JP2001134973A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 透明基板の厚さの異なる光ディスクの記録あ
るいは再生を行なうための光ピックアップ装置を小型、
軽量で、廉価に構成すること。 【解決手段】 光源１１は、波長および偏光面が異なる
レーザビームを出射するＩｎＧａＡｌＰ系レーザダイオ
ード１１ａおよびＧａＡｌＡｓ系レーザダイオード１１
ｂから構成されていると共に、これらのレーザダイオー
ドが約１００μｍの間隔で並列配置されているので、一
つの光源と見做すことができる。従って、これらのレー
ザダイオードの光路として共通の光路を利用できるの
で、光ピックアップ装置を小型、軽量で、しかも廉価に
構成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスクなどの
光記録媒体の再生等を行うための光ピックアップ装置に
関し、特に、基板の厚さが異なる光記録媒体に対し記録
あるいは再生を行え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、コンパクトディスク（ＣＤ）など
の光ディスクがデータの記録媒体として多用されてい
る。そして、従来のＣＤより記録密度の高いデジタルビ
デオディスク（ＤＶＤ）等の光ディスクが実用化されよ
うとしている。光ディスクの記録あるいは再生にはレー
ザビームが使用され、光ディスクの記録層に微小なスポ
ットとして集光されたレーザビームの反射ビームを得て
光ディスクに記録されたデータの読み取りが行われる。

【０００３】光ディスクの記録密度が向上すると、対物
レンズの開口数（ＮＡ）を大きくしてスポット径を小さ
くする必要があり、これに伴って発生するチルト誤差を
低減するためには光ディスクの透明基板を薄くすること
が望ましい。従って、高記録密度の光ディスクは、従来
のＣＤと比較し薄い透明基板が採用される。このように
高記録密度の光ディスクと、従来のＣＤと同様の低記録
密度の光ディスクでは透明基板の厚さが異なるので、今
後の光ディスク装置としては透明基板の厚みの異なる光
ディスクに対しても記録あるいは再生などの処理が行え
ることが望ましい。

【０００４】基板の厚みの異なる光ディスクを１台のデ
ィスク装置で処理するためには、レーザービームを集光
するための光ピックアップに収納された対物レンズの開
口数（ＮＡ）を光ディスクの基板の厚みに応じて切り換
え、光ピックアップ装置から出射されるレーザビームの
集光位置（焦点深度）を制御することが望ましい。光ピ
ックアップのＮＡ切り換えの方式として、対物レンズそ
のものを交換するレンズ切り換え方式、対物レンズに補
正用のレンズを出し入れする補正板挿入方式、対物レン
ズに対する絞り（アパーチャ）を切り換えるアパーチャ
挿入方式、対物レンズにホログラムなどの回折手段を設
け２つの焦点を持たせる二焦点レンズ方式等がある。

【０００５】図６は、補正板挿入方式を用いたピックア
ップ装置の概念図である。光ピックアップの対物レンズ
１５は、厚みｄ１の薄い透明基板３ａを備えた高記録密
度用の光ディスク１ａに合わせて調整されており、半導
体レーザ６０から出射されたレーザビームは、図６
（ａ）に示すように、対物レンズ１５によって高記録密
度用の光ディスク１ａの記録層２ａに集光される。

【０００６】一方、厚みｄ２の厚い透明基板３ｂを備え
た低記録密度用の光ディスク１ｂに対しては、図６
（ｂ）に示すように、負のパワーの補正レンズ７１をレ
ンズ移動カイド部材７０によって対物レンズ１５と光軸
が一致する位置にスライドさせてレーザビームの集光部
のＮＡを低下させている。補正レンズ７１を挿入するこ
とによって対物レンズ１５単体の場合より集光部のＮＡ
が低下するため、集光部の焦点距離が長くなり、低記録
密度用の光ディスク１ｂの記録層２ｂにレーザビームが
集光される。このように、この光ピックアップにおいて
は、補正用レンズ７１を機械的に動かすことによって集
光部のＮＡを制御し、１台のディスク装置で透明基板の
厚さの異なる光ディスクの処理が行えるようになってい
る。

【０００７】図７は、二焦点レンズ方式を用いた光ピッ
クアップの概念図である。この方式においては、対物レ
ンズの一方の面、例えば入射面側にホログラム８１を形
成したグレーディングレンズ８０が使用される。例え
ば、負のパワーを備えたホログラム８１が形成されてい
る場合は、薄い透明基板を備えた高記録密度用の光ディ
スク１ａには半導体レーザ６０から出射されたレーザビ
ームの０次回折光が集光され、厚い透明基板を備えた低
記録密度用の光ディスク１ｂにはレーザビームの１次回
折光が集光される。このようにグレーティングレンズ８
０によって、２つの焦点が形成されるので、基板の厚さ
の異なる光ディスク対して処理を行える光ディスク装置
を提供できる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、厚さ
の異なる光ディスクを再生するために、異なる波長のレ
ーザビームを出射する光源部を備えた光ピックアップ装
置を、小型で廉価に構成することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の光ピックアップ
装置は、第１のレーザビームを出射する第１の半導体レ
ーザと、前記第１のレーザビームとは波長の異なる第２
のレーザビームを出射する第２の半導体レーザとを有
し、これら第１および第２の半導体レーザが一つの光源
と見做せるように隣接して配置されていることを特徴と
している。

【００１０】本発明では、２つの半導体レーザが一つの
光源と見做せるように隣接配置されているので、共通の
光路を用いて少ない光学素子によって光ピックアップ装
置を構成できる。

【００１１】ここで、前記第１および第２の半導体レー
ザが並列に配置されていることが望ましい。

【００１２】この場合、前記第１および第２の半導体レ
ーザの間隔は約１００μｍとすることができる。

【００１３】また、前記第１および第２の半導体レーザ
としては、その一方が、ＩｎＧａＡｌＰ系レーザダイオ
ードであり、他方が、ＧａＡｌＡｓ系レーザダイオード
であることが望ましい。すなわち、ＩｎＧａＡｌＰ系レ
ーザダイオードとＧａＡｌＡｓ系レーザダイオードを用
いれば、出射されるレーザビームの偏光面が異なるの
で、ビーム整形経路などの光路を全く変えずに偏光面の
異なる２つのレーザビームを利用できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照にして本発明の
実施例を説明する。図１に本発明の実施例の光ピックア
ップおよび光ピックアップを用いた光ディスク装置の概
要を示してある。また、図２に本例の光ピックアップに
おいてレーザビームが集光される様子を示してあり、図
３に光ピックアップに用いられている干渉縞を備えた偏
光性ホログラム素子を示してある。

【００１５】本例の光ピックアップ１０は、発光部２０
と受光部２１とを備えている。発光部２０は偏光面の異
なる２種類のレーザビームを出射可能な光源１１と、レ
ーザビームの進行方向に設置されたコリメータレンズ１
２を備えている。発光部２０から出射されたレーザビー
ムは、ビームスプリッター１３に入り、さらに集光部１
４に入射され、光ディスク１に集光される。一方、受光
部２１は光ディスク１からの反射されたレーザビームを
検出するためのフォトダイオード２２と、このフォトダ
イオード２２に集光するレンズ２３とを備えている。

【００１６】本例の光源１１はレーザビームを出射する
２つのレーザダイオード１１ａおよび１１ｂを備えてお
り、これらが約１００μｍ程度の間隔で並列に設置され
ている。このため、レーザダイオード１１ａおよび１１
ｂから出射される各レーザビームが同一の光源から出射
されたものとして、光路を構成できるようにしている。
すなわち、本例の発光部２０はレーザダイオード１１ａ
および１１ｂに対し同一のコリメータレンズ１２を用い
ており、その後も共通の光学系を使用している。レーザ
ダイオード１１ａはＩｎＧａＡｌＰ系で波長６３５ｎｍ
のtransverse magnetic （ＴＭ）偏光波を出射し、レー
ザダイオード１１ｂはＧａＡｌＡｓ系で波長７８０ｎｍ
のtransverse electric （ＴＥ）偏光波を出射する。従
って、光源１１からはいずれかのレーザダイオードを選
択することで偏光面の異なる２つのレーザビームが出射
される。

【００１７】集光部１４は対物レンズ１５と偏光性ホロ
グラム素子１６を備えており、これらがレンズホルダ１
７で一体に保持されている。本例の対物レンズ１５は高
ＮＡのレンズであり、図２（ａ）に示すように、高記録
密度用の透明基板３ａの薄い（厚さｄ１）の記録層２ａ
に焦点距離が合うように設計されている。また、本例の
偏光性ホログラム素子１６はLiNbO３等で形成されてお
り、その表面に図３に示したようなブレーズド化された
負のフォーカルパワーを備えた干渉縞１６ａが形成され
ている。本例の偏光性ホログラム素子１６は、ＴＥ波に
のみ作用するように結晶軸の向きが設定されており、Ｔ
Ｍ波に対しては作用を及ぼさない。従って、本例の集光
部１４によって、レーザダイオード１１ａからＴＭ波の
レーザビームが出射されると図２（ａ）のようにそのレ
ーザビームは集光される。一方、レーザダイオード１１
ｂからＴＥ波のレーザビームが出射されると、図２
（ｂ）に示したように、偏光性ホログラム素子１６が作
用し、集光部１４のＮＡが低くなるので、低記録密度用
の透明基板３ｂ（厚さｄ２）の記録層２ｂに集光され
る。さらに、本例の偏光性ホログラム素子１６には、レ
ーザダイオード１１ｂの波長７８０ｎｍの＋方向の一次
回折光の強度を増すようにブレーズド化された干渉縞が
形成されているので、レーザダイオード１１ｂから出射
されたレーザビームの大部分が記録層２ｂに集光され
る。

【００１８】光ディスクの記録層２から反射されたレー
ザビームは集光部１４を介して再び光ピックアップ１０
の内部に導かれ、ビームスプリッター１３によって受光
部２１の方向に出射される。受光部２１において、光デ
ィスク１から反射されたレーザービームはフォトダイオ
ード２２によって電気データに変換され、光ディスク装
置３０に設けられた制御部３１に出力される。

【００１９】本例の光ディスク装置３０は、上記の光ピ
ックアップ１０、制御部３１、光源のレーザダイオード
１１ａおよび１１ｂに対し駆動電流を供給する駆動用の
ドライビング回路３２、および、レーザダイオード１１
ａおよび１１ｂのいずれかを選択するためのセレクタ３
３を備えている。制御部３１は透明基板の厚さからディ
スクを判別する機能、光ピックアップ１０のフォーカス
およびトラッキング制御、さらに、光ピックアップ１０
の受光したデータを外部のパソコンなどに供給するため
などの通信機能を備えたシステムコントローラである。
制御部３１は、パソコンなどからの要請によってドライ
ビング回路３２に光源１１に駆動電流を供給する指示を
出す。この際、制御部３１はディスク装置３０に設定さ
れている光ディスク１の透明基板３の厚みを判別し、セ
レクタ３３を切り換えてレーザダイオード１１ａおよび
１１ｂの内、設定されている光ディスク１に適した方の
レーザダイオードに駆動電流を供給し、レーザビームを
出射させる。

【００２０】本例の光ピックアップ１０を採用した光デ
ィスク装置３０に、高記録密度のＤＶＤなどの透明基板
の薄い光ディスク１ａが搭載されると、図２（ａ）に示
すように、制御部３０が基板の厚みを判別してセレクタ
３３をＴＭ波を出射するレーザダイオード１１ａに切り
換え、ドライビング回路３２からの駆動電流をレーザダ
イオード１１ａに供給する。従って、透明基板の薄い光
ディスク１ａにはＴＭ波が照射される。このため、集光
部１４においては偏光性ホログラム素子１６は作用せ
ず、対物レンズ１５のＮＡに従って記録層２ａにレーザ
ビームが集光される。

【００２１】一方、光ディスク装置３０に、低記録密度
のＣＤなどの透明基板の厚い光ディスク１ｂが搭載され
ると、図２（ｂ）に示すように、制御部がセレクタ３３
をＴＥ波を出射するレーザダイオード１１ｂに切り換え
る。従って、透明基板の薄い光ディスク１ｂにはＴＥ波
が照射される。このため、集光部１４においては偏光性
ホログラム素子１６が作用するので、対物レンズ１５の
ＮＡが偏光性ホログラム素子１６の干渉縞１６ａの負の
フォーカルパワーによって補正され、記録層２ｂにレー
ザビームが集光される。

【００２２】このように、本例の光ピックアップ１０
は、集光部のＮＡを切り換えるためにレンズそのものを
交換したり、補正用のレンズを出し入れする必要はな
く、光源となるレーザダイオードを切り換えてレーザビ
ームの偏光面を切り換えるだけで良い。従って、メカニ
カルな機構は一切不要であり、光学系の位置調整を行う
必要もない。このため、厚みの異なる光ディスクに対応
可能な光ピックアップを簡単な構成で実現でき、小型、
軽量化を図れる。また、光路も安定しているので光学的
な高い精度を保持でき、高記録密度に対応した高性能の
光ピックアップを提供できる。さらに、メカニカルな機
構が不要なので、小型の光ピックアップを安価に提供で
きる。

【００２３】また、本例の光ピックアップ１０は、偏光
性ホログラム素子１６を用いて集光部１４のＮＡを偏光
面の異なるレーザビーム毎に調整できるようにしてい
る。従って、本例の光ピックアップ１０では、ＴＥ波の
レーザビームが低ＮＡで集光され、ＴＭ波のレーザビー
ムが高ＮＡで集光される。このように、従来の二重焦点
レンズを用いたピックアップのように１つのレーザビー
ムが２つの焦点に分散され、各々の焦点の強度が半分以
下に低下するようなことはなく、ＴＥ波およびＴＭ波の
それぞれのレーザビームの強度で透明基板の厚みの異な
る光ディスクに集光される。このため、本例の光ピック
アップ１０では各レーザダイオードから出射されたレー
ザビームの利用効率が非常に高く、高強度のレーザスポ
ットを各光ディスクの記録層に形成できる。従って、本
例の光ピックアップは厚みの異なる光ディスクのいずれ
に対しても高い記録あるいは再生能力を備えており、電
力の利用効率も高い。さらに、本例の偏光性ホログラム
素子１６には、レーザダイオード１１ｂの波長に合わせ
てブレーズド化された干渉縞１６ａを形成してあるの
で、回折による光パワーの損失も殆どなく、高強度のレ
ーザビームを照射することができる。

【００２４】集光部１４のＮＡを制御するための偏光性
ホログラム素子１６は上記に限定されるものではない。
例えば、対物レンズ１５のＮＡを低く設定しておき、偏
光性ホログラム素子１６に正のフォーカルパワーを備え
た干渉縞を設けておいても良い。さらに、上記では、偏
光性ホログラム素子１６がＴＥ波に作用するように結晶
の配向方向を設定してあるが、ＴＭ波に作用するように
配置しても良いことはもちろんである。また、回折によ
る光パワーの損失を低減できるようにブレーズド化され
た回折格子を用いているが、平面的な回折格子を採用し
た場合であっても従来の二重焦点レンズに数倍の強度を
得ることができる。

【００２５】さらに、偏光性ホログラム素子１６には、
干渉縞に代わり図４に示すような中心軸上が透過部分と
なったアパーチャ１６ｂを形成しても良い。本例の偏光
性ホログラム１６は、上記の干渉縞が形成された偏光性
ホログラム素子と同様にＴＭ波のレーザビームに対して
は作用しないように配向性が設定されており、ＴＥ波の
レーザビームに対してのみ作用する。そして、アパーチ
ャ１６ｂの中央部分のみが偏光性ホログラム素子１６を
通過し、光ディスクに集光される。一方、偏光性ホログ
ラム素子１６の位置Ａおよび位置Ｂより円周方向外側の
レーザビームは対物レンズ１５に入射されないか、ある
いは、対物レンズ１５によって集光しない大きな負のフ
ォーカルパワーが与えられるので、光ディスク上には集
光されない。すなわち、偏光性ホログラム素子１６は、
ＴＥ波のレーザビームに対して絞りの機能を果たすので
集光部１４のＮＡが調整され、上述した干渉縞の形成さ
れた偏光性ホログラム素子と同様の機能を果たす。もち
ろん、ＴＭ波に対し絞り機能を果たすように偏光性ホロ
グラム素子を形成しても良い。

【００２６】図５に対物レンズ１５の一方の面に偏光性
ホログラム素子１６ｃを一体化した例を示してある。こ
のように偏光性ホログラム素子を対物レンズの表面ある
いは裏面と一体化することによって、集光部１４の構成
をいっそう簡略化でき、また、収差の改善を図ることが
できる。

【００２７】なお、本例においては、ＴＭ波を出射する
ＩｎＧａＡｌＰ系、およびＴＥ波を出射するＧａＡｌＡ
ｓ系のレーザダイオードを用いた例によって説明してい
るが、これらのレーザダイオードに限定されるものでは
なく偏光面の異なるレーザビームを出射できるレーザダ
イオードであれば良い。さらに、レーザダイオードの向
きを変えたり、あるいは波長板などを用いてレーザビー
ムの偏光面を切り換えることも可能である。本例のよう
に偏光面の異なる２種類のレーザダイオードを採用する
と、共通の光路を用いて少ない光学素子によって光ピッ
クアップを構成できるので、小型で高性能の光ピックア
ップには適している。

【００２８】また、上記実施例においては、偏光性ホロ
グラム素子の材料をLiNbO３としたが、これに限定され
るものではない。

【００２９】以上のように、本例によれば、透明基板の
厚みの異なる光記録媒体に対し偏光面の異なるレーザビ
ームを用いることによって、それぞれの厚みの光記録媒
体の記録層に適した位置にスポットを形成可能な光ピッ
クアップ装置を提供できる。また、集光部のＮＡを切り
換えるためにメカニカルな機構は不要であり、さらに、
レーザビームを２つの焦点に分散して集光する必要もな
い。従って、小型、軽量で、記録あるいは再生性能の優
れ、レーザビームの利用効率の高い光ピックアップ装置
を提供できる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、透明
基板の厚みの異なる光記録媒体を再生するために波長の
異なるレーザビームを出射する光源部として、一つの光
源と見做せるように第１および第２の半導体レーザを隣
接配置している。

【００３１】従って、共通の光路を用いて少ない光学素
子によって、透明基板の厚みの異なる光記録媒体を再生
するための光ピックアップ装置を構成できる。すなわ
ち、かかる光ピックアップ装置を小型、軽量で、しかも
廉価に構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の光ピックアップを用いた光デ
ィスク装置の概略構成を示すブロック図である。

【図２】図１に示す光ピックアップにおいてレーザビー
ムを集光する様子を示す図であり、図２（ａ）は透明基
板の薄い光ディスクに対し集光する様子を示し、図２
（ｂ）は透明基板の厚い光ディスクに対し集光する様子
を示してある。

【図３】図１に示す光ピックアップに用いてある偏光性
ホログラム素子を示す図である。

【図４】図３と異なる、アパーチャの形成された偏光性
ホログラム素子を示す図であり、図４（ａ）に集光部の
側面を示し、図４（ｂ）に偏光性ホログラムの平面を示
してある。

【図５】上記の実施例と異なり、偏光性ホログラム素子
と一体化された対物レンズを示す断面図である。

【図６】従来の補正板挿入方式を用いたピックアップ装
置の概念図である。

【図７】従来の二焦点レンズ方式を用いたピックアップ
装置の概念図である。

【符号の説明】

１ 光ディスク ２ 記録層 ３ 透明基板 １０ 光ピックアップ １１ 光源部 １１ａ ＩｎＧａＡｌＰ系レーザダイオード １１ｂ ＧａＡｌＡｓ系レーザダイオード １２ コリメータレンズ １３ ビームスプリッター １４ 集光部 １５ 対物レンズ １６ 偏光性ホログラム素子 ２０ 発光部 ２１ 受光部 ２２ フォトダイオード ２３ 受光部の集光用レンズ ３０ 光ディスク装置 ３１ 制御部 ３２ ドライビング回路 ３３ セレクタ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１のレーザビームを出射する第１の半
   導体レーザと、前記第１のレーザビームとは波長の異な
   る第２のレーザビームを出射する第２の半導体レーザと
   を有し、これら第１および第２の半導体レーザが一つの
   光源と見做せるように隣接して配置されていることを特
   徴とする光ピックアップ装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記第１および第２
   の半導体レーザが並列に配置されていることを特徴とす
   る光ピックアップ装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記第１および第２
   の半導体レーザの間隔は約１００μｍであることを特徴
   とする光ピックアップ装置。
4. 【請求項４】 請求項２において、前記第１および第２
   の半導体レーザの一方が、ＩｎＧａＡｌＰ系レーザダイ
   オードであり、他方が、ＧａＡｌＡｓ系レーザダイオー
   ドであることを特徴とする光ピックアップ装置。