(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパイラル状又は同心円状のトラックが形成された記録面と光の入射面との間隔である基板厚が互いに異なる第１の光ディスクと第２の光ディスクとを含む複数種類の光ディスクに対する情報の記録、再生、及び消去のうち少なくとも再生を行なうために用いられる光ピックアップ装置であって、
前記第１の光ディスク及び第２の光ディスクに対応する波長の直線偏光を出射する光源と；
前記第１の光ディスクに対して最適化され、前記光源から出射された光を前記記録面に集光する対物レンズと；
前記光源と前記対物レンズの間の光路上に配置され、前記光源から出射された光の偏光方向を回転しない設定、及び前記光源から出射された光の偏光方向を＋９０度回転する設定がそれぞれ可能であり、前記第２の光ディスクがアクセス対象のときに前記回転しない設定がされ、前記第１の光ディスクがアクセス対象のときに前記回転する設定がされる可変旋光子と；
前記可変旋光子と前記対物レンズの間の光路上に配置され、前記可変旋光子からの光が入射し、入射光の偏光方向を＋４５度回転する第１の旋光領域と、入射光の偏光方向を−４５度回転する第２の旋光領域とに、分割線によって分割された第１の旋光子と；前記第１の旋光領域からの光が入射し、入射光の偏光方向が「前記光源から出射される光の偏光方向」＋「４５度」のときに、該入射光を選択的に回折する第１の回折領域と、前記第２の旋光領域からの光が入射し、入射光の偏光方向が「前記光源から出射される光の偏光方向」−「４５度」のときに、該入射光を選択的に回折する第２の回折領域と、を有する偏光回折素子と；前記第１の回折領域からの光の偏光方向を−４５度回転し、前記第２の回折領域からの光の偏光方向を＋４５度回転する第２の旋光子と；を有し、前記第２の光ディスクがアクセス対象のときに、前記第１の光ディスクとの基板厚の相違により発生する収差が補正されるように前記可変旋光子を介した光の発散状態を変更するとともに、単一の偏光状態の光を前記対物レンズに向けて出射し、かつ、前記対物レンズを介した戻り光の発散状態を前記可変旋光子を介した光の発散状態と同じ発散状態に戻す偏光回折光学系と；
前記偏光回折光学系と前記対物レンズとの間に配置され、前記偏光回折光学系からの光に１／４波長の光学的位相差を付与する１／４波長板と；
前記偏光回折光学系を介した戻り光を受光する光検出器と；を備える光ピックアップ装置。
【請求項２】
スパイラル状又は同心円状のトラックが形成された記録面と光の入射面との間隔である基板厚が互いに異なる第１の光ディスクと第２の光ディスクとを含む複数種類の光ディスクに対する情報の記録、再生、及び消去のうち少なくとも再生を行なうために用いられる光ピックアップ装置であって、
前記第１の光ディスク及び第２の光ディスクに対応する波長の直線偏光を出射する光源と；
前記第１の光ディスクに対して最適化され、前記光源から出射された光を前記記録面に集光する対物レンズと；
前記光源と前記対物レンズの間の光路上に配置され、前記光源から出射された光の偏光方向を回転しない設定、及び前記光源から出射された光の偏光方向を＋９０度回転する設定がそれぞれ可能であり、前記第１の光ディスクがアクセス対象のときに前記回転しない設定がされ、前記第２の光ディスクがアクセス対象のときに前記回転する設定がされる可変旋光子と；
前記可変旋光子と前記対物レンズの間の光路上に配置され、前記可変旋光子からの光が入射し、入射光の偏光方向を＋４５度回転する第１の旋光領域と、入射光の偏光方向を−４５度回転する第２の旋光領域とに、分割線によって分割された第１の旋光子と；前記第１の旋光領域からの光が入射し、入射光の偏光方向が「前記光源から出射される光の偏光方向」−「４５度」のときに、該入射光を選択的に回折する第１の回折領域と、前記第２の旋光領域からの光が入射し、入射光の偏光方向が「前記光源から出射される光の偏光方向」＋「４５度」のときに、該入射光を選択的に回折する第２の回折領域と、を有する偏光回折素子と；前記第１の回折領域からの光の偏光方向を−４５度回転し、前記第２の回折領域からの光の偏光方向を＋４５度回転する第２の旋光子と；を有し、前記第２の光ディスクがアクセス対象のときに、前記第１の光ディスクとの基板厚の相違により発生する収差が補正されるように前記可変旋光子を介した光の発散状態を変更するとともに、単一の偏光状態の光を前記対物レンズに向けて出射し、かつ、前記対物レンズを介した戻り光の発散状態を前記可変旋光子を介した光の発散状態と同じ発散状態に戻す偏光回折光学系と；
前記偏光回折光学系と前記対物レンズとの間に配置され、前記偏光回折光学系からの光に１／４波長の光学的位相差を付与する１／４波長板と；
前記偏光回折光学系を介した戻り光を受光する光検出器と；を備える光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記偏光回折光学系と前記１／４波長板は、それぞれ前記対物レンズと連動して駆動されることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記第１の旋光子の分割線は、光ディスクの半径方向に延びていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記偏光回折素子は、印加電圧に応じて入射光の発散状態を変更可能な液晶回折素子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記第１の旋光子と前記第２の旋光子と前記偏光回折素子は、一体化されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記第１の光ディスクがアクセス対象のときの前記対物レンズの開口数と、前記第２の光ディスクがアクセス対象のときの前記対物レンズの開口数は、互いに異なり、
前記偏光回折光学系は、前記第１の旋光子と第２の旋光子の間に配置され、前記第１の光ディスクがアクセス対象のときの入射光の偏光方向と前記第２の光ディスクがアクセス対象のときの入射光の偏光方向との違いを利用して、前記対物レンズの開口数がアクセス対象の光ディスクに対応した開口数となるように、入射光のビーム径をアクセス対象の光ディスクに応じて規定する偏光開口制限素子を更に有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記第１の旋光子と前記第２の旋光子と前記偏光回折素子と前記偏光開口制限素子は、一体化されていることを特徴とする請求項７に記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
前記第１の光ディスクがアクセス対象のときの前記対物レンズの開口数と、前記第２の光ディスクがアクセス対象のときの前記対物レンズの開口数は、互いに異なり、
前記偏光回折素子は、更に、前記第１の光ディスクがアクセス対象のときの入射光の偏光方向と前記第２の光ディスクがアクセス対象のときの入射光の偏光方向との違いを利用して、前記対物レンズの開口数がアクセス対象の光ディスクに対応した開口数となるように、入射光のビーム径をアクセス対象の光ディスクに応じて規定する開口制限領域を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
前記第１の光ディスクの基板厚は、前記第２の光ディスクの基板厚よりも小さいことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１１】
前記複数種類の光ディスクは、前記第２の光ディスクと同じ基板厚を有し、前記波長よりも長い第２の波長に対応する第３の光ディスクを更に含み、
前記第２の波長の直線偏光を出射する第２の光源と；
前記第２の波長の光のみを回折し、前記第３の光ディスクがアクセス対象のときに前記基板厚の相違により発生する収差を補正する回折素子と；を更に備え、
前記可変旋光子は、前記第３の光ディスクがアクセス対象のときに、前記第１の旋光子からの光が前記偏光回折素子で回折されないように設定されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１２】
前記複数種類の光ディスクは、前記第２の光ディスクよりも大きい基板厚を有し、前記第２の波長よりも長い第３の波長に対応する第４の光ディスクを更に含み、
前記第３の波長の直線偏光を出射する第３の光源を更に備え、
前記可変旋光子は、前記第４の光ディスクがアクセス対象のときに、前記第１の旋光子からの光が前記偏光回折素子で回折されるように設定されることを特徴とする請求項１１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１３】
スパイラル状又は同心円状のトラックが形成された記録面と光の入射面との間隔である基板厚が互いに異なる複数種類の光ディスクに対する情報の記録、再生、及び消去のうち少なくとも再生が可能な光ディスク装置であって、
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置と；
前記複数種類の光ディスクのうちアクセス対象の光ディスクに応じて前記光ピックアップ装置の可変旋光子を設定する制御装置と；
前記光ピックアップ装置の光検出器の出力信号を用いて、光ディスクに記録されている情報の再生を行なう処理装置と；を備える光ディスク装置。
【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及び光ディスク装置に係り、さらに詳しくは、光ディスクに対して情報の記録、再生、及び消去のうち少なくとも再生を行うのに用いられる光ピックアップ装置及び該光ピックアップ装置を備える光ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタル技術の進歩及びデータ圧縮技術の向上に伴い、音楽、映画、写真及びコンピュータソフトなどの情報（以下「コンテンツ」ともいう）を記録するための情報記録媒体として、ＤＶＤ（digital versatile disc）などの光ディスクが注目されるようになり、その低価格化とともに、光ディスクに対して情報の記録、再生、及び消去などを行う光ディスク装置が普及するようになった。
【０００３】
この光ディスク装置では、光ディスクのスパイラル状又は同心円状のトラックが形成された記録面にレーザ光の微小スポットを形成することにより情報の記録を行い、記録面からの反射光に基づいて情報の再生などを行っている。そして、光ディスク装置は、光ディスクの記録面にレーザ光を照射するとともに、記録面からの反射光を受光する、光ピックアップ装置を有している。
【０００４】
通常、光ピックアップ装置は、対物レンズを含み、光源から出射される光を光ディスクの記録面に導くとともに、記録面で反射された戻り光を所定の受光位置まで導く光学系、前記受光位置に配置された光検出器、及び対物レンズをその光軸方向（以下「フォーカス方向」ともいう）や、トラックの接線方向に直交する方向（以下「トラッキング方向」ともいう）に駆動するためのレンズ駆動装置などを備えている。そして、光検出器からは、記録面に記録されているデータの再生情報だけでなく、対物レンズの位置制御に必要な情報（サーボ情報）を含む信号が出力される。
【０００５】
ところで、コンテンツの情報量は、年々増加する傾向にあり、光ディスクの記録容量の更なる増加が期待されている。そこで、ＨＤ−ＤＶＤ（High Definition DVD、以下「ＨＤ」と略述する）やＢｌｕ−ｒａｙ（以下「ＢＤ」と略述する）の規格が提唱された。ＨＤはディスクの基板厚が０．６ｍｍであり、ＢＤはディスクの基板厚が０．１ｍｍである。そして、ＨＤに対応した光ディスク装置は、波長が４０５ｎｍの光源を用いて、ＮＡ（開口数）が０．６５の対物レンズにより集光スポットを形成し、情報の記録、再生及び消去を行う。一方、ＢＤに対応した光ディスク装置は、波長が４０５ｎｍの光源を用いて、ＮＡが０．８５の対物レンズにより集光スポットを形成し、情報の記録、再生及び消去を行う。
【０００６】
従って、現在は製品化されていないが、ＨＤ及びＢＤのいずれにも対応可能で、１つの対物レンズを有する光ディスク装置では、対応可能な光ディスクの基板厚が互いに異なっているため、対物レンズの特性を一方のメディアに合わせると、他方のメディアで収差が発生することとなる。そこで、種々の収差対策が提案された（例えば、特許文献１〜特許文献３）。
【０００７】
しかしながら、特許文献１〜特許文献３に開示されている各光ピックアップ装置では、今後、アクセス速度がさらに高速になると、必要とする精度で所望の信号を取得するのが困難になるおそれがある。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２９４９２６号公報
【特許文献２】特開２００２−２５１７７４号公報
【特許文献３】特開２００４−１７１６４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、同一波長の光束に対応し基板厚が互いに異なる複数種類の光ディスクから所望の信号をいずれも精度良く取得することができるピックアップ装置を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の第２の目的は、同一波長の光束に対応し基板厚が互いに異なる複数種類の光ディスクへのアクセスをいずれも精度良く行うことができる光ディスク装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上述の事情の下になされたもので、第１の観点からすると、スパイラル状又は同心円状のトラックが形成された記録面と光の入射面との間隔である基板厚が互いに異なる第１の光ディスクと第２の光ディスクとを含む複数種類の光ディスクに対する情報の記録、再生、及び消去のうち少なくとも再生を行なうために用いられる光ピックアップ装置であって、前記第１の光ディスク及び第２の光ディスクに対応する波長の直線偏光を出射する光源と；前記第１の光ディスクに対して最適化され、前記光源から出射された光を前記記録面に集光する対物レンズと；前記光源と前記対物レンズの間の光路上に配置され、前記光源から出射された光の偏光方向を回転しない設定、及び前記光源から出射された光の偏光方向を＋９０度回転する設定がそれぞれ可能であり、前記第２の光ディスクがアクセス対象のときに前記回転しない設定がされ、前記第１の光ディスクがアクセス対象のときに前記回転する設定がされる可変旋光子と；前記可変旋光子と前記対物レンズの間の光路上に配置され、前記可変旋光子からの光が入射し、入射光の偏光方向を＋４５度回転する第１の旋光領域と、入射光の偏光方向を−４５度回転する第２の旋光領域とに、分割線によって分割された第１の旋光子と；前記第１の旋光領域からの光が入射し、入射光の偏光方向が「前記光源から出射される光の偏光方向」＋「４５度」のときに、該入射光を選択的に回折する第１の回折領域と、前記第２の旋光領域からの光が入射し、入射光の偏光方向が「前記光源から出射される光の偏光方向」−「４５度」のときに、該入射光を選択的に回折する第２の回折領域と、を有する偏光回折素子と；前記第１の回折領域からの光の偏光方向を−４５度回転し、前記第２の回折領域からの光の偏光方向を＋４５度回転する第２の旋光子と；を有し、前記第２の光ディスクがアクセス対象のときに、前記第１の光ディスクとの基板厚の相違により発生する収差が補正されるように前記可変旋光子を介した光の発散状態を変更するとともに、単一の偏光状態の光を前記対物レンズに向けて出射し、かつ、前記対物レンズを介した戻り光の発散状態を前記可変旋光子を介した光の発散状態と同じ発散状態に戻す偏光回折光学系と；前記偏光回折光学系と前記対物レンズとの間に配置され、前記偏光回折光学系からの光に１／４波長の光学的位相差を付与する１／４波長板と；前記偏光回折光学系を介した戻り光を受光する光検出器と；を備える光ピックアップ装置である。
本発明は、第２の観点からすると、スパイラル状又は同心円状のトラックが形成された記録面と光の入射面との間隔である基板厚が互いに異なる第１の光ディスクと第２の光ディスクとを含む複数種類の光ディスクに対する情報の記録、再生、及び消去のうち少なくとも再生を行なうために用いられる光ピックアップ装置であって、前記第１の光ディスク及び第２の光ディスクに対応する波長の直線偏光を出射する光源と；前記第１の光ディスクに対して最適化され、前記光源から出射された光を前記記録面に集光する対物レンズと；前記光源と前記対物レンズの間の光路上に配置され、前記光源から出射された光の偏光方向を回転しない設定、及び前記光源から出射された光の偏光方向を＋９０度回転する設定がそれぞれ可能であり、前記第１の光ディスクがアクセス対象のときに前記回転しない設定がされ、前記第２の光ディスクがアクセス対象のときに前記回転する設定がされる可変旋光子と；前記可変旋光子と前記対物レンズの間の光路上に配置され、前記可変旋光子からの光が入射し、入射光の偏光方向を＋４５度回転する第１の旋光領域と、入射光の偏光方向を−４５度回転する第２の旋光領域とに、分割線によって分割された第１の旋光子と；前記第１の旋光領域からの光が入射し、入射光の偏光方向が「前記光源から出射される光の偏光方向」−「４５度」のときに、該入射光を選択的に回折する第１の回折領域と、前記第２の旋光領域からの光が入射し、入射光の偏光方向が「前記光源から出射される光の偏光方向」＋「４５度」のときに、該入射光を選択的に回折する第２の回折領域と、を有する偏光回折素子と；前記第１の回折領域からの光の偏光方向を−４５度回転し、前記第２の回折領域からの光の偏光方向を＋４５度回転する第２の旋光子と；を有し、前記第２の光ディスクがアクセス対象のときに、前記第１の光ディスクとの基板厚の相違により発生する収差が補正されるように前記可変旋光子を介した光の発散状態を変更するとともに、単一の偏光状態の光を前記対物レンズに向けて出射し、かつ、前記対物レンズを介した戻り光の発散状態を前記可変旋光子を介した光の発散状態と同じ発散状態に戻す偏光回折光学系と；前記偏光回折光学系と前記対物レンズとの間に配置され、前記偏光回折光学系からの光に１／４波長の光学的位相差を付与する１／４波長板と；前記偏光回折光学系を介した戻り光を受光する光検出器と；を備える光ピックアップ装置である。
【００１２】
これによれば、対物レンズが第１の光ディスクに対して最適化され、第２の光ディスクがアクセス対象のときに、前記第１の光ディスクとの基板厚の相違により発生する収差が補正されるように、偏光回折光学系により、可変旋光子を介した光の発散状態が変更されるとともに、単一の偏光状態の光が対物レンズに向けて出射される。そして、第２の光ディスクがアクセス対象のときに、偏光回折光学系により、対物レンズを介した戻り光の発散状態は、往路における可変旋光子を介した光の発散状態と同じ発散状態に戻される。この場合に、第２の光ディスクがアクセス対象であっても、良好な光スポットを記録面に形成することができる。すなわち、いずれの光ディスクがアクセス対象であっても、良好な光スポットを記録面にそれぞれ形成することができる。従って、同一波長の光束に対応し基板厚が互いに異なる複数種類の光ディスクから所望の信号をいずれも精度良く取得することが可能となる。
【００１３】
本発明は、第３の観点からすると、スパイラル状又は同心円状のトラックが形成された記録面と光の入射面との間隔である基板厚が互いに異なる複数種類の光ディスクに対する情報の記録、再生、及び消去のうち少なくとも再生が可能な光ディスク装置であって、本発明の光ピックアップ装置と；前記複数種類の光ディスクのうちアクセス対象の光ディスクに応じて前記光ピックアップ装置の可変旋光子を設定する制御装置と；前記光ピックアップ装置の光検出器の出力信号を用いて、光ディスクに記録されている情報の再生を行なう処理装置と；を備える光ディスク装置である。
【００１４】
これによれば、本発明の光ピックアップ装置を備えているため、同一波長の光束に対応し基板厚が互いに異なる複数種類の光ディスクへのアクセスをいずれも精度良く行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１３に基づいて説明する。図１には、本発明の一実施形態に係る光ディスク装置２０の概略構成が示されている。
【００１６】
この図１に示される光ディスク装置２０は、光ディスク１５を回転駆動するためのスピンドルモータ２２、光ピックアップ装置２３、該光ピックアップ装置２３をスレッジ方向に駆動するためのシークモータ２１、モータ制御回路２６、ＰＵ駆動制御回路２７、再生信号処理回路２８、及びシステムコントローラ４０などを備えている。なお、図１における矢印は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表すものではない。また、光ディスク装置２０は、一例として前記ＨＤの規格に準拠した光ディスク及び前記ＢＤの規格に準拠した光ディスクにいずれも対応可能であるものとする。
【００１７】
光ディスク１５は、ＨＤ又はＢＤの規格に準拠したディスクである。この光ディスク１５がＨＤの規格に準拠したディスク（以下、便宜上「ＨＤ」ともいう）であれば、前述したように、ディスクの入射面から記録面までの距離、いわゆる基板厚は、０．６ｍｍである。また、光ディスク１５がＢＤの規格に準拠したディスク（以下、便宜上「ＢＤ」ともいう）であれば、基板厚は、０．１ｍｍである。なお、対物レンズの適切なＮＡ（開口数）は、ＨＤでは０．６５であり、ＢＤでは０．８５である。
【００１８】
前記光ピックアップ装置２３は、光ディスク１５の記録面にレーザ光を照射するとともに、その記録面からの反射光を受光するための装置である。この光ピックアップ装置２３は、一例として図２に示されるように、光源ＬＤ、カップリングレンズ５２、偏光ビームスプリッタ５４、１／４波長板５５、可変旋光子５６、偏光光学系５７、検出レンズ５８、対物レンズ６０、受光器ＰＤ、及び駆動系６１などを備えている。
【００１９】
前記光源ＬＤは、波長が約４０５ｎｍのレーザ光を出射する半導体レーザを有している。なお、光源ＬＤから出射される光の最大強度出射方向を＋Ｚ方向とする。また、一例として光源ＬＤからは直線偏光（ここではＰ偏光）の光が出射されるものとする。さらに、本実施形態では、便宜上、直線偏光の偏光方向（偏光方位）の角度は、Ｐ偏光の偏光方向を基準とする。従って、偏光方向が＋９０度及び−９０度の直線偏光はＳ偏光を意味している。
【００２０】
前記カップリングレンズ５２は、光源ＬＤの＋Ｚ側に配置され、光源ＬＤから出射された光を略平行光とする。
【００２１】
前記偏光ビームスプリッタ５４は、カップリングレンズ５２の＋Ｚ側に配置され、光ディスク１５で反射した光（戻り光）を＋Ｙ方向に分岐する。この偏光ビームスプリッタ５４は、入射光の偏光状態に応じてその反射率が異なっている。ここでは一例として、偏光ビームスプリッタ５４は、Ｐ偏光に対する反射率が小さく、Ｓ偏光に対する反射率が大きくなるように設定されている。すなわち、光源ＬＤから出射された光の大部分は、偏光ビームスプリッタ５４を透過することができる。
【００２２】
前記可変旋光子５６は、入射光における直線偏光の偏光方向を０度より大きく９０度以下の角度範囲で回転させることができる。本実施形態では、この可変旋光子５６として、一例として図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示されるように、正の誘電異方性を有するツイストネマティック液晶が２枚のガラス基板の間に密封された、いわゆる液晶素子が用いられている。この液晶素子の各ガラス基板にはインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）からなる透明電極及びポリイミドからなる配向膜がそれぞれ形成され、配向膜はラビングによる配向処理が施されている。ここでは、液晶層の厚さは約５μｍである。また、液晶分子の長軸の配向方向すなわちラビングの方向は入射側のガラス基板と出射側のガラス基板とで９０°クロスしており、液晶層は連続的に９０度ねじれて配向している。そして、可変旋光子５６には透明電極を介して交流電圧が印加される。
【００２３】
この可変旋光子５６は、偏光ビームスプリッタ５４の＋Ｚ側であって、光源ＬＤからの直線偏光（ここではＰ偏光）をその偏向面と隣接するガラス基板面での液晶分子の配向方向を直交させるように配置されている。そこで、しきい値より十分低い交流電圧が印加されている状態（以下「オフ状態」ともいう）では、可変旋光子５６は入射光の偏光方向を９０°回転させて出射する（図３（Ａ）参照）。一方、しきい値より十分高い交流電圧が印加されている状態（以下「オン状態」ともいう）では、液晶分子のねじれ配向が解消されるため、可変旋光子５６は入射光の偏光方向を変更せずにそのまま出射する（図３（Ｂ）参照）。
【００２４】
なお、可変旋光子５６は、対物レンズ６０の軸ずれ、及び傾きなどに追従させる必要がないので、光ピックアップ装置２３内の固定部に取り付けられる。また、可変旋光子５６は、単純に１／２波長板を光の進行方向に対して垂直な面内で回転させる構造にしても良い。
【００２５】
図２に戻り、前記偏光光学系５７は、可変旋光子５６の＋Ｚ側に配置され、２つの旋光子（第１旋光子５７ａ、第２旋光子５７ｃ）、及び偏光回折素子５７ｂなどを備えている。
【００２６】
第１旋光子５７ａは、一例として図４に示されるように、Ｘ軸方向に延びる分割線ａ３によって２つの領域（ａ１、ａ２）に分割されている。ここでは、分割線ａ３の−Ｙ側を領域ａ１、分割線ａ３の＋Ｙ側を領域ａ２とする。領域ａ１は入射光の偏光方向を−４５度旋回させ、領域ａ２は入射光の偏光方向を＋４５度旋回させる。なお、対物レンズ６０がトラッキング方向にシフトすると、第１旋光子５７ａに入射する戻り光は、トラッキング方向に対応する方向（ここではＸ軸方向）にシフトする。すなわち、分割線ａ３はトラッキング方向に対応する方向に延びている。
【００２７】
このように、偏光方向を＋４５度、もしくは−４５度旋光させる旋光子は、例えば、１／２波長板を入射する直線偏光に対して主軸（進相軸、もしくは遅相軸）を２２．５度（もしくは−２２．５度）回転させることで実現できる。なお、１／２波長板については、屈折率に異方性を持つフィルムや、入射光の波長よりも短い線形格子からなるサブ波長格子、及びフォトニック結晶により作成することができる。また、ツイストネマティック型の液晶素子を用いても実現することができる。
【００２８】
偏光回折素子５７ｂは、第１旋光子５７ａの＋Ｚ側に配置され、一例として図５に示されるように、媒質が複屈折性を有し、鋸刃状の溝が円環状に複数形成されている。そして、偏光回折素子５７ｂは、Ｘ軸方向に延びる分割線ｂ３によって２つの領域（ｂ１、ｂ２）に分割されている。ここでは、分割線ｂ３の−Ｙ側を領域ｂ１、分割線ｂ３の＋Ｙ側を領域ｂ２とする。領域ｂ１は偏光方向が＋４５度の入射光を選択的に回折し、領域ｂ２は偏光方向が−４５度の入射光を選択的に回折する。
【００２９】
複屈折性の媒質としては、一例として図６に示されるように、ｎ//とｎ⊥とで屈折率の大きさが異なるものが使用される。具体的には、光硬化型液晶（ＰＰ−ＬＣ）、ホログラフィックポリマー分散液晶（ＨＰＤＬＣ）、有機延伸膜（ＰＥＴ）、及びニオブ酸リチウムが挙げられる。図７には偏光方向が＋４５度の直線偏光に対する模式図（図５のα−α線断面図）が示され、図８には偏光方向が−４５度の直線偏光に対する模式図（図５のβ−β線断面図）が示されている。鋸刃状の凹凸を境に、上側（＋Ｚ側）は等方性の屈折率の媒質で埋められており、下側（−Ｚ側）が異方性の屈折率の媒質で埋められている。領域ｂ２では、＋４５度の直線偏光に対して鋸刃状の凹凸を境に屈折率が異なる。一方、領域ｂ１では、−４５度の直線偏光に対して鋸刃状の凹凸を境に屈折率が異なる。これにより、領域ｂ２では、偏光方向が＋４５度の直線偏光が回折され、領域ｂ１では、偏光方向が−４５度の直線偏光が回折されることとなる。なお、対物レンズ６０がトラッキング方向にシフトすると、偏光回折素子５７ｂに入射する戻り光は、トラッキング方向に対応する方向（ここではＸ軸方向）にシフトする。すなわち、分割線ｂ３はトラッキング方向に対応する方向に延びている。
【００３０】
第２旋光子５７ｃは、一例として図９に示されるように、Ｘ軸方向に延びる分割線ｃ３によって２つの領域（ｃ１、ｃ２）に分割されている。ここでは、分割線ｃ３の−Ｙ側を領域ｃ１、分割線ｃ３の＋Ｙ側を領域ｃ２とする。領域ｃ１は入射光の偏光方向を＋４５度旋回させ、領域ｃ２は入射光の偏光方向を−４５度旋回させる。なお、対物レンズ６０がトラッキング方向にシフトすると、第２旋光子５７ｃに入射する戻り光は、トラッキング方向に対応する方向（ここではＸ軸方向）にシフトする。すなわち、分割線ｃ３はトラッキング方向に対応する方向に延びている。
【００３１】
図２に戻り、第２旋光子５７ｃの＋Ｚ側には前記１／４波長板５５が配置されている。この１／４波長板５５は、入射光に１／４波長の光学的位相差を付与する。なお、偏光光学系５７と１／４波長板５５は、対物レンズ６０と連動して駆動される。
【００３２】
１／４波長板５５の＋Ｚ側には、前記対物レンズ６０が配置され、１／４波長板５５を透過した光を光ディスク１５の記録面に集光する。ここでは、対物レンズ６０は、ＢＤに対して最適化され、光ディスク１５がＢＤのときに精度良く記録及び再生ができるように設計されている。
【００３３】
前記偏光ビームスプリッタ５４の＋Ｙ側には、前記検出レンズ５８が配置され、偏光ビームスプリッタ５４で＋Ｙ方向に分岐された戻り光を前記受光器ＰＤの受光面に集光する。この受光器ＰＤは、再生信号処理回路２８にてＲＦ信号及びサーボ信号などを検出するのに用いられる信号（光電変換信号）を生成するための複数の受光素子（又は受光領域）を含んで構成されている。
【００３４】
前記駆動系６１は、対物レンズ６０の光軸方向であるフォーカス方向に対物レンズ６０を微少駆動するためのフォーカシングアクチュエータ、及びトラッキング方向に対物レンズ６０を微少駆動するためのトラッキングアクチュエータを有している。ここでは、便宜上、光ディスク１５がＢＤのときのフォーカス方向に関する対物レンズ６０の最適位置を「第１レンズ位置」といい、光ディスク１５がＨＤのときのフォーカス方向に関する対物レンズ６０の最適位置を「第２レンズ位置」ということとする。
【００３５】
上記のように構成される光ピックアップ装置２３の作用を図１０及び図１１を用いて説明する。ここでは、便宜上、光軸方向に関して、偏光ビームスプリッタ５４と可変旋光子５６との間の光路を区間Ａ、可変旋光子５６と第１旋光子５７ａとの間の光路を区間Ｂ、第１旋光子５７ａと偏光回折素子５７ｂとの間の光路を区間Ｃ、偏光回折素子５７ｂと第２旋光子５７ｃとの間の光路を区間Ｄ、第２旋光子５７ｃと１／４波長板５５との間の光路を区間Ｅ、１／４波長板５５と対物レンズ６０との間の光路を区間Ｆとする。さらに、光軸の＋Ｙ側を領域Ｉ、−Ｙ側を領域IIとする。なお、図１１における数値は、直線偏光の偏光方向の角度（以下では、便宜上「直線偏光の角度」と略述する）を示している。また、「Ｒ」は右回りの円偏光、「Ｌ」は左回りの円偏光を示している。
【００３６】
《光ディスク１５がＨＤの場合》
ここでは、すでにシステムコントローラ４０によって、可変旋光子５６はオン状態とされているものとする。また、対物レンズ６０はフォーカシングアクチュエータにより前記第１レンズ位置に位置決めされているものとする。
【００３７】
光源ＬＤから出射された直線偏光（ここではＰ偏光）の光は、カップリングレンズ５２で略平行光となり、偏光ビームスプリッタ５４に入射する。この光の大部分は偏光ビームスプリッタ５４をそのまま透過し、可変旋光子５６に入射する。ここでは、可変旋光子５６がオン状態であるため、可変旋光子５６に入射した光は、そのまま透過する。すなわち、往路の区間Ｂでは、領域Ｉ及び領域IIのいずれにおいても直線偏光の角度は０度である。
【００３８】
可変旋光子５６を透過した光は第１旋光子５７ａに入射する。第１旋光子５７ａでは、領域ａ１に入射した光の偏光方向を−４５度旋回し、領域ａ２に入射した光の偏光方向を＋４５度旋回する。これにより、往路の区間Ｃの領域Ｉでは、直線偏光の角度が＋４５度となり、領域IIでは、直線偏光の角度が−４５度となる。
【００３９】
第１旋光子５７ａからの光は偏光回折素子５７ｂに入射する。偏光回折素子５７ｂでは、領域ｂ１に入射した光は回折され、領域ｂ２に入射した光も回折される。すなわち、ＨＤとの基板厚の差に起因する収差が相殺されるように発散具合が変更される。なお、往路の区間Ｄの領域Ｉでは、直線偏光の角度は＋４５度のままであり、領域IIでは、直線偏光の角度は−４５度のままである。
【００４０】
偏光回折素子５７ｂからの光は第２旋光子５７ｃに入射する。第２旋光子５７ｃでは、領域ｃ１に入射した光の偏光方向を＋４５度旋回し、領域ｃ２に入射した光の偏光方向を−４５度旋回する。これにより、往路の区間Ｅでは、領域Ｉ及び領域IIともに、直線偏光の角度が０度となる。すなわち、一様な偏光状態の光が偏光光学系５７から出射される。また、偏光光学系５７から出射される光の偏光方向は、偏光光学系５７に入射する光の偏光方向と同じである。
【００４１】
第２旋光子５７ｃからの光は１／４波長板５５で１／４波長の光学的位相差が付与される。これにより、往路の区間Ｆでは領域Ｉ及び領域IIともに、右回りの円偏光となる。
【００４２】
１／４波長板５５からの光は対物レンズ６０を介して光ディスク１５の記録面に微小スポットとして集光される。ここでは、対物レンズ６０のＮＡが約０．６５に相当する光が集光される。
【００４３】
光ディスク１５からの反射光は、往路とは反対回り（ここでは左回り）の円偏光となり、戻り光として対物レンズ６０で再び略平行光とされ、１／４波長板５５で往路と直交した直線偏光（ここではＳ偏光）とされる。すなわち、復路の区間Ｅでは、領域Ｉ及び領域IIともに、直線偏光の角度は＋９０度となる。
【００４４】
１／４波長板５５からの戻り光は第２旋光子５７ｃに入射する。第２旋光子５７ｃでは、領域ｃ１に入射した光の偏光方向を＋４５度旋回し、領域ｃ２に入射した光の偏光方向を−４５度旋回する。これにより、復路の区間Ｄの領域Ｉでは、直線偏光の角度が＋４５度となり、領域IIでは、直線偏光の角度が＋１３５度となる。なお、直線偏光の角度が＋１３５度の状態は、直線偏光の角度が−４５度の状態と等価である。
【００４５】
第２旋光子５７ｃからの戻り光は偏光回折素子５７ｂに入射する。偏光回折素子５７ｂでは、領域ｂ１に入射した光は回折され、領域ｂ２に入射した光も回折される。すなわち、もとの発散具合に変更される。なお、復路の区間Ｃの領域Ｉでは、直線偏光の角度は＋４５度のままであり、領域IIでは、直線偏光の角度は＋１３５度のままである。
【００４６】
偏光回折素子５７ｂからの戻り光は第１旋光子５７ａに入射する。第１旋光子５７ａでは、領域ａ１に入射した光の偏光方向を−４５度旋回し、領域ａ２に入射した光の偏光方向を＋４５度旋回する。これにより、復路の区間Ｂでは領域Ｉ及び領域IIともに、直線偏光の角度が＋９０度となる。
【００４７】
第１旋光子５７ａからの戻り光は可変旋光子５６に入射する。この戻り光は可変旋光子５６をそのまま透過し、偏光ビームスプリッタ５４に入射する。すなわち、偏光ビームスプリッタ５４に入射する戻り光はＳ偏光である。偏光ビームスプリッタ５４で＋Ｙ方向に分岐した戻り光は、検出レンズ５８を介して受光器ＰＤで受光される。受光器ＰＤでは受光素子（又は受光領域）毎に光電変換され、各光電変換信号はそれぞれ再生信号処理回路２８に出力される。
【００４８】
《光ディスク１５がＢＤの場合》
ここでは、すでにシステムコントローラによって、可変旋光子５６はオフ状態とされているものとする。また、対物レンズ６０はフォーカシングアクチュエータにより前記第２レンズ位置に位置決めされているものとする。
【００４９】
光源ＬＤから出射された直線偏光（ここではＰ偏光）の光は、カップリングレンズ５２で略平行光となり、偏光ビームスプリッタ５４に入射する。この光の大部分は偏光ビームスプリッタ５４をそのまま透過し、可変旋光子５６に入射する。ここでは、可変旋光子５６がオフ状態であるため、可変旋光子５６に入射した光は、偏光方向が９０°回転して出射される。すなわち、往路の区間Ｂでは、領域Ｉ及び領域IIのいずれにおいても直線偏光の角度は＋９０度である。
【００５０】
可変旋光子５６を透過した光は第１旋光子５７ａに入射する。第１旋光子５７ａでは、領域ａ１に入射した光の偏光方向を−４５度旋回し、領域ａ２に入射した光の偏光方向を＋４５度旋回する。これにより、往路の区間Ｃの領域Ｉでは、直線偏光の角度が＋１３５度となり、領域IIでは、直線偏光の角度が＋４５度となる。
【００５１】
第１旋光子５７ａからの光は偏光回折素子５７ｂに入射する。偏光回折素子５７ｂでは、領域ｂ１に入射した光はそのまま透過し、領域ｂ２に入射した光もそのまま透過する。すなわち、往路の区間Ｄの領域Ｉでは、直線偏光の角度は＋１３５度のままであり、領域IIでは、直線偏光の角度は＋４５度のままである。
【００５２】
偏光回折素子５７ｂからの光は第２旋光子５７ｃに入射する。第２旋光子５７ｃでは、領域ｃ１に入射した光の偏光方向を＋４５度旋回し、領域ｃ２に入射した光の偏光方向を−４５度旋回する。これにより、往路の区間Ｅでは、領域Ｉ及び領域IIともに、直線偏光の角度が＋９０度となる。すなわち、一様な偏光状態の光が偏光光学系５７から出射される。また、偏光光学系５７から出射される光の偏光方向は、偏光光学系５７に入射する光の偏光方向と同じである。
【００５３】
第２旋光子５７ｃからの光は１／４波長板５５で１／４波長の光学的位相差が付与される。これにより、往路の区間Ｆでは領域Ｉ及び領域IIともに、左回りの円偏光となる。
【００５４】
１／４波長板５５からの光は対物レンズ６０を介して光ディスク１５の記録面に微小スポットとして集光される。ここでは、対物レンズ６０のＮＡが約０．６５に相当する光が集光される。
【００５５】
光ディスク１５からの反射光は、往路とは反対回り（ここでは右回り）の円偏光となり、戻り光として対物レンズ６０で再び略平行光とされ、１／４波長板５５で往路と直交した直線偏光（ここではＰ偏光）とされる。すなわち、復路の区間Ｅでは、領域Ｉ及び領域IIともに、直線偏光の角度は０度となる。
【００５６】
１／４波長板５５からの戻り光は第２旋光子５７ｃに入射する。第２旋光子５７ｃでは、領域ｃ１に入射した光の偏光方向を＋４５度旋回し、領域ｃ２に入射した光の偏光方向を−４５度旋回する。これにより、復路の区間Ｄの領域Ｉでは、直線偏光の角度が−４５度となり、領域IIでは、直線偏光の角度が＋４５度となる。
【００５７】
第２旋光子５７ｃからの戻り光は偏光回折素子５７ｂに入射する。偏光回折素子５７ｂでは、領域ｂ１に入射した光はそのまま透過し、領域ｂ２に入射した光もそのまま透過する。すなわち、復路の区間Ｃの領域Ｉでは、直線偏光の角度は−４５度のままであり、領域IIでは、直線偏光の角度は＋４５度のままである。
【００５８】
偏光回折素子５７ｂからの戻り光は第１旋光子５７ａに入射する。第１旋光子５７ａでは、領域ａ１に入射した光の偏光方向を−４５度旋回し、領域ａ２に入射した光の偏光方向を＋４５度旋回する。これにより、復路の区間Ｂでは領域Ｉ及び領域IIともに、直線偏光の角度が０度となる。
【００５９】
第１旋光子５７ａからの戻り光は可変旋光子５６に入射する。この戻り光は可変旋光子５６で偏光方向が９０°回転して出射される。すなわち、復路の区間Ａでは、領域Ｉ及び領域IIのいずれにおいても直線偏光の角度は＋９０度である。
【００６０】
可変旋光子５６からの戻り光は、偏光ビームスプリッタ５４に入射する。すなわち、偏光ビームスプリッタ５４に入射する戻り光はＳ偏光である。偏光ビームスプリッタ５４で＋Ｙ方向に分岐した戻り光は、検出レンズ５８を介して受光器ＰＤで受光される。受光器ＰＤでは受光素子（又は受光領域）毎に光電変換され、各光電変換信号はそれぞれ再生信号処理回路２８に出力される。
【００６１】
以上のように、可変旋光子５６がオン状態及びオフ状態のいずれであっても、往路で偏光ビームスプリッタ５４に入射する光の偏光方向と復路で偏光ビームスプリッタ５４に入射する光の偏光方向とは互いに９０度異なっている。従って、光ディスク１５がＨＤおよびＢＤのいずれであっても、光利用効率は低下しない。
【００６２】
また、対物レンズ６０に入射する光は、可変旋光子５６がオン状態及びオフ状態のいずれであっても、領域Ｉでの偏光状態及び領域IIでの偏光状態が互いに等しいので、光ディスク１５がＨＤおよびＢＤのいずれであっても、集光特性の良い良好な光スポットを記録面に形成することができる。
【００６３】
また、本実施形態における光ピックアップ装置２３の光学系に関する設計例が図１２に示されている。
【００６４】
ここでは、対物レンズ６０は、光軸方向の各面はいずれも非球面形状を有している。この非球面形状は、光軸中心を原点とし、ｈを半径方向の位置、ｚをＺ軸方向の位置、ＲＤＹを近軸曲率半径、ｋを円錐係数とすると、次の（１）式で示される。なお、（１）式におけるＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｊ、は、いずれも非球面係数であり、ｃは１／ＲＤＹである。それらの具体的な値が図１２に示されている。
【００６５】
【数１】
0004504883.tif 000002
【００６６】
また、図１２には、偏光回折素子５７ｂの回折特性として、次の（２）式で与えられる位相関数φの各係数（Ｃ１〜Ｃ５）が示されている。なお、（２）式におけるＹは、半径方向の位置である。
【００６７】
φ＝（回折次数）×（Ｃ１Ｙ2＋Ｃ２Ｙ4＋Ｃ３Ｙ6＋Ｃ４Ｙ8＋Ｃ５Ｙ10）  ……（２）
【００６８】
図１２の設計例における諸特性が図１３に示されている。一般的に、光ディスク装置における波面収差の設計目安は、マレシャルのクライテリオンから、０．０７λｒｍｓ以下にすることとされている。波面収差が０．０７λｒｍｓを超えると、集光特性が極端に劣化し、再生に必要な信号を得るのが困難となる。本実施形態では、図１３に示されるように、光ディスク１５が、ＢＤ及びＨＤのいずれであっても、波面収差は０．０１λｒｍｓ以下であり、画角０．２５°に対しても波面収差が０．０３５λｒｍｓ以下であった。従って、ＢＤ及びＨＤのいずれであっても、許容される程度にまで波面収差を抑えることができ、本光学系を用いることで、ＢＤ、ＨＤともに十分な集光特性を得ることが可能である。
【００６９】
図１に戻り、前記再生信号処理回路２８は、Ｉ／Ｖアンプ２８ａ、サーボ信号検出回路２８ｂ、及びＲＦ信号検出回路２８ｃなどから構成されている。
【００７０】
前記Ｉ／Ｖアンプ２８ａは、受光器ＰＤの各出力信号をそれぞれ電圧信号に変換するとともに、所定のゲインで増幅する。
【００７１】
前記サーボ信号検出回路２８ｂは、Ｉ／Ｖアンプ２８ａの出力信号に基づいてフォーカスエラー信号及びトラックエラー信号などのサーボ信号を検出する。ここで検出されたサーボ信号は前記ＰＵ駆動制御回路２７に出力される。
【００７２】
前記ＲＦ信号検出回路２８ｃは、Ｉ／Ｖアンプ２８ａの出力信号に基づいてＲＦ信号を検出する。ここで検出されたＲＦ信号は、システムコントローラ４０に出力される。
【００７３】
前記ＰＵ駆動制御回路２７は、ＡＣＴ制御回路２７ａ及び可変旋光子制御回路２７ｂなどを有している。
【００７４】
ＡＣＴ制御回路２７ａは、前記フォーカスエラー信号に基づいてフォーカスずれを補正するための前記フォーカシングアクチュエータの駆動信号生成し、光ピックアップ装置２３に出力する。また、ＡＣＴ制御回路２７ａは、前記トラックエラー信号に基づいてトラックずれを補正するための前記トラッキングアクチュエータの駆動信号を生成し、光ピックアップ装置２３に出力する。
【００７５】
可変旋光子制御回路２７ｂは、不図示の駆動電源を有し、システムコントローラ４０の指示に応じて、前記可変旋光子５６をオフ状態又はオン状態とする。本実施形態では、可変旋光子５６は、光ディスク１５がＨＤのときにオン状態とされ、ＢＤのときにオフ状態とされる。
【００７６】
前記モータ制御回路２６は、システムコントローラ４０の指示に基づいて、スピンドルモータ２２及びシークモータ２１をそれぞれ駆動制御する。
【００７７】
前記システムコントローラ４０は、上位装置９０の要求に応じて、上記各部の動作を制御する。
【００７８】
なお、光ディスク１５がＨＤであるかＢＤであるかは、光ディスク１５が光ディスク装置２０にセットされたときに、例えば光ディスクからの反射光に基づいて、システムコントローラ４０にて判断される。そして、その判断結果は、再生信号処理回路２８及びＰＵ駆動制御回路２７などに通知される。
【００７９】
《再生処理》
システムコントローラ４０は、上位装置９０から再生要求コマンドを受信すると、所定の線速度（又は角速度）で光ディスク１５が回転するようにモータ制御回路２６に指示するとともに、上位装置９０から再生要求コマンドを受信した旨を再生信号処理回路２８に通知する。
【００８０】
そして、システムコントローラ４０は、光ディスク１５が所定の線速度（又は角速度）で回転していることを確認すると、指定アドレスに対応する目標位置近傍に光スポットが形成されるように、モータ制御回路２６に指示する。これにより、シーク動作が行なわれる。
【００８１】
シーク動作が完了すると、システムコントローラ４０は、再生を許可する。これにより、再生信号処理回路２８にて再生処理が行われる。
【００８２】
システムコントローラ４０は、指定されたデータの再生が完了すると再生要求コマンドに対する処理を終了する。
【００８３】
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る光ディスク装置２０では、システムコントローラ４０及び該システムコントローラ４０によって実行されるプログラムとによって、制御装置及び処理装置が実現されている。なお、ＣＰＵ４０によるプログラムに従う処理によって実現された各装置の少なくとも一部をハードウェアによって構成することとしても良いし、あるいは全てをハードウェアによって構成することとしても良い。
【００８４】
以上説明したように、本実施形態に係る光ピックアップ装置２３によると、光ディスク１５がＢＤ（第１の光ディスク）のときに収差が最小となるように対物レンズ６０を最適化し、光ディスク１５がＢＤのときに入射光の偏光方向を＋９０度旋光させ、光ディスク１５がＨＤ（第２の光ディスク）のときに旋光させないための可変旋光子５６と、光ディスク１５がＨＤのときにＢＤとの基板厚の差に起因する収差が補正されるように入射光の発散具合を変更するとともに、単一の偏光状態の光を対物レンズ６０に向けて出射し、かつ対物レンズ６０を介した戻り光の発散状態を可変旋光子５６を介した光の発散状態と同じ発散状態に戻す偏光光学系５７（偏光回折光学系）とが、光源ＬＤと対物レンズ６０との間の光路上に配置されている。これにより、光ディスク１５がＢＤであってもＨＤであっても適切な光スポットが記録面に形成される。すなわち、同一波長の光束に対応し基板厚が互いに異なる複数種類の光ディスクから所望の信号をいずれも精度良く取得することが可能となる。
【００８５】
また、本実施形態によると、第１旋光子５７ａ、偏光回折素子５７ｂ及び第２旋光子５７ｃにおける各分割線がトラッキング方向に対応する方向と一致しているため、対物レンズ６０がトラッキング方向にシフトしても、受光器ＰＤの受光量が減少するのを抑制できる。
【００８６】
また、本実施形態に係る光ディスク装置２０によると、光ディスク１５がＨＤ及びＢＤのいずれであってもＳ／Ｎ比の高い信号が光ピックアップ装置２３から出力されるため、ＨＤ及びＢＤのいずれに対してもアクセスを精度良く行うことができる。従って、同一波長の光束に対応し基板厚が互いに異なる複数種類の光ディスクへのアクセスを精度良く行うことが可能となる。
【００８７】
なお、上記実施形態において、偏光回折素子５７ｂに代えて、一例として図１４に示されるように、光ディスク１５がＢＤのときには、入射光をそのまま透過させ、光ディスク１５がＨＤのときには、ＢＤとの基板厚の差に起因する収差が補正されるように入射光の発散状態を変更する液晶回折素子５７ｂ´を用いても良い。具体的には、光ディスク１５がＢＤのときには、領域Ｉでは偏光方向が−４５度の光を回折するとともに、領域IIでは偏光方向が＋４５度の光を回折するように電圧が印加され、光ディスク１５がＨＤのときには、領域Ｉでは偏光方向が＋４５度の光を回折するとともに、領域IIでは偏光方向が−４５度の光を回折するように電圧が印加される。なお、印加電圧は、前記可変旋光子制御回路２７ｂから供給しても良い。
【００８８】
また、上記実施形態において、一例として図１５に示されるように、前記第１旋光子５７ａと前記第２旋光子５７ｃとの間に、光ディスク１５がＨＤのときに対物レンズ６０のＮＡが０．６５となり、光ディスク１５がＢＤのときに対物レンズ６０のＮＡが０．８５となるように、ビーム径を規定する偏光開口制限素子６２を配置しても良い。この偏光開口制限素子６２は、一例として図１６に示されるように、中央に円形状の完全透過領域６２ａがあり、完全透過領域６２ａの外周に隣接してドーナツ状の偏光領域がある。この偏光領域は、Ｘ軸方向に延びる分割線６２ｄによって２つの領域（６２ｂ、６２ｃ）に分割されている。ここでは、分割線６２ｄの−Ｙ側を領域６２ｂ、分割線６２ｄの＋Ｙ側を領域６２ｃとする。領域６２ｂは偏光方向が−４５度の直線偏光を消光状態とする偏光子で形成され、領域６２ｃは偏光方向が＋４５度の直線偏光を消光状態とする偏光子で形成されている。これにより、光ディスク１５がＨＤのときには、ビーム径が完全透過領域６２ａの大きさに規定され、光ディスク１５がＢＤのときには、ビーム径が（完全透過領域６２ａ＋偏光領域）の大きさに規定される。なお、対物レンズ６０がトラッキング方向にシフトすると、偏光開口制限素子６２に入射する戻り光は、トラッキング方向に対応する方向（ここではＸ軸方向）にシフトする。すなわち、分割線６２ｄはトラッキング方向に対応する方向に延びている。
【００８９】
上記偏光子は、ポリビニールアルコール（ＰＶＡ）フィルムをヨウ素や染料等で染色した後、一軸方向に延伸することにより作成することができる。また、上記偏光子を入射光の波長よりも短いピッチの線形格子からなるサブ波長格子、及びフォトニック結晶により作成してもよい。
【００９０】
この場合において、一例として図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）に示されるように、偏光回折素子５７ｂと偏光開口制限素子６２とが一体化された光学素子６３を用いても良い。この光学素子６３は、中央に円形状の収差補正領域があり、この収差補正領域の外周に隣接してドーナツ状の開口制限領域がある。収差補正領域及び開口制限領域は、いずれもＸ軸方向に延びる分割線６３ｅによって２つの領域に分割されている。ここでは、分割線６３ｅの−Ｙ側の収差補正領域を領域６３ａ、開口制限領域を６３ｃとし、分割線６３ｅの＋Ｙ側の収差補正領域を領域６３ｂ、開口制限領域を６３ｄとする。領域６３ａは偏光方向が−４５度の入射光を選択的に回折して発散具合を変更し、領域６３ｂは偏光方向が＋４５度の入射光を選択的に回折して発散具合を変更する。また、領域６３ｃは偏光方向が−４５度の直線偏光を回折して対物レンズ６０に入射しないようにし、領域６３ｄは偏光方向が＋４５度の直線偏光を回折して対物レンズ６０に入射しないようにする。
【００９１】
また、上記実施形態において、一例として図１８に示されるように、前記第１旋光子５７ａと、前記偏光回折素子５７ｂと、前記第２旋光子５７ｃとが、一体化されても良い。これにより、面の位置合わせが容易な加工装置を用いて、それぞれの分割線の位置を同一光軸上に高精度に合わせることが可能になる。さらに、例えば、前記偏光開口制限素子５７ｂをガラス部材で侠持し、各ガラス部材の表面に、それぞれサブ波長格子や、フォトニック結晶で旋光子を形成することにより、偏光光学系５７を薄型化することも可能である。
【００９２】
また、上記実施形態において、前記光ピックアップ装置２３に代えて、一例として図１９に示されるように、更に通常のＤＶＤの規格に準拠したディスク（以下、便宜上「ＤＶＤ」ともいう）にも対応可能な光ピックアップ装置２３ａを用いても良い。この光ピックアップ装置２３ａは、前記光ピックアップ装置２３に、光源１５１と、カップリングレンズ１５２と、ダイクロイックプリズム１５４と、波長選択回折素子６４とを付加したものである。ＤＶＤは、基板厚が０．６ｍｍ、対物レンズのＮＡが０．６５、対応する光の波長が６６０ｎｍである。
【００９３】
光源１５１は、波長が約６６０ｎｍのレーザ光を出射する半導体レーザを有している。なお、光源１５１から出射される光の最大強度出射方向は−Ｙ方向である。カップリングレンズ１５２は、光源１５１の−Ｙ側に配置され、光源１５１から出射された光を略平行光とする。ダイクロイックプリズム１５４は、カップリングレンズ１５２の−Ｙ側であり、かつ前記カップリングレンズ５２と前記偏光ビームスプリッタ５４との間に配置され、カップリングレンズ１５２からの光を＋Ｚ方向に分岐する。
【００９４】
波長選択回折素子６４は、前記１／４波長板５５の＋Ｚ側に配置され、波長が約４０５ｎｍの光はそのまま透過させ、ＤＶＤとＢＤとの基板厚の差に起因する収差が相殺されるように波長が約６６０ｎｍの光を回折する。ここでは、一例として図２０に示されるように、波長選択回折素子６４の表面は、その１段当たりの高さ（Ｚ軸方向の長さ）が前記光源ＬＤから出射される光の波長の整数倍に設定された階段状を呈している。これにより、光源ＬＤから出射された光は、波長選択回折素子６４をそのまま透過し、光源１５１から出射された光は、波長選択回折素子６４で回折されることとなる。また、この光ピックアップ装置２３ａの光学系に関する設計例が図２１に示されている。そして、図２１の設計例における諸特性が図２２に示されている。この場合には、光ディスク１５が、ＢＤ、ＨＤ及びＤＶＤのいずれであっても、波面収差は０．０１λｒｍｓ以下であり、画角０．２５°に対しても波面収差が０．０３５λｒｍｓ以下であった。従って、ＢＤ、ＨＤ及びＤＶＤのいずれであっても、許容される程度にまで波面収差を抑えることができ、この光学系を用いることで、ＢＤ、ＨＤ及びＤＶＤともに十分な集光特性を得ることが可能である。
【００９５】
なお、光ディスク１５がＤＶＤのときには、前記偏光回折素子５７ｂで発散具合が変更されないようにするため、前記可変旋光子５６はオフ状態とされる。
【００９６】
また、一例として図２３に示されるように、更にＣＤの規格に準拠したディスク（以下、便宜上「ＣＤ」ともいう）にも対応可能な光ピックアップ装置２３ｂを用いても良い。この光ピックアップ装置２３ｂは、上記光ピックアップ装置２３ａに、光源２５１と、カップリングレンズ２５２と、ダイクロイックプリズム２５４とを付加したものである。ＣＤは、基板厚が１．２ｍｍ、対物レンズのＮＡが０．５０、対応する光の波長が７８０ｎｍである。
【００９７】
光源２５１は、波長が約７８０ｎｍのレーザ光を出射する半導体レーザを有している。なお、光源２５１から出射される光の最大強度出射方向は−Ｙ方向である。カップリングレンズ２５２は、光源２５１の−Ｙ側に配置され、光源２５１から出射された光を略平行光とする。ダイクロイックプリズム２５４は、カップリングレンズ２５２の−Ｙ側であり、かつ前記ダイクロイックプリズム１５４と前記偏光ビームスプリッタ５４との間に配置され、カップリングレンズ２５２からの光を＋Ｚ方向に分岐する。
【００９８】
この光ピックアップ装置２３ｂの光学系に関する設計例が図２４に示されている。そして、図２４の設計例における諸特性が図２５に示されている。この場合には、光ディスク１５が、ＢＤ、ＨＤ、ＤＶＤ及びＣＤのいずれであっても、波面収差は０．０１λｒｍｓ以下であり、画角０．２５°に対しても波面収差が０．０３５λｒｍｓ以下であった。従って、ＢＤ、ＨＤ、ＤＶＤ及びＣＤのいずれであっても、許容される程度にまで波面収差を抑えることができ、この光学系を用いることで、ＢＤ、ＨＤ、ＤＶＤ及びＣＤともに十分な集光特性を得ることが可能である。
【００９９】
なお、光ディスク１５がＣＤのときには、前記偏光回折素子５７ｂで発散具合が変更されるようにするため、前記可変旋光子５６はオン状態とされる。
【０１００】
また、上記実施形態では、前記可変旋光子５６は、光ディスク１５がＨＤのときにオン状態とされ、ＢＤのときにオフ状態とされる場合について説明したが、反対に、光ディスク１５がＨＤのときにオフ状態とされ、ＢＤのときにオン状態とされても良い。但し、この場合であっても、光ディスク１５がＨＤのときに、前記偏光回折素子５７ｂで発散具合が上記実施形態と同様に変更されるように、偏光光学系５７を変更する必要がある。一例として、上記実施形態における前記偏光回折素子５７ｂを、光軸を回転軸として１８０度回転させても良い。
【０１０１】
また、光ディスク装置としては、本発明に係る光ピックアップ装置を備えたＤＶＤプレーヤ、及びＤＶＤレコーダであっても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
以上説明したように、本発明のピックアップ装置によれば、同一波長の光束に対応し基板厚が互いに異なる複数種類の光ディスクから所望の信号を精度良く取得するのに適している。また、本発明の光ディスク装置によれば、同一波長の光束に対応し基板厚が互いに異なる複数種類の光ディスクへのアクセスを精度良く行うのに適している。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の一実施形態に係る光ディスク装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１における光ピックアップ装置を説明するための図である。
【図３】図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、それぞれ図２における可変旋光子を説明するための図である。
【図４】図２における第１旋光子を説明するための図である。
【図５】図２における偏光回折素子を説明するための図である。
【図６】図５の偏光回折素子の媒質を説明するための図である。
【図７】入射光の偏光方向が＋４５のときの図５のα−α線断面図である。
【図８】入射光の偏光方向が−４５のときの図５のβ−β線断面図である。
【図９】図２における第２旋光子を説明するための図である。
【図１０】図２における光学系の作用を説明するための図（その１）である。
【図１１】図２における光学系の作用を説明するための図（その２）である。
【図１２】図２における光学系の設計例を説明するための図である。
【図１３】図１２の設計例における諸特性を説明するための図である。
【図１４】図２における偏光回折素子の変形例を説明するための図である。
【図１５】図２における光学系に開口制限素子を付加した例を説明するための図である。
【図１６】図１５における開口制限素子を説明するための図である。
【図１７】図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）は、それぞれ図１５における偏光回折素子と開口制限素子とが一体化した例を説明するための図である。
【図１８】図２における第１旋光子と偏光回折素子と第２旋光子とが一体化した例を説明するための図である。
【図１９】ＢＤとＨＤとＤＶＤとに対応する光ピックアップ装置を説明するための図である。
【図２０】図１９における波長選択回折素子を説明するための図である。
【図２１】図２０における光学系の設計例を説明するための図である。
【図２２】図２１の設計例における諸特性を説明するための図である。
【図２３】ＢＤとＨＤとＤＶＤとＣＤとに対応する光ピックアップ装置を説明するための図である。
【図２４】図２３における光学系の設計例を説明するための図である。
【図２５】図２４の設計例における諸特性を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１５…光ディスク、２０…光ディスク装置、２３…光ピックアップ装置、４０…システムコントローラ（制御装置、処理装置）、５５…１／４波長板、５６…可変旋光子、５７…偏光光学系（偏光回折光学系）、５７ａ…第１旋光子（第１の旋光子）、５７ｂ…偏光回折素子、５７ｂ´…液晶回折素子、５７ｃ…第２旋光子（第２の旋光子）、６０…対物レンズ、６２…偏光開口制限素子、ＬＤ…光源、ＰＤ…受光器（光検出器）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図４】
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【図９】
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【図１７】
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