JP4797650B2 - 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に対して適切に情報を記録／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。又、ＤＶＤとＣＤと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も実用化されているが、現在の構成に対して更なる小型化、薄形化、低コスト化等が望まれている。特許文献１には、従来の光ピックアップ装置が開示されている。
特開２００５−１４１８８４号公報

しかるに、薄形構成の光ピックアップ装置においては、一般的には、対物レンズに入射する前に立ち上げミラーにより光源からの光束を折り曲げるようにしている。かかる場合、それを搭載したキャリヤを光ディスクの半径方向に移動させる際のガイドを行うために配置された２本のレールの間に、その構成要素の大半を配置しなくてはならないが、周囲部品との干渉を回避すべく２本のレールの間隔を大きく確保できないという問題がある。

又、光ディスクの互換使用を可能にするには、波長の異なる複数の光源を搭載しなくてはならないが、コンパクト化を図るために対物レンズを共通に用い且つ駆動部を極力少なくした設計とする場合、入射光束の波長に応じて反射もしくは透過する波長選択制を有するダイクロイックプリズムなどの光束結合素子を用いて、異なる光源から出射された光束を共通光路内に侵入させる必要がある。かかる場合、光源をどのように配置するかが問題となっている。

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、コンパクト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、波長λ１の光束を照射する第１の光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の光束を出射する第２の光源と、波長λ３（λ２＜λ３）の光束を出射する第３の光源と、前記第１の光源から出射された光束を、保護基板の厚さがｔ１である前記第１の光情報記録媒体の保護基板を介して情報記録面に集光させ、前記第２の光源から出射された光束を、保護基板の厚さがｔ２（ｔ１≦ｔ２）である前記第２の光情報記録媒体の保護基板を介して情報記録面に集光させ、更に保護基板の厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）である前記第３の光情報記録媒体の保護基板を介して情報記録面に集光させる対物レンズを含む集光光学系と、情報記録面からの反射光を受光する光検出器と、を有し、レールに沿って移動可能なキャリヤ上配置された光ピックアップ装置において、
前記第１の光源と前記第２の光源と前記第３の光源は、それぞれ半導体レーザであって、その出射光束のファーフィールドパターンが楕円形状であり、その短径方向と偏光振動方向とがほぼ一致しており、前記ファーフィールドパターンの楕円形状を維持し且つ前記楕円形状の長軸方向と光情報記録媒体のトラック方向とを略一致させるように、光束を前記対物レンズに入射させ、且つ２つの光源は第１のパッケージ内に収容され、残りの光源は第２のパッケージ内に収容されており、
前記第１の光源、前記第２の光源、及び前記第３の光源と、前記対物レンズとの間には偏光ビームスプリッタが配置され、また前記偏光ビームスプリッタと前記対物レンズとの間にはλ／４波長板が配置され、
前記第１の光源、前記第２の光源、又は前記第３の光源から出射された光束は、光束結合素子に入射することで前記偏光ビームスプリッタに入射する共通光路内に侵入し、更に前記対物レンズに入射する前に立ち上げミラーで反射されており、
前記第１の光源、前記第２の光源、及び前記第３の光源から出射した光束は、ファーフィールドパターンの楕円の短軸方向と偏光振動方向との関係を維持したまま前記偏光ビームスプリッタに対してＰ偏光で入射し、その透過光が前記対物レンズに入射するようになっており、
前記第１のパッケージと前記第２のパッケージのうち、一方のパッケージ内に収容された光源から出射された光束は前記光束結合素子を通過し、他方のパッケージ内に収容された光源から出射された光束は前記光束結合素子で反射され、その後前記偏光ビームスプリッタに入射し、前記レールは、前記一方のパッケージから出射する光束の軸線と直交するようにして、該光束の出射する側と反対側に設けられており、
前記光情報記録媒体の情報記録面からの反射光は、前記偏光ビームスプリッタで少なくとも一部が反射され、前記光検出器に集光されるようになっており、
前記光検出器は、単一であって、情報の記録及び／又は再生を行うために前記第１の光源、前記第２の光源、及び前記第３の光源からの光束を受光することを特徴とする。

本発明の作用効果について、図面を参照して説明する。図３（ａ）は、光源から出射された光束の強度分布に関するファーフィールドパターンＦＦＰと、このうちの対物レンズで捕獲される領域ＢＲとの位置関係を示した図である。図３（ａ)では、ファーフィールドパターンＦＦＰの楕円長軸方向は光ディスクのトラック方向に一致し、図３（ｂ）では集光された楕円形状であるスポットＳＰＴの長軸方向が光ディスクの半径方向に―致している。図３（ｂ）は、光ディスク上の情報記録面に集光スポットが形成される状態を示す斜視図である。

対物レンズに入射する光束のファーフィールドパターンが楕円状態のとき（ビーム整形しないとき）、光ディスク記録面上で集光されると、ファーフィールドパターンの長軸方向が短軸方向にファーフィールドパターンの短軸方向が長軸方向に対応するような楕円状のスポットとなるが、まず第１の前提条件として集光スポットは、その短軸方向がトラック方向にほぼ一致するようにすると、記録／再生時の分解能を高めることができるので好ましいということがある。一方、第２の前提条件としては、偏光ビームスプリッタに入射する光束のうち、主にＰ偏光を透過させ、且つ主にＳ偏光を反射させる被膜を用いると、かかる被膜の設計自由度が高くなり、しかも少ない層数で実現できるため、かかる仕様の偏光ビームスプリッタを用いることで、光ピックアップ装置の光学マージンを広げることができ、偏光ビームスプリッタのコストを抑えられるので好ましいということがある。

ここで、図５（ファーフィールドパターンＦＦＰを一点鎖線で示し、偏光方向を矢印Ｄで示す）において、光源ＬＤから対物レンズＯＢＪに至るまでの光路が、レールＳＲと平行である配置例を考える。かかる配置例において、光ディスク記録面でのスポットが集光される位置においては、光ディスクＯＤのトラック方向がレールＳＲに対して垂直になるから、第１の条件と第２の条件を同時に適合させるためには、光源ＬＤからの出射光束のファーフィールドパターンの長軸方向を光ディスクＯＤのトラック方向に一致するよう光源ＬＤの方向を設定した上で、偏光ビームスプリッタＰＢＳに対して同光束がＰ偏光で入射するよう偏光ビームスプリッタＰＢＳと光源ＬＤとの間に偏光方向を９０度回転するための光学素子（例えば点線で図示するλ／２波長板ＨＷＰ）を設けてやる必要がありコストアップを招く。

これに対し、図６（ファーフィールドパターンＦＦＰを一点鎖線で示し、偏光方向を矢印Ｄで示す）において、光源ＬＤから対物レンズＯＢＪに至るまでの光路が、レールＳＲと垂直である配置例を考える。かかる光学配置にしてやれば、光源ＬＤと偏光ビームスプリッタＰＢＳとの間に、偏光を９０°回転するための光学素子は不要にして、第１、第２の前提条件に適合することになり好適である。

一方、異なる２つの波長の光源ＬＤ１，ＬＤ２を用いて互換を実現しようとするときは、図７に示すような光源の配置例が考えられる。このとき、２つの光源ＬＤ１，ＬＤ２の光軸を直交配置とし、光束結合素子としてダイクロイックプリズムＤＢＳ等を用いることで、各々の光束を同一光路内に導くことができる。かかる場合、光源ＬＤ１，ＬＤ２からダイクロイックプリズムＤＢＳまでの距離を等しく置くことで、光源ＬＤ１から光検出器までの光路の長さと，光源ＬＤ２から同じ光検出器までの光路の長さを等しくおくことができ、各光源と光検出器との関係を、光ディスク情報記録面に集光されたスポットを介して共役の関係とすることで光検出器の共通化を行うことができコスト低減や光ピックアップ装置の小型化を図れる。本明細書中、共役な関係とは、光学的に共役な関係をいうものとする。

ところが、異なる３つの波長の光源ＬＤ１，ＬＤ２、ＬＤ３を用いて互換を実現しようとするときは、その配置が問題となる。かかる場合でも、光検出器を共通に用いるためには、図８に示すように、光束結合素子として２つのダイクロイックプリズムＤＢＳ１，ＤＢＳ２を設けて、３つの光束を共通光路内に導くことが考えられる。しかるに、図８の配置例では、光源ＬＤ１，ＬＤ２とダイクロイックプリズムＤＢＳ２との間に、別のダイクロイックプリズムＤＢＳ１を挿入しなくてはならず、それでも光源ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３とこれらの共通の光検出器との関係を、光ディスク情報記録面に集光されたスポットを介して共役な関係とするためには、光源ＬＤ３とダイクロイックプリズムＤＢＳ２との距離を大きく取らざるを得ず、レール等との干渉を招く恐れがある。なお、光源ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３の各光束に対する共通の光検出器という意味は、同一面内に複数の受光部を有し、異なる波長の光束が異なる受光部で受光されるようにされ、単一パッケージにすべての受光部が封止された光検出器の場合も含む。

そこで、本発明においては、異なる波長の２つの光源を１つのパッケージに収容した、いわゆる２レーザ１パッケージ型の複合光源を採用している。かかる複合光源を用いれば、光束結合素子としてのダイクロイックプリズムＤＢＳは１つで済むため、光ディスクＯＤからの反射光を受光するための光検出器として、光源ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３に対して共通化したものを用いても、光源ＬＤ２、光源３（図９）、光源ＬＤ３（図１０）とダイクロイックプリズムＤＢＳとの間隔は小さくてすみ、これら光源（即ちＬＤ２、ＬＤ３（図９)）、光源ＬＤ３（図１０））とレールＳＲとの機構同士の干渉の恐れが低減される。また、ダイクロイックプリズムは１個で、光源は２つのレーザパッケージでそれぞれ済むため、レールＳＲ方向のみならず光学系全体の小型化が図れる。

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、前記一方のパッケージ内に収容された光源と、前記光束結合素子との間にはカップリングレンズが配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、前記一方のパッケージ内に収容された光源が、前記光ピックアップ装置を移動させるためのガイド部材に近い位置に配置されているような場合、前記一方のパッケージ内に収容された光源と、前記光束結合素子との間にカップリングレンズが配置することで、光源と光検出器とにおいて、光ディスク情報記録面に集光されたスポットを介して共役の関係を維持しながらも前記一方のパッケージから前記光束結合素子までの距離を短く抑えることができ、一般的に配置位置が制限されたガイド部材の近傍に光ピックアップ装置を効率よく配置することができる。

請求項３に記載の光ピックアップ装置は、請求項１又は２に記載の発明において、前記光束結合素子は波長選択性プリズムであることを特徴とするので、かかる波長選択性プリズムを用いることで、効率よく３波長光束を同一光路に導くことができる。たとえば、波長λ１の光束として青紫色光束、波長λ２の光束として赤色光束、波長λ３の光束として近赤外光束を用いた場合、赤色波長光束と近赤外色波長光束について９０％以上の透過率、青紫色波長光束について９０％以上の反射率を有す波長選択性プリズム（ダイグロイックプリズム）を用い、これに対して赤色波長光束、近赤外色波長光束を出射する２つの光源（同一パッケージのＬＤ）を透過光、青色波長光束を反射光となるよう配置することで、効率よく３波長光束を共通光路に導くことができる。ただし、２レーザ１パッケージ等の場合、発光点の位置がわずかに(例えば１１０μｍ程度）異なるが、ここではこれら２つの光源から出射した光束は共通光路にあるとみなす。

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、前記一方のパッケージ内に収容された光源は、波長６００ｎｍ以上の光束を出射することを特徴とする。

図１は、本発明の効果を説明するために用いる光ピックアップ装置の概略構成図である。図１において、図に示すファーフィールドパターンＦＦＰの向き及び偏光方向（短径方向に一致）で点Ａから出射された光束は、ダイクロイックプリズムＤＢＳで反射され、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、コリメートレンズＣＯＬ、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、立ち上げミラーＭで反射されて、対物レンズＯＢＪにより光ディスクＯＤの情報記録面上の点Ｃに集光される。その反射光は、対物レンズＯＢＪを通過し、立ち上げミラーＭで反射され、λ／４波長板ＱＷＰ、コリメートレンズＣＯＬを通過し、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射されて、サーボレンズＳＬを介して光検出器ＰＤの受光面上の点Ｄに受光される。

一方、図に示すファーフィールドパターンＦＦＰの向き及び偏光方向（短径方向に一致）で点Ｂから出射された光束は、ダイクロイックプリズムＤＢＳを通過し、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、コリメートレンズＣＯＬ、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、立ち上げミラーＭで反射されて、対物レンズＯＢＪにより光ディスクＯＤの情報記録面上の点Ｃに集光される。その反射光は、対物レンズＯＢＪを通過し、立ち上げミラーＭで反射され、λ／４波長板ＱＷＰ、コリメートレンズＣＯＬを通過し、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射されて、サーボレンズＳＬを介して光検出器ＰＤの受光面上の点Ｄに受光される。なお、点Ａから出射された光束と、点Ｂから出射された光束とは、対物レンズＯＢＪに入射するときに短径方向が互いに一致している。

ここで、光ピックアップ装置のコンパクト化・簡素化を図るために光検出器ＰＤを単一にしようとすると、光源と光検出器とにおいて、光ディスク情報記録面に集光されたスポットを介して共役の関係を確保するために、点Ａから点Ｄに至るまでの光路の長さと、点Ｂから点Ｄに至るまでの光路の長さとを一致させる必要がある。ところが、点Ｂの近傍にキャリヤをガイドするガイド部材としてのレールを設けるためには、点ＢからダイクロイックプリズムＤＢＳまでの距離Δを短くしなければならない。そこで、本発明では、点ＢとダイクロイックプリズムＤＢＳとの間にカップリングレンズＣＵＬ（点線で図示）を挿入することで、光源と光検出器とにおいて、光ディスク情報記録面に集光されたスポットを介して共役の関係を維持しつつ、点ＢからダイクロイックプリズムＤＢＳまでの距離を短くしている。

ところで、点Ｂに配置する光源は、青紫色レーザ光源と、それ以外のレーザ光源のいずれが好ましいかという問題がある。一般的に、ＣＤやＤＶＤにおいては、高密度光ディスクに比べ、情報の記録及び／又は再生に用いる光束の光量が必要である。青紫色レーザ光に比べると、赤色レーザ光等は対物レンズでビーム径があまり絞られないので、光密度が低くなる傾向があるからである。又、光ディスク上のピット間隔が大きいので、信号の転送速度を増大させるべく高速回転させる場合、より高い光強度のスポットを形成して、ピットを読みとる必要もあるからである。以上より、本発明においては、レールに近い点Ｂに配置する光源としては、赤色レーザ光源もしくは近赤外色レーザ光源、即ち６００ｎｍ以上の波長の光束を出射できる光源を配置している。

図２は、カップリングレンズを配置する効果を説明するための図である。図２（ａ）に示す点Ｂの位置から出射された光束は、図２（ｃ）にハッチングで示すように、対物レンズに入射する光束の範囲ＢＲが狭くなるのに比べ、図２（ａ）に示す点Ｂ’の位置から出射されカップリングレンズＣＵＬを通過した光束は、図２（ｂ）にハッチングで示すように、対物レンズに入射する光束の範囲ＢＲが広くなる。従って、本発明によれば、出射光の光束をより効率的に利用することが可能となる。

なお、偏光ビームスプリッタＰＢＳに入射するいずれの光束においても、ファーフィールドパターンＦＦＰが、光ディスクのトラック方向に長い楕円で、Ｐ偏光入射となるようにすると、光利用効率が高くて、しかも光ディスク記録面における記録再生の分解能の高いスポットが得られるという利点がある。

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、前記光源からの光束の一部を前記偏光ビームスプリッタで反射させ、その反射光を受光して受光量に応じた信号を出力するモニタ素子を有することを特徴とするので、出射光の強度をモニタすることができる。

例えば偏光ビームスプリッタに入射した異なる３つの波長の光束を、光束分岐面で一部反射させ、これを光源から出射された光束の強度をモニターするためのモニタ素子に導くようにモニタ光学系を構成すれば、モニタ素子に導くための別個の光束分岐素子を設ける必要がない。また光束分岐素子を設ける代わりに、立ち上げミラーの反射面について光源からの光束を一部透過させ、その先にモニタ素子を配置するとした構威と較べると、アクチュエータとの機械的干渉の問題を回避することができる。これは特に光ピックアップ装置を薄型とした場合に有利な光学配置である。

請求項６に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記偏光ビームスプリッタの光束分岐面の被膜は、Ｐ偏光の光束の透過率（Ｔｐという）は７０％以上であり、Ｓ偏光の光束の反射率（Ｒｓという）は９０％以上であることを特徴とすると、対物レンズヘ向かう光束を効率よく捕らえ、且つ光検出器ヘ効率よく光情報記録媒体からの反射光を導くことができる。

請求項７に記載の光ピックアップ装置は、請求項６に記載の発明において、前記偏光ビームスプリッタはキュービック形状を有し、前記偏光ビームスプリッタに入射する光束の入射角度は７°以下であることを特徴とする。

特に、形状が略立方体であって光束分岐面が入射光軸に対して４５°傾いているような偏光ビームスプリッタ（いわゆるキュービック形状：ただし光束分岐面上［縦辺と横辺でできる面］としたとき。縦＝横≠高さとなるような直方体状の偏光ビームスプリッタを含む）を用いる場合、偏光ビームスプリッタを透過する光束が非平行光の場合にも非点収差になりにくいため、コリメートレンズを偏光ビームスプリッタと光源との間に置く必要がなく、偏光ビームスプリッタと対物レンズとの間に配置することができる。このため光ピックアップ装置の小型化に好適である。

一方、偏光ビームスプリッタの光束分岐面の被膜特性は、一般的に入射角依存性を有する。このため非平行光が偏光ビームスプリッタの光束分岐面に入射する場合、分岐面のコート層数をたとえば６０層などと高層数とすることで入射角依存性を低減させることになる。しかし、これに伴い偏光ビームスプリッタは、コストアップとなり好ましくない。しかし本発明の場合、対物レンズで集光される光束に関し、偏光ビームスプリッタの入射面（光束分岐面ではなくガラス面等）に対する入射角が、異なる波長の光束について７°以下であれば、上記のようなＴｐ、Ｒｓを４０層程度かそれ以下といった比較的少ない層数の被膜で得ることができ好適である。

請求項８に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記波長λ１は３５０〜４５０ｎｍであり、前記波長λ２は６００〜７００ｎｍであり、前記波長λ３は７００〜８００ｎｍであることを特徴とする。

本発明によれば、比較的簡素な構成でありながら、コンパクト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、図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。図４は、本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。保護層の厚さが異なる光情報記録媒体であるＢＤ又はＨＤ ＤＶＤ、ＤＶＤ及びＣＤに対して適切に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置ＰＵにおいて、平行するメインレールＭＲとサブレールＳＲ（ガイド部材ともいう）とに係合し、不図示のアクチュエータにより移動可能に支持されたキャリヤＣＹがレール間に設けられている。光ピックアップ装置ＰＵは、キャリヤＣＹ上に搭載された、第２のパッケージＰＡに収容され波長λ１の光束を出射できる第１半導体レーザＬＤ１と、波長λ２の光束を出射できる第２半導体レーザ及び波長λ３の光束を出射できる第３半導体レーザとを第１のパッケージＰＢに収容した２レーザ１パッケージ２Ｌ１Ｐと、カップリングレンズＣＵＬと、光束結合素子であるダイクロイックプリズムＤＢＳと、偏光ビームスプリッタＰＢＳと、モニタレンズＭＬと、モニタ素子であるモニタディテクタＭＤと、レンズＬ１、Ｌ２からなるエキスパンダレンズＥＸＰと、λ／４波長板ＱＷＰと、反射光学素子である立ち上げミラーＭと、アクチュエータＡＣＴにより駆動可能に保持された対物レンズＯＢＪと、円筒状の調整部材ＡＭに支持されたサーボレンズＳＬと、偏光ビームスプリッタＰＳと、光検出器ＰＤとを含む。可動光学素子であるレンズＬ２は、駆動装置ＤＲにより、キャリヤＣＹに固定されたレンズＬ１に対して光軸方向に移動される。駆動装置ＤＲは、固定部ＦＸに固定された圧電素子ＰＺを所定のパターンで伸縮させることで、レンズＬ２の保持するホルダＥＨを、駆動軸ＤＳに沿って任意の方向に任意の速度で移動させることができる。

なお、偏光ビームスプリッタＰＢＳの光束分岐面の被膜は、Ｐ偏光の光束の透過率は７０％以上であり、Ｓ偏光の光束の反射率は９０％以上である。又、偏光ビームスプリッタＰＢＳはキュービック形状を有し、その入射面に入射する光束の入射角度は７°以下である。又、第１半導体レーザＬＤ１、２レーザ１パッケージ２Ｌ１Ｐの第２半導体レーザ及び第３半導体レーザからの出射光は、ファーフィールドパターンが楕円形状であり、その短径方向と偏光振動方向とがほぼ一致しており、ファーフィールドパターンの楕円形状を維持し且つかかる楕円形状の長軸方向と光ディスクトラック方向とを略一致させるように、光束を対物レンズＯＢＪに入射させるようになっている。更に、第１半導体レーザＬＤ１、２レーザ１パッケージ２Ｌ１Ｐの第２半導体レーザ及び第３半導体レーザから出射した光束は、ファーフィールドパターンの楕円の短軸方向と偏光振動方向との関係を維持したまま偏光ビームスプリッタＰＢＳに対してＰ偏光入射し、その透過光が対物レンズＯＢＪに入射するようになっているものとする。

図示していない第１の光ディスク（例えばＢＤ又はＨＤ ＤＶＤ）に対して情報の記録及び／又は再生を行う場合、図４の光ピックアップ装置ＰＵにおいて、光源波長３５０〜４５０ｎｍの半導体レーザＬＤ１（第１の光源）から出射された光束は、ダイクロイックプリズムＤＢＳで反射され、偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過して、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、エキスパンダーレンズＥＸＰのレンズＬ１を通過し、駆動装置ＤＲにより第１の位置に移動させられたレンズＬ２を通過して略平行光束に変換され、立ち上げミラーＭに入射する。なお、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射した光束の一部は、モニタレンズＭＬを通過して、モニタディテクタＭＤに入射し、レーザパワーの監視に用いられる。

立ち上げミラーＭに入射した光束は、そこで反射され、対物レンズＯＢＪに入射して、ここから第１の光ディスクの情報記録面（保護層の厚さ０．１ｍｍ又は０．６ｍｍ）に集光される。

情報記録面で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪを通過し、立ち上げミラーＭで反射された後、エキスパンダーレンズＥＸＰのレンズＬ２、Ｌ１を通過し、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、サーボレンズＳＬと、調整部材ＡＭの内部を通過して、偏光ビームスプリッタＰＳ内を反射されて、光検出器ＰＤの受光面に集光される。この光検出器ＰＤの出力信号を用いて、第１の光ディスクに情報記録された情報の読み取り信号が得られる。

また、光検出器ＰＤ上でのスポットの形状変化、位置変化による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アクチュエータＡＣＴにより対物レンズのフォーカシングアクチュエータ、トラッキングアクチュエータ、チルト調整動作が行われる。

図示していない第２の光ディスク（例えばＤＶＤ）に対して情報の記録及び／又は再生を行う場合、図４の光ピックアップ装置ＰＵにおいて、光源波長６００〜７００ｎｍの半導体レーザ（第２の光源）から出射された光束は、２レーザ１パッケージ２Ｌ１Ｐから出射され、カップリングレンズＣＵＬを通過することで発散角を変更され、ダイクロイックプリズムＤＢＳと、偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過して、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、エキスパンダーレンズＥＸＰのレンズＬ１を通過し、駆動装置ＤＲにより第２の位置に移動させられたレンズＬ２を通過して略平行光束に変換され、立ち上げミラーＭに入射する。なお、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射した光束の一部は、モニタレンズＭＬを通過して、モニタディテクタＭＤに入射し、レーザパワーの監視に用いられる。

立ち上げミラーＭに入射した光束は、そこで反射され、対物レンズＯＢＪに入射して、ここから第２の光ディスクの情報記録面（保護層の厚さ０．６ｍｍ）に集光される。

情報記録面で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪを通過し、立ち上げミラーＭで反射された後、エキスパンダーレンズＥＸＰのレンズＬ２、Ｌ１を通過し、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、サーボレンズＳＬと、調整部材ＡＭの内部を通過して、偏光ビームスプリッタＰＳ内を反射されて、光検出器ＰＤの受光面に集光される。この光検出器ＰＤの出力信号を用いて、第２の光ディスクに情報記録された情報の読み取り信号が得られる。

また、光検出器ＰＤ上でのスポットの形状変化、位置変化による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アクチュエータＡＣＴにより対物レンズのフォーカシングアクチュエータ、トラッキングアクチュエータ、チルト調整動作が行われる。

図示していない第３の光ディスク（例えばＣＤ）に対して情報の記録及び／又は再生を行う場合、図１の光ピックアップ装置ＰＵにおいて、光源波長７００〜８００ｎｍの半導体レーザ（第３の光源）から出射された光束は、２レーザ１パッケージ２Ｌ１Ｐから出射され、カップリングレンズＣＵＬを通過することで発散角を変更され、ダイクロイックプリズムＤＢＳと、偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過して、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、エキスパンダーレンズＥＸＰのレンズＬ１を通過し、駆動装置ＤＲにより第３の位置に移動させられたレンズＬ２を通過して有限発散光束に変換され、立ち上げミラーＭに入射する。なお、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射した光束の一部は、モニタレンズＭＬを通過して、モニタディテクタＭＤに入射し、レーザパワーの監視に用いられる。

立ち上げミラーＭに入射した光束は、そこで反射され、対物レンズＯＢＪに入射して、ここから第３の光ディスクの情報記録面（保護層の厚さ１．２ｍｍ）に集光される。

情報記録面で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪを通過し、立ち上げミラーＭで反射された後、エキスパンダーレンズＥＸＰのレンズＬ２、Ｌ１を通過し、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、サーボレンズＳＬと、調整部材ＡＭの内部を通過して、偏光ビームスプリッタＰＳ内を反射されて、光検出器ＰＤの受光面に集光される。この光検出器ＰＤの出力信号を用いて、第３の光ディスクに情報記録された情報の読み取り信号が得られる。

また、光検出器ＰＤ上でのスポットの形状変化、位置変化による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アクチュエータＡＣＴにより対物レンズのフォーカシングアクチュエータ、トラッキングアクチュエータ、チルト調整動作が行われる。

図１１は、偏光ビームスプリッタＰＳを上方から見た図である。図１１において、偏光ビームスプリッタＰＳは、第１反射面ＡＰＬと第２反射面ＢＰＬとを有している。偏光ビームスプリッタＰＳの入射面と出射面は互いに平行であり、反射面ＡＰＬ、ＢＰＬも平行である。光ディスクからの反射光は、偏光ビームスプリッタＰＳに入射した後、まず第１反射面ＡＰＬで反射し、ついで第２反射面ＢＰＬで反射して出射し、光検出器ＰＤで受光されるようになっている。ここで、第１反射面ＡＰＬは、少なくとも波長λ１の光束に対して、Ｐ偏光の光束の透過率が９０％以上であり、Ｓ偏光の光束の反射率は９０％以上である。

光束が光ディスクの樹脂保護層を通過する際、その複屈折により光ディスクに照射された光束の偏光は位相差を受けることになる。このような複屈折による位相差を伴った光束成分は、記録情報の再生に対してノイズとなり同再生信号のＣ／Ｎ低下を招く。偏光ビームスプリッタＰＳに入射する光束の偏光のうち、位相差を受けたＰ偏光はほとんど透過させ、主に位相差を受けていないＳ偏光成分の光束を反射させ、その後受光素子に導くようにすることで高いＣ／Ｎの光ディスク情報記録再生信号が得られる。なお、高いＣ／Ｎの再生信号を必要としない場合は、第１反射面ＡＰＬは、図１１に示すような偏光ビームスプリッタではなく、単なるミラーであってもよいのは勿論である。この場合、図１１のような別の三角プリズムとの貼り合せは不要である。さらに第１反射面ＡＰＬで全反射するよう光束との光学関係を設定すれば、第１反射面ＡＰＬでの反射コートは不要で光ピックアップ装置の一層のコストダウンが可能となる。

なお、第２反射面ＢＰＬは、偏光の振動方向に限らず全反射すれば足り、あえて反射のための被覆を設ける必要がない。第１反射面ＡＰＬ、第２反射面ＢＰＬが、互いに平行である入射面と出射面に対する角度が４５°のとき、偏光ビームスプリッタＰＳが傾いて取り付けられても、光検出器ＰＤに向かう光束の方向は変わらないので、高い精度の取り付けが不要で、組付性を向上させることができる。

さらに、本実施例では偏光ビームスプリッタＰＳとして、図１１で示されるような平行四辺形プリズムに三角プリズムを貼り合わせた形のものを挙げているが、偏光ビームスプリッタとしての形はこれに限定されるものではなく、例えば２つの同一二等辺三角形のプリズムの斜面を互いに貼り合わせ、貼り合わせ面に偏光膜を施したキュービック偏光ビームスプリッタや、１枚のガラス平板の１面に偏光膜を施したプレート偏光ビームスプリッタなど他の形態の偏光ビームスプリッタでも再生信号のＣ／Ｎ低下を抑えられることはもちろんである。

本実施の形態によれば、光ピックアップ装置ＰＵを移動させるためのレールＳＲに近い位置に配置された第１のパッケージＰＢ内に収容された光源を含む２レーザ１パッケージ２Ｌ１Ｐと、ダイクロイックプリズムＤＢＳとの間にはカップリングレンズＣＵＬが配置されているので、２レーザ１パッケージ２Ｌ１Ｐから立ち上げミラーＭに至るまでの距離を短く抑えることができ、間隔が制限されたレールＭＲ、ＳＲ間に光ピックアップ装置ＰＵを効率よく配置することができる。

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。

本発明の効果を説明するために用いる光ピックアップ装置の概略構成図である。 カップリングレンズを配置する効果を説明するための図である。 光源から出射された光束の強度分布に関するファーフィールドパターンＦＦＰと、このうちの対物レンズで捕獲される領域ＢＲとの位置関係を示した図である。図３（ｂ）は、光ディスク上の情報記録面に集光スポットが形成される状態を示す斜視図である。 本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。 光源の配置例を示す図である。 光源の配置例を示す図である。 光源の配置例を示す図である。 光源の配置例を示す図である。 光源の配置例を示す図である。 光源の配置例を示す図である。 偏光プリズムを示す図である。

符号の説明

２Ｌ１Ｐ パッケージ
ＡＣＴ アクチュエータ
ＡＭ 調整部材
ＢＲ 領域
ＣＯＬ コリメートレンズ
ＣＵＬ カップリングレンズ
ＣＹ キャリヤ
ＤＢＳ ダイクロイックプリズム
ＤＲ 駆動装置
ＤＳ 駆動軸
ＥＨ ホルダ
ＥＸＰ エキスパンダレンズ
ＦＦＰ ファーフィールドパターン
ＦＸ 固定部
Ｌ１ 第１のレンズ
Ｌ２ 第２のレンズ
ＬＤ１ 第１半導体レーザ
Ｍ 立ち上げミラー
ＭＤ モニタディテクタ
ＭＬ モニタレンズ
ＭＲ メインレール
ＯＢＪ 対物レンズ
ＯＤ 光ディスク
ＰＡ 第２のパッケージ
ＰＢ 第１のパッケージ
ＰＢＳ 偏光ビームスプリッタ
ＰＤ 光検出器
ＰＳ 偏光ビームスプリッタ
ＰＵ 光ピックアップ装置
ＰＺ 圧電素子
ＱＷＰ λ／４波長板
ＳＬ サーボレンズ
ＳＰＴ スポット
ＳＲ サブレール

Claims (8)

1. 波長λ１の光束を照射する第１の光源と、波長λ２（λ１＜λ２）の光束を出射する第２の光源と、波長λ３（λ２＜λ３）の光束を出射する第３の光源と、前記第１の光源から出射された光束を、保護基板の厚さがｔ１である前記第１の光情報記録媒体の保護基板を介して情報記録面に集光させ、前記第２の光源から出射された光束を、保護基板の厚さがｔ２（ｔ１≦ｔ２）である前記第２の光情報記録媒体の保護基板を介して情報記録面に集光させ、更に保護基板の厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）である前記第３の光情報記録媒体の保護基板を介して情報記録面に集光させる対物レンズを含む集光光学系と、情報記録面からの反射光を受光する光検出器と、を有し、レールに沿って移動可能なキャリヤ上に配置された光ピックアップ装置において、
   前記第１の光源と前記第２の光源と前記第３の光源は、それぞれ半導体レーザであって、その出射光束のファーフィールドパターンが楕円形状であり、その短径方向と偏光振動方向とがほぼ一致しており、前記ファーフィールドパターンの楕円形状を維持し且つ前記楕円形状の長軸方向と光情報記録媒体のトラック方向とを略一致させるように、光束を前記対物レンズに入射させ、且つ２つの光源は第１のパッケージ内に収容され、残りの光源は第２のパッケージ内に収容されており、
   前記第１の光源、前記第２の光源、及び前記第３の光源と、前記対物レンズとの間には偏光ビームスプリッタが配置され、また前記偏光ビームスプリッタと前記対物レンズとの間にはλ／４波長板が配置され、
   前記第１の光源、前記第２の光源、又は前記第３の光源から出射された光束は、光束結合素子に入射することで前記偏光ビームスプリッタに入射する共通光路内に侵入し、更に前記対物レンズに入射する前に立ち上げミラーで反射されており、
   前記第１の光源、前記第２の光源、及び前記第３の光源から出射した光束は、ファーフィールドパターンの楕円の短軸方向と偏光振動方向との関係を維持したまま前記偏光ビームスプリッタに対してＰ偏光で入射し、その透過光が前記対物レンズに入射するようになっており、
   前記第１のパッケージと前記第２のパッケージのうち、一方のパッケージ内に収容された光源から出射された光束は前記光束結合素子を通過し、他方のパッケージ内に収容された光源から出射された光束は前記光束結合素子で反射され、その後前記偏光ビームスプリッタに入射し、前記レールは、前記一方のパッケージから出射する光束の軸線と直交するようにして、該光束の出射する側とは反対側に設けられており、
   前記光情報記録媒体の情報記録面からの反射光は、前記偏光ビームスプリッタで少なくとも一部が反射され、前記光検出器に集光されるようになっており、
   前記光検出器は、単一であって、情報の記録及び／又は再生を行うために前記第１の光源、前記第２の光源、及び前記第３の光源からの光束を受光することを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 前記一方のパッケージ内に収容された光源と、前記光束結合素子との間にはカップリングレンズが配置されてい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。
3. 前記光束結合素子は波長選択性プリズムであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置。
4. 前記一方のパッケージ内に収容された光源は、波長６００ｎｍ以上の光束を出射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. 前記光源からの光束の一部を前記偏光ビームスプリッタで反射させ、その反射光を受光して受光量に応じた信号を出力するモニタ素子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. 前記偏光ビームスプリッタの光束分岐面の被膜は、Ｐ偏光の光束の透過率は７０％以上であり、Ｓ偏光の光束の反射率は９０％以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
7. 前記偏光ビームスプリッタはキュービック形状を有し、前記偏光ビームスプリッタに入射する光束の入射角度は７°以下であることを特徴とする請求項６に記載の光ピックアップ装置。
8. 前記波長λ１は３５０〜４５０ｎｍであり、前記波長λ２は６００〜７００ｎｍであり、前記波長λ３は７００〜８００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の光ピックアップ装置。

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