(57)【要約】【課題】異なる波長の光を用いて、ＤＶＤやＣＤ等の異なる種類の光記録媒体に情報を記録再生する光ピックアップにおいて、用いる複数の波長で共用する偏光素子は、効率と複屈折ディスク対策の両立化が困難であった。【解決手段】分布波長板６の開口の大きな領域（Ｆの領域）については、対向位置で異なる性質の領域（Ｄ１領域とＤ２領域）を対向させる配置とし、開口の小さい領域（Ｅの領域）については、同じくＤ１、Ｄ２領域を持ち、対角位置に同じ性質の領域を配置した。これにより、信号光量と信号品質を犠牲にすることなく、効率と複屈折ディスク対策の両立が可能となる。また、これは分布波長板６の配置パターンを変えるだけで良いので、生産性が損なわれることもない。【選択図】図２
2008010020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２種類の波長の光が往復通過する光路に配置する光学素子であって、素子が偏光ホログラムと波長板とを構成として有し、かつ波長板の光学異方性の軸方位が素子面内の複数の領域間で互いに異なっており、ある領域は素子を通過する光の光軸中心について対角位置に同じ異方性軸方位の領域が配置され、別の領域は光軸中心について対角位置に異なる異方性軸方位の領域が配置されていることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
少なくとも２種類の波長の光が往復通過する光路に配置する光学素子であって、素子が偏光ホログラムと波長板とを構成として有し、かつ波長板のレタデーションが素子面内の複数の領域間で互いに異なっており、ある領域は素子を通る光の光軸中心について対角位置に同じレタデーションの領域が配置され、別の領域は光軸中心について対角位置に異なるレタデーションの領域が配置されていることを特徴とする光学素子。
【請求項３】
波長板の光学異方性の軸方位が素子面内の複数の領域間で互いに２通りに異なっており、それぞれ素子に入射する光の偏光方向に対して４５°±α（０＜α≦１５°）になっていることを特徴とする請求項１記載の光学素子。
【請求項４】
少なくとも２種類の波長の光が往復通過する光路に配置する波長板であって、波長板を透過する際に生ずる常光と異常光との位相差が素子面内の複数の領域間で互いに異なっており、かつ前記位相差が一方の波長の光に対して２７０°±δ（０°＜δ≦３０°）であることを特徴とする請求項２記載の光学素子。
【請求項５】
異なる波長の光が往復通過する開口が異なっており、これらが共通する開口内には軸対称に同じ性質の領域が複数配置され、一部の波長のみ往復通過する開口部には軸対称に異なる性質の領域が一つないし複数配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の光学素子。
【請求項６】
軸対称に異なる性質の領域が形成されている領域の分割面積が、軸対称に同じ性質の領域が複数配置されている領域での分割面積より相対的に大きいことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の光学素子。
【請求項７】
光学素子が別に波長選択性の開口制限膜を構成として有しており、波長選択性の開口制限膜が形成されている領域では波長板が軸対称に異なる性質の領域が配置され、それ以外の領域では軸対称に同じ性質の領域が形成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の光学素子。
【請求項８】
開口制限膜の形成された領域で波長板が微細な格子状または縞状に交互に異なる性質の領域が軸対称に形成されている光学素子が光軸に対して傾いて配置されており、波長選択性の開口制限膜により反射した光が波長板を再び通り一部は同じ性質の領域、一部は異なる性質の領域を往復で通過することを特徴とする請求項７記載の光学素子。
【請求項９】
波長板と開口制限膜との距離をｄ、波長板の分布パターンピッチをＰ、素子の光軸に対する傾きをθとしたとき、Ｓｉｎθ＝Ｐ／２ｄ、の関係が成り立つことを特徴とする請求項８記載の光学素子。
【請求項１０】
少なくとも２種類以上の波長の光を出射する単数または複数のレーザ光源と、前記レーザ光源から出射した光を光情報媒体に集光する集光手段と、光情報媒体から反射された光を受光する光検出器とを有し、前記レーザ光源から前記光情報媒体に向かう光の光路と、前記光情報媒体から光検出器に向かう光の光路とが共通する部分に請求項１ないし９のいずれかに記載の光学素子を備えたことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１１】
光情報媒体からの光を受光する光検出器を異なる２種類以上の波長の光で共用することを特徴とする請求項１０記載の光ピックアップ。
【請求項１２】
異なる波長の光を出射するレーザ光源と光情報媒体からの光を受光する２種類以上の波長の光で共用する光検出器とを一体化したユニットを備え、異なる波長の光が前記レーザ光源から前記光情報媒体に向かう光路と、前記光情報媒体からの光が前記光検出器に至る光路の共通する部分に請求項１ないし９のいずれかに記載の光学素子を備えたことを特徴とする光ピックアップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる波長の光に対して異なる偏光変換を行う性質を持つ波長板および、波長の異なるレーザ光源を有し、ＣＤやＤＶＤ、ブルーレイ・ディスク等、各種の仕様、規格が異なる光ディスクにそれぞれ信号を記録、または再生するために用いられる光ピックアップに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータの外部記憶装置やビデオレコーダー等に用いられる光ディスク装置として、例えばＣＤ（ＣＤ−ＲＯＭディスクやＣＤ−Ｒ／ＲＷディスク）、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭディスクやＤＶＤ−ＲＡＭディスク、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷディスク）、ブルーレイ・ディスク等のように記録密度・容量および溝仕様・基材厚等、規格が異なる様々な記録媒体に１台の装置で対応したマルチディスク用途の製品が増えつつある。
【０００３】
このような装置において、光ディスクへ情報を記録・再生する光ピックアップには波長の異なるレーザ光源や、光ディスクから反射した光を受光してＲＦ信号やフォーカス、トラッキング等の制御信号を得るための光検出器などが複数個搭載されており、各々のレーザ光源、光検出器等を用いてそれが適した媒体への書き込みや消去、読み出しを行っている。
【０００４】
様々な異なる規格のディスクに対して安定した性能を担いつつ装置の小型化・低コスト化を図るためには、種類が違うディスクに対する適応性と光ピックアップの光学系のコンパクト化を両立させる技術が重要となる。
【０００５】
種類が違うディスクに対する適応性を得るための一つの条件として、例えばディスクの透明基材が厚く、複屈折がより大きいディスクに対して安定した信号再生性能を確保することが必要であり、光学系をコンパクトにするためには異なる波長の光に対して光学部品をできるだけ共用化して部品点数を極力減らし小さいスペースで構成することが必要である。
【０００６】
従来、複数の記録媒体に対応したコンパクトな光学系を有する光ピックアップとして、特許文献１で開示したものがある。
【０００７】
図５は、特許文献１における光ピックアップ装置の全体構成を示している。
【０００８】
図５の光ピックアップ装置は、種類の異なる光ディスクにデータを書き込む、または光ディスクからデータを読み出す目的で波長の異なる複数の光ビームを形成する光源と、光ビームを集光し、光ディスクの信号面上に光スポットを形成する対物レンズと、ホログラム素子および波長板とからなる偏光素子、光ディスクから反射された光ビームの強度を検出する光検出器とを備えている。光源から対物レンズに至るまでの光路と、光ディスクの信号面で反射されて光検出器に至るまでの光路とが共通する部分にホログラム素子と波長板とからなる偏光素子が配置されている。
【０００９】
以下、特許文献１における光ピックアップ装置の構成および偏光素子の作用について図５および図６を用いて説明する。
【００１０】
図５において、光検出器１０３は、シリコンチップなどの半導体基板１０２に形成されており、波長λ１および波長λ２の２種類のレーザ光を出射するレーザチップ１０１が基板１０２にマウントされている。光検出器１０３は、光電効果によって光を電気信号に変換する複数のフォトダイオードから構成されている。レーザチップ１０１が放射するレーザ光のうち、例えば、波長λ１は約６５０ｎｍであり、波長λ２は約８００ｎｍである。例えば波長λ１のレーザ光はＤＶＤ用、波長λ２のレーザ光はＣＤ用に用いられる。
【００１１】
レーザチップ１０１から出射された波長λ１の光は、コリメートレンズ１０４によって平行光化された後、偏光素子１０７を透過する。偏光素子１０７は、偏光性のホログラム素子１０５と波長板１０６とが一体化された素子である。偏光素子１０７は、対物レンズ１０８とともに支持部材１３５に取り付けられており、アクチュエータ１３６によって対物レンズ１０８とともに一体的に駆動される。
【００１２】
なお、以降の説明において光源からディスクへ向かう光の光路を光学系の往路と呼び、ディスクで反射して光検出器へ向かう光の光路を光学系の復路と呼ぶものとする。
【００１３】
偏光素子１０７を透過した光（波長λ１）は、対物レンズ１０８によって光ディスクの記録面１０９上に集光され、反射される。反射光は、再び対物レンズ１０８を経て、ホログラム１０５の偏光依存性により偏光素子１０７によって回折される。偏光素子１０７で回折された光は、コリメートレンズ１０４を経て光検出器１０３に入射する。光検出器１０３は、光量変化に応じた電気信号を生成する。この電気信号は、フォーカス制御信号、トラッキング制御信号、およびＲＦ信号である。
【００１４】
偏光性のホログラム素子１０５は往路の直線偏光（Ｐ偏光成分）は完全透過、復路のうち往路と直交する偏光方向成分（Ｓ偏光成分）は完全回折する。
【００１５】
このように光学系の往復路で偏光を異ならせて用いる光学系は一般に偏光光学系と呼ばれ、往復路の光伝達率が高いことから記録パワーと、反射率の低い記録メディアからの信号のＳ／Ｎとの両立が要求される記録光学系で採用されている。
【００１６】
レーザチップ１０１を出射した波長λ２の光も、コリメートレンズ１０４によって平行光化され、偏光素子１０７を透過する。偏光素子１０７を透過した光は、対物レンズ１０８によって基材厚の異なる光ディスクの記録面１１０上に集光され、記録面１１０で反射される。反射光は、再び対物レンズ１０８を経て偏光素子１０７で回折される。回折された光は、コリメートレンズ１０４を経て光検出器１０３に入射する。光検出器１０３は、光量変化に応じた電気信号を生成し、この電気信号は、フォーカス制御信号、トラッキング制御信号、およびＲＦ信号である。
【００１７】
すなわち、特許文献１における光ピックアップは、ＤＶＤ用とＣＤ用の２種類の波長の光を出射する一つのレーザチップ１０１を有し、かつ異なる光情報媒体１０９または１１０からの反射情報から得られる波長の異なる光による信号光を共通の光検出器１０３で受光する。
【００１８】
このような構成によれば、異なる規格の光記録媒体に対応した光ピックアップをコンパクトにできる。なぜなら従来一般的に、異なる波長の光を光路の途中で分岐する分岐手段を用いてディスクからの光を互いに独立の光検出器に導いていたのに対し、この構成では同じ一つの分岐手段であるホログラム素子、同じ一つの光検出器で実現できるため、レーザ光源から光記録媒体に至る光路（往路）と光記録媒体から光検出器に至る光路（復路）とが異なる波長の光に対して完全に共通化でき、光学系の部品点数を削減できて小さなスペースで光学系が収納できるためである。
【００１９】
図６（ａ）は、図５に示した波長板１０６の平面図を示し、図６（ｂ）は光源側から光情報媒体１１０へ向かう光と光情報媒体１１０からの反射光とが波長板１０６および偏光性ホログラム１０５を往復する様子を示す図である。また、図６（ｃ）は波長λ１の光に対する波長板１０６による偏光変換の一例を示す図、図６（ｄ）は波長λ２の光に対する波長板１０６による偏光変換の一例を示す図である。
【００２０】
図６（ａ）における波長板の平面図に示すように波長板は光軸中心を通る線（ｘ軸、ｙ軸）で４つの領域に分割されており、光軸中心に対象な位置にそれぞれ同じ性質の領域（領域Ａと領域Ｂ）が形成されている。領域Ａは図面上ｘ軸方向に対してθ１の角度をなす方向に光学異方性の軸方向を有し、領域Ｂは図面上ｘ軸方向に対してθ２の角度をなす方向に光学異方性の軸方向を有している。なお、波長板１０６に光源側から入射する直線偏光の方向はｘ軸と一致しているものとする。角度θ１およびθ２はそれぞれｘ軸方向に対して４５°−α、４５°＋α、（０＜α≦１５°）の角度をなす。
【００２１】
このように異なった性質を有している領域が分布している波長板を以降、分布波長板という言葉で表現する。
【００２２】
図６（ａ）に示した領域分割により、図６（ｂ）に示すように光源からの光のうち領域Ａを通る光はレンズ１０８により集光され光情報媒体１１０で反射されて光軸について対称な位置にある同じ性質の領域Ａを通る。一方、領域Ｂの部分を通る光は同じく光情報媒体１１０で反射され対称な位置にある領域Ｂを復路で通過する。
【００２３】
反射した光のうち、往路の直線偏光と直交する方向（すなわちｙ軸）の偏光成分は偏光性ホログラム１０５により回折され信号光となり、それ以外の成分の光は０次光としてレーザ光源に戻る。
【００２４】
ここで、波長板の屈折率異方性をΔｎ、厚みをｄ、波長をλ１（ＤＶＤ用の波長）としたとき３６０°×Δｎｄ／λ１で表される波長板のレタデーションは９０°の奇数倍に等しい。具体的には例えば２７０°くらいが望ましい。
【００２５】
レタデーション２７０°というのは３／４波長板、すなわち１／４波長板と等しく、光学異方性軸方位４５°±αのαが０であれば従来の均一な１／４波長板であり、ｘ軸方向に平行な振動方向を持つ直線偏光（Ｐ偏光成分）が入射すると円偏光となって波長板を出射し、光情報媒体で反射した光が再び逆方向に波長板を通過した後、往路の直線偏光と直交するｙ軸方向に偏光方向を有する直線偏光（Ｓ偏光成分）となる。
【００２６】
図６（ａ）で示した波長板ではαが０でないため、光学異方性軸方位の異なる領域Ａと領域Ｂとをそれぞれ往復透過する光の偏光変換は互いに異なる。
【００２７】
図６（ｃ）は分布波長板１０６を往復通過する際の波長λ１の光の偏光状態の変化を示す。
【００２８】
波長λ１の光は光学系の往路に置いて偏光ホログラムを通過し波長板に入射する際にはＩで示すような直線偏光の光（Ｐ波）である。分布波長板１０６のレタデーションと光学軸方位の条件が１／４波長板に近い性質を持つことから領域Ａと領域Ｂとでやや楕円主軸の異なる円に近い楕円偏光に変換され（IIの状態）、これがディスク(複屈折はないものとする)を反射して光学系の復路で再び波長板を通過することで往路とほぼ直交した直線偏光に近い楕円偏光（IIIの状態）になる。このうちＳ波成分（図６（ａ）のｙ軸方向の振動成分の光）がホログラム１０５により回折される。
【００２９】
波長板のレタデーションはおおよそ波長に反比例するため、波長λ１（ＤＶＤ用の波長）で２７０度とすると波長λ２（ＣＤ用の波長）の光に対しては約２２５°（２７０°×６５０／８００≒２７０°×５／６＝２２５°）程度のレタデーション、すなわち約５λ／８板相当になっている。
【００３０】
すなわち波長λ２の光にすれば光が往復で２回分布波長板１０６を通過することで５λ／８×２＝５／４波長板、すなわち、１／４波長板相当となる。
【００３１】
図６（ｄ）は波長λ２の光（ＣＤ用の波長の光）に対する分布波長板１０６による偏光状態の変換の過程を示す。同様にｘ軸方向に偏光方向を持つ直線偏光Ｉは波長板１０６を透過することで領域Ａと領域Ｂとで異なった偏光変換を受け、IIに示すような楕円偏光状態となってディスクに入射する。
【００３２】
ディスク基材の複屈折がなければ領域Ａを往復する光と領域Ｂを往復透過する光とで主軸方位は異なるもののいずれもほぼ円偏光に近い状態（図６（ｄ）のIII）となって光学系の復路で偏光ホログラム１０５に入射する。したがって、偏光ホログラム１０５により約半分の光（Ｓ波成分）が回折し、もう半分の光（Ｐ波成分）は回折せずにホログラム１０５を透過する。
【００３３】
一方、ディスク基材に大きな複屈折、例えば背景技術で説明したような往復で１／２波長板に相当する複屈折があった場合を考える。このとき、１／２波長板相当の偏光変換により偏光ホログラム５に入射する光が複屈折の無い場合の偏光状態に対して楕円主軸がちょうど直交する偏光（図６（ｄ）のIII’）となるが、この場合も領域Ａを往復する光と領域Ｂを往復透過する光とで主軸方位は異なるもののいずれもほぼ円偏光である。
【００３４】
すなわち、この場合も同様に偏光ホログラム１０５により約半分の光（Ｓ波成分）が回折し、もう約半分の光（Ｐ波成分）は回折せずに透過する。従って偏光ホログラム１０５によって回折される光の量、すなわち信号光量はディスク基材に複屈折がない場合と比べて変化が極めて小さい。
【００３５】
波長λ２の光に対しては基材に複屈折が無くても光学系の復路で完全回折条件からずれるため波長λ１の光に比べると信号光量は少ない。ただしＣＤ用等の長波長のレーザは高出力化が容易なため効率低下の影響は少ない。
【００３６】
すなわちＤＶＤ等のように基材厚が薄く、基材の複屈折は製造過程で生じにくいが波長が短く高出力化が困難である波長λ１の光に対しては光学系の往復路とも高効率であって、その一方効率が低くても高出力のレーザで光量をカバーできるが基材厚が厚いために生産過程で光学的な複屈折量が多いものができやすいＣＤ等に用いる波長λ２の光に対しては、基材の複屈折性のために偏光状態が変化した光がディスクから戻ってきたとしても、信号光が得られる。
【特許文献１】特開２００５−３３９７６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３７】
背景技術で示したような波長板およびこれを用いた光ピックアップによれば、ＤＶＤ等に用いる短波長のレーザの光に対して往復路の効率を確保しつつ、ＣＤ等の、より長波長のレーザの光に対して面内のいずれかの領域で常にホログラムで回折されることで、高出力化が困難な短波長のレーザ光に対しては素子の光伝達ロスを相対的に小さくしながら高出力化が容易な長波長のレーザを用いる光ディスク基材の光学特性ばらつきにも対応できるメリットがある。
【００３８】
一方で、このような分布波長板を用いることで効率が大きくロスすることはないが、均一な波長板を用いる場合と比べると信号光量が低下するというデメリットもある。
【００３９】
例えば図６に示したような２つの領域Ａ，Ｂの波長板の光学異方性の軸の方位角がα＝５°〜１５°の分布波長板の場合、ＤＶＤの光波長に対して４％〜１２％程度、均一な波長板に比べて信号光量は低くなる（ディスクに複屈折がない場合）。
【００４０】
すなわちＣＤ等の複屈折が大きいディスクでの信号光量低下は分布波長板の光学軸方位のずらし量αの値を大きくした方が有利であるが、その一方でαの値をあまり大きくすると複屈折は小さいが反射率の低いＤＶＤ等の記録メディアに対する信号光量ロス分が問題になる。また、分布波長板により再生信号品質の低下もやや生ずる。
【００４１】
図７はＤＶＤの波長の光についてディスクの複屈折に対する信号光量と光学ジッタの計算値を示す。すなわちディスクの複屈折が極端な場合λ／４相当ある場合、均一な波長板では信号が無くなるので光学ジッタは無限大になるが、一方分布波長板では信号光量が０にならない。ただし均一波長板では光学ジッタがある程度の複屈折に対してあまり変化しないのに対して分布波長板では複屈折量の増大に従って徐々に光学ジッタが劣化、すなわち信号品質が悪化する。
【００４２】
また、図５に示すような異なる波長の光で光学系を共有し、１つの対物レンズでそれぞれの波長に応じたディスクの記録再生をする光ピックアップでの別の問題点として迷光の問題がある。
【００４３】
すなわちこのような光ピックアップでは波長により対物レンズに入射する光の開口を制限することが多いが、このような開口制限手段（例えば波長選択性の開口制限膜）により反射された光が迷光となって検出器に入射し信号品質に悪影響を与える場合がある。
【００４４】
従来このような迷光が光ピックアップの組立・調整などの誤差でばらつき、サーボ信号やＲＦ信号品質への影響を与える場合があった。
【課題を解決するための手段】
【００４５】
上記した問題点を解決するため本発明は、第１の発明として、少なくとも２種類の波長の光が往復通過する光路に配置する光学素子であって、素子が偏光ホログラムと波長板とを構成として有し、かつ波長板の光学異方性の軸方位が素子面内の複数の領域間で互いに異なっており、ある領域は素子を通過する光の光軸中心について対称に同じ異方性軸方位の領域が配置され、別の領域は光軸中心について対称に異なる異方性軸方位の領域が配置されていることを特徴とする。
【００４６】
または、第２の発明として、少なくとも２種類の波長の光が往復通過する光路に配置する光学素子であって、素子が偏光ホログラムと波長板とを構成として有し、かつ波長板のレタデーションが素子面内の複数の領域間で互いに異なっており、ある領域は素子を通る光の光軸中心について対称に同じレタデーションの領域が配置され、別の領域は光軸中心について対称に異なるレタデーションの領域が配置されていることを特徴とする。
【００４７】
なお、第１の発明において、波長板の光学異方性の軸方位が素子面内の複数の領域間で互いに２通りに異なっており、それぞれ素子に入射する光の偏光方向に対して４５°±α（０＜α≦１５°）になっていてもよい。
【００４８】
また、第２の発明において、少なくとも２種類の波長の光が往復通過する光路に配置する波長板であって、波長板を透過する際に生ずる常光と異常光との位相差が素子面内の複数の領域間で互いに異なっており、かつ前記位相差が一方の波長の光に対して２７０°±δ（０°＜δ≦３０°）であってもよい。
【００４９】
また、上記発明において、異なる波長の光が往復通過する開口が異なっており、これらが共通する開口内には軸対称に同じ性質の領域が複数配置され、一部の波長のみ往復通過する開口部には軸対称に異なる性質の領域が一つないし複数配置されていてもよい。
【００５０】
また、上記発明において、軸対称に異なる性質の領域が形成されている領域の分割面積が、軸対称に同じ性質の領域が複数配置されている領域での分割面積より相対的に大きいとしてもよい。
【００５１】
また、上記発明において、光学素子が別に波長選択性の開口制限膜を構成として有しており、波長選択性の開口制限膜が形成されている領域では波長板が軸対称に異なる性質の領域が配置され、それ以外の領域では軸対称に同じ性質の領域が形成されていてもよい。
【００５２】
また、上記発明において、開口制限膜の形成された領域で波長板が微細な格子状または縞状に交互に異なる性質の領域が軸対称に形成されている光学素子が光軸に対して傾いて配置されており、波長選択性の開口制限膜により反射した光が波長板を再び通り一部は同じ性質の領域、一部は異なる性質の領域を往復で通過するとしてもよい。
【００５３】
また、上記発明において、波長板と開口制限膜との距離をｄ、波長板の分布パターンピッチをＰ、素子の光軸に対する傾きをθとしたとき、Ｓｉｎθ＝Ｐ／２ｄ、の関係が成り立つようにしてもよい。
【００５４】
また、本発明は、少なくとも２種類以上の波長を出射する単数または複数のレーザ光源と、レーザ光源から出射した光を光情報媒体に集光する集光手段と、光情報媒体から反射された光を受光する光検出器とを有し、光源から光情報媒体に向かう光の光路と光情報媒体から光検出器に向かう光の光路とが共通する部分に上記発明のいずれかの光学素子を備えてもよい。また、光情報媒体からの光を受光する光検出器を異なる２種類以上の波長の光で共用するとしてもよい。
【００５５】
また、本発明は、異なる波長の光を出射するレーザと光情報媒体からの光を受光する２種類以上の波長の光で共用する光検出器とを一体化したユニットを備え、異なる波長の光が光源から光情報媒体に向かう光路と光情報媒体からの光が光検出器に至る光路の共通する部分に上記発明のいずれかの光学素子を備えてもよい。
【発明の効果】
【００５６】
本発明により異なる波長の光を用いて基材厚や面密度の異なる光情報媒体に対して記録再生を行う光ピックアップにおいて、一方の波長に対して基材の複屈折による影響低減効果を確保しつつもう一方の波長の光について光量ロスを防ぐことができ、簡素な構成で効率が高く、かつ性能がより安定した光ピックアップが実現できる。あるいは開口制限手段により生ずる迷光影響を低減することもできる。また背景技術の従来例で示したような生産性やコストの大幅な低減の効果を損なうこともない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、背景技術で説明したものと同じ機能を有する構成要素は同一の符号で示す。
【００５８】
（実施の形態１）
本発明の光ピックアップおよび光学素子の実施の形態１について、図１および図２を用いて説明する。なお、以下同一の構成体については同じ番号を付す。
【００５９】
図１は、本発明における光学素子を適用した光ピックアップの構成図を示す。図１において、偏光ホログラム５と一体に形成された波長板６が背景技術で説明した図６の光ピックアップと比べて特徴を有する。ただし、検出器２と一体化された２つの波長の光を出射する光源１からの光がディスク９もしくは１０により反射されて光検出器２で信号光として検出されるに至る光学系レイアウトと光の伝達動作に関しては背景技術の図６のピックアップと同じなので詳細な説明は省略する。
【００６０】
なお、本実施形態では光源と検出器とが一体となったピックアップ構成を示しているが、これらが独立していても適用できる。さらに波長板６は偏光ホログラム５と一体化されているがこれらは別々であっても良く、またホログラムの代わりにＰＢＳ等の偏光性のフィルターであってもよい。
【００６１】
図２（ａ）は本発明における光ピックアックの構成の一部、すなわち、偏光ホログラム５と分布波長板６と対物レンズ８の側面図、およびこれを往復透過する波長λ１（ＤＶＤの光波長）、波長λ２（ＣＤの光波長）の光線を示す図である。
【００６２】
図２（ａ）に示すように波長λ１および波長λ２の光は、光学系の往路において偏光ホログラム５をそのまま透過し、開口の大きいＥとＦとからなる領域の分布波長板６を通過して偏光状態が変化する。
【００６３】
この光は対物レンズ８によりそれぞれ波長λ１の光は基材厚の薄いディスク９の記録面に、波長λ２の光は基材厚の厚いディスク１０の記録面に集光される。
【００６４】
ここで、対物レンズ８は、波長λ１の光については全開口領域でディスク９の記録面上に理想的に集光されるように設計されており、その一方、波長λ２の光については開口率の小さいＥの内周領域内では良く集光されるが開口率の高い外周領域Ｆでは極めて収差の大きい集光状態になるようになっている。
【００６５】
従って、波長λ１の光は全開口領域（Ｅ＋Ｆ）の光がディスクで反射して光学系の復路で分布波長板６を透過する。このとき対物レンズ８の中心を通る軸と分布波長板６の面とが交差する点に対して互いに対角位置を往路と復路の光が通る。
【００６６】
波長λ２の光は対物レンズ８で良く集光される低開口領域（Ｅの領域内）で往路と復路の光が互いに対角位置を通る。その外側（Ｆの領域）についてはディスクに良く集光されていないため十分拡散した光になっている。
【００６７】
図２（ｂ）は本発明における分布波長板６の平面図を示す。
【００６８】
図２（ｂ）に示すように低開口領域（Ｅの領域）では中心点Ｏに対し互いに対角位置で同じ性質の領域Ｄ１、Ｄ２が配置されている。
【００６９】
なお、領域Ｄ１は光学軸の方位がｘ軸（往路の入射偏光方向と一致）に対して４５°＋α（０＜α≦１５°）になっており、領域Ｄ２は光学軸の方位がｘ軸（往路の入射偏光方向と一致）に対して４５°−α（０＜α≦１５°）になっている。
【００７０】
また、波長板のレタデーションは波長λ１（ＤＶＤの光）に対して２７０°、波長λ２の光（ＣＤの光）に対して２２５°になっている。
【００７１】
すなわち、低開口のＣＤの光の領域については背景技術で説明したものと全く等価である。
【００７２】
一方、高開口領域（Ｆの輪帯領域）では、中心点Ｏに対し互いに対角位置で異なる性質の領域Ｄ１、Ｄ２が配置されている。
【００７３】
この場合、互いに波長λ１の光は往路で４５°＋α（または４５°−α）の光学軸方位、復路では４５°−α（または４５°＋α）の光学軸方位を通ることになるため、実質的に４５度方位の、分布のない均一な波長板を往復透過しているのに等しい。
【００７４】
図３は、図２に示した構成における波長λ１の光の信号光量（すなわち復路で偏光ホログラムにより回折される光量）と、この信号から得られる再生性能、すなわち光学ジッタの計算値を示す。
【００７５】
図３で示すように、高開口領域での対向位置の領域を異なるペアとすることで全ての開口について対角の領域を同じにしていた従来例（全面対角同一）と比べて、信号振幅が増加し、ジッタ性能も改善されている。
【００７６】
複屈折が大きい場合は信号光量、ジッタともに逆転するが、ＤＶＤ等の基材が薄いディスクでは実際それほど大きい複屈折を持たないため改善効果の方が大きい。
【００７７】
また、ＣＤの開口領域内での機能、性能としては、従来と全く同じ状態が保持されている。
【００７８】
高開口領域を全て４５°方位の均一波長板にすることも考えられるが、その場合、光学軸の方位が４５°、４５°＋α、４５°−αの３種類となり製造性が悪い。
【００７９】
対して本発明の構成では領域配置を変えるだけで良く、製造性も損なわれない。
【００８０】
また、本発明の構成で分布波長板の構成を、光学異方性軸方位を異ならせているが、代わりに波長板のレタデーションを異ならせるタイプでも効果は同じである。
【００８１】
この場合、例えば光学軸方位を４５°、レタデーションを２７０°＋δ（０＜δ≦３０°）、２７０°−δとすることで同じ効果を得ることができる。
【００８２】
また、波長板のパターンも図２（ｂ）に示したものに限定されず、対向位置を同じ性質同士のペア、または異なる性質同士のペアになるように配置すれば形状は何でも良い。
【００８３】
さらに本実施の形態では、ＤＶＤ用の光、ＣＤ用の光の２波長について説明したが、さらにレンズの高開口領域を用いるブルーレイやＨＤ−ＤＶＤの波長の光を同時に用いる場合についても、この高開口領域を対角位置で異なる性質のペアの領域とすることで同じく光量のロス、信号品質の劣化を防ぐことが出来る。
【００８４】
（実施の形態２）
図４（ａ）は、本発明の実施の形態２における光ピックアップの構成の一部を示す図である。ここで、図２（ａ）と同じものについては説明を省略する。
【００８５】
本実施の形態では、波長選択性の開口制限膜１３が構成として含まれており、これを含む偏光素子（偏光ホログラム５および分布波長板６および開口制限膜１３とからなる）が光軸に対して所定角βだけ傾いているのが特徴である。
【００８６】
実施形態１では外周側のＦの領域を通る波長λ２の光が対物レンズで良く集光されず、したがってディスクに当たって反射する光は十分に拡散しているものとした。
【００８７】
しかしながら、レンズの設計によっては外周側における波長λ２の収差量が低く、したがってディスクに当たって反射し復路で信号光に混入する量が無視できない場合がある。
【００８８】
あるいは回折形の対物レンズの場合、低開口領域で発生する高次の回折光がディスクに反射して対物レンズの外周部を通って信号に混入する場合がある。
【００８９】
このような場合、波長選択性の開口パターン膜を素子の高開口領域に形成し、波長λ１の光については往復透過し、波長λ２の光については復路で外周側から侵入する分を遮光することが行われる。
【００９０】
但しこの場合、開口パターン膜は、波長λ２の光を反射するため、光学系の往路で外周側の光が反射され、同じ波長板領域を復路で通過して偏光変換されホログラムパターンにより回折する。これがノイズ成分となる。
【００９１】
図４（ｂ）は、本実施の形態での分布波長板６のパターンを示す平面図である。
【００９２】
本実施の形態においても内周側領域（Ｅの領域）では中心Ｏについて対角位置は互いに同じ性質の領域（Ｄ１同士のペア、またはＤ２同士のペア）が配置されており、外周領域（Ｆの領域）では中心Ｏについて対角位置は互いに異なる性質の領域（Ｄ１とＤ２のペア）が配置されている。
【００９３】
なお、分布波長板６はｙ軸まわりにβだけ傾いているものとする。本実施形態では外周側のＦの領域においてｘ軸方向に沿って周期的に異なる性質のＤ１、Ｄ２領域が交互に形成されている。
【００９４】
図４（ｃ）はこのＦの領域での光の進行を示す模式図である。図の実線矢印はＤ２領域を往路で通過し、傾斜を持つ開口制限膜１３で反射して隣のＤ１領域を復路で通過する。一方、波線矢印はＤ１領域を往路で透過し、傾斜を持つ開口制限膜１３で反射するが同じＤ１領域を復路でも通過する。
【００９５】
分布波長板６と開口制限膜１３との距離をｄ、分布波長板６の分布パターンピッチをＰ、素子の光軸に対する傾きをθとしたとき、Ｓｕｎθ＝Ｐ／２ｄ、の関係が成り立つようにしてやれば、ちょうど波長板パターンの半ピッチずつ往復路で同じ性質を通過する領域と異なる性質を通過する領域とが周期的に並ぶ。
【００９６】
このような偏光状態の異なる光が小さいピッチで周期的に存在する状態の光を、偏光性ホログラムを通してみると、図４（ｃ）で示すようなコントラストの高い明暗パターンとなる。
【００９７】
すなわち、外周側領域で開口パターンにより反射された光は微細なピッチの周期的な明暗フィルターを通過するのと同じ作用を受け拡散する。
【００９８】
以上、本実施の形態２によれば、検出器に戻る光が拡散され信号に与える影響をなくすことができる。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明による光ピックアップは、１台の装置で複数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のデバイスとして、特に異なる波長の光源と光検出器とを一体化して形成することで、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。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の実施の形態１における光ピックアップの構成図
【図２】同実施の形態１における波長板を含むピックアップの一部側面図と、波長板の平面図
【図３】同実施の形態１の光学素子による光ピックアップでのディスク基材複屈折に対する信号レベルおよびジッタ値の特性図
【図４】同実施の形態２における波長板を含むピックアップの一部側面図、波長板の平面図、及び開口膜によるＣＤ光の反射の様子を示す模式図
【図５】従来の光ピックアップの構成図
【図６】従来の光学素子の平面図、光学素子を含むピックアップの一部側面図、波長板によるＤＶＤの波長の光の偏光状態の変化を表す模式図、及び波長板によるＣＤの波長の光の偏光状態の変化を表す模式図
【図７】従来の分布波長板を搭載した光ピックアップによるディスク複屈折に対する信号レベルおよびジッタ値の特性図
【符号の説明】
【０１０１】
１    レーザ光源
３    光検出器
４    コリメートレンズ
５    偏光ホログラム
６    分布波長板
８    対物レンズ
１３    開口制限膜
【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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