JP2010073233A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のレーザ素子を用いた場合にも部品点数を少なくし小型化し、かつ安価で高い効率の光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】第１レーザ光を出射する第１光源素子と、第１光源素子に近接して配置され、第１レーザ光と同一方向に第２レーザ光を出射する第２光源素子と、第１レーザ光および第２レーザ光を共通の光学軸により光記録媒体に導く共通光学経路と、第１光源素子および第２光源素子と前記共通光学経路の間に、第１レーザ光を回折する第１回折格子と第２レーザ光を回折する第２回折格子を領域分割して形成した１つの回折素子とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ディスクなどの情報記録媒体に情報を光学的に記録、再生および消去することができる光ピックアップ装置に関する。

図５は、第１の従来の技術による光ピックアップ装置２０の構成を示す図である。
光ピックアップ装置２０は、ＤＶＤ再生記録用の６５０ｎｍ帯域の光ビームを発生するレーザ素子２１と、ＣＤ再生記録用の７８０ｎｍ帯域の光ビームを発生するレーザ素子２３と、レーザ素子２１より出射された光ビームを光記録媒体２９に向けて反射する第１ビームスプリッタ２５と、第１ビームスプリッタ２５で反射した光ビームを透過させるとともにレーザ素子２３より出射された光ビームを光記録媒体２９に向けて反射する第２ビームスプリッタ２６と、第２ビームスプリッタ２６からの光ビームを平行光にするコリメートレンズ２７と、コリメートレンズ２７からの平行光を光記録媒体２９に集光する対物レンズ２８と、光記録媒体２９で反射し第２ビームスプリッタ２６および第１ビームスプリッタ２５を透過した戻り光を受光する共通の受光素子３０を備える。

また、レーザ素子２１と第１ビームスプリッタ２５との間には第１回折素子２２が配置され、レーザ素子２３と第２ビームスプリッタ２６との間には第２回折素子２４が配置されており、第１回折素子２２で得られたレーザ素子２１の回折光および第２回折素子２４で得られたレーザ素子２２の回折光により、光ピックアップ装置２０では差動プッシュプル法（ＤＰＰ法）などによりトラッキングエラー検出が行われる。
ここで第１回折素子２２および第２回折素子２４は、それぞれレーザ素子２１およびレーザ素子２２より出射されたレーザ光の波長にあわせて回折格子の段差高さが設定されている。例えば段差高さは０．１〜０．５μｍ程度とされる。

図６は、第２の従来の技術による光ピックアップ装置３１の構成を示す図である。
光ピックアップ装置３１は、ＤＶＤ再生記録用の６５０ｎｍ帯域の光ビームとＣＤ再生記録用の７８０ｎｍ帯域の光ビームを１つの光軸に出射する２波長レーザ素子３２と、２波長レーザ素子３２より出射された複数帯域の光ビームを光記録媒体３７に向けて反射するビームスプリッタ３４と、ビームスプリッタ３４からの光ビームを平行光にするコリメートレンズ３５と、コリメートレンズ３５からの平行光を光記録媒体３７に集光する対物レンズ３６と、光記録媒体３７で反射しビームスプリッタ３４を透過した戻り光を受光する共通の受光素子３８とを備えている。また、２波長レーザ素子３２とビームスプリッタ３４との間には２波長回折素子３３が配置されており、２波長回折素子３３で得られた２波長レーザ素子３２の複数帯域の光ビームの回折光により、光ピックアップ装置３１では差動プッシュプル法（ＤＰＰ法）などによりトラッキングエラー検出が行われる。（たとえば特許文献１及び２参照）。
特開２００１−２８１４３２号公報 特開２００４−３２７００５号公報

しかしながら第１の従来の技術では、２つのレーザ素子２１、２３と、２つの回折素子２２、２４と、２つのビームスプリッタ２５、２６を用いるので、部品点数が多く大型化し、かつ、２つの回折素子２２、２４をそれぞれ位置調整する必要があるため光ピックアップ装置の組み立てに多大な手間がかかる。

また第２の従来の技術では、２波長レーザ素３２より出射された複数波長の光ビームは、いずれの波長の光ビームも他方の波長のレーザ光に対応した側の回折素子３３を通過する際に不要光が多く発生し、効率低下、ノイズの原因になる。

図７は、第２の従来の技術に用いられている２波長回折素子３３の詳細図である。図７（ａ）に示すように、２波長レーザ素子３２に近い側の面に第１回折格子ｄ１、反対面に第２回折格子ｄ２を形成している。図７（ｂ）は、２波長回折素子３３の別の例を示し、第１回折格子ｄ１は、第１のレーザ光を回折し、第２のレーザ光をそのまま透過させ、第２回折格子ｄ２は、第２のレーザ光を回折し、第１のレーザ光をそのまま透過させる。この２波長回折素子３３は、２つの波長を有するレーザ光が同じ領域を通るため互いの波長を考慮した格子高さを持つ回折格子が刻まれている。格子高さｄ１は波長７８０nmの光ビームが透過したときに２πの整数倍、すなわち１波長の整数倍分の光路差を発生させる寸法でなければならない。つまり
ｄ１＝a×７８０／（n−１）
である必要がある。同様に格子高さｄ２は波長６５０nmの光ビームが透過したときに２πの整数倍で無ければならない。
ｄ２＝a×６５０／（n−１）
このように格子高さについて制約が付き、技術的難易度が高くコストアップの要因になる。
本発明は、上記課題を解決するために、複数のレーザ素子を用いた場合にも部品点数を少なくし小型化し、かつ安価で高い効率の光ピックアップ装置を提供することを目的とする。

本発明の光ピックアップ装置は、上記課題を解決するために、第１レーザ光を出射する第１光源素子と、第１光源素子に近接して配置され、第１レーザ光と同一方向に第２レーザ光を出射する第２光源素子と、第１レーザ光および第２レーザ光を共通の光学軸により光記録媒体に導く共通光学経路と、第１光源素子および第２光源素子と前記共通光学経路の間に、第１レーザ光を回折する第１回折格子と第２レーザ光を回折する第２回折格子を領域分割して形成した１つの回折素子とを備える。
ここで、本発明の第１光源素子と第２光源素子は、互いに近接して配置されるけれども第１光源素子より出射される第１レーザ光と第２光源素子より出射される第２レーザ光は、互いに重なり合わないように配置される。そして、第１光源素子および第２光源素子と、共通光学経路の間で、第１レーザ光と第２レーザ光が重なり合わない位置に、１つの回折素子を配置する。これにより、回折素子に形成した第１回折格子は第１レーザ光のみが通過して第１レーザ光のみが回折され、第２回折格子は第２レーザ光のみが通過して第２レーザ光のみが回折される。

本発明によれば、２つの光源素子をごく近傍に配置できるので、光ピックアップ装置を小型化できる。そして、本発明は１つの回折素子を用いるので、２つの光源素子との位置調整が簡易化できピックアップ装置の組み立てが容易にできる。さらに、２つの光源素子から出射される２つのレーザ光は領域分割して形成した２つの回折格子によってそれぞれ回折するので、２波長を鑑みた複雑な回折格子構成とする必要がなく、単純かつ高い効率の回折素子を備え、ノイズの少ない光ピックアップを提供できる。

図１は、本発明の一実施形態である光ピックアップ装置１０の構成を示す平面図である。光ピックアップ装置である光ピックアップ装置１０は、ＤＶＤやＣＤなどの基板厚さや記録密度が異なる複数種類の光記録媒体６に対して情報の再生、記録および消去を行うものである。ＤＶＤやＣＤは、再生のみのもの、記録および再生可能なもの、１回だけ記録可能なものなどがあるので、それぞれの態様に応じて、光ピックアップ装置が使用される。ＣＤ用光記録媒体に対しては、波長が６５０ｎｍ帯域の第１レーザ光を出射する第１光源素子レーザ１が使用され、ＤＶＤ用光記録媒体に対しては、波長が７８０ｎｍ帯域の第２レーザ光を出射する第２光源素子２が使用される。

第１レーザ光および第２レーザ光は、複数帯域の光ビームを光記録媒体６に向けて直角に反射し、１つの光軸にするビームスプリッタ３を備える。ビームスプリッタ３からの光ビームは、コリメートレンズ４により平行光にされ、コリメートレンズ４からの平行光は、対物レンズ５によって光記録媒体６上に微小スポット光に集光される。光記録媒体６で反射した第１レーザ光または第２レーザ光の光ビームは、ビームスプリッタ３を透過して、受光素子７によって戻り光が受光される。第１光源素子１と第２光源素子２の詳細な位置関係は後述するが、互いの底面同士を貼り合わせ表裏に重なるように配置されている。

図１に示すように、第１光源素子１および第２光源素子２と、ビームスプリッタ３との間には回折素子８が配置されており、回折素子８で得られた回折光により、光ピックアップ装置１０では差動プッシュプル法（ＤＰＰ法）などによりトラッキングエラー検出が行われる。
上記構造に示したように、第１レーザ光と第２レーザ光は、ビームスプリッタ３によって直角に反射されて、共通光学経路となる１つの光学軸に沿って、複数帯域の光ビームが光記録媒体６に向けられる。一方、戻り光はビームスプリッタ３を透過するので、戻り光は回折素子８に入射しない。

図２は、第１レーザ光を出射する第１光源素子１と、第２レーザ光を出射する第２光源素子２を構成する素子構造の詳細図である。第１光源素子１及び第２光源素子２は、同一形状に形成されているので、図２では共通に示す。
図２（ａ）は、第１光源素子１及び第２光源素子２の平面図を示し、底面に基準面を形成する基台１１は、例えば銅合金を使用して構成され、合金平板を金型でプレスして作製される。基台１１にレーザ素子チップ１２が熱圧着、半田付け等により搭載される。基台１１に対して、レーザ素子チップ１２を覆うようにＬＣＰ樹脂などからなるパッケージ１３が熱圧着により固定される。このようにして作製された第１光源素子１および第２光源素子２は、図２（ｂ）の側面図に示すように、基台１１の底面を基準面として、レーザ素子チップ１２より出射されるレーザ光出射端面が、０．６ｍｍの位置に取り付けられる。パッケージ１３の厚さは、上記基準面から１．８ｍｍである。

図２（ｃ）の裏面図に示すように、第１光源素子１および第２光源素子２のレーザ光出射面１４は、パッケージ１３の一方端部の中央に形成される。図２（ｄ）の底面図に示すようにパッケージ１３の他方端部からレーザ素子チップ１２に電圧を印加するためのリードが４本導出される。図２中、Ｘ，Ｙ，Ｚは、第１光源素子１および第２光源素子２の方向を示すためのものであり、Ｘ方向は幅、Ｙ方向は厚さ、Ｚ方向は長さを示す。

図３は、第１光源素子１と、第２光源素子２と、回折素子８の配置関係を示す側面図である。第１光源素子１と第２光源素子２は互いの底面同士を貼り合わせ表裏に重なるように配置される。そして、第１光源素子１から出射される第１レーザ光と、第２光源素子２から出射される第２レーザ光が重なり合わないように２つの光軸として出射し、２つのレーザ光が重なり合わない位置に回折素子８が配置される。従って、回折素子８に、第１レーザ光が通過する部分に第１回折格子８１と、第２レーザ光が通過する部分に第２回折格子８２を形成する。このように回折格子８１，８２を配置することにより、第１回折格子８１には第１レーザ光のみが通過し、第２回折格子８２には第２レーザ光のみが通過する。
即ち、第１光源素子１から出射されるレーザ光の光軸中心と、第２光源素子２から出射されるレーザ光の光軸中心との間隔をｔ、第１光源素子１から出射されるレーザ光の出射全角をθａ、第２光源素子２から出射されるレーザ光の出射全角をθｂ、第１光源素子１のレーザ光出射端面及び第２光源素子２のレーザ光出射端面と、回折素子８の距離をＺとするとき、
Ｚ＜ｔ／（ｔａｎθａ＋ｔａｎθｂ）
に配置する。

例えば、図２に示したように、基台１１の底面の基準面より、レーザ素子チップ１２より出射されるレーザ光出射端面は、０．６ｍｍであるので、第１光源素子１と第２光源素子２のレーザ出射端面間隔ｔはおよそ１．２ｍｍである。またパッケージ１３の厚さは１．８ｍｍであり、重ね合わせたときの厚みＴは３．６ｍｍである。これはスリムタイプと呼ばれる光ピックアップ装置に要求される厚みがおよそ５ｍｍ程度であることを考えると十分にコンパクトであると言える。また、第１光源素子１と第２光源素子２のレーザ出射端面間隔ｔが１．２ｍｍ、第１光源素子１から出射されるレーザ光の出射全角θａと、第２光源素子２から出射されるレーザ光の出射全角θｂが１０ｄｅｇとすると、第１光源素子１のレーザ光出射端面及び第２光源素子２のレーザ光出射端面と、回折素子８の距離Ｚは、３．４ｍｍとなる。上記のような厚さ及び距離Ｚにすることにより、軽量になり、ノートパソコン用のピックアップ装置として使用することができる。

図３は、第１光源素子１と第２光源素子２のレーザ出射端面間隔ｔを最も小さくするため、第１光源素子１と第２光源素子２は互いの底面同士を貼り合わせ表裏に重なるように配置したが、レーザ出射端面間隔ｔを最も小さくする必要がないときは、第１光源素子１と第２光源素子２を表側の順あるいは裏側の順、または表面同士を貼り合わせるようにしてもよい。このように、レーザ出射端面間隔ｔが大きくなったときも回折素子８に第１回折格子８１と第２回折格子８２を領域分割して形成する。

図４は、第１光源素子１、第２光源素子２、回折素子８およびビームスプリッタ３の立面図を示す。回折素子８には、第１光源素子１から出射される第１レーザ光が通過する位置に第１回折格子８１を形成し、第２光源素子２から出射される第２レーザ光が通過する位置に第２回折格子８２を形成する。第１回折格子８１と第２回折格子８２は、ガラスまたは透明樹脂などよりなる透光性基盤８３の同一平面上に領域分割して同方向に並べて形成される。即ち、図７（ａ）に示した格子と同等の構造、形状に形成される。

第１回折格子８１と第２回折格子８２は、この回折格子を通過するレーザ光の有効径より広く形成されている。
第１回折格子８１は、第１回折格子の半径をｒａ、第１レーザ光と第２レーザ光の中心間隔をｔ、第１レーザ光の出射全角をθａ、第１レーザ光及び第２レーザ光の出射端面と回折格子の距離をＺとするとき、
Ｚ・（ｔａｎθａ）＜ｒａ＜ｔ／２
となる。第２回折格子は、第２回折格子の半径をｒｂ、第２レーザ光の出射全角をθｂとするとき、
Ｚ・（ｔａｎθｂ）＜ｒｂ＜ｔ／２
となる。
図４の第１回折格子８１及び第２回折格子８２は、四角形に形成されるが、第１レーザ光と第２レーザ光は断面が円形であるので、第１回折格子の半径ｒａ及び第２回折格子の半径ｒｂは、第１回折格子及び第２回折格子の短辺長さとなる。

前述したようにそれぞれの回折格子は２つのレーザ光が分離した位置に形成されているので、それぞれに対応した光の波長に最適な格子高さとすることができる。つまり、第１回折格子８１の格子高さは波長６５０ｎｍ帯域のみを考慮したものとすることができ、他方第２回折格子８２の格子高さは波長７８０ｎｍ帯域のみを考慮したものとすることができる。すなわち従来例に挙げたような格子高さの制約はない。

本発明の一実施形態である光ピックアップ装置の構成を示す図である。 本発明の一実施形態である光ピックアップ装置に使用される第１光源素子及び第２光源素子の詳細図である。 図１のうち一部側面を示す図である。 図１のうち一部立面図である。 第１の従来の技術による光ピックアップ装置の構成を示す図である。 第２の従来の技術による光ピックアップ装置の構成を示す図である。 第２の従来の技術による回折格子の構成を示す図である。

符号の説明

１ 第１光源素子
２ 第２光源素子
３ ビームスプリッタ
４ コリメートレンズ
５ 対物レンズ
６ 光記録媒体
７ 受光素子
８ 回折素子
１０ 光ピックアップ装置

Claims (6)

1. 第１レーザ光を出射する第１光源素子と、
   第１光源素子に近接して配置され、第１レーザ光と同一方向に第２レーザ光を出射する第２光源素子と、
   第１レーザ光および第２レーザ光を共通の光学軸により光記録媒体に導く共通光学経路と、
   第１光源素子および第２光源素子と前記共通光学経路の間に、第１レーザ光を回折する第１回折格子と第２レーザ光を回折する第２回折格子を領域分割して形成した１つの回折素子と
   を備える光ピックアップ装置。
2. 前記回折素子は、第１レーザ光の光軸中心と第２レーザ光の光軸中心の間隔をｔ、第１レーザ光の出射全角をθａ及び第２レーザ光の出射全角をθｂ、第１レーザ光及び第２レーザ光の出射端面と回折格子の距離をＺとするとき、
   Ｚ＜ｔ／（ｔａｎθａ＋ｔａｎθｂ）
   に配置する請求項１に記載の光ピックアップ装置。
3. 第１光源素子と第２光源素子の底面同士を貼り合わせて構成する請求項１に記載の光ピックアップ装置。
4. 前記回折素子は、第１回折格子を形成した第１回折格子形成領域と、前記第２回折格子を形成した第２回折格子形成領域とを有する透光性基盤からなる請求項１に記載の光ピックアップ装置。
5. 第１回折格子形成領域および第２回折格子形成領域は、当該領域を通過する第１レーザ光および第２レーザ光の有効径より広く形成された請求項４に記載の光ピックアップ装置。
6. 第１回折格子形成領域は、第１回折格子の半径をｒａ、第１レーザ光と第２レーザ光の中心間隔をｔ、第１レーザ光の出射全角をθａ、第１レーザ光及び第２レーザ光の出射端面と回折格子の距離をＺとするとき、
   Ｚ・（ｔａｎθａ）＜ｒａ＜ｔ／２
   とし、第２回折格子形成領域は、第２回折格子の半径をｒｂ、第１レーザ光と第２レーザ光の中心間隔をｔ、第２レーザ光の出射全角をθｂ、第１レーザ光及び第２レーザ光の出射端面と回折格子の距離をＺとするとき、
   Ｚ・（ｔａｎθｂ）＜ｒｂ＜ｔ／２
   とする請求項５に記載の光ピックアップ装置。

Images