(57)【要約】【課題】光が良好なスポットの状態に集光し、良好な分解能が得られる簡略な光ピックアップを提供する。【解決手段】出射波長の異なる第１光源，第２光源と、第１光源からの光をミラーで反射させ、光ディスクからの戻り光を透過させる第１ミラーと、第１ミラーからの光をミラーで反射させ、かつ第２光源からの光を透過させ、光ディスクからの戻り光をミラーで反射させる第２ミラーと、第２ミラーで反射または透過した光を光ディスク上に集光させ、光ディスクからの戻り光を第２ミラーに導く光学系と、光ディスクにより反射され光学系により第２ミラーに導かれ第２ミラーで反射し第１ミラーにより透過された光を受光する受光素子を備え、第２光源と第２ミラーの間に収差発生光学素子を備え、第２光源から出射した光が光ディスクに到達するまでに第２ミラーを透過する際に発生する収差と収差発生光学素子で発生する収差とを合算した収差の大きさは、第２ミラーを透過する際に発生する収差の大きさよりも小さくなるように設定されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
再生のためのレーザ光の最適な波長が異なる複数の方式の光ディスクを記録または再生できる光ピックアップにおいて、
出射波長の異なる第１の光源ならびに第２の光源と、第１の光源から出射した光をミラー表面で反射させ、かつ光ディスクからの戻り光を透過させる第１のミラーと、第１のミラーにより導かれた光をミラー表面で反射させ、かつ第２の光源から出射した光を透過させ、かつ光ディスクからの戻り光をミラー表面で反射させる第２のミラーと、第２のミラーをミラー表面で反射または透過した光を光ディスク上に集光させ、かつ光ディスクからの戻り光を第２のミラーに導く光学系と、前記光ディスクにより反射され再び前記光学系により第２のミラーに導かれ第２のミラーをミラー表面で反射し第１のミラーにより透過された光を受光する受光素子を備え、
第２の光源と第２のミラーとの間に収差発生光学素子を備え、第２の光源から出射した光が光ディスクに到達するまでに第２のミラーを透過する際に発生する収差と前記収差発生光学素子で発生する収差とを合算した収差の大きさは、第２のミラーを透過する際に発生する収差の大きさよりも小さくなるように設定されていることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２】
前記第１の光源の波長は、前記第２の光源の波長よりも短く設定したことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項３】
前記第１の光源はＤＶＤ用レーザダイオード、前記第２の光源をＣＤ用レーザダイオードで構成した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４】
前記第１の光源と、前記第１のミラーとの間に、トラッキングサーボ用の３ビームを発生させる第１の回折格子を搭載可能に、光ピックアップケースを構成したことを特徴とする請求項３記載の光ピックアップ。
【請求項５】
請求項４記載の前記第１の回折格子の代わりに、前記第１の回折格子と同じ空気換算面間隔の透明光学素子を搭載可能に、光ピックアップケースを構成したことを特徴とする請求項３記載の光ピックアップ。
【請求項６】
請求項４記載の前記第１の回折格子または請求項５記載の前記透明光学素子の搭載の有無に対応し、前記第１の光源の前後位置を変更可能に、光ピックアップケースを構成したことを特徴とする請求項３記載の光ピックアップ。
【請求項７】
前記収差は非点収差であり、かつ前記第２のミラーの厚さを０.１ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下としたことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項８】
前記非点収差を発生する収差発生光学素子は、入射面と出射面の少なくとも一方がシリンドリカル面である収差発生光学素子であることを特徴とする請求項７記載の光ピックアップ。
【請求項９】
前記収差は非点収差とコマ収差であり、かつ前記第２のミラーの厚さを０．５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下としたことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項１０】
前記非点収差とコマ収差を発生する収差発生光学素子は、入射面と出射面の少なくとも一方がシリンドリカル面であって、入射面と出射面とは相対的に所定の角度傾斜した収差発生光学素子であることを特徴とする請求項９記載の光ピックアップ。
【請求項１１】
前記非点収差とコマ収差を発生する収差発生光学素子は、入射面がシリンドリカル面で、出射面がトラッキングサーボ用の３ビームを発生させる第２の回折格子である光学素子であることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか１項記載の光ピックアップ。
【請求項１２】
前記非点収差とコマ収差を発生する収差発生光学素子は、入射面がシリンドリカル面で、出射面が凸球面レンズである光学素子であることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか１項記載の光ピックアップ。
【請求項１３】
前記収差は非点収差とコマ収差と球面収差であり、かつ前記第２のミラーの厚さを１．０ｍｍ以上としたことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項１４】
前記非点収差とコマ収差と球面収差を発生する収差発生光学素子は、入射面がシリンドリカル面で、出射面が凸非球面レンズであり、入射面と出射面とは相対的に所定の角度傾斜した収差発生光学素子であることを特徴とする請求項１３項記載の光ピックアップ。
【請求項１５】
前記シリンドリカル面は凹面であることを特徴とする請求項１１または１２または１４記載の光ピックアップ。
【請求項１６】
前記第２の光源と前記収差発生光学素子をホルダに固定させ、該ホルダを３次元位置調整および１軸回転調整した後に光ピックアップケースに固定することを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項１７】
前記第１の光源、前記第２の光源、前記第１のミラー、前記第２のミラー、前記受光素子を搭載する光ピックアップケースを備え、前記第１のミラーと、前記第２のミラーを、それぞれ前記光ピックアップケースが展開する平面に対して微小角度傾斜して配置し、前記第２のミラーから前記第１のミラーそして前記受光素子を結ぶ光軸が前記光ピックアップケースが展開する平面に対しては平行でないが、前記収差発生光学素子から前記第２のミラーを結ぶ光軸が前記光ピックアップケースが展開する平面に対して平行であり、かつ前記第１の光源から前記第１のミラーを結ぶ光軸が前記光ピックアップケースが展開する平面に対して平行であるように、前記第１のミラーの傾斜角と、前記第２のミラーの傾斜角を設定したことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項１８】
前記第１の光源、前記第２の光源、前記第１のミラー、前記第２のミラー、前記受光素子を搭載する光ピックアップケースを備え、前記収差発生光学素子の入射面と出射面は、前記光ピックアップケースが展開する平面に対して垂直に構成したことを特徴とする請求項１０ないし１４のいずれか１項記載の光ピックアップ。
【請求項１９】
前記ホルダに対して前記収差発生光学素子が挿入される方向と前記収差発生光学素子の出射面の垂線との角度と、前記収差発生光学素子により入射光と出射光とで発生させる屈折角度とを、略同じに構成したことを特徴とする請求項１６記載の光ピックアップ。
【請求項２０】
前記光ディスクのトラック方向に対して、前記収差発生光学素子から前記第２のミラーを結ぶ光軸を略４５°に設定したことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項２１】
前記光ディスクの回転モータに近い側から順番に、前記受光素子、前記第１の光源、前記第２の光源を配置したことを特徴とする請求項２０記載の光ピックアップ。
【請求項２２】
前記第１のミラーの中心反射角を、前記第２のミラーの中心反射角より大きく構成したことを特徴とする請求項２１記載の光ピックアップ。
【請求項２３】
前記第２のミラーの中心反射角を４５°より小さく構成したことを特徴とする請求項２２記載の光ピックアップ。
【請求項２４】
光ピックアップと、装着された光ディスクの種類を判別するディスク種類判別手段と、そのディスク種類判別手段からの判別結果に基いて光源発光信号を出力するシステム制御回路と、そのシステム制御回路からの光源発光信号に基いて光ピックアップの光源をオンオフ制御する光源発光回路と、前記光ディスクからの信号を検出して処理する信号処理回路を備えた光ディスク装置において、
前記光ピックアップとして請求項１記載の光ピックアップを用いたことを特徴とする光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクより信号を再生する、または光ディスクに信号を記録する光ピックアップおよびそれを用いた光ディスク装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
再生のためのレーザ光の最適な波長が異なる複数の方式の光ディスクを記録または再生できる光ピックアップおよび光ディスク装置は、様々な要求により小型化および低価格化が求められる。
【０００３】
これに対して下記特許文献１に記載の光ピックアップの第４の実施例は、波長の異なる２つの光源と、２つのハーフミラーを用いて、２つの光源からの出射光を光ディスク上に導き、光ディスクからの戻り光を受光素子上に導く構成になっている。またコリメータレンズは２つの波長の光に対して共通の構成になっている。これにより光ピックアップの光学系を簡素化し、小型化、低価格化を図っている。
【０００４】
以下、従来の光ピックアップの構成および動作を図８と図９に基いて説明する。図８は通常の光ディスク（例えばＣＤ、ＣＤ−Ｒ）を再生、記録する時の状態を示し、図９は高密度光ディスク（例えばＤＶＤ）を再生、記録する時の状態を示している。
【０００５】
これらの図において光源５１，５２は、それぞれ通常の光ディスク５８および高密度光ディスク５９の再生、記録を行う際に最適な波長を出射する光源である。５４は、光ディスク５８，５９からの戻り光を反射させ受光素子５３に導くハーフミラーである。５５は光源５１から出射されハーフミラー５４を透過した光を透過し、光源５２から出射された光を反射させ、光ディスク５８，５９からの戻り光を透過させるハーフミラーである。５６は光源５１，５２から出射された光を平行光に変換するコリメータレンズである。５７はコリメータレンズ５６からの平行光を光ディスク５８，５９に集光させる対物レンズである。
【０００６】
ＣＤやＣＤ−Ｒなどの光ディスク５８の再生、記録を行う時は図８に示すように、光源５１から光が出射され、その光はハーフミラー５４および５５を透過し、コリメータレンズ５６により平行光に変換され、対物レンズ５７により光ディスク５８上に集光される。集光された光は光ディスク５８により反射され元の光路を辿り、対物レンズ５７、コリメータレンズ５６、ハーフミラー５５を経てハーフミラー５４に到達する。ハーフミラー５４に到達した光はハーフミラー５４により反射され、受光素子５３に到達する。
【０００７】
ここで光ディスク５８からの戻り光はハーフミラー５５を透過する際に非点収差が発生するので、この非点収差を用いてフォーカスサーボを行うことができる。このフォーカスサーボの方式を非点収差方式と言う。
【０００８】
ＤＶＤなどの高密度光ディスク５９の再生、記録を行なう時は図９に示すように、光源５２から光が出射され、その光はハーフミラー５５により反射され、コリメータレンズ５６により平行光に変換され、対物レンズ５７により光ディスク５９上に集光される。集光された光は光ディスク５９により反射され元の光路を辿り、対物レンズ５７、コリメータレンズ５６を経てハーフミラー５５に到達する。ハーフミラー５５に到達した光はハーフミラー５５を透過し、ハーフミラー５４により反射され受光素子５３に到達する。
【０００９】
ここで光ディスク５９からの戻り光はハーフミラー５５を透過する際に非点収差が発生するので、この非点収差を用いてフォーカスサーボを行なうことができる。
【特許文献１】特開平１０−２２２８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし従来の技術では、光源５１から出射された光は光ディスク５８に到達するまでにハーフミラー５４、５５を透過するので、ハーフミラー５４、５５により収差、特にコマ収差が発生してしまい、光ディスク５８上で光が良好なスポットの状態に集光せず、良好な分解能が得られないという課題があった。
【００１１】
本発明の目的は、前述した従来技術の課題を解消して、光ディスク上で光が良好なスポットの状態に集光し、良好な分解能が得られる光ピックアップおよび光ディスク装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するため本発明の第１の手段は、再生のためのレーザ光の最適な波長が異なる複数の方式の光ディスクを記録または再生できる光ピックアップにおいて、
出射波長の異なる第１の光源ならびに第２の光源と、第１の光源から出射した光をミラー表面で反射させ、かつ光ディスクからの戻り光を透過させる第１のミラーと、第１のミラーにより導かれた光をミラー表面で反射させ、かつ第２の光源から出射した光を透過させ、かつ光ディスクからの戻り光をミラー表面で反射させる第２のミラーと、第２のミラーをミラー表面で反射または透過した光を光ディスク上に集光させ、かつ光ディスクからの戻り光を第２のミラーに導く光学系と、前記光ディスクにより反射され再び前記光学系により第２のミラーに導かれ第２のミラーをミラー表面で反射し第１のミラーにより透過された光を受光する受光素子を備え、
第２の光源と第２のミラーとの間に収差発生光学素子を備え、第２の光源から出射した光が光ディスクに到達するまでに第２のミラーを透過する際に発生する収差と前記収差発生光学素子で発生する収差とを合算した収差の大きさは、第２のミラーを透過する際に発生する収差の大きさよりも小さくなるように設定されていることを特徴とするものである。
【００１３】
第２の手段は前記第１の手段において、前記第１の光源の波長は、前記第２の光源の波長よりも短く設定したことを特徴とするものである。
【００１４】
第３の手段は前記第２の手段において、前記第１の光源はＤＶＤ用レーザダイオード、前記第２の光源をＣＤ用レーザダイオードで構成したことを特徴とするとするものである。
【００１５】
第４の手段は前記第３の手段において、前記第１の光源と、前記第１のミラーとの間に、トラッキングサーボ用の３ビームを発生させる第１の回折格子を搭載可能に、光ピックアップケースを構成したことを特徴とするものである。
【００１６】
第５の手段は前記第３の手段において、前記第４手段の第１の回折格子の代わりに、前記第１の回折格子と同じ空気換算面間隔の透明光学素子を搭載可能に、光ピックアップケースを構成したことを特徴とするものである。
【００１７】
第６の手段は前記第３の手段において、前記第４の手段の前記第１の回折格子または第５手段の前記透明光学素子の搭載の有無に対応し、前記第１の光源の前後位置を変更可能に、光ピックアップケースを構成したことを特徴とするものである。
【００１８】
第７の手段は前記第１の手段において、前記収差は非点収差であり、かつ前記第２のミラーの厚さを０．１ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下としたことを特徴とするものである。
【００１９】
第８の手段は前記第７の手段において、前記非点収差を発生する収差発生光学素子は、入射面と出射面の少なくとも一方がシリンドリカル面である収差発生光学素子であることを特徴とするものである。
【００２０】
第９の手段は前記第１の手段において、前記収差は非点収差とコマ収差であり、かつ前記第２のミラーの厚さを０．５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下としたことを特徴とするものである。
【００２１】
第１０の手段は前記第９の手段において、前記非点収差とコマ収差を発生する収差発生光学素子は、入射面と出射面の少なくとも一方がシリンドリカル面であって、入射面と出射面とは相対的に所定の角度傾斜した収差発生光学素子であることを特徴とするものである。
【００２２】
第１1の手段は前記第８ないし１０の手段において、前記非点収差とコマ収差を発生する収差発生光学素子は、入射面がシリンドリカル面で、出射面がトラッキングサーボ用の３ビームを発生させる第２の回折格子である光学素子であることを特徴とするものである。
【００２３】
第１２の手段は前記第８ないし１０の手段において、前記非点収差とコマ収差を発生する収差発生光学素子は、入射面がシリンドリカル面で、出射面が凸球面レンズである光学素子であることを特徴とするとするものである。
【００２４】
第１３の手段は前記第１の手段において、前記収差は非点収差とコマ収差と球面収差であり、かつ前記第２のミラーの厚さを１．０ｍｍ以上としたことを特徴とするものである。
【００２５】
第１４の手段は前記第１３の手段において、前記非点収差とコマ収差と球面収差を発生する収差発生光学素子は、入射面がシリンドリカル面で、出射面が凸非球面レンズであり、入射面と出射面とは相対的に所定の角度傾斜した収差発生光学素子であることを特徴とするものである。
【００２６】
第１５の手段は前記第１１ないし１４の手段において、前記シリンドリカル面は凹面であることを特徴とするものである。
【００２７】
第１６の手段は前記第１の手段において、前記第２の光源と前記収差発生光学素子をホルダに固定させ、該ホルダを３次元位置調整および１軸回転調整した後に光ピックアップケースに固定することを特徴とするものである。
【００２８】
第１７の手段は前記第１の手段において、前記第１の光源、前記第２の光源、前記第１のミラー、前記第２のミラー、前記受光素子を搭載する光ピックアップケースを備え、前記第１のミラーと、前記第２のミラーを、それぞれ前記光ピックアップケースが展開する平面に対して微小角度傾斜して配置し、前記第２のミラーから前記第１のミラーそして前記受光素子を結ぶ光軸が前記光ピックアップケースが展開する平面に対しては平行でないが、前記収差発生光学素子から前記第２のミラーを結ぶ光軸が前記光ピックアップケースが展開する平面に対して平行であり、かつ前記第１の光源から前記第１のミラーを結ぶ光軸が前記光ピックアップケースが展開する平面に対して平行であるように、前記第１のミラーの傾斜角と、前記第２のミラーの傾斜角を設定したことを特徴とするものである。
【００２９】
第１８の手段は前記第１０ないし第１４の手段において、前記第１の光源、前記第２の光源、前記第１のミラー、前記第２のミラー、前記受光素子を搭載する光ピックアップケースを備え、前記収差発生光学素子の入射面と出射面は、前記光ピックアップケースが展開する平面に対して垂直に構成したことを特徴とするものである。
【００３０】
第１９の手段は前記第１６の手段において、前記ホルダに対して前記収差発生光学素子が挿入される方向と前記収差発生光学素子の出射面の垂線との角度と、前記収差発生光学素子により入射光と出射光とで発生させる屈折角度とを、略同じに構成したことを特徴とするものである。
【００３１】
第２０の手段は前記第１の手段において、前記光ディスクのトラック方向に対して、前記収差発生光学素子から前記第２のミラーを結ぶ光軸を略４５°に設定したことを特徴とするものである。
【００３２】
第２１の手段は前記第２０の手段において、前記光ディスクの回転モータに近い側から順番に、前記受光素子、前記第１の光源、前記第２の光源を配置したことを特徴とするものである。
【００３３】
第２２の手段は前記第２１の手段において、前記第１のミラーの中心反射角を、前記第２のミラーの中心反射角より大きく構成したことを特徴とするものである。
【００３４】
第２３の手段は前記第２２の手段において、前記第２のミラーの中心反射角を４５°より小さく構成したことを特徴とするものである。
【００３５】
第２４の手段は、光ピックアップと、装着された光ディスクの種類を判別するディスク種類判別手段と、そのディスク種類判別手段からの判別結果に基いて光源発光信号を出力するシステム制御回路と、そのシステム制御回路からの光源発光信号に基いて光ピックアップの光源をオンオフ制御する光源発光回路と、前記光ディスクからの信号を検出して処理する信号処理回路を備えた光ディスク装置において、前記光ピックアップとして前記第１の手段の光ピックアップを用いたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３６】
本発明は、２つの光源と２つのハーフミラーを備えた光学系の簡素化された光ピックアップにおいて、高密度光ディスク再生においては２つのハーフミラーの各ミラー表面で反射させ、通常の光ディスク再生においては収差発生光学素子により１つのハーフミラーを透過するときに発生する収差を小さくするように構成した。
【００３７】
この構成により、光源から出射した光が光ディスク上に到達するまでに発生する収差を従来よりも低減させるように作用するので、高密度光ディスクと通常の光ディスクのいずれの光ディスク上でも光が良好なスポットの状態に集光し、良好な分解能が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
次に本発明の実施形態について具体的に説明する。
【００３９】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態としての光ピックアップの構成および動作を図１、図２、図３を用いて説明する。図１は本発明の全体構成を１つの図で説明するために、高密度光ディスクの再生を行なう時と通常の光ディスクの再生を行う状態を便宜上まとめて表した。また、各光ディスクの再生を行う時の動作を詳細に説明するために、図２は高密度光ディスクの再生を行う状態のみを表し、図３は通常の光ディスクの再生を行う状態のみを表した。
【００４０】
図において、第１の光源であるＤＶＤ用レーザダイオード１は、高密度光ディスクのＤＶＤ９の再生、記録を行なう際に最適な波長（６４５〜６６５ｎｍ）を出射する光源である。４分の１波長板２は、ＤＶＤ用レーザダイオード１から出射される直線偏光の光をＤＶＤ９の再生を行なう際に最適な円偏光に変換する光学素子である。回折格子３は、トラッキングサーボ用の３ビームを発生させる光学素子である。ハーフミラー４は、ＤＶＤ用レーザダイオード１からの出射光を反射し、ＤＶＤ９からの戻り光を透過させ受光素子１２に導くミラーである。ハーフミラー５は、ＤＶＤ用レーザダイオード１から出射されハーフミラー４を反射した光を反射し、ＣＤ用レーザダイオード１１から出射された光を透過させ、ＤＶＤ９，ＣＤ１３からの戻り光を反射させるミラーである。コリメータレンズ７は、ＤＶＤ用レーザダイオード１から出射された光を平行光に変換するレンズである。対物レンズ８は、コリメータレンズ７からの平行光をＤＶＤ９，ＣＤ１３に集光させるレンズである。
【００４１】
ＤＶＤなどの高密度光ディスクの再生を行なう時は、図２に示すように、第１の光源であるＤＶＤ用レーザダイオード１から出射され、その光は４分の１波長板２、回折格子３を透過して、ハーフミラー４のミラー表面４ａにより反射され、ハーフミラー５のミラー表面５ａにより反射され、増反射ミラー６で反射して、コリメータレンズ７により平行光に変換され、対物レンズ８により高密度光ディスクのＤＶＤ９に集光される。
【００４２】
なお、説明の便宜上、増反射ミラー６までの光路は光ピックアップの上面図で、コリメータレンズ７からの光路は光ピックアップの正面図で示した。
【００４３】
ハーフミラー４はＤＶＤ用レーザダイオード１に近い側のミラー表面４ａに反射面を有しており、またハーフミラー５はハーフミラー４に近い側のミラー表面５ａに反射面を有しており、ハーフミラー４の内部やハーフミラー５の内部には入らないで、２つのハーフミラー４，５の各ミラー表面４ａ，５ａで反射させて高密度光ディスクのＤＶＤ９に導かれる構成になっている。
【００４４】
ＤＶＤ用レーザダイオード１からＤＶＤ９までの光路に配置されるハーフミラー４、ハーフミラー５で発生する収差を出来るだけ小さく設計することが要求されるが、本実施例ではミラー表面４ａとミラー表面５ａの各ガラス研磨精度を実用上必要とされる程度に確保することにより、高密度光ディスクを再生する際に問題となる収差発生を小さく抑えることができる。
【００４５】
したがって、ＤＶＤ９などの高密度光ディスク上で光が良好なスポットの状態に集光し、良好な分解能が得られるという効果がある。
【００４６】
集光された光は、ＤＶＤ９により反射され元の光路を辿り、対物レンズ８、コリメータレンズ７、増反射ミラー６、ハーフミラー５を経てハーフミラー４に到達する。ハーフミラー４に到達した光はハーフミラー４を透過されて受光素子１０に到達する。
【００４７】
ここでＤＶＤ９からの戻り光は傾斜して配置されたハーフミラー４を透過する際に非点収差が発生するので、この非点収差を用いてフォーカスサーボを行うことができる。これは従来例で説明した非点収差方式と同じフォーカスサーボの方式である。
【００４８】
次に、第２の光源であるＣＤ用レーザダイオード１１は、通常の光ディスクのＣＤ１３の再生、記録を行なう際に最適な波長（７７５〜８０５ｎｍ）を出射する光源である。収差発生光学素子１２は、非点収差とコマ収差を発生する光学素子である。その他の部品については、ＤＶＤなどの高密度光ディスクの再生を行なう時にすでに説明したとおりであるので説明を省略する。
【００４９】
ＣＤなどの通常の光ディスクの再生を行なう時は、図３に示すように、第２の光源であるＣＤ用レーザダイオード１１から出射され、その光は収差発生光学素子１２に入射する。
【００５０】
収差発生光学素子１２は、入射面側がシリンドリカル面１２ａ、出射面側が回折格子１２ｂであり、金型により一体成形された樹脂モールド部品である。シリンドリカル面１２ａと回折格子１２ｂとは相対的に所定の角度傾斜させてあり、非点収差とコマ収差とをそれぞれ任意の大きさだけ発生させる。
【００５１】
本実施例によれば、ＣＤの再生においては従来から配置している回折格子の光学素子に、収差発生の機能を兼ね備えたことにより、新たに部品点数が増えることがない。また、非点収差とコマ収差を発生させるために、シリンドリカル面と角度傾斜といった簡単な構成で良い。トロイダル面やトーリック面などの特殊な非球面形状や自由曲面形状や、特殊な回折作用を有するホログラム素子等でも非点収差とコマ収差を発生させることは可能であるが、これらに比べて面形状が単純なので金型加工が容易であり、面形状の測定検査等の品質管理も容易である。
【００５２】
光学素子１２を出射した光は、ハーフミラー５を透過し、増反射ミラー６で反射して、コリメータレンズ７により平行光に変換され、対物レンズ８により通常密度光ディスクのＣＤ１３に集光される。
【００５３】
ハーフミラー５を透過する時に、従来例と同様に収差が発生する。発生する収差成分としては、非点収差、コマ収差、球面収差の３つの成分があり、各収差成分の大きさはミラーの厚さ、ミラーの傾斜角、ミラーの屈折率、ミラーに入射する光のＮＡ（開口数）で決まる。
【００５４】
収差発生光学素子１２の非点収差の大きさは、シリンドリカルレンズ面１２ａの曲率半径とＣＤ用レーザダイオード１１までの面間隔の組み合わせで設計可能である。
【００５５】
収差発生光学素子１２のコマ収差の大きさは、シリンドリカルレンズ面１２ａと回折格子１２ｂとの相対的な傾斜角度で設計可能であるが、シリンドリカルレンズ面１２ａの曲率半径にも依存する。
【００５６】
本実施例では、ＣＤ用レーザダイオード１１から出射した光がＣＤ１３に到達するまでにハーフミラー５を透過する際に発生する非点収差とコマ収差と収差発生光学素子１２で発生する非点収差とコマ収差とを合算した収差の大きさは、ハーフミラー５を透過する際に発生する非点収差とコマ収差の大きさよりも小さくなるように設定した。実際の光学設計においては、コリメータレンズ７、ハーフミラー５、収差発生光学素子１２、ＣＤ用レーザダイオード１１の光学仕様を考慮し、上記合算した収差の大きさが最小になるように、シリンドリカルレンズ面１２ａの曲率半径、ＣＤ用レーザダイオード１１までの面間隔、シリンドリカルレンズ面１２ａと回折格子１２ｂとの相対的な角度を設計した。
【００５７】
本実施例においては、収差発生光学素子１２で発生させる収差は非点収差とコマ収差であり、かつハーフミラー５の厚さを０．５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下とした。０．５ｍｍ以上とすることにより、ハーフミラー５のミラー表面５ａの研磨精度を実用的に確保できるため、０．５ｍｍ未満の非常に薄い場合に比較して安価に入手可能である。また、１．０ｍｍ以下とすることにより、コリメータレンズ７で発生する球面収差についてはＲＭＳで０．０１波長以下とすることができ、ＣＤ１３の再生においては収差補正しなくても実用上球面収差が問題となることがないという効果がある。
【００５８】
以下、本実施例の収差発生光学素子１２に関する設計例を示す。
【００５９】
ハーフミラー５の厚さｔ５＝１．０ｍｍ
ハーフミラー５の屈折率ｎ５＝１．５
ハーフミラー５の中心入射角ａ５＝４０°
ハーフミラー５の傾斜角ｂ５＝１．０°
シリンドリカルレンズ面１２ａの曲率半径ｒ１２＝−７０ｍｍ
ＣＤ用レーザダイオード１１までの面間隔ｄ１１＝５．０ｍｍ
シリンドリカルレンズ面１２ａの傾斜角度ａ１２＝３．８°
なお、本実施例では収差発生光学素子１２で発生させる収差は非点収差とコマ収差であるが、これに限ったものではなく、ハーフミラー５で発生する収差を補正低減できるならばどのような収差であってもかまわない。
【００６０】
例えば、ハーフミラー5の厚さｔ５を０.１〜０.５ｍｍ、好ましくは０.３〜０.５ｍｍとしても良い。この場合、非点収差を発生する収差発生光学素子１２は、入射面と出射面の少なくとも一方がシリンドリカルレンズ面１２ａとする。
【００６１】
このように構成することにより、ハーフミラー５で発生するコマ収差をＲＭＳで０.０１波長以下にすることができるため、収差発生光学素子１２は非点収差を発生するのみで良い。
【００６２】
集光された光はＣＤ１３により反射され元の光路を辿り、対物レンズ８、コリメータレンズ７、増反射ミラー６、ハーフミラー５を経てハーフミラー４に到達する。ハーフミラー４に到達した光は透過されて受光素子１０に到達する。
【００６３】
本実施例においては、第１の光源をＤＶＤ用レーザダイオード１、第２の光源をＣＤ用レーザダイオード１１で構成することにより、第１の光源の波長は、第２の光源の波長よりも短く設定した。これは、第１の光源で高密度光ディスクを再生し、第２の光源で通常の光ディスクを再生することを意味する。
【００６４】
ミラー表面４ａとミラー表面５ａの各ガラス研磨精度を実用上必要とされる程度に確保することによりＤＶＤ用レーザダイオード１からＤＶＤ９までの光路に配置されるハーフミラー４、ハーフミラー５で発生する収差を出来るだけ小さく設計することは比較的容易である。これに対して、ＣＤ用レーザダイオード１１から出射した光がＣＤ１３に到達するまでにハーフミラー５を透過する際に発生する非点収差とコマ収差と収差発生光学素子１２で発生する非点収差とコマ収差とを合算した収差の大きさを小さくする設計には限界がある。これは、シリンドリカルレンズ面１２ａの曲率半径ｒ１２、ＣＤ用レーザダイオード１１までの面間隔ｄ１１、シリンドリカルレンズ面１２ａと回折格子１２ｂとの相対的な角度ａ１２にはそれぞれ公差が少なからず存在するためである。
【００６５】
光ディスク上で光がより良好なスポットの状態に集光させてより良好な分解能を得る必要が有るのは通常の光ディスクのＣＤよりも高密度光ディスクのＤＶＤの方であるから、本実施例の構成にすることによりＣＤの再生を行う時よりもＤＶＤの再生を行う時の方がハーフミラーで発生する収差を優先的により小さくできるという効果がある。
【００６６】
また、本実施例では、第１の光源であるＤＶＤ用レーザダイオード１と、第１のミラーであるハーフミラー４との間に、トラッキングサーボ用の３ビームを発生させる第１の回折格子３を搭載可能に、光ピックアップケース１４を構成した。ＤＶＤ用レーザダイオード１と回折格子３をホルダ１５に固定させ、このホルダ１５を光ピックアップケース１４に固定した。このホルダ１５と光ピックアップケース１４との間にはスペーサ１６を挿入した。
【００６７】
したがって、３ビームを用いた差動プッシュプル方式トラッキングサーボを採用して、ＤＶＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−Ｒだけでなく、書き換え回数に優れたＤＶＤ−ＲＡＭも安定して再生可能である。また、フォーカスサーボ方式として３ビームを用いた差動非点収差方式を採用して、各種ＤＶＤの光ディスクを安定して再生可能である。
【００６８】
また、本実施例では、シリンドリカル面１２ａは凹面とした。
【００６９】
これにより、ハーフミラー５で発生する非点収差を緩和するためのシリンドリカル面１２ａの母線を略水平方向とすることができ、コマ収差を発生させるために母線を傾斜する方向も水平方向とすることができる。ＣＤ用レーザダイオード１１の位置も水平方向に位置がずれるだけで、垂直方向に位置がずれることない。したがって、光学配置設計が容易となり、光ピックアップケース１４の金型加工も容易となるという効果がある。また、ＣＤ用レーザダイオード１１側にシリンドリカル面１２ａを凹面とする方が、凸面とするよりも球面収差の発生が少ないという効果もある。
【００７０】
また、本実施例では、ＣＤ用レーザダイオード１１と収差発生光学素子１２をホルダ１７に固定させ、このホルダ１７を３次元位置調整および１軸回転調整した後に光ピックアップケース１４に固定した。ホルダ１７の材質は光ピックアップケース１４の材質に比べて、より強度、耐熱、、耐湿、放熱性能に優れた金属の亜鉛を採用した。なお、光ピックアップケース１４の材質は安価な樹脂を採用した。
【００７１】
これにより、ＣＤ用レーザダイオード１１と収差発生光学素子１２とが精密に位置決めされるとともに、温度や湿度の環境変化に影響を受けることないので、安定した収差発生が可能になるという効果がある。また、ＣＤ用レーザダイオード１１の放熱効果もある。
【００７２】
また、回折格子１２ｂは精密な１軸回転調整が要求されるが、本実施例ではホルダ１７ごと回転調整するので、回折格子１２ｂを含む収差発生光学素子１２を単独で回転調整する場合に比べて、ＣＤ用レーザダイオード１１と収差発生光学素子１２との位置決めがずれてしまうことがないという効果がある。
【００７３】
また、本実施例では、ＤＶＤ用レーザダイオード１、ＣＤ用レーザダイオード１１、ハーフミラー４、ハーフミラー５、受光素子１０を搭載する光ピックアップケース１４を備え、ハーフミラー４と、ハーフミラー５を、それぞれ光ピックアップケース１４が展開する平面に対して微小角度傾斜して配置し、ハーフミラー５からハーフミラー４そして受光素子１０を結ぶ光軸が光ピックアップケース１４が展開する平面に対しては平行でないが、収差発生光学素子１２からハーフミラー５を結ぶ光軸が光ピックアップケース１４が展開する平面に対して平行であり、かつＤＶＤ用レーザダイオード１からハーフミラー４を結ぶ光軸が光ピックアップケース１４が展開する平面に対して平行であるように、ハーフミラー４の傾斜角と、ハーフミラー５の傾斜角を設定した。
【００７４】
以下、本実施例のハーフミラー４、５の傾斜角等に関する設計例を示す。一部の値は前述と同じであるが再度示すことにする。
【００７５】
ハーフミラー４の厚さｔ４＝１．６ｍｍ
ハーフミラー４の入射角ａ４＝５０°
ハーフミラー４の傾斜角ｂ４＝１．２°
ハーフミラー５の厚さｔ５＝１．０ｍｍ
ハーフミラー５の入射角ａ５＝４０°
ハーフミラー５の傾斜角ｂ５＝１．０°
このように構成することにより、ＤＶＤ用レーザダイオード１の光軸やＣＤ用レーザダイオード１１の光軸が光ピックアップケース１４が展開する平面に対しては平行なので、これらの部品を取付けるための光ピックアップケース１４の金型加工が容易になる。
【００７６】
一方、ハーフミラー５からハーフミラー４そして受光素子１０を結ぶ光軸が光ピックアップケース１４が展開する平面に対しては平行でないが、受光素子１０はその光軸に対してわずかに傾斜して取付けても実用上問題とならない。さらに、故意に受光素子１０をその光軸に対してわずかに傾斜して配置することで、受光素子１０のエポキシ樹脂表面１０ａで発生する不要な表面反射光がなくすことができるという効果が有る。
【００７７】
また、本実施例では、ＤＶＤ用レーザダイオード１、ＣＤ用レーザダイオード１１、ハーフミラー４、ハーフミラー５、受光素子１２を搭載する光ピックアップケース１４を備え、収差発生光学素子１２の入射面１２ａと出射面１２ｂは、光ピックアップケース１４が展開する平面に対して垂直に構成した。
【００７８】
このように構成することにより、ＣＤ用レーザダイオード１１の光軸が光ピックアップケース１４が展開する平面に対しては平行なので、ホルダ１７の金型加工が容易になる。
【００７９】
また、本実施例では、ホルダ１７に対して収差発生光学素子１２が挿入される方向と収差発生光学素子１２の出射面１２ｂの垂線との角度と、収差発生光学素子１２により入射光と出射光とで発生させる屈折角度１２ｃとを、略同じに構成した。
【００８０】
このように構成することにより、ホルダ１７に対するＣＤ用レーザダイオード１１の挿入方向と収差発生光学素子１２の挿入方向とを一致させることができ、ホルダ１７の金型加工が容易になる。
【００８１】
また、本実施例では、光ディスク９，１３のトラック方向に対して、収差発生光学素子１２からハーフミラー５を結ぶ光軸を略４５°に設定した（図１角度Ａ参照）。
【００８２】
このように構成することにより、トラック方向に対して、ハーフミラー４により発生させる非点収差の方向を非点収差法によるフォーカス検出に最適な±４５°にすることができる。非点収差の方向を変換するために、別途シリンドリカル面を有する検出レンズを設ける必要がない。なお、従来の光ピックアップ構成においては、トラック方向に対して、ハーフミラーにより発生させる非点収差の方向を３５°、−５５°といった角度にしたものも提案されているが、本実施例の±４５°の方がトラッキング信号からフォーカス信号へのもれこみが少ないという効果がある。
【００８３】
また、本実施例では、光ディスク９，１３の回転モータ１８に近い側から順番に、受光素子１０、ＤＶＤ用レーザダイオード１、ＣＤ用レーザダイオード１１を配置した.。
【００８４】
このように配置することにより、受光素子１０、ＤＶＤ用レーザダイオード１、ＣＤ用レーザダイオード１１を近接して配置する構成が可能となり、従来の光ピックアップケースと略同じ大きさの光ピックアップケース１４を実現可能とした。特に光ピックアップ１４の副軸部１９を受光素子１０とＤＶＤ用レーザダイオード１の間の余裕のある場所に形成可能になるといった効果もある。
【００８５】
また、本実施例では、ハーフミラー４の中心反射角ａ４を、ハーフミラー５の中心反射角ａ５より大きく構成した。
【００８６】
このように構成することにより、ＤＶＤ用レーザダイオード１とＣＤ用レーザダイオード１１との間隔を広げることが可能となり、特にＣＤ用レーザダイオード１１を搭載するホルダ１７を３次元位置調整、１軸回転調整するための図示しない調整治具が保持する空間を十分に確保できるという効果がある。
【００８７】
また、本実施例では、ハーフミラー５の中心反射角ａ５を４０°と４５°より小さく構成した。
【００８８】
このように構成することにより、ハーフミラー５をＣＤ波長に対して無偏光ビームスプリッタの特性に近づけることができる。一般に、ＤＶＤに比べてＣＤの方が複屈折が大きいので、ＣＤ波長に対して無偏光ビームスプリッタの特性に近づけることで複屈折による信号の変動を低減することが可能になるという効果がある。
【００８９】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態としての光ピックアップの構成および動作を図４を用いて説明する。ＤＶＤ用レーザダイオード１と、ハーフミラー４との間に、トラッキングサーボ用の３ビームを発生させる回折格子３を省略した。ＤＶＤ用レーザダイオード１をホルダ１５に固定させ、このホルダ１５を光ピックアップケース１４に固定した。このホルダ１５と光ピックアップケース１４との間に挿入したスペーサ１６は省略した。
【００９０】
このように構成することにより、光ピックアップケース１４を全く変更せずに、回折格子３を省略した機種を生産可能である。回折格子３を省略したので、３ビームを用いた差動プッシュプル方式トラッキングサーボや差動非点収差方式フォーカスサーボを採用できないので、書き換え回数に優れたＤＶＤ−ＲＡＭの再生にはやや安定性に欠けるが、広く普及しているＤＶＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−Ｒには対応できるので、特にＤＶＤプレーヤと呼ばれる光ディスク装置に好適な機種が得られるという効果がある。また、回折格子３を省略することで、透過率の低下がなくなり、光利用効率が向上することが出来るといった効果もある。
【００９１】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態としての光ピックアップの構成および動作を図５を用いて説明する。第１の光源であるＤＶＤ用レーザダイオード１と、第１のミラーであるハーフミラー４との間に、回折格子３の代わりに、回折格子３と同じ空気換算面間隔の透明光学素子２０を搭載した。ＤＶＤ用レーザダイオード１と透明光学素子２０をホルダ１５に固定させ、このホルダ１５を光ピックアップケース１４に固定した。このホルダ１５と光ピックアップケース１４との間にはスペーサ１６を挿入した。
【００９２】
このように構成することにより、光ピックアップケース１４を全く変更せずに、回折格子３を省略した機種を生産可能である。第２実施形態と同様に、回折格子３を省略したので、３ビームを用いた差動プッシュプル方式トラッキングサーボや差動非点収差方式フォーカスサーボを採用できないので、書き換え回数に優れたＤＶＤ−ＲＡＭの再生にはやや安定性に欠けるが、広く普及しているＤＶＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−Ｒには対応できるので、特にＤＶＤプレーヤと呼ばれる光ディスク装置に好適な機種が得られるという効果がある。また、回折格子３を省略することで、透過率の低下が緩和され、光利用効率が向上することが出来るといった効果もある。また、球面収差が劣化することがないといった効果もある。
【００９３】
なお、スペーサ１６は、回折格子３または透明光学素子２０の搭載の有無に対応し、ＤＶＤ用レーザダイオード１の前後位置を変更可能に、光ピックアップケースを構成するために設けた。
【００９４】
本実施例では、スペーサ１６を設けたがこれに限ったものではなく、回折格子３または透明光学素子２０の搭載の有無に対応し、ＤＶＤ用レーザダイオード１の前後位置を変更可能であれば別の手段でもかまわない。例えば、ホルダ１５の形状を変更した新規なホルダを用いることもできる。
【００９５】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態としての光ピックアップの構成および動作を図６を用いて説明する。非点収差とコマ収差を発生する収差発生光学素子２１は、入射面が凹シリンドリカル面２１ａで、出射面が凸球面レンズ２１ｂとした。また、回折格子２２を別途設け、ＣＤ用レーザダイオード１１と収差発生光学素子２１をホルダ１７に固定させ、このホルダ１７を３次元位置調整および１軸回転調整した後に光ピックアップケース１４に固定した。
【００９６】
このように構成することにより、ＣＤ用レーザダイオード１１の光利用効率を向上させることができ、ＣＤ−Ｒの記録に好適な光ピックアップにできる。
【００９７】
また、凸球面レンズ２１ｂを非球面レンズとしても良い。
【００９８】
このように構成することにより、収差発生光学素子２１は非点収差とコマ収差に加えて球面収差を発生させることができるので、ハーフミラー５で発生する球面収差も補正できるという効果がある。
【００９９】
なお、本実施例ではハーフミラー５の厚さｔ５を１．０ｍｍとしたが、１．０ｍｍ以上としても良い。
【０１００】
このように構成することにより、ハーフミラー５の十分な曲げ強度を確保できるので、ハーフミラーコート多層薄膜の応力によりミラーが反って収差が劣化することがない。また、厚いミラーほど研磨しやすく安価になるという効果もある。
【０１０１】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態としての光ディスク装置の構成および動作を図７を用いて説明する。
【０１０２】
図７において光ピックアップは、例えば第１〜４実施形態で説明した光ピックアップのうちのいずれかに置き換えて用いることもできる。
【０１０３】
光ピックアップの光源１および１１は、光源発光回路８１によって出射光のオン、オフ、出力の制御などが行われる。受光素子１０の出力は、信号処理回路８３に供給され、記録再生信号、フォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号などの信号が生成される。
【０１０４】
ディスク種類判別手段８５は光ディスク装置に装着された光ディスクの種類、すなわちＣＤやＣＤ−ＲかあるいはＤＶＤかを判別し、その結果をシステム制御回路８０に出力する。ディスク種類判別手段８５としては、ディスクの基板厚さを光学的もしくは機械的な方法で検出する方法、ディスクまたはディスクのカートリッジに予め記録された識別マークを検出する方法などが考えられる。もしくは、ディスクの種類を仮定してディスクの信号を再生し、正常な信号が得られなければ別の種類のディスクであると判断するなどいかなる方法でもよい。
【０１０５】
システム制御回路８０は、ディスク種類判別手段８５から受け取った判別結果に基いて、光源発光回路８１に光源発光信号を出力するとともに、フォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号をそれぞれフォーカスアクチュエータ駆動回路８６とトラッキングアクチュエータ駆動回路８７に供給する。
【０１０６】
フォーカスアクチュエータ駆動回路８６とトラッキングアクチュエータ駆動回路８７の出力は、それぞれ光ピックアップ内の対物レンズアクチュエータ８４のフォーカスコイル８８およびトラッキングコイル８９に供給される。この結果、フォーカスサーボ動作およびトラッキングサーボ動作が行われ、各光ディスクにおいて再生または記録が実行される。
【０１０７】
本実施形態において、前記第１〜４実施形態の光ピックアップを用いることにより、良好な記録再生信号を得ることができ、また良好なフォーカスサーボおよびトラッキングサーボ動作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光ピックアップの概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る光ピックアップの概略構成図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る光ピックアップの概略構成図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る光ピックアップの概略構成図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る光ピックアップの概略構成図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る光ピックアップの概略構成図である。
【図７】本発明の第５実施形態に係る光ディスク装置のブロック図である。
【図８】従来の光ピックアップの概略構成図である。
【図９】従来の光ピックアップの概略構成図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１：ＤＶＤ用レーザダイオード，２：４分の１波長板，３：回折格子，４：ハーフミラー，４ａ：ミラー表面，５：ハーフミラー，５ａ：ミラー表面，６：増反射ミラー，７：コリメータレンズ，８：対物レンズ，９：ＤＶＤ，１０：受光素子，１１：ＣＤ用レーザダイオード，１２：収差発生光学素子，１３：ＣＤ，１４：光ピックアップケース，１５：ホルダ，１６：スペーサ，１７：ホルダ，１８：モータ，１９：副軸部，２０：透明光学素子，２１：収差発生光学素子，２２：回折格子，８０：システム制御回路，８１：光源発光回路，８３：信号処理回路，８４：対物レンズアクチュエータ，８５：ディスク判別手段，８６：フォーカスアクチュエータ駆動回路，８７：トラッキングアクチュエータ駆動回路，８８：フォーカスコイル，８９：トラッキングコイル。
【図１】
2005100519.tif 000003
【図２】
2005100519.tif 000004
【図３】
2005100519.tif 000005
【図４】
2005100519.tif 000006
【図５】
2005100519.tif 000007
【図６】
2005100519.tif 000008
【図７】
2005100519.tif 000009
【図８】
2005100519.tif 000010
【図９】
2005100519.tif 000011