JP2004005903A - 光ピックアップ装置および光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低密度光ディスク並びに高密度光ディスクの記録再生をすることができ、薄型に形成された光ピックアップ装置、及びこの光ピックアップ装置を用いた光ディスク装置を提供することを目的とする。
【解決手段】短波長のＬＤＡ１１と、長波長のＬＤＢ１２と、ビームスプリッタ４１と、光軸を光ディスクに垂直な光軸に変換する立ち上げプリズム２３と、対物レンズ３２とを有し、複合フィルタ３３を対物レンズ３２と一体に配置し、複合フィルタ３３の面と立ち上げプリズム２３の斜面とを互いに平行になるように対向させて配置したことを特徴とする光ピックアップ装置である。
【選択図】　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光記録媒体に情報を記録しあるいは光記録媒体から情報を再生するために使用される光ピックアップ装置、並びにこの光ピックアップ装置を用いた光ディスク装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンピュータ装置は小型化と高性能化とに著しい進歩を遂げてきた。他方、光記録媒体はその記憶容量が大容量であることと取り扱いが容易なことから広く普及しコンピュータ装置の記憶装置に広く利用されている。そして、コンピュータ装置の小型化に伴って光記録媒体を取り扱う光ディスク装置もまた同様に大幅な小型化を達成してきた。
【０００３】
光ディスク装置を小型化するには光ピックアップ装置を小型化することが最も重要である。そこで、小型化に有用なさまざまな提案がなされた。たとえば、三角形状の立ち上げプリズムを用いて、薄い光ディスク装置を提供する例や（例えば、特許文献１参照。）、波面収差を改善する効果が報告されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
また同時に、光記録媒体である光ディスクも著しい進歩を遂げてきた。低密度の光ディスクとしてＣＤ−ＲＯＭが普及し、その記録系としてＣＤ−Ｒ／ＲＷが普及した。併せて、高密度の光ディスクも開発され、再生系のＤＶＤ−ＲＯＭにつづいて記録系のＤＶＤ−Ｒ／ＲＷおよびＤＶＤ−ＲＡＭが普及している。
【０００５】
なお、本発明の光ディスクとは、光ビームを利用して情報を再生しまたは記録することのできる光記録媒体を総称するものとし、記録密度の疎密や光ビームに使用する波長の如何や磁気を併用するか否かの方式の相違は問わず、ジャケットに収納されているか否かの実装の如何をも問わず、さらに、外径の大小や名刺状の矩形の外形であるなどの形状の如何をも問わない広義の意味に使用するもとする。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−１３４７０１号公報（第３−８頁、第１−４図）
【特許文献２】
特開２０００−１９５０８５号公報（第２−５頁、第１−４図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、数多くの種類の媒体が普及したのでこれらの媒体に対応できることと、可搬型コンピュータ装置の普及に伴いディスク装置をさらに薄型化することとが市場から求められている。
【０００８】
そこで、このような市場の要求に応えるために、本発明は、低密度光ディスクの記録再生並びに高密度光ディスクの記録再生をすることができ、しかも薄型化した厚みに形成された光ピックアップ装置、及びこの光ピックアップ装置を用いて薄型化した筐体厚みに形成された光ディスク装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、第１の波長を有する第１のレーザ光を射出する第１の光源と、第２の波長を有する第２のレーザ光を射出する第２の光源と、第１のレーザ光の光軸と第２のレーザ光の光軸とを共通の光軸に導くビームスプリッタ手段と、共通の光軸を光ディスクに垂直な光軸に変換する立ち上げプリズムと、第１のレーザ光と第２のレーザ光とをそれぞれの光ディスクに集光させる対物レンズとを有し、第１のレーザ光と第２のレーザ光とのそれぞれの光束径と偏光方向を制御する複合フィルタを対物レンズと一体に配置し、複合フィルタの面と立ち上げプリズムの斜面とを互いに平行になるように対向させて配置したことを特徴とする光ピックアップ装置である。
【００１０】
本発明によれば、低密度光ディスクの記録または再生並びに高密度光ディスクの記録または再生をすることができ、しかも薄型化した厚みに形成された光ピックアップ装置、及びこの光ピックアップ装置を用いて薄型化した光ディスク装置を提供することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
上記課題を解決するために、本発明は第１の波長を有する第１のレーザ光を射出する第１の光源と、第２の波長を有する第２のレーザ光を射出する第２の光源と、第１のレーザ光の光軸と第２のレーザ光の光軸とを共通の光軸に導くビームスプリッタ手段と、共通の光軸を光ディスクに垂直な光軸に変換する立ち上げプリズムと、第１のレーザ光と第２のレーザ光とをそれぞれの光ディスクに集光させる対物レンズとを有し、第１のレーザ光と第２のレーザ光とのそれぞれの光束径と偏光方向を制御する複合フィルタを対物レンズと一体に配置し、複合フィルタの面と立ち上げプリズムの斜面とを互いに平行になるように対向させて配置したことを特徴とする光ピックアップ装置としたものである。
【００１２】
本発明によれば、ＣＤ長波長系を再生または記録をすることができ、さらにＤＶＤ短波長系においても再生または記録をすることができる光学系を備えた光ピックアップ装置を提供することができる。また、少なくとも一方の光学系を再帰系とし他方の光学系を非再帰系として、非再帰系の検出系を再帰系と共用したから、検出系の部品点数を削減すると共にキャリッジ実装スペースをも削減することができ、安価で小型の光ピックアップ装置を提供することができる。
【００１３】
さらにまた、立ち上げプリズムの第３斜面と複合フィルタとを互いに平行に向き合うように構成したので、対物レンズのフォーカスシフトを許容してもなお、対物レンズと複合フィルタとを接近して配置することができ、薄型の光ピックアップ装置を構成することができる。従って、低密度光ディスクの記録再生並びに高密度光ディスクの記録再生をすることができ、しかも薄型化した厚みに形成された光ピックアップ装置、及びこの光ピックアップ装置を用いて薄型化した光ディスク装置を提供することができる。
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。なお、以下の説明を簡単にするために、ＤＶＤ光ディスク（以下ＤＶＤと略称する）を高密度光ディスクの例に用い、ＣＤ光ディスク（以下ＣＤと略称する）を低密度光ディスクの例に用いて説明する。尤もこれらの例示した媒体に限定して解釈されるものではない。たとえば、赤色波長系のＤＶＤ光ディスクを低密度光ディスクとし、青色波長系のＤＶＤ光ディスクを高密度光ディスクとしても良い。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は光ピックアップの全体を表す斜視図である。図１において、１および２は光記録媒体であって、１はＤＶＤ（ＤＶＤ光ディスク）であり、２はＣＤ（ＣＤ光ディスク）である。光ディスクであるＤＶＤ１、ＣＤ２共に円盤状に形成され、同心円（より正確にはスパイラル）状に情報トラックが形成されている。光ディスクから見たとき、情報トラックの配列方向を接線方向（タンジェンシャル方向）と称し、半径方向（ラジアル方向）をトラッキング方向と称する。
【００１６】
全体を光ピックアップ９と総称し、以下の主要構成部品を有する。１１はＬＤＡ（半導体レーザＡ）であって、ＤＶＤ用光源の短波長レーザを射出する。１２はＬＤＢ（半導体レーザＢ）であって、ＣＤ用光源の長波長レーザを射出する。ＬＤＡ１１から射出された短波長レーザ光はミラー４２で方向を変えて、ＣＬＡ（コリメータレンズＡ）２１に入射する。ＣＬＡ２１によって拡散光から平行光に変換された短波長レーザ光はビームスプリッタ４１に入射する。ＬＤＢ１２から射出された長波長レーザ光は集積プリズム１３を経て、ＣＬＢ２２に入射する。ＣＬＢ２２によって拡散光から平行光に変換された長波長レーザ光もビームスプリッタ４１に入射する。
【００１７】
ビームスプリッタ４１は、たとえば、短波長のレーザ光に対してＰ偏光の光を透過しＳ偏光の光を反射する、あるいは長波長のレーザ光に対して全て反射する、と言うように光の波長と偏光方向とによって透過あるいは反射する機能を有する。より具体的には、たとえば、平行平板に形成された高透過性樹脂材料や光学ガラス（以下、光透過部材と略称する）を用いて、その一方の面に光の波長と偏光方向とによって透過あるいは反射する機能を有する光学薄膜を成膜することによって実現される。
【００１８】
ビームスプリッタ４１に入射した両波長のレーザ光は同一の光軸（図３、光軸Ｈ参照）に導かれて立ち上げプリズム２３に入射する。これまでの光路中において両波長のレーザ光は光ディスクの面とほぼ並行に進行する。両波長のレーザ光は立ち上げプリズム２３の内部で反射して進路を変えると共にＦＦＰ（ファーフィールドパターン）の光強度分布をほぼ円形に整形して、光ディスクの面に対して垂直（図３、光軸Ｆ参照）に射出する。
【００１９】
立ち上げプリズム２３から射出した両波長のレーザ光は対物レンズユニット３１に入射する。対物レンズユニット３１によってそれぞれの波長に応じたレーザビームの径に整え収束光に変換して光ディスクの面に垂直に入射する。
【００２０】
５１はＰＤＡ（受光手段であるフォトディテクタＡ）であって、ビームスプリッタ４１によって抽出されたＬＤＡ１１およびＬＤＢ１２の射出光の一部を受光し検出する。ＰＤＡ５１で検出された光は制御ＩＣ６１によるＬＤＡ１１およびＬＤＢ１２の発光パワの制御にフィードバックされる。５３はＨＦＭ（高周波モジュール）であって、ＬＤＡ１１を高周波変調する。なお、ＨＦＭ５３を制御ＩＣ６１に一緒に実装しても良い。ＶＯＬＡ（ボリュームＡ）６２と６３ＶＯＬＢ（ボリュームＢ）はそれぞれＬＤＡ１１およびＬＤＢ１２の発光パワ調整用の可変抵抗器（ボリューム）である。
【００２１】
光ディスクの記録層で反射された信号成分を含む戻り反射光は上述の逆順をたどってビームスプリッタ４１へ入射する。ビームスプリッタ４１では両波長の戻り反射光を再び反射する。こうして、光ディスクの記録層で反射された信号成分を含む戻り反射光は、ＣＬＢ２２と集積プリズム１３とを経てＰＤＢ５２によって検出される。ＰＤＢ５２は受光手段としてのフォトディテクタＢであって、各規格の光ディスクの記録層から反射された信号成分を含む戻り反射光をそれぞれの波長に応じて検出する。
【００２２】
他方、アクチュエータ８は対物レンズユニット３１を変位可能に支持する。光ディスクの情報記録層に光ビームを合焦させる（フォーカシング）ためと微小なトラッキング方向の追従をするためである。以上に説明した構成部品はキャリッジ７に搭載される。そこで、トラッキング方向の追従制御の範囲を超える移動はキャリッジ７全体を光ディスクの半径（ラジアル）方向に移動させて対応する。
【００２３】
次に、各構成要素を順に説明する。ＬＤＡ１１はＤＶＤ用光源の短波長レーザを射出する半導体レーザＡである。厚みを薄型化した光ピックアップ装置であっても、形状、特性共に一般的に市販される汎用半導体レーザを用いる。
【００２４】
図２はＬＤＢを構成するユニットの分解斜視図である。図２において、ＬＤＢ１２はＣＤ用光源の長波長レーザを射出する半導体レーザＢである。ＬＤＢ１２もＬＤＢ１１と同様に、一般的に市販される汎用半導体レーザを用いる。従って、ＬＤＢ１１と併せて、最も高価な必須部品を最も安価に調達することができ、安価な光ピックアップ装置を提供することができる。
【００２５】
また、ＬＤＢ１２は集積プリズム１３と、ベース部材１９と、ＰＤＢ５２とを含めて１個のユニットを構成する。互いの位置を規定する部材を介して相互に一体に構成してもよいし、介在部材をキャリッジ７で兼用してもよいし、あるいはまた、直接相互に固着してもよい。一般に、ＬＤＢ１２の発光点（図示省略）の位置は、その中心点がステム１２ａの円形外周の中心点に一致する。発光点の光軸方向の高さはステム１２ａの上面からの高さで定義される。発光ビームの偏光面はステム１２ａに形成されたマーカ１２ｂ（Ｖ字状の位置決め溝）を結ぶ仮想線に対する角度（通常は平行）で定義される。
【００２６】
ベース部材１９はベースマーカ１９ａ（Ｖ字状の位置決め）が形成される。ベースマーカ１９ａを結ぶ仮想線とマーカ１２ｂを結ぶ仮想線とを一致させて組み立てることにより、発光ビームの偏光面をベース部材１９にも表示することができる。ベース部材１９の材質は、Ａｌ、Ｚｎ、Ｆｅ、黄銅などの熱伝導性と加工性に優れ入手の容易な金属材料から選択される。ステム１２ａからベース部材１９を介してＬＤＢ１２の放熱をより効果的に促進することができる。さらにまた、ステム１２ａの代わりにベース部材１９を使用して、取り付ける相手の部材（本発明の例ではキャリッジ７）にＬＤＢ１２を容易に取り付けることができる。ステム１２ａの形状に拘束されることなく、キャリッジ７の取り付け位置の形状に適した構造にすることができるからである。
【００２７】
集積プリズム１３は第１から第４の導光部材で構成される。各導光部材の材質は高透過性樹脂材料や光学ガラスが用いられる。とりわけ、ＳＦＬ−１．６やＢＫ−７の光学ガラスは高い屈折率を有するから、回折格子や膜の設計余裕を大きくとることができ、透過するときの波長シフトも起こしにくい特徴を有する。中でも、ＢＫ−７−１．５は入手が容易で加工性にも優れるために好都合である。
【００２８】
第１導光部材１４は平行平板状に形成され、回折格子が形成されている。ＬＤＢ１２の射出光を回折させるためである。こうして得られる０次光と±１次光とを用いてトラッキング制御に使用する主及び副ビーム（以下３ビームと総称する）を生成する。
【００２９】
第２導光部材１５は略直角三角形の断面を有する略三角柱状に形成される。略直角三角形の斜面は所定の反射面が形成される。この反射面は、ＣＤ用長波長の３ビームが透過し、ＤＶＤ用短波長の戻り光が反射する選択的機能を有する。たとえば、偏光ビームスプリッタ膜であっても良いし、波長選択膜であっても良い。
【００３０】
第３導光部材１６は略台形状の断面を有する略台形柱状に形成される。向かい合う平行平面の一方は第２導光部材１５に接合される。平行平面の他方は、所定の分離面が形成される。この分離面は、ＣＤ用長波長の３ビームが透過し、ＣＤ用長波長の戻り光が反射し、かつ、ＤＶＤ用短波長の戻り光が透過する選択的分離機能を有する。たとえば、波長選択機能を併せ持つ偏光ビームスプリッタ膜であっても良い。
【００３１】
第４導光部材１７も略台形状の断面を有する略台形柱状に形成される。向かい合う平行平面の一方は第３導光部材１６に接合される。平行平面の他方は、所定の回折格子が形成される。この回折格子は、ＣＤ用長波長の戻り光に対して信号検出光を生成させるための反射型回折格子として機能する。
【００３２】
第５導光部材１８は直角三角形の断面を有する略三角柱状に形成される。直角をなす各々の面は集積プリズム１３の基準面となる。なお、これらの各導光部材と各斜面に形成されるそれぞれの製膜構成や回折格子とについては、特許２８０６２９３号、特許３０８５１４８号、並びに特開２００１−３１２８３５公報に詳細に技術開示されており、同公報を援用して説明の重複を省略する。
【００３３】
図３は立ち上げプリズムと対物レンズユニットとの関係を説明する図であって、図１のアクチュエータ８部分をラジアル方向（Ｒ表示）から見た図ある。図３において、構造を分かり易くするために、部分的に誇張して図示している。まず、立ち上げプリズム２３は鈍角の頂角を有する略二等辺三角形の断面を有する三角柱状に形成される。両波長のレーザ光はビームスプリッタ４１によって同一の光軸Ｈに導かれる。そのプリズム２３は各辺を成す面がそれぞれ光軸Ｈに対して所定の角度に傾斜して配置される。
【００３４】
立ち上げプリズム２３の第１斜面２４から内部に入射した平行光は屈折して進行する。第３斜面２６に達すると、内部へ全反射する。第２斜面２５に達すると、再び内部へ反射する。再び第３斜面２６に達すると屈折して透過し、立ち上げプリズム２３の第３斜面２６から対物レンズユニット３１に向かって進行する。
【００３５】
このとき、第１斜面２４における入射角度と第３斜面２６における射出角度を異ならせることによって、立ち上げプリズム２３をアナモフィック（ａｎａｍｏｒｐｈｉｃ）プリズムとして機能させることができる。即ち、ＬＤＡ１１やＬＤＢ１２のＦＦＰ（Ｆａｒ　Ｆｉｅｌｄ　Ｐａｔｔｅｒｎ）は半導体レーザの放射発散角度の異方性によって楕円形の光強度分布を有するが、立ち上げプリズム２３を通過することによってほぼ円形の光強度分布に変換することができる。
【００３６】
こうして、半導体レーザが射出したレーザ光を微少スポットに集光することができる。とりわけＬＤＡ１１の短波長レーザ光を記録に使用するとき射出したレーザ光を無駄なく記録スポットの形成に利用することができるから、ＬＤＡ１１に高出力半導体レーザを必要とせず一般的な汎用半導体レーザを利用することができ、最も高価な必須部品を最も安価に調達することができ、安価な光ピックアップ装置を提供することができる。
【００３７】
再び図３において、３１は対物レンズユニットであって、対物レンズ３２と複合フィルタ３３とをレンズホルダ３４に一体に構成したものである。レンズホルダ３４は図１のアクチュエータ８によって微少に変位可能に支持される。
【００３８】
ＤＶＤ１は表面（ディスク下面）から深さｔ１＝０．６ｍｍに記録層が形成されている。他方、ＣＤは表面（ディスク下面）から深さｔ２＝１．２ｍｍに記録層が形成されている。そこで、対物レンズ３２は同一の光軸Ｆの平行光に対して、ＤＶＤ１短波長は深さ０．６ｍｍの記録層に合焦し、ＣＤ長波長は深さ１．２ｍｍの記録層に合焦する用に機能する。こうして、光源の波長と記録層までの媒体厚みが異なっていても正しく機能することができる。即ち、対物レンズ３２はいわゆる特殊対物レンズとして機能する。
【００３９】
複合フィルタ３３は、光源に近い側から順に開口フィルタ３５、回折格子３６、および１／４波長板３７を一体に構成し、対物レンズ３２と一緒にレンズホルダ３４に配置したものである。開口フィルタ３５は、１個の対物レンズ３２を共用してＤＶＤ１とＣＤ２との両規格を満足させるために、透過するレーザ光の光束径を制御するものである。即ち、ＤＶＤ短波長に対して、点線で表すように、全領域を透過し、開口数（以下、ＮＡと略称する）０．６を実現する。他方、ＣＤ長波長に対して、一点鎖線で表すように、中心部の領域を透過し、ＮＡ０．５０を実現する。このとき周辺部の光は開口フィルタ３５の材質に光吸収（または反射）される。
【００４０】
回折格子３６は、光学異方性を有する光透過性の樹脂材料または光学結晶をエッチングして偏光依存性を有する透過型回折格子を形成する。本実施の形態においては、ＤＶＤ短波長に対して偏光依存性透過型回折格子として機能してＣＤ長波長に対して回折格子は機能せず、光透過部材となるように、格子深さを設定する。前述のように、ＣＤ長波長は第４導光部材１７に設けた反射型回折格子によって信号検出光を生成させるからである。
【００４１】
１／４波長板３７はＤＶＤ短波長とＣＤ長波長の中間の波長で設計されており、両レーザ光に対して略１／４波長板として機能する。
【００４２】
こうして、前述の回折格子３６の選択偏光方向と、ＬＤＡ１１の直線偏光と、ＬＤＢ１２の直線偏光（たとえばＰ偏光）とを直交させておけば、光源から光ディスクへ向かう光（以下往路光と略称する）は回折格子３６の影響を受けずに透過して１／４波長板３７に入射する。１／４波長板３７を透過する過程で、直線偏光の往路光は位相を９０度回転した円偏光に変換され、対物レンズ３２で集光されて、光ディスクの記録層に結像する。
【００４３】
光ディスクの記録層で反射された光（以下復路光と略称する）は逆の順に対物レンズ３２を経て１／４波長板３７に達する。１／４波長板３７を透過する過程で、円偏光の復路光は、往路光に対して位相を９０度回転した直線偏光（たとえばＳ偏光）に変換される。このとき、往路光の直線偏光（Ｐ偏光）に対して復路光の直線偏光（Ｓ偏光）は９０度の角度を有し、前述の回折格子３６の選択偏光方向と一致する。こうして、ＤＶＤ短波長の復路光は回折格子３６の回折作用を受けて複合フィルタ３３を射出する。
【００４４】
なお、対物レンズ３２と複合フィルタ３３とをレンズホルダ３４に一体に構成したから、対物レンズ３２がフォーカスシフトやトラッキングシフトの動作をしても、対物レンズ３２と複合フィルタ３３との最良の位置関係が維持されるから、レンズシフトの影響を受けにくい光ピックアップ装置を構成することができる。また、立ち上げプリズム２３の第３斜面２６と複合フィルタ３３とを互いに平行に向き合うように構成したので、対物レンズ３２のフォーカスシフトを許容してもなお、対物レンズ３２と複合フィルタ３３とを接近して配置することができ、薄型の光ピックアップ装置を構成することができる。
【００４５】
次に、以上のように構成された本発明の光ピックアップ装置について、その動作を説明する。説明を簡単にするために、ＤＶＤ短波長系とＣＤ長波長系とに分けて説明する。図４は短波長系の動作を説明する図である。なお、図４は理解を容易にするために、光源からビームスプリッタ４１までの区間は図１におけるＺ方向から見た図を表し、ビームスプリッタ４１から光ディスクまでの区間は図１におけるＲ方向から見た図を表わすものである。
【００４６】
まずＤＶＤ短波長系から説明する。ＬＤＡ１１から射出されたＤＶＤ短波長のレーザ光（以下、往路光Ａ１０１と略称し二点鎖線で表示する）はミラー４２を経てＣＬＡ２１に入射する。ＣＬＡ２１によって拡散光から平行光に変換された往路光Ａ１０１はビームスプリッタ４１に入射する。ビームスプリッタ４１内を屈折して透過した往路光Ａ１０１は立ち上げプリズム２３に入射する。このとき往路光Ａ１０１は、前述のように、屈折と反射とを繰り返して、光軸の向きを光軸Ｈから光軸Ｆに変換される。またそれと共に、第１斜面２４における入射角度と第３斜面２６における射出角度との比によって、光強度分布が楕円分布からほぼ円分布へ変換される。以下、この変換比率をビーム整形倍率と略称する。
【００４７】
さらに往路光Ａ１０１は複合フィルタ３３に入射する。このとき前述のように、往路光Ａ１０１は開口フィルタ３５によりＮＡ０．６相当の光束径に整えられ、回折格子３６の影響を受けることなく進行し、１／４波長板３７を経て、円偏光に変換される。さらに、対物レンズ３２によってＤＶＤ１に集光される。そして、往路光Ａ１０１はＮＡ０．６で、ＤＶＤ１の深さ０．６ｍｍの記録層に合焦する。
【００４８】
往路光Ａ１０１は記録層で反射されて、再び逆の光路を進行する。即ち、復路光Ａ１０２（実線で表示する）である。復路光Ａ１０２は対物レンズ３２によって再び平行光に変換されて複合フィルタ３３に入射する。１／４波長板３７を経て９０度回転した直線偏光（Ｓ偏光）に変換されて、回折格子３６の回折作用を受け、復路光Ａ１０２はさらに逆の光路を進行する。復路光Ａ１０２は立ち上げプリズム２３によって光軸の向きを光軸Ｆから光軸Ｈに変換される。
【００４９】
復路光Ａ１０２は往路光Ａ１０１に対して９０度回転した直線偏光であるから、ビームスプリッタ４１の表面で反射し、往路から分離してＬＤＢ１２へ向かう。復路光Ａ１０２はＣＬＢ２２で再び収束光となって集積プリズム１３に入射する。即ち、ＤＶＤ短波長系は復路光Ｂ１０２が往路光Ａ１０１の出発点へ戻ることがないので非再帰系の光学系である。
【００５０】
図５は集積プリズムの動作を説明する図であって、図５（ａ）はＤＶＤ短波長の動作を説明する図であり、図５（ｂ）はＣＤ長波長の動作を説明する図である。引き続き図４と図５（ａ）とにおいて、復路光Ａ１０２は第４導光部材１７に端面から入射し、第３導光部材１６を透過して、第２導光部材１５の斜面に達する。この斜面はたとえば波長選択膜の反射面に形成され、復路光Ａ１０２は反射した後再び第３導光部材１６と第４導光部材１７とを透過してＰＤＢ５２に入射してＤＶＤ１の信号検出がなされる。なお、回折格子３６から検出位置ＰＤＢ５２までの光路長が長いので、わずかな回折効果によって十分な分離効果を得ることができる。つまり、回折格子３６の制作が容易になるからコストダウンを図ることができる。
【００５１】
ＤＶＤ１を記録するに当たり、ＬＤＡ１１の正確な光パワを検出して光パワ制御を行う必要がある。そこで、ＰＤＡ５１をビームスプリッタ４１近傍に配置して、ビームスプリッタ４１内に往路光Ａ１０１が入射するときにビームスプリッタ４１の表面（入射面）からわずかに反射される往路光Ａ１０１の一部を検出する。即ち、モニタ光Ａ１０３であって、図４において点線で表示する。
【００５２】
また、放射発散角度の異方性（アスペクト比）が大きな半導体レーザを用いる場合には、前述の立ち上げプリズム２３のビーム整形倍率を１．１から１．３の間に設定することにより、ＬＤＡ１１の短波長レーザ光を記録に使用するとき射出したレーザ光を無駄なく記録スポットの形成に利用することができる。ＤＶＤ短波長系の記録再生においては、非点収差の制御が重要である。立ち上げプリズム２３にビーム整形機能を持たせている場合には、立ち上げプリズム２３に入射する平行光の平行度をわずかに変化させることにより、非点収差の制御が可能である。
【００５３】
より具体的には、ＬＤＡ１１とＤＶＤ用コリメータＣＬＡ２１とのよりをわずかに変化させることにより、非点収差の調整を行うことができる。また、立ち上げプリズム２３にビーム整形機能が無い場合（ビーム整形比１．０）には、ビームスプリッタ４１にくさび型プリズムを付加することによってＤＶＤ短波長系の非点収差を調整することもできる。このとき、くさび型プリズムは非点収差補正部材として機能する。もちろん、くさび型プリズムを付加したビームスプリッタ４１を一体に整形してもよい。
【００５４】
次に、ＣＤ長波長系を説明する。図６は長波長系の動作を説明する図である。なお図４と同様に、光源からビームスプリッタ４１までの区間は図１におけるＺ方向から見た図を表し、ビームスプリッタ４１から光ディスクまでの区間は図１におけるＲ方向から見た図を表わす。図５（ｂ）と図６とにおいて、ＬＤＢ１２から射出されたＣＤ長波長のレーザ光（以下、往路光Ｂ１１１と略称し二点鎖線で表示する）は、集積プリズム１３の第１導光部材１４を透過する過程で、３ビームが生成される。さらに往路光Ｂ１１１は、第２導光部材１５、第３導光部材１６、および第４導光部材１７を順次透過して第４導光部材１７の端面から射出する。
【００５５】
往路光Ｂ１１１は集積プリズム１３から射出した後ＣＬＢ２２に入射する。ＣＬＢ２２によって拡散光から平行光に変換される。次に、往路光Ｂ１１１はビームスプリッタ４１の表面で反射されて立ち上げプリズム２３に入射する。このとき往路光Ｂ１１１は、前述のＤＶＤ径短波長と同様に、屈折と反射とを繰り返して、光軸の向きを光軸Ｈから光軸Ｆに変換される。またそれと共に、立ち上げプリズム２３にビーム整形機能が与えられている場合には、ビーム整形比に応じて光強度分布が楕円分布から円分布へ変換される。
【００５６】
さらに往路光Ｂ１１１は複合フィルタ３３に入射する。このとき、往路光Ｂ１１１は開口フィルタ３５によって、光束径が所定のビーム径となるように制限を受ける。往路光Ｂ１１１は波長が異なるから回折格子３６の影響を受けることなく進行する。次に、１／４波長板３７を経て、円偏光に変換される。さらに、対物レンズ３２によってＣＤ２に集光される。そして、往路光Ｂ１１１は規格に従ってＮＡ０．５０で、ＣＤ２の深さ１．２ｍｍの記録層に合焦する。
【００５７】
往路光Ｂ１１１は記録層で反射されて、再び逆の光路を進行する。即ち、復路光Ｂ１１２（実線で表示する）である。復路光Ｂ１１２は対物レンズ３２によって再び平行光に変換されて複合フィルタ３３に入射する。１／４波長板３７を経て、往路光Ｂ１１１に対して９０度回転した直線偏光に変換されて回折格子３６を透過し、復路光Ｂ１１２はさらに逆の光路を進行する。復路光Ｂ１１２は立ち上げプリズム２３によって光軸の向きを光軸Ｆから光軸Ｈに変換される。さらに復路光Ｂ１１２はビームスプリッタ４１の表面で反射し、再びＬＤＢ１２へ向かう。復路光Ｂ１１２はＣＬＢ２２で再び収束光となって集積プリズム１３に入射する。
【００５８】
即ち、ＣＤ長波長系は往路光Ｂ１１１の出発点へ復路光Ｂ１１２が戻ってくるので再帰系の光学系である。また、ビームスプリッタ４１から対物レンズ３２を経て光ディスクまでの区間は、往路光Ａ１０１、復路光Ａ１０１２、往路光Ｂ１１１、および復路光Ｂ１１２のそれぞれが共に共通に通過するから、共通の光学系、共通の光軸となる。
【００５９】
復路光Ｂ１１２は第４導光部材１７に端面から入射し、第４導光部材１７を透過して第３導光部材１６の斜面に達する。この斜面はたとえば偏光ビームスプリッタ膜が形成され、偏光面が９０度回転した復路光Ｂ１１２（Ｓ偏光）は反射される。さらに第４導光部材１７を透過して第４導光部材１７の斜面に達する。この斜面は反射型回折格子が形成され、復路光Ｂ１１２は信号検出光が分離生成され反射する。復路光Ｂ１１２は再び第３導光部材１６の斜面で反射して、第４導光部材１７の他の端面から射出する。復路光Ｂ１１２はＰＤＢ５２に入射してＣＤ２の信号検出がなされる。
【００６０】
なお、ＣＤ２を記録するに当たり、ＬＤＢ１２の正確な光パワを検出して光パワ制御を行う必要がある。そこで、ＣＤ２もＰＤＡ５１を用いる。ビームスプリッタ４１表面で往路光Ｂ１１１が反射するとき、ビームスプリッタ４１の表面（反射面）からビームスプリッタ４１の内部へわずかに入射する往路光Ｂ１１１の一部を検出する。即ち、モニタ光Ｂ１１３であって、図６において点線で表示する。こうして、ＣＤ長波長系においても、正確な光パワを検出して光パワ制御を行うことができる。
【００６１】
（実施の形態２）
以上の説明において、ビームスプリッタ４１として、平行平板に形成されたものとして説明した。あるいは、もしくは平行平板のビームスプリッタ４１にくさび型のプリズムを組み合わせたものとして説明した。そこで次に、ビームスプリッタ４１を異なる形状に形成した実施の形態を説明する。図７はビームスプリッタに関する実施の形態２を表す図であって、図４と図６におけるビームスプリッタ４１を実施の形態２のビームスプリッタ４３に置き換えたものである。他の構成要素は全て図４と図６の記載と同一であるから、同一の符号を付して説明の重複を省略する。
【００６２】
ビームスプリッタ４３の材質は、集積プリズム１３と同様に、高透過性樹脂材料や光学ガラス（以下、光透過部材と略称する）が用いられる。ビームスプリッタ４３は四辺形の断面を有する四角柱に形成され、その内部に分離面４４が形成される。あるいは、分離面４４を有する三角柱を貼り合わせて四角柱に形成してもよい。分離面４４は、ビームスプリッタ４１と同様に、たとえば、光の波長と偏光方向とによって透過あるいは反射する機能を有し、光学薄膜を成膜して形成する。
【００６３】
より具体的には、分離面４４は波長選択膜を形成し、短波長のレーザ光と長波長のレーザ光とを分離する波長選択手段として機能する。その波長選択膜は短波長のレーザ光（ＤＶＤ用波長６３５〜６７０ｎｍ）に対して９０％以上を透過し、長波長のレーザ光（ＣＤ用波長７８０ｎｍ）に対して９０％以上を反射する。従って、ＬＤＡ１１から射出された短波長の往路光Ａ１０１はコリメータレンズ２１で平行光束に変換された後、往路光Ａは分離面４４を透過して、立ち上げプリズム２３へ入射する。このとき、分離面４４の残余１０％以下の光が反射してモニタ光Ａ１０３となってＰＤＡ５１に入射する。
【００６４】
他方、ＬＤＢ１２から射出された長波長の往路光Ｂ１１１はコリメータレンズ２２で平行光束に変換された後、往路光Ｂは分離面４４で反射して、立ち上げプリズム２３へ入射する。このとき、分離面４４の残余１０％以下の光が透過してモニタ光Ｂ１１３となってＰＤＡ５１に入射する。
【００６５】
以上のように、ＰＤＡ５１によって往路光Ａ１０１、往路光Ｂ１１１の光射出エネルギーの一部分をＰＤＡ５１によって直接モニタすることができるので、正確な記録パワーの制御を実現することができる。また、分離面４４は高透過性樹脂材料や光学ガラスに挟まれた構造となるから、分離面４４に形成される波長選択膜の成膜設計が容易になる。従って、製作が容易で低コストに形成することができる。
【００６６】
また、図７に誇張して表示したように、四角柱の面を光軸に対してわずかに傾斜した角度に設定することによって、ビームスプリッタ４３の表面で反射する表面反射光を光学系に影響がない方向へ（とりわけ、ＬＤＡ１１やＬＤＢ１２の方向に戻らないように）導くことができる。こうして、ビームスプリッタ４３の表面に反射防止膜などを形成する必要が無くなり、ビームスプリッタ４３を安価に形成することができる。
【００６７】
さらにまた、図７に誇張して表示したように、一方の往路光の光軸に沿って四辺形断面の一部の辺を延伸した（図７の例では復路光Ａ１０２または往路光Ｂ１１１の光軸方向に）形状に形成することができる。こうしてビームスプリッタ４３の屈折率を利用して光路長を調整することができる。
【００６８】
以上詳細に説明したように、ＣＤ長波長系を再生及び記録をすることができ、さらにＤＶＤ短波長系においても再生及び記録をすることができる光学系を備えた光ピックアップ装置を提供することができる。また、少なくとも一方の光学系を再帰系とし他方の光学系を非再帰系として、非再帰系の検出系を再帰系と共用したから、検出系の部品点数を削減すると共にキャリッジ実装スペースをも削減することができ、安価で小型の光ピックアップ装置を提供することができる。
【００６９】
さらにまた、立ち上げプリズム２３の第３斜面２６と複合フィルタ３３とを互いに平行に向き合うように構成したので、対物レンズ３２のフォーカスシフトを許容してもなお、対物レンズ３２と複合フィルタ３３とを接近して配置することができ、薄型の光ピックアップ装置を構成することができる。こうして、低密度光ディスクの記録再生並びに高密度光ディスクの記録再生をすることができ、しかも薄型化した厚みに形成された光ピックアップ装置、及びこの光ピックアップ装置を用いて薄型化した光ディスク装置を提供することができる。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によれば、低密度光ディスクの記録再生並びに高密度光ディスクの記録再生をすることができ、しかも薄型化した厚みに形成された光ピックアップ装置、及びこの光ピックアップ装置を用いて薄型化した光ディスク装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光ピックアップの全体を表す斜視図
【図２】ＬＤＢを構成するユニットの分解斜視図
【図３】立ち上げプリズムと対物レンズユニットとの関係を説明する図
【図４】短波長系の動作を説明する図
【図５】集積プリズムの動作を説明する図
【図６】長波長系の動作を説明する図
【図７】ビームスプリッタに関する実施の形態２を表す図
【符号の説明】
１　ＤＶＤ（ＤＶＤ光ディスク）
２　ＣＤ（ＣＤ光ディスク）
３　筐体
４　上カバ
５　下カバ
６　トレイ
７　キャリッジ
８　アクチュエータ
９　光ピックアップ
１１　ＬＤＡ（半導体レーザＡ）
１２　ＬＤＢ（半導体レーザＢ）
１３　集積プリズム
１４　第１導光部材
１５　第２導光部材
１６　第３導光部材
１７　第４導光部材
１８　第５導光部材
１９　ベース部材
２１　ＣＬＡ（コリメータレンズＡ）
２２　ＣＬＢ
２３　立ち上げプリズム
２４　第１斜面
２５　第２斜面
２６　第３斜面
３１　対物レンズユニット
３２　対物レンズ
３３　複合フィルタ
３４　レンズホルダ
３５　開口フィルタ
３６　回折格子
３７　１／４波長板
４１、４３　ビームスプリッタ
４２　ミラー
４４　分離面
５１　ＰＤＡ
５２　ＰＤＢ
５３　ＨＦＭ（高周波モジュール）
６１　制御ＩＣ
６２　ＶＯＬＡ
６３　ＶＯＬＢ
１０１　往路光Ａ
１０２　復路光Ａ
１０３　モニタ光Ａ
１１１　往路光Ｂ
１１２　復路光Ｂ
１１３　モニタ光Ｂ

【００２７】
集積プリズム１３は第１から第５の導光部材で構成される。各導光部材の材質は高透過性樹脂材料や光学ガラスが用いられる。とりわけ、ＳＦＬ−１．６やＢＫ−７の光学ガラスは高い屈折率を有するから、回折格子や膜の設計余裕を大きくとることができ、透過するときの波長シフトも起こしにくい特徴を有する。中でも、ＢＫ−７−１．５は入手が容易で加工性にも優れるために好都合である。

【００５３】
より具体的には、ＬＤＡ１１とＤＶＤ用コリメータＣＬＡ２１とのよりをわずかに変化させることにより、非点収差の調整を行うことができる。また、立ち上げプリズム２３にビーム整形機能が無い場合（ビーム整形比１．０）には、ビームスプリッタ４１にくさび型プリズムを付加することによってＤＶＤ短波長系の非点収差を調整することもできる。このとき、くさび型プリズムは非点収差補正部材として機能する。もちろん、くさび型プリズムを付加したビームスプリッタ４１を一体に成形してもよい。

Claims (16)

1. 第１の波長を有する第１のレーザ光を射出する第１の光源と、第２の波長を有する第２のレーザ光を射出する第２の光源と、前記第１のレーザ光の光軸と前記第２のレーザ光の光軸とを共通の光軸に導くビームスプリッタ手段と、前記共通の光軸を光ディスクに垂直な光軸に変換する立ち上げプリズムと、前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光とをそれぞれの光ディスクに集光させる対物レンズとを有し、
   前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光とのそれぞれの光束径と偏光方向を制御する複合フィルタを前記対物レンズと一体に配置し、前記複合フィルタの面と前記立ち上げプリズムの斜面とを互いに平行になるように対向させて配置したことを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 前記第１の波長または前記第２の波長の少なくともいずれか一方の光源が光ディスクに記録可能なレーザ光を射出する光出力を有することを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
3. 前記立ち上げプリズムは前記共通の光軸に所定の傾斜角度をなして配置され、ビーム整形倍率を１．１から１．３の間に設定したことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
4. 前記第２の波長は前記第１の波長よりも長い波長を有し、前記第１の波長が前記ビームスプリッタ手段に入射する側の位置に非点収差補正部材を配置したことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
5. 第１の波長を有する第１のレーザ光を射出する第１の光源と、第２の波長を有する第２のレーザ光を射出する第２の光源と、前記第１のレーザ光の光軸と前記第２のレーザ光の光軸とを共通の光軸に導くビームスプリッタ手段と、前記共通の光軸を光ディスクに垂直な光軸に変換する立ち上げプリズムと、前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光とをそれぞれの光ディスクに集光させる対物レンズとを有し、
   前記第１の波長または前記第２の波長の少なくともいずれか一方の光源が光ディスクに記録可能なレーザ光を射出する光出力を有し、前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光とのそれぞれの光束径と偏光方向を制御する複合フィルタを前記対物レンズと一体に配置し、前記複合フィルタの面と前記立ち上げプリズムの斜面とを互いに平行になるように対向させて配置したことを特徴とする光ピックアップ装置。
6. 前記立ち上げプリズムを前記共通の光軸に所定の傾斜角度をなして配置し、ビーム整形倍率を１．１から１．３の間に設定したことを特徴とする請求項５記載の光ピックアップ装置。
7. 前記第２の波長は前記第１の波長よりも長い波長を有し、前記第１の波長が前記ビームスプリッタ手段に入射する側の位置に非点収差補正部材を配置したことを特徴とする請求項５記載の光ピックアップ装置。
8. 第１の波長を有する第１のレーザ光を射出する第１の光源と、前記第１の波長よりも長い第２の波長を有する第２のレーザ光を射出する第２の光源と、前記第１のレーザ光の光軸と前記第２のレーザ光の光軸とを共通の光軸に導くビームスプリッタ手段と、前記共通の光軸を光ディスクに垂直な光軸に変換する立ち上げプリズムと、前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光とをそれぞれの光ディスクに集光させる対物レンズと、光ディスクからの反射光を前記第１の波長と前記第２の波長とに応じて検出する受光手段と、光ディスクからの反射光を前記第１の波長と前記第２の波長とをそれぞれ前記受光手段に導く集積プリズムとを有し、
   前記第２の光源と前記集積プリズムと前記受光手段とを一体に配置し、
   前記第２の光源は光ディスクに記録可能なレーザ光を射出する光出力を有し、前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光とのそれぞれの光束径と偏光方向を制御する複合フィルタを前記対物レンズと一体に配置し、
   前記複合フィルタの面と前記立ち上げプリズムの斜面とを互いに平行になるように対向させて配置したことを特徴とする光ピックアップ装置。
9. 前記ビームスプリッタ手段は平行平板に形成された光透過部材の一面に光学薄膜を成膜したことを特徴とする請求項８記載の光ピックアップ装置。
10. 前記ビームスプリッタ手段は、光学薄膜を成膜した分離面を内部に有する断面四辺形の四角柱に形成したことを特徴とする請求項８記載の光ピックアップ装置。
11. 前記ビームスプリッタ手段は、前記四辺形の一部の辺を特定の光軸の方向に延伸した形状としたことを特徴とする請求項１０記載の光ピックアップ装置。
12. 第１の波長を有する第１のレーザ光を射出する第１の光源と、前記第１の波長よりも長い第２の波長を有する第２のレーザ光を射出する第２の光源と、前記第１のレーザ光の光軸と前記第２のレーザ光の光軸とを共通の光軸に導くビームスプリッタ手段と、前記共通の光軸を光ディスクに垂直な光軸に変換する立ち上げプリズムと、前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光とをそれぞれの光ディスクに集光させる対物レンズと、光ディスクからの反射光を前記第１の波長と前記第２の波長とに応じて検出する受光手段と、光ディスクからの反射光を前記第１の波長と前記第２の波長とをそれぞれ前記受光手段に導く集積プリズムとを有し、
    前記第２の光源と前記集積プリズムと前記受光手段とを一体に配置し、
    前記第１の光源と前記第２の光源とは共に光ディスクに記録可能なレーザ光を射出する光出力を有し、前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光とのそれぞれの光束径と偏光方向を制御する複合フィルタを前記対物レンズと一体に配置し、
    前記複合フィルタの面と前記立ち上げプリズムの斜面とを互いに平行になるように対向させて配置したことを特徴とする光ピックアップ装置。
13. 前記ビームスプリッタ手段は非点収差補正部材を付加したことを特徴とする請求項１２記載の光ピックアップ装置。
14. 前記ビームスプリッタ手段は、光学薄膜を成膜した分離面を内部に有する断面四辺形の四角柱に形成されたことを特徴とする請求項１２記載の光ピックアップ装置。
15. 前記ビームスプリッタ手段は、前記四辺形の一部の辺を特定の光軸の方向に延伸した形状としたことを特徴とする請求項１４記載の光ピックアップ装置。
16. 請求項１、請求項５、請求項８、および請求項１２のいずれか１に記載の光ピックアップ装置を用いたことを特徴とする光ディスク装置。

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