JP2008084444A - 光ピックアップ装置および光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一つの対物レンズにて基板厚の異なるディスクに円滑にレーザ光を収束でき、且つ、各ディスクからの反射光を円滑に光検出器に収束できるようにする。
【解決手段】ＨＤ対応時、液晶レンズ１０７はＯＮ状態に設定され、レーザ光（Ｐ偏光）は内周部のみ拡散される。これにより、対物レンズ１０９に対する開口数と共役が調整される。ＨＤからの反射光は、１／４波長板１０８にてＳ偏光とされ偏光性回折素子１０６に入射される。ここでは、１次回折光が平行光となり、光検出器１１３へと導かれる。ＢＤ対応時、液晶レンズ１０７はＯＦＦ状態に設定され、レーザ光は一律対物レンズに導かれＢＤ上に収束される。ＢＤからの反射光は１／４波長板１０８にてＳ偏光とされ偏光性回折素子１０６に入射される。ここでは０次光が平行光となり、光検出器１１３へと導かれる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ピックアップ装置およびそれを内蔵する光ディスク装置に関し、特に、一つの対物レンズにて異なる基板厚の光ディスクにレーザ光を導く場合に用いて好適なものである。

現在、光ディスクとしてＤＶＤ（Digital Versatile Disc）が商品化され広く普及している。さらに最近では、より大容量の光ディスクとして、ＨＤＤＶＤ（High-Definition Digital Versatile Disc）やＢＤ（ブルーレイディスク）の商品化が進められている。これら光ディスクのうち、ＤＶＤとＨＤは基板厚が同じであるが、ＢＤは他のディスクよりも基板厚が小さい。このため、共通の対物レンズによってＢＤと他のディスクにレーザ光を収束させる場合には、基板厚の相違に応じて、焦点位置を前後に変化させる必要がある。

これを実現する方法として、たとえば以下の特許文献１に記載の方法が知られている。この方法は、動的に駆動制御される液晶レンズを用いて、対物レンズに入射する際のレーザ光の広がり角を変化させるものである。液晶レンズがＯＦＦの場合、レーザ光は、液晶レンズによって拡散作用を付与されず、平行光のまま対物レンズに導かれる。液晶レンズがＯＮの場合、レーザ光は、液晶レンズによる作用を受け、平行光よりも拡散した状態で対物レンズに導かれる。このように、液晶レンズのＯＮ／ＯＦＦ制御によって、対物レンズに対するレーザ光の入射状態が有限共役系（拡散光）と無限共役系（平行光）の間で切り替えられる。これにより、対物レンズによるレーザ光の焦点位置が前後に変化するようになる。

しかし、この方法によれば、レーザ光が直線偏光の状態でディスク上に収束されるため、レーザ光に複屈折に基づく大きな収差が発生するとの問題が生じる。これを回避するには、液晶レンズと対物レンズの間に１／４波長板を挿入し円偏光の状態でレーザ光を対物レンズに入射させる必要がある。しかし、こうすると、ディスクから反射され１／４波長板を通過した後のレーザ光の偏光方向がディスク入射時の偏光方向に対し直交することとなり、この反射光に液晶レンズによる作用が及ばなくなる。その結果、液晶レンズがＯＮのときの反射光の収束位置とＯＦＦのときの反射光の収束位置が光軸方向に前後し、一つの光検出器によって双方の反射光を円滑に受光できないとの問題が生じる。

これを解決する方法として、たとえば特許文献２に記載のように、ディスクに向かう往路とディスクから光検出器に向かう復路のそれぞれにおいて個別にレーザ光に作用する２つの液晶レンズを配する方法を用いることができる。しかし、この場合には、復路用に液晶レンズを配さなければならないため、その分、コストが上昇し、また、液晶レンズを往路と復路において１回ずつ多く通過するため、ディスクに照射されるレーザ光と光検出器に導かれるレーザ光のパワーが大きく低下するとの問題が生じる。
特開平０５−２０５２８２号公報 特開２００６−８５８０１号公報

本発明は、一つの対物レンズにて基板厚の異なる光ディスクに円滑にレーザ光を収束させることができ、且つ、それぞれの光ディスクからの反射光を円滑に光検出器に収束させることができる光ピックアップ装置およびそれを内蔵する光ディスク装置を提供することを課題とする。特に、１／４波長板を用いて円偏光の状態でレーザ光を光ディスクに照射でき、且つ、それぞれの光ディスクからの反射光を共通の光検出器によって円滑に受光できるようにすることを課題とする。さらに、１／４波長板と偏光ビームスプリッタとを組み合わせることにより、光源からのレーザ光を高パワーにて光ディスクに導き得る光ピックアップ装置およびそれを内蔵する光ディスク装置を提供することを課題とする。

上記課題に鑑み本発明は、以下の特徴を有する。

請求項１の発明は、光ピックアップ装置に関するものである。この光ピックアップ装置は、所定波長のレーザ光を出射する光源と、前記レーザ光が入射される偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタを経由した前記レーザ光を収束させる対物レンズと、前記偏光ビームスプリッタと前記対物レンズの間に配された１／４波長板と、前記偏光ビームスプリッタと前記１／４波長板の間に配され制御信号により前記レーザ光に拡散作用を付与する第１の駆動状態と前記レーザ光に拡散作用を付与しない第２の駆動状態に切り替えられる液晶レンズと、ディスクからの反射光を受光する光検出器と、前記光検出器と前記液晶レンズの間に配された偏光性回折素子とを有する。ここで、前記偏光性回折素子は、前記液晶レンズが前記第１の駆動状態にあるときの前記反射光の所定次数の回折光と、前記液晶レンズが前記第２の駆動状態にあるときの前記反射光の０次の回折光の焦点距離が同一になるよう構成されている。

この発明によれば、液晶レンズの切り替え制御によって、対物レンズに入射するレーザ光の拡散状態を変化させることができ、これにより、ディスク基板厚に応じてレーザ光の収束位置を前後に変化させることができる。また、この発明によれば、液晶レンズが第１の駆動状態にあるときのディスク反射光（偏光性回折素子によって生じる所定次数の回折光）と、液晶レンズが第２の駆動状態にあるときのディスク反射光（偏光性回折素子によって生じる０次の回折光）の焦点距離を同一とすることができるため、これら２つの反射光を同一の検出面に収束させることができる。さらに、この発明によれば、１／４波長板の作用により、レーザ光が円偏光の状態にて光ディスクに照射されるため、光ディスク上において発生するレーザ光の収差を抑制することができる。また、この発明によれば、光路変更手段として偏光ビームスプリッタが用いられるため、光源からのレーザ光を高パワーのまま光ディスクへと導くことができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の光ピックアップ装置において、前記液晶レンズは、入射されるレーザ光の内周部にのみ前記拡散作用を付与するよう構成されていることを特徴とする。

この発明によれば、液晶レンズが第１の駆動状態にあるとき、レーザ光の内周部のみが拡散される。このため、レーザ光の内周部と外周部は、対物レンズによってそれぞれ異なる位置にフォーカスされることとなり、このうち、内周部の方を光ディスクにオンフォーカスさせるようにすると、外周部は光ディスク上においてぼやけた光となり、記録および／もしくは再生に影響しないものとなる。つまり、この場合には、外周部のレーザ光は実質的にカットされたこととなり、内周部のレーザ光のみが記録再生に有効な光となる。したがって、請求項２の発明によれば、液晶レンズに開口制限作用を持たせることができる。

請求項３の発明は、請求項２に記載の光ピックアップ装置において、前記偏光性回折素子は、少なくとも前記レーザ光の内周部が通過する領域に、前記所定次数の回折光と前記０次の回折光の焦点距離を同一とする回折構造が配されていることを特徴とする。

この発明によれば、往路において拡散された内周部のレーザ光を復路において偏光性回折素子を通過することにより元の状態に戻すことができる。

請求項４の発明は、請求項３に記載の光ピックアップ装置において、前記偏光性回折素子は、前記内周部が通過する領域の外側に、０次の回折光の回折効率が前記内周部における前記０次の回折光の回折効率と同一となる回折構造が配されていることを特徴とする。

この発明によれば、液晶レンズが第２の駆動状態にあるときに、反射光（偏光性回折素子によって生じる０次の回折光）外周部のパワー減衰率を内周部のパワー減衰率に一致させることができる。よって、反射光内周部と外周部の両方を、偏光性回折素子に入射する直前のパワー比率のまま、光検出器に導くことができる。

請求項５の発明は、請求項１ないし４の何れか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記光源と前記偏光性回折素子の間にコリメートレンズが配されていることを特徴とする。

この発明によれば、液晶レンズの駆動状態を切り替えることにより、対物レンズに対するレーザ光の入射状態を無限共役系（平行光）と有限共役系（拡散光）の間で切り替えることができる。すなわち、液晶レンズが第１の駆動状態に設定されるとレーザ光は有限共役系(拡散光)にて対物レンズに入射し、液晶レンズが第２の駆動状態に設定されるとレーザ光は無限共役系(平行光)にて対物レンズに入射する。

請求項６の発明は、光ディスク装置に関するものである。この光ディスク装置は、請求項１ないし５の何れか一項に記載の光ピックアップ装置と、前記偏光回転素子に前記制御信号を供給するサーボ回路と、装着されたディスクの種別を判別し判別結果に応じた信号を前記サーボ回路に供給するディスク判別回路とを有する。この発明によれば、上記請求項１の発明と同様の効果を奏することができる。

本発明によれば、一つの対物レンズにて基板厚の異なる光ディスクに円滑にレーザ光を収束させることができ、且つ、それぞれの光ディスクからの反射光を円滑に光検出器に収束させることができる。

本発明の特徴は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明の一つの実施形態であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。

以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。本実施の形態は、基板厚０．６ｍｍのＨＤＤＶＤ（以下、「ＨＤ」と称する）と基板厚０．１ｍｍのＢＤに対応可能な互換型光ピックアップ装置およびそれを内蔵する光ディスク装置に本発明を適用したものである。

図１は、実施の形態に係る光ピックアップ装置の光学系と、これに関連する光ディスク装置側の回路構成を併せて示す図である。

図示の如く、光ピックアップ装置の光学系は、半導体レーザ１０１と、偏光ビームスプリッタ１０２と、コリメートレンズ１０３と、レンズアクチュエータ１０４と、立ち上げミラー１０５と、偏光性回折素子１０６と、液晶レンズ１０７と、１／４波長板１０８と、対物レンズ１０９と、ホルダ１１０と、対物レンズアクチュエータ１１１と、検出レンズ１１２と、光検出器１１３を備えている。また、光ディスク装置は、信号演算回路２０１と、再生回路２０２と、サーボ回路２０３と、コントローラ２０４を備えている。

半導体レーザ１０１は、波長４０５ｎｍ程度のレーザ光を出射する。偏光ビームスプリッタ１０２は、半導体レーザ１０１から入射されるレーザ光（Ｐ偏光）を略全透過するとともに、コリメートレンズ１０３側から入射されるレーザ光（Ｓ偏光）を略全反射する。コリメートレンズ１０３は、偏光ビームスプリッタ１０２側から入射されるレーザ光を平行光に変換する。レンズアクチュエータ１０４は、サーボ回路２０３から入力されるサーボ信号に応じてコリメートレンズ１０３を光軸方向に変位させる。これにより、レーザ光に生じる収差が補正される。立ち上げミラー１０５は、コリメートレンズ１０３側から入射されるレーザ光を対物レンズ１０９に向かう方向に反射する。

偏光性回折素子１０６は、Ｓ偏光のレーザ光に回折作用を付与する。液晶レンズ１０７はＰ偏光のレーザ光に拡散作用を付与する。なお、偏光性回折素子１０６と液晶レンズ１０７の構成は、追って、図３および図４を参照して説明する。

１／４波長板１０８は、ディスクへと向かうレーザ光を円偏光に変換するとともに、ディスクからの反射光をディスク入射時の偏光方向に直交する直線偏光に変換する。なお、本実施の形態では、偏光性回折素子１０６、液晶レンズ１０７および１／４波長板１０８は一体に形成されている。

対物レンズ１０９は、レーザ光をＢＤ記録面上に適正に収束できるよう設計されている。ＢＤ対応時、レーザ光は無限共役系（平行光）にて対物レンズ１０９に入射される。一方、ＨＤ対応時には、レーザ光は、開口制限され、且つ、有限共役系（拡散光）の状態で対物レンズ１０９に入射される。これにより、ＨＤ対応時のレーザ光の収束位置は、ＢＤ対応時に比べて対物レンズ１０９から離れることとなる。ここで、ＨＤ対応時にレーザ光に付与される開口制限作用と拡散作用は、開口制限されたレーザ光がＨＤ上に適正に収束される大きさに調整される。なお、これら開口制限作用と拡散作用は、液晶レンズ１０７によって発現される。これについては、追って、図５を参照して説明する。

ホルダ１１０は、偏光性回折素子１０６、液晶レンズ１０７、１／４波長板１０８および対物レンズ１０９を一体的に保持する。対物レンズアクチュエータ１１１は、従来周知の電磁駆動回路によって構成され、当該回路のうち、フォーカスコイル等のコイル部がホルダ１１０に装着されている。

検出レンズ１１２は、ディスクからの反射光を光検出器１１３上に収束させる。検出レンズ１１２は、集光レンズとシリンドリカルレンズから構成され、ディスクからの反射光に非点収差を導入する。光検出器１１３は、受光したレーザ光の強度分布から再生ＲＦ信号、フォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号を導出するためのセンサーパターンを有している。各センサからの信号は、信号演算回路２０１に出力される。なお、光検出器１１３は、平行光としてコリメートレンズ１０３に入射される反射光を受光するよう受光面の位置が調整されている。

信号演算回路２０１は、光検出器１１３から入射されるセンサ信号を演算処理して再生ＲＦ信号、フォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号を生成し、これらを対応する回路に出力する。

再生回路２０２は、信号演算回路２０１から入力された再生ＲＦ信号を復調して再生データを生成する。サーボ回路２０３は、信号演算回路２０１から入力されたトラッキングエラー信号およびフォーカスエラー信号からトラッキングサーボ信号およびフォーカスサーボ信号を生成し、これらを対物レンズアクチュエータ１１１に出力する。また、コントローラ２０４からの指令に応じて、駆動信号を液晶レンズ１０７に出力する。

コントローラ２０４は、信号演算回路２０１から入力されるフォーカスエラー信号に応じてディスク判別を行い、判別結果に応じて、液晶レンズ１０７の駆動状態を制御するための指令信号をサーボ回路２０３に出力する。なお、コントローラ２０４におけるディスク判別方法は追って説明する。

図２に、偏光性回折素子１０６と液晶レンズ１０７の断面構造を示す。なお、上記の如く、偏光性回折素子１０６と液晶レンズ１０７は１／４波長板１０８と一体的に形成されているため、図２には、１／４波長板１０８の部分が併せて示されている。また、同図は、図１における偏光性回折素子１０６、液晶レンズ１０７および１／４波長板１０８からなる構造体をＹ−Ｚ平面に平行な面で切断したときの断面構造である。

図示の如く、偏光性回折素子１０６は、ガラス基板１０６ａ上にホログラムによる回折構造１０６ｂ１、１０６ｂ２を形成し、さらにその上に複屈折材料層１０６ｃとガラス基板１０６ｄを順番に形成して構成される。

ここで、複屈折材料層１０６ｃの屈折率は、レーザ光がＰ偏光およびＳ偏光にて入射するときの屈折率をそれぞれｎｐおよびｎｓとし、回折構造１０６ｂ１、１０６ｂ２の屈折率をｎ１とすると、ｎｐ＝ｎ１、ｎｓ≠ｎ１となるよう設定されている。したがって、レーザ光がＰ偏光にて偏光性回折素子１０６に入射する場合には、回折構造１０６ｂ１、１０６ｂ２の屈折率（ｎ１）と複屈折材料層１０６ｃの屈折率（ｎｐ）の間に差が生じず、回折構造１０６ｂ１、１０６ｂ２は回折格子として機能しない。これに対し、レーザ光がＳ偏光にて偏光性回折素子１０６に入射する場合には、回折構造１０６ｂ１、１０６ｂ２の屈折率（ｎ１）と複屈折材料層１０６ｃの屈折率（ｎｓ）の間に差が生じ、回折構造１０６ｂは、回折格子として機能する。

ここで、回折構造１０６ｂ１、１０６ｂ２は、図３（ａ）に示す如く、同心リング状に形成されている。同図は、回折構造１０６ｂ１、１０６ｂ２を図２のＹ軸方向から見たときの状態を模式的に表したものである。

２つの回折構造のうち、内周側の回折構造１０６ｂ１は、一定高さのブレーズ型回折構造となっており、外周側の回折構造１０６ｂ２は、一定高さのステップ状回折構造となっている。回折構造１０６ｂ１は、液晶レンズ１０７によって付与されるレンズ効果と同じレンズ効果にて＋１次の回折光を拡散させる。回折構造１０６ｂ２は、±１次の回折光を外周側および内周側に発散させる。対物レンズ入射時のレーザ光の有効径は、回折構造１０６ｂ２形成領域の外径と同じか、これよりも少しだけ小さくなる。

なお、回折構造１０６ｂ１は、０次の回折光（以下、「０次光」という）と＋１次の回折光（以下、「１次光」という）のみによる回折作用をレーザ光に付与するよう構成されている。また、回折構造１０６ｂ２は、０次光の回折効率が、回折構造１０６ｂ１による０次光の回折効率と同じになるよう構成されている。

図４は、回折構造１０６ｂ１にて生じる位相差と回折効率の関係をシミュレーションしたものである。ここで、回折構造１０６ｂ１は、たとえば、位相差が０．５（λ）となるよう構成される。この場合、０次光と１次光の回折効率は、ともに０．４程度となる。このとき、外周側の回折構造１０６ｂ２は、０次光の回折効率が０．４程度となるよう構成される。

図２を参照して、液晶レンズ１０７の構成につき説明する。液晶レンズ１０７は、上面にブレーズ型の回折構造１０７ｂを有する透明電極１０７ａとこれに対向する透明電極１０７ｅの間に、シール部材１０７ｄによって液晶を封入することにより構成される。ここで、透明電極１０７ｅの内側面と、回折構造１０７ｂの上面および透明電極１０７ａの内側面のうち回折構造１０７ｂが形成されていない部分には、液晶層１０７ｃ中の液晶分子の配向方向を揃えるための配向膜（図示せず）が形成されている。

回折構造１０７ｂは、図３（ｂ）に示す如く、同心リング状に形成されている。同図は、回折構造１０７ｂを図２のＹ軸方向から見たときの状態を模式的に表したものである。なお、回折構造１０７ｂは、偏光性回折素子１０６に形成された回折構造１０６ｂ１と同じ形状ないしパターンを有している。また、回折構造１０７ｂは、レーザ光がＰ偏光にて入射されたときに回折格子としての機能を発現する。よって、回折構造１０７ｂは、回折構造１０６ｂ１がＳ偏光のレーザ光に付与すると同様のレンズ作用（拡散作用）を、Ｐ偏光のレーザ光に対して付与する。なお、回折構造１０７ｂの形成領域の径は、回折構造１０６ｂ１の形成領域の径と同じか、少しだけ大きい。

入射レーザ光がＰ偏光であるときの液晶層１０７ｃの屈折率は、透明電極１０７ａ、１０７ｅに電圧が印加されない状態では、回折構造１０７ｂの屈折率と同じとなる。この場合、液晶層１０７ｃと、回折構造１０７ｂとの間には屈折率による境界が生じないため、回折構造１０７ｂは回折格子として機能せず、レーザ光に対するレンズ効果は生じない。

一方、透明電極１０７ａ、１０７ｅに電圧が印加されると、液晶層１０７ｃ中の液晶分子の配向状態が変化し、その結果、Ｐ偏光に対する液晶層１０７ｃの屈折率が変化する。これにより、液晶層１０７ｃと回折構造１０７ｂの間に屈折率による境界が生じ、回折構造１０７ｂが回折格子として機能するようになる。その結果、レーザ光は、回折構造１０７ｂによるレンズ効果を受けるようになる。

ここで、回折構造１０７ｂは、＋１次の回折効率がほぼ１００％となるよう構成されている。このため、図２のＹ軸方向から液晶レンズ１０７にレーザ光（Ｐ偏光）が入射されると、レーザ光は、回折効率上の減衰を受けることなく、回折構造１０７ｂによる拡散作用を受けることとなる。なお、回折構造１０７ｂの形状は、偏光性回折素子１０６側から入射された平行光（Ｐ偏光）が、対物レンズ１０９によってＨＤの記録面上に適正に収束されるような状態に拡散される形状となっている。また、回折構造１０７ｂのパターンは、ＨＤ記録面上における＋１次光の収差を抑制できるよう調整されている。

次に、液晶レンズ１０７をＯＮ／ＯＦＦ制御したときのレーザ光の状態について、図５および図６を参照して説明する。図５（ａ）（ｂ）は、液晶レンズ１０７をＯＮ状態としたときの入射レーザ光と反射レーザ光の状態を示し、図６（ａ）（ｂ）は、液晶レンズ１０７をＯＦＦ状態としたときの入射レーザ光と反射レーザ光の状態を示している。なお、液晶レンズ１０７は、再生対象ディスクがＨＤであるときにＯＮ状態に設定され、再生対象ディスクがＢＤであるときはＯＦＦに設定される。

図５（ａ）を参照して、液晶レンズ１０７がＯＮ状態にあるとき、レーザ光（Ｐ偏光）は、偏光性回折素子１０６を平行光のまま通過した後、液晶レンズ１０７に入射され、その内周部が、液晶レンズ１０７の回折構造１０７ｂによって回折作用を受ける。このとき、レーザ光の外周部は、回折構造１０７ｂを通過しないため、液晶レンズ１０７による回折作用を受けない。このため、液晶レンズ１０７を通過した後のレーザ光は、その内周部が平行光よりも拡散された状態とされ、外周部は平行光の状態が維持される。その結果、レーザ光の内周部と外周部は、対物レンズ１０９によって、光軸上の異なる位置に収束される。

このように、液晶レンズ１０７がＯＮ状態にあるときは、光軸上に２つの焦点位置が生じる。この場合、対物レンズ１０９は、レーザ光内周部の焦点位置がＨＤ記録面に引き込まれるようサーボが掛けられる。

ここで、ＨＤ記録面への引き込みは、たとえば、フォーカスエラー信号上のＳ字カーブを参照して行われる。すなわち、フォーカスサーチ時に対物レンズ１０９を光軸方向に移動させると、上記２つの焦点位置がそれぞれＨＤ記録面に位置するタイミングにおいて３つのＳ字カーブがフォーカスエラー信号上に現れる。このうち、レーザ光外周部の焦点位置に対応するＳ字カーブは、レーザ光外周部の強度分布が小さいため、それほど大きな振幅とはならない。これに対し、レーザ光内周部の焦点位置に対応するＳ字カーブは、レーザ光内周部の強度分布が大きいため、レーザ光外周部の焦点位置に対応するＳ字カーブに比べて数段大きな振幅となる。したがって、フォーカスエラー信号上に生じるＳ字カーブのうち、振幅が最大のＳ字カーブにフォーカス引き込みを行うようにすれば、レーザ光内周部の焦点位置をＨＤ記録面に引き込むことができる。

このように、レーザ光内周部の焦点位置をＨＤ記録面に引き込むと、レーザ光外周部の光はＨＤ記録面において顕著にぼやけた状態となる。よって、この光がＨＤ記録面に照射され、また、その反射光が光検出器１１３に入射されたとしても、対物レンズ１０９のサーボ動作や再生動作に大きな影響を与えない。すなわち、この光は、実質的にカットされたと等価であってレーザ光内周部の光のみが有効となる。

なお、対物レンズ１０９に入射する際のレーザ光内周部の光の有効径は、ＨＤ対応時に求められる開口数（ＮＡ）に対応するものとなっている。すなわち、液晶レンズ１０７に配された回折構造１０７ｂの形成領域の径は、対物レンズ１０９に入射する際のレーザ光内周部の径がＨＤ対応時に求められる開口数（ＮＡ）に対応するものとなるよう調整されている。

このようにしてＨＤ記録面に収束されたレーザ光内周部の光は、ＨＤ記録面によって反射された後、図５（ｂ）に示す軌道を辿る。すなわち、この反射光は、対物レンズ１０９と１／４波長板１０８を介して液晶レンズ１０７に入射される。しかし、この場合、この反射光は１／４波長板１０８の作用によってＳ偏光とされているため、液晶レンズ１０７による作用を受けることなく、収束光のまま、液晶レンズ１０７を通過する。その後、この反射光は、偏光性回折素子１０６内の回折構造１０６ｂ１に入射される。ここでは、ディスクへの入射時と異なりＳ偏光の状態にあるため、反射光は、回折構造１０６ｂ１によるレンズ作用（拡散作用）を受ける。上記の如く、回折構造１０６ｂ１は、０次光と１次光の回折効率がそれぞれ０．４に設定されているため、回折構造１０６ｂ１からレンズ作用を受けて平行光となる光（１次光）と、レンズ作用を受けずに収束光のまま進む光（０次光）の比率は１：１となる。

本実施の形態では、上記の如く、平行光としてコリメートレンズ１０３に入射される反射光を受光するよう、光検出器１１３の受光面の位置が調整されている。よって、図５（ｂ）に示す場合には、回折構造１０６ｂ１によるレンズ作用を受けて平行光となる光（１次光）が光検出器１１３上に収束される。この場合、レンズ作用を受けずに収束光のまま進む光（０次光）は、光検出器１１３の受光面上において顕著にぼやけた光となる。よって、この光が光検出器１１３に入射されたとしても、センサ信号に大きな影響を与えることはない。

次に、図６（ａ）（ｂ）を参照して、液晶レンズ１０７がＯＦＦ状態にある場合について説明する。

同図（ａ）に示す如く、レーザ光（Ｐ偏光）は偏光性回折素子１０６を平行光のまま通過し、液晶レンズ１０７に入射される。この場合、液晶レンズ１０７はＯＦＦ状態にあるため、レーザ光は、外周部のみならず外周部も液晶レンズ１０７からレンズ作用を受けず、一律平行光のまま対物レンズ１０９に入射される。そして、対物レンズ１０９によって一点に収束される。この場合、フォーカスエラー信号上には一つのＳ字カーブのみしか生じないため、このＳ字カーブにフォーカス引き込みを行うことにより、レーザ光をＢＤ記録面にオンフォーカスさせることができる。

このようにしてＢＤ記録面に収束されたレーザ光は、ＢＤ記録面によって反射された後、図６（ｂ）に示す軌道を辿る。すなわち、この反射光は、対物レンズ１０９と１／４波長板１０８を介して液晶レンズ１０７に入射される。しかし、この場合、液晶レンズ１０７はＯＦＦ状態であるため、この反射光は、液晶レンズ１０７による作用を受けることなく、平行光のまま、液晶レンズ１０７を通過する。その後、この反射光は、偏光性回折素子１０６内の回折構造１０６ｂ１、１０６ｂ２に入射される。ここでは、ディスクへの入射時と異なりＳ偏光の状態にあるため、反射光は、回折構造１０６ｂ１、１０６ｂ２による回折作用を受ける。

このうち、回折構造１０６ｂ１は、この反射光の内周部を、平行光のまま直進する光（０次光）と平行光から拡散する光（１次光）に分離する。また、回折構造１０６ｂ２は、この反射光の外周部を、平行光のまま直進する光（０次光）と、平行光から拡散および収束する光（±１次光）に分離する。上記の如く、光検出器１１３の受光面は、平行光としてコリメートレンズ１０３に入射される反射光を受光するようその位置が調整されているため、光検出器１１３の受光面上には、これら反射光のうち、平行光のまま直進する光（０次光）が収束される。ここで、外周側の回折構造１０６ｂ２は、０次光の回折効率が、内周側の回折構造１０６ｂ１の０次光の回折効率と等しくなるよう調整されているため、内周部の０次光と外周部の０次光の間の光量比率は、偏光性回折素子１０６に反射光が入射する直前のものと変わらない。よって、図６（ｂ）に示す場合には、ＢＤから反射光が、一様に、且つ、光量上の不均衡なく、光検出器１１３に収束される。

なお、この場合、回折構造１０６ｂ１にて生じた１次光と、回折構造１０６ｂ２にて生じた±１次光が光検出器１１３に入射されることが想定されるが、これらの光は、光検出器１１３の受光面上において顕著にぼやけた光となるため、これらの光が光検出器１１３に入射されたとしても、センサ信号に大きな影響を与えることはない。

以上、図５および図６を参照して説明したとおり、本実施の形態によれば、液晶レンズ１０７をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、ＨＤとＢＤに円滑にレーザ光を収束させることができ、また、共通の光検出器１１３によって、ＨＤとＢＤからの反射光を円滑に受光することができる。また、本実施の形態によれば、円偏光の状態でレーザ光をＨＤとＢＤに照射することができるため、記録面上において生じるレーザ光の収差を抑制することができる。さらに、本実施の形態によれば、偏光ビームスプリッタ１０２と１／４波長板１０８を組み合わせることによって、ＨＤとＢＤからの反射光の光路を光検出器１１３方向に変更するようにしたため、レーザ光の利用効率を高めることができる。

なお、本実施の形態によれば、レーザ光はディスクに向かう往路において液晶レンズ１０７を１回しか通過しないため、液晶レンズによるパワー低下を抑制することができ、高パワーのレーザ光をＨＤ、ＢＤに照射することができる。

ところで、上記実施の形態では、偏光性回折素子１０６に形成される回折構造のうち、内周側の回折構造１０６ｂ１をブレーズ型の回折構造としたが、これを、ステップ型の回折構造に置き換えることもできる。

図７は、回折構造１０６ｂ１をステップ型の回折構造（４ステップ）としたときの構成例を示す図（側断面図）である。また、図８は、１ステップ当たりの位相差と回折効率の関係を４ステップの回折構造についてシミュレーションしたものである。図８を参照して分かるとおり、１ステップ当たりの位相差を図中、Ａの位置に設定すれば、上記実施形態の場合と同様、０次光と＋１次光の回折効率をともに０．４程度とすることができる。

なお、上記実施の形態では、回折構造１０６ｂ１における０次光と１次光の回折効率を等しくしたが、何れかを他方に比べ大きくしても良い。たとえば、上記では、液晶レンズ１０７がＯＮ状態にある場合には、レーザ光の外周部が開口制限されるため、光検出器１１３に入射する反射光量が、液晶レンズ１０７がＯＦＦ状態にある場合に比べて減少する。よって、これに対応するべく、回折構造１０６ｂ１における１次光の回折効率を０次光の回折効率よりも大きくするようにしても良い。

最後に、装着されたディスクがＨＤとＢＤの何れであるかを判別するためのディスク判別方法について、図９を参照して説明する。なお、この判別処理は、上記の如く、コントローラ２０４によって行われる。

ディスク判別処理が開始されると、まず、液晶レンズ１０７がＯＮ状態にセットされ（Ｓ１０１）、フォーカスサーチが実行される（Ｓ１０２）。そして、フォーカスエラー信号上に生じるＳカーブの振幅が比較され、最大振幅Ｆ１が取得される（Ｓ１０３）。次に、液晶レンズ１０７がＯＦＦ状態にセットされ（Ｓ１０４）、フォーカスサーチが実行される（Ｓ１０５）。そして、上記と同様、フォーカスエラー信号上に生じるＳカーブの振幅が比較され、最大振幅Ｆ２が取得される（Ｓ１０６）。しかる後、最大振幅Ｆ１、Ｆ２が比較される（Ｓ１０７）。ここで、Ｆ１＞Ｆ２であれば（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、装着されたディスクはＨＤであると判別され（Ｓ１０８）、Ｆ１＞Ｆ２でなければ（Ｓ１０７：ＮＯ）、装着されたディスクはＢＤであると判別される（Ｓ１０９）。装着されたディスクがＨＤであると判別された場合には、液晶レンズ１０７がＯＮ状態に設定される。他方、装着されたディスクがＢＤであると判別された場合には、液晶レンズ１０７がＯＦＦ状態に設定される。

図９の処理フローチャートは、液晶レンズ１０７が再生対象ディスクに対応する駆動状態にあるときに、フォーカスエラー信号上に大きなＳ字カーブが生じることを利用するものである。

なお、上記の如く、液晶レンズ１０７がＯＮ状態にあるときは、レーザ光に開口制限作用が付与されるため、液晶レンズ１０７がＯＦＦ状態にあるときに比べ、光検出器１１３によって受光される光量が減少する。したがって、Ｓ１０７における比較は、この光量差を相殺した状態で行われる必要がある。

たとえば、液晶レンズ１０７がＯＮ状態とＯＦＦ状態にあるときに、それぞれ光検出器１１３に導かれるレーザ光の光量をＰ１、Ｐ２とすると、Ｐ１、Ｐ２の比率に応じた補正係数を最大振幅Ｆ１に乗じ、光量Ｐ１が光量Ｐ２と同じであると想定したときの最大振幅Ｆ１を求める。そして、求めた最大振幅Ｆ１とＳ１０６で取得した最大振幅Ｆ２をＳ１０７にて大小比較し、比較結果に応じて対象ディスクがＨＤであるかＢＤであるかを判別する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれによって制限されるものではない。また、本発明の実施形態は、上記に示すものの他、種々の変更が可能である。

たとえば、上記実施の形態では、偏光性回折素子１０６ｃ内の回折構造１０６ｂ２をステップ型の回折構造によって構成したが、これ以外の回折構造を用いても良い。ただし、上記実施の形態にて述べた如く、回折構造１０６ｂ２の０次の回折効率は、回折構造１０６ｂ１の０次の回折効率に整合させるのが望ましい。また、上記実施の形態では、液晶レンズ１０７内の回折構造１０７ｂをブレーズ型の回折構造によって構成したが、これ以外に、たとえばステップ型の回折構造を用いても良い。この場合、１ステップ当たりの位相差を＋１次の回折効率が最大になるよう設定するのが望ましい。

本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

実施の形態に係る光ディスク装置の構成を示す図 実施の形態に係る偏光性回折素子と液晶レンズの構成を説明する図 実施の形態に係る偏光性回折素子と液晶レンズの回折構造を説明する図 実施の形態に係る偏光性回折素子の回折効率を説明する図 実施の形態に係る液晶レンズをＯＮ状態としたときのレーザ光の状態を示す図 実施の形態に係る液晶レンズをＯＦＦ状態としたときのレーザ光の状態を示す図 実施の形態に係る偏光性回折素子の変更例を示す図 実施の形態に係る偏光性回折素子の回折効率を説明する図 実施の形態に係るディスク判別方法を示すフローチャート

符号の説明

１０１ 半導体レーザ
１０２ 偏光ビームスプリッタ
１０３ コリメートレンズ
１０６ 偏光性回折素子
１０７ 液晶レンズ
１０８ １／４波長板
１０９ 対物レンズ
１１３ 光検出器
２０１ 信号演算回路
２０３ サーボ回路
２０４ コントローラ

Claims (6)

1. 所定波長のレーザ光を出射する光源と、
   前記レーザ光が入射される偏光ビームスプリッタと、
   前記偏光ビームスプリッタを経由した前記レーザ光を収束させる対物レンズと、
   前記偏光ビームスプリッタと前記対物レンズの間に配された１／４波長板と、
   前記偏光ビームスプリッタと前記１／４波長板の間に配され制御信号により前記レーザ光に拡散作用を付与する第１の駆動状態と前記レーザ光に拡散作用を付与しない第２の駆動状態に切り替えられる液晶レンズと、
   ディスクからの反射光を受光する光検出器と、
   前記光検出器と前記液晶レンズの間に配された偏光性回折素子とを備え、
   前記偏光性回折素子は、前記液晶レンズが前記第１の駆動状態にあるときの前記反射光の所定次数の回折光と、前記液晶レンズが前記第２の駆動状態にあるときの前記反射光の０次の回折光の焦点距離が同一になるよう構成されている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 請求項１に記載の光ピックアップ装置において、
   前記液晶レンズは、入射されるレーザ光の内周部にのみ前記拡散作用を付与する、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
3. 請求項２に記載の光ピックアップ装置において、
   前記偏光性回折素子は、少なくとも前記レーザ光の内周部が通過する領域に、前記所定次数の回折光と前記０次の回折光の焦点距離を同一とする回折構造が配されている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
4. 請求項３に記載の光ピックアップ装置において、
   前記偏光性回折素子は、前記内周部が通過する領域の外側に、０次の回折光の回折効率が前記内周部における前記０次の回折光の回折効率と同一となる回折構造が配されている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
5. 請求項１ないし４の何れか一項に記載の光ピックアップ装置において、
   前記光源と前記偏光性回折素子の間にコリメートレンズが配されている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
6. 請求項１ないし５の何れか一項に記載の光ピックアップ装置と、
   前記液晶レンズに前記制御信号を供給するサーボ回路と、
   装着されたディスクの種別を判別し判別結果に応じた信号を前記サーボ回路に供給するディスク判別回路とを有する
   ことを特徴とする光ディスク装置。

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