(57)【要約】【課題】光ビームの断面を円形に整形する機能と収差を補正する機能とを有しながらも部品点数の少ない光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】光ピックアップ装置１００は、断面が楕円形の発散光ビームを射出する半導体レーザー１０２と、発散光ビームを平行光ビームに変えるコリメートレンズ１０４と、光ディスク上で生じる球面収差を補正するように光ビームを反射する可変形状ミラー１０６と、光ビームを収束する対物レンズ１０８と、コリメートレンズ１０４からの平行光ビームをその楕円形の断面を略円形の断面に整形して可変形状ミラー１０６に方向付けるとともに、可変形状ミラー１０６で反射された光ビームを対物レンズに方向付けるビーム整形部１２０と、光ディスク１１０に向かう光ビームと光ディスク１１０から戻る光ビームとを分離するビームスプリッター１１４と、分離された光ビームを検出する光検出器１１８とを有している。【選択図】    図１
2004171629.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ピックアップ装置であり、
断面が楕円形の発散光ビームを射出する半導体レーザーと、
半導体レーザーからの発散光ビームを平行光ビームに変えるコリメーターと、
光ディスク上で生じる球面収差を補正するように光ビームを反射する可変形状ミラーと、
光ビームを光ディスクに収束する対物レンズと、
コリメーターからの平行光ビームをその楕円形の断面を略円形の断面に整形して可変形状ミラーに方向付けるとともに、可変形状ミラーで反射された光ビームを対物レンズに方向付けるビーム整形部と、
光ディスクに向かう光ビームと光ディスクから戻る光ビームとを分離するビーム分離素子と、
ビーム分離素子で分離された光ディスクから戻る光ビームを検出する光検出器とを有している、光ピックアップ装置。
【請求項２】
請求項１において、ビーム整形部は、コリメーターからの断面が楕円形の光ビームを屈折して断面が略円形の光ビームに変える平面を有するビーム整形プリズムと、コリメーターからの光ビームが入射するビーム整形プリズムの平面に設けられた偏光膜と、ビーム整形プリズムと可変形状ミラーの間に配置された１／４波長板とを含んでおり、偏光膜はＰ偏光を透過しＳ偏光を反射し、半導体レーザーは偏光膜に対してＰ偏光のビームを射出する、光ピックアップ装置。
【請求項３】
請求項２において、対物レンズに方向付けられた光ビームの光軸と可変形状ミラーの光軸は互いに平行である、光ピックアップ装置。
【請求項４】
請求項３において、ビーム整形プリズムは、光ビームが通過する第一平面と第二平面と第三平面とを有しており、第一平面はコリメーターからの平行光ビームが入射する平面であり、第三平面は対物レンズに方向付けられた光ビームの光軸と可変形状ミラーの光軸とに直交しており、第一平面と第二平面の成す角は９０度であり、これにより、コリメーターからの光ビームは、第一平面で屈折され、第二平面で反射され、第三平面を透過して、可変形状ミラーに向かい、可変形状ミラーで反射された光ビームは、第三平面を透過し、第二平面で反射され、第一平面に設けられた偏光膜で反射され、第三平面を透過して、対物レンズに向かう、光ピックアップ装置。
【請求項５】
請求項２において、対物レンズに方向付けられた光ビームの光軸と可変形状ミラーの光軸は互いに平行であり、更に対物レンズに方向付けられた光ビームの光軸と可変形状ミラーの光軸は共にコリメータからの光ビームの光軸に直交している、光ピックアップ装置。
【請求項６】
請求項５において、ビーム整形プリズムは、光ビームが通過する第一平面と第二平面と第三平面と第四平面とを有しており、第一平面はコリメーターからの平行光ビームが入射する面であり、第三平面は可変形状ミラーの光軸に直交しており、第一平面に対するコリメーターからの光ビームの入射角と屈折角をそれぞれθ１とθ２、第四平面から第一平面に向かう光ビームの第一平面における入射角と屈折角をそれぞれθ５とθ６とするとき、第一平面と第二平面の成す角は（θ１＋θ２）／２＋４５度、第一平面と第四平面の成す角は（θ２＋θ５）／２度であり、更にθ１＋θ６＝９０度であり、偏光膜は基本的にＳ偏光を反射するが、小さい入射角をもって入射するＳ偏光は透過し、これにより、コリメーターからの光ビームは、第一平面で屈折され、第二平面で反射され、第三平面を透過して、可変形状ミラーに向かい、可変形状ミラーで反射された光ビームは、第三平面を透過し、第二平面で反射され、第一平面に設けられた偏光膜で反射され、第四平面で反射され、第一平面で屈折されて、対物レンズに向かう、光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、収差補正素子を有する光記録／再生用の光ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多層の情報記録層を有する記録媒体用の光ピックアップ装置では、光ビームが集光される情報記録層の切り換えに伴って、光ビームが集光される情報記録層に対するカバー層の厚さが変わることにより発生する球面収差を補正する必要がある。
【０００３】
また、単層の記録媒体用の光ピックアップ装置であっても、高記録密度化のために短い波長の光と開口数の大きい対物レンズとを用いる次世代の光ピックアップ装置では、フォーカス調整の際に球面収差の補正が必要である。例えば、５００ｎｍ以下の波長の光を発する光源と、０．７以上の開口数を持つ対物レンズとを有する光ピックアップ装置では、球面収差の補正は必須である。
【０００４】
特許第２５０２８８４号公報は、多層の情報記録層を有する記録媒体に対応するために収差補正機能を有する光ピックアップ装置を開示している。この光ピックアップ装置は、楕円形の断面の発散光ビームを射出するレーザーダイオードと、レーザーダイオードからの発散光ビームを平行光ビームに変えるレンズと、楕円形の光ビームを円形の光ビームに変える円形化プリズム等のサーキュラライザと、波面変換する多重データ面収差補償器と、光ビームを光記録媒体の複数の記録面のひとつに収束する合焦レンズとを有している。
【０００５】
サーキュラライザは、合焦レンズのＮＡをフルに利用し、レーザーダイオードから射出される光ビームの利用効率を向上させるために、光ビームの断面を円形に変える。
【０００６】
収差補償器は、例えば、偏光ビームスプリッターと四分の一波長板と電気制御式の変形可能ミラーとで構成される。偏光ビームスプリッターに入射した光ビームは、その後、四分の一波長板を通り、変形可能ミラーに入射し、変形可能ミラーは、光ビームが収束される記録面上で発生する球面収差を打ち消すように波面変換する。変形可能ミラーで反射された光ビームは、再び四分の一波長板を通り、偏光ビームスプリッターにより合焦レンズに方向付けされる。
【０００７】
【特許文献１】
特許第２５０２８８４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した光ピックアップは、サーキュラライザである円形化プリズムや、収差補償器を構成する偏光ビームスプリッターと四分の一波長板と電気制御式の変形可能ミラーとを含んでいるため、部品点数が多い。
【０００９】
本発明の目的は、光ビームの断面を円形に整形する機能と収差を補正する機能とを有しながらも部品点数の少ない光ピックアップ装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ピックアップ装置は、断面が楕円形の発散光ビームを射出する半導体レーザーと、半導体レーザーからの発散光ビームを平行光ビームに変えるコリメーターと、光ディスク上で生じる球面収差を補正するように光ビームを反射する可変形状ミラーと、光ビームを光ディスクに収束する対物レンズと、コリメーターからの平行光ビームをその楕円形の断面を略円形の断面に整形して可変形状ミラーに方向付けるとともに、可変形状ミラーで反射された光ビームを対物レンズに方向付けるビーム整形部と、光ディスクに向かう光ビームと光ディスクから戻る光ビームとを分離するビーム分離素子と、ビーム分離素子で分離された光ディスクから戻る光ビームを検出する光検出器とを有している。
【００１１】
ビーム整形部は、コリメーターからの断面が楕円形の光ビームを屈折して断面が略円形の光ビームに変える平面を有するビーム整形プリズムと、コリメーターからの光ビームが入射するビーム整形プリズムの平面に設けられた偏光膜と、ビーム整形プリズムと可変形状ミラーの間に配置された１／４波長板とを含んでおり、偏光膜はＰ偏光を透過しＳ偏光を反射し、半導体レーザーは偏光膜に対してＰ偏光のビームを射出する。
【００１２】
好ましくは、対物レンズに方向付けられた光ビームの光軸と可変形状ミラーの光軸は互いに平行である。このため、ビーム整形プリズムは、光ビームが通過する第一平面と第二平面と第三平面とを有しており、第一平面はコリメーターからの平行光ビームが入射する平面であり、第三平面は対物レンズに方向付けられた光ビームの光軸と可変形状ミラーの光軸とに直交しており、第一平面と第二平面の成す角は９０度である。これにより、コリメーターからの光ビームは、第一平面で屈折され、第二平面で反射され、第三平面を透過して、可変形状ミラーに向かい、可変形状ミラーで反射された光ビームは、第三平面を透過し、第二平面で反射され、第一平面に設けられた偏光膜で反射され、第三平面を透過して、対物レンズに向かう。
【００１３】
更に好ましくは、対物レンズに方向付けられた光ビームの光軸と可変形状ミラーの光軸は互いに平行であり、更に対物レンズに方向付けられた光ビームの光軸と可変形状ミラーの光軸は共にコリメータからの光ビームの光軸に直交している。このため、ビーム整形プリズムは、光ビームが通過する第一平面と第二平面と第三平面と第四平面とを有しており、第一平面はコリメーターからの平行光ビームが入射する面であり、第三平面は可変形状ミラーの光軸に直交しており、第一平面に対するコリメーターからの光ビームの入射角と屈折角をそれぞれθ１とθ２、第四平面から第一平面に向かう第一平面における光ビームの入射角と屈折角をそれぞれθ５とθ６とするとき、第一平面と第二平面の成す角は（θ１＋θ２）／２＋４５度、第一平面と第四平面の成す角は（θ２＋θ５）／２度であり、更にθ１＋θ６＝９０度であり、偏光膜は基本的にＳ偏光を反射するが、小さい入射角をもって入射するＳ偏光は透過する。これにより、コリメーターからの光ビームは、第一平面で屈折され、第二平面で反射され、第三平面を透過して、可変形状ミラーに向かい、可変形状ミラーで反射された光ビームは、第三平面を透過し、第二平面で反射され、第一平面に設けられた偏光膜で反射され、第四平面で反射され、第一平面で屈折されて、対物レンズに向かう。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
第一実施形態
本実施形態の光ピックアップ装置の概略的な構成を図１に示す。
【００１６】
図１に示されるように、本実施形態の光ピックアップ装置１００は、断面が楕円形の発散光ビームを射出する半導体レーザー１０２と、半導体レーザー１０２からの発散光ビームを平行光ビームに変えるコリメートレンズ１０４と、光ディスク上で生じる球面収差を補正するように光ビームを反射する可変形状ミラー１０６と、光ビームを光ディスク１１０に収束する対物レンズ１０８と、コリメートレンズ１０４からの平行光ビームをその楕円形の断面を略円形の断面に整形して可変形状ミラー１０６に方向付けるとともに、可変形状ミラー１０６で反射された光ビームを対物レンズに方向付けるビーム整形部１２０と、光ディスク１１０に向かう光ビームと光ディスク１１０から戻る光ビームとを分離するビームスプリッター１１４と、ビームスプリッター１１４で分離された光ディスク１１０から戻る光ビームを検出する光検出器（フォトディテクタ）１１８とを有している。
【００１７】
例えば、これらの光学要素は、対物レンズ１０８を除いて、筐体１３０に収容されている。
【００１８】
ビーム整形部１２０は、コリメートレンズ１０４からの断面が楕円形の光ビームを屈折して断面が略円形の光ビームに変える平面１２２ａを有するビーム整形プリズム１２２と、コリメートレンズ１０４からの光ビームが入射するビーム整形プリズム１２２の平面１２２ａに設けられた偏光膜１２４と、ビーム整形プリズム１２２と可変形状ミラー１０６の間に配置された１／４波長板１２６とを有している。偏光膜１２４はＰ偏光を透過しＳ偏光を反射する。半導体レーザー１０２は偏光膜１２４に対してＰ偏光のビームを射出する。
【００１９】
ビーム整形プリズム１２２は、より詳しくは、光ビームが通過する三つの平面、第一平面１２２ａと第二平面１２２ｂと第三平面１２２ｃとを有している。第一平面１２２ａは、コリメートレンズ１０４からの光ビームが入射する平面であり、この第一平面１２２ａには偏光膜１２４が設けられている。第二平面１２２ｂは、可変形状ミラー１０６に向き合っており、この第二平面１２２ｂには、１／４波長板１２６が固定されている。第三平面１２２ｃは、対物レンズ１０８に向き合っている。
【００２０】
ビーム整形プリズム１２２の第一平面１２２ａはコリメートレンズ１０４の光軸に対して所定の角度（０°より大きく、９０°より小さい）を成している。本明細書において、コリメートレンズは回転対称な形状を有しており、コリメートレンズの光軸とは、その回転対称な形状に対する中心軸に一致する直線を言う。従って、第一平面１２２ａは、これに入射するコリメートレンズ１０４からの光ビームを屈折する。
【００２１】
第二平面１２２ｂは、第一平面１２２ａで屈折されたこの光ビームの軸に直交している。本明細書において、光ビームの軸とは、光ビームの主光線の軌跡あるいは軌道を言う。さらに、第二平面１２２ｂは可変形状ミラー１０６の光軸に直交している。本明細書において、可変形状ミラーの光軸とは、その反射面が平面であるときに、その平面に立てた法線に平行な直線を言う。
【００２２】
後に詳しく述べるように、可変形状ミラー１０６で反射された光ビームは、ビーム整形プリズム１２２の第二平面１２２ｂを透過し、第一平面１２２ａに設けられた偏光膜１２４で反射され、第三平面１２２ｃに向かう。第三平面１２２ｃは、偏光膜１２４で反射された光ビームの軸に直交している。さらに、第三平面１２２ｃは対物レンズ１０８の光軸に直交するように配置されている。本明細書において、対物レンズは回転対称な形状を有しており、対物レンズの光軸とは、その回転対称な形状に対する回転軸に一致する直線を言う。
【００２３】
半導体レーザー１０２からは、楕円形の断面を有し、偏光膜１２４に対してＰ偏光の発散光ビームが射出される。半導体レーザー１０２から射出された発散光ビームは、ビームスプリッター１１４を透過し、コリメートレンズ１０４で平行光ビームに変えられる。
【００２４】
平行光ビームは、Ｐ偏光であるため偏光膜１２４を透過して、ビーム整形プリズム１２２の第一平面１２２ａに入射する。第一平面１２２ａに入射する光ビームは、楕円形の断面を有しており、第一平面１２２ａで屈折されることにより、略円形の断面を有する光ビームに変えられる。
【００２５】
第一平面１２２ａで屈折された光ビームは、第二平面１２２ｂを透過した後、１／４波長板１２６を透過して円偏光となり、可変形状ミラー１０６で反射される。可変形状ミラー１０６で反射された光ビームは、１／４波長板１２６を透過してＳ偏光となり、第二平面１２２ｂを透過してビーム整形プリズム１２２に再入射する。再入射した光ビームは、Ｓ偏光であるため、第一平面１２２ａに設けられた偏光膜１２４で反射される。偏光膜１２４で反射された光ビームは、第三平面１２２ｃを透過し、対物レンズ１０８に向かう。
【００２６】
ビーム整形プリズム１２２からの光ビームは、略円形の断面を有し、対物レンズ１０８によって、複数の記録層を有する光ディスク１１０の所定の記録層に収束される。光ディスク１１０の記録層に収束された光ビームは、記録層に記録されている情報に応じた変調を受けて反射される。
【００２７】
光ディスク１１０から戻る光ビームは、往路を逆行し、往路と同様に透過と反射と屈折の作用を受けてビームスプリッター１１４に達し、ビームスプリッター１１４によってその一部が反射されて往路から分離される。言い換えれば、光ディスク１１０からの光ビームはビームスプリッター１１４によって光ディスク１１０に向かう光ビームの光路から分離される。
【００２８】
往路から分離された光ビームはフォトディテクタ１１８で検出される。フォトディテクタ１１８は、記録層の情報に応じた変調を受けた光ビームの光強度を反映した電気信号を出力し、電気信号は情報の再生その他に利用される。
【００２９】
可変形状ミラー１０６は、光ディスク１１０の異なる記録層で対物レンズ１０８の集光スポットに発生する球面収差をキャンセルするように、その反射面を変形する。これにより光ビームは、所望の記録層に対して、球面収差が十分に小さく補正されて収束される。なお、可変形状ミラー１０６は、球面収差をキャンセルするとともに、異なる記録層への切換時に焦点位置を変化させるように、その反射面を変形してもよい。
【００３０】
ビーム整形プリズム１２２は、入射する光ビームの断面の楕円形の短軸方向の寸法を屈折作用によりβ倍することにより、断面が楕円形の光ビームを断面が略円形の光ビームに変える。断面が略円形の光ビームは、対物レンズ１０８の略瞳全体を照明する。その結果、対物レンズ１０８の実効的な開口数は大きく、光ビームは十分に小さいスポットに絞られる。
【００３１】
ビーム整形プリズム１２２の第一平面１２２ａに対するコリメートレンズ１０４からの光ビームの入射角は、整形する楕円光ビームの断面形状に応じて決まる。より詳しくは、光ビームの入射角は、光ビームの断面を楕円形から略円形に整形するために必要な倍率βと、ビーム整形プリズム１２２の材料の屈折率ｎとに依存して決まる。
【００３２】
図１に示されるように、ビーム整形プリズム１２２の第一平面１２２ａにおける光ビームの入射角と屈折角をそれぞれθ１とθ２とする。第一平面１２２ａに対する光ビームの入射角θ１は、βとｎをパラメーターとして、次式により決まる。
【００３３】
【数１】
2004171629.tif 000003
【００３４】
例えば、ｎ＝１．５、β＝２の場合、θ１＝６６．７１６度となる。また、スネルの法則より、θ２＝３７．７６１度となる。
【００３５】
変形時の可変形状ミラー１０６からの反射光ビームは、完全な平行光ビームではないため、ビーム整形プリズム１２２に再入射する際に、斜め入射による収差の発生がなるべく抑えられことが望ましい。
【００３６】
このため、前述したように、ビーム整形プリズム１２２の第二平面１２２ｂは、第一平面１２２ａで屈折された光ビームの軸に直交しており、可変形状ミラー１０６の光軸はビーム整形プリズム１２２の第二平面１２２ｂに直交している。
【００３７】
これにより、第一平面１２２ａで屈折された光ビームは、第二平面１２２ｂに垂直に入射するので、第二平面１２２ｂを透過する際に、その方向の変更を受けない。また、第二平面１２２ｂを透過した光ビームは、非変形時の可変形状ミラー１０６の反射面に対して垂直に入射するため、可変形状ミラー１０６で反射された光ビームは、ビーム整形プリズム１２２の第二平面１２２ｂに対して最小の入射角で入射する。
【００３８】
同様のことは対物レンズ１０８に対しても言える。つまり、光ディスク１１０から対物レンズ１０８を通りビーム整形プリズム１２２に再入射する光ビームについても、斜め入射による収差の発生がなるべく抑えられことが望ましい。
【００３９】
このため、ビーム整形プリズム１２２の第三平面１２２ｃは、前述したように、偏光膜１２４で反射された光ビームの軸に直交しており、対物レンズ１０８の光軸はビーム整形プリズム１２２の第三平面１２２ｃに直交している。
【００４０】
これにより、偏光膜１２４で反射された光ビームは、第三平面１２２ｃに対して最小の入射角で入射するので、第三平面１２２ｃを透過する際に、その方向の変更を殆ど受けない。また、第三平面１２２ｃを透過した光ビームは、対物レンズ１０８に対して、対物レンズ１０８の光軸にほぼ平行に入射するため、光ディスク１１０で反射され対物レンズ１０８を透過した光ビームは、ビーム整形プリズム１２２の第三平面１２２ｃに対して最小の入射角で入射する。
【００４１】
その結果、光ビーム中の成分が、光学的境界面に斜めに入射することにより発生する不所望な収差が最小に抑えられている。
【００４２】
本実施形態の光ピックアップ装置１００では、ビーム整形部１２０は、コリメートレンズ１０４からの光ビームの断面を楕円形から略円形に整形することに加えて、光ビームを可変形状ミラーを経由させて対物レンズに導く働きをしているため、光ピックアップ装置の部品点数の低減に貢献している。少ない部品は、組立て調整を容易にするとともに、小型化にも寄与する。
【００４３】
本実施形態の光ピックアップ装置１００は様々に変形されてもよい。例えば、偏光膜１２４を半透膜に置き換えて、１／４波長板１２６を取り去ってもよい。この場合、半透膜による反射ロスで光ビームの利用率が低下するが、部品点数を更に減らすことができる。
【００４４】
第二実施形態
本実施形態の光ピックアップ装置の概略的な構成を図２に示す。
【００４５】
図２に示されるように、本実施形態の光ピックアップ装置２００は、断面が楕円の発散光ビームを射出する半導体レーザー２０２と、半導体レーザー２０２からの発散光ビームを平行光ビームに変えるコリメートレンズ２０４と、光ディスク上で生じる球面収差を補正するように光ビームを反射する可変形状ミラー２０６と、光ビームを光ディスク２１０に収束する対物レンズ２０８と、コリメートレンズ２０４からの平行光ビームをその楕円の断面を略円形の断面に整形して可変形状ミラー２０６に方向付けるとともに、可変形状ミラー２０６で反射された光ビームを対物レンズ２０８に方向付けるビーム整形部２２０と、光ディスク２１０に向かう光ビームと光ディスク２１０から戻る光ビームとを分離するビームスプリッター２１４と、ビームスプリッター２１４で分離された光ディスク２１０から戻る光ビームを検出する光検出器（フォトディテクタ）２１８とを有している。
【００４６】
例えば、可変形状ミラー２０６は筐体２３４に収容され、対物レンズ２０８を除く他の光学要素は筐体２３２に収容されている。
【００４７】
ビーム整形部２２０は、コリメートレンズ２０４からの断面が楕円形の光ビームを屈折して断面が略円形の光ビームに変える平面２２２ａを有するビーム整形プリズム２２２と、ビーム整形プリズム２２２の平面２２２ａに設けられた偏光膜２２４と、ビーム整形プリズム２２２と可変形状ミラー２０６の間に配置された１／４波長板２２６とを有している。偏光膜２２４はＰ偏光を透過しＳ偏光を反射する。半導体レーザー２０２は偏光膜２２４に対してＰ偏光のビームを射出する。
【００４８】
ビーム整形プリズム２２２は、より詳しくは、光ビームが通過する三つの平面、第一平面２２２ａと第二平面２２２ｂと第三平面２２２ｃとを有している。本明細書において、光ビームが通過する平面とは、そこに入射する光ビームを透過する面（屈折の有無を問わない）と、そこに入射する光ビームを反射する面とを言う。
【００４９】
第一平面２２２ａは、コリメートレンズ２０４からの光ビームが入射する平面であり、この第一平面２２２ａには偏光膜２２４が設けられている。第三平面２２２ｃは、可変形状ミラー２０６と対物レンズ２０８に向き合っており、第三平面２２２ｃのうち、可変形状ミラー２０６に向き合っている部分には１／４波長板２２６が固定されている。第二平面２２２ｂは、光ビームを第一平面２２２ａと第三平面２２２ｃの間で行き来させるために光ビームを反射する平面である。第一平面２２２ａと第二平面２２２ｂは９０度の角度を成している。
【００５０】
より詳しくは、第一平面２２２ａは、コリメートレンズ２０４の光軸に対して所定の角度（０度より大きく、９０度より小さい）を成している。従って、第一平面２２２ａは、これに入射するコリメートレンズ２０４からの光ビームを屈折する。
【００５１】
第三平面２２２ｃは、第一平面２２２ａで屈折され第二平面２２２ｂで反射された光ビームの軸に直交している。さらに、第三平面２２２ｃは、可変形状ミラー２０６の光軸に直交しているとともに、対物レンズ２０８の光軸にも直交している。従って、可変形状ミラー２０６の光軸ＡＭと対物レンズ２０８の光軸ＡＯは互いに平行である。
【００５２】
後に詳しく述べるように、可変形状ミラー２０６で反射された光ビームは、ビーム整形プリズム２２２の第三平面２２２ｃを透過し、第二平面２２２ｂで反射され、第一平面２２２ａに設けられた偏光膜２２４で反射され、再び第三平面２２２ｃに向かう。第三平面２２２ｃは、偏光膜２２４で反射された光ビームの軸に対しても直交している。
【００５３】
半導体レーザー２０２からは、楕円形の断面を有し、偏光膜２２４に対してＰ偏光の発散光ビームが射出される。半導体レーザー２０２から射出された発散光ビームは、ビームスプリッター２１４を透過し、コリメートレンズ２０４で平行光ビームに変えられる。
【００５４】
平行光ビームは、Ｐ偏光であるため偏光膜２２４を透過して、ビーム整形プリズム２２２の第一平面２２２ａに入射する。第一平面２２２ａに入射する光ビームは、楕円形の断面を有しており、第一平面２２２ａで屈折されることにより、略円形の断面を有する光ビームに変えられる。
【００５５】
第一平面２２２ａで屈折され光ビームは、第二平面２２２ｂで反射され、第三平面２２２ｃを透過した後、１／４波長板２２６を透過して円偏光となり、可変形状ミラー２０６に向かう。
【００５６】
可変形状ミラー２０６は、対物レンズ２０８によって光ディスク２１０の特定の記録層に収束される光ビームのスポットにおける球面収差を最小に抑えるように、その反射面を変形する。つまり、可変形状ミラー２０６は、この後に対物レンズ２０８によって収束される光ビームのスポットでの球面収差が最小になるように、これに入射する光ビームを波面変換して反射する。
【００５７】
可変形状ミラー２０６で反射された光ビームは、１／４波長板２２６を透過してＳ偏光となり、第三平面２２２ｃを透過して、ビーム整形プリズム２２２に再入射する。再入射した光ビームは、Ｓ偏光であるため、第二平面２２２ｂで反射された後に、第一平面２２２ａに設けられた偏光膜２２４で反射される。つまり、光ビームはビーム整形プリズム２２２の内部で二回反射される。偏光膜２２４で反射された光ビームは、第三平面２２２ｃを透過し、対物レンズ２０８に向かう。
【００５８】
ビーム整形プリズム２２２からの光ビームは、対物レンズ２０８によって、複数の記録層を有する光ディスク２１０の所定の記録層に収束される。光ディスク２１０の記録層に収束された光ビームは、記録層に記録されている情報に応じた変調を受けて反射される。
【００５９】
光ディスク２１０から戻る光ビームは、往路を逆行し、往路と同様に透過と反射と屈折の作用を受けてビームスプリッター２１４に達し、ビームスプリッター２１４によってその一部が反射されて往路から分離される。言い換えれば、光ディスク２１０からの光ビームはビームスプリッター２１４によって光ディスク２１０に向かう光ビームの光路から分離される。
【００６０】
往路から分離された光ビームはフォトディテクタ２１８で検出される。フォトディテクタ２１８は、記録層の情報に応じた変調を受けた光ビームの光強度を反映した電気信号を出力し、電気信号は情報の再生その他に利用される。
【００６１】
ビーム整形プリズム２２２は、入射する光ビームの断面の楕円形の短軸方向の寸法を拡大することにより、断面が楕円形の光ビームを断面が略円形の光ビームに変える。断面が略円形の光ビームは、対物レンズ２０８の略瞳全体を照明する。その結果、対物レンズ２０８の実効的な開口数は大きく、光ビームは十分に小さいスポットに絞られる。
【００６２】
図２に示されるように、ビーム整形プリズム２２２の第一平面２２２ａにおけるコリメートレンズ２０４からの光ビームの入射角と屈折角をそれぞれθ１とθ２とする。第一平面２２２ａと第三平面２２２ｃの間を行き来する光ビームの第二平面２２２ｂにおける入射角と反射角は等しく、この角度をθ３とする。また、第一平面２２２ａに設けられた偏光膜２２４を経由して可変形状ミラー２０６と対物レンズ２０８の間を行き来するＳ偏光のビームの第一平面２２２ａにおける入射角と屈折角はθ２に等しい。
【００６３】
ビーム整形プリズム２２２の第一平面２２２ａに対するコリメートレンズ２０４からの光ビームの入射角θ１は、第一実施形態と同様、光ビームの断面を楕円形から略円形に整形するために短軸方向の寸法を拡大する倍率βと、ビーム整形プリズム２２２の材料の屈折率ｎとに依存して決まる。すなわち、入射角θ１は（１）式に従って決まる。
【００６４】
可変形状ミラー２０６で反射された光ビームは、ビーム整形プリズム２２２に入射して、第二平面２２２ｂと第一平面２２２ａで反射される。第二平面２２２ｂで反射された光ビームはその進行方向が１８０−２×θ３度変化する。同様に、第一平面２２２ａで反射された光ビームはその進行方向が１８０−２×θ２度変化する。結局、可変形状ミラー２０６で反射された光ビームは、ビーム整形プリズム２２２の内部においてその進行方向を合計で３６０−２×（θ３＋θ２）度だけ変えて対物レンズ２０８に向かう。
【００６５】
前述したように、可変形状ミラー２０６の光軸と対物レンズ２０８の光軸は互いに平行である。従って、可変形状ミラー２０６で反射されビーム整形プリズム２２２を経由して対物レンズ２０８に向かう光ビームの進行方向の変化は１８０度に等しい。すなわち、３６０−２×（θ３＋θ２）＝１８０が成り立つ。従って、θ２とθ３は、θ２＋θ３＝９０を満足している。
【００６６】
また、簡単な幾何学的考察から分かるように、第一平面２２２ａと第二平面２２２ｂの成す角はθ２＋θ３に等しい。結局、ビーム整形プリズム２２２は第一平面２２２ａと第二平面２２２ｂの成す角が９０度である。
【００６７】
本実施形態の光ピックアップ装置２００では、第一実施形態と同様に、ビーム整形部２２０が、コリメートレンズ２０４からの光ビームの断面を楕円形から略円形に整形するとともに、光ビームを可変形状ミラーを経由させて対物レンズに導くため、部品点数が少なくて済む。
【００６８】
これに加えて、可変形状ミラー２０６の光軸と対物レンズ２０８の光軸は共にビーム整形プリズム２２２の第三平面２２２ｃに直交している。このため、ビーム整形プリズム２２２に対する可変形状ミラー２０６の光軸と対物レンズ２０８の光軸の角度調整が容易に行なえる。これにより、光ピックアップ装置２００の組み立てと調整を容易に行なえる。
【００６９】
さらに、可変形状ミラー２０６と対物レンズ２０８を除く他の光学要素を収容した収容した筐体２３２は対物レンズ２０８の光軸に直交する面を有しており、筐体２３２のその面に直に、可変形状ミラー２０６を収容した筐体２３４が取り付けれられる。つまり、筐体２３４を取り付けるために、筐体２３２を斜めに加工する必要がない。従って、筐体２３２を容易に作製できるとともに、筐体２３２に対する筐体２３４の取り付けも容易に行なえる。
【００７０】
第三実施形態
本実施形態の光ピックアップ装置の概略的な構成を図３に示す。
【００７１】
図３に示されるように、本実施形態の光ピックアップ装置３００は、断面が楕円の発散光ビームを射出する半導体レーザー３０２と、半導体レーザー３０２からの発散光ビームを平行光ビームに変えるコリメートレンズ３０４と、光ディスク上で生じる球面収差を補正するように光ビームを反射する可変形状ミラー３０６と、光ビームを光ディスク３１０に収束する対物レンズ３０８と、コリメートレンズ３０４からの平行光ビームをその楕円の断面を略円形の断面に整形して可変形状ミラー３０６に方向付けるとともに、可変形状ミラー３０６で反射された光ビームを対物レンズ３０８に方向付けるビーム整形部３２０と、光ディスク３１０に向かう光ビームと光ディスク３１０から戻る光ビームとを分離するビームスプリッター３１４と、ビームスプリッター３１４で分離された光ディスク３１０から戻る光ビームを検出する光検出器（フォトディテクタ）３１８とを有している。
【００７２】
例えば、可変形状ミラー３０６は筐体３３４に収容され、対物レンズ３０８を除く他の光学要素は筐体３３２に収容されている。
【００７３】
ビーム整形部３２０は、コリメートレンズ３０４からの断面が楕円形の光ビームを屈折して断面が略円形の光ビームに変える平面３２２ａを有するビーム整形プリズム３２２と、ビーム整形プリズム３２２の平面３２２ａに設けられた偏光膜３２４と、ビーム整形プリズム３２２と可変形状ミラー３０６の間に配置された１／４波長板３２６とを有している。偏光膜３２４は、Ｐ偏光を透過し、基本的にＳ偏光を反射するが、特別に、小さい入射角をもって入射するＳ偏光は透過する。半導体レーザー３０２は偏光膜３２４に対してＰ偏光のビームを射出する。
【００７４】
ビーム整形プリズム３２２は、より詳しくは、光ビームが通過する四つの平面、第一平面３２２ａと第二平面３２２ｂと第三平面３２２ｃと第四平面３２２ｄとを有している。
【００７５】
第一平面３２２ａは、コリメートレンズ３０４からの光ビームが入射する平面であるとともに、光ビームを対物レンズ３０８に方向付ける平面でもある。この第一平面３２２ａには偏光膜３２４が設けられている。第三平面３２２ｃは、可変形状ミラー３０６に向き合っており、この第三平面３２２ｃには１／４波長板３２６が固定されている。第二平面３２２ｂは、光ビームを第一平面３２２ａと第三平面３２２ｃの間で行き来させるために光ビームを反射する平面である。第四平面３２２ｄは、第一平面３２２ａからの光ビームを再び第一平面３２２ａに戻すために光ビームを反射する平面である。
【００７６】
より詳しくは、第一平面３２２ａは、コリメートレンズ３０４の光軸に対して所定の角度（０度より大きく、９０度より小さい）を成している。従って、第一平面３２２ａは、これに入射するコリメートレンズ３０４からの光ビームを屈折する。第一平面３２２ａは、また、対物レンズ３０８の光軸に対して所定の角度（０度より大きく、９０度より小さい）を成している。
【００７７】
第三平面３２２ｃは、第一平面３２２ａで屈折され第二平面３２２ｂで反射された光ビームの軸に直交している。さらに、第三平面３２２ｃは、可変形状ミラー３０６の光軸に直交している。
【００７８】
後に詳しく述べるように、可変形状ミラー３０６で反射された光ビームは、第三平面３２２ｃを透過し、第二平面３２２ｂで反射され、第一平面３２２ａに設けられた偏光膜３２４で反射され、第四平面３２２ｄで反射され、再び第一平面３２２ａに向かう。
【００７９】
半導体レーザー３０２は、楕円形の断面を有する発散光ビームが射出される。半導体レーザー３０２から射出された発散光ビームは、ビームスプリッター３１４を透過し、コリメートレンズ３０４で平行光ビームに変えられる。
【００８０】
半導体レーザー３０２から射出される光ビームは偏光膜３２４に対してＰ偏光であるため、平行光ビームは偏光膜３２４を透過して、ビーム整形プリズム３２２の第一平面３２２ａに入射する。第一平面３２２ａに入射する光ビームは、楕円形の断面を有しており、第一平面３２２ａで屈折されることにより、略円形の断面を有する光ビームに変えられる。
【００８１】
第一平面３２２ａで屈折され光ビームは、第二平面３２２ｂで反射され、第三平面３２２ｃを透過し、さらに１／４波長板３２６を透過して、可変形状ミラー３０６に向かう。
【００８２】
可変形状ミラー３０６は、対物レンズ３０８によって光ディスク３１０の特定の記録層に収束される光ビームのスポットにおける球面収差を最小に抑えるように、その反射面を変形する。つまり、可変形状ミラー３０６は、この後に対物レンズ３０８によって収束される光ビームのスポットでの球面収差が最小になるように、これに入射する光ビームを波面変換して反射する。
【００８３】
可変形状ミラー３０６で反射された光ビームは、１／４波長板３２６を透過し、第三平面３２２ｃを透過してビーム整形プリズム３２２に再入射し、第二平面３２２ｂで反射された後、第一平面３２２ａに向かう。
【００８４】
可変形状ミラー３０６を経由した後に第一平面３２２ａに入射する光ビームは、１／４波長板３２６を二回透過しているため、偏光膜３２４に対してＳ偏光になっており、従って、第一平面３２２ａに設けられた偏光膜３２４で反射される。偏光膜３２４で反射された光ビームは、第四平面３２２ｃで反射され、第一平面３２２ａでわずかに屈折され、対物レンズ３０８に向かう。
【００８５】
光ビームは、ビーム整形プリズム３２２の中から第一平面３２２ａを透過して対物レンズ３０８に向かう際に、わずかではあるが屈折されるため、その断面が楕円形に縮小される。可変形状ミラー３０６は、この変形を考慮して、縮小される文を見込んで、ビーム整形を行なうように波面変換するとより好適である。しかし、偏光膜３２４への入射角が十分に小さく選ばれており、屈折はわずかであり、屈折の際の収差の発生も小さいので、可変形状ミラー３０６の反射面を円形としてもよい。
【００８６】
ビーム整形プリズム３２２からの光ビームは、対物レンズ３０８によって、複数の記録層を有する光ディスク３１０の所定の記録層に収束される。光ディスク３１０の記録層に収束された光ビームは、記録層に記録されている情報に応じた変調を受けて反射される。
【００８７】
光ディスク３１０から戻る光ビームは、往路を逆行し、往路と同様に透過と反射と屈折の作用を受けてビームスプリッター３１４に達し、ビームスプリッター３１４によってその一部が反射されて往路から分離される。言い換えれば、光ディスク３１０からの光ビームはビームスプリッター３１４によって光ディスク３１０に向かう光ビームの光路から分離される。
【００８８】
往路から分離された光ビームはフォトディテクタ３１８で検出される。フォトディテクタ３１８は、記録層の情報に応じた変調を受けた光ビームの光強度を反映した電気信号を出力し、電気信号は情報の再生その他に利用される。
【００８９】
ビーム整形プリズム３２２は、入射する光ビームの断面の楕円形の短軸方向の寸法を拡大することにより、断面が楕円形の光ビームを断面が略円形の光ビームに変える。断面が略円形の光ビームは、対物レンズ３０８の略瞳全体を照明する。その結果、対物レンズ３０８の実効的な開口数は大きく、光ビームは十分に小さいスポットに絞られる。
【００９０】
図３に示されるように、コリメートレンズ３０４からの光ビームの第一平面３２２ａにおける入射角と屈折角をそれぞれθ１とθ２とする。第二平面３２２ｂにおける光ビームの入射角と反射角は等しく、これをθ３とする。同様に、第四平面３２２ｄにおける光ビームの入射角と反射角は等しく、これをθ４とする。さらに、第四平面３２２ｄからの光ビームの第一平面３２２ａにおける入射角と屈折角をそれぞれθ５とθ６とする。なお、第一平面３２２ａに設けられた偏光膜３２４を経由して可変形状ミラー３０６と対物レンズ３０８の間を行き来するＳ偏光のビームの第一平面３２２ａにおける入射角と屈折角はθ２に等しい。
【００９１】
ビーム整形プリズム３２２の第一平面３２２ａに対するコリメートレンズ３０４からの光ビームの入射角θ１は、第一実施形態と同様、光ビームの断面を楕円形から略円形に整形するために短軸方向の寸法を拡大する倍率βと、ビーム整形プリズム３２２の材料の屈折率ｎとに依存して決まる。すなわち、入射角θ１は（１）式に従って決まる。
【００９２】
本実施形態の光ピックアップ装置３００においては、可変形状ミラー３０６の光軸ＡＭと対物レンズ３０８の光軸ＡＯは互いに平行である。さらに、可変形状ミラー３０６の光軸ＡＭと対物レンズ３０８の光軸ＡＯは共に半導体レーザー３０２の光軸ＡＬに直交している。
【００９３】
このため、ビーム整形プリズム３２２は、第一平面３２２ａと第二平面３２２ｂの成す角が（θ１＋θ２）／２＋４５度であり、第一平面３２２ａと第四平面３２２ｄの成す角が（θ２＋θ５）／２度であり、θ１＋θ６＝９０度である。
【００９４】
この条件は、以下のようにして求められる。
【００９５】
コリメートレンズ３０４からビーム整形プリズム３２２の第一平面３２２ａに入射した光ビームは、第一平面３２２ａで屈折されることにより、その進行方向はθ１−θ２だけ変化する。その後、第二平面３２２ｂに入射した光ビームは、第二平面３２２ｂで反射されることにより、その進行方向は１８０度−２×θ３だけ変化する。
【００９６】
結局、コリメートレンズ３０４からビーム整形プリズム３２２に入射した光ビームは、ビーム整形プリズム３２２の内部においてその進行方向を合計でθ１−θ２＋１８０−２×θ３度だけ変えて可変形状ミラー３０６に向かう。
【００９７】
半導体レーザー３０２の光軸ＡＬと可変形状ミラー３０６の光軸ＡＭは直交しているため、θ１−θ２＋１８０−２×θ３＝９０である。第一平面３２２ａと第二平面３２２ｂの成す角をαとする。α＝θ２＋θ３である。先の式中のθ３にθ３＝α−θ２を代入すると、α＝（θ１＋θ２）／２＋４５が得られる。
【００９８】
従って、半導体レーザー３０２の光軸ＡＬと可変形状ミラー３０６の光軸ＡＭが直交するために、ビーム整形プリズム３２２は、第一平面３２２ａと第二平面３２２ｂの成す角αがα＝（θ１＋θ２）／２＋４５を満足している。
【００９９】
前述したように、θ１は、ビーム整形プリズム３２２の屈折率ｎとビーム整形の倍率βとから一意的に決まる。さらに、θ２はスネルの法則によりθ１から一意的に決まる。従って、αも一意的に決まる。例えば、ｎ＝１．５、β＝２に対して、θ１＝６６．７１６度、θ２＝３７．７６１度、α＝９７．２３９度と決まる。
【０１００】
第一平面３２２ａと第四平面３２２ｄの成す角をγとする。第四平面３２２ｄで反射された光ビームが第一平面３２２ａで屈折される際の進行方向の変化を考えると、言い換えれば、γを頂角とし、第四平面３２２ｄで反射され第一平面３２２ａに向かう光ビームの光路を底辺とする三角形を考えると、γ＝θ４＋θ５である。
【０１０１】
同様に、第一平面３２２ａで反射された光ビームが第四平面３２２ｄで反射される際の進行方向の変化を考えると、言い換えれば、γを頂角とし、第一平面３２２ａで反射され第四平面３２２ｄに向かう光ビームの光路を底辺とする三角形を考えると、γ＝θ２−θ４である。先の式を用いてθ４を消去すると、γ＝（θ２＋θ５）／２となる。
【０１０２】
また、半導体レーザー３０２の光軸ＡＬと対物レンズ３０８の光軸ＡＯとビーム整形プリズム３２２の第一面３２２ａとで囲まれる三角形を考えると、半導体レーザー３０２の光軸ＡＬと対物レンズ３０８の光軸ＡＯとの成す角はθ１＋θ６である。
【０１０３】
半導体レーザー３０２の光軸ＡＬと対物レンズ３０８の光軸ＡＯとが直交しているため、θ１＋θ６＝９０であり、さらに、ビーム整形プリズム３２２は、第一平面３２２ａと第四平面３２２ｄの成す角γがγ＝（θ２＋θ５）／２を満足している。
【０１０４】
θ６はθ１から一意的に決まり、θ５はスネルの法則によりθ６から一意的に決まる。
【０１０５】
結局、可変形状ミラー３０６の光軸ＡＭと対物レンズ３０８の光軸ＡＯとが共に半導体レーザー３０２の光軸ＡＬに直交する条件は、第一平面３２２ａと第二平面３２２ｂの成す角αがα＝（θ１＋θ２）／２＋４５、第一平面３２２ａと第四平面３２２ｄの成す角γがγ＝（θ２＋θ５）／２、θ１＋θ６＝９０を満足していることである。
【０１０６】
前述したように、θ１は、ビーム整形プリズム３２２の屈折率ｎとビーム整形の倍率βとから一意的に決まる。さらに、θ２はスネルの法則によりθ１から一意的に決まる。従って、αも一意的に決まる。また、θ６はθ１から一意的に決まり、θ５はスネルの法則によりθ６から一意的に決まる。従って、γも一意的に決まる。
【０１０７】
例えば、ｎ＝１．５、β＝２に対して、θ１＝６６．７１６度、θ２＝３７．７６１度、α＝９７．２３９度と決まり、また、θ６＝２３．２８４度、θ５＝１５．２７９度、γ＝２６．５２０度と決まる。
【０１０８】
本実施形態の光ピックアップ装置３００では、第一実施形態と同様に、ビーム整形部３２０が、コリメートレンズ３０４からの光ビームの断面を楕円形から略円形に整形するとともに、光ビームを可変形状ミラーを経由させて対物レンズに導くため、部品点数が少なくて済む。
【０１０９】
これに加えて、可変形状ミラー３０６の光軸ＡＭと対物レンズ３０８の光軸ＡＯとが共に半導体レーザー３０２の光軸ＡＬに直交している。このため、ビーム整形プリズム３２２に対する可変形状ミラー３０６の光軸と対物レンズ３０８の光軸の角度調整が容易に行なえる。これにより、光ピックアップ装置３００の組み立てと調整を容易に行なえる。
【０１１０】
さらに、可変形状ミラー３０６と対物レンズ３０８を除く他の光学要素を収容した収容した筐体３３２の面に、その面を部分的に斜めに加工する必要なく、可変形状ミラー３０６を収容した筐体３３４が取り付けれられる。従って、筐体３３２を容易に作製できるとともに、筐体３３２に対する筐体３３４の取り付けも容易に行なえる。
【０１１１】
さらに、筐体３３２は例えば略直方体形状であり、その中に収容されている光学要素は略直方体の面に整列して配置されるため、筐体３３２の作製や筐体３３２に対する各光学要素の取り付けを容易に行なえる。
【０１１２】
これまで、図面を参照しながら本発明の実施の形態を述べたが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。
【０１１３】
上述した実施形態では、複数の記録層を有する多層ディスクの場合について述べたが、単層の高密度光ディスクのカバー層の厚み誤差による球面収差を低減させる場合についても本発明が有効であることはいうまでもない。
【０１１４】
【発明の効果】
本発明によれば、光ビームの断面を円形に整形する機能と収差を補正する機能とを有しながらも部品点数の少ない光ピックアップ装置が提供される。本発明の光ピックアップ装置は、ビーム整形部がコリメートレンズからの光ビームの断面を楕円形から略円形に整形すると共に光ビームを可変形状ミラーを経由させて対物レンズに導くため、部品点数が少ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態の光ピックアップ装置の構成を概略的に示している。
【図２】本発明の第二実施形態の光ピックアップ装置の構成を概略的に示している。
【図３】本発明の第三実施形態の光ピックアップ装置の構成を概略的に示している。
【符号の説明】
１００  光ピックアップ装置
１０２  半導体レーザー
１０４  コリメートレンズ
１０６  可変形状ミラー
１０８  対物レンズ
１１４  ビームスプリッター
１１８  光検出器
１２０  ビーム整形部
１２２  ビーム整形プリズム
１２４  偏光膜
１２６  １／４波長板
【図１】
2004171629.tif 000004
【図２】
2004171629.tif 000005
【図３】
2004171629.tif 000006