(57)【要約】【課題】異なる種類の光ディスクに対して１つの光学系を用いて情報の記録・再生を行う共に、装置の小型化と低価格化を実現する。【解決手段】青紫色レーザ光をレーザダイオード２から発光させてコリメートレンズ３で平行光束にする。平行光束は液晶表示素子１０のＯＮ、ＯＦＦの切り換えで位相差０とλ／２とに切り換え、Ｐ波またはＳ波とする。Ｐ波を選択した場合、平行光束はホログラム素子１２を通過させ、開口絞りを介して対物レンズ５によって光ディスク６のカバー層を通過させて記録面に集光させる際のＮＡが０．８５になるよう設定する。また、Ｓ波を選択した場合、平行光束をホログラム素子１２で溝によって形成した開口絞りを通して発散させ、対物レンズ５によって光ディスク６の記録面に集光させる際のＮＡが０．６５になるよう設定する。【選択図】  図２
2006172605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの波長を有するレーザ光を発光素子から出射させて平行光束にし、対物レンズを通して光ディスクの光情報記録面に集光させて光情報を記録または再生するようにした光ピックアップ装置であって、
前記対物レンズの発光素子側に、前記平行光束の位相を切り換え可能な位相切り換え素子と、該位相切り換え素子で選択された位相に応じて平行光束を通過、発散または収束させるホログラム素子とを配設したことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記位相切り換え素子は、平行光束を透過または位相を１／２波長変化させる液晶光学素子である請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記位相切り換え素子は、レーザ光の光路に出し入れ可能な１／２波長板である請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記対物レンズとホログラム素子は一体に移動可能な可動部材に設けられている請求項１乃至３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記ホログラム素子は、少なくとも青紫色の波長帯域に感度特性を有する請求項１乃至４のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記ホログラム素子と位相切り換え素子は一体化されている請求項２、４または５に記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記ホログラム素子は、位相切り換え素子によって位相を選択した少なくとも一方の平行光束の開口絞りを形成するパターンを有する請求項１乃至６のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１５ＧＢ以上の大容量の光情報記録媒体に情報を記録・再生する光ピックアップ装置に関し、例えば次世代大容量光ディスクとして記録密度や光透過保護層（カバー層）の厚みや対物レンズのＮＡ（開口数）が異なる「Ｂｌｕ-ｒａｙ  Ｄｉｓｃ」（ブルーレイディスク）と「ＨＤ−ＤＶＤ」とを含む２種類以上の光情報記録媒体について記録・再生を行うことのできる互換性を備えた光ピックアップ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、大容量の情報の記録／再生への要求に対応するために、１５ＧＢを超える記憶容量を有する次世代大容量光ディスク（光情報記録媒体）として、「Ｂｌｕ-ｒａｙ  Ｄｉｓｃ」と「ＨＤ  ＤＶＤ」という異なる規格が策定されている。
これら「Ｂｌｕ-ｒａｙ  Ｄｉｓｃ」と「ＨＤ  ＤＶＤ」は、読み取りに４０５ｎｍの波長の青紫色レーザダイオード（ＬＤ）を採用している点で共通するが、記録再生装置としてレンズの開口数（ＮＡ  Numerical  Aperture）が前者は０．８５、後者は０．６５の対物レンズを採用し、光透過保護層（カバー層）の厚みが前者は０．１ｍｍ、後者は０．６ｍｍの光ディスク構造を採用している。このように両者は規格が異なるために、それぞれの光ディスクを記録・再生するためには別個の光ピックアップ装置を備えた記録再生装置が個別に必要である。
【０００３】
ところで、従来、ＨＤ  ＤＶＤの記録再生装置に対してＣＤやＤＶＤの記録再生も行えるようにした互換性を備えた装置として、例えば特許文献１に記載された光ピックアップ装置が提案されている。この場合、ＨＤ  ＤＶＤはＣＤやＤＶＤと比べてレーザ光の波長や光ディスクのカバー層の厚みが大きく異なるために、４０５ｎｍ、６５０ｎｍ、７８０ｎｍという異なる波長のレーザ光を出射する３種類の発光素子と、これら３種類の波長のレーザ光を透過させるホログラム素子等の波長結合素子を備えている。そして、波長結合素子を３種類の波長のレーザ光が透過する際、１つの光は出射角が入射角と異なるよう出射され、残りの２つの光は出射角が入射角と等しくなるように出射されるようにして３種類の光ディスクの記録・再生を選択的に行うことで互換性を持たせている。
また、同様に上述した３種類の光ディスクの互換性を持たせた別の光ピックアップ装置として特許文献２に記載のものが提案されている。この装置においても、３種類の発光素子からそれぞれ波長の異なる３種類のレーザ光を選択的に射出させて、選択した波長のレーザ光に応じて開口絞り径を選択するフィルタを通して１つの対物レンズで厚みの異なるカバー層を透過して記録面にそれぞれ集光させるようにしている。
【特許文献１】特開２００３−２９４９２６号公報
【特許文献２】特開２００３−２９６９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１、２に記載の光ピックアップ装置は、ＨＤ  ＤＶＤが従来のＤＶＤやＣＤと同一原理で高い互換性を有しているという特徴に基づくものであり、ＤＶＤやＣＤ等とは異種規格で構造の異なるＢｌｕ-ｒａｙ  ＤｉｓｃとＨＤ  ＤＶＤについての記録・再生の互換装置は提案されていない。特にＢｌｕ-ｒａｙ  Ｄｉｓｃのカバー層の厚みは０．１ｍｍ、ＨＤ  ＤＶＤでは０．６ｍｍと相違するため、同一の対物レンズを使用するとすれば、両者間で異なる球面収差が発生する不具合が生じる。また特許文献１，２では、対物レンズは１つでも３種類の発光素子を必要としており、光学系が複雑で大型化する欠点もある。
そのため、上述したようにＢｌｕ-ｒａｙ  ＤｉｓｃとＨＤ  ＤＶＤを記録・再生するには別個の光ピックアップ装置を含む記録再生装置が必要であり、不便であった。しかもこれらの光ピックアップ装置では光源となる発光素子のレーザダイオード（ＬＤ）が高価であるために、双方の記録再生装置を用意することはコスト高になり、利用者にとって不具合が大きい。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みて、異なる種類の光情報記録媒体に対して１つの発光素子と対物レンズを用いて情報の記録・再生を行うことができると共に、装置の小型化と低価格化を実現できる光ピックアップ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】
【０００６】
本発明による光ピックアップ装置は、少なくとも１つの波長を有するレーザ光を発光素子から出射させて平行光束にし、対物レンズを通して光ディスクの光情報記録面に集光させて光情報を記録または再生するようにした光ピックアップ装置であって、対物レンズの発光素子側に、平行光束の位相を切り換え可能な位相切り換え素子と、該位相切り換え素子で選択された位相に応じて平行光束を通過、発散または収束させるホログラム素子とを配設したことを特徴とする。
本発明によれば、発光素子から出射してコリメートレンズによって平行光束にされたレーザ光を位相切り換え素子によって位相差が０とλ／２の切り換えを光ディスクの種類によって選択でき、選択したいずれかの位相に応じてホログラム素子によって平行光束をそのまま通過させたり発散光または収束光に変換して対物レンズに入射させ、この光ディスクの光透過保護層を通って光情報記録面に光ディスクのＮＡに応じて集光させ、しかも球面収差や色収差を抑える。これによって各１つの発光素子と対物レンズを含む１つの光学系で二種類の光ディスクの記録再生を行うことができ、互換性を有する。そのため、装置を小型化できると共にコストを低下できる。
【０００７】
位相切り換え素子は、平行光束を透過または位相を１／２波長変化させる液晶光学素子であることが好ましい。
液晶光学素子のＯＮ、ＯＦＦ等の制御によってレーザ光の位相を切り換えできる。
或いは、位相切り換え素子は、レーザ光の光路に出し入れ可能な１／２波長板であってもよい。
光路に対して１／２波長板を挿脱することで、位相の切り換えを機械的に行える。
また、対物レンズとホログラム素子は一体に移動可能な可動部材に設けられていてもよい。
光ディスクの情報記録面のうねりや面振れに対物レンズとホログラム素子が一体に追従して移動するため精度良く情報記録面に光スポットを集光できる。
【０００８】
ホログラム素子は、少なくとも青紫色の波長帯域に感度特性を有することが好ましい。
４０５ｎｍ等の青紫色の波長帯域のレーザ光で記録再生する「Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ」や「ＨＤ  ＤＶＤ」等の２種類の光ディスクの記録再生に互換性を持たせることができる。
また、ホログラム素子と位相切り換え素子は一体化されていることが好ましい。
位相切り換え素子が液晶表示素子である場合に、一部の光学部品を共用することで部品点数を削減できる。
また、ホログラム素子は、位相切り換え素子によって位相を選択した少なくとも一方の平行光束の開口絞りを形成するパターンを有することが好ましい。
２種類の光ディスクの記録再生を行う際に、少なくとも一方の開口絞りをホログラム素子のパターンで形成することで、対物レンズのＮＡが相違する複数の光ディスクに対応できる。この場合、他方の平行光束の開口絞りは機械的な絞りを配設してもよいし、位相の異なるレーザ光に反応するホログラム素子のパターンで形成してもよい。
【０００９】
本発明の光ピックアップ装置は、少なくとも赤外レーザ光を発光する発光素子と、赤色レーザ光を発光する発光素子と、青紫レーザ光を発光する発光素子と、これらの発光素子で発光されたレーザ光をほぼ平行光束にするコリメータレンズと、これらの平行光束を透過または反射させて重ねるダイクロイックミラーと、これらの光束を光ディスクに集光させると共に前記光ディスクからの反射戻り光を透過させる対物レンズと、反射戻り光を検知する光検出器とを備えた光ピックアップ装置において、ダイクロイックミラーと対物レンズとの間に配設されていて、赤外レーザ光と赤色レーザ光に反応する波長依存性を有する第一ホログラム素子及び青紫レーザ光に反応する波長依存性を有する第二ホログラム素子と、ダイクロイックミラーと青紫レーザ光を平行光束にするコリメータレンズとの間に配設されていて青紫レーザ光の位相を切り換え可能な位相切り換え素子とを配設したことを特徴とする。
この光ピックアップ装置によれば４種類の光ディスクについて選択的に記録再生できる互換性を有する。
【発明の効果】
【００１０】
上述のように本発明による光ピックアップ装置によれば、例えば「Ｂｌｕ-ｒａｙ  Ｄｉｓｃ」と「ＨＤ  ＤＶＤ」等の異なる種類の光ディスクに対して１つの発光素子と対物レンズを用いて情報の記録・再生を行うことができ、装置の小型化と低価格化を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態によるＢｌｕ-ｒａｙ  ＤｉｓｃとＨＤ  ＤＶＤの互換性を備えた記録再生装置に装着される光ピックアップ装置について、添付図面により説明する。
なお、実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。
第一の実施の形態による光ピックアップ装置について説明する前に、本発明において「Ｂｌｕ-ｒａｙ  Ｄｉｓｃ」と「ＨＤ  ＤＶＤ」を記録再生するための光ピックアップ装置の光学系の原理について図１により説明する。
図１（ａ）に示すＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃは、基板１０１ａの厚み１．１ｍｍ、基板１０１ａ上の記録面を保護するカバー層１０１ｂの厚み０．１ｍｍの光ディスクからなり、本書ではこれを便宜上第一光ディスク６Ａという。第一光ディスク６Ａを記録再生するための光ピックアップ装置の光学系では、無限共役系を採用している。この光学系では、光源として４０５ｎｍの青紫色波長帯域のレーザ光を照射する青紫色レーザダイオード（ＬＤ）２を使用し、コリメートレンズ３で平行光束にして開口絞り４Ａを通してＮＡ（開口数）が０．８５の対物レンズ５を通して集光させ、第一光ディスク６Ａの厚さ０．１ｍｍのカバー層７Ａを透過して記録面に集光させ、読み取りまたは記録する。
【００１２】
図１（ｂ）に示すＨＤ  ＤＶＤは、基板１０２ａの厚み０．６ｍｍ、基板１０２ａ上の記録面を保護するカバー層１０２ｂの厚み０．６ｍｍの光ディスクからなり、本書ではこれを便宜上第二光ディスク６Ｂという。この第二光ディスク６Ｂを記録再生するための光ピックアップ装置の光学系では、有限共役系を採用している。この光学系では、光源として４０５ｎｍの青紫色波長帯域のレーザ光を照射する青紫色レーザダイオード（ＬＤ）２を使用し、このレーザ光を発散光として開口絞り４Ｂを通してＮＡ（開口数）が０．６５の対物レンズ５を通して集光させ、第二光ディスク６Ｂの厚さ０．６ｍｍのカバー層６Ｂを透過して記録面に集光させ、読み取りまたは記録する。
なお、以下の各実施形態では、便宜上、各図でカバー層１０１ｂ、１０２ｂ（光透過保護層）のみを示して第一光ディスク６Ａ、第二光ディスク６Ｂという。
【００１３】
図２乃至図５は本発明の第一の実施形態による光ピックアップ装置を示すものであり、図２は光ピックアップ装置の要部構成図、図３はホログラム素子の平面図、図４（ａ）、（ｂ）は液晶光学素子の断面図、図５（ａ）、（ｂ）は第一光ディスク、第二光ディスクを記録再生するための光学系を示す図である。
第一の実施形態による光ピックアップ装置１は、１つの光学系を用いて上述した無限共役系と有限共役系の構成を選択的に採用して、第一光ディスク６Ａ（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）と第二光ディスク６Ｂ（ＨＤ  ＤＶＤ）を記録再生できるようにした互換性を有する装置である。
図２に示す光ピックアップ装置１において、半導体レーザ光源は少なくとも４０５ｎｍの青紫色波長帯域のレーザ光を照射する青紫色レーザダイオード２である。このレーザダイオード２を出射したレーザ光束は回折格子７を介して偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）８で反射されて光ディスク６に光路を向けられる。この光路上には透過するレーザ光束を平行光束にするコリメートレンズ３が設けられ、その前方には再生時と記録時に透過光に与える位相を選択的に（１／２）λ切り換える位相切り換え素子として例えば液晶表示素子１０が配設されている。λは波長を示す。
【００１４】
液晶表示素子１０の前方には、光路を折り曲げる反射ミラー１１を介して通過するレーザ光を位相に応じて回折させる、例えばＰ波を透過させると共にＳ波を発散させるホログラム素子１２が設けられている。ホログラム素子１２の前方には光ディスク６（６Ａまたは６Ｂ）のカバー層を透過して記録面に集光させる対物レンズ５が配設されている。
光ディスク６で反射した反射戻り光は、レーザ光束の入射光路を逆にたどり、ＰＢＳ８を透過してセンサレンズ１４を介して反射戻り光を読み取って光電変換するフォトダイオード（ＰＤＩＣ）１５（光検出器）に収束して再生される。またＰＢＳ８を介してレーザダイオード２に対向する位置にはフロント  フォトダイオード（Ｆｒｏｎｔ  ＰＤ）１６が配設され、レーザダイオード２からの出力制御を行うと共に光ディスク６への記録時のパルスをつくる。
【００１５】
次にホログラム素子１２について図３により説明する。ホログラム素子１２は例えばＰ波の位相には反応しないで透過させ、Ｓ波の位相に反応して回折するように製造する。ホログラム素子１２は平板状のガラス面１８の表面に細かい溝１８ａが例えば同心円状に所定ピッチで多数刻み込まれており、これらの溝１８ａ…のパターンによってＳ波の入射光に回折効果が得られる。多数の溝１８ａ…は凹凸溝や鋸歯状の溝で構成され、ホログラム素子１２にＳ波のレーザ光が入射すると溝１８ａ…のパターンの回折作用により０次光、＋１次光、−１次光等、次数の異なる複数の回折光に分離される。
分離される０次光は直進し、＋１次光及び−１次光は０次光より広がるので、＋１次光または−１次光を用いれば入射光に対して出射光を曲げて発散光にすることができる。この場合、発散光になる＋１次光の分光比を増大させて光利用効率をよくする構造を採用するとよい。
そして、Ｐ波が入射するとホログラム素子１２で反応しないで溝１８ａ…のパターンの内側及び外側部分で平行光束として透過する。本実施の形態では、図５に示すように対物レンズ５のホログラム素子１２側に第一光ディスク６Ａ用の機械的な開口絞り４が設けられており、これによってＰ波については対物レンズ５のＮＡ（開口数）が０．８５に設定されるよう集光して第一光ディスク６Ａの記録面に所定径の光スポットを結像する。
また、ホログラム素子１２において、溝１８ａ…のパターンを開口絞りとして機能させるために、溝１８ａ…のパターンの外側をＰ波は透過するが、Ｓ波はカットするようコーティング層１９を形成したり他の溝や回折格子等で対物レンズ外に飛散させるように構成してもよい。この場合、溝１８ａ…のパターン内ではＳ波が回折させられて発散光となって対物レンズ５のＮＡ（開口数）が０．６５で記録面に集光するように設定される。
【００１６】
次に波長切り換え素子である液晶表示素子１０について図４により説明する。
図４（ａ）、（ｂ）に示す液晶表示素子１０は、一対のガラス基板２１、２２によって液晶分子２３を封止している。各ガラス基板２１、２２の対向面には電源２４によって液晶に電圧を印加するための透明電極２５、２６がそれぞれ配設され、その内側に液晶分子２３を封止する配向膜２７、２８が配設されている。
そして、図４（ａ）に示すように電源ＯＦＦで液晶分子２３は配向膜２７，２８に沿った配列を形成し、この状態でレーザダイオード２から出射されたＰ波のレーザ光について平行光束としてそのまま透過させる。また、図４（ｂ）に示すように電源ＯＮで液晶分子２３は配向膜２７，２８に沿った方向から順次立ち上がる方向に傾斜した配列を形成し、レーザ光の屈折率が変わるためにλ／２の位相変化を与える。これによってＰ波はＳ波に変換させられる。
【００１７】
本実施の形態による光ピックアップ装置１は上述の構成を備えており、次にその記録再生方法について図５に沿って説明する。
先ず、光ディスク６として第一光ディスク６Ａを装着して光ピックアップ装置１を含む記録再生装置で記録・再生する場合について説明すると、図２に示す光ピックアップ装置１の光学系において、液晶表示素子１０の電源２４をＯＦＦにすると屈折率が一定で位相変化は起こらずＰ波のレーザ光を透過させる。
この状態で、図２及び図５（ａ）に示すように、レーザダイオード２から出射したＰ波のレーザ光は回折格子７を介してＰＢＳ８で反射させられて光路を略９０°曲げられ、コリメートレンズ３によって平行光束にさせられる。
【００１８】
そしてＯＦＦ状態の液晶表示素子１０を透過したＰ波は、反射ミラー１１を介してホログラム素子１２に入射する。ホログラム素子１２ではＰ波は回折されないでそのまま透過するため、平行光束は開口絞り４で光束径を絞られた状態で対物レンズ５で集光させられる。そのため対物レンズ５で集光する光束はＮＡが０．８５になるようにカバー層の厚み０．１ｍｍの第一光ディスク６Ａの記録面に光スポットとして結像する。
光記録情報の再生時において、第一光ディスク６Ａの記録面で反射した反射戻り光は入射光路を遡り、対物レンズ５、ホログラム素子１２、液晶表示素子１０、コリメートレンズ１０を透過した後に、ＰＢＳ８のハーフミラー面を透過し、センサレンズ１４を介してフォトダイオード（ＰＤＩＣ）１５に収束して読み取られ、光電変換して再生される。
【００１９】
次に、第二光ディスク６Ｂを装着して光ピックアップ装置１で記録再生する場合について説明する。図２に示す光ピックアップ装置１の光学系において、予め液晶表示素子１０の電源２４をＯＮにすると液晶分子２３が立ち上がり屈折率が変わるため、透過するレーザ光の位相がλ／２切り換えられ、Ｐ波からＳ波に変換する。
この状態で、図２及び図５（ｂ）に示すように、レーザダイオード２から出射したレーザ光は同様に回折格子７、ＰＢＳ８を通過後、コリメートレンズ３によって平行光束にさせられる。そしてＯＮ状態の液晶表示素子１０を透過してＰ波からＳ波に偏光させられ、反射ミラー１１を介してホログラム素子１２に入射する。
Ｓ波はホログラム素子１２で溝１８ａ…のパターンによって回折されることによって、Ｓ波は＋１次光が発散された発散光として出射する。しかも、ホログラム素子１２の溝１８ａ…のパターンによる開口絞りによって出射する有効光束の径を絞られた領域内で発散光として出射する。このときの開口絞りの有効光束径（Ｄｂとする）は機械的な開口絞り４の有効光束径（Ｄａとする）より小さいために発散光がけられることはない。この発散光は対物レンズ５でＮＡが０．６５になるよう集光してカバー層厚み０．６ｍｍを通って第二光ディスク６Ｂの記録面に光スポットとして結像する。そのため、球面収差を抑制できる。
再生時には、第二光ディスク６Ｂの記録面で反射した反射戻り光は入射光路を戻り、対物レンズ５、ホログラム素子１２、液晶表示素子１０、コリメートレンズ１０を透過した後に、ＰＢＳ８のハーフミラー面を透過し、センサレンズ１４を介してフォトダイオード（ＰＤＩＣ）１５に収束して読み取られ、光電変換して再生される。
【００２０】
上述のように本実施の形態による光ピックアップ装置１は、第一光ディスク６Ａ用の対物レンズ５を用い、レーザ光の位相を１/２波長切り換え可能な液晶表示素子１０と、Ｐ波を透過すると共にＳ波を平行光束から発散光に変換させ且つ対物レンズのＮＡを設定するホログラム素子１２とを設けたため、カバー層の厚みと対物レンズのＮＡの異なる２種の光ディスク６Ａ、６Ｂについて、各１つのレーザダイオード２と対物レンズ５を含む単一の光学系で厚みの異なるカバー層を通過させ、球面収差を抑えて記録面に光スポットを集光でき、選択的に光情報の記録・再生を行うことができる。よって２種の光ディスク６Ａ，６Ｂの互換性を持たせて装置の小型化と低価格化を実現できる。
【００２１】
次に本発明の変形例や他の実施形態について図６乃至図１６を参照して説明するが、上述した第一の実施形態と同一または同様の部材、部品には同一の符号を用いて説明を省略する。
図６乃至図１２に示す各変形例は図２に示す光ピックアップ装置１と概略同一の構成を備えている他の態様を示すものである。そのため全体構成の説明は省略し、図５に対応する２種類の光ディスク６Ａ，６Ｂを記録再生するための各光路図によって説明する。
先ず図６（ａ）、（ｂ）は第一変形例による光ピックアップ装置１を示すものである。図中、第一光ディスク６Ａに対しては、Ｓ波の偏光波で光スポットを記録面に照射し、第二光ディスク６Ｂに対してはＰ波の偏光波で光スポットを記録面に照射する構成を採用している。
そのため、図６（ａ）において第一光ディスク６Ａに対しては、液晶表示素子１０を電源ＯＮにし、レーザダイオード２から出射するＰ波のレーザ光をコリメートレンズ３で平行光束にして液晶表示素子１０でλ／２位相変換させてＳ波に切り換える。ホログラム素子１２ではＳ波に反応しないで全面に亘って透過させ、機械的な開口絞り４によって有効光束径を制限された平行光束が対物レンズ５によって第一光ディスク６Ａの記録面に集光される際のＮＡが０．８５になる。
また、図６（ｂ）において第二光ディスク６Ｂに対しては、液晶表示素子１０を電源ＯＦＦにしてＰ波を透過させる。ホログラム素子１２はＰ波の位相に反応して最外周の円形の溝１８ａを開口絞りとして機能させ、最外周の溝１８ａの内側の多数の溝１８ａ…のパターンによって入射する平行光束を発散光に回折して対物レンズ５によって第二光ディスク６Ｂの記録面に集光される際のＮＡが０．６５に設定される。
また、溝１８ａ…のパターンの外側はＳ波を透過させるが、Ｐ波はカットするようコーティング層１９を形成したり別の溝や回折格子等で対物レンズ外に飛散させるように構成する。
【００２２】
次に図７（ａ）、（ｂ）は第二変形例による光ピックアップ装置１を示すものである。図中、図７（ａ）の第一光ディスク６Ａに対しては、Ｐ波の偏光波で光スポットを記録面に照射し、図７（ｂ）の第二光ディスク６Ｂに対してはＳ波の偏光波で光スポットを記録面に照射する構成を採用している。
本変形例では、第一の実施の形態による機械的な絞り４が設けられていない。本変形例では、ホログラム素子１２がＰ波とＳ波について異なる有効光束径Ｄａ、Ｄｂ（Ｄａ＞Ｄｂ）に制御する絞り機能を有している。
そのため図７（ａ）では、液晶表示素子１０の電源ＯＦＦで透過する平行光束のＰ波にホログラム素子１２が反応して（有効光束径Ｄａ内に形成した）多数の溝１８ａ…のパターン内で回折によって収束光に変換すると共に、最外周の溝１８ａの外側の光はコーティング層１９によってカットしたり、別の溝や回折格子等で対物レンズ外に発散させる。そして有効光束系Ｄａにより、ホログラム素子１２で収束光に変換されたＰ波が対物レンズ５によって第一光ディスク６Ａの記録面に所定のスポット光となるよう集光する際のＮＡが０．８５に設定される。
また、図７（ｂ）では、液晶表示素子１０を電源ＯＮにしてＳ波を透過させる。そしてホログラム素子１２では、Ｓ波は有効光束径Ｄｂ内で平行光束として反応しないで透過させるが、有効光束径Ｄｂの外側の光は対物レンズ外に発散させる。そして有効光束径Ｄｂによって、ホログラム素子１２を透過したＳ波の平行光束は対物レンズで第二光ディスク６Ｂの記録面に集光する際のＮＡが０．６５に設定される。
【００２３】
図８（ａ）、（ｂ）は第三変形例による光ピックアップ装置１を示すものである。
本変形例でも、ホログラム素子１２がＳ波とＰ波について異なる有効光束径Ｄａ、Ｄｂ（Ｄａ＞Ｄｂ）に制御する絞り機能を有し、Ｓ波は反応して収束光となり、Ｐ波は反応しないで透過する。
そして、図中、図８（ａ）の第一光ディスク６Ａに対しては、有効光束径Ｄａで収束光となったＳ波で対物レンズ５のＮＡが０．８５となるように記録面に集光させ、図８（ｂ）の第二光ディスク６Ｂに対しては有効光束径Ｄｂの平行光束のＰ波で対物レンズ５のＮＡが０．６５となるように記録面に集光させる構成を採用している。
【００２４】
図９（ａ）、（ｂ）は第四変形例による光ピックアップ装置１を示すものである。
本変形例では、ホログラム素子１２はＰ波とＳ波について異なる有効径Ｄａ、Ｄｂ（Ｄａ＞Ｄｂ）に制御する絞り機能を有し、Ｐ波は反応して収束光となり、Ｓ波は反応して発散光となる。
そして図９（ａ）の第一光ディスク６Ａに対しては、平行光束のＰ波について対物レンズ６で集光する際のＮＡが０．８５となるようホログラム素子１２で有効光束径Ｄａの収束光に変換する。図９（ｂ）の第二光ディスク６Ｂに対しては、有効光束径Ｄｂの平行光束のＳ波について対物レンズ６で集光する際のＮＡが０．６５となるようホログラム素子１２で発散光に変換する。
【００２５】
図１０（ａ）、（ｂ）は第五変形例による光ピックアップ装置１を示すものである。
本変形例でも、ホログラム素子１２がＳ波とＰ波について異なる記録・再生光の有効径Ｄａ、Ｄｂ（Ｄａ＞Ｄｂ）に制御する絞り機能を有し、Ｓ波は反応して収束光となり、Ｐ波は反応して発散光となる。
そして図１０（ａ）の第一光ディスク６Ａに対しては、平行光束のＳ波について対物レンズ６で集光する際のＮＡが０．８５となるようホログラム素子１２で収束光に変換する。図１０（ｂ）の第二光ディスク６Ｂに対しては、平行光束のＰ波について対物レンズ６で集光する際のＮＡが０．６５となるようホログラム素子１２で発散光に変換する。
【００２６】
図１１（ａ）、（ｂ）は第六変形例による光ピックアップ装置１を示すものである。
本変形例では、ホログラム素子１２はＰ波とＳ波について入射面で同一の有効径Ｄｂに制御し、出射面で異なる記録・再生光の有効光束径Ｄａ、Ｄｂ（Ｄａ＞Ｄｂ）に制御する絞り機能を有している。
そして、図中、図１１（ａ）の第一光ディスク６Ａに対しては、有効光束径Ｄｂの平行光束のＰ波がホログラム素子１２の入射面で溝１８ａ…のパターンで発散光となり、ホログラム素子１２の出射面からの出射光は有効光束径Ｄａの平行光束に変換されて対物レンズ５に入射し、対物レンズ５のＮＡが０．８５となるように記録面に集光させる。図１１（ｂ）の第二光ディスク６Ｂに対しては、ホログラム素子１２はＳ波の位相に反応しないで平行光束として透過させ、対物レンズ５でＮＡが０．６５となるように記録面に集光させる構成を採用している。
また、図１２（ａ）、（ｂ）に示す第七変形例は、第六変形例に代えてホログラム素子１２は入射面でＳ波を有効径Ｄｂの平行光束を発散光に変換して出射面で有効光束径Ｄａに変換して平行光束として出射させて第一光ディスク６Ａに集光させ、Ｐ波を有効光束径Ｄｂの平行光束で透過させて第二光ディスク６Ｂに集光させる構成を有している。
上述の各変形例においても第一の実施形態と同一の効果を奏する。
【００２７】
次に本発明の第二実施形態を図１３により説明する。
本第二実施形態による光ピックアップ装置３０も第一実施形態による光ピックアップ装置１と概略同一構成を有している。相違点は、本実施形態では位相切り換え素子として液晶表示素子１０に代えて、透過するレーザ光の位相を１／２波長変換する１／２波長板３１がコリメートレンズ３とホログラム素子１２との間に配設されていることである。
この１／２波長板３１はアクチュエータ３２にアームを介して支持されていて、アクチュエータ３２によってレーザ光の光路に対して挿脱可能とされている。例えばＰ波のレーザ光が１／２波長板３１を透過することで位相が１/２波長変化してＳ波に変換される。
従って、図１３（ａ）に示すように、第一光ディスク６Ａを記録・再生する場合には、例えばレーザダイオード２から出射するＰ波のレーザ光が、光路外の１／２波長板３１を透過せずにホログラム素子１２に入射する。ホログラム素子１２では溝１８ａ…のパターンで開口絞りが形成されて有効光束径Ｄａに制限され、反応しないで透過する。そして対物レンズ５でＮＡが０．８５となるように集光させられて第一光ディスク６Ａの記録面に照射される。
また、図１３（ｂ）に示すように、第二光ディスク６Ｂを記録・再生する場合には、レーザダイオード２から出射するＰ波のレーザ光が、光路上に挿入された１／２波長板３１を透過してＳ波に変換され、ホログラム素子１２に入射する。ホログラム素子１２では溝１８ａ…のパターンで開口絞りが形成されて有効光束径Ｄｂに制限され、回折によって発散光に変換される。そして対物レンズ５でＮＡが０．６５となるように集光させられて第二光ディスク６Ｂの記録面に照射される。
上述のように、本実施形態によっても第一の実施の形態と同一の作用効果が得られる。
【００２８】
なお、図１３（ａ）、（ｂ）で一点鎖線で示すように、ホログラム素子１２と対物レンズ５を可動部材３５に搭載して図示しないアクチュエータによって一体に駆動可能としてもよい。光ディスク６Ａ、６Ｂに形成された螺旋状のトラックが光ディスクのうねりや面振れによって変動する場合、ホログラム素子１２と対物レンズ５を一体に駆動することで精度良く調整できる。
或いは、上述の構成に代えて、図１４に示すようにホログラム素子１２と対物レンズ５を一体に形成してもよい。この場合、一体化した対物レンズ３６の入射面と出射面の一方または両方に所定間隔でリング状等の複数の溝１８ａ…のパターンを形成すればよい。
【００２９】
また、他の変形例として、位相切り換え素子としての液晶表示素子１０とホログラム素子１２を一体化してもよい。
この場合、図１５に示すように液晶表示素子１０のレーザ光を出射する側のガラス基板２２に代えて溝１８ａ…がその両面またはいずれか片面に形成された透明ガラス基板３６をホログラム素子として配設すればよい。
この場合には、一方のガラス基板２２を省略できるので部品点数の削減につながる。
【００３０】
次に本発明の第三の実施の形態を図１６により説明する。
図１６に示す光ピックアップ装置４０は、上述した第一及び第二光ディスク６Ａ、６Ｂを互換して記録・再生できる光ピックアップ装置１に加えて、カバー層の厚み０．６ｍｍ、対物レンズのＮＡ０．６０のＤＶＤ（第三光ディスク６Ｃという）と、カバー層の厚み１．２ｍｍ、対物レンズのＮＡ０．４５のＣＤ（第四光ディスク６Ｄという）をも選択的に再生できるようにした互換装置である。
図中、光ピックアップ装置４０は第一及び第二光ディスク６Ａ，６Ｂを記録再生する光ピックアップ装置１の光学系を備えており、各構成を同一の符号で示している。更に、液晶表示素子１０と反射ミラー１１との間の光路にダイクロイックミラー４１が設けられている。また、フロントフォトダイオード（Ｆｒｏｎｔ  ＰＤ）１６はダイクロイックミラー４１に対向する位置に設けられている。
そして、ＤＶＤを再生するための波長６５０ｎｍの赤色レーザ光の光路として、この赤色レーザ光を出射する赤色レーザダイオードとＰＤＩＣ（光検出器）を含むホログラムＬＤ４２と、その出射光を平行光束にするコリメートレンズ４３と、平行光束をダイクロイックミラー４１に向けて反射させる偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）４４が設けられている。
【００３１】
更にＣＤを再生するための波長７８０ｎｍの赤外レーザ光の光路として、この赤外レーザ光を出射する赤外レーザダイオードとＰＤＩＣ（光検出器）を含むホログラムＬＤ４５と、その出射光を平行光束にするコリメートレンズ４６とを備え、この平行光束はＰＢＳ４４を透過してダイクロイックミラー４１に入射する。ダイクロイックミラー４１は波長４０５ｎｍの青紫色レーザ光を透過するが、波長６５０ｎｍ、７８０ｎｍの赤色及び赤外レーザ光は反射させる特性を有している。そのため、各レーザ光はダイクロイックミラー４１から光ディスク６までの光路が重なる。
また、ダイクロイックミラー４１（図では反射ミラー１１）と対物レンズ５の間には、第一及び第二のホログラム素子４８、４９が設けられている。第一のホログラム素子４８は上述したホログラム素子１２と同一であり、赤色レーザ光と赤外レーザ光には反応しないで透過させる。第二のホログラム素子４９は青紫色レーザ光を透過させるが、赤色レーザ光と赤外レーザ光に選択的に反応する。
即ち、第二のホログラム素子４９は、赤色レーザ光と赤外レーザ光の開口絞りの機能を有すると共に、回折によって収束光、発散光に変換するか、或いは反応しないで透過させる。例えば、６５０ｎｍの赤色レーザ光を透過または収束させて対物レンズ５でＮＡが０．６０となるように集光してカバー層の厚みが０．６ｍｍのＤＶＤの記録面に結像させる。また、７８０ｎｍの赤外レーザ光を発散等させて対物レンズ５でＮＡが０．４５となるように集光してカバー層の厚みが１．２ｍｍのＤＶＤの記録面に結像させる。
【００３２】
上述の構成を備えた光ピックアップ装置４０は、第一及び第二光ディスク６Ａ，６Ｂを記録・再生するための青紫色レーザダイオード２から出射された青紫色レーザ光は、上述の実施の形態で説明したようにＰＢＳ８で反射し、液晶表示素子１０でＰ波またはＳ波に変換された後に第一のホログラム素子４８を介して光ディスクの記録面に所定の光スポットとして結像し、反射戻り光は同一の光路を遡ってダイクロイックミラー４１を透過してＰＤＩＣ１５で結像する。
また、光ディスクとしてＤＶＤを再生する場合には、波長６５０ｎｍの赤色レーザ光がＰＢＳ４４で反射してダイクロイックミラー４１で再度反射させられ、第二ホログラム素子４８を介してＤＶＤのカバー層を通して記録面に結像する。その反射戻り光は入射光と同一の光路をたどり、ホログラムＬＤ４２に結像して光電変換されて再生される。
ＣＤを再生する場合も、波長７８０ｎｍの赤外レーザ光がＰＢＳ４４を透過してダイクロイックミラー４１で反射させられ、第二ホログラム素子４８を介してＣＤのカバー層を通して記録面に結像する。その反射戻り光は入射光と同一の光路をたどり、ホログラムＬＤ４５で光電変換されて再生される。
【００３３】
従って本実施形態によれば、１つの対物レンズ５を用いて４種類の光ディスクを記録・再生することができる。そのため、装置の一層の小型化と低コストを実現できる。
なお、上述の各実施形態で反射ミラー１１は設けなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】光ピックアップ装置の記録再生用光路の原理図であり、（ａ）は第一光ディスク用の光路、（ｂ）は第二光ディスク用の光路を示す図である。
【図２】本発明の第一の実施形態による光ピックアップ装置の要部構成図である。
【図３】図２に示すホログラム素子の構成を示す平面図である。
【図４】図２に示す液晶表示素子の断面図であり、（ａ）はＯＦＦ状態、（ｂ）はＯＮ状態を示す図である。
【図５】第一の実施形態の光ピックアップ装置における記録再生用光路図であり、（ａ）は第一光ディスク用、（ｂ）は第二光ディスク用の光路図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は光ピックアップ装置の第一変形例を示す図５に対応する各光路図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は光ピックアップ装置の第二変形例を示す各光路図である。
【図８】（ａ），（ｂ）は光ピックアップ装置の第三変形例を示す各光路図である。
【図９】（ａ），（ｂ）は光ピックアップ装置の第四変形例を示す各光路図である。
【図１０】（ａ），（ｂ）は光ピックアップ装置の第五変形例を示す各光路図である。
【図１１】（ａ），（ｂ）は光ピックアップ装置の第六変形例を示す各光路図である。
【図１２】（ａ），（ｂ）は光ピックアップ装置の第七変形例を示す各光路図である。
【図１３】第二の実施形態による光ピックアップ装置の各光路図であり、（ａ）は１／２波長板を光路から外した状態，（ｂ）は１／２波長板を光路に挿入した状態の図である。
【図１４】対物レンズとホログラム素子を一体化した構成を示す説明図である。
【図１５】液晶表示素子とホログラム素子を一体化した構成を示す説明図である。
【図１６】本発明の第三の実施形態による光ピックアップ装置の要部構成図である。
【符号の説明】
【００３５】
１、３０、４０  光ピックアップ装置
２  青紫色レーザダイオード（発光素子）
３  コリメートレンズ
５、３６  対物レンズ
６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ  光ディスク
１０  液晶表示素子（位相切り換え素子）
１２  ホログラム素子
１８ａ  溝（パターン）
３１  １／２波長板（位相切り換え素子）
３２  アクチュエータ
３５  可動部材
【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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【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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