(57)【要約】【課題】簡易かつ小型な構成で、同一波長の光ビームを用いる複数種類の光ディスクに対応した光ピックアップを実現する。【解決手段】対物レンズ２３に適合していない第２の種別の光ディスク１００を使用する際には、当該第２の種別の光ディスクに適合する開口数に対応する中心領域の光束に補正用収差を付与するとともに、出射光ビームにおける当該中心領域外の光束を外方に回折させることにより光ディスク１００に対し非合焦状態で照射し、さらにその反射光ビームを外方に回折させて集光レンズの有効径外に逸らすことにより、第２の種別の光ディスク１００に対応した開口制限を行うことができる。【選択図】図８
2008135140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出射光ビームを出射する光源と、
第１の種別の光ディスクが装着されているとき上記光源から出射された上記出射光ビームの偏光方向を第１の方向に制御し、第２の種別の光ディスクが装着されているとき上記光源から出射された上記出射光ビームの偏光方向を当該第１の方向に直交する第２の方向に制御する偏光制御手段と、
上記第１の種別の光ディスクに適合した開口数を有し、上記出射光ビームを集光して上記光ディスクに照射する対物レンズと、
上記光源と上記偏光制御手段との間に設けられ、上記出射光ビームと、当該出射光ビームが上記光ディスクで反射されてなる反射光ビームとを偏光方向に基づいて分離する偏光ビームスプリッタと、
上記偏光ビームスプリッタによって分離された上記反射光ビームを集光して光検出器に照射する集光レンズと、
上記偏光制御手段と上記対物レンズとの間に設けられ、上記第２の方向の偏光を有する光ビームに対し、上記第２の種別の光ディスクに適合する開口数に対応する中心領域の光束に補正用収差を付与するとともに、当該中心領域外の光束を外方に回折させる偏光性回折素子と、
上記偏光性回折素子と上記対物レンズとの間に設けられ、上記出射光ビームを直線偏光から円偏光へと変換するとともに、上記反射光ビームを円偏光から当該出射光ビームと直交する直線偏光に変換する１／４波長板と、
上記偏光制御手段と上記偏光性回折素子との間に設けられ、上記偏光制御手段によって上記出射光ビームの偏光方向が上記第１の方向に制御されているとき、上記第２の方向の偏光を有する光ビームにおける上記中心領域の光束に対して上記補正用収差を相殺する収差を付与するとともに当該中心領域外の光束を内方に回折させ、上記偏光制御手段によって上記出射光ビームの偏光方向が上記第２の方向に制御されているとき、上記第１の方向の偏光を有する光ビームにおける上記中心領域の光束に対して上記補正用収差を相殺する収差を付与するとともに、当該中心領域外の光束を外方に回折させる動的波面修正素子と
を具えることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２】
上記偏光制御手段は液晶素子でなる
ことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項３】
上記偏光制御手段は、装着された上記光ディスクの種別に応じて１／２波長板を光路内に挿抜することにより上記偏光方向を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項４】
出射光ビームを出射する光源と、
第１の種別の光ディスクが装着されているとき上記光源から出射された上記出射光ビームの偏光方向を第１の方向に制御し、第２の種別の光ディスクが装着されているとき上記光源から出射された上記出射光ビームの偏光方向を当該第１の方向に直交する第２の方向に制御する偏光制御手段と、
上記第１の種別の光ディスクに適合した開口数を有し、上記出射光ビームを集光して上記光ディスクに照射する対物レンズと、
上記光源と上記偏光制御手段との間に設けられ、上記出射光ビームと、当該出射光ビームが上記光ディスクで反射されてなる反射光ビームとを偏光方向に基づいて分離する偏光ビームスプリッタと、
上記偏光ビームスプリッタによって分離された上記反射光ビームを集光して光検出器に照射する集光レンズと、
上記偏光制御手段と上記対物レンズとの間に設けられ、上記第２の方向の偏光を有する光ビームに対し、上記第２の種別の光ディスクに適合する開口数に対応する中心領域の光束に補正用収差を付与するとともに、当該中心領域外の光束を外方に回折させる偏光性回折素子と、
上記偏光性回折素子と上記対物レンズとの間に設けられ、上記出射光ビームを直線偏光から円偏光へと変換するとともに、上記反射光ビームを円偏光から当該出射光ビームと直交する直線偏光に変換する１／４波長板と、
上記偏光制御手段と上記偏光性回折素子との間に設けられ、
上記偏光制御手段によって上記出射光ビームの偏光方向が上記第１の方向に制御されているとき、上記第２の方向の偏光を有する光ビームにおける上記中心領域の光束に対して上記補正用収差を相殺する収差を付与するとともに当該中心領域外の光束を内方に回折させ、上記偏光制御手段によって上記出射光ビームの偏光方向が上記第２の方向に制御されているとき、上記第１の方向の偏光を有する光ビームにおける上記中心領域の光束に対して上記補正用収差を相殺する収差を付与するとともに、当該中心領域外の光束を外方に回折させる動的波面修正素子と
を具え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及び光ディスク装置に関し、例えば複数種類の光ディスクに対応した光ピックアップに適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、波長が４０５[nm]の青色レーザを用いたブルーレイディスク（登録商標、以下ＢＤとも呼ぶ）が実用化されている。ブルーレイディスクは従来の光ディスクに比べて格段に短い波長のレーザを用いていることから、同じディスク径でなるＤＶＤの数倍の記録容量を有している。そして、従来のＣＤ（Compact Disk）やＤＶＤ（Digital Versatil0065 Disk）と共にこのブルーレイディスクも使用できるようになされた３波長対応の光ディスクドライブも提案されている。
【０００３】
ところで、青色レーザを用いる大容量の光ディスクとしては、上述したブルーレイディスクの他にもＨＤ−ＤＶＤと呼ばれる規格が実用化されている。そして、光ディスク装置においてブルーレイディスク及びＨＤ−ＤＶＤを共に使用できれば、より利便性が高まると考えられる。
【０００４】
しかしながらＨＤ−ＤＶＤは、ブルーレイディスクと同じ波長（４０５[nm]）のレーザ光を用いるものの、ディスクのカバー層の厚さや対物レンズの開口数（ＮＡ）に相違がある。すなわち、情報記録密度を重視したブルーレイディスクでは、カバー層の厚さが約０．１[mm]でＮＡが約０．８５であるのに対し、赤色レーザを用いる従来規格との共通化を重視したＨＤ−ＤＶＤでは、カバー層の厚さが約０．６[mm]でＮＡが約０．６５である。
【０００５】
このように、ブルーレイディスク及びＨＤ−ＤＶＤは共に青色レーザを用いるものの、それぞれの光学的特性が異なるため、従来の構成の光ピックアップでは双方の規格の光ディスクを記録再生することは困難である。
【０００６】
そして、光ピックアップに対し、光源〜対物レンズ〜光検出器までの全光学系を、ブルーレイディスク及びＨＤ−ＤＶＤそれぞれに対して独立して設ける構成では、部品点数が従来の光ピックアップのおよそ２倍となるとともにその寸法も大型化してしまうという問題がある。従って、少なくとも光源を共通化し、各規格それぞれに対応した対物レンズを２個設ける構成か、両方の規格に対応する対物レンズを１つ設ける構成とすることが望ましい。
【０００７】
両方の規格に対応する対物レンズを用いる方法としては、対物レンズと回折素子を一体化して、ブルーレイディスク及びＨＤ−ＤＶＤに対応した２種のスポットをそれぞれ生成する１波長２焦点対物レンズを用いることが考えられる。
【０００８】
ところが、上述した回折素子を用いる構成の光ピックアップは光の利用効率が低く、記録に必要な光量が確保できないという問題や、再生に用いられない光スポットの光が迷光となって検出器上に照射され、再生特性を悪化させてしまうという問題がある。
【０００９】
また、上述した回折素子を用いる方法に加えて、回折素子を偏光性回折素子とし、動的な偏光状態切替素子により偏光を切り替えて２種類の規格に対応する方法も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−１３４５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところがこの場合、上述した迷光の問題はほぼ解消するものの、光の効率に関して以下に述べる問題がある。
【００１１】
このような構成の光ピックアップでは、偏光性回折素子を通過する光束の偏光方向が一定である必要があるが、通常の光ピックアップで用いられる１／４波長板により対物レンズからの出射光を円偏光にする光学系では、照射光学系と検出光学系で偏光面が互いに直交するためこの条件を満たすことができない。そして、過去に提案されている方法では、１／４波長板を廃し、対物レンズ出射光を直線偏光としている。このような構成では、照射光学系と検出光学系とを分離する素子を完全な偏光ビームスプリッタとすることができず、このため光検出器で受光できる光量が大幅に減少してしまい、十分な受光光量を得ることが困難であるという問題がある。
【００１２】
また、光ディスクの規格では、対物レンズからの出射偏光を円偏光とした光学系が標準光学系とされており、上述した構成の直線偏光を照射する光ピックアップでは複屈折による位相回りの影響等によって記録再生動作に悪影響が生じる可能性があるという問題がある。
【００１３】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、簡易かつ小型な構成で、同一波長の光ビームを用いる複数種類の光ディスクに対応した光ピックアップ及び光ディスク装置を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
かかる課題を解決するため本発明においては、出射光ビームを出射する光源と、第１の種別の光ディスクが装着されているとき光源から出射された出射光ビームの偏光方向を第１の方向に制御し、第２の種別の光ディスクが装着されているとき光源から出射された出射光ビームの偏光方向を当該第１の方向に直交する第２の方向に制御する偏光制御手段と、第１の種別の光ディスクに適合した開口数を有し、出射光ビームを集光して光ディスクに照射する対物レンズと、光源と偏光制御手段との間に設けられ、出射光ビームと当該出射光ビームが光ディスクで反射されてなる反射光ビームとを偏光方向に基づいて分離する偏光ビームスプリッタと、偏光ビームスプリッタによって分離された反射光ビームを集光して光検出器に照射する集光レンズと、偏光制御手段と対物レンズとの間に設けられ、第２の方向の偏光を有する光ビームに対し、第２の種別の光ディスクに適合する開口数に対応する中心領域の光束に補正用収差を付与するとともに、当該中心領域外の光束を外方に回折させる偏光性回折素子と、偏光性回折素子と対物レンズとの間に設けられ、出射光ビームを直線偏光から円偏光へと変換するとともに、反射光ビームを円偏光から当該出射光ビームと直交する直線偏光に変換する１／４波長板と、偏光制御手段と偏光性回折素子との間に設けられ、偏光制御手段によって出射光ビームの偏光方向が第１の方向に制御されているとき、第２の方向の偏光を有する光ビームにおける上記中心領域の光束に対して補正用収差を相殺する収差を付与するとともに当該中心領域外の光束を内方に回折させ、偏光制御手段によって出射光ビームの偏光方向が第２の方向に制御されているとき、第１の方向の偏光を有する光ビームにおける中心領域の光束に対して補正用収差を相殺する収差を付与するとともに、当該中心領域外の光束を外方に回折させる動的波面修正素子とを光ピックアップに設けた。
【００１５】
これにより、対物レンズに適合していない第２の種別の光ディスクを使用する際には、当該第２の種別の光ディスクに適合する開口数に対応する中心領域の光束に補正用収差を付与するとともに、出射光ビームにおける当該中心領域外の光束を外方に回折させることにより光ディスクに対し非合焦状態で照射し、さらにその反射光ビームを外方に回折させて集光レンズの有効径外に逸らすことにより、第２の種別の光ディスクに対応した開口制限を行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、対物レンズに適合していない第２の種別の光ディスクを使用する際に、当該第２の種別の光ディスクに適合する開口数に対応する中心領域の光束に補正用収差を付与するとともに、出射光ビームにおける当該中心領域外の光束を外方に回折させることにより光ディスクに対し非合焦状態で照射し、さらにその反射光ビームを外方に回折させて集光レンズの有効径外に逸らすことにより、第２の種別の光ディスクに対応した開口制限を行うことができ、かくして、簡易かつ小型な構成で、同一波長の光ビームを用いる複数種類の光ディスクに対応した光ピックアップ及び光ディスクドライブを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。   
【００１８】
（１）光ディスク装置の構成
図１において、１は本発明を適用した光ディスク装置を示し、ブルーレイディスク及びＨＤ−ＤＶＤの２方式の光ディスク１００を再生し得るようになされている。
【００１９】
この光ディスク装置１は、制御部２によって全体を統括制御するようになされており、光ディスク１００が装填された状態で、図示しない外部機器からの再生指示等を受け付けると、当該制御部２から駆動部３及び信号処理部４を制御することにより、当該光ディスク１００に記録された情報を読み出すようになされている。
【００２０】
実際上、駆動部３は制御部２の制御に基づき、スピンドルモータ５により光ディスク１００を所望の回転速度で回転させ、スレッドモータ６により光ピックアップ１０を光ディスク１００の径方向であるトラッキング方向へ大きく移動させ、さらに２軸アクチュエータ１２により対物レンズユニット２０を光ディスク１００に対して近接又は離隔させる方向であるフォーカス方向及びトラッキング方向の２方向へそれぞれ細かく移動させる。
【００２１】
これと並行して信号処理部４は、光ピックアップ１０により対物レンズユニット２０から出射光ビームを光ディスク１００の所望トラックに対して照射させ、その反射光の検出結果を基に再生信号を生成し、制御部２を介してこの再生信号を図示しない外部機器へ送出させる。
【００２２】
このとき光ピックアップ１０は、後述する動的偏光切替素子及び動的波面修正素子（図示せず）によって出射光ビームの特性を制御することにより、装着された光ディスク１００の種別に適した状態で出射光ビームを対物レンズユニット２０によって集光させ、当該光ディスク１００の記録層に焦点を合致させて照射するとともに、当該合焦記録層で反射された反射光ビームを受光して光電変換し、各種検出信号を生成して信号処理部４に供給する。
【００２３】
駆動部３は、信号処理部４から供給されるフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号に基づいて２軸アクチュエータ１２を駆動する。また信号処理部４は、光ピックアップ１０から供給される再生信号に対して所定の信号処理を施した後、制御部２を介して外部に出力する。
【００２４】
（２）光ピックアップの全体構成
図２に示すように光ピックアップ１０は、出射光ビームの光源としてブルーレイディスク及びＨＤ−ＤＶＤに共通の波長４０５[nm]でなるレーザ光を出射するレーザダイオード１３と、ブルーレイディスク及びＨＤ−ＤＶＤに共用する対物レンズユニット２０とを有している。
【００２５】
コリメータレンズ１４は、レーザダイオード１３から出射された出射光ビームを発散光から平行光へと変換し、偏光ビームスプリッタ１５に入射する。このとき出射光ビームは、当該偏光ビームスプリッタ１５の偏光反射面に対してＰ偏光の状態で入射する。この偏光ビームスプリッタ１５の偏光反射面は、Ｐ偏光を透過するとともにＳ偏光を反射するよう光学的特性が定められており、これにより偏光ビームスプリッタ１５はＰ偏光でなる出射光ビームを透過して、動的偏光切替素子１６及び動的波面修正素子３０を介して対物レンズユニット２０に入射する。なお、動的波面修正素子３０は対物レンズユニット２０とともに２軸アクチュエータ１２によって駆動される。
【００２６】
詳しくは後述するが、このとき制御部２(図１）は光ディスク１００の種別に応じて動的偏光切替素子１６及び動的波面修正素子３０を制御し、対物レンズユニット２０に入射する出射光ビームの波面の偏光状態及び位相を変化させる。
【００２７】
対物レンズユニット２０は、偏光性回折素子２１、１／４波長板２２及び対物レンズ２３が一体化されており、上述したように全体が２軸アクチュエータ１２によって駆動される。そして対物レンズユニット２０は、偏光状態及び位相が調整された出射光ビームを集光して光ディスク１００の記録面に合焦させるとともに、当該記録面で反射された反射光ビームを受光し、動的波面修正素子３０及び動的偏光切替素子１６を順次介して偏光ビームスプリッタ１５に入射する。
【００２８】
この反射光ビームは、往路の出射光ビームとは偏光方向が直交するＳ偏光でなり、これにより偏光ビームスプリッタ１５は当該反射光ビームを偏光反射面で反射し、集光レンズ１８を介して光検出器１９に照射する。
【００２９】
そして光検出器１９は、光ディスク１００からの反射光ビームの光量に応じて再生信号やエラー信号等の各種検出信号を生成し、光ディスク装置１の信号処理部４（図１）に出力する。
【００３０】
（３）本発明の光ピックアップにおける光ビームの補正
本発明の光ピックアップ２０は、ブルーレイディスク及びＨＤ−ＤＶＤの双方に対し共通の対物レンズユニット２０を用いて記録再生を行うが、上述したようにブルーレイディスクとＨＤ−ＤＶＤとでは対物レンズＮＡの規格に相違がある。このため本発明の光ピックアップ２０では、対物レンズユニット２０の対物レンズ２３をブルーレイディスクに対して最適化するとともに、ＨＤ−ＤＶＤを使用する際には、動的偏光切替素子１６、動的波面修正素子３０及び偏光性回折素子２１からなる補正手段によって光ビームを補正することにより、ＨＤ−ＤＶＤに対しても当該対物レンズ２３を用いて良好なスポットを形成し得るようになされている。
【００３１】
以下に、図を用いながら動的偏光切替素子１６、動的波面修正素子３０及び偏光性回折素子２１の説明を行うが、その際に電場ベクトルの振動方向が紙面に平行な場合をＰ偏光、紙面に垂直な場合をＳ偏光と呼ぶことにする。なお、偏光ビームスプリッタ１５を含む図では、上述したＰ及びＳの表記は当該偏光ビームスプリッタ１５の偏光反射面に対するＰ偏光入射、Ｓ偏光入射に対応している。
【００３２】
偏光性回折格子２１は図３に示すように、その中心に設けられた円状の収差付与領域２１Ａと、その外側を取り巻く環状の回折領域２１Ｂとの２つの領域に分割されている。そして、収差付与領域２１Ａと回折領域２１Ｂとの境界線の径は、対物レンズ２３からの出射光ビームがＮＡ＝０．６５となるように設定されている。
【００３３】
収差付与領域２１Ａは、Ｐ偏光に対しては作用しないが、Ｓ偏光に対しては球面収差を発生し、ブルーレイディスクに最適化された対物レンズ２０を用いてＨＤ−ＤＶＤを記録/再生する際に、球面収差が十分小さくなるように補正する。一方回折領域２１Ｂは、Ｐ偏光に対しては作用しないが、Ｓ偏光に対しては負のパワー(屈折力)で外方に回折を起こすようになされており、ＨＤ−ＤＶＤを記録/再生する際に、出射光ビームにおけるＮＡ＞０．６５の領域の光束をデフォーカス（非合焦）させる。このような特性を持つ素子は、複屈折材料と等方的な屈折率の材料を組み合わせて作成することができる。
【００３４】
動的偏光切替素子１６は、制御部２の制御によって特性の異なる２つの状態（オン状態及びオフ状態と呼ぶ）を切り替えることができる。図４に示すように、オン状態の時は透過するＰ偏光の光をＳ偏光に変換するとともにＳ偏光の光をＰ偏光に変換し、オフ状態の時は光の偏光方向を変えることなく通過させる。
【００３５】
このような動作を行う素子としては、例えば液晶素子を用いることができる。この場合動的偏光切替素子１６は、２枚の透明なカバーの間に液晶を封入して構成されている。そして、２枚のカバーの内面にはそれぞれ透明電極が設けられており、当該透明電極間に電圧を印加することにより液晶分子の配列方向を変化させて、当該動的偏光切替素子１６を通過する光の偏光方向を変化させることができる。
【００３６】
動的波面修正素子３０は、図５に示すように第１の波面修正板３１及び第２の波面修正板３２が重ねて構成されており、これら制御部２の制御に応じて、互いに直交する偏光の波面の位相を変化させることが可能である。ここでは、第１の波面修正板３１がＳ偏光の波面の位相を変化させ、第２の波面修正板３１がＰ偏光の波面の位相を変化させるものとする。このような素子は液晶素子を組み合わせることで作成可能である。
【００３７】
これら第１の波面修正板３１及び第２の波面修正板３２は、いずれも、その中心に設けられた円状の収差付与領域３１Ａ及び３２Ａと、その外側を取り巻く環状の回折領域３１Ｂ及び３２Ｂとの２つの領域に分割されている。そして、収差付与領域３１Ａ及び３２Ａと回折領域３１Ｂ及び３２Ｂとの境界線の径は、対物レンズ２３からの出射光ビームがＮＡ＝０．６５となるように設定されている。
【００３８】
そして、第１の波面修正板３１の収差付与領域３１Ａは、素子がオン状態において、Ｓ偏光に対し偏光性回折格子２１の収差付与領域２１Ａと逆極性の球面収差を発生させ、第２の波面修正板３２の収差付与領域３２Ａは、素子がオン状態において、Ｐ偏光に対し偏光性回折格子２１の収差付与領域２１Ａと逆極性の球面収差を発生させる。
【００３９】
また、第１の波面修正板３１の回折領域３１Ｂは、素子がオン状態においてＳ偏光に対して正パワーを発生し、第２の波面修正板３２の回折領域３２Ｂは、素子がオン状態においてＰ偏光に対して負パワーを発生する。
【００４０】
次に、装着された光ディスク１００の種別に応じて制御部２が動的偏光切替素子１６、動的波面修正素子３０及び偏光性回折素子２１を制御して、光ビームを補正する動作を詳細に説明する。
【００４１】
（３−１−１）ブルーレイディスクに対する出射光ビーム
まず、ブルーレイディスクを使用する際の出射光ビームの照射光学系の動作を図６を用いて説明する。装着された光ディスク１００がブルーレイディスクである場合、制御部２は動的偏光切替素子１６をオフ状態、Ｓ偏光に対する第１の波面修正板３１をオン状態、Ｐ偏光に対する第２の波面修正板３２をオフ状態に制御する。
【００４２】
この場合、偏光ビームスプリッタ１５を通過してきたＰ偏光でなる出射光ビームは、オフ状態にある動的偏光切替素子１６をそのまま通過し、オン状態にある第１の波面修正板３１に入射する。
【００４３】
第１の波面修正板３１はＳ偏光にのみ作用するものであるから、Ｐ偏光でなる出射光ビームは当該第１の波面修正板３１をそのまま通過し、さらにオフ状態にある第２の波面修正板３２を通過して、対物レンズユニット２０の偏光性回折格子２１に入射する。
【００４４】
偏光性回折格子２１の収差付与領域２１Ａ及び回折領域２１Ｂは、いずれもＰ偏光に対して作用しないことから、出射光ビームは偏光性回折格子２１をそのまま通過し、かくして出射光ビームはコリメータレンズ１４で平行光に変換された状態のまま１／４波長板２２に入射する。１／４波長板２２は、Ｐ偏光でなる出射光ビームを円偏光へと変換して対物レンズ２３に入射する。
【００４５】
そして対物レンズ２３は入射した出射光ビームを集光し、ブルーレイディスクでなる光ディスク１００の記録層に照射する。
【００４６】
上述したように対物レンズ２３はブルーレイディスクに適応した焦点距離及び開口数を有していることから、光ピックアップ１０はブルーレイディスクに対して最適な状態でスポットを照射することができる。
【００４７】
（３−１−２）ブルーレイディスクからの反射光ビーム
次に、ブルーレイディスクからの反射光ビームの検出光学系の動作を図７を用いて説明する。上述したように装着された光ディスク１００がブルーレイディスクである場合、制御部２は動的偏光切替素子１６をオフ状態、Ｓ偏光に対する第１の波面修正板３１をオン状態、Ｐ偏光に対する第２の波面修正板３２をオフ状態に制御する。
【００４８】
対物レンズ２３は、ブルーレイディスクでなる光ディスク１００の記録層で反射された反射光ビームを受光し、１／４波長板２２に再入射させる。１／４波長板２２は、反射光ビームを円偏光から往路とは直交するＳ偏光へと変換して偏光性回折格子２１に入射する。
【００４９】
上述したように、偏光性回折格子２１の収差付与領域２１Ａは、Ｓ偏光に対してＨＤ−ＤＶＤを使用する際の補正用球面収差を発生する。また回折領域２１Ｂは、Ｓ偏光に対しＨＤ−ＤＶＤを使用する際ＮＡ＞０．６５の領域の光束をデフォーカスさせるため負のパワーで回折を起こす。
【００５０】
これによりＳ偏光でなる反射光ビームは、偏光性回折格子２１を通過する際、ＮＡ＜０．６５の領域には球面収差が付与され、またＮＡ＞０．６５の領域は負のパワーにより外方に屈折されて発散光となり、さらにこれらは第２の波面修正板３２をそのまま透過して、オン状態にある第１の波面修正板３１に入射する。
【００５１】
上述したように第１の波面修正板３１の収差付与領域３１Ａは、オン状態においてＳ偏光に対し偏光性回折格子２１の収差付与領域２１Ａと逆極性の球面収差を発生させ、回折領域３１Ｂは、オン状態においてＳ偏光に対して正パワーを発生する。
【００５２】
これによりＳ偏光でなる反射光ビームは、オン状態にある第１の波面修正板３１を通過する際、ＮＡ＜０．６５の領域は偏光性回折格子２１の収差付与領域２１Ａで付与されていた球面収差が相殺され、またＮＡ＞０．６５の領域は正のパワーにより内方に屈折されて平行光へと復元された状態で、オフ状態にある動的偏光切替素子１６をそのまま通過して偏光ビームスプリッタ１５に入射する。
【００５３】
偏光ビームスプリッタ１５はＳ偏光でなる反射光ビームをその偏光反射面で反射し、集光レンズ１８に入射する。集光レンズ１８は、反射光ビームを集光して光検出器１９に照射する。
【００５４】
かくして光ピックアップ２０はブルーレイディスクに対する記録再生の際、レーザダイオード１３から出射され、コリメータレンズ１４を通って平行光にされたレーザ光をほぼ１００％利用し、かつ収差が無い理想的な状態でブルーレイディスクに対して照射及び受光することができる。
【００５５】
図１０は、集光レンズ１８上におけるブルーレイディスクからの反射光ビームの強度分布を模式的に描いたものであり、ＮＡ＜０．６５の領域の周囲に、間隔を隔てて環状でなる０．６５＜ＮＡ＜０．８５の領域が存在する。これらはいずれも平行光であるため、光ディスク装置１は集光レンズ１８によって集光されたスポットを用いて、既存のトラッキングサーボ方法やフォーカシングサーボ方法を用いてサーボ制御を行う事ができる。
【００５６】
（３−２−１）ＨＤ−ＤＶＤに対する出射光ビーム
まず、ＨＤ−ＤＶＤを使用する際の出射光ビームの照射光学系の動作を図８を用いて説明する。装着された光ディスク１００がＨＤ−ＤＶＤである場合、制御部２は動的偏光切替素子１６をオン状態、Ｓ偏光に対する第１の波面修正板３１をオフ状態、Ｐ偏光に対する第２の波面修正板３２をオン状態に制御する。
【００５７】
この場合、偏光ビームスプリッタ１５を通過してきたＰ偏光でなる出射光ビームは、オン状態にある動的偏光切替素子１６によってＳ偏光に変換され、オフ状態にある第１の波面修正板３１をそのまま通過して、オン状態にある第２の波面修正板３２に入射する。
【００５８】
第２の波面修正板３２はＰ偏光にのみ作用するものであるから、Ｓ偏光でなる出射光ビームはオン状態にある第２の波面修正板３２をそのまま通過し、対物レンズユニット２０の偏光性回折格子２１に入射する。
【００５９】
上述したように偏光性回折格子２１の収差付与領域２１Ａは、Ｓ偏光に対しＨＤ−ＤＶＤを使用する際の補正用球面収差を発生させ、回折領域２１Ｂは、Ｓ偏光に対しＨＤ−ＤＶＤを使用する際ＮＡ＞０．６５の領域の光束をデフォーカスさせるため負のパワーで回折を起こす。
【００６０】
このためＳ偏光でなる出射光ビームは、偏光性回折格子２１を通過する際、ＮＡ＜０．６５の領域には補正用球面収差が付与され、またＮＡ＞０．６５の領域は負のパワーにより外方に屈折されて発散光となった状態で１／４波長板２２に入射する。
【００６１】
すなわち偏光性回折格子２１は、Ｓ偏光でなる出射光ビームに対し開口制限を行い、出射光ビームにおけるＮＡ＜０．６５の領域のみを対物レンズ２３に導くとともに、当該領域に対して収差補正を行う。
【００６２】
１／４波長板２２は、Ｓ偏光でなる出射光ビームを円偏光へと変換して対物レンズ２３に入射する。そして対物レンズ２３は入射した出射光ビームを集光し、ＨＤ−ＤＶＤでなる光ディスク１００の記録層に照射する。
【００６３】
上述したように対物レンズ２３はブルーレイディスクに適合した設計となっているものの、出射光ビームは偏光性回折格子２１によって、ＨＤ−ＤＶＤに適合した開口制限及び収差補正が行われていることから、光ピックアップ１０はＨＤ−ＤＶＤに対して最適な状態でスポットを照射することができる。
【００６４】
このとき、出射光ビームにおける０．６５＜ＮＡ＜０．８５の領域も、対物レンズ２３によって集光されるものの、上述したようにこの領域は偏光性回折格子２１によって発散光とされていることから、光ディスク１００の記録層に対し非合焦状態で照射される。
【００６５】
（３−２−２）ＨＤ−ＤＶＤからの反射光ビーム
次に、ＨＤ−ＤＶＤからの反射光ビームの検出光学系の動作を図９を用いて説明する。上述したように装着された光ディスク１００がＨＤ−ＤＶＤである場合、制御部２は動的偏光切替素子１６をオン状態、Ｓ偏光に対する第１の波面修正板３１をオフ状態、Ｐ偏光に対する第２の波面修正板３２をオン状態に制御する。
【００６６】
対物レンズ２３は、ＨＤ−ＤＶＤでなる光ディスク１００の記録層で反射された反射光ビームを受光し、１／４波長板２２に再入射させる。１／４波長板２２は、反射光ビームを円偏光から往路とは直交するＰ偏光へと変換して偏光性回折格子２１に入射する。
【００６７】
この反射光ビームには、出射光ビームにおけるＮＡ＜０．６５の領域が光ディスク１００の記録層に合焦して反射された平行光でなる円形の中央部分と、出射光ビームにおける０．６５＜ＮＡ＜０．８５の領域が光ディスク１００の記録層に非合焦状態で反射された発散光でなる環状部分とが含まれている。
【００６８】
上述したように、偏光性回折格子２１の収差付与領域２１Ａ及び回折領域２１Ｂは、いずれもＰ偏光に対して作用しないことから、反射光ビームは偏光性回折格子２１をそのまま通過し、オン状態にある第２の波面修正板３２に入射する。
【００６９】
上述したように第２の波面修正板３２の収差付与領域３２Ａは、オン状態においてＰ偏光に対し球面収差を発生させ、回折領域３２Ｂは、オン状態においてＰ偏光に対して負パワーを発生する。
【００７０】
これによりＰ偏光でなる反射光ビームは、オン状態にある第２の波面修正板３２を通過する際、ＮＡ＜０．６５の中央部分は収差付与領域３２Ａによって球面収差が補正され、０．６５＜ＮＡ＜０．８５の環状領域は負のパワーによりさらに外方へと屈折され、オフ状態にある第１の波面修正板３１をそのまま通過してオン状態にある動的偏光切替素子１６に入射する。
【００７１】
Ｐ偏光でなる反射光ビームは、オン状態にある動的偏光切替素子１６によってＳ偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ１５に入射する。偏光ビームスプリッタ１５はＳ偏光でなる反射光ビームをその偏光反射面で反射し、集光レンズ１８に入射する。そして集光レンズ１８は、反射光ビームを集光して光検出器１９に照射する。このとき、反射光ビームにおける０．６５＜ＮＡ＜０．８５の光束は、図１１に示すように環状光となって集光レンズ１８の有効径から外方へ逸らされており、集光レンズ１８の開口制限板１８Ａ（図９）によって遮られて光検出器１９には到達することがない。
【００７２】
かくして光ピックアップ２０はＨＤ−ＤＶＤに対する記録再生の際、ブルーレイディスクに適合するよう設計されている対物レンズ２３を、ＨＤ−ＤＶＤに適合するＮＡ＝０．６５として使用し、さらにＨＤ−ＤＶＤに適合するよう収差を補正して使用することができる。
【００７３】
（４）動作及び効果
以上の構成において、この光ピックアップ２０では、出射光ビームと反射光ビームとを分離する偏光ビームスプリッタ１５の後段に、オフ状態においては通過する光ビームの偏光方向を維持し、オン状態においては通過する光ビームの偏光を直交する方向に変換する動的偏光切替素子１６を設け、使用する光ディスク１００の種別に応じて出射光ビームの偏光方向を制御するようにした。
【００７４】
そして、ＨＤ−ＤＶＤに比べて大きな開口数が求められるブルーレイディスクに適合するよう対物レンズ２３の開口数をＮＡ＝０．８５とするとともに、対物レンズ２３の前段に、Ｓ偏光の光ビームに対してのみ補正用収差を付与する偏光性回折素子２１を設け、当該偏光性回折素子２１と対物レンズ２３との間に１／４波長板２２を設けた。
【００７５】
さらに、偏光性回折素子２１で付与される収差とは逆位相の収差を、Ｓ偏光の光ビーム又はＰ偏光の光ビームに対し選択的に付与する動的波面修正素子３０を、動的偏光切替素子１６と偏光性回折素子２１との間に設けた。
【００７６】
ブルーレイディスクを使用する際、光ディスク装置１は動的偏光切替素子１６をオフ状態として通過する光ビームの偏光方向を変化させないとともに、動的波面修正素子３０はＳ偏光に対して作用するよう制御する。
【００７７】
これにより、Ｐ偏光でなる出射光ビームは、動的波面修正素子３０及び偏光性回折素子２１の影響を受けることなく１／４波長板２２で円偏光に変換され、対物レンズ２３によってブルーレイディスクに適した状態で光ディスク１００の記録層に集光される。
【００７８】
そして、当該光ディスク１００で反射された反射光ビームは１／４波長板２２を通過することによりＳ偏光に変換され、このため偏光性回折素子２１によって補正用収差が付与されるものの、Ｓ偏光に対して作用する動的波面修正素子３０によって逆位相の収差が付与されることで収差が相殺され、オフ状態にある動的偏光切替素子１６をそのまま通過して偏光ビームスプリッタ１５に入射する。
【００７９】
一方、ＨＤ−ＤＶＤを使用する際、光ディスク装置１は動的偏光切替素子１６をオン状態として通過する光ビームの偏光方向を直交方向に変化させるとともに、動的波面修正素子３０はＰ偏光に対して作用するよう制御する。
【００８０】
これにより、Ｓ偏光に変換された出射光ビームは、偏光性回折素子２１によって補正用収差が付与された状態で１／４波長板２２で円偏光に変換され、対物レンズ２３によってＨＤ−ＤＶＤに適した状態で光ディスク１００の記録層に集光される。
【００８１】
そして、当該光ディスク１００で反射された反射光ビームは１／４波長板２２を通過することによりＰ偏光に変換され、さらにＰ偏光に対して作用する動的波面修正素子３０によって逆位相の収差が付与されることにより対物レンズ２３で発生する収差が相殺され、オン状態にある動的偏光切替素子１６によってＳ偏光に変換されて偏光ビームスプリッタ１５に入射する。
【００８２】
これにより光ピックアップ２０では、ブルーレイディスクに最適化した対物レンズ２３を用いて、ＨＤ−ＤＶＤに対しても適切な補正用収差を付与して光ビームの照射及び検出を行うことができる。
【００８３】
これに加えて光ピックアップ２０では、偏光性回折素子２１におけるＮＡ＞０．６５の領域に、Ｓ偏光に対してのみ光ビームを外方に屈折させる回折領域２１Ｂを設けるとともに、動的波面修正素子３０におけるＮＡ＞０．６５の領域に、Ｓ偏光に対してのみ光ビームを内方に屈折させる回折領域３１Ｂと、Ｐ偏光に対してのみ光ビームを外方に屈折させる回折領域３２Ｂとを設け、当該回折領域３１Ｂ及び回折領域３２Ｂの一方を動作させるようにした。
【００８４】
このためＨＤ−ＤＶＤ使用時には、Ｓ偏光でなる出射光ビームにおける０．６５＜ＮＡ＜０．８５の光束は、偏光性回折素子２１の回折領域２１Ｂによって外方に屈折され、非合焦状態で光ディスク１００に照射される。
【００８５】
そして、Ｐ偏光となった反射光ビームにおける０．６５＜ＮＡ＜０．８５の光束は、拡散光の状態で動的波面修正素子３０に入射し、その回折領域３２Ｂによってさらに外方へと屈折されることにより、集光レンズ１８の有効径よりも外方に逸らされ、かくして、ＨＤ−ＤＶＤ使用時にはＮＡ＜０．６５の開口制限を行うことができ、これにより光ピックアップ２０では、ブルーレイディスクに最適化した開口数を持つ対物レンズ２３を用いて、ＨＤ−ＤＶＤに対しても適切な開口数で光ビームの照射及び検出を行うことができる。
【００８６】
さらにブルーレイディスク使用時には、Ｓ偏光となった反射光ビームにおける０．６５＜ＮＡ＜０．８５の光束は、偏光性回折素子２１の回折領域２１Ｂによって外方に屈折されるものの、Ｓ偏光に対してのみ作用する動的波面修正素子３０の回折領域３１Ｂによって内方に屈折され、平行光に復元された状態で集光レンズ１８に入射し、これにより光ピックアップ２０では、ブルーレイディスク使用時にはほぼ１００％の利用効率で光ビームを利用することができる。
【００８７】
そしてこの光ピックアップ２０では、光ディスク１００に対して円偏光の状態で出射光ビームを照射することから、直線偏光の状態で出射光ビームを照射する従来の偏光切替素子を用いた光ピックアップと比較して光ディスクの複屈折による位相周りの影響を受けず、また偏光ビームスプリッタ１５による出射光ビーム及び反射光ビームの分離を行うことができる。
【００８８】
以上の構成によれば、出射光ビームの偏光方向を動的偏光切替素子１６で制御し、動的波面修正素子３０及び偏光性回折素子２１によって、出射光ビーム及び反射光ビームの偏光方向に応じて選択的に収差補正及び開口制限を行うことにより、簡易かつ小型な構成で、同一波長の光ビームを用いる複数種類の光ディスクに対応した光ピックアップ及び光ディスク装置を実現することができる。
【００８９】
（５）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、動的波面修正素子３０を対物レンズユニット２０とともに２軸アクチュエータ１２で駆動する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、動的波面修正素子３０については光ピックアップ２０に固定し、対物レンズユニット２０のみを２軸アクチュエータ１２で駆動するようにすれば、２軸アクチュエータ１２で駆動される部位の慣性を低減して応答性を高めることができる。なおこの場合、２軸アクチュエータ１２によるレンズシフトを考慮して、動的波面修正素子３０における収差付与領域３１Ａ及び３２Ａと回折領域３１Ｂ及び３２Ｂとの境界を、ＮＡ＝０．６５よりも大きくすると良い。
【００９０】
また上述の実施の形態においては、光ディスクの種別に応じて光ビームの偏光方向を制御する偏光制御手段として、液晶素子でなる動的偏光切替素子１６を用いる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば１／２波長板を光路内に機械的に出し入れするなど、この他種々の構成の偏光制御手段を用いることができる。
【００９１】
さらに上述の実施の形態においては、同一波長のレーザ光を用いるブルーレイディスク及びＨＤ−ＤＶＤの２方式に対応した光ディスク装置１に本発明を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の同一波長のレーザ光を用いる複数種類の光ディスクに対応した光ディスク装置や、さらには、それぞれ異なる波長のレーザ光を用いる複数種類の光ディスクに対応した光ディスク装置にも本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、複数種類の光ディスクに対応した光ディスク装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】光ディスク装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明による光ピックアップの構成を示す略線図である。
【図３】偏光性回折素子の説明に供する略線図である。
【図４】動的偏光切替素子の説明に供する略線図である。
【図５】動的波面修正素子の説明に供する略線図である。
【図６】ブルーレイディスク使用時における出射光ビームの説明に供する略線図である。
【図７】ブルーレイディスク使用時における反射光ビームの説明に供する略線図である。
【図８】ＨＤ−ＤＶＤ使用時における出射光ビームの説明に供する略線図である。
【図９】ＨＤ−ＤＶＤ使用時における反射光ビームの説明に供する略線図である。
【図１０】ブルーレイディスク使用時における集光レンズ上の強度分布を示す略線図である。
【図１１】ＨＤ−ＤＶＤ使用時における集光レンズ上の強度分布を示す略線図である。
【符号の説明】
【００９４】
１……光ディスク装置、２……制御部、３……駆動部、４……信号処理部、５……スピンドルモータ、６……スレッドモータ、１２……２軸アクチュエータ、１３……レーザダイオード、１４……コリメータレンズ、１５……偏光ビームスプリッタ、１６……動的偏光切替素子、１８……集光レンズ、１９……光検出器、２０……対物レンズユニット、２１……偏光性回折素子、２２……１／４波長板、２３……対物レンズ、３０……動的波面修正素子、３１……第１の波面修正板、３２……第２の波面修正板。
【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】
2008135140.tif 000009
【図８】
2008135140.tif 000010
【図９】
2008135140.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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