JP4568653B2 - 光ピックアップおよび光情報処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、開口数、基板厚の異なる２つの光記録媒体の記録再生を行う光ピックアップにおいて、２媒体いずれの場合においても、光量ロスがなく、またＲＩＭ強度（レンズ中心部における光強度に対する、レンズ外縁部における光強度の比）も同一で、情報の記録再生が良好に行える光ピックアップおよび光情報処理装置に関するものである。

映像情報、音声情報、またはコンピュータ上のデータを保存する手段として、記録容量０.６５ＧＢのＣＤ、記録容量４.７ＧＢのＤＶＤなどの光記録媒体が普及しつつある。そして、近年、さらなる記録密度の向上および大容量化の要求が強くなっている。

このような光記録媒体の記録密度を上げる手段としては、光記録媒体に情報の書き込みまたは読み出しを行う光ピックアップにおいて、対物レンズの開口数（以下、ＮＡという）を大きくすること、あるいは、光源の波長を短くすることにより、この対物レンズによって集光され、光記録媒体上に形成されるビームスポットを小径化することが有効である。

そこで、例えば「ＣＤ系光記録媒体」では、対物レンズのＮＡが０.５０、光源の波長が７８０ｎｍとされているのに対して、「ＣＤ系光記録媒体」よりも高記録密度化がなされた「ＤＶＤ系光記録媒体」では、対物レンズのＮＡが０.６５、光源の波長が６６０ｎｍとされている。そして、光記録媒体は、前述したように、さらなる記録密度の向上および大容量化が望まれており、そのためには、対物レンズのＮＡを０.６５よりもさらに大きく、あるいは、光源の波長を６６０ｎｍよりもさらに短くすることが望まれている。

このような大容量の光記録媒体および光情報処理装置として、２つの規格が提案されている。１つは、非特許文献１に記載されているような、青色の波長領域の光源とＮＡ０.８５の対物レンズを用いて、２２ＧＢ相当の容量確保を満足する「Ｂlu-ray Ｄisc」の規格（以下、ＢＤという）である。もう１つは、非特許文献２に記載されているような、青色波長は同じであるが、ＮＡ０.６５の対物レンズを用いて、２０ＧＢ相当の容量確保を満足する「ＨＤ−ＤＶＤ」の規格（以下、ＨＤという）である。

前者はＤＶＤ系に比べ短波長化、高ＮＡ化の変更により大容量化を行い、後者は高ＮＡ化を行わない代わりに信号処理の工夫により線記録密度の向上を可能とし、ランド・グルーブ記録の採用によりトラックピッチを狭くすることで大容量化を行っている。
特開平１０−０２０６２３号公報 特許第３０３６３１４号公報 奥万寿男、外８名，「Ｂlu-ray Ｄiscが目指すもの」，日経エレクトロニクス，2003.03.31号，ｐ.135-150 山田尚志、外４名，「ＤＶＤから生まれた次世代仕様「ＨＤ ＤＶＤ」」，日経エレクトロニクス，2003.10.13号，ｐ.125-134

このように青色波長帯域の光源を用いた前記２規格が提案されている。しかしながら、利用者としてはこれら２規格の光記録媒体を区別なく同一の光情報処理装置で取り扱えることが望ましい。

最も簡単な方法としては、複数の光ピックアップを搭載する方法がある。しかし、この方法では、小型化，低コスト化を達成することは難しい。そこで、基板厚、ＮＡが異なる２つの青色規格に対して、共通の光源、かつ共通の対物レンズで記録あるいは再生を行うことができる光ピックアップであることが望まれる。

例えば、図１７は、１つの光源、１つの対物レンズで、ＮＡ、基板厚が異なる２種類の光記録媒体に記録あるいは再生を行う光ピックアップの概略構成を示す図である。半導体レーザ１０１からの出射光束はコリメートレンズ１０２で平行光とされ、偏光ビームスプリッタ１０３、偏向プリズム１０５を経て、液晶収差補正素子１０６に至る。ここで、基板厚の違いに伴い生じる球面収差を補正する。さらに液晶シャッタ１０７が続き、ここでＮＡの切り換えが行われる。すなわち、使用開口数がＮＡ０.８５の場合は全面透過、ＮＡ０.６５の場合は周辺部を遮光し中心部のＮＡ０.６５の領域のみの光束を透過させる。

液晶収差補正素子１０６、液晶シャッタ１０７を通過した光束は対物レンズ１０９に入射し、光記録媒体（ＢＤ）１１０ａ，光記録媒体（ＨＤ）１１０ｂ上に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の再生、記録あるいは消去が行われる。光記録媒体（ＢＤ）１１０ａ，光記録媒体（ＨＤ）１１０ｂから反射した光は、偏光ビームスプリッタ１０３で反射され、検出レンズ１１１で収束光とされ、受光素子１１２に至る。受光素子１１２からは、情報信号，サーボ信号が検出される。ところが、このような構成においては次の２課題が存在する。

・課題１．ＮＡ０.６５のときの光利用効率ロス
ＮＡ０.６５の場合は液晶シャッタにおいて、大部分の光を遮光するため、光量ロスを生じさせることになる。この光量ロスを補うためには光源の高出力化が必要となり、高コスト化を招く。

・課題２．ＮＡ０.８５のときのＲＩＭ強度の低下
ＮＡ０.８５の場合はＲＩＭ強度が低下する。対物レンズの開口絞り（アパーチャ）に入射する光束は、一般に、断面光強度がガウス分布を示すいわゆるガウスビームであるが、その使用ＲＩＭ範囲は一般に５０％前後に規定されている。ＲＩＭ強度がずれると、光記録媒体上への集光スポットが変化し、情報記録信号の記録再生が困難となる恐れがある。このために、ＮＡ０.６５の光記録媒体で５０％程度のＲＩＭ強度を確保した場合は、ＮＡ０.８５の光記録媒体に対してＲＩＭ強度が不足してしまう。ＮＡ０.８５の光記録媒体に対して必要なＲＩＭ強度を確保しようとすると、ＮＡ０.６５の光記録媒体に対しては過剰なＲＩＭ強度となるとともに、前述の課題１と同様にカップリング効率の低下を招く。

本発明は、前記従来技術の課題を解決することに指向するものであり、対物レンズに入射する光束を前もってエキスパンダ光学系に通すことによって球面収差の補正を行っても、この対物レンズの開口絞り（アパーチャ）に入射する光量が常に一定に保たれ、また、「リムインテンシティ（ＲＩ）」が変化しないようになされて、ＮＡ，基板厚の異なる２つの光記録媒体に記録再生を行う光ピックアップにおいて、２媒体いずれの場合においても、光量ロスがなく、またＲＩＭ強度も同一で、情報の記録再生が良好に行える光ピックアップおよび光情報処理装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載した光ピックアップは、波長λ１，基板厚ｔ１，使用開口数ＮＡ１の第１の光記録媒体と、波長λ１，基板厚ｔ２（＞ｔ１），使用開口数ＮＡ２（＜ＮＡ１）の第２の光記録媒体に対して情報の記録および／または再生を行う光ピックアップにおいて、光源と、光源からの出射光束を光記録媒体に集光するための対物レンズと、媒体種類に応じて、対物レンズへの入射光束の収斂度合いもしくは発散度合いを切り換え、第１，第２の光記録媒体それぞれに集光する光束の球面収差を最小にする倍率変換手段とを備え、第１，第２光記録媒体への集光に作用する各光束の、倍率変換手段への入射時における最外周光束径が同一径（φ３＝φ４）であるとともに、対物レンズへの入射光束径φ１、入射光束径φ２の切り換えにより、使用開口数ＮＡ１、使用開口数ＮＡ２の切り換えを行う構成によって、開口数、基板厚の異なる２つの光記録媒体の各々に対して、光利用効率のロスなく、ＲＩＭ強度が最良の状態で集光可能な光ピックアップを、１光源、１対物レンズの簡素な構成とし、収差特性が安定した光ピックアップが実現できる。

また、請求項２に記載した光ピックアップは、請求項１の光ピックアップにおいて、倍率変換手段が、エキスパンダ光学系であって、第１，第２光記録媒体への集光に作用する各光束の、エキスパンダ光学系への入射時における最外周光束径が同一径（φ３＝φ４）である構成によって、開口数、基板厚の異なる２つの光記録媒体の各々に対して、光利用効率のロスなく、ＲＩＭ強度が最良の状態で集光可能な光ピックアップを、１光源、１対物レンズの簡素な構成とし、さらに倍率変換手段としてエキスパンダ光学系を用いて小型かつ収差特性が安定した光ピックアップが実現できる。

また、請求項３に記載した光ピックアップは、請求項１の光ピックアップにおいて、倍率変換手段が、回折光学素子であって、第１，第２の光記録媒体への集光に作用する各光束の、前記回折素子への入射時における最外周光束径が同一径（φ３＝φ４）である構成によって、倍率変換手段がパッシブな光学素子のため、配線などが不要なため配置位置の自由度がある光ピックアップを実現できる。

また、請求項４に記載した光ピックアップは、請求項１の光ピックアップにおいて、倍率変換手段が、液晶素子であって、第１，第２の光記録媒体への集光に作用する各光束の、前記液晶素子への入射時における最外周光束径が同一径（φ３＝φ４）である構成によって、倍率変換手段に液晶素子を用いることで小型、薄型化することが可能である光ピックアップを実現できる。

また、請求項５に記載した光ピックアップは、請求項１〜４の光ピックアップであって、第１の光記録媒体の使用開口数ＮＡ１が０.８５および第２の光記録媒体の使用開口数ＮＡ２が０.６５であって、第１の光記録媒体における記録速度がαのとき必要な光源発光量をＡとし、第２の光記録媒体における記録速度がβのとき必要な光源発光量をＢとしたとき、次の（数１）

の関係を満足するように、選択した光記録媒体および記録速度に応じて光源発光量を切り換える構成によって、各媒体における使用開口数ＮＡ０.６５とＮＡ０.８５の差異に伴う、必要な光量補正がなされた光ピックアップを実現できる。

また、請求項６に記載した光情報処理装置は、光記録媒体に対して情報の記録，再生，消去の少なくもと１以上を行う光情報処理装置であって、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光ピックアップを用いた構成によって、情報記録層の異なる光記録媒体を１つの光ピックアップにより情報の記録，再生，消去をすることができる。

本発明によれば、開口数、基板厚の異なる２つの記録媒体の互換を取るために球面収差補正する倍率変換手段を備えて、２媒体のいずれの場合においても、光量ロスがなく、またＲＩＭ強度も同一であり、記録媒体に対して情報の記録再生が良好に行うことができるという効果を奏する。

以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。本実施の形態においては、第１の光記録媒体である「使用波長４０５ｎｍ、ＮＡ０.８５、光照射側基板厚０.１ｍｍの青色系光記録媒体（以下、光記録媒体（ＢＤ）という）」と第２の光記録媒体である「使用波長４０５ｎｍ、ＮＡ０.６５、光照射側基板厚０.６ｍｍの青色系光記録媒体（以下、光記録媒体（ＨＤ）という）」をともに記録または再生できる光ピックアップについて説明する。

図１は本発明の実施の形態１における光ピックアップの概略構成を示した図である。ここで、前記従来例を示す図１７において説明した構成部材に対応し実質的に同等の機能を有するものには同一の符号を付して示し、以下の各図においても同様とする。

図１に示す光ピックアップの要部は、波長４０５ｎｍの半導体レーザ１０１、コリメートレンズ１０２、偏光ビームスプリッタ１０３、エキスパンダ光学系１１４、偏向プリズム１０５、液晶開口制限素子１１６、１／４波長板１１７、対物レンズ１０９、検出レンズ１１１、受光素子１１２より構成されている。

また、光記録媒体は、前述したように光記録媒体（ＢＤ）１１０ａ、光記録媒体（ＨＤ）１１０ｂはそれぞれ基板厚さが異なり、記録あるいは再生時にはいずれかの光記録媒体のみが図示しない回転機構にセットされて高速回転される。

まず、図１に示す光ピックアップにおいて、光記録媒体（ＢＤ）１１０ａを記録または再生する場合について説明する。波長４０５ｎｍの半導体レーザ１０１から出射した直線偏光の発散光は、コリメートレンズ１０２で略平行光とされ、偏光ビームスプリッタ１０３を透過し、エキスパンダ光学系１１４にて所定の収斂光に変換され、偏向プリズム１０５で光路を９０度偏向され、液晶開口制限素子１１６を不感透過し、１／４波長板１１７を通過し円偏光とされ、対物レンズ１０９に入射し、光記録媒体（ＢＤ）１１０ａ上に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の再生、記録あるいは消去が行われる。

また、対物レンズ１０９はフォーカス，トラッキングなどの可動機能を有するアクチュエータ１０８ａ上に設置されており、アクチュエータ１０８ａに設けられた開口部１０８ｂによってＮＡ０.８５に制限されている。光記録媒体（ＢＤ）１１０ａから反射した光は、１／４波長板１１７を通過して往路とは反対回りの円偏光となり、エキスパンダ光学系１１４を通過後再び略平行光とされ、往路と直交した直線偏光になり、偏光ビームスプリッタ１０３で反射され、検出レンズ１１１で収束光とされ、受光素子１１２に至る。受光素子１１２からは、情報信号，サーボ信号が検出される。

次に、光記録媒体（ＨＤ）１１０ｂを記録または再生する場合について説明する。波長４０５ｎｍの半導体レーザ１０１から出射した直線偏光の発散光は、コリメートレンズ１０２で略平行光とされ、偏光ビームスプリッタ１０３を透過し、エキスパンダ光学系１１４にて所定の収斂光に変換され、偏向プリズム１０５で光路を９０度偏向され、液晶開口制限素子１１６でＮＡ０.６５に制限され、１／４波長板１１７を通過し円偏光とされ、対物レンズ１０９に入射し、光記録媒体（ＨＤ）１１０ｂ上に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の再生、記録あるいは消去が行われる。

光記録媒体（ＨＤ）１１０ｂから反射した光は、１／４波長板１１７を通過して往路とは反対回りの円偏光となり、エキスパンダ光学系１１４を通過後再び略平行光とされ、往路と直交した直線偏光になり、偏光ビームスプリッタ１０３で反射され、検出レンズ１１１で収束光とされ、受光素子１１２に至る。受光素子１１２からは、情報信号，サーボ信号が検出される。

また、倍率変換手段であるエキスパンダ光学系１１４はレンズ１１４ａ,１１４ｂの２つのレンズから構成されており、光記録媒体（ＢＤ），光記録媒体（ＨＤ）いずれの記録、再生を行うかでレンズ間隔を変更している。また液晶開口制限素子１１６も媒体に応じて開口制限を行うか、不感透過させるかの切り換えを行っている。

図２は、一般的な対物レンズの基板厚みと発散度の関係を示したグラフである。横軸は基板厚み、縦軸は対物レンズに入射する光束における発散度の関数で使用状態における対物レンズの倍率である。対物レンズより基板側へ出射する光束は常に収斂光であるので、対物レンズに収斂光が入射するときの符号を「＋」，発散光が入射するときの符号は「−」とする。また、この倍率が「０」のときは、対物レンズへは平行光が入射する。図２中の曲線は各基板厚に対し、波面収差を最小とする倍率を結んだものであり、例えば基板厚Ｂで平行光入射が最良の場合、基板厚が厚くなるほど「−」すなわち発散光、薄くなるほど「＋」すなわち収斂光を入射させてやると収差が小さくなるということが一般に知られ、図３（ａ），（ｂ）はその一例である。図３（ａ），（ｂ）に示す光記録媒体（ＢＤ）１１０ａの場合に収斂光入射で、光記録媒体（ＨＤ）１１０ｂの場合に光記録媒体（ＢＤ）１１０ａの場合よりは緩い収斂光入射で収差最良となる対物レンズ形状が得られる。このような収斂度合いの切り換えは、光記録媒体の種類の判別に応じて行われる。

この記録媒体の判別方法としては、光記録媒体をセットする段階において、ＬＥＤと受光素子からなる厚み検出用光学系を設けておき、その出力に基づき判別する。また、フォーカスエラー信号を検出し、その合焦付近でトラックエラー信号が検出されるか否かで判別する。また、光記録媒体のカートリッジ形状を異なるものとしておき、その差に基づいて判別する。また、光記録媒体のラベル上に記載されたバーコードに媒体種類を印刷しておき、その情報をバーコードリーダによって読み取ることにより判別する。また、合焦位置までの対物レンズアクチュエータの可動量に基づいて判別する。前述したいくつかの方法が挙げられる。

次に、エキスパンダ光学系１１４の構成について説明する。図３（ａ）、（ｂ）に示すようにエキスパンダ光学系１１４は、レンズ２枚の２群構成であり、光源側をレンズ１１４ａ、光記録媒体側をレンズ１１４ｂとすると、レンズ１１４ａは正の屈折力のレンズ、レンズ１１４ｂは負の屈折力のレンズであり、ともに単レンズである。そして、両レンズは光源から光記録媒体に向かって出射される出射光束の光軸上に配置されている。そして、エキスパンダ光学系１１４のレンズは、可動するアクチュエータ手段（図示せず）に設置されている。

アクチュエータ手段は、一般に知られるボイスコイル型アクチュエータや、ピエゾアクチュエータなどを用いればよい。また、その倍率の切り換え、すなわちレンズの駆動方法としては、駆動レンズの可動範囲にストッパを設けておき、２段階の切り換えを行う方法であってもよく、駆動レンズの位置を検出する手段を設けて、各媒体でのレンズ最良位置を予めメモリに記憶させておき、媒体判別に応じてレンズ位置を移動させる方法であってもよい。あるいは、ＲＦ信号またはトラックエラー（ＴＥ）信号が最大となるような、駆動レンズ位置をサーチ、フィードバックする方法であってもよく、駆動するレンズは一方のレンズであっても、両方のレンズであってもよい。

図１に示す液晶開口制限素子１１６としては、光記録媒体（ＢＤ）１１０ａと光記録媒体（ＨＤ）１１０ｂでは使用開口数が各々ＮＡ０.８５，ＮＡ０.６５と異なり、光記録媒体（ＢＤ）１１０ａの集光時にはアクチュエータ１０８ａの開口部１０８ｂでＮＡ０.８５に制限され、光記録媒体（ＨＤ）１１０ｂの集光時には液晶開口制限素子１１６によってＮＡ０.６５に制限される。

また、液晶開口制限素子１１６は、図４（ａ）に示すような選択的な環状遮光フィルタとして機能する液晶素子を用いればよい。すなわち、環状のパターンを持った液晶シャッタからなり、対物レンズ１０９に入射する光束の外周部を透過あるいは遮光するものである。図４（ｂ），（ｃ）に示すように、電圧を印加しないとき、すなわち、液晶オフ状態のときは全面透過し、そして、電圧を印加したとき、すなわち、液晶オン状態のときは部分的透過する素子を用いればよい。

ここで、図３（ａ），（ｂ）に示すような対物レンズ１０９およびエキスパンダ光学系１１４の形状に関して具体的な数値事例を示す。

レンズ面の非球面形状は、光軸方向の座標：Ｘ，光軸直交方向の座標：Ｙ，近軸曲率半径：Ｒ，円錐定数：Ｋ，高次の係数：Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，…を用いて、周知の非球面式は（数２）

で表される。

本実施の形態１における光学系の構成について図３（ａ），（ｂ）、図５を用いて説明する。図５に示すように対物レンズ１０９は、使用波長：４０５ｎｍ、ＮＡ：０.８５、ｆ：１.７６５ｍｍ、ｎｄ：１.６９４、νｄ：５３.２であり、図５中の記号は、以下の通りである。「ＯＢＪ」は物点（光源としての半導体レーザ）を意味するが、エキスパンダ光学系１１４への入射光束は「無限系」であり、曲率半径：ＲＤＹおよび厚さ：ＴＨＩの「ＩＮＦＩＮＩＴＹ（無限大）」は光源が無限遠にあることを意味する。なお、特に断らない限り、長さの次元を持つ量の単位は「ｍｍ」である。

「Ｓ１」〜「Ｓ４」はエキスパンダ光学系１１４の各レンズ面を表し、「Ｓ１」はエキスパンダ光学系１１４のレンズ１１４ａの光源側面、「Ｓ２」は対物レンズ側面を意味する。「Ｓ１」の厚さ２.００ｍｍがレンズ１１４ａの肉厚を意味する。「Ｓ２」の厚さ１.９ｍｍ／４.１ｍｍはエキスパンダ光学系１１４の各レンズ間の距離を表すものであり、１.９ｍｍは光記録媒体（ＢＤ）１１０ａの場合で、４.１ｍｍは光記録媒体（ＨＤ）１１０ｂの場合である。「Ｓ６」は光ピックアップの対物レンズ１０９の光源側面、「Ｓ７」は光記録媒体側面を意味する。

本実施の形態１における対物レンズ１０９の肉厚は２.９０ｍｍであり、「Ｓ８」の欄の曲率半径の右側に記載された厚さ０.５１ｍｍ／０.１２ｍｍは光記録媒体（ＢＤ），光記録媒体（ＨＤ）それぞれの「ワーキングディスタンス：ＷＤ」を示す。「Ｓ８」は光記録媒体（ＢＤ），光記録媒体（ＨＤ）の光照射側基板の光源側面、「Ｓ９」は同記録面に合致した面であり、これらの面「Ｓ８」，「Ｓ９」の間隔、すなわち基板厚は光記録媒体（ＢＤ）１１０ａについては０.１ｍｍ、光記録媒体（ＨＤ）１１０ｂについては０.６ｍｍで、ｎｄ：１.５１６３１０、νｄ：６４.１である。「ＷＬ：波長」は使用波長（４０５ｎｍ）を表す。

得られた対物レンズ１０９とエキスパンダ光学系１１４を組み合わせた系の軸上波面収差は、光記録媒体（ＢＤ）１１０ａを記録再生する系については０.００２６λｒｍｓ、光記録媒体（ＨＤ）１１０ｂを記録再生する系については０.０００７λｒｍｓであり、マレシャル限界０.０７λｒｍｓ以下に抑えられている。

また、図３（ａ），（ｂ）において入射光束径φ１，φ２の切り換えにより、ＮＡ０.８５，ＮＡ０.６５の切り換えを行っているが、本実施の形態１においては、φ１，φ２を通過する光束の２媒体間においてのエキスパンダ光学系１１４の入射時光束径φ３，φ４が同一径（φ３＝φ４）となるエキスパンダ光学系１１４を採用している。このようなエキスパンダ光学系１１４を用いれば、光記録媒体（ＢＤ），光記録媒体（ＨＤ）の場合で光利用効率、ＲＩＭ強度を同一とすることができる。

なお、前述の実施の形態１では、エキスパンダ光学系１１４は、光源側に正の屈折力のレンズ１１４ａを使用し、光記録媒体側に負の屈折力のレンズ１１４ｂを使用することで収差補正を行ったが、光学系の構成によっては、逆でもよく、具体的には光ピックアップ全体として小型化が可能な方を選べばよい。このように、エキスパンダ光学系１１４としては、正負異なるパワーを有する２枚のレンズから構成されるガリレー型エキスパンダが望ましい。２枚の正レンズをお互いの焦点距離を重ねて配置するケプラー型エキスパンダでは、光路長を要し、小型化の光学系が望まれた光ピックアップの要求には合致しない。仮に小型のケプラー型エキスパンダを設計しようとすると、光路長を短くするあまり、総合焦点距離を短くせざるを得ず良好な収差が得られないことが一般に知られている。

また、エキスパンダ光学系１１４が、コリメートレンズとしての役割とを兼ね備えてもよい。この場合には、部品点数を削減することができ、光ピックアップの製造の手間やコストを削減することができる。

さらに、前述の実施の形態１では、対物レンズ１０９として、単玉レンズを使用しているが、貼り合せレンズなど用いてもよく、あるいは２群以上のレンズから構成されたものを使用してもよい。また、実施の形態１の説明では、光源の波長が４０５ｎｍの光学系を例示したが、使用波長はこれに限定されるものではなく、その他の波長においてもその効果は変わらない。

図６は本発明の実施の形態２における光ピックアップの概略構成を示した図である。本実施の形態２は前述した実施の形態１のエキスパンダ光学系に代えて、倍率変換手段として回折型倍率変換素子を用いた点で相違している。

図６に示す光ピックアップの要部は、波長４０５ｎｍの半導体レーザ１０１、コリメートレンズ１０２、偏光面切換素子１０４、ハーフミラー１０３ａ、偏向プリズム１０５、回折型倍率変換素子１１５、偏光選択性開口制限素子１１６ａ、対物レンズ１０９、検出レンズ１１１、受光素子１１２より構成されている。

まず、図６に示す光ピックアップにおいて、光記録媒体（ＢＤ）１１０ａを記録または再生する場合について説明する。波長４０５ｎｍの半導体レーザ１０１から出射した直線偏光の発散光は、コリメートレンズ１０２で略平行光とされ、偏光面切換素子１０４で偏光方向を紙面垂直面内で９０°回転され、ハーフミラー１０３ａを透過し、偏向プリズム１０５で光路を９０度偏向され、回折型倍率変換素子１１５で所定の収斂光とされ、偏光選択性開口制限素子１１６ａを不感帯透過し、対物レンズ１０９に入射し、光記録媒体（ＢＤ）１１０ａ上に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の再生、記録あるいは消去が行われる。また、対物レンズ１０９はフォーカス、トラッキングなどの可動機能を有するアクチュエータ１０８ａ上に設置されており、アクチュエータ１０８ａに設けられた開口部１０８ｂによってＮＡ０.８５に制限されている。光記録媒体（ＢＤ）１１０ａから反射した光束は、回折型倍率変換素子１１５で再び略平行光とされ、ハーフミラー１０３ａで反射され、検出レンズ１１１で収束光とされ、受光素子１１２に至る。受光素子１１２からは、情報信号，サーボ信号が検出される。

次に、光記録媒体（ＨＤ）１１０ｂを記録または再生する場合について説明する。波長４０５ｎｍの半導体レーザ１０１から出射した直線偏光の発散光は、コリメートレンズ１０２で略平行光とされ、偏光面切換素子１０４では偏光方向回転はされずにそのまま透過し、ハーフミラー１０３ａを透過し、偏向プリズム１０５で光路を９０度偏向され、回折型倍率変換素子１１５において所定の収斂光とされ、偏光選択性開口制限素子１１６ａでＮＡ０.６５に制限され、対物レンズ１０９に入射し、光記録媒体（ＨＤ）１１０ｂ上に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の再生、記録あるいは消去が行われる。光記録媒体（ＨＤ）１１０ｂから反射した光は、回折型倍率変換素子１１５において再び略平行光とされ、ハーフミラー１０３ａで反射され、検出レンズ１１１で収束光とされ、受光素子１１２に至る。受光素子１１２からは、情報信号，サーボ信号が検出される。

この回折型倍率変換素子１１５は、偏光選択性の回折格子と偏光に依存しない回折格子から形成されており、光記録媒体（ＢＤ），光記録媒体（ＨＤ）いずれの記録，再生を行うかで偏光面を切り換え、偏光面切換素子１０４の透過光の偏光方向に応じて回折度合いを切り換えている。また偏光選択性開口制限素子１１６ａも記録媒体に応じて開口制限を行うか、不感透過させるかの切り換えを、入射光の偏光方向に応じて行える。

ここで、本実施の形態２の光ピックアップに備えている、記録媒体に応じて、光源からの出射光束の偏光方向を切り換える偏光面切換素子１０４と、偏光方向に応じて、反射，回折，吸収のいずれかの光学特性を利用して光束径の切り換えを行う偏光選択性開口制限素子１１６ａについて、以下に透過／反射による開口制限を行うことを例に説明する。

偏光面切換素子１０４としては、ＴＮ（ツイスト・ネマティック）型液晶を用いればよい。ＴＮ型液晶は電圧を加えたときには液晶の偏光方向を回転させ、電圧を印加させないときは不感透過させることで一般に知られている。

また、偏光選択性開口制限素子１１６ａとしては、例えば偏光方向に応じて、図７（ａ），（ｂ）のように透過／反射によって光束径を切り換えする手段を用いればよい。偏光選択性開口制限素子１１６ａは図８（ａ）に示す構造をしている。すなわち、偏光フィルム２４ａが透明ガラス２４ｂにより挟まれ、特定方向に偏光する光束を透過させる。なお、透明ガラス２４ｂでなく、透明性の高い樹脂であってもよい。すなわち、偏光選択性開口制限素子１１６ａは外周部では、偏光フィルム２４ａにより特定方向に偏光する光束のみを透過させる。

光記録媒体（ＢＤ）の場合、図９（ａ）のように、ＴＮ型液晶である偏光面切換素子１０４に電圧を加えない。その結果、コリメートレンズ１０２から出た紙面に平行な方向に偏光する光束は、ＴＮ型液晶により構成した偏光面切換素子１０４により偏光方向を９０度変えられ紙面に垂直な方向に偏光するようになり、偏光選択性開口制限素子１１６ａで遮光されず透過し、対物レンズ１０９方向に進み、アクチュエータ１０８ａに形成された開口部１０８ｂでＮＡ０.８５に制限される。

また、光記録媒体（ＨＤ）の場合、ＴＮ型液晶に電圧を加える。その結果、コリメートレンズ１０２から出た紙面に平行な方向に偏光する光束は、ＴＮ型液晶（偏光面切換素子１０４）により偏光方向を変えられずに透過し、偏光選択性開口制限素子１１６ａで外周部が遮光され内周部を透過した光束だけが対物レンズ１０９に入射する。

本実施の形態２では、偏光面切換素子１０４はコリメートレンズ１０２とハーフミラー１０３ａの間にあるが、ハーフミラー１０３ａと回折型倍率変換素子１１５の間であってもよい。なお、図８（ｂ）では、内周側に円形の透孔を形成したが、必ずしも円形とする必要はなく、楕円形状であってもよい。

次に、偏光選択性開口制限素子１１６ａの前段に配置される回折型倍率変換素子１１５について、図１０（ａ），（ｂ），（ｃ）を参照しながら、その作用を説明する。図１０（ａ），（ｂ）は回折型倍率変換素子１１５の説明をするため、対物レンズ１０９と回折型倍率変換素子１１５のみを図示しているが、実際には、間に偏光選択性開口制限素子１１６ａ、開口部１０８ｂが存在する。

回折型倍率変換素子１１５は、偏光に依存しない回折格子２５ａと、偏光選択性の回折格子２５ｃ，２５ｅが形成されたものであり、光記録媒体（ＢＤ）１１０ａの場合は、偏光に依存しない回折格子２５ａで収斂光とされ、偏光選択性の回折格子２５ｃ，２５ｅの部分は不感帯透過し、対物レンズ１０９に入射する（図１０（ａ）参照）。一方、光記録媒体（ＨＤ）１１０ｂの場合には、光記録媒体（ＢＤ）１１０ａとは直交する偏光方向の光束が入射し、偏光に依存しない回折格子２５ａでまず収斂回折され、続いて偏光選択性の回折格子２５ｃの第１面でさらに収斂回折、回折格子２５ｅの第２面で収斂パワーを弱める方向に回折される（図１０（ｂ）参照）。回折格子２５ａ，２５ｃ，２５ｅはいずれも、平面図としては図１０（ｃ）のような同心円状のパターンである。ただし、その周期（ピッチ）は必要な回折角に応じて異なるものであり、回折角が大きいほどピッチは狭くなる。

また、回折型倍率変換素子１１５は、等方性媒質２５ｄを挟み込むように複屈折性媒質である回折格子２５ｃ，２５ｅの面があり、さらにその外側を挟むようにして配置されたガラス基板２５ｂとガラス基板２５ｆとからなる。複屈折性媒質は鋸歯状に形成されたものが円心部から円周に同心円に多数形成された形状とされている。等方性媒質はこの複屈折性媒質と相補的な形状であり、複屈折性媒質の鋸歯状に形成された面に密着している。断面形状はこれに限られるものでなく、階段状に高さが変化した面でもよい。

複屈折性媒質は入射される光束の偏光方向にしたがってｎｏ＿４０５とｎｅ＿４０５の屈折率を持つ。ここで、ｎｏは常光線に対する屈折率（正常屈折率）を、ｎｅは異常光線に対する屈折率（異常光屈折率）をそれぞれ表す。ここで、等方性媒質の屈折率ｎ１＿４０５とｎｅ＿４０５を等しくなるように等方性媒質と複屈折性媒質を選択して回折光学素子を製作した場合について検討する。

光記録媒体（ＢＤ）については、光束の偏光方向を異常光線の偏光方向と等しくして入射させる。すると、等方性媒質と複屈折性媒質で屈折率が同じであるから、波長４０５ｎｍの光束は何の影響もなく透過する。一方、光記録媒体（ＨＤ）については光記録媒体（ＢＤ）と直交する方向（常光線の偏光方向）に偏光された光束とする。その光束が入射すると、等方性媒質と複屈折性媒質で互いに異なる屈折率となる。したがって、回折光学素子の等方性媒質と複屈折性媒質の境界面の形状によって回折が起きて進行経路が変わる。このとき、回折格子の深さを適切に調節すると、光記録媒体（ＢＤ）の記録再生時の光束の回折効率を最大にすることができる。逆に言うと、光量損失の問題を解決することができる。

なお、複屈折材料は方解石、ＬｉＮｂＯ_３、ＬｉＴａＯ_３などの光学結晶で形成してもよい。また液晶を重合硬化させた高分子性液晶や、１軸延伸により複屈折性が発現するポリカーボネートなどの高分子材料で形成してもよい。

図１０（ａ），（ｂ）において入射光束径φ１，φ２の切り換えにより、ＮＡ０.８５，ＮＡ０.６５の切り換えを行っているが、本実施の形態２においては、φ１，φ２を通過する光束の２媒体間における回折型倍率変換素子１１５の入射時光束径φ３，φ４が同一径（φ３＝φ４）となる回折型倍率変換素子１１５を採用している。偏光面切換素子１０４の偏光方向に応じて対物レンズ１０９の入射光束の発散度合いを切り換える回折格子として、このような回折型倍率変換素子１１５を用いれば、光記録媒体（ＢＤ），光記録媒体（ＨＤ）の場合で光利用効率、ＲＩＭ強度を同一とすることができる。

図１１は本発明の実施の形態３における光ピックアップの概略構成を示した図である。本実施の形態３と前述の実施の形態１，２との相違は倍率変換手段として液晶倍率変換素子を用いている点である。

図１１に示す光ピックアップの要部は、波長４０５ｎｍの半導体レーザ１０１、コリメートレンズ１０２、偏光ビームスプリッタ１０３、偏向プリズム１０５、液晶倍率変換素子１１５ａ、液晶開口制限素子１１６、１／４波長板１１７、対物レンズ１０９、検出レンズ１１１、受光素子１１２より構成されている。

まず、図１１に示す光ピックアップにおいて、光記録媒体（ＢＤ）１１０ａを記録または再生する場合について説明する。波長４０５ｎｍの半導体レーザ１０１から出射した直線偏光の発散光は、コリメートレンズ１０２で略平行光とされ、偏光ビームスプリッタ１０３を透過し、偏向プリズム１０５で光路を９０度偏向され、液晶倍率変換素子１１５ａにおいて所定の収斂光とされ、液晶開口制限素子１１６を不感帯透過し、１／４波長板１１７を通過し円偏光とされ、対物レンズ１０９に入射し、光記録媒体（ＢＤ）１１０ａ上に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の再生、記録あるいは消去が行われる。また、対物レンズ１０９はフォーカス、トラッキングなどの可動機能を有するアクチュエータ１０８ａ上に設置されており、アクチュエータ１０８ａに設けられた開口部１０８ｂによってＮＡ０.８５に制限されている。光記録媒体（ＢＤ）１１０ａから反射した光束は、１／４波長板１１７を通過して往路とは反対回りの円偏光となり、液晶倍率変換素子１１５ａにおいて再び略平行光とされ、往路と直交した直線偏光になり、偏光ビームスプリッタ１０３で反射され、検出レンズ１１１で収束光とされ、受光素子１１２に至る。受光素子１１２からは、情報信号，サーボ信号が検出される。

次に、光記録媒体（ＨＤ）１１０ｂを記録または再生する場合について説明する。波長４０５ｎｍの半導体レーザ１０１から出射した直線偏光の発散光は、コリメートレンズ１０２で略平行光とされ、偏光ビームスプリッタ１０３を透過し、偏向プリズム１０５で光路を９０度偏向され、液晶倍率変換素子１１５ａにおいて所定の収斂光とされ、液晶開口制限素子１１６でＮＡ０.６５に制限され、１／４波長板１１７を通過し円偏光とされ、対物レンズ１０９に入射し、光記録媒体（ＨＤ）１１０ｂ上に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の再生、記録あるいは消去が行われる。光記録媒体（ＨＤ）１１０ｂから反射した光束は、１／４波長板１１７を通過して往路とは反対回りの円偏光となり、液晶倍率変換素子１１５ａにおいて再び略平行光とされ、往路と直交した直線偏光になり、偏光ビームスプリッタ１０３で反射され、検出レンズ１１１で収束光とされ、受光素子１１２に至る。受光素子１１２からは、情報信号，サーボ信号が検出される。

図１２は液晶倍率変換素子の概略構成を示す断面図であり、図１２を参照しながらその作用を説明する。液晶倍率変換素子１１５ａは、液晶の電圧印加に依存しない回折格子２６と、電圧印加により回折／非回折が切り換え可能な液晶３４と回折格子２７，２８で構成する液晶回折格子からなる。光記録媒体（ＢＤ）の場合は、回折格子２６で収斂光とされ、液晶回折格子は液晶オフとして不感帯透過し、対物レンズに入射する。一方、光記録媒体（ＨＤ）の場合には、回折格子２６でまず収斂回折され、続いて液晶オンした液晶回折格子により回折させる。液晶回折格子は２つの回折格子２７，２８を持ち、順に収斂回折、収斂パワーを弱める方向に回折される。回折格子２６，２７，２８の面はいずれも、平面図としては図１０（ｃ）と同じ同心円状のパターンである。ただし、その周期（ピッチ）は必要な回折角に応じて異なるものであり、回折角が大きいほどピッチは狭くなる。

次に、液晶倍率変換素子１１５ａの構成を、図１２を用いて説明する。ガラス基板３１、３２が、導電性スペーサ３３により接着され液晶セルを形成している。ガラス基板３１の内側表面には、内側表面から電極３５、絶縁膜３７、配向膜３８の順に、またガラス基板３２の内側表面には、内側表面から電極３６、絶縁膜３７、配向膜３８の順に被膜されている。電極３５は電極の引出部３９で接続線によって制御回路と接続できるようパターン配線されている。また電極３６は導電性スペーサ３３によりガラス基板３２上に形成された電極３６と電気的に接続されている。したがって、電極３６は電極の引出部３９で接続線によって液晶倍率変換素子１１５ａの制御回路（図示せず）と接続できる。液晶セル内部には液晶３４が充填されている。

液晶は電界の非印加時には配向方向が透明基板に対して略平行であり、電界印加時には配向方向が透明基板に対して略垂直であり、液晶の常光屈折率、異常光屈折率のいずれか一方が透明基板の屈折率にほぼ等しいものを選ぶ。それにより、液晶の常光屈折率が透明基板の屈折率にほぼ等しい場合、液晶の常光屈折率の方向に偏光した光に対してはフレネルレンズホログラムとして機能せず、液晶の異常光屈折率の方向に偏光した光に対してはフレネルレンズホログラムとして機能する。また、液晶の異常光屈折率が透明基板の屈折率にほぼ等しい場合は、液晶の常光屈折率の方向に偏光した光に対してはフレネルレンズホログラムとして機能し、液晶の異常光屈折率の方向に偏光した光に対してはフレネルレンズホログラムとして機能しない。したがって、偏光選択性を有するフレネルレンズホログラムを構成している。

以上のように、本実施の形態３においても図１０（ａ），（ｂ）と同様に対物レンズ１０９で集光された有効光束の液晶素子への入射時光束径が同一径となる液晶倍率変換素子１１５ａを採用している。透明基板上に同心円状のブレーズ形状を形成した液晶素子の電圧印加により、対物レンズ１０９への入射光束の発散度合いを切り換える、このような液晶倍率変換素子１１５ａを用いれば、光記録媒体（ＢＤ），光記録媒体（ＨＤ）の場合で光利用効率、ＲＩＭ強度を同一とすることができる。

図１３は本発明の実施の形態４における光ピックアップに用いる光記録媒体の情報記録面を示す模式図である。光記録媒体１１０ｅは、図１３に示すように情報記録面が、厚み方向にｐ層（ｐ≧２）形成され、対物レンズに近い手前側の（ｐ−ｑ）層は記録密度の高い情報記録層４１で、それより奥側のｑ層は記録密度の低い情報記録層４４からなる光記録媒体であってもよい。その場合、光ピックアップとしては、情報記録密度の高い（ｐ−ｑ）層にはＮＡ１の光束を集光させ、奥側のｑ層は、ＮＡ１より小さい開口数：ＮＡ２の光束を集光させればよい。前述の実施の形態１〜３で説明した倍率変換手段を利用することにより、ｐ層いずれに対しても光利用効率、ＲＩＭ強度を低下することなく、良好な記録再生動作が可能である。

さらに、多層光記録媒体としては、例えば、図１４に示すように、実施の形態１の光記録媒体（ＢＤ）および光記録媒体（ＨＤ）相当の２つのフォーマットを兼ね備えた記録媒体であってもよい。すなわち、図１４において、情報記録面４５は「最適ＮＡ０.８５、光照射側基板厚０.１ｍｍ」の層であり、情報記録面４６は「ＮＡ０.６５、光照射側基板厚０.６ｍｍ」の層である。

また、図１５は、記録系光記録媒体の記録時に必要な発光量と、記録速度の関係を示す図であり、ＮＡ０.６５とＮＡ０.８５の場合について図示している。記録速度は近似的にルート則の関係にあることが知られている。すなわち記録速度が２倍になると、必要光量は√（ルート）２倍となることが知られている。そして、ＮＡ０.６５とＮＡ０.８５ではスポット集光密度が面積に反比例（ＮＡの２乗）で作用するために図１５に示すようなＮＡによる差異が生じる。

このため、記録速度αのとき必要な光源発光量をＡ、記録速度βのとき必要な光源発光量をＢとしたとき、（数３）

の関係を満足するように、媒体および選択記録速度に応じて光源の発光量を切り換えれば、各媒体の集光スポット径の差異に伴うパワー補償が行える。また、光量は光ピックアップに一般に搭載されているレーザ光量モニタ手段を使用することによりフィードバック制御が可能である。

図１６は本発明の実施の形態５における光情報処理装置の概略構成を示すブロック図である。本実施の形態５の光情報処理装置は、その一形態を示すものであって、前述の実施の形態１〜３の光ピックアップおよび実施の形態４の光記録媒体に対して、情報信号の記録および再生を行う装置であり、前述した光ピックアップに相当する光ピックアップ５１を備えて構成されている。なお、図１６に示す各ブロック間を接続する矢印は、信号の主な流れを示すものであり、各ブロック間の機能を限定するものではない。

図１６に示す光情報処理装置は、光記録媒体１１０を回転操作するスピンドルモータ５８と、情報信号の記録再生を行うにあたって使用される光ピックアップ５１を光記録媒体１１０の内外周に移動操作するための送りモータ５２と、所定の変調および復調処理を行う変復調回路５４と、光ピックアップ５１のサーボ制御などを行うサーボ制御回路５３と、光情報処理装置の全体の制御を行うシステムコントローラ５６とを備えている。

図１６に示すスピンドルモータ５８は、サーボ制御回路５３により駆動制御され、所定の回転数で回転駆動される。すなわち、記録，再生の対象となる光記録媒体１１０は、スピンドルモータ５８の駆動軸上にチャッキングされ、サーボ制御回路５３により駆動制御される。このスピンドルモータ５８によって、光記録媒体１１０は所定の回転数で回転駆動される。

光ピックアップ５１は、光記録媒体１１０に対する情報信号の記録および再生を行うとき、前述したように、回転駆動される光記録媒体１１０に対してレーザ光を照射し、その戻り光束を検出する。この光ピックアップ５１は、変復調回路５４に接続されている。そして、情報信号の記録を行う際には、外部回路５５から入力され変復調回路５４によって所定の変調処理が施された信号が光ピックアップ５１に供給される。光ピックアップ５１は、変復調回路５４から供給される信号に基づいて、光記録媒体１１０に対して、光強度変調が施されたレーザ光を照射する。また、情報信号の再生を行う際には、光ピックアップ５１は、回転駆動される光記録媒体１１０に対して、一定の出力のレーザ光を照射し、その戻り光から再生信号が生成され、この再生信号が変復調回路５４に供給される。

また、この光ピックアップ５１は、サーボ制御回路５３にも接続されている。そして、情報信号の記録，再生時に、回転駆動される光記録媒体１１０によって反射されて戻ってきた戻り光束から、前述したように、フォーカスサーボ信号およびトラッキングサーボ信号が生成され、それらのサーボ信号がサーボ制御回路５３に供給される。

変復調回路５４は、システムコントローラ５６および外部回路５５に接続されている。この変復調回路５４は、情報信号を光記録媒体１１０に記録するときに、システムコントローラ５６による制御のもとで、光記録媒体１１０に記録する信号を外部回路５５から受け取り、この信号に対して所定の変調処理を施す。変復調回路５４によって変調された信号は、光ピックアップ５１に供給される。

また、この変復調回路５４は、情報信号を光記録媒体１１０から再生するときに、システムコントローラ５６による制御のもとで、光記録媒体１１０から再生された再生信号を光ピックアップ５１から受け取り、この再生信号に対して所定の復調処理を施す。そして、変復調回路５４によって復調された信号は、変復調回路５４から外部回路５５へ出力される。

送りモータ５２は、情報信号の記録および再生を行うとき、光ピックアップ５１を光記録媒体１１０の径方向で所定の位置に移動させるためのものであり、サーボ制御回路５３からの制御信号に基づいて駆動される。すなわち、この送りモータ５２は、サーボ制御回路５３に接続されており、サーボ制御回路５３により制御される。

サーボ制御回路５３は、システムコントローラ５６による制御のもとで、光ピックアップ５１が光記録媒体１１０に対向する所定の位置に移動されるように、送りモータ５２を制御する。また、サーボ制御回路５３は、スピンドルモータ５８にも接続しており、システムコントローラ５６による制御のもとで、スピンドルモータ５８の動作を制御する。すなわち、サーボ制御回路５３は、光記録媒体１１０に対する情報信号の記録および再生時に、この光記録媒体１１０が所定の回転数で回転駆動されるように、スピンドルモータ５８を制御する。

さらに、サーボ制御回路５３は、光ピックアップ５１にも接続されており、情報信号の記録および再生時には、光ピックアップ５１から再生信号およびサーボ信号を受け取り、このサーボ信号に基づいて、光ピックアップ５１に搭載された２軸アクチュエータ（図示せず）によるフォーカスサーボおよびトラッキングサーボの制御を行い、さらに、実施の形態１の場合は、１軸アクチュエータを制御して、エキスパンダ光学系における各レンズ間の間隔を調整して、実施の形態３の場合は液晶倍率変換素子の切り換えを行う。

これにより、複数種類や多層の光記録媒体に対して、１つの光ピックアップにより情報の記録、再生あるいは消去できる小型化した光情報処理装置を得ることができる。

本発明に係る光ピックアップおよび光情報処理装置は、開口数（ＮＡ）、基板厚の異なる２つの記録媒体の互換するために球面収差補正する倍率変換手段を備えて、２媒体のいずれの場合においても、光量ロスがなく、またＲＩＭ強度も同一であり、記録媒体に対して情報の記録再生が良好に行うことができ、光記録媒体における情報の処理を行う装置に有用である。

本発明の実施の形態１における光ピックアップの概略構成を示した図 対物レンズの基板厚みと発散度による倍率の関係を示したグラフ 本実施の形態１における対物レンズ、エキスパンダ光学系の（ａ）は光記録媒体（ＢＤ）、（ｂ）は光記録媒体（ＨＤ）の集光状態を示す図 本実施の形態１における（ａ）は液晶開口制限素子の正面図、（ｂ）は液晶オフ状態の透過偏光を示す図、（ｃ）は液晶オン状態の透過偏光を示す図 本実施の形態１における各レンズデータを示す図 本発明の実施の形態２における光ピックアップの概略構成を示した図 本発明の実施の形態２における（ａ）は光記録媒体（ＢＤ）、（ｂ）は光記録媒体（ＨＤ）の偏光選択性開口制限素子の集光状態を示す図 本発明の実施の形態２における偏光選択性開口制限素子を示す（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図 本実施の形態２における偏光面切換素子の（ａ）は液晶オフ状態の透過偏光を示す図、（ｂ）は液晶オン状態の透過偏光を示す図 本実施の形態２における回折型倍率変換素子の（ａ）は光記録媒体（ＢＤ）、（ｂ）は光記録媒体（ＨＤ）の集光状態を示す図、（ｃ）は回折格子の平面図 本発明の実施の形態３における光ピックアップの概略構成を示した図 本実施の形態３における液晶倍率変換素子の概略構成を示す断面図 本発明の実施の形態４における光ピックアップに用いる光記録媒体の情報記録面を示す模式図 本実施の形態４における光ピックアップに用いる別の光記録媒体の情報記録面を示す模式図 記録系光記録媒体の記録時に必要な発光量と、記録速度の関係を示す図 本発明の実施の形態５における光情報処理装置の概略構成を示すブロック図 従来の光ピックアップの概略構成を示した図

符号の説明

２４ａ 偏光フィルム
２４ｂ 透明ガラス
２５ａ，２６，２７，２８ 回折格子
２５ｂ，２５ｆ，３１，３２ ガラス基板
２５ｃ，２５ｅ 偏光選択性回折格子
２５ｄ 等方性媒質
３３ 導電性スペーサ
３４ 液晶
３５，３６ 電極
３７ 絶縁膜
３８ 配向膜
３９ 引出部
４１，４２，４３，４４，４５，４６ 情報記録層
５１ 光ピックアップ
５２ 送りモータ
５３ サーボ制御回路
５４ 変復調回路
５５ 外部回路
５６ システムコントローラ
５８ スピンドルモータ
１０１ 半導体レーザ
１０２ コリメートレンズ
１０３ 偏光ビームスプリッタ
１０３ａ ハーフミラー
１０４ 偏光面切換素子
１０５ 偏向プリズム
１０６ 液晶収差補正素子
１０７ 液晶シャッタ
１０８ａ アクチュエータ
１０８ｂ 開口部
１０９ 対物レンズ
１１０ 光記録媒体
１１０ａ 光記録媒体（ＢＤ）
１１０ｂ 光記録媒体（ＨＤ）
１１０ｅ，１１０ｆ 多層光記録媒体
１１１ 検出レンズ
１１２ 受光素子
１１４ エキスパンダ光学系
１１４ａ，１１４ｂ レンズ
１１５ 回折型倍率変換素子
１１５ａ 液晶倍率変換素子
１１６ 液晶開口制限素子
１１６ａ 偏光選択性開口制限素子
１１７ １／４波長板

Claims (6)

1. 波長λ１，基板厚ｔ１，使用開口数ＮＡ１の第１の光記録媒体と、波長λ１，基板厚ｔ２（＞ｔ１），使用開口数ＮＡ２（＜ＮＡ１）の第２の光記録媒体に対して情報の記録および／または再生を行う光ピックアップにおいて、
   光源と、前記光源からの出射光束を光記録媒体に集光するための対物レンズと、媒体種類に応じて、前記対物レンズへの入射光束の収斂度合いもしくは発散度合いを切り換え、前記第１，第２の光記録媒体それぞれに集光する光束の球面収差を最小にする倍率変換手段とを備え、前記第１，第２光記録媒体への集光に作用する各光束の、前記倍率変換手段への入射時における最外周光束径が同一径（φ３＝φ４）であるとともに、前記対物レンズへの入射光束径φ１、入射光束径φ２の切り換えにより、前記使用開口数ＮＡ１、前記使用開口数ＮＡ２の切り換えを行うことを特徴とする光ピックアップ。
2. 前記倍率変換手段が、エキスパンダ光学系であって、前記第１，第２光記録媒体への集光に作用する各光束の、前記エキスパンダ光学系への入射時における最外周光束径が同一径（φ３＝φ４）であることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
3. 前記倍率変換手段が、回折光学素子であって、前記第１，第２の光記録媒体への集光に作用する各光束の、前記回折素子への入射時における最外周光束径が同一径（φ３＝φ４）であることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
4. 前記倍率変換手段が、液晶素子であって、前記第１，第２の光記録媒体への集光に作用する各光束の、前記液晶素子への入射時における最外周光束径が同一径（φ３＝φ４）であることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
5. 前記第１の光記録媒体の使用開口数ＮＡ１が０．８５および前記第２の光記録媒体の使用開口数ＮＡ２が０．６５であって、前記第１の光記録媒体における記録速度がαのとき必要な光源発光量をＡとし、前記第２の光記録媒体における記録速度がβのとき必要な光源発光量をＢとしたとき、次の（数１）
   

   

   の関係を満足するように、選択した光記録媒体および記録速度に応じて光源発光量を切り換えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光ピックアップ。
6. 光記録媒体に対して情報の記録，再生，消去の少なくもと１以上を行う光情報処理装置であって、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光ピックアップを用いたことを特徴とする光情報処理装置。

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