JP2006127565A - 光ピックアップ装置および光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】波長の異なる複数の発光点を近接して設けた光源を備え、どの波長の発光点からの光も高倍速で記録と再生の両方が行える光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】波長の異なる複数の発光点２、発光点３を近接して設けた２波長半導体レーザ光源１と、光ディスク１２で反射された光を受光して電気信号を発生させる受光センサ１４と、発光点２、発光点３から出射された光を光ディスク１２へと集光し光ディスク１２で反射された光を受光センサ１４へと導く光学系を備え、前記光学系は発光点２、発光点３から出射された光をそれぞれの所定の光強度分布に変換するフィルタ８を有する構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、パーソナルコンピュータ、ノートブック型コンピュータなどの電子機器に搭載される光ディスク装置に好適に用いられる光ピックアップ装置及び光ディスク装置に関するものである。

従来、光学記録媒体として、ＤＶＤ（デジタルバーサティルディスク）、ＣＤ−Ｒ（書き込み可能なコンパクトディスク）、ＣＤ−ＲＷ（書き換え可能なコンパクトディスク）等の種々の光ディスクが開発されている。ＤＶＤにおいては、波長約６５０ｎｍのレーザ光により情報の記録または再生が行われる。一方、ＣＤ−ＲやＣＤ−ＲＷにおいては、波長約７８０ｎｍのレーザ光により情報の記録または再生が行われる。このような複数種類の光ディスクに対して情報の記録または再生を行う光ディスク装置が提案されている。

また、このような複数種類の光ディスクに対して情報の記録または再生を行う光ディスク装置において、複数の異なる波長のレーザ素子を１つのパッケージに隣接して配置したもの（いわゆるハイブリッド型２波長半導体レーザ）や、１つの半導体基板に複数の波長の光源を集積化した半導体レーザ素子（いわゆるモノリシック型２波長半導体レーザ）などが提案されている。これらの２波長半導体レーザを用いた光学系はそれぞれの波長に応じた光源を用いた光学系に対し、それぞれ別個に設定されていた光学部品を共通化できるなどコストダウンを図ることができる。

ところが、これらの２波長半導体レーザでは、ハイブリッド型、モノリシック型のいずれの場合においても、２つの波長の発光点の距離は約１１０μｍほどあり、必然的に２つの光源の光軸にずれが生じる。このため例えば波長選択性の膜を形成した平行平板を用いることにより２つの波長のレーザ光の光路を一致させている［（特許文献１）参照のこと。］。あるいは、２波長半導体レーザの配置を工夫し、所定の性能を出しにくい方の光源からの光の収差を優先的に低減するように光学系を構成したり［（特許文献２）参照のこと。］、所定の性能を出しにくい方の光源を光学系の光軸と一致させたり［（特許文献３）参照のこと。］している。

図７に従来の光ピックアップ装置の光学系の概略図を示す。ただし簡略化のため光ディスクからの戻り光を検出する復路光学系と光量制御するためのモニタ光学系は省略している。また、ここでは（特許文献１）から（特許文献３）の構成を合わせて示している。２波長半導体レーザ光源１はＤＶＤ用の波長λ１（６５０ｎｍ）の発光点２およびＣＤ用の波長λ２（７８０ｎｍ）の発光点３を備える。所定の性能を出しにくい波長λ１の発光点２は収差を優先的に低減すべく、光学系の光軸と一致させている。また、平行平板３１は波長λ１の光を反射し、かつ波長λ２の光を透過する第１の波長選択膜３１ａ、光を透過する基板３１ｂおよび波長λ２の光を反射する第２波長選択膜３１ｃと厚い基板３１ｄから構成される。基板３１ｂの厚みおよびレーザ光の入射角を調整することにより、波長λ１のレーザ光の光路と波長λ２のレーザ光の光路とを一致させている。また、コリメートレンズ６は発光点２および発光点３から出射された光を略平行に変換し、対物レンズ１１は略平行に変換された光を光ディスク１２に集光させる。
特開２０００−９９９８３号公報 特開２００１−１４８１３６号公報 特開２００２−２５１０３号公報

近年、光ディスク装置はＤＶＤにおいて再生だけでなく記録もすること、ＣＤにおいて高倍速で記録することに対する要望が強くなっている。ＤＶＤにおいて再生だけでなく記録もするためには光ディスク上の集光スポット径を小さくしぼる必要があるため光学倍率を高くしなければならない。一方ＣＤにおいて高倍速で記録することに対応するためには光の利用効率を高く保つ目的で光学倍率を低く抑える必要がある。ところが、２波長半導体レーザを用いた従来の構成では発光点が近接しているために、ＤＶＤにおいて再生だけでなく記録もすることとＣＤにおいて高倍速で記録をすることを両立することはできなかった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、波長の異なる複数の発光点を近接して設けた光源を備え、どの波長の発光点からの光も高倍速で記録と再生の両方を行うことができる光ピックアップ装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために本発明の光ピックアップ装置は、波長の異なる複数の発光点を近接して設けた光源と、光ディスクで反射された光を受光して電気信号を発生させる受光手段と、前記それぞれの発光点から出射された光を光ディスクへと集光し光ディスクで反射された光を前記受光手段へと導く光学系を備え、前記光学系はそれぞれの発光点から出射された光をそれぞれの所定の光強度分布に変換するフィルタを有する構成とした。それぞれの発光点から出射された光の強度分布を所定の分布に変換することで光ディスク上の集光スポットの径と光強度分布をそれぞれ最適なものとすることができる。

以上のように本発明の光ピックアップ装置は、それぞれの波長の光ごとに光ディスク上の集光スポットの径と光強度分布をそれぞれ最適なものとすることができる。そのためどの波長の発光点からの光も高倍速で記録と再生の両方を行うことができる。

本発明の第１の発明は、波長の異なる複数の発光点を近接して設けた光源と、光ディスクで反射された光を受光して電気信号を発生させる受光手段と、前記それぞれの発光点から出射された光を光ディスクへと集光し光ディスクで反射された光を前記受光手段へと導く光学系を備え、前記光学系はそれぞれの発光点から出射された光をそれぞれの所定の光強度分布に変換するフィルタを有する構成とした光ピックアップ装置であり、それぞれの波長の光ごとに光ディスク上の集光スポットの径と光強度分布をそれぞれ最適なものとすることができるため、どの波長の発光点からの光も高倍速で記録と再生の両方を行うことができる。

第２の発明は、前記フィルタは光透過部材の前記発光点と対向しない面に形成され、前記発光点から出射された光を反射させて前記光ディスクへ入射させる構成とした請求項１に記載の光ピックアップ装置であり、波面収差の悪化を防ぐことができる。

第３の発明は、前記フィルタは前記発光点から出射された光を、反射して前記光ディスクへ入射する光と透過して発光点から出射される光量を制御する手段へ入射する光に分離するビームスプリッタとした請求項２に記載の光ピックアップ装置であり、各発光点から出射された光を効率良く使うことができる。

第４の発明は、前記フィルタは前記光透過部材の面に形成された所定の波長と所定の偏光において所定の反射率となる波長選択偏光分離膜と、前記所定の光強度分布に対応させて前記波長選択偏光分離膜の表面に形成された全反射膜を備えた請求項２に記載の光ピックアップ装置であり、それぞれの波長の発光点から出射された光をそれぞれの所定の光強度分布に変換することができる。

第５の発明は、前記全反射膜は光学系の光軸付近には形成されない構成とした請求項４に記載の光ピックアップ装置であり、最適の光強度分布とすることができる。

第６の発明は、前記光透過部材は前記フィルタが形成された面と、その面と平行でない前記発光点と対向する面を有する請求項２に記載の光ピックアップ装置であり、光透過部材から出てくる光の干渉を防ぐことができる。

第７の発明は、前記発光点と対向する面は光学系の光軸からずれた位置の発光点から出射された光の非点収差を前記フィルタが形成された面と前記発光点と対向する面とが平行な場合より小さくする向きに傾けた請求項６に記載の光ピックアップ装置であり、非点収差を小さくすることができる。

第８の発明は、前記発光点から出射された光を透過させて前記光ディスクへ入射させる構成とした請求項１に記載の光ピックアップ装置であり、設計の自由度が大きい。

第９の発明は、前記フィルタは前記所定の光強度分布に対応させた所定の波長と所定の偏光において所定の透過率となる波長選択偏光透過膜と、その波長選択偏光透過膜と同じ面上に波長選択偏光透過膜の外側に連続して形成された全透過膜を備えた請求項８に記載の光ピックアップ装置であり、それぞれの波長の発光点から出射された光をそれぞれの所定の光強度分布に変換することができる。

第１０の発明は、前記波長選択偏光透過膜は光学系の光軸付近に形成された請求項９に記載の光ピックアップ装置であり、最適の光強度分布とすることができる。

第１１の発明は、前記光学系は１／４波長板を有し、前記フィルタは対物レンズとともに動き前記１／４波長板よりも前記光源側にある光学部品に形成された請求項１０に記載の光ピックアップ装置であり、対物レンズとともに動くために良好な記録再生特性とすることができる。

第１２の発明は、請求項１から請求項１１のいずれかに記載の光ピックアップ装置と、光ディスクを回転させる回転駆動手段と、前記回転駆動手段に対して前記光ピックアップ装置を近づけたり離したりする移動手段を備えた光ディスク装置であり、光源が発することができるどの波長の光に対しても記録も再生もできる光ディスク装置とすることができる。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における光ピックアップ装置について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施の形態１における光ピックアップ装置の光学系の概略図、図２（ａ）は本実施の形態１のフィルタ部の拡大上面図、図２（ｂ）は拡大正面図、図３（ａ）は対物レンズの開口面でのフィルタ有無の場合での光強度分布を比較した図、図３（ｂ）は光ディスク上でのフィルタ有無の場合での光強度分布を比較した図である。

まず構成について説明する。波長の異なる複数の発光点を近接して設けた光源である２波長半導体レーザ光源１はＤＶＤ用の波長λ１（６５０ｎｍ）の発光点２およびＣＤ用の波長λ２（７８０ｎｍ）の発光点３を備える。２波長半導体レーザ光源１はいわゆるハイブリッド型２波長半導体レーザでもいわゆるモノリシック型２波長半導体レーザでも構わない。また、３波長以上の発光点を備えた光源でも構わない。また、発光点２と発光点３の間隔は約０．０５ｍｍから約０．１５ｍｍである。本実施の形態１では２つの波長の発光点の間隔が約１１０μｍのモノリシック型２波長半導体レーザとした。回折格子４は光学部材の表面または内部に回折格子を形成したもので、発光点３から出射された光を３ビームトラッキング法に使用する３本の光に分離する。集積プリズム５は内部に複数の傾斜面５ａ〜５ｃが設けられた光学部材で構成されており、傾斜面には波長に応じた偏光分離膜（図示せず）が形成されている。

コリメートレンズ６、２焦点対物レンズである対物レンズ１１はそれぞれ光学ガラスまたは光学プラスチックで作製されている。発光点２、発光点３から出射された光はコリメートレンズ６で略平行光にされ、対物レンズ１１でそれぞれの波長に応じた光ディスク１２の位置に焦点を結ぶように集光される。本実施の形態１においてこのコリメートレンズ６の中心と対物レンズ１１の中心を結ぶ線およびその延長を光学系の光軸という。２焦点対物レンズ１１としては、集光レンズおよびフレネルレンズまたはホログラムレンズの組み合わせ、ＤＶＤ用集光レンズにＣＤ再生時に開口制限手段を設ける組み合わせ等を用いることができる。

光透過部材７は光学ガラスまたは光学プラスチックで作製されている。フィルタ８は光透過部材７の発光点２、発光点３と対向しない面７ａに形成される。光透過部材７は面７ａと、発光点２、発光点３と対向する面７ｂを有する。面７ａと面７ｂとは平行でないようにし、光透過部材７を通過した光が干渉を起こさないようにしている。さらに光軸と発光点２と発光点３とからなる平面に垂直な面７ａと面７ｂとが平行でなく非平行とすることで、光学系の光軸上にない発光点２、発光点３から出射された光の非点収差を小さくすることができる。一方、こういった光の干渉、非点収差が問題にならないのであれば面７ａと面７ｂとは平行にした方が製造コストの低減が実現できる。

フィルタ８は光透過部材７の面７ａに形成された波長選択偏光分離膜８ａと、所定の光強度分布に対応させて波長選択偏光分離膜８ａの表面に形成された全反射膜８ｂを備えている。波長選択偏光分離膜８ａは誘電体多層膜で作製される。本実施の形態１において波長選択偏光分離膜８ａの膜特性の設計は例えば波長λ１のＰ偏光反射率を５０％程度、Ｓ偏光反射率をほぼ１００％、波長λ２のＰ偏光反射率を９０％程度、波長λ１および波長λ２のＳ偏光反射率をほぼ１００％となるようにした。しかしこの数字は光学系を構成する部品がもつ定数、光学系の設計定数で変わるものであり、最適の膜特性はその光学系ごとで異なる。また、全反射膜８ｂは金属膜または誘電体多層膜で作製され、発光点２、発光点３から出射された光の中心部に相当する個所には所定の大きさ、形状に全反射膜８ｂが形成されない領域８ｃを設ける。本実施の形態１において領域８ｃは光学系の光軸付近の領域とした。

立ち上げプリズム９はそれまで光ディスク１２の面に略平行な面内にあった光軸を光ディスク１２の面に略垂直に立ち上げるためのプリズムでミラーとしても良い。ホログラム素子１０は偏光ホログラム１０ａと１／４波長板１０ｂで構成されている。偏光ホログラム１０ａは波長λ１の光にのみ作用するよう波長選択性のある材料で作製されている。また１／４波長板１０ｂは波長λ１、λ２の両方に作用するよう屈折率と厚みが設定されている。ホログラム素子１０は対物レンズ１１とともに共通の部材（図示せず）に固着されており、対物レンズ１１とともに動く。

光ディスク１２はＣＤ系がＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ系がＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ±Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭなどであり、ＣＤ系もＤＶＤ系も再生専用の媒体を除いて全て記録も再生も可能なものである。また、ＣＤ系とＤＶＤ系の組合せだけでなく、いわゆるブルーレイやＨＤＤＶＤ等との組合せでも一般性を失わない。

前光モニタ１３は発光点２、発光点３から出射された光の一部を受け、光量を電気信号に変換し出力するセンサである。この電気信号は光ディスク１２へ集光する集光スポットの光量が一定になるように２波長半導体レーザ光源１の駆動回路（図示せず）を制御する制御回路（図示せず）に送られる。また、受光センサ１４は光ディスク１２からの反射光を受光し、ＲＦ信号、トラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号などを生成する電気信号に変換し出力する受光素子である。

次に光路について説明する。発光点２から出射された光は回折格子４、集積プリズム５を通過してコリメートレンズ６に入射される。このコリメートレンズ６で略平行光に変換され、光透過部材７を通ってフィルタ８で反射され再び光透過部材７内を通り、立ち上げプリズム９に入射される。さらに立ち上げプリズム９、ホログラム素子１０、対物レンズ１１を通過して光ディスク１２に焦点を結ぶ。

一般に対物レンズ１１の開口中心部の光強度と開口端部の光強度の比が図３（ａ）のフィルタなしのように大きいと、光ディスク１２での集光スポットは小さくしぼられず図３（ｂ）のフィルタなしのようになる。

フィルタ８へ入射する光はＰ偏光であり、全反射膜８ｂが形成されない領域８ｃに入射した光１５ｂは５０％程度が反射されて光ディスク１２へ向かう光１６ｂとなり、残りの５０％程度の光は波長選択偏光分離膜８ａを透過し、前光モニタ１３へ入射する光１７となる。領域８ｃ以外に入射した光１５ａは全反射膜８ｂのために全光量が反射され、光ディスク１２へ向かう光１６ａとなる。その結果、図３（ａ）に示すようにフィルタ８で反射させることで、対物レンズ１１の開口面での光強度分布は破線から実線のように中心部が低下した分布へと変換される。この光が光ディスク１２で集光され、焦点を結ぶと図３（ｂ）に示すように破線だったものが実線のように集光スポットの光強度分布はより狭い領域に集中するようになる。すなわち集光スポットはより小さく絞れている。この現象を超解像現象と呼ぶ。対物レンズ１１の開口面での光強度分布を光学系に合わせて最適化することにより集光スポットは小さく絞れ、サイドローブと呼ばれる周辺部の盛り上がりも低く抑えることができる。

また、フィルタ８は発光点２から出射された光を、反射して光ディスク１２へ入射する光と透過して前光モニタ１３へ入射する光に分離するビームスプリッタとして働く。このように発光点２から出射された光は光ディスク１２へ向かわない光を光量制御に用いることで効率良く光を使うことができる。

また、本実施の形態１においてフィルタ８に入射する光は光透過部材７を透過し平らな面７ａに形成された波長選択偏光分離膜８ａにて反射する構成とすることで収差の悪化を防いでいる。仮にフィルタ８に入射する光が光透過部材７を介さずに入射するようにフィルタ８を構成すると、光透過部材７の表面に全反射膜８ｂを形成し、その表面に波長選択偏光分離膜８ａを形成するような構成となる。そうすると、波長選択偏光分離膜８ａの表面には全反射膜８ｂによる段差が生じ、そのためにそこで反射された光が収差として作用して集光スポット品質を悪化させたり、集光スポットを絞れなくさせたりする。本実施の形態１においてはこの収差の悪化を初めから起こさないような構成としているが、影響が少なければ光透過部材７を介さないような構成としても良い。

また、ホログラム素子１０を透過する際、偏光ホログラム１０ａの影響を受けずにそのまま透過するよう光の偏光方向を設定してあり、１／４波長板１０ｂで直線偏光から円偏光に変換される。

光ディスク１２で反射された光は対物レンズ１１、ホログラム素子１０、立ち上げプリズム９、光透過部材７、フィルタ８、コリメートレンズ６を通り、集積プリズム５に入射する。ホログラム素子１０を再度透過する際、１／４波長板１０ｂで円偏光から往きの直線偏光とは垂直な直線偏光、すなわちＳ偏光に変換される。偏光ホログラム１０ａによりＲＦ信号、トラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号等に対応する信号光成分に分離される。フィルタ８ではＳ偏光はすべて反射されるように設計されており、光強度分布に変化は起きない。

集積プリズム５内の傾斜面５ａに設けられた偏光分離膜は発光点２、発光点３から出射されたＰ偏光は透過し、発光点２から出射され光ディスク１２で反射されてきたＳ偏光は反射するような偏光分離膜構成を採用している。そのため、集積プリズム５に入射した光は傾斜面５ａに設けられた偏光分離膜で反射されて受光センサ１４に入射する。偏光ホログラム１０ａで分離され受光センサ１４に入射した各信号光成分は受光センサ１４で各種電気信号に変換される。

発光点３から出射された光は回折格子４、集積プリズム５を通過してコリメートレンズ６に入射される。このコリメートレンズ６で略平行光に変換され、光透過部材７を通ってフィルタ８で反射され再び光透過部材７内を通り、立ち上げプリズム９に入射される。さらに立ち上げプリズム９、ホログラム素子１０、対物レンズ１１を通過して光ディスク１２に焦点を結ぶ。

このとき、フィルタ８へ入射する光はＰ偏光であり、全反射膜８ｂが形成されない領域８ｃに入射した光１５ｂは９２〜９３％が反射されて光ディスク１２へ向かう光１６ｂとなり、残りの７〜８％の光は波長選択偏光分離膜８ａを透過し、前光モニタ１３へ入射する光１７となる。領域８ｃ以外に入射した光１５ａは全反射膜８ｂのために全光量が反射され、光ディスク１２へ向かう光１６ａとなる。したがって、光ディスク１２へ向かう光の光強度分布は発光点２の場合とは異なり、対物レンズ１１の開口中心部と開口端部の反射率の差が小さいため図３（ａ）のフィルタなしの分布に近い。そのため光ディスク１２での集光スポットの光強度分布も図３（ｂ）のフィルタなしの分布に近い。また、このときもフィルタ８は発光点３から出射された光を、反射して光ディスク１２へ入射する光と透過して前光モニタ１３へ入射する光に分離するビームスプリッタとして働く。このように発光点３から出射された光も光ディスク１２へ向かわない光を光量制御に用いることで効率良く光を使うことができる。発光点３から出射された光は光学倍率を低くしているためさらに利用効率が良く、高倍速で記録するのにさらに適している。

また、ホログラム素子１０を透過する際、この波長λ２では偏光ホログラム１０ａの影響を受けないのでそのまま透過し、１／４波長板１０ｂで直線偏光から円偏光に変換される。

光ディスク１２で反射された光は対物レンズ１１、ホログラム素子１０、立ち上げプリズム９、光透過部材７、フィルタ８、コリメートレンズ６を通り、集積プリズム５に入射する。ホログラム素子１０を再度透過する際、１／４波長板１０ｂで円偏光から往きの直線偏光とは垂直な直線偏光、すなわちＳ偏光に変換される。そしてこの波長λ２では偏光ホログラム１０ａの影響を受けないため偏光ホログラム１０ａをそのまま透過する。フィルタ８ではＳ偏光はすべて反射されるように設計されており、光強度分布に変化は起きない。

集積プリズム５内の傾斜面５ｂに設けられた偏光分離膜は発光点２、発光点３から出射された光を透過し、発光点３から出射され光ディスク１２で反射されてきた光を反射するような膜構成を採用している。そのため集積プリズム５に入射した光は傾斜面５ｂに設けられた偏光分離膜で反射され、傾斜面５ｃに設けられたホログラム素子にて分離して、その分離した光は受光センサ１４に入射し、各種電気信号に変換される。

なお、本実施の形態１においてはフィルタ８をビームスプリッタとして光透過部材７に形成する構成とした。しかし、その構成に限るものではなく、例えば、立ち上げプリズム９の発光点２、発光点３および光ディスク１２に対向しない面９ａにフィルタ８を設け、光透過部材７のフィルタ８を取り払い、面７ｂに偏光分離膜を設ける構成としても良い。

このように本発明の実施の形態１において、波長の異なるそれぞれの発光点から出射された光をそれぞれの所定の光強度分布に変換することで光ディスク１２上に集光するスポットの光強度分布をそれぞれの波長の光に対し最適にすることができる。そのためある発光点からの光に対して所定の光強度分布に変換することによりいわゆる超解像現象を発生させ、そのような所定の光強度分布に変換しない場合に比べてメインの集光スポットの直径を小さくし、周辺の光強度分布の盛り上がりであるいわゆるサイドローブも小さく抑えることができる。そのため光ディスク１２上に集光させた集光スポットの収差を低く抑えることができる。一方、このような変換を必要としない発光点に対しては変換をしないため光利用効率を低下させることがない。このようにして新たな独立した光学部品を追加することなく、それぞれの発光点からの光に対し最適な集光スポットを実現できる。そのため、低コストという特長を生かしつつ、どの波長の発光点からの光も高倍速で記録と再生の両方が行える波長の異なる複数の発光点を近接して設けた光源を用いた光ピックアップ装置を実現することができる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における光ピックアップ装置について図面を参照しながら説明する。図４は本発明の実施の形態２における光ピックアップ装置の光学系の概略図、図５は実施の形態２のフィルタ部の拡大図である。実施の形態２においてフィルタ８は発光点２、発光点３からの出射された光を透過させて光ディスク１２へ入射させる構成である。

まず、構成について説明する。実施の形態１においてフィルタ８は光透過部材７に形成されていたが、本実施の形態２においてはホログラム素子１０に形成されており、ビームスプリッタ１８が光透過部材７とフィルタ８の代わりに設置されている。その他の構成は実施の形態１と同じであるためその説明を援用する。

ホログラム素子１０は光学ガラス等で作製された２波長半導体レーザ光源１側の基板１０ｃ、光ディスク１２側の基板１０ｄの間に、２波長半導体レーザ光源１側に偏光ホログラム１０ａ、光ディスク１２側に１／４波長板１０ｂを有した構成である。本実施の形態２においてホログラム素子１０は偏光ホログラム１０ａと基板１０ｃの間に波長選択偏光透過膜８ｄと全透過膜８ｅを備えたフィルタ８を有する構成とした。フィルタ８を備えるホログラム素子１０は実施の形態１と同様対物レンズ１１とともに共通の部材（図示せず）に固着されており、対物レンズ１１とともに動く。なお、フィルタ８は１／４波長板１０ｂよりも２波長半導体レーザ光源１に近い側にあればよく、基板１０ｃの光源側の面や偏光ホログラム１０ａの光ディスク１２側の面に作製しても良い。

波長選択偏光透過膜８ｄは誘電体多層膜で光学系の光軸を中心に作製される。波長選択偏光透過膜８ｄの膜特性の設計は例えば波長λ１のＰ偏光透過率を５０％程度、Ｓ偏光透過率をほぼ１００％、波長λ２のＰ偏光透過率、Ｓ偏光透過率をほぼ１００％となるようにした。しかしこの数字は光学系を構成する部品がもつ定数、光学系の設計定数で変わるものであり、最適の膜特性はその光学系ごとで異なる。全透過膜８ｅは誘電体多層膜で作製され、波長選択偏光透過膜８ｄによって生ずる段差を解消するために波長選択偏光透過膜８ｄと同じ面上に波長選択偏光透過膜８ｄの外側に連続して形成される。

ビームスプリッタ１８は光学ガラスや光学プラスチックで作製された基板１８ａの２波長半導体レーザ光源１側の表面に偏光分離膜１８ｂを形成した構成とした。偏光分離膜１８ｂは誘電体多層膜で作製され、発光点２、発光点３から出射された光は一部を透過し、残りの大半を反射して光ディスク１２へ向かうようにし、光ディスク１２で反射された光は全反射して受光センサ１４へ向かうように設計されている。

次に光路について説明する。発光点２、発光点３から出射された光は実施の形態１と同様コリメートレンズ６で略平行光に変換され、ビームスプリッタ１８に入射する。ビームスプリッタ１８で透過する光は前光モニタ１３に入射する。ビームスプリッタ１８で反射した光は立ち上げプリズム９にて光ディスク１２方向に立ち上げられ、フィルタ８を備えたホログラム素子１０に入射する。ホログラム素子１０に入射した光はフィルタ８を透過して偏光ホログラム１０ａに入射する。このとき発光点２から出射された光はＰ偏光であるので波長選択偏光透過膜８ｄを透過するのが５０％程度であり、対物レンズ１１の開口面での光強度分布は図３（ａ）のフィルタありの分布となり、光ディスク１２上での光強度分布は図３（ｂ）のフィルタありの分布となる。一方、発光点３から出射された光もＰ偏光であるので波長選択偏光透過膜８ｄを透過するのがほぼ１００％であり、対物レンズ１１の開口面での光強度分布は図３（ａ）のフィルタなしの分布となり、光ディスク１２上での光強度分布は図３（ｂ）のフィルタなしの分布となる。フィルタ８、偏光ホログラム１０ａを透過した光は１／４波長板１０ｂでＰ偏光から円偏光に変換され、対物レンズ１１により光ディスク１２に集光される。

光ディスク１２で反射された光はホログラム素子１０内の１／４波長板１０ｂを再び投下することにより円偏光からＳ偏光に変換され、フィルタ８に入射する。発光点２から発射された光も発光点３から発射された光もＳ偏光であるためフィルタ８ではほぼ１００％透過し、ビームスプリッタ１８ではほぼ１００％反射されてコリメートレンズ６を経て、受光センサ１４へ向かう。

なお、フィルタ８はホログラム素子１０に設けるのではなく、回折格子４の実際の回折格子が設けられた面と対向する面、立ち上げプリズム９の２波長半導体レーザ光源１に対向する面９ｂまたは光ディスク１２に対向する面９ｃ等に設けても良い。このようにフィルタ８を透過で使う時は設計の自由度は高い。フィルタ８を回折格子４の実際の回折格子が設けられた面と対向する面に設けると、光ディスク１２で反射された光はフィルタ８を通らずに受光センサ１４に入射する。そのため波長選択偏光透過膜８ｄは発光点２から出射された光を例えば５０％程度透過し、発光点３から出射された光をほぼ１００％透過する波長選択透過膜として良く、全透過膜８ｅも発光点２、発光点３から出射した光のみほぼ１００％透過する膜として良い。

以上のように上記のような構成とすることで実施の形態２においても実施の形態１と同じ効果を得ることができる。さらに、フィルタ８をホログラム素子１０に設けた場合、対物レンズ１１とともに動くために記録再生特性はさらに向上させることができる。

（実施の形態３）
図６は本発明の実施の形態３における光ディスク装置の斜視図を示すものである。図６において筐体２１は上部筐体２１ａと下部筐体２１ｂを組み合わせて構成されている。トレイ２２は筐体２１に出没自在に設けられている。トレイ２２には光ディスク１２を回転させる回転駆動手段であるスピンドルモータ２３、光ピックアップ装置２４が設けられている。光ピックアップ装置２４は実施の形態１または実施の形態２に示すフィルタ８を有する光学系を備えており、光ディスク１２に情報を書き込むかあるいは情報を読み出す動作の少なくとも一方を行う。その時の光ディスク１２上の光強度分布は図３（ｂ）のようになっている。またトレイ２２内にはスピンドルモータ２３に対して光ピックアップ装置２４を近づけたり離したりする移動手段であるフィード駆動系（図示せず）がある。ベゼル２５はトレイ２２の前端面に設けられて、トレイ２２が筐体２１内に収納された時にトレイ２２の出没口を塞ぐように構成されている。筐体２１内部やトレイ２２内部には図示していない回路基板があり、信号処理系のＩＣや電源回路などが搭載されている。図示していない外部コネクタ２６はコンピュータ等の電子機器に設けられた電源／信号ラインと接続される。そして、外部コネクタ２６を介して光ディスク装置内に電力を供給したり、あるいは外部からの電気信号を光ディスク装置内に導いたり、あるいは光ディスク装置で生成された電気信号を電子機器などに送出する。以上のような実施の形態１または実施の形態２に示すフィルタ８を有する光学系を備えた光ピックアップ装置２４を搭載した光ディスク装置はどの波長で使用する光ディスク１２に対しても高倍速で記録も再生も行うことができる。

以上のように本発明の光ピックアップ装置及び光ディスク装置は２波長半導体レーザ光源を用いてＣＤ系もＤＶＤ系も高倍速で記録も再生も行うことができ、パーソナルコンピュータ、ノートブック型コンピュータ等の電子機器に好適に用いることができる。

本発明の実施の形態１における光ピックアップ装置の光学系の概略図 （ａ）は実施の形態１のフィルタ部の拡大上面図、（ｂ）は拡大正面図 （ａ）は対物レンズの開口面でのフィルタ有無の場合での光強度分布を比較した図、（ｂ）は光ディスク上でのフィルタ有無の場合での光強度分布を比較した図 本発明の実施の形態２における光ピックアップ装置の光学系の概略図 実施の形態２のフィルタ部の拡大図 本発明の実施の形態３における光ディスク装置の斜視図 従来の光ピックアップ装置の光学系の概略図

符号の説明

１ ２波長半導体レーザ光源
２ 波長λ１（６５０ｎｍ）の発光点
３ 波長λ２（７８０ｎｍ）の発光点
４ 回折格子
５ 集積プリズム
６ コリメートレンズ
７ 光透過部材
８ フィルタ（ビームスプリッタ）
８ａ 波長選択偏光分離膜
８ｂ 全透過膜
９ 立ち上げプリズム
１０ ホログラム素子
１０ａ 偏光ホログラム
１０ｂ １／４波長板
１１ 対物レンズ
１２ 光ディスク
１３ 前光モニタ
１４ 受光センサ

Claims (12)

1. 波長の異なる複数の発光点を近接して設けた光源と、光ディスクで反射された光を受光して電気信号を発生させる受光手段と、前記それぞれの発光点から出射された光を光ディスクへと集光し光ディスクで反射された光を前記受光手段へと導く光学系を備え、前記光学系はそれぞれの発光点から出射された光をそれぞれの所定の光強度分布に変換するフィルタを有する構成とした光ピックアップ装置。
2. 前記フィルタは光透過部材の前記発光点と対向しない面に形成され、前記発光点から出射された光を反射させて前記光ディスクへ入射させる構成とした請求項１に記載の光ピックアップ装置。
3. 前記フィルタは前記発光点から出射された光を、反射して前記光ディスクへ入射する光と透過して発光点から出射される光量を制御する手段へ入射する光に分離するビームスプリッタとした請求項２に記載の光ピックアップ装置。
4. 前記フィルタは前記光透過部材の面に形成された所定の波長と所定の偏光において所定の反射率となる波長選択偏光分離膜と、前記所定の光強度分布に対応させて前記波長選択偏光分離膜の表面に形成された全反射膜を備えた請求項２に記載の光ピックアップ装置。
5. 前記全反射膜は光学系の光軸付近には形成されない構成とした請求項４に記載の光ピックアップ装置。
6. 前記光透過部材は前記フィルタが形成された面と、その面と平行でない前記発光点と対向する面を有する請求項２に記載の光ピックアップ装置。
7. 前記発光点と対向する面は光学系の光軸からずれた位置の発光点から出射された光の非点収差を前記フィルタが形成された面と前記発光点と対向する面とが平行な場合より小さくする向きに傾けた請求項６に記載の光ピックアップ装置。
8. 前記フィルタは前記発光点から出射された光を透過させて前記光ディスクへ入射させる構成とした請求項１に記載の光ピックアップ装置。
9. 前記フィルタは前記所定の光強度分布に対応させた所定の波長と所定の偏光において所定の透過率となる波長選択偏光透過膜と、その波長選択偏光透過膜と同じ面上に波長選択偏光透過膜の外側に連続して形成された全透過膜を備えた請求項８に記載の光ピックアップ装置。
10. 前記波長選択偏光透過膜は光学系の光軸付近に形成された請求項９に記載の光ピックアップ装置。
11. 前記光学系は１／４波長板を有し、前記フィルタは対物レンズとともに動き前記１／４波長板よりも前記光源側にある光学部品に形成された請求項１０に記載の光ピックアップ装置。
12. 請求項１から請求項１１のいずれかに記載の光ピックアップ装置と、光ディスクを回転させる回転駆動手段と、前記回転駆動手段に対して前記光ピックアップ装置を近づけたり離したりする移動手段を備えた光ディスク装置。

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