JP4404017B2

JP4404017B2 - 光ピックアップ及びこれを用いた光ディスク装置

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Publication number: JP4404017B2
Application number: JP2005176867A
Authority: JP
Inventors: 一賢金田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2005-06-16
Filing date: 2005-06-16
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2025-06-16
Also published as: JP2006351122A

Description

本発明は、光ディスク等の情報記録媒体に対して記録及び／又は再生を行う光ピックアップ及びこれを用いた光ディスク装置に関する。

既存の光ディスクにレーザ光を照射する方式の記録・再生用の光ピックアップでは、光源から出射された光ビームを光ディスクに集光し、信号の書き込みを行い、反射光を受け信号の読み出しを行っている。

このとき、光ビームを光ディスク上に集光させ、信号を良好に記録し、かつ良好に再生するためには、光ディスクの信号記録面に集光されるスポットのスポット径を正確に制御する必要があり、適切な強度の光ビームを光ディスクに照射することが必要不可欠である。

通常、単一のレーザ光源を用いた場合、記録時に高出力で発振させ、再生時には低出力で発振させている。

しかし、発振させる光強度が強い場合には、出射される光ビームの放射角が広く、発振させる光強度が弱い場合には、出射される光ビームの放射角が狭くなるため、再生時では対物レンズの入射瞳中の最大強度に対する瞳端部における強度の比であるリム強度が低くなってしまうという問題がある。これにより、対物レンズで集光した場合のスポット径が大きくなり、再生時の読み取り精度に影響を及ぼす。

特開平２００３−１５７５６６号公報

本発明の目的は、光強度分布を調整することができ、信号記録面上のスポットの大きさ及び形状を変化させることを可能とする光ピックアップ及びこれを用いた光ディスク装置を提供することにある。

本発明に係る光ピックアップは、所定の波長の光ビームを出射する光源と、上記光源から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面上に集光する対物レンズと、上記光ディスクで反射された戻りの光ビームを上記光源から出射された光ビームの光路から分離する偏光ビームスプリッタと、上記偏光ビームスプリッタで分離された上記戻りの光ビームを検出する光検出器と、上記光源と上記偏光ビームスプリッタとの間に設けられ、通過する光ビームの偏光状態を調整する偏光状態調整領域を有する液晶光学素子と、上記偏光ビームスプリッタと上記対物レンズとの間に設けられる１／４波長板とを備え、上記偏光ビームスプリッタは、上記液晶光学素子の上記偏光状態調整領域により部分的に偏光状態を調整された光ビームを、その偏光状態に応じた割合で上記対物レンズ側に導くことで、光強度分布を変化させ、上記液晶光学素子及び上記偏光ビームスプリッタは、該光強度分布の変化によってリム強度を制御して上記対物レンズにより光ディスクの信号記録面上に集光されるスポットを調整するものである。そして、かかる光ピックアップを構成する上記偏光状態調整領域は、その内周及び外周が光軸を中心とした同心円状とされた円環形状を光軸を中心として放射状の境界線により４分割された領域の対向する一対の領域に形成され、上記外周の径は、上記対物レンズの有効径に入射する光ビームが上記液晶光学素子を通過する際の径と同一又はこの径より大きくされている。

本発明に係る光ディスク装置は、光ディスクに対して情報を記録及び／又は再生する光ピックアップと、光ディスクを回転するディスク回転駆動手段とを備える光ディスク装置であり、この光ディスク装置に用いる光ピックアップとして、上述したようなものを用いたものである。

本発明に係る光ピックアップ及びこれを用いた光ディスク装置は、対物レンズに入射する光ビームの光強度分布を調整することができ、光ディスクの信号記録面上のスポットの大きさ及び形状を変化させることができる。

以下、本発明を適用した光ディスク装置について、図面を参照して説明する。

この光ディスク装置１０は、光ディスク１１に対して情報信号の記録及び／又は再生を行うことができる光ディスク装置である。

ここで用いられる光ディスク１１は、例えば、ＣＤ(Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、情報の追記が可能とされるＣＤ−Ｒ（Recordable）及びＤＶＤ−Ｒ（Recordable）、情報の書換えが可能とされるＣＤ−ＲＷ（ReWritable）、ＤＶＤ−ＲＷ（ReWritable）、ＤＶＤ＋ＲＷ（ReWritable）等の光ディスクや、さらに発光波長が短い４０５ｎｍ程度（青紫色）の半導体レーザを用いた高密度記録が可能な高密度記録光ディスクや、光磁気ディスク等である。

また、ここで用いられる光ディスク１１は、情報信号に加えて付加情報を有する光ディスクであってもよい。例えば、この光ディスクとしてアドレス信号等を有する光ディスクがある。また、この光ディスクとして、あらかじめ形成されたピットパターンによって情報信号である主データが記録され、このピットパターンの幅を変化させて付加情報として識別情報である副データが記録されているものがある。この副データは、特殊なセキュリティ信号として固有の識別情報（ＩＤ情報）であり、この固有の識別情報の有無を判別することで不正コピーされた海賊版等のディスクが再生されること禁止するためのセキュリティシステムを実現するために用いられる。この副データは、これらのピットのうちの所定長さ以上のピットにおいて、ピットのエッジから所定の距離だけ離間して局所的にピット幅を約１０％低減するように形成されることで、記録されている。

光ディスク装置１０は、図１に示すように、光ディスク１１を回転するスピンドルモータ１２と、スピンドルモータ１２を制御するモータ制御回路１３と、スピンドルモータ１２により回転される光ディスク１１に光ビームを照射し光ディスク１１で反射した戻りの光ビームを検出する光ピックアップ１と、光ピックアップ１から出力された電気信号を増幅するＲＦアンプ１５と、対物レンズのフォーカシングサーボ信号やトラッキングサーボ信号を生成するサーボ回路１６と、サブコードデータを抽出するサブコード抽出回路１７とを備える。

また、この光ディスク装置１０は、記録系として、パーソナルコンピュータ等のホスト機器に接続され、記録すべきデータが入力される入力端子１８と、入力端子１８に入力された記録データに対してエラー訂正符号化処理を施すエラー訂正符号化回路１９と、エラー訂正符号化処理が施されたデータを変調する変調回路２０と、変調された記録データに対して記録処理を施す記録処理回路２１とを備える。

更に、光ディスク装置１０は、再生系として、光ディスク１１より読み出した再生データに対して復調する復調回路２２と、復調された再生データに対してエラー訂正復号処理を施すエラー訂正復号化回路２３と、エラー訂正復号処理されたデータを出力する出力端子２４とを備える。更に、光ディスク装置１０は、装置に対して操作信号を入力する操作部２５と、各種制御データ等を格納するメモリ２６と、全体の動作を制御する制御回路２７と、光ディスク１１の種類を判別するディスク種類判別部２９とを備える。

スピンドルモータ１２は、スピンドルに光ディスク１１が装着されるディスクテーブルが設けられており、ディスクテーブルに装着されている光ディスク１１を回転する。モータ制御回路１３は、光ディスクをＣＬＶ（Constant Linear Velocity）で回転することができるようにスピンドルモータ１２を駆動制御する。具体的に、モータ制御回路１３は、水晶発振器からの基準クロックとＰＬＬ回路からのクロックとに基づいて光ディスク１１の回転速度が線速一定となるようにスピンドルモータ１２を駆動制御する。なお、光ディスク１１は、ＣＡＶ（Constant Angular Velocity）やＣＬＶとＣＡＶとを組み合わせた制御で回転するようにしてもよい。

光ピックアップ１は、所定の波長の光ビームを出射する半導体レーザ等の光源と、この光源より出射された光ビームを集束する対物レンズ、光ディスク１１で反射された戻りの光ビームを検出する光検出器等を備える。光ピックアップ１は、光ディスク１１に記録されているデータを読み出すとき、半導体レーザの出力を標準レベルに設定し、半導体レーザよりレーザ光である光ビームを出射する。また、光ピックアップ１は、記録データを光ディスク１１に記録するとき、半導体レーザの出力を、再生時の標準レベルより高い記録レベルにして、半導体レーザよりレーザ光である光ビームを出射する。光ピックアップ１は、記録再生時、光ディスク１１に光ビームを照射し、信号記録面で反射した戻りの光ビームを光検出器で検出し、光電変換する。また、対物レンズは、２軸アクチュエータ等の対物レンズ駆動機構に保持され、フォーカシングサーボ信号に基づいて対物レンズの光軸と平行なフォーカシング方向に駆動変位され、また、トラッキングサーボ信号に基づいて対物レンズの光軸に直交するトラッキング方向に駆動変位される。なお、半導体レーザ、対物レンズ及び光検出器等の光学系の構成については後に詳述する。

ＲＦアンプ１５は、光ピックアップ１を構成する光検出器からの電気信号に基づいて、ＲＦ信号、フォーカシングエラー信号及びトラッキングエラー信号を生成する。例えばフォーカシングエラー信号は、非点収差法により生成され、トラッキングエラー信号は、３ビーム法やプッシュプル法により生成される。そして、ＲＦアンプ１５は、再生時、ＲＦ信号を復調回路２２に出力し、フォーカシングエラー信号及びトラッキングエラー信号をサーボ回路１６に出力する。

サーボ回路１６は、光ディスク１１を再生する際のサーボ信号を生成する。具体的に、サーボ回路１６は、ＲＦアンプ１５から入力されたフォーカシングエラー信号に基づき、このフォーカシングエラー信号が０となるように、フォーカシングサーボ信号を生成し、また、ＲＦアンプ１５から入力されたトラッキングエラー信号に基づき、このトラッキングエラー信号が０となるように、トラッキングサーボ信号を生成する。そして、サーボ回路１６は、フォーカシングサーボ信号及びトラッキングサーボ信号を光ピックアップ１を構成する対物レンズ駆動機構の駆動回路に出力する。この駆動回路は、フォーカシングサーボ信号に基づき２軸アクチュエータを駆動し、対物レンズを対物レンズの光軸と平行なフォーカシング方向に駆動変位させ、トラッキングサーボ信号に基づき２軸アクチュエータを駆動し、対物レンズの光軸に直交するトラッキング方向に対物レンズを駆動変位させる。

サブコード抽出回路１７は、ＲＦアンプ１５より出力されたＲＦ信号よりサブコードデータを抽出し、抽出したサブコードデータを制御回路２７に出力し、制御回路２７がアドレスデータ等を特定できるようにする。

入力端子１８は、パーソナルコンピュータ等のホスト機器のＳＣＳＩ（Small Computer System Interface）、ＡＴＡＰＩ（Advanced Technology Attachment Packet Interface）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronic Engineers）１３９４等のインタフェースに電気的に接続され、ホスト機器よりオーディオデータ、映画データ、コンピュータプログラム、コンピュータで処理された処理データ等の記録データが入力され、入力された記録データをエラー訂正符号化回路１９に出力する。

エラー訂正符号化回路１９は、例えば、クロスインターリーブ・リード・ソロモン符号化（Cross Interleave Reed-solomon Code；ＣＩＲＣ）、リードソロモン積符号化等のエラー訂正符号化処理を行い、エラー訂正符号化処理した記録データを変調回路２０に出力する。変調回路２０は、８−１４変調、８−１６変調等の変換テーブルを有しており、入力された８ビットの記録データを１４ビット又は１６ビットに変換して、記録処理回路２１に出力する。記録処理回路２１は、変調回路２０から入力された記録データに対してＮＲＺ（Non Return to Zero）、ＮＲＺＩ（Non Return to Zero Inverted）等の処理や記録補償処理を行い、光ピックアップ１に出力する。

復調回路２２は、変調回路２０と同様な変換テーブルを有しており、ＲＦアンプ１５から入力されたＲＦ信号を１４ビット又は１６ビットから８ビットに変換し、変換した８ビットの再生データをエラー訂正復号化回路２３に出力する。エラー訂正復号化回路２３は、復調回路２２から入力されたデータに対してエラー訂正復号処理を行い、出力端子２４に出力する。出力端子２４は、上述したホスト機器のインタフェースに電気的に接続されている。出力端子２４より出力された再生データは、ホスト機器に接続されたモニタに表示され、また、スピーカで再生音に変換されて出力される。

操作部２５は、光ディスク装置１０を操作するための各種操作信号を生成し、生成した各種操作信号を制御回路２７に出力する。具体的に、この操作部２５は、光ディスク装置１０に設けられたイジェクト釦２５ａの他、ディスクテーブルに装着された光ディスク１１に対して記録データの記録を開始する記録釦２５ｂや光ディスク１１に記録されているデータの再生を開始する再生釦２５ｃや記録再生動作を停止する停止釦２５ｄを備える。記録釦２５ｂ、再生釦２５ｃ、停止釦２５ｄ等は、必ずしも光ディスク装置１０にイジェクト釦２５ａと共に設けられている必要は無く、例えばホスト機器のキーボード、マウス等を操作することにより、ホスト機器よりインタフェースを介して記録開始信号、再生開始信号、停止信号等を制御回路２７に入力するようにしてもよい。

メモリ２６は、例えばＥＰ−ＲＯＭ（Erasable Programmable Read-Only Memory）等のメモリであり、制御回路２７が行う各種制御データやプログラムが格納されている。具体的に、このメモリ２６には、光ピックアップ１をディスクテーブルに装着された光ディスク１１の径方向に送り操作する際の駆動源となるスレッドモータ２８の光ディスク１１の種類に応じた各種制御データが格納されている。

ディスク種類判別部２９は、光ディスク１１の表面反射率、形状的及び外形的な違い等から異なるフォーマットを検出して光ディスク１１の種類を検出する。光ディスク装置１０を構成する各ブロックは、ディスク種類判別部２９における検出結果に応じて、装着される光ディスクの仕様に基づく信号処理ができるように構成されている。

制御回路２７は、マイクロコンピュータ、ＣＰＵ等で構成されており操作部２５からの操作信号に応じて装置全体の動作を制御する。また、制御回路２７は、ディスク種類判別部２９で検出された光ディスク１１の種類に応じて光ピックアップ１の半導体レーザの光源及び出力パワーを切り換える。

次に、本発明が適用された上述した光ピックアップ１について説明する。

本発明を適用した光ピックアップ１は、図２に示すように、所定の波長の光ビームを出射する光源３１と、この光源３１から出射された光ビームを光ディスク１１の信号記録面上に集光する対物レンズ３２と、光ディスク１１で反射された戻りの光ビームを光源３１から出射された往路の光ビームの光路から分離する偏光ビームスプリッタ３３と、偏光ビームスプリッタ３３で分離された戻りの光ビームを検出する光検出器３４と、光源３１と偏光ビームスプリッタ３３との間に設けられ、通過する光ビームの偏光状態を調整する偏光状態調整領域３６を有する液晶光学素子３５と、偏光ビームスプリッタ３３と対物レンズ３２との間に設けられる１／４波長板３７とを備える。

また、光ピックアップ１は、偏光ビームスプリッタ３３と１／４波長板３７との間に配置され、通過する光ビームの発散角を変換し、平行光とするコリメータレンズ３８と、コリメータレンズ３８と１／４波長板３７との間に配置され、コリメータレンズ３８により平行光とされた光ビームを１／４波長板３７側に反射させて光路を略９０°曲げる反射手段として立ち上げ用のミラー３９と、偏光ビームスプリッタ３３と光検出器３４との間に配置され、光ディスク１１で反射された戻りの光ビームを光検出器のフォトディテクタ上に集束させるためのシリンダーレンズ４０とを備える。

光源３１は、光ディスク１１に対して所定の波長の光ビームを出射する。また、光源３１は、記録時又は再生時に応じて出射する光ビームの光強度を変化させる。すなわち、光源３１は、制御部２７からの信号に基づいて、記録時には、高出力で発振されて光強度の強い光ビームを出射し、再生時には、低出力で発振されて光強度の弱い光ビームを出射する。このとき、光強度が強い記録時には、図３（ａ）に示すように、光ビームの放射角θ_１が広く、光強度が弱い再生時には、図３（ｂ）に示すように、光ビームの放射角θ_２が狭くなる。

対物レンズ３２は、図示しない２軸アクチュエータ等の対物レンズ駆動機構によって移動自在に支持されている。そして、対物レンズ３２は、光検出器３４により受光された光ディスク１１からの戻りの光ビームにより生成されたトラッキングエラー信号及びフォーカシングエラー信号に基づいて、２軸アクチュエータにより移動操作されることにより、光ディスク１１に近接離間する方向及び光ディスク１１の径方向の２軸方向へ移動される。

偏光ビームスプリッタ３３は、光源３１と対物レンズ３２との光路中に配置され、液晶光学素子３５を通過した往路の光ビームを反射させ光路を略９０°曲げてコリメータレンズ３８側に出射するとともに、光ディスク１１で反射された戻りの光ビーム、すなわち復路の光ビームを透過させてシリンダーレンズ４０側に出射させる。偏光ビームスプリッタ３３は、偏光依存性を備えた膜特性を有する分離面３３ａが形成され、例えば、Ｐ偏光状態とされた光ビームを反射させ、Ｓ偏光状態とされた光ビームを透過させる。そして、分離面３３ａは、この偏光ビームスプリッタ３３に、円偏光とされた光ビームや、楕円偏光とされた光ビームが入射した場合には、その偏光状態に応じた割合で、一部透過させるとともに、一部反射させる。

光検出器３４は、光ディスク１１で反射された戻りの光ビームを受光するフォトディテクタを有し、情報信号とともにトラッキングエラー信号及びフォーカシングエラー信号等の各種信号を検出する。

液晶光学素子３５は、光源３１から出射された光ビームの偏光状態をその領域に応じて部分的に調整する偏光状態調整領域３６を有する。すなわち、この液晶光学素子３５は、図４に示すように、相対向して配置されるガラス基板である第１及び第２の基板５１，５２と、第１及び第２の基板５１，５２の相対向する面に形成され、それぞれ電極パターンを有する第１及び第２の電極５３，５４と、第１及び第２の電極５３，５４の間に配向膜５５，５６を介して挟まれて配向された液晶分子５７とから形成されている。

一方のガラス基板である第１の基板５１に設けられた第１の電極５３は、図５に示すように、この第１の電極５３を複数の領域に分割する電極パターン５３ａを有し、この電極パターン５３ａにより偏光状態調整領域３６が形成される。この偏光状態調整領域３６は、例えば、円状の境界線Ａ_１により光軸Ｏａを中心とした円形状に形成され、その径Ｒ_１が、対物レンズ３２の有効径に入射する光ビームが液晶光学素子３５を通過する際の径Ｒ_ｅより小さく形成される。ここで有効径とは、後述する対物レンズ３２の瞳端部の径を意味するものである。

尚、ここでは、他方のガラス基板である第２の基板５２に設けられた第２の電極５４には、特に電極パターンを形成しなかったが、ここに、後述する他の機能を有する偏光状態調整領域を形成する電極パターン、収差補正用の電極パターン等を形成してもよい。

また、液晶光学素子３５は、偏光状態調整領域３６等の第１及び第２の電極５３，５４に形成された各領域に印加する電位を駆動制御する液晶駆動部５８を有する。液晶駆動部５８は、制御部２７からの信号に基づいて、偏光状態調整領域３６に印加する電位を制御することにより、偏光状態調整領域３６の第１及び第２の電極５３，５４間の電圧を制御することができ、この電圧による電界に従って、液晶分子５７の配向が偏倚され、この偏光状態調整領域３６を通過する光ビームに光路差を変化させ、位相差を発生させることで、通過する光ビームの偏光状態を変化させて、例えば、所定の偏光状態を有する楕円偏光状態又は円偏光状態の光ビームとさせる。

ここで、液晶光学素子３５は、例えばＰ偏光状態で偏光状態調整領域３６に入射された光ビームを、制御部２７からの信号に基づいて制御された電圧に応じた偏光状態の楕円偏光光又は円偏光光として出射させる。尚、液晶光学素子３５は、例えばＰ偏光状態で偏光状態調整領域３６以外の領域に入射された光ビームを、そのままの偏光状態、すなわちＰ偏光の状態で出射させる。

光ピックアップ１において、上述した液晶光学素子３５及び偏光ビームスプリッタ３３は、液晶光学素子３５を制御すること、すなわち、偏光状態調整領域３６に印加する電位を制御することで、光強度分布を調整して、対物レンズ３２の入射瞳中の最大強度に対する瞳端部における光強度の比を表す、所謂、リム強度を制御することができる。また、光ピックアップ１は、光強度分布を調整してリム強度を制御することで、信号記録面上のスポットの大きさを変化することができる。

ここで、液晶光学素子３５を制御することで、光強度分布を調整してリム強度を制御することができ、さらに、信号記録面上のスポットの大きさを変化することができることについて説明する。

図６（ａ）乃至図６（ｃ）に、それぞれ、記録時、再生時及び液晶光学素子３５を駆動した再生時の、各状況に応じた対物レンズ３２に入射する光ビームの光強度分布を示す。図６（ａ）乃至図６（ｃ）において、横軸は、相対的な径方向の位置を示し、縦軸は、相対的な径方向の位置における相対的な光強度を示すものである。

記録時には、図３（ａ）に示すように、高出力で発振された光源３１から広い放射角θ_１の光ビームが出射されるので、光強度分布における最大強度と瞳端部の光強度との強度差Ｄ_１が小さく、リム強度は、図６（ａ）に示すＬ_１２／Ｌ_１１で表されるように、大きくなる。

一方、再生時の液晶光学素子３５は駆動されていない状態には、図３（ｂ）に示すように、低出力で発振された光源３１から狭い放射角θ_２の光ビームが出射されるので、光強度分布における最大強度と瞳端部の光強度との強度差Ｄ_２が大きく、リム強度は、図６（ｂ）に示すＬ_２２／Ｌ_２１で示されるように、小さくなる。

そして、再生時に液晶光学素子３５が駆動されると、すなわち、偏光状態調整領域３６に印加する電位を制御すると、図６（ｃ）に示すように、偏光状態調整領域３６の部分を通過した光ビームが対物レンズ３２に入射する部分、すなわち、図６（ｃ）におけるＲ_１０の内側の部分の光強度が所定の割合で、低下する。これは、上述したように、偏光状態調整領域３６を通過した光ビームは、楕円偏光状態とされて偏光ビームスプリッタ３３により、その一部しか反射せず、残りの光ビームは、透過してしまうからである。すなわち、偏光状態調整領域３６を通過して偏光状態を調整された光ビームは、その偏光状態に応じて、所定の割合の分だけ反射して対物レンズ３２側に導かれるとともに、残りの光ビームが透過されて、後の工程には影響を及ぼさない。

尚、ここで偏光状態調整領域３６を通過した光ビームが対物レンズ３２に入射する部分の径を表すＲ_１０は、対物レンズ３２の有効径をＲ_ｅ０としたとき、Ｒ_１０＝Ｒ_ｅ０×（Ｒ_１／Ｒ_ｅ）で表される。

図６（ｃ）に示すように、液晶光学素子３５を駆動した再生時には、光強度分布における最大強度と瞳端部の光強度との強度差Ｄ_３が小さくなり、リム強度を、図６（ｃ）に示すＬ_３２／Ｌ_３１で示されるように、図６（ｂ）で示したリム強度（Ｌ_２２／Ｌ_２１）より大きくすることができる。尚、偏光状態調整領域３６に印加する電位を変化させることで、偏光状態調整領域３６を通過する光ビームの偏光状態が変化して、偏光ビームスプリッタ３３を反射される割合が変化するので、結果としてリム強度を制御することができる。

そして、リム強度が大きくされた状態、すなわち、図６（ｃ）に示す光強度分布の状態で対物レンズ３２に入射した光ビームは、液晶光学素子３５を駆動しない状態、すなわち、図６（ｂ）に示す光強度分布の状態で対物レンズ３２に入射した光ビームに比べて、スポットサイズが小さくなった状態で光ディスク１１の信号記録面上に集光される。

したがって、光ピックアップ１において、液晶光学素子３５及び偏光ビームスプリッタ３３は、偏光状態調整領域３６に電位を印加することで光強度分布を調整してリム強度を大きくでき、対物レンズ３２により集束される信号記録面上のスポットサイズを小さくすることが可能となる。

１／４波長板３７は、通過する光ビームに１／４波長の位相差を与える。すなわち、１／４波長板３７は、入射した往路の光ビームを直線偏光（Ｐ偏光状態）から円偏光に変換し、光ディスク１１で反射された復路の光ビームを円偏光から直線偏光（Ｓ偏光状態）に変換する。１／４波長板３７は、光路における光ディスク１１の前後で２回通過させることにより、往路の光ビームと復路の光ビームとを異なる偏光状態とすることができる。すなわち、１／４波長板３７によりＳ偏光状態とされた戻りの光ビームは、ミラー３９及びコリメータレンズ３８を経由して、偏光ビームスプリッタ３３の分離面３３ａを透過されることで、往路側の光ビームの光路から分離されて光検出器３４側に導かれる。

コリメータレンズ３８は、偏光ビームスプリッタ３３により反射された光ビームの発散角を変換して略平行光として、立ち上げミラー３９側に出射する。尚、ここでは、コリメータレンズ３８は、偏光ビームスプリッタ３３と１／４波長板３７との間に配置されたが、これに限られるものではなく、光源３１と対物レンズ３２との間の光路上に配置されればよい。

立ち上げ用のミラー３９は、コリメータレンズ３８を通過した往路の光ビームを反射して光路を略９０°変更して１／４波長板３７側に導くとともに、１／４波長板３７を通過した復路の光ビームを反射して光路を略９０°変更してコリメータレンズ３８側に導く。

シリンダーレンズ４０は、偏光ビームスプリッタ３３により往路の光ビームの光路から分離された復路の光ビームを光検出器３４のフォトディテクタ上に集束させる。

以上のように構成された光ピックアップ１において、光強度分布を調整して適正なリム強度に制御した光ビームを対物レンズ３２に入射させることができるので、信号記録面上のスポットの大きさを適正にすることができる。

すなわち、光ピックアップ１は、記録時には、液晶光学素子３５を駆動させず、再生時に液晶光学素子３５を駆動させることで、記録時及び再生時のリム強度を適正な状態に制御することができ、具体的には、再生時の読み取り精度を高め、再生時のレーザーパワーを有効利用することができる。したがって、光ピックアップ１は、従来に発生していた、再生時に、対物レンズの入射瞳中の最大強度に対する瞳端部における強度の比であるリム強度が低くなり、対物レンズで集光した信号記録面上のスポット径が大きくなり、読み取り精度に影響を及ぼす等の問題を解消できる。

次に、上述のように構成された光ピックアップ１における、光源３１から出射された光ビームの光路について説明する。

まず、再生時の光路について説明する。光源３１から出射された光ビームは、液晶光学素子３５に入射され、液晶光学素子３５の偏光状態調整領域３６によりその領域に応じて部分的に偏光状態を調整されて偏光ビームスプリッタ３３側に出射される。このとき、液晶光学素子３５は、駆動されている状態、すなわち、液晶光学素子３５の偏光状態調整領域３６は、制御部２７からの信号に基づいて、液晶駆動部５８により所定の電位が印加されている状態である。

光源３１からＰ偏光状態で出射された光ビームは、偏光状態調整領域３６を通過する部分が、偏光状態調整領域３６の第１及び第２の電極５３，５４間の電圧による電界に従って偏倚された液晶分子５７により、偏光状態を変化されて楕円偏光状態とされる。そして、光源３１からＰ偏光状態で出射され、偏光状態調整領域３６以外の領域を通過する光ビームは、そのままの偏光状態、すなわち、Ｐ偏光の状態で出射される。

液晶光学素子３５から出射された光ビームは、偏光ビームスプリッタ３３の分離面３３ａで反射されて光路を略９０°変更されて、コリメータレンズ３８側に出射される。このとき、上述した偏光状態調整領域３６を通過して、その領域に応じて部分的に偏光状態を調整された光ビームは、楕円偏光状態とされているので、その偏光状態に応じた割合でその一部が分離面３３ａを反射され、残りが分離面３３ａを透過される。ここで、透過された光ビームは、後の工程には影響を及ぼさない。また、偏光状態調整領域３６以外の領域を通過した光ビームは、Ｐ偏光状態のままで出射されるので、その全部が分離面３３ａを反射される。したがって、液晶光学素子３５によりその一部の偏光状態を調整された光ビームは、上述した図６（ｃ）に示すように、光強度分布が調整されてリム強度が制御されて、すなわち、リム強度を大きくした状態でコリメータレンズ３８側に出射される。

ここで、記録時の光路について説明する。光源３１から出射された光ビームは、液晶光学素子３５に入射され、そのままの偏光状態、すなわちＰ偏光状態で偏光ビームスプリッタ３３側に出射される。このとき、液晶光学素子３５は、駆動されていない状態、すなわち、液晶光学素子３５の偏光状態調整領域３６は、電位が印加されていない状態である。

液晶光学素子３５から出射された光ビームは、偏光ビームスプリッタ３３の分離面３３ａでその略全光量が反射されて光路を略９０°変更されて、コリメータレンズ３８側に出射される。このとき、偏光ビームスプリッタ３３により反射された光ビームは、その全光量が反射されるが、記録時には、上述した図３（ａ）及び図６（ａ）に示すように、リム強度が図６（ｂ）に示す再生時に比べてもともと高いので、そのままの光強度分布及びリム強度でコリメータレンズ３８側に出射されるよう、液晶光学素子３５が駆動されていない状態とされている。

このように、液晶光学素子３５を経由して偏光状態調整領域３６を出射された光ビームは、記録時においては、その全量をコリメータレンズ３８側に導かれるとともに、再生時においては、液晶光学素子３５の偏光状態調整領域３６に印加する電位を制御することにより、光強度分布を調整してリム強度を制御して、コリメータレンズ３８側に導かれる。尚、ここでは、記録時には、液晶光学素子３５を駆動しないように制御したが、これに限られるものではなく、記録時においてもより精度の高いスポット形状とするために、液晶光学素子３５を駆動して光強度分布及びリム強度を制御するように構成しても良い。

偏光ビームスプリッタ３３により反射された光ビームの光路は、再生時及び記録時共に同じであるので、以下、併せて説明する。

偏光ビームスプリッタ３３により反射された光ビームは、コリメータレンズ３８により発散角を変換されて略平行光とされて、ミラー３９で反射され光路を略９０°曲げられて、１／４波長板３７に入射する。

ミラー３９で反射された光ビームは、１／４波長板３７により円偏光状態に変換され、対物レンズ３２により、光ディスク１１の信号記録面上に集光される。このとき、対物レンズ３２に入射する光ビームは、リム強度を大きくされた状態で入射されているので、光ディスク１１の信号記録面上のスポットの大きさを小さく絞った状態で集光することができる。

光ディスク１１に集光された光ビームは、信号記録面１１ａで反射され、対物レンズ３２を透過して、１／４波長板３７によりＳ偏光状態に変換されてミラー３９側に出射される。

１／４波長板３７によりＳ偏光状態とされた光ビームは、ミラー３９により反射され、偏光ビームスプリッタ３３を透過して、シリンダーレンズ４０により、光検出器３４のフォトディテクタ上に集束される。

以上のように、本発明を適用した光ピックアップ１は、液晶光学素子３５の偏光状態調整領域３６により部分的に偏光状態を調整された光ビームを、偏光ビームスプリッタ３３により、その偏光状態に応じた割合で対物レンズ３２側に導くことで、光強度分布を調整してリム強度を制御することができ、光ディスク１１の信号記録面上のスポットの大きさを変化させることができる。

すなわち、本発明を適用した光ピックアップ１は、液晶光学素子３５に設けられる偏光状態調整領域３６が、光軸Ｏａを中心とした円形状に形成され、その径Ｒ_１が、対物レンズ３２の有効径に入射する光ビームが液晶光学素子３５を通過する際の径Ｒ_ｅより小さく形成されたことにより、この液晶光学素子３５を駆動させることで、光強度分布を調整してリム強度を大きくでき、信号記録面上のスポットサイズを小さくできるので、例えば、再生時の読み取り精度を向上させることができる。

尚、光ピックアップ１において、液晶光学素子３５の偏光状態調整領域３６は、円形状に形成され、対物レンズ３２の有効径に入射する光ビームが液晶光学素子を通過する際の径より小さく形成されるように構成したが、これに限られるものではなく、光強度分布を調整することができるような構成であればよく、例えば、その内周及び外周が光軸を中心とした同心円状とされた円環状に形成するように構成してもよい。

次に、他の例の液晶光学素子を用いた、図２に示す光ピックアップ６１について説明する。尚、以下の説明において、上述した光ピックアップ１と共通する部分については、共通の符号を付して詳細な説明は省略する。

本発明を適用した光ピックアップ６１は、図２に示すように、所定の波長の光ビームを出射する光源３１と、この光源３１から出射された光ビームを光ディスク１１の信号記録面上に集光する対物レンズ３２と、光ディスク１１で反射された戻りの光ビームを光源３１から出射された往路の光ビームの光路から分離する偏光ビームスプリッタ３３と、偏光ビームスプリッタ３３で分離された戻りの光ビームを検出する光検出器３４と、光源３１と偏光ビームスプリッタ３３との間に設けられ、通過する光ビームの偏光状態を調整する偏光状態調整領域６６を有する液晶光学素子６５と、偏光ビームスプリッタ３３と対物レンズ３２との間に設けられる１／４波長板３７とを備える。

また、光ピックアップ６１は、光ピックアップ１と同様に、コリメータレンズ３８と、ミラー３９と、シリンダーレンズ４０とを備える。

液晶光学素子６５は、光源３１から出射された光ビームの偏光状態をその領域に応じて部分的に調整する偏光状態調整領域６６を有する。すなわち、この液晶光学素子６５は、図４に示すように、相対向して配置されるガラス基板である第１及び第２の基板５１，５２と、第１及び第２の基板５１，５２の相対向する面に形成され、それぞれ電極パターンを有する第１及び第２の電極７３，５４と、第１及び第２の電極７３，５４の間に配向膜５５，５６を介して挟まれて配向された液晶分子５７とから形成されている。

一方のガラス基板である第１の基板５１に設けられた第１の電極７３は、図７に示すように、この第１の電極７３を複数の領域に分割する電極パターン７３ａを有し、この電極パターン７３ａにより偏光状態調整領域６６が形成される。この偏光状態調整領域６６は、例えば、その内周Ｂ_１及び外周Ｂ_２が光軸Ｏａを中心とした同心円状とされた円環状（リング状）に形成され、境界線となるその外周Ｂ_２の径Ｒ_２が、対物レンズ３２の有効径に入射する光ビームが液晶光学素子３５を通過する際の径Ｒ_ｅと同一の大きさとされ、境界線となるその内周Ｂ_１の径Ｒ_３が、径Ｒ_ｅより小さく形成される。ここで有効径とは、上述のように対物レンズ３２の瞳端部の径を意味するものである。尚、ここでは、外周Ｂ_２の径Ｒ_２が径Ｒ_ｅと同一とされたが、径Ｒ_ｅより大きく形成されるように構成しても良い。

尚、ここでは、他方のガラス基板である第２の基板５２に設けられた第２の電極５４には、特に電極パターンを形成しなかったが、ここに、上述又は後述の他の機能を有する偏光状態調整領域を形成する電極パターン、収差補正用の電極パターン等を形成してもよい。

また、液晶光学素子６５は、偏光状態調整領域６６等の第１及び第２の電極７３，５４に形成された各領域に印加する電位を駆動制御する液晶駆動部５８を有する。液晶駆動部５８は、制御部２７からの信号に基づいて、偏光状態調整領域６６に印加する電位を制御することにより、偏光状態調整領域６６の第１及び第２の電極７３，５４間の電圧を制御することができ、この電圧による電界に従って、液晶分子５７の配向が偏倚され、この偏光状態調整領域６６を通過する光ビームに光路差を変化させ、位相差を発生させることで、通過する光ビームの偏光状態を変化させて、例えば、所定の偏光状態を有する楕円偏光状態又は円偏光状態の光ビームとさせる。

ここで、液晶光学素子６５は、例えばＰ偏光状態で偏光状態調整領域６６に入射された光ビームを、制御部２７からの信号に基づいて制御された電圧に応じた偏光状態の楕円偏光光又は円偏光光として出射させる。尚、液晶光学素子６５は、例えばＰ偏光状態で偏光状態調整領域６６以外の領域に入射された光ビームを、そのままの偏光状態、すなわちＰ偏光の状態で出射させる。

光ピックアップ６１において、上述した液晶光学素子６５及び偏光ビームスプリッタ３３は、液晶光学素子６５を制御すること、すなわち、偏光状態調整領域６６に印加する電位を制御することで、光強度分布を調整してリム強度を制御することができる。また、光ピックアップ１は、リム強度を制御することで、信号記録面上のスポットの大きさを変化することができる。

ここで、光ピックアップ６１において、液晶光学素子６５を制御することで、光強度分布を調整してリム強度を制御することができ、さらに、信号記録面上のスポットの大きさを変化することができることについて説明する。

図８（ａ）及び図８（ｂ）に、それぞれ、液晶光学素子６５の非駆動時及び駆動時の、各状況に応じた対物レンズ３２に入射する光ビームの光強度分布を示す。図８（ａ）及び図８（ｂ）において、横軸は、相対的な径方向の位置を示し、縦軸は、相対的な径方向の位置における相対的な光強度を示すものである。

液晶光学素子６５の非駆動時には、図８（ａ）に示すように、光強度分布における最大強度と瞳端部の光強度との強度差Ｄ_４が小さく、リム強度は、図８（ａ）に示すＬ_４２／Ｌ_４１で表されるように、大きくなる。これは、光源３１の出力による放射角と、コリメータレンズ３８の位置や、対物レンズ３３への開口量によっても異なるが後述する液晶光学素子６５の駆動時と比較するために、図８（ａ）に示す領域を有効径として用いるように設定したとする。

一方、液晶光学素子６５が駆動されると、すなわち、偏光状態調整領域６６に印加する電位を制御すると、図８（ｂ）に示すように、偏光状態調整領域６６の部分を通過した光ビームが対物レンズ３２に入射する部分、すなわち、図８（ｂ）におけるＲ_３０の外側で且つＲ_２０（Ｒ_ｅ０）の内側の部分が所定の割合で、光強度が低下する。

これは、上述したように、偏光状態調整領域６６を通過した光ビームは、楕円偏光状態とされて偏光ビームスプリッタ３３により、その一部しか反射せず、残りの光ビームは、透過されてしまうからである。

すなわち、偏光状態調整領域６６を通過して偏光状態を調整された光ビームは、その偏光状態に応じて、所定の割合の分だけ反射して対物レンズ３２側に導かれるとともに、残りの光ビームが透過されて、後の工程には影響を及ぼさない。

尚、ここで偏光状態調整領域６６を通過した光ビームが対物レンズ３２に入射する部分の内径を表すＲ_３０は、対物レンズ３２の有効径をＲ_ｅ０としたとき、Ｒ_３０＝Ｒ_ｅ０×（Ｒ_３／Ｒ_ｅ）で表される。

図８（ｂ）に示すように、液晶光学素子６５を駆動した時には、光強度分布における最大強度と瞳端部の光強度との強度差Ｄ_５が大きくなり、リム強度を、図８（ｂ）に示すＬ_５２／Ｌ_５１で示されるように、非駆動時の図８（ａ）で示したリム強度（Ｌ_４２／Ｌ_４１）より小さくすることができる。尚、偏光状態調整領域６６に印加する電位を変化させることで、偏光状態調整領域６６を通過する光ビームの偏光状態が変化して、偏光ビームスプリッタ３３を反射される割合が変化するので、結果としてリム強度を制御することができる。

そして、リム強度が小さくされた状態、すなわち、図８（ｂ）に示す光強度分布の状態で対物レンズ３２に入射した光ビームは、液晶光学素子６５を駆動しない状態、すなわち、図８（ａ）に示す光強度分布の状態で対物レンズ３２に入射した光ビームに比べて、スポットサイズが大きくなった状態で光ディスク１１の信号記録面上に集光される。これは、上述のような円環状とされた偏光状態調整領域６６を有する液晶光学素子６５を駆動させることは、光路中に絞りをいれるのと同様の効果を有するからである。

したがって、光ピックアップ６１において、液晶光学素子６５及び偏光ビームスプリッタ３３は、偏光状態調整領域６６に電位を印加することで光強度分布を調整してリム強度を小さくでき、対物レンズ３２により集束される信号記録面上のスポットサイズを大きくすることが可能となる。

以上のように構成された光ピックアップ６１において、光強度分布を調整してリム強度を制御した光ビームを対物レンズ３２に入射させることができるので、信号記録面上のスポットの大きさを所望の大きさにすることができる。

すなわち、光ピックアップ６１は、例えば、液晶光学素子６５を非駆動状態とすることで、付加情報等が形成されていない光ディスクに対して情報信号の記録又は再生を行うとともに、液晶光学素子６５を駆動状態とすることで、信号記録面上のスポットサイズを大きくして、アドレス信号等の付加情報等が形成された光ディスクの付加情報等を適切に読みとることを可能とする。

上述のように構成された光ピックアップ６１における、光源３１から出射された光ビームの光路は、上述の光ピックアップ１における光路と同様である。すなわち、光源３１から出射された光ビームは、液晶光学素子６５、偏光ビームスプリッタ３３、コリメータレンズ３８、ミラー３９、１／４波長板３７を経由して対物レンズ３２により光ディスク１１の信号記録面上に集光される。

このとき、液晶光学素子６５が駆動されている状態について説明すると、偏光状態調整領域６６は、制御部２７からの信号に基づいて、液晶駆動部５８により所定の電位が印加されている状態とされている。光源３１からＰ偏光状態で出射された光ビームは、偏光状態調整領域６６を通過する部分が、偏光状態調整領域６６の第１及び第２の電極７３，５４間の電圧による電界に従って偏倚された液晶分子５７により、偏光状態を変化されて楕円偏光状態とされる。そして、偏光状態調整領域６６以外に領域を通過する光ビームは、そのままの偏光状態、すなわち、Ｐ偏光の状態で出射される。液晶光学素子６５から出射された光ビームは、偏光状態調整領域６６を通過して、その領域に応じて部分的に偏光状態を調整された光ビームが、楕円偏光状態とされているので、その偏光状態に応じた割合でその一部が分離面３３ａで反射され、残りが分離面３３ａで透過される。そして、偏光状態調整領域６６以外の領域を通過した光ビームは、Ｐ偏光状態のままで出射されるので、その全部が分離面３３ａを反射される。

したがって、液晶光学素子６５により、その一部の偏光状態を調整された光ビームは、光強度分布が調整されてリム強度が制御されて、すなわち、リム強度を小さくした状態でコリメータレンズ３８側に出射される。そして、対物レンズ３２に入射する光ビームは、リム強度を小さくされた状態で入射されるので、光ディスク１１の信号記録面上のスポットの大きさを大きくされた状態で集光されている。

また、液晶光学素子６５が駆動されていない状態においても、偏光ビームスプリッタ３３により光ビームの全光量が反射されてコリメータレンズ３８側に導かれることを除いて、同様の光路となる。

光ディスク１１に集光された光ビームは、信号記録面１１ａで反射され、対物レンズ３２、１／４波長板３７、ミラー３９、コリメータレンズ３８、偏光ビームスプリッタ３３を経由して、シリンダーレンズ４０により、光検出器３４のフォトディテクタ上に集束される。

以上のように、本発明を適用した光ピックアップ６１は、液晶光学素子６５の偏光状態調整領域６６により部分的に偏光状態を調整された光ビームを、偏光ビームスプリッタ３３により、その偏光状態に応じた割合で対物レンズ３２側に導くことで、光強度分布が調整されてリム強度を制御することができ、光ディスク１１の信号記録面上のスポットの大きさを変化させることができる。

すなわち、本発明を適用した光ピックアップ６１は、液晶光学素子６５に設けられる偏光状態調整領域６６が、その内周及び外周が光軸Ｏａを中心とした同心円状とされた円環状に形成されたことにより、この液晶光学素子６５を駆動させることで、光強度分布が調整されてリム強度を小さくでき、信号記録面上のスポットサイズを大きくできるので、例えば、アドレス信号等の付加情報が形成された光ディスクのこの付加情報を適切に読みとることを可能とする。また、本発明を適用した光ピックアップ６１は、光強度分布を調整してリム強度を小さくでき、信号記録上のスポットサイズを大きくできるので、例えば、粗悪な光ディスクに対しても情報信号の再生を行うことを可能とする。

尚、光ピックアップ１、６１において、液晶光学素子の偏光状態調整領域３６，６６は、上述した図５及び図７に示すように構成したが、これに限られるものではなく、光強度分布を調整することができるような構成であればよく、例えば、その内周及び外周が光軸を中心とした同心円状とされた円環形状を光軸を中心とした放射状の境界線により４分割された領域の対向する一対の領域に形成するように構成してもよい。

次に、さらに他の例の液晶光学素子を用いた、図２に示す光ピックアップ８１について説明する。尚、以下の説明において、上述した光ピックアップ１と共通する部分については、共通の符号を付して詳細な説明は省略する。

本発明を適用した光ピックアップ８１は、図２に示すように、所定の波長の光ビームを出射する光源３１と、この光源３１から出射された光ビームを光ディスク１１の信号記録面上に集光する対物レンズ３２と、光ディスク１１で反射された戻りの光ビームを光源３１から出射された往路の光ビームの光路から分離する偏光ビームスプリッタ３３と、偏光ビームスプリッタ３３で分離された戻りの光ビームを検出する光検出器３４と、光源３１と偏光ビームスプリッタ３３との間に設けられ、通過する光ビームの偏光状態を調整する偏光状態調整領域８６を有する液晶光学素子８５と、偏光ビームスプリッタ３３と対物レンズ３２との間に設けられる１／４波長板３７とを備える。

また、光ピックアップ８１は、光ピックアップ１と同様に、コリメータレンズ３８と、ミラー３９と、シリンダーレンズ４０とを備える。

液晶光学素子８５は、光源３１から出射された光ビームの偏光状態をその領域に応じて部分的に調整する偏光状態調整領域８６を有する。すなわち、この液晶光学素子８５は、図４に示すように、相対向して配置されるガラス基板である第１及び第２の基板５１，５２と、第１及び第２の基板５１，５２の相対向する面に形成され、それぞれ電極パターンを有する第１及び第２の電極９３，５４と、第１及び第２の電極９３，５４の間に配向膜５５，５６を介して挟まれて配向された液晶分子５７とから形成されている。

一方のガラス基板である第１の基板５１に設けられた第１の電極９３は、図９に示すように、この第１の電極９３を複数の領域に分割する電極パターン９３ａを有し、この電極パターン９３ａにより偏光状態調整領域８６が形成される。この偏光状態調整領域８６は、例えば、その内周Ｃ_１及び外周Ｃ_２が光軸Ｏａを中心とした同心円状とされた円環形状（リング形状）を光軸Ｏａを中心として放射状の境界線Ｃ_３，Ｃ_４，Ｃ_５，Ｃ_６により４分割された領域のラジアル方向Ｒ_ａｄに対向する一対の領域に形成され、境界線となるその外周Ｃ_２の径Ｒ_４が、対物レンズ３２の有効径に入射する光ビームが液晶光学素子３５を通過する際の径Ｒ_ｅと同一の大きさとされ、境界線となるその内周Ｃ_１の径Ｒ_５が、径Ｒ_ｅより小さく形成される。ここで有効径とは、上述のように対物レンズ３２の瞳端部の径を意味するものである。また、境界線Ｃ_３，Ｃ_４，Ｃ_５，Ｃ_６は、径方向に形成され、それぞれの境界線間の間隔が等しく形成される。また、境界線Ｃ_３，Ｃ_４及び境界線Ｃ_５，Ｃ_６は、それぞれ、ラジアル方向Ｒ_ａｄに対して対称な位置に形成されている。尚、ここでは、外周Ｃ_２の径が径Ｒ_ｅと同一とされたが、径Ｒ_ｅより大きく形成されるように構成しても良い。

また、液晶光学素子８５は、偏光状態調整領域８６等の第１及び第２の電極９３，５４に形成された各領域に印加する電位を駆動制御する液晶駆動部５８を有する。液晶駆動部５８は、制御部２７からの信号に基づいて、偏光状態調整領域８６に印加する電位を制御することにより、偏光状態調整領域８６の第１及び第２の電極９３，５４間の電圧を制御することができ、この電圧による電界に従って、液晶分子５７の配向が偏倚され、この偏光状態調整領域８６を通過する光ビームに光路差を変化させ、位相差を発生させることで、通過する光ビームの偏光状態を変化させて、例えば、所定の偏光状態を有する楕円偏光状態又は円偏光状態の光ビームとさせる。

ここで、液晶光学素子８５は、例えばＰ偏光状態で偏光状態調整領域８６に入射された光ビームを、制御部２７からの信号に基づいて制御された電圧に応じた偏光状態の楕円偏光光又は円偏光光として出射させる。尚、液晶光学素子８５は、例えばＰ偏光状態で偏光状態調整領域８６以外の領域に入射された光ビームを、そのままの偏光状態、すなわちＰ偏光の状態で出射させる。

光ピックアップ８１において、上述した液晶光学素子８５及び偏光ビームスプリッタ３３は、液晶光学素子８５を制御すること、すなわち、偏光状態調整領域８６に印加する電位を制御することで、光強度分布を調整してリム強度を制御することができる。また、光ピックアップ１は、リム強度を制御することで、信号記録面上のスポットのラジアル方向Ｒ_ａｄへの大きさを変化して、スポット形状を変化させることができる。

ここで、光ピックアップ８１において、液晶光学素子８５を制御することで、光強度分布を調整してリム強度を制御することができ、さらに、信号記録面上のスポットの大きさを変化することができることについて説明する。

図１０（ａ）乃至図１０（ｃ）に、それぞれ、液晶光学素子８５の非駆動時並びに液晶光学素子８５の駆動時のラジアル方向Ｒ_ａｄ及び液晶光学素子８５の駆動時のタンジェンシャル方向Ｔ_ａｎの、各状況に応じた対物レンズ３２に入射する光ビームの光強度分布を示す。図１０（ａ）乃至図１０（ｃ）において、横軸は、相対的な径方向の位置を示し、縦軸は、相対的な径方向の位置における相対的な光強度を示すものである。

液晶光学素子８５の非駆動時には、図１０（ａ）に示すように、光強度分布における最大強度と瞳端部の光強度との強度差Ｄ_６が小さく、リム強度は、図１０（ａ）に示すＬ_６２／Ｌ_６１で表されるように、大きくなる。これは、光源３１の出力による放射角と、コリメータレンズ３８の位置や、対物レンズ３３への開口量によっても異なるが後述する液晶光学素子８５の駆動時と比較するために、図１０（ａ）に示す領域を有効径として用いるように設定したとする。ここで、非駆動時のリム強度は、ラジアル方向Ｒ_ａｄ及びタンジェンシャル方向Ｔ_ａｎにおいて、共に、図１０（ａ）に示すとおりとなる。

一方、液晶光学素子８５が駆動されると、すなわち、偏光状態調整領域８６に印加する電位を制御すると、図１０（ｂ）に示すように、偏光状態調整領域８６の部分を通過した光ビームが対物レンズ３２に入射する部分、すなわち、ラジアル方向Ｒ_ａｄの図１０（ｂ）におけるＲ_５０の外側で且つＲ_４０（Ｒ_ｅ０）の内側の部分が所定の割合で、光強度が低下する。

これは、上述したように、偏光状態調整領域８６を通過した光ビームは、楕円偏光状態とされて偏光ビームスプリッタ３３により、その一部しか反射せず、残りの光ビームは、透過されてしまうからである。

すなわち、偏光状態調整領域８６を通過して偏光状態を調整された光ビームは、その偏光状態に応じて、所定の割合の分だけ反射して対物レンズ３２側に導かれるとともに、残りの光ビームが透過されて、後の工程には影響を及ぼさない。

尚、ここで偏光状態調整領域８６を通過した光ビームが対物レンズ３２に入射する部分の内径を表すＲ_５０は、対物レンズ３２の有効径をＲ_ｅ０としたとき、Ｒ_５０＝Ｒ_ｅ０×（Ｒ_５／Ｒ_ｅ）で表される。

図１０（ｂ）に示すように、液晶光学素子８５を駆動した時には、ラジアル方向Ｒ_ａｄの光強度分布における最大強度と瞳端部の光強度との強度差Ｄ_７が大きくなり、ラジアル方向Ｒ_ａｄのリム強度を、図１０（ｂ）に示すＬ_７２／Ｌ_７１で示されるように、非駆動時の図１０（ａ）で示したリム強度（Ｌ_６２／Ｌ_６１）より小さくすることができる。また、液晶光学素子８５を駆動した時には、ラジアル方向Ｒ_ａｄのリム強度（Ｌ_７２／Ｌ_７１）は、後述する図１０（ｃ）に示すタンジェンシャル方向Ｔ_ａｎのリム強度（Ｌ_８２／Ｌ_８１）より小さくすることができる。尚、偏光状態調整領域８６に印加する電位を変化させることで、偏光状態調整領域８６を通過する光ビームの偏光状態が変化して、偏光ビームスプリッタ３３を反射される割合が変化するので、結果としてラジアル方向Ｒ_ａｄのリム強度を制御することができる。

これに対し、液晶光学素子８５が駆動された状態のタンジェンシャル方向Ｔ_ａｎの光強度は、図１０（ｃ）に示すような分布となり、すなわち、タンジェンシャル方向Ｔ_ａｎの光強度分布における最大強度と瞳端部の光強度との強度差Ｄ_８が上述の図１０（ａ）で示す強度差Ｄ_６と同様に小さく、リム強度（Ｌ_８２／Ｌ_８１）は、非駆動時の図１０（ａ）で示したリム強度（Ｌ_６２／Ｌ_６１）と等しくなる。

そして、ラジアル方向Ｒ_ａｄのリム強度が小さくされた状態、すなわち、図１０（ｂ）に示す光強度分布の状態で対物レンズ３２に入射した光ビームは、液晶光学素子８５を駆動しない状態、すなわち、図１０（ａ）に示す光強度分布の状態で対物レンズ３２に入射した光ビームに比べて、ラジアル方向Ｒ_ａｄのスポットサイズが大きくなった状態、換言すると、スポット形状が変化された状態で光ディスク１１の信号記録面上に集光される。これは、上述のような円環形状とされた偏光状態調整領域６６を有する液晶光学素子８５を駆動させることは、光路中に絞りをいれるのと同様の効果を有するからである。

したがって、光ピックアップ８１において、液晶光学素子８５及び偏光ビームスプリッタ３３は、偏光状態調整領域８６に電位を印加することで光強度分布を調整して所定の方向であるラジアル方向Ｒ_ａｄのリム強度のみを小さくでき、対物レンズ３２により集束される信号記録面上のラジアル方向Ｒ_ａｄのスポットサイズを大きくすることで、スポット形状を変化させることが可能となる。

以上のように、構成された光ピックアップ８１において、所定の方向の光強度分布を調整してリム強度を制御した光ビームを対物レンズ３２に入射させることができるので、信号記録面上のスポットを一方向にのみ大きくすることができる。

すなわち、光ピックアップ８１は、例えば、液晶光学素子８５を非駆動状態とすることで、付加情報等が形成されていない光ディスク等に対して情報信号の記録又は再生を行うとともに、液晶光学素子８５を駆動状態とすることで、信号記録面上のスポットをラジアル方向Ｒ_ａｄに拡大して、スポット形状を調整することで、アドレス信号等の付加情報等が形成された光ディスクの付加情報等を適切に読みとることを可能とする。

上述のように構成された光ピックアップ８１における、光源３１から出射された光ビームの光路は、上述の光ピックアップ１，６１における光路と同様である。

すなわち、光源３１から出射された光ビームは、液晶光学素子８５、偏光ビームスプリッタ３３、コリメータレンズ３８、ミラー３９、１／４波長板３７を経由して対物レンズ３２により光ディスク１１の信号記録面上に集光される。

このとき、液晶光学素子８５が駆動されている状態について説明すると、偏光状態調整領域８６は、制御部２７からの信号に基づいて、液晶駆動部５８により所定の電位が印加されている状態とされている。光源３１からＰ偏光状態で出射された光ビームの偏光状態調整領域８６を通過する部分は、偏光状態調整領域８６の第１及び第２の電極９３，５４間の電圧による電界に従って偏倚された液晶分子５７により、偏光状態を変化されて楕円偏光状態とされる。そして、偏光状態調整領域８６以外の領域を通過する光ビームは、そのままの偏光状態、すなわち、Ｐ偏光の状態で出射される。液晶光学素子８５から出射された光ビームは、偏光状態調整領域８６を通過して、その領域に応じて部分的に偏光状態を調整された光ビームが、楕円偏光状態とされているので、その偏光状態に応じた割合でその一部が分離面３３ａで反射され、残りが分離面３３ａで透過される。そして、偏光状態調整領域８６以外の領域を通過した光ビームは、Ｐ偏光状態のままで出射されるので、その全部が分離面３３ａを反射される。

したがって、液晶光学素子８５により、その一部の偏光状態を調整された光ビームは、光強度分布が調整されてリム強度が制御されて、すなわち、ラジアル方向Ｒ_ａｄのリム強度を小さくした状態でコリメータレンズ３８側に出射される。そして、対物レンズ３２に入射する光ビームは、ラジアル方向Ｒ_ａｄのリム強度を小さくされた状態で入射されるので、光ディスク１１の信号記録面上のラジアル方向Ｒ_ａｄのスポットの大きさを大きくされた状態、すなわち、スポット形状が変化された状態で集光されている。

また、液晶光学素子８５が駆動されていない状態においても、偏光ビームスプリッタ３３により光ビームの全光量が反射されてコリメータレンズ３８側に導かれることを除いて、同様の光路となる。

以上のように、本発明を適用した光ピックアップ８１は、液晶光学素子８５の偏光状態調整領域８６により部分的に偏光状態を調整された光ビームを、偏光ビームスプリッタ３３により、その偏光状態に応じた割合で対物レンズ３２側に導くことで、光強度分布を調整してリム強度を制御することができ、光ディスク１１の信号記録面上のスポットの所定の一方向であるラジアル方向Ｒ_ａｄの大きさを変化させることで、スポット形状を変化させて調整することができる。

すなわち、本発明を適用した光ピックアップ８１は、液晶光学素子８５に設けられる偏光状態調整領域８６が、その内周及び外周が光軸Ｏａを中心とした同心円状とされた円環形状を光軸を中心として放射状の境界線により４分割された領域の対向する一対の領域に形成されたことにより、この液晶光学素子８５を駆動させることで、光強度分布を調整して所定の一方向であるラジアル方向Ｒ_ａｄのリム強度を小さくでき、信号記録面上のスポットサイズを大きくできるので、例えば、ラジアル方向Ｒ_ａｄに付加情報等が形成された光ディスク、すなわち、ピットパターンの幅を変化させて付加情報が記録された光ディスクのこの付加情報を適切に読みとることを可能とする。また、本発明を適用した光ピックアップ８１は、光強度分布を調整して所定の一方向であるラジアル方向Ｒ_ａｄのリム強度を小さくでき、信号記録面上のスポットサイズを大きくできるので、例えば、粗悪な光ディスクに対しても情報信号の再生を行うことを可能とする。

尚、上述の光ピックアップ８１では、偏光状態調整領域８６を図９に示すように、円環形状を光軸を中心として放射状の境界線により４分割された領域のラジアル方向Ｒ_ａｄに対向する一対の領域に形成されるように構成したが、これに限られるものではなく、タンジェンシャル方向Ｔ_ａｎに対向する一対の領域に形成してもよく、また、ラジアル方向Ｒ_ａｄ及びタンジェンシャル方向Ｔ_ａｎの間の所定の一方向に対向するように４分割して、その一対の領域に形成してもよい。かかる偏光状態調整領域を有する光ピックアップは、任意の方向にスポットサイズを大きくすることができる。

尚、上述の光ピックアップ１，６１，８１において、いずれも第１の電極５３，７３，９３に、電極パターンを形成して偏光状態調整領域３６，６６，８６を形成し、第２の電極５４には、電極パターンを形成しないように構成したが、液晶光学素子の第１の面である第１の電極に、第１の偏光状態調整領域を形成し、第２の面である第２の電極に、第１の偏光状態調整領域と異なる第２の偏光状態調整領域を形成するように構成しても良い。例えば、第１の電極に、偏光状態調整領域３６を設け、第２の電極に、偏光状態調整領域６６を設け、装着された光ディスクの種類に応じて、選択的に偏光状態調整領域を駆動せきるように構成し、偏光状態調整領域３６を駆動することで光強度分布を調整してリム強度を大きくして信号記録面上のスポットサイズを小さくして、例えば、再生時の読み取り精度を高め、また、偏光状態調整領域６６を駆動することで光強度分布を調整してリム強度を小さくして信号記録面上のスポットサイズを大きくして、例えば、付加情報が形成された光ディスクの付加情報を適切に読みとるという複数の機能、効果を有することが可能となる。

また、上述の光ピックアップ１，６１，８１において、光源３１からＰ偏光状態とされた光ビームを出射させ、偏光ビームスプリッタ３３の分離面３３ａでＰ偏光状態とされた光ビームを反射させ、Ｓ偏光状態とされた光ビームを透過させるように構成したが、これに限られるものではなく、光源３１からＳ偏光状態とされた光ビームを出射させ、分離面３３ａでＳ偏光状態とされた光ビームを反射させ、Ｐ偏光状態とされた光ビームを透過させるように構成しても良い。

次に、上述の光ピックアップ１を用いた光ディスク装置１０により、光ディスク１１へ記録データを記録するときの記録・再生動作について説明する。尚、光ディスク装置１０において光ピックアップ６１，８１を用いた場合も同様であるので、詳細な説明は省略する。まず、光ディスク１１へ記録データを記録するときの記録動作について説明する。

操作部２５を構成する記録釦２５ｂがユーザにより操作されて入力端子１８より記録データが入力されると、この記録データは、エラー訂正符号化回路１９で光ディスク１１の種類に応じたエラー訂正符号化処理がされ、次いで、変調回路２０で光ディスク１１の種類に応じた変調処理がされ、次いで、記録処理回路２１で記録処理がされた後、光ピックアップ１に入力される。すると、光ピックアップ１は、光ディスク１１の種類に応じて半導体レーザより所定の波長の光ビームを照射し、光ディスク１１の記録層に照射すると共に、光ディスク１１の反射層で反射された戻りの光ビームを光検出器で検出し、これを光電変換しＲＦアンプ１５に出力する。ＲＦアンプ１５は、フォーカシングエラー信号、トラッキングエラー信号、ＲＦ信号を生成する。サーボ回路１６は、ＲＦアンプ１５から入力されたフォーカシングエラー信号やトラッキングエラー信号に基づいてフォーカシングサーボ信号やトラッキングサーボ信号を生成し、これらの信号を光ピックアップ１の対物レンズ駆動機構の駆動回路に出力する。これにより、対物レンズ駆動機構に保持された対物レンズは、フォーカシングサーボ信号やトラッキングサーボ信号に基づいて、対物レンズの光軸と平行なフォーカシング方向及び対物レンズの光軸に直交するトラッキング方向に駆動変位される。更に、モータ制御回路１３は、アドレス用のピットより生成したクロックが水晶発振器からの基準クロックと同期するように回転サーボ信号を生成し、これに基づき、スピンドルモータ１２を駆動し、光ディスク１１をＣＬＶで回転する。更に、サブコード抽出回路１７は、ＲＦ信号からピットパターン等からリードインエリアのアドレスデータを抽出し、制御回路２７に出力する。光ピックアップ１は、制御回路２７の制御に基づいて、記録処理回路２１で記録処理されたデータを記録するため、この抽出されたアドレスデータに基づいて所定のアドレスにアクセスし、半導体レーザを記録レベルで駆動し、光ビームを光ディスク１１の記録層に照射しデータの記録を行う。光ピックアップ１は、記録データを記録するに従って、順次スレッドモータ２８によって送り操作され、光ディスク１１の内外周に亘って記録データを記録する。

次に、光ディスク１１に記録されている記録データを再生するときの動作について説明する。

操作部２５を構成する再生釦２５ｃがユーザにより操作されると、光ピックアップ１は、記録動作のときと同様に、光ディスク１１の種類に応じて半導体レーザより所定の波長の光ビームを光ディスク１１の記録層に照射すると共に、光ディスク１１の反射層で反射された戻りの光ビームを光検出器で検出し、これを光電変換しＲＦアンプ１５に出力する。ＲＦアンプ１５は、フォーカシングエラー信号、トラッキングエラー信号、ＲＦ信号を生成する。サーボ回路１６は、ＲＦアンプ１５から入力されたフォーカシングエラー信号やトラッキングエラー信号に基づいてフォーカシングサーボ信号やトラッキングサーボ信号を生成し、これらの信号に基づいて対物レンズのフォーカシング制御やトラッキング制御を行う。更に、モータ制御回路１３は、同期信号より生成したクロックが水晶発振器からの基準クロックと同期するように回転サーボ信号を生成し、これに基づき、スピンドルモータ１２を駆動し、光ディスク１１をＣＬＶで回転する。更に、サブコード抽出回路１７は、ＲＦ信号からサブコードデータを抽出し、抽出したサブコードデータを制御回路２７に出力する。光ピックアップ１は、所定のデータを読み出すため、この抽出されたサブコードデータに含まれるアドレスデータに基づいて所定のアドレスにアクセスし、半導体レーザを再生レベルで駆動し、光ビームを光ディスク１１の記録層に照射し反射層で反射された戻りの光ビームを検出することによって光ディスク１１に記録されている記録データの読み出しを行う。光ピックアップ１は、記録データを読み出すに従って、順次スレッドモータ２８によって送り操作され、光ディスク１１の内外周に亘って記録されている記録データの読み出しを行う。

ＲＦアンプ１５で生成されたＲＦ信号は、復調回路２２で記録時の変調方式に応じて復調処理がされ、次いで、エラー訂正復号化回路２１でエラー訂正復号処理がされ、出力端子２４より出力される。この後、出力端子２４より出力されたデータは、そのままディジタル出力されるか又は例えばＤ／Ａコンバータによりディジタル信号からアナログ信号に変換され、スピーカ、モニタ等に出力される。

本発明を適用した光ディスク装置１０は、液晶光学素子３５，６５，８５を駆動して、偏光状態調整領域３６，６６，８６により部分的に偏光状態を調整された光ビームを、偏光ビームスプリッタにより、その偏光状態に応じた割合で対物レンズ側に導くことで、光強度分布を調整して、リム強度を制御することができ、光ディスク１１の信号記録面上のスポットの大きさ及び形状を変化させることができ、記録及び／又は再生特性を向上させることができ、また、付加情報が形成された光ディスクのこの付加情報を適切に読みとることができる。

本発明を適用した光ピックアップ１，６１，８１は、記録及び再生を行う光ディスク装置に用いられたが、記録のみ行う光ディスク装置又は再生のみ行う光ディスク装置に適用されてもよい。また、本発明は、上述したディスクフォーマット以外に対しても適用可能である。

本発明を適用した光ディスクの構成を示すブロック回路図である。本発明を適用した光ピックアップの光学系の例を示す光路図である。光ピックアップを構成する光源の出力と出射される光ビームの放射角の関係を示す図であり、（ａ）は、記録時の放射角を示す側面図であり、（ｂ）は、再生時の放射角を示す側面図である。本発明を適用した光ピックアップを構成する液晶光学素子の構成を示す断面図である。本発明を適用した光ピックアップを構成する液晶光学素子の偏光状態調整領域を示す平面図である。本発明を適用した光ピックアップの各状況の光強度分布を示すものであり、（ａ）は、記録時の光強度分布を示す図であり、（ｂ）は、再生時の光強度分布を示す図であり、（ｃ）は、再生時に液晶光学素子を駆動したときの光強度分布を示す図である。本発明を適用した光ピックアップを構成する液晶光学素子の他の例の偏光状態調整領域を示す平面図である。他の例の液晶光学素子を用いた光ピックアップの各状況の光強度分布を示すものであり、（ａ）は、液晶光学素子を駆動しないときの光強度分布を示す図であり、（ｂ）は、液晶光学素子を駆動したときの光強度分布を示す図である。本発明を適用した光ピックアップを構成する液晶光学素子のさらに他の例の偏光状態調整領域を示す平面図である。さらに他の例の液晶光学素子を用いた光ピックアップの各状況の光強度分布を示すものであり、（ａ）は、液晶光学素子を駆動しないときの光強度分布を示す図であり、（ｂ）は、液晶光学素子を駆動したときのラジアル方向の光強度分布を示す図であり、（ｃ）は、液晶光学素子を駆動したときのタンジェンシャル方向の光強度分布を示す図である。

符号の説明

１光ピックアップ、１０光ディスク装置、１１光ディスク、１２スピンドルモータ、２７制御部、２９ディスク種類判別部、３１光源、３２対物レンズ、３３偏光ビームスプリッタ、３４光検出器、３５液晶光学素子、３６偏光状態調整領域、３７１／４波長板、３８コリメータレンズ、３９ミラー、４０シリンダーレンズ、５１第１の基板、５２第２の基板、５３第１の電極、５４第２の電極、５５，５６配向膜、５７液晶分子、５８液晶駆動部

Claims

所定の波長の光ビームを出射する光源と、
上記光源から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面上に集光する対物レンズと、
上記光ディスクで反射された戻りの光ビームを上記光源から出射された光ビームの光路から分離する偏光ビームスプリッタと、
上記偏光ビームスプリッタで分離された上記戻りの光ビームを検出する光検出器と、
上記光源と上記偏光ビームスプリッタとの間に設けられ、通過する光ビームの偏光状態を調整する偏光状態調整領域を有する液晶光学素子と、
上記偏光ビームスプリッタと上記対物レンズとの間に設けられる１／４波長板とを備え、
上記偏光ビームスプリッタは、上記液晶光学素子の上記偏光状態調整領域により部分的に偏光状態を調整された光ビームを、その偏光状態に応じた割合で上記対物レンズ側に導くことで、光強度分布を変化させ、
上記液晶光学素子及び上記偏光ビームスプリッタは、該光強度分布の変化によってリム強度を制御して上記対物レンズにより光ディスクの信号記録面上に集光されるスポットを調整し、
上記偏光状態調整領域は、その内周及び外周が光軸を中心とした同心円状とされた円環形状を光軸を中心として放射状の境界線により４分割された領域の対向する一対の領域に形成され、上記外周の径は、上記対物レンズの有効径に入射する光ビームが上記液晶光学素子を通過する際の径と同一又はこの径より大きい光ピックアップ。
光ディスクに対して情報を記録及び／又は再生する光ピックアップと、上記光ディスクを回転するディスク回転駆動手段とを備え、
上記光ピックアップは、所定の波長の光ビームを出射する光源と、
上記光源から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面上に集光する対物レンズと、
上記光ディスクで反射された戻りの光ビームを上記光源から出射された光ビームの光路から分離する偏光ビームスプリッタと、
上記偏光ビームスプリッタで分離された上記戻りの光ビームを検出する光検出器と、
上記光源と上記偏光ビームスプリッタとの間に設けられ、通過する光ビームの偏光状態を調整する偏光状態調整領域を有する液晶光学素子と、
上記偏光ビームスプリッタと上記対物レンズとの間に設けられる１／４波長板とを備え、
上記偏光ビームスプリッタは、上記液晶光学素子の上記偏光状態調整領域により部分的に偏光状態を調整された光ビームを、その偏光状態に応じた割合で上記対物レンズ側に導くことで、光強度分布を変化させ、
上記液晶光学素子及び上記偏光ビームスプリッタは、該光強度分布の変化によってリム強度を制御して上記対物レンズにより光ディスクの信号記録面上に集光されるスポットを調整し、
上記偏光状態調整領域は、その内周及び外周が光軸を中心とした同心円状とされた円環形状を光軸を中心として放射状の境界線により４分割された領域の対向する一対の領域に形成され、上記外周の径は、上記対物レンズの有効径に入射する光ビームが上記液晶光学素子を通過する際の径と同一又はこの径より大きい光ディスク装置。