(57)【要約】【課題】一つの対物レンズにて基板厚の異なるディスクに円滑にレーザ光を収束でき、且つ、各ディスクからの反射光を円滑に光検出器に収束できるようにする。【解決手段】ＨＤ対応時、偏光回転素子１０４は第１の駆動状態に設定され、レーザ光はＰ偏光にて偏光性回折格子１０６に入射される。ここで生じた＋１次回折光が対ＨＤ上に収束される。ＨＤにて反射された＋１次回折光は、１／４波長板１０７にてＳ偏光とされ、偏光性回折素子１０６からの作用を受けずに収束光のまま光検出器１１２へ向かう。ＢＤ対応時、偏光回転素子１０４は第２の駆動状態に設定される。このとき、レーザ光はＳ偏光のため偏光性回折格子１０６を平行光のまま通過しＢＤ上に収束される。ＢＤからの反射光は１／４波長板１０７にてＰ偏光とされ偏光性回折素子１０６に入射する。ここで生じた−１次回折光が収束光として光検出器１１２へ向かう。【選択図】図１
2008077748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定波長のレーザ光を出射する光源と、
前記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を経由した前記レーザ光を収束させる対物レンズと、
前記偏光ビームスプリッタと前記対物レンズの間に配された１／４波長板と、
前記偏光ビームスプリッタと前記１／４波長板の間に配され制御信号により前記レーザ光の偏光方向を第１の方向と第２の方向に切り替える偏光回転素子と、
前記偏光回転素子と前記１／４波長板の間に配され偏光方向が前記第１の方向であるレーザ光に拡散および収束作用を付与する偏光性回折素子と、
ディスクから反射され前記偏光ビームスプリッタを経由した前記レーザ光を受光する光検出器とを有し、
前記光検出器は、前記ディスクへと向かう際に前記偏光性回折素子によって拡散される第１の回折光と前記ディスクから反射された後に前記偏光性回折素子によって収束される第２の回折光を共に適正に受光する位置に配置されている、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光ピックアップ装置において、
前記偏光回転素子は、入射されるレーザ光の内周部と外周部の偏光方向をそれぞれ前記第１の方向と前記第２の方向に設定する第１の状態と、入射されるレーザ光の偏光方向を一律前記第２の方向に設定する第２の状態との間で切り替え可能に構成されている、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３】
請求項１または２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、偶数ステップの回折構造を有し、該回折構造の１ステップの高さが、前記第１および第２の回折光の回折効率が最高となるよう調整されている、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４】
請求項１または２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、奇数ステップの回折構造を有し、該回折構造の１ステップの高さが、前記第２の回折光よりも前記第１の回折光の方の回折効率が高くなるよう調整されている、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５】
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、
前記光源と前記偏光ビームスプリッタの間にコリメートレンズが配されている、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項６】
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と、
前記偏光回転素子に前記制御信号を供給するサーボ回路と、
装着されたディスクの種別を判別し判別結果に応じた信号を前記サーボ回路に供給するディスク判別回路とを有する
ことを特徴と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、光ピックアップ装置およびそれを内蔵する光ディスク装置に関し、特に、一つの対物レンズにて異なる基板厚の光ディスクにレーザ光を導く場合に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、光ディスクとしてＤＶＤ（Digital Versatile Disc）が商品化され広く普及している。さらに最近では、より大容量の光ディスクとして、ＨＤＤＶＤ（High-Definition Digital Versatile Disc）やＢＤ（ブルーレイディスク）の商品化が進められている。これら光ディスクのうち、ＤＶＤとＨＤＤＶＤは基板厚が同じであるが、ＢＤは他のディスクよりも基板厚が小さい。このため、共通の対物レンズによってＢＤと他のディスクにレーザ光を収束させる場合には、基板厚の相違に応じて、焦点位置を前後に変化させる必要がある。
【０００３】
これを実現する方法として、たとえば以下の特許文献１に記載の方法が知られている。この方法は、レーザ光の偏光方向を回転させる液晶素子と、偏光方向に依存してレーザ光に拡散作用を付与するホログラム素子を組み合わせたものである。具体的には、液晶素子をＯＮ／ＯＦＦすることによってレーザ光の偏光方向をＰ偏光とＳ偏光の間で変化させる。Ｐ偏光とされた場合、レーザ光は、ホログラム素子によって拡散作用を付与されず、平行光のまま対物レンズに導かれる。Ｓ偏光とされた場合、レーザ光は、ホログラム素子によって回折され、平行光よりも拡散した状態で対物レンズに導かれる。このように、液晶素子のＯＮ／ＯＦＦ制御によって、対物レンズに対するレーザ光の入射状態が有限共役系（拡散光）と無限共役系（平行光）の間で切り替えられる。これにより、対物レンズによるレーザ光の焦点位置が前後に変化するようになる。
【０００４】
しかし、この方法によれば、レーザ光が直線偏光の状態でディスク上に収束されるため、レーザ光に大きな収差が発生するとの問題が生じる。これを回避するには、ホログラム素子と対物レンズの間に１／４波長板を挿入する必要があるが、こうすると、ディスクから反射され１／４波長板を通過した後のレーザ光の偏光方向がディスク入射時の偏光方向に対し直交することとなる。
【０００５】
この場合、液晶素子がＯＮ状態にあると、レーザ光は、ディスクへと向かう往路においてホログラム素子による拡散作用を受け、ディスクから反射された後の復路においてはホログラム素子による拡散作用を受けない。このため、ディスクからの反射光は、ホログラム素子を通過した直後は収束光となる。これに対し、液晶素子がＯＦＦ状態にあると、レーザ光は、往路においてホログラム素子による拡散作用を受けず、復路においてはホログラム素子による拡散作用を受ける。このため、ディスクからの反射光は、ホログラム素子を通過した直後は拡散光となる。このように、液晶素子がＯＮ状態にあるかＯＦＦ状態にあるかによってディスクからの反射光の状態が異なるため、それぞれの反射光を光検出器上に適正に収束させることができなくなる。このため、特許文献１の発明によれば、ホログラム素子と対物レンズの間に１／４波長板を挿入することができず、上記収差の問題が残ることとなる。
【０００６】
また、一般に、光ピックアップ装置においては、偏光ビームスプリッタと１／４波長板の組み合わせによって、半導体レーザからのレーザ光を略１００％の利用効率にて光ディスクへと導き、さらに、光ディスクからの反射光を略１００％の利用効率にて光検出器へと導くことが可能であるが、特許文献１の方法では、上記のように１／４波長板を用いることができないため、このようにレーザ光の利用効率を高め得る光学系を構成することができないとの問題が生じる。
【特許文献１】特開２００６−１７２６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、一つの対物レンズにて基板厚の異なる光ディスクに円滑にレーザ光を収束させることができ、且つ、それぞれの光ディスクからの反射光を円滑に光検出器に収束させることができる光ピックアップ装置およびそれを内蔵する光ディスク装置を提供することを課題とする。さらに、偏光ビームスプリッタと１／４波長板の組み合わせによってレーザ光の利用効率を高め得る光ピックアップ装置およびそれを内蔵する光ディスク装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題に鑑み本発明は、以下の特徴を有する。
【０００９】
請求項１の発明は、光ピックアップ装置に関するものである。この光ピックアップ装置は、所定波長のレーザ光を出射する光源と、前記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を経由した前記レーザ光を収束させる対物レンズと、前記偏光ビームスプリッタと前記対物レンズの間に配された１／４波長板と、前記偏光ビームスプリッタと前記１／４波長板の間に配され制御信号により前記レーザ光の偏光方向を第１の方向と第２の方向に切り替える偏光回転素子と、前記偏光回転素子と前記１／４波長板の間に配され偏光方向が前記第１の方向であるレーザ光に拡散および収束作用を付与する偏光性回折素子と、ディスクから反射され前記偏光ビームスプリッタを経由した前記レーザ光を受光する光検出器とを有する。ここで、前記光検出器は、前記ディスクへと向かう際に前記偏光性回折素子によって拡散される第１の回折光と前記ディスクから反射された後に前記偏光性回折素子によって収束される第２の回折光を共に適正に受光する位置に配置されている。
【００１０】
この発明によれば、偏光回転素子の切り替え制御によって、対物レンズに入射するレーザ光の拡散状態を変化させることができ、これにより、ディスク基板厚に応じてレーザ光の収束位置を前後に変化させることができる。また、この発明によれば、光検出器へと向かう際の第１および第２の回折光の収束状態を同じにすることができるため、上記請求項１に記載のように光検出器の位置を調整することにより、同一の光検出面にて第１および第２の回折光をそれぞれ適正に受光することができる。さらに、この発明によれば、光路変更手段として偏光ビームスプリッタと１／４波長板の組み合わせが用いられているため、光源からのレーザ光を高い利用効率にて光ディスクへと導くことができ、且つ、光ディスクからの反射光を高い利用効率にて光検出器へと導くことができる。また、この発明によれば、１／４波長板の作用によりレーザ光が円偏光の状態にて光ディスク上に収束されるため、光ディスク上において発生するレーザ光の収差を抑制することができる。
【００１１】
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、前記偏光回転素子は、入射されるレーザ光の内周部と外周部の偏光方向をそれぞれ前記第１の方向と前記第２の方向に設定する第１の状態と、入射されるレーザ光の偏光方向を一律前記第２の方向に設定する第２の状態との間で切り替え可能に構成されていることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、偏光回転素子が第１の状態にあるとき、レーザ光の内周部と外周部の偏光方向がそれぞれ第１の方向と第２の方向とされるため、偏光性回折素子を通過した後のレーザ光の拡散状態は、内周部の方が外周部よりも大きくなる。このため、レーザ光の内周部と外周部は、対物レンズによってそれぞれ異なる位置にフォーカスされることとなり、このうち、内周部の方を光ディスクにオンフォーカスさせるようにすると、外周部は光ディスク上においてぼやけた光となり、記録および／もしくは再生に寄与しないものとなる。つまり、この場合には、外周部のレーザ光は実質的にカットされたこととなり、内周部のレーザ光のみが記録再生に有効な光となる。したがって、請求項２の発明によれば、偏光回転素子が第１の状態にすることにより、偏光性回折素子に開口制限作用を発現させることができ、もって、対物レンズに対するレーザ光の開口数を、偏光回転素子が第１の状態にあるときと比べて変化させることができる。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１または２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、偶数ステップの回折構造を有し、該回折構造の１ステップの高さが、前記第１および第２の回折光の回折効率が最高となるよう調整されていることを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、偶数ステップの回折構造を配するよう偏光性回折素子を設計する場合に、記録／再生に用いるレーザ光の利用効率を最高にすることができる。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１または２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、奇数ステップの回折構造を有し、該回折構造の１ステップの高さが、前記第２の回折光よりも前記第１の回折光の方の回折効率が高くなるよう調整されていることを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、第２の回折光よりも第１の回折光の方の回折効率が高くなるため、請求項３の場合に比べ、より多くの光（第１の回折光）を光ディスクに導くことができる。
【００１７】
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、前記光源と前記偏光ビームスプリッタの間にコリメートレンズが配されていることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、偏光回転素子の駆動状態を切り替えることにより、対物レンズに対するレーザ光の入射状態を無限共役系（平行光）と有限共役系（拡散光）の間で切り替えることができる。すなわち、レーザ光の偏光方向が第１の方向となるよう偏光回転素子が駆動されるとレーザ光は有限共役系(拡散光)にて対物レンズに入射し、レーザ光の偏光方向が第２の方向となるよう偏光回転素子が駆動されるとレーザ光は無限共役系(平行光)にて対物レンズに入射する。
【００１９】
請求項６の発明は、光ディスク装置に関するものである。この光ディスク装置は、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と、前記偏光回転素子に前記制御信号を供給するサーボ回路と、装着されたディスクの種別を判別し判別結果に応じた信号を前記サーボ回路に供給するディスク判別回路とを有する。この発明によれば、上記請求項１の発明と同様の効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、一つの対物レンズにて基板厚の異なる光ディスクに円滑にレーザ光を収束させることができ、且つ、それぞれの光ディスクからの反射光を円滑に光検出器に収束させることができる。
【００２１】
本発明の特徴は、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、本発明の一つの実施形態であって、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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。本実施の形態は、光透過保護層（カバー層）の厚みが０．６ｍｍのＨＤＤＶＤ（以下、「ＨＤ」と称する）と光透過保護層（カバー層）の厚みが０．１ｍｍのＢＤに対応可能な互換型光ピックアップ装置およびそれを内蔵する光ディスク装置に本発明を適用したものである。
【００２３】
図１は、実施の形態に係る光ピックアップ装置の光学系と、これに関連する光ディスク装置側の回路構成を併せて示す図である。
【００２４】
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１０１と、コリメートレンズ１０２と、偏光ビームスプリッタ１０３と、偏光回転素子１０４と、立ち上げミラー１０５と、偏光性回折素子１０６と、１／４波長板１０７と、対物レンズ１０８と、ホルダ１０９と、対物レンズアクチュエータ１１０と、検出レンズ１１１と、光検出器１１２を備えている。また、光ディスク装置は、信号演算回路２０１と、再生回路２０２と、サーボ回路２０３と、コントローラ２０４を備えている。
【００２５】
半導体レーザ１０１は、波長４０５ｎｍ程度のレーザ光を出射する。コリメートレンズ１０２は、半導体レーザ１０１からのレーザ光を平行光に変換する。偏光ビームスプリッタ１０３は、コリメータレンズ１０２側から入射されるレーザ光（Ｐ偏光）を略全透過するとともに、偏光回転素子１０４側から入射されるレーザ光（Ｓ偏光）を略全反射する。
【００２６】
偏光回転素子１０４は、サーボ回路２０３からのサーボ信号に応じて、レーザ光の偏光方向を回転させる。なお、偏光回転素子１０４の構成および機能は、追って、図２および図３を参照して説明する。
【００２７】
立ち上げミラー１０５は、偏光回転素子１０４側から入射されるレーザ光を対物レンズ１０８に向かう方向に反射する。偏光性回折素子１０６は、Ｐ偏光のレーザ光に回折作用を付与する。なお、偏光性回折素子１０６の構成および機能は、追って、図４および図５を参照して説明する。
【００２８】
１／４波長板１０７は、ディスクへと向かうレーザ光を円偏光に変換するとともに、ディスクからの反射光をディスク入射時の偏光方向に直交する直線偏光に変換する。なお、本実施の形態では、偏光性回折素子１０６と１／４波長板１０７は一体に形成されている。
【００２９】
対物レンズ１０８は、レーザ光をＢＤ記録面上に適正に収束できるよう設計されている。ＢＤ対応時、レーザ光は無限共役系（平行光）にて対物レンズ１０８に入射される。一方、ＨＤ対応時には、レーザ光は、開口制限され、且つ、有限共役系（拡散光）の状態で対物レンズ１０８に入射される。これにより、ＨＤ対応時のレーザ光の収束位置は、ＢＤ対応時に比べて対物レンズ１０８から離れることとなる。ここで、ＨＤ対応時にレーザ光に付与される開口制限作用と拡散作用は、開口制限されたレーザ光がＨＤ上に適正に収束される大きさに調整される。なお、これら開口制限作用と拡散作用は、偏光回転素子１０４と偏光性回折素子１０６によって発現される。これについては、追って、図６および図７を参照して説明する。
【００３０】
ホルダ１０９は、偏光性回折素子１０６、１／４波長板１０７および対物レンズ１０８を一体的に保持する。対物レンズアクチュエータ１１０は、従来周知の電磁駆動回路によって構成され、当該回路のうち、フォーカスコイル等のコイル部がホルダ１０９に装着されている。
【００３１】
検出レンズ１１１は、ディスクからの反射光を光検出器１１２上に収束させる。検出レンズ１１１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１１２は、受光したレーザ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ーパターンを有している。各センサからの信号は、信号演算回路２０１に出力される。
【００３２】
信号演算回路２０１は、光検出器１１２から入射されるセンサ信号を演算処理して再生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生成し、これらを対応する回路に出力する。
【００３３】
再生回路２０２は、信号演算回路２０１から入力された再生ＲＦ信号を復調して再生データを生成する。サーボ回路２０３は、信号演算回路２０１から入力されたトラッキングエラー信号およびフォーカスエラー信号からトラッキングサーボ信号およびフォーカスサーボ信号を生成し、これらを対物レンズアクチュエータ１１０に出力する。また、コントローラ２０４からの指令に応じて、駆動信号を偏光回転素子１０４に出力する。
【００３４】
コントローラ２０４は、信号演算回路２０１から入力されるフォーカスエラー信号に応じてディスク判別を行い、判別結果に応じて、偏光回転素子１０４の駆動状態を制御するための指令信号をサーボ回路２０３に出力する。なお、コントローラ２０４におけるディスク判別方法は追って説明する。
【００３５】
図２に、偏光回転素子１０４の構成を示す。同図（ａ）は偏光回転素子１０４の断面構造を示す図、同図（ｂ）（ｃ）は、透明電極１０４ｂの電極パターンを示す図である。なお、同図（ａ）は、図１における偏光回転素子１０４をＸ−Ｚ平面に平行な面で切断したときの断面構造である。
【００３６】
同図（ａ）を参照して、偏光回転素子１０４は、２つのガラス基板１０４ａの間に液晶を封入して構成される。２つのガラス基板１０４ａの内面にはそれぞれ透明電極１０４ｂが配され、その内側に配向膜（図示せず）が配されている。２つの配向膜の間に液晶を封入することにより液晶層１０４ｃが構成される。
【００３７】
液晶層１０４ｃに電位が印加されていない状態において、液晶層１０４ｃ中の液晶分子は配向膜に沿って配列されている。この液晶層１０４ｃを挟む配向膜の配向方向は、互いに９０°異なるよう調整されている（ツイスティッド・ネマティック液晶と呼ばれる）。この場合、レーザ光が一方のガラス基板から入射され液晶層１０４ｃを通過すると、レーザ光に１／２波長板の作用が付与される。このため、液晶層１０４ｃを通過した後のレーザ光の偏光方向は、通過前の偏光方向に対し直交するよう９０°回転される。これに対し、液晶層１０４ｃに電位が印加されると、液晶分子の配向方向が配向膜に沿った方向から立ち上がり、これにより、レーザ光の偏光方向は変化しなくなる。
【００３８】
本実施の形態における偏光回転素子１０４は、同図（ｂ）（ｃ）に示す如く、内周部と外周部で異なる電圧を液晶層１０４に印加できるよう構成されている。すなわち、２つの透明電極１０４のうち表面側の透明電極は、内周部と外周部に異なる電位を印加できるよう電極Ａと電極Ｂからなる電極パターンを有している。裏面側の透明電極には、電極Ｂと同じ径の電極Ｃのみが配されている。
【００３９】
偏光回転素子１０４は、電極Ａ、Ｂ、Ｃに印加される電位を変化させることによって、第１の駆動状態と第２の駆動状態の間で駆動状態が切り替えられる。第１の駆動状態と第２の駆動状態における各電極への印加電位は下表のとおりである。なお、この表において、電位Ｖ１と電位Ｖ０は、Ｖ１≠Ｖ０であり、その差分は、液晶層１０４ｃに１／２波長板の作用を消失させる大きさとなっている。
【００４０】
【表１】
2008077748.tif 000003
【００４１】
図３は、偏光回転素子１０４の駆動状態とレーザ光の偏光方向の関係を示す図である。同図（ａ）を参照して、偏光回転素子１０４が第１の駆動状態にある場合には、液晶層１０４ｃのうち電極Ａに対応する部分にのみ電圧が印加される。このため、偏光ビームスプリッタ１０３側から偏光回転素子１０４に入射されるレーザ光（Ｐ偏光）は、電極Ａに対応する部分のみがＰ偏光のまま通過し、その他の部分はＳ偏光に変換されて偏光回転素子１０４を通過する。これに対し、偏光回転素子１０４が第２の駆動状態にある場合には、液晶層１０４ｃには何れの部分にも電位が印加されないため、同図（ｂ）に示す如く、偏光回転素子１０４に入射されるレーザ光（Ｐ偏光）は、全て、Ｓ偏光に変換されて偏光回転素子１０４を通過する。
【００４２】
図４は、偏光性回折素子１０６の断面構造を示す図である。なお、上記の如く、偏光性回折素子１０６は１／４波長板１０７と一体的に形成されているため、図４には、１／４波長板１０７の部分が併せて示されている。また、同図は、図１における偏光性回折素子１０６および１／４波長板１０７をＹ−Ｚ平面に平行な面で切断したときの断面構造である。
【００４３】
図示の如く、偏光性回折素子１０６は、ガラス基板１０６ａ上にホログラムによる回折構造１０６ｂを形成し、さらにその上に複屈折材料層１０６ｃとガラス基板１０６ｄを順番に形成して構成される。
【００４４】
ここで、複屈折材料層１０６ｃ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、回折構造１０６ｂ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Ｓ偏光にて偏光性回折素子１０６に入射する場合には、回折構造１０６ｂの屈折率（ｎ１）と複屈折材料層１０６ｃの屈折率（ｎｓ）の間に差が生じず、回折構造１０６ｂは回折格子として機能しない。これに対し、レーザ光がＰ偏光にて偏光性回折素子１０６に入射する場合には、回折構造１０６ｂの屈折率（ｎ１）と複屈折材料層１０６ｃの屈折率（ｎｐ）の間に差が生じ、回折構造１０６ｂは、回折格子として機能する。
【００４５】
ここで、回折構造１０６ｂは、同図のＹ軸方向から見たときにリング状になるように形成されている。回折構造１０６ｂのピッチは、レーザ光の＋１次回折光（以下、「＋１次光」という）が対物レンズ１０８によってＨＤの記録面に収束されるよう調整されている。すなわち、レーザ光の＋１次光は、平行光よりも一定の大きさだけ拡散され、対物レンズ１０８に有限共役系として入射される。また、回折構造１０６ｂは、ＨＤ記録面上における＋１次光の収差を抑制するよう調整されている。
【００４６】
レーザ光の−１次回折光（以下、「−１次光」という）は、平行光よりも一定の大きさだけ収束された状態で対物レンズ１０８に入射される。このため、−１次光は、＋１次光よりも対物レンズ１０８に近づく位置に収束される。上記の如く、回折構造１０６ｂはＨＤ記録面上における＋１次光の収差を抑制するよう調整されているため、収束位置における−１次光の収差は顕著に大きくなる。このため、−１次光をＨＤ記録面にオンフォーカスさせることは実質的に不可能となる。
【００４７】
なお、本実施の形態では、図４に示す如く、２ステップの回折構造によって回折構造１０６ｂが構成されている。ここで、回折構造１０６ｂによる回折効率は、１ステップ分の高さに依存する。回折構造１０６ｂを通過するレーザ光と回折構造を通過しないレーザ光の間には位相差が生じる。回折構造１０６ｂによる回折効率は、回折構造１ステップ当たりに生じる位相差の大きさに依存する。
【００４８】
図５は、１ステップ当たりの位相差と回折効率の関係を２ステップの回折構造についてシミュレーションしたものである。図示の如く、２ステップの回折構造では、＋１次光の回折効率と−１次光の回折効率が一致するようになる。また、±１次光の回折効率が最高となるとき、０次光の回折効率は最低（ゼロ）となる。なお、ここでは２ステップの回折構造についてシミュレーションを行ったが、偶数ステップの回折構造であれば、図５と同様の傾向が示される。
【００４９】
本実施の形態では、±１次光の回折効率が最高となるよう、回折構造１０６ｂの高さ（１ステップ当たりの位相差）が設定される。これにより、後述の如く、記録／再生に用いるレーザ光の利用効率が高められる。
【００５０】
次に、偏光回転素子１０４を第１の駆動状態と第２の駆動状態との間で切り替えたときのレーザ光の状態について、図６および図７を参照して説明する。図６は、ディスク方向に向かう入射レーザ光を光線追跡により示した図、図７は、ディスクによって反射された後の反射レーザ光を光線追跡により示した図である。なお、偏光回転素子１０４は、再生対象ディスクがＨＤであるときに第１の駆動状態に設定され、再生対象ディスクがＢＤであるときは第２の駆動状態に設定される。
【００５１】
図６（ａ）を参照して、偏光回転素子１０４が第１の駆動状態にあるとき、上記の如く、レーザ光は、その内周部がＰ偏光で、外周部はＳ偏光の状態で、偏光性回折素子１０６に入射される。このため、レーザ光の内周部は、偏光性回折素子１０６による回折作用を受け、＋１次光および−１次光として対物レンズ１０８に入射される。これら＋１次光および−１次光は、対物レンズ１０８によって、光軸上前後に離れた位置に収束される。
【００５２】
一方、レーザ光の外周部は、Ｓ偏光として偏光性回折素子１０６に入射されるため、偏光性回折素子１０６による回折作用を受けず、平行光（同図では“０次光”と示す）のまま対物レンズ１０８に入射される。この光は、対物レンズ１０８によって、±１次光とは異なる位置に収束される。
【００５３】
このように、偏光回転素子１０４が第１の駆動状態にあるときは、光軸上３つの焦点位置が生じる。この場合、対物レンズ１０８は、＋１次光の焦点位置がＨＤ記録面に引き込まれるようサーボが掛けられる。
【００５４】
ここで、ＨＤ記録面への引き込みは、たとえば、フォーカスエラー信号上のＳ字カーブを参照して行われる。すなわち、フォーカスサーチ時に対物レンズ１０８を光軸方向に移動させると、上記３つの焦点位置がそれぞれＨＤ記録面に位置するタイミングにおいて３つのＳ字カーブがフォーカスエラー信号上に現れる。このうち、−１次光の焦点位置に対応するＳ字カーブは、上記の如く、記録面上において−１次光に顕著な収差が発生するため、極めて小さな振幅となる。また、０次光（レーザ光外周部）の焦点位置に対応するＳ字カーブは、レーザ光外周部の強度分布が小さいため、それほど大きな振幅とはならない。これに対し、＋１次光の焦点位置に対応するＳ字カーブは、＋１次光が強度分布の大きいレーザ光内周部に基づくものであること、および、＋１次光は偏光性回折素子１０６の設計により記録面上における収差が抑制されていることから、他のＳ字カーブに比べて数段大きな振幅となる。したがって、フォーカスエラー信号上に生じるＳ字カーブのうち、振幅が最も大きなＳ字カーブにフォーカス引き込みを行うことにより、＋１次光の焦点位置をＨＤ記録面に引き込むことができる。
【００５５】
このように、＋１次光の焦点位置をＨＤ記録面に引き込むと、−１次光と０次光はＨＤ記録面において顕著にぼやけた状態となる。よって、これらの光がＨＤ記録面に照射され、また、その反射光が光検出器１１２に入射されたとしても、対物レンズ１０８のサーボ動作や再生動作に大きな影響を与えない。すなわち、これらの光は、実質的にカットされたと等価であって＋１次光のみが有効となる。
【００５６】
なお、対物レンズ１０８に入射する際の＋１次光の有効径は、ＨＤ対応時に求められる開口数（ＮＡ）に対応するものとなっている。すなわち、偏光回転素子１０４の透明電極１０４ｂに配された電極Ａ（図２（ｂ）参照）の径は、対物レンズ１０８入射時の＋１次光の有効径がＨＤ対応時に求められる開口数（ＮＡ）に対応するものとなるよう調整されている。
【００５７】
次に、図６（ｂ）を参照して、偏光回転素子１０４が第２の駆動状態にある場合について説明する。この場合、レーザ光は、上記の如く、一律、Ｓ偏光として偏光性回折素子１０６に入射されるため、偏光性回折素子１０６による回折作用を受けず、平行光（同図では“０次光”と示す）のまま対物レンズ１０８に入射される。この光は、対物レンズ１０８によって一点に収束される。この場合、フォーカスエラー信号上には一つのＳ字カーブのみしか生じないため、このＳ字カーブにフォーカス引き込みを行うことにより、レーザ光をＢＤ記録面にオンフォーカスさせることができる。
【００５８】
次に、図７（ａ）（ｂ）を参照して、ディスクによって反射された後のレーザ光の状態について説明する。なお、同図（ａ）には、ＨＤ対応時に有効となる＋１次光のみが示されている。また、この図を参照する説明では、＋１次光に関する説明を行うこととする。
【００５９】
同図（ａ）を参照して、偏光回転素子１０４が第１の駆動状態にある場合、ＨＤによって反射された＋１次光は、偏光性回折素子１０６に入射されるまでは、ＨＤ入射時と同じ軌跡を辿る。したがって、＋１次光は、ＨＤ入射時の拡散状態に対応する収束状態にて偏光性回折素子１０６に入射する。ただし、この場合には、１／４波長板１０７の作用によって、偏光方向がＨＤ入射時の偏光方向に直交する方向となっている。すなわち、＋１次光は、Ｓ偏光の状態で、偏光性回折素子１０６に入射する。このため、＋１次光は、偏光性回折素子１０６による回折作用を受けず、収束状態のまま、偏光性回折素子１０６を通過する。
【００６０】
次に、同図（ｂ）を参照して、偏光回転素子１０４が第２の駆動状態にある場合、ＢＤによって反射されたレーザ光（同図では“０次光”と示す）は、偏光性回折素子１０６に入射されるまでは、ＢＤ入射時と同じ軌跡を辿る。したがって、この反射光は、平行光として偏光性回折素子１０６に入射する。ただし、この場合には、１／４波長板１０７の作用によって、偏光方向がＢＤ入射時の偏光方向に直交する方向となっている。すなわち、反射光は、Ｐ偏光の状態で、偏光性回折素子１０６に入射する。このため、反射光は、偏光性回折素子１０６による回折作用を受け、＋１次光と−１次光が生じる。ここで、偏光性回折素子１０６による回折作用は、図６（ａ）の場合にレーザ光に付与される回折作用と同じであるため、図７（ｂ）における−１次光の収束状態は、図７（ａ）に示す＋１次光の収束状態と同じとなる。よって、図７（ｂ）において生じた−１次光と図７（ａ）における＋１次光は、同一の焦点距離を持つこととなる。
【００６１】
本実施の形態では、光検出器１１２の受光面の位置が、図７（ａ）における＋１次光と図７（ｂ）における−１次光をともに適正に受光できる位置に調整されている。これら＋１次光と−次光は、上記のとおり同一の焦点距離をもち、且つ、互いに光軸が一致しているから、検出レンズ１１１によって収束作用を受けると、同一位置に収束することとなる。よって、このように光検出器１１２の位置を調整することにより、これら＋１次光と−次光を共通の受光面にて受光することができる。
【００６２】
なお、この場合、図７（ｂ）における＋１次光は、光検出器１１２の受光面上において顕著にぼやけた光となる。よって、この＋１次光が光検出器１１２に入射されたとしても、センサ信号に大きな影響を与えることはない。
【００６３】
ところで、図７（ａ）に示す＋１次光は、１／４波長板１０７からの作用によってＳ偏光とされるが、この場合は、偏光回転素子１０４が第１の駆動状態にあるため、この＋１次光は、偏光回転素子１０４をＳ偏光のまま通過する。よって、この＋１次光は、偏光ビームスプリッタ１０３により反射され、光検出器１１２方向に光路が変更される。
【００６４】
一方、図７（ｂ）に示す−１次光は、１／４波長板１０７からの作用によってＰ偏光とされるため、このままでは、偏光ビームスプリッタ１０３を透過することとなる。しかし、この場合は、偏光回転素子１０４が第２の駆動状態にあるため、この−１次光は、偏光回転素子１０４を通過する際にＳ偏光に変換される。よって、この−１次光も、偏光ビームスプリッタ１０３により反射され、光検出器１１２方向に光路が変更される。
【００６５】
以上、図６および図７を参照して説明したとおり、本実施の形態によれば、偏光回転素子１０４を第１の駆動状態と第２の駆動状態の間で切り替え駆動することにより、ＨＤとＢＤに円滑にレーザ光を収束させることができ、また、共通の光検出器１１２によって、ＨＤとＢＤからの反射光を円滑に受光することができる。また、本実施の形態によれば、円偏光の状態でレーザ光をＨＤとＢＤに照射することができるため、記録面上において生じるレーザ光の収差を抑制することができる。さらに、本実施の形態によれば、偏光ビームスプリッタ１０３と１／４波長板１０７の組み合わせにて、ＨＤとＢＤからの反射光の光路を光検出器１１２方向に変更するようにしたため、レーザ光の利用効率を高めることができる。
【００６６】
なお、図５のシミュレーションに従って上記の如く偏光性回折素子１０６の回折効率を０．４に設定すれば、ＨＤ対応時に、この回折効率に応じたパワーにてレーザ光をＨＤに照射することができる。なお、ＢＤ対応時には、レーザ光に偏光性回折素子１０６の回折作用による減衰は生じないため、高パワーのレーザ光をＢＤに照射することができる。また、ＨＤからの反射光（Ｓ偏光）は、偏光性回折素子１０６の回折作用による減衰を受けないため、ＨＤ入射時に比べてそれほどパワー低下することなく光検出器１１２に導かれる。これに対し、ＢＤからの反射光（Ｐ偏光）は、偏光性回折素子１０６の回折作用による減衰を受けるため、偏光性回折素子１０６の回折効率（４０％）に応じたパワー低下をもって光検出器１１２に導かれる。
【００６７】
なお、ＨＤに照射されるレーザ光のパワーを高めるためには、偏光性回折素子１０６によって生じる回折光のうち＋１次光の回折効率を高めれば良い。しかし、偏光性回折格子１０６の回折構造１０６ｂが偶数ステップである場合には、図５に示す如く、＋１次光と−１次光の回折効率は等しくなり、＋１次光の回折効率を−１次光の回折効率に対して高めることができない。これに対し、偏光性回折格子１０６の回折構造１０６ｂを奇数ステップにすれば、＋１次光の回折効率を−１次光の回折効率に対して高めることができる。
【００６８】
図８は、回折構造１０６ｂを３ステップとしたときの構成例を示す図（側断面図）である。また、図９は、１ステップ当たりの位相差と回折効率の関係を３ステップの回折構造についてシミュレーションしたものである。なお、ここでは３ステップの回折構造についてシミュレーションを行ったが、奇数ステップの回折構造であれば、図９と同様の傾向が示される。
【００６９】
図９を参照して分かるとおり、１ステップ当たりの位相差が０．４（λ）程度となるよう３ステップの回折構造を形成すれば（図中、Ａの位置）、＋１次光の回折効率を０．６程度まで引き上げることができる。よって、図５の場合に比べ、高パワーのレーザ光をＨＤに照射できるようになる。なお、この場合、−１次光の回折効率が図５の場合に比べ低くなり、このため、ＢＤからの反射光（−１次光）のパワーが低下する。しかし、光検出器１１２は、比較的微弱な光も円滑に検出できるため、このようにＢＤからの反射光のパワーが低下しても、センサ信号の演算増幅処理等において対応可能である。１ステップ当たりの位相差は、光検出器１１２の検出能力を考慮しつつ、ＨＤに照射されるレーザ光のパワーをより高め得るものに設定すれば良い。
【００７０】
最後に、装着されたディスクがＨＤとＢＤの何れであるかを判別するためのディスク判別方法について、図１０を参照して説明する。なお、この判別処理は、上記の如く、コントローラ２０４によって行われる。
【００７１】
ディスク判別処理が開始されると、まず、偏光回転素子１０４が第１の駆動状態にセットされ（Ｓ１０１）、フォーカスサーチが実行される（Ｓ１０２）。そして、フォーカスエラー信号上に生じるＳカーブの振幅が比較され、最大振幅Ｆ１が取得される（Ｓ１０３）。次に、偏光回転素子１０４が第２の駆動状態にセットされ（Ｓ１０４）、フォーカスサーチが実行される（Ｓ１０５）。そして、上記と同様、フォーカスエラー信号上に生じるＳカーブの振幅が比較され、最大振幅Ｆ２が取得される（Ｓ１０６）。しかる後、最大振幅Ｆ１、Ｆ２が比較される（Ｓ１０７）。ここで、Ｆ１＞Ｆ２であれば（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、装着されたディスクはＨＤであると判別され（Ｓ１０８）、Ｆ１＞Ｆ２でなければ（Ｓ１０７：ＮＯ）、装着されたディスクはＢＤであると判別される（Ｓ１０９）。装着されたディスクがＨＤであると判別された場合には、偏光回転素子１０４が第１の駆動状態に設定される。他方、装着されたディスクがＢＤであると判別された場合には、偏光回転素子１０４が第２の駆動状態に設定される。
【００７２】
図１０の処理フローチャートは、偏光回転素子１０４が再生対象ディスクに対応する駆動状態にあるときに、フォーカスエラー信号上に大きなＳ字カーブが生じることを利用するものである。
【００７３】
なお、上記の如く、偏光回転素子１０４が第１の駆動状態にあるときは、レーザ光に開口制限作用が付与されるため、偏光回転素子１０４が第２の駆動状態にあるときに比べ、光検出器１１２によって受光される光量が減少する。また、偏光性回折素子１０６を図９において説明したように設計すると、＋１次光の回折効率と−１次光の回折効率が異なるため、偏光回転素子１０４が第１の駆動状態と第２の駆動状態にあるときとで、光検出器１１２に入射される光の光量に不均衡が生じる。このように、偏光回転素子１０４が第１の駆動状態と第２の駆動状態にあるときとで、光検出器１１２に導かれるレーザ光の光量に差が生じる。したがって、Ｓ１０７における比較は、この差を相殺した状態で行われる必要がある。
【００７４】
たとえば、偏光回転素子１０４が第１の駆動状態と第２の駆動状態にあるときに、それぞれ光検出器１１２に導かれるレーザ光の光量をＰ１、Ｐ２とすると、Ｐ１、Ｐ２の比率に応じた補正係数を最大振幅Ｆ１に乗じ、光量Ｐ１が光量Ｐ２と同じであると想定したときの最大振幅Ｆ１を求める。そして、求めた最大振幅Ｆ１とＳ１０６で取得した最大振幅Ｆ２をＳ１０７にて大小比較し、比較結果に応じて対象ディスクがＨＤであるかＢＤであるかを判別する。
【００７５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれによって制限されるものではない。また、本発明の実施形態は、上記に示すものの他、種々の変更が可能である。
【００７６】
たとえば、上記実施の形態では、偏光回転素子１０４の電極パターンを工夫することにより、ＨＤ対応時の開口制限を行うようにしたが、これに代えて、別途、アクティブに制御可能な開口制限素子を配するようにすることもできる。この場合、図２（ａ）に示す電極パターンは、図２（ｃ）と同じものに変更される。また、各電極への電位印加は、第１の駆動状態において液晶層１０４ｃに電圧が印加され、第２の駆動状態において液晶層１０４ｃに電位が印加されないように制御される。開口制限素子は、ＨＤ対応時には開口制限作用をレーザ光に付与し、ＢＤ対応時にはレーザ光をそのまま透過するように制御される。
【００７７】
ただし、この場合には、別途、アクティブ制御可能な開口制限素子を配する必要があるため、部品点数の増加とコストの上昇が引き起こされ、また、開口制限素子に対する制御も必要となる。上記実施の形態では、このような問題を、電極パターンに対する簡単な工夫のみで解消することができる。
【００７８】
また、上記実施の形態では、偏光回転素子１０４を、電圧が印加されていない状態においてレーザ光の偏光面が回転し、電圧を印加するとレーザ光の偏光面が回転しない液晶素子により構成したが、これとは逆に、電圧が印加されていない状態ではレーザ光の偏光面は回転せず、電圧を印加するとレーザ光の偏光面が回転する液晶素子により偏光回転素子１０４を構成するようにしても良い。
【００７９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】実施の形態に係る光ディスク装置の構成を示す図
【図２】実施の形態に係る偏光回転素子の構成を説明する図
【図３】実施の形態に係る偏光回転素子の偏光回転作用を説明する図
【図４】実施の形態に係る偏光性回折素子の構成を示す図
【図５】実施の形態に係る偏光性回折素子の回折効率を説明する図
【図６】実施の形態に係る偏光回転素子の駆動状態とディスクへ入射する際のレーザ光軌跡の関係を示す図
【図７】実施の形態に係る偏光回転素子の駆動状態とディスクから反射された後のレーザ光軌跡の関係を示す図
【図８】実施の形態に係る偏光性回折素子の変更例を示す図
【図９】実施の形態に係る偏光性回折素子の回折効率を説明する図
【図１０】実施の形態に係るディスク判別方法を示すフローチャート
【符号の説明】
【００８１】
１０１  半導体レーザ
１０２  コリメートレンズ
１０３  偏光ビームスプリッタ
１０４  偏光回転素子
１０６  偏光性回折素子
１０７  １／４波長板
１０８  対物レンズ
１１２  光検出器
２０１  信号演算回路
２０３  サーボ回路
２０４  コントローラ
【図１】
2008077748.tif 000004
【図２】
2008077748.tif 000005
【図３】
2008077748.tif 000006
【図４】
2008077748.tif 000007
【図５】
2008077748.tif 000008
【図６】
2008077748.tif 000009
【図７】
2008077748.tif 000010
【図８】
2008077748.tif 000011
【図９】
2008077748.tif 000012
【図１０】
2008077748.tif 000013