(57)【要約】【課題】小型化を図りコストを抑えつつも、異なる２種類以上の光ディスクに対して適切に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】第１光束と第２光束とを液晶素子ＬＣＤを通過させることで、出射方向を変更し、それぞれ適切に光検出器ＰＤの第１受光部と第２受光部に入射するようにできる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長λ１の第１光束を出射する第１発光部と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を出射する第２発光部とを備えた単一の光源と、対物光学系と、光検出器と、液晶素子とを有し、前記第１発光部からの光束を前記対物光学系により第１光ディスクの情報記録面上に集光させることでスポットを形成し、その反射光を、前記液晶素子を介して前記光検出器に受光させ、前記光検出器からの信号に基づいて、前記第１光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行い、前記第２発光部からの光束を前記対物光学系により第２光ディスクの情報記録面上に集光させることでスポットを形成し、その反射光を前記液晶素子を介して前記光検出器に受光させ、前記光検出器からの信号に基づいて、前記第２光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において、
前記光検出器は、前記第１光束を受光する第１受光部と、前記第２光束を受光する第２受光部とを有し、
前記液晶素子は単一であって、前記第１光束及び前記第２光束の少なくとも一方が入射したときに、前記光検出器の対応する受光部に導かれるように出射方向を変更するようになっていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記光源からの光束を反射又は透過する偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタと前記対物レンズとの間に配置されたλ／４波長板とを有し、前記液晶素子は、偏光依存性を有し、前記偏光ビームスプリッタと前記対物レンズとの間に配置されてい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。
【請求項３】
前記λ／４波長板と前記液晶素子とは一体化されてい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】
前記光ディスクに集光する光束の収差を補正する収差補正素子を有し、前記収差補正素子と前記液晶素子とは一体化されてい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５】
前記第１発光部が、前記第２発光部とは異なるチップ上に形成されて前記支持基板に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記第１受光部と前記第２受光部とは共通であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記光源は、波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を出射する第３発光部を備え、前記第３発光部からの光束を前記対物光学系により第３光ディスクの情報記録面上に集光させることでスポットを形成し、その反射光を、前記液晶素子を介して前記光検出器の第３受光部に受光させるようになっていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記第１受光部と前記第２受光部と前記第３受光部は共通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】
以下の式を満たすことを特徴とする請求項７又は８に記載の光ピックアップ装置。
３９５（nm）≦λ１≦４１５（nm）      （１）
６３０（nm）≦λ２≦７００（nm）      （２）
７５０（nm）≦λ３≦８５０（nm）      （３）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる種類の光ディスクに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、波長４００ｎｍ程度の青紫色半導体レーザを用いて、情報の記録及び／又は再生（以下、「記録及び／又は再生」を「記録／再生」と記載する）を行える高密度光ディスクシステムの研究・開発が急速に進んでいる。一例として、ＮＡ０．８５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録／再生を行う光ディスク、いわゆるＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（以下、ＢＤという）では、ＤＶＤ（ＮＡ０．６、光源波長６５０ｎｍ、記憶容量４．７ＧＢ）と同じ大きさである直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１層あたり２５ＧＢの情報の記録が可能である。 
【０００３】
ところで、かかるタイプの高密度光ディスクに対して適切に情報の記録／再生ができると言うだけでは、光ディスクプレーヤ／レコーダ（光情報記録再生装置）の製品としての価値は十分なものとはいえない。現在において、多種多様な情報を記録したＤＶＤやＣＤ（コンパクトディスク）が販売されている現実をふまえると、高密度光ディスクに対して情報の記録／再生ができるだけでは足らず、例えばユーザが所有しているＤＶＤやＣＤに対しても同様に適切に情報の記録／再生ができるようにすることが、高密度光ディスク用の光ディスクプレーヤ／レコーダとしての商品価値を高めることに通じるのである。このような背景から、高密度光ディスク用の光ディスクプレーヤ／レコーダに搭載される光ピックアップ装置は、高密度光ディスクとＤＶＤ、更にはＣＤとの何れに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録／再生できる性能を有することが望まれる。 
【０００４】
高密度光ディスクとＤＶＤ、更にはＣＤとの何れに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録／再生できるようにする方法として、高密度光ディスク用の光学系とＤＶＤやＣＤ用の光学系とを情報を記録／再生する光ディスクの記録密度に応じて選択的に切り替える方法が考えられるが、複数の光学系が必要となるので、小型化に不利であり、またコストが増大する。 
【０００５】
従って、光ピックアップ装置の構成を簡素化し、低コスト化を図るためには、互換性を有する光ピックアップ装置においても、高密度光ディスク用の光学系とＤＶＤやＣＤ用の光学系とを共通化して、光ピックアップ装置を構成する光学部品点数を極力減らすのが好ましい。そして、光ディスクに対向して配置される対物光学素子をなるべく共通化することが光ピックアップ装置の構成の小型化・低コスト化に最も有利となる。
【０００６】
特許文献１、２には、小型化・低コスト化を図るため、互いに異なる３つの波長の光束を出射できる半導体レーザを１パッケージに収容した光源及び共通の光検出器を用いて、高密度光ディスクと従来のＤＶＤ及びＣＤに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置が記載されている。 
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３２７４０３号公報
【特許文献２】特開２００６−９９９４１号公報
【特許文献３】特開２００６−２６９９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように、３つの半導体レーザを１パッケージに収めた光源を用いれば、光学系の共通化を図ることが出来、光ピックアップ装置のコンパクト化・低コスト化を図ることができる。しかしながら、３つの半導体レーザを１パッケージに収めた光源を用いる場合、以下に述べるような問題がある。
【０００９】
特許文献３には、３つの半導体レーザを１パッケージに収めた光源が開示されている。特許文献３によれば、４０５ｎｍ前後の光束を出射するいわゆる青紫色半導体レーザは、ＧａＮ基板に形成されるが、６５５ｎｍ前後の光束を出射するいわゆる赤色半導体レーザと、７８５ｎｍ前後の光束を出射するいわゆる赤外半導体レーザとは、ＧａＡｓ基板に形成されている。ここで、同一基板上に異なる半導体レーザを形成する場合（モノリシック構造という）、比較的容易に発光点の光軸方向の位置決めを精度良く行うことができる。
【００１０】
このような構成の３波長レーザ１パッケージの光源では、モノリシック構造の2波長レーザ素子の光軸方向の位置決めは精度よく行えるのに対し、残りの1波長レーザ素子は他の2波長チップとは異なるチップ上に設けられるため、残りの1波長レーザ素子の光軸方向位置を他の2波長レーザ素子の光軸方向位置に対して精度よく設けることが困難となる。特にモノリシック構造でない1波長の光源の位置が残りの光源に較べて光軸方向に差異が生じると、受光部において、モノリシック構造でない1波長の光束の集光位置が光軸方向に関して他の波長の光束の集光位置と異なることになる。この結果、単一の光検出器を用いる場合には、1つの光源からの出射光に対しては光ディスクに対物レンズ出射光が結像したとき、光ディスクからの反射光が受光素子上で適切に集光させるよう調整することはできても、3つの光束すべてを、焦点誤差を検出するための受光面上に同様に集光させることができなくなる。従って、ある波長の光に対しては、受光部において良好な集光状態となり適切な焦点検出信号が得られるものの、他の波長の光束に対しては、受光部において所定より大きなサイズの集光スポットとなり適切な光ディスク再生信号が得られなくなったり、焦点誤差検出信号用受光部において所定とは異なる形状サイズの集光スポットとなることで焦点検出信号にオフセットが発生するといった問題が生じることになる。
【００１１】
さらに、第１半導体レーザは、第２、第３半導体レーザとは別体の形で、共通の支持基板平面上に設けられたり、共通の平板状支持基板を挟んで設けられていることにより、これら半導体レーザの発光点位置は、光軸方向のみならず、光軸に垂直方向で支持基板に対する半導体レーザ接合面に平行な方向（x方向という）においても製造上のずれが生じることがある。これに対し、第２、第３半導体レーザは同一チップ上に設けられたモノリシック構造であるため、２波長間の発光点位置のずれは、z方向と同様にx方向に関してもほとんどないといえる。
【００１２】
このような場合、同一受光素子内に設けられた波長λ１、λ２、λ３の光束をそれぞれ受光するための受光部に対して、波長λ2、λ3の光束に関してはｘ方向において適切な受光部位置に光ディスクからの反射光を集光させるように３波長光源を調整すると、波長λ１に関しては適切な位置に集光させることが困難となり、逆に波長λ１の光束に関しては適切な受光部位置に光ディスクからの反射光を集光させるように３波長光源を調整すると、波長λ２、λ3の光束に関しては適切な位置に集光させることが困難になるという問題が生じる。これに対し、光検出器を別個に設ければ上述の問題が解決するが、複数の光検出器を設けることで光検出器に至るまでの光路が複雑となり、部品点数も増大してコスト高を招くという新たな問題が生じる。尚、同様な問題は、異なる波長の光束を出射する２つの発光部を異なるチップ上に配置した光源においても生じうる。
【００１３】
本発明は、上述の問題を考慮したものであり、小型化を図りコストを抑えつつも、異なる２種類以上の光ディスクに対して適切に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１に記載の対物光学素子は、波長λ１の第１光束を出射する第１発光部と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を出射する第２発光部とを備えた単一の光源と、対物光学系と、光検出器と、液晶素子とを有し、前記第１発光部からの光束を前記対物光学系により第１光ディスクの情報記録面上に集光させることでスポットを形成し、その反射光を、前記液晶素子を介して前記光検出器に受光させ、前記光検出器からの信号に基づいて、前記第１光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行い、前記第２発光部からの光束を前記対物光学系により第２光ディスクの情報記録面上に集光させることでスポットを形成し、その反射光を、前記液晶素子を介して前記光検出器に受光させ、前記光検出器からの信号に基づいて、前記第２光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において、
前記光検出器は、前記第１光束を受光する第１受光部と、前記第２光束を受光する第２受光部とを有し、
前記液晶素子は単一であって、前記第１光束及び前記第２光束の少なくとも一方が入射したときに、前記光検出器の対応する受光部に導かれるように出射方向を変更するようになっていることを特徴とする。
【００１５】
なお本明細書で受光部は、焦点誤差検出の為の信号の他、集光スポットの光ディスクトラックに対するトラッキング誤差を検出する為の信号を出力したり、光ディスクに記録されたマークを読み取る機能を合わせて持っていてもよいということはもちろんのことである。
【００１６】
本発明の作用について説明する。図１は、本発明にかかる液晶素子を用いた光ピックアップ装置の概略図であり、図２は、比較例にかかる液晶素子を用いない光ピックアップ装置の概略図である。光源である光源ユニットＬＵは、波長λ１の第１光束を出射する第１発光部ＬＤ１と、波長λ２の第２光束を出射する第２発光部ＬＤ２とを光軸交差方向にずらして設置している。又、光検出器ＰＤは、波長λ１の第１光束を入射する第１受光部と、波長λ２の第２光束を入射する第２受光部を有する。
【００１７】
まず、図２において実線で示すように、第１半導体レーザＬＤ１から出射された波長λ１の第１光束は、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過し、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、対物光学系ＯＢＪにより第１光ディスクＯＤ１の情報記録面に集光される。第１光ディスクＯＤ１の情報記録面から反射された光束は、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、検出器ＰＤの第１受光部上に集光する。
【００１８】
一方、図２において点線で示すように、第２半導体レーザＬＤ２から出射された波長λ２の第２光束は、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過し、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、対物光学系ＯＢＪにより第２光ディスクＯＤ２の情報記録面に集光される。第２光ディスクＯＤ２の情報記録面から反射された光束は、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、検出器ＰＤの第２受光部上に集光する。
【００１９】
ここで、第１発光部ＬＤ１と第２発光部ＬＤ２とは、光軸に交差する方向に離れて配置されているので、本来的には光検出器の第１受光部と第２受光部の間隔を適切に設定することで、第１光束を第１受光部に入射させると共に、第２光束を第２受光部に入射させることができる。ところが、第１発光部ＬＤ１が、第２発光部ＬＤ２とは異なるチップ（ハイブリッドチップ）上に形成されている場合、第１発光部ＬＤ１と第２発光部ＬＤ２との光軸直交方向の距離Δがばらつく恐れがある。かかる場合、第１光束を第１受光部に入射させるように、光源ユニットＬＵと光検出器ＰＤとの光軸直交方向における相対位置を設定したとしても、第２光束を第２受光部に入射させることができなくなる。
【００２０】
これに対し本発明によれば、第１光束と第２光束とを液晶素子ＬＣＤを通過させることで、出射方向を変更し、それぞれ適切に光検出器ＰＤの第１受光部と第２受光部に入射するようにできるのである。より具体的には、図１において、偏光ビームスプリッタＰＢＳと光検出器ＰＤとの間に配置された液晶素子ＬＣＤは、通過する第１光束及び第２光束の少なくとも一方が入射したときに、出射する光束の収束角又は発散角を変化させるようになっている。第１光ディスクＯＤ１の情報記録面から反射された光束は、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、液晶素子ＬＣＤ、センサレンズＳＮを介して、第１受光部に集光する。一方、第２光ディスクＯＤ２の情報記録面から反射された光束は、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、液晶素子ＬＣＤ、センサレンズＳＮを介して、第１受光部と異なる第２受光部に集光するようになっている。尚、液晶素子ＬＣＤは、第１光束のみについて出射方向を変更する場合、第２光束のみについて出射方向を変更する場合、第１光束及び第２光束について出射方向を変更する場合がある。
【００２１】
液晶素子ＬＣＤの原理について述べる。図３は、光ピックアップ装置における液晶素子ＬＣＤ付近を拡大して示す図である。図４は、液晶素子ＬＣＤを電気的に等価な系で置き換えた状態を示す図である。
【００２２】
図３において、液晶素子ＬＣＤは、光ディスク側（又は光検出器側）に設置された第１電極板Ｅ１と、光検出器側（又は光ディスク側）に設置された第２電極板Ｅ２との間に、液晶部ＬＣを有する。透明な第１電極板Ｅ１は、グランドＧＲＤに接地されている。一方、高抵抗透明板である第２電極板Ｅ２は、光軸を挟んで一方の側には高圧電極Ｖ１に接続され、他方の側には、高圧電極Ｖ１より低い電圧が印加される低圧電極Ｖ２に接続されている。従って、図４に示すように、第２電極板Ｅ２は、第１電極板Ｅ１に対し電極Ｖ１、Ｖ２間で連続的に変化する電位を有することとなり、これにより第２電極板Ｅ２と第１電極板Ｅ１との間の液晶部ＬＣは、図５（ａ）に示すように光軸直交方向において異なる電圧を与えられることとなり、これにより図５（ｂ）に示すように光軸直交方向において異なる屈折率を与えられることとなる。よって、このような液晶素子ＬＣＤに入射した光束には、図５（ｃ）に示すように光軸直交方向において異なる波面位相差が与えられることとなり、即ち入射角方位に対して出射角方位が変化することとなる。
【００２３】
ここで、電極Ｖ１、Ｖ２間の電位差を調整することで、出射光に任意の方位変化を与えることができる。すなわち、液晶素子ＬＣＤに入射した第１光束の入射角に対する出射角の変化をθ１とし、第２光束の入射角に対する出射角の変化をθ２としたときに、角度θ１、θ２を所望の値（いずれもゼロを含む）とすることで、光検出器ＰＤの第１受光部及び第２受光部に適切に入射させることができるのである。
【００２４】
請求項２に記載の光ピックアップ装置は、請求項１に記載の発明において、前記光源からの光束を反射又は透過する偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタと前記対物レンズとの間に配置されたλ／４波長板とを有し、前記液晶素子は、偏光依存性を有し、前記偏光ビームスプリッタと前記対物レンズとの間に配置されていることを特徴とする。
【００２５】
一般的な光ピックアップ装置においては、前記光源からの光束を反射又は透過する偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタと前記対物レンズとの間に配置されたλ／４波長板とを有している。ここで、前記液晶素子を前記偏光ビームスプリッタと前記対物レンズとの間に配置した場合、前記光ディスクに向かう光束が前記液晶素子に入射することによって出射角方位が変化しても、前記光ディスクからの反射光が再び前記液晶素子に入射すると、同じ作用によって元の方向に出射してしまい、光検出器上の集光位置を調整できないという問題がある。そこで本発明においては、前記液晶素子の偏光依存性を与えている。
【００２６】
本発明の原理について説明する。一般に液晶素子の屈折率は、液晶分子の配向に対する入射光束の偏光面との角度関係に依存する。このため、液晶素子に対する印加電圧が変わると液晶分子の配向方向が変化し屈折率も変わる。また同時に偏波面の方向が変化すればこれに入射する光束の屈折率が変る。しかし偏波面の方向をある特定の方向に選べば、配向が変化しても屈折率変化は生じない。この偏光依存性を利用して対物へ向かう往路ではレンズ偏向機能を表さず、λ／４波長板を2回通過して偏光面が往路から90°回転した復路において機能をあらわし、かつ機能の大きさを電圧の大小で制御することができる。
【００２７】
より具体的に説明する。図６において、半導体レーザＬＤ１又はＬＤ２から出射された光束は、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射し、液晶素子ＬＣＤ、コリメータレンズＣＵ、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、対物光学系ＯＢＪにより光ディスクＯＤ１又はＯＤ２の情報記録面に集光される。光ディスクＯＤ１又はＯＤ２の情報記録面から反射された光束は、λ／４波長板ＱＷＰ、コリメータレンズＣＵ、液晶素子ＬＣＤを通過し、更に偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過し、検出器ＰＤに集光する。
【００２８】
図７は、液晶素子ＬＣＤの屈折率楕円体を示している。図７の屈折率楕円体において、短径方向の断面をＡＣＢＤ面とし、ＡＣＢＤ面から所定の角度回転した断面をＡＥＢＦ面とし、対角線の長さが屈折率を表すものとする。ここで、液晶素子ＬＣＤに電圧を印加しない状態（図８（ａ）参照）では、ＡＣＢＤ面で屈折率が表される。すなわち液晶素子ＬＣＤを通過する往路光はＡＢと偏光方向が一致するため素通りし、λ／４波長板を２回通過した復路光はＣＤと偏光方向が一致するが、ＡＢ＝ＣＤであるため屈折率が変化せず（図８（ａ）参照）、即ち液晶素子ＬＣＤは往路光及び復路光について平行平板と等価状態になる。一方、液晶素子ＬＣＤに電圧を印加した状態（図８（ｂ）参照）では、ＡＥＢＦ面で屈折率が表される。すなわち液晶素子ＬＣＤを通過する往路光はＡＢと偏光方向が一致するため素通りし、λ／４波長板を２回通過した復路光はＥＦと偏光方向が一致するが、ＡＢ＜ＥＦであるため屈折率が変化するので、液晶素子ＬＣＤを通過した復路光のみが、異なる屈折率の媒体を通過することとなる。この作用を用いて、通過する光束に対して液晶素子ＬＣＤにより出射角方位を変更できる。出射角方位の変更は、図３，４に示すように実行される。
【００２９】
請求項３に記載の光ピックアップ装置は、請求項２に記載の発明において、前記λ／４波長板と前記液晶素子とは一体化されていることを特徴とする。
【００３０】
λ／４波長板は種々の形態が知られているが、一例として液晶を用いたものがある。具体的には、一対の電極板で挟まれた液晶部に電圧を印加することで、通過する光を直線偏光から円偏光、或いはその逆に変換できるものであって、公知技術であるので詳細は記載しない。
【００３１】
このようなλ／４波長板を前記液晶素子と一体化すると好ましい。図９にλ／４波長板と液晶素子とを一体化した素子を示す。かかる素子は、３枚の電極板Ｅ１，Ｅ２、Ｅ３の間に液晶部ＬＣ、ＬＣ’を配置しており、電極板Ｅ１，Ｅ２と間の液晶部ＬＣで図３の液晶素子ＬＣＤを構成し、また電極板Ｅ２，Ｅ３と間の液晶部ＬＣ’に電位差Ｖ３を付与することでλ／４波長板の機能を発揮する。ここで、中央の電極板Ｅ２をグランドＧＲＤに接地することで、アースを共通化することができコンパクト化・低コスト化を図ることができる。
【００３２】
請求項４に記載の光ピックアップ装置は、請求項２に記載の発明において、前記光ディスクに集光する光束の収差を補正する収差補正素子を有し、前記収差補正素子と前記液晶素子とは一体化されていることを特徴とする。
【００３３】
収差補正素子は種々の形態が知られているが、一例として液晶を用いたものがある。具体的には、一方の電極板が複数の輪帯に分割されており、他方の電極板との間に異なる電位差を与えることで、その間に配置された液晶部を通過する光に、輪帯毎に異なる球面収差を与えることができるものであって、公知技術であるので詳細は記載しない。
【００３４】
このような収差補正素子を前記液晶素子と一体化すると好ましい。図１０に収差補正素子を示し、図１１に収差補正素子と液晶素子とを一体化した素子を示す。図１０（ａ）に示すように、電極Ｅ４は、４つの同心円上に分割された輪帯部ＲＧ１〜ＲＧ４を含み、それぞれ独立して電圧Ｖａ〜Ｖｄを付与されるようになっている。ここで、電極Ｅ４の輪帯部ＲＧ１〜ＲＧ４に異なる電圧Ｖａ〜Ｖｄが付与されると、電極Ｅ２，Ｅ４間の液晶部ＬＣ”を通過する光に、図１０（ｂ）に示すように異なる位相差を点対称に付与する。これにより、温度変化に応じて発生する球面収差や、複数情報記録層のカバー層厚の違いによる球面収差を補正することができる。ここで、電極板Ｅ２をグランドＧＲＤに接地することで、アースを共通化することができコンパクト化・低コスト化を図ることができる。なお、輪帯部の形状は任意であって、コマ収差や非点収差を付与することもできる。又、収差補正素子、λ／４板素子、液晶素子の３素子を一体化してもよい。
【００３５】
請求項５に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記第１発光部が、前記第２発光部とは異なるチップ上に形成されて前記支持基板に取り付けられていることを特徴とする。
【００３６】
請求項６に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記第１受光部と前記第２受光部とは共通であることを特徴とする。これにより光検出器の構成を簡素化できる。
【００３７】
請求項７に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記光源は、波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を出射する第３発光部を備え、前記第３発光部からの光束を前記対物光学系により第３光ディスクの情報記録面上に集光させることでスポットを形成し、その反射光を、前記液晶素子を介して前記光検出器の第３受光部に受光させるようになっていることを特徴とする。
【００３８】
請求項８に記載の光ピックアップ装置は、請求項７に記載の発明において、前記第１受光部と前記第２受光部とは共通であることを特徴とする。これにより光検出器の構成を簡素化できる。
【００３９】
請求項９に記載の光ピックアップ装置は、請求項７又は８に記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。
３９５（nm）≦λ１≦４１５（nm）      （１）
６３０（nm）≦λ２≦７００（nm）      （２）
７５０（nm）≦λ３≦８５０（nm）      （３）
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、小型化を図りコストを抑えつつも、異なる２種類以上の光ディスクに対して適切に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明にかかる液晶素子を用いた光ピックアップ装置の概略図である。
【図２】比較例にかかる液晶素子を用いない光ピックアップ装置の概略図である。
【図３】光ピックアップ装置における液晶素子ＬＣＤ付近を拡大して示す図である。
【図４】液晶素子ＬＣＤを電気的に等価な系で置き換えた状態を示す図である。
【図５】（ａ）は液晶素子の電極Ｖ１，Ｖ２間の位置（ｙ）と電位差との関係を示す図であり、（ｂ）は液晶素子の電極Ｖ１，Ｖ２間の位置（ｙ）と屈折率（ｎ）との関係を示す図であり、（ｃ）は液晶素子の電極Ｖ１，Ｖ２間の位置（ｙ）と出射光に付与される波面位相差との関係を示す図であり、青色光と赤色光とについてそれぞれ示している。
【図６】本発明の別例にかかる液晶素子を用いた光ピックアップ装置の概略図である。
【図７】液晶素子ＬＣＤの屈折率楕円体を示す図である。
【図８】往路光と復路光とで、液晶素子ＬＣＤの機能が異なる状態を示す図である。
【図９】λ／４波長板と液晶素子とを一体化した素子を示す図である。
【図１０】（ａ）は収差補正素子の正面図であり、（ｂ）は収差補正素子により与えられる球面収差を概略的に示す図である。
【図１１】収差補正素子と液晶素子とを一体化した素子を示す図である。
【図１２】ビームサイズ法を用いて第１光束の焦点検出を行う３互換光ピックアップ装置の一例を示す概略図である。
【図１３】光検出器ＰＤの第１受光部における受光面をスポットＳＰとともに示す図である。
【図１４】（ａ）は、ナイフエッジ法を用いて第１光束の焦点検出を行う３互換光ピックアップ装置の一例を示す概略図であり、（ｂ）は、回折素子ＤＥと光検出器ＰＤを側方から見た図である。
【図１５】光検出器ＰＤの第１受光部における受光面をスポットＳＰとともに示す図である。
【図１６】本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。
【図１７】図１６に示す光検出器ＰＤの受光面を矢印XVI方向に見た図である。
【図１８】別な実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ２の構成を概略的に示す図である。
【図１９】更に別な実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ３の構成を概略的に示す図である。
【図２０】図１９に示す光検出器ＰＤの受光面を矢印XX方向に見た図である。
【図２１】図１９に示す光ピックアップ装置ＰＵ３の矢印XXIで示す部位を拡大して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。焦点誤差信号を検出する方法として、ビームサイズ法、ナイフエッジ法がある。これらについて具体的に説明する。
【００４３】
図１２は、ビームサイズ法を用いて第１光束の焦点検出を行う３互換光ピックアップ装置の一例を示す概略図である。図１３は、光検出器ＰＤの第１受光部における受光面をスポットＳＰとともに示す図である。図１２において、第２，第３半導体レーザは省略されている。第１光束を出射する第１半導体レーザＬＤ１は、不図示の第２，第３半導体レーザと共に、支持基板ＨＰに対して接合されており、その接合面の方向をｘ方向（図で上下方向）とする。このとき、光検出器ＰＤ上で、ｘ方向に対応する方向をｘ’方向とする。即ち、第１半導体レーザＬＤ１がｘ方向にずれると、光検出器ＰＤに集光されるスポットはｘ’方向にずれることとなる。
【００４４】
光検出器ＰＤは、第１光束を受光するために、２つの第１受光部（Ａ，Ｂ）を有する。各第１受光部は、図１３に示すように、ｘ’方向に延在する２本の分割線ＤＬを有しており、これにより受光面はそれぞれ３領域（Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３）に分割され、それぞれ出力する信号をＡ１信号，Ａ２信号，Ａ３信号、Ｂ１信号，Ｂ２信号，Ｂ３信号とする。回折構造ＤＳを有する回折素子ＤＥは、波長λ１の光束が入射したときは、最も回折効率が高い回折光として＋Ｎ次回折光及び−Ｍ次回折光（Ｎ、Ｍは０以外の自然数）を、ｘ’方向に分割するように発生する。＋Ｎ次回折光は光検出器ＰＤの受光面の手前で集光し、即ち集光作用を与えられ、−Ｍ次回折光は光検出器ＰＤの受光面の奥側で集光し、即ち発散作用を与えられる。このような回折構造ＤＳは、例えば特開２００５−１７４５０３号公報に開示されている。
【００４５】
ここで、光検出器ＰＤに向かう収束光は、回折素子ＤＥの回折構造ＤＳで側方から見てハの字形に２分割され、しかも２つの収束光はそれぞれ焦点の位置が光軸方向にも異なるようにされる。具体的には、受光部Ａに集光する収束光は、その手前に焦点が位置し、受光部Ｂに集光する収束光は、その奥側に焦点が位置するようになる。ＢＤの情報記録面に対して対物光学系により集光された波長λ１の光束が合焦状態にあるとき、受光部Ａ，Ｂにおける両スポットサイズは同一の状態でそれぞれの３分割受光領域の中心に当たるよう調節配置される。このとき両受光部Ａ，Ｂからの出力はともにゼロ、つまり両側の領域の信号＝中心の信号となるようスポットサイズと分割線ＤＬの位置が設定されている。これは、（両側の信号−中心の信号−ｋ）＝０となるよう電気オフセットｋを注入してもよい。
【００４６】
本例の場合、例えばＢＤに対して対物光学レンズＯＢＪが遠ざかったとすると、スポットサイズが受光部Ａ上で大きくなり、受光部Ｂ上で小さくなるので、２つの受光部Ａ，Ｂからの信号はそれぞれ大きさがほぼ同じで逆極性の出力となるので、これらの差動信号を最終的なＦＥ信号とすることができる。これにより、焦点誤差以外の光学的、電気的ノイズをキャンセルすることができる。またここでは、第１半導体レーザの発光点位置ズレがｚ方向の正負どちらでも対応調整できるというメリットもある。
【００４７】
第１半導体レーザＬＤ１から出射された波長λ１の光束は、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、対物光学系ＯＢＪによりＢＤの情報記録面に集光される。ＢＤの情報記録面から反射された光束は、λ／４波長板ＱＷＰ、偏光ビームスプリッタを通過し、更に回折素子ＤＥを通過して＋Ｎ次回折光及び−Ｍ次回折光が発生し、光検出器ＰＤの２つの領域Ａ、Ｂ上にそれぞれスポットＳＰを形成する。このとき光検出器ＰＤから出力される信号を用いて焦点誤差信号（ＦＥ信号）を形成できる。
【００４８】
より具体的には、光検出器ＰＤ上に形成されるスポットＳＰは、遠側ディフォーカス時（図１３（ａ））、合焦時（図１３（ｂ））、近側ディフォーカス時（図１３（ｃ））と、受光部Ａ，Ｂで逆方向に漸次スポット径が変化する。即ち、ディフォーカス状態に応じて、３分割領域（Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３）から出力される信号比が変化するため、ＦＥ信号として、ＦＥ＝（Ａ１＋Ａ３＋Ｂ２）−（Ｂ１＋Ｂ３＋Ａ２）を計算すれば、これが所定値（例えば０）となる時をもって合焦時と判断することができる。
【００４９】
ここで、第１半導体レーザＬＤ１のｘ方向の位置と、光検出器ＰＤのｘ’方の方向の位置とがずれていると、精度良く焦点検出信号を取得することができない。そこで、液晶素子ＬＣＤに電圧を付与して、入射光に対する出射光の向きを変え、光検出器ＰＤの受光部にスポットＳＰ１，ＳＰ２を適切に集光させることができる。尚、同様なことは、第２，第３半導体レーザについても成立するが、ここでは説明を省略する。
【００５０】
次に、ナイフエッジ法について説明する。図１４（ａ）は、ナイフエッジ法を用いて第１光束の焦点検出を行う３互換光ピックアップ装置の一例を示す概略図であり、図１４（ｂ）は、回折素子ＤＥと光検出器ＰＤを側方から見た図である。図１５は、光検出器ＰＤの第１受光部における受光面をスポットＳＰ１，ＳＰ２とともに示す図である。図１４において、第２，第３半導体レーザは省略されている。第１光束を出射する第１半導体レーザＬＤ１は、不図示の第２，第３半導体レーザと共に、支持基板ＨＰに対して接合されており、その接合面の方向をｘ方向（図で上下方向）とする。このとき、光検出器ＰＤ上で、ｘ方向に対応する方向をｘ’方向とする。即ち、第１半導体レーザＬＤ１がｘ方向にずれると、光検出器ＰＤに集光されるスポットはｘ’方向にずれることとなる。
【００５１】
光検出器ＰＤは、第１光束を受光するために、ｘ’方向に並んだ２つの受光面（Ａ，Ｂ）からなる第１受光部を有する。各第１受光部は、図１５に示すように、ｘ’方向に延在する１本の分割線ＤＬを有しており、これにより受光面はそれぞれ２領域（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２）に分割され、それぞれ出力する信号をＡ１信号，Ａ２信号、Ｂ１信号，Ｂ２信号とする。回折構造ＤＳを有する回折素子ＤＥは、波長λ１の光束が入射したときは、最も回折効率が高い回折光として±Ｎ次回折光（Ｎは０以外の整数）を発生する。
【００５２】
ここで、光検出器ＰＤに向かう収束光は、回折素子ＤＥの回折構造ＤＳで側方から見てハの字形に２分割され、しかも２つの収束光は不図示のホログラフィック素子等における極性が異なる領域を通過させることで、半円が形成される側が逆となるように構成されている。ただしビームサイズ法とは異なり、受光部Ａ，Ｂへ向かう２つの収束光の焦点位置は互いに光軸直交方向に関して同一面内にあるものとする。
【００５３】
本例の場合、例えば光ディスクＯＤ１に対して対物光学系ＯＢＪが近づいたとすると、スポットＳＰが受光部Ａの領域Ａ１側と受光部Ｂの領域Ｂ２側に生じ、２つの受光部Ａ１，Ｂ２からの信号はそれぞれ大きさがほぼ同じ出力となり、逆に対物光学系から遠ざかったとすると、スポットＳＰが受光部Ａの領域Ａ２側と受光部Ｂの領域Ｂ１側に生じ、２つの受光部Ａ２，Ｂ１からの信号はそれぞれ大きさがほぼ同じ出力となるので、これらの差動信号を最終的なＦＥ信号とすることができる。これにより、焦点誤差以外の光学的、電気的ノイズをキャンセルすることができる。
【００５４】
図１４において、第１半導体レーザＬＤ１から出射された波長λ１の光束は、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、対物光学系ＯＢＪにより光ディスクＯＤ１の情報記録面に集光される。光ディスクＯＤ１の情報記録面から反射された光束は、λ／４波長板ＱＷＰ、偏光ビームスプリッタを通過し、更に液晶素子ＬＣＤと回折素子ＤＥを通過して±Ｎ次回折光が発生し、光検出器ＰＤの２つの領域Ａ、Ｂ上にそれぞれスポットＳＰを形成する。このとき光検出器ＰＤから出力される信号を用いて焦点誤差信号（ＦＥ信号）を形成できる。
【００５５】
より具体的には、光検出器ＰＤ上に形成される半円形のスポットＳＰは、遠側ディフォーカス時（図１５（ａ））、合焦時（図１５（ｂ））、近側ディフォーカス時（図１５（ｃ））と、受光部Ａ，Ｂで漸次スポット径が変化する。即ち、ディフォーカス状態に応じて、それぞれ２分割領域（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２）から出力される信号比が変化するため、ＦＥ信号として、ＦＥ＝（Ａ１＋Ｂ２）−（Ａ２＋Ｂ１）を計算すれば、これが所定値（例えば０）となる時をもって合焦時と判断することができる。
【００５６】
ここで、第１半導体レーザＬＤ１のｘ方向の位置と、光検出器ＰＤのｘ’方の方向の位置とがずれていると、精度良く焦点検出信号を取得することができない。そこで、液晶素子ＬＣＤに電圧を付与して、入射光に対する出射光の向きを変え、光検出器ＰＤの受光部にスポットＳＰ１，ＳＰ２を適切に集光させることができる。尚、同様なことは、第２，第３半導体レーザについても成立するが、ここでは説明を省略する。
【００５７】
図１６は、異なる光ディスクであるＢＤとＤＶＤとＣＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。かかる光ピックアップ装置ＰＵ１は、光情報記録再生装置に搭載できる。図１７は、図１６に示す光検出器ＰＤの受光面を矢印XVII方向に見た図であり、集光スポットをハッチングで示している。ここでは、第１光ディスクをＢＤとし、第２光ディスクをＤＶＤとし、第３光ディスクをＣＤとする。なお、本発明は、本実施の形態に限られるものではない。
【００５８】
光ピックアップ装置ＰＵ１は、対物光学系としての単一の対物レンズＯＢＪ、λ／４波長板ＱＷＰ、光軸方向に移動可能な球面収差補正素子ＣＵ１，固定されたコリメータレンズＣＵ２、光束分離素子としての偏光ビームスプリッタＰＢＳ、ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長λ１＝４０５ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する第１半導体レーザＬＤ１（第１発光部）と、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長λ２＝６５５ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する第２半導体レーザＬＤ２（第２発光部）と、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長λ３＝７８５ｎｍのレーザ光束（第３光束）を射出する第３半導体レーザＬＤ３（第３発光部）を一体化し、１つのパッケージに収容した光源ユニットＬＤＰ、入射光束を３分割して出射するグレーティングＧＲＴ、センサレンズＳＮ、図３に示すものと同様な液晶素子ＬＣＤ、光検出器ＰＤ等を有する。尚、第２半導体レーザＬＤ２及び第３半導体レーザＬＤ３はＧａ系半導体基板の同一チップに形成され（モノリシック構成）、第１半導体レーザＬＤ１は、それとは異なる窒化物系半導体基板のチップに形成されている（ハイブリッド構成）。このような光源の例が、特開２００４−３１９９１５号公報に開示されている。
【００５９】
図１７に示されるように、光検出器ＰＤは、光軸に略直交する受光面側に、３行３列に並んだ受光部１１Ｒ〜３３Ｒを有する。受光部１１Ｒ〜１３ＲはＢＤからの反射光を受光する第１受光部であり、受光部２１Ｒ〜２３ＲはＤＶＤからの反射光を受光する第２受光部であり、受光部３１Ｒ〜３３ＲはＣＤからの反射光を受光する第３受光部であり、それぞれ受光量に応じた信号を出力する。受光部１２Ｒは、上下左右に４分割され、その受光量をそれぞれ１ｅ、１ｃ、１ｆ、１ｄとする。又受光部１２Ｒの両側の受光部１１Ｒ、１３Ｒは、左右に２分割され、その受光量をそれぞれ１ｈ、１ｇ、及び１ｂ、１ａとする。受光部２２Ｒは、上下左右に４分割され、その受光量をそれぞれ２ｅ、２ｃ、２ｆ、２ｄとする。又受光部２２Ｒの両側の受光部２１Ｒ、２３Ｒは、左右に２分割され、その受光量をそれぞれ２ｈ、２ｇ、及び２ｂ、２ａとする。更に受光部３２Ｒは、上下左右に４分割され、その受光量をそれぞれ３ｅ、３ｃ、３ｆ、３ｄとする。又受光部３２Ｒの両側の受光部３１Ｒ、３３Ｒは、左右に２分割され、その受光量をそれぞれ３ｈ、３ｇ、及び３ｂ、３ａとする。
【００６０】
光ピックアップ装置ＰＵ１の組み付け時には、液晶素子ＬＣＤへ印加する電圧をゼロとして、固定した光源ユニットＬＤＰの第１半導体レーザＬＤ１を発光させ、光検出器ＰＤの受光部１１Ｒ〜１３Ｒに適切に受光するように位置調整を行って光検出器ＰＤを固定する。次いで、光源ユニットＬＤＰの第２半導体レーザＬＤ２を発光させ、固定した光検出器ＰＤの受光部２１Ｒ〜２３Ｒに適切に受光するように、液晶素子ＬＣＤへ電圧を印加して出射光の方位調整を行い、その電圧をＶ（Ｒ）として記憶する。更に、光源ユニットＬＤＰの第３半導体レーザＬＤ３を発光させ、固定した光検出器ＰＤの受光部３１Ｒ〜３３Ｒに適切に受光するように、液晶素子ＬＣＤへ電圧を印加して出射光の方位調整を行い、その電圧をＶ（ＩＲ）として記憶する。尚、液晶の屈折率が波長に応じて変化することを利用して、液晶素子ＬＣＤに印加される電圧を一定として、各波長の光束が各受光部に受光されるように調整しても良い。
【００６１】
次に光ピックアップ装置ＰＵ１の動作について説明する。ＢＤ使用時には、液晶素子ＬＣＤに電圧を印加しない。第１半導体レーザＬＤ１から射出された第１光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、実線で示すように、グレーティングＧＲＴを通過して３分割された後、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、コリメータレンズＣＵ２，球面収差補正素子ＣＵ１を通過し、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、不図示の絞りによりその光束径が規制され、更に対物レンズＯＢＪにより集光された光束は、厚さ０．１ｍｍの保護基板を介して、ＢＤの情報記録面上に形成されるスポットとなる。
【００６２】
ＢＤの情報記録面上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ、不図示の絞りを透過した後、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、球面収差補正素子ＣＵ１を通過し，コリメータレンズＣＵ２により収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、センサレンズＳＮ、液晶素子ＬＣＤを通過して、３分割された光束がそれぞれ光検出器ＰＤの受光部１１Ｒ〜１３Ｒ上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いて、不図示の対物レンズ用アクチュエータにより対物レンズＯＢＪをフォーカシングやトラッキングさせることで、ＢＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００６３】
より具体的には、ＢＤに対してフォーカスサーボが入った状態のフォーカスエラー（ＦＥ）信号、トラッキングエラー（ＴＥ）信号及び記録マーク再生信号（ＲＦ）を観察する。例として、フォーカスサーボは非点収差法が用いられ、ＦＥ信号は（１ｃ＋１ｆ）−（１ｅ＋１ｄ）によって得られるものであり、これがゼロに近づくように対物レンズ用アクチュエータにより対物レンズＯＢＪをフォーカシングさせる。
【００６４】
一方、トラッキングサーボはＤＰＰ法を用いることとする。ＤＰＰ法において、ＴＥ信号は、（１ａ＋１ｇ＋１ｅ＋１ｆ）−（１ｂ＋１ｈ＋１ｃ＋１ｄ）によって得られるものであり、これがゼロに近づくように対物レンズ用アクチュエータにより対物レンズＯＢＪをトラッキングさせる。尚、ＲＦ信号は、各受光光量の総和であり、（１ａ＋１ｂ＋１ｃ＋１ｄ＋１ｅ＋１ｆ＋１ｇ＋１ｈ）で表される。
【００６５】
次に、ＤＶＤ使用時には、液晶素子ＬＣＤに電圧Ｖ（Ｒ）を印加する。第２半導体レーザＬＤ２から射出された第２光束（λ２＝６５５ｎｍ）の発散光束は、一点鎖線で示すように、グレーティングＧＲＴを通過して３分割された後、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、コリメータレンズＣＵ２、球面収差補正素子ＣＵ１を通過し、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、不図示の絞りによりその光束径が規制され、更に対物レンズＯＢＪにより集光された光束は、厚さ０．６ｍｍの保護基板を介して、ＤＶＤの情報記録面上に形成されるスポットとなる。
【００６６】
ＤＶＤの情報記録面上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ、不図示の絞りを透過した後、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、球面収差補正素子ＣＵ１を通過し，コリメータレンズＣＵ２により収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、センサレンズＳＮ、液晶素子ＬＣＤを通過して、３分割された光束がそれぞれ光検出器ＰＤの受光部２１Ｒ〜２３Ｒ上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いて、不図示の対物レンズ用アクチュエータにより対物レンズＯＢＪをフォーカシングやトラッキングさせることで、ＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００６７】
より具体的には、ＤＶＤに対してフォーカスサーボが入った状態のフォーカスエラー（ＦＥ）信号、トラッキングエラー（ＴＥ）信号及び記録マーク再生信号（ＲＦ）を観察する。例として、フォーカスサーボは非点収差法が用いられ、ＦＥ信号は（２ｃ＋２ｆ）−（２ｅ＋２ｄ）によって得られるものであり、これがゼロに近づくように対物レンズ用アクチュエータにより対物レンズＯＢＪをフォーカシングさせる。
【００６８】
一方、トラッキングサーボはＤＰＰ法を用いることとする。ＤＰＰ法において、ＴＥ信号は、（２ａ＋２ｇ＋２ｅ＋２ｆ）−（２ｂ＋２ｈ＋２ｃ＋２ｄ）によって得られるものであり、これがゼロに近づくように対物レンズ用アクチュエータにより対物レンズＯＢＪをトラッキングさせる。尚、ＲＦ信号は、各受光光量の総和であり、（２ａ＋２ｂ＋２ｃ＋２ｄ＋２ｅ＋２ｆ＋２ｇ＋２ｈ）で表される。
【００６９】
次に、ＣＤ使用時には、液晶素子ＬＣＤに電圧Ｖ（ＩＲ）を印加する。第３半導体レーザＬＤ３から射出された第３光束（λ３＝７８５ｎｍ）の発散光束は、点線で示すように、グレーティングＧＲＴを通過して３分割された後、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、コリメータレンズＣＵ２、球面収差補正素子ＣＵ１を通過し、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、不図示の絞りによりその光束径が規制され、更に対物レンズＯＢＪにより集光された光束は、厚さ１．２ｍｍの保護基板を介して、ＣＤの情報記録面上に形成されるスポットとなる。
【００７０】
ＣＤの情報記録面上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ、不図示の絞りを透過した後、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、球面収差補正素子ＣＵ１を通過し，コリメータレンズＣＵ２により収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、センサレンズＳＮ、液晶素子ＬＣＤを通過して、３分割された光束がそれぞれ光検出器ＰＤの受光部３１Ｒ〜３３Ｒ上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いて、不図示の対物レンズ用アクチュエータにより対物レンズＯＢＪをフォーカシングやトラッキングさせることで、ＣＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００７１】
より具体的には、ＣＤに対してフォーカスサーボが入った状態のフォーカスエラー（ＦＥ）信号、トラッキングエラー（ＴＥ）信号及び記録マーク再生信号（ＲＦ）を観察する。例として、フォーカスサーボは非点収差法が用いられ、ＦＥ信号は（３ｃ＋３ｆ）−（３ｅ＋３ｄ）によって得られるものであり、これがゼロに近づくように対物レンズ用アクチュエータにより対物レンズＯＢＪをフォーカシングさせる。
【００７２】
一方、トラッキングサーボはＤＰＰ法を用いることとする。ＤＰＰ法において、ＴＥ信号は、（３ａ＋３ｇ＋３ｅ＋３ｆ）−（３ｂ＋３ｈ＋３ｃ＋３ｄ）によって得られるものであり、これがゼロに近づくように対物レンズ用アクチュエータにより対物レンズＯＢＪをトラッキングさせる。尚、ＲＦ信号は、各受光光量の総和であり、（３ａ＋３ｂ＋３ｃ＋３ｄ＋３ｅ＋３ｆ＋３ｇ＋３ｈ）で表される。
【００７３】
第２半導体レーザＬＤ２及び第３半導体レーザＬＤ３は同じチップに形成され、第１半導体レーザＬＤ１は、それとは異なるチップに形成されているので、光源ユニットＬＤＰに組み付ける際に、第１半導体レーザＬＤ１と、第２半導体レーザＬＤ２及び第３半導体レーザＬＤ３との間隔にバラツキが生じる。一方、光検出器ＰＤの受光部１１Ｒ〜３３Ｒは、相対位置をずらすことができない。従って、半導体レーザの間隔が許容誤差を超えると、各光束を受光部１１Ｒ〜３３Ｒに適切に受光させることができなくなる。そこで本実施の形態では、液晶素子ＬＣＤを駆動することによって、図３で説明したように、入射光束に対する出射光束の向きを変更することで、いずれの光束も各受光部に適切に趣向できるようになる。
【００７４】
図１８は、液晶素子ＬＣＤを、光検出器ＰＤと偏光ビームスプリッタＰＢＳとの間に配置する代わりに、光源ユニットＬＤＰと偏光ビームスプリッタＰＢＳとの間に配置した光ピックアップ装置ＰＵ２の概略図である。それ以外は、図１６に示す実施の形態と同様であるため説明を省略する。尚、液晶素子ＬＣＤは、図７，８に示す機能を有するものを、対物レンズＯＢＪと偏光ビームスプリッタＰＢＳとの間に配置しても良い。又、２互換対応の光ピックアップ装置に、液晶素子ＬＣＤを適用しても良い。
【００７５】
図１９は、異なる光ディスクであるＢＤとＤＶＤとＣＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる、更に別な実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ３の構成を概略的に示す図である。図２０は、図１９に示す光検出器ＰＤの受光面を矢印XX方向に見た図である。図２１は、図１９に示す光ピックアップ装置ＰＵ３の矢印XXIで示す部位を拡大して示す図である。ここでは、第１光ディスクをＢＤとし、第２光ディスクをＤＶＤとし、第３光ディスクをＣＤとする。なお、本発明は、本実施の形態に限られるものではない。
【００７６】
光ピックアップ装置ＰＵ１は、対物光学系としての単一の対物レンズＯＢＪ、λ／４波長板ＱＷＰ、光軸方向に移動可能である球面収差補正素子ＣＵ１，固定されたコリメータレンズＣＵ２、光束分離素子としての偏光ビームスプリッタＰＢＳ、ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長λ１＝４０５ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する第１半導体レーザＬＤ１（第１発光部）と、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長λ２＝６５５ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する第２半導体レーザＬＤ２（第２発光部）と、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長λ３＝７８５ｎｍのレーザ光束（第３光束）を射出する第３半導体レーザＬＤ３（第３発光部）を一体化し、１つのパッケージに収容した光源ユニットＬＤＰ、入射光束を３分割して出射するグレーティングＧＲＴ、センサレンズＳＮ、図３に示すものと同様な液晶素子ＬＣＤ、光検出器ＰＤ等を有する。尚、第２半導体レーザＬＤ２及び第３半導体レーザＬＤ３はＧａ系半導体基板の同一チップに形成され（モノリシック構成）、第１半導体レーザＬＤ１は、それとは異なる窒化物系半導体基板のチップに形成されている（ハイブリッド構成）。
【００７７】
図２０に示されるように、光検出器ＰＤは、光軸に略直交する受光面側に、３つ並んだ受光部１Ｒ〜３Ｒを有する。受光部１Ｒ〜３ＲはＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤからの反射光を共通して受光する受光部であり、受光量に応じた信号を出力する。即ち第１受光部、第２受光部、第３受光部が共通する例である。受光部２Ｒは、上下左右に４分割され、その受光量をそれぞれｅ、ｃ、ｆ、ｄとする。又受光部２Ｒの両側の受光部１Ｒ、３Ｒは分割されておらず、その受光量をそれぞれｂ、ａとする。
【００７８】
光ピックアップ装置ＰＵ１の組み付け時には、液晶素子ＬＣＤへ印加する電圧をゼロとして、固定した光源ユニットＬＤＰの第１半導体レーザＬＤ１を発光させ、光検出器ＰＤの受光部１Ｒ〜３Ｒに適切に受光するように位置調整を行って光検出器ＰＤを固定する。次いで、光源ユニットＬＤＰの第２半導体レーザＬＤ２を発光させ、固定した光検出器ＰＤの受光部１Ｒ〜３Ｒに適切に受光するように、液晶素子ＬＣＤへ所定の電圧を印加して出射光の方位調整を行い、その電圧をＶ（Ｒ）として記憶する。更に、光源ユニットＬＤＰの第３半導体レーザＬＤ３を発光させ、固定した光検出器ＰＤの受光部３１Ｒ〜３３Ｒに適切に受光するように、液晶素子ＬＣＤへ電圧を印加して出射光の方位調整を行い、その電圧をＶ（ＩＲ）として記憶する。尚、液晶の屈折率が波長に応じて変化することを利用して、液晶素子ＬＣＤに印加される電圧を一定として、各波長の光束が各受光部に受光されるように調整しても良い。
【００７９】
次に光ピックアップ装置ＰＵ１の動作について説明する。ＢＤ使用時には、液晶素子ＬＣＤに電圧を印加しない。第１半導体レーザＬＤ１から射出された第１光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、実線で示すように、グレーティングＧＲＴを通過して３分割された後、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、コリメータレンズＣＵ２、球面収差補正素子ＣＵ１を通過し、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、不図示の絞りによりその光束径が規制され、更に対物レンズＯＢＪにより集光された光束は、厚さ０．１ｍｍの保護基板を介して、ＢＤの情報記録面上に形成されるスポットとなる。尚、ＢＤの情報記録面上に形成されるスポットと、後述するＤＶＤの情報記録面上に形成されるスポットと、ＣＤの情報記録面上に形成されるスポットは、互いに光ディスクの厚さ方向及びそれに直交する方向にずれている。
【００８０】
ＢＤの情報記録面上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ、不図示の絞りを透過した後、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、球面収差補正素子ＣＵ１を通過し，コリメータレンズＣＵ２により収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、センサレンズＳＮ、液晶素子ＬＣＤを通過して、３分割された光束がそれぞれ光検出器ＰＤの受光部１Ｒ〜３Ｒ上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いて、不図示の対物レンズ用アクチュエータにより対物レンズＯＢＪをフォーカシングやトラッキングさせることで、ＢＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００８１】
より具体的には、ＢＤに対してフォーカスサーボが入った状態のフォーカスエラー（ＦＥ）信号、トラッキングエラー（ＴＥ）信号及び記録マーク再生信号（ＲＦ）を観察する。例として、フォーカスサーボは非点収差法が用いられ、ＦＥ信号は（ｃ＋１）−（ｅ＋ｄ）によって得られるものであり、これがゼロに近づくように対物レンズ用アクチュエータにより対物レンズＯＢＪをフォーカシングさせる。
【００８２】
一方、トラッキングサーボは３ビーム法を用いることとする。３ビーム法において、ＴＥ信号は、（ａ−ｂ）によって得られるものであり、これがゼロに近づくように対物レンズ用アクチュエータにより対物レンズＯＢＪをトラッキングさせる。尚、ＲＦ信号は、各受光光量の総和であり、（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ）で表される。
【００８３】
尚、光ディスクからのいずれの波長の反射光も対物レンズＯＢＪでは一致するが、図２１に示すように、その後第１光束、第２光束、第３光束が互いにずれた状態で進行し、液晶素子ＬＣＤにて第１光束を基準にして、第２光束及び第３光束が方位を変更されることにより、光検出器ＰＤの受光部１Ｒ〜３Ｒ上に共通して収束するようになる。尚、受光部２Ｒに入射する３つの光束は、概ね波長に比例した形で４分割中心から離れる。
【００８４】
次に、ＤＶＤ使用時には、液晶素子ＬＣＤに電圧Ｖ（Ｒ）を印加する。第２半導体レーザＬＤ２から射出された第２光束（λ２＝６５５ｎｍ）の発散光束は、一点鎖線で示すように、グレーティングＧＲＴを通過して３分割された後、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、コリメータレンズＣＵ２、球面収差補正素子ＣＵ１を通過し、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、不図示の絞りによりその光束径が規制され、更に対物レンズＯＢＪにより集光された光束は、厚さ０．６ｍｍの保護基板を介して、ＤＶＤの情報記録面上に形成されるスポットとなる。
【００８５】
ＤＶＤの情報記録面上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ、不図示の絞りを透過した後、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、球面収差補正素子ＣＵ１を通過し，コリメータレンズＣＵ２により収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、センサレンズＳＮ、液晶素子ＬＣＤを通過して、３分割された光束がそれぞれ光検出器ＰＤの受光部２１Ｒ〜２３Ｒ上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いて、不図示の対物レンズ用アクチュエータにより対物レンズＯＢＪをフォーカシングやトラッキングさせることで、ＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００８６】
より具体的には、ＤＶＤに対してフォーカスサーボが入った状態のフォーカスエラー（ＦＥ）信号、トラッキングエラー（ＴＥ）信号及び記録マーク再生信号（ＲＦ）を観察する。例として、フォーカスサーボは非点収差法が用いられ、ＦＥ信号は（ｃ＋１）−（ｅ＋ｄ）によって得られるものであり、これがゼロに近づくように対物レンズ用アクチュエータにより対物レンズＯＢＪをフォーカシングさせる。
【００８７】
一方、トラッキングサーボは３ビーム法を用いることとする。３ビーム法において、ＴＥ信号は、（ａ−ｂ）によって得られるものであり、これがゼロに近づくように対物レンズ用アクチュエータにより対物レンズＯＢＪをトラッキングさせる。尚、ＲＦ信号は、各受光光量の総和であり、（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ）で表される。
【００８８】
次に、ＣＤ使用時には、液晶素子ＬＣＤに電圧Ｖ（ＩＲ）を印加する。第３半導体レーザＬＤ３から射出された第３光束（λ３＝７８５ｎｍ）の発散光束は、点線で示すように、グレーティングＧＲＴを通過して３分割された後、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、コリメータレンズＣＵ２、球面収差補正素子ＣＵ１を通過し、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、不図示の絞りによりその光束径が規制され、更に対物レンズＯＢＪにより集光された光束は、厚さ１．２ｍｍの保護基板を介して、ＣＤの情報記録面上に形成されるスポットとなる。
【００８９】
ＣＤの情報記録面上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ、不図示の絞りを透過した後、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、球面収差補正素子ＣＵ１を通過し，コリメータレンズＣＵ２により収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、センサレンズＳＮ、液晶素子ＬＣＤを通過して、３分割された光束がそれぞれ光検出器ＰＤの受光部３１Ｒ〜３３Ｒ上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いて、不図示の対物レンズ用アクチュエータにより対物レンズＯＢＪをフォーカシングやトラッキングさせることで、ＣＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００９０】
より具体的には、ＢＤに対してフォーカスサーボが入った状態のフォーカスエラー（ＦＥ）信号、トラッキングエラー（ＴＥ）信号及び記録マーク再生信号（ＲＦ）を観察する。例として、フォーカスサーボは非点収差法が用いられ、ＦＥ信号は（ｃ＋１）−（ｅ＋ｄ）によって得られるものであり、これがゼロに近づくように対物レンズ用アクチュエータにより対物レンズＯＢＪをフォーカシングさせる。
【００９１】
一方、トラッキングサーボは３ビーム法を用いることとする。３ビーム法において、ＴＥ信号は、（ａ−ｂ）によって得られるものであり、これがゼロに近づくように対物レンズ用アクチュエータにより対物レンズＯＢＪをトラッキングさせる。尚、ＲＦ信号は、各受光光量の総和であり、（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ）で表される。
【００９２】
第２半導体レーザＬＤ２及び第３半導体レーザＬＤ３は同じチップに形成され、第１半導体レーザＬＤ１は、それとは異なるチップに形成されているので、光源ユニットＬＤＰに組み付ける際に、第１半導体レーザＬＤ１と、第２半導体レーザＬＤ２及び第３半導体レーザＬＤ３との間隔にバラツキが生じる。一方、光検出器ＰＤの受光部１Ｒ〜３Ｒは、相対位置をずらすことができない。従って、半導体レーザの間隔が許容誤差を超えると、各光束を受光部１Ｒ〜３Ｒに適切に受光させることができなくなる。そこで本実施の形態では、液晶素子ＬＣＤを駆動することによって、図３で説明したように、入射光束に対する出射光束の向きを変更することで、いずれの光束も各受光部に適切に趣向できるようになる。
【符号の説明】
【００９３】
ＣＵ１  球面収差補正素子
ＣＵ，ＣＵ２  コリメータレンズ
ＧＲＴ グレーティング
ＨＰ 支持基板
ＬＣＤ  液晶素子
ＬＤ１ 第１半導体レーザ
ＬＤ２ 第２半導体レーザ
ＬＤ３ 第３半導体レーザ
ＬＤＰ 光源ユニット
ＯＢＪ 対物レンズ
ＰＢＳ 偏光ビームスプリッタ
ＰＤ 光検出器
ＰＵ１，ＰＵ２，ＰＵ３ 光ピックアップ装置
ＱＷＰ λ／４波長板
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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