JP3582291B2 - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光によって情報を記録、または再生する光ピックアップ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光を利用して情報の記録や再生を行う技術はめざましい進歩を遂げている。あらかじめ記録されている音声や文字、画像データを読み出す再生専用の光学装置、いわゆるコンパクトディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、レーザディスクなどとそれぞれ呼ばれているもので、基本的な技術、市場とも成熟期にある。またコンピュータの２次記憶装置、リライタブルファイリング装置などに近年ますますその利用範囲を広げてきている。また、これからの市場を担う高い開口数をもつ対物レンズや、短波長レーザを用いた大規模容量の光ディスク装置が現在、技術的改良、市場規模拡大、シェア獲得などを目指し本格的な立ち上がり時期を向かえつつある。これらの技術的発展を支えているものは市場のニーズもあるが半導体レーザ技術、光学技術、媒体技術、信号処理技術、精密加工技術などの多くの周辺技術発展の寄与するところが大きいといえる。今後ますます技術の発展、市場規模の拡大にともなって、光ディスク装置は画像や文字情報などのデータ記憶装置としてその地位を築いて行くものと思われる。
【０００３】
またそれぞれに特徴のある光ディスクの規格が存在する。これはそのパフォーマンスに対する要請や技術の進展の時期の違いから生まれたものであるが、しかしながら数多くの光ディスク規格が混在すること、すなわち互換性を犠牲にすることはその取り扱いや市場規模の拡大の点でマイナスとなってしまう。特に、家庭などでそれぞれ大きな市場規模を構成し、その見かけ上の形態も直径１２ｃｍディスクとほとんど同様な外観を示すＣＤ（コンパクトディスク）とＤＶＤ（ディジタルバーサタイルディスク）とでは、光学的に直接の互換性がなくＤＶＤディスクはＣＤプレーヤで再生することはできず、また逆もしかりである。これはディスクの基板厚の違い（ＣＤは１．２ｍｍ、ＤＶＤは０．６ｍｍ）や対物レンズの開口数、使用レーザ光波長の違いなどによるもので、ＤＶＤをＣＤより高密度にするためである。
【０００４】
１つの光ディスクドライブで２つの異なる規格のＣＤとＤＶＤを利用できるようにとの市場の要請は大きいものがある。そこでこれまでにない特殊な光学系をもつ光ピックアップ装置を用いて互換性をとるいくつかの方法が提案され、またその中で実用化されつつあるものもある。
【０００５】
以下に図を参照しながら従来のＣＤ・ＤＶＤコンパチブルな光ピックアップ装置を用いたものについて説明を行う。図９にホログラム技術を用いたＣＤ用、ＤＶＤ用のそれぞれ独立した焦点を一つの対物レンズで実現できる２焦点対物レンズによる光ピックアップ装置を説明する。同図において光源であるところの半導体レーザ１から射出された光束はコリメータレンズ２によって略平行光束とされ、プリズム３を透過し、対物レンズ４によって光ディスク５の記録面６へと集光される。この場合対物レンズ４の入射面の一部に入射光の一部を分離し、本来の境界面形状で決定される焦点とは異なる位置に光束を集光する作用をもつホログラム７のパターンを付与してなるもので、ＣＤ、ＤＶＤそれぞれに対応し、対物レンズ４の最大開口部分の集光作用を受けて光束は基板厚の薄いＤＶＤ用に、ホログラム７によって集光される光束は基板厚の厚いＣＤ用にそれぞれ利用されるものである。さらにそれぞれの記録面６で反射された光束は前記プリズム３の戻り光分離作用を受けて集光レンズ８、シリンドリカルレンズ９を透過して光検出器１０へ到達して記録の再生、サーボ信号の検出を行う。また基板厚差によって生じる球面収差の補正はこのホログラム７の作用によって実現できるが、高開口数、短波長光束を用いる点でＣＤについてはオーバースペックとなるために、ＣＤ用の光束をホログラム７で開口を絞った形で構成しＣＤ再生の仕様にあわせてなるものである。このようにホログラム技術による２焦点対物レンズを用いることによって本来光学的に互換性の無いＣＤ、ＤＶＤそれぞれのディスクを見かけ上互換性があるかのごとく１つのピックアップ、すなわち１台のドライブ装置で利用することができ、また部品数も基本的には増加しないで対応できるものである。
【０００６】
次に、図１０を用いて別の方法による基板厚の異なる光ディスクの利用技術について説明を行う。同図において半導体レーザ、光学プリズム、光検出部の構成は前述の２焦点対物レンズによる方法とほぼ同一となっているが、一つの対物レンズによって２つの対応する焦点を結ぶのではなく、それぞれに独立した専用の対物レンズをディスクに対応して切り替える機構をもつもので、いわゆるツイン対物レンズ方式と呼ばれる方法である。図のように光束中に薄型光ディスク基板１１に対応した第１の対物レンズ１２と厚型光ディスク１３に対応した第２の対物レンズ１４を出し入れするような機構をもち、ボビン１５と呼ばれる対物レンズ支持筐体にそれぞれの対物レンズが装着されている。ボビン１５を回転軸１６の回りに回動することによって容易にそれぞれの対物レンズを切り替えることができる。２焦点方式と比較して、それぞれが専用の対物レンズを用いることにより、信号品質の確保と単純であるが故の安定動作を実現できる。また光の利用効率も専用機のそれとかわらず、Ｃ／Ｎの高い再生信号を得ることができる。対物レンズの切り替え時に対応ディスク、及び対物レンズの入射光束、または光検出器１０に対する基本ポジションの確認をおこなう必要がある。
【０００７】
さて、図１１を用いてさらに別の方法について説明を行う。本方式は平行平板の誘電体からなる補正プレート１７を対物レンズ４と薄型光ディスク基板１１の間隙に挿入する光学的に最もベーシックな考え方に立つもので、同図に示すごとく基板厚の薄い光ディスクを再生する場合に、厚型光ディスク基板１３のそれに光学的に対応させるため、その基板厚差に相当する補正プレート１７を図に示す位置に挿入し、基板厚差によって生じる球面収差を補正可能とするもので、基板厚の厚いＣＤなどの再生時には補正プレート１７は撤去される。光の利用効率もほとんど落とすことなく、安定した動作が期待できる。また基板厚が厚く、記録密度が相対的に小さいＣＤに対応する場合には光束が絞れすぎることを防ぐために、対物レンズ４の入射瞳の直前に開口制限アパーチャ１８をいれてやる必要がある。そのための抜き差し機構（不図示）も同時に設置されている。また光検出部１０の作用は前説明の方法と同様である。
【０００８】
次に対物レンズの実効的な開口数を切り替えることによって互換性をとる方法について２通りの方法を説明する。まず第１の方法を図１２を用いて説明する。同図において対物レンズ４への入射直前、または略平行光束中に開口数切り替えのための制限開口プレート１９を抜き差しするもので、制限開口プレート１９が挿入されていない場合には、対物レンズ４のもつ高い開口数そのままの光スポットとして記録面６に集光される。この場合薄型基板１１の高密度光ディスクに対応するものである。このままの光束を基板厚の異なる厚型光ディスクへ入射した場合には、基板の増大した分によって生じる光線高さの３乗に比例する球面収差の影響を受け集光スポットは回折限界まで絞られることなく大きくなってしまい、記録ピット（不図示）の検出やトラッキング動作へ大きく悪影響を生じてしまうこととなる。また任意の開口をもつ制限開口プレート１９を挿入した場合には、対物レンズ４へ入射する光束径が縮小し実効的な開口数は減少し、回折理論から見ればスポットが大きくなるが、球面収差の影響の方が大きく支配的であり、光線高さの大きな成分、すなわち光束の外周部分を制限することによってスポットの集光性能を大きく改善することができ、これによってＣＤ程度の記録密度をもつ光ディスクの記録ピットを検出でき、通常の動作でトラッキングを実現できるものである。
【０００９】
さらに開口制限による第２の方法について図１３を用いて説明を行う。同図において略平行光束中の任意の位置に設置された液晶からなるシャター機構２０を備え、コントロールのため電気的に（電圧を）オン、オフすることによって開口の解放、制限を行うようにしたものである。液晶によるシャッター機構２０を用いることによって機械的な動作を必要とせず、動作の安定性と切り替えの高速化を実現してなるものである。その他の機構と作用は前述の第１の方法に準じるものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、先に説明した光ディスクの基板厚の異なるＣＤ、ＤＶＤに対応するコンパチブル光ピックアップ装置において、２焦点対物レンズを用いるそれは、レーザからの限られた光強度をホログラム素子によって往路光学系で分離するため光の利用効率を下げてしまい、さらに復路光学系でも同様な作用のため光検出器への回帰光強度が低下してしまいＣ／Ｎ比が他の方法と比べ一般に低くなってしまう。またホログラム素子の回折作用による不要な迷光が比較的多く発生してしまい、その除去対策や、光検出部が複雑になってしまうといった問題が生じてしまう。データの記録作用をもつ光記録装置では再生専用のそれよりも光強度の大きな光スポットを必要とするため、光利用効率の比較的低い２焦点対物レンズによる方法は利用しにくいと言わざるを得ない。また対物レンズに直接ホログラム素子を構成する場合と、外部による場合とが考えられるが、いずれの場合も製作コストが大きくなり、一体化の場合は一般に金型の寿命が短く、対物レンズの単価が高くなってしまう。
【００１１】
次にボビン回動による専用ツイン対物を用いた光ピックアップ装置の場合は、光の利用効率などの点では２焦点対物の方式に比べて有利であるが、対物レンズを２つ保持動作させるためピックアップの可動部分の機構、及び電気的構成が、大きく重く、複雑になってしまい、また回動軸を保持するスペースを下部に確保する必要があるため、一般に市場の要請による薄型の光ピックアップ／ドライブ装置は実現しにくい。またレンズ切り替え時に、入射光束または光検出器に対して基本となるポジションの確認と保持を行う必要があり、構成や動作が複雑になってしまう。
【００１２】
また球面収差の補正のための平行平板からなる誘電体プレートを基板の薄いＤＶＤ再生時に挿入し、基板の厚いＣＤのそれの場合には撤去する方法では、プレートの抜き差し機構を必要とし、プレートの挿入によって対物レンズの作動距離が大きく制限されてしまい、ディスクの面振れによるクラッシュや動作レンジの制限などの問題点が生じてしまう。またＤＶＤ対応の対物レンズの開口数はＣＤ対応のそれよりも０．１５ほど大きく、また光源のレーザ波長も短いためＣＤに直接利用するにはオーバースペックとなり必要なスポット以上に絞り込まれてしまい、再生動作に悪影響を与えてしまう。これを回避するためにＣＤ動作時のみに対物レンズの直前または直後に開口制限アパーチャを挿入する必要があり実効的に開口数を小さくしてＣＤに対応させる必要があり、部品点数の増加とともに切り替え機構が必要となり、構成の複雑化を招いてしまう。
【００１３】
さらに開口制限による方法の第１の方法ではプレートの開口中心と対物レンズの光軸のずれを補正するために両者を一体に駆動しなければならず、切り替え機構を含んだ形での構成はむずかしい。また第２の液晶シャッタによる方法では、比較的シャッタ機構は大型であり光ディスクの任意の場所にアクセスする光ピックアップ部に搭載すると重量が重くなり、アクセス性能を低下させてしまう、また電気配線が必要であり、製造コストも割高になってしまう。
【００１４】
本発明は上記の課題を解決するもので、薄型基板厚を用いるＤＶＤなどの光ディスクと、従来からの標準的（相対的に厚い）厚さを持つＣＤなどの光ディスクの基板厚さの差やトラックピッチの違いなどによって生ずる動作の不安定さや、機構の複雑さなどをより効果的に回避することが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。
【００１５】
【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においては、２つの半導体レーザから射出されるレーザ光をそれぞれ２つのコリメータレンズで２つの略平行光束に変換し、このコリメータレンズからそれぞれの射出されたレーザ光を合成・分離手段が重ね合わせて同一方向へ射出して対物レンズを介して光記録媒体へ投射し、この光記録媒体からの２つのレーザ光の反射戻り光を前記合成・分離手段が前記２つのコリメータレンズの方向へ分離して射出し、この分離された反射戻り光を光分離手段により半導体レーザから合成・分離手段までの光学系から分離して光検出器で検出するものである。この発明によれば、機械的な駆動部分を有することなく、また信号レベルを減衰させることなく、２つの種類の光記録媒体に対して情報の記録・再生ができる装置をコンパクトに構成できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、レーザ光をそれぞれ射出する導体レーザと、前記２つの半導体レーザから射出されるレーザ光をそれぞれ２つの略平行光束に変換する２つのコリメータレンズと、前記コリメータレンズからそれぞれの射出される略平行光束のレーザ光を重ね合わせて同一方向へ射出すると共に、同一方向へ射出された２つのレーザ光の反射戻り光を前記２つのコリメータレンズの方向へ分離して射出する合成・分離手段と、前記合成・分離手段から同一方向へ重ね合わせて射出された２つのレーザ光を光記録媒体の記録面上に集光させる対物レンズと、前記合成・分離手段から分離して射出される記録面からの２つのレーザ光の反射戻り光を前記半導体レーザから合成・分離手段までの光学系から分離する戻り光分離手段と、この分離手段によって分離された戻り光を光電変換する作用を持つ光検出器とを備え、前記２つの半導体レーザは互いにごく近傍に配置されてなり、それぞれ異なる波長λ１、及びλ２に光束を射出し、互いにπ／２０＜θ＜π／４からなる角度θをもって射出方向が規定されていることを特徴とする光ピックアップ装置としたものであり、このような構成をとることによって２つの半導体レーザの光路を重ね合わせ、１つの対物レンズによって２つの機能の光ピックアップ装置をコンパクトに実現できるものである。また、光源部分の構成をコンパクトにできる作用を有する。
【００１７】
本発明の請求項２に記載の発明は、合成・分離手段は光学的半透膜で形成され、光学的半透膜に入射する２つのレーザ光を反射若しくは透過させて同一方向へ重ね合わせて射出し、又は異なる方向へ分離して射出することを特徴とする前記請求項１に記載の光ピックアップ装置としたものであり、このような構成をとることによって、２つの半導体レーザから射出される２つのレーザ光の波長の差異に基づき光学的半透膜で形成される合成・分離手段が反射又は透過を選択的に行なうことにより２つのレーザ光又は反射戻り光を重ね合わせ・分離ができる作用を有する。
【００１８】
本発明の請求項３に記載の発明は、合成・分離手段は回折格子で形成され、回折格子に入射する２つのレーザ光を反射若しくは透過させて同一方向へ重ね合わせて射出し、又は異なる方向へ分離して射出することを特徴とする前記請求項１に記載の光ピックアップ装置としたものであり、このような構成をとることによって、２つの半導体レーザから射出される２つのレーザ光の波長の差異に基づき回折格子で形成される合成・分離手段が反射又は透過を選択的に行なうことにより２つのレーザ光又は反射戻り光を重ね合わせ・分離ができる作用を有する。
【００１９】
本発明の請求項４に記載の発明は、合成・分離手段は複数の入射・射出面を有するプリズムを備え、前記プリズムの内部又は外側に光学的半透膜又は回折格子を配設することを特徴とする前記請求項１に記載の光ピックアップ装置としたものであり、このような構成をとることによって、光学的半透膜又は回折格子をプリズムの内部又は外側に正確且つ安定した状態で配設できることとなり、合成・分離手段での合成・分離の動作をより確実に行える作用を有する。
【００２１】
本発明の請求項５に記載の発明は、前記光学的半透膜は誘電体多層膜で構成された波長選択膜によってなり、前記２つの光束のうち波長λ１の光束を反射し、波長λ２の光束を透過する２光束を分離する作用を有する。
【００２２】
本発明の請求項６に記載の発明は、前記プリズムの２つの入射面の少なくとも一つの面は、入射光束断面の任意の１方向のみ変倍するアナモルフィックな作用を有することにより、半導体レーザからの楕円断面光束を集光品質を向上させる円形断面光束に近づける作
用を有する。
【００２３】
本発明の請求項７に記載の発明は、前記戻り光分離手段は光の回折作用を利用するホログラム素子によってなることにより、光検出器周辺部分をよりコンパクトに構成できる作用を有する。
【００２４】
本発明の請求項８に記載の発明は、前記２つの半導体レーザ、前記戻り光分離手段、及び前記光検出器は１つのパッケージモジュール内に一体に構成されてなることにより、光検出器周辺部分をコンパクトに構成できるとともに、光学、機構調整をより簡便にできる作用を有する。
【００２５】
本発明の請求項９に記載の発明は、前記光学的半透膜を前記波長λ２を発する前記半導体レーザ側の面に前記波長λ２の光線高さの高い周辺部の光束を制限するアパーチャを設けてなることにより、光ディスクの記録面への集光スポットの球面収差を抑制する作用を有する。
【００２６】
以下、本発明に実施の形態について図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の説明した光ピックアップ装置の光学系の構成図。同図において本発明の実施の形態に係る光ピックアップ装置は、それぞれ波長の異なる可視光λ１、赤外光λ２を独立に射出する２つの半導体レーザと、この２つの半導体レーザ２１Ａ、２１Ｂから射出される可視光λ１、赤外光λ２の光束をそれぞれ２つの略平行光束に変換する２つのコリメータレンズ２２Ａ、２２Ｂと、この２つのコリメータレンズ２２Ａ、２２Ｂからそれぞれ射出される可視光λ１、赤外光λ２の略平行光束を入射させる２つの入射面２３Ａ、２３Ｂを持つ１ブロックからなるプリズム２３と、このプリズム２３内部に誘電体多層膜等からなる光学的半透膜を設置して形成され、この光学的半透膜の反射、透過の作用により、前記２つの可視光λ１、赤外光λ２の略光束を重ね合わせて射出する波長選択膜２４と、前記プリズム２３の射出面２５からの射出光束を光ディスクの記録面上に集光させる対物レンズ２７と、前記光ディスク記録面からの反射戻り光を半導体レーザ２１Ａ、２１Ｂから光記録面までの往路光学系からの分離する戻り光分離手段となるホログラム素子２８Ａ、２８Ｂと、このホログラム素子２８Ａ、２８Ｂによって分離された戻り光を光電変換する作用を持つ光検出器２９Ａ、２９Ｂとを備える構成である。
【００２７】
まず、波長λ１の光束による光学的作用について説明する。半導体レーザ２１Ａから射出された光束は拡散しながら専用のコリメータレンズ２２Ａへと入射するとともに略平行光束へ変換されプリズム２３の入射面２３Ａへと入射する。入射面の入射光線に対する角度（入射角度）βはπ／４π＜β＜π／２の範囲で任意の角度をとることができる。本実施の形態１では約６５度の角度をもってプリズム２３に入射している。こうすることによって一般に楕円強度分布を持つ半導体レーザの断面強度のそれを円状の分布に改善することができ、回折による光スポットをより小さく絞り込むことができ、また光の利用効率を向上させることができる。このような光学形態はアナモルフィック光学系と呼ばれ、光束断面の任意の一方向のみの強度分布を変倍することができる。
【００２８】
前記プリズム２３内部に形成されている波長選択膜２４が可視光を透過し、赤外光を反射する。この波長選択膜２４によって可視光であるλ１は透過されて前記プリズム２３の射出面２５から射出され、さらにはね上げミラー２６によって紙面手前側へ光束を折り曲げられて対物レンズ２７側へと射出させられる。対物レンズ２７の収斂作用によって入射光は光ディスクの記録面（不図示）に集光させられる。この集光スポットはいわゆる回折限界と呼ばれる対物レンズ２７の開口数と、入射波長によって規定されるところの物理的限度の微小スポットとして結像され、高密度に記録面に記録された光ディスクのピット情報をピックアップすることができる。
【００２９】
さらに、記録面で反射されたピット再生情報やフォーカシング、トラッキングなどのサーボ信号を含む反射光は対物レンズ２７によって再び略平行光に変換される。また後述するところのスポットと常にピット列（不図示）に追従させるために光軸方向の追従制御、すなわち光ディスク基板の上下振れのキャンセルのためのフォーカシング動作、及びディスクのラジアル方向の追従動作、すなわち記録ピット列、またはトラックとディスクの回転軸の偏りのキャンセルのためのトラッキング動作に必要な光情報と、前述のごとくピット情報を含んでいる。さらに再びプリズム２３に入射するとともに波長選択膜２４で先と同様に透過され、光束はプリズム２３を透過しコリメータレンズ２２Ａへ再び回帰する。さらにコリメータレンズ２２Ａの収斂作用を受けつつ半導体レーザ２１Ａとコリメータレンズ２２Ａとの間に設置してなるホログラム素子２８Ａの回折による戻り光分離作用を受けて半導体レーザ２１Ａの近傍に設置されている専用の光検出器２９Ａに入射する。光検出器２９Ａは複数の光検出センサエリア（不図示）によって構成され、入射した光束の挙動をそれぞれのセンサからの入射光強度を電流、または電圧の電気信号へ光電変換したものに、任意の演算を加えることによってフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号、及び再生信号を得ることができるものである。本実施の形態１ではフォーカシング誤差信号検出にはスポットサイズ法を、トラッキング誤差信号検出には１ビームによるプッシュプル法、または位相差法を用いている。
【００３０】
ここでこの誤差信号検出について図２から図５を用いて詳細を説明する。まずフォーカシング動作については、前述のようにナイフエッジ法による方法でフォーカシングエラー信号を検出するもので図２に示すようなホログラムの回折による戻り光分離作用により記録面からの反射戻り光を光検出器２９Ａへと回折分離させる。図３に光検出器２９Ａの受光部の拡大図と戻り光の結像パターンのデフォーカシングにともなう変化を示す。同図（ｂ）において光ディスクの記録面に合焦した場合のパターンを示す。図中、４つの長方形の受光部のうち中央の２つの受光部Ｂ，Ｃの出力の和と両わきの受光部Ａ，Ｄの出力の和との差動出力によってフォーカスエラー信号ＦＥを得ることができる。
【００３１】
すなわち、ＦＥ＝（Ｂ＋Ｃ）−（Ａ＋Ｄ）となる。合焦の場合は予めこの差動出力が＝０となるように調整をしておく。また対物レンズ２７と記録面との距離が離れる方向にデフォーカスしたならば、光検出器上のスポットのパターンは同図（ａ）のように小さくなりフォーカスエラー信号ＦＥは正の値として増大し、また逆に近づいた場合には同図（ｃ）のようになり出力は負の値として増大していく。このエラー信号出力の符号からデフォーカシングの方向が、出力の絶対値からデフォーカス量を知ることができ、この信号を最終的に対物レンズアクチュエータ（不図示）へフィードバックすることでフォーカス方向の追従動作を実現することができる。
【００３２】
図４にデフォーカス量に対するエラー信号の特性曲線を示す。同図はその形から一般にフォーカスのＳ字信号曲線、または単にＳ字とよばれ、この図からもフォーカスエラー信号の特性を視覚的に知ることができる。
【００３３】
さて、次にトラッキング動作について説明する。図３において光検出器の入射スポットのパターンは記録面のピット列で回折された０次回折光とその両脇に集光した±１次回折光によって形成されている。±１次回折光は光検出器２９Ａ上でその一部分が０次回折光と重なりあっている。（斜線部）この重なりあっている部分は互いに干渉しあって０次回折光の強度よりも低くなっている。光ディスクの記録面上の光スポットが記録ピット列の中央部に沿ってあるとき（オントラック状態／不図示）は、前記重なりあっている部分の光強度は互いにバランスされており、光スポットが記録ピット列から偏位した場合に±１次回折光のバランスが崩れ、すなわち前記重なりあった部分の光強度のバランスが崩れる。そこで光検出器の４つの受光部の中央の分割線を境として、すなわちトラッキングエラー信号ＴＥは、ＴＥ＝（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）である差動信号より得ることができる。フォーカシングのときと同様にこのエラー信号を最終的に今度はトラッキングアクチュエータへフィードバックすることによってトラック方向の追従動作を実現することができる。図５に光スポットの記録ピット列に対する変位量とトラックエラー信号の特性曲線を示す。同図は先と同様にその形から一般にトラックのＳ字信号曲線、または単にＳ字とよばれ、この図からトラックエラー信号を視覚的に知ることができる。
【００３４】
さらに、光ディスクの記録面に記録されている記録ピットの再生動作について説明する。図３の光検出器において、再生信号ＲＦは４つの受光部の総和出力、すなわちＲＦ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄによってこれを得ることができる。
【００３５】
さて以上、フォーカシング、トラッキングのエラー信号検出、及び記録ピットの再生信号検出に関わる説明を行ったが、本発明の実施の形態１においてこのような各方式によってコンパクトに動作を実現することができるが、しかしながら各誤差信号検出は上記方法に限定されるものではない。
【００３６】
次に赤外光束、波長λ２による光学的な作用について説明する。同図において半導体レーザ２１Ｂから射出された発散光束はコリメータレンズ２２Ｂの作用を受けて先と同様に略平行光束へ変換される。さらにプリズム２３のアナモルフィックな作用を与える入射面２３Ｂから入射して赤外光である同光束は波長選択膜２４の作用を受けて反射させられる。射出面２５から射出した光束は先の可視光の光束と伝播方向、光束中心ともに重なった光路をたどってはね上げミラー２６で紙面上部へ反射されたのち対物レンズ２７へ入射し光ディスクの記録面（不図示）へ集光する。
【００３７】
先に説明していなかったが本光ディスクはコンパクトディスクなどの基板厚１．２ｍｍ、トラックピッチ１．６μｍの仕様からなり、先に説明した光ディスクは基板厚０．６ｍｍ、トラックピッチ０．７４μｍのいわゆるＤＶＤと呼ばれる高密度光ディスクに対応している。
【００３８】
さてさらに光ディスクの記録面で反射された反射戻り光はふたたび対物レンズ２７へ回帰したのち略平行光束へ変換され、プリズム２３に入射し波長選択膜２４の作用を受け同面で反射させられプリズム２３の入射面２３Ｂから射出し、コリメータレンズ２２Ｂの収斂作用を受けつつ、コリメータレンズ２２Ｂと半導体レーザ２１Ｂとの間に設置されてなるホログラム素子２８Ｂによって第２の光検出器２９Ｂへと入射させられる。ここでは先に説明した可視光の波長λ１による光学系と同様の検出手法によってフォーカシング、トラッキング、再生の各光情報を独立した光検出器２９Ｂによってこれを行う。
【００３９】
また本実施の形態１で利用されている対物レンズ２７はＤＶＤ用の高密度ピットの再生が可能な０．６の開口数をもち、ＣＤのそれよりもかなり大きくなっている。この対物レンズ２７をそのまま基板厚の厚いＣＤに利用したならば、対物レンズ２７の光軸から離れている光線高さの高いの成分が基板厚が増大したことによって顕著に球面収差の影響を受け、結像スポットの品質を劣化させる。この光線高さの高い成分、すなわち光束の周辺の成分をカットすることで結像スポットの品質の改善を図ることができる。このためにプリズム２３の入射面２３Ｂとコリメータレンズ２２Ｂとの間隙に必要な遮光が行える光束と相似な楕円断面を持つアパーチャ３０を設置することでこれを行う。またはプリズム２３内部の波長選択膜２４の波長λ２の光源側からみて手前側、または入射面２３Ｂに設置しても良い。
【００４０】
実効的に対物レンズ２７の開口数を制限することになるが、もともとＣＤで使われる対物レンズの開口数は本実施の形態１で用いられているＤＶＤ用の対物レンズよりも小さく集光特性にそれほど影響はない。前記アパーチャを設けることによって球面収差の影響を大幅に改善することができる。
【００４１】
さらに光検出器２９Ａまたは同２９Ｂで検出された各種光信号は前述のごとく光電変換された後、信号処理部（不図示）へ送られ、さらにディスクの情報の再生や対物レンズ２７の光ディスクへ追従させるためのフォーカス、トラッキングアクチュエータへ動作信号がフィードバックされ、安定した光ピックアップの駆動の実現に利用される。
【００４２】
さて、前述半導体レーザ２１Ａ、半導体レーザ２１Ｂ、光検出器２９Ａ、光検出器２９Ｂ、ホログラム素子２８Ａ、ホログラム素子２８Ｂは図６に示すように一つの架台上に設置されてなるモジュール形態をしている。このモジュールは光ピックアップ装置に搭載される前に予め光学的、機構的アライメントが完了されているもので、このようにすることによって光ピックアップの量産時の組立性を向上することができ、光学的な位置ズレに対してこれを強化することができる。またさらに半導体レーザ２１Ａ，２１Ｂや光検出器２９Ａ，２９Ｂなどの電気的な部分を集中して配置することができ、光ピックアップ装置の小型化に貢献するものである。
【００４３】
（実施の形態２）
図７を用いて本発明の実施の形態２を説明する。前記説明した実施の形態１での２つのアナモルフィック面による相互の光束折り曲げと内部に波長選択膜を持つプリズムによる方法は光の利用効率を向上させたり、焦点距離の比較的短いコリメータレンズによりコンパクトな光学系を実現することができるが、アナモルフィック面は必ずしも必須な構成要素ではない。本実施の形態２に係る光ピックアップ装置は、アナモルフィック面を廃し、以下に示すような構成によって２つの光源からの光束を波長選択膜を通して重ね合わせ対物レンズに入射させ、２種類の光ディスクにそれぞれ対応することができるものである。
【００４４】
図７において、実施の形態１と同様にそれぞれ独立した波長の異なる互いに近接する２つの半導体レーザ３１Ａ，３１Ｂから射出された光束は、それぞれに対応したコリメータレンズ３２Ａ、３２Ｂに入射し、略平行光束に変換されたのち短波長側の光束は入射面３３Ａから入射し、内部反射面３４で折り曲げられ波長選択膜３５を透過しはね上げミラー３６によって紙面手前側へ折り曲げられ対物レンズ３７の集光作用を受けて、基板厚の比較的薄い光ディスクの記録面（不図示）へ微小スポットとして結像し、記録データの読みだし、または書き込みに利用される。この記録面での反射戻り光の処理に関する構成、及び作用については実施の形態１に準じるのでここでは省略する。
【００４５】
また長波長側の光束は入射面３３Ｂから入射し、直後に構成された波長選択膜３５の反射作用によってはね上げミラー３６側へと伝播させられ、先と同様に紙面手前側へ折り曲げられたのち、対物レンズ３７の集光作用を受け基板厚の相対的に厚い光ディスクの記録面へ集光させられる。さらに球面収差を抑制する効果のあるアパーチャ３８は入射面３３Ｂに設けられてなるものである。
【００４６】
（実施の形態３）
図８を用いて本発明の実施の形態３を説明する。本実施の形態３に係る光ピックアップ装置は、前記実施の形態１と同様に半導体レーザ４１Ａ、４１Ｂ（２１Ａ、２１Ｂに相当）、コリメータレンズ４２Ａ、４２Ｂ（２２Ａ、２２Ｂに相当）、プリズム４３（２３に相当）、波長選択膜４４（２４に相当）、対物レンズ４７（２７に相当）、ホログラム素子４８Ａ、４８Ｂ（２８Ａ、２８Ｂに相当）及び光検出器４９Ａ、４９Ｂ（２９Ａ、２９Ｂに相当）を共通して備え、前記波長選択膜４４の構成及びその作用を異にする構成である。この波長選択膜４４は、プリズム４３の外側面に格子定数ｄからなる回折格子を配設して形成され、前記プリズム４３の入射面４３Ａ、４３Ｂから入射される可視光λ１、赤外光λ２をその波長に応じた回折角で射出させる構成である。
【００４７】
次に、前記構成に基づく本実施の形態３の光学的作用について説明する。前記各実施の形態１、２と同様に半導体レーザ４１Ａ、４１Ｂから可視光λ１、赤外光λ２が射出されてコリメータレンズ４２Ａ、４２Ｂで略平行光束として射出される。この略平行光束の可視光λ１、赤外光λ２がプリズム４３の入射面４３Ａ、４３Ｂから入射し、この入射する可視光λ１が回折格子の波長選択膜４４へ角度ｉ１で入射して回折角θ１で射出させ、また赤外光λ２が回折格子の波長選択膜４４へ角度ｉ２で入射して回折角θ２（θ１＝θ２）で射出させる。
【００４８】
即ち、可視光λ１については、ｄ（ｓｉｎｉ１−ｓｉｎθ１）＝ｍ・λ１となり、赤外光λ２についてはｄ（ｓｉｎｉ２−ｓｉｎθ２）＝ｍ・λ２となる。ここで、ｍは回折光の次数である。前記回折角θ１と回折θ２とは、格子定数ｄ、入射角ｉ１、ｉ２及び波長λ１、λ２を適宜設定することにより等しくすることができる。この回折角θ１、θ２を等しくすることにより可視光λ１及び赤外光λ２を重ね合わせて同一方向に射出することができることとなる。
【００４９】
前記重ね合わされた可視光λ１及び赤外光λ２がプリズム４３の射出された後は前記実施の形態１及び２と同様に作用し、また効果を有する。
【００５０】
【発明の効果】
以上の各実施の形態から明らかなように、本発明によれば波長の異なる２つの光源をごく近接して配置し、射出方向に角度を持たせてそれぞれの専用のコリメータレンズに入射させ、さらにプリズム内の波長選択膜を反射、または透過することによってプリズムからの射出光路を重ね合わせ対物レンズに入射させ、記録の再生、または記録を行い、さらに記録面からの反射戻り光をホログラム素子によって光検出器へ分離し、半導体レーザ、ホログラム素子、光検出器を一体型モジュールに構成することによって、２つの種類の光ディスクに対応し、さらにコンパクトに構成された光アップ装置を実現することができ、機器組み込み性、消費電力の低減、アクセススピードの向上等を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の説明した光ピックアップ装置の光学系の構成図
【図２】本発明の実施の形態１を説明した光ピックアップ装置の部分図
【図３】本発明の実施の形態１を説明した光ピックアップ装置の部分図
【図４】本発明の実施の形態１を説明した光ピックアップ装置の動作を説明した図
【図５】本発明の実施の形態１を説明した光ピックアップ装置の動作を説明した図
【図６】本発明に実施の形態１を説明した光ピックアップ装置の部分図
【図７】本発明の実施の形態２を説明した光ピックアップ装置の光学系の構成図
【図８】本発明の実施の形態３を説明した光ピックアップ装置の光学系の構成図
【図９】従来の光ピックアップ装置を説明した光学系の構成図
【図１０】従来の光ピックアップ装置を説明した光学系の構成図
【図１１】従来の光ピックアップ装置を説明した光学系の構成図
【図１２】従来の光ピックアップ装置を説明した光学系の構成図
【図１３】従来の光ピックアップ装置を説明した光学系の構成図
【符号の説明】
１，２１Ａ，２１Ｂ，３１Ａ，３１Ｂ，４１Ａ，４１Ｂ 半導体レーザ
２，２２Ａ，２２Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ，４２Ａ，４２Ｂ コリメータレンズ
３，２３，４３ プリズム
４，２７，３７ 対物レンズ
５ 光ディスク
６ 記録面
７ ホログラム
８ 集光レンズ
９ シリンドリカルレンズ
１０，２９Ａ，２９Ｂ，４９Ａ，４９Ｂ 光検出器
１１ 薄型光ディスク基板
１２ 第１の対物レンズ
１３ 厚型光ディスク基板
１４ 第２の対物レンズ
１５ ボビン
１７ 補正プレート
１８ 開口制限アパーチャ
１９ 制限開口プレート
２０ シャッター機構
２４，３５，４４ 波長選択膜
２５ 射出面
２６，３６ はね上げミラー
２８Ａ，２８Ｂ，４８Ａ，４８Ｂ ホログラム素子
３０，３８ アパーチャ
３３Ａ，３３Ｂ，４３Ａ，４３Ｂ 入射面
３４ 内部反射面

Claims (9)

1. レーザ光をそれぞれ射出する導体レーザと、前記２つの半導体レーザから射出されるレーザ光をそれぞれ２つの略平行光束に変換する２つのコリメータレンズと、前記コリメータレンズからそれぞれの射出される略平行の光束のレーザ光を重ね合わせて同一方向へ射出すると共に、同一方向へ射出された２つのレーザ光の反射戻り光を前記２つのコリメータレンズの方向へ分離して射出する合成・分離手段と、前記合成・分離手段から同一方向へ重ね合わせて射出された２つのレーザ光を光記録媒体の記録面上に集光させる対物レンズと、前記合成・分離手段から分離して射出される記録面からの２つのレーザ光の反射戻り光を前記半導体レーザから合成・分離手段までの光学系から分離する戻り光分離手段と、この分離手段によって分離された戻り光を光電変換する作用を持つ光検出器とを備え、
   前記２つの半導体レーザは互いにごく近傍に配置されてなり、それぞれ異なる波長λ１、及びλ２に光束を射出し、互いにπ／２０＜θ＜π／４からなる角度θをもって射出方向が規定されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 前記合成・分離手段は光学的半透膜で形成され、光学的半透膜に入射する２つのレーザ光を反射若しくは透過させて同一方向へ重ね合わせて射出し、又は異なる方向へ分離して射出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。
3. 前記合成・分離手段は回折格子で形成され、回折格子に入射する２つのレーザ光を反射若しくは透過させて同一方向へ重ね合わせて射出し、又は異なる方向へ分離して射出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。
4. 前記合成・分離手段は複数の入射・射出面を有するプリズムを備え、前記プリズムの内部又は外側に光学的半透膜又は回折格子を配設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。
5. 前記光学的半透膜は誘電体多層膜で構成された波長選択膜によってなり、前記２つの光束のうち波長λ１の光束を反射し、波長λ２の光束を透過する機能を有することを特徴とする請求項２、４のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
6. 前記プリズムの２つの入射・射出面の少なくとも一つの面は、入射光束断面の任意の１方向のみ変倍するアナモルフィックな作用を有することを特徴とする請求項４、５のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
7. 前記戻り光分離手段は光の回折作用を利用するホログラム素子によってなることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
8. 前記２つの半導体レーザ、前記戻り光分離手段、及び前記光検出器は１つのパッケージモジュール内に一体に構成されてなることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
9. 前記光学的半透膜を前記波長λ２を発する前記半導体レーザ側の面に前記波長λ２の光線高さの高い周辺部の光束を制限するアパーチャを設けてなることを特徴とする請求項２、４ないし８のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。

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