JP2001338433A - 光ヘッド及びそれを用いた光ディスク装置 - Google Patents

光ヘッド及びそれを用いた光ディスク装置

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optical
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Shigeru Nakamura
滋 中村
Yasuyuki Arikawa
康之 有川
Kazuo Shigematsu
和男 重松
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 波長の異なる複数の半導体レーザーチップを
有する光ヘッドで、フォーカスレンズの入射軸に対して
斜に入射されるレーザービームによるコマ収差を低減す
る。 【解決手段】 フォーカスレンズの入射側に分散特性を
有するビーム整形立上げプリズムを配置し、波長がより
長い半導体レーザーチップを上記屈折作用による屈折光
線の延長線に近い側に配置することによって、フォーカ
スレンズに対して斜に入射されるレーザービームのコマ
収差を低減する。

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
光ヘッド及びそれを用いた光ディスク装置に関し、特
に、波長が異なる複数のレーザー光源や、波長が異なる
複数の半導体レーザーチップを搭載したレーザーモジュ
ールを用いて情報の記録が可能な光ヘッド及びそれを用
いた光ディスク装置に関する。
【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、小型化及び薄型化と共にいろいろな機能が望
まれている。例えば、書込み可能な光ディスクとして普
及したＣＤ−Ｒ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｋ−Ｒｅｃｏｒ
ｄａｂｌｅ）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 Ｖｅｒ
ｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ／Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｄｅｏ
Ｄｉｓｃ）ＤＶＤ−ＲＡＭ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ー波長は約７
８０ｎｍであり、一方、ＤＶＤの記録再生に適するレー
ザー波長は約６６０ｎｍであるため、波長約７８０ｎｍ
のレーザー光源と波長約６６０ｎｍのレーザー光源の両
方を同一の光ヘッドに搭載する必要がある。
【０００３】そこで、例えば特開平１０−２６１２４０
号公報や特開平１０−２８９４６８号公報では、波長約
７８０ｎｍのＣＤ用半導体レーザーチップと波長約６６
０ｎｍのＤＶＤ用半導体レーザー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、異なる位置の発光点から出射したレ
ーザー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
体レーザーチップから放射されるレーザービームはフォ
ーカスレンズの異なる位置に異なる角度で入射される。
特開平１０−２６１２４０号公報や特開平１０−２８９
４６８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ＤＶＤ用半導体レーザ
ー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７８０ｎｍのＣＤ用
半導体レーザーチップはレンズ系の光軸外に配置してい
る。このため、ＤＶＤ用レーザー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用レーザースポ
ットには収差が生じにくい。一方、ＣＤ用レーザービー
ムはフォーカスレンズに斜めに入射されるので、ＣＤ用
レーザースポットには収差（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を用いて、また特開平１
０−２８９４６８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を用いて、ＣＤ用
レーザー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】また、情報の記録を行うためには、半導体
レーザーが放射する非等方的な光強度分布のレーザービ
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手段も必要である。さらに、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１０−２８９４６８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る。
【０００７】
【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用レーザービー
ムには作用がなく、波長７８０ｎｍのＣＤ用レーザービ
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。
【０００８】本発明の目的は複数のレーザー光源を用い
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ーからのレ
ーザービームであっても収差が生じにくく、情報の記録
が可能で、薄型化が可能な、光ヘッド及びそれを用いた
光ディスク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】本発明の目的を達成する
ために、第１の発明では、光ヘッドは、波長が異なる複
数のレーザービームを放射するレーザー光源と、該複数
のレーザービームを同一角度で入射した場合、該レーザ
ー光源から放射された該複数のレーザービームを異なる
方向に出射する分散特性を有し、該複数のレーザービー
ムのそれぞれのビーム幅を変換するビーム幅変換手段
と、該ビーム幅変換手段から出射された該複数のレーザ
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
フォーカスレンズ等の光学的集束手段とを備え、該複数
のレーザービームの各々を該ビーム幅変換手段の出射側
から入射した場合、該ビーム幅変換手段を透過したレー
ザービームの通過路近傍に該各レーザービームに対応す
るレーザー光源を配置するように構成される。第１の発
明において、該レーザー光源は、該複数のレーザー光源
から照射された該複数のレーザービームが該光学的集束
手段の入射許容角度内に入るように配置される。また、
該ビーム幅変換手段は、屈折作用によりビーム幅を変換
する屈折型ビーム幅変換手段である。
【００１０】第２の発明では、光ヘッドは、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され
た複数のレーザービームのそれぞれのビーム幅を変換す
るビーム幅変換手段と、該ビーム幅変換手段から出射さ
れた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を備え、該ビーム
幅変換手段は同一角度で入射された波長の異なるレーザ
ービームを異なる方向に出射する分散特性を有し、該複
数のレーザー光源は該レーザー光源の各々から放射され
た該レーザービームが該ビーム幅変換手段から出射され
るときの出射角が該分散特性によってずれる方向を低減
するように該レーザー光源の波長の順に配置される。第
２の発明において、該ビーム幅変換手段は、屈折作用に
よりビーム幅を変換する屈折型ビーム幅変換手段であ
り、該複数のレーザー光源は、該ビーム幅変換手段の該
屈折作用による屈折光線の延長線に近い側に、波長がよ
り長いレーザー光源を配置するように構成される。ま
た、該屈折型ビーム幅変換手段はプリズムである。
【００１１】第３の発明では、光ヘッドは、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
ップから放射され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、該レーザービームの幅を該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とを
備え、波長がより長い半導体レーザーチップほど該ビー
ム整形プリズムを出射する光線の延長線に近い側に配置
するように構成される。第３の発明において、該ビーム
整形プリズムは反射面を有し、波長がより長い半導体レ
ーザーチップほど該ビーム整形プリズムで反射される側
に配置するように構成される。また、該ビーム整形プリ
ズムをフォーカスレンズ等の該光学的集束手段の下に配
置するように構成する。
【００１２】第４の発明では、光ヘッドからのレーザー
ビームを光学的情報媒体に照射し、該光学的情報媒体か
ら反射されたレーザービームを複数の光検出素子に照射
し、該複数の光検出素子によって電気的に変換された信
号から制御信号及び情報再生信号を得る光ディスク装置
において、請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の光
ヘッドを備える。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明による光ヘッド及び
それを用いた光ディスク装置の実施の形態を実施例を用
い、図を参照して説明する。図１は本発明による光ディ
スク装置の一実施例を示す構成図であり、図１（ａ）は
上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）を矢印Ｂ方向から見た
側面図、図１（ｃ）は図１（ａ）を矢印Ｃ方向から見た
側面図である。図１（ａ）〜図１（ｃ）において、同じ
番号で示したものは同じ構成要素を示す。図において、
２は光ディスクを示し、具体的には記録や再生に適する
レーザー波長が約７８０ｎｍで基板の厚さが１．２ｍｍ
のＣＤ−ＲＯＭディスクやＣＤ―Ｒディスク、または、
記録や再生に適するレーザー波長が約６６０ｎｍで基板
の厚さが０．６ｍｍのＤＶＤディスクを示す。３はモー
ターで、光ディスク装置１に固定され、回転軸４を介し
て光ディスク２を回転する。２ａは光ディスク２の回転
方向を示す。５は光ヘッドで、ボイスコイルモーターと
滑車等で構成されたアクセス機構６によってレール７上
を光ディスク２の半径方向に移動することができる。光
ヘッド５の内部には、２レーザーモジュール８とコリメ
ートレンズ９とビーム整形立上げプリズム１０とレンズ
アクチュエータ１１が組み込まれている。２レーザーモ
ジュール８には、波長が約６６０ｎｍのレーザービーム
１２ａを放射する半導体レーザーチップ１３ａと、波長
が約７８０ｎｍのレーザービーム１２ｂを放射する半導
体レーザーチップ１３ｂが組み込まれている。レンズア
クチュエータ１１には、４分の１波長板と偏光回折格子
を組み合わせた複合素子１４とフォーカスレンズ１５が
取付けられている。
【００１４】次に、図２を用いて本発明によるレーザー
モジュールの構造に付いて説明する。図２は本発明によ
るレーザーモジュールの一実施例を示す構成図であり、
図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＤ１−
Ｄ２断面図である。図において、２１は窒化アルミニュ
ウム等の熱伝導の良い材料で成形したパッケージで、電
気信号を伝達するために複数のリード線２２を貫通させ
てある。パッケージ２１の内部には、シリコン等の半導
体基板２４が設けられ、パッケージ２１と光透過性のガ
ラス板２３で密閉されている。半導体基板２４にはエッ
チング等により凹部２５が形成されていて、凹部２５の
斜面は約４５度の角度の鏡面２６となっている。半導体
レーザーチップ１３ａと半導体レーザーチップ１３ｂは
凹部２５に搭載されており、レーザービーム１２ａ、１
２ｂは図２（ｂ）に向かって右方向、すなわち鏡面２６
方向に出射される。レーザービーム１２ａ、１２ｂは、
鏡面２６で反射され、ガラス板２３を通過して２レーザ
ーモジュール８から出射される。半導体レーザーチップ
１３ａと半導体レーザーチップ１３ｂの活性層、即ちレ
ーザービームを出射する層は凹部２５の平面と略平行と
なるように配置されているので、２レーザーモジュール
８から出射され鏡面２６で反射されたレーザービーム１
２ａ、１２ｂの光強度分布は、このビーム１２ａ、１２
ｂを図２（ａ）に対向する方向から見た場合、即ち、図
２（ｂ）の図において、レーザービーム１２ａ、１２ｂ
の放射方向と反対の方向からレーザービームを見た場
合、図２（ａ）の上下方向に狭く、横方向に広い略楕円
形状となる。図２（ｂ）に示すレーザービーム１２ａ、
１２ｂは図１（ｃ）ではコリメートレンズ９に入射され
る前のビームを示す。
【００１５】図１（ｃ）において、２レーザーモジュー
ル８から出射されたレーザービーム１２ａ、１２ｂは、
コリメートレンズ９で平行光束となり、ビーム整形立上
げプリズム１０に入射される。ビーム整形立上げプリズ
ム１０に入射される前のレーザービーム１２ａ、１２ｂ
の光強度分布は、図１（ｃ）の紙面上下方向には狭く、
図１（ｃ）の紙面垂直方向には広い。そこで、ビーム整
形立上げプリズム１０を用いて、レーザービーム１２
ａ、１２ｂの紙面上下方向のビーム幅を広げて等方的な
光強度分布にしている。即ち、ビーム整形立上げプリズ
ム１０に入射前の図１（ｃ）の紙面上下方向には狭く、
図１（ｃ）の紙面垂直方向には広いレーザービーム１２
ａ、１２ｂはビーム整形立上げプリズム１０に入射され
ると、このビーム整形立上げプリズム１０の入射面のレ
ーザービーム１２ａ、１２ｂに対する角度によって、レ
ーザービーム１２ａ、１２ｂの上下方向の幅の広がり方
が異なるので、このビーム整形立上げプリズム１０の入
射面の角度を適宜定めることによって、レーザービーム
１２ａ、１２ｂを等方的な強度分布にする。等方的な光
強度分布となったレーザービーム１２ａ、１２ｂは、さ
らにビーム整形立上げプリズム１０で反射され、レンズ
アクチュエータ１１の複合素子１４およびフォーカスレ
ンズ１５に入射される。
【００１６】次に、図３を用いて、レンズアクチュエー
タについて説明する。図３は本実施例に用いるレンズア
クチュエータの一例を示す構成図であり、図３（ａ）は
レンズアクチュエータを光ディスクの方向から見た上面
図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＥ１−Ｅ２方向の
一部断面図である。図３（ｂ）においては、参考のため
に光ディスク２が描かれている。図において、３１はレ
ンズホルダーで、コイル３４とフォーカスレンズ１５と
その下に複合素子１４とが取付けられており、バネ３２
で保持台３３に保持されている。図３（ｂ）の実線３６
は、磁石３５や保持台３３等を固定する光ヘッド５の筐
体の表面を示す。レンズアクチュエータ１１は、複合素
子１４とフォーカスレンズ１５を図３（ｂ）の紙面上下
方向に駆動して焦点制御を行い、図３（ａ）の紙面上下
方向（光ディスク２の半径方向）に駆動してトラッキン
グ制御を行う。
【００１７】本実施例では、半導体レーザーチップ１３
ａや１３ｂから放射されたレーザービーム１２ａ、１２
ｂは、偏光性の４分割回折格子と４分の１波長板から構
成される複合素子１４に入射される場合、例えば常光線
として入射される。この場合、レーザービーム１２ａ、
１２ｂは偏光性回折格子部分では回折されずにそのまま
透過され、複合素子１４の４分の１波長板により円偏光
となる。光ディスク２で反射されレーザービーム１２
ａ、１２ｂは、複合素子１７の４分の１波長板を再度通
過すること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。
【００１８】以下、図４を用いて、４分割回折格子につ
いて説明する。図４は複合素子を構成する４分割回折格
子の回折格子パターンの一例を示す平面図である。図に
示すように、４分割回折格子４０は境界線４１と４２で
４つの領域に分割されている。円４３はレーザービーム
１２ａまたはレーザービーム１２ｂを示し、４分割回折
格子４０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。４つの領域の回折格子は、格子溝の方
向が異なるが、格子溝の間隔は等しい。そこで、８つの
±１次回折光は、回折方向は異なるが回折角度の絶対値
は等しくなる。この８つの回折光は、各々コリメートレ
ンズ９で集光され、２この半導体レーザーチップ１３
ａ。１３ｂを有するレーザーモジュール８内部の半導体
基板２４面上に８つのスポットとして集束する。
【００１９】以下、レーザーモジュール８内部の半導体
基板２４の詳細な一実施例について図５を用いて説明す
る。図５は図２に示したレーザーモジュール内部の半導
体基板の一実施例を示す正面図である。半導体レーザー
チップ１３ａと半導体レーザーチップ１３ｂは半導体基
板２４に形成された凹部２５に搭載されている。半導体
レーザーチップ１３ａは紙面右方向にレーザービーム１
２ａを出射し、レーザービーム１２ａは鏡面２６の５１
ａで示す位置で反射され紙面に対して垂直方向、且紙面
の表側に出射される。同様に、半導体レーザーチップ１
３ｂは紙面右方向にレーザービーム１２ｂを出射し、レ
ーザービーム１２ｂは鏡面２６の５１ｂで示す位置で反
射され紙面に対して垂直方向、且紙面の表側に出射され
る。
【００２０】図において、８つの黒塗りの４分の１円
は、光ディスク２で反射され４分割回折格子４０で分離
されたレーザービーム１２ａのスポット５２ａを示し、
位置５１ａを中心とした円の周上にある。８つの白い
（塗りつぶさない）４分の１円は、光ディスク２で反射
し４分割回折格子４０で分離されたレーザービーム１２
ｂのスポット５２ｂを示し、位置５１ｂを中心とした円
の周上にある。
【００２１】５３―１ａ、５３―１ｂ、５３―２ａ、５
３―２ｂ、５３―３ａ、５３―３ｂ、５３―４ａ、５３
―４ｂは焦点ずれ検出信号を得るための光検出素子で、
向かい合った２個の細長い形の光検出素子を組とした、
光検出素子５３―１ａと５３―１ｂ、光検出素子５３―
２ａと５３―２ｂ、光検出素子５３―３ａと５３―３
ｂ、光検出素子５３―４ａと５３―４ｂの４組で構成さ
れ、４つのスポット５２ａまたは４つのスポット５２ｂ
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５３―１ａと５３―１ｂ、５３―２ａと５３
―２ｂ、５３―３ａと５３―３ｂ、５３―４ａと５３―
４ｂ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。しかしながら本実施例では、受光素子同
士をアルミニューム等の導電性薄膜５４ａ、５４ｂを図
に示したごとく結線し、ワイヤーボンディング用パット
５５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。５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５６
ｄはトラックずれ検出信号と情報再生信号を得るための
４つの光検出素子であり、パット５５のＣ端子とＤ端子
とＥ端子とＦ端子に接続されている。９パッド５５の各
端子Ａ〜Ｆから出力された信号は図６に示すブロックに
入力され、必要な信号が得られる。
【００２２】図６は焦点ずれ検出信号やトラックずれ検
出信号や情報再生信号を得るための信号演算回路の一実
施例を示すブロック図である。図において、６１は図５
に示したワイヤーボンディング用パット５５のＡ端子と
Ｂ端子からの出力信号を減算するための差動回路で、焦
点ずれ検出信号６２を出力する。６３−１はＣ端子とＤ
端子からの出力信号を加算するための加算回路で、６３
−２はＥ端子とＦ端子からの出力信号を加算するための
加算回路である。６３−３は加算回路６３−１の出力信
号と加算回路６３−２の出力信号を減算するための差動
回路で、案内溝等を有する光ディスクを用いた場合のプ
ッシュプル型トラックずれ検出信号６４を出力する。６
３−４は加算回路６３−１の出力信号と加算回路６３−
２の出力信号を加算するための加算回路で、情報再生信
号６５を出力する。６６−１はＣ端子とＥ端子からの出
力信号を加算するための加算回路で、６６−２はＤ端子
とＦ端子からの出力信号を加算するための加算回路であ
る。６６−３は加算回路６６−１の出力信号と加算回路
６６−２の出力信号を減算するための差動回路で、その
出力信号６７を用いて案内ピット等を有する光ディスク
の位相差型トラックずれ検出信号を得ることができる。
これらの焦点ずれ検出信号やトラックずれ検出信号を、
図３に示したレンズアクチュエータ１１のコイル３４に
供給し、レンズアクチュエータ１１に取り付けられたフ
ォーカスレンズ１５を光軸方向およびディスク半径方向
に駆動することによって、自動焦点制御やトラック追従
制御を達成することができる。よって、半導体レーザー
チップ１３ａや半導体レーザーチップ１３ｂから放射さ
れるレーザービーム１２ａやレーザービーム１２ｂの光
強度を情報記録信号で変調することにより情報を光ディ
スク２に記録記録することができる。また、半導体レー
ザーチップ１３ａや半導体レーザーチップ１３ｂから放
射されるレーザービーム１２ａやレーザービーム１２ｂ
の光強度を一定に保つことによって、情報再生信号６５
から光ディスク２に記録された情報を再生することがで
きる。
【００２３】以下、図７を用いて本発明による光ヘッド
の原理について説明する。９図７は本発明による光ヘッ
ドの原理の例を説明するための光学系の斜視図である。
図７（ａ）はビーム整形プリズムを有する光ヘッドの光
学系を示し、７１ａは半導体レーザーチップで、例えば
波長が約６６０ｎｍのレーザービーム７２ａを放射す
る。レーザービーム７２ａは、コリメートレンズ７３に
より平行光束になり、ビーム整形プリズム７４により屈
折され、紙面内方向のビーム幅が広げられ、フォーカス
レンズ７５に入射される。半導体レーザーチップ７１ａ
の替りに波長が約７８０ｎｍの半導体レーザーチップ７
１ｂを同じ位置に置いた場合、通常の光学材料の屈折率
は波長が長くなるほど小さくなるので、波長が約７８０
ｎｍのレーザービームは、ビーム整形プリズム７４の出
射方向が一点鎖線７６で示すようにずれるため、フォー
カスレンズ７５に斜めに入射される。
【００２４】図７（ｂ）は、説明の便宜上（ａ）の図か
らコリメートレンズ７３とフォーカスレンズ７５を省略
した図であり、７２ａは半導体レーザーチップ７１ａか
ら出射された波長が約６６０ｎｍのレーザービーム、一
点鎖線７６は半導体レーザーチップ７１ａの替りに波長
が約７８０ｎｍの半導体レーザーチップ７１ｂを同じ位
置に置いた場合のレーザービームの出射方向を示す。波
長が約６６０ｎｍの半導体レーザーチップ７１ａの位置
に波長が約７８０ｎｍの半導体レーザーチップ７１ｂを
置いた場合、ビーム整形プリズム７４の分散特性によっ
て波長が約７８０ｎｍのレーザービーム一点鎖線７６に
示すように出射方向がずれる。そこで、半導体レーザー
チップ７１ｂを、図に示すように、半導体レーザーチッ
プ７１ａの位置よりも右回りに（時計方向に）、また
は、ビーム整形プリズム７４の出射ビーム７２ａの延長
線に近い位置にずらして配置すると、波長が約７８０ｎ
ｍのレーザービーム７２ｂは、ビーム整形プリズム７４
の分散特性によって生じる出射方向のずれを打ち消す方
向にずれ、フォーカスレンズへの入射角のずれを低減す
ることができる。逆に、波長が約７８０ｎｍの半導体レ
ーザーチップを点線７１ｃに示す位置に配置した場合
は、レーザービームは点線７２ｃに示すように、ビーム
整形プリズム７４の分散特性によって生じる出射方向の
ずれを増大する方向にずれ、フォーカスレンズへの入射
角のずれは益々大きくなる。
【００２５】以上のことから、波長が約６６０ｎｍの半
導体レーザーチップ７１ａの位置に対して波長が約７８
０ｎｍの半導体レーザーチップ７１ｂを適宜ずらして配
置すると、両レーザービームにおいて、ビーム成形プリ
ズム７４の出射方向を略同じにすることができる。
【００２６】図７（ｃ）は、ビーム整形プリズム７４を
有する光ヘッドの光学系を示し、説明の便宜上図７
（ｂ）と同じくコリメートレンズ７３とフォーカスレン
ズ７５を省略して示している。７２ａは半導体レーザー
チップ７１ａから出射した波長が約６６０ｎｍのレーザ
ービーム、一点鎖線７６は半導体レーザーチップ７１ａ
の位置に波長が約７８０ｎｍの半導体レーザーチップ７
１ｂを配置した場合のレーザービームの出射方向を示
す。半導体レーザーチップ７１ｂを半導体レーザーチッ
プ７１ａの位置よりもビーム整形プリズム７４の出射ビ
ーム７２ａの延長線に近い位置にずらすと、即ち反時計
方向に回転させた位置、即ち図７（ｃ）の７１ｂの位置
にずらすと、波長が約７８０ｎｍのレーザービーム７２
ｂは、ビーム整形プリズム７４の分散特性によって生じ
る出射方向のずれを打ち消す方向にずれるため、フォー
カスレンズへの入射角のずれを低減することができる。
逆に、波長が約７８０ｎｍの半導体レーザーチップを点
線７１ｃに示す位置に配置した場合は、レーザービーム
は点線７２ｃに示すように、ビーム整形プリズム７４の
分散特性によって生じる出射方向のずれを増大する方向
にずれ、フォーカスレンズへの入射角のずれは益々大き
くなる。
【００２７】図７（ｄ）は、図１の実施例と同じビーム
整形立上げプリズム１０を有する光ヘッドの光学系を示
すが、図１で示したコリメートレンズ９やフォーカスレ
ンズ１５は図示していない。図７（ｃ）と同様に、１２
ａは半導体レーザーチップ１３ａから出射した波長が約
６６０ｎｍのレーザービーム、一点鎖線７６は半導体レ
ーザーチップ１３ａと同じ位置に波長が約７８０ｎｍの
半導体レーザーチップ１３ｂを置いた場合のレーザービ
ームの出射方向である。半導体レーザーチップ１３ｂを
半導体レーザーチップ１３ａの位置よりもビーム整形立
上げプリズム１０の内部に屈折する屈折ビームの延長線
に近い位置に配置すると、即ち図の１３ｂの位置に配置
すると、波長が約７８０ｎｍのレーザービーム１２ｂ
は、ビーム整形立上げプリズム１０の分散特性によって
生じる出射方向のずれを打ち消す方向にずれ、フォーカ
スレンズへの入射角のずれを低減することができる。逆
に、波長が約７８０ｎｍの半導体レーザーチップを点線
１３ｃに示す位置に配置した場合は、レーザービームは
点線１２ｃに示すように、ビーム整形立上げプリズム１
０の分散特性によって生じる出射方向のずれを増大する
方向にずれ、フォーカスレンズへの入射角のずれは益々
大きくなる。
【００２８】以上述べたように、波長の異なる半導体レ
ーザーチップの位置を適宜定めることによって、フォー
カスレンズ７５への入射角を略同じにすることができ
る。また、以上のことから、波長が異なる各半導体レー
ザーチップの位置は、それぞれの半導体レーザーチップ
からのレーザービームをビーム整形プリズム７４やビー
ム整形立上プリズム１０の出射側からコリメートレンズ
７３に向かって、即ち逆方向にレーザービームを照射し
た時の出射ビームの位置の近傍に各半導体レーザービー
ムを配置すればよいことが分かる。このように波長の異
なる半導体レーザーチップを配置することによって、こ
れらの半導体レーザーチップのレーザービームをフォー
カスレンズの許容入射角範囲内に入射させることができ
る。フォーカスレンズの許容入射角範囲はフォーカスレ
ンズによって異なるので、使用するフォーカスレンズの
許容範囲内になるように各半導体レーザーチップの位置
決めをする。
【００２９】以下、図８を用いて本実施例に用いたビー
ム整形立上げプリズム１０の具体的な形状の一例につい
て説明する。図８は本発明による光ヘッドのビーム整形
立上プリズムの構成を示す平面図である。図に示すビー
ム整形立上げプリズム１０の材料は「ＢＫ７」と呼ばれ
ている一般的な硝材で、入出射面１０ａと反射面１０ｂ
とのなす頂角θは１３．４１０度、反射面１０ｂと光ヘ
ッドの筐体の表面３６とのなす設定角φは３１．７６８
度である。半導体レーザーチップ１３ａから出射された
波長が６６０ｎｍのレーザービーム１２ａは、筐体表面
３６に平行な水平方向からビーム整形立上げプリズム１
０の入射面１０ａに入射される。そうすると、レーザー
ビーム１２ａは、入出射面１０ａの法線に対して７１．
６４１度の角度でビーム整形立上げプリズム１０に入射
し屈折して下方に進行し、反射面１０ｂで反射して上方
向に進行し、入射面１０ａの法線に対して１８．３５９
度の角度でビーム整形立上げプリズム１０を出射する。
よって、レーザービーム１２ａの進行方向は、光ヘッド
の筐体の表面３６に対して垂直となる。同時に、入射面
１０ａに入射する時には１．５ｍｍであったレーザービ
ームの幅は、出射後に約２．４倍の３．６ｍｍになる。
仮に、波長が７８０ｎｍのレーザービームが筐体表面３
６に平行な水平方向から入射した場合、図７の一点鎖線
７６に相当する仮想的レーザービームの進行方向は、分
散の影響でレーザービーム１２ａの出射方向から紙面左
方向に０．１０６度傾く。
【００３０】図５で示した２レーザーモジュール８内部
の半導体基板２４上に配置された半導体レーザーチップ
１３ａと半導体レーザーチップ１３ｂの発光点間隔を３
５０μｍ、図１（ｃ）で示したコリメートレンズ９の焦
点距離を７ｍｍとし、図７（ｄ）に示したように半導体
レーザーチップ１３ｂを半導体レーザーチップ１３ａの
位置よりも上方向に配置すると、半導体レーザーチップ
１３ｂから出射した波長が７８０ｎｍのレーザービーム
１２ｂは、図８の破線で示すように表面３６に平行な水
平方向に対して約２．８６度上方向からビーム整形立上
げプリズム１０に入射され、レーザービーム１２ａの出
射方向から紙面右方向に１．１７度傾く。逆に、半導体
レーザーチップ１３ｂを半導体レーザーチップ１３ａの
位置よりも下方向に配置した場合は、図８には示さない
が、波長が７８０ｎｍのレーザービームは、表面３６に
平行な水平方向に対して約２．８６度下方向からビーム
整形立上げプリズム１０に入射されるため、レーザービ
ーム１２ａの出射方向から紙面左方向に１．２２度傾
く。
【００３１】よって、図７（ｄ）に示したように半導体
レーザーチップ１３ｂを半導体レーザーチップ１３ａの
位置よりも上方向に配置したほうが、レーザービーム１
２ａとレーザービーム１２ｂとの出射方向のずれを小さ
くすることができる。
【００３２】以上の実施例では、レーザー光源として、
複数の半導体レーザーチップを並列に並べたものまたは
それらを同一のパッケージに収納したものであったが、
図９に示すような１つの半導体レーザーチップの中に複
数の波長の異なるレーザー発振領域を設けたものでもよ
い。
【００３３】図９は半導体レーザーチップの他の実施例
を示す斜視図である。図において、９１は半導体プロセ
スにより２つのレーザー発振領域を形成した２レーザー
チップで、各々のレーザー発振領域は、波長が短いレー
ザービーム９２ａと波長が長いレーザービーム９２ｂを
放射する。図５で説明した２つの半導体レーザーチップ
１３ａ、１３ｂの変わりに、２レーザーチップ９１を用
いることもできる。例えば、レーザービーム９２ａの波
長が６６０ｎｍで、レーザービーム９２ｂの波長が７８
０ｎｍとし、それぞれレーザービームの発光点９３ａ、
９３ｂの間隔を１００μｍとした場合、レーザービーム
発光点９３ｂがレーザービーム発光点９３ａの位置より
も上方向になるように配置すると、即ち、波長が６６０
ｎｍのレーザービーム９３ａが筐体の表面３６に対して
水平になるように出射されるように配置し、レーザービ
ーム発光点９３ｂから出射した波長が７８０ｎｍのレー
ザービーム９２ｂが図８の破線１２ｂで示すように表面
３６に平行な水平方向に対して約０．８１８度上方向か
らビーム整形立上げプリズム１０に入射されるとする
と、ビーム整形立上げプリズム１０を出射したレーザー
ビーム９２ｂは、表面３６の垂直方向から紙面右方向に
０．２４２度傾く。
【００３４】反対に、２レーザーチップ９１を、レーザ
ービーム発光点９３ｂがレーザービーム発光点９３ａの
位置よりも下方向になるように配置した場合は、ビーム
整形立上げプリズム１０を出射したレーザービーム９２
ｂは、表面３６の垂直方向から紙面左方向に０．４４０
度傾く。
【００３５】よって、２レーザーチップ９１を用いた場
合でも、図７（ｄ）に示したようにレーザービーム発光
点９３ｂをレーザービーム発光点９３ａの位置よりも上
方向に配置したほうが、レーザービーム９２ａとレーザ
ービーム９２ｂとの出射方向のずれを小さくすることが
できる。
【００３６】以上述べたように、本発明によれば、レー
ザービームの波長の違いによってビーム整形プリズムの
分散特性が異なることによって、少なくとも一方の波長
のレーザービームのレーザースポットにコマ収差が生じ
ることを防止することができる。また、本発明によれ
ば、複数のレーザー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ーからのレーザービームであって
も収差が生じにくく、情報の記録が可能で、薄型化が可
能な、光ヘッド及びそれを用いた光ディスク装置を実現
することができる。
【００３７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、複
数の波長のレーザー光源を用いた場合に、レーザービー
ムに生じる収差を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光ディスク装置の一実施例を示す
上面図、矢印Ｂ方向から見た側面図、矢印Ｃ方向から見
た側面図である。
【図２】本発明によるレーザーモジュールの一実施例を
示す正面図、Ｄ１−Ｄ２断面図である。
【図３】本実施例に用いるレンズアクチュエータの一例
を示す上面図、Ｅ１−Ｅ２方向の一部断面図である。
【図４】複合素子を構成する４分割回折格子の回折格子
パターンの一例を示す平面図である。
【図５】図２に示したレーザーモジュール内部の半導体
基板の一実施例を示す正面図である。
【図６】焦点ずれ検出信号やトラックずれ検出信号や情
報再生信号を得るための信号演算回路の一実施例を示す
ブロック図である。
【図７】本発明による光ヘッドの原理の例を説明するた
めの光学系の斜視図である。
【図８】本発明による光ヘッドのビーム整形立上プリズ
ムの構成を示す平面図である。
【図９】半導体レーザーチップの他の実施例を示す斜視
図である。
【符号の説明】
１…光ディスク、６…アクセス機構、７…レール、９…
コリメートレンズ、１０…ビーム整形立上げプリズム、
１１…レンズアクチュエータ、１３ａ…半導体レーザー
チップ、１３ｂ…半導体レーザーチップ、１５…フォー
カスレンズ。
───────────────────────────────────────────────────── 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） 2H042 CA01 CA06 CA17 5D119 AA04 AA41 BA01 CA09 DA01 DA05 EA02 EA03 EC45 EC47 FA05 FA08 FA34 JA07 JA14 JA17 KA02 LB04 LB07 5F073 AB06 AB25 AB27 BA05 FA13 FA16

Claims (10)

    【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ビームを放射
    するレーザー光源と、該複数のレーザービームを同一角
    度で入射した場合、該レーザー光源から放射された該複
    数のレーザービームを異なる方向に出射する分散特性を
    有し、該複数のレーザービームのそれぞれのビーム幅を
    変換するビーム幅変換手段と、該ビーム幅変換手段から
    出射された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を備え、該
    複数のレーザービームの各々を該ビーム幅変換手段の出
    射側から入射した場合、該ビーム幅変換手段を透過した
    レーザービームの通過路近傍に該各レーザービームに対
    応するレーザー光源を配置することを特徴とする光ヘッ
    ド。
  2. 【請求項２】請求項１記載の光ヘッドにおいて、該レー
    ザー光源は、該複数のレーザー光源から照射された該複
    数のレーザービームが該光学的集束手段の入射許容角度
    内に入るように配置されることを特徴とする光ヘッド。
  3. 【請求項３】請求項１記載の光ヘッドにおいて、該ビー
    ム幅変換手段は、屈折作用によりビーム幅を変換する屈
    折型ビーム幅変換手段であることを特徴とする光ヘッ
    ド。
  4. 【請求項４】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された複数のレーザービームのそれ
    ぞれのビーム幅を変換するビーム幅変換手段と、該ビー
    ム幅変換手段から出射された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
    手段とを備え、該ビーム幅変換手段は同一角度で入射さ
    れた波長の異なるレーザービームを異なる方向に出射す
    る分散特性を有し、該複数のレーザー光源は該レーザー
    光源の各々から放射された該レーザービームが該ビーム
    幅変換手段から出射されるときの出射角が該分散特性に
    よってずれる方向を低減するように該レーザー光源の波
    長の順に配置されることを特徴とする光ヘッド。
  5. 【請求項５】請求項４記載の光ヘッドにおいて、該ビー
    ム幅変換手段は、屈折作用によりビーム幅を変換する屈
    折型ビーム幅変換手段であり、該複数のレーザー光源
    は、該ビーム幅変換手段の該屈折作用による屈折光線の
    延長線に近い側に、波長がより長いレーザー光源を配置
    するように構成されることを特徴とする光ヘッド。
  6. 【請求項６】請求項５記載の光ヘッドにおいて、該屈折
    型ビーム幅変換手段はプリズムであることを特徴とする
    光ヘッド。
  7. 【請求項７】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された複数のレー
    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、該レーザービームの幅を
    該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とを備え、波長がより長い半導体レ
    ーザーチップほど該ビーム整形プリズムを出射する光線
    の延長線に近い側に配置することを特徴とする光ヘッ
    ド。
  8. 【請求項８】請求項７記載の光ヘッドにおいて、該ビー
    ム整形プリズムは反射面を有し、波長がより長い半導体
    レーザーチップほど該ビーム整形プリズムで反射される
    側に配置することを特徴とする光ヘッド。
  9. 【請求項９】請求項８記載の光ヘッドにおいて、該ビー
    ム整形プリズムを該光学的集束手段の下に配置するよう
    に構成することを特徴とする光ヘッド。
  10. 【請求項１０】光ヘッドからのレーザービームを光学的
    情報媒体に照射し、該光学的情報媒体から反射されたレ
    ーザービームを複数の光検出素子に照射し、該複数の光
    検出素子によって電気的に変換された信号から制御信号
    及び情報再生信号を得る光ディスク装置において、請求
    項１乃至請求項９のいずれかに記載の光ヘッドを備える
    ことを特徴とする光ディスク装置。
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