(57)【要約】【課題】  異なる規格の光ディスクに設けられている信号記録層にレーザー光を集光させることが出来る対物レンズを備えた光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】  光ディスクＤに設けられている信号記録層にレーザー光を集光させる対物レンズＬであり、レーザー光の入射面を光軸中心から外方に向かって同心円状に内方レンズ領域ＬＣ及び外方レンズ領域ＬＯの２つの領域に分割し、内方レンズ領域ＬＣの開口数を外方レンズ領域ＬＯの開口数より大になるように設定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ディスクに設けられている信号記録層にレーザー光を集光させる対物レンズであり、レーザー光の入射面を光軸中心から外方に向かって同心円状に内方レンズ領域及び外方レンズ領域の２つの領域に分割し、内方レンズ領域の開口数を外方レンズ領域の開口数より大にしたことを特徴とする対物レンズ。
【請求項２】
内方レンズ領域の開口数を第１光ディスクの規格である開口数に設定し、外方レンズ領域の開口数を第２光ディスクの規格である開口数に設定したことを特徴とする請求項１に記載の対物レンズ。
【請求項３】
光軸中心から外方に向かって同心円状に内方レンズ領域及び外方レンズ領域の２つの領域に分割し、内方レンズ領域の開口数を外方レンズ領域の開口数より大に設定された対物レンズを使用する光ピックアップ装置であり、内方レンズ領域のみを使用してレーザー光の集光動作を行うようにしたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４】
光軸中心から外方に向かって同心円状に内方レンズ領域及び外方レンズ領域の２つの領域に分割し、内方レンズ領域の開口数を外方レンズ領域の開口数より大に設定された対物レンズを使用する光ピックアップ装置であり、外方レンズ領域のみを使用してレーザー光の集光動作を行うようにしたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５】
レーザーダイオードから放射されるレーザー光を対物レンズに導く光路内にレーザー光を外周方向へ発散させる発散素子を設けたことを特徴とする請求項４に記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
発散素子として円錐レンズを使用したことを特徴とする請求項５に記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
発散素子にて発散されたレーザー光を平行光に変換するコリメートレンズを設けたことを特徴とする請求項５に記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
コリメートレンズにて平行光に変換されたレーザー光を対物レンズに設けられている外方レンズ領域に入射させるようにしたことを特徴とする請求項７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、光ディスクに設けられている信号記録層にレーザー光を集光させる対物レンズとそのレンズを使用する光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ピックアップ装置から照射されるレーザー光を光ディスクの信号記録層に照射することによって信号の読み出し動作や信号の記録動作を行うことが出来る光ディスク装置が普及している。
【０００３】
光ディスク装置としては、ＣＤやＤＶＤと呼ばれる光ディスクを使用するものが一般に普及しているが、最近では記録密度を向上させた光ディスク、即ちＢｌｕ−ｒａｙ規格やＨＤ  ＤＶＤ（High Density Digital Versatile Disk）規格の光ディスクを使用するものが開発されている。
【０００４】
斯かるＢｌｕ−ｒａｙ規格やＨＤ  ＤＶＤ規格の光ディスクに記録されている信号の読み出し動作を行うレーザー光としては、波長が短いレーザー光、例えば波長が４０５ｎｍの青紫色光が使用されている。
【０００５】
Ｂｌｕ−ｒａｙ規格の光ディスクにおける信号記録層の上面に設けられている保護層の厚さ、即ち光ディスクの表面から信号記録層までの距離は、０．１ｍｍであり、この信号記録層から信号の読み出し動作を行うために使用される対物レンズの開口数は、０．８５と規定されている。
【０００６】
一方、ＨＤ  ＤＶＤ規格の光ディスクにおける信号記録層の上面に設けられている保護層の厚さ、即ち光ディスクの表面から信号記録層までの距離は、０．６ｍｍであり、この信号記録層から信号の読み出し動作を行うために使用される対物レンズの開口数は、０．６５と規定されている。
【０００７】
前述したようにＢｌｕ−ｒａｙ規格の光ディスクとＨＤ  ＤＶＤ規格の光ディスクとは保護層の厚みが異なることによって開口数が大きく相違するため、同一波長のレーザー光を放射するレーザーダイオードを兼用することが出来るものの同一の対物レンズを使用することは出来なかった。斯かる点を改良した対物レンズを使用する光ピックアップ装置が開発されている。（特許文献１参照。）
【特許文献１】特開平１０−２２８６５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述した特許文献には、対物レンズをリング状の丸レンズ領域により内側領域と外側領域の３つの領域に分割し、各領域の組み合わせによって規格の異なる光ディスクの信号記録層にレーザー光を集光させる技術が記載されている。斯かる対物レンズを使用する場合、一方の規格の光ディスクに合わせて対物レンズの設計を行うと他方の規格の光ディスクに対して光量が不足するという問題が発生する。また、対物レンズの入射面を３つの領域に分割するため対物レンズの設計や製造を容易に行えないという問題がある。
【０００９】
本発明は、斯かる問題を解決することが出来る対物レンズと光ピックアップ装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の対物レンズは、光ディスクに設けられている信号記録層にレーザー光を集光させる対物レンズの入射面を光軸中心から外方に向かって同心円状に内方レンズ領域及び外方レンズ領域の２つの領域に分割し、内方レンズ領域の開口数を外方レンズ領域の開口数より大にしたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の光ピックアップ装置は、光軸中心から外方に向かって同心円状に内方レンズ領域及び外方レンズ領域の２つの領域に分割し、内方レンズ領域の開口数を外方レンズ領域の開口数より大に設定された対物レンズを使用し、内方レンズ領域のみを使用してレーザー光の集光動作を行うようにしたことを特徴とするものである。
【００１２】
そして、本発明の光ピックアップ装置は、光軸中心から外方に向かって同心円状に内方レンズ領域及び外方レンズ領域の２つの領域に分割し、内方レンズ領域の開口数を外方レンズ領域の開口数より大に設定された対物レンズを使用し、外方レンズ領域のみを使用してレーザー光の集光動作を行うようにしたことを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の光ピックアップ装置は、レーザーダイオードから放射されるレーザー光を対物レンズに導く光路内にレーザー光を外周方向へ発散させる発散素子を設けたことを特徴とするものである。
【００１４】
そして、本発明の光ピックアップ装置は、発散素子として円錐レンズを使用したことを特徴とするものである。
【００１５】
更に、本発明の光ピックアップ装置は、発散素子にて発散されたレーザー光を平行光に変換するコリメートレンズを設けたことを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の光ピックアップ装置は、コリメートレンズにて平行光に変換されたレーザー光を対物レンズに設けられている外方レンズ領域に入射させるようにしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の対物レンズは、光ディスクに設けられている信号記録層にレーザー光を集光させる対物レンズの入射面を光軸中心から外方に向かって同心円状に内方レンズ領域及び外方レンズ領域の２つの領域に分割し、内方レンズ領域の開口数を外方レンズ領域の開口数より大にしたので、規格の異なる２つの光ディスクに設けられている信号記録層にレーザー光を集光させる対物レンズとして使用することが出来る。
【００１８】
そして、対物レンズの入射面を光軸中心から外方に向かって同心円状に内方レンズ領域及び外方レンズ領域の２つの領域に分割したので、対物レンズの設計が簡単になるだけでなく、容易に製造することが出来るという利点を本発明は有している。
【００１９】
また、本発明の光ピックアップ装置は、光軸中心から外方に向かって同心円状に内方レンズ領域及び外方レンズ領域の２つの領域に分割し、内方レンズ領域の開口数を外方レンズ領域の開口数より大に設定された対物レンズを使用し、内方レンズ領域のみまたは外方レンズ領域のみを使用してレーザー光の集光動作を行うようにしたので、規格の異なる光ディスクに適した光ピックアップ装置を提供することが出来る。
【００２０】
そして、本発明の光ピックアップ装置は、レーザーダイオードから放射されるレーザー光を対物レンズに導く光路内にレーザー光を外周方向へ発散させる発散素子と、該発散素子にて発散されたレーザー光を平行光に変換するコリメートレンズを設け、該コリメート
レンズにて平行光に変換されたレーザー光を対物レンズに設けられている外方レンズ領域に入射させるようにしたので、レーザーダイオードから放射されるレーザー光を有効利用することが出来るという利点を有している。
【００２１】
従って、本発明の対物レンズを使用すれば光量不足を招くことがないので、規格の異なる光ディスクに設けられている信号記録層に記録されている信号の再生動作や該信号記録層への信号記録動作を行うピックアップ装置の対物レンズとして組み込むことが出来、その結果、対物レンズの大量生産によるコストダウンに対して本発明は、非常に大きな効果を奏するものである。
【実施例】
【００２２】
図１は本発明に係る対物レンズと光ディスクとの関係を示す拡大図、図２は本発明の対物レンズを使用する光ピックアップ装置の一実施例を示す概略図、図３は本発明の対物レンズを使用する光ピックアップ装置の他の実施例を示す概略図、図４及び図５は本発明の光ピックアップ装置を説明するための図である。
【００２３】
図１において、Ｌ１は光ディスクのレーザー光入射面である表面Ｓから信号記録層までの距離が短い規格である第１光ディスクに設けられている第１信号記録層であり、Ｌ２は光ディスクのレーザー光入射面である表面Ｓから信号記録層までの距離が長い規格である第２光ディスクに設けられている第２信号記録層である。
【００２４】
本説明では、対物レンズＬと第１光ディスクの表面Ｓとの間の距離及び該対物レンズＬと第２光ディスクの表面Ｓとの間の距離は、略同一になるように設定されている。従って、図１に示すように第１光ディスクと第２光ディスクとは対物レンズＬに対して略同一の位置にあり、光ディスクＤとして図示している。
【００２５】
本発明の対物レンズＬは、図１に示したようにレーザー光の入射面を光軸中心から外方に向かって同心円状に内方レンズ領域ＬＣ及び外方レンズ領域ＬＯの２つの領域に分割し、内方レンズ領域ＬＣの開口数を外方レンズ領域ＬＯの開口数より大になるように構成されている。本実施例では、内方レンズ領域ＬＣの開口数は、Ｂｌｕ−ｒａｙ規格の光ディスクにおける信号記録層から信号の読み出し動作を行うために使用される対物レンズの開口数である０．８５に設定され、外方レンズ領域ＬＯの開口数は、ＨＤ  ＤＶＤ規格の光ディスクにおける信号記録層から信号の読み出し動作を行うために使用される対物レンズの開口数である０．６５に設定されている。
【００２６】
図１の実線及び破線で示す光線より明らかなように対物レンズＬの入射面に対して平行にレーザー光が入射されると、該対物レンズＬに設けられている内方レンズ領域ＬＣに入射されるレーザー光は、該内方レンズ領域ＬＣによる集光動作によって第１信号記録層Ｌ１上に集光され、外方レンズ領域ＬＯに入射されるレーザー光は、該外方レンズ領域ＬＯによる集光動作によって第２信号記録層Ｌ２上に集光されるように構成されている。
【００２７】
前述したように対物レンズＬに設けられている内方レンズ領域ＬＣによる集光動作によって第１光ディスクに設けられている第１信号記録層Ｌ１に対するレーザー光の集光動作は行われるが、内方レンズ領域ＬＣの開口数を第１光ディスクの規格に対応させた開口数になるように設定しているため、前記第１信号記録層Ｌ１上に良好なレーザー光のスポットを形成することが出来る。
【００２８】
また、前述したように対物レンズＬに設けられている外方レンズ領域ＬＯによる集光動作によって第２光ディスクに設けられている第２信号記録層Ｌ２に対するレーザー光の集光動作は行われるが、外方レンズ領域ＬＯの開口数を第２光ディスクの規格に対応させた
開口数になるように設定しているため、前記第２信号記録層Ｌ２上に良好なレーザー光のスポットを形成することが出来る。
【００２９】
以上に説明したように本発明の対物レンズは構成されているが、次に斯かる対物レンズを使用して第１光ディスク、即ち第１信号記録層Ｌ１に記録されている信号の再生動作等を行うことが出来る光ピックアップ装置について図２を参照して説明する。
【００３０】
図２において、１は例えば波長が４０５ｎｍの青紫色光であるレーザー光を放射するレーザーダイオード、２は前記レーザーダイオード１から放射されるレーザー光が入射される回折格子であり、レーザー光を０次光、＋１次光及び−１次光に分離する回折格子部２ａと入射されるレーザー光をＳ方向の直線偏光光に変換する１／２波長板２ｂとより構成されている。
【００３１】
３は前記回折格子２を透過したレーザー光が入射される偏光ビームスプリッタであり、Ｓ方向に偏光されたレーザー光を反射し、Ｐ方向に偏光されたレーザー光を透過させる制御膜３ａが設けられている。４は前記レーザーダイオード１から放射されたレーザー光の中の前記偏光ビームスプリッタ３を透過したレーザー光が照射される位置に設けられているモニター用光検出器であり、その検出出力は前記レーザーダイオード１から放射されるレーザー光の出力を制御するために使用されるように構成されている。
【００３２】
５は前記偏光ビームスプリッタ３の制御膜３ａにて反射されたレーザー光が入射される位置に設けられている１／４波長板であり、入射されるレーザー光を直線偏光光から円偏光光に変換する作用を成すものである。６は前記１／４波長板５を透過したレーザー光が入射されるコリメートレンズであり、入射されたレーザー光を平行光にする作用を成すとともに光ディスクＤの保護層による球面収差を補正する位置に設けられている。
【００３３】
７は前記コリメートレンズ６にて平行光に変換されたレーザー光が入射されるとともに該レーザー光を反射させる反射ミラーであり、後述するように光ディスクＤの信号記録層から反射された戻り光が入射されるとともに該戻り光を前記偏光ビームスプリッタ３の方向へ反射させる作用を成すように設けられている。
【００３４】
８は前記偏光ビームスプリッタ３に設けられている制御膜３ａを透過した戻り光が入射されるセンサーレンズであり、シリンドリカル面、平面、凹曲面または凸曲面等が入射面側及び出射面側に形成されている。斯かるセンサーレンズ８は戻り光に非点収差を発生させることによってフォーカス制御動作に使用されるフォーカスエラー信号を生成させるために設けられている。９は前記センサーレンズ８を通過した戻り光が集光されて照射される位置に設けられている光検出器であり、フォトダイオードが配列された４分割センサー等にて構成されている。斯かる光検出器９の構成及び非点収差法によるフォーカスエラー信号の生成動作等は周知であり、その説明は省略する。
【００３５】
前記コリメートレンズ６にて平行光に変換されたレーザー光は、前記反射ミラー７によって反射されて対物レンズＬに入射されるが、このとき該対物レンズＬに設けられている内方レンズ領域ＬＣに照射されるように構成されている。このようにして前記対物レンズＬに設けられている内方レンズ領域ＬＣにレーザー光が照射されると、該対物レンズＬの集光動作によって第１光ディスクに設けられている第１信号記録層Ｌ１上にレーザー光が集光されることになる。斯かる集光動作は、前述した図１の実線で示すように行われることになる。
【００３６】
図２に示した実施例において、光ディスクＤに記録されている信号の再生動作を行う場合には、レーザーダイオード１に駆動電流が供給され、該レーザーダイオード１から波長
が４０５ｎｍのレーザー光が放射される。前記レーザーダイオード１から放射されたレーザー光は、回折格子２に入射され、該回折格子２を構成する回折格子部２ａによって０次光、＋１次光及び−１次光に分離されるとともに１／２波長板２ｂによってＳ方向の直線偏光光に変換される。前記回折格子２を透過したレーザー光は、偏光ビームスプリッタ３に入射され、該偏光ビームスプリッタ３に設けられている制御膜３ａにて反射されるとともに一部のレーザー光は透過してモニター用光検出器４に照射される。
【００３７】
前記モニター用光検出器４に照射されるレーザー光の強度は、前記レーザーダイオード１から放射されるレーザー光の強度に比例するため、該モニター用光検出器４から得られるモニター信号を利用してレーザーダイオード１へ供給される駆動電流の大きさを制御することによってレーザー光の強度を所望の強度になるように調整することが出来る。
【００３８】
前記制御膜３ａにて反射されたレーザー光は、１／４波長板５を通してコリメートレンズ６に入射され該コリメートレンズ６の働きによって平行光に変換される。前記コリメートレンズ６によって平行光に変換されたレーザー光は、反射ミラー７にて反射された後対物レンズＬに設けられている内方レンズ領域ＬＣに入射される。前記対物レンズＬに入射されたレーザー光は前記内方レンズ領域ＬＣの集光動作によって光ディスクＤの信号記録層にスポットとして照射されることになる。
【００３９】
また、前述した対物レンズＬによるレーザー光の集光動作が行われるとき、第１信号記録層Ｌ1と光ディスクＤの信号入射面である表面との間にある保護層の厚みの相違によって球面収差が発生するが、本実施例に示したコリメートレンズ６を光路方向へ変位させることによってこの球面収差が最も少なくなるように調整することが出来る。斯かる調整動作は一般的に行われており、その説明は省略する。
【００４０】
前述した動作によってレーザー光の光ディスクＤに設けられている第１信号記録層Ｌ1への照射動作が行われるが、斯かる照射動作が行われるとき、該信号記録層Ｌ1から反射される戻り光が対物レンズＬに対して光ディスクＤ側から入射される。前記対物レンズＬに入射された戻り光は、反射ミラー７、コリメートレンズ６及び１／４波長板５を通して偏光ビームスプリッタ３に入射される。前記偏光ビームスプリッタ３に入射される戻り光は、Ｐ方向の直線偏光光に変換されているので、該偏光ビームスプリッタ３に設けられている制御膜３ａを透過することになる。
【００４１】
前記制御膜３ａを透過した戻り光であるレーザー光は、センサーレンズ８に入射され、該センサーレンズ８の働きによって非点収差が発生せしめられる。前記センサーレンズ８によって非点収差が発生せしめられた戻り光は、該センサーレンズ８の集光動作によって光検出器９に設けられている４分割センサー等のセンサー部に照射される。このようにして戻り光が光検出器９に照射される結果、該光検出器９に組み込まれているセンサー部に照射されるスポット形状の変化を利用して周知のようにフォーカスエラー信号の生成動作が行われる。斯かるフォーカスエラー信号を利用して対物レンズＬを光ディスクＤの信号面方向へ変位させることによってフォーカス制御動作を行うことが出来る。
【００４２】
また、本実施例では説明しないが、回折格子２によって生成される＋1次光と−1次光を利用した周知のトラッキング制御動作を行うことが出来るように構成されており、斯かる制御動作を行うことによって光ディスクＤに記録されている信号の読み取り動作が行われることになる。
【００４３】
以上に説明したように本発明の対物レンズを使用した光ピックアップ装置、即ち第１光ディスクの第１信号記録層Ｌ１に記録されている信号の再生動作等を行うことが出来る光ピックアップ装置は構成されているが、次に規格が第１光ディスクと異なる第２光ディス
クの第２信号記録層Ｌ２に記録されている信号の再生動作等を行うことが出来る光ピックアップ装置について図３、図４及び図５を参照して説明する。尚、図２に示した実施例と同一の部品には同一の符号を付している。
【００４４】
図３において、１０は前記コリメートレンズ６によって平行光に変換されたレーザー光が入射される位置に設けられている円錐レンズであり、平面部１０ａから入射されたレーザー光が円錐部１０ｂから発散光として出射されるように構成されている。１１は前記円錐レンズ１０によって発散されたレーザー光が入射される位置に設けられているコリメートレンズであり、入射されたレーザー光を平行光に変換した後反射ミラー７に照射させるように構成されている。
【００４５】
図４は、前記円錐レンズ１０によるレーザー光の発散動作とコリメートレンズ１１による平行光への変換動作を説明するものである。また、図５は、前記コリメートレンズ１１の出射光側から見たレーザー光を示すものである。これらの図より明らかなように円錐レンズ１０の平面部１０ａから入射された円形状のレーザー光は、コリメートレンズ１１から円環状のレーザー光として出射される。
【００４６】
前記コリメートレンズ１１にて円環状の平行光であるレーザー光に変換されたレーザー光は、前記反射ミラー７によって反射されて対物レンズＬに入射されるが、このとき該対物レンズＬに設けられている外方レンズ領域ＬＯに照射されるように構成されている。このようにして前記対物レンズＬに設けられている外方レンズ領域ＬＯにレーザー光が照射されると、該対物レンズＬの集光動作によって第２光ディスクに設けられている第２信号記録層Ｌ２上にレーザー光が集光されることになる。斯かる集光動作は、前述した図１の実線で示すように行われることになる。
【００４７】
前述したように第２光ディスクに設けられている第２信号記録層Ｌ２へのレーザー光の集光動作は行われるが、円錐レンズ１０の平面部１０ａから入射された円形状のレーザー光、即ち全てのレーザー光が円環状のレーザー光として対物レンズＬに設けられている外方レンズ領域ＬＯに照射されて、第２信号記録層Ｌ２上に集光されるので十分な強度のレーザースポットを得ることが出来る。
【００４８】
尚、本実施例では、レーザー光を発散させる手段として円錐レンズを使用したが、他の素子を使用することは勿論可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る対物レンズと光ディスクとの関係を示す拡大図である。
【図２】本発明の対物レンズを使用する光ピックアップ装置の一実施例を示す概略図である。
【図３】本発明の対物レンズを使用する光ピックアップ装置の他の実施例を示す概略図である。
【図４】本発明の光ピックアップ装置を説明するための図である。
【図５】本発明の光ピックアップ装置を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５０】
１        レーザーダイオード
２        回折格子
３        偏光ビームスプリッタ
６        コリメートレンズ
１０      円錐レンズ
１１      コリメートレンズ
Ｌ        対物レンズ
ＬＣ      内方レンズ領域
【図１】
2009054212.tif 000003
【図２】
2009054212.tif 000004
【図３】
2009054212.tif 000005
【図４】
2009054212.tif 000006
【図５】
2009054212.tif 000007