JP2013157052A - 光ピックアップ - Google Patents

Abstract

【課題】ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各光ディスクの記録再生に対応し、部品点数を削減するとともに耐光性を改善した光ピックアップを提供すること。
【解決手段】ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤ用に波長の異なる複数の光ビームを出射する複数の半導体レーザ１，１１を備え、波長が略４０５ｎｍのＢＤ用光ビームを出射する半導体レーザ１とダイクロイック偏光ビームスプリッタ３の間に、光ディスクに至る光路の光学倍率を変換するための補助レンズを有する。その際補助レンズとこれに隣接する回折格子とをプラスチック材で一体化した複合光学素子２として構成する。複合光学素子は、半導体レーザ１側に凹状レンズ面２ａを有し反対側に回折格子面２ｂを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ディスク装置に搭載され光ディスクに対し情報信号の記録再生を行う光ピックアップに関する。

光ディスクは大容量記録可能なＢＤ（Blu-ray Disk）の登場により、ＣＤ、ＤＶＤ、及びＢＤのいずれの光ディスクにも対応可能な光ピックアップが要求されている。そのため、互いに発振波長の異なる３通りの光ビームを発生する複数個の半導体レーザと、それぞれの光ビームを光ディスクに導く複数の光学系を備える。その際、各半導体レーザから出射された光ビームをビームスプリッタにて合成して光ディスクに導くことで、光学部品を共通化し構成の簡素化を図っている。

特許文献１では、ＤＶＤとＣＤの記録再生に用いる光ピックアップの例が記載され、ＤＶＤ用とＣＤ用の半導体レーザからの光ビームを効率良く合成する偏光ビームスプリッタを用いた構成が示されている。また同文献には、半導体レーザと偏光ビームスプリッタの間に設ける補助レンズと回折格子について、両者を一体化した構成が開示されている。

特開２００３−１４１７６９号公報

上記特許文献１の図１に示される実施例では、ＤＶＤ用光学系とＣＤ用光学系のそれぞれにおいて、凸球面レンズ面を有する補助レンズと回折格子とが接合され一体化された構造である。ここに補助レンズの凸球面レンズ面は、光路長の短縮と光利用効率の向上を目的とし、ＣＤ用の補助レンズは光軸方向に調整可能とされている。また回折格子は、入射する光ビームを主ビームと２つの副ビームに分離するためのものである。

特許文献１に示される構成では、補助レンズと回折格子は接合により一体化している。これにより空間的には縮小され全体の小型化には寄与できるが、部品点数としては従来と変わることなくまた組立の工程を必要としている。

特許文献１ではＤＶＤ／ＣＤ系の光学系のピックアップの場合であるが、さらにＢＤ用も含めた展開を図るとき、新たな課題が発生する。ＢＤ用ピックアップでは、ＤＶＤ／ＣＤ系との光学系の条件を両立させるために、倍率変換素子（補助レンズ）が必要となり、さらに部品点数が増加する。しかもＢＤ用光学系では、光ビームの波長が近紫外領域であるため光学部品に対する耐光性（光学特性の劣化）の問題を配慮せねばならない。すなわち、ＢＤ用半導体レーザの出射部に近接して配置される部品は、耐光性を考慮してプラスチック材ではなくガラス材を用いざるを得ず、他のプラスチック材からなる部品との一体化が困難となる。具体的に言えば、ＢＤ用ピックアップにおいて半導体レーザに近接して配置される回折格子はガラス材で構成し、その後段に配置される補助レンズはプラスチック材で構成されることから、両者の一体化は困難でかつ部品コストも増大してしまう。

本発明の目的は、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各光ディスクの記録再生に対応し、部品点数を削減するとともに耐光性を改善した光ピックアップを提供することである。

本発明は、波長の異なる複数の光ビームを光ディスクに照射して、複数種類の光ディスクに対し情報信号の記録再生を行う光ピックアップにおいて、前記波長の異なる複数の光ビームを出射する複数の半導体レーザと、該複数の半導体レーザから出射された光ビームを主光ビームと副光ビームに分離する複数の回折格子と、該複数の回折格子からの光ビームを反射または透過して共通の光路に導くダイクロイック偏光ビームスプリッタと、該ダイクロイック偏光ビームスプリッタからの光ビームを前記光ディスクに集光する対物レンズを備え、前記波長が略４０５ｎｍの光ビームを出射する前記半導体レーザと前記ダイクロイック偏光ビームスプリッタの間に、前記光ディスクに至る光路の光学倍率を変換するための補助レンズを有し、該補助レンズと前記回折格子とをプラスチック材で一体化した複合光学素子として構成した。ここに前記複合光学素子は、前記半導体レーザ側に凹状レンズ面を有し、前記ダイクロイック偏光ビームスプリッタ側に回折格子面を有する形状とした。

本発明によれば、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各光ディスクの記録再生に対応し、部品点数を削減するとともに耐光性を改善した光ピックアップを提供できる。

本発明の光ピックアップの一実施例を示す平面図である。 従来の光ピックアップの一例を示す平面図である。

図１は、本発明の光ピックアップの一実施例を示す平面図である。光ピックアップはＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤ用の記録再生に対応し、ディスク面と対向しこれと略平行なピックアップ筐体１８に以下の光学部品を搭載している。

まず、ＢＤ用の光学系の構成について説明する。ＢＤ用半導体レーザ１は発振波長が略４０５ｎｍの光ビームを出射し、光ビームは複合光学素子２に入射する。複合光学素子２は、入射側に凹状レンズ面２ａを出射側に回折格子面２ｂを有し、プラスチック材で一体化して構成したものである。このうち凹状レンズ面２ａ（負のパワー）は、光ディスクに対する往路光学系の倍率変換のための補助レンズであり、後述するＤＶＤ／ＣＤ系での光学系の倍率と両立させるために挿入している。すなわち本実施例ではＤＶＤ／ＣＤ系の光学系を基準とし、それよりも大きい光学倍率が要求されるＢＤ系には補助レンズとして凹レンズを用いることで所望の光学倍率まで増加させている。また回折格子面２ｂは、光ビームを１つの主光ビームと２つの副光ビームに分離する。副光ビームは、３ビーム法または差動プッシュプル法による光ディスクのトラッキング検出に用いられる。ＢＤ用半導体レーザ１と複合光学素子２は所定距離ｄだけ離間させて配置し、両者は金属製の光源部ホルダ１７に収納して固定する。この距離ｄは、凹状レンズ面２ａにより所望の倍率変換がなされるとともに、ＢＤ用半導体レーザ１から凹状レンズ面２ａが受けるダメージを減らしてプラスチック材からなる複合光学素子２の劣化を防止するよう決定した。また、ＢＤ用光学系の最終位置調整は、光源部ホルダ１７ごと位置決めすることで上記距離ｄを一定に保つようにした。なお、複合光学素子２において回折格子面２ｂを出射側に配置したのは、ＢＤ用半導体レーザ１から遠ざけることで回折格子面２ｂの位置ずれの影響を受けにくくするためである。

複合光学素子２から出射した光ビームは、ダイクロイック偏光ビームスプリッタ３で反射した後、広帯域１／４波長板４、コリメートレンズ５、立上げミラー６を介して、対物レンズ７に達する。ダイクロイック偏光ビームスプリッタ３は、ＢＤ用の波長４０５ｎｍの光ビームに対しその偏光方向に応じて反射と透過を選択することが可能で、後述する他の波長であるＤＶＤ、ＣＤ用の光ビームに対しては偏光方向に依らず透過する素子である。ここでは、所定方向の直線偏光であるＢＤ用の光ビームを反射し、広帯域１／４波長板４以降のＤＶＤ、ＣＤ用との共通の光路に導く。広帯域１／４波長板４は、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤ用のいずれの波長の光ビームに対しても１／４波長板として作用し、直線偏光の光ビームを円偏光の光ビームに変換する。コリメートレンズ５は、入射する光ビームを略平行な光ビームに変換するとともに、コリメートレンズ５の位置を調整することにより光ディスク面に集光される光ビームの球面収差を補正する。光ビームは立上げミラー６により反射され、紙面に垂直方向に進み対物レンズ７に入射する。対物レンズ７は、図示しないアクチュエータによりフォーカス方向及びトラッキング方向に駆動されることで、光ディスク（ＢＤ）の記録面の所定位置に光ビームを集光して照射し、光スポットを形成する。

光ディスク（ＢＤ）を反射した光ビームは、往路光と同様の光路を順にたどって、対物レンズ７、立上げミラー６、コリメートレンズ５、広帯域１／４波長板４を介して、ダイクロイック偏光ビームスプリッタ３に入射する。ここに広帯域１／４波長板４では、円偏光の光ビームは偏光方向が変化した直線偏光の光ビームに変換され、その結果ＢＤ用の光ビームはダイクロイック偏光ビームスプリッタ３を透過する。ダイクロイック偏光ビームスプリッタ３を透過した光ビームは、ダイクロイックハーフミラー８を透過した後、検出レンズ９を介して光検出器１０に導かれる。検出レンズ９は光ビームに非点収差を与え、非点収差法により光ディスクのフォーカス検出を行うようにしている。光検出器１０は複数の受光面に分割されており、主光ビームと副光ビームとが入射する。各受光面からの信号を演算することで、光ディスクに記録された情報の再生信号とサーボ信号に用いるトラッキング誤差信号とフォーカス誤差信号が生成される。

次に、ＤＶＤ／ＣＤ用の光学系の構成について説明する。ＤＶＤ／ＣＤ用半導体レーザ１１は、発振波長が略６５６ｎｍのＤＶＤ用光ビームと、発振波長が略７９５ｎｍのＣＤ用光ビームとを切り替えて出射する。これらの光ビームはＤＶＤ専用１／２波長板１２、回折格子１３を介してダイクロイックハーフミラー８に入射する。ＤＶＤ専用１／２波長板１２では、ＤＶＤ用光ビームは水平偏光から垂直偏光に変換される。回折格子１３では、光ビームは１つの主光ビームと２つの副光ビームに分離される。これらの光ビームは、ダイクロイックハーフミラー８のハーフミラー膜面により反射され、ダイクロイック偏光ビームスプリッタ３に入射する。ＤＶＤ／ＣＤ用の光ビームはダイクロイック偏光ビームスプリッタ３を透過し、前述のＢＤ用光ビームと共通の光路をたどって光ディスク（ＤＶＤ、ＣＤ）に到達する。また、光ディスク（ＤＶＤ、ＣＤ）からの反射光ビームについても、前述のＢＤ用光ビームと共通の光路をたどって光検出器１０に導かれる。ＢＤ用光ビームと共通の光路と光学部品については説明を省略する。

ＤＶＤ／ＣＤ用の光学系では、ＤＶＤ／ＣＤ用半導体レーザ１１から出射された光ビームに対して、回折格子１３は備えているが倍率変換のための補助レンズは不要となっている。これは、往路光学系の倍率はＤＶＤ／ＣＤ系の光学系を基準としているためである。

さらに本実施例では、コリメートレンズ５を移動させる機構として、駆動源であるステッピングモータ１４、コリメートレンズ５を保持して移動するコリメートレンズホルダ１５、コリメートレンズホルダ１５の基準位置を検出する原点復帰用光学センサ１６を備えている。ここで、コリメートレンズ５の移動範囲（球面収差の補正感度）はコリメートレンズの焦点距離の大きさに依存し、焦点距離が小さいほど補正感度が高く移動範囲は縮小する。本実施例では往路光学系として焦点距離の小さいＤＶＤ／ＣＤ系を基準光学系としているので、コリメートレンズ５の駆動機構が縮小し、光ピックアップの小型化に寄与するものとなっている。

本実施例では、ＢＤ用の光学系において、補助レンズ機能と回折格子機能を一体化して有する複合光学素子２を設けたことに特徴がある。このような複合光学素子は、通常の金型成型により容易に製造できる。すなわち、凹レンズ面形状の第１金型と回折格子パターンを形成した第２金型を準備し、材料となるアクリル樹脂系などのプラスチック材を両面から成型加工することで得られる。複合光学素子２は微小部品であるから、１個の部品形状を２次元状に繰返して形成した金型を用いることで、１回の工程で多数個の部品を製造することができる。

次に、比較のために複合光学素子２の部分を個別の部品で構成した従来の構成を説明する。
図２は従来の光ピックアップの一例を示す平面図である。前記図１と同じ機能の部品には同じ符号を付けている。図１と異なる点は、ＢＤ用光学系における複合光学素子２が、補助レンズ２１と回折格子２２の個別部品で構成されていることである。補助レンズ２１は凹レンズで構成し、ＢＤ用光学系の倍率変換を行うものであり、回折格子２２は光ビームを主光ビームと副光ビームに分離するものである。その場合、ＢＤ用半導体レーザ１からの入射側には回折格子２２を配置し、ＢＤ用半導体レーザ１と回折格子２２は距離ｄ’だけ離間して配置する。ここに距離ｄ’は前記図１における距離ｄよりも小さく、回折格子２２がＢＤ用半導体レーザ１から受けるダメージが大きくなる。そこで回折格子２２の劣化を防止するため、耐光性の高いガラス材を用いざるを得ない。回折格子２２のような板状素子はガラス材により安価に作成できるが、補助レンズ２１をガラス材で作成すると高価となる。その結果、プラスチック材の補助レンズ２１とガラス材の回折格子２２とは一体化が困難であり、補助レンズ２１をＢＤ用半導体レーザ１から遠ざけた配置としている。

これに対し図１の実施例の構成では、ＢＤ用半導体レーザ１から回折格子までの距離を遠ざけるとともに、補助レンズと回折格子を逆に配置し、両者をプラスチックの同一材料で一体化している。このように補助レンズと回折格子を一体化した場合、レンズ面として利用できるのは１面だけとなり、補助レンズとして両面を利用できる図２の構成と比べ、レンズ位置のずれの影響（収差特性など）を受けやすくなる。これを改善するため本実施例では、一体化した複合光学素子２とＢＤ用半導体レーザ１とを光源部ホルダ１７に組み込んで固定している。これにより、光学系の調整時には発光点であるＢＤ用半導体レーザ１と複合光学素子２とが一体で移動するので、レンズ位置ずれの影響を受けにくくなり、特にＢＤ系の性能を安定させることができる。

本実施例の構成によれば、ＢＤ用の光学系に用いる光学部品（補助レンズと回折格子）の部品点数を削減し、部品組立工程が不要になる。また、ＢＤ用光ビームに対する光学部品の耐光性を改善することができる。その結果、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各光ディスクの記録再生に対応し、低コストで信頼性の高い光ピックアップが実現する。

１：ＢＤ用半導体レーザ、
２：複合光学素子、
２ａ：凹状レンズ面、
２ｂ：回折格子面、
３：ダイクロイック偏光ビームスプリッタ、
４：広帯域１／４波長板、
５：コリメートレンズ、
６：立上げミラー、
７：対物レンズ、
８：ダイクロイックハーフミラー、
９：検出レンズ、
１０：光検出器、
１１：ＤＶＤ／ＣＤ用半導体レーザ、
１２：ＤＶＤ専用１／２波長板、
１３：回折格子、
１４：ステッピングモータ、
１５：コリメートレンズホルダ、
１６：原点復帰用光学センサ、
１７：光源部ホルダ、
１８：ピックアップ筐体、
２１：補助レンズ、
２２：回折格子。

Claims (3)

1. 波長の異なる複数の光ビームを光ディスクに照射して、複数種類の光ディスクに対し情報信号の記録再生を行う光ピックアップにおいて、
   前記波長の異なる複数の光ビームを出射する複数の半導体レーザと、
   該複数の半導体レーザから出射された光ビームを主光ビームと副光ビームに分離する複数の回折格子と、
   該複数の回折格子からの光ビームを反射または透過して共通の光路に導くダイクロイック偏光ビームスプリッタと、
   該ダイクロイック偏光ビームスプリッタからの光ビームを前記光ディスクに集光する対物レンズを備え、
   前記波長が略４０５ｎｍの光ビームを出射する前記半導体レーザと前記該ダイクロイック偏光ビームスプリッタの間に、前記光ディスクに至る光路の光学倍率を変換するための補助レンズを有し、該補助レンズと前記回折格子とをプラスチック材で一体化した複合光学素子として構成したことを特徴とする光ピックアップ。
2. 請求項１に記載の光ピックアップにおいて、
   前記複合光学素子は、前記半導体レーザ側に凹状レンズ面を有し、前記ダイクロイック偏光ビームスプリッタ側に回折格子面を有することを特徴とする光ピックアップ。
3. 請求項２に記載の光ピックアップにおいて、
   前記複合光学素子は前記半導体レーザから所定距離だけ離間させて配置し、両者を光源部ホルダに収納して固定したことを特徴とする光ピックアップ。

Images