JP3896617B2

JP3896617B2 - Optical pickup device

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Publication number: JP3896617B2
Application number: JP00374097A
Authority: JP
Inventors: 則一荒井; 克哉八木; 隆史鎌田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1997-01-13
Filing date: 1997-01-13
Publication date: 2007-03-22
Anticipated expiration: 2017-01-13
Also published as: JPH10199021A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透明基板の厚さが異なる光情報記録媒体に記録及び／又は光情報記録媒体の情報を再生する光ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、短波長赤色半導体レーザ実用化に伴い、従来の光情報記録媒体（以下、光ディスクともいう）であるＣＤ（コンパクトディスク）と同程度の大きさで大容量化させた高密度の光情報記録媒体であるＤＶＤ（デジタルビデオディスク）の開発が進んできている。このＤＶＤでは、６３５ｎｍもしくは６５０ｎｍの短波長半導体レーザを使用したときの対物レンズの光ディスク側の開口数ＮＡを０．６としている。なお、ＤＶＤは、トラックピッチ０．７４μｍ、最短ピット長０．４μｍであり、ＣＤのトラックピッチ１．６μｍ、最短ピット長０．８３μｍに対して半分以下に高密度化されている。
【０００３】
この新たな光情報記録媒体であるＤＶＤの記録／再生する光ピックアップ装置には、透明基板の厚さがＤＶＤの０．６ｍｍに対して１．２ｍｍと異なるＣＤとの互換性が要求され、種々検討がなされている。その一つとして特開平７−５７２７１号公報に記載されるような１つの短波長赤色半導体レーザ（光源）と１つの集光光学系でＤＶＤ及びＣＤの再生を行う光ピックアップ装置が提案されている。
【０００４】
ところが、上記公報に記載されるような短波長赤色半導体レーザ１つを光源として用いた光ピックアップ装置では、書き込み可能な光情報記録媒体であるＣＤ−Ｒ（追記型コンパクトディスク）に対して記録及び／又は再生ができない。これは、ＣＤ−Ｒの反射率が短波長側では低下しており必要とする信号（再生信号やフォーカスエラー信号）が得られないためである。
【０００５】
そこで、特開平８−５５３６３号公報に記載されるように、光学系を一つとした上で、光源及び検出光学系を対応ディスク毎（ＤＶＤ用とＣＤ−Ｒ用）に設ける光ピックアップ装置が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、光情報記録媒体に情報を記録する際には、再生時の数倍の集光光量を必要とする。特開平８−５５３６３号公報に記載された光ピックアップ装置で、光情報記録媒体に記録しようとすると、集光光量不足の問題が生じる。
【０００７】
そこで、本発明は、複数種の光情報記録媒体の再生を低コストかつ複雑化せずに実現し、更に、光情報記録媒体への記録する際にも十分な集光光量を得ることを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、以下の構成により解決することができる。
【００１１】
（１）第１の記録容量を有する第１光情報記録媒体に対して所定の波長の光を出射する第１光源と、前記第１の記録容量とは異なる記録容量の第２の記録容量を有する第２光情報記録媒体に対して、前記第１光源から出射される光の波長よりも長い波長の光を出射する第２光源と、前記第１光源から出射される光の光軸と前記第２光源から出射される光の光軸とをほぼ一致させる合成手段と、前記合成手段から出る光を第１及び第２光情報記録媒体の各々に集光させるカップリングレンズと対物レンズとを有する集光手段と、第１及び第２光情報記録媒体の各々から反射した光を受光する受光手段と、を有する光ピックアップ装置において、
前記第１光源と第１光情報記録媒体との間にある光学素子による結像倍率をｍ１、前記第２光源と第２光情報記録媒体との間にある光学素子による結像倍率をｍ２としたとき、１．３≦ｍ２／ｍ１となるように、前記合成手段と前記第２光源との間にレンズを設けたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【００１２】
（２）前記第２光源から出射される光は、第２光情報記録媒体へ光情報の記録及び第２光情報記録媒体に記録された光情報の再生が行われることを特徴とする（１）記載の光ピックアップ装置。
【００１３】
（３）前記第１光源から出射される光は、第１光情報記録媒体に記録された光情報の再生が行われることを特徴とする（２）記載の光ピックアップ装置。
【００１４】
（４）前記集光手段は、前記第１光源から出射される光を第１光情報記録媒体として透明基板の厚さｔ１の第１光情報記録媒体上に集光させ、前記第２光源から出射される光を第２光情報記録媒体として透明基板の厚さｔ２（ｔ２≠ｔ１）の第２光情報記録媒体上に集光させることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか一つに記載の光ピックアップ装置。
【００１５】
（５）前記集光手段は、前記合成手段から出る前記第１光源から出射された波長λ１の光を第１光情報記録媒体として厚さｔ１の透明基板を介して情報記録面上で所定の大きさの第１ビームスポットとして、前記合成手段から出る前記第２光源から出射された波長λ２の光を第２光情報記録媒体として厚さｔ２（≠ｔ１）の透明基板を介して情報記録面上で前記第１ビームスポットとは異なる大きさの第２ビームスポットとして集光することを特徴とする（１）〜（４）の何れか１つに記載の光ピックアップ装置。
【００１６】
（６）前記第１光源から出射される光の波長をλ１、前記第２光源から出射される光の波長をλ２とすると、
６１０ｎｍ≦λ１≦６７０ｎｍ
７６０ｎｍ≦λ２≦８３０ｎｍ
であり、第１光情報記録媒体はＤＶＤ方式の光ディスク、第２光情報記録媒体はＣＤ−Ｒ方式の光ディスクであることを特徴とする（１）〜（５）の何れか一つに記載の光ピックアップ装置。
【００１７】
（７）前記集光手段を構成する光学素子の少なくとも１つの光学面は、光軸を中心としたリング状の不連続面を、有効径内に有することを特徴とする（１）〜（６）の何れか１つに記載の光ピックアップ装置。
【００１９】
（８）光情報記録媒体から反射した光を前記受光手段に導く分離手段を、前記合成手段と前記集光手段の間に設けたことを特徴とする（１）〜（７）の何れか１つに記載の光ピックアップ装置。
【００２０】
（９）前記レンズと前記合成手段とは、一体的に構成されることを特徴とする（１）〜（８）の何れか１つに記載の光ピックアップ装置。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を適用した実施の形態を説明する。なお、同一の機能・構成要素を用いる場合には同じ図番を付している。また、以下の実施の形態における説明において、第１光情報記録媒体（第１光ディスク）は、再生専用の光ディスク、更に詳細には透明基板の厚さｔ１＝０．６ｍｍのＤＶＤ方式の光ディスクとして、第２光情報記録媒体（第２光ディスク）は、再生及び記録可能な光ディスク、更に詳細には透明基板の厚さｔ１＝１．２ｍｍのＣＤ−Ｒ方式の光ディスクとして説明する。
【００２２】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態について、光ピックアップ装置の概略構成図である図１に基づいて説明する。まず、ＤＶＤ方式の光ディスク（第１光ディスク）を再生する場合について説明する。
【００２３】
第１光源である第１半導体レーザ１１は、再生専用の第１光ディスク１０に記録された情報を再生するための光を出射する光源であり、本実施の形態では、第１光ディスクがＤＶＤ方式であるので波長λ１が６１０〜６７０ｎｍの短波長半導体レーザである。第１半導体レーザ１１から出射した光は、ダイクロイックプリズム２０に入射する。このダイクロイックプリズム２０は、第１半導体レーザ１１から出射される光の光軸と後述する第２半導体レーザ１２から出射される光の光軸とをほぼ一致させる合成手段であり、本実施の形態では、第１半導体レーザ１１から出射される波長の光は反射させ、第１半導体レーザ１１から出射される波長の光は透過させることで一致させている。第１半導体レーザ１１から出射した光が光軸を曲げられてダイクロイックプリズム２０から出た光は、後述する偏光ビームスプリッタ４０を透過し、集光手段３０に入射する。
【００２４】
集光手段３０は、ダイクロイックプリズム２０から出る光を光ディスク１０上（詳細には、光ディスク１０の透明基板を介して情報記録面上）に集光させる手段である。この集光手段３０は、カップリングレンズ３１と対物レンズ３２とを有しており、本実施の形態では、カップリングレンズ３１としてはダイクロイックプリズム２０及び偏光ビームスプリッタ４０から出た光を平行光にするコリメータレンズを用い、対物レンズ３２としては平行光を光ディスク１０上に集光させる無限系の対物レンズを用いている。
【００２５】
なお、集光手段３０内には、１／４波長板３５及び絞り３６が設けられている。１／４波長板３５はカップリングレンズ３１を透過した光を直線偏光から円偏光に変え、絞り３６は該平行光束をＤＶＤの再生に必要な対物レンズ３２の光ディスク１０側の開口数に制限する。
【００２６】
そして、光ディスク１０上（詳細には情報記録面で情報ピットにより変調されて）から反射した光束は、再び対物レンズ３２、１／４波長板３５、カップリングレンズ３１を透過して偏光ビームスプリッタ４０に入射する。この偏光ビームスプリッタ４０は、光ディスク１０上から反射した光を後述する受光手段５０に導くために光束を分離する分離手段であって、集光手段３０とダイクロイックプリズム２０との間に設けられている。本実施の形態では、偏光ビームスプリッタ４０によって、光ディスク１０上から反射した光を反射させ曲げるように構成している。
【００２７】
偏光ビームスプリッタ４０で反射した光は受光手段５０によって受光される。受光手段５０は、光検出器５１によって光ディスク１０上から反射した光の光量分布変化を検出して、図示しない演算処理回路によって合焦検出・トラック検出・情報の読み取りがなされる。本実施の形態では、非点収差法により合焦検出を行うので、受光手段５０は、非点収差を発生させるシリンドリカルレンズ５２を有している。なお、合焦検出・トラック検出は、ナイフエッジ法、ＳＳＤ法、プッシュブル法、３ビーム法など種々の公知の方法により行うことができる。
【００２８】
演算処理回路によって得られた合焦検出に基づいて図示しない２次元アクチュエータ（フォーカス制御用）が第１半導体レーザ１１からの光を第１光ディスク１０上に結像するように対物レンズ３２を移動させる。このとき、第１光ディスク（ＤＶＤ（ｔ１＝０．６ｍｍ））１０の情報記録面上のビームスポットが最小となるよう（ベストフォーカス）に対物レンズ３２を、２次元アクチュエータで駆動する。また、トラック検出に基づいて図示しない２次元アクチュエータ（トラッキング制御用）が第１半導体レーザ１１からの光を所定のトラックに結像するように対物レンズ３２を移動させる。
【００２９】
ところで、本実施の形態の光ピックアップ装置は、第２光ディスクの再生或いは記録のために第２半導体レーザ１２を備えている。第２光源である第２半導体レーザ１２は、再生及び記録可能な第２光ディスク１０に記録された情報を再生及び第２光ディスク１０へ情報を記録するための光源であり、本実施の形態では、第２光ディスクがＣＤ−Ｒ方式であるので波長λ２（＞λ１）が７６０〜８３０ｎｍの半導体レーザである。
【００３０】
また、本実施の形態の光ピックアップ装置は、光ディスクへ情報を記録させる際に集光光量をより上げるために、第１半導体レーザ１１から出射される光の場合と第２半導体レーザ１２から出射される光の場合とで、ダイクロイックプリズム２０から出る光の発散度を略同じにする変換手段である正の屈折率を有するレンズ６０を、ダイクロイックプリズム２０と第２半導体レーザ１２との間に設けている。これにより、１つの集光手段３０で、本実施の形態ではＤＶＤの再生とＣＤ−Ｒの記録・再生を行うことができる。
【００３１】
即ち、第２光ディスクに記録を行う場合、より高い効率で第２半導体レーザからの出射光を第２光ディスク上へ導く必要があるため、第２半導体レーザ１２から出た光束のうち第２光ディスクに導かれる光束の発散角の開口数である結合開口数ＮＡａ（＝ｓｉｎ（ａ））を大きくする。一方、第１光ディスクの再生を行う場合は、集光されるスポットサイズを小さく絞るため、対物レンズに入射する光束のレンズ周辺での強度は５０％程度あることが望ましく、第１半導体レーザ１１から出た光束のうち第１光ディスクに導かれる光束の発散角の開口数である結合開口数ＮＡｂ（＝ｓｉｎ（ｂ））は、前記結合開口数ＮＡａとは異なる。即ち、再生専用の第１半導体レーザ１１側の結合開口数ＮＡｂの値と記録を行う第２半導体レーザ１２側の結合開口数ＮＡａの値との間には差があり、これを共通の集光手段３０で達成するために、少なくとも一方の半導体レーザと合成手段２０との間に、レーザの発散角を集光手段３０側からみて変換する変換手段６０を設けている。
【００３２】
ここで、ＣＤ−Ｒ方式の光ディスク（第２光ディスク）に記録された情報を再生或いは情報を記録する場合について説明する。
【００３３】
第２半導体レーザ１２から出射した光束は、変換手段であるレンズ６０によって発散度が変換（第１半導体レーザ１１から出射される光の場合と第２半導体レーザ１２から出射される光の場合とで、ダイクロイックプリズム２０から出る光の発散度を略同じにするように）され、ダイクロイックプリズム２０、偏光ビームスプリッタ４０を透過して、集光手段３０へ入射し、カップリングレンズ３１、１／４波長板３５を透過して円偏光の平行光束となる。この光束は、絞り３６によって絞られ、対物レンズ３２により第２光ディスク１０上に集光される（記録の場合、ここで第２光ディスクへ情報の記録が行われる）。そして、第２光ディスク１０から反射した光束は、再び対物レンズ３２、１／４波長板３５、カップリングレンズ３１を透過して偏光ビームスプリッタ４０に入射し、ここで反射してシリンドリカルレンズ５２により非点収差が与えられ光検出器５１上へ入射し、光検出器５１から出力される信号を用いて光ディスク２０に記録された情報の読みとり信号が得られる。また、光検出器３０上でのスポットの形状変化による光量分布変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。なお、ＣＤ−Ｒ（第２光ディスク１０）の再生／記録する際にはＤＶＤ（第１光ディスク）と比して透明基板の厚さが異なるので、同じ集光手段３０を用いた本実施の場合、透明基板の厚さが厚くなることで球面収差が発生し、近軸焦点位置より後方のビームスポットが最小錯乱円となる位置では、スポットサイズが大きく第２光ディスクのピット（情報）を読むことはできない。しかしながら、この最小錯乱円となる位置より対物レンズ３２に近い前側位置には、スポット全体の大きさは最小錯乱円よりも大きいが、中央部に光量が集中した核と核の周囲に不要光であるフレアとが形成される。この核を第２光ディスクのピット（情報）を再生する（読む）ために利用し、第２光ディスク再生時には、対物レンズ３２をデフォーカス（前ピン）状態になるように２次元アクチュエータを駆動する。
【００３４】
ところで、上述した変換手段であるレンズ６０は、第１及び第２光源と光ディスクとは共役の関係になるので、第１半導体レーザ１１と光ディスクとの間にある光学素子による結像倍率をｍ１、第２半導体レーザ１２と光ディスクとの間にある光学素子による結像倍率をｍ２としたとき、１．３≦ｍ２／ｍ１となるような変換手段である。この結像倍率比（ｍ２／ｍ１）の条件の下限を越えると、第１半導体レーザによる第１光ディスク上の集光スポットの径を適切な大きさにすると第２半導体レーザによる第２光ディスク上の集光スポットの光量が低下し再生／記録が困難になり、或いは、第２半導体レーザによる第２光ディスク上の集光スポットの光量を適切にすると第１半導体レーザによる第１光ディスク上の集光スポットの径が大きくなり再生が困難になる。この結像倍率比の下限は、１．５≦ｍ２／ｍ１であることが更に好ましい。
【００３５】
また、上記の結像倍率比ｍ２／ｍ１の条件は、３．３以下（ｍ２／ｍ１≦３．３）であることが好ましい。この上限を越えると、第１半導体レーザによる第１光ディスク上の集光スポットの光量を適切にすると第２半導体レーザによる第２光ディスク上の集光スポットの径が大きくなり再生／記録が困難になり、或いは、第２半導体レーザによる第２光ディスク上の集光スポットの径を適切な大きさにすると第１半導体レーザによる第１光ディスク上の集光スポットの光量が低下し再生が困難になり、更に、変換手段が複雑（例えば、複雑な光学面が必須）となり制作が難しくなる。
【００３６】
更に、上記の結像倍率ｍ１は、１／６≦｜ｍ１｜≦１／９の条件を満たすことが好ましい。この上限を越えると集光光量が低下し、また、下限を越えるとスポット径が大きくなり、再生が困難になる。また上記結像倍率ｍ２は、１／３≦｜ｍ２｜≦１／５の条件を満たすことが好ましい。この上限を越えると集光光量が低下し、また、下限を越えるとスポット径が大きくなり、再生が困難になる。
【００３７】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について、光ピックアップ装置の概略構成図である図２に基づいて説明する。第２の実施の形態は、上述した第１の実施の形態における第１光源１１、第２光源１２、合成手段２０、分離手段４０、受光手段５０の配置を変更したものであって、第１の実施の形態と同じ機能・構成要素に対しては同じ図番を付しており、説明を省略する。
【００３８】
本実施の形態においては、合成手段であるダイクロイック偏光プリズム２１は、第２半導体レーザ１２から出射された光（但し、変換手段であるレンズ６０によって発散度が変換された光）のｓ偏光成分を反射し、第１半導体レーザ１１から出射された光を透過することによって、第１半導体レーザ１１から出射される光の光軸と第２半導体レーザ１２から出射される光の光軸とをほぼ一致させている。
【００３９】
また、本実施の形態においては、分離手段であるダイクロイック偏光ビームスプリッタ４１は、第１半導体レーザ１１から出射された光のｓ偏光成分を反射させるとともに、光ディスク１０から反射した光のｐ偏光成分を透過させることにより、光ディスク１０上から反射した光を受光手段５０に導くために光束を分離する。
【００４０】
本実施の形態においてＤＶＤ方式の光ディスク（第１光ディスク）に記録された情報を再生する際には、第１半導体レーザ１１から出射した光束を、偏光プリズム４１にｓ偏光成分となるよう入射させ、これによって反射され、ダイクロイック偏光プリズム２１を透過し、集光手段３０へ入射する。この光は、カップリングレンズ３１、１／４波長板３５を透過して円偏光の平行光束となる。そしてこの光束は、絞り３６によって絞られ、対物レンズ３２により第１光ディスク１０上に集光される。そして、第１光ディスク１０から反射した光束は、再び対物レンズ３２、１／４波長板３５、カップリングレンズ３１、ダイクロイック偏光プリズム２１、ダイクロイック偏光ビームスプリッタ４１を透過し、シリンドリカルレンズ５２により非点収差が与えられ光検出器５１上へ入射し、光検出器５１から出力される信号を用いて光ディスク２０に記録された情報の読みとり信号が得られる。また、光検出器３０上でのスポットの形状変化による光量分布変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。
【００４１】
本実施の形態においてＣＤ−Ｒ方式の光ディスク（第２光ディスク）に記録された情報を再生或いは記録する際には、第２半導体レーザ１２から出射した光束が、変換手段であるレンズ６０によって発散度が変換（第１半導体レーザ１１から出射される光の場合と第２半導体レーザ１２から出射される光の場合とで、ダイクロイック偏光プリズム２１から出る光の発散度を略同じにするように）され、ダイクロイック偏光プリズム２１にｓ偏光成分となるように入射し、これによって反射され、集光手段３０へ入射する。この光は、カップリングレンズ３１、１／４波長板３５、（絞り３６により絞られ）対物レンズ３２により第２光ディスク１０上に集光される（記録の場合、ここで第２光ディスク１０へ情報が記録される）。そして、第２光ディスク１０から反射した光束は、再び対物レンズ３２、１／４波長板３５、カップリングレンズ３１、ダイクロイック偏光プリズム２１、ダイクロイック偏光ビームスプリッタ４１を透過し、光検出器５１上へ入射し、光検出器５１から出力される信号を用いて光ディスク１０に記録された情報の読みとり信号が得られる。また、光検出器５１上でのスポットの形状変化による光量分布変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。
【００４２】
本実施の形態においても、上述した第１の実施の形態と同様に変換手段である正の屈折率を有するレンズ６０を、ダイクロイック偏光プリズム２１と第２半導体レーザ１２との間に設けることにより、１つの集光手段３０で、本実施の形態ではＤＶＤの再生とＣＤ−Ｒの記録・再生を行うことができ、しかも、ＣＤ−Ｒの記録時にはＣＤ−Ｒ上の集光光量を十分に上げることができる。また、変換手段であるレンズ６０は、上述した第１の実施の形態と同様に、別な観点で見ると、１．３≦ｍ２／ｍ１となるような変換手段である。更に、結像倍率比の下限は、１．５≦ｍ２／ｍ１であることが好ましい。また、この結像倍率の上限は、３．３以下が好ましい。更に、上記の結像倍率ｍ１及びｍ２は、１／６≦｜ｍ１｜≦１／９、１／３≦｜ｍ２｜≦１／５の条件を満たすことが好ましい。
【００４３】
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態について、光ピックアップ装置の概略構成図である図３に基づいて説明する。第３の実施の形態は、上述した第１の実施の形態における第１光源１１、第２光源１２、合成手段２０、分離手段４０、受光手段５０の配置を変更したものであって、第１の実施の形態と同じ機能・構成要素に対しては同じ図番を付しており、説明を省略し、異なる点のみを説明する。
【００４４】
本実施の形態で、第１の実施の形態と機能的に変わった点は、分離手段である偏光ビームスプリッタ４２が、第１半導体レーザ１１から出射された光或いは第２半導体レーザ１２から出射された光（合成手段であるダイクロイックプリズム２０から出る光）を反射させるとともに、光ディスク１０から反射した光を透過させることにより、光ディスク１０上から反射した光を受光手段５０に導くために光束を分離する。
【００４５】
ここで、偏光ビームスプリッタ４２は、第１半導体レーザ１１の波長ではｐ偏光ｓ偏光共に略同じ反射率となる無偏光性ビームスプリッタであり、第２半導体レーザ１２の波長ではｓ偏光の反射率が大きくｐ偏光の透過率が大となるほぼ偏光ビームスプリッタとしての特性を有する。このようなビームスプリッタ４２を用いることで第２半導体レーザ１１から第１光ディスクに向かう光量を高く保ち、かつ、第１半導体レーザ１１でのＤＶＤ再生時に光ディスク基板の複屈折による再生信号のゆらぎを小さくおさえることができる。
【００４６】
（第４の実施の形態）
次に、第４の実施の形態について、光ピックアップ装置の概略構成図である図４に基づいて説明する。上述した第１〜第３の実施の形態では、１つの受光手段５０で、第１光ディスクから反射した光と第２光ディスクから反射した光を検出するよう構成したが、第４の実施の形態では、２つの受光手段（第１受光手段５３、第２受光手段５４）を設け、第１受光手段５３は第１光ディスクから反射した光を、第２受光手段５４は第２光ディスクから反射した光を検出するように構成した点で大きく異なる。
【００４７】
このために、本実施の形態では、分離手段として、第１受光手段５３のための第１偏光ビームスプリッタ４３と第２受光手段５４のための第２偏光ビームスプリッタ４４とを設けている。
【００４８】
本実施の形態においてＤＶＤ方式の光ディスク（第１光ディスク）に記録された情報を再生する際には、第１半導体レーザ１１から出射した光束が、偏光プリズム４３を透過して、ダイクロイックプリズム２０で反射し、集光手段３０へ入射する。この光は、カップリングレンズ３１、１／４波長板３５、（絞り３６によって絞られ）対物レンズ３２により第１光ディスク１０上に集光される。そして、第１光ディスク１０から反射した光束は、再び対物レンズ３２、１／４波長板３５、カップリングレンズ３１を透過し、ダイクロイックプリズム２０、第１偏光ビームスプリッタ４３で反射して、第１シリンドリカルレンズ５６により非点収差が与えられ第１光検出器５５上へ入射し、第１光検出器５５から出力される信号を用いて光ディスク１０に記録された情報の読みとり信号が得られる。また、第１光検出器５５上でのスポットの形状変化による光量分布変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。
【００４９】
また、本実施の形態においてＣＤ−Ｒ方式の光ディスク（第２光ディスク）に記録された情報を再生或いは第２光ディスクに情報を記録する際には、第２半導体レーザ１２から出射した光束が、変換手段であるレンズ６０によって発散度が変換（第１半導体レーザ１１から出射される光の場合と第２半導体レーザ１２から出射される光の場合とで、ダイクロイックプリズム２０から出る光の発散度を略同じにするように）され、第２偏光ビームスプリッタ４４、ダイクロイックプリズム２０を透過して、集光手段３０へ入射する。この光は、カップリングレンズ３１、１／４波長板３５、（絞り３６により絞られ）対物レンズ３２により第２光ディスク１０上に集光される。そして、第２光ディスク１０から反射した光束は、再び対物レンズ３２、１／４波長板３５、カップリングレンズ３１、ダイクロイックプリズム２０を透過し、第２偏光ビームスプリッタ４４で反射して、第２シリンドリカルレンズ５７を介して、第２光検出器５８上へ入射し、第２光検出器５８から出力される信号を用いて光ディスク１０に記録された情報の読みとり信号が得られる。また、光検出器３０上でのスポットの形状変化による光量分布変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。
【００５０】
変換手段であるレンズ６０は、上述した第１〜第３の実施の形態と同様の機能を有しているので、説明は省略するが、本実施の形態においても、１つの集光手段３０で、本実施の形態ではＤＶＤの再生とＣＤ−Ｒの記録・再生を行うことができ、しかも、ＣＤ−Ｒの記録時にはＣＤ−Ｒ上の集光光量を十分に上げることができる。
【００５１】
次に、上述した第１〜第４の実施の形態において、好ましく用いられる対物レンズ３２について説明する。好ましい対物レンズ３２は、両面非球面形状を呈した正の屈折力を有した凸単レンズであり、少なくとも１つの屈折面（光学面）に、光軸を中心としたリング状の不連続面を、有効径（絞り３６によって絞られる径）内に有するものである。更に詳細には、対物レンズ３２は、光源側の屈折面に光軸と同軸上に複数のリング状の分割面から構成され、各分割面の境界に光軸方向の段差を設けたものである。
【００５２】
これをより具体的に図５に基づいて説明する。図５は、対物レンズ３２を模式的に示した断面図（ａ）（ｃ）及び光源側から見た正面図（ｂ）であり、（ａ）は第１の光ディスク１０としてＤＶＤに集光させたときの模式図であり、（ｃ）は第２の光ディスク１０としてＣＤ−Ｒに集光させたときの模式図である。なお、一点鎖線は光軸を示している。
【００５３】
対物レンズ３２は、光源側の屈折面Ｓ１及び光ディスク１０側の屈折面Ｓ２はともに非球面形状を呈した正の屈折力を有した凸レンズであり、光源側の屈折面Ｓ１は、光軸と同心状に複数（本実施の形態では３つ）の第１分割面Ｓｄ１〜第３分割面Ｓｄ３から構成し、分割面Ｓｄ１〜Ｓｄ３の境界は段差を設ける。そして、第１分割面Ｓｄ１及び第３分割面Ｓｄ３は、第１半導体レーザ１１から出射して第１光ディスクに集光させた光束の最良波面収差が０．０５λｒｍｓ以下となるような第１非球面で形成し、また、第２分割面は、第１非球面を有するレンズを介して第２半導体レーザ１２の光束を第２光ディスクに集光させた時の球面収差の発生量よりも、少ない球面収差となるように第２非球面で形成し、この第１非球面の第２光ディスクの情報の再生に必要な対物レンズ３２の光ディスク側の開口数である必要開口数近傍に、第２非球面を合成した対物レンズ３２とする。
【００５４】
この対物レンズ３２において、光軸を含む第１分割面Ｓｄ１を通過する光束（第１光束）は第１光ディスクに記録された情報の再生及び第２光ディスクに記録された情報の記録／再生に利用し、第１分割面Ｓｄ１より外側の第２分割面Ｓｄ２を通過する光束（第２光束）は主に第２光ディスクに記録された情報の記録／再生に利用し、第２分割面Ｓｄ２より外側の第３分割面Ｓｄ３を通過する光束（第３光束）は主に第１光ディスクに記録された情報の再生に利用する。この対物レンズ３２によると、光源からの光を光量損失をおさえつつ、１つの集光光学系で２つの光ディスクの再生／記録が可能となる。しかも、この場合第２光ディスクの再生時には第３光束の大部分は不要光であるが、この不要光が第２光ディスクの再生には利用されないので、絞り３６を第１光ディスクの再生に必要な開口数にしておくだけで、絞り３６の開口数を変える手段を何ら必要とせずに再生することができる。
【００５５】
次に、上述した第１〜第４の実施の形態に好ましく用いられる対物レンズ３２の具体的な数値例を示す。なお、カップリングレンズ３１としてコリメータレンズを用い、このコリメータレンズの設計を最適にすることにより対物レンズへは略無収差の平行光束を入射させることができるため、以下の例においては略無収差の平行光束を出射できるコリメータレンズを使用することを前提として、対物レンズへ光束が入射して以降の構成を示す。また、対物レンズの光源側の配置される絞りを第１面として、ここから順に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径をｒｉ、ＤＶＤ再生時の第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目の面との間の距離をｄｉ（ＣＤ−Ｒ再生／記録時は、ｄｉ′に記載された数値に変わる）、その間隔の半導体レーザの光束の波長での屈折率をｎｉで表している。
【００５６】
また、光学面に非球面を用いた場合の非球面の式は、
【００５７】
【数１】

【００５８】
に基づくものとする。但し、Ｘは光軸方向の軸、Ｈは光軸と垂直方向の軸、光の進行方向を正とし、ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐係数、Ａｊは非球面係数、Ｐｊは非球面のべき数（但し、Ｐｊ≧３）である。
【００５９】
本例は、上述したように屈折面Ｓ１を３分割し、第１分割面Ｓｄ１〜第３分割面Ｓｄ３の境界に段差を設けた対物レンズ３２の例である。
【００６０】
表１及び表２に対物レンズの光学データを示す。
【００６１】
【表１】

【００６２】
【表２】

【００６３】
なお、本実施例の対物レンズは、第１非球面が光軸と交わる位置と第２非球面が光軸と交わる位置とが同じである。また、表１のｎｉ′は、第２光源（λ２＝７８０ｎｍ）における屈折率を示している。
【００６４】
また、図６にＤＶＤ再生時の最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示し、図７にＣＤ−Ｒ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図を示す。
【００６５】
なお、以上の説明において、第２光ディスクへ情報の書き込み時は、再生時よりも第２半導体レーザ１２のパワーを数倍にあげるように制御する。また、第２光ディスクから反射した光の検出は、フレアがあるため、このフレアが検出器の受光面に入らない（或いは、光検出に悪影響を与えない）ように、検出器を設けることが好ましく、例えば、特願平８−２４７７３１号に記載されるような検出器が用いられる。
【００６６】
また、以上の説明においては、集光手段３０として、カップリングレンズ（コリメータレンズ）３１と無限系の対物レンズ３２とを用いたが、カップリングレンズ３１がなく合成手段２０から出る光が直接入射するような対物レンズで構成したり、合成手段２０から出る光の発散度合を減じるカップリングレンズ３１と該発散光が入射するような対物レンズとで構成したり、光源からの光束を収れん光に変更するカップリングレンズとその収れん光が入射するような対物レンズとで構成してもよい。
【００６７】
また、以上の説明においては、合成手段としてダイクロイックプリズムを使用したが、これに限られず、同様の機能を有する光学素子、例えば、ホログラム素子や偏光素子などを用いることができる。
【００６８】
また、以上の説明においては、分離手段として偏光ビームスプリッタを使用したが、これに限られず、同様の機能を有する光学素子、例えば、平行平板のハーフミラーやホログラム素子などを用いることができる。
【００６９】
また、以上の説明においては、変換手段としてレンズ６０を合成手段と第２光源との間に設けたが、これに限られず、同様の機能を有する変換手段を合成手段と第１光源との間に設けてもよく、また、合成手段と第２光源との間及び合成手段と第１光源との間の両方に光学素子を設けてもよい。更に、第１光ディスクをＤＶＤ、第２光ディスクをＣＤ−Ｒとした場合、合成手段と第１光源との間に設けた同様の機能を有する変換手段を負の屈折力を有するレンズとするとよく、更にこの場合、変換手段をガラスレンズ、カップリングレンズをプラスチックレンズとすることにより温度補償に優れた光学系となる。
【００７０】
また、以上の説明においては、合成手段と変換手段とは別体の光学素子で構成したが、一体に構成してもよく、例えば、入射面及び／又はダイクロイック面にパワーを有するホログラムを形成したダイクロイックプリズムや、合成と同時に発散度の変換を行うように２光源を近接して配置してパワーを持たせたホログラムビームスプリッタなどを用いることができる。
【００７１】
また、以上の説明においては、ＣＤ−Ｒ（記録可能なメディア）とＤＶＤ（再生専用のメディア）で説明したが、ＣＤ（再生専用のメディアであって、ＣＤ−Ｒの読み出し専用としてもよい）とＤＶＤ−Ｒ（記録可能なメディア）にも適用することができ、この場合、ＤＶＤ−Ｒは第２光源（この場合第２光源の波長は６１０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下となる）から出射した光を、ＣＤは第１光源（この場合第１光源の波長は７６０ｎｍ以上８３０ｎｍ以下となる）から出射した光を、光情報記録媒体上に集光させるようにし、このときの結像倍率比の条件は、上述した場合と同じである。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明した本発明によると、複数の光情報記録媒体を記録／再生を低コストかつ複雑化せずに実現し、更に、光情報記録媒体への記録する際にも十分な集光光量を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図２】第２の実施の形態の光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図３】第３の実施の形態の光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図４】第４の実施の形態の光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図５】好ましい対物レンズを模式的に示した断面図（ａ）（ｃ）及び光源側から見た正面図（ｂ）である。
【図６】ＤＶＤ再生時の最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図である。
【図７】ＣＤ−Ｒ再生時に最良のスポット形状が得られたときの集光スポットの相対強度分布図である。
【符号の説明】
１０光ディスク（光情報記録媒体）
１１第１半導体レーザ（第１光源）
１２第２半導体レーザ（第２光源）
２０、２１ダイクロイックプリズム（合成手段）
３０集光手段
３１カップリングレンズ
３２対物レンズ
３６絞り
４０〜４４偏光ビームスプリッタ（分離手段）
５０、５３、５４受光手段
５１、５５、５８光検出器
６０レンズ（変換手段）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical pickup device that records on and / or reproduces information from an optical information recording medium having different transparent substrate thicknesses.
[0002]
[Prior art]
In recent years, along with the practical application of short-wavelength red semiconductor lasers, high-density optical information recording with the same size and large capacity as conventional optical information recording media (hereinafter also referred to as optical discs) CDs (compact discs). The development of DVD (digital video disc) as a medium is progressing. In this DVD, the numerical aperture NA on the optical disc side of the objective lens when a short wavelength semiconductor laser of 635 nm or 650 nm is used is 0.6. Note that the DVD has a track pitch of 0.74 μm and a shortest pit length of 0.4 μm, and has a density less than half that of a CD track pitch of 1.6 μm and the shortest pit length of 0.83 μm.
[0003]
The optical pickup apparatus for recording / reproducing DVD, which is a new optical information recording medium, requires compatibility with a CD having a transparent substrate thickness different from 1.2 mm to 0.6 mm for DVD. Consideration has been made. As one of them, there has been proposed an optical pickup device that reproduces DVDs and CDs with one short wavelength red semiconductor laser (light source) and one condensing optical system as described in JP-A-7-57271. .
[0004]
However, in an optical pickup device using one short wavelength red semiconductor laser as a light source as described in the above publication, recording and recording on a CD-R (write-once compact disc) which is a writable optical information recording medium is possible. / Or playback is not possible. This is because the reflectance of the CD-R decreases on the short wavelength side, and required signals (reproduction signal and focus error signal) cannot be obtained.
[0005]
Therefore, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-55363, an optical pickup device is proposed in which a single optical system is used and a light source and a detection optical system are provided for each corresponding disc (for DVD and CD-R). Has been.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In general, when information is recorded on an optical information recording medium, the amount of collected light is several times that during reproduction. When an optical pickup device described in Japanese Patent Laid-Open No. 8-55363 is used to record on an optical information recording medium, a problem of insufficient condensed light amount occurs.
[0007]
Therefore, the present invention realizes reproduction of a plurality of types of optical information recording media at low cost and without complication, and further obtains a sufficient amount of condensed light when recording on the optical information recording medium. And
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The above problem can be solved by the following configuration.
[0011]
(1) A first light source that emits light of a predetermined wavelength to a first optical information recording medium having a first recording capacity; and a second light source having a second recording capacity that is different from the first recording capacity. For optical information recording media A second light source that emits light having a wavelength longer than that of the light emitted from the first light source; A synthesizing unit that substantially matches an optical axis of the light emitted from the first light source and an optical axis of the light emitted from the second light source, and the light emitted from the synthesizing unit for the first and second optical information recording. Focus on each of the media Having a coupling lens and an objective lens In an optical pickup device having a light condensing means and a light receiving means for receiving light reflected from each of the first and second optical information recording media,
The imaging magnification by the optical element between the first light source and the first optical information recording medium is m1, and the imaging magnification by the optical element between the second light source and the second optical information recording medium is m2. So that 1.3 ≦ m2 / m1. A lens between the synthesizing means and the second light source An optical pickup device characterized by comprising:
[0012]
(2) The light emitted from the second light source records optical information on the second optical information recording medium and reproduces optical information recorded on the second optical information recording medium. (1) The optical pickup device described.
[0013]
(3) The light emitted from the first light source reproduces the optical information recorded on the first optical information recording medium. (2) The optical pickup device described.
[0014]
(4) The condensing means condenses the light emitted from the first light source as a first optical information recording medium on the first optical information recording medium having a thickness t1 of the transparent substrate, and is emitted from the second light source. Light is condensed as a second optical information recording medium onto a second optical information recording medium having a thickness t2 (t2 ≠ t1) of a transparent substrate. (1)-(3) The optical pickup device according to any one of the above.
[0015]
(5) The condensing means uses the light of wavelength λ1 emitted from the first light source emitted from the synthesizing means as a first optical information recording medium and has a predetermined size on the information recording surface through a transparent substrate having a thickness t1. As the first beam spot, the light of wavelength λ2 emitted from the second light source emitted from the combining means is used as a second optical information recording medium on the information recording surface through a transparent substrate having a thickness t2 (≠ t1). The light beam is condensed as a second beam spot having a size different from that of the first beam spot. (1)-(4) The optical pick-up apparatus as described in any one of these.
[0016]
(6) When the wavelength of light emitted from the first light source is λ1, and the wavelength of light emitted from the second light source is λ2,
610 nm ≦ λ1 ≦ 670 nm
760 nm ≦ λ2 ≦ 830 nm
The first optical information recording medium is a DVD optical disk, and the second optical information recording medium is a CD-R optical disk. (1)-(5) An optical pickup device according to any one of the above.
[0017]
(7) At least one optical surface of the optical element constituting the light condensing means has a ring-shaped discontinuous surface centered on the optical axis within an effective diameter. (1)-(6) The optical pick-up apparatus as described in any one of these.
[0019]
(8) Separating means for guiding light reflected from the optical information recording medium to the light receiving means is provided between the combining means and the light collecting means. (1) to (7) The optical pick-up apparatus as described in any one of these.
[0020]
(9) Said lens And the synthesizing means are configured integrally. (1)-(8) The optical pick-up apparatus as described in any one of these.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings. In addition, the same figure number is attached | subjected when using the same function and a component. In the following description of the embodiment, the first optical information recording medium (first optical disk) is a reproduction-only optical disk, more specifically, a DVD optical disk having a transparent substrate thickness t1 = 0.6 mm. The second optical information recording medium (second optical disk) will be described as a reproducible and recordable optical disk, more specifically as a CD-R optical disk with a transparent substrate thickness t1 = 1.2 mm.
[0022]
(First embodiment)
The first embodiment will be described with reference to FIG. 1, which is a schematic configuration diagram of an optical pickup device. First, the case of reproducing a DVD optical disk (first optical disk) will be described.
[0023]
The first semiconductor laser 11 as the first light source is a light source that emits light for reproducing information recorded on the reproduction-only first optical disk 10. In this embodiment, the first optical disk is a DVD system. Therefore, it is a short wavelength semiconductor laser having a wavelength λ1 of 610 to 670 nm. The light emitted from the first semiconductor laser 11 enters the dichroic prism 20. The dichroic prism 20 is a combining unit that substantially matches the optical axis of light emitted from the first semiconductor laser 11 with the optical axis of light emitted from the second semiconductor laser 12 described later. The light having the wavelength emitted from the first semiconductor laser 11 is reflected, and the light having the wavelength emitted from the first semiconductor laser 11 is transmitted so as to be matched. The light emitted from the dichroic prism 20 with the light emitted from the first semiconductor laser 11 having its optical axis bent is transmitted through a polarization beam splitter 40 described later and is incident on the condensing means 30.
[0024]
The condensing means 30 is a means for condensing the light emitted from the dichroic prism 20 onto the optical disc 10 (specifically, on the information recording surface via the transparent substrate of the optical disc 10). The condensing means 30 includes a coupling lens 31 and an objective lens 32. In the present embodiment, the light emitted from the dichroic prism 20 and the polarization beam splitter 40 is converted into parallel light as the coupling lens 31. The objective lens 32 is an infinite objective lens that collects parallel light on the optical disk 10.
[0025]
A quarter-wave plate 35 and a diaphragm 36 are provided in the light condensing means 30. The quarter-wave plate 35 changes the light transmitted through the coupling lens 31 from linearly polarized light to circularly polarized light, and the diaphragm 36 restricts the parallel light flux to the numerical aperture on the optical disk 10 side of the objective lens 32 necessary for DVD reproduction. .
[0026]
Then, the light beam reflected from the optical disk 10 (specifically, modulated by the information pits on the information recording surface) is transmitted again through the objective lens 32, the quarter wavelength plate 35, and the coupling lens 31, and the polarization beam splitter 40. Is incident on. The polarization beam splitter 40 is a separating unit that separates a light beam in order to guide light reflected from the optical disc 10 to a light receiving unit 50 described later, and is provided between the condensing unit 30 and the dichroic prism 20. . In the present embodiment, the polarization beam splitter 40 is configured to reflect and bend the light reflected from the optical disk 10.
[0027]
The light reflected by the polarization beam splitter 40 is received by the light receiving means 50. The light receiving means 50 detects a change in the light amount distribution of the light reflected from the optical disk 10 by the photodetector 51, and performs focus detection, track detection, and information reading by an arithmetic processing circuit (not shown). In the present embodiment, since the focus detection is performed by the astigmatism method, the light receiving unit 50 includes a cylindrical lens 52 that generates astigmatism. The focus detection / track detection can be performed by various known methods such as knife edge method, SSD method, push bull method, and three beam method.
[0028]
Based on the focus detection obtained by the arithmetic processing circuit, the two-dimensional actuator (for focus control) (not shown) moves the objective lens 32 so that the light from the first semiconductor laser 11 is imaged on the first optical disk 10. . At this time, the objective lens 32 is driven by a two-dimensional actuator so that the beam spot on the information recording surface of the first optical disc (DVD (t1 = 0.6 mm)) 10 is minimized (best focus). Further, based on the track detection, a two-dimensional actuator (not shown) (not shown) moves the objective lens 32 so that the light from the first semiconductor laser 11 is imaged on a predetermined track.
[0029]
By the way, the optical pickup device of the present embodiment includes the second semiconductor laser 12 for reproducing or recording the second optical disk. The second semiconductor laser 12 as a second light source is a light source for reproducing information recorded on the second optical disk 10 that can be reproduced and recorded, and recording information on the second optical disk 10, and in the present embodiment, Since the second optical disk is a CD-R system, it is a semiconductor laser having a wavelength λ2 (> λ1) of 760 to 830 nm.
[0030]
Further, the optical pickup device of the present embodiment emits light from the first semiconductor laser 11 and the second semiconductor laser 12 in order to increase the amount of condensed light when recording information on the optical disc. A lens 60 having a positive refractive index, which is a conversion means for making the divergence of the light emitted from the dichroic prism 20 substantially the same between the dichroic prism 20 and the second semiconductor laser 12. Yes. Thereby, in this embodiment, DVD can be reproduced and CD-R can be recorded / reproduced by one condensing means 30.
[0031]
That is, when recording on the second optical disk, it is necessary to guide the emitted light from the second semiconductor laser onto the second optical disk with higher efficiency. The coupling numerical aperture NAa (= sin (a)), which is the numerical aperture of the divergence angle of the guided light beam, is increased. On the other hand, when reproducing the first optical disk, it is desirable that the intensity of the light beam incident on the objective lens is about 50% around the lens in order to reduce the focused spot size. The combined numerical aperture NAb (= sin (b)), which is the numerical aperture of the divergence angle of the light beam guided to the first optical disc among the emitted light beams, is different from the combined numerical aperture NAa. In other words, there is a difference between the value of the coupling numerical aperture NAb on the read-only first semiconductor laser 11 side and the value of the coupling numerical aperture NAa on the second semiconductor laser 12 side for recording, and this is the common condensing. In order to achieve the means 30, a conversion means 60 is provided between at least one of the semiconductor lasers and the synthesizing means 20 to convert the divergence angle of the laser when viewed from the light collecting means 30 side.
[0032]
Here, a case where information recorded on a CD-R optical disk (second optical disk) is reproduced or information is recorded will be described.
[0033]
The luminous flux emitted from the second semiconductor laser 12 is converted in divergence by the lens 60 which is a conversion means (in the case of light emitted from the first semiconductor laser 11 and in the case of light emitted from the second semiconductor laser 12). The divergence degree of the light emitted from the dichroic prism 20 is made substantially the same), passes through the dichroic prism 20 and the polarization beam splitter 40, enters the condensing means 30, and the

coupling lens

31, 1/4 wavelength. The light passes through the plate 35 and becomes a circularly polarized parallel light beam. This light beam is focused by the diaphragm 36 and condensed on the second optical disk 10 by the objective lens 32 (in the case of recording, information is recorded on the second optical disk here). Then, the light beam reflected from the second optical disc 10 is transmitted again through the objective lens 32, the quarter wavelength plate 35 and the coupling lens 31, and enters the polarization beam splitter 40, where it is reflected and is not reflected by the cylindrical lens 52. A point reading is applied and incident on the photodetector 51, and a signal for reading information recorded on the optical disk 20 is obtained using a signal output from the photodetector 51. Further, a change in the light amount distribution due to a change in the shape of the spot on the photodetector 30 is detected, and focus detection and track detection are performed. When reproducing / recording a CD-R (second optical disc 10), the thickness of the transparent substrate is different from that of DVD (first optical disc). When the transparent substrate becomes thick, spherical aberration occurs, and at the position where the beam spot behind the paraxial focus position is the minimum circle of confusion, the spot size is large and the pit (information) of the second optical disk is read. I can't. However, at the front position closer to the objective lens 32 than the position of the minimum circle of confusion, the size of the entire spot is larger than the minimum circle of confusion, but there is unnecessary light around the nucleus where the light amount is concentrated in the center and around the nucleus. A flare is formed. This nucleus is used to reproduce (read) the pits (information) of the second optical disk, and when reproducing the second optical disk, the two-dimensional actuator is driven so that the objective lens 32 is in a defocused (front pin) state.
[0034]
By the way, the lens 60 which is the conversion means described above has a conjugate relationship between the first and second light sources and the optical disk, so that the imaging magnification by the optical element between the first semiconductor laser 11 and the optical disk is m1, The conversion means is such that 1.3 ≦ m 2 / m 1 when the imaging magnification of the optical element between the second semiconductor laser 12 and the optical disk is m 2. If the lower limit of the condition of the imaging magnification ratio (m2 / m1) is exceeded, the diameter of the focused spot on the first optical disk by the first semiconductor laser will be set to an appropriate size on the second optical disk by the second semiconductor laser. The amount of light at the focused spot decreases, making reproduction / recording difficult, or when the amount of light at the focused spot on the second optical disk by the second semiconductor laser is made appropriate, the focused spot on the first optical disk by the first semiconductor laser The diameter of the film becomes large and the reproduction becomes difficult. The lower limit of the imaging magnification ratio is more preferably 1.5 ≦ m2 / m1.
[0035]
The condition of the imaging magnification ratio m2 / m1 is preferably 3.3 or less (m2 / m1 ≦ 3.3). When this upper limit is exceeded, if the amount of light at the focused spot on the first optical disk by the first semiconductor laser is set appropriately, the diameter of the focused spot on the second optical disk by the second semiconductor laser becomes large and reproduction / recording becomes difficult. Alternatively, if the diameter of the focused spot on the second optical disk by the second semiconductor laser is set to an appropriate size, the amount of the focused spot on the first optical disk by the first semiconductor laser is reduced, making reproduction difficult. The conversion means becomes complicated (for example, a complicated optical surface is essential), making production difficult.
[0036]
Further, it is preferable that the imaging magnification m1 satisfies the condition 1/6 ≦ | m1 | ≦ 1/9. If this upper limit is exceeded, the amount of collected light will decrease, and if the lower limit is exceeded, the spot diameter will increase, making reproduction difficult. The imaging magnification m2 preferably satisfies the condition of 1/3 ≦ | m2 | ≦ 1/5. If this upper limit is exceeded, the amount of collected light will decrease, and if the lower limit is exceeded, the spot diameter will increase, making reproduction difficult.
[0037]
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described based on FIG. 2 which is a schematic configuration diagram of an optical pickup device. In the second embodiment, the arrangement of the first light source 11, the second light source 12, the combining unit 20, the separating unit 40, and the light receiving unit 50 in the first embodiment described above is changed. The same functions and components as those in the embodiment are given the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0038]
In the present embodiment, the dichroic polarizing prism 21 that is the combining means uses the s-polarized component of the light emitted from the second semiconductor laser 12 (however, the light whose divergence is converted by the lens 60 that is the converting means). By reflecting and transmitting the light emitted from the first semiconductor laser 11, the optical axis of the light emitted from the first semiconductor laser 11 and the optical axis of the light emitted from the second semiconductor laser 12 substantially coincide with each other. I am letting.
[0039]
In the present embodiment, the dichroic polarization beam splitter 41, which is a separation unit, reflects the s-polarized component of the light emitted from the first semiconductor laser 11, and also reflects the p-polarized component of the light reflected from the optical disc 10. By transmitting the light, the light beam is separated in order to guide the light reflected from the optical disk 10 to the light receiving means 50.
[0040]
In the present embodiment, when reproducing information recorded on a DVD optical disk (first optical disk), a light beam emitted from the first semiconductor laser 11 is incident on the polarization prism 41 so as to be an s-polarized component, As a result, the light is reflected, passes through the dichroic polarizing prism 21, and enters the light collecting means 30. This light passes through the coupling lens 31 and the quarter-wave plate 35 and becomes a circularly polarized parallel light beam. Then, the light beam is focused by the diaphragm 36 and condensed on the first optical disk 10 by the objective lens 32. Then, the light beam reflected from the first optical disk 10 is transmitted again through the objective lens 32, the quarter wavelength plate 35, the coupling lens 31, the dichroic polarizing prism 21, and the dichroic polarizing beam splitter 41, and astigmatism by the cylindrical lens 52. Is incident on the photodetector 51, and a signal for reading information recorded on the optical disk 20 is obtained using a signal output from the photodetector 51. Further, a change in the light amount distribution due to a change in the shape of the spot on the photodetector 30 is detected, and focus detection and track detection are performed.
[0041]
In the present embodiment, when information recorded on a CD-R optical disk (second optical disk) is reproduced or recorded, the luminous flux emitted from the second semiconductor laser 12 is divergenced by the lens 60 which is a conversion means. Is converted (so that the divergence of the light emitted from the dichroic polarizing prism 21 is approximately the same between the light emitted from the first semiconductor laser 11 and the light emitted from the second semiconductor laser 12). Then, it enters the dichroic polarizing prism 21 so as to be an s-polarized component, is reflected by this, and enters the condensing means 30. This light is condensed on the second optical disk 10 by the coupling lens 31, the quarter-wave plate 35, and the objective lens 32 (throttle by the diaphragm 36). Is recorded). Then, the light beam reflected from the second optical disc 10 is transmitted again through the objective lens 32, the quarter wavelength plate 35, the coupling lens 31, the dichroic polarizing prism 21, and the dichroic polarizing beam splitter 41, and is incident on the photodetector 51. Then, using the signal output from the photodetector 51, a read signal of information recorded on the optical disc 10 is obtained. Further, a change in the light amount distribution due to a change in the shape of the spot on the photodetector 51 is detected, and focus detection and track detection are performed.
[0042]
Also in the present embodiment, by providing a lens 60 having a positive refractive index, which is a conversion means, between the dichroic polarizing prism 21 and the second semiconductor laser 12 as in the first embodiment described above, In this embodiment, the single light collecting means 30 can perform DVD reproduction and CD-R recording / reproduction, and at the time of CD-R recording, the amount of light collected on the CD-R is sufficiently increased. be able to. Similarly to the first embodiment described above, the lens 60 serving as the conversion unit is a conversion unit that satisfies 1.3 ≦ m 2 / m 1 from another viewpoint. Furthermore, the lower limit of the imaging magnification ratio is preferably 1.5 ≦ m 2 / m 1. The upper limit of the imaging magnification is preferably 3.3 or less. Further, the imaging magnifications m1 and m2 preferably satisfy the conditions of 1/6 ≦ | m1 | ≦ 1/9 and 1/3 ≦ | m2 | ≦ 1/5.
[0043]
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described based on FIG. 3 which is a schematic configuration diagram of an optical pickup device. In the third embodiment, the arrangement of the first light source 11, the second light source 12, the synthesizing unit 20, the separating unit 40, and the light receiving unit 50 in the first embodiment described above is changed. The same functions and components as those of the embodiment are given the same reference numerals, and the description thereof will be omitted, and only different points will be described.
[0044]
The present embodiment is functionally different from the first embodiment in that the polarization beam splitter 42, which is a separating means, is emitted from the first semiconductor laser 11 or from the second semiconductor laser 12. In addition to reflecting the reflected light (light emitted from the dichroic prism 20 which is the combining means) and transmitting the light reflected from the optical disk 10, the light beam is separated in order to guide the light reflected from the optical disk 10 to the light receiving means 50. .
[0045]
Here, the polarization beam splitter 42 is a non-polarizing beam splitter that has substantially the same reflectance for both the p-polarized light and the s-polarized light at the wavelength of the first semiconductor laser 11, and the reflectance of the s-polarized light at the wavelength of the second semiconductor laser 12. The p-polarized light has substantially the same characteristics as a polarizing beam splitter with a large transmittance of p-polarized light. By using such a beam splitter 42, the amount of light directed from the second semiconductor laser 11 to the first optical disk is kept high, and the fluctuation of the reproduction signal due to the birefringence of the optical disk substrate during DVD reproduction by the first semiconductor laser 11 is reduced. Can be suppressed.
[0046]
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described based on FIG. 4 which is a schematic configuration diagram of an optical pickup device. In the first to third embodiments described above, the light receiving unit 50 is configured to detect the light reflected from the first optical disk and the light reflected from the second optical disk. In the fourth embodiment, Two light receiving means (a first light receiving means 53 and a second light receiving means 54) are provided. The first light receiving means 53 receives light reflected from the first optical disk, and the second light receiving means 54 receives light reflected from the second optical disk. It differs greatly in that it is configured to detect.
[0047]
For this purpose, in the present embodiment, a first polarizing beam splitter 43 for the first light receiving means 53 and a second polarizing beam splitter 44 for the second light receiving means 54 are provided as the separating means.
[0048]
When reproducing information recorded on a DVD optical disk (first optical disk) in the present embodiment, the light beam emitted from the first semiconductor laser 11 is transmitted through the polarizing prism 43 and reflected by the dichroic prism 20. Then, the light enters the light collecting means 30. This light is condensed on the first optical disk 10 by the coupling lens 31, the quarter wavelength plate 35, and the objective lens 32 (which is stopped by the stop 36). Then, the light beam reflected from the first optical disk 10 passes through the objective lens 32, the quarter wavelength plate 35, and the coupling lens 31 again, and is reflected by the dichroic prism 20 and the first polarizing beam splitter 43, and is then first cylindrical. Astigmatism is given by the lens 56 and is incident on the first photodetector 55, and a signal for reading information recorded on the optical disk 10 is obtained using a signal output from the first photodetector 55. Further, a change in the light amount distribution due to a change in the shape of the spot on the first photodetector 55 is detected, and focus detection and track detection are performed.
[0049]
In this embodiment, when reproducing information recorded on the CD-R optical disk (second optical disk) or recording information on the second optical disk, the light beam emitted from the second semiconductor laser 12 is converted. The divergence is converted by the lens 60 as a means (the divergence of the light emitted from the dichroic prism 20 is approximately equal between the light emitted from the first semiconductor laser 11 and the light emitted from the second semiconductor laser 12). The second polarization beam splitter 44 and the dichroic prism 20, and enter the condensing means 30. This light is condensed on the second optical disk 10 by the coupling lens 31, the quarter wavelength plate 35, and the objective lens 32 (which is stopped by the stop 36). Then, the light beam reflected from the second optical disk 10 passes through the objective lens 32, the quarter wavelength plate 35, the coupling lens 31, and the dichroic prism 20 again, and is reflected by the second polarizing beam splitter 44 to be second cylindrical. A signal for reading information recorded on the optical disc 10 is obtained using a signal that is incident on the second photodetector 58 through the lens 57 and output from the second photodetector 58. Further, a change in the light amount distribution due to a change in the shape of the spot on the photodetector 30 is detected, and focus detection and track detection are performed.
[0050]
The lens 60 that is the conversion means has the same function as that of the first to third embodiments described above, and thus the description thereof is omitted, but also in this embodiment, the single light collecting means 30 is used. In this embodiment, DVD reproduction and CD-R recording / reproduction can be performed, and the amount of light collected on the CD-R can be sufficiently increased during CD-R recording.
[0051]
Next, the objective lens 32 that is preferably used in the first to fourth embodiments described above will be described. A preferable objective lens 32 is a convex single lens having a positive refracting power and having an aspherical shape on both sides, and a ring-shaped discontinuous surface centered on the optical axis is formed on at least one refracting surface (optical surface). , Within the effective diameter (diameter squeezed by the diaphragm 36). More specifically, the objective lens 32 includes a plurality of ring-shaped split surfaces coaxially with the optical axis on the light source side refractive surface, and a step in the optical axis direction is provided at the boundary between the split surfaces. .
[0052]
This will be described more specifically with reference to FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view (a) and (c) schematically showing the objective lens 32 and a front view (b) as viewed from the light source side, where (a) is focused on the DVD as the first optical disk 10. (C) is a schematic diagram when the second optical disk 10 is focused on a CD-R. The alternate long and short dash line indicates the optical axis.
[0053]
The objective lens 32 is a convex lens having a positive refractive power in which both the refractive surface S1 on the light source side and the refractive surface S2 on the optical disk 10 side are aspherical, and the refractive surface S1 on the light source side is concentric with the optical axis. The first divided surface Sd1 to the third divided surface Sd3 (three in the present embodiment) are formed in a shape, and the boundary between the divided surfaces Sd1 to Sd3 is provided with a step. The first divided surface Sd1 and the third divided surface Sd3 are first aspherical surfaces whose best wavefront aberration of the light beam emitted from the first semiconductor laser 11 and condensed on the first optical disk is 0.05λrms or less. Further, the second dividing surface has a spherical surface that is smaller than the amount of spherical aberration generated when the light beam of the second semiconductor laser 12 is condensed on the second optical disk via the lens having the first aspherical surface. The second aspherical surface is formed in the vicinity of the required numerical aperture which is the numerical aperture on the optical disc side of the objective lens 32 which is formed by the second aspherical surface so as to be aberration, and is necessary for reproducing information of the second optical disc of the first aspherical surface. Is the combined objective lens 32.
[0054]
In the objective lens 32, a light beam (first light beam) passing through the first dividing surface Sd1 including the optical axis is used for reproducing information recorded on the first optical disk and recording / reproducing information recorded on the second optical disk. The light beam (second light beam) passing through the second divided surface Sd2 outside the first divided surface Sd1 is mainly used for recording / reproducing information recorded on the second optical disk, and is outside the second divided surface Sd2. The light beam (third light beam) passing through the third divided surface Sd3 is mainly used for reproducing information recorded on the first optical disk. According to the objective lens 32, it is possible to reproduce / record two optical disks with a single condensing optical system while suppressing light loss from the light from the light source. In addition, in this case, most of the third light flux is unnecessary light during reproduction of the second optical disk, but since this unnecessary light is not used for reproduction of the second optical disk, the aperture 36 is required to reproduce the first optical disk. By simply setting the number, the reproduction can be performed without requiring any means for changing the numerical aperture of the diaphragm 36.
[0055]
Next, specific numerical examples of the objective lens 32 preferably used in the above-described first to fourth embodiments will be shown. Since a collimator lens is used as the coupling lens 31 and the collimator lens design is optimized, a substantially non-aberration parallel light beam can be incident on the objective lens. Assuming that a collimator lens capable of emitting a parallel light beam is used, the configuration after the light beam is incident on the objective lens will be described. Further, the diaphragm arranged on the light source side of the objective lens is set as the first surface, the radius of curvature of the i-th lens surface is sequentially set from ri, and the i-th surface and the (i + 1) -th surface during DVD playback The distance between the two is represented by di (changes to the value indicated by di ′ during CD-R reproduction / recording), and the refractive index at the wavelength of the light flux of the semiconductor laser at that interval is represented by ni.
[0056]
Also, when using an aspheric surface for the optical surface,
[0057]
[Expression 1]

[0058]
It shall be based on Where X is an axis in the optical axis direction, H is an axis perpendicular to the optical axis, and the light traveling direction is positive, r is a paraxial radius of curvature, K is a conical coefficient, Aj is an aspheric coefficient, and Pj is an aspherical surface. Power number (where Pj ≧ 3).
[0059]
This example is an example of the objective lens 32 in which the refracting surface S1 is divided into three as described above, and a step is provided at the boundary between the first divided surface Sd1 and the third divided surface Sd3.
[0060]
Tables 1 and 2 show the optical data of the objective lens.
[0061]
[Table 1]

[0062]
[Table 2]

[0063]
In the objective lens of this example, the position where the first aspheric surface intersects the optical axis is the same as the position where the second aspheric surface intersects the optical axis. Further, ni ′ in Table 1 indicates the refractive index in the second light source (λ2 = 780 nm).
[0064]
FIG. 6 shows a relative intensity distribution diagram of the condensed spot when the best spot shape during DVD reproduction is obtained, and FIG. 7 shows the condensed light when the best spot shape is obtained during CD-R reproduction. The relative intensity distribution map of a spot is shown.
[0065]
In the above description, when information is written to the second optical disk, control is performed so that the power of the second semiconductor laser 12 is increased several times as compared with the time of reproduction. Further, since the light reflected from the second optical disc has flare, it is preferable to provide a detector so that the flare does not enter the light receiving surface of the detector (or does not adversely affect the light detection). For example, a detector as described in Japanese Patent Application No. 8-247731 is used.
[0066]
In the above description, the coupling lens (collimator lens) 31 and the infinite objective lens 32 are used as the light condensing means 30, but the light emitted from the synthesizing means 20 is directly incident without the coupling lens 31. Or a coupling lens 31 that reduces the degree of divergence of the light emitted from the synthesizing means 20 and an objective lens on which the diverging light is incident, or the light flux from the light source is converged. You may comprise by the coupling lens to change and the objective lens into which the convergence light injects.
[0067]
In the above description, the dichroic prism is used as the combining means. However, the present invention is not limited to this, and an optical element having the same function, for example, a hologram element or a polarizing element can be used.
[0068]
In the above description, the polarization beam splitter is used as the separating means. However, the present invention is not limited to this, and an optical element having the same function, for example, a parallel plate half mirror or a hologram element can be used.
[0069]
In the above description, the lens 60 is provided as the converting means between the combining means and the second light source. However, the present invention is not limited to this, and a converting means having the same function is provided between the combining means and the first light source. In addition, an optical element may be provided between both the combining unit and the second light source and between the combining unit and the first light source. Further, when the first optical disk is a DVD and the second optical disk is a CD-R, the conversion means having a similar function provided between the combining means and the first light source may be a lens having negative refractive power, Further, in this case, an optical system excellent in temperature compensation can be obtained by using a glass lens as the conversion means and a plastic lens as the coupling lens.
[0070]
In the above description, the synthesizing means and the converting means are configured as separate optical elements. However, they may be integrated, for example, a hologram having power is formed on the incident surface and / or the dichroic surface. A dichroic prism, a hologram beam splitter in which two light sources are arranged close to each other so as to perform divergence conversion simultaneously with synthesis, and the like can be used.
[0071]
In the above description, CD-R (recordable medium) and DVD (reproduction-only medium) have been described, but CD (reproduction-only medium, which may be read-only for CD-R). And DVD-R (recordable medium). In this case, the DVD-R uses light emitted from a second light source (in this case, the wavelength of the second light source is 610 nm or more and 670 nm or less), The CD condenses the light emitted from the first light source (in this case, the wavelength of the first light source is 760 nm or more and 830 nm or less) on the optical information recording medium, and the condition of the imaging magnification ratio at this time is as follows: This is the same as described above.
[0072]
【The invention's effect】
According to the present invention described above, a plurality of optical information recording media can be recorded / reproduced at low cost without complication, and a sufficient amount of condensed light can be obtained even when recording on the optical information recording medium. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical pickup device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an optical pickup device according to a second embodiment.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an optical pickup device according to a third embodiment.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an optical pickup device according to a fourth embodiment.
FIG. 5 is a cross-sectional view (a) and (c) schematically showing a preferred objective lens and a front view (b) as viewed from the light source side.
FIG. 6 is a relative intensity distribution diagram of a focused spot when the best spot shape during DVD playback is obtained.
FIG. 7 is a relative intensity distribution diagram of a focused spot when the best spot shape is obtained during CD-R reproduction.
[Explanation of symbols]
10 Optical disc (optical information recording medium)
11 First semiconductor laser (first light source)
12 Second semiconductor laser (second light source)
20, 21 Dichroic prism (combining means)
30 Condensing means
31 Coupling lens
32 Objective lens
36 Aperture
40 to 44 Polarizing beam splitter (separating means)
50, 53, 54 Light receiving means
51, 55, 58 photodetector
60 lens (conversion means)

Claims

A first light source that emits light of a predetermined wavelength to a first optical information recording medium having a first recording capacity;
A second optical information recording medium having a second recording capacity different from the first recording capacity, and emitting a light having a wavelength longer than the wavelength of the light emitted from the first light source. Two light sources,
Synthesizing means for substantially matching the optical axis of the light emitted from the first light source and the optical axis of the light emitted from the second light source;
Condensing means having a coupling lens and an objective lens for condensing the light emitted from the combining means on each of the first and second optical information recording media;
A light receiving means for receiving light reflected from each of the first and second optical information recording media;
In an optical pickup device having
The imaging magnification by the optical element between the first light source and the first optical information recording medium is m1, and the imaging magnification by the optical element between the second light source and the second optical information recording medium is m2. Then, a lens is provided between the synthesizing means and the second light source so that 1.3 ≦ m2 / m1.

2. The light emitted from the second light source is subjected to recording of optical information on a second optical information recording medium and reproduction of optical information recorded on the second optical information recording medium. Optical pickup device.

3. The optical pickup device according to claim 2, wherein the light emitted from the first light source reproduces optical information recorded on the first optical information recording medium.

The condensing means condenses the light emitted from the first light source as a first optical information recording medium on the first optical information recording medium having a thickness t1 of the transparent substrate, and is emitted from the second light source. The light is condensed on a second optical information recording medium having a thickness t2 (t2 ≠ t1) of a transparent substrate as a second optical information recording medium. Optical pickup device.

The condensing means has a light of a wavelength λ1 emitted from the first light source emitted from the synthesizing means as a first optical information recording medium and has a predetermined size on the information recording surface through a transparent substrate having a thickness t1. As a first beam spot, the light of wavelength λ2 emitted from the second light source emitted from the combining means is used as a second optical information recording medium on the information recording surface via a transparent substrate having a thickness t2 (≠ t1). 5. The optical pickup device according to claim 1, wherein the optical beam is condensed as a second beam spot having a size different from that of the first beam spot.

When the wavelength of light emitted from the first light source is λ1, and the wavelength of light emitted from the second light source is λ2,
610 nm ≦ λ1 ≦ 670 nm
760 nm ≦ λ2 ≦ 830 nm
6. The optical pickup according to claim 1, wherein the first optical information recording medium is a DVD optical disk, and the second optical information recording medium is a CD-R optical disk. apparatus.

The at least one optical surface of the optical element constituting the light condensing means has a ring-shaped discontinuous surface with the optical axis as a center within an effective diameter. The optical pickup device described in 1.

The light according to any one of claims 1 to 7, wherein a separating means for guiding the light reflected from the optical information recording medium to the light receiving means is provided between the combining means and the light collecting means. Pickup device.

The optical pickup device according to claim 1, wherein the lens and the combining unit are integrally configured.