JP2000090472A

JP2000090472A - 光ピックアップヘッド

Info

Publication number: JP2000090472A
Application number: JP10258111A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Sato; 康弘佐藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-09-11
Filing date: 1998-09-11
Publication date: 2000-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】規格が異なる複数種類の光情報記録媒体の再
生または記録等に簡単な構造で対応可能な光ピックアッ
プヘッドを得る。【解決手段】半導体レーザ２から出射されたレーザ光
の進行方向が、その光路中において光路変更手段Ｘによ
って変更される。こうして進行方向を変更されたレーザ
光は、浮上型光学素子７の透明基板１２の同一面に配設
された焦点距離のそれぞれ異なるマイクロレンズである
対物レンズ１０ａ，１０ｂのいずれか１つに選択的に入
射して集光され、光情報記録媒体Ｄ上をスポット照射す
る。これにより、対物レンズ１０ａ，１０ｂはマイクロ
レンズであるので進行方向の変更に伴う光路の移動量が
微量とされるので、一体型の浮上型光学素子７に対して
レーザ光の光路を僅かに変更させるだけの簡単な構造
で、層構成の異なる複数規格の光情報記録媒体の再生等
に対応することが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光情報記録媒体の
記録面上に光スポットを照射して情報の記録、再生又は
消去を行う光ピックアップヘッドに関し、特に、規格が
異なる異種の光情報記録媒体にも対応可能な光ピックア
ップヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、大容量のデータを保持する記録媒
体として、光情報記録媒体である光ディスクが広く利用
されている。この光ディスクとしては、ＣＤ−ＲＯＭ，
ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ，ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−ＲＡ
Ｍ等が存在し、これら各種の光ディスクはそれぞれ用途
に応じて使い分けられている。

【０００３】ところで、これら各種の光ディスクはそれ
ぞれに物理レベルや論理レベルでの標準規格が定められ
ており、同一の光ピックアップヘッドによる情報の記
録、再生又は消去が、必ずしも全ての種類の光ディスク
に対して可能なわけではない。そのため、光ディスクの
種類に応じて光ピックアップヘッドのレンズの焦点距離
やレーザ波長等を変更する必要がある。例えば、複数の
種類の光ディスクを同一の情報記録再生装置において記
録再生可能とするためには、１つの情報記録再生装置に
複数の異なった光ピックアップヘッドを内蔵し、各光ピ
ックアップヘッドを光ディスクの種類毎に切り替えて使
用するようにしたものが考えられている。

【０００４】しかしながら、このように複数の光ピック
アップヘッドを１つの情報記録再生装置に内蔵する場合
には、情報記録再生装置の小型化や安価な提供が非常に
困難になってしまう。そこで、１つの光ピックアップヘ
ッドにおいて複数種類の光ディスクの記録・再生を可能
にすべく、光ピックアップヘッドの構成要素について各
光情報記録媒体に対する互換性を持たせて共有化を図る
ようにしたり、光ディスクの種類毎に切り替えたりする
ものが考えられている。より具体的には、特開平５−２
４２５２０号公報に記載されているような対物レンズに
入射するレーザ光を開口絞り器で絞ってその対物レンズ
のＮＡ（開口数）を絞ることにより光ディスク上でのス
ポットサイズを可変として光ディスクの各種類に適した
スポットサイズが得られるようにしたもの、特開平９−
２１２８９７号公報に記載されているような複数の焦点
を備えた二重焦点対物レンズを用いて焦点距離を可変と
して光ディスクの各種類に適した焦点距離に合わせるよ
うにしたもの、特開平９−２７０１４７号公報に記載さ
れているような異なるＮＡ（開口数）を有する複数の対
物レンズを切り替えて焦点距離を光ディスクの各種類に
適した焦点距離に合わせるようにしたもの等が考えられ
ている。

【０００５】ところで、近年においては、光情報記録媒
体である光ディスクの超高密度化がさらに進んでいる。
今後は既存の光ディスクのみならず、このような超高密
度化された光ディスクについての記録・再生をも可能に
する必要がある。

【０００６】しかしながら、超高密度化された光ディス
クについて記録・再生等するためには、光ディスクの記
録面上でのスポットサイズｗ（ｗ∝λ／sinθ）を従来
より小さくする必要がある。ここで、θは対物レンズの
出射角、λはレーザ光の波長である。また、対物レンズ
の開口数（ＮＡ）と対物レンズの出射角θとは、ＮＡ＝sinθ の関係にある。また、スポットサイズｗは、通常、光の
回折限界によりレーザ光の波長程度の大きさでしか得ら
れない。このようなスポットサイズｗをさらに小さくす
るためには、レーザ光の波長を短くするか、開口数（Ｎ
Ａ）を大きくするために対物レンズの径を大きくするこ
とが考えられる。しかしながら、より波長の短いレーザ
光を発生する半導体レーザの開発は容易ではなく、ま
た、径の大きな対物レンズを採用してしまうと装置が大
型化してしまうとともにフォーカス制御等が困難とな
る。

【０００７】そこで、このスポットサイズｗを小さくす
る手段の一つとして、対物レンズと光ディスクとの間に
ソリッドイマージョンレンズ（Solid Immersion Lens）
を設け、このソリッドイマージョンレンズを介して光デ
ィスクの記録面を照射することにより、スポットサイズ
ｗを小さくするようにした光ピックアップヘッドが考え
られている（例えば、特開平５−１８９７９６号公報参
照）。このような光ピックアップヘッドによれば、ソリ
ッドイマージョンレンズと光ディスクの記録面との間隔
がレーザ光の波長以下の間隔（例えば、１００ｎｍ以
下）である場合にソリッドイマージョンレンズの出射面
側に形成されるスポットサイズｗと光ディスクの記録面
上に形成されるスポットサイズｗとが略同一になること
から、ソリッドイマージョンレンズの屈折率をｎとする
と、そのスポットサイズｗは、ｗ∝λ／ｎsinθ となるので、ＮＡをｎ倍にした場合と同等の効果が得ら
れ、より小さなスポットサイズｗの光スポットを得るこ
とができる。

【０００８】このソリッドイマージョンレンズを用いて
１つの光ピックアップヘッドにおいて複数種類の光ディ
スクの記録・再生を可能にしたものとしては、特開平９
−２５１６６１号公報に記載されているような光ディス
クの種類に応じて対物レンズの光軸上にソリッドイマー
ジョンレンズを出し入れするようにしたもの等が考えら
れている。

【０００９】また、このようなソリッドイマージョンレ
ンズを光ピックアップヘッドに適用する場合の一例とし
ては、光ディスクの回転によって浮上するスライダにソ
リッドイマージョンレンズを搭載することにより、その
ソリッドイマージョンレンズを光ディスクから数１０ｎ
ｍ程度浮上させるようにした浮上型の光ピックアップヘ
ッドが、米国特許第５，４９７，３５９号明細書等に示
されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
浮上型の光ピックアップヘッドにおいては、対物レンズ
とソリッドイマージョンレンズとを組み合わせることに
よりＮＡを大きくした場合と同等のより小さなスポット
サイズを得て超高密度化された光ディスクを記録再生等
するため、対物レンズの光軸に対してソリッドイマージ
ョンレンズの位置を正確に合わせる必要がある。仮に、
両者の位置関係が崩れてしまった場合には、狙ったスポ
ットサイズが得られなくなってしまう。

【００１１】したがって、前述した特開平９−２５１６
６１号公報に記載されているような光ディスクの種類に
応じて対物レンズの光軸上にソリッドイマージョンレン
ズを出し入れする方法や特開平９−２７０１４７号公報
に記載されているような光ディスクの種類に応じて対物
レンズを切り替える方法では、高精度な移動手段が必要
になるために情報記録再生装置の製造コストが上昇して
しまうことになる。

【００１２】一方、前述した特開平５−２４２５２０号
公報に記載されているような光ディスクの種類に応じて
対物レンズのＮＡ（開口数）を絞る方法では、ソリッド
イマージョンレンズにより対物レンズのＮＡ（開口数）
をｎ倍にしている場合と同等の効果を得ているために、
かなり絞り込まないと目的のＮＡ（開口数）を得ること
ができないので、絞り込みの際に光量が大幅に減少する
という問題がある。

【００１３】本発明の目的は、規格が異なる複数種類の
光情報記録媒体の再生または記録等に簡単な構造で対応
可能な光ピックアップヘッドを得ることである。

【００１４】本発明の目的は、超高密度な光情報記録媒
体を含む規格が異なる複数種類の光情報記録媒体の再生
または記録等に簡単な構造で対応可能な光ピックアップ
ヘッドを得ることである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
レーザ光を出射する半導体レーザと、焦点距離が異なる
複数のマイクロレンズをそれぞれ対物レンズとして光透
過性の透明基板の同一面に配設した浮上型光学素子と、
この浮上型光学素子と前記半導体レーザとの間のレーザ
光の光路に設けられ、前記半導体レーザから出射された
レーザ光を前記浮上型光学素子のいずれか１つの対物レ
ンズに選択的に集光させる光路変更手段と、前記対物レ
ンズにより集光されたレーザ光が照射した光情報記録媒
体からの反射光を受光する受光素子と、を備える。

【００１６】したがって、半導体レーザから出射された
レーザ光の進行方向がその光路中において光路変更手段
によって変更されることにより、レーザ光は浮上型光学
素子の透明基板の同一面に配設された焦点距離が異なる
いずれか１つの対物レンズに選択的に入射して集光され
て光情報記録媒体上にスポット照射される。この場合、
対物レンズは微小なマイクロレンズとされるので、進行
方向の変更に伴う光路の移動量は微量となっている。そ
して、照射された光スポットは、例えば光情報記録媒体
上で反射され、浮上型光学素子を介して受光素子により
受光される。これにより、浮上型光学素子の対物レンズ
はそれぞれ焦点距離が異なる微小なマイクロレンズとさ
れるので、レーザ光の光路を僅かに変更させるだけで、
例えばＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭのように層構成の
異なる複数規格の光情報記録媒体の再生等に対応するこ
とが可能になる。

【００１７】請求項２記載の発明は、選択的に波長の異
なるレーザ光を出射する複数の半導体レーザと、これら
複数の半導体レーザから出射されるレーザ光の光路を一
致させる光路一致手段と、焦点距離が異なる複数のマイ
クロレンズをそれぞれ対物レンズとして光透過性の透明
基板の同一面に配設した浮上型光学素子と、この浮上型
光学素子と前記光路一致手段との間のレーザ光の光路に
設けられ、前記半導体レーザから出射されたレーザ光を
前記浮上型光学素子のいずれか１つの対物レンズに選択
的に集光させる光路変更手段と、前記対物レンズにより
集光されたレーザ光が照射した光情報記録媒体からの反
射光を受光する受光素子と、を備える。

【００１８】したがって、複数の半導体レーザから出射
されるレーザ光の共通する光路中においていずれか１つ
の半導体レーザから出射されたレーザ光の進行方向が光
路変更手段によって変更されることにより、レーザ光は
浮上型光学素子の透明基板の同一面に配設された焦点距
離が異なるいずれか１つの対物レンズに選択的に入射し
て集光されて光情報記録媒体上にスポット照射される。
この場合、対物レンズは微小なマイクロレンズとされる
ので、進行方向の変更に伴う光路の移動量は微量となっ
ている。そして、照射された光スポットは、例えば光情
報記録媒体上で反射され、浮上型光学素子を介して受光
素子により受光される。これにより、浮上型光学素子の
対物レンズはそれぞれ焦点距離が異なる微小なマイクロ
レンズとされるので、レーザ光の光路を僅かに変更させ
るだけで、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭのよう
に層構成の異なる複数規格の光情報記録媒体の再生等に
対応することが可能になるとともに、複数の半導体レー
ザから所定の波長のレーザ光を出射する半導体レーザが
選択されることにより、例えばＣＤ−Ｒのように波長依
存性を有する有機色素層を備える光情報記録媒体の再生
等に対応することが可能になる。

【００１９】請求項３記載の発明は、レーザ光を出射す
る半導体レーザと、焦点距離が異なる複数のマイクロレ
ンズをそれぞれ対物レンズとして光透過性の透明基板の
同一面に配設した浮上型光学素子と、前記半導体レーザ
を移動させ、その半導体レーザから出射されたレーザ光
を前記浮上型光学素子のいずれか１つの対物レンズに選
択的に集光させるレーザ位置移動手段と、前記対物レン
ズにより集光されたレーザ光が照射した光情報記録媒体
からの反射光を受光する受光素子と、を備える。

【００２０】したがって、半導体レーザから出射される
レーザ光の出射方向がレーザ位置移動手段に基づく半導
体レーザの出射位置の移動により変更されることによ
り、レーザ光は浮上型光学素子の透明基板の同一面に配
設された焦点距離が異なるいずれか１つの対物レンズに
選択的に入射して集光されて光情報記録媒体上にスポッ
ト照射される。この場合、対物レンズは微小なマイクロ
レンズとされるので、出射方向の変更に伴う光路の移動
量は微量となっている。そして、照射された光スポット
は、例えば光情報記録媒体上で反射され、浮上型光学素
子を介して受光素子により受光される。これにより、浮
上型光学素子の対物レンズはそれぞれ焦点距離が異なる
微小なマイクロレンズとされるので、半導体レーザの出
射位置を僅かに移動させるだけで、例えばＣＤ−ＲＯ
Ｍ、ＤＶＤ−ＲＯＭのように層構成の異なる複数規格の
光情報記録媒体の再生等に対応することが可能になる。

【００２１】請求項４記載の発明は、請求項１ないし３
のいずれか一記載の光ピックアップヘッドにおいて、高
屈折率を有し、前記光情報記録媒体に対向する面を平面
形状とする半球形状マイクロレンズが、前記対物レンズ
と光軸を一致させて前記浮上型光学素子の前記透明基板
に少なくとも１つ以上配設される。

【００２２】したがって、半導体レーザから出射された
レーザ光は、浮上型光学素子の透明基板の同一面に配設
されたいずれか１つの対物レンズに選択的に入射して集
光され、その対物レンズの光軸上に半球形状レンズが配
設されている場合にはさらにその半球形状レンズに入射
して集光される。これにより、半球形状レンズは高屈折
率を有しているので、光情報記録媒体上に照射される光
スポットのスポットサイズはさらに微小になる。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を図１
ないし図６に基づいて説明する。本実施の形態の光ピッ
クアップヘッドは、記録密度の非常に高い超高密度光デ
ィスクや既存の光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ
Ｗ，ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−ＲＡＭ等）の再生等を選
択的に行う光ピックアップヘッドに適用されている。

【００２４】ここで、図１は光ピックアップヘッド１を
概略的に示す構成図である。図１に示すように、本実施
の形態の光ピックアップヘッド１は、レーザ光源として
波長６３５ｎｍのレーザ光を出射する半導体レーザ２
と、コリメータレンズ３と、偏光ビームスプリッタ４
と、レーザ光の入射面と出射面とを有して入射角に基づ
いてレーザ光を屈折させるガラス板５と、１／４波長板
６と、アーム（図示せず）により光ディスクＤ上に支持
される浮上型光学素子（以下、光学素子という。）７
と、集光レンズ８と、受光素子であるフォトダイオード
（以下、ＰＤという。）９とを主体に構成されている。

【００２５】ガラス板５は、光学素子７と半導体レーザ
２との間のレーザ光の光路に設けられ、光ディスクの種
類に応じて後述する光学素子７に配設される複数の対物
レンズ１０のいずれかにレーザ光を選択的に入射させる
ためのものであって、その板厚は約１ｍｍ、屈折率は
１．５程度とされている。このガラス板５には、モータ
やマイコン等により構成される回転手段Ｘが接続されて
おり、この回転手段Ｘは軸５ａを中心とした回転方向Ａ
の範囲でガラス板５の回転移動を制御する。すなわち、
これらガラス板５と回転手段Ｘとが、光路変更手段とし
て機能することになる。なお、本実施の形態においてこ
の回転手段Ｘによるガラス板５の回転方向Ａの回転角α
は、０°〜４５°に設定されている。

【００２６】また、光学素子７は、半導体レーザ２から
のレーザ光の入射面側が平面で他方が曲面である平凸レ
ンズ形状であって焦点距離が異なる複数のマイクロレン
ズである対物レンズ１０（超高密度光ディスク用の対物
レンズ１０ａ，既存の光ディスク用の対物レンズ１０
ｂ）と、半導体レーザ２からのレーザ光の入射面側が球
面で他方が平面である半球形状マイクロレンズであるソ
リッドイマージョンレンズ１１とを透明基板１２の上下
面にそれぞれ配置して構成されている。本実施の形態に
おいては、ソリッドイマージョンレンズ１１は超高密度
光ディスク用の対物レンズ１０ａ側にのみ配設されてお
り、対物レンズ１０ａとソリッドイマージョンレンズ１
１とは、それぞれの光軸が一致するように配置されてい
る。なお、光学素子７の底面には光ディスクＤの回転に
より光学素子７を浮上させるための溝が形成されており
（図示せず）、浮上した光学素子７と光ディスクＤの記
録面との間隔は半導体レーザ２からのレーザ光の波長以
下の間隔に設定されている。このように、浮上型の光学
素子７を用いることにより、フォーカスサーボは不要に
なる。

【００２７】ここで、光学素子７の製造方法について図
２を参照して説明する。まず、図２（ａ）に示すよう
に、例えば透明な光学ガラスであるＢＫ−７（波長７６
８．２ｎｍでの屈折率＝１．５１１５）等の透明基板１
２の一方の表面に感光性樹脂であるポジ型フォトレジス
ト（例えば、東京応化社製 OFPR-800）をスピンコート
法により塗布した後、そのフォトレジストをベークして
透明基板１２上にフォトレジスト層１３を形成する。

【００２８】次に、図２（ｂ）に示すように、露光装置
によってフォトレジスト層１３に所定のパターン１４を
露光する。ここでは、対物レンズ１０（超高密度光ディ
スク用の対物レンズ１０ａ，既存の光ディスク用の対物
レンズ１０ｂ）の平面部と略同一な形状が露光部分１４
ａになるようなパターンとされる。

【００２９】その後、図２（ｃ）に示すように、現像を
行なうことにより露光部分１４ａのフォトレジスト層が
溶解されるので、透明基板１２と露光されて透明基板１
２上に残ったフォトレジスト層１３とにより凹形状１５
が形成され、パターニングがなされる。

【００３０】この状態で、図２（ｄ）に示すように、透
明基板１２上のフォトレジスト層１３をエッチングマス
クとして透明基板１２をＣＦ₄やＣＨＦ₃等のガスを使用
した反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ）や電子サイク
ロトロン共鳴エッチング法（ＥＣＲ）等のドライエッチ
ングによりエッチング（異方性エッチング）することで
対物レンズ１０（超高密度光ディスク用の対物レンズ１
０ａ，既存の光ディスク用の対物レンズ１０ｂ）の形状
の凹部１６ａ，１６ｂを形成する。

【００３１】その後、図２（ｅ）に示すように、アッシ
ングにより透明基板１２上に残ったフォトレジスト層１
３を除去する。また、図２（ｆ）に示すように、透明基
板１２の他方の表面にも同様の処理を施し、ソリッドイ
マージョンレンズ１１の平面部と略同一な形状が露光部
分になるようなパターンをフォトレジスト層に露光した
後、ドライエッチングにより透明基板１２をエッチング
してソリッドイマージョンレンズ１１の形状である半球
形状の凹部１７を形成する。なお、ＣＦ₄等のガスに
は、エッチング速度や選択性を調整する目的で、Ｎ₂、
Ｏ₂、Ａｒ等のガスを混入しても良い。なお、本実施の
形態においては、ポジ型フォトレジストを用いたが、こ
れに限らず、ネガ型フォトレジスト（例えば、東京応化
社製 OMR-85）や感光性ドライフィルムを用いても良
い。

【００３２】次いで、図２（ｇ）に示すように、透明基
板１２の凹部１６ａ，１６ｂに対物レンズ１０（超高密
度光ディスク用の対物レンズ１０ａ，既存の光ディスク
用の対物レンズ１０ｂ）を形成する。詳細には、透明基
板１２の屈折率よりも高屈折率を有する高屈折透明材料
である熱硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂等の樹脂材料や
ガラス材料等を凹部１６ａ，１６ｂに埋め込むことによ
り、対物レンズ１０（超高密度光ディスク用の対物レン
ズ１０ａ，既存の光ディスク用の対物レンズ１０ｂ）が
形成される。なお、対物レンズ１０（超高密度光ディス
ク用の対物レンズ１０ａ，既存の光ディスク用の対物レ
ンズ１０ｂ）は、直径１００μｍ程度のマイクロレンズ
とされている。

【００３３】一方、図２（ｈ）に示すように、透明基板
１２の凹部１７にソリッドイマージョンレンズ１１を形
成する。詳細には、透明基板１２の屈折率よりも高屈折
率を有する高屈折透明材料である熱硬化性樹脂や紫外線
硬化性樹脂等の樹脂材料やガラス材料等を凹部１７に埋
め込むことにより、ソリッドイマージョンレンズ１１が
形成される。以上の過程により、光学素子７が完成す
る。このようなフォトリソグラフィによる製造方法によ
れば、複数個のレンズを作る場合と、１個のレンズのみ
を作る場合との工程数は変わらず、また、一体型の簡単
な構造であるために、製造コストを抑えることが可能に
なっている。

【００３４】なお、この場合の超高密度光ディスク用の
対物レンズ１０ａのＮＡ（開口数）はソリッドイマージ
ョンレンズ１１の底面に焦点が合うように設定されてい
る。また、既存の光ディスク用の対物レンズ１０ｂのＮ
Ａ（開口数）は、対応する光ディスクＤの種類の中でよ
り小さなスポットサイズを必要とする種類の光ディスク
Ｄの記録面に焦点が合うように設定されている。つま
り、大きなスポットサイズを必要とする別の種類の光デ
ィスクＤに対しては、記録面においてアウトフォーカス
（デフォーカス）になるように設定されている。したが
って、超高密度光ディスク用の対物レンズ１０ａと既存
の光ディスク用の対物レンズ１０ｂとでは、焦点距離が
異なっている。

【００３５】また、光学素子７の製造方法については、
前述した製造方法に限るものではなく、凸形状に形成し
たフォトレジストをエッチングすることによりマイクロ
レンズを形成する方法や、フォトレジストをそのままマ
イクロレンズにする方法等であっても良い。

【００３６】ここで、図３は光ピックアップヘッド１の
動作の一例を概略的に示す説明図、図４はその一部を拡
大して示す説明図である。ここでは、光ピックアップヘ
ッド１における超高密度の光ディスクＤ１の再生時につ
いて説明する。超高密度の光ディスクＤ１の再生時に
は、半導体レーザ２から出射された直線偏光のレーザ光
は、コリメータレンズ３によって略平行光とされ、偏光
ビームスプリッタ４と角度αが０°の状態のガラス板５
とを通過する。つまり、この場合には、半導体レーザ２
から出射されたレーザ光の進行方向がその光路中におい
て変更されていない状態である。その後、１／４波長板
６において円偏光に変換された光は、光学素子７の対物
レンズ１０ａにより集光されてから透明基板１２を介し
てソリッドイマージョンレンズ１１に入射する。その入
射光は、低屈折率の透明基板１２から高屈折率を有する
ソリッドイマージョンレンズ１１へと入射することによ
り大きく屈折し、ソリッドイマージョンレンズ１１の底
面に微小な光スポットとして収束する。また、このソリ
ッドイマージョンレンズ１１の底面と光ディスクＤ１の
記録面との間隔がレーザ光の波長以下の間隔である場合
には、ソリッドイマージョンレンズ１１の底面に形成さ
れる光スポットのスポットサイズと、光ディスクＤ１の
記録面に形成される光スポットのスポットサイズとは略
同一になる。これにより、レーザ光が光ディスクＤ１の
記録面上に光スポットとして収束され、光ディスクＤ１
の記録面上に記録されたマークを照射する。その後、こ
の光ディスクＤ１の記録面からの反射光は逆の経路を辿
り、対物レンズ１０ａを通過し、１／４波長板６により
偏光方向を９０゜回転した直線偏光に変換され、ガラス
板５を通過した後、偏光ビームスプリッタ４により集光
レンズ８方向に反射される。偏光ビームスプリッタ４に
より反射された光は、集光レンズ８により集光され、Ｐ
Ｄ９に入射される。ＰＤ９では、光ディスクＤ１の記録
面上にマークを有するか否かにより生じる反射光の違い
に応じて変化する反射レーザ光の出力量を検出すること
により、超高密度の光ディスクＤ１の再生が可能にな
る。

【００３７】次いで、図５は光ピックアップヘッド１の
動作の別の一例を概略的に示す説明図、図６はその一部
を拡大して示す説明図である。ここでは、光ピックアッ
プヘッド１における既存の光ディスクＤ２の再生時につ
いて説明する。既存の光ディスクＤ２を再生する場合に
は、前述した超高密度の光ディスクＤ１を再生する場合
と比べて、ガラス板５の角度αが異なっている。

【００３８】既存の光ディスクＤ２の再生時には、回転
手段Ｘによりガラス板５が回転方向Ａに回転角αだけ回
転移動する。本実施の形態における回転角αは、４５°
とされている。そして、半導体レーザ２から出射された
直線偏光のレーザ光は、コリメータレンズ３によって略
平行光とされ、偏光ビームスプリッタ４と角度αが４５
°の状態のガラス板５とを通過する。つまり、この場合
には、ガラス板５においてレーザ光が屈折されるので、
半導体レーザ２から出射されたレーザ光の進行方向がそ
の光路中において変更されている状態である。したがっ
て、ガラス板５を通過する前のレーザ光と、ガラス板５
を通過した後のレーザ光とでは、ガラス板５によって光
学素子７の超高密度光ディスク用の対物レンズ１０ａの
略中央部から既存の光ディスク用の対物レンズ１０ｂの
略中央部への距離と略同一な距離だけ平行に移動するこ
とになる。なお、本実施の形態においては、前述したよ
うにガラス板５の板厚は約１ｍｍ、屈折率は１．５程度
とされており、ガラス板５を０°から４５°に回転した
場合のレーザ光の移動距離は０．２ｍｍ程度である。

【００３９】その後、１／４波長板６において円偏光に
変換された光は、光学素子７の対物レンズ１０ｂにより
集光されてから透明基板１２を介して、レーザ光が光デ
ィスクＤ２の記録面上に光スポットとして収束され、光
ディスクＤ２の記録面上に記録されたマークを照射す
る。その後、この光ディスクＤ２の記録面からの反射光
は逆の経路を辿り、対物レンズ１０ｂを通過し、１／４
波長板６により偏光方向を９０゜回転した直線偏光に変
換され、ガラス板５を通過した後、偏光ビームスプリッ
タ４により集光レンズ８方向に反射される。偏光ビーム
スプリッタ４により反射された光は、集光レンズ８によ
り集光され、ＰＤ９に入射される。ＰＤ９では、光ディ
スクＤ２の記録面上にマークを有するか否かにより生じ
る反射光の違いに応じて変化する反射レーザ光の出力量
を検出することにより、既存の光ディスクＤ２の再生が
可能になる。

【００４０】ここに、半導体レーザ２から出射されたレ
ーザ光の進行方向がその光路中において光路変更手段を
構成する回転手段Ｘとガラス板５とによって変更される
ことにより、レーザ光は光学素子７の透明基板１２の同
一面に配設された焦点距離が異なるいずれか１つの対物
レンズ１０に選択的に入射して集光され、スポット照射
される。この場合、光学素子７の対物レンズ１０は微小
なマイクロレンズとされるので、進行方向の変更に伴う
光路の移動量は微量となっている。これにより、光学素
子７の対物レンズ１０はそれぞれ焦点距離が異なる微小
なマイクロレンズとされるので、一体型の光学素子７に
対してレーザ光の光路を僅かに変更させるだけの簡単な
構造で、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭのように
層構成の異なる複数規格の光ディスクの再生等に対応す
ることが可能になる。

【００４１】また、光路の微量変更が可能となるので、
半導体レーザ２と対物レンズ１０との間の装置組み付け
時の位置ずれについての補正も可能になり、製造時の許
容誤差を大きくできる。

【００４２】さらに、入射した対物レンズ１０の光軸上
に高屈折率を有するソリッドイマージョンレンズ１１が
配設されている場合には、光ディスク上に照射される光
スポットのスポットサイズはさらに微小になることによ
り、記録密度の非常に高い超高密度の光ディスクの再生
等にも簡単な構造で対応することが可能になる。

【００４３】本発明の第二の実施の形態を図７に基づい
て説明する。なお、前述した第一の実施の形態と同一部
分は同一符号で示し説明も省略する。本実施の形態の光
ピックアップヘッドは、記録密度の非常に高い超高密度
光ディスク、既存の光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−
ＲＷ，ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−ＲＡＭ等）、及び波長
依存性を有する有機色素層を備えた光ディスク（ＣＤ−
Ｒ）の再生等を選択的に行う光ピックアップヘッドに適
用されている。

【００４４】ここで、図７は光ピックアップヘッド２１
を概略的に示す構成図である。図７に示すように、本実
施の形態の光ピックアップヘッド２１は、第一の実施の
形態の光ピックアップヘッド１と比較して、光学素子７
に代えて光学素子２２を備えている。この光学素子２２
には、前述した光学素子７の超高密度光ディスク用の対
物レンズ１０ａと既存の光ディスク用の対物レンズ１０
ｂとに加えて、レーザ光の入射面側が平面で他方が曲面
である平凸レンズ形状であって、波長依存性を有する有
機色素層を備えた光ディスク用の対物レンズ１０ｃが透
明基板１２に更に設けられている。この対物レンズ１０
ｃは、対物レンズ１０ａ，１０ｂと同様の手法により形
成される。なお、波長依存性を有する有機色素層を備え
た光ディスク用の対物レンズ１０ｃのＮＡ（開口数）
は、光ディスクの記録面に焦点が合うように設定されて
いる。

【００４５】一方、光ピックアップヘッド２１には、波
長６３５ｎｍのレーザ光を出射する半導体レーザ２の他
に、レーザ光源として波長７８０ｎｍのレーザ光を出射
する半導体レーザ２３が更に備えられている。これは、
例えばＣＤ−Ｒのような光ディスクの備える有機色素層
はレーザ光の波長によって光吸収率や光反射率が変動す
る波長依存性を有しているので、波長７８０ｎｍのレー
ザ光に対応した有機色素層に波長６５０ｎｍ以下のレー
ザ光を照射された場合には有機色素層においてレーザ光
を吸収してしまうために反射率が低下して十分な変調度
を得ることができなくなるためである。

【００４６】また、光ピックアップヘッド２１には、コ
リメータレンズ２４と、所定の波長（７８０ｎｍ）のレ
ーザ光のみを反射することにより光路一致手段として機
能するダイクロイックミラー２５とが、更に備えられて
いる。

【００４７】加えて、ガラス板５には、モータやマイコ
ン等により構成される回転手段Ｙが接続されており、こ
の回転手段Ｙは軸５ａを中心とした回転方向Ａの範囲の
みならず回転方向Ｂの範囲でガラス板５の回転移動を制
御する。すなわち、これらガラス板５と回転手段Ｙと
が、光路変更手段として機能することになる。なお、本
実施の形態においてこの回転手段Ｙによる回転方向Ｂの
回転角βは、０°〜４５°に設定されている。

【００４８】ここでは、光ピックアップヘッド２１にお
ける波長依存性を有する有機色素層を備えた光ディスク
Ｄ３の再生時について図７を参照して説明する。波長依
存性を有する有機色素層を備えた光ディスクＤ３を再生
する場合には、前述した超高密度の光ディスクＤ１を再
生する場合と比べて、ガラス板５の角度βが異なってい
る。

【００４９】波長依存性を有する有機色素層を備えた光
ディスクＤ３の再生時には、回転手段Ｙによりガラス板
５が回転方向Ｂに回転角βだけ回転移動するとともに、
半導体レーザ２３からレーザ光が出射される。なお、本
実施の形態における回転角βは、４５°とされている。
そして、半導体レーザ２３から出射された直線偏光のレ
ーザ光は、コリメータレンズ２４によって略平行光とさ
れ、ダイクロイックミラー２５において反射されて光路
を半導体レーザ２からのレーザ光の光路と一致され、偏
光ビームスプリッタ４と角度βが４５°の状態のガラス
板５とを通過する。つまり、この場合には、ガラス板５
においてレーザ光が屈折されるので、半導体レーザ２３
から出射されたレーザ光の進行方向がその光路中におい
て変更されている状態である。したがって、ガラス板５
を通過する前のレーザ光と、ガラス板５を通過した後の
レーザ光とでは、ガラス板５によって光学素子２２の超
高密度光ディスク用の対物レンズ１０ａの略中央部から
波長依存性を有する有機色素層を備えた光ディスク用の
対物レンズ１０ｃの略中央部への距離と略同一な距離だ
け平行に移動することになる。

【００５０】その後、１／４波長板６において円偏光に
変換された光は、光学素子２２の対物レンズ１０ｃによ
り集光されてから透明基板１２を介して、レーザ光が光
ディスクＤ３の記録面上に光スポットとして収束され、
光ディスクＤ３の記録面上に記録されたマークを照射す
る。その後、この光ディスクＤ３の記録面からの反射光
は逆の経路を辿り、対物レンズ１０ｃを通過し、１／４
波長板６により偏光方向を９０゜回転した直線偏光に変
換され、ガラス板５を通過した後、偏光ビームスプリッ
タ４により集光レンズ８方向に反射される。偏光ビーム
スプリッタ４により反射された光は、集光レンズ８によ
り集光され、ＰＤ９に入射される。ＰＤ９では、光ディ
スクＤ３の記録面上にマークを有するか否かにより生じ
る反射光の違いに応じて変化する反射レーザ光の出力量
を検出することにより、波長依存性を有する有機色素層
を備えた光ディスクＤ３の再生が可能になる。

【００５１】ここに、複数の半導体レーザ２，２３から
出射されるレーザ光の共通する光路中においていずれか
１つの半導体レーザから出射されたレーザ光の進行方向
が光路変更手段を構成する回転手段Ｙとガラス板５とに
よって変更されることにより、レーザ光は光学素子２２
の透明基板１２の同一面に配設された焦点距離が異なる
いずれか１つの対物レンズ１０に選択的に入射して集光
され、スポット照射される。この場合、対物レンズ１０
は微小なマイクロレンズとされるので、進行方向の変更
に伴う光路の移動量は微量となっている。これにより、
光学素子２２の対物レンズ１０はそれぞれ焦点の異なる
微小なマイクロレンズとされるので、一体型の光学素子
２２に対してレーザ光の光路を僅かに変更させるだけの
簡単な構造で、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭの
ように層構成の異なる複数規格の光ディスクの再生等に
対応することが可能になるとともに、複数の半導体レー
ザ２，２３から所定の波長のレーザ光を出射する半導体
レーザ２３が選択されることにより、例えばＣＤ−Ｒの
ように波長依存性を有する有機色素層を備える光ディス
クの再生等に対応することが可能になる。

【００５２】さらに、入射した対物レンズ１０の光軸上
に高屈折率を有するソリッドイマージョンレンズ１１が
配設されている場合には、光ディスク上に照射される光
スポットのスポットサイズはさらに微小になることによ
り、記録密度の非常に高い超高密度の光ディスクの再生
等にも簡単な構造で対応することが可能になる。

【００５３】なお、各実施の形態においては、光路変更
手段の一部としてガラス板５を用いたが、これに限るも
のではなく、２枚の平行平板ミラーを用いてレーザ光の
光路を平行移動するようにしても良い。

【００５４】また、各実施の形態においては、レーザ光
の進行方向を光路変更手段によって移動させることによ
り、半導体レーザから出射されたレーザ光を光学素子の
いずれか１つの対物レンズに選択的に入射させるように
したが、これに限るものではなく、光路変更手段をレー
ザ光の光路に設けずに、半導体レーザをモータやマイコ
ン等により構成されるレーザ位置移動手段（図示せず）
によって移動させることにより、レーザ光の出射位置を
変化させ、半導体レーザから出射されたレーザ光を光学
素子のいずれか１つの対物レンズに選択的に入射させる
ようにしても良い。この場合においても、光学素子の対
物レンズはそれぞれ焦点距離が異なる微小なマイクロレ
ンズとされるので、レーザ光の出射方向を僅かに変更さ
せるだけで、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭのよ
うに層構成の異なる複数規格の光ディスクの再生等に対
応することが可能になる。

【００５５】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、半導体レ
ーザから出射されたレーザ光の進行方向をその光路中に
おいて光路変更手段によって変更することにより、レー
ザ光を浮上型光学素子の透明基板の同一面に配設された
焦点距離が異なるいずれか１つの微小なマイクロレンズ
である対物レンズに選択的に入射・集光するようにした
ので、一体型の浮上型光学素子に対してレーザ光の光路
を僅かに変更させるだけの簡単な構造で、例えばＣＤ−
ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭのように層構成の異なる複数規
格の光情報記録媒体の再生等に対応することができる。

【００５６】請求項２記載の発明によれば、複数の半導
体レーザから出射されるレーザ光の共通する光路中にお
いていずれか１つの半導体レーザから出射されたレーザ
光の進行方向を光路変更手段によって変更することによ
り、レーザ光を浮上型光学素子の透明基板の同一面に配
設された焦点距離が異なるいずれか１つの対物レンズに
選択的に入射・集光するので、一体型の浮上型光学素子
に対してレーザ光の光路を僅かに変更させるだけの簡単
な構造で、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭのよう
に層構成の異なる複数規格の光情報記録媒体の再生等に
対応することができるとともに、複数の半導体レーザか
ら所定の波長のレーザ光を出射する半導体レーザを選択
することができるので、例えばＣＤ−Ｒのように波長依
存性を有する有機色素層を備える光情報記録媒体の再生
等に対応することができる。

【００５７】請求項３記載の発明によれば、半導体レー
ザから出射されるレーザ光の出射方向をレーザ位置移動
手段に基づく半導体レーザの出射位置の移動によって変
更することにより、レーザ光を浮上型光学素子の透明基
板の同一面に配設された焦点距離が異なるいずれか１つ
の微小なマイクロレンズである対物レンズに選択的に入
射・集光するので、一体型の浮上型光学素子に対して半
導体レーザの出射位置を僅かに変更させるだけの簡単な
構造で、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭのように
層構成の異なる複数規格の光情報記録媒体の再生等に対
応することができる。

【００５８】請求項４記載の発明によれば、請求項１な
いし３のいずれか一記載の光ピックアップヘッドにおい
て、半導体レーザから出射されたレーザ光を浮上型光学
素子の透明基板の同一面に配設されたいずれか１つの対
物レンズに選択的に入射して集光し、その対物レンズの
光軸上に高屈折率を有する半球形状マイクロレンズを配
設している場合にはさらにその半球形状マイクロレンズ
に入射して集光することにより、光情報記録媒体上に照
射される光スポットのスポットサイズをさらに微小にす
ることができるので、記録密度の非常に高い超高密度の
光情報記録媒体の再生等に簡単な構造で対応することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態の光ピックアップヘ
ッドを概略的に示す構成図である。

【図２】光学素子の製造方法を模式的に示す説明図であ
る。

【図３】光ピックアップヘッドの動作の一例を概略的に
示す説明図である。

【図４】その一部を拡大して示す説明図である。

【図５】光ピックアップヘッドの動作の別の一例を概略
的に示す説明図である。

【図６】その一部を拡大して示す説明図である。

【図７】本発明の第二の実施の形態の光ピックアップヘ
ッドを概略的に示す構成図である。

【符号の説明】

２，２３半導体レーザ７浮上型光学素子９受光素子１０ａ，１０ｂ，１０ｃ対物レンズ１１半球形状マイクロレンズ１２透明基板２５光路一致手段Ｄ，Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３光情報記録媒体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光を出射する半導体レーザと、焦点距離が異なる複数のマイクロレンズをそれぞれ対物
レンズとして光透過性の透明基板の同一面に配設した浮
上型光学素子と、この浮上型光学素子と前記半導体レーザとの間のレーザ
光の光路に設けられ、前記半導体レーザから出射された
レーザ光を前記浮上型光学素子のいずれか１つの対物レ
ンズに選択的に集光させる光路変更手段と、前記対物レンズにより集光されたレーザ光が照射した光
情報記録媒体からの反射光を受光する受光素子と、を備
える光ピックアップヘッド。
【請求項２】選択的に波長の異なるレーザ光を出射す
る複数の半導体レーザと、これら複数の半導体レーザから出射されるレーザ光の光
路を一致させる光路一致手段と、焦点距離が異なる複数のマイクロレンズをそれぞれ対物
レンズとして光透過性の透明基板の同一面に配設した浮
上型光学素子と、この浮上型光学素子と前記光路一致手段との間のレーザ
光の光路に設けられ、前記半導体レーザから出射された
レーザ光を前記浮上型光学素子のいずれか１つの対物レ
ンズに選択的に集光させる光路変更手段と、前記対物レンズにより集光されたレーザ光が照射した光
情報記録媒体からの反射光を受光する受光素子と、を備
える光ピックアップヘッド。
【請求項３】レーザ光を出射する半導体レーザと、焦点距離が異なる複数のマイクロレンズをそれぞれ対物
レンズとして光透過性の透明基板の同一面に配設した浮
上型光学素子と、前記半導体レーザを移動させ、その半導体レーザから出
射されたレーザ光を前記浮上型光学素子のいずれか１つ
の対物レンズに選択的に集光させるレーザ位置移動手段
と、前記対物レンズにより集光されたレーザ光が照射した光
情報記録媒体からの反射光を受光する受光素子と、を備
える光ピックアップヘッド。
【請求項４】高屈折率を有し、前記光情報記録媒体に
対向する面を平面形状とする半球形状マイクロレンズ
が、前記対物レンズと光軸を一致させて前記浮上型光学
素子の前記透明基板に少なくとも１つ以上配設される請
求項１ないし３のいずれか一記載の光ピックアップヘッ
ド。