら進行する直線偏光に対してポリジアセチレン誘導体膜５の配向方向ＹＨがＸ’−Ｙ’平面内においてＹ’軸に対して４５度の方向になるように傾けて配置すると、位相差板１２に入射した直線偏光は、配向方向ＹＨの成分と配向方向ＹＨに垂直な成分のと間に１／４波長の位相差が生じて、円偏光として出射される。この円偏光が光記録媒体で反射されて再びポリジアセチレン誘導体膜１２２を通過すると、最初に入射した直線偏光と９０度振動方向が異なる直線偏光として出射される。すなわち、本例の位相差板１２は１／４波長板としての機能を果たす。また、膜厚を調整すれば、各種の位相差板を形成することもできる。このように形成した位相差板１２では、方位をラビング方向で制御でき、かつ、位相量を膜厚で制御することができる。
【００６２】
さらに、回折型素子１５を形成するにあたってもポリジアセチレン誘導体膜を用いてもよい。この場合には、まず、図９（Ａ）に示すように、位相差板１２の裏面側に、たとえばＰＥＴ膜（ポリエチレンテレフタレート膜）２１２、あるいはポリイミド膜を所定の厚さとなるように塗布した後、ポリエステルなどの繊維によってラビング処理を施す。次に、図９（Ｂ）に示すように、ＰＥＴ膜２１２の表面にジアセチレンモノマーを真空蒸着し、しかる後に紫外線を照射して重合させることにより、ポリジアセチレン誘導体膜２１３を形成する。このとき、ポリジアセチレン誘導体膜２１３は、ＰＥＴ膜２１２のラビング方向に沿って自発配向する。次に、図９（Ｃ）に示すように、ポリジアセチレン誘導体膜２１３の表面に、遮光マスク２１４を配置する。この遮光マスク２１４は、クロムなどといった紫外線遮断特性のある素材から形成され、微細な周期格子パターンが紫外線透過部分２１４ａとして形成されている。遮光マスク２１４を配置した後は、その表面側から、強度の高い紫外線２１５を照射する。その結果、照射した光は、遮光マスク２１４の紫外線透過部分２１４ａを透過するので、ポリジアセチレン誘導体膜２１３の表面は、遮光マスク２１４に形成されている微細な周期格子パターンに対応した領域が露光される。ここで、ポリジアセチレン誘導体膜２１３は着色していたものが、紫外線２１５が照射されると、その照射部分は分解して透明化する。また、紫外線２１５が照射された領域は、複屈折性が消失して、着色している部分における常光屈折率とほぼ等しい屈折率を有する等方性になる。従って、透明部分の膜厚と着色部分の膜厚が等しければ、完全偏光性の回折格子となる。
【００６３】
ここで、紫外線照射量を調整すると、透明部分（紫外線が照射された領域）は、収縮して着色部分（紫外線が照射されない領域）よりも薄くなる。その結果、図９（Ｄ）に示すように、凸部２１３ｃと凹部２１３ｂとによって周期格子が形成される。従って、常光入射によっても、表面の段差によって回折が生じるので、完全な偏光特性とならず、部分偏光性をもつ回折型素子２１となる。
【００６４】
このように形成した回折型素子２１では、紫外線照射量を調整することによって、完全な偏光性にすることも、部分偏光性にすることも可能である。また、常光に対する回折特性を変更するときも、プロセスの条件変更で対応できる。さらに、エッチングなどのプロセスを用いずに、露光パターンを変えるだけで、非常に微細な回折格子を形成することができるので、安価、かつ、光学系のレイアウトの設計自由度の高い格子型素子２１を製造することができる。
【００６５】
なお、上記形態では、偏光分離素子としての回折型素子２１を用いた光ピックアップ装置１Ａを例に説明したが、図９および図１０に示すように、キュービックプリズム状の偏光ビームスプリッタ１１を偏光分離素子として用いた光ピックアップ装置１Ｂに本発明を適用してもよい。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る光ピックアップ装置では、位相差板の方位を必ずしも光記録媒体の複屈折性の方向に合わせることを前提にせず、光記録媒体が有する複屈折量が０から１／４波長まで変化する間に光検出器での信号強度のピークが出現するように位相差板の位相差および方位を設定している。
【００６７】
また、レーザ光源から出射されたレーザ光に対して５０度から６０度の方位となる位相差板を通して上記光記録媒体に照射するようにしている。
【００６８】
また、上記レーザ光源からの出射光の偏光方向を、上記光記録媒体の半径方向に対して４５°を向くように配置するとともに、前記位相差板の方位を、方位４５度に対して、約５度から１５度の範囲でずらせるようにしている。
【００６９】
従って、本発明では、光記録媒体が有する複屈折量が０から１／４波長までの間であれば、光記録媒体が有する複屈折性の方向に位相差板の方位が向いていなくても、記録媒体からの戻り光を高い強度で検出できるので、有効光量の高い光ピックアップ装置を構成することができる。また、光記録媒体の複屈折性が実際にいずれの方向に向いているかにかかわらず、設計面などからみて最適な状態に光源を配置しておける。よって、光源と検出器とが一体化した光ピックアップ装置などにおいても、光記録媒体が有する複屈折性を吸収して安定した信号検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光ピックアップ装置の偏光分離素子として回折型素子を用いた光ディスクドライブ装置において、その要部の平面的な配置を模式的に示す説明図である。
【図２】図１に示す光ディスクドライブ装置に用いた光ピックアップ装置の光学系の配置を模式的に示す説明図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、図２に示す光ピックアップ装置に用いた光源ユニットの外観を示す斜視図、およびその内部構造を示す平面図である。
【図４】図２に示す光ピックアップ装置において、位相差板の位相差量および方位を変えたときの光記録媒体が有する複屈折量と光検出器で検出した信号の強度との関係を示すグラフである。
【図５】図２に示す光ピックアップ装置において、第１の対策を講じたときの効果を示す光記録媒体が有する複屈折量と光検出器で検出した信号の強度との関係を示すグラフである。
【図６】図２に示す光ピックアップ装置において、第１の対策および第２の対策を講じたときの効果を示す光記録媒体が有する複屈折量と光検出器で検出した信号の強度との関係を示すグラフである。
【図７】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、位相差板と回折型素子とを一体化した複合光学素子を用いた光ピックアップ装置の光学系の要部を示す説明図、この複合光学素子の構成を示す説明図、およびこの複合光学素子を製造するために誘電体膜を斜め蒸着する様子を示す説明図である。
【図８】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、ポリジアセチレン誘動体膜を用いた位相差板と回折型素子とを一体化した複合光学素子の構成を示す説明図、およびこの位相差板の原理を示す説明図である。
【図９】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）はいずれも、位相差板に対して、ポリジアセチレン誘導体膜を用いた部分偏光性の回折型素子を形成して複合光学素子を製造するための工程断面図である。
【図１０】光ピックアップ装置の偏光分離素子としてキュービックプリズム状の偏光ビームスプリッタを用いた光ディスクドライブ装置において、その要部の平面的な配置を模式的に示す説明図である。
【図１１】図１０に示す光ディスクドライブ装置に用いた光ピックアップ装置の光学系の配置を模式的に示す説明図である。
【図１２】（Ａ）は、光ピックアップ装置に構成した光学系の展開図、（Ｂ）ないし（Ｄ）はそれぞれ光記録媒体自身が有する往復の複屈折量と光の偏光状態を模式的に示す説明図である。
【図１３】従来の光ピックアップ装置において、光記録媒体の半径方向における位置と、そこから光検出器で検出される信号の強度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１Ａ、１Ｂ光ピックアップ装置
５光記録媒体
１１偏光ビームスプリッタ偏光分離素子）
１２位相差板
１３レーザ光源
１４光検出器
１６対物レンズ
２０光源ユニット
２１回折型素子（偏光分離素子）
２５複合光学素子
１２１斜め蒸着した複屈折膜
１２２、２１３ポリジアセチレン誘動体膜[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical pickup device for reproducing an optical recording medium. More specifically, the present invention relates to an optical system for separating light emitted from a light source and return light from an optical recording medium.
[0002]
[Prior art]
As an optical pickup device for reproducing an optical recording medium such as a compact disc (CD), a ¼ wavelength phase difference plate (1/4 wavelength) is used for the light emitted from a laser light source and the return light from the optical recording medium. There is known a polarization type optical pickup device that is configured such that outgoing light and return light can be separated by passing through a plate. For example, as shown in FIGS. 10 and 11, a polarization beam splitter 11 (polarization separation element), a quarter-wave retardation plate 12 and an objective lens 16 are arranged in the middle of the optical path from the laser light source to the photodetector. In this case, the light emitted from the laser light source 13 composed of a laser diode passes through the polarization beam splitter 11 and the quarter-wave retardation plate 12, and is then irradiated onto the recording surface of the optical recording medium 5 as a light spot. The return light from the recording medium 5 is configured to pass through the quarter-wave retardation plate 12 and the polarization beam splitter 11 again. When the return light from the optical recording medium 5 passes through the ¼ wavelength phase difference plate 12, the return light is changed into laser light having a polarization direction different by 90 ° from the polarization direction of the light emitted from the laser light source 13. The light is guided to a photodetector 14 installed in a different direction from the light source 13.
[0003]
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, a diffractive element 21 (hologram element) is disposed as a polarization separation element between the laser light source 13 and the quarter wavelength phase difference plate 12, and the diffractive element 21 is arranged. In some cases, the return light from the optical recording medium 5 may be guided to the photodetector 14.
[0004]
In any of these polarization type optical pickup devices 1A and 1B, the optical system is shown in FIGS. 12A and 12B, and the optical system is developed and the polarization state of the light is schematically shown. The linearly polarized light is converted into circularly polarized light by the ¼ wavelength phase difference plate 12, and the return light (circularly polarized light) from the optical recording medium 5 is emitted from the laser light source 13 by the ¼ wavelength phase difference plate 12. The light is converted into linearly polarized light having a polarization azimuth that is 90 ° different from that of the linearly polarized light, and is guided to the photodetector 14 installed in a direction different from the laser light source 13.
[0005]
Therefore, in this type of optical pickup device 1A, 1B, the light emitted from the laser light source 13 can be effectively applied to the optical recording medium 5, and the return light from the optical recording medium 5 can be applied to the photodetector 14 with high efficiency. There is an advantage that can be guided.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above explanation is that the effective light amount is 100% when the birefringence amount δ of the optical recording medium 5 is 0, and when the optical recording medium 5 itself has birefringence. The birefringence also causes a change in the polarization state of the light, and there is a problem that the effective light amount falls below 100%.
[0007]
For example, as shown in FIG. 12C, if the optical recording medium 5 itself has a birefringence amount δ corresponding to ¼ wavelength in a reciprocating manner, it is already a straight line when reflected by the optical recording medium 5. It becomes polarized light. As a result, when the return light reflected by the optical recording medium 5 passes through the quarter-wave retardation plate 12 again, the linearly polarized light becomes circularly polarized light, and the effective light amount is reduced to 50%. . Furthermore, as shown in FIG. 12D, if the optical recording medium 5 has a birefringence amount δ corresponding to λ / 2 (λ = wavelength) in a reciprocating manner, the return light is 1 When the light passes through the / 4 wavelength phase difference plate 12, it changes to linearly polarized light having the same polarization direction as the linearly polarized light emitted from the laser light source 13 at this time. As a result, the return light and the light emitted from the laser light source 13 cannot be separated, and the effective amount of light reaching the photodetector 14 becomes 0%.
[0008]
Such a relationship between the birefringence amount δ and the detected light amount of the optical recording medium 5 is expressed as a relationship as indicated by a dotted line L0 in FIG. That is, assuming that the amount of light detected by the photodetector 14 when the birefringence amount δ of the optical recording medium 5 is 0, light is not emitted until the birefringence amount δ of the optical recording medium 5 changes from 0 to λ / 2. When the signal intensity detected by the detector 14 decreases and the birefringence amount δ of the optical recording medium 5 becomes λ / 2, the signal intensity becomes zero.
[0009]
In general, the base of the optical recording medium 5 is manufactured by injection molding, and at this time, the resin flows radially outward from the center side of the optical recording medium 5, so that the optical recording medium 5 has a radial direction and a circumferential direction. It is easy to have birefringence that the refractive index differs between the two. In order to confirm the current state, in the optical recording medium 5, when the signal intensity is measured from the center side to the outside in the radial direction, the characteristic shown in FIG. There was a thing. In the characteristics shown in FIG. 13, the signal intensity is first at a very low level on the center side of the disk, shows a minimum value when going slightly outward from the radial direction, and the signal intensity from this position to the outermost circumferential side in the radial direction. Is getting higher. Considering this result, in the case of the characteristic shown in FIG. 13, there is a region where the birefringence amount δ is λ / 2 slightly outside from the center in the radial direction, and the birefringence amount δ gradually increases from there in the radially outward direction. You can see that it is getting smaller. Although this example is an extreme example, it can be assumed that disks manufactured by the same manufacturing method show the same tendency, and generally have a certain amount of birefringence in the entire radial direction. It is done.
[0010]
On the other hand, by directing the direction of the anisotropic axis of the retardation plate 12 (hereinafter simply referred to as “azimuth”) to the birefringence direction of the optical recording medium 5, the optical recording medium 5 itself and the retardation plate are aligned. 12 is configured to function as one retardation plate, and the retardation plate 12 is replaced with a quarter wavelength, and the amount corresponding to the birefringence amount of the optical recording medium 5 itself. It is conceivable to use a phase difference having a phase difference that deviates from a quarter wavelength.
[0011]
With such a configuration, the retardation plate 12 and the optical recording medium 5 itself function as a quarter-wave retardation plate, so that the light emitted from the laser light source 13 is duplicated by the optical recording medium 5. Even if it has refraction, after the return light passes through the phase difference plate 12, it changes to linearly polarized light having a polarization azimuth that differs by 90 ° from the linearly polarized light emitted from the laser light source 13. Therefore, even if the optical recording medium 5 has birefringence, an optical pickup device with a high effective light amount can be configured.
[0012]
When such a configuration is adopted, the polarization direction of the laser light emitted from the laser light source 13 and the axial direction of the phase difference plate 12 are usually set to an angle of 45 °. Such setting is generally performed by rotating the laser light source 13 around the outgoing optical axis and adjusting its angular position. However, in such an adjustment method, as shown in FIGS. 10 and 11, when the laser light source 13 and the photodetector 14 are separate, the laser light source 13 is rotated alone around the output optical axis. However, when the laser light source 13 is integrally formed with the photodetector 14 as the light source unit 20 as in the optical pickup device 1A as shown in FIGS. 1 to 3, such an adjustment method is used. There is a problem that the arrangement of the optical system is greatly restricted, such as being unable to be employed.
[0013]
In view of the above problems, an object of the present invention is to perform stable light detection without greatly restricting the arrangement of the optical system even if the optical recording medium itself has birefringence. An object of the present invention is to provide an optical pickup device that can be used.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, in the present invention, based on the phase difference plate that converts the polarization state of the emitted light from the laser light source and the return light from the optical recording medium, and the polarization state of the emitted light and the return light, In an optical pickup device having a polarization separation element that separates the return light from an optical axis from a laser light source toward the optical recording medium and guides it to a photodetector, the birefringence amount of the optical recording medium and the detector The phase difference and the anisotropic axis of the phase difference plate appear so that the peak of the signal intensity appears while the amount of birefringence changes from 0 to ¼ wavelength when the relationship with the detected signal intensity is measured. The direction (hereinafter referred to as the direction of the retardation film) is set.
[0015]
In the present invention, the retardation and orientation of the retardation plate are adjusted so as to absorb the development of birefringence in the optical recording medium according to the direction in which the resin flows when the optical recording medium substrate is manufactured by injection molding. Set. That is, unlike the prior art, regardless of the direction in which the optical recording medium actually has birefringence, the direction of the laser light source is first fixed, and the polarization direction of the emitted light emitted from the light source is Assuming that the optical recording medium is fixed, a phase difference plate is used so that the peak of the signal intensity detected by the photodetector appears before the birefringence amount of the optical recording medium changes from 0 to ¼ wavelength. Set the phase difference and direction. Here, normally, the amount of birefringence of an optical recording medium to be manufactured is equivalent to a quarter wavelength at most. Therefore, in the present invention, if the birefringence amount of the optical recording medium is between 0 and ¼ wavelength, the return light from the optical recording medium is reflected regardless of the birefringence direction of the optical recording medium. Since it can detect with high intensity | strength, an optical pick-up apparatus with a high effective light quantity can be comprised. In addition, the laser light source can be arranged in an optimum state from the viewpoint of design, regardless of which direction the birefringence of the optical recording medium is actually directed. Therefore, even in an optical pickup device in which a laser light source and a detector are integrated, stable signal detection can be performed from any optical recording medium and from any location in the radial direction of the optical recording medium. it can.
[0016]
  In the present invention, the polarization separation element generates either the first linearly polarized light or the first linearly polarized light from the return light including the first linearly polarized light and the second linearly polarized light whose directions of polarization are orthogonal to each other. Also has a partial polarization property that is emitted toward the photodetector at a certain ratio..
[0017]
With this configuration, even if the optical recording medium has a birefringence amount and the return light incident on the polarization separation element includes both the first linearly polarized light and the second linearly polarized light, A part of any linearly polarized light is detected by a photodetector. Therefore, even if all of the linearly polarized light included in the return light is the second linearly polarized light, the level of signal intensity is suppressed to some extent, but the return light is controlled by the birefringence of the optical recording medium. Even if all of the linearly polarized light contained in is the first linearly polarized light, a signal is detected with a certain intensity. Here, in the optical pickup device, when detecting the return light, if the detected signal intensity is high to some extent, there is not much mess even if it is higher than that, and if the detected signal intensity is low, it is at which level Is more important. However, in the present invention, signals can be detected at a certain level due to the partial polarization property of the polarization separation element even under the condition that the signal intensity is zero in the conventional case. Therefore, signal detection can be reliably performed no matter what birefringence the optical recording medium has. In addition, the signal can be reliably detected from any location in the radial direction of the optical recording medium.
[0018]
The present invention can also be defined as follows. That is, the phase difference plate that converts the polarization state of the light emitted from the laser light source and the return light from the optical recording medium, and the light source from the laser light source toward the optical recording medium based on the polarization state of the emission light and the return light In the optical pickup device having a polarization separation element that separates the return light from the optical axis and guides it to a photodetector, the retardation plate is 50 degrees to 60 degrees with respect to the laser light emitted from the laser light source. It is set so that it may become the azimuth | direction.
[0019]
  In the present invention, the polarization separating element converts the s-polarized light and the p-polarized light at a certain ratio from return light including linearly polarized light of s-polarized light and p-polarized light whose polarization directions are orthogonal to each other. Partially polarized light that separates toward the detector.
[0020]
In this case, when the transmittance and diffraction rate for the s-polarized light are Ts and Rs, respectively, both the transmittance Ts and the diffraction rate Rs for the s-polarized light are approximately 0.3 or more, and the p When the transmittance and diffraction rate for polarized light are Tp and Rp, respectively, it is preferable that both the transmittance Tp and the diffraction rate Rp for the p-polarized light are approximately 0.3 or more.
[0021]
In the present invention, the ratio of the transmittance Ts to the s-polarized light and the refractive index Rs is set to about 0.5: 0.5, and the ratio of the transmittance Tp to the p-polarized light and the refractive index Rp is set to about 0. .5: 0.5 is preferable.
[0022]
In the present invention, the retardation of the retardation plate is preferably set within a range of about 20 degrees centering on 90 degrees.
[0023]
  The present invention can be further defined as follows. That is, the phase difference plate that converts the polarization state of the light emitted from the laser light source and the return light from the optical recording medium, and the light source from the laser light source toward the optical recording medium based on the polarization state of the emission light and the return light In an optical pickup device having a polarization separation element that separates the return light from the optical axis and guides it to a photodetector, the polarization direction of the light emitted from the laser light source is 45 degrees with respect to the radial direction of the optical recording medium. And the orientation of the retardation plate is shifted within a range of about 5 degrees to about 15 degrees with respect to 45 degrees.Even in such a configuration, the polarization separation element separates the first linearly polarized light and the second linearly polarized light whose polarization directions are orthogonal to each other toward the photodetector at a certain ratio. It has such a partial polarization property.
[0024]
In the present invention, it is preferable that the retardation of the retardation plate is set to approximately 90 degrees, and the orientation of the retardation plate is set within a range of 50 degrees to 60 degrees. For example, it is preferable that the orientation of the retardation plate is set to about 55 degrees.
[0025]
  In the present invention, it is preferable that the retardation of the retardation plate is set within a range of about 20 degrees centering on 90 degrees, and the orientation of the retardation plate is set within a range of 50 degrees to 60 degrees. . For example, it is preferable to set the direction of the retardation plate to about 55 degrees..
[0026]
In the present invention, for example, a diffractive element can be used as the polarization separation element, and in this diffractive element, a diffraction grating may be formed by a polydiacetylene derivative film.
[0027]
In the present invention, the retardation plate may also be formed of a polydiacetylene derivative film or a dielectric film obliquely deposited on a substrate.
[0028]
The present invention is effective when applied to an optical pickup device in which the polarization separation element is formed integrally with the retardation plate and the laser light source and the photodetector are integrated as a light source unit.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, an example in which a diffractive element is used as a polarization separation element will be described. Nevertheless, the optical pickup device of this embodiment is basically the same as the optical pickup device described with reference to FIGS. Since the configuration is common, corresponding elements will be described with the same reference numerals.
[0030]
[overall structure]
FIG. 1 and FIG. 2 are respectively an explanatory diagram showing the main part of an optical disk drive device to which the present invention is applied, and an explanatory diagram showing the arrangement of the optical system.
[0031]
As shown in FIGS. 1 and 2, the optical disk drive device includes a motor 6 that rotationally drives an optical recording medium 5 and an optical pickup device 1A that reads information from the optical recording disk. In the optical pickup device 1A, as an optical system, a polarizing diffractive element 21 (hologram element / polarized light separating element) is provided on the optical path from the laser light source 13 formed of a laser diode to the recording surface 51 of the optical recording medium 5. The phase difference plate 12, the raising mirror 17, and the objective lens 16 are arranged in this order. A photodetector 14 made of a photodiode is disposed in the vicinity of the laser light source 13. For the objective lens 16, a lens actuator 7 that drives the objective lens 16 in the tracking direction and the focusing direction is formed as usual, and the lens actuator 7 and the optical system move in the radial direction of the optical recording medium 5. It is configured on a possible frame 8.
[0032]
3A and 3B are a perspective view and a plan view showing the internal structure of the light source unit used in the optical pickup device shown in FIG. 2, respectively.
[0033]
As shown in FIGS. 3A and 3B, the laser light source 13 is formed as the light source unit 20 on the same substrate as the photodetector 14. In the light source unit 20, a plurality of lead frames 22 protrude from the package 23, and a laser light source 13 made of a laser diode and a laser beam emitted from the laser light source 13 are raised to 90 ° on a substrate in the package 23. A mirror 24 and a photodetector 14 formed of a split type photodiode formed on the side of the laser light source 13 are formed.
[0034]
In FIG. 2, the diffractive element 21 has a diffraction grating 210 formed on one surface thereof. This diffraction grating 210 diffracts only ordinary light and allows extraordinary light to pass through. As the diffractive element 21, various elements described later can be used, but lithium niobate subjected to proton exchange can also be used.
[0035]
Since this type of diffractive element 21 is well known, a detailed description is omitted, but a diffraction grating 210 is formed on the surface of a lithium niobate crystal plate which is a birefringent crystal substrate. , Proton ion exchange regions are formed in a lattice shape with a certain width and depth on the surface of a lithium niobate crystal plate which is a birefringent crystal plate. A non-proton ion exchange region where proton ions are not exchanged remains between adjacent proton ion exchange regions. On the surface of this aprotic ion exchange region, a dielectric film of a certain thickness, such as SiO₂The surface of the proton ion exchange region is exposed as it is. Here, on the surface of the lithium niobate crystal plate, proton ion exchange regions and non-proton ion exchange regions are alternately (periodically) formed. In the proton ion exchange region of the crystal plate, the refractive index ne for extraordinary light is increased by about 0.11, and the refractive index no for ordinary light is decreased by about 0.04.
[0036]
Here, in order to prevent the extraordinary light from being diffracted, a dielectric film having a predetermined thickness is formed on the surface of the aprotic ion exchange region, and the extraordinary light is exchanged between the proton ion exchange region and the aprotic ion exchange region. The phase difference generated when passing through the region is canceled out. The phase of ordinary light advances when it passes through the proton ion exchange region. However, the phase is relatively delayed when passing through the aprotic ion exchange region, and the phase is further delayed by the dielectric film formed on the surface thereof. Therefore, when ordinary light passes through the diffractive element 21, a phase difference is generated and it undergoes a diffracting action. On the other hand, the extraordinary light component travels straight through without being diffracted because it undergoes the same phase change when passing through any region.
[0037]
In the optical pickup device 1A configured in this way, basically, after the laser light is emitted from the laser light source 13, the linearly polarized light that has passed through the diffractive element 21 is circularly polarized by the quarter wavelength phase difference plate 12. In addition to conversion into light, the return light (circularly polarized light) from the optical recording medium 5 is converted into linearly polarized light having a polarization azimuth that is 90 ° different from that of the linearly polarized light emitted from the laser light source 13 by the quarter-wave retardation plate 12. Thus, the diffractive element 21 guides the return light to the photodetector 14 installed in a direction different from the laser light source 13.
[0038]
[Configuration of retardation plate]
Such a principle is established without problems when the optical recording medium 5 is not birefringent. However, as described above, the optical recording medium 5 used in the optical pickup device 1A is manufactured by injection molding. Since the resin generally flows in the radial direction from the inner peripheral side, the optical recording medium 5 has a birefringence in the radial direction as indicated by an arrow D in FIG. Therefore, in the present invention, in order to prevent a decrease in detection sensitivity due to the birefringence, the following two measures are taken.
[0039]
FIG. 4 shows the relationship between the amount of birefringence of the optical recording medium and the intensity of the signal detected by the photodetector when the phase difference amount and direction of the retardation plate are changed in the optical pickup device shown in FIG. It is a graph. FIG. 5 shows the relationship between the amount of birefringence of the optical recording medium and the intensity of the signal detected by the photodetector, showing the effect when the first countermeasure described later is taken in the optical pickup device shown in FIG. It is a graph. FIG. 6 shows the birefringence amount of the optical recording medium and the signal detected by the photodetector showing the effect when the first countermeasure and the second countermeasure described later are taken in the optical pickup apparatus shown in FIG. It is a graph which shows the relationship with an intensity | strength.
[0040]
First, the first countermeasure is an attitude designed so that the optical recording medium 5 has a radial birefringence even if it is unclear which direction the birefringence direction of the optical recording medium 5 is actually. The light source unit 20 is disposed. That is, the light source unit 20 is arranged so that the polarization direction of the laser light emitted from the optical laser light source 13 is 45 ° with respect to the radial direction of the optical recording medium 5. Further, the diffractive element 21 is arranged in a direction corresponding to the light receiving position of the photodetector 14 arranged on the light source unit 20. Next, regarding the retardation plate 12, when the birefringence amount of the optical recording medium 5 is changed from 0 to ¼ wavelength (the birefringence amount is determined to exist in the range of 0 to ¼ wavelength). ), The phase difference Φ and the azimuth θ of the phase difference plate 12 are set so that the peak of the signal intensity detected by the detector 14 appears in the meantime.
[0041]
In setting the phase difference Φ and the azimuth θ of the phase difference plate 12 under such conditions, each sample shown below
Sample 1 Phase difference of phase difference plate 12 Φ = 90 °, orientation θ = 45 °
Sample 2 Phase difference of phase difference plate 12 = 98.4 °, orientation θ = 45 °
Sample 3 Phase difference of phase difference plate 12 Φ = 120 °, direction θ = 45 °
Sample 4 Phase difference of retardation plate 12 Φ = 90 °, orientation θ = 55.4 °
Sample 5 Phase difference of phase difference plate 12 Φ = 90 °, orientation θ = 70 °
Sample 6 Phase difference of phase difference plate 12 Φ = 98.4 °, orientation θ = 55.4 °
The signal intensity was measured using the phase difference plate 12.
[0042]
FIG. 4 shows the result of measuring the signal intensity when these samples were used to change the birefringence of the optical recording medium 5 from 0 to 3/4 wavelength. Here, each data of each sample 1-6 is shown by the lines L1-L6 in FIG. 4, respectively.
[0043]
As is clear from the results shown in FIG. 4, when the phase difference Φ and the azimuth θ of the phase difference plate 12 are changed, the relationship between the amount of birefringence of the optical recording medium 5 and the signal intensity changes.
[0044]
However, as shown by the lines L2 and L3 in FIG. 4, the characteristics of the samples 2 and 3 are based on the sample 1 corresponding to the conventional example (the characteristics are represented by the line L1 in FIG. 4) as a reference. In the case where only the phase difference Φ of the phase difference plate 12 is changed from 90 ° to 98.4 ° and 120 ° while the azimuth θ of the light is set to 45 °, the birefringence amount of the optical recording medium 5 is 0 to 1. It can be seen that the peak of the signal intensity does not appear while changing to / 4 wavelength.
[0045]
Further, as shown by the line L5 in FIG. 4, the characteristic of the sample 5 is indicated by a line L5, and the orientation θ of the phase difference plate 12 is set while the phase difference Φ of the phase difference plate 12 is set to 90 ° with reference to the sample 1 as a conventional example. Is changed to 70 °, a signal intensity peak appears while the birefringence amount of the optical recording medium 5 changes from 0 to ¼ wavelength, but the signal intensity decreases.
[0046]
On the other hand, as shown by the line L4 in FIG. 4, the characteristic of the sample 4 is based on the sample 1 as a conventional example, while the phase difference Φ of the phase difference plate 12 is set to 90 °. Is set to 55.4 °, a peak of signal intensity appears while the amount of birefringence of the optical recording medium 5 changes from 0 to ¼ wavelength, and a high signal intensity is obtained. can get.
[0047]
Further, as shown by the line L6 in FIG. 4, the characteristic of the sample 6 is set with the orientation θ of the phase difference plate 12 set to 55.4 ° with respect to the sample 1 as a conventional example, and the phase difference of the phase difference plate 12 is set. When the phase difference Φ is set to 98.4 °, the peak of the signal intensity appears while the birefringence amount of the optical recording medium 5 changes from 0 to ¼ wavelength, and the signal intensity is also high. Moreover, in the sample 6, the birefringence, which is expected to be most likely for the optical recording medium 5, shows a signal intensity peak at the 1/8 wavelength position. Therefore, when the optical pickup device 1B is configured so as to correspond to the sample 6, FIG. 5 compares the data of the sample 1 which is the conventional example and the data of the sample 6 which is the optimum embodiment of the present invention. As shown, a peak appears in the signal intensity between the birefringence of the optical recording medium 5 ranging from 0 to ½ wavelength, so that the birefringence of the optical recording medium 5 ranges from 0 to ½ wavelength. It is possible to prevent the occurrence of errors due to the birefringence of the optical recording medium 5 within a condition range narrower than the above range.
[0048]
As described above, the peak of the signal intensity appears while the birefringence amount of the optical recording medium 5 changes from 0 to ¼ wavelength, and the range where the signal intensity is high is the range of the retardation plate 12. This is a range in which the azimuth θ is set in a range of 50 ° to 60 °, and the phase difference of the retardation plate is set in a range of about 20 ° centering on 90 °.
[0049]
However, even in the optical pickup device 1A configured as described above, as shown in FIG. 4, the signal intensity is changed while the birefringence of the optical recording medium 5 changes from ½ wavelength to ¾ wavelength. There is a condition that becomes zero. In general, the birefringence of the optical recording medium 5 is considered to be in the range from 0 to ¼ wavelength, but the birefringence of the optical recording medium 5 is from ½ wavelength to ¾ wavelength. In order to be able to cope even if it is between, the following measures should be taken.
[0050]
The second countermeasure in the present invention is to use the diffractive element 21 used as a polarization separation element for s-polarized light (first linearly polarized light) and p-polarized light (second straight line) whose directions of polarization are orthogonal to each other. In other words, the s-polarized light and the p-polarized light are separated from the returning light including the polarized light toward the photodetector 14 at a certain ratio.
[0051]
That is, in the diffractive element 21, when the transmittance and diffraction rate for s-polarized light are Ts and Rs, the ratio between the transmittance Ts and the diffraction rate Rs for s-polarized light is 0: 1. The ratio of the transmittance Ts to the polarized light and the refractive index Rs is set to 0.5: 0.5. Conversely, when the transmittance and the diffraction rate for p-polarized light are Tp and Rp, the ratio of the transmittance Tp to the p-polarized light and the diffraction rate Rp was 1: 0. The ratio between the transmittance Tp and the diffraction rate Rp is 0.5: 0.5.
[0052]
For example, when a polarization beam splitter 11 composed of a cubic prism is used as the polarization separation element of the optical pickup device as shown in FIGS. 10 and 11, the transmittance and reflectance for s-polarized light are expressed as Ts and Rs. In this case, the ratio between the transmittance Ts and the reflectance Rs for s-polarized light is set to 0.5: 0.5. In other words, when the transmittance and reflectance for p-polarized light are Tp and Rp, the ratio of the transmittance Tp and reflectance Rp for p-polarized light is 0.5: 0.5.
[0053]
The ratio between the transmittance T and the reflectance R is preferably equal to 0.5: 0.5, but even if it is not equal, a certain ratio according to the necessity of design, that is, It is preferable that both sides ensure approximately 0.3 or more.
[0054]
Therefore, in the optical pickup device 1A of this embodiment, as indicated by a solid line L7 in FIG. 6, due to the birefringence of the optical recording medium 5, the return light incident on the diffractive element 14 is converted into s-polarized light and p-polarized light. Both of the lights are included, and a part of the polarized light is incident on the photodetector 14. Accordingly, when all of the polarized light included in the return light is, for example, s-polarized light, the signal intensity level is suppressed to some extent, but the return due to the birefringence of the optical recording medium 5 is reduced. Even when all the polarized light contained in the light is p-polarized light, the signal can be detected with a certain intensity. Here, the optical pickup device 1A has no problem if the detected signal intensity is high to some extent when detecting the return light.
[0055]
Therefore, in this embodiment, it is possible to detect a signal at a somewhat high level even under a condition where the signal intensity is zero in the conventional case. Therefore, due to the fact that the optical recording medium 5 has birefringence, even if the return light contains only p-polarized light, it is more than a certain level due to the partial polarization property of the diffractive element 21. Can always be detected. Therefore, signal detection can be reliably performed no matter what birefringence the optical recording medium 5 has.
[0056]
[Other embodiments]
In the above-described embodiment, the diffractive element 21 as the polarization separation element and the retardation plate 12 are separately used. However, as shown in FIG. 7A, the diffractive element 21 or FIG. A composite optical element 25 in which a polarization separation element such as a cubic prism-shaped polarization beam splitter 11 shown in FIG. 11 is integrated with the phase difference plate 12 may be used. With this configuration, the diffraction element 21 or the cubic prism-shaped polarization beam splitter 11 and the phase difference plate 12 may be handled as the composite optical element 25. Therefore, the assembly work of the optical pickup device is highly efficient, and the diffraction type. In forming such a composite optical element 25 capable of improving the efficiency of adjusting the birefringence direction of the element 21 and the orientation of the retardation plate 12 and reducing the size of the component, There is a method in which the polarization separation element and the phase difference plate 12 are formed separately and then bonded with an adhesive.
[0057]
As will be described below, if the retardation plate 12 is formed on the diffractive element 21 or the polarizing beam splitter 11 in the form of a cubic prism to form the composite optical element 25, the assembly work of the optical pickup device can be increased. In addition to improving efficiency, adjusting the birefringence direction of the diffractive element 21 and the orientation of the retardation plate 12, it is possible to reduce the cost of components in addition to reducing the size of the components.
[0058]
In order to manufacture such a composite optical element 25, for example, as shown in FIGS. 7B and 7C, the opposite side to the side where the diffraction grating 210 is formed on both sides of the diffractive element 21. A dielectric film 121 is obliquely deposited on the side surface 21 b, and the retardation film 12 is formed by the dielectric film 121. In this case, inorganic oxides such as tantalum pentoxide, tungsten oxide, bismuth trioxide, and titanium oxide are obliquely deposited from the direction of arrow A that forms a predetermined angle with respect to the normal direction H of the diffractive element 21. The birefringent film 121 made of a dielectric film formed in this way is adjusted, for example, by setting the angle formed by the normal direction H and the crystal axis of the birefringent film to, for example, 70 ° and adjusting the film thickness. The obliquely vapor-deposited birefringent film 121 performs an optical function as the quarter-wave retardation plate 21. Further, by adjusting the angle formed by the normal direction H and the crystal axis of the birefringent film and the film thickness, various retardation plates 21 can be formed without being limited to the quarter-wave plate. In this case, the phase difference amount can be controlled by the deposited film thickness, and the direction can be controlled by the deposition direction.
[0059]
In order to form the retardation film 12 with respect to the diffractive element 21, a polydiacetylene derivative film may be used instead of the oblique deposition of the dielectric film. In this case, for example, as shown in FIG. 8A, for example, a PET film (polyethylene terephthalate film) 125 or a polyimide film is applied to the back surface side of the diffractive element 21 so as to have a predetermined thickness. Then, a rubbing treatment is performed with a fiber such as polyester. Next, a polydiacetylene derivative film 122 having birefringence is formed on the surface of the PET film 125 by vacuum deposition. Here, as can be seen from FIG. 8A, the polydiacetylene derivative film 122 is aligned in the XY plane according to the rubbing direction with respect to the PET film 125, and the main chain direction (alignment direction) is indicated by an arrow YH. As shown, it is in the Y-axis direction. The polydiacetylene derivative film 122 thus formed has birefringence, and the refractive index (ne) in the alignment direction YH is different from the refractive index (no) in the direction YI perpendicular to the alignment direction YH. Here, the film thickness d of the polydiacetylene derivative film 5 is, for example, the following formula:
2πΔnd / λ = π / 2
If it determines so that it may satisfy | fill, the quarter wavelength phase difference plate 12 can be formed.
[0060]
In the above equation, λ and Δn are the wavelength of light incident on the polydiacetylene derivative film 5 and the refractive index difference (ne-no) between extraordinary light and ordinary light, respectively. The extraordinary light is polarized light that vibrates in the alignment direction YH of the polydiacetylene derivative film 5, and the ordinary light is polarized light that vibrates in the direction YI perpendicular to the alignment direction YH of the polydiacetylene derivative film 5.
[0061]
In such a polydiacetylene derivative film 122, as shown in FIG. 8 (B), the orientation of the polydiacetylene derivative film 5 with respect to linearly polarized light traveling while oscillating in the Y′-axis direction in the Y′-Z ′ plane. When the direction YH is tilted in the X′-Y ′ plane so as to be in the direction of 45 degrees with respect to the Y ′ axis, the linearly polarized light incident on the phase difference plate 12 has a component of the alignment direction YH and the alignment direction YH. A phase difference of ¼ wavelength occurs between the components perpendicular to the light and is emitted as circularly polarized light. When this circularly polarized light is reflected by the optical recording medium and passes through the polydiacetylene derivative film 122 again, it is emitted as linearly polarized light having a 90-degree vibration direction different from that of the first incident linearly polarized light. That is, the retardation plate 12 of this example functions as a quarter wavelength plate. Various retardation films can be formed by adjusting the film thickness. In the retardation plate 12 formed in this way, the orientation can be controlled by the rubbing direction, and the phase amount can be controlled by the film thickness.
[0062]
Furthermore, a polydiacetylene derivative film may be used in forming the diffractive element 15. In this case, first, as shown in FIG. 9A, for example, a PET film (polyethylene terephthalate film) 212 or a polyimide film is applied to the back surface side of the retardation film 12 so as to have a predetermined thickness. A rubbing treatment is performed with a fiber such as polyester. Next, as shown in FIG. 9B, a polydiacetylene derivative film 213 is formed by vacuum-depositing a diacetylene monomer on the surface of the PET film 212 and then polymerizing it by irradiating ultraviolet rays. At this time, the polydiacetylene derivative film 213 is spontaneously oriented along the rubbing direction of the PET film 212. Next, as illustrated in FIG. 9C, a light shielding mask 214 is disposed on the surface of the polydiacetylene derivative film 213. The light shielding mask 214 is formed of a material having an ultraviolet blocking property such as chromium, and a fine periodic grating pattern is formed as the ultraviolet transmitting portion 214a. After the light-shielding mask 214 is disposed, high-intensity ultraviolet rays 215 are irradiated from the surface side. As a result, the irradiated light is transmitted through the ultraviolet transmissive portion 214 a of the light shielding mask 214, so that the surface of the polydiacetylene derivative film 213 is exposed to a region corresponding to the fine periodic lattice pattern formed on the light shielding mask 214. The Here, although the polydiacetylene derivative film 213 is colored, when the ultraviolet ray 215 is irradiated, the irradiated portion is decomposed and transparentized. Further, the region irradiated with the ultraviolet ray 215 loses birefringence and becomes isotropic having a refractive index substantially equal to the ordinary refractive index in the colored portion. Therefore, if the film thickness of the transparent part is equal to the film thickness of the colored part, a completely polarizing diffraction grating is obtained.
[0063]
Here, when the ultraviolet irradiation amount is adjusted, the transparent portion (region irradiated with ultraviolet rays) contracts and becomes thinner than the colored portion (region not irradiated with ultraviolet rays). As a result, as shown in FIG. 9D, a periodic grating is formed by the convex portions 213c and the concave portions 213b. Therefore, even when normal light is incident, diffraction occurs due to the level difference on the surface, so that the diffractive element 21 having partial polarization properties is obtained instead of perfect polarization characteristics.
[0064]
The diffractive element 21 formed in this way can be made completely polarizable or partially polarized by adjusting the amount of ultraviolet irradiation. Also, when changing the diffraction characteristics for ordinary light, it can be dealt with by changing process conditions. Furthermore, since a very fine diffraction grating can be formed only by changing the exposure pattern without using a process such as etching, the lattice element 21 is inexpensive and has a high degree of freedom in designing the layout of the optical system. Can be manufactured.
[0065]
In the above embodiment, the optical pickup apparatus 1A using the diffractive element 21 as the polarization separation element has been described as an example. However, as shown in FIGS. 9 and 10, the cubic prism-shaped polarization beam splitter 11 is polarized and separated. The present invention may be applied to the optical pickup device 1B used as an element.
[0066]
【The invention's effect】
As described above, in the optical pickup device according to the present invention, the birefringence amount of the optical recording medium is from 0 without necessarily assuming that the orientation of the retardation plate is aligned with the birefringence direction of the optical recording medium. The phase difference and azimuth of the phase difference plate are set so that the peak of the signal intensity at the photodetector appears while changing to ¼ wavelength.
[0067]
Further, the optical recording medium is irradiated through a phase difference plate having an orientation of 50 degrees to 60 degrees with respect to the laser light emitted from the laser light source.
[0068]
Further, the polarization direction of the light emitted from the laser light source is arranged so as to face 45 ° with respect to the radial direction of the optical recording medium, and the direction of the retardation plate is set to about 45 degrees with respect to the direction of 45 degrees. It is made to shift in the range of 5 to 15 degrees.
[0069]
Therefore, in the present invention, as long as the birefringence amount of the optical recording medium is between 0 and ¼ wavelength, the direction of the retardation plate is not oriented in the birefringence direction of the optical recording medium. Since the return light from the recording medium can be detected with high intensity, an optical pickup device with a high effective light amount can be configured. Further, the light source can be arranged in an optimum state from the viewpoint of the design, regardless of which direction the birefringence of the optical recording medium is actually directed. Therefore, even in an optical pickup device in which a light source and a detector are integrated, the birefringence of the optical recording medium can be absorbed and stable signal detection can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a planar arrangement of the main part of an optical disc drive apparatus using a diffractive element as a polarization separation element of an optical pickup device.
2 is an explanatory view schematically showing an arrangement of an optical system of an optical pickup device used in the optical disk drive device shown in FIG. 1. FIG.
3A and 3B are a perspective view showing an external appearance of a light source unit used in the optical pickup device shown in FIG. 2 and a plan view showing an internal structure thereof, respectively.
4 shows the relationship between the amount of birefringence of the optical recording medium and the intensity of the signal detected by the photodetector when the phase difference amount and orientation of the phase difference plate are changed in the optical pickup device shown in FIG. It is a graph.
5 is a graph showing the relationship between the amount of birefringence of an optical recording medium and the intensity of a signal detected by a photodetector, which show the effect when the first countermeasure is taken in the optical pickup device shown in FIG. is there.
6 is a graph showing the relationship between the amount of birefringence of the optical recording medium and the intensity of the signal detected by the photodetector, which shows the effect when the first countermeasure and the second countermeasure are taken in the optical pickup device shown in FIG. 2; It is a graph which shows a relationship.
FIGS. 7A, 7B, and 7C are explanatory views showing a main part of an optical system of an optical pickup device using a composite optical element in which a retardation plate and a diffractive element are integrated, respectively; It is explanatory drawing which shows the structure of this composite optical element, and explanatory drawing which shows a mode that a dielectric film is diagonally vapor-deposited in order to manufacture this composite optical element.
FIGS. 8A and 8B are explanatory diagrams showing the configuration of a composite optical element in which a retardation plate using a polydiacetylene inducer film and a diffractive element are integrated, and the retardation plate of FIG. It is explanatory drawing which shows a principle.
9 (A), (B), (C), and (D) are all composite optical systems in which a partially polarizing diffractive element using a polydiacetylene derivative film is formed on a retardation plate. It is process sectional drawing for manufacturing an element.
FIG. 10 is an explanatory diagram schematically showing a planar arrangement of the main part of an optical disc drive device using a cubic prism-shaped polarization beam splitter as a polarization separation element of an optical pickup device.
11 is an explanatory diagram schematically showing the arrangement of the optical system of the optical pickup device used in the optical disk drive device shown in FIG.
12A is a development view of an optical system configured in an optical pickup device, and FIGS. 12B to 12D are diagrams schematically showing a reciprocating birefringence amount and a polarization state of light respectively possessed by the optical recording medium itself. It is explanatory drawing shown.
FIG. 13 is a graph showing the relationship between the position of the optical recording medium in the radial direction and the intensity of the signal detected by the photodetector from the position in the conventional optical pickup device.
[Explanation of symbols]
1A, 1B Optical pickup device
5 Optical recording media
11 Polarizing beam splitter Polarization separating element)
12 Phase difference plate
13 Laser light source
14 Photodetector
16 Objective lens
20 Light source unit
21 Diffraction element (polarized light separation element)
25 Compound optical elements
121 Birefringent film deposited obliquely
122,213 Polydiacetylene attractant membrane

Claims

A phase difference plate that converts the polarization state of the light emitted from the laser light source and the return light from the optical recording medium; In an optical pickup device having a polarization separation element that separates the return light from above and guides it to a photodetector,
When the relationship between the birefringence amount of the optical recording medium and the signal intensity detected by the detector is measured, the signal intensity peak appears while the birefringence amount changes from 0 to ¼ wavelength. as, Ri Na set the direction of the phase difference and anisotropically axis of the retardation plate,
The polarization separation element has a certain ratio of the first and second linearly polarized light from the return light including the first linearly polarized light and the second linearly polarized light whose polarization directions are orthogonal to each other. An optical pickup device having partial polarization that emits toward the photodetector.

A phase difference plate that converts the polarization state of the light emitted from the laser light source and the return light from the optical recording medium, and an optical axis that travels from the laser light source to the optical recording medium based on the polarization state of the emitted light and the return light In an optical pickup device having a polarization separation element that separates the return light from above and guides it to a photodetector,
The retardation plate is set to have an orientation of 50 degrees to 60 degrees with respect to the laser light emitted from the laser light source,
The polarization separation element directs the s-polarized light and p-polarized light from the return light including linearly polarized light of s-polarized light and p-polarized light whose directions of polarization are orthogonal to each other to the photodetector at a certain ratio. An optical pickup device having a partial polarization property to be separated.

In Claim 2, when the transmittance and diffraction rate for the s-polarized light are Ts and Rs, respectively, both the transmittance Ts and the diffraction rate Rs for the s-polarized light are approximately 0.3 or more, and An optical pickup device characterized in that both the transmittance Tp and the diffraction rate Rp for the p-polarized light are about 0.3 or more when the transmittance and the diffraction rate for the p-polarized light are Tp and Rp, respectively.

The ratio between the transmittance Ts and the diffraction rate Rs for the s-polarized light is approximately 0.5: 0.5, and the ratio between the transmittance Tp and the diffraction rate Rp for the p-polarized light is approximately An optical pickup device having a ratio of 0.5: 0.5.

5. The optical pickup device according to claim 2, wherein a phase difference of the retardation plate is set within a range of about 20 degrees centering on 90 degrees.

A phase difference plate that converts the polarization state of the light emitted from the laser light source and the return light from the optical recording medium, and an optical axis that travels from the laser light source to the optical recording medium based on the polarization state of the emitted light and the return light In an optical pickup device having a polarization separation element that separates the return light from above and guides it to a photodetector,
The polarization direction of the light emitted from the laser light source is arranged to be 45 degrees with respect to the radial direction of the optical recording medium, and the direction of the retardation plate is about 5 degrees to about 15 degrees with respect to 45 degrees. Within the range of
The polarization separation element has a partial polarization property that separates the first linearly polarized light and the second linearly polarized light, whose polarization directions are orthogonal to each other, toward the photodetector at a certain ratio. An optical pickup device.

7. The optical pickup device according to claim 6, wherein the phase difference of the phase difference plate is set to approximately 90 degrees, and the orientation of the phase difference plate is set within a range of 50 degrees to 60 degrees.

8. The optical pickup device according to claim 7, wherein the direction of the retardation plate is set to about 55 degrees.

In claim 6, the retardation of the retardation plate is set within a range of about 20 degrees around 90 degrees, and the orientation of the retardation plate is set within a range of 50 degrees to 60 degrees. A characteristic optical pickup device.

The orientation of the retardation plate according to claim 9 is set to about 55 degrees. An optical pickup device characterized by the above.

11. The optical pickup device according to claim 1, wherein the polarization separation element is a diffractive element, and a diffraction grating of the diffractive element is formed of a polydiacetylene derivative film.

12. The optical pickup device according to claim 1, wherein the retardation plate is formed of any one of a dielectric film and a polydiacetylene derivative film deposited obliquely.

13. The polarization separation element according to claim 1, wherein the polarization separation element is formed integrally with the phase difference plate, and the laser light source and the photodetector are integrated as a light source unit. Optical pickup device.