JP2010277633A

JP2010277633A - 光ピックアップ装置及び光ディスク装置

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Publication number: JP2010277633A
Application number: JP2009128473A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Arai; 昭浩荒井; Hiroshi Shibata; 寛柴田
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2009-05-28
Filing date: 2009-05-28
Publication date: 2010-12-09

Abstract

【課題】小型化が実現できる光ピックアップ装置及び光ディスク装置を提供することを目的とする。
【解決手段】第１レーザ光を出射する第１レーザ素子１１と、第１レーザ光よりも長波長の第２レーザ光を出射する第２レーザ素子１２と、第１レーザ光と第２レーザ光とを一つの光路に合成する光路合成素子１３と、合成された第１レーザ光または第２レーザ光に作用する波長選択性素子１４と、第１レーザ光及び第２レーザ光を光ディスク２０に集光する対物レンズ１７と、を備え、波長選択性素子１４は、第２レーザ光に対するレンズとしてのパワーの大きさが第１レーザ光に対するレンズとしてのパワーの大きさよりも大きい。
【選択図】図２

Description

本発明は、光ディスクに情報の記録または再生の少なくともいずれか一方を行う光ピックアップ装置及び光ディスク装置に関するものである。

従来の光ピックアップ装置の構成は、以下のような構成となっていた。

すなわち、第１レーザ光を出射する第１レーザ素子と、第１レーザ光よりも長波長の第２レーザ光を出射する第２レーザ素子と、第１レーザ光と第２レーザ光とを一つの光路に合成する光路合成素子と、第１レーザ光及び第２レーザ光を光ディスクに集光する対物レンズと、を備えていた。また、第１レーザ素子または第２レーザ素子と光路合成素子との間に光ディスク側から見た第１レーザ素子の発光位置と第２レーザ素子の発光位置とをほぼ同じ位置とする発光位置調整素子としての平行平板を備えていた（たとえば、特許文献１参照）。この平行平板の姿勢を変えることで光路を平行シフトさせ、光ディスク側から見た第１レーザ素子の発光位置と第２レーザ素子の発光位置とをほぼ同じ位置とすることができる。

一方、倍率変換素子を光路合成後の光路に挿抜することにより第１レーザ光と第２レーザ光の倍率を変え、第１レーザ光及び第２レーザ光による記録再生特性の最適化を図ることが行われていた（たとえば、特許文献２参照）。

特開２００３−０８５８１１号公報特開２００５−３５３２５０号公報

ところが、この従来の光ピックアップ装置においては、第１レーザ素子または第２レーザ素子と光路合成素子との間に平行平板を配置し、さらにこの平行平板の姿勢を変えるためのスペースも必要となる。そのため、第１レーザ素子と光路合成素子との間または第２レーザ素子と光路合成素子との間の間隔を十分に大きくすることが必要であり、光学系を小さくすることが困難であった。また、倍率変換素子を挿抜するためのスペースも必要であり、ますます光学系を小さくすることが困難であった。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、小型化が実現できる光ピックアップ装置及び光ディスク装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、第１レーザ光を出射する第１レーザ素子と、前記第１レーザ光よりも長波長の第２レーザ光を出射する第２レーザ素子と、前記第１レーザ光と前記第２レーザ光とを一つの光路に合成する光路合成素子と、合成された前記第１レーザ光または前記第２レーザ光に作用する波長選択性素子と、前記第１レーザ光及び前記第２レーザ光を光ディスクに集光する対物レンズと、を備え、前記波長選択性素子は、前記第２レーザ光に対するレンズとしてのパワーの大きさが前記第１レーザ光に対するレンズとしてのパワーの大きさよりも大きいものとし、これにより所期の目的を達成するものである。

以上のように本発明は、第１レーザ光を出射する第１レーザ素子と、第１レーザ光よりも長波長の第２レーザ光を出射する第２レーザ素子と、第１レーザ光と第２レーザ光とを一つの光路に合成する光路合成素子と、合成された第１レーザ光または第２レーザ光に作用する波長選択性素子と、第１レーザ光及び第２レーザ光を光ディスクに集光する対物レンズと、を備え、波長選択性素子は、第２レーザ光に対するレンズとしてのパワーの大きさが第１レーザ光に対するレンズとしてのパワーの大きさよりも大きいので、小型化を実現できるものである。

すなわち、本発明においては、波長選択性素子は、第２レーザ光に対するレンズとしてのパワーの大きさが第１レーザ光に対するレンズとしてのパワーの大きさよりも大きいので、波長選択性素子を移動させることで生じる光路の変化が第１レーザ光と第２レーザ光で異なる。そのため、波長選択性素子の位置調整により二つのレーザ光の発光位置を一致させるように調整することができる。したがって、第１レーザ素子及び第２レーザ素子と光路合成素子との間に発光位置調整素子及びその調整機構を配置する必要がなく、第１レーザ素子及び第２レーザ素子と光路合成素子との間隔を小さくできる。また、倍率変換素子を挿抜するために必要なスペースも不要となる。これにより、光ピックアップ装置の小型化が実現できるものである。

本発明の一実施の形態における光ディスク装置の構成図本発明の一実施の形態における光ピックアップ装置の光学系の構成図本発明の一実施の形態における光路合成素子の構成図本発明の一実施の形態における波長選択性素子の構成図本発明の一実施の形態における波長選択性素子の屈折率の波長依存性を示す図本発明の一実施の形態における波長選択性素子の他の例の構成図本発明の一実施の形態における波長選択性素子のさらに他の例の構成図本発明の一実施の形態における波長選択性素子のさらに他の例の構成図本発明の一実施の形態における光ピックアップ装置の光学系の他の例の構成図

以下本発明の一実施の形態の光ピックアップ装置を光ディスク装置として活用したものを、添付図面を用いて説明する。

図１に示すように、光ディスク装置１において、カバー２は上カバー２ａと下カバー２ｂで構成され、カバー２は一方の端部に開口２ｃを有した袋状の構成となっている。カバー２には、トレイ３が開口２ｃから挿抜自在に保持されており、トレイ３は樹脂材料等の軽量な材料で構成されている。トレイ３にはフロント部分にベゼル４が設けられており、このベゼル４はトレイ３をカバー２内に収納した際に開口２ｃを塞ぐようになっている。ベゼル４にはイジェクトボタン５が表出しており、このイジェクトボタン５を押すことで、図示していない機構によって、カバー２からトレイ３が開口２ｃからわずかに飛び出し、トレイ３はカバー２に対して出し入れ可能となる。

レール６は下カバー２ｂに保持され、しかもトレイ３の両側部に係合されている。レール６は、下カバー２ｂとトレイ３とに対して、トレイ３を挿抜する方向に所定の範囲で摺動可能に構成されている。

トレイ３には、光ピックアップモジュール７が取り付けられている。光ピックアップモジュール７には光ディスクを回転駆動させるスピンドルモータ８が設けられており、さらには、スピンドルモータ８に対して近づいたり離れたりする光ピックアップ装置１０が移動自在に設けられている。

光ディスク装置１に光ピックアップ装置１０を搭載している。後述するように光ピックアップ装置１０は小型化が実現できるものであるので、光ディスク装置１も小型化が実現できる。

次に、光ピックアップ装置１０の光学系について説明する。

図２に示すように、本実施の形態の光ピックアップ装置１０は、第１レーザ光を出射する第１レーザ素子１１と、第１レーザ光よりも長波長の第２レーザ光を出射する第２レーザ素子１２と、第１レーザ光と第２レーザ光とを一つの光路に合成する光路合成素子１３と、合成された第１レーザ光または第２レーザ光に作用する波長選択性素子１４と、第１レーザ光及び第２レーザ光を光ディスク２０に集光する対物レンズ１７と、を備える。本実施の形態の波長選択性素子１４は、第２レーザ光に対するレンズとしてのパワーの大きさが第１レーザ光に対するレンズとしてのパワーの大きさよりも大きいので、小型化を実現できるものである。

すなわち、本実施の形態においては、波長選択性素子１４は、第２レーザ光に対するレンズとしてのパワーの大きさが第１レーザ光に対するレンズとしてのパワーの大きさよりも大きいので、波長選択性素子１４を移動させることで生じる光路の変化が第１レーザ光と第２レーザ光で異なる。そのため、波長選択性素子の位置調整により二つのレーザ光の発光位置を一致させるように調整することができる。したがって、第１レーザ素子１１及び第２レーザ素子１２と光路合成素子１３との間に発光位置調整素子及びその調整機構を配置する必要がなく、第１レーザ素子１１及び第２レーザ素子１２と光路合成素子１３との間隔を小さくできる。また、倍率変換素子を挿抜するために必要なスペースも不要となる。これにより、光ピックアップ装置１０の小型化が実現できるものである。つまり、波長選択性素子１４は、合成された第１レーザ光または第２レーザ光に作用して、光ディスク２０に集光される光スポット側から第２レーザ光の発光位置への横倍率を第１レーザ光の発光位置への横倍率よりも相対的に小さくする倍率変換素子と、光ディスク２０側から見た第１レーザ光の発光位置と第２レーザ光の発光位置とをほぼ同じ位置とする発光位置調整素子とを兼ねたものとして作用する。

本実施の形態について、さらに詳細に説明する。

図２に示すように、第１レーザ素子１１は、Ｂｌｕ−ＲａｙＤｉｓｃ（ＢＤ）用の４０５ｎｍの第１波長を持つ青色光である第１レーザ光を出射する。第２レーザ素子１２は、第１レーザ光よりも長波長であるＤＶＤ用の６５０ｎｍの第２波長を持つ赤色光である第２レーザ光を出射する。第１レーザ素子１１と第２レーザ素子１２とは、一つのパッケージ内に配置され、レーザモジュールを構成する。第１レーザ光と第２レーザ光とはほぼ同じ方向に向けて出射される。第２レーザ素子１２は、第２レーザ光よりも長波長であるＣＤ用の７８０ｎｍの第３波長を持つ赤外光である第３レーザ光も出射する。

光路合成素子１３は、図２に示すように第１レーザ素子１１及び第２レーザ素子１２と対向して設けられる。図３に示すように、光路合成素子１３は３つのガラス部材が接合して設けられており、それぞれのガラス部材の境界が第１傾斜面１３ａと第２傾斜面１３ｂである。所定の間隔で出射される第１レーザ光１１の光軸と第２レーザ光１２の光軸とをほぼ一致させてコリメートレンズ１６の光軸に合わせる働きを持つ。第１傾斜面１３ａは第１レーザ素子１１側の反射膜層１３ｃと接着剤層１３ｄからなる。第２傾斜面１３ｂは第１傾斜面１３ａ側の波長選択膜層１３ｅと接着剤層１３ｆからなる。この波長選択膜層１３ｅは短波長レーザ光である第１レーザ光をビームスプリッタ１５側に反射するとともに、長波長レーザ光である第２レーザ光をそのまま透過する働きを持つ。反射膜層１３ｃは金属膜や積層誘電体膜で構成される。波長選択膜層１３ｅは積層誘電体膜で構成される。また、接着剤層１３ｄと接着剤層１３ｆとは樹脂材料で構成される。

また、第１傾斜面１３ａと第２傾斜面１３ｂは第１レーザ光及び第２レーザ光が入射する入射面１３ｇに対し４５度の傾斜を持っている。入射面１３ｇに平行な方向の第１傾斜面１３ａと第２傾斜面１３ｂの間隔は、同じ方向の第１レーザ光と第２レーザ光の出射位置の間隔と等しくなるように設定される。

第１レーザ光は入射面１３ｇから光路合成素子１３に入射すると第１傾斜面１３ａの反射膜層１３ｃ、第２傾斜面１３ｂの波長選択膜層１３ｅに反射されて出射面１３ｈから出射される。したがって、第１レーザ光は第１傾斜面１３ａの接着剤層１３ｄと第２傾斜面１３ｂの接着剤層１３ｆを透過しないので、第１傾斜面１３ａまたは第２傾斜面１３ｂにおける第１レーザ光の光密度が高いものであっても樹脂材料からなる接着剤層１３ｄ、１３ｆを劣化させてしまうことがない。すなわち、第１レーザ素子１１は光路合成素子１３に近接させて配置することができる。そのため、光ピックアップ装置１０を小型化することができる。

また、第２レーザ光は、入射面１３ｇから光路合成素子１３に入射すると、第２傾斜面１３ｂを接着剤層１３ｆ、波長選択膜層１３ｅの順に透過して直進し、出射面１３ｈから出射する。このとき第２レーザ素子１２から出射された第２レーザ光は接着剤層１３ｆを通過するが、第２レーザ光は第１レーザ光に比べて波長が長いので、樹脂材料への影響はほとんど無視することができる。

波長選択性素子１４は、図４に示すように、境界面１４ｃがレンズ形状の第１部材１４ａと第２部材１４ｂで形成されるレンズとした。ここで、光路合成素子１３側を第１部材１４ａ、光ディスク２０側を第２部材１４ｂとした。第１部材１４ａ、第２部材１４ｂを構成する材料は、透明な光学樹脂または光学ガラスである。波長選択性素子１４は、第１波長における第１部材１４ａと第２部材１４ｂの屈折率の差と第２波長における第１部材１４ａと第２部材１４ｂの屈折率の差とが異なるように、第１部材１４ａまたは第２部材１４ｂに染料または顔料を添加した。境界面１４ｃは、第１部材１４ａの表面が凸形状になるようにした。このように簡単な構成で波長選択性素子１４を作ることができ、製造する上においても安価に製造することができる。

ある波長域に光吸収を持つ染料や顔料のような色材を透明な材料に分散、溶解させると、図５に示すように、その周辺の波長域においてその透明な材料の屈折率の波長依存性が大きくなり、屈折率が大きくなる異常分散効果が得られる。図５において、第２部材１４ｂに色材が添加されている。この性質を利用すると、第１波長における第１部材１４ａと第２部材１４ｂの屈折率の差と第２波長における第１部材１４ａと第２部材１４ｂの屈折率の差とが異なるようにすることができる。図５では、第１波長において第１部材１４ａと第２部材１４ｂの屈折率が等しく、第２波長において異なるようにした。

第１波長において第１部材１４ａの屈折率と第２部材１４ｂの屈折率が等しいので、第１レーザ光は波長選択性素子１４をそのまま透過する。すなわち、波長選択性素子１４は第１レーザ光に対しレンズとしてのパワーの大きさがほぼ０である。第２波長において第１部材１４ａの屈折率は第２部材１４ｂの屈折率よりも大きいので、波長選択性素子１４は第２レーザ光に対して凸レンズとして作用する。すなわち、波長選択性素子１４は第２レーザ光に対しレンズとしてのパワーの大きさが正である。第３波長においても第１部材１４ａの屈折率と第２部材１４ｂの屈折率の差は第２波長における屈折率の差とほぼ等しいので、波長選択性素子１４は第３レーザ光に対し、第２レーザ光に対するのとほぼ同じ凸レンズとして作用する。すなわち、波長選択性素子１４は、第２レーザ光に対しては凸レンズとして作用するが、第１レーザ光に対してはレンズとして作用しない。言い換えると、波長選択性素子１４は、第２レーザ光に対しレンズのパワーの大きさが正で、第１レーザ光に対しレンズとしてのパワーの大きさがほぼ０である。つまり、波長選択性素子１４は、第２レーザ光に対するレンズとしてのパワーの大きさが第１レーザ光に対するレンズとしてのパワーの大きさよりも大きい。そのため、波長選択性素子１４は、光ディスク２０に集光される光スポット側から第２レーザ光の発光位置への横倍率を第１レーザ光の発光位置への横倍率よりも相対的に小さくする倍率変換素子である。すなわち、第２レーザ光は第１レーザ光よりも広範囲の光が取り込まれるため光利用効率を高くできる。一方、第１レーザ光は第２レーザ光よりも光量分布が小さい範囲に収まるため記録再生特性が良好なものとなる。

図５において、第１波長において第１部材１４ａと第２部材１４ｂの屈折率が等しくなるようにしたが、それに限るものではない。第１波長において第１部材１４ａの屈折率が第２部材１４ｂの屈折率よりも大きくても良い。その場合、第１レーザ光に対するレンズとしてのパワーは、正ではあるが第２レーザ光に対するよりは小さいものとなる。また、第１波長において第１部材１４ａの屈折率が第２部材１４ｂの屈折率よりも小さくても良い。その場合、第１レーザ光に対するレンズとしてのパワーは、負となるので第２レーザ光に対するパワーよりも小さいものとなる。いずれにしても波長選択性素子１４は、第２レーザ光に対するレンズとしてのパワーの大きさが第１レーザ光に対するレンズとしてのパワーの大きさよりも大きい。

図５において、波長選択性素子１４は、第１部材１４ａ側の境界面１４ｃを凸形状とし、第２部材１４ｂに色材を添加して、第１波長における第１部材１４ａの屈折率と第２部材１４ｂの屈折率を等しくし第２波長における第１部材１４ａの屈折率を第２部材１４ｂの屈折率よりも大きくして、第１レーザ光に対してレンズとして作用させず第２レーザ光に対して凸レンズとして作用させるようにした。しかし、この組み合わせに限るものではなく、さまざまな組み合わせとして構わない。

たとえば、第１部材１４ａ側の境界面１４ｃを凹形状とし、第１部材１４ａ及び第２部材１４ｂのベース材料に同じ材料を用い、第１部材１４ａに色材を添加する構成としても良い。この場合、異常分散効果の影響が小さい第２波長において第１部材１４ａと第２部材１４ｂの屈折率が等しく、第１波長において第１部材１４ａの屈折率が第２部材１４ｂの屈折率よりも大きくなる。そのため、波長選択性素子１４は、第１レーザ光に対して凹レンズとして作用し、第２レーザ光に対してレンズとして作用しない。すなわち、波長選択性素子１４は、第２レーザ光に対しレンズとしてのパワーの大きさがほぼ０で、第１レーザ光に対しレンズとしてのパワーの大きさが負である。つまり、波長選択性素子１４は、第２レーザ光に対するレンズとしてのパワーの大きさが第１レーザ光に対するレンズとしてのパワーの大きさよりも大きい。そのため、この構成においても波長選択性素子１４は、光ディスク２０に集光される光スポット側から第２レーザ光の発光位置への横倍率を第１レーザ光の発光位置への横倍率よりも相対的に小さくする倍率変換素子である。この構成の場合、第１部材１４ａと第２部材１４ｂに用いる材料が共通なので、この倍率変換素子１４を製造する上において管理が楽になるという効果も得られる。もちろん、第１部材１４ａのベース材料と第２部材１４ｂのベース材料とに異なる材料を用いても構わないし、第２波長において第１部材１４ａの屈折率と第２部材１４ｂの屈折率が異なるようにしても構わない。

図２に示すように、ビームスプリッタ１５は、波長選択性素子１４と対物レンズ１７との間に配置される。ビームスプリッタ１５はレーザ素子１１から出射された第１レーザ光及び第２レーザ素子１２から出射された第２レーザ光が光ディスク２０に向かう往路光と往路光が光ディスク２０で反射されて戻る復路光とを分岐する。分岐された復路光は光検出器１８へ向かう。ビームスプリッタ１５は、内部に傾斜面を有するプリズムであり、往路光をその傾斜面でそのまま透過させ、復路光をその傾斜面で反射させることで、往復光路を分岐する。

コリメートレンズ１６は、ビームスプリッタ１５と対物レンズ１７との間に配置される。コリメートレンズ１６は、ビームスプリッタ１５からの往路光をほぼ平行光に変換して対物レンズ１７に入射させる。また、逆に、対物レンズ１７からの平行光の復路光を光検出器１８で集光するような集束光に変換する。

対物レンズ１７はコリメートレンズ１６からの第１レーザ光及び第２レーザ光を光ディスク２０に集光する。また、光ディスク２０で反射した第１レーザ光及び第２レーザ光が入射し、逆にほぼ平行光に変換する。光ディスク２０にはＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤ等があるので、コリメートレンズ１６と対物レンズ１７との間で光路を分岐して、それぞれで最適化させたＢＤ用の対物レンズ１７とＤＶＤ／ＣＤ用の対物レンズ１７の二つの対物レンズ１７を配置しても構わない。

光検出器１８は、ビームスプリッタ１５からの復路光を検出する。光検出器１８には第１レーザ光、第２レーザ光、第３レーザ光をそれぞれ受光するためのフォトダイオードが配置されている。光検出器１８のフォトダイオードに入射した光は光検出器１８で電気信号に変換されて光ディスク装置１に送られて、光ディスク２０に記録された情報の再生やフォーカスサーボ、トラッキングサーボ等に用いられる。本実施の形態における光検出器１８には第１レーザ光、第２レーザ光、第３レーザ光がそれぞれほぼ集光状態で入射する。

第１レーザ光、第２レーザ光の光路は以下の通りとなる。すなわち、図２に示すように、第１レーザ光は、第１レーザ光１１から出射し、光路合成素子１３、波長選択性素子１４、ビームスプリッタ１５、コリメートレンズ１６、対物レンズ１７を通過して光ディスク２０に集束する。第１レーザ光は光ディスク２０で反射して復路光として対物レンズ１７、コリメートレンズ１６を通過してビームスプリッタ１５に至る。そして第１レーザ光はビームスプリッタ１５で分岐されて光検出器１８に入射して電気信号に変換される。変換された電気信号は光ディスク装置１に送られる。第２レーザ光は、第２レーザ光１２から出射し、光路合成素子１３、波長選択性素子１４、ビームスプリッタ１５、コリメートレンズ１６、対物レンズ１７を通過して光ディスク２０に集束する。第２レーザ光は光ディスク２０で反射して復路光として対物レンズ１７、コリメートレンズ１６を通過してビームスプリッタ１５に至る。そして第２レーザ光はビームスプリッタ１５で分岐されて光検出器１８に入射して電気信号に変換される。変換された電気信号は光ディスク装置１に送られる。

次に、波長選択性素子１４の発光位置調整素子としての作用について説明する。前述の通り、光検出器１８には第１レーザ光、第２レーザ光、第３レーザ光がそれぞれほぼ集光状態で入射する。第１レーザ光、第２レーザ光、第３レーザ光をそれぞれ受光するためのフォトダイオードの相対位置は固定されている。したがって、この光検出器１８のフォトダイオードに入射する第１レーザ光、第２レーザ光、第３レーザ光の相対的な位置がフォトダイオードの相対位置とずれていると、フォトダイオードに正確に入射しない光が出てしまう。そのため、その光に関しては記録や再生の特性に不具合が発生する可能性が出てくる。それは、第１レーザ光、第２レーザ光、第３レーザ光の相対的な集光状態が変わっても同様である。その不具合を発生させないために光ディスク２０側から見た各レーザ光の発光位置を所定の範囲内としなければならない。

本実施の形態の場合、第２レーザ素子１２が半導体プロセスで作られるため、第２レーザ光の発光位置と第３レーザ光の発光位置との間隔の精度は高く、所定の範囲内と考えて良い。ところが、第１レーザ素子１１と第２レーザ素子１２は実装されるので第１レーザ光の発光位置と第２レーザ光の発光位置の間隔にはある誤差があると考えられる。また、光路合成素子１３の第１傾斜面１３ａと第２傾斜面１３ｂとの間隔もある誤差があると考えられる。したがって、入射面１３ｇに平行な方向の第１傾斜面１３ａと第２傾斜面１３ｂの間隔は、同じ方向の第１レーザ光と第２レーザ光の出射位置の間隔と等しくなるように設定されるとはしたものの、結果として、光ディスク２０側から見た第１レーザ光の発光位置と第２レーザ光の発光位置とは所定の範囲内にあるとは言えない場合があると考えられる。そこで、光ディスク２０側から見た第１レーザ光の発光位置と第２レーザ光の発光位置とをほぼ同じ位置とするために、発光位置調整素子として波長選択性素子１４を用いた。

本実施の形態において、波長選択性素子１４は、前述の通り、第２レーザ光に対するレンズとしてのパワーの大きさが第１レーザ光に対するレンズとしてのパワーの大きさよりも大きくなるようにした。たとえば、波長選択性素子１４は、第２レーザ光に対しては凸レンズとして作用する。凸レンズとして作用するために、波長選択性素子１４を図２に示すように光軸方向に移動させると光ディスク２０側から見た第２レーザ光の発光位置は光軸方向に移動する。また、光軸と直交方向に移動させると光ディスク２０側から見た第２レーザ光の発光位置は光軸と直交方向に移動する。そのため、波長選択性素子１４の位置により、光ディスク２０側から見た第２レーザ光の発光位置を調整することができる。

この波長選択性素子１４の移動量と光ディスク２０側から見たレーザ光の発光位置の移動量はレーザ光に対するレンズとしてのパワーの絶対値が大きいほど大きく、パワーの符号が逆になると移動方向が逆になる。したがって、波長選択性素子１４を移動させた場合、光ディスク２０側から見た第１レーザ光の発光位置の移動量と光ディスク２０側から見た第２レーザ光の発光位置の移動量とは異なる。そのため、波長選択性素子１４を移動させることで光ディスク２０側から見た第１レーザ光の発光位置と第２レーザ光の発光位置とをほぼ同じ位置に調整することができる。したがって、波長選択性素子１４は発光位置調整素子として機能する。

ここで、第１レーザ光または第２レーザ光に対するレンズとしてのパワーの大きさがほぼ０であるように波長選択性素子１４を構成すると、光ディスク２０側から見た第１レーザ光の発光位置または光ディスク２０側から見た第２レーザ光の発光位置は波長選択性素子１４の移動によってはほとんど移動しない。そのため、発光位置を調整する際に波長選択性素子１４を移動して発光位置が移動するのは一つの発光位置のみであるので、調整が楽である。

以上のように、本実施の形態の光ピックアップ装置１０は、第１レーザ光を出射する第１レーザ素子１１と、第１レーザ光よりも長波長の第２レーザ光を出射する第２レーザ素子１２と、第１レーザ光と第２レーザ光とを一つの光路に合成する光路合成素子１３と、合成された第１レーザ光または第２レーザ光に作用する波長選択性素子１４と、第１レーザ光及び第２レーザ光を光ディスク２０に集光する対物レンズ１７と、を備える。波長選択性素子１４は、第２レーザ光に対するレンズとしてのパワーの大きさが第１レーザ光に対するレンズとしてのパワーの大きさよりも大きいので、小型化を実現できるものである。

また、本実施の形態において、光ピックアップ装置１０は、光ディスク２０に向かう往路光と光ディスク２０で反射されて戻る復路光とを分岐するビームスプリッタ１５と、ビームスプリッタ１５からの復路光を検出する光検出器１８と、を備え、ビームスプリッタ１５は、波長選択性素子１４と対物レンズ１７との間に配置した。そのため、波長選択性素子１４によって光ディスク２０側から見た第１レーザ光の発光位置と第２レーザ光の発光位置とをほぼ同じ位置に調整された状態で往路光は光ディスク２０に入射し、復路光はその調整状態で光検出器１８に入射する。したがって、第１レーザ光と第２レーザ光とは所定の相対位置で光検出器１８に入射することになる。仮に、ビームスプリッタ１５を光路合成素子１３と波長選択性素子１４との間に配置すると、往路光は調整状態で光ディスク２０に入射するが、復路光は発光位置の調整がなされていないのと同じ状態で光検出器１８に入射することになる。したがって、このような配置は適切ではなく、ビームスプリッタ１５は、波長選択性素子１４と対物レンズ１７との間に配置することが望ましい。

また、本実施の形態において、光ピックアップ装置１０は、さらに往路光をほぼ平行光に変換して対物レンズ１７に入射させるコリメートレンズ１６をビームスプリッタ１５と対物レンズ１７との間に配置した。前述のようにコリメートレンズ１６は復路光を光検出器１８でほぼ集光するように変換する。したがって、ビームスプリッタ１５と光検出器１８との間に光検出器１８に集光させるレンズを配置する必要がないので、さらに光ピックアップ装置１０の小型化を図ることができる。

次に、本実施の形態において波長選択性素子１４を図６に示す波長選択性素子２１に置き換えた例について説明する。波長選択性素子２１は、境界面２１ｃがレンズ形状の第１部材２１ａと第２部材２１ｂで形成され、第１波長における第１部材２１ａと第２部材２１ｂの屈折率の差と第２波長における第１部材２１ａと第２部材２１ｂの屈折率の差とが異なるように、第１部材２１ａまたは第２部材２１ｂに染料または顔料を添加したレンズとし、さらに、この境界面２１ｃは、図６に示すように、フレネル面とした。フレネル面はレンズ面である輪帯部２１ｅと隣接する輪帯部２１ｅ同士をつなぐ段差部２１ｆとで構成される。

境界面２１ｃをフレネル面で形成する場合、以下のようにして製造することができる。

まず、透明基板２１ｄ上に第１部材２１ａとなる光学樹脂をスピンコート法で塗布し、加熱保持し、光学樹脂を硬化する。次に所定のパターンになるようなマスクパターンを介して紫外線照射、現像して所定の凹凸形状を作製して第１部材２１ａとする。たとえばグレースケールのマスクパターンを用いることにより滑らかな輪帯部形状を実現することができる。次に第２部材２１ｂとなる光学樹脂をこの凹凸形状の凹部に充填し、透明基板２１ｇを重ね合わせる。このとき透明基板２１ｄと透明基板２１ｇに挟み込まれるため第１部材２１ａと第２部材２１ｂを合わせた部材の厚さは一定とすることができる。最後に第２部材２１ｂとなる光学樹脂に紫外線を照射し重合させて第２部材２１ｂとする。

段差部２１ｆの深さは段差部２１ｆによる光路長差が第１波長と第２波長のうちレンズとして作用させる波長のほぼ自然数倍となるように設定することが望ましい。そのように設定すれば、位相差による干渉が抑制されるため、波長選択性素子２１が通常のレンズ形状の場合と同等の光を出射することができる。たとえば、第１レーザ光をそのまま透過するように、第１波長において第１部材２１ａの屈折率と第２部材２１ｂの屈折率が等しくなるようにする。さらに第２波長において第１部材２１ａの屈折率と第２部材２１ｂの屈折率が異なるようにし、段差部２１ｆによる光路差が第２波長のほぼ自然数倍となるようにする。

また、波長選択性素子２１を第１レーザ光と第２レーザ光の両方に対してレンズとして作用させる場合には、段差部２１ｆによる光路差が第１波長と第２波長の両方のほぼ自然数倍となるようにする。そのように設定すれば、第１レーザ光に対しても第２レーザ光に対しても、位相差による干渉が抑制されるため、波長選択性素子２１は通常のレンズ形状の場合と同等の光を出射することができる。

レンズ形状の部分の厚さは、段差部２１ｆの深さが波長の自然数倍というオーダーで非常に薄くでき、波長選択性素子２１全体としても薄くすることが可能である。そのため、さらに光ピックアップ装置１０の小型化を図ることが可能となる。

次に、本実施の形態において波長選択性素子１４を図７に示す波長選択性素子２２に置き換えた例について説明する。この例では、波長選択性素子２２は、図７に示すように、複数段数の段差を有する回折レンズ２２ａとした。図７では段数は４段である。波長選択性素子２２は、波長選択性素子２１の場合と同様に、透明基板２２ｂ上に硬化した光学樹脂に対してマスクパターンを介して紫外線照射、現像して所定の凹凸形状を作製して回折レンズ２２ａを形成する。

回折レンズ２２ａにおいて、全段の段差による光路長差が第１レーザ光または第２レーザ光のうち一方の波長の自然数倍と等しく、一段の段差による光路長差が一方の波長の自然数倍と異なり他方の波長の自然数倍と等しくした。すなわち、第１レーザ光に対し、一段の段差による光路長差が第１波長の自然数倍となるようにした。すると、全段の段差による光路長差も第１波長の自然数倍となる。したがって、第１レーザ光は回折されずに、この回折レンズ２２ａをそのまま通過する。また、第２レーザ光に対し、一段の段差による光路長差が第２波長の自然数倍と異なるが、全段の段差による光路長差は第２波長の自然数倍となるようにした。その結果、最大効率で回折させることができる。すなわち、回折レンズ２２ａは第１レーザ光をそのまま通過させ、第２レーザ光を最大効率で回折させる波長選択性を有することができる。そして、波長選択性素子２２は、第２レーザ光に対しレンズのパワーの大きさが正となるようにする。すると、第１レーザ光に対しレンズとしてのパワーの大きさがほぼ０であるので、波長選択性素子２１は、第２レーザ光に対するレンズとしてのパワーの大きさが第１レーザ光に対するレンズとしてのパワーの大きさよりも大きいものとなる。

この波長選択性素子２２は、波長選択性素子２１と同様にレンズ形状の部分の厚さを非常に薄くでき、波長選択性素子２２全体としても薄くすることが可能である。そのため、さらに光ピックアップ装置１０の小型化を図ることが可能となる。

次に、本実施の形態において波長選択性素子１４を図８に示す波長選択性素子２３に置き換えた例について説明する。この例では、波長選択性素子２３は、図８に示すように、入射するレーザ光に応じて印加する電圧を変えることにより液晶分子配向状態を変えて液晶２３ａの屈折率を変える液晶レンズとした。液晶レンズは、透明基板２３ｂ、２３ｃの間に透明電極２３ｄ、２３ｅと液晶２３ａとを介在させて構成する。透明電極２３ｄ、２３ｅの間には絶縁スペーサ２３ｆを設け、二つの透明電極２３ｄ、２３ｅ間は絶縁されている。透明電極２３ｄ、２３ｅには駆動電源２４が接続されている。透明基板２３ｂまたは透明基板２３ｃの互いに対向する面の少なくとも一方の形状はレンズ状としている。図８においては、透明基板２３ｂの対向面は平面、透明基板２３ｃの対向面は凹レンズ状とした。透明電極２３ｄ、２３ｅは膜であるので、液晶２３ａの形状は、透明電極２３ｄ側が平面、透明電極２３ｅ側が凸レンズ状である。

液晶２３ａは、駆動電源２４からの印加電圧に応じて液晶分子配向状態が変わり屈折率が変化する。つまり、液晶２３ａの屈折率と透明基板２３ｃの屈折率の差を印加電圧で制御できるため、印加電圧によりレンズとしてのパワーを変えることができる。たとえば、ある印加電圧で液晶２３ａの屈折率と透明基板２３ｃの屈折率が等しくなるようにすれば、光はそのまま透過する。また、他の印加電圧で液晶２３ａの屈折率が透明基板２３ｃの屈折率よりも大きくなるようにすれば、通過する光は凸レンズとしての作用を受ける。したがって、第１レーザ光が出射されるときに第１レーザ光に対してレンズとして所定のパワーを持つように第１印加電圧で液晶２３ａを駆動し、第２レーザ光が出射されるときに第２レーザ光に対してレンズとしてより大きなパワーを持つように第２印加電圧で液晶２３ａを駆動すれば、波長選択性素子２３は、第２レーザ光に対するレンズとしてのパワーの大きさが第１レーザ光に対するレンズとしてのパワーの大きさよりも大きいものとなる。このように、波長選択性素子２３も波長選択性を有する。

この波長選択性素子２３は、印加電圧によって、レンズとしてのパワーを変えることができる。したがって、光ピックアップ装置１０の組み立てが終わってから、光軸方向の発光位置の微調整が可能であり、より良い記録再生特性を実現できる。

次に、本実施の形態において、光路合成素子１３を図９に示す光路合成素子２５に置き換えた例について説明する。この例では、図９に示すように、光路合成素子２５は三角形のプリズムを２枚貼り合わせた構成である。第１レーザ素子１１と第２レーザ素子１２とは互いに異なる三角形のプリズムと対向するように配置する。第１レーザ素子１１から出射した第１レーザ光はこの貼り合わせ面で反射して光ディスク２０へ向かう。また、第２レーザ素子１２から出射した第２レーザ光は貼り合わせ面を透過して光ディスク２０へ向かう。貼り合わせ面の第１レーザ素子１１側に波長選択膜層を設け、第２レーザ素子１２側に接着剤層を設けた。これにより、第１レーザ光は接着剤層を通過しないので、第１レーザ光の光密度が高いものであっても樹脂材料からなる接着剤層を劣化させてしまうことがない。

このような光路合成素子２５の構成においても、波長選択性素子１４は、第２レーザ光に対するレンズとしてのパワーの大きさが第１レーザ光に対するレンズとしてのパワーの大きさよりも大きい。たとえば、波長選択性素子１４は、第２レーザ光に対しては凸レンズとして作用する。凸レンズとして作用するために、波長選択性素子１４を図９に示すように光軸方向に移動させると光ディスク２０側から見た第２レーザ光の発光位置は光軸方向に移動する。また、光軸と直交方向に移動させると光ディスク２０側から見た第２レーザ光の発光位置は光軸と直交方向に移動する。そのため、波長選択性素子１４の位置により、光ディスク２０側から見た第２レーザ光の発光位置を調整することができる。

この波長選択性素子１４の移動量と光ディスク２０側から見たレーザ光の発光位置の移動量はレーザ光に対するレンズとしてのパワーの絶対値が大きいほど大きく、パワーの符号が逆になると移動方向が逆になる。したがって、波長選択性素子１４を移動させた場合、光ディスク２０側から見た第１レーザ光の発光位置の移動量と光ディスク２０側から見た第２レーザ光の発光位置の移動量とは異なる。そのため、波長選択性素子１４を移動させることで光ディスク２０側から見た第１レーザ光の発光位置と第２レーザ光の発光位置とをほぼ同じ位置に調整することができる。したがって、波長選択性素子１４は光路合成素子２５を用いても発光位置調整素子として機能する。

すなわち、光路合成素子２５を用いた場合においても、波長選択性素子１４は、第２レーザ光に対するレンズとしてのパワーの大きさが第１レーザ光に対するレンズとしてのパワーの大きさよりも大きいので、波長選択性素子１４を移動させることで生じる光路の変化が第１レーザ光と第２レーザ光で異なる。そのため、波長選択性素子の位置調整により二つのレーザ光の発光位置を一致させるように調整することができる。したがって、第１レーザ素子１１及び第２レーザ素子１２と光路合成素子２５との間に発光位置調整素子及びその調整機構を配置する必要がなく、第１レーザ素子１１及び第２レーザ素子１２と光路合成素子２５との間隔を小さくできる。また、倍率変換素子を挿抜するために必要なスペースも不要となる。これにより、光ピックアップ装置１０の小型化が実現できるものである。

したがって、本発明の光ピックアップ装置及び光ディスク装置はパーソナルコンピュータやＢＤやＤＶＤのような記録再生装置への活用が期待されるものである。

１光ディスク装置
２カバー
２ａ上カバー
２ｂ下カバー
２ｃ開口
３トレイ
４ベゼル
５イジェクトボタン
６レール
７光ピックアップモジュール
８スピンドルモータ
１０光ピックアップ装置
１１第１レーザ素子
１２第２レーザ素子
１３光路合成素子
１３ａ第１傾斜面
１３ｂ第２傾斜面
１３ｃ反射膜層
１３ｄ接着剤層
１３ｅ波長選択膜層
１３ｆ接着剤層
１３ｇ入射面
１３ｈ出射面
１４波長選択性素子
１４ａ第１部材
１４ｂ第２部材
１４ｃ境界面
１５ビームスプリッタ
１６コリメートレンズ
１７対物レンズ
１８光検出器
２０光ディスク
２１波長選択性素子
２１ａ第１部材
２１ｂ第２部材
２１ｃ境界面
２１ｄ、２１ｇ透明基板
２１ｅ輪帯部
２１ｆ段差部
２２波長選択性素子
２２ａ回折レンズ
２２ｂ透明基板
２３波長選択性素子
２３ａ液晶
２３ｂ、２３ｃ透明基板
２３ｄ、２３ｅ透明電極
２３ｆ絶縁スペーサ
２４駆動電源
２５光路合成素子

Claims

第１レーザ光を出射する第１レーザ素子と、
前記第１レーザ光よりも長波長の第２レーザ光を出射する第２レーザ素子と、
前記第１レーザ光と前記第２レーザ光とを一つの光路に合成する光路合成素子と、
合成された前記第１レーザ光または前記第２レーザ光に作用する波長選択性素子と、
前記第１レーザ光及び前記第２レーザ光を光ディスクに集光する対物レンズと、を備え、
前記波長選択性素子は、前記第２レーザ光に対するレンズとしてのパワーの大きさが前記第１レーザ光に対するレンズとしてのパワーの大きさよりも大きいことを特徴とする光ピックアップ装置。
前記波長選択性素子は、前記第１レーザ光または前記第２レーザ光に対するレンズとしてのパワーの大きさがほぼ０であることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
前記波長選択性素子は、前記光ディスクに集光される光スポット側から前記第２レーザ光の発光位置への横倍率を前記第１レーザ光の発光位置への横倍率よりも相対的に小さくする倍率変換素子と、前記光ディスク側から見た前記第１レーザ光の発光位置と前記第２レーザ光の発光位置とをほぼ同じ位置とする発光位置調整素子とを兼ねたことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
前記光ディスクに向かう往路光と前記光ディスクで反射されて戻る復路光とを分岐するビームスプリッタと、前記ビームスプリッタからの復路光を検出する光検出器と、を備え、前記ビームスプリッタは、前記波長選択性素子と前記対物レンズとの間に配置したことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
前記波長選択性素子は、境界面がレンズ形状の第１部材と第２部材で形成され、前記第１波長における前記第１部材と前記第２部材の屈折率の差と前記第２波長における前記第１部材と前記第２部材の屈折率の差とが異なるように、前記第１部材または前記第２部材に染料または顔料を添加したレンズとしたことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
前記境界面をフレネル面としたことを特徴とする請求項５記載の光ピックアップ装置。
前記フレネル面はレンズ面である輪帯部と隣接する前記輪帯部同士をつなぐ段差部とで構成され、前記段差部による光路長差は前記第１波長と前記第２波長のうち前記レンズとして作用させる波長のほぼ自然数倍としたことを特徴とする請求項６記載の光ピックアップ装置。
前記波長選択性素子は、複数段数の段差を有し、全段の前記段差による光路長差が前記第１レーザ光または前記第２レーザ光のうち一方の波長の自然数倍と等しく、一段の前記段差による光路長差が前記一方の波長の自然数倍と異なり他方の波長の自然数倍と等しくした回折レンズとしたことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
前記波長選択性素子は、入射するレーザ光に応じて印加する電圧を変えることにより液晶分子配向状態を変えて液晶の屈折率を変える液晶レンズとしたことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
前記第２レーザ素子は、前記第２レーザ光よりも長波長の第３レーザ光を出射することを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
第１レーザ光を出射する第１レーザ素子と、
前記第１レーザ光よりも長波長の第２レーザ光を出射する第２レーザ素子と、
前記第１レーザ光と前記第２レーザ光とを一つの光路に合成する光路合成素子と、
合成された前記第１レーザ光または前記第２レーザ光に作用する波長選択性素子と、
前記第１レーザ光及び前記第２レーザ光を光ディスクに集光する対物レンズと、を備え、
前記波長選択性素子は、前記第２レーザ光に対するレンズとしてのパワーの大きさが前記第１レーザ光に対するレンズとしてのパワーの大きさよりも大きいことを特徴とする光ディスク装置。