JP2009080916A

JP2009080916A - 光ピックアップヘッドおよび光学記録再生装置

Info

Publication number: JP2009080916A
Application number: JP2007251027A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Hirose; 一則広瀬; Masaru Uno; 勝宇野
Original assignee: SAE Magnetics HK Ltd
Current assignee: SAE Magnetics HK Ltd
Priority date: 2007-09-27
Filing date: 2007-09-27
Publication date: 2009-04-16
Also published as: EP2043093A1; CN101399058A; TW200915314A; US20090086612A1

Abstract

【課題】複数種類の光ディスクの再生が可能であり、小型化および低コスト化が図れ、３ビーム法を実施可能な光ピックアップヘッドを提供する。
【解決手段】光ピックアップヘッド１が、第１〜第３の光ビームを照射する２つの半導体レーザ３，４と、光信号を電気信号に変換する受光素子１６と、対物レンズユニット１３とを有している。対物レンズユニット１３は、第１の対物レンズ（ＣＤ、ＤＶＤ、およびＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズ）１３ａと、第１の対物レンズ１３ａと異なる開口数を有する第２の対物レンズ（ブルーレイディスク用の対物レンズ）１３ｂとを含み、第１の対物レンズ１３ａおよび第２の対物レンズ１３ｂを記録媒体２の接線方向または半径方向に移動させることにより、第１の対物レンズ１３ａと第２の対物レンズ１３ｂを選択的に、記録媒体２の光ビームを照射すべき位置に対向させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光記録媒体への記録や再生に用いられる光ピックアップヘッドと、それを有する光学記録再生装置に関する。

現在、光記録媒体（光ディスク）として、ＣＤ（Compact Disc）およびＤＶＤ（Digital Versatile Disc）に加えて、いわゆる次世代ＤＶＤ、例えばＨＤ−ＤＶＤ（High Definition DVD）やブルーレイディスク（Blu-ray Disc［登録商標］）が普及しつつある。それぞれの光ディスクは、光学的な記録および再生のために用いられる光ビームの波長や記録を行う層の深さが異なっており、これらの光ディスクの記録や再生に用いられる光ピックアップヘッドの対物レンズの開口数もそれぞれ異なっている場合がある。従来、それぞれの光ディスクを再生するためには別々の光ピックアップヘッドが用いられており、それらの光ピックアップヘッドには互換性がなかった。

そこで、近年では、単一の光ピックアップヘッドを用いて異なる種類の光ディスクの記録や再生を行えるようにした光学記録再生装置が開発されている。このような光学記録再生装置は、単一の光ピックアップヘッドによって各光ディスク用の光ビームを照射できるようになっている。このような光ピックアップヘッドの場合、記録媒体に至る往路および／または記録媒体から受光素子に至る復路において、複数系統の光路が設けられている。その結果、光ピックアップヘッドの大型化および重量化と、高コスト化を招いている。また、光ディスクの接線方向中心（タンジェンシャル中心）からずれた位置にある対物レンズを含む光路を用いる場合には、トラッキングサーボのために安価で一般的ないわゆる３ビーム法を使用できないという欠点がある。

これに対し、特許文献１では、対物レンズに加えて液晶素子を同一光軸上に配置した構成が開示されている。この構成では、液晶素子を調整することによって開口数を変え、異なる光ディスク、特に記録を行う層の深さが異なる光ディスクに対応することができる。
特開２００７−２６５４０号公報

特許文献１のように、通常の対物レンズに加えて液晶素子等の収差補正用の光学部材を備えた構成では、高価な光学部材を追加するために高コスト化する。また、液晶素子がハウジングに固定されている場合には、対物レンズシフト特性に対して弱いという不具合が発生する。すなわち、光ディスクの偏心等のため、対物レンズがラジアル方向（半径方向）にシフトすると液晶素子と対物レンズの中心がずれてしまい、液晶素子の収差補正が最適ではなくなって、シフト時の特性が劣化してしまう。一方、液晶素子がアクチュエータに固定されている場合には、アクチュエータが重くなるために感度（印加電圧に対する駆動量）が低くなってしまい、さらに、アクチュエータに給電するための回路をレンズホルダー部に実装する必要が生じ、機構が大掛かりになってしまうといった問題が生じる。

次に、２つの対物レンズを異なる位置で使用する場合について、図４を参照して説明する。この場合、一方のレンズが他方のレンズに対して、光ディスクの半径方向または接線方向に位置ずれする。対物レンズが接線方向に位置ずれしていない理想状態では、３ビームａ，ｂ，ｃの角度は、トラック方向（接線方向）に対して所定の角度（通常は１度程度）になるように調整される（この状態を符号Ｉ₁で示す）。この場合、これらのレンズを含む光学系が半径方向外側に移動したとしても、３ビームａ，ｂ，ｃの位置はトラック方向（接線方向）には移動しないので問題は生じない（この状態を符号Ｏ₁で示す）。ところが、対物レンズが接線方向に（例えば距離Ｄだけ）位置ずれしている場合には、３ビームａ’，ｂ’，ｃ’の位置は、理想状態Ｉ₁に比べてトラック方向にある角度（例えば角度Ａ）だけずれてしまう（この状態を符号Ｉ₂で示す）。そして、３ビーム法を実施する際にはその角度Ａに合わせて調整されることになる。この時、これらのレンズを含む光学系が半径方向外側に動いた場合には、光ディスクの外周位置では接線方向の角度がずれてしまい、例えば角度Ａとは異なる角度Ｂだけずれる（この状態を符号Ｏ₂で示す）。すなわち、この光ディスクの外周部の位置では、接線方向の最適角度は角度Ｂである。しかし、この光学系は、前記したとおり角度Ａに合わせて既に調整されているので、外周位置では３ビーム法の最適な角度（角度Ｂ）とは異なる状態になり、最適なトラッキングエラー信号が得られない。

前記したとおり、対物レンズが光ディスクの接線方向中心から外れていると（通常は５０μｍ程度以上外れていると）３ビーム法を実施することができない。
すなわち、２つの対物レンズを有し、両レンズが接線方向に位置ずれを生じている場合、一方のレンズの位置は他方のレンズから少なくとも数ｍｍ程度離れてしまい、中心から接線方向に外れた対物レンズを含む系には３ビーム法を適用できない。

また、図５（ｃ）に示すように２つの対物レンズＯＬが半径方向にずらして配置されていると、３ビーム法は適用できるが、１つの対物レンズＯＬのみを有する構成（図５（ａ））や、２つの対物レンズＯＬが接線方向にずらして配置されている構成（図５（ｂ））に比べて対物レンズホルダーＬＨの横幅が大きくなり、光ヘッドおよび記録再生装置の小型化に不向きであるという問題がある。

そこで本発明の目的は、複数種類の光ディスクの再生が可能であり、小型化および低コスト化が図れ、３ビーム法を実施可能な光ピックアップヘッドおよび光学記録再生装置を提供することにある。

本発明の光ピックアップヘッドは、
光ビームを照射する半導体レーザと、
光信号を電気信号に変換する受光素子と、
第１の対物レンズと、該第１の対物レンズと異なる開口数を有する第２の対物レンズとを含み、前記第１の対物レンズと前記第２の対物レンズが選択的に、記録媒体の前記光ビームを照射すべき位置に対向するように、前記第１の対物レンズおよび前記第２の対物レンズを前記記録媒体の接線方向または半径方向に移動させることが可能な対物レンズユニットと、
を有する。

この構成によると、異なる記録媒体に対して適切な開口数と波長に対応した対物レンズの位置を切り替えることにより、往路と復路の共有化が図れ、光路の簡略化が図れる。

さらに、半導体レーザと対物レンズユニットの間に位置するコリメータレンズと、コリメータレンズを光軸方向に移動させる駆動装置とを有していてもよい。

少なくとも２種類の光ビームを照射する１つまたは複数の半導体レーザを有し、第１の対物レンズはＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズであり、第２の対物レンズはブルーレイディスク用の対物レンズであってもよい。その場合、同じ青色レーザを用いて記録および再生を行うＨＤ−ＤＶＤとブルーレイディスクに対して、それぞれ異なる開口数を持った対物レンズを切り替えることにより、シンプルな光路により、記録再生用光ヘッドを作製することができる。

対物レンズユニットは、第１の対物レンズと第２の対物レンズが各々の光軸が平行になるように並べて搭載された支持部材を含み、支持部材が第１の対物レンズおよび第２の対物レンズの光軸に交差する面内で回転することによって、または、第１の対物レンズおよび第２の対物レンズの光軸に交差する面内で平行移動することによって、第１の対物レンズおよび第２の対物レンズを移動させることが可能であってもよい。

本発明の光学記録再生装置は、前記したいずれかの構成の光ピックアップヘッドと、記録媒体を保持して回転させる媒体保持機構とを有する。

本発明によると、互いに開口数の異なる２つの対物レンズを選択的に、記録媒体の光ビームを照射すべき位置に対向するように配置することができるため、記録媒体の種類に応じて適切な対物レンズを選択して所望の集光状態を達成することかできる。

２つの対物レンズは、それぞれ使用される時には同一の位置に配置されるため、記録媒体へ向かう往路の光路は１系統でよい。また、記録媒体から受光素子へ向かう復路の光路も１系統でよい。従って、光ピックアップヘッドの小型化が可能である。そして、異なる記録媒体に対して光学部品を共通に用いることができるため、光学部品の数を少なく抑えられ、低コスト化および軽量化が図れるとともに、さらにその位置角度ずれにより特性に影響を与える素子数を減少させることができるので、信頼性を高めることができる。

また、複数の対物レンズをディスクに対して異なる位置に設けることはないので、対物レンズの位置ずれの影響を受けることがない。従って、例えばトラッキングエラー検出法として汎用的な３ビーム法を使用することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る光ピックアップヘッド１の光学系の構成を示す概略図である。この光ピックアップヘッド１は、物理的トラックピッチが異なる４種類の光記録媒体２のそれぞれにデジタル情報の記録または再生を行うことができる。

本実施形態で用いられる４種類の光記録媒体のうち、第１の光記録媒体は、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ±Ｒ、ＤＶＤ±ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、およびこれらと同等の構造と記憶容量を備えた光記録媒体である。第２の光記録媒体は、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、およびこれらと同等の構造と記憶容量を備えた光記録媒体である。第３の光記録媒体は、いわゆる次世代ＤＶＤの１つであるＨＤ−ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＨＤ−ＤＶＤ−Ｒ、ＨＤ−ＤＶＤ−ＲＷ、ＨＤ−ＤＶＤ−ＲＡＭ、およびこれらと同等の構造と記憶容量を備えた光記録媒体である。第４の光記録媒体は、他の次世代ＤＶＤであるブルーレイディスクのＢＤ−ＲＯＭ、ＢＤ−Ｒ、ＢＤ−ＲＥ、およびこれらと同等の構造と記憶容量を備えた光記録媒体である。

光ピックアップヘッド１は、図１に示すように、光ビームを出射する光源として２つの半導体レーザ３，４を有している。半導体レーザ３は、ＤＶＤに記録・再生するための波長６５０ｎｍの赤色レーザビーム（第１の光ビーム）を発光する第１の発光領域と、ＣＤに記録・再生するための波長７８０ｎｍの赤外レーザビーム（第２の光ビーム）を発光する第２の発光領域とが、所定の間隔を置いて形成され、１つのパッケージ内に収容されている。一方、半導体レーザ４は、次世代ＤＶＤ（ＨＤ−ＤＶＤおよびブルーレイディスク）に記録・再生するための波長４０５ｎｍの青色レーザビーム（第３の光ビーム）を発光する。

半導体レーザ３と半導体レーザ４とは、半導体レーザ３から出射された第１または第２の光ビームの光軸と、半導体レーザ４から出射された第３の光ビームの光軸とが互いに直交するように配置されている。

半導体レーザ３の光出射部に対向する位置に、回折格子５が配置されている。この回折格子５の片面には、図示しないが、半導体レーザ３から出射された第１および第２の光ビームをそれぞれ３本の光ビーム（０次の主ビームと±１次の副ビーム）に分割するために最適化された回折格子パターンが形成されている。すなわち、回折格子５は、光記録媒体２の表面（情報記録面）において、主ビームの集光位置を中心としてトラック方向に所定距離だけ隔てて対称な位置に±１次の副ビームがそれぞれ集光されるように、半導体レーザ３から出射された第１および第２の光ビームを分割する。

また、半導体レーザ４の光出射部に対向する位置にも、回折格子６が配置されている。この回折格子６の片面には、図示しないが、半導体レーザ４から出射された、第３の光ビームを３本の光ビーム（０次の主ビームと±１次の副ビーム）に分割するために最適化された回折格子パターンが形成されている。すなわち、回折格子６は、光記録媒体２の表面（情報記録面）において、主ビームの集光位置を中心としてトラック方向に所定距離だけ隔てて対称な位置に±１次の副ビームがそれぞれ集光されるように、半導体レーザ４から出射された第３の光ビームを分割する。

回折格子５の下流側かつ回折格子６の下流側の位置、すなわち、半導体レーザ３から出射されて回折格子５を透過した第１または第２の光ビームと、半導体レーザ４から出射されて回折格子６を透過した第３の光ビームが互いに直角に交わる位置に、ダイクロイックプリズム７が配置されている。ダイクロイックプリズム７は、略立方体形状であり、第１および第２の光ビームをほぼ全透過し、第３の光ビームをほぼ全反射する。

ダイクロイックプリズム７の回折格子５と対向する面と反対側には、偏光ビームスプリッタ８が配置されている。偏光ビームスプリッタ８は、ダイクロイックプリズム７からの光ビーム（往路光ビーム）の９０％程度を反射して、後述する立ち上げミラー１１に入射させるとともに、残りの１０％程度を透過させて、後述するフロントモニタ用光検出器１４に入射させる。また、偏光ビームスプリッタ８は、立ち上げミラー１１からの戻り光（復路光ビーム）を透過させて、後述するアナモフィックレンズ１５に入射させる。

偏光ビームスプリッタ８のアナモフィックレンズ１５と対向する面と反対側には、立ち上げミラー１１が配置されている。立ち上げミラー１１は、偏光ビームスプリッタ８からの光ビームを反射して光路を折り曲げて光記録媒体２へ向かう方向に立ち上げ、後述するコリメータレンズ９に入射させ、逆にコリメータレンズ９からの光ビームを反射して光路を折り曲げて偏光ビームスプリッタ８に入射させる。

立ち上げミラー１１による反射光の光路上に、コリメータレンズ９、４分の１波長板１２、対物レンズユニット１３が順番に配置されている。なお、実際には、コリメータレンズ９、４分の１波長板１２、対物レンズユニット１３は、図１の紙面に垂直な方向に重なるように配置されている。コリメータレンズ９は、立ち上げミラー１１からの光ビームを平行光線束に変換する。コリメータレンズ９の駆動装置９ａは、球面収差量を調整するために、モータにより光軸方向にコリメータレンズ９を駆動するものである。

４分の１波長板１２は、立ち上げミラー１１からの主ビームおよび±１次の副ビーム（以下、これらを総称して「往路光ビーム」という。）を直線偏光から円偏光に変換するとともに、対物レンズユニット１３からの光ビームを円偏光から、往路光ビームの偏光方位と直交する方向の直線偏光に変換する。

対物レンズユニット１３は、４分の１波長板１２からの平行光線束を光記録媒体２の情報記録面に集光するとともに、光記録媒体２からの反射光を平行光線束に変換するための複数のレンズ１３ａ，１３ｂを有している。この対物レンズユニット１３の詳細については後述する。

また、ダイクロイックプリズム７から偏光ビームスプリッタ８に向かう直線の先には、フロントモニタ用光検出器１４が配置されている。フロントモニタ用光検出器１４は、半導体レーザ３，４から出射された第１〜第３の光ビームの光強度を計測する。このフロントモニタ用光検出器１４の出力に基づいて半導体レーザ３，４の出力が調整される。

偏光ビームスプリッタ８から見て立ち上げミラー１１の反対側、すなわち立ち上げミラー１１から偏光ビームスプリッタ８へ向かう直線の先には、アナモフィックレンズ１５と受光素子１６が順番に配置されている。アナモフィックレンズ１５は、偏光ビームスプリッタ８からの光ビームに、焦点ずれ誤差検出のための非点収差を与え、受光素子１６上に結像させる。受光素子１６は、受光した各光ビームを、分割された各受光領域（図示せず）においてそれぞれ独立して光電変換して電気信号を出力する。

ここで、本発明の主な特徴である対物レンズユニット１３について説明する。本実施形態の対物レンズユニット１３は、ＣＤ、ＤＶＤ、およびＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズ（第１の対物レンズ）１３ａと、ブルーレイディスク用の対物レンズ（第２の対物レンズ）１３ｂとが、レンズホルダーアッシー（支持部材）２１に搭載された構成である。ＣＤ、ＤＶＤ、およびＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズ１３ａと、ブルーレイディスク用の対物レンズ１３ｂとは、各々の光軸が平行になるように横に並べて配置されている。レンズホルダーアッシー２１は、シャフト２２に沿って上下方向（フォーカス方向）に可動であるとともに、ＣＤ、ＤＶＤ、およびＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズ１３ａとブルーレイディスク用の対物レンズ１３ｂの光軸に垂直な面内でシャフト２２を中心として回転可能である。本実施形態によると、記録媒体２としてＣＤ、ＤＶＤ、またはＨＤ−ＤＶＤを再生する場合には、ＣＤ、ＤＶＤ、およびＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズ１３ａが、記録媒体２の光ビームを照射すべき位置に対向する位置になるように、対物レンズユニット１３をセットする。そして、記録媒体２としてブルーレイディスクを再生する場合には、ブルーレイディスク用の対物レンズ１３ｂが、記録媒体２の光ビームを照射すべき位置に対向する位置になるように、対物レンズユニット１３をセットする。すなわち、ＣＤ、ＤＶＤ、またはＨＤ−ＤＶＤの再生とブルーレイディスクの再生とを切り替える際には、レンズホルダーアッシー２１を、両対物レンズ１３ａ，１３ｂの光軸に直交する（または交差する）面内で、シャフト２２を中心として回転させることによって、ＣＤ、ＤＶＤ、およびＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズ１３ａとブルーレイディスク用の対物レンズ１３ｂとを移動させる。

具体的には、記録媒体２としてＣＤを再生する場合には、前記したように、ＣＤ、ＤＶＤ、およびＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズ１３ａが記録媒体２に対向する位置になるようにレンズホルダーアッシー２１の姿勢をセットする。そして、半導体レーザ３の第２の発光領域から波長７８０ｎｍの第２の光ビーム（赤外レーザビーム）を出射する。この第２の光ビームは、回折格子５によって３本の光ビーム（０次の主ビームと±１次の副ビーム）に分割され、それらの３本の光ビーム（往路光ビーム）が、ダイクロイックプリズム７を透過して偏光ビームスプリッタ８に入射する。偏光ビームスプリッタ８に入射した往路光ビームは、その９０％程度が反射されて立ち上げミラー１１に入射し、立ち上げミラー１１によってさらに反射されて、コリメータレンズ９に入射して平行光線束に変換される。こうして、平行光線にされた往路光ビームは、４分の１波長板１２によって円偏光に変換された上で、対物レンズユニット１３のＣＤ、ＤＶＤ、およびＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズ１３ａにより、記録媒体（ＣＤ）２の所定の位置に集光させられる。このとき、ＣＤ、ＤＶＤ、およびＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズ１３ａは、記録媒体（ＣＤ）２の表面から約１．２ｍｍの深さの位置に往路光ビームを集光させる。このときのレンズの開口数ＮＡは０．４５である。

このようにして照射された往路光ビームの、記録媒体（ＣＤ）２による反射光（以下「復路光ビーム」という）は、ＣＤ、ＤＶＤ、およびＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズ１３ａを透過し、４分の１波長板１２によって直線偏光に変換され、コリメータレンズ９および立ち上げミラー１１を介して偏光ビームスプリッタ８に入射する。さらにこの復路光ビームは、偏光ビームスプリッタ８を透過して、アナモフィックレンズ１５によって、受光素子１６上に結像する。受光素子１６は、受光した各光ビームを、分割された各受光領域（図示せず）においてそれぞれ独立して光電変換して電気信号を出力する。図示しない処理回路によってこれらの電気信号が処理されて、記録媒体（ＣＤ）２に記録された情報が読み取られる。

次に、記録媒体２としてＤＶＤを再生する場合には、対物レンズユニット１３はＣＤの再生時と同じ状態のままで、半導体レーザ３の第１の発光領域から波長６５０ｎｍの第１の光ビーム（赤色レーザビーム）を出射する。そして、ＣＤの再生時と同様に、回折格子５、ダイクロイックプリズム７、偏光ビームスプリッタ８、立ち上げミラー１１、コリメータレンズ９、および４分の１波長板１２を介し、さらに対物レンズユニット１３のＣＤ、ＤＶＤ、およびＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズ１３ａにより、記録媒体（ＤＶＤ）２の所定の位置に集光させられる。このとき、ＣＤ、ＤＶＤ、およびＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズ１３ａは、記録媒体（ＤＶＤ）２の表面から約０．６ｍｍの深さの位置に往路光ビームを集光させる。このときのレンズの開口数ＮＡは０．６である。そして、記録媒体（ＤＶＤ）２による反射光（復路光ビーム）は、ＣＤ、ＤＶＤ、およびＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズ１３ａを透過し、４分の１波長板１２、コリメータレンズ９、立ち上げミラー１１、偏光ビームスプリッタ８、アナモフィックレンズ１５、受光素子１６上に結像する。そして、受光素子１６および図示しない処理回路によって、記録媒体（ＤＶＤ）２に記録された情報が読み取られる。ＤＶＤの再生は、前記したＣＤの再生と、半導体レーザ３から出射される光ビームが異なるだけで、それ以外の経緯は全く同じであるので、これ以上の説明は省略する。

次に、記録媒体２としてＨＤ−ＤＶＤを再生する場合について説明する。この場合、対物レンズユニット１３はＣＤやＤＶＤの再生時と同じ状態のままであり、ＣＤ、ＤＶＤ、およびＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズ１３ａが記録媒体２に対向する位置にセットされている。そして、半導体レーザ４から波長４０５ｎｍの第３の光ビーム（青色レーザビーム）を出射する。この第３の光ビームは、回折格子６によって３本の光ビーム（０次の主ビームと±１次の副ビーム）に分割され、それらの３本の光ビーム（往路光ビーム）が、ダイクロイックプリズム７によって反射されて偏光ビームスプリッタ８に入射する。その後は、ＣＤおよびＤＶＤの再生時と同様に、偏光ビームスプリッタ８、立ち上げミラー１１、コリメータレンズ９、および４分の１波長板１２を介し、さらに対物レンズユニット１３のＣＤ、ＤＶＤ、およびＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズ１３ａにより、記録媒体（ＨＤ−ＤＶＤ）２の所定の位置に集光させられる。このとき、ＣＤ、ＤＶＤ、およびＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズ１３ａは、記録媒体（ＨＤ−ＤＶＤ）２の表面から約０．６ｍｍの深さの位置に往路光ビームを集光させ、レンズの開口数ＮＡは０．６５である。そして、記録媒体（ＨＤ−ＤＶＤ）２による反射光（復路光ビーム）は、ＣＤ、ＤＶＤ、およびＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズ１３ａを透過し、４分の１波長板１２、コリメータレンズ９、立ち上げミラー１１、偏光ビームスプリッタ８、アナモフィックレンズ１５、受光素子１６上に結像する。そして、受光素子１６および図示しない処理回路によって、記録媒体（ＨＤ−ＤＶＤ）２に記録された情報が読み取られる。ＨＤ−ＤＶＤの再生は、前記したＣＤおよびＤＶＤの再生と、半導体レーザ４から第３の光ビームを出射してダイクロイックプリズム７によってそれを反射する点のみが異なり、それ以外の経緯は全く同じであるので、これ以上の説明は省略する。

次に、記録媒体２としてブルーレイディスクを再生する場合について説明する。この場合、対物レンズユニット１３はＣＤやＤＶＤの再生時の状態から、レンズホルダーアッシー２１を、シャフト２２を中心として回転して、ブルーレイディスク用の対物レンズ１３ｂが記録媒体２に対向するようにセットする。そして、ＨＤ−ＤＶＤの再生時と同様に、半導体レーザ４から波長４０５ｎｍの第３の光ビーム（青色レーザビーム）を出射し、回折格子６によって３本の光ビームに分割し、ダイクロイックプリズム７によって反射させて偏光ビームスプリッタ８に入射させる。その後、偏光ビームスプリッタ８、立ち上げミラー１１、コリメータレンズ９、および４分の１波長板１２を介し、さらに対物レンズユニット１３のブルーレイディスク用の対物レンズ１３ｂにより、記録媒体（ブルーレイディスク）２の所定の位置に集光させられる。このとき、ブルーレイディスク用の対物レンズ１３ｂは、記録媒体（ブルーレイディスク）２の表面から約０．１ｍｍの深さの位置に往路光ビームを集光させ、レンズの開口数ＮＡは０．８５である。そして、記録媒体（ブルーレイディスク）２による反射光（復路光ビーム）は、ブルーレイディスク用の対物レンズ１３ｂを透過し、４分の１波長板１２、コリメータレンズ９、立ち上げミラー１１、偏光ビームスプリッタ８、アナモフィックレンズ１５、受光素子１６上に結像する。そして、受光素子１６および図示しない処理回路によって、記録媒体（ブルーレイディスク）２に記録された情報が読み取られる。ブルーレイディスクの再生は、前記したＨＤ−ＤＶＤの再生と、対物レンズユニット１３のレンズホルダーアッシー２１の姿勢、すなわちブルーレイディスク用の対物レンズ１３ｂが記録媒体２に対向する点のみが異なり、それ以外の経緯は全く同じであるので、これ以上の説明は省略する。

なお、各記録媒体の再生において、往路光ビームのうちの１０％程度が偏光ビームスプリッタ８を透過してフロントモニタ用光検出器１４に入射する。このフロントモニタ用光検出器１４は各光ビームの光強度を計測し、その計測結果に基づいて半導体レーザ３，４の出力が調整される。

以上説明したように、本実施形態によると、ＣＤ、ＤＶＤ、およびＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズ１３ａとブルーレイディスク用の対物レンズ１３ｂとをレンズホルダーアッシー２１に取り付け、このレンズホルダーアッシー２１を、シャフト２２を中心として回転可能な構成にした。これによると、レンズホルダーアッシー２１を回転させるだけで、ＣＤ、ＤＶＤ、およびＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズ１３ａとブルーレイディスク用の対物レンズ１３ｂのいずれかを選択的に、記録媒体２の光ビームを照射すべき位置に対向する位置（同一の位置）に配置することができる。従って、ディスクの表面から記録層までの距離（厚み）や、使用される対物レンズの開口数が異なっている形式の記録媒体に対して、適切な光ビームの集光を行うことができる。しかも、記録媒体の変更時の対物レンズ切り換えの作業が容易であるとともに、２つの対物レンズ１３ａと１３ｂを記録媒体に対向する同一の位置に選択的に配置するため、大きな誤差が生じず、３ビーム法によるトラッキングサーボ方式が、どのディスクを使用する場合でも適用できる。また、ダイクロイックプリズム７から記録媒体２に至るまでの間の往路の光路が１系統のみであり、さらに、記録媒体２から受光素子１６に至る復路の光路も１系統であるため、部品点数を少なく抑えることができ、光ピックアップヘッドの小型化および軽量化に寄与するとともに、部品点数の削減のため、誤差の発生する要因が少なく信頼性が高くなる。

本発明の光ピックアップヘッドと、ＣＤと、ＤＶＤと、ブルーレイディスクおよび／またはＨＤ−ＤＶＤが再生可能な従来の３種類の光ピックアップヘッドについて、各部材の数を対比して表１に示す。なお、従来例１〜３は、本出願人以外の複数の製造業者による市販品または過去の展示会に出品された製品であり、従来例１はブルーレイディスクとＨＤ−ＤＶＤを再生可能な製品であり、従来例２はブルーレイディスクを再生可能でＨＤ−ＤＶＤを再生不可の製品、従来例３はブルーレイディスクの記録再生が可能で、ＨＤ−ＤＶＤを再生不可の製品である。本発明の第２の実施形態および第３の実施形態の構成については後述する。

この表１を見ると、本発明の各実施形態では、ブルーレイディスクとＨＤ−ＤＶＤの再生が可能であるにもかかわらず、各部品の数が少ない。特に、第１および第２の実施形態のように受光素子が１つしかない構成は、従来は存在しないものであった。

なお、ＣＤと、ＤＶＤおよびＨＤ−ＤＶＤは、ディスク表面から記録層までの距離（厚み）と、再生時に使用される対物レンズの開口数とが異なっている。しかし、対物レンズの回折構造等によって開口数ＮＡ、波面収差を補正して、１枚の対物レンズ（ＣＤ、ＤＶＤ、およびＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズ１３ａ）でＣＤとＤＶＤおよびＨＤ−ＤＶＤに対応することができる。このように回折構造等を利用して、１枚の対物レンズでＣＤとＤＶＤおよびＨＤ−ＤＶＤとに対応できることは公知であるので説明を省略する。これに対し、本実施形態では、ＣＤと、ＤＶＤおよびＨＤ−ＤＶＤに加えて、ＨＤ−ＤＶＤと同じく青色レーザビームが用いられ、ディスク表面から記録層までの距離（厚み）と再生時に使用される対物レンズの開口数とがさらに異なっているブルーレイディスクにも対応できる。ＨＤ−ＤＶＤとブルーレイディスクでは同じ青色レーザを用いるため、公知の回折構造を応用して同じ対物レンズでディスク表面から記録層までの距離（厚み）と開口数に対応することは容易ではない。そこで本実施形態では、ブルーレイディスク用の対物レンズ１３ｂを、ＣＤ、ＤＶＤ、およびＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズ１３ａとは別に用意して、対物レンズ自体の構造を従来よりも複雑にすることは防ぎつつ、回転可能なレンズホルダーアッシー２１を用いることにより、ＣＤ、ＤＶＤ、およびＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズ１３ａとブルーレイディスク用の対物レンズ１３ｂのいずれかを選択的に、記録媒体に対向する所定の位置（同一位置）に容易に配置できるようにした。これにより、各形式の記録媒体に関して、それぞれに適した対物レンズで、最適な位置にて、良好に記録や再生が行える。

次に本発明の第２の実施形態について、図２を参照して説明する。

本実施形態の本実施形態の対物レンズユニット１３も、第１の実施形態と同様に、ＣＤ、ＤＶＤ、およびＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズ１３ａと、ブルーレイディスク用の対物レンズ１３ｂとが、各々の光軸が平行になるようにレンズホルダーアッシー（支持部材）２０に並べて搭載された構成である。そして、このレンズホルダーアッシー２０が、ＣＤ、ＤＶＤ、およびＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズ１３ａとブルーレイディスク用の対物レンズ１３ｂの光軸に垂直な面内で水平方向に直線的に平行移動可能である。本実施形態によると、記録媒体２としてＣＤ、ＤＶＤ、またはＨＤ−ＤＶＤを再生する場合には、対物レンズユニット１３を、ＣＤ、ＤＶＤ、およびＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズ１３ａが記録媒体２に対向する位置になるようにセットする。そして、記録媒体２としてブルーレイディスクを再生する場合には、対物レンズユニット１３を、ブルーレイディスク用の対物レンズ１３ｂが記録媒体２に対向する位置になるようにセットする。すなわち、ＣＤ、ＤＶＤ、またはＨＤ−ＤＶＤの再生とブルーレイディスクを再生とを切り替える際には、レンズホルダーアッシー２０を、水平方向に平行移動させることによって、ＣＤ、ＤＶＤ、およびＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズ１３ａとブルーレイディスク用の対物レンズ１３ｂとを移動させる。このレンズホルダーアッシー２０の移動方向は、記録媒体２の半径方向（ラジアル方向）であっても接線方向（タンジェンシャル方向）であってもよい。なお、対物レンズユニット１３以外の構成や、記録・再生方法は、前記した第１の実施形態と同様であるので説明は省略する。

次に本発明の第３の実施形態について、図３を参照して説明する。

本実施形態では、本実施形態では、ブルーレイディスク用かつＨＤ−ＤＶＤ用の青色レーザとＤＶＤ用レーザとＣＤ用レーザの３つの波長のレーザ光の発光領域が所定の間隔を置いて形成され、１つのパッケージ内に収容されている光源（半導体レーザ）１０を用いている。従って、光源１０から対物レンズユニット１３までの往路中にダイクロイックプリズム７を設ける必要がない。ただし、対物レンズユニット１３から受光素子１６ａ，１６ｂまでの復路において、アナモフィックレンズ１５の下流側にダイクロイックプリズム１７が配置されている。本実施形態では２つの受光素子１６ａ，１６ｂを有し、受光素子１６ａがブルーレイディスクおよびＨＤ−ＤＶＤからの信号を、受光素子１６ｂがＤＶＤからの信号とＣＤからの信号をそれぞれ受光するため、ダイクロイックプリズム１７が各ディスクからの情報を含んだ光を分離する。この場合、１つの受光素子にて３つの波長の信号を受光するのはスペース的に容易でないため、本実施形態では青色レーザとＤＶＤ／ＣＤ用レーザの２つに分離して受光している。なお、その他の構成や記録・再生方法は、前記した第１の実施形態と同様であるので説明は省略する。本実施形態では、受光素子が２つになっているが、その他の光学素子は３つの波長のレーザに対して共通に用いられるため、表１に示すように、主な光学部品は従来例に比べて少なく、小型化および低コスト化が可能である。

なお、図示しないが、本発明の光学記録再生装置は、少なくとも、前記した構成（例えば第１〜３の実施形態）の光ピックアップヘッドと、記録媒体２を保持し回転させる媒体保持機構とを含むものである。この光学記録再生装置は、小型化および低コスト化が可能で、多種の光ディスクに対する互換性を有し、光学的な記録と再生が精度良く行える。

本発明の第１の実施形態の光ピックアップヘッドの構成を示す模式図である。本発明の第２の実施形態の光ピックアップヘッドの構成を示す模式図である。本発明の第３の実施形態の光ピックアップヘッドの構成を示す模式図である。対物レンズの位置ずれと３ビーム法における調整とに関する説明図である。（ａ）は１個の対物レンズを有する対物レンズホルダーを示す模式図、（ｂ）は２個の対物レンズが接線方向にずらして配置された対物レンズホルダーを示す模式図、（ｃ）は２個の対物レンズが半径方向にずらして配置された対物レンズホルダーを示す模式図である。

符号の説明

１光ピックアップヘッド
２記録媒体
３，４，１０半導体レーザ
５，６回折格子
７，１７ダイクロイックプリズム
８偏光ビームスプリッタ
９コリメータレンズ
９ａ駆動装置
１１立ち上げミラー
１２４分の１波長板
１３対物レンズユニット
１３ａＣＤ、ＤＶＤ、およびＨＤ−ＤＶＤ用の対物レンズ（第１の対物レンズ）
１３ｂブルーレイディスク用の対物レンズ（第２の対物レンズ）
１４フロントモニタ用光検出器
１５アナモフィックレンズ
１６，１６ａ，１６ｂ受光素子
２０，２１レンズホルダーアッシー（支持部材）
２２シャフト
ＯＬ対物レンズ
ＬＨ対物レンズホルダー

Claims

光ビームを照射する半導体レーザと、
光信号を電気信号に変換する受光素子と、
第１の対物レンズと、該第１の対物レンズと異なる開口数を有する第２の対物レンズとを含み、前記第１の対物レンズと前記第２の対物レンズが選択的に、円盤状の記録媒体の前記光ビームを照射すべき位置に対向するように、前記第１の対物レンズおよび前記第２の対物レンズを前記記録媒体の接線方向または半径方向に移動させることが可能な対物レンズユニットと、
を有する光ピックアップヘッド。
前記半導体レーザと前記対物レンズユニットの間に位置するコリメータレンズと、前記コリメータレンズを光軸方向に移動させる駆動装置とを有する、請求項１に記載の光ピックアップヘッド。
少なくとも２種類の光ビームを照射する１つまたは複数の前記半導体レーザを有し、
前記第１の対物レンズはＨＤ−ＤＶＤ（High Definition Digital Versatile Disc）用の対物レンズであり、前記第２の対物レンズはブルーレイディスク用の対物レンズである、請求項１または２に記載の光ピックアップヘッド。
前記対物レンズユニットは、前記第１の対物レンズと前記第２の対物レンズが各々の光軸が平行になるように並べて搭載された支持部材を含み、該支持部材が前記第１の対物レンズおよび前記第２の対物レンズの前記光軸に交差する面内で回転することによって前記第１の対物レンズおよび前記第２の対物レンズを移動させることが可能である、請求項１から３のいずれか１項に記載の光ピックアップヘッド。
前記対物レンズユニットは、前記第１の対物レンズと前記第２の対物レンズが各々の光軸が平行になるように並べて搭載された支持部材を含み、該支持部材が前記第１の対物レンズおよび前記第２の対物レンズの光軸に交差する面内で平行移動することによって前記第１の対物レンズおよび前記第２の対物レンズを移動させることが可能である、請求項１から３のいずれか１項に記載の光ピックアップヘッド。
請求項１から５のいずれか１項に記載の光ピックアップヘッドと、前記記録媒体を保持して回転させる媒体保持機構とを有する光学記録再生装置。