(57)【要約】【課題】小型で良好なトラッキング制御やフォーカス制御を実現できる光ピックアップ装置及び光ディスク装置を提供することを目的とする。【解決手段】近接した位置から波長λ１と波長λ２の光を光ディスク２５に向けて出射する光源１１と、光ディスク２５の反射光を検出する受光器１８と、光ディスク２５の反射光の光軸を含んで直交する２つの断面の一方における焦点位置を受光器１８の前側とし、他方における焦点位置を受光器１８の後側として、フォーカス制御に用いられる光を生成する非点収差生成素子３１と、を備え、非点収差生成素子３１は、多数の輪帯状の反射鏡により構成されるフレネルミラーであって、互いに隣接する輪帯状の反射鏡の段差は、波長λ１の光が入射する領域から波長λ２の光が入射する領域に向けて、波長λ１のほぼ自然数／２倍の深さから波長λ２のほぼ自然数／２倍の深さの範囲で分布させた。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
近接した位置から波長λ１の光と前記波長λ１よりも長い波長λ２の光を光ディスクに向けて出射する光源と、
前記光ディスクの反射光を検出する受光器と、
前記光ディスクの反射光の光軸を含んで直交する２つの断面の一方における焦点位置を前記受光器の前側とし、他方における焦点位置を前記受光器の後側として、フォーカス制御に用いられる光を生成する非点収差生成素子と、を備え、
前記非点収差生成素子は、多数の輪帯状の反射鏡により構成されるフレネルミラーであって、
互いに隣接する前記輪帯状の反射鏡の段差は、前記波長λ１の光が入射する領域から前記波長λ２の光が入射する領域に向けて、前記波長λ１のほぼ自然数／２倍の深さから前記波長λ２のほぼ自然数／２倍の深さの範囲で分布させたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記波長λ１の光はＤＶＤに向けて出射される光であり、一方前記波長λ２の光はＣＤに向けて出射される光であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記波長λ１のほぼ自然数／２倍の深さは前記波長λ１の１／２倍の深さであり、また、前記波長λ２のほぼ自然数／２倍の深さは前記波長λ２の１／２倍の深さであることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記波長λ１の光が入射する領域と前記波長λ２の光が入射する領域との間に、前記波長λ１の光が入射する領域と前記波長λ２の光が入射する領域とが重なる領域が存在することを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記フレネルミラーに入射する前記反射光は集束光であり、前記フレネルミラーは前記集束光に対して所定の角度で傾いて配置され、
前記段差は、前記反射光がより大きな入射角で入射する領域ほどより深く、より小さな入射角で入射する領域ほどより浅く補正されていることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記フレネルミラーは、前記反射光がより大きな入射角で入射する側に前記波長λ１の光が入射し、前記反射光がより小さな入射角で入射する側に前記波長λ２の光が入射することを特徴とする請求項５記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
近接した位置から波長λ１の光と前記波長λ１よりも長い波長λ２の光を光ディスクに向けて出射する光源と、
前記光ディスクの反射光を検出する受光器と、
前記光ディスクの反射光の光軸を含んで直交する２つの断面の一方における焦点位置を前記受光器の前側とし、他方における焦点位置を前記受光器の後側として、フォーカス制御に用いられる光を生成する非点収差生成素子と、を備え、
前記非点収差生成素子は、多数の輪帯状の反射鏡により構成されるフレネルミラーであって、
互いに隣接する前記輪帯状の反射鏡の段差は、前記波長λ１の光が入射する領域から前記波長λ２の光が入射する領域に向けて、前記波長λ１のほぼ自然数／２倍の深さから前記波長λ２のほぼ自然数／２倍の深さの範囲で分布させた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、パーソナルコンピュータ、ノートブック型コンピュータ等の電子機器に搭載される光ピックアップ装置及び光ディスク装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、パーソナルコンピュータ、ノートブック型コンピュータ等の電子機器は小型化が推し進められてきて、それらに搭載される光ピックアップ装置及び光ディスク装置も小型化が進められてきた。
【０００３】
図１４は従来の光ピックアップ装置の光学系における主要部分の構成図である。光源１０１はＤＶＤ用の波長λ１＝約６５０ｎｍのレーザ光とＣＤ用の波長λ２＝約７８０ｎｍのレーザ光を光ディスク１０４に向けて出射する。プリズム１０２は光学ガラス等で形成され、内部にビームスプリッタ１０３が形成された斜面を有する。ビームスプリッタ１０３は、偏光分離膜で構成され、光源１０１から出射され、光ディスク１０４に向かうレーザ光を透過するが、光ディスク１０４で反射されたレーザ光を反射する性質を有する。光ディスク１０４はＤＶＤやＣＤである。検出レンズ１０５は非点収差生成素子である。検出レンズ１０５は、いわゆる円柱レンズ、円筒レンズの形状をしており、光軸を含んで直交する２つの断面で焦点距離が異なる。受光器１０６は光ディスク１０４からの反射光を検出する光検出部１０７を有する。
【０００４】
光源１０１からの出射光は、ビームスプリッタ１０３を透過し、光ディスク１０４に入射する。光ディスク１０４で反射された光は、ビームスプリッタ１０３で反射され、検出レンズ１０５に入射し、さらに受光器１０６に入射する。
【０００５】
図１５（ａ）は従来の検出レンズの説明図、図１５（ｂ）は光ディスクが近い場合のスポットの状態を示す図、図１５（ｃ）は光ディスクが遠い場合のスポットの状態を示す図である。図１５（ａ）において、検出レンズ１０５を通過した光１０８は受光器１０６近傍で焦点を結ぶ。上下方向の断面の光１０８の焦点１０９は受光器１０６の前側であり、左右方向の断面の光１０８の焦点１１０は受光器１０６の後側である。すなわち、受光器１０６は２つの焦点１０９、１１０の中間に配置される。受光器１０６上のスポット１１１の形状はほぼ円形である。
【０００６】
図１５（ｂ）に示すように、光ディスク１０４が光ピックアップ装置に近い場合、受光器１０６におけるレーザ光のスポット１１１は左右方向に長くなる。一方、図１５（ｃ）に示すように、光ディスク１０４が光ピックアップ装置から遠い場合、スポット１１１は上下に長い形状になる。Ａ〜Ｄの光検出部１０７を十字に配置し、フォーカスエラー信号ＦＥＳ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）を演算させることにより、フォーカス制御用の信号を得ることができる。すなわち、光ディスク１０４が近い場合はフォーカスエラー信号ＦＥＳ＞０となり、光ディスク１０４が遠い場合はフォーカスエラー信号ＦＥＳ＜０となり、光ディスク１０４の位置がわかる。
【０００７】
（特許文献１）においては、１波長のみの例であるが、検出レンズをフレネルレンズとして受光器と一体化し、小型で精度が高い光ピックアップ装置とした。図１６（ａ）は通常のレンズの断面図、図１６（ｂ）はフレネルレンズの断面図である。フレネルレンズ１１３は、通常のレンズ１１２を所定の高さｄ毎に分割し、分割した各部分を移動させて全体を薄くしたレンズである。フレネルレンズ１１３の段差１１３ａの深さｄはレンズ１１２を分割した所定の高さｄに相当する。また、実際にレンズの屈折作用をする領域は輪帯状のレンズ部分であり、これを輪帯１１３ａと呼ぶ。非点収差生成素子はレンズとして説明したが、ミラーでも構わない。
【特許文献１】特開昭６３−２４９１０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
非点収差生成素子としてのフレネルレンズまたはフレネルミラーの段差は回折を起こさないようにするために、使用する波長に合わせることが好ましい。ところが、非点収差生成素子にはＤＶＤ用の光とＣＤ用の光の異なる２つの波長の光が入射する。したがって、ＤＶＤ用の光またはＣＤ用の光の少なくとも一方は回折を起こしてしまう。回折光は受光器上で迷光となって現れ、本来の光検出部以外の光検出部に入射してしまう場合があり、トラッキング制御やフォーカス制御を不安定にする原因の１つとなっていた。
【０００９】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、小型で安定したトラッキング制御やフォーカス制御を実現できる光ピックアップ装置及び光ディスク装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、近接した位置から波長λ１の光と前記波長λ１よりも長い波長λ２の光を光ディスクに向けて出射する光源と、前記光ディスクの反射光を検出する受光器と、前記光ディスクの反射光の光軸を含んで直交する２つの断面の一方における焦点位置を前記受光器の前側とし、他方における焦点位置を前記受光器の後側として、フォーカス制御に用いられる光を生成する非点収差生成素子と、を備え、前記非点収差生成素子は、多数の輪帯状の反射鏡により構成されるフレネルミラーであって、互いに隣接する前記輪帯状の反射鏡の段差は、前記波長λ１の光が入射する領域から前記波長λ２の光が入射する領域に向けて、前記波長λ１のほぼ自然数／２倍の深さから前記波長λ２のほぼ自然数／２倍の深さの範囲で分布させたことを特徴とする光ピックアップ装置とした。
【００１１】
段差の深さが入射する光の波長の自然数／２倍である場合に、位相が合うために段差による回折光の成分がなくなり最も好ましい。波長λ１の光と波長λ２の光とは光源において異なる位置から出射されるため、フレネルミラーにおいてもある分布を持って異なる位置に入射する。そこで段差の深さを、波長λ１の光が入射する領域から波長λ２の光が入射する領域に向けて、波長λ１のほぼ自然数／２倍の深さから波長λ２のほぼ自然数／２倍の深さの範囲で分布させることで、波長λ１の光に対しても波長λ２の光に対しても位相をある程度合わせることができる。そのため、波長λ１の光も波長λ２の光も段差による回折光の成分が小さくなり、受光器上の迷光を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の光ピックアップ装置及び光ディスク装置は、フレネルミラーである非点収差生成素子が生成してしまう受光器上の迷光を抑制することができるため、トラッキング制御やフォーカス制御が安定する。また、非点収差生成素子としてフレネルミラーを用いているため、小型にできる。したがって、小型で安定した記録再生が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の請求項１の発明は、近接した位置から波長λ１の光と波長λ１よりも長い波長λ２の光を光ディスクに向けて出射する光源と、光ディスクの反射光を検出する受光器と、光ディスクの反射光の光軸を含んで直交する２つの断面の一方における焦点位置を受光器の前側とし、他方における焦点位置を受光器の後側として、フォーカス制御に用いられる光を生成する非点収差生成素子と、を備え、非点収差生成素子は、多数の輪帯状の反射鏡により構成されるフレネルミラーであって、互いに隣接する輪帯状の反射鏡の段差は、波長λ１の光が入射する領域から波長λ２の光が入射する領域に向けて、波長λ１のほぼ自然数／２倍の深さから波長λ２のほぼ自然数／２倍の深さの範囲で分布させた光ピックアップ装置である。
【００１４】
段差の深さが入射する光の波長の自然数／２倍である場合に、位相が合うために段差による回折光の成分がなくなり最も好ましい。波長λ１の光と波長λ２の光とは光源において異なる位置から出射されるため、フレネルミラーにおいてもある分布を持って異なる位置に入射する。そこで段差の深さを、波長λ１の光が入射する領域から波長λ２の光が入射する領域に向けて、波長λ１のほぼ自然数／２倍の深さから波長λ２のほぼ自然数／２倍の深さの範囲で分布させることで、波長λ１の光に対しても波長λ２の光に対しても位相をある程度合わせることができる。そのため、波長λ１の光も波長λ２の光も段差による回折光の成分が小さくなり、受光器上の迷光を抑制することができる。そのため、トラッキング制御やフォーカス制御が安定する。また、非点収差生成素子としてフレネルミラーを用いているため、小型にできる。したがって、小型で安定した記録再生が可能である。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、波長λ１の光はＤＶＤに向けて出射される光であり、一方波長λ２の光はＣＤに向けて出射される光である光ピックアップ装置である。
【００１６】
ＤＶＤとＣＤに対して良好な記録再生を行うことができる。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、波長λ１のほぼ自然数／２倍の深さは波長λ１の１／２倍の深さであり、また、波長λ２のほぼ自然数／２倍の深さは波長λ２の１／２倍の深さである光ピックアップ装置である。
【００１８】
段差の深さが小さく、フレネルミラー全体の深さを小さくすることができるため、輪帯状の反射鏡の形状や段差の精度を十分に確保できるとともに製造時間も短くできる。
【００１９】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、波長λ１の光が入射する領域と波長λ２の光が入射する領域との間に、波長λ１の光が入射する領域と波長λ２の光が入射する領域とが重なる領域が存在する光ピックアップ装置である。
【００２０】
波長λ１の光が入射する領域と波長λ２の光が入射する領域とが重なる領域は、波長λ１のほぼ１／２倍の深さから波長λ２のほぼ１／２倍の深さの範囲で段差の深さを分布させることができる。そのため、領域毎に適切な段差の深さが得られるため、良好な記録再生が可能である。
【００２１】
請求項５の発明は、請求項１の発明において、フレネルミラーに入射する反射光は集束光であり、フレネルミラーは集束光に対して所定の角度で傾いて配置され、段差は、反射光がより大きな入射角で入射する領域ほどより深く、より小さな入射角で入射する領域ほどより浅く補正されている光ピックアップ装置である。
【００２２】
入射角が大きいほど位相が合う段差の深さは大きくなる。これを補正することにより、より位相を合わせることができ、段差による回折光の成分が小さくなる。そのため、受光器上の迷光を抑制することができ、トラッキング制御やフォーカス制御が安定する。
【００２３】
請求項６の発明は、請求項５の発明において、フレネルミラーは、反射光がより大きな入射角で入射する側に波長λ１の光が入射し、反射光がより小さな入射角で入射する側に波長λ２の光が入射する光ピックアップ装置である。
【００２４】
波長の違いによる段差の深さの分布と入射角による段差の深さの分布とを相殺することになり、段差の深さが分布する範囲を小さく抑えることができ、製造が容易となる。
【００２５】
請求項７の発明は、近接した位置から波長λ１の光と波長λ１よりも長い波長λ２の光を光ディスクに向けて出射する光源と、光ディスクの反射光を検出する受光器と、光ディスクの反射光の光軸を含んで直交する２つの断面の一方における焦点位置を受光器の前側とし、他方における焦点位置を受光器の後側として、フォーカス制御に用いられる光を生成する非点収差生成素子と、を備え、非点収差生成素子は、多数の輪帯状の反射鏡により構成されるフレネルミラーであって、互いに隣接する輪帯状の反射鏡の段差は、波長λ１の光が入射する領域から波長λ２の光が入射する領域に向けて、波長λ１のほぼ自然数／２倍の深さから波長λ２のほぼ自然数／２倍の深さの範囲で分布させた光ディスク装置である。
【００２６】
段差の深さが入射する光の波長の自然数／２倍である場合に、位相が合うために段差による回折光の成分がなくなり最も好ましい。波長λ１の光と波長λ２の光とは光源において異なる位置から出射されるため、フレネルミラーにおいてもある分布を持って異なる位置に入射する。そこで段差の深さを、波長λ１の光が入射する領域から波長λ２の光が入射する領域に向けて、波長λ１のほぼ自然数／２倍の深さから波長λ２のほぼ自然数／２倍の深さの範囲で分布させることで、波長λ１の光に対しても波長λ２の光に対しても位相をある程度合わせることができる。そのため、波長λ１の光も波長λ２の光も段差による回折光の成分が小さくなり、受光器上の迷光を抑制することができる。そのため、トラッキング制御やフォーカス制御が安定する。また、非点収差生成素子としてフレネルミラーを用いているため、小型にできる。したがって、小型で安定した記録再生が可能である。
【００２７】
（実施の形態１）
本実施の形態１について、図面を参照しながら説明する。図１（ａ）は本実施の形態１の光ピックアップ装置の光学系の構成図、図１（ｂ）は通常の立体的な曲面鏡を示す図、図１（ｃ）はフレネルミラーを示す図である。
【００２８】
光源１１は、ＤＶＤ用の波長λ１＝約６５０ｎｍのレーザ光とＣＤ用の波長λ２＝約７８０ｎｍのレーザ光を近接した位置から光ディスク２５に向けて出射する。２つの波長のレーザ光の出射位置の間隔は約１１０μｍである。本実施の形態１では、波長λ１のレーザ光の出射位置と波長λ２のレーザ光の出射位置とは、光ディスク２５の面にほぼ平行に並ぶように配置した。また、出射するレーザ光は、Ｂｌｕ−ｒａｙ  ＤｉｓｃやＨＤ−ＤＶＤに用いられる波長λ３＝約４０５ｎｍのレーザ光と組み合わせても構わない。
【００２９】
回折素子１２は、第１回折格子１２ａと第２回折格子１２ｂとを有し、第１回折格子１２ａと第２回折格子１２ｂとは直列に配置される。第１回折格子１２ａは、波長λ１のレーザ光を０次光と±１次光とに回折し、波長λ２のレーザ光をそのまま通過させる。第２回折格子１２ｂは、波長λ２のレーザ光を０次光と±１次光に回折し、波長λ１のレーザ光をそのまま通過させる。回折素子１２で０次光と±１次光に回折された光は受光器１８に入光して光ピックアップ装置のトラッキング制御に用いられる。
【００３０】
集積プリズム１３は、内部に平行な斜面１３ｄ、１３ｅを有する。斜面１３ｄにはビームスプリッタ３０が形成される。本実施の形態１において、ビームスプリッタ３０は、往路光である光源１１から出射された波長λ１及び波長λ２のレーザ光を光ディスク２５に向けて透過し、復路光である光ディスク２５で反射された波長λ１及び波長λ２のレーザ光を受光器１８に向けて反射させる。ビームスプリッタ３０は誘電体多層膜の偏光分離膜で構成される。
【００３１】
斜面１３eには非点収差生成素子３１が形成される。非点収差生成素子３１は、非点収差生成素子３１を通過する光の光軸を含んで直交する２つの断面における焦点位置を異ならせる光学素子である。一方の断面における出射光の焦点位置を受光器１８の前側とし他方の断面における反射光の焦点位置を受光器１８の後側となるように受光器１８を配置する。非点収差生成素子３１を通過した光は受光器１８に入光して光ピックアップ装置のフォーカス制御に用いられる。非点収差生成素子３１は、多数の輪帯状の反射鏡により構成されるフレネルミラー３１ａとした。
【００３２】
フレネルミラー３１ａは、通常の立体的な曲面鏡３９の大きさをコンパクトにするために、多数の輪帯状の反射鏡により構成される反射鏡である。この輪帯状の反射鏡を単に輪帯３１ｂと呼び、互いに隣接する輪帯３１ｂの境界に生じる段差を単に段差３１ｂと呼ぶ。
【００３３】
図２（ａ）は非点収差生成素子の説明図、図２（ｂ）は光ディスクが近い場合のスポット形状の図、図２（ｃ）は光ディスクが遠い場合のスポット形状の図である。非点収差生成素子３３は、光軸３６ａを含んで直交する２つの断面３６ｂ、３６ｃで焦点距離を異ならせる光学素子である。非点収差生成素子３３には、いわゆる円柱レンズ、円筒レンズやその組み合わせ、及び円筒反射ミラー、円柱反射ミラーやその組み合わせ等がある。図２（ａ）において、非点収差生成素子３３は、簡単のため円筒レンズとした。
【００３４】
光ディスク２５で反射されたレーザ光はコリメートレンズ１５で光源１１に集束する光に変換されて戻ってくる。しかし、ビームスプリッタ３０で受光器１８に向かうように往路光とは分離されるので、非点収差生成素子３１に入射するレーザ光は集束光である。レーザ光は受光器１８の近傍に集光する。したがって、非点収差生成素子３３に入射するレーザ光３６も集束光であり、受光器３４近傍に集光するものとして扱う。
【００３５】
図２（ａ）において、光軸３６ａを含む上下方向の断面３６ｂにおいてレーザ光３６は、非点収差生成素子３３をそのまま透過し、焦点３６ｄに集束する。一方、光軸３６ａを含む左右方向の断面３６ｃにおいてレーザ光３６は、非点収差生成素子３３が凹レンズの働きをするため、焦点３６ｄよりも奥側の焦点３６ｅに集束しようとする。受光器３４は焦点３６ｄと焦点３６ｅとの中間に配置される。つまり、焦点３６ｄの位置は受光器３４の前側であり、焦点３６ｅの位置は受光器３４の後側となるように受光器３４が配置される。すなわち、断面３６ｂの方向のレーザ光３６は、焦点３６ｄで一旦集束してから少し広がった状態で受光器３４に入射する。断面３６ｃの方向のレーザ光３６は焦点３６ｅで集束する前に少し広がった状態で受光器３４に入射する。そのため、受光器３４上のスポット３７は、少し広がった状態のほぼ円形状となる。
【００３６】
図２（ａ）において、受光器３４は、光ディスク２５で反射された波長λ１及び波長λ２のレーザ光３６を受光するＡ〜Ｄの光検出部３５を田の字を４５°寝かせたように配置する。ＡとＣの光検出部３５を左右方向に配置し、ＢとＤの光検出部３５を上下方向に配置した。Ａ〜Ｄの光検出部３５は受光した光量を電気信号に変換する。Ａの光検出部３５で変換された電気信号をＡ、Ｂの光検出部３５で変換された電気信号をＢ、Ｃの光検出部３５で変換された電気信号をＣ、Ｄの光検出部３５で変換された電気信号をＤとする。フォーカス制御用の信号であるフォーカスエラー信号ＦＥＳは、ＦＥＳ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）を演算させることにより得ることができる。
【００３７】
図２（ｂ）に示すように、光ディスク２５が光ピックアップ装置に近い場合、焦点３６ｄ、３６ｅは光ディスク２５から離れるため、焦点３６ｄは受光器３４に近づき、焦点３６ｅは受光器３４から遠ざかる。そのため、スポット３７の上下の寸法が短くなって左右の寸法が長くなる。したがって、フォーカスエラー信号ＦＥＳ＞０となる。逆に図２（ｃ）に示すように、光ディスク２５が光ピックアップ装置から遠い場合、焦点３６ｄ、３６ｅは光ディスク２５に近づくため、焦点３６ｄは受光器３４から遠ざかり、焦点３６ｅは受光器３４に近づく。そのため、スポット３７の上下の寸法が長くなり、左右の寸法が短くなる。したがって、フォーカスエラー信号ＦＥＳ＜０となる。このようにフォーカスエラー信号ＦＥＳは光ディスク２５のフォーカス方向の位置ずれを示すフォーカス制御用の信号である。フォーカス制御は、フォーカスエラー信号ＦＥＳ＝０、あるいは所定の値となるように行われる。
【００３８】
図１（ａ）において、波長板１４は、偏光の方向を変換する。直線偏光である光源１１から出射された往路のレーザ光を円偏光に変換し、円偏光である光ディスク２５で反射された復路のレーザ光を往路のレーザ光とは９０度ずれた直線偏光に変換する。波長板１４の働きにより、直線偏光の位相を変えることで、ビームスプリッタ３０にて往路光を透過させ、復路光を反射させることができるようになる。
【００３９】
コリメートレンズ１５は、発散光である往路光を略平行光に変換し、平行光である復路光を集束光に変換する。
【００４０】
立ち上げミラー１６は、光ディスク２５の面にほぼ平行だった往路光を光ディスク２５の面にほぼ直角となるように方向を変える反射ミラーである。立ち上げミラー１６の表面には偏光分離膜が形成されており、往路光の一部を透過させて第２受光器１９に向かわせる。
【００４１】
対物レンズ１７は、平行光であった往路光を光ディスク２５の記録面２５ａに集束するように変換するレンズである。
【００４２】
図３は本実施の形態１の受光器における光検出部の配置図である。受光器１８は、光源１１から出射され、光ディスク２５で反射されたレーザ光を検出する。受光器１８は、光検出部１８ａで検出した光量を電気信号に変換して出力する。出力された信号は、フォーカス制御やトラッキング制御、光ディスク２５の記録面２５ａに記録された情報の再生等に用いられる。
【００４３】
受光器１８はＡ〜Ｌ、ａ〜ｈの光検出部１８ａを有する。Ａ〜Ｌの光検出部１８ａにはＤＶＤ用の波長λ１のレーザ光が入射する。ａ〜ｈの光検出部１８ａにはＣＤ用の波長λ２のレーザ光が入射する。Ａ〜Ｄの光検出部１８ａには第１回折格子１２ａで生成された０次光が入射し、Ｅ〜Ｇ、Ｉ〜Ｌの光検出部１８ａには±１次光のいずれかが入射する。また、ａ〜ｄの光検出部１８ａには第２回折格子１２ｂで生成された０次光が入射し、ｅ・ｇ、ｆ・ｈの光検出部１８ａには±１次光のいずれかが入射する。図２のＡ〜Ｄの光検出部３５に図３のＡ〜Ｄの光検出部１８ａとａ〜ｄの光検出部１８ａとが対応する。
【００４４】
本実施の形態１において、非点収差生成素子３１は、非点収差生成素子３３に対し、光軸３６ａと直交する方向に４５°回転させた状態とした。それに伴い、受光器１８の光検出部１８ａは、受光器３４の光検出部３５の面内で４５°回転させた状態とした。したがって、受光器１８内でＡからＤの光検出部１８ａの境界は水平垂直となり、その他の光検出部１８ａを含めた光検出部１８ａの配置の設計が容易となる。
【００４５】
受光器１８において、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌの光検出部１８ａに入射し変換されたＤＶＤ用の電気信号をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌとする。ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈの光検出部１８ａに入射し変換されたＣＤ用の電気信号をａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈとする。
【００４６】
ＤＶＤ用のフォーカスエラー信号ＦＥＳは、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ±Ｒ／ＲＷ：ＦＥＳ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）、ＤＶＤ−ＲＡＭ：ＦＥＳ＝｛（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）｝＋Ｋｔ×｛（Ｅ＋Ｉ＋Ｇ＋Ｋ）−（Ｈ＋Ｌ＋Ｆ＋Ｊ）｝である。ここでＫｔは動作設定に応じて定まる定数である。フォーカスエラー信号ＦＥＳはスポットのフォーカスずれを示す信号である。
【００４７】
ＣＤ用のフォーカスエラー信号ＦＥＳは、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ／ＲＯＭ：ＦＥＳ＝（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ）である。
【００４８】
ＤＶＤ用のトラッキングエラー信号ＴＥＳは、ＤＶＤ−ＲＯＭ：ＴＥＳ＝ｐｈ（Ａ，Ｄ）−ｐｈ（Ｂ，Ｃ）、ＤＶＤ±Ｒ／ＲＷ、−ＲＡＭ：ＴＥＳ＝｛（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）｝−Ｋｔ×｛（Ｅ＋Ｉ＋Ｆ＋Ｊ）−（Ｇ＋Ｋ＋Ｈ＋Ｌ）｝である。ここで、ｐｈ（Ｘ，Ｙ）は検出したＸ，Ｙの位相差を変換した電圧である。トラッキングエラー信号ＴＥＳはスポットのトラック位置ずれを示す信号である。
【００４９】
ＣＤ用のトラッキングエラー信号ＴＥＳは、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ／ＲＯＭ：ＴＥＳ＝｛（ａ＋ｂ）−（ｃ＋ｄ）｝−Ｋｔ×｛（ｅ＋ｆ）−（ｇ＋ｈ）｝、ＣＤ−ＲＯＭ：ＴＥＳ＝ｐｈ（ａ，ｄ）−ｐｈ（ｂ，ｃ）である。通常はより安定してトラッキング制御することができる前者の方法が用いられる。しかし例えば、ＣＤ−ＲＯＭのピットの高さが規格に入っていないような粗悪ディスクを再生するような場合、前者の方法ではトラッキングエラー信号ＴＥＳがうまく出力されない場合がある。そのような場合でも後者の方法ではトラッキングエラー信号ＴＥＳがうまく出力できるため、予備のトラッキング制御法として用いることができる。このようにトラッキング制御しきれない規格から外れているような粗悪ディスクを再生するような場合でもトラッキング制御することができるので、光ディスク装置としてより幅広い光ディスク２５に対応することができる。
【００５０】
なお、図３において、Ｅ〜Ｈ、Ａ〜Ｄ、Ｉ〜Ｌの光検出部１８ａ、e・ｇ、ａ〜ｄ、ｆ・ｈの光検出部１８ａの配列が紙面上下方向からわずかにずれている。これは０次光が光ディスク２５の記録面２５ａのトラック上に集束された場合に±１次光がトラックからずらされて集束されるためである。したがって、０次光と±１次光とが同じトラック上に集束される場合、Ｅ〜Ｈ、Ａ〜Ｄ、Ｉ〜Ｌの光検出部１８ａ、e・ｇ、ａ〜ｄ、ｆ・ｈの光検出部１８ａは紙面上下方向に配列される。
【００５１】
図１（ａ）において、第２受光器１９は、光源１１から出射され光ディスク２５へ入射しないレーザ光を検出する。第２受光器１９から出力された信号は、光源１１から出射されるレーザ光の出力の制御に用いられる。
【００５２】
光ディスク２５は、ＤＶＤやＣＤ等である。波長λ３のレーザ光を出射する光源１１を用いる場合は、Ｂｌｕ−ｒａｙ  ＤｉｓｃやＨＤ−ＤＶＤを含んでも構わない。
【００５３】
光源１１から出射されたレーザ光は、回折素子１２で０次光±１次光に回折され、集積プリズム１３のビームスプリッタ３０を透過して波長板１４に入射する。レーザ光は、波長板１４で直線偏光から円偏光に変換され、コリメートレンズ１５で発散光から平行光に変換され、立ち上げミラー１６で反射して進行方向を変換されて対物レンズ１７に入射する。一部の光は透過して第２受光器１９に入射する。レーザ光は対物レンズ１７で集束光に変換されて光ディスク２５の記録面２５ａに集光する。
【００５４】
光ディスク２５の記録面２５ａで反射したレーザ光は、対物レンズ１７で発散光から平行光に変換され、立ち上げミラー１６で方向を変換され、コリメートレンズ１５で平行光から集束光に変換され、波長板１４に入射する。波長板１４で往路光とは位相が異なる直線偏光に変換され、集積プリズム１３のビームスプリッタ３０で反射して非点収差生成素子３１に入射する。レーザ光は非点収差生成素子３１でフォーカス制御に用いられる非点収差を与えられて反射し、受光器１８に入射する。
【００５５】
図４は本実施の形態１のカバーを外した光ピックアップ装置の構成図である。光ピックアップ装置１０は、基台２０上に各種部品を配置して構成される。基台２０は、光ピックアップ装置１０の骨組みである。基台２０は、Ｚｎ合金、Ｍｇ合金等の合金材料あるいは硬質樹脂材料で形成されるが、剛性を確保しやすい合金材料が望ましい。基台２０には各種部品を配置するための取付部が所定の箇所に設けられている。
【００５６】
光源１１、回折素子１２、集積プリズム１３、受光器１８は、結合部材２１に固定されてレーザモジュール２２を構成し、結合部材２１が基台２０に固定される。対物レンズ１７は、対物レンズ１７を駆動するアクチュエータ２３に搭載されてアクチュエータ２３が基台２０に固定される。波長板１４、コリメートレンズ１５、立ち上げミラー１６、第２受光器１９は、直接または他の取付部材を介して基台２０に固定される。
【００５７】
図５は本実施の形態１の非点収差生成素子に関連する光学系の構成図、図６は本実施の形態１の非点収差生成素子が有する段差の深さの分布図である。集積プリズム１３は３つのブロック１３ａ、１３ｂ、１３ｃで構成され、ブロック１３ａとブロック１３ｂとの接着面が斜面１３ｄ、ブロック１３ｂとブロック１３ｃとの接着面が斜面１３ｅである。ブロック１３ａ、１３ｂ、１３ｃはＢＫ７等の光学ガラスで形成される。光学プラスチックなどで形成しても良い。斜面１３ｄにはビームスプリッタ３０の他に反射膜３２が形成される。反射膜３２は金属膜や誘電体多層膜で形成される。ビームスプリッタ３０と共通の膜としても構わない。また、斜面１３ｄと斜面１３ｅとは平行であり、波長λ１、波長λ２のレーザ光が集積プリズム１３に入出射する側面１３ｆ、１３ｇ、１３ｈに対し、約４５°傾いている。
【００５８】
光源１１から集積プリズム１３の側面１３ｆに入射したレーザ光は、斜面１３ｄを透過し、側面１３ｇから出射して、光ディスク２５に入射する。その際、ビームスプリッタ３０に対し約４５°の入出射角で透過する。光ディスク２５で反射したレーザ光は、側面１３ｇに入射し、斜面１３ｄで反射し、斜面１３ｅで反射し、さらに斜面１３ｄで反射し、側面１３ｈから出射して受光器１８に入射する。その際、レーザ光はビームスプリッタ３０に対し約４５°の入出射角で反射する。また、レーザ光は非点収差生成素子３１であるフレネルミラー３１ａに対しても約４５°の入出射角で反射する。
【００５９】
光源１１において２つの波長のレーザ光が約１１０μｍ離れて出射される分、フレネルミラー３１ａに入射する２つの波長のレーザ光の位置も離れている。本実施の形態１において、波長λ１のレーザ光がフレネルミラー３１ａの点Ａに近い側に、波長λ２のレーザ光がフレネルミラー３１ａの点Ｂに近い側に入射するように光源１１を配置した。図６に示すようにフレネルミラー３１ａに波長λ１のレーザ光のスポット４１と波長λ２のレーザ光のスポット４２とは中心がずれて分布しており一部が重なっている。フレネルミラー３１ａにおける点Ａから点Ｂまでの段差３１ｂの深さｄは波長λ１の光が入射する領域から波長λ２の光が入射する領域に向けて、波長λ１のほぼ自然数／２倍の深さｄ１から波長λ２のほぼ自然数／２倍の深さｄ２の範囲で分布させた。
【００６０】
段差３１ｂの深さｄとレーザ光の波長λとは以下のような関係にある。互いに隣接する輪帯３１ｃの境界付近に入射し反射するレーザ光は、手前側の輪帯３１ｃの反射面に入射し反射するレーザ光の光路長と奥側の輪帯３１ｃの反射面に入射し反射するレーザ光の光路長との差が波長の自然数倍であると、ちょうど打ち消しあって回折光成分が０となる。つまり、往復分である段差３１ｂの深さの２倍が波長の自然数倍であることが望ましい。ここで、「レーザ光の波長の自然数／２倍」は屈折率と入射角の効果を含むものである。したがって、段差３１ｂの望ましい深さｄは、レーザ光の波長をλ、屈折率をｎ、入射角をθｉ、自然数をｍとすると、ｄ＝（ｍ／２）・λ／（ｃｏｓ（θｉ）・ｎ）となる。例えば、レーザ光の波長をλ＝λ２＝７８０ｎｍ、屈折率をＢＫ７の屈折率としてｎ＝１．５１、入射角をθｉ＝４５°、ｍ＝１とすると、ｄ＝３６５ｎｍとなる。
【００６１】
段差３１ｂの深さｄが入射する光の波長の自然数／２倍である場合に、位相が合うために段差３１ｂによる回折光の成分がなくなり最も好ましい。波長λ１の光と波長λ２の光とは光源１１において異なる位置から出射されるため、フレネルミラー３１ａにおいてもある分布を持って異なる位置に入射する。そこで段差３１ｂの深さｄを、波長λ１の光が入射する領域から波長λ２の光が入射する領域に向けて、波長λ１のほぼ自然数／２倍の深さｄ１から波長λ２のほぼ自然数／２倍の深さｄ２の範囲で分布させることで、波長λ１の光に対しても波長λ２の光に対しても位相をある程度合わせることができる。そのため、波長λ１の光も波長λ２の光も段差３１ｂによる回折光の成分が小さくなり、受光器１８上の迷光を抑制することができる。そのため、トラッキング制御やフォーカス制御が安定する。また、非点収差生成素子３１としてフレネルミラー３１ａを用いているため、小型にできる。したがって、小型で安定した記録再生が可能である。
【００６２】
本実施の形態１において、波長λ１のレーザ光はＤＶＤ用のレーザ光であり、波長λ２のレーザ光はＣＤ用のレーザ光である。したがって、ＤＶＤとＣＤに対して良好な記録再生を行うことができる。
【００６３】
また、本実施の形態１において、波長λ１のレーザ光に対しても、波長λ２のレーザ光に対しても最小の自然数ｍ＝１とした。すなわち、波長λ１のほぼ自然数／２倍の深さは波長λ１の１／２倍の深さであり、また、波長λ２のほぼ自然数／２倍の深さは波長λ２の１／２倍の深さであるようにした。
【００６４】
後述するように、フレネルミラー３１ａの形状は、リソグラフィ用の感光性樹脂を露光・現像したり、エッチングしたりして形成する。最小の自然数ｍ＝１とすることで、段差３１ｂの深さｄが小さく、フレネルミラー３１ａ全体の深さを小さくすることができるため、輪帯３１ｃの形状や段差３１ｂの精度を十分に確保できるとともに製造時間も短くできる。
【００６５】
また、図４に示す場合、波長λ１のレーザ光のスポット４１のみが分布する領域は波長λ１のほぼ自然数／２倍の深さｄ１とし、波長λ２のレーザ光のスポット４２のみが分布する領域は波長λ２のほぼ自然数／２倍の深さｄ２とした。そして波長λ１のレーザ光のスポット４１と波長λ２のレーザ光のスポット４２が重なる領域は、深さｄ１と深さｄ２とがつながるように段差３１ｂの深さｄを連続的に分布させた。領域毎に適切な段差３１ｂの深さｄが得られるため、良好な記録再生が可能である。
【００６６】
図７（ａ）は本実施の形態１の集積プリズムの構成図、図７（ｂ）は本実施の形態１の非点収差生成素子の構成の例１を示す図、図７（ｃ）は本実施の形態１の非点収差生成素子の構成の例２を示す図、図７（ｄ）は本実施の形態１の非点収差生成素子の構成の例３を示す図、図７（ｅ）は本実施の形態１の非点収差生成素子の構成の例４を示す図である。
【００６７】
本実施の形態１の非点収差生成素子３１を作製するには、所定形状に露光できるグレースケールのマスクを用いることが望ましい。グレースケールのマスクは、露光に用いる波長の光に対する透過率が輪帯３１ｃに相当する部分については場所によって連続的に変化しているマスクである。グレースケールのマスクを用いることにより、精度良い段差３１ｂの深さとフレネルミラー３１ａの本来の形状である輪帯３１ｃの連続した形状の曲面形状が実現できる。さらに段差３１ｂの深さｄをフレネルミラー３１ａの中で分布させることもできる。グレースケールのマスクを用いることにより、輪帯３１ｃには階段状の形状がほぼ見られず、滑らかなので、レーザ光の受光器１８上における良好なスポット形状が得られる。しかも、複数回の露光を繰り返さなくても１回の露光で済ますことができるので、設計した形状に非常に近い形状のフレネルミラー３１ａの表面形状を得ることができる。逆に複数回の露光を繰り返すような工法では、段差３１ｂの深さｄに分布を持たせることを実現するのは困難である。
【００６８】
図７（ｂ）に示す非点収差生成素子３１の作製方法は以下の通りである。まず、樹脂４３を板状のブロック１３ｃの表面に塗布し硬化する。樹脂４３はリソグラフィ用の感光性樹脂であり、フォトレジスト、感光性ポリイミド等である。次に、輪帯３１ｃ、段差３１ｂの所定の凹凸パターンを形成することができるグレースケールのマスクを介して紫外線照射・露光して現像することにより、所定形状の凹凸パターンを樹脂４３に残す。この凹凸パターンがフレネルミラー３１ａの反射面形状となる。次に、吸収膜を形成し、さらにその表面に反射膜４４を形成する。吸収膜、反射膜４４の表面形状はほぼ樹脂４３の形状に沿う。吸収膜は誘電体多層膜であり、反射膜４４は金属膜や誘電体多層膜である。最後にブロック１３ｂとブロック１３ｃとを接着剤４５で接着する。接着剤４５は紫外線硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気性接着剤等である。接着剤４５は波長λ１及び波長λ２のレーザ光に対して透明であるとともにブロック１３ｂを構成する材料とほぼ同じ屈折率であることが望ましい。
【００６９】
さらに、図７（ａ）の集積プリズム１３の作製は以下の通りである。板状のブロック１３ａの斜面１３ｄ側の表面または板状のブロック１３ｂの斜面１３ｄ側の表面にビームスプリッタ３０及び反射膜３２を形成する。そして、ブロック１３ａとブロック１３ｂとを接着剤で接着する。接着剤は紫外線硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気性接着剤等である。
【００７０】
このようにして、板状のブロック１３ａと板状のブロック１３ｂと板状のブロック１３ｃとが接着された１つの大きなブロックが形成される。そして、その大きなブロックを所定の形状に切り出し、研磨して集積プリズム１３が作製される。集積プリズム１３の表面のうち、レーザ光が入出射する面である側面１３ｆ、１３ｇ、１３ｈには反射防止膜を形成しても良い。
【００７１】
図７（ｃ）に示す非点収差生成素子３１の作製方法は以下の通りである。まず、樹脂４３を板状のブロック１３ｂの表面に塗布し硬化する。次に、輪帯３１ｃ、段差３１ｂの所定の凹凸パターンを形成することができるグレースケールのマスクを介して紫外線照射・露光して現像することにより、所定形状の凹凸パターンを樹脂４３に残す。さらに、エッチングをして、ブロック１３ｂの表面に所定形状の凹凸パターンを形成する。その際、樹脂４３は完全にエッチングされるため残らない。この凹凸パターンがフレネルミラー３１ａの反射面形状となる。このようにして非点収差生成素子３１の輪帯３１ｃ、段差３１ｂの所定形状の凹凸パターンをブロック１３ｂの表面に作製する。次に、反射膜４４を形成し、さらにその表面に吸収膜を形成する。最後にブロック１３ｂとブロック１３ｃとを接着剤４５で接着する。レーザ光は接着剤４５を通らないので、接着剤４５はレーザ光に対して透明であったりブロック１３ｂを構成する材料とほぼ同じ屈折率であったりする必要はない。
【００７２】
図７（ｄ）に示す非点収差生成素子３１の作製方法は以下の通りである。まず、樹脂４３を板状のブロック１３ｃの表面に塗布し硬化する。次に、輪帯３１ｃ、段差３１ｂの所定の凹凸パターンを形成することができるグレースケールのマスクを介して紫外線照射・露光して現像することにより、所定形状の凹凸パターンを樹脂４３に残す。さらに、エッチングをして、ブロック１３ｃの表面に所定形状の凹凸パターンを形成する。その際、樹脂４３は完全にエッチングされるため残らない。この凹凸パターンがフレネルミラー３１ａの反射面形状となる。このようにして非点収差生成素子３１の輪帯３１ｃ、段差３１ｂの所定形状の凹凸パターンをブロック１３ｃの表面に作製する。次に、吸収膜を形成し、さらにその表面に反射膜４４を形成する。最後にブロック１３ｂとブロック１３ｃとを接着剤４５で接着する。接着剤４５は波長λ１及び波長λ２のレーザ光に対して透明であるとともにブロック１３ｂを構成する材料とほぼ同じ屈折率であることが望ましい。
【００７３】
図７（ｅ）に示す非点収差生成素子３１の作製方法は以下の通りである。まず、樹脂４３を板状のブロック１３ｂの表面に塗布し硬化する。次に、輪帯３１ｃ、段差３１ｂの所定の凹凸パターンを形成することができるグレースケールのマスクを介して紫外線照射・露光して現像することにより、所定形状の凹凸パターンを樹脂４３に残す。この凹凸パターンがフレネルミラー３１ａの反射面形状となる。次に、反射膜４４を形成し、さらにその表面に吸収膜を形成する。最後にブロック１３ｂとブロック１３ｃとを接着剤４５で接着する。樹脂４３は波長λ１及び波長λ２のレーザ光に対して透明であるとともにブロック１３ｂを構成する材料とほぼ同じ屈折率であることが望ましい。しかし、レーザ光は接着剤４５を通らないので、接着剤４５はレーザ光に対して透明であったりブロック１３ｂを構成する材料とほぼ同じ屈折率であったりする必要はない。
【００７４】
図７（ｂ）、図７（ｅ）の場合、図７（ｃ）、図７（ｄ）の場合に対し、樹脂４３をエッチングしない分、輪帯３１ｃの形状と段差３１ｂの精度を良くすることができる。また、エッチング工程を省く分、非点収差生成素子３１を安価に製造することができる。
【００７５】
また、リソグラフィ用の感光性樹脂である樹脂４３は必ずしも水分に対して強くはない。たとえば、水分が浸入すると光学特性が変化して屈折率が変化したり、ブロック１３ｂやブロック１３ｃとの密着性が弱まって剥離しやすくなったりして、信頼性が低下する。本実施の形態１において、樹脂４３を図７（ｂ）、図７（ｅ）のように集積プリズム１３の外部に対して露出しないように配置した。さらに反射膜４４で樹脂４３を覆うようにした。したがって、外部から樹脂４３に直接水分が浸入することを防ぐことができる。そのため樹脂４３の高い信頼性を維持することができる。
【００７６】
また、本実施の形態１において、フレネルミラー３１ａは、リソグラフィ用の感光性樹脂を用いて作製した。しかし、製造方法は、この方法に限るものではなく、金型を用いてフレネルミラー３１ａの輪帯３１ｃと段差３１ｂの形状を作製しても構わない。
【００７７】
図８（ａ）は本実施の形態１の非点収差生成素子の例１の段差パターン図、図８（ｂ）は本実施の形態１の非点収差生成素子の例２の段差パターン図、図８（ｃ）は本実施の形態１の非点収差生成素子の例３の段差パターン図である。非点収差生成素子３１の長手方向が斜面１３ｅに沿う方向である。また、段差パターンが斜めに傾いているように見えるのは、光軸を含んで直交する２つの断面が受光器１８上で４５°傾くようにするためである。図８（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）の線部が段差３１ｂ、線部と線部との間が輪帯３１ｃである。
【００７８】
図８（ａ）に示す段差パターンは非点収差生成素子３１が円筒形状または円柱形状の立体的な曲面鏡と同等なフレネルミラー３１ａであることを示す。図８（ｂ）に示す段差パターンは非点収差生成素子３１が直交する２つの軸で曲率半径が異なる長球状の凹面鏡または凸面鏡である曲面鏡と同等なフレネルミラー３１ａであることを示す。図８（ｃ）に示す段差パターンは非点収差生成素子３１が直交する２つの軸で一方が凹面鏡、他方が凸面鏡である曲面鏡と同等なフレネルミラー３１ａであることを示す。このように非点収差生成素子３１の段差パターンは立体的な曲面鏡の形状により変化する。
【００７９】
以上のように、段差３１ｂの深さｄが入射する光の波長の自然数／２倍である場合に、位相が合うために段差３１ｂによる回折光の成分がなくなり最も好ましい。波長λ１の光と波長λ２の光とは光源１１において異なる位置から出射されるため、フレネルミラー３１ａにおいてもある分布を持って異なる位置に入射する。本実施の形態１の光ピックアップ装置１０は、段差３１ｂの深さｄを、波長λ１の光が入射する領域から波長λ２の光が入射する領域に向けて、波長λ１のほぼ自然数／２倍の深さから波長λ２のほぼ自然数／２倍の深さの範囲で分布させることで、波長λ１の光に対しても波長λ２の光に対しても位相をある程度合わせることができる。そのため、波長λ１の光も波長λ２の光も段差３１ｂによる回折光の成分が小さくなり、受光器１８上の迷光を抑制することができる。そのため、トラッキング制御やフォーカス制御が安定する。また、非点収差生成素子３１としてフレネルミラー３１ａを用いているため、小型にできる。したがって、小型で安定した記録再生が可能である。
【００８０】
尚、本実施の形態１において、入出射角は４５°として説明したが、その他の角度でも構わない。
【００８１】
また、本実施の形態１において、非点収差生成素子３１は、フレネルミラー３１ａとして説明したが、反射鏡である必要はなく、フレネルレンズとしても同様である。
【００８２】
（実施の形態２）
本実施の形態２について図面を参照しながら説明する。本実施の形態２の光ピックアップ装置は、実施の形態１に加えてさらにフレネルミラーに入射するレーザ光の入射角分布を考慮に入れた非点収差生成素子を備えた光ピックアップ装置である。
【００８３】
図９（ａ）は本実施の形態２の非点収差生成素子への入射角と段差の深さとの関係を示す図、図９（ｂ）は非点収差生成素子への入射角と最適な段差の深さとの関係を示す図である。実施の形態１においても説明したように、フレネルミラー５０ａである非点収差生成素子５０に入射するレーザ光５２は集束光である。したがって、レーザ光５２のフレネルミラー５０ａへの入射角θｉはレーザ光５２のスポット中の位置により異なる。ここで入射角θｉは、実施の形態１における集積プリズム１３の斜面１３ｅと平行な仮想面５１に対する入射角とする。
【００８４】
光軸であるレーザ光５２の中心部の入射角θｉは、実施の形態１と同じであるため４５°である。仮想面５１に最も先に当たるレーザ光５２ａの入射角θ１は４５°よりも大きく、逆に仮想面５１に最も後に当たるレーザ光５２ｂの入射角θ２は４５°よりも小さい。実施の形態１に示した通り、フレネルミラー５０ａの段差の望ましい深さｄは、レーザ光の波長をλ、屈折率をｎ、入射角をθｉ、自然数をｍとすると、ｄ＝（ｍ／２）・λ／（ｃｏｓ（θｉ）・ｎ）となる。ここで、（ｍ／２・λ／ｎ）＝１とおいて、入射角θｉと段差の深さｄとの関係を示したのが、図９（ｂ）のグラフである。入射角θｉが大きいほど段差の深さｄは大きくなる。つまり、同じ波長λのレーザ光５２であっても、集束光の場合、その適切な段差の深さｄは入射角θｉに依存する。適切な段差の深さｄは、図９（ａ）に示したように、最も大きな入射角θ１の位置における最も大きい段差の深さｄ３から最も小さな入射角θ２の位置における最も小さい段差の深さｄ４まで連続的に変化する。
【００８５】
このように、本実施の形態２の光ピックアップ装置は、フレネルミラー５０ａに入射する反射光が集束光であり、フレネルミラー５０ａが集束光に対して所定の角度で傾いて配置される。そして、段差の深さｄは、反射光がより大きな入射角θｉで入射する領域ほどより深く、より小さな入射角θｉで入射する領域ほどより浅く補正した。
【００８６】
入射角θｉが大きいほど位相が合う段差の深さｄは大きく、入射角θｉが小さいほど位相が合う段差の深さｄは浅くなる。これを補正することにより、より位相を合わせることができ、段差による回折光の成分が小さくなる。そのため、受光器上の迷光を抑制することができ、トラッキング制御やフォーカス制御が安定する。
【００８７】
図１０は本実施の形態２の非点収差生成素子の段差の深さと光線の入射位置と入射角との関係を示す図である。近接した位置からＤＶＤ用の波長が短い波長λ１のレーザ光５３とＣＤ用の波長が長い波長λ２のレーザ光５４を出射する光源を次のように配置した。非点収差生成素子５０であるフレネルミラー５０ａに対し、反射光がより大きな入射角θｉを持つレーザ光５３ａ、５４ａが入射する側である点Ｃの側にレーザ光５３の中心部が入射するようにした。そして、反射光がより小さな入射角θｉを持つレーザ光５３ｂ、５４ｂが入射する側である点Ｄの側にレーザ光５４の中心部が入射するようにした。また、フレネルミラー５０ａにおける段差５０ｂの深さｄの分布は、実施の形態１における分布よりもフレネルミラー５０ａの中で分布する範囲が小さくなるようにした。点Ｃの側は点Ｄの側よりも先にレーザ光５３、５４が入射する側である。
【００８８】
輪帯５０ｃの形状と段差５０ｂの深さｄの精度を確保し製造が低コストでできるように段差５０ｂの深さｄをなるべく小さくすることを考慮する。実施の形態１に示すように、段差５０ｂの深さｄは、レーザ光５３が点Ｃに近い側、レーザ光５４が点Ｄに近い側に入射するように光源を配置することにより、点Ｃに近い側が小さく、点Ｄに近い側が大きくなるように設定される。ところが、レーザ光５３、５４の入射角θｉの分布を考慮すると、段差５０ｂの深さｄは、点Ｃに近い側が大きく、点Ｄに近い側が小さくなるように補正される。したがって、段差５０ｂの深さｄのフレネルミラー５０ａ内での分布は、レーザ光５３、５４の入射角θｉの分布を考慮しない場合に比べて、分布する範囲が小さくなる。条件によっては、段差５０ｂの深さｄをフレネルミラー５０ａ内でほぼ一様としても構わない。また、逆の分布となっても構わない。
【００８９】
このように、本実施の形態２の光ピックアップ装置は、段差５０ｂの深さｄが分布する範囲を小さく抑えることで、波長λの違いによる段差５０ｂの深さｄの分布と入射角θｉによる段差５０ｂの深さｄの分布とを相殺することになる。そのため、最も大きな段差５０ｂの深さｄを小さくすることができ、製造が容易となる。
【００９０】
尚、本実施の形態２において、入出射角は４５°として説明したが、その他の角度でも構わない。
【００９１】
また、本実施の形態２において、非点収差生成素子３１は、フレネルミラー５０ａとして説明したが、反射鏡である必要はなく、フレネルレンズとしても同様である。
【００９２】
（実施の形態３）
本実施の形態３について図面を参照しながら説明する。図１１は本実施の形態３の光ピックアップモジュールの構成図、図１２は本実施の形態３の光ディスク装置の構成図である。
【００９３】
図１１において、光ディスク２５を回転駆動する回転駆動部及び光ピックアップ装置１０を回転駆動部に対して近づけたり離したりする移動部を備える光ディスク装置７０の駆動機構を光ピックアップモジュール６０という。ベース６１は光ピックアップモジュール６０の骨組みを成すもので、光ピックアップモジュール６０はベース６１に直接または間接に各構成部品が配置されて構成される。
【００９４】
回転駆動部は光ディスク２５を載置するターンテーブル６２ａを有するスピンドルモータ６２を備えている。スピンドルモータ６２はベース６１に固定される。スピンドルモータ６２は光ディスク２５を回転させる回転駆動力を生成する。
【００９５】
移動部はフィードモータ６３、スクリューシャフト６４、メインシャフト６５、サブシャフト６６を備えている。フィードモータ６３はベース６１に固定される。フィードモータ６３は光ピックアップ装置１０が光ディスク２５の内周と外周の間を移動するために必要な回転駆動力を生成する。フィードモータ６３としてステッピングモータ、ＤＣモータなどが使用される。スクリューシャフト６４はらせん状に溝が掘られており、直接または数段のギアを介してフィードモータ６３に接続される。本実施の形態３では直接フィードモータ６３と接続される。メインシャフト６５、サブシャフト６６はそれぞれ両端で保持部材を介してベース６１に固定される。メインシャフト６５、サブシャフト６６は光ピックアップ装置１０を光ディスク２５の半径方向に移動自在に支持する。光ピックアップ装置１０はスクリューシャフト６４の溝と噛み合うガイド歯を有するラック６７を備える。ラック６７がスクリューシャフト６４に伝達されたフィードモータ６３の回転駆動力を直線駆動力に変換するために光ピックアップ装置１０は光ディスク２５の内周と外周の間を移動することができる。
【００９６】
なお、回転駆動部は光ディスク２５を所定の回転速度で回転させることができる構成であれば、本実施の形態３で説明した構成に限るものではない。また移動部は光ピックアップ装置１０を光ディスク２５の内周と外周の間の所定の位置に移動させることができる構成であれば、本実施の形態３で説明した構成に限るものではない。
【００９７】
光ピックアップ装置１０は実施の形態１または実施の形態２で説明したもので、図２の構成にカバー４６を取り付けたものである。光ピックアップ装置１０は、光源１１と受光器１８と非点収差生成素子３１または非点収差生成素子５０とを備えている。光源１１は、近接した位置から波長λ１の光と波長λ１よりも長い波長λ２の光を光ディスク２５に向けて出射する。受光器１８は、光ディスク２５の反射光を検出する。非点収差生成素子３１または非点収差生成素子５０は、光ディスク２５の反射光の光軸を含んで直交する２つの断面の一方における焦点位置を受光器１８の前側とし、他方における焦点位置を受光器１８の後側として、フォーカス制御に用いられる光を生成する。非点収差生成素子３１は、多数の輪帯状の反射鏡により構成されるフレネルミラー３１ａである。また、非点収差生成素子５０は、多数の輪帯状の反射鏡により構成されるフレネルミラー５０ａである。そして、互いに隣接する輪帯状の反射鏡の段差３１ｂまたは段差５０ｂは、波長λ１の光が入射する領域から波長λ２の光が入射する領域に向けて、波長λ１のほぼ自然数／２倍の深さから波長λ２のほぼ自然数／２倍の深さの範囲で分布させたことを特徴としている。
【００９８】
本実施の形態３における光ピックアップ装置１０は、段差３１ｂまたは段差５０ｂの深さｄが入射する光の波長の自然数／２倍である場合に、位相が合うために段差３１ｂまたは段差５０ｂによる回折光の成分がなくなり最も好ましい。波長λ１の光と波長λ２の光とは光源１１において異なる位置から出射されるため、フレネルミラー３１ａまたはフレネルミラー５０ａにおいてもある分布を持って異なる位置に入射する。そこで段差３１ｂまたは段差５０ｂの深さｄを、波長λ１の光が入射する領域から波長λ２の光が入射する領域に向けて、波長λ１のほぼ自然数／２倍の深さから波長λ２のほぼ自然数／２倍の深さの範囲で分布させることで、波長λ１の光に対しても波長λ２の光に対しても位相をある程度合わせることができる。そのため、波長λ１の光も波長λ２の光も段差３１ｂまたは段差５０ｂによる回折光の成分が小さくなり、受光器１８上の迷光を抑制することができる。そのため、トラッキング制御やフォーカス制御が安定する。また、非点収差生成素子３１としてフレネルミラー３１ａを用いているため、または非点収差生成素子５０としてフレネルミラー５０ａを用いているため、小型にできる。したがって、小型で安定した記録再生が可能である。
【００９９】
さらに、非点収差生成素子５０において、フレネルミラー５０ａに入射する反射光は集束光であり、フレネルミラー５０ａは集束光に対して所定の角度で傾いて配置される。そして、段差５０ｂの深さｄは、反射光がより大きな入射角θｉで入射する領域ほどより深く、より小さな入射角θｉで入射する領域ほどより浅く補正した。
【０１００】
入射角θｉが大きいほど位相が合う段差５０ｂの深さｄは大きく、入射角θｉが小さいほど位相が合う段差５０ｂの深さｄは浅くなる。これを補正することにより、より位相を合わせることができ、段差５０ｂによる回折光の成分が小さくなる。そのため、受光器１８上の迷光をより抑制することができ、トラッキング制御やフォーカス制御が安定させることができる。
【０１０１】
光ピックアップ装置１０の対物レンズ１７から出射されるレーザ光が光ディスク２５に対し直角に入射するように、保持部材を構成する調整機構でメインシャフト６５、サブシャフト６６の傾きを調整する。
【０１０２】
図１２において、光ディスク装置７０の筐体７１は上部筐体７１ａと下部筐体７１ｂとを組み合わせてネジなどを用いて互いに固定して構成されている。トレイ７２は筐体７１に出没自在に設けられている。トレイ７２はカバー６８を設けた光ピックアップモジュール６０を下面側から配置する。カバー６８は開口を有し、光ピックアップ装置１０の対物レンズ１７及びスピンドルモータ６２のターンテーブル６２ａを露出させる。さらに本実施の形態３の場合、フィードモータ６３も露出させて、光ピックアップモジュール６０の厚さが薄くなるようにしている。トレイ７２は開口を有し、対物レンズ１７及びターンテーブル６２ａ、カバー６８の少なくとも一部を露出させる。ベゼル７３はトレイ７２の前端面に設けられて、トレイ７２が筐体７１内に収納された時にトレイ７２の出没口を塞ぐように構成されている。ベゼル７３にはイジェクトスイッチ７４が設けられ、イジェクトスイッチ７４を押すことで、筐体７１とトレイ７２との係合が解除され、トレイ７２は筐体７１に対し出没が可能な状態となる。レール７５はそれぞれトレイ７２の両側部及び筐体７１の双方に摺動自在に取り付けられる。筐体７１内部やトレイ７２内部には図示していない回路基板があり、信号処理系のＩＣや電源回路などが搭載されている。外部コネクタ７６はコンピュータ等の電子機器に設けられた電源／信号ラインと接続される。そして、外部コネクタ７６を介して光ディスク装置７０内に電力を供給したり、あるいは外部からの電気信号を光ディスク装置７０内に導いたり、あるいは光ディスク装置７０で生成された電気信号を電子機器などに送出する。
【０１０３】
図１３は本実施の形態３の光ピックアップ装置のサーボ制御の流れを示す図である。光ピックアップ装置１０のフォーカス制御とトラッキング制御の流れを説明する。光源１１から出射されたＤＶＤ用の波長λ１のレーザ光及びＣＤ用の波長λ２のレーザ光は、回折素子１２の第１回折格子１２ａと第２回折格子１２ｂでそれぞれトラッキング制御に用いられる光に分離され、光ディスク２５に入射する。光ディスク２５で反射されたレーザ光は集積プリズム１３のビームスプリッタ３０で分離され、非点収差生成素子３１で光軸を含んで直交する２つの断面で焦点距離が異なる光とされて受光器１８に入射する。非点収差生成素子３１を通過したレーザ光はフォーカス制御に用いられる。受光器１８に入射したレーザ光はＤＶＤ用フォーカス制御用、ＣＤ用フォーカス制御用、ＤＶＤ用トラッキング制御用、ＣＤ用トラッキング制御用の電気信号に変換され、光ディスク装置７０本体の前記図示していない回路基板にあるアナログ信号処理部７０ａに送られる。
【０１０４】
アナログ信号処理部７０ａは入力された信号に演算・帯域処理を行い、サーボ処理部７０ｂに出力する。サーボ処理部７０ｂはアナログ信号処理部７０ａからの信号を基にフォーカスエラー信号ＦＥＳ及びトラッキングエラー信号ＴＥＳを生成してモータ駆動部７０ｃに出力する。モータ駆動部７０ｃは入力されたフォーカスエラー信号ＦＥＳ及びトラッキングエラー信号ＴＥＳを基に対物レンズ１７を搭載するアクチュエータ２３を駆動する電流を生成する。これにより光ディスク２５に集光した光束の焦点のずれ及びトラックに対するずれが極小になるように制御される。
【０１０５】
また、コントローラ７０ｄにはアナログ信号処理部７０ａ、サーボ処理部７０ｂ、モータ駆動部７０ｃの各部から送られる信号が入力される。コントローラ７０ｄはこれらの信号の演算処理等を行い、この演算処理の結果（信号）を各部に送出し、各部にて駆動、処理を実行させることで各部の制御を行う。
【０１０６】
以上のように、本実施の形態３の光ディスク装置７０は実施の形態１または実施の形態２の光ピックアップ装置１０を備えている。段差３１ｂまたは段差５０ｂの深さｄが入射する光の波長の自然数／２倍である場合に、位相が合うために段差３１ｂまたは段差５０ｂによる回折光の成分がなくなり最も好ましい。波長λ１の光と波長λ２の光とは光源１１において異なる位置から出射されるため、フレネルミラー３１ａまたはフレネルミラー５０ａにおいてもある分布を持って異なる位置に入射する。そこで段差３１ｂまたは段差５０ｂの深さｄを、波長λ１の光が入射する領域から波長λ２の光が入射する領域に向けて、波長λ１のほぼ自然数／２倍の深さから波長λ２のほぼ自然数／２倍の深さの範囲で分布させることで、波長λ１の光に対しても波長λ２の光に対しても位相をある程度合わせることができる。そのため、波長λ１の光も波長λ２の光も段差３１ｂまたは５０ｂによる回折光の成分が小さくなり、受光器１８上の迷光を抑制することができる。そのため、トラッキング制御やフォーカス制御が安定する。また、非点収差生成素子３１としてフレネルミラー３１ａを用いているため、または非点収差生成素子５０としてフレネルミラー５０ａを用いているため、小型にできる。したがって、小型で安定した記録再生が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
以上のように、本発明の光ピックアップ装置及び光ディスク装置は、小型で安定したトラッキング制御やフォーカス制御を実現できる。そのため、好んでパーソナルコンピュータ、ノートブック型コンピュータ等の電子機器に搭載される。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】（ａ）本実施の形態１の光ピックアップ装置の光学系の構成図、（ｂ）通常の立体的な曲面鏡を示す図、（ｃ）フレネルミラーを示す図
【図２】（ａ）非点収差生成素子の説明図、（ｂ）光ディスクが近い場合のスポット形状の図、（ｃ）光ディスクが遠い場合のスポット形状の図
【図３】本実施の形態１の受光器における光検出部の配置図
【図４】本実施の形態１のカバーを外した光ピックアップ装置の構成図
【図５】本実施の形態１の非点収差生成素子に関連する光学系の構成図
【図６】本実施の形態１の非点収差生成素子が有する段差の深さの分布図
【図７】（ａ）本実施の形態１の集積プリズムの構成図、（ｂ）本実施の形態１の非点収差生成素子の構成の例１を示す図、（ｃ）本実施の形態１の非点収差生成素子の構成の例２を示す図、（ｄ）本実施の形態１の非点収差生成素子の構成の例３を示す図、（ｅ）本実施の形態１の非点収差生成素子の構成の例４を示す図
【図８】（ａ）本実施の形態１の非点収差生成素子の例１の段差パターン図、（ｂ）本実施の形態１の非点収差生成素子の例２の段差パターン図、（ｃ）本実施の形態１の非点収差生成素子の例３の段差パターン図
【図９】（ａ）本実施の形態２の非点収差生成素子への入射角と段差の深さとの関係を示す図、（ｂ）非点収差生成素子への入射角と最適な段差の深さとの関係を示す図
【図１０】本実施の形態２の非点収差生成素子の段差の深さと光線の入射位置と入射角との関係を示す図
【図１１】本実施の形態３の光ピックアップモジュールの構成図
【図１２】本実施の形態３の光ディスク装置の構成図
【図１３】本実施の形態３の光ディスク装置のサーボ制御の流れを示す図
【図１４】従来の光ピックアップ装置の光学系における主要部分の構成図
【図１５】（ａ）従来の検出レンズの説明図、（ｂ）光ディスクが近い場合のスポットの状態を示す図、（ｃ）光ディスクが遠い場合のスポットの状態を示す図
【図１６】（ａ）通常のレンズの断面図、（ｂ）フレネルレンズの断面図
【符号の説明】
【０１０９】
１０    光ピックアップ装置
１１    光源
１２    回折素子
１２ａ    第１回折格子
１２ｂ    第２回折格子
１３    集積プリズム
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ    ブロック
１３ｄ、１３ｅ    斜面
１３ｆ、１３ｇ、１３ｈ    側面
１４    波長板
１５    コリメートレンズ
１６    立ち上げミラー
１７    対物レンズ
１８、３４    受光器
１８ａ、３５    光検出部
１９    第２受光器
２０    基台
２１    結合部材
２２    レーザモジュール
２３    アクチュエータ
２５    光ディスク
２５ａ  記録面
３０    ビームスプリッタ
３１、３３    非点収差生成素子
３１ａ    フレネルミラー
３１ｂ    段差
３１ｃ    輪帯
３２    反射膜
３６    スポット
３７、３８    焦点
３９    通常の反射鏡
４０    平面状の反射鏡
４０ａ    段差
４０ｂ    輪帯
４１、４２    スポット
４３    樹脂
４４    反射膜
４５    接着剤
４６    カバー
５０    非点収差生成素子
５０ａ    フレネルミラー
５０ｂ    段差
５０ｃ    輪帯
５１    仮想面
５２、５２ａ、５２ｂ    レーザ光
５３、５３ａ、５３ｂ、５４、５４ａ、５４ｂ    レーザ光
６０    光ピックアップモジュール
６１    ベース
６２    スピンドルモータ
６２ａ    ターンテーブル
６３    フィードモータ
６４    スクリューシャフト
６５    メインシャフト
６６    サブシャフト
６７    ラック
６８    カバー
７０    光ディスク装置
７０ａ    アナログ信号処理部
７０ｂ    サーボ処理部
７０ｃ    モータ駆動部
７０ｄ    コントローラ
７１    筐体
７１ａ    上部筐体
７１ｂ    下部筐体
７２    トレイ
７３    ベゼル
７４    イジェクトスイッチ
７５    レール
７６    外部コネクタ
【図１】
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【図２】
2009043326.tif 000004
【図３】
2009043326.tif 000005
【図４】
2009043326.tif 000006
【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９】
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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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