JP2001014715A

JP2001014715A - 光ピックアップ装置

Info

Publication number: JP2001014715A
Application number: JP11183468A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Ouchida; 茂大内田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1999-06-29
Filing date: 1999-06-29
Publication date: 2001-01-19

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の異なる波長の光源を有する光ピックアッ
プ装置において、ホログラムや受光手段を共通化して小
型、低コスト化を図ると同時に、２つのレーザ光源の位
置ずれによる収差や信号のオフセットを低減して良好な
信号を得ることを課題とする。【解決手段】本発明は、波長の異なる半導体レーザから
なる複数の光源１，２を有し、複数の光源からの光束を
光記録媒体７へと導く光学手段３を介して光記録媒体上
の記録面に照射し、記録面により反射された戻り光束を
受光手段９により受光しつつ情報の書き込み、消去また
は再生を行う光ピックアップ装置において、複数の光源
１，２からの光束を光記録媒体７へと導く光学手段３
は、複数の光源１，２からの光束をそれぞれ異なる反射
面で反射させる略三角プリズムであり、複数の光源１，
２と光記録媒体７の間には各波長の光を受光素子９の同
一点に集光させる機能を有するホログラム４を配した構
成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＤ系メディアや
ＤＶＤ系メディア等の規格の異なる複数の光記録媒体に
対して情報の記録、消去または再生を行うことのできる
光ピックアップ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、規格の異なる複数の光記録媒体に
対して情報の記録、消去または再生を行うことのできる
光ピックアップ装置が種々提案されており、以下のよう
なものがある。（１）図１８はＬＤ−ＰＤユニットを用いたＤＶＤ用２
波長光ヘッドの光学構成の一例を示す図であり、図１８
の構成においては、集光レンズや対物レンズ等を２波長
共通にし、ＣＤ系メディアを再生するために波長７９０
ｎｍのＬＤ（レーザダイオード）とＰＤ（フォトダイオ
ード）を一体化したＣＤ用ＬＤ−ＰＤユニットと、ＤＶ
Ｄ系メディアを記録再生するために波長６５０ｎｍのＬ
ＤとＰＤを一体化したＤＶＤ用ＬＤ−ＰＤユニットとを
用いて２波長対応光ピックアップを実現している。しか
しながら、図１８に示す構成では、ＣＤ系用、ＤＶＤ系
用のそれぞれにホログラムと受光素子を使っていること
と、２つの波長を合成するための波長フィルターが必要
なため、部品点数が多くコストがかかる。

【０００３】（２）特開平９−１２０５６８号公報に
は、データの記録再生を行うために必要なレーザ光の波
長が互いに異なる第１及び第２の光記録媒体面に対して
データの記録再生を行う記録再生装置用レーザモジュー
ルが提案されている。この従来技術では、２つの波長に
対してホログラムと受光素子を共通化し、２つの波長の
ＬＤチップを近接配置することにより、１つのパッケー
ジで２つの波長に対するピックアップモジュールを実現
している。しかしながら、ＬＤチップを近接配置しよう
としても、ＬＤチップ自体の大きさがあるため、それ以
上に近づけることはできず、約３００ミクロン程度まで
近づけることが限界である。また、図１９に示すよう
に、波長選択膜１５０ａ〜１５０ｄと複数のプリズム１
５１〜１５４を組み合わせて構成した波長選択プリズム
１５０を使って異なる波長のＬＤチップ１０１，１０２
からの光１１１，１１２を合成しているが、小さいプリ
ズムを作成することは難しく、コストも高くなってしま
うというデメリットがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みなされたものであって、上述したような複数の異なる
波長の光源を有する光ピックアップ装置において、ホロ
グラムや受光手段を共通化して小型、低コスト化を図る
と同時に、２つのレーザ光源の位置ずれによる収差や信
号のオフセットを低減して、良好な信号を得ることを課
題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、請求項１に係る発明は、波長の異なる半
導体レーザからなる複数の光源を有し、上記複数の光源
からの光束を光記録媒体へと導く光学手段を介して光記
録媒体上の記録面に照射し、上記記録面により反射され
た戻り光束を、受光手段により受光しつつ情報の書き込
み、消去または再生を行う光ピックアップ装置におい
て、上記複数の光源からの光束を光記録媒体へと導く光
学手段は、上記複数の光源からの光束をそれぞれ異なる
反射面で反射させる略三角プリズムであり、上記複数の
光源と光記録媒体の間には各波長の光を受光素子の同一
点に集光させる機能を有するホログラムを配した構成と
したものである。従って請求項１記載の光ピックアップ
においては、例えばＣＤ系の波長７８０ｎｍ系の光と、
ＤＶＤ系の波長６３５ｎｍ又は６５０ｎｍ系の光にそれ
ぞれ最適化した領域分割されたホログラムを使うことに
より、受光素子を大きくすることなく高速な信号検出が
できる。また、ＣＤ系の波長７８０ｎｍ系半導体レーザ
（ＬＤ）チップと、ＤＶＤ系の波長６３５ｎｍ又は６５
０ｎｍ系ＬＤチップの発光点が近づくように、三角プリ
ズムの２つの面を使ってそれぞれの光を反射させること
により、ＬＤチップ自体は離して配置するが、見かけの
発光点は近くなるようにすることができる。これによ
り、対物レンズにより垂直に近い光が入射するので良好
なスポットを形成することができる。

【０００６】請求項２に係る発明は、請求項１記載の光
ピックアップ装置において、上記複数の光源からの光束
を光記録媒体へと導く光学手段は、上記複数の光源から
の光束をそれぞれ異なる反射面で反射させる略三角プリ
ズムであり、少なくとも反射面の１つには回折格子が形
成されている構成としたものである。従って請求項２記
載の光ピックアップにおいては、例えばＣＤ系の波長７
８０ｎｍ系半導体レーザ（ＬＤ）チップと、ＤＶＤ系の
波長６３５ｎｍ又は６５０ｎｍ系ＬＤチップの発光点が
近づくように、三角プリズムの２つの面を使ってそれぞ
れの光を反射させることにより、ＬＤチップ自体は離し
て配置するが、見かけの発光点は近くなるようにするこ
とができることに加えて、反射面に３ビーム化回折格子
を設けることにより、３ビームを用いるトラッキング検
出にも対応することができる。

【０００７】請求項３に係る発明は、波長の異なる半導
体レーザからなる複数の光源を有し、上記複数の光源か
らの光束を光記録媒体へと導く光学手段を介して光記録
媒体上の記録面に照射し、上記記録面により反射された
戻り光束を、受光手段により受光しつつ情報の書き込
み、消去または再生を行う光ピックアップ装置におい
て、上記複数の光源からの光束を光記録媒体へと導く光
学手段は、上記複数の光源からの光束をそれぞれ異なる
反射面で反射させる複数の略三角プリズムであり、上記
複数の光源と光記録媒体の間には各波長の光を受光素子
の同一点に集光させる機能を有するホログラムを配した
構成としたものである。従って請求項３記載の光ピック
アップ装置においては、例えばＣＤ系の波長７８０ｎｍ
系の光と、ＤＶＤ系の波長６３５ｎｍ又は６５０ｎｍ系
の光にそれぞれ最適化した領域分割されたホログラムを
使うことにより、受光素子を大きくすることなく高速な
信号検出ができる。また、ＣＤ系の波長７８０ｎｍ系半
導体レーザ（ＬＤ）チップと、ＤＶＤ系の波長６３５ｎ
ｍ又は６５０ｎｍ系ＬＤチップの発光点が近づくよう
に、例えば三角プリズムを２つ使ってそれぞれの斜面で
光を反射させることにより、ＬＤチップ自体は離して配
置するが、見かけの発光点は近くなるようにすることが
できる。特にＬＤのファーフィールドパターンの短軸方
向にプリズムを並べることにより、発光点をより近づけ
るようにすることができる。

【０００８】請求項４に係る発明は、請求項１，２また
は３記載の光ピックアップ装置において、上記ホログラ
ムは各波長の光に対応して領域分割されたホログラムで
あり、この領域分割されたホログラムから生じた複数の
回折光のうち、少なくとも一つの回折光は光路変換素子
を通った後に受光手段へと導かれる構成としたものであ
る。また、請求項５に係る発明は、請求項４記載の光ピ
ックアップ装置において、領域分割されたホログラムか
ら生じた複数の回折光のうち少なくとも一つの回折光が
通る光路変換素子を、レンズ機能を有する素子、あるい
は可動な平板もしくはプリズム、あるいは回折格子（ホ
ログラム）もしくは断面形状をブレーズ化または階段状
にした回折格子（ホログラム）で構成したものである。
従って請求項４，５記載の光ピックアップ装置において
は、レーザ光源の位置が所望の位置からずれていた場合
でも、光路変換素子により光路のずれを補正することが
可能なため、ＣＤ系、ＤＶＤ系のどちらの波長の光に対
してもオフセットの小さい良好な信号を得ることができ
る。

【０００９】請求項６に係る発明は、請求項１〜５のい
ずれか一つに記載の光ピックアップ装置において、領域
分割されたホログラムは入射光の偏光状態により回折作
用が異なり、記録面により反射された戻り光束を回折さ
せる偏光ホログラムであることを特徴とするものであ
る。すなわち請求項６記載の光ピックアップ装置におい
ては、信号の高速化に対応するため、光利用効率の高い
偏光ホログラムを使用するものである。

【００１０】請求項７に係る発明は、請求項１〜６のい
ずれか一つに記載の光ピックアップ装置において、記録
面により反射された戻り光束を回折させるホログラムの
断面形状をブレーズ化もしくは階段状にすることによ
り、回折光のうち受光手段に導かれる方の強度を大きく
する構成としたものである。すなわち請求項７記載の光
ピックアップ装置においては、記録面により反射された
戻り光束を回折させる偏光ホログラムの断面形状をブレ
ーズ化もしくは階段状にすることにより、±１次回折光
のうち受光手段に導かれる方の強度が大きくなるように
するものである。

【００１１】請求項８に係る発明は、請求項６または７
記載の光ピックアップ装置において、回折格子としての
偏光ホログラムが無機物質を斜め蒸着により形成した異
方性膜もしくは有機物質を配向して形成した異方性膜に
より構成されていることを特徴とするものである。すな
わち請求項８記載の光ピックアップ装置においては、偏
光ホログラムの材料として、無機物質を斜め蒸着により
形成した異方性膜や有機物質を配向して形成した異方性
膜を用いることができるので、低コスト化が図れる。

【００１２】請求項９に係る発明は、請求項１〜８のい
ずれか一つに記載の光ピックアップ装置において、光源
からの放射光束の一部をモニター用光束として反射回折
させる反射型ホログラムを備えた構成としたものであ
る。すなわち請求項９記載の光ピックアップ装置におい
ては、光源からの光のうち、光記録媒体に照射されない
光を、反射型ホログラムにより回折させ、受光素子に入
射させることにより、前方モニタ用受光素子としての機
能を果たすことが可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】（実施例１）以下、本発明の構成
及び動作を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。図
１は本発明の第１の実施例を示す光ピックアップ装置の
概略構成図であり、図中の符号１はＤＶＤ系の波長６３
５ｎｍ又は６５０ｎｍの半導体レーザ（ＬＤ）光源、２
はＣＤ系の波長７８０ｎｍの半導体レーザ（ＬＤ）光
源、３は上記２つの光源１，２からの光束を光記録媒体
へと導く略三角プリズムからなる光学手段、４はホログ
ラム、５はコリメートレンズ、６は対物レンズ、７は光
記録媒体であるＤＶＤ系またはＣＤ系の光ディスク、９
は受光素子（ＰＤ）である。

【００１４】図１において、光源である波長６３５ｎｍ
又は６５０ｎｍの半導体レーザ１から出射された光ビー
ムは略三角プリズムからなる光学手段３の反射面で反射
されてホログラム４を透過し、コリメートレンズ５で平
行光になって対物レンズ６により光記録媒体（ＤＶＤ系
光ディスク）７に照射される。そして光記録媒体７の記
録面で反射された光は、もと来た光路を戻りホログラム
４に入射し、ホログラム４で回折された＋１次回折光８
ａは、受光素子９により受光されて信号検出される。一
方、光源である波長７８０ｎｍの半導体レーザ２から出
射された光ビームも同様に、略三角プリズムからなる光
学手段３の他の反射面で反射されてホログラム４を透過
し、コリメートレンズ５で平行光になって対物レンズ６
により光記録媒体（ＣＤ系光ディスク）７の記録面に照
射される。そして光記録媒体７の記録面で反射された光
は、もと来た光路を戻りホログラム４に入射し、ホログ
ラム４で回折された＋１次回折光８ｂは、受光素子９に
より受光されて信号検出される。

【００１５】このような構成において、ホログラム４と
しては、通常のホログラムでは色収差が大きいため図２
（ａ）に示すように、波長６３５ｎｍ又は６５０ｎｍの
光と波長７８０ｎｍの光では受光素子９上での集光点が
異なってしまう。この場合、受光素子９を大きくすれば
どちらの波長の光も検出できるが、集光点は約３００μ
ｍ位離れるので、その分だけ受光素子は大きくなり、フ
レアの影響を受けやすくなったり、応答速度が十分に早
くならなくなるという不具合が生じてくる。そこで図２
（ｂ）に示すように、６３５ｎｍ又は６５０ｎｍ用に最
適化されたホログラム領域と７８０ｎｍ用に最適化され
たホログラム領域とを領域分割して配置することによ
り、どちらの光も同一点に結像させることができ、受光
素子９を大きくしなくてもよくなる（請求項１）。

【００１６】尚、上記の実施例では２つの波長としてＤ
ＶＤ系の６３５ｎｍ又は６５０ｎｍと、ＣＤ系の７８０
ｎｍを例に説明したが、将来Ｓ−ＤＶＤのような青色光
源（波長４００ｎｍ前後）を用いて光ディスクを記録再
生する場合においても、それぞれの波長に最適化された
ホログラムを領域分割して並べることにより同様な効果
が得られる。

【００１７】（実施例２）図３に本発明の第２の実施例
を示す。本実施例においては光ピックアップ装置の全体
の光学系は図１と同じであるが、複数の波長の光を光記
録媒体に導く光学手段に違いがある。一般に波長７８０
ｎｍのＣＤ系のトラッキング制御には３ビーム法が使わ
れるのに対して、波長６３５ｎｍ又は６５０ｎｍのＤＶ
Ｄ系のトラッキング制御は１ビーム法で行われることが
多い。これはトラッキング信号のオフセット等の理由か
らくることである。前述した従来技術（１）のようにＬ
Ｄ発光点が離れている場合にはどちらか一方にだけ３ビ
ーム化するための回折格子を光路中に入れればよいが、
図３（ａ）のように２つのＬＤチップが近接配置されて
いる場合には、回折格子を光路に挿入するだけではどち
らの波長の光も３ビーム化されてしまう。そこで本発明
では図３（ｂ）に示すように、複数の波長の光を光記録
媒体に導く光学手段３として、２つの反射面を持つ略三
角プリズムを使って、その一方の反射面に反射型の回折
格子を形成することとする。これにより一方の波長７８
０ｎｍの光束は３ビーム化され、もう一方の波長６３５
ｎｍ又は６５０ｎｍの光束は１ビームとなり、どちらも
３ビーム化されるという問題は解決する（請求項２）。

【００１８】このように反射面を２つ持つ略三角プリズ
ムを使って、複数の光を光記録媒体へと導くのは上記の
ように一方だけを３ビーム化するための他に、複数光源
の発光点をより近づけるためでもある。複数の光を光記
録媒体へと導くためには、図３（ａ）のようにプリズム
などを使わずに、ＬＤチップを２つ並べるのが一番簡単
な方法である。しかしながらこのように並べると、ＬＤ
チップサイズ以上には発光点を近づけられない。すなわ
ち図４に示すように、一般的なＬＤチップのサイズは２
５０〜３００μｍなので、これ以上近くには配置できな
いことになる。また、図４に示すように２つのＬＤチッ
プの発光点が２５０〜３００μｍ位ずれていると、図５
に示すように対物レンズ６への入射が垂直ではなく、あ
る画角を持って入射することになってしまい、光記録媒
体７の記録面上の集光スポットは劣化する。一般的には
対物レンズ６の画角の許容値は±１°程度なので発光点
の間隔が３００μｍ離れていては、これだけで許容値を
超えてしまう。従って、ＬＤチップは発光点が近くなる
工夫をして配置する必要がある。通常、従来技術（２）
の一例（図１９）のように、波長選択膜と複数のプリズ
ムからなるキューブ形状のビームスプリッタを使うのが
一般的だが、ＬＤチップに近接配置するような小さなサ
イズ（１ｍｍ角以下）のビームスプリッタは加工が難し
く高価である。

【００１９】そこで本発明では、図６に示すように、小
さな略三角形状のプリズム３の２つの面を反射面として
使い、波長の異なる２つのＬＤチップ１，２を対向して
配置することにより、ＬＤ発光点の間隔を２５０〜３０
０μｍよりも近づけることができる。また、できるだけ
発光点を近づけることにより、対物レンズへの入射画角
が小さくなり良好なスポットを得られるようになる。
尚、図６に示すような略三角形状の小さなプリズムはエ
ッチングにより加工することができる。

【００２０】（実施例３）次に図７を用いて本発明の第
３の実施例について説明する。本実施例においても光ピ
ックアップ装置の全体の光学系は図１と同様である。上
述した第２の実施例では、図７（ａ）のように、発光点
の間隔を小さくするため三角プリズム３の２つの反射面
を使ったが、或る一定以上に近づけるとプリズムの稜線
で光が蹴られてしまうので、それ以上には近づけられな
い。そこで、２つのＬＤ１，２の発光パターンは楕円な
ので、発光パターンの長軸方向よりも短軸方向に近づけ
るようにする。すなわち２つの発光点間の距離は、長軸
方向で近接している場合の距離：ａ₁＋ａ₂に比べて、短
軸方向で近接している場合の距離：ｂ₁＋ｂ₂の方が短く
なるので、より発光点間隔は狭くなる。また、この時の
プリズムの形状は、図７（ｂ）に示すように、２つの三
角プリズム３ａ，３ｂを用いて、この２つのプリズム３
ａ，３ｂの斜面（反射面）の方向を９０°違えて配置し
たようにするとよい（請求項３）。さらに請求項２と同
様に、２つのプリズム３ａ，３ｂのうちの一方の反射面
に反射型の回折格子を形成することにより、所望の波長
の光を３ビーム化でき、３ビームを使ったトラッキング
検出ができるようになる。

【００２１】（実施例４）次に本発明の第４の実施例に
ついて説明する。２つのＬＤチップとＰＤチップを１つ
のパッケージに実装した後に、ホログラムの回転調整等
でフォーカス（Ｆｏ）信号、トラッキング（Ｔｒ）信号
を最適化する場合、一方のＬＤを基準に調整すると、他
方のＬＤについては調整できない。すなわち一方のＬＤ
基準で最適調整した時点で、もう一方のＬＤについては
自動的に最適調整できていなければならない。そのため
には、２つのＬＤ間隔が精度良く配置されなければなら
ないが、その精度は数ミクロンのオーダであり非常に厳
しいので、本実施例では一方の波長に対してホログラム
の位置を最適化した後に、もう一方の波長に対しても別
に最適調整できる方法を提案する。

【００２２】図８は本発明の第４の実施例を示す光ピッ
クアップ装置の概略要部構成図であり、コリメートレン
ズ５以降の構成は図１と同じである。また、同符号を付
したものは同様の構成部材である。本実施例では図８に
示すように、ホログラム４からの＋１次回折光で波長６
３５ｎｍ又は６５０ｎｍのＤＶＤ系の信号検出を行い、
−１次回折光で波長７８０ｎｍのＣＤ系の信号検出を行
う構成にする。つまり波長６３５ｎｍ又は６５０ｎｍの
ＤＶＤ系の光は＋１次回折光が受光素子９上で最適スポ
ットを形成するようにホログラム４を設計し、波長７８
０ｎｍのＣＤ系の光は−１次回折光が受光素子１０上で
最適スポットを形成するようにホログラム４を設計す
る。そしてこのように設計したホログラム４を、まず波
長６３５ｎｍ又は６５０ｎｍの光源であるＬＤチップ１
を基準に組付け調整する。すなわち波長６３５ｎｍ又は
６５０ｎｍのＬＤチップ１を発光させながら、ホログラ
ム４を動かして受光素子９から最適な信号がでるように
調整する。この時点で今度は波長７８０ｎｍの光源であ
るＬＤチップ２を発光させ、受光素子１０からの信号を
確認する。受光素子１０の信号は、波長７８０ｎｍのＬ
Ｄチップ２がパッケージ等に所定の公差内でボンディン
グされていれば所望の信号が出力されるはずだが、位置
ずれがあった場合は、図９に示すように受光素子１０上
の集光位置が中心からずれてしまい、オフセットを持っ
た信号が出力される。そこでこの場合には、図８、図９
に示すように、ホログラム４から受光素子１０に至る光
路上にオフセット補正用の光路変換素子１１を配設し、
このオフセット補正用光路変換素子１１を動かして−１
次回折光の集光位置を調整し、−１次回折光が受光素子
１０上で最適な位置に来るようにする。ここで光路変換
素子１１としては、ミラー、レンズ、プリズム、平板、
回折格子（ホログラム）など、それを動かすことにより
光路が変わって受光素子１０上のスポット位置が変わる
ものであれば何でも利用することが可能である。尚、以
下の実施例５〜８に光路変換素子の具体的な実施例を示
す（請求項５）。

【００２３】（実施例５）上記光路変換素子としてレン
ズを使う場合の実施例について説明する。図１０に示す
ように、入射ビームの光軸Ｏに対してレンズ１１Ａの位
置を動かすと、それに応じて結像点Ｐも動くので、これ
を利用して、ホログラムから受光素子（ＰＤ）に至る光
路上に光路変換素子としてレンズ１１Ａを配設し、レン
ズの位置を調整してＰＤ上のスポットを動かし、ＰＤ上
の最適な位置に集光点を位置合わせする。光路変換素子
として使用するレンズは、マイクロレンズのような小さ
いレンズの他、ガラス基板に屈折率分布を付けた平板マ
イクロレンズのようなものでもよい。また、図１１に示
すように、波長７８０ｎｍの光が通る−１次回折光のと
ころにだけレンズ１３を配した透明な平板ガラス１１Ｂ
を使えば、−１次回折光調整時にも＋１次回折光は何ら
影響は受けない。さらに図１１に示す構成では、平板ガ
ラス１１Ｂを取り扱いやすい程度の大きさに大きくする
ことができるので調整が容易になる。また、調整後にこ
の平板ガラス１１ＢをＬＤ１，２とＰＤ９，１０が実装
されたパッケージに接着等により貼り付けてしまえば安
定性が増す上にＬＤやＰＤの封止ができ、信頼性も向上
する。

【００２４】（実施例６）次に上記光路変換素子として
平板もしくはプリズムを使う場合の実施例について説明
する。まず図１２に示すように、ホログラムからの−１
次回折光が透明な平行平板１４を透過した後に受光素子
（ＰＤ）１０に入射する構成にする。ここでＰＤ１０の
分割線位置と−１次回折光の光軸Ｏが合っているときは
図１２（ｂ）のように平板１４は傾いていない。一方、
ＰＤ１０の分割線の位置と−１次回折光の光軸Ｏが合っ
ていないときは、図１２（ａ）のように平行平板１４を
反時計回りに回転させることにより−１次回折光の光軸
をシフトさせてＰＤ１０の分割線位置と光軸を合わせる
ように調整する。また、ＰＤ１０が反対側にずれていた
ときは、図１２（ｃ）のように平行平板１４を（ａ）と
は反対側の時計回りに回転させて光軸をシフトさせてず
れを補正する。

【００２５】次に光路変換素子としてプリズムを使う例
について説明する。まず、図１３に示すように、ホログ
ラムからの−１次回折光がプリズム１５を透過した後に
受光素子（ＰＤ）１０に入射する構成にする。ここで、
ＰＤ１０の分割線位置と−１次回折光の光軸Ｏが合って
いるときは図１３（ｂ）のような位置にプリズム１５が
存在する。一方、ＰＤ１０の分割線の位置と−１次回折
光の光軸Ｏが合っていないときは、図１３（ａ）のよう
にプリズム１５を例えば右方向にシフトして図中の点線
の位置に移動することにより−１次回折光の光軸をシフ
トさせてＰＤ１０の分割線位置と光軸を合わせるように
調整する。また、ＰＤ１０が反対側にずれていたとき
は、図１３（ｃ）のようにプリズム１５を左方向にシフ
トして図中の点線の位置に移動することにより−１次回
折光の光軸をシフトさせてずれを補正する。

【００２６】（実施例７）次に光路変換素子として回折
格子（またはホログラム）を使う例について説明する。
図８に示したように、ホログラム４からの＋１次回折光
で波長６３５ｎｍ又は６５０ｎｍの信号検出を行い、−
１次回折光で波長７８０ｎｍの信号検出を行う構成にす
る。このように設計したホログラム４を、まず波長６３
５ｎｍ又は６５０ｎｍのＬＤ光源１を基準にホログラム
４を組付け調整する。すなわち波長６３５ｎｍ又は６５
０ｎｍのＬＤ光源１を発光させながら、ホログラム４を
光軸に直交する方向（例えばＸＹ方向）に動かす、ある
いは角度θ回転する等により動かして、受光素子９から
最適な信号がでるように調整する。この時点で今度は波
長７８０ｎｍのＬＤ光源２を発光させ、受光素子１０か
らの信号を確認する。受光素子１０の信号は、波長７８
０ｎｍのＬＤチップがパッケージ等に所定の公差内でボ
ンディングされていれば所望の信号が出るはずだが、位
置ずれがあった場合はオフセットを持った信号が出る。

【００２７】そこで本実施例ではオフセット補正用の光
路変換素子１１として回折格子の一種であるホログラム
を配置し、このホログラムを回転調整して、−１次回折
光が受光素子１０上で最適な位置に来るようにする。こ
のオフセット補正用ホログラムは−１次回折光の光路中
にのみ存在すればよいので、例えば図１４に示すよう
に、取り扱いやすい程度の大きさに形成した透明な平板
ガラスの一部にホログラム１６を配してオフセット補正
用光路変換素子１１Ｃを構成することができ、このよう
に構成すれば、ホログラム１６は−１次回折光の光路中
にのみ存在し、その他の部分は透明媒質であるので、こ
の光路変換素子１１Ｃを動かしても既に調整を終えた波
長６３５ｎｍ又は６５０ｎｍの＋１次回折光には何ら影
響を及ぼすことはない。

【００２８】尚、ホログラム４と、オフセット補正用ホ
ログラム１６からなる光路変換素子１１Ｃは、調整した
後に貼り合わせるなり、筐体に貼って固定するなりすれ
ば安定性は向上する。また、ホログラム４を可動部に搭
載する場合は、光路変換素子１１ＣだけをＬＤやＰＤが
一体化されているパッケージやユニット等に接着固定し
てもよい。

【００２９】（実施例８）実施例７に示したオフセット
補正用ホログラム１６を用いた光路変換素子１１Ｃは、
通常のホログラムを用いた場合だと図１５（ａ）のよう
に０次光、±１次回折光、±２次回折光、…が生じる
が、一つの回折光だけが生じれば実施例４（請求項４）
の機能は満たせるので、オフセット補正用ホログラム１
６は断面形状をブレーズ化もしくは階段状にした方が、
図１５（ｂ）に示すように余計な回折光が生じなくなる
ため光利用効率が高くできる。また、検出しない他の回
折光がフレアとして入る可能性が無くなるので信号にオ
フセットが生じにくくなる。

【００３０】（実施例９）図１あるいは図８等に示した
光ピックアップ装置において、ホログラム４は、理想的
には光源（ＬＤ）１，２からの光を１００％透過させて
光記録媒体７に導き、光記録媒体７からの反射光は、１
００％回折させて受光素子に導くことが望ましい。そこ
でホログラム４を、入射光の偏光状態により回折作用が
異なり、光記録媒体７の記録面により反射された戻り光
束を回折させる偏光ホログラムとすることにする（請求
項６）。このようにホログラム４を偏光ホログラムとす
ることにより、追記型、書換え型の光記録媒体に対して
より多くの光量を照射できることになり、高速に記録で
きるようになる。

【００３１】（実施例１０）実施例９で示した偏光ホロ
グラム４は、例えば図１６（ａ）に示すように、断面形
状が「ブレーズ化」されており、このため±１次回折光
のうち一方の強度を０にすることができる。換言すれ
ば、受光素子９に導く回折光の強度を実質的に倍にする
ことができる。従って信号強度を高めることができ、光
ディスクを高速回転する場合にも良好な信号を検出する
ことができる。また、偏光ホログラム４は、ブレーズ化
する代わりに、図１６（ｂ）に示すように断面形状を
「階段状」にしてもよい。階段状にすることにより±１
次回折光のうち一方の強度を強くすることができるの
で、強度の強いほうを受光素子９に入射するようにすれ
ば断面形状をブレーズ化する場合と同様の効果が得られ
る（請求項７）。

【００３２】（実施例１１）次に、上記偏光ホログラム
を形成する複屈折材料について説明する。現在は、Ｌｉ
ＮｂＯ₃やＣａＣＯ₃のような結晶材料がよく用いられて
いるがコストが高く、より低コスト化が望まれている。
低コストな複屈折膜として、誘電体材料を真空蒸着で成
膜する際に、蒸発源に対して基板を傾けて配置させる、
いわゆる斜め蒸着膜と言うものがある（「位相差膜」豊
田中研多賀、表面技術Vol.46，N0.7，1995）。一例と
しては、蒸発源としてＴａ₂Ｏ₅、ＳｉＯ₂等の誘電体材
料を用い、基板を斜めにして蒸着すると、複屈折Δｎ
（＝ｎｐ−ｎｓ）が０．０８程度の膜を作ることができ
る。これはＬｉＮｂＯ₃結晶が有する複屈折Δｎと同等
で、かつ真空蒸着法と言う簡便な方法で大面積に作れる
ので低コスト化を図ることができる。加えて蒸着膜なの
で非常に薄く（１０μｍ以下、ＬｉＮｂＯ₃結晶の厚さ
はおよそ５００〜１０００μｍ位）、発散光路中に置い
ても収差の発生量は非常に小さく抑えられる。

【００３３】複屈折膜を容易に得る別の方法として、有
機の高配向膜を用いる方法がある。一例として、ガラス
などの透明基板上にＳｉＯなどを斜め蒸着する。あるい
はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの有機膜
を布で擦ってラビング処理した配向膜上にポリジアセチ
レンモノマーを真空蒸着して配向させ、この後、紫外線
を照射してポリマー化して異方性膜を作る方法である
（J.Appl.phys.，vol.72，No.3，P.938，1992）。この
方法により、有機材料の真空蒸着で複屈折膜を安価に生
産することができる。また複屈折膜を得るさらに別の加
工法として、スピンコートなどにより作製したポリイミ
ドのフィルムを延伸によりポリイミド分子鎖を一軸方向
に配向させ、面内複屈折を発現させる方法もある。延伸
の時の温度や加える力により、複屈折Δｎは変えること
ができ、安価で量産可能な方法である（「ポリイミド光
波長板の開発とその特性」澤田等、信学技報１９９４
−０８）。以上のような方法を用いて得られた複屈折膜
にエッチング等により凹凸を形成し、ホログラム加工を
施し、その表面を等方性の屈折率の物質で平坦化するこ
とにより、低コストで高効率な偏光ホログラムが形成さ
れる（請求項８）。

【００３４】（実施例１２）次に、図１７は本発明によ
る光ピックアップ装置をより小型、低コスト化するため
の実施例を示す図であり、信号光と同時にＬＤのモニタ
光も同じ受光素子で検出できるようにするために、ホロ
グラム４の一部に光源からの放射光束の一部をモニタ用
光束として反射回折させる反射型ホログラムを形成した
例を示している（請求項９）。図１あるいは図８等に示
した光ピックアップ装置においては、光源（ＬＤ）１も
しくは２から出射された光はホログラム４を透過してコ
リメートレンズ５に向かうが、この時、ＬＤからの光は
所定の一定の強度を保つ必要がある。一般的には光路の
途中のホログラムの前方等に受光素子（ＰＤ）を配置さ
せてＬＤ光の強度をモニタしている。しかしながら、こ
の方法はＰＤを狭いスペースに配置するため組付けにく
いうえに、ＬＤ発散角ばらつきや組付け誤差による信号
レベルの変動も大きい。そこで図１７（ａ）又は（ｂ）
に示すように、ホログラム４の一部に反射型ホログラム
１２−ａ，１２−ｂ又は１２−ｃ，１２−ｄを設け、Ｌ
Ｄ１，２からの光を反射回折させて受光素子９もしくは
受光素子１０へと入射させる（請求項９）。このように
することにより受光素子の分割数を１つ増やしてモニタ
用の受光領域を設けるだけで、従来の前方側ＰＤは不要
となる。また、ホログラム４の一部に反射型ホログラム
１２−ａ，１２−ｂ又は１２−ｃ，１２−ｄを設けるこ
とにより、ホログラム４の位置合わせと同時に反射型ホ
ログラムも位置合わせされることになり、従来の前方側
ＰＤの組付け調整等も不要になる。

【００３５】ただし、２つの異なる波長に対してモニタ
検出でき、かつモニタ用の受光素子は１つで兼用した
い。そこで図１７（ａ）に示すように、波長の異なる２
つのレーザ光のＦＦＰ（ファーフィールドパターン）の
違いを用いて、違う場所にそれぞれの波長用の反射ホロ
グラム１２−ａ，１２−ｂを設けるか、図１７（ｂ）に
示すように、同じ場所で領域分割して、それぞれの波長
に最適化した反射ホログラム１２−ｃ，１２−ｄを分割
して配置するといった方法を取ることが望ましい。尚、
一例として、図１７（ａ）の１２−ａは波長６３５ｎｍ
又は６５０ｎｍ用の反射ホログラム、１２−ｂは波長７
８０ｎｍ用の反射ホログラムであり、図１７（ｂ）の１
２−ｃは波長６３５ｎｍ又は６５０ｎｍ用の反射ホログ
ラム、１２−ｄは波長７８０ｎｍ用の反射ホログラムで
ある。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば複
数の光源を有する光ピックアップ装置を実現することが
できる。そして本発明による光プックアップ装置は、ホ
ログラムと受光素子を共通化できるので小型化を図れる
上に、２つの波長の光源（ＬＤチップ）を近接配置しな
くても見かけの発光点を近づけることができるので収差
は小さく、２つの波長を合成する従来の波長選択プリズ
ム等の特殊なプリズムを不要とした構成を提供すること
ができる。

【００３７】より具体的に述べると、請求項１記載の光
ピックアップ装置では、略三角プリズムの２つの面を使
って２つの波長の光を合成するので、波長の異なる複数
の光源であるＬＤチップを近接配置しないでよいのでＬ
Ｄのボンディングが容易で、熱的影響を受けにくい。ま
た、複数光源の各波長毎に最適化を図って設計したホロ
グラムにより、受光素子を共通化でき、受光面積も大き
くしなくてよいので、フレアの影響も小さく、高速に信
号検出ができる。請求項２記載の光ピックアップ装置で
は、請求項１の構成及び効果に加えて、略三角プリズム
の少なくとも１面に反射型回折格子を形成することによ
り、３ビームを使ったトラッキング法による信号検出も
できるようになる。請求項３記載の光ピックアップ装置
では、請求項１と同様の効果に加え、複数の略三角プリ
ズムをＬＤの出射パターンの短軸方向に並べることによ
り、見かけの発光点をより近づけて対物レンズへの入射
角を小さくなるようにすることができる。

【００３８】請求項４記載の光ピックアップ装置では、
請求項１，２または３の構成及び効果に加えて、ホログ
ラムからの２つの回折光のうち、一方の回折光のみがオ
フセット補正用光路変換素子を通って受光素子に入るよ
うにしたことにより、一方の波長に対してホログラムを
組付け調整した後に、もう一方の波長に対してスポット
位置が最適になるように調整することができる。これに
より、ＬＤチップやＰＤチップのボンディング誤差を組
付け調整時に補うことができる。そして請求項５記載の
光ピックアップ装置では、上記光路変換素子の具体的な
例を示しており、例えば上記光路変換素子としてレンズ
を使うことにより、受光素子面上のスポットのサイズを
大きくして位置ずれに対してより安定にボンディング時
のずれを組付け調整時に補うことができる。また、光路
変換素子として平板やプリズムを使うことにより、安価
な部品でボンディング時のずれを組付け調整時に補うこ
とができる。さらに光路変換素子として回折格子（ホロ
グラム）を使い、領域分割されたホログラムからの２つ
の回折光のうち、一方の回折光のみが光路変換素子であ
る補正用回折格子を通って受光素子に入るようにするこ
とにより、回折格子という安価で調整しやすい部品で一
方の波長に対してホログラムを組付け調整した後に、調
整済みのスポットに影響を与えることなく、もう一方の
波長に対してスポット位置を最適になるようにできる。
これにより、ＬＤチップやＰＤチップのボンディング誤
差を組付け調整時に補うことができる。さらにまた光路
変換素子である補正用回折格子をブレーズ化もしくは階
段状にすることにより、スポット位置を補正するため以
外の回折光が生じないので、フレアが低減でき高感度な
信号検出を行うことができる。

【００３９】請求項６記載の光ピックアップ装置では、
請求項１〜５のいずれか一つの構成及び効果に加えて、
領域分割されたホログラムを、入射光の偏光状態により
回折作用が異なり、記録面により反射された戻り光束を
回折させる偏光ホログラムとすることにより、光利用効
率が高くなり、高速記録ができるようになると同時に、
ＬＤの発光パワーはロスが無くなる分だけ低くできるの
で、駆動電流を低くでき、省エネルギー化も図ることが
できる。請求項７記載の光ピックアップ装置では、請求
項１〜６のいずれか一つの構成及び効果に加えて、光記
録媒体の記録面により反射された戻り光束を回折させる
ホログラムの断面形状をブレーズ化もしくは階段状に
し、回折光に強度差を付けて、受光素子に入る光の強度
が強くなるようにすることにより、Ｓ／Ｎ比が向上し、
光記録媒体である光ディスクをより高速に回転させた時
でも安定した信号検出ができるため、データの読み出し
速度を向上させることができる。

【００４０】請求項８記載の光ピックアップ装置では、
請求項６または７の構成及び効果に加えて、回折格子と
しての偏光ホログラムが無機物質を斜め蒸着により形成
した異方性膜もしくは有機物質を配向して形成した異方
性膜により構成されていることにより、大面積に短時間
で偏光ホログラムを構成する複屈折膜を作ることができ
るので、低コスト化が図れる。さらに、膜厚が薄いので
収差の発生を抑えることができ、収差の少ない集光スポ
ットが得られるので、信頼性の高い信号検出を実現する
ことができる。請求項９記載の光ピックアップ装置で
は、請求項１〜８のいずれか一つの構成及び効果に加
え、光源からの放射光束の一部をモニター用光束として
反射回折させる反射型ホログラムを備えた構成としたこ
とにより、光源からの光のうち、光記録媒体に照射され
ない光を、反射型ホログラムにより回折させ、信号検出
用の受光素子に入射させることにより、前方モニタ用受
光素子としての機能を持たせることができるので、部品
数を削減することができる。また、偏光ホログラムの一
部に上記反射型ホログラムを設けることにより、偏光ホ
ログラムの位置合わせを行うと同時に反射型ホログラム
の位置合わせも行われるので、組付け工程の簡略化を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す光ピックアップ装置の
概略構成図である。

【図２】図１の光ピックアップ装置に用いられるホログ
ラムの構成説明図である。

【図３】複数の波長の光を光記録媒体に導く光学手段の
説明図である。

【図４】２つのＬＤチップを平行に配置した場合の問題
点の説明図である。

【図５】対物レンズへの入射光束が垂直ではなく、ある
画角を持って入射する場合の問題点の説明図である。

【図６】図１に示す光ピックアップ装置の光学手段とし
て略三角プリズムを用いた場合の構成説明図である。

【図７】図１に示す光ピックアップ装置の光学手段とし
て一つの略三角プリズムを用いた場合と、２つの略三角
プリズムを用いた場合の構成例を比較して示す説明図で
ある。

【図８】本発明の別の実施例を示す図であって、光路変
換素子を備えた光ピックアップ装置の概略要部構成図で
ある。

【図９】図８に示す光ピックアップ装置においてスポッ
ト位置ずれが発生した際の光路変換素子によるスポット
位置の調整方法の説明図である。

【図１０】図８に示す光ピックアップ装置の光路変換素
子としてレンズを用いた場合の調整方法の説明図であ
る。

【図１１】光路変換素子として一部にレンズを配置した
平板ガラスを設けた例を示す光ピックアップ装置の概略
要部構成図である。

【図１２】図８に示す光ピックアップ装置の光路変換素
子として平行平板を用いた場合の調整方法の説明図であ
る。

【図１３】図８に示す光ピックアップ装置の光路変換素
子としてプリズムを用いた場合の調整方法の説明図であ
る。

【図１４】図８に示す光ピックアップ装置の光路変換素
子として回折格子（ホログラム）を用いた場合の例を示
す概略斜視図である。

【図１５】光路変換素子として回折格子（ホログラム）
を用いる場合に、その断面形状をブレーズ化しない時と
ブレーズ化した時の回折光の違いを示す図である。

【図１６】本発明の光ピックアップに用いられる偏光ホ
ログラムの例を示す図であって、（ａ）は断面形状をブ
レーズ形状とした偏光ホログラム、（ｂ）は断面形状を
階段形状とした偏光ホログラムを示す図である。

【図１７】本発明のさらに別の実施例を示す図であっ
て、ホログラムの一部に反射型ホログラムを形成した場
合の構成例を示す図である。

【図１８】従来技術の一例を示す光ピックアップ装置の
概略斜視図である。

【図１９】従来技術の別の例を示す光ピックアップ装置
の概略要部構成図である。

【符号の説明】

１：光源（波長６３５ｎｍ又は６５０ｎｍの半導体レー
ザ（ＬＤ））２：光源（波長７８０ｎｍの半導体レーザ（ＬＤ））３，３ａ，３ｂ：光学手段（略三角プリズム）４：ホログラム５：コリメートレンズ６：対物レンズ７：光記録媒体８ａ：＋１次回折光（波長６３５ｎｍ又は６５０ｎｍ）８ｂ：−１次回折光９，１０：受光素子（ＰＤ）１１：光路変換素子１２−ａ〜１２−ｄ：反射型ホログラム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０２Ｂ 5/32 Ｇ０２Ｂ 5/32 13/00 13/00 Ｇ１１Ｂ 7/22 Ｇ１１Ｂ 7/22 Ｆターム(参考） 2H042 CA09 CA12 CA17 2H049 AA07 AA25 AA37 BA08 BA43 BB22 BB63 BC09 BC21 CA05 CA09 CA15 CA20 CA28 2H087 KA13 PA01 PB01 QA02 QA06 QA14 QA34 RA21 RA42 RA44 RA45 RA46 5D119 AA01 AA40 AA41 EC47 FA05 FA08 JA24 JA57 JA70 NA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】波長の異なる半導体レーザからなる複数の
光源を有し、上記複数の光源からの光束を光記録媒体へ
と導く光学手段を介して光記録媒体上の記録面に照射
し、上記記録面により反射された戻り光束を、受光手段
により受光しつつ情報の書き込み、消去または再生を行
う光ピックアップ装置において、上記複数の光源からの光束を光記録媒体へと導く光学手
段は、上記複数の光源からの光束をそれぞれ異なる反射
面で反射させる略三角プリズムであり、上記複数の光源
と光記録媒体の間には各波長の光を受光素子の同一点に
集光させる機能を有するホログラムを配したことを特徴
とする光ピックアップ装置。
【請求項２】請求項１記載の光ピックアップ装置におい
て、上記複数の光源からの光束を光記録媒体へと導く光
学手段は、上記複数の光源からの光束をそれぞれ異なる
反射面で反射させる略三角プリズムであり、少なくとも
反射面の１つには回折格子が形成されていることを特徴
とする光ピックアップ装置。
【請求項３】波長の異なる半導体レーザからなる複数の
光源を有し、上記複数の光源からの光束を光記録媒体へ
と導く光学手段を介して光記録媒体上の記録面に照射
し、上記記録面により反射された戻り光束を、受光手段
により受光しつつ情報の書き込み、消去または再生を行
う光ピックアップ装置において、上記複数の光源からの光束を光記録媒体へと導く光学手
段は、上記複数の光源からの光束をそれぞれ異なる反射
面で反射させる複数の略三角プリズムであり、上記複数
の光源と光記録媒体の間には各波長の光を受光素子の同
一点に集光させる機能を有するホログラムを配したこと
を特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４】請求項１，２または３記載の光ピックアッ
プ装置において、上記ホログラムは各波長の光に対応し
て領域分割されたホログラムであり、この領域分割され
たホログラムから生じた複数の回折光のうち、少なくと
も一つの回折光は光路変換素子を通った後に受光手段へ
と導かれることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５】請求項４記載の光ピックアップ装置におい
て、領域分割されたホログラムから生じた複数の回折光
のうち少なくとも一つの回折光が通る光路変換素子は、
レンズ機能を有する素子、あるいは可動な平板もしくは
プリズム、あるいは回折格子（ホログラム）もしくは断
面形状をブレーズ化または階段状にした回折格子（ホロ
グラム）であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項６】請求項１〜５のいずれか一つに記載の光ピ
ックアップ装置において、領域分割されたホログラムは
入射光の偏光状態により回折作用が異なり、記録面によ
り反射された戻り光束を回折させる偏光ホログラムであ
ることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項７】請求項１〜６のいずれか一つに記載の光ピ
ックアップ装置において、記録面により反射された戻り
光束を回折させるホログラムの断面形状をブレーズ化も
しくは階段状にすることにより、回折光のうち受光手段
に導かれる方の強度を大きくすることを特徴とする光ピ
ックアップ装置。
【請求項８】請求項６または７記載の光ピックアップ装
置において、回折格子としての偏光ホログラムが無機物
質を斜め蒸着により形成した異方性膜もしくは有機物質
を配向して形成した異方性膜により構成されていること
を特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項９】請求項１〜８のいずれか一つに記載の光ピ
ックアップ装置において、光源からの放射光束の一部を
モニター用光束として反射回折させる反射型ホログラム
を備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。