(57)【要約】      （修正有）【課題】記録又は再生光の波長が互いに異なる複数の情報記録再生媒体に対して記録および再生の少なくとも一方が可能な小型の光ピックアップを提供する。【解決手段】互いに波長の異なる光束を出射する複数の光源と、複数の光源から出射される各光束を情報記録媒体の情報記録面に集光させるための対物レンズと、所定の方向から入射する第１光束と、この第１光束が入射する側とは逆側であって対物レンズの光軸方向において異なる位置から入射する第２光束とを、対物レンズの光軸方向と略平行に反射させる光学素子とを有する光ピックアップ装置とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録又は再生光の波長が互いに異なる複数の情報記録媒体に対して情報の記録及び再生の少なくとも一方を行う光ピックアップ装置であって、
波長λ１の光束を出射する第１光源と、
波長λ２（λ１＞λ２）の光束を出射する第２光源と、
波長λ３（λ２＞λ３）の光束を出射する第３光源と、
前記第１光源、第２光源又は第３光源から出射される光束を前記情報記録媒体の情報記録面に集光させるための対物レンズと、
前記第１光源、第２光源及び第３光源から出射した各光束を前記対物レンズの光軸方向と略平行に反射させる第１反射面及び第２反射面を少なくとも含む光学素子とを有し、
前記光学素子の第１反射面及び第２反射面は、前記対物レンズの光軸方向において互いに異なる位置に設けられており、
前記第１反射面は、所定の方向から入射する第１光束を前記対物レンズの光軸方向と略平行に反射させるように配置され、前記第２反射面は、該第１光束が入射する側とは逆側であって前記対物レンズの光軸方向において前記第１光束の入射位置とは異なる位置から入射する第２光束を前記対物レンズの光軸方向と略平行に反射させるように配置されている光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記第１反射面は、前記第１光源及び第２光源から出射された光束を反射させ、前記第２反射面は、前記第３光源から出射された光束を反射させ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２反射面は、前記第１反射面よりも前記対物レンズに近い位置に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記第３光源は、前記光学素子を挟んで、前記第１光源及び第２光源が配置されている側とは反対側に配置されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記対物レンズを第１対物レンズとしたときに、
更に、前記第１対物レンズと並んで設けられた第２対物レンズと、
前記第３光源から出射した光を前記第１対物レンズと前記第２対物レンズの両方に導く光学系とを有する請求項１〜４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対物レンズは、前記第１光源から出射される光束を、保護基板厚ｔ１の第１の情報記録再生媒体の情報の記録されている層に集光し、前記第２光源から出射される光束を保護基板厚ｔ２（ｔ１＞ｔ２）の第２の情報記録再生媒体の情報の記録されている層に集光し、前記第３光源から出射される光束を保護基板厚ｔ２の第３の情報記録再生媒体の情報の記録されている層に集光す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７】
前記第２対物レンズは、前記第３光源から出射される光束を、保護基板厚ｔ３（ｔ２＞ｔ３）の第４の情報記録媒体の情報の記録されている層に集光することを特徴とする請求項６に記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記第１対物レンズと前記第２対物レンズが前記情報記録再生媒体の半径方向に配置されていることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
前記第１反射面及び第２反射面の少なくとも一方に入射する光束が、前記対物レンズの光軸に直交する面に対して所定角度だけ傾いていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
前記第１光源と前記第２光源から出射した光束を前記光学素子に導く光学系が略同一の平面内に配置されており、該平面は、前記対物レンズの光軸に直交する平面に対して所定角度だけ傾いていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１１】
更に、前記第３光源から出射した光束を前記光学素子に導く光学系が、前記第１光源と第２光源から出射した光束を前記光学素子に導く光学系を含む第１平面とは異なる第２平面内に配置されており、前記第１平面と前記第２の平面が略平行となっていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１２】
前記光学素子は、前記第１の光源あるいは前記第２の光源から出射された光束を前記対物レンズの光軸に平行に反射させる反射プリズムであり、該反射プリズムの光束入射面に入射される光束の一部が、前記反射プリズムの反射面の前記対物レンズに近い側のエッジを通り、前記対物レンズの光軸に直交する直線が、前記反射プリズムの前記第１及び第２光源から出射された光束が入射する入射面と交差する線あるいは点を含むことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１３】
更に、前記第１光源から出射して前記情報記録再生媒体で反射された光束を受光する第１受光素子と、
前記第２光源から出射して前記情報記録再生媒体で反射された光束を受光する第２受光素子と、
前記第３光源から出射して前記情報記録再生媒体で反射された光束を受光する第３受光素子とを有することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１４】
記録又は再生光の波長が互いに異なる複数の情報記録媒体に対して情報の記録及び再生の少なくとも一方を行う光ピックアップ装置であって、
互いに波長の異なる光束を出射する複数の光源と、
前記複数の光源から出射される各光束を前記情報記録媒体の情報記録面に集光させる対物レンズと、
所定の方向から入射する第１光束と、該第１光束が入射する側とは逆側であって前記対物レンズの光軸方向において前記第１光束の入射位置とは異なる位置から入射する第２光束とを、前記対物レンズの光軸方向と略平行に反射させる光学素子とを有する光ピックアップ装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置と、
前記光ピックアップ装置により得た信号を信号処理して再生信号を出力する信号処理部とを備える光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光ディスクに対する記録又は再生が可能な光ピックアップ装置及びそれを備える光ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｂｒｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（以下ＢＤと略記する）、ＤＶＤおよびＣＤに対して記録あるいは再生を行う３波長互換ピックアップの構成が知られている。例えば、特許文献１には、第１光源に波長４０７ｎｍの青紫色レーザを用い、第２光源に波長６５５ｎｍの赤色レーザを用い、第３光源に波長７８５ｎｍの赤外レーザを用いた構成が示されている。これらの光源から出射された光束を３波長互換対物レンズに入射し、各情報記録再生媒体の記録再生面で集光させる構成となっている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２９３７７５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、特許文献１では、例えばＨＤ-ＤＶＤ（以下ＨＤと略記する）に対して記録および/又は再生を行う場合については記載されていない。
【０００５】
記録再生波長の互いに異なる複数種類の情報記録媒体を記録再生できる光ピックアップでは、一般に、使用する光源及び光学部品が増えるので、全体の外形が大きくなるという課題がある。
【０００６】
本発明では、複数の情報記録再生媒体に対して記録および再生の少なくとも一方が可能な小型の光ピックアップ装置とそれを備える光ディスク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】
【０００７】
上記目的を達成させるために、本発明の光ピックアップ装置は、複数の光源と、複数の光源から出射される光束を情報記録媒体の情報記録面に集光させるための対物レンズと、複数の光源のいずれか一つの光源から出射して所定の方向から入射する第１光束と、この第１光束が入射する側とは逆側であって対物レンズの光軸方向において異なる位置から入射する第２光束とを、対物レンズの光軸方向と略平行に反射させる光学素子を備える構成とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、記録又は再生光の波長が互いに異なる複数の情報記録媒体の記録又は再生が可能な小型の光ピックアップ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】
【０００９】
以下、本発明にかかる光ピックアップ装置の実施形態を説明する。しかし、本発明の実施形態はこれらに限定されるものではない。
【００１０】
図１は、本発明に従う光ピックアップ装置の第１の実施例の光学系の横断面を示す概念図である。図２は、図１に示す光ピックアップ装置の光学系を紙面右側から見た図である。図３には、第１の実施例の第１光源２０付近の詳細断面概念図を示す。図４には、第１実施例の液晶素子１１の詳細図を示す。
【００１１】
図２及び図３において、第１光源２０は、波長７８５ｎｍのＣＤ用の赤外レーザである。勿論、波長については７８５ｎｍ付近であれば良く、７８５ｎｍに限定したものではない。第１の光源２０から出射された光束は、補助レンズ２１を透過し、ＣＤ用回折格子３４にて０次光と±１次光に分割される。このＣＤ用回折格子３４は、回折された±１次光が情報記録再生媒体のトラックに対して、適切な角度で照射されるように回転調整されている。
【００１２】
ＣＤ用回折格子３４を透過した光束は、波長選択性ＰＢＳプリズム２２で反射される。そして、反射光束は、ＣＰレンズ１９を透過し、１／４波長板３３を透過し、円偏光に変換される。その後、反射プリズム１８の第１の反射面１８ａで反射され、光ディスク３１方向へと向きを変える。その後、波長選択性を有する第２の反射面１８ｂを透過し、ＣＰレンズ１７を透過し、互換対物レンズ２に対して所望の発散度合いになり、波長選択性開口制限素子１６を透過し、開口制限された光束のみ互換対物レンズ２に入射され、光ディスク３１の情報記録再生面に集光される。ここで、ＣＰレンズ１９とＣＰレンズ１７は、２個のレンズで所望の倍率となるリレーレンズを構成している。
【００１３】
光ディスク３１の情報記録再生面で反射された光束は、１／４波長板３３まで戻り、再度、１／４波長板を透過することにより、出射光に対して直交した直線偏光に変換され、波長選択性ＰＢＳプリズム２２を透過する。その後、波長選択性１／２波長板３２で偏光を９０度変更し、波長選択性ＰＢＳプリズム２３にて反射され、ＣＤ用検出レンズ２５を透過し、ＣＤ用受光素子２４に集光し、ＣＤ用受光素子２４にて必要な信号を検出する。
【００１４】
この波長選択性１／２波長板３２の取り付け角度を適切に設定することにより、透過後の偏光状態を調整することができ、波長選択性ＰＢＳプリズム２３での反射光量を調整することが可能となる。その結果、受光素子２４への入射光量を調整することが可能となり、ＣＤ系信号レベルの調整が可能となる。
【００１５】
ＣＤ用受光素子２４にて得られた信号を、図８に示す信号処理部８１で信号処理し、再生時は、再生信号を得るとともに、サーボ信号作成部８２にて互換対物レンズ２がフォーカス制御、トラッキング制御される信号を作成し、ＡＦ−ＴＲ制御回路８３に入力され、ＡＦ（オートフォーカス）制御と、ＴＲ（トラッキング）制御が行われる。また、チルト信号作成部８４にてチルト駆動信号が作成され、チルト駆動回路８５を経由してチルトコイルにチルト電流が印加され、互換対物レンズ２を含む可動部がチルト動作を行う。
【００１６】
これらのシステムコントロールがなされ、最良な光学特性が得られるようにコントロールされる。
【００１７】
図示しないが、このような互換光ピックアップに搭載されている対物レンズ駆動装置は、一般的にはＡＦ動作、ＴＲ動作、ＴＩＬＴ動作を行う３次元対物レンズ駆動装置である。対物レンズを含む可動部にはＡＦコイル、ＴＲコイル、ＴＩＬＴコイルが配置されている。この可動部がマグネットおよびヨークなどによって構成される固定部に対して導電性弾性支持部材６本で支持されており、上記システムコントロールが可能となっている。
【００１８】
一般に互換対物レンズ２は、ＣＤ対応の場合、発散光を入射し、ＤＶＤ対応の場合、収束光を入射するなど、対応する情報記録再生媒体により互換対物レンズ２への入射光の発散/収束度合いを変更する必要がある。逆に言うと受光素子に向かう光束も収束/発散度合いが異なる為、同一の受光素子にて受光しようとするとＣＤ系またはＤＶＤ系に別の光学素子（例えば、波長選択性液晶レンズ）が必要となり、この追加された素子により、同一受光素子にて信号を読み取る事が可能となる。しかし、この追加される光学素子は一般的に光利用効率が悪く、互換対物レンズ２から出射される光量が小さくなるという不都合がある。
【００１９】
本発明では、図２に示すように、ＣＤ専用の受光素子２４を配置しており、ＤＶＤ系とは別の系としているため、上記したような互換対物レンズ２からの出射光量が小さくなる問題がなく、光利用効率の良い光ピックアップを構成できる。
【００２０】
一方、第１光源２０から出射された光束の一部（対物レンズ有効径外の光束）は、図３に示すように補助レンズ２１と一体成形された屈折面２１ａにて屈折される。この屈折された第１光源２０からの光束２０ａの内の前方モニター用光束２０ｂは、波長選択性ＰＢＳプリズム２２で反射され、ＣＰレンズ１９の反射面１９ａにて反射され、前方モニター３７に照射される。
【００２１】
前方モニター３７では、その受光量に略比例した電流が発生し、Ｉ-Ｖ変換により、電圧信号として受光量に応じた信号を出力する。この出力により、第１光源２０のパワー制御を実施することが可能となる。
【００２２】
第２光源２６は、波長６６０ｎｍのＤＶＤ用赤色レーザである。勿論、波長については、６６０ｎｍ付近であれば良く、６６０ｎｍに限定されたものではない。
【００２３】
第２の光源２６から出射された光束は、ＤＶＤ用回折格子２７にて０次光と±１次光に分割される。このＤＶＤ用回折格子２７は、ＣＤ用回折格子３４と同様に、回折された±１次光が情報記録再生媒体のトラックに対して、適切な角度で照射されるように回転調整されている。
【００２４】
ＤＶＤ用回折格子２７を透過した光束は、ＰＢＳプリズム２８で反射され、波長選択性ＰＢＳプリズム２３を透過し、波長選択性ＰＢＳプリズム２２も透過し、ＣＰレンズ１９を透過し、１／４波長板３３を透過することにより直線偏光から円偏光に変換される。円偏光に変換された光束は、反射プリズム１８に入射され、第１光源２０から出射された光束が、反射された同じ第１の反射面１８ａで反射され、角度を変え、互換対物レンズ２の光軸方向へ進む。その後、波長選択性の第２の反射面１８ｂを透過し、ＣＰレンズ１７を透過し、互換対物レンズ２に対して所望の収束度合いになり、波長選択性開口制限素子１６を透過し、互換対物レンズ２に入射され、光ディスク３１の情報記録再生面で、集光される。
【００２５】
ここで、波長選択性開口制限素子１６は、第１光源２０の波長λ１に対してのみ開口制限機能を発揮する素子であり、第２光源２６の波長λ２に対しては、開口を制限せず、ガラス板としての作用しかしない。また、ＣＰレンズ１９とＣＰレンズ１７は、２個のレンズで所望の倍率となるリレーレンズを構成していることは、先ほどの説明と同じである。
【００２６】
光ディスク３１の情報記録再生面で反射された光束は、１／４波長板３３まで戻り、再度、１／４波長板を透過することにより、出射光に対して直交した直線偏光に変換され、波長選択性ＰＢＳプリズム２２、波長選択性ＰＢＳプリズム２３を透過する。その後、ＰＢＳプリズム２８を透過し、ＤＶＤ用検出レンズ２９を透過し、ＤＶＤ用受光素子３０に集光し、ＤＶＤ用受光素子３０にて必要な信号を検出する。
【００２７】
ＤＶＤ用受光素子３０にて得られた信号は、上述したＣＤ用受光素子２４で得られた信号と同様に図８に示す信号処理部８１で信号処理される。また、ＤＶＤの記録再生のシステムコントロールも、前述したＣＤのシステムコントロールと同様であり、詳細な説明は省略する。
【００２８】
一方、第２光源２６から出射された光束の一部は、ＰＢＳプリズム２８で反射され、波長選択性ＰＢＳプリズム２３、波長選択性ＰＢＳプリズム２２を透過し、ＣＰレンズ１９の反射面１９ａにて反射され、前方モニター３７に入射される。
【００２９】
前方モニター３７では、その受光量に略比例した電流が発生し、Ｉ-Ｖ変換により、電圧信号として受光量に応じた信号を出力する。この出力により、第２光源２６のパワー制御を実施することが可能となる。
【００３０】
第３光源７は、波長４０５ｎｍの青紫レーザである。勿論、波長については、４０５ｎｍ付近であれば良く、４０５ｎｍに限定されたものではない。第３の光源７から出射された光束は、ビーム整形素子８にてビーム整形され、回折格子が一体となった液晶素子１１を透過する。この時、図４に示すように液晶素子１１の偏光切替え素子１１ｃにて第３光源から出射された直線偏光を変更させずに透過するか９０度偏光を回転させて透過させるかを偏光切替え素子１１ｃに所望の電圧印加することで切替えることが可能となっている。
【００３１】
また、偏光切替え素子１１ｃの先には回折格子１１ｄが配置されている。この回折格子１１ｄを透過することにより、０次光と±１次光とに回折させることが可能となる。液晶素子１１の第３光源７側には、第３光源７から出射された光束の偏光を所望の角度回転させることが可能なアッテネータ素子１１ａが配置され、その先には、所定の偏光成分のみを回折により蹴散らし、結果的に透過する光量を低減させる偏光回折格子１１ｂが配置されている。
【００３２】
ここで、例えば、第３光源７から出射された光束を用いて、第３の情報記録再生媒体（ここでは、ＨＤ-ＤＶＤを意味しており、以降、ＨＤと記す）あるいは第４の情報記録再生媒体（ここでは、Ｂｌｕ−ｒａｙ−Ｄｉｓｃを意味しており、以降、ＢＤと記す）を再生する場合を想定する。
【００３３】
この場合、一般的には第３光源７の青紫レーザは５ｍＷ以上発光させなければレーザノイズが大きくなってしまい、信号再生品質が低下する虞がある。そこで、再生時については、アッテネータ素子１１ａにて第３光源７から出射された直線偏光を所望の角度回転させる。例えば、Ｐ偏光の光束の偏光を回転させ、Ｓ偏光成分を８０％、Ｐ偏光成分を２０％とした楕円偏光にする。次に偏光回折格子１１ｂにより、Ｓ偏光成分のみを回折させ、結果的に偏光回折格子１１ｂを直進する光は、第３光源７から出射された全光量の内、約２０％のＰ偏光成分のみとする。
【００３４】
このような機能により、結果的に、再生時は、第３光源７の発光量を５ｍＷ以上とし、レーザノイズを抑えることが可能となる。記録時は、アッテネータ素子１１ａに所望の電圧を印加し、偏光回転の機能を使わない状態にし、効率を向上させて動作させる。
【００３５】
第１の実施例の説明では、図４に示すようにアッテネータ機能を液晶素子を用いて実現しているが、このアッテネータ機能を、例えば１枚の減光フィルターと１枚の透明ガラス板などを用いて機械的に入替を行う構造とすることによって実現しても構わない。
【００３６】
具体的には、電磁力により回転するロータの所定の位置に減光フィルターと透明ガラスを貼付け、これを回転させて、光路内に減光フィルターと透明ガラスを入れ換えることにより、図４に示すアッテネータ機能を実現することができる。また、回転動作ではなく、直線運動により同様の機能を実現できる機構を構成できることは言うまでもない。
【００３７】
次に、ＨＤとＢＤの切り替えについて説明する。図２に示すＰＢＳプリズム１２は、偏光により反射あるいは透過をする光学素子である。また、ＢＤの場合は、対物レンズ１への光路を通過し、ＨＤの場合は、互換対物レンズ２への光路を通る必要がある。そこで、例えば、ＢＤに対応する場合、図４に示すように液晶素子１１の偏光切替え素子１１ｃにて透過する光束の偏光をＳ偏光に変えてしまう。Ｓ偏光にて液晶素子１１を透過した光束は、ＰＢＳプリズム１２で反射され、ＢＤ用の対物レンズ１への光路を通るようになる。一方、ＨＤに対応する場合は、偏光切替え素子１１ｃにて透過する光束の偏光をＰ偏光に変えてしまう。Ｐ偏光にて液晶素子１１を透過した光束は、ＰＢＳプリズム１２を透過し、互換対物レンズ２への光路を通るようになる。
【００３８】
このようにして、ＨＤとＢＤの光路を切替える構成となっている。
【００３９】
ここでは、図４に示すように偏光切替え機能を液晶素子を用いて実現しているが、この機能を例えば１枚の１／２波長板と１枚の透明ガラス板などを用いて機械的に入替を行う構造として実現しても構わない。
【００４０】
具体的には、電磁力により回転するロータに１／２波長板と透明ガラスを所定の位置に貼付け、これを回転させて、光路内に１／２波長板と透明ガラスを入れ換えることにより、図４に示す偏光切替え機能を実現することができる。また、回転動作ではなく、直線運動により機構で構成することもできる。
【００４１】
ＢＤ対応の場合について、説明を続ける。偏光切替え素子１１ｃにてＢＤ用の偏光で偏光切替え素子１１ｃを透過した光束は、回折格子１１ｄにて０次光と±１次光に分割される。この回折格子１１ｄは、回折された±１次光が情報記録再生媒体のトラックに対して、適切な角度で照射されるように液晶素子１１全体が回転調整されている。
【００４２】
回折格子１１ｄを透過した光束は、ＰＢＳプリズム１２にて反射され、ＣＰレンズ３を透過する。ＣＰレンズ３は、ＨＤ用ＣＰレンズ４とホルダ６により一体となっており、モータ５により、光軸方向に移動可能となっている。モータ５にはステッピングモータや圧電素子などが使われるが、どちらかに限定するものではない。
【００４３】
また、図２ではＣＰレンズ３とＨＤ用ＣＰレンズ４とは同一面に配置してあるが、ＨＤ系の光軸とＢＤ系の光軸の間隔を小さくする為、ＣＰレンズ３とＨＤ用ＣＰレンズ４を前後させ、光学的に非有効部分を重ねて、ＨＤ光軸とＢＤ光軸の間隔を小さくすることも可能である。
【００４４】
ＣＰレンズ３を透過した光束は、１／４波長板３６を透過して円偏光となる。そして、立上げミラー３５により、互換対物レンズ２に対して情報記録再生媒体の半径方向（外周側）に配置された対物レンズ１の光軸と同じ方向へ反射される。その後、対物レンズ１に入射され、対物レンズ１にて光ディスク３１の情報記録再生面にて集光される。ここでは、１／４波長板３６を、ホルダ６と立上げミラー３５の間に配置したが、ホルダ６とＰＢＳプリズム１２との間に配置してもよい。
【００４５】
この時、ＣＰレンズ３をモータ５により光軸方向に駆動することにより、対物レンズ１から出射された光束の球面収差を補正することができ、良好な光学特性を得ることが可能となる。
【００４６】
光ディスク３１の情報記録再生面で反射された光束は、１／４波長板３６まで戻り、再度、１／４波長板を透過することにより、出射光に対して直交した直線偏光に変換され、ＰＢＳプリズム１２を透過し、検出レンズ１４を透過し、受光素子１５に集光し、受光素子１５にて必要なＢＤ信号を検出する。
【００４７】
受光素子１５にて得られた信号を用いて、ＢＤ再生時は、ＢＤ再生信号を得るとともに、対物レンズ１は、フォーカス制御、トラッキング制御、さらにはチルト制御が掛けられ、最良な光学特性が得られるように図８に示すシステムにてコントロールされる。
【００４８】
一方、第３光源７から出射された光束の一部は、ＦＭミラー１０にて反射され、前方モニター９に入射される。
【００４９】
前方モニター９では、その受光量に略比例した電流が発生し、Ｉ-Ｖ変換により、電圧信号として受光量に応じた信号を出力する。この出力により、第３光源７のパワー制御を実施することが可能となる。
【００５０】
次にＨＤ対応の場合について、説明する。偏光切替え素子１１ｃにてＨＤ用の偏光で偏光切替え素子１１ｃを透過した光束は、回折格子１１ｄにて０次光と±１次光に分割される。この回折格子１１ｄは、先に述べたようにＢＤ用ディスクに対して適切に回転調整がされている。従って、トラックピッチがＢＤ用ディスクと異なるＨＤ用ディスクでは、回折された±１次光がトラックに対して、不適切な位置に照射されてしまう。
【００５１】
しかし、本実施例では、ＨＤ系の光学倍率が、ＢＤ系の光学倍率に対してトラックピッチの比に応じて適切に設定されており、ＨＤ用ディスクに対しても正しい位置に±１次光が照射されるように構成されている。
【００５２】
回折格子１１ｄは、３分割回折格子であっても構わない。
【００５３】
回折格子１１ｄを透過した光束は、ＰＢＳプリズム１２を透過し、反射プリズム１３で反射され、ＢＤ用光学系とほぼ平行なＨＤ用光学系を通ることになり、ＣＰレンズ４を透過する。ＣＰレンズ４は、先に述べたようにモータ５により光軸方向の調整が可能な構成となっている。
【００５４】
ＣＰレンズ４を透過した光束は、１／４波長板３６を透過し、円偏光となって、立上げプリズム１８に入射し、図１に示すように第２の反射面１８ｂにて互換対物レンズ２の光軸と同じ方向へ反射され、ＣＰレンズ１７を透過し、所望の収束倍率となり、波長選択性開口制限素子１６を透過し、互換対物レンズ２に入射され、互換対物レンズ２にて光ディスク３１の情報記録再生面にて集光される。ここでは、１／４波長板３６を、ホルダ６と立上げミラー１８の間に配置したが、ホルダ６と反射プリズム１３との間に配置してもよい。
【００５５】
波長選択性開口制限素子１６は、第１光源２０に対してのみ開口制限機能を発揮する素子であり、第３光源に対しては、単なるガラスとしてしか機能しない。
【００５６】
尚、波長選択性開口制限素子１６には、光ディスク３１の複屈折の影響をキャンセルする複屈折キャンセラー機能を付加したものであっても良い。
【００５７】
反射プリズム１８内の第２の反射面１８ｂは、第１の反射面１８ａと、互換対物レンズ２の光軸方向に位置が異なっており、いわゆる２階建て構造となっている。すなわち、反射プリズム１８は、第１の反射面１８ａと第２の反射面１８ｂの２つの反射面を有しており、対物レンズの光軸方向にずれ、互いに逆の方向から入射するそれぞれの光束を互換対物レンズの光軸と平行な方向に反射させることができる。反射プリズム１８に入射するＣＤ又はＤＶＤ用の光束とＨＤ用の光束は、対物レンズの光軸方向にずれ、しかも、それらの光束の入射方向は互いに逆方向となっているが、反射プリズム１８は、それぞれの光束を、共に対物レンズの光軸に平行な方向に反射させることができる。
【００５８】
ＣＰレンズ４は、ＢＤの場合と同様に、モータ５により光軸方向に駆動することにより、互換対物レンズ２から出射された光束の球面収差を補正することができる。これにより、良好な光学特性を得ることが可能となる。
【００５９】
光ディスク３１の情報記録再生面で反射された光束は、１／４波長板３６まで戻り、再度、１／４波長板を透過することにより、出射光に対して直交した直線偏光に変換される。そして、ＰＢＳプルズム１２にて反射され、検出レンズ１４を透過し、受光素子１５に集光し、受光素子１５にて必要なＨＤ信号を検出する。
【００６０】
受光素子１５にて得られた信号を用いて、ＨＤ再生時は、ＨＤ再生信号を得るとともに、互換対物レンズ２は、フォーカス制御、トラッキング制御、さらにはチルト制御が掛けられ、最良な光学特性が得られるように図８に示すシステムにてコントロールされる。
【００６１】
一方、第３光源７から出射された光束の一部は、ＨＤ対応時も、ＦＭミラー１０にて反射され、前方モニター９に入射される。
【００６２】
前方モニター９では、その受光量に略比例した電流が発生し、Ｉ-Ｖ変換により、電圧信号として受光量に応じた信号を出力する。この出力により、第３光源７のパワー制御を実施することが可能となる。
【００６３】
一方、図６には、第１〜第４の情報記録再生媒体に対応した光学系の参考例を示す。図６に示すように、第３光源7からの光束と第１光源２０および第２光源２６からの光束とを互換対物レンズ２の光軸に合成する方法としては、同一平面内でプリズムを利用して実施するのが一般的である。この場合、合成用プリズムの他に立上げミラーを対物レンズの下に配置して実際の光学系を構成する。その為、図６に示すように３波長互換光学系が互換対物レンズ２に対して同一方向（図６中、外周方向）に配置する必要が発生し、ピックアップに対する光学系レイアウトの投影面積が大きくなり、結果として情報記録再生装置全体が大きくなるという結果を招いてしまう。
【００６４】
しかし、本発明では、実施例に示すように、互換対物レンズ２に対して、一方向側（図１に示すＡ側）に第１光源２０および第２光源２６の光学系を配置し、かつ、互換対物レンズ２に対して、他の方向側（図１に示すＢ側）に第３光源７の光学系を配置している。しかも、第１光源２０および第２光源２６の光学系が構成されている平面（図１に示すＤＣ面）とは異なる面（図１に示すＢＨ面）に第３光源７の光学系が配置されている。そして、第３光源７から出射される光束と、その光束とは逆方向の、第１光源２０および第２光源２６から出射される光束とを、互換対物レンズ２の光軸方向に対して異なる位置（１８ａ、１８ｂ）にて同一方向に反射して、各光束を１つの互換対物レンズ２で集光させる構成を実現している為、ピックアップ全体の投影面積が小さくなり、結果的に情報記録再生装置全体を小型化することが可能となる。
【００６５】
図１に示す例では、Ａ側に、第１光源２０および第２光源２６とその光学系を配置し、Ｂ側に第３光源７とその光学系を配置した構成としたが、Ａ側に第３光源７とその光学系を配置し、Ｂ側に第１光源２０および第２光源２６とその光学系を配置してもよい。
【００６６】
第１の実施例では、対物レンズ１と互換対物レンズ２とを図２に示すように光ディスク半径方向に配置しているが、それらを光ディスク接線方向に配置しても構わない。光ディスク接線方向に配置した場合、反射プリズム１８および立上げミラー３５の構成も適宜変更する。
【００６７】
光ディスク接線方向に、対物レンズ１と互換対物レンズ２を配置した構成として、例えば、図２において、対物レンズ１と互換対物レンズ２を上下方向に配置した場合について説明する。このとき、対物レンズ１をＢ側に配置し、互換対物レンズ２をＡ側に配置するのがよい。この場合、図２中、下方から上方に向かって光束が出射するように第３光源７を配置する。また、第３光源７から出射した光束を対物レンズ１及び互換対物レンズ２に導く光学部品も同様に図中縦方向に配置する。そして、第３光源７から出射した光束の光路を、図２の紙面に垂直な方向で２つの光路に切り換え可能な構成とする。ＨＤの記録時又は再生時には、図２の紙面手前側の光路を通過する光束を反射プリズム１８の反射面１８ｂに入射するように構成する。また、ＢＤの記録時又は再生時には、紙面手前側の光路を通過する光束を立上げミラー３５で反射させて対物レンズ１に入射するように構成する。
【００６８】
また、第３光源７から出射した光束の光路を、図２の紙面に垂直な方向の２つの光路に切り換え可能な構成にしなくても、ＢＤの記録時又は再生時には、第３光源７から出射した光束を反射させて対物レンズ１に入射させ、ＨＤの記録又は再生時には、第３光源７から出射した光束を透過させて反射プリズム１８の反射面１８ｂに入射させるように構成すればよい。例えば、前述したような、ＨＤとＢＤの光路を切り換えるＰＢＳプリズムと偏光切換素子とを組み合わせることにより、このような構成を実現することができる。
【００６９】
図５には、本発明の第２の実施例を示す。尚、第２の実施例の上面図は、図２に示す第１の実施例の場合とほぼ同じである。また、第１の実施例と同じ構成部品には同じ符号を付し、その説明は適宜省略する。
【００７０】
図１に示す第１の実施例では、光ディスク３１の情報記録再生面に対して略平行な光軸にて第１光源２０、第２光源２６、第３光源７が配置されていた。具体的には図１に示すＤＣ面とＢＨ面は、光ディスク３１と平行な平面内に配置されていた。この場合、実際に各部品を配置すると光ディスク３１から光ピックアップ底面（光出射側と反対側の面）が、大きな寸法になる。特にＤＣ面に配置される第１光源２０、第２光源２６、受光素子３０には実装の為のホルダが配置されるのが一般的で、このホルダの外形分だけ、光ピックアップの前記寸法（高さ寸法）が大きくなる。逆にＢＨ面に配置された第３光源７および受光素子１５は、例えば、光ピックアップをドライブメカに取付けるシャフトと接触する可能性が高いため、光ピックアップ底面側に配置されることが望ましい。
【００７１】
そこで、図５に示すようにＤＣ面に配置された光学系を、図１に示した構成の光学系に対して、時計方向に約３度傾け、同時にＢＨ面に配置された光学系を図１に対して、時計方向に約３度傾けることにより、光ピックアップの高さ方向の寸法をより有効活用することが可能となり、高さ寸法小型化をも実現することが可能となる。すなわち、第１光源２０と第２光源２６から出射した光束を反射プリズム１８に導く光学系が配置されている面が、互換対物レンズ２の光軸に直交する平面に対して約３度傾くように光ピックアップを構成することにより、光ピックアップの高さ方向の寸法をより有効活用することが可能となり、高さ寸法小型化をも実現することが可能となる。
【００７２】
実際に傾ける角度については、例えば、図５に示す光学部品を搭載する光学ケース（図示せず）の高さ寸法のほぼ中央付近に受光素子１５および３０が位置するように決定することが好ましい。これにより光ピックアップの高さ方向の小型化をも実現することができる。より具体的には、光学ケースや光ピックアップの光学系の長さをＬ、光学ケースの高さ方向の移動量をＨとしたときに、互換対物レンズの光軸に直交する面に対して入射光の角度θが、０＜θ≦（Ｈ／Ｌ）を満たすように設定されることが好ましい。
【００７３】
本実施例の場合、光学ケースの長さを約３０ｍｍ、光学ケースの高さ方向の移動量を約１．５ｍｍとしているので、この角度が約３度であった。各光源から出射された光束の経路は、第１の実施例と同様である。
【００７４】
ここでは、互換対物レンズ２の光軸に対して略直交する方向から、反射プリズム１８に光束を入射させるのではなく、互換対物レンズ２の光軸に対して９０度よりも小さい角度又は大きい角度の方向から反射プリズム１８に光束が入射されるように、各光源から反射プリズム１８に入射するまでの光学系が構成されている。図５に示す例では、互換対物レンズ２の光軸に対して９０度よりも小さい角度で反射プリズム１８に入射させた光束Ｌａと、９０度よりも大きい角度で入射させた光束Ｌｂが、それぞれ、互換対物レンズ２の光軸と同一方向に反射するように、反射プリズム１８の２つの反射面１８ａ及び１８ｂの角度が設定されている。
【００７５】
ここでは、第１光源と第２光源から出射した光束を反射プリズム１８に導く光学系（以下、ＣＤ−ＤＶＤ光学系という）と、第３光源から出射した光束を反射プリズム１８及び立上げミラー３５に導く光学系（ＢＤ−ＨＤ光学系という）は、同一面内に配置されているのではなく、互いに異なる面内にそれぞれ配置されている。すなわち、２階建て構造となっている。また、ＣＤ−ＤＶＤ光学系を含む面と、ＢＤ−ＨＤ光学系を含む面は平行ではなく、所定の角度だけ傾いているＣＤ−ＤＶＤ光学系とＢＤ−ＨＤ光学系との間に、反射プリズム１８が位置するように、全体の光学系が構成されている。
【００７６】
図７は、第２の実施例における反射プリズム１８周辺の様子を詳細に示している。約３度傾いたＤＣ面からの光束（ＢＥＡＭ）は、反射プリズム１８の入射面１８ｃに入射される。この時、互換対物レンズ２の光軸に垂直で、第１の反射面１８ａの角Ｅを通る直線（Ｈ線）と入射面１８ｃの交点Ｘを入射ＢＥＡＭに含むことになる。これは、ＤＣ面に含まれる第１乃至第２の光源を含む光軸が約３度傾けることによるものであり、この構成により、高さ寸法の小型化（薄型化）をも実現できている。
【００７７】
第２の実施例においても第１の実施例と同様に、互換対物レンズ２に対して、一方向（図５に示すＡ側）に第１光源２０および第２光源２６の光学系を配置し、かつ、互換対物レンズ２に対して、他の方向（図５に示すＢ側）の第１光源２０および第２光源２６の光学系が構成されている平面（図５に示すＤＣ面）とは異なる面（図５に示すＢＨ面）に第３光源７の光学系を構成し、かつ、互換対物レンズ２の光軸方向に対して異なる位置（１８ａ、１８ｂ）にて第３光源７から出射される光束と、第１光源２０および第２光源２６から出射される光束を同軸方向に反射させる構成としている為、ピックアップ全体の投影面積が小さくなり、結果的に情報記録再生装置全体を小型化することが可能となる。
【００７８】
対物レンズ１と互換対物レンズ２とは、第２の実施例においても図２に示すように光ディスク半径方向に配置されているが、第１の実施例で述べたように光ディスク接線方向に配置されても構わない。
【００７９】
さらに、第２の実施例の場合、ＤＣ面、ＢＨ面を、対物レンズ１又は互換対物レンズ２の光軸に直交する面に対して斜めにしている為、光ピックアップの高さ方向についても小型化を実現することが可能となり、結果的に情報記録再生装置全体の薄型化をも実現することが可能となる。
【００８０】
また、図５に示す第２の実施例でのＤＣ面とＢＨ面は、ほぼ平行であることが望ましく、これにより立上げプリズム１８の製作が容易になり、コスト低減を実現することができる。また、対物レンズの光軸に直交する面に対して、ＤＣ面だけ、又は、ＢＨ面だけを、対物レンズの光軸に直交する面に対して斜めにしてもよい。
【００８１】
また、第１の実施例および第２の実施例では、２個の対物レンズをＢＤ専用レンズ（対物レンズ１）とＨＤ/ＤＶＤ/ＣＤの３波長互換対物レンズ（互換対物レンズ２）として説明してきたが、この２個の対物レンズの組合せを例えば、一方はＢＤとＤＶＤの互換対物レンズとし、他方はＨＤとＣＤの互換対物レンズとして構成しても良い。この場合、光学系レイアウトを図２に示す構成から変更する必要がある。
【００８２】
例えば、図２中、第２の光源２６によって構成されるＤＶＤ系の光学系を対物レンズ１の光軸に移動し、立上げミラー３５を反射プリズム１８と略同特性の光学素子で構成する。このように構成することで、ＢＤとＤＶＤの互換対物レンズと、ＨＤとＣＤの互換対物レンズの組み合わせに対応可能となる。
【００８３】
さらに、第１の実施例および第２の実施例では、第１の光源と第２の光源から出射した光束と、第３の光源から出射した光束を、対物レンズの光軸と略同一の方向反射する複数の反射面を有する光学素子として、主にプリズムを使用した説明を行ったが、本発明はこれに限定されず、必要な膜特性を実現できれば、ミラーに置き換えても構わない。
【００８４】
また、複数の反射面を有するプリズムについては、反射面毎に分割したプリズムとしても構わないし、勿論、分割したプリズムを必要な膜特性を有するミラーに置き換えても構わない。
【００８５】
以上説明したように、本発明によれば、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤ、ＢＤの４種類の情報記録再生媒体に対する記録および/または再生が可能な小型かつ薄型の互換光ピックアップ装置を提供することができる。
【００８６】
また、ＣＤ専用、ＤＶＤ専用の受光素子を配置している為、光利用効率の良い互換光ピックアップ装置を提供することもできる。
【００８７】
かかる光ピックアップ装置は、光ディスク装置に装着されて使用される。光ディスク装置は、光ピックアップ装置により得た信号を信号処理して再生信号を得、モータなどの回転駆動機構によって回転している情報記録再生媒体に記録されている情報を再生する。また、光ディスク装置は、情報記録再生媒体に、光ピックアップ装置から記録光を照射して、情報記録再生媒体に情報を記録することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】図１は、第１の実施例の横断面を示す概念図である。
【図２】図２は、第１の実施例の上面図である。
【図３】図３は、第１の実施例の第１光源２０付近の詳細断面概念図である。
【図４】図４は、第１実施例の回折格子付き液晶素子１１の詳細図である。
【図５】図５は、第２の実施例の横断面を示す概念図である。
【図６】図６は、第１〜第４の情報記録再生媒体に対応した光学系の参考例である。
【図７】図７は、反射プリズムの詳細図である。
【図８】図８は、システムコントロールの概念図である。
【符号の説明】
【００８９】
１…対物レンズ、２…互換対物レンズ、３…ＣＰレンズ、４…ＣＰレンズ、５…モータ、６…ホルダ、７…第３の光源、８…ビーム整形素子、９…前方モニター、１０…ＦＭミラー、１１…液晶素子、１１ａ…アッテネータ素子、１１ｂ…偏光回折格子、１１ｃ…偏光切替え素子、１１ｄ…回折格子、１２…ＰＢＳプリズム、１３…反射プリズム、１４…検出レンズ、１５…受光素子、１６…波長選択性開口制限素子、１７…ＣＰレンズ、１８…反射プリズム、１８ａ…第１の反射面、１８ｂ…第２の反射面、１８ｃ…第１乃至第２の光源からの光束入射面、１９…ＣＰレンズ、１９ａ…反射面、２０…第１の光源、２０ａ…第１の光源からの光束、２０ｂ…前方モニター用光束、２１…補助レンズ、２１ａ…屈折面、２２…波長選択性ＰＢＳプリズム、２３…波長選択性ＰＢＳプリズム、２４…ＣＤ用受光素子、２５…ＣＤ用検出レンズ、２６…第２の光源、２７…ＤＶＤ用回折格子、２８…ＰＢＳプリズム、２９…ＤＶＤ用検出レンズ、３０…ＤＶＤ用受光素子、３１…光ディスク、３２…波長選択性１／２波長板、３３…１／４波長板、３４…ＣＤ用回折格子、３５…立上げミラー、３６…１／４波長板、３７…前方モニター、ＤＣ面…第１の光源と第２の光源を含む光学系平面、ＢＨ面…第３の光源を含む光学系平面、Ｈ線…反射面１８ａの対物レンズ側角から互換対物レンズ２の光軸に対して引いた垂線、Ｘ…Ｈ線と反射プリズム１８の入射面１８ｃとの交点、ＰＵ…光ピックアップ装置
【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】
2008059644.tif 000009
【図８】
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