JP5046939B2 - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源が出力する光ビームの強度を制御する光強度制御装置、およびその光強度制御装置を備えた光ピックアップ装置に関する。

光ディスク媒体が備える情報層からの情報の読み取りまたは情報層への情報の書き込みに用いられる光ピックアップ装置には、光源から出力したレーザビームの一部分をモニタし、光ディスク媒体の情報層に対して適切な光強度でレーザビームの照射が行われるように光強度制御装置が備えられている。

図８は、特許文献１に開示されている光ピックアップ装置４００を示す図である。図８を参照して、情報媒体１０９はＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）またはＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）であり、光ピックアップ装置４００は、情報媒体１０９に対して情報の記録再生を行う。

光ピックアップ装置４００は、波長６５０ｎｍのＤＶＤ用光ビーム１２１を出力するＤＶＤ光源１０１と、波長７８０ｎｍのＣＤ用光ビーム１２２を出力するＣＤ光源１０２と、ビームスプリッタ１０３と、１／２波長板１０４と、偏光ビームスプリッタ１０５と、１／４波長板１０６と、コリメートレンズ１０７と、対物レンズ１０８と、センサレンズ１１０と、光検出部１１１と、受光素子１１２とを備える。

ビームスプリッタ１０３は、ＤＶＤ用光ビーム１２１のＰ波成分およびＳ波成分を全て透過し、ＣＤ用光ビーム１２２のＰ波成分およびＳ波成分を全て反射する。偏光ビームスプリッタ１０５は、光ビームのＰ波成分を透過しＳ波成分を反射する。光検出部１１１は、情報媒体１０９で反射した反射光からトラッキングエラー信号や情報信号等を検出する。受光素子１１２は、光源駆動回路（図示せず）に帰還する電気信号を光強度に応じて出力する素子であり、前光モニタと称される。

なお、ＣＤ用光ビーム１２２の光路はＤＶＤ用光ビーム１２１の光路から中心を外して描いているが、実際には同一の光路を通過する。また、１／２波長板１０４はＤＶＤ用光ビーム１２１およびＣＤ用光ビーム１２２の有効光束外の光を受光する位置に配置されている。

次に、光ピックアップ装置４００の動作を説明する。光源１０１が出力したＤＶＤ用光ビーム１２１はビームスプリッタ１０３を透過し、偏光ビームスプリッタ１０５では光ビーム１２１の有効光束のＰ波成分のみが選択され、１／４波長板１０６で円偏光に変換される。１／４波長板１０６を透過した光ビーム１２１は、コリメートレンズ１０７および対物レンズ１０８を経てＤＶＤディスク１０９の情報層に光スポットを形成する。情報層で反射した反射光は、対物レンズ１０８およびコリメートレンズ１０７を透過し、１／４波長板１０６で再びＰ波成分に変換され、偏光ビームスプリッタ１０５で反射されてセンサレンズ１１０へ導かれる。センサレンズ１１０を透過した反射光は、光検出部１１１で受光される。

また、光源１０２が出力したＣＤ用光ビーム１２２は、ビームスプリッタ１０３で全反射されることによりＰ波成分の光ビームとなる。光ビーム１２１と同様に、光ビーム１２２の有効光束は、偏光ビームスプリッタ１０５、１／４波長板１０６、コリメートレンズ１０７および対物レンズ１０８を経てＣＤディスク１０９の情報層に光スポットを形成する。情報層で反射した反射光は、対物レンズ１０８、コリメートレンズ１０７、１／４波長板１０６、偏光ビームスプリッタ１０５およびセンサレンズ１１０を経て、光検出部１１１で受光される。

一方、ＤＶＤ用光ビーム１２１中の有効光束外の光は、１／２波長板１０４を透過することでＳ波成分に偏光され、偏光ビームスプリッタ１０５で全反射されて受光素子１１２で受光される。受光素子１１２は、受光した光量に応じた電気信号を出力し、光源１０１を駆動する光源駆動回路（図示せず）に帰還する。

また、ＣＤ用光ビーム１２２中の有効光束外の光も、１／２波長板１０４を透過することでＳ波成分に偏光され、偏光ビームスプリッタ１０５で全反射されて、受光素子１１２で受光される。受光素子１１２は、受光した光量に応じた電気信号を出力し、光源１０１を駆動する光源駆動回路に帰還する。

このように、互いに異なる波長の光ビームを出力する独立した光源１０１および１０２を備えた光ピックアップ装置４００では、それぞれ独立して光ビームの偏光方向を変えられるため、ＤＶＤ用光ビーム１２１およびＣＤ用光ビーム１２２それぞれの強度を制御することができた。

しかしながら、近年、記録型ＤＶＤの普及、さらに光ディスク装置の高速記録が要望されるに伴い、光ピックアップ装置の温度変化に対する安定性が求められている。また、光ピックアップ装置の小型化に対する要望も強く、波長が互いに異なる複数種類の光ビームを出力する単一光源を採用することで、光ピックアップ装置を小型化することが提案されている。

しかしながら、ＤＶＤ用光ビームを出力する活性層とＣＤ用光ビームを出力する活性層とを同一のパッケージに収納した単一光源を採用すると、上述のように独立して偏光方向を変えることができない課題が発生する。また、光ビームの出力に起因する光源の温度変化が、光ビームの偏光比および偏向角に変動をもたらし、光ディスク媒体に照射される光ビームの強度が変動してしまう課題がある。この偏光方向を自由に変えることができない点と、光ビームの強度の変動を防止するため、光強度制御光（以下、モニタ光と称す）をＰ波成分とＳ波成分とに分離する偏光分離素子を用いて、Ｐ波成分で光源の光強度を制御する光ピックアップ装置が特許文献２に開示されている。

図９は、特許文献２に開示される従来の光ピックアップ装置を示す図である。半導体レーザ素子２０１は、２つの互いに異なる波長の光ビームを出力する２つの活性層２０１ａおよび２０１ｂを備えている。第１活性層２０１ａはＤＶＤ用の波長６５０ｎｍ（以下、ＤＶＤ波長と称す）の光ビーム２２１を出力し、第２活性層２０１ｂはＣＤ用の波長７８０ｎｍ（以下、ＣＤ波長と称す）の光ビーム２２２を出力する。

半導体レーザ素子２０１から出力された光ビーム２２１または２２２は、コリメートレンズ２０４を介して偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳと称す）２０６に平行光として到達する。ＰＢＳ２０６は、入射した光ビームのＰ波成分の大部分（例えば９０％）を通過させ、一部分（例えば１０％）を偏光分離面２０６ａで反射させ、Ｓ波成分の一部分（例えば１０％）を通過させ、大部分（例えば９０％）を反射させる。

ＰＢＳ２０６を通過した光ビームは１／４波長板２０９を通過することで円偏光に変換され、対物レンズ２１０を介して光ディスク２１１に達してその記録面で反射される。光ディスク２１１の記録面で反射された光ビームは、対物レンズ２１０および１／４波長板２０９を介してＰＢＳ２０６まで戻る。１／４波長板２０９は反射された光ビームの円偏光を直線偏光に変換する。ＰＢＳ２０６は復路の光ビームを偏光分離面２０６ａで反射し、反射した光ビームは集光レンズ２０５およびマルチレンズ２１２を介して光検出器２１３の受光面に到達する。

一方、ＰＢＳ２０６によって反射された光ビームの方向には、更にＰＢＳ２０７が設けられている。ＰＢＳ２０７は、コリメートレンズ２０４から入射された光ビームをＰＢＳ２０６が反射する方向に配置されている。ＰＢＳ２０７にはフロントモニタ用の反射した光ビームが入射する。ＰＢＳ２０７は入射した光ビームのＰ波成分をほぼ１００％通過させ、その光ビームのＳ波成分を偏光分離面２０７ａでほぼ１００％反射する。Ｐ波成分の反射およびＳ波成分の通過はほぼ０％である。光ビームがＰＢＳ２０７を通過した方向にはフロントモニタ２０８が備えられており、ＰＢＳ２０７を通過したＰ偏光成分のみをフロントモニタ２０８で受光することによりレーザ出射パワー制御を行う。ＤＶＤ用の光ビームとＣＤ用の光ビームとをそれぞれ出力する２つの活性層を同一パッケージに収納した光源を用いる光ピックアップ装置５００では、光源の光強度を制御するモニタ光にはＰ波成分を用いていた。

このように、半導体レーザ素子２０１が出力する光ビームのＰ波成分をモニタ光として採用することで、半導体レーザ素子２０１が出力する光強度の制御を安定に実現することができる。
特開２００４−１１０８９７号公報 特開２００２−１０９７７３号公報

しかしながら、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、ＣＤ−ＲおよびＣＤ−ＲＷの記録型光ディスク媒体全般に対応する要望と、高速記録に対する要望とを満足するため、光源にはさらなる高出力が要求され、次のような課題が新たに発生した。すなわち、上述の特許文献２で提案されている光ピックアップ装置では、Ｐ波成分のみに基づき光源が出力する光強度の制御を行っているが、Ｐ波成分だけでは特にＣＤ−ＲやＣＤ−ＲＷに対する光強度制御が不充分であることが判明した。具体的には、ＣＤ−ＲやＣＤ−ＲＷのように基板が厚く且つ記録容量が小さい光ディスク媒体では、基材を透過する光ビームの複屈折の程度が大きくなったり、ディスクの面内で複屈折の程度が変化したりするという基材の特性に起因して、反射光のＰ波成分とＳ波成分との割合がディスク毎に異なってしまうという課題がある。また、高速記録を行うために光源の駆動電流を向上させると、光源の温度変化によりＰ波成分とＳ波成分との比が変動するという課題もある。Ｐ波成分とＳ波成分との割合が大きく変動する状態では、Ｐ波成分のみに基づき光源が出力する光強度の制御を行う方法では、光強度制御が不充分になってしまう。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、光ビームの温度特性による偏光角および偏光比変動が起こっても光ビームの光強度を安定に制御することができる光強度制御装置を提供することを目的とする。

本発明の光強度制御装置は、波長が互いに異なる複数種類の光ビームを出力する光源と、前記光ビームを受光して前記光ビームの強度に応じた電気信号に変換する受光部と、前記光源と前記受光部との間に設けられた偏光分離部とを備えた光強度制御装置であって、前記複数種類の光ビームは、第１光ビームと、前記第１光ビームよりも波長が長い第２光ビームとを含んでおり、前記偏光分離部は、前記第２光ビームのうちの第１偏光方向の光成分と、前記第２光ビームのうちの前記第１偏光方向と直交する第２偏光方向の光成分との両方を前記受光部へ導き、前記偏光分離部は、前記第１光ビームのうちの第１偏光方向の光成分を前記受光部へ導き、前記第１光ビームのうちの前記第１偏光方向と直交する第２偏光方向の光成分の前記受光部への進行を抑制することを特徴とする。

ある実施形態によれば、前記第２光ビームのうちの前記第１偏光方向の光成分を前記偏光分離部が前記受光部へ導く割合と、前記第２光ビームのうちの前記第２偏光方向の光成分を前記偏光分離部が前記受光部へ導く割合とは同じである。

ある実施形態によれば、前記第１光ビームのうちの前記第２偏光方向の光成分を前記偏光分離部が前記受光部へ導く割合は、前記第１光ビームのうちの前記第１偏光方向の光成分を前記偏光分離部が前記受光部へ導く割合よりも低い。

ある実施形態によれば、前記第２光ビームは、前記複数種類の光ビームのうちで最も波長が長い光ビームである。

ある実施形態によれば、前記第１偏光方向の光成分はＰ波成分であり、前記第２偏光方向の光成分はＳ波成分である。

ある実施形態によれば、前記第１光ビームよりも波長が短い第３光ビームを出力するさらなる光源をさらに備え、前記偏光分離部は、前記第３光ビームのうちの第１偏光方向の光成分を前記受光部へ導き、前記第３光ビームのうちの前記第１偏光方向と直交する第２偏光方向の光成分の前記受光部への進行を抑制する。

ある実施形態によれば、前記受光部が出力した前記電気信号に応じて、前記光源が出力する前記光ビームの強度を制御する制御部をさらに備える。

本発明の光ピックアップ装置は、前記光強度制御装置と、前記複数種類の光ビームを情報媒体へ集光させる集光部と、前記光源から出力された前記光ビームを、前記集光部へ向かう方向と、前記偏光分離部へ向かう方向とに分離するさらなる偏光分離部と、前記情報層で反射した反射光を受光して、前記反射光の強度に応じた電気信号に変換するさらなる受光部とを備えることを特徴とする。

ある実施形態によれば、光ピックアップ装置は、前記第１光ビームよりも波長が短い第３光ビームを出力するさらなる光源と、前記光源から出力された前記第１および第２光ビームと、前記さらなる光源から出力された前記第３光ビームとを前記さらなる偏光分離部へ導く光学素子とをさらに備え、前記偏光分離部は、前記第３光ビームのうちの第１偏光方向の光成分を前記受光部へ導き、前記第３光ビームのうちの前記第１偏光方向と直交する第２偏光方向の光成分の前記受光部への進行を抑制する。

本発明によれば、受光部は、複数種類の光ビームのうちの波長が長い光ビームのＰ波成分とＳ波成分の両方を受光する。また、受光部は、波長が短い光ビームのＰ波成分は受光するがＳ波成分は受光しない。ＣＤ用光ビーム（無偏光光学系）のＰ波成分とＳ波成分の両方を用いて光強度制御を行うとともに、ＤＶＤ用光ビーム（偏光光学系）のＰ波成分のみを用いて光強度制御を行うことにより、光源の温度特性による偏光角および偏光比変動が起こっても、光ビームの光強度を安定に制御することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。本発明の実施形態の説明では、光源が出力する光および光路中を進行する光束を光ビームと呼ぶ。また、図面では、従来技術の説明と同様に、複数の光路を独立して描いているが、これは説明を理解し易くするためであり、実際の各光路は各種レンズ、波長板、ビームスプリッタ等の光学部品の実質的に真ん中に存在する。

（実施形態１）
図１は、本実施形態の光ピックアップ装置１００を示す図である。光ピックアップ装置１００は、光源１が出力するレーザビームによって光ディスク媒体６に情報を書き込んだり、光ディスク媒体６に記録された情報を読み取ったりする。光源１は例えば半導体レーザ素子である。光ディスク媒体６は、例えばＤＶＤまたはＣＤである。ＤＶＤの種類としては、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ＋Ｒ等がある。ＣＤの種類としては、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＷ、ＣＤ−Ｒ等がある。光ピックアップ装置１００は、ＤＶＤとＣＤとの両方に対して情報の記録再生ができる。

光ピックアップ装置１００は、光強度制御装置１００ａと、コリメートレンズ３と、１／４波長板４と、対物レンズ５とを備える。光強度制御装置１００ａはハイブリッドと称されることもある。

光強度制御装置１００ａは、光ビームを出力する光源１と、光ビームを分離するＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）２および７と、光ビームを受光する受光素子８および光検出器１０と、マルチレンズ９と、光ビームの強度を制御する制御部１１とを備える。

光源は、波長が互いに異なる複数種類の光ビームを出力する。光源１は２つの活性層１ａおよび１ｂを備えており、この活性層１ａおよび１ｂが２つの互いに異なる波長の光ビームを出力する。第１活性層１ａは例えばＤＶＤ用の波長６５０ｎｍ（以下、ＤＶＤ波長と称す）の光ビーム２１を出力し、第２活性層１ｂは例えばＣＤ用の波長７８０ｎｍ（以下、ＣＤ波長と称す）の光ビーム２２を出力する。光源１から出力された光ビーム２１および２２はＰＢＳ２に到達する。複数種類の光ビームは、光ディスク媒体の種類に応じて別々に出射されるが、動作によっては同時に出射されてもよい。

ＰＢＳ２は、光ビーム２１および２２を、コリメートレンズ３へ向かう方向とＰＢＳ７へ向かう方向とに分離する。ＰＢＳ２は、入射したＤＶＤ用光ビーム２１のＰ波成分の大部分（例えば９０％）とＳ波成分の一部分（例えば１０％）を透過し、Ｐ波成分の一部分（例えば１０％）とＳ波成分の大部分（例えば９０％）とを偏光分離面２ａで反射する。また、ＰＢＳ２は、入射したＣＤ用光ビーム２２のＰ波成分およびＳ波成分の大部分（例えば各９０％）を透過し、Ｐ波成分およびＳ波成分の一部分（例えば各１０％）を偏光分離面２ａで反射させる。Ｐ波成分およびＳ波成分は、それぞれＰ偏光成分およびＳ偏光成分とも称される。Ｓ波成分はＰ偏光方向と直交する偏光方向を有する光である。ＰＢＳ２を透過した光ビームはコリメートレンズ３へ向かい、偏光分離面２ａで反射された光ビームはＰＢＳ７へ向かう。偏光分離面２ａで反射された光ビームの偏光方向は、ＰＢＳ２を透過した光ビームの偏光方向とほぼ垂直な方向である。

ＰＢＳ２を通過した光ビーム２１または２２は、コリメートレンズ３で平行光にされ、１／４波長板４に到達する。１／４波長板４は、通過したＤＶＤ波長の光ビーム２１の直線偏光を円偏光に変換する。１／４波長板４を通過した光ビーム２１または２２は、対物レンズ５で集光されて光ディスク媒体６の基材を透過し、光ディスク媒体６の情報層に光スポットを形成し、情報層で反射される。このように、光源から情報層に至る光路を往路と称し、情報層で反射し後述する光検出器まで至る光路を復路と称す。光ディスク媒体６の情報層で反射された光ビームは、基材、対物レンズ５、１／４波長板４、コリメートレンズ３を通ってＰＢＳ２まで戻る。１／４波長板４は反射されたＤＶＤ波長の光ビーム２１の円偏光を直線偏光に変換する。ＰＢＳ２は復路の光ビームを偏光分離面２ａで反射し、反射した光ビームはマルチレンズ９を通って光検出器１０の受光面に到達する。光検出器１０は、受光した反射光をその光強度に応じた電気信号に変換する。

一方、光源１が出力した光ビームがＰＢＳ２の偏光分離面２ａで反射された方向には、ＰＢＳ７が設けられている。ＰＢＳ７は、光路上において光源１と受光素子８との間に設けられている。ＰＢＳ７では、ＰＢＳ２で反射した光ビームの入射方向に向かって偏光分離面７ａが配置されており、ＰＢＳ２で反射した光ビームが偏光分離面７ａに入射する。ＰＢＳ７にはＰＢＳ２を介して光源１から直接光ビームが入射し、その入射した光ビームは、光源１が出力する光ビームの強度を制御するために用いられるので、ＰＢＳ７に入射する光ビームはフロントモニタ光またはフロントモニタ用光ビーム等と称される。

ＰＢＳ７は、ＣＤ波長の光ビーム２２のうちのＰ波成分２２ｐおよびＳ波成分２２ｓとの両方を受光素子８へ導く。また、ＰＢＳ７は、ＤＶＤ波長の光ビーム２１のうちのＰ波成分２１ｐを受光素子８へ導くが、Ｓ波成分２１ｓは偏光分離面７ａで反射して受光素子８への進行を抑制する。ＰＢＳ７がＰ波成分２２ｐを受光素子８へ導く割合と、Ｓ波成分２２ｓを受光素子８へ導く割合とは同じである。ＰＢＳ７がＳ波成分２１ｓを受光素子８へ導く割合は、Ｐ波成分２１ｐを受光素子８へ導く割合よりも低い。例えば、ＰＢＳ７は、Ｐ波成分２１ｐをほぼ１００％通過させて受光素子８へ導き、Ｓ波成分２１ｓのほぼ１００％を偏光分離面７ａで反射させて受光素子８へは導かない。また、ＰＢＳ７は、Ｐ波成分２２ｐとＳ波成分２２ｓとの両方をほぼ１００％通過させて受光素子８へ導く。すなわち、ＤＶＤ波長のＰ波成分２１ｐの反射およびＳ波成分２１ｓの通過はほぼ０％で、ＣＤ波長のＰ波成分２２ｐおよびＳ波成分２２ｓの反射はほぼ０％である。

ＰＢＳ７を光ビームが通過する方向には、入射する光ビームに対して受光面が垂直となるように受光素子８が配置されている（以下、受光素子８をフロントモニタ８と称す）。フロントモニタ８は、受光した光ビームをその光強度に応じた電気信号（フロントモニタ信号）に変換する。制御部１１は、フロントモニタ８が出力したフロントモニタ信号に応じて、光源１が出力する光ビームの強度を制御する。制御部１１は、フロントモニタ信号が所定の基準値より高ければ光ビームの強度を弱くし、低ければ光ビームの強度を強くする。ＰＢＳ７およびフロントモニタ８は光強度制御装置１００ａの光学系を成している。

光強度制御装置１００ａの各構成要素は、ＤＶＤ波長の光ビームを用いるときは偏光光学系を成しており、ＣＤ波長の光ビームを用いるときは無偏光光学系を成している。ＤＶＤ波長のＰ波成分２１ｐとＣＤ波長のＰ波成分２２ｐおよびＳ波成分２２ｓとがフロントモニタ８に入射し、フロントモニタ信号が生成される。これにより、光源１の温度特性によりＤＶＤ波長の光ビームおよびＣＤ波長の光ビームの偏光角の変動および／または偏光比変動が起こっても、対物レンズ５から出力される光ビームの光強度を安定に制御することができる。その原理を、図２Ａ〜図４Ｂを参照して詳述する。

図２Ａは、偏光光学系においてＰ波成分とＳ波成分との偏光比が任意の初期値から２００に変動したときの、偏光比とフロントモニタ光量の変動率との関係を示すグラフである。図２Ｂは、無偏光光学系においてＰ波成分とＳ波成分との偏光比が任意の初期値から２００に変動したときの、偏光比とフロントモニタ光量の変動率との関係を示すグラフである。図３Ａは、偏光光学系において偏光角が任意の初期値から＋５ｄｅｇ変動したときの、初期偏光角とフロントモニタ光量の変動率との関係を示すグラフである。図３Ｂは、無偏光光学系において偏光角が任意の初期値から＋５ｄｅｇ変動したときの、初期偏光角とフロントモニタ光量の変動率との関係を示すグラフである。図４Ａは、偏光光学系において偏光角が任意の初期値から−５ｄｅｇ変動したときの、初期偏光角とフロントモニタ光量の変動率との関係を示すグラフである。図４Ｂは、無偏光光学系において偏光角が任意の初期値から−５ｄｅｇ変動したときの、初期偏光角とフロントモニタ光量の変動率との関係を示すグラフである。図２Ａ〜図４Ｂにおいて、●印（実線部）は、Ｐ波成分からフロントモニタ光量（ＦＭ）を検出したときの上記各関係を示している。また、□印（破線部）は、Ｐ波成分およびＳ波成分との合算からフロントモニタ光量を検出したときの上記各関係を示している。

フロントモニタ光量については対物レンズの出射光量で規格化しており、その値での変動率を算出している。ここで、偏光比の初期値Ｘでのフロントモニタ８に入射する光量をＡｘとし、偏光比２００でのフロントモニタに入射する光量をＡｙとしたとき、変動率は、（変動率）＝（Ａｙ−Ａｘ）／Ａｘで定義される。また、偏光角の初期値Ｘでのフロントモニタに入射する光量をＡｘとし、偏光角Ｘ＋５ｄｅｇ（または偏光角Ｘ−５ｄｅｇ）でのフロントモニタに入射する光量をＡｚとしたとき、変動率は、（変動率）＝（Ａｚ−Ａｘ）／Ａｘで定義される。

図２Ａおよび図２Ｂを参照して、偏光光学系ではＰ波成分からフロントモニタ光量を検出すると変動率の抑制効果は極めて良好となり、無偏光光学系ではＰ波成分とＳ波成分との合算からフロントモニタ光量を検出すると変動率の抑制効果は極めて良好となる。すなわち、偏光光学系（ＤＶＤ）ではＰ波成分のみからフロントモニタ光量を検出し、無偏光光学系（ＣＤ）の場合にはＰ波成分とＳ波成分との合算からフロントモニタ光量を検出することで、Ｐ波成分とＳ波成分との偏光比の変化に対するフロントモニタ光量の変動率の安定化が達成でき、光源１の光強度制御の精度を飛躍的に向上させることができる。

また、図３Ａおよび図４Ａを参照して、偏光角と変動率との相関においても、偏光光学系では、Ｐ波成分およびＳ波成分の合計から検出した場合と比べて、Ｐ波成分からフロントモニタ光量を検出すると極めて高い変動率抑制効果が得られることが分かる。一方、図３Ｂおよび図４Ｂを参照して、無偏光光学系では、Ｐ波成分から検出した場合に比べて、Ｐ波成分およびＳ波成分の合計からフロントモニタ光量を検出すると極めて高い変動率抑制効果が得られることが分かる。すなわち、偏光光学系（ＤＶＤ）ではＰ波成分のみからフロントモニタ光量を検出し、無偏光光学系（ＣＤ）の場合にはＰ波成分とＳ波成分との合算からフロントモニタ光量を検出することで、偏光角の変動に対するフロントモニタ光量の変動率の安定化が達成でき、光源１の光強度制御の精度を飛躍的に向上させることができる。

次に、図５Ａ〜図５Ｃを参照して、偏光光学系におけるＰＢＳ７のＰ波成分の透過率ＴｐおよびＳ波成分の透過率Ｔｓの好ましい値を説明する。図５Ａは、偏光光学系において偏光比が任意の初期値から２００に変動したときの、偏光比とフロントモニタ光量の変動率との関係を示すグラフである。図５Ｂは、偏光光学系において偏光角が任意の初期値から＋５ｄｅｇ変動したときの、初期偏光角とフロントモニタ光量の変動率との関係を示すグラフである。図５Ｃは、偏光光学系において偏光角が任意の初期値から−５ｄｅｇ変動したときの、初期偏光角とフロントモニタ光量の変動率との関係を示すグラフである。ここで、光源１のレーザダイオード特性として、偏光比規格を３０以上、偏光角規格を±１０ｄｅｇ以内とする。このとき、図５Ａ〜図５Ｃから、ＰＢＳ７のＰ波成分の透過率Ｔｐが９０％でＳ波成分の透過率Ｔｓが１０％であれば、変動率を±３％以内に小さくできることが分かる。すなわち、Ｐ波成分の透過率Ｔｐは９０％以上（９０〜１００％）であることが好ましく、Ｓ波成分の透過率Ｔｓは１０％以下（０〜１０％）であることが好ましい。

（実施形態２）
図６は、本実施形態の光ピックアップ装置２００を示す図である。

光ピックアップ装置２００は、光ピックアップ装置１００の光強度制御装置１００ａの代わりに、光強度制御装置２００ａを備える。光強度制御装置２００ａは、光源１、ＰＢＳ２および７の代わりに、光源５１、ＰＢＳ５２および５７を備える。

光源５１は、第１活性層１ａおよび第２活性層１ｂに加えて第３活性層１ｃを備える。第１活性層１ａは例えばＤＶＤ波長の６５０ｎｍの光ビーム２１を出力し、第２活性層１ｂは例えばＣＤ波長の７８０ｎｍの光ビーム２２を出力し、第３活性層１ｃは例えば４０５ｎｍの光ビーム２３を出力する。光ディスク媒体６がＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ）等の青紫レーザ光を用いて情報の記録再生を行う光ディスク媒体であるときは、光ビーム２３が用いられる。以下、４０５ｎｍをＢＤ波長と称す。ＣＤ波長、ＤＶＤ波長、ＢＤ波長の中で、ＣＤ波長が最も長く、ＢＤ波長が最も短い。

ＰＢＳ５２および５７は、ＰＢＳ２および７の機能に加えて、ＢＤ波長の光ビーム２３を分離する機能を有する。ＰＢＳ５２はその偏光分離面５２ａで、ＤＶＤ波長およびＢＤ波長の光ビームのＰ波成分の大部分（例えば各９０％）とＳ波成分の一部分（例えば各１０％）とを透過し、Ｐ波成分の一部分（例えば各１０％）とＳ波成分の大部分（例えば各９０％）とを偏光分離面５２ａで反射する。また、ＰＢＳ５２は、ＣＤ波長の光ビームのＰ波成分およびＳ波成分の大部分（例えば各９０％）を通過し、Ｐ波成分およびＳ波成分の一部分（例えば各１０％）を反射する。ＰＢＳ５２で反射された光ビームの偏光方向は、ＰＢＳ５２を透過した光ビームの偏光方向とほぼ垂直な方向である。

ＰＢＳ５２を通過した光ビームはコリメートレンズ３で平行光にされ、１／４波長板４に到達する。１／４波長板４は、通過したＤＶＤ波長およびＢＤ波長の光ビームの直線偏光を円偏光に変換する。１／４波長板４を通過した光ビーム２１、２２または２３は、対物レンズ５で集光されて光ディスク媒体６の基材を透過し、その情報層に光スポットを形成し、情報層で反射される。光ディスク媒体５６の情報層で反射された光ビームは、基材、対物レンズ５、１／４波長板４、コリメートレンズ３を通ってＰＢＳ５２まで戻る。１／４波長板４は反射されたＤＶＤ波長およびＢＤ波長の光ビームの円偏光を直線偏光に変換する。ＰＢＳ５２は、復路の光ビームを偏光分離面５２ａで反射し、反射した光ビームはマルチレンズ９を通過して光検出器１０の受光面に到達する。

一方、光源５１が出力した光ビームがＰＢＳ５２で反射された方向には、ＰＢＳ５７が設けられている。ＰＢＳ５７は、光源５１から出力した光ビームをＰＢＳ５２で反射した光ビームの入射方向に向かって偏光分離面５７ａが配置さており、ＰＢＳ５２で反射した光ビームが偏光分離面５７ａに入射する。

ＰＢＳ５７は、入射したＤＶＤ波長およびＢＤ波長の光ビームのＰ波成分２１ｐおよび２３ｐをほぼ１００％通過させて、フロントモニタ８へ導き、Ｓ波成分２１ｓおよび２３ｓのほぼ１００％を偏光分離面５７ａで反射させて、フロントモニタ８へは導かない。また、ＰＢＳ５７は、ＣＤ波長の光ビームのＰ波成分２２ｐおよびＳ波成分２２ｓの両方をほぼ１００％通過させてフロントモニタ８へ導く。すなわち、ＤＶＤ波長およびＢＤ波長のＰ波成分の反射およびＳ波成分の通過はほぼ０％で、ＣＤ波長のＰ波成分およびＳ波成分の反射はほぼ０％である。

ＰＢＳ５７を光ビームが通過する方向には、入射する光ビームに対して受光面が垂直となるようにフロントモニタ８が配置されている。フロントモニタ８は、受光した光ビームをその光強度に応じたフロントモニタ信号に変換する。ＰＢＳ５７およびフロントモニタ８は光強度制御装置２００の光学系を成している。

光強度制御装置２００ａの各構成要素は、ＤＶＤ波長およびＢＤ波長の光ビームを用いるときは偏光光学系を成しており、ＣＤ波長の光ビームを用いるときは無偏光光学系を成している。ＤＶＤ波長およびＢＤ波長のＰ偏光成分と、ＣＤ波長のＰ偏光成分およびＳ偏光成分とがフロントモニタ８に入射し、フロントモニタ信号が生成される。これにより、ＤＶＤ波長、ＢＤ波長およびＣＤ波長の光ビームの偏光角の変動および／または偏光比変動が、光源５１の温度特性により起こっても、光強度制御装置１００ａと同様に対物レンズ５から出力される光ビームの光強度を安定に制御することができる。

なお、ＢＤ波長の青紫レーザ光を用いて情報の記録再生を行うＨＤ−ＤＶＤはＤＶＤと同じ基板厚さを有しているので、ＨＤ−ＤＶＤの基板に起因する複屈折はＤＶＤと同程度である。このため、ＨＤ−ＤＶＤシステムに本発明を適用した場合でも、上述の本発明の効果と同様の効果が得られる。ブルーレイディスクは、より薄い０．１ｍｍの基板厚さを有しているので、複屈折の影響がより少なく、さらに効果は顕著である。

このように、光ピックアップ装置２００ａでは、ＣＤ、ＤＶＤおよびＢＤの３種類のディスクに対応した３波長の光ビームを出力する光源５１の光強度の制御の精度を格段に向上させることができる。

（実施形態３）
図７は、本実施形態の光ピックアップ装置３００を示す図である。

光ピックアップ装置３００は、光ピックアップ装置２００の光強度制御装置２００ａの代わりに、光強度制御装置３００ａを備える。光強度制御装置３００ａは、光源５１の代わりに、光源１および６１とＰＢＳ６２とを備える。

光源１は第１活性層１ａおよび第２活性層１ｂを備え、光源６１はＢＤ波長のレーザ光を出力する第３活性層６１ａを備えている。ＰＢＳ６２は、光源１が出力したＤＶＤ波長のレーザ光２１およびＣＤ波長のレーザ光２２と、光源６１が出力したＢＤ波長のレーザ光２３とをＰＢＳ５２へ導く光学素子である。

ＰＢＳ６２の偏光分離面６２ａは、ＤＶＤ波長の光ビーム２１およびＣＤ波長の光ビーム２２を完全に透過し、ＢＤ波長の光ビーム２３を完全に反射する。その後の光強度制御装置３００ａの動作は、光強度制御装置２００ａと同様である。これにより、光源１が出力するＤＶＤ波長の光ビーム２１およびＣＤ波長の光ビーム２２と、光源６１が出力するＢＤ波長の光ビーム２３との全ての光強度を高精度に制御することができる。なお、光強度制御装置３００ａは光源を２つ備えるため装置サイズが若干大型化するが、第１〜第３活性層を同一パッケージに収納する半導体レーザ素子は開発されたばかりであり、現時点では光源を２つ備える光強度制御装置３００ａの方が、光強度制御装置２００ａよりも信頼性の点で優れているといえる。

本発明は、光ビーム強度の制御を行う技術分野で特に有用であり、例えば、広い波長域に渡って光ビームの高精度な光強度制御を行う光ピックアップ装置を実現することができる。

本発明の実施形態による光ピックアップ装置を示す図である。 本発明の実施形態による偏光比と変動率との関係を示す図である。 本発明の実施形態による偏光比と変動率との関係を示す図である。 本発明の実施形態による初期偏光角に所定の変動を加えた場合の変動率を示す図である。 本発明の実施形態による初期偏光角に所定の変動を加えた場合の変動率を示す図である。 本発明の実施形態による初期偏光角に所定の変動を加えた場合の変動率を示す図である。 本発明の実施形態による初期偏光角に所定の変動を加えた場合の変動率を示す図である。 本発明の実施形態による偏光比と変動率との関係を示す図である。 本発明の実施形態による初期偏光角に所定の変動を加えた場合の変動率を示す図である。 本発明の実施形態による初期偏光角に所定の変動を加えた場合の変動率を示す図である。 本発明の実施形態による光ピックアップ装置を示す図である。 本発明の実施形態による光ピックアップ装置を示す図である。 従来の光ピックアップ装置を示す図である。 従来の光ピックアップ装置を示す図である。

符号の説明

１ 光源
１ａ 第１活性層
１ｂ 第２活性層
２ 偏光ビームスプリッタ
４ １／４波長板
５ 対物レンズ
６ 情報媒体
７ 偏光ビームスプリッタ
８ フロントモニタ
１０ 光検出器

Claims (2)

1. 光強度制御装置を備えた光ピックアップ装置であって、
   前記光強度制御装置は、
   波長が互いに異なる複数種類の光ビームを出力する光源と、
   前記光ビームを受光して前記光ビームの強度に応じた電気信号に変換する受光部と、
   前記光源と前記受光部との間に設けられた偏光分離部と
   を備え、
   前記複数種類の光ビームは、第１光ビームと、前記第１光ビームよりも波長が長い第２光ビームとを含んでおり、
   前記偏光分離部は、前記第２光ビームのうちの第１偏光方向の光成分と、前記第２光ビームのうちの前記第１偏光方向と直交する第２偏光方向の光成分との両方を前記受光部へ導き、
   前記偏光分離部は、前記第１光ビームのうちの第１偏光方向の光成分を前記受光部へ導き、
   前記第１光ビームのうちの前記第１偏光方向と直交する第２偏光方向の光成分を前記偏光分離部が前記受光部へ導く割合は、前記第１光ビームのうちの前記第１偏光方向の光成分を前記偏光分離部が前記受光部へ導く割合よりも低く、
   前記光ピックアップ装置は、
   前記複数種類の光ビームを情報媒体へ集光させる集光部と、
   前記光源から出力された前記光ビームを、前記集光部へ向かう方向と、前記偏光分離部へ向かう方向とに分離するさらなる偏光分離部と、
   前記情報層で反射した反射光を受光して、前記反射光の強度に応じた電気信号に変換するさらなる受光部と
   をさらに備える光ピックアップ装置。
2. 前記第１光ビームよりも波長が短い第３光ビームを出力するさらなる光源と、
   前記光源から出力された前記第１および第２光ビームと、前記さらなる光源から出力された前記第３光ビームとを前記さらなる偏光分離部へ導く光学素子と
   をさらに備え、
   前記偏光分離部は、前記第３光ビームのうちの第１偏光方向の光成分を前記受光部へ導き、
   前記第３光ビームのうちの前記第１偏光方向と直交する第２偏光方向の光成分を前記偏光分離部が前記受光部へ導く割合は、前記第３光ビームのうちの前記第１偏光方向の光成分を前記偏光分離部が前記受光部へ導く割合よりも低い、請求項１に記載の光ピックアップ装置。

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