JP2001060337A - 光ピックアップ装置 - Google Patents
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Abstract
ても、光学系の配置に大きな制約を加えることなく、安
定した光検出を行うことのできる光ピックアップ装置を
提供すること。 【解決手段】 レーザ光源13からの出射光および光記
録媒体5からの戻り光に対して偏光状態の変換を行う位
相差板12と、出射光と戻り光との間の偏光状態の差に
よりレーザ光源13から光記録媒体5に向かう光軸上か
ら戻り光を分離して光検出器14に導く回折型素子21
とを有する光ピックアップ装置1Aにおいて、レーザ光
源13からの出射光の偏光方位が光記録媒体5の半径方
向(光記録媒体5の複屈折方向)に向くように配置する
とともに、光記録媒体5が有する複屈折量を変えたとき
に当該複屈折量が0から1/4波長まで変化するまでの
間に検出器14が検出する信号強度のピークが出現する
ように、位相差板12の方位および位相量を設定する。
Description
を行う光ピックアップ装置に関するものである。さらに
詳しくは、光源からの出射光と光記録媒体からの戻り光
とを分離するための光学系に関するものである。
媒体の再生を行うための光ピックアップ装置としては、
レーザ光源からの出射光と光記録媒体からの戻り光とを
1/4波長位相差板(1/4波長板)に通すことによっ
て出射光と戻り光とを分離可能に構成された偏光系の光
ピックアップ装置が知られている。たとえば、図10お
よび図11に示すように、レーザ光源から光検出器に至
る光路の途中位置に偏光ビームスプリッタ11(偏光分
離素子)、1/4波長位相差板12および対物レンズ1
6が配置されたものでは、レーザダイオードからなるレ
ーザ光源13から出射された光が偏光ビームスプリッタ
11および1/4波長位相差板12を通過したのち、光
記録媒体5の記録面に光スポットとして照射され、光記
録媒体5からの戻り光が再び1/4波長位相差板12お
よび偏光ビームスプリッタ11を通過するように構成さ
れている。光記録媒体5からの戻り光は1/4波長位相
差板12を通過すると、レーザ光源13からの出射光の
偏光方位と90°異なる偏光方位のレーザ光に変えら
れ、偏光ビームスプリッタ11によってレーザ光源13
とは異なる方向に設置された光検出器14に導かれる。
ザ光源13と1/4波長位相差板12との間に偏光分離
素子として回折型素子21(ホログラム素子)を配置し
て、この回折型素子21によって光記録媒体5からの戻
り光を光検出器14に導く場合もある。
置1A、1Bでも、図12(A)、(B)に光学系の展
開図、および光の偏光状態を模式的に示すように、レー
ザ光源13から出射された直線偏光光を1/4波長位相
差板12によって円偏光光に変換するとともに、光記録
媒体5からの戻り光(円偏光)を1/4波長位相差板1
2によってレーザ光源13から出射された直線偏光光と
90°異なる偏光方位の直線偏光光に変え、レーザ光源
13とは異なる方向に設置された光検出器14に導くも
のである。
1A、1Bでは、レーザ光源13からの出射光を光記録
媒体5に有効に照射でき、かつ、光記録媒体5からの戻
り光を高効率で光検出器14に導くことができるという
利点がある。
説明は、光記録媒体5の複屈折量δが0であるときに有
効光量が100%となるというものであり、光記録媒体
5自身が複屈折性を備えている場合には、この複屈折性
によっても光の偏光状態に変化が生じるので、有効光量
100%より低下するという問題点がある。
に、光記録媒体5自身が往復で1/4波長に相当する複
屈折量δを有する場合には、光記録媒体5で反射した際
にすでに直線偏光光になってしまう。その結果、光記録
媒体5で反射した戻り光が、再度1/4波長位相差板1
2を通過すると上記直線偏光光は円偏光光になってしま
い、有効光量は50%にまで低下してしまう。さらに、
図12(D)に示すように、仮に、光記録媒体5が往復
でλ/2(λ= 波長)に相当する複屈折量δを有するも
のとなった場合には、戻り光は1/4波長位相差板12
を通ると、この時点でレーザ光源13から出射された直
線偏光光と同一の偏光方位の直線偏光光に変わってしま
う。その結果、戻り光とレーザ光源13からの出射光と
を分離できず、光検出器14に届く光の有効光量が0%
となってしまうことになる。
出光量との関係は、図5に点線L0で示すような関係と
して表される。すなわち、光記録媒体5の複屈折量δが
0であるときの光検出器14の検出光量を1としたと
き、光記録媒体5の複屈折量δが0からλ/2になるま
では光検出器14で検出した信号強度が低下していき、
光記録媒体5の複屈折量δがλ/2になると信号強度が
0となる。
より製造され、この際に樹脂は光記録媒体5の中心側か
ら半径方向外側に流れていくため、光記録媒体5では、
半径方向と周方向との間で屈折率が相違するという複屈
折性を有しやすい。その現状を確認するため、光記録媒
体5において、その中心側から半径方向外側まで信号強
度を計測していくと、非常に複屈折性を有している例と
して、図13に示す特性を有するものがあった。この図
13に示す特性では、信号強度は、まずディスクの中心
側で非常に低いレベルであり、そこからやや半径方向外
側にいくと最小値を示し、この位置から半径方向最外周
側にかけて信号強度が高くなっていく。この結果から考
察すると、この図13に示す特性のものでは、半径方向
における中心からやや外側に複屈折量δがλ/2の領域
があってそこから半径方向外側では複屈折量δが徐々に
小さくなっていることがわかる。この例は極端な例であ
るが、同じ製造方法により製造されるディスクは、同様
な傾向を示すものと推測でき、半径方向全体ではある量
に複屈折を一般的に有しているものと考えられる。
折性の方向に位相差板12の異方軸の方向(以下、単に
方位という。)を向かせることにより、光記録媒体5自
身と位相差板12とが一つの位相差板として作用するよ
うに構成するとともに、位相差板12としては、1/4
波長のものに代えて、光記録媒体5自身が有する複屈折
量に相当する分だけ位相差量が1/4波長からずれた位
相差を有するものを用いることが考えられる。
記録媒体5自身とが合わせて1/4波長位相差板として
の機能を果たすので、レーザ光源13から出射された光
は、光記録媒体5が複屈折性を有しているとしても、戻
り光が位相差板12を透過した後には、レーザ光源13
から出射された直線偏光光と90°異なる偏光方位の直
線偏光光に変わる。それ故、光記録媒体5が複屈折性を
有しているとしても、有効光量が高い光ピックアップ装
置を構成することができる。
ーザ光源13から出射されるレーザ光の偏光方位と位相
差板12の軸方向とは45°の角度に設定するのが普通
である。このような設定は、一般に、レーザ光源13を
出射光軸周りに回転させてその角度位置を調整すること
により行われる。しかしながら、このような調整方法
は、図10および図11に示すように、レーザ光源13
と光検出器14とが別体である場合にはレーザ光源13
を単独で出射光軸周りに回転させることができるが、図
1ないし図3に示すような光ピックアップ装置1Aのよ
うに、レーザ光源13が光源ユニット20として光検出
器14と一体に形成されている場合には、このような調
整方法を採用することができないなど、光学系の配置が
多大な制約を受けるという問題点がある。
光記録媒体自身が複屈折性を有していたとしても、光学
系の配置に大きな制約を加えることなく、安定した光検
出を行うことのできる光ピックアップ装置を提供するこ
とにある。
め、本発明では、レーザ光源からの出射光および光記録
媒体からの戻り光の偏光状態を変換する位相差板と、前
記出射光および前記戻り光の偏光状態に基づいて前記レ
ーザ光源から前記光記録媒体に向かう光軸上から前記戻
り光を分離して光検出器に導く偏光分離素子とを有する
光ピックアップ装置において、前記光記録媒体が有する
複屈折量と前記検出器が検出する信号強度との関係を計
測したときに当該複屈折量が0から1/4波長まで変化
する間に前記信号強度のピークが出現するように、前記
位相差板の位相差および異方軸の方向(以下、位相差板
の方位という。)を設定してなることを特徴とする。
により製造されたときに樹脂が流れた方向に従って光記
録媒体に複屈折性が発現するのを吸収するように、位相
差板の位相差および方位を設定する。すなわち、従来技
術と違って、光記録媒体が実際にいずれの方向に複屈折
性を有しているかにかかわらず、まずレーザ光源の向き
を固定し、光源から出射される出射光の偏光方位が固定
されていることを前提にして、光記録媒体が有する複屈
折量が0から1/4波長まで変化するまでの間に光検出
器が検出する信号強度のピークが出現するように位相差
板の位相差および方位を設定する。ここで、通常、製造
される光記録媒体の複屈折量は、大きくても1/4波長
相当である。従って、本発明では、光記録媒体が有する
複屈折量が0から1/4波長までの間であれば、光記録
媒体が有する複屈折性の方向にかかわらず、光記録媒体
からの戻り光を高い強度で検出できるので、有効光量の
高い光ピックアップ装置を構成することができる。ま
た、光記録媒体の複屈折性が実際にいずれの方向に向い
ているかにかかわらず、設計面などからみて最適な状態
にレーザ光源を配置できる。よって、レーザ光源と検出
器とが一体化した光ピックアップ装置においても、いず
れの光記録媒体であっても、また光記録媒体の半径方向
のいずれの場所からも、安定した信号検出を行うことが
できる。
光方向が互いに直交する方向を向く第1の直線偏光光お
よび第2の直線偏光光を含む戻り光から当該第1および
第2の直線偏光光のいずれをも一定の割合をもって前記
光検出器に向けて出射する部分偏光性を有していること
が好ましい。
折量を有していて、偏光分離素子に入射する戻り光に第
1の直線偏光光および第2の直線偏光光の双方が含まれ
ていても、いずれの直線偏光光もその一部が光検出器で
検出される。従って、戻り光に含まれる直線偏光光がす
べてが第2の直線偏光光であっても、ある程度、信号強
度のレベルが抑えられることになる一方、光記録媒体が
有する複屈折性によって、戻り光に含まれる直線偏光光
がすべてが第1の直線偏光光であっても、ある程度の強
度をもって信号が検出される。ここで、光ピックアップ
装置では、戻り光を検出する際に、検出した信号強度が
ある程度高ければ、それ以上高くてもあまりメッットが
なく、検出した信号強度が低い場合にいずれのレベルに
あるかの方が重要である。しかるに本発明では、従来で
あれば信号強度が0になるような条件下でも、偏光分離
素子の部分偏光性によってある程度のレベルで信号検出
できる。それ故、光記録媒体がどのような複屈折性を有
していても、信号検出を確実に行うことができる。ま
た、光記録媒体の半径方向のいずれの場所からも確実に
信号を検出することができる。
きる。すなわち、レーザ光源からの出射光および光記録
媒体からの戻り光の偏光状態を変換する位相差板と、前
記出射光および前記戻り光の偏光状態に基づいて前記レ
ーザ光源から前記光記録媒体に向かう光軸上から前記戻
り光を分離して光検出器に導く偏光分離素子とを有する
光ピックアップ装置において、前記位相差板は、前記レ
ーザ光源から出射されたレーザ光に対して50度から6
0度の方位となるように設定されていることを特徴とす
る。
光方向が互いに直交する方向を向くs偏光光およびp偏
光光の直線偏光光を含む戻り光から前記s偏光光および
p偏光光を一定の割合をもって前記光検出器に向けて分
離する部分偏光性を有していることが好ましい。
および回折率をそれぞれTsおよびRsとしたときに、
前記s偏光光に対する透過率Tsおよび回折率Rsの双
方を略0.3以上とするとともに、前記p偏光光に対す
る透過率および回折率をそれぞれTpおよびRpとした
ときに、前記p偏光光に対する透過率Tpおよび回折率
Rpの双方を略0.3以上とすることが好ましい。
過率Tsと回折率Rsとの比を略0.5:0.5とする
とともに、前記p偏光光に対する透過率Tpと回折率R
pとの比を略0.5:0.5とすることが好ましい。
を、90度を中心に約20度の範囲内に設定することが
好ましい。
ともできる。すなわち、レーザ光源からの出射光および
光記録媒体からの戻り光の偏光状態を変換する位相差板
と、前記出射光および前記戻り光の偏光状態に基づいて
前記レーザ光源から前記光記録媒体に向かう光軸上から
前記戻り光を分離して光検出器に導く偏光分離素子とを
有する光ピックアップ装置において、前記レーザ光源か
らの出射光の偏光方向を前記光記録媒体の半径方向に対
して45度を向くように配置するとともに、前記位相差
板の方位を45度に対して約5度から約15度の範囲内
でずらしたことを特徴とする。
略90度に設定するとともに、前記位相差板の方位を5
0度から60度の範囲内に設定することが好ましい。例
えば、前記位相差板の方位を約55度に設定したことが
好ましい。
90度を中心にして約20度の範囲内に設定するととも
に、前記位相差板の方位を50度から60度の範囲内に
設定することが好ましい。例えば、前記位相差板の方位
を約55度に設定することが好ましい。このように構成
した場合も、前記偏光分離素子は、偏光方向が互いに直
交する方向を向く第1の直線偏光光および第2の直線偏
光光を一定の割合をもって前記光検出器に向けて分離す
るような部分偏光性を有していることが好ましい。
は、たとえば回折型素子を用いることができ、この回折
型素子では、ポリジアセチレン誘導体膜によって回折格
子を形成してもよい。
アセチレン誘導体膜、あるいは基板上に斜め蒸着した誘
電体膜によって形成してもよい。
板と一体に形成され、かつ、前記レーザ光源および前記
光検出器を光源ユニットとして一体化した構成の光ピッ
クアップ装置に適用すると効果的である。
形態を説明する。なお、以下の説明では偏光分離素子と
して回折型素子を用いた例を説明するが、それでも、本
形態の光ピックアップ装置は、図9および図10を参照
して説明した光ピックアップ装置と基本的な構成が共通
するので、対応する要素には同一の符号を付して説明す
る。
本発明を適用した光ディスクドライブ装置の要部を平面
的に示す説明図、およびその光学系の配置を示す説明図
である。
ドライブ装置には、光記録媒体5を回転駆動するモータ
6と、光記録ディスクから情報を読み取る光ピックアッ
プ装置1Aとから構成されている。光ピックアップ装置
1Aにおいて、その光学系としては、レーザダイオード
からなるレーザ光源13から光記録媒体5の記録面51
に到る光路上に、偏光性の回折型素子21(ホログラム
素子/偏光分離素子)、位相差板12、立ち上げミラー
17、および対物レンズ16がこの順序に配列されてい
る。また、レーザ光源13の近傍には、フォトダイオー
ドからなる光検出器14が配置されている。対物レンズ
16に対しては、この対物レンズ16をトラッキング方
向およびフォーカシング方向に駆動するレンズアクチュ
エータ7が通常のように形成され、このレンズアクチュ
エータ7および光学系は、光記録媒体5の半径方向に移
動可能なフレーム8上に構成されている。
す光ピックアップ装置に用いた光源ユニットの外観を示
す斜視図、およびその内部構造を示す平面図である。
光源13は、光源ユニット20として、光検出器14と
同一基板上に形成されている。この光源ユニット20で
は、パッケージ23から複数のリードフレーム22が突
出し、パッケージ23内の基板上には、レーザダイオー
ドからなるレーザ光源13、このレーザ光源13から出
射されたレーザ光を90°に立ち上げるミラー24、お
よびレーザ光源13の側方に形成された分割型のフォト
ダイオードからなる光検出器14が形成されている。
方の面に回折格子210が形成され、この回折格子21
0は常光のみを回折し、異常光をそのまま通過させる。
このような回折型素子21としては、後述する各種の素
子を用いることができるが、ニオブ酸リチウムにプロト
ン交換を施したものを用いることもできる。
であるため、詳細な説明を省略するが、複屈折性結晶基
板であるニオブ酸リチウムの結晶板の表面に回折格子2
10が形成され、この回折格子210においては、複屈
折性結晶板であるニオブ酸リチウムの結晶板の表面に、
プロトンイオン交換領域が一定の幅および深さで格子状
に形成されている。隣接するプロトンイオン交換領域の
間にはプロトンイオンの交換が行なわれていない非プロ
トンイオン交換領域が残っている。この非プロトンイオ
ン交換領域の表面には一定の厚さの誘電体膜、例えばS
iO2の膜が形成され、プロトンイオン交換領域の表面
はそのまま露出している。ここで、ニオブ酸リチウムの
結晶板の表面では、プロトンイオン交換領域と非プロト
ンイオン交換領域とが交互に(周期的に)形成されてい
る。結晶板のプロトンイオン交換領域は、非プロトンイ
オン交換領域に対して異常光に対する屈折率neが0.
11程度増加し、逆に、常光に対する屈折率noは0.
04程度減少する。
にするために、非プロトンイオン交換領域の表面には所
定の厚さの誘電体膜が形成され、異常光がプロトンイオ
ン交換領域および非プロトンイオン交換領域を通過する
際に発生する位相差を相殺するようになっている。常光
は、プロトンイオン交換領域を通過する際に位相が進
む。しかし、非プロトンイオン交換領域を通過する際に
は相対的に位相が遅れ、さらにその表面に形成されてい
る誘電体膜によって更に位相が遅れる。したがって、常
光は回折型素子21を通過する際に位相差が発生して回
折作用を受けることになる。これに対して、異常光成分
は、いずれの領域を通過する際にも、受ける位相変化が
同一であるので、回折作用を受けずにそのまま直進して
通過する。
Aでは、基本的には、レーザ光源13からレーザ光が出
射された後、回折型素子21を通過した直線偏光光を1
/4波長位相差板12によって円偏光光に変換するとと
もに、光記録媒体5からの戻り光(円偏光)を1/4波
長位相差板12によってレーザ光源13から出射された
直線偏光光と90°異なる偏光方位の直線偏光光に変え
ることによって、回折型素子21は、戻り光をレーザ光
源13とは異なる方向に設置された光検出器14に導
く。
記録媒体5に複屈折性がない場合に問題なく成立する
が、既に説明したように、光ピックアップ装置1Aに用
いられる光記録媒体5は、基体が射出成形により製造さ
れるときに、一般に樹脂が内周側から半径方向に流れる
ようになっているため、光記録媒体5は、図1に矢印D
で示すように、半径方向の複屈折性を有している。そこ
で、本発明では、この複屈折性の起因する検出感度の低
下を防止するにあたって、以下に説明する2つの対策を
施している。
おいて、位相差板の位相差量および方位を変えたときの
光記録媒体が有する複屈折量と光検出器で検出した信号
の強度との関係を示すグラフである。図5は、図2に示
す光ピックアップ装置において、後述する第1の対策を
講じたときの効果を示す光記録媒体が有する複屈折量と
光検出器で検出した信号の強度との関係を示すグラフで
ある。図6は、図2に示す光ピックアップ装置におい
て、上記第1の対策および後述する第2の対策を講じた
ときの効果を示す光記録媒体が有する複屈折量と光検出
器で検出した信号の強度との関係を示すグラフである。
方向が実際にはいずれの方向にあるか不明であるとして
も、光記録媒体5に半径方向の複屈折性があるものとし
て設計した姿勢で光源ユニット20を配置する。すなわ
ち、光源ユニット20は、光レーザ光源13から出射さ
れるレーザ光の偏光方向が、光記録媒体5の半径方向に
対して45°を向くように配置される。また、回折型素
子21は、光源ユニット20上に配置された光検出器1
4の受光位置にあった向きに配置する。次に、位相差板
12については、光記録媒体5が有する複屈折量を0か
ら1/4波長まで変化させたときに(複屈折量が0から
1/4波長の範囲で存在すると判断し)、その間に検出
器14が検出する信号強度のピークが出現するように、
位相差板12の位相差Φおよび方位θを設定する。
および方位θを設定するにあたって、以下に示す各試料 試料1 位相差板12の位相差Φ=90°、方位θ=45° 試料2 位相差板12の位相差Φ=98.4°、方位θ=45° 試料3 位相差板12の位相差Φ=120°、方位θ=45° 試料4 位相差板12の位相差Φ=90°、方位θ=55.4° 試料5 位相差板12の位相差Φ=90°、方位θ=70° 試料6 位相差板12の位相差Φ=98.4°、方位θ=55.4° の位相差板12を用いて信号強度を計測した。
する複屈折量を0から3/4波長分まで変えたときの信
号強度を計測した結果を図4に示す。ここで、各試料1
〜6の各データを、図4にはそれぞれ線L1〜L6で示
す。
位相差板12の位相差Φおよび方位θを変えれば、光記
録媒体5が有する複屈折量と信号強度との関係が変化す
る。
L3で示すように、従来例に相当する試料1(その特性
を図4に線L1で表わす。)を基準にして、位相差板1
2の方位θを45°に設定したまま位相差板12の位相
差Φだけを90°から98.4°、120°と変えた場
合には、光記録媒体5が有する複屈折量が0から1/4
波長まで変化する間に信号強度のピークは出現しないこ
とがわかる。
ように、従来例である試料1を基準にして、位相差板1
2の位相差Φを90°に設定したまま位相差板12の方
位θを70°に変えた場合には、光記録媒体5が有する
複屈折量が0から1/4波長まで変化する間に信号強度
のピークは出現するものの信号強度は低くなる。
4で示すように、従来例である試料1を基準にして、位
相差板12の位相差Φを90°に設定したまま位相差板
12の方位θを55.4°に設定した場合には、光記録
媒体5が有する複屈折量が0から1/4波長まで変化す
る間に信号強度のピークが出現し、かつ、高い信号強度
が得られる。
ように、従来例である試料1を基準にして、位相差板1
2の方位θを55.4°に設定し、位相差板12の位相
差Φを98.4°に設定した場合には、光記録媒体5が
有する複屈折量が0から1/4波長まで変化する間に信
号強度のピークが出現し、かつ、信号強度も高い。しか
も、試料6では、光記録媒体5について最も可能性が高
いと見込まれている複屈折性が1/8波長の位置におい
て信号強度のピークを示す。それ故、この試料6に相当
するように光ピックアップ装置1Bを構成すると、図5
に、従来例である試料1のデータ、および本発明の最適
な実施例である試料6のデータを比較して示すように、
光記録媒体5の複屈折性が0から1/2波長に至るまで
の間において信号強度にピークが出現するので、光記録
媒体5の複屈折率が0から1/2波長までの範囲よりも
狭い条件範囲内で、光記録媒体5が複屈折性を有してい
ることに起因するエラー発生を防止することができるよ
うになる。
複屈折量が0から1/4波長まで変化する間に信号強度
のピークが出現し、かつ、信号強度も高い範囲は、位相
差板12の方位θを50°から60°の範囲に設定した
範囲であり、位相差板の位相差は、90度を中心に約2
0度の範囲に設定した場合である。
装置1Aであっても、図4に示すように、光記録媒体5
の複屈折性が1/2波長から3/4波長まで変化してい
く間に信号強度が0となる条件がある。一般的には、光
記録媒体5の複屈折率は、0から1/4波長までの範囲
にあると考えられるが、光記録媒体5の複屈折性が1/
2波長から3/4波長までの間であったとしても対応で
きるようにするためには、以下の対策をとればよい。
子として用いた回折型素子21を、偏光方向が互いに直
交する方向を向くs偏光光(第1の直線偏光光)および
p偏光光(第2の直線偏光光)を含む戻り光からs偏光
光およびp偏光光を一定の割合をもって光検出器14に
向けて分離するような部分偏光性を有するように構成す
ることである。
光光に対する透過率および回折率をTsおよびRsとし
たとき、s偏光光に対する透過率Tsと回折率Rsとの
比が0:1であったものを、s偏光光に対する透過率T
sと回折率Rsとの比を0.5:0.5とする。逆にい
えば、p偏光光に対する透過率および回折率をTpおよ
びRpとしたとき、p偏光光に対する透過率Tpと回折
率Rpとの比が1:0であったものを、p偏光光に対す
る透過率Tpと回折率Rpとの比を0.5:0.5とす
る。
子として、図10および図11に示すように、キュービ
ックプリズムからなる偏光ビームスプリッタ11を用い
た場合には、s偏光光に対する透過率および反射率をT
sおよびRsとしたとき、s偏光光に対する透過率Ts
と反射率Rsとの比を0.5:0.5とする。逆にいえ
ば、p偏光光に対する透過率および反射率をTpおよび
Rpとしたとき、p偏光光に対する透過率Tpと反射率
Rpとの比を0.5:0.5とする。
5:0.5というように同等とすることが好ましいが、
同等でなくても設計の必要性に応じて一定の割合、即
ち、双方がほぼ0.3以上を確保するようにするのがよ
い。
では、図6に実線L7で示すように、光記録媒体5の複
屈折性に起因して、回折型素子14に入射する戻り光に
s偏光光およびp偏光光の双方が含まれており、これら
の偏光光の一部がそれぞれ光検出器14で入射する。従
って、戻り光に含まれる偏光光が、例えば、全てs偏光
光である場合には、ある程度、信号強度のレベルが抑え
られることになる代わりに、光記録媒体5が有する複屈
折性によって、戻り光に含まれる偏光光が全てp偏光光
であっても、ある程度の強度をもって信号を検出するこ
とができる。ここで、光ピックアップ装置1Aとして
は、戻り光を検出する際に、検出した信号強度がある程
度高ければ問題はない。
度が0になるような条件下でも、ある程度高いレベルで
信号検出をすることができる。それ故、光記録媒体5が
複屈折性を有していることに起因して、戻り光にp偏光
光しか含まれていなかった場合でも、回折型素子21の
部分偏光性によって、あるレベル以上の信号を常に検出
することができる。それ故、光記録媒体5がどのような
複屈折性を有していても、信号検出を確実に行うことが
できる。
は、偏光分離素子としての回折型素子21と位相差板1
2とが別体のものを用いたが、図7(A)に示すよう
に、回折型素子21、あるいは図10および図11に示
すキュービックプリズム状の偏光ビームスプリッタ11
などの偏光分離素子が、位相差板12と一体となった複
合光学素子25を用いてもよい。このように構成する
と、回折型素子21あるいはキュービックプリズム状の
偏光ビームスプリッタ11と、位相差板12とを複合光
学素子25として扱えばよいので、光ピックアップ装置
の組立作業の高効率化、回折型素子21の複屈折方向と
位相差板12の方位との調整作業の高効率化、部品の小
型化を図ることができるこのような複合光学素子25を
形成するにあたっては、回折型素子21などの偏光分離
素子、および位相差板12をそれぞれ別体に形成した
後、接着剤で貼り合わせる方法がある。
21、あるいはキュービックプリズム状の偏光ビームス
プリッタ11に、位相差板12を形成して複合光学素子
25を形成すれば、光ピックアップ装置の組立作業の高
効率化、回折型素子21の複屈折方向と位相差板12の
方位との調整作業の高効率化、部品の小型化に加えて、
部品コストの低減も図ることができる。
は、たとえば、図7(B)、(C)に示すように、回折
型素子21の両面のうち、回折格子210が形成されて
いる側とは反対側の面21bに、誘電体膜121を斜め
蒸着し、この誘電体膜121によって位相差板12を形
成する。この場合には、回折型素子21の法線方向Hに
対して所定の角度をなす矢印Aの方向から五酸化タンタ
ル、酸化タングステン、三酸化ビスマス、酸化チタンな
どの無機酸化物を斜め蒸着する。このように成膜した誘
電体膜からなる複屈折膜121は、たとえば法線方向H
と複屈折膜の結晶軸とがなす角度を、たとえば70°に
設定し、膜厚を調整することにより、斜め蒸着された複
屈折膜121が1/4波長位相差板21としての光学作
用を果たす。また、法線方向Hと複屈折膜の結晶軸とが
なす角度、および膜厚を調整すれば、1/4波長板用に
かぎらず、各種の位相差板21を形成することができ
る。この場合の位相差量は蒸着した膜厚によって制御で
き、方位は蒸着方向によって制御できる。
して形成するには、誘電体膜の斜め蒸着に変えて、ポリ
ジアセチレン誘導体膜を用いてもよい。この場合には、
たとえば、図8(A)に示すように、回折型素子21の
裏面側に対して、たとえばPET膜(ポリエチレンテレ
フタレート膜)125、あるいはポリイミド膜を所定の
厚さとなるように塗布した後、ポリエステルなどの繊維
によってラビング処理を施す。次に、PET膜125の
表面に、真空蒸着法によって複屈折性を有するポリジア
セチレン誘導体膜122を形成する。ここで、ポリジア
セチレン誘導体膜122は、図8(A)から分かるよう
に、PET膜125に対するラビング方向に従って、X
−Y平面内で配向されており、主鎖方向(配向方向)は
矢印YHで示すようにY軸方向になっている。このよう
に成膜されたポリジアセチレン誘導体膜122は複屈折
性を有しており、配向方向YHの屈折率(ne)と配向
方向YHに垂直な方向YIの屈折率(no)とは異な
る。ここで、ポリジアセチレン誘導体膜5の膜厚dは、
たとえば、下式 2πΔnd/λ=π/2 を満たすように決定すれば、1/4波長位相差板12を
形成できる。
れ、ポリジアセチレン誘導体膜5に入射する光の波長、
異常光と常光の屈折率差(ne−no)である。異常光
とはポリジアセチレン誘導体膜5の配向方向YHに振動
する偏光であり、常光とはポリジアセチレン誘導体膜5
の配向方向YHに垂直な方向YIに振動する偏光であ
る。
2では、図8(B)に示すように、Y’−Z’平面内で
Y’軸方向に振動しながら進行する直線偏光に対してポ
リジアセチレン誘導体膜5の配向方向YHがX’−Y’
平面内においてY’軸に対して45度の方向になるよう
に傾けて配置すると、位相差板12に入射した直線偏光
は、配向方向YHの成分と配向方向YHに垂直な成分の
と間に1/4波長の位相差が生じて、円偏光として出射
される。この円偏光が光記録媒体で反射されて再びポリ
ジアセチレン誘導体膜122を通過すると、最初に入射
した直線偏光と90度振動方向が異なる直線偏光として
出射される。すなわち、本例の位相差板12は1/4波
長板としての機能を果たす。また、膜厚を調整すれば、
各種の位相差板を形成することもできる。このように形
成した位相差板12では、方位をラビング方向で制御で
き、かつ、位相量を膜厚で制御することができる。
ってもポリジアセチレン誘導体膜を用いてもよい。この
場合には、まず、図9(A)に示すように、位相差板1
2の裏面側に、たとえばPET膜(ポリエチレンテレフ
タレート膜)212、あるいはポリイミド膜を所定の厚
さとなるように塗布した後、ポリエステルなどの繊維に
よってラビング処理を施す。次に、図9(B)に示すよ
うに、PET膜212の表面にジアセチレンモノマーを
真空蒸着し、しかる後に紫外線を照射して重合させるこ
とにより、ポリジアセチレン誘導体膜213を形成す
る。このとき、ポリジアセチレン誘導体膜213は、P
ET膜212のラビング方向に沿って自発配向する。次
に、図9(C)に示すように、ポリジアセチレン誘導体
膜213の表面に、遮光マスク214を配置する。この
遮光マスク214は、クロムなどといった紫外線遮断特
性のある素材から形成され、微細な周期格子パターンが
紫外線透過部分214aとして形成されている。遮光マ
スク214を配置した後は、その表面側から、強度の高
い紫外線215を照射する。その結果、照射した光は、
遮光マスク214の紫外線透過部分214aを透過する
ので、ポリジアセチレン誘導体膜213の表面は、遮光
マスク214に形成されている微細な周期格子パターン
に対応した領域が露光される。ここで、ポリジアセチレ
ン誘導体膜213は着色していたものが、紫外線215
が照射されると、その照射部分は分解して透明化する。
また、紫外線215が照射された領域は、複屈折性が消
失して、着色している部分における常光屈折率とほぼ等
しい屈折率を有する等方性になる。従って、透明部分の
膜厚と着色部分の膜厚が等しければ、完全偏光性の回折
格子となる。
部分(紫外線が照射された領域)は、収縮して着色部分
(紫外線が照射されない領域)よりも薄くなる。その結
果、図9(D)に示すように、凸部213cと凹部21
3bとによって周期格子が形成される。従って、常光入
射によっても、表面の段差によって回折が生じるので、
完全な偏光特性とならず、部分偏光性をもつ回折型素子
21となる。
紫外線照射量を調整することによって、完全な偏光性に
することも、部分偏光性にすることも可能である。ま
た、常光に対する回折特性を変更するときも、プロセス
の条件変更で対応できる。さらに、エッチングなどのプ
ロセスを用いずに、露光パターンを変えるだけで、非常
に微細な回折格子を形成することができるので、安価、
かつ、光学系のレイアウトの設計自由度の高い格子型素
子21を製造することができる。
の回折型素子21を用いた光ピックアップ装置1Aを例
に説明したが、図9および図10に示すように、キュー
ビックプリズム状の偏光ビームスプリッタ11を偏光分
離素子として用いた光ピックアップ装置1Bに本発明を
適用してもよい。
ックアップ装置では、位相差板の方位を必ずしも光記録
媒体の複屈折性の方向に合わせることを前提にせず、光
記録媒体が有する複屈折量が0から1/4波長まで変化
する間に光検出器での信号強度のピークが出現するよう
に位相差板の位相差および方位を設定している。
に対して50度から60度の方位となる位相差板を通し
て上記光記録媒体に照射するようにしている。
方向を、上記光記録媒体の半径方向に対して45°を向
くように配置するとともに、前記位相差板の方位を、方
位45度に対して、約5度から15度の範囲でずらせる
ようにしている。
複屈折量が0から1/4波長までの間であれば、光記録
媒体が有する複屈折性の方向に位相差板の方位が向いて
いなくても、記録媒体からの戻り光を高い強度で検出で
きるので、有効光量の高い光ピックアップ装置を構成す
ることができる。また、光記録媒体の複屈折性が実際に
いずれの方向に向いているかにかかわらず、設計面など
からみて最適な状態に光源を配置しておける。よって、
光源と検出器とが一体化した光ピックアップ装置などに
おいても、光記録媒体が有する複屈折性を吸収して安定
した信号検出を行うことができる。
型素子を用いた光ディスクドライブ装置において、その
要部の平面的な配置を模式的に示す説明図である。
ピックアップ装置の光学系の配置を模式的に示す説明図
である。
クアップ装置に用いた光源ユニットの外観を示す斜視
図、およびその内部構造を示す平面図である。
差板の位相差量および方位を変えたときの光記録媒体が
有する複屈折量と光検出器で検出した信号の強度との関
係を示すグラフである。
の対策を講じたときの効果を示す光記録媒体が有する複
屈折量と光検出器で検出した信号の強度との関係を示す
グラフである。
の対策および第2の対策を講じたときの効果を示す光記
録媒体が有する複屈折量と光検出器で検出した信号の強
度との関係を示すグラフである。
と回折型素子とを一体化した複合光学素子を用いた光ピ
ックアップ装置の光学系の要部を示す説明図、この複合
光学素子の構成を示す説明図、およびこの複合光学素子
を製造するために誘電体膜を斜め蒸着する様子を示す説
明図である。
誘動体膜を用いた位相差板と回折型素子とを一体化した
複合光学素子の構成を示す説明図、およびこの位相差板
の原理を示す説明図である。
位相差板に対して、ポリジアセチレン誘導体膜を用いた
部分偏光性の回折型素子を形成して複合光学素子を製造
するための工程断面図である。
ュービックプリズム状の偏光ビームスプリッタを用いた
光ディスクドライブ装置において、その要部の平面的な
配置を模式的に示す説明図である。
た光ピックアップ装置の光学系の配置を模式的に示す説
明図である。
学系の展開図、(B)ないし(D)はそれぞれ光記録媒
体自身が有する往復の複屈折量と光の偏光状態を模式的
に示す説明図である。
媒体の半径方向における位置と、そこから光検出器で検
出される信号の強度との関係を示すグラフである。
Claims (16)
- 【請求項1】 レーザ光源からの出射光および光記録媒
体からの戻り光の偏光状態を変換する位相差板と、前記
出射光および前記戻り光の偏光状態に基づいて前記レー
ザ光源から前記光記録媒体に向かう光軸上から前記戻り
光を分離して光検出器に導く偏光分離素子とを有する光
ピックアップ装置において、 前記光記録媒体が有する複屈折量と前記検出器が検出す
る信号強度との関係を計測したときに当該複屈折量が0
から1/4波長まで変化する間に前記信号強度のピーク
が出現するように、前記位相差板の位相差および異方軸
の方向を設定してなることを特徴とする光ピックアップ
装置。 - 【請求項2】 請求項1において、前記偏光分離素子
は、偏光方向が互いに直交する方向を向く第1の直線偏
光光および第2の直線偏光光を含む戻り光から当該第1
および第2の直線偏光光のいずれをも一定の割合をもっ
て前記光検出器に向けて出射する部分偏光性を有してい
ることを特徴とする光ピックアップ装置。 - 【請求項3】 レーザ光源からの出射光および光記録媒
体からの戻り光の偏光状態を変換する位相差板と、前記
出射光および前記戻り光の偏光状態に基づいて前記レー
ザ光源から前記光記録媒体に向かう光軸上から前記戻り
光を分離して光検出器に導く偏光分離素子とを有する光
ピックアップ装置において、 前記位相差板は、前記レーザ光源から出射されたレーザ
光に対して50度から60度の方位となるように設定さ
れていることを特徴とする光ピックアップ装置。 - 【請求項4】 請求項3において、前記偏光分離素子
は、偏光方向が互いに直交する方向を向くs偏光光およ
びp偏光光の直線偏光光を含む戻り光から前記s偏光光
およびp偏光光を一定の割合をもって前記光検出器に向
けて分離する部分偏光性を有していることを特徴とする
光ピックアップ装置。 - 【請求項5】 請求項4において、前記s偏光光に対す
る透過率および回折率をそれぞれTsおよびRsとした
ときに、前記s偏光光に対する透過率Tsおよび回折率
Rsの双方を略0.3以上とするとともに、前記p偏光
光に対する透過率および回折率をそれぞれTpおよびR
pとしたときに、前記p偏光光に対する透過率Tpおよ
び回折率Rpの双方を略0.3以上としたことを特徴と
する光ピックアップ装置。 - 【請求項6】 請求項5において、前記s偏光光に対す
る透過率Tsと回折率Rsとの比を略0.5:0.5と
するとともに、前記p偏光光に対する透過率Tpと回折
率Rpとの比を略0.5:0.5とすることを特徴とす
る光ピックアップ装置。 - 【請求項7】 請求項3ないし6のいずれかにおいて、
前記位相差板の位相差を、90度を中心に約20度の範
囲内に設定したことを特徴とする光ピックアップ装置。 - 【請求項8】 レーザ光源からの出射光および光記録媒
体からの戻り光の偏光状態を変換する位相差板と、前記
出射光および前記戻り光の偏光状態に基づいて前記レー
ザ光源から前記光記録媒体に向かう光軸上から前記戻り
光を分離して光検出器に導く偏光分離素子とを有する光
ピックアップ装置において、 前記レーザ光源からの出射光の偏光方向を前記光記録媒
体の半径方向に対して45度を向くように配置するとと
もに、前記位相差板の方位を45度に対して約5度から
約15度の範囲内でずらしたことを特徴とする光ピック
アップ装置。 - 【請求項9】 請求項8において、前記位相差板の位相
差を略90度に設定するとともに、前記位相差板の方位
を50度から60度の範囲内に設定したことを特徴とす
る光ピックアップ装置。 - 【請求項10】 請求項9において、前記位相差板の方
位を約55度に設定したことを特徴とする光ピックアッ
プ装置。 - 【請求項11】 請求項8において、前記位相差板の位
相差を90度を中心にして約20度の範囲内に設定する
とともに、前記位相差板の方位を50度から60度の範
囲内に設定したことを特徴とする光ピックアップ装置。 - 【請求項12】 請求項11において、前記位相差板の
方位を約55度に設定したことを特徴とする光ピックア
ップ装置。 - 【請求項13】 請求項12において、前記偏光分離素
子は、偏光方向が互いに直交する方向を向く第1の直線
偏光光および第2の直線偏光光を一定の割合をもって前
記光検出器に向けて分離するような部分偏光性を有して
いることを特徴とする光ピックアップ装置。 - 【請求項14】 請求項1ないし13のいずれかにおい
て、前記偏光分離素子は回折型素子であり、該回折型素
子の回折格子は、ポリジアセチレン誘導体膜によって形
成されていることを特徴とする光ピックアップ装置。 - 【請求項15】 請求項1ないし14のいずれかにおい
て、前記位相差板は、斜め蒸着した誘電体膜およびポリ
ジアセチレン誘導体膜のうちのいずれかによって形成さ
れていることを特徴とする光ピックアップ装置。 - 【請求項16】 請求項1ないし15のいずれかにおい
て、前記偏光分離素子は前記位相差板と一体に形成され
ており、前記レーザ光源および前記光検出器は、光源ユ
ニットとして一体化されていることを特徴とする光ピッ
クアップ装置。
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JP2000168334A JP3833876B2 (ja) | 1999-06-16 | 2000-06-06 | 光ピックアップ装置 |
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2000
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