(57)【要約】【課題】  複数種類の記録媒体に対応可能であって、機械的な駆動部を有することなく、信頼性の高い光ピックアップ装置を得る。【解決手段】  半導体レーザ１、コリメータレンズ２、ハーフミラー３、プリズム４、対物レンズ８、受光センサ１０を備え、半導体レーザ１から放射された光束を記録媒体１１上に集光させ、また、その反射光を受光センサ１０で受け取る光ピックアップ装置。プリズム４の入射面及び射出面には屈折率を電気的に制御可能な可変焦点型液晶素子６，７が設置されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数種類の記録媒体に対応可能であり、光源から記録媒体に又は記録媒体から光検出器に光ビームを導く光ピックアップ装置において、
屈折力を電気的に制御可能な光学素子を光路中に配置し、記録媒体の種類に応じて前記光学素子の屈折力を制御すること、
を特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
複数種類の記録媒体に対応可能であり、光源から記録媒体に又は記録媒体から光検出器に光ビームを導く光ピックアップ装置において、
少なくとも二つの電気的に制御可能な光学素子を光路中に配置し、記録媒体の種類に応じて該光学素子を連動して制御すること、
を特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記光学素子のうち少なくとも一つは屈折力を電気的に制御可能であることを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
複数種類の記録媒体に対応可能であり、光源から記録媒体に又は記録媒体から光検出器に光ビームを導く光ピックアップ装置において、
少なくとも一つの光学素子と反射面を有するプリズムとを光路中に配置し、
前記光学素子は前記プリズムに固定されていること、
を特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記光学素子又は前記プリズムと屈折力がほぼ等しい接着剤を用いて光学素子がプリズムに固定されていることを特徴とする請求項４に記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記光学素子はその光学特性を電気的に制御可能であることを特徴とする請求項４又は請求項５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
複数種類の記録媒体に対応可能であり、光源から記録媒体に又は記録媒体から光検出器に光ビームを導く光ピックアップ装置において、
少なくとも二つの光学素子と反射面を有するプリズムとを光路中に配置し、
二つの光学素子は前記プリズムのそれぞれの面に固定され、かつ、互いに接触していること、
を特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記光学素子はその光学特性を電気的に制御可能であることを特徴とする請求項７に記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
複数種類の記録媒体に対応可能であり、光源から記録媒体に又は記録媒体から光検出器に光ビームを導く光ピックアップ装置において、
反射面を有するとともに電極を設けたプリズムを光路中に配置したこと、
を特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１０】
前記電極は透明電極であることを特徴とする請求項９に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１１】
前記光学素子は回折格子であることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１２】
さらに、絞り機能を有する光学素子を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ピックアップ装置、特に、複数種類の記録媒体に対応して情報の書込み／読出しを行うための光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ピックアップ装置としては、ＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイ、ＨＤＤＶＤといった複数の記録媒体に対応することが求められている。例えば、ブルーレイの規格はＤＶＤに比べて開口数ＮＡが大きい。
【０００３】
そこで、従来では、大きい開口数に合わせた光ビームを光学系で生成し、開口数の小さなＤＶＤやＣＤに対しては光ビームを制限して利用する構成が提案されていた。しかし、これでは光量の損失が大きくなる問題点を有することになる。
【０００４】
これに対して、ビームエキスパンダを設け、レンズを光軸上で移動させて光束幅を制御すれば、光束を有効に利用することができる。しかし、この方法ではビームエキスパンダを設けるのに大きなスペースを必要とし、ピックアップ装置の小型化が犠牲になってしまう。また、機械的に動作する部分を持つので信頼性に問題がある。駆動部は固定部に比べて強度が弱く、振動などの影響を受けやすいのである。
【０００５】
一方、ビームエキスパンダに代えて、コリメータレンズを動かすことで光束幅を変更し、同様の機能を発揮させる構成が提案されているが、この場合も機械的な駆動部が存在することによる信頼性の問題が残っている。
【０００６】
他に、複数の波長の光に対応するために、ホログラムを利用した２焦点レンズを用いる方法も提案されている。しかし、回折などの影響により光の利用効率が低いという問題を有している。さらに、ブルーレイとＨＤＤＶＤは同じ波長の光源を用い、かつ、焦点距離が異なる仕様であるが、ホログラムを利用する方法ではブルーレイかＨＤＤＶＤかのいずれかの焦点に集光することはできるが、両方に対応することはできない。結局、別体のピックアップユニットに切り換えることになり、装置の大型化になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の目的は、複数種類の記録媒体に対応可能であって、機械的な駆動部を有することなく、信頼性の高い光ピックアップ装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、複数種類の記録媒体に対応可能であって、コンパクトで小型の光ピックアップ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の目的を達成するため、本発明に係る第１の光ピックアップ装置は、複数種類の記録媒体に対応可能であり、光源から記録媒体に又は記録媒体から光検出器に光ビームを導く光ピックアップ装置において、屈折力を電気的に制御可能な光学素子を光路中に配置し、記録媒体の種類に応じて前記光学素子の屈折力を制御することを特徴とする。
【０００９】
第１の光ピックアップ装置においては、屈折力を電気的に制御可能な光学素子を光路中に配置したため、機械的な駆動部を有することなく、焦点位置を変更して複数種類の記録媒体に対応することができ、信頼性が向上する。
【００１０】
本発明に係る第２の光ピックアップ装置は、複数種類の記録媒体に対応可能であり、光源から記録媒体に又は記録媒体から光検出器に光ビームを導く光ピックアップ装置において、少なくとも二つの電気的に制御可能な光学素子を光路中に配置し、記録媒体の種類に応じて該光学素子を連動して制御することを特徴とする。前記光学素子のうち少なくとも一つは屈折力を電気的に制御可能であることが好ましい。
【００１１】
第２の光ピックアップ装置においては、二つの電気的に制御可能な光学素子を光路中に配置したため、機械的な駆動部を有することなく、焦点位置を効率的に変更して複数種類の記録媒体に対応することができ、信頼性が向上する。
【００１２】
本発明に係る第３の光ピックアップ装置は、複数種類の記録媒体に対応可能であり、光源から記録媒体に又は記録媒体から光検出器に光ビームを導く光ピックアップ装置において、少なくとも一つの光学素子と反射面を有するプリズムとを光路中に配置し、前記光学素子は前記プリズムに固定されていることを特徴とする。光学素子又はプリズムと屈折力がほぼ等しい接着剤を用いて光学素子がプリズムに固定されていることが好ましい。また、光学素子はその光学特性（特に、屈折率）を電気的に制御可能であることが好ましい。
【００１３】
第３の光ピックアップ装置においては、反射面を有するプリズムを用いかつ光学素子をプリズムに固定しているため、光路をコンパクトに小型化できる。また、光学特性（特に、屈折率）を電気的に制御可能な光学素子を用いれば、焦点位置を効率的に変更して複数種類の記録媒体に対応することができ、信頼性が向上する。
【００１４】
本発明に係る第４の光ピックアップ装置は、複数種類の記録媒体に対応可能であり、光源から記録媒体に又は記録媒体から光検出器に光ビームを導く光ピックアップ装置において、少なくとも二つの光学素子と反射面を有するプリズムとを光路中に配置し、二つの光学素子は前記プリズムのそれぞれの面に固定され、かつ、互いに接触していることを特徴とする。光学素子はその光学特性（特に、屈折率）を電気的に制御可能であることが好ましい。
【００１５】
第４の光ピックアップ装置においては、反射面を有するプリズムを用いかつ二つの光学素子をプリズムに固定しているため、光路をコンパクトに小型化できる。しかも、二つの光学素子をプリズムのそれぞれの面に固定し、かつ、互いに接触させているため、二つの光学素子の位置決めが確実である。また、光学特性（特に、屈折率）を電気的に制御可能な光学素子を用いれば、焦点位置を効率的に変更して複数種類の記録媒体に対応することができ、信頼性が向上する。
【００１６】
本発明に係る第５の光ピックアップ装置は、複数種類の記録媒体に対応可能であり、光源から記録媒体に又は記録媒体から光検出器に光ビームを導く光ピックアップ装置において、反射面を有するとともに電極を設けたプリズムを光路中に配置したことを特徴とする。電極は透明電極であることが好ましい。
【００１７】
第５の光ピックアップ装置においては、反射面を有するプリズムを用いているため、光路をコンパクトに小型化できるとともに、プリズムに電極を設けることによって光学素子の特性を制御することができ、このような制御によって複数種類の記録媒体に対応することができる。
【００１８】
また、前記第１ないし第５の光ピックアップ装置において、光学素子は回折格子であってもよく、さらに、絞り機能を有する光学素子を備えていてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る光ピックアップ装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。
【００２０】
（光ピックアップ装置の全体構成）
図１に本発明に係る光ピックアップ装置の全体構成を示す。この光ピックアップ装置は、概略、半導体レーザ１、コリメータレンズ２、ハーフミラー３、偏向ミラーとして機能するプリズム４、１／４波長板５、対物レンズ８、受光レンズ９及び受光センサ１０にて構成されている。プリズム４には光学素子６，７が配置されており、これらに関しては以下に詳述する。また、対物レンズ８の焦点位置（３箇所に変更可能である）には光ディスク１１が配置される。
【００２１】
半導体レーザ１は一つのパッケージで複数波長の光ビームを発光可能である。ハーフミラー３は光ディスク１１へ向かう光ビームと光ディスク１１から戻ってきた光ビームとを分離する。プリズム４は、斜面にアルミニウムなどを付着させて内面反射させることで断面三角形の偏向ミラーとして機能し、光ビームの進行方向を９０°偏向するものであり、光ピックアップ装置の光路をコンパクトに薄型化するために用いている。
【００２２】
１／４波長板５は、直線偏光であるレーザ光を円偏光に変えて光ディスク１１に投射する。光ディスク１１からの反射光は１／４波長板５を逆方向に透過後に往路とは直交する直線偏光となる。なお、１／４波長板５の配置はプリズム４の直前であってもよい。
【００２３】
対物レンズ８は光束をその波長に応じて光ディスク１１の所定の層へ集光させる機能を有している。光束内の光を効率よく利用するには対物レンズ８によって光ディスク１１の種類に対応する開口数ＮＡとなる入射高さに半導体レーザ１からの光束を入射させることが求められる。また、対物レンズ８への入射角度については、対物レンズ８へ入射する角度を変えれば対物レンズ８から集光位置までの距離を変えることができるので、集光点までの距離に応じて所望の角度で入射させることが求められる。なお、対物レンズ８の直前に絞り機能を持つ光学素子（例えば、液晶素子）が配置されていてもよい。
【００２４】
光ディスク１１は、最も焦点位置の遠いＣＤ、最も焦点位置の近いブルーレイ、中間の焦点位置のＤＶＤ及びＨＤＤＶＤが使用される。そのために光学素子６及び／又は光学素子７の屈折率を電気的に制御して対物レンズ８の焦点位置を変更するようにしている。
【００２５】
さらに、光ピックアップ装置は、図示しないが、光ディスク１１の種類を検出する周知の検出手段を備え、この検出手段の検出結果に基づいて光学素子６及び／又は光学素子７を電気的に制御して焦点位置を変更する。
【００２６】
（第１実施例）
第１実施例である光ピックアップ装置は、図２に示すように、光学素子６，７として可変焦点型液晶素子６Ａ，７Ａを用いたものである。液晶素子６Ａはプリズム４の入射面４ａに、液晶素子７Ａは射出面４ｂに、それぞれ設けられている。
【００２７】
液晶素子６Ａ，７Ａは電気的な制御により屈折率を部分的に変化させ、球面収差を補正する目的で設けられている。光ディスク１１からの戻り光を受光センサ１０で受光して集光状態を認識し、集光状態に応じてその屈折率を制御し、適切に収差を補正する。
【００２８】
液晶素子６Ａ，７Ａはプリズム４の入射面４ａ及び射出面４ｂに近接して設けてもよいが、入射面４ａ及び射出面４ｂに貼着することが好ましい。貼着することで、光軸方向の位置決め面として入射面４ａ及び射出面４ｂを利用することができる。つまり、専用の保持部材が不要となる。また、プリズム４の入射面４ａ及び射出面４ｂと接して配置することで、隙間がなくなり、光軸方向の距離を短くすることができ、ユニット全体としての小型化にも寄与する。貼着に使用される接着剤としては、プリズム４とほぼ同じ屈折率を有する接着剤を使用することが好ましい。液晶素子６Ａ，７Ａの本来の屈折率とプリズム４の屈折率と接着剤の屈折率がほぼ揃っていることが最も好ましい。
【００２９】
可変焦点型液晶素子６Ａ，７Ａは、例えば、透明電極をスパッタなどで全面に付着させた第１のガラス基板と、透明電極をリング状にスパッタなどで付着させた第２のガラス基板との間に液晶を封入したものである。両方の電極から液晶に対して電気的負荷を作用させると、電気力線に沿って液晶分子の向きが並ぶ。液晶は光の入射角度によって屈折率が異なるので電気力線に沿って通過する光はあたかもガラスのレンズを通過したかのように振る舞う。電気力線の形状は負荷電圧によって異なり、この性質を利用することにより、液晶素子６Ａ，７Ａは負荷電圧によって焦点距離の異なる凸レンズとして作用する。
【００３０】
また、ガラスレンズと液晶レンズを組み合わせて可変焦点型液晶素子を構成することもできる。例えば、図３に示す可変焦点型液晶素子６Ａ，７Ａは、透明電極５１を付着させたガラス基板５２と保護層５３との間に液晶５４を挟持し、保護層５３上に透明電極５５を付着させたガラス製の凹レンズ５６を設け、周囲を封止材５７で封止したものである。
【００３１】
図４に示す可変焦点型液晶素子６Ａ，７Ａは、透明電極５１を付着させたガラス基板５２と、凹面に透明電極５５を付着させたガラス製の凹レンズ５６との間に液晶５４を挟持し、周囲を封止材５７で封止したものである。
【００３２】
図３及び図４に示す液晶素子６Ａ，７Ａにおいて、液晶５４に電圧を印加しないときは凹レンズ５６の作用で凹レンズとして機能し、電圧を印加するとその電圧値によって液晶５４が凸レンズとして機能し、凹レンズ５６と液晶５４による凸レンズとの組合せレンズとして焦点距離を制御可能である。
【００３３】
図５に示す可変焦点型液晶素子６Ｂ，７Ｂは、前記凹レンズ５６に代えてフレネルレンズを用いたものである。即ち、周縁部に透明電極６１を付着させたフレネルレンズ６２上にガラス基板６３を積層し、このガラス基板６３と透明電極６４を付着させた透明カバー材６５との間に液晶６６が封入されている。フレネルレンズ６２を用いることにより液晶素子６Ｂ，７Ｂがさらに薄くなり、透過率の向上、電圧応答速度の向上が得られる。
【００３４】
図２には、図３又は図４に示す可変焦点型液晶素子６Ａ，７Ａをプリズム４の入射面４ａ及び射出面４ｂに貼着した光ピックアップ装置を示している。ここでは、プリズム４の入射側及び射出側で焦点距離を変えて、凸レンズ作用と凹レンズ作用を逆に作用するように制御する。例えば、入射側の液晶素子６Ａは凹レンズの作用、射出側の液晶素子７Ａは凸レンズの作用とし、それらの屈折率を適切に制御することで光束を広げるビームエキスパンダとして機能する。
【００３５】
可変焦点型液晶素子６Ａ，７Ａでは焦点距離を電気的に制御できるので、幾通りにも光束幅を変化させることができる。制御の例としては、入射側液晶素子６Ａの入射前のビーム径を開口数の小さなＣＤに合うように設定し、その際、入射側及び射出側ともに液晶素子６Ａ，７Ａは透明平板として機能するように制御する（図２の光束Ｂ１参照）。この条件では液晶素子７Ａを透過した光束はＣＤに適した開口数で対物レンズ８に入射し、ＣＤの所定の記録層上に集光される。
【００３６】
また、開口数がやや大きいＤＶＤ、ＨＤＤＶＤ使用時には、入射側液晶素子６Ａを適切な凹レンズ効果を奏するように、射出側液晶素子７Ａを適切な凸レンズ効果を奏するように制御し、ＤＶＤなどの開口数に合った幅の光束に変更する。
【００３７】
さらに、開口数の大きいブルーレイ使用時には、入射側液晶素子６Ａの凹レンズ効果による焦点距離がさらに短くなるように制御し、射出側液晶素子７Ａの凸レンズ効果による焦点距離がさらに短くなるように制御する。
【００３８】
液晶素子６Ａ，７Ａを用いた前記制御は、平行光で入射する光束の幅の異なる平行光として射出する例である。一方、対物レンズ８に対して、平行光ではなく、所望の光束幅で所望の角度で入射させることが望ましい場合もある。光束内の光を効率よく利用するには、対物レンズ８によって所定の開口数ＮＡとなる入射光高さに光源からの光束を入射させることが求められる。また、角度については、対物レンズ８へ入射する角度を変えればレンズ８から集光点までの距離を変えることができるので、集光点までの距離に応じて所望の角度で入射させることが求められる。
【００３９】
所定の開口数ＮＡとは、具体的には、ＣＤで０．４５、ＤＶＤで０．６、ブルーレイで０．８５である。対物レンズ８でそれぞれの開口数ＮＡの仕様を満たす入射高さと入射角は、光ディスク１１の種類によって異なり、３種類のディスクに対しては、液晶素子７Ａと対物レンズ８までの距離が一定とすると、３種類の高さと角度の組合せがあると想定できる。
【００４０】
ＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイのそれぞれについて、対物レンズ８の射出高さと射出角をそれぞれｈｏｃｄ、θｏｃｄの組、ｈｏｄｖ、θｏｄｖの組、ｈｏｂｌ、θｏｂｌの組があると想定する。図６及び図７に示すように、例えば、対物レンズ８に対して最大入射高さｈｏｃｄｍａｘ、最大入射角θｏｃｄｍａｘで入射させたい場合、射出側液晶素子７Ａ上では射出高さｈ２ｃｄｍａｘ（＝ｈｏｃｄ＋ｄｏ×ｔａｎθｏｃｄ）から射出角θ２ｃｄｍａｘ（＝θｏｃｄ）で射出させる必要がある。
【００４１】
射出角θ２ｃｄｍａｘは液晶素子７Ａの制御により得られるが、射出高さｈ２ｃｄｍａｘは液晶素子７Ａでは制御できない。そこで、入射側液晶素子６Ａの射出角θ１ｃｄｍａｘがθ１ｃｄｍａｘ＝ａｔａｎ（（ｈ２ｃｄｍａｘ−ｈ１ｃｄｍａｘ）／ｄｐ）（ｄｐはプリズム４内の光路長）となるように制御して液晶素子７Ａへの入射高さを所望の値とする。
【００４２】
つまり、入射側液晶素子６Ａに入射光束幅２×ｈ０ｃｄｍａｘ、入射角θ０ｃｄｍａｘで入射した光束は液晶素子６Ａによって光路を曲げられ、射出角θ１ｃｄｍａｘとなって射出され、射出側液晶素子７Ａに入射高さｈ２ｃｄｍａｘ、入射角θ１ｃｄｍａｘで入射し、液晶素子７Ａによって光路を曲げられて同じ高さから射出角θ２ｃｄｍａｘで射出される。射出角θ２ｃｄｍａｘはθ２ｃｄｍａｘ＝θｏｃｄｍａｘとなる値である。対物レンズ８への入射高さ、入射角が異なる場合もそれぞれ適宜液晶素子６Ａ，７Ａを制御することで所望の値が得られる。
【００４３】
図８（Ａ），（Ｂ）に集光位置変換の概念図を示す。ここでは、液晶素子６Ａの入射側に収差補正用の液晶素子１５を設けている。図８（Ｂ）には、入射側液晶素子６Ａに凹レンズ効果を持たせ、射出側液晶素子７Ａに凸レンズ効果を持たせて対物レンズ８に所望の入射高さと入射角度で光束を入射させる構成例である。この構成例では対物レンズ８への入射光束幅が小さいＣＤの光束幅を液晶素子６Ａに入射させており、光源から液晶素子６Ａまでの光路において光束幅を小さくできる。
【００４４】
なお、以上の説明では、ＨＤＤＶＤについては言及していないが前記同様にして焦点位置、開口数ＮＡ、液晶素子７Ａから対物レンズ８までの距離から液晶素子６Ａ，７Ａの制御値を予め求めて制御すればよい。
【００４５】
前述した光ピックアップの構成例では、入射側液晶素子６Ａは射出側液晶素子７Ａへ所望の入射高さ即ち入射光束幅で入射させる機能を持たせている。但し、液晶素子６Ａに入射する光束幅と入射角度は厳密には制限されない。光源からの射出角のままでも液晶素子６Ａの可変焦点距離の範囲で液晶素子７Ａに所望の光束幅で入射できるのであれば構わない。つまり、コリメータレンズ２を別途設けることなく液晶素子６Ａがコリメータレンズの機能を兼ねることができる。
【００４６】
また、光の利用効率が下がることを許容すれば、一つの液晶素子で対物レンズ８への入射角を制御することができる。例えば、入射側液晶素子６Ａがなくて射出側液晶素子７Ａのみを設けた構成（図６（Ｂ）参照）において、対物レンズ８に対して最大入射高さｈｏｂｌｍａｘ、最大入射角θｏｂｌｍａｘで入射させたい場合、射出側液晶素子７Ａ上では射出高さｈ２ｂｌｍａｘ（＝ｈｏｂｌ＋ｄｏ×ｔａｎθｏｂｌ）から射出角θ２ｂｌｍａｘ（＝θｏｂｌ）で射出させる必要がある。射出角θ２ｂｌｍａｘは射出側液晶素子７Ａの制御により得られるが、射出高さｈ２ｂｌｍａｘは液晶素子７Ａではコントロールできない。従って、ｈ２ｂｌｍａｘの高さに入射するように半導体レーザ１の射出角を利用するか、コリメータレンズ２の位置を調整して配置する。
【００４７】
次に、対物レンズ８への入射条件ｈｏｃｄｍａｘ、θｏｃｄｍａｘの組を考えた場合、前述したコリメータレンズ２の配置により射出側液晶素子７Ａには最大入射高さｈ２ｂｌｍａｘの位置に光束端が到達しており、対物レンズ８との位置関係から光束端が対物レンズ８に入射する角度は決まる。従って、ｈ２ｂｌｍａｘよりも低い位置ｈ２ｃｄを通過する光束がθ２ｃｄｍａｘになるように液晶素子７Ａを制御する。この制御により対物レンズ８で必要な入射条件ｈｏｃｄｍａｘ、θｏｃｄｍａｘを満たすことはできるが、光は有効に利用していないことになる（図６（Ａ）参照）。対物レンズ８へのもう一つの入射条件ｈｏｄｖ、θｈｏｄｄｖについても同様である。
【００４８】
前述の半導体レーザ１の射出角を利用する場合とは、レーザ１の発散角が所望の光束幅、例えば、前記２×ｈ２ｂｌｍａｘ（＝ｈｏｂｌ＋ｄｏ×ｔａｎθｏｂｌ）になる位置に液晶素子７Ａを配置することで構成できる（図６（Ｂ）参照）。
【００４９】
ところで、本第１実施例において、液晶素子６Ａ，７Ａはプリズム４に貼着しており、接着剤としては、液晶素子６Ａ，７Ａの本来の屈折率又はプリズム４の屈折率とほぼ等しい屈折率の接着剤を用いることが好ましい。三者の屈折率がほぼ同じであることが最も好ましい。
【００５０】
本第１実施例では、液晶素子６Ａ，７Ａにビームエキスパンダやコリメータレンズの機能を持たせることで光路長を短くしている。液晶素子６Ａ，７Ａをプリズム４に貼着すれば光路長はさらに短くなる。また、プリズム４の入射面４ａ及び射出面４ｂに透明電極をスパッタなどで付着させ、液晶を基板などで封入してもよい。このように、プリズム４と液晶素子とを一体化して構成すれば、光路長をさらに短くすることができる。
【００５１】
また、図９（Ａ）に示すように、液晶素子６Ａの一側面上部と液晶素子７Ａの一端面とを互いに当接させれば、両者の位置決めを確実なものとすることできる。図９（Ｂ）には液晶素子７Ａに１／４波長板５を設けた構成を示す。
【００５２】
（第２実施例）
次に、第２実施例について説明する。この第２実施例は図１０に示すように、液晶封入型回折素子６Ｃ，７Ｃを用いたものである。液晶封入型回折素子６Ｃ，７Ｃは、位相型回折格子６１の表面に透明電極を付着させ、格子６１の凹凸面と透明電極を付着したカバーガラス６３との間に液晶６２を封入したものである。回折格子６１とカバーガラス６３は同じ屈折率の材料を用いる。液晶６２は分子の向きによって異なる屈折率を持つ複屈折特性を備え、透明電極に電気的負荷を与えることで液晶分子の向きを制御できる。
【００５３】
そこで、液晶６２の屈折率を回折格子６１と同じ値を持つものを用いれば、電気的負荷の存否によって液晶６２の屈折率を回折格子６１と同じ値か異なる値かに切り換えることができる。この切換えによって液晶封入型回折素子６Ｃ，７Ｃは板ガラスとしての機能と回折格子としての機能に切り換えることができる。
【００５４】
液晶封入型回折素子６Ｃ，７Ｃはプリズム４の入射面４ａ及び射出面４ｂに貼着されている。一方の回折素子６ＣはＤＶＤ用であり、他方の回折素子７ＣはＣＤ用であり、それぞれ同心円状でピッチが異なっている。ＤＶＤ用、ＣＤ用それぞれで対物レンズ８に向けて所望の角度で入射するように光軸からの距離に応じて適切なピッチで格子が形成されている。
【００５５】
回折格子の射出角θｏは、入射角θｉ、回折次数ｍ、通過光の波長λ、格子ピッチΛとすると以下の式で表され、光軸からの距離に応じて所望の射出角になるようにピッチΛを設定する。
【００５６】
θｏ＝ａｓｉｎ（ｓｉｎθｉ＋ｍ×λ／Λ）
【００５７】
このように構成された液晶封入型回折素子６Ｃ，７Ｃは、ＣＤ使用時にはＣＤ用の素子７Ｃの液晶を回折格子として機能させ、ＤＶＤ使用時にはＤＶＤ用の素子６Ｃの液晶を回折格子として機能させる。また、ブルーレイ使用時には、素子６Ｃ，７Ｃともに板ガラスとして機能するように制御する。これにて、対物レンズ８へは３通りの入射角を設定することができ、各種の光ディスク１１に対して対物レンズ８へ適切な角度で光束を入射させることができる。
【００５８】
なお、液晶封入型回折素子６Ｃ，７Ｃは、プリズム４に貼着する以外に、プリズム４の入射面４ａ及び射出面４ｂに透明電極をスパッタなどで付着させ、回折格子６１で液晶を封入してもよい。このように、プリズム４と回折素子６Ｃ，７Ｃとを一体化して構成すれば、光路長をさらに短くすることができる。勿論、回折素子６Ｃ，７Ｃをプリズム４から離して設置してもよい。
【００５９】
（第３実施例）
次に、第３実施例について説明する。この第３実施例は図１１に示すように、液晶封入型回折素子６Ｃをプリズム４の入射面４ａに配置し、可変焦点型液晶素子７Ａを射出面４ｂに配置したものである。液晶封入型回折素子６Ｃは第２実施例で説明したもの、可変焦点型液晶素子７Ａは第１実施例で説明したものである。
【００６０】
可変焦点型液晶素子７Ａは光ディスク１１の種類に応じて液晶封入型回折素子６Ｃと連動して所望の焦点距離になるように制御する。例えば、ブルーレイ使用時には、液晶封入型回折素子６Ｃも可変焦点型液晶素子７Ａも板ガラスとして機能させ、対物レンズ８で光束をブルーレイに適した焦点位置に集光する。
【００６１】
ＣＤとＤＶＤ使用時には、液晶封入型回折素子６Ｃが回折格子として機能するように制御する。回折格子６１は±１次の回折光の光強度が強くなるように設計されおり、二つの１次光が生じる。二つの回折光のうちＤＶＤ使用時には、収束光が可変焦点型液晶素子７ＡでＤＶＤに適した焦点位置に集光するように制御する。また、ＣＤ使用時には、発散光が可変焦点型液晶素子７ＡでＣＤに適した焦点位置に集光するように制御する。
【００６２】
つまり、液晶封入型回折素子６Ｃのオン、オフ制御と、回折格子６１が±１次光に分かれることを利用し、可変焦点型液晶素子７Ａの焦点距離を制御してＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイの３通りの光路に分ける。
【００６３】
ところで、液晶封入型回折素子６Ｃを素通しする光路は回折格子として機能する素子を通る光路に比べて光源光量を有効に利用できる。本第３実施例ではブルーレイ使用時に液晶封入型回折素子６Ｃを素通しさせている。これとは別に、ＣＤ使用時に液晶封入型回折素子６Ｃを素通しさせる例を図１２に示す。また、図示しないが、ＤＶＤ使用時に素通しさせてもよい。このように、いずれの光ディスク１１に対しても液晶封入型回折素子６Ｂを素通しにして光量を有効に利用することができる。
【００６４】
また、光量に余裕がある場合には、前記回折素子６Ｃとして液晶を封入しない回折格子を用いることも可能である。液晶を封入しなくても回折格子の０次光と±１次光を利用すれば、３通りの光路を得ることができる。
【００６５】
（他の実施例）
なお、本発明に係る光ピックアップ装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に係る光ピックアップ装置の全体構成図である。
【図２】本発明の第１実施例である光ピックアップ装置の要部を示す断面図である。
【図３】可変焦点型液晶素子の第１例を示す断面図である。
【図４】可変焦点型液晶素子の第２例を示す断面図である。
【図５】可変焦点型液晶素子の第３例を示す断面図である。
【図６】光束の入射高さ、入射角、射出角を示す説明図である。
【図７】光束の入射高さ、入射角、射出角を示す説明図である。
【図８】第１実施例の変形例を示す断面図である。
【図９】液晶素子の配置例を示す断面図である。
【図１０】本発明の第２実施例である光ピックアップ装置の要部を示す断面図である。
【図１１】本発明の第３実施例である光ピックアップ装置の要部を示す断面図である。
【図１２】第３実施例における他の光路を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１…半導体レーザ
２…コリメータレンズ
３…ハーフミラー
４…プリズム
５…１／４波長板
６，７…光学素子
６Ａ，７Ａ，６Ｂ，７Ｂ…可変焦点型液晶素子
６Ｃ，７Ｃ…液晶封入型回折素子
１０…受光センサ
１１…光ディスク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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