JP3459777B2 - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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するものである。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できる互換光ピックアップを提供
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、コンピュータ等の多くの分野において利用が進めら
れている。

【０００３】特に、光ディスクにおいては、ＣＤ，ＣＤ
−ＲやＤＶＤなど種々の異なる規格のディスクが市販さ
れており、このような異なる規格のディスクを単一の光
ピックアップで記録または再生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
ムに対して基板や記録媒体の特性が最適化されており、
また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。また将来的に４００ｎｍ前後の青
色光ビームを用いた記録または再生ディスクの開発も進
められている。

【０００４】このような異なる波長で記録または再生さ
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、例えば特開平９−１２８７９４号公報に記載の
光ピックアップが提案されている。

【０００５】図１２は、特開平９−１２８７９４号公報
に記載の光ピックアップの構成を示す図である。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、７８０ｎｍ帯で発振する第２の半導体レーザ
２、各光源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、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５、対物
レンズ６、ディスク７からの反射光を回折させて受光素
子に導くホログラム素子８、および受光素子９とを備え
ている。また第１の半導体レーザ１と、第２の半導体レ
ーザ２は、互いに偏光方向が直交するように配置されて
いる。

【０００６】まず、６３５ｎｍ帯の第１の半導体レーザ
１で、基板厚さ０．６ｍｍの光ディスクを再生する場合
の動作について説明する。半導体レーザ１から出射した
光は、回折格子３により３ビームに分離され、ホログラ
ム素子８を透過した後、格子レンズ５では作用を受けず
に対物レンズ６でディスク７の記録面７ａに集光され
る。反射して戻ってきた光はホログラム素子８で回折さ
れて、受光素子９に導かれる。光ビームの偏波方向は格
子レンズ５で作用を受けないような格子パターンが形成
されている。

【０００７】次に、７８０ｎｍ帯の第２の半導体レーザ
２で、基板厚さ１．２ｍｍの光ディスクを再生する場合
の動作について説明する。半導体レーザ２から出射した
光は、同じく回折格子３で３ビームに分離され、ホログ
ラム素子８を透過した後、格子レンズ５では凹レンズ作
用を受けて対物レンズ６でディスク７の記録面７ｂに集
光される。反射して戻ってきた光も同じくホログラム素
子８で回折されて、受光素子９に導かれる。光ビームの
偏波方向は格子レンズ５で作用を受けるような格子パタ
ーンが形成されている。

【０００８】なお、格子レンズ５での凹レンズ作用は、
ディスク厚さが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。

【０００９】このような構成においては、例えば第１の
半導体レーザ１に対して、ディスク反射光の回折光が、
受光素子９に導かれるように、ホログラム素子８を設計
している。そして、もう一方の波長の第２の半導体レー
ザ２に対しては、ディスク反射光が波長の違いによる回
折角の違いによって生じる受光素子９上の位置の違いが
キャンセルされるように、半導体レーザ２の配置関係が
設定されている。また第１の半導体レーザからの光も、
第２の半導体レーザからの光も共に回折格子３により３
ビームに分離され、同じ受光素子により、３ビーム法に
よるトラッキング誤差信号を検出している。

【００１０】このような配置により、本来２つの受光素
子が必要であったのに対し、１つの受光素子を共通に使
用でき、部品点数や組立工数を削減することができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の光ピックア
ップでは、波長の異なる複数の半導体レーザからの光を
用いて複数種類の光ディスクに対して記録再生する際
に、どちらの波長の光をも共通の受光素子に導くよう
に、光源（半導体レーザ）の位置関係を予め求めた所定
の位置関係に配置する必要がある。

【００１２】しかしながら、半導体レーザと受光素子を
１つのパッケージに集積化する場合などは、通常、半導
体レーザや受光素子はパッケージ内のステムに位置決め
固定されており、ホログラム素子の調整時には受光素子
側は位置や回転調整ができない場合が多い。つまり、半
導体レーザや受光素子の取付け誤差やホログラム素子取
付け面の形状公差により発生する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
グラム素子の調整だけでを行う場合が多い。このような
場合には、一方の半導体レーザ光源に合うようにホログ
ラム素子を調整すると、別の半導体レーザ光源で使用す
る場合には最適状態からずれる可能性が高い。すなわ
ち、組立て時のホログラム素子の位置調整だけではサー
ボ誤差信号の最適調整ができないか、または半導体レー
ザ、受光素子の取付け公差、パッケージの加工公差など
を非常に厳しくする必要がありコストが高くなる。

【００１３】また、ホログラム素子は受光素子上で希望
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設計も困難である。

【００１４】さらに、上記従来の光ピックアップでは、
複数の波長の半導体レーザの光に対して、いずれも３ビ
ーム法によるトラッキング誤差信号しか検出できず、異
なるトラッキング誤差信号を用いる複数の異なる規格の
光ディスクには適用できない。

【００１５】本発明は、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で
き、組立て調整が容易で、しかも小型集積化に適した互
換光ピックアップを提供することを目的とするものであ
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の光ピックアップ
装置は、第１の波長の光ビームを出射する第1の光源
と、第１の波長とは異なる第２の波長の光ビームを出射
する第２の光源と、光ディスクから反射された第１の波
長の光を回折して共通の受光素子へ導くと共に、第２の
波長の光を回折しない第１のホログラム素子と、光ディ
スクから反射され、第１のホログラム素子を透過した第
２の波長の光を回折して前記共通の受光素子へ導くと共
に、第１の波長の光を回折しない第２のホログラム素子
と、を備えた光ピックアップ装置であって、第１の光源
と第２の光源は近接配置され、前記共通の受光素子は分
割線を有し、第１のホログラム素子及び第２のホログラ
ム素子は、第１の光源及び第２の光源に対して、略同一
光軸上に配置された第１の基板、第２の基板上にそれぞ
れ形成され、第１及び第２の波長の光のそれぞれに対し
てフォーカス誤差信号のオフセットを０とするために、
フォーカス誤差信号検出用光ビームが前記共通の受光素
子の分割線上に位置するように、光軸に垂直な平面内に
おいて第１および第２のホログラム素子を独立して回転
調整・固定したことを特徴とするものである。

【００１７】本発明のピックアップ装置は、第１のホロ
グラム素子或は第２のホログラム素子が形成されている
基板の片面にトラッキング制御用の３ビームに分割する
ビーム分割用回折格子が形成されていることを特徴とす
るものである。

【００１８】本発明の光ピックアップ装置は、第１の光
源と第２の光源はレーザチップであり、前記レーザチッ
プは、光軸に垂直な方向の幅が１００〜３００μｍであ
ることを特徴とするものである。

【００１９】本発明の光ピックアップ装置は、第１およ
び第２のホログラム素子は、それぞれ第１および第２の
波長の光に対しては０次回折効率と１次または−１次回
折効率の積が最大になるように形成されているものであ
る。

【００２０】本発明の光ピックアップ装置は、第１の基
板と第２の基板の互いに接触する面に形成されたホログ
ラム素子は、ホログラムの形成部分がその周辺の基板面
よりも低く形成されているものである。

【００２１】本発明の光ピックアップ装置は、第１のホ
ログラム素子，第２のホログラム素子の一方は、第１の
基板と第２の基板の互いに接触する面に形成されてお
り、他方のホログラム素子が形成された基板における前
記一方のホログラム素子に対向する部位に凹部が形成さ
れているものである。

【００２２】本発明の光ピックアップ装置は、第１の基
板と第２の基板は、スペーサを介して積層されているも
のである。

【００２３】本発明の光ピックアップ装置は、第２の基
板における第２のホログラム素子の形成面の反対側の面
に、前記ビーム分割用回折格子が形成されているもので
ある。

【００２４】本発明の光ピックアップ装置は、第１の光
源は６５０ｎｍ帯の赤色レーザで、第２の光源は７８０
ｎｍ帯の赤外レーザであり、第１のホログラム素子の溝
深さが１．７〜１．８μｍで、第２のホログラム素子の
溝深さが１．３〜１．４μｍに設定されているものであ
る。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図を用いて
詳細に示す。なお、従来例で示した構成要素と同じもの
は同一符号で示す。

【００２６】なお、以下の実施の形態では、６５０ｎｍ
帯と７８０ｎｍ帯の光ビームを出射する２つの光源（半
導体レーザ）を有し、７８０ｎｍ帯の光のみを３ビーム
に分割して光ディスクに照射する光ピックアップ装置に
ついて説明する。但し、本発明は、これに限るものでは
なく、照射波長，光ビームの本数等は適宜変更すること
が可能である。

【００２７】＜実施の形態１＞図１は、本発明の実施の
形態１の光ピックアップ装置の構成を示す模式図であ
る。このピックアップは、基本的には図１２と同様の構
成であり、図１２と同じ構成要素には同一符号を付す。

【００２８】この光ピックアップは、６５０ｎｍ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が近接配置されて、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、第１の半導体レーザの光のみを回折する第１のホロ
グラム素子１２、第２の半導体レーザの光のみを回折す
る第２のホログラム素子１１、コリメータレンズ１３、
対物レンズ６および受光素子１４を備えている。

【００２９】３ビーム用回折格子３，第１のホログラム
素子１２，第２のホログラム素子１１は次のように配置
されている。すなわち、透明基板１６の下側に回折格子
３が形成され、上側にホログラム素子１１が形成されて
いる。また、別の透明基板１７の上側にホログラム素子
１２が形成されている。そして、レーザパッケージ１５
のレーザ出射面に透明基板１６が調整固定され、その上
に透明基板１７が調整固定されている。なお、ここで
は、１つの基板の両面に一方のホログラム素子と回折格
子を形成し、もう一方の基板の片面に他方のホログラム
素子を形成する構成としているが、このようにすれば、
部品点数を削減できる。

【００３０】図２（ａ）は、６５０ｎｍ帯の第１の半導
体レーザ１で、光ディスクを再生する場合の動作を示す
図である。半導体レーザ１から出射した光は回折格子
３、ホログラム素子１１および１２を透過し、コリメー
タレンズ１３で平行光にされた後、対物レンズ６で光デ
ィスク７上に集光され、反射して戻ってきた光はホログ
ラム素子１２で回折されて、受光素子１４上に導かれ
る。

【００３１】図２（ｂ）は、７８０ｎｍ帯の第２の半導
体レーザ２で、光ディスクを再生する場合の動作を示す
図である。半導体レーザ２から出射した光は回折格子３
で３ビームに分離され、ホログラム素子１１、１２を透
過し、コリメータレンズ１３で平行光にされた後、対物
レンズ６でディスク７上に集光され、反射して戻ってき
た光はホログラム素子１１で回折されて、受光素子１４
に導かれる。

【００３２】なお、ホログラム素子１１、１２は、それ
ぞれ半導体レーザ２及び１からの光ビームに対して戻り
光が受光素子１４上で希望の集光特性が得られるように
設計されている。

【００３３】次に、本実施の形態のホログラム素子１
１、１２について説明する。 ホログラム素子の波長選択性 矩形状のホログラム素子の回折効率を、図３および図４
に示す。グルーブ幅とランド幅が等しい矩形状ホログラ
ムの回折効率は、溝深さｔ、波長λ、透明基板の屈折率
ｎとすると、 ０次回折効率（透過率）η₀＝（ｃｏｓ△φ）² ±１次回折効率 η₁＝（２／π×ｓｉｎ△φ）² （但し、△φ＝πｔ（ｎ−１）／λ） で表される。

【００３４】図３は、波長６５０ｎｍ及び７８０ｎｍで
の０次及び±１次回折効率と溝深さとの関係を示してい
る。また、図４は、０次回折効率と±１次回折効率の積
（往復利用効率）と溝深さの関係を示している。なお、
ここで、ホログラムガラスは石英ｎ＝１．４５７（λ＝
６５０ｎｍ）、ｎ＝１．４５４（λ＝７８０ｎｍ）とし
ている。

【００３５】本実施の形態においては、光の利用効率を
かせげるよう、各波長の光ビームに対して、どちらか一
方のホログラム素子ができるだけ多く光を回折して受光
素子に導き、もう一方のホログラム素子が殆ど光を回折
しない（すなわち、迷光をできるだけ少なくする）よう
に、溝深さを設定する必要がある。

【００３６】したがって、例えば、波長６５０ｎｍの第
１の半導体レーザ１の光のみを回折するホログラム素子
１２の溝深さを、図４において６５０ｎｍの回折効率が
ほぼ０となり７８０ｎｍで回折効率が大きくなる約１．
７μｍとし、波長７８０ｎｍの第２の半導体レーザ２の
光のみを回折するホログラム素子１１の溝深さを、図４
において７８０ｎｍの回折効率がほぼ０となり６５０ｎ
ｍで回折効率が大きくなる約１．４μｍにすれば良い。

【００３７】このとき、ホログラム素子１２による波長
６５０ｎｍの第１の半導体レーザ１の光ビームの往復利
用効率は約９％、ホログラム素子１１による波長７８０
ｎｍの第２の半導体レーザ２の光ビームの往復利用効率
は約８％、各ホログラム素子１１、１２における他方の
波長での回折効率はほぼ０であり、光量の損失や迷光の
発生は生じなくなる。加工公差等も考慮にいれても、ホ
ログラム素子１２の溝深さを１．７〜１．８μｍ、ホロ
グラム素子１１の溝深さを１．３〜１．４μｍに設定す
れば、実用レベルの特性が得られる。

【００３８】また、３ビーム用の回折格子３は溝深さ
１．４μｍにすることで、波長７８０ｎｍの光に対して
は、メインビーム（０次透過率）７２％、サブビーム
（±１次回折効率）１２％で、適当な３ビーム光量比が
得られる。またこのとき６５０ｎｍの光に対しては回折
効率はほぼ０でほとんど影響を受けない。

【００３９】ホログラム素子１１、１２の分割パター
ンおよびサーボ信号検出法 図５は、第１の半導体レーザ１の光のみを回折するホロ
グラム素子１２の分割パターンと、受光素子１４の分割
パターンを示している。

【００４０】ホログラム素子１２は、戻り光ビームの実
質的な中心を原点として十字状に４分割された１２ａ、
１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの４つの分割領域を備えてい
る。また、受光素子１４は、２つの２分割受光領域（１
４ａ、１４ｂ）と（１４ｃ、１４ｄ）とその他の領域１
４ｅ、１４ｆの６つの領域を備えている。

【００４１】図５（ａ）のように、合焦状態の時には、
ホログラム素子１２の分割領域１２ａで回折された戻り
光が、２分割受光領域（１４ａ、１４ｂ）のｘ方向に延
びる分割線１４ｌ上にビームＰ１を形成し、分割領域１
２ｄで回折された戻り光が２分割受光領域（１４ｃ、１
４ｄ）のｘ方向に延びる分割線１４ｍ上にビームＰ２を
形成し、分割領域１２ｃおよび１２ｂがそれぞれ受光領
域１４ｆ、１４ｅ上にビームＰ３、Ｐ４を形成する。

【００４２】光ディスク７が、合焦状態から対物レンズ
６側に相対的に近づくと、ビームＰ１およびＰ２は、図
５（ｂ）のように、それぞれ受光領域１４ａまたは１４
ｃ側に大きくなる。一方、逆に相対的に遠ざかると図５
（ｃ）のように、それぞれ受光領域１４ｂまたは１４ｄ
側に大きくなる。フォーカス誤差信号ＦＥＳは、この性
質を利用して、ナイフエッジ法により、 ＦＥＳ＝（Ｓａ＋Ｓｃ）−（Ｓｂ＋Ｓｄ） の演算により検出できる。

【００４３】また、トラッキング誤差信号ＴＥＳは、凹
凸ピットが形成された再生専用ディスクでは、ＳａとＳ
ｂとＳｆの和信号と、ＳｃとＳｄとＳｅの和信号の位相
を比較演算することにより、位相差法により検出するこ
とができる。その他に、（Ｓａ＋Ｓｂ＋Ｓｅ）−（Ｓｃ
＋Ｓｄ＋Ｓｆ）の演算によって、プッシュプル法による
ＴＥＳを検出することもできる。さらに、ビームの片側
すなわち分割領域１２ｂ、１２ｃまたは分割領域１２
ａ、１２ｄの片側の光だけを用いて位相差法やプッシュ
プル法でのＴＥＳを生成することも可能である。

【００４４】なお、情報再生信号はすべての出力信号の
和から得る。

【００４５】次に、第２の半導体レーザの光のみを回折
するホログラム素子１１の分割パターンと、その信号検
出法について図６を用いて説明する。なお、受光素子１
４は同じである。

【００４６】ホログラム素子１１は、Ｘ方向の分割線に
より２分割された１１ａ、１１ｂの２つの分割領域を備
えている。また、ホログラム素子１１の下側には図１で
説明したように、３ビーム用の回折格子３があるため、
レーザからディスクに向かう往路ビームは、ほぼＹ方向
に沿って３つに分離され、戻り光もＹ方向に角度をもっ
て返ってくる。

【００４７】図６（ａ）のように、メインビームの戻り
光については、合焦状態の時にホログラム素子１１の分
割領域１１ａで回折された光が、２分割受光領域（１４
ａ、１４ｂ）のｘ方向に延びる分割線１４ｌ上にビーム
Ｐ１を形成し、分割領域１１ｂで回折された光が２分割
受光領域（１４ｃ、１４ｄ）のｘ方向に延びる分割線１
４ｍ上にビームＰ２を形成する。また、＋１次のサブビ
ームの戻り光については、ホログラム素子１１の分割領
域１１ａと１１ｂで回折された光が、ともに受光領域１
４ｅ上にビームＰ３、Ｐ４を形成し、−１次のサブビー
ムの戻り光については、ホログラム素子１１の分割領域
１１ａと１１ｂで回折された光が、ともに受光領域１４
ｆ上にビームＰ５、Ｐ６を形成するように構成してい
る。

【００４８】光ディスク７が合焦状態から対物レンズ６
側に相対的に近づくと、ビームＰ１およびＰ２は図６
（ｂ）のように、それぞれ受光領域１４ｂまたは１４ｃ
側に大きくなる。逆に、相対的に遠ざかると、図５
（ｃ）のように、それぞれ受光領域１４ａまたは１４ｄ
側に大きくなる。

【００４９】よって、フォーカス誤差信号ＦＥＳは上記
性質を利用して、シングルナイフエッジ法を用いた場
合、 ＦＥＳ＝Ｓａ−Ｓｂ または ＦＥＳ＝Ｓｃ−Ｓｄ の演算により検出できる。

【００５０】また、ダブルナイフエッジ法を用いた場
合、 ＦＥＳ＝（Ｓｂ＋Ｓｃ）−（Ｓａ＋Ｓｄ） の演算により検出できる。

【００５１】なお、トラッキング誤差信号ＴＥＳは、Ｓ
ｅ−Ｓｆの演算により３ビーム法によるＴＥＳを検出す
ることができる。

【００５２】ホログラム素子１１、１２の調整 ホログラム素子１２の調整の中で重要なＦＥＳのオフセ
ット調整について説明する。図７（ａ）（ｂ）はホログ
ラム素子１２とＦＥＳ検出用の受光素子１４ａ、１４
ｂ、１４ｃ、１４ｄの部分のみ表示している。設計時
は、上記図５（ａ）のように、合焦状態においてホログ
ラム素子１２の分割領域１２ａで回折された光が、２分
割受光領域（１４ａ、１４ｂ）のｘ方向に延びる分割線
１４ｌ上に集光するようにビームＰ１を形成し、分割領
域１２ｄで回折された光が２分割受光領域（１４ｃ、１
４ｄ）のｘ方向に延びる分割線１４ｍ上に集光するよう
にビームＰ２を形成している。

【００５３】しかしながら、実際のホログラム／レーザ
一体化パッケージにおいては、レーザチップや受光素子
の取付け誤差やパッケージ、ステムの加工誤差などによ
り、ホログラムとレーザチップと受光素子の相対位置が
設計値よりある公差範囲でずれている。よって図７
（ａ）のように集光ビームＰ１、Ｐ２が分割線上からず
れたり、集光状態からずれてビームが大きくなったりし
ている。そのため、ＦＥＳ＝（Ｓａ＋Ｓｃ）−（Ｓｂ＋
Ｓｄ）で演算されるＦＥＳが、対物レンズの合焦状態に
おいてもオフセットを発生することになる。

【００５４】そこで、図７（ｂ）のように光軸に垂直な
平面内においてホログラム素子１２を回転させてビーム
Ｐ１、Ｐ２を分割線上に移動させることにより、ＦＥＳ
のオフセットが０になるよう調整を行う。

【００５５】また、ホログラム素子１１についても同様
の調整を行う。図８（ａ）（ｂ）はホログラム素子１１
とＦＥＳ検出用の受光素子１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１
４ｄの部分のみ表示している。これは、ＦＥＳを１４ａ
と１４ｂの出力差によって検出するシングルナイフエッ
ジ法を用いた場合の例であるが、ホログラム１２と同様
に回転調整によりオフセットを０になるようにする。

【００５６】本実施の形態においては、６５０ｎｍと７
８０ｎｍの２つのレーザチップを近接配置している。こ
れを図示しないステムに固定する場合に各チップの位置
がある公差範囲でずれて取り付けられたり、レーザ発光
点位置や出射角度などにばらつきがあったりするが、そ
れぞれ別のホログラム素子（１１、１２）でＦＥＳのオ
フセット調整を行うため、各半導体レーザ（１、２）に
対して最適な調整を独立に行うことができる。

【００５７】ホログラム素子の形状 上記光学系においては、図９（ａ）に示すように、ホロ
グラム素子１１、１２及び回折格子３を形成した２枚の
透明基板を重ねて搭載し、位置及び回転調整を行う構成
図である。ガラス基板にエッチング等でホログラムを形
成する場合、ホログラム素子１１のランド部分の上面と
ホログラムの形成されていない部分１１’と、回折格子
３のランド部分上面と形成されていない部分３’は同一
面になっている。透明基板１６を取り付けるレーザパッ
ケージ１５の上面すなわちレーザ光の出射面は、通常図
９（ａ）のように回折格子３が位置する部分は接触しな
いようになっているため問題無いが、例えば透明基板１
６の上面に形成されたホログラム素子１１についてはそ
の微細構造が透明基板１７を重ねた場合に傷つく可能性
がある。これに対する対策を行った例を次に示す。

【００５８】図９（ｂ）は透明基板１６にホログラム素
子１１を形成する場合に、ガラス基板の場合はホログラ
ム形成部分を最初にエッチング等でほり掘り下げた後に
ホログラムを形成するか、ランド部を同一面からさらに
除去して掘り下げるようにしている。また、プラスチッ
クやガラス材料を用いた成型加工の場合でも、ホログラ
ム素子部分より周辺部分が高くなるように型形状を形成
すればよい。

【００５９】また、図９（ｃ）は透明基板１７の下側を
掘り下げた例である。これは、ホログラム素子１１の複
雑な作製方法を変更しなくてもよいため、精度の高い加
工が容易にできる。

【００６０】図９（ｄ）は２枚の透明基板１６と１７の
間にスペーサを挟んで両者を固定したものである。これ
により２枚のホログラム素子を形成した透明基板を重ね
て固定した場合でも、両者に挟まれた部分に形成された
ホログラムが調整時に傷つくことはない。

【００６１】以上説明したように、本実施の形態の光ピ
ックアップ装置では、近接配置された６５０ｎｍ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に対して、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、第２の
半導体レーザの光のみを回折するホログラム素子１１、
第１の半導体レーザの光のみを回折するホログラム素子
１２、の順に配置しているが、特にこの順序で構成する
必要はなく、ホログラム素子１１と１２が別基板に形成
されていればよい。ただ第２の半導体レーザ２の光のみ
を回折する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とホログラム素子１１は１つの透
明基板の両面に位置決めして形成されている方が調整の
必要が無く有利である。

【００６２】また、ＴＥＳに３ビーム法を使用せずに１
ビームで信号を検出する場合、３ビーム用回折格子は必
要ない。

【００６３】＜実施の形態２＞図１０は実施の形態２の
構成を示す模式図である。光ピックアップの構成は基本
的には、実施の形態１（図１）と同様であるが、半導体
レーザチップの取付け方法が異なる。この部分につい
て、図１０を用いて説明する。同じ構成要素には同一符
号を示す。

【００６４】実施の形態１においては、２つの異なる波
長のレーザチップを近接配置して取り付けていた。しか
しながら、レーザチップは光軸に垂直な方向の幅が１０
０〜３００μｍ程度はあるため、各発光点間の距離もそ
れ以上離れることになり、図１に示した光学系において
は２つの異なる波長のレーザビームで光軸に傾きが生じ
てしまう。光軸傾きによって発生する収差は、ある程度
コリメータレンズや対物レンズで小さくなるように設計
されているが、発光点間距離が大きくなるとピックアッ
プの特性として問題になる。

【００６５】そこで、本実施の形態においては、異なる
レーザチップからの光ビームの光軸を一致させるため
に、プリズムを用いる。図１０に示すように、ステム２
６に第１の半導体レーザ１と第２の半導体レーザ２を距
離ｄ１だけ離して取付け、その出射面側に２１ａ、２１
ｂ、２１ｃの３つの部材からなるビームスプリッタ２１
を設ける。これは１９と２０の２つの反射面があり、分
離面１９では第２の半導体レーザの光を反射し、第１の
半導体レーザの光を透過させる構造をしている。この分
離面の特性は波長選択性を持たせているが、両者の偏光
方向が異なる場合、偏光ビームスプリッタでもかまわな
い。各反射面は光軸に対して４５°傾斜しており、ｄ１
に相当する反射面間の光軸方向距離を持つように部材２
１ｂの板厚を設定することにより、第１及び第２の半導
体レーザから出た２つの光ビームを同じ光軸に一致させ
ることができる。

【００６６】また、第１の半導体レーザ１や第２の半導
体レーザ２については、ステム上でそれぞれ第１の光軸
２２および第２の光軸２３上であれば、どの位置に配置
してもビームスプリッタ２１で合成した後は同一の光軸
になるため、一方のレーザをコリメータレンズの焦点位
置からずらして、発散光または収束光として用いること
も可能である。

【００６７】これにより、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で
き、組立て調整が容易で、しかも小型集積化に適した互
換光ピックアップを実現することができる。

【００６８】＜実施の形態３＞図１１は、実施の形態３
の光ピックアップ装置の主要部を示す模式図である。光
ピックアップの構成は、基本的には実施の形態１（図
１）と同様であるが、半導体レーザチップの取付け方法
及び２つの半導体レーザビームの合成プリズムの構成が
異なる。なお、図１１では図１と同一構成要素には同一
符号を付している。

【００６９】実施の形態１、２においては、２つのホロ
グラム素子１１、１２はほぼ同一光軸上に配置されてい
たため、光利用効率向上や迷光除去のために、３ビーム
用回折格子３とホログラム素子１１は第２の半導体レー
ザ２の光のみを回折するような溝深さに設定し、ホログ
ラム素子１２は第１の半導体レーザ１の光のみを回折す
るような溝深さに設定する必要があった。この場合、溝
深さが通常よりも深くなったり、加工公差も厳しくなる
という問題点がある。

【００７０】本実施の形態は、上記問題点を解決するも
の、つまり、波長選択性のホログラムを用いなくても２
つの異なるレーザからの光ビームを共通の受光素子で検
出し、かつ光軸を一致させることができる光ピックアッ
プ装置に関するものであり、図１１に示すように、ステ
ム２６に第１の半導体レーザ１と第２の半導体レーザ２
を離して取付け、その間に受光素子１４を配置させる構
成とする。

【００７１】この実施の形態においては、透明基板１
６、１７を各レーザチップの上に別々に配置しており、
このため、各ホログラム素子１１、１２は一方の光ビー
ムのみが通過するように構成できる。そして、各ホログ
ラム素子を透過した０次透過光は反射ミラー面２５ａを
有するプリズム２５および分離面２４ａを有するビーム
スプリッタ２４により同一光軸上に合成される。ディス
クから反射して戻ってきた光ビームは、それぞれ個別に
独立して位置及び回転調整されたホログラム素子１１、
１２で共通の受光素子１４に導かれる。

【００７２】本構成により作製が難しい波長選択性のホ
ログラム素子を用いることなく、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
対応でき、組立て調整が容易で、しかも小型集積化に適
した互換光ピックアップを実現することが可能となる。

【００７３】

【発明の効果】本発明によれば、照射光ビームの波長が
異なる光ディスクの互換記録または再生が可能な光ピッ
クアップ装置において、各波長の光ビームに対して独立
にホログラム素子の調整を行うことが可能であるため、
各光源の光に対して最適な組立て調整を容易に実現でき
る。それにより、レーザ、受光素子の取付け公差やパッ
ケージの加工公差などに余裕ができるため、コストを下
げることができる。また、全く同じ受光素子形状で、３
ビーム法と位相差法またはプッシュプル法という異なる
トラッキング誤差信号を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の光ピックアップ装置の
光学系を示す概略構成図である。

【図２】図１の光ピックアップ装置において、第１また
は第２の半導体レーザを用いた場合の再生光学系であ
る。

【図３】ホログラムの溝深さと回折効率（０次および±
１次）の関係を表した計算結果である。

【図４】ホログラムの溝深さと回折効率（０次と±１次
の積）の関係を表した計算結果である。

【図５】第１のホログラム素子と受光素子の分割パター
ンを説明した図である。

【図６】第２のホログラム素子と受光素子の分割パター
ンを説明した図である。

【図７】第１のホログラム素子の調整について説明した
図である。

【図８】第２のホログラム素子の調整について説明した
図である。

【図９】２つのホログラム素子基板の形状を説明した図
である。

【図１０】本発明の実施の形態２の光ピックアップ装置
の光学系を示す概略構成図である。

【図１１】本発明の実施の形態３の光ピックアップ装置
の光学系を示す概略構成図である。

【図１２】従来の光ピックアップ装置の光学系を示す概
略構成図である。

【符号の説明】

１ 第１の半導体レーザ ２ 第２の半導体レーザ ３ ３ビーム用回折格子 ５ 格子レンズ ６ 対物レンズ ７ ディスク ８ ホログラム素子 ９ 受光素子 １１ 第２のホログラム素子 １２ 第１のホログラム素子 １３ コリメータレンズ １４ 受光素子 １５ レーザパッケージ １６ 透明基板 １７ 透明基板 １８ スペーサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−124918（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−208279（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−161060（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−144101（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−143201（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−92010（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−11616（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−172168（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−128794（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−219341（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 7/09 - 7/22 G02B 5/00 - 5/32

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の波長の光ビームを出射する第1の
   光源と、 第１の波長とは異なる第２の波長の光ビームを出射する
   第２の光源と、 光ディスクから反射された第１の波長の光を回折して共
   通の受光素子へ導くと共に、第２の波長の光を回折しな
   い第１のホログラム素子と、 光ディスクから反射され、第１のホログラム素子を透過
   した第２の波長の光を回折して前記共通の受光素子へ導
   くと共に、第１の波長の光を回折しない第２のホログラ
   ム素子と、を備えた光ピックアップ装置であって、 第１の光源と第２の光源は近接配置され、 前記共通の受光素子は分割線を有し、 第１のホログラム素子及び第２のホログラム素子は、第
   １の光源及び第２の光源に対して、略同一光軸上に配置
   された第１の基板、第２の基板上にそれぞれ形成され、第１及び第２の波長の光のそれぞれに対してフォーカス
   誤差信号のオフセットを０とするために、フォーカス誤
   差信号検出用光ビームが前記共通の受光素子の分割線上
   に位置するように、光軸に垂直な平面内において第１お
   よび第２のホログラム素子を独立して回転調整・固定し
   たことを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 【請求項２】 第１のホログラム素子或は第２のホログ
   ラム素子が形成されている基板の片面にトラッキング制
   御用の３ビームに分割するビーム分割用回折格子が形成
   されていることを特徴とする請求項１に記載の光ピック
   アップ装置。
3. 【請求項３】 第１の光源と第２の光源はレーザチップ
   であり、前記レーザチップは、光軸に垂直な方向の幅が
   １００〜３００μｍであることを特徴とする請求項１又
   は２に記載の光ピックアップ装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載の光ピ
   ックアップ装置において、 第１および第２のホログラム素子は、それぞれ第１およ
   び第２の波長の光に対しては０次回折効率と１次または
   −１次回折効率の積が最大となるように形成されている
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載
   の光ピックアップ装置において、 第１の基板と第２の基板の互いに接触する面に形成され
   たホログラム素子は、ホログラムの形成部分がその周辺
   の基板面よりも低く形成されていることを特徴とする光
   ピックアップ装置。
6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載
   の光ピックアップ装置において、 第１のホログラム素子，第２のホログラム素子の一方
   は、第１の基板と第２の基板の互いに接触する面に形成
   されており、他方のホログラム素子が形成された基板に
   おける前記一方のホログラム素子に対向する部位に凹部
   が形成されていることを特徴とする光ピックアップ装
   置。
7. 【請求項７】 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載
   の光ピックアップ装置において、 第１の基板と第２の基板は、スペーサを介して積層され
   ていることを特徴とする光ピックアップ装置。
8. 【請求項８】 請求項２に記載の光ピックアップ装置に
   おいて、 第２の基板における第２のホログラム素子の形成面の反
   対側の面に、前記ビーム分割用回折格子が形成されてい
   ることを特徴とする光ピックアップ装置。
9. 【請求項９】 請求項１乃至請求項８のいずれかに記載
   の光ピックアップ装置において、 第１の光源は６５０ｎｍ帯の赤色レーザで、第２の光源
   は７８０ｎｍ帯の赤外レーザであり、第１のホログラム
   素子の溝深さが１．７〜１．８μｍで、第２のホログラ
   ム素子の溝深さが１．３〜１．４μｍに設定されている
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。