JPH10228664A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置構成の小型化が図れ、量産性を向上でき
る結果、コスダウンが可能となり、かつ信頼性に優れた
光ピックアップ装置を提供する。 【解決手段】 偏光切換え手段３と収差補償光学ユニッ
ト４を備え、ユニット内には２種類のディスク７、７’
の厚み差あるいは屈折率差により発生する収差を補償可
能な変換レンズ１７を設置する。変換レンズ１７は、凹
あるいは凸の球面レンズであり、ユニット４内に固定さ
れており、対物レンズ６とは一体に可動しない。ディス
ク判別信号に応じて、収差補償光学ユニット４に入射す
る光ビームの偏光方向を切換え、ユニット４内で変換レ
ンズ１７を通過させたり、通過させなかったりする構成
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク等の情
報記録媒体に光学的に情報を記録・再生する光ピックア
ップ装置に関し、より詳しくは、異なる基板厚さ及び屈
折率を有する２種類の光ディスクに対して正確な記録・
再生動作が可能な光ピックアップ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクは大量の情報信号を高密度で
記録することができるため、近年、オーディオ、ビデ
オ、コンピュータ等の多くの分野において利用が進めら
れている。

【０００３】現在広く市販されているコンパクトディス
ク（ＣＤ）、ビデオディスク、ミニディスク（ＭＤ）や
コンピュータ用の光磁気ディスクなどは同じく厚さ１．
２ｍｍの基板を用いている。光ピックアップの対物レン
ズも厚さ１．２ｍｍの基板によって発生する収差を補正
するように設計されている。

【０００４】一方、最近では、光ディスクの記録容量の
増大を図るために様々な検討がなされている。その中に
は、対物レンズの開口数（ＮＡ）を大きくして光学的な
分解能を向上させる方法や記録層を多層に設ける方法な
どがある。

【０００５】ここで、対物レンズのＮＡを大きくする
と、集光ビーム径は比例して小さくなるが、ディスクの
チルト（傾き）の許容誤差は、ＮＡの３乗に比例して小
さくなる。このため、ディスクのチルトの許容誤差を同
程度に収めるためには、ディスクの基板厚さを薄くする
必要がある。例えば、対物レンズのＮＡ０．５，基板厚
さ１．２ｍｍの場合と同程度のチルト許容誤差を有する
のは対物レンズのＮＡ０．６，基板厚さ０．６ｍｍ程度
である。

【０００６】しかし、このようにディスクの基板厚さを
薄くすると、従来の基板厚さの光ディスクとの互換性が
保てなくなる。

【０００７】また、記録層をある程度の厚さの透明基板
を介して複数設けた多層ディスクの場合も、１枚のディ
スクで記録容量が大幅に増加する。しかし、各記録層で
対物レンズから見た基板厚さが異なるため、１つの光ピ
ツクアップ装置では正確な情報の記録・再生ができず、
複数の光ピックアップ装置が必要になる。

【０００８】このような問題点を解決する方法として、
例えば特開平７−１８２６９０号公報では、機械的に変
換レンズを出し入れする方法が提案されている。

【０００９】この変換レンズは、半導体レーザと対物レ
ンズの間に設置され、さらに、光ヘッドの固定側に配置
されている。このため、対物レンズと一体に駆動する必
要はない。この変換レンズは、凹レンズであったり、凸
レンズであったり、さらには、ホログラムレンズであっ
たりする。

【００１０】また、特開平８−４５１０５号公報では、
光ビームのＮＡを変化させる選択的開口変化手段による
方法が提案されている。この開口変化手段（アパーチャ
変化手段）は、対物レンズと一体化されて可動部に搭載
されたり、あるいは、対物レンズとは別にして固定部側
に配置される。基板厚みもしくは屈折率が大きい方のデ
ィスクに集光させる際には、光ビームのＮＡを小さく制
限し、これにより基板厚さ及び屈折率の異なるデイスク
に対処している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
７−１８２６９０号公報で提案された変換レンズ自身を
出し入れする方法では、変換レンズを挿入した際、対物
レンズの光軸と変換レンズの光軸を略一致させる必要が
ある。また、変換レンズの光軸方向の位置決め精度や傾
き精度を高くする必要がある。

【００１２】このため、この方法では、変換レンズを高
精度に出し入れする機構が必要となる結果、光ピックア
ップ装置の装置構成が大型化し、コストアップを招来す
るという問題がある。更には、組み付け工程数が増える
等の理由により、光ピックアップ装置の量産性を図る上
でも問題がある。加えて、変換レンズ自身が可動するた
め、周囲環境によりレンズ位置等が変化し易く、信頼性
の点からも問題があった。

【００１３】また、特開平８−４５１０５号公報で提案
された可変開口手段を用いる方法では、基本的には収差
補償をするのではなく、見かけ上の発生収差量を小さく
する手法を採用している。このため、開口変化時も収差
が残存するという問題がある。加えて、この方法では、
可変開口手段と対物レンズを一体化、又は一体化しない
手法が考えられるが、いずれの手法を採用したとして
も、以下に示す新たな問題がある。

【００１４】即ち、可変開口手段が対物レンズと一体で
ない場合は、対物レンズがシフトした際に、開口との軸
ずれにより、逆に収差を発生してしまうという大きな問
題を有している。一方、可変開口手段を対物レンズと一
体化した場合は、対物レンズ自身が大型になり、レンズ
駆動装置も大型になるという間題がある。

【００１５】本発明は、このような現状に鑑みてなされ
たものであり、簡易な機構で対応可能であり、装置構成
の小型化が図れ、量産性を向上できる結果、コスダウン
が可能となり、かつ信頼性に優れた光ピックアップ装置
を提供することを目的とする。

【００１６】本発明の他の目的は、収差補正を確実に行
うことができ、しかも薄型化が図れる光ピックアップ装
置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の光ピックアップ
装置は、異なる基板厚みもしくは屈折率を有する第１及
び第２のディスクに対して光ビームを収差無く集光させ
ることが可能である光ピックアップ装置において、該第
１のディスクに該光ビームを収差無く集光するように設
計されている対物レンズと、光源と該対物レンズとの間
に配設され、かつ固定部に配設された収差補償光学ユニ
ットであって、該光ビームが該第２のディスクに集光さ
れる際に発生する収差量を補償可能な変換レンズを有
し、該変換レンズが固定配置されている収差補償光学ユ
ニットとを備えており、そのことにより上記目的が達成
される。

【００１８】好ましくは、前記第１及び第２のディスク
の種別を判定するディスク判定手段を備え、該ディスク
判定手段が該第２のディスクであると判定すると、前記
変換レンズが前記収差量を補償する構成とする。

【００１９】また、好ましくは、前記光源と前記対物レ
ンズとの間に偏光方向切換手段を備え、前記ディスク判
定手段の判定結果に基づき前記光ビームの偏光方向を切
換える構成とする。

【００２０】また、好ましくは、前記偏光方向切換手段
は、λ／２板と、該λ／２板を光ピックアップ装置の光
軸に対して垂直方向に出し入れする可動手段で構成す
る。

【００２１】また、好ましくは、前記偏光方向切換手段
は、λ／２板と、該λ／２板を光ピックアップ装置の光
軸に対して平行方向の軸を中心として回転させる回転手
段で構成する。

【００２２】また、好ましくは、前記偏光方向切換手段
は、λ／２板と、該λ／２板自体を前記光ビーム内で９
０度回転させる回転手段で構成する。

【００２３】また、好ましくは、前記偏光方向切換手段
は、液晶素子と、該液晶素子をオン・オフさせ、該液晶
素子への入射光ビームの偏光方向を９０度回転させる手
段で構成する。

【００２４】また、好ましくは、前記収差補償光学ユニ
ットは、偏光ビームスプリッター、ミラー及び変換レン
ズで構成され、入射するビームの偏光方向により、前記
光ビームの経路が該変換レンズを通る場合と通らない場
合に分ける構成とする。

【００２５】また、好ましくは、前記変換レンズは、前
記第２のディスクに集光させる場合に発生する収差量を
補償できる球面レンズであり、前記第１のディスクの厚
みが該第２のディスクの厚みよりも小さい場合は凹レン
ズを用いる一方、該第１のディスクの厚みが該第２のデ
ィスクの厚みよりも大きい場合は凸レンズを用いる構成
とする。

【００２６】また、好ましくは、前記変換レンズは、入
射する光ビーム径を制限する開口部が設けられ、又は球
面レンズが形成されている領域が制限されている構成と
する。

【００２７】また、好ましくは、前記収差補償光学ユニ
ットは、複合変換レンズのみで構成されており、該複合
変換レンズは、１軸性の複屈折材料で変換レンズを覆っ
た構成とする。

【００２８】また、好ましくは、前記複合変換レンズの
前記変換レンズは、前記第２のディスクに集光させる場
合に発生する収差量を補償できる球面レンズであり、該
１軸性材料は、その長軸あるいは短軸のいずれかの屈折
率が該レンズの屈折率と略一致するように設定する構成
とする。

【００２９】また、好ましくは、前記変換レンズは、前
記第１のディスクの厚みが該第２のディスクの厚みより
も小さい場合は凹レンズを用いる一方、該第１のディス
クの厚みが該第２のディスクの厚みよりも大きい場合は
凸レンズを用いる構成とする。

【００３０】また、好ましくは、前記変換レンズは、前
記球面レンズが形成されている領域が制限されている構
成とする。

【００３１】また、好ましくは、前記収差補償光学ユニ
ットに入射する前記光ビームの偏光方向は、該収差補償
光学ユニットの偏光軸もしくは光軸に対して４５度方向
であり、前記対物レンズからは常に前記第１及び第２の
ディスクに対応した２つの光ビームが出射される構成と
する。

【００３２】また、好ましくは、前記収差補償光学ユニ
ットは、ホログラムが形成された変換レンズのみで構成
されており、該ホログラムは、０次光及び１次光を発生
し、該０次光はレンズ作用を受けずに前記第１のディス
クに対応し、該１次光は球面レンズの作用を受けて、該
第２のディスクに集光させる場合に発生する収差量を補
償する構成とする。

【００３３】また、好ましくは、前記変換レンズは、ホ
ログラムが形成されている領域が制限されている構成と
する。

【００３４】以下に本発明の作用を説明する。

【００３５】上記のように、光ビームが第２のディスク
に集光される際に発生する収差量を補償可能な変換レン
ズを設ける構成によれば、対物レンズが第１のディスク
に光ビームを収差無く集光するように設計されている場
合であっても、光ビームを第２のディスクに収差無く集
光することができる。このため、第１及び第２のディス
クに対する情報信号の記録・再生を正確に行うことがで
きる。

【００３６】加えて、収差補償を行う変換レンズは、固
定部の光学ユニット内に固定されているので、可動機構
は不要である。このため、精度良く取り付けることが可
能であり、組み付け工程を簡単に行うことができる。ま
た、取り付け後の変化も小さく抑えられる、即ち周囲環
境の影響を受けることがないので、信頼性を向上でき
る。更には、変換レンズは対物レンズと別構造で構成さ
れているため、対物レンズの可動機構も小型で済む。こ
の結果、装置構成の小型化、薄型化及びコストダウンも
可能になる。

【００３７】また、偏光方向切換え手段を設け、この偏
光方向切換え手段によりビームの切換えを行う構成によ
れば、変換レンズを切換える必要がないので、高精度の
切換え機構を必要としない。従って、この点において
も、信頼性を向上できる。

【００３８】また、偏光切換え手段を、λ／２板とこれ
を切換える、可動手段、回転手段等で構成する場合は、
ピックアップの光軸との位置合わせを必要としないの
で、そのための高精度の位置合わせ機構が不要になる。
このため、この点においても、信頼性を向上できる。ま
た、装置構成の小型化、薄型化及びコストダウンも可能
になる。

【００３９】また、偏光切換え手段を液晶素子と、液晶
素子をオン・オフさせ、液晶素子への入射光ビームの偏
光方向を９０度回転させる手段で構成する場合は、可動
機構が不要になる。加えて、ピックアップの光軸との位
置合わせも必要無く、偏光方向についても高精度に合わ
せる必要が無い。このため、装置構成の小型化、薄型
化、コストダウン及び信頼性を更に一層向上できる。

【００４０】また、変換レンズとして球面レンズを用い
る場合は、変換レンズが固定部に固定されていても、対
物レンズがトラッキングの際にシフトして、変換レンズ
の光軸との軸ずれにより発生する収差を、非球面レンズ
で補償する場合と比較して、ほとんど問題の無いレベル
に抑えることが可能である。従って、この点において、
情報信号の記録・再生の信頼性を向上できる。加えて、
ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）、ミラー部品も変換レ
ンズと一体化されているため、信頼性に優れ、かつ小型
化を更に一層図ることができる。

【００４１】また、変換レンズに開口部を設けたり、球
面レンズが形成されている領域を制限する構成によれ
ば、開口部の径及びレンズ領域により、対物レンズの出
射ビームのＮＡを変換できる。よって、集光ビームスポ
ット径を変化させたり、ディスクのチルト特性を改善す
ることが可能である。

【００４２】また、収差補償光学ユニットを複合変換レ
ンズのみで構成する場合は、他に偏光ビームスプリッタ
やミラー等の部品を設ける必要がなく、部品点数を削減
できるので、より一層の小型化が図れ、かつ量産性を向
上できるので、より一層コストダウンを図ることができ
る。また、信頼性もより一層向上できる。

【００４３】また、変換レンズの球面レンズが形成され
ている領域を制限する構成によれば、レンズ領域によ
り、対物レンズの出射ビームのＮＡを変換できるので、
集光ビームのスポット径を変化させたり、ディスクのチ
ルト特性を改善することが可能になる。

【００４４】また、収差補償光学ユニットに入射する光
ビームの偏光方向を、収差補償光学ユニットの偏光軸も
しくは光軸に対して４５度方向とし、対物レンズからは
常に第１及び第２のディスクに対応した２つの光ビーム
が出射される構成によれば、切換え手段を必要としない
可動レスの構造の光ピックアップ装置を実現できる。こ
のため、信頼性の向上及び小型化・薄型化を一層図るこ
とができる。

【００４５】また、収差補償光学ユニットをホログラム
が形成された変換レンズのみで構成する場合も、他に偏
光ビームスプリッタやミラー等の部品を設ける必要がな
く、部品点数を削減できるので、より一層の小型化が図
れ、かつ量産性を向上できるので、より一層コストダウ
ンを図ることができる。また、信頼性もより一層向上で
きる。

【００４６】また、変換レンズのホログラムが形成され
ている領域を制限する構成によれば、レンズ領域によ
り、対物レンズの出射ビームのＮＡを変換できる。よっ
て、集光ビームのスポット径を変化させたり、ディスク
のチルト特性を改善することが可能になる。

【００４７】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づき具体的に説明する。

【００４８】（光ピックアップ装置の実施形態１）図１
は本発明が適用される光ピックアップ装置の実施形態１
を示す。この光ピックアップ装置は、異なる基板厚さ及
び屈折率を有する２種類の光ディスク（以下ではディス
クと称する）７、７’に対して正確な記録・再生動作が
可能な光ピックアップ装置である。以下にその構成を動
作と共に説明する。

【００４９】ホログラムレーザユニット１から出射され
た光はコリメータレンズ２により平行光にされた後、偏
光切換え手段３に入射する。偏光切換え手段３は入射光
の偏光方向をディスク７、７’に応じて切換えた後、収
差補償光学ユニット４に入射させる。

【００５０】入射光は、収差補償光学ユニット４によっ
てディスク７、７’に応じた収差補償を受けた後、立ち
上げミラー５に入射する。立ち上げミラー５は入射光を
反射し、反射光をその上方に配置された対物レンズ６に
導く。対物レンズ６は入射光をその上方に配置されたデ
ィスク７（又は７’）上に集光させる。

【００５１】一方、ディスク７（又は７’）から反射さ
れた光は、上記とは逆の経路、即ち対物レンズ６、立ち
上げミラー５、収差補償光学ユニット４、偏光切換え手
段３及びコリメータレンズ２を通ってホログラムレーザ
ユニット１に入射する。ホログラムレーザユニット１に
は、光検出器が搭載されており、その検出信号により、
ディスク７（又は７’）の情報信号及びピックアップ制
御信号が検出される。

【００５２】上記のディスク７、７’に応じた偏光方向
の切り換え及び収差補償は、図示しないディスク判別用
検出装置からの判別信号により行われる。このディスク
判別用検出装置は、図１に示す光学系とは別になった専
用の検出光学系、例えばＬＥＤと光検出器のペアで構成
することが可能である。もしくは、上記の情報信号とピ
ックアップ制御信号が入射する光検出器で対応すること
も可能である。後者の構成によれば、別途検出光学系を
付加する必要がないので、光ピックアップ装置の小型化
及びコストダウンを図る上で有利である。

【００５３】また、本実施形態１の光ピックアップ装置
では、装置構成の小型化が可能なホログラムレーザユニ
ットを採用しているが、一般的な半導体レーザ（光源）
と光検出器がそれぞれ別に構成されている光学系を用い
ることも可能である。

【００５４】上記した偏光切換え手段３としては、種々
の実施形態のものが考えられる。以下に本発明が対象と
する偏光切換え手段３の種々の実施形態について説明す
る。

【００５５】（偏光切換え手段の実施形態１）図２は本
発明が対象とする偏光切換え手段の実施形態１を示す。
この偏光切換え手段３は可動式のλ／２板８で構成され
ている。即ち、図２に示すように、λ／２板８を光ピッ
クアップ装置（以下ではピックアップと称する）の光軸
９に対して垂直方向（図上左右方向）に出し入れする構
成を採用している。

【００５６】ここで、λ／２板８はピックアップの光軸
９に対して略垂直に設置されれば良く、また入射光の偏
光方向１０に対してλ／２板８の光学軸１１が４５度に
設置されれば良い。なお、図中１０’は出射光の偏光方
向を示す。

【００５７】本実施形態１の偏光切換え手段３は、λ／
２板８をビーム中に挿入した場合に、ビームがλ／２板
８からはみださない程度に設定されていれば良く、ピッ
クアップの光軸方向及び光軸に対して垂直方向の位置決
めは全く必要ない。

【００５８】このため、本実施形態１の偏光切換え手段
３によれば、λ／２板８を直線移動させるためのアクチ
ュエータは必要であるものの、ディスク７、７’に応じ
てλ／２板８を高精度に位置合わせするための機構が不
要になるので、安価、かつ量産性に優れたピックアップ
を実現できる。また、信頼性も向上できる。

【００５９】（偏光切換え手段の実施形態２）図３は本
発明が対象とする偏光切換え手段の実施形態２を示す。
この偏光切換え手段３は回転型のλ／２板８ａで構成さ
れている。即ち、図３に示すように、λ／２板８ａをピ
ックアップの光軸９と平行な軸１２を中心として回転さ
せる構成を採用している。

【００６０】ここで、本実施形態２の偏光切換え手段３
においても、上記の実施形態１の偏光切換え手段３と同
様に、λ／２板８ａはピックアップの光軸９に対して略
垂直に設置されていれば良く、また入射光の偏光方向１
０に対してλ／２板８ａの光学軸１１が４５度に設置さ
れていれば良い。また、λ／２板８ａをビーム中に切換
えた場合に、ビームがλ／２板８ａからはみださない程
度に設定されてあれば良く、ピックアップの光軸方向及
び光軸に対して垂直方向の位置決めは全く必要ない。

【００６１】よって、本実施形態２の偏光切換え手段３
においても、λ／２板８ａを回転させるための回転型の
アクチュエータは必要であるものの、ディスク７、７’
に応じてλ／２板８ａを高精度に位置合わせするための
機構が不要になるので、安価、かつ量産性に優れたピッ
クアップを実現できる。また、信頼性も向上できる。

【００６２】（偏光切換え手段の実施形態３）図４は本
発明が対象とする偏光切換え手段の実施形態３を示す。
この偏光切換え手段３は回転型のλ／２板８ｂで構成さ
れている。但し、λ／２板８ｂの回転方式が実施形態２
とは異なっている。

【００６３】即ち、図４に示すように、本実施形態３の
偏光切換え手段３では、λ／２板８ｂ自体をピックアッ
プの光軸９を中心として回転させる構成を採用してい
る。

【００６４】本実施形態３の偏光切換え手段３において
も、実施形態２と同様に、λ／２板８ｂはピックアップ
の光軸９に対して略垂直に設置されれば良く、また回転
角度の制御は、入射する偏光方向１０に対してλ／２板
の光学軸１１が０度及び４５度に設置されれば良い。

【００６５】また、本実施形態３では、λ／２板８ｂは
常にビーム中に挿入されているが、ビームがλ／２板８
ｂからはみださない程度に設定されてあれば良く、ピッ
クアップの光軸方向及び光軸に対して垂直方向の位置決
めは全く必要ない。更に、回転軸もピックアップの光軸
９とほぼ等しければ良い。

【００６６】よって、本実施形態３の偏光切換え手段３
によっても、実施形態２同様の効果を奏することができ
る。

【００６７】（偏光切換え手段の実施形態４）図５は本
発明が対象とする偏光切換え手段の実施形態４を示す。
この偏光切換え手段３は、切り換え手段として液晶素子
１３を用いる構成を採用している。即ち、液晶素子１３
の両端の電圧をオン・オフすることにより、偏光方向を
回転させる構成を採用している。

【００６８】ここで、電庄オフのときは、同図（ａ）に
示すように、出射光の偏光方向１０’が入射光の偏光方
向１０に対して９０度回転し、電圧オン時は偏光方向が
回転せずにそのままの偏光方向で透過していく（同図
（ｂ）参照）。

【００６９】本実施形態４で用いる液晶素子１３は、一
般的な構造で良く、例えば、ガラス基板、配向膜及び透
明電極で液晶材料をサンドイッチする構造であれば良
い。液晶材料は、例えば、ＴＮ液晶であり、入射側のガ
ラス基板に偏光板を装着しても良い。

【００７０】本実施形態４の偏光切換え手段４において
は、液晶素子１３はピックアップの光軸９に対して略垂
直に設置されれば良く、また入射光の偏光方向１０に対
して、液晶素子１３の入射側の偏光板の偏光方向もしく
は、配向膜の配向方向が平行に設置されれば良い。更
に、ピックアップの光軸方向及び光軸に対して垂直方向
の位置決めは全く必要ない。

【００７１】よって、本実施形態４の偏光切換え手段３
によっても、実施形態１〜実施形態３同様の効果を奏す
ることができるが、更に本実施形態４では、実施形態１
〜実施形態３の偏光切換え手段とは異なり、可動部分が
全く無いため、より一層信頼性を向上できる利点があ
る。

【００７２】また、上記した収差補償光学ユニット４と
しては、種々の実施形態のものが考えられる。以下に本
発明が対象とする収差補償光学ユニット４の種々の実施
形態について説明する。

【００７３】（収差補償光学ユニットの実施形態１）図
６及び図７は本発明が対象とする収差補償光学ユニット
の実施形態１を示す。図６に示すように、この収差補償
光学ユニット４は、それぞれ２個のＰＢＳ（偏光ビーム
スプリッタ）１５，１５’及びミラー１６，１６’と、
１個の変換レンズ１７で構成されている。

【００７４】即ち、図６に示すように、ピックアップの
光軸方向に相当する図上左右方向にそれぞれ一対のＰＢ
Ｓ１５，１５’及びミラー１６，１６’を適当な間隔を
設けて対向配置し、ミラー１６，１６’間に変換レンズ
１７を設置した構成になっている。なお、図６は図１中
の収差補償光学ユニット４の詳細をピックアップの全体
の光学系と共に示す図であり、図１と対応する部分には
同一の符号を付してある。以下に収差補償光学ユニット
４の動作を説明する。

【００７５】情報の記録・再生の対象が第１のディスク
７の場合、ホログラムレーザユニット１から出射された
光は、図６中に実線で示すように、コリメータレンズ
２、偏光切換え手段３を経て、第１のＰＢＳ１５を透過
する。続いて、第２のＰＢＳ１５’を透過し、収差補償
されずに立ち上げミラー５へと出射される。

【００７６】そして、立ち上げミラー５によって反射さ
れた後、第１のディスク７に合わせて設計された対物レ
ンズ６に入射し、対物レンズ６によって収差無く第１の
ディスク７のディスク信号面に集光させられる。

【００７７】一方、情報の記録・再生の対象が第２のデ
ィスク７’の場合は、図６中に点線で示すように、ホロ
グラムレーザユニット１から出射され、コリメータレン
ズ２を経た光は、上記した実施形態中の偏光切換え手段
３で偏光方向が切換えられた後、第１のＰＢＳ１５で反
射し、更に第１のミラー１６で反射され、収差変換用の
変換レンズ１７に入射する。

【００７８】ここで、図１及び図６に示すように、第２
のディスク７’の方が第１のディスク７よりも厚く、も
しくは屈折率が大きい場合は、この変換レンズ１７は平
凹レンズで構成される。逆の場合は、平凸レンズで構成
される。

【００７９】変換レンズ１７で収差補償を受けた光は、
第２のミラー１６’で反射され、続いて、第２のＰＢＳ
１５’でも反射されて、立ち上げミラー５へと出射され
る。そして、第１のディスク７に合わせて設計された対
物レンズ６に入射し、ディスク信号面に集光される。

【００８０】ここで、本実施形態によれば、第１のディ
スク７と第２のディスク７の’厚み差及び屈折率差に応
じて発生する収差分は、先の変換レンズ１７で既に補償
済みであるため、第１のディスク７に合わせて設計され
た対物レンズ６であっても、第２のディスク７’のディ
スク信号面に収差無く集光される。即ち、収差は発生し
ない。

【００８１】変換レンズ１７は、上記のように、平凹レ
ンズもしくは平凸レンズのいずれかであり、球面レンズ
で構成されているため、収差補償光学ユニット４が対物
レンズ６と一体に駆動されなくても良い。このため、本
実施形態の収差補償光学ユニット４を用いる場合は、可
動部を小型にできるので、追従性能の向上を図ることが
できる。また、ピックアップの薄型化や信頼性の向上も
図ることができる。

【００８２】ここで、本実施形態１の変換レンズ１７
は、図７（ａ），（ｂ）に示すように、入射ビーム径の
内周部の一部分にのみレンズ部分１８，１８’を設ける
ことにより、第２のディスク７’の場合の集光ビームの
ＮＡを変化させることが可能である。同様に、変換レン
ズ１７，１７’の前面あるいは後面に開口を設けること
でも同じ効果を得ることができる。

【００８３】図７において、レンズ部分１８，１８’の
径Ф１，Ф２が、Ф１＞Ф２の場合、同図（ａ），
（ｂ）を比較してみれば明かなように、ＮＡはＮＡ１＞
ＮＡ２となる。このＮＡを変えることで集光スポット径
を変化させることができる。つまり、ＮＡを大きくすれ
ば、集光スポット径は小さくなる。また、ディスク７，
７’のチルトに対して強い光学系にすることも可能であ
る。即ち、ＮＡを小さくすれば、ディスク７，７’がチ
ルトした際に発生する収差量を小さくできるからであ
る。

【００８４】このように、本実施形態１の収差補償光学
ユニットを用いたピックアップによれば、可動部を小型
にでき、追従性能の向上を図ることができる、薄型化や
信頼性の向上も図ることができる、といった効果に加
え、ディスクのチルトに対して強い光学系を実現できる
ので、その分、より一層信頼性を向上できる利点があ
る。

【００８５】（収差補償光学ユニットの実施形態２）図
８及び図９は本発明が対象とする収差補償光学ユニット
の実施形態２を示す。この収差補償光学ユニット４は、
平凹レンズ１９（又は平凸レンズ）とそのレンズ面を覆
う１軸性結晶材料２０で構成されており、１軸性結晶材
料２０の短軸あるいは長軸のどちらか一方の屈折率とレ
ンズ１９の屈折率をほぼ同じに設定してある。以下にそ
の動作を説明する。

【００８６】例えば、図９に示すように、入射光ビーム
の偏光方向をレンズ１９と同じ屈折率を持つ光学軸方向
に合わせた場合は、同図（ａ）に示す通り、入射光ビー
ムはレンズとして見なさないため、レンズ１９によって
は変換作用を受けずに透過する。

【００８７】一方、レンズ１９と別の屈折率を持つ光学
軸方向に合わせた場合は、入射光ビームはレンズ１９と
１軸性結晶材料２０の屈折率差に応じたレンズとして見
なすため、変換作用を受ける（同図（ｂ）参照）。

【００８８】よって、本実施形態の収差補償光学ユニッ
ト４によれば、入射光ビームの偏光方向を前記の偏光切
換え手段３により切換えれば、２種類のディスク７，
７’に対する情報の記録・再生が可能になる。

【００８９】本実施形態によれば、平凹レンズ１９（又
は平凸レンズ）とそのレンズ面を覆う１軸性結晶材料２
０からなる複合レンズのみで収差補償光学ユニット４を
構成できるので、上記実施形態１の収差補償光学ユニッ
トに比べて、より一層の小型化、構造の簡単化を図るこ
とができる。このため、ピックアップの量産性及び信頼
性を一層向上できる。

【００９０】なお、変換レンズ１９は、図７と同様に、
入射ビーム径の内周部の一部分にのみレンズ部分を設け
ることにより、第２のディスク７’の場合の集光ビーム
のＮＡを変化させることが可能である。そして、ＮＡを
可変とすることで、集光スポット径を変化させたり、ま
たディスクのチルトに対して強い光学系にすることも可
能である。

【００９１】（光ピックアップ装置の実施形態２）図１
０は本発明が適用される光ピックアップ装置の実施形態
２を示す。本実施形態２のピックアップには偏光切換え
手段は設けられていない。以下その動作を説明する。

【００９２】ホログラムレーザユニット１から出射され
た光は、コリメータレンズ２を経て収差補償光学ユニッ
ト４に入射する。ここで、本実施形態においては、ホロ
グラムレーザユニット１から出射される光ビームの偏光
方向は、収差補償光学ユニットの偏光軸もしくは光軸に
対して４５度方向に設定されている。

【００９３】このため、収差補償光学ユニット４の偏光
・光軸方向の成分の光は、ディスク７、７’の厚み差・
屈折率差に応じた収差補償を受け、９０度方向の成分の
光束は何ら補償されずに透過する。こうして、収差補償
光学ユニット４から２つの光ビームが出射し、それぞれ
立ち上げミラー５で反射され、対物レンズ６によりディ
スク７、７’上に集光される。この結果、ディスク７、
７’の厚み、屈折率に応じたビームの方が、ディスク信
号面上に収差無く集光されることになる。

【００９４】なお、ディスク７（又は７’）から反射さ
れた光は、上記とは逆の経路をたどって、ホログラムレ
ーザユニット１に入射し、情報信号とピックアップ制御
信号が検出される。

【００９５】本実施形態２のピックアップでは、偏光切
換え手段は必要なく、収差補償光学ユニット４として
は、上記図６又は図９に示すいずれかの収差補償光学ユ
ニットを用いれば良い。

【００９６】本実施形態２のピックアップによれば、機
械的な手段が全く無いため、量産性、信頼性は格段に良
くなる他、ピックアップの小型化及び薄型化をより一層
図ることができる。

【００９７】（収差補償光学ユニットの実施形態３）図
１１及び図１２は本発明が対象とする収差補償光学ユニ
ットの実施形態３を示す。本実施形態３の収差補償光学
ユニットは、図１０に示すピックアップに搭載される収
差補償光学ユニット４として好適なものである。

【００９８】図１１に示すように、この収差補償光学ユ
ニット４は、ホログラム素子２２が形成された変換レン
ズ２１のみで構成されている。以下にその動作を説明す
る。

【００９９】ホログラム素子２２は、０次光及び１次光
を発生し、図１２（ａ）に示すように０次光はレンズ作
用を受けずに、第１のディスクに対応し、１次光は、同
図（ｂ）に示すように球面レンズの作用を受けて、厚み
もしくは屈折率の異なる第２のディスクに収差無く集光
させることが可能である。

【０１００】ここで、第２のディスクの方が第１のディ
スクより厚い、もしくは屈折率が大きい場合は、ホログ
ラム素子２２は凹レンズ効果を持つ。逆の場合は、ホロ
グラム素子２２は凸レンズ効果を持つ。

【０１０１】本実施形態３の収差補償光学ユニット４
は、図１０の偏光切換え手段の必要の無いタイプのピッ
クアップに搭載することが可能であり、入射光ビームの
偏光方向も設定する必要は無く、常に２種類のディスク
に応じたビームが対物レンズより出射される２焦点型の
ピックアップを得ることができる。

【０１０２】収差補償光学ユニット４はホログラム２２
が形成された変換レンズ２１のみで構成されており、他
に偏光ビームスプリッターやミラー等の部品は必要な
い。この結果、部品点数が少ないため、コンパクトであ
り、量産性に優れ、かつ信頼性にも優れている。更に、
光ピックアップ装置全体としても、切換え手段を必要と
しない、常時２つの基板に対応した光ビームを出射す
る、可動レスの構造のため、量産性、信頼性は格段に良
くなる他、ピックアップの小型化及び薄型化を一層促進
できる。

【０１０３】ここで、変換レンズ２１は、図７と同様
に、入射ビーム径の内周部の一部分にのみホログラム２
２を設けることにより、第２のディスクの場合の集光ビ
一ムのＮＡを変化させることが可能である。そして、Ｎ
Ａを可変とすることで、集光スポット径を変化させた
り、またディスクのチルトに対して強い光学系にするこ
とも可能である。

【０１０４】

【発明の効果】以上の本発明光ピックアップ装置は、光
ビームが第２のディスクに集光される際に発生する収差
量を補償可能な変換レンズを設ける構成をとるので、対
物レンズが第１のディスクに光ビームを収差無く集光す
るように設計されている場合であっても、光ビームを第
２のディスクに収差無く集光することができる。このた
め、第１及び第２のディスクに対する情報信号の記録・
再生を正確に行うことができる。

【０１０５】加えて、収差補償を行う変換レンズは、固
定部の光学ユニット内に固定されているので、可動機構
は不要である。このため、精度良く取り付けることが可
能であり、組み付け工程を簡単に行うことができる。ま
た、取り付け後の変化も小さく抑えられる、即ち周囲環
境の影響を受けることがないので、信頼性を向上でき
る。更には、変換レンズは対物レンズと別構造で構成さ
れているため、対物レンズの可動機構も小型で済む。こ
の結果、装置構成の小型化、薄型化及びコストダウンも
可能になる。

【０１０６】また、特に請求項２記載の光ピックアップ
装置によれば、ディスク判定手段を備え、その判定信号
に基づき光ビームの偏光方向を切換える構成をとるの
で、第２の光ディスクに対する情報信号の記録・再生動
作を行う際の収差量の補償を自動的に行うことができ
る。

【０１０７】また、請求項３記載の光ピックアップ装置
によれば、偏光方向切換え手段を設け、この偏光方向切
換え手段によりビームの切換えを行う構成をとるので、
変換レンズを切換える必要がない。このため、高精度の
切換え機構を必要としない。従って、この点において
も、信頼性を向上できる。

【０１０８】また、特に請求項４〜請求項６記載の光ピ
ックアップ装置によれば、偏光切換え手段を、λ／２板
とこれを切換える、可動手段、回転手段等で構成するの
で、ピックアップの光軸との位置合わせを必要としない
ので、そのための高精度の位置合わせ機構が不要にな
る。このため、この点においても、信頼性を向上でき
る。また、装置構成の小型化、薄型化及びコストダウン
も可能になる。

【０１０９】また、特に請求項７記載の光ピックアップ
装置によれば、偏光切換え手段を液晶素子と、液晶素子
をオン・オフさせ、液晶素子への入射光ビームの偏光方
向を９０度回転させる手段で構成するので、可動機構が
不要になる。加えて、ピックアップの光軸との位置合わ
せも必要無く、偏光方向についても高精度に合わせる必
要が無い。このため、装置構成の小型化、薄型化、コス
トダウン及び信頼性を更に一層向上できる。

【０１１０】また、特に請求項９記載の光ピックアップ
装置によれば、変換レンズとして球面レンズを用いる構
成をとるので、変換レンズが固定部に固定されていて
も、対物レンズがトラッキングの際にシフトして、変換
レンズの光軸との軸ずれにより発生する収差を、非球面
レンズで補償する場合と比較して、ほとんど問題の無い
レベルに抑えることが可能である。従って、この点にお
いて、情報信号の記録・再生の信頼性を向上できる。加
えて、ＰＢＳ、ミラー部品も変換レンズと一体化されて
いるため、信頼性に優れ、かつ小型化を更に一層図るこ
とができる。

【０１１１】また、特に請求項１０記載の光ピックアッ
プ装置によれば、変換レンズに開口部を設けたり、球面
レンズが形成されている領域を制限する構成をとるの
で、開口部の径及びレンズ領域により、対物レンズの出
射ビームのＮＡを変換できる。よって、集光ビームスポ
ット径を変化させたり、ディスクのチルト特性を改善す
ることが可能である。

【０１１２】また、特に請求項１１〜請求項１３記載の
光ピックアップ装置によれば、収差補償光学ユニットを
複合変換レンズのみで構成するので、他に偏光ビームス
プリッタやミラー等の部品設ける必要がなく、部品点数
を削減できるので、より一層の小型化が図れ、かつ量産
性を向上できるので、より一層コストダウンを図ること
ができる。また、信頼性もより一層向上できる。

【０１１３】また、特に請求項１４記載の光ピックアッ
プ装置によれば、変換レンズの球面レンズが形成されて
いる領域を制限する構成をとるので、レンズ領域によ
り、対物レンズの出射ビームのＮＡを変換できるので、
集光ビームのスポット径を変化させたり、ディスクのチ
ルト特性を改善することが可能になる。

【０１１４】また、特に請求項１５記載の光ピックアッ
プ装置によれば、収差補償光学ユニットに入射する光ビ
ームの偏光方向を、収差補償光学ユニットの偏光軸もし
くは光軸に対して４５度方向とし、対物レンズからは常
に第１及び第２のディスクに対応した２つの光ビームが
出射される構成をとるので、切換え手段を必要としない
可動レスの構造の光ピックアップ装置を実現できる。こ
のため、信頼性の向上及び小型化・薄型化を一層図るこ
とができる。

【０１１５】また、特に請求項１６記載の光ピックアッ
プ装置によれば、収差補償光学ユニットをホログラムが
形成された変換レンズのみで構成するので、他に偏光ビ
ームスプリッタやミラー等の部品を設ける必要がなく、
部品点数を削減できるので、より一層の小型化が図れ、
かつ量産性を向上できるので、より一層コストダウンを
図ることができる。また、信頼性もより一層向上でき
る。

【０１１６】また、特に請求項１７記載の光ピックアッ
プ装置によれば、変換レンズのホログラムが形成されて
いる領域を制限する構成をとるので、レンズ領域によ
り、対物レンズの出射ビームのＮＡを変換できる。よっ
て、集光ビームのスポット径を変化させたり、ディスク
のチルト特性を改善することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される光ピックアップ装置の実施
形態１を示す模式図。

【図２】図１の光ピックアップ装置に搭載される偏光切
換え手段の実施形態１を示す斜視図。

【図３】図１の光ピックアップ装置に搭載される偏光切
換え手段の実施形態２を示す斜視図。

【図４】図１の光ピックアップ装置に搭載される偏光切
換え手段の実施形態３を示す斜視図。

【図５】図１の光ピックアップ装置に搭載される偏光切
換え手段の実施形態４を示す、（ａ）は電圧オフ時の動
作状態、（ｂ）は電圧オン時の動作状態をそれぞれ示す
斜視図。

【図６】本発明が対象とする収差補償光学ユニットの実
施形態１を示す、収差補償光学ユニットの詳細を光ピッ
クアップ装置の光学系と共に示す模式図。

【図７】本発明が対象とする収差補償光学ユニットの実
施形態１を示す、（ａ）、（ｂ）共に変換レンズを他の
光学系と共に示す模式図。

【図８】本発明が対象とする収差補償光学ユニットの実
施形態２を示す、変換レンズの概略図。

【図９】本発明が対象とする収差補償光学ユニットの実
施形態２を示す、（ａ）、（ｂ）は変換レンズの作用を
説明するための概略図。

【図１０】本発明が適用される光ピックアップ装置の実
施形態２を示す模式図。

【図１１】図１０の光ピックアップ装置に好適な収差補
償光学ユニットの実施形態３を示す、複合変換レンズの
概略図。

【図１２】（ａ）、（ｂ）は複合変換レンズの作用を説
明するための概略図。

【符号の説明】

１ ホログラムレーザユニット ２ コリメータレンズ ３ 偏光切換え手段 ４ 収差補償光学ユニット ５ 立ち上げミラー ６ 対物レンズ ７，７’ ディスク ８，８ａ，８ｂ λ／２板 １３ 液晶素子 １５，１５’ ＰＢＳ １６，１６’ ミラー １７ 変換レンズ １９ 平凸レンズ ２０ １軸性結晶材料 ２１ 変換レンズ ２２ ホログラム

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 異なる基板厚みもしくは屈折率を有する
   第１及び第２のディスクに対して光ビームを収差無く集
   光させることが可能である光ピックアップ装置におい
   て、 該第１のディスクに該光ビームを収差無く集光するよう
   に設計されている対物レンズと、 光源と該対物レンズとの間に配設され、かつ固定部に配
   設された収差補償光学ユニットであって、該光ビームが
   該第２のディスクに集光される際に発生する収差量を補
   償可能な変換レンズを有し、該変換レンズが固定配置さ
   れている収差補償光学ユニットとを備えた光ピックアッ
   プ装置。
2. 【請求項２】 前記第１及び第２のディスクの種別を判
   定するディスク判定手段を備え、該ディスク判定手段が
   該第２のディスクであると判定すると、前記変換レンズ
   が前記収差量を補償する請求項１記載の光ピックアップ
   装置。
3. 【請求項３】 前記光源と前記対物レンズとの間に偏光
   方向切換手段を備え、前記ディスク判定手段の判定結果
   に基づき前記光ビームの偏光方向を切換える請求項２記
   載の光ピックアップ装置。
4. 【請求項４】 前記偏光方向切換手段は、λ／２板と、
   該λ／２板を光ピックアップ装置の光軸に対して垂直方
   向に出し入れする可動手段で構成されている請求項３記
   載の光ピックアップ装置。
5. 【請求項５】 前記偏光方向切換手段は、λ／２板と、
   該λ／２板を光ピックアップ装置の光軸に対して平行方
   向の軸を中心として回転させる回転手段で構成されてい
   る請求項３記載の光ピックアップ装置。
6. 【請求項６】 前記偏光方向切換手段は、λ／２板と、
   該λ／２板自体を前記光ビーム内で９０度回転させる回
   転手段で構成されている請求項３記載の光ピックアップ
   装置。
7. 【請求項７】 前記偏光方向切換手段は、液晶素子と、
   該液晶素子をオン・オフさせ、該液晶素子への入射光ビ
   ームの偏光方向を９０度回転させる手段で構成されてい
   る請求項３記載の光ピックアップ装置。
8. 【請求項８】 前記収差補償光学ユニットは、偏光ビー
   ムスプリッター、ミラー及び変換レンズで構成され、入
   射するビームの偏光方向により、前記光ビームの経路が
   該変換レンズを通る場合と通らない場合に分けられる請
   求項１記載の光ピックアップ装置。
9. 【請求項９】 前記変換レンズは、前記第２のディスク
   に集光させる場合に発生する収差量を補償できる球面レ
   ンズであり、前記第１のディスクの厚みが該第２のディ
   スクの厚みよりも小さい場合は凹レンズを用いる一方、
   該第１のディスクの厚みが該第２のディスクの厚みより
   も大きい場合は凸レンズを用いる請求項１又は請求項８
   記載の光ピックアップ装置。
10. 【請求項１０】 前記変換レンズは、入射する光ビーム
    径を制限する開口部が設けられ、又は球面レンズが形成
    されている領域が制限されている請求項１、請求項８又
    は請求項９記載の光ピックアップ装置。
11. 【請求項１１】 前記収差補償光学ユニットは、複合変
    換レンズのみで構成されており、該複合変換レンズは、
    １軸性の複屈折材料で変換レンズを覆った構成である請
    求項８記載の光ピックアップ装置。
12. 【請求項１２】 前記複合変換レンズの前記変換レンズ
    は、前記第２のディスクに集光させる場合に発生する収
    差量を補償できる球面レンズであり、該１軸性材料は、
    その長軸あるいは短軸のいずれかの屈折率が該レンズの
    屈折率と略一致するように設定されている請求項１１記
    載の光ピックアップ装置。
13. 【請求項１３】 前記変換レンズは、前記第１のディス
    クの厚みが該第２のディスクの厚みよりも小さい場合は
    凹レンズを用いる一方、該第１のディスクの厚みが該第
    ２のディスクの厚みよりも大きい場合は凸レンズを用い
    る請求項１１又は請求項１２記載の光ピックアップ装
    置。
14. 【請求項１４】 前記変換レンズは、前記球面レンズが
    形成されている領域が制限されている請求項１１〜請求
    項１３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
15. 【請求項１５】 前記収差補償光学ユニットに入射する
    前記光ビームの偏光方向は、該収差補償光学ユニットの
    偏光軸もしくは光軸に対して４５度方向であり、前記対
    物レンズからは常に前記第１及び第２のディスクに対応
    した２つの光ビームが出射される請求項１記載の光ピッ
    クアップ装置。
16. 【請求項１６】 前記収差補償光学ユニットは、ホログ
    ラムが形成された変換レンズのみで構成されており、該
    ホログラムは、０次光及び１次光を発生し、該０次光は
    レンズ作用を受けずに前記第１のディスクに対応し、該
    １次光は球面レンズの作用を受けて、該第２のディスク
    に集光させる場合に発生する収差量を補償する請求項１
    記載の光ピックアップ装置。
17. 【請求項１７】 前記変換レンズは、ホログラムが形成
    されている領域が制限されている請求項１６記載の光ピ
    ックアップ装置。