JP2005209299A - 光ピックアップおよび記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 同じ波長の光ビームを用いる記録媒体を含む複数種類の記録媒体に対する情報の記録または再生を１台の光ピックアップで実現する。
【解決手段】 光ビームＬ３をブルーレイディスクの記録面上に適切に集光させるように設計された対物レンズ６と、光ビームＬ２に位相差分布を与え、光ビームＬ３には位相差分布を与えない光学素子８とを組み合わせる。また、光ビームＬ３を他の光ディスクの記録面上に適切に集光させるように設計された対物レンズ７と、光ビームＬ１に位相差分布を与え、光ビームＬ３には位相差分布を与えない光学素子９とを組み合わせる。これら２組の組合せにより、ＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイディスクおよび他の光ディスクの４種類の記録媒体に対し、情報の記録または再生を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光ディスク等の記録媒体に対して情報の記録または再生を行う光ピックアップおよび記録再生装置に関する。

現在、情報を記録するための記録媒体として、ＣＤ（Compact Disc）およびＤＶＤが広く普及している。また、ＣＤおよびＤＶＤの双方に対して情報の記録または再生を行うことができる記録装置または再生装置（例えばマルチドライブ）が普及している。

マルチドライブは、一般のディスクドライブと同様に、半導体レーザー、コリメータレンズ、対物レンズなどを含む光学システムを備えた光ピックアップを有している。ＣＤとＤＶＤとでは、光ビームの波長、対物レンズの開口数（ＮＡ）、およびカバー層（基板）の厚さなどが異なる。そのため、ＣＤとＤＶＤの双方に対して情報の記録または再生を実現するためには、ＣＤ用の光学システムとＤＶＤ用の光学システムをそれぞれ構築する必要がある。しかし、現在普及している多くのマルチドライブでは、ＣＤ用の光学システムとＤＶＤ用の光学システムとの間で共用できる部材をできる限り単一化し、２種類の光学システムを一体的に構築し、マルチドライブのコンパクト化、軽量化、部品点数の削減などを図っている。

このようなマルチドライブの中には、ＣＤとＤＶＤの双方に対して使用可能な互換対物レンズユニットを用いたものがある。例えば、互換対物レンズユニットは、対物レンズと光学素子とを備えている。対物レンズは、主としてＤＶＤ用の光ビームをＤＶＤの記録面に照射したときに、球面収差が生じないように設計されている。光学素子は、対物レンズと一体的に設けられ、対物レンズと共に光ビームの光路の途中に配置されている。光学素子は、ＤＶＤ用の光ビームに対しては位相差分布を生じさせず、かつ、ＣＤ用の光ビームに対しては位相差分布を生じさせるように設計されている。具体的には、光学素子の表面には、複数の環状の段差が形成されており、各段差の寸法は、ＤＶＤ用の光ビームの波長の整数倍の光路長差を生じせしめるように設定されている。また、複数の段差は、ＣＤ用の光ビームに位相差分布を生じさせることにより、この光ビームがＤＶＤ用に設計された対物レンズのみを通過してＣＤの記録面に達したときに生じる球面収差を適切に補正するように設計されている。

この互換対物レンズユニットは、基本的には、２種類の光ビームの波長が相互に異なることを利用して、２種類の光ビームの中から、いずれか一方の種類の光ビームを選択し、選択された種類の光ビームに対して特定の光学的処理を施す機能を備えている。このような機能を備えた互換対物レンズユニットないし互換対物レンズは、他にもいくつか知られている。例えば、特許文献１に記載された互換対物レンズは、対物レンズ自体の表面に凹凸を形成することによって、上述した機能を実現している。また、特許文献２に記載された光学システムは、液晶パネルを用いて上述した機能を実現している。

特開１９９９−２８７９４８号公報 特開平０９−１２８７８５号公報

ところで、現在、ＤＶＤに次ぐ次世代の記録媒体が開発されている。例えば、ブルーレイディスク（Blu-ray Disc）は、次世代記録媒体としてすでに市場に出回りつつある。また、ＨＤ−ＤＶＤも、次世代記録媒体として間もなく市場出回るであろう。さらに、他にもいくつかの種類の次世代記録媒体が開発中である。このような次世代記録媒体の開発状況からすると、近い将来、それぞれ規格の異なる複数種類の次世代記録媒体が市場に出回ることが予想される。例えば、ブルーレイディスクの規格とＨＤ−ＤＶＤの規格とを比較すると、いずれも波長が４０５ｎｍ前後の青色レーザーを用いる点で共通しているが、カバー層（基板）の厚さがそれぞれ異なる。

これら次世代記録媒体が普及した場合、１台のマルチドライブにより、ＣＤおよびＤＶＤだけでなく、次世代記録媒体に対しても情報の記録または再生を行うことができれば、便利である。これを実現するためには、例えば、ＣＤ用の光学システム、ＤＶＤ用の光学システム、ブルーレイディスク用の光学システム、およびＨＤ−ＤＶＤ用の光学システムを一体的に構築することが望ましい。そして、記録・再生すべき記録媒体の種類に応じて、適切な波長の光ビームを選択し、この選択した光ビームに対して適切な光学処理を施し、それぞれの記録媒体のカバー層厚さの相違によって生じる球面収差を補正することが望ましい。

ところが、ブルーレイディスク用の光ビームの波長と、ＨＤ−ＤＶＤ用の光ビームの波長とは同じである。そして、上述した互換対物レンズユニットないし互換対物レンズは、複数種類の光ビームの波長が相互に異なることを利用して、特定の光ビームを選択し、この選択した光ビームに対して一定の光学的処理を施す。このため、ブルーレイディスクにおいて生じる球面収差と、ＨＤ−ＤＶＤにおいて生じる球面収差との双方を、１個の互換対物レンズユニットないし互換対物レンズで補正することはできない。

このように、記録または再生の対象となる数種類の記録媒体の中に、光ビームの波長が同じで、かつカバー層の厚さその他の光学的特性が異なる記録媒体が２種類以上含まれている場合には、単に１個の互換対物レンズユニットないし互換対物レンズを用いるだけでは、マルチドライブないしマルチドライブ用光ピックアップを実現することができない。

一方、１台のマルチドライブにより、ＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイディスクおよびＨＤ−ＤＶＤなど、４種類以上の記録媒体に対する情報の記録・再生を実現しようとする場合、上述したように、これら記録媒体の種類に応じて４種類以上の光学システムを一体的に構築することが望ましい。ところが、４種類以上もの光学システムを一体的に構築するにあたり、対物レンズその他の光学部材の共用の仕方、組合せ方法によっては、マルチドライブないしマルチドライブ用光ピックアップの大型化、部品点数の大幅な増大、または個々の記録媒体に対する情報の記録・再生能力の低下などを招くおそれがある。

本発明は上記に例示したような問題点に鑑みなされたものであり、本発明の第１の課題は、記録または再生の対象となる数種類の記録媒体の中に、光ビームの波長が同じで、かつカバー層の厚さその他の光学的特性が異なる記録媒体が２種類以上含まれている場合であっても、各種記録媒体に対して情報の記録または再生を適切に行うことが可能な光ピックアップおよび記録再生装置を提供することにある。

本発明の第２の課題は、４種類以上の記録媒体に対して情報の記録または再生を行うことができ、かつ、コンパクト化、軽量化、部品点数の削減、または個々の記録媒体に対する情報の記録・再生能力の向上を図ることができる光ピックアップおよび記録再生装置を提供することにある。

上記課題を解決するために請求項１に記載の光ピックアップは、複数種類の記録媒体に対して情報の再生または記録を行う光ピックアップであって、第１波長の第１光ビームを出力する第１光源と、第２波長の第２光ビームを出力する第２光源と、第３波長の第３光ビームを出力する第３光源と、光学的特性が相互に異なる第１対物レンズおよび第２対物レンズと、前記第１対物レンズと一体的に設けられ、前記第１光ビームおよび前記第３光ビームのうち、いずれか一方をそのまま通過させ、他方の光学的性質を変化させる第１光学素子と、前記第２対物レンズと一体的に設けられ、前記第２光ビームおよび前記第３光ビームのうち、いずれか一方をそのまま通過させ、他方の光学的性質を変化させる第２光学素子とを備えている。

上記課題を解決するために請求項９に記載の記録再生装置は、複数種類の記録媒体に対して情報の再生または記録を行う記録再生装置であって、請求項１ないし１４のいずれかに記載の光ピックアップを備えている。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、本発明の実施形態の説明に用いる図面の内容は、本発明の構成要素等を、本発明の技術思想を説明する限りにおいて具体化したものであり、各構成要素等の形状、大きさ、位置、接続関係などは、これに限定されるものではない。また、本発明を実施するためのより具体的な例は、「実施例」という項目の下に開示する。

図１は、本発明の実施形態である光ピックアップを、記録媒体と共に示している。図１において、光ピックアップ１は、複数種類の記録媒体２に対して情報の再生または記録を行う。本発明の光ピックアップにより記録または再生可能な記録媒体の種類は限定されない。もっとも、１個の光ピックアップで選択的に記録・再生することが要求されるため、複数種類の記録媒体にはある程度の共通性が求められる。例えば、光学的手段を用いて情報の記録または再生を行う記録媒体であること、または、記録媒体の外形に同一性ないし類似性があることなどが求められる。また、本発明の光ピックアップにより記録または再生可能な記録媒体の種類の数は、特に限定されない。しかし、説明の便宜上、本発明の実施形態として、ＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイディスクおよびＨＤ−ＤＶＤの合計４種類の記録媒体に対し、情報の記録または再生を行うことができる光ピックアップ１を例に挙げる。

ここで、ＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイディスクおよびＨＤ−ＤＶＤについて説明する。ＣＤは、それに用いられる光ビームの波長が７８０ｎｍであり、対物レンズに設定すべき開口数（ＮＡ）が０．４５であり、カバー層（２Ａ）の厚みが１．２ｍｍであり、トラックピッチが１．６μｍである。ＤＶＤは、それに用いられる光ビームの波長が６５０ｎｍであり、対物レンズに設定すべき開口数が０．６であり、カバー層の厚みが０．６ｍｍであり、トラックピッチが０．７４μｍである。ブルーレイディスクは、それに用いられる光ビームの波長が４０５ｎｍであり、対物レンズに設定すべき開口数が０．８５であり、カバー層の厚みが０．１ｍｍであり、トラックピッチは０．３２μｍである。これらの記録媒体についての光ビームの波長、開口数、カバー層厚み、トラックピッチは、規格として定められている。一方、ＨＤ−ＤＶＤは、それに用いられる光ビームの波長が４０５ｎｍであり、対物レンズに設定すべき開口数が０．６であり、カバー層の厚みは０．６５ｍｍであり、トラックピッチは０．３４μｍである。ブルーレイディスクとＨＤ−ＤＶＤとを比較すると、光ビームの波長は互いに同じである。しかし、両者のカバー層の厚みは互いに異なる。

図１に示すように、光ピックアップ１は、波長７８０ｎｍの光ビームＬ１を出力する光源３と、波長６５０ｎｍの光ビームＬ２を出力する光源４と、波長４０５ｎｍの光ビームＬ３を出力する光源５とを備えている。なお、図１に示す光ピックアップ１では、記録・再生の対象となる記録媒体が４種類であるが、これらの記録媒体に用いる光ビームの波長は３種類である。そのため、光ピックアップ１は３個の光源３、４、５を備えている。しかし、本発明の光ピックアップにおいて、光源の数は４個以上でもよい。すなわち、記録・再生の対象となる記録媒体が５種類以上であり、これらの記録媒体に用いる光ビームの波長が４種類以上である場合には、用いるべき光ビームの数に応じて、光源の数を増やしてもよい。

さらに、光ピックアップ１は、光学的特性が相互に異なる対物レンズ６、７を備えている。対物レンズ６には、光ビームＬ３を用いてブルーレイディスクに対して情報の記録または再生を行うのに適切な光学的特性が設定されている。具体的には、対物レンズ６の光学特性は、対物レンズ６により光ビームＬ３をブルーレイディスクの記録面に集光させたときに、球面収差が生じないように設定されている。一方、対物レンズ７には、光ビームＬ３を用いてＨＤ−ＤＶＤに対して情報の記録または再生を行うのに適切な光学的特性が設定されている。具体的には、対物レンズ７の光学的特性は、対物レンズ７により光ビームＬ３をＨＤ−ＤＶＤの記録面に集光させたときに、球面収差が生じないように設定されている。なお、光ピックアップ１では、対物レンズ６、７にそれぞれ上述したような光学的特性を設定したが、本発明はこれに限られない。これら２個の対物レンズに設定すべき光学的特性は、光ピックアップにより記録・再生すべき記録媒体の種類・組合せによって適宜設定することができる。

さらに、光ピックアップ１は、光学素子８、９を備えている。光学素子８は、対物レンズ６と一体的に設けられ、光ビームＬ２に位相差分布を与え、かつ、光ビームＬ３には位相差分布を与えない光学的特性を備えている。一方、光学素子９は、対物レンズ７と一体的に設けられ、光ビームＬ１に位相差分布を与え、かつ、光ビームＬ３には位相差分布を与えない光学的特性を備えている。なお、光ピックアップ１では、光学素子８、９にそれぞれ上述したような光学的特性を設定したが、本発明はこれに限らない。例えば、光学素子８については、光ビームＬ３に位相差分布を与え、かつ、光ビームＬ２には位相差分布を与えない光学的特性を設定してもよいし、また、光ビームＬ２およびＬ３のいずれについても位相差分布を与え、両者間で位相差分布を異ならしめるように光学的特性を設定してもよい。一方、光学素子９についても、光ビームＬ３に位相差分布を与え、かつ、光ビームＬ１には位相差分布を与えない光学的特性を設定してもよいし、また、光ビームＬ１およびＬ３のいずれについても位相差分布を与え、両者間で位相差分布を異ならしめるように光学的特性を設定してもよい。また、光学素子８、９の光学的特性は、特定の光ビームに位相差分布を与えるという特性に限らず、特定の光ビームに他の光学的変化を与えるという特性でもよい。例えば、光の一部を遮光して開口制限を行ったり、透過率分布を変化させて強度分布を変化させたりする特性でもよい。

図２は、光学素子８と対物レンズ６とが支持部材１０によって接続された状態を示している。図２に示すように、光学素子８は、対物レンズ６とは別の光学部材であり、例えば、ガラスまたはプラスチックなどの光透過材料により形成されている。そして、光学素子８は、支持部材１０を介して対物レンズ６と接続されている。一方、光学素子９も、光学素子８と同様に、対物レンズ７とは別の光学部材であり、例えば、ガラスまたはプラスチックなどの光透過材料により形成され、支持部材１１を介して対物レンズ７と接続されている。なお、本発明の光ピックアップにおける各光学素子は、図２に示すような構成に限られない。例えば、図３に示すように、対物レンズ２１の面に光学素子２２を形成してもよい。また、対物レンズの内部に光学素子を形成してもよい。

図４は、光学素子８の一部を拡大して示している。光学素子８には、複数の段差８Ａ、８Ｂ、…が形成されている。各段差８Ａ、８Ｂ、…の外形は環状であり、共通光軸ＬＡが通過する光学素子８の中央部を基準として同心円状に配置されている。各段差８Ａ、８Ｂ高さ寸法Hは、光ビームＬ３の波長の整数倍の光路長差を生じせしめるように設定されている。これにより、光学素子８は光ビームＬ３には位相差分布を与えずに通過させる。さらに、各段差８Ａ、８Ｂ、…の高さ寸法Hを含むその他の形状および配置は、光ビームＬ２に位相差分布を与え、光ビームＬ２を対物レンズ６のみによってＤＶＤの記録面に集光させたときに生じる球面収差を補正するように形成されている。一方、光学素子９にも、光学素子８と同様に、複数の段差が形成されている。光学素子の各段差の高さ寸法は、光ビームＬ３の波長の整数倍の光路長差を生じせしめるように設定されている。さらに、光学素子９の各段差の高さ寸法を含むその他の形状および配置は、光ビームＬ１に位相差分布を与え、光ビームＬ１を対物レンズ７のみによってＣＤの記録面に集光させたときに生じる球面収差を補正するように形成されている。なお、各光学素子における光学的特性の実現方法は、上述した環状段差に限られない。光学素子に要求される基本的な機能は、２種類以上の光ビームの波長が相互に異なることを利用して、２種類以上の光ビームの中から、１種類の光ビームを選択し、選択された種類の光ビームに対して特定の光学的処理を施すことである。このような機能が実現可能な方法であれば、他の形態のホログラム、波長選択性開口制限または回折格子などであってもよい。

図１に戻り、光学ピックアップ１は、さらに、ダイクロプリズム１２、１３を備えている。ダイクロプリズム１２は、光ビームＬ１を反射し、光ビームＬ２およびＬ３を透過する。ダイクロプリズム１３は、光ビームＬ２を反射し、光ビームＬ３を透過する。すなわち、ダイクロプリズム１２、１３は、光ビームＬ１、Ｌ２およびＬ３のそれぞれの光軸を１個の共通光軸ＬＡに変換する光軸変換手段である。なお、光軸変換手段は、ダイクロプリズムに限られず、種々のプリズムまたはミラーなどを用いることができる。

さらに、光ピックアップ１は、対物レンズ切換手段１４を備えている。対物レンズ切換手段１４は、共通光軸ＬＡが通過する所定の位置に対物レンズ６および対物レンズ７のうちのいずれか一方を配置するように、対物レンズ６および対物レンズ７の配置を切り換える切換手段である。切換手段の具体的構成は様々考えられる。例えば、図１に示すように、対物レンズ６と対物レンズ７とを並べて相互に接続し、軸Ｂを中心に回転させる構成としてもよい。また、対物レンズ６と対物レンズ７とを並べて相互に接続し、対物レンズ６と対物レンズ７とを一体的に矢示Ｃ方向にスライドさせる構成としてもよい。

なお、光学素子８は対物レンズ６と一体的に接続されているので、対物レンズ切換手段１４により、対物レンズ６が、共通光軸ＬＡの通過する所定の位置に配置されれば、これに伴って光学素子８も、共通光軸ＬＡの通過する所定の位置に配置される。同様に、光学素子９は対物レンズ７と一体的に接続されているので、対物レンズ切換手段１４により、対物レンズ７が、共通光軸ＬＡの通過する所定の位置に配置されれば、これに伴って光学素子９も、共通光軸ＬＡの通過する所定の位置に配置される。

以下、図１を参照しながら、光ピックアップ１の動作について説明する。ＤＶＤに対して情報の記録または再生を行うときには、対物レンズ切換手段１４により、対物レンズ６および光学素子８を、共通光軸ＬＡの通過する所定の位置に配置する。続いて、光源４を駆動し、光源４から光ビームＬ２を出力する。これにより、光ビームＬ２は、その光軸がダイクロプリズム１３により共通光軸ＬＡに設定され、ダイクロプリズム１２、光学素子８および対物レンズ６を順次通過して、ＤＶＤ（記録媒体２）の記録面に到達する。対物レンズ６には、光ビームＬ３を用いてブルーレイディスクに対して情報の記録または再生を行うのに適切な光学的特性が設定されている。そのため、もし光ビームＬ２が対物レンズ６のみを通過してＤＶＤの記録面に到達するとすれば、ＤＶＤの記録面上において球面収差が生じる。しかし、光ビームＬ２は、光学素子８を通過してから対物レンズ６を通過してＤＶＤの記録面に到達する。そのため、光ビームＬ２には、光学素子８によって位相差分布が与えられる。この結果、ＤＶＤの記録面上における球面収差は、ＤＶＤに対して情報を記録または再生するのに適切な範囲内におさまるように補正される。

次に、ブルーレイディスクに対して情報の記録または再生を行うときには、対物レンズ切換手段１４により、対物レンズ６および光学素子８を、共通光軸ＬＡの通過する所定の位置に配置する。続いて、光源５を駆動し、光源５から光ビームＬ３を出力する。これにより、光ビームＬ３は、ダイクロプリズム１２、１３をそれぞれ透過し、その結果、光ビームＬ３の光軸は、共通光軸ＬＡと一致する。続いて、光ビームＬ３は、光学素子８および対物レンズ６を順次通過して、フルーレイディスク（記録媒体２）の記録面に到達する。光学素子８は、光ビームＬ３を、これに位相差分布を与えることなく通過させる。そして、対物レンズ６には、光ビームＬ３を用いてブルーレイディスクに対して情報の記録または再生を行うのに適切な光学的特性が設定されている。この結果、光ビームＬ３は、ブルーレイディスクの記録面に適切に集光する。

次に、ＣＤに対して情報の記録または再生を行うときには、対物レンズ切換手段１４により、対物レンズ７および光学素子９を、共通光軸ＬＡの通過する所定の位置に配置する。続いて、光源３を駆動し、光源３から光ビームＬ１を出力する。これにより、光ビームＬ１は、その光軸がダイクロプリズム１２により共通光軸ＬＡに設定され、光学素子９および対物レンズ７を順次通過して、ＣＤ（記録媒体２）の記録面に到達する。対物レンズ７には、光ビームＬ３を用いてＨＤ−ＤＶＤに対して情報の記録または再生を行うのに適切な光学的特性が設定されている。そのため、もし光ビームＬ１が対物レンズ７のみを通過してＣＤの記録面に到達するとすれば、ＣＤの記録面上において球面収差が生じる。しかし、光ビームＬ１は、光学素子９を通過してから対物レンズ７を通過してＣＤの記録面に到達する。そのため、光ビームＬ１には、光学素子９によって位相差分布が与えられる。この結果、ＣＤの記録面上における球面収差は、ＣＤに対して情報を記録または再生するのに適切な範囲内におさまるように補正される。

次に、ＨＤ−ＤＶＤに対して情報の記録または再生を行うときには、対物レンズ切換手段１４により、対物レンズ７および光学素子９を、共通光軸ＬＡの通過する所定の位置に配置する。続いて、光源５を駆動し、光源５から光ビームＬ３を出力する。これにより、光ビームＬ３は、ダイクロプリズム１２、１３をそれぞれ透過し、その結果、光ビームＬ３の光軸は、共通光軸ＬＡと一致する。続いて、光ビームＬ３は、光学素子９および対物レンズ７を順次通過して、ＨＤ−ＤＶＤの記録面に到達する。光学素子９は、光ビームＬ３を、これに位相差分布を与えることなく通過させる。そして、対物レンズ７には、光ビームＬ３を用いてＨＤ−ＤＶＤに対して情報の記録または再生を行うのに適切な光学的特性が設定されている。この結果、光ビームＬ３は、ＨＤ−ＤＶＤの記録面に適切に集光する。

以上より、光ピックアップ１によれば、対物レンズ６および光学素子８により、光ビームＬ２をＤＶＤの記録面上に適切に集光させ、かつ、光ビームＬ３をブルーレイディスクの記録面上に適切に集光させることができる。さらに、対物レンズ７および光学素子９により、光ビームＬ１をＣＤの記録面上に適切に集光させ、かつ、光ビームＬ３をＨＤ−ＤＶＤの記録面上に適切に集光させることができる。そして、対物レンズ６および光学素子８の組合せと、対物レンズ７および光学素子９の組合せとを相互に切り換えることにより、３種類の光ビームを用いて、４種類の記録媒体に対し情報の記録または再生を行うことができる。

一般に、光ビームの波長またはカバー層の厚さなど、光学的特性の異なる複数種類の記録媒体に対する情報の記録または再生を、１個の対物レンズで行う場合には、各記録媒体の光学的特性に応じて生じる球面収差を補正するための光学素子が必要となる。そして、一般に、このような光学素子は、２種類以上の光ビームの波長が相互に異なることを利用して、２種類以上の光ビームの中から、１種類の光ビームを選択し、選択された種類の光ビームに対して特定の光学的処理を施す機能を備えている。しかし、ブルーレイディスクとＨＤ−ＤＶＤのように、これらに用いられる光ビームの波長が同じで、かつ、カバー層の厚さが相互に異なる２種類以上の記録媒体に対し情報の記録または再生を行う場合には、単一の光学素子によって、それぞれの記録媒体の記録面上に生じる球面収差をすべて補正することは難しい。すなわち、ブルーレイディスクとＨＤ−ＤＶＤのように、光ビームの波長（４０５ｎｍ）が同じでも、カバー層の厚さ（０．１ｍｍ、０．６５ｍｍ）が相互に異なれば、記録面上に生じる球面収差は、これら２種類の記録媒体ごとに異なる。そのため、光ビームに対して、これら２種類の記録媒体ごとに異なった光学的処理（光ビームの光学的性質を変化させる処理）を施す必要がある（なお、「異なった光学的処理を施す」とは、一方の種類の記録媒体に対して記録・再生を行うときには光ビームに光学的処理を施し、他方の種類の記録媒体に対して記録・再生を行うときには光ビームに光学的処理を施さないという場合も含む意である）。ところが、光ビームの波長が同じであるため、単一の光学素子では、光ビームに対して、２種類の記録媒体ごとに異なった光学的処理を施すことはできない。

この点、本発明の実施形態である光ピックアップ１は、２個の対物レンズ６、７および２個の光学素子８、９を備えている。これにより、ブルーレイディスクとＨＤ−ＤＶＤのように、これらに用いられる光ビームの波長が同じで、かつ、カバー層の厚さが相互に異なる２種類以上の記録媒体に対し、それぞれ適切な光学的処理を施し、情報の記録または再生を実現することができるのである。

また、本発明の実施形態である光ピックアップ１は、４種類の記録媒体に対する情報の記録または再生を、２個の対物レンズ６、７（および２個の光学素子８、９）の切換により実現することができる。これにより、４種類の記録媒体を取り扱うことができるマルチドライブ用の光ピックアップの、コンパクト化、軽量化を実現でき、また、部品点数の削減を図ることができる。

さらに、光ピックアップ１は、ＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイディスクおよびＨＤ−ＤＶＤのそれぞれの光ビームの波長およびカバー層の厚さを考慮して、ＤＶＤおよびブルーレイディスクに対しては対物レンズ６および光学素子８を割り当て、ＣＤおよびＨＤ−ＤＶＤに対しては対物レンズ７および光学素子９を割り当てている。このような割当方法によって、それぞれの記録媒体に対する情報の記録・再生能力の向上を図ることができる。以下、この割当方法についてさらに詳しく説明する。

単一の光学素子および単一の対物レンズで、互いにカバー層厚さが異なる２種類の記録媒体に生じる球面収差をそれぞれ適切に抑制するために、当該光学素子に適切な段差などのホログラムないし回折格子を形成する。この場合、２種類の記録媒体のカバー層厚さの差が小さいほど、ホログラムないし回折格子の形成が容易になる。例えば、２種類の記録媒体のカバー層厚さの差が小さいほど、段差の高さ寸法を小さくすることができる。そして、ホログラムないし回折格子の形成が容易になれば、高精度な球面収差の補正の実現可能性が増す。したがって、１個の光学素子に割り当てるべき２種類の記録媒体は、それらのカバー層の厚さの相互の寸法差が小さいことが望ましい。

この点、ＣＤ、ＤＶＤ、フルーレイディスクおよびＨＤ−ＤＶＤのそれぞれのカバー層厚さを検討すると、ＤＶＤおよびブルーレイディスクのカバー層厚さの寸法差は０．５ｍｍとなり、比較的小さい。また、ＣＤおよびＨＤ−ＤＶＤのカバー層厚さの寸法差は０．５５ｍｍとなり、比較的小さい。一方、ブルーレイディスクおよびＣＤのカバー層厚さの寸法差は１．１ｍｍとなり、比較的大きい。そこで、（１）ブルーレイディスクとＨＤ−ＤＶＤとは相互に光ビームの波長が同じであるため、別々の光学素子をそれぞれ割り当てなければならないこと、および、（２）１個の光学素子に割り当てるべき２種類の記録媒体は、それらのカバー層の厚さの相互の寸法差が小さいことが望ましいこと、といった２つの条件を充たすように、光学素子８、９の割当方法を考えると、本発明の実施形態のように、ＤＶＤおよびブルーレイディスクに対して光学素子８を割り当て、ＣＤおよびＨＤ−ＤＶＤに対して光学素子９を割り当てることが望ましいのである。

なお、本発明の技術思想は、上述したような光ピックアップ１として具現化することもできるが、このような光ピックアップを搭載した記録再生装置として具現化することもできる。なお、「記録再生装置」とは、記録媒体に対して情報の記録を行う機能を備えた装置、記録媒体に記録された情報を再生する機能を備えた装置、または記録媒体に対して情報の記録および再生を行う機能を備えた装置をいう。

本発明の技術思想を具現化した記録再生装置によれば、複数種類の記録媒体に対する情報の記録または再生を１台の記録再生装置で実現することができる。そして、２個以上の対物レンズおよび２個以上の光学素子を用いたことにより、記録または再生の対象となる数種類の記録媒体の中に、光ビームの波長が同じで、かつカバー層の厚さその他の光学的特性が異なる記録媒体が２種類以上含まれている場合であっても、各種記録媒体に対して情報の記録または再生を適切に行うことが可能となる。さらに、２個以上の対物レンズの切換により４種類以上の記録媒体に対する記録または再生を行うことができるので、記録再生装置のコンパクト化、軽量化、部品点数の削減を図ることができる。さらに、ＤＶＤおよびブルーレイディスクに対して一方の光学素子を割り当て、ＣＤおよびＨＤ−ＤＶＤに対して他方の光学素子を割り当てる構成とすれば、個々の記録媒体に対する情報の記録・再生能力の向上を図ることができる。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。以下の実施例は、本発明の光ピックアップをマルチディスクプレーヤに適用した例であり、本発明を実施するための好適な一例である。

図５は、本発明の実施例であるマルチディスクプレーヤを示している。マルチディスクプレーヤ５０は、ＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイディスクおよびＨＤ−ＤＶＤといった４種類の記録媒体に記録された情報を再生する機能を有する。

図５に示すように、マルチディスクプレーヤ５０は、光ピックアップ５１、信号処理部５２、再生処理部５３、サーボ制御部５４、スピンドルモータ５５、およびシステム制御部５６を備えている。光ピックアップ５１は、ＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイディスクまたはＨＤ−ＤＶＤ（図５中の記録媒体３０）に記録された情報を読み取り、読み取った情報に対応した読取信号を信号処理部５２に出力する。信号処理部５２は、光ピックアップ５１から出力された読取信号に基づいて、ＲＦ信号およびサーボ制御信号を生成する。再生処理５３は、信号処理部５２により生成されたＲＦ信号に基づいて、ＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイディスクまたはＨＤ−ＤＶＤに記録された情報を再生する。一方、サーボ制御部５４は、信号処理部５２により生成されたサーボ制御信号に基づいて、光ピックアップ５１におけるトラッキング制御およびフォーカス制御、並びにスピンドルモータ５５の回転制御を行う。スピンドルモータ５５は、サーボ制御部５４の制御のもと、記録媒体３０の回転速度を制御する。システム制御部５６は、マルチディスクプレーヤ５０の全体的な制御を行う。特に、システム制御部５６は、ディスクマウント（図示せず）にマウントされた記録媒体３０の種類を検出し、記録媒体３０の種類に応じて対物レンズ切換機構７３（図６参照）を制御し、対物レンズ６９と対物レンズ７０との切換を制御する。

図６は、光ピックアップ５１の内部構成を示している。図６に示すように、光ピックアップ５１は、３個の半導体レーザ６１、６２、６３、２個のダイクロプリズム６４、６５、コリメータレンズ６６、立ち上げミラー６７、広帯域１／４波長板６８、２個の対物レンズ６９、７０、２個の光学素子７１、７２、対物レンズ切換機構７３、偏向性ビームスプリッタ７４、検出レンズ７５および光検出器７６を備えている。

半導体レーザ６１は、波長７８０ｎｍの光ビームＬ１１を出力する。これはＣＤに記録された情報を再生するために用いられる光ビームである。半導体レーザ６２は、波長６５０ｎｍの光ビームＬ１２を出力する。これはＤＶＤに記録された情報を再生するために用いられる光ビームである。半導体レーザ６３は、波長４０５ｎｍの光ビームＬ１３を出力する。これはブルーレイディスクまたはＨＤ−ＤＶＤに記録された情報を再生するために用いられる光ビームである。

ダイクロプリズム６４は、光ビームＬ１１を反射し、光ビームＬ１２およびＬ１３を透過する。ダイクロプリズム６５は、光ビームＬ１２を反射し、光ビームＬ１３を透過する。コリメータレンズ６６は、光ビームＬ１１、Ｌ１２またはＬ１３を平行光線束にする。立ち上げミラー６７は、コリメータレンズ６６を通過した光ビームＬ１１、Ｌ１２またはＬ１３を対物レンズ６９または７０側に導くと共に、反射光を偏光ビームスプリッタ７４側に導く。ダイクロプリズム６４、６５および立ち上げミラー６７により、光ビームＬ１１ないしＬ１３のそれぞれの光軸は、いずれも、立ち上げミラー６７から対物レンズ６９または７０に向けて伸びる１個の共通光軸ＬＡ１と合致する。

広帯域１／４波長板６８は、波長４０５ｎｍから７８０ｎｍの広帯域にわたり、１／４波長板として機能する。すなわち、広域帯１／４波長板６８は、半導体レーザ６１、６２または６３から出力される光ビームＬ１１、Ｌ１２およびＬ１３について、直線偏光を円偏光に変換する処理を行う。また、広域帯１／４波長板６８は、反射光について、円偏光を直線偏光に変換する処理を行う。

対物レンズ６９は、ＤＶＤまたはブルーレイディスクに記録された情報を再生するときに用いられる。対物レンズ６９の光学的特定は、対物レンズ６９により光ビームＬ１３をブルーレイディスクの記録面に集光させたときに、球面収差が生じないように設定されている。一方、対物レンズ７０は、ＣＤまたはＨＤ−ＤＶＤに記録された情報を再生するときに用いられる。対物レンズ７０の光学的特性は、対物レンズ７０により光ビームＬ１３をＨＤ−ＤＶＤの記録面に集光させたときに、球面収差が生じないように設定されている。

光学素子７１は、対物レンズ６９と一体的に設けられ、光ビームＬ１２に位相差分布を与え、かつ、光ビームＬ１３には位相差分布を与えない光学的特性を備えている。具体的には、光学素子７１の面には、光ビームＬ１３をこれに位相差分布を与えずに通過させると共に、光ビームＬ１２には位相差分布を与え、光ビームＬ１２を対物レンズ６９のみによってＤＶＤの記録面に集光させたときに生じる球面収差を補正するための複数の環状の段差が形成されている。また、光学素子７１は、支持部材７７を介して対物レンズ６９と接続され、固定されている。

光学素子７２は、対物レンズ７０と一体的に設けられ、光ビームＬ１１に位相差分布を与え、かつ、光ビームＬ１３には位相差分布を与えない光学的特性を備えている。具体的には、光学素子７２の面には、光ビームＬ１３をこれに位相差分布を与えずに通過させると共に、光ビームＬ１１に位相差分布を与え、光ビームＬ１１を対物レンズ７０のみによってＣＤの記録面に集光させたときに生じる球面収差を補正するための複数の環状の段差が形成されている。また、光学素子７２は、支持部材７８を介して対物レンズ７０と接続され、固定されている。

対物レンズ切換機構７３は、共通光軸ＬＡ１が通過する所定の位置に対物レンズ６９および対物レンズ７０のうちのいずれか一方を配置するように、対物レンズ６９および対物レンズ７０の配置を切り換える。対物レンズ切換機構７３は、回転軸Ｂ１を中心に回転することにより、対物レンズ６９および対物レンズ７０の配置を切り換える。

偏向性ビームスプリッタ７４は、半導体レーザ６１、６２または６３から対物レンズ６９または７０に向けて出力される光ビームＬ１、Ｌ２またはＬ３を透過すると共に、この光ビームが記録媒体３０の記録面に反射することによって得られる反射光を、光検出器７６側に導く。

光検出器７６は、例えば４分割受光素子を備えており、検出レンズ７５を介して入力された反射光の強度分布に応じた電気信号を読取信号として出力する。

以下、光ピックアップ５１の動作を説明する。ＤＶＤに記録された情報を再生するときには、対物レンズ切換機構７３を駆動し、対物レンズ６９および光学素子７１を、共通光軸ＬＡ１が通過する所定の位置に配置する。続いて、半導体レーザ６２を駆動し、半導体レーザ６２から光ビームＬ１２を出力する。光ビームＬ１２は、ダイクロプリズム６５により向きが変えられ、ダイクロプリズム６４、偏光性ビームスプリッタ７４、コリメータレンズ６６を通過し、さらに立ち上げミラー６７により向きが変えられる。これにより、光ビームＬ１２の光軸は、共通光軸ＬＡ１に合致する。さらに、光ビームＬ１２は、広帯域１／４波長板６８、光学素子７１、対物レンズ６９を順次通過し、ＤＶＤ（記録媒体３０）の記録面に到達する。対物レンズ６９の光学的特性は、光ビームＬ１３をブルーレイディスクの記録面に集光させたときに球面収差が生じないように設定されている。しかし、光学素子７１には、光ビームＬ１２に位相差分布を与え、光ビームＬ１２を対物レンズ６９のみによってＤＶＤの記録面に集光させたときに生じる球面収差を補正する複数の環状の段差が形成されている。この結果、光学素子７１および対物レンズ６９を通過してＤＶＤの記録面に到達した光ビームＬ１２は、ＤＶＤの記録面上に適切に集光し、球面収差は、ＤＶＤの記録面に記録された情報を再生するのに適切な範囲内に抑えられる。

ＤＶＤの記録面上に集光した光ビームＬ１２は、この記録面に反射する。そして、この光ビームＬ１２の反射光は、対物レンズ６９、光学素子７１、広域帯１／４波長板６８等を通過して、偏光性ビームスプリッタ７４に至る。続いて、反射光は、偏光性ビームスプリッタ７４から検出レンズ７５を通過して、光検出器７６に入力され、光検出器７６によって、読取信号に変換される。そして、読取信号は、信号処理部５２に供給される。

次に、ブルーレイディスクに記録された情報を再生するときには、対物レンズ切換機構７３を駆動し、対物レンズ６９および光学素子７１を、共通光軸ＬＡ１が通過する所定の位置に配置する。続いて、半導体レーザ６３を駆動し、半導体レーザ６３から光ビームＬ１３を出力する。光ビームＬ１３は、ダイクロプリズム６５、６４、偏光性ビームスプリッタ７４およびコリメータレンズ６６を通過し、立ち上げミラー６７により向きが変えられる。これにより、光ビームＬ１３の光軸は、共通光軸ＬＡ１に合致する。さらに、光ビームＬ１３は、広帯域１／４波長板６８、光学素子７１、対物レンズ６９を順次通過し、ブルーレイディスク（記録媒体３０）の記録面に到達する。対物レンズ６９の光学的特性は、光ビームＬ１３をブルーレイディスクの記録面に集光させたときに球面収差が生じないように設定されている。そして、光学素子７１は、光ビームＬ１３を、位相変換せずに通過させる。この結果、光学素子７１および対物レンズ６９を通過してブルーレイディスクの記録面に到達した光ビームＬ１３は、ブルーレイディスクの記録面上に適切に集光する。さらに、ブルーレイディスクの記録面上に集光した光ビームＬ１３は、この記録面に反射する。そして、この光ビームＬ１３の反射光は、上述した光ビームＬ１２の反射光と同様な経路を通って光検出器７６に入力され、光検出器７６によって、読取信号に変換される。この読取信号は、信号処理部５２に供給される。

次に、ＣＤに記録された情報を再生するときには、対物レンズ切換機構７３を駆動し、対物レンズ７０および光学素子７２を、共通光軸ＬＡ１が通過する所定の位置に配置する。続いて、半導体レーザ６１を駆動し、半導体レーザ６１から光ビームＬ１１を出力する。光ビームＬ１１は、ダイクロプリズム６４により向きが変えられ、偏光性ビームスプリッタ７４およびコリメータレンズ６６を通過し、さらに立ち上げミラー６７により向きが変えられる。これにより、光ビームＬ１１の光軸は、共通光軸ＬＡ１に合致する。さらに、光ビームＬ１１は、広帯域１／４波長板６８、光学素子７２、対物レンズ７０を順次通過し、ＣＤ（記録媒体３０）の記録面に到達する。対物レンズ７０の光学的特性は、光ビームＬ１３をＨＤ−ＤＶＤの記録面に集光させたときに球面収差が生じないように設定されている。しかし、光学素子７２には、光ビームＬ１１に位相差分布を与え、光ビームＬ１１を対物レンズ７０のみによってＣＤの記録面に集光させたときに生じる球面収差を補正する複数の環状の段差が形成されている。この結果、光学素子７２および対物レンズ７０を通過してＣＤの記録面に到達した光ビームＬ１１は、ＣＤの記録面上に適切に集光し、球面収差は、ＣＤの記録面に記録された情報を再生するのに適切な範囲内に抑えられる。

ＣＤの記録面上に集光した光ビームＬ１１は、この記録面に反射する。そして、この光ビームＬ１１の反射光は、対物レンズ７０、光学素子７２、広域帯１／４波長板６８等を通過して、偏光性ビームスプリッタ７４に至る。続いて、反射光は、偏光性ビームスプリッタ７４から検出レンズ７５を通過して、光検出器７６に入力され、光検出器７６によって、読取信号に変換される。そして、読取信号は、信号処理部５２に供給される。

次に、ＨＤ−ＤＶＤに記録された情報を再生するときには、対物レンズ切換機構７３を駆動し、対物レンズ７０および光学素子７２を、共通光軸ＬＡ１が通過する所定の位置に配置する。続いて、半導体レーザ６３を駆動し、半導体レーザ６３から光ビームＬ１３を出力する。光ビームＬ１３は、ダイクロプリズム６５、６４、偏光性ビームスプリッタ７４およびコリメータレンズ６６を通過し、立ち上げミラー６７により向きが変えられる。これにより、光ビームＬ１３の光軸は、共通光軸ＬＡ１に合致する。さらに、光ビームＬ１３は、広帯域１／４波長板６８、光学素子７２、対物レンズ７０を順次通過し、ＨＤ−ＤＶＤ（記録媒体３０）の記録面に到達する。対物レンズ７０の光学的特性は、光ビームＬ１３をＨＤ−ＤＶＤの記録面に集光させたときに球面収差が生じないように設定されている。そして、光学素子７２は、光ビームＬ１３を、位相変換せずに通過させる。この結果、光学素子７２および対物レンズ７０を通過してＨＤ−ＤＶＤの記録面に到達した光ビームＬ１３は、ＨＤ−ＤＶＤの記録面上に適切に集光する。さらに、ＨＤ−ＤＶＤの記録面上に集光した光ビームＬ１３は、この記録面に反射する。そして、この光ビームＬ１３の反射光は、上述した光ビームＬ１１の反射光と同様な経路を通って光検出器７６に入力され、光検出器７６によって、読取信号に変換される。この読取信号は、信号処理部５２に供給される。

以上より、マルチディスクプレーヤ５０によれば、光ピックアップ５１の対物レンズ６９および光学素子７１により、光ビームＬ１２をＤＶＤの記録面上に適切に集光させ、かつ、光ビームＬ１３をブルーレイディスクの記録面上に適切に集光させることができる。さらに、対物レンズ７０および光学素子７２により、光ビームＬ１１をＣＤの記録面上に適切に集光させ、かつ、光ビームＬ１３をＨＤ−ＤＶＤの記録面上に適切に集光させることができる。そして、対物レンズ６９および光学素子７１の組合せと、対物レンズ７０および光学素子７２の組合せとを相互に切り換えることにより、３種類の光ビームを用いて、４種類の記録媒体に対し情報の再生を行うことができる。

なお、本発明は、請求の範囲および明細書全体から読み取るこのできる発明の要旨または思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う光ピックアップおよび記録再生装置もまた本発明の技術思想に含まれる。

本発明の実施形態である光ピックアップを、記録媒体と共に示した説明図である。 図１中に示す対物レンズ、光学素子および支持部材を示す断面図である。 表面に光学素子が形成された対物レンズを示す断面図である。 図２中に示す光学素子に形成された段差を拡大して示す断面図である。 本発明の実施例であるマルチディスクプレーヤを示すブロック図である。 図５中の光ピックアップの内部を示す説明図である。

符号の説明

１、５１…光ピックアップ
３、４、５、６１、６２、６３…半導体レーザ（光源）
６、７、６９、７０…対物レンズ
８、９、７１、７２…光学素子
５０…マルチディスクプレーヤ（記録再生装置）

Claims (15)

1. 複数種類の記録媒体に対して情報の再生または記録を行う光ピックアップであって、
   第１波長の第１光ビームを出力する第１光源と、
   第２波長の第２光ビームを出力する第２光源と、
   第３波長の第３光ビームを出力する第３光源と、
   光学的特性が相互に異なる第１対物レンズおよび第２対物レンズと、
   前記第１対物レンズと一体的に設けられ、前記第１光ビームおよび前記第３光ビームのうち、いずれか一方をそのまま通過させ、他方の光学的性質を変化させる第１光学素子と、
   前記第２対物レンズと一体的に設けられ、前記第２光ビームおよび前記第３光ビームのうち、いずれか一方をそのまま通過させ、他方の光学的性質を変化させる第２光学素子と、
   を備えていることを特徴とする光ピックアップ。
2. 前記第１光学素子は、前記第１光ビームおよび前記第３光ビームのうち、いずれか一方に対しては位相差分布を与えず、他方に対しては位相差分布を与える素子であることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
3. 前記第１光学素子は、ホログラム素子であることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
4. 前記第１光学素子は、波長選択性開口制限素子であることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
5. 前記第１光学素子は、前記第１対物レンズとは別の光学部材であり、第１支持部材を介して前記第１対物レンズと接続されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の光ピックアップ。
6. 前記第１光学素子は、前記第１対物レンズに形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の光ピックアップ。
7. 前記第２光学素子は、前記第２光ビームおよび前記第３光ビームのうち、いずれか一方に対しては位相差分布を与えず、他方に対しては位相差分布を与える素子であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の光ピックアップ。
8. 前記第２光学素子は、ホログラム素子であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の光ピックアップ。
9. 前記第２光学素子は、波長選択性開口制限素子であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の光ピックアップ。
10. 前記第２光学素子は、前記第２対物レンズとは別の光学部材であり、第２支持部材を介して前記第２対物レンズと接続されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の光ピックアップ。
11. 前記第２光学素子は、前記第２対物レンズに形成されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の光ピックアップ。
12. 前記第１光ビーム、第２光ビームおよび第３光ビームのそれぞれの光軸を１個の共通光軸に変換する光軸変換手段と、
    前記共通光軸が通過する所定の位置に前記第１対物レンズおよび第２対物レンズのうちのいずれか一方を配置するように、前記第１対物レンズおよび第２対物レンズの配置を切り換える切換手段と、
    を備えていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の光ピックアップ。
13. 前記第１光ビームの第１波長は、カバー層の厚さ寸法がＴ１でトラックピッチがP１の第１記録媒体に対して情報の記録または再生を行うのに適した波長であり、前記第２光ビームの第２波長は、カバー層の厚さ寸法がＴ２（Ｔ２＜Ｔ１）でトラックピッチがP２の第２記録媒体に対して情報の記録または再生を行うのに適した波長であり、前記第３光ビームの第３波長は、カバー層の厚さ寸法がＴ３（Ｔ３＜Ｔ２）でトラックピッチがP３の第３記録媒体およびカバー層の厚さ寸法がＴ２でトラックピッチがＰ４の第４記録媒体に対して情報の記録または再生を行うのに適した波長であることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の光ピックアップ。
14. 前記第１記録媒体はコンパクトディスクであり、前記第２記録媒体はＤＶＤであり、前記第３記録媒体はブルーレイディスクであることを特徴とする請求項１３に記載の光ピックアップ。
15. 複数種類の記録媒体に対して情報の再生または記録を行う記録再生装置であって、請求項１ないし１４のいずれかに記載の光ピックアップを備えていることを特徴とする記録再生装置。
    

Images