JP2006147053A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

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美佳 和智
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Abstract


【課題】
トラッキングによるコマ収差の発生を抑え、且つコンパクトな構成を維持しながらも、青紫色レーザ光源を使用する高密度光ディスクとDVDとCDを含む、記録密度が異なる3種類のディスクに対して高効率で情報の記録及び/又は再生を適切に行うことができる光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】
第1光学系を、HD及びDVDで共用とし、第2光学系を、CD専用とすることで、単一の光学系を3つの光束で共用とする場合に比べ、その設計に冗長性を持たせることができ、像高特性や効率低下の問題を回避して、情報の記録及び/又は再生を適切に行うことができる。又、第1光学系と第2光学系は並列に設けることができ、かかる場合、光ピックアップ装置の厚みを増大させることがない。
【選択図】 図1

Description

本発明は、異なる種類の光情報記録媒体(光ディスクともいう)に対して互換可能に情報の記録及び/又は再生を行える光ピックアップ装置に関する。
近年、光ピックアップ装置において、光ディスクに記録された情報の再生や、光ディスクへの情報の記録のための光源として使用されるレーザ光源の短波長化が進み、例えば、青紫色半導体レーザや、第2高調波を利用して赤外半導体レーザの波長変換を行う青色SHGレーザ等、波長400〜420nmのレーザ光源が実用化されつつある。これら青紫色レーザ光源を使用すると、DVD(デジタルバーサタイルディスク)と同じ開口数(NA)の対物レンズを使用する場合で、直径12cmの光ディスクに対して、15〜20GBの情報の記録が可能となり、対物レンズのNAを0.85にまで高めた場合には、直径12cmの光ディスクに対して、23〜25GBの情報の記録が可能となる。以下、本明細書では、青紫色レーザ光源を使用する光ディスク及び光磁気ディスクを総称して「高密度光ディスク」という。
尚、NA0.85の対物レンズを使用する高密度光ディスクでは、光ディスクの傾き(スキュー)に起因して発生するコマ収差が増大するため、DVDにおける場合よりも保護層を薄く設計し(DVDの0.6mmに対して、0.1mm)、スキューによるコマ収差量を低減しているものがある。ところで、かかるタイプの高密度光ディスクに対して適切に情報の記録/再生ができると言うだけでは、光ディスクプレーヤ/レコーダの製品としての価値は十分なものとはいえない。現在において、多種多様な情報を記録したDVDやCD(コンパクトディスク)が販売されている現実をふまえると、高密度光ディスクに対して情報の記録/再生ができるだけでは足らず、例えばユーザが所有しているDVDやCDに対しても同様に適切に情報の記録/再生ができるようにすることが、高密度光ディスク用の光ディスクプレーヤ/レコーダとしての商品価値を高めることに通じるのである。このような背景から、高密度光ディスク用の光ディスクプレーヤ/レコーダに搭載される光ピックアップ装置は、高密度光ディスクとDVD、更にはCDとの何れに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録/再生できる性能を有することが望まれる。
高密度光ディスクとDVD、更にはCDとの何れに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録/再生できるようにする方法として、高密度光ディスク用、DVD用、CD用の3つの光学系を用意し、情報を記録/再生する光ディスクの記録密度に応じて選択的に切り替える方法が考えられるが、3種類の光学系が必要となり、小型化に不利であり、またコストが増大する。
従って、光ピックアップ装置の構成を簡素化し、低コスト化を図るためには、互換性を有する光ピックアップ装置においても、高密度光ディスク用の光学系、DVD用の光学系、CD用の光学系を共通化して、光ピックアップ装置を構成する光学部品点数を極力減らすのが好ましい。そして、光ディスクに対向して配置される対物光学系を共通化することが光ピックアップ装置の構成の簡素化、低コスト化に最も有利となる。尚、記録/再生波長が互いに異なる複数種類の光ディスクに対して共通な対物光学系を得るためには、球面収差の波長依存性を有する位相構造を対物光学系に形成する必要がある。
特許文献1には、位相構造としての回折構造を有し、高密度光ディスクと従来のDVD及びCDに対して共通に使用可能な対物光学系、及びこの対物光学系を搭載した光ピックアップ装置が記載されている。
ヨーロッパ公開特許第1304689号
然るに、上記の特許文献1に記載されたごとき、3つの異なる光ディスクに対して互換可能に情報の記録及び/又は再生を行う従来技術の光ピックアップ装置においては、光路差付与構造(回折、位相差付与、波長選択回折)を用いた収差補正を行っているが、3規格以上のディスクに対して互換可能に情報の記録及び/又は再生を行おうとすると、ほとんどの場合異次回折を用いることとなり、効率低下が著しく低くなり、即ちスポット光量が低下するという問題がある。
また無限平行光を対物光学素子に入射させることが、集光スポット形成上最も好ましいが、かかる場合には、平行光を入射させるためにコリメートレンズが必要となり、光ピックアップ装置の部品点数の増加、大型化、コスト上昇を招く。そのため、比較的低NAであり、集光スポット径が大きい仕様で用いられるCDに対する情報の記録及び/又は再生などにおいては、有限発散光を入射させる構成が多く用いられるようになってきているが、CD記録系の光ピックアップ装置では、無限平行光入射の構成が用いられることもある。
このような問題に直面し、本出願人は、特願2004−297592において、単玉の対物光学素子を用いて、3つの異なる光ディスクに対して互換可能に情報の記録及び/又は再生を行うことができる光ピックアップ装置の例を提案している。
しかるに、かかる先願の光ピックアップ装置においては、例えば高密度光ディスクとDVD使用時には、対物光学素子に無限平行光束を入射させ、CD使用時には、有限発散光束を入射させるようにしているが、3つの異なる仕様に共通して用いる対物レンズは敏感であり、このような有限発散光束を対物光学素子に入射させた場合に、トラッキングの際に像高を生じ、その結果コマ収差が発生する恐れがある。
つまり、異次回折と入射光束倍率の有限化との組合せでは、少なくとも一つの規格に対してトラッキング特性と回折効率とがトレードオフの関係となってしまう。
本発明は、上述の問題を考慮したものであり、トラッキングによるコマ収差の発生を抑え、且つコンパクトな構成を維持しながらも、青紫色レーザ光源を使用する高密度光ディスクとDVDとCDを含む、記録密度が異なる3種類のディスクに対して高効率で情報の記録及び/又は再生を適切に行うことができる光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
本明細書においては、情報の記録/再生用の光源として、青紫色半導体レーザや青紫色SHGレーザを使用する光ディスク(光情報記録媒体ともいう)を総称して「高密度光ディスク」といい、NA0.85の対物光学系により情報の記録/再生を行い、保護層の厚さが0.1mm程度である規格の光ディスク(例えば、BD:ブルーレイディスク)の他に、NA0.65乃至0.67の対物光学系により情報の記録/再生を行い、保護層の厚さが0.6mm程度である規格の光ディスク(例えば、HD DVD:単にHDともいう)も含むものとする。また、このような保護層をその情報記録面上に有する光ディスクの他に、情報記録面上に数〜数十nm程度の厚さの保護膜を有する光ディスクや、保護層或いは保護膜の厚さが0の光ディスクも含むものとする。また、本明細書においては、高密度光ディスクには、情報の記録/再生用の光源として、青紫色半導体レーザや青紫色SHGレーザを使用する光磁気ディスクも含まれるものとする。
更に、本明細書においては、DVDとは、DVD−ROM、DVD−Video、DVD−Audio、DVD−RAM、DVD−R、DVD−RW、DVD+R、DVD+RW等のDVD系列光ディスクの総称であり、CDとは、CD−ROM、CD−Audio、CD−Video、CD−R、CD−RW等のCD系列光ディスクの総称である。記録密度は、高密度光ディスクが最も高く、次いでDVD、CDの順に低くなる。
請求項1に記載の光ピックアップ装置は、保護基板の厚さがt1である第1光情報記録媒体の情報記録面に情報記録及び/又は再生を行うために、波長λ1の第1光束を射出する第1光源と、保護基板の厚さがt2(t2≧t1)である第2光情報記録媒体の情報記録面に情報記録及び/又は再生を行うために、波長λ2の第2光束を射出する第2光源と、保護基板の厚さがt3(t3>t2)である第3光情報記録媒体の情報記録面に情報記録及び/又は再生を行うために、波長λ3(λ3>λ2)の第3光束を射出する第3光源と、少なくとも前記第1光束を前記第1光情報記録媒体の情報記録面に導くための第1光学系と、少なくとも前記第3光束を前記第3光情報記録媒体の情報記録面に導くための第2光学系とを有する光ピックアップ装置であって、
前記第2光束は、前記第1光学系又は前記第2光学系を介して、前記第2光情報記録媒体の情報記録面に導かれ、
前記第1光束及び前記第2光束は、いずれも無限平行光束の状態で、前記光情報記録媒体の情報記録面に光束を集光するための対物光学素子に入射するか、或いは前記第1光束の発散度合いが前記第2光束の発散度合いより小さく且ついずれか一方のみが無限平行光束の状態で、前記光情報記録媒体の情報記録面に光束を集光するための対物光学素子に入射することを特徴とする。
請求項1に記載の光ピックアップ装置によれば、前記第1光学系を、前記第1光束専用もしくは前記第1光束及び前記第2光束共用とし、前記第2光学系を、前記第3光束専用もしくは前記第2光束及び前記第3光束共用とすることで、単一の光学系を3つの光束で共用とする場合に比べ、その設計に冗長性を持たせることができ、像高特性や効率低下の問題を回避して、情報の記録及び/又は再生を適切に行うことができる。又、前記第1光学系と前記第2光学系は並列に設けることができ、かかる場合、光ピックアップ装置の厚みを増大させることがない。
例を挙げて説明すると、たとえば一方の光学系(前記第1光学系)がHDとDVDとの共用であり、他方の光学系(前記第2光学系)がCD専用であるとする。この場合、前記第1光学系は両方の規格に対して無限平行光束が入射することが最も好ましいが、光ピックアップ装置の構成やレンズ設計上の観点から、少なくとも一方を無限平行光とすることもできる。そしてこの場合、対物光学素子に対して、HD使用時がDVD使用時よりも小さい発散度合いで光束が入射するようにすれば、像高特性などの問題を回避することができる。更に、第2光学系は公知で広く用いられているCD専用光学系を用いることができるため、コストも低く抑えられる。
逆に、前記第1光学系がHD専用であり、前記第2光学系がDVDとCDとの共用である場合は、より簡易な構成となる。この場合は、前記第1光学系には、青色波長用の色収差のみを補正する光学素子を設けておけば良い。一方、前記第2光学系には、公知のDVD/CD互換光学系を好ましく用いることが出来る。
請求項2に記載の光ピックアップ装置は、請求項1に記載の発明において、前記第1光束及び前記第2光束は、いずれも無限平行光束の状態で、前記光情報記録媒体の情報記録面に光束を集光するための対物光学素子に入射することを特徴とする。
請求項3に記載の光ピックアップ装置は、請求項1に記載の発明において、前記第1光束は無限平行光束の状態で、前記第2光束は有限発散光束の状態で、前記光情報記録媒体の情報記録面に光束を集光するための対物光学素子に入射することを特徴とする。
請求項4に記載の光ピックアップ装置は、請求項1に記載の発明において、前記第1光束は有限収束光束の状態で、前記第2光束は無限平行光束の状態で、前記光情報記録媒体の情報記録面に光束を集光するための対物光学素子に入射することを特徴とする。
請求項5に記載の光ピックアップ装置は、請求項1乃至4のいずれかに記載の発明において、前記第3光束は無限平行光束の状態で、前記光情報記録媒体の情報記録面に光束を集光するための対物光学素子に入射することを特徴とする。
請求項6に記載の光ピックアップ装置は、請求項1乃至4のいずれかに記載の発明において、前記第3光束は有限発散光束の状態で、前記光情報記録媒体の情報記録面に光束を集光するための対物光学素子に入射することを特徴とする。
請求項7に記載の光ピックアップ装置は、請求項1乃至6のいずれかに記載の発明において、
前記第1光学系と前記第2光学系は、単一の基板上に配置されると共に、共通の光学要素を含んでおり、
前記第1光学系は第1対物光学素子を有し、前記第2光学系は第2対物光学素子を有し、
前記第1対物光学素子と前記第2対物光学素子とは同じ保持部材に保持されてなり、
情報の再生及び/又は記録を行う光情報記録媒体に応じて、前記保持部材が移動することにより、前記第1対物光学素子と前記第2対物光学素子とを切り替えることを特徴とする。
前記第1の光学系と前記第2の光学系は、共通の光学要素を有して、場合に応じて対物光学素子を機械的に切り替える構成、いわゆるツインレンズ方式(ツーレンズ方式、2レンズ方式とも云う)とすることができる。前記第1対物光学素子と前記第2対物光学素子の機械的切り替えについては、十分な機械的精度を実現する方法が既に知られているので、それらを好ましく採用することができる。
請求項8に記載の光ピックアップ装置は、請求項1乃至6のいずれかに記載の発明において、前記第1光学系は第1対物光学素子を備え、前記第2光学系は第2対物光学素子を備えるとともに、前記第1光学系と前記第2光学系とは別体に構成され、情報の再生及び/又は記録を行う光情報記録媒体に応じて、前記第1光学系と前記第2光学系とを切り替えて用いることを特徴とする。
請求項9に記載の光ピックアップ装置は、請求項1乃至6のいずれかに記載の発明において、
前記第1光学系は、前記第1光情報記録媒体及び前記第2光情報記録媒体に対して情報の再生及び/又は記録を行うために用いられ、
前記第2光学系は、前記第3光情報記録媒体に対してのみ情報の再生及び/又は記録を行うために用いられることを特徴とする。
請求項10に記載の光ピックアップ装置は、請求項9に記載の発明において、前記第1光学系は第1対物光学素子を備え、前記第2光学系は第2対物光学素子を備えるとともに、第2対物光学素子には、有限発散光束の状態で前記第3光束が入射することを特徴とする。
請求項11に記載の光ピックアップ装置は、請求項9に記載の発明において、前記第1光学系は第1対物光学素子を備え、前記第2光学系は第2対物光学素子を備えるとともに、第2対物光学素子には、無限平行光束の状態で前記第3光束が入射することを特徴とする。
請求項12に記載の光ピックアップ装置は、請求項9乃至11のいずれかに記載の発明において、
前記第1対物光学素子は、少なくとも前記波長λ1と前記波長λ2との波長差にもとづく球面収差及び前記波長λ1の色収差を補正する収差補正構造を有し、
前記第2対物光学素子は、前記第3情報記録媒体の情報記録面に対して集光スポットを形成した際に、波面収差が0.07λrms以下となる非球面を有することを特徴とする。
請求項13に記載の光ピックアップ装置は、請求項12に記載の発明において、前記収差補正構造は、光路差付与構造であることを特徴とする。「光路差付与構造」とは、通過する光束の波長に応じて光路差を付与する構造をいい、位相差付与構造、回折構造、波長選択回折構造を含む。
請求項14に記載の光ピックアップ装置は、請求項12又は13に記載の発明において、前記収差補正構造は、複数の領域に分割され、領域ごとに機能が異なることを特徴とする。かかる機能は、回折制限機能も含む。
請求項15に記載の光ピックアップ装置は、請求項1乃至6のいずれかに記載の発明において、
前記第1光学系は、前記第1光情報記録媒体に対してのみ情報の再生及び/又は記録を行うために用いられ、
前記第2光学系は、前記第2光情報記録媒体及び前記第3光情報記録媒体に対して情報の再生及び/又は記録を行うために用いられることを特徴とする。
請求項16に記載の光ピックアップ装置は、請求項15に記載の発明において、
前記第1対物光学素子は、前記第1情報記録媒体に対して集光スポットを形成した際に、波面収差が0.07λrms以下となる非球面を有し、
前記第2対物光学素子は、光軸を中心とした同心円状の2つの領域を有し、前記第3情報記録媒体の情報記録面に対して情報の再生及び/又は記録を行う場合は、光軸を含んだ第1領域を通過した前記第3光束のみを用い、前記第2情報記録媒体の情報記録面に対して情報の再生及び/又は記録を行う場合は、前記第1領域及びその周辺の第2領域の両方を用いることを特徴とする。
請求項17に記載の光ピックアップ装置は、請求項15又は16に記載の発明において、前記第1対物光学素子に、前記λ1の色収差を補正する収差補正構造を有することを特徴とする。
請求項18に記載の光ピックアップ装置は、請求項15乃至17のいずれかに記載の発明において、
前記第2対物光学素子は、少なくとも前記第2領域に光路差付与構造を備え、厚さt2と厚さt3との基板厚差に基づく球面収差を補正することを特徴とする。前記光路差付与構造は、前記第1領域に設けても良い。
請求項19に記載の光ピックアップ装置は、請求項7乃至14のいずれかに記載の発明において、前記第1光源と前記第2光源とが一ユニットに組み付けられていることを特徴とする。
請求項20に記載の光ピックアップ装置は、請求項15乃至18のいずれかに記載の発明において、前記第2光源と前記第3光源とが一ユニットに組み付けられていることを特徴とする。
請求項21に記載の光ピックアップ装置は、請求項7乃至20のいずれかに記載の発明において、
前記第1光学系は、前記第1対物光学素子に入射する光束の発散度合いを変化させる発散角変更素子を有するとともに、
前記第1情報記録媒体および前記第2情報記録媒体の情報記録面に対して情報の再生及び/又は記録を行う際に、共通に用いられる受光素子を有することを特徴とする。「発散角変更素子」は、コリメータ、ビームエキスパンダを含む。
請求項22に記載の光ピックアップ装置は、請求項21に記載の発明において、
前記第1情報記録媒体および前記第2情報記録媒体の情報記録面に対して情報の再生及び/又は記録を行う際に、共通に用いられる受光素子と、前記第1光源と、前記第2光源とが一体化された、発光部・受光部一体型光源ユニットを有することを特徴とする。
請求項23に記載の光ピックアップ装置は、請求項21又は22に記載の発明において、前記発散角変更素子は、波長選択性のある光路差付与構造を有し、前記第1光束及び前記第2光束とで、発散度合い(収束の場合は負となる)を変化させることを特徴とする。
請求項24に記載の光ピックアップ装置は、請求項21乃至23のいずれかに記載の発明において、前記発散角変更素子は、光軸方向に移動可能であって、前記第1光束が透過する場合と前記第2光束が透過する場合とで、異なった位置に配置されることを特徴とする。
本明細書中において、対物光学素子とは、狭義には光ピックアップ装置に光情報記録媒体を装填した状態において、最も光情報記録媒体側の位置で、これと対向すべく配置される集光作用を有する光学素子を指し、広義にはその光学素子と共に、アクチュエータによって少なくともその光軸方向に作動可能な光学素子を指すものとする。
本発明によれば、トラッキングによるコマ収差の発生を抑え、且つコンパクトな構成を維持しながらも、青紫色レーザ光源を使用する高密度光ディスクとDVDとCDを含む、記録密度が異なる3種類のディスクに対して高効率で情報の記録及び/又は再生を適切に行うことができる光ピックアップ装置を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。まず、図1を用いて第1の実施の形態にかかる光ピックアップ装置について説明する。尚、本実施の形態にかかる光ピックアップ装置PU1は、光ディスクドライブ装置に組み込むことが可能である。
図1は、HDとDVDとCDとの何れに対しても適切に情報の記録/再生を行える光ピックアップ装置PU1の構成を概略的に示す図である。HDの光学的仕様は、波長λ1=407nm、保護基板PL1の厚さt1=0.6mm、開口数NA1=0.65であり、DVDの光学的仕様は、波長λ2=655nm、保護基板PL2の厚さt2=0.6mm、開口数NA2=0.65であり、CDの光学的仕様は、波長λ3=785nm、保護基板PL3の厚さt3=1.2mm、開口数NA3=0.51である。但し、波長、保護層の厚さ、及び開口数の組合せはこれに限られない。
光ピックアップ装置PU1は、HDに対して情報の記録/再生を行う場合に発光され407nmの青紫色レーザ光束(第1光束)を射出する第1の発光点EP1(第1光源)と、DVDに対して情報の記録/再生を行う場合に発光され655nmのレーザ光束(第2光束)を射出する第2の発光点EP2(第2光源)と、HDの情報記録面RL1からの反射光束を受光する第1の受光部DS1と、DVDの情報記録面RL2からの反射光束を受光する第2の受光部DS2と、プリズムPSとから構成されたレーザモジュールLM、及びCDに対して情報の記録/再生を行う場合に発光され785nmのレーザ光束(第3光束)を射出する第3の光源と、光検出器とを一体化した発光部・受光部一体型光源ユニットであるホログラムレーザHLを有している。又、第1対物光学素子OL1と、第2対物光学素子OL2とは、不図示のアクチュエータに駆動され移動可能となっている保持部材Hにより保持されている。第1対物光学素子OL1の光学面には、波長λ1と前記波長λ2との波長差にもとづく球面収差及び波長λ1の色収差を補正する収差補正構造を有しており、第2対物光学素子OL2は、CDに対して集光スポットを形成した際に、波面収差が0.07λrms以下となる非球面を有している。
光ピックアップ装置PU1において、HDに対して情報の記録/再生を行う場合には、図1に示す位置に保持部材Hを移動させ、第1対物光学素子OL1を光路内に挿入し、第1の発光点EP1を発光させる。第1の発光点EP1から射出された発散光束は、図1において実線でその光線経路を描いたように、コリメータCOLにより平行光束に変換され、ビームスプリッタBSを通過し、絞りS1により光束径が規制され、第1対物光学素子OL1に平行光の状態で入射した後、そこからHDの保護基板PL1を介して情報記録面RL1上に形成されるスポットとなる。第1対物光学素子OL1は、その周辺に配置された2軸アクチュエータAC1によって保持部材Hごとフォーカシングやトラッキングを行う。
情報記録面RL1で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第1対物光学素子OL1、絞りS1、ビームスプリッタBS及びコリメータCOLを透過した後、レーザモジュールLMに入射し、その後、プリズム内で2回反射された後、第1の受光部DS1に収束する。そして、第1の受光部DS1の出力信号を用いてHDに記録された情報を読み取ることができる。
光ピックアップ装置PU1において、DVDに対して情報の記録/再生を行う場合には、図1に示す位置に保持部材Hを移動させ、第1対物光学素子OL1を光路内に挿入し、且つコリメータCOLを1軸アクチュエータAC2により光軸方向に移動させ、第2の発光点EP2を発光させる。第2の発光点EP2から射出された発散光束は、図1において二点鎖線でその光線経路を描いたように、コリメータCOLにより弱発散光束に変換され、ビームスプリッタBSを通過し、絞りS1により光束径が規制され、第1対物光学素子OL1に有限発散光束の状態で入射した後、そこからDVDの保護基板PL2を介して情報記録面RL2上に形成されるスポットとなる。第1対物光学素子OL1は、その周辺に配置された2軸アクチュエータAC1によって保持部材Hごとフォーカシングやトラッキングを行う。
情報記録面RL2で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第1対物光学素子OL1、絞りS1、ビームスプリッタBS及びコリメータCOLを透過した後、レーザモジュールLMに入射し、その後、プリズム内で2回反射された後、第2の受光部DS2に収束する。そして、第2の受光部DS2の出力信号を用いてDVDに記録された情報を読み取ることができる。
光ピックアップ装置PU1において、CDに対して情報の記録/再生を行う場合には、図1に示す位置から保持部材Hを図で上方へと移動させ、第2対物光学素子OLを光路内に挿入し、ホログラムレーザHLを発光させる。ホログラムレーザHLから射出された発散光束は、図1において点線でその光線経路を描いたように、ビームスプリッタBSで反射され、絞りS2により光束径が規制され、第2対物光学素子OL2に有限発散光束の状態で入射した後、そこからCDの保護基板PL3を介して情報記録面RL3上に形成されるスポットとなる。第2対物光学素子OL2は、その周辺に配置された2軸アクチュエータAC1によって保持部材Hごとフォーカシングやトラッキングを行う。
情報記録面RL3で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第2対物光学素子OL2、絞りS2を通過し、ビームスプリッタBSで反射された後、ホログラムレーザHLに入射し、光検出器の受光面に収束する。そして、光検出器の出力信号を用いてCDに記録された情報を読み取ることができる。
本実施の形態において、コリメータCOL、ビームスプリッタBS、第1対物光学素子OL1が第1光学系を構成し、ビームスプリッタBS、第2対物光学素子OL2が第2光学系を構成する。又、コリメータCOLが発散角変更素子を構成する。尚、HD使用時に第1対物光学素子に入射する光束を無限平行光束とし、DVD使用時に第1対物光学素子に入射する光束を弱有限光束としているが、HD使用時に第1対物光学素子に入射する光束を弱有限収束光束とし、DVD使用時に第1対物光学素子に入射する光束を無限平行光束としてもよく、或いは両方とも無限平行光束としても良い。更に、CD使用時に第2対物光学素子に入射する光束を有限光束としているが、無限平行光束を入射させても良い。
次に、図2を用いて第2の実施の形態にかかる光ピックアップ装置について説明する。図2は、HDとDVDとCDとの何れに対しても適切に情報の記録/再生を行える光ピックアップ装置PU2の構成を概略的に示す図である。HDの光学的仕様は、波長λ1=407nm、保護基板PL1の厚さt1=0.6mm、開口数NA1=0.65であり、DVDの光学的仕様は、波長λ2=655nm、保護基板PL2の厚さt2=0.6mm、開口数NA2=0.65であり、CDの光学的仕様は、波長λ3=785nm、保護基板PL3の厚さt3=1.2mm、開口数NA3=0.51である。但し、波長、保護層の厚さ、及び開口数の組合せはこれに限られない。
光ピックアップ装置PU2は、HDに対して情報の記録/再生を行う場合に発光され407nmの青紫色レーザ光束(第1光束)を射出する第1の発光点EP1(第1光源)と、DVDに対して情報の記録/再生を行う場合に発光され655nmのレーザ光束(第2光束)を射出する第2の発光点EP2(第2光源)と、HDの情報記録面RL1からの反射光束を受光する第1の受光部DS1と、DVDの情報記録面RL2からの反射光束を受光する第2の受光部DS2と、プリズムPSとから構成されたレーザモジュールLM、及びCDに対して情報の記録/再生を行う場合に発光され785nmのレーザ光束(第3光束)を射出する第3の光源と、光検出器とを一体化した発光部・受光部一体型光源ユニットであるホログラムレーザHLを有している。又、第1対物光学素子OL1と第2対物光学素子OL2とは別個に設けられ、それぞれ2軸アクチュエータAC1により駆動されるようになっている。第1対物光学素子OL1の光学面には、波長λ1と前記波長λ2との波長差にもとづく球面収差及び波長λ1の色収差を補正する収差補正構造を有しており、第2対物光学素子OL2は、CDに対して集光スポットを形成した際に、波面収差が0.07λrms以下となる非球面を有している。
光ピックアップ装置PU2において、HDに対して情報の記録/再生を行う場合には、第1の発光点EP1を発光させる。第1の発光点EP1から射出された発散光束は、図2において実線でその光線経路を描いたように、ビームシェイパBSHを通過し、コリメータCOLにより平行光束に変換され、不図示の絞りにより光束径が規制され、第1対物光学素子OL1に平行光の状態で入射した後、そこからHDの保護基板PL1を介して情報記録面RL1上に形成されるスポットとなる。第1対物光学素子OL1は、その周辺に配置された2軸アクチュエータAC1によってフォーカシングやトラッキングを行う。
情報記録面RL1で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第1対物光学素子OL1、絞り、コリメータCOL及びビームシェイパBSHを透過した後、レーザモジュールLMに入射し、その後、プリズム内で2回反射された後、第1の受光部DS1に収束する。そして、第1の受光部DS1の出力信号を用いてHDに記録された情報を読み取ることができる。
光ピックアップ装置PU2において、DVDに対して情報の記録/再生を行う場合には、コリメータCOLを1軸アクチュエータAC2により光軸方向に、HD使用時とは異なる位置になるよう移動させ、第2の発光点EP2を発光させる。第2の発光点EP2から射出された発散光束は、図2において点線でその光線経路を描いたように、ビームシェイパBSHを通過し、コリメータCOLにより弱発散光束に変換され、不図示の絞りにより光束径が規制され、第1対物光学素子OL1に有限発散光束の状態で入射した後、そこからDVDの保護基板PL2を介して情報記録面RL2上に形成されるスポットとなる。第1対物光学素子OL1は、その周辺に配置された2軸アクチュエータAC1によってフォーカシングやトラッキングを行う。
情報記録面RL2で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第1対物光学素子OL1、絞り、コリメータCOL及びビームシェイパBSHを透過した後、レーザモジュールLMに入射し、その後、プリズム内で2回反射された後、第2の受光部DS2に収束する。そして、第2の受光部DS2の出力信号を用いてDVDに記録された情報を読み取ることができる。
光ピックアップ装置PU2において、CDに対して情報の記録/再生を行う場合には、ホログラムレーザHLを発光させる。ホログラムレーザHLから射出された発散光束は、図2において点線でその光線経路を描いたように、絞りSで控訴矩形を絞られ、第2対物光学素子OL2に有限発散光束の状態で直接入射した後、そこからCDの保護基板PL3を介して情報記録面RL3上に形成されるスポットとなる。第2対物光学素子OL2は、その周辺に配置された2軸アクチュエータAC1によってフォーカシングやトラッキングを行う。
情報記録面RL3で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第2対物光学素子OL2、絞りSを通過し、ホログラムレーザHLに直接入射し、光検出器の受光面に収束する。そして、光検出器の出力信号を用いてCDに記録された情報を読み取ることができる。
本実施の形態において、コリメータCOL、第1対物光学素子OL1が第1光学系を構成し、第2対物光学素子OL2が第2光学系を構成する。又、コリメータCOLが発散角変更素子を構成する。尚、HD使用時に第1対物光学素子に入射する光束を無限平行光束とし、DVD使用時に第1対物光学素子に入射する光束を弱有限光束としているが、HD使用時に第1対物光学素子に入射する光束を弱有限収束光束とし、DVD使用時に第1対物光学素子に入射する光束を無限平行光束としてもよく、或いは両方とも無限平行光束としても良い。更に、CD使用時に第2対物光学素子に入射する光束を有限光束としているが、無限平行光束を入射させても良い。
次に、図3を用いて第3の実施の形態にかかる光ピックアップ装置について説明する。図3(a)は、HDとDVDとCDとの何れに対しても適切に情報の記録/再生を行える光ピックアップ装置PU3の構成を概略的に示す図である。図3(b)は、コリメータCOLの一部を拡大して示す図である。HDの光学的仕様は、波長λ1=407nm、保護基板PL1の厚さt1=0.6mm、開口数NA1=0.65であり、DVDの光学的仕様は、波長λ2=655nm、保護基板PL2の厚さt2=0.6mm、開口数NA2=0.65であり、CDの光学的仕様は、波長λ3=785nm、保護基板PL3の厚さt3=1.2mm、開口数NA3=0.51である。但し、波長、保護層の厚さ、及び開口数の組合せはこれに限られない。
光ピックアップ装置PU3は、HDに対して情報の記録/再生を行う場合に発光され407nmの青紫色レーザ光束(第1光束)を射出する第1の発光点EP1(第1光源)と、DVDに対して情報の記録/再生を行う場合に発光され655nmのレーザ光束(第2光束)を射出する第2の発光点EP2(第2光源)と、HDの情報記録面RL1からの反射光束を受光する第1の受光部DS1と、DVDの情報記録面RL2からの反射光束を受光する第2の受光部DS2と、プリズムPSとから構成されたレーザモジュールLM、及びCDに対して情報の記録/再生を行う場合に発光され785nmのレーザ光束(第3光束)を射出する第3の光源と、光検出器とを一体化した発光部・受光部一体型光源ユニットであるホログラムレーザHLを有している。又、第1対物光学素子OL1と第2対物光学素子OL2とは別個に設けられ、それぞれ2軸アクチュエータAC1により駆動されるようになっている。第1対物光学素子OL1の光学面には、波長λ1と前記波長λ2との波長差にもとづく球面収差及び波長λ1の色収差を補正する収差補正構造を有しており、第2対物光学素子OL2は、CDに対して集光スポットを形成した際に、波面収差が0.07λrms以下となる非球面を有している。更に、コリメータCOLの光ディスク側の光学面には、光路差付与構造である回折構造Dが形成されている。かかる回折構造Dは、波長λ1の光束が通過したときは0次光束が最も強度が高くなり、波長λ2の光束が通過したときはn次光束(nは正の整数)が最も強度が高くなる、即ち波長に応じて発散角を変更するような形状を有している。
光ピックアップ装置PU3において、HDに対して情報の記録/再生を行う場合には、第1の発光点EP1を発光させる。第1の発光点EP1から射出された発散光束は、図3において実線でその光線経路を描いたように、ビームシェイパBSHを通過し、コリメータCOLにより平行光束に変換され、不図示の絞りにより光束径が規制され、第1対物光学素子OL1に平行光の状態で入射した後、そこからHDの保護基板PL1を介して情報記録面RL1上に形成されるスポットとなる。第1対物光学素子OL1は、その周辺に配置された2軸アクチュエータAC1によってフォーカシングやトラッキングを行う。
情報記録面RL1で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第1対物光学素子OL1、絞り、コリメータCOL及びビームシェイパBSHを透過した後、レーザモジュールLMに入射し、その後、プリズム内で2回反射された後、第1の受光部DS1に収束する。そして、第1の受光部DS1の出力信号を用いてHDに記録された情報を読み取ることができる。
光ピックアップ装置PU3において、DVDに対して情報の記録/再生を行う場合には、コリメータCOLを1軸アクチュエータAC2により光軸方向に移動させ、第2の発光点EP2を発光させる。第2の発光点EP2から射出された発散光束は、図3において二点鎖線でその光線経路を描いたように、ビームシェイパBSHを通過し、コリメータCOLにより弱発散光束に変換され、不図示の絞りにより光束径が規制され、第1対物光学素子OL1に有限発散光束の状態で入射した後、そこからDVDの保護基板PL2を介して情報記録面RL2上に形成されるスポットとなる。第1対物光学素子OL1は、その周辺に配置された2軸アクチュエータAC1によってフォーカシングやトラッキングを行う。
情報記録面RL2で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第1対物光学素子OL1、絞り、コリメータCOL及びビームシェイパBSHを透過した後、レーザモジュールLMに入射し、その後、プリズム内で2回反射された後、第2の受光部DS2に収束する。そして、第2の受光部DS2の出力信号を用いてDVDに記録された情報を読み取ることができる。
光ピックアップ装置PU3において、CDに対して情報の記録/再生を行う場合には、ホログラムレーザHLを発光させる。ホログラムレーザHLから射出された発散光束は、図3において点線でその光線経路を描いたように、絞りSで控訴矩形を絞られ、第2対物光学素子OL2に有限発散光束の状態で直接入射した後、そこからCDの保護基板PL3を介して情報記録面RL3上に形成されるスポットとなる。第2対物光学素子OL2は、その周辺に配置された2軸アクチュエータAC1によってフォーカシングやトラッキングを行う。
情報記録面RL3で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第2対物光学素子OL2、絞りSを通過し、ホログラムレーザHLに直接入射し、光検出器の受光面に収束する。そして、光検出器の出力信号を用いてCDに記録された情報を読み取ることができる。
本実施の形態において、コリメータCOL、第1対物光学素子OL1が第1光学系を構成し、第2対物光学素子OL2が第2光学系を構成する。又、コリメータCOLが発散角変更素子を構成する。尚、HD使用時に第1対物光学素子に入射する光束を無限平行光束とし、DVD使用時に第1対物光学素子に入射する光束を弱有限光束としているが、HD使用時に第1対物光学素子に入射する光束を弱有限収束光束とし、DVD使用時に第1対物光学素子に入射する光束を無限平行光束としてもよく、或いは両方とも無限平行光束としても良い。更に、CD使用時に第2対物光学素子に入射する光束を有限光束としているが、無限平行光束を入射させても良い。
(実施例1)
次に、実施例について説明する。実施例1は、図1〜3に示す光ピックアップ装置に好適な第1対物光学素子OL1のものである。CD専用の第2対物光学素子OL2に関しては、公知のものを用いることができる。実施例1のレンズデータを表1に示す。尚、これ以降(表のレンズデータ含む)において、10のべき乗数(例えば、2.5×10−3)を、E(例えば、2.5E―3)を用いて表すものとする。
尚、第1対物光学素子の光学面は、それぞれ数1式に、表1に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。
ここで、Hは光軸からの高さ、κは円錐係数、A2iは非球面係数、rは軸上曲率半径(mm)である。
また、回折構造により各波長の光束に対して与えられる光路長は、数2式の光路差関数に、表1に示す係数を代入した数式で規定される。
Hは光軸からの高さ、Cは光路差関数の係数、λは入射光束の波長である。
本発明は、以上の実施の形態に限られない。例えば、第1対物光学素子はHDとDVDとで共用し、第2対物光学素子はCD専用としているが、第1対物光学素子をHD専用とし、第2対物光学素子をDVDとCDとで共用するようにしても良い。かかる場合、HD用の光源をホログラムレーザとし、DVDとCD用の光源を、第2光源と第3光源が一体化されたレーザモジュールにすると好ましい。又、高密度ディスクとしては、HDに限らずBDであっても良い。
第1の光ピックアップ装置PU1の構成を概略的に示す図である。 第2の光ピックアップ装置PU2の構成を概略的に示す図である。 第3の光ピックアップ装置PU3の構成を概略的に示す図である。
符号の説明
AC1 2軸アクチュエータ
AC2 1軸アクチュエータ
BS ビームスプリッタ
COL コリメータ
D 回折構造
DS1 第1受光部
DS2 第2受光部
EP1 第1発光点
EP2 第2発光点
H 保持部材
HL ホログラムレーザ
LM レーザモジュール
OL1 対物光学素子
OL2 対物光学素子
PL1 保護基板
PL2 保護基板
PL3 保護基板
PS プリズム
PU1 光ピックアップ装置
PU2 光ピックアップ装置
PU3 光ピックアップ装置
RL1 情報記録面
RL2 情報記録面
RL3 情報記録面
S1 絞り
S2 絞り

Claims (24)

  1. 保護基板の厚さがt1である第1光情報記録媒体の情報記録面に情報記録及び/又は再生を行うために、波長λ1の第1光束を射出する第1光源と、保護基板の厚さがt2(t2≧t1)である第2光情報記録媒体の情報記録面に情報記録及び/又は再生を行うために、波長λ2の第2光束を射出する第2光源と、保護基板の厚さがt3(t3>t2)である第3光情報記録媒体の情報記録面に情報記録及び/又は再生を行うために、波長λ3(λ3>λ2)の第3光束を射出する第3光源と、少なくとも前記第1光束を前記第1光情報記録媒体の情報記録面に導くための第1光学系と、少なくとも前記第3光束を前記第3光情報記録媒体の情報記録面に導くための第2光学系とを有する光ピックアップ装置であって、
    前記第2光束は、前記第1光学系又は前記第2光学系を介して、前記第2光情報記録媒体の情報記録面に導かれ、
    前記第1光束及び前記第2光束は、いずれも無限平行光束の状態で、前記光情報記録媒体の情報記録面に光束を集光するための対物光学素子に入射するか、或いは前記第1光束の発散度合いが前記第2光束の発散度合いより小さく且ついずれか一方のみが無限平行光束の状態で、前記光情報記録媒体の情報記録面に光束を集光するための対物光学素子に入射することを特徴とする光ピックアップ装置。
  2. 前記第1光束及び前記第2光束は、いずれも無限平行光束の状態で、前記光情報記録媒体の情報記録面に光束を集光するための対物光学素子に入射することを特徴とする請求項1に記載の光ピックアップ装置。
  3. 前記第1光束は無限平行光束の状態で、前記第2光束は有限発散光束の状態で、前記光情報記録媒体の情報記録面に光束を集光するための対物光学素子に入射することを特徴とする請求項1に記載の光ピックアップ装置。
  4. 前記第1光束は有限収束光束の状態で、前記第2光束は無限平行光束の状態で、前記光情報記録媒体の情報記録面に光束を集光するための対物光学素子に入射することを特徴とする請求項1に記載の光ピックアップ装置。
  5. 前記第3光束は無限平行光束の状態で、前記光情報記録媒体の情報記録面に光束を集光するための対物光学素子に入射することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
  6. 前記第3光束は有限発散光束の状態で、前記光情報記録媒体の情報記録面に光束を集光するための対物光学素子に入射することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
  7. 前記第1光学系と前記第2光学系は、単一の基板上に配置されると共に、共通の光学要素を含んでおり、
    前記第1光学系は第1対物光学素子を有し、前記第2光学系は第2対物光学素子を有し、
    前記第1対物光学素子と前記第2対物光学素子とは同じ保持部材に保持されてなり、
    情報の再生及び/又は記録を行う光情報記録媒体に応じて、前記保持部材が移動することにより、前記第1対物光学素子と前記第2対物光学素子とを切り替えることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
  8. 前記第1光学系は第1対物光学素子を備え、前記第2光学系は第2対物光学素子を備えるとともに、前記第1光学系と前記第2光学系とは別体に構成され、情報の再生及び/又は記録を行う光情報記録媒体に応じて、前記第1光学系と前記第2光学系とを切り替えて用いることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
  9. 前記第1光学系は、前記第1光情報記録媒体及び前記第2光情報記録媒体に対して情報の再生及び/又は記録を行うために用いられ、
    前記第2光学系は、前記第3光情報記録媒体に対してのみ情報の再生及び/又は記録を行うために用いられることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
  10. 前記第1光学系は第1対物光学素子を備え、前記第2光学系は第2対物光学素子を備えるとともに、第2対物光学素子には、有限発散光束の状態で前記第3光束が入射することを特徴とする請求項9に記載の光ピックアップ装置。
  11. 前記第1光学系は第1対物光学素子を備え、前記第2光学系は第2対物光学素子を備えるとともに、第2対物光学素子には、無限平行光束の状態で前記第3光束が入射することを特徴とする請求項9に記載の光ピックアップ装置。
  12. 前記第1対物光学素子は、少なくとも前記波長λ1と前記波長λ2との波長差にもとづく球面収差及び前記波長λ1の色収差を補正する収差補正構造を有し、
    前記第2対物光学素子は、前記第3情報記録媒体の情報記録面に対して集光スポットを形成した際に、波面収差が0.07λrms以下となる非球面を有することを特徴とする請求項9乃至11のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
  13. 前記収差補正構造は、光路差付与構造であることを特徴とする請求項12に記載の光ピックアップ装置。
  14. 前記収差補正構造は、複数の領域に分割され、領域ごとに機能が異なることを特徴とする請求項12又は13に記載の光ピックアップ装置。
  15. 前記第1光学系は、前記第1光情報記録媒体に対してのみ情報の再生及び/又は記録を行うために用いられ、
    前記第2光学系は、前記第2光情報記録媒体及び前記第3光情報記録媒体に対して情報の再生及び/又は記録を行うために用いられることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
  16. 前記第1対物光学素子は、前記第1情報記録媒体に対して集光スポットを形成した際に、波面収差が0.07λrms以下となる非球面を有し、
    前記第2対物光学素子は、光軸を中心とした同心円状の2つの領域を有し、前記第3情報記録媒体の情報記録面に対して情報の再生及び/又は記録を行う場合は、光軸を含んだ第1領域を通過した前記第3光束のみを用い、前記第2情報記録媒体の情報記録面に対して情報の再生及び/又は記録を行う場合は、前記第1領域及びその周辺の第2領域の両方を用いることを特徴とする請求項15に記載の光ピックアップ装置。
  17. 前記第1対物光学素子に、前記λ1の色収差を補正する収差補正構造を有することを特徴とする請求項15又は16に記載の光ピックアップ装置。
  18. 前記第2対物光学素子は、少なくとも前記第2領域に光路差付与構造を備え、厚さt2と厚さt3との基板厚差に基づく球面収差を補正することを特徴とする請求項15乃至17のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
  19. 前記第1光源と前記第2光源とが一ユニットに組み付けられていることを特徴とする請求項7乃至14のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
  20. 前記第2光源と前記第3光源とが一ユニットに組み付けられていることを特徴とする請求項15乃至18のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
  21. 前記第1光学系は、前記第1対物光学素子に入射する光束の発散度合いを変化させる発散角変更素子を有するとともに、
    前記第1情報記録媒体および前記第2情報記録媒体の情報記録面に対して情報の再生及び/又は記録を行う際に、共通に用いられる受光素子を有することを特徴とする請求項7乃至20のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
  22. 前記第1情報記録媒体および前記第2情報記録媒体の情報記録面に対して情報の再生及び/又は記録を行う際に、共通に用いられる受光素子と、前記第1光源と、前記第2光源とが一体化された、発光部・受光部一体型光源ユニットを有することを特徴とする請求項21に記載の光ピックアップ装置。
  23. 前記発散角変更素子は、波長選択性のある光路差付与構造を有し、前記第1光束及び前記第2光束とで、発散度合いを変化させることを特徴とする請求項21又は22に記載の光ピックアップ装置。
  24. 前記発散角変更素子は、光軸方向に移動可能であって、前記第1光束が透過する場合と前記第2光束が透過する場合とで、異なった位置に配置されることを特徴とする請求項21乃至23のいずれかに記載の光ピックアップ装置。

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