JP6383955B2 - 光ピックアップ装置、および光学ドライブ装置 - Google Patents

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Description

本開示は、光ピックアップ装置、および光ピックアップ装置を搭載した光学ドライブ装置に関する。
ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）に比べて、高密度に情報が記録されたＢｌｕ−ｒａｙ（登録商標） Ｄｉｓｃ（以下、「ＢＤ」とも記載する）が知られている。特許文献１には、ＤＶＤ、ＣＤだけでなく、このようなＢＤにも対応した光ピックアップ装置が開示されている。
３層構造のＢＤであるＵＨＤ（Ｕｌｔｒａ Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ） ＢＤが提案されている。このようなＢＤは、Ｌ０層およびＬ１層を有する従来の２層構造のＢＤに、さらにＬ２層が追加された構造である。
３層構造のＢＤでは、Ｌ２層の再生性能（ジッター）の向上が望まれている。
特開２０１２−２２６８１６号公報
本開示は、３層構造のＢＤの再生時に、Ｌ２層の再生性能を向上可能な光ピックアップ装置および光学ドライブ装置を提供する。
本開示における光ピックアップ装置は、レーザー光を出射する半導体レーザーと、レーザー光を光ディスクに集光する対物レンズと、を備える。そして、この光ピックアップ装置において、対物レンズの光軸は、光ディスクのピットの進行方向における入口側にコマ収差によるフレアが発生するように、対物レンズに入射するレーザー光の光軸に対して傾いている。
本開示における光ピックアップ装置は、３層構造のＢＤの再生時に、Ｌ２層の再生性能を向上可能である。
図１は、実施の形態１における光ピックアップ装置の光学構成の一例を模式的に示す図である。 図２は、光ディスクの層構造を模式的に示す断面図である。 図３は、Ｌ２層におけるタンジェンシャル方向のコマ収差と再生性能との関係の一例を示す図である。 図４は、コマ収差の極性を説明するための模式図である。 図５は、実施の形態１における対物レンズの傾斜角とコマ収差の発生量との関係の一例を示す図である。 図６は、実施の形態１における回折素子の構造の一例を示す模式図である。 図７は、実施の形態１における第一の回折格子の構成の一例を模式的に示す図である。 図８は、実施の形態１における第一の回折格子の格子構造の一例を模式的に示す図である。 図９は、実施の形態１におけるレーザー光の強度分布の補正の一例を示す図である。 図１０は、実施の形態１における光スポットの強度分布の一例を示す図である。 図１１は、実施の形態２における光学ドライブ装置の外観の一例を模式的に示す斜視図である。 図１２は、実施の形態２における光学ドライブ装置の構成の一例を模式的に示すブロック図である。 図１３は、図１３は、実施の形態２における光学ドライブ装置の適用例を模式的に示す図である。
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、すでによく知られた事項の詳細説明、および実質的に同一の構成に対する重複説明等を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成要素に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。
また、以下の実施の形態では、光ディスクの接線方向をタンジェンシャル方向（あるいは、ピットの進行方向、ジッター方向）と記載し、光ディスクの径方向をラジアル方向と記載する。タンジェンシャル方向とラジアル方向とは、互いに直交する方向である。また、以下の実施の形態では、光ピックアップを構成する各光学部材におけるタンジェンシャル方向に相当する方向についても、単に「タンジェンシャル方向」と記載し、同様に、各光学部材におけるラジアル方向に相当する方向についても、単に「ラジアル方向」と記載する。
（実施の形態１）
［１−１．光ピックアップ装置の光学構成］
まず、実施の形態１における光ピックアップ装置の光学構成（光学系）について説明する。
図１は、実施の形態１における光ピックアップ装置の光学構成の一例を模式的に示す図である。なお、図１には、光学系の構成要素を主に示し、電気系の構成要素は省略している。
実施の形態１における光ピックアップ装置２０は、半導体レーザー１と、回折素子３と、ビームスプリッタ４と、波長板５と、コリメートレンズ６と、ミラー７と、対物レンズ９と、検出レンズ１３と、受光素子１５と、を備える。また、光ピックアップ装置２０は、半導体レーザー２と、回折素子１４と、ビームスプリッタ１２と、ミラー８と、対物レンズ１１と、を備える。なお、図１では、光ディスク１０も図示している。光ディスク１０は、ＢＤまたはＤＶＤである。
半導体レーザー１は、ＢＤに記録されたデータを読み出す（以下、「ＢＤを再生する」ともいう）ために、青紫色のレーザー光を出射するレーザーである。半導体レーザー１は、Ｐ偏光の光を主成分として含むレーザー光を出射するように構成されている。半導体レーザー１の発振波長（発振の中心波長）は、例えば、４０５ｎｍである。
回折素子３は、半導体レーザー１と対物レンズ９との間の光路上に設けられた回折素子である。回折素子３の第一の主面には、後述のデューティが中心部から外縁部に向かうにつれて小さくなる第一の回折格子３ａが設けられている。第一の回折格子３ａは、対物レンズ９が光ディスク１０に形成する光スポットの形状を小さくするために、半導体レーザー１が出射したレーザー光の強度分布を補正するための回折格子である。なお、回折素子３の第一の主面とは、回折素子３の、半導体レーザー１に対向する側の面、のことである。第一の回折格子３ａの詳細は後述する。
回折素子３の第一の主面の反対側の第二の主面には、半導体レーザー１が出射したレーザー光を少なくとも３つに分割して対物レンズ９に入射させるための第二の回折格子３ｂが設けられている。第二の回折格子３ｂは、いわゆる３ビーム形成用の回折格子であり、一般的な光ピックアップ装置に用いられるものと実質的に同じものである。
ビームスプリッタ４は、分離面４ａを有し、分離面４ａに入射した光を偏光の向きに応じて分離する光学素子（偏光ビームスプリッタ）である。実施の形態１では、ビームスプリッタ４は、分離面４ａが、Ｐ偏光の光を反射し、Ｓ偏光の光を透過するように構成されている。なお、ビームスプリッタ４は、キューブ型であるが、平板型であってもよい。
波長板５は、いわゆる１／４波長板であり、直交する偏光成分（例えば、Ｐ偏光の成分およびＳ偏光の成分）間に４分の１波長の位相差を与える複屈折素子である。
コリメートレンズ６は、コリメートレンズ６に入射した光をコリメート（平行化）して出射するレンズである。
ミラー７は、半導体レーザー１が出射したレーザー光であって、コリメートレンズ６によってコリメートされたレーザー光を反射して対物レンズ９に導くミラーである。なお、ミラー７は、波長選択性を有しており、半導体レーザー１が出射したレーザー光（例えば、波長が４０５ｎｍ付近の光）は反射するが、半導体レーザー２が出射したレーザー光（例えば、波長が６６０ｎｍ付近の光）は透過するように構成されている。
対物レンズ９は、ミラー７で反射したレーザー光（半導体レーザー１が出射したレーザー光）を光ディスク１０に集光するレンズである。対物レンズ９がレーザー光を集光することで、光ディスク１０の情報記録面には、光スポットが形成される。対物レンズ９の設計基材厚（最適な集光位置）は、光ディスク１０の下面（光ディスク１０のうち光ピックアップ装置２０と対向する下端の面）から８７．５μｍの位置である。なお、対物レンズ９は、対物レンズ９をフォーカス方向およびトラッキング方向に駆動するためのアクチュエータ（図示せず）によって支持される。
対物レンズ９は、対物レンズ９に入射するレーザー光の光軸（対物レンズ９へのレーザ光の入射方向）に対して、傾いて配置される。具体的には、対物レンズ９の光軸Ｊは、光ディスク１０のピットの進行方向におけるピットの入口側（突入側）にコマ収差によるフレアが発生するように、対物レンズ９に入射する直前のレーザー光の光軸に対して所定の角度（図１に角度Ａで示す）で傾いている。言い換えれば、対物レンズ９に入射するレーザー光の光軸に実質的に垂直に光ディスク１０が配置されている状態において、ピットの進行方向における、光ディスク１０の下面と対物レンズ９の出射面（出射面のうちのフリンジ部分）との間隔は、ピットの出口側（下流側）の方がピットの入口側（上流側）よりも大きい（広い）。対物レンズ９の配置の詳細は後述する。
検出レンズ１３は、光ディスク１０で反射したレーザー光を受光素子１５に導くレンズである。
受光素子１５は、光ディスク１０で反射したレーザー光を受光し、受光した光に応じて電気信号を出力する素子である。受光素子１５には、具体的には、受光した光を電気信号に変換する変換素子（フォトディテクタ）、および、変換素子が変換した信号を増幅するアンプ回路、等が含まれる。
半導体レーザー２は、ＤＶＤに記録されたデータを読み出す（以下、「ＤＶＤを再生する」ともいう）ために、赤色のレーザー光を出射するレーザーである。半導体レーザー２は、Ｐ偏光の光を主成分として含むレーザー光を出射するように構成されている。半導体レーザー２の発振波長は、例えば、６６０ｎｍである。
回折素子１４は、いわゆる３ビーム形成用の回折素子であり、一般的な光ピックアップ装置に用いられるものと実質的に同じものである。
ビームスプリッタ１２は、光を偏光の向きに応じて分離する光学素子（偏光ビームスプリッタ）である。実施の形態１では、ビームスプリッタ１２は、Ｐ偏光の光を反射し、Ｓ偏光の光を透過するように構成されている。なお、ビームスプリッタ１２は、平板型であるが、キューブ型であってもよい。
ミラー８は、半導体レーザー２が出射したレーザー光であって、コリメートレンズ６によってコリメートされ、かつ、ミラー７を透過したレーザー光を対物レンズ１１に導くミラーである。
対物レンズ１１は、ミラー８で反射したレーザー光（半導体レーザー２が出射したレーザー光）を光ディスク１０に集光するレンズである。
［１−２．光ピックアップ装置の動作］
次に、光ピックアップ装置２０の動作について説明する。まず、ＢＤの再生時の動作について説明する。
ＢＤの再生時には、半導体レーザー１からレーザー光が出射される。なお、半導体レーザー１から出射されるレーザー光は、上述したように、Ｐ偏光の光を主成分として含む。半導体レーザー１から出射されたレーザー光は、回折素子３の第一の回折格子３ａによって強度分布が補正され、第二の回折格子３ｂに入射する。
半導体レーザー１から出射されたレーザー光は、第二の回折格子３ｂを通過した後、３つのビームに分割される。分割されたレーザー光は、上述のようにＰ偏光の光を主成分とするため、ビームスプリッタ４で反射し、波長板５を通過してコリメートレンズ６に入射する。
コリメートレンズ６によって略平行光となったレーザー光は、ミラー７で反射して対物レンズ９に入射する。対物レンズ９に入射したレーザー光は、対物レンズ９によって光ディスク１０の情報記録面に集光され、光スポットを形成する。
光ディスク１０の情報記録面で反射したレーザー光は、ミラー７で反射してコリメートレンズ６および波長板５を透過する。ここで、ビームスプリッタ４に入射するレーザー光は、波長板５を通る光路を１往復しており、波長板５を２回透過している。そのため、そのレーザー光は、半導体レーザー１が出射したレーザー光に対して位相が２分の１波長ずれており、Ｓ偏光の光が主成分となる。したがって、ビームスプリッタ４に入射するレーザー光は、ビームスプリッタ４を透過し、その後、ビームスプリッタ１２も透過する。そして、ビームスプリッタ１２を透過したレーザー光は、検出レンズ１３によって受光素子１５に入射する。
受光素子１５に入射したレーザー光は、受光素子１５に含まれる変換素子およびアンプ回路によって電気信号に変換される。そして、その電気信号が受光素子１５から出力される。
次に、ＤＶＤの再生時の動作について説明する。
ＤＶＤの再生時には、半導体レーザー２からレーザー光が出射される。なお、半導体レーザー２から出射されるレーザー光は、上述したように、Ｐ偏光の光を主成分として含む。半導体レーザー２から出射されたレーザー光は、回折素子１４を通過した後、３つのビームに分割される。分割されたレーザー光は、上述のようにＰ偏光の光を主成分とするため、ビームスプリッタ１２で反射し、ビームスプリッタ４および波長板５を通過してコリメートレンズ６に入射する。
コリメートレンズ６によって略平行光となったレーザー光は、ミラー７を透過し、ミラー８で反射して対物レンズ１１に入射する。対物レンズ１１に入射したレーザー光は、対物レンズ１１によって光ディスク１０の情報記録面に集光され、光スポットを形成する。
光ディスク１０の情報記録面で反射したレーザー光は、ミラー８で反射してミラー７、コリメートレンズ６、および波長板５を透過する。以降の動作は、ＢＤ再生時と同様であるので説明を省略する。
［１−３．対物レンズの配置］
一般的な光ピックアップ装置では、対物レンズは、対物レンズの光軸が、対物レンズに入射するレーザー光の光軸に実質的に一致する（略平行になる）ように配置される。これに対し、光ピックアップ装置２０では、図１に示すように、対物レンズ９の光軸Ｊが、対物レンズ９に入射するレーザー光の光軸に対して傾くように対物レンズ９が配置されている。このような対物レンズ９の配置により、光ピックアップ装置２０では、３層構造のＢＤ（ＵＨＤ ＢＤ）の再生時に、Ｌ２層の再生性能を向上可能である。
まず、３層構造のＢＤ（以下、光ディスク１０を３層構造のＢＤとして説明する）の構造について説明する。
図２は、光ディスク１０の層構造を模式的に示す断面図である。
まず、従来の２層構造のＢＤでは、光ディスク１０の下面（光ディスク１０の、対物レンズ９に対向する面）から基材厚約１００μｍの位置にＬ０層が設けられ、その下面から基材厚約７５μｍの位置にＬ１層が設けられる。なお、１層当たりの記録容量は約２５ギガバイトである。
なお、本実施の形態において、光ディスク１０の下面から各記録層（Ｌ０層、Ｌ１層、またはＬ２層）までの距離は、下面から各記録層の反射表面までの距離である。しかし、各記録層の厚みはそれぞれ約２０００オングストロームと非常に薄いので、以下の説明における下面から各記録層までの距離は、下面から各記録層の中心までの距離であってもよい。
３層構造のＢＤでは、Ｌ０層およびＬ１層に加えて、下面から基材厚約５７μｍの位置にＬ２層が設けられる。
ここで、発明者らは、タンジェンシャル方向においてコマ収差を積極的に発生させることで、光ピックアップ装置２０における３層構造のＢＤ再生時の、Ｌ２層の再生性能を向上可能であることを見出した。
図３は、Ｌ２層におけるタンジェンシャル方向のコマ収差と再生性能との関係の一例を示す図である。
図３において、横軸は、コマ収差の量（単位：ｍλ）を示し、縦軸は、再生性能の指標である、ｉ−ＭＬＳＥ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ−Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）の値（単位：％）を示す。なお、ｉ−ＭＬＳＥの値は、ＰＲＭＬ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）によるビット検出方式が採用された再生システムで用いられる、エラーレート相関の評価値である。
図３に示すように、Ｌ２層では、タンジェンシャル方向においてコマ収差が−２５ｍλ程度発生した状態において、ｉ−ＭＬＳＥの値が実質的に最も小さくなる。すなわち、図３に示す評価結果では、光ピックアップ装置２０におけるＬ２層の再生性能は、タンジェンシャル方向においてコマ収差が−２５ｍλ程度発生した状態が最もよい、と言える。これは、積極的にコマ収差を発生させることにより、光ディスク１０上の光スポットをタンジェンシャル方向に小さくすることができるためである。
ここで、コマ収差の極性について補足する。
図４は、コマ収差の極性を説明するための模式図である。
実施の形態１では、タンジェンシャル方向において、コマ収差がマイナス（−）であるとは、ピットの進行方向の入口側に１次リング（フレア）が発生している状態（図４の（ａ）参照）を意味する。タンジェンシャル方向において、コマ収差がプラス（＋）であるとは、ピットの進行方向の出口側に１次リング（フレア）が発生している状態（図４の（ｃ）参照）を意味する。なお、タンジェンシャル方向においてコマ収差が０である場合には、１次リングはほぼ（実質的に）発生しない（図４の（ｂ）参照）。
上述したように、光ピックアップ装置２０では、対物レンズ９の光軸Ｊは、光ディスク１０のピットの進行方向における入口側にコマ収差によるフレアが発生するように、対物レンズ９に入射するレーザー光の光軸に対して傾いている。つまり、光ピックアップ装置２０では、意図的に、対物レンズ９を、対物レンズ９に入射するレーザー光の光軸に対して傾けて配置することにより、マイナスのコマ収差を積極的に発生させている（図４の（ａ）参照）。
これにより、光ピックアップ装置２０では、３層構造のＢＤの再生時に、Ｌ２層の再生性能を向上できる。
なお、一般的には、ｉ−ＭＬＳＥの値は１２％以下に抑えられることが望ましい。図３に示す評価結果では、タンジェンシャル方向においてコマ収差が−４７ｍλ以上−３ｍλ以下のときに、ｉ−ＭＬＳＥの値は１２％以下になる。つまり、図３に示す評価結果に基づけば、コマ収差の発生量は、−４７ｍλ以上−３ｍλ以下であることが望ましい。このようなコマ収差の発生量を実現するための対物レンズ９の傾斜角（図１に示す角度Ａ）について説明する。
図５は、実施の形態１における対物レンズ９の傾斜角とコマ収差の発生量との関係の一例を示す図である。
図５において、横軸は、対物レンズ９に入射するレーザー光の光軸に対する対物レンズ９の光軸Ｊの傾斜角（以下、単に「対物レンズ９の傾斜角Ａ」という。単位：ｄｅｇ）を示し、縦軸は、コマ収差の量（単位：ｍλ）を示す。
図５に示すように、コマ収差の発生量が−４７ｍλ以上−３ｍλ以下となるのは、対物レンズ９の傾斜角Ａが０．０２ｄｅｇ以上０．３８ｄｅｇ以下のときである。なお、対物レンズ９の傾斜角Ａの最適値は、コマ収差−２５ｍλに相当する０．２０ｄｅｇである。
なお、図５には、Ｌ０層およびＬ１層のそれぞれにおける、対物レンズ９の傾斜角Ａとコマ収差の発生量との関係も記載している。
上記のように対物レンズ９を傾斜させることで、Ｌ０層およびＬ１層におけるｉ−ＭＬＳＥの値が悪化することが懸念される。しかしながら、図５に示すように、Ｌ０層およびＬ１層における対物レンズ９の傾斜角Ａに対するコマ収差の変化量は、Ｌ２層における対物レンズ９の傾斜角Ａに対するコマ収差の変化量よりも小さい。すなわち、対物レンズ９を傾斜させたときに、Ｌ０層およびＬ１層において発生するコマ収差の量は、Ｌ２層において発生するコマ収差量よりも小さい。これは、対物レンズ９の設計基材厚（８７．５μｍ）の影響と、光ディスク１０の下面からＬ２層の位置までの基材厚（５７μｍ）が、光ディスク１０の下面からＬ０層およびＬ１層の位置までの基材厚（１００μｍおよび７５μｍ）に比べて薄いことと、に起因するものと考えられる。
このように、対物レンズ９を傾斜させることによる、Ｌ０層およびＬ１層におけるｉ−ＭＬＳＥの値への影響は、限定的である。したがって、Ｌ２層の再生性能向上のために、光ピックアップ装置２０において対物レンズ９を傾斜させたとしても、実質的に問題は生じない。
［１−４．対物レンズの配置による効果等］
以上のように、本実施の形態において、光ピックアップ装置は、レーザー光を出射する半導体レーザーと、レーザー光を光ディスクに集光する対物レンズと、を備える。対物レンズの光軸は、光ディスクのピットの進行方向における入口側にコマ収差によるフレアが発生するように、対物レンズに入射するレーザー光の光軸に対して傾いている。
なお、光ピックアップ装置２０は光ピックアップ装置の一例である。半導体レーザー１は半導体レーザーの一例である。対物レンズ９は対物レンズの一例である。光ディスク１０は光ディスクの一例である。光軸Ｊは対物レンズの光軸の一例である。
例えば、実施の形態１に示した光ピックアップ装置２０の構成例では、光ピックアップ装置２０は、レーザー光を出射する半導体レーザー１と、半導体レーザー１から出射されるレーザー光を光ディスク１０に集光する対物レンズ９と、を備える。そして、光ピックアップ装置２０において対物レンズ９の光軸Ｊは、光ディスク１０のピットの進行方向における入口側にコマ収差によるフレアが発生するように、対物レンズ９に入射するレーザー光の光軸に対して傾いている。
これにより、光ピックアップ装置２０では、半導体レーザー１から出射されるレーザー光による光ディスク１０上の光スポットを、タンジェンシャル方向に、相対的に小さくすることができる。したがって、光ディスク１０が３層構造のＢＤであるとき、光ピックアップ装置２０は、光ディスク１０のＬ２層における再生性能を向上できる。
また、光ピックアップ装置２０は、対物レンズ９の配置を除いて、従来の光ピックアップの光学設計等をほとんどそのまま利用して実現できる。そのため、新たに光ピックアップ装置２０の設計を行う必要がなく、従来の光ピックアップ装置の生産設備からの変更もほとんど必要ない。つまり、本実施の形態に示す光ピックアップ装置２０の構成によれば、比較的容易に、３層構造のＢＤのＬ２層における再生性能の向上を実現できる。
光ピックアップ装置において、対物レンズの光軸の、対物レンズに入射するレーザー光の光軸に対する傾斜角は、０．０２ｄｅｇ以上０．３８ｄｅｇ以下であってもよい。
例えば、実施の形態１に示した光ピックアップ装置２０の構成例では、光ピックアップ装置２０において、対物レンズ９の光軸Ｊの、対物レンズ９に入射するレーザー光の光軸に対する傾斜角は、０．０２ｄｅｇ以上０．３８ｄｅｇ以下に設定されることが望ましい。
これにより、光ピックアップ装置２０では、ｉ−ＭＬＳＥの値を１２％以下に抑えることができるので、光ディスク１０が３層構造のＢＤであるとき、光ディスク１０のＬ２層における再生性能を向上できる。
［１−５．回折素子の構成］
ＵＨＤ ＢＤでは、１層当たりの記録密度が相対的に高い。そのため、光ディスク１０がＵＨＤ ＢＤであるときに、光ピックアップ装置２０において、より安定した再生性能を得るには、半導体レーザー１から出射されるレーザー光により光ディスク１０に形成される光スポットを、極力小さくすることが望ましい。光スポットを小さくするための方法として、対物レンズ９の開口数を大きくする方法、および、ＢＤ光学系の倍率を高くする方法、等がある。光ピックアップ装置２０では、回折素子３により光スポットの縮小を図っている。
以下、回折素子３の構成について説明する。
図６は、実施の形態１における回折素子３の構造の一例を示す模式図である。図６の上段の図は回折素子３の上面図であり、図６の中段の図は回折素子３の側面図であり、図６の下段の図は回折素子３の下面図である。
なお、図６において、回折素子３の下面は、半導体レーザー１から出射されるレーザー光が入射する面（半導体レーザー１と対向する面）であり、第一の主面の一例である。回折素子３の上面は、回折素子３におけるレーザー光の出射面（ビームスプリッタ４と対向する面）であり、第二の主面の一例である。
なお、以下の回折素子３の構造の説明では、必要に応じてＸＹＺ軸を用いる。本実施の形態では、便宜的に、ラジアル方向に平行な方向をＸ軸とし、タンジェンシャル方向に平行な方向をＹ軸とし、Ｘ軸およびＹ軸の双方に直交する方向をＺ軸とする。
図６に示すように、第一の回折格子３ａは、回折素子３の第一の主面に設けられ、回折素子３の第一の主面の反対側の第二の主面には、半導体レーザー１からのレーザー光を少なくとも３つに分割して対物レンズ９に入射させるための第二の回折格子３ｂが設けられている。
回折素子３において、第二の回折格子３ｂは、一般的な光ピックアップ装置で用いられる３ビーム形成用の回折格子である。これに対し、第一の回折格子３ａは、対物レンズ９が光ディスク１０に形成する光スポットの形状を小さくするために、レーザー光の強度分布を補正するための回折格子である。
第一の回折格子３ａは、格子のデューティが中心部から外縁部に向かうにつれて小さくなるように構成されている。
図７は、実施の形態１における第一の回折格子３ａの構成の一例を模式的に示す図である。図７には、図６の下段に示す回折素子３の下面図をより詳細に示す。
図８は、実施の形態１における第一の回折格子３ａの格子構造の一例を模式的に示す図である。図８には、第一の回折格子３ａの格子構造の一部を拡大して模式的に示す。
図７に示すように、実施の形態１では、第一の回折格子３ａは、第一領域３１と、第二領域３２と、第三領域３３と、第四領域３４と、を有する。
第一領域３１は、第一の回折格子３ａの中心部を含む領域である。
第二領域３２は、タンジェンシャル方向において第一領域３１よりも外縁側に位置する領域であり、第一領域３１をタンジェンシャル方向から挟むように第一領域３１に連続して設けられる。
第三領域３３は、タンジェンシャル方向において第二領域３２よりも外縁側に位置する領域であり、第二領域３２をタンジェンシャル方向から挟むように第二領域３２に連続して設けられる。
第四領域３４は、タンジェンシャル方向において第三領域３３よりも外縁側に位置する領域であり、第三領域３３をタンジェンシャル方向から挟むように第三領域３３に連続して設けられる。
ここで、図８に示すように、第一の回折格子３ａにおいては、ラジアル方向に沿って格子が設けられている。つまり、第一の回折格子３ａには、ラジアル方向に沿って、光透過領域３６と、遮光領域３５と、が交互に設けられている。なお、遮光領域３５は、クロムからなる金属膜等の遮光体により形成される。
第一の回折格子３ａにおける格子のデューティ（第一の回折格子３ａの格子幅に対する遮光領域３５の幅の比率）は、Ｗ／Ｇである。なお、Ｇは第一の回折格子３ａの格子幅（格子周期）であり、Ｗは遮光領域３５の幅である。つまり、第一の回折格子３ａにおける格子のデューティは、第一の回折格子３ａの格子幅Ｇに占める遮光領域３５の幅Ｗの割合である。
上述のように、第一の回折格子３ａにおいては、格子のデューティは、中心部から外縁部に向かうにつれて小さくなる。具体的には、第二領域３２における格子のデューティは、第一領域３１における格子のデューティよりも小さく、第三領域３３における格子のデューティは、第二領域３２における格子のデューティよりも小さい。また、第四領域３４における格子のデューティは、第三領域３３における格子のデューティよりも小さい。
レーザー光は、このような第一の回折格子３ａを透過することで、強度分布が補正される。
図９は、実施の形態１におけるレーザー光の強度分布の補正の一例を示す図である。図９の上段の図は、第一の回折格子３ａを透過する前のレーザー光のレーザー偏角と強度との関係を示す図である。図９の下段の図は、第一の回折格子３ａを透過した後のレーザー光のレーザー偏角と強度との関係を示す図である。
図９において、横軸はレーザー偏角（単位：ｄｅｇ）を示し、縦軸はレーザー光の強度を示す。なお、縦軸は、第一の回折格子３ａを透過する前のレーザー光の中心の強度を１．０としてレーザー光の強度を相対的に示したものである。
第一の回折格子３ａでは、上記の構成により、０次光の透過率が中心部から外縁部に向かうにつれて高くなる。つまり、０次光の透過率が中心部において低く、外縁部において高くなる。したがって、図９の下段の図に示すように、第一の回折格子３ａを通過したレーザー光の強度分布は、第一の回折格子３ａを透過する前のレーザー光の強度分布と比較して、フラットな状態に近づく。この結果、対物レンズ９に入射するレーザー光の強度分布もフラットな状態に近づく。
対物レンズ９に入射するレーザー光の強度分布がフラットに近づくと、対物レンズ９の中心部における光の強度に対する、対物レンズ９の外縁部における光の強度の比（リム強度）は高くなる。そうすると、対物レンズ９により光ディスク上に形成される光スポットを小さくすることができる。
図１０は、実施の形態１における光スポットの強度分布の一例を示す図である。図１０において、横軸は光スポットの相対的な位置を示し、縦軸はレーザー光の強度を示す。なお、横軸の中心はレーザー光の中心を示す。また、縦軸は、レーザー光の中心の強度を１．０としてレーザー光の強度を相対的に示したものである。
なお、図１０では、レーザー光が第一の回折格子３ａを通過しない場合の光スポットの強度分布をグラフ４０で示し、レーザー光が第一の回折格子３ａを通過した場合の光スポットの強度分布をグラフ４１で示す。
図１０に示すように、グラフ４０と比較してグラフ４１の方が幅が狭い。すなわち、レーザー光が第一の回折格子３ａを通過することで、光ディスク１０に形成される光スポットは相対的に小さくなる。これにより、光ピックアップ装置２０の再生性能を向上することができる。
［１−６．回折素子による効果等］
以上のように、本実施の形態において、光ピックアップ装置は、半導体レーザーと対物レンズとの間の光路上に設けられた回折素子をさらに備えていてもよい。その回折素子には、格子のデューティが中心部から外縁部に向かうにつれて小さくなる第一の回折格子が設けられてもよい。
なお、回折素子３は回折素子の一例である。第一の回折格子３ａは第一の回折格子の一例である。
例えば、実施の形態１に示した光ピックアップ装置２０の構成例では、光ピックアップ装置２０は、半導体レーザー１と対物レンズ９との間の光路上に設けられた回折素子３を備える。そして、回折素子３には、格子のデューティが中心部から外縁部に向かうにつれて小さくなる第一の回折格子３ａが設けられている。
これにより、光ピックアップ装置２０では、半導体レーザー１から出射されるレーザー光により光ディスク１０に形成される光スポットを、相対的に小さくすることができる。したがって、光ディスク１０が、１層当たりの記録密度が相対的に高いＵＨＤ ＢＤであったとしても、光ピックアップ装置２０は、光ディスク１０における再生性能を向上できる。
なお、本実施の形態に示した第一の回折格子３ａの態様は、単なる一例であり、本開示は何らこの構成に限定されない。第一の回折格子３ａは、格子のデューティが中心部から外縁部に向かうにつれて小さくなるのであれば、どのような態様であってもよい。例えば、第一の回折格子３ａにおいて、格子がタンジェンシャル方向およびラジアル方向のいずれの方向とも交差する方向に沿って設けられてもよい。
光ピックアップ装置において、第一の回折格子は、回折素子の第一の主面に設けられてもよい。回折素子の第一の主面の反対側の第二の主面には、レーザー光を少なくとも３つに分割して対物レンズに入射させるための第二の回折格子が設けられてもよい。
なお、回折素子３の下面は第一の主面の一例である。回折素子３の上面は第二の主面の一例である。第二の回折格子３ｂは第二の回折格子の一例である。
例えば、実施の形態１に示した光ピックアップ装置２０の構成例では、第一の回折格子３ａは、回折素子３の第一の主面に設けられており、回折素子３の第一の主面の反対側の第二の主面には、半導体レーザー１から出射されるレーザー光を少なくとも３つに分割して対物レンズ９に入射させるための第二の回折格子３ｂが設けられている。つまり、１つの回折素子３に２種類の回折格子が設けられている。
これにより、光ピックアップ装置２０では、第一の回折格子３ａと第二の回折格子３ｂとの２種類の回折格子がそれぞれ別々の回折素子として実現される場合よりも部品点数を減らすことができる。したがって、光ピックアップ装置２０の製造工程の簡素化およびコストダウンを実現することができる。
光ピックアップ装置において、回折素子は、第一の主面にレーザー光が入射するように配置されてもよい。
例えば、実施の形態１に示した光ピックアップ装置２０の構成例では、回折素子３は、第一の主面に半導体レーザー１から出射されるレーザー光が入射するように配置される。言い換えれば、光ピックアップ装置２０では、回折素子３の第一の主面に配置された第一の回折格子３ａが半導体レーザー１に対向し、第一の回折格子３ａに半導体レーザー１からのレーザー光が入射するように回折素子３が配置される。
これにより、光ピックアップ装置２０では、光ピックアップ装置２０にとって有害な迷光（不要光）を低減することができる。
例えば、第二の回折格子３ｂが設けられた第二の主面が半導体レーザー１と対向するように回折素子３が配置されると、３ビームが形成された後に強度分布の補正が行われる。この場合、レーザー光は、第一の回折格子３ａを透過する際には、すでに３ビームに広げられている。そのため、レーザー光が回折格子を透過するときに生じる迷光が拡散しやすい。これに対し、光ピックアップ装置２０のように、第一の回折格子３ａが設けられた第一の主面が半導体レーザー１と対向するよう回折素子３が配置されると、第一の回折格子３ａを透過する際にレーザー光は広がっていないので、迷光の拡散を低減できる。
また、半導体レーザー１が出射するレーザー光が、第二の回折格子３ｂによって３ビームに広げられる前に第一の回折格子３ａに入射することにより、第一の回折格子３ａの設置面積を相対的に小さくすることができる。例えば、図６に示したように、回折素子３においては、第一の回折格子３ａが設けられた領域の面積は、第二の回折格子３ｂが設けられた領域の面積よりも小さい。これにより、光ピックアップ装置２０の製造時における第一の回折格子３ａを形成する際の加工時間を短縮できる。
（実施の形態２）
［２−１．光学ドライブ装置の構成と動作］
実施の形態２では、実施の形態１に示した光ピックアップ装置２０を備える光学ドライブ装置５０について説明する。
図１１は、実施の形態２における光学ドライブ装置５０の外観の一例を模式的に示す斜視図である。
図１２は、実施の形態２における光学ドライブ装置５０の構成の一例を模式的に示すブロック図である。
図１２に示すように、光学ドライブ装置５０は、実施の形態１に示した光ピックアップ装置２０と、信号処理部６０と、移送モータ５２と、スピンドルモータ５３と、を備える。
光ピックアップ装置２０は、実施の形態１に示した通りであるので、説明を省略する。
信号処理部６０は、前処理回路５５と、制御回路５６と、駆動回路５４と、システムコントローラ５９と、中央演算処理回路５７と、記憶部５８と、を有する。
前処理回路５５は、光ピックアップ装置２０から出力される電気信号から、フォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号等の制御信号、および、ＲＦ信号、等を生成し、生成した制御信号およびＲＦ信号を制御回路５６に出力する。
制御回路５６は、駆動回路５４を介して、光ピックアップ装置２０の半導体レーザー１の光量の大きさの制御や、図示しない対物レンズ駆動装置（アクチュエータ）の制御、等を行う。なお、制御回路５６が行う一連の制御は、デジタル制御であってもよい。
駆動回路５４は、光ピックアップ装置２０を駆動する駆動部の一例である。駆動回路５４は、光ピックアップ装置２０、移送モータ５２、およびスピンドルモータ５３に接続され、光ピックアップ装置２０（例えば、アクチュエータ、等）、移送モータ５２、およびスピンドルモータ５３を駆動する。
移送モータ５２は、光ピックアップ装置２０をラジアル方向に移送するためのモータである。スピンドルモータ５３は、光ディスク１０の回転数を制御するためのモータである。
システムコントローラ５９は、前処理回路５５によって生成された制御信号およびＲＦ信号をデジタル信号処理する。また、処理後の信号を外部機器５１に出力する。
中央演算処理回路５７は、前処理回路５５および制御回路５６に接続され、前処理回路および制御回路５６を制御する。
信号処理部６０は、光ピックアップ装置２０から出力される電気信号を信号処理する。具体的には、信号処理部６０は、光ピックアップ装置２０を駆動して光ディスク１０の情報記録面に設けられたピットの凹凸をデジタル信号として読み取る。このような制御が規定されたプログラムは、予めファームウェアとして記憶部５８に記憶され、中央演算処理回路５７により適宜読み出される。なお、記憶部５８は、具体的には、不揮発性メモリである。
［２−２．効果等］
以上のように、本実施の形態において、光学ドライブ装置は、光ピックアップ装置と、光ピックアップ装置から出力される電気信号を信号処理する信号処理部と、を備える。
なお、光学ドライブ装置５０は光学ドライブ装置５０の一例である。実施の形態１に示した光ピックアップ装置２０は光ピックアップ装置の一例である。信号処理部６０は信号処理部の一例である。
例えば、実施の形態２に示した光学ドライブ装置５０の構成例では、光学ドライブ装置５０は、実施の形態１に示した光ピックアップ装置２０を備える。そのため、光学ドライブ装置５０は、特に、３層構造のＢＤを再生するときに、Ｌ２層の再生性能が高い。
なお、光学ドライブ装置５０は、様々な装置に適用可能である。
図１３は、実施の形態２における光学ドライブ装置５０の適用例を模式的に示す図である。
図１３に示すように、光学ドライブ装置５０は、Ｂｌｕ−Ｒａｙ（登録商標）プレーヤ８１に内蔵されてもよい。あるいは、光学ドライブ装置５０は、セットトップボックス８２に内蔵されてもよい。また、図示していないが、光学ドライブ装置５０は、パーソナルコンピュータや、オーディオ機器、または、カーナビゲーション装置、等に内蔵されてもよい。
（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１および２を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略等を行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態１および２で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
例えば、実施の形態１で説明した光学構成は、一例である。本開示における技術の特徴的な機能を実現できる他の光学構成の光ピックアップ装置も本開示における技術に含まれる。また、実施の形態２で説明した光学ドライブ装置の機能構成も、一例である。本開示における技術の特徴的な機能を実現できる他の機能構成の光学ドライブ装置も本開示における技術に含まれる。
例えば、実施の形態１および２では、本開示における技術が、光ピックアップ装置および光学ドライブ装置として実現される例について説明した。しかし、本開示における技術は、例えば、実施の形態１で説明した回折素子（回折素子３）として実現されてもよい。また、実施の形態２で説明したように、本開示における技術は、Ｂｌｕ−Ｒａｙ（登録商標）プレーヤ、セットトップボックス、パーソナルコンピュータ、オーディオ機器、および、カーナビゲーション装置、等として実現されてもよい。
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
本開示は、ＵＨＤ ＢＤのように高密度に情報が記録された３層構造を有する光ディスクを再生可能な光ピックアップ装置および光学ドライブ装置に適用可能である。具体的には、Ｂｌｕ−Ｒａｙ（登録商標）プレーヤ、セットトップボックス、パーソナルコンピュータ、オーディオ機器、および、カーナビゲーション装置、等に、本開示は適用可能である。
１，２ 半導体レーザー
３，１４ 回折素子
３ａ 第一の回折格子
３ｂ 第二の回折格子
４，１２ ビームスプリッタ
４ａ 分離面
５ 波長板
６ コリメートレンズ
７，８ ミラー
９，１１ 対物レンズ
１０ 光ディスク
１３ 検出レンズ
１５ 受光素子
２０ 光ピックアップ装置
３１ 第一領域
３２ 第二領域
３３ 第三領域
３４ 第四領域
３５ 遮光領域
３６ 光透過領域
４０，４１ グラフ
５０ 光学ドライブ装置
５１ 外部機器
５２ 移送モータ
５３ スピンドルモータ
５４ 駆動回路
５５ 前処理回路
５６ 制御回路
５７ 中央演算処理回路
５８ 記憶部
５９ システムコントローラ
６０ 信号処理部
８１ Ｂｌｕ−Ｒａｙ（登録商標） プレーヤ
８２ セットトップボックス

Claims (6)

  1. レーザー光を出射する半導体レーザーと、
    前記レーザー光を光ディスクに集光する対物レンズと、を備え、
    前記対物レンズの光軸は、前記光ディスクのピットの進行方向における入口側にコマ収差によるフレアが発生するように、前記対物レンズに入射する前記レーザー光の光軸に対して傾いている、
    光ピックアップ装置。
  2. 前記対物レンズの光軸の、前記対物レンズに入射する前記レーザー光の光軸に対する傾斜角は、０．０２ｄｅｇ以上０．３８ｄｅｇ以下である、
    請求項１記載の光ピックアップ装置。
  3. 前記半導体レーザーと前記対物レンズとの間の光路上に設けられた回折素子をさらに備え、
    前記回折素子には、格子のデューティが中心部から外縁部に向かうにつれて小さくなる第一の回折格子が設けられる、
    請求項１に記載の光ピックアップ装置。
  4. 前記第一の回折格子は、前記回折素子の第一の主面に設けられ、
    前記回折素子の前記第一の主面の反対側の第二の主面には、前記レーザー光を少なくとも３つに分割して前記対物レンズに入射させるための第二の回折格子が設けられる、
    請求項３に記載の光ピックアップ装置。
  5. 前記回折素子は、前記第一の主面に前記レーザー光が入射するように配置される、
    請求項４に記載の光ピックアップ装置。
  6. 請求項１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から出力される電気信号を信号処理する信号処理部と、を備える、
    光学ドライブ装置。
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