JP2007257727A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＢＤやＨＤ ＤＶＤなどディスク基板厚の異なる光ディスクを記録再生できる互換型光ピックアップ装置を実現する。
【解決手段】ほぼ同一の波長又は同一光源１０１ａを用いて、基板厚の異なる２種以上の媒体１１３ａ，１１３ｂを記録／再生する光ピックアップで、エキスパンダーレンズ１０４ａを用いて、一方を無限光学系とし、他方を有限光学系とする。ＢＤやＨＤＤＶＤなど、同一波長で使用されるディスク基板厚の異なる光ディスクを、互換性を持って記録再生できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数種類の光ディスクの記録再生に用いられる互換型光ピックアップ装置に関する。

近年、光ディスクは高密度化の一途をたどり、従来のＣＤ（記録容量略０．７８ＧＢ）やＤＶＤ（記録容量略４．７ＧＢ）に続き、波長略４０５ｎｍの青紫色半導体レーザを光源として用いる記録容量が２３〜２７ＧＢ／層のＢＤ（Blu-ray Disc）が２００３年に製品化されている。また同じく波長略４０５ｎｍの青紫色半導体レーザを光源として用いる記録容量１５〜２０ＧＢのＨＤＤＶＤも２００６年内に製品化の予定である。

光ディスクの記録再生に用いられる光ピックアップでは、情報の記録時には半導体レーザからの光を対物レンズで集光して、光ディスクの透明基板越しに情報記録面に照射し、レーザの熱効果による記録層の物理的変形や化学的変化を利用する。また再生時にはディスクからの反射光の強弱で情報の読み出しを行う。この時、半導体レーザからの光を光ディスクの情報記録面内にある記録トラック上に正しく集光するために、光ディスクからの反射光強度を光検出器により電気信号として検出し、その電気信号からフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号を出力、これらのサーボ信号を用いて対物レンズの位置制御を行っている。

光ディスクの記録容量は主に、記録再生に用いる光スポットの大きさによって決定される。半導体レーザからの光を対物レンズで回折限界まで集光したときの光スポットの大きさｄは、光の波長をλ、対物レンズの開口数をＮＡとすると以下の式(1)のように表され、波長λと対物レンズの開口数ＮＡの逆数に比例する。

光ディスクにより大容量の情報を記録するために、光源波長の短波長化と対物レンズの高ＮＡ化による高密度化が図られてきた。光源に用いられる半導体レーザの波長λはＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ（及びＨＤＤＶＤ）においてそれぞれ略７８０ｎｍ、略６６０ｎｍ、略４０５ｎｍであり、一方対物レンズの開口数ＮＡはＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤＤＶＤ、ＢＤにおいてそれぞれ略０．４５、略０．６０、略０．６５、略０．８５である。

ところで光ピックアップの設計では、対物レンズの収差や光ディスクの傾き（ディスクチルト）による収差、その他ミラーなどの光学部品の持つ収差などを含めた光学系全体の収差を考慮する必要がある。一般に光ピックアップの光学的な結像性能には、光源の波長をλとした時に、マレシャル（Marechal）基準と呼ばれる数値０．０７λｒｍｓがあり、光ピックアップの光学系全体のＲＭＳ（Root Mean Square）波面収差がそれ以下に抑えられれば良好な集光スポットが得られるとされている。

前記波面収差の中で、ディスクチルトにより発生するコマ収差Ｗ_３１は、ディスクの基板厚をｔ、基板の屈折率をｎ、ピックアップに対するディスクの傾斜角をθ、対物レンズの開口数をＮＡとすると、以下の式(2)のように、対物レンズの開口数ＮＡの３乗とディスク基板厚ｔに比例する。

光ディスクの高密度化に向けて開口数ＮＡの高い対物レンズを採用したことに伴い、上式が示すようにディスクチルトに因るコマ収差が増大し、ピックアップの再生性能が著しく低下してしまう。そこでディスクチルトに対するマージンを確保するため、ディスクの基板厚ｔはＣＤからＤＶＤ（及びＨＤＤＶＤ）、ＢＤと薄くなってきている。ディスクの基板厚ｔはＣＤで１．２ｍｍに対し、ＤＶＤで０．６ｍｍ、ＨＤＤＶＤで０．６ｍｍ、ＢＤで０．１ｍｍと規格で規定されており、ディスクによって基板厚が異なっている。光ディスク装置としては、これらの光ディスクの記録再生互換性が強く要求されている。現在、２層のＤＶＤ−Ｒ／＋Ｒを含めすべてのＤＶＤ／ＣＤの記録再生に対応した互換型光ディスク装置が市場に普及し始めており、今後は次世代光ディスクとして有望なＢＤやＨＤＤＶＤにも対応した互換型光ディスク装置の開発が期待されている。

そして、１つのピックアップ、１つの対物レンズで前記複数種類の光ディスクに対応することが望ましい。２以上の光学系を併設したり、媒体種別毎にレンズを切換えたりすると、ピックアップの大型化や光学系・機構の複雑化が発生するためである。なお、ここでいう「１つの対物レンズ」とは、記録再生を行う光ディスクの種類によって対物レンズを切換えない、ということを意味するものであり、例えば２枚のレンズを用いた組合せレンズ（いわゆる２枚組レンズ）でも構わない。

ところで、光ピックアップにおいて対物レンズにより集光された光が、基板厚ｔ、屈折率ｎのディスクの透明基板を通過すると次式(3)に示すような球面収差Ｗ_４０が発生する。球面収差Ｗ_４０は、基板厚ｔに比例し、対物レンズの開口数ＮＡの４乗に比例する。

光ピックアップの対物レンズは、ディスク基板を通過する時に発生する球面収差を打ち消すように設計する。ところが、１つのピックアップで複数種類の光ディスクの記録再生を行う際に１つの対物レンズを使用した場合、ディスクによって基板厚が違うことにより発生する球面収差の量が異なるため、あるディスクに対して対物レンズを最適設計すると、他のディスクに対して球面収差が残存し、スポットを十分に集光することができなくなる。したがって、１つの対物レンズで基板厚の異なる複数種類の光ディスクの互換をとるためには、基板厚の違いによる球面収差を補正する必要がある。

基板厚の違いによる球面収差を補正するためには、回折を利用する方法がある。例えば、ＤＶＤ／ＣＤの互換をとる方法として、対物レンズの表面に輪帯の回折構造を設けて屈折レンズに回折の機能を付加し、回折次数の違いやＤＶＤとＣＤとで記録再生に用いる光の波長が異なることを利用し、ディスク基板厚の違いによる球面収差を補正する方法がある。特許文献１（特開平９−１７９０２０号公報、対応米国特許第5838496号）には、対物レンズの片側のレンズ面に光軸を中心とした輪帯上の回折パターンを形成し、同一の波長を用い、回折次数の違いを利用して光を複数の焦点に分けることにより、それぞれのディスクに対して情報記録面上に焦点を結ぶ技術が掲載されている。特許文献２（特開２０００−８１５６６号公報、対応米国特許第6118594号）には、２つの波長の光による同一次数の回折光を用い、波長の違いを利用してそれぞれのディスクに対して良好なスポットを形成する技術が記載されている。この技術によると、記録再生に用いる光を高い回折効率を持つ２つ以上の回折光に分ける必要がなく、回折面をブレーズ化することにより高い光利用効率を得ることができるので、現在ＤＶＤ／ＣＤ互換対物レンズとして広く使われている。

一方で、対物レンズに発散光又は収束光を入射する有限光学系では、トラッキングなどで対物レンズが光ディスクのラジアル方向へシフトするいわゆる対物レンズシフトが生じた場合、対物レンズに対して光束が斜めに入射するためにコマ収差が生じてしまい、収差特性が悪化する。そこで、特許文献３（特開２００４−１４０９５号公報、対応US2004032815A1）では、対物レンズシフト時に同時に対物レンズを光ディスクのラジアル方向にチルトさせ、コマ収差を補正している。

また、ディスク傾きなどに伴うコマ収差を補正する方法として、特許文献４（特開２００３−１６６７９号公報）には、従来の光学系において回折格子を用いて光束を内外に分離、別々の光検出器に集光、それぞれの光束に対してプッシュプル信号を独立に検出し、それらの差信号からコマ収差信号を検出する手法が記載されている。

特開平９−１７９０２０号公報 特開２０００−８１５６６号公報 特開２００４−１４０９５号公報 特開２００３−１６６７９号公報

上記特許文献１では、同一波長の光を用いるが、光を少なくとも２つ以上の回折光に分けてしまうため、光利用効率を稼げない。特許文献２では、波長の違いを利用しているため、同一波長を用いる２種以上の媒体、例えば、ＢＤとＨＤＤＶＤには適用不可能である。特許文献３の互換ピックアップは、それぞれの媒体種別毎に、異なる波長を用いるものであり、同一波長を用いる２種以上の媒体の互換をとるものではない。

このように、従来例では、１つのピックアップ（又は１つの光路中）で、同じ波長の光を用いる２種以上の媒体（例えばＢＤとＨＤＤＶＤ）につき、記録再生の互換をとる技術は開示されていなかった。

本発明では、ほぼ同一の波長又は同一光源を用いて、基板厚の異なる２種以上の媒体を記録／再生する光ピックアップにおいて、一方を無限光学系とし、他方を有限光学系とする。このようにすることで、記録再生に必要な波長がほぼ同一であっても、異なる基板厚を有する２種以上の媒体を記録／再生することができる。

本発明の互換型光ピックアップは、レーザ光源と、レーザ光源から発した光束を集光して光ディスクの情報記録面上に集光する対物レンズと、光ディスクからの反射光をレーザ光源から光ディスクまでの光路から分岐する光分岐素子と、光分岐素子からの反射光強度を検出する光検出器と、光検出器から出力された信号に所定の演算を行うことによりフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号を出力するサーボ回路と、サーボ回路からのサーボ信号に基づいて対物レンズをフォーカス方向及び光ディスクのトラック方向に駆動させるアクチュエータを有する。対物レンズは最も高いＮＡを必要とする光ディスク、例えばＢＤを無限光学系として収差特性が最良となるように設計し、その他の光ディスクに対しては基板厚の違いによる球面収差を補正するように倍率を変更した有限光学系とする。

ここで、ＢＤとＨＤ ＤＶＤではディスクの基板厚が異なるため、基板厚の違いによる球面収差を補正するために、光源と対物レンズとの間にエキスパンダーレンズを具備すると良い。このエキスパンダーレンズを用いて、ＢＤとＨＤＤＶＤに対して対物レンズの倍率の切換えを行う。対物レンズの倍率の切換えは、液晶素子などを用いても良い。このように、複数種類の光ディスクを、記録又は再生する光ピックアップ装置で、基板厚の違いにより発生する球面収差を、光学系の倍率をディスクに応じて変更することで補正できる。

続いて、コマ収差補正について説明する。有限光学系とすると、対物レンズの媒体ラジアル方向へのシフトが起きれば、コマ収差が大きく生じてしまう。そこで、更に、アクチュエータに対物レンズを媒体ラジアル方向にチルトさせる機構を設け、特に有限光学系となるＢＤ以外の光ディスクに対して、トラッキング動作時などに対物レンズが媒体ラジアル方向にシフトするのに伴って対物レンズを媒体ラジアル方向にチルトさせ、レンズシフトにより発生するコマ収差を補正すると良い。

有限光学系においてレンズシフト時に対物レンズを媒体ラジアル方向にチルトさせてコマ収差を補正する場合、チルト量を適当に制御しなければ十分にコマ収差が補正できない可能性がある。また、フォーカス、トラッキングサーボによる対物レンズ駆動時に媒体タンジェンシャル方向に対物レンズがチルトした場合も、コマ収差が発生してしまう可能性がある。

この問題を解決するための第１の手段として、光検出器によりコマ収差信号を検出し、対物レンズをチルトさせるアクチュエータにフィードバックしてチルト制御を行う。コマ収差信号は、例えば、媒体からの反射光を光軸付近の第１の光束と周辺部の第２の光束に分岐し、第１の光束と第２の光束の各々についてそれぞれ第１、第２のトラッキングエラー信号を検出して、それらの差信号により得る。この信号を、レンズをチルトさせるアクチュエータにフィードバックして、コマ収差を補償するように制御する。有限光学系におけるレンズシフト時のコマ収差補正のために、媒体ラジアル方向のコマ（ラジアルコマ）収差検出による媒体ラジアル方向のレンズチルト制御は必要であるが、媒体タンジェンシャル方向のコマ（タンジェンシャルコマ）収差補正も行うことがより望ましい。

また第２の手段としては、対物レンズの媒体ラジアル方向のレンズシフト量及びレンズチルト量を検出し、ある量のレンズシフトが起きたときに発生するコマ収差の補正に必要となる対物レンズのチルト量を予め指定しておき、レンズチルト量を制御する。

対物レンズのチルト量は、光ピックアップ装置において記録再生を行う光ディスクに応じて、対物レンズシフトによって発生するコマ収差が補正されるように制御することが望ましい。すなわち、複数種類の光ディスクに対して、対物レンズシフトに伴い発生するコマ収差を補正するための対物レンズチルト量は、各ディスクによって異なっても良い。

このように、有限光学系において対物レンズシフト時に発生するコマ収差を打ち消すように、対物レンズシフトと共に対物レンズを媒体ラジアル方向にチルトさせることにより、複数種類の光ディスクに対してそれぞれ良好な収差特性を維持することができる。また、媒体ラジアル方向及びタンジェンシャル方向のコマ収差信号を検出し、アクチュエータにフィードバックして対物レンズをチルト制御することにより、より良好な収差特性を維持することができる。あるいは対物レンズのチルト制御は、レンズシフト量及びチルト量を検出し、予め指定しておいたチルト量になるようアクチュエータにフィードバックして制御しても良い。

続いて、対物レンズの開口制限について説明する。対物レンズは、記録再生を行う複数種類の光ディスクに対して必要となる開口数の中で、最も大きい開口数を有するものとする。このため、その開口数以外の対物レンズの開口数に対応する光ディスクに対しては、必要な開口数の光のみが光ディスクの情報記録面上に集光されるよう、光源と対物レンズの間に開口制限フィルタを設けて開口数の切換えを行う。ＢＤとＨＤＤＶＤについては同じ波長の光を用いるが、必要となる対物レンズの開口数が異なるため、ディスク挿入時にディスク判別を行い、相対的に小さい開口数を必要とするＨＤＤＶＤに対してのみ開口制限を行う機構を備える。

本発明では、ＢＤやＨＤ ＤＶＤ、ＤＶＤ、ＣＤなど基板厚の異なる光ディスクに対して互換性があり、高い光利用効率を維持したまま、１つの対物レンズを用いた光学系が簡素な光ピックアップを実現する。

以下、図を用いて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光ピックアップ装置の一例の全体構成を示した図である。第１の実施形態では光源として異なる３つの波長の半導体レーザを備えた光ピックアップ装置の構成を示す。光ピックアップ部は、第１の波長用の半導体レーザ光源１０１ａ、第２の波長用の半導体レーザ光源１０２ａ、第３の波長用の半導体レーザ光源１０３ａ、カップリングレンズ１０１ｂ，１０２ｂ，１０３ｂ、光分岐素子１０１ｃ，１０２ｃ，１０３ｃ、検出レンズ１０１ｄ，１０２ｄ，１０３ｄ、それぞれの波長の光に対して検出手段となる光検出器１０１ｅ，１０２ｅ，１０３ｅ、光束を光軸付近の第１の光束と周辺部の第２の光束に分岐する光分離ホログラム１０１ｆ，１０２ｆ，１０３ｆ、第１の光源１０１ａからの倍率を変換するエキスパンダーレンズ１０４ａ、第１の光源１０１ａからの光と第２の光源１０２ａからの光を合成又は分岐する光分岐素子１０５、第１及び第２の光源１０１ａ，１０２ａからの光と第３の光源１０３ａからの光を合成又は分岐する光分岐素子１０６、立ち上げミラー１０７、第１開口制限フィルタ１０８ａ、第２開口制限フィルタ１０８ｂ、λ／４板１０９、対物レンズ１１０、対物レンズホルダ１１１、及び対物レンズアクチュエータ１１２を有する。１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ，１１３ｄはそれぞれ第１、第２、第３、第４の光ディスクを表す。光ディスク１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ，１１３ｄはスピンドルモータ１１４によって回転させられる。第１及び第２の光ディスク１１３ａ，１１３ｂは第１の光源１０１ａの光を用いて記録再生を行い、第３の光ディスク１１３ｃは第２の光源１０２ａ、第４の光ディスク１１３ｄは第３の光源１０３ａの光を用いて記録再生を行う。

図１は、第１、第３、第４の光ディスクを記録再生する時の各光源からの光線図も示している。例えば第１の光ディスクの記録再生において、第１の光源１０１ａから出た光は、カップリングレンズ１０１ｂ、光分岐素子１０１ｃ、エキスパンダーレンズ１０４ａ、光分岐素子１０５，１０６を透過し、立ち上げミラー１０７、第１開口制限フィルタ１０８ａ、第２開口制限フィルタ１０８ｂ、λ／４板１０９、対物レンズ１１０を経て、第１の光ディスク１１３ａの情報記録面上に集光される。光ディスク１１３ａから反射された光は、往路とほぼ同様の光路を逆にたどり、対物レンズ１１０、λ／４板１０９、第２開口制限フィルタ１０８ｂ、第１開口制限フィルタ１０８ａ、立ち上げミラー１０７、光分岐素子１０６、１０５を経て、光分岐素子１０１ｃで反射され、検出レンズ１０１ｄにより光検出器１０１ｅに集光される。第２、第３、第４の光ディスクの記録再生に関してもほぼ同様なので説明を省略する。

信号処理制御部は、光検出器１０１ｅ，１０２ｅ，１０３ｅからの光電流を電圧に変換する電流電圧変換回路、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、再生ＲＦ信号、コマ収差信号、球面収差信号を出力する信号演算回路、フォーカス誤差、トラッキング誤差を補正するサーボ回路、サーボ回路からのサーボ信号に基づき対物レンズを変位させるためのアクチュエータ駆動回路、ＣＰＵ、メモリ、レーザ駆動回路から構成される。ＣＰＵでは、信号演算回路から得られた信号をもとに記録再生を行う光ディスクのディスク判別を行う。

第１、第２、第３、第４の光ディスクの記録再生に必要な対物レンズの開口数をそれぞれＮＡ１，ＮＡ２，ＮＡ３，ＮＡ４とすると、これらは次の条件(i)を満たすこととする。
(i) ＮＡ１＞ＮＡ２＞ＮＡ４，
ＮＡ１＞ＮＡ３＞ＮＡ４

また、第１、第２、第３の光源の波長λ１，λ２，λ３は次の条件(ii)を満たすこととする。
(ii) λ１＜λ２＜λ３

さらに、第１、第２、第３、第４の光ディスクの基板厚ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４は次の条件(iii)を満たすこととする。
(iii) ｔ１＜ｔ２＜ｔ４，
ｔ１＜ｔ３＜ｔ４

エキスパンダーレンズ１０４ａは、第１の光ディスクと第２の光ディスクによって第１の光源１０１ａからの光束の発散度あるいは収束度を切換える光学素子である。第１の光ディスクと第２の光ディスクによって条件(iii)に示すようにディスクの基板厚が異なるため、基板によって発生する球面収差を補正する必要がある。エキスパンダーレンズ１０４は一対の凹レンズと凸レンズによって構成され、第１の実施形態では、アクチュエータ１０４ｂにより凸レンズを光軸方向に移動させる構成となっている。これにより一対のレンズの間隔を可変にでき、一対のレンズの間隔を調整することによりディスク基板で発生する球面収差をそれぞれのディスクで補正する。このとき、条件(i)に示すように第１の光ディスクの記録再生に必要となる開口数ＮＡ１は第２の光ディスクの記録再生に必要となる開口数ＮＡ２よりも相対的に大きいため、対物レンズ１１０に入射する光が発散光又は収束光の場合、対物レンズシフトにおいて発生するコマ収差が非常に大きくなってしまう。したがって、第１の光ディスクの記録再生において、エキスパンダーレンズ１０４ａ出射後の光束は略平行光であることが望ましい。なお、第１の実施形態ではアクチュエータ１０４ｂにより凸レンズを移動させる構成になっているが、移動させるのは凹レンズでも構わない。また、倍率変換手段として第１の実施形態では一対の凹レンズと凸レンズによるエキスパンダーレンズを用いたが、液晶素子などを用いた倍率変換素子を用いることも可能である。

第１開口制限フィルタ１０８ａは、第１の光源からの光に対して開口の大きさを調節する光学素子である。第１の光ディスクと第２の光ディスクは同じ光源１０１ａからの光を用いるにも関わらず、条件(i)に示すように、第１の光ディスクの記録再生に必要となる対物レンズの開口数ＮＡが、第２の光ディスクに対する開口数に比べ相対的に大きい。図２は第１開口制限フィルタ１０８ａの一例を示す上面図である。第１開口制限フィルタ１０８ａは、第１の領域２０１と第２の領域２０２から構成され、記録再生を行う光ディスクの種類を判別し、第１の光ディスクの場合には第１開口制限フィルタ１０８ａに入射する光束をそのまま透過し、第２の光ディスクの場合には第２の領域２０２に入射する光束のみを透過させることで開口数の切換えを行う。第１開口制限フィルタ１０８ａは、例えば印加電圧により屈折率が可変に制御される液晶素子であり、第２の光ディスクの記録再生時は、その液晶素子に電圧を印加することで第１の領域の屈折率を変化させ、第１の領域２０１に入射する光束を透過させないようにすることで開口数の切換えを行うことができる。なお、第１開口制限フィルタ１０８ａは第１の光源１０１ａと対物レンズ１１１の間にあればよい。

第２開口制限フィルタ１０８ｂは、入射する光の波長に応じて開口数を調節する光学素子である。条件(i)より第２開口制限フィルタ１０８ｂは、第１の波長の光に対しては大きな開口を有し、第２の波長の光に対しては第１の波長の光に対する開口よりも相対的に小さな開口を有し、第３の波長の光に対しては第２の波長の光に対する開口よりも相対的に小さな開口を有する。図３は第２開口制限フィルタ１０８ｂの一例を示す上面図である。第２開口制限フィルタ１０８ｂは、入射する光の波長に因らず光を透過する領域３０１、第１の波長の光及び第２の光の波長の光を透過し、第３の波長の光を透過しない領域３０２、第１の波長の光のみを透過し、第２、第３の波長の光を透過しない領域３０３から構成される。なお、第２開口制限フィルタ１０８ｂは第１の光源１０１ａと対物レンズ１１１の間にあればよい。このようにすることで、記録再生を行う光ディスクの種類に対応して、開口数を調節することができる。

また、第１開口制限フィルタ１０８ａと第２開口制限フィルタ１０８ｂは図４に示すようにその機能を組み合わせた開口制限フィルタでも構わない。図４に示す開口制限フィルタは例えば印加電圧により屈折率が可変に制御される液晶素子であり、入射する光の波長に因らず光を透過する領域４０１、第１の波長の光及び第２の波長の光を透過し、第３の波長の光を透過しない領域４０２、第１の波長の光を透過し、第２、第３の波長の光を透過しない領域４０３，４０４の４つの領域を有し、第２の光ディスクの記録再生時には液晶素子に電圧を印加する電圧によって領域４０４の光を透過しないようにして開口制限を行う。

光分離ホログラム１０１ｆは、光ディスクからの反射光を光軸付近の光と周辺部分の光で異なる方向に分離する。分離された光束は、ともに検出レンズ１０１ｄにより光検出器１０１ｅに入射する。光検出器１０１ｅには複数の受光領域があり、光束を分割して検出し、信号演算回路によりフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、ＲＦ信号、コマ収差信号、球面収差信号として出力する。コマ収差信号は媒体ラジアル方向とタンジェンシャル方向のコマ収差信号がそれぞれ検出され、アクチュエータ１１２にフィードバックされて、対物レンズ１１０の媒体ラジアル方向及びタンジェンシャル方向の傾きによってそれぞれのコマ収差を補正するように制御される。球面収差信号はエキスパンダーレンズ１０４ａにフィードバックされ、光ディスク１１３ａの基板厚のばらつきや、レンズ間隔ずれによる球面収差を補正するように制御される。

図５に、第１の実施形態における光分離ホログラム１０１ｆのパターンの概略図を示す。入射光束５０１の径に対して、光量でほぼ等分になるような境界５０２を設定し、その内側領域５０３と外側領域５０４で回折格子の方向を異ならせる。これにより光束の内側と外側が分離されて検出器１０１ｅに集光されることになる。

図６は第１の実施形態における光検出器１０１ｅの受光面パターンと、その出力信号からトラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号、ラジアルコマ収差信号、タンジェンシャルコマ収差信号、ＲＦ信号を得る回路演算方法を示す模式図を示す。光分離ホログラム１０１ｆにより光束の内側と外側に分離された光は４つの受光領域６０１，６０２，６０３，６０４により受光される。このうち６０２，６０４で内側光束回折光、６０１，６０３で外側光束回折光を受光する。４分割受光領域６０１，６０２で外側光束１次回折光６０５、内側光束１次回折光６０６を受光し、非分割受光領域６０３，６０４で外側光束−１次回折光６０７、内側光束−１次回折光６０８を受光する。第１の実施形態ではフォーカスエラー信号の検出に非点収差法を用いているため、非点収差による最小錯乱円において光束の方向が９０°回転し、ディスクの案内溝による回折パターンが接線方向に現れる。そのため分割はラジアル方向の直線で行う。

４分割受光領域の出力ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈを回路６０９で演算し、収差信号を得る。フォーカスエラー信号は（ａ＋ｃ＋ｅ＋ｇ）−（ｂ＋ｄ＋ｆ＋ｈ）である。（ｅ＋ｇ）−（ｆ＋ｈ）で内側光束のフォーカスエラー信号、（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ）で外側光束のフォーカスエラー信号を得て、内外フォーカスエラー信号の差を球面収差信号とする。トラッキングエラー信号はプッシュプル法を用いて、（ａ＋ｂ＋ｅ＋ｆ）−（ｃ＋ｄ＋ｇ＋ｈ）で得る。（ｅ＋ｆ）−（ｇ＋ｈ）で内側光束のプッシュプル信号、（ａ＋ｂ）−（ｃ＋ｄ）で外側光束のプッシュプル信号を得て、内外プッシュプル信号の差をラジアルコマ収差信号とする。タンジェンシャルコマ収差信号は（ａ＋ｄ＋ｆ＋ｇ）−（ｂ＋ｃ＋ｅ＋ｈ）で得られる。光分離ホログラム１０２ｆ，１０３ｆは１０１ｆと同様の機能であるため説明を省略する。

第１の実施形態では、第１の光ディスクに対して平行光入射とし、第２、第３、第４の光ディスクに対しては対物レンズの倍率を負、すなわち発散光入射としているが、有限光学系において、対物レンズの開口数ＮＡが大きく、倍率の絶対値が大きいと対物レンズシフトによるコマ収差が急激に増加するため、上記のようにレンズチルトしてもコマ収差を十分に補正することができなくなる。第１の実施形態では条件(i)に示すとおり、有限光学系の中では第２の光ディスクに対する対物レンズのＮＡが最も大きい。第２の光ディスクの記録再生において、対物レンズシフト０．３ｍｍ時にレンズチルトによりコマ収差補正をした時のＲＭＳ波面収差を０．０７λｒｍｓ以下に抑えるために、第２の光ディスクに対する対物レンズの倍率β２は以下の条件(iv)を満たすように構成される。
(iv) −０．０９０＜β２＜０

条件(iv)を満足することにより、対物レンズの開口数が大きい第２の光ディスクに対しても、対物レンズシフト時に発生するコマ収差をレンズチルト補正により良好に抑えることができる。

以後、説明に具体性を持たせるため、第１の半導体レーザ光源１０１ａは波長λ１が略４０５ｎｍの青紫色半導体レーザ、第２の半導体レーザ光源１０２ａは波長λ２が略６６０ｎｍの赤色半導体レーザ、第３の半導体レーザ光源１０３ａは波長λ３が略７８０ｎｍの赤外半導体レーザ、第１の光ディスク１１３ａはＢＤ、第２の光ディスク１１３ｂはＨＤＤＶＤ、第３の光ディスク１１３ｃはＤＶＤ、第４の光ディスク１１３ｄはＣＤとする。

対物レンズ１１０の第１面及び第２面は、光軸を中心に回転対称な非球面形状であり、光軸からの高さをｒ（単位：ｍｍ）、非球面の面頂点での接平面からの光軸方向距離（サグ量）をＺ（単位：ｍｍ）、非球面の光軸上での曲率をｃ（単位：１／ｍｍ）、円錐定数をｋ、ｍ次の非球面係数をＡ_ｍとして、以下の式(4)で表される。

対物レンズ１１０の第１面及び第２面の非球面を規定する曲率、円錐係数、各次の非球面係数及び第１面と第２面の面間隔ｄは表１に示される。対物レンズ１１０は開口数が最も大きい第１の光ディスクにおいて平行光（倍率β１＝０）が対物レンズに入射した場合に球面収差が補正されるように設計している。なお、表１における表記Ｅは、１０を基数、Ｅの右の数字を指数とする累乗を表している。

第１の実施形態の光学系の具体的数値構成は表２に示される。表中、ＮＡ１，ｆ１，λ１，ｔ１，β１は、それぞれ第１の光ディスク使用時の像側開口数、焦点距離、設計波長、ディスクの基板厚、倍率であり、ＮＡ２，ｆ２，λ１，ｔ２，β２は、それぞれ第２の光ディスク使用時の同様の値、ＮＡ３，ｆ３，λ２，ｔ３，β３は、それぞれ第３の光ディスク使用時の同様の値、ＮＡ４，ｆ４，λ３，ｔ４，β４は、それぞれ第４の光ディスク使用時の同様の値である。前記の通り、開口数が大きい第１の光ディスクに対しては無限系（倍率β１＝０）とし、第２、第３、第４の光ディスク使用時にも球面収差が補正されるよう倍率β２、β３、β４を決定している。第１の実施形態におけるピックアップの光学系全体のＲＭＳ波面収差は、第１、第２、第３、第４の光ディスクでそれぞれ０．００６λｒｍｓ，０．００５λｒｍｓ，０．００９λｒｍｓ，０．００４λｒｍｓであった。なお、対物レンズの硝材はM-LAF81、ディスク基板はＰＣ（ポリカーボネート）とした。ｎ４０５，ｎ６６０，ｎ７８０はそれぞれλ１，λ２，λ３での屈折率、νｄはd-line（５８７．６ｎｍ）でのアッベ数である。

図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、第１の実施形態における対物レンズ１１０と光ディスク１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ，１１３ｄ及びそれぞれの光ディスクで信号の記録再生を行う時の光源１０１ａ，１０２ａ，１０３ａからそれぞれのディスクまでの光線図である。

図８は、第１の実施形態において対物レンズ１１０が媒体ラジアル方向にシフトした場合のレンズシフト量に対する波面収差発生量を示す。（ａ）は第２の光ディスク、（ｂ）は第３の光ディスク、（ｃ）は第４の光ディスクにおける収差量をそれぞれ表す。横軸がレンズシフト量、縦軸が諸収差量をそれぞれ表す。それぞれの光ディスクにおいてレンズシフトと共に３次のコマ収差が支配的となり、ハーフハイト型の光ピックアップ装置で想定される０．３ｍｍのレンズシフトに対し、第２、第３、第４の光ディスクではトータルでそれぞれ０．２７８λｒｍｓ，０．１７６λｒｍｓ，０．１３８λｒｍｓのＲＭＳ波面収差が発生しており、回折限界性能のマレシャル基準の０．０７λｒｍｓを大きく超えてしまい、良好なスポット性能を得ることができない。なお第１の光ディスク使用時は、対物レンズ１１０での結像倍率β１＝０であるので、対物レンズには平面波が入射する。この場合には、対物レンズが媒体ラジアル方向にシフトしてもコマ収差が発生することはない。

図９は、第１の実施形態において図８に示すように対物レンズ１１０が媒体ラジアル方向にシフトした場合に発生するコマ収差を補正するために、対物レンズシフトに伴って対物レンズを媒体ラジアル方向にチルトさせた場合のレンズシフト量に対する波面収差発生量を示す。図８と同様、（ａ）は第２の光ディスク、（ｂ）は第３の光ディスク、（ｃ）は第４の光ディスクにおける収差量をそれぞれ表す。横軸がレンズシフト量、左縦軸が諸収差量、右縦軸が補正に必要なレンズチルト量をそれぞれ表す。図９内において、諸収差量は実線で、レンズチルト量は破線で記されている。ここでレンズチルト量は図１０に示すように、対物レンズ１１０の第１面の面頂点を中心に対物レンズが光ディスクのラジアル方向に回転した角度θで定義する。

図１１は第１の実施形態において、第２の光ディスク１１３ｂの記録再生の際に、対物レンズシフトに伴って対物レンズをチルトさせる様子を模式的に示す。図１１の点線で示した対物レンズはレンズを光ディスクのラジアル方向にシフトしただけの状態、実線で示したレンズはレンズシフトとともに収差補正のためにチルトを加えた状態を示す。第１の実施形態では図１１に示すように、レンズシフトに伴って対物レンズ１１０の第１面が光軸側を向くようにチルトさせている。図９からわかるように、対物レンズ１１０がレンズシフトした場合の光学系全体のＲＭＳ波面収差は高次成分まで含めてほとんど発生していない。例えば、対物レンズが０．３ｍｍ光ディスクのラジアル方向にシフトした時のＲＭＳ波面収差は、第２、第３、第４の光ディスクでそれぞれ０．０１９λｒｍｓ，０．００９λｒｍｓ，０．００６λｒｍｓであり、ＲＭＳ波面収差がマレシャル基準の０．０７λｒｍｓ以下になっており、レンズシフトにより発生するコマ収差を良好に補正することができる。すなわち、第１、第２、第３、第４の光ディスクに対し軸外でも良好なスポット性能を得ることができる。また、対物レンズシフト０．４ｍｍ時のコマ収差補正に必要な対物レンズのチルト角は、第２、第３、第４の光ディスクでそれぞれ１．２７°，１．０２°，１．６９°であり、特許文献３において収差補正に必要なチルト角に比べＤＶＤ、ＣＤともに約１５％低く抑えることができており、ＨＤＤＶＤに対してもチルト角はＣＤ以下に抑えられている。なお、ＢＤは無限光学系（β１＝０）のため、対物レンズをチルトさせる必要は無い。

有限光学系においてレンズシフト時にレンズをチルトさせることでコマ収差を補正するが、レンズチルト量が適当に制御されていないと十分にコマ収差が補正されない可能性がある。図１２は第１の実施形態において第２の光ディスクに対し、レンズシフト０．３ｍｍ時のレンズチルト角誤差と残存収差の関係を示す。チルト角誤差に対して３次のコマ収差がほぼ支配的であり、例えば０．０３λｒｍｓ以内に抑えるにはチルト角誤差を±０．１８°以内に制御する必要がある。そこで、前述のように媒体ラジアル方向及びタンジェンシャル方向のコマ収差信号を検出し、アクチュエータにフィードバックしてコマ収差を補償するようにレンズチルト量を制御することで、対物レンズのチルト角の精度を高めることができる。

［第２の実施形態］
第１の実施形態ではレンズチルト制御にコマ収差信号を用いているが、レンズシフト量及びチルト量を直接検出し、アクチュエータにフィードバックしてレンズチルトを制御しても良い。図１３は第２の実施形態に係る光ピックアップ装置の一例の全体構成を示した図である。なお、図１の実施形態と同じ部品に関しては図番号を省略する。

アクチュエータのラジアル方向に垂直な側面と対向して、アクチュエータのラジアル方向に垂直な側面との距離を検出する第１の位置検出器１３０１と第２の位置検出器１３０２と第３の位置検出器１３０３を配置する。第１の位置検出器１３０１と第２の位置検出器１３０２は、対物レンズのフォーカス方向に沿って、所定の間隔を有して配置される。第１の位置検出器１３０１の出力と第２の位置検出器１３０２の出力の差を、第１の位置検出器１３０１と第２の位置検出器１３０２の間隔で除算することで、レンズチルト量を検出することができる。また、第３の位置検出器１３０３を、フォーカス方向において、対物レンズ１１０の第１面の面頂点とほぼ一致する位置に配置することで、対物レンズのラジアル方向のレンズシフト量を検出することができる。

第３の位置検出器１３０３で検出したレンズシフト量に基づき、予め指定したチルト量に対応するチルト駆動信号がチルトサーボ回路及びチルトアクチュエータ駆動回路で生成され、アクチュエータに入力され、対物レンズ１１０がチルト駆動される。このときのレンズチルト量を上記の第１の位置検出器１３０１と第２の位置検出器１３０２により検出し、チルトサーボ回路にフィードバックすることで、レンズチルト量が制御される。このように、対物レンズのレンズシフト量とレンズチルト量を検出し、レンズチルト量が予め指定したチルト量になるようにフィードバック制御することで、対物レンズのチルト角の精度を高めることができる。レンズシフト量とチルト量との関係は、予めテーブルの形で記憶しておいてもよいし、関数の形で記憶しておいてもよい。

［第３の実施形態］
次に、対物レンズのレンズシフト量とレンズチルト量を検出する他の実施形態を図１４に示す。アクチュエータのラジアル方向に垂直な側面と対向して、アクチュエータのラジアル方向に垂直な側面との距離を検出する第１の位置検出器１４０１と第２の位置検出器１４０２を配置する。第１の位置検出器１４０１と第２の位置検出器１４０２は、対物レンズのフォーカス方向に沿って、所定の間隔を有して配置される。第１の位置検出器１４０１の出力と第２の位置検出器１４０２の出力の差を、第１の位置検出器と第２の位置検出器の間隔で除算することで、レンズチルト量を検出することができる。また、第１の位置検出器１４０１の出力と第２の位置検出器１４０２の出力を足して、２で割ることで、レンズシフト量を検出することができる。

このようにして検出したレンズシフト量とレンズチルト量を元にして、上記第２の実施形態と同様、対物レンズのチルトを制御することができる。本実施形態によれば、位置検出器の数を２個に減らすことができるので、コスト低減を図ることができる。

［第４の実施形態］
図１５は、本発明の第４の実施形態に係る光ピックアップ装置の一例の全体構成図である。第１の波長用の半導体レーザ光源１０１ａからの光はハーフミラー１５０１によって反射され、液晶λ／２板１５０２、偏光性制限開口１５０３を経て、対物レンズ１１０によって第１の光ディスク１１３ａあるいは第２の光ディスク１１３ｂに集光される。液晶λ／２板は、電圧を印加した時のみλ／２板として作用する液晶素子である。第１の実施形態と同様、第１の光ディスクと第２の光ディスクの記録再生時には、エキスパンダーレンズ１０４ａにより第１の光源１０１ａからの光束の発散度あるいは収束度を切り替え、ディスク基板によって発生する球面収差を補正する。倍率変換手段は、液晶素子などを用いた倍率変換素子を用いることも可能である。第１の光ディスクと第２の光ディスクに対する開口数の切換えは液晶λ／２板１５０２及び偏光性制限開口１５０３を用いて行う。例えば、第１又は第２のいずれかの光ディスクの記録再生時に、液晶λ／２板に電圧を印加し、直線偏光を９０度回転させる。偏光性制限開口１５０３は図１６に示すように、光軸付近の領域１６０１とその外側領域１６０２から構成される。領域１６０１は第１及び第２の光ディスクの偏光を透過し、領域１６０２は第１の光ディスクの偏光のみ透過し、第２の光ディスクの偏光は遮蔽することで、開口数の切換えを行う。

図１５に示した例では第１の実施形態と同様、コマ収差信号を検出してフィードバックすることによりレンズチルトを制御しているが、第２、第３の実施形態と同様、レンズシフト量及びチルト量を検出し、アクチュエータにフィードバックしてレンズチルトを制御してもよい。第３及び第４の光ディスクに関しては、第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。

［第５の実施形態］
第１から第４の実施形態では、第１及び第２の光ディスクの記録再生時にエキスパンダーレンズ１０４ａによって倍率を切換えているが、図１７に示すように第１から第４の光ディスクに対してエキスパンダーレンズ１０４ａを用いて対物レンズの倍率を切換えても良い。この構成では、各光源からエキスパンダーレンズに入射する光束を平行光にすることができるため、カップリングレンズの位置調整が容易となる。第１の実施形態と同様、対物レンズの倍率の切換えはエキスパンダーレンズの代わりに液晶素子などを用いても良い。

図１７に示した例では第１の実施形態と同様、コマ収差信号を検出してフィードバックすることによりレンズチルトを制御しているが、第２、第３の実施形態と同様、レンズシフト量及びチルト量を検出し、アクチュエータにフィードバックしてレンズチルトを制御してもよい。また、図１７に示した例では第１の実施形態と同様、開口数の切換えには開口制限フィルタを用いているが、第４の実施形態同様、偏光を利用して開口数の切換えを行ってもよい。

［第６の実施形態］
第１から第５の実施形態では、検出器１０２ｅ，１０３ｅは独立に配置した構成になっているが、図１８に示すように第２の検出器１０２ｅと第３の検出器１０３ｅを共通化した形態でも構わない。第２及び第３の光源から出た光は光分岐素子１８０１によって合成され、対物レンズ１１０によって光ディスク１１３ｃ（ＤＶＤ系光ディスク）又は１１３ｄ（ＣＤ系光ディスク）に集光される。光ディスクからの反射光は、光分岐素子１８０２で反射され、検出レンズ１８０３により光検出器１８０４に集光される。また、第１の実施形態と同様、レンズチルト制御に用いるコマ収差信号検出のために、光分離ホログラム１８０５を備える。第１の実施形態と同様、倍率の切換えはエキスパンダーレンズの代わりに液晶素子などを用いても良い。

図１８に示した実施形態では第１の実施形態と同様、コマ収差信号を検出してフィードバックすることによりレンズチルトを制御しているが、第２、第３の実施形態と同様、レンズシフト量及びチルト量を検出し、アクチュエータにフィードバックしてレンズチルトを制御してもよい。また、図１８に示した実施形態では第１の実施形態と同様、開口数の切換えには開口制限フィルタを用いているが、第４の実施形態同様、偏光を利用して開口数の切換えを行ってもよい。

［第７の実施形態］
第１から第６の実施形態では、半導体レーザ１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ及び検出器１０１ｅ，１０２ｅ，１０３ｅは独立に配置した構成になっているが、半導体レーザと検出器を同一の筐体に収納されたいわゆるレーザモジュールの形態でも構わない。例えば図１９に示す実施形態では、第１の半導体レーザ光源１０１ａと第１の光検出器１０１ｅを同一の筐体１９０１ａに、第２の半導体レーザ光源１０２ａと第２の光検出器１０２ｅを同一の筐体１９０２ａに、第３の半導体レーザ光源１０３ａと第３の光検出器１０３ｅを同一の筐体１９０３ａに収納したレーザモジュールを用いている。１９０１ｂは、第１の光源１０１ａから光ディスク１１３ａ又は１１３ｂに向けて発した光束と、光ディスクで反射された光束を分離し、復路の光束を光検出器１０１ｅに導く機能を持ったホログラム素子である。１９０１ｂは、第１の実施形態と同様、レンズチルト制御に用いるコマ収差信号検出のための光分岐機能を有する。１９０２ｂ，１９０３ｂも１９０１ｂと同じような作用を持つホログラム素子である。１９０１ｃ，１９０２ｃ，１９０３ｃはカップリングレンズである。エキスパンダーレンズは第１の実施形態と同様、倍率の切換えはエキスパンダーレンズの代わりに液晶素子などを用いても良い。

図１９に示した例では第１の実施形態と同様、コマ収差信号を検出してフィードバックすることによりレンズチルトを制御しているが、第２、第３の実施形態と同様、レンズシフト量及びチルト量を検出し、アクチュエータにフィードバックしてレンズチルトを制御してもよい。また、図１９に示した例では第１の実施形態と同様、開口数の切換えには開口制限フィルタを用いているが、第４の実施形態同様、偏光を利用して開口数の切換えを行ってもよい。また、第５の実施形態と同様、第１から第４の光ディスクに対してエキスパンダーレンズ１０４ａを用いて対物レンズの倍率を切換えても良い。

［第８の実施形態］
第１から第７の実施形態では、半導体レーザ１０１ａ，１０２ａ，１０３ａは独立に配置した構成になっているが、半導体レーザを同一の筐体に収納した構成でも構わない。例えば図２０に示す実施形態では、光源には第１の半導体レーザ光源１０１ａと第２の半導体レーザ光源１０２ａ、第３の半導体レーザ光源１０３ａを一体にした３波長レーザ２００１を用い、検出系も共通化した光検出器２００２を用いている。２００３は光ディスクからの反射光を、光源から光ディスクまでの光路から分岐する光分岐素子である。光分離ホログラム２００４は、第１の実施形態と同様、レンズチルト制御に用いるコマ収差信号検出のための光分岐機能を有する。第１の実施形態と同様、倍率の切換えはエキスパンダーレンズの代わりに液晶素子などを用いても良い。

図２０に示した例では第１の実施形態と同様、コマ収差信号を検出してフィードバックすることによりレンズチルトを制御しているが、第２、第３の実施形態と同様、レンズシフト量及びチルト量を検出し、アクチュエータにフィードバックしてレンズチルトを制御してもよい。また、図２０に示した例では第１の実施形態と同様、開口数の切換えには開口制限フィルタを用いているが、第４の実施形態同様、偏光を利用して開口数の切換えを行ってもよい。

［第９の実施形態］
光源や光検出器は、複数の半導体レーザと共通化した光検出器を同一の筐体に収納したレーザモジュールの形態でも構わない。例えば図２１に示す実施形態では、第１、第２、第３の半導体レーザ光源１０１ａ，１０２ａ，１０３ａと光検出器２１０３を同一の筐体２１０１に収納したレーザモジュールを用いている。２１０２は、各光源から光ディスク１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ，１１３ｄに向けて発した光束と、光ディスクで反射された光束を分離し、復路の光束を光検出器２１０３に導く機能を持ったホログラム素子である。光分離ホログラム２１０２は、第１の実施形態と同様、レンズチルト制御に用いるコマ収差信号検出のための光分岐機能を有する。第１の実施形態と同様、倍率の切換えはエキスパンダーレンズの代わりに液晶素子などを用いても良い。

図２１に示した例では第１の実施形態と同様、コマ収差信号を検出してフィードバックすることによりレンズチルトを制御しているが、第２、第３の実施形態と同様、レンズシフト量及びチルト量を検出し、アクチュエータにフィードバックしてレンズチルトを制御してもよい。また、図２１に示した例では第１の実施形態と同様、開口数の切換えには開口制限フィルタを用いているが、第４の実施形態同様、偏光を利用して開口数の切換えを行ってもよい。

このように、半導体レーザ光源や光検出器を同一の筐体内に収納し１つのユニットとして作成することにより、光ピックアップの小型化が可能であり、また各素子の光軸調整なども不要となるため、光ピックアップの信頼性も向上する。

本発明により、光情報記録再生装置の光ピックアップが簡素化、集約化でき、しかも現在規格化が進む、あるいはすでに規格化されているＣＤやＤＶＤ、ＢＤ、ＨＤＤＶＤなど複数種類の光ディスクに１台の光ディスクドライブ、１つの光ピックアップ装置で対応することが可能となる。

本発明の互換型光ピックアップ装置の第１の実施形態を示す概略構成図。 本発明の互換型光ピックアップ装置における第１開口制限フィルタの一例を示す上面図。 本発明の互換型光ピックアップ装置における第２開口制限フィルタの一例を示す上面図。 本発明の互換型光ピックアップ装置における開口制限フィルタの一例を示す上面図。 本発明の互換型光ピックアップ装置における光分離ホログラムのパターンの概略図。 図１の実施形態における光検出器の受光面パターンと回路演算の説明図。 本発明の互換型光ピックアップ装置における対物レンズと光ディスクを示す図であり、（ａ）は第１の光ディスクにおける光線図、（ｂ）は第２の光ディスクにおける光線図、（ｃ）は第３の光ディスクにおける光線図、（ｄ）は第４の光ディスクにおける光線図。 本発明の互換型光ピックアップ装置における、レンズチルトによるコマ収差補正をしない場合のレンズシフトに対する諸収差の発生量を表すグラフであり、（ａ）は第２の光ディスクにおける諸収差の発生量を表すグラフ、（ｂ）は第３の光ディスクにおける諸収差の発生量を表すグラフ、（ｃ）は第４の光ディスクにおける諸収差の発生量を表すグラフ。 本発明の互換型光ピックアップ装置における、レンズチルトによるコマ収差補正をした場合のレンズシフトに対する諸収差の発生量及び補正に必要なレンズチルト量を表すグラフであり、（ａ）は第２の光ディスクにおける諸収差の発生量及び補正に必要なレンズチルト量を表すグラフ、（ｂ）は第３の光ディスクにおける諸収差の発生量及び補正に必要なレンズチルト量を表すグラフ、（ｃ）は第４の光ディスクにおける諸収差の発生量及び補正に必要なレンズチルト量を表すグラフ。 本発明の互換型光ピックアップ装置における対物レンズのレンズチルト量の定義を示す図。 本発明の互換型光ピックアップ装置における対物レンズのレンズチルトを示す概念図。 図１の実施形態における第２の光ディスク、レンズシフト０．３ｍｍ時のレンズチルト誤差量と諸収差量の関係を示した図。 本発明の互換型光ピックアップ装置の第２の実施形態を示す概略構成図。 本発明の互換型光ピックアップ装置の第３の実施形態を示す概略構成図。 本発明の互換型光ピックアップ装置の第４の実施形態を示す概略構成図。 本発明の互換型光ピックアップ装置における偏光性制限開口の概略図。 本発明の互換型光ピックアップ装置の第５の実施形態を示す概略構成図。 本発明の互換型光ピックアップ装置の第６の実施形態を示す概略構成図。 本発明の互換型光ピックアップ装置の第７の実施形態を示す概略構成図。 本発明の互換型光ピックアップ装置の第８の実施形態を示す概略構成図。 本発明の互換型光ピックアップ装置の第９の実施形態を示す概略構成図。

符号の説明

１０１ａ：第１光源（青紫色半導体レーザ）、１０２ａ：第２光源（赤色半導体レーザ）、１０３ａ：第３光源（赤外半導体レーザ）、１０１ｂ，１０２ｂ，１０３ｂ：カップリングレンズ、１０１ｃ，１０２ｃ，１０３ｃ：光分岐素子、１０１ｄ，１０２ｄ，１０３ｄ：検出レンズ、１０１ｅ：第１光検出器、１０２ｅ：第２光検出器、１０３ｅ：第３光検出器、１０１ｆ，１０２ｆ，１０３ｆ：光分離ホログラム、１０４ａ：エキスパンダーレンズ、１０４ｂ：アクチュエータ、１０５，１０６：光分岐素子、１０７：立ち上げミラー、１０８ａ：第１開口制限フィルタ、１０８ｂ：第２開口制限フィルタ、１０９：λ／４板、１１０：対物レンズ、１１１：対物レンズホルダ、１１２：対物レンズアクチュエータ、１１３ａ：第１光ディスク、１１３ｂ：第２光ディスク、１１３ｃ：第３光ディスク、１１３ｄ：第４光ディスク、１１４：スピンドルモータ、
２０１：第１の領域、２０２：第２の領域、
３０１：光透過領域、３０２：第３光遮蔽領域、３０３：第２、第３光遮蔽領域、
４０１：光透過領域、４０２：第３光遮蔽領域、４０３：第２、第３光遮蔽領域、４０４：第２光ディスク偏光遮蔽領域、
５０１：光束、５０２：境界、５０３：内側領域、５０４：外側領域、
６０１、６０２：４分割受光領域、６０３、６０４：非分割受光領域、６０５：外側光束１次回折光、６０６：内側光束１次回折光、６０７：外側光束−１次回折光、６０８：内側光束−１次回折光、６０９：演算回路、
１３０１：第１の位置検出器、１３０２：第２の位置検出器、１３０３：第３の位置検出器、
１４０１：第１の位置検出器、１４０２：第２の位置検出器、
１５０１：ハーフミラー、１５０２：液晶λ／２板、１５０３：偏光性制限開口、
１６０１：内側領域、１６０２：外側領域、
１８０１：光分岐素子、１８０２：光分岐素子、１８０３：検出レンズ、１８０４：光検出器、１８０５：光分岐ホログラム、
１９０１ａ，１９０２ａ，１９０３ａ：筐体、１９０１ｂ，１９０２ｂ，１９０３ｂ：ホログラム素子、１９０１ｃ，１９０２ｃ，１９０３ｃ：カップリングレンズ、
２００１：光源（３波長半導体レーザ）、２００２：光検出器、２００３：光分岐素子、２００４：光分岐ホログラム、
２１０１：筐体、２１０２：ホログラム素子、２１０３：光検出器。

Claims (18)

1. 第１の光源と、
   光ディスクに前記光源からの光を集光する対物レンズと、
   前記光ディスクが第１の基板厚を有する第１の光ディスクであるか、前記第１の基板厚とは厚さの異なる第２の基板厚を有する第２の光ディスクであるかに応じて、前記対物レンズの結像倍率を異ならせる光学素子と、
   前記対物レンズを前記光ディスクのラジアル方向にチルトさせるレンズチルト機構と
   コマ収差信号を検出する検出機構と、
   前記検出機構によって検出されたコマ収差を補正するように前記レンズチルト機構を制御する制御部と
   を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 請求項１記載の光ピックアップ装置において、前記光学素子は、前記第１の光ディスクに対して無限光学系に、前記第２の光ディスクに対して有限光学系に切換える素子であることを特徴とする光ピックアップ装置。
3. 請求項１記載の光ピックアップ装置において、前記第１の光源と前記対物レンズの間に、前記第２の光ディスクに対して開口制限を行う開口制限素子を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
4. 請求項１記載の光ピックアップ装置において、更に、前記第１、第２の光ディスクとは種別の異なる第３の光ディスクに光を照射するための、前記第１の光源からの光とは波長の異なる光を出射する第２の光源と、前記第１、第２、第３の光ディスクとは種別の異なる第４の光ディスクに光を照射するための、前記第１、第２の光源からの光とは波長の異なる光を出射する第３の光源とを有することを特徴とする光ピックアップ装置。
5. 請求項４記載の光ピックアップ装置において、前記対物レンズは、前記第１の光ディスクに対して無限光学系となり、前記第２、第３、第４の光ディスクに対して有限光学系となるように構成され、前記対物レンズは、前記第１の光ディスクの記録又は再生時には、前記レンズチルト機構による収差補正を行わず、前記第２、第３、第４の光ディスクの記録又は再生時に、前記レンズチルト機構による収差補正を行うことを特徴とする光ピックアップ装置。
6. 請求項４記載の光ピックアップ装置において、前記第１の光源から出射される光の波長が略４０５ｎｍ、前記第２の光源から出射される光の波長が略６６０ｎｍ、前記第３の光源から出射される光の波長が略７８０ｎｍであり、前記第１の光ディスクがＢＤ系の光ディスクであり、前記第２の光ディスクがＨＤＤＶＤ系の光ディスクであり、前記第３の光ディスクがＤＶＤ系の光ディスクであり、前記第４の光ディスクがＣＤ系の光ディスクであることを特徴とする光ピックアップ装置。
7. 請求項４記載の光ピックアップ装置において、前記光学素子は、前記第１、第２、第３、第４の光ディスクそれぞれに対して、倍率を切換えるように構成されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
8. 請求項１記載の光ピックアップ装置において、
   前記第１の光ディスクに対する前記対物レンズの倍率β１がβ１＝０であり、前記第２の光ディスクに対する前記対物レンズの倍率β２が
   −０．０９０＜β２＜０
   を満足するように構成されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
9. 第１の光源と、
   光ディスクに前記光源からの光を集光する対物レンズと、
   前記光ディスクが第１の基板厚を有する第１の光ディスクであるか、前記第１の基板厚とは厚さの異なる第２の基板厚を有する第２の光ディスクであるかに応じて、前記対物レンズの結像倍率を異ならせる光学素子と、
   前記対物レンズを前記光ディスクのラジアル方向にチルトさせるレンズチルト機構と
   前記対物レンズのラジアル方向の変位量を検出するレンズシフト検出機構と、
   前記対物レンズのラジアル方向のチルト量を検出するレンズチルト検出機構と、
   前記レンズシフト検出機構で検出した変位量に応じたレンズチルト量を求め、前記レンズチルト検出機構で検出したレンズチルト量が前記求めたレンズチルト量と等しくなるように前記レンズチルト機構を制御する制御部と
   を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
10. 請求項９記載の光ピックアップ装置において、前記対物レンズを保持するレンズ保持部と、前記対物レンズのフォーカス方向に距離をおいて前記レンズ保持部のラジアル方向の変位量を検出する第１及び第２の位置検出器と、前記対物レンズのフォーカス方向に前記レンズチルト機構による前記対物レンズの回転中心と略一致する位置で前記レンズ保持部のラジアル方向の変位量を検出する第３の位置検出器とを有し、
    前記レンズチルト検出機構は前記第１の位置検出器と前記第２の位置検出器の出力の差から前記レンズチルト量を検出し、
    前記レンズシフト検出機構は前記第３の位置検出器の出力から前記変位量を検出することを特徴とする光ピックアップ装置。
11. 請求項９記載の光ピックアップ装置において、前記対物レンズを保持するレンズ保持部と、前記対物レンズのフォーカス方向に距離をおいて前記レンズ保持部のラジアル方向の変位量を検出する第１及び第２の位置検出器とを有し、
    前記レンズチルト検出機構は前記第１の位置検出器と前記第２の位置検出器の出力の差から前記レンズチルト量を検出し、
    前記レンズシフト検出機構は前記第１の位置検出器と前記第２の位置検出器の出力の和に基づいて前記変位量を検出することを特徴とする光ピックアップ装置。
12. 請求項９記載の光ピックアップ装置において、前記光学素子は、前記第１の光ディスクに対して無限光学系に、前記第２の光ディスクに対して有限光学系に切換える素子であることを特徴とする光ピックアップ装置。
13. 請求項９記載の光ピックアップ装置において、前記第１の光源と前記対物レンズの間に、前記第２の光ディスクに対して開口制限を行う開口制限素子を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
14. 請求項９記載の光ピックアップ装置において、更に、前記第１、第２の光ディスクとは種別の異なる第３の光ディスクに光を照射するための、前記第１の光源からの光とは波長の異なる光を出射する第２の光源と、前記第１、第２、第３の光ディスクとは種別の異なる第４の光ディスクに光を照射するための、前記第１、第２の光源からの光とは波長の異なる光を出射する第３の光源とを有することを特徴とする光ピックアップ装置。
15. 請求項１４記載の光ピックアップ装置において、前記対物レンズは、前記第１の光ディスクに対して無限光学系となり、前記第２、第３、第４の光ディスクに対して有限光学系となるように構成され、前記対物レンズは、前記第１の光ディスクの記録又は再生時には、前記レンズチルト機構による収差補正を行わず、前記第２、第３、第４の光ディスクの記録又は再生時に、前記レンズチルト機構による収差補正を行うことを特徴とする光ピックアップ装置。
16. 請求項１４記載の光ピックアップ装置において、前記第１の光源から出射される光の波長が略４０５ｎｍ、前記第２の光源から出射される光の波長が略６６０ｎｍ、前記第３の光源から出射される光の波長が略７８０ｎｍであり、前記第１の光ディスクがＢＤ系の光ディスクであり、前記第２の光ディスクがＨＤＤＶＤ系の光ディスクであり、前記第３の光ディスクがＤＶＤ系の光ディスクであり、前記第４の光ディスクがＣＤ系の光ディスクであることを特徴とする光ピックアップ装置。
17. 請求項１４記載の光ピックアップ装置において、前記光学素子は、前記第１、第２、第３、第４の光ディスクそれぞれに対して、倍率を切換えるように構成されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
18. 請求項９記載の光ピックアップ装置において、前記第１の光ディスクに対する前記対物レンズの倍率β１がβ１＝０であり、前記第２の光ディスクに対する前記対物レンズの倍率β２が
    −０．０９０＜β２＜０
    を満足するように構成されていることを特徴とする光ピックアップ装置。

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