JP4858766B2 - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ディスクのレーベル面に画像を形成できる光ピックアップ装置に関する。

近年では、情報記録メディアとしてＣＤやＤＶＤのような光ディスクが普及している。ＣＤとしては、再生専用のＣＤ−ＲＯＭ、追記可能なＣＤ−Ｒ、書換え可能なＣＤ−ＲＷ等があり、ＤＶＤとしては再生専用のＤＶＤ−ＲＯＭ、追記可能なＤＶＤ−Ｒ、書換え可能なＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ等がある。記録型光ディスクつまり追記可能又は書換え可能な光ディスクは情報記録層を有し、該情報記録層の記録容量は例えばＣＤ−Ｒの場合は７００ＭＢ程度、ＤＶＤ−Ｒ等の場合は４．７ＧＢ程度である。

特に最近の光ピックアップ装置においては、光ディスクに記録された情報の再生や、光ディスクへの情報の記録のための光源として使用されるレーザ光源の短波長化が進み、例えば、青紫色半導体レーザや、第２高調波を利用して赤外半導体レーザの波長変換を行う青色ＳＨＧレーザ等、波長４００〜４２０ｎｍのレーザ光源が実用化されつつある。これら青紫色レーザ光源を使用すると、ＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）と同じ開口数（ＮＡ）の対物レンズを使用する場合で、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１５〜２０ＧＢの情報の記録が可能となり、対物レンズのＮＡを０．８５にまで高めた場合には、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、２３〜２５ＧＢの情報の記録が可能となる。以下、本明細書では、青紫色レーザ光源を使用する光ディスク及び光磁気ディスクを総称して「高密度光ディスク」という。

ところで、光ディスクの情報記録層側の面とは反対側のレーベル面に、ユーザーが、内容を示す文字や画像等を書き込んで保存することが行われている。これに対し、レーベル面に、ユーザーが所望する文字や画像を、レーザ光を用いて記録できる光ディスク及び光ピックアップ装置が開発されている（特許文献１参照）。
特開２００５−３４６７４６号公報

しかるに、特許文献１に開示されている光ピックアップ装置によれば、光ディスク記録用のレーザ光を対物レンズを用いてレーベル面に集光させ、そこに文字や画像を形成するため、別個にインクなどを用意する必要がなく、光ピックアップ装置の構成を簡素化できる。しかしながら、レーザ光を照射する光源や対物レンズなどは、情報の記録／再生用に設計されるものを兼用しているため、必ずしもレーベル面に画像を形成するのに適しているとは言い難い。特に、情報ピットにおける記録／再生時の集光スポット径は数μｍ程度であるのに対し、レーベル面への文字や画像形成時には、数十μｍ程度のスポット径とすることが望ましいが、それに提供するようなフォーカシング制御をどのようにして行うかという問題がある。

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、レーベル面に適切なスポットを形成でき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、カップリングレンズ及び対物レンズを含む集光光学系とを有し、前記光源から出射された光束を、前記集光光学系を介して、光情報記録媒体の情報記録面に集光することによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置であって、
光情報記録媒体のレーベル面から反射した光束を、受光面で受光して電気信号を発生する光検出器を有し、
前記光情報記録媒体のレーベル面に光束を照射するときは、前記カップリングレンズを、前記情報記録面に対して情報の記録及び／又は再生を行う位置とは異なり、また前記対物レンズにより前記光情報記録媒体のレーベル面に集光された光束における収差の状態がベストにならない光軸方向の所定位置に変位させ、前記受光面からの電気信号に応じて前記対物レンズをフォーカシング動作させることを特徴とする。

本発明によれば、前記光情報記録媒体のレーベル面に光束を照射するときは、前記カップリングレンズを、前記情報記録面に対して情報の記録及び／又は再生を行う位置とは異なる光軸方向の所定位置に変位させ、前記受光面からの電気信号に応じて前記対物レンズをフォーカシング動作させるので、最適なスポット径もしくは最適な光強度でレーベル面に光束を照射でき、例えばより鮮明な文字や画像を形成することができる。「所定位置」としては、シミュレーションや実験により得られた位置を用いたり、実際にレーベル面に試し書きをすることで得られた位置を用いることができる。試し書きの例としては、まずカップリングレンズの位置を変えながら、回転している光ディスクのレーベル面に対してフォーカシング動作を行いつつ、１パルスもしくは複数パルスでレーザ光を照射して記録を行うことが考えられる。試し書きしたら、その１周後（又は複数周後）に、記録した部位の反射率を、例えばレーベル面からの反射光をモニターすることで測定する。測定された記録部の周方向の長さが所定範囲内であれば、試し書きの際のカップリングレンズの位置が適切であると判断できる。不適切であると判断すれば、再度カップリングレンズの位置を変更した上で試し書きをすればよい。このようにして、最適なカップリングレンズの位置が求まれば、更に光ディスクの回転速度、レーザ発光強度を同様な手順で順次変えながら試し書きを行うことで、最適なレーベル面記録条件を求めることができる。

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、前記光検出器からの電気信号の総量（例えば後述するＳＵＭ信号）に基づいて、前記対物レンズをフォーカシング動作させることを特徴とする。尚、光検出器としては、情報記録及び／又は再生用の光検出器を兼用すれば、光ピックアップ装置の低コスト化が図れるが、専用の光検出器を別個に設けても良い。

請求項３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、前記光検出器は複数の受光面を有し、各複数の受光面からの電気信号の差分（例えば後述するＦＥ信号）に基づいて、前記対物レンズをフォーカシング動作させることを特徴とする。複数の受光面からの電気信号の差分には、トラッキング用のプッシュプル信号等は含まれないものとする。

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、前記集光光学系のいずれかの光学素子の光学面には、光軸から所定距離離れた位置に開口制限を行うための開口制限領域が設けられ、前記光情報記録媒体のレーベル面に光束を照射したときは、前記開口制限領域以外の光学面を通過し前記対物レンズから出射された光束と、前記開口制限領域を通過し前記対物レンズから出射された光束とを重ね合わせることで、前記レーベル面に画像を形成するスポットを形成することを特徴とする。

異なる光情報記録媒体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おいて、光学系に回折構造を設ける場合がある。かかる回折構造は、互換使用時における開口数ＮＡが異なることを克服するために、例えば高密度光ディスクより低位の光ディスク使用時には、開口数ＮＡより外側（ここでは開口制限領域）を通過する光束をフレア光として出射させるような開口制限機能を有することが多い。しかるに、同じ対物レンズを用いてレーベル面に光束を照射する際に、前記開口制限領域を通過した光束を、レーベル面において文字や画像を形成するために用いることができれば、光の有効利用を図れることとなる。

すなわち本発明によれば、前記光情報記録媒体のレーベル面に光束を照射したときは、前記開口制限領域以外の光学面を通過し前記対物レンズから出射された光束と、前記開口制限領域を通過し前記対物レンズから出射された光束とを重ね合わせることで、前記レーベル面に画像を形成するスポットを形成するので、文字や画像を形成するための光束の光強度を向上でき、例えばより鮮明な文字や画像を形成することができる。尚、開口制限領域は、対物レンズに限らず、前記集光光学系のいずれかの光学素子に設けられていれば足りる。

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、前記カップリングレンズは、光情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生を行う際に、光軸方向に変位することで球面収差を補正する機能を有することを特徴とする。

本発明によれば、レーベル面に適切なスポットを形成でき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に基づいて説明する。図１は、異なる光ディスクであるＢＤとＤＶＤとＣＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。かかる光ピックアップ装置ＰＵ１は、光情報記録再生装置に搭載できる。ここでは、第１光情報記録媒体をＢＤとし、第２光情報記録媒体をＤＶＤとし、第３光情報記録媒体をＣＤとする。なお、本発明は、本実施の形態に限られるものではない。

光ピックアップ装置ＰＵ１は、ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され４０８ｎｍの青紫色レーザ光束（第１光束）を射出する青紫色半導体レーザＬＤ１（第１光源）とＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され６５８ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する赤色半導体レーザＬＤ２（第２光源）とが一つのパッケージ内に構成された光源パッケージＬＤＰ、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され７８５ｎｍのレーザ光束（第３光束）を射出する赤外半導体レーザＬＤ３（第３光源）とＣＤの情報記録面ＲＬ３からの反射光束を受光する光検出器ＰＤ２とから構成されたホロレーザＨＬ、ＢＤ及びＤＶＤ用の共通の光検出器ＰＤ１（ＢＤ用とＤＶＤ用の複数の受光部を有していてもよい）、１群構成のポリオレフィン系のプラスチック製の単玉対物レンズ（対物光学素子）ＯＬ、２軸アクチュエータＡＣ１、１軸アクチュエータＡＣ２、第１乃至第３光束が共通して通過する共通光路内に配置され、１軸アクチュエータＡＣ２より光軸方向に変移可能とされた第１レンズＬ１と、第２レンズＬ２とから構成されたビームエキスパンダー（カップリングレンズ）ＥＸＰ、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２、λ／４波長板ＱＷＰ、情報記録面ＲＬ１からの反射光束に対して非点収差を付加するためのセンサーレンズＳＥＮ、第１光束及び第２光束が通過する光路内に配置され第１光束及び第２光束を平行光束に変換する第１コリメータＣＯＬ１、第３光束のみが通過する光路内に配置され第３光束を平行光束に変換する第２コリメータＣＯＬ２とから構成されている。尚、ＢＤ用の光源として、上述の青紫色半導体レーザＬＤ１の他に青紫色ＳＨＧレーザを使用することもできる。なお、第一光束が通過するカップリングレンズ、即ち、第１コリメータＣＯＬ１は、色収差を補正する機能を有する回折構造を光学面に有していることが好ましい。尚、光源パッケージＬＤＰとホロレーザＨＬとで光源を構成する。又、第１コリメータＣＯＬ１、第２コリメータＣＯＬ２、ビームエキスパンダーＥＸＰ、対物レンズＯＬで集光光学系を構成する。ビームエキスパンダーＥＸＰの第１レンズＬ１を変位させることで、異なる光ディスク使用時における球面収差の補正を行うこともできる。カップリングレンズとしては、ビームエキスパンダーに限らず、コリメートレンズ、ズームレンズ等、光源から光ディスクの情報記録面に至る出射系の光学倍率を変化する全てのものを含む。

図２に示されるように、本実施の形態にかかる対物レンズＯＬにおいて、光源側の非球面光学面に光軸を含む中央領域ＣＮと、その周囲に配置された周辺領域ＭＤと、更にその周囲に配置された最周辺領域ＯＴとが、光軸を中心とする同心円状に形成されている。なお、中央領域ＣＮと周辺領域ＭＤと最周辺領域ＯＴには、後述する回折構造が形成されている。

光ピックアップ装置ＰＵ１において、ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、ビームエキスパンダーＥＸＰから平行光束の状態で第１光束が射出されるように、第１レンズＬ１の光軸方向の位置を１軸アクチュエータＡＣ２により調整した後、青紫色半導体レーザＬＤ１を発光させる。青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された発散光束は、図１において実線でその光線経路を描いたように、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１により反射された後、コリメータＣＯＬ１により平行光束に変換され、ビームエキスパンダーＥＸＰにより拡径され、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、図示しない絞りにより光束径が規制され、対物レンズＯＬに平行光の状態で入射した後、そこからＢＤの保護基板ＰＬ１を介して情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。対物レンズＯＬの中央領域ＣＮ、周辺領域ＭＤ、最周辺領域ＯＴ及び光ディスク側の光学面を通過した光束により、ＢＤの情報記録面ＲＬ１に集光スポットが形成されるようになっている。対物レンズＯＬは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングのために駆動される。

情報記録面ＲＬ１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ＯＬ、λ／４波長板ＱＷＰ、ビームエキスパンダーＥＸＰ及び第２偏光ビームスプリッタＢＳ２を透過した後、第１コリメータＣＯＬ１により収斂光束にされ、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１を透過した後、センサーレンズＳＥＮにより非点収差が付加され、光検出器ＰＤ１の受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤ１の出力信号を用いてＢＤに記録された情報を読み取ることができる。

また、光ピックアップ装置ＰＵ１において、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、ビームエキスパンダーＥＸＰから平行光束の状態で第２光束が射出されるように、第１レンズＬ１の光軸方向の位置を１軸アクチュエータＡＣ２により調整した後、赤色半導体レーザＬＤ２を発光させる。赤色半導体レーザＬＤ２から射出された発散光束は、図１において点線でその光線経路を描いたように、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１により反射された後、コリメータＣＯＬ１により平行光束に変換され、ビームエキスパンダーＥＸＰにより拡径され、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、図示しない絞りにより光束径が規制され、対物レンズＯＬに平行光の状態で入射した後、そこからＤＶＤの保護基板ＰＬ２を介して情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。対物レンズＯＬの中央領域ＣＮ、周辺領域ＭＤ及び光ディスク側の光学面を通過した光束により、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２に集光スポット、即ち、スポット中心部が形成されるようになっている。最周辺領域ＯＴを通過した光束はフレア化され、スポット周辺部を形成する。対物レンズＯＬは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングのために駆動される。

情報記録面ＲＬ２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ＯＬ、λ／４波長板ＱＷＰ、ビームエキスパンダーＥＸＰ及び第２偏光ビームスプリッタＢＳ２を透過した後、第１コリメータＣＯＬ１により収斂光束にされ、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１を透過した後、センサーレンズＳＥＮにより非点収差が付加され、光検出器ＰＤ１の受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤ１の出力信号を用いてＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。

また、光ピックアップ装置ＰＵ１において、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、ビームエキスパンダーＥＸＰから弱発散光束又は平行光束の状態で第３光束が射出されるように、第１レンズＬ１の光軸方向の位置を１軸アクチュエータＡＣ２により調整した後、赤外半導体レーザＬＤ３を発光させる。赤外半導体レーザＬＤ３から射出された発散光束は、図１において一点鎖線でその光線経路を描いたように、第２コリメータＣＯＬ２により平行光束に変換される。その後、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２により反射され、ビームエキスパンダーＥＸＰにより弱発散光束に変更されるか、又は平行光束のまま拡径された後、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、対物レンズＯＬに弱有限発散光又は平行光の状態で入射した後、そこからＣＤの保護基板ＰＬ３を介して情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。対物レンズＯＬの中央領域ＣＮ及び光ディスク側の光学面を通過した光束により、ＣＤの情報記録面ＲＬ３に集光スポット、即ち、スポット中心部が形成されるようになっている。最周辺領域ＯＴ及び周辺領域ＭＤを通過した光束はフレア化され、スポット周辺部を形成する。対物レンズＯＬは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングのために駆動される。

情報記録面ＲＬ３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ＯＬ、λ／４波長板ＱＷＰ、ビームエキスパンダーＥＸＰを透過した後、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２により反射され、第２コリメータＣＯＬ２により収斂光束に変換される。その後、光検出器ＰＤ２に収束する。そして、光検出器ＰＤ２の出力信号を用いてＣＤに記録された情報を読み取ることができる。

青紫色半導体レーザＬＤ１から出射された第一光束が対物光学素子ＯＬに入射したときに、中央領域ＣＮの第一回折構造、周辺領域ＭＤの第二回折構造及び最周辺領域ＯＴの第三回折構造は、第一光束の球面収差を適正に補正し、保護基板の厚さｔ１のＢＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる。又、赤色半導体レーザＬＤ２から出射された第二光束が対物レンズＯＬに入射したときに、中央領域ＣＮの第一回折構造、周辺領域ＭＤの第二回折構造は、ＢＤとＤＶＤの保護基板の厚さの差異及び第一光束と第二光束の波長の差異に起因して発生する第二光束の球面収差を適正に補正し、最周辺領域ＯＴは第二光束をＤＶＤの情報記録面上でフレアとするため、保護基板の厚さｔ２のＤＶＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる。又、赤外半導体レーザＬＤ３から出射された第三光束が対物光学素子ＯＬに入射したときに、中央領域ＣＮの第一回折構造は、ＢＤとＣＤの保護基板の厚さの差異及び第一光束と第三光束の波長の差異に起因して発生する第三光束の球面収差を適正に補正し、周辺領域ＭＤの第二回折構造及び最周辺領域は第三光束をＣＤの情報記録面上でフレアとするため、保護基板の厚さｔ３のＣＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる。また、中央領域ＣＮの第一回折構造は、記録再生に用いられる第三光束の回折効率を良好なものとするため、記録再生に十分な第三光束の光量を得ることができる。加えて、周辺領域ＭＤの第二回折構造は、第一光束及び第二光束に対して、レーザの製造誤差等の理由によって波長が基準波長からずれた際に、スフェロクロマティズム（色球面収差）を補正したり、温度変化が生じたときに、温度変化に伴って発生する球面収差を補正することができる。

図３は、光検出器ＰＤ２（又はＰＤ１）の受光面を模式的に示す図である。光検出器ＰＤ２は、田の字状に配列された４つの正方形状の受光部ＰＤａ〜ＰＤｄを、この順序で反時計回りに配置している。ここで、受けた光束の光量に応じて受光部ＰＤａが出力する電気信号をＡ、受光部ＰＤｂが出力する電気信号をＢ、受光部ＰＤｃが出力する電気信号をＣ、受光部ＰＤｄが出力する電気信号をＤとする。

ここで、光検出器ＰＤ２の電気信号を処理して得られるＳＵＭ信号を、ＳＵＭ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄとし、同様にＦＥ信号を、ＦＥ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）とする。図４は、縦軸に信号強度、横軸にフォーカシング位置をとって、ＳＵＭ信号及びＦＥ信号を示すグラフである。

上述したようにＣＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う場合、ＣＤの情報記録面から反射した光束が、対物レンズＯＬを通過し、光検出器ＰＤに入射したとき、図３の実線で示すスポットＳＰ１のごとく、円形で且つ各受光部ＰＤａ〜ＰＤｄに１／４円ずつ振り分けられた状態で、最適なフォーカシング位置になるものとする。かかる場合、ＦＥ信号はゼロとなる。

これに対し、図３の点線で示すスポットＳＰ２のごとく、楕円形で且つ各受光部ＰＤａ、ＰＤｃに多量の光束が照射された状態では、ＦＥ信号は、ＦＥ＞０となり、最適なフォーカシング位置からオーバー側にずれており、ＦＥ＝０となるように対物レンズＯＬをフォーカシング駆動する。

更に、図３の一点鎖線で示すスポットＳＰ３のごとく、楕円形で且つ各受光部ＰＤｂ、ＰＤｃに多量の光束が照射された状態では、ＦＥ信号は、ＦＥ＜０となり、最適なフォーカシング位置からアンダー側にずれており、ＦＥ＝０となるように対物レンズＯＬをフォーカシング駆動する。

次にレーベル面への画像形成について説明する。ここで問題となるのは、光ディスクのレーベル面を対物レンズ側に向けてセットしたときに、いずれの位置に光学系をセットすべきかという問題である。本発明者は、光ディスクから反射した光束が、対物レンズＯＬを通過し、光検出器ＰＤに入射したとき、ＦＥ信号がゼロである場合でも、レーベル面に照射されるスポットの径及び光量が必ずしも最適でないことを見いだした。

図５（ａ）〜７（ａ）は、ビームエキスパンダーＥＸＰの第１レンズＬ１を所定の位置に設定した状態で、対物レンズのフォーカシング動作を行った場合における、レーベル面からの反射光束に対応するＳＵＭ信号及びＦＥ信号のグラフである。図５（ａ）〜７（ａ）において、縦軸は光検出器の出力信号であり、横軸は対物レンズの光軸方向位置であり、原点はレーベル面上で収差最小の状態である。図５（ｂ）〜７（ｂ）は、図５（ａ）〜７（ａ）において、ＦＥ信号がゼロとなる位置（ＦＰ）に、対物レンズがレーベル面に対して相対変位した状態でのレーベル面上のスポット光強度分布を説明するための説明図である。

まず、レーベル面記録時には、図５（ａ）〜７（ａ）に示すように、カップリングレンズを変位させたとき、ＳＵＭ信号のピーク値又はＦＥ信号のゼロ点は、グラフ上の原点に近づくが、それに重ならない。これは、カップリングレンズと対物レンズを含む集光光学系が、光ディスクの情報記録面に情報を記録及び／又は再生するために最適な設計がなされているからである。

一方、レーベル面記録のためには、集光スポットを最小径に絞ることは必ずしも適切でない。記録される点が小さすぎると、画像を形成するのに適さない場合もあるからである。そこで、ある程度デフォーカス状態の集光スポットをレーベル面上に形成する必要がある。従って、いかなる位置に対物レンズをフォーカシング駆動するかが問題となる。

そこで、本実施の形態によれば、まずカップリングレンズを光軸方向における所定の位置（予め実験やシミュレーションで求められている等）に変位させる。これにより、対物レンズのフォーカスサーボ位置が、対物レンズの出射スポットの収差が低減される方向にシフトするので、その結果、カップリングレンズを変位させない場合に比べて、レーベル面上での集光スポットが絞られ、記録時における光利用効率が高まることとなる。言い換えると、カップリングレンズを変位させない場合には、レーベル面での集光スポットが広くなり、特にスポットの周辺で記録のためのエネルギ密度が低くなりすぎて、画像がぼやける恐れがある。

更に対物レンズを、ＦＥ信号がゼロとなる位置（図５（ａ）〜７（ａ）で原点からの距離β）、又はＳＵＭ信号がピークとなる位置（図５（ａ）〜７（ａ）で原点からの距離α）にフォーカシング駆動制御する。このとき、カップリングレンズの位置によっては、図５（ｂ）〜７（ｂ）に示すごとき種種の光強度分布をとりうるが、描画する文字、記号、画像によって、最適な光強度分布（最適なスポットの径及び光量）となるように、カップリングレンズの位置を選択するのが好ましい。尚、値αとβを用いた値（例えば（α＋β）／２の位置）に対物レンズをフォーカシング制御しても良い。

光ディスクのレーベル面に対して画像の形成を行う場合には、光ピックアップ装置ＰＵ１において、上述したようにビームエキスパンダーＥＸＰの第１レンズＬ１を半導体レーザ側に変位させた後、光ディスクのレーベル面を対物レンズ側に向けてセットし、第１レンズＬ１の光軸方向の位置を１軸アクチュエータＡＣ２により調整した後、赤外半導体レーザＬＤ３を発光させる。赤外半導体レーザＬＤ３から射出された発散光束は、図１において一点鎖線でその光線経路を描いたように、第２コリメータＣＯＬ２により平行光束に変換される。その後、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２により反射され、ビームエキスパンダーＥＸＰにより弱発散光束に変更されるか、又は平行光束のまま拡径された後、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、対物レンズＯＬに弱有限発散光又は平行光の状態で入射した後、そこからレーベル面に照射され、レーベル面上に形成されるスポットとなる。尚、本実施の形態では、対物レンズＯＬの周辺領域ＭＤ及び最周辺領域ＯＴ（ここでは開口制限領域）を通過した光束はフレア光にならず、中央領域ＣＮ（ここでは開口制限領域以外の領域）を通過してレーベル面上で集光スポットとなる光束に重ね合わされるので、中央領域ＣＮを通過した光束に加えて、より光強度の高いスポットを形成することができる。光ディスクを回転させながら、スポットのオンオフを繰り返すことで、所望の画像を形成できる。

又、レーベル面から反射した反射光束は、再び対物レンズＯＬ、λ／４波長板ＱＷＰ、ビームエキスパンダーＥＸＰ及び第２偏光ビームスプリッタＢＳ２を透過した後、第１コリメータＣＯＬ１により収斂光束にされ、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１を透過した後、センサーレンズＳＥＮにより非点収差が付加され、光検出器ＰＤ１の受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤ１からのＳＵＭ信号又はＦＥ信号を用いて対物レンズＯＬのフォーカシングやトラッキングを行って、鮮明な画像を形成することができる。

以上に限らず、例えば赤色半導体レーザＬＤ２を用いてレーベル面に画像を形成してもよく、あるいはレーベル面が波長に応じて色が変わる感光層を形成している場合、青紫色半導体レーザＬＤ１の光束を用いてシアン成分を形成し、赤色半導体レーザＬＤ２の光束を用いてマゼンタ成分を形成し、赤外半導体レーザＬＤ３を用いてイエロー成分を形成することで、レーベル面上にフルカラーの画像を形成することもできる。

図８は、ＣＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の位置からビームエキスパンダーＥＸＰの第１レンズＬ１を変位させず、ＳＵＭ信号とＦＥ信号をシミュレーションで求めたグラフである。図９は、ＣＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の位置からビームエキスパンダーＥＸＰの第１レンズＬ１を変位させないで、フォーカスサーボが入った状態でのレーベル面上のスポット光ＰＬを示すシミュレーション図である。

図１０は、ＣＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の位置からビームエキスパンダーＥＸＰの第１レンズＬ１を１．５ｍｍ光源側に変位させた状態で、ＳＵＭ信号とＦＥ信号をシミュレーションで求めたグラフである。図８のグラフと比べると明らかであるが、ＳＵＭ信号のピーク値とＦＥ信号のゼロ点は、アンダー側に移動していることがわかる。図１１は、ＣＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の位置からビームエキスパンダーＥＸＰの第１レンズＬ１を１．５ｍｍ光源側に変位させた状態で、フォーカスサーボが入った状態でのレーベル面上のスポット光ＰＬを示すシミュレーション図である。図９の図と比べると明らかであるが、スポット径が小さくなり、光密度が高まっていることがわかる。

図１２は、ＣＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の位置からビームエキスパンダーＥＸＰの第１レンズＬ１を３ｍｍ光源側に変位させた状態で、ＳＵＭ信号とＦＥ信号をシミュレーションで求めたグラフである。図８、１０のグラフと比べると明らかであるが、ＳＵＭ信号のピーク値とＦＥ信号のゼロ点は、更にアンダー側に移動していることがわかる。図１３は、ＣＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の位置からビームエキスパンダーＥＸＰの第１レンズＬ１を３ｍｍ光源側に変位させた状態で、フォーカスサーボが入った状態でのレーベル面上のスポット光ＰＬを示すシミュレーション図である。図９、１１の図と比べると明らかであるが、スポット径が更に小さくなり、光密度が高まっていることがわかる。レーベル面の感光特性等に応じて、図９，１１，１３のスポットを適宜選択すればよい。

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、本発明は、ＨＤ ＤＶＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換用の光ピックアップ装置であってもよく、ＢＤ／ＤＶＤ互換用の光ピックアップ装置であってもよく、ＨＤ ＤＶＤ／ＤＶＤ互換用の光ピックアップ装置であってもよい。

異なる光ディスクであるＢＤとＤＶＤとＣＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。 本実施の形態にかかる対物レンズＯＬの断面図である。 光検出器ＰＤ２（又はＰＤ１）の受光面を模式的に示す図である。 縦軸に信号強度、横軸にフォーカシング位置をとって、ＳＵＭ信号及びＦＥ信号を示すグラフである。 ビームエキスパンダーＥＸＰの第１レンズＬ１の光軸方向位置を変えた場合における、レーベル面からの反射光束に対応するＳＵＭ信号及びＦＥ信号のグラフ（ａ）、及び光強度分布（ｂ）を示す図である。 ビームエキスパンダーＥＸＰの第１レンズＬ１の光軸方向位置を変えた場合における、レーベル面からの反射光束に対応するＳＵＭ信号及びＦＥ信号のグラフ（ａ）、及び光強度分布（ｂ）を示す図である。 ビームエキスパンダーＥＸＰの第１レンズＬ１の光軸方向位置を変えた場合における、レーベル面からの反射光束に対応するＳＵＭ信号及びＦＥ信号のグラフ（ａ）、及び光強度分布（ｂ）を示す図である。重ねて示すシミュレーション図である。 ＣＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の位置からビームエキスパンダーＥＸＰの第１レンズＬ１を変位させず、ＳＵＭ信号とＦＥ信号をシミュレーションで求めたグラフである。 ＣＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の位置からビームエキスパンダーＥＸＰの第１レンズＬ１を変位させないで、フォーカスサーボが入った状態でのレーベル面上のスポット光ＰＬを示すシミュレーション図である。 ＣＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の位置からビームエキスパンダーＥＸＰの第１レンズＬ１を１．５ｍｍ光源側に変位させた状態で、ＳＵＭ信号とＦＥ信号をシミュレーションで求めたグラフである。 ＣＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の位置からビームエキスパンダーＥＸＰの第１レンズＬ１を１．５ｍｍ光源側に変位させた状態で、フォーカスサーボが入った状態でのレーベル面上のスポット光ＰＬを示すシミュレーション図である。 ＣＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の位置からビームエキスパンダーＥＸＰの第１レンズＬ１を３ｍｍ光源側に変位させた状態で、ＳＵＭ信号とＦＥ信号をシミュレーションで求めたグラフである。 ＣＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の位置からビームエキスパンダーＥＸＰの第１レンズＬ１を３ｍｍ光源側に変位させた状態で、フォーカスサーボが入った状態でのレーベル面上のスポット光ＰＬを示すシミュレーション図である。

符号の説明

ＡＣ１ ２軸アクチュエータ
ＡＣ２ １軸アクチュエータ
ＢＳ１ 第１の偏光ビームスプリッタ
ＢＳ２ 第２の偏光ビームスプリッタ
ＣＮ 中央領域
ＣＯＬ１ 第１のコリメータ
ＣＯＬ２ 第２のコリメータ
ＥＸＰ ビームエキスパンダー
ＦＬ フレア光
ＨＬ ホロレーザ
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
ＬＤ１ 青紫色半導体レーザ
ＬＤ２ 赤色半導体レーザ
ＬＤ３ 赤外半導体レーザ
ＬＤＰ 光源パッケージ
ＭＤ 周辺領域
ＯＬ 対物レンズ
ＯＴ 最周辺領域
ＰＤ１ 第１の光検出器
ＰＤ２ 第２の光検出器
ＰＤａ〜ＰＤｄ 受光面
ＰＬ スポット光
ＰＬ１ 保護基板
ＰＬ２ 保護基板
ＰＬ３ 保護基板
ＰＵ１ 光ピックアップ装置
ＱＷＰ λ／４波長板
ＲＬ１ 情報記録面
ＲＬ２ 情報記録面
ＲＬ３ 情報記録面
ＳＥＮ センサーレンズ

Claims (5)

1. 光源と、カップリングレンズ及び対物レンズを含む集光光学系とを有し、前記光源から出射された光束を、前記集光光学系を介して、光情報記録媒体の情報記録面に集光することによって情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置であって、
   光情報記録媒体のレーベル面から反射した光束を、受光面で受光して電気信号を発生する光検出器を有し、
   前記光情報記録媒体のレーベル面に光束を照射するときは、前記カップリングレンズを、前記情報記録面に対して情報の記録及び／又は再生を行う位置とは異なり、また前記対物レンズにより前記光情報記録媒体のレーベル面に集光された光束における収差の状態がベストにならない光軸方向の所定位置に変位させ、前記受光面からの電気信号に応じて前記対物レンズをフォーカシング動作させることを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 前記光検出器からの電気信号の総量に基づいて、前記対物レンズをフォーカシング動作させ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. 前記光検出器は複数の受光面を有し、各複数の受光面からの電気信号の差分に基づいて、前記対物レンズをフォーカシング動作させ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。
4. 前記集光光学系のいずれかの光学素子の光学面には、光軸から所定距離離れた位置に開口制限を行うための開口制限領域が設けられ、
   前記光情報記録媒体のレーベル面に光束を照射したときは、前記開口制限領域以外の光学面を通過し前記対物レンズから出射された光束と、前記開口制限領域を通過し前記対物レンズから出射された光束とを重ね合わせることで、前記レーベル面に画像を形成するスポットを形成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. 前記カップリングレンズは、光情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生を行う際に、光軸方向に変位することで球面収差を補正する機能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。

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