JP2012128898A - 光ピックアップ及び光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録または再生する光ディスクの種類に対応して光学倍率を設定可能で、かつ光学系を共通化した光ピックアップを提供すること。
【解決手段】光ピックアップは、３波長レーザ光源００１とコリメータレンズ００６と焦点距離調整素子１００と対物レンズ００９を備え、焦点距離調整素子１００は入射する光ビームに対応してその焦点距離が変化することで、光ピックアップの光学倍率を各光ディスク（ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤ）に適した倍率に調整する。また、コリメータレンズ００６と、焦点距離調整素子１００と、対物レンズ００９を、レーザ光源から出射される全ての光ビームに共通の光路上に配置することで、部品数を減らし光ピックアップの小型化を実現する。
【選択図】図７

Description

本発明は、使用する光ビームの波長が異なる複数種類の光ディスクの記録または再生に対応した光ピックアップ及びそれを備えた光ディスク装置に関する。

本技術分野の背景技術として、特許文献１に「３波長コリメータレンズと、焦点距離調整素子と、３波長対応対物レンズを有する光路に、焦点距離調整素子４を迂回するためのビームスプリッタ、一対のミラー、ビームスプリッタから成る迂回光路を設け、レーザ光が４０７ｎｍの波長であれば、当該レーザ光を倍率変換素子に通す光路に通して光路の光学倍率を１２倍とし、６５０ｎｍの波長であれば、当該レーザ光を迂回光路に通して光路の光学倍率を５倍とする。このため、多波長のレーザ光を共通に通すコリメータレンズと対物レンズから成る光学系を収納した光ピックアップにより、各波長に最適な光学倍率を自在に設定することができる。」と記載されている。

特開２００５−３５３２５９号公報

Ｂｌｕ−ｒａｙ（以下、ＢＤと記す）・ＤＶＤ・ＣＤ互換の光ピックアップは、それぞれ波長が異なる３種類の光ビームを独立に出射する３個の光源を有し、光ディスクの記録再生においてＢＤの場合４０５ｎｍ帯、ＤＶＤの場合６５０ｎｍ帯、ＣＤの場合７８０ｎｍ帯の光ビームが用いられる。互換光ピックアップでは、これら３種類の光源から出射した光ビームの光路を共通化することで、部品点数が減り光学系を小型化できる。従って、光ピックアップの光学系をより小型化するためには、３種類の光ビームの光路をできるだけ共通化することが必要である。

例えば、前記光源として、３種類の光ビームを発する半導体レーザを同一のパッケージに格納した、いわゆる３波長半導体レーザが実用化されつつある。また、入射する光ビームの波長に対応して開口数が変化することにより、１個の対物レンズでＢＤ・ＤＶＤ・ＣＤそれぞれに最適な集光スポットにできる、いわゆる３波長互換対物レンズが実用化されている。これら３波長半導体レーザと３波長互換対物レンズを用いると、各光ビームの光路を共通化することができる。

この課題に対し、特許文献１に開示される光学系では、倍率変換素子と倍率変換素子を迂回するための迂回光路を設置した構成としている。しかしながらこの構成では、迂回光路として複数個のビームスプリッタを追加しているため光学系全体が大きくなり、本来の小型化の目的に合わないものとなっている。

本発明の目的は、記録または再生する光ディスクの種類に対応して光学倍率を設定可能で、かつ光学系を共通化した光ピックアップを提供することにある。

上記目的は、特許請求の範囲に記載の構成により達成できる。一例を挙げるならば、本発明による光ピックアップは、波長の異なる光ビームを出射する２個以上のレーザ光源と、レーザ光源から出射した光ビームを平行光ビームに変換するコリメータレンズと、入射する光ビームの波長に対応して焦点距離が変化する焦点距離調整素子と、光ビームを光ディスクに集光する対物レンズと、を備え、コリメータレンズと焦点距離調整素子と対物レンズはレーザ光源から出射される全ての光ビームに共通の光路上に配置されている構成とする。

本発明によれば、ＢＤ・ＤＶＤ・ＣＤなどの複数種類の光ディスクに高品質に記録または再生できるとともに、使用する光ピックアップの小型化を実現できる。

実施例１における光ピックアップの概略構成図である（ＢＤの記録再生時）。 実施例１における光ピックアップの概略構成図である（ＤＶＤ・ＣＤの記録再生時）。 図２におけるコリメータレンズユニットのパラメータを説明する図である。 図１におけるコリメータレンズユニットのパラメータを説明する図である。 実施例２と実施例３における光ピックアップの概略構成図である。 実施例１の光ピックアップの他の構成図である。 実施例１の光ピックアップの他の構成図である。 実施例１の光ピックアップの他の構成図である。 実施例４における光ディスク装置の構成図である。 図９における光ディスク装置の動作フローを示す図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定するものではない。

図１と図２は、実施例１におけるＢＤ・ＤＶＤ・ＣＤ互換の光ピックアップの概略構成図であり、図１はＢＤの記録または再生時の動作を、図２はＤＶＤまたはＣＤの記録または再生時の動作を示す。
光源パッケージ００１には、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤに情報を記録／再生する３種類の光ビームを出射する３個の光源が搭載されている。具体的には、ＢＤ用の４０５ｎｍ帯、ＤＶＤ用の６５０ｎｍ帯、ＣＤ用の７８０ｎｍ帯の波長の光ビームを独立に出射する３個の半導体レーザチップを搭載している。これらの半導体レーザチップから出射した光ビームは直線偏光である。

図１を用いてＢＤを記録または再生する場合について説明する。光源パッケージ００１はＢＤ用の４０５ｎｍ帯の光ビームを発散光にて出射する。この光ビームの光軸を一点鎖線００２、光ビームの強度のピークから所定の割合低下する光ビーム径を有効ビーム径としたときのその外周の光路を実線００３で示す。
光源パッケージ００１を出射した光ビーム００３は、まず光分岐素子００４に入射する。光分岐素子００４は、入射した光ビーム００３の所定の光量を透過し、残りの光量を反射するもので、例えば、平板ミラー、プリズムなどで実現する。光ビーム００３は光分岐素子００４を反射し、コリメータレンズユニット００５に入射する。

コリメータレンズユニット００５は、１個のコリメータレンズ００６と、焦点距離調整素子である２個のアクティブ液晶レンズ００７，００８で構成される。２個のアクティブ液晶レンズ００７，００８は、電圧印加回路０１２により光ディスクの種類に応じて印加電圧の切り替えがなされる。ここにアクティブ液晶レンズ００７，００８は、液晶をレンズ状の空間に封入し、印加する電圧のパターンを変化することで見かけ上の液晶の屈折率が変化する素子である。これよりレンズの焦点距離を自由に設定することができ、本実施例ではその特性を利用している。ＢＤの記録／再生の場合には、２個のアクティブ液晶レンズ００７，００８には所定の電圧が印加され、レンズとして機能する。コリメータレンズユニット００５に入射した光ビーム００３は、まずコリメータレンズ００６にて平行光に変換される。次に、光ビーム００３はアクティブ液晶レンズ００７で一旦発散光に変換された後、アクティブ液晶レンズ００８にて再び平行光に変換される。

光ビーム００３は、コリメータレンズユニット００５を通過後、対物レンズ００９に入射する。対物レンズ００９は入射した光ビームの波長に対応して開口数（以下、ＮＡ）が変化するものであり、４０５ｎｍ帯ではＮＡ＝０．８５、６５０ｎｍ帯ではＮＡ＝０．６〜０．６５、７８０ｎｍ帯ではＮＡ＝０．４５〜０．５３程度となる。以下、このような対物レンズを３波長互換対物レンズと呼ぶ。対物レンズ００９を透過した光ビーム００３は、光ディスク（ここではＢＤ）０１０内の所定の情報層に集光照射される。
なお、対物レンズ００９はアクチュエータ（図示せず）に保持され、光ディスクの垂直方向および半径方向に駆動することができる。垂直方向の駆動はフォーカシング制御、半径方向の駆動はトラッキング制御およびレンズシフトに用いられる。

光ディスク０１０内の所定の情報層で反射した光ビームは、対物レンズ００９、コリメータレンズユニット００５を透過し、光分岐素子００４に入射する。入射した光ビームは光分岐素子００４を透過し、透過ビーム００３’となって光検出器０１１に入射する。光検出器０１１は、入射した光ビーム００３’の光量に応じて再生信号、フォーカシング制御信号、トラッキング制御信号を生成する。

次に、図２を用いてＤＶＤを記録または再生する場合について説明する。図２に示す光学部品はすべて図１と共通であり、同じ符号を用いて表記している。光源パッケージ００１はＤＶＤ用の６５０ｎｍ帯の光ビームを発散光にて出射する。この光ビームの光軸を一点鎖線０１３、強度のピークから所定の割合低下する光ビーム径を有効ビーム径としたときのその外周の光路を実線０１４で示す。光源パッケージ００１から出射した光ビーム０１４は、光分岐素子００４で反射し、コリメータレンズユニット００５に入射する。

コリメータレンズユニット００５に入射した光ビーム０１４は、コリメータレンズ００６にて平行光に変換されたあと、アクティブ液晶レンズ００７，００８に入射する。ＤＶＤの記録再生の場合には、電圧印加回路０１２はアクティブ液晶レンズ００７，００８に電圧を印加せず、アクティブ液晶レンズ００７，００８を単なる透明平板として機能させる。その結果、光ビーム０１４はアクティブ液晶レンズ００７，００８を直進して透過する。その後、光ビーム０１４は対物レンズ００９により光ディスク（ここではＤＶＤ）０１５の所定の情報層に集光照射される。このとき、対物レンズ００９のＮＡは０．６〜０．６５になる。

光ディスク０１５で反射した光ビームは、対物レンズ００９、コリメータレンズユニット００５、光分岐素子００４を透過し、透過ビーム０１４’となって光検出器０１１に入射する。光検出器０１１は、入射した光ビーム０１４’の光量に基づき再生信号、フォーカシング制御信号、トラッキング制御信号を生成する。

次に、図２を用いてＣＤを記録または再生する場合について説明する。光源パッケージ００１はＣＤ用の７８０ｎｍ帯の光ビームを発散光にて出射する。光ビームの光軸０１３と有効ビーム径の光路０１４は同様である。

コリメータレンズユニット００５において、ＣＤを記録／再生する場合は、ＤＶＤの記録／再生の場合と同様、電圧印加回路０１２は２個のアクティブ液晶レンズ００７，００８に電圧を印加しない。そのため光ビーム０１４は直進し、対物レンズ００９にて光ディスク（ここではＣＤ）０１５内の所定の情報層に集光照射される。このとき、対物レンズ００９のＮＡは０．４５〜０．５３になる。光ディスク０１５で反射した光ビームは光分岐素子００４を透過し、透過ビーム０１４’となって光検出器０１１に入射する。光検出器０１１は、入射した光ビーム０１４’の光量に基づき再生信号、フォーカシング制御信号、トラッキング制御信号を生成する。

上記のように、本実施例の光ピックアップは、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各ディスクに対する光学系を共通化し、それらの光路００３，０１４をほぼ共通としている。これより、従来の光ピックアップに比べて部品点数が削減し小型化を実現している。
本実施例の光ピックアップは、少なくとも光源パッケージ００１、光分岐素子００４、コリメータレンズユニット００５、対物レンズ００９、光検出器０１１を有して構成されていれば良く、さらに波長板や回折格子が組み込まれたり、途中の光路がミラーなどで折り曲げた光学系であっても良い。

次に、本実施例の光ピックアップにおける光学倍率の設定について説明する。光学倍率（以下、単に倍率とも呼ぶ）を上げた場合、光ディスク上に集光される光スポットが小さく絞られるが、一方で光源から光ディスクに照射される光ビームのエネルギー伝達効率、すなわち結合効率が低くなる。逆に倍率を下げた場合、光ディスク上に集光される光スポットがぼやける一方、結合効率が高くなる。その結果、種類の異なる光ディスクに対する最適な倍率はそれぞれ異なる値となる。

光学倍率Ｍは、対物レンズ００９の焦点距離ＦＯＢＪに対するコリメータレンズ００６の焦点距離ＦＣＰの比で定義され、（１）式で表される。
Ｍ＝ＦＣＰ／ＦＯＢＪ （１）
この倍率Ｍを上げた場合、対物レンズの中心の光強度に対する有効開口の外縁部近傍に入射する光束の光強度、すなわちＲＩＭ強度が高くなる。一般に、ＲＩＭ強度が高いほど、光ディスク上に集光させる光スポットを小さく絞ることができる。ＢＤはＤＶＤやＣＤに比べて情報ピットが小さいので、光ディスク上の光スポットをＤＶＤやＣＤに比べて小さく絞る必要がある。ＢＤを記録／再生する光学系は、ＲＩＭ強度を大きくするため倍率Ｍを少なくとも８倍以上に設定する必要がある。
一方、倍率Ｍを大きくしすぎると、光源から光ディスクに照射される光ビームのエネルギー伝達効率、すなわち結合効率が低くなり、記録／再生性能が劣化する。ＤＶＤやＣＤを記録／再生する光学系の倍率Ｍは、４〜７倍が適切である。

３波長半導体レーザと３波長互換対物レンズを用いた従来の光ピックアップでは、光ピックアップの倍率がＢＤに適切な値になるように光学部品を配置し、ＤＶＤやＣＤを記録再生する場合は、結合効率の低下、つまり記録再生性能の劣化を補うため、レーザ光源から出射する光ビームの強度を強くすることで対応してきた。

これに対し本実施例では、以下に説明するように、入射する光ビームに対応して焦点距離調整素子の焦点距離を調整する構成とした。これより、ＤＶＤやＣＤの場合でも光ピックアップの倍率を適切な値に設定できるので、光ビームの強度を強くすることなく記録／再生性能を確保することができ、光ピックアップの省エネ化にもつながる。

本実施例の光ピックアップは、コリメータレンズユニット００５内のアクティブ液晶レンズ００７、００８に与える印加電圧の切り替えによって、コリメータレンズユニット全体の焦点距離を変化させるようにした。ここで、コリメータレンズユニット全体の焦点距離とは、コリメータレンズユニットを構成する各光学素子を１つの光学素子とみなした場合の焦点距離のことを言う。

アクティブ液晶レンズ００７，００８に電圧を印加した場合におけるコリメータレンズユニット００５の焦点距離をＦＣＰ（Ｂｌｕｅ）、アクティブ液晶レンズ００７，００８に電圧を印加しない場合におけるコリメータレンズユニット００５の焦点距離をＦＣＰ（Ｒｅｄ）とする。焦点距離ＦＣＰ（Ｂｌｕｅ）の場合の光ピックアップの倍率Ｍ（Ｂｌｕｅ）、および焦点距離ＦＣＰ（Ｒｅｄ）の場合の光ピックアップの倍率Ｍ（Ｒｅｄ）は、対物レンズの焦点距離ＦＯＢＪを用いて（２）および（３）式で表わされる。
Ｍ（Ｂｌｕｅ）＝ＦＣＰ（Ｂｌｕｅ）／ＦＯＢＪ （２）
Ｍ（Ｒｅｄ）＝ＦＣＰ（Ｒｅｄ）／ＦＯＢＪ （３）
倍率Ｍ（Ｂｌｕｅ）が８倍以上、倍率Ｍ（Ｒｅｄ）が４〜７倍となるようにＦＣＰ（Ｂｌｕｅ）およびＦＣＰ（Ｒｅｄ）を設定することで、３波長の光ビームが通る光学系が全て共通でありながら、ＢＤおよびＤＶＤ・ＣＤの記録／再生に応じて、これに適した倍率Ｍの切り替えが可能になる。

次に、コリメータレンズユニット００５の内部の設定方法を詳細に説明する。ここでは、対物レンズ００９の焦点距離ＦＯＢＪ＝２ｍｍとし、倍率Ｍの目標値を、倍率Ｍ（Ｂｌｕｅ）＝１５倍、倍率Ｍ（Ｒｅｄ）＝５倍とする。また、アクティブ液晶レンズ００７と００８の間隔は２ｍｍで固定とする。

図３と図４は、コリメータレンズユニット００５のパラメータを説明する図であり、図３はＤＶＤまたはＣＤの記録／再生時を、図４はＢＤの記録／再生時を示す。コリメータレンズユニット００５の構成部品であるコリメータレンズ００６の焦点距離をＦＣＰ０、アクティブ液晶レンズ００７の焦点距離をＦＣＰ１、アクティブ液晶レンズ００８の焦点距離をＦＣＰ２とする。アクティブ液晶レンズ００７とアクティブ液晶レンズ００８との間隔ｄ１とする。また、各パラメータの符号は、光ビームが進行する図中の矢印方向（右方向）を正とする。

図３はＤＶＤまたはＣＤの場合で、目標倍率Ｍ（Ｒｅｄ）＝５倍となるには、上記（３）式より、コリメータレンズユニット００５の焦点距離ＦＣＰ（Ｒｅｄ）＝１０ｍｍでなければならない。前記したように、ＤＶＤやＣＤを記録／再生する場合、コリメータレンズユニット００５に入射した光ビーム０１４は、コリメータレンズ００６で平行光ビームに変換される。その後アクティブ液晶レンズ００７および００８は単なる透明平板として機能する。よって焦点距離ＦＣＰ（Ｒｅｄ）はコリメータレンズ００６の焦点距離ＦＣＰ０のみに依存し、焦点距離ＦＣＰ（Ｒｅｄ）＝ＦＣＰ０＝１０ｍｍとなる。

次に、図４はＢＤの場合で、目標倍率Ｍ（Ｂｌｕｅ）＝１５倍を得るためのアクティブ液晶レンズ００７，００８の焦点距離ＦＣＰ１，ＦＣＰ２を決定する。コリメータレンズユニット００５に入射した光ビーム００３は、コリメータレンズ００６で平行光ビームに変換される。その後、アクティブ液晶レンズ００７で発散し、アクティブ液晶レンズ００８で収束して再び平行光ビームとなる。このように、平行光ビームの状態で入射した光ビームを再び平行光ビームの状態で出射させるためには、アクティブ液晶レンズ００７および００８の各焦点を所定位置（図４ではＰ点の位置）に一致させる必要がある。なお、このような光学系をアフォーカル光学系といい、平行光ビームの倍率を変換する有効な光学系である。

本実施例では、ＢＤを記録または再生する場合にのみアクティブ液晶レンズにレンズ作用を持たせることで、倍率の変換を実現している。もちろん、ＤＶＤやＣＤを記録／再生する場合にアクティブ液晶レンズにレンズ作用を持たせても良い。

一般的に、アフォーカル光学系である２個のアクティブ液晶レンズ００７および００８の倍率Ｍ（ＣＰ）は、各々のアクティブ液晶レンズの焦点距離ＦＣＰ１と焦点距離ＦＣＰ２を用いて（４）式で与えられる。
Ｍ（ＣＰ）＝−ＦＣＰ２／ＦＣＰ１ （４）
ここで、２個のアクティブ液晶レンズ００７，００８の焦点位置Ｐ点とアクティブ液晶レンズ００７との間隔をｄ２とする。また、前記したようにアクティブ液晶レンズ００７と００８の間隔はｄ１である。すると、焦点距離ＦＣＰ１，ＦＣＰ２は（５），（６）式で与えられる。
ＦＣＰ１＝−ｄ２ （５）
ＦＣＰ２＝ｄ１＋ｄ２ （６）
また、（５），（６）式を（４）式に代入すると倍率Ｍ（ＣＰ）は（７）式になる。
Ｍ（ＣＰ）＝（ｄ１＋ｄ２）／ｄ２ （７）

倍率Ｍ（Ｂｌｕｅ）は、倍率Ｍ（Ｒｅｄ）と２個のアクティブ液晶レンズ００７，００８の倍率Ｍ（ＣＰ）を用いて（８）式でも表すことができる。
Ｍ（Ｂｌｕｅ）＝Ｍ（ＣＰ）×Ｍ（Ｒｅｄ） （８）
（８）式より、倍率Ｍ（Ｂｌｕｅ）＝１５倍、倍率Ｍ（Ｒｅｄ）＝５倍とするには、倍率Ｍ（ＣＰ）は３倍となる。そこで例えば、液晶レンズ００７と００８の間隔ｄ１を２ｍｍとすると、（７）式より、間隔ｄ２＝１ｍｍとなる。従って、間隔ｄ１＝２ｍｍ、間隔ｄ２＝１ｍｍを（５），（６）式に代入すると、焦点距離ＦＣＰ１＝−１ｍｍ、焦点距離ＦＣＰ２＝３ｍｍが得られる。

以上をまとめると、対物レンズ００９の焦点距離ＦＯＢＪ＝２ｍｍの場合において、倍率Ｍ（Ｒｅｄ）＝５倍、倍率Ｍ（Ｂｌｕｅ）＝１５倍とするには、例えば、コリメータレンズ００６の焦点距離ＦＣＰ０＝１０ｍｍ、所定の電圧が印加された場合のみレンズとして機能するアクティブ液晶レンズ００７の焦点距離ＦＣＰ１＝−１ｍｍ、アクティブ液晶レンズ００８の焦点距離ＦＣＰ２＝３ｍｍとすればよい。
上記光学パラメータは一例であり、（１）ないし（８）式を用いるといかなる倍率にも設定できる。なお、２個のアクティブ液晶レンズ００７，００８はアフォーカル光学系であるため、倍率Ｍ（ＣＰ）はコリメータレンズ００６とアクティブ液晶レンズ００７との間隔に依存しない。

本実施例では、ＢＤを記録／再生する場合のみアクティブ液晶レンズにレンズ機能を持たせることで、倍率の変換を実現している。これとは逆に、ＤＶＤやＣＤを記録／再生する場合にアクティブ液晶レンズにレンズ機能を持たせるような構成とすることもできる。

以上のように、本実施例の光ピックアップは、コリメータレンズユニット内にある２個のアクティブ液晶レンズに印加する電圧を切り替えることで、光ディスクの種類に応じた適切な光学倍率Ｍ（Ｂｌｕｅ）、Ｍ（Ｒｅｄ）を選択することができ、記録または再生時の信号品質の劣化をなくすことができる。かつ本実施例では、光学系を共通化しているので、光ピックアップのさらなる小型化を図ることができる。

本実施例の構成は、光学倍率を変換するだけでなく、球面収差の補正に関しても効果がある。光ディスクを記録／再生するとき、ディスクの板厚誤差によって球面収差が発生し、記録または再生性能を劣化させる。球面収差を補正するには、光ディスクで発生する球面収差の量と方向に応じて対物レンズに入射する光ビームを発散または収束させると効果的である。

従来の光ピックアップは、コリメータレンズを光軸方向に駆動することで光ビームを発散または収束させ、ディスク上に発生する球面収差を補正している。本実施例においても、コリメータレンズ００６を光軸方向に駆動させることで、球面収差の補正をすることができる。さらに本実施例では、アクティブ液晶レンズ００７の焦点距離を変化させても、光ビームの発散・集光状態を変化させることができる。すなわち、アクティブ液晶レンズ００７への印加電圧を調整することでも、球面収差を補正することができる。

図５は、実施例２におけるＢＤ・ＤＶＤ・ＣＤ互換の光ピックアップの概略構成図である。図５では、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの記録または再生時の動作を合わせて示す。実施例１（図１、図２）と共通の光学部品は同じ番号を用いて表記し、詳細な説明を省略する。

光源パッケージ２０４には、ＢＤ用の４０５ｎｍ帯、ＤＶＤ用の６５０ｎｍ帯、ＣＤ用の７８０ｎｍ帯の光ビームを直線偏光で出射する半導体レーザチップが搭載されている。実施例１の光源パッケージ００１との違いは、ＢＤ用の光ビームとＤＶＤ・ＣＤ用の光ビームとは偏光方向が異なることである。このような光ビームは、例えばＢＤ用の半導体レーザチップに対し、ＤＶＤ・ＣＤ用の半導体レーザチップを９０度回転することで実現できる。あるいは、図１のように偏光方向が同じ光源パッケージ００１を用いる場合であっても、ＢＤの光ビームのみに作用する波長選択性１／４波長板等の偏光変換素子を組み込むことで、ＢＤ用光ビームとＤＶＤ・ＣＤ用光ビームの偏光方向を変えることができる。本実施例はいずれの構成でも良く、偏光方向が特定方向の光ビームと、特定方向以外の光ビームが焦点距離調整素子に入射する構成であれば良い。

コリメータレンズユニット２０１では、焦点距離調整素子としてアクティブ液晶レンズ００７，００８の代わりに偏光性液晶レンズ２０２，２０３を用いている。偏光性液晶レンズは偏光方向によって屈折率が変化する素子であって、入射する光ビームが特定の偏光方向であるときレンズとして機能し、特定以外の偏光方向であるときは単なる透明平板として機能するものである。２個の偏光性液晶レンズ２０２，２０３の焦点距離は、実施例１のアクティブ液晶レンズ００７，００８の焦点距離ＦＣＰ１，ＦＣＰ２と等しく、アフォーカル光学系となっている。そして、特定の偏光方向の光ビームが２個の偏光性液晶レンズ２０２，２０３に入射する場合のみ、倍率を変化させることができる。

まず、ＢＤを記録または再生する場合について説明する。光源パッケージ２０４からは４０５ｎｍ帯の直線偏光の光ビームが出射される。この光ビームは、光軸００２をたどって有効ビーム００３がコリメータレンズユニット２０１に入射する。

偏光性液晶レンズ２０２，２０３は、ＢＤ用の光ビームの偏光方向に対してレンズとして機能するよう設定しておく。入射した光ビーム００３は、まずコリメータレンズ００６を通過して平行光に変換される。その後、光ビームは実線００３ａで示すように偏光性液晶レンズ２０２で一旦発散し、偏光性液晶レンズ２０３で再び平行光ビームに変換される。その後、対物レンズ００９へ進行する。このときの光ピックアップの倍率Ｍ（Ｂｌｕｅ）は、コリメータレンズ００６と、対物レンズ００９と、偏光性液晶レンズ２０２，２０３の各焦点距離で決まり、前記（１）ないし（８）式を用いて表すことができる。各式中の倍率Ｍ（ＣＰ）は、偏光性液晶レンズ２０２，２０３の倍率に置き換わる。

次に、ＤＶＤやＣＤを記録または再生する場合について説明する。光源パッケージ２０４からは６５０ｎｍまたは７８０ｎｍの直線偏光の光ビームが出射される。これらの光ビームの偏光方向は、ＢＤ用の光ビームの偏光方向に対して９０度回転している。この光ビームは、ＢＤ用の光ビームと同じ光路００３でコリメータレンズユニット２０１に入射する。

入射した光ビーム００３は、まずコリメータレンズ００６にて平行光に変換される。偏光性液晶レンズ２０２，２０３は、前記したように、ＤＶＤやＣＤ用の光ビームの偏光方向に対しては単なる透明平板として機能する。そのため光ビームは、図中の破線００３ｂで示すように偏光性液晶レンズ２０２，２０３をそのまま通過し、対物レンズ００９へ直進する。このときの光ピックアップの倍率Ｍ（Ｒｅｄ）は、コリメータレンズ００６と対物レンズ００９の焦点距離のみで決定する。

上記のように、実施例２ではＢＤ用とＤＶＤ・ＣＤ用の光ビームの偏光方向が９０度異なるようにし、偏光性液晶レンズによりＢＤ用の光ビームに対してのみレンズとして機能するように設定している。実施例２においても、光ピックアップを構成するほとんどの光学系が共通で、かつＢＤとＤＶＤ・ＣＤのそれぞれに適切な倍率Ｍ（Ｂｌｕｅ）、Ｍ（Ｒｅｄ）に変化させることができる。

なお、ＢＤ用とＤＶＤ・ＣＤ用の光ビームの光路を分け、ＢＤ用の半導体レーザをＤＶＤ・ＣＤ用の半導体レーザに対して光軸中心に９０度回転させる構成であっても、ＢＤとＤＶＤ・ＣＤ用光ビームの偏光方向を変えることができる。すなわち、このような偏光変換素子を用いてＢＤ用とＤＶＤ・ＣＤ用光ビームの偏光方向を変えても良い。

更には、偏光性液晶レンズ２０２，２０３を、２個の偏光性ホログラフィック回折格子（偏光性ＨＯＥ）に置き換えても良い。偏光性ＨＯＥは、偏光方向によって回折角が変化することでその焦点距離が変化する素子である。このように、本実施例における焦点距離調整素子は、偏光性液晶レンズや偏光性ＨＯＥなどの偏光選択性レンズであれば良い。

実施例３は、ＢＤ・ＤＶＤ互換の光ピックアップの場合である。その構成は、実施例２（図５）に示す光ピックアップの光源パッケージ２０４を、ＢＤ用半導体レーザチップとＤＶＤ用半導体レーザチップを搭載する光源パッケージ３０４に置き換えている。また、コリメータレンズユニット２０１内の偏光性液晶レンズ２０２，２０３を、波長選択性ホログラフィック回折格子（以下、波長選択性ＨＯＥ）３０２，３０３に置き換えたコリメータレンズユニット３０１としている。

波長選択性ＨＯＥ３０２，３０３は、平板の表面に、深さが特定波長の整数倍である同心円状の回折格子を形成したものである。特定波長の光ビームが波長選択性ＨＯＥを通過するとき、段差によって位相差が生じ回折が発生するが、特定波長以外の光ビームはそのまま通過する。回折光ビームの＋１次光強度が最大となるよう回折格子をブレーズ化すると、所定の焦点距離を持つレンズとして機能する。すなわち波長選択性ＨＯＥは、入射する光ビームが特定の波長であるときレンズとして機能し、それ以外の波長であるとき平板として機能するものである。本実施例における波長選択性ＨＯＥ３０２，３０３は、ＢＤ用光ビームの波長を回折しＤＶＤ用光ビームの波長を透過するようにしている。

まず、ＢＤを記録または再生する場合について説明する。光源パッケージ３０４から出射したＢＤ用の光ビーム００３は、光軸００２をたどってコリメータレンズユニット３０１に入射する。コリメータレンズユニットに入射した光ビームは、まずコリメータレンズ００６で平行光に変換される。その後、実線００３ａで示すように波長選択性ＨＯＥ３０２，３０３で発散・集光され、再び平行光ビームに変換される。アクティブ液晶レンズ００７，００８と同様、波長選択性ＨＯＥ３０２，３０３もアフォーカル光学系であり、光ビームの倍率が拡大される。その後、対物レンズ００９へ進行する。光ピックアップの倍率Ｍ（Ｂｌｕｅ）は、コリメータレンズ００６と、対物レンズ００９と、波長選択性ＨＯＥ３０２，３０３の焦点距離で決定し、（１）ないし（８）式で表すことができる。各式での倍率Ｍ（ＣＰ）は、偏光性ＨＯＥ３０２，３０３の倍率に置き換わる。

次に、ＤＶＤを記録または再生する場合について説明する。光源パッケージ３０４から出射したＤＶＤ用の光ビーム００３は、光軸００２をたどってコリメータレンズユニット３０１に入射する。入射した光ビームは、まずコリメータレンズ００６で平行光に変換され、波長選択性ＨＯＥ３０２，３０３へ入射する。波長選択性ＨＯＥは、ＤＶＤの波長に対しては単なる透明平板として機能する。光ビームは、図中の破線００３ｂで示すように、波長選択性ＨＯＥ３０２，３０３をそのまま透過し、対物レンズ００９へと進行する。光ピックアップの倍率Ｍ（Ｒｅｄ）は、コリメータレンズ００６と対物レンズ００９の焦点距離のみで決定する。

本実施例では焦点距離調整素子として波長選択性ＨＯＥを用いる構成としたが、波長により屈折率が変化する波長選択性液晶レンズのような波長選択性レンズで構成しても良い。これより、ＢＤとＤＶＤに応じた適切な倍率Ｍ（Ｂｌｕｅ）、Ｍ（Ｒｅｄ）に変換することができる。

以上述べた各実施例１、２、３については、以下の図６〜図８のように変形することも可能である。これらの図は実施例１に基づく場合であるが、実施例２，３に基づく場合でも同様である。
図６は、レーザ光源を同一の光源パッケージではなく複数の光源パッケージ１０１，１０２を有する構成である。この場合には、例えばビームスプリッタ１０３を用いることで、出射される各光ビームの光路を共通とすることができる。

図７は、焦点距離調整素子１００をコリメータレンズユニットから独立させて配置した構成である。この場合、コリメータレンズ００６、焦点距離調整素子１００、対物レンズ００９が、レーザ光源から出射される全ての光ビームに共通の光路上に配置されていれば良い。ここで焦点距離調整素子１００は、アクティブ液晶レンズ、偏光性液晶レンズ、波長選択性ホログラフィック回折格子のいずれでもよい。

図８は、コリメータレンズ００６と焦点距離調整素子１００の間に立ち上げミラー１０４を配置した構成である。この場合、焦点距離調整素子１００と対物レンズ００９を組み合わせたような構成になるが、コリメータレンズユニット００５と同様に光ピックアップの倍率を調整することができるとともに、立ち上げミラー１０４により光路を略垂直方向に変換することでレーザ光源等の部品配置の自由度が増す。立ち上げミラー１０４は、焦点距離調整素子１００と対物レンズ００９の間に配置しても良い。

さらに、コリメータレンズユニットを構成する光学部品の配置については、コリメータレンズ００６を焦点距離調整素子１００より対物レンズ００９側の光路上に配置しても、あるいはコリメータレンズ００６を焦点距離調整素子１００の２枚のレンズ００７、００８の間に配置しても良い。また、焦点距離調整素子１００については、３枚以上のレンズを組み合わせてＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの３波長それぞれに適切になるように光ピックアップの倍率を調整することもできる。

実施例４は、実施例１〜３の光ピックアップを用いた光ディスク装置について説明する。
図９は、実施例４における光ディスク装置のブロック構成図を示す。ここでは、実施例１の光ピックアップを用いた場合について説明する。
光ディスク４０１は、トレー（図示せず）に装着され、スピンドル４０２に固定されている。光ピックアップ４０３は、ガイドバー４０４に沿って光ディスク４０１の所定の位置にアクセスすることができる。

コントロール回路４０５は、スピンドルモータ制御回路４０６を駆動しスピンドル４０２を回転させることで、光ディスク４０１を回転させる。またコントロール回路４０５は、アクセス制御回路４０７を駆動し、光ピックアップ４０３を光ディスク４０１の所定半径位置にアクセスする。またコントロール回路４０５は、レーザ駆動回路４０８を駆動し、光ピックアップ４０３内のＢＤ用レーザ光源を点灯する。またコントロール回路４０５は、アクチュエータ駆動回路４１３を駆動し、アクチュエータ（図示せず）を光ディスクの垂直方向に駆動させる。

光ピックアップ４０３は、光検出器に入光した光ビームの強度に応じた検出信号をサーボ信号生成回路４１１に送信する。サーボ信号生成回路４１１は、検出信号に応じてフォーカス制御信号を生成し、コントロール回路４０５に送信する。コントロール回路４０５はフォーカス制御信号を媒体判別回路４１０に送信する。

媒体判別回路４１０は、例えばフォーカス制御信号レベルを予め設定した所定のスライスレベルと比較し、光ディスク４０１の種類を判別する。
フォーカス制御信号レベルが所定（ＢＤ用）のスライスレベルに満たしていれば、光ディスク４０１はＢＤであると判別する。フォーカス制御信号レベルが所定（ＢＤ用）のスライスレベルに満たない場合は、ＤＶＤ用、ＣＤ用の光源を順次点灯し、フォーカス制御信号レベルと所定（ＤＶＤ用、ＣＤ用）のスライスレベルと比較し、媒体を判定する。媒体判別結果は、コントロール回路４０５へ送信される。コントロール回路４０５は、媒体判別結果に応じて倍率選択回路４０９を駆動し、光ピックアップ４０３の光学倍率を選択する。
なお、フォーカス制御信号レベルが所定（ＢＤ用）のスライスレベルに満たない場合は、光源をＤＶＤ用、ＣＤ用に順次切り替えて点灯させると共に、倍率をＤＶＤ、ＣＤに適切な倍率に切り替えてから媒体判別を行っても良い。

倍率選択回路４０９は、例えば光ディスク４０１がＢＤであれば図１に示す電圧印加回路０１２からアクティブ液晶レンズ００７，００８に電圧を印加し、光ディスク４０１がＤＶＤまたはＣＤであれば電圧印加回路０１２から電圧を印加しないように制御する。これより、光ディスクの媒体の種類に応じて光ピックアップ４０３の倍率を適切な値に変化させることができる。

コントロール回路４０５は、フォーカス制御信号に応じてアクチュエータ駆動回路４１３を駆動し、アクチュエータ（図示せず）に搭載された対物レンズの焦点が光ディスクの情報層に一致するよう制御する。サーボ信号生成回路４１１は、さらにトラッキング制御信号を生成し、コントロール回路４０５に送信する。コントロール回路４０５は、トラッキング制御信号に応じてアクチュエータ駆動回路４１３を駆動し、アクチュエータに搭載された対物レンズの焦点を光ディスク４０１のトラックに一致するよう制御する。

光ピックアップ４０３は、光検出器からの検出信号を再生信号生成回路４１２に送信する。再生信号生成回路４１２は検出信号に応じて再生信号を生成し、コントロール回路４０５に送信する。コントロール回路４０５は、再生信号の性能（例えば、再生信号のジッタや振幅）が最良になるよう、球面収差調整回路４１４を駆動し光ディスク上の球面収差を調整する。球面収差調整は、図１に示す対物レンズ００９に入射する光ビームの角度を調整することで行う。そのため球面収差調整回路４１４は、コリメータレンズ００６を光軸方向に駆動し、光ディスク上の球面収差を調整する。

また他の球面収差調整方法として、図１に示すアクティブ液晶レンズ００７，００８の焦点距離を調整することで、対物レンズ００９に入射する光ビームの角度を調整することができる。その場合は、球面収差調整回路４１４によりアクティブ液晶レンズ００７，００８の焦点距離を調整し、光ディスク上の球面収差を調整する構成としても良い。

上記説明は、光ディスクの情報を再生する場合であるが、光ディスクに情報を記録する場合は、上記の動作を行いつつ、光源を点灯させ光ビームを光ディスク４０５へ集光照射させる。
光ディスク装置に接続されたホストは、所定の媒体に合った記録信号をコントロール回路４０５に送信する。コントロール回路４０５はこの記録信号に応じてレーザ駆動回路４０８を駆動し、光ディスクに４０１に情報を記録する。このときコントロール回路４０５は、アクセス制御回路４０７とスピンドルモータ駆動回路４０６を駆動し、光学ピックアップ４０３のアクセス制御と光ディスク４０１の回転制御などを行う。

以上、実施例１の光ピックアップを用いた光ディスク装置について説明した。なお、実施例２、３の光ピックアップを用いた光ディスク装置の場合には、上記した倍率選択回路４０９の動作は不要であり省略できる。すなわち、光ディスクの媒体の種類に応じて光ビームの偏光方向（実施例２）や波長（実施例３）が切り替わることを利用し、光ピックアップ４０３の倍率を自動的に変化させることができる。

図１０は、図９の光ディスク装置の動作フローを示す図であり、光ディスク４０１がトレーに装着されてから倍率選択終了に至る工程を示す。
トレーに光ディスクを装着すると、スピンドルモータ４０２が駆動し、光ディスクを回転させる（Ｓ５０１）。コントロール回路４０５は倍率選択回路４０９を駆動し、光ピックアップ４０３を初期値としてＢＤに適切な倍率にする（Ｓ５０２）。次に、ＢＤ用光源を点灯する（Ｓ５０３）。アクチュエータを光ディスクの垂直方向に加振する（Ｓ５０４）。光ピックアップ４０３から検出信号がサーボ信号生成回路４１１に送信され、フォーカス制御信号が生成される。フォーカス制御信号は、コントロール回路４０５を介して媒体判別回路４１０に送信され、媒体判別がなされる（Ｓ５０５）。

媒体がＢＤと判断された場合（Ｓ５０６）、コントロール回路４０５は何もしないで倍率選択を終了する。媒体がＤＶＤまたはＣＤと判断された場合（Ｓ５０７）、コントロール回路４０５は倍率選択回路４０９を駆動し、光ピックアップ４０３をＤＶＤまたはＣＤに適切な倍率にする（Ｓ５０８）。以後、ＤＶＤまたはＣＤ用光源を点灯する。
本実施例の光ディスク装置は、以上の動作フローより、光ピックアップ４０３の倍率をＢＤまたはＤＶＤ・ＣＤに適切な倍率に切り替えて設定できる。

図１０の動作フローでは、Ｓ５０２において、光ピックアップ４０３の倍率の初期値をＢＤに適切な値に設定したが、ＤＶＤまたはＣＤに適切な倍率に設定しても良い。
以上のように本実施例によれば、光ディスクの媒体に応じて適切な光学倍率を設定することができる光ピックアップ及び光ディスク装置を提供できる。

００１，１０１，１０２，２０４，３０４…光源パッケージ、
００４…光分岐素子、
００５，２０１，３０１…コリメータレンズユニット、
００６…コリメータレンズ、
００７，００８…アクティブ液晶レンズ、
００９…対物レンズ、
０１０，０１５，４０１…光ディスク、
０１１…光検出器、
０１２…電圧印加回路、
１００…焦点距離調整素子、
２０２，２０３…偏光性液晶レンズ、
３０２，３０３…波長選択性ホログラフィック回折格子、
４０３…光ピックアップ、
４０５…コントロール回路、
４０９…倍率選択回路、
４１０…媒体判別回路、
４１４…球面収差調整回路。

Claims (13)

1. 光ディスクに光ビームを集光するとともに該光ディスクから反射した光ビームを受光する光ピックアップにおいて、
   波長の異なる光ビームを出射する２個以上のレーザ光源と、
   該レーザ光源から出射した光ビームを平行光ビームに変換するコリメータレンズと、
   入射する光ビームの波長に対応して焦点距離が変化する焦点距離調整素子と、
   光ビームを光ディスクに集光する対物レンズと、を備え、
   前記コリメータレンズと前記焦点距離調整素子と前記対物レンズは、前記レーザ光源から出射される全ての光ビームに共通の光路上に配置されている光ピックアップ。
2. 請求項１記載の光ピックアップにおいて、
   前記焦点距離調整素子に電圧を印加する電圧印加手段を有し、
   前記焦点距離調整素子は、印加される電圧に応じて焦点距離が変化する光ピックアップ。
3. 請求項２記載の光ピックアップにおいて、
   前記焦点距離調整素子は、２個以上のアクティブ液晶レンズで構成される光ピックアップ。
4. 請求項１記載の光ピックアップにおいて、
   前記レーザ光源は、特定の偏光方向をもつ第１の光ビームと、該特定の偏光方向以外の偏光方向をもつ第２の光ビームを出射し、
   前記焦点距離調整素子は、入射する光ビームのうち前記第１の光ビームを屈折または回折するとともに、前記第２の光ビームをそのまま透過する偏光選択性レンズで構成される光ピックアップ。
5. 請求項１記載の光ピックアップにおいて、
   前記レーザ光源から出射した光ビームのうち、少なくとも特定の波長の光ビームの偏光方向を変換する偏光変換手段を有し、
   該偏光変換手段は、特定の偏光方向をもつ第１の光ビームと、該特定の偏光方向以外の偏光方向をもつ第２の光ビームを出射し、
   前記焦点距離調整素子は、入射する光ビームのうち前記第１の光ビームを屈折または回折するとともに、前記第２の光ビームをそのまま透過する偏光選択性レンズで構成される光ピックアップ。
6. 請求項１記載の光ピックアップにおいて、
   前記焦点距離調整素子は、入射する光ビームのうち特定の波長の光ビームを屈折または回折するとともに、前記特定の波長以外の波長の光ビームはそのまま透過する波長選択性レンズで構成される光ピックアップ。
7. 請求項１記載の光ピックアップにおいて、
   前記焦点距離調整素子は、前記コリメータレンズと該焦点距離調整素子を１つの光学素子とみなした場合の焦点距離（Ｆ１）の前記対物レンズの焦点距離（Ｆ２）に対する比（Ｆ１／Ｆ２）が、波長４００ｎｍ帯の光ビームで８倍以上、波長６５０〜８００ｎｍ帯の光ビームで４ないし７倍となるように調整する光ピックアップ。
8. 請求項１記載の光ピックアップにおいて、
   前記焦点距離調整素子は、前記コリメータレンズの焦点距離（Ｆ３）の、該焦点距離調整素子と前記対物レンズを１つの光学素子とみなした場合の焦点距離（Ｆ４）に対する比（Ｆ３／Ｆ４）が、波長４００ｎｍ帯の光ビームで８倍以上、波長６５０〜８００ｎｍ帯の光ビームで４ないし７倍となるように調整する光ピックアップ。
9. 請求項１記載の光ピックアップにおいて、
   光ビームの光路を略垂直方向に変換する立ち上げミラーを有し、
   該立ち上げミラーは、前記コリメータレンズから出射した光ビームを反射して前記焦点距離調整素子に入射するように配置されている光ピックアップ。
10. 請求項１記載の光ピックアップにおいて、
    光ビームの光路を略垂直方向に変換する立ち上げミラーを有し、
    該立ち上げミラーは、前記焦点距離調整素子から出射した光ビームを反射して前記対物レンズに入射するように配置されている光ピックアップ。
11. 光ディスクに情報を記録または再生する光ディスク装置において、
    前記光ディスクに光ビームを集光するとともに該光ディスクから反射した光ビームを受光する光ピックアップと、
    前記光ディスクの媒体の種類を判別する媒体判別手段を有し、
    前記光ピックアップは、
    波長の異なる光ビームを出射する２個以上のレーザ光源と、
    該レーザ光源から出射した光ビームを平行光ビームに変換するコリメータレンズと、
    入射する光ビームの波長に対応して焦点距離が変化する焦点距離調整素子と、
    光ビームを光ディスクに集光する対物レンズと、を備え、
    前記コリメータレンズと前記焦点距離調整素子と前記対物レンズは、前記レーザ光源から出射される全ての光ビームに共通の光路上に配置されており、
    前記媒体判別手段の媒体判別結果に応じて前記レーザ光源から出射する光ビームを切り換えることで、前記焦点距離調整素子により前記光ピックアップの光学倍率を調整する光ディスク装置。
12. 請求項１１記載の光ディスク装置において、
    前記媒体判別手段の媒体判別結果に応じて前記光ピックアップの倍率を選択する倍率選択手段を有していることを特徴とする光ディスク装置。
13. 複数のレーザ光源から波長の異なる光ビームを出射する光ピックアップの光学倍率の調整方法において、
    前記光学倍率を第１の値に設定し、該第１の光学倍率に対応する第１のレーザ光源を点灯するステップと、
    光ディスクの媒体の種類を判別するステップと、
    前記光ディスクが前記第１のレーザ光源から出射する光ビームに対応する媒体の場合は、光学倍率の調整を終了し、
    前記光ディスクが前記第１のレーザ光源から出射する光ビームに対応する媒体以外の場合は、前記光学倍率を第２の値に設定するステップと、
    前記光ディスクが前記第１のレーザ光源から出射する光ビームに対応する媒体以外の場合は、前記第２の光学倍率に対応する第２のレーザ光源を点灯するステップと、
    を有する光ピックアップの光学倍率調整方法。

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