JP2006309851A - 光ヘッド装置および情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】波長の異なるレーザ光を選択的に用いて対応する規格の記録媒体から情報を再生する際に、安定な再生信号が得られる光ヘッド装置および情報記録再生装置を提供する。
【解決手段】この発明の光ディスク装置１は、第１ないし第３の光源２１，２２，２３とそれぞれの光源の配列に関連付けられた波長選択膜（光結合プリズム）３２，３３および偏光ビームスプリッタ３７を有する。また、偏光ビームスプリッタ３７において、パターモニタ向けの出力を分離できる。このような光学要素の配列により、対物レンズ３１を、３波長対応型１つとすることができるのみならず波長の異なるレーザ光を選択的に用いて対応する規格の記録媒体から情報を再生する際に、安定な再生信号が得られる。
【選択図】図２

Description

この発明は、光学的情報記録媒体すなわち光ディスクに情報を記録し、または記録媒体から情報を再生する情報記録再生装置ならびにその情報記録再生装置に組み込まれる光ヘッド装置に関する。

レーザ光を用いて非接触で情報が記録可能で、あるいは既に記録されている情報を再生できる光ディスクおよびその光ディスクに情報を記録し、または光ディスクから情報を再生する光ディスク装置（光ディスクドライブ）が実用化されて久しい。なお、ＣＤ規格やＤＶＤ規格と呼ばれる複数種類の記録密度の光ディスクが既に広く普及している。

近年、青色あるいは紫色の波長のレーザ光を用いて情報を記録することにより、さらに記録密度が高められた超高密度光ディスクＨＤ（High density（ハイ デンシティ））ＤＶＤ（以下、ＨＤ ＤＶＤと略称する）も既に実用化されている。

このような多種の光ディスクのそれぞれについて、光ディスク装置（ディスクドライブ装置）をそれぞれ用意することは、コスト面や設置場所の点で、非効率的であり、２以上の規格の光ディスクに情報を記録し、または記録されている情報を再生し、もしくは既に記録されている情報を消去可能であることが、望まれている。

ところで、既に広く普及しているＣＤ規格の光ディスクへの情報の記録や同光ディスクからの情報の再生および既に記録されている情報の消去に用いられるレーザ光の波長は、例えば７８５ｎｍである。一方、ＤＶＤ規格の光ディスクにおいては、同レーザ光の波長は、例えば６５５ｎｍである。これに対し、ＨＤ ＤＶＤ規格の光ディスクへの情報の記録、光ディスクからの情報の再生ならびに既に記録されている情報の消去に用いられるレーザ光の波長は、４００ｎｍ〜４１０ｎｍである。

光ディスク装置は、光ディスク（記録媒体）の所定の位置に、所定の波長のレーザ光を照射する送光系と、光ディスクで反射されたレーザ光を検出する受光系と、送光系および受光系の動作を制御する機構制御（サーボ）系と、送光系に対して記録すべき情報や消去信号を供給し、受光系により検出された信号から記録されている情報を再生する信号処理系、等を含む。

なお、送光系および受光系は、半導体レーザ素子（レーザダイオード）と、レーザダイオードからのレーザ光を光ディスクの記録面に集光するとともに光ディスクで反射されたレーザ光を捕獲する対物レンズと、を含み、光ヘッドまたは光ピックアップ（ヘッド）と称されるユニットとして一体化されている。

しかし、複数規格の光ディスクからの情報の再生、もしくは光ディスクへの情報の記録に対して、レーザ光の波長（光ディスクの規格）毎に光ヘッドを個々に用意することは、光ディスクドライブ装置の大きさやコストを増大させることに他ならない。

このような背景から、単一の光ヘッドまたは光ピックアップにより、複数波長のレーザ光を出力可能とする多くの提案がある。

例えば、ＤＶＤ用の赤色光ビームと高密度記録用の青色光ビームの光軸を共通とした光ピックアップにおいて、ダイクロイックプリズムの前後に、一対のビームエキスパンダレンズを設け、青色光ビームに発生する球面収差を補正し、両光ビームを平行光とするものが提案されている（例えば、特許文献１）。
特開２００４−１８５７８１号公報

しかしながら、特許文献１の光ピックアップは、ＤＶＤ用の赤色光ビームと高密度記録用の青色光ビームの光軸を共通とすることを開示するのみで、現在、広く利用されているＣＤ規格の光ディスク用の７８５ｎｍのレーザ光を含めた３つの波長のレーザ光を一体化するものではない。

なお、特許文献１の光ピックアップにおいて、その光路の任意の位置にＣＤ用のレーザ光源を設置したとしても、ＣＤからの再生信号を得ることは容易ではない。

本発明の目的は、２以上の異なる規格の光ディスクから情報を安定に再生できる光ヘッド装置および情報記録再生装置を提供することである。

この発明は、上記問題点に基づきなされたもので、記録媒体の記録面で反射された光を捕捉する対物レンズと、前記対物レンズに向かう光路上において、最も波長の長い光ビームを出射する光源からの光を、光源に向かう方向および光源から記録媒体へ向かう方向のそれぞれにおいて反射する第１の光学要素＜第２の結合プリズム３３＞と、前記対物レンズに向かう光路上において、前記第１の光学要素よりも前記対物レンズから離れた所定の位置で、最も波長の短い光ビームを出射する光源からの光および最も波長の短い光ビームを出射する光源からの光と最も波長の長い光ビームを出射する光源からの光の間の波長の光のそれぞれを、記録媒体へ向かう方向については透過し、記録媒体から反射された方向については反射する第２の光学要素＜偏光ビームスプリッタ３７＞と、前記対物レンズに向かう光路上において、前記第２の光学要素よりも前記対物レンズから離れた所定の位置で、最も波長の短い光ビームを出射する光源からの光について、記録媒体へ向かう方向については透過し、かつ、最も波長の短い光ビームを出射する光源からの光と最も波長の長い光ビームを出射する光源からの光の間の波長の光については、記録媒体へ向かう方向については反射する第３の光学要素＜第１の結合プリズム３２＞と、を有することを特徴とする光ヘッド装置、を提供するものである。

本発明によれば、互いに異なる波長の光ビームを用いることにより情報の記録と再生が可能な複数の記録密度の記録媒体に対し、それぞれ異なる波長の光ビームを出力可能な光源からの所定の波長の光ビームを、単一の光路および対物レンズにより集光可能で、しかも光検出器およびパワーモニタ（ＡＰＣ）も共用できる複数の記録媒体に対して互換性の高い光ピックアップ（光ヘッド装置）が提供される。従って、光ディスクの規格に拘わりなく情報の記録および再生が可能な光ヘッド装置および情報記録再生装置が提供される。

これにより、装置の重量やコストが低減され、また、その軽量化および小型化の結果、機械的振動が生じることも抑止される。従って、安定な動作および信頼性の向上が可能である。

以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態が適用可能な情報記録再生装置（光ディスク装置）の構成の一例を示す。

図１に示す光ディスク装置１は、光ピックアップ（ＰＵＨアクチュエータ）１１からの以下に説明する所定波長のレーザ光を、以下に説明する任意の種類（規格）に対応する光ディスクＤの情報記録層に集光することで、光ディスクＤに情報を記録し、また光ディスクＤから情報を再生できる。なお、光ディスクＤは、例えばＣＤ規格、またはＤＶＤ規格もしくはＤＶＤ規格よりもさらに記録密度が高められているＨＤ（High density（ハイ デンシティ））ＤＶＤディスク等である。

ＰＵＨ１１は、図２により後段に説明するが、第１の波長（４０５ｎｍ）の光ビーム、第２の波長（６５５ｎｍ）の光ビームおよび第３の波長（７８５ｎｍ）の光ビームのいずれかを、装着されている光ディスクＤの種類に合わせて出力可能である。また、ＰＵＨ１１は、光ディスクＤの図示しない情報記録面で反射された反射レーザ光を検出して、既に記録されている情報の再生に利用可能な出力信号を出力する。

詳細には、光ディスクＤで反射された反射レーザ光は、ＰＵＨ１１のフォトディテクタ４１およびＡＰＣ向けのフォトディテクタ４２により検出され、その光の強度に対応して大きさが変化する出力信号に変換される。フォトディテクタ４１の出力信号は、増幅器５１により所定レベルまで増幅され、コントローラ（主制御装置）１０１と接続されたピックアップサーボ回路１１１、ＲＦ信号処理回路（出力信号処理回路）１１２、およびアドレス信号処理回路１１３に出力される。また、ＡＰＣ向けのフォトディテクタ４２の出力は、図２を用いて後段に詳述するが、ＡＰＣ（Auto Power Control）回路１１４を介してコントローラ１０１に供給され、レーザ駆動回路１２１からレーザ素子に出力される駆動電流の大きさの制御に利用される。

サーボ回路１１１では、図２を参照して後段に詳述するが、ＰＵＨ１１の対物レンズのフォーカスサーボ（対物レンズの焦点位置に対する、光ディスクＤの記録層と対物レンズとの間の距離の差の制御）信号およびトラッキングサーボ（対物レンズの光ディスクＤのトラックを横切る方向の位置の制御）信号が生成される。それぞれの信号は、図示しないフォーカスアクチュエータとトラッキングアクチュエータとに出力される。

ＲＦ信号処理回路１１２では、フォトディテクタにより検出され、再生された信号からユーザーデータや管理情報が取り出され、アドレス信号処理回路１１３では、アドレス情報、すなわちＰＵＨ１１の対物レンズが現在対向している光ディスクＤのトラックまたはセクタを示す情報が取り出され、コントローラ１０１に出力される。

コントローラ１０１においては、アドレス情報を元に、所望の位置のユーザーデータ等のデータを読み出すために、あるいは所望の位置にユーザーデータや管理情報を記録するために、ＰＵＨ１１の位置が制御される。

また、コントローラ１０１では、光ディスクＤに情報を記録する場合や、光ディスクＤから情報を再生する場合に、レーザ素子（ＬＤ）から出力されるべきレーザ光の光強度が指示される。なお、コントローラ１０１の指示により、所望の位置のアドレス（あるいはセクタ）に既に記録されているデータが消去可能である。

光ディスクＤへ情報を記録する場合は、（コントローラ１０１の制御により）記録信号処理回路１２２において、光ディスクＤへの記録に適した記録波形信号に変調された記録データすなわち記録信号がレーザ駆動回路（ＬＤＤ）１２１に供給される。従って、ＰＵＨ１１のレーザ素子からは、ＬＤＤ（レーザ駆動回路）１２１から出力されるレーザ駆動信号に対応して、記録すべき情報に応じて強度が変化されたレーザ光が出力される。これにより、光ディスクＤに情報が記録される。

図２は、図１に示した光ディスク装置のＰＵＨ（光ピックアップすなわち光ヘッド）の構成の一例を示す。

ＰＵＨ１１は、例えば半導体レーザ素子である第１の光源２１を含む。第１の光源２１から出力されるレーザ光の波長は、例えば４００〜４１０ｎｍで、好ましくは４０５ｎｍである。ＰＵＨ１１はまた、例えば半導体レーザ素子である第２の光源２２を含む。第２の光源２２から出力されるレーザ光の波長は、好ましくは６５５ｎｍである。ＰＵＨ１１はさらに、例えば半導体レーザ素子である第３の光源２３を含む。第３の光源２３から出力されるレーザ光の波長は、好ましくは７８５ｎｍである。なお、第１および第２の光源２１，２２のそれぞれには、その近傍（あるいは一体）に、出射されたレーザ光の偏光の方向を整える（Ｐ偏光とＳ偏光の比率を、所定の比率に変化させる）ためのλ／２板２１ａ，２２ａが設けられている。

ＰＵＨ１１の光ディスクＤと対向する側の所定位置には、図１に示した光ディスク装置１に装着された光ディスクＤの種類に応じて第１ないし第３の光源２１〜２３のいずれかから出射されるレーザ光を光ディスクＤの図示しない記録面に集光するとともに、記録面で反射された反射レーザ光を捕捉する対物レンズ３１が設けられている。なお、対物レンズ３１は、上述の第１ないし第３のレーザ素子２１〜２３から出力されるレーザ光のそれぞれに対して、所定の開口数（ＮＡ）を提供可能な３波長対応レンズである。また、対物レンズ３１は、例えばプラスチック製であり、開口数ＮＡは、波長４０５ｎｍのレーザ光に対して、例えば０．６５、波長６５５ｎｍのレーザ光に対して、例えば０．６である。

第１ないし第３のレーザ素子（光源）２１〜２３と対物レンズ３１との間には、第１のレーザ素子２１の側から、第１の光結合プリズム３２、第２の光結合プリズム３３、コリメートレンズ３４、および偏光依存性の回折素子が所定厚さの光学ガラスに形成された光回折素子３５が配置されている。なお、光回折素子３５は、周知のλ／４板と一体に形成されてもよい（この例では、以下λ／４板が光回折素子３５と一体化されている、として、説明する）。また、通常は、光路設計上、あるいはＰＵＨ１１の厚さを低減する目的で、例えばコリメートレンズ３４と光回折素子３５との間、あるいはコリメートレンズ３４と第２の光結合プリズム３３との間に、光路を折り曲げるためのミラー（通常、立ち上げミラーと称される）３６が設けられる。

第１の光結合プリズム３２と第２の光結合プリズム３３との間には、第１の光結合プリズム３２から第２の光結合プリズム３３（すなわち第１の光源２１から光ディスクＤ）に向かうレーザ光は、そのほとんどが透過可能で、光ディスクＤの記録面で反射された反射レーザ光は、所定の割合で反射するビームスプリッタ３７が設けられている。

ビームスプリッタ３７により反射された反射レーザが向かう方向には、光ディスクＤの情報記録面で反射された反射レーザ光を検出して、その光強度に対応する電気信号を出力する光検出器４１が設けられている。なお、ビームスプリッタ３７は、Ｐ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射するよう、偏光面の特定が設定されている偏光ビームスプリッタであり、第１および第２の光源からのレーザ光Ｌ１，Ｌ２のうちの一部、すなわちＳ偏光成分は、偏光面において反射されることで、光ディスクＤに向かうレーザ光から分離される。また、ビームスプリッタ３７により、光ディスクＤに向かうレーザ光（Ｐ偏光）から分離されたレーザ光（Ｓ偏光）を検出可能に、パワーモニタ（ＡＰＣ）のための光検出器４２（以下ＡＰＣ検出器と呼称する）が、所定の位置に設けられている。従って、ＡＰＣ検出器４２は、波長４０５ｎｍのレーザ光（ＨＤ ＤＶＤ向け）と波長６５５ｎｍのレーザ光（ＤＶＤ向け）のいずれに対しても共用可能である。

第１の光結合プリズム（ダイクロイックプリズム）３２は、第１の光源すなわちＨＤ ＤＶＤ向けの半導体レーザ素子２１からの波長４０５（４００〜４１０）ｎｍのレーザ光Ｌ１を透過し、第２の光源すなわちＤＶＤ向けの半導体レーザ素子２２からの波長６５５（６４０〜６７０）ｎｍのレーザ光Ｌ２を反射して、両波長のレーザ光を、同一光路上に結合する。なお、第１の光結合プリズム３２は、第１の光源２１からのレーザ光Ｌ１の強度に、実質的に損失を与えることなく透過可能であることが要求される。このため、例えば約６５５ｎｍよりも波長が短いレーザ光に対して、反射率が０％（基材表面による反射を除く）である。従って、ここでは、膜特性反転波長帯（反射と透過の特性が入れ替わる波長帯）は、好ましくは４０５〜６５５ｎｍの間に規定される。なお、一般に、レーザ素子から出力されるレーザ光の波長は、レーザ素子の温度およびその周囲温度の変動により、例えば１０ｎｍ／５℃程度変動することが知られている。また、出力レーザ光の中心波長にも、個体差がある。このため、実際には、膜特性反転波長帯の波長帯域は、これらの温度変動の影響を含んで規定されることはいうまでもない。

一方、第２の光結合プリズム３３（トリクロイックプリズム）は、第１および第２の光源２１，２２からのレーザ光を透過（第３の光源２３からの７８５（７７５〜７９５）ｎｍのみ反射）させなければならない。従って、約７８５ｎｍよりも波長が短いレーザ光に対しては、反射率が０％（基材表面による反射を除く）である。従って、膜特性反転波長帯は、６５５〜７８５ｎｍの間に規定される。もちろん、この波長７８５ｎｍのレーザ光を出力するレーザ素子から出力されるレーザ光の波長も、レーザ素子の温度およびその周囲温度の変動により、例えば１０ｎｍ／５℃程度変動することが知られている。また、出力レーザ光の中心波長にも、個体差がある。このため、実際には、膜特性反転波長帯の波長帯域は、これらの温度変動の影響を含んで規定されることはいうまでもない。

次に、図２に示したＰＵＨによる光ディスクへのレーザ光の照射および光ディスクからのレーザ光について、詳細に説明する。

第１の光源２１から出射された波長４０５ｎｍのレーザ光Ｌ１は、λ／２板２１ａにより、Ｓ偏光成分よりもＰ偏光成分が多くなるよう、偏光の方向が変化される。偏光の方向が変化されたレーザ光Ｌ１は、第１の光結合プリズム３２、ビームスプリッタ３７および第２の光結合プリズム３３の順に、立ち上げミラー３６に案内される。立ち上げミラー３６に案内されたレーザ光Ｌ１は、立ち上げミラー３６で反射されて進行方向が変化され、コリメートレンズ３４および光回折素子（λ／４板）３５を通って対物レンズ３１に案内され、対物レンズ３１により、光ディスクＤの図示しない記録面に集光される。なお、光回折素子３５を通過したレーザ光Ｌ１の偏光の方向は、一体化されているλ／４板によりさらに回転され、光ディスクＤに照射される時点では、円偏光である。

第２の光源２２から出射された波長６５５ｎｍのレーザ光Ｌ２は、λ／２板２２ａにより、Ｓ偏光成分よりもＰ偏光成分が多くなるよう、偏光の方向が変化される。偏光の方向が変化されたレーザ光Ｌ２は、第１の光結合プリズム３２で反射され、第１のレーザ光Ｌ１と実質的に同一の光路に沿って、ビームスプリッタ３７および第２の光結合プリズム３３の順に、立ち上げミラー３６に案内される。なお、立ち上げミラー３６で反射されたレーザ光Ｌ２は、第１のレーザ光Ｌ１と同様に回折素子と一体化されたλ／４板３５により円偏光に変換された後、対物レンズ３１により、光ディスクＤの図示しない記録面に集光される。

第３の光源２３から出射された波長７８５ｎｍのレーザ光Ｌ３は、第２の光結合プリズム３３で反射され、第１および第２のレーザ光Ｌ１，Ｌ２と実質的に同一の光路を、立ち上げミラー３６に案内される。なお、立ち上げミラー３６で反射されたレーザ光Ｌ３は、第１または第２のレーザ光Ｌ１，Ｌ２と同様に、対物レンズ３１により、光ディスクＤの図示しない記録面に集光される。

なお、第１の光結合プリズム３２により結合され、ビームスプリッタ３７において、光ディスクＤに向かうレーザ光から分離されたレーザ光すなわち第１の光源２１からの４０５ｎｍのレーザ光および第２の光源２２からの６５５ｎｍのレーザ光のうちのＳ偏光は、ＡＰＣ検出器４２に照射される。

ＡＰＣ検出器４２の出力は、詳述しないが、フィードバック制御により、そのレーザ光を出力しているレーザ素子に供給すべきレーザ駆動電流の大きさの制御に利用される。

光ディスクＤの記録面で反射された反射レーザ光（Ｒ１〜Ｒ３）は、対物レンズ３１により捕捉され、光回折素子３５に戻される。以下、反射レーザ光Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３のそれぞれの特性毎に説明する。

波長４０５ｎｍのレーザ光Ｒ１は、光回折素子３５において、偏光の方向が円偏光から直線偏光に変化される。なお、この反射レーザ光Ｒ１の偏光の方向は、光ディスクＤに向かうレーザ光Ｌ１の偏光の方向と９０°異なる。

偏光の方向が変化された反射レーザ光Ｒ１は、立ち上げミラー３６で進行方向が変化され、第２の光結合プリズム３３を通り、偏光ビームスプリッタ３７に戻される。

偏光ビームスプリッタ３７に戻された反射レーザ光Ｒ１は、偏光の方向が、光ディスクＤに向かう際の偏光の方向と９０°変化されているので、今度は、偏光ビームスプリッタ３７により反射され、光検出器４１に案内される。

光検出器４１に案内された反射レーザ光Ｒ１は、光検出器４１により、その強度に対応する出力信号に変換され、図１に概略を示したような信号処理部において、処理される。従って、光ディスクＤに記録されている情報が再生される。

波長６５５ｎｍのレーザ光Ｒ２は、光回折素子３５において、偏光の方向が円偏光から直線偏光に変化される。なお、この反射レーザ光Ｒ２の偏光の方向は、光ディスクＤに向かうレーザ光Ｌ２の偏光の方向と９０°異なる。

偏光の方向が変化された反射レーザ光Ｒ２は、立ち上げミラー３６で進行方向が変化され、第２の光結合プリズム３３を通り、偏光ビームスプリッタ３７に戻される。

偏光ビームスプリッタ３７に戻された反射レーザ光Ｒ２は、偏光の方向が、光ディスクＤに向かう際の偏光の方向と９０°変化されているので、今度は、偏光ビームスプリッタ３７により反射され、光検出器４１に案内される。

光検出器４１に案内された反射レーザ光Ｒ２は、光検出器４１により、その強度に対応する出力信号に変換され、図１に概略を示したような信号処理部において、処理される。従って、光ディスクＤに記録されている情報が再生される。

波長７８５ｎｍのレーザ光Ｒ３は、他のレーザ光Ｒ１，Ｒ２と同様に、立ち上げミラー３６で反射され、第２の光結合プリズム３３に戻される。第２の光結合プリズム３３は、既に説明したように、膜特性反転波長帯が６５５ｎｍ〜７８５ｎｍであるから、レーザ光Ｒ３は、偏光面の偏光の方向に拘わりなく、レーザ素子２３側に反射される。

ここで、第３のレーザ素子２３を、レーザ発振部に加えて受光部（フォトディテクタ）が一体に形成された検出素子一体型をとすることにより、ＣＤについて、所定の再生信号を得ることができる。

図３は、図２に示したＰＵＨ（光ピックアップ）に組み込まれる光結合プリズムおよび偏光ビームスプリッタの特性を説明するものである。

図３（ａ）〜図３（ｃ）は、ＰＵＨ１１において、第１の光源２１から対物レンズ３１に向かうレーザ光のための光軸（設計光軸）、すなわち第１および第２の光結合プリズム３２，３３、偏光ビームスプリッタ３７、対物レンズ３１を通る光軸Ｏ１，Ｏ２（光軸Ｏ２は、説明のために便宜的に示したもので、例えば立ち上げミラー３６を用いない系においては、光軸Ｏ１のみとなることは容易に理解される）に対し、それぞれの光学要素の特徴を示している。

図３（ａ）から明らかなように、第１の光結合プリズム３２においては、光軸Ｏ１に沿って直進する第１の光源２１からの波長４０５ｎｍのレーザ光Ｌ１に結合される第２の光源２２からの波長６５５ｎｍのレーザ光Ｌ２は、光軸Ｏ１に対し、例えば１００±５°の光路偏角で結合（合成）される。同様に、図３（ｃ）から明らかなように、第２の光結合プリズム３３においては、光軸Ｏ１に沿って直進する第１の光源２１からの波長４０５ｎｍのレーザ光Ｌ１および合成された第２の光源２２からの波長６５５ｎｍのレーザ光Ｌ２に対して、光軸Ｏ１に対し、例えば７０±５°の光路偏角で、第３の光源２３からの波長７８５ｎｍのレーザ光Ｌ３が結合（合成）される。

なお、図３（ａ）および図３（ｃ）により説明した光路偏角は、光軸に沿って進む発散性（発散光）であるレーザ光が波長選択膜に入射し、あるいは選択膜で反射する際に、光軸から離れた（発散光の）周縁部の光路長の差、および２つの光を合成（結合）する際の透過率または反射率の偏差の影響を最小とするために、個々の光結合プリズムの波長選択膜を光軸Ｏ１に対して非垂直とするものである。

これとは別に、図３（ｂ）に示されるように、偏光ビームスプリッタ３７において、光ディスクＤに向かうレーザ光Ｌ１，Ｌ２から分離される例えばＳ偏光の成分は、光軸Ｏ１に対して、例えば６５±５°の光路偏角で、モニタ検出器４２向けのレーザ光Ｌ１，Ｌ２を出射可能にその角度が規定された出射面３７ｓが規定されている（偏光ビームスプリッタ３７は、ＡＰＣ検出器４２向けのモニタ用レーザ光を、光軸Ｏ１に対する光路偏角６０．５°で出射可能な出射面３７ｓを有する）。このように、ＡＰＣ検出器４２の受光面を光軸Ｏ１に対して所定の角度傾けることで、受光面を、例えば光軸Ｏ１に垂直に規定する場合に比較して、ＰＵＨ１１の大きさを低減可能である。

すなわち、ＰＵＨ１１において、第１ないし第３の光源２１〜２３と対物レンズ３１との間に設けられる光学要素に関し、それぞれの光源からのレーザ光Ｌ１〜Ｌ３を対物レンズ３１に入射可能で、かつ少なくとも第１および第２の光源からのレーザ光Ｌ１，Ｌ２の強度をモニタするＡＰＣ光検出器４２および再生信号の検出に利用される光検出器４１を２つの波長のレーザ光で共用可能とし、Ｓ／Ｎ比の高い再生信号を得ることを可能とするために、各光学要素（光結合プリズム３２，３３）を、図３（ａ）および図３（ｃ）に示した条件とすることが好ましい。

また、第１の光結合プリズム３２、偏光ビームスプリッタ３７および第２の光結合プリズム３３を、図３（ａ）〜（ｃ）に示した条件に配列するとともに、図２に示した通り、第１の光源２１からの波長４０５ｎｍのレーザ光Ｌ１と第２の光源２２からの波長６５５ｎｍのレーザ光Ｌ２とを、第１の光結合プリズム３２により結合することにより、図４に示すように、第１および第２の光結合プリズムの波長選択膜の膜特性反転波長帯の設計および製造が容易となる。

図４（ａ）および図４（ｂ）は、それぞれ、第１の光結合プリズム３２および第２の光結合プリズムの波長選択膜の膜特性反転波長帯に求められる膜特性反転特性を、示している。図４（ａ）において、帯域［ａ］で示す膜特性反転波長帯は、図２および図３を用いて説明した通り、好ましくは４０５〜６５５ｎｍの間に規定される。また、図４（ｂ）において、帯域［ｂ］で示す膜特性反転波長帯の波長特性は、図２および図３を用いて説明した通り、６５５〜７８５ｎｍの間に規定される。

ここで、比較のために、第１の光結合プリズム３２において、波長４０５ｎｍのレーザ光と波長７８５ｎｍのレーザ光とを結合（合成）する場合を考える。この場合、第１の光結合プリズム３２の波長選択膜に求められる膜特性反転特性の波長特性は、図４（ａ）に帯域［ｘ］で示すように、７８５ｎｍ以上の波長のレーザ光を反射することのできる特性となる。しかしながら、第２の光結合プリズム３３の波長選択膜に求められる膜特性反転特性の波長特性は、図４（ｂ）に帯域［ｙ］で示すように、６４０ｎｍ〜６７０ｎｍと非常に狭く設定する必要がある。

換言すると、互いに波長の異なる３つの波長のレーザ光を、単一の光路と対物レンズとにより任意の規格の光ディスクに案内して光ディスクに記録されている情報を再生する光ピックアップとしては、
対物レンズの近傍に、最も波長の長いレーザ光を出力可能な光源を配置し、
最も波長の短いレーザ光を出力可能な光源およびその間の波長のレーザ光を出力可能な光源からの２つのレーザ光を、実質的に同一の光路で、最も波長の長いレーザ光の光路に重ね合わせ、
光ディスクで反射されたレーザ光のうち最も波長の長いレーザ光を、波長選択膜により最初に分離する、
系によってのみ、最も波長の短いレーザ光が用いられる光ディスク、または中間の波長のレーザ光が用いられる光ディスクからの再生信号を単一の光検出器により、得ることができる。

以上説明したように、本発明の第１ないし第３の波長の光ビームを出射可能な３つの光源の配列、およびその光源の配列に関連付けられた波長選択膜（光結合プリズム）の配列によれば、ＨＤ ＤＶＤ向けの波長４０５ｎｍの光ビームとＤＶＤ向けの波長６５５ｎｍの光ビームとがダイクロイックミラーにより結合され、両光ビームが光ディスクに到達する前に、偏光ビームスプリッタにより反射される成分（Ｓ偏光）からパターモニタ（ＡＰＣ）が可能である。また、偏光ビームスプリッタを透過する成分（Ｐ偏光）に対し、トリクロイックビームスプリッタを介してＣＤ向けの波長７８５ｎｍの光ビームが合成されることで、同一の光路により、３波長の光ビームを、光ディスクに照射することができる。従って、対物レンズを、３波長対応型１つとすることができる。

一方、光ディスクで反射された反射光ビームのうち、ＣＤ向けの７８５ｎｍの光ビームは、トリクロイックビームスプリッタにより、ＨＤ ＤＶＤまたはＤＶＤ向けの光ビームから分離される。従って、ＨＤ ＤＶＤまたはＤＶＤ向けの光ビームを検出する光検出器には、ＣＤ向けの光ビームが入射することがなく、結果的に、ＨＤ ＤＶＤまたはＤＶＤからの再生信号を、同一の光検出器により、高いＳ／Ｎ比で、安定に再生可能である。

なお、この発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々な変形もしくは変更が可能である。また、個々の実施の形態は、可能な限り適宜組み合わせて実施されてもよく、その場合、組み合わせによる効果が得られる。

本発明が適用可能な光ディスク装置の一例を示す概略図。 図１に示した光ディスク装置に組み込まれる光ヘッドの要素を説明する概略図。 図２に示した光ヘッドに組み込まれる光学要素の特性を説明する概略図。 図２に示した光ヘッドに組み込まれる光結合プリズムの波長選択膜の波長特性の一例を説明する概略図。

符号の説明

１…光ディスク装置（情報記録再生装置）、１１…光ヘッド（光ピックアップ）、２１…（出力光の波長４０５ｎｍの）第１の光源、２１ａ…λ／２板（波長４０５ｎｍ用）、２２…（出力光の波長６５５ｎｍの）第２の光源、２２ａ…λ／２板（波長６５５ｎｍ用）、２３…（出力光の波長７８５ｎｍの）第３の光源、３１…対物レンズ、３２…第１の光結合プリズム、３３…第２の光結合プリズム、３４…コリメートレンズ、３５…λ／４板を兼ねる光回折素子、３６…立ち上げミラー、３７…偏光ビームスプリッタ、４１…光検出器、４２…ＡＰＣ検出器、５１…増幅器、１０１…コントローラ、１１１…サーボ回路、１１２…ＲＦ信号処理回路、１１３…アドレス信号処理回路、１１４…記録信号処理回路、１１５…ＬＤＤ（レーザダイオード駆動回路）、Ｄ…光ディスク（記録媒体）。

Claims (11)

1. 記録媒体の記録面で反射された光を捕捉する対物レンズと、
   前記対物レンズに向かう光路上において、最も波長の長い光ビームを出射する光源からの光を、光源に向かう方向および光源から記録媒体へ向かう方向のそれぞれにおいて反射する第１の光学要素と、
   前記対物レンズに向かう光路上において、前記第１の光学要素よりも前記対物レンズから離れた所定の位置で、最も波長の短い光ビームを出射する光源からの光および最も波長の短い光ビームを出射する光源からの光と最も波長の長い光ビームを出射する光源からの光の間の波長の光のそれぞれを、記録媒体へ向かう方向については透過し、記録媒体から反射された方向については反射する第２の光学要素と、
   前記対物レンズに向かう光路上において、前記第２の光学要素よりも前記対物レンズから離れた所定の位置で、最も波長の短い光ビームを出射する光源からの光について、記録媒体へ向かう方向については透過し、かつ、最も波長の短い光ビームを出射する光源からの光と最も波長の長い光ビームを出射する光源からの光の間の波長の光については、記録媒体へ向かう方向については反射する第３の光学要素と、
   を有することを特徴とする光ヘッド装置。
2. 前記第３の光学要素は、膜特性反転波長帯の波長帯域が４０５〜６５５ｎｍの反射膜を有することを特徴とする請求項１記載の光ヘッド装置。
3. 前記第１の光学要素は、膜特性反転波長帯の波長帯域が６５５〜７８５ｎｍの反射膜を有することを特徴とする請求項１記載の光ヘッド装置。
4. 前記第３の光学要素は、膜特性反転波長帯の波長帯域が４０５〜６５５ｎｍの反射膜を有することを特徴とする請求項３記載の光ヘッド装置。
5. 前記第１の光学要素は、膜特性反転波長帯の波長帯域が６５５〜７８５ｎｍの反射膜を有することを特徴とする請求項２記載の光ヘッド装置。
6. 最も短い波長の光を出力する第１の光源と、
   前記第１の光源からの光の波長よりも長い第２の波長の光を出力する第２の光源と、
   前記第１および第２の光源からのいずれの光の波長よりも長い第３の波長の光を出力する第３の光源と、
   前記第１の光源と前記第２の光源との間に、前記第１の光源からの光を透過させ、かつ前記第２の光源からの光を反射させることで、それぞれの光を合成するよう設けられた第１の光結合プリズムと、
   第１の光結合プリズムにより合成された光を透過させ、前記第３の光源からの光を反射させることで、それぞれの光を合成するよう設けられた第２の光結合プリズムと、
   前記第２の光結合プリズムにより合成された光を記録媒体の記録面に集光するとともに記録媒体で反射された反射光を捕獲する３波長対応対物レンズと、
   前記第１および第２の光結合プリズムとの間に、前記第１の光結合プリズムにより合成された光の少なくとも一部を透過（一部を反射）させ、記録媒体から反射された光を反射するよう設けられたビームスプリッタと、
   を有することを特徴とする光ヘッド装置。
7. 前記ビームスプリッタにより記録媒体から反射された光が反射される方向の所定の位置に設けられ、前記反射された光の強度に対応する出力信号を生成する光検出器をさらに有することを特徴とする請求項６記載の光ヘッド装置。
8. 前記ビームスプリッタにより反射された前記第１の光結合プリズムにより合成された光の少なくとも一部を検出し、その光の強度に対応する出力信号を生成するモニタ光検出器をさらに有することを特徴とする請求項６記載の光ヘッド装置。
9. 最も短い波長の光を出力する第１の光源と、前記第１の光源からの光の波長よりも長い第２の波長の光を出力する第２の光源と、前記第１および第２の光源からのいずれの光の波長よりも長い第３の波長の光を出力する第３の光源と、前記第１の光源と前記第２の光源との間に、前記第１の光源からの光を透過させ、かつ前記第２の光源からの光を反射させることで、それぞれの光を合成するよう設けられた第１の光結合プリズムと、第１の光結合プリズムにより合成された光を透過させ、前記第３の光源からの光を反射させることで、それぞれの光を合成するよう設けられた第２の光結合プリズムと、前記第２の光結合プリズムにより合成された光を記録媒体の記録面に集光するとともに記録媒体で反射された反射光を捕獲する３波長対応対物レンズと、前記第１および第２の光結合プリズムとの間に、前記第１の光結合プリズムにより合成された光の少なくとも一部を透過（一部を反射）させ、記録媒体から反射された光を反射するよう設けられたビームスプリッタと、を有することを特徴とする光ヘッド装置と、
   前記光検出器により検出された信号から記録媒体に記録されている情報を再生可能に、その情報に対応する信号成分を取り出す信号再生回路と、
   を有することを特徴とする情報記録再生装置。
10. 前記光ヘッド装置の前記ビームスプリッタにより記録媒体から反射された光が反射される方向の所定の位置に設けられ、前記反射された光の強度に対応する出力信号を生成する光検出器をさらに有することを特徴とする請求項９記載の情報記録再生装置。
11. 前記光ヘッド装置の前記ビームスプリッタにより反射された前記第１の光結合プリズムにより合成された光の少なくとも一部を検出し、その光の強度に対応する出力信号を生成するモニタ光検出器をさらに有することを特徴とする請求項９記載の情報記録再生装置。

Images