(57)【要約】【課題】光源側の偏光状態の変動に拘わらず、偏光分離素子により適正な強度の光を分離できるようにする。【解決手段】楕円偏光に対する光学素子であって、光源側からの楕円偏光の長軸もしくは短軸方向に光軸を持つ第１の１／４波長板１３と、この第１の１／４波長板を透過した光束を入射され、上記長軸方向に対して４５度傾いた方向に光軸を持つ第２の１／４波長板１４と、この第２の１／４波長板を透過した光束の、上記楕円偏光の長軸方向もしくは短軸方向の偏光成分を分離する偏光分離素子１６とを有する。【選択図】                  図１
2005091929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
楕円偏光に対する光学素子であって、
光源側からの楕円偏光の長軸もしくは短軸の方向に光軸を持つ第１の１／４波長板と、
この第１の１／４波長板を透過した光束を入射され、上記長軸の方向に対して４５度傾いた方向に光軸を持つ第２の１／４波長板と、
この第２の１／４波長板を透過した光束の、上記楕円偏光の長軸方向もしくは短軸方向の偏光成分を分離する偏光分離素子とを有する偏光光学素子。
【請求項２】
半導体レーザを光源とし、この半導体レーザからの光束を入射される偏光光学素子として請求項１記載の偏光光学素子を有する光源装置。
【請求項３】
請求項２記載の光源装置において、
偏光分離素子により分離された分離光を受光する受光素子と、この受光素子の出力に基づいて半導体レーザのパワーを制御する制御手段とを有することを特徴とする光源装置。
【請求項４】
光ディスクに対する情報の記録・再生・消去の１以上を行うための光ピックアップ装置であって、
請求項２または３記載の光源装置を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５】
光ディスクに対し光ピックアップ装置を用いて情報の記録・再生・消去の１以上を行う光ディスクドライブ装置であって、
請求項４の光ピックアップ装置を用いることを特徴とする光ディスクドライブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、偏光光学素子・光源装置・光ピックアップ装置および光ディスクドライブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光の偏光状態を変化させる「偏光光学素子」は種々の光学装置で利用されている。例えば、光ディスクに対して情報の記録や再生を行う光ピックアップ装置では「光源側からの直線偏光状態の光束を１／４波長板で円偏光に変換して光ディスクに照射するとともに、上記円偏光における所定方向の偏光成分の一部を偏光分離素子で分離して受光素子で受光し、光源のパワーを制御する」ことが行われている。
【０００３】
具体的な例で簡単に説明すると、図４（ａ）において、「半導体レーザチップと光ディスクからの戻り光を受光する受光素子を一体のパッケージ内に配置」したホログラムレーザユニット１０から射出した発散性のレーザ光は、カップリングレンズ１２により例えば平行光束にカップリングされ、１／４波長板１４を透過し、ミラー１６により反射されて光ディスク１８側へ偏向され、対物レンズ１９により光ディスク１８の記録面に光スポットとして集光される。
【０００４】
記録面により反射された戻り光は上記光路を逆にたどり、１／４波長板１４により「当初とは振動方向が直交する方向」へ旋回した直線偏光となり、カップリングレンズ１２で集光され、ホログラムレーザユニット１０のホログラムにより所定の方向に回折され、ホログラムレーザユニット１０内の所定の受光素子に導光されて必要な信号を発生させる。
【０００５】
ミラー１６の反射面は「偏光分離膜」となっており、所定方向の偏光成分の一部（例えば５％）を透過させるようになっている。光源側からミラー１６に入射し、ミラー１６を透過した偏光成分光は受光素子２０に受光される。受光素子２０の出力に基づき、ホログラムレーザユニット１０内に設けられている半導体レーザの発光強度（パワー）が所定の大きさに制御される。
【０００６】
このような光学装置において「光源側の偏光状態」が変わると、偏光分離素子により分離された光の強度が「所望の強度」からずれ、光源のパワー制御動作に支障をきたすことがある。  
説明の具体性のために、図１（ａ）において、ホログラムレーザユニット１０内の半導体レーザから放射されるレーザ光の偏光を直線偏光とし、その振動面を図面に直交する方向であるとする。図４（ｂ）の左図は、この直線偏光の振動方向を示している。（ｂ）の中央の図のようにＸ、Ｙ、Ｘ’、Ｙ’方向を定めると、振動面はＸ方向である。この直線偏光は互いに直交するＸ’成分、Ｙ’成分に分解することができる。
【０００７】
１／４波長板１４の光軸は、例えば、Ｘ’方向に平行になっているとする。１／４波長板１４に入射する光が直線偏光であるならば、１／４波長板１４を透過した光は円偏光となる。従って、ミラー１６が透過させるのが「Ｙ方向の偏光成分」であるとすると、図４（ｃ）の左図に「太い矢印」示すような強度を持った光Ｌｙがミラー１６を透過して受光素子２０に受光されることになる。
【０００８】
半導体レーザから放射される光は実質的な直線偏光状態であるが、実際には、半導体レーザの温度変動や通電される電流の変動等により「直線偏光状態が崩れる」ことが知られている。直線偏光状態が崩れた光は、図４（ｂ）の右図に示すような「Ｘ方向を長軸方向、Ｙ方向を短軸方向とする楕円偏光」となる。
【０００９】
このような楕円偏光が１／４波長板１４を透過すると、透過光の偏光状態は円偏光状態とはならずに、図４（ｃ）に若干強調して描くように、Ｘ方向を長軸方向、Ｙ方向を短軸方向とする楕円偏光となる。こうなると、受光素子２０が受光する光Ｌｙの強度は、図４（ｃ）左図の場合に比して小さくなってしまう。即ち、受光素子２０が受光する光強度は、本来受光すべき所望の光強度からずれてしまう。このような状態で、受光素子２０の出力に基づき半導体レーザの発光強度を制御しても適正な制御を実現できない。  
従来、このような「光源側の偏光状態の変動」に対する対策は講じられていなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この発明は、光源側の偏光状態の変動に拘わらず、偏光分離素子により適正な強度の光を分離できるようにすることを課題とする。
【００１１】
即ち、光源側の偏光状態の変動に拘わらず、偏光分離素子により適正な強度の光を分離できる偏光光学素子の実現、この偏光光学素子に光源として半導体レーザを組み合わせた光源装置、この光源装置を用いる光ピックアップ装置、さらにはこの光ピックアップ装置を用いる光ディスクドライブ装置の実現を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明の偏光光学素子は「楕円偏光に対する光学素子」であって、第１および第２の１４波長板と、偏光分離素子とを有する。
【００１３】
「第１の１／４波長板」は、光源側からの楕円偏光の長軸もしくは短軸の方向に光軸を持ち、光源側からの楕円偏光を入射される。  
「第２の１／４波長板」は、第１の１／４波長板を透過した光束を入射され、上記長軸の方向に対して４５度傾いた方向に光軸を持つ。  
「偏光分離素子」は、第２の１／４波長板を透過した光束の上記楕円偏光の長軸方向もしくは短軸方向の偏光成分（の少なくとも一部）を分離する。
【００１４】
従って、請求項１記載の偏光光学素子においては、光源側からの光路上に、光源側から順に、第１および第２の１／４波長板、偏光分離素子が配列されることになる。  
上記光源側からの「楕円偏光」には、その極限の場合として直線偏光が含まれる。この場合には直線偏光の振動方向が楕円の長軸方向になる。なお、上記光軸は「進相軸」でも「遅相軸」でもよい。  
第１の１／４波長板はその光軸方向が楕円偏光の長軸方向または短軸方向に合致しているので、直線偏光に対しては作用しない。即ち、第１の１／４波長板の光軸に平行もしくは直交する振動方向を持つ直線偏光は、第１の１／４波長板をそのまま透過する。
【００１５】
この発明の光源装置は、半導体レーザを光源とし、この半導体レーザからの光束を入射される偏光光学素子として請求項１記載の偏光光学素子を有する（請求項２）。
【００１６】
請求項２記載の光源装置は「偏光分離素子により分離された分離光を受光する受光素子と、この受光素子の出力に基づいて半導体レーザのパワーを制御する制御手段と」を有することができる（請求項３）。
【００１７】
この発明の光ピックアップ装置は、光ディスクに対する情報の記録・再生・消去の１以上を行うための光ピックアップ装置であって、請求項２または３記載の光源装置を有することを特徴とする（請求項４）。
【００１８】
この発明の光ディスクドライブ装置は、光ディスクに対し光ピックアップ装置を用いて情報の記録・再生・消去の１以上を行う光ディスクドライブ装置であって、請求項４の光ピックアップ装置を用いることを特徴とする（請求項５）。
【発明の効果】
【００１９】
この発明の偏光光学素子は、上記の如く、第１および第２の１／４波長板と偏光分離素子を有し、第１の１／４波長板が、光源側からの楕円偏光の長軸もしくは短軸方向に光軸を持つので、第１の１／４波長板を透過した光は直線偏光となり、振動面は長軸方向に対して「ある角度：φ」だけ傾く。角：φの大きさは「光源側からの楕円偏光の状態」が変動するとそれに応じて変化する。
【００２０】
第１の１／４波長板により直線偏光化された光は第２の１／４波長板を透過する。このとき、第２の１／４波長板の光軸方向は光源側からの楕円偏光の長軸方向に対して４５度傾いており、上記直線偏光の振動方向とは一般に一致せず、従って、第２の１／４波長板を透過した光は楕円偏光となる。この楕円偏光における楕円形状は、上記角：φにより変化するが、偏光分離素子により分離されるべき「光源側からの楕円偏光の長軸方向もしくは短軸方向の成分」の大きさは角：φによっては変化しない。
【００２１】
従って、光源における偏光状態の変動に拘わらず、常に所望の強度の光を偏光分離することができ、光ピックアップ装置や光ディスクドライブ装置では、光源である半導体レーザのパワーを適正に制御できるので、情報の記録や再生を安定して実行できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、この発明を実施した光ピックアップ装置の実施の１形態を説明するための図である。図１（ａ）は光ピックアップ装置の光学配置を簡略化して示している。図１（ａ）において、図４（ａ）と同一の符号を付したものは、図４（ａ）に即して説明したのと同じであるので、これらについての説明は図４（ａ）に関する説明を援用する。
【００２３】
この実施の形態では、図４（ａ）に示す光学配置に対し１／４波長板１３が付加されている。以下、１／４波長板１３を第１の１／４波長板、１／４波長板１４を第２の１／４波長板と呼ぶ。また、ミラー１６は、その機能として「偏光分離素子」を兼ねている。
【００２４】
第１の１／４波長板１３の光軸は「光源側からの楕円偏光の長軸方向もしくは短軸方向に平行」に設定されるが、ここでは、短軸方向（Ｙ方向）に向いているものとする。このようにすると、１／４波長板入射する光がＸ方向（光軸に直交する方向）に振動する直線偏光であれば、第１の１／４波長板１３は入射光の偏光状態に何ら作用せず、そのまま透過させる。従って、ホログラムレーザユニット１０からのレーザ光がＸ方向に振動する直線偏光であれば、図４（ａ）の光ピックアップ装置は、図４（ａ）のものと同じである。
【００２５】
半導体レーザにおける偏光状態が変化して、Ｘ方向を長軸方向とする楕円偏光となった場合を考える。図１（ｂ）において「楕円偏光した光源」とあるのはこの状態を示し、図としては短軸方向と長軸方向を示している。このような楕円偏光が、１／４波長板Ａ（図１（ａ）における第１の１／４波長板１３）を透過すると、異常光線・常光線間の位相差が０となり直線偏光状態となる。
【００２６】
図１（ｂ）において「直線偏光」とあるのは、この直線偏光状態の光を意味し、図としては「太い矢印」で示している。この直線偏光は、Ｘ方向即ち楕円偏光の長軸方向に対して角：φだけ傾いている（図１（ｃ）における符号ＬＡで示す矢印が、この直線偏光の振動面の方向を示している。）。角：φの大きさは「光源における楕円偏光状態」に応じて変化する。
【００２７】
図１（ｃ）の直線偏光ＬＡを、Ｘ’方向とＹ’方向とに分解すると、偏光成分Ｌｘ’およびＬｙ’になる。偏光成分Ｌｘ’とＬｙ’とはその位相差が０である。換言すれば、直線偏光ＬＡは、偏光成分Ｌｘ’、Ｌｙ’のベクトル和に等価である。
【００２８】
直線偏光ＬＡが、図１（ｂ）の１／４波長板Ｂ（図１（ａ）における第２の１／４波長板１４。光軸はＸ’方向を向いている。）を透過すると、偏光成分Ｌｘ’、Ｌｙ’間に１／４波長の位相差が生じ、透過光は「楕円偏光した光」となる。図１（ｃ）の右図における楕円が、この楕円偏光した光を表している。
【００２９】
図１（ｃ）の右図は、１／４波長板Ｂを透過して楕円偏光状態となった光を、Ｘ方向成分ＬｘとＹ方向成分Ｌｙとに分解した状態を示している。Ｘ方向成分ＬｘとＹ方向成分Ｌｙは互いに等しい。
【００３０】
即ち、水平（Ｘ方向）・垂直（Ｙ方向）方向の偏光成分Ｌｘ、Ｌｙの「位相差」は光源の偏光状態を決める位相差：ξ（直線偏光ＬＡの傾き角：φを決定する）に依存し、位相差：ξにより楕円偏光の「楕円形状」が決定されるが、分解された水平・垂直方向の偏光成分Ｌｘ、Ｌｙの大きさは位相差：ξ、従って角：φに依存しない。
【００３１】
従って、光源の偏光状態に拘わらず、１／４波長板Ｂ（第２の１／４波長板１４）を透過した光のＸ方向、Ｙ方向の偏光量は一定となり、この光を偏光分離素子であるミラー１６の偏光分離膜により、例えば「Ｙ方向の偏光成分」を分離すると、この偏光成分の強度は、光源の発光強度が同一であれば光源の偏光状態に拘わらず常に一定となる。従って、このように分離された光を受光素子２０により検出することにより、半導体レーザの発光強度を適正に制御することができる。
【００３２】
図１に示した実施の形態は「楕円偏光に対する光学素子」であって、光源１０側からの楕円偏光の長軸もしくは短軸の方向に光軸を持つ第１の１／４波長板１３と、この第１の１／４波長板１３を透過した光束を入射され、上記長軸の方向に対して４５度傾いた方向に光軸を持つ第２の１／４波長板１４と、この第２の１／４波長板１４を透過した光束の、楕円偏光の長軸方向（Ｘ方向）もしくは短軸方向（Ｙ方向）の偏光成分を分離する偏光分離素子１６とを有する偏光光学素子（請求項１）を有し、「光源装置」としては、半導体レーザを光源とし、この半導体レーザからの光束を入射される偏光光学素子として請求項１記載の偏光光学素子を有するもの（請求項２）であり、偏光分離素子１６により分離された分離光を受光する受光素子２０と、この受光素子２０の出力に基づいて半導体レーザのパワーを制御する制御手段（図示されず）とを有する（請求項３）。
【００３３】
また、光ディスク１８に対する情報の記録・再生・消去の１以上を行うための光ピックアップ装置であって、請求項２または３記載の光源装置を有する（請求項４）。
【００３４】
ここで、光ディスクについて概略を説明する。  
光ディスクとしては従来から種々のものが知られており、ＤＶＤ−ＲＡＭ・ＷＯ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ＋ＲとＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷの各光ディスクは、情報を書込み可能（記録可能）なＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）である。ＤＶＤ−ＲＡＭ・ＷＯ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ＋Ｒは書込みが１回だけ可能なＤＶＤである（ＤＶＤ  Ｗｒｉｔｅ  Ｏｎｃｅともいわれる）。ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷは複数回の情報書込みが可能なＤＶＤである。これら光ディスクは図３に示す如き光ディスクドライブ装置によって情報の記録再生が行われる。
【００３５】
図２は光ディスクドライブ装置の要部構成の１例を示す機能ブロック図である。  
図２において矢印は「データが主に流れる方向」を示し、図を簡略化するため、図２の各ブロックを制御するＣＰＵ１１８には「各ブロックとの接続を単一の矢印のみ」で表している。
【００３６】
ＲＯＭ１１７には「ＣＰＵ１１８による解読可能なコード」で記述された制御プログラムが格納され、光ディスクドライブの電源（図示されず）がオン状態になると、上記プログラムは図示されないメインメモリにロードされ、ＣＰＵ１１８はそのプログラムに従って上記各ブロックの動作を制御するとともに「制御に必要なデータ等」を一時的にＲＡＭ１１９に保存する。  
光ディスク１００は、スピンドルモータ１０２によって回転駆動されるが、スピンドルモータ１０２はモータドライバ１０４とサーボ手段１０６とにより「線速度または角速度が一定になる」ように制御される。この線速度又は角速度は「階段的に変更」することが可能である。
【００３７】
光ピックアップ装置１０３は、図１（ａ）に示したごとき光学系、フォーカスアクチュエータ、トラックアクチュエータ、受光素子およびポジションセンサを内蔵し、レーザ光ＬＢを光ディスク１００に照射する。光ピックアップ装置３は、図示されないシークモータによりスレッジ方向へ移動可能である。フォーカスアクチュエータ、トラックアクチュエータ、シークモータは「受光素子とポジションセンサから得られる信号」に基き、モータドライバ１０４とサーボ手段１０６により、レーザ光ＬＢのスポットが光ディスク１００上の所望の位置に照射されるように制御される。
【００３８】
「リード時」には、光ピックアップ装置１０３によって得られた再生信号が、リードアンプ１０５で増幅されて２値化され、ＤＶＤデコーダ１０７に入力される。入力された２値化データはＤＶＤデコーダ１０７において「８／１６復調」される。記録データは８ビットずつまとめられて変調（８／１６変調）されており、この複調では８ビットを１６ビットに変換している。このとき結合ビットは、それまでの「１」と「０」の数が平均的に等しくなるように付けられる。これを「ＤＣ成分の抑制」といい、ＤＣカットされた再生信号のスライスレベル変動が抑圧される。
【００３９】
復調されたデータは、デインタリーブとエラー訂正の処理を行われた後、ＤＶＤ−ＲＯＭデコーダ１１４へ入力され、データの信頼性を高めるため、さらなるエラー訂正の処理を受ける。このように２回のエラー訂正処理を行われたデータは、バッファマネージャ１１３により一旦バッファＲＡＭ１１２に蓄えられ、セクタデータとして揃った状態で、ＡＴＡＰＩ／ＳＣＳＩインタフェース１１５を介して、図示されないホストコンピュータへ転送される。  
音楽データの場合は、ＤＶＤデコーダ７から出力されたデータが、Ｄ／Ａコンバータ１１６を介してアナログのオーディオ出力信号「Ａｕｄｉｏ」として取り出される。
【００４０】
「ライト時」には、ＡＴＡＰＩ／ＳＣＳＩインタフェース１１５を通して、ホストコンピュータから送られてきたデータは、バッファマネージャ１１３によって一旦バッファＲＡＭ１１２に蓄えられ、その後ライト動作が開始されるが、この場合には、その前にレーザスポットを「書込み開始位置」に位置させる必要がある。  
書込み開始位置は、光ディスク１００がＤＶＤ＋ＲＷ／＋Ｒである場合は、光ディスク１上にトラックの蛇行により刻まれている「ウォブル信号」によって求められる。光ディスクがＤＶＤ−ＲＷ／−Ｒの場合には上記ウォブル信号の代わりに「ランドプリピット」により、また光ディスク１００がＤＶＤ−ＲＡＭ／ＲＡＭ・ＷＯである場合には「プリピット」により、書込み開始位置が求められる。
【００４１】
ＤＶＤ＋ＲＷ／＋Ｒにおけるウォブル信号にはＡＤＩＰ（ADress In Pre-groove）と呼ばれるアドレス情報が含まれ、このアドレス情報がＡＤＩＰデコーダ１０８により取り出される。ＡＤＩＰデコーダ１０８によって生成される同期信号は、ＤＶＤエンコーダ１１０へ入力され、光ディスク１００上の所望の位置へのデータ書込みを可能にしている。
【００４２】
バッファＲＡＭ１１２内に蓄えられたデータは、ＤＶＤ−ＲＯＭエンコーダ１１１やＤＶＤエンコーダ１１０においてエラー訂正コードの付加やインタリーブが行われ、レーザコントローラ１０９、光ピックアップ１０３を介して光ディスク１００に記録される。  
なお、ランドプリピットやプリピットからアドレス情報を得る構成も可能である。
【００４３】
図２に示した光ディスクドライブ装置は「光ディスク１００に対し光ピックアップ装置１０３を用いて情報の記録・再生・消去の１以上を行う光ディスクドライブ装置であって、請求項４の光ピックアップ装置を用いるものである（請求項５）。
【００４４】
図３は図２の光ディスクドライブ装置を使用した「情報処理装置」の概略図である。  
情報処理装置は、制御装置２０２、インタフェース２０４、記録装置（ＨＤＤ等）２０５、入力装置２０１及び表示装置２０３等を備えている。制御装置２０４はマイクロコンピュータ、メインメモリ（いずれも図示去れず）等を含んで構成され、情報処理装置の全体を制御する。
【００４５】
インタフェース２０４は、光ディスクドライブ装置２０６との間の「双方向の通信インタフェース」であり、ＡＴＡＰＩ及びＳＣＳＩ等の標準インタフェースに準拠している。インタフェース２０４は光ディスクドライブ装置（図３）のインタフェース１１５と接続されている。インタフェース間の接続形態は、ＳＣＳＩケーブル等の通信ケーブルの通信線を用いたケーブル接続のほか、赤外線などを利用したワイヤレス接続も可能である。
【００４６】
制御装置２０２のマイクロコンピュータによる解読可能なコードで記述され、記録装置（ハ ードディスクＨＤＤ等）２０５に格納されたプログラムは、情報処理装置の駆動電源がオン状態になると制御装置２０２のメインメモリにロードされる。
【００４７】
表示装置２０３は、ＣＲＴ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）やラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）等の表示部（図示されず）を備え、制御装置２０２から入力される各種情報を表示する。
【００４８】
入力装置２０１は、キーボード、マウス、ポインティングデバイス等のうち少なくとも１つの入力媒体（図示されず）を備え、ユーザにより入力された各種情報を制御装置２０２に通知する。入力媒体からの情報はワイヤレス方式で入力しても良い。また、表示装置と入力装置とが一体化したものとして例えば「タッチパネル付きＣＲＴ」などがある。  
「情報処理装置」はオペレーティングシステムを搭載し、情報処理装置を構成する全てのデバイスはこのオペレーティングシステムによって管理される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】この発明の偏光光学素子を用いる光ピックアップ装置の１形態を説明するための図である。
【図２】光ディスクドライブ装置の実施の１形態を説明するための図である。
【図３】図２の光ディスクドライブ装置を使用した情報処理装置の概略図である。
【図４】従来の技術とその問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０      ホログラムレーザユニット
１２      カップリングレンズ
１３      第１の１／４波長板
１４      第２の１／４波長板
１６      ミラー（偏光分離素子）
１８      光ディスク
１９      対物レンズ
２０      受光素子
【図１】
2005091929.tif 000003
【図２】
2005091929.tif 000004
【図３】
2005091929.tif 000005
【図４】
2005091929.tif 000006