JP2004087089A - 光ピックアップ - Google Patents
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Abstract
【課題】異なる波長の光で記録再生し且つ組立て調整を容易にする。
【解決手段】集積化レーザユニット１１のレーザパッケージ１６には、第１，第２半導体レーザ２０，２１および光検出器２３を集積化する。複合ＰＢＳ１８を、第１半導体レーザ２０からのｓ偏光を略１００％反射し、第２半導体レーザ２１からのｓ偏光を略１００％透過するように構成する。そして、複合ＰＢＳ１８によって分離された第１．第２半導体レーザ２０，２１のｓ偏光の戻り光を、第１，第２偏光ホログラム素子２５，２６によって同じ光検出器２３に集光する。こうすることによって、第１，第２偏光ホログラム素子２５，２６を個別に調整して、第１，第２半導体レーザ２０，２１に関するサーボ誤差信号のオフセット調整を組み立て時に簡単に行うことができる。したがって、組み立て調整が容易になる。
【選択図】 図２
【解決手段】集積化レーザユニット１１のレーザパッケージ１６には、第１，第２半導体レーザ２０，２１および光検出器２３を集積化する。複合ＰＢＳ１８を、第１半導体レーザ２０からのｓ偏光を略１００％反射し、第２半導体レーザ２１からのｓ偏光を略１００％透過するように構成する。そして、複合ＰＢＳ１８によって分離された第１．第２半導体レーザ２０，２１のｓ偏光の戻り光を、第１，第２偏光ホログラム素子２５，２６によって同じ光検出器２３に集光する。こうすることによって、第１，第２偏光ホログラム素子２５，２６を個別に調整して、第１，第２半導体レーザ２０，２１に関するサーボ誤差信号のオフセット調整を組み立て時に簡単に行うことができる。したがって、組み立て調整が容易になる。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ディスクや光カード等の情報記録媒体に対して光学的に情報を記録再生する光ピックアップに関し、特に、異なる波長の光ビームを用いて記録再生する複数の異なる規格の光ディスクに対応可能な互換光ピックアップに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ディスクは、多量の情報信号を高密度で記録することができるため、オーディオ，ビデオおよびコンピュータ等の多くの分野において利用が進められてきている。
【０００３】
それに連れて、上記光ディスク分野においては、ＣＤ（コンパクトディスク），ＣＤ‐Ｒ（追記型コンパクトディスク）およびＤＶＤ（ディジタル多用途ディスク）等の種々の異なる規格のディスクが市販されている。そのため、このような異なる規格のディスクに対して単一の光ピックアップで記録または再生することができる互換性が要求されている。ＣＤやＣＤ‐Ｒは波長７８０ｎｍの赤外光ビームに対してディスクの基板や記録媒体の特性が最適化されており、ＤＶＤは波長６５０ｎｍ付近の赤色光ビームに対して最適化されている。さらに、将来的には、４００ｎｍ前後の青色光ビームを用いて記録，再生が行われるディスクの開発も進められている。
【０００４】
このように異なる波長で記録または再生が行われるディスクに対して互換性のある光ピックアップとしては、例えば図１４に示すような構成を有する光ピックアップが提案されている（特開平９‐１２８７９４号公報）。
【０００５】
この光ピックアップは、６３５ｎｍ帯で発振する第１の半導体レーザ１と、７８０ｎｍ帯で発振する第２の半導体レーザ２と、両半導体レーザ１，２の光ビームからトラッキング制御用の３ビームを生じさせる３ビーム用回折格子３と、光ビームの偏波方向によって凹レンズ作用を奏する格子レンズ４と、対物レンズ５と、光ディスク６からの反射光を回折させて受光素子８に導くホログラム素子７とを備えている。ここで、第１の半導体レーザ１と第２の半導体レーザ２とは、互いに偏光方向が直交するように配置されている。
【０００６】
上記構成の光ピックアップは、以下のように動作する。先ず、６３５ｎｍ帯の第１の半導体レーザ１によって、基板厚さ０．６ｍｍの光ディスク６を再生する場合の光学系について説明する。
【０００７】
上記第１の半導体レーザ１から出射された光は、３ビーム用回折格子３によって３ビームに分離される。そして、ホログラム素子７を透過した後に、格子レンズ４では何も作用を受けずに対物レンズ５に入射され、対物レンズ５によって光ディスク６上に集光される。そして、光ディスク６によって反射されて戻った光は、ホログラム素子７によって回折されて受光素子８に導かれる。すなわち、第１の半導体レーザ１からの光ビームの偏波方向は、格子レンズ４で作用を受けないような格子パターンに形成されているのである。
【０００８】
次に、７８０ｎｍ帯の第２の半導体レーザ２によって、基板厚さ１．２ｍｍの光ディスク６を再生する場合の光学系について説明する。
【０００９】
上記第２の半導体レーザ２から出射された光は、上述の場合と同様に３ビーム用回折格子３によって３ビームに分離される。そして、ホログラム素子７を透過した後、格子レンズ４によって凹レンズ作用を受けて対物レンズ５に入射され、対物レンズ５によって光ディスク６上に集光される。そして、光ディスク６によって反射されて戻った光は、上述の場合と同様にホログラム素子７で回折されて受光素子８に導かれる。すなわち、第２の半導体レーザ２からの光ビームの偏波方向は、格子レンズ４で作用を受けるような格子パターンに形成されているのである。
【００１０】
尚、上記格子レンズ４による凹レンズ作用は、光ディスク６の厚さが０．６ｍｍから１．２ｍｍに厚くなった場合に発生する球面収差を補正するように設計されている。
【００１１】
上記構成においては、例えば、第１の半導体レーザ１に対しては、光ディスク６からの反射光の回折光が受光素子８に導かれるように、ホログラム素子７を設計している。したがって、波長が異なる第２の半導体レーザ２に対しては、光ディスク６からの反射光は、第１の半導体レーザ１の反射光との波長の違いによる回折角の違いによって、ホログラム素子７で回折された光は、受光素子８上における第１の半導体レーザ１の反射光とは異なる位置に導かれることになる。そこで、異なる波長の第２の半導体レーザ２に対しては、受光素子８上における入射位置の違いがキャンセルされるように、第２の半導体レーザ２の配置関係を設定するようにしている。
【００１２】
また、上記第１の半導体レーザ１からの出射光も、第２の半導体レーザ２からの出射光も、共に３ビーム用回折格子３によって３ビームに分離され、同じ受光素子８によって３ビーム法用のトラッキング誤差信号を検出している。
【００１３】
このような構成を取ることによって、本来は第１の半導体レーザ１用と第２の半導体レーザ２用との２つの受光素子が必要であるのに対して、１つの受光素子８を共通に使用することによって部品点数や組立工数を削減することを可能にしている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平９‐１２８７９４号公報に開示された上記従来の互換性を有する光ピックアップには、以下のような問題がある。
【００１５】
すなわち、上述したように、上記光ピックアップにおいては、複数の波長の半導体レーザ１，２の位置関係をある値に設定することによって、共有している受光素子８に１つのホログラム素子７によって反射光を導くようにしている。ところが、通常、半導体レーザと受光素子とを１つのパッケージに集積化する場合には、半導体レーザおよび受光素子は上記パッケージ内のステムに位置決め固定されており、ホログラム素子を調整する際に受光素子側では位置調整や回転調整ができない場合が多い。
【００１６】
したがって、上記従来の光ピックアップにおいては、上記２つの半導体レーザ１，２や受光素子８の取付け誤差やホログラム素子７の取付け面の形状公差によって発生するサーボ誤差信号（例えばフォーカス誤差信号やトラッキング誤差信号）のオフセット調整を、ホログラム素子７の調整だけで行う場合には、一方の半導体レーザ光源に合うようにホログラム素子７を調整すると、別の半導体レーザ光源に対しては、ホログラム素子７の状態が最適状態からずれる可能性が高くなる。
【００１７】
すなわち、組立て時にホログラム素子７の位置を調整するだけでは、サーボ誤差信号の最適調整ができないという問題がある。あるいは、半導体レーザ１，２と受光素子８との取付け公差やパッケージの加工公差等を非常に厳しくする必要があり、コストが高くなるという問題がある。さらには、ホログラム素子７は、通常、受光素子８上において希望の集光特性を得るために、収差補正機能も含んでいる場合が多い。ところが、異なる複数の波長に対して最適な収差補正を行うようなホログラムパターンを設計することは非常に困難なのである。
【００１８】
また、上記従来の互換性を有する光ピックアップでは、複数の波長の半導体レーザ１，２の光に対して、何れも３ビーム法用のトラッキング誤差信号しか検出することできない。したがって、異なるトラッキング誤差信号を用いる規格の光ディスクを含む複数の異なる規格の光ディスクには適用できないという問題もある。さらには、光ディスク６からの戻り光をホログラム素子７で回折させて受光素子８に導くようにしている。したがって、０次光は受光素子８に導かれないことになり、光利用効率が低下するという問題もある。
【００１９】
そこで、この発明の目的は、異なる波長の光ビームを用いて記録再生でき、組立て調整が容易で且つ小型集積化に適し、複数の異なる規格の光ディスクに対応できる光ピックアップを提供することにある。さらに、光ディスクからの戻り光の総てを受光素子に導いて高い光利用効率を得ることができ、全く同じ構成の受光素子によって異なるトラッキング誤差信号を検出できる光ピックアップを提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の光ピックアップは、光ディスクで反射された第１光源からの第１の波長の光と第２光源からの第２の波長の光とを、光学素子によって分離する。そして、この分離された上記第１の波長の光は第１ホログラム素子によって回折されて光検出器に入射される一方、上記第２の波長の光は第２ホログラム素子によって回折されて上記光検出器に入射される。このように、上記第１の波長の光用の第１ホログラム素子と上記第２の波長の光用の第２ホログラム素子とを独立して設けることによって、第１，第２ホログラム素子を個別に調整することが可能になる。
【００２１】
したがって、上記第１，第２光源と光検出器とを１つのパッケージに集積化した場合でも、両光源に関するサーボ誤差信号のオフセット調整を組み立て時に簡単に行うことができ、組み立て調整が容易で且つ小型集積化に適した光ピックアップが提供される。
【００２２】
また、上記第１，第２ホログラム素子は、互いに独立して設けられているために、夫々のホログラム素子に対応する発振波長用の収差補正機能を持たせることができ、異なる複数の波長に対して最適な収差補正を行うことが可能になる。したがって、上記光検出器上において希望の集光特性を得ることが可能になる。
【００２３】
さらに、上記２つのホログラム素子のうち少なくとも一方は偏光ホログラム素子である。したがって、上記偏光ホログラム素子で回折される側の光源の出射光の偏光方向を、上記光ディスクによる反射光の０次回折効率が最小になるように設定することによって、上記光ディスクからの戻り光の総てが上記光検出器に導かれて光利用効率が大幅に向上される。
【００２４】
また、１実施例の光ピックアップでは、上記第１光源，第２光源，光検出器，光学素子，第１ホログラム素子および第２ホログラム素子を一体に構成している。こうして、上記第１，第２光源と光検出器と光学素子と第１，第２ホログラム素子とが１つのパッケージに集積化されて、組み立て調整が容易で且つ小型集積化に適した光ピックアップが提供される。
【００２５】
また、１実施例の光ピックアップでは、上記光学素子を、波長によって反射率が異なる波長分離プリズムで構成している。そして、上記波長分離プリズムで反射された光は上記第１ホログラム素子で回折されて光検出器に入射される一方、上記波長分離プリズムを透過した光は上記第２ホログラム素子で回折されて光検出器に入射されるようになっている。こうして、上記第１の波長の光と第２の波長の光とが容易に分離され、異なる経路を通って同一の光検出器に入射される。
【００２６】
また、１実施例の光ピックアップでは、上記光学素子を、上記第１の波長の光ビームに対してはｐ偏光光の略総てを透過しｓ偏光光の略総てを反射する一方、上記第２の波長の光ビームに対してはｐ偏光光およびｓ偏光光の略総てを透過する複合偏光ビームスプリッタで構成すると共に、この複合偏光ビームスプリッタと光学系との間に上記第１の波長の光の偏光方向を９０度回転させる１／４波長板を配置している。したがって、上記第１光源から第１の波長のｐ偏光光を出射することによって、このｐ偏光光が上記複合偏光ビームスプリッタをそのまま通過し、上記１／４波長板で円偏光にされて光ディスクに入射される。そして、上記光ディスクからの反射光は上記１／４波長板でｓ偏光となり、上記複合偏光ビームスプリッタで反射される。こうして、上記複合偏光ビームスプリッタおよび１／４波長板の影響を受けない上記第２光源からの第２の波長の光とは、完全に分離される。
【００２７】
また、１実施例の光ピックアップでは、上記１／４波長板を、上記第２の波長の光の偏光方向をも９０度回転させるようにしたので、上記第２光源から第２の波長のｐ偏光光を出射することによって、このｐ偏光光が上記複合偏光ビームスプリッタをそのまま通過し、上記１／４波長板で円偏光にされて上記光ディスクに入射される。そして、上記光ディスクからの反射光は上記１／４波長板でｓ偏光となり、上記複合偏光ビームスプリッタをそのまま通過する。こうして、上記複合偏光ビームスプリッタで反射される上記第１の波長の光とは、完全に分離される。
【００２８】
また、１実施例の光ピックアップでは、上記１／４波長板を、上記複合偏光ビームスプリッタにおける上記光学系を臨む面に接着固定している。したがって、光ディスクからの第１の波長の反射光と第２の波長の反射光とを分離する光学素子がコンパクトに構成されて、光ピックアップの小型集積化が図られる。
【００２９】
また、１実施例の光ピックアップでは、上記第１ホログラム素子および第２ホログラム素子を、上記ｓ偏光光の±１次回折効率およびｐ偏光光の０次回折効率が最大になる一方、上記ｓ偏光光の０次回折効率およびｐ偏光光の±１次回折効率が最小になるように設定された偏光ホログラム素子で構成している。したがって、ｐ偏光光である第１，第２の波長の出射光は、そのまま上記第２ホログラム素子を通過する。一方、ｓ偏光光である第１，第２の波長の反射光は、上記第１，第２ホログラム素子によって回折されて略総てが同じ光検出器に導かれ、光利用効率が大幅に向上される。
【００３０】
また、１実施例の光ピックアップでは、上記光検出器を、上記光ディスクのラジアル方向の分割線によって２分割された分割受光素子を含んで構成し、上記第１，第２ホログラム素子を、上記光ディスクのラジアル方向の分割線によって２分割された一方の回折領域を含んで構成している。そして、合焦時には、上記一方の回折領域で回折された上記第１，第２の波長の光は、上記分割受光素子の分割線上に光スポットを形成するようにしている。したがって、上記分割受光素子の２つの受光領域からの受光量に応じた出力に基づいて、シングルナイフエッジ法によるフォーカス誤差信号を検出することが可能になる。
【００３１】
また、１実施例の光ピックアップでは、上記第１，第２光源と第２ホログラム素子との間に３ビーム用回折格子を設けている。また、１実施例の光ピックアップでは、上記３ビーム用回折格子を、上記第１の波長の光ビームを略総て透過させる一方、上記第２の波長の光ビームを０次光と±１次光との３ビームに分離する波長選択性回折格子で構成している。したがって、上記光検出器によって、上記第２の波長の光に関しては３ビーム法によるトラッキング誤差信号を、上記第１の波長の光に関しては上記３ビーム法以外によるトラッキング誤差信号を検出することが可能になる。
【００３２】
また、１実施例の光ピックアップでは、上記光検出器を、上記第１ホログラム素子による回折光に基づいて位相差法またはプッシュプル法によるトラッキング誤差信号を検出すると共に、上記第２ホログラム素子による回折光に基づいて３ビーム法または差動プッシュプル法によるトラッキング誤差信号を検出することが可能なように、複数の受光素子が配列されて構成されている。したがって、上記光検出器によって、３ビーム法，位相差法，プッシュプル法および差動プッシュプル法の異なる方法によるトラッキング誤差信号を検出することが可能になる。
【００３３】
また、１実施例の光ピックアップでは、上記光検出器を、上記第１ホログラム素子による上記第２の波長の光ビームの回折光が入射されない位置に複数の受光素子を配列して構成している。したがって、上記第２ホログラム素子からの第２の波長の光による上記受光素子の出力を検出するに際して、上記第１ホログラム素子からの迷光の入射が防止され、上記迷光によるノイズやオフセット等の悪影響が除去される。
【００３４】
また、１実施例の光ピックアップでは、上記光検出器を、上記第２ホログラム素子による上記第１の波長の光ビームの回折光が入射されない位置に複数の受光素子を配列して構成している。したがって、上記第１ホログラム素子からの第１の波長の光による上記受光素子の出力を検出するに際して、上記第２ホログラム素子からの迷光の入射が防止され、上記迷光によるノイズやオフセット等の悪影響が除去される。
【００３５】
また、１実施例の光ピックアップでは、上記光検出器を、上記第１ホログラム素子からの回折光が入射される第１光検出器と、上記第２ホログラム素子からの回折光が入射される第２光検出器とで、構成している。したがって、上記第１の波長の光ビームによって情報が読み出される光ディスクと上記第２の波長の光ビームによって情報が読み出される光ディスクとの夫々に記録された情報信号に適した互いに異なる検出方式を採用することが可能になる。
【００３６】
また、１実施例の光ピックアップでは、上記第１光源を６５０ｎｍ帯で発振する第１半導体レーザとし、上記第２光源を７８０ｎｍ帯で発振する第２半導体レーザとしている。したがって、上記ＤＶＤとＣＤとの異なる規格の光ディスクに対して記録・再生を行うことが可能になる。
【００３７】
また、１実施例の光ピックアップでは、上記第１半導体レーザおよび第２半導体レーザのうち、少なくとも１つの半導体レーザを高出力レーザとしている。したがって、上記高出力レーザを用いたＣＤ‐ＲやＣＤ‐ＲＷに対する記録・再生が可能になる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００３９】
・第１実施の形態
図１は、本実施の形態の光ピックアップにおける構成を示す図である。図１において、集積化レーザユニット１１は、この発明の特徴部分であり、その構成に付いては後に詳述する。集積化レーザユニット１１から出射した光は、コリメータレンズ１２で平行光にされ、波長選択アパーチャ１３を透過し、対物レンズ１４によって光ディスク１５に集光される。そして、光ディスク１５からの反射光は、往路と同一の光学系を辿って集積化レーザユニット１１の光検出器に集光される。
【００４０】
図２は、図１における集積化レーザユニット１１の拡大詳細図である。以下、図２に従って、集積化レーザユニット１１に付いて詳細に説明する。集積化レーザユニット１１は、レーザパッケージ１６と透明基板１７と複合偏光ビームスプリッタ（複合ＰＢＳ）１８とが、この順序で基板上に積層されて構成されている。
【００４１】
上記レーザパッケージ１６には、６５０ｎｍ帯で発振する第１半導体レーザ２０および７８０ｎｍ帯で発振する第２半導体レーザ２１が近接配置されて搭載されたレーザ台１９と、光検出器２３が搭載された検出台２２とが、収納されている。
【００４２】
また、上記透明基板１７におけるレーザパッケージ１６に密着する側の面の第１，第２半導体レーザ２０，２１に対向する位置には、トラッキング制御用の３ビームを生じさせる３ビーム用回折格子２４が形成されている。さらに、複合ＰＢＳ１８に密着する側の面には、複合ＰＢＳ１８から入射される第１半導体レーザ２０の光ビームを回折して光検出器２３に導く第１偏光ホログラム素子２５と、複合ＰＢＳ１８から入射される第２半導体レーザ２１の光ビームを回折して光検出器２３に導く第２偏光ホログラム素子２６とが形成されている。
【００４３】
また、上記複合ＰＢＳ１８は、偏光ビームスプリッタ面１８ａと反射面１８ｂとを有している。そして、透明基板１７に密着していない側の面上には、波長板２７が積層されている。
【００４４】
ここで、上記レーザパッケージ１６，透明基板１７，複合ＰＢＳ１８および波長板２７は、一体に接着固定されている。
【００４５】
以下、上記構成を有する光ピックアップによって、異なる光ディスクを再生する方法について詳細に説明する。
【００４６】
先ず、上記ＤＶＤを再生する場合には、６５０ｎｍ帯の第１半導体レーザ２０から出射された光ビームＡは、実線で示すように、３ビーム用回折格子２４，第２偏光ホログラム素子２６，複合ＰＢＳ１８の偏光ビームスプリッタ面１８ａおよび波長板２７を透過して、コリメータレンズ１２に導かれる。そして、コリメータレンズ１２で平行光にされた後、波長選択アパーチャ１３を透過して、対物レンズ１４によって光ディスク１５ａに集光される。そして、光ディスク１５ａで反射された戻り光Ａ’は、対物レンズ１４，波長選択アパーチャ１３およびコリメータレンズ１２を透過して、集積化レーザユニット１１に導かれる。そして、複合ＰＢＳ１８の偏光ビームスプリッタ面１８ａと反射面１８ｂとで反射された後、第１偏光ホログラム素子２５で回折されて、光検出器２３の受光素子（図示せず）に集光されるのである。
【００４７】
これに対して、上記ＣＤを再生する場合には、７８０ｎｍ帯の第２の半導体レーザ２１から出射された光ビームＢは、破線で示すように、３ビーム用回折格子２４で３ビームに分割された後に、第２偏光ホログラム素子２６，複合ＰＢＳ１８の偏光ビームスプリッタ面１８ａおよび波長板２７を透過して、コリメータレンズ１２に導かれる。そして、コリメータレンズ１２で平行光にされた後、波長選択アパーチャ１３で開口制限が加えられ、対物レンズ１４によって光ディスク１５ｂに集光される。そして、戻り光Ｂ’は、対物レンズ１４，波長選択アパーチャ１３およびコリメータレンズ１２を透過して、集積化レーザユニット１１に導かれる。そして、複合ＰＢＳ１８の偏光ビームスプリッタ面１８ａを透過し、第２偏光ホログラム素子２６で回折されて、光検出器２３の受光素子に集光されるのである。
【００４８】
その際に、上記波長選択アパーチャ１３は、波長選択膜によって、例えば６５０ｎｍの光は透過する一方、７８０ｎｍの光は対物レンズ１４のＮＡ（開口数）が０．４５になるように開口制限するようになっている。また、対物レンズ１４は、基本的には、波長６５０ｎｍ，ＮＡ＝０．６の光に対して、基板厚さ０．６ｍｍで収差が十分小さくなるような非球面形状になっており、且つ、波長７８０ｎｍの光に対しては、収差の大きいＮＡ＝０．４５付近の領域の光線に対してだけ、基板厚さ１．２ｍｍの光ディスクに対して集光されるように一部の形状が補正されている。したがって、２つの異なる半導体レーザ２０，２１からの光に対して、十分収差が小さくなるように構成されているのである。
【００４９】
次に、レーザ光の偏光方向と複合ＰＢＳ１８および第１，第２偏光ホログラム素子２５，２６との関係について説明する。複合ＰＢＳ１８の偏光ビームスプリッタ面１８ａは、６５０ｎｍ帯の第１半導体レーザ２０からの波長に対してはｐ偏光を略１００％透過する一方ｓ偏光は略１００％反射し、７８０ｎｍ帯の第２半導体レーザ２１からの波長に対してはｐ偏光およびｓ偏光共に略１００％透過する偏光特性を有している。
【００５０】
また、上記第１偏光ホログラム素子２５および第２偏光ホログラム素子２６は特殊な基板上に回折格子を刻んで形成されており、透過する光ビームの偏光方向（ｐ偏光，ｓ偏光）によって０次光と±１次光との比率を大きく変動させる素子である。すなわち、透過するレーザ光ビームがｐ偏光である場合には略総てが０次光となり、±１次光は殆ど発生しない。一方、透過する光ビームがｓ偏光である場合には略総てが±１次光となり、０次光は殆ど発生しない。
【００５１】
また、上記波長板２７は、６５０ｎｍ帯の第１半導体レーザ２０からの波長に対しては１／４波長板として作用する位相差を発生させる一方、７８０ｎｍ帯の第２半導体レーザ２１からの波長に対しても１／４波長板として作用する位相差を発生させる厚さに設定されている。
【００５２】
また、上記３ビーム用回折格子２４は、６５０ｎｍ帯の第１半導体レーザ２０からの光ビームは略総て透過する。一方、７８０ｎｍ帯の第２半導体レーザ２１からの光ビームに対しては、０次光と±１次光との３ビームに分離する波長選択性回折格子である。尚、この波長選択性回折格子は、偏光ホログラムや溝の深さを調整したホログラムによって構成することができる。
【００５３】
上述のような構成を有する上記複合ＰＢＳ１８と第１，第２偏光ホログラム素子２５，２６と波長板２７とにおいて、例えば、ＤＶＤを再生する場合には、第１半導体レーザ２０から出射されたｐ偏光の光（図１，図２中におけるｘ方向の直線偏光）Ａは、偏光ビームスプリッタ面１８ａを透過し、波長板（１／４波長板）２７で円偏光にされて、光ディスク１５ａに入射される。そして、光ディスク１５ａによって反射された戻り光Ａ’は、再び波長板（１／４波長板）２７に入射されてｓ偏光（ｙ方向の直線偏光）になる。そのために、偏光ビームスプリッタ面１８ａと反射面１８ｂとで反射されて、第１偏光ホログラム素子２５に入射される。そして、第１偏光ホログラム素子２５によって略総てが±１次光となり、光検出器２３に集光される。
【００５４】
したがって、上記ＤＶＤを再生する場合には、光ディスク１５ａからの戻り光Ａ’の総てを光検出器２側に導くことができ、光利用効率を大幅に向上させることができるのである。
【００５５】
また、上記ＣＤを再生する場合には、第２半導体レーザ２１から出射されたｐ偏光の光Ｂは、偏光ビームスプリッタ面１８ａを透過し、波長板２７で円偏光にされて、光ディスク１５ｂに入射される。そして、光ディスク１５ｂによって反射された戻り光Ｂ’は、再び波長板２７に入射されてｓ偏光になるが、偏光ビームスプリッタ面１８ａでは第２半導体レーザ２１から出射された総ての波長の光が透過されるので、戻り光Ｂ’は総て第２偏光ホログラム素子２６に入射される。そして、第２偏光ホログラム素子２６によって、ｓ偏光である戻り光のＢ’の大部分が回折され、±１次光となって光検出器２３に集光される。
【００５６】
したがって、上記ＣＤを再生する場合にも、光ディスク１５ｂからの戻り光Ｂ’の総てを光検出器２３側に導くことができ、光利用効率を大幅に向上させることができるのである。
【００５７】
次に、上記第１偏光ホログラム素子２５，第２偏光ホログラム素子２６および光検出器２３の構造とサーボ信号検出法とについて説明する。図３は、第１偏光ホログラム素子２５の回折領域形状と光検出器２３の受光素子形状とを示す。
【００５８】
図３に示すように、上記第１偏光ホログラム素子２５は、光ディスク１５のラジアル方向に相当するｘ方向の分割線ｌとトラック方向に相当するｙ方向の分割線ｍとによって、３つの領域２５ａ，２５ｂ，２５ｃに分割されている。また、光検出器２３は、上記ｘ方向の分割線ｎによって２つの受光領域２３ａ１，２３ａ２に分割された２分割受光素子２３ａと４つの受光素子２３ｂ〜２３ｅとから構成されている。尚、各受光領域２３ａ１，２３ａ２および各受光素子２３ｂ〜２３ｅからの出力を夫々Ｓａ１，Ｓａ２，Ｓｂ〜Ｓｅとする。
【００５９】
例えば、上記ＤＶＤを再生する場合におけるサーボ信号検出は、以下のようにして行われる。すなわち、上述したように、第１半導体レーザ２０から出射された光による光ディスク１５ａからの戻り光Ａ’は、上述のようにして第１偏光ホログラム素子２５に入射される。
【００６０】
その際に、上記対物レンズ１４によって集光された光ビームＡが、光ディスク１５ａの情報記録面上にフォーカシングされている場合には、図３（ａ）に示すように、入射した光ビームＡ’のうち、第１偏光ホログラム素子２５の領域２５ａで回折された光は２分割受光素子２３ａにおける受光領域２３ａ１，２３ａ２の分割線ｎ上に集光され、第１偏光ホログラム素子２５の領域２５ｂで回折された光は受光素子２３ｂ上に集光され、第１偏光ホログラム素子２５の領域２５ｃで回折された光は受光素子２３ｃ上に集光されるようになっている。
【００６１】
これに対して、上記対物レンズ１４によって結ばれた焦点位置が光ディスク１５ａよりも近いデフォーカス状態の場合には、図３（ｂ）に示すように、第１偏光ホログラム素子２５の領域２５ａで回折された光は２分割受光素子２３ａにおける受光領域２３ａ１上のみに、領域２５ｂで回折された光は受光素子２３ｂ上に、領域２５ｃで回折された光は受光素子２３ｃ上に集光される。一方、上記対物レンズ１４によって結ばれた焦点位置が光ディスク１５ａよりも遠いデフォーカス状態の場合は、図３（ｃ）に示すように、第１偏光ホログラム素子２５の領域２５ａで回折された光は２分割受光素子２３ａにおける受光領域２３ａ２上のみに、領域２５ｂで回折された光は受光素子２３ｂ上に、領域２５ｃで回折された光は受光素子２３ｃ上に集光される。したがって、上記２分割受光素子２３ａにおける受光領域２３ａ１，２３ａ２からの出力Ｓａ１，Ｓａ２を用いて、シングルナイフエッジ法によるフォーカス誤差信号（ＦＥＳ）を、次式
ＦＥＳ＝Ｓａ１−Ｓａ２
によって検出することができる。
【００６２】
また、ピット情報が記録された光ディスク１５ａの再生時には、上記受光素子２３ｂ，２３ｃからの出力Ｓｂ，Ｓｃの信号の位相差の変化を検出して、位相差（ＤＰＤ）法によるトラッキング誤差信号１（ＴＥＳ１）を検出することができる。さらに、溝が形成された光ディスクの場合には、プッシュプル法によるトラッキング誤差信号２（ＴＥＳ２）を、次式
ＴＥＳ２＝Ｓｂ−Ｓｃ
によって検出することができる。さらに、光ディスク１５ａに記録された情報信号（ＲＦ信号）を、次式
ＲＦ＝Ｓａ１＋Ｓａ２＋Ｓｂ＋Ｓｃ
によって再生することができるのである。
【００６３】
次に、上記第２偏光ホログラム素子２６の各回折領域と光検出器２３の各受光素子２３ａ〜２３ｅとの関係について説明する。図４に示すように、第２偏光ホログラム素子２６は、光ディスク１５のラジアル方向に相当するｘ方向の分割線ｏによって、２つの領域２６ａ，２６ｂに分割されている。尚、光検出器２３の構成は上述した通りであり、２分割受光素子２３ａと４つの受光素子２３ｂ〜２３ｅとで構成されている。
【００６４】
そして、上記ＣＤを再生する場合におけるサーボ信号検出は、以下のようにして行われる。すなわち、上述したように、上記第２半導体レーザ２１から出射された光の光ディスク１５ｂからの戻り光Ｂ’は、第２偏光ホログラム素子２６に入射される。
【００６５】
その際に、上記対物レンズ１４によって集光された光ビームＢが、光ディスク１５ｂの情報記録面上にフォーカシングされている場合には、入射した光ビームＢ’のうち、上記第２偏光ホログラム素子２６の領域２６ａで回折された光は２分割受光素子２３ａにおける受光領域２３ａ１，２３ａ２の分割線ｎ上に集光され、第２偏光ホログラム素子２６の領域２６ｂで回折された光は受光素子２３ｂ上に集光される。
【００６６】
上述したように、上記第２半導体レーザ２１からの出射光は、３ビーム用回折格子２４によってメインビームと２つのサブビームとに分割される。そして、第２偏光ホログラム素子２６の領域２６ａ，２６ｂで回折された第１サブビームは、受光素子２３ｅに集光されて２つのビームスポットを形成する。一方、第２偏光ホログラム素子２６の領域２６ａ，２６ｂで回折された第２サブビームは、受光素子２３ｄに集光されて２つのビームスポットを形成するようになっている。
【００６７】
したがって、上記フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）を、ＤＶＤの場合と同様に、次式
ＦＥＳ＝Ｓａ１−Ｓａ２
によって検出することができる。また、トラッキング誤差信号３（ＴＥＳ３）を、３ビーム法によって、次式
ＴＥＳ３＝Ｓｅ−Ｓｄ
によって検出することができる。さらに、光ディスク１５ｂに記録された情報信号（ＲＦ信号）を、次式
ＲＦ＝Ｓａ１＋Ｓａ２＋Ｓｂ
によって再生することができるのである。
【００６８】
このようにして、異なる規格の光ディスク１５ａ，１５ｂに対して受光素子２３ａ〜２３ｅを有する共通した光検出器２３を用いて、サーボ信号およびＲＦ信号を検出することができるのである。
【００６９】
次に、上記光検出器２３における図３とは異なる受光素子のパターンについて説明する。図５および図６は、図３に示す２分割受光素子２３ａと４つの受光素子２３ｂ〜２３ｅに発生する可能性のある迷光を示す。
【００７０】
図２に示すような構成を有する光ピックアップにおいては、原理的には、異なる２つの波長の半導体レーザ２０，２１からの光の光路を複合ＰＢＳ１８によって完全に分離することができる。しかしながら、複合ＰＢＳ１８の分離膜特性あるいは波長板特性の公差や波長変動等によって、複合ＰＢＳ１８で分離されずに他方の光路に漏れこむ所謂迷光が発生する可能性がある。
【００７１】
図５は、上記第１偏光ホログラム素子２５で回折された光を検出する場合に、第２偏光ホログラム素子２６側から入射される迷光について示したものである。図３（ａ）の場合と同様に、第１偏光ホログラム素子２５の領域２５ａで回折された光は２分割受光素子２３ａの分割線ｎ上に集光され、領域２５ｂで回折された光は受光素子２３ｂ上に集光され、領域２５ｃで回折された光は受光素子２３ｃ上に集光されている。ところが、偏光ビームスプリッタ面１８ａ（図２参照）を透過した一部の光が第２偏光ホログラム素子２６で回折されるために、第２偏光ホログラム素子２６の領域２６ａで回折された光の光スポット２８ａと領域２６ｂで回折された光の光スポット２８ｂとが発生する。
【００７２】
上記第２偏光ホログラム素子２６は、波長７８０ｎｍの光に対して設計されている。したがって、波長６５０ｎｍの光に対しては設計よりも回折角度が小さくなって、本来の集光位置よりも第２偏光ホログラム素子２６に近い位置に集光することになる。そのために、例えば、迷光である光スポット２８ａが受光領域２３ａ１２３ａ２から外れるように第２偏光ホログラム素子２６を設計したとしても、図５に示すように、光スポット２８ａは受光素子２３ｂに入射して、ノイズやオフセット等の悪影響を与える可能性がある。
【００７３】
図６は、上記第２偏光ホログラム素子２６で回折された光を検出する場合に、第１偏光ホログラム素子２５側から入射する迷光について示したものである。図４の場合と同様に、第２偏光ホログラム素子２６の領域２６ａや領域２６ｂで回折されたメインビームおよび第１，第２サブビームが、光検出器２７における本来の受光素子の位置に集光されている。その場合、偏光ビームスプリッタ面１８ａで反射された一部の光が第１偏光ホログラム素子２５で回折されるため、第１偏光ホログラム素子２５の領域２５ａ〜２５ｃで回折された光の光スポット２９ａ〜２９ｉが発生する。
【００７４】
上記第１偏光ホログラム素子２５は、波長６５０ｎｍの光に対して設計されている。そのため、波長７８０ｎｍの光に対しては設計よりも回折角度が大きくなり、本来の集光位置よりも第１偏光ホログラム素子２５から遠い位置に集光することになる。さらに、３ビーム用回折格子２４によって３ビームに分割されているために、サブビームの迷光も発生する。そのために、例えば、迷光である光スポット２９ａや光スポット２９ｃが受光領域２３ａ１，２３ａ２や受光素子２３ｃから外れるように第１偏光ホログラム素子２５を設計したとしても、図６に示すように、メインビームを検出する受光素子２３ｂや、サブビームを検出する受光素子２３ｄ，２３ｅに入射して、悪影響を与える可能性がある。
【００７５】
そこで、上記光検出器２３の各受光素子を、図７および図８に示すように、第１偏光ホログラム素子２５と第２偏光ホログラム素子２６とを結ぶ方向に対して垂直方向に１列に配置するのである。そうすることによって、一方の偏光ホログラム素子からの入射光による受光素子の出力を検出する際に、他方の偏光ホログラム素子からの迷光が入射しないように構成することができ、上述した迷光による悪影響を除去することができるのである。
【００７６】
図７は、上記第１偏光ホログラム素子２５の分割形状と光検出器２３の受光素子形状とを示したものである。第１偏光ホログラム素子２５の分割は、図３の場合と同様である。また、上記光検出器２３は、上記ｘ方向の分割線ｐによって２つの受光領域３０ａ１，３０ａ２に分割された２分割受光素子３０ａと６つの受光素子３０ｂ〜３０ｇとから構成されている。尚、各受光領域３０ａ１，３０ａ２と各受光素子３０ｂ〜３０ｇからの出力を夫々Ｓａ１，Ｓａ２，Ｓｂ〜Ｓｇとする。
【００７７】
例えば、上記ＤＶＤを再生する場合におけるサーボ信号検出は、以下のようにして行われる。すなわち、上記第１偏光ホログラム素子２５の領域２５ａで回折された光は２分割受光素子３０ａにおける受光領域３０ａ１，３０ａ２の分割線ｐ上に集光され、第１偏光ホログラム素子２５の領域２５ｂで回折された光は受光素子３０ｂ上に集光され、第１偏光ホログラム素子２５の領域２５ｃで回折された光は受光素子３０ｃ上に集光される。これに対して、対物レンズ１４によって結ばれた焦点位置が光ディスク１５ａよりも近いデフォーカス状態の場合には、図７に示すように、第１偏光ホログラム素子２５の領域２５ａで回折された光は２分割受光素子３０ａにおける受光領域３０ａ１上のみに、領域２５ｂで回折された光は受光素子３０ｂ上に、領域２５ｃで回折された光は受光素子３０ｃ上に集光される。したがって、各サーボ信号は、図３に示す受光素子構造の場合と全く同様の演算で検出することができるのである。
【００７８】
次に、上記第２偏光ホログラム素子２６の各回折領域と光検出器２３の各受光素子３０ａ〜３０ｇとの関係について説明する。図８に示すように、第２偏光ホログラム素子２６の分割は、図４の場合と同一である。また、光検出器２３の構成は上述した通りであり、２分割受光素子３０ａと６つの受光素子３０ｂ〜３０ｇとで構成されている。
【００７９】
そして、上記ＣＤを再生する場合におけるサーボ信号検出は、以下のようにして行われる。すなわち、第２偏光ホログラム素子２６の領域２６ａで回折された光は２分割受光素子３０ａにおける受光領域３０ａ１，３０ａ２の分割線ｐ上に集光され、第２偏光ホログラム素子２６の領域２６ｂで回折された光は受光素子３０ｂ上に集光される。さらに、第２偏光ホログラム素子２６の領域２６ａ，２６ｂで回折された第１サブビームは夫々受光素子３０ｅと受光素子３０ｇとに集光され、第２偏光ホログラム素子２６の領域２６ａ，２６ｂで回折された第２サブビームは夫々受光素子３０ｄと受光素子３０ｆとに集光される。
【００８０】
これに対して、上記対物レンズ１４によって結ばれた焦点位置が光ディスク１５ｂよりも近いデフォーカス状態の場合には、図８に示すように、第２偏光ホログラム素子２６の領域２６ａで回折されたメインビームは２分割受光素子３０ａにおける受光領域３０ａ１上のみに集光される。一方、領域２５ｂで回折されたメインビームおよび第１，第２サブビームは、上述したフォーカシングの場合と同じ受光素子上に集光される。したがって、フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）を、ＤＶＤ再生時の場合と同様に、次式
ＦＥＳ＝Ｓａ１−Ｓａ２ｂ
によって検出することができる。また、トラッキング誤差信号３（ＴＥＳ３）を、３ビーム法によって、次式
ＴＥＳ３＝（Ｓｅ＋Ｓｇ）−（Ｓｄ＋Ｓｆ）
によって検出することができる。さらに、光ディスク１５ｂに記録された情報信号（ＲＦ信号）を、次式
ＲＦ＝Ｓａ１＋Ｓａ２＋Ｓｂ
によって再生することができるのである。
【００８１】
上記ＤＶＤを再生する場合もＣＤを再生する場合も、上記光検出器２３を構成する各受光素子３０ａ〜３０ｇは、第１偏光ホログラム素子２５と第２偏光ホログラム素子２６とを結ぶ方向に対して垂直方向に１列に配置されている。一方、上述したように、ＤＶＤ再生時に発生する第２偏光ホログラム素子２６からの迷光は本来の集光位置よりも第２偏光ホログラム素子２６に近い位置に集光する。また、ＣＤ再生時に発生する第１偏光ホログラム素子２５からの迷光は本来の集光位置よりも第１偏光ホログラム素子２５から遠い位置に集光する。したがって、ＤＶＤ再生時およびＣＤ再生時の何れの場合でも、他方の偏光ホログラム素子からの迷光は何れの受光素子３０ａ〜３０ｇにも入力されることがなく、上記迷光の影響を除去することができるのである。
【００８２】
尚、図４に示す光検出器２３の受光素子配置および図８に示す光検出器２３の受光素子配置において、ＣＤ再生時でのトラッキング誤差信号３（ＴＥＳ３）の検出は３ビーム法を用いて行っている。しかしながら、この発明はこれに限定されるものではなく、次に説明するようにして、上記３ビームを用いた差動プッシュプル（ＤＰＰ）法によってトラッキング誤差信号を検出してもよい。これは、ＣＤ‐Ｒ等の記録再生用ピックアップ光学系に用いられている。
【００８３】
次に、図７および図８とも異なる光検出器２３の受光素子パターンについて説明する。この場合における両偏光ホログラム素子２５，２６の分割形状と光検出器２３の受光素子形状とを図９および図１０に示す。
【００８４】
図９は、上記第１偏光ホログラム素子２５の分割形状と光検出器２３の受光素子形状とを示したものである。第１偏光ホログラム素子２５の分割は、図３の場合と同様である。また、上記光検出器２３は、上記ｘ方向の分割線ｑによって２つの受光領域３１ａ１，３１ａ２に分割された２分割受光素子３１ａと６つの受光素子３１ｂ〜３１ｇとから構成されている。尚、各受光領域３１ａ１，３１ａ２と各受光素子３１ｂ〜３１ｇからの出力を夫々Ｓａ１，Ｓａ２，Ｓｂ〜Ｓｇとする。
【００８５】
例えば、上記ＤＶＤを再生する場合におけるサーボ信号検出は、以下のようにして行われる。すなわち、上記第１偏光ホログラム素子２５の領域２５ａで回折された光は２分割受光素子３１ａにおける受光領域３１ａ１，３１ａ２の分割線ｑ上に集光され、第１偏光ホログラム素子２５の領域２５ｂで回折された光は受光素子３１ｂ上に集光され、第１偏光ホログラム素子２５の領域２５ｃで回折された光は受光素子３１ｃ上に集光される。これに対して、上記焦点位置が光ディスク１５ａよりも近いデフォーカス状態の場合には、図９に示すように、第１偏光ホログラム素子２５の領域２５ａで回折された光は２分割受光素子３１ａにおける受光領域３１ａ１上のみに集光される。一方、領域２５ｂ，２５ｃで回折された光は、上述したフォーカシングの場合と同じ受光素子上に集光される。したがって、各サーボ信号およびＲＦ信号は、図３に示す受光素子構造の場合と全く同様の演算で検出することができるのである。
【００８６】
次に、上記第２偏光ホログラム素子２６の各回折領域と光検出器２３の各受光素子３１ａ〜３１ｇとの関係について説明する。図１０に示すように、第２偏光ホログラム素子２６は、光ディスク１５のラジアル方向に相当するｘ方向の分割線ｒとトラック方向に相当するｙ方向の分割線ｔとによって、領域２６ｃ〜２６ｅに３分割されている。また、光検出器２３の構成は上述した通りであり、２分割受光素子３１ａと６つの受光素子３１ｂ〜３１ｇで構成されている。
【００８７】
そして、上記ＣＤを再生する場合におけるサーボ信号検出は、以下のようにして行われる。すなわち、第２偏光ホログラム素子２６の領域２６ｃで回折された光は２分割受光素子３１ａにおける受光領域３１ａ１，３１ａ２の分割線ｑ上に集光され、第２偏光ホログラム素子２６の領域２６ｄで回折された光は受光素子３１ｃ上に集光され、第２偏光ホログラム素子２６の領域２６ｅで回折された光は受光領域３１ｂに集光される。さらに、上記第２偏光ホログラム素子２６の領域２６ｅで回折された第１，第２サブビームは夫々受光素子３１ｅと受光素子３１ｄとに集光され、第２偏光ホログラム素子２６の領域２６ｃで回折された第１，第２サブビームは夫々受光素子３１ｇと受光素子３１ｆとに集光される。
【００８８】
これに対して、上記焦点位置が光ディスク１５ｂよりも近いデフォーカス状態の場合は、図１０に示すように、第２偏光ホログラム素子２６の領域２６ｃで回折されたメインビームは２分割受光素子３１ａにおける受光領域３１ａ１上のみに集光される。一方、領域２５ｄ，２５ｅで回折されたメインビームおよび第１，第２サブビームは、上述したフォーカシングの場合と同じ受光素子上に集光される。したがって、フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）を、ＤＶＤ再生時の場合と同様に、次式
ＦＥＳ＝Ｓａ１−Ｓａ２
によって検出することができる。
【００８９】
また、トラッキング誤差信号４（ＴＥＳ４）を、メインビームのプッシュプル信号ＴＥＳ５と第１，第２サブビームのプッシュプル信号ＴＥＳ（Ａ），ＴＥＳ（Ｂ）とを用いて、差動プッシュプル（ＤＰＰ）法によって、次式
ＴＥＳ４＝ＴＥＳ５−ｋ・（ＴＥＳ（Ａ）＋ＴＥＳ（Ｂ））
＝（Ｓａ１−Ｓａ２）−ｋ・（（Ｓｇ−Ｓｆ）＋（Ｓｅ−Ｓｄ））
によって検出することができる。ここで、係数ｋはメインビームとサブビームとの光強度の違いを補正するためのものであり、強度比がメインビーム：第１サブビーム：第２サブビーム＝ａ：ｂ：ｂであれば、係数ｋ＝ａ／（２ｂ）である。
【００９０】
さらに、上記光ディスク１５ｂに記録された情報信号（ＲＦ信号）を、次式
ＲＦ＝Ｓａ１＋Ｓａ２＋Ｓｂ＋Ｓｃ
によって再生することができるのである。
【００９１】
この場合にも、上記光検出器２３を構成する各受光素子３１ａ〜３１ｇは、第１偏光ホログラム素子２５と第２偏光ホログラム素子２６とを結ぶ方向に対して垂直方向に１列に配置されている。したがって、ＤＶＤ再生時およびＣＤ再生時の何れの場合も、他方の偏光ホログラム素子からの迷光は何れの受光素子３１ａ〜３１ｇにも入力されることがなく、上記迷光の影響を除去することができるのである。
【００９２】
さらに、上記第２偏光ホログラム素子２６は、領域２６ｃ〜２４ｅに３分割されている。したがって、３ビームを用いた差動プッシュプル（ＤＰＰ）法によってトラッキング誤差信号４（ＴＥＳ４）を検出することができる。すなわち、図９および図１０に示す光検出器２３の受光素子構造を適用することによって、ＤＰＰ法によるトラッキング誤差信号検出法が用いられているＣＤ‐Ｒへの記録・再生が可能になるのである。
【００９３】
以上のごとく、本実施の形態においては、光源側に、レーザパッケージ１６と透明基板１７と複合ＰＢＳ１８とが順次積層されて構成された集積化レーザユニット１１を設けている。そして、レーザパッケージ１６には、６５０ｎｍ帯で発振する第１半導体レーザ２０および７８０ｎｍ帯で発振する第２半導体レーザ２１と光検出器２３とを集積化する。また、複合ＰＢＳ１８を、第１半導体レーザ２０からの波長に対してはｐ偏光を略１００％透過する一方ｓ偏光は略１００％反射し、第２半導体レーザ２１からの波長に対してはｐ偏光およびｓ偏光共に略１００％透過するように構成する。そして、複合ＰＢＳ１８上には、第１，第２半導体レーザ２０，２１からの波長に対して１／４波長板として作用する位相差を発生させる波長板２７を積層している。
【００９４】
こうして、上記ＤＶＤ再生用として６５０ｎｍ帯の第１半導体レーザ２０からのｐ偏光の光を用いる一方、ＣＤ再生用として７８０ｎｍ帯の第２半導体レーザ２１からのｐ偏光の光を用いることによって、光ディスク１５での反射光であるｓ偏光の光を、複合ＰＢＳ１８によって分離するのである。
【００９５】
そして、上記透明基板１７における上記分離された第１半導体レーザ２０の戻り光（ｓ偏光）の入射位置と第２半導体レーザ２１の戻り光（ｓ偏光）の入射位置との異なる位置に、ｓ偏光の略総てを±１次光にする第１，第２偏光ホログラム素子２５，２６を設けることによって、複合ＰＢＳ１８によって一旦分離された第１，第２半導体レーザ２０，２１からの光を、１つの光検出器２３に集光するようにしている。
【００９６】
したがって、本実施の形態によれば、上記透明基板１７に独立して設けられた第１，第２偏光ホログラム素子２５，２６を個別に調整することによって、第１，第２半導体レーザ２０，２１と光検出器２３とを１つのレーザパッケージ１６に集積化した場合でも、両半導体レーザ２０，２１に関するサーボ誤差信号のオフセット調整を組み立て時に簡単に行うことができる。したがって、組み立て調整が容易で且つ小型集積化に適した光ピックアップを提供できるのである。
【００９７】
また、上記第１，第２偏光ホログラム素子２５，２６として、ｓ偏光の場合には略総てが±１次光となる偏光ホログラム素子を用いている。したがって、光ディスク１５からの戻り光（ｓ偏光）の総てを光検出器２３に導くことができ、光利用効率を大幅に向上させることができるのである。
【００９８】
また、上記透明基板１７には、６５０ｎｍ帯の第１半導体レーザ２０からの光は透過する一方、７８０ｎｍ帯の第２の半導体レーザ２１からの光はトラッキング制御用の３ビームに分割する３ビーム用回折格子２４が形成されている。したがって、光検出器２３を構成する複数の受光素子の形状，数，位置を最適に設定することによって、３ビーム法，位相差法およびプッシュプル法の異なるトラッキング誤差信号を検出することが可能になる。
【００９９】
また、上記第１，第２偏光ホログラム素子２５，２６は、互いに独立して設けられている。したがって、第１偏光ホログラム素子２５には６５０ｎｍの発振波長用の収差補正機能を持たせる一方、第２偏光ホログラム素子２６には７８０ｎｍの発振波長用の収差補正機能を持たせることができ、異なる複数の波長に対して最適な収差補正を行うことができる。こうして、光検出器２３上において希望の集光特性を得ることができるのである。
【０１００】
・第２実施の形態
本実施の形態は、高出力の半導体レーザを併用してＣＤ‐ＲやＣＤ−ＲＷ（ＣＤｒｅｗｒｉｔａｂｌｅ）の光ディスクに対する記録・再生を行う光ピックアップに関する。
【０１０１】
図１１および図１２は、本実施の形態の光ピックアップにおける構成を示す図である。図１１および図１２において、集積化レーザユニット４１は、上記第１実施の形態における集積化レーザユニット１１と基本的には同じ構成を有している。４２は６５０ｎｍ帯で発振する第１半導体レーザであり、４３は７８０ｎｍ帯で発振する第２半導体レーザであり、４９は光検出器である。但し、本実施の形態における第２半導体レーザ４３は、高出力レーザとなっている。
【０１０２】
上記サーボ信号検出に関しては、上記光検出器４９の構成を図９および図１０に示す構成と同様にすることによって、ＴＥＳの検出にＤＰＰ法を利用したＣＤ‐ＲやＣＤ−ＲＷに適用されるサーボ信号検出が可能である。しかしながら、図１に示す光学系においては、ＤＶＤとＣＤとのディスク厚さの違いを補正するために、波長選択アパーチャ１３と非球面形状における一部の形状を補正した特殊な対物レンズ１４を用いている。
【０１０３】
このような構成の場合、例えば、集光条件が厳しいＤＶＤ系に合わせてコリメータレンズ１２のＮＡを設計すると、ＣＤ系に対しては、波長選択アパーチャ１３によって開口制限が加えられるために実質的なコリメータレンズ１２のＮＡが小さくなってしまう。
【０１０４】
通常、ＣＤ‐Ｒ等の記録ディスク用の光ピックアップにおいては、対物レンズの出射光量を大きくする必要がある。そのために、再生専用のＣＤ‐ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）用の光ピックアップに比べて、コリメータレンズのＮＡを大きくして半導体レーザ光源からの光の利用効率を向上させるようにしている。ところが、上記第１実施の形態における光ピックアップでは、近接配置された波長の異なる２つの半導体レーザ２０，２１が搭載された集積化レーザユニット１１を用いているため、ＣＤ系の光学系使用時にコリメータレンズ１２のＮＡを自由に設定することができない。
【０１０５】
そこで、本実施形態においては、ＣＤ‐ＲやＣＤ‐ＲＷ等の記録および再生を行う光ピックアップを、図１１および図１２に示すような構成にするのである。尚、図１１はＤＶＤを再生する場合の光路を示しており、図１２はＣＤ‐ＲやＣＤ‐ＲＷに対して記録・再生する場合の光路を示している。
【０１０６】
図１１において、上記集積化レーザユニット４１における第１半導体レーザ４２から出射された光Ｃは、コリメータレンズ４４で平行光にされ、ＤＶＤ用対物レンズ４６によって光ディスク４８ａに集光される。ここで、ＤＶＤ用対物レンズ４６は、対物レンズアクチュエータ４５にＣＤ用対物レンズ４７と併設されて設けられている。光ディスク４８ａからの反射光は、往路と同じ光学系を辿り、上記第１実施の形態の場合と同様にして、集積化レーザユニット４１の光検出器４９に集光される。
【０１０７】
一方、上記ＣＤ‐ＲやＣＤ‐ＲＷ等の記録・再生を行う場合には、図１２に示すように、集積化レーザユニット４１における第２半導体レーザ４３から出射された光Ｄは、コリメータレンズ４４で平行光にされ、対物レンズアクチュエータ４５によって切り換え設定されたＣＤ用対物レンズ４７で光ディスク４８ｂに集光される。光ディスク４８ｂからの反射光は、往路と同じ光学系を辿り、上記第１実施の形態の場合と同様にして、集積化レーザユニット４１の光検出器４９に集光される。
【０１０８】
この場合、上記対物レンズアクチュエータ４５におけるＣＤ用対物レンズ４７の有効径は、ＤＶＤ用対物レンズ４６の有効径よりも大きく設定されている。したがって、ＣＤ‐ＲやＣＤ‐ＲＷの記録・再生時には、対物レンズアクチュエータ４５によってＣＤ用対物レンズ４７に切り換えることによって、実質的なコリメータレンズ４４のＮＡを拡大できるのである。こうすることによって、ＤＶＤとＣＤ‐ＲやＣＤ‐ＲＷとで共通のコリメータレンズ４４を用いてＣＤ系の光利用効率を向上させることが可能になるのある。
【０１０９】
尚、上記対物レンズアクチュエータ４５によるＤＶＤ用対物レンズ４６とＣＤ用対物レンズ４７との切り換えは、対物レンズアクチュエータ４５を摺動軸タイプの２レンズアクチュエータで構成することによって可能になる。また、実質的なコリメータレンズ４４のＮＡは、ＤＶＤ系で０．１程度、ＣＤ系で０．１３〜０．１５程度に設定するのが良い。
【０１１０】
・第３実施の形態
本実施の形態は、ＤＶＤやＣＤの光ディスクに対する記録・再生を行う上記第１実施の形態とは異なる光ピックアップに関する。
【０１１１】
図１３は、本実施の形態の光ピックアップにおける構成を示す図である。本実施の形態の光ピックアップは、上記光ディスクからの反射光をＤＶＤからの反射光の光路とＣＤからの反射光の光路とに分離して、夫々異なる光検出器に導くようにした点において、上記第１実施の形態とは異なる。
【０１１２】
図１３において、集積化レーザユニット５１は、レーザパッケージ５２と透明基板５３とが基板上に積層されると共に、一体に接着・固定されて構成されている。そして、レーザパッケージ５２には、互いに近接配置されて６５０ｎｍ帯で発振する第１半導体レーザ５４および７８０ｎｍ帯で発振する第２半導体レーザ５５と、２つの光検出素子５６ａ，５６ｂで成る光検出器５６とが、収納されている。
【０１１３】
また、上記透明基板５３におけるレーザパッケージ５２に密着する側の面の第１，第２半導体レーザ５４，５５に対向する位置には３ビーム用回折格子５７が形成されている。さらに、レーザパッケージ５２に密着していない側の面には、外側から入射された第２半導体レーザ５５の光ビームを回折して光検出器５６に導く偏光ホログラム素子５８が形成されている。この偏光ホログラム素子５８は、上記第１実施の形態における第２偏光ホログラム素子２６と同様に機能する。
【０１１４】
また、コリメータレンズ５９と波長選択アパーチャ６１との間に、ダイクロイックプリズム６０を配置している。このダイクロイックプリズム６０は、６５０ｎｍ帯の第１半導体レーザ５４からの光ビームＡに対しては部分反射素子として働き、光ディスク６３ａで反射された戻り光Ａ’の一部をその光軸に対して垂直方向に反射させる。一方、７８０ｎｍ帯の第２半導体レーザ５５からの光ビームＢに対しては透明素子として働き、光ディスク６３ｂで反射された戻り光Ｂ’は殆ど反射されず、光の損失は殆ど無い。
【０１１５】
また、上記波長選択アパーチャ６１は、上記第１実施の形態の場合と同様に、例えば６５０ｎｍの光は透過する一方、７８０ｎｍの光に対しては開口制限するようになっている。更に加えて、波長が７８０ｎｍの光ビームＢに対しては１／４波長板として作用し、直線偏光で入射したレーザ光Ｂを円偏光に変換する一方、光ディスク６３ｂで反射された円偏光の戻り光Ｂ’を元のレーザ光Ｂの偏光方向に対して直交する偏光方向を有する直線偏光に変換する。これに対して、波長が６５０ｎｍの光ビームＡに対しては完全な１／４波長板として作用しないようになっている。
【０１１６】
上記波長選択アパーチャ６１からの光ビームを光ディスク６３上に集光させる対物レンズ６２は、その位置が光軸方向に移動可能に設計されている。さらに、厚さの異なる２つの光ディスク６３ａ，６３ｂに対して光ビームＡ，Ｂの球面収差が十分小さくなるように、つまり光ディスク６３ａ，６３ｂ上の信号を十分読み取ることが可能な程度に集光できるように設計されている。
【０１１７】
また、上記ダイクロイックプリズム６０で反射された上記戻り光Ａ’の光軸上には、ダイクロイックプリズム６０側から順に、コリメータレンズ６４，偏光ホログラム素子６５および光検出器６６が配列されている。以下、コリメータレンズ５９を第１コリメータレンズとし、コリメータレンズ６４を第２コリメータレンズとする。また、偏光ホログラム素子５８を第１偏光ホログラム素子とし、偏光ホログラム素子６５を第２偏光ホログラム素子とする。また、光検出器６６を第１光検出器とし、光検出器５６を第２光検出器とする。
【０１１８】
ここで、上記第２コリメータレンズ６４は、ダイクロイックプリズム６０で反射された戻り光Ａ’を集光して第１光検出器６６に結像させる。また、第２偏光ホログラム素子６５は、上記トラッキング誤差信号１（ＴＥＳ１）およびトラッキング誤差信号２（ＴＥＳ２）と上記フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）とを検出できるように、上記第１実施の形態における第１偏光ホログラム素子２５と同様に、光ビームＡ’を３分割して第１光検出器６６に集光するようになっている。
【０１１９】
上記構成を有する光ピックアップは、上記ＤＶＤを再生する場合には以下のように動作する。すなわち、６５０ｎｍ帯の第１半導体レーザ５４から出射された上記ｐ偏光の光ビームＡは、３ビーム用回折格子５７によって０次光と±１次光との３つのビームに分割される。そして、第１偏光ホログラム素子５８によって０次光となって第１コリメータレンズ５９に導かれる。そして、第１コリメータレンズ５９で平行光にされた後、ダイクロイックプリズム６０および波長選択アパーチャ６１を透過し、対物レンズ６２によって光ディスク６３ａに集光される。
【０１２０】
そして、上記光ディスク６３ａで反射された戻り光Ａ’は、対物レンズ６２および波長選択アパーチャ６１を透過し、ダイクロイックプリズム６０によってその光軸に対して垂直方向に反射される。そして、第２コリメータレンズ６４を透過した後、第２偏光ホログラム素子６５で回折されて、第１光検出器６６の各受光素子（図示せず）に集光されるのである。
【０１２１】
これに対して、上記ＣＤを再生する場合には、７８０ｎｍ帯の第２半導体レーザ５５から出射された上記ｐ偏光の光ビームＢは、上記ＤＶＤを再生する場合と同様にして、３ビーム用回折格子５７，第１偏光ホログラム素子５８，第１コリメータレンズ５９，ダイクロイックプリズム６０および波長選択アパーチャ６１を通過し、対物レンズ６２によって光ディスク６３ｂに集光される。その際に、波長選択アパーチャ６１によって上記ｐ偏光が円偏光に変換される。
【０１２２】
そして、上記光ディスク６３ｂで反射された円偏光の戻り光Ｂ’は、上記対物レンズ６２，波長選択アパーチャ６１およびダイクロイックプリズム６０を透過する。その際に、波長選択アパーチャ６１によって上記円偏光がｓ偏光に変換される。そして、第１コリメータレンズ５９を透過した後、第１偏光ホログラム素子５８によって±１次光となり、上記トラッキング誤差信号１（ＴＥＳ１）およびトラッキング誤差信号２（ＴＥＳ２）と上記フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）とを検出できるように、第２光検出器６６を構成する１組の受光素子５６ａ，５６ｂに集光される。このように、誤差信号の検出に±１次光を利用するので、例えばＦＥＳ検出方式にスポットサイズ検出法を用いることもできるのである。
【０１２３】
上述したように、上記光ディスク６３ｂで反射された戻り光Ｂ’は、第１偏光ホログラム素子５８によって回折されて±１次光になる。その際に、０次光は殆ど発生しない。これは、レーザ光の偏光比が、往路で第１偏光ホログラム素子５８を透過したことによって十分高くなっているためである。すなわち、光源から出射されたレーザ光の偏光比は、通常１００：１（第１方向に偏光した光の強度：第１方向と直交する第２方向に偏光した光の強度）程度であり、第１偏光ホログラム素子５８の偏光選択性が２０：１程度である。そのため、第１偏光ホログラム素子５８を１回通過すると偏光比は２０００：１程度となり、通常のグラントムソンプリズムで測定できる７００：１を越えるほどの偏光比となるのである。
【０１２４】
以上のごとく、本実施の形態においては、６５０ｎｍ帯の第１半導体レーザ５４からの光ビームＡの光ディスク６３ａからの戻り光Ａ’の光路と、７８０ｎｍ帯の第２半導体レーザ５５からの光ビームＢの光ディスク６３ｂからの戻り光Ｂ’の光路とを分離して、第１光検出器６６と第２光検出器５６との異なる光検出器に導くようにしている。したがって、夫々の光ディスク６３ａ，６３ｂに記録された情報信号に適した検出方式を採用することができる。また、上記ＣＤを再生する際に用いられる光ビームＢに対する光の利用効率を非常に高くできる。したがって、高い光出力を要求される書込み用のＣＤ‐Ｒ／ＲＷに用いることが有効である。
【０１２５】
尚、上記１／４波長板として機能する波長選択アパーチャ６１を広帯域のものにして、何れの波長のレーザ光の場合も往路の偏光方向と復路の偏光方向とを直交させるように変換すると共に、ダイクロイックプリズム６０を複合偏光ビームスプリッタとすることによって、往路における波長６５０ｎｍのレーザ光Ａの損失を無くし、光の利用効率を更に高めることができることは言うまでもない。
【０１２６】
【発明の効果】
以上より明らかなように、この発明の光ピックアップは、光ディスクで反射された第１の波長の光と第２の波長の光とを光学素子によって分離し、この分離された上記第１の波長の光を第１ホログラム素子によって回折して光検出器に入射する一方、上記第２の波長の光を上記第１ホログラム素子とは独立して設けられた第２ホログラム素子によって回折して上記光検出器に入射するので、第１，第２ホログラム素子を個別に調整することが可能になる。
【０１２７】
したがって、上記第１の波長の光を出射する第１光源と上記第２の波長の光を出射する第２光源と上記光検出器とを１つのパッケージに集積化した場合でも、両光源に関するサーボ誤差信号のオフセット調整を組み立て時に簡単に行うことができる。すなわち、この発明によれば、複数の異なる規格の光ディスクに対応でき、組み立て調整が容易で、且つ、小型集積化に適した光ピックアップを提供することができるのである。
【０１２８】
また、上記第１，第２ホログラム素子は互いに独立して設けられているので、夫々のホログラム素子に対応する発振波長用の収差補正機能を持たせることができる。したがって、この発明によれば、異なる複数の波長に対して最適な収差補正を行うことができ、上記光検出器上において希望の集光特性を得ることができるのである。
【０１２９】
さらに、上記２つのホログラム素子のうち少なくとも一方を偏光ホログラム素子としたので、上記偏光ホログラム素子で回折される側の光源の出射光の偏光方向を、上記光ディスクによる反射光の０次回折効率が最小になるように設定することによって、上記光ディスクからの戻り光の総てを上記光検出器に導くことができる。したがって、光利用効率を向上することができる。
【０１３０】
また、１実施例の光ピックアップは、上記第１光源，第２光源，光検出器，光学素子，第１ホログラム素子および第２ホログラム素子を一体に構成したので、組み立て調整が容易で且つ小型集積化に適した光ピックアップを提供することができる。
【０１３１】
また、１実施例の光ピックアップは、上記光学素子を、上記第１の波長の光ビームに対してはｐ偏光光の略総てを透過しｓ偏光光の略総てを反射させる一方、上記第２の波長の光ビームに対してはｐ偏光光およびｓ偏光光の略総てを透過させる複合偏光ビームスプリッタで構成し、この複合偏光ビームスプリッタと光学系との間に上記第１，第２の波長の光の偏光方向を９０度回転させる１／４波長板を配置し、上記第１，第２ホログラム素子を、上記ｓ偏光光の±１次回折効率およびｐ偏光光の０次回折効率が最大になる一方、上記ｓ偏光光の０次回折効率およびｐ偏光光の±１次回折効率が最小になるように設定された偏光ホログラム素子で構成したので、上記第１，第２光源から第１，第２の波長のｐ偏光光を出射することによって、ｓ偏光光である第１，第２の波長の反射光を、上記第１，第２ホログラム素子によって回折して略総てを同一の光検出器に導くことができる。したがって、光利用効率を大幅に向上することができる。
【０１３２】
また、１実施例の光ピックアップは、上記第１，第２光源と上記第２ホログラム素子との間に３ビーム用回折格子を設け、この３ビーム用回折格子を、上記第１の波長の光ビームを略総て透過させる一方、上記第２の波長の光ビームを０次光と±１次光との３ビームに分離する波長選択性回折格子で構成し、上記光検出器を、上記第１ホログラム素子による回折光に基づいて位相差法またはプッシュプル法によるトラッキング誤差信号を検出すると共に、上記第２ホログラム素子による回折光に基づいて３ビーム法または差動プッシュプル法によるトラッキング誤差信号を検出することが可能なように、複数の受光素子を配列して構成しているので、全く同じ構成の光検出器によって、３ビーム法，位相差法，プッシュプル法および差動プッシュプル法の異なる方法によるトラッキング誤差信号を検出することができる。したがって、異なるトラッキング誤差信号を用いる異なる規格の光ディスクに対処することができるのである。
【０１３３】
また、１実施例の光ピックアップは、上記光検出器を、上記第１ホログラム素子からの回折光が入射される第１光検出器と、上記第２ホログラム素子からの回折光が入射される第２光検出器とで、構成したので、上記第１，第２光検出器による検出方式として、上記第１の波長の光ビームによって情報が読み出される光ディスクと上記第２の波長の光ビームによって情報が読み出される光ディスクとに記録された情報信号の夫々に適した互いに異なる検出方式を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の光ピックアップにおける構成を示す図である。
【図２】図１における集積化レーザユニットの拡大詳細図である。
【図３】図２における第１偏光ホログラム素子の回折領域形状と光検出器の受光素子形状とを示す図である。
【図４】図２における第２偏光ホログラム素子の回折領域形状と光検出器の各受光素子との関係を示す図である。
【図５】第２偏光ホログラム素子側からの迷光の説明図である。
【図６】第１偏光ホログラム素子側からの迷光の説明図である。
【図７】図３とは異なる受光素子形状と第１偏光ホログラム素子の回折領域形状との関係を示す図である。
【図８】図７に示す受光素子形状と第２偏光ホログラム素子の回折領域形状との関係を示す図である。
【図９】図３および図７とは異なる受光素子形状と第１偏光ホログラム素子の回折領域形状との関係を示す図である。
【図１０】図９に示す受光素子形状と第２偏光ホログラム素子の回折領域形状との関係を示す図である。
【図１１】図１とは異なる光ピックアップの構成におけるＤＶＤ再生時の状態を示す図である。
【図１２】図１１に示す光ピックアップにおけるＣＤ‐ＲやＣＤ‐ＲＷに対する記録・再生時の状態を示す図である。
【図１３】図１および図１１とは異なる光ピックアップにおける構成を示す図である。
【図１４】従来の光ピックアップにおける構成を示す図である。
【符号の説明】
１１，４１，５１…集積化レーザユニット、
１２，４４…コリメータレンズ、
１３，６１…波長選択アパーチャ、
１４，６２…対物レンズ、
１５，４８，６３…光ディスク、
１６，５２…レーザパッケージ、
１７，５３…透明基板、
１８…複合ＰＢＳ、
２０，４２，５４…第１半導体レーザ、
２１，４３，５５…第２半導体レーザ、
２３，４９…光検出器、
２３ａ，３０ａ，３１ａ…２分割受光素子、
２３ｂ〜２３ｅ，３０ｂ〜３０ｇ，３１ｂ〜３１ｇ…受光素子、
２４，５７…３ビーム用回折格子、
２５，５８…第１偏光ホログラム素子、
２６，６５…第２偏光ホログラム素子、
２７…波長板、
２８，２９…迷光スポット、
４５…対物レンズアクチュエータ、
４６…ＤＶＤ用対物レンズ、
４７…ＣＤ用対物レンズ、
５６…第２光検出器
５６ａ，５６ｂ…光検出素子、
５９…第１コリメータレンズ
６０…ダイクロイックプリズム、
６４…第２コリメータレンズ、
６６…第１光検出器。
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ディスクや光カード等の情報記録媒体に対して光学的に情報を記録再生する光ピックアップに関し、特に、異なる波長の光ビームを用いて記録再生する複数の異なる規格の光ディスクに対応可能な互換光ピックアップに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ディスクは、多量の情報信号を高密度で記録することができるため、オーディオ，ビデオおよびコンピュータ等の多くの分野において利用が進められてきている。
【０００３】
それに連れて、上記光ディスク分野においては、ＣＤ（コンパクトディスク），ＣＤ‐Ｒ（追記型コンパクトディスク）およびＤＶＤ（ディジタル多用途ディスク）等の種々の異なる規格のディスクが市販されている。そのため、このような異なる規格のディスクに対して単一の光ピックアップで記録または再生することができる互換性が要求されている。ＣＤやＣＤ‐Ｒは波長７８０ｎｍの赤外光ビームに対してディスクの基板や記録媒体の特性が最適化されており、ＤＶＤは波長６５０ｎｍ付近の赤色光ビームに対して最適化されている。さらに、将来的には、４００ｎｍ前後の青色光ビームを用いて記録，再生が行われるディスクの開発も進められている。
【０００４】
このように異なる波長で記録または再生が行われるディスクに対して互換性のある光ピックアップとしては、例えば図１４に示すような構成を有する光ピックアップが提案されている（特開平９‐１２８７９４号公報）。
【０００５】
この光ピックアップは、６３５ｎｍ帯で発振する第１の半導体レーザ１と、７８０ｎｍ帯で発振する第２の半導体レーザ２と、両半導体レーザ１，２の光ビームからトラッキング制御用の３ビームを生じさせる３ビーム用回折格子３と、光ビームの偏波方向によって凹レンズ作用を奏する格子レンズ４と、対物レンズ５と、光ディスク６からの反射光を回折させて受光素子８に導くホログラム素子７とを備えている。ここで、第１の半導体レーザ１と第２の半導体レーザ２とは、互いに偏光方向が直交するように配置されている。
【０００６】
上記構成の光ピックアップは、以下のように動作する。先ず、６３５ｎｍ帯の第１の半導体レーザ１によって、基板厚さ０．６ｍｍの光ディスク６を再生する場合の光学系について説明する。
【０００７】
上記第１の半導体レーザ１から出射された光は、３ビーム用回折格子３によって３ビームに分離される。そして、ホログラム素子７を透過した後に、格子レンズ４では何も作用を受けずに対物レンズ５に入射され、対物レンズ５によって光ディスク６上に集光される。そして、光ディスク６によって反射されて戻った光は、ホログラム素子７によって回折されて受光素子８に導かれる。すなわち、第１の半導体レーザ１からの光ビームの偏波方向は、格子レンズ４で作用を受けないような格子パターンに形成されているのである。
【０００８】
次に、７８０ｎｍ帯の第２の半導体レーザ２によって、基板厚さ１．２ｍｍの光ディスク６を再生する場合の光学系について説明する。
【０００９】
上記第２の半導体レーザ２から出射された光は、上述の場合と同様に３ビーム用回折格子３によって３ビームに分離される。そして、ホログラム素子７を透過した後、格子レンズ４によって凹レンズ作用を受けて対物レンズ５に入射され、対物レンズ５によって光ディスク６上に集光される。そして、光ディスク６によって反射されて戻った光は、上述の場合と同様にホログラム素子７で回折されて受光素子８に導かれる。すなわち、第２の半導体レーザ２からの光ビームの偏波方向は、格子レンズ４で作用を受けるような格子パターンに形成されているのである。
【００１０】
尚、上記格子レンズ４による凹レンズ作用は、光ディスク６の厚さが０．６ｍｍから１．２ｍｍに厚くなった場合に発生する球面収差を補正するように設計されている。
【００１１】
上記構成においては、例えば、第１の半導体レーザ１に対しては、光ディスク６からの反射光の回折光が受光素子８に導かれるように、ホログラム素子７を設計している。したがって、波長が異なる第２の半導体レーザ２に対しては、光ディスク６からの反射光は、第１の半導体レーザ１の反射光との波長の違いによる回折角の違いによって、ホログラム素子７で回折された光は、受光素子８上における第１の半導体レーザ１の反射光とは異なる位置に導かれることになる。そこで、異なる波長の第２の半導体レーザ２に対しては、受光素子８上における入射位置の違いがキャンセルされるように、第２の半導体レーザ２の配置関係を設定するようにしている。
【００１２】
また、上記第１の半導体レーザ１からの出射光も、第２の半導体レーザ２からの出射光も、共に３ビーム用回折格子３によって３ビームに分離され、同じ受光素子８によって３ビーム法用のトラッキング誤差信号を検出している。
【００１３】
このような構成を取ることによって、本来は第１の半導体レーザ１用と第２の半導体レーザ２用との２つの受光素子が必要であるのに対して、１つの受光素子８を共通に使用することによって部品点数や組立工数を削減することを可能にしている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平９‐１２８７９４号公報に開示された上記従来の互換性を有する光ピックアップには、以下のような問題がある。
【００１５】
すなわち、上述したように、上記光ピックアップにおいては、複数の波長の半導体レーザ１，２の位置関係をある値に設定することによって、共有している受光素子８に１つのホログラム素子７によって反射光を導くようにしている。ところが、通常、半導体レーザと受光素子とを１つのパッケージに集積化する場合には、半導体レーザおよび受光素子は上記パッケージ内のステムに位置決め固定されており、ホログラム素子を調整する際に受光素子側では位置調整や回転調整ができない場合が多い。
【００１６】
したがって、上記従来の光ピックアップにおいては、上記２つの半導体レーザ１，２や受光素子８の取付け誤差やホログラム素子７の取付け面の形状公差によって発生するサーボ誤差信号（例えばフォーカス誤差信号やトラッキング誤差信号）のオフセット調整を、ホログラム素子７の調整だけで行う場合には、一方の半導体レーザ光源に合うようにホログラム素子７を調整すると、別の半導体レーザ光源に対しては、ホログラム素子７の状態が最適状態からずれる可能性が高くなる。
【００１７】
すなわち、組立て時にホログラム素子７の位置を調整するだけでは、サーボ誤差信号の最適調整ができないという問題がある。あるいは、半導体レーザ１，２と受光素子８との取付け公差やパッケージの加工公差等を非常に厳しくする必要があり、コストが高くなるという問題がある。さらには、ホログラム素子７は、通常、受光素子８上において希望の集光特性を得るために、収差補正機能も含んでいる場合が多い。ところが、異なる複数の波長に対して最適な収差補正を行うようなホログラムパターンを設計することは非常に困難なのである。
【００１８】
また、上記従来の互換性を有する光ピックアップでは、複数の波長の半導体レーザ１，２の光に対して、何れも３ビーム法用のトラッキング誤差信号しか検出することできない。したがって、異なるトラッキング誤差信号を用いる規格の光ディスクを含む複数の異なる規格の光ディスクには適用できないという問題もある。さらには、光ディスク６からの戻り光をホログラム素子７で回折させて受光素子８に導くようにしている。したがって、０次光は受光素子８に導かれないことになり、光利用効率が低下するという問題もある。
【００１９】
そこで、この発明の目的は、異なる波長の光ビームを用いて記録再生でき、組立て調整が容易で且つ小型集積化に適し、複数の異なる規格の光ディスクに対応できる光ピックアップを提供することにある。さらに、光ディスクからの戻り光の総てを受光素子に導いて高い光利用効率を得ることができ、全く同じ構成の受光素子によって異なるトラッキング誤差信号を検出できる光ピックアップを提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の光ピックアップは、光ディスクで反射された第１光源からの第１の波長の光と第２光源からの第２の波長の光とを、光学素子によって分離する。そして、この分離された上記第１の波長の光は第１ホログラム素子によって回折されて光検出器に入射される一方、上記第２の波長の光は第２ホログラム素子によって回折されて上記光検出器に入射される。このように、上記第１の波長の光用の第１ホログラム素子と上記第２の波長の光用の第２ホログラム素子とを独立して設けることによって、第１，第２ホログラム素子を個別に調整することが可能になる。
【００２１】
したがって、上記第１，第２光源と光検出器とを１つのパッケージに集積化した場合でも、両光源に関するサーボ誤差信号のオフセット調整を組み立て時に簡単に行うことができ、組み立て調整が容易で且つ小型集積化に適した光ピックアップが提供される。
【００２２】
また、上記第１，第２ホログラム素子は、互いに独立して設けられているために、夫々のホログラム素子に対応する発振波長用の収差補正機能を持たせることができ、異なる複数の波長に対して最適な収差補正を行うことが可能になる。したがって、上記光検出器上において希望の集光特性を得ることが可能になる。
【００２３】
さらに、上記２つのホログラム素子のうち少なくとも一方は偏光ホログラム素子である。したがって、上記偏光ホログラム素子で回折される側の光源の出射光の偏光方向を、上記光ディスクによる反射光の０次回折効率が最小になるように設定することによって、上記光ディスクからの戻り光の総てが上記光検出器に導かれて光利用効率が大幅に向上される。
【００２４】
また、１実施例の光ピックアップでは、上記第１光源，第２光源，光検出器，光学素子，第１ホログラム素子および第２ホログラム素子を一体に構成している。こうして、上記第１，第２光源と光検出器と光学素子と第１，第２ホログラム素子とが１つのパッケージに集積化されて、組み立て調整が容易で且つ小型集積化に適した光ピックアップが提供される。
【００２５】
また、１実施例の光ピックアップでは、上記光学素子を、波長によって反射率が異なる波長分離プリズムで構成している。そして、上記波長分離プリズムで反射された光は上記第１ホログラム素子で回折されて光検出器に入射される一方、上記波長分離プリズムを透過した光は上記第２ホログラム素子で回折されて光検出器に入射されるようになっている。こうして、上記第１の波長の光と第２の波長の光とが容易に分離され、異なる経路を通って同一の光検出器に入射される。
【００２６】
また、１実施例の光ピックアップでは、上記光学素子を、上記第１の波長の光ビームに対してはｐ偏光光の略総てを透過しｓ偏光光の略総てを反射する一方、上記第２の波長の光ビームに対してはｐ偏光光およびｓ偏光光の略総てを透過する複合偏光ビームスプリッタで構成すると共に、この複合偏光ビームスプリッタと光学系との間に上記第１の波長の光の偏光方向を９０度回転させる１／４波長板を配置している。したがって、上記第１光源から第１の波長のｐ偏光光を出射することによって、このｐ偏光光が上記複合偏光ビームスプリッタをそのまま通過し、上記１／４波長板で円偏光にされて光ディスクに入射される。そして、上記光ディスクからの反射光は上記１／４波長板でｓ偏光となり、上記複合偏光ビームスプリッタで反射される。こうして、上記複合偏光ビームスプリッタおよび１／４波長板の影響を受けない上記第２光源からの第２の波長の光とは、完全に分離される。
【００２７】
また、１実施例の光ピックアップでは、上記１／４波長板を、上記第２の波長の光の偏光方向をも９０度回転させるようにしたので、上記第２光源から第２の波長のｐ偏光光を出射することによって、このｐ偏光光が上記複合偏光ビームスプリッタをそのまま通過し、上記１／４波長板で円偏光にされて上記光ディスクに入射される。そして、上記光ディスクからの反射光は上記１／４波長板でｓ偏光となり、上記複合偏光ビームスプリッタをそのまま通過する。こうして、上記複合偏光ビームスプリッタで反射される上記第１の波長の光とは、完全に分離される。
【００２８】
また、１実施例の光ピックアップでは、上記１／４波長板を、上記複合偏光ビームスプリッタにおける上記光学系を臨む面に接着固定している。したがって、光ディスクからの第１の波長の反射光と第２の波長の反射光とを分離する光学素子がコンパクトに構成されて、光ピックアップの小型集積化が図られる。
【００２９】
また、１実施例の光ピックアップでは、上記第１ホログラム素子および第２ホログラム素子を、上記ｓ偏光光の±１次回折効率およびｐ偏光光の０次回折効率が最大になる一方、上記ｓ偏光光の０次回折効率およびｐ偏光光の±１次回折効率が最小になるように設定された偏光ホログラム素子で構成している。したがって、ｐ偏光光である第１，第２の波長の出射光は、そのまま上記第２ホログラム素子を通過する。一方、ｓ偏光光である第１，第２の波長の反射光は、上記第１，第２ホログラム素子によって回折されて略総てが同じ光検出器に導かれ、光利用効率が大幅に向上される。
【００３０】
また、１実施例の光ピックアップでは、上記光検出器を、上記光ディスクのラジアル方向の分割線によって２分割された分割受光素子を含んで構成し、上記第１，第２ホログラム素子を、上記光ディスクのラジアル方向の分割線によって２分割された一方の回折領域を含んで構成している。そして、合焦時には、上記一方の回折領域で回折された上記第１，第２の波長の光は、上記分割受光素子の分割線上に光スポットを形成するようにしている。したがって、上記分割受光素子の２つの受光領域からの受光量に応じた出力に基づいて、シングルナイフエッジ法によるフォーカス誤差信号を検出することが可能になる。
【００３１】
また、１実施例の光ピックアップでは、上記第１，第２光源と第２ホログラム素子との間に３ビーム用回折格子を設けている。また、１実施例の光ピックアップでは、上記３ビーム用回折格子を、上記第１の波長の光ビームを略総て透過させる一方、上記第２の波長の光ビームを０次光と±１次光との３ビームに分離する波長選択性回折格子で構成している。したがって、上記光検出器によって、上記第２の波長の光に関しては３ビーム法によるトラッキング誤差信号を、上記第１の波長の光に関しては上記３ビーム法以外によるトラッキング誤差信号を検出することが可能になる。
【００３２】
また、１実施例の光ピックアップでは、上記光検出器を、上記第１ホログラム素子による回折光に基づいて位相差法またはプッシュプル法によるトラッキング誤差信号を検出すると共に、上記第２ホログラム素子による回折光に基づいて３ビーム法または差動プッシュプル法によるトラッキング誤差信号を検出することが可能なように、複数の受光素子が配列されて構成されている。したがって、上記光検出器によって、３ビーム法，位相差法，プッシュプル法および差動プッシュプル法の異なる方法によるトラッキング誤差信号を検出することが可能になる。
【００３３】
また、１実施例の光ピックアップでは、上記光検出器を、上記第１ホログラム素子による上記第２の波長の光ビームの回折光が入射されない位置に複数の受光素子を配列して構成している。したがって、上記第２ホログラム素子からの第２の波長の光による上記受光素子の出力を検出するに際して、上記第１ホログラム素子からの迷光の入射が防止され、上記迷光によるノイズやオフセット等の悪影響が除去される。
【００３４】
また、１実施例の光ピックアップでは、上記光検出器を、上記第２ホログラム素子による上記第１の波長の光ビームの回折光が入射されない位置に複数の受光素子を配列して構成している。したがって、上記第１ホログラム素子からの第１の波長の光による上記受光素子の出力を検出するに際して、上記第２ホログラム素子からの迷光の入射が防止され、上記迷光によるノイズやオフセット等の悪影響が除去される。
【００３５】
また、１実施例の光ピックアップでは、上記光検出器を、上記第１ホログラム素子からの回折光が入射される第１光検出器と、上記第２ホログラム素子からの回折光が入射される第２光検出器とで、構成している。したがって、上記第１の波長の光ビームによって情報が読み出される光ディスクと上記第２の波長の光ビームによって情報が読み出される光ディスクとの夫々に記録された情報信号に適した互いに異なる検出方式を採用することが可能になる。
【００３６】
また、１実施例の光ピックアップでは、上記第１光源を６５０ｎｍ帯で発振する第１半導体レーザとし、上記第２光源を７８０ｎｍ帯で発振する第２半導体レーザとしている。したがって、上記ＤＶＤとＣＤとの異なる規格の光ディスクに対して記録・再生を行うことが可能になる。
【００３７】
また、１実施例の光ピックアップでは、上記第１半導体レーザおよび第２半導体レーザのうち、少なくとも１つの半導体レーザを高出力レーザとしている。したがって、上記高出力レーザを用いたＣＤ‐ＲやＣＤ‐ＲＷに対する記録・再生が可能になる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００３９】
・第１実施の形態
図１は、本実施の形態の光ピックアップにおける構成を示す図である。図１において、集積化レーザユニット１１は、この発明の特徴部分であり、その構成に付いては後に詳述する。集積化レーザユニット１１から出射した光は、コリメータレンズ１２で平行光にされ、波長選択アパーチャ１３を透過し、対物レンズ１４によって光ディスク１５に集光される。そして、光ディスク１５からの反射光は、往路と同一の光学系を辿って集積化レーザユニット１１の光検出器に集光される。
【００４０】
図２は、図１における集積化レーザユニット１１の拡大詳細図である。以下、図２に従って、集積化レーザユニット１１に付いて詳細に説明する。集積化レーザユニット１１は、レーザパッケージ１６と透明基板１７と複合偏光ビームスプリッタ（複合ＰＢＳ）１８とが、この順序で基板上に積層されて構成されている。
【００４１】
上記レーザパッケージ１６には、６５０ｎｍ帯で発振する第１半導体レーザ２０および７８０ｎｍ帯で発振する第２半導体レーザ２１が近接配置されて搭載されたレーザ台１９と、光検出器２３が搭載された検出台２２とが、収納されている。
【００４２】
また、上記透明基板１７におけるレーザパッケージ１６に密着する側の面の第１，第２半導体レーザ２０，２１に対向する位置には、トラッキング制御用の３ビームを生じさせる３ビーム用回折格子２４が形成されている。さらに、複合ＰＢＳ１８に密着する側の面には、複合ＰＢＳ１８から入射される第１半導体レーザ２０の光ビームを回折して光検出器２３に導く第１偏光ホログラム素子２５と、複合ＰＢＳ１８から入射される第２半導体レーザ２１の光ビームを回折して光検出器２３に導く第２偏光ホログラム素子２６とが形成されている。
【００４３】
また、上記複合ＰＢＳ１８は、偏光ビームスプリッタ面１８ａと反射面１８ｂとを有している。そして、透明基板１７に密着していない側の面上には、波長板２７が積層されている。
【００４４】
ここで、上記レーザパッケージ１６，透明基板１７，複合ＰＢＳ１８および波長板２７は、一体に接着固定されている。
【００４５】
以下、上記構成を有する光ピックアップによって、異なる光ディスクを再生する方法について詳細に説明する。
【００４６】
先ず、上記ＤＶＤを再生する場合には、６５０ｎｍ帯の第１半導体レーザ２０から出射された光ビームＡは、実線で示すように、３ビーム用回折格子２４，第２偏光ホログラム素子２６，複合ＰＢＳ１８の偏光ビームスプリッタ面１８ａおよび波長板２７を透過して、コリメータレンズ１２に導かれる。そして、コリメータレンズ１２で平行光にされた後、波長選択アパーチャ１３を透過して、対物レンズ１４によって光ディスク１５ａに集光される。そして、光ディスク１５ａで反射された戻り光Ａ’は、対物レンズ１４，波長選択アパーチャ１３およびコリメータレンズ１２を透過して、集積化レーザユニット１１に導かれる。そして、複合ＰＢＳ１８の偏光ビームスプリッタ面１８ａと反射面１８ｂとで反射された後、第１偏光ホログラム素子２５で回折されて、光検出器２３の受光素子（図示せず）に集光されるのである。
【００４７】
これに対して、上記ＣＤを再生する場合には、７８０ｎｍ帯の第２の半導体レーザ２１から出射された光ビームＢは、破線で示すように、３ビーム用回折格子２４で３ビームに分割された後に、第２偏光ホログラム素子２６，複合ＰＢＳ１８の偏光ビームスプリッタ面１８ａおよび波長板２７を透過して、コリメータレンズ１２に導かれる。そして、コリメータレンズ１２で平行光にされた後、波長選択アパーチャ１３で開口制限が加えられ、対物レンズ１４によって光ディスク１５ｂに集光される。そして、戻り光Ｂ’は、対物レンズ１４，波長選択アパーチャ１３およびコリメータレンズ１２を透過して、集積化レーザユニット１１に導かれる。そして、複合ＰＢＳ１８の偏光ビームスプリッタ面１８ａを透過し、第２偏光ホログラム素子２６で回折されて、光検出器２３の受光素子に集光されるのである。
【００４８】
その際に、上記波長選択アパーチャ１３は、波長選択膜によって、例えば６５０ｎｍの光は透過する一方、７８０ｎｍの光は対物レンズ１４のＮＡ（開口数）が０．４５になるように開口制限するようになっている。また、対物レンズ１４は、基本的には、波長６５０ｎｍ，ＮＡ＝０．６の光に対して、基板厚さ０．６ｍｍで収差が十分小さくなるような非球面形状になっており、且つ、波長７８０ｎｍの光に対しては、収差の大きいＮＡ＝０．４５付近の領域の光線に対してだけ、基板厚さ１．２ｍｍの光ディスクに対して集光されるように一部の形状が補正されている。したがって、２つの異なる半導体レーザ２０，２１からの光に対して、十分収差が小さくなるように構成されているのである。
【００４９】
次に、レーザ光の偏光方向と複合ＰＢＳ１８および第１，第２偏光ホログラム素子２５，２６との関係について説明する。複合ＰＢＳ１８の偏光ビームスプリッタ面１８ａは、６５０ｎｍ帯の第１半導体レーザ２０からの波長に対してはｐ偏光を略１００％透過する一方ｓ偏光は略１００％反射し、７８０ｎｍ帯の第２半導体レーザ２１からの波長に対してはｐ偏光およびｓ偏光共に略１００％透過する偏光特性を有している。
【００５０】
また、上記第１偏光ホログラム素子２５および第２偏光ホログラム素子２６は特殊な基板上に回折格子を刻んで形成されており、透過する光ビームの偏光方向（ｐ偏光，ｓ偏光）によって０次光と±１次光との比率を大きく変動させる素子である。すなわち、透過するレーザ光ビームがｐ偏光である場合には略総てが０次光となり、±１次光は殆ど発生しない。一方、透過する光ビームがｓ偏光である場合には略総てが±１次光となり、０次光は殆ど発生しない。
【００５１】
また、上記波長板２７は、６５０ｎｍ帯の第１半導体レーザ２０からの波長に対しては１／４波長板として作用する位相差を発生させる一方、７８０ｎｍ帯の第２半導体レーザ２１からの波長に対しても１／４波長板として作用する位相差を発生させる厚さに設定されている。
【００５２】
また、上記３ビーム用回折格子２４は、６５０ｎｍ帯の第１半導体レーザ２０からの光ビームは略総て透過する。一方、７８０ｎｍ帯の第２半導体レーザ２１からの光ビームに対しては、０次光と±１次光との３ビームに分離する波長選択性回折格子である。尚、この波長選択性回折格子は、偏光ホログラムや溝の深さを調整したホログラムによって構成することができる。
【００５３】
上述のような構成を有する上記複合ＰＢＳ１８と第１，第２偏光ホログラム素子２５，２６と波長板２７とにおいて、例えば、ＤＶＤを再生する場合には、第１半導体レーザ２０から出射されたｐ偏光の光（図１，図２中におけるｘ方向の直線偏光）Ａは、偏光ビームスプリッタ面１８ａを透過し、波長板（１／４波長板）２７で円偏光にされて、光ディスク１５ａに入射される。そして、光ディスク１５ａによって反射された戻り光Ａ’は、再び波長板（１／４波長板）２７に入射されてｓ偏光（ｙ方向の直線偏光）になる。そのために、偏光ビームスプリッタ面１８ａと反射面１８ｂとで反射されて、第１偏光ホログラム素子２５に入射される。そして、第１偏光ホログラム素子２５によって略総てが±１次光となり、光検出器２３に集光される。
【００５４】
したがって、上記ＤＶＤを再生する場合には、光ディスク１５ａからの戻り光Ａ’の総てを光検出器２側に導くことができ、光利用効率を大幅に向上させることができるのである。
【００５５】
また、上記ＣＤを再生する場合には、第２半導体レーザ２１から出射されたｐ偏光の光Ｂは、偏光ビームスプリッタ面１８ａを透過し、波長板２７で円偏光にされて、光ディスク１５ｂに入射される。そして、光ディスク１５ｂによって反射された戻り光Ｂ’は、再び波長板２７に入射されてｓ偏光になるが、偏光ビームスプリッタ面１８ａでは第２半導体レーザ２１から出射された総ての波長の光が透過されるので、戻り光Ｂ’は総て第２偏光ホログラム素子２６に入射される。そして、第２偏光ホログラム素子２６によって、ｓ偏光である戻り光のＢ’の大部分が回折され、±１次光となって光検出器２３に集光される。
【００５６】
したがって、上記ＣＤを再生する場合にも、光ディスク１５ｂからの戻り光Ｂ’の総てを光検出器２３側に導くことができ、光利用効率を大幅に向上させることができるのである。
【００５７】
次に、上記第１偏光ホログラム素子２５，第２偏光ホログラム素子２６および光検出器２３の構造とサーボ信号検出法とについて説明する。図３は、第１偏光ホログラム素子２５の回折領域形状と光検出器２３の受光素子形状とを示す。
【００５８】
図３に示すように、上記第１偏光ホログラム素子２５は、光ディスク１５のラジアル方向に相当するｘ方向の分割線ｌとトラック方向に相当するｙ方向の分割線ｍとによって、３つの領域２５ａ，２５ｂ，２５ｃに分割されている。また、光検出器２３は、上記ｘ方向の分割線ｎによって２つの受光領域２３ａ１，２３ａ２に分割された２分割受光素子２３ａと４つの受光素子２３ｂ〜２３ｅとから構成されている。尚、各受光領域２３ａ１，２３ａ２および各受光素子２３ｂ〜２３ｅからの出力を夫々Ｓａ１，Ｓａ２，Ｓｂ〜Ｓｅとする。
【００５９】
例えば、上記ＤＶＤを再生する場合におけるサーボ信号検出は、以下のようにして行われる。すなわち、上述したように、第１半導体レーザ２０から出射された光による光ディスク１５ａからの戻り光Ａ’は、上述のようにして第１偏光ホログラム素子２５に入射される。
【００６０】
その際に、上記対物レンズ１４によって集光された光ビームＡが、光ディスク１５ａの情報記録面上にフォーカシングされている場合には、図３（ａ）に示すように、入射した光ビームＡ’のうち、第１偏光ホログラム素子２５の領域２５ａで回折された光は２分割受光素子２３ａにおける受光領域２３ａ１，２３ａ２の分割線ｎ上に集光され、第１偏光ホログラム素子２５の領域２５ｂで回折された光は受光素子２３ｂ上に集光され、第１偏光ホログラム素子２５の領域２５ｃで回折された光は受光素子２３ｃ上に集光されるようになっている。
【００６１】
これに対して、上記対物レンズ１４によって結ばれた焦点位置が光ディスク１５ａよりも近いデフォーカス状態の場合には、図３（ｂ）に示すように、第１偏光ホログラム素子２５の領域２５ａで回折された光は２分割受光素子２３ａにおける受光領域２３ａ１上のみに、領域２５ｂで回折された光は受光素子２３ｂ上に、領域２５ｃで回折された光は受光素子２３ｃ上に集光される。一方、上記対物レンズ１４によって結ばれた焦点位置が光ディスク１５ａよりも遠いデフォーカス状態の場合は、図３（ｃ）に示すように、第１偏光ホログラム素子２５の領域２５ａで回折された光は２分割受光素子２３ａにおける受光領域２３ａ２上のみに、領域２５ｂで回折された光は受光素子２３ｂ上に、領域２５ｃで回折された光は受光素子２３ｃ上に集光される。したがって、上記２分割受光素子２３ａにおける受光領域２３ａ１，２３ａ２からの出力Ｓａ１，Ｓａ２を用いて、シングルナイフエッジ法によるフォーカス誤差信号（ＦＥＳ）を、次式
ＦＥＳ＝Ｓａ１−Ｓａ２
によって検出することができる。
【００６２】
また、ピット情報が記録された光ディスク１５ａの再生時には、上記受光素子２３ｂ，２３ｃからの出力Ｓｂ，Ｓｃの信号の位相差の変化を検出して、位相差（ＤＰＤ）法によるトラッキング誤差信号１（ＴＥＳ１）を検出することができる。さらに、溝が形成された光ディスクの場合には、プッシュプル法によるトラッキング誤差信号２（ＴＥＳ２）を、次式
ＴＥＳ２＝Ｓｂ−Ｓｃ
によって検出することができる。さらに、光ディスク１５ａに記録された情報信号（ＲＦ信号）を、次式
ＲＦ＝Ｓａ１＋Ｓａ２＋Ｓｂ＋Ｓｃ
によって再生することができるのである。
【００６３】
次に、上記第２偏光ホログラム素子２６の各回折領域と光検出器２３の各受光素子２３ａ〜２３ｅとの関係について説明する。図４に示すように、第２偏光ホログラム素子２６は、光ディスク１５のラジアル方向に相当するｘ方向の分割線ｏによって、２つの領域２６ａ，２６ｂに分割されている。尚、光検出器２３の構成は上述した通りであり、２分割受光素子２３ａと４つの受光素子２３ｂ〜２３ｅとで構成されている。
【００６４】
そして、上記ＣＤを再生する場合におけるサーボ信号検出は、以下のようにして行われる。すなわち、上述したように、上記第２半導体レーザ２１から出射された光の光ディスク１５ｂからの戻り光Ｂ’は、第２偏光ホログラム素子２６に入射される。
【００６５】
その際に、上記対物レンズ１４によって集光された光ビームＢが、光ディスク１５ｂの情報記録面上にフォーカシングされている場合には、入射した光ビームＢ’のうち、上記第２偏光ホログラム素子２６の領域２６ａで回折された光は２分割受光素子２３ａにおける受光領域２３ａ１，２３ａ２の分割線ｎ上に集光され、第２偏光ホログラム素子２６の領域２６ｂで回折された光は受光素子２３ｂ上に集光される。
【００６６】
上述したように、上記第２半導体レーザ２１からの出射光は、３ビーム用回折格子２４によってメインビームと２つのサブビームとに分割される。そして、第２偏光ホログラム素子２６の領域２６ａ，２６ｂで回折された第１サブビームは、受光素子２３ｅに集光されて２つのビームスポットを形成する。一方、第２偏光ホログラム素子２６の領域２６ａ，２６ｂで回折された第２サブビームは、受光素子２３ｄに集光されて２つのビームスポットを形成するようになっている。
【００６７】
したがって、上記フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）を、ＤＶＤの場合と同様に、次式
ＦＥＳ＝Ｓａ１−Ｓａ２
によって検出することができる。また、トラッキング誤差信号３（ＴＥＳ３）を、３ビーム法によって、次式
ＴＥＳ３＝Ｓｅ−Ｓｄ
によって検出することができる。さらに、光ディスク１５ｂに記録された情報信号（ＲＦ信号）を、次式
ＲＦ＝Ｓａ１＋Ｓａ２＋Ｓｂ
によって再生することができるのである。
【００６８】
このようにして、異なる規格の光ディスク１５ａ，１５ｂに対して受光素子２３ａ〜２３ｅを有する共通した光検出器２３を用いて、サーボ信号およびＲＦ信号を検出することができるのである。
【００６９】
次に、上記光検出器２３における図３とは異なる受光素子のパターンについて説明する。図５および図６は、図３に示す２分割受光素子２３ａと４つの受光素子２３ｂ〜２３ｅに発生する可能性のある迷光を示す。
【００７０】
図２に示すような構成を有する光ピックアップにおいては、原理的には、異なる２つの波長の半導体レーザ２０，２１からの光の光路を複合ＰＢＳ１８によって完全に分離することができる。しかしながら、複合ＰＢＳ１８の分離膜特性あるいは波長板特性の公差や波長変動等によって、複合ＰＢＳ１８で分離されずに他方の光路に漏れこむ所謂迷光が発生する可能性がある。
【００７１】
図５は、上記第１偏光ホログラム素子２５で回折された光を検出する場合に、第２偏光ホログラム素子２６側から入射される迷光について示したものである。図３（ａ）の場合と同様に、第１偏光ホログラム素子２５の領域２５ａで回折された光は２分割受光素子２３ａの分割線ｎ上に集光され、領域２５ｂで回折された光は受光素子２３ｂ上に集光され、領域２５ｃで回折された光は受光素子２３ｃ上に集光されている。ところが、偏光ビームスプリッタ面１８ａ（図２参照）を透過した一部の光が第２偏光ホログラム素子２６で回折されるために、第２偏光ホログラム素子２６の領域２６ａで回折された光の光スポット２８ａと領域２６ｂで回折された光の光スポット２８ｂとが発生する。
【００７２】
上記第２偏光ホログラム素子２６は、波長７８０ｎｍの光に対して設計されている。したがって、波長６５０ｎｍの光に対しては設計よりも回折角度が小さくなって、本来の集光位置よりも第２偏光ホログラム素子２６に近い位置に集光することになる。そのために、例えば、迷光である光スポット２８ａが受光領域２３ａ１２３ａ２から外れるように第２偏光ホログラム素子２６を設計したとしても、図５に示すように、光スポット２８ａは受光素子２３ｂに入射して、ノイズやオフセット等の悪影響を与える可能性がある。
【００７３】
図６は、上記第２偏光ホログラム素子２６で回折された光を検出する場合に、第１偏光ホログラム素子２５側から入射する迷光について示したものである。図４の場合と同様に、第２偏光ホログラム素子２６の領域２６ａや領域２６ｂで回折されたメインビームおよび第１，第２サブビームが、光検出器２７における本来の受光素子の位置に集光されている。その場合、偏光ビームスプリッタ面１８ａで反射された一部の光が第１偏光ホログラム素子２５で回折されるため、第１偏光ホログラム素子２５の領域２５ａ〜２５ｃで回折された光の光スポット２９ａ〜２９ｉが発生する。
【００７４】
上記第１偏光ホログラム素子２５は、波長６５０ｎｍの光に対して設計されている。そのため、波長７８０ｎｍの光に対しては設計よりも回折角度が大きくなり、本来の集光位置よりも第１偏光ホログラム素子２５から遠い位置に集光することになる。さらに、３ビーム用回折格子２４によって３ビームに分割されているために、サブビームの迷光も発生する。そのために、例えば、迷光である光スポット２９ａや光スポット２９ｃが受光領域２３ａ１，２３ａ２や受光素子２３ｃから外れるように第１偏光ホログラム素子２５を設計したとしても、図６に示すように、メインビームを検出する受光素子２３ｂや、サブビームを検出する受光素子２３ｄ，２３ｅに入射して、悪影響を与える可能性がある。
【００７５】
そこで、上記光検出器２３の各受光素子を、図７および図８に示すように、第１偏光ホログラム素子２５と第２偏光ホログラム素子２６とを結ぶ方向に対して垂直方向に１列に配置するのである。そうすることによって、一方の偏光ホログラム素子からの入射光による受光素子の出力を検出する際に、他方の偏光ホログラム素子からの迷光が入射しないように構成することができ、上述した迷光による悪影響を除去することができるのである。
【００７６】
図７は、上記第１偏光ホログラム素子２５の分割形状と光検出器２３の受光素子形状とを示したものである。第１偏光ホログラム素子２５の分割は、図３の場合と同様である。また、上記光検出器２３は、上記ｘ方向の分割線ｐによって２つの受光領域３０ａ１，３０ａ２に分割された２分割受光素子３０ａと６つの受光素子３０ｂ〜３０ｇとから構成されている。尚、各受光領域３０ａ１，３０ａ２と各受光素子３０ｂ〜３０ｇからの出力を夫々Ｓａ１，Ｓａ２，Ｓｂ〜Ｓｇとする。
【００７７】
例えば、上記ＤＶＤを再生する場合におけるサーボ信号検出は、以下のようにして行われる。すなわち、上記第１偏光ホログラム素子２５の領域２５ａで回折された光は２分割受光素子３０ａにおける受光領域３０ａ１，３０ａ２の分割線ｐ上に集光され、第１偏光ホログラム素子２５の領域２５ｂで回折された光は受光素子３０ｂ上に集光され、第１偏光ホログラム素子２５の領域２５ｃで回折された光は受光素子３０ｃ上に集光される。これに対して、対物レンズ１４によって結ばれた焦点位置が光ディスク１５ａよりも近いデフォーカス状態の場合には、図７に示すように、第１偏光ホログラム素子２５の領域２５ａで回折された光は２分割受光素子３０ａにおける受光領域３０ａ１上のみに、領域２５ｂで回折された光は受光素子３０ｂ上に、領域２５ｃで回折された光は受光素子３０ｃ上に集光される。したがって、各サーボ信号は、図３に示す受光素子構造の場合と全く同様の演算で検出することができるのである。
【００７８】
次に、上記第２偏光ホログラム素子２６の各回折領域と光検出器２３の各受光素子３０ａ〜３０ｇとの関係について説明する。図８に示すように、第２偏光ホログラム素子２６の分割は、図４の場合と同一である。また、光検出器２３の構成は上述した通りであり、２分割受光素子３０ａと６つの受光素子３０ｂ〜３０ｇとで構成されている。
【００７９】
そして、上記ＣＤを再生する場合におけるサーボ信号検出は、以下のようにして行われる。すなわち、第２偏光ホログラム素子２６の領域２６ａで回折された光は２分割受光素子３０ａにおける受光領域３０ａ１，３０ａ２の分割線ｐ上に集光され、第２偏光ホログラム素子２６の領域２６ｂで回折された光は受光素子３０ｂ上に集光される。さらに、第２偏光ホログラム素子２６の領域２６ａ，２６ｂで回折された第１サブビームは夫々受光素子３０ｅと受光素子３０ｇとに集光され、第２偏光ホログラム素子２６の領域２６ａ，２６ｂで回折された第２サブビームは夫々受光素子３０ｄと受光素子３０ｆとに集光される。
【００８０】
これに対して、上記対物レンズ１４によって結ばれた焦点位置が光ディスク１５ｂよりも近いデフォーカス状態の場合には、図８に示すように、第２偏光ホログラム素子２６の領域２６ａで回折されたメインビームは２分割受光素子３０ａにおける受光領域３０ａ１上のみに集光される。一方、領域２５ｂで回折されたメインビームおよび第１，第２サブビームは、上述したフォーカシングの場合と同じ受光素子上に集光される。したがって、フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）を、ＤＶＤ再生時の場合と同様に、次式
ＦＥＳ＝Ｓａ１−Ｓａ２ｂ
によって検出することができる。また、トラッキング誤差信号３（ＴＥＳ３）を、３ビーム法によって、次式
ＴＥＳ３＝（Ｓｅ＋Ｓｇ）−（Ｓｄ＋Ｓｆ）
によって検出することができる。さらに、光ディスク１５ｂに記録された情報信号（ＲＦ信号）を、次式
ＲＦ＝Ｓａ１＋Ｓａ２＋Ｓｂ
によって再生することができるのである。
【００８１】
上記ＤＶＤを再生する場合もＣＤを再生する場合も、上記光検出器２３を構成する各受光素子３０ａ〜３０ｇは、第１偏光ホログラム素子２５と第２偏光ホログラム素子２６とを結ぶ方向に対して垂直方向に１列に配置されている。一方、上述したように、ＤＶＤ再生時に発生する第２偏光ホログラム素子２６からの迷光は本来の集光位置よりも第２偏光ホログラム素子２６に近い位置に集光する。また、ＣＤ再生時に発生する第１偏光ホログラム素子２５からの迷光は本来の集光位置よりも第１偏光ホログラム素子２５から遠い位置に集光する。したがって、ＤＶＤ再生時およびＣＤ再生時の何れの場合でも、他方の偏光ホログラム素子からの迷光は何れの受光素子３０ａ〜３０ｇにも入力されることがなく、上記迷光の影響を除去することができるのである。
【００８２】
尚、図４に示す光検出器２３の受光素子配置および図８に示す光検出器２３の受光素子配置において、ＣＤ再生時でのトラッキング誤差信号３（ＴＥＳ３）の検出は３ビーム法を用いて行っている。しかしながら、この発明はこれに限定されるものではなく、次に説明するようにして、上記３ビームを用いた差動プッシュプル（ＤＰＰ）法によってトラッキング誤差信号を検出してもよい。これは、ＣＤ‐Ｒ等の記録再生用ピックアップ光学系に用いられている。
【００８３】
次に、図７および図８とも異なる光検出器２３の受光素子パターンについて説明する。この場合における両偏光ホログラム素子２５，２６の分割形状と光検出器２３の受光素子形状とを図９および図１０に示す。
【００８４】
図９は、上記第１偏光ホログラム素子２５の分割形状と光検出器２３の受光素子形状とを示したものである。第１偏光ホログラム素子２５の分割は、図３の場合と同様である。また、上記光検出器２３は、上記ｘ方向の分割線ｑによって２つの受光領域３１ａ１，３１ａ２に分割された２分割受光素子３１ａと６つの受光素子３１ｂ〜３１ｇとから構成されている。尚、各受光領域３１ａ１，３１ａ２と各受光素子３１ｂ〜３１ｇからの出力を夫々Ｓａ１，Ｓａ２，Ｓｂ〜Ｓｇとする。
【００８５】
例えば、上記ＤＶＤを再生する場合におけるサーボ信号検出は、以下のようにして行われる。すなわち、上記第１偏光ホログラム素子２５の領域２５ａで回折された光は２分割受光素子３１ａにおける受光領域３１ａ１，３１ａ２の分割線ｑ上に集光され、第１偏光ホログラム素子２５の領域２５ｂで回折された光は受光素子３１ｂ上に集光され、第１偏光ホログラム素子２５の領域２５ｃで回折された光は受光素子３１ｃ上に集光される。これに対して、上記焦点位置が光ディスク１５ａよりも近いデフォーカス状態の場合には、図９に示すように、第１偏光ホログラム素子２５の領域２５ａで回折された光は２分割受光素子３１ａにおける受光領域３１ａ１上のみに集光される。一方、領域２５ｂ，２５ｃで回折された光は、上述したフォーカシングの場合と同じ受光素子上に集光される。したがって、各サーボ信号およびＲＦ信号は、図３に示す受光素子構造の場合と全く同様の演算で検出することができるのである。
【００８６】
次に、上記第２偏光ホログラム素子２６の各回折領域と光検出器２３の各受光素子３１ａ〜３１ｇとの関係について説明する。図１０に示すように、第２偏光ホログラム素子２６は、光ディスク１５のラジアル方向に相当するｘ方向の分割線ｒとトラック方向に相当するｙ方向の分割線ｔとによって、領域２６ｃ〜２６ｅに３分割されている。また、光検出器２３の構成は上述した通りであり、２分割受光素子３１ａと６つの受光素子３１ｂ〜３１ｇで構成されている。
【００８７】
そして、上記ＣＤを再生する場合におけるサーボ信号検出は、以下のようにして行われる。すなわち、第２偏光ホログラム素子２６の領域２６ｃで回折された光は２分割受光素子３１ａにおける受光領域３１ａ１，３１ａ２の分割線ｑ上に集光され、第２偏光ホログラム素子２６の領域２６ｄで回折された光は受光素子３１ｃ上に集光され、第２偏光ホログラム素子２６の領域２６ｅで回折された光は受光領域３１ｂに集光される。さらに、上記第２偏光ホログラム素子２６の領域２６ｅで回折された第１，第２サブビームは夫々受光素子３１ｅと受光素子３１ｄとに集光され、第２偏光ホログラム素子２６の領域２６ｃで回折された第１，第２サブビームは夫々受光素子３１ｇと受光素子３１ｆとに集光される。
【００８８】
これに対して、上記焦点位置が光ディスク１５ｂよりも近いデフォーカス状態の場合は、図１０に示すように、第２偏光ホログラム素子２６の領域２６ｃで回折されたメインビームは２分割受光素子３１ａにおける受光領域３１ａ１上のみに集光される。一方、領域２５ｄ，２５ｅで回折されたメインビームおよび第１，第２サブビームは、上述したフォーカシングの場合と同じ受光素子上に集光される。したがって、フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）を、ＤＶＤ再生時の場合と同様に、次式
ＦＥＳ＝Ｓａ１−Ｓａ２
によって検出することができる。
【００８９】
また、トラッキング誤差信号４（ＴＥＳ４）を、メインビームのプッシュプル信号ＴＥＳ５と第１，第２サブビームのプッシュプル信号ＴＥＳ（Ａ），ＴＥＳ（Ｂ）とを用いて、差動プッシュプル（ＤＰＰ）法によって、次式
ＴＥＳ４＝ＴＥＳ５−ｋ・（ＴＥＳ（Ａ）＋ＴＥＳ（Ｂ））
＝（Ｓａ１−Ｓａ２）−ｋ・（（Ｓｇ−Ｓｆ）＋（Ｓｅ−Ｓｄ））
によって検出することができる。ここで、係数ｋはメインビームとサブビームとの光強度の違いを補正するためのものであり、強度比がメインビーム：第１サブビーム：第２サブビーム＝ａ：ｂ：ｂであれば、係数ｋ＝ａ／（２ｂ）である。
【００９０】
さらに、上記光ディスク１５ｂに記録された情報信号（ＲＦ信号）を、次式
ＲＦ＝Ｓａ１＋Ｓａ２＋Ｓｂ＋Ｓｃ
によって再生することができるのである。
【００９１】
この場合にも、上記光検出器２３を構成する各受光素子３１ａ〜３１ｇは、第１偏光ホログラム素子２５と第２偏光ホログラム素子２６とを結ぶ方向に対して垂直方向に１列に配置されている。したがって、ＤＶＤ再生時およびＣＤ再生時の何れの場合も、他方の偏光ホログラム素子からの迷光は何れの受光素子３１ａ〜３１ｇにも入力されることがなく、上記迷光の影響を除去することができるのである。
【００９２】
さらに、上記第２偏光ホログラム素子２６は、領域２６ｃ〜２４ｅに３分割されている。したがって、３ビームを用いた差動プッシュプル（ＤＰＰ）法によってトラッキング誤差信号４（ＴＥＳ４）を検出することができる。すなわち、図９および図１０に示す光検出器２３の受光素子構造を適用することによって、ＤＰＰ法によるトラッキング誤差信号検出法が用いられているＣＤ‐Ｒへの記録・再生が可能になるのである。
【００９３】
以上のごとく、本実施の形態においては、光源側に、レーザパッケージ１６と透明基板１７と複合ＰＢＳ１８とが順次積層されて構成された集積化レーザユニット１１を設けている。そして、レーザパッケージ１６には、６５０ｎｍ帯で発振する第１半導体レーザ２０および７８０ｎｍ帯で発振する第２半導体レーザ２１と光検出器２３とを集積化する。また、複合ＰＢＳ１８を、第１半導体レーザ２０からの波長に対してはｐ偏光を略１００％透過する一方ｓ偏光は略１００％反射し、第２半導体レーザ２１からの波長に対してはｐ偏光およびｓ偏光共に略１００％透過するように構成する。そして、複合ＰＢＳ１８上には、第１，第２半導体レーザ２０，２１からの波長に対して１／４波長板として作用する位相差を発生させる波長板２７を積層している。
【００９４】
こうして、上記ＤＶＤ再生用として６５０ｎｍ帯の第１半導体レーザ２０からのｐ偏光の光を用いる一方、ＣＤ再生用として７８０ｎｍ帯の第２半導体レーザ２１からのｐ偏光の光を用いることによって、光ディスク１５での反射光であるｓ偏光の光を、複合ＰＢＳ１８によって分離するのである。
【００９５】
そして、上記透明基板１７における上記分離された第１半導体レーザ２０の戻り光（ｓ偏光）の入射位置と第２半導体レーザ２１の戻り光（ｓ偏光）の入射位置との異なる位置に、ｓ偏光の略総てを±１次光にする第１，第２偏光ホログラム素子２５，２６を設けることによって、複合ＰＢＳ１８によって一旦分離された第１，第２半導体レーザ２０，２１からの光を、１つの光検出器２３に集光するようにしている。
【００９６】
したがって、本実施の形態によれば、上記透明基板１７に独立して設けられた第１，第２偏光ホログラム素子２５，２６を個別に調整することによって、第１，第２半導体レーザ２０，２１と光検出器２３とを１つのレーザパッケージ１６に集積化した場合でも、両半導体レーザ２０，２１に関するサーボ誤差信号のオフセット調整を組み立て時に簡単に行うことができる。したがって、組み立て調整が容易で且つ小型集積化に適した光ピックアップを提供できるのである。
【００９７】
また、上記第１，第２偏光ホログラム素子２５，２６として、ｓ偏光の場合には略総てが±１次光となる偏光ホログラム素子を用いている。したがって、光ディスク１５からの戻り光（ｓ偏光）の総てを光検出器２３に導くことができ、光利用効率を大幅に向上させることができるのである。
【００９８】
また、上記透明基板１７には、６５０ｎｍ帯の第１半導体レーザ２０からの光は透過する一方、７８０ｎｍ帯の第２の半導体レーザ２１からの光はトラッキング制御用の３ビームに分割する３ビーム用回折格子２４が形成されている。したがって、光検出器２３を構成する複数の受光素子の形状，数，位置を最適に設定することによって、３ビーム法，位相差法およびプッシュプル法の異なるトラッキング誤差信号を検出することが可能になる。
【００９９】
また、上記第１，第２偏光ホログラム素子２５，２６は、互いに独立して設けられている。したがって、第１偏光ホログラム素子２５には６５０ｎｍの発振波長用の収差補正機能を持たせる一方、第２偏光ホログラム素子２６には７８０ｎｍの発振波長用の収差補正機能を持たせることができ、異なる複数の波長に対して最適な収差補正を行うことができる。こうして、光検出器２３上において希望の集光特性を得ることができるのである。
【０１００】
・第２実施の形態
本実施の形態は、高出力の半導体レーザを併用してＣＤ‐ＲやＣＤ−ＲＷ（ＣＤｒｅｗｒｉｔａｂｌｅ）の光ディスクに対する記録・再生を行う光ピックアップに関する。
【０１０１】
図１１および図１２は、本実施の形態の光ピックアップにおける構成を示す図である。図１１および図１２において、集積化レーザユニット４１は、上記第１実施の形態における集積化レーザユニット１１と基本的には同じ構成を有している。４２は６５０ｎｍ帯で発振する第１半導体レーザであり、４３は７８０ｎｍ帯で発振する第２半導体レーザであり、４９は光検出器である。但し、本実施の形態における第２半導体レーザ４３は、高出力レーザとなっている。
【０１０２】
上記サーボ信号検出に関しては、上記光検出器４９の構成を図９および図１０に示す構成と同様にすることによって、ＴＥＳの検出にＤＰＰ法を利用したＣＤ‐ＲやＣＤ−ＲＷに適用されるサーボ信号検出が可能である。しかしながら、図１に示す光学系においては、ＤＶＤとＣＤとのディスク厚さの違いを補正するために、波長選択アパーチャ１３と非球面形状における一部の形状を補正した特殊な対物レンズ１４を用いている。
【０１０３】
このような構成の場合、例えば、集光条件が厳しいＤＶＤ系に合わせてコリメータレンズ１２のＮＡを設計すると、ＣＤ系に対しては、波長選択アパーチャ１３によって開口制限が加えられるために実質的なコリメータレンズ１２のＮＡが小さくなってしまう。
【０１０４】
通常、ＣＤ‐Ｒ等の記録ディスク用の光ピックアップにおいては、対物レンズの出射光量を大きくする必要がある。そのために、再生専用のＣＤ‐ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）用の光ピックアップに比べて、コリメータレンズのＮＡを大きくして半導体レーザ光源からの光の利用効率を向上させるようにしている。ところが、上記第１実施の形態における光ピックアップでは、近接配置された波長の異なる２つの半導体レーザ２０，２１が搭載された集積化レーザユニット１１を用いているため、ＣＤ系の光学系使用時にコリメータレンズ１２のＮＡを自由に設定することができない。
【０１０５】
そこで、本実施形態においては、ＣＤ‐ＲやＣＤ‐ＲＷ等の記録および再生を行う光ピックアップを、図１１および図１２に示すような構成にするのである。尚、図１１はＤＶＤを再生する場合の光路を示しており、図１２はＣＤ‐ＲやＣＤ‐ＲＷに対して記録・再生する場合の光路を示している。
【０１０６】
図１１において、上記集積化レーザユニット４１における第１半導体レーザ４２から出射された光Ｃは、コリメータレンズ４４で平行光にされ、ＤＶＤ用対物レンズ４６によって光ディスク４８ａに集光される。ここで、ＤＶＤ用対物レンズ４６は、対物レンズアクチュエータ４５にＣＤ用対物レンズ４７と併設されて設けられている。光ディスク４８ａからの反射光は、往路と同じ光学系を辿り、上記第１実施の形態の場合と同様にして、集積化レーザユニット４１の光検出器４９に集光される。
【０１０７】
一方、上記ＣＤ‐ＲやＣＤ‐ＲＷ等の記録・再生を行う場合には、図１２に示すように、集積化レーザユニット４１における第２半導体レーザ４３から出射された光Ｄは、コリメータレンズ４４で平行光にされ、対物レンズアクチュエータ４５によって切り換え設定されたＣＤ用対物レンズ４７で光ディスク４８ｂに集光される。光ディスク４８ｂからの反射光は、往路と同じ光学系を辿り、上記第１実施の形態の場合と同様にして、集積化レーザユニット４１の光検出器４９に集光される。
【０１０８】
この場合、上記対物レンズアクチュエータ４５におけるＣＤ用対物レンズ４７の有効径は、ＤＶＤ用対物レンズ４６の有効径よりも大きく設定されている。したがって、ＣＤ‐ＲやＣＤ‐ＲＷの記録・再生時には、対物レンズアクチュエータ４５によってＣＤ用対物レンズ４７に切り換えることによって、実質的なコリメータレンズ４４のＮＡを拡大できるのである。こうすることによって、ＤＶＤとＣＤ‐ＲやＣＤ‐ＲＷとで共通のコリメータレンズ４４を用いてＣＤ系の光利用効率を向上させることが可能になるのある。
【０１０９】
尚、上記対物レンズアクチュエータ４５によるＤＶＤ用対物レンズ４６とＣＤ用対物レンズ４７との切り換えは、対物レンズアクチュエータ４５を摺動軸タイプの２レンズアクチュエータで構成することによって可能になる。また、実質的なコリメータレンズ４４のＮＡは、ＤＶＤ系で０．１程度、ＣＤ系で０．１３〜０．１５程度に設定するのが良い。
【０１１０】
・第３実施の形態
本実施の形態は、ＤＶＤやＣＤの光ディスクに対する記録・再生を行う上記第１実施の形態とは異なる光ピックアップに関する。
【０１１１】
図１３は、本実施の形態の光ピックアップにおける構成を示す図である。本実施の形態の光ピックアップは、上記光ディスクからの反射光をＤＶＤからの反射光の光路とＣＤからの反射光の光路とに分離して、夫々異なる光検出器に導くようにした点において、上記第１実施の形態とは異なる。
【０１１２】
図１３において、集積化レーザユニット５１は、レーザパッケージ５２と透明基板５３とが基板上に積層されると共に、一体に接着・固定されて構成されている。そして、レーザパッケージ５２には、互いに近接配置されて６５０ｎｍ帯で発振する第１半導体レーザ５４および７８０ｎｍ帯で発振する第２半導体レーザ５５と、２つの光検出素子５６ａ，５６ｂで成る光検出器５６とが、収納されている。
【０１１３】
また、上記透明基板５３におけるレーザパッケージ５２に密着する側の面の第１，第２半導体レーザ５４，５５に対向する位置には３ビーム用回折格子５７が形成されている。さらに、レーザパッケージ５２に密着していない側の面には、外側から入射された第２半導体レーザ５５の光ビームを回折して光検出器５６に導く偏光ホログラム素子５８が形成されている。この偏光ホログラム素子５８は、上記第１実施の形態における第２偏光ホログラム素子２６と同様に機能する。
【０１１４】
また、コリメータレンズ５９と波長選択アパーチャ６１との間に、ダイクロイックプリズム６０を配置している。このダイクロイックプリズム６０は、６５０ｎｍ帯の第１半導体レーザ５４からの光ビームＡに対しては部分反射素子として働き、光ディスク６３ａで反射された戻り光Ａ’の一部をその光軸に対して垂直方向に反射させる。一方、７８０ｎｍ帯の第２半導体レーザ５５からの光ビームＢに対しては透明素子として働き、光ディスク６３ｂで反射された戻り光Ｂ’は殆ど反射されず、光の損失は殆ど無い。
【０１１５】
また、上記波長選択アパーチャ６１は、上記第１実施の形態の場合と同様に、例えば６５０ｎｍの光は透過する一方、７８０ｎｍの光に対しては開口制限するようになっている。更に加えて、波長が７８０ｎｍの光ビームＢに対しては１／４波長板として作用し、直線偏光で入射したレーザ光Ｂを円偏光に変換する一方、光ディスク６３ｂで反射された円偏光の戻り光Ｂ’を元のレーザ光Ｂの偏光方向に対して直交する偏光方向を有する直線偏光に変換する。これに対して、波長が６５０ｎｍの光ビームＡに対しては完全な１／４波長板として作用しないようになっている。
【０１１６】
上記波長選択アパーチャ６１からの光ビームを光ディスク６３上に集光させる対物レンズ６２は、その位置が光軸方向に移動可能に設計されている。さらに、厚さの異なる２つの光ディスク６３ａ，６３ｂに対して光ビームＡ，Ｂの球面収差が十分小さくなるように、つまり光ディスク６３ａ，６３ｂ上の信号を十分読み取ることが可能な程度に集光できるように設計されている。
【０１１７】
また、上記ダイクロイックプリズム６０で反射された上記戻り光Ａ’の光軸上には、ダイクロイックプリズム６０側から順に、コリメータレンズ６４，偏光ホログラム素子６５および光検出器６６が配列されている。以下、コリメータレンズ５９を第１コリメータレンズとし、コリメータレンズ６４を第２コリメータレンズとする。また、偏光ホログラム素子５８を第１偏光ホログラム素子とし、偏光ホログラム素子６５を第２偏光ホログラム素子とする。また、光検出器６６を第１光検出器とし、光検出器５６を第２光検出器とする。
【０１１８】
ここで、上記第２コリメータレンズ６４は、ダイクロイックプリズム６０で反射された戻り光Ａ’を集光して第１光検出器６６に結像させる。また、第２偏光ホログラム素子６５は、上記トラッキング誤差信号１（ＴＥＳ１）およびトラッキング誤差信号２（ＴＥＳ２）と上記フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）とを検出できるように、上記第１実施の形態における第１偏光ホログラム素子２５と同様に、光ビームＡ’を３分割して第１光検出器６６に集光するようになっている。
【０１１９】
上記構成を有する光ピックアップは、上記ＤＶＤを再生する場合には以下のように動作する。すなわち、６５０ｎｍ帯の第１半導体レーザ５４から出射された上記ｐ偏光の光ビームＡは、３ビーム用回折格子５７によって０次光と±１次光との３つのビームに分割される。そして、第１偏光ホログラム素子５８によって０次光となって第１コリメータレンズ５９に導かれる。そして、第１コリメータレンズ５９で平行光にされた後、ダイクロイックプリズム６０および波長選択アパーチャ６１を透過し、対物レンズ６２によって光ディスク６３ａに集光される。
【０１２０】
そして、上記光ディスク６３ａで反射された戻り光Ａ’は、対物レンズ６２および波長選択アパーチャ６１を透過し、ダイクロイックプリズム６０によってその光軸に対して垂直方向に反射される。そして、第２コリメータレンズ６４を透過した後、第２偏光ホログラム素子６５で回折されて、第１光検出器６６の各受光素子（図示せず）に集光されるのである。
【０１２１】
これに対して、上記ＣＤを再生する場合には、７８０ｎｍ帯の第２半導体レーザ５５から出射された上記ｐ偏光の光ビームＢは、上記ＤＶＤを再生する場合と同様にして、３ビーム用回折格子５７，第１偏光ホログラム素子５８，第１コリメータレンズ５９，ダイクロイックプリズム６０および波長選択アパーチャ６１を通過し、対物レンズ６２によって光ディスク６３ｂに集光される。その際に、波長選択アパーチャ６１によって上記ｐ偏光が円偏光に変換される。
【０１２２】
そして、上記光ディスク６３ｂで反射された円偏光の戻り光Ｂ’は、上記対物レンズ６２，波長選択アパーチャ６１およびダイクロイックプリズム６０を透過する。その際に、波長選択アパーチャ６１によって上記円偏光がｓ偏光に変換される。そして、第１コリメータレンズ５９を透過した後、第１偏光ホログラム素子５８によって±１次光となり、上記トラッキング誤差信号１（ＴＥＳ１）およびトラッキング誤差信号２（ＴＥＳ２）と上記フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）とを検出できるように、第２光検出器６６を構成する１組の受光素子５６ａ，５６ｂに集光される。このように、誤差信号の検出に±１次光を利用するので、例えばＦＥＳ検出方式にスポットサイズ検出法を用いることもできるのである。
【０１２３】
上述したように、上記光ディスク６３ｂで反射された戻り光Ｂ’は、第１偏光ホログラム素子５８によって回折されて±１次光になる。その際に、０次光は殆ど発生しない。これは、レーザ光の偏光比が、往路で第１偏光ホログラム素子５８を透過したことによって十分高くなっているためである。すなわち、光源から出射されたレーザ光の偏光比は、通常１００：１（第１方向に偏光した光の強度：第１方向と直交する第２方向に偏光した光の強度）程度であり、第１偏光ホログラム素子５８の偏光選択性が２０：１程度である。そのため、第１偏光ホログラム素子５８を１回通過すると偏光比は２０００：１程度となり、通常のグラントムソンプリズムで測定できる７００：１を越えるほどの偏光比となるのである。
【０１２４】
以上のごとく、本実施の形態においては、６５０ｎｍ帯の第１半導体レーザ５４からの光ビームＡの光ディスク６３ａからの戻り光Ａ’の光路と、７８０ｎｍ帯の第２半導体レーザ５５からの光ビームＢの光ディスク６３ｂからの戻り光Ｂ’の光路とを分離して、第１光検出器６６と第２光検出器５６との異なる光検出器に導くようにしている。したがって、夫々の光ディスク６３ａ，６３ｂに記録された情報信号に適した検出方式を採用することができる。また、上記ＣＤを再生する際に用いられる光ビームＢに対する光の利用効率を非常に高くできる。したがって、高い光出力を要求される書込み用のＣＤ‐Ｒ／ＲＷに用いることが有効である。
【０１２５】
尚、上記１／４波長板として機能する波長選択アパーチャ６１を広帯域のものにして、何れの波長のレーザ光の場合も往路の偏光方向と復路の偏光方向とを直交させるように変換すると共に、ダイクロイックプリズム６０を複合偏光ビームスプリッタとすることによって、往路における波長６５０ｎｍのレーザ光Ａの損失を無くし、光の利用効率を更に高めることができることは言うまでもない。
【０１２６】
【発明の効果】
以上より明らかなように、この発明の光ピックアップは、光ディスクで反射された第１の波長の光と第２の波長の光とを光学素子によって分離し、この分離された上記第１の波長の光を第１ホログラム素子によって回折して光検出器に入射する一方、上記第２の波長の光を上記第１ホログラム素子とは独立して設けられた第２ホログラム素子によって回折して上記光検出器に入射するので、第１，第２ホログラム素子を個別に調整することが可能になる。
【０１２７】
したがって、上記第１の波長の光を出射する第１光源と上記第２の波長の光を出射する第２光源と上記光検出器とを１つのパッケージに集積化した場合でも、両光源に関するサーボ誤差信号のオフセット調整を組み立て時に簡単に行うことができる。すなわち、この発明によれば、複数の異なる規格の光ディスクに対応でき、組み立て調整が容易で、且つ、小型集積化に適した光ピックアップを提供することができるのである。
【０１２８】
また、上記第１，第２ホログラム素子は互いに独立して設けられているので、夫々のホログラム素子に対応する発振波長用の収差補正機能を持たせることができる。したがって、この発明によれば、異なる複数の波長に対して最適な収差補正を行うことができ、上記光検出器上において希望の集光特性を得ることができるのである。
【０１２９】
さらに、上記２つのホログラム素子のうち少なくとも一方を偏光ホログラム素子としたので、上記偏光ホログラム素子で回折される側の光源の出射光の偏光方向を、上記光ディスクによる反射光の０次回折効率が最小になるように設定することによって、上記光ディスクからの戻り光の総てを上記光検出器に導くことができる。したがって、光利用効率を向上することができる。
【０１３０】
また、１実施例の光ピックアップは、上記第１光源，第２光源，光検出器，光学素子，第１ホログラム素子および第２ホログラム素子を一体に構成したので、組み立て調整が容易で且つ小型集積化に適した光ピックアップを提供することができる。
【０１３１】
また、１実施例の光ピックアップは、上記光学素子を、上記第１の波長の光ビームに対してはｐ偏光光の略総てを透過しｓ偏光光の略総てを反射させる一方、上記第２の波長の光ビームに対してはｐ偏光光およびｓ偏光光の略総てを透過させる複合偏光ビームスプリッタで構成し、この複合偏光ビームスプリッタと光学系との間に上記第１，第２の波長の光の偏光方向を９０度回転させる１／４波長板を配置し、上記第１，第２ホログラム素子を、上記ｓ偏光光の±１次回折効率およびｐ偏光光の０次回折効率が最大になる一方、上記ｓ偏光光の０次回折効率およびｐ偏光光の±１次回折効率が最小になるように設定された偏光ホログラム素子で構成したので、上記第１，第２光源から第１，第２の波長のｐ偏光光を出射することによって、ｓ偏光光である第１，第２の波長の反射光を、上記第１，第２ホログラム素子によって回折して略総てを同一の光検出器に導くことができる。したがって、光利用効率を大幅に向上することができる。
【０１３２】
また、１実施例の光ピックアップは、上記第１，第２光源と上記第２ホログラム素子との間に３ビーム用回折格子を設け、この３ビーム用回折格子を、上記第１の波長の光ビームを略総て透過させる一方、上記第２の波長の光ビームを０次光と±１次光との３ビームに分離する波長選択性回折格子で構成し、上記光検出器を、上記第１ホログラム素子による回折光に基づいて位相差法またはプッシュプル法によるトラッキング誤差信号を検出すると共に、上記第２ホログラム素子による回折光に基づいて３ビーム法または差動プッシュプル法によるトラッキング誤差信号を検出することが可能なように、複数の受光素子を配列して構成しているので、全く同じ構成の光検出器によって、３ビーム法，位相差法，プッシュプル法および差動プッシュプル法の異なる方法によるトラッキング誤差信号を検出することができる。したがって、異なるトラッキング誤差信号を用いる異なる規格の光ディスクに対処することができるのである。
【０１３３】
また、１実施例の光ピックアップは、上記光検出器を、上記第１ホログラム素子からの回折光が入射される第１光検出器と、上記第２ホログラム素子からの回折光が入射される第２光検出器とで、構成したので、上記第１，第２光検出器による検出方式として、上記第１の波長の光ビームによって情報が読み出される光ディスクと上記第２の波長の光ビームによって情報が読み出される光ディスクとに記録された情報信号の夫々に適した互いに異なる検出方式を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の光ピックアップにおける構成を示す図である。
【図２】図１における集積化レーザユニットの拡大詳細図である。
【図３】図２における第１偏光ホログラム素子の回折領域形状と光検出器の受光素子形状とを示す図である。
【図４】図２における第２偏光ホログラム素子の回折領域形状と光検出器の各受光素子との関係を示す図である。
【図５】第２偏光ホログラム素子側からの迷光の説明図である。
【図６】第１偏光ホログラム素子側からの迷光の説明図である。
【図７】図３とは異なる受光素子形状と第１偏光ホログラム素子の回折領域形状との関係を示す図である。
【図８】図７に示す受光素子形状と第２偏光ホログラム素子の回折領域形状との関係を示す図である。
【図９】図３および図７とは異なる受光素子形状と第１偏光ホログラム素子の回折領域形状との関係を示す図である。
【図１０】図９に示す受光素子形状と第２偏光ホログラム素子の回折領域形状との関係を示す図である。
【図１１】図１とは異なる光ピックアップの構成におけるＤＶＤ再生時の状態を示す図である。
【図１２】図１１に示す光ピックアップにおけるＣＤ‐ＲやＣＤ‐ＲＷに対する記録・再生時の状態を示す図である。
【図１３】図１および図１１とは異なる光ピックアップにおける構成を示す図である。
【図１４】従来の光ピックアップにおける構成を示す図である。
【符号の説明】
１１，４１，５１…集積化レーザユニット、
１２，４４…コリメータレンズ、
１３，６１…波長選択アパーチャ、
１４，６２…対物レンズ、
１５，４８，６３…光ディスク、
１６，５２…レーザパッケージ、
１７，５３…透明基板、
１８…複合ＰＢＳ、
２０，４２，５４…第１半導体レーザ、
２１，４３，５５…第２半導体レーザ、
２３，４９…光検出器、
２３ａ，３０ａ，３１ａ…２分割受光素子、
２３ｂ〜２３ｅ，３０ｂ〜３０ｇ，３１ｂ〜３１ｇ…受光素子、
２４，５７…３ビーム用回折格子、
２５，５８…第１偏光ホログラム素子、
２６，６５…第２偏光ホログラム素子、
２７…波長板、
２８，２９…迷光スポット、
４５…対物レンズアクチュエータ、
４６…ＤＶＤ用対物レンズ、
４７…ＣＤ用対物レンズ、
５６…第２光検出器
５６ａ，５６ｂ…光検出素子、
５９…第１コリメータレンズ
６０…ダイクロイックプリズム、
６４…第２コリメータレンズ、
６６…第１光検出器。
Claims (18)
- 第１の波長の光ビームを発生する第１光源と、上記第１の波長とは異なる第２の波長の光ビームを発生する第２光源と、上記２つの光源からの光ビームを光ディスク上に集光させる光学系と、上記光ディスクからの反射光を検出する光検出器を有する光ピックアップにおいて、
上記光ディスクで反射された上記第１の波長の光と上記第２の波長の光とを分離する光学素子と、
上記光学素子によって分離された第１の波長の光を回折させて上記光検出器に入射させる第１ホログラム素子と、
上記光学素子によって分離された第２の波長の光を回折させて上記光検出器に入射させる第２ホログラム素子
を備えて、
上記２つのホログラム素子のうち少なくとも一方は偏光ホログラム素子であることを特徴とする光ピックアップ。 - 請求項１に記載の光ピックアップにおいて、
上記第１光源，第２光源，光検出器，光学素子，第１ホログラム素子および第２ホログラム素子は一体に構成されていることを特徴とする光ピックアップ。 - 請求項１に記載の光ピックアップにおいて、
上記光学素子は、波長によって反射率が異なる波長分離プリズムであり、
上記第１ホログラム素子は、上記波長分離プリズムで反射された光を回折して上記光検出器に入射させるようになっており、
上記第２ホログラム素子は、上記波長分離プリズムを透過した光を回折して上記光検出器に入射させるようになっている
ことを特徴とする光ピックアップ。 - 請求項１に記載の光ピックアップにおいて、
上記光学素子は、上記第１の波長の光ビームに対してはｐ偏光光の略総てを透過する一方ｓ偏光光の略総てを反射させると共に、上記第２の波長の光ビームに対してはｐ偏光光およびｓ偏光光の略総てを透過させる特性を有する複合偏光ビームスプリッタであり、
上記第１の波長の光の偏光方向を９０度回転させると共に、上記複合偏光ビームスプリッタと光学系との間に配置された１／４波長板を備えると共に、
上記第１ホログラム素子は、上記複合偏光ビームスプリッタで反射された光を回折して上記光検出器に入射させるようになっており、
上記第２ホログラム素子は、上記複合偏光ビームスプリッタを透過した光を回折して上記光検出器に入射させるようになっている
ことを特徴とする光ピックアップ。 - 請求項４に記載の光ピックアップにおいて、
上記１／４波長板は、上記第２の波長の光の偏光方向をも９０度回転させるようになっていることを特徴とする光ピックアップ。 - 請求項５に記載の光ピックアップにおいて、
上記１／４波長板は、上記複合偏光ビームスプリッタにおける上記光学系を臨む面に接着固定されていることを特徴とする光ピックアップ。 - 請求項５に記載の光ピックアップにおいて、
上記第１ホログラム素子および第２ホログラム素子は、上記ｓ偏光光の±１次回折効率およびｐ偏光光の０次回折効率が最大になる一方、上記ｓ偏光光の０次回折効率およびｐ偏光光の±１次回折効率が最小になるように設定された偏光ホログラム素子であることを特徴とする光ピックアップ。 - 請求項１に記載の光ピックアップにおいて、
上記光検出器は、上記光ディスクのラジアル方向に相当する方向の分割線によって２分割されて成る２つの受光領域を有する分割受光素子を含んで構成される一方、
上記第１ホログラム素子と第２ホログラム素子とは、上記光ディスクのラジアル方向に相当する方向の分割線によって２分割されたうちの一方の回折領域を含んで構成されており、
合焦時において、上記第１の波長の光ビームおよび上記第２の波長の光ビームのうち上記一方の回折領域で回折された光は、上記分割受光素子の分割線上に光スポットを形成するようになっていることを特徴とする光ピックアップ。 - 請求項１に記載の光ピックアップにおいて、
３ビーム用回折格子を、上記第１，第２光源と上記第２ホログラム素子との間に設けたことを特徴とする光ピックアップ。 - 請求項９に記載の光ピックアップにおいて、
上記３ビーム用回折格子は、上記第１の波長の光ビームを略総て透過させる一方、上記第２の波長の光ビームを０次光と±１次光との３ビームに分離する波長選択性回折格子であることを特徴とする光ピックアップ。 - 請求項１０に記載の光ピックアップにおいて、
上記光検出器は、上記第１ホログラム素子による回折光に基づいて位相差法またはプッシュプル法によるトラッキング誤差信号を検出すると共に、上記第２ホログラム素子による回折光に基づいて３ビーム法または差動プッシュプル法によるトラッキング誤差信号を検出することが可能なように、複数の受光素子が配列されて構成されていることを特徴とする光ピックアップ。 - 請求項１０に記載の光ピックアップにおいて、
上記波長選択性回折格子は、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。 - 請求項１０に記載の光ピックアップにおいて、
上記波長選択性回折格子は、溝の深さを調整したホログラムであることを特徴とする光ピックアップ。 - 請求項１に記載の光ピックアップにおいて、
上記光検出器は、上記第１ホログラム素子による上記第２の波長の光ビームの回折光が上記光検出器に入射されない位置に、複数の受光素子が配列されて構成されていることを特徴とする光ピックアップ。 - 請求項１に記載の光ピックアップにおいて、
上記光検出器は、上記第２ホログラム素子による上記第１の波長の光ビームの回折光が上記光検出器に入射されない位置に、複数の受光素子が配列されて構成されていることを特徴とする光ピックアップ。 - 請求項１に記載の光ピックアップにおいて、
上記光検出器は、上記第１ホログラム素子からの回折光が入射される第１光検出器と、上記第２ホログラム素子からの回折光が入射される第２光検出器とで、構成されることを特徴とする光ピックアップ。 - 請求項１に記載の光ピックアップにおいて、
上記第１光源は、６５０ｎｍ帯で発振する第１半導体レーザであり、
上記第２光源は、７８０ｎｍ帯で発振する第２半導体レーザである
ことを特徴とする光ピックアップ。 - 請求項１７に記載の光ピックアップにおいて、
上記第１半導体レーザおよび第２半導体レーザのうち、少なくとも１つの半導体レーザは高出力レーザであり、
上記高出力レーザを用いた上記光ディスクへの記録および再生が可能であることを特徴とする光ピックアップ。
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