光ピックアップ装置
【課題】複雑な制御を行わずにトラッキング補正を正確に行うことが出来る光ピックアップを提供する。
【解決手段】レーザ光源１から出射された往路光と光ディスクにより反射された復路光とに分離するための偏光ビームスプリッタ４と、レーザ光源と偏光ビームスプリッタとの間に配し、往路光を３ビームに分割するための回折機能素子３と、偏光ビームスプリッタから出射される往路光を、光ディスクに集光する対物レンズ７と、往路光を開口制限するための開口制限手段５とを備え、上記回折機能素子が、光ディスクのトラックピッチと、対物レンズの開口数を考慮して設定された第１の回折格子と、当該第１の回折格子の回折方向と平行して設けられ、この光ディスクとはトラックピッチが異なる光ディスクのトラックピッチと、対物レンズの開口数を考慮して設定された第２の回折格子が、光ビームの光軸方向に重なる構成とした。
【解決手段】レーザ光源１から出射された往路光と光ディスクにより反射された復路光とに分離するための偏光ビームスプリッタ４と、レーザ光源と偏光ビームスプリッタとの間に配し、往路光を３ビームに分割するための回折機能素子３と、偏光ビームスプリッタから出射される往路光を、光ディスクに集光する対物レンズ７と、往路光を開口制限するための開口制限手段５とを備え、上記回折機能素子が、光ディスクのトラックピッチと、対物レンズの開口数を考慮して設定された第１の回折格子と、当該第１の回折格子の回折方向と平行して設けられ、この光ディスクとはトラックピッチが異なる光ディスクのトラックピッチと、対物レンズの開口数を考慮して設定された第２の回折格子が、光ビームの光軸方向に重なる構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トラックピッチの異なる光記録媒体への光学的な情報の記録・再生を行う為の光ピックアップ装置に関し、特に、夫々の光記録媒体のトラックピッチ、光記録媒体にレーザ光を集光する対物レンズに対応した回折格子を備えることで、記録・再生時のトラッキング補正精度を向上させた光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ＣＤからＤＶＤ、次世代光記録媒体へと光記録媒体の進化への、記録内容の大容量化が進み、記録ピット・ランドが極小化することにより、トラッキング補正に用いるトラック間隔も極小化している。この次世代光記録媒体の規格には、保護層厚の違いから、保護層厚０．１μｍのＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（以後、ＢＤとする。）と、保護層厚０．６μｍのＨＤ−ＤＶＤ(以後、ＨＤとする。)とがある。そして、今後ＢＤとＨＤの互換性を併せたピックアップ装置と共に、正確な光ディスク読み取り技術が求められている。
【０００３】
光ピックアップ装置は、レーザ光源から出射された所定の波長の光ビームを光ディスクに集光し、この光ディスクから反射する光ビームの大きさを受光素子で検出することで光ディスクの情報を再生し、またはレーザ光源から出射される光量を変調した光ディスクに照射する光量を変化させることで、光ディスクの情報を記録する装置として使われる。
【０００４】
この光ピックアップ装置のディスク読み取り方法の一つとして、３ビーム法が知られている（例えば、特許文献１参照のこと）。この３ビーム法によれば、レーザ光源から出射した光ビームを、回折格子を用いて三本の光ビーム（メインビームと一対のサブビーム）に分離させ、光ディスクに対物レンズを用いて集光させることができる。これにより、光ディスク表面には、メインビーム（０次光）を中心とした三点の光が照射されることとなり、このメインビームにより光ディスクの情報を受光素子で読み取る。また、光ディスク表面におけるトラックに照射されるサブビームの明暗を受光素子で検出することで、光ディスクのトラッキング補正を行い、光ディスクに記録されたデータの読み取りを行うことができる様になっている。
【０００５】
上述した光ピックアップ装置のディスク読み取り方法は、光ディスク上の案内溝（トラック）を用いて行われる。光記録媒体であるＣＤとＤＶＤ、またはＨＤとＢＤは、３ビーム法によりトラッキング補正を行う場合、夫々トラックピッチが異なることにより、最適な光ビームスポット間隔で、かつ最適なスポット角度で光ディスク上に結像しなければならない。
【０００６】
この従来の光ピックアップの構成について詳細に説明する。図７は、従来の光ピックアップ装置の全体構成を示す図面である。
【０００７】
図７に示すように、従来の光ピックアップ装置２００は、レーザ光源１から出射される往路光束２１０がコリメータレンズ２で平行光に変換され、回折格子２４を透過し、３本の光ビームを形成する。そして、形成された三本の光ビームは、偏光ビームスプリッタ４を透過して、反射ミラー３２で反射して往路光束２２０となり、λ／４板６で円偏光に変換され、対物レンズ３０によって第１の光ディスク１１の信号記録面１１ｄに集光する。この第１の光ディスク１１の信号記録面１１ｄから反射される復路光束２３０は、対物レンズ３０、λ／４板６、反射ミラー３２を通過し、偏光ビームスプリッタ４で反射され、集光レンズ３３とシリンドリカルレンズ３４を介して、第１の光ディスク１１の信号記録面１１ｄからの復路光束２４０を、３ビームに分けて検出部３００〜３０２からなる受光
素子３５に集める。
【０００８】
なお、この光ピックアップ装置２００は、トラックピッチと、信号記録面１１ｄ、１２ｄが異なる２種類の光ディスク（第１の光ディスク１１、第２の光ディスク１２）に対応した、２焦点型の対物レンズ３０を用いており、アクチュエータ３１によって対物レンズ３０を駆動して往路光束２２０の焦点距離を適宜切り替えることで、２種類の光ディスクの記録・再生を可能としている。
【０００９】
また、上述した光ピックアップ装置２００は、制御装置７５で、受光素子３５における検出部３００〜３０２のそれぞれで受けた光量信号に基づき、生成された制御信号７５ａにより、対物レンズ３０を制御して、フォーカシング、トラッキング制御を行う。
【００１０】
この様に、上記回折格子２４、第１の光ディスク１１と第２の光ディスク１２に合わせた対物レンズ３０とトラッキング制御系をこの光ピックアップ装置２００に搭載すれば、同一な波長で、異なるトラックピッチと、異なる信号記録面を有する光ディスクの記録／再生を行うと共に、トラッキング補正も併せて行うことが出来る。
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−３６７３号公報（第２−９頁、第１−３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、この光ピックアップ装置では、まだまだ複雑なトラッキング補正が必要であるという問題点を有している。その問題点について説明する。図８（ａ）は、３本の光ビームが光ディスクに照射される様子を示す図面であり、図８（ｂ）は、この光ディスクに照射される３本の光ビームとトラックとの関係を示す図面である。
【００１３】
先に図７にて説明したように、回折格子２４は、第１の光ディスク１１の信号記録面１１ｄのトラックピッチに沿うように設計される。これにより、図８（ａ）左図に示す様に、一方の往路光束に対しては、回折された三本の光ビーム２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃが、対物レンズ３０に入射して第１の光ディスク１１の信号記録面１１ｄに集光される。この往路光束の各光ビーム２２０ａ〜２２０ｃは、図８（ｂ）左図に示す様に、第１の光ディスク１１の信号記録面１１ｄのトラックピッチ４０に沿った光ビームスポット（メインスポット１１ａ、サブスポット１１ｂ、１１ｃ）を形成する。これにより、対物レンズ３０に搭載されるアクチュエータをトラッキング補正するために、わざわざ動作させる必要がない。
【００１４】
また、図８（ａ）右図に示す様に、他方の往路光束に対しては、回折された三本の光ビーム２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃが、対物レンズ３０により第２の光ディスク１２の信号記録面１２ｄにスポットを形成する。
【００１５】
ところが、この往路光束２３０ａ〜２３０ｃは、図８（ｂ）右図に示す様に、第２の光ディスク１２の信号記録面１２ｄのトラックピッチ５０に沿った設計となっていない為、光ビームスポット（メインスポット１２ａ、サブスポット１２ｂ、１２ｃ）が、第２の光ディスク１２の信号記録面１２ｄのトラックピッチ５０からずれてしまうこととなる。したがって、この場合は、各往路光束２３０ａ〜２３０ｃに対して、第２の光ディスク１２の信号記録面１２ｄのトラックピッチ５０に沿う様に、対物レンズ３０に搭載されるアクチュエータ駆動を駆動させて、トラッキング補正をする必要がある。このアクチュエータは、この様な場合にトラッキング補正をするだけでなく、フォーカシング制御として、光ディスクのトラックに追従してビームスポットが当てて、対物レンズ３０を動作させる必要があるため、これら２つの機能をアクチュエータ装置に持たせることは、その制御が複
雑となり、好ましくない。
【００１６】
この様に、単一の回折格子２４で、複数の光ディスクのトラッキング補正を行う光ピックアップ装置２００では、複雑な制御によりアクチュエータを動作させなくてはならないという問題点を有していた。
【００１７】
そこで、本発明は上記の問題点を解決し、複雑な制御を行わずにトラッキング補正を正確に行うことが出来る光ピックアップ装置の構成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】
【００１８】
上記課題を解決するために、本発明の光ピックアップ装置は、基本的に下記記載の構成を有するものである。
【００１９】
本発明の光ピックアップ装置は、光ビームの往路光を出射するレーザ光源と、往路光と、第１の光ディスクまたは当該第１の光ディスクとはトラックピッチが異なる第２の光ディスクから反射される復路光とに分離するための偏光ビームスプリッタと、レーザ光源と偏光ビームスプリッタとの間に配設し、往路光を３ビームに分割するための回折格子と、偏光ビームスプリッタから出射される往路光を、光ディスクに集光する対物レンズと、往路光を開口制限するための開口制限手段とを備え、回折格子は、第１の光ディスクのトラックピッチと、第１の光ディスクに対応した対物レンズ開口数を考慮して、回折ピッチが設定された第１の回折格子と、当該第１の回折格子の回折方向と平行して設けられ、第２の光ディスクのトラックピッチと、第２の光ディスクに対応した対物レンズ開口数を考慮して、回折ピッチが設定された第２の回折格子とが、往路光の光軸方向に重ねて配置されて構成されていることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の光ピックアップ装置は、前述した第１と第２の回折素子が、２枚の透明基板の間に液晶層を挟持する液晶回折素子であることを特徴とするものである。
【００２１】
また、本発明の光ピックアップ装置は、前述した開口制限手段が、機械的に開口制限を行う機構を備えた手段であることを特徴とするものである。
【００２２】
また、本発明の光ピックアップ装置は、前述した開口制限手段に代えて、開口制限する領域に液晶を配し、当該液晶を動作することにより開口制限を行う液晶開口制限素子により構成されていることを特徴とするものである。
【００２３】
さらに、本発明の光ピックアップ装置は、前述した第１、第２の回折素子に、液晶開口制限素子が一体化して形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の光ピックアップ装置によれば、アクチュエータの複雑な制御を行わずに正確なトラッキング補正を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の光ピックアップの構成は、レーザ光源と偏光ビームスプリッタ間に２枚の回折機能素子を配した構成としている。以下に、本発明の光ピックアップ装置について図面を用いて詳細に説明をする。
【実施例１】
【００２６】
まず、本発明の光ピックアップ装置の構成と作用について説明する。図１は、本発明の光ピックアップ装置の構成および作用を説明するための図面である。
【００２７】
図１に示す本発明の光ピックアップ装置１００におけるレーザ光源１は、青紫色を発光波長とする半導体レーザダイオードであり、発散角を持った単色の直線偏光光束である往路光束１０１を発生する。コリメートレンズ２は、この発散光束を平行光束にする。回折機能素子３は、回折機能によりこの往路光束１０１に対して、夫々の偏光方向に三本の光ビームを形成する。偏光ビームスプリッタ４は、この平行光束である往路光束１０１の光ビームを透過させるように作用し、往路光束１０２を出射する。偏光ビームスプリッタ４を透過した往路光束１０２は、開口制限手段５により、第１または第２の光ディスク１１、１２に応じた対物レンズ７の開口数を切換える。なお、ここで示す第２の光ディスク１２は、第１の光ディスク１１とは異なるトラックピッチで、異なる深さの信号記録面を有するディスクである。
【００２８】
λ／４板６は、直線偏光である夫々の平行光束を、円偏光である平行光束に変換する。対物レンズ７は、この円偏光の平行光束を、第１、第２の光ディスク１１、１２の信号記録面１１ｄ、１２ｄに集光する。なお、このレーザ光源１から発せられた光束の、第１、第２の光ディスク１１、１２に至るまでの光路を、以下「往路」と呼ぶ。
【００２９】
第１、第２の光ディスク１１、１２から反射された発散光束は、再び対物レンズ７に入射して平行光束になり、λ／４板６透過して、円偏光から直線偏光の復路光束１０４、１０５に変換される。この直線偏光の偏光方向は、往路と直交しており、偏光ビームスプリッタ４は、このλ／４板６から出射される復路光束１０４、１０５の光路を９０度回転し、復路光束１０６、１０７を、集光レンズ８によって受光素子９に集光する。この第１、第２の光ディスク１１、１２から反射された光束の、受光素子９に至るまでの光路を、以下「復路」と呼ぶ。
【００３０】
なお、上記回折機能素子３は、第１の光ディスク１１に対応した回折格子と、第２の光ディスク１２に対応した回折格子を、往路光束１０１の光軸に沿って積層して配置されて構成している。この回折機能素子３は、２つのグレーティングを重ね合わせて配置した形態としても構わないが、本実施例では、２つの液晶回折素子を重ね合わせた形態を採用している。この様に回折素子に液晶回折素子を用いれば、多品種の光ディスクの読み込みと、書き込みの性能の両方の機能を向上させる。
【００３１】
この、回折機能素子３は、受光素子９で得られる光量信号１３に基づき、マイコン１４で生成される液晶駆動信号１５により、回折機能により発現した３ビーム（メインビームと一対のサブビーム）を生成する。このとき積層して配置される２つの液晶回折素子は、この液晶駆動信号１５により液晶駆動電圧が制御され、第１、第２の光ディスク１１、１２の信号記録面１１ｄ、１２ｄに集光する３ビーム（メインビームと一対のサブビーム）の回折効率を可変とすることが出来る。
【００３２】
また、光ピックアップ装置１００により記録／再生される光ディスクの種類により、偏光ビームスプリッタ４を通過した往路光束１０２を、第１または第２の光ディスク１１、１２に応じた対物レンズ７の開口数の切換や、復路光束１０４、１０５の光量調整が出来る様に、このマイコン１４が液晶駆動信号１５を生成して、回折機能素子３を制御する。
【００３３】
この様に、本実施例では回折機能素子３を２つの液晶回折素子を積層して構成し、回折効率を可変にできる様にしたからこそ、第１の光ディスク１１上の信号記録面１１ｄにおける３ビーム内のメインビームに対する、一対のサブビームの光量比を選択的に変えることができるようになる。また、本構成によれば、第１、第２の光ディスク１１、１２を再生する時に比べて、記録する時にはサブビームに対するメインビームの光量比を向上させることができるので、光ディスクへの正確な記録を行うことができる様になる。
【００３４】
ここで、対物レンズ７の開口数の切換えに用いられる開口制限手段５について説明する。ここで用いる開口制限手段５は、機械的に開口絞りを挿脱する機構を有するものである。この開口制限手段５は、往路光束１０２内に開口絞りを挿入しないときには、対物レンズ７に対する開口数が０．８５のままで、第１の光ディスク１１に対応する光束を通過させる。また、開口制限を行うときには、往路光束内に開口絞りを挿入することで、対物レンズ７に対する開口数を０．６５として、開口絞りとして機能させる。このように、開口制限手段５の切換えを光ディスク種に応じて行うことにより、単一の対物レンズ７で異なる信号記録面を持つ第１、第２の光ディスク１１、１２の信号記録面１１ｄ、１２ｄに、それぞれ集光することが出来る。またこれにより、第１、第２の光ディスク１１、１２の記録・再生を行うことを可能とする。
【００３５】
次に、上述した回折機能素子３の構成および作用について詳細に説明する。図２は、本発明に係る回折機能素子の構成を説明するための図面である。図３は、この回折機能素子の作用を示す図面である。
【００３６】
図２（ａ）に示す様に、回折機能素子３は、２つの液晶回折素子１５０と液晶回折素子１６０によって構成されている。そして、液晶回折素子１５０は、透明電極を有した透明基板１１１ａと透明基板１１１ｂ、およびシール材１１４ａを介して両透明基板に挟持された液晶層１１５ａを備えている。また、液晶回折素子１６０は、透明電極を有した透明基板１１１ｂと透明基板１１１ｃ、およびシール材１１４ｂを介して両透明基板に挟持された液晶層１１５ｂを備えている。
【００３７】
また、回折機能素子３における液晶回折素子１５０、１６０は、上述した様に、共通の透明基板１１１ｂと夫々透明基板１１１ａ、１１１ｃ上に、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）により形成された透明電極１１３ａ〜１１３ｄと配向処理が施された有機系ポリイミドからなる配向膜１１２ａ〜１１２ｄを有する。
【００３８】
なお、この液晶回折素子１５０、１６０の液晶層１１５ａ、１１５ｂの液晶材料には、ポジ型の液晶を用いている。さらに、各配向膜１１２ａ〜１１２ｄの配向方向は、ホモジニアス配向とするのがよい。
【００３９】
さらに、この液晶開口制限素子１２０の液晶層１１５ａは、上述したポジ型の液晶材料に代えて、ネガ型の液晶材料を用いても良い。また、この有機材料からなる配向膜に代えて、無機配向膜を用い、この無機配向膜と液晶材料との組み合わせにより、ホメオトロピック配向としてもよい。
【００４０】
次に、液晶回折素子１５０、１６０内の回折格子からなる透明電極１１３ａ、１１３ｃについて図２（ａ）（ｂ）を用いて説明する。
【００４１】
液晶回折素子１５０内の回折パターンは、ＩＴＯをパターニングすることにより、第１の光ディスク１１の信号記録面１１ｄのトラックピッチと、対物レンズ７の開口数に対応した回折格子からなる透明電極１１３ａ（以下、回折格子１１３ａとする。）を作製することができる。また、液晶回折素子１６０内の回折パターンは、液晶回折素子１５０内に作製した回折格子１１３ａの回折方向と平行な状態で、液晶回折素子１５０内の回折格子１１３ａの作製方法と同様の方法により、第２の光ディスク１２の信号記録面１２ｄのトラックピッチと対物レンズ７の開口数に対応した回折格子からなる透明電極１１３ｃ（以下、回折格子１１３ｃとする。）を作製することができる。なお、これら回折格子１１３ａ、１１３ｃと対向する透明電極１１３ｂ、１１３ｄは、ともにベタ電極となっている。さらに、対物レンズ７の開口数は、開口制限手段５により、第１、第２の光ディスク１１
、１２の信号記録面１１ｄ、１２ｄに合わせる構成としている。
【００４２】
この様に回折機能素子３を構成し、回折機能素子３へ入力する液晶駆動信号１５（図１参照）を制御することにより、回折機能素子３は、図３に示す様に、第１の光ディスク１１または第２の光ディスク１２に対して、トラックピッチの異なる夫々の光ディスク毎に三本の光ビームを形成し、第１の光ディスク１１に対応したメインビーム１０２ａ、サブビーム１０２ｂ、１０２ｃ、および第２の光ディスク１２に対応したメインビーム１０３ａ、サブビーム１０３ｂ、１０３ｃを任意に生成することができる。
【００４３】
なお、この回折機能素子３は、往路では、第１、第２の光ディスク１１、１２を判別し、第１、第２の光ディスク１１、１２の信号記録面１１ｄ、１２ｄ上のトラックピッチに合わせて夫々の液晶層が駆動される。
【００４４】
次に、液晶回折素子１５０、１６０から出射される三本の光ビームは、液晶回折素子１５０、１６０内の回折格子１１３ａ、１１３ｃの設計パラメータである格子定数１４２ａ、１４２ｂにより、三本の光ビームの中のメインビームとサブビームの間に、ある所定の回折角度１４０ａ、１４０ｂを付けて出射させることになる。この格子定数１４２ａ、１４２ｂの設定についての説明は、後述する。
【００４５】
そして、図１に示す様に、回折機能素子３を出射した往路光束１０２、１０３は、それぞれ第１の光ディスク１１の信号記録面１１ｄと第２の光ディスク１２の信号記録面１２ｄに集光し、第１、第２の光ディスク１１、１２を反射した復路光束１０４、１０５となって、受光素子９へ導かれる。
【００４６】
ここで、第１、第２の光ディスク１１、１２のトラックに追随して対物レンズ７を動作（フォーカシング動作）させるために、受光素子９から発せられる補正信号１９を、アクチュエータ制御部２０により受けて、アクチュエータ駆動信号２１を発し、アクチュエータによって対物レンズ７を駆動する。さらに、受光素子９からの光量信号１６を受けて、マイコン１７により駆動信号１８で開口制限手段５を駆動させることで、現在セットされている光ディスクの種類を判別して開口の制限を行って、第１または第２の光ディスク１１、１２に合わせた対物レンズ７の開口数を切換える。このとき、回折機能素子３の液晶回折素子１５０と１６０は、開口制限手段５と同期しているマイコン１４で制御されている為、光ディスク１１、１２に合ったどちらかの液晶回折素子の回折機能しか発現しない。
【００４７】
次に、前述した液晶回折素子における回折格子の設計パラメータである回折定数の設定手法について説明する。図４は、本発明に係る光ディスクのトラックに対する光束の作用とトラックに対する作用を示す図面である。
【００４８】
前述した様に、液晶回折素子１５０内に形成された回折格子１１３ａ（図３参照）は、第１の光ディスク１１の信号記録面１１ａ上のトラックに、往路光束１０２を集光する対物レンズ７の開口数を考慮した設計となっている。
【００４９】
また、液晶回折素子１６０内に形成された回折格子１１３ｃは、第２の光ディスク１２の信号記録面上のトラックに、往路光束１０３を集光する開口制限手段５により、光ディスク１２に合わせた開口に制限された、対物レンズ７の開口数を考慮した設計となっている。
【００５０】
ここで、上記した対物レンズ７は、ガラス又はプラスチックからなり、第１の光ディスク１１に対応したものであり、開口数は０．８５である。この時、開口制限手段５は駆動
しない。そして、この対物レンズ７は、レーザ光源１から出射された光ビームを第１の光ディスク１１上に球面収差が発生しない様に集光させる。
【００５１】
そこで、図３（ａ）、図４（ａ）左図に示す様に、液晶回折素子１５０内の回折格子１１３ａにより形成された三本の往路光束のメインビーム１０２ａと、サブビーム１０２ｂ、１０２ｃは、格子定数１４２ａで設定した回折角度１４０ａに変えられて、図４（ｂ）左図に示す、トラックピッチ４０に設定された、第１の光ディスク１１上のトラックに集光するメインビームスポット１１ａと、サブビームスポット１１ｂ、１１ｃの間隔を変化させる。
【００５２】
また、上記した対物レンズ７は、第２の光ディスク１２に対応させる為に、開口制限手段５で開口を切替えることにより、開口数が０．６５となる。そして、この対物レンズ７は、レーザ光源１から出射された光ビームを第１の光ディスク１２上に球面収差が発生しない様に集光させる。
【００５３】
そこで、図３（ｂ）、図４（ａ）右図に示す様に、液晶回折素子１６０内の回折格子１１３ｃにより形成された三本のメインビーム１０３ａと、サブビーム１０３ｂ、１０３ｃは、格子定数１４２ｂで設定した回折角度１４０ｂに変えられて、開口制限素子５により開口を切り替えられた開口数０．６５の対物レンズに入射する。この回折角度１４０ｂが変わると、開口数０．６５の対物レンズ７は、入射角度によって、三本の光ビームの光路を変化させ、図４（ｂ）右図に示す、トラックピッチ５０に設定された、第２の光ディスク１２上のトラックに集光するメインビームスポット１２ａと、サブビームスポット１２ｂ、１２ｃの間隔を変化させる。
【００５４】
この様に、第１の光ディスク１１上のトラックピッチ４０と、第２の光ディスク１２上のトラックピッチ５０と、開口制限手段５により夫々の光ディスクに対応した対物レンズ７の開口数に合わせ、夫々の開口数に合わせた格子定数１４２ａ、１４２ｂを設計する。そして、前述した２つの液晶回折素子１５０、１６０を制御することで、三本の光ビームの回折角度１４０ａ、１４０ｂを変化させ、トラックピッチの異なる光ディスクのトラックへの位置合わせを可能とする。
【００５５】
以上のように、本実施の形態による回折機能素子３によれば、レーザ光源１からの出射光をトラックピッチの異なる第１、第２の光ディスク１１、１２のトラックへ正確に位置合わせが可能となる為、基本的には、トラッキング補正をするにあたってアクチュエータを動作させる必要がなくなる。また、これにより正確なトラッキング補正ができるので、光ディスクの高い読み取り精度、および高い書き込み精度を有する光ピックアップ装置となる。
【実施例２】
【００５６】
次に、本発明の実施の形態２の光ピックアップ装置に係る、液晶開口制限素子の構成を図５を用いて説明する。
【００５７】
この実施の形態２に係る液晶開口制限素子１２０は、図５で示すように、円環形状の透明電極を有した透明基板１２１ａと透明基板１２１ｂ、およびシール材１２４ａを介して両透明基板１２１ａ、１２１ｂに挟持された液晶層１２５ａを備えている。
【００５８】
また、液晶開口制限素子１２０は、上述した様に、透明基板１２１ａと１２１ｂ上に、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）により形成された透明電極１２３ａ、１２３ｂと配向処理が施された有機系ポリイミドからなる配向膜１２２ａ、１２２ｂを有する。この時、ＩＴＯにより形成された透明電極１２３ａは、パターニングが施された回折領域１２３と電極
が形成されていない透過領域１２６に分割して形成される。これにより、電圧が印加されない場合、光ビームは全透過する。一方、透明電極１２３ａに電圧が印加された場合は、パターニングされた遮光領域１２３のみの液晶が駆動し、遮光領域１２３に入射した光ビームは、回折によって光路から外れる。そして、液晶の駆動していない透過領域１２６を通過した光ビームのみ対物レンズに出射される。この様にして、液晶開口制限素子１２０は、液晶を駆動しない場合は、対物レンズの開口数を０．８５とし、液晶を駆動させた場合は、対物レンズの開口数を０．６５とすることができる。
【００５９】
この液晶開口制限素子１２０の液晶層１１５ａは、液晶材料にポジ型の液晶を用いて形成されている。また、配向膜１２２ａ、１２２ｂは、ポリイミドからなる有機配向膜を用いて、この有機配向膜と液晶材料との組み合わせにより、ホモジニアス配向に設定するのがよい。
【００６０】
さらに、この液晶開口制限素子１２０の液晶層１１５ａは、上述したポジ型の液晶材料に代えて、ネガ型の液晶材料を用いても良い。さらに、この有機材料からなる配向膜に代えて、無機配向膜を用い、この無機配向膜と液晶材料との組み合わせにより、ホメオトロピック配向としてもよい。
【００６１】
また、開口制限素子１２０は、受光素子９からの光量信号１６を受けて、マイコン１７により駆動信号１８で駆動することにより、現在セットされている光ディスクの種類を判別して開口の制限を行って、第１または第２の光ディスク１１、１２に合わせた対物レンズ７の開口数を切換える。このとき、回折機能素子３の液晶回折素子１５０と１６０は、開口制限手段５と同期しているマイコン１４で制御されている為、第１、第２の光ディスク１１、１２に合ったどちらかの液晶回折素子の回折機能しか発現しない。
【００６２】
上記したようにすることで、実施例１に示した開口制限手段５と同様に、第１の光ディスク１１を用いる場合は、開口制限素子１２０の液晶を駆動させずに全透過させ、対物レンズ７の開口数を０．８５とする。また、第２の光ディスク１２を用いる場合は、開口制限素子１２０の液晶を駆動させることにより、遮光領域１２３で光ビームを回折し、透過領域１２６のみの光ビームで対物レンズ７の開口数を０．６５とすることが出来る。
【００６３】
このように、この実施の形態２に係る開口制限素子１２０は、実施例１に示したと同様に、トラッキング補正時にアクチュエータを動作させる必要がなくなるだけでなく、実施例１に示した開口制限手段５のように、駆動時に光路上を外れることが無い為、設置されている他の機能素子と一体化することが出来る。例えば、λ／４板と一体化させることにより、部品点数の削減に繋がる。さらに、従来の構成における部品点数の増加を抑えることにより、小型化を可能とした光ピックアップ装置とすることが出来る。
【実施例３】
【００６４】
次に、本発明の実施の形態３の光ピックアップ装置に係る、液晶開口制限素子と回折機能素子の構成について図６を用いて説明する。図６は、本発明に係る回折機能素子の他の構成例を示す図面である。なお、この実施の形態３の説明において、上述の実施の形態１、２に示した開口制限素子と回折機能素子との同じ動作を示す箇所には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６５】
この実施の形態３に係る回折機能素子３００は、図６で示すように、開口制限素子１２０と、液晶回折素子１５０、１６０を組み合わせて、一体の液晶素子として構成としている。この開口制限素子１２０は、実施の形態１に係る液晶回折素子１５０の透明基板１１１cの液晶層１１５ａとは反対側の面に、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）により形成された無電極領域とパターニングされた回折領域を有した透明電極１２３aを配し、対向面に
ＩＴＯからなる透明電極１２３bを有した透明基板１２１b、およびシール材１２４aを介して透明基板１１１c、１２１bによって挟持された液晶層１２５aを備える。これにより、開口制限素子１２０と、液晶回折素子１５０、１６０を一体とした回折機能素子３００とすることができる。
【００６６】
このように、この実施の形態３に係る回折機能素子３００は、実施例１、２に示したと同様に、トラッキング補正時にアクチュエータを動作させる必要がなくなるだけでなく、従来の構成における部品点数の増加を抑えることにより、小型化且つレーザ光源１からの往路光束１０１の光軸に対して、容易な光軸調整を可能とした光ピックアップ装置とすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の光ピックアップ装置の構成を示す図面である。（実施例１）
【図２】本発明に係る回折機能素子の構成を示す図面である。（実施例１）
【図３】本発明に係る回折機能素子の作用を示す図面である。（実施例１）
【図４】本発明に係る光ディスクのトラックに対する光束の作用とトラックに対する作用を示す図面である。（実施例１）
【図５】本発明に係る開口制限素子の構成を示す図面である。（実施例２）
【図６】本発明に係る回折機能素子の構成を示す図面である。（実施例３）
【図７】従来の光ピックアップ装置の構成を示す図面である。
【図８】従来の光ピックアップ装置における光ディスクのトラックに対する光束の作用を示す図面である。
【符号の説明】
【００６８】
１ レーザ光源
２ コリメートレンズ
３ 回折機能素子
４ 偏光ビームスプリッタ
５ 開口制限手段
６ λ／４板
７ 対物レンズ
９ 受光素子
１１ 第１の光ディスク
１２ 第２の光ディスク
１１ａ、１２ａ メインビームスポット
１１ｂ、１１ｃ、１２ｂ、１２ｃ サブビームスポット
１１ｄ、１２ｄ 信号記録面
１３、１６ 光量信号
１４、１７ マイコン
１５ 液晶駆動信号
１８ 駆動信号
１９ 補正信号
２０ アクチュエータ制御部
２１ アクチュエータ駆動信号
３１ アクチュエータ
４０、５０ トラックピッチ
１００ 光ピックアップ装置
１０１〜１０３ 往路光束
１０２ａ、１０３ａ メインビーム
１０２ｂ、１０２ｃ、１０３ｂ、１０３ｃ サブビーム
１０４〜１０７ 復路光束
１１１ａ〜１１１ｃ 透明基板
１１２ａ〜１１２ｄ 配向膜
１１３ａ〜１１３ｄ 透明電極
１１４ａ〜１１４ｂ シール材
１１５ａ〜１１５ｂ 液晶層
１２０ 液晶開口制限素子
１２１ａ、１２１ｂ 透明基板
１２２ａ、１２２ｂ 配向膜
１２３ 遮光領域
１２３ａ、１２３ｂ 透明電極
１２４ａ シール材
１２５ａ 液晶層
１２６ 透過領域
１４０ａ、１４０ｂ 回折角度
１４２ａ、１４２ｂ 格子定数
１５０、１６０ 液晶回折素子
３００ 回折機能素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トラックピッチの異なる光記録媒体への光学的な情報の記録・再生を行う為の光ピックアップ装置に関し、特に、夫々の光記録媒体のトラックピッチ、光記録媒体にレーザ光を集光する対物レンズに対応した回折格子を備えることで、記録・再生時のトラッキング補正精度を向上させた光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ＣＤからＤＶＤ、次世代光記録媒体へと光記録媒体の進化への、記録内容の大容量化が進み、記録ピット・ランドが極小化することにより、トラッキング補正に用いるトラック間隔も極小化している。この次世代光記録媒体の規格には、保護層厚の違いから、保護層厚０．１μｍのＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（以後、ＢＤとする。）と、保護層厚０．６μｍのＨＤ−ＤＶＤ(以後、ＨＤとする。)とがある。そして、今後ＢＤとＨＤの互換性を併せたピックアップ装置と共に、正確な光ディスク読み取り技術が求められている。
【０００３】
光ピックアップ装置は、レーザ光源から出射された所定の波長の光ビームを光ディスクに集光し、この光ディスクから反射する光ビームの大きさを受光素子で検出することで光ディスクの情報を再生し、またはレーザ光源から出射される光量を変調した光ディスクに照射する光量を変化させることで、光ディスクの情報を記録する装置として使われる。
【０００４】
この光ピックアップ装置のディスク読み取り方法の一つとして、３ビーム法が知られている（例えば、特許文献１参照のこと）。この３ビーム法によれば、レーザ光源から出射した光ビームを、回折格子を用いて三本の光ビーム（メインビームと一対のサブビーム）に分離させ、光ディスクに対物レンズを用いて集光させることができる。これにより、光ディスク表面には、メインビーム（０次光）を中心とした三点の光が照射されることとなり、このメインビームにより光ディスクの情報を受光素子で読み取る。また、光ディスク表面におけるトラックに照射されるサブビームの明暗を受光素子で検出することで、光ディスクのトラッキング補正を行い、光ディスクに記録されたデータの読み取りを行うことができる様になっている。
【０００５】
上述した光ピックアップ装置のディスク読み取り方法は、光ディスク上の案内溝（トラック）を用いて行われる。光記録媒体であるＣＤとＤＶＤ、またはＨＤとＢＤは、３ビーム法によりトラッキング補正を行う場合、夫々トラックピッチが異なることにより、最適な光ビームスポット間隔で、かつ最適なスポット角度で光ディスク上に結像しなければならない。
【０００６】
この従来の光ピックアップの構成について詳細に説明する。図７は、従来の光ピックアップ装置の全体構成を示す図面である。
【０００７】
図７に示すように、従来の光ピックアップ装置２００は、レーザ光源１から出射される往路光束２１０がコリメータレンズ２で平行光に変換され、回折格子２４を透過し、３本の光ビームを形成する。そして、形成された三本の光ビームは、偏光ビームスプリッタ４を透過して、反射ミラー３２で反射して往路光束２２０となり、λ／４板６で円偏光に変換され、対物レンズ３０によって第１の光ディスク１１の信号記録面１１ｄに集光する。この第１の光ディスク１１の信号記録面１１ｄから反射される復路光束２３０は、対物レンズ３０、λ／４板６、反射ミラー３２を通過し、偏光ビームスプリッタ４で反射され、集光レンズ３３とシリンドリカルレンズ３４を介して、第１の光ディスク１１の信号記録面１１ｄからの復路光束２４０を、３ビームに分けて検出部３００〜３０２からなる受光
素子３５に集める。
【０００８】
なお、この光ピックアップ装置２００は、トラックピッチと、信号記録面１１ｄ、１２ｄが異なる２種類の光ディスク（第１の光ディスク１１、第２の光ディスク１２）に対応した、２焦点型の対物レンズ３０を用いており、アクチュエータ３１によって対物レンズ３０を駆動して往路光束２２０の焦点距離を適宜切り替えることで、２種類の光ディスクの記録・再生を可能としている。
【０００９】
また、上述した光ピックアップ装置２００は、制御装置７５で、受光素子３５における検出部３００〜３０２のそれぞれで受けた光量信号に基づき、生成された制御信号７５ａにより、対物レンズ３０を制御して、フォーカシング、トラッキング制御を行う。
【００１０】
この様に、上記回折格子２４、第１の光ディスク１１と第２の光ディスク１２に合わせた対物レンズ３０とトラッキング制御系をこの光ピックアップ装置２００に搭載すれば、同一な波長で、異なるトラックピッチと、異なる信号記録面を有する光ディスクの記録／再生を行うと共に、トラッキング補正も併せて行うことが出来る。
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−３６７３号公報（第２−９頁、第１−３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、この光ピックアップ装置では、まだまだ複雑なトラッキング補正が必要であるという問題点を有している。その問題点について説明する。図８（ａ）は、３本の光ビームが光ディスクに照射される様子を示す図面であり、図８（ｂ）は、この光ディスクに照射される３本の光ビームとトラックとの関係を示す図面である。
【００１３】
先に図７にて説明したように、回折格子２４は、第１の光ディスク１１の信号記録面１１ｄのトラックピッチに沿うように設計される。これにより、図８（ａ）左図に示す様に、一方の往路光束に対しては、回折された三本の光ビーム２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃが、対物レンズ３０に入射して第１の光ディスク１１の信号記録面１１ｄに集光される。この往路光束の各光ビーム２２０ａ〜２２０ｃは、図８（ｂ）左図に示す様に、第１の光ディスク１１の信号記録面１１ｄのトラックピッチ４０に沿った光ビームスポット（メインスポット１１ａ、サブスポット１１ｂ、１１ｃ）を形成する。これにより、対物レンズ３０に搭載されるアクチュエータをトラッキング補正するために、わざわざ動作させる必要がない。
【００１４】
また、図８（ａ）右図に示す様に、他方の往路光束に対しては、回折された三本の光ビーム２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃが、対物レンズ３０により第２の光ディスク１２の信号記録面１２ｄにスポットを形成する。
【００１５】
ところが、この往路光束２３０ａ〜２３０ｃは、図８（ｂ）右図に示す様に、第２の光ディスク１２の信号記録面１２ｄのトラックピッチ５０に沿った設計となっていない為、光ビームスポット（メインスポット１２ａ、サブスポット１２ｂ、１２ｃ）が、第２の光ディスク１２の信号記録面１２ｄのトラックピッチ５０からずれてしまうこととなる。したがって、この場合は、各往路光束２３０ａ〜２３０ｃに対して、第２の光ディスク１２の信号記録面１２ｄのトラックピッチ５０に沿う様に、対物レンズ３０に搭載されるアクチュエータ駆動を駆動させて、トラッキング補正をする必要がある。このアクチュエータは、この様な場合にトラッキング補正をするだけでなく、フォーカシング制御として、光ディスクのトラックに追従してビームスポットが当てて、対物レンズ３０を動作させる必要があるため、これら２つの機能をアクチュエータ装置に持たせることは、その制御が複
雑となり、好ましくない。
【００１６】
この様に、単一の回折格子２４で、複数の光ディスクのトラッキング補正を行う光ピックアップ装置２００では、複雑な制御によりアクチュエータを動作させなくてはならないという問題点を有していた。
【００１７】
そこで、本発明は上記の問題点を解決し、複雑な制御を行わずにトラッキング補正を正確に行うことが出来る光ピックアップ装置の構成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】
【００１８】
上記課題を解決するために、本発明の光ピックアップ装置は、基本的に下記記載の構成を有するものである。
【００１９】
本発明の光ピックアップ装置は、光ビームの往路光を出射するレーザ光源と、往路光と、第１の光ディスクまたは当該第１の光ディスクとはトラックピッチが異なる第２の光ディスクから反射される復路光とに分離するための偏光ビームスプリッタと、レーザ光源と偏光ビームスプリッタとの間に配設し、往路光を３ビームに分割するための回折格子と、偏光ビームスプリッタから出射される往路光を、光ディスクに集光する対物レンズと、往路光を開口制限するための開口制限手段とを備え、回折格子は、第１の光ディスクのトラックピッチと、第１の光ディスクに対応した対物レンズ開口数を考慮して、回折ピッチが設定された第１の回折格子と、当該第１の回折格子の回折方向と平行して設けられ、第２の光ディスクのトラックピッチと、第２の光ディスクに対応した対物レンズ開口数を考慮して、回折ピッチが設定された第２の回折格子とが、往路光の光軸方向に重ねて配置されて構成されていることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の光ピックアップ装置は、前述した第１と第２の回折素子が、２枚の透明基板の間に液晶層を挟持する液晶回折素子であることを特徴とするものである。
【００２１】
また、本発明の光ピックアップ装置は、前述した開口制限手段が、機械的に開口制限を行う機構を備えた手段であることを特徴とするものである。
【００２２】
また、本発明の光ピックアップ装置は、前述した開口制限手段に代えて、開口制限する領域に液晶を配し、当該液晶を動作することにより開口制限を行う液晶開口制限素子により構成されていることを特徴とするものである。
【００２３】
さらに、本発明の光ピックアップ装置は、前述した第１、第２の回折素子に、液晶開口制限素子が一体化して形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の光ピックアップ装置によれば、アクチュエータの複雑な制御を行わずに正確なトラッキング補正を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の光ピックアップの構成は、レーザ光源と偏光ビームスプリッタ間に２枚の回折機能素子を配した構成としている。以下に、本発明の光ピックアップ装置について図面を用いて詳細に説明をする。
【実施例１】
【００２６】
まず、本発明の光ピックアップ装置の構成と作用について説明する。図１は、本発明の光ピックアップ装置の構成および作用を説明するための図面である。
【００２７】
図１に示す本発明の光ピックアップ装置１００におけるレーザ光源１は、青紫色を発光波長とする半導体レーザダイオードであり、発散角を持った単色の直線偏光光束である往路光束１０１を発生する。コリメートレンズ２は、この発散光束を平行光束にする。回折機能素子３は、回折機能によりこの往路光束１０１に対して、夫々の偏光方向に三本の光ビームを形成する。偏光ビームスプリッタ４は、この平行光束である往路光束１０１の光ビームを透過させるように作用し、往路光束１０２を出射する。偏光ビームスプリッタ４を透過した往路光束１０２は、開口制限手段５により、第１または第２の光ディスク１１、１２に応じた対物レンズ７の開口数を切換える。なお、ここで示す第２の光ディスク１２は、第１の光ディスク１１とは異なるトラックピッチで、異なる深さの信号記録面を有するディスクである。
【００２８】
λ／４板６は、直線偏光である夫々の平行光束を、円偏光である平行光束に変換する。対物レンズ７は、この円偏光の平行光束を、第１、第２の光ディスク１１、１２の信号記録面１１ｄ、１２ｄに集光する。なお、このレーザ光源１から発せられた光束の、第１、第２の光ディスク１１、１２に至るまでの光路を、以下「往路」と呼ぶ。
【００２９】
第１、第２の光ディスク１１、１２から反射された発散光束は、再び対物レンズ７に入射して平行光束になり、λ／４板６透過して、円偏光から直線偏光の復路光束１０４、１０５に変換される。この直線偏光の偏光方向は、往路と直交しており、偏光ビームスプリッタ４は、このλ／４板６から出射される復路光束１０４、１０５の光路を９０度回転し、復路光束１０６、１０７を、集光レンズ８によって受光素子９に集光する。この第１、第２の光ディスク１１、１２から反射された光束の、受光素子９に至るまでの光路を、以下「復路」と呼ぶ。
【００３０】
なお、上記回折機能素子３は、第１の光ディスク１１に対応した回折格子と、第２の光ディスク１２に対応した回折格子を、往路光束１０１の光軸に沿って積層して配置されて構成している。この回折機能素子３は、２つのグレーティングを重ね合わせて配置した形態としても構わないが、本実施例では、２つの液晶回折素子を重ね合わせた形態を採用している。この様に回折素子に液晶回折素子を用いれば、多品種の光ディスクの読み込みと、書き込みの性能の両方の機能を向上させる。
【００３１】
この、回折機能素子３は、受光素子９で得られる光量信号１３に基づき、マイコン１４で生成される液晶駆動信号１５により、回折機能により発現した３ビーム（メインビームと一対のサブビーム）を生成する。このとき積層して配置される２つの液晶回折素子は、この液晶駆動信号１５により液晶駆動電圧が制御され、第１、第２の光ディスク１１、１２の信号記録面１１ｄ、１２ｄに集光する３ビーム（メインビームと一対のサブビーム）の回折効率を可変とすることが出来る。
【００３２】
また、光ピックアップ装置１００により記録／再生される光ディスクの種類により、偏光ビームスプリッタ４を通過した往路光束１０２を、第１または第２の光ディスク１１、１２に応じた対物レンズ７の開口数の切換や、復路光束１０４、１０５の光量調整が出来る様に、このマイコン１４が液晶駆動信号１５を生成して、回折機能素子３を制御する。
【００３３】
この様に、本実施例では回折機能素子３を２つの液晶回折素子を積層して構成し、回折効率を可変にできる様にしたからこそ、第１の光ディスク１１上の信号記録面１１ｄにおける３ビーム内のメインビームに対する、一対のサブビームの光量比を選択的に変えることができるようになる。また、本構成によれば、第１、第２の光ディスク１１、１２を再生する時に比べて、記録する時にはサブビームに対するメインビームの光量比を向上させることができるので、光ディスクへの正確な記録を行うことができる様になる。
【００３４】
ここで、対物レンズ７の開口数の切換えに用いられる開口制限手段５について説明する。ここで用いる開口制限手段５は、機械的に開口絞りを挿脱する機構を有するものである。この開口制限手段５は、往路光束１０２内に開口絞りを挿入しないときには、対物レンズ７に対する開口数が０．８５のままで、第１の光ディスク１１に対応する光束を通過させる。また、開口制限を行うときには、往路光束内に開口絞りを挿入することで、対物レンズ７に対する開口数を０．６５として、開口絞りとして機能させる。このように、開口制限手段５の切換えを光ディスク種に応じて行うことにより、単一の対物レンズ７で異なる信号記録面を持つ第１、第２の光ディスク１１、１２の信号記録面１１ｄ、１２ｄに、それぞれ集光することが出来る。またこれにより、第１、第２の光ディスク１１、１２の記録・再生を行うことを可能とする。
【００３５】
次に、上述した回折機能素子３の構成および作用について詳細に説明する。図２は、本発明に係る回折機能素子の構成を説明するための図面である。図３は、この回折機能素子の作用を示す図面である。
【００３６】
図２（ａ）に示す様に、回折機能素子３は、２つの液晶回折素子１５０と液晶回折素子１６０によって構成されている。そして、液晶回折素子１５０は、透明電極を有した透明基板１１１ａと透明基板１１１ｂ、およびシール材１１４ａを介して両透明基板に挟持された液晶層１１５ａを備えている。また、液晶回折素子１６０は、透明電極を有した透明基板１１１ｂと透明基板１１１ｃ、およびシール材１１４ｂを介して両透明基板に挟持された液晶層１１５ｂを備えている。
【００３７】
また、回折機能素子３における液晶回折素子１５０、１６０は、上述した様に、共通の透明基板１１１ｂと夫々透明基板１１１ａ、１１１ｃ上に、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）により形成された透明電極１１３ａ〜１１３ｄと配向処理が施された有機系ポリイミドからなる配向膜１１２ａ〜１１２ｄを有する。
【００３８】
なお、この液晶回折素子１５０、１６０の液晶層１１５ａ、１１５ｂの液晶材料には、ポジ型の液晶を用いている。さらに、各配向膜１１２ａ〜１１２ｄの配向方向は、ホモジニアス配向とするのがよい。
【００３９】
さらに、この液晶開口制限素子１２０の液晶層１１５ａは、上述したポジ型の液晶材料に代えて、ネガ型の液晶材料を用いても良い。また、この有機材料からなる配向膜に代えて、無機配向膜を用い、この無機配向膜と液晶材料との組み合わせにより、ホメオトロピック配向としてもよい。
【００４０】
次に、液晶回折素子１５０、１６０内の回折格子からなる透明電極１１３ａ、１１３ｃについて図２（ａ）（ｂ）を用いて説明する。
【００４１】
液晶回折素子１５０内の回折パターンは、ＩＴＯをパターニングすることにより、第１の光ディスク１１の信号記録面１１ｄのトラックピッチと、対物レンズ７の開口数に対応した回折格子からなる透明電極１１３ａ（以下、回折格子１１３ａとする。）を作製することができる。また、液晶回折素子１６０内の回折パターンは、液晶回折素子１５０内に作製した回折格子１１３ａの回折方向と平行な状態で、液晶回折素子１５０内の回折格子１１３ａの作製方法と同様の方法により、第２の光ディスク１２の信号記録面１２ｄのトラックピッチと対物レンズ７の開口数に対応した回折格子からなる透明電極１１３ｃ（以下、回折格子１１３ｃとする。）を作製することができる。なお、これら回折格子１１３ａ、１１３ｃと対向する透明電極１１３ｂ、１１３ｄは、ともにベタ電極となっている。さらに、対物レンズ７の開口数は、開口制限手段５により、第１、第２の光ディスク１１
、１２の信号記録面１１ｄ、１２ｄに合わせる構成としている。
【００４２】
この様に回折機能素子３を構成し、回折機能素子３へ入力する液晶駆動信号１５（図１参照）を制御することにより、回折機能素子３は、図３に示す様に、第１の光ディスク１１または第２の光ディスク１２に対して、トラックピッチの異なる夫々の光ディスク毎に三本の光ビームを形成し、第１の光ディスク１１に対応したメインビーム１０２ａ、サブビーム１０２ｂ、１０２ｃ、および第２の光ディスク１２に対応したメインビーム１０３ａ、サブビーム１０３ｂ、１０３ｃを任意に生成することができる。
【００４３】
なお、この回折機能素子３は、往路では、第１、第２の光ディスク１１、１２を判別し、第１、第２の光ディスク１１、１２の信号記録面１１ｄ、１２ｄ上のトラックピッチに合わせて夫々の液晶層が駆動される。
【００４４】
次に、液晶回折素子１５０、１６０から出射される三本の光ビームは、液晶回折素子１５０、１６０内の回折格子１１３ａ、１１３ｃの設計パラメータである格子定数１４２ａ、１４２ｂにより、三本の光ビームの中のメインビームとサブビームの間に、ある所定の回折角度１４０ａ、１４０ｂを付けて出射させることになる。この格子定数１４２ａ、１４２ｂの設定についての説明は、後述する。
【００４５】
そして、図１に示す様に、回折機能素子３を出射した往路光束１０２、１０３は、それぞれ第１の光ディスク１１の信号記録面１１ｄと第２の光ディスク１２の信号記録面１２ｄに集光し、第１、第２の光ディスク１１、１２を反射した復路光束１０４、１０５となって、受光素子９へ導かれる。
【００４６】
ここで、第１、第２の光ディスク１１、１２のトラックに追随して対物レンズ７を動作（フォーカシング動作）させるために、受光素子９から発せられる補正信号１９を、アクチュエータ制御部２０により受けて、アクチュエータ駆動信号２１を発し、アクチュエータによって対物レンズ７を駆動する。さらに、受光素子９からの光量信号１６を受けて、マイコン１７により駆動信号１８で開口制限手段５を駆動させることで、現在セットされている光ディスクの種類を判別して開口の制限を行って、第１または第２の光ディスク１１、１２に合わせた対物レンズ７の開口数を切換える。このとき、回折機能素子３の液晶回折素子１５０と１６０は、開口制限手段５と同期しているマイコン１４で制御されている為、光ディスク１１、１２に合ったどちらかの液晶回折素子の回折機能しか発現しない。
【００４７】
次に、前述した液晶回折素子における回折格子の設計パラメータである回折定数の設定手法について説明する。図４は、本発明に係る光ディスクのトラックに対する光束の作用とトラックに対する作用を示す図面である。
【００４８】
前述した様に、液晶回折素子１５０内に形成された回折格子１１３ａ（図３参照）は、第１の光ディスク１１の信号記録面１１ａ上のトラックに、往路光束１０２を集光する対物レンズ７の開口数を考慮した設計となっている。
【００４９】
また、液晶回折素子１６０内に形成された回折格子１１３ｃは、第２の光ディスク１２の信号記録面上のトラックに、往路光束１０３を集光する開口制限手段５により、光ディスク１２に合わせた開口に制限された、対物レンズ７の開口数を考慮した設計となっている。
【００５０】
ここで、上記した対物レンズ７は、ガラス又はプラスチックからなり、第１の光ディスク１１に対応したものであり、開口数は０．８５である。この時、開口制限手段５は駆動
しない。そして、この対物レンズ７は、レーザ光源１から出射された光ビームを第１の光ディスク１１上に球面収差が発生しない様に集光させる。
【００５１】
そこで、図３（ａ）、図４（ａ）左図に示す様に、液晶回折素子１５０内の回折格子１１３ａにより形成された三本の往路光束のメインビーム１０２ａと、サブビーム１０２ｂ、１０２ｃは、格子定数１４２ａで設定した回折角度１４０ａに変えられて、図４（ｂ）左図に示す、トラックピッチ４０に設定された、第１の光ディスク１１上のトラックに集光するメインビームスポット１１ａと、サブビームスポット１１ｂ、１１ｃの間隔を変化させる。
【００５２】
また、上記した対物レンズ７は、第２の光ディスク１２に対応させる為に、開口制限手段５で開口を切替えることにより、開口数が０．６５となる。そして、この対物レンズ７は、レーザ光源１から出射された光ビームを第１の光ディスク１２上に球面収差が発生しない様に集光させる。
【００５３】
そこで、図３（ｂ）、図４（ａ）右図に示す様に、液晶回折素子１６０内の回折格子１１３ｃにより形成された三本のメインビーム１０３ａと、サブビーム１０３ｂ、１０３ｃは、格子定数１４２ｂで設定した回折角度１４０ｂに変えられて、開口制限素子５により開口を切り替えられた開口数０．６５の対物レンズに入射する。この回折角度１４０ｂが変わると、開口数０．６５の対物レンズ７は、入射角度によって、三本の光ビームの光路を変化させ、図４（ｂ）右図に示す、トラックピッチ５０に設定された、第２の光ディスク１２上のトラックに集光するメインビームスポット１２ａと、サブビームスポット１２ｂ、１２ｃの間隔を変化させる。
【００５４】
この様に、第１の光ディスク１１上のトラックピッチ４０と、第２の光ディスク１２上のトラックピッチ５０と、開口制限手段５により夫々の光ディスクに対応した対物レンズ７の開口数に合わせ、夫々の開口数に合わせた格子定数１４２ａ、１４２ｂを設計する。そして、前述した２つの液晶回折素子１５０、１６０を制御することで、三本の光ビームの回折角度１４０ａ、１４０ｂを変化させ、トラックピッチの異なる光ディスクのトラックへの位置合わせを可能とする。
【００５５】
以上のように、本実施の形態による回折機能素子３によれば、レーザ光源１からの出射光をトラックピッチの異なる第１、第２の光ディスク１１、１２のトラックへ正確に位置合わせが可能となる為、基本的には、トラッキング補正をするにあたってアクチュエータを動作させる必要がなくなる。また、これにより正確なトラッキング補正ができるので、光ディスクの高い読み取り精度、および高い書き込み精度を有する光ピックアップ装置となる。
【実施例２】
【００５６】
次に、本発明の実施の形態２の光ピックアップ装置に係る、液晶開口制限素子の構成を図５を用いて説明する。
【００５７】
この実施の形態２に係る液晶開口制限素子１２０は、図５で示すように、円環形状の透明電極を有した透明基板１２１ａと透明基板１２１ｂ、およびシール材１２４ａを介して両透明基板１２１ａ、１２１ｂに挟持された液晶層１２５ａを備えている。
【００５８】
また、液晶開口制限素子１２０は、上述した様に、透明基板１２１ａと１２１ｂ上に、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）により形成された透明電極１２３ａ、１２３ｂと配向処理が施された有機系ポリイミドからなる配向膜１２２ａ、１２２ｂを有する。この時、ＩＴＯにより形成された透明電極１２３ａは、パターニングが施された回折領域１２３と電極
が形成されていない透過領域１２６に分割して形成される。これにより、電圧が印加されない場合、光ビームは全透過する。一方、透明電極１２３ａに電圧が印加された場合は、パターニングされた遮光領域１２３のみの液晶が駆動し、遮光領域１２３に入射した光ビームは、回折によって光路から外れる。そして、液晶の駆動していない透過領域１２６を通過した光ビームのみ対物レンズに出射される。この様にして、液晶開口制限素子１２０は、液晶を駆動しない場合は、対物レンズの開口数を０．８５とし、液晶を駆動させた場合は、対物レンズの開口数を０．６５とすることができる。
【００５９】
この液晶開口制限素子１２０の液晶層１１５ａは、液晶材料にポジ型の液晶を用いて形成されている。また、配向膜１２２ａ、１２２ｂは、ポリイミドからなる有機配向膜を用いて、この有機配向膜と液晶材料との組み合わせにより、ホモジニアス配向に設定するのがよい。
【００６０】
さらに、この液晶開口制限素子１２０の液晶層１１５ａは、上述したポジ型の液晶材料に代えて、ネガ型の液晶材料を用いても良い。さらに、この有機材料からなる配向膜に代えて、無機配向膜を用い、この無機配向膜と液晶材料との組み合わせにより、ホメオトロピック配向としてもよい。
【００６１】
また、開口制限素子１２０は、受光素子９からの光量信号１６を受けて、マイコン１７により駆動信号１８で駆動することにより、現在セットされている光ディスクの種類を判別して開口の制限を行って、第１または第２の光ディスク１１、１２に合わせた対物レンズ７の開口数を切換える。このとき、回折機能素子３の液晶回折素子１５０と１６０は、開口制限手段５と同期しているマイコン１４で制御されている為、第１、第２の光ディスク１１、１２に合ったどちらかの液晶回折素子の回折機能しか発現しない。
【００６２】
上記したようにすることで、実施例１に示した開口制限手段５と同様に、第１の光ディスク１１を用いる場合は、開口制限素子１２０の液晶を駆動させずに全透過させ、対物レンズ７の開口数を０．８５とする。また、第２の光ディスク１２を用いる場合は、開口制限素子１２０の液晶を駆動させることにより、遮光領域１２３で光ビームを回折し、透過領域１２６のみの光ビームで対物レンズ７の開口数を０．６５とすることが出来る。
【００６３】
このように、この実施の形態２に係る開口制限素子１２０は、実施例１に示したと同様に、トラッキング補正時にアクチュエータを動作させる必要がなくなるだけでなく、実施例１に示した開口制限手段５のように、駆動時に光路上を外れることが無い為、設置されている他の機能素子と一体化することが出来る。例えば、λ／４板と一体化させることにより、部品点数の削減に繋がる。さらに、従来の構成における部品点数の増加を抑えることにより、小型化を可能とした光ピックアップ装置とすることが出来る。
【実施例３】
【００６４】
次に、本発明の実施の形態３の光ピックアップ装置に係る、液晶開口制限素子と回折機能素子の構成について図６を用いて説明する。図６は、本発明に係る回折機能素子の他の構成例を示す図面である。なお、この実施の形態３の説明において、上述の実施の形態１、２に示した開口制限素子と回折機能素子との同じ動作を示す箇所には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６５】
この実施の形態３に係る回折機能素子３００は、図６で示すように、開口制限素子１２０と、液晶回折素子１５０、１６０を組み合わせて、一体の液晶素子として構成としている。この開口制限素子１２０は、実施の形態１に係る液晶回折素子１５０の透明基板１１１cの液晶層１１５ａとは反対側の面に、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）により形成された無電極領域とパターニングされた回折領域を有した透明電極１２３aを配し、対向面に
ＩＴＯからなる透明電極１２３bを有した透明基板１２１b、およびシール材１２４aを介して透明基板１１１c、１２１bによって挟持された液晶層１２５aを備える。これにより、開口制限素子１２０と、液晶回折素子１５０、１６０を一体とした回折機能素子３００とすることができる。
【００６６】
このように、この実施の形態３に係る回折機能素子３００は、実施例１、２に示したと同様に、トラッキング補正時にアクチュエータを動作させる必要がなくなるだけでなく、従来の構成における部品点数の増加を抑えることにより、小型化且つレーザ光源１からの往路光束１０１の光軸に対して、容易な光軸調整を可能とした光ピックアップ装置とすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の光ピックアップ装置の構成を示す図面である。（実施例１）
【図２】本発明に係る回折機能素子の構成を示す図面である。（実施例１）
【図３】本発明に係る回折機能素子の作用を示す図面である。（実施例１）
【図４】本発明に係る光ディスクのトラックに対する光束の作用とトラックに対する作用を示す図面である。（実施例１）
【図５】本発明に係る開口制限素子の構成を示す図面である。（実施例２）
【図６】本発明に係る回折機能素子の構成を示す図面である。（実施例３）
【図７】従来の光ピックアップ装置の構成を示す図面である。
【図８】従来の光ピックアップ装置における光ディスクのトラックに対する光束の作用を示す図面である。
【符号の説明】
【００６８】
１ レーザ光源
２ コリメートレンズ
３ 回折機能素子
４ 偏光ビームスプリッタ
５ 開口制限手段
６ λ／４板
７ 対物レンズ
９ 受光素子
１１ 第１の光ディスク
１２ 第２の光ディスク
１１ａ、１２ａ メインビームスポット
１１ｂ、１１ｃ、１２ｂ、１２ｃ サブビームスポット
１１ｄ、１２ｄ 信号記録面
１３、１６ 光量信号
１４、１７ マイコン
１５ 液晶駆動信号
１８ 駆動信号
１９ 補正信号
２０ アクチュエータ制御部
２１ アクチュエータ駆動信号
３１ アクチュエータ
４０、５０ トラックピッチ
１００ 光ピックアップ装置
１０１〜１０３ 往路光束
１０２ａ、１０３ａ メインビーム
１０２ｂ、１０２ｃ、１０３ｂ、１０３ｃ サブビーム
１０４〜１０７ 復路光束
１１１ａ〜１１１ｃ 透明基板
１１２ａ〜１１２ｄ 配向膜
１１３ａ〜１１３ｄ 透明電極
１１４ａ〜１１４ｂ シール材
１１５ａ〜１１５ｂ 液晶層
１２０ 液晶開口制限素子
１２１ａ、１２１ｂ 透明基板
１２２ａ、１２２ｂ 配向膜
１２３ 遮光領域
１２３ａ、１２３ｂ 透明電極
１２４ａ シール材
１２５ａ 液晶層
１２６ 透過領域
１４０ａ、１４０ｂ 回折角度
１４２ａ、１４２ｂ 格子定数
１５０、１６０ 液晶回折素子
３００ 回折機能素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームの往路光を出射するレーザ光源と、
前記往路光と、第１の光ディスクまたは当該第１の光ディスクとはトラックピッチが異なる第２の光ディスクから反射される復路光とに分離するための偏光ビームスプリッタと、
前記レーザ光源と前記偏光ビームスプリッタとの間に配設し、前記往路光を３ビームに分割するための回折格子と、
前記偏光ビームスプリッタから出射される往路光を、前記第１、第２の光ディスクに集光する対物レンズと、
前記往路光を開口制限するための開口制限手段と、を備え、
前記回折格子は、前記第１の光ディスクのトラックピッチと、前記第１の光ディスクに対応した対物レンズ開口数を考慮して、回折ピッチが設定された第１の回折格子と、当該第１の回折格子の回折方向と平行して設けられ、前記第２の光ディスクのトラックピッチと、前記第２の光ディスクに対応した対物レンズ開口数を考慮して、回折ピッチが設定された第２の回折格子とが、前記往路光の光軸方向に重ねて配置されて構成されている、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記第１と第２の回折素子は、２枚の透明基板の間に液晶層を挟持する液晶回折素子である
ことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記第１と第２の回折素子は、一体にして形成される
ことを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記開口制限手段は、機械的に開口制限を行う機構を備えた手段である
ことを特徴とする請求項１から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】
前記開口制限手段は、開口制限する領域に液晶を配し、当該液晶を動作することにより開口制限を行う液晶開口制限素子である
ことを特徴とする請求項１から３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と第２の回折素子に、前記液晶開口制限素子が一体化して形成されている
ことを特徴とする請求項５に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１】
光ビームの往路光を出射するレーザ光源と、
前記往路光と、第１の光ディスクまたは当該第１の光ディスクとはトラックピッチが異なる第２の光ディスクから反射される復路光とに分離するための偏光ビームスプリッタと、
前記レーザ光源と前記偏光ビームスプリッタとの間に配設し、前記往路光を３ビームに分割するための回折格子と、
前記偏光ビームスプリッタから出射される往路光を、前記第１、第２の光ディスクに集光する対物レンズと、
前記往路光を開口制限するための開口制限手段と、を備え、
前記回折格子は、前記第１の光ディスクのトラックピッチと、前記第１の光ディスクに対応した対物レンズ開口数を考慮して、回折ピッチが設定された第１の回折格子と、当該第１の回折格子の回折方向と平行して設けられ、前記第２の光ディスクのトラックピッチと、前記第２の光ディスクに対応した対物レンズ開口数を考慮して、回折ピッチが設定された第２の回折格子とが、前記往路光の光軸方向に重ねて配置されて構成されている、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記第１と第２の回折素子は、２枚の透明基板の間に液晶層を挟持する液晶回折素子である
ことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記第１と第２の回折素子は、一体にして形成される
ことを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記開口制限手段は、機械的に開口制限を行う機構を備えた手段である
ことを特徴とする請求項１から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】
前記開口制限手段は、開口制限する領域に液晶を配し、当該液晶を動作することにより開口制限を行う液晶開口制限素子である
ことを特徴とする請求項１から３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と第２の回折素子に、前記液晶開口制限素子が一体化して形成されている
ことを特徴とする請求項５に記載の光ピックアップ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−１９９７０２（Ｐ２００９−１９９７０２Ａ）
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４２９２９（Ｐ２００８−４２９２９）
【出願日】平成２０年２月２５日（２００８．２．２５）
【出願人】（０００００１９６０）シチズンホールディングス株式会社 (1,939)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２５日（２００８．２．２５）
【出願人】（０００００１９６０）シチズンホールディングス株式会社 (1,939)
【Ｆターム（参考）】
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