JP4419797B2

JP4419797B2 - 光ピックアップ装置

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Publication number: JP4419797B2
Application number: JP2004311061A
Authority: JP
Inventors: 高志小林
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2004-10-26
Filing date: 2004-10-26
Publication date: 2010-02-24
Anticipated expiration: 2024-10-26
Also published as: JP2006127575A

Description

本発明は、記録媒体に対する記録および／または再生を行う記録再生装置を構成するのに好適な光ピックアップ装置に関する。

光記録媒体や光磁気記録媒体などの記録媒体は、高いデータアクセス速度を有する大容量記録媒体として重要視されている。
近年、記録媒体及び受発光素子の技術向上により、従来用いられてきた例えばディスク状の記録媒体であるＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などに加え、ＢＤ（Blu-ray Disc）などの高密度記録媒体が実用化されるに至った。また、各記録媒体について、再生専用型、追記型、書き換え可能型などの媒体も提案され、広く普及している。

記録媒体の記録再生装置においては、記録媒体に向けて照射される光によって、記録時には記録媒体３に情報が記録され、再生時には記録媒体で光が変調例えば反射され、生じた変調光がフォトダイオードなどの受光部で検出されることにより、記録媒体への情報の記録や、記録媒体からの情報の再生がなされる。これらの記録再生は、記録再生装置を構成する光ピックアップ装置によってなされる。

図８は、従来の、互いに異なる波長の２種類のレーザ光によるピックアップ装置の構成を示す概略構成図である。
従来の光ピックアップ装置１０１は、互いに異なる波長の２種類のレーザ光を出力する光源部１０２と、この光源部１０２からの出射光によって情報の記録および／または再生がなされる例えばディスク状の記録媒体１０３と、出射光の記録媒体１０３上での変調によって生じる変調光を検出する受光部１０４と、複数の光学素子が貼り合わされて構成される合成プリズム１０５を有する。

また、光ピックアップ装置１０１は、光源部１０２からの出射光と、受光部１０４に至る変調光の光路を規定するための合成プリズム１０５と、コリメータレンズ１０６と、１／４波長板１０７と、対物レンズ１０８と、シリンドリカルレンズ１０９とを有する。
合成プリズム１０５は、硝材よりなる第１〜第３の光学素子１５１〜１５３を有し、第１及び第２の光学素子１５１及び１５２の界面には、図示しないが、偏光ビームスプリッタ（Polarized Beam Splitter；ＰＢＳ）膜が塗布形成される。

発光部１０２から出射された出射光は、最終的に得る変調光との光路の分離がなされる合成プリズム１０５、コリメータレンズ１０６、１／４波長板１０７を経て、対物レンズ１０８によって記録媒体１０３上に集光される。再生時には、更にこの集光された出射光は記録媒体１０３の表面で変調例えば反射され、生じた変調光が、対物レンズ１０８、１／４波長板１０７、コリメータレンズ１０６を経て合成プリズム１０５に至る。

ここで、変調光は、１／４波長板１０７によって偏光面に対する変化がなされていることから、先に透過した出射光とは異なり、合成プリズム１０５を構成する第１の光学素子１５１と第２の光学素子１５２との界面に塗布形成されたＰＢＳ膜で反射され、第２の光学素子１５２と第３の光学素子１５３との界面で更に反射されて、シリンドリカルレンズ１０９で非点収差の補正をなされて受光部１０４に至る。

図９ＡとＢ、及びＣは、この従来の光ピックアップ装置１０１を構成する光源部１０２の構成を示す概略側面図と、この各発光点からの出射光に基いて、記録媒体１０３上で生成される変調光が受光部１０４の端面で形成する光スポットの状態を示す模式図である。光源部１０２は、図９Ａにそれぞれａとｂで示す２つの発光点を有することから、図８に示したように、各発光点からの出射光の光路（ａ、ｂで示す）が互いにずれて形成される。

したがって、従来の光ピックアップ装置では、これらの出射光から生成される変調光についても、一方の変調光が、図９Ｂに示すように、受光部１０４の端面の所定の位置に光スポットａ３´を形成する構成とした場合、他方の変調光は、図９Ｃにスポットｂ３´として示すように、受光部１０４の端面において、所定の位置から例えば５μｍずれてしまう。
このような位置ずれは、受光部に至る変調光に基づく各種情報信号、例えば非点収差法によるフォーカスエラー信号やＤＰＤ（Double Push Pull）法によるトラッキングエラー信号の検出において、正確な情報取得に支障をきたすことから問題となる。

これに対し、出射光や変調光の光路上にホログラフィック光学素子（Holographic Optical Element；ＨＯＥ）を配置するとか、合成プリズムを構成する複数の光学素子の界面と光路との角度を選定するなどの手法によって、各変調光の光軸補正と、補正による受光部端面での光スポット位置ずれの補正を図った光ピックアップ装置が提案されている（例えば特許文献１及び２参照）。
特開2000-311375号公報特開2003-224323号公報

しかし、ＨＯＥ等の配置による場合、部品点数の増加や、これに伴うコストの増大化のみならず、上述の変調光が受光部の端面に至るまでに多数回の反射によって光量のロスが生じるなどの問題が生じる。
また、光源部を、より多く例えば３つ以上の発光点を有する構成とした場合には、装置の更なる大型化や、そのためのコストの発生は避けられない。

本発明は、光ピックアップ装置における上述の諸問題の解決を図るものである。

本発明による光ピックアップ装置は、少なくとも２つ以上のレーザ光を記録媒体に照射する光源部と、上記記録媒体で変調された光が検出される受光部と、複数の光学素子から成り、上記記録媒体に向かう出射光と、上記記録媒体から変調される変調光の光路とを分離規定する合成プリズムとを有し、上記合成プリズムを形成する複数の光学素子のうち、少なくとも１つの光学素子の屈折率の分散特性が、他の光学素子の屈折率の分散特性と異なる構成とされたことを特徴とする。

また、本発明は、上記光ピックアップ装置において、上記少なくとも２つ以上の光の波長が、互いに異なることを特徴とする。
また、本発明は、上記光ピックアップ装置において、上記少なくとも２つ以上のレーザ光が、上記光源部の互いに異なる発光点から出射されることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
また、本発明は、上記光ピックアップ装置において、上記合成プリズムによって、上記出射光の光路と上記変調光の光路とが分離規定されることを特徴とする。
また、本発明は、上記光ピックアップ装置において、上記記録媒体の媒体面に対して水平方向及び垂直方向の移動が可能とされた対物レンズを有し、上記出射光の光路と上記変調光の光路の少なくとも一方が、上記対物レンズを通じて形成されることを特徴とする。
また、本発明は、上記光ピックアップ装置において、上記合成プリズムを形成する複数の光学素子の少なくとも２つ以上が一体とされたことを特徴とする。
また、本発明は、上記光ピックアップ装置において、少なくとも、上記光源部と、上記受光部とが、共通の基板上に載置固定されたことを特徴とする。
また、本発明は、上記光ピックアップ装置において、上記記録媒体がディスク状の記録媒体とされたことを特徴とする。

本発明による光ピックアップ装置によれば、記録媒体の配置部に向かう２つ以上の出射光と、記録媒体から変調される変調光との、少なくともいずれか一方の光路が、複数の光学素子から成る合成プリズムによって規定され、この合成プリズムを形成する複数の光学素子のうち、少なくとも１つの光学素子の屈折率の分散特性が、他の光学素子の屈折率の分散特性と異なる構成としたことから、合成プリズムに入射する光に対する、合成プリズムを構成する各光学素子間の屈折率差が、入射光の波長ごとに変化することになる。したがって、所望の変調光光路の制御を行うことができる。

また、本発明によれば、互いに波長が異なる２つ以上の光が、発光部の、互いに異なる発光点から出射される場合にも、少なくとも１つの屈折率分散特性が他と異なる複数の光学素子の組合せによって変調光の光路を選定することができることから、上述の出射光の発光点の相対位置による光路すなわち光軸のズレを補正することができ、したがって、上述の各種情報信号、例えば非点収差法によるフォーカスエラー信号やＤＰＤ（Double Push Pull）法によるトラッキングエラー信号の検出精度の向上が図られる。

更に、本発明によれば、少なくとも１つの光学素子の屈折率の分散特性が、他の光学素子の屈折率の分散特性と異なる構成とされた合成プリズムを、少なくとも２つ以上の光学素子が一体として形成することができることから、ＨＯＥ等の配置による場合に比して部品点数の低減及び装置の小型化が図られ、更に光源部を、より多く例えば３つ以上の発光点を有する構成とした場合にも、所望の変調光光路の形成が簡略化されるなど、本発明構成によれば、重要かつ多くの効果をもたらすことができるものである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を説明するが、本発明は、この実施の形態例に限られるものでない。

図１は、本発明による光ピックアップ装置の一例の構成を示す概略構成図である。
この実施の形態例において、本発明による光ピックアップ装置１は、互いに異なる波長の２つのレーザ光を出力する光源部２と、この光源部２からの出射光によって情報の記録および／または再生がなされる例えばディスク状の記録媒体３と、出射光の記録媒体３上での変調によって生じる変調光を検出する受光部４と、複数の光学素子が貼り合わされて構成される合成プリズム５とを有する。
また、少なくとも光源部２と受光部４は、共通の基板１０上に載置固定された構成とすることができる。

光ピックアップ装置１は、光源部２からの出射光と、受光部４に至る変調光の光路を規定するための合成プリズム５と、コリメータレンズ６と、１／４波長板７と、対物レンズ８と、シリンドリカルレンズ９とを有する。
合成プリズム５は、硝材よりなる第１〜第３の光学素子５１〜５３を有し、第１及び第２の光学素子５１及び５２の界面には、図示しないが、偏光ビームスプリッタ（Polarized Beam Splitter；ＰＢＳ）膜が塗布形成され、第２の光学素子５２と第３の光学素子５３の間には低反射（Anti Reflect；ＡＲ）膜が配置される。

発光部２から出射された出射光は、最終的に得る変調光との光路の分離がなされる合成プリズム５、コリメータレンズ６、１／４波長板７を経て、対物レンズ８によって記録媒体３上に集光される。集光された出射光は、記録時には記録媒体３に情報を記録し、再生時には記録媒体で変調例えば反射され、生じた変調光は、対物レンズ８、１／４波長板７、コリメータレンズ６を経て合成プリズム５に至り、その後シリンドリカルレンズ９で非点収差の補正をなされて受光部４に至る。

ここで、合成プリズムを形成する複数の光学素子５１〜５４のうち、少なくとも１つの光学素子の屈折率の分散特性が、後述するように、他の光学素子の屈折率の分散特性と異なる構成とされる。この実施の形態例においては、例えば、第３の光学素子５３の屈折率の分散特性を他の例えば第２の光学素子５２の屈折率の分散特性と異なる構成とされることにより、光源部２の互いに異なる発光点からの２つの出射光光路ａ１及びｂ１に対応する変調光光路ａ２及びｂ２が、合成プリズム５の通過後に、受光部４の同一の所定位置に光スポットを形成する変調光光路ａ３及びｂ３として規定されるものである。

なお、本発明による光ピックアップ装置において、屈折率の分散特性の相違によって変調光光路の規定を行う場合にも、合成プリズム５を通過して記録媒体配置部３に向かう出射光の光路は従来と同様に形成されることから、コリメータレンズ６、１／４波長板７、対物レンズ８については、従来同様のピックアップ装置におけると同様のものを用いることができる。また、シリンドリカルレンズ９についても、従来と同じものを用いることができるように、合成プリズム５の構成を選定することができ、コストの低減を図ることが可能とされる。

本発明による光ピックアップ装置１を構成する合成プリズム５の、第１の実施の形態例を説明する。
図２Ａ及び図２Ｂは、この第１の実施の形態例における合成プリズム５の構成を示す概略構成図である。この実施の形態例において、合成プリズム５を形成する複数の光学素子５１〜５４のうち、第３の光学素子５３の屈折率の分散特性を、他の例えば第２の光学素子５２の屈折率の分散特性と異なる構成とすることにより、記録媒体配置部３側から合成プリズム５に入射する変調光光路ａ２及びｂ２が、第２の光学素子５２と第３の光学素子５３との界面において、両光学素子５２及び５３を、屈折率の分散特性が同じ材料で構成した場合とは異なる角度で屈折をなされることから、図２Ａに示すように、合成プリズム５の通過後には、受光部４の同一の所定位置に光スポットを形成する変調光光路ａ３及びｂ３として規定されるものである。

また、図２Ａ中、ａ１で示される光路に対応する光の波長が、ｂ１で示される光路に対応する光の波長に比して大きい場合、第２の光学素子５２に比して屈折率分散の小さい材料によって第３の光学素子５３を構成することによって所望の光軸補正を行うことが可能とされるが、図２Ｂに示すように、２つの出射光の光路を入れ替えて、第３の光学素子５３における屈折率分散を第２の光学素子５２における屈折率分散に比して大とすることによっても、所望の光軸補正を行うことが可能とされる。

なお、本発明による光ピックアップ装置１においては、光源部２の互いに異なる発光点からの２つのレーザ光による出射光光路ａ１及びｂ１の相対位置を、図２Ｂに示すように互いに入れ替えることも可能である。
すなわち本発明によれば、例えば光源部からの２つのレーザ光の波長が互いに異なる場合に、各出射光光路ａ１及びｂ１の相対位置が入れ替えられても、例えば第２及び第３の光学素子５２及び５３を構成する硝材または樹脂を選定することによって、受光部４の同一の所定位置に光スポットを形成する変調光光路ａ３及びｂ３が規定されるものである。

合成プリズム５を構成する各光学素子の、屈折率の分散特性について、図３Ａ及び図３Ｂを参照して説明する。
図３Ａ及び図３Ｂは、複数の光学素子における屈折率の分散特性の説明に供する模式図と、その屈折率の分散特性が異なる光学素子群の説明に供する分布図である。

図３Ａに示すように、合成プリズムを形成する光学素子の屈折率は入射する光の波長に応じて連続的に変化するが、その変化の傾向すなわち分散特性は、光学素子を構成する硝材や樹脂ごとに大きく異なる。したがって、図３Ａ中ｘで示す第１の硝材と、図３Ａ中ｙで示す第２の硝材との間の屈折率差は、入射する光の波長がλ_１の場合にはΔｎ_１、入射する光の波長がλ_２の場合にはΔｎ_２となることから、各硝材の屈折率の分散特性が異なる場合には、入射する波長ごとに異なる屈折率差が生じることになる。

したがって、本発明による光ピックアップ装置においては、合成プリズムを形成する複数の光学素子の少なくとも１つが、他の光学素子とは異なる分散特性を有する構成とされたことによって、上述の変調光の光路を規定することが可能とされるものである。

また、各光学素子を構成する硝材や樹脂は、図３Ｂに示すように、横軸にアッベ数ν_d、縦軸に所謂ｄ線（λ≒587nm）に対する屈折率ｎ_ｄをとったチャートで分類される。なおこの実施の形態例ではSchott社の商品名を参照して図示しているが、硝材や樹脂などの名称は、これらの光学材料を製造する会社によって異なるものであり、他の例えばオハラ社やＨＯＹＡ社などの商品を含め、種々の光学材料を選定して光学素子を構成することができる。

この実施の形態例においては、上述の光路ａ１及びｂ１を、それぞれ中心波長４０５ｎｍ及び６６０ｎｍのレーザ光によって構成する場合、アッベ数ν_d≒６０、ｎ_ｄ≒１．６０に分布するＳＫの中から、例えば第２の光学素子を構成する硝材としてＳＫ１０を選定し、第３の光学素子を構成する硝材としてＳＫ１６を選定することによって、受光部４の端面において同一の所定位置に光スポットを形成することが可能とされる。

次に、本発明による光ピックアップ装置１を構成する合成プリズム５の、第２の実施の形態例を説明する。
図４は、この第２の実施の形態例における合成プリズム５の構成を示す概略構成図である。この実施の形態例において、合成プリズム５を形成する複数の光学素子５１〜５５のうち、第３及び第４の光学素子５３及び５４の屈折率の分散特性を、他の例えば第２の光学素子５２の屈折率の分散特性と異なる構成とすることにより、図４に示すように、合成プリズム５の通過後には、受光部４の同一の所定位置に光スポットを形成する変調光光路ａ３及びｂ３の規定すなわち光軸補正が可能とされるものである。
なお、このように、変調光が通過する光学素子の数を増加させることによって、例えば出射光及び変調光が３つ以上とされた場合にも、より精密な光路規定が可能になる。

次に、本発明による光ピックアップ装置１を構成する合成プリズム５の、第３の実施の形態例を説明する。
図５は、この第３の実施の形態例における合成プリズム５の構成を示す概略構成図である。この実施の形態例において、合成プリズム５を形成する複数の光学素子５１〜５４のうち、第３の光学素子５３の屈折率の分散特性を、他の例えば第２及び第４の光学素子５２の屈折率の分散特性と異なる構成とすることにより、図５に示すように、第３及び第４の光学素子５３及び５４の界面を変調光ａ２，ｂ２が透過する構成によっても、受光部４の同一の所定位置に光スポットを形成する変調光光路ａ３及びｂ３の規定が可能とされるものである。

なお、この実施の形態例では、第２の光学素子５２と第４の光学素子５４を、屈折率分散の等しい材料を用いて構成することにより、第２の光学素子５２内の光路ａ２及びｂ２と第４の光学素子５４内の光路ａ３及びｂ３との光軸を平行に形成することができることから、シリンドリカルレンズ９に向けて、複数の変調光を、その波長に関わらず同じ角度で入射させることが可能とされる。

次に、本発明による光ピックアップ装置１を構成する合成プリズム５の、第４の実施の形態例を説明する。
図６は、この第４の実施の形態例における合成プリズム５の構成を示す概略構成図である。この実施の形態例において、合成プリズム５を形成する複数の光学素子５１〜５４のうち、第３の光学素子５３の屈折率の分散特性を、他の例えば第２の光学素子５２の屈折率の分散特性と異なる構成とすることによっても、図６に示すように、受光部４の同一の所定位置に光スポットを形成する変調光光路ａ３及びｂ３の規定が可能とされるものである。

なお、この実施の形態例では、いったん第３の光学素子５３へ入射した変調光が再び第２の光学素子５２に入射してシリンドリカルレンズ９に向かう構成としたことから、シリンドリカルレンズ９に向けて、複数の変調光を、その波長に関わらず同じ角度で入射させることが可能とされる。また、上述の第３の実施の形態例における構成に比して、第３の光学素子５３の厚さを半分として、より小さい合成プリズム５を形成することができるものである。

次に、本発明による光ピックアップ装置１を構成する合成プリズム５の、第５の実施の形態例を説明する。
図７は、この第５の実施の形態例における合成プリズム５の構成を示す概略構成図である。この実施の形態例においては、合成プリズム５を構成する第１及び第２の光学素子５１及び５２の界面で、光源部２からの出射光ａ１及びｂ１が反射され、記録媒体３からの変調光ａ２及びｂ２が第１及び第２の光学素子５１及び５２の界面で透過される構成とする。

この実施の形態例においては、合成プリズム５を形成する複数の光学素子５１〜５３のうち、第２の光学素子５２の屈折率の分散特性を、他の例えば第１の光学素子５１の屈折率の分散特性と異なる構成とすることによって、図７に示すように、受光部４の同一の所定位置に光スポットを形成する変調光光路ａ３及びｂ３の規定が可能とされるものである。また、この構成によれば、合成プリズム５を構成する光学素子の数を、上述の他の実施の形態例における構成に比して低減することができる。

以上の実施の形態例で説明したように、本発明による光ピックアップ装置によれば、配置部の記録媒体に向かう出射光と、記録媒体から変調される変調光との、少なくともいずれか一方の光路が、複数の光学素子から成る合成プリズムによって規定され、この合成プリズムを形成する複数の光学素子のうち、少なくとも１つの光学素子の屈折率の分散特性が、他の光学素子の屈折率の分散特性と異なる構成とされたことから、所望の変調光光路を、部品点数の増加によることなく得ることができる。

また、本発明によれば、発光部から互いに波長が異なる２つ以上の光が、互いに異なる発光点から出射される場合にも、少なくとも１つの屈折率分散特性が他と異なる複数の光学素子の組合せによって変調光の光路を選定することができることから、上述の出射光の発光点の相対位置による光路すなわち光軸のズレを補正することができ、更に合成プリズムを、少なくとも２つ以上の光学素子が一体として形成することができることから、ＨＯＥ等の配置による場合に比して装置の小型化が図られ、更に光源部を、より多く例えば３つ以上の発光点を有する構成とした場合にも、所望の変調光光路の形成が簡略化される。

なお、本発明による光ピックアップ装置は、上述の実施の形態例に限定されるものではない。
例えば、上述の実施の形態例では、ＰＢＳ膜によって出射光と変調光の光路が分離される例を説明したが、通常のＢＳ（Beam Splitter）膜によって分離を行う構成とすることもできる。また、記録媒体の形状はディスク状に限られない。

また、例えば、上述の実施の形態例では、複数の光学素子の屈折率の分散特性を制御して変調光の光路のみを規定する例を説明したが、出射光光路の規定を併せて図ることによって、変調光の光路を規定する構成とすることも可能であるなど、本発明による光ピックアップ装置は、種々の変更及び変形をなされうる。

本発明による光ピックアップ装置の一例の構成を示す概略構成図である。図２Ａ及び図２Ｂは、本発明による光ピックアップ装置を形成する合成プリズムの一例の構成を示す概略構成図である。図３Ａ及び図３Ｂは、本発明による光ピックアップ装置を形成する合成プリズムを構成する複数の光学素子における屈折率の分散の説明に供する模式図と、その屈折率の分散が異なる光学素子群の説明に供する分布図である。本発明による光ピックアップ装置を形成する合成プリズムの一例の構成を示す概略構成図である。本発明による光ピックアップ装置を形成する合成プリズムの一例の構成を示す概略構成図である。本発明による光ピックアップ装置を形成する合成プリズムの一例の構成を示す概略構成図である。本発明による光ピックアップ装置を形成する合成プリズムの一例の構成を示す概略構成図である。従来の光ピックアップ装置の構成を示す概略構成図である。図９Ａ〜図９Ｃは、それぞれ、従来の光ピックアップ装置における光源部の概略側面図と、受光部における第１及び第２の変調光の受光状態を示す模式図である。

符号の説明

１・・・光ピックアップ装置、２・・・光源部、３・・・記録媒体（配置部）、４・・・受光部、５・・・合成プリズム、６・・・コリメータレンズ、７・・・１／４波長板、８・・・対物レンズ、９・・・シリンドリカルレンズ、１０・・・基板、５１・・・第１の光学素子、５２・・・第２の光学素子、５３・・・第３の光学素子、５４・・・第４の光学素子、５５・・・第５の光学素子、１０１・・・従来の光ピックアップ装置、１０２・・・光源部、１０３・・・記録媒体、１０４・・・受光部、１０５・・・従来の合成プリズム、１０６・・・コリメータレンズ、１０７・・・１／４波長板、１０８・・・対物レンズ、１０９・・・シリンドリカルレンズ、１２１・・第１の発光素子、１２２・・・第２の発光素子、１５１・・・第１の光学素子、１５２・・・第２の光学素子、１５３・・・第３の光学素子

Claims

少なくとも２つ以上のレーザ光を記録媒体に照射する光源部と、
上記記録媒体で変調された光が検出される受光部と、
複数の光学素子から成り、上記記録媒体に向かう出射光の光路と、上記記録媒体によって変調された変調光の光路とを分離規定する合成プリズムとを有し、
上記合成プリズムを形成する複数の光学素子のうち、少なくとも１つの光学素子の屈折率の分散特性が、他の光学素子の屈折率の分散特性と異なる構成とされた光ピックアップ装置。
上記少なくとも２つ以上の光の波長が、互いに異なる請求項１に記載の光ピックアップ装置。
上記少なくとも２つ以上のレーザ光が、上記光源部の互いに異なる発光点から出射される請求項１に記載の光ピックアップ装置。
上記記録媒体の媒体面に対して水平方向及び垂直方向の移動が可能とされた対物レンズを有し、
上記出射光の光路と上記変調光の光路の少なくとも一方が、上記対物レンズを通じて形成される請求項１に記載の光ピックアップ装置。
上記合成プリズムを形成する複数の光学素子の少なくとも２つ以上が一体とされた請求項１に記載の光ピックアップ装置。
少なくとも、上記光源部と、上記受光部とが、共通の基板上に載置固定された請求項１に記載の光ピックアップ装置。
上記記録媒体がディスク状の記録媒体とされた請求項１に記載の光ピックアップ装置。