(57)【要約】【課題】波長変化に起因して生じる再生信号の変動を抑える。【解決手段】光ピックアップは、３光源からの光（波長λ１、波長λ２および波長λ３）が、光ディスクに向かう往路においても、光ディスクから光検出器に向かう復路においても共通して通過する光路上に配置された波長板を有する。波長板は、レタデーションおよび光学軸方位がそれぞれ異なる２つの層を備えている。第１層および第２層のレタデーションの和は、波長λ１の光には略５／４λ１、波長λ２の光には略３／４λ２、波長λ３の光には略１／２λ３となるよう設定されており、かつ、第１層の光学軸方位と第２層の光学軸方位とは互いに相違する。光学軸方位の相違により、往路における波長λ１の光および波長λ２の光を直線偏光から円偏光に変換し、復路における円偏光の光を往路と直交する直線偏光に変換し、往路および復路における波長λ３の光を直線偏光で透過させる。【選択図】図３
2010244674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ディスクに向けて光を放射し、光ディスクからの反射光を受けて前記反射光の光量に応じた信号を出力する光ピックアップであって、
各々が波長λ１、波長λ２および波長λ３（λ１＜λ２＜λ３）の直線偏光の光を放射する３つの光源と、
前記３つの光源の各々から放射された光を集光する少なくとも１つのレンズと、
光ディスクからの反射光を受ける光検出器と、
前記３つの光源の各々から放射される全ての光が、前記光ディスクに向かう往路においても、前記光ディスクから前記光検出器に向かう復路においても共通して通過する光路上に配置された波長板と
を有し、
前記波長板は、レタデーションおよび光学軸方位がそれぞれ異なる第１層および第２層を備え、
前記第１層および前記第２層のレタデーションの和は、前記波長λ１の光には略５／４λ１、前記波長λ２の光には略３／４λ２、前記波長λ３の光には略１／２λ３となるよう設定されており、かつ、前記第１層の光学軸方位と前記第２層の光学軸方位とは互いに相違しており、前記光学軸方位の相違により、前記往路における前記波長λ１の光および前記波長λ２の光を前記直線偏光から円偏光に変換し、前記復路における円偏光の光を前記往路と直交する直線偏光に変換し、前記往路および前記復路における前記波長λ３の光を前記直線偏光で透過させる、光ピックアップ。
【請求項２】
前記波長板の前記第１層のレタデーションは、前記波長λ１の光に関しては０．７〜０．８λ１、前記波長λ２の光に関しては０．４〜０．５λ２、前記波長λ３の光に関しては０．３〜０．４λ３となるよう設定されており、
前記波長板の前記第２層のレタデーションは、前記波長λ１の光に関しては０．４〜０．５λ１、前記波長λ２の光に関しては０．２〜０．３λ２、前記波長λ３の光に関しては０．２〜０．３λ３となるよう設定されており、
前記第１層の光学軸方位は、入射する直線偏光の光に関して４０〜５０度の角度をなし、かつ、前記第２層の光学軸方位は、入射する直線偏光の光に対して５０〜６０度の角度をなすよう設定されている、請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項３】
光ディスクに向けて光を放射し、光ディスクからの反射光を受けて前記反射光の光量に応じた信号を出力する光ピックアップに用いられる波長板であって、
前記光ピックアップは、
各々が波長λ１、波長λ２および波長λ３（λ１＜λ２＜λ３）の直線偏光の光を放射する３つの光源と、
前記３つの光源の各々から放射された光を集光する少なくとも１つのレンズと、
光ディスクからの反射光を受ける光検出器と
を有しており、
前記波長板は、
レタデーションおよび光学軸方位がそれぞれ異なる第１層および第２層を備え、
前記第１層および前記第２層のレタデーションの和は、前記波長λ１の光に関しては略５／４λ１、前記波長λ２の光に関しては略３／４λ２、前記波長λ３の光に関しては略１／２λ３となるよう設定されており、
前記第１層の光学軸方位と前記第２層の光学軸方位とは互いに相違しており、前記光学軸方位の相違により、前記往路における前記波長λ１の光および前記波長λ２の光を前記直線偏光から円偏光に変換し、前記復路における円偏光の光を前記往路と直交する直線偏光に変換し、前記往路および前記復路における前記波長λ３の光を前記直線偏光で透過させる、波長板。
【請求項４】
前記第１層のレタデーションは、前記波長λ１の光に関しては０．７〜０．８λ１、前記波長λ２の光に関しては０．４〜０．５λ２、前記波長λ３の光に関しては０．３〜０．４λ３となるよう設定されており、
前記第２層のレタデーションは、前記波長λ１の光に関しては０．４〜０．５λ１、前記波長λ２の光に関しては０．２〜０．３λ２、前記波長λ３の光に関しては０．２〜０．３λ３となるよう設定されており、
前記第１層の光学軸方位は、入射する直線偏光の光に関して４０〜５０度の角度をなし、かつ、前記第２層の光学軸方位は、入射する直線偏光の光に対して５０〜６０度の角度をなすよう設定されている、請求項３に記載の波長板。
【請求項５】
請求項１に記載の光ピックアップと、
前記光ディスクを回転させるモータと、
前記光ピックアップおよび前記モータを制御する制御部と
を備え、前記制御部は、前記光ピックアップから出力される信号に基づいて、光が継続して前記光ディスクの情報記録層上に集光されるように前記光ピックアップを制御する、光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３つの異なる波長の光に対して光の偏光変換を適切に行うための波長板、および、波長の異なるレーザ光源を有し、ＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイ・ディスク（以下「ＢＤ」と記述する。）などの異なる種類の光ディスクにそれぞれ信号を記録し、および／または再生するために用いられる光ピックアップおよびそのような光ピックアップが実装された光ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ディスク等の光情報記録分野では種々の規格が策定され、それぞれの規格に対応する記録媒体の普及が進んでいる。そして、そのような複数種類の記録媒体に情報を書き込みおよび／または読み出すことが可能な装置の普及も進んでいる。
【０００３】
例えばＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤのような記録密度、記録容量、透明層の厚さの仕様等が異なる規格の記録媒体が普及している。そして、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤに応じて適切な波長の光源を選択し、１台で情報の読み取り、消去および／または書き込みに対応した製品（例えば「コンボドライブ」と呼ばれる、複数波長対応の光ディスク装置）が増えつつある。
【０００４】
複数波長対応の光ディスク装置では、記録媒体に情報を記録し、再生するためのインターフェース部である光ピックアップに、波長の異なる複数の光源（以下、単に「複数の光源」と記述する。）が搭載されている。
【０００５】
近年、光ディスク装置の小型化や低コスト化のために、複数の光源を搭載した光ピックアップの光学系をできるだけコンパクトにレイアウトすることが重要視されている。もちろん、記録および再生の基本的な機能は担保される必要がある。
【０００６】
部品点数が多くなると、組み立てのための工程が増加するため、光ピックアップの製造コストが増加する。そこで、特許文献１は、ＣＤ，ＤＶＤ，ＢＤといった３種類の記録媒体に対応しつつ、光学系を簡素化した光ピックアップを提案している。特許文献１の光ピックアップでは光検出器と複数の光源とが集積化されている。そして、複数の波長に対して最適な偏光変換を行う波長板と、最適な回折効率を有するホログラムとが組み合わされることによって、光ピックアップが簡素化されている。
【０００７】
図５は、従来の技術による、複数の光源と光検出器とを一体化したユニットと、偏光性あるいは無偏光性ホログラム素子とを組み合わせて構成される光ピックアップの全体構成を示す。
【０００８】
この光ピックアップでは、複数の波長の光を放射するレーザチップ１０１と、全ての波長の光を受けるために共用される光検出器１０３とが、ユニット１０２上に集積化されている。
【０００９】
また、ユニット１０２に近接して無偏光性のホログラム１１７が設けられている。ホログラム１１７は波長λ１（例えばＢＤの４０５ｎｍの光）、または、波長λ２（例えばＤＶＤの６６０ｎｍの光）の光を回折させずに透過させる。一方、ホログラム１１７は、波長λ３（ＣＤの記録再生波長である７８０ｎｍ）の光についてはその大半を回折させず０次光として透過させるが、一部の光は回折させて１次回折光を形成する。また偏光ホログラム１０５は、偏光依存性により、レーザ光源から出射される直線偏光の光に対しては完全に透過させるが、これと直交する直線偏光の光はほぼ完全に回折させる。
【００１０】
波長板１０６は、波長λ１の光に対しては、Ｎ１±λ１／４（Ｎ１は整数）で表されるレタデーション（「位相差」ともいう。）を有するよう設定されている。これは１／４波長板と等価である。また波長板１０６は、波長λ２の光に対してもやはりＮ２±λ２／４（Ｎ２は整数）で表されるレタデーションを有するよう設定されている。一方、波長λ３の光に対してはＮ３λ３で表されるレタデーションを有するよう設定されている。これは１波長板と等価である。
【００１１】
偏光素子１０７を透過する波長λ１、波長λ２の光は偏光ホログラム１０５で回折されずに波長板１０６によって円偏光に変換される。円偏光の光は、光の波長に応じて透過率が異なる波長選択膜１１５によって適切な開口に調整され、対物レンズ１０８を経て光ディスクに入射する。そして、ディスクの情報記録層で反射された復路では、光は４分の１波長板と等価な波長板１０６によりレーザ出射光の偏光方向と直交する方向の直線偏光の光となるため偏光性ホログラム１０５により回折分岐される。この回折光は偏光依存性のないホログラム１１７で回折されずにホログラム１１７を透過し、光検出器１０３に入射する。そして、その光量変化によってフォーカス制御、トラッキング制御等のための制御信号、および、ＲＦ信号が生成される。
【００１２】
また波長λ３（ＣＤの記録再生波長である７８０ｎｍ）の光は、直線偏光で波長板１０６に入射する。先に説明したように、波長板１０６は１波長板と等価な波長板である。波長λ３の直線偏光の光は、直線偏光が維持された状態で波長板１０６から出て、光ディスク面に集光される。直線偏光の状態は、この光がディスクの情報記録層で反射された後の復路で波長板１０６を透過した後も、維持される。したがって、この反射光はホログラム１０５では回折分岐されない。この光はホログラム１１７によって回折分岐され、常に一定の光量が光検出器１０３に入射する。そして、その光量変化によってフォーカス制御、トラッキング制御等のための制御信号、および、ＲＦ信号を得る。
【００１３】
たとえばＣＤの透明層は比較的厚く、一般に複屈折を有している。透明層の複屈折は透明層の成形時の樹脂材料の流れからディスクの半径方向またはトラック方向に屈折率楕円体の軸を持つ。上述の波長板１０６によれば、ＣＤ等については、この複屈折軸に沿う直線偏光の光がディスクの透明層を往復透過する。この光は偏光に関する影響を受けにくいため、偏光性のホログラムによる回折ロスは生じない。
【００１４】
その上、制御信号やＲＦ信号に用いられる光を生成するホログラム１１７は無偏光性であるため、結局、透明層の複屈折があっても信号光量が変動することのない安定した再生性能が得られる。
【００１５】
一方、ＢＤやＤＶＤ用などの波長（λ１）の光については、レーザ光源の高出力化が困難である。また、光ディスクの反射率もＣＤほどに高くはない。よって、光利用効率が光学系の往復ともに重要となる。この波長（λ１）の光については、往路では偏光ホログラムによる完全透過を実現でき、復路では完全回折の作用でその効率を確保できる。「完全透過」とは、往路の光の偏光方向に対しては回折格子が見えなず、光が回折せずにそのまま透過することを意味する。また、「完全回折」とは、一方復路の光の偏光方向に対しては回折格子が見え、かつその格子条件が最大の回折効率になる条件になっていることを意味する。
【００１６】
また、これらＢＤやＤＶＤの透明層はＣＤの透明層と比較して薄いため、透明層の複屈折が十分小さく、ディスクからの反射光の偏光状態があまり大きく変わらない。このため複屈折が存在してもその量が小さいため信号光量の変化は少ない。
【００１７】
表１は、上述の条件を満たすために必要となる、特許文献１に記載された波長板の位相差(レタデーション)の条件を示す。特許文献１に示されるように、各々の波長に比例した条件でレタデーションの大きさが決まる。そのため、波長板の仕様は、波長λ１の光に対してＮ１±λ１／４（Ｎ１は整数）、波長λ２の光に対してＮ２±λ２／４（Ｎ２は整数）、および、波長λ３の光に対してＮ３λ３（Ｎ３は整数）で表されるレタデーションを満たし、かつ、厚さが最も小さい、という条件を満たすよう決定される。
【００１８】
【表１】
2010244674.tif 000003
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２００７−１８８５７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
従来の波長板および光ピックアップでは、光学系の簡素化とそれぞれの波長に対する信号品質の安定性が図られている。
【００２１】
しかしながらこのような波長板においては、波長に対して波長板が厚いという問題がある。具体的には、表１で設定した最もレタデーションが小さな条件であっても、波長板は、波長の５倍ないし８倍といった厚さを有する。
【００２２】
図６（ａ）および（ｂ）は、基準波長からのずれに対する偏光波の成分強度をプロットした図を示す。図では、レーザ光源から出射される光の偏光方向（往路において波長板に入射する手前の偏光方向）をＰ波、それと直交す偏光方向をＳ波と定義している。
【００２３】
横軸は基準波長からのずれ量を示し、縦軸は素子を往復した光の偏光状態に応じた値（成分強度）が示されている。縦軸の偏光状態の数値は偏光を直線偏光子を通してみたときの透過強度で示している。例えばＳ波の直線偏光の透過光量を０としたとき、Ｐ波の直線偏光は１でその中間の円偏光状態では０．５となる。
【００２４】
図６（ａ）は、光学系の往路で波長板を透過した後の光の偏光状態を示す。前述したように基準波長（横軸の０）では波長λ１の光（ＢＤ用の光）および波長λ２の光（ＤＶＤ用の光）に対して往路では円偏光に変換されるので縦軸の値としてはほぼ０．５である。また波長λ３の光（ＣＤ用の光）に対してはそのまま直線偏光となっているので縦軸数値はほぼ１である。
【００２５】
但し図６（ａ）から理解されるように、ＢＤ，ＤＶＤおよびＣＤ用の光いずれも、基準波長からずれると光の偏光状態が大きく変化する。特に波長が最も短いＢＤ用の光では偏光状態の変化が大きい。この理由は、波長の短い光から見ると数式１で表されるレタデーションが大きくなり、そのような条件下では波長変化に対する偏光状態の変化が大きいためである。なお、数１でΔｎは波長板の屈折率異方性、ｄは波長板の厚さ、λは光の波長を示す。
（数式１）  レタデーション＝Δｎｄ／λ
【００２６】
図６（ｂ）は光学系の復路で波長板を透過した後の光の偏光状態を示す。なお図６（ｂ）においては縦軸はＢＤ、ＤＶＤ用の光はＳ波成分の光量をプロットし、ＣＤ用の光はＰ波成分の光量をプロットしている。
【００２７】
基準波長（横軸の０）においては、波長λ１の光（ＢＤ用の光）および波長λ２の光（ＤＶＤ用の光）が波長板を往復透過すると、復路では、往路とほぼ直交する直線偏光の光（Ｓ波）に変換される。よって縦軸の値はほぼ１である。また波長λ３の光（ＣＤ用の光）が波長板を透過すると、復路では、そのまま直線偏光となっているのでＰ波成分の光量として縦軸数値はほぼ１となる。
【００２８】
但し、図６（ａ）でわかるように各々基準波長からずれると偏光状態が大きく変化する。これは、ディスク反射光、すなわち信号光の光量変化を表す。
【００２９】
従来の波長板を用いると、レーザ光源から出射されるレーザ光の波長がばらついたり、温度変化によって波長が変動すると偏光状態が大きく変わってしまう。よって、信号品質の劣化(再生光量の大幅な変化)が生じてしまうという問題があった。
【００３０】
本発明の目的は、波長変化に起因して生じる再生信号の変動を抑えることが可能な波長板、光ピックアップおよび光ディスク装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
本発明による光ピックアップは、光ディスクに向けて光を放射し、光ディスクからの反射光を受けて前記反射光の光量に応じた信号を出力する光ピックアップであって、各々が波長λ１、波長λ２および波長λ３（λ１＜λ２＜λ３）の直線偏光の光を放射する３つの光源と、前記３つの光源の各々から放射された光を集光する少なくとも１つのレンズと、光ディスクからの反射光を受ける光検出器と、前記３つの光源の各々から放射される全ての光が、前記光ディスクに向かう往路においても、前記光ディスクから前記光検出器に向かう復路においても共通して通過する光路上に配置された波長板とを有し、前記波長板は、レタデーションおよび光学軸方位がそれぞれ異なる第１層および第２層を備え、前記第１層および前記第２層のレタデーションの和は、前記波長λ１の光には略５／４λ１、前記波長λ２の光には略３／４λ２、前記波長λ３の光には略１／２λ３となるよう設定されており、かつ、前記第１層の光学軸方位と前記第２層の光学軸方位とは互いに相違しており、前記光学軸方位の相違により、前記往路における前記波長λ１の光および前記波長λ２の光を前記直線偏光から円偏光に変換し、前記復路における円偏光の光を前記往路と直交する直線偏光に変換し、前記往路および前記復路における前記波長λ３の光を前記直線偏光で透過させる。
【００３２】
前記波長板の前記第１層のレタデーションは、前記波長λ１の光に関しては０．７〜０．８λ１、前記波長λ２の光に関しては０．４〜０．５λ２、前記波長λ３の光に関しては０．３〜０．４λ３となるよう設定されており、前記波長板の前記第２層のレタデーションは、前記波長λ１の光に関しては０．４〜０．５λ１、前記波長λ２の光に関しては０．２〜０．３λ２、前記波長λ３の光に関しては０．２〜０．３λ３となるよう設定されており、前記第１層の光学軸方位は、入射する直線偏光の光に関して４０〜５０度の角度をなし、かつ、前記第２層の光学軸方位は、入射する直線偏光の光に対して５０〜６０度の角度をなすよう設定されていてもよい。
【００３３】
本発明による波長板は、光ディスクに向けて光を放射し、光ディスクからの反射光を受けて前記反射光の光量に応じた信号を出力する光ピックアップに用いられる波長板であって、前記光ピックアップは、各々が波長λ１、波長λ２および波長λ３（λ１＜λ２＜λ３）の直線偏光の光を放射する３つの光源と、前記３つの光源の各々から放射された光を集光する少なくとも１つのレンズと、光ディスクからの反射光を受ける光検出器とを有しており、前記波長板は、レタデーションおよび光学軸方位がそれぞれ異なる第１層および第２層を備え、前記第１層および前記第２層のレタデーションの和は、前記波長λ１の光に関しては略５／４λ１、前記波長λ２の光に関しては略３／４λ２、前記波長λ３の光に関しては略１／２λ３となるよう設定されており、前記第１層の光学軸方位と前記第２層の光学軸方位とは互いに相違しており、前記光学軸方位の相違により、前記往路における前記波長λ１の光および前記波長λ２の光を前記直線偏光から円偏光に変換し、前記復路における円偏光の光を前記往路と直交する直線偏光に変換し、前記往路および前記復路における前記波長λ３の光を前記直線偏光で透過させる。
【００３４】
前記第１層のレタデーションは、前記波長λ１の光に関しては０．７〜０．８λ１、前記波長λ２の光に関しては０．４〜０．５λ２、前記波長λ３の光に関しては０．３〜０．４λ３となるよう設定されており、前記第２層のレタデーションは、前記波長λ１の光に関しては０．４〜０．５λ１、前記波長λ２の光に関しては０．２〜０．３λ２、前記波長λ３の光に関しては０．２〜０．３λ３となるよう設定されており、前記第１層の光学軸方位は、入射する直線偏光の光に関して４０〜５０度の角度をなし、かつ、前記第２層の光学軸方位は、入射する直線偏光の光に対して５０〜６０度の角度をなすよう設定されていてもよい。
【００３５】
本発明による光ディスク装置は、上述の光ピックアップと、前記光ディスクを回転させるモータと、前記光ピックアップおよび前記モータを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記光ピックアップから出力される信号に基づいて、光が継続して前記光ディスクの情報記録層上に集光されるように前記光ピックアップを制御する。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、異なる３つの波長の光に対して波長誤差や温度などによる波長変動があっても検出光量の変化が小さい安定した記録再生が可能となる。また部品点数が増えないので光学系は簡素であり、３つの異なる波長の光により、透明層の厚さや、記録密度の異なる光ディスクへの記録再生ができる光ピックアップを小型にかつ安価に実現できる。
【００３７】
また、このときＣＤ等の透明層が厚く複屈折性の高いディスクに対する検出光量の安定性とＢＤ，ＤＶＤ等の透明層が薄く複屈折は小さいがレーザの高出力化が困難な短波長の光を用いる光学系に対する光伝達率を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態による光ディスク装置９０の概略的な構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態による光ピックアップ１００の全体構成を示す。
【図３】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ本発明の実施形態による波長板６の平面図および側面図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、波長板６を透過した後の、基準波長からのずれに対するＳ波（またはＰ波）の成分強度をプロットした図である。
【図５】従来の技術による、複数の光源と光検出器とを一体化したユニットと、偏光性あるいは無偏光性ホログラム素子とを組み合わせて構成される光ピックアップの全体構成を示す図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、従来の光ピックアップにおける、基準波長からのずれに対する偏光波の成分強度をプロットした図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明による偏光板、光ピックアップおよび光ディスク装置の実施形態を説明する。なお、同じ機能を有する構成要素には同一の参照符号を付している。
【００４０】
図１は、本実施形態による光ディスク装置９０の概略的な構成を示している。光ディスク装置９０は、光ピックアップ１００と、光ディスク１１０を回転させるディスクモータ７２と、ドライバアンプ７４と、フロントエンド信号処理部７６と、エンコーダ／デコーダ７８と、ＣＰＵ７９と、サーボ制御部８０とを備えている。
【００４１】
光ピックアップ１００は、所定の波長のレーザ光を光ディスク１１０に放射して、その反射光を取得する。そして、反射光の受光量に応じた信号（ＲＦ信号）を出力する。光ピックアップ１００から出力されたＲＦ信号は、フロントエンド信号処理部７６を介してエンコーダ／デコーダ７８に送られる。エンコーダ／デコーダ７８は、データ読み出し時には、光ピックアップ１００によって得られる信号に基づいて光ディスク１１０に記録されているデータを復号する。復号化されたデータは、上位装置（図示せず）に出力される。データ書き込み時には、エンコーダ／デコーダ７８はユーザデータを符号化し、光ディスク１１０に書き込むべき信号を生成し、光ピックアップ１００に送出する。
【００４２】
フロントエンド信号処理部７６は、光ピックアップ１００の出力に基づいて再生信号を生成し、また、各種の制御信号（フォーカスエラー信号ＦＥやトラッキングエラー信号ＴＥ）を生成する。フォーカスエラー信号ＦＥやトラッキングエラー信号ＴＥは、サーボ制御部８０に送出される。
【００４３】
サーボ制御部８０は、各種の制御信号を利用してドライバアンプ７４を介してディスクモータ７２を制御する。また、光ピックアップ１００が載置され、光ピックアップ１００の位置を調整する移送台（図示せず）の動作を制御する。さらにサーボ制御部８０は、光ピックアップ１００内のアクチュエータ（後述）を介して対物レンズの位置を制御する。
【００４４】
たとえばサーボ制御部８０は、フォーカスエラー信号ＦＥに基づいて、後述する光ピックアップ１００内の対物レンズの位置を光ディスク１１０の情報記録層に垂直な方向に制御する。その結果、光の焦点を継続して光ディスク１１０の情報記録層上に位置させることが可能となる。またサーボ制御部８０は、トラッキングエラー信号ＴＥに基づいて対物レンズの位置を光ディスク１１０の半径方向に制御する。その結果、光の焦点を継続して光ディスク１１０の情報記録層のトラック上に追従させることが可能になる。エンコーダ／デコーダ７８およびサーボ制御部８０などの構成要素は、ＣＰＵ７９によって制御される。
【００４５】
次に、図２から図４を参照しながら、本実施形態による光ピックアップ１００の構成を説明する。
【００４６】
図２は、本実施形態による光ピックアップ１００の全体構成を示す。光ピックアップ１００は、ユニット２と、ホログラム１７と、倍率変換素子４と、立ち上げミラー１１と、液晶素子１６と、偏光ホログラム素子７と、波長選択膜１５と、対物レンズ８と、アクチュエータ１３とを備えている。偏光ホログラム素子７は、偏光性ホログラム５および波長板６を含む。
【００４７】
本実施形態による光ピックアップ１００は、偏光性ホログラム５を設けたことにより、レーザ光の波長に変動が生じたとしても信号光の光量の変化を極めて小さく維持でき、安定した情報の記録および／または再生を実現できる。偏光性ホログラム５の詳細は後述する。
【００４８】
以下では、各波長のレーザ光が光ピックアップ１００内をどのように進むかを説明する。なお、以下では各波長を並列的に説明するが、これは説明の便宜のためである。異なる波長のレーザ光が同時に放射されるのではない。
【００４９】
ユニット２では、複数の異なる波長の光を放射するレーザチップ１および光検出器３が一体化されている。
【００５０】
ユニット２のレーザチップ１は、波長λ１、波長λ２および波長λ３のレーザ光をそれぞれ放射する３つの光源を含む。波長の関係は、λ１＜λ２＜λ３とする。たとえば、波長λ１は４０５ｎｍであり、ＢＤの記録再生に利用される。波長λ２は６５０ｎｍであり、ＤＶＤの記録再生に利用される。波長λ３は７８０ｎｍであり、ＣＤの記録再生に利用される。以下の説明でも同様とする。
【００５１】
ユニット２の光検出器３は、上述した全ての波長の光のいずれが放射されたとしても、光ディスク１１０からの反射光を受けるために共用される。
【００５２】
ユニット２に近接して設けられたホログラム１７は光の偏光特性に依存することなく、入射した光を透過させる。波長λ１および波長λ２のレーザ光に関しては、ホログラム１７は、往路、復路ともにレーザ光を完全透過する。一方、波長λ３のレーザ光に関しては、ホログラム１７は、往路のレーザ光および復路のレーザ光をともに一部回折させて１次回折光を形成し、大半の光を０次光として透過させる。
【００５３】
なお、「往路」とは、光源から光ディスク１１０に向かうレーザ光が通過する光路をいう。また「復路」とは、光ディスク１１０から光検出器３に向かうレーザ光が通過する光路をいう。
【００５４】
レーザチップ１から出射された波長λ１の光または波長λ２の光あるいは波長λ３の光は、複数のレンズとこれらの相対位置が可変な構造からなる倍率変換素子４によりそれぞれに適当な光束径の略平行光に変換される。
【００５５】
倍率変換素子４を透過した光は、立ち上げミラー１１で反射された後、液晶素子１６に入射する。液晶素子１６は、波長λ１の光を使うＢＤの多層メディアでの層間切り替えや透明層の厚さの誤差に対応して球面収差を制御する。液晶素子１６により、透過波面の球面収差が制御される。なお他の波長λ２、波長λ３の光はこの素子から作用を受けずそのまま透過する。
【００５６】
次に、光は偏光ホログラム素子７に入射する。入射した光は、偏光ホログラム素子７を構成する偏光性ホログラム５および波長板６を通過し、さらに、偏光ホログラム素子７の波長板６の表面に形成された波長選択膜１５を通過する。波長選択膜１５は光学薄膜であり、対物レンズに入射する光の開口（ＮＡ）を最適にするために設けられている。波長選択膜１５の透過率は光の波長に応じて異なっている。
【００５７】
偏光性ホログラム５は偏光依存性を有する光学素子である。より具体的には、偏光性ホログラム５は、レーザ光源１から出射される直線偏光の光を完全に透過し、その一方、これと直交する直線偏光の光はほぼ完全に回折する。
【００５８】
波長板６は、波長λ１の光に対しては１／４波長板とほぼ等価な性質をもつとともに、波長λ２の光に対してもやはり１／４波長板とほぼ等価な性質を持つ。このため波長板６を透過する波長λ１、波長λ２の光は光学系の往路において円偏光に変換されて、対物レンズ８により、光ディスク１１０の情報記録層上に集光される。
【００５９】
一方、波長板６は、波長λ３の光に対してはほぼ１／２波長板と等価な性質を持つ。このため、波長板６を透過する波長λ３の光は、直交する直線偏光に変換され対物レンズ８により、光ディスク１１０の情報記録層上に集光される。
【００６０】
図２では、光ディスク１１０は、ＢＤ、ＤＶＤまたはＣＤである。光ディスク１１０がＢＤのときは、光の焦点が情報記録層１４上に位置するよう制御される。光ディスク１１０がＤＶＤのときは、光の焦点が情報記録層９上に位置するよう制御される。光ディスク１１０がＣＤのときは、光の焦点が情報記録層１０上に位置するよう制御される。光が入射する側のディスク表面から情報記録層までの深さは、ＢＤでは約０．１ｍｍ、ＤＶＤでは約０．６ｍｍ、ＣＤでは約１．２ｍｍである。
【００６１】
光ディスク１１０の情報記録層で反射された波長λ１、波長λ２の光は再び対物レンズ８を経て偏光素子７を通過する。このとき、４分の１波長板と等価な波長板６により、反射光はレーザ出射光の偏光方向と直交する方向の直線偏光の光に変換されるため、偏光性ホログラム５によって回折分岐される。この回折光はミラー１１で反射され、倍率変換素子４を経て、偏光依存性のないホログラム１７で回折されずに透過し光検出器３に入射する。光検出器３は、その光量変化に応じた信号、たとえばＲＦ信号を生成し、出力する。
【００６２】
ＣＤ等の透明層が厚いディスクでは一般に透明層が複屈折を有することが多い。透明層の複屈折は透明層の成形時の樹脂材料の流れから一般にディスクの半径方向またはトラック方向に屈折率楕円体の軸を持つことが多い。
【００６３】
直線偏光に変換された波長λ３の光は、この屈折率楕円体の軸に沿った偏光方向を有する。直線偏光は透明層による影響を受けにくい。すなわちディスクからの反射光は、透明層の複屈折にかかわらず、その偏光状態は変わらず直線偏光のままである。
【００６４】
光ディスク１１０の情報記録層で反射された波長λ３の光は再び対物レンズ８を経て波長板６を通過する。このとき、１／２波長板と等価な波長板６により、反射光は再びレーザ出射光の偏光方向の直線偏光の光となる。よって、その光は偏光性ホログラム５では回折分岐されることはない。この光はミラー１１で回折（反射）され倍率変換素子４を経てホログラム１７に入射する。ホログラム１７は、図２で説明したとおり、その光を回折分岐して光検出器３に入射させる。光検出器３は、その光量変化に応じた信号、たとえばＲＦ信号を生成し、出力する。
【００６５】
なお、図２に関連して、フォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号などの制御信号はフロントエンド信号処理部７６によって生成されるとして説明した。しかしながら、光検出器３が制御信号を生成し、出力してもよい。
【００６６】
次に、上述の波長板６を詳細に説明する。
【００６７】
図３（ａ）および（ｂ）はそれぞれ本実施形態による波長板６の平面図および側面図である。
【００６８】
図３に示すように、波長板６は、２つの層６ａおよび６ｂが積層されて構成されている。２つの層６ａおよび６ｂは、その光学的な厚さおよび光学軸方位がそれぞれ異なっている。
【００６９】
レタデーションの大きさは、２つの層６ａおよび６ｂの光学的な厚さによって決定される。
【００７０】
第１の層６ａのレタデーション（図中のΔｎ１ｄ１）は第１の光の波長λ１に対して０．７〜０．８λ１、第２の光の波長λ２に対して０．４〜０．５λ２、第３の光の波長λ３に対して０．３〜０．４λ３に設定されている。より具体的には、それぞれ約０．７５λ１、約０．４５λ２および約０．３３λ３である。
【００７１】
一方、第２の層６ｂのレタデーション(図中のΔｎ２ｄ２)は、第１の光の波長λ１に対して０．４〜０．５λ１、第２の光の波長λ２に対して０．２〜０．３λ２、第３の光の波長λ３に対して０．２〜０．３λ３に設定されている。より具体的には、それぞれ約０．５λ１、約０．３λ２および約０．２３λ３である。
【００７２】
２つの層を併せると、第１の波長の光λ１に対しては１．２５λ１、すなわち５／４λ板にほぼ近い性質を持つ。また、第２の光の波長λ２に対して０．７５λ２、すなわち３／４λ板に近い性質を持つ。第３の光の波長λ３に対して０．５６λ３、すなわち１／２λ板に近い性質を持つ。それぞれ、「略５／４λ」、「略３／４λ」、「略１／２λ」と記述する。
【００７３】
波長板６の上述の性能は、以下のようにも表現できる。
【００７４】
略５／４λは、４５０±３０度であり、これは１．１６λ〜１．３３λに相当する。好ましくは、１．１〜１．３λである。
【００７５】
略３／４λは、２７０±３０度であり、これは０．６７λ〜０．８３λに相当する。好ましくは、０．６〜０．８λである。
【００７６】
略１／２λは、１８０±３０度であり、これは０．４２λ〜０．５８λに相当する。好ましくは、０．５〜０．７λである。
【００７７】
次に、波長板６に含まれる第１の層６ａおよび第２の層６ｂの光学軸方位を説明する。
【００７８】
一方、第１の層６ａの光学軸方位２１は入射直線偏光に対して４０〜５０度の角度をなし、第２の層６ｂの光学軸方位２２は入射直線偏光に対して５０〜６０度の角度をなすよう配置される。本願発明者らは、第１の層６ａの光学軸方位２１は入射直線偏光に対して４４度の角度をなし、第２の層６ｂの光学軸方位２２は入射直線偏光に対して５６度の角度をなすよう、波長板６を作製し配置した。
【００７９】
２つの層を積層した波長板ではなく、単層の波長板を用いたとしても、波長に応じたレタデーションを上述のように設定することは可能である。しかしながら、その場合には、波長板の性能は図６（ａ）および（ｂ）に示すとおりとなり、波長変動に対する光の成分強度の変動が大きくなる。
【００８０】
本実施形態のように、２つの層６ａおよび６ｂを用いてその各々の光学軸の角度をずらして配置することで、波長の変動に対して各々の波長に対する最適値の乖離を小さくする効果がある。
【００８１】
波長板６の製造方法は以下のとおりである。
【００８２】
まず、光学的な厚さΔｎ１ｄ１を有する第１の波長板、および、光学的な厚さΔｎ２ｄ２を有する第２の波長板をそれぞれ有する。ここでいう波長板は、たとえば水晶波長板である。この２枚の波長板が、上述の２つの層６ａおよび６ｂにそれぞれ対応する。
【００８３】
次に、２枚の波長板を貼り合わせる。このとき、第１の波長板の光学軸方位が、ある基準軸から４０〜５０度の角度をなすように配置する。この基準軸が、入射直線偏光の方向に相当する。次に、第２の波長板の光学軸方位が、当該基準軸から５０〜６０度の角度をなすように調整されて、第１の波長板に貼り合わされる。これにより、波長板６を作製することができる。
【００８４】
なお、波長板６を光ピックアップ１００内に配置する際には、基準軸の方向を、レーザ光源から放射される光の直線偏光の方向に一致させればよい。
【００８５】
なお、上述の例では水晶波長板を用いるとしたが、これは一例である。貼り合わされる２枚の波長板がそれぞれ上述した光学的な厚さの条件を満たしており、かつ、上述した光学軸方位の条件を満たすよう２枚の波長板を貼り合わせが可能であれば、どのような波長板を利用してもよい。
【００８６】
たとえば、上述した光学的な厚さの条件を満たす透明な光学素子を用意し、その光学素子に配向材料を塗布して直線偏光の紫外線を照射する。この配向材料は、直線偏光の紫外線を照射し、露光することにより、その偏光方向に配向性を付与することが可能な光配向膜材料である。この紫外線照射により、それぞれの波長板に対して直線偏光の方向に配向性を付与することができる。このようにして得られた２枚の波長板を貼り合わせ、波長板６を作製してもよい。
【００８７】
図４（ａ）および（ｂ）は、波長板６を透過した後の、基準波長からのずれに対するＳ波（またはＰ波）の成分強度をプロットした図である。横軸は基準波長からのずれ量を示し、縦軸は素子を往復した光の偏光状態に応じた値（成分強度）を示している。縦軸の偏光状態の数値は偏光を直線偏光子を通したときの透過強度を示している。例えばＳ波の直線偏光の透過光量を０としたとき、Ｐ波の直線偏光は１でその中間の円偏光状態では０．５となる。
【００８８】
図４（ａ）は、光学系の往路で波長板６を透過した後の光の偏光状態を示す。前述したように基準波長（横軸の０）では波長λ１の光（ＢＤ用の光）および波長λ２の光（ＤＶＤ用の光）に対して波長板６が１／４波長板に近い性質を有するので往路ではほぼ円偏光に変換されるので縦軸の値としては０．５に近い値である。また波長λ３の光（ＣＤ用の光）に対しては波長板６が１／４波長板に近い性質を有するので偏光方向が９０°回転した直線偏光となっているので縦軸数値はほぼ１である。すなわち波長λ３の光はディスクが複屈折をもっていてもその屈折率楕円体の軸に沿った直線偏光でディスク透明層を通過するため影響を受けにくい。
【００８９】
図４（ａ）によれば、波長λ２、波長λ２および波長λ３の各々は、基準波長からずれても図６（ａ）の場合に比べ偏光状態の変化が十分小さいことが理解される。特に波長が最も短いＢＤ用の光（λ１＝４０５ｎｍ）のプロット図に注目すると、縦軸方向の変化は極めて小さいと言える。言い換えると、波長変化に対する偏光状態の変化が小さい。これは、数式１で表される波長板６のレタデーションが小さいためである。
【００９０】
図４（ｂ）は、光学系の復路で波長板を透過した後の偏光状態を示す。なお図４（ｂ）においては、縦軸はＳ波（ＣＤ用の光のみＰ波）成分の光量をプロットしている。
【００９１】
基準波長（横軸の０）においては、波長λ１の光（ＢＤ用の光）および波長λ２の光（ＤＶＤ用の光）が波長板を往復透過した結果、往路とほぼ直交する直線偏光の光（Ｓ波）に変換される。この場合、図６に示した従来の場合に比べて信号光量はやや下がるが、基準波長からずれても偏光状態の変化が小さいことが理解される。これはすなわちディスク反射光、すなわち信号光の光量変化が小さいことを表す。また波長λ３の光（ＣＤ用の光）に対してはそのまま直線偏光となっており、この場合も図６に示した従来の場合に比べて信号光量はやや下がるが基準波長からのずれによる偏光状態の変化は小さい。なお、本実施形態にかかる波長板によれば、信号光量の基準値は従来の波長板よりも低下している。しかしながら、低下の程度は低いため、この程度の範囲であれば、回路のゲイン設計により、信号品質を損なうことなく補正することができる。
【００９２】
本願発明者らは、光の波長ずれが生じたとしても、波長板を透過する光の偏光状態の変化が所望の程度まで小さくなるよう、条件を設定して波長板の設計を試みた。しかしながら単層の波長板では、必要とする性能の波長板を得るための解を見出すことは困難であった。そこで本願発明者らは波長板を２層化し、光学的な厚さの条件を満たすとともに、波長ずれが生じても光の偏光特性の変化を抑える波長板を得ることに成功した。
【００９３】
本願発明者らは、波長板を２層化するに当たり、４つのパラメータ（それぞれの層の光学的な厚さおよび光学軸方位）を変数として、３種類の波長の全てについて、波長変動が生じたときの偏光状態の変動幅を所望の範囲内に収めるための組み合わせを見出した。それが、上述の光学的な厚さおよび光学軸方位の設定範囲である。
【００９４】
以上、本実施形態では、異なる３つの波長の光に対してレーザ光源の波長誤差や温度などによる波長変動といった当然想定されるべき誤差が生じても信号光の光量の変化が極めて小さい安定した記録再生が可能となる。また、光ピックアップの構成に関しては、従来例と比べ波長板が１層増えるだけである。しかも、光ピックアップには、２層で形成された１枚の波長板６として組み込むことが可能であるため、組み立て工程においては光学部品点数が増えない。よって光学系は簡素なままであり、３つの異なる波長の光により透明層の厚さや、記録密度の異なる光ディスクへの記録再生ができる光ピックアップを小型にかつ安価に実現できる。
【００９５】
また、このときＣＤ等の透明層が厚く複屈折性の高いディスクに対しても検出光量の安定性を確保することができる。さらに、ＢＤ，ＤＶＤ等の透明層が薄く複屈折は小さいがレーザの高出力化が困難な短波長の光を用いる光学系に対する光伝達率を維持することができる。
【００９６】
なお本実施形態では、光学系の簡素化のためレーザ光源および光検出器を一体化し、対物レンズを３つの異なる波長で共用した光ピックアップの構成を説明した。しかしながら、本発明においては、異なる波長のレーザ光を放射する３つの光源や検出器が一体化されていなくてもよい。また本発明では、レーザ光を集光するレンズは１つであってもよいし、波長に応じて異なるレンズが複数使用されてもよい。各光源から放射される全てのレーザ光が、光ディスクに向かう往路においても、また、光ディスクから光検出器に向かう復路においても共通して通過する光路上に、本発明にかかる波長板を設置すれば、上述の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明による光ピックアップは、１台の装置で複数種類の異なる光記録媒体への記録再生を行う光情報記録装置に利用可能である。本発明は特に、異なる波長の光源と光検出器とを一体化して形成され、小型で低コストであることが要求されるＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイといった記録型の光ディスク装置等の用途に適用できる。
【符号の説明】
【００９８】
１    波長が異なる３つのレーザ光源を備えたレーザチップ
３    ３波長共用光検出器
４    倍率変換素子
５    偏光性ホログラム
６    波長板
７    偏光素子
８    対物レンズ
１６    液晶素子
１７    ホログラム素子
９０  光ディスク装置
１００  光ピックアップ
１１０  光ディスク
【図１】
2010244674.tif 000004
【図２】
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【図３】
2010244674.tif 000006
【図４】
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【図５】
2010244674.tif 000008
【図６】
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