(57)【要約】【課題】複数光源から発生された異なる波長の記録再生光の記録面における反射光を同一領域に集光する。【解決手段】光ピックアップ１は、異なる波長の光ビームを射出する光源部１０と、光源部１０からの光ビームを光ディスク記録面に集光する対物レンズ１１と、光源部１０からの光ビームと光ディスクの記録面での反射光とを分離するビームスプリッタ１２と、各光ビームの光軸を合成する光軸合成部１３と、各光ディスクからの反射光を検出する共通の光検出器１４とを備え、光源部１０に設けられた３個のレーザ素子１０ａ、レーザ素子１０ｂ、レーザ素子１０ｃからの３本のレーザ光路を合成して同一の対物レンズ１１によってＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの記録面上に光束を照射するとともに記録面にて反射された反射光ビームを共通の光検出器の受光面上に集光する。【選択図】図１
2005327403.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる保護基板厚を有する個々の光学記録媒体に対する記録再生を波長及び開口数が異なる光ビームによって行う光ピックアップにおいて、
第１の波長を有する第１の光ビームを射出する第１の光源と、
第２の波長を有する第２の光ビームを射出する第２の光源と、
第３の波長を有する第３の光ビームを射出する第３の光源と、
上記第１の光ビーム、第２の光ビーム及び第３の光ビームを互いに異なる保護基板厚を有する個々の光学記録媒体上に集光する対物レンズと、
上記個々の光学記録媒体にて反射された反射ビームを受光して電気信号に変換する受光手段とを備え、
上記光源から上記受光手段までの光路中に上記第１の光ビーム、第２の光ビーム及び第３の光ビームの反射ビーム光軸を上記受光手段の受光面上にて一致させる光軸合成手段
を有することを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２】
上記光軸合成手段は、
上記反射ビームの入射面が光軸に対して傾斜した楔型形状を有し上記第１の光源と第２の光源と第３の光源のうち２光源から射出される光ビーム間の光軸を合成する第１の回折手段と、
上記第１の光源と第２の光源と第３の光源のうち残る１光源から射出される光ビーム間の光軸を上記第１の回折手段にて合成された光軸に一致させる第２の回折手段と
からな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３】
上記光軸合成手段は、
上記第１の光ビームと第２の光ビームと第３の光ビームの何れかの光ビームの偏光方向を９０°回転させる偏光方向回転手段と、
上記偏光方向回転手段によって回転された光ビームの光軸を該光ビーム以外の光ビームの光軸の何れかに一致させる第１の回折手段と、
残る光ビームの光軸を上記第１の回折手段にて構成された光軸に一致させる第２の回折手段と
からな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４】
互いに異なる保護基板厚を有する個々の光学記録媒体を回転駆動し、送り手段によって該光学記録媒体の半径方向に移動されて光学記録媒体の種類に応じて波長及び開口数が異なる光ビームによって記録再生を行う光ピックアップを有し、光学記録媒体の回転と光ピックアップの移動とを記録及び／又は再生動作に対応して制御する光学記録媒体記録再生装置において、
上記光ピックアップは、
第１の波長を有する第１の光ビームを射出する第１の光源と、
第２の波長を有する第２の光ビームを射出する第２の光源と、
第３の波長を有する第３の光ビームを射出する第３の光源と、
上記第１の光ビーム、第２の光ビーム及び第３の光ビームを互いに異なる保護基板厚を有する個々の光学記録媒体上に集光する対物レンズと、
上記個々の光学記録媒体にて反射された反射ビームを受光して電気信号に変換する受光手段とを備え、
上記光源から上記受光手段までの光路中に上記第１の光ビーム、第２の光ビーム及び第３の光ビームの反射ビーム光軸を上記受光手段の受光面上にて一致させる光軸合成手段
を有する
ことを特徴とする光学記録媒体記録再生装置。
【請求項５】
上記光ピックアップにおける上記光軸合成手段は、
上記反射ビームの入射面が光軸に対して傾斜した楔型形状を有し上記第１の光源と第２の光源と第３の光源のうち２光源から射出される光ビーム間の光軸を合成する第１の回折手段と、
上記第１の光源と第２の光源と第３の光源のうち残る１光源から射出される光ビーム間の光軸を上記第１の回折手段にて合成された光軸に一致させる第２の回折手段と
からなることを特徴とする請求項４記載の光学記録媒体記録再生装置。
【請求項６】
上記光ピックアップにおける上記光軸合成手段は、
上記第１の光ビームと第２の光ビームと第３の光ビームの何れかの光ビームの偏光方向を９０°回転させる偏光方向回転手段と、
上記偏光方向回転手段によって回転された光ビームの光軸を該光ビーム以外の光ビームの光軸の何れかに一致させる第１の回折手段と、
残る光ビームの光軸を上記第１の回折手段にて構成された光軸に一致させる第２の回折手段と
からなることを特徴とする請求項４記載の光学記録媒体記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学記録媒体を記録再生するための光学系であって、異なる記録再生波長を用いて複数の記録媒体に対して書込及び読込が行える光ピックアップ及び光学記録媒体記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＤ（Compact Disc）、ＭＤ（Mini Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の記録媒体は、更なる大容量化が要求されており、大容量化のために様々な技術が開発されている。また、１つのメディアに多様なデータ、例えば、音楽コンテンツデータ、映像コンテンツデータ、コンピュータ用途のデータ等が自在に記録再生できることが求められている。なかでも４０５ｎｍの波長帯のレーザを使用する新規ディスクフォーマット（以下、ブルーレイディスク；ＢＤと記す。）が次世代の記録技術として大いに注目されている。
【０００３】
汎用的に使用されるメディアを開発するに際しては、新旧メディアの記録再生装置間の互換性及び整合性も重要であり、新規開発の記録再生装置は、ＤＶＤ、ＣＤ等の旧来の資産を利用可能であることが好ましい。ところが、ディスク構造及びこれに伴うレーザ仕様が異なるメディア間の互換性をもたせた装置を設計することは容易ではない。
【０００４】
最も単純な方法は、異なる光学系を設け、専用対物レンズを使用波長毎に切り換える方式であるが、複数種類の対物レンズの切換機構が必要でコストアップに繋がる。また、アクチュエータが大型化するため、装置の小型化には不利であった。そのため、対物レンズ等の一部の光学系、光検出器等を共有した複数波長互換光学系とする方法がとられる。
【０００５】
一例として、波長６５５ｎｍ帯を記録再生光として使用するＤＶＤ（Digital Versatile Disc）と、波長７８５ｎｍ帯を記録再生光として使用するＣＤ（Compact Disc）の２波長互換光学系について説明する。この２つのビームを出射するレーザ素子が１つのパッケージ中に設けられた、いわゆる１ＣＡＮ２波長レーザを使用した光ピックアップは、出射位置が異なる２つのレーザ光の光軸が合成されて、異なる２波長に対応する光ディスクの記録面からの反射光スポットがともに１つの受光素子の所定領域に納まる光学系になっている。レーザ光軸を合成する方法としては、透過光軸に平行な断面が階段形状を有するステップ型の偏向光学素子（ホログラム素子）、若しくは鋸歯形状を有するブレーズ型の偏向光学素子（ホログラム素子）を、往路系若しくは復路系に挿入して２つの光軸を合成する方法が一般的である（特許文献１参照）。
【０００６】
２波長互換タイプでは、あるレンズ曲面と回折素子（自由度２）の組合せによって、２つの異なるディスク保護基板厚と記録再生波長の組合せ（自由度２）の最適値を満たすような回折素子を設計することが可能で、これにより上述の命題を解決することができる。
【０００７】
ところが、ＤＶＤとＣＤに加えて、更に上述した新規フォーマットのＢＤの光源が１つのパッケージ中に設けられた１ＣＡＮ３波長レーザにおいて反射光スポットが所定領域に納まるようにレーザ光の光軸を合成することは難しく、次の２点が大きな問題となる。
【０００８】
第１の問題は、３種類のレーザ光光源の並び方が光軸合成に影響するという点である。例えば、ステップ型ホログラム素子は、入射光の波長に依存する所定角度だけビームを回折することができ、透過光が素子平面に垂直方向に出射されるが、波長に依存する回折角以外の方向にはビームを曲げることができない。そのため、光源が一直線上に並列する場合、非常に限られた条件下にはなるものの３つのビームに対して尚且（なおか）つステップ型ホログラム素子単独で反射光スポットを同一領域に集光できる可能性がある。しかし、横一直線に設計中心は並ぶが、組み立て時に発生する組み付け誤差によって横一直線から少しずれるような場合、或いは発光点が一直線上に並ばないような組付配置になる場合には、波長の異なる各ビームの光軸を合成することはできない。
【０００９】
第２の問題点は、ＢＤの記録再生に使用する波長４０５ｎｍ帯のレーザ光に対してＣＤの記録再生に使用する波長７８０ｎｍ帯のレーザ光の波長が略倍長であることに起因する。波長４０５ｎｍ帯のレーザ光と波長７８０ｎｍ帯のレーザ光は、互いに同じ次数の回折効率が強くなる傾向にある。そのため、両レーザ光が互いに比較的近い回折角で回折してしまい、３レーザ光の合成が妨げられることがある。
【００１０】
３波長互換光学系において各ビームの反射光スポットを同一領域に集光することができない場合には、複数の受光部が必要になる。また、射出されたレーザ光が光ディスクの記録面に到達するまでの往路系において光軸合成が達成できない場合には、光路上に存在するレンズの軸外特性の影響を受けて収差が悪化したり、光量分布にオフセットが発生したりして、ピックアップの光学特性の悪化に繋がる。
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−３１３０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上述した従来の実情に鑑みてなされたものであり、複数の光源から発生される異なる波長の記録再生光の戻り光スポットを同一領域に合成することができる光学系を備える光ピックアップ及びこのピックアップを用いた光学記録媒体記録再生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】
【００１３】
本発明に係る光ピックアップは、第１の波長を有する第１の光ビームを射出する第１の光源と、第２の波長を有する第２の光ビームを射出する第２の光源と、第３の波長を有する第３の光ビームを射出する第３の光源と、第１の光ビーム、第２の光ビーム及び第３の光ビームを互いに異なる保護基板厚を有する個々の光学記録媒体上に集光する対物レンズと、個々の光学記録媒体にて反射された反射ビームを受光して電気信号に変換する受光手段とを備え、更に光源から受光手段までの光路中に第１の光ビーム、第２の光ビーム及び第３の光ビームの反射ビーム光軸を受光手段の受光面上にて一致させる光軸合成手段を備えることにより、互いに異なる保護基板厚を有する個々の光学記録媒体に対する記録再生を波長及び開口数が異なる光ビームによって行う。
【００１４】
この光ピックアップでは、光軸合成手段は、反射ビームの入射面が光軸に対して傾斜した楔型形状を有し第１の光源と第２の光源と第３の光源のうち２光源から射出される光ビーム間の光軸を合成する第１の回折手段と、第１の光源と第２の光源と第３の光源のうち残る１光源から射出される光ビーム間の光軸を第１の回折手段にて合成された光軸に一致させる第２の回折手段とから構成される。また、光軸合成手段は、第１の光ビームと第２の光ビームと第３の光ビームの何れかの光ビームの偏光方向を９０°回転する偏光方向回転手段と、回転された光ビームの光軸を残る２つの光ビームの光軸の何れかに一致させる第１の回折手段と、最後に残る光ビームの光軸を第１の回折手段にて構成された光軸に一致させる第２の回折手段とを有する構成であってもよい。
【００１５】
本発明に係る光学記録媒体記録再生装置は、第１の波長を有する第１の光ビームを射出する第１の光源と、第２の波長を有する第２の光ビームを射出する第２の光源と、第３の波長を有する第３の光ビームを射出する第３の光源と、第１の光ビーム、第２の光ビーム及び第３の光ビームを互いに異なる保護基板厚を有する個々の光学記録媒体上に集光する対物レンズと、個々の光学記録媒体にて反射された反射ビームを受光して電気信号に変換する受光手段と、光源から受光手段までの光路中に第１の光ビーム、第２の光ビーム及び第３の光ビームの反射ビーム光軸を受光手段の受光面上にて一致させる光軸合成手段とを備える光ピックアップを有することにより、互いに異なる保護基板厚を有する個々の光学記録媒体に対する記録再生を波長及び開口数が異なる光ビームによって行う。
【００１６】
光学記録媒体記録再生装置に設ける光ピックアップでは、光軸合成手段は、反射ビームの入射面が光軸に対して傾斜した楔型形状を有し第１の光源と第２の光源と第３の光源のうち２光源から射出される光ビーム間の光軸を合成する第１の回折手段と、第１の光源と第２の光源と第３の光源のうち残る１光源から射出される光ビーム間の光軸を第１の回折手段にて合成された光軸に一致させる第２の回折手段とから構成される。また、光軸合成手段は、第１の光ビームと第２の光ビームと第３の光ビームの何れかの光ビームの偏光方向を９０°回転する偏光方向回転手段と、回転された光ビームの光軸を残る２つの光ビームの光軸の何れかに一致させる第１の回折手段と、最後に残る光ビームの光軸を第１の回折手段にて構成された光軸に一致させる第２の回折手段とを有する構成であってもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、複数の光源から発生される異なる波長の記録再生光の戻り光スポットを同一領域に合成することができ、各光源のレーザ光を単一の受光手段によって受光することができる。往路系に光軸合成手段を設けて複数の異なる光源からのビーム光軸を合成する場合には、対物レンズ等の軸外特性による悪影響を緩和することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る光ピックアップの具体例について、図面を参照して詳細に説明する。まず、本発明の第１の具体例として示す光ピックアップの光学系について、図１を用いて説明する。第１の具体例は、複数の光源が一直線上に並列配置されている場合である。
【００１９】
本具体例では、一例として、第１の光ディスク４１が波長４０５ｎｍの光ビーム５１を記録再生光として使用するブルーレイディスク（以下、ＢＤと記す。）、第２の光ディスク４２が波長６５５ｎｍの光ビーム５２を記録再生光として使用するＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、第３の光ディスク４３が波長７８５ｎｍの光ビーム５３を記録再生光として使用するＣＤ（Compact Disc）の３波長互換光学系を有する光ピックアップについて説明する。
【００２０】
光ピックアップ１は、異なる波長の光ビームを射出する光源部１０と、光源部１０からの光ビームを光ディスクの記録面に集光する対物レンズ１１と、光源部１０からの光ビームと光ディスクの記録面での反射光とを分離するビームスプリッタ１２と、各光ビームの光軸を合成する光軸合成部１３と、第１の光ディスク４１における反射光、第２の光ディスク４２における反射光、及び第３の光ディスク４３における反射光を検出する共通の光検出器１４とを備え、光源部１０に設けられた３個のレーザ素子１０ａ、レーザ素子１０ｂ、レーザ素子１０ｃからの３本のレーザ光路を合成して同一の対物レンズ１１によってＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの記録面上に光束を照射するとともに記録面にて反射された反射光ビームを共通の光検出器の受光面上に集光する光学系が構成されている。
【００２１】
光源部１０は、本具体例で適用されるＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤ用の記録再生光の光源が１つのパッケージ中に設けられた、いわゆる１ＣＡＮ３波長レーザ（以下、３ビームＬＤと記す。）であって、第１のレーザ素子１０ａと、第２のレーザ素子１０ｂと、第３のレーザ素子１０ｃとを備えている。第１のレーザ素子１０ａは、第１の波長としてＢＤ記録再生用の波長４０５ｎｍの光ビーム５１を射出する。第２のレーザ素子１０ｂは、第２の波長としてＤＶＤ記録再生用の波長６５５ｎｍの光ビーム５２を射出する。また、第３のレーザ素子１０ｃは、第３の波長としてＣＤ記録再生用の波長７８５ｎｍの光ビーム５３を射出する。
【００２２】
本具体例で用いる光源部１０の概略を図２に示す。光源部１０は、図２に示すように、第１のレーザ素子１０ａと第２のレーザ素子１０ｂと第３のレーザ素子１０ｃとが１００μｍ間隔で並列に配置された光源を備える。
【００２３】
対物レンズ１１は、第１の保護基板厚４１ａを有するＢＤに対して光ビーム５１を集光するとともに、第２の保護基板厚４２ａを有するＤＶＤに対して光ビーム５２を集光し、更に第３の保護基板厚３３ａを有するＣＤに対して光ビーム５３を集光することができる。また、本具体例では、この対物レンズ１１の開口数は、第１の波長に対して０．８５であり、第２の波長に対しては０．６０であり、第３の波長に対しては、０．４５である。ＢＤである第１の光ディスクの第１の保護基板厚は０．１ｍｍであり、ＤＶＤである第２の光ディスクの第２の保護基板厚は０．６ｍｍであり、ＣＤである第３の光ディスクの第３の保護基板厚は１．２ｍｍである。
【００２４】
ビームスプリッタ１２は、光ディスクからの反射光を３ビームＬＤ１０に戻る光路に対して分岐させるものであり、光軸に対して４５°の角度で配置されている。
【００２５】
光軸合成部１３は、反射ビームの入射面が光軸に対して傾斜した楔型プリズム１３ａと、透過光軸に平行な断面が階段形状を有するステップ型の偏向光学素子（ホログラム素子）１３ｂとから構成されている。この楔型プリズム１３ａは、波長によって透過光の光軸角変化量が異なることを利用して反射光スポットの集光位置をずらすことにより、第１の光源と第２の光源と第３の光源のうち２光源から射出される光ビーム間の光軸を光検出器の受光面上にて合成する光学特性を有している。また、ステップ型偏向光学素子１３ｂは、第１の光源と第２の光源と第３の光源のうち残る１光源から射出される光ビームの光軸を楔型プリズム１３ａにて合成された光軸に一致させる。
【００２６】
ここで、楔型プリズム１３ａとステップ型偏向光学素子１３ｂの概略を図３に示す。楔型プリズム１３ａは、図３（ａ）に示すように、楔角１９°、中心厚み０．９５ｍｍであり、プリズムを形成するガラス材料としてＢＫ７を使用した。また、ステップ型偏向光学素子１３ｂは、図３（ｂ）に示すように、ステップ数が６、ステップ幅が５．７μｍ、ステップ高さが０．９３７μｍである。このような楔型プリズム１３ａとステップ型偏向光学素子１３ｂからなる光軸合成部１３は、波長４０５ｎｍを有するＢＤ用の光ビーム５１に対して０次回折光を生じ、波長６５５ｎｍを有するＤＶＤ用の光ビーム５２に対して−１次回折光を生じ、波長７８５ｎｍを有するＣＤ用の光ビーム５３に対して０次回折光を生じる。また、回折効率は、光ビーム５１の０次回折光が７９％、光ビーム５２の−１次回折光が７７％、光ビーム５３の０次回折光が６８％である。
【００２７】
上述のように構成される光学系を備える光ピックアップ１は、３ビームＬＤ１０から発せられた各光束がビームスプリッタ１２を透過しコリメートレンズ１５を透過する際に平行光束となり対物レンズ１１に入射する。記録面上における反射ビームは、対物レンズ１１、コリメートレンズ１５を経てビームスプリッタ１２に至り、ビームスプリッタ１２にて反射されて楔型プリズム１３ａとステップ型偏向光学素子１３ｂからなる光軸合成部１３を透過して光検出器１４に到達する。
【００２８】
復路長を２０ｍｍ程度としたとき、光軸合成部１３がない場合には、光検出器１４の受光面上には、レーザ素子間隔とほぼ同程度の間隔で反射光スポットが結像されるが、本具体例では、光路中に光軸合成部１３を挿入することによって各光ビームを回折させ、光ビーム５１、光ビーム５２，光ビーム５３の光検出器上における結像位置が略同一領域に重なるように合わせている。一般に媒質中における光の回折角は、波長が小さいほど小さくなる。また、楔型プリズムの厚み、楔角、材料（屈折率）、挿入位置を適切に選択することによって光ビームの回折量を調整することができるので、図２に示した光源部１０における第２のレーザ素子１０ｂに対する第１のレーザ素子１０ａと第３のレーザ素子１０ｃの結像位置ずれを吸収することができる。
【００２９】
波長４０５ｎｍの光ビーム５１は、楔型プリズム１３ａを通過することで光検出器１４の受光面と同一平面上において１．３５ｍｍ程度オフセットする。また、波長７８５ｎｍの光ビーム５３は、楔型プリズム１３ａを通過することで光ビーム５１と同方向に１．３５ｍｍ程度オフセットする。波長６５５ｎｍの光ビーム５２は、楔型プリズム１３ａを通過することで光ビーム５１と同方向に１．４２ｎｍ程度オフセットする。この結果、光ビーム５１と光ビーム５３の結像位置を互いに略同一領域に重ね合わせることができる。更に、ステップ型偏向光学素子１３ｂによって光ビーム５２（波長６５５ｎｍ）を回折させることで光ビーム５２の結像位置を光ビーム５１及び光ビーム５３の結像領域に合わせることができる。
【００３０】
この３ビームＬＤ１０の第１のレーザ素子１０ａから発せられた第１の光ビーム５１、第２のレーザ素子１０ｂから発せられた第２の光ビーム５２、第３のレーザ素子１０ｃから発せられた第３の光ビーム５３は、ビームスプリッタ１２を透過し、コリメートレンズ１５を経て対物レンズ１１に入射される。この対物レンズ１１により第１の光ビーム５１は光ディスク４１の信号記録面上に、光ビーム５２は光ディスク４２の信号記録面上に、光ビーム５３は光ディスク４３の信号記録面上に集光される。光ディスクの信号記録面からの反射光束は、この信号記録面上に記録された情報信号を含んでおり、対物レンズ１１、コリメートレンズ１５を経てビームスプリッタ１２に戻る。この反射光束は、ビームスプリッタ１２にて反射されて９０°偏光し、光軸合成部１３を透過して同一の光検出器１４の受光面上に集光される。
【００３１】
光ビームの反射光束は、ビームスプリッタ１２を透過するとき、非点収差を生じる。この非点収差は、いわゆる非点収差法によってフォーカスエラー信号を検出するために利用される。また、光ビーム５１、光ビーム５２、光ビーム５３は、トラッキング検出のために、λ／４板を通過して円偏光とされ回折素子によって３本の光束に分割される。この光ピックアップ１においてトラッキングサーボは、光ビームの種類に応じて、いわゆるＤＰＰ法、ＤＰＤ法によって検出することができる。光ピックアップ１は、図示しないがトラッキングエラー信号を検出するための構成と、フォーカスエラー信号を検出するための構成を備えている。
【００３２】
なお、光ディスクの記録面を保護する保護基板の基板厚が異なるため、波長の異なる光ビームに対して光学系を同じくした場合、保護基板厚差によって球面収差が生じる。そこで、本具体例では、対物レンズ１１の光源側直前に、各光ディスクの保護基板厚差によって発生する球面収差を補正するための球面収差補正素子１６が設けられている。この場合、球面収差補正素子１６は、この対物レンズ１１とともに光ビームの開口制限を兼ねてもよい。
【００３３】
また、上述した例では、光軸合成部１３は、復路に設けられているが、光源と光学記録媒体の記録面との間の往路系に設けられてもよい。光軸合成部１３を構成する楔型プリズム１３ａとステップ型偏向光学素子１３ｂのうち一方が往路系に配置され、他方が復路系に配置されていてもよい。また、楔型プリズム１３ａとステップ型偏向光学素子１３ｂが往路系と復路系に一対ずつ設けられていてもよい。特に、往路中に光軸合成部を配置した場合には、対物レンズ等の軸外特性による悪影響を緩和することもできて有効である。
【００３４】
このように第１の具体例として示す光ピックアップ１によれば、従来達成困難であった３つの異なる波長、異なる発光点から発光する光ビームの反射光スポットを同一の光検出器の受光面上にて合成することが可能となる。
【００３５】
続いて示す具体例は、複数の光源が一直線上にない場合である。この場合には、回折させる光ビームの種類によって幾つかの実現例があげられる。第２の具体例として示す光ピックアップ２の光学系について、図４を用いて説明する。第２の具体例は、３つの光源が直線上にない場合であって、ＢＤ用の光ビーム５１の反射光光軸及びＤＶＤ用の光ビーム５２の反射光光軸をＣＤ用の光ビーム５３の反射光光軸に一致させる場合である。図１と同様の作用を有する構成は、同一の番号を付して詳細な説明は省略している。
【００３６】
光ピックアップ２は、異なる波長の光ビームを射出する光源部２０と、光源部２０からの光ビームを光ディスクの記録面に集光する対物レンズ１１と、光源部２０からの光ビームと光ディスクの記録面での反射光とを分離するビームスプリッタ１２と、各光ビームの光軸を合成する光軸合成部２１と、第１の光ディスク４１における反射光、第２の光ディスク４２における反射光、及び第３の光ディスク４３における反射光を検出する共通の光検出器１４とを備え、光源部２０に設けられた３個のレーザ素子２０ａ、レーザ素子２０ｂ、レーザ素子２０ｃからの３本のレーザ光路を合成して同一の対物レンズ１１によってＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの記録面上に光束を照射するとともに記録面にて反射された反射光ビームを共通の光検出器の受光面上に集光する光学系が構成されている。
【００３７】
光源部２０は、本具体例で適用されるＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤ用の記録再生光の光源が１つのパッケージ中に設けられた、いわゆる１ＣＡＮ３波長レーザ（以下、３ビームＬＤと記す。）であって、第１のレーザ素子２０ａと、第２のレーザ素子２０ｂと、第３のレーザ素子２０ｃとを備えている。第１のレーザ素子２０ａは、第１の波長としてＢＤ記録再生用の波長４０５ｎｍの光ビーム５１を射出する。第２のレーザ素子２０ｂは、第２の波長としてＤＶＤ記録再生用の波長６５５ｎｍの光ビーム５２を射出する。また、第３のレーザ素子２０ｃは、第３の波長としてＣＤ記録再生用の波長７８５ｎｍの光ビーム５３を射出する。
【００３８】
本具体例で用いる光源部２０の概略を図５（ａ）に示す。光源部２０は、図５（ａ）に示すように、第２のレーザ素子２０ｂと第３のレーザ素子２０ｃとが１１０μｍ間隔で同一ユニット上に形成され、１５μｍ間隔あけて第１のレーザ素子２０ａの光源ユニットが配置されている。
【００３９】
光軸合成部２１は、反射ビームの入射面が光軸に対して傾斜した楔型プリズム２１ａと、透過光軸に平行な断面が階段形状を有するステップ型の偏向光学素子２１ｂとから構成されている。楔型プリズムを透過することによって変位される光軸角は、回折素子によるものと比較して小さいため、光源間隔の狭い光ビーム間の光軸合成には、楔型プリズムを用いるとよい。本具体例では、楔型プリズムを透過した際に生じる光軸角変位によって波長４０５ｎｍを有するＢＤ用の光ビーム５１を波長７８５ｎｍを有するＣＤ用の光ビーム５３のスポットに合成し、ステップ型偏向光学素子２１ｂにより、波長６５５ｎｍを有するＤＶＤ用の光ビーム５２を光ビーム５１及び光ビーム５３の結像位置に一致させる。この様子を図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示す。光源部２０が図５（ａ）に示す光源配置を有し、光軸合成部２１を使用しないとき、光検出器１４の受光面には、図５（ｂ）に示すように光ビーム５１の反射光スポットＳＰ５１、光ビーム５２の反射光スポットＳＰ５２、光ビーム５３の反射光スポットＳＰ５３が集光されるとする。
【００４０】
このとき、図５（ｃ）に模式的に示すように、楔型プリズム２１ａの光学特性によってスポットＳＰ５１が光ビーム５３の反射光スポットＳＰ５３の結像位置に合成し、ステップ型偏向光学素子２１ｂにより、ＤＶＤ用の光ビーム５２の反射光スポットＳＰ５２をスポットＳＰ５３の結像位置に合成するように光ビーム５２を変位させる。
【００４１】
このように第２の具体例として示す光ピックアップ２によれば、３つの異なる波長、異なる発光点から発光する光ビームの反射光スポットを同一の光検出器の受光面上に合成することが可能となる。
【００４２】
なお、上述した第２の具体例では、光軸合成部２１は、光源と光学記録媒体の記録面との間の往路系に設けられてもよい。光軸合成部２１を構成する楔型プリズム２１ａとステップ型偏向光学素子２１ｂのうち一方が往路系に配置され、他方が復路系に配置されていてもよい。また、楔型プリズム２１ａとステップ型偏向光学素子２１ｂが往路系と復路系に一対ずつ設けられていてもよい。特に、往路中に光軸合成部を配置した場合には、対物レンズ等の軸外特性による悪影響を緩和することもできて有効である。
【００４３】
次に、図６を用いて、第３の具体例として示す光ピックアップ３の光学系について説明する。第３の具体例は、波長４０５ｎｍ帯のレーザ光と波長７８５ｎｍ帯のレーザ光とを偏光分離することにより、上述した第２の問題点を解決した例である。図１と同様の作用を有する構成は、同一の番号を付して詳細な説明は省略している。光ピックアップ３の光源部は、光ピックアップ２と同一の光源部２０を使用する。
【００４４】
光軸合成部３１は、第１の光ビーム５１と第２の光ビーム５２と第３の光ビーム５３の何れかの光ビームの偏光方向を９０°回転する偏光方向回転素子と、回転された光ビームの光軸を残る２つの光ビームの光軸の何れかに一致させる第１の回折素子と、最後に残る光ビームの光軸を第１の回折手段にて構成された光軸に一致させる第２の回折手段とを有する。本具体例では、波長７８５ｎｍのＣＤ用の光ビーム５３にのみ作用するλ／４板３１ａと、λ／４板３１ａによって偏光が回転された光ビーム５３のみ回折する偏向依存回折素子３１ｂと、ＤＶＤ用の光ビーム５２の光軸をＢＤ用の光ビーム５１の反射光スポットに一致させる回折を生じさせる回折素子３１ｃとから構成されている。
【００４５】
本具体例では、λ／４板３１ａと偏光依存回折素子３１ｂによって波長７８５ｎｍを有するＣＤ用の光ビーム５３を波長４０５ｎｍを有するＢＤ用の光ビーム５１の反射光スポットに合成し、回折素子３１ｃにより、波長６５５ｎｍを有するＤＶＤ用の光ビーム５２を光ビーム５１及び光ビーム５３の結像位置に一致させる。この様子を図７（ｂ）及び図７（ｃ）に示す。光源部２０が図７（ａ）に示す光源配置を有し、光軸合成部３１を使用しないとき、光検出器１４の受光面には、図７（ｂ）に示すように光ビーム５１の反射光スポットＳＰ５１、光ビーム５２の反射光スポットＳＰ５２、光ビーム５３の反射光スポットＳＰ５３が集光されるとする。
【００４６】
このとき、図７（ｃ）に模式的に示すように、λ／４板３１ａと偏光依存回折素子３１ｂの光学特性によってスポットＳＰ５３が光ビーム５１の反射光スポットＳＰ５１の結像位置に合成し、回折素子３１ｃにより、ＤＶＤ用の光ビーム５２の反射光スポットＳＰ５２をスポットＳＰ５３の結像位置に合成するように光ビーム５２を変位させる。
【００４７】
このように第３の具体例として示す光ピックアップ３によれば、３つの異なる波長、異なる発光点から発光する光ビームの反射光スポットを同一の光検出器の受光面上に合成することが可能となる。
【００４８】
なお、上述した第３の具体例では、光軸合成部３１は、光源と光学記録媒体の記録面との間の往路系に設けられてもよい。光軸合成部３１を構成するλ／４板３１ａと偏向依存回折素子３１ｂが往路系に配置され、回折素子３１ｃが復路系に配置されていてもよい。また、反対にλ／４板３１ａと偏向依存回折素子３１ｂが復路系に配置され、回折素子３１ｃが往路系に配置されていてもよい。また、光軸合成部３１が往路系と復路系に一対ずつ設けられていてもよい。特に、往路中に光軸合成部を配置した場合には、対物レンズ等の軸外特性による悪影響を緩和することもできて有効である。
【００４９】
また、上述した第１の具体例、第２の具体例及び第３の具体例では、波長の異なる３つのレーザに対して、その光軸を合成する構成を備えることが特徴であって、本発明の要旨を変更しない範囲で構成を適宜工夫変更することができる。例えば、立ち上げミラーを用いて途中の光軸を折り曲げて光路を構成すること等は設計事項である。
【００５０】
続いて、本発明の具体例として示す光ピックアップを適用した光ディスク記録再生装置１０１を図８に示す。
【００５１】
光ディスク記録再生装置１０１は、光記録媒体である光ディスク１０２を回転操作する駆動手段としてのスピンドルモータ１０３と、本発明に係る光ピックアップ１０４と、その駆動手段としての送りモータ１０５とを備えている。この光ディスク記録再生装置１０１は、フォーマットの異なる３タイプの光ディスク１０２に対して記録再生できる３規格間互換性を実現した記録再生装置である。
【００５２】
本具体例で使用可能な光ディスクとしては、波長４０５ｎｍの光ビームを記録再生光として使用するＢＤ、波長６５５ｎｍの光ビームを記録再生光として使用するＤＶＤ、波長７８５ｎｍの光ビームを記録再生光として使用するＣＤがあげられる。上段にて説明した光ディスク４１、光ディスク４２、光ディスク４３は、図８の光ディスク１０２に対応している。
【００５３】
ここで、スピンドルモータ１０３及び送りモータ１０５は、ディスク種類判別手段ともなるシステムコントローラ１０７からの指令に基づいて制御されるサーボ制御部１０９によりディスク種類に応じて駆動制御されており、例えば、光ディスク４１、光ディスク４２、光ディスク４３に応じて所定の回転数で駆動される。
【００５４】
光ピックアップ１０４は、図１、図４及び図６を用いて説明した３波長互換光学系を有する光ピックアップであり、規格の異なる光ディスクの記録層に対して異なる波長の光ビームを照射するとともに、この光ビームの記録層における反射光を検出する。光ピックアップ１０４は、検出した反射光から各光ビームに対応する信号をプリアンプ部１２０に供給する。
【００５５】
プリアンプ部１２０の出力は、信号変復調器及びエラー訂正符号ブロック（以下、信号変復調＆ＥＣＣブロックと記す。）１０８に送られる。この信号変復調部及びＥＣＣブロック１０８は、信号の変調、復調及びＥＣＣ（エラー訂正符号）の付加を行う。光ピックアップ１０４は、信号変復調部及びＥＣＣブロック１０８の指令にしたがって回転する光ディスク１０２の記録層に対して光ビームを照射し、光ディスク１０２に対して信号の記録又は再生を行う。
【００５６】
プリアンプ部１２０は、フォーマット毎に異なって検出される光ビームに対応する信号に基づいて、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、ＲＦ信号等を生成するように構成されている。記録又は再生の対象媒体とされる光記録媒体の種類に応じて、サーボ制御回路１０９、信号変復調部及びＥＣＣブロック１０８等により、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの規格に基づく復調及び誤り訂正処理等の所定の処理が行われる。
【００５７】
ここで例えば、信号変復調＆ＥＣＣブロック１０８により復調された記録信号がコンピュータのデータストレージ用であれば、インターフェイス１１１を介して外部コンピュータ１３０に送出される。これにより、外部コンピュータ１３０等は、光ディスク１０２に記録された信号を再生信号として受け取ることができる。
【００５８】
また、信号変復調＆ＥＣＣブロック１０８により復調された記録信号がオーディオビジュアル用であれば、Ｄ／Ａ及びＡ／Ｄ変換器１１２のＤ／Ａ変換部でデジタルアナログ変換され、オーディオビジュアル処理部１１３に供給される。そしてオーディオビジュアル処理部１１３でオーディオビジュアル処理が行われ、オーディオビジュアル信号入出力部１１４を介して、図示しない外部の撮像映写機器等に伝送される。
【００５９】
光ピックアップ１０４において、例えば、光ディスク１０２上の所定の記録トラックまで移動させるための送りモータ１０５の制御、スピンドルモータ１０３の制御、及び光ピックアップ１０４において光集光手段となる対物レンズを保持する２軸アクチュエータのフォーカシング方向の駆動とトラッキング方向の駆動制御は、それぞれサーボ制御回路１０９により行われる。
【００６０】
サーボ制御回路１０９は、光ピックアップ１０４内に配設された光結合効率可変素子を動作させ、光ピックアップ１０４における光結合効率、すなわち半導体レーザ素子等のレーザ光源から出射される光束の総光量と光ディスク１０２上に集光する光量との比率が、記録モード時、再生モード時、或いは光ディスク１０２の種類に応じて変更されるように制御している。
【００６１】
レーザ制御部１２１は、光ピックアップ１０４のレーザ光源を制御する。特に、この具体例では、レーザ制御部１２１は、記録モード時と再生モード時とでレーザ光源の出力パワーを異ならせる制御を行っている。また、光ディスク１０２の種類に応じてもレーザ光源の出力パワーを異ならせる制御を行っている。レーザ制御部１２１は、ディスク種類判別部１１５によって検出された光ディスク１０２の種類に応じて光ピックアップ１０４のレーザ光源を切り換えている。
【００６２】
ディスク種類判別部１１５は、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤ間の表面反射率、形状的及び外形的な違い等から光ディスク１０２の異なるフォーマットを検出することができる。光ディスク記録再生装置１０１を構成する各ブロックは、ディスク種別判別部１１５における検出結果に応じて、装着される光ディスクの仕様に基づく信号処理ができるように構成されている。
【００６３】
システムコントローラ１０７は、ディスク種類判別部１１５から送られる検出結果に基づいて光ディスク１０２の種類を判別する。光記録媒体の種類を判別する手法としては、光記録媒体がカートリッジに収納されるタイプであれば、このカートリッジに検出穴を設けて接触検出センサ又は押下スイッチを用いて検出する手法があげられる。
【００６４】
光結合効率制御手段として機能するサーボ制御回路１０９は、システムコントローラ１０７に制御され、ディスク種類判別部１１５の判別結果に応じて光ピックアップ１０４における光結合効率を制御する。サーボ制御回路１０９は、例えば光ピックアップ１０４と光ディスク１０２との相対位置を検出する（ディスク１０２に記録されたアドレス信号をもとに位置検出する場合を含む）ことによって、記録及び／又は再生する記録領域を判別できる。そして、サーボ制御回路１０９は、記録及び／再生する記録領域の判別結果に応じて光ピックアップ１０４における光結合効率を制御する。
【００６５】
以上説明した光ディスク記録再生装置１０１によれば、第１、第２及び第３の具体例として示した光ピックアップを用いることにより、複数光源から発生された異なる波長の記録再生光の記録面における反射光を同一領域に合成することができ、各光源のレーザ光を単一の光検出部によって受光することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、異なる保護基板厚を有する光学記録媒体に対する記録再生を異なる波長の光ビームによって行う光ピックアップであれば、具体例にて説明した以外のディスクフォーマットに対しても適用可能である。例えば、光ディスクは、光変調記録を用いた種々の方式の記録再生ディスク、いわゆる「光磁気記録」、「相変化記録」及び「色素記録」等を含む光ディスク、具体的には「ＣＤ−Ｒ／ＲＷ」、「ＤＶＤ−ＲＡＭ」、「ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ」、「ＤＶＤ＋ＲＷ」等、又は、各種光磁気記録媒体であってもよい。光ディスクは、記録層上における最適な記録及び／又は再生光パワーが異なる少なくとも２以上の記録領域に記録層が分割された光ディスク、複数の記録層が透明基板を介して積層された光ディスクであっても使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第１の具体例として示す光ピックアップの光学系を説明する図である。
【図２】上記光ピックアップの光源部に備えられるレーザ素子配置を説明する図である。
【図３】上記光ピックアップの光軸合成部１３を構成する楔型プリズムとステップ型偏向光学素子を説明する図である。
【図４】本発明の第２の具体例として示す光ピックアップの光学系を説明する図である。
【図５】（ａ）は、上記光ピックアップの光源部に備えられるレーザ素子配置を説明する図であり、（ｂ）及び（ｃ）は、楔型プリズムによって光ビームの光軸が変位されて同一位置に結像される様子を説明する図である。
【図６】本発明の第３の具体例として示す光ピックアップの光学系を説明する図である。
【図７】（ａ）は、上記光ピックアップの光源部に備えられるレーザ素子配置を説明する図であり、（ｂ）及び（ｃ）は、楔型プリズムによって光ビームの光軸が変位されて同一位置に結像される様子を説明する図である。
【図８】本発明の具体例として示す光ピックアップを適用した光ディスク記録再生装置を説明する構成図である。
【符号の説明】
【００６８】
１，２，３    光ピックアップ、  １０    光源部（３ビームＬＤ）、  １０ａ    第１のレーザ素子（波長４０５ｎｍ）、  １０ｂ    第２のレーザ素子（波長６５５ｎｍ）、  １０ｃ    第３のレーザ素子（波長７８５ｎｍ）、  １１    対物レンズ、  １２    ビームスプリッタ、  １３    光軸合成部、  １４    光検出器、  １５    コリメートレンズ、１６    球面収差補正素子、  ４１    第１の光ディスク、  ４２    第２の光ディスク、  ４３    第３の光ディスク、  ５１    光ビーム（４０５ｎｍ）、  ５２    光ビーム（６５５ｎｍ）、  ５３    光ビーム（７８５ｎｍ）
【図１】
2005327403.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005327403.tif 000007
【図６】
2005327403.tif 000008
【図７】
2005327403.tif 000009
【図８】
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