(57)【要約】【課題】規格のことなる種々の光ディスクについて、簡易な構成で互換性を確保する光ピックアップ装置並びに光ディスクドライブ装置を提供する。【解決手段】共通の光源と、共通の対物レンズを用いて、基板厚の異なる複数種類の光ディスク記録面上に光源からの光束を集光させて記録、再生、消去の少なくとも１つ以上の動作を行なう光ピックアップ装置において、光ディスクの種類に対応して対物レンズの実効的開口数を変更する開口変更手段と、光ディスクの種類に対応して対物レンズに入射する光束の収束発散状態を変更する光束変更手段とを備える。【選択図】図７
2006252614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通の光源と、共通の対物レンズを用いて、基板厚の異なる複数種類の光ディスク記録面上に光源からの光束を集光させて記録、再生、消去の少なくとも１つ以上の動作を行なう光ピックアップ装置において、
光ディスクの種類に対応して対物レンズの実効的開口数を変更する開口変更手段と、光ディスクの種類に対応して対物レンズに入射する光束の収束発散状態を変更する光束変更手段とを有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記光ディスクの種類には、基板厚０．１ｍｍ、開口数０．８５のＢｌｕ−ｒａｙ規格ディスクと、基板厚０．６ｍｍ、開口数０．６５のＨＤ−ＤＶＤ規格ディスクが含まれる、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３】
前記開口変更手段は、入射する光束の偏光方向によって透過する光束の直径が変わる偏光フィルターと、入射する光束の偏光方向を９０度回転させるλ／２波長板とで構成される、ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記λ／２波長板は駆動条件により入射する光束の偏光方向を９０度回転させたり、させなかったりできる液晶位相板であることを特徴とする請求項３記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記開口変更手段は、入射する光束の偏光方向によって透過する光束の直径が変わる偏光ホログラムと、入射する光束の偏光方向を９０度回転させるλ／２波長板とで構成される、ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記λ／２波長板は駆動条件により入射する光束の偏光方向を９０度回転させたり、させなかったりできる液晶位相板であ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】
前記開口変更手段は、光ディスクの種類に対応して透過する光束の直径を駆動条件により変えることのできる液晶シャッターで構成されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記光路変更手段は、２群以上のレンズ系で構成されるエキスパンダレンズと、各レンズ群の間隔を光ディスクの種類に対応して変えることのできる移動機構とで構成されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
前記移動機構は各レンズ群の間隔を、多層の記録層を持つ同一の光ディスクにおいて、各層に対応してさらに変えることのできることを特徴とする請求項８記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
前記エキスパンダレンズは、光ディスク記録面上に形成される集光スポットの色収差を補正する色補正レンズであることを特徴とする請求項８記載の光ピックアップ装置。
【請求項１１】
前記光路変更手段は、光源と対物レンズとの光路中に配置されたコリメートレンズと、コリメートレンズを光ディスクの種類に対応して光軸方向に移動する移動機構とで構成されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の光ピックアップ装置。
【請求項１２】
前記移動機構はコリメートレンズを、多層の記録層を持つ同一の光ディスクにおいて、各層に対応してさらに光軸方向に移動することができることを特徴とする請求項１１記載の光ピックアップ装置。
【請求項１３】
前記光路変更手段は、入射する光束の偏光方向によって出射する光束の収束発散状態を変更する複屈折媒体と、入射する光束の偏光方向を９０度回転させるλ／２波長板とで構成されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の光ピックアップ装置。
【請求項１４】
前記λ／２波長板は駆動条件により入射する光束の偏光方向を９０度回転させたり、させなかったりできる液晶位相板であることを特徴とする請求項１３記載の光ピックアップ装置。
【請求項１５】
前記光路変更手段は、入射する光束の偏光方向によって出射する光束の収束発散状態を変更する偏光ホログラムと、入射する光束の偏光方向を９０度回転させるλ／２波長板とで構成されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の光ピックアップ装置。
【請求項１６】
前記λ／２波長板は駆動条件により入射する光束の偏光方向を９０度回転させたり、させなかったりできる液晶位相板であることを特徴とする請求項１５記載の光ピックアップ装置。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置を搭載した、ことを特徴とする光ディスクドライブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板厚の異なる複数種類の光ディスクに記録、再生、消去の少なくとも１つ以上の動作を行なう光ピックアップ装置および光ディスクドライブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクシステムに対する高記録密度化及び大容量化の要求は、近年ますます強くなっている。記録密度向上のためには、光ピックアップに用いられる光の波長を短くするとともに、使用する対物レンズの開口数ＮＡを大きくして集光される光のスポット径を小径化することが有効である。例えば、ＤＶＤ規格の対物レンズの波長６６０ｎｍ、開口数ＮＡ０．６５に対して、Ｂｌｕ−ｒａｙ規格では波長４０５ｎｍ、開口数ＮＡ０．８５の光ディスクシステムが実用化されている。Ｂｌｕ−ｒａｙ規格では、傾き特性を劣化させないためにディスク基板厚さを０．１ｍｍと薄くしている。
【０００３】
一方で、これまでのＣＤ規格やＤＶＤ規格との互換性能を確保しやすくするために、ＨＤ−ＤＶＤ規格が提案されている。ＨＤ−ＤＶＤ規格では、波長４０５ｎｍで記録密度を上げつつ、基板厚さをＤＶＤと同じ０．６ｍｍとすることにより下位互換性を確保している。つまり、ＣＤでは波長７８０ｎｍ、基板厚１．２ｍｍ、ＤＶＤでは波長６６０ｎｍ、基板厚０．６ｍｍとの条件のなかで、それぞれがさらにこまかな規格、例えばＤＶＤ＋ＲＷやＤＶＤ−ＲＷなどに細分化されていたのである程度の互換性は確保されていたが、次世代でＢｌｕ−ｒａｙ規格とＨＤ−ＤＶＤ規格が両立してしまうと、波長４０５ｎｍは同じであるが、基板厚や開口数が大きく異なるためにこれら次世代どうしの互換性を確保するのが困難になるという懸念があった。
【０００４】
近年の光ディスクドライブ製品の急激な売上増加の一因として、ＤＶＤの細分化された規格全てを互換するいわゆるマルチドライブの出現があげられるように、次世代においてもユーザー側に立ち互換性を第一に確保する開発が重要となる。
【０００５】
以上の課題に対する従来技術として、特許文献１が挙げられる。この特許文献１では、２つの絞りと２群対物レンズの間隔を変えることにより、２種類の基板厚の異なる光ディスクに対して、開口数を変えて基板厚の違いによる球面収差を補正している。特許文献１の光走査装置では、異なる開口数を有する走査ビーム（１５）を必要とする２つの異なる形式の光記録担体（１，２５）を走査できる。装置は、２つの形式のディスクに対する放射ビームが通る経路の光軸に沿った異なる位置で、２つの絞り（３３，３２）を有する。第１の絞り（３３）は、第１の形式の記録担体（１）が走査されるときに放射ビームの開口数を制限する。第２の絞り（３２）は、第２の形式の記録担体（２５）が走査されるときに放射ビームの開口数を制限する。
【０００６】
この他、特許文献２では、偏光方向の異なる２つの光源と偏光フィルターにより、２種類の基板厚の異なる光ディスクに対して、開口数を変えるようにしている。すなわち、光ディスク51,52 の信号記録面51a,52a に対物レンズ24を通してレーザ光を照射するとともに該信号記録面51a,52a で反射されるレーザ光を光検出器40へ導いて信号を再生する光学式再生装置。基板の厚さが異なる複数種類の光ディスク51,52 の各々について当該光ディスクの信号記録面にレーザスポットを合焦させ得るように、基板の厚さに応じて前記対物レンズ24の実効的開口数を偏光フィルタ31によって絞り、又は偏光フィルタ31により絞らずに透過させるように切り換えることで、実効的開口数を調整する光学式再生装置。さらに、対物レンズの内周部と外周部とで焦点距離を変えた装置、が開示されている。
【０００７】
ところで、前述特許文献１の開示技術においては、a.)２群対物レンズの間隔を変える精度が厳しく、大きな収差を発生しやすい、b.) 対物レンズとディスク面間隔の作動距離を確保できない、c.)片方の開口（３２）位置が対物レンズの瞳位置と大きくずれてしまうため対物レンズの傾き特性が劣化しやすい、と言った欠点がある。また、前記特許文献２の開示技術においては、a.)複数の光源が必要である,b.) 開口数が大きくなった場合には基板厚のちがいによる球面収差を補正できない、との欠点がある。
【０００８】
なお、その他に本発明に関連するものとして、高転送レートを要する信号再生が可能な光ピックアップを実現するため等に利用される液晶レンズ（光路変更手段）がある（例えば特許文献３参照）。特許文献３に記載の光ピックアップでは、液晶レンズ１５が、第１の偏光面を有する直線偏光である第１直線偏光あるいは第１の偏光面と直交する第２の偏光面を有する直線偏光である第２直線偏光のうちいずれか一方の直線偏光をそのまま透過し、他方の直線偏光を収束あるいは拡散し、集光手段は、第１直線偏光及び第２直線偏光のうちいずれか一方を第１記録面に集光し、他方を第２記録面に集光するようになっており、これにより、二つの読出ビームに対してフォーカスサーボ制御及びトラッキングサーボ制御を行うことができ、正確に記録情報をトレースして、二つの記録情報を同時に読み出すことが可能となり、従来と同一の駆動系を用いて、従来の２倍の速度で情報を読み出すことが可能となっている。例えば、ＨＤＴＶ等の高転送レートを要する信号再生が可能となっている。
【０００９】
【特許文献１】特表２００２−５３３８６０号公報
【特許文献２】特開平０９−５０６４７号公報
【特許文献３】特開平１１−１９５２４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明は、以上のような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、規格のことなる種々の光ディスクについて、簡易な構成で互換性を確保する光ピックアップ装置並びに光ディスクドライブ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１記載の本発明の光ピックアップ装置では、共通の光源と、共通の対物レンズを用いて、基板厚の異なる複数種類の光ディスク記録面上に光源からの光束を集光させて記録、再生、消去の少なくとも１つ以上の動作を行なう光ピックアップ装置において、光ディスクの種類に対応して対物レンズの実効的開口数を変更する開口変更手段と、光ディスクの種類に対応して対物レンズに入射する光束の収束発散状態を変更する光束変更手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の光ピックアップ装置において、前記光ディスクの種類には、基板厚０．１ｍｍ、開口数０．８５のＢｌｕ−ｒａｙ規格ディスクと、基板厚０．６ｍｍ、開口数０．６５のＨＤ−ＤＶＤ規格ディスクが含まれる、ことを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の光ピックアップ装置において、前記開口変更手段は、入射する光束の偏光方向によって透過する光束の直径が変わる偏光フィルターと、入射する光束の偏光方向を９０度回転させるλ／２波長板とで構成される、ことを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の光ピックアップ装置において、前記λ／２波長板は駆動条件により入射する光束の偏光方向を９０度回転させたり、させなかったりできる液晶位相板であることを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１または請求項２記載の光ピックアップ装置において、前記開口変更手段は、入射する光束の偏光方向によって透過する光束の直径が変わる偏光ホログラムと、入射する光束の偏光方向を９０度回転させるλ／２波長板とで構成される、ことを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の光ピックアップ装置において、前記λ／２波長板は駆動条件により入射する光束の偏光方向を９０度回転させたり、させなかったりできる液晶位相板であることを特徴とする。
【００１７】
請求項７記載の発明は、請求項１または請求項２記載の光ピックアップ装置において、前記開口変更手段は、光ディスクの種類に対応して透過する光束の直径を駆動条件により変えることのできる液晶シャッターで構成されることを特徴とする。
【００１８】
請求項８記載の発明は、請求項１または請求項２記載の光ピックアップ装置において、前記光路変更手段は、２群以上のレンズ系で構成されるエキスパンダレンズと、各レンズ群の間隔を光ディスクの種類に対応して変えることのできる移動機構とで構成されることを特徴とする。
【００１９】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の光ピックアップ装置において、前記移動機構は各レンズ群の間隔を、多層の記録層を持つ同一の光ディスクにおいて、各層に対応してさらに変えることのできることを特徴とする。
【００２０】
請求項１０記載の発明は、請求項８記載の光ピックアップ装置において、前記エキスパンダレンズは、光ディスク記録面上に形成される集光スポットの色収差を補正する色補正レンズであることを特徴とする。
【００２１】
請求項１１記載の発明は、請求項１または請求項２記載の光ピックアップ装置において、前記光路変更手段は、光源と対物レンズとの光路中に配置されたコリメートレンズと、コリメートレンズを光ディスクの種類に対応して光軸方向に移動する移動機構とで構成されることを特徴とする。
【００２２】
請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の光ピックアップ装置において、前記移動機構はコリメートレンズを、多層の記録層を持つ同一の光ディスクにおいて、各層に対応してさらに光軸方向に移動することができることを特徴とする。
【００２３】
請求項１３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の光ピックアップ装置において、前記光路変更手段は、入射する光束の偏光方向によって出射する光束の収束発散状態を変更する複屈折媒体と、入射する光束の偏光方向を９０度回転させるλ／２波長板とで構成されることを特徴とする。
【００２４】
請求項１４記載の発明は、請求項１３記載の光ピックアップ装置において、前記λ／２波長板は駆動条件により入射する光束の偏光方向を９０度回転させたり、させなかったりできる液晶位相板であることを特徴とする。
【００２５】
請求項１５記載の発明は、請求項１または請求項２記載の光ピックアップ装置において、前記光路変更手段は、入射する光束の偏光方向によって出射する光束の収束発散状態を変更する偏光ホログラムと、入射する光束の偏光方向を９０度回転させるλ／２波長板とで構成されることを特徴とする。
【００２６】
請求項１６記載の発明は、請求項１５記載の光ピックアップ装置において、前記λ／２波長板は駆動条件により入射する光束の偏光方向を９０度回転させたり、させなかったりできる液晶位相板であることを特徴とする。
【００２７】
請求項１７記載の発明は、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置を搭載したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１、２の発明によれば、１）対物レンズの構成を変えずに対物レンズに入射する光束の開口変更手段と、光束変更手段とを独立に持つので、特許文献１のように２群対物レンズの間隔を変える方式よりもレンズ移動などの公差がゆるくできて集光スポットの劣化が少なくて記録再生品質が確保できる。２）対物レンズは単レンズでも実施可能である。従って、特許文献１のように２群対物レンズとする必要がなく、対物レンズとディスク面間隔の作動距離を確保できる。３）偏光方向を利用した開口変更手段だけでなく光束変更手段も併用しているので、特許文献２と比較して開口数が大きな規格のディスクについても基板厚の球面収差を補正した開口制限が可能である。
【００２９】
請求項３の発明によれば、１）偏光フィルターを開口とすることにより、λ／２板を固定部に配置して、アクチェータには軽量の偏光フィルターだけを搭載すればよくなるので、アクチェータの駆動負担が軽減し高速化が可能となる。２）特許文献２では２つの光源が必要だったが、λ／２板を用いることにより１つの光源で兼用できるので装置の小型化、低コスト化が実現される。
【００３０】
請求項４の発明によれば、請求項３のものではλ／２板の移動機構が必要だったが、液晶位相板を用いることにより移動機構が不用となり装置の小型化が実現される。
【００３１】
請求項５の発明によれば、１）請求項３のものと同様に、λ／２板を固定部に配置して、アクチェータには軽量の偏光ホログラムを搭載するだけでよくなり、アクチェータの駆動負担が軽減し高速化が可能となる。２）さらに、請求項３のものでは４ａと４ｂの間の輪帯領域の透過しない偏光を反射してしまい、信号検出部のフレア光となる場合があったが、偏光ホログラムはこのような光束を拡散するのでそのような悪影響を低減でき、信号品質が向上するメリットがある。
【００３２】
請求項６の発明によれば、請求項５のものではλ／２板の移動機構が必要だったが、液晶位相板を用いることにより移動機構が不用となり装置の小型化が実現される。
【００３３】
請求項７の発明によれば、透明電極が形成された液晶素子を用いて開口領域を選択することにより、アクチェータには４７ａと４７ｂの両方を搭載する必要があるが、多層の蒸着膜が必要である偏光フィルターや微細な格子形状や複雑な層構成が必要である偏光ホログラムが不用となり、低コスト化が実現される。
【００３４】
請求項８の発明によれば、請求項１のもの等では、凹レンズを光路中に抜き差しする機構が必要だが、エキスパンダレンズを用いることにより、移動レンズをわずかに光軸方向に移動させるだけでよくなり、光学系全系の小型化が可能となる。
【００３５】
請求項９の発明によれば、エキスパンダレンズを多層により発生する球面収差補正手段としても兼用できるので、さらに光学系全系の小型化や低コスト化が可能となる。
【００３６】
請求項１０の発明によれば、２群以上のレンズ系で構成されるエキスパンダレンズは各レンズの硝材や焦点距離の組合せの自由度が大きく、対物レンズやコリメートレンズで発生する光ディスク記録面上の集光スポットの色収差を補正することができる。従って、装置の内部温度や光源の発光出力によって波長が変動した場合でも、光ディスク記録面上に形成されるスポットの集光位置が変わらないので、常に安定した記録再生が可能となる。
【００３７】
請求項１１の発明によれば、コリメートレンズを光束変更手段に用いることにより、余分な部品が不用となるため光学系全系の小型化が可能となる。
【００３８】
請求項１２の発明によれば、コリメートレンズによる光束変更手段は、ディスクが多層の記録層の時には、コリメートレンズをそれぞれの位置でさらに移動させることにより、各記録層までの基板厚さにより発生する球面収差を補正することができる。すなはち、多層により発生する球面収差補正手段としても兼用できるので、さらに光学系全系の小型化や低コスト化が可能となる。
【００３９】
請求項１３の発明によれば、複屈折媒体は薄くて軽量なので対物レンズとともに対物レンズアクチェータに搭載できる。従って発散光の時にも対物レンズの軸ずれによる集光スポット形状劣化などの悪影響が発生しないため、良好な記録再生性能が実現できる。
【００４０】
請求項１４の発明によれば、請求項１３のものではλ／２板の移動機構が必要だったが、液晶位相板を用いることにより移動機構が不用となり装置の小型化が実現される。  ＜請求項１
【００４１】
請求項１５の発明によれば、１）偏光ホログラムは薄くて軽量なので対物レンズとともに対物レンズアクチェータに搭載できる。従って発散光の時にも対物レンズの軸ずれによる集光スポット形状劣化などの悪影響が発生しないため、良好な記録再生性能が実現できる。２）また、製造コストが安価であり、低コスト化が実現できる。
【００４２】
請求項１６の発明によれば、請求項１５のものでは、λ／２板の移動機構が必要だったが、液晶位相板を用いることにより移動機構が不用となり装置の小型化が実現される。
【００４３】
請求項１７記載の光ディスクドライブ装置では、上述のような光ピックアップ装置を搭載して、共通の光源と共通の対物レンズを用いて、規格のことなる種々の光ディスクそれぞれについて、基板厚の違いによる収差を補正して適切な開口を選定することができるので、簡易な構成で互換性を確保する光ディスクドライブ装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の実施の形態について、図面に従って説明する。図1(a),(b)は、本発明に係る光ピックアップ装置の第１の実施形態を要部で示す構成図である。図中、符号１の示すものは、ホログラムユニットであり、レーザ光源１Ｌと、ディスクからの反射光を回折して必要な信号を得るためのホログラム素子１ｈ、各種信号を生成するための複数領域で構成された受光素子１ｐを持つ。
【００４５】
ホログラムユニット１からの発散光束は、コリメートレンズ２で平行光となり、開口４ａで開口径を制限された後に対物レンズ５により光ディスク６１の記録面上に集光する。ディスクからの反射光は再びホログラムユニット１に入射して、受光素子１ｐによりトラック信号、フォーカス信号、情報信号などを生成する。対物レンズ５は図示しないアクチェータにより、トラック信号やフォーカス信号に従ってサーボがかけられて常にディスクの動きに追従してディスク記録面上に回折限界のスポットを集光する。
【００４６】
一方、上述の光ディスク６１とは種類が異なっていて基板厚さ（ディスク表面と記録層の間隔）のちがう光ディスク６２が装置に挿入された時には、開口変更手段により開口４ａは開口４ｂと入れ替わる。さらに光束変更手段として凹レンズ３がコリメートレンズの前方に挿入される。開口変更手段としては、例えば図３（ａ）の模式的構成図において開口部材４１は径のことなる開口４ａ、４ｂを持ち、矢印方向に移動することで開口を切替える。この他、開口部材としては、あるいはカメラなどで用いられている絞りシャッターなどであってもよい。凹レンズ３についても同様に、矢印方向に移動することで光路中に挿入可能になっている（図１参照）。この開口変更手段や光束変更手段ではそれぞれ、開口や凹レンズを移動するための図示しない適宜の移動機構を持つ。
【００４７】
ここで、例えば、対物レンズ５は光ディスク６１の基板厚に対して、記録面上にスポットを集光させるような設計になっているものとすると、基板厚のちがう光ディスク６２に対しては、球面収差が発生してしまう。この収差は凹レンズ３用いて、対物レンズに入射する光束の収束発散状態を変えることにより補正することができる。これについての検証例を図２と表１、表２に示す。図２(a)はＢｌｕ−ｒａｙ規格相当の、(b)はＨＤ−ＤＶＤ規格相当の対物レンズ部の設計例をそれぞれ示している。
【００４８】
図２（ａ）において対物レンズ５は、波長４０５ｎｍの平行光束を基板厚０．１ｍｍの光ディスク記録面上にＮＡ０．８５で集光するようなＢｌｕ−ｒａｙ規格対応品である。焦点距離ｆは２．７４ｍｍ、開口４ａの直径はφ４．６６ｍｍ、軸上の波面収差は０．００５７λｒｍｓである。次の表１は対物レンズ５のレンズデータである。
【００４９】
【表１】
2006252614.tif 000003
【００５０】
対物レンズの３面、４面の非球面形状Ｚは、中心軸からの距離をｈ、曲率半径をＲ、Ｒの逆数すなわち曲率をｃとして下記式（１）の一般式で表される。
【００５１】
【数１】
2006252614.tif 000004
【００５２】
図２（ｂ）は、同一の光源と対物レンズを用いて基板厚０．６ｍｍの光ディスクの時に、光源位置と作動距離を調整したものである。光源位置を無限遠から４７．４３２ｍｍ、作動距離を１．２９０ｍｍとすることにより、軸上の波面収差を０．０２２１λｒｍｓに低減できる。この時の開口４ｂの直径はφ３．６２ｍｍ、ＮＡ０．６５である。次の表２はその時のレンズデータである。
【００５３】
【表２】
2006252614.tif 000005
【００５４】
上述したように基板厚と開口数の異なる規格について、対物レンズに入射する光束の収束発散状態を変えることにより、発生する球面収差を十分に小さくできる。光束の収束発散状態は、図１のように凹レンズの抜き差しや凹レンズの焦点距離によっても変わるので、これを適合させることにより基板厚の異なる様々な規格に対応できることがわかる。
【００５５】
〔第２実施形態〕
開口変更手段としては、上記した以外に、有る領域について入射する光束の偏光方向により透過したりしなかったりする偏光フィルターを用いることもできる。図３（ｂ）の符号４２は領域が形成された偏光フィルターであり、開口４ｂの内側は、すべての偏光方向について透過する領域、４ａと４ｂの間の輪帯領域は垂直方向の偏光を透過する領域、４ａの外側はすべての偏光方向について透過しない領域、とする。いま垂直方向の偏光を持つ光束が偏光フィルターに入射すると、４ａの開口で制限された光束が透過する。ここで、４５度方向に遅延軸をもつλ／２板４３を図３（ｃ）のように挿入すると、偏光方向が水平方向に回転して偏光フィルターに入射する。従って偏光フィルターからは４ｂの開口で制限された光束が透過する。
【００５６】
通常、対物レンズはアクチェータによりサーボがかけられて常にディスクの動きに追従するが、対物レンズに対して開口の軸ずれを起こさないためには開口も対物レンズと同じ動きをさせる必要がある。従って図３（ａ）の４１のような開口を用いる形態では、開口とその移動機構をアクチェータに搭載する必要があるが、このように偏光フィルター４２を開口とすれば、λ／２板４３を固定部に配置するようにして、アクチェータには４２のような軽量の部材のみを搭載するだけでよくなり、アクチェータの駆動負担が軽減し高速化が可能となる。
【００５７】
〔第３実施形態〕
さらに、図３（ｄ）のようにλ／２板を液晶素子４４にして、駆動電源４５でその駆動条件を切替えるようにしても良く、液晶素子を透過する光束の偏光方向を垂直あるいは水平に変えることができる（液晶位相板）。前述した実施形態ではλ／２板の移動機構が必要だったが、このような液晶位相板を用いることにより移動機構が不用となり装置の小型化が実現される。
【００５８】
〔第４実施形態〕
この他にも、開口変更手段は、有る領域について入射する光束の偏光方向により拡散したりしなかったりする偏光ホログラムを用いて構成することができる。図４（ａ）の４６は領域が形成された偏光ホログラムであり、開口４ｂの内側はすべての偏光方向について透過する領域、４ａと４ｂの間の輪帯領域は垂直方向の偏光を透過して、水平方向の偏光を回折により拡散する領域、４ａの外側はすべての偏光方向について透過しない領域、とする。いま垂直方向の偏光を持つ光束が偏光ホログラム４６に入射すると、４ａの開口で制限された光束が透過する。ここで、４５度方向に遅延軸をもつλ／２板４３を図４（ｂ）のように挿入すると、偏光方向が水平方向に回転して偏光ホログラム４６に入射する。従って偏光ホログラム４６からは４ｂの開口で制限された光束が透過する。
【００５９】
前述構成と同様に、λ／２板を固定部に配置して、アクチェータには４６のような軽量の部材を搭載するだけでよくなり、アクチェータの駆動負担が軽減し高速化が可能となる。さらに、前述構成では４ａと４ｂの間の輪帯領域の透過しない偏光を反射してしまい、信号検出部のフレア光となる場合があったが、偏光ホログラムはこのような光束を拡散するのでそのような悪影響を低減でき、信号品質が向上するメリットがある。
【００６０】
〔第５実施形態〕
更には、図４（ｃ）のようにλ／２板を液晶素子４４にして、駆動電源４５でその駆動条件を切替えることにより液晶素子を透過する光束の偏光方向を垂直あるいは水平に変えることができる（液晶位相板）。従って前実施形態ではλ／２板の移動機構が必要だったが、液晶位相板を用いることにより移動機構が不用となり装置の小型化が実現される。
【００６１】
〔第６実施形態〕
開口変更手段としては、液晶素子と偏光板を組合せた液晶シャッターを用いることもできる。図４（ｄ）の４７は液晶シャッターである。４７ａは液晶素子であり、駆動電源４５の制御により開口４ａと４ｂの間の輪帯領域を透過する光束の偏光方向を変えることができる。すなわち、４７ａは開口４ａと４ｂの間の輪帯領域の形状に透明電極が形成されており、これに電界が印加されると液晶分子が回転して入射する偏光を素通りさせる。４ｂの内側は電界が印加されないため入射する偏光は常に９０度回転して出射される。４ａの外側はすべての偏光方向について透過しない領域、例えば通常の遮光板のような状態となっている。４７ｂは全面について水平方向の偏光を透過する偏光板である。
【００６２】
いま垂直方向の偏光を持つ光束が液晶シャッター４７に入射すると、４ａの開口で制限された水平方向の偏光をもつ光束が４７ａから出射し、続いて４７ｂを透過する。次に、駆動電源４５により液晶素子に電界を印加すると、開口４ａと４ｂの間の輪帯領域の垂直方向の偏光は偏光板４７ｂで遮光されて、４ｂの径の光束が出射される。
【００６３】
このように、透明電極が形成された液晶素子を用いて開口領域を選択する構成では、アクチェータには４７ａと４７ｂの両方を搭載する必要があるが、他方、多層の蒸着膜が必要である偏光フィルターや微細な格子形状や複雑な層構成が必要である偏光ホログラムが不用となり、低コスト化が実現される。
【００６４】
〔第７実施形態〕
次に、光束変更手段の具体例を示す。光束変更手段として、２群以上のレンズ系の群間隔を変えて出射光束の収束発散状態を変えるエキスパンダレンズを用いることができる。図５（ａ）の模式構成図の３はエキスパンダレンズであり、固定レンズ３１と、エキスパンダアクチェータ３３により光軸方向に移動する移動レンズ３２によって構成される。エキスパンダレンズ３１は図１（ａ）に示されているコリメートレンズ２と開口４ａの間の光路中に配置されて、例えば図１（ａ）のディスク６１の場合には平行光束を、図１（ｂ）のディスク６２の場合には移動レンズが移動して発散光束を対物レンズに入射させる。図１のように単なる凹レンズ用いる構成では、凹レンズを光路中に抜き差しする機構が必要だったが、エキスパンダレンズを用いることにより、移動レンズをわずかに光軸方向に移動させるだけでよくなり、光学系全系の小型化が可能となる。
【００６５】
２群以上のレンズ系で構成されるエキスパンダレンズ３は各レンズの硝材や焦点距離の組合せの自由度が大きく、対物レンズやコリメートレンズで発生する光ディスク記録面上の集光スポットの色収差を補正することができる。このように構成すれば、装置の内部温度や光源の発光出力によって波長が変動した場合でも、光ディスク記録面上に形成されるスポットの集光位置が変わらないので、常に安定した記録再生が可能となる。
【００６６】
〔第８実施形態〕
上記構成の光束変更手段であるエキスパンダレンズは、ディスク６１あるいは６２が多層の記録層の時には、移動レンズをそれぞれの位置でさらに移動させるようにすれば、各記録層までの基板厚さにより発生する球面収差を補正することができる。すなわち、多層により発生する球面収差補正手段としても兼用できるので、さらに光学系全系の小型化や低コスト化が可能となる。
【００６７】
〔第９実施形態〕
その他の光束変更手段として、光源からの光束を平行光にするコリメートレンズを光軸方向に移動して出射光束の収束発散状態を変える手段を用いることができる。図５（ｂ）に示す２１はコリメートレンズであり、光軸方向にコリメートレンズを移動するアクチェータ２２を持つ。コリメートレンズ２１は、例えば図１（ａ）に示されているコリメートレンズと同様にホログラムユニット１と開口４ａの間の光路中に配置されて、コリメートレンズからの出射光は図１（ａ）のディスク６１の場合には平行光束、図１（ｂ）のディスク６２の場合にはレンズが光軸方向に移動して発散光束を対物レンズに入射させる。このようなコリメートレンズ２１を光束変更手段に用いることにより、余分な部品が不用となるため光学系全系の小型化が可能となる。
【００６８】
〔第１０実施形態〕
コリメートレンズ２１による光束変更手段においては、ディスク６１あるいは６２が多層の記録層の時には、コリメートレンズをそれぞれの位置でさらに移動させることにより、各記録層までの基板厚さにより発生する球面収差を補正することができ、２層対応とすることもできる。すなわち、多層により発生する球面収差を補正する補正手段としても兼用できるので、さらに光学系全系の小型化や低コスト化が可能となる。
【００６９】
〔第１１実施形態〕
また、光束変更手段として、入射する光束の偏光方向によって出射する光束の収束発散状態を変更する複屈折媒体と、入射する光束の偏光方向を９０度回転させるλ／２波長板との組合せ手段を用いることができる。図６（ａ）の３４は複屈折媒体である。複屈折媒体は例えば〔特許文献３〕で開示の液晶レンズのように、中心部（斜線部）に凹レンズ形状の液晶がガラス板によって挟まれた構成である。液晶の偏光選択性により（ａ）の紙面平行方向の偏光に対しては、液晶とガラスの屈折率が等しいため光束はレンズ作用を受けずに複屈折媒体を素通りする。一方、図６（ｂ）のλ／２板３５を挿入することにより偏光方向を紙面垂直方向に変えると、液晶とガラスの屈折率が異なるために、例えば液晶の屈折率の方が大きい時には光束は発散のレンズ作用を受けるので光ディスクの種類に対応して、球面収差補正が可能となる。複屈折媒体は薄くて軽量なので対物レンズとともに対物レンズアクチェータに搭載できる。従って発散光の時にも対物レンズの軸ずれによる集光スポット形状劣化などの悪影響が発生しないため、良好な記録再生性能が実現できる。
【００７０】
〔第１２実施形態〕
図示しない類似構成として、光束変更手段として、図３（ｄ）の場合と同様にλ／２板３５を液晶素子にして、駆動電源でその駆動条件を切替えることにより液晶素子を透過する光束の偏光方向を垂直あるいは水平に変えることができる。従って前実施形態ではλ／２板の移動機構が必要だったが、液晶位相板を用いることにより移動機構が不用となり装置の小型化が実現される。
【００７１】
〔第１３実施形態〕
また、光束変更手段として、入射する光束の偏光方向によって出射する光束の収束発散状態を変更する偏光ホログラムと、入射する光束の偏光方向を９０度回転させるλ／２波長板との組合せ手段を用いることができる。
【００７２】
図６（ｃ）の３６は偏光ホログラムである。偏光ホログラムは回折効率について偏光選択性を持つので、（ｃ）の紙面平行方向の偏光に対しては、１次以上の回折光が発生せずに入射光は０次光として素子を素通りする。一方、図６（ｄ）のようにλ／２板３５を挿入することにより偏光方向を紙面垂直方向に変えると、１次光の回折効率が大きくなり入射光は１次光としてホログラムの発散のレンズ作用を受ける。従って光ディスクの種類に対応して、球面収差補正が可能となる。
【００７３】
偏光ホログラムは薄くて軽量なので対物レンズとともに対物レンズアクチェータに搭載できる。従って発散光の時にも対物レンズの軸ずれによる集光スポット形状劣化などの悪影響が発生しないため、良好な記録再生性能が実現できる。また、製造コストが安価であり、低コスト化が実現できる。
【００７４】
〔第１４実施形態〕
さらに、光束変更手段としては、図６（ｄ）におけるλ／２板３５を液晶素子にして固定とし、駆動電源でその駆動条件を切替えることにより偏光ホログラムに入射する光束の偏光方向を垂直あるいは水平に変えることができる。従って前実施形態（図６（ｄ））ではλ／２板の移動機構が必要だったが、本実施形態のように液晶位相板を用いることにより移動機構が不用となり装置の小型化が実現される。
【００７５】
〔第１５実施形態〕
以上のような光ピックアップ装置は、光ディスクドライブ装置に使用される。光ピックアップ装置を搭載した光ディスクドライブ装置の実施形態例を図７の要部構成図に示す。図中、符号１はホログラムユニット、２はコリメートレンズと兼用のエキスパンダレンズであり、２１と２２のレンズにより光源からの光束をコリメートする。レンズ２２はアクチェータを持ち光軸方向に可動である。
【００７６】
符号４７は液晶シャッタであり図４（ｄ）に示した、液晶素子４７ａと偏光板４７ｂで構成される。５は対物レンズであり対物レンズ用アクチェータ５１を持つ。対象光ディスクがディスク６１の時には対物レンズには開口４ａの平行光束が入射して記録再生を行なう。ディスク６２の時には対物レンズには、レンズ２２が移動して、液晶シャッタが駆動電源４５により駆動されて開口４ｂの発散光束が入射して記録再生を行なう。この光ディスクドライブ装置は、共通の光源と共通の対物レンズを用いて、規格のことなる種々の光ディスクそれぞれについて、基板厚の違いによる収差を補正して適切な開口を選定することができるので、簡易な構成で互換性を確保する光ディスクドライブ装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】(a),(b)は、光ピックアップ装置の第１の実施形態を要部で示す構成図である。
【図２】対物レンズ部の設計例を示す図で、(a)はＢｌｕ−ｒａｙ規格、(b)はＨＤ−ＤＶＤ規格相当の場合を示す。
【図３】(a)〜(d)は、それぞれ、開口変更手段の各種実施形態を説明する模式構成図である。
【図４】(a)〜(d)は、それぞれ、偏光ホログラム（開口変更手段）を説明する模式構成図である。
【図５】(a)〜(ｂ)は、それぞれ、光束変更手段の各種実施形態を説明する模式構成図である。
【図６】(a)〜(ｄ)は、光束変更手段の他の実施形態を説明する模式構成図である。
【図７】光ピックアップ装置を搭載した本発明の光ディスクドライブ装置の要部構成図である。
【符号の説明】
【００７８】
１…ホログラムユニット
１Ｌ…レーザ光源
１ｈ…ホログラム素子
１ｐ…受光素子
２,２１…コリメートレンズ
２２…アクチェータ
３…凹レンズ（光束変更手段）
３…エキスパンダレンズ
３１…固定レンズ
３２…移動レンズ
３３…エキスパンダアクチェータ
３４…複屈折媒体
３５…λ／２板
３６…偏光ホログラム
４１，４ａ，４ｂ…開口
４２…偏光フィルタ（開口）
４３…λ／２板
４４…液晶素子（液晶位相板）
４５…駆動電源
４６…偏光ホログラム
４７…液晶シャッター
４７ａ…液晶素子
４７ｂ…偏光板
５…対物レンズ
６１，６２…光ディスク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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