JP2001126297A - 光ヘッド及びそれを用いた光学的情報媒体記録再生装置 - Google Patents

光ヘッド及びそれを用いた光学的情報媒体記録再生装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の半導体レーザチップを有する光ヘッド
で、フォーカスレンズ入射ビームの傾きを低減する。 【解決手段】 複数の半導体レーザチップからのレーザ
ビームを反射する異なる反射面を有する二重ミラー、ま
たはビーム整形手段を配置することで、フォーカスレン
ズ入射ビームの傾きを低減する。。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク等の光
学的情報媒体に情報を記録しまたは情報を再生するため
の光ヘッドに関し、特に、複数の半導体レーザーチップ
を搭載したレーザモジュールを用いた光ヘッド及びそれ
を用いた光学的情報媒体記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ディスク装置等の光学的情報記録再生
装置には、小型化薄型化とともにいろいろな機能が望ま
れている。
【０００３】例えば、書込み可能な光ディスクとして普
及したＣＤ−Ｒ（ Compact Disk-Recordable ）と、近
年より高密度の書込み可能な光ディスクとして開発され
たＤＶＤ（ Digital Versatile Disc ／ Digital Video
Disc ）の、両方の光ディスクを同一の小型の光ヘッド
で記録再生したい、という要求が著しい。ＣＤ―Ｒの記
録再生に適するレーザ波長は約７８０ｎｍであり、一
方、 ＤＶＤの記録再生に適するレーザ波長は約６６０
ｎｍであるため、波長約７８０ｎｍのレーザ光源と波長
約６６０ｎｍのレーザ光源の両方を同一の光ヘッドに搭
載する必要がある。そこで、例えば特開平１０−２６１
２４０号公報や特開平１０−２８９４６８号公報では、
波長約７８０ｎｍのＣＤ用半導体レーザチップと波長約
６６０ｎｍのＤＶＤ用半導体レーザチップと光検出素子
を１つのユニットにまとめた小型の光ヘッドが提案され
ている。
【０００４】通常、発光点位置が異なるビームはレンズ
系の異なる位置を異なる角度で通過するから、これらの
光ヘッドにおいても、２つの半導体レーザチップから放
射されるビームはフォーカスレンズの異なる位置に異な
る角度で入射する。特開平１０−２６１２４０号公報や
特開平１０−２８９４６８号公報に示されている実施例
では、高密度記録再生の観点から、波長６６０ｎｍのＤ
ＶＤ用半導体レーザチップをフォーカスレンズやコリメ
ートレンズからなるレンズ系の光軸上に配置し、波長７
８０ｎｍのＣＤ用半導体レーザチップはレンズ系の光軸
外に配置している。このため、ＤＶＤ用レーザビームは
フォーカスレンズに真っ直ぐに入射するので、ＤＶＤ用
レーザスポットには収差が生じにくいが、一方、ＣＤ用
レーザビームはフォーカスレンズに斜めに入射するの
で、ＣＤ用レーザスポットは収差（特にコマ収差）が生
じ易い。
【０００５】そこで、特開平１０−２６１２４０号公報
ではホログラフィック光学素子２５（２５は特開平１０
−２６１２４０号公報の明細書中の番号）を用いて、ま
た特開平１０−２８９４６８号公報では偏光プリズム
（複屈折性プレート）やホログラムによる合成手段３０
（３０は特開平１０−２８９４６８号公報の明細書中の
番号）を用いて、ＣＤ用レーザビームの光路だけを曲げ
てフォーカスレンズに真っ直ぐに入射させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来例では、波長６６０ｎｍのＤＶＤ用レーザビーム
には作用がなく、波長７８０ｎｍのＣＤ用レーザビーム
の光路だけを曲げる特殊なホログラフィック光学素子や
偏光プリズム（複屈折性プレート）等が必要であり、光
ヘッドの光学部品コストが高くなる、という問題があ
る。
【０００７】一方、光ヘッドの薄型化は重要な要求であ
って、光ヘッドの薄型化を達成するためには、上述した
特開平１０−２６１２４０号公報や特開平１０−２８９
４６８号公報の実施例には示されていないが、通常、フ
ォーカスレンズ以外の光学部品をディスク面と平行な平
面に配置し、フォーカスレンズにビームを導くために立
上げミラーが必要となっている。また、情報の記録を行
うためには、半導体レーザが放射する非等方的な光強度
分布のレーザビームを効率よく等方的光強度分布の光ス
ポットに集光するためのビーム整形プリズムも必要であ
る。よって、低価格の光ヘッドを実現するためには、光
学部品を点数を減らし、各光学部品のコストも低減する
必要がある。
【０００８】本発明の目的は、複数のレーザ光源を用い
て光学的情報媒体に情報を記録しまたは情報を再生する
ための光ヘッドにおいて、新たに高価な光学部品を用い
ることなく、光軸外に配置された半導体レーザからのレ
ーザビームであってもフォーカスレンズにほぼ真っ直ぐ
入射させることで収差が生じにくい光ヘッド及びそれを
用いた光学的情報媒体記録再生装置を提供することにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明では、波長が異なる複数のレーザー光源
と、レーザー光源から放射した複数のレーザービームを
反射するミラーと、ミラーで反射された複数のレーザー
ビームを光ディスク等の光学的情報媒体に光スポットと
して集束するフォーカスレンズ等の光学的集束手段と、
からなる光ヘッドにおいて、ミラーは、異なる波長のレ
ーザービームを反射する複数の反射面からなり、異なる
方向から入射する複数のレーザービームをほぼ同一方向
に反射するように複数の反射面が互いに平行でない、よ
うにした。
【００１０】また、第２の発明では、ミラーは、光学的
集束手段にレーザービームを導くための立上げミラーと
して配置した。
【００１１】また、第３の発明では、複数の半導体レー
ザーチップと、半導体レーザーチップから放射した複数
のレーザービームを平行光束にするコリメートレンズ
と、複数のレーザービームを光ディスク等の光学的情報
媒体に光スポットとして集束するフォーカスレンズ等の
光学的集束手段と、からなる光ヘッドにおいて、レーザ
ービームの幅を複数の半導体レーザーチップを並べた方
向に拡大するビーム整形プリズムをコリメートレンズと
該光学的集束手段との間に配置した。
【００１２】また、第４の発明では、ビーム整形プリズ
ムは、反射面を有し、光学的集束手段にレーザービーム
を導くための立上げミラーとして配置されている。
【００１３】また、第５の発明では、波長が異なる複数
の半導体レーザーチップと、半導体レーザーチップから
放射した複数のレーザービームを平行光束にするコリメ
ートレンズと、複数のレーザービームを反射するミラー
と、ミラーで反射された複数のレーザービームを光ディ
スク等の光学的情報媒体に光スポットとして集束するフ
ォーカスレンズ等の光学的集束手段と、からなる光ヘッ
ドにおいて、レーザービームの幅を複数の半導体レーザ
ーチップを並べた方向に拡大するビーム整形プリズムを
コリメートレンズとミラーとの間に配置するとともに、
ミラーは、異なる波長のレーザービームを反射する複数
の反射面からなり、異なる方向から入射する複数のレー
ザービームをほぼ同一方向に反射するように複数の反射
面が互いに平行でない、ようにした。
【００１４】また、第６の発明では、ビーム整形プリズ
ムは、光学的集束手段にレーザービームを導くための立
上げミラーとして配置した。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施例を、図
１から図６および図１３を用いて説明する。
【００１６】図１は、本発明を用いた光ディスク装置お
よび光ヘッドの基本構成を示す。１は、表面に光検出素
子や電子回路等を形成しレーザチップ等を取付けた半導
体基板で、例えばシリコン等が好適である。図1では、
半導体基板1は裏面をこちらに向けて配置されているの
で表面は実際には見えないが、裏面から表面を透視して
図示してある。２は、半導体基板１の表面をエッチング
加工等で深さ３０μmから１００μm程度掘って形成した
レーザチップ取付け面で、レーザチップ取付け面２は半
導体基板１の表面と平行である。矢印３は、レーザチッ
プ取付け面２の法線方向を示す。４ａはＤＶＤ用の半導
体レーザチップで波長λａ＝６６０ｎｍのレーザビーム
６ａを放射し、４ｂはＣＤ−Ｒ用の半導体レーザチップ
で波長λｂ＝７８０ｎｍのレーザビーム６ｂを放射す
る。半導体レーザチップ４ａと４ｂは、レーザチップ取
付け面２に半田等で接着されている。５は、半導体基板
１の表面とレーザチップ取付け面２の間に形成した半導
体ミラー面で、エッチング加工等によりレーザチップ取
付け面２と同時に形成することができる。ＤＶＤ用のレ
ーザビーム６ａは、半導体レーザチップ４ａから放射さ
れた後、半導体ミラー面５で反射され、コリメートレン
ズ１０で平行光束になる。また、ＣＤ用のレーザビーム
６ｂも、半導体レーザチップ４ｂから放射された後、半
導体ミラー面５で反射され、コリメートレンズ１０で平
行光束になる。７は焦点ずれ検出信号を得るための光検
出素子で、８はトラックずれ検出信号と情報再生信号を
得るための光検出素子で、９は半導体レーザチップ４ａ
と４ｂの発光光量を監視するための光検出素子で、７と
８と９はそれぞれ半導体基板１の表面に形成されてい
る。１１はミラーで、レーザビーム６ａと６ｂを反射す
る。１２は、偏光性の4分割回折格子と４分の1波長板を
張り合わせて一体にした複合素子で、半導体レーザチッ
プ側に偏光性の4分割回折格子を向けて配置する。偏光
性の4分割回折格子は、例えば複屈折性の光学結晶板や
液晶板でできていて、入射光が常光線の場合は回折せず
に透過し、異常光線の場合は回折格子として作用する。
１３はフォーカスレンズで、基板厚さ０．６ｍｍで使用
波長が６６０ｎｍで開口数が０．６のＤＶＤ用光ディス
クと、基板厚さ１．２ｍｍで使用波長が７８０ｎｍで開
口数が約０．５のＣＤ−Ｒ用光ディスクやＣＤ用光ディ
スクの両方に適するように、入射瞳径が変化可能なレン
ズや、入射側にホログラム素子を付加したものや、入射
側レンズ面にホログラム素子や輪帯溝を付加したもの、
などを用いることができる。１５は、上述したＤＶＤ用
光ディスクやＣＤ−Ｒ用光ディスクやＣＤ用光ディスク
を示す。１６は光ディスク１５の回転中心を示し、点線
の円１７は情報を記録するトラックを示し、矢印１８は
光ディスク１５の半径方向を示す。
【００１７】本実施例では、半導体レーザチップ４ａや
４ｂから放射されたレーザビーム６ａや６ｂは、偏光性
の4分割回折格子と４分の1波長板の複合素子１２に入射
する場合に例えば常光線として入射し、偏光性回折格子
部分は回折せずにそのまま透過して、複合素子１２の４
分の1波長板により円偏光となる。光ディスクで反射し
たレーザビーム６ａや６ｂは、複合素子１２の４分の1
波長板により異常光線となり、偏光性の4分割回折格子
で回折される。図２は、複合素子１２の4分割回折格子
の回折格子パターンの一例を示し、境界線２１と２２で
４つの領域に分割されている。円２０はレーザビーム６
ａまたは６ｂを示し、4分割回折格子により４つの＋１
次回折光と４つの−１次回折光に分離される。
【００１８】図３（ａ）は、コリメートレンズ１０側か
ら見た半導体基板１の表面を示す。３２ａで示す８つの
黒塗りの４分の１円は、光ディスクで反射し回折格子で
分離された波長λａのレーザビームを示し、３２ｂで示
す８つの塗りつぶさない４分の１円は、光ディスクで反
射し回折格子で分離された波長λｂのレーザビームを示
す。図１の７で示した焦点ずれ検出信号を得るための光
検出素子は、詳細には向かい合った２個の細長い長方形
の受光素子７ａと７ｂを１組として４組で構成した光検
出素子グループで、波長λａのレーザビーム３２ａまた
は波長λｂのレーザビーム３２ｂを受光する。焦点ずれ
検出方法は、４分割ビームによるナイフエッジ方法（フ
ーコー方法）を用い、各組の２つの受光素子の出力信号
を差演算すれば焦点ずれ検出信号を得ることができる。
しかし本実施例では、受光素子同士をアルミニューム等
の導電性薄膜３３で図に示したごとく結線し、ワイヤー
ボンディング用パット３４のＡ端子とＢ端子からの出力
信号を差演算して、焦点ずれ検出信号を得る。このよう
に４組の受光素子から得られる４つの焦点ずれ検出信号
を合成することにより、例えば、フォーカスレンズがト
ラッキング制御のためにディスク半径方向に変位して
も、安定な焦点ずれ検出信号を得ることができる。９は
半導体レーザチップ４ａと４ｂの発光光量を監視するた
めの光検出素子で、光検出素子９の出力信号はパット３
４のＣ端子から出力される。点３１ａと３１ｂは、半導
体レーザチップ４ａと４ｂから放射したレーザビーム６
ａと６ｂの半導体ミラー５面上の反射位置を示す。例え
ば、図２に示した４つの領域の回折格子ピッチＰがすべ
て等しく回折格子の方向が縦線２１に対して＋α度、−
α度、＋３α度、−３α度、とし、またコリメートレン
ズの焦点距離をｆｃとすれば、回折格子で分離された波
長λａのレーザビーム３２ａは、点３１ａを中心とした
半径Ｒａ＝ｆｃ＊λａ／Ｐの円周上で中心から２α度の
間隔の位置に集光する。同様に、回折格子で分離された
波長λｂのレーザビーム３２ｂは、点３１ｂを中心とし
た半径Ｒｂ＝ｆｃ＊λｂ／Ｐの円周上で中心から２α度
の間隔の位置に集光する。点３１ａと３１ｂの間隔であ
る半導体レーザチップ４ａと４ｂの発光点間隔Ｄを、ほ
ぼＤ≒ｆｃ＊（λｂ−λａ）／Ｐとすれば、波長λａの
レーザビームの集光位置と波長λｂのレーザビームの集
光位置をほぼ一致させることができ、本実施例のよう
に、異なる波長のビームで光検出素子やアンプを共通化
でき、半導体基板１の表面を節約できるばかりか、ワイ
ヤーボンディング用パットや出力線の数を低減できるの
で、半導体基板１を収納するパッケージの小型化にも効
果がある。
【００１９】図１の８で示したトラックずれ検出信号と
情報再生信号を得るための光検出素子は、詳細には３８
ａと３８ｂとで構成される。３８ａはレーザビーム３２
ａを受光する４つの光検出素子で、３８ｂはレーザビー
ム３２ｂを受光する４つの光検出素子で、光検出素子３
８ａと３８ｂの出力信号は半導体基板上に形成したアン
プ３９に入力される。アンプ３９は、半導体レーザチッ
プ４ａが発光している場合は光検出素子３８ａの信号を
パット３４のＤ端子とＥ端子とＦ端子とＧ端子に出力
し、半導体レーザチップ４ｂが発光している場合は光検
出素子３８ｂの信号をパット３４のＤ端子とＥ端子とＦ
端子とＧ端子に出力する。本実施例の光検出素子７は、
異なる波長のビームで光検出素子を共通化でき、また、
本実施例の光検出素子８とアンプ３９は、異なる波長の
ビームでアンプを共通化でき、半導体基板１の表面を節
約できるばかりか、ワイヤーボンディング用パットや出
力線の数を低減できるので、半導体基板１を収納するパ
ッケージの小型化にも効果がある。
【００２０】図３（ｂ）は、図３（ａ）の点線ＡＡ‘位
置における半導体基板１の断面構造を示す。半導体ミラ
ー５はレーザチップ取付け面２に対して４５度の角度で
形成するのが好適である。例えば、シリコン基板による
ミラー面の加工では、シリコン(１００)面を水酸化カリ
ウム系の水溶液でエッチングすると、(１００)面に対す
る(１１１)面のエッチング速度がほぼ２桁遅い為に、平
坦な(１１１)面を斜面とする四角錐台状の凹部が形成さ
れるという異方性エッチングに基づいている。このと
き、 (１１１)面が(１００)面となす角は約５４°とな
るため、４５度の半導体ミラーを形成するためには、例
えば表面に対して結晶軸が傾斜したオフアングル約９度
のシリコン基板を用いる必要がある。しかしながら、オ
フアングル角は、光検出素子や電子回路形成のための半
導体プロセスの適合性も考慮して決める必要があり、半
導体ミラー５が４５度からずれる場合があり、レーザビ
ーム６ａや６ｂの出射方向が半導体基板１の垂直方向か
らずれる場合がある。
【００２１】図４（ａ）は、半導体基板１を収納したパ
ッケージ４１の構造を示し、（ｂ）は破線ＢＢ‘におけ
る断面図である。４２はリード線で半導体基板１の図３
（ａ）に示したパット３４とボンディングワイヤーで接
続される。半導体基板１を取付ける台座４３面は、レー
ザビーム６ａや６ｂの出射方向が垂直方向となるように
傾けてある。４４は半導体基板１を密閉するための硝子
カバーで、硝子カバー４４の内側にはレーザビーム６ａ
や６ｂの外周部分を反射するための反射面４５が設けて
ある。反射面４５による反射ビームを半導体基板１の光
検出素子９で受光し、半導体レーザチップ４ａと４ｂの
発光光量を監視するための信号を得る。
【００２２】図５により、本発明の原理を説明する。図
５（ａ）と（ｂ）は、図１に示した本実施例による光ヘ
ッドの光源からフォーカスレンズに至る光路図で、半導
体ミラー５や複合素子１２を省略した光路図である。
（ａ）は本発明による二重ミラー１１がある場合で、
（ｂ）は二重ミラー１１がない場合を示す。半導体レー
ザチップの幅は通常２５０μｍ程度なので、半導体レー
ザチップ４ａと４ｂの発光点間隔Ｄは、例えば３００μ
ｍである。また、コリメートレンズ１０の焦点距離ｆｃ
は、例えば２０ｍｍである。図５（ｂ）のようにコリメ
ートレンズ１０の光軸上に半導体レーザチップ４ａを配
置した場合、半導体レーザチップ４ａから出射したレー
ザビーム６ａは、フォーカスレンズ１３に真っ直ぐに入
射するので、収差が生じにくい。一方、半導体レーザチ
ップ４ｂから出射したレーザビーム６ｂは、フォーカス
レンズ１３に角度θ＝ａｒｃｔａｎ（Ｄ／ｆｃ）＝０．
８６°で斜め入射するため、収差（特にコマ収差）が生
じ易い。そこで本実施例では、図５（ａ）に示す二重ミ
ラー１１を用いる。二重ミラー１１は、波長６６０ｎｍ
のレーザビーム６ａは反射し波長７８０ｎｍのレーザビ
ーム６ｂは透過する反射面５１ａと、波長７８０ｎｍの
レーザビーム６ｂを反射する反射面５１ｂとからなる。
反射面５１ａは、例えば誘電体薄膜を積層したダイクロ
イックミラーで、入射するレーザビーム６ａに対して４
５°に配置されている。一方、反射面５１ｂは、例えば
アルミニュウム膜のミラーで、反射面５１ａ と角度α
をなす。
【００２３】図６に示すように、反射面５１ａと反射面
５１ｂ間の媒質のレーザビーム６ｂに対する屈折率をｎ
として、レーザビーム６ｂが反射面５１ａに入射する場
合の屈折角γはsinγ＝sin（π／４＋θ）／ｎで、反射
面５１ａを出射する場合の入射角γ‘はsinγ‘＝sin
（π／４）／ｎである。よって、レーザビーム６ｂの反
射面５１ｂにおける反射の法則によりγ−α＝γ’＋α
を満たす角度、即ちα＝（γ−γ’）／２が求まる。例
えば、ｎ＝１．５でθ＝ ０．８６°の場合は、α＝
０．２３°である。レーザビーム６ａに対して０．８６
°傾いたレーザビーム６ｂは、反射面５１ｂが反射面５
１ａに対して角度α＝０．２３°傾むいた二重ミラー１
１を用いることにより、レーザビーム６ａと完全に平行
になり、フォーカスレンズ１３に真っ直ぐに入射し、収
差を生じにくくすることができる。
【００２４】図１３は、本発明を用いた光ディスク装置
の構造を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図であ
る。１３１は光ディスク装置の筐体である。１３２はモ
ーターで、光ディスク装置の筐体１３１に取付けられて
いて、シャフト１３３を介して光ディスク１５を回転さ
せる。１３４は光ヘッドを示し、半導体基板１を収納し
たパッケージ４１とフォーカスレンズ１３が取り付いた
レンズアクチュエータ１３５が取付けられている。１３
６は光ヘッド１３４に取付けられたアクセス機構、１３
７は光ディスク装置の筐体１３１に取付けられているレ
ールである。光ヘッド１３４は、アクセス機構１３６に
よってレール１３７上をディスク１５の半径方向に移動
することができる。光ヘッド１３４の内部には、コリメ
ートレンズ１０と、二重ミラー１１と複合素子１２があ
る。パッケージ４１に搭載されている半導体レーザチッ
プ４ａまたは４ｂから放射したレーザビーム６６ａまた
は６６ｂは、レンズアクチュエータ１３５のフォーカス
レンズ１３を介して光ヘッド１３４から放射され、回転
する光ディスク１５に照射される。反射ビームは、再度
フォーカスレンズ１３を介して光ヘッド１３４に入射
し、一部はパッケージ４１に搭載されている光検出素子
７で受光され焦点ずれ検出信号が得られる。また、一部
はパッケージ４１に搭載されている光検出素子８で受光
されトラックずれ検出信号と情報再生信号が得られる。
【００２５】本発明の第２実施例を、図７と図８を用い
て説明する。図７は、図５のミラー１１の替わりに本発
明によるビーム整形プリズム７１と７２を用いた光ヘッ
ドの光路図であり、図１に示した半導体ミラー５や複合
素子１２を省略した光路図である。半導体レーザチップ
４ａと４ｂの発光強度分布は、紙面に垂直な方向に広
く、紙面内方向には狭い。10はコリメートレンズ、13は
フォーカスレンズである。7１と7２は、レーザビーム６
ａと６ｂの紙面内方向のビーム幅を拡大し、等方的な光
強度分布にするビーム整形プリズムである。７３は、通
常のミラーである。
【００２６】図８により、本発明の原理を説明する。プ
リズム７１または７２の屈折率をｎ、入射面８１の入射
角をｉ、屈折角をγとすれば、ｎ*sinγ＝sinｉ。ま
た、２本の光線８２と８３のプリズム入射前の間隔をｈ
１、プリズム内部での間隔をｈ２とし、入射面８１にお
ける光線８２と８３の入射点の間隔をｌとすれば、ｈ１
＝ｌ＊cosｉ、ｈ２＝ｌ＊cosγから、ビーム幅拡大率ｍ
は、ｍ＝cosγ／cosｉである。プリズムの頂角βをβ＝
γとすれば、垂直出射のビーム整形プリズムとなる。入
射角ｉの微小変異をΔｉ、屈折角γの微小変異をΔγと
すれば、ｎ*sin（γ＋Δγ）＝sin（ｉ＋Δｉ）より、
ｎ＊Δγ＝Δｉ／ｍとなる。また出射面８４における垂
直出射からの微小変異をΔｊとすれば、出射面８４での
屈折の法則はΔｊ＝ｎ＊Δγである。よって、Δｊ＝Δ
ｉ／ｍであり、ビーム幅拡大率ｍのプリズムを用いるこ
とにより、ビームの角度変異は１／ｍに低減することが
できる。
【００２７】例えば，半導体レーザレーザチップ４ａと
４ｂの発光強度分布が、紙面に垂直な方向で３０度、紙
面内方向で１０度の場合、プリズム７１と７２を、屈折
率ｎ＝1.5のガラスで頂角βをβ＝３６．１４度の形状
に製作し、各々のプリズムへの入射角ｉがｉ＝６２．２
度になるように配置すれば、各々のプリズムによるビー
ム幅拡大率ｍはｍ＝√３となり、２つのプリズム７１と
７２の作用により出射ビームの光強度分布は等方的にな
る。また、半導体レーザチップ４ａと４ｂの発光点間隔
Ｄを３００μｍで、コリメートレンズ１０の焦点距離ｆ
ｃを２０ｍｍとし、コリメートレンズ１０の光軸上に半
導体レーザチップ４ａを配置した場合、半導体レーザチ
ップ４ｂから出射したレーザビーム６ｂは、レーザビー
ム６ａに比べて０．８６°傾いてプリズム７１に入射す
る。しかし、本発明によるビーム整形プリズム７１と７
２の作用により、プリズム７２を出射した後では、レー
ザビーム６ｂの傾きは０．２９°となる。よって、レー
ザビーム４ｂがフォーカスレンズ１３に入射する場合の
傾きは、本発明のプリズムを用いることにより３分の１
に低減でき、コマ収差等が生じにくくなる。
【００２８】本発明の第３実施例を、図９と図１０を用
いて説明する。図９は、図７のビーム整形プリズム７１
と７２の替わりに本発明によるミラープリズム９１を用
いた光ヘッドの光路図であり、図１に示した半導体ミラ
ー５や複合素子１２を省略した光路図である。半導体レ
ーザチップ４ａと４ｂの発光強度分布は、紙面に垂直な
方向に広く、紙面内方向には狭い。10はコリメートレン
ズ、13はフォーカスレンズである。ミラープリズム９１
は、レーザビーム６ａと６ｂを屈折する屈折面９２と反
射する反射面９３からなり、屈折面９２と反射面９３と
のなす頂角はθである。反射面９３には、アルミニウム
等の反射膜が蒸着されている。ミラープリズム９１は、
レーザビーム６ａと６ｂの紙面内方向のビーム幅を拡大
し、等方的な光強度分布にするビーム整形作用と、入射
ビームを垂直方向に反射する作用を有する。
【００２９】図１０により、本発明の原理を説明する。
レーザビーム１０１がミラープリズム９１に入射する場
合の入射角をｉ、屈折角をγ、レーザビーム１０１がミ
ラープリズム９１から出射する場合の入射角をγ’、出
射角をｉ’、ミラープリズム９１の屈折率をｎ、とすれ
ば、屈折の法則により、ｎ*sinγ＝sinｉ、ｎ*sinγ’
＝sinｉ’、である。また、反射面９３は屈折面９２に
対してθ傾いているので、γ−θ＝γ’＋θである。レ
ーザビーム１０１を入射方向とは直角方向に出射する条
件は、ｉ＋ｉ’＝π／２である。以上の式から、θ＝１
／２＊｛arcsin（１／ｎ＊sinｉ）−arcsin（１／ｎ＊c
osｉ）｝となる。さらに、入射時のビーム幅倍率ｍ１
は、ｍ１＝cosγ／cosｉ、出射時のビーム幅倍率ｍ２
は、ｍ２＝cosｉ’／cosγ’であるから、ミラープリズ
ム９１のビーム幅倍率Ｍは、Ｍ＝ｍ１＊ｍ２＝cosγ／c
osｉ＊cosｉ’／cosγ’である。また、入射角ｉの微小
変異をΔｉ、屈折角γの微小変異をΔγ、入射角γ’の
微小変異をΔγ’、出射角ｉ’の微小変異をΔｉ’とす
れば、ｎ*sin（γ＋Δγ）＝sin（ｉ＋Δｉ）、ｎ*sin
（γ’＋Δγ’）＝sin（ｉ’＋Δｉ’）、（γ＋Δ
γ）−θ＝（γ’＋Δγ’）＋θ、である。以上の微小
変異を含んだ式から、Δｉ’＝cosγ／cosｉ＊cosi'/co
sγ’＊Δｉが求まり、Δｉ’＝Δｉ／Ｍとなる。即
ち、ビーム幅拡大率Ｍのミラープリズム９１を用いるこ
とにより、ビームの角度変異は１／Ｍに低減することが
できる。
【００３０】例えば，半導体レーザレーザチップ４ａと
４ｂの発光強度分布が、紙面に垂直な方向で３０度、紙
面内方向で１０度の場合、ミラープリズム９１を、屈折
率ｎ＝1.5のガラスで頂角θをθ＝１５．２９度の形状
に製作し、ミラープリズム９１への入射角ｉがｉ＝７
５．５度になるように配置すれば、ミラープリズム９１
によるビーム幅拡大率ＭはＭ＝３となり、出射ビームの
光強度分布は等方的になる。また、半導体レーザチップ
４ａと４ｂの発光点間隔Ｄを３００μｍで、コリメート
レンズ１０の焦点距離ｆｃを２０ｍｍとし、コリメート
レンズ１０の光軸上に半導体レーザチップ４ａを配置し
た場合、半導体レーザチップ４ｂから出射したレーザビ
ーム６ｂは、レーザビーム６ａに比べて０．８６°傾い
てミラープリズム９１に入射する。しかし、本発明によ
るミラープリズム９１の作用により、ミラープリズム９
１を出射した後では、レーザビーム６ｂの傾きは０．２
９°となる。よって、レーザビーム４ｂがフォーカスレ
ンズ１３に入射する場合の傾きは、本発明のプリズムを
用いることにより３分の１に低減でき、コマ収差等が生
じにくくなる。
【００３１】本発明の第４実施例を、図１１を用いて説
明する。１１１と１１２は、図７で説明したビーム整形
プリズム７１と７２と同様に、紙面内方向のビーム幅を
拡大する作用を有するビーム整形プリズムである。図７
で説明した第２実施例では、ビーム整形プリズム７１と
７２を出射したレーザビーム６ｂは、レーザビーム６ａ
に対して０．２９°傾いているので、フォーカスレンズ
１３でレーザビーム６ｂを収束させると、僅かながらコ
マ収差等が生じる可能性がある。本実施例では、僅かに
残ったレーザビーム６ｂの傾きを取り除くために、図５
で説明した二重ミラー１１と同様に、レーザビーム６ａ
を反射する反射面１１４ａとレーザビーム６ｂを反射す
る反射面１１４ｂとからなる二重ミラー１１３を用い
て、２つのレーザビームを同一方向に反射することがで
きる。
【００３２】ＣＤ−Ｒ等のディスクを記録または再生す
る場合、ディスクに収束させる光スポットの形状は丸型
よりも楕円型の方が都合のよい場合がある。本実施例で
は、ビーム整形プリズム１１１と１１２によるビーム幅
拡大率は任意に設定できるので、丸型に限らず楕円型の
スポットも形成でき、しかも、２つのレーザビームをフ
ォーカスレンズ１３に真っ直ぐに入射させることができ
る。
【００３３】本発明の第５実施例を、図１２を用いて説
明する。１２１は二重ミラープリズムで、図９で説明し
たミラープリズム９１と同様に、屈折面１２２による屈
折により紙面内方向のビーム幅を拡大する作用を有す
る。図９で説明した第３実施例では、ミラープリズム９
１を出射したレーザビーム６ｂは、レーザビーム６ａに
対して０．２９°傾いているので、フォーカスレンズ１
３でレーザビーム６ｂを収束させると、僅かながらコマ
収差等が生じる可能性がある。本実施例の二重ミラープ
リズム１２１は、図５で説明した二重ミラー１１と同様
にレーザビーム６ａを反射する反射面１２３ａとレーザ
ビーム６ｂを反射する反射面１２３ｂを有し、反射面１
２３ｂを反射面１２３ａに対して傾斜させることによ
り、僅かに残ったレーザビーム６ｂの傾きを取り除くこ
とができ、２つのレーザビームを同一方向に反射するこ
とができる。
【００３４】本実施例においても、二重ミラープリズム
１２１によるビーム幅拡大率は任意に設定できるので、
丸型に限らず楕円型のスポットも形成でき、しかも、２
つのレーザビームをフォーカスレンズ１３に真っ直ぐに
入射させることができる。
【００３５】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、複
数のレーザ光源を用いて光学的情報媒体に情報を記録し
または情報を再生するための光ヘッドにおいて、新たに
高価な光学部品を用いることなく、光軸外に配置された
半導体レーザからのレーザビームであってもフォーカス
レンズにほぼ真っ直ぐ入射させることができ収差が生じ
にくい光ヘッド及びそれを用いた光学的情報媒体記録再
生装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による光ディスク装置および光ヘッド
の構成図
【図２】 図１における複合素子の回折格子部分の作用
を説明する図
【図３】 図１における半導体基板の構成図
【図４】 図１におけるパッケージの構成図
【図５】 第１実施例における本発明の光ヘッドの主要
構成図
【図６】 第１実施例における本発明の原理を説明する
図
【図７】 第２実施例における本発明の光ヘッドの主要
構成図
【図８】 第２実施例における本発明の原理を説明する
図
【図９】 第３実施例における本発明の光ヘッドの主要
構成図
【図１０】 第３実施例における本発明の原理を説明す
る図
【図１１】 第４実施例における本発明の光ヘッドの主
要構成図
【図１２】 第５実施例における本発明の光ヘッドの主
要構成図
【図１３】 本発明の光ヘッドを用いた光ディスク装置
の構造図
【符号の説明】
１ … 半導体基板 ４ａ … 半導体レーザチップ ４ｂ … 半導体レーザチップ １０ … コリメートレンズ １３ … フォーカスレンズ １１，１１３ … 二重ミラー ７１， ７２ … ビーム整形プリズム ９１ … ミラープリズム １２１ … 二重ミラープリズム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 重松 和男 茨城県ひたちなか市稲田1410番地 株式会 社日立製作所デジタルメディア製品事業部 内 Ｆターム(参考） 5D119 AA41 AA43 BA01 EC27 EC47 FA05 FA08 JA07 JA27

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】波長が異なる複数のレーザー光源と、該レ
    ーザー光源から放射した複数のレーザービームを反射す
    るミラーと、該ミラーで反射された複数のレーザービー
    ムを光学的情報媒体に光スポットとして集束する光学的
    集束手段と、を有する光ヘッド及びそれを用いた光学的
    情報媒体記録再生装置において、前記ミラーは、異なる
    波長のレーザービームを反射する複数の反射面からな
    り、異なる方向から入射する該複数のレーザービームを
    ほぼ同一方向に反射するように該複数の反射面が互いに
    平行でない、ことを特徴とする光ヘッド及びそれを用い
    た光学的情報媒体記録再生装置。
  2. 【請求項２】請求項１記載の光ヘッド及びそれを用いた
    光学的情報媒体記録再生装置において、前記ミラーは、
    前記光学的集束手段にレーザービームを導くための立上
    げミラーとして配置されている、ことを特徴とする光ヘ
    ッド及びそれを用いた光学的情報媒体記録再生装置。
  3. 【請求項３】複数の半導体レーザーチップと、該半導体
    レーザーチップから放射した複数のレーザービームを平
    行光束にするコリメートレンズと、該複数のレーザービ
    ームを光学的情報媒体に光スポットとして集束する光学
    的集束手段と、有する光ヘッド及びそれを用いた光学的
    情報媒体記録再生装置において、前記レーザービームの
    幅を前記複数の半導体レーザーチップを並べた方向に拡
    大するビーム整形プリズムをさらに有し、該ビーム整形
    プリズムを前記コリメートレンズと前記光学的集束手段
    との間に配置した、ことを特徴とする光ヘッド及びそれ
    を用いた光学的情報媒体記録再生装置。
  4. 【請求項４】請求項３記載の光ヘッド及びそれを用いた
    光学的情報媒体記録再生装置において、前記ビーム整形
    プリズムは、反射面を有し、該ビーム整形プリズムは前
    記光学的集束手段にレーザービームを導くための立上げ
    ミラーとして配置されている、ことを特徴とする光ヘッ
    ド及びそれを用いた光学的情報媒体記録再生装置。
  5. 【請求項５】波長が異なる複数の半導体レーザーチップ
    と、該半導体レーザーチップから放射した複数のレーザ
    ービームを平行光束にするコリメートレンズと、該複数
    のレーザービームを反射するミラーと、該ミラーで反射
    された複数のレーザービームを光学的情報媒体に光スポ
    ットとして集束する光学的集束手段と、を有する光ヘッ
    ド及びそれを用いた光学的情報媒体記録再生装置におい
    て、レーザービームの幅を前記複数の半導体レーザーチ
    ップを並べた方向に拡大するビーム整形プリズムを有
    し、該ビーム整形プリズムを前記コリメートレンズと前
    記ミラーとの間に配置するとともに、該ミラーは、異な
    る波長のレーザービームを反射する複数の反射面からな
    り、異なる方向から入射する該複数のレーザービームを
    ほぼ同一方向に反射するように該複数の反射面が互いに
    平行でない、ことを特徴とする光ヘッド及びそれを用い
    た光学的情報媒体記録再生装置。
  6. 【請求項６】請求項５記載の光ヘッド及びそれを用いた
    光学的情報媒体記録再生装置において、前記ビーム整形
    プリズムは、前記光学的集束手段にレーザービームを導
    くための立上げミラーとして配置されている、ことを特
    徴とする光ヘッド及びそれを用いた光学的情報媒体記録
    再生装置。
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