(57)【要約】  【課題】  複数の波長のレーザに互換することができる光ピックアップを提供する。【解決手段】  波長互換素子２３は、ダイクロイックミラー３１、基板３２、凹面ミラー３３からなる。ダイクロイックミラー３１は、青色レーザ光を反射し、赤色レーザ光を透過させる。凹面ミラー３３は、赤色レーザ光の中心部分のみを反射させるような大きさに設計される。凹面ミラー３３により赤色レーザ光の開口制限と、収差補正を行うことで、Ｂｌｕ−ｒａｙ仕様に設計された対物レンズ１５を用いた光ピックアップによっても、ＤＶＤ等の使用が可能となる。  【選択図】    図３
2005158190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の波長のレ−ザ光を発する第１のレ−ザ素子と、
第２の波長のレ−ザ光を発する第２のレ−ザ素子と、
前記第１及び第２の波長のレ−ザ光を媒体上に集光させる光収束手段と、
前記第１及び第２のレ−ザ素子と前記光収束手段の間に配置されると共に、前記第１及び第２の波長のレーザ光を反射して前記光収束手段に導く光学手段とを有し、
前記光学手段は、
前記第１の波長のレ−ザ光を透過し、前記第２の波長のレ−ザ光を反射する波長選択性透過手段と、
前記波長選択性透過手段を透過した前記第１の波長のレーザ光を反射する反射手段を含み、
前記反射手段は、前記第１の波長のレーザ光が前記光収束手段によって媒体上に適正に収束されるよう、前記第１の波長のレーザ光の中央部分のみを反射することを特徴とした光ピックアップ。
【請求項２】
第１の波長のレ−ザ光を発する第１のレ−ザ素子と、
第２の波長のレ−ザ光を発する第２のレ−ザ素子と、
前記第１及び第２の波長のレ−ザ光を媒体上に集光させる光収束手段と、
前記第１及び第２のレ−ザ素子と前記光収束手段の間に配置されると共に、前記第１及び第２の波長のレーザ光を反射して前記光収束手段に導く光学手段とを有し、
前記光学手段は、
前記第１の波長のレ−ザ光を透過し、前記第２の波長のレ−ザ光を反射する波長選択性透過手段と、
前記波長選択性透過手段を透過した前記第１の波長のレーザ光を反射する反射手段を含み、
前記反射手段は、前記第１の波長のレーザ光が前記光収束手段に対して適正な開口数となるよう、前記第１の波長のレーザ光の中央部分のみを反射することを特徴とした光ピックアップ。
【請求項３】
前記反射手段は、前記第１の波長のレ−ザ光の収差を低減する曲面により構成されていることを特徴とした請求項１又は２の光ピックアップ。
【請求項４】
前記第１の波長は６００〜７００〔ｎｍ〕であって、前記第２の波長は３８０〜４２０〔ｎｍ〕であることを特徴とした請求項１乃至３の何れか一つの光ピックアップ。
【請求項５】
前記波長選択性透過手段はダイクロイックミラーであることを特徴とした請求項１乃至４の何れか一つの光ピックアップ。
【請求項６】
前記光収束手段は少なくともＮＡが０．８以上の対物レンズを含むことを特徴とした請求項１乃至５の何れか一つの光ピックアップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光ピックアップに関する。
【背景技術】
【０００２】
本願出願時において、図１０で示すような、ＤＶＤ用の赤色レーザ５１（波長６５０ｎｍ）とＣＤ用の赤外レーザ５３（波長７８０ｎｍ）とが取り付けられた、ＤＶＤとＣＤとに互換する光ピックアップ１００が実用化されている。
【０００３】
なお、図１０においては、１０２はＤＶＤ、１０３はＣＤ、５２、５４はコリメータレンズ、５５、５６はビームスプリッタ、５７は立ち上げミラー、５８は対物レンズ、５９は集光レンズ、６０はフロントモニタ、６１はディテクタである。
【０００４】
光ピックアップ１００では、図１１に示すような、ＤＶＤとＣＤの両方に対応する対物レンズ５８が用いられている（特許文献１）。対物レンズ５８の第１面Ｓ１は、開口数ＮＡ１（約０．４５）以下に相当する中央領域が屈折非球面であり、開口数ＮＡ１以上ＮＡ２（約０．６３）以下に相当する周辺領域が、複数の鋸歯状の輪帯ｒ１，ｒ２、・・・からなる回折構造Ｄを有している。即ち、ＣＤ使用時においては、赤外レーザ光は前記中央領域のみを通過し、対物レンズ５８はＮＡが０．４程度のレンズとして作用する。これに対し、ＤＶＤの使用時においては、赤色レーザ光は前記中央領域と前記周辺領域の両方を通過し、対物レンズ５８はＮＡが０．６程度のレンズとして作用する。
【特許文献１】特願２０００−３４７１３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、本願出願時において、青色レーザを用いた光ディスクシステムであるＢｌｕ−ｒａｙが実用化されている。Ｂｌｕ−ｒａｙではＮＡが０．８５程度の対物レンズが採用されている。Ｂｌｕ−ｒａｙとＤＶＤとに互換する光ピックアップの小型化のためには、Ｂｌｕ−ｒａｙとＤＶＤとに互換する対物レンズの実用化が望まれるが、現在はそのような対物レンズはない。したがって、Ｂｌｕ−ｒａｙ用のと、ＤＶＤ用の、２つの対物レンズを備える必要があった。
【０００６】
そこで本発明は、上記対物レンズ５８のような特殊な設計が施された専用の対物レンズを用いることなく、複数の波長のレーザに互換することができる光ピックアップ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】
請求項１の光ピックアップは、第１の波長のレ−ザ光を発する第１のレ−ザ素子と、第２の波長のレ−ザ光を発する第２のレ−ザ素子と、前記第１及び第２の波長のレ−ザ光を媒体上に集光させる光収束手段と、前記第１及び第２のレ−ザ素子と前記光収束手段の間に配置され、前記第１及び第２の波長のレーザ光を反射して前記光収束手段に導く光学手段とを有する。また、前記光学手段は、前記第１の波長のレ−ザ光を透過し、前記第２の波長のレ−ザ光を反射する波長選択性透過手段と、前記波長選択性透過手段を透過した前記第１の波長のレーザ光を反射する反射手段を含む。また、前記反射手段は、前記第１の波長のレーザ光が前記光収束手段によって媒体上に適正に収束されるよう、前記第１の波長のレーザ光の中央部分のみを反射する。
【０００８】
請求項２の光ピックアップは、第１の波長のレ−ザ光を発する第１のレ−ザ素子と、第２の波長のレ−ザ光を発する第２のレ−ザ素子と、前記第１及び第２の波長のレ−ザ光を媒体上に集光させる光収束手段と、前記第１及び第２のレ−ザ素子と前記光収束手段の間に配置され、前記第１及び第２の波長のレーザ光を反射して前記光収束手段に導く光学手段とを有する。また、前記光学手段は、前記第１の波長のレ−ザ光を透過し、前記第２の波長のレ−ザ光を反射する波長選択性透過手段と、前記波長選択性透過手段を透過した前記第１の波長のレーザ光を反射する反射手段を含む。また、前記反射手段は、前記第１の波長のレーザ光が前記光収束手段に対して適正な開口数となるよう、前記第１の波長のレーザ光の中央部分のみを反射する。
【０００９】
請求項３の光ピックアップは、請求項１又は２の光ピックアップであって、前記反射手段は曲面で構成されており、該曲面は、前記第１の波長のレ−ザ光の媒体における収差の低減に寄与することを特徴とする。
【００１０】
請求項４の光ピックアップは、請求項１乃至３の何れか一つの光ピックアップであって、前記第１の波長は６００〜７００〔ｎｍ〕であり、前記第２の波長は３８０〜４２０〔ｎｍ〕であることを特徴とする。
【００１１】
請求項５の光ピックアップは、請求項１乃至４の何れか一つの光ピックアップであって、前記波長選択性透過手段はダイクロイックミラーであることを特徴とする。
【００１２】
請求項６の光ピックアップは、請求項１乃至５の何れか一つの光ピックアップであって、前記光収束手段は少なくともＮＡが０．８以上の対物レンズを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の光ピックアップによれば、従来例のような特殊な設計が施された専用の互換用対物レンズを用いることなく、複数の波長のレーザに互換する光ピックアップ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】
【００１４】
図１は、本実施の形態に係る光ピックアップ１の構成を示したものである。光ピックアップ１は、レーザパッケージ１１、コリメータレンズ１２、ビームスプリッタ１３、立ち上げミラー１４、対物レンズ１５、集光レンズ１６、モニタ１７、ディテクタ１８等からなり、青色レーザ用光ディスク２、或いはＤＶＤ３への記録再生が可能である。
【００１５】
レーザパッケージ１１は、波長４０５ｎｍの青色レーザ素子２１、波長６５０ｎｍの赤色レーザ素子２２、波長互換素子２３、基板２４等からなる。青色レーザ素子２１、赤色レーザ素子２２、波長互換素子２３は、基板２４上に搭載されている。波長互換素子２３は、レーザ光の光軸に対し４５度の角度になるよう設置されている。
【００１６】
青色レーザ素子２１、赤色レーザ素子２２から出射したレーザ光は発散光である。コリメータレンズ１２は、発散光である青色レーザ光を平行光に変換する。即ち、青色レーザ光のビーム直径は、コリメータレンズ１２から対物レンズ１５までの間は変化することがない（但し、立ち上げミラー１４の傾斜角は光軸に対して４５度である）。
【００１７】
コリメータレンズ１２は、赤色レーザ光に対しては最適化設計されていないものの、赤色レーザ光もコリメータレンズ１２によりほぼ平行な光に変換される。
【００１８】
対物レンズ１５は、青色レーザ光によりＢｌｕ−ｒａｙディスクを使用するのに適するように設計されている。対物レンズ１５に、その口径と同じ直径を有する青色レーザ光を入射させて使用した場合、ＮＡは０．８５程度となり、基板厚が０．１〔ｍｍ〕のディスクの記録層面においてスポット直径が０．４〔μｍ〕程度となるように設計されている。
【００１９】
波長互換素子２３は、Ｂｌｕ−ｒａｙ仕様に設計された対物レンズ１５を用いた光ピックアップによっても、ＤＶＤを使用できるようにするために設けられたものである。
【００２０】
図２を参照して、波長互換素子２３は、ダイクロイックミラー３１、基板３２、凹面ミラー３３等からなる。
【００２１】
ダイクロイックミラー３１は、多層膜でなっており、反射率が入射光の波長によって異なる。ダイクロイックミラーは本願出願時において各社（例えば、エドモンド・オプティクス社など）から商品化され、実用化されている。
【００２２】
図３は、波長互換素子２３におけるレーザ光路を示したものである。ダイクロイックミラー３１は、図３（ａ）で示すように青色レーザ光を反射し、図３（ｂ）で示すように赤色レーザ光を透過する。
【００２３】
基板３２は、例えば、透明なプラスチックで構成される。ダイクロイックミラー３１を透過した赤色レーザ光は、基板３２を透過して、基板３２に蒸着された凹面ミラー３３に到達し、凹面ミラー３３により反射される。
【００２４】
凹面ミラー３３の中心は、赤色レーザ光の光軸に一致するように配置されており、凹面ミラー３３の口径は赤色レーザ光のビーム径よりも小さくなるよう設計されている。赤色レーザ光の中心部分は凹面ミラー３３で反射するが、レーザ光の外側部分には凹面ミラー３３が設けられていないので、外側部の光がディスク面に到達することが無い。
【００２５】
図４は、波長互換素子２３の作成手順を示したものである。図４(ａ)を参照して、ダイクロイックミラー３１は、基板３２の上側の面に配置される。また、基板３２の下側の面は、平面部３２１と球面部３２２とからなる凸形状となっている。図４（ｂ）を参照して、凹面ミラー３３は、前記球面部３２２にアルミニウム等の反射部材を蒸着することで形成される。平面部３２１には凹面ミラー３３が設けられないので、アルミニウム蒸着時には、平面部３２１には蒸着を防止するためのマスク８１が設けられる。蒸着後、マスク８１を除去することにより、図４（ｃ）のように波長互換素子２３が完成する。
【００２６】
図５は、コリメータレンズ１２から青色レーザ用ディスク２（若しくはＤＶＤ３）までのレーザ光路を示したものである。
【００２７】
図５（ａ）は、青色レーザ光の光路を示したものであり、上述したように、コリメータレンズ１２は、発散光である青色レーザ光を平行光に変換するので、青色レーザ光のビーム直径は、コリメータレンズ１２から対物レンズ１５までの間は変化することがない（但し、立ち上げミラー１４の傾斜角は光軸に対して４５度である）。
【００２８】
図５（ｂ）は、赤色レーザ光の光路を示したものである。図３において説明したように、波長互換素子２３によれば、赤色レーザ光の外側部分の光がカットされるので、図５（ｂ）のように、赤色レーザ光は対物レンズ１５の中心部のみを通過する。ＮＡが０．８５の対物レンズ１５の中心部だけに赤色レーザ光を入射させることで、前記の対物レンズ１５のＮＡが０．６の対物レンズに見立てて使用する。即ち、上記凹面ミラー３３の口径は、対物レンズ１５のＮＡが０．６となるような寸法に設定されている。これにより、ＤＶＤ使用時においてこれに適したスポットサイズのビームを供することができる。
【００２９】
また、ＤＶＤの基板厚は０．６〔ｍｍ〕であるのに対し、Ｂｌｕ−ｒａｙの基板厚は０．１〔ｍｍ〕である。したがって、Ｂｌｕ−ｒａｙ仕様に設計された対物レンズ１５を用いた光ピックアップによりＤＶＤを使用すると球面収差が発生する。したがって、上記凹面ミラー３３は、ＤＶＤ使用時の球面収差を最小化するように、そのトロイダル曲面の形状が最適化設計されている。
【実施例１】
【００３０】
以下に、本発明の光ピックアップ１の設計例について説明する。
【００３１】
図１において、光ピックアップ１のレーザパッケージ１１の直径Ｌ１は、６〔ｍｍ〕である。また、対物レンズ１５のＮＡは０．８５であり、青色レーザ用光ディスク２は、Ｂｌｕ−ｒａｙディスクであるとする。
【００３２】
図６は、図１の光ピックアップ１のレーザパッケージ１１及びコリメータレンズ１２部分を拡大したものである。図６において、青色レーザ素子２１若しくは赤色レーザ素子２２と波長互換素子２３の距離Ｌ２は、３〔ｍｍ〕である。また、波長互換素子２３とコリメータレンズ１２の距離Ｌ３は、１２〔ｍｍ〕である。即ち、コリメータレンズ１２の焦点距離は１５〔ｍｍ〕である。
【００３３】
図７は、波長互換素子２３の断面形状を示したものである。図７において、波長互換素子２３への入射光の進行方向をｚ方向としたとき、波長互換素子２３は、ｚ方向に対し４５度となるよう配置されている。したがって、波長互換素子２３からの反射光の進行方向は、前記のｚ方向に対して垂直であり、これをｙ方向とする。また、紙面に対して垂直な方向をｘ方向とする。また、ｙ方向及びｚ方向に対し４５度の角度をなす方向をη方向とし、これに対し垂直な方向をψ方向とする。図７において、Ｄ１ηは約０．２８〔ｍｍ〕であり、Ｗ１ηは約１．１〔ｍｍ〕であり、Ｌ４ηは約２〔ｍｍ〕である。
【００３４】
図８は、波長互換素子２３をψ方向から見たものである。図８において、Ｄ１Ｘは約０．２〔ｍｍ〕であり、Ｗ１Ｘは約０．８〔ｍｍ〕である。即ち、Ｄ１η、Ｗ１ηは、Ｄ１Ｘ、Ｗ１Ｘのそれぞれ√２倍になっている。即ち、凹面ミラー３３は、ｘ方向とη方向とで長さが異なるトロイダル曲面により構成されているが、これは波長互換素子２３がレーザ光の入射方向に対して４５度の角度で配置されているためである。波長互換素子２３の入射面においては、レーザ光がｘ方向と比較してη方向に√２倍広がっているため、Ｄ１η、Ｗ１η、Ｄ１Ｘ、Ｗ１Ｘは上記のような値に設計した。係る構成にすることにより、真円ビームである波長互換素子２３への入射光を、真円ビームとして反射させることができる。
【００３５】
図９は、コリメータレンズ１２から青色レーザ用ディスク２（若しくはＤＶＤ３）までのレーザ光路及び寸法を示したものである。図９（ａ）において、コリメータレンズ１２に入射する直前の青色レーザ光は楕円形となっているが、長軸方向の直径Ｄ２は約８〔ｍｍ〕であり、短軸方向の（図示しない）直径は、約４〔ｍｍ〕である。また、コリメータレンズ１２を透過した直後の青色レーザ光の直径Ｄ３は約２．８〔ｍｍ〕であり、コリメータレンズ１２と対物レンズ１５の距離は１０〔ｍｍ〕程度である。コリメータレンズ１２を透過した直後の青色レーザ光は平行光となるので、対物レンズ１５に入射する直前の青色レーザ光の直径Ｄ４も約２．８〔ｍｍ〕である。
【００３６】
また、図９（ｂ）において、コリメータレンズ１２に入射する直前の赤色レーザ光の直径Ｄ５は約１〔ｍｍ〕である。これはコリメータレンズ１２の口径よりも小さいので、全ての赤色レーザ光はコリメータレンズ１２を透過する。対物レンズ１５に入射する直前の赤色レーザ光の直径Ｄ６は約２．２〔ｍｍ〕である。
【００３７】
上記のように設計された光ピックアップ１において、ＤＶＤを使用した時のディスク面での収差は０．０３１２λＲＭＳ程度にまで低減することができる。これはＭａｒａｃｈｅｌの収差（＝０．０７１λＲＭＳ）よりも小さいので、実用的な大きさの収差となっている。但し、上記の収差値は、凹面ミラー３３の曲率を最適化した場合の値である。
【００３８】
上記実施例に拠れば、波長互換素子２３を工夫することにより、従来の光ピックアップ１００の対物レンズ１５（図１１参照）のような特殊な対物レンズを用いることなく、ＤＶＤとＢｌｕ−ｒａｙディスクの両方に記録及び／又は再生が可能である光ピックアップを提供することができる。
【００３９】
今回開示された実施の形態及び実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態及び実施例の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００４０】
例えば、上記実施例の波長互換素子はＢｌｕ−ｒａｙとＤＶＤとに互換する光ピックアップにおいて用いられるものであるとしたが、ＤＶＤとＣＤとに互換する光ピックアップにおいて用いられるものでもよい。即ち、任意の第１の波長のレーザ光と第１の波長とは異なる任意の第２の波長のレーザ光とを有する光ピックアップにおいて用いられるものである。また、光ディスクに限らず、光磁気ディスク、相変化型ディスク等に記録／再生を行う光ピックアップに用いられるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】光ピックアップ１を示した図である。
【図２】波長互換素子２３の構成を示した図である。
【図３】波長互換素子２３におけるレーザ光路を示した図である。
【図４】波長互換素子２３の作成方法を示した図である。
【図５】コリメータレンズ１２から青色レーザ用ディスク２（若しくはＤＶＤ３）までのレーザ光路を示した図である。
【図６】光ピックアップ１のレーザパッケージ１１からコリメータレンズ１２の部分を拡大して示した図である。
【図７】波長互換素子２３の断面の詳細を示した図である。
【図８】波長互換素子２３をψ方向から見た図である。
【図９】コリメータレンズ１２から青色レーザ用ディスク２（若しくはＤＶＤ３）までのレーザ光路及び寸法を示した図である。
【図１０】ＤＶＤ１０２とＣＤ１０３とに互換する従来の光ピックアップ１００を示した図である。
【図１１】光ピックアップ１００において用いられている対物レンズ５８を示した図である。
【符号の説明】
【００４２】
２  青色レーザ用光ディスク
３  ＤＶＤ
１１  レーザパッケージ
１２  コリメータレンズ
１５  対物レンズ
２１  青色レーザ素子
２２  赤色レーザ素子
２３  波長互換素子
３１  ダイクロイックミラー
３２  光透過材
３３  凹面ミラー
【図１】
2005158190.tif 000003
【図２】
2005158190.tif 000004
【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】
2005158190.tif 000013