(57)【要約】【課題】既存のＣＤ、ＤＶＤに加えて青色レーザで動作する光ディスクに対応し、レイアウトスペースに考慮した光ピックアップおよび光ディスクドライブを提供する。【解決手段】長波長（ＣＤ用）と中波長（ＤＶＤ用）、短波長（青色レーザ）の３波長を対物レンズに近いビームスプレッタで２波長と１波長の２グループに分ける。２波長に対しては光学素子を共有するなどして光学系を纏め、残りの１波長と２階層の光学系を構成する。【選択図】　　　　図１
2004103135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する記録媒体に半導体レーザの微小スポットを形成して情報の記録再生を行う光ピックアップを有し、
前記光ピックアップは、
波長の異なる半導体レーザを射出する３つの半導体レーザ光源と、
前記半導体レーザ光源に対するコリメートレンズと、
前記半導体レーザを合成分離するためのビームスプリッタと、
３つの波長の異なる半導体レーザに対応する１個の対物レンズとを有し、
前記ビームスプリッタは、２階層に渡って前記３つの波長の異なる半導体レーザを合成分離することを特徴とする光ディスクドライブ。
【請求項２】
回転する記録媒体に半導体レーザの微小スポットを形成して情報の記録再生を行ういわゆる光ピックアップであって、
波長の異なる半導体レーザを射出する３つの半導体レーザ光源と、
前記半導体レーザ光源に対するコリメートレンズと、
前記半導体レーザを合成分離するためのビームスプリッタと、
３つの波長の異なる半導体レーザに対応する１個の対物レンズとを有し、
前記ビームスプリッタは、前記対物レンズに近い側で最も長い波長を他の２波長から分離し、前記対物レンズから遠い側で短い方の２波長を分離する分離手段を有し、
前記短い方の２波長の共通光路はビームエキスパンダを有することを特徴とする光ピックアップ。
【請求項３】
回転する記録媒体に半導体レーザの微小スポットを形成して情報の記録再生を行ういわゆる光ピックアップであって、
波長の異なる半導体レーザを射出する３つの半導体レーザ光源と、
前記半導体レーザ光源に対するコリメートレンズと、
前記半導体レーザを合成分離するためのビームスプリッタと、
３つの波長の異なる前記半導体レーザに対応する１個の対物レンズとを有し、前記ビームスプリッタは、前記対物レンズに近い側で最も短い波長を他の２波長から分離し、前記対物レンズから遠い側で長い方の２波長を分離する分離手段を有し、
前記最も短い波長の光路上の光学素子群は、前記最も短い波長を平行光とする手段を有し、
前記光学素子群はビームエキスパンダを有し、
前記長い方の２波長の光路上の光学素子群は、メディア上で各波長に応じたスポットを形成する手段を有することを特徴とする光ピックアップ。
【請求項４】
前記ビームエキスパンダは、光源側から対物レンズ側に向かってビームを縮小することを特徴とする請求項２または３記載の光ピックアップ。
【請求項５】
前記ビームエキスパンダは、光源側から対物レンズ側に向かってビームを拡大することを特徴とする請求項２または３記載の光ピックアップ。
【請求項６】
前記最も短い波長の前記コリメートレンズ後のビームを平行ビームにすると共に、該平行ビーム内にビームを略真円化するためのビーム整形プリズムを有する請求項２または３記載の光ピックアップ。
【請求項７】
短波長側の２波長の途中光路で、２波長とも平行ビームとし、共通のビーム整形プリズムによりビーム整形を行うことを特徴とする請求項２記載の光ピックアップ。
【請求項８】
前記３つの異なる波長の半導体レーザのうち前記対物レンズに近い側のビームスプリッタは前記対物レンズ直下に配し、一方の階層を１波長、もう一方の階層を２波長とした２階層型としたことを特徴とする請求項２または３記載の光ピックアップ。
【請求項９】
前記２階層型のハウジング構造は、一方の階層に属する光学部品を上側（メディア側）から、他方の階層の光学部品を下側（反メディア側）から取り付けるＨ型構造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。
【請求項１０】
光路および検出系光路を全て同じ方向になるように揃えたことを特徴とする請求項２または３記載の光ピックアップ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、青色レーザにより記録の読み取りと書き込みを行う光ディスクと、既存のＤＶＤ、ＣＤとを共に利用できる光ディスクドライブとそれぞれの波長に対応した光ピックアップに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスクはその特性として、高記録密度や非接触記録、アクセスの容易さといった点に注目され、これまでに、ＣＤ（７８０ｎｍ）、ＤＶＤ（６３５ないし６６０ｎｍ）などが発売されてきた（括弧内は使用されるレーザ光の波長である）。光ディスクの容量を増すための手段として、半導体レーザ（ＬＤ）の短波長化が進められており、それを用いたピックアップ（ＰＵ）の開発も進められている。具体的には波長４１０ｎｍ近傍のいわゆる青色レーザを用いた開発が盛んである。
【０００３】
３つの異なる波長のレーザ光を取り扱う例として、特許文献１では、３つのレーザ光源を２つにグループ分けしている。２つのレーザ光源を纏めて１つのユニットとし、光ピックアップ機構の小型化を図っている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１８４７０５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光ディスクドライブを考えると、青色単独ではなく、ＣＤ、ＤＶＤにも対応可能な、３世代対応型光ピックアップが望まれる。３世代に対応するためには、当然ながら３世代各々の性能を確保すると共に、そのレイアウトスペースを確保する必要がある。
【０００６】
本発明はかかる要求に答えるためのもので、各世代のＰＵ性能を確保するための手段を効率良く限られたスペースの中に収めるためのＰＵ構成を提示するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、回転する記録媒体に半導体レーザの微小スポットを形成して情報の記録再生を行う光ピックアップを有し、上記光ピックアップは、波長の異なる半導体レーザを射出する３つの半導体レーザ光源と、上記半導体レーザ光源に対するコリメートレンズと、上記半導体レーザを合成分離するためのビームスプリッタと、３つの波長の異なる半導体レーザに対応する１個の対物レンズとを有し、上記ビームスプリッタは、２階層に渡って上記３つの波長の異なる半導体レーザを合成分離することを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、回転する記録媒体に半導体レーザの微小スポットを形成して情報の記録再生を行ういわゆる光ピックアップであって、波長の異なる半導体レーザを射出する３つの半導体レーザ光源と、上記半導体レーザ光源に対するコリメートレンズと、上記半導体レーザを合成分離するためのビームスプリッタと、３つの波長の異なる半導体レーザに対応する１個の対物レンズとを有し、上記ビームスプリッタは、上記対物レンズに近い側で最も長い波長を他の２波長から分離し、上記対物レンズから遠い側で短い方の２波長を分離する分離手段を有し、上記短い方の２波長の共通光路はビームエキスパンダを有することを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、回転する記録媒体に半導体レーザの微小スポットを形成して情報の記録再生を行ういわゆる光ピックアップであって、波長の異なる半導体レーザを射出する３つの半導体レーザ光源と、上記半導体レーザ光源に対するコリメートレンズと、上記半導体レーザを合成分離するためのビームスプリッタと、３つの波長の異なる上記半導体レーザに対応する１個の対物レンズとを有し、上記ビームスプリッタは、上記対物レンズに近い側で最も短い波長を他の２波長から分離し、上記対物レンズから遠い側で長い方の２波長を分離する分離手段を有し、上記最も短い波長の光路上の光学素子群は、上記最も短い波長を平行光とする手段を有し、上記光学素子群はビームエキスパンダを有し、上記長い方の２波長の光路上の光学素子群は、メディア上で各波長に応じたスポットを形成する手段を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、上記ビームエキスパンダは、光源側から対物レンズ側に向かってビームを縮小することを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、上記ビームエキスパンダは、光源側から対物レンズ側に向かってビームを拡大することを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の発明は、上記最も短い波長の上記コリメートレンズ後のビームを平行ビームにすると共に、該平行ビーム内にビームを略真円化するためのビーム整形プリズムを有することを特徴とする。
【００１３】
請求項７記載の発明は、短波長側の２波長の途中光路で、２波長とも平行ビームとし、共通のビーム整形プリズムによりビーム整形を行うことを特徴とする。
【００１４】
請求項８記載の発明は、上記３つの異なる波長の半導体レーザのうち上記対物レンズに近い側のビームスプリッタは上記対物レンズ直下に配し、一方の階層を１波長、もう一方の階層を２波長とした２階層型としたことを特徴とする。
【００１５】
請求項９記載の発明は、上記２階層型のハウジング構造は、一方の階層に属する光学部品を上側（メディア側）から、他方の階層の光学部品を下側（反メディア側）から取り付けるＨ型構造であることを特徴とする。
【００１６】
請求項１０記載の発明は、光路および検出系光路を全て同じ方向になるように揃えたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１に本発明に係わるＰＵの１構成例を示す。
図１（ａ）は本発明の第一の実施例における基本的構成を示すものである。短波長の光源および検出ユニット（ＨＯＥｂ）１、短波長用のコリメートレンズ（ＣＬｂ）２、中波長用の光源および検出ユニット（ＨＯＥｖ）３、中波長用のコリメートレンズ（ＣＬｖ）４、長波長用の光源および検出ユニット（ＨＯＥｃ）５、長波長用のコリメートレンズ（ＣＬｃ）６からなる。短波長の光源からでた光はＣＬｂ２で平行化され、ビームスプリッタ７で中波長光と合成される。中波長光はＰＵの構成次第で、平行光かあるいは拡散光（メディアのカバー厚が短波長より厚い場合。例えば短波長のカバー厚　ｔｂ　＝０．１ｍｍ、中波長のカバー厚ｔｖ　＝０．６ｍｍのとき）、場合によってはやや収束気味のビーム（例えば　ｔｂ　＝　ｔｖ　＝０．６ｍｍのとき）になっている。図１（ｂ）は横から見た状態を表している。
【００１８】
収差補正素子８は収差補正用の最低２群２枚のレンズ群からなり、短波長の基板厚誤差に伴う球面収差の補正、あるいは色収差の補正、また、短波長と中波長のメディア交換に伴う収差の補正等に用いるもので、各々各検出系で得られる収差情報に基づいてレンズ間隔を変えられるようになっている。
【００１９】
ビームスプリッタ９では、さらに長波長のビームが合成される。長波長のビームはメディア厚（例えばｔｃ　＝１．２ｍｍ）に対応したビーム広がり角に調整されている。
【００２０】
ビームは偏向ミラー１０（ＭＲ）でメディアに直角方向に曲げられた後、対物レンズ１１（ＯＬ）でメディア（図示せず）上にスポットを結ぶ。メディアによって必要な開口数（ＮＡ）が異なるため、必要に応じ開口規制フィルタ１２が適宜な位置に配される場合もある。
【００２１】
メディアからの反射光は、往路と逆光路をたどり、各検出ユニットで必要情報（ＲＦ信号、サーボ誤差信号、収差情報信号等）の検出が行われ、それに伴って収差補正素子８ならびにＯＬ１１にサーボがかけられる。
【００２２】
ＰＵはその発展の過程から短波長になるほど微小で波面劣化の小さいスポットが求められる。本構成はそれに鑑みてなされたもので、対物レンズに近いところでまず最も精度的にゆるい長波長ビームを分離し、精度の厳しい残りの２波長に対する補正を１つのレンズ群で行うことでレイアウトスペースの確保が容易になる。
【００２３】
図２に本発明の第二の実施例におけるＰＵの別の構成例を示す。
図２（ａ）において、収差補正素子１５はビームスプリッタ１３の前段に配され、短波長専用になっている。この場合中波長ビームはＣＬｖ４で適正広がりに調整される。収差補正レンズを短波長専用にすることで、ＣＬｂ２との組合せでレンズ枚数の削減が可能となる。また、これにより短波長系の光路長が短くでき、シークレールスパンに制約がある場合への対応が容易となる。図２（ｂ）は横から見た状態を表している。
【００２４】
図３に第三の実施例を示す。
収差補正素子８はビームエキスパンダになっており、図３（ａ）においてビームエキスパンダ１６はＯＬ１１に対してビームを広げる方向になっている。（ｂ）ではビームエキスパンダ１７はＯＬ１１に向かってビームを絞る方向になっている。これにより（ａ）の場合に比べて（ｂ）の場合ではＯＬ径を小さくすることができ（Ｄ＞ｄ）、アクチュエータ（ＡＣＴ、図示せず）の負担を減じることができる。
図３（ｃ）においてビームエキスパンダ１８はＯＬ１１に向かって広がるような構成になっている。これによってＯＬ径が同じ場合、ＰＵのサイズを小さくすることができる。図中に示すように、Ｓ（＝　１ｂ　−　１ｃ　）だけ小さくできる。
【００２５】
第四の実施例を図４に示す。図４（ａ）においては複合プリズム１９にビームスプリッタ機能とビーム整形機能とを一体的に持たせている。これによって短波長ビームの真円化が図られ、短波長光の光利用効率が上がり、光源のパワー不足が解消される。図４（ｂ）は横から見た状態を表している。
【００２６】
第五の実施例を図５に示す。図５では一つのビーム整形プリズム２０を中波長、短波長で共通使用している。これによって、レイアウトスペースをおさえたまま、２つの波長にビーム整形をかけることができる。（ａ）は２段共通にしたビーム整形プリズム、（ｂ）は２波長合成後にビーム整形プリズムをいれた例である。
【００２７】
第六の実施例を図５から図７に示す。図５、６は長波長を下段に、中波長と短波長を上段に構成して、中波長と短波長で素子（収差補正レンズ、ビーム整形プリズム等）の共通化が図れるような構成になっている。図６（ｂ）は中波長に対応する光学素子を取り除いて見やすくした図である。図７は長波長と中波長を下段に、短波長を上段に構成している。また、上段の短波長はＨＯＥユニットではなく個々の光学素子を並べて組んだ場合を示している。このように個々に光学素子を並べていくタイプでは１つの波長で大きな容積を占めるため、光学素子を並べて組む波長系を一つの段に、ＨＯＥユニットで組むものを別の段に集めることでレイアウトスペースを有効に活用できる。
【００２８】
図７（ｂ）にハウジング構造を示す。基本的にＨ型構造で、上段に配する素子を上側から、下段に配する素子を下側から取り付ける。これにより、熱等に対する変形に強くなり、ＰＵの信頼性が高くなる。
【００２９】
第七の実施例を図８に示す。構成は図７と同様に、長波長と中波長を下段に、短波長を上段に配する。図８（ｂ）では見やすいように短波長に対応する光学素子を取り除いてある。図８では各波長の光源、光源ユニット、検出系等全ての末端光路を同方向に向けている。これにより、組付け調整の方向を一元化でき、組付け性が向上する。
【００３０】
図５から図８においては、ＯＬ直下で光路分離して２段構成にした例を示している。２段構成にすることにより平面投影面積を小さく構成できる。
【００３１】
第八の実施例を図９に示す。図９は本発明の光ピックアップを組込んだドライブのイメージ図である。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、３つの異なる波長のレーザ光を２階層に渡って分離することでコンパクトな光ピックアップを形成する足掛かりを与える。
【００３３】
請求項２記載の発明によれば、対物レンズに近いところで最も長い波長のレーザ光を分離し、残り２波長のレーザ光に対する補正を共通のレンズ群で行うことでレイアウトスペースの確保が容易になる。
【００３４】
請求項３記載の発明によれば、最も短い波長のレーザ光に対して専用の収差補正レンズ等を使うことができ、短波長系の光路長を短縮できる。
【００３５】
請求項４記載の発明によれば、対物レンズに対してビームを絞ることになり、対物レンズを小さくできる。
【００３６】
請求項５記載の発明によれば、対物レンズに向かってビームを広げることにより、対物レンズの径が一定の場合、光ピックアップのサイズを小さくできる。
【００３７】
請求項６記載の発明によれば、短波長レーザ光の拡散を防ぐことで、光利用効率が上がり、光源のパワー不足が解消される。
【００３８】
請求項７記載の発明によれば、共通のビーム整形プリズムを使うことにより、レイアウトスペースを抑えることができる。
【００３９】
請求項８記載の発明によれば、対物レンズに近いビームスプリッタで分離されるグループに応じて、それぞれの光学系を異なるスペースに収納することでレイアウトスペースを有効に活用できる。
【００４０】
請求項９記載の発明によれば、Ｈ型の骨組みに２つの光学系を上下から取り付ける構造としたことで、取り扱いが容易になり、変形に強くなる。
【００４１】
請求項１０記載の発明によれば、光学素子を同方向に向けることで取り扱いを容易にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光ピックアップの第一の実施例を示す図である。
【図２】本発明に係る光ピックアップの第二の実施例を示す図である。
【図３】ビームエキスパンダを有する第三の実施例を示す図である。
【図４】ビームスプリッタにビーム整形機能を持たせた第四の実施例を示す図である。
【図５】２つのレーザ光に共通のビーム整形プリズムを有し、光学系を２段構造とした第五、第六の実施例を示す図である。
【図６】光学系を２段構造とした第六の実施例を示す図である。
【図７】光学系を２段構造とし、そのハウジング構造を示す図である。
【図８】光学素子の方向を揃えた第七の実施例を示す図である。
【図９】光ピックアップを光ディスクドライブに搭載した様子を示す図である。
【符号の説明】
１　短波長用の光源・検出ユニット
２　短波長用のコリメートレンズ
３　中波長用の光源・検出ユニット
４　中波長用のコリメートレンズ
５　長波長用の光源・検出ユニット
６　長波長用のコリメートレンズ
７　ビームスプリッタ
８　収差補正素子
９　ビームスプリッタ
１０　偏向ミラー
１１　対物レンズ
１２　開口規制フィルタ
１９　複合プリズム（ビームスプリッタ機能とビーム整形機能とを有する）
２０　ビーム整形プリズム
２１　偏向ミラー
【図１】
2004103135.tif 000003
【図２】
2004103135.tif 000004
【図３】
2004103135.tif 000005
【図４】
2004103135.tif 000006
【図５】
2004103135.tif 000007
【図６】
2004103135.tif 000008
【図７】
2004103135.tif 000009
【図８】
2004103135.tif 000010
【図９】
2004103135.tif 000011