JP5225005B2 - 光ピックアップ装置及び光ディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の光ディスク規格に対応する光ピックアップ装置及び光ディスク装置に関するものである。

光学的に情報の記録及び再生が行われる光ディスクには、中心波長が０．７８μｍであるレーザ光を用いて情報の記録又は再生が行われるＣＤ（コンパクトディスク）と、中心波長が０．６５μｍであるレーザ光を用いて情報の記録又は再生が行われるＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）と、中心波長が０．４０５μｍであるレーザ光を用いて情報の記録又は再生が行われるＨＤ−ＤＶＤ及びＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（ＢＤ）がある。なお、ＨＤ−ＤＶＤ及びＢＤを総称して「青色光ディスク」と言う。青色光ディスク用の記録再生装置には、従来のＤＶＤ規格やＣＤ規格の光ディスクをも取り扱うことができる機能、すなわち、種々の規格の光ディスクに対する互換性が求められる。また、記録できる容量を増大させるため、ＤＶＤ規格や青色光ディスクの規格では、信号層が２つの層に積層された２層ディスクが存在するとともに、さらに層数を増やす技術開発が進行している（例えば、非特許文献１参照）。

また、光源である半導体レーザに着目すると、１つの半導体レーザパッケージ又は１つの半導体レーザ素子から、０．６５μｍ及び０．７８μｍの２つの波長のレーザ光を発振できる半導体レーザが実用化されている。さらに、０．６５μｍ及び０．７８μｍの２つの波長のレーザ光に加えて、０．４０５μｍの波長も１つの半導体レーザパッケージから発振できる半導体レーザも同様に実用化されつつある（例えば、非特許文献２参照）。

また、光ディスクの情報記録面にレーザ光を集光させる対物レンズに着目すると、従来のＤＶＤ規格及びＣＤ規格の光ディスクに対して、１つの対物レンズで２つの異なる波長のレーザ光を集光できるような対物レンズが使用されている。さらに、青色レーザ光を含む３つの異なる波長のレーザ光を集光できるような対物レンズも実用化されるようになってきた。

３つの異なる波長のレーザ光を発振するための２つの半導体レーザパッケージと１つの対物レンズで構成された光ピックアップ装置、及び、３つの異なる波長のレーザ光を発振するための１つの半導体レーザパッケージと１つの対物レンズで構成された光ピックアップ装置の提案がある（例えば、特許文献１参照）。

Ｏ ＰＬＵＳ Ｅ、第２７巻、第４号、「８層 ２００Ｇｂｙｔｅ Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ」、２００５年４月、新技術コミュニケーションズ発行、ｐ．４２５〜４３０及び図９ Ｏ ＰＬＵＳ Ｅ、第２７巻、第４号、「青紫色半導体レーザー」、２００５年４月、新技術コミュニケーションズ発行、ｐ．３３９〜４０４、図１及び図１２ 特開２００５−３３９７７１号公報（第７頁、図２、第１３頁、図３）

上記特許文献１に記載された光ピックアップ装置においては、光ディスクからの反射レーザ光を検出する検出光学系も１つに集約されている。この検出光学系では、光ディスクの再生信号以外に、焦点制御及びトラッキング制御に必要な信号も同時に検出されるようになっている。しなしながら、青色光ディスク、ＤＶＤ、ＣＤの光ディスクはそれぞれ仕様が異なるため、各々の光ディスク仕様にとって所望となる信号を単一の検出光学系で検出することは極めて困難である。特に、焦点制御のために必要な焦点誤差信号を、単一の検出光学系で検出することには以下のような課題がある。

例えば、単一の検出光学系であるので、集光されるレーザ光の焦点ずれ量と検知器の検出信号に基づいて算出される焦点誤差信号の振幅との関係が線形になる範囲であるリニア範囲が、各光ディスクについて同一になってしまい、各光ディスクに対して最適な焦点制御を行うことができないという課題である。

この課題をさらに詳しく説明すると、焦点制御においては、焦点ずれ許容値の目安として、光源の波長と対物レンズの開口数から算出される焦点深度が適用される。上述の規格のうち、最も高密度の規格であるＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ規格（ＢＤ規格）と、最も低密度なＣＤ規格で比較すると、ＢＤ規格での焦点深度はＣＤ規格のそれの約１／７と小さくなる。また、青色ＤＶＤ規格やＤＶＤ規格には信号面が積層された２層ディスクが規定されており、これらはすでに商用化されているのをはじめ、研究開発においては３層から１６層に亘る範囲の多層化の開発成果が複数の機関から公表されており、将来これらの３層以上の多層ディスクが出現することを考慮する必要がある。そこで、このように多層化されたディスクの個々の層を明確に識別して焦点制御を行なうためには、リニア範囲を隣接する２つの層の間隔よりも充分小さくしておく必要がある。しかしながら、このようにリニア範囲が小さく設定された場合、ＣＤに対する焦点制御が極めて厳しくなるという課題が発生する。その理由は、ＣＤが他の規格の光ディスクと比較して、焦点方向の大きな光ディスク面の振れを許容しているからである。反対にＣＤ規格に適するようにリニア範囲が大きく設定されると、他の高密度な規格の光ディスクに対する焦点制御の精度が低下することや、多層化されたディスクの個々の層の識別ができなくなるという課題が発生する。さらに、多層ディスクの層間隔についても留意する必要がある。すでに商用化されているＤＶＤ規格の２層ディスクの層間隔はその中心値が５５μｍ、ＢＤ規格のそれは２５μｍと規定されているが、今後出現する多層ディスクにおいては、その層数や層と層の間隔が決まっているわけではなく、層数に応じて最適な層間隔が決定されるものと推測される。また、多層ディスクにおいては、記録再生が行われる信号層以外の他の層からの反射光が信号検出において有害な迷光成分となる可能性があるために、層の間隔を一様とするのではなく、故意に間隔に変化を持たせることで迷光成分の低減を図る手法も提案されている（例えば、非特許文献１参照）。従って、多層ディスクにおいては、ディスクの層数と層間隔の仕様に応じて、それぞれ個々に最適なリニア範囲が適用されなければならない。以上のことを要約すると、ＢＤ規格とＣＤ規格での焦点深度が約７倍もの差があるので、両方の規格に対して同時に満足するようなリニア範囲を設定できないという課題が存在する。つまり、従来の単一の検出光学系では、青色ＤＶＤ規格、ＤＶＤ規格、及びＣＤ規格のそれぞれにおいて最適な焦点誤差信号を個別に検出できないということである。また、３層以上の多層ディスクにおいては、リニア範囲が層数と層間隔に対応して適正に設定されていなければ、最適な焦点誤差信号を個別に検出できないということである。さらにまた、厳密な議論をするならば、リニア範囲は光ピックアップ装置を構成するレンズの焦点距離の製造誤差、光ピックアップ装置におけるレンズの配置精度や組立精度、レーザ光の発振波長のばらつきの影響を受けるので、適用する光ディスクが同じであっても、上述した誤差要因に依存して、光ピックアップ装置のリニア範囲は一品毎に異なるものとなる。リニア範囲の精度は、特に層間隔の精度が厳しくなる層数の多いディスクにおいて厳密性が要求されるため、従来の単一の検出光学系では、リニア範囲の可変化や、多層ディスクの仕様から決定されるリニア範囲の所望値へのアクティブな制御ができないという大きな課題がある。

そこで、本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数の異なる波長のレーザ光、及び多層ディスクに対して、それぞれ所望の焦点誤差信号を得ることができ、光ディスクへの記録及び再生を行うことができる光ピックアップ装置及び光ディスク装置を提供することである。

本発明に係る光ピックアップ装置は、回転駆動手段によって回転する光ディスクにレーザ光を照射し、前記光ディスクで反射したレーザ光を検出する光ピックアップ装置であって、２つ以上の波長のレーザ光を発振するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射したレーザ光を前記光ディスクに集光させる対物レンズと、前記レーザ光源から前記対物レンズまでの光路中に配置されたビームスプリッタと、前記光ディスクで反射し、前記対物レンズ及び前記ビームスプリッタを介して伝搬する前記レーザ光を検出する光検知器と、前記ビームスプリッタから前記光検知器までの光路中に配置され、光軸に垂直な平面内における第１の方向に前記レーザ光を屈折させるレンズ作用を有し、このレンズ作用が可変である第１の光学素子と、前記第１の光学素子のレンズ作用を変更する第１の光学素子駆動回路と、前記ビームスプリッタから前記光検知器までの光路中に配置され、光軸に垂直な平面内の少なくとも前記第１の方向とは異なる方向に前記レーザ光を屈折させるレンズ作用を有し、このレンズ作用が可変である第２の光学素子と、前記第２の光学素子のレンズ作用を変更する第２の光学素子駆動回路とを有し、前記第１の光学素子駆動回路及び前記第２の光学素子駆動回路は、前記光検知器から出力される検出信号に基づく前記光ディスクの種類の判別結果に応じて、前記集光されるレーザ光の焦点ずれ量と前記光検知器の検出信号に基づいて算出される焦点誤差信号の振幅との関係が線形になるリニア範囲が、前記光ディスクの種類、あるいは前記光ディスクに積層された信号面の層数、あるいは前記光ディスクに積層された信号面の層の間隔ごとに予め決められた設定値となるように、前記第１の光学素子及び前記第２の光学素子のレンズ作用を変更することを特徴とするものである。

また、本発明に係る光ディスク装置は、上記光ピックアップ装置と、この光ピックアップ装置によってレーザ光が照射される光ディスクを回転させる回転駆動手段とを有するものである。

本発明の光ピックアップ装置によれば、焦点誤差信号のリニア範囲を光学的仕様の異なる複数の光ディスクの各々に対応して適正値とすることが可能になる。

また、本発明の光ピックアップ装置によれば、光ピックアップ装置を構成する光学部品の光学的仕様の誤差や組立精度に起因する焦点誤差信号のリニア範囲の変動を吸収し、光学的仕様の異なる複数の光ディスクの各々に対応してリニア範囲を常に適正値とすることが可能になる。換言すれば、光ピックアップ装置の製造における組立精度の緩和や、光学部品精度の緩和を図ることができ、光ピックアップ装置を安価に提供できる。

さらに、本発明の光ディスク装置によれば、光学的仕様の異なる複数の光ディスクの各々に対応して適正な焦点制御を行うことができるので、光学的仕様の異なる複数の光ディスクに対する互換性が向上する。

さらにまた、本発明の光ディスク装置によれば、光ピックアップ装置が出力する焦点誤差信号のリニア範囲を所定値に制御を行うことができるので、光学的仕様の異なる複数の光ディスクに対する互換性が向上する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る光ピックアップ装置及びこの光ピックアップ装置を含む光ディスク装置の構成を概略的に示す図である。図１において、光学系の構成（半導体レーザ１０から光検知器４３までの構成）は概略的な平面図で示され、制御系の構成（液晶素子駆動回路４４から球面収差補正機構駆動回路６５までの構成）はブロック図で示されている。図１に示されるように、実施の形態１に係る光ピックアップ装置は、第１の波長を中心波長とする第１のレーザ光Ｌｂ、第１の波長より長い第２の波長を中心波長とする第２のレーザ光Ｌｒ、及び第２の波長より長い第３の波長を中心波長とする第３のレーザ光Ｌｉを発振するレーザ光源である半導体レーザ１０と、ビームスプリッタ２１と、半導体レーザ１０から出射されたレーザ光（Ｌｂ又はＬｒ又はＬｉ）を平行光にするためのコリメータレンズ２２と、コリメータレンズ２２を、半導体レーザ１０及び対物レンズ２４を含む光学系の光軸ＡＸに平行なＤａ方向に前後移動させるレンズ移動機構２３と、コリメータレンズ２２を通過したレーザ光（Ｌｂ又はＬｒ又はＬｉ）を光ディスク３１上に集光させる対物レンズ２４と、対物レンズ２４の光ディスク３１に対する焦点追従及びトラッキング追従の動作を行うための対物レンズアクチュエータ２５とを有している。なお、光ディスク３１は、ターンテーブル及びモータ等から構成される回転駆動手段３２に装着され、回転駆動手段３２によって回転する。

半導体レーザ１０は、第１のレーザ光Ｌｂを発振する第１の光源１１と、第２のレーザ光Ｌｒを発振する第２の光源１２と、第３のレーザ光Ｌｉを発振する第３の光源１３とを有している。半導体レーザ１０から出射されるレーザ光は、記録又は再生される光ディスク３１の種類に応じて、レーザ光Ｌｂ、Ｌｒ、Ｌｉの中から選択される。ビームスプリッタ２１は、半導体レーザ１０から出射されたレーザ光（Ｌｂ又はＬｒ又はＬｉ）を透過させ、光ディスク３１からの反射レーザ光（Ｒｂ又はＲｒ又はＲｉ）の伝搬方向を変える。光ディスク３１からの反射レーザ光（Ｒｂ又はＲｒ又はＲｉ）は、ビームスプリッタ２１に入射する前に、図示しない偏光素子によって偏光状態を変えられている。

コリメータレンズ２２のレンズ移動機構２３は、コリメータレンズ２２を保持するレンズホルダ２３ａと、レンズホルダ２３ａをＤａ方向に移動可能に支持するガイドシャフト２３ｂと、モータ２３ｃと、モータ２３ｃの回転シャフトに連結されると共にレンズホルダ２３ａのスクリューネジ孔に係合するスクリューネジ２３ｄとを有している。モータ２３ｃが駆動し、スクリューネジ２３ｄが回転することによって、レンズホルダ２３ａ及びコリメータレンズ２２がガイドシャフト２３ｂに沿ってＤａ方向に移動する。

実施の形態１において、第１のレーザ光Ｌｂは、青色レーザ光であり、第１の波長は、例えば、０．４０５μｍである。また、第２のレーザ光Ｌｒは、赤色レーザ光であり、第２の波長は、例えば、０．６５μｍであり、第３のレーザ光Ｌｉは、赤外レーザ光であり、第３の波長は、例えば、０．７８μｍである。ただし、本発明は、レーザ光源が、２つのレーザ光のみを発振するレーザ光源である場合にも適用可能である。また、本発明は、レーザ光源が、４種類以上のレーザ光を発振するレーザ光源である場合にも適用可能である。

また、実施の形態１に係る光ピックアップ装置は、光ディスク３１からの反射レーザ光Ｒｂ，Ｒｒ，及びＲｉを検出する検出光学系４０を有している。検出光学系４０は、ビームスプリッタ２１で反射した光ディスク３１からの反射レーザ光（Ｒｂ，Ｒｒ，及びＲｉのいずれか）を検出する光検知器４３と、光ディスク３１から光検知器４３までの光路中に配置され、光ディスク３１から光検知器４３までの光学系の光軸（レーザ光（Ｒｂ又はＲｒ又はＲｉ）の伝搬方向）に垂直な平面内における第１の方向（後述する図３におけるＤｂ方向）にレーザ光を屈折させるレンズ作用を有し、このレンズ作用が可変である光学素子である液晶素子４１と、光ディスク３１から光検知器４３までの光学系の光軸（レーザ光（Ｒｂ又はＲｒ又はＲｉ）の伝搬方向）に垂直な平面内における第２の方向（後述する図３におけるＤｃ方向）にレーザ光を屈折させるレンズ作用を有し、このレンズ作用が可変である光学素子である液晶素子４２と、液晶素子４１のレンズ作用（屈折率分布）及び液晶素子４２のレンズ作用（屈折率分布）を変更する光学素子駆動回路である液晶素子駆動回路４４とを有している。実施の形態１において、第１の方向Ｄｂと第２の方向Ｄｃとは直交することが望ましい。

さらに、実施の形態１に係る光ピックアップ装置は、光検知器４３の検出信号に基づいて光ディスク装置の回転駆動手段３２に装着された光ディスク３１の種類を判別するメディア判別手段６１と、光検知器４３の検出信号から焦点誤差信号を検出する制御信号検出回路６２と、光検知器４３の検出信号から再生信号を検出する再生信号検出回路６３と、メディア判別手段６１から出力される判別信号に基づいてレンズ移動機構２３のモータ２３ｃを駆動させる球面収差補正機構駆動回路６５と、制御信号検出回路６２から出力される焦点誤差信号に基づいて対物レンズアクチュエータ２５を駆動させる対物レンズ駆動回路６４とを有している。

図２は、実施の形態１に係る光ピックアップ装置のレーザ光源である半導体レーザ（半導体レーザパッケージ）１０をレーザ光の光路上から見た状態を概略的に示す正面図である。図２に示されるように、半導体レーザ１０は、第１の光源１１を備えた第１の半導体レーザ素子１４と、第２の光源１２及び第３の光源１３を備えた第２の半導体レーザ素子１５と、第１の半導体レーザ素子１４及び第２の半導体レーザ素子１５を支持する放熱部材１６と、放熱部材１６が支持されるパッケージ１７とを有している。第１の半導体レーザ素子１４の第１の光源１１は、半導体素子のレーザ光を発振する領域であり、第１のレーザ光Ｌｂを発振する。第２の半導体レーザ素子１５の第２の光源１２は、半導体素子のレーザ光を発振する領域であり、第２のレーザ光Ｌｒを発振する。第２の半導体レーザ素子１５の第３の光源１３は、半導体素子のレーザ光を発振する領域であり、第３のレーザ光Ｌｉを発振する。

図３は、実施の形態１に係る光ピックアップ装置の検出光学系４０を構成する部品の配置を概略的に示す斜視図である。図３において、ｘ軸及びｙ軸はそれぞれ、例えば、光ディスク３１の半径方向及び接線方向に対応する。液晶素子４１及び４２は、それぞれ１つの方向に光を屈折させるレンズ作用（「一軸方向のレンズ作用」とも言う。）を有し、実施の形態１においては、液晶素子４１と液晶素子４２とは同一の構成を有している場合を例示している。液晶素子４１は、光を屈折させる方向（「レンズ作用の方向」とも言う。）がＤｂ方向である。Ｄｂ方向は、ｘｙ座標系の原点を通り第２象限（ｘ軸負側且つｙ軸正側）及び第４象限（ｘ軸正側且つｙ軸負側）に延びる方向であり、ｘ軸及びｙ軸のそれぞれに対して略４５度の角度をなす方向である。液晶素子４２は、光を屈折させる方向（「レンズ作用の方向」とも言う。）がＤｃ方向である。Ｄｃ方向は、ｘｙ座標系の原点を通り第１象限（ｘ軸正側且つｙ軸正側）及び第３象限（ｘ軸負側且つｙ軸負側）に延びる方向であり、ｘ軸及びｙ軸のそれぞれに対して略４５度の角度をなす方向である。実施の形態１においては、Ｄｂ方向とＤｃ方向は略９０度の角度をなしている。さらに、図３に示されるように、検出光学系４０の光検知器４３の光検知領域は、ｘ軸方向の直線とｙ軸方向の直線とによって４つに分割された４つの受光面４３１，４３２，４３３，４３４から構成されている。なお、Ｄｂ方向は、ｘ軸及びｙ軸のそれぞれに対して略４５度の角度をなすことが望ましいが、必ずしも４５度の角度である必要ななく、少なくとも４５度±１０度の範囲内であれば光ピックアップ装置に実用可能である。また、Ｄｃ方向は、ｘ軸及びｙ軸のそれぞれに対して略４５度の角度をなすことが望ましいが、必ずしも４５度の角度である必要ななく、少なくとも４５度±１０度の範囲内であれば光ピックアップ装置に実用可能である。さらに、Ｄｂ方向とＤｃ方向は略９０度の角度をなすことが望ましいが、必ずしも９０度の角度である必要ななく、少なくとも９０度±１０度の範囲内であれば光ピックアップ装置に実用可能である。

図４（Ａ）乃至（Ｃ）は、実施の形態１に係る光ピックアップ装置の１つの液晶素子４１又は４２を説明するための図であり、同図（Ａ）は、液晶素子４１又は４２の構成を示す側面図（光ピックアップ装置の光学系の平面図に相当する。）、同図（Ｂ）は、液晶素子４１又は４２の分割型電極５３の電極パターンを示す平面図、同図（Ｃ）は、液晶素子４１又は４２の屈折率分布を示す図である。図４（Ａ）に示されるように、液晶素子４１及び４２のそれぞれは、均一電極５１と、１つの方向に配列された複数の分割型電極５３と、均一電極５１と分割型電極５３との間に備えられた液晶層５２と、均一電極５１の外側に配置されたガラス基板５４と、分割型電極５３の外側に配置されたガラス基板５５とを有している。均一電極５１と分割型電極５３との間には、液晶素子駆動回路４４によってパルス電圧Ｖが印加される。図４（Ｂ）に示されるように、分割型電極５３の電極パターンは、中央から配列方向の外側に向かって次第にストライプ状の各電極部の幅が狭くなるように形成されている。より正確に言えば、分割型電極５３の中心から配列方向の最も外側までの距離（後述する実施の形態２（図１１）においては、円環状の分割型電極の半径）を１に正規化させた場合に、分割型電極５３の中心から、中心の電極部から数えてＭ（Ｍは正の整数）番目の電極部までの距離（後述する実施の形態２においては半径）は、分割数をＮとすると、Ｍ／Ｎの平方根で与えられる。さらに、分割された各電極部の隣接するもの同士は高い抵抗を持つ導体で接続されている。図４（Ｃ）の階段状の実線は、実施の形態１における液晶素子４１及び４２の均一電極５１と分割型電極５３の間に、電圧を印加した場合に生じる階段型の屈折率分布を示しており、円弧状の破線で示すように、屈折率は、分割型電極５３の中心からの距離（後述する実施の形態２においては半径）の２乗に比例して減少する変化を示す。なお、図４（Ｂ）及び（Ｃ）には、分割型電極の好ましいパターン及び好ましい屈折率分布を示したが、分割型電極のパターン及び屈折率分布は、図示の例に限定されず、他のパターン及び屈折率分布とすることもできる。

図５は、実施の形態１に係る光ピックアップ装置に使用される１つの液晶素子４１又は４２のレンズ作用を説明するための図である。図５においては、分割型電極５３は、図５における上下方向（図３におけるＤｂ方向又はＤｃ方向）に並ぶ複数のストライプ状の電極部を有し、一軸方向のレンズ作用は、図５における上下方向に発生する。図５において実線で示すレーザ光Ｌは、液晶素子４１又は４２に収束的に入射するレーザ光を示し、液晶素子４１又は４２に電圧が印加されていない場合に、液晶素子４１又は４２を透過したレーザ光を破線Ｌ０で示す。この場合には、液晶素子４１又は４２によるレンズ作用が働かないので、透過したレーザ光Ｌ０は、入射したレーザ光Ｌが直進したレーザ光となり、光軸ＡＸ上の点Ｐ０で収束する。液晶素子４１又は４２に電圧Ｖ１を印加した場合には、レンズ作用が現れ、透過したレーザ光Ｌ１（細い実線で示す）は点Ｐ０より手前（液晶素子側）の点Ｐ１で収束する。さらに、電圧Ｖ１よりも高い電圧Ｖ２を印加した場合には、さらに強いレンズ作用が現れ、透過したレーザ光Ｌ２（太い実線で示す）は点Ｐ１より手前（液晶素子側）の点Ｐ２で収束する。このように、液晶素子４１又は４２に印加する電圧に応じてレンズ作用を変更することができ、このため、レンズの焦点距離を変えることができ、収束点の位置を可変とすることができる。

図６は、実施の形態１に係る光ピックアップ装置の２つの液晶素子４１及び４２の組合せのレンズ作用を説明するための図である。液晶素子４１は、その分割型電極５３が図６における上下方向（図６が描かれた紙面に平行な上下方向）に並ぶように配置されている。液晶素子４２は、液晶素子４１のすぐ後ろ側（光検知器４３側）に置かれ、かつその分割型電極５３が図６が描かれた紙面に垂直な方向に配置されている。図６及び図３に示されるように、実施の形態１においては、液晶素子４１の分割型電極の配列方向と、液晶素子４２の分割型電極の配列方向は、略直交していることが好ましい。図６において、実線で示されるレーザ光Ｌは液晶素子４１に収束的に入射するレーザ光を示し、液晶素子４１及び４２にともに電圧が印加されていない場合に透過したレーザ光を破線Ｌ０で示す。この場合には、液晶素子４１及び４２のレンズ作用が働かないので、透過したレーザ光Ｌ０は入射したレーザ光Ｌが直進したレーザ光となり、光軸ＡＸ上の点Ｐ０で収束する。液晶素子４１に電圧Ｖ１を印加し、液晶素子４２に電圧Ｖ２を印加した場合には、液晶素子４１において図６における上下方向に一軸方向のレンズ作用が現れ、液晶素子４２において図６が描かれた紙面に垂直な方向に一軸方向のレンズ作用が現れる。この場合、液晶素子４１でレンズ作用を受けたレーザ光Ｌ３（太い実線で示す）は、液晶素子４２ではレンズ作用を受けずに直進し、点Ｐ３で収束する。一方、液晶素子４１でレンズ作用を受けないレーザ光Ｌ４（細い実線で示す）は、反対に液晶素子４２でレンズ作用を受け、光軸ＡＸ上の点Ｐ４で収束する。それぞれ直交する方向の収束点が一点に収束せずに、点Ｐ３及びＰ４に分離するので光学的には非点収差と呼ばれる現象を示すことになる。従って、液晶素子４１及び４２に印加する電圧を変えることで、収束点Ｐ３とＰ４を変位させることができるので、非点収差の大きさを可変とすることができる。

検出光学系４０において、１つの方向にレンズ作用を有する２つの液晶素子４１及び４２を、それぞれのレンズ作用が略直交する方向に配置する構成を用いて非点収差を作り出せることは、光ピックアップ装置における焦点検出方式として周知な非点収差法が、検出光学系４０において実現でき、焦点誤差信号が検出できることを示している。

次に、図７に示す光ディスク規格の仕様に基づいて、検出光学系４０を構成する１つの方向にレンズ作用を有する２つの液晶素子４１及び４２に求められる動作を説明する。図７は、光ディスクの各規格における、中心波長（λ）、対物レンズの開口数（ＮＡ）、中心波長と開口数から算出される焦点深度（λ／（ＮＡ）^２）を示した表である。図７には、さらにＣＤ規格での焦点深度を基準にして、他の規格での焦点深度の比率である焦点深度比を示している。ここで焦点深度に着目すると、ＤＶＤ規格の焦点深度はＣＤ規格のそれの約半分であり、また、青色光ディスク規格の焦点深度はＤＶＤ規格のそれの約半分以下という関係となっている。さらに、最も高密度なＢＤ規格の焦点深度は、最も低密度なＣＤ規格のそれの約１／７となっており、このような事情のために、既に説明したように、従来の検出光学系においてはすべての規格に対して同時に満足するような焦点誤差信号のリニア範囲を設定できないという課題があった。ここで、リニア範囲とは、集光されるレーザ光の焦点ずれ量と光検知器の検出信号に基づいて算出される焦点誤差信号の振幅との関係が略線形（略１次関数）になる範囲（後述する図９における、符号７１，７２，７３で示される焦点誤差信号の範囲ＬＺ１，ＬＺ２，ＬＺ３）である。

上記のような事情において、単一の検出光学系でありながら、光ディスクの各規格に対して、個別に最適な焦点誤差信号の検出やリニア範囲の設定を行うことができれば、性能面に関しては最良の形態を実現することが可能になる。実施の形態１の検出光学系４０においては、一軸方向にレンズ作用を有する（すなわち、一軸性の）２つの液晶素子４１及び４２を用い、印加する電圧の大きさによって非点収差の大きさを変えることができるので、リニア範囲を光ディスクの各規格に対して個別に最適値に設定することができる。

次に、実施の形態１における光ディスク装置及び光ピックアップ装置の動作を説明する。上述したように、光ディスク装置が種々の規格の光ディスクに対する互換性を保持するためには、焦点誤差信号のリニア範囲が最適でなければならず、且つ、光ディスク基板の厚みに起因した球面収差が補正されていなければならない。

そのためには、光ディスクが光ディスク装置に装着されると、まず光ディスクの種類の判別動作が必要となる。図８は、実施の形態１における光ディスク装置及び光ピックアップ装置が、光ディスクが装着されてから光ディスクの種類を判別した後、記録動作、若しくは再生動作を開始するまでの動作を示すフローチャートである。ここで、第１の波長のレーザ光Ｌｂはその波長が０．４０５μｍ近傍であり、第１の光ディスクである青色光ディスクに使用される。また、青色光ディスクにはＨＤ−ＤＶＤと呼ばれる規格と、ＢＤと呼ばれる２つの規格が存在するが、ここでは何れか一方を指すものとする。青色光ディスクに最適なコリメータレンズ２２の位置を、第１のコリメータレンズ位置とする。さらに、青色光ディスクに最適な焦点誤差信号のリニア範囲を第１のリニア範囲（後述する図９（Ａ）の範囲ＬＺ１）とする。同様に、第２の波長のレーザ光３はその波長が０．６５μｍ近傍であり、第２の光ディスクであるＤＶＤに使用される。第２の光ディスクに最適なコリメータレンズ２２の位置を、第２のコリメータレンズ位置とする。さらに、第２の光ディスクに最適な焦点誤差信号のリニア範囲を第２のリニア範囲（後述する図９（Ｂ）の範囲ＬＺ２）とする。さらに同様に、第３の波長のレーザ光Ｌｉはその波長が０．７８μｍ近傍であり、第３の光ディスクであるＣＤに使用される。第３の光ディスクに最適なコリメータレンズ２２の位置を、第３のコリメータレンズ位置とする。さらに、第３の光ディスクに最適な焦点誤差信号のリニア範囲を第３のリニア範囲（後述する図９（Ｃ）の範囲ＬＺ３）とする。

図８に示されるように、光ディスク装置に種類が未知な光ディスクが装着されると（ステップＳ１）、メディア判別手段６１が第１の光ディスクである青色光ディスクの条件に初期設定するよう指令する。この指令に基づいて、球面収差補正機構駆動回路６５がレンズ移動機構２３を動作させ、コリメータレンズ２２を第１の光ディスクの基板の厚みに起因する球面収差が極小となる所定の位置に変位させる（ステップＳ２）。次に、指令に基づいて、液晶素子駆動回路４４を動作させて、光ピックアップ装置のリニア範囲が第１のリニア範囲となるように、液晶素子４１及び４２にそれぞれ所定の電圧を印加させる（ステップＳ３）。この状態から、第１のレーザ光Ｌｂを発振させる（ステップＳ４）。出射された第１のレーザ光Ｌｂは、ビームスプリッタ２１を透過し、コリメータレンズ２２によって略平行光に変換され、対物レンズ２４によって光ディスク３１上に光スポットを形成する。光ディスク３１で反射された第１のレーザ光Ｌｂは、対物レンズ２４とコリメータレンズ２２を順に経てビームスプリッタ２１で反射して、液晶素子４１及び４２を順に透過する。既に説明したように、レーザ光は、液晶素子４１及び４２を透過した後に光検知器４３で検出されることによって、周知の非点収差法による焦点誤差信号が検出される（ステップＳ５）。ここで、装着された光ディスクが第１の光ディスクであれば、制御信号検出回路６２から所望の焦点誤差信号が検出されるので、メディア判別手段６１は第１の光ディスクであると判断する（ステップＳ６）。すると、次の動作として、対物レンズ駆動回路６４からの出力信号で対物レンズアクチュエータ２５を駆動させてトラック追従の制御に進む。次に、再生信号検出回路６３からの再生信号が最も良好なものとなるように、球面収差補正機構駆動回路６５がレンズ移動機構２３を動作させ、コリメータレンズ２２をさらに球面収差が極小となる最適な位置に変位させる（ステップＳ７）。以後、第１の光ディスクにおいて、情報の記録動作若しくは再生動作が行われる（ステップＳ８）。もしも装着された光ディスクが第１の光ディスクで無い場合には、制御信号検出回路６２から所望の焦点誤差信号が検出されないので、メディア判別手段６１は第１の光ディスクでは無いと判断する。

ステップＳ６における判断がＮｏの場合には、メディア判別手段６１は、第２の光ディスクであるＤＶＤの条件に初期設定するよう指令する。この指令に基づいて、球面収差補正機構駆動回路６５がレンズ移動機構２３を動作させ、コリメータレンズ２２を第２の光ディスクの基板の厚みに起因する球面収差が極小となる所定の位置に変位させる（ステップＳ９）。次に、液晶素子駆動回路４４を動作させて、光ピックアップ装置のリニア範囲が第２のリニア範囲となるように、液晶素子４１及び４２にそれぞれ所定の電圧を印加させる（ステップＳ１０）。この状態から、第２のレーザ光Ｌｒを発振させる（ステップＳ１１）。ステップＳ６と同様の処理により、制御信号検出回路６２で検出された焦点誤差信号（ステップＳ１２）に基づいて、装着された光ディスクが第２の光ディスクであるかどうかの判別を行なわれ（ステップＳ１３）、第２の光ディスクであれば対物レンズ駆動回路６４からの出力信号で対物レンズアクチュエータ２５を駆動させてトラック追従の制御に進む。次に、再生信号検出回路６３からの再生信号が最も良好なものとなるように、球面収差補正機構駆動回路６５がレンズ移動機構２３を動作させ、コリメータレンズ２２をさらに球面収差が極小となる最適な位置に変位させて（ステップＳ１４）、以後、第２の光ディスクにおいて、情報の記録動作若しくは再生動作が行われる（ステップＳ１５）。もしも装着された光ディスクが第２の光ディスクでは無い場合には、制御信号検出回路６２から所望の焦点誤差信号が検出されないので、メディア判別手段６１は第２の光ディスクで無いと判断する。

ステップＳ１３における判断がＮｏの場合には、メディア判別手段６１は第３の光ディスクであるＣＤの条件に初期設定するよう指令する。この指令に基づいて、球面収差補正機構駆動回路６５がレンズ移動機構２３を動作させ、コリメータレンズ２２を第３の光ディスクの基板の厚みに起因する球面収差が極小となる所定の位置に変位させる（ステップＳ１６）。次に、液晶素子駆動回路４４を動作させて、光ピックアップ装置のリニア範囲が第３のリニア範囲となるように、液晶素子４１及び４２にそれぞれ所定の電圧を印加させる（ステップＳ１７）。この状態から、第３の波長のレーザ光Ｌｉを発振させる（ステップＳ１８）。ステップＳ６と同様の処理により、制御信号検出回路６２からの検出された焦点誤差信号（ステップＳ１９）に基づいて、装着された光ディスクが第３の光ディスクであるかどうかの判別を行なわれ（ステップＳ２０）、第３の光ディスクであれば対物レンズ駆動回路６４からの出力信号で対物レンズアクチュエータ２５を駆動させてトラック追従の制御に進む。次に、再生信号検出回路６３からの再生信号が最も良好なものとなるように、球面収差補正機構駆動回路６５がレンズ移動機構２３を動作させ、コリメータレンズ２２をさらに球面収差が極小となる最適な位置に変位させて（ステップＳ２１）、以後、第３の光ディスクにおいて、情報の記録動作若しくは再生動作が行われる（ステップＳ２２）。もしも装着された光ディスクが第３の光ディスクで無いと判断された場合（ステップＳ２０における判断がＮｏの場合）には、光ディスク装置が対応できる互換の範囲以外の光ディスクである可能性があるので、対応不可と判断される（ステップＳ２３）。あるいは、第１乃至第３の光ディスクのいずれかであっても、光ディスクが著しく汚れている場合や、破損等がある場合には、正しく判別されない可能性があり、やはり対応不可と判断される（ステップＳ２３）。

図９（Ａ）乃至（Ｃ）は、実施の形態１に係る光ピックアップ装置における検出光学系４０の動作及びリニア範囲ＬＺ１，ＬＺ２，ＬＺ３を示す図である。図９（Ａ）乃至（Ｃ）において、検出光学系４０は概略的な平面図（左側）で示され、リニア範囲ＬＺ１，ＬＺ２，ＬＺ３は焦点誤差信号７１，７２，７３の波形図（右側）で示されている。図９（Ａ）乃至（Ｃ）の焦点誤差信号７１，７２，７３の波形において、横方向は焦点ずれ量を示し、縦方向は焦点ずれ検出信号の振幅を示す。また、図９（Ａ）乃至（Ｃ）は、光軸ＡＸの上側と下側で異なる場所を示しており、光軸ＡＸより上側には、液晶素子４１のレンズ作用を有する方向（図３のＤｂ方向）の動作を示し、光軸ＡＸより下側には、液晶素子４２のレンズ作用を有する方向（図３のＤｃ方向）の動作を示している。図９（Ａ）は、第１の光ディスクである青色光ディスクのうちＢＤの場合、図９（Ｂ）は、第２の光ディスクであるＤＶＤの場合、図９（Ｃ）は第３の光ディスクであるＣＤの場合をそれぞれ示している。図９（Ａ）乃至（Ｃ）において、光ディスク３１はレーザ光が入射する側の面が、同一の基準位置Ｑａに固定されている。また、液晶素子４１及び４２の配置位置も、光ディスク３１の種類に拘わらず固定である。さらに、光検知器４３は図示していないが、光ディスクの種類に拘わらず位置Ｑｂに配置されている。コリメータレンズ２２と対物レンズ２４は、光ディスク３１の種類に応じてそれぞれ異なる最適な位置が存在する。

図９（Ａ）に示すＢＤの場合、信号面（情報記録面）３１ｂは光ディスク３１のレーザ光Ｌｂが入射する側の表面から約０．１ｍｍの深さに存在する。対物レンズ２４は、対物レンズ駆動回路６４及び対物レンズアクチュエータ２５によって、信号面３１ｂ上に光スポットを形成できる位置に焦点制御される。また、コリメータレンズ２２は、球面収差補正機構駆動回路６５及びレンズ移動機構２３によって、球面収差が極小となり再生信号が最も良好となる位置に制御される。液晶素子４１には電圧Ｖ３が印加され、液晶素子４１によってレンズ作用を受けたレーザ光Ｌ３（図示の実線）は点Ｐ３で収束する。また、液晶素子４２には電圧Ｖ４が印加され、液晶素子４２によってレンズ作用を受けたレーザ光Ｌ４（図示の破線）は点Ｐ４で収束する。点Ｐ３と点Ｐ４は、光検知器４３の位置Ｑｂを間に挟むように、かつ位置Ｑｂから略等距離となるように設定される。焦点誤差信号３９におけるリニア範囲ＬＺ１はＢＤの場合の所定値となり、２つの収束点Ｐ３とＰ４の間隔に比例する。

なお、上記説明においては、青色光ディスクがＢＤである場合を示したが、青色光ディスクがＨＤ−ＤＶＤである場合も同様に、本発明を適用できる。ただし、青色光ディスクがＨＤ−ＤＶＤである場合には、信号面３１ｂは光ディスク３１のレーザ光Ｌｂが入射する側の表面から約０．６ｍｍの深さに存在する点が異なる。

装着された光ディスクが、図９（Ｂ）に示す第２の光ディスクである場合、信号面３１ｒは光ディスク３１のレーザ光Ｌｒが入射する側の表面から約０．６ｍｍの深さに存在する。対物レンズ２４は、ＢＤの場合よりも、光ディスク３１に近づいて信号面３１ｒ上に光スポットを形成できる位置に焦点制御される。また、コリメータレンズ２２は、球面収差補正機構駆動回路６５及びレンズ移動機構２３によって、球面収差が極小となり再生信号が最も良好となる位置に制御されるため、光ディスク３１に近づく方向に変位する。液晶素子４１には電圧Ｖ５が印加され、液晶素子４１によってレンズ作用を受けたレーザ光Ｌ３（図示の実線）は点Ｐ５で収束する。また、液晶素子４２には電圧Ｖ６が印加され、液晶素子４２によってレンズ作用を受けたレーザ光Ｌ４（図示の破線）は点Ｐ６で収束する。点Ｐ５と点Ｐ６は、光検知器４３の位置Ｑｂを間に挟むように、かつ位置Ｑｂから略等距離となるように設定される。焦点誤差信号４０におけるリニア範囲ＬＺ２は第２の光ディスクの場合の所定値となり、２つの収束点Ｐ５とＰ６の間隔に比例し、図７で示す関係に従って、ＬＺ２＞ＬＺ１となるように、収束点Ｐ５とＰ６の位置が設定される。

同様に、装着された光ディスクが、図９（Ｃ）に示す第３の光ディスクである場合、信号面３１ｉは光ディスク３１のレーザ光Ｌｉが入射する側の表面から約１．２ｍｍの深さに存在する。対物レンズ２４は、第２の光ディスクの場合よりも、光ディスク３１に近づいて信号面３１ｉ上に光スポットを形成できる位置に焦点制御される。また、コリメータレンズ２２は、球面収差補正機構駆動回路６５及びレンズ移動機構２３によって、球面収差が極小となり再生信号が最も良好となる位置に制御され変位する。液晶素子４１には電圧Ｖ７が印加され、液晶素子４１によってレンズ作用を受けたレーザ光Ｌ３（図示の実線）は点Ｐ７で収束する。また、液晶素子４２には電圧Ｖ８が印加され、液晶素子４２によってレンズ作用を受けたレーザ光Ｌ４（図示の破線）は点Ｐ８で収束する。点Ｐ７と点Ｐ８は、光検知器４３の位置Ｑｂを間に挟むように、かつ位置Ｑｂから略等距離となるように設定される。焦点誤差信号４１におけるリニア範囲ＬＺ３は第３の光ディスクの場合の所定値となり、２つの収束点Ｐ７とＰ８の間隔に比例し、図７で示す関係に従って、ＬＺ３＞ＬＺ２となるように、収束点Ｐ７とＰ８の位置が設定される。

なお、第１乃至第３の光ディスクにおけるそれぞれのリニア範囲ＬＺ１、ＬＺ２、ＬＺ３において、ＬＺ１＜ＬＺ２＜ＬＺ３を満たす関係となるように説明したが、焦点制御上の支障が無ければ、例えば、ＬＺ１とＬＺ２は略等しい関係、あるいはＬＺ２とＬＺ３は略等しい関係となるように、各液晶素子の印加電圧を設定してもよい。

また、第１の光ディスクである青色光ディスクと、第２の光ディスクであるＤＶＤはと
もに２層ディスクが規格として存在する。上記した図８のステップＳ１〜Ｓ１５に関する説明、及び、上記図９（Ａ）及び（Ｂ）に関する説明では、単層ディスクあるいは２層ディスクという層数に関わらず、各規格内では同一のリニア範囲を設定すればよいとした。ところが、２層ディスクでは、１層目の信号面と２層目の信号面の光ディスク基板からの距離がそれぞれ異なるので、各信号面に対して球面収差が極小となるように、コリメータレンズ２２を変位させる必要がある。コリメータレンズ２２の変位の結果、コリメータレンズ２２と対物レンズ２４の配置関係から光学系の縦倍率が変化し、これに連動してリニア範囲も僅かながら変化する。そこで、２層ディスクの１層目と２層目において、リニア範囲を同一とするために、各層の信号面に対して液晶素子の印加電圧を変更してもよい。

さらにまた、現在商用化されている多層ディスクは２層ディスクが中心であり、１層目と２層目の層間隔は規格によって規定されている。しかしながら、記録容量増大の要求にともなって、３層以上の多層化に関する研究開発が進められている。多層化は、層数に比例して記録容量を増大できる長所があるため、どのような層数及び層の間隔であっても最適なリニア範囲が設定できることが好ましい。

図１０（Ａ）乃至（Ｃ）は、光ディスク３１が例えば４層以上の信号層からなり、また層の間隔が異なる場合において、実施の形態１に係る光ピックアップ装置における検出光学系４０の動作及びリニア範囲ＬＺ４、ＬＺ５、ＬＺ６を示す図である。図１０（Ａ）乃至（Ｃ）において、検出光学系４０は概略的な平面図（左側）で示され、リニア範囲ＬＺ４、ＬＺ５、ＬＺ６は焦点誤差信号７４、７５、７６の波形図（右側）で示されている。図１０（Ａ）乃至（Ｃ）の焦点誤差信号７４、７５、７６の波形において、横方向は焦点ずれ量を示し、縦方向は焦点ずれ検出信号の振幅を示す。また、図１０（Ａ）乃至（Ｃ）は、光軸ＡＸの上側と下側で異なる場所を示しており、光軸ＡＸより上側には、液晶素子４１のレンズ作用を有する方向（図３のＤｂ方向）の動作を示し、光軸ＡＸより下側には、液晶素子４２のレンズ作用を有する方向（図３のＤｃ方向）の動作を示している。図１０（Ａ）乃至（Ｃ）に記載されたディスク３１は、全て同じ波長、及び同じ仕様の対物レンズ２４で記録もしくは再生され、層数と層間隔のみが異なるものを示している。図１０（Ａ）のディスク３１は、例えば、１層目から４層目までがＤｘの間隔を有し、等間隔に形成された４つの信号層３１ｘを有する４層ディスクの場合を示している。図１０（Ｂ）のディスク３１は図１０（Ａ）と同様に４つの信号層３１ｙを有するが、１層目から４層目までがＤｙの間隔を有し、例えば、Ｄｙ＞Ｄｘの関係があるとする。図１０（Ｃ）のディスク３１は、例えば、６つの信号層３１ｚを有し、１層目から６層目までの間隔はＤｙであるとする。図１０（Ａ）と図１０（Ｂ）を比較すると、光ディスク３１の層数は同じであるが、層の間隔が図１０（Ｂ）に示す光ディスク３１の方が大きいため、液晶素子４１及び４２に印加する電圧を変化させることで、リニア範囲をＬＺ５＞ＬＺ４とすることができ、層の間隔に対応して最適なリニア範囲の設定が行える。図１０（Ｃ）に示す光ディスク３１は、６つの層でありながら、全体の層の間隔が図１０（Ｂ）に示す光ディスク３１と同じであるために、各信号層を明確に分離するためには、リニア範囲ＬＺ６がＬＺ６＜ＬＺ５となるように、液晶素子４１及び４２に印加する電圧を調整すればよい。

なお、上記説明においては、各信号層の間隔が等間隔であると仮定したが、これに制限されることはない。層間隔が不等間隔である場合には、最も狭い間隔に面した信号層の焦点誤差信号が充分に検出できるようなリニア範囲となるように、液晶素子４１及び４２に印加する電圧を調整すればよい。また、層数の例として、４層と６層を用いて説明したが、他の層数でも構わない。

また、焦点誤差信号のリニア範囲は、光ピックアップ装置を構成するレンズの焦点距離の製造誤差、光ピックアップ装置におけるレンズの配置精度や組立精度、レーザ光の発振波長のばらつきの影響を受けて変化するため、光ピックアップ装置の単体毎にばらつきが発生する。リニア範囲の精度は、特に層間隔の精度が厳しくなる層数の多いディスクにおいては高い厳密性が要求されるが、液晶素子４１及び４２に印加する電圧でリニア範囲を可変できる本方式では、上述した誤差要因や精度の問題を補償し、常に一定値のリニア範囲を維持することが可能である。具体的には、図８で示したフローチャートにおいて、ステップＳ５、あるいはステップＳ１３、あるいはステップＳ１９において焦点誤差信号の検出が行われるので、例えば焦点誤差信号のピークレベルとボトムレベルのサンプルホールドを行ってリニア範囲を割り出し、上記誤差要因に起因したリニア範囲の最適値からの偏差を補正することにも適用できる。

さらに、上記説明においては、液晶素子４１及び４２は一軸方向のレンズ作用を有するものであり、これらのレンズ作用方向が互いに略直交するように配置する場合を説明したが、液晶素子４１及び４２を一体的に構成した液晶素子としてもよい。

また、上記説明においては、実施の形態１の検出光学系４０において液晶素子４１及び４２を用いた構成と動作を説明したが、可変的に非点収差作用を調節可能な素子であるならば、液晶素子以外の素子を用いてもよい。

なお、実施の形態１の半導体レーザ１０は、放熱部材１６上に３つのレーザ発振する領域１１、１２、１３が並置されている形態としたが、図１１に示す形態でもよい。図１１は、実施の形態１の変形例に係る光ピックアップ装置の半導体レーザをレーザ光の光路上から見た状態を概略的に示す正面図である。図１１に示される半導体レーザ１０ａは、放熱部材１６の上に、レーザ発振する領域１１ａを有する第１の半導体レーザ素子１４ａとレーザ発振する領域１２ａ，１３ａを有する第２の半導体レーザ素子１５ａが積層されている形態である。また、第２の半導体レーザ素子１５又は１５ａにはレーザ発振する２つの領域がある形態としたが、本発明の光ピックアップ装置の半導体レーザの構成は、このような構成に限定されず、複数の異なる波長のレーザ光を発振する光源であれば、他の構成の光源であってもよい。

また、図８における説明では、光ディスク装置に装着された未知の光ディスク３１の種類を判別していく過程において、最初に、装着されて光ディスクを青色光ディスクと想定し（ステップＳ１〜Ｓ８）、次に装着されて光ディスクをＤＶＤと想定し（ステップＳ９〜Ｓ１５）、最後に装着されて光ディスクをＣＤと想定する（ステップＳ１６〜Ｓ２２）場合を説明したが、処理の順番（光ディスクの想定の順番）は他の順番であってもよい。

さらに、上記説明においては、光ディスク装置に装着された未知の光ディスク３１を判別していく過程において、所望の焦点誤差信号が検出できるかどうかに基づいて光ディスクの種類を判別する場合を説明したが、光ディスクの判別方法は、他の方法を採用してもよい。

さらにまた、上記説明においては、ＢＤ、ＤＶＤ、及びＣＤという、適正なリニア範囲が異なる３種類の光ディスクを例に挙げて説明したが、液晶素子の採用で焦点誤差検出信号のリニア範囲を可変できるので、本発明の光ピックアップ装置及び光ディスク装置が対応可能な、ディスクの種類はこれら３種類に限るものではない。

また、上記説明においては、光ディスク３１の球面収差を補正する方法として、コリメータレンズ２２を移動させる方法を例示したが、他の方法によって球面収差を補正してもよい。

実施の形態２．
図１２は、本発明の実施の形態２に係る光ピックアップ装置の検出光学系を構成する部品の配置を概略的に示す斜視図である。図１２において、図３と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。図１２において、ビームスプリッタ２１、液晶素子４２と光検知器４３は図３と同じものであり、かつ同じように配置されている。液晶素子４５は、図３における液晶素子４１に代えて配置されたものである。液晶素子４５は、分割型電極４６が中央から外側に向かって同心円状に次第に各電極の幅が狭くなるように形成されていることである。より正確に言えば、分割型電極４６の中心から最も外側までの距離（円環状の分割型電極の半径）を１に正規化させた場合に、分割型電極４６の中心から、中心の電極部から数えてＭ（Ｍは正の整数）番目の電極部までの距離（半径）は、分割数をＮとすると、Ｍ／Ｎの平方根で与えられる。さらに、分割された各電極部の隣接するもの同士は高い抵抗を持つ導体で接続されている。実施の形態２における液晶素子４５の均一電極（図示せず）と分割型電極４６の間に、電圧を印加した場合に生じる階段型の屈折率分布を示しており、屈折率は、分割型電極４６の中心からの距離（半径）の２乗に比例して減少する変化を示す。したがって、液晶素子４５は通常の凸レンズ又は凹レンズと同様の作用を示す。検出光学系４０ａにおいて、通常のレンズ作用を有する液晶素子４５と１つの方向にレンズ作用を有する液晶素子４２を組み合わせることで非点収差を作り出すことができるので、液晶素子４２及び４５に印加する電圧を変えることで、所望のリニア範囲を有する焦点誤差信号を検出できる。

なお、液晶素子４５は液晶素子４２の前側（ビームスプリッタ２１側）に配置されても、後ろ側（光検知器４３側）に配置されてもよい。また、分割型電極の好ましいパターン及び好ましい屈折率分布を説明したが、分割型電極のパターン及び屈折率分布は、上記例に限定されない。さらにまた、実施の形態２において、上記以外の点は、実施の形態１の場合と同じである。

本発明の実施の形態１に係る光ピックアップ装置及び光ディスク装置の構成を概略的に示す図である。 実施の形態１に係る光ピックアップ装置の半導体レーザをレーザ光の光路上から見た状態を概略的に示す正面図である。 実施の形態１に係る光ピックアップ装置の検出光学系を構成する部品の配置を概略的に示す斜視図である。 実施の形態１に係る光ピックアップ装置の１つの液晶素子を説明するための図であり、（Ａ）は、液晶素子の構成を示す側面図（光ピックアップ装置の平面図に相当）、（Ｂ）は、液晶素子の分割型電極の電極パターンを示す平面図、（Ｃ）は、液晶素子の屈折率分布を示す図である。 実施の形態１に係る光ピックアップ装置に使用される１つの液晶素子のレンズ作用を説明するための図である。 実施の形態１に係る光ピックアップ装置の２つの液晶素子の組合せのレンズ作用を説明するための図である。 光ディスクの各規格の仕様を示す表である。 実施の形態１に係る光ディスク装置による、光ディスクの装着から記録又は再生開始までの動作を示すフローチャートである。 （Ａ）乃至（Ｃ）は、実施の形態１に係る光ピックアップ装置における検出光学系の動作及びリニア範囲を示す図である。 （Ａ）乃至（Ｃ）は、実施の形態１に係る光ピックアップ装置における多層ディスクでの検出光学系の動作及びリニア範囲を示す図である。 実施の形態１の変形例に係る光ピックアップ装置の半導体レーザをレーザ光の光路上から見た状態を概略的に示す正面図である。 本発明の実施の形態２に係る光ピックアップ装置の検出光学系を構成する部品の配置を概略的に示す斜視図である。

符号の説明

１０ 半導体レーザ、 １１ 第１の光源（レーザ発振する領域）、 １２ 第２の光源（レーザ発振する領域）、 １３ 第３の光源（レーザ発振する領域）、 ２１ ビームスプリッタ、 ２２ コリメータレンズ、 ２３ コリメータレンズ駆動機構、 ２４ 対物レンズ、 ２５ 対物レンズ駆動機構、 ３１ 光ディスク、 ４０ 検出光学系、 ４１、４２、４２ａ 液晶素子、 ４３ 光検知器、 ４４ 液晶素子駆動回路、 ５１ 均一電極、 ５２ 液晶層、 ５３ 分割型電極、 ６１ メディア判別手段、 ６２ 制御信号検出回路、 ６３ 再生信号検出回路、 Ｌｂ 第１のレーザ光、 Ｌｒ 第２のレーザ光、 Ｌｉ 第３のレーザ光。

Claims (8)

1. 回転駆動手段によって回転する光ディスクにレーザ光を照射し、前記光ディスクで反射したレーザ光を検出する光ピックアップ装置であって、
   ２つ以上の波長のレーザ光を発振するレーザ光源と、
   前記レーザ光源から出射したレーザ光を前記光ディスクに集光させる対物レンズと、
   前記レーザ光源から前記対物レンズまでの光路中に配置されたビームスプリッタと、
   前記光ディスクで反射し、前記対物レンズ及び前記ビームスプリッタを介して伝搬する前記レーザ光を検出する光検知器と、
   前記ビームスプリッタから前記光検知器までの光路中に配置され、光軸に垂直な平面内における第１の方向に前記レーザ光を屈折させるレンズ作用を有し、このレンズ作用が可変である第１の光学素子と、
   前記第１の光学素子のレンズ作用を変更する第１の光学素子駆動回路と、
   前記ビームスプリッタから前記光検知器までの光路中に配置され、光軸に垂直な平面内の少なくとも前記第１の方向とは異なる方向に前記レーザ光を屈折させるレンズ作用を有し、このレンズ作用が可変である第２の光学素子と、
   前記第２の光学素子のレンズ作用を変更する第２の光学素子駆動回路とを有し、
   前記第１の光学素子駆動回路及び前記第２の光学素子駆動回路は、前記光検知器から出力される検出信号に基づく前記光ディスクの種類の判別結果に応じて、前記集光されるレーザ光の焦点ずれ量と前記光検知器の検出信号に基づいて算出される焦点誤差信号の振幅との関係が線形になるリニア範囲が、前記光ディスクの種類、あるいは前記光ディスクに積層された信号面の層数、あるいは前記光ディスクに積層された信号面の層の間隔ごとに予め決められた設定値となるように、前記第１の光学素子及び前記第２の光学素子のレンズ作用を変更する
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 前記光ディスクの種類、あるいは前記光ディスクに積層された信号面の層数、あるいは前記光ディスクに積層された信号面の層の間隔ごとに予め決められた設定値は、前記光ディスクの種類ごとに予め決められた光学的仕様が規定する範囲内であ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。
3. 前記第２の光学素子は、光軸に垂直な平面内における、前記第１の方向に直交する第２の方向に前記レーザ光を屈折させるレンズ作用を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光ピックアップ装置。
4. 前記第１の光学素子は、第１の均一電極と、前記第１の方向に配列された複数の第１の分割型電極と、前記第１の均一電極と前記第１の分割型電極との間に備えられた第１の液晶層と、を含む第１の液晶素子であり、
   前記第１の光学素子駆動回路は、第１の液晶素子駆動回路であり、
   前記第２の光学素子は、第２の均一電極と、前記第２の方向に配列された複数の第２の分割型電極と、前記第２の均一電極と前記第２の分割型電極との間に備えられた第２の液晶層と、を含む第２の液晶素子であり、
   前記第２の光学素子駆動回路は、第２の液晶素子駆動回路である
   ことを特徴とする請求項３に記載の光ピックアップ装置。
5. 前記第２の光学素子は、光軸に垂直な平面内における光軸を中心とする円の径方向に前記レーザ光を屈折させるレンズ作用を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光ピックアップ装置。
6. 前記第１の光学素子は、第１の均一電極と、前記第１の方向に配列された複数の第１の分割型電極と、前記第１の均一電極と前記第１の分割型電極との間に備えられた第１の液晶層と、を含む第１の液晶素子であり、
   前記第１の光学素子駆動回路は、第１の液晶素子駆動回路であり、
   前記第２の光学素子は、第２の均一電極と、同心円状に配列された複数の第２の分割型電極と、前記第２の均一電極と前記第２の分割型電極との間に備えられた第２の液晶層と、を含む第２の液晶素子であり
   前記第２の光学素子駆動回路は、第２の液晶素子駆動回路である
   ことを特徴とする請求項５に記載の光ピックアップ装置。
7. 前記２つ以上の波長のレーザ光は、
   中心波長が０．４０５μｍである第１のレーザ光と、
   中心波長が０．６５μｍである第２のレーザ光と、
   中心波長が０．７８μｍである第３のレーザ光と
   を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置と、
   前記光ピックアップ装置によってレーザ光が照射される光ディスクを回転させる回転駆動手段と
   を有することを特徴とする光ディスク装置。

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