JP3653923B2 - 記録再生装置および方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録再生装置に関し、特に、第１の波長の光と、第２の波長の光を用いて、それぞれ異なる記録媒体に対して、情報を記録または再生する場合に、より小型化できるようにした記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光を利用して情報を記録または再生する記録媒体として、コンパクトディスク（ＣＤ）（商標）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒなどの光ディスクが普及しているが、最近では、その他に、大容量のデータを記録するＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの新たな記録媒体が開発されつつある。
【０００３】
このような光ディスクからデジタル情報を読み出す場合、レーザ光を記録媒体に集光し、記録媒体からの反射光を検出し、反射光のレベルを２値データに変換する。
【０００４】
高密度の光ディスクにおいては、短波長のレーザ光を利用し（例えば、ＣＤを再生する場合、波長λはλ＝７８０nmとされ、より高密度にデータが記録されているＤＶＤを再生する場合、λ＝６３５乃至６５０nmとされる）、開口数（ＮＡ）の大きい（例えば、ＣＤを再生する場合、ＮＡ＝０．４５とされ、ＤＶＤを再生する場合、ＮＡ＝０．６とされる）対物レンズを使用してレーザ光をより狭い範囲に収束させ、その反射光を受光して、記録されている情報を再生する。
【０００５】
そのような開口数（ＮＡ）の大きい対物レンズを使用すると、光ディスクの傾き（スキュー）に起因して、反射光における収差量が増大するため、ＤＶＤではＣＤにおける場合より基板を薄く設計し（ＣＤの１．２mmに対し、ＤＶＤでは０．６mm）、反射光における収差量を低減している。
【０００６】
以上のような、対物レンズのＮＡとレーザ光の波長λの値に応じて規定される集光スポットのサイズ（λ／ＮＡに比例する）の違い、および、光ディスクの基板の厚さに応じて生じる球面収差の量の違いにより、従来のＣＤに記録されている情報を読み出す光学系を、そのまま、ＤＶＤの再生に利用することは困難であり、その逆に、ＤＶＤ用に設計した光学系をＣＤの再生にそのまま利用することも困難である。
【０００７】
しかしながら、今後、ＣＤなどの従来の光ディスクと、ＤＶＤなどの高密度の光ディスクは共存していくものと考えられるので、それらの光ディスクを再生する場合、光ディスクの種類毎に専用の再生装置を用意しなければならないとすれば不便である。
【０００８】
そこで、このような記録密度と基板の厚さが異なる複数の光ディスクを１つの装置で再生する方法がいくつか提案されている。
【０００９】
そのうちの１つとして、対物レンズと、ホログラフィック光学素子（ＨＯＥ）を組み合わせる方法が、例えば、特開平７−９８４３１号公報に開示されている。図２９は、同公報に記載の技術の原理を表している。すなわち、同図に示すように、例えば６５０nmの波長のレーザ光が、ＨＯＥ１０１と対物レンズ１０２を介して、ＣＤ１０３またはＤＶＤ１０４に照射される。ＨＯＥ１０１には、図３０に示すように、同心円状の鋸歯状または階段状の凹凸よりなる輪帯構造が形成されている。その結果、図３１に示すように、入射された６５０nmの波長の光が０次回折光（透過光）と１次回折光に分割される。０次回折光は、ＤＶＤ用とされ、１次回折光は、ＣＤ用とされる。それ以外の次数の回折光は、実質的に殆ど０となるように、ＨＯＥ１０１は最適化されている。
【００１０】
対物レンズ１０２は、ＤＶＤ１０４に最適化されている。その結果、ＨＯＥ１０１を透過した０次回折光は、図２９に示すように、対物レンズ１０２により、基板の厚さが０．６mmのＤＶＤ１０４の情報記録面上に集束される。また、ＨＯＥ１０１の輪帯のピッチは、１次回折光が、対物レンズ１０２を経て、厚さが約１．２mmの基板を有するＣＤ１０３に集束されるとき、ＤＶＤ１０４との基板厚の違いによる球面収差を補正するように最適化されている。また、この輪帯の径は、ＣＤ１０３に最適なＮＡが得られるように、対物レンズ１０２の有効径より小さい領域に形成してある。その結果、対物レンズ１０２を透過した１次回折光は、情報記録面上に回折限界まで集光され、良好な光スポットが形成される。
【００１１】
また、このＨＯＥ１０１の輪帯のピッチは、ＣＤ１０３の光スポットがＤＶＤ１０４の光スポットから光軸方向に数百μｍ離れるように最適化してあるため、各光スポットが他方の再生ＲＦ信号に影響を与えないようになされている。
【００１２】
しかしながら、このようなピックアップにおいては、使用されている波長が６５０nmと短いため、通常のＣＤは再生できても、ＣＤ−Ｒを再生することができない。すなわち、再生だけでなく書き込みも可能なＣＤ−Ｒは、７８０nmの帯域の波長を反射するように形成されており、ＤＶＤで用いる６５０nmの長さの波長は、殆ど吸収してしまうからである。
【００１３】
そこで、本出願人は、例えば特願平８−１２１３３７号として、ＣＤ−Ｒを含むＣＤとＤＶＤの両方を再生することが可能なピックアップを提案した。図３２と図３３は、その構成例を表している。図３２は、ＤＶＤ１０４を再生する場合の光学系を表しており、図３３は、ＣＤ１０３を再生する場合の光学系の状態を表している。
【００１４】
ＤＶＤ１０４を再生する場合には、図３２に示すように、７８０nmの波長のレーザ光を発生する放射光源１１１Ｂはオフされる。そして、６５０nmの波長のレーザ光を発生する放射光源１１１Ａがオンされる。放射光源１１１Ａより出射されたレーザ光は、グレーティング１１２Ａにより、実質的に３本のレーザ光に分割された後、ダイクロイックプリズム（ＤＰ）１１３と偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１１４を透過して、コリメータレンズ１１５に入射される。コリメータレンズ１１５は、入射された発散光を平行光に変換して、λ／４板１１６を介して、ＨＯＥ１１７に入射させる。屈折型対物レンズ１１８は、ＤＶＤ１０４に最適化されて設計されている。従って、ＨＯＥ１１７は、屈折型対物レンズ１１８により、ＣＤ１０３に集束される７８０nmの波長の光の球面収差を補正するように最適化されており、６５０nmの波長の光には、実質的に機能しない。
【００１５】
すなわち、図３４に拡大して示すように、ＨＯＥ１１７は、波長６５０nmのレーザ光をほぼ１００％透過する。すなわち、ＨＯＥ１１７からは、０次回折光が出射される。このレーザ光は、屈折型対物レンズ１１８により集束され、０．６mmの厚さの基板を有するＤＶＤ１０４の情報記録面上に集光される。屈折型対物レンズ１１８は、ＤＶＤ１０４にレーザ光を照射したとき、球面収差が発生しないように最適化されているので、ＤＶＤ１０４上の集光スポットは、回折限界まで絞られた集光スポットとなる。
【００１６】
これに対して、ＣＤ１０３を再生する場合には、図３３に示すように、６５０nmの波長のレーザ光を発生する放射光源１１１Ａがオフされ、その代わりに、７８０nmの波長のレーザ光を発生する放射光源１１１Ｂがオンされる。このレーザ光は、グレーティング１１２Ｂを介して、ダイクロイックプリズム１１３に入射される。このダイクロイックプリズム１１３は、波長６５０nmのレーザ光は透過するが、波長７８０nmのレーザ光は反射する。その結果、ダイクロイックプリズム１１３で反射されたレーザ光が、偏光ビームスプリッタ１１４、コリメータレンズ１１５、λ／４板１１６を介して、ＨＯＥ１１７に入射される。
【００１７】
図３５に示すように、ＨＯＥ１１７の輪帯ピッチは、７８０nmの１次回折光と屈折型対物レンズ１１８との組み合わせによるＤＶＤ１０４とＣＤ１０３の基板厚の差による球面収差を補正するように最適化されている。また、ＨＯＥ１１７上の回折光は、ＣＤ１０３のＮＡに合うようにＤＶＤ１０４に対する屈折型対物レンズ１１８の瞳径よりも小さな領域にのみ作成されている。その結果、７８０nmのレーザ光は、ＣＤ１０３の情報記録面上に、回折限界まで絞られた集光スポットを形成するように照射される。その結果、迷光や光の利用率の低下の殆どない安定した再生が可能となる。
【００１８】
ＣＤ１０３またはＤＶＤ１０４で反射されたレーザ光は、屈折型対物レンズ１１８、ＨＯＥ１１７、λ／４板１１６、コリメータレンズ１１５を介して、偏光ビームスプリッタ１１４に入射される。ディスクからの戻り光は、ディスクへの入射光に較べて、λ／４板１１６を往復しているので、偏光面が９０度回転することになる。その結果、戻り光は、偏光ビームスプリッタ１１４で反射され、マルチレンズ１１９を介して、ホトダイオード（ＰＤ）１２０に入射される。ホトダイオード１２０の出力から、ディスクに記録されている情報を再生することができる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、先に提案した発明においては、異なる波長のレーザ光を発生する２つの放射光源１１１Ａ，１１１Ｂを、それぞれ屈折型対物レンズ１１８の光軸内に配置するようにしているため、光軸を約９０度に分割するためのダイクロイックプリズム１１３を必要とし、部品点数が多くなり、コスト高となるばかりでなく、装置が大型化する課題があった。
【００２０】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、ＣＤ−Ｒを再生できるようにするとともに、より小型化を可能とするものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の記録再生装置は、それぞれ異なる厚さの基板を有し、第１の長さの波長の光により情報が記録または再生される第１の記録媒体と、第２の長さの波長の光により情報が記録または再生される第２の記録媒体に対して、情報を記録または再生する記録再生装置において、第１の長さの波長の光または第２の長さの波長の光を、第１の記録媒体または第２の記録媒体に集束して照射する集束手段と、集束手段の光軸外に配置され、第１の長さの波長の光を発生する第１の発生手段と、集束手段の光軸上であって、かつ第１の発生手段の近傍に配置され、第２の長さの波長の光を発生する第２の発生手段と、第１の長さの波長の光を、そのコマ収差を補正して、集束手段の光軸上に案内する補正手段と、第１の記録媒体または第２の記録媒体により反射された第１の長さの波長の光または第２の長さの波長の光を受光する受光手段とを備え、補正手段は、第１の長さの波長の光の球面収差も補正するホログラフィック光学素子であり、第１の長さの波長の光に位相差を与え、第２の長さの波長の光には実質的に位相差を与えない高さの５段以上の階段形状を有する鋸波形状の凹凸が、光軸との交点に対し偏心した点を中心とする同心円状に形成された位相変調手段を有することを特徴とする。
【００２３】
請求項１に記載の記録再生装置においては、第１の発生手段が、集束手段の光軸外に配置され、第２の長さの波長の光を発生する第２の発生手段が、集束手段の光軸上であって、かつ前記第１の発生手段の近傍に配置される。そして、補正手段により、第１の長さの波長の光が、コマ収差を補正して、集束手段の光軸上に案内される。また、位相変調手段により、第１の長さの波長の光に位相差が与られ、第２の長さの波長の光には実質的に位相差を与えない高さの５段以上の階段形状を有する鋸波形状の凹凸が、光軸との交点に対し偏心した点を中心とする同心円状に形成される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明するが、特許請求の範囲に記載の発明の各手段と以下の実施の形態との対応関係を明らかにするために、各手段の後の括弧内に、対応する実施の形態（但し一例）を付加して本発明の特徴を記述すると、次のようになる。但し勿論この記載は、各手段を記載したものに限定することを意味するものではない。
【００２５】
請求項１に記載の記録再生装置は、それぞれ異なる厚さの基板を有し、第１の長さの波長の光または第２の長さの波長の光を、第１の記録媒体（例えば図３のＣＤ４１Ａ）または第２の記録媒体（例えば図２のＤＶＤ４１Ｂ）に集束して照射する集束手段（例えば図２の屈折型対物レンズ２６）と、集束手段の光軸外に配置され、第１の長さの波長の光を発生する第１の発生手段（例えば図３のレーザチップ２１Ａ）と、集束手段の光軸上であって、かつ第１の発生手段の近傍に配置され、第２の長さの波長の光を発生する第２の発生手段（例えば図２のレーザチップ２１Ｂ）と、第１の長さの波長の光を、そのコマ収差を補正して、集束手段の光軸上に案内する補正手段（例えば図３のＨＯＥ２５）と、第１の記録媒体または第２の記録媒体により反射された第１の長さの波長の光または第２の長さの波長の光を受光する受光手段（例えば図２のホトダイオード２８）とを備え、補正手段は、第１の長さの波長の光の球面収差も補正するホログラフィック光学素子であり、第１の長さの波長の光に位相差を与え、第２の長さの波長の光には実質的に位相差を与えない高さの５段以上の階段形状を有する鋸波形状の凹凸が、光軸との交点に対し偏心した点を中心とする同心円状に形成された位相変調手段（例えば図４の位相部２５Ａ）を有することを特徴とする。
【００２８】
図１は、本発明の記録再生装置の実施の形態の構成例を示している。この実施の形態においては、光学ピックアップ部１は、内蔵する２つの放射光源としてのレーザチップ２１Ａ，２１Ｂ（図２）のうちの一方で所定の波長のレーザ光を発生し、所定の光学系（後述）を介して、光ディスク４１Ａ（例えばＣＤ）または光ディスク４１Ｂ（例えばＤＶＤ）に集光し、その反射光を、複数の受光部を有するホトディテクタ（ＰＤ）２８（図２）で検出し、各受光部の出力信号をＰＤ出力信号として演算回路２に出力するようになされている。
【００２９】
演算回路２は、ＰＤ出力信号（各受光部の信号）から、光ディスク再生用のデータ検出信号（ＲＦ信号）、光軸方向におけるレーザ光のフォーカスのずれを示すフォーカスエラー信号、および、光ディスクの半径方向のトラッキングのずれを示すトラッキングエラー信号を算出し、データ検出信号を再生回路３に出力し、フォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号を制御回路４に出力するようになされている。
【００３０】
再生回路３は、演算回路２より供給されたデータ検出信号をイコライズした後、２値化し、さらに、エラー訂正しながら復調した信号を、再生信号として、所定の装置（図示せず）に出力するようになされている。
【００３１】
制御回路４は、演算回路２より供給されたフォーカスエラー信号に応じて、フォーカスサーボ用アクチュエータ６を制御し、光学ピックアップ部１の屈折型対物レンズ２６（図２）を光軸方向に移動させ、フォーカスを調整し、演算回路２より供給されたトラッキングエラー信号に応じて、トラッキングサーボ用アクチュエータ７を制御し、光学ピックアップ部１を光ディスク４１Ａ，４１Ｂの半径方向に移動させ、トラッキングを調整するようになされている。
【００３２】
制御回路４は、光源切り換え用回路８を制御し、再生するディスクに応じて、光ディスク４１Ａ（ＣＤ）を再生するとき、レーザチップ２１Ａから、第１の長さ（例えば７８０nm）の波長λ１のレーザ光を発生させ、光ディスク４１Ｂ（ＤＶＤ）を再生するとき、レーザチップ２１Ｂから、第２の長さ（例えば６５０nm）の波長λ２のレーザ光を発生させるようになされている。
【００３３】
また、制御回路４は、モータ９を制御し、光ディスク４１Ａ，４１Ｂを所定の速度で回転させるようになされている。
【００３４】
なお、制御回路４は、入力装置５からユーザによる操作に応じた信号を受け取ると、その信号に応じて、各回路を制御するようになされている。
【００３５】
図２と図３は、図１の光学ピックアップ部１の構成例を示しており、図２は、光ディスク４１Ｂの再生時における光路を、図３は、ＣＤ４１Ａの再生時の光路を、それぞれ示している。複合レーザダイオード２１は、レーザチップ２１Ａとレーザチップ２１Ｂとを有しており、第１の波長λ１のレーザ光を発生するレーザチップ２１Ａは、屈折型対物レンズ２６の光軸外に配置されており、第２の波長λ２のレーザ光を発生するレーザチップ２１Ｂは、屈折型対物レンズ２６の光軸上に配置されている。屈折型対物レンズ２６の光軸上に配置されているレーザチップ２１Ｂは、第２の波長λ２のレーザ光をビームスプリッタ（ＢＳ）２３に入射させるようになされている。
【００３６】
屈折型対物レンズ２６の光軸外に配置されているレーザチップ２１Ａは、第１の波長λ１のレーザ光をグレーティング２２Ａに向けて出射するようになされている。グレーティング２２Ａは、レーザチップ２１Ａからのレーザ光を、実質的に所定の本数（例えば３本）に分割し、それらのレーザ光をビームスプリッタ（ＢＳ）２３に入射させるようになされている。
【００３７】
ＢＳ２３は、グレーティング２２Ａまたはレーザチップ２１Ｂからのレーザ光を透過させ、コリメータレンズ２４に入射させるとともに、コリメータレンズ２４より入射したレーザ光（光ディスク４１Ａ，４１Ｂからの反射光）を反射し、マルチレンズ２７を介してホトディテクタ（ＰＤ）２８に入射させるようになされている。
【００３８】
コリメータレンズ２４は、ＢＳ２３からのレーザ光を平行光線に整え、ホログラフィック光学素子（ＨＯＥ）２５に入射させるとともに、ホログラフィック光学素子（ＨＯＥ）２５から入射した平行光線（反射光）を集束光にして、ＢＳ２３に入射させるようになされている。
【００３９】
ＨＯＥ２５は、コリメータレンズ２４から入射したレーザ光の波長が第２の波長λ２である場合、そのレーザ光を実質的に回折させずにそのまま（０次回折光として）透過し、屈折型対物レンズ２６に入射させるようになされている。屈折型対物レンズ２６は、入射された波長λ２のレーザ光を光ディスク４１Ｂの記録面に、その基板を介して集光する。屈折型対物レンズ２６は、光ディスク４１Ｂの記録面に対して、その基板を介してレーザ光を集光したとき、最適な光スポットを形成するようにそのＮＡやパワーなどの設計が行われている。
【００４０】
また、ＨＯＥ２５は、コリメータレンズ２４を介して光軸外から入射したレーザ光の−１次回折光（＋１次回折光でもよい）を屈折型対物レンズ２６の光軸上に案内（合成）する。このとき特別の処置を施さないと、コマ収差が発生してしまう。そこで、ＨＯＥ２５は、このコマ収差を相殺するように最適化がなされている。このため、ＨＯＥ２５は、その輪帯が同心円状ではあるが、偏心した状態で形成されている。なお、この点については、図５を参照して後述する。
【００４１】
さらに、上述したように、屈折型対物レンズ２６は、例えば０．６mmの厚さの基板を有する光ディスク４１Ｂに対して最適化が行われており、光ディスク４１Ｂと異なる、例えば１．２mmの厚さの基板を有する光ディスク４１Ａにそのまま−１次回折光を集光すると、球面収差が発生する。そこで、ＨＯＥ２５は、この基板の厚さの差に応じて発生する球面収差もキャンセルするように最適化されている。
【００４２】
また、ＨＯＥ２５は、屈折型対物レンズ２６から入射したレーザ光（反射光）の波長が第１の波長λ１である場合、光ディスク４１Ａの基板の厚さと、光ディスク４１Ｂの基板の厚さとの差に起因する球面収差を補正する角度だけ回折させた−１次回折光を、また、入射したレーザ光（反射光）の波長が第２の波長λ２である場合、そのレーザ光を実質的に回折させずにそのまま（０次回折光を）透過し、それぞれコリメータレンズ２４に入射させるようになされている。
【００４３】
屈折型対物レンズ２６は、ＨＯＥ２５で回折したレーザ光を光ディスク４１Ａの記録面（情報記録層）に回折限界まで集束させるようになされている。また、屈折型対物レンズ２６は、光ディスク４１Ａ，４１Ｂで反射したレーザ光をＨＯＥ２５に入射させるようになされている。
【００４４】
マルチレンズ２７は、ＢＳ２３より入射されたレーザ光にフォーカス制御のための非点収差を与え、ホトディテクタ（ＰＤ）２８に入射させる。ホトディテクタ（ＰＤ）２８は、複数の受光部を有し、各受光部において、光ディスク４１Ａ，４１Ｂで反射して上述の光学系を介して入射した反射光を電気信号に変換し、その電気信号をＰＤ出力信号として演算回路２に出力するようになされている。
【００４５】
図４は、ホトディテクタ２８のパターンの構成例を表している。同図に示すように、ホトディテクタ２８は、ＣＤ用の（波長λ１の）反射光を受光するホトディテクタ２８Ａと、ＤＶＤ用の（波長λ２の）反射光を受光するホトディテクタ２８Ｂとにより構成されている。ＣＤ再生時、そのトラッキングは、いわゆる３ビーム法により行われるようになされているので、ホトディテクタ２８Ａは、基本的に、受光素子６１，６２，６３により構成されている。演算回路２は、受光素子６１の出力と受光素子６２の出力の差からトラッキングエラー信号を演算する。また、受光素子６３は、受光素子６３Ａ乃至６３Ｄに４分割されており、非点収差法に基づくフォーカス制御を行うため、演算回路２は、受光素子６３Ａと６３Ｃの出力の和と、受光素子６３Ｂと６３Ｄの出力の和の差から、フォーカスエラー信号を演算する。
【００４６】
これに対して、ＤＶＤ再生時には、そのトラッキングは、Differential Phase Detection(DPD)法により行われ、かつ、フォーカス制御は、非点収差法により行われるため、受光素子６４が受光素子６４Ａ乃至６４Ｄに４分割されている。演算回路２は、受光素子６４Ａと６４Ｃの出力の和と、受光素子６４Ｂと６４Ｄの出力の和の差を演算し、フォーカスエラー信号を生成する。また、受光素子６４Ａと６４Ｂの和（Ａ＋Ｂ）と、受光素子６４Ｃと６４Ｄの和（Ｃ＋Ｄ）が求められ、さらにそれらの和（（Ａ＋Ｂ）＋（Ｃ＋Ｄ））と差（（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ））の位相差からトラッキングエラー信号が生成される。
【００４７】
さらに、演算回路２は、ＣＤのデータ検出信号は、受光素子６３Ａ乃至６３Ｄの出力の和から求め、ＤＶＤのデータ検出信号は、受光素子６４Ａ乃至６４Ｄの出力の和から求める。
【００４８】
ここで、ＨＯＥ２５について、さらに詳述する。ＨＯＥ２５の回折効率特性は、ＨＯＥ２５が入射光に等価的に与える位相差で表すことができる。図５に示すように、ＨＯＥ２５の回折部２５Ａの回折面に、光軸との交点Ｏを中心としたｘｙ座標を設定するとき、球面収差を補正するための位相差関数は、交点Ｏを頂点とした光軸回りに回転対称特性を有する曲面で表される。この曲面は、図６（Ａ）に示すφｓで表される。この場合、φｓは、次式で表される。
φｓ＝Ｃ1ｒ2＋Ｃ2ｒ4＋Ｃ3ｒ6＋Ｃ4ｒ8＋・・・
但し、ｒ2≡≠ｘ2＋ｙ2であり、Ｃ1，Ｃ2，・・・は、定数である。
【００４９】
一方、光軸外に配置されているレーザチップ２１Ａからの光を光軸上に合成するためのＨＯＥ２５の位相差関数φｇは、図６（Ｂ）に示すように直線的特性となり、次式で表される。
φｇ＝Ｃ0ｙ
なお、Ｃ0は、定数である。
【００５０】
そこで、ＨＯＥ２５は、図６（Ｃ）に示すように、光を合成するための機能と球面収差を補正するための機能を合わせ持つ次式で示す位相差関数を有するものとする。
Figure 0003653923
【００５１】
図７は、ＨＯＥ２５の屈折型対物レンズ２６側の表面を拡大して示している。このように、ＨＯＥ２５には、各段の高さがｄである４段の階段形状の斜面部を有する鋸波形状の凹凸が同心円状に偏心して形成されている。この凹凸は、光ディスク４１Ａの記録面上において、最適な光スポットサイズが得られるように、最適な径で（即ち、光ディスク４１Ａに対して最適なＮＡになるように）形成されている。
【００５２】
即ち、ＨＯＥ２５の階段形状の段差部が形成されている範囲の径は、屈折型対物レンズ２６のＮＡより小さい所定の値に設定されており、これにより、波長λ１の光（光ディスク４１Ａ）に対するＮＡが実質的に規定されている。なお、ＨＯＥ２５のコリメータレンズ２４側の表面は平面を呈している。
【００５３】
ＨＯＥ２５の階段形状のピッチは、波長λ１のレーザ光を厚さｔ１の基板を有する光ディスク４１Ａに照射した場合に、厚さｔ２の光ディスク４１Ｂとの基板厚の違いにより発生する球面収差と、波長の違いにより発生する軸上色収差を補正する所望の回折角が得られる値に設定されている。
【００５４】
また、ＨＯＥ２５の階段形状の段数Ｎと各段の高さｄ（段数Ｎと高さｄでＨＯＥ２５の高さ（深さ）（（Ｎ−１）ｄ）が規定される）は、レーザ光の波長λ１，λ２の値に応じて設定されている。すなわち、凹凸における階段形状の段数Ｎは、次の式
Ｎ0＝λ１／（ｑ×λ１−ｐ×λ２）または
Ｎ0＝λ１／（ｐ×λ２−ｑ×λ１）
（ｐ，ｑは、所定の正の整数）
で算出されるＮ0の値（整数）に設定されている。あるいはまた、値Ｎ0の近傍の整数であって、波長λ１に対する０次光の回折効率（入射光の光量と出射光の光量の比）が、１次光または−１次光の回折効率より小さくなる場合の値に設定される。要するに、Ｎとλ１，λ２の関係は、完全に最適化せずとも、実用上問題のない回折効率と迷光量の小ささを実現することができる範囲で設定される。
【００５５】
さらに、各段の高さｄは、次の式
ｄ0＝ｐ×λ２／（ｎ−１）
（ｐは、所定の正の整数、ｎは、ＨＯＥ２５の屈折率）
で算出されるｄ0の値に設定されている（ｄ＝ｄ0）。あるいはまた、値ｄ0の近 傍の値であって、波長λ２に対する０次光の回折効率（入射光の光量と出射光の光量の比）が、１次光と−１次光の回折効率より大きくなる場合の値に設定される。
【００５６】
例えば、整数ｐ，ｑをｐ＝１，ｑ＝１として算出された１段の高さがｄ0であ るＮ0段の凹凸を有するＨＯＥ２５にレーザ光（平行光線）が入射した場合、Ｈ ＯＥ２５は、各部の厚さに応じて、入射したレーザ光の位相を変化させる。第１の波長λ１のレーザ光が入射した場合、図８（ａ）に示すように、図７の領域Ａを通過したレーザ光を基準として、図７の領域Ｂを通過したレーザ光には、約（３／２）πラジアンの位相差を与え、図７の領域Ｃを通過したレーザ光には、約（６／２）πラジアンの位相差を与え、図７の領域Ｄを通過したレーザ光には、約（９／２）πラジアンの位相差を与える。
【００５７】
位相差は、２πラジアンの整数倍の位相を加減しても、元の位相差と等価であるので、図８（ａ）の位相差を図８（ｂ）に示すように書き直すことができる。即ち、波長λ１のレーザ光がＨＯＥ２５に入射した場合、領域Ａを通過したレーザ光を基準として、領域Ｂを通過したレーザ光には、約（１／２）πラジアンの位相差が与えられ、領域Ｃを通過したレーザ光には、約πラジアンの位相差が与えられ、領域Ｄを通過したレーザ光には、約（３／２）πラジアンの位相差が与えられる。このように、波長λ１のレーザ光は、入射したＨＯＥ２５の部位に応じて位相差が与えられるので回折する。
【００５８】
一方、第２の波長λ２のレーザ光が入射した場合、図９（ａ）に示すように、図７の領域Ａを通過したレーザ光を基準として、図７の領域Ｂを通過したレーザ光には、約２πラジアンの位相差が与えられ、図７の領域Ｃを通過したレーザ光には、約４πラジアンの位相差が与えられ、図７の領域Ｄを通過したレーザ光には、約６πラジアンの位相差が与えられる。
【００５９】
上述したように、位相差は、２πラジアンの整数倍の位相を加減しても、元の位相差と等価であるので、図９（ａ）の位相差を図９（ｂ）に示すように書き直すことができる。即ち、波長λ２のレーザ光がＨＯＥ２５に入射した場合、領域Ａ乃至領域Ｄのうち所定の領域を通過したレーザ光と、他の領域を通過したレーザ光の位相差はほぼゼロである。従って、波長λ２のレーザ光は、ＨＯＥ２５で実質的に回折せずに、そのまま透過する。
【００６０】
このように、ＨＯＥ２に対して、一方の波長λ１に対してパワーを持たせ、他方の波長λ２に対してパワーを持たせないようにすることで、それぞれの波長の光を異なる位置に集束させ、異なる種類の光ディスクを再生する場合における屈折型対物レンズ２６の移動量（屈折型対物レンズ２６の先端と光ディスクとの距離（ワーキングディスタンス）の差）を低減させる（例えば０．２mm以内にさせる）ことができる。
【００６１】
また、屈折型対物レンズ２６は波長λ２の光を光ディスク４１Ｂに集光するのに最適化されているので、収差は発生しない。さらに、屈折型対物レンズ２６と光ディスク４１Ａで発生する波長λ１の光に対する収差はＨＯＥ２５で補正される。従って、いずれの波長の光も各光ディスク上に良好なスポット形状として集光させることができる。
【００６２】
図１０は、ＨＯＥ２５の回折効率（入射光の光量と出射光の光量の比）の一例を示している。このような特性は、回折部２５Ａの階段の段数を４段（４ステップ）とし、１段（１ステップ）の高さｄを、６５０／（ｎ−１）nmより若干低い方にシフトさせた状態に形成することで実現される。波長λ２においては、０次の回折光（即ち、透過光）の回折効率がほぼ９０％を示しているので、第２の波長λ２のレーザ光は、その光量の９０％が、０次の回折光としてＨＯＥ２５を通過（透過）する。
【００６３】
このように、ＨＯＥ２５を通過する際の第２の波長λ２のレーザ光の光量の減衰は、１０％であるので、ＨＯＥ２５を２回（光ディスク４１Ｂへ向かうときと、光ディスク４１Ｂから反射してきたとき）通過しても、第２の波長λ２のレーザ光の光量は、約２０％しか減衰せず、発生したレーザ光の光量の約８０％を、光ディスクの再生または記録に利用することができる。
【００６４】
一方、波長λ１においては、−１次の回折光の回折効率が約７２％を示しているので、第１の波長λ１のレーザ光は、その光量が約７２％に減衰して、−１次の回折光としてＨＯＥ２５を所定の回折角だけ回折して通過する。
【００６５】
このように、ＨＯＥ２５を通過する際、第１の波長λ１のレーザ光の光量は、約７２％に減衰するので、ＨＯＥ２５を２回（光ディスク４１Ａへ向かうときと、光ディスク４１Ａから反射してきたとき）通過した後の第１の波長λ１のレーザ光の光量は、約５２％（＝０．７２×０．７２×１００％）となるが、光ディスクの記録または再生には充分な光量である。
【００６６】
なお、レーザチップ２１Ａ，２１Ｂで発生するレーザ光の波長帯域は、充分狭く、実質的に単一波長の光と考えることができる。従って、ＨＯＥ２５で波長λ２の０次光を得ているとき、あるいは、波長λ１の−１次光を得ているとき、他の次数の不要な回折光は殆ど発生しない。従って、光のエネルギーの利用効率を向上させ、迷光の発生を抑制することができる。
【００６７】
また、ＨＯＥ２５の表面の凹凸を３段（Ｎ＝３）以上にすることにより、光の利用効率（回折効率）が良好なＨＯＥ２５を作成することができ、特に、４段以上にすると、上述のようにレーザ光の利用効率（回折効率）が高くなる。２段にすると、レーザ光の利用効率（回折効率）が低くなるとともに、不要な１次の回折光が、再生または記録に利用される−１次の回折光と同じ回折効率で発生してしまい、迷光となるので好ましくない。
【００６８】
さらに、２段だと、波長λ１とλ２の間隔が長くなり、波長λ１を７８０nmの近傍に、かつ、波長λ２を６５０nmの近傍に、それぞれ配置することが困難になる。４段にするとこれらの値の近傍に配置することができる。５段にした場合、波長λ１とλ２をそれぞれ７８０nmまたは６５０nmに最も近い値にすることができる。ただし、ＨＯＥ２５の４段の構造は、基板を２回マスキングしてエッチングすることにより製造することができるが、５段の構造は、金型などから製造することが必要となり、コスト高となる。
【００６９】
次に、図２と図３の実施の形態の動作について説明する。入力装置５を操作して、ＤＶＤ４１Ｂの再生を指令すると、制御回路４は、光源切り換え用回路８を制御し、図２に示すように、レーザチップ２１Ｂを駆動させ、波長６５０nmのレーザ光を発生させる。このレーザ光は、ＢＳ２３を介して、コリメータレンズ２４に入射され、平行光に変換される。コリメータレンズ２４は、このレーザ光をＨＯＥ２５に入射する。
【００７０】
上述したように、ＨＯＥ２５は、入射光の殆ど（９０％）をそのまま透過する。すなわち、図１１に示すように、９０％の０次回折光を出射する。屈折型対物レンズ２６は、入射されたレーザ光を集束し、ＤＶＤ４１Ｂに照射させる。屈折型対物レンズ２６は、０．６mmの厚さの基板を介して、この０次回折光がＤＶＤ４Ｂの記録面に照射されたとき発生する球面収差を補正するように適正化されている。従って、ＤＶＤ４１Ｂの記録面には、ほぼ回折限界まで集光された良好な光スポットが形成される。
【００７１】
ＤＶＤ４１Ｂの記録面で反射されたレーザ光は、屈折型対物レンズ２６により集光され、平行光としてＨＯＥ２５に入射される。ＨＯＥ２５においては、図１２に示すように、入射されたレーザ光を実質的にそのまま通過させる。すなわち、０次回折光を出射する。ここでも、９０％の回折効率であるため、入射光と反射光の２回の回折のため、戻り光のエネルギーは、入射光のエネルギーの約８０％（＝０．９×０．９×１００％）となる。
【００７２】
この戻り光は、コリメータレンズ２４により集束され、ＢＳ２３に入射される。ＢＳ２３は、入射された光を反射し、マルチレンズ２７に出射する。マルチレンズ２７は、入射されたレーザ光に非点収差を与えて、ホトディテクタ２８に入射させる。
【００７３】
ホトディテクタ２８においては、このようにしてＤＶＤ４１Ｂより反射されて戻ってきたレーザ光が、ホトディテクタ２８Ｂで受光される。演算回路２は、受光素子６４Ａと６４Ｃの出力の和と、受光素子６４Ｂと６４Ｄの出力の和の差（（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ））から、フォーカスエラー信号を生成する。また、それぞれの出力の和（（Ａ＋Ｂ）＋（Ｃ＋Ｄ））と差（（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ））の位相差から、トラッキングエラー信号が生成される。さらに、受光素子６４Ａ乃至６４Ｄの出力の和からデータ検出信号が生成される。
【００７４】
制御回路４は、演算回路２より供給されたフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号に対応して、それぞれフォーカスサーボ用アクチュエータ６とトラッキングサーボ用アクチュエータ７を制御し、フォーカスサーボとトラッキングサーボを制御する。
【００７５】
また、データ検出信号は、再生回路３に入力され、復調された後、再生信号として図示せぬ回路に出力される。
【００７６】
一方、入力装置５を制御して、ＣＤ４１Ａの再生を指令すると、制御回路４は、光源切り換え用回路８を制御し、図３に示すように、レーザチップ２１Ａを駆動し、波長を７８０nmのレーザ光を出射させる。このレーザ光は、グレーティング２２Ａに入射され、実質的に３本のレーザ光に分割される（３ビーム法によるトラッキング制御のため）。そして、この３本のレーザ光は、ＢＳ２３、コリメータレンズ２４を介して、ＨＯＥ２５に入射される。
【００７７】
レーザチップ２１Ａは、屈折型対物レンズ２６の光軸外に配置されているので、このレーザ光は、ＨＯＥ２５に光軸外から入射される。そこで、図１３に示すように、このＨＯＥ２５は、入射されたレーザ光を回折し、入射光の約７０％のエネルギーの−１次回折光を光軸上の光として出射する。
【００７８】
この−１次回折光は、屈折型対物レンズ２６により集束され、１．２mmの厚さを有する基板を介して、ＣＤ４１Ａの情報記録面上に集束、照射される。屈折型対物レンズ２６は、厚さが０．６mmの基板を有するＤＶＤ４１Ｂを再生する場合に、球面収差が相殺されるように最適化が行われている。従って、１．２mmの厚さの基板を有するＣＤ４１Ａを再生する場合、球面収差が発生してしまう。ＨＯＥ２５は、この球面収差も補正するように設計されている。また、ＨＯＥ２５は、光軸外から入射されてきた光を、光軸上の光として出射する場合に発生するコマ収差を補正するように設計されている。従って、ＣＤ４１Ａの情報記録面上には、レーザ光が、その回折限界まで集光され、最適な光スポットが形成される。
【００７９】
ＣＤ４１Ａの情報記録面で反射されたレーザ光は、屈折型対物レンズ２６により集光され、ＨＯＥ２５に入射される。図１４に示すように、ＨＯＥ２５においては、ＣＤ４１Ａの情報記録面上のデータにより変調されたレーザ光が回折され、−１次回折光として再び光軸外に出射される。この場合にも、−１次回折光は、ＣＤ４１Ａから入射された反射光の約７０％のエネルギーのものとなるから、結局、レーザチップ２１Ａより出射されたレーザ光のエネルギーの約４９％（＝０．７×０．７×１００％）が利用されることになる。
【００８０】
ＨＯＥ２５より出射されたレーザ光は、図３に示すように、光軸外の光路上をコリメータレンズ２４に入射され、集束された後、ＢＳ２３に入射され、そこで反射され、マルチレンズ２７に入射される。さらに、マルチレンズ２７で非点収差が与えられたレーザ光は、ホトディテクタ２８に入射される。
【００８１】
ホトディテクタ２８においては、このレーザ光が、図４に示すホトディテクタ２８Ａで受光される。グレーティング２２Ａで３本に分割されたレーザ光のうち、中央のレーザ光の反射光は、受光素子６３で受光され、その前後に配置されている２つのレーザ光は、受光素子６１と受光素子６２で、それぞれ受光される。演算回路２は、受光素子６１の出力と６２の出力の差からトラッキングエラー信号を生成し、受光素子６３Ａの出力と６３Ｃの出力の和と、受光素子６３Ｂと６３Ｄの出力の和の差から、フォーカスエラー信号を生成する。また、受光素子６３Ａ乃至６３Ｄの出力の和から、データ検出信号を生成する。
【００８２】
屈折型対物レンズ２６の有効瞳半径は、ＤＶＤ４１Ｂを再生する場合に最適なＮＡ（ＮＡ＝０．６）が得られるように定められている。これに対して、ＣＤ４１Ａの最適なＮＡは、約０．４５とされている。そこで、この最適なＮＡが得られるように、ＨＯＥ２５の回折部２５Ａの形成されている領域は、屈折型対物レンズ２６の有効瞳領域より狭い範囲とされている。その結果、図１３に示すように、回折部２５Ａの外周の回折部２５Ａが形成されていない領域を透過したレーザ光が、不要光としてＣＤ４１Ａに入射され、その反射光が、図１４に示すように、再び戻ってきて、その一部がホトディテクタ２８Ａに入射され、サーボ信号などに若干の影響を及ぼすおそれがある。しかしながら、その光量は小さく、またその光は、大きな収差を有するものであるため、実用上殆ど無視することが可能である。
【００８３】
図２と図３に示した構成を、図３２と図３３に示した構成と比較して明らかなように、本実施の形態においては、レーザチップ２１Ｂを屈折型対物レンズ２６の光軸上に配置し、レーザチップ２１Ａを光軸外に配置し、その光軸外に配置したレーザチップ２１Ａからのレーザ光を、ＨＯＥ２５で光軸上に案内するようにしたので、図３２と図３３に示した光路合成（光軸分割）のためのダイクロイックプリズム１１３が不要となる。その結果、部品点数を少なくすることができるだけでなく、図３２と図３３に示すように、２つの放射光源１１１Ａと１１１Ｂの両方を光軸上に配置するようにすると、それぞれをほぼ垂直な関係に配置しなければならなくなるため、装置が大型化してしまうことになるが、２つの光源のうちの一方を光軸外に配置するようにしたので、２つを比較的近接して１つのパッケージ内に配置することができ、より小型化が可能となる。
【００８４】
図１５と図１６は、図２と図３に示した光学ピックアップ部をさらに小型化した場合の構成を示している。図１５は、ＤＶＤ４１Ｂ再生時の光路を示し、図１６は、ＣＤ４１Ａ再生時の光路を示している。この構成例においては、図２と図３におけるグレーティング２２Ａ、ＢＳ２３、コリメータレンズ２４、およびマルチレンズ２７が省略された構成とされている。そして、さらに、レーザチップ２１Ａ，２１Ｂと、ホトディテクタ２８が複合レーザカップラ（ＬＣ）７１としてまとめられた構成とされている。
【００８５】
そして、ＣＤ４１Ａを再生する場合には、フォーカスエラー信号は、差動同心円法により生成され、トラッキングエラー信号は、プッシュプル法（トップホールドプッシュプル法）により生成される。また、ＤＶＤ４１Ｂを再生する場合には、フォーカスエラー信号は、ＣＤを再生する場合と同様に、差動同心円法により生成されるが、トラッキングエラー信号は、ＤＰＤ法により生成される。
【００８６】
図１７は、複合ＬＣ７１の外観構成を示し、図１８は、複合ＬＣ７１の断面構成を表している。
【００８７】
これらの図に示すように、レーザチップ２１Ａと２１Ｂは、ベース７２に所定の距離を隔てて固定されている。そして、これらのレーザチップ２１Ａと２１Ｂより出射されたレーザ光は、マイクロプリズム７３の面７３Ａで反射されて、ＨＯＥ２５、屈折型対物レンズ２６を介して、ＣＤ４１ＡまたはＤＶＤ４１Ｂに照射される。
【００８８】
そして、これらのＣＤ４１ＡまたはＤＶＤ４１Ｂより反射されたレーザ光が、屈折型対物レンズ２６、ＨＯＥ２５を介して、複合ＬＣ７１のマイクロプリズム７３に入射される。そして、この入射されたレーザ光は、面７３Ａからマイクロプリズム７３の内部に進入し、マイクロプリズム７３の底面に配置されているホトディテクタ２８−１上に照射される。また、その一部の光は、ホトディテクタ２８−１で反射され、マイクロプリズム７３の上面７３Ｂの結像点で結像される。この結像点は、発光点としてのレーザチップ２１Ａ，２１Ｂと共役な関係の位置にある。そして、結像点で（上面７３Ｂで）反射されたレーザ光が、さらにマイクロプリズム７３の底面に設けられているもう１つのホトディテクタ２８−２に入射される。
【００８９】
図１９は、マイクロプリズム７３の底面に取り付けられているホトディテクタ２８−１と２８−２の上面から見た構成を示している。同図に示すように、ＣＤ信号検出用のホトディテクタ２８Ａは、ホトディテクタ２８−１を構成する受光素子６０−１と、ホトディテクタ２８−２を構成する受光素子６０−２により構成されている。これらの受光素子６０−１と６０−２は、それぞれ受光素子６０−１Ａ乃至６０−１Ｄと、受光素子６０−２Ａ乃至６０−２Ｄの４つに分割されている。
【００９０】
ＤＶＤ信号検出用のホトディテクタ２８Ｂは、ホトディテクタ２８−１を構成する受光素子６４−１とホトディテクタ２８−２を構成する受光素子６４−２により構成されている。受光素子６４−１は、受光素子６４−１Ａ乃至６４−１Ｈに８分割されており、受光素子６４−２は、受光素子６４−２Ａ乃至６４−２Ｄに４分割されている。
【００９１】
演算回路２は、ＣＤ信号検出用のホトディテクタ２８Ａの出力から差動同心円法に基づいてフォーカスエラー信号を生成する場合、次式を演算する。
Ｆ1＝（Ｂ＋Ｃ）−（Ａ＋Ｄ）
Ｆ2＝（Ｇ＋Ｆ）−（Ｅ＋Ｈ）
Ｆ2＝Ｆ1−Ｆ2＝｛（Ｂ＋Ｃ）−（Ａ＋Ｄ）｝−｛（Ｇ＋Ｆ）−（Ｅ＋Ｈ）｝
【００９２】
ジャストフォーカス状態のとき、これらの信号Ｆ1乃至Ｆ3は、いずれも０となり、ディスクニアのとき、Ｆ1とＦ3は、負となり、Ｆ2は、正となる。これに対して、ディスクファーのとき、Ｆ1とＦ3は、正となり、Ｆ2は、負となる。
【００９３】
プッシュプル方式のトラッキングエラー信号Ｔは、次式から演算される。
Ｔ＝（Ａ＋Ｂ＋Ｅ＋Ｆ）−（Ｃ＋Ｄ＋Ｇ＋Ｈ）
【００９４】
一方、ＤＶＤ再生時における差動同心円法に基づくフォーカスエラー信号は、ＣＤ再生時における場合と同様に、次のように演算される。
Figure 0003653923
【００９５】
また、ＤＶＤ再生時においてＤＰＤ法によりトラッキングエラー信号を生成する場合、演算回路２は、次式を演算する。
Ｐ＝Ａ＋Ｂ
Ｑ＝Ｃ＋Ｄ
Ｒ＝ｃ＋ｄ
Ｓ＝ａ＋ｂ
【００９６】
そして、さらに、（Ｐ＋Ｓ）＋（Ｑ＋Ｒ）と、（Ｐ＋Ｓ）−（Ｑ＋Ｒ）の位相差を検波することで、トラッキングエラー信号が生成される。
【００９７】
図２０と図２１は、光ピックアップ部１のさらに他の構成例を示している。図２０は、ＤＶＤ再生時における光路を示しており、図２１は、ＣＤ再生時における光路を表している。その基本的な構成は、図２と図３に示した場合と同様であるが、ＨＯＥ２５の特性と、ホトディテクタ２８のパターンの構成が、図２と図３に示した場合と異なっている。
【００９８】
図２２は、図２０と図２１に示すＨＯＥ２５の回折効率を示している。この場合においては、１段の高さｄは、６５０／（ｎ−１）nmより若干高い側にシフトされている。この場合においては、６５０nmの波長のレーザ光が入射された場合、約８７％の光は０次回折光としてそのまま出射される。その他の次数の回折光は、０次回折光に較べて、その強度が充分小さくなっている。
【００９９】
また、波長が７８０nmのレーザ光が入射された場合には、その４０％程度の光が、−１次回折光としてＨＯＥ２５により回折を受け、４０％程度の光は、０次回折光として、そのままＨＯＥ２５を透過する。その他の次数の光は、０次回折光または−１次回折光に較べて充分小さくなっている。この場合、ＣＤの光スポットとＤＶＤの光スポットが光学的に同一位置となるように、輪帯形状を最適化し、同一のホトディテクタで信号を検出することができる。
【０１００】
図２３は、図２０と図２３に示すホトディテクタ２８の受光素子のパターンを示している。同図に示すように、この例においては、ホトディテクタ２８は、図４に示したＣＤのレーザ光検出用のホトディテクタ２８Ａと実質的に同一に形成されている。そして、このホトディテクタ２８は、ＣＤ用のレーザ光だけでなく、ＤＶＤ用のレーザ光も受光するようになされている。
【０１０１】
図２０に示すように、ＤＶＤ４１Ｂを再生している場合には、レーザチップ２１Ｂより出射された６５０nmの波長の光がＨＯＥ２５に入射されると、その約８７％の光が、０次回折光として、屈折型対物レンズ２６を介して、ＤＶＤ４１Ｂに入射される。ＤＶＤ４１Ｂで反射されたレーザ光は、屈折型対物レンズ２６により集束され、再びＨＯＥ２５に入射される。この場合も、入射されたレーザ光のうち、約８７％のレーザ光が、０次回折光として、そのまま出射される。従って、結局、約７６％の光が再生に利用されることになる。
【０１０２】
ＨＯＥ２５より出射されたレーザ光は、コリメータレンズ２４、ＰＢ２３、マルチレンズ２７を介して、ホトディテクタ２８の受光素子６３に入射される。演算回路２は、受光素子６３Ａ乃至６３Ｃの出力から、非点収差法に基づいて、フォーカスエラー信号を演算し、ＤＰＤ法に基づいて、トラッキングエラー信号を生成する。
【０１０３】
一方、図２１に示すように、７８０nmのレーザ光がレーザチップ２１Ａより出射されると、このレーザ光は、グレーティング２２Ａにより、実質的に３つに分割され、ＰＢ２３、コリメータレンズ２４を介して、ＨＯＥ２５に入射される。ＨＯＥ２５では、図２４に示すように、光軸外から入射されたレーザ光のうち、その４０％が、−１次回折光として、光軸上に出射され、その約４０％が、０次回折光として、そのまま光軸外に出射される。−１次回折光は、ＨＯＥ２５が、コマ収差や非点収差、並びにディスク基板の厚さの違いによる球面収差などを相殺するように最適化されているため、屈折型対物レンズ２６を介して、ＣＤ４１Ａ上に、収差のない良好な光スポットを形成する。なお、このスポットの位置は、ＤＶＤ用のレーザチップ２１Ｂの発光点と共役な位置になるように定めておく。
【０１０４】
ＨＯＥ２５より出射された−１次回折光は、屈折型対物レンズ２６を介して、ＣＤ４１Ａに入射され、そこに記録されている記録データに対応して変調される。その変調光が、ＣＤ４１Ａで反射され、屈折型対物レンズ２６で集束されて、再びＨＯＥ２５に入射される。このとき、図２５に示すように、ＨＯＥ２５では、入射された光の４０％が、−１次回折光として、光軸外に出射され、その４０％が、０次回折光として、そのまま光軸上を透過する。この０次回折光は、コリメータレンズ２４、ＢＰ２３、マルチレンズ２７を介して、ホトディテクタ２８に入射される。いまの場合、グレーティング２２Ａにより、光は、実質的に３本に分割されているので、それぞれが受光素子６１乃至６３により受光される。そして、演算回路２により、フォーカスエラー信号は、非点収差法に基づいて演算され、トラッキングエラー信号は、３ビーム法の原理により生成される。
【０１０５】
この例においては、ＨＯＥ２５を透過し、再生用の光として利用される光のエネルギーは、ＣＤ４１Ａに入射される光の約１６％（＝０．４×０．４×１００％）となる。
【０１０６】
図２４に示すように、光軸外から入射したレーザ光の４０％が０次回折光として、そのままＨＯＥ２５を透過する。また、ＨＯＥ２５の回折部２５Ａの外周を透過する光もある。これらの光は、いずれも不要光となるが、その一部は、ＣＤ４１Ａで反射され、図２５に示すように、再びＨＯＥ２５に入射される。ＨＯＥ２５を０次回折光として透過した光の反射光は、ＨＯＥ２５において、再び入射された成分の４０％が、０次回折光として、そのままＨＯＥ２５を透過し、その４０％が、−１次回折光として、ＨＯＥ２５より出射される。しかしながら、これらの成分は、いずれも光軸外の成分であるため、ホトディテクタ２８には入射されない。また、回折部２５Ａの外周を透過した成分もホトディテクタ２８には入射されないので、これらの信号によりサーボ信号などが悪影響を受けるおそれは少ない。
【０１０７】
この構成例によれば、上述した図２と図３の構成例より、光量は少なくなるが、迷光も少なくなり、また、ホトディテクタのパターンを簡略化することが可能となる。その結果、より小型化が可能となる。
【０１０８】
図２６と図２７は、図２０と図２１に示した光ピックアップ部をより簡略化した場合の構成例を示している。図２６は、ＤＶＤ再生時の光路を表し、図２７は、ＣＤ再生時の光路を表している。この構成例においても、図２０と図２１におけるＰＢ２３、コリメータレンズ２４、およびマルチレンズ２７が省略されて、レーザチップ２１Ａ，２１Ｂとホトディテクタ２８が、複合ＬＣ７１として、１つのパッケージ内に収容されている。
【０１０９】
図２８は、複合ＬＣ７１におけるホトディテクタ２８のパターンを表している。このパターンは、図１９に示したＤＶＤ信号検出用ホトディテクタ２８Ｂと実質的に同一の構成とされている。但し、図２８に示すパターンでは、ＤＶＤ用の光だけではなく、ＣＤ用の光も受光される。演算回路２は、フォーカスエラー信号は、ＣＤ再生時における場合も、ＤＶＤ再生時における場合も、差動同心円法に基づき求めるが、トラッキングエラー信号は、ＣＤ再生時には、プッシュプル法による演算から生成し、ＤＶＤ再生時には、ＤＰＤ法による演算から生成する。
【０１１０】
このように構成することで、図１９に示した場合に較べて、ＣＤ信号検出用のホトディテクタ２８Ａが不要となる分、さらに小型化することが可能となる。
【０１１１】
なお、本発明は、再生だけでなく、情報を記録する場合にも適用が可能である。
【０１１２】
【発明の効果】
以上のごとく、請求項１に記載の記録再生装置によれば、異なる長さの波長の光を発生する発生手段の一方を光軸上に配置し、他方を光軸外に配置するようにし、光軸外から入射される光のコマ収差を補正するようにしたので、ＤＶＤだけでなく、ＣＤ−Ｒを含むＣＤを再生することが可能な、より小型の装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の記録再生装置の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１の実施の形態の光ピックアップ部１の構成例を示す図である。
【図３】図１の実施の形態の光ピックアップ部１の構成例を示す図である。
【図４】図２のホトディテクタ２８の受光素子のパターンを示す図である。
【図５】図２のホログラフィック光学素子２５の構成例を示す図である。
【図６】球面収差とコマ収差の補正を説明する図である。
【図７】図２のホログラフィック光学素子２５の一例の一部を拡大した断面図である。
【図８】図２のホログラフィック光学素子２５を通過した波長λ１のレーザ光の位相特性の一例を示す図である。
【図９】図２のホログラフィック光学素子２５を通過した波長λ２のレーザ光の位相特性の一例を示す図である。
【図１０】図２のホログラフィック光学素子２５の回折効率特性を示す図である。
【図１１】図２のホログラフィック光学素子２５に第２の波長のレーザ光が入射した場合の動作を説明する図である。
【図１２】図２のホログラフィック光学素子２５にディスクからの反射光が入射した場合の動作を説明する図である。
【図１３】図３のホログラフィック光学素子２５に光軸外から光が入射した場合の動作を説明する図である。
【図１４】図３のホログラフィック光学素子２５にディスクからの反射光が入射された場合の動作を説明する図である。
【図１５】図１の実施の形態の光ピックアップ部１の他の構成例を示す図である。
【図１６】図１の実施の形態の光ピックアップ部１の他の構成例を示す図である。
【図１７】図１５の複合ＬＣ７１の外観の構成を示す斜視図である。
【図１８】図１５の複合ＬＣ７１の内部の構成を示す断面図である。
【図１９】図１５の複合ＬＣ７１におけるホトディテクタ２８のパターンを示す図である。
【図２０】図１の実施の形態の光ピックアップ部１のさらに他の構成例を示す図である。
【図２１】図１の実施の形態の光ピックアップ部１のさらに他の構成例を示す図である。
【図２２】図２０のホログラフィック光学素子２５の回折効率特性を示す図である。
【図２３】図２０のホトディテクタ２８の受光素子のパターンを示す図である。
【図２４】図２１のホログラフィック光学素子２５に光軸外からの光が入射されたときの動作を説明する図である。
【図２５】図２１のホログラフィック光学素子２５のディスクからの反射光が入射された場合の動作を説明する図である。
【図２６】図１の実施の形態の光ピックアップ部１のさらに他の構成例を示す図である。
【図２７】図１の実施の形態の光ピックアップ部１のさらに他の構成例を示す図である。
【図２８】図２６の複合ＬＣ７１における受光素子のパターンを示す図である。
【図２９】従来の二重焦点ホログラフィック光学素子の光路を説明する図である。
【図３０】図２９のホログラフィック光学素子１０１の構成を示す図である。
【図３１】図２９のホログラフィック光学素子１０１に光が入射された場合の動作を説明する図である。
【図３２】従来の光ピックアップ部の構成例を示す図である。
【図３３】従来の光ピックアップ部の構成例を示す図である。
【図３４】図３２のホログラフィック光学素子１１７の動作を説明する図である。
【図３５】図３３のホログラフィック光学素子１１７の動作を説明する図である。
【符号の説明】
１ 光学ピックアップ部， ２ 演算回路， ３ 再生回路， ４ 制御回路， ５ 入力装置， ６ フォーカスサーボ用アクチュエータ， ７ トラッキングサーボ用アクチュエータ， ８ 光源切り換え用回路， ９ モータ， ２１Ａ，２１Ｂ レーザチップ， ２２Ａ グレーティング， ２３ ビームスプリッタ（ＢＳ）， ２４ コリメータレンズ， ２５ ホログラフィック光学素子（ＨＯＥ）， ２６ 屈折型対物レンズ， ２８ ホトディテクタ（ＰＤ），
４１Ａ ＣＤ， ４１Ｂ ＤＶＤ

Claims (1)

  1. それぞれ異なる厚さの基板を有し、第１の長さの波長の光により情報が記録または再生される第１の記録媒体と、第２の長さの波長の光により情報が記録または再生される第２の記録媒体に対して、情報を記録または再生する記録再生装置において、
    前記第１の長さの波長の光または第２の長さの波長の光を、前記第１の記録媒体または第２の記録媒体に集束して照射する集束手段と、
    前記集束手段の光軸外に配置され、前記第１の長さの波長の光を発生する第１の発生手段と、
    前記集束手段の光軸上であって、かつ前記第１の発生手段の近傍に配置され、前記第２の長さの波長の光を発生する第２の発生手段と、
    前記第１の長さの波長の光を、そのコマ収差を補正して、前記集束手段の光軸上に案内する補正手段と、
    前記第１の記録媒体または第２の記録媒体により反射された第１の長さの波長の光または第２の長さの波長の光を受光する受光手段とを備え、
    前記補正手段は、前記第１の長さの波長の光の球面収差も補正するホログラフィック光学素子であり、前記第１の長さの波長の光に位相差を与え、前記第２の長さの波長の光には実質的に位相差を与えない高さの５段以上の階段形状を有する鋸波形状の凹凸が、前記光軸との交点に対し偏心した点を中心とする同心円状に形成された位相変調手段を有する
    ことを特徴とする記録再生装置。
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