(57)【要約】【課題】簡単な構造で、使用波長が異なる複数種類の光記録媒体を使用可能な光ピックアップ装置を提供すること。【解決手段】本発明の光ピックアップ装置は、使用波長が互いに異なる３種類の光記録媒体に対して使用可能であり、ガラス製の対物レンズ２と、第１波長の第１レーザー光Ｌ１を発する第１光源と、第２波長の第２レーザー光Ｌ２を発する第２光源４１１と、第３波長の第３レーザー光Ｌ３を発する第３光源５１１とを有する。対物レンズ２は、第１レーザー光Ｌ１が平行光として入射したときの球面収差が最小となるように形状が最適化されている。また、対物レンズ２に第２レーザー光Ｌ２が入射したときの球面収差が最小となるように、第２レーザー光Ｌ２の発散状態が最適化されるとともに、対物レンズ２に第３レーザー光Ｌ３が入射したときの球面収差が最小となるように、第３レーザー光Ｌ３の発散状態が最適化されている。【選択図】図２
2005158208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用波長が互いに異なる３種類の光記録媒体に対して使用可能な光ピックアップ装置であって、
対物レンズと、
第１波長の第１レーザー光を発する第１光源と、
前記第１波長と異なる第２波長の第２レーザー光を発する第２光源と、
前記第１波長および前記第２波長の双方と異なる第３波長の第３レーザー光を発する第３光源と、
前記第１レーザー光を平行光として前記対物レンズに入射させるとともに、前記第２レーザー光および前記第３レーザー光を発散光として前記対物レンズに入射させる導光光学系と、
前記第１レーザー光が光記録媒体の記録面で反射した反射光を受光する第１受光部と、
前記第２レーザー光が光記録媒体の記録面で反射した反射光を受光する第２受光部と、
前記第３レーザー光が光記録媒体の記録面で反射した反射光を受光する第３受光部とを有し、
前記対物レンズは、前記第１レーザー光が平行光として入射したときの球面収差が最小となるように形状が最適化されており、
前記導光光学系は、前記対物レンズに前記第２レーザー光が入射したときの球面収差が最小となるように、前記対物レンズに入射する前記第２レーザー光の発散状態が最適化されるとともに、前記対物レンズに前記第３レーザー光が入射したときの球面収差が最小となるように、前記対物レンズに入射する前記第３レーザー光の発散状態が最適化されるように構成されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記第１波長は、前記第２波長および前記第３波長の双方より短い請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記対物レンズに入射する光の波長に応じて開口数を切り替える開口制限手段を備える請求項１または２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記導光光学系は、前記第２光源および／または前記第３光源と前記対物レンズとの間の光路に設置された、正のパワーを有するレンズを備える請求項１ないし３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、光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばブルーレイディスク（Blu-ray Disc）のような短波長（例えば４０５ｎｍ）の半導体レーザーを用いた新規格の高密度記録の光ディスク装置が実現する一方、利用者の手元には、従来の光記録媒体であるＣＤ、ＤＶＤが存在するので、これらを一つの光ディスク装置で取り扱えることが望ましい。最も簡単な方法としては、従来の光ピックアップと新規格用の光ピックアップとの双方を搭載する方法があるが、この方法では小型化・低コスト化を達成することは難しいので、光ピックアップについても共用化する必要がある。
【０００３】
高密度記録の新規格光ディスク装置では、対物レンズが記録面上に集光するスポット径を小さくするため、前述したように半導体レーザーを短波長化（例えば４０５ｎｍ）するとともに、対物レンズの開口数（以下、「ＮＡ」とも言う）を大きく（例えばＮＡ＝０．８５）する手法がとられる。この対物レンズとしては、例えば特許文献１に記載のような高屈折材料を用いた対物レンズが考えられる。しかしながら、上記対物レンズで光源の半導体レーザーの波長を変えてＣＤやＤＶＤを再生・記録する際には、色収差やディスクの厚さの違いによって発生する球面収差等の影響で対物先のスポットに影響を及ぼす。ＮＡが大きいレンズの場合、波長が変化すると、色収差や球面収差も大きく発生するからである。
【０００４】
そこで、異なる屈折率の平凹レンズと平凸レンズを互いの曲面を対向させた収差補正素子を使って色収差を補正する方法が特許文献２や特許文献３で提案されている。しかしながら、この場合、収差補正素子を設置するので、光学系が複雑化・大型化するという問題がある。
【０００５】
一方、広範囲の波長にわたり色収差を補正すれば、異なる波長の半導体レーザーを用いても、一つの対物レンズで構成することができる。その例として、特許文献４や特許文献５には、レンズの一方の面に輪帯状のパターンを設けた方法があるが、このような回折レンズは通常の硝子レンズと比較して透過光率が悪いという欠点があり、また、上記大きな開口数の硝子レンズに輪帯状のパターンを設けることは困難である。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１５６５７９号公報
【特許文献２】特開平９−３１８８７３号公報
【特許文献３】特開２００１−３３７２６９号公報
【特許文献４】特開２００２−２９８４２２号公報
【特許文献５】特開２００２−１９７７１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、簡単な構造で、使用波長が異なる複数種類の光記録媒体を使用可能な光ピックアップ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的は、下記（１）〜（４）の本発明により達成される。
（１）  使用波長が互いに異なる３種類の光記録媒体に対して使用可能な光ピックアップ装置であって、
対物レンズと、
第１波長の第１レーザー光を発する第１光源と、
前記第１波長と異なる第２波長の第２レーザー光を発する第２光源と、
前記第１波長および前記第２波長の双方と異なる第３波長の第３レーザー光を発する第３光源と、
前記第１レーザー光を平行光として前記対物レンズに入射させるとともに、前記第２レーザー光および前記第３レーザー光を発散光として前記対物レンズに入射させる導光光学系と、
前記第１レーザー光が光記録媒体の記録面で反射した反射光を受光する第１受光部と、
前記第２レーザー光が光記録媒体の記録面で反射した反射光を受光する第２受光部と、
前記第３レーザー光が光記録媒体の記録面で反射した反射光を受光する第３受光部とを有し、
前記対物レンズは、前記第１レーザー光が平行光として入射したときの球面収差が最小となるように形状が最適化されており、
前記導光光学系は、前記対物レンズに前記第２レーザー光が入射したときの球面収差が最小となるように、前記対物レンズに入射する前記第２レーザー光の発散状態が最適化されるとともに、前記対物レンズに前記第３レーザー光が入射したときの球面収差が最小となるように、前記対物レンズに入射する前記第３レーザー光の発散状態が最適化されるように構成されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【０００９】
（２）  前記第１波長は、前記第２波長および前記第３波長の双方より短い上記（１）に記載の光ピックアップ装置。
【００１０】
（３）  前記対物レンズに入射する光の波長に応じて開口数を切り替える開口制限手段を備える上記（１）または（２）に記載の光ピックアップ装置。
【００１１】
（４）  前記導光光学系は、前記第２光源および／または前記第３光源と前記対物レンズとの間の光路に設置された、正のパワーを有するレンズを備える上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、簡単な構造で、使用波長が異なる複数種類の光記録媒体を使用可能な光ピックアップ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の光ピックアップ装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の光ピックアップ装置の実施形態を示す図である。
【００１４】
図１に示すように、光ピックアップ装置１は、ブルーレイディスク（以下、「ＢＤ」と言う）１００、ＤＶＤ２００、ＣＤ３００の３種類の光ディスク（光記録媒体）を使用可能なものであり、ガラス製の対物レンズ２と、半導体レーザー３と、ホログラムユニット４と、ホログラムユニット５と、フォトディテクタ（第１受光部）６と、導光光学系７と
を有している。
【００１５】
半導体レーザー３は、ＢＤ用の波長４０５ｎｍの第１レーザー光Ｌ１を発する第１光源として機能する。また、フォトディテクタ６は、第１レーザー光Ｌ１がＢＤ１００の記録面１０１で反射した反射光を受光する第１受光部として機能する。
【００１６】
ホログラムユニット４は、受発光部４１と、光束の分離を行うホログラム素子４２とで構成されている。受発光部４１には、ＤＶＤ用の波長６６０ｎｍの第２レーザー光Ｌ２を発する半導体レーザーで構成された第２光源４１１と、第２レーザー光Ｌ２がＤＶＤ２００の記録面２０１で反射した反射光を受光する第２受光部として機能する受光素子とが設置されている。
【００１７】
ホログラムユニット５は、受発光部５１と、光束の分離を行うホログラム素子５２とで構成されている。受発光部５１には、ＣＤ用の波長７８０ｎｍの第３レーザー光Ｌ３を発する半導体レーザーで構成された第３光源５１１と、第３レーザー光Ｌ３がＣＤ３００の記録面３０１で反射した反射光を受光する第３受光部として機能する受光素子とが設置されている。
【００１８】
導光光学系７は、第１レーザー光Ｌ１を平行光として対物レンズ２に入射させるとともに、第２レーザー光Ｌ２および第３レーザー光Ｌ３を発散光として対物レンズ２に入射させるように構成されている。
【００１９】
すなわち、導光光学系７は、第１レーザー光Ｌ１については無限光学系とされ、第２レーザー光Ｌ２および第３レーザー光Ｌ３については有限光学系とされている。
【００２０】
この導光光学系７は、回折格子（グレーティング）７１と、コリメータレンズ７２と、整形プリズム７３と、ビームスプリッタ７４と、ＳＡ補償素子７５と、ビームスプリッタ７６と、波長選択アパーチャ７７と、集光シリンドリカルレンズ７８と、ビームスプリッタ７９とを有している。
【００２１】
ＳＡ補償素子７５は、電動により駆動され、光ディスクの厚さの変化によって生じる球面収差を補償する。なお、ＳＡ補償素子の替わりに液晶素子で、上記球面収差を補償しても良い。
【００２２】
波長選択アパーチャ７７は、光の波長に応じて光が透過可能な開口が同心円状に変化するよう構成されたものであり、対物レンズ２に入射する光の波長に応じて開口数を切り替える開口制限手段として機能する。
【００２３】
半導体レーザー３から放たれた第１レーザー光Ｌ１は、回折格子７１を透過した後、コリメータレンズ７２を透過して平行光にされ、さらに整形プリズム７３、ビームスプリッタ７４、ＳＡ補償素子７５、ビームスプリッタ７６、波長選択アパーチャ７７を順次透過して、対物レンズ２に入射し、ＢＤ１００の記録面１０１上にスポットとして集光される。
【００２４】
第１レーザー光Ｌ１が記録面１０１で反射した反射光は、ビームスプリッタ７４までは往路と同じ光路を戻り、ビームスプリッタ７４で反射し、集光シリンドリカルレンズ７８を透過してフォトディテクタ６で受光され光電変換される。
【００２５】
ホログラムユニット４から放たれた第２レーザー光Ｌ２は、ビームスプリッタ７９を透過し、ビームスプリッタ７６で反射し、波長選択アパーチャ７７を透過し、対物レンズ２に入射して、ＤＶＤ２００の記録面２０１上にスポットとして集光される。
【００２６】
第２レーザー光Ｌ２が記録面２０１で反射した反射光は、往路と同じ光路を戻り、ホログラムユニット４で受光され光電変換される。
【００２７】
ホログラムユニット５から放たれた第３レーザー光Ｌ３は、ビームスプリッタ７９、ビームスプリッタ７６で順次反射し、波長選択アパーチャ７７を透過し、対物レンズ２に入射して、ＣＤ３００の記録面３０１上にスポットとして集光される。
【００２８】
第３レーザー光Ｌ３が記録面３０１で反射した反射光は、往路と同じ光路を戻り、ホログラムユニット５で受光され光電変換される。
【００２９】
図２は、図１に示す光ピックアップ装置における対物レンズがレーザー光を集光して記録面上にスポットを形成する様子を示す図であり、図２（１）は、ＢＤ１００を使用する場合、図２（２）は、ＤＶＤ２００を使用する場合、図２（３）は、ＣＤ３００を使用する場合をそれぞれ示す。なお、図２（２）および（３）は、光軸が一直線になるように書き直して示すものである。
【００３０】
図２（１）に示すように、ＢＤ１００を使用する場合には、第１レーザー光Ｌ１は、コリメータレンズ７２により平行光として対物レンズ２に入射して集光され、記録面１０１上にスポットを形成する。
【００３１】
本発明の光ピックアップ装置１における対物レンズ２は、第１レーザー光Ｌ１が平行光として入射したときの球面収差が最小となるように形状が最適化されている。これにより、ＢＤ１００を使用する場合、記録面１０１上に良好なスポットを形成することができる。
【００３２】
この場合、波長選択アパーチャ７７により、開口数は、ＮＡ＝０．８５とされる。また、記録面１０１は、ＢＤ１００の光照射側表面１０２から０．１ｍｍの距離にある。例えば対物レンズ２と光照射側表面１０２との間隙距離（ワーキングディスタンス）は、０．６ｍｍである。
【００３３】
図２（２）に示すように、ＤＶＤ２００を使用する場合には、第２レーザー光Ｌ２は、発散光として対物レンズ２に入射して集光され、記録面２０１上にスポットを形成する。
【００３４】
本発明の光ピックアップ装置１における導光光学系７では、対物レンズ２に第２レーザー光Ｌ２が入射したときの球面収差が最小となるように、対物レンズ２と第２光源４１１との距離Ｄ１を最適化することにより、対物レンズ２に入射する第２レーザー光Ｌ２の発散状態が最適化されている。これにより、ＤＶＤ２００を使用する場合、記録面２０１上に良好なスポットを形成することができる。
【００３５】
この場合、波長選択アパーチャ７７により、開口数は、ＮＡ＝０．６５とされる。また、記録面２０１は、ＤＶＤ２００の光照射側表面２０２から０．６ｍｍの距離にある。例えば対物レンズ２と光照射側表面２０２との間隙距離（ワーキングディスタンス）は、０．５１ｍｍである。
【００３６】
図２（３）に示すように、ＣＤ３００を使用する場合には、第３レーザー光Ｌ３は、発散光として対物レンズ２に入射して集光され、記録面３０１上にスポットを形成する。
【００３７】
本発明の光ピックアップ装置１における導光光学系７では、対物レンズ２に第３レーザー光Ｌ３が入射したときの球面収差が最小となるように、対物レンズ２と第３光源５１１との距離Ｄ２を最適化することにより、対物レンズ２に入射する第３レーザー光Ｌ３の発散状態が最適化されている。これにより、ＣＤ３００を使用する場合、記録面３０１上に良好なスポットを形成することができる。
【００３８】
この場合、波長選択アパーチャ７７により、開口数は、ＮＡ＝０．５０とされる。また、記録面３０１は、ＣＤ３００の光照射側表面３０２から１．２ｍｍの距離にある。例えば対物レンズ２と光照射側表面３０２との間隙距離（ワーキングディスタンス）は、０．２８１ｍｍである。
【００３９】
以上説明したように、本発明の光ピックアップ装置１では、使用波長が異なるＢＤ１００、ＤＶＤ２００、ＣＤ３００のいずれを用いる場合であっても球面収差を少なくすることができるので、記録面上に良好なスポットを形成することができる。
【００４０】
また、対物レンズ２が一つだけの簡単な光学系構造で上記効果を達成することができ、光ピックアップ装置の小型化や製造コストの低減が図れる。また、十分なワーキングディスタンスを得ることができる。
【００４１】
図３は、第２光源から対物レンズへの導光光学系の他の構成例を示す図である。
図３に示すように、対物レンズ２に入射する第２レーザー光Ｌ２の発散状態を最適化するに当たっては、第２光源４１１と対物レンズ２との間の光路に、例えばカップリングレンズ７０のような、正のパワーを有するレンズを設置しても良い。これにより、対物レンズ２と第２光源４１１との距離Ｄ３を短くすることができ、さらなる小型化が図れる。また、第２光源４１１が発した光をより多く利用することができる。以上のことは、第３光源５１１に対しても同様である。
【００４２】
以上、本発明の光ピックアップ装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、光ピックアップ装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の光ピックアップ装置の実施形態を示す図である。
【図２】図１に示す光ピックアップ装置における対物レンズがレーザー光を集光して記録面上にスポットを形成する様子を示す図である。
【図３】第２光源から対物レンズへの導光光学系の他の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１            光ピックアップ装置
２            対物レンズ
３            半導体レーザー
４            ホログラムユニット
４１          受発光部
４１１        第２光源
４２          ホログラム素子
５            ホログラムユニット
５１          受発光部
５１１        第３光源
５２          ホログラム素子
６            フォトディテクタ
７            導光光学系
７１          回折格子
７２          コリメータレンズ
７３          整形プリズム
７４          ビームスプリッタ
７５          ＳＡ補償素子
７６          ビームスプリッタ
７７          波長選択アパーチャ
７８          集光シリンドリカルレンズ
７９          ビームスプリッタ
７０          カップリングレンズ
１００        ＢＤ
１０１        記録面
１０２        光照射側表面
２００        ＤＶＤ
２０１        記録面
２０２        光照射側表面
３００        ＣＤ
３０１        記録面
３０２        光照射側表面
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３  距離
Ｌ１           第１レーザー光
Ｌ２           第２レーザー光
Ｌ３           第３レーザー光
【図１】
2005158208.tif 000003
【図２】
2005158208.tif 000004
【図３】
2005158208.tif 000005