JP4573117B2 - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ピックアップ装置に関し、特に異なる光情報記録媒体に対して適切に情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置に関する。

近年、波長４００ｎｍ程度の青紫色半導体レーザを用いて、情報の記録／再生を行える高密度光ディスクシステムの研究・開発が急速に進んでいる。一例として、ＮＡ０．８５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録／再生を行う光ディスク、いわゆるＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（ＢＤ）では、ＤＶＤ（ＮＡ０．６、光源波長６５０ｎｍ、記憶容量４、７ＧＢ）と同じ大きさである直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１面あたり２０〜３０ＧＢの情報の記録が可能であり、又、ＮＡ０．６５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録／再生を行う光ディスク、いわゆるＨＤ ＤＶＤでは、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１面あたり１５〜２０ＧＢの情報の記録が可能である。以下、本明細書では、このような光ディスクを「高密度光ディスク」と呼ぶ。

ところで、このような高密度光ディスクの一方に対してのみ適切に情報を記録／再生できるというだけでは、光ピックアップ装置の製品としての価値は十分なものとはいえない。現在の状況下では、国内外のメーカーよりＢＤとＨＤ ＤＶＤの双方についてソフトが供給されることが予想されており、従っていずれの高密度光ディスクに対しても、情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置が望まれている。

ここで、ＢＤとＨＤ ＤＶＤとに互換可能に情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置における１つの問題は、ＢＤは保護層の厚さが０．１ｍｍ程度であり、ＨＤ ＤＶＤは保護層の厚さが０．６ｍｍであるため、同じ対物レンズを用いると保護層の厚さが異なることに起因して球面収差が生じることである。従って、保護層厚の差に起因する球面収差を補正するために、光ピックアップ装置の集光光学系に何らかの工夫が必要となる。ここで、使用する光束の波長が異なる場合、対物レンズに回折輪帯を設けるなどすれば、一方の光束のみに回折効果を与え、それにより保護層厚の差に起因する球面収差を補正することができるが、ＢＤとＨＤ ＤＶＤとは共に４０５ｎｍ程度の短波長の光束を用いるため、保護層厚の差に起因する球面収差を補正するために回折を用いることができないという問題がある。これに対し、特許文献１、２においては、ＢＤとＨＤ ＤＶＤとの互換ではないが、共通の光学系と２つの対物レンズを設け、異なる種類の光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う際に、共通の光学系を経た光束が、いずれかの対物レンズに対し選択的に入射するよう光束切替え手段で光路を切り替える技術が提案されている。光束切替え手段は、対物レンズと半導体レーザとの間の光路中に設けられ、偏光ビームスプリッタと反射ミラーできたプリズムユニットに入射する光束の偏光面の方向を切替えることで、反射される面を選択し、その後各々の反射面に対応した対物レンズに導かれるという構成になっている。
特開平９−２１２９０５号公報 特開平１１−１２０６０６号公報

かかる技術によれば、偏光ビームスプリッタに対する入射光がＰ偏光となるようにするとき、偏光ビームスプリッタでは主に透過し、後方の反射ミラーで反射され、これに対応した対物レンズに入射する。また同偏光ビームスプリッタへの入射光がＳ偏光となるようにすると、偏光ビームスプリッタでは主に反射し、別の対物レンズに入射する。こうして異なる２つの対物レンズの内、記録／再生に用いられる対物レンズを選択することができる。

しかし、このような光路切替え手段を用いた光ピックアップ装置において、半導体レーザの発光量を検出するためのモニタ用の受光素子に、半導体レーザから出射した光束を案内するためには、例えば上記プリズムユニットの手前側（半導体レーザ側）に別の光分離手段を設けることが必要になるため、光ピックアップ装置のコストやサイズを増大させているという問題がある。

更に、現在において、多種多様な情報を記録したＤＶＤやＣＤが販売されている現実をふまえると、高密度光ディスクに対して適切に情報を記録／再生できるだけでは足らず、例えばユーザーが所有している従来のＤＶＤ或いはＣＤに対しても同様に適切に情報を記録／再生できるようにすることが、互換タイプの光ピックアップ装置として製品の価値を高めることに通じるのである。このような背景から、互換タイプの光ピックアップ装置に用いる光学系は、低コストで簡素な構成を有することは勿論であり、それに加えて高密度光ディスク、従来のＤＶＤ、ＣＤいずれに対しても、適切に情報を記録／再生するために良好なスポットを得ることが望まれている。

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、簡素な構成でありながら、異なる光情報記録媒体に対して適切に情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の光ピックアップ装置は、
光源と、
前記光源から出射された光束を入射したときに、第１の偏光状態、又は前記第１の偏光状態とは異なる第２の偏光状態を設定して、光量Ａ０の光束を出射する偏光状態設定手段と、
前記偏光状態設定手段により前記第１の偏光状態が設定された場合には、前記光量Ａ０の光束の一部（ただし光量Ｒ１）を反射し且つ残りの全部又は一部（ただし光量Ｔ１）を透過し、前記偏光状態設定手段により前記第２の偏光状態が設定された場合には、前記光量Ａ０の光束の少なくとも一部（ただし光量Ｔ２）を透過する第１の光分配素子と、
前記第１の光分配素子で反射した光束を、保護層の厚さｔ１の第１光情報記録媒体の情報記録面に集光する第１の対物レンズと、
前記第１の光分配素子を透過した前記光量Ｔ１の光束の少なくとも一部を透過し、また前記光量Ｔ２の光束の一部を反射し且つ残りの全部又は一部を透過する第２の光分配素子と、
前記第１の光分配素子と前記第２の光分配素子の間の光路内に配置され、透過する光束において、前記第１の偏光状態をそれとは異なる偏光状態に変更し、また前記第２の偏光状態をそれとは異なる偏光状態に変更する偏光状態変更手段と、
前記第２の光分配素子で反射した光束を、保護層の厚さｔ２の第２光情報記録媒体の情報記録面に集光する第２の対物レンズと、
前記第２の光分配素子で透過した光束を受光するモニタ手段と、を有することを特徴とする。

請求項１に記載の光ピックアップ装置は、
光源と、
前記光源から出射された光束を入射したときに、光量Ａ０の光束を出射する偏光状態設定手段と、
第１の光分配素子と、
前記第１の光分配素子で反射した光束を、保護層の厚さｔ１の第１光情報記録媒体の情報記録面に集光する第１の対物レンズと、
第２の光分配素子と、
前記第１の光分配素子と前記第２の光分配素子の間の光路内に配置された偏光状態変更手段と、
前記第２の光分配素子で反射した光束を、保護層の厚さｔ２の第２光情報記録媒体の情報記録面に集光する第２の対物レンズと、
前記第２の光分配素子で透過した光束を受光するモニタ手段と、を有し、
前記偏光状態設定手段から前記第１の光分配素子に対してＳ偏光の光束（光量Ａ０）が出射されたとき、前記第１の光分配素子は、光束（光量Ｒ１）を反射し、残りの全部又は一部の光束（光量Ｔ１）を透過させ、前記偏光状態変更手段は、前記第１の光分配素子が透過した光束を前記第２の光分配素子に対するＰ偏光の光束に変更し、前記第２の光分配素子は、前記Ｐ偏光に変更された光束の少なくとも一部を透過させ、透過した光束を前記モニタ手段で受光するようになっており、
或いは、前記偏光状態設定手段から前記第１の光分配素子に対してＰ偏光の光束（光量Ａ０）が出射されたとき、前記第１の光分配素子は、光束（光量Ｔ２）を透過させ、前記偏光状態変更手段は、前記第１の光分配素子が透過した光束を前記第２の光分配素子に対するＳ偏光の光束に変更し、前記第２の光分配素子は、前記Ｓ偏光に変更された光束の一部を反射し、残りの全部又は一部の光束を透過させ、透過した光束を前記モニタ手段で受光するようになっていることを特徴とする。

請求項２に記載の光ピックアップ装置は、請求項１に記載の発明において、以下の式が成立することを特徴とするので、前記光情報記録媒体の情報記録面における集光量を確保すると共に、前記モニタ手段における受光量を確保できる。
Ｔ２＞０．５・Ａ０ （１）
１．０・Ａ０＞Ｒ１＞０．５・Ａ０ （２）

請求項３に記載の光ピックアップ装置は、請求項２に記載の発明において、以下の式が成立することを特徴とするので、前記光情報記録媒体の情報記録面における高い集光量を確保すると共に、前記モニタ手段における受光量を確保できる。
Ｔ２≧０．９０・Ａ０ （３）
０．９５・Ａ０≧Ｒ１≧０．７５・Ａ０ （４）

請求項４に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記第１の光分配素子と前記第１の対物レンズとの間に配置され、通過する光束に所定の位相差を与える第１の位相手段と、前記第１光情報記録媒体の情報記録面から反射され、前記第１の光分配素子を透過した光束を受光する第１の光検出器とを有することを特徴とするので、前記第１の光検出器を、前記第１光情報記録媒体に対する情報の記録及び／又は再生専用とすることができるので、レベル調整ができる。

請求項５に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記第２の光分配素子と前記第２の対物レンズとの間に配置され、通過する光束に所定の位相差を与える第２の位相手段と、前記第２光情報記録媒体の情報記録面から反射され、前記第２の光分配素子を透過した光束を受光する第２の光検出器とを有することを特徴とするので、前記第２の光検出器を、前記第２光情報記録媒体に対する情報の記録及び／又は再生専用とすることができるので、レベル調整ができる。

請求項６に記載の光ピックアップ装置は、請求項４又は５に記載の発明において、前記第１の位相手段と前記第２の位相手段は、一体的に形成されたλ／４波長板であることを特徴とするので、これらのユニット化が容易であるが、これらは勿論分離されていても良い。

請求項７に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記第１光情報記録媒体の情報記録面から反射され、前記第１の光分配素子を透過した光束と、前記第２光情報記録媒体の情報記録面から反射され、前記第２の光分配素子を透過した光束とを導く検出光学系と、前記検出光学系により導かれた光束を受光する光検出器（同一パッケージ内に複数の受光素子を備えるものも含む）とを有することを特徴とするので、光ピックアップ装置の構成を簡素化できる。

請求項８に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記第１の光分配素子と前記光源との間に配置されたビームスプリッタと、光検出器とを有し、前記第１光情報記録媒体の情報記録面から反射され、前記第１の光分配素子で反射された光束は、前記ビームスプリッタで反射されて前記光検出器で受光され、前記第２光情報記録媒体の情報記録面から反射され、前記第２の光分配素子で反射された光束は、前記偏光状態変更素子で偏光状態を変更され、前記第１の光分配素子を透過して、前記ビームスプリッタで反射されて前記光検出器で受光されることを特徴とするので、光ピックアップ装置の構成を簡素化できる。

請求項９に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜８のいずれかに記載の発明において、前記第１の光分配素子と前記第２の光分配素子とは一体的に形成されていることを特徴とするので、部品の簡素化が図れる。

本発明によれば、前記偏光状態設定手段からＳ偏光の光束（光量Ａ０）が出射されたとき、前記第１の光分配素子は、光束（光量Ｒ１）を反射し、残りの全部又は一部の光束（光量Ｔ１）を透過させ、前記偏光状態変更手段は、前記第１の光分配素子が透過した光束を前記第２の光分配素子に向かうＰ偏光の光束に変更し、前記第２の光分配素子は、前記Ｐ偏光に変更された光束の少なくとも一部を透過させ、透過した光束を前記モニタ手段で受光するようになっており、
或いは、前記偏光状態設定手段からＰ偏光の光束（光量Ａ０）が出射されたとき、前記第１の光分配素子は、光束（光量Ｔ２）を透過させ、前記偏光状態変更手段は、前記第１の光分配素子が透過した光束を前記第２の光分配素子に向かうＳ偏光の光束に変更し、前記第２の光分配素子は、前記Ｓ偏光に変更された光束の一部を反射し、残りの全部又は一部の光束を透過させ、透過した光束を前記モニタ手段で受光するようになっていることを特徴とするので、いずれの偏光状態においても、前記第２の光分配素子を透過した適量の光束を前記モニタ手段に受光させることができる。

請求項１０に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜９のいずれかに記載の発明において、前記偏光状態設定手段は、光軸回りに回転可能に配置されたλ／２波長板を含み、前記λ／２波長板を所定の回転位置に回転させることにより、前記第１の光分配素子に対してＰ偏光又はＳ偏光を選択して出射できることを特徴とするので、低コストで簡素な構成とできる。

請求項１１に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜９のいずれかに記載の発明において、前記偏光状態設定手段は、光学軸を所定の方向に維持しつつ光路内に挿入可能とされたλ／２波長板であり、前記λ／２波長板を光路内に対して挿入又は退避することにより、前記第１の光分配素子に対してＰ偏光又はＳ偏光を選択して出射できることを特徴とするので、低コストで簡素な構成とできる。

請求項１２に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜９のいずれかに記載の発明において、前記偏光状態設定手段は液晶光学素子を含み、前記液晶光学素子を駆動することにより、前記第１の光分配素子に対してＰ偏光又はＳ偏光を選択して出射できることを特徴とするので、駆動機構を必要とせず、発熱や騒音等が生じることがない。このような液晶光学素子は、例えば特開平１１−１２０６０６号公報に記載されている。

請求項１３に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜１２のいずれかに記載の発明において、前記偏光状態変更手段はλ／２波長板であることを特徴とする。

請求項１４に記載の光ピックアップ装置は、請求項１３に記載の発明において、前記第１の光分配素子及び前記第２の光分配素子は、それぞれ光束分岐面を平行とした偏光ビームスプリッタであり、前記偏光状態変更手段としてのλ／２波長板は、前記２つの偏光ビームスプリッタに挟持されて一体的に形成されていることを特徴とするので、反射防止膜の被覆面数が少なくて済み、量産性も高まるので製造コストが下がり、更に設置などの取り扱いが容易である。ただし、それぞれ別体としても良く、それにより光学レイアウト上の自由度が高まる。

請求項１５に記載の光ピックアップ装置は、請求項１３又は１４に記載の発明において、前記第１の光分配素子及び前記第２の光分配素子は、同一の偏光光学特性を有する別部品とすることを特徴とするので、部材共通化によるコスト低減だけでなく、前記モニタ手段に導かれる光束の量を、前記偏光状態設定手段により設定された偏光状態に関わらず一定｛Ｔ２／Ａ０・（１−Ｒ１／Ａ０））・Ａ０｝とすることができるので、光情報記録媒体に応じた前記モニタ手段の調整が不要となる。

請求項１６に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜１５のいずれかに記載の発明において、前記第１の対物レンズと前記第２の対物レンズとは、同一のアクチュエータで駆動されることを特徴とするので、駆動系が簡略化される。かかる技術は、例えば特開平９−１５３２２９号公報、特開平９−２１２９０５号公報に記載されている。

請求項１７に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜１６のいずれかに記載の発明において、前記光源からは波長λ１＝４０５±２０ｎｍの光束が出射され、前記第１光情報記録媒体の保護層の厚さｔ１と前記第２光情報記録媒体の保護層の厚さｔ２の一方は０．１ｍｍ、他方は０．６ｍｍであることを特徴とするので、例えばＢＤとＨＤ ＤＶＤとに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生が可能となる。

請求項１８に記載の光ピックアップ装置は、請求項１７に記載の発明において、波長λ２＝６５５±３０ｎｍの光束を出射する別の光源が設けられ、前記波長λ２の光束は、前記第１の対物レンズ又は前記第２の対物レンズを介して、前記第１光情報記録媒体及び前記第２光情報記録媒体とは異なる光情報記録媒体の情報記録面に集光されることを特徴とするので、例えばＤＶＤに対しても互換可能に情報の記録及び／又は再生を行える。

請求項１９に記載の光ピックアップ装置は、請求項１７又は１８に記載の発明において、波長λ３＝７８５±３０ｎｍの光束を出射する別の光源が設けられ、前記波長λ３の光束は、前記第１の対物レンズ又は前記第２の対物レンズを介して、前記第１光情報記録媒体及び前記第２光情報記録媒体とは異なる光情報記録媒体の情報記録面に集光されることを特徴とするので、例えばＣＤに対しても互換可能に情報の記録及び／又は再生を行える。

請求項２０に記載の光ピックアップ装置は、請求項１８又は１９に記載の発明において、前記複数の光源は共通のヒートシンクに固定されていることを特徴とすると、いわゆる２レーザ１パッケージ或いは３レーザ１パッケージなどを用いて構成の簡素化を図れる。

尚、本明細書中、「レンズ」とは、研磨ガラス、成形プラスチックレンズなどの表面が曲面状のレンズのみでなく、ホログラムや回折格子でできたレンズやＧＲＩＮレンズ等も含む。これらレンズは、必ずしも結像性能を有さなくても良く、レンズが構成する光学素子に入射した光線の発散角を変更して出射するよう、入射光線を屈折させて出射する作用を有すれば足りる。

本発明によれば、簡素な構成でありながら、異なる光情報記録媒体に対して適切に情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、保護層の厚さが異なる光情報記録媒体（光ディスクともいう）であるＢＤ及びＨＤ ＤＶＤに対して適切に情報の記録／再生を行える第１の実施の形態の光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。偏光状態設定手段である第１のλ／２波長板ＨＷＰ１は、不図示のアクチュエータにより光軸を中心として回転駆動されるようになっている。又、第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１と、第１のλ／２波長板ＨＷＰ１と、第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２は、この順序で光源側から配置され一体となっている。偏光ビームスプリッタＰＢＳ１、ＰＢＳ２の光束分岐面は、Ｐ偏光の光束が入射した場合ほぼ１００％透過し、Ｓ偏光の光束が入射した場合、光量の８５％は反射し１５％を透過するようになっており、互いに平行且つ光軸に対して４５度で傾いている。又、第１の対物レンズＯＢＪ１と第２の対物レンズＯＢＪ２とは、同一のアクチュエータ（不図示）によりトラッキング及びフォーカシング動作のために駆動されるようになっている。

まず、ＢＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う場合、第１のλ／２波長板ＨＷＰ１の光学軸を所定方向に向けて、Ｓ偏光の光束のみを出射できるようにする。図１の光ピックアップ装置において、光源波長λ１＝４０５±２０ｎｍの半導体レーザＬＤ（光源）から出射された光束は、第１のλ／２波長板ＨＷＰ１を通過しＳ偏光（光量Ａ０）となり、第１光分配素子である第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１に入射する。

ここで、第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１に入射した光束のうち、一部（光量Ｒ１＝０．８５・Ａ０）は、その光束分岐面で反射され、第１の位相手段である１／４波長板ＱＷＰを通過して円偏光にされた後、第１の対物レンズＯＢＪ１に入射して、ここからＢＤの情報記録面（保護層の厚さ０．１ｍｍ）に集光される。

ＢＤの情報記録面で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第１の対物レンズＯＢＪ１を通過し、更に１／４波長板ＱＷＰを通過してＰ偏光となるので、第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１を透過する。その後、第１のセンサレンズＳＥＮ１によって、第１の光検出器（受光素子、以下同じ）ＰＤ１の受光面に集光されるようになっている。第１の光検出器ＰＤ１の出力信号を用いて、ＢＤに情報記録された情報の読み取り信号が得られる。

また、第１の光検出器ＰＤ１上でのスポットの形状変化や光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて第１の対物レンズＯＢＪ１のフォーカシングアクチュエータ及びトラッキングアクチュエータ（不図示）が半導体レーザＬＤからの光束をＢＤの情報記録面上に適切に結像するように、第１の対物レンズＯＢＪ１を第２の対物レンズＯＢＪ２と一体で移動させるようになっている。

一方、半導体レーザＬＤから出射され、第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１に入射した光束のうち、反射した残りの全部又は一部（光量Ｔ１＝０．１５・Ａ０）は、その光束分岐面を透過し、偏光状態変更素子である第２のλ／２波長板ＨＷＰ２でＰ偏光に偏光状態を変更され、第２の光分配素子である第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２に入射する。ここで、入射光束がＰ偏光である場合、１００％透過されるので、第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２の背後に配置されたモニタ手段であるレーザモニタＭＴに光束が入射し、それにより半導体レーザＬＤからの光量のモニタを行うことができるので、半導体レーザＬＤのフィードバック駆動制御を行える。

次に、ＨＤ ＤＶＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う場合、第１のλ／２波長板ＨＷＰ１を所定角度（４５度）回転させて、Ｐ偏光の光束のみを出射できるようにする。図１の光ピックアップ装置において、光源波長λ１＝４０５±２０ｎｍの半導体レーザＬＤ（光源）から出射された光束は、第１のλ／２波長板ＨＷＰ１を通過しＰ偏光（光量Ａ０）となり、第１光分配素子である第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１に入射する。

ここで、第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１に入射した光束はＰ偏光であるから、ほぼ１００％（光量Ｔ２）が通過し、第２のλ／２波長板ＨＷＰ２に入射する。第２のλ／２波長板ＨＷＰ２でＳ偏光に偏光状態を変更された光束は、第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２に入射する。

第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２に入射した光束のうち、一部（光量Ｒ１＝０．８５・Ａ０）は、その光束分岐面で反射され、第２の位相手段である（ここでは第１の位相手段と共通の）１／４波長板ＱＷＰを通過して円偏光にされた後、第２の対物レンズＯＢＪ２に入射して、ここからＨＤ ＤＶＤの情報記録面（保護層の厚さ０．６ｍｍ）に集光される。

ＨＤ ＤＶＤの情報記録面で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第２の対物レンズＯＢＪ２を通過し、更に１／４波長板ＱＷＰを通過してＰ偏光となるので、第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２を透過する。その後、第２のセンサレンズＳＥＮ２によって、第２の光検出器（受光素子、以下同じ）ＰＤ２の受光面に集光されるようになっている。第２の光検出器ＰＤ２の出力信号を用いて、ＨＤ ＤＶＤに情報記録された情報の読み取り信号が得られる。

また、第２の光検出器ＰＤ２上でのスポットの形状変化や光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて第２の対物レンズＯＢＪ２のフォーカシングアクチュエータ及びトラッキングアクチュエータ（不図示）が半導体レーザＬＤからの光束をＨＤ ＤＶＤの情報記録面上に適切に結像するように、第２の対物レンズＯＢＪ２を第１の対物レンズＯＢＪ１と一体で移動させるようになっている。

一方、第２のλ／２波長板ＨＷＰ２から出射され、第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２に入射した光束のうち、反射した残りの全部又は一部は、その光束分岐面を透過するので、レーザモニタＭＴに光束が入射し、それにより半導体レーザＬＤからの光量のモニタを行うことができるので、半導体レーザＬＤのフィードバック駆動制御を行える。

このように、本実施の形態によれば、第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１に、ＢＤに対して情報の記録及び／又は再生を行うためにＳ偏光を入射させても、或いはＨＤ ＤＶＤに対して情報の記録及び／又は再生を行うためにＰ偏光を入射させても、半導体レーザＬＤのモニタ用光束は第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２の光束分岐面を透過するようになっているので、モニタ用光束を分岐させるための別個の光学系が不要となり、光ピックアップ装置をコンパクト且つ簡素なものとすることができる。又、ＢＤ使用時及びＨＤ ＤＶＤ使用時に等量の光束がそれぞれ集光されるため、使用する光ディスクに応じてモニタ用光束を調整する必要もなく、調整の手間が省ける。

本実施の形態の変形例として、半導体レーザＬＤの代わりに、波長λ１＝４０５±２０ｎｍの光束の光源と、波長λ２＝６５５±３０ｎｍの光束の光源と、波長λ３＝７８５ｎｍ±３０ｎｍの光束の光源とを同一のヒートシンクに固定した、いわゆる３レーザ１パッケージを用いて光ピックアップ装置を構成することもできる。かかる場合、第２の対物レンズＯＢＪ２は、ＨＤ ＤＶＤとＤＶＤ（保護層の厚さ０．６ｍｍ）とＣＤ（保護層の厚さ１．２ｍｍ）に対して適切に集光スポットを形成できるようにする。なお、ＢＤとＨＤ ＤＶＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う動作は同様であるので説明を省略する。

まず、ＤＶＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う場合、第１のλ／２波長板ＨＷＰ１を所定角度回転させて、Ｐ偏光の光束のみを出射できるようにする。図１を参照して、３レーザ１パッケージ３Ｌ１Ｐから出射された波長λ２＝６５５±３０ｎｍの光束は、第１のλ／２波長板ＨＷＰ１を通過しＰ偏光（光量Ａ０）となり、第１光分配素子である第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１に入射する。

ここで、第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１に入射した光束はＰ偏光であるから、ほぼ１００％（光量Ｔ２）が通過し、第２のλ／２波長板ＨＷＰ２に入射する。第２のλ／２波長板ＨＷＰ２でＳ偏光に偏光状態を変更された光束は、第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２に入射する。

第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２に入射した光束の一部は、その光束分岐面で反射され、１／４波長板ＱＷＰを通過して円偏光にされた後、第２の対物レンズＯＢＪ２に入射して、ここからＤＶＤの情報記録面（保護層の厚さ０．６ｍｍ）に集光される。

ＤＶＤの情報記録面で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第２の対物レンズＯＢＪ２を通過し、更に１／４波長板ＱＷＰを通過してＰ偏光となるので、第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２を透過する。その後、第２のセンサレンズＳＥＮ２によって、第２の光検出器（受光素子、以下同じ）ＰＤ２の受光面に集光されるようになっている。第２の光検出器ＰＤ２の出力信号を用いて、ＤＶＤに情報記録された情報の読み取り信号が得られる。

また、第２の光検出器ＰＤ２上でのスポットの形状変化や光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて第２の対物レンズＯＢＪ２のフォーカシングアクチュエータ及びトラッキングアクチュエータ（不図示）が半導体レーザＬＤからの光束をＤＶＤの情報記録面上に適切に結像するように、第２の対物レンズＯＢＪ２を第１の対物レンズＯＢＪ１と一体で移動させるようになっている。

一方、第２のλ／２波長板ＨＷＰ２から出射され、第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２に入射した光束のうち、反射した残りの全部又は一部は、その光束分岐面を透過するので、レーザモニタＭＴに光束が入射し、それにより半導体レーザＬＤからの光量のモニタを行うことができるので、半導体レーザＬＤのフィードバック駆動制御を行える。

次に、ＣＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う場合、第１のλ／２波長板ＨＷＰ１を所定角度回転させて、Ｐ偏光の光束のみを出射できるようにする。図１を参照して、３レーザ１パッケージ３Ｌ１Ｐから出射された波長λ３＝７８５±３０ｎｍの光束は、第１のλ／２波長板ＨＷＰ１を通過しＰ偏光（光量Ａ０）となり、第１光分配素子である第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１に入射する。

ここで、第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１に入射した光束はＰ偏光であるから、ほぼ１００％（光量Ｔ２）が通過し、第２のλ／２波長板ＨＷＰ２に入射する。第２のλ／２波長板ＨＷＰ２でＳ偏光に偏光状態を変更された光束は、第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２に入射する。

第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２に入射した光束の一部は、その光束分岐面で反射され、１／４波長板ＱＷＰを通過して円偏光にされた後、第２の対物レンズＯＢＪ２に入射して、ここからＣＤの情報記録面（保護層の厚さ１．２ｍｍ）に集光される。

ＣＤの情報記録面で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第２の対物レンズＯＢＪ２を通過し、更に１／４波長板ＱＷＰを通過してＰ偏光となるので、第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２を透過する。その後、第２のセンサレンズＳＥＮ２によって、第２の光検出器（受光素子、以下同じ）ＰＤ２の受光面に集光されるようになっている。第２の光検出器ＰＤ２の出力信号を用いて、ＣＤに情報記録された情報の読み取り信号が得られる。

また、第２の光検出器ＰＤ２上でのスポットの形状変化や光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて第２の対物レンズＯＢＪ２のフォーカシングアクチュエータ及びトラッキングアクチュエータ（不図示）が半導体レーザＬＤからの光束をＣＤの情報記録面上に適切に結像するように、第２の対物レンズＯＢＪ２を第１の対物レンズＯＢＪ１と一体で移動させるようになっている。

一方、第２のλ／２波長板ＨＷＰ２から出射され、第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２に入射した光束のうち、反射した残りの全部又は一部は、その光束分岐面を透過するので、レーザモニタＭＴに光束が入射し、それにより半導体レーザＬＤからの光量のモニタを行うことができるので、半導体レーザＬＤのフィードバック駆動制御を行える。

本実施の形態によれば、簡素な構成で異なる４種類の光ディスクに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行えるようになっている。なお、第１の対物レンズＯＢＪ１は、ＢＤについて専用で使用されるので、第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１において、光束分岐面は、波長λ２，波長λ３に関して偏光状態に関わらず１００％透過とするのが良いが、本実施の形態では、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１，ＰＢＳ２の共通化を図るために同じ特性としている。又、第２の対物レンズＯＢＪ２をＨＤ ＤＶＤ、ＤＶＤ、ＣＤに対応した仕様とし、第１の対物レンズＯＢＪ１をＢＤ専用としているが、第１の対物レンズＯＢＪ１をＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤに対応した仕様とし、第２の対物レンズＯＢＪ２をＨＤ ＤＶＤ専用としても良い。或いは、第２の対物レンズＯＢＪ２をＨＤ ＤＶＤ、ＤＶＤ（又はＣＤ）、第１の対物レンズＯＢＪ１をＢＤ、ＣＤ（又はＤＶＤ）に対応した仕様としてもよい。

図２は、第２の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略構成図である。本実施の形態においては、上述した実施の形態に対して、受光素子である光検出器へ向かう光学系のみが異なるため、共通する構成については同じ符号を付すことで説明を省略する。

図２において、第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１を透過した光束は、ビームスプリッタＢＳで反射されて、センサレンズＳＥＮによって、光検出器ＰＤの受光面に集光されるようになっている。一方、第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２を透過した光束は、ミラーＭで反射され、ビームスプリッタＢＳを透過して、センサレンズＳＥＮによって、光検出器ＰＤの受光面に集光されるようになっている。ミラーＭとビームスプリッタＢＳとで検出光学系を構成する。

本実施の形態によれば、センサレンズと光検出器がそれぞれ１つずつで済むので、光ピックアップ装置のコンパクト化・低コスト化に貢献する。なお、半導体レーザＬＤに代えて、上述の３レーザ１パッケージを設けることで、ＤＶＤやＣＤに対しても互換可能に情報の記録及び／又は再生を行える。

図３は、第３の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略構成図である。本実施の形態においては、上述した実施の形態に対して、受光素子である光検出器へ向かう光路構成のみが異なるため、共通する構成については同じ符号を付すことで説明を省略する。本実施の形態においては、λ／４波長板ＱＷＰを設けていないが、半導体レーザＬＤと第１のλ／２波長板ＨＷＰ１との間にビームスプリッタＢＳを設けている。

図３において、λ／４波長板ＱＷＰを設けていないので、ＢＤの情報記録面から反射した光束は、Ｓ偏光のままであるため、第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１で８５％の光量が光源側に反射されて、第１のλ／２波長板ＨＷＰ１を通過した後、ビームスプリッタＢＳで反射されて、センサレンズＳＥＮによって、光検出器ＰＤの受光面に集光されるようになっている。一方、ＨＤ ＤＶＤの情報記録面から反射した光束も、Ｓ偏光のままであるため、第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２で８５％の光量が光源側に反射されて、第２のλ／２波長板ＨＷＰ２でＰ偏光に変更され、それにより第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１を透過し、第１のλ／２波長板ＨＷＰ１を通過した後、ビームスプリッタＢＳで反射されて、センサレンズＳＥＮによって、光検出器ＰＤの受光面に集光されるようになっている。本実施の形態によれば、λ／４波長板を設けなくて済むので、光ピックアップ装置の更なるコンパクト化・低コスト化に貢献する。なお、半導体レーザＬＤに代えて、上述の３レーザ１パッケージを設けることで、ＤＶＤやＣＤに対しても互換可能に情報の記録及び／又は再生を行える。

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、上述の実施の形態においては、偏光状態設定手段として、λ／２波長板ＨＷＰ１を光軸回りに回転させることで、Ｓ偏光の光束とＰ偏光の光束とを選択的に出射できるようにしているが、例えばλ／２波長板ＨＷＰ１の光学軸を維持しつつ、光路内に挿入もしくは退避させることで、Ｓ偏光の光束とＰ偏光の光束とを選択的に出射できるようにしても良い。或いは、偏光状態設定手段として液晶光学素子を設け、外部から駆動電圧を与えることで、Ｓ偏光の光束とＰ偏光の光束とを選択的に出射できるようにしても良い。更に、３レーザ１パッケージの代わりに、２レーザ１パッケージを用いて、ＢＤ、ＨＤ ＤＶＤ、ＤＶＤ（又はＣＤ）の３つの異なる光ディスクに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置としても良い。又、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１，ＰＢＳ２の光束分岐面におけるＰ偏光、Ｓ偏光に対する透過率或いは反射率は適宜設置されてよく、例えばＳ偏光を１００％通過させ、Ｐ偏光を８５％反射させるようにしても良い。

第１の実施の形態の光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。 第２の実施の形態の光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。 第３の実施の形態の光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。

符号の説明

ＢＳ ビームスプリッタ
ＨＷＰ１ 第１のλ／２波長板
ＨＷＰ２ 第２のλ／２波長板
ＬＤ 半導体レーザ
Ｍ ミラー
ＭＴ レーザモニタ
ＯＢＪ１ 第１の対物レンズ
ＯＢＪ２ 第２の対物レンズ
ＰＢＳ１ 第１の偏光ビームスプリッタ
ＰＢＳ２ 第２の偏光ビームスプリッタ
ＰＤ 光検出器
ＰＤ１ 第１の光検出器
ＰＤ２ 第２の光検出器
ＱＷＰ λ／４波長板
ＳＥＮ センサレンズ
ＳＥＮ１ 第１のセンサレンズ
ＳＥＮ２ 第２のセンサレンズ

Claims (20)

1. 光源と、
   前記光源から出射された光束を入射したときに、光量Ａ０の光束を出射する偏光状態設定手段と、
   第１の光分配素子と、
   前記第１の光分配素子で反射した光束を、保護層の厚さｔ１の第１光情報記録媒体の情報記録面に集光する第１の対物レンズと、
   第２の光分配素子と、
   前記第１の光分配素子と前記第２の光分配素子の間の光路内に配置された偏光状態変更手段と、
   前記第２の光分配素子で反射した光束を、保護層の厚さｔ２の第２光情報記録媒体の情報記録面に集光する第２の対物レンズと、
   前記第２の光分配素子で透過した光束を受光するモニタ手段と、を有し、
   前記偏光状態設定手段から前記第１の光分配素子に対してＳ偏光の光束（光量Ａ０）が出射されたとき、前記第１の光分配素子は、光束（光量Ｒ１）を反射し、残りの全部又は一部の光束（光量Ｔ１）を透過させ、前記偏光状態変更手段は、前記第１の光分配素子が透過した光束を前記第２の光分配素子に対するＰ偏光の光束に変更し、前記第２の光分配素子は、前記Ｐ偏光に変更された光束の少なくとも一部を透過させ、透過した光束を前記モニタ手段で受光するようになっており、
   或いは、前記偏光状態設定手段から前記第１の光分配素子に対してＰ偏光の光束（光量Ａ０）が出射されたとき、前記第１の光分配素子は、光束（光量Ｔ２）を透過させ、前記偏光状態変更手段は、前記第１の光分配素子が透過した光束を前記第２の光分配素子に対するＳ偏光の光束に変更し、前記第２の光分配素子は、前記Ｓ偏光に変更された光束の一部を反射し、残りの全部又は一部の光束を透過させ、透過した光束を前記モニタ手段で受光するようになっていることを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 以下の式が成立することを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
   Ｔ２＞０．５・Ａ０ （１）
   １．０・Ａ０＞Ｒ１＞０．５・Ａ０ （２）
3. 以下の式が成立することを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ装置。
   Ｔ２≧０．９０・Ａ０ （３）
   ０．９５・Ａ０≧Ｒ１≧０．７５・Ａ０ （４）
4. 前記第１の光分配素子と前記第１の対物レンズとの間に配置され、通過する光束に所定の位相差を与える第１の位相手段と、前記第１光情報記録媒体の情報記録面から反射され、前記第１の光分配素子を透過した光束を受光する第１の光検出器とを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
5. 前記第２の光分配素子と前記第２の対物レンズとの間に配置され、通過する光束に所定の位相差を与える第２の位相手段と、前記第２光情報記録媒体の情報記録面から反射され、前記第２の光分配素子を透過した光束を受光する第２の光検出器とを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
6. 前記第１の位相手段と前記第２の位相手段は、一体的に形成されたλ／４波長板であることを特徴とする請求項４又は５に記載の光ピックアップ装置。
7. 前記第１光情報記録媒体の情報記録面から反射され、前記第１の光分配素子を透過した光束と、前記第２光情報記録媒体の情報記録面から反射され、前記第２の光分配素子を透過した光束とを導く検出光学系と、前記検出光学系により導かれた光束を受光する光検出器とを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
8. 前記第１の光分配素子と前記光源との間に配置されたビームスプリッタと、光検出器とを有し、前記第１光情報記録媒体の情報記録面から反射され、前記第１の光分配素子で反射された光束は、前記ビームスプリッタで反射されて前記光検出器で受光され、前記第２光情報記録媒体の情報記録面から反射され、前記第２の光分配素子で反射された光束は、前記偏光状態変更素子で偏光状態を変更され、前記第１の光分配素子を透過して、前記ビームスプリッタで反射されて前記光検出器で受光されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
9. 前記第１の光分配素子と前記第２の光分配素子とは一体的に形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
10. 前記偏光状態設定手段は、光軸回りに回転可能に配置されたλ／２波長板を含み、前記λ／２波長板を所定の回転位置に回転させることにより、前記第１の光分配素子に対してＰ偏光又はＳ偏光を選択して出射できることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
11. 前記偏光状態設定手段は、光学軸を所定の方向に維持しつつ光路内に挿入可能とされたλ／２波長板であり、前記λ／２波長板を光路内に対して挿入又は退避することにより、前記第１の光分配素子に対してＰ偏光又はＳ偏光を選択して出射できることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
12. 前記偏光状態設定手段は液晶光学素子を含み、前記液晶光学素子を駆動することにより、前記第１の光分配素子に対してＰ偏光又はＳ偏光を選択して出射できることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
13. 前記偏光状態変更手段はλ／２波長板であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
14. 前記第１の光分配素子及び前記第２の光分配素子は、それぞれ光束分岐面を平行とした偏光ビームスプリッタであり、前記偏光状態変更手段としてのλ／２波長板は、前記２つの偏光ビームスプリッタに挟持されて一体的に形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の光ピックアップ装置。
15. 前記第１の光分配素子及び前記第２の光分配素子は、同一の偏光光学特性を有する別部品とすることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の光ピックアップ装置。
16. 前記第１の対物レンズと前記第２の対物レンズとは、同一のアクチュエータで駆動されることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
17. 前記光源からは波長λ１＝４０５±２０ｎｍの光束が出射され、前記第１光情報記録媒体の保護層の厚さｔ１と前記第２光情報記録媒体の保護層の厚さｔ２の一方は０．１ｍｍ、他方は０．６ｍｍであることを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
18. 波長λ２＝６５５±３０ｎｍの光束を出射する別の光源が設けられ、前記波長λ２の光束は、前記第１の対物レンズ又は前記第２の対物レンズを介して、前記第１光情報記録媒体及び前記第２光情報記録媒体とは異なる光情報記録媒体の情報記録面に集光されることを特徴とする請求項１７に記載の光ピックアップ装置。
19. 波長λ３＝７８５±３０ｎｍの光束を出射する別の光源が設けられ、前記波長λ３の光束は、前記第１の対物レンズ又は前記第２の対物レンズを介して、前記第１光情報記録媒体及び前記第２光情報記録媒体とは異なる光情報記録媒体の情報記録面に集光されることを特徴とする請求項１７又は１８に記載の光ピックアップ装置。
20. 前記複数の光源は共通のヒートシンクに固定されていることを特徴とする請求項１８又は１９に記載の光ピックアップ装置。

Images