(57)【要約】【課題】  対物レンズのＮＡの相違に容易に対応可能な光ピックアップおよび光ディスク装置を提供する。【解決手段】  光ピックアップが、レーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光源から出射されたレーザ光を光ディスクに集光する対物レンズと、レーザ光が前記光ディスクに集光されるときの結像倍率を変化させる結像倍率可変手段と、を備える。対物レンズでのＮＡの相違に対応して結像倍率を変化させることで、光結合効率の劣化等を防止できる。【選択図】  図１
2005327394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光を光ディスクに集光する対物レンズと、
前記レーザ光が前記光ディスクに集光されるときの結像倍率を変化させる結像倍率可変手段と、
を具備することを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２】
前記レーザ光源と近接し、前記対物レンズで前記光ディスクに集光される第２のレーザ光を出射する第２のレーザ光源
をさらに具備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３】
前記結像倍率可変手段が、レンズおよび前記レンズを光軸方向に駆動する駆動手段を有する
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４】
前記結像倍率可変手段が、液晶素子を有する
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５】
前記レーザ光の球面収差を補正する球面収差補正手段、
をさらに具備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６】
前記球面収差補正手段が、レンズおよび前記レンズを光軸方向に駆動する駆動手段を有する
ことを特徴とする請求項５記載の光ピックアップ。
【請求項７】
前記球面収差補正手段が、液晶素子を有する
ことを特徴とする請求項５記載の光ピックアップ。
【請求項８】
前記レーザ光の光軸を補正する光軸補正手段、
をさらに具備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９】
前記光軸補正手段が、レンズおよび前記レンズを光軸の垂直方向に駆動する駆動手段を有する
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】
前記結像倍率可変手段が、前記レンズを光軸方向に駆動する駆動手段を有する
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】
レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光を光ディスクに集光する対物レンズと、
前記レーザ光が前記光ディスクに集光されるときの結像倍率を変化させる結像倍率可変手段と、
を具備することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１２】
前記レーザ光源と近接し、前記対物レンズで前記光ディスクに集光される第２のレーザ光を出射する第２のレーザ光源
をさらに具備することを特徴とする請求項１１記載の光ディスク装置。
【請求項１３】
前記結像倍率可変手段が、レンズおよび前記レンズを光軸方向に駆動する駆動手段を有する
ことを特徴とする請求項１１記載の光ディスク装置。
【請求項１４】
前記結像倍率可変手段が、液晶素子を有する
ことを特徴とする請求項１１記載の光ディスク装置。
【請求項１５】
前記レーザ光の球面収差を補正する球面収差補正手段、
をさらに具備することを特徴とする請求項１１記載の光ディスク装置。
【請求項１６】
前記球面収差補正手段が、レンズおよび前記レンズを光軸方向に駆動する駆動手段を有する
ことを特徴とする請求項１５記載の光ディスク装置。
【請求項１７】
前記球面収差補正手段が、液晶素子を有する
ことを特徴とする請求項１５記載の光ディスク装置。
【請求項１８】
前記レーザ光の光軸を補正する光軸補正手段、
をさらに具備することを特徴とする請求項１１記載の光ディスク装置。
【請求項１９】
前記光軸補正手段が、レンズおよび前記レンズを光軸の垂直方向に駆動する駆動手段を有する
ことを特徴とする請求項１８記載の光ディスク装置。
【請求項２０】
前記結像倍率可変手段が、前記レンズを光軸方向に駆動する駆動手段を有する
ことを特徴とする請求項１９記載の光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクを読み書きする光ピックアップおよび光ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクには、ＣＤ（Compact Disk）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、BD(Blu-ray Disk：ブルーレイディスク)等種々のフォーマット（種別）がある。
このような複数のフォーマットの光ディスクを同一の光ディスク装置で読み書きできると便宜であり、ＣＤとＤＶＤの双方を読み書き可能な光ディスク装置が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開９−１６１３０７号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、光ディスクのフォーマットが異なると対物レンズのＮＡ（Numerical Aperture：開口数)が異なる場合が多い。このような場合に、同一の対物レンズを用いて複数のフォーマットの光ディスクへの記録、再生を行うと、次の（１）〜（３）のような不都合が生じる可能性がある。
（１）ＮＡの相違によって、光源側での光結合効率の相違をもたらし、光ディスク上でのピークパワーが適切な範囲から外れる可能性がある。ＮＡが小さくなることで、光結合効率が小さくなり、光ディスク上でのピークパワーが不足することが考えられる。
（２）受光素子上でのスポット径がＮＡに依存することから、ＮＡの相違によって受光素子での検出が困難となる可能性がある。
（３）焦点深度、即ち、デフォーカスマージンがＮＡに依存する。この一方、フォーカスエラーでの引き込み範囲はほぼ一定である。このため、ＮＡの相違がデフォーカスマージンと引き込み範囲のアンバランスの原因となる可能性がある。
なお、ＣＤ，ＤＶＤ、ＢＤそれぞれでのＮＡは、０．５１，０．６５，０．８５であり、これら３者を読み書き可能とするためにはより広い範囲のＮＡに対応可能な光ディスク装置が必要になる。
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、対物レンズのＮＡの相違に容易に対応可能な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】
【０００４】
Ａ．本発明に係る光ピックアップは、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を光ディスクに集光する対物レンズと、前記レーザ光が前記光ディスクに集光されるときの結像倍率を変化させる結像倍率可変手段と、を具備することを特徴とする。
対物レンズでのＮＡの相違に対応して結像倍率を変化させることで、光結合効率の劣化等を防止できる。往路側の結像倍率を変化させることで光結合効率を調節できる。また、復路側の結像倍率を変化させることでフォーカスエラー引き込み範囲等を調節できる。
【０００５】
（１）光ピックアップが、前記レーザ光源と近接し、前記対物レンズで前記光ディスクに集光される第２のレーザ光を出射する第２のレーザ光源をさらに具備しても良い。
光ディスクに応じてレーザ光の波長が異なるような場合に対応容易である。
【０００６】
（２）前記結像倍率可変手段が、レンズおよび前記レンズを光軸方向に駆動する駆動手段を有してもよい。
レンズを光軸方向に駆動することで結像倍率を変化させることができる。
【０００７】
（３）前記結像倍率可変手段が、液晶素子を有してもよい。
液晶素子によって結像倍率を変化させることができる。
【０００８】
（４）光ピックアップが、前記レーザ光の球面収差を補正する球面収差補正手段、をさらに具備してもよい。
光ディスクの記録層の深さが異なる場合等に球面収差を補正し、記録層にビームスポットを形成できる。
この球面収差補正手段は、レンズおよび前記レンズを光軸方向に駆動する駆動手段、あるいは液晶素子によって構成できる。
【０００９】
（５）光ピックアップが、前記レーザ光の光軸を補正する光軸補正手段、をさらに具備してもよい。
レーザ光源から出射されるレーザ光の光軸と光ピックアップの光軸とが一致しないような場合に、レーザ光の光軸を調節することができる。
【００１０】
ここで、前記光軸補正手段が、レンズおよび前記レンズを光軸の垂直方向に駆動する駆動手段を有してもよく、この場合、前記結像倍率可変手段が、前記レンズを光軸方向に駆動する駆動手段を有ことができる。
即ち、結像倍率可変手段と光軸補正手段とが同一のレンズを共用することができる。このとき、レンズは光軸に対して斜めに移動することで、結像倍率の可変と光軸の補正とを同時に行うことができる。
【００１１】
Ｂ．本発明に係る光ディスク装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を光ディスクに集光する対物レンズと、前記レーザ光が前記光ディスクに集光されるときの結像倍率を変化させる結像倍率可変手段と、を具備することを特徴とする。
対物レンズでのＮＡの相違に対応して結像倍率を変化させることで、光結合効率の劣化等を防止できる。往路側の結像倍率を変化させることで光結合効率を調節できる。また、復路側の結像倍率を変化させることでフォーカスエラー引き込み範囲等を調節できる。
【００１２】
（１）光ディスク装置が、前記レーザ光源と近接し、前記対物レンズで前記光ディスクに集光される第２のレーザ光を出射する第２のレーザ光源をさらに具備しても良い。
光ディスクに応じてレーザ光の波長が異なるような場合に対応容易である。
【００１３】
（２）前記結像倍率可変手段が、レンズおよび前記レンズを光軸方向に駆動する駆動手段を有してもよい。
レンズを光軸方向に駆動することで結像倍率を変化させることができる。
【００１４】
（３）前記結像倍率可変手段が、液晶素子を有してもよい。
液晶素子によって結像倍率を変化させることができる。
【００１５】
（４）光ディスク装置が、前記レーザ光の球面収差を補正する球面収差補正手段、をさらに具備してもよい。
光ディスクの記録層の深さが異なる場合等に球面収差を補正し、記録層にビームスポットを形成できる。
この球面収差補正手段は、レンズおよび前記レンズを光軸方向に駆動する駆動手段、あるいは液晶素子によって構成できる。
【００１６】
（５）光ディスク装置が、前記レーザ光の光軸を補正する光軸補正手段、をさらに具備してもよい。
レーザ光源から出射されるレーザ光の光軸と光ピックアップの光軸とが一致しないような場合に、レーザ光の光軸を調節することができる。
【００１７】
ここで、前記光軸補正手段が、レンズおよび前記レンズを光軸の垂直方向に駆動する駆動手段を有してもよく、この場合、前記結像倍率可変手段が、前記レンズを光軸方向に駆動する駆動手段を有ことができる。
即ち、結像倍率可変手段と光軸補正手段とが同一のレンズを共用することができる。このとき、レンズは光軸に対して斜めに移動することで、結像倍率の可変と光軸の補正とを同時に行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明によれば、対物レンズのＮＡの相違に容易に対応可能な光ピックアップおよび光ディスク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】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
（第１実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る光ディスク装置の光ピックアップ２０を示す模式図である。
光ピックアップ２０は、規格の異なる複数の光ディスクＤ（ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、BD(Blu-ray Disk：ブルーレイディスク)等）からの情報の読み出しを行う。
【００２０】
光ピックアップ２０は、レーザダイオードＬＤ、グレーティングＧＲ，偏光ビームスプリッタＰＢＳ、ズームレンズ群ＺＬ（レンズＬ１〜Ｌ３、レンズ駆動部２１〜２３），１／４波長板ＱＷＰ、対物レンズＯＬ、対物レンズ駆動部２４，マルチレンズＭＬ、ホログラム素子ＨＯＥ、光軸合成プリズム２５、フォトダイオードＰＤを有し、光ディスクＤからの情報の読み出しを行う。なお、例えば、ズームレンズ群ＺＬと１／４波長板ＱＷＰとの間にミラーＭを配置してレーザ光の方向を９０°曲げても差し支えない。
【００２１】
第１、第２、第３のレーザ光源たるレーザダイオードＬＤは、第１の波長（λ１）の第１のレーザ光、第２の波長（λ２）の第２のレーザ光、および第３の波長（λ３）の第３のレーザ光を出射する。第１、第２、第３の波長の例として、ＢＤの再生のための波長４０５ｎｍ、ＤＶＤの再生のための波長６５０ｎｍ、ＣＤの再生のための波長７８０ｎｍを挙げることができる。レーザダイオードＬＤは、例えば、第１のレーザ光を出射する第１の領域（第１の発光点）、第２のレーザ光を出射する第２の領域（第２の発光点）、第３のレーザ光を出射する第３の領域（第３の発光点）が近接して形成された半導体チップから構成される。
【００２２】
グレーティングＧＲは，第１、第２、第３の波長に応じて、入射した第１、第２、第３のレーザ光を異なった状態で回折する３波長の回折格子である。グレーティングＧＲによって第１、第２、第３のレーザ光それぞれを回折して、メインビームと２つのサブビームに分割し、トラッキングエラー信号（差動プッシュプル信号：ＤＰＰ信号）の生成に利用できる。例えば、ＢＤ，ＤＶＤ、ＣＤではトラックピッチが異なるため、３つのビーム間の最適角度が異なる。このため、このビーム間の最適角度に対応するように、第１、第２、第３の波長それぞれでの回折状態が設定される。これはグレーティングＧＲの格子間隔（グレーティングのピッチ）等を適宜に設定することで行える。
【００２３】
偏光ビームスプリッタＰＢＳは、所定の偏光方向の光を通過し、この偏光方向と直交する偏光方向の光を反射する偏光素子である。偏光ビームスプリッタＰＢＳは１／４波長板ＱＷＰと組み合わされることで、レーザダイオードＬＤから入射する第１、第２、第３のレーザ光を反射し、光ディスクＤで反射された第１、第２、第３のレーザ光を透過するように設定される。
【００２４】
ズームレンズ群ＺＬは、レンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３、レンズ駆動部２１〜２３から構成される。ズームレンズ群ＺＬは、偏光ビームスプリッタＰＢＳから出射された第１〜第３のレーザ光を平行光に変換し、光ディスクＤから反射された第１〜第３のレーザ光を収束光に変換する光学素子である。また、ズームレンズ群ＺＬは、結像倍率の調節、球面収差の補正、光軸倒れの補正を行う。なお、ズームレンズ群ＺＬの詳細は後述する。
【００２５】
１／４波長板ＱＷＰは、透過する光に位相差を与えるものであり、直線偏光を円偏光に円偏光を直線偏光に変換する。偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過した所定の直線偏光は１／４波長板ＱＷＰによって円偏光になり、光ディスクＤによって反射されて逆回りの円偏光になる。このため、光ディスクＤで反射された円偏光は１／４波長板ＱＷＰを通過することで所定の直線偏光と直交する直線偏光に変換され、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射されて、フォトダイオードＰＤに入射する。
【００２６】
対物レンズＯＬは、第１、第２、第３のレーザ光を光ディスクＤに集光し、光ディスクＤから反射されたレーザ光を平行光に変換するための光学素子である。
光ディスクＤ上で第１、第２、第３のレーザ光はそれぞれ、ビームスポットＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３を形成する。このとき、第１、第２、第３のレーザ光が光ディスクＤに集光する際の開口数ＮＡ（ＮＡ：Numerical Aperture）はそれぞれＮＡ１＝０．８５，ＮＡ２＝０．６５，ＮＡ３＝０．５１とする。即ち、第１、第２、第３のレーザ光それぞれの開口数ＮＡ１，ＮＡ２，ＮＡ３は順に小さくなっている（ＮＡ１>ＮＡ２>ＮＡ３）。
【００２７】
これは、例えば、対物レンズＯＬの直前に、第１、第２、第３のレーザ光によって開口が変化する絞りを配置することで行える（絞りの開口の大きさが、第１、第２、第３のレーザ光で順に小さくなる）。この絞りとして、機械的、あるいは光学的に絞りを調節する機構を用いることができる。光学的な絞りの調節機構として、波長依存性の光学材料をパターニングした３波長の絞りを用いることができる。具体的には、第１の波長の光を透過して、第２、第３の波長の光を透過しない（反射、または吸収する）光学材料、および第１、第２の波長の光を透過して、第３の波長の光を透過しない（反射、または吸収する）光学材料をパターニングすることで光学的な絞りの調節機構を構成できる。
【００２８】
対物レンズ駆動部２４は、対物レンズＯＬを前後方向および光ディスクＤの径方向ＲＤに移動させるための機構である。即ち、対物レンズ駆動部２４は、第１、第２、第３のレーザ光の焦点合わせ（フォーカシング）、およびスポット位置の調節（トラッキング）を行う。
【００２９】
マルチレンズＭＬは、第１、第２、第３のレーザ光に非点収差を付与する光学素子である。即ち、マルチレンズＭＬでレーザ光に非点収差を付与することで、フォトダイオードＰＤでの非点収差法によるフォーカスエラーの検出が可能となる。
また、マルチレンズＭＬは、光ディスクDからの反射光（戻り光）を検出する光路における戻り光の集光倍率の調節にも用いられる。即ち、マルチレンズＭＬによってフォトダイオードＰＤに集光する際の集光の調節が行われる。
【００３０】
ホログラム素子ＨＯＥは、光軸合成プリズム２５と組み合わされて光軸合成手段として機能する。
光軸合成手段とは、レーザダイオードＬＤから出射された第１、第２、第３の波長のレーザ光の光路を光ピックアップ２０の光学系の光軸に対して補正し、第１、第２、第３のレーザ光がフォトダイオードＰＤの略同一箇所に集光させるための光学素子である。第１、第２、第３のレーザ光の発光点にはズレがあることから、例えば第１のレーザ光の発光点を光軸と一致させたときは、第２、第３のレーザ光の発光点は光軸からずれる。従い、第１、第２、第３のレーザ光は、フォトダイオードＰＤ上の異なった位置に集光される。このため、光軸合成手段によって第１、第２、第３の波長それぞれで出射光の光路を調節し、フォトダイオードＰＤ上の略同一の位置に第１、第２、第３のレーザ光が集光するようにしている。
【００３１】
具体的には、次のように光軸を補正することができる。
第１のレーザ光（第１の波長）は、ホログラム素子ＨＯＥおよび光軸合成プリズム２５の双方を直進して通過し、フォトダイオードＰＤに到達する。
第２のレーザ光（第２の波長）は、ホログラム素子ＨＯＥで回折され、光軸合成プリズム２５で屈折されて、フォトダイオードＰＤに到達する（ホログラム素子ＨＯＥおよび光軸合成プリズム２５の双方で方向が変化される）。
第３のレーザ光（第３の波長）は、ホログラム素子ＨＯＥを直進して通過し、光軸合成プリズム２５で屈折されて、フォトダイオードＰＤに到達する（光軸合成プリズム２５のみで方向が変化される）。
以上のようにして、第１、第２、第３のレーザ光がフォトダイオードＰＤ上の略同一の位置に集光する。なお、ホログラム素子ＨＯＥ、光軸合成プリズム２５以外の組み合わせでも光軸合成手段を構成することが可能である。
【００３２】
ホログラム素子ＨＯＥは、第１、第３の波長のレーザ光を直進で通過させ、第２の波長のレーザ光を回折して、その方向を変化させる回折格子である。
光軸合成プリズム２５は、第１の波長のレーザ光を直進で通過させ、第２、第３の波長のレーザ光を屈折（第３の波長のレーザ光をより大きく屈折）させる光学素子である。光軸合成プリズム２５は、第１の波長で屈折率がほぼ同一で屈折率の分散が異なる２つのくさび形の光学ガラスを貼り合わせて構成できる。
【００３３】
受光素子たるフォトダイオードＰＤは、光ディスクＤで反射された第１、第２、第３のレーザ光を検出し、光ディスクＤからの情報の読み出しを行うための素子である。
フォトダイオードＰＤは、レーザ光がグレーティングＧＲによってメインビームと２つのサブビームに分割されていることに対応して、これら３つのビームそれぞれを独立に検出できるように検出領域が区分されている。３つのビームそれぞれを検出し、演算することで、差動プッシュプル法（ＤＰＰ法）によるトラッキングエラー信号（差動プッシュプル信号：ＤＰＰ信号）の生成がなされる。また、フォトダイオードＰＤは、非点収差法によるフォーカスエラー信号の生成を行う。
【００３４】
（光ピックアップ２０の動作）
光ピックアップ２０の動作を説明する。ここで、第１、第２、第３のレーザ光は、光ディスクＤの種別等に応じてそのいずれかのみが出射されるのが通例であるが、判り易さのために第１、第２、第３のレーザ光を対比して説明する。
【００３５】
（１）レーザダイオードＬＤから出射された第１、第２、第３のレーザ光は、グレーティングＧＲによって３つのビームに分割された後、偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過し、ズームレンズ群ＺＬに入射して、平行光に変換される。
ここで、光ピックアップ２０の光軸Ａｏに対して、第１のレーザ光の光束Ｂ１、第２のレーザ光の光束Ｂ２はレーザダイオードＬＤからの出射時には必ずしも一致しないが、ズームレンズ群ＺＬを通過することで、これらの光軸が一致される（光軸倒れの補正）。また、ズームレンズ群ＺＬを通過することで、光束Ｂ１，Ｂ２の径が対物レンズＯＬのＮＡと対応するようになる（結像倍率の調節による光結合の向上）。さらには、ズームレンズ群ＺＬによって球面収差の補正がなされる。なお、これらの詳細は後述する。
【００３６】
（２）その後、第１、第２、第３のレーザ光は、対物レンズＯＬに入射し、光ディスクＤ上に集光される。例えば、第１のレーザ光はＢＤに、第２のレーザ光はＤＶＤに、第３のレーザ光はＣＤに集光され、ビームスポットＳＰ１，ＳＰ２、ＳＰ３をそれぞれ形成する。
（３）光ディスクＤで反射された第１、第２、第３のレーザ光は対物レンズＯＬズームレンズ群ＺＬを経て、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、マルチレンズＭＬを通過し、非点収差が付与される。
【００３７】
（４）マルチレンズＭＬを通過した第１、第２、第３のレーザ光はホログラム素子ＨＯＥ、光軸合成プリズム２５を通過することで光軸が補正されて、フォトダイオードＰＤに入射する。第１、第２、第３のレーザ光は、ホログラム素子ＨＯＥ、光軸合成プリズム２５によって、フォトダイオードＰＤ上の同じ位置に集光される。
フォトダイオードＰＤから３つのビームに対応する信号が出力され、この３つの出力を演算することでトラッキングエラー信号（ＤＰＰ信号）が生成され、光ピックアップ２０のトラッキング制御を行える。また、フォトダイオードＰＤからの出力の演算により非点収差法によるフォーカスエラー信号の生成が行われる。
【００３８】
（ズームレンズ群ＺＬの詳細）
ズームレンズ群ＺＬの詳細につき説明する。ズームレンズ群ＺＬは、結像倍率の調節、球面収差の補正、および光軸倒れの調節等を可能とする。
Ａ．結像倍率の調節
まず結像倍率の調節の必要性につき説明する。即ち、ズームレンズ群ＺＬに代えて通常のコリメータレンズを用い、レーザダイオードＬＤ（光源）と光ディスクＤの記録面上での結像倍率がほぼ固定される場合を考える。
この場合、光ディスクＤの種別によって対物レンズＯＬのＮＡが異なることで次の（１）〜（３）のような不都合が生じる可能性がある。
【００３９】
（１）レーザダイオードＬＤと光ディスクＤ間での光結合効率がＮＡに依存する。ＮＡが小さいときに光結合効率が劣化し、光ディスクＤ上でのレーザ光のパワーが不足する可能性がある。
（２）フォトダイオードＰＤ上でのスポット径がＮＡに依存する。ＮＡが小さいときにスポット径が小さくなりすぎる可能性がある。
（３）焦点深度、即ち、デフォーカスマージンがＮＡに依存する。ＮＡが小さいときにデフォーカスマージンは広くなる。一方、フォーカスエラーの引き込み範囲はほぼ一定のため、マージンとのアンバランスが生じる可能性がある。
焦点深度ＤｆはＮＡの２乗に反比例し波長λに比例する（焦点深度Ｄｆ〜λ／ＮＡ２）。ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤでは、ＮＡが小さいと波長λが長くなっていることから、焦点深度ＤｆはＮＡのみでよりも大きく変化することになる。
【００４０】
以下（１）〜（３）につき、具体的に説明する。
ａ）（１）について
光結合効率Ｒｐは、レーザダイオードＬＤから出射される第１、第２、第３のレーザ光それぞれの発散角にも依存するが、概ね、光結合効率は光源側でのＮＡの２乗に比例する（光結合効率Ｒｐ〜ＮＡ２）。なお、光源側のＮＡと対物側のＮＡの比がほぼ一定なのが通例である。
このため、ＢＤ，ＤＶＤ、ＣＤそれぞれの光結合効率Ｒｐ１，Ｒｐ２，Ｒｐ３の比（Ｒｐ１：Ｒｐ２：Ｒｐ３）は１．０：０．６：０．３５となり、光結合効率Ｒｐ１，Ｒｐ２，Ｒｐ３が大きく相違する。
【００４１】
光ディスクＤ上への記録を行う場合、記録速度が２倍になると、光ディスクＤ上でのピークパワーを√２倍にすることが必要とされている。このため、光結合効率の低下は記録速度の低下と結びつく。
光結合効率を向上するために、レーザダイオードＬＤから対物レンズＯＬまでの光路をＢＤ，ＤＶＤ、ＣＤで独立とすることも考えられるが、部品点数およびサイズの増加を招くことになる。
【００４２】
ｂ）（２）について
ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤそれぞれでのスポット径Ｒｓ１，Ｒｓ２，Ｒｓ３の比（Ｒｓ１：Ｒｓ２：Ｒｓ３）は、フォトダイオードＰＤ側のＮＡの比から、１．７：１．３：1となる。このスポット径Ｒｓの相違はフォトダイオードＰＤの設計上問題となり得る。
【００４３】
ｃ）（３）について
ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤそれぞれでの焦点深度Ｄｆ１，Ｄｆ２，Ｄｆ３を「Ｄｆ〜λ/NA^2」で算出すると、Ｄｆ１〜０．５６μm、Ｄｆ２〜１．５μm、Ｄｆ３〜３．１μmとなる（Ｄｆ１：Ｄｆ２：Ｄｆ３〜１：３：６）。即ち、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤそれぞれでのデフォーカスマージンＭ１，Ｍ２，Ｍ３の比（Ｍ１：Ｍ２：Ｍ３）は、大体１：３：６となる。
このデフォーカスマージンの差は光ディスク装置１０全体で吸収することを考慮しても、許容しがたい範囲となっている。
【００４４】
以上のように、結像倍率が固定されていると光ディスクＤでのＮＡの相違によって、光結合効率の低下等を招く可能性がある。
本実施形態では、レーザダイオードＬＤ（光源）と光ディスクＤ（記録媒体）の間にズームレンズ群ＺＬを配置して、光ディスクＤでのＮＡに対応して結像倍率を変化可能とすることで、光結合効率の低下等を防止している。
基本的には、ズームレンズ群ＺＬによってレーザダイオードＬＤ側（往路）での結像倍率を変化させることで、結合効率の調節が可能である。また、ズームレンズ群ＺＬによってフォトダイオードＰＤ側（復路）での結像倍率を変化させることで、フォーカスエラー引き込み範囲の調節等が可能である。これらの詳細は後述する。
【００４５】
光ピックアップ２０のズームレンズ群ＺＬは、３つのレンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３から構成されている。レンズＬ１をレンズ駆動部２１で光軸方向に移動させることで結像倍率を変化させることができる。レンズＬ３をレンズ駆動部２２で光軸方向に移動させることで球面収差を補正することができる。レンズＬ１をレンズ駆動部２３で光軸方向と垂直に移動させることで光軸倒れを補正することができる。
なお、ズームレンズ群ＺＬに凸レンズと凹レンズの双方が含まれていることから、色収差補正の設計が容易となっている。
【００４６】
図１の実線、破線それぞれでは、光ディスクＤとしてＢＤ，ＤＶＤを設置し、これに伴ってレーザダイオードＬＤから出射されるレーザ光、ズームレンズ群ＺＬおよび対物レンズＯＬの配置を調節している。具体的には、図１の実線、破線それぞれには次のような相違がある。
１）図１の実線ではレーザダイオードＬＤから波長λ１の第１のレーザ光が出射されるのに対して、図１の破線ではレーザダイオードＬＤから波長λ２の第２のレーザ光が出射される。光ディスクＤでの記録再生に用いる波長の関係である。
なお、この第１、第２のレーザ光はレーザダイオードＬＤからの発散角度が相違し（第１のレーザ光が第２のレーザ光よりも発散角度が狭い）、光結合効率に影響を与える。この影響は本質的なものではないが、結像倍率の調整時にこの発散角度の相違を考慮することが好ましい。
【００４７】
２）図１の実線ではズームレンズ群ＺＬのレンズ１が高倍率側に位置するのに対して、図１の破線ではレンズ１が低倍率側に位置する。
図１の実線、破線それぞれで、レンズＬ１からの出射光が発散光および収束光である。レンズＬ１からの出射光はレンズＬ２，Ｌ３を通過することで平行光に変換される。この結果、図１の実線、破線それぞれで、レンズＬ３からの出射光は光束の幅の広狭が相違し（実線では広く、破線では狭い）、対物レンズＯＬでのＮＡの広狭と対応することから、光結合効率の向上と結びつく。
【００４８】
ズームレンズ群ＺＬによる結像倍率Ｍｐの変化は次のように行われる。
・ＮＡが大きいときには結像倍率Ｍｐを大きくし、ＮＡが小さいときには結像倍率Ｍｐを小さくする。
ＢＤ，ＤＶＤ，ＣＤの場合それぞれのＮＡの逆数の比（１／ＮＡ１：１／ＮＡ２：１／ＮＡ３）、即ち、１．３：１．０：０．７８（１／０．８５：１／０．６５：１／０．５１）に対応することが望ましい
さらにそれぞれのＮＡの２乗の逆数の比（１／ＮＡ１２：１／ＮＡ２２：１／ＮＡ３２）、即ち、１．７：１．０：０．６２（１／０．８５２：１／０．６５２：１／０．５１２）に対応することが望ましい
・レーザ光の波長λが短いときには結像倍率Ｍｐを大きくし、波長λが長いときには結像倍率Ｍｐを小さくする。
【００４９】
以上のように、光ディスクＤに応じて、ズームレンズ群ＺＬで光源側のＮＡを変化させることで、光結合効率を適宜に調節することができる。
・即ち、光ディスクＤの切り替え時に、レーザ光の切り替えおよび結像倍率の変更が行われる。この変更は、フォーカス動作を停止したオフ状態で行われる。
【００５０】
・光ディスクＤを交換しない場合でも、結像倍率を変化させて、光結合効率を変化させることが考えられる。
例えば、光ディスクＤの再生時に光結合効率を小さくする（結像倍率を大きくする）ことによって、レーザダイオードＬＤのノイズを良好とすることができる。これは、反射率の低い光ディスクＤにおいて特に有効である。
レーザダイオードＬＤからのレーザ光の出力を大きくするとレーザ光のＳＮ比が向上する傾向がある（レーザ光のノイズが相対的に低減）。このため、光ディスクＤの再生時にレーザダイオードＬＤからのレーザ光の出力を大きくすることで、フォトダイオードＰＤから出力される再生信号のＳ／Ｎ比を向上することができる。このとき、レーザダイオードＬＤからのレーザ光の出力の増大に対応して光結合効率を小さくすることで、フォトダイオードＰＤでの受光量を適切な範囲とすることができる。
【００５１】
また、光結合効率を小さくする（結像倍率を大きくする）ことによって、レーザ光の縁／中心強度比（RimIntensity）を大きくすることができる。これは、記録密度の高い光ディスクＤにおいて特に有効である。
縁／中心強度比は、レーザ光の光束の中心（光軸付近、アパーチャ（開口）中心）と光束の縁（アパーチャ（開口）端）でのレーザ光の強度比を表す。レーザダイオードＬＤから出力するレーザ光の強度はその径方向にガウス分布をなしていることから、レーザダイオードＬＤ側でのＮＡを小さくすると縁／中心強度比が大きくなる。即ち、レーザ光の強度分布が均一化され、記録密度の高い光ディスクＤでの読み取りの確実性が向上する。
さらに、記録と再生との切り替え時には結像倍率を小さくし、高速連続再生動作に入る際には結像倍率を大きくして、高いＳＮ比が確保されるようにすることも可能である。
【００５２】
Ｂ．フォーカスの引き込み範囲、フォトダイオードＰＤでのスポット径の調節
また、ズームレンズ群ＺＬの駆動はフォトダイオードＰＤ側のＮＡを変化させることにも繋がり。フォーカスの引き込み範囲、フォトダイオードＰＤでのスポット径が調節可能となる。
前ピンと後ピン間の距離をＬとし、フォトダイオードＰＤ側のＮＡをＮＡｐとする。
引き込み範囲Ｓｐｐ、スポット径φは次の式（１）、（２）により表される。
Ｓｐｐ〜(Ｌ／２)*(ＮＡｐ/ＮＡ）２                …式（１)
φ〜ＮＡｐ*Ｌ                                  …式（２)
【００５３】
・同一の光ディスクＤにおいても、結像倍率Ｍｐを変化することで、引き込み範囲の異なるフォーカスエラーを生成できる
結像倍率Ｍｐを小さくすると、引き込み範囲が広くなる。その結果、球面収差の変化等があったときのフォーカスエラー信号の劣化を小さくすることができる。
これを光ディスクＤが多層記録媒体における層間ジャンプ動作の際に利用し、層間ジャンプ動作を安定化させることができる。具体的には、層間ジャンプの際に次のような動作を行う。
【００５４】
１）光ピックアップ２０のトラッキング動作を停止する。
２）ズームレンズ群ＺＬのレンズＬ１を低倍率側に移動させ、結像倍率を小さくする。
３）層間ジャンプ及び球面収差補正を行う。即ち、対物レンズＯＬを駆動し、光ディスクＤ上でのレーザ光の焦点（ビームスポット）の深さを変化させる。なお、この焦点の深さの変化に伴って、レンズＬ３を駆動し球面収差を補正することが好ましい。なお、球面収差の補正については後述する。
対物レンズＯＬを駆動するときに結像倍率が小さい。このため、対物レンズＯＬの駆動時に球面収差が補正されていなかっとしても、球面収差に起因するフォーカスエラー信号の劣化が小さい。この結果、光ディスクＤの記録層への焦点合わせ（フォーカシング）が速やかに行われる。
【００５５】
４）ズームレンズ群ＺＬのレンズＬ１を高倍率側に移動させ、結像倍率を大きくする。
５）光ピックアップ２０のトラッキング動作を再開する。
以上のように層間ジャンプ時に結像倍率を小さくすることで、層間ジャンプが速やかに行える。これは特に、ＮＡが大きい場合に有効である。
なお、レーザダイオードＬＤから対物レンズＯＬ中の光路中に絞りを設けてもよい。絞りによって、低倍率時の収差を抑制することができる。
【００５６】
Ｃ．球面収差の補正
ズームレンズ群ＺＬのレンズＬ３を移動することで、球面収差を補正することができる。光ディスクＤを変更すると球面収差が問題となる可能性がある。例えば、記録層の深さの相違に対応して対物レンズＯＬを駆動して記録層にビームスポットを形成しようとしたときに、球面収差によってビームスポットが広がってしまう可能性がある。この場合に、レンズＬ３を駆動して、収差成分を発生させ、球面収差を打ち消すことで、ビームスポットを絞り込むことができる。
【００５７】
Ｄ．光軸倒れの補正
レンズＬ１を光軸と垂直方向に移動する（偏芯させる）ことで、レーザ光の光軸倒れを補正することができる。
レーザダイオードＬＤから出射される第１、第２、第３のレーザ光は発光点が近接しているものの完全に一致している訳ではない。このために、第１、第２、第３のレーザ光の光軸は完全には位置しない。第１、第２、第３のレーザ光それぞれに対応して、レンズＬ１を偏芯させることによって、第１、第２、第３のレーザ光の光軸を一致させることができる（対物レンズ側の光軸倒れの補正）。
このとき、結像倍率の変更と光軸倒れの補正とを同時に行うことができる。このときには、レンズＬ１が光軸の斜方向に移動することになる。
なお、光軸倒れの補正はレンズＬ１ではなく、レンズＬ２，Ｌ３のいずれかを光軸と垂直な（あるいは斜めの）方向に移動することでも行える。また、レンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３の内２つ、あるいは全部を移動することでも光軸倒れを補正できる。
図１では、レーザダイオードＬＤからの出射時には第１、第２、第３のレーザ光の光束Ｂの光軸が光ピックアップ２０の光軸Ａｏと一致していないが、ズームレンズ群ＺＤ、特に、レンズＬ１を通過することで光束と光学系の光軸が一致していることが判る。
【００５８】
Ｅ．ズームレンズＬＺの仕様例
ズームレンズＬＺの仕様例につき説明する。
先に、ズームレンズＬＺの前提となる対物レンズＯＬにつき述べる。対物レンズＯＬの仕様を以下のように定める。
第１、第２、第３のレーザ光それぞれについて、対物レンズＯＬのＮＡを０．８５，０．６５，０．５１，焦点距離ｆ［ｍｍ］を１．７６５，有効半径φ［ｍｍ］（φ＝ｆ×２×ＮＡ）を３．００，２．２９，１．７９とする。
【００５９】
ズームレンズＬＺの仕様例につき説明する。
BDでは、往路倍率10.3倍、復路倍率16.3倍で光束の直径φ80μmとし、DVDおよびCDでは、往路倍率5.9倍とする。 
レンズＬ１のレンズシフト（移動量）を3.42mmとする。また、レンズＬ１を60μm程度偏芯することで発光点での距離の相違110μm分を補正できる。
レンズＬ３のストローク（移動距離）を±1.5mm程度とする。このとき、BDではCG±約27μm/駆動±1mm、ＤＶＤではCG±約20μm/駆動±1mmである。
ここで、ＣＧは光ディスクＤのカバー層厚み（光ディスクＤの表面から記録層に至る距離）を意味する。球面収差の補正にカバー層厚みに対応してレンズＬ３を移動させる必要がある。
【００６０】
Ｆ．変形例
ズームレンズ群ＺＬと対物レンズＯＬとの間に光の分岐手段（例えば、ビームスプリッタ）を配置し、分岐した光をモニタ用受光素子（例えば、フォトダイオードＰＤ）で受光し、レーザダイオードＬＤからの出射光をモニタし、出射光の出力を制御することができる（ＡＰＣ：Automatic Power Control）。
【００６１】
このとき、モニタ用受光素子に入射する光束のアパーチャ（開口）を、対物レンズOLのアパーチャ（開口）と等価としてもよい。これは対物レンズＯＬにより光ディスクＤ上に集光されるレーザ光のビームスポットの光量とモニタ用受光素子での光量とを対応させ、ビームスポットの光量のモニタの確実性の向上に寄与する。
【００６２】
これは次のように説明される。
ズームレンズ群ＺＬによる結像倍率の変更がない場合には、モニタ用受光素子と対物レンズOLとでアパーチャの径が異なっていても、モニタ用受光素子に入射する光量と対物レンズＯＬで光ディスクＤ上に集光されるスポットの光量との比率は一定となる。このため、モニタ用受光素子によって光ディスクＤ上に集光されるスポットの光量をモニタできる。
【００６３】
ここで、モニタ用受光素子と対物レンズＯＬとでアパーチャの径が異なる場合に、ズームレンズ群ＺＬによって結像倍率を変化させることを考える。この場合には、レーザダイオードＬＤからの出射光量が一定であったとしても、光ディスクＤ上に集光されるビームスポットの光量は結像倍率に応じて変化し、一方、モニタ用受光素子での入射光量はほとんど変化しないことが考えられる。このため、モニタ用受光素子によって対物レンズＯＬにより光ディスクＤ上に集光されるスポットの光量をモニタするのが困難となる。
【００６４】
モニタ用受光素子と対物レンズＯＬとでアパーチャを等価とする（径を等しくする）ことによって、光ディスクＤ上に集光するスポットの光量とレーザダイオードＬＤからの出射光量が倍率とともに変化するのと同じ比率で、モニタ用受光素子での入射光量とレーザダイオードＬＤからの出射光量が変化することになる。この結果、対物レンズＯＬにより光ディスクＤ上に集光されるスポットの光量を確実にモニタし、制御することが可能となる。
【００６５】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る光ディスク装置につき、説明する。
図２は、光ディスク装置のズームレンズ群ＺＬ１を表す模式図である。なお、ズームレンズ群ＺＬ１以外は第１の実施形態と同様なので光ディスク装置１０ａ全体の構成の図示を省略する。
ズームレンズ群ＺＬ１は、２群系であり、レンズＬ１１，Ｌ１２から構成される。レンズＬ１１は凸レンズであり、レンズＬ１２は凹レンズである。レンズＬ１１，Ｌ１２の双方を移動させて、結像倍率を変化させており、それぞれ実線が高倍率時、破線が低倍率時に対応する。
ズームレンズ群ＺＬ１はレンズＬ１１の移動量がそれほど大きくなくても結像倍率の変化量を確保できることから、設計上、レンズＬ１１と偏光ビームスプリッタＰＢＳ間の距離の確保が容易である。即ち、結像倍率を変化させるときにレンズＬ１１と偏光ビームスプリッタＰＢＳとが接触するおそれがない。
【００６６】
（第２の実施形態の変形例１）
本発明の第２の実施形態の変形例１につき、説明する。ここではズームレンズ群ＺＬ１に換えて、ズームレンズ群ＺＬ２を用いる。
図３は、ズームレンズ群ＺＬ２を表す模式図である。
ズームレンズ群ＺＬ２は、２群系であり、レンズＬ２１，Ｌ２２から構成される。レンズＬ２１、Ｌ２２はいずれも凸レンズである。レンズＬ２１，Ｌ２２の双方を移動させて、結像倍率を変化させており、それぞれ実線が高倍率時、破線が低倍率時に対応する。
ズームレンズ群ＺＬ２は低倍率時にレンズＬ２１とＬ２２の距離を確保できるので、球面収差の補正時に有利である。
【００６７】
（第２の実施形態の変形例２）
本発明の第２の実施形態の変形例２につき、説明する。ここではズームレンズ群ＺＬ１に換えて、ズームレンズ群ＺＬ３を用いる。
図４は、ズームレンズ群ＺＬ３を表す模式図である。
ズームレンズ群ＺＬ３は、２群系であり、レンズＬ３１，Ｌ３２から構成される。レンズＬ３１は凹レンズであり、レンズＬ３２は凸レンズである。レンズＬ３１，Ｌ３２の双方を移動させて、結像倍率を変化させており、それぞれ実線が高倍率時、破線が低倍率時に対応する。
【００６８】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る光ディスク装置１０ｂにつき、説明する。
図５は、光ディスク装置１０ｂのズームレンズ群ＺＬ４を表す模式図である。図５（ａ）、（ｂ）それぞれが、高倍率時、低倍率時に対応する。なお、ズームレンズ群ＺＬ４以外は第１の実施形態と同様なので光ディスク装置１０ｂ全体の構成の図示を省略する。
ズームレンズ群ＺＬ４は、４群系であり、レンズＬ４１〜Ｌ４４から構成される。レンズＬ４１、Ｌ４２，Ｌ４４は凸レンズであり、レンズＬ４３は凹レンズである。
【００６９】
レーザダイオードＬＤ側から出射されたレーザ光がコリメータ用のレンズＬ４１で平行光に変換され、アフォーカル系のレンズＬ４２〜Ｌ４４によって有効径の違う平行光に変換される。
結像倍率の変化はレンズＬ４３を光軸方向に移動することで行う。
球面収差の補正はレンズＬ４４を光軸方向に移動するか、あるいはレンズＬ５２，Ｌ５３の双方を光軸方向に互いに反対方向に移動することで行える。前者は第１の実施形態でのレンズＬ３による球面収差の補正と同様の原理に基づく。後者は、ビームエキスパンダでの球面収差の補正と同様の原理に基づく。
【００７０】
本実施形態では、偏光ビームスプリッタＰＢＳが平行光中に配置されている。このため、偏光ビームスプリッタＰＢＳの設計が容易となる。これは次のように説明できる。
第１の実施形態では、発散収束光中に偏光ビームスプリッタＰＢＳが配置されている。このような発散収束光する複数波長に対応した偏光ビームスプリッタＰＢＳの設計は容易ではなく、角度依存性等、特性劣化が生じる可能性がある。
これに対して平行光中に偏光ビームスプリッタＰＢＳを配置すれば、偏光ビームスプリッタＰＢＳの特性の角度依存性をほとんど考慮する必要がないため、設計・製造がより容易になる。
【００７１】
（その他の実施形態）
本発明の実施形態は上記実施形態に限らず拡張、変更することができ、拡張、変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
例えば、レンズに換えて液晶素子で光の収束、発散を行わせることが可能である。液晶素子をレンズとして用いると、電気的に光の収束、発散を制御することができ、レンズの移動は不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光ディスク装置の光ピックアップ２０を示す模式図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るズームレンズ群を表す模式図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の変形例１に係るズームレンズ群を表す模式図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の変形例２に係るズームレンズ群を表す模式図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係るズームレンズ群を表す模式図である。
【符号の説明】
【００７３】
２０  光ピックアップ
ＬＤ  レーザダイオード
ＧＲ  グレーティング
ＰＢＳ  偏光ビームスプリッタ
ＺＬ  ズームレンズ群
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３  レンズ
２１〜２３  レンズ駆動部
ＱＷＰ  １／４波長板
ＯＬ  対物レンズ
２４  対物レンズ駆動部
ＭＬ  マルチレンズ
ＨＯＥ  ホログラム素子
２５  光軸合成プリズム
ＰＤ  フォトダイオード
【図１】
2005327394.tif 000003
【図２】
2005327394.tif 000004
【図３】
2005327394.tif 000005
【図４】
2005327394.tif 000006
【図５】
2005327394.tif 000007