JP2009116956A - 光ピックアップ装置及びこれを備えた光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化、低コスト化を向上した光ピックアップ装置及びこれを備えた光ディスク装置を提供する。
【解決手段】第１及び第２の光ディスクに光を照射する青紫色レーザ光源５から照射された光の直線偏光の方向を、第１の方向から第２の方向に変換する偏光方向変換素子１、偏光方向変換素子１を透過した光の直線偏光の方向に応じて該光を透過または反射し、該光の光路を切替える偏光方向分離素子２、偏光方向分離素子２を透過した光を第１の光ディスク上に集光する第１の対物レンズ７、偏光方向分離素子２を反射した光を第２の光ディスク上に集光する第２の対物レンズ６、偏光方向分離素子２を透過した光の光量を検出し、光の光量を制御するフロントモニタ４を備え、偏光方向変換素子１は、光の直線偏光の方向を第２の方向に変換する際に、該光の一部の直線偏光の方向を変換せずに偏光方向分離素子２に入射させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＢＤ（Blue-ray Disc）、ＨＤ ＤＶＤ（High Definition Digital Versatile Disc）、ＤＶＤ、ＣＤ等の光学的情報記録媒体（以下、「光ディスク」という）に情報の記録を行う及び／または光ディスクに記録された情報の再生を行う光ピックアップ装置及びこれを備えた光ディスク装置に関する。

従来から、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤの３種類の光ディスクに対して情報の記録を行う及び／または記録された情報の再生を行う光ディスク装置が紹介されている。このような光ディスク装置では、ＢＤ専用の光ピックアップ装置と、ＣＤ及びＤＶＤ兼用の光ピックアップ装置の２つの光ピックアップ装置を搭載するか、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤの３種類に対して情報の記録／再生を行う１つの光ピックアップ装置を搭載したものがあるが、小型化、低コスト化等の観点から、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤ兼用の１つの光ピックアップ装置を用いるものが主流となっている。

また、近年では、使用光の波長が同一であり、厚さ及び対物レンズのＮＡが異なる２つの相異なる規格のＢＤ及びＨＤ ＤＶＤのような光ディスクと、ＤＶＤ及びＣＤのような光ディスクの両方に対して情報の記録／再生を１つの光ピックアップ装置を用いて行うことができる光ディスク装置も紹介されている。（例えば、特許文献１〜３参照）。

特開２００６−２４３５１号公報 特開２００７−２６５４０号公報 特開２００７−２５７７２７号公報

近年、光ディスク装置では、さらなる小型化が要求されており、この要求を達成するため、当該光ディスク装置に搭載される光ピックアップ装置を小型化、低コスト化することが必須となってきている。

しかしながら、引用文献１〜３に記載された光ピックアップ装置は、ＢＤ及びＨＤ ＤＶＤのような光ディスクと、ＤＶＤ及びＣＤのような光ディスクの両方に対して情報の記録／再生を行うために、ＢＤ及びＨＤ ＤＶＤに適した光を出射する光源と、ＤＶＤに適した光を出射する光源と、ＣＤに適した光を出射する光源を配設する必要があり、これらを収容するためのスペースが必要である。したがって、光ピックアップ装置及びこれを備えた光ディスク装置の小型化、低コスト化の向上に限界があるのが実状である。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、部品の配置スペースを有効に使用することを可能にした光ピックアップ装置、及びこの光ピックアップ装置を備えた光ディスク装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するため本発明は、光ディスクの情報記録面に対し情報を記録する、当該情報記録面に記録された情報を再生する、の少なくとも一方を行う光ピックアップ装置であって、種別の異なる第１の光ディスクと第２の光ディスクに光を照射する第１の光源と、前記第１の光源から照射された光の直線偏光の方向を、第１の方向から第２の方向に変換する偏光方向変換素子と、前記偏光方向変換素子を透過した光が入射され、当該光の直線偏光の方向に応じて該光を透過または反射することにより当該光の光路を切替える偏光方向分離素子と、前記偏光方向分離素子を透過した光の光量を検出するフロントモニタと、を備え、前記偏光方向変換素子は、前記光の直線偏光の方向を前記第２の方向に変換する際に、当該光の一部の直線偏光の方向を変換せずに第１の方向のまま偏光方向分離素子に入射させる光ピックアップ装置を提供するものである。

また、本発明は、光ピックアップ装置により、光ディスクの情報記録面に対し情報を記録する、当該情報記録面に記録された情報を再生する、の少なくとも一方を行う光ディスク装置であって、本発明にかかる光ピックアップ装置と、前記光ピックアップ装置を前記光ディスクの径方向に移動させる光ピックアップ装置移動部と、前記光ディスクを装着して回転駆動するディスクモータと、前記光ピックアップ装置、光ピックアップ装置移動部及びディスクモータが取付けられる筐体と、信号処理系および制御系を有する電気回路と、を備えた光ディスク装置を提供するものである。

本発明にかかる光ピックアップ装置は、第１の光ディスクに照射される光の光量と、第２の光ディスクに照射される光の光量の両者を、１つのフロントモニタによって検出し、第１の光源にフィードバックして、当該光の光量を所望の値に制御することができる。

次に、本発明の好適な実施の形態にかかる光ピックアップ装置及びこの光ピックアップ装置を備えた光ディスク装置について図面を参照して説明する。なお、以下に記載される実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をこれらの実施の形態にのみ限定するものではない。したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、様々な形態で実施することができる。

図１は、本発明の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の構成を簡略化して示す平面図、図２は、図１に示すＢＤ光学系の構成を簡略化して示す側面図、図３は、図１に示すＨＤ ＤＶＤ、ＤＶＤ及びＣＤ光学系の構成を簡略化して示す側面図、図４は、図１に示すＢＤ光学系の一部を拡大して示す斜視図、図５は、光ディスクに光を集光させる対物レンズが配設された対物レンズ駆動ユニットの平面図、図６は、図５に示すVI−VI線に沿った断面図である。

なお、前記各図では、説明を判り易くするため、各部材の厚さやサイズ、形状、拡大・縮小率等は、実際のものとは一致させずに記載した。また、図中に示すＸ方向は光ディスクの接線方向を示し、矢印方向を＋Ｘ方向とし、これと反対の方向を−Ｘ方向とする。そしてまた、図中に示すＹ方向は、光ディスクの径方向を示しており、矢印方向が光ディスクの内周側に相当し、この矢印方向を＋Ｙ方向とし、これと反対の方向が光ディスクの外周側に相当し、この方向を−Ｙ方向とする。

図１〜図６に示すように、本実施の形態にかかる光ピックアップ装置１００は、ケース１０１を備え、このケース１０１内には、後述するＢＤ光学系部品、ＨＤ ＤＶＤ、ＤＶＤ及びＣＤ光学系部品、機構部品が収容されている。なお、ＢＤ光学系部品は、ＢＤの情報記録面に情報を記録する及び／またはＢＤの情報記録面に記録された情報を再生するための部品であるが、以下に説明する青紫色レーザ光源５、偏光方向変換素子１、偏光方向分離素子２、ミラー３及びフロントモニタ４は、ＨＤ ＤＶＤの情報記録面に情報を記録する及び／またはＢＤの情報記録面に記録された情報を再生する際にも使用される。

ＢＤ光学系は、青紫色レーザ光源５（第１の光源）を有し、この青紫色レーザ光源５から出射された光ビームは、ＢＤ及びＨＤ ＤＶＤに情報を記録する及び／またはＢＤに記録された情報を再生するために用いられる。また、ＢＤ光学系は、青紫色レーザ光源５を基準として＋Ｘ方向に向けて所定の間隔をおいて順に、偏光方向変換素子１と、偏光方向分離素子２と、ミラー３と、第１のコリメートレンズ９と、多分割偏光性格子２１と、凹レンズ１７と、凸レンズ１８と、光路変更光学素子１９が配設されており、光路変更光学素子１９によって光路が反対方向（図７に示す光路Ｃ）に変更された光を円偏光に変換する１／４波長板２２を有している。

また、ＢＤ光学系は、後に詳述する対物レンズ駆動ユニット５０内に配設され、１／４波長板２２で円偏光に変換された光ビームを、後に詳述するＢＤ上に集光させる第１の対物レンズ７と、第１の対物レンズ７に入射する光ビームの光路を変更する立上げミラー３５（図３参照）をさらに有している。

そしてまた、ＢＤ光学系は、偏光方向分離素子２を基準として＋Ｙ方向に向けて所定の間隔をおいて順に、偏光方向分離素子２で反射された光ビームが入射されるＨＤ補助プリズム２３と、ＨＤ補助プリズム２３を通過した光ビームが入射されるＨＤ回折格子２４が配設され、偏光方向分離素子２を基準として−Ｙ方向に、ＢＤ上で反射した光ビームの検出を行うＢＤ用光検出器８が配設されている。また、ミラー３を基準として＋Ｙ方向には、ミラー３で反射された光ビームを受光し、この光ビームの光量を検出するフロントモニタ４が配設されている。フロントモニタ４で検出された検出光量は、青紫色レーザ光源５の図示しない制御回路にフィードバックされ、光ビームの光量が所望の値になるように制御される。

さらにまた、ＢＤ光学系は、凹レンズ１７を基準位置から±Ｘ方向に移動させ、凸レンズ１８からの出射光ビームを平行光から弱発散光あるいは弱収束光に変更するエキスパンダ駆動機構２０を備えている。なお、凹レンズ１７と、凸レンズ１８とによりビームエキスパンダ素子３１が構成される。

このＢＤ光学系では、図７に一点鎖線で示す光路Ａのように、青紫色レーザ光源５から波長λ₁=４０５ｎｍ帯で、偏光方向が大部分±Ｙ方向である直線偏光（Ｐ偏光）の発散光ビームが出射され、偏光方向変換素子１に入射される。偏光方向変換素子１は、例えば、図４に示すように、液晶を板ガラスで挟み込み透明電極を設けた液晶素子で構成され、所定の制御電圧が印加された際に、前記光ビームの直線偏光の方向を第２の方向に変換して透過させる変換部７１と、所定の制御電圧が印加された際であっても前記光ビームの直線偏光の方向を変換せずに第１の方向のまま透過させる非変換部７２を有している。

具体的には、変換部７１は、以下の２つの機能を持つ。（１）図示しない駆動回路から所定の制御電圧が印加された際に、入射光ビームの直線偏光の方向を±Ｙ方向（ｐ偏光）から±Ｙ方向と直交する±Ｚ方向（Ｓ偏光）に変換し、偏光方向変換素子１を透過させる。（２）図示しない駆動回路から制御電圧が印加されない際には、入射光ビームの直線偏光の方向を変えずにそのまま偏光方向変換素子１を透過させる。非変換部７２は、前記制御電圧の印加の有無にかかわらず、入射光ビームの直線偏光の方向を変えずにそのまま偏光方向変換素子１を透過させる。なお、変換部７１は、入射光ビームのうち、ＢＤに情報の記録を行う及び／またはＢＤに記録された情報を再生するために使用される光ビームが入射する位置に配設されており、非変換部７２は、入射光ビームのうち、ＢＤに情報の記録を行う及び／またはＢＤに記録された情報を再生するために使用されない光ビームが入射する位置に配設され、非変換部７２に入射された光ビームは、後に詳述するフロントモニタ４に入射する。

ここで、本実施の形態では、青紫色レーザ光源５から出射される発散光ビームとして、±Ｚ方向が垂直方向であり、±Ｙ方向が水平方向であると共に、垂直方向のビーム拡がり角度が、水平方向の拡がり角度よりも大きい発散光ビームを採用している。したがって、入射光ビームのうち、ＢＤに情報の記録を行う及び／またはＢＤに記録された情報を再生するために使用されない光ビームを入射させるために、変換部７１の＋Ｚ方向の外周側に非変換部７２を配設した。（図４参照）。

なお、本実施の形態では、ＢＤに情報の記録／再生を行う際には、偏光方向変換素子１に制御電圧を印加しないため、±Ｙ方向の直線偏光（Ｐ偏光）のまま偏光方向変換素子１から発散光ビームが出射し、偏光方向分離素子２に入射される。一方、ＨＤ ＤＶＤに情報の記録／再生を行う際には、偏光方向変換素子１に制御電圧を印加するため、変換部７１に入射された光ビームの直線偏光の方向が±Ｙ方向（ｐ偏光）から±Ｙ方向と直交する±Ｚ方向（Ｓ偏光）に変換され、非変換部７２に入射された光ビームは、±Ｙ方向の直線偏光（Ｐ偏光）のまま偏光方向変換素子１を透過する。

偏光方向分離素子２は、±Ｙ方向の直線偏光（Ｐ偏光）の光ビームをほぼ全透過させ、±Ｙ方向と直交する±Ｚ方向（Ｓ偏光）の光ビームをほぼ全反射させる機能を持つ。本実施の形態では、ＢＤに情報の記録／再生を行う際には、偏光方向分離素子２をほぼ全透過した±Ｙ方向の直線偏光（Ｐ偏光）の発散光ビームの大部分は、第１のコリメートレンズ９に入射する。一方、発散光ビームのうち、ＢＤに情報の記録を行う及び／または記録された情報を再生するために使用されない光ビームは、ミラー３によって＋Ｙ方向に反射されて光路Ｅとなり、フロントモニタ４に入射する。

また、ＨＤ ＤＶＤに情報の記録／再生を行う際は、図８に一点鎖線で示す光路のように、偏光方向分離素子２において光ビームがほぼ全反射され（光路Ｆ）、ＨＤ補助プリズム２３に入射される。一方、非変換部７２に入射された光ビームは、±Ｙ方向の直線偏光（Ｐ偏光）のままであるため、偏光方向分離素子２をほぼ全透過してミラー３に入射し、ここで＋Ｙ方向に反射されて光路Ｅとなり、フロントモニタ４に入射される。

フロントモニタ４では、受光した光ビームに基づいて、青紫色レーザ光源５から出射された光ビームの光量を検出する。フロントモニタ４で検出された検出光量は、青紫色レーザ光源５の図示しない制御回路にフィードバックされ、ＢＤあるいはＨＤ ＤＶＤに照射される光ビームの光量が所望の値に制御される。

このように、本願では、ＢＤ用のフロントモニタと、ＨＤ ＤＶＤ用のフロントモニタを個別に設けるのではなく、共通のフロントモニタ４によって、ＢＤ及びＨＤ ＤＶＤに照射される光ビームの光量を検出することができるため、部品点数を削減することができる。また、偏光方向変換素子１に変換部７１と非変換部７２を形成し、ＨＤ ＤＶＤに照射される光ビームの一部をフロントモニタ４に到達させる構成を有しているため、フロントモニタ４の設置場所に自由度を持たせることができ、小型化に適したレイアウトを実現することができる。

第１のコリメートレンズ９に入射した光ビームは、ここで平行光ビームに変換され、多分割偏光性格子２１に入射する。多分割偏光性格子２１は、±Ｙ方向の直線偏光（Ｐ偏光）の光ビームを回折することなく透過させ、±Ｚ方向（Ｓ偏光）の光ビームを回折させ複数の光ビームに分岐する機能を持つ。平行光ビームは、±Ｙ方向の直線偏光（Ｐ偏光）であるため、回折することなく多分割偏光性格子２１を透過する。

次に、多分割偏光性格子２１を透過した光ビームは、凹レンズ１７と凸レンズ１８から構成されたビームエキスパンダ素子３１により光束径が１．１〜１．５倍程度に拡大された平行光ビームに変換され、凸レンズ１８から出射する。凸レンズ１８の出射面には、後に詳述する第１の対物レンズ７の色収差を打ち消すために回折溝（輪帯）が形成されている。ビームエキスパンダ素子３１は、エキスパンダ駆動機構２０により凹レンズ１７を基準位置から光路Ａの±Ｘ方向に並進駆動させ、凸レンズ１８からの出射光ビームを平行光から弱発散光あるいは弱収束光に変更する機能を持つ。このビームエキスパンダ素子３１によりＢＤのデータ保護層の厚み誤差で発生する球面収差がキャンセルされ、ＢＤの情報記録面における光スポットが最良の状態に保たれる。ここで、最良の状態とは、光スポット径が最小あるいは光スポットの波面収差が最小の状態をいう。このエキスパンダ駆動機構２０は、図示しないＦＰＣと電気的に接続され、このＦＰＣは、図示しないエキスパンダ駆動回路と電気的に接続されている。このエキスパンダ駆動機構２０は、ピックアップケース１０１において最も外周側に配置されており、凸レンズ１８から出射した平行光ビームは、光路変更光学素子１９に入射する。

なお、エキスパンダ駆動機構２０として、例えば、ステッピングモータと、凹レンズ１７の位置を検出する光学センサを用いた機構、あるいは、圧電素子と、凹レンズ１７の位置の検出するホール素子センサを用いた機構等を用いることが可能である。

光路変更光学素子１９は、台形状の一体プリズムで形成され、２つの内部反射面３２及び３３を有し、それらが略直交するように形成されている。凸レンズ１８から出射した平行光ビームは、内部反射面３２により光路Ａから光路Ｂ（図７参照）へと９０度曲げられる。さらに、内部反射面３３により光路Ｂが光路Ｃへと９０度曲げられる。すなわち、光路変更光学素子１９によって凸レンズ１８から出射した平行光ビームは、光路Ａから光路Ｃへと１８０度変更される。内部反射面３３で反射された平行光ビームは、１／４波長板２２により円偏光に変換され、光路Ｃの＋Ｘ方向から−Ｘ方向へと進行し、後に詳述する対物レンズ駆動ユニット５０内を通過する。

対物レンズ駆動ユニット５０は、特に図５及び図６に示すように、第１の対物レンズ７と、後に詳述するＨＤ ＤＶＤ、ＤＶＤ及びＣＤ光学系部品である第２の対物レンズ６を光ディスクの接線方向（±Ｘ方向）に並べて配置する共通のホルダ３０１を備えている。ホルダ３０１には、図示しないフォーカス駆動コイル、トラッキング駆動コイル、チルト駆動コイルが設けられており、複数のサスペンション３０３を介して基板３０４、サスペンションホルダ３０２と結合されている。基板３０４は、例えば、後に詳述する光ディスク装置５００（図１０参照）に取付けられているＦＰＣ５２４と電気的に接続され、このＦＰＣ５２４は図示しない対物レンズ駆動ユニット駆動回路と電気的に接続されている。ホルダ３０１の±Ｘ方向側には、複数のマグネット３０５がそれぞれ対向して配置されており、これらのマグネット３０５は、ヨーク３０６に固定されている。

第１の対物レンズ７及び第２の対物レンズ６は、図示しないフォーカス駆動コイルに通電することにより図の±Ｚ方向に並進駆動（フォーカス動作）し、図示しないトラッキング駆動コイルに通電することにより±Ｙ方向に並進駆動（トラッキング動作）し、図示しないチルト駆動コイル通電することにより図のＸ軸回りに回転駆動（チルト動作）する。

また、図６に示すように、サスペンションホルダ３０２、基板３０４、ヨーク３０６には、光路変更光学素子１９の内部反射面３３で反射された平行光ビーム３０９が−Ｘ方向に通過可能な光ビーム通過空間３１０、３１１及び３１２が設けられている。また、ヨーク３０６には、後に詳述する光ビーム通過空間３０８が設けられている。この構造により、ホルダ３０１、複数のサスペンション３０３、複数のマグネット３０５の配置に影響を及ぼすことなく、対物レンズ駆動ユニット５０の性能を確保することができる。このように、光ビーム通過空間３１０、３１１、３１２及び３０８を設けたことにより、対物レンズ駆動ユニット５０を平行光ビーム３０９の上方（＋Ｚ方向）に持上げて配置する必要がないので、光ピックアップ装置１００の薄型化が可能になるという効果がある。

光ビーム通過空間３１０及び３１１内を通過した平行光ビーム３０９は、立上げミラー３５（図３及び図６参照）により、＋Ｚ方向に光路を曲げられ、第１の対物レンズ７に入射して集光され、ＢＤの情報記録面のトラックに光スポットが照射される。ここで、第１の対物レンズ７は、ＢＤ専用対物レンズであり、開口数０．８５のガラス製単レンズで形成されている。情報記録面のトラックで反射した光ビームは、第１の対物レンズ７を透過して平行光ビームとなり、立上げミラー３５で反射されて光ビーム通過空間３１２、３１１、３１０内を＋Ｘ方向に通過する。この平行光ビームは、１／４波長板２２により±Ｚ方向の直線偏光（Ｓ偏光）に変換され、光路変更光学素子１９に入射する。

光路変更光学素子１９に入射した平行光ビーム光路は、内部反射面３３及び３２により１８０度曲げられ、図７に示す光路Ａとは逆方向の光路に変更され、−Ｘ方向に進行する。その後、ビームエキスパンダ素子３１の凸レンズ１８及び凹レンズ１７を透過し、光束径が縮小された平行光ビームが多分割偏光性格子２１に入射する。平行光ビームは、±Ｚ方向の直線偏光（Ｓ偏光）なので、多分割偏光性格子２１の格子面で±１次光に回折され、複数の光ビームに分岐される。なお、＋１次光と−１次光の分光比は、必要に応じて任意に設定される。

次に、多分割偏光性格子２１を透過した光ビームは、さらに第１のコリメートレンズ９を透過して収束光となり、偏光方向分離素子２でほぼ全反射され、その光路が、図７に示す光路Ｄに変更され、ＢＤ用光検出器８に入射する。このＢＤ用光検出器８には、複数に分岐された光ビームを受光するため、複数の光検出面が設けられている。複数の光検出面は、フォーカス誤差信号検出面、トラッキング誤差信号検出面、情報信号（ＲＦ）検出面で構成され、フォーカス誤差信号検出面とトラッキング誤差信号検出面は別々に設けられている。なお、本実施の形態にかかるＢＤ光学系は、１ビーム方式としており、サーボ信号の検出方式としてフォーカス誤差信号の検出にはダブルナイフエッジ法あるいはスポットサイズ法（ＳＳＤ）を、トラッキング誤差信号の検出にはプッシュプル法、ＤＰＤ法を用いることが可能である。

一方、ＨＤ ＤＶＤ、ＤＶＤ及びＣＤ光学系は、２波長マルチレーザ光源２５（第２の光源）を有し、２波長マルチレーザ光源２５から出射された光ビームは、ＤＶＤ及びＣＤの情報記録面に情報を記録する及び／またはＤＶＤ及びＣＤの情報記録面に記録された情報を再生するために用いられる。また、ＨＤ ＤＶＤ、ＤＶＤ及びＣＤ光学系は、２波長マルチレーザ光源２５を基準として−Ｙ方向に向けて所定の間隔をおいて順に、ミラー１２と、ＤＶＤ／ＣＤ回折格子３６と、第１の３波長プリズム１３が配設されている。さらにまた、第１の３波長プリズム１３を基準として＋Ｘ方向に向けて所定の間隔をおいて順に、第２の３波長プリズム１０と、第２のコリメートレンズ１１と、３波長液晶収差補正素子３７と、３波長１／４波長板１６と、ＨＤ ＤＶＤ、ＤＶＤ及びＣＤ上に光りビームを集光させる第２の対物レンズ６を有している。第２の対物レンズ６の−Ｚ方向には、図３に示すように、第２の対物レンズ６に入射する光ビームの光路を変更する立上げミラー３８をさらに有している。

そしてまた、ＨＤ ＤＶＤ、ＤＶＤ及びＣＤ光学系は、第１の３波長プリズム１３を基準として−Ｘ方向に向けて所定の間隔をおいて順に、検出レンズ３９と、ＨＤ ＤＶＤ、ＤＶＤ及びＣＤ上で反射した光ビームの検出を行うＨＤ ＤＶＤ／ＤＶＤ／ＣＤ光検出器１４が配設されている。また、ミラー１２を基準として−Ｘ方向には、ミラー１２で反射された光ビームを受光し、この光ビームの光量を検出するフロントモニタ１５を備えている。フロントモニタ１５で検出された検出光量は、２波長マルチレーザ光源２５の図示しない制御回路にフィードバックされ、光ビームの光量が所望の値になるように制御される。

ＨＤ ＤＶＤの情報記録面に対し情報の記録／再生を行う場合は、前述したように、青紫色レーザ光源５から出射された光のうち、偏光方向変換素子１の変換部７１に入射した光ビームが、その直線偏光の方向が±Ｚ方向（Ｓ偏光）に変換されて偏光方向分離素子２に入射され、偏光方向分離素子２において光ビームが＋Ｙ方向にほぼ全反射され、図８に一点鎖線で示す光路Ｆとなり、ＨＤ補助プリズム２３に入射される。一方、非変換部７２に入射された光ビームは、±Ｙ方向の直線偏光（Ｐ偏光）のままであるため、偏光方向分離素子２をほぼ全透過してミラー３に入射し、ここで＋Ｙ方向に反射され、フロントモニタ４に入射される。

ＨＤ補助プリズム２３に入射された光ビームは、発散状態が変更され（平行光に近づく）、ＨＤ回折格子２４に入射して１本のメイン光ビームと２本のサブ光ビームとに分岐され、第２の３波長プリズム１０でほぼ全反射され、光路Ｇ（図８参照）に変更される。なお、偏光方向分離素子２と第２の３波長プリズム１０は、±Ｙ方向（光ディスクの半径方向）に並べて配置され、偏光方向分離素子２は、第２の３波長プリズム１０よりも−Ｙ方向側（光ディスクの外周側）に配置されている。

第２の３波長プリズム１０を反射した発散光ビームは、第２のコリメートレンズ１１を透過して平行光ビームに変換される。第２のコリメートレンズ１１から出射した平行光ビームは、３波長液晶収差補正素子３７に入射し、３波長１／４波長板１６によって円偏光に変換され、＋Ｘ方向に進行して対物レンズ駆動ユニット５０内を通過する。なお、この３波長１／４波長板１６は、ＨＤ ＤＶＤに照射される光ビーム、ＤＶＤに照射される光ビーム、ＣＤに照射される光ビームのいずれに対しても１／４波長板として機能する。

また、図６に示すように、対物レンズ駆動ユニット５０のヨーク３０６には、第２のコリメートレンズ１１から出射した平行光ビーム３０７が＋Ｘ方向、すなわち、ＨＤ ＤＶＤ（あるいは後に詳述するＤＶＤ、ＣＤ）の接線方向に通過可能な光ビーム通過空間３０８が設けられている。この光ビーム通過空間３０８内を通過した平行光ビーム３０７は、３波長立上げミラー３８により、＋Ｚ方向に光路を曲げられ、第２の対物レンズ６に入射して集光され、ＨＤ ＤＶＤの情報記録面のトラックに光スポットが照射される。

なお、３波長立上げミラー３８は、ＨＤ ＤＶＤに照射される光ビームの他、後に詳述するＤＶＤに照射される光ビーム及びＣＤに照射される光ビームに対してもほぼ全反射する機能を持つ。また、第２の対物レンズ６は、ＨＤ ＤＶＤ、ＤＶＤ及びＣＤのいずれに対しても光ビームを集光可能な互換対物レンズである。この第２の対物レンズ６は、プラスチック製の単レンズで形成され、入射面には互換を実現するために回折溝が設けられている。

また、ホルダ３０１には、２つの対物レンズ（第１の対物レンズ７と第２の対物レンズ６）を搭載しているが、第１の対物レンズ７に対して第２の対物レンズ６に相対的な取付角度誤差が発生することが避けられない。そのため、第２の対物レンズ６において、光ディスクの半径方向と接線方向で光ディスクに対する角度が最適角度からずれることが避けられない。この角度を最適角度に補正するため、第２のコリメートレンズ１１と第２の対物レンズ６との間に、３波長液晶収差補正素子３７が設けられている。光ディスクに対する半径方向と接線方向の角度誤差は、コマ収差に相当するので、３波長液晶収差補正素子３７は、光ディスクの半径方向と接線方向の２方向で発生するコマ収差を補正する機能を持つ。ＨＤ ＤＶＤ、ＤＶＤ、ＣＤのうち、ＨＤ ＤＶＤが最もトラックピッチ、マーク長が小さく且つ波長が短いため、最も角度誤差に厳しく、波長λ₁=４０５ｎｍで最もよくコマ収差が補正されるように３波長液晶収差補正素子３７の電極パターンが設定されている。

また、ＨＤ ＤＶＤと補正量は異なるが、ＤＶＤ、ＣＤに対しても半径方向と接線方向の２方向で発生するコマ収差が補正されるように３波長液晶収差補正素子３７の電極パターンが設定されている。また、ＨＤ ＤＶＤには、２層の情報記録面を持つ２層媒体が存在するが、今後３層媒体の開発が予想される。３波長液晶収差補正素子３７に図示しない球面収差補正光学素子を追加する、あるいは３波長液晶収差補正素子３７のうち光ディスクの半径方向のコマ収差補正機能を削除（この場合、前記対物レンズ駆動ユニットのチルト動作の負担が少し増加するものの支障が出るレベルではない）し、球面収差補正光学素子を追加することによりＨＤ ＤＶＤの情報記録面のトラックに照射された光スポットの球面収差が減少して光スポットの品質が向上する効果がある。その結果、２層媒体の層間隔誤差が規格よりも大きい媒体に対応する、あるいは３層媒体に対応することが可能となる。

ＨＤ ＤＶＤの情報記録面のトラックで反射した光ビームは、第２の対物レンズ６を透過して平行光ビームとなり、３波長立上げミラー３８で反射されて光ビーム通過空間３０８内を−Ｘ方向に通過する。この平行光ビームは、３波長１／４波長板１６により±Ｙ方向の直線偏光（Ｐ偏光）に変換され、３波長液晶収差補正素子３７を透過し、第２のコリメートレンズ１１を透過して収束光ビームとなり、第２の３波長プリズム１０に入射する。この収束光ビームは、第２の３波長プリズム１０を透過しして光路Ｈとなり、第１の３波長プリズム１３を透過し、検出レンズ３９を透過してＨＤ ＤＶＤ／ＤＶＤ／ＣＤ光検出器１４に集光されて入射する。検出レンズ３９は、所望の非点収差量を設定し、非点収差の方向を任意に回転させると共に、光検出器１４上での集光スポットの大きさを決める機能を持つ。

なお、ＨＤ ＤＶＤ／ＤＶＤ／ＣＤ光検出器１４には、前記３本の光ビームを受光するため、田状の光検出面が±Ｚ方向（上下方向）に３つ並べて配置されている。本実施の形態にかかるＨＤ ＤＶＤ光学系では、サーボ信号の検出方式としてフォーカス誤差信号の検出に非点収差法あるいは差動非点収差法を、トラッキング誤差信号の検出にＤＰＰ法、ＤＰＤ法を用いることが可能である。

ＤＶＤ及びＣＤの情報記録面に情報の記録／再生を行う際は、２波長マルチレーザ光源２５から光ビームを出射する。この２波長マルチレーザ光源２５には、波長λ₂＝６６０ｎｍ帯の光ビームを出射する図示しないＤＶＤレーザチップと、波長λ₃＝７８０ｎｍ帯の光ビームを出射する図示しないＣＤレーザチップが搭載されている。

先ず、ＤＶＤの情報記録面に情報の記録／再生を行う際は、図９に一点鎖線で示すように、２波長マルチレーザ光源２５のＤＶＤレーザチップから波長λ₂＝６６０ｎｍ帯の発散光ビームが出射される。この発散光ビームのうち、ＤＶＤに情報の記録／再生を行うために使用されない光ビームの一部が、ミラー１２によって−Ｚ方向に反射され、フロントモニタ１５に入射する。フロントモニタ１５では、受光した光ビームに基づいて、２波長マルチレーザ光源２５のＤＶＤレーザチップから出射された光ビームの光量を検出する。フロントモニタ１５にて検出された検出光量は、２波長マルチレーザ光源２５の図示しない制御回路にフィードバックされることでＤＶＤに照射される光ビームの光量が所望の値に制御される。

一方、ミラー１２によって反射されなかった発散光ビームは、２枚構成でそれぞれに波長選択性を持たせた素子であるＤＶＤ／ＣＤ回折格子３６に入射する。ＤＶＤ／ＣＤ回折格子３６に波長λ₂＝６６０ｎｍ帯のＤＶＤ光ビームが入射すると、回折角度θ₁で、１本のメイン光ビームと２本のサブ光ビームに分岐される。ＤＶＤ／ＣＤ回折格子３６から出射した発散光ビームは、第１の３波長プリズム１３でほぼ全反射され、光路が図９に示す光路Ｉとなる。この光ビームは、第２の３波長プリズム１０を透過し、第２のコリメートレンズ１１により平行光ビームに変換される。第２のコリメートレンズ１１を出射した平行光ビームは、３波長液晶収差補正素子３７に入射する。３波長液晶収差補正素子３７は、前述したＨＤ ＤＶＤに照射される光と補正量は異なるが、ＤＶＤ及びＣＤに照射される光に対しても半径方向と接線方向の２方向で発生するコマ収差を補正する機能を持つ。３波長液晶収差補正素子３７を透過した平行光ビームは、３波長１／４波長板１６によって円偏光に変換され、＋Ｘ方向へ進行し対物レンズ駆動ユニット５０内を通過する。

この対物レンズ駆動ユニット５０内を通過する平行光ビームは、前述したＨＤ ＤＶＤに照射される光ビームと同様に、光ビーム通過空間３０８内を通過し、３波長立上げミラー３８により、＋Ｚ方向に光路を曲げられ、第２の対物レンズ６に入射して集光され、ＤＶＤの情報記録面のトラックに光スポットが照射される。

ＤＶＤの情報記録面のトラックで反射した光ビームは、前述したＨＤ ＤＶＤのトラックで反射した光ビームと同様の光路で、ＨＤ ＤＶＤ／ＤＶＤ／ＣＤ光検出器１４に集光されて入射する。なお、本実施の形態では、ＤＶＤ光学系は、ＤＶＤ用光検出面を、前述したＨＤ ＤＶＤ用光検出面と共用化している。そのため、サーボ信号の検出にはＨＤ ＤＶＤ光学系と同じ方式を使用できる。

ＣＤの情報記録面に情報の記録／再生を行う際は、２波長マルチレーザ光源２５のＣＤレーザチップから波長λ₃＝７８０ｎｍ帯の発散光ビームが出射される。この発散光ビームのうち、ＣＤに情報の記録／再生を行うために使用されない光ビームの一部が、ミラー１２によって−Ｚ方向に反射され、フロントモニタ１５に入射し、ミラー１２によって反射されなかった発散光ビームは、ＤＶＤ／ＣＤ回折格子３６に入射する。ＤＶＤ／ＣＤ回折格子３６に波長λ₃＝７８０ｎｍ帯のＣＤ光ビームが入射すると回折角度θ₁とは異なる回折角度θ₂で１本のメイン光ビームと２本のサブ光ビームに分岐される。その後、ＤＶＤ／ＣＤ回折格子３６から出射した発散光ビームは、ＤＶＤに情報の記録／再生を行う際と同様の光路を進行し、第２の対物レンズ６に入射して集光され、ＣＤの情報記録面のトラックに光スポットが照射される。

ＣＤの情報記録面のトラックで反射した光ビームは、ＤＶＤとほぼ同じ光路を進行し、ＨＤ ＤＶＤ／ＤＶＤ／ＣＤ光検出器１４に集光されて入射する。

なお、ＨＤ ＤＶＤ／ＤＶＤ／ＣＤ光検出器１４には、前記３本の光ビームを受光するため、ＤＶＤ用光検出面の側方（Ｙ方向）に田状の光検出面を±Ｚ方向（上下方向）に３つ並べて配置したＣＤ用光検出面が設けられている。このようにしたのは、２波長マルチレーザ光源２５のＣＤの発光点がＤＶＤの発光点に対してＸ方向（横方向）に約１１０μｍ離れていることによる。

本発明にかかる光ピックアップ装置１００は、前述したように、偏光方向変換素子１に変換部７１と非変換部７２を形成し、ＢＤに照射される光ビームの一部と、ＨＤ ＤＶＤに照射される光ビームの一部の両方をフロントモニタ４に到達させる構成を有しているため、部品点数を削減することができると共に、フロントモニタ４の設置場所に自由度を持たせることができ、小型化に適したレイアウトを実現することができる。これに加え、本実施の形態では、偏光方向変換素子１と、一体型で２面の内部反射面を持つ光路変更光学素子１９を設け、ＢＤ光学系とＨＤ ＤＶＤ光学系でほとんど共通光路がなく、平行、直角な光路とした。さらに、対物レンズ駆動ユニット５０の性能に影響を及ぼさない構造部品にＢＤ光、ＨＤ ＤＶＤ光の両方の平行光ビームが通過可能な空間を設け、ＢＤ光を−Ｘ方向から、ＨＤ ＤＶＤ光を＋Ｘ方向から、すなわち、互いに反対方向から両方の光ビームを別個の対物レンズに入射させるようにした。このため、以下に示す（１）〜（４）の効果も得られる。（１）ＢＤ光学系とＨＤ ＤＶＤ光学系で光学設計、実装設計、ピックアップケースの設計が比較的容易であり、さらに、それぞれの光学系で最適な光学設計が可能となる。（２）ＢＤ光学系とＨＤ ＤＶＤ光学系の組立調整を独立に行うことができるので、生産性の良い光ピックアップ装置を実現できる。（３）最もコストが高い青紫色レーザ光源を１個にしてＢＤとＨＤ ＤＶＤの両方に対応できるため、光ピックアップ装置のコスト上昇を抑えることが可能となる。（４）対物レンズ駆動ユニットと光学系を厚み方向に寸法を増加させずに平面的に配置可能であるため、スリム型ドライブに搭載可能な薄型光ピックアップ装置を実現できる。

次に、本実施の形態にかかる光ピックアップ装置を搭載した光ディスク装置について図面を参照して説明する。

図１０は、本実施の形態にかかる光ディスク装置の概略を示す斜視図、図１１は、本実施の形態にかかる光ディスク装置の概略を示すブロック図である。本実施の形態にかかる光ディスク装置５００は、筐体５０２と、筐体５０２に挿抜可能に配設されたトレイ５０３とを有している。筐体５０２は、ボトムケース５２１と、ボトムケース５２１に配設されるトップケース５２２から構成された箱形を有し、筐体５０２の開口から筐体５０２内にトレイ５０３が挿入され、且つ筐体５０２内からトレイ５０３が引出される構成となっている。

ボトムケース５２１には、光ディスク装置５００を駆動するための信号処理系および制御系を有する電気回路が搭載された回路基板５２３が配設されている。さらにまた、ボトムケース５２１には、光ディスク装置５００に接続されたＦＰＣ５２４が配設されている。

トレイ５０３には、光ディスク１００５を装着する光ディスク装着部５３３が形成されており、この光ディスク装着部５３３には開口５３６が設けられ、この開口５３６からは、光ピックアップ装置１００の一部が表出している。また、光ディスク装着部５３３には、トレイ５０３の挿抜方向の角部５３７に向けて平行に延出する図示しない２本のガイドレールが設けられており、光ピックアップ装置１００は、これらのガイドレールに沿って光ディスク１００５の径方向に移動可能となっている。また、光ディスク装着部５３３のほぼ中心に対応する位置には、光ディスク１００５を装着して回転駆動するスピンドルモータ５５０（ディスクモータ）が設けられている。なお、符号５３５は、筐体５０２の開口を塞ぐベセルである。

次に、光ディスク装置５００における具体的動作について説明する。先ず、光ディスク装着部５３３に光ディスク１００５（ＢＤ、ＨＤ ＤＶＤ、ＤＶＤ、ＣＤのいずれか）を装着し、このトレイ５０３を筐体５０２の所定位置に収納する。この状態で光ピックアップ装置１００から検出された信号は、信号処理回路内のサーボ信号生成回路１００３及び情報信号再生回路１００４に送られる。サーボ信号生成回路１００３では、光ピックアップ装置１００より検出された信号から光ディスク１００５に適したフォーカス制御信号、トラッキング制御信号、球面収差検出信号が生成され、これらをもとに対物駆動ユニット回路１００６を経て光ピックアップ装置１００内の図示しない対物レンズアクチュエータを駆動し、ＢＤに対し情報の記録／再生を行う場合は、第１の対物レンズ７の位置制御を行い、ＨＤ ＤＶＤ、ＤＶＤ、ＣＤに対し情報の記録／再生を行う場合は、第２の対物レンズ６の位置制御を行う。

また、サーボ信号生成回路１００３では、光ピックアップ装置１００より球面収差検出信号が生成され、この信号をもとに球面収差補正駆動回路１００８を経て光ピックアップ装置１００内の図示しない球面収差補正光学系の補正レンズを駆動する。情報信号再生回路１００４では、光ピックアップ装置１００から検出された信号から光ディスク１００５に記録された情報信号が再生され、その情報信号は、情報信号出力端子１００９へ出力される。なお、サーボ信号生成回路１００３及び情報信号再生回路１００４で得られた信号の一部はシステム制御回路１０１０に送られる。

システム制御回路１０１０からは、レーザ駆動用信号が送られ、レーザ光源点灯回路１０１１を駆動させてフロントモニタ４（光ディスク１００５がＢＤ、ＨＤ ＤＶＤのいずれかの場合）あるいはフロントモニタ１５（光ディスク１００５がＤＶＤ、ＣＤのいずれかの場合）を用いて発光量の制御を行い、光ピックアップ装置１００を介して、光ディスク１００５に信号を記録する。また、偏光方向変換素子駆動回路１０１９を駆動させて、光ピックアップ装置１００内の図示しない偏光方向変換素子に所定電圧を印加あるいは印加しない制御を行う。なお、このシステム制御回路１０１０には、アクセス制御回路１０１２とスピンドルモータ駆動回路１０１３が接続されており、それぞれ、光ピックアップ装置１００のアクセス方向位置制御や光ディスク１００５を回転させるスピンドルモータ５５０（ディスクモータ）の回転制御が行われる。なお、光ディスク装置５００をユーザが制御する場合、ユーザ入力装置１０１８を使用してユーザ入力処理回路１０１５にユーザが指示することによって制御を行う。その際、光ディスク装置５００の処理状態等の表示は表示処理回路１０１６によって行われ、表示装置１０１７に表示される。

なお、本実施の形態では、変換部７１の＋Ｚ方向の外周側に非変換部７２を配設した場合について説明したが、これに限らず、非変換部７２は、変換部７１の−Ｚ方向の外周側に配設してもよい。また、フロントモニタ４に到達される光は、ＢＤ及びＨＤ ＤＶＤに情報を記録／再生するための光ビームとして使用されない部分の光であることが好ましいため、非変換部７２は、記録／再生に使用されない光ビームが入射する領域であれば、任意の位置に配設することができる。

本発明によれば、光ピックアップ装置内に配設する部品数を必要最低限に抑えることができると共に、フロントモニタの配設位置に自由度を持たせることができ、当該部品の配置スペースを有効に使用することができる。この結果、小型化、低コスト化が向上された光ピックアップ装置を提供することができる。

また、本発明にかかる光ディスク装置は、小型化、低コスト化が向上された光ピックアップ装置が搭載されているため、光ディスク装置の小型化、低コスト化を達成することができる。

本発明の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の構成を簡略化して示す平面図である。 図１に示すＢＤ光学系の構成を簡略化して示す側面図である。 図１に示すＨＤ ＤＶＤ、ＤＶＤ及びＣＤ光学系の構成を簡略化して示す側面図である。 図１に示すＢＤ光学系の一部を拡大して示す斜視図である。 光ディスクに光を集光させる対物レンズが配設された対物レンズ駆動ユニットの平面図である。 図５に示すVI−VI線に沿った断面図である。 図１に示す光ピックアップ装置を用いてＢＤに対し情報の記録／再生を行う際の光路を記載した図である。 図１に示す光ピックアップ装置を用いてＨＤ ＤＶＤに対し情報の記録／再生を行う際の光路を記載した図である。 図１に示す光ピックアップ装置を用いてＤＶＤ、ＣＤに対し情報の記録／再生を行う際の光路を記載した図である。 本発明の実施の形態にかかる光ピックアップ装置を備えた光ディスク装置の概略を示す斜視図である。 図１０に示す光ディスク装置の概略を示すブロック図である。

符号の説明

１…偏光方向変換素子、 ２…偏光方向分離素子、 ４、１５…フロントモニタ、 ５…青紫色レーザ光源、 ６…第２の対物レンズ、 ７…第１の対物レンズ、 ８…ＢＤ用光検出器、 １４…ＨＤ ＤＶＤ／ＤＶＤ／ＣＤ光検出器、 ２５…２波長マルチレーザ光源、 ７１…変換部、 ７２…非変換部、 １００…光ピックアップ装置、 ５００…光ディスク装置

Claims (10)

1. 光ディスクの情報記録面に対し情報を記録する、当該情報記録面に記録された情報を再生する、の少なくとも一方を行う光ピックアップ装置であって、
   種別の異なる第１の光ディスクと第２の光ディスクに光を照射する第１の光源と、
   前記第１の光源から照射された光の直線偏光の方向を、第１の方向から第２の方向に変換する偏光方向変換素子と、
   前記偏光方向変換素子を透過した光が入射され、当該光の直線偏光の方向に応じて該光を透過または反射することにより当該光の光路を切替える偏光方向分離素子と、
   前記偏光方向分離素子を透過した光の光量を検出するフロントモニタと、
   を備え、
   前記偏光方向変換素子は、前記光の直線偏光の方向を前記第２の方向に変換する際に、当該光の一部の直線偏光の方向を変換せずに第１の方向のまま偏光方向分離素子に入射させる光ピックアップ装置。
2. 前記偏光方向分離素子を透過した光を前記第１の光ディスク上に集光する第１の対物レンズと、
   前記偏光方向分離素子を反射した光を前記第２の光ディスク上に集光する第２の対物レンズと、
   をさらに備えた請求項１記載の光ピックアップ装置。
3. 前記偏光方向変換素子は、前記光の直線偏光の方向を前記第２の方向に変換する際に、前記光ディスクに対する情報の記録及び／または再生に使用されない光の一部の直線偏光の方向を変換せずに第１の方向のまま偏光方向分離素子に入射させる請求項１または請求項２記載の光ピックアップ装置。
4. 前記第１の光源は、光軸に垂直で互いに直交する軸に対して異なる拡がり角度で発散する光を照射し、
   前記偏光方向変換素子は、前記光の直線偏光の方向を前記第２の方向に変換する際に、前記拡がり角度の大きな光の一部の直線偏光の方向を変換せずに第１の方向のまま偏光方向分離素子に入射させる請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
5. 前記偏光方向変換素子は、前記光の直線偏光の方向を前記第２の方向に変換する際に、当該光のスポットの外径近傍に位置する光の一部の直線偏光の方向を変換せずに第１の方向のまま偏光方向分離素子に入射させる請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
6. 前記偏光方向変換素子は、所定の制御電圧が印加された際に、前記光の直線偏光の方向を第１の方向から第２の方向に変換して透過させる変換部と、前記光の直線偏光の方向を変換せずに第１の方向のまま透過させる非変換部と、を備えてなり、前記制御電圧が印加された際に当該非変換部を透過した光が前記偏光方向分離素子に入射する請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
7. 前記非変換部は、前記変換部の外周側に配設されてなる請求項６記載の光ピックアップ装置。
8. 前記非変換部は、前記第１の光源が光軸に垂直で互いに直交する軸に対して異なる拡がり角度で発散する光を照射した際に、拡がり角度の大きな光が到達する位置に配設されてなる請求項６または請求項７記載の光ピックアップ装置。
9. 種別の異なる第３の光ディスク及び第４の光ディスクに、前記第１の光源から照射される光とは異なる波長の光を照射する第２の光源をさらに備え、
   前記第２の対物レンズは、前記第２の光源から照射された光を前記第３の光ディスク及び第４の光ディスク上に集光する請求項２ないし請求項８のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
10. 光ピックアップ装置により、光ディスクの情報記録面に対し情報を記録する、当該情報記録面に記録された情報を再生する、の少なくとも一方を行う光ディスク装置であって、
    請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置と、
    前記光ピックアップ装置を前記光ディスクの径方向に移動させる光ピックアップ装置移動部と、
    前記光ディスクを装着して回転駆動するディスクモータと、
    前記光ピックアップ装置、光ピックアップ装置移動部及びディスクモータが取付けられる筐体と、
    信号処理系および制御系を有する電気回路と、
    を備えた光ディスク装置。

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