JP2008021358A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】偏光変換素子と偏光ビームスプリッタを用いてレーザ光が入射される対物レンズを動的に切り替える光ピックアップ装置において、簡単な構成の追加により円滑に、光検出器上のセンサパターンに対する反射光の位置調整を行えるようにする。
【解決手段】半導体レーザ１１を点灯し、レーザ光がＳ偏光にて偏光ビームスプリッタ１３に入射するようアクティブ偏光素子１２を駆動する。そして、ＨＤ用センサ２５１の出力をモニタしながら、ディスクからの反射光がＨＤ用センサ２５１上に適正に照射されるよう、光学素子の位置を調整する。次に、レーザ光がＰ偏光にて偏光ビームスプリッタ１３に入射するようアクティブ偏光素子１２を駆動し、ＢＤ用センサ２５２の出力をモニタしながら、ディスクからの反射光がＢＤ用センサ２５２上に適正に照射されるよう、偏光性回折格子２３の光軸方向位置と回転方向位置を調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ピックアップ装置に関するものであり、特に、複数の対物レンズが配された互換型の光ピックアップ装置に用いて好適なものである。

基板厚の異なる数種のディスクに対応可能な互換型光ピックアップでは、２つ以上の対物レンズを用いる方式が考えられる。この場合、レーザ光を何れの対物レンズに導くかを適宜設定できる構成が光学系内に必要となる。この構成として、たとえば、以下の特許文献１、２に示す構成を用いることができる。

図１１に、特許文献１、２に記載の構成例を示す。図において、１は半導体レーザ、２はコリメータレンズ、３は偏光変換素子、４は偏光ビームスプリッタ、５はミラー、６はλ／４波長板、７は第１の対物レンズ、８は第２の対物レンズ、９は光検出系である。

半導体レーザ１から出射されたレーザ光は、コリメータレンズ２で平行光とされた後、偏光変換素子３によって偏光方向が調整される。レーザ光の偏光方向が第１の方向にあるとき、レーザ光は、偏光ビームスプリッタ４にて、第１の対物レンズ７に向かう方向に反射される。また、レーザ光の偏光方向が第１の方向に直交する第２の方向にあるとき、レーザ光は、偏光ビームスプリッタ４を透過し、ミラー５を介して、第２の対物レンズ８に入射される。このように、偏光変換素子３によってレーザ光の偏光方向を第１の方向と第２の方向の間で切り替えることにより、レーザ光が入射される対物レンズが変更される。
特開平９−２１２９０５号公報 特開２００１−３４４８０３号公報

しかし、上記従来の構成例では、第１の対物レンズ７を経由したディスクからの反射光（第１の反射光）と、第２の対物レンズ８を経由したディスクからの反射光（第２の反射光）を、それぞれ光検出器上の対応するセンサパターン上に導くのが困難であるとの問題が生じる。

上記構成例の場合には、通常、半導体レーザ１から光検出器９までの光学素子をシャーシ上に配置した後、たとえば、第１の反射光が、対応するセンサパターン上に適正に照射されるよう、各光学素子の位置が調整される。しかし、この調整によっては、必ずしも、第２の反射光が、対応するセンサパターン上に適正に照射されるとは限らず、通常は、正規の位置に対する第２の対物レンズ８の位置ずれ（光軸に垂直な方向、あるいは、チルト方向における位置ずれ）等に起因して、第２の反射光が、対応するセンサパターンからずれた位置に照射される。

ところが、上記構成例では、既に、各光学素子が第１の反射光との関係で位置調整されているため、これらの光学素子の位置をさらに調整して、第２の反射光の照射位置を調整することはできない。この場合、第１および第２の反射光に対応するそれぞれのセンサパターンを、光検出器上において個別に位置調整できるようにすれば、第２の反射光を対応するセンサパターン上に照射させ得るが、こうすると、構成が複雑化するとの問題が生じる。また、この手法は、第１および第２の反射光に対応して個別にセンサパターンが配される場合に講じ得るものであり、第１および第２の反射光を共通のセンサパターン上に照射させる場合には、最早、このような手法を取ることすらできない。

このように、上記構成例では、第１の反射光と第２の反射光を、ともに、対応するセンサパターン上に位置づけるのが困難であるとの問題が生じる。

本発明は、このような問題を回避するためになされたものであり、簡単な構成の追加により円滑に、光検出器上のセンサパターンに対する第１および第２の反射光の位置調整を行える光ピックアップ装置を提供することを課題とする。

上記課題に鑑み本発明は、それぞれ、以下の特徴を有する。

請求項１の発明は、光ピックアップ装置において、レーザ光を出射する第１の光源と、前記第１の光源から出射されたレーザ光が入射される偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタに対する前記レーザ光の偏光方向を制御信号に応じて切り替える偏光変換素子と、前記偏光ビームスプリッタを通過した第１のレーザ光が入射されるとともに該第１のレーザ光を記録媒体上に収束させる第１の対物レンズと、前記偏光ビームスプリッタにて反射された第２のレーザ光が入射されるとともに該第２のレーザ光を記録媒体上に収束させる第２の対物レンズと、前記偏光ビームスプリッタと前記第１および第２の対物レンズとの間に配されたλ／４板と、前記ディスクによって反射された前記第１および第２のレーザ光を受光する光検出器と、前記λ／４板と前記光検出器の間に配されるとともに前記ディスクによって反射された前記第１および第２のレーザ光の偏光方向に応じた回折作用を発現する偏光性回折素子とを備え、前記偏光性回折素子は、前記ディスクによって反射された前記第１および第２のレーザ光が前記光検出器上の対応するセンサパターン上に照射されるよう位置調整されていることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の光ピックアップ装置において、前記光検出器は、前記第１のレーザ光を受光する第１のセンサパターンと前記第２のレーザ光を受光する第２のセンサパターンを個別に有し、前記偏光性回折素子は、前記ディスクによって反射された前記第１および第２のレーザ光が前記第１および第２のセンサパターン上にそれぞれ照射されるよう位置調整されていることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１に記載の光ピックアップ装置において、前記光検出器は、前記第１および第２のレーザ光を受光する共通のセンサパターンを有し、前記偏光性回折素子は、前記ディスクによって反射された前記第１および第２のレーザ光が前記共通のセンサパターン上に照射されるよう位置調整されていることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１ないし３の何れか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記偏光変換素子は、前記レーザ光が前記偏光ビームスプリッタを略全透過する第１の偏光方向と、前記レーザ光が前記偏光ビームスプリッタによって略全反射される第２の偏光方向との間で、前記レーザ光の偏光方向を切り替えることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１ないし４の何れか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記偏光性回折素子は、前記ディスクによって反射された前記第１および第２のレーザ光のうち何れか一方のみに前記回折作用を発現することを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１ないし５の何れか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記偏光性回折素子は、前記ディスクによって反射された前記第１および第２のレーザ光が収束光となる光路上に配置されていることを特徴とする。

請求項７請求項１ないし６の何れか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記第１の光源から出射されるレーザ光とは異なる波長のレーザ光を出射する第２の光源をさらに備え、前記第２の光源からのレーザ光は、前記第１の光源からのレーザ光に光軸が整合し、且つ、前記第１および第２のレーザ光の何れか一方に偏光方向が一致する状態にて前記偏光ビームスプリッタに入射されることを特徴とする。

本発明によれば、偏光性回折素子を位置調整することにより、ディスクによって反射された第１および第２のレーザ光が光検出器上の対応するセンサパターン上に適正に照射される。すなわち、本発明によれば、新たに、偏光性回折素子を光路中に配置し、これを、光軸方向および回転方向に位置調整することにより、第１および第２のレーザ光が光検出器上の対応するセンサパターン上に適正に照射される。本発明によれば、簡単な構成の追加により、円滑に、光検出器上のセンサパターンに対する第１および第２の反射光の位置調整を行うことができる。

本発明の特徴ないし効果は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。

以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。

なお、本実施の形態は、基板厚０．６ｍｍのＨＤＤＶＤ（High Definition Digital Versatile Disc：以下、“ＨＤ”と称す）と基板厚０．１ｍｍのＢＤ（ブルーレイディスク）に対応可能な再生専用タイプの互換型光ピックアップ装置に本発明を適用したものである。

図１に、実施の形態に係る光ピックアップ装置の光学系を示す。

図示の如く、光ピックアップ装置の光学系は、半導体レーザ１１と、アクティブ偏光素子１２と、偏光ビームスプリッタ１３と、コリメータレンズ１４と、ミラー１５と、コリメータレンズ１６と、立ち上げミラー１７と、λ／４板１８と、ＨＤ用対物レンズ１９と、ＢＤ用対物レンズ２０と、レンズホルダ２１と、対物レンズアクチュエータ２２と、偏光性回折素子２３と、検出レンズ２４と、光検出器２５と、レンズアクチュエータ２６と、駆動モータ２７を備えている。

半導体レーザ１１は、青色波長（４００ｎｍ程度）のレーザ光を出射する。アクティブ偏光素子１２は、制御信号に応じて、レーザ光の偏光方向を、レーザ光が偏光ビームスプリッタ１３によって略全反射される第１の偏光方向（Ｓ偏光）と、レーザ光が偏光ビームスプリッタ１３を略全透過する第２の偏光方向（Ｐ偏光）に切り替える。なお、アクティブ偏光素子１２は、図１１に示す構成例の偏光変換素子３に対応するものである。

偏光ビームスプリッタ１３は、第１の偏光方向（Ｓ偏光）を有するレーザ光（第１のレーザ光）を略全反射し、第２の偏光方向（Ｐ偏光）を有するレーザ光（第２のレーザ光）を略全透過する。コリメータレンズ１４は、偏光ビームスプリッタ１３によって反射された第１のレーザ光を平行光に変換する。ミラー１５は、偏光ビームスプリッタ１３を透過した第２のレーザ光をコリメータレンズ１６の方向に反射する。コリメータレンズ１６は、ミラー１５によって反射された第２のレーザ光を平行光に変換する。

立ち上げミラー１７は、コリメータレンズ１４、１６によって平行光とされた第１および第２のレーザ光を、それぞれ、ＨＤ用対物レンズ１９およびＢＤ用対物レンズ２０に向かう方向に反射する。λ／４板１８は、立ち上げミラー１７側から入射された第１および第２のレーザ光を円偏光に変換するとともに、ＨＤ用対物レンズ１９およびＢＤ用対物レンズ２０側から入射された第１および第２のレーザ光を、立ち上げミラー１７側から入射される際の偏光方向に直交する直線偏光に変換する。

ＨＤ用対物レンズ１９およびＢＤ用対物レンズ２０は、λ／４板１８側から入射された第１および第２のレーザ光を、それぞれＨＤおよびＢＤ上に収束する。なお、ＨＤ用対物レンズ１９は、青色波長のレーザ光を、基板厚０．６ｍｍのＨＤ上に適正に収束できるよう設計されており、ＢＤ用対物レンズ２０は、青色波長のレーザ光を、基板厚０．１ｍｍのＢＤ上に適正に収束できるよう設計されている。これらＨＤ用対物レンズ１９およびＢＤ用対物レンズ２０は、レンズホルダ２１に一体的に保持されている。

対物レンズアクチュエータ２２は、サーボ信号に応じて、レンズホルダ２１をフォーカス方向およびトラッキング方向に駆動する。これにより、ＨＤ用対物レンズ１９とＢＤ用対物レンズ２０はフォーカス方向およびトラッキング方向に一体的に駆動される。なお、対物レンズアクチュエータ２２には、たとえば、従来周知の電磁駆動方式のアクチュエータが用いられる。

偏光性回折素子２３は、ディスクからの反射光のうち、偏光ビームスプリッタ１３を略全透過する第１の反射光（Ｐ偏光）には回折作用を付与せず、偏光ビームスプリッタ１３によって略反射される第２の反射光（Ｓ偏光）に回折作用を付与して、第２の反射光の進行方向を一定角度だけ変更する。なお、偏光性回折素子２３の詳細は、追って、図２を参照して説明する。

検出レンズ２４は、ディスクによって反射された第１および第２の反射光を光検出器２５上に収束させる。検出レンズ２４は、集光レンズとシリンドリカルレンズから構成され、ディスクからの反射光に非点収差を導入する。

光検出器２５は、受光した反射光の強度分布から再生ＲＦ信号、フォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号を導出するためのセンサパターンを有している。ここで、光検出器２５には、第１および第２のレーザ光をそれぞれ個別に受光する２つのセンサパターンが配されている。なお、本実施の形態では、フォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号の生成手法として、非点収差法および１ビームプッシュプル法が採用されている。

コリメータレンズ１４、１６は、レーザ光の光軸方向に一体的に変位可能となるようレンズアクチュエータ２６に保持されている。駆動モータ２７は、サーボ信号に応じて、レンズアクチュエータ２６に駆動力を付与する。これにより、コリメータレンズ１４、１６は、レーザ光の光軸方向に一体的に変位される。

コリメータレンズ１４、１６には、たとえば、再生ＲＦ信号が最適となるよう、サーボが掛けられる。このサーボ動作によって、光ディスク上および光検出器２５上における収差が抑制される。

本光学系における動作は次のとおりである。

半導体レーザ１１から出射されたレーザ光をＨＤ用対物レンズ１９に導く場合、アクティブ偏光素子１２が、第１の偏光方向（Ｓ偏光）にて偏光ビームスプリッタ１３にレーザ光が入射するよう駆動制御される。これにより、レーザ光は、偏光ビームスプリッタ１３にて略全反射され、ＨＤ用対物レンズ１９に導かれる。このとき、ディスクからの反射光は、λ／４板１８による作用によって、偏光ビームスプリッタ１３にＰ偏光にて入射する。このため、この反射光は、偏光ビームスプリッタ１３を略全透過し、偏光性回折素子２３へと入射される。この場合、反射光は、偏光性回折素子２３に対しＰ偏光の状態で入射するため、後述の如く、偏光性回折素子２３によって回折作用を受けずにそのまま直進し、光検出器２５上の対応するセンサパターン上に照射される。

半導体レーザ１１から出射されたレーザ光をＢＤ用対物レンズ２０に導く場合には、アクティブ偏光素子１２が、第２の偏光方向（Ｐ偏光）にて偏光ビームスプリッタ１３にレーザ光が入射するよう駆動制御される。これにより、レーザ光は、偏光ビームスプリッタ１３を略全透過し、ＢＤ用対物レンズ２０に導かれる。このとき、ディスクからの反射光は、λ／４板１８による作用によって、偏光ビームスプリッタ１３にＳ偏光にて入射する。このため、この反射光は、偏光ビームスプリッタ１３により略全反射され、偏光性回折素子２３へと入射される。この場合、反射光は、偏光性回折素子２３に対しＳ偏光の状態で入射するため、後述の如く、偏光性回折素子２３によって回折作用を受けて進行方向が曲げられ、光検出器２５上の対応するセンサパターン上に照射される。

図２に、偏光性回折素子２３の構成を示す。なお、同図は、図１における偏光性回折素子２３をＸ−Ｙ平面に平行な面で切断したときの断面構造である。

図示の如く、偏光性回折素子２３は、透明基板２３１上に、複屈折材料からなるブレーズ型回折構造２３２を形成し、その上に、ガラス層２３３と、透明基板２３４を形成して構成される。ブレーズ型回折構造２３２は、一定高さの鋸歯状ホログラムが一定ピッチにて形成されたものとなっている。

ここで、ブレーズ型回折構造２３２の屈折率は、レーザ光がＰ偏光およびＳ偏光にて入射するときの屈折率をそれぞれｎｐおよびｎｓとし、ガラスの屈折率をｎ１とすると、ｎｐ＝ｎ１、ｎｓ≠ｎ１となるよう設定されている。したがって、レーザ光がＰ偏光にて偏光性回折素子２３に入射する場合には、ブレーズ型回折構造２３２の屈折率（ｎｐ）とガラスの屈折率（ｎ１）の間に差が生じず、このため、ブレーズ型回折構造２３２は、回折格子として機能しない。これに対し、レーザ光がＳ偏光にて偏光性回折素子２３に入射する場合には、ブレーズ型回折構造２３２の屈折率（ｎｓ）とガラスの屈折率（ｎ１）の間に差が生じ、ブレーズ型回折構造２３２は、回折格子として機能する。

なお、複屈折材料を用いた偏光性回折素子の原理については、たとえば、特開２００２−３６５４１６号公報に示されている。

図２に示す偏光性回折素子２３では、ブレーズ型の回折構造によってレーザ光に回折作用を付与するようにしたため、＋１次光のみ、または、−１次光のみによる回折作用をレーザ光に付与することができ、よって、レーザ光の回折効率を高めることができる。

本実施の形態では、レーザ光がＳ偏光にて偏光性回折素子２３に入射する場合にのみレーザ光に回折作用が付与されるため、上記の如く、半導体レーザ１１からのレーザ光をＨＤ用対物レンズ１９に導く場合には、ディスクからの反射光（Ｐ偏光）に偏光性回折素子２３による回折作用は付与されず、半導体レーザ１１からのレーザ光をＢＤ用対物レンズ２０に導く場合に、ディスクからの反射光（Ｓ偏光）に偏光性回折素子２３による回折作用が付与される。このため、ＨＤ用対物レンズ１９を経由したディスクからの反射光は、偏光性回折素子２３をそのまま直進して、光検出器２５上の２つのセンサパターンのうち、一方のセンサパターン上に照射され、ＢＤ用対物レンズ２０を経由したディスクからの反射光は、偏光性回折素子２３によって進行方向が曲げられて、他方のセンサパターン上に照射される。

図３（ａ）は、光検出器２５の構成を示す図である。

図示の如く、光検出器２５上には、ＨＤ用対物レンズ１９を経由したディスクからの反射光を受光するためのＨＤ用センサ２５１と、ＢＤ用対物レンズ２０を経由したディスクからの反射光を受光するためのＢＤ用センサ２５２の２つのセンサパターン（４分割センサ）が配されている。

図１に示す光学系をシャーシ上に装着する際には、それぞれの光学素子を対応する位置に配置した後、半導体レーザ１１を点灯し、さらに、半導体レーザ１１からのレーザ光がＳ偏光にて偏光ビームスプリッタ１３に入射するようアクティブ偏光素子１２を駆動する。そして、ＨＤ用センサ２５１のセンサ出力をモニタしながら、ＨＤ用対物レンズ１９を経由したディスクからの反射光が、ＨＤ用センサ２５１上に適正に照射されるよう、これら光学素子の位置を調整する。次に、半導体レーザ１１からのレーザ光がＰ偏光にて偏光ビームスプリッタ１３に入射するようアクティブ偏光素子１２の駆動を切り替え、ＢＤ用センサ２５２のセンサ出力をモニタしながら、ＢＤ用対物レンズ２０を経由したディスクからの反射光が、ＢＤ用センサ２５２上に適正に照射されるよう、偏光性回折格子２３の光軸方向位置と回転方向位置を調整する。この調整が終了した後、各光学素子の位置を固定する。これにより、シャーシに対する光学系の配置が終了する。

以上、本実施の形態によれば、偏光性回折素子２３を位置調整することにより、ディスクによって反射されたＢＤ用レーザ光を、ＢＤ用センサ２５２上に適正に導くことができる。本実施の形態によれば、偏光性回折素子２３のみを光学系に追加することにより、円滑に、光検出器上のセンサパターンに対するＨＤ用レーザ光とＢＤ用レーザ光の位置調整を行うことができる。

なお、本実施の形態では、ＨＤ用レーザ光（反射光）とＢＤ用レーザ光（反射光）が収束状態にある光路中に、偏光性回折素子２３を配置するようにしている。これは、偏光性回折素子２３を光軸方向に変位させることにより、光検出器２５の受光面上におけるＢＤ用レーザ光の照射位置を円滑に変化させ得るようにするためである。

図４は、平行光中に偏光性回折格子２３を配置したときの結像状態を示す図である。なお、図中点線は、偏光性回折格子２３によって回折作用を受けない場合のレーザ光の収束状態を示している。

偏光性回折格子２３を平行光中に配置した場合、偏光性回折格子２３は、レーザ光に対する回折作用によって、レンズＬに対して画角αを与える。レンズＬにレーザ光が平行光の状態で入射する場合、レーザ光の集光点は、レンズＬに対する画角αによって決まる。ところが、同図のように、平行光中に偏光性回折格子２３を配置した場合には、レーザ光の回折角は、光軸上における偏光性回折格子２３の位置に拘わらず一定であるため、レンズＬに対する画角αは、偏光性回折格子２３を光軸方向に変位させても一定である。このため、レーザ光の集光点は、偏光性回折格子２３を光軸方向に変位させても不変となり、よって、回折作用を受けない場合のレーザ光の収束点と、偏光性回折格子２３によって回折されたレーザ光の収束点の間の距離（像高）は、偏光性回折格子２３を光軸方向に変位させても変化しない。

したがって、図１の光学系においても同様に、偏光性回折格子２３を、たとえばコリメータレンズ１６とλ／４板１８の間の平行光中に配置すると、偏光性回折格子２３を光軸方向に変位させても、光検出器２５の受光面上におけるＢＤ用レーザ光の照射位置は変化しないこととなる。

図５は、拡散光中に偏光性回折格子２３を配置したときの結像状態を示す図である。なお、図中点線は、上記図４と同様、偏光性回折格子２３によって回折作用を受けない場合のレーザ光の収束状態を示している。

偏光性回折格子２３を同図の位置（１）に配置すると、偏光性回折格子２３による回折作用によって、像高（１）と虚像高（１）の位置に実像と虚像が結ばれる。この場合、横倍率Ｍ（lateral magnification）は、Ｍ＝像高／虚像高によって与えられる。

同図において、偏光性回折格子２３の位置を光軸方向に変位させると、これに応じて虚像高が変化する。すなわち、偏光性回折格子２３は、虚像高を変えるように作用する。ここで、上記横倍率Ｍの関係式から、像高＝Ｍ×（虚像高）であるから、光軸方向における偏光性回折格子２３の変位に伴って虚像高が変化すると、これに応じて、像高も変化する。たとえば、図６に示すように、偏光性回折格子２３を位置（１）から位置（２）に変位させると、虚像高が、虚像高（１）から虚像高（２）に変化し、これに伴って、像高が、像高（１）から像高（２）に変化する。したがって、偏光性回折格子２３を光軸方向に変位させることにより、回折作用を受けない場合のレーザ光の収束点と、偏光性回折格子２３によって回折されたレーザ光の収束点の間の距離（像高１、２）を変化させることができる。

この現象は、同様の理論から、偏光性回折格子２３を収束光中に配置した場合にも同様に生じる。すなわち、偏光性回折格子２３を収束光中に配置すれば、偏光性回折格子２３を光軸方向に変位させることにより、回折作用を受けない場合のレーザ光の収束点と、偏光性回折格子２３によって回折されたレーザ光の収束点の間の距離（像高１、２）を変化させることができる。

したがって、上記図１の光学系においても同様に、偏光性回折格子２３を収束光中に配置すれば、偏光性回折格子２３を光軸方向に変位させることにより、光検出器２５の受光面上におけるＢＤ用レーザ光の照射位置を変化させることができる。

このような理由から、上記図１の光学系では、偏光ビームスプリッタ１３と検出レンズ２４の間に偏光性回折格子２３が配置されている。なお、上記説明から明らかなとおり、偏光性回折格子２３の配置位置は、これに限らず、レーザ光が収束光の状態にある光路中であれば、これ以外の位置に設定しても良い。

なお、上記図４を参照した説明は、画角α（回折角）によってレーザ光に収差（非点収差、コマ収差、等）が生じないことを前提とするものである。つまり、上記図４による説明は、理想的なレンズＬを想定したものである。

しかし、レンズＬが理想的なものではなく、画角α（回折角）によってレーザ光に収差（非点収差、コマ収差、等）が生じるような場合には、レーザ光は、１点に集光されず、一定の広がりを持った強度分布となる。この場合、像面上における主光線の高さは、主光線がレンズＬを通過するときの高さに応じて変化する。

図４を参照して明らかなとおり、光軸上における偏光性回折格子２３の位置を変化させると、レンズＬを通過するときの主光線の高さが変化する。よって、レンズＬが理想的なものでない場合には、光軸上における偏光性回折格子２３の変位に応じて、像面上における主光線の位置が変化し、これに応じて、像面上におけるレーザ光の強度分布が変わるため、像面上において集光点が変位するのと等価の現象が生じる。

このように、レンズＬが理想的なものではない場合には、偏光性回折格子２３を平行光中に配置しても、光軸上における偏光性回折格子２３の位置を変化させることによって、像面上において集光点が変位するのと等価な作用を発現させることができる。よって、図１の光学系においても、コリメータレンズ１６が理想的なものでなく、画角α（回折角）によってレーザ光に収差（非点収差、コマ収差、等）が生じるような場合には、偏光性回折格子２３を、たとえばコリメータレンズ１６とλ／４板１８の間の平行光中に配置するようにしても、偏光性回折格子２３を位置調整することにより、ＢＤ用センサ２５２に対するＢＤ用レーザ光の照射位置の調整を行うことができる。

ただし、この場合の調整量は、収束光中に偏光性回折格子２３を配置する場合に比べて小さいため、より円滑に調整を行うためには、図１に示す如く、偏光性回折格子２３を収束光中に配置する方が好ましい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施形態は上記に限定されるものではなく、他に種々の変更が可能である。

たとえば、上記実施の形態は、再生専用タイプの互換型光ピックアップ装置に本発明を適用したものであるが、記録／再生タイプの互換型光ピックアップ装置にも本発明を適用可能である。

図７に、記録／再生タイプの互換型光ピックアップ装置に本発明を適用した場合の光学系の構成例を示す。

この光学系では、図１の場合に比べ、回折格子２８が追加されている。また、光検出器２５のセンサパターンが、図３（ｂ）のように変更される。すなわち、本構成例では、トラッキングエラー信号の生成手法として、ＤＰＰ（Differential Push Pull）法が用いられている。なお、インライン方式のＤＰＰ法を用いる場合には、回折格子２８として、格子溝の位相が調整された回折格子が用いられ得る（たとえば、特開２００４−１４５９１５号公報参照）。

図７の構成例では、半導体レーザ１１からのレーザ光が、回折格子２８にてメインビームと２つのサブビームに分割される。ドライブに記録タイプのＨＤが装着された場合には、アクティブ偏光素子１２が、Ｓ偏光にて偏光ビームスプリッタ１３にレーザ光が入射するよう駆動制御される。これにより、メインビームと２つのサブビームは、偏光ビームスプリッタ１３によって略全反射され、ＨＤ用対物レンズ１９を介して、ＨＤ上に収束される。

ＨＤからの反射光は、λ／４板１８による作用によって、偏光ビームスプリッタ１３にＰ偏光にて入射する。これにより、この反射光は、偏光ビームスプリッタ１３を略全透過し、偏光性回折素子２３へと入射される。この場合、反射光は、偏光性回折素子２３に対しＰ偏光の状態で入射するため、偏光性回折素子２３による回折作用を受けずにそのまま直進し、光検出器２５上のＨＤ用センサ２５１に照射される。反射光のうち、メインビームは、センサ２５１ａに導かれ、２つのサブビームはそれぞれセンサ２５１ｂ、２５１ｃに導かれる。

ドライブに記録タイプのＢＤが装着された場合には、アクティブ偏光素子１２が、Ｐ偏光にて偏光ビームスプリッタ１３にレーザ光が入射するよう駆動制御される。これにより、メインビームと２つのサブビームは、偏光ビームスプリッタ１３を略全透過し、ＢＤ用対物レンズ２０を介して、ＢＤ上に収束される。

ＢＤからの反射光は、λ／４板１８による作用によって、偏光ビームスプリッタ１３にＳ偏光にて入射する。これにより、この反射光は、偏光ビームスプリッタ１３によって略全反射され、偏光性回折素子２３へと入射される。この場合、反射光は、偏光性回折素子２３に対しＳ偏光の状態で入射するため、偏光性回折素子２３による回折作用を受けて進路が曲げられ、光検出器２５上のＢＤ用センサ２５２に照射される。反射光のうち、メインビームは、センサ２５２ａに導かれ、２つのサブビームはそれぞれセンサ２５２ｂ、２５２ｃに導かれる。

なお、本発明は、ＨＤ、ＢＤの他に、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）にも対応可能な互換型光ピックアップ装置に適用することも可能である。

図８に、ＨＤ／ＢＤ／ＣＤ／ＤＶＤ互換型の光ピックアップ装置に本発明を適用した場合の光学系の構成例を示す。

この構成例では、図１の場合に比べ、半導体レーザ３１、３２と、ダイクロイックプリズム３３、３４と、開口制限素子３５が追加されている。ＨＤ用対物レンズ１９は、ＨＤ用レーザ光の他、ＣＤ用レーザ光およびＤＶＤ用レーザ光をＣＤおよびＤＶＤ上に適正に収束できるよう設計されている。なお、ＣＤ用レーザ光を用いる場合には、開口制限素子３５によって、ＨＤ用対物レンズ１９に対するＣＤ用レーザ光の入射瞳が制限される。

半導体レーザ３１は、波長６５０ｎｍ程度の赤色レーザ光（ＤＶＤ用レーザ光）を出射する。半導体レーザ３２は、波長７８０ｎｍ程度の赤外レーザ光（ＣＤ用レーザ光）を出射する。ダイクロイックプリズム３３は、半導体レーザ３１から出射されたＤＶＤ用レーザ光を反射し、半導体レーザ３２から出射されたＣＤ用レーザ光を透過する。ダイクロイックプリズム３４は、半導体レーザ３１、３２から出射されたＤＶＤ用レーザ光とＣＤ用レーザ光を反射し、半導体レーザ１１から出射されたレーザ光（ＨＤ／ＢＤ用レーザ光）を透過する。

なお、半導体レーザ３１、３２は、ＤＶＤ用レーザ光とＣＤ用レーザ光がＳ偏光にて偏光ビームスプリッタ１３に入射するよう位置調整されている。また、半導体レーザ３１、３２とダイクロイックプリズム３３、３４は、偏光ビームスプリッタ１３に入射する際のＤＶＤ用レーザ光とＣＤ用レーザ光の光軸がＨＤ／ＢＤ用レーザ光の光軸に整合するよう位置調整されている。

開口制限素子３５は、ＣＤ用レーザ光のみ外周部を遮断し、ＨＤ用対物レンズ１９に対するＣＤ用レーザ光の入射瞳を制限する。開口制限素子３５として、たとえば、波長選択性の開口制限素子を用いることができる。この場合、開口制限素子３５にはＣＤ用レーザ光の外周部位置に波長選択性の回折格子が配され、これにより、ＣＤ用レーザ光の外周部が外方に拡散される。

本構成例において、ＨＤ／ＢＤ用レーザ光を用いる場合の動作は、上記図１の場合と同様である。ＤＶＤ用レーザ光またはＣＤ用レーザ光を用いる場合、これらレーザ光は、Ｓ偏光にて偏光ビームスプリッタ１３に入射するため、偏光ビームスプリッタ１３にて略全反射され、ＨＤ用対物レンズ１９に導かれる。

ディスク（ＤＶＤ／ＣＤ）からの反射光は、λ／４板１８による作用によって、偏光ビームスプリッタ１３にＰ偏光にて入射する。このため、この反射光は、偏光ビームスプリッタ１３を略全透過し、偏光性回折素子２３へと入射される。この場合、反射光は、偏光性回折素子２３に対しＰ偏光の状態で入射するため、偏光性回折素子２３によって回折作用を受けずにそのまま直進し、光検出器２５上のＨＤ用センサ２５１（図３（ａ）参照）上に照射される。

なお、この構成例においては、ＨＤ／ＢＤ用レーザ光の他に、ＤＶＤ用レーザ光とＣＤ用レーザ光が偏光性回折素子２３に入射されるため、青色波長帯のレーザ光がＰ偏光にて入射する場合に加え、赤色波長帯および赤外波長帯のレーザ光がＰ偏光にて入射するときもまた、回折構造２３２の屈折率ｎｐがガラスの屈折率ｎ１に一致するよう、回折構造２３２を構成する複屈折材料を選択する必要がある。すなわち、青色波長帯、赤色波長帯および赤外波長帯に対する屈折率の分散がガラスの屈折率の分散に略一致するような複屈折材料を、回折構造２３２を構成する複屈折材料として選択する。

ところで、上記実施の形態では、光検出器２５上に、ＨＤ用レーザ光とＢＤ用レーザ光を個別に受光するための２つのセンサパターン（ＨＤ用センサ２５１、ＢＤ用センサ２５２）を配置し、偏光性回折素子２３にて、ＢＤ用レーザ光がＢＤ用センサ２５２上に適正に照射されるよう調整するものとしたが、光検出器２５上に、ＨＤ用レーザ光とＢＤ用レーザ光を共通に受光するための１つのセンサパターンを配置し、偏光性回折素子２３にて、ＨＤ用レーザ光とＢＤ用レーザ光がこのセンサパターン上に適正に照射されるよう調整するものとしてすることもできる。

図９に、この場合の光学系の構成例を示す。この構成例では、光検出器２５上のセンサパターンが、図１０（ａ）に示す如く、唯一つのセンサパターン（４分割センサ）にて構成されている点を除き、図１の光学系と同じである。ただし、図１の光学系では、ＨＤ用レーザ光の光軸からＢＤ用レーザ光の光軸を引き離すよう、偏光性回折素子２３の位置を調整したが、本構成例では、ＨＤ用レーザ光の光軸からＢＤ用レーザ光の光軸を近付けるよう、偏光性回折素子２３の位置（光軸方向位置および回転方向位置）が調整される。

なお、記録タイプの光学系とする場合（図７参照）には、光検出器２５上のセンサパターンが図１０（ｂ）のものに変更される。

本構成例においては、光検出器２５上に配するセンサパターンがＨＤ用レーザ光とＢＤ用レーザ光とで共通化されるため、光検出器２５の構成を簡素化することができる。その一方、偏光性回折素子２３の回折効率が１００％でない場合には、不要な回折光がセンサパターン上に照射され、これがセンサ出力にノイズとして現れる可能性がある。このような不都合を回避するには、上記図１に示す場合のように、偏光性回折素子２３によってＨＤ用レーザ光とＢＤ用レーザ光を明確に分離し、それぞれのレーザ光を個別にセンサパターンで受光するようにする方が良い。

この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

実施の形態に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図 実施の形態に係る偏光性回折素子の構成を示す図 実施の形態に係る光検出器の構成を示す図 実施の形態に係る偏光性回折素子の配置を説明する図 実施の形態に係る偏光性回折素子の配置を説明する図 実施の形態に係る偏光性回折素子の配置を説明する図 実施の形態の変更例に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図 実施の形態の変更例に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図 実施の形態の変更例に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図 実施の形態の変更例に係る光検出器の構成を示す図 従来例を説明する図

符号の説明

１１ 半導体レーザ（第１の光源）
１２ アクティブ偏光素子（偏光変換素子）
１３ 偏光ビームスプリッタ
１８ λ／４板
１９ ＨＤ用対物レンズ
２０ ＢＤ用対物レンズ
２３ 偏光性回折素子
２５ 光検出器
３１、３２ 半導体レーザ（第２の光源）
３３、３４ ダイクロプリズム
２５１ ＨＤ用センサ（センサパターン）
２５２ ＢＤ用センサ（センサパターン）
２５３ ＨＤ／ＢＤ用センサ（センサパターン）

Claims (7)

1. レーザ光を出射する第１の光源と、
   前記第１の光源から出射されたレーザ光が入射される偏光ビームスプリッタと、
   前記偏光ビームスプリッタに対する前記レーザ光の偏光方向を制御信号に応じて切り替える偏光変換素子と、
   前記偏光ビームスプリッタを通過した第１のレーザ光が入射されるとともに該第１のレーザ光を記録媒体上に収束させる第１の対物レンズと、
   前記偏光ビームスプリッタにて反射された第２のレーザ光が入射されるとともに該第２のレーザ光を記録媒体上に収束させる第２の対物レンズと、
   前記偏光ビームスプリッタと前記第１および第２の対物レンズとの間に配されたλ／４板と、
   前記ディスクによって反射された前記第１および第２のレーザ光を受光する光検出器と、
   前記λ／４板と前記光検出器の間に配されるとともに前記ディスクによって反射された前記第１および第２のレーザ光の偏光方向に応じた回折作用を発現する偏光性回折素子とを備え、
   前記偏光性回折素子は、前記ディスクによって反射された前記第１および第２のレーザ光が前記光検出器上の対応するセンサパターン上に照射されるよう位置調整されている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 請求項１において、
   前記光検出器は、前記第１のレーザ光を受光する第１のセンサパターンと前記第２のレーザ光を受光する第２のセンサパターンを個別に有し、
   前記偏光性回折素子は、前記ディスクによって反射された前記第１および第２のレーザ光が前記第１および第２のセンサパターン上にそれぞれ照射されるよう位置調整されている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
3. 請求項１において、
   前記光検出器は、前記第１および第２のレーザ光を受光する共通のセンサパターンを有し、
   前記偏光性回折素子は、前記ディスクによって反射された前記第１および第２のレーザ光が前記共通のセンサパターン上に照射されるよう位置調整されている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
4. 請求項１ないし３の何れか一項において、
   前記偏光変換素子は、前記レーザ光が前記偏光ビームスプリッタを略全透過する第１の偏光方向と、前記レーザ光が前記偏光ビームスプリッタによって略全反射される第２の偏光方向との間で、前記レーザ光の偏光方向を切り替える、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
5. 請求項１ないし４の何れか一項において、
   前記偏光性回折素子は、前記ディスクによって反射された前記第１および第２のレーザ光のうち何れか一方のみに前記回折作用を発現する、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
6. 請求項１ないし５の何れか一項において、
   前記偏光性回折素子は、前記ディスクによって反射された前記第１および第２のレーザ光が収束光となる光路上に配置されている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
7. 請求項１ないし６の何れか一項において、
   前記第１の光源から出射されるレーザ光とは異なる波長のレーザ光を出射する第２の光源をさらに備え、
   前記第２の光源からのレーザ光は、前記第１の光源からのレーザ光に光軸が整合し、且つ、前記第１および第２のレーザ光の何れか一方に偏光方向が一致する状態にて前記偏光ビームスプリッタに入射される、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。

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