JP3662382B2 - 光ピックアップ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学式記録再生装置における光ピックアップの光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光学式記録再生装置には、光記録媒体のいわゆるＬＤ(laser disc)、ＣＤ(compact disc)、ＤＶＤ(digital video disc)等の光ディスクから記録情報を読み取りできる光学式ディスクプレ―ヤがある。また、これら光ディスクから情報を読み取りできるコンパチブルディスクプレ―ヤもある。
【０００３】
そのコンパチブルビデオディスクプレ―ヤにおいても光ピックアップは、光ビ−ムを光ディスクへ照射し、光ディスクからの戻り光を読み取る光学系を有している。光ピックアップのトラッキングサーボ制御方法には、ナイフエッジ法、位相差法、プッシュプル法などが用いられている。そのトラッキングサーボ制御においては、高精度の光ピックアップ位置制御方法が常に求められている。
【０００４】
光情報記録媒体のこれら光ディスクでは、開口数ＮＡ、基板厚さ、最適読取光波長など異なる仕様で設計されている。従って、ＣＤ／ＤＶＤコンパチブルプレーヤの光ピックアップを実現するためには、最低限上記開口数ＮＡ及び基板厚さの２つの違いを補正する必要がある。
例えば、ホログラムレンズを用いた２焦点ピックアップ（特許第２５３２８１８号：特開平７−９８４３１号公報）は、凸対物レンズとホログラムレンズとからなる複合対物レンズを有し、ホログラムレンズに透明平面板に同心円状の輪帯凹凸すなわち回折溝の回折格子を設けて、これに凹レンズ作用を持たせることによって、各光ディスクに応じ記録面上で焦点を結ばせる。この際、回折溝の形成されていない領域からは光ビームがそのまま透過し０次回折光とともに対物レンズで集光され、該透過光及び０次回折光と１次回折光とで開口数が変わることになる。回折溝によって回折された１次回折光は開口数の小さいＣＤの読み取り用として利用され、開口数の大きくなる透過光及び０次回折光はＤＶＤの読み取り用として利用される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来のコンパチブルプレーヤ構成は、共通の単一の光源で読取スポットを形成するものであり、通常は、ＤＶＤ再生に最適な波長６５０ｎｍの読取光を発射する光源をＣＤ再生時に共用するようにしているので、波長７８０ｎｍの光源によって一回書き込みができるＣＤ−Ｒ（CD Recordable，或いはＲ−ＣＤ：Recordable CD）の記録可能ディスクに対しては再生には適さない。
【０００６】
従って、ＤＶＤ／ＣＤに加えこのＣＤ−Ｒについても良好に情報の記録／再生を行うことのできるコンパチブルプレーヤを実現するためには、最低限上記開口数ＮＡ及び基板厚さ並びに波長７８０ｎｍの光源の３つの違いを克服する必要がある。ＬＤ／ＣＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒコンパチブルプレーヤの光ピックアップを実現するためには単一波長の光源による構成を改め、各ディスクに適合した複数波長の光源によって光ピックアップまたはヘッドを構成することが必要である。
【０００７】
ところが、複数光源を用いプリズム、レンズなどの光学系を構成すると、光ピックアップまたはヘッド全体が複雑になり、大型になる傾向がある。
また、半導体レーザは温度変化に応じ出射波長が敏感に変化するのでその温度管理が必要である。よって、複数の半導体レーザがある場合、それらの放熱対策が重要となる。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、小型化可能で、４分割受光面を有する光強度検出手段を採用した非点収差法に適した、放熱メカニズムを有する光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【発明を解決するための手段】
本発明の光ピックアップ装置は、４分割受光面を有する少なくとも１つの光強度検出手段と、少なくとも２つの半導体レーザと、前記半導体レ−ザからの光ビームの各々を対物レンズを介して光記録媒体へ照射しその記録面に光スポットを形成し、前記光スポットからの戻り光を前記対物レンズを介して前記４分割受光面へ導く光学系と、を有し、該記録面上の記録部のトラック方向に対する光スポットの相対的な位置の制御を行なうとともに前記光記録媒体から記録情報を読み取る光ピックアップ装置であって、前記半導体レーザが単一のヒートシンク上に形成された共通の仮想平面上に存在しない複数の平坦な側面上に載置されたこと、
前記光学系は、全体として平板状の透光性等方性板の一方の主面を入射主面とし、その一部を前記入射主面に所定角度で交差する平面で研削した楔面と、裏側の他方の主面の射出面と、で画定された楔型平板であって、前記半導体レーザの一方からの発散光ビームを前記入射主面で屈折させその前記射出面で内面反射した部分を前記楔面から射出せて、光ビームを前記対物レンズを介して前記光ディスクへ集光し前記記録面に光スポットを形成する光路において、前記入射主面、前記楔面及び前記対物レンズが非点収差を略発生させないと同時に、前記光ディスクから前記対物レンズによって集光され前記楔面及び前記射出面を透過する戻り光の光路において、前記楔面及び前記射出面が前記戻り光に前記４分割受光面に適した非点収差を与える半透鏡プリズムを含み、前記半導体レーザの他方は、その発散光ビームを前記楔面の外面で反射させて対物レンズへ導くように、配置されていること、ことを特徴とする。
【００１０】
本発明の光ピックアップ装置においては、前記側面の角又は隅の近傍に前記半導体レ−ザが前記角又は隅を隔てて載置され前記角又は隅は丸められ、面取りされ、又は複数の角又は隅に分割されていることを特徴とする。
本発明の光ピックアップ装置においては、前記対物レンズは、有限仕様対物レンズであることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の光ピックアップ装置においては、前記対物レンズは、前記光記録媒体側に集光レンズを配置し、前記半導体レーザ側にコリメータレンズを配置したレンズ系としてもよい。
【００１２】
本発明の光ピックアップ装置においては、前記光学系はホログラム光学素子を有し、前記ホログラム光学素子は前記半導体レーザによって発射された光ビームを透過して少なくとも０次又は１次回折光を前記対物レンズへ導きかつ、前記戻り光を透過して少なくとも０次又は１次回折光を前記４分割受光面へ導く回折レリ−フが形成された等方性又は異方性光学物質の平行平板からなることを特徴とする。
【００１３】
本発明の光ピックアップ装置においては、前記光学系は１／４波長板及び偏光ホログラム光学素子を有し、前記偏光ホログラム光学素子はその主面に回折レリ−フが形成された一軸結晶板からなり、前記振動面を有する前記光ビームを透過しかつ該振動面に垂直方向に振動面を有する光を回折し、１／４波長板及び対物レンズを介して光記録媒体へ照射した前記光スポットからの前記戻り光を前記対物レンズ、前記１／４波長板及び前記偏光素子を介して前記４分割受光面へ導き、前記回折レリ−フが非点収差を生ぜしめることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、複数の半導体レーザに個別のヒートシンクを設ける必要が無くなり、体積に対して表面積が大きくなる角又は隅を有する共通の単一ヒートシンクであるので、複数の半導体レーザの有効な放熱ができる。よって、光ピックアップ光学系が簡素化できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。
（第１の実施例）
図１及び図２は第１の実施例の記録再生装置の光ピックアップの概略を示す。ピックアップボディ内には、光源である半導体レーザ、ＤＶＤの読み取り用半導体レーザLD1(例えば波長６５０ｎｍ)と、ＣＤの読み取り用半導体レーザLD2(例えば波長７８０ｎｍ)とが共通の単一ヒートシンク１に載置されている。さらに、ピックアップボディ内には、光軸を共通とする半透鏡プリズムＨＭ、光ビームを光ディスク５へ集光し光スポットを形成する複合対物レンズ４、及び光スポットからの反射光を受光する光検出器の４分割受光面６が設けられている。
【００１６】
半導体レーザの各々は、その接合面の垂直又は平行方向に振動面を有しかつ該接合面に垂直又は平行方向に長手軸を有する楕円断面強度の光ビームを発散する。また、半導体レーザLD1,LD2のヒートシンク１は基板１０上に固定され、基板１０上には、光強度を検出する光検出器の４分割受光面６が半透鏡プリズムＨＭの下に形成されている。
【００１７】
複合対物レンズ４は、光ビームを集光する有限系仕様凸レンズの集光レンズ４ａと、集光レンズの光軸に同軸に配置され凹レンズとして機能する透光平板のフレネルレンズ又はホログラムレンズ４ｂとからなる。集光レンズ４ａ及びホログラムレンズ４ｂは筒状ホルダに所定距離離間して設けられ筒状ホルダ光軸に対して並進自在かつ回転自在に保持されている。複合対物レンズ４ではホログラムレンズにこだわらずホログラムレンズ４ｂに代え、集光レンズ自体を２焦点複合対物レンズとしたり、液晶素子で開口を変えることもできる。
【００１８】
また、ピックアップボディにはトラッキングアクチュエータ及びフォーカスアクチュエータを含む対物レンズ駆動機構２６が設けられている。この対物レンズ駆動機構におけるフォーカスアクチュエータは複合対物レンズ４を光ディスク５の記録面に対して垂直な方向に移動し、またトラッキングアクチュエータは複合対物レンズ４を光ディスク５の半径方向に駆動する。また、対物レンズ駆動機構２６には半径方向の粗動のためのスライダ機構も含まれる。
【００１９】
このように、光ピックアップ装置においては、各半導体レーザからの光ビームを有限系対物レンズ４ａを介して光ディスク５へ照射しその記録面に光スポットＳを形成し、光スポットからの戻り光を対物レンズ４を介して収束させて４分割受光面６へ導く共通の光学系を備えている。
この光学系の半透鏡プリズムＨＭは、基板１０上に図示しない治具によって固定され、半導体レーザLD1,LD2の発散光ビームを共通の光路となすように設計され配置されている。半透鏡プリズムＨＭは、全体として透光性等方性材質からなる平板の一方の主面を入射主面Ａとし、その一部を該主面に所定角度θで交差する平面で研削した楔面Ｂと、裏側の他方の主面の射出面Ｃと、で画定された楔型平板である。この半透鏡プリズムＨＭは、例えば、以下のように、設計されている。
【００２０】
まず、固定された半導体レーザLD2からの発散光ビームを、入射主面Ａで屈折させ、屈折した光の射出面Ｃで内面反射した部分を楔面Ｂから射出せて、これを対物レンズ４を介して光ディスク５へ集光しその記録面に光スポットＳを形成する光路において、入射主面Ａ、楔面Ｂ及び対物レンズ４が非点収差をほとんど発生させないように、同時にまた、光ディスク５から対物レンズ４によって集光され楔面Ｂ及び射出面Ｃを透過する戻り光の光路において、楔面Ｂ及び射出面Ｃが戻り光に４分割受光面６に適した非点収差を与えるように、半導体レーザ光の波長及び放射角度、光ディスク基板並びに対物レンズの仕様を考慮して、半導体レーザLD1,LD2及び４分割受光面６の位置、入射主面Ａ及び楔面Ｂの角度θ、楔面Ｂ及び射出面Ｃ間の角度、入射主面Ａ及び射出面Ｃ間の角度、各入射角及び射出角、板厚、屈折率、等をパラメータとして、それぞれ変化させて、半透鏡プリズムＨＭの最適値を設定する。又、半導体レーザLD1の発散光ビームを楔面Ｂ外面で反射させて対物レンズ４へ導くように、半導体レーザLD1,LD2の位置を設定し、対物レンズで集光し形成した光スポットからの戻り光路の対物レンズでの収束戻り光についても考慮して半透鏡プリズムＨＭの最適値を設定する。
【００２１】
ここで、記録再生の概略を説明する。ＤＶＤ再生時には、半導体レーザLD1からのレーザビームは半透鏡プリズムＨＭの楔面Ｂにて反射され、複合対物レンズ４に導かれる。ここでホログラムレンズ４ｂはその回折作用によって、光ビ―ムを０次回折光及び１次回折光に主に分割する。これら回折光は集光レンズ４ａによって光ディスク５に向けて集光され、光ディスク５の情報記録面のピット列上に光スポットを形成する。ＤＶＤ再生時には、ホログラムレンズ４ｂにより回折された０次回折光はホログラムレンズを平行平板ガラスの如く周囲透過光と共に透過し、対物レンズ及び光ディスク間距離の設定で光ディスク上に開口数ＮＡを０．６で集光され、小さい光スポットを形成する。
【００２２】
ＣＤ再生時又はＣＤＲ記録若しくは再生時には、半導体レーザLD2からのレーザビームは半透鏡プリズムＨＭの入射主面Ａを経て、射出面Ｃ内面にて反射され、楔面Ｂを経て複合対物レンズ４に導かれる。ホログラムレンズ４ｂにより回折された１次回折光において、ホログラムレンズ４ｂは凹レンズとして機能し、１次回折光ビーム部分が複合対物レンズの焦点距離を伸ばし、開口数ＮＡを０．４７に減少させ、光スポットを形成する。残りの回折光は記録面上で合焦せずに光強度が十分でない状態にある。
【００２３】
光ディスク記録面の光スポットからのいずれの反射光も、対物レンズ４を介して半透鏡プリズムＨＭの楔面Ｂに入射し、射出面Ｃを経て光検出器の４分割受光面６に入る。
４分割受光面６は、図３に示すように、直交する２本の分割線L1、L2を境界線として各々近接配置されかつ互いに独立した第１〜第４象限の４個のエレメントDET1〜DET4から構成される。４分割受光面６は、一方の分割線が記録面のトラック方向（ＴＡＮ方向ともいう）に平行になり、他方の分割線が光ディスクの半径方向（ＲＡＤ方向ともいう）に平行になるように、半透鏡プリズムＨＭの基板１０上に配置されている。これはトラッキングサーボを位相差法（時間差法）で行う場合の分割方向とも一致している。
【００２４】
記録面上の合焦時はスポット強度分布が４分割受光面６の受光面中心Ｏに関して対称すなわち、トラック方向及び半径方向において対称となる図３（ａ）のような真円ＳＰの光スポットが４分割受光面６に形成されるので、対角線上にあるエレメントの光電変換出力をそれぞれ加算して得られる値は互いに等しくなり、フォーカスエラー成分は「０」となる。また、フォーカスが合っていない時は図３（ｂ）又は（ｃ）のようなエレメントの対角線方向に楕円ＳＰの光スポットが４分割受光面６に形成されるので、対角線上にあるエレメントの光電変換出力をそれぞれ加算して得られるフォーカスエラー成分は互いに逆相となる。即ち、DET1〜DET4を対応出力とすると、(DET1＋DET3)−(DET2＋DET4)がフォーカスエラー信号となる。また、(DET1＋DET4)−(DET2＋DET3)がトラッキングエラー信号と、DET1＋DET2＋DET3＋DET4がＲＦ信号と、なる。
【００２５】
このように、４分割受光面６の中心付近にスポット像を形成するとすると、光検出器は、４つの各受光面に結像されたスポット像に応じて電気信号を復調回路３２ａ及びエラー検出回路３２ｂに供給する。復調回路３２ａは、その電気信号に基づいて記録信号を生成する。エラー検出回路３２ｂは、その電気信号に基づいてフォーカスエラー信号や、トラッキングエラー信号や、そのたサーボ信号などを生成し、アクチュエータ駆動回路３３を介して各駆動信号を各アクチュエータに供給し、これらが各駆動信号に応じて複合対物レンズ４などをサーボ制御駆動する。
（第１の実施例の半導体レーザの配置）
次に、第１の実施例の半導体レーザLD1,LD2の配置の態様を説明する。この光学系においては、トラッキングの誤動作により照射スポットがピット列（トラック）を横切る場合、受光面上でトラックの影に相当する部分の戻り光量が変動する。非点収差フォーカス法では４分割受光面の対角要素受光面の出力差でエラー信号を発生させるので、トラックの影が対角エレメント受光面に乗ると、トラッキングエラー信号がフォーカスエラー信号へ影響を及ぼす。そこでトラックの影が４分割の分割線の方向と一致するように合せる必要がある。よって、記録面のピット列（トラック）の方向により４分割受光面の分割線の方向が画定されるので、図４に示すように、発生させるべき非点収差軸の方向も４分割受光面６の対角線方向に制限される。
【００２６】
半透鏡プリズムＨＭの非点収差はその入射主面Ａ及び楔面Ｂへの収束光線の光軸の入射面内に発生するので、図４の光ディスク記録面側から透視した図に示すように、半透鏡プリズムＨＭは、その主面と光軸の入射面との交わる線がピット列方向に対し４５度をなすように、４分割受光面６上に配される必要がある。一方、半導体レーザは、記録面に形成されるその光スポットＳにおいて垂直横モード即ちファーフィールドパターン長手軸方向が光ディスクの記録面のＴＡＮ方向に、水平横モードが光ディスクのＲＡＤ方向に対応するように、通常、配置される。
【００２７】
よって、半導体レーザLD1,LD2の配置は図１、図２及び図４に示すように半導体レーザのファーフィールドパターンの長手軸が半透鏡プリズムＨＭの入射主面Ａ及び楔面Ｂの対角線方向に揃うように水平から傾けて配置される。
他の半導体レーザLD1,LD2の配置は、図５及び図６に示すように、例えば、半導体レーザLD2のファーフィールドパターンによるスポットＳ１の長手軸をトラック方向に垂直に配置させることもできる。
【００２８】
これらの場合、半透鏡プリズムＨＭの入射主面Ａ及び楔面Ｂへ向くの半導体レーザLD1,LD2の劈開（端面）の配置は図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すようになり、半導体レーザLD1,LD2が単一のヒートシンク１に形成された角１００又は隅１０１の近傍に角１００又は隅１０１を隔てて載置される。また、半導体レーザLD1,LD2は図７（ｃ）及び図７（ｄ）に示すように、光軸又はそれらの発光部を結ぶ線に対して半導体レーザの接合面が略４５度傾斜するように配置される。なお、角１００又は隅１０１は、図８に示すように面取りされ（図８（ａ））、丸められ（図８（ｂ））又は複数の角又は隅に分割され（図８（ｃ））ていてもよい。
（第２の実施例）
図９は、光ビームを対物レンズを介して記録面にへ照射し光スポットを形成し、その光スポットからの戻り光を対物レンズを介して４分割受光面へ導く共通の光学系にホログラム素子５０を用いた第２の実施例の記録再生装置の光ピックアップの概略を示す。ピックアップボディ内には、光源である半導体レーザLD1,LD2が基板１０上方へ光ビームを放射するように、共通の単一ヒートシンク１に載置され該ヒートシンク１とともに、基板１０上に固定されている。また、ピックアップボディ内には、光軸を共通とするホログラム光学素子５０、及び光ビームを光ディスク５へ集光し光スポットを形成する複合対物レンズ４が設けられている。複合対物レンズ４、ホログラム光学素子５０及び基板１０は略平行に配置される。さらに、光強度を検出する光検出器の４分割受光面PD1,PD2は、該光スポットからの反射光を受光するように、半導体レーザLD1,LD2の発光部を結ぶ線上に並列して基板１０上に形成されている。
【００２９】
ピックアップボディには、上記実施例と同様な複合対物レンズ、対物レンズ駆動機構が設けられている。
このホログラム光学素子５０は、半導体レーザLD1によって発射された光ビームを透過してその０次回折光を対物レンズ４へ導き、その０次回折光による記録面上の光スポットＳからの戻り光を受光、透過して、その１次回折光を４分割受光面PD1へ導きかつ、半導体レーザLD2によって発射された光ビームを透過しその１次回折光を対物レンズ４へ導き、その１回折光による記録面上の光スポットＳからの戻り光を受光、透過して、その１次回折光を４分割受光面PD2へ導く回折レリ−フ、即ち回折格子５０ａを対物レンズ４側に備えている。ホログラム光学素子５０の回折格子５０ａの１本１本はトラック方向に略垂直に所定ピッチで配列されている。この回折格子５０ａは透光性の等方性又は異方性光学物質の平行平板５０ｂ上に形成されている。
【００３０】
往路の照射光学系では、各半導体レーザの光源からのレーザビーム光は、ホログラム素子５０を通過し、対物レンズ４によって、光スポットとして光ディスクの記録面５のピット列上にスポットとして集光される。
一方、帰路の光路は、照射光学系と同じ検出光学系において、記録面からの反射光は、再び対物レンズ４を通過し、再びホログラム光学素子５０を通過し、この際、回折格子５０ａにより各１次回折光が平行平板５０ｂを斜めに通過するので、図９に示するようにトラック方向及びその垂直方向に非点収差軸を有する非点収差が与えられる。この偏向された各１次回折光の戻り光は光検出器の各４分割受光面へ集光され導かれる。
【００３１】
ホログラム光学素子５０は、その非点収差が与えられ戻りの各１次回折光が４分割受光面の受光面中心付近にスポットＳＰを形成するように回折格子５０ａ及び平行平板５０ｂが設計されている。ホログラム光学素子は、光ディスクの記録面に集光された集束レーザビームのフォーカスが合っている時は図３（ａ）と同様に真円の光スポットＳＰを４分割受光面に照射し、フォーカスが合っていない時は、図３（ｂ）又は（ｃ）と同様にエレメントの対角線方向に楕円の光スポットを４分割受光面に照射する、いわゆる非点収差を生ぜしめる。
（第２の実施例の半導体レーザの配置）
次に、第２の実施例の半導体レーザLD1,LD2の配置の態様を説明する。
【００３２】
ホログラム光学素子５０の非点収差は回折格子５０ａにより１次回折光が平行平板５０ｂを斜めに通過する入射面内に発生するので、図１０の光ディスク記録面側から透視した図に示すように、ホログラム光学素子５０は、回折格子５０ａの１本１本が並ぶ方向、即ちそれらに垂直な方向がピット列のＴＡＮ方向に一致するように、４分割受光面PD1,PD2上に配される必要がある。よって、４分割受光面PD1,PD2もＴＡＮ方向に並べて配置され、非点収差軸はＴＡＮ方向に垂直となり、４分割受光面PD1,PD2の分割線はＴＡＮ方向に対し４５度方向になる。
【００３３】
よって、発生させるべき非点収差軸の方向も４分割受光面PD1,PD2の対角線方向に制限されるので、非点収差軸の方向により４分割受光面の分割線の方向が、図９及び図１０に示すように、制限される。
半導体レーザLD1,LD2は、図１０に示すように各半導体レーザのファーフィールドパターンの長手軸がＴＡＮ方向に対しそれぞれが４５度方向になって互いに直角となるように、配置される。
【００３４】
他の配置においては、半導体レーザLD1,LD2は、図１１に示すように、半導体レーザのファーフィールドパターンの長手軸がＴＡＮ方向に対しそれぞれが４５度方向なし、平行に揃うようにヒートシンク１上に互い違いに配置され得る。
さらに、半導体レーザLD1,LD2の発光点を物点とし、４分割受光面PD1,PD2の中心をそれぞれの像点するホログラム光学素子、対物レンズ及び光スポットからなる共役光学系を考えると、上記実施例ではＴＡＮ方向の一直線上に半導体レーザLD2,LD1並びに４分割受光面PD1,PD2が順に配されるが、これらは、図１２に示すように基板１０上に点対称に配置されてもよい。
(第３の実施例)
本発明の第３の実施例の光ピックアップ装置においては、上記実施例の半透鏡プリズムＨＭに代えて、共通光学系に１／４波長板及び偏光ホログラム光学素子を設けることもできる。この場合、偏光ホログラム光学素子はその主面に回折レリ−フが形成された一軸結晶板から形成されている。その偏光ホログラム光学素子は、往路において、その接合面平行方向に振動面を有する半導体レーザからの光ビームをそのまま透過しかつ、復路において、該振動面が９０度光軸周りに回転した振動面を有する１／４波長板からの戻り光を回折する。この共通光学系は、１／４波長板及び対物レンズを介して光記録媒体へ照射した光スポットからの戻り光を、対物レンズ、１／４波長板及び偏光素子を介して４分割受光面へ導き、この際、偏光ホログラム光学素子の回折レリ−フが非点収差を生ぜしめる。
【００３５】
この場合、図１３に示すように、半導体レーザLD1,LD2並びに４分割受光面PD1,PD2がＴＡＮ方向の一直線上に配置され、半導体レーザLD1,LD2は互いに接合面が垂直となるようにヒートシンク１に固定され、４分割受光面PD1,PD2はその４分割線の一方がＴＡＮ方向に一致するように、基板１０上に配置される。
なお、上記本発明の光ピックアップ装置においては、対物レンズは、有限仕様対物レンズであることを前提に説明しているが、かかる対物レンズは、光記録媒体側に集光レンズを配置し、半導体レーザ側にコリメータレンズを配置し無限レンズ系としても同様の効果を奏することはあきらかである。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、４分割受光面を有する少なくとも１つの光強度検出手段と、接合面の平行方向に振動面を有しかつ該接合面に垂直方向に長手軸を有する楕円断面強度の光ビームを発散する少なくとも２つの半導体レーザと、光ビームを対物レンズを介して光記録媒体へ照射しその記録面に光スポットを形成し、光スポットからの戻り光を対物レンズを介して４分割受光面へ導く光学系と、を有し、該記録面上の記録部のトラック方向に対する光スポットの相対的な位置の制御を行なうとともに光記録媒体から記録情報を読み取る光ピックアップ装置であって、半導体レーザが単一のヒートシンクに形成された角又は隅の近傍に角又は隅を隔てて載置され、複数の半導体レーザに個別のヒートシンクを設ける必要が無くなり、体積に対して表面積が大きくなる角又は隅を有する共通の単一ヒートシンクであるので、複数の半導体レーザの有効な放熱ができる。よって、光ピックアップ光学系が簡素化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１の実施例の半透鏡プリズムを用いた光ピックアップ装置内部の概略構成図である。
【図２】本発明による第１の実施例の半透鏡プリズムを用いた光ピックアップ装置内部の概略斜視図である。
【図３】実施例の光検出器の４分割受光面の平面図である。
【図４】図２に示す光ピックアップ装置における半導体レーザ、半透鏡プリズム、トラック及び４分割受光面の配置を説明する概略図である。
【図５】本発明による第１の実施例の他の半導体レーザの配置を示す半透鏡プリズムを用いた光ピックアップ装置内部の概略斜視図である。
【図６】図５に示す光ピックアップ装置における半導体レーザ、半透鏡プリズム、トラック及び４分割受光面の配置を説明する概略図である。
【図７】本発明による第１の実施例の半導体レーザの配置を示すヒートシンク及び半導体レーザの部分概略正面図である。
【図８】本発明によるヒートシンクの角及び隅の部分概略正面図である。
【図９】本発明による第２の実施例のホログラム光学素子を用いた光ピックアップ装置の概略斜視図である。
【図１０】図９に示す光ピックアップ装置における半導体レーザ、ホログラム光学素子、トラック及び４分割受光面の配置を説明する概略図である。
【図１１】本発明による第２の実施例の半導体レーザ及び４分割受光面の他の配置を示す半導体レーザの概略斜視図である。
【図１２】本発明による第２の実施例の半導体レーザ及び４分割受光面の他の配置を示す半導体レーザの概略斜視図である。
【図１３】本発明による第３の実施例の半導体レーザ及び４分割受光面の配置を示す半導体レーザの概略斜視図である。
【符号の説明】
１ ヒートシンク
LD1,LD2 レーザ光源
ＨＭ 半透鏡プリズム
50 ホログラム光学素子
４ 複合対物レンズ
５ 光ディスク
６，PD1，PD2 光検出器の４分割受光面
１０ 基板
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学式記録再生装置における光ピックアップの光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光学式記録再生装置には、光記録媒体のいわゆるＬＤ(laser disc)、ＣＤ(compact disc)、ＤＶＤ(digital video disc)等の光ディスクから記録情報を読み取りできる光学式ディスクプレ―ヤがある。また、これら光ディスクから情報を読み取りできるコンパチブルディスクプレ―ヤもある。
【０００３】
そのコンパチブルビデオディスクプレ―ヤにおいても光ピックアップは、光ビ−ムを光ディスクへ照射し、光ディスクからの戻り光を読み取る光学系を有している。光ピックアップのトラッキングサーボ制御方法には、ナイフエッジ法、位相差法、プッシュプル法などが用いられている。そのトラッキングサーボ制御においては、高精度の光ピックアップ位置制御方法が常に求められている。
【０００４】
光情報記録媒体のこれら光ディスクでは、開口数ＮＡ、基板厚さ、最適読取光波長など異なる仕様で設計されている。従って、ＣＤ／ＤＶＤコンパチブルプレーヤの光ピックアップを実現するためには、最低限上記開口数ＮＡ及び基板厚さの２つの違いを補正する必要がある。
例えば、ホログラムレンズを用いた２焦点ピックアップ（特許第２５３２８１８号：特開平７−９８４３１号公報）は、凸対物レンズとホログラムレンズとからなる複合対物レンズを有し、ホログラムレンズに透明平面板に同心円状の輪帯凹凸すなわち回折溝の回折格子を設けて、これに凹レンズ作用を持たせることによって、各光ディスクに応じ記録面上で焦点を結ばせる。この際、回折溝の形成されていない領域からは光ビームがそのまま透過し０次回折光とともに対物レンズで集光され、該透過光及び０次回折光と１次回折光とで開口数が変わることになる。回折溝によって回折された１次回折光は開口数の小さいＣＤの読み取り用として利用され、開口数の大きくなる透過光及び０次回折光はＤＶＤの読み取り用として利用される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来のコンパチブルプレーヤ構成は、共通の単一の光源で読取スポットを形成するものであり、通常は、ＤＶＤ再生に最適な波長６５０ｎｍの読取光を発射する光源をＣＤ再生時に共用するようにしているので、波長７８０ｎｍの光源によって一回書き込みができるＣＤ−Ｒ（CD Recordable，或いはＲ−ＣＤ：Recordable CD）の記録可能ディスクに対しては再生には適さない。
【０００６】
従って、ＤＶＤ／ＣＤに加えこのＣＤ−Ｒについても良好に情報の記録／再生を行うことのできるコンパチブルプレーヤを実現するためには、最低限上記開口数ＮＡ及び基板厚さ並びに波長７８０ｎｍの光源の３つの違いを克服する必要がある。ＬＤ／ＣＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒコンパチブルプレーヤの光ピックアップを実現するためには単一波長の光源による構成を改め、各ディスクに適合した複数波長の光源によって光ピックアップまたはヘッドを構成することが必要である。
【０００７】
ところが、複数光源を用いプリズム、レンズなどの光学系を構成すると、光ピックアップまたはヘッド全体が複雑になり、大型になる傾向がある。
また、半導体レーザは温度変化に応じ出射波長が敏感に変化するのでその温度管理が必要である。よって、複数の半導体レーザがある場合、それらの放熱対策が重要となる。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、小型化可能で、４分割受光面を有する光強度検出手段を採用した非点収差法に適した、放熱メカニズムを有する光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【発明を解決するための手段】
本発明の光ピックアップ装置は、４分割受光面を有する少なくとも１つの光強度検出手段と、少なくとも２つの半導体レーザと、前記半導体レ−ザからの光ビームの各々を対物レンズを介して光記録媒体へ照射しその記録面に光スポットを形成し、前記光スポットからの戻り光を前記対物レンズを介して前記４分割受光面へ導く光学系と、を有し、該記録面上の記録部のトラック方向に対する光スポットの相対的な位置の制御を行なうとともに前記光記録媒体から記録情報を読み取る光ピックアップ装置であって、前記半導体レーザが単一のヒートシンク上に形成された共通の仮想平面上に存在しない複数の平坦な側面上に載置されたこと、
前記光学系は、全体として平板状の透光性等方性板の一方の主面を入射主面とし、その一部を前記入射主面に所定角度で交差する平面で研削した楔面と、裏側の他方の主面の射出面と、で画定された楔型平板であって、前記半導体レーザの一方からの発散光ビームを前記入射主面で屈折させその前記射出面で内面反射した部分を前記楔面から射出せて、光ビームを前記対物レンズを介して前記光ディスクへ集光し前記記録面に光スポットを形成する光路において、前記入射主面、前記楔面及び前記対物レンズが非点収差を略発生させないと同時に、前記光ディスクから前記対物レンズによって集光され前記楔面及び前記射出面を透過する戻り光の光路において、前記楔面及び前記射出面が前記戻り光に前記４分割受光面に適した非点収差を与える半透鏡プリズムを含み、前記半導体レーザの他方は、その発散光ビームを前記楔面の外面で反射させて対物レンズへ導くように、配置されていること、ことを特徴とする。
【００１０】
本発明の光ピックアップ装置においては、前記側面の角又は隅の近傍に前記半導体レ−ザが前記角又は隅を隔てて載置され前記角又は隅は丸められ、面取りされ、又は複数の角又は隅に分割されていることを特徴とする。
本発明の光ピックアップ装置においては、前記対物レンズは、有限仕様対物レンズであることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の光ピックアップ装置においては、前記対物レンズは、前記光記録媒体側に集光レンズを配置し、前記半導体レーザ側にコリメータレンズを配置したレンズ系としてもよい。
【００１２】
本発明の光ピックアップ装置においては、前記光学系はホログラム光学素子を有し、前記ホログラム光学素子は前記半導体レーザによって発射された光ビームを透過して少なくとも０次又は１次回折光を前記対物レンズへ導きかつ、前記戻り光を透過して少なくとも０次又は１次回折光を前記４分割受光面へ導く回折レリ−フが形成された等方性又は異方性光学物質の平行平板からなることを特徴とする。
【００１３】
本発明の光ピックアップ装置においては、前記光学系は１／４波長板及び偏光ホログラム光学素子を有し、前記偏光ホログラム光学素子はその主面に回折レリ−フが形成された一軸結晶板からなり、前記振動面を有する前記光ビームを透過しかつ該振動面に垂直方向に振動面を有する光を回折し、１／４波長板及び対物レンズを介して光記録媒体へ照射した前記光スポットからの前記戻り光を前記対物レンズ、前記１／４波長板及び前記偏光素子を介して前記４分割受光面へ導き、前記回折レリ−フが非点収差を生ぜしめることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、複数の半導体レーザに個別のヒートシンクを設ける必要が無くなり、体積に対して表面積が大きくなる角又は隅を有する共通の単一ヒートシンクであるので、複数の半導体レーザの有効な放熱ができる。よって、光ピックアップ光学系が簡素化できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。
（第１の実施例）
図１及び図２は第１の実施例の記録再生装置の光ピックアップの概略を示す。ピックアップボディ内には、光源である半導体レーザ、ＤＶＤの読み取り用半導体レーザLD1(例えば波長６５０ｎｍ)と、ＣＤの読み取り用半導体レーザLD2(例えば波長７８０ｎｍ)とが共通の単一ヒートシンク１に載置されている。さらに、ピックアップボディ内には、光軸を共通とする半透鏡プリズムＨＭ、光ビームを光ディスク５へ集光し光スポットを形成する複合対物レンズ４、及び光スポットからの反射光を受光する光検出器の４分割受光面６が設けられている。
【００１６】
半導体レーザの各々は、その接合面の垂直又は平行方向に振動面を有しかつ該接合面に垂直又は平行方向に長手軸を有する楕円断面強度の光ビームを発散する。また、半導体レーザLD1,LD2のヒートシンク１は基板１０上に固定され、基板１０上には、光強度を検出する光検出器の４分割受光面６が半透鏡プリズムＨＭの下に形成されている。
【００１７】
複合対物レンズ４は、光ビームを集光する有限系仕様凸レンズの集光レンズ４ａと、集光レンズの光軸に同軸に配置され凹レンズとして機能する透光平板のフレネルレンズ又はホログラムレンズ４ｂとからなる。集光レンズ４ａ及びホログラムレンズ４ｂは筒状ホルダに所定距離離間して設けられ筒状ホルダ光軸に対して並進自在かつ回転自在に保持されている。複合対物レンズ４ではホログラムレンズにこだわらずホログラムレンズ４ｂに代え、集光レンズ自体を２焦点複合対物レンズとしたり、液晶素子で開口を変えることもできる。
【００１８】
また、ピックアップボディにはトラッキングアクチュエータ及びフォーカスアクチュエータを含む対物レンズ駆動機構２６が設けられている。この対物レンズ駆動機構におけるフォーカスアクチュエータは複合対物レンズ４を光ディスク５の記録面に対して垂直な方向に移動し、またトラッキングアクチュエータは複合対物レンズ４を光ディスク５の半径方向に駆動する。また、対物レンズ駆動機構２６には半径方向の粗動のためのスライダ機構も含まれる。
【００１９】
このように、光ピックアップ装置においては、各半導体レーザからの光ビームを有限系対物レンズ４ａを介して光ディスク５へ照射しその記録面に光スポットＳを形成し、光スポットからの戻り光を対物レンズ４を介して収束させて４分割受光面６へ導く共通の光学系を備えている。
この光学系の半透鏡プリズムＨＭは、基板１０上に図示しない治具によって固定され、半導体レーザLD1,LD2の発散光ビームを共通の光路となすように設計され配置されている。半透鏡プリズムＨＭは、全体として透光性等方性材質からなる平板の一方の主面を入射主面Ａとし、その一部を該主面に所定角度θで交差する平面で研削した楔面Ｂと、裏側の他方の主面の射出面Ｃと、で画定された楔型平板である。この半透鏡プリズムＨＭは、例えば、以下のように、設計されている。
【００２０】
まず、固定された半導体レーザLD2からの発散光ビームを、入射主面Ａで屈折させ、屈折した光の射出面Ｃで内面反射した部分を楔面Ｂから射出せて、これを対物レンズ４を介して光ディスク５へ集光しその記録面に光スポットＳを形成する光路において、入射主面Ａ、楔面Ｂ及び対物レンズ４が非点収差をほとんど発生させないように、同時にまた、光ディスク５から対物レンズ４によって集光され楔面Ｂ及び射出面Ｃを透過する戻り光の光路において、楔面Ｂ及び射出面Ｃが戻り光に４分割受光面６に適した非点収差を与えるように、半導体レーザ光の波長及び放射角度、光ディスク基板並びに対物レンズの仕様を考慮して、半導体レーザLD1,LD2及び４分割受光面６の位置、入射主面Ａ及び楔面Ｂの角度θ、楔面Ｂ及び射出面Ｃ間の角度、入射主面Ａ及び射出面Ｃ間の角度、各入射角及び射出角、板厚、屈折率、等をパラメータとして、それぞれ変化させて、半透鏡プリズムＨＭの最適値を設定する。又、半導体レーザLD1の発散光ビームを楔面Ｂ外面で反射させて対物レンズ４へ導くように、半導体レーザLD1,LD2の位置を設定し、対物レンズで集光し形成した光スポットからの戻り光路の対物レンズでの収束戻り光についても考慮して半透鏡プリズムＨＭの最適値を設定する。
【００２１】
ここで、記録再生の概略を説明する。ＤＶＤ再生時には、半導体レーザLD1からのレーザビームは半透鏡プリズムＨＭの楔面Ｂにて反射され、複合対物レンズ４に導かれる。ここでホログラムレンズ４ｂはその回折作用によって、光ビ―ムを０次回折光及び１次回折光に主に分割する。これら回折光は集光レンズ４ａによって光ディスク５に向けて集光され、光ディスク５の情報記録面のピット列上に光スポットを形成する。ＤＶＤ再生時には、ホログラムレンズ４ｂにより回折された０次回折光はホログラムレンズを平行平板ガラスの如く周囲透過光と共に透過し、対物レンズ及び光ディスク間距離の設定で光ディスク上に開口数ＮＡを０．６で集光され、小さい光スポットを形成する。
【００２２】
ＣＤ再生時又はＣＤＲ記録若しくは再生時には、半導体レーザLD2からのレーザビームは半透鏡プリズムＨＭの入射主面Ａを経て、射出面Ｃ内面にて反射され、楔面Ｂを経て複合対物レンズ４に導かれる。ホログラムレンズ４ｂにより回折された１次回折光において、ホログラムレンズ４ｂは凹レンズとして機能し、１次回折光ビーム部分が複合対物レンズの焦点距離を伸ばし、開口数ＮＡを０．４７に減少させ、光スポットを形成する。残りの回折光は記録面上で合焦せずに光強度が十分でない状態にある。
【００２３】
光ディスク記録面の光スポットからのいずれの反射光も、対物レンズ４を介して半透鏡プリズムＨＭの楔面Ｂに入射し、射出面Ｃを経て光検出器の４分割受光面６に入る。
４分割受光面６は、図３に示すように、直交する２本の分割線L1、L2を境界線として各々近接配置されかつ互いに独立した第１〜第４象限の４個のエレメントDET1〜DET4から構成される。４分割受光面６は、一方の分割線が記録面のトラック方向（ＴＡＮ方向ともいう）に平行になり、他方の分割線が光ディスクの半径方向（ＲＡＤ方向ともいう）に平行になるように、半透鏡プリズムＨＭの基板１０上に配置されている。これはトラッキングサーボを位相差法（時間差法）で行う場合の分割方向とも一致している。
【００２４】
記録面上の合焦時はスポット強度分布が４分割受光面６の受光面中心Ｏに関して対称すなわち、トラック方向及び半径方向において対称となる図３（ａ）のような真円ＳＰの光スポットが４分割受光面６に形成されるので、対角線上にあるエレメントの光電変換出力をそれぞれ加算して得られる値は互いに等しくなり、フォーカスエラー成分は「０」となる。また、フォーカスが合っていない時は図３（ｂ）又は（ｃ）のようなエレメントの対角線方向に楕円ＳＰの光スポットが４分割受光面６に形成されるので、対角線上にあるエレメントの光電変換出力をそれぞれ加算して得られるフォーカスエラー成分は互いに逆相となる。即ち、DET1〜DET4を対応出力とすると、(DET1＋DET3)−(DET2＋DET4)がフォーカスエラー信号となる。また、(DET1＋DET4)−(DET2＋DET3)がトラッキングエラー信号と、DET1＋DET2＋DET3＋DET4がＲＦ信号と、なる。
【００２５】
このように、４分割受光面６の中心付近にスポット像を形成するとすると、光検出器は、４つの各受光面に結像されたスポット像に応じて電気信号を復調回路３２ａ及びエラー検出回路３２ｂに供給する。復調回路３２ａは、その電気信号に基づいて記録信号を生成する。エラー検出回路３２ｂは、その電気信号に基づいてフォーカスエラー信号や、トラッキングエラー信号や、そのたサーボ信号などを生成し、アクチュエータ駆動回路３３を介して各駆動信号を各アクチュエータに供給し、これらが各駆動信号に応じて複合対物レンズ４などをサーボ制御駆動する。
（第１の実施例の半導体レーザの配置）
次に、第１の実施例の半導体レーザLD1,LD2の配置の態様を説明する。この光学系においては、トラッキングの誤動作により照射スポットがピット列（トラック）を横切る場合、受光面上でトラックの影に相当する部分の戻り光量が変動する。非点収差フォーカス法では４分割受光面の対角要素受光面の出力差でエラー信号を発生させるので、トラックの影が対角エレメント受光面に乗ると、トラッキングエラー信号がフォーカスエラー信号へ影響を及ぼす。そこでトラックの影が４分割の分割線の方向と一致するように合せる必要がある。よって、記録面のピット列（トラック）の方向により４分割受光面の分割線の方向が画定されるので、図４に示すように、発生させるべき非点収差軸の方向も４分割受光面６の対角線方向に制限される。
【００２６】
半透鏡プリズムＨＭの非点収差はその入射主面Ａ及び楔面Ｂへの収束光線の光軸の入射面内に発生するので、図４の光ディスク記録面側から透視した図に示すように、半透鏡プリズムＨＭは、その主面と光軸の入射面との交わる線がピット列方向に対し４５度をなすように、４分割受光面６上に配される必要がある。一方、半導体レーザは、記録面に形成されるその光スポットＳにおいて垂直横モード即ちファーフィールドパターン長手軸方向が光ディスクの記録面のＴＡＮ方向に、水平横モードが光ディスクのＲＡＤ方向に対応するように、通常、配置される。
【００２７】
よって、半導体レーザLD1,LD2の配置は図１、図２及び図４に示すように半導体レーザのファーフィールドパターンの長手軸が半透鏡プリズムＨＭの入射主面Ａ及び楔面Ｂの対角線方向に揃うように水平から傾けて配置される。
他の半導体レーザLD1,LD2の配置は、図５及び図６に示すように、例えば、半導体レーザLD2のファーフィールドパターンによるスポットＳ１の長手軸をトラック方向に垂直に配置させることもできる。
【００２８】
これらの場合、半透鏡プリズムＨＭの入射主面Ａ及び楔面Ｂへ向くの半導体レーザLD1,LD2の劈開（端面）の配置は図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すようになり、半導体レーザLD1,LD2が単一のヒートシンク１に形成された角１００又は隅１０１の近傍に角１００又は隅１０１を隔てて載置される。また、半導体レーザLD1,LD2は図７（ｃ）及び図７（ｄ）に示すように、光軸又はそれらの発光部を結ぶ線に対して半導体レーザの接合面が略４５度傾斜するように配置される。なお、角１００又は隅１０１は、図８に示すように面取りされ（図８（ａ））、丸められ（図８（ｂ））又は複数の角又は隅に分割され（図８（ｃ））ていてもよい。
（第２の実施例）
図９は、光ビームを対物レンズを介して記録面にへ照射し光スポットを形成し、その光スポットからの戻り光を対物レンズを介して４分割受光面へ導く共通の光学系にホログラム素子５０を用いた第２の実施例の記録再生装置の光ピックアップの概略を示す。ピックアップボディ内には、光源である半導体レーザLD1,LD2が基板１０上方へ光ビームを放射するように、共通の単一ヒートシンク１に載置され該ヒートシンク１とともに、基板１０上に固定されている。また、ピックアップボディ内には、光軸を共通とするホログラム光学素子５０、及び光ビームを光ディスク５へ集光し光スポットを形成する複合対物レンズ４が設けられている。複合対物レンズ４、ホログラム光学素子５０及び基板１０は略平行に配置される。さらに、光強度を検出する光検出器の４分割受光面PD1,PD2は、該光スポットからの反射光を受光するように、半導体レーザLD1,LD2の発光部を結ぶ線上に並列して基板１０上に形成されている。
【００２９】
ピックアップボディには、上記実施例と同様な複合対物レンズ、対物レンズ駆動機構が設けられている。
このホログラム光学素子５０は、半導体レーザLD1によって発射された光ビームを透過してその０次回折光を対物レンズ４へ導き、その０次回折光による記録面上の光スポットＳからの戻り光を受光、透過して、その１次回折光を４分割受光面PD1へ導きかつ、半導体レーザLD2によって発射された光ビームを透過しその１次回折光を対物レンズ４へ導き、その１回折光による記録面上の光スポットＳからの戻り光を受光、透過して、その１次回折光を４分割受光面PD2へ導く回折レリ−フ、即ち回折格子５０ａを対物レンズ４側に備えている。ホログラム光学素子５０の回折格子５０ａの１本１本はトラック方向に略垂直に所定ピッチで配列されている。この回折格子５０ａは透光性の等方性又は異方性光学物質の平行平板５０ｂ上に形成されている。
【００３０】
往路の照射光学系では、各半導体レーザの光源からのレーザビーム光は、ホログラム素子５０を通過し、対物レンズ４によって、光スポットとして光ディスクの記録面５のピット列上にスポットとして集光される。
一方、帰路の光路は、照射光学系と同じ検出光学系において、記録面からの反射光は、再び対物レンズ４を通過し、再びホログラム光学素子５０を通過し、この際、回折格子５０ａにより各１次回折光が平行平板５０ｂを斜めに通過するので、図９に示するようにトラック方向及びその垂直方向に非点収差軸を有する非点収差が与えられる。この偏向された各１次回折光の戻り光は光検出器の各４分割受光面へ集光され導かれる。
【００３１】
ホログラム光学素子５０は、その非点収差が与えられ戻りの各１次回折光が４分割受光面の受光面中心付近にスポットＳＰを形成するように回折格子５０ａ及び平行平板５０ｂが設計されている。ホログラム光学素子は、光ディスクの記録面に集光された集束レーザビームのフォーカスが合っている時は図３（ａ）と同様に真円の光スポットＳＰを４分割受光面に照射し、フォーカスが合っていない時は、図３（ｂ）又は（ｃ）と同様にエレメントの対角線方向に楕円の光スポットを４分割受光面に照射する、いわゆる非点収差を生ぜしめる。
（第２の実施例の半導体レーザの配置）
次に、第２の実施例の半導体レーザLD1,LD2の配置の態様を説明する。
【００３２】
ホログラム光学素子５０の非点収差は回折格子５０ａにより１次回折光が平行平板５０ｂを斜めに通過する入射面内に発生するので、図１０の光ディスク記録面側から透視した図に示すように、ホログラム光学素子５０は、回折格子５０ａの１本１本が並ぶ方向、即ちそれらに垂直な方向がピット列のＴＡＮ方向に一致するように、４分割受光面PD1,PD2上に配される必要がある。よって、４分割受光面PD1,PD2もＴＡＮ方向に並べて配置され、非点収差軸はＴＡＮ方向に垂直となり、４分割受光面PD1,PD2の分割線はＴＡＮ方向に対し４５度方向になる。
【００３３】
よって、発生させるべき非点収差軸の方向も４分割受光面PD1,PD2の対角線方向に制限されるので、非点収差軸の方向により４分割受光面の分割線の方向が、図９及び図１０に示すように、制限される。
半導体レーザLD1,LD2は、図１０に示すように各半導体レーザのファーフィールドパターンの長手軸がＴＡＮ方向に対しそれぞれが４５度方向になって互いに直角となるように、配置される。
【００３４】
他の配置においては、半導体レーザLD1,LD2は、図１１に示すように、半導体レーザのファーフィールドパターンの長手軸がＴＡＮ方向に対しそれぞれが４５度方向なし、平行に揃うようにヒートシンク１上に互い違いに配置され得る。
さらに、半導体レーザLD1,LD2の発光点を物点とし、４分割受光面PD1,PD2の中心をそれぞれの像点するホログラム光学素子、対物レンズ及び光スポットからなる共役光学系を考えると、上記実施例ではＴＡＮ方向の一直線上に半導体レーザLD2,LD1並びに４分割受光面PD1,PD2が順に配されるが、これらは、図１２に示すように基板１０上に点対称に配置されてもよい。
(第３の実施例)
本発明の第３の実施例の光ピックアップ装置においては、上記実施例の半透鏡プリズムＨＭに代えて、共通光学系に１／４波長板及び偏光ホログラム光学素子を設けることもできる。この場合、偏光ホログラム光学素子はその主面に回折レリ−フが形成された一軸結晶板から形成されている。その偏光ホログラム光学素子は、往路において、その接合面平行方向に振動面を有する半導体レーザからの光ビームをそのまま透過しかつ、復路において、該振動面が９０度光軸周りに回転した振動面を有する１／４波長板からの戻り光を回折する。この共通光学系は、１／４波長板及び対物レンズを介して光記録媒体へ照射した光スポットからの戻り光を、対物レンズ、１／４波長板及び偏光素子を介して４分割受光面へ導き、この際、偏光ホログラム光学素子の回折レリ−フが非点収差を生ぜしめる。
【００３５】
この場合、図１３に示すように、半導体レーザLD1,LD2並びに４分割受光面PD1,PD2がＴＡＮ方向の一直線上に配置され、半導体レーザLD1,LD2は互いに接合面が垂直となるようにヒートシンク１に固定され、４分割受光面PD1,PD2はその４分割線の一方がＴＡＮ方向に一致するように、基板１０上に配置される。
なお、上記本発明の光ピックアップ装置においては、対物レンズは、有限仕様対物レンズであることを前提に説明しているが、かかる対物レンズは、光記録媒体側に集光レンズを配置し、半導体レーザ側にコリメータレンズを配置し無限レンズ系としても同様の効果を奏することはあきらかである。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、４分割受光面を有する少なくとも１つの光強度検出手段と、接合面の平行方向に振動面を有しかつ該接合面に垂直方向に長手軸を有する楕円断面強度の光ビームを発散する少なくとも２つの半導体レーザと、光ビームを対物レンズを介して光記録媒体へ照射しその記録面に光スポットを形成し、光スポットからの戻り光を対物レンズを介して４分割受光面へ導く光学系と、を有し、該記録面上の記録部のトラック方向に対する光スポットの相対的な位置の制御を行なうとともに光記録媒体から記録情報を読み取る光ピックアップ装置であって、半導体レーザが単一のヒートシンクに形成された角又は隅の近傍に角又は隅を隔てて載置され、複数の半導体レーザに個別のヒートシンクを設ける必要が無くなり、体積に対して表面積が大きくなる角又は隅を有する共通の単一ヒートシンクであるので、複数の半導体レーザの有効な放熱ができる。よって、光ピックアップ光学系が簡素化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１の実施例の半透鏡プリズムを用いた光ピックアップ装置内部の概略構成図である。
【図２】本発明による第１の実施例の半透鏡プリズムを用いた光ピックアップ装置内部の概略斜視図である。
【図３】実施例の光検出器の４分割受光面の平面図である。
【図４】図２に示す光ピックアップ装置における半導体レーザ、半透鏡プリズム、トラック及び４分割受光面の配置を説明する概略図である。
【図５】本発明による第１の実施例の他の半導体レーザの配置を示す半透鏡プリズムを用いた光ピックアップ装置内部の概略斜視図である。
【図６】図５に示す光ピックアップ装置における半導体レーザ、半透鏡プリズム、トラック及び４分割受光面の配置を説明する概略図である。
【図７】本発明による第１の実施例の半導体レーザの配置を示すヒートシンク及び半導体レーザの部分概略正面図である。
【図８】本発明によるヒートシンクの角及び隅の部分概略正面図である。
【図９】本発明による第２の実施例のホログラム光学素子を用いた光ピックアップ装置の概略斜視図である。
【図１０】図９に示す光ピックアップ装置における半導体レーザ、ホログラム光学素子、トラック及び４分割受光面の配置を説明する概略図である。
【図１１】本発明による第２の実施例の半導体レーザ及び４分割受光面の他の配置を示す半導体レーザの概略斜視図である。
【図１２】本発明による第２の実施例の半導体レーザ及び４分割受光面の他の配置を示す半導体レーザの概略斜視図である。
【図１３】本発明による第３の実施例の半導体レーザ及び４分割受光面の配置を示す半導体レーザの概略斜視図である。
【符号の説明】
１ ヒートシンク
LD1,LD2 レーザ光源
ＨＭ 半透鏡プリズム
50 ホログラム光学素子
４ 複合対物レンズ
５ 光ディスク
６，PD1，PD2 光検出器の４分割受光面
１０ 基板
Claims (11)
- ４分割受光面を有する少なくとも１つの光強度検出手段と、少なくとも２つの半導体レ−ザと、前記半導体レ−ザからの光ビームの各々を対物レンズを介して光記録媒体へ照射しその記録面に光スポットを形成し、前記光スポットからの戻り光を前記対物レンズを介して前記４分割受光面へ導く光学系と、を有し、該記録面上の記録部のトラック方向に対する光スポットの相対的な位置の制御を行なうとともに前記光記録媒体から記録情報を読み取る光ピックアップ装置であって、前記半導体レ−ザが単一のヒートシンク上に形成された共通の仮想平面上に存在しない複数の平坦な側面上に載置されたこと、
前記光学系は、全体として平板状の透光性等方性板の一方の主面を入射主面とし、その一部を前記入射主面に所定角度で交差する平面で研削した楔面と、裏側の他方の主面の射出面と、で画定された楔型平板であって、前記半導体レーザの一方からの発散光ビームを前記入射主面で屈折させその前記射出面で内面反射した部分を前記楔面から射出せて、光ビームを前記対物レンズを介して前記光ディスクへ集光し前記記録面に光スポットを形成する光路において、前記入射主面、前記楔面及び前記対物レンズが非点収差を略発生させないと同時に、前記光ディスクから前記対物レンズによって集光され前記楔面及び前記射出面を透過する戻り光の光路において、前記楔面及び前記射出面が前記戻り光に前記４分割受光面に適した非点収差を与える半透鏡プリズムを含み、前記半導体レーザの他方は、その発散光ビームを前記楔面の外面で反射させて対物レンズへ導くように、配置されていること、を特徴とする光ピックアップ装置。 - 前記側面の角又は隅の近傍に前記半導体レ−ザが前記角又は隅を隔てて載置され、前記角又は隅は丸められ、面取りされ、又は複数の角又は隅に分割されていることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
- 前記対物レンズは、有限仕様対物レンズであることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
- 前記対物レンズは、前記光記録媒体側に集光レンズを配置し、前記半導体レ−ザ側にコリメータレンズを配置したレンズ系であることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
- 前記光学系はホログラム光学素子を有し、前記ホログラム光学素子は前記半導体レ−ザによって発射された光ビームを透過して少なくとも０次又は１次回折光を前記対物レンズへ導きかつ、前記戻り光を透過して少なくとも０次又は１次回折光を前記４分割受光面へ導く回折レリ−フが形成された等方性又は異方性光学物質の平行平板からなることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
- 前記光学系は１／４波長板及び偏光ホログラム光学素子を有し、前記偏光ホログラム光学素子はその主面に回折レリ−フが形成された一軸結晶板からなり、前記振動面を有する前記光ビームを透過しかつ該振動面に垂直方向に振動面を有する光を回折し、１／４波長板及び対物レンズを介して光記録媒体へ照射した前記光スポットからの前記戻り光を前記対物レンズ、前記１／４波長板及び前記偏光素子を介して前記４分割受光面へ導き、前記回折レリ−フが非点収差を生ぜしめることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
- ４分割受光面を有する少なくとも１つの光強度検出手段と、少なくとも２つの半導体レ−ザと、少なくとも２つの平面を有するヒートシンクと、を備えた光ピックアップ装置であって、前記半導体レ−ザが前記平面にそれぞれ載置されていること、
前記光学系は、全体として平板状の透光性等方性板の一方の主面を入射主面とし、その一部を前記入射主面に所定角度で交差する平面で研削した楔面と、裏側の他方の主面の射出面と、で画定された楔型平板であって、前記半導体レーザの一方からの発散光ビームを前記入射主面で屈折させその前記射出面で内面反射した部分を前記楔面から射出せて、光ビームを前記対物レンズを介して前記光ディスクへ集光し前記記録面に光スポットを形成する光路において、前記入射主面、前記楔面及び前記対物レンズが非点収差を略発生させないと同時に、前記光ディスクから前記対物レンズによって集光され前記楔面及び前記射出面を透過する戻り光の光路において、前記楔面及び前記射出面が前記戻り光に前記４分 割受光面に適した非点収差を与える半透鏡プリズムを含み、前記半導体レーザの他方は、その発散光ビームを前記楔面の外面で反射させて対物レンズへ導くように、配置されていること、を特徴とする光ピックアップ装置。 - 前記平面が共通の仮想平面上に存在しないことを特徴とする請求項７記載の光ピックアップ装置。
- 前記平面は前記ヒートシンクの角又は隅を隔てて形成されていることを特徴とする請求項７又は８記載の光ピックアップ装置。
- 前記平面は、前記半導体レ−ザの発光部を結ぶ線に対して前記半導体レーザの接合面が略４５度傾斜するように、形成されていることを特徴とする請求項７〜９のいずれか記載の光ピックアップ装置。
- 前記平面は、前記半導体レーザの接合面が平行に揃うように互い違いに配置されるように、形成されていることを特徴とする請求項１０記載の光ピックアップ装置。
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