JP4254907B2 - 光ピックアップ装置及びその光源ユニット - Google Patents

Description

本発明は、光源から出射した光束を集光光学系で光情報記録媒体の透明基板を介して情報記録面に集光させ、情報記録面上に情報を記録又は情報記録面上の情報を再生する（記録／再生）光ピックアップ装置及びその光源ユニットに関し、特に、透明基板の厚さが異なる複数の光情報記録媒体の記録／再生をする光ピックアップ装置及びその光源ユニットに関する。

近年、短波長赤色半導体レーザの実用化に伴い、光情報記録媒体（以下、光ディスクともいう）として、従来のＣＤ（コンパクトディスク）と同程度の大きさで大容量化させた高密度のＤＶＤ（デジタルビデオディスク）が商品化されている。このＤＶＤでは、６３５ｎｍ若しくは６５０ｎｍの短波長半導体レーザを使用したときの対物レンズの光ディスク側の開口数を約０．６を必要とする。なお、ＤＶＤは、トラックピッチ０．７４μｍ、最短ピット長０．４μｍであり、ＣＤのトラックピッチ１．６μｍ、最短ピット長０．８３μｍに対して半分以下に高密度化されている。

この新たな光ディスクであるＤＶＤを記録／再生する光ピックアップ装置には、透明基板の厚さが０．６ｍｍのＤＶＤに対して、透明基板の厚さが１．２ｍｍのＣＤとの互換性が要求され、種々の検討がなされている。その一つとして、特許文献１に記載されるような１つの短波長半導体レーザ（光源）と１つの集光光学系でＤＶＤおよびＣＤの再生を行う光ピックアップ装置が提案されている。

また、近年、書き込み可能な光ディスクであるＣＤ−Ｒ（追記型コンパクトディスク）の普及に伴い、光ピックアップ装置として、このＣＤ−Ｒとの互換性をも要求されている。ところが、上記公報に記載されるような短波長半導体レーザ１つを光源として用いた光ピックアップ装置では、ＣＤ−Ｒに対して記録／再生ができない。これは、ＣＤ−Ｒの反射率が短波長側では低下しており、必要とする信号（再生信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号）が得られないためである。

そこで、特許文献２に記載されるように、光学系を１つとした上で、光源を対応する光ディスク毎（ＤＶＤ用とＣＤ−Ｒ用）に２つ設けた光ピックアップ装置が提案されている。
特開平７−５７２７１号公報 特開平８−５５３６３号公報

しかしながら、光ピックアップ装置では精密な精度で組立が要求されるところ、このように、光ピックアップ装置の部品点数を増やすと、精密な精度で組立をすることが難しくなるばかりでなく、組立に要する作業効率が悪化し、生産性が低下する。さらに、これら部品各々を光ピックアップ装置内で離散した状態で固定すると、温度変化（熱）、経年変化によりそれぞれが変化（変形）し、所定の配置とは異なる配置となり、所期の性能を果たさなくなるという問題が生じる。

そこで、本発明では、複数の光情報記録媒体を記録／再生する光ピックアップ装置において、装置の組立の簡略化、作業効率の向上を図るとともに、温度変化、経年変化に対して強い光ピックアップ装置およびその光源ユニットを提供することを課題とする。

（１）所定の波長の光束を出射する第１光源と、前記第１光源から出射する光束の波長よりも長い波長の光束を出射する第２光源と、前記第１及び第２光源から出射した光束の各々を透明基板の厚さの異なる光情報記録媒体の情報記録面に集光させる集光光学系とを有する光ピックアップ装置において、
前記第１光源と前記第２光源とがユニット化されており、
前記集光光学系は対物レンズと、前記対物レンズと前記第１及び第２光源との間に設けられたコリメータレンズと、前記対物レンズと前記コリメータレンズとの間に設けられた絞りとを有し、
前記光ピックアップ装置は、トラッキング制御用に前記対物レンズを移動させる手段と、前記第１及び第２の光源と光情報記録媒体との間の光路中に、光情報記録媒体の透明基板の厚さの違いに起因して発生する球面収差を補正する手段を有し、
前記第１光源又は前記第２光源のうち一方の光源から出射した光束は、前記集光光学系に斜方から入射するように構成されており、且つ、
前記コリメータレンズから前記絞りまでの距離が、前記集光光学系に斜方から入射する光束に対する前記コリメータレンズの焦点距離とほぼ等しくなるように配置したことを特徴とする光ピックアップ装置。

（２）前記第２光源から出射した光束は、前記集光光学系に斜方から入射するように構成されていることを特徴とする（１）に記載の光ピックアップ装置。

（３）前記集光光学系の光軸と、前記第１光源から出射された光束の光軸とが一致するように構成されていることを特徴とする（２）に記載に光ピックアップ装置。

（４）光情報記録媒体の情報記録面から反射した各光束を受光し検出する光検出手段を前記第１及び第２光源と共にユニット化したことを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置。

（５）前記第１及び第２光源から出射した光束を光情報記録媒体へと導くと共に、光情報記録媒体の情報記録面で反射した光束を前記光検出手段へと導くように、光源から出射した光束及び/又は情報記録面で反射した光束の光路を変更する変更手段を有し、前記変更手段を前記第１及び第２光源と共にユニット化したことを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置。

（６）前記変更手段は、ホログラムにより構成されていることを特徴とする（５）に記載の光ピックアップ装置。

（７）前記斜方から入射する光束を出射する光源は、光情報記録媒体の記録／再生に必要な集光光学系の光情報記録媒体の開口数が小さい方の光情報記録媒体の記録／再生を行うための光源であることを特徴とする（１）に記載の光ピックアップ装置。

（８）前記球面収差を補正する手段は、第２光源の波長で凹レンズとしての作用を有し、第１光源の波長では作用しない波長選択性ホログラム素子であることを特徴とする（１）〜（７）のいずれか一つに記載の光ピックアップ装置。

（９）前記波長選択性ホログラム素子のホログラムの格子構造深さは、光路長として第１光源の波長λ１でｎλ１（ただし、ｎ＝整数）と、第２光源の波長λ２で（ｎ＋１／２）λ２（ただし、ｎ＝整数）との公倍数となるような深さに選ぶことを特徴とする（８）に記載の光ピックアップ装置。

（１０）前記第１光源から出射した光束は、集光光学系により第１光情報記録媒体の情報記録面上に集光して情報を記録または情報記録面上の情報を再生するために用いられ、前記第２光源から出射した光束は、集光光学系により前記第１光情報記録媒体よりも低密度の第２光情報記録媒体の情報記録面上に集光して情報を記録または情報記録面上の情報を再生するために用いられる事を特徴とする（１）〜（９）のいずれか一つに記載の光ピックアップ装置。

本発明によると、複数の光情報記録媒体を記録／再生する光ピックアップ装置において、装置の組立の簡略化、作業効率の向上を図るとともに、温度変化に対して強い光ピックアップ装置とすることができる。

以下、図面を参照して本発明を説明する。なお、以下に説明する際の図面中の一点鎖線は光軸を表すものとし、細線は第１光源から出射した光束（ただし、絞りによって制限された周縁光線）を、破線は第２光源から出射した光束（ただし、絞りによって制限された周縁光線）を表している（ただし、第２光源から出射した光束のうち第１光源から出射した光束と同じ場合は、細線で表している）。

（第１の実施の形態）
第１の実施の形態について説明する。図１は光ピックアップ装置１０の概略構成図である。

本実施の形態のピックアップ装置１０は、光情報記録媒体である光ディスク２０として透明基板２１の厚さの異なる複数の光ディスク２０を記録／再生（光ディスク２０の情報記録面２２上に情報を記録又は情報記録面２２上の情報を再生することを、記録／再生ともいう）するものである。以下、この複数の光ディスク２０は、透明基板の厚さｔ１の第１光ディスクと、第１光ディスクの透明基板の厚さｔ１とは異なる厚さｔ２の第２光ディスクとして説明する。また、第１光ディスクの記録／再生するために必要な集光光学系（後述する）の光ディスク側の必要開口数をＮＡ１とし、第２光ディスクの記録／再生するために必要な集光光学系の光ディスク側の必要開口数をＮＡ２とする（以下の説明では、第１光ディスクは、第２光ディスクより高密度の情報記録媒体であるので、ＮＡ１＞ＮＡ２である）。なお、以下の説明中で、ＤＶＤ（含ＤＶＤ−ＲＡＭ）とは第１光ディスクを指しており、この場合、透明基板の厚さｔ１＝０．６ｍｍであり、ＣＤ（含ＣＤ−Ｒ）とは第２光ディスクを指しており、この場合、ｔ２＝１．２ｍｍ（すなわち、ｔ１＜ｔ２）である。

本実施の形態のピックアップ装置１０では、光源として第１光源である第１半導体レーザ１１（波長λ＝６１０ｎｍ〜６７０ｎｍ）と第２光源である第２半導体レーザ１２（波長λ＝７４０ｎｍ〜８７０ｎｍ）とを有している。この第１半導体レーザ１１は第１光ディスクの記録／再生する際に使用される光源であり、第２半導体レーザ１２は第２光ディスクの記録／再生する際に使用される光源である。これら第１半導体レーザ１１、第２半導体レーザ１２は、記録／再生する光ディスクに応じて排他的に使用される。

合成手段３０は、第１半導体レーザ１１から出射された光束と第２半導体レーザ１２から出射された光束とを合成することが可能な手段である。すなわち、この合成手段３０は、第１半導体レーザ１１から出射された光束、あるいは、第２半導体レーザ１２から出射された光束を、後述する１つの集光光学系を介して、それぞれ第１光ディスクあるいは第２光ディスクに集光させるために、同一（ほぼ同一でもよい）光路となす手段である。本実施の形態では、合成手段３０として偏光プリズム（複屈折性プレート）で構成し、第１半導体レーザ１１から出射された光束は常光線として光路を変更せずにそのまま通過させ、第２半導体レーザ１２から出射された光束は異常光線として光路を変更している。なお、この合成手段３０として、ホログラムを用いてもよい。

集光光学系１３は、第１半導体レーザ１１あるいは第２半導体レーザ１２から出射された光束を、光ディスク２０の透明基板２１を介して、情報記録面２２上に集光させ、スポットを形成させる手段である。本実施の形態では、集光光学系１３として、光源から出射された光束を平行光（略平行でもよい）に変換するコリメータレンズ１３１と、コリメータレンズ１３１によって平行光とされた光束を集光させる対物レンズ１３２とを有している。このように、本実施の形態では、１つの集光光学系１３を用いて複数の光ディスクの記録／再生を行うので、光ピックアップ装置１０を低コストかつ簡単な構造で実現させることができる。

なお、本実施の形態では、集光光学系１３として、コリメータレンズ１３１と対物レンズ１３２とを用いた、いわゆる無限系の集光光学系１３であるが、コリメータレンズ１３１がなく光源（第１半導体レーザ１１あるいは第２半導体レーザ１２）からの発散光を直接集光させる対物レンズ１３２のみ、いわゆる有限系の集光光学系１３や、光源からの発散光の発散度合を減じるレンズ又は光源からの光束を収れん光に変更する（カップリング）レンズとこれらレンズを介した光束を集光させる対物レンズ１３２とを用いた、いわゆる準有限系の集光光学系１３であってもよい。

また、光路内には、１／４波長板１４および絞り１５が設けられている。１／４波長板１４はコリメータレンズ１３１を透過した光を直線偏光から円偏光に変え、絞り１５は光束を開口数ＮＡ１以上の所定の開口数に制限する。本実施の形態では、絞り１５は固定の開口数を有する絞りであり、余分な機構を必要とせず、低コスト化を実現できるものであるが、第２光ディスクの記録／再生時には開口数ＮＡ２に相当する開口数に制限するよう、絞り１５の開口数を可変としてもよい。

変更手段４０は、光源（第１半導体レーザ１１、第２半導体レーザ１２）から出射した光束を光ディスク２０へと導くとともに、光ディスク２０の情報記録面２２上から反射した光束を後述する光検出手段５０へと導くように、光源（第１半導体レーザ１１、第２半導体レーザ１２）から出射した光束の光路、及び／又は、光ディスク２０の情報記録面２２上から反射した光束の光路を変更する手段である。すなわち、変更手段４０は、変更手段４０と光ディスク２０との間で、光源（第１半導体レーザ１１、第２半導体レーザ１２）から出射した光束の光路と光ディスク２０の情報記録面２２上から反射した光束の光路とを同じにさせる手段である。本実施の形態では、偏光性ホログラムで構成し、光源から出射した光束の光路は変更せずに、光ディスク２０の情報記録面２２上から反射した光束を回折させ、後述する光検出手段５０へと導くように変更する。

なお、偏光性ホログラムとは、ホログラムを構成する媒質に複屈折性を有するもの（例えば、ニオブ酸リチウム）を用い、ホログラムに入射する光束の偏光の向きに応じてその回折効率が異なるようにしたものである。１／４波長板１４と併用することで、光検出手段５０への戻り光量を増大させ、信号のＳ／Ｎ比を向上させ、光源への戻り光を抑えてレーザノイズを低減させることができる。

光検出手段５０は、変更手段４０を介して（変更手段４０によって光路を変更された）、情報記録面２２上から反射した光束を受光し検出する手段である。この光検出手段５０により、情報記録面上から反射した光束の光量分布変化を検出して、図示しない演算回路によって合焦検出（フォーカスエラー信号）、トラック検出（トラッキングエラー信号）、情報の読み取り（再生信号）がなされる。なお、合焦検出、トラック検出は、非点収差法、ナイフエッジ法、ＳＳＤ法、位相差検出（ＤＰＤ）法、プッシュブル（ＰＰ）法、３ビーム法など種々の公知の方法により行うことができる。

２次元アクチュエータ１６は、対物レンズ１３２を移動させる手段であり、演算回路により得られた合焦検出に基づいて移動させるフォーカシング制御用とトラック検出に基づいて移動させるトラッキング制御用とがある。本実施の形態の２次元アクチュエータ（フォーカシング制御用）１６は、第１光ディスク（ＤＶＤ）の記録／再生時には、ＤＶＤの情報記録面上のビームスポット（第１半導体レーザ１１から出射された光束を集光光学系により集光されたスポット）が最小となる（最小錯乱円となる）よう（ベストフォーカス）に、また、第２光ディスク（ＣＤ）の記録／再生時には、ＣＤの情報記録面上のビームスポット（第２半導体レーザ１２から出射された光束を集光光学系により集光されたスポット）が最小錯乱円となる位置よりも対物レンズ１３２に近い前側位置に、対物レンズ１３２を移動させる。

これは、第２光ディスクを記録／再生する場合、第２光ディスクの透明基板の厚さｔ２が第１光ディスクの透明基板の厚さｔ１より厚くなることで球面収差が発生し、近軸焦点位置より後方の位置であってビームスポットが最小錯乱円となる位置では、スポットサイズが大きく第２光ディスクのピット（情報）を読むことができない。しかしながら、最小錯乱円となる位置より対物レンズ１３２に近い位置である前側位置では、中央部に光量が集中した核と核の周囲に不要光であるフレアとからなる全体として最小錯乱円より大きいスポットが形成される。したがって、第２光ディスクを記録／再生する場合、対物レンズ１３２を前側位置に移動させ、この核を光検出手段５０で検出して、合焦検出、トラック検出、情報の読み取りを行う。

このように、光ピックアップ装置１０においては、第１光ディスクの記録／再生は、第１半導体レーザ１１から出射した光束を、集光光学系１３で第１光ディスクの透明基板を介して情報記録面に集光させ、情報記録面から反射した光束を光検出手段で受光して行われ、また、第２光ディスクの記録／再生は、第２半導体レーザ１２から出射した光束を、集光光学系１３で第２光ディスクの透明基板を介して情報記録面に集光させ、情報記録面から反射した光束を光検出手段で受光して行われる。

そこで、本実施の形態では、第１半導体レーザ１１、第２半導体レーザ１２及び光検出手段５０を、ユニット６０化している。これについて、ユニット６０の斜視図である図２をも参照して説明する。

第１半導体レーザ１１、第２半導体レーザ１２及び光検出手段５０は、ユニット６０としてユニット化されている。ここで、本発明でいう「ユニット」あるいは「ユニット化」とは、ユニット化されている部材や手段が一体となって光ピックアップ装置１０に組み込みができるようになっていることであり、すなわち、装置の組立時に１部品として組み付けることができる状態のことである。

本実施の形態では、ユニット６０の基板６１に、第１半導体レーザ１１、第２半導体レーザ１２及び光検出手段５０を設けることにより、ユニット化している。したがって、光ピックアップ装置１０の組立時には、各々の部材をそれぞれ調整しつつ光ピックアップ装置１０の組立を行うのではなく、このユニット６０を取り付けるだけで、ユニット化された部材を組み付けることができ、組立の簡略化、作業効率の向上を図ることができる。しかも、経年変化、温度変化に対しても強い構造となる。すなわち、個々の部品を近接させることで、機械的なストレスや経年変化、温度変化による寸法変化量が小さくなり、また、変更手段４０から見たときの光源１１、１２と光検出手段５０が近接した光路上となるため、共役性が維持しやすくなる。

なお、ユニット化にする際には、本実施の形態では、第１半導体レーザ１１の発光点と第２半導体レーザ１２の発光点と光検出手段５０の受光面とを同一平面となるように配置しているが、必ずしも同一平面にする必要はない。また、本実施の形態のように、第１半導体レーザ１１の出射面（発光点）と第２半導体レーザ１２の出射面（発光点）とを同方向に向け近接配置することにより、半導体レーザの後面出射光を検出する図示しない受光素子を兼用することができ、さらに低コスト化を実現できる。

また、このユニット６０を構成する際には、第１半導体レーザ１１、第２半導体レーザ１２及び光検出手段５０のうち、少なくとも１つをユニット６０内での位置を調整可能なように設けることにより、第１半導体レーザ１１、第２半導体レーザ１２及び光検出手段５０の関係を容易に調整できるようになる。特に、ユニット６０の外部から調整可能なように設けることにより、第１半導体レーザ１１、第２半導体レーザ１２及び光検出手段５０間の位置誤差を吸収させることができる。

また、本実施の形態においては、ユニット６０を光ピックアップ装置１０に組み付ける前に、変更手段４０をユニット６０に設けるように構成している。すなわち、変更手段４０を第１半導体レーザ１１、第２半導体レーザ１２及び光検出手段５０とともにユニット化するようにしている。これにより、さらに組立の簡略化、作業の効率化の向上を図ることができる。特に、ユニット６０に変更手段４０を設ける際には、調整可能に設けることにより、組立後の調整を容易に行うことができる。

また、本実施の形態においては、変更手段４０を合成手段３０より光源側に配置、逆に言えば、合成手段３０を変更手段４０より光ディスク側に配置していることにより、変更手段４０により光路を変更する際に、第１半導体レーザ１１から出射し第１光ディスクから反射した光束と、第２半導体レーザ１２から出射し第２光ディスクから反射した光束とが、変更手段４０上で異なる位置を通過すること（図２の変更手段４０上に示した斜線部）になり、変更手段４０であるホログラムに各々の光束を任意の方向に変更することができる。特に、本実施の形態では、第１光ディスクから反射し変更手段４０によって変更された光束と、第２光ディスクから反射し変更手段４０によって変更された光束とが、光検出手段５０上の同じ位置に結像するように、ホログラムを形成している。そのため、本実施の形態では、第１光ディスクから反射した光束の検出と第２光ディスクから反射した光束の検出とを同じ受光素子（光検出手段５０）で行うことができ、低コスト化を実現できる。

なお、本実施の形態のように変更手段４０を合成手段３０より光源側に配置するのではなく、図３に示すように、合成手段３０を変更手段４０より光源側に配置してもよい。この（図３）場合、合成手段３０は、偏光ホログラムで構成しており、そのために、第２半導体レーザ１２を第１半導体レーザ１１に対して傾けて配置している。また、この（図３）場合、第１光ディスクから反射した光束が変更手段４０を通過する位置と、第２光ディスクから反射した光束が変更手段４０を通過する位置とが同じになるので、それぞれの光検出手段５０上での結像位置が異なり、それぞれの光束を検出する受光素子（光検出手段５０）を設けるようにする。なお、この（図３）場合、ユニット６０の外壁には、光ディスクから反射した光束を通過させるために、その分だけ合成手段３０を小さくし、開口６２が設けている。また、この（図３）場合、第１半導体レーザ１１、第２半導体レーザ１２、光検出手段５０及び合成手段３０をユニット６０に設けてユニット化しているが、さらに、変更手段４０をもユニット化してもよく、さらに、１／４波長板１４を変更手段４０に接着して、一体化してもよい。

また、本実施の形態においては、ユニット化する際に、第１半導体レーザ１１と第２半導体レーザ１２とを隣接して設けているので、合成手段３０による合成する際、光路の変更に余分な負担を与えることなく合成することができる。また、本実施の形態では、必要開口数が小さい方の光ディスク（すなわち第２光ディスク）の記録／再生に使用する第２半導体レーザ１２から出射された光束の光路を変更する（すなわち、必要開口数が大きい方の第１光ディスクの記録／再生に使用する第１半導体レーザ１１から出射された光束の光路を変更しない）ので、より集光特性が要求される第１光ディスクの記録／再生を良好にするばかりでなく、第２光ディスクの記録／再生も行うことができる。

（第２の実施の形態）
次に第２の実施の形態について、第２の実施の形態の光ピックアップ装置１０の概略構成図である図４に基づいて説明する。上述した第１の実施の形態においては、合成手段３０と変更手段４０とをそれぞれ別体の光学部材で構成したが、本実施の形態においては、１つの光学部材で構成したものである。なお、上述した第１の実施の形態と同一の機能・構成要素を用いる場合には同じ図番を付し、断らない限り既に説明したものと同じとし、説明を省略する。

本実施の形態では、１つの光学部材７０の光源側の面に変更手段４０として機能するホログラムを設け、光ディスク側の面に合成手段として機能するホログラムを設けている。これにより、合成手段３０及び変更手段４０を光ピックアップ装置１０に組み付ける際の作業性が向上する。さらに、本実施の形態では、ユニット６０を光ピックアップ装置１０に組み付ける前に、光学部材７０をユニット６０に設けるように構成している。すなわち、光学部材７０（合成手段３０と変更手段４０）を第１半導体レーザ１１、第２半導体レーザ１２及び光検出手段５０とともにユニット化するようにしている。これにより、さらに組立の簡略化、作業の効率化の向上を図ることができる。特に、第１半導体レーザ１１、第２半導体レーザ１２及び光検出手段５０のうち、少なくとも１つをユニット６０内での位置を調整可能なように設けることにより、第１半導体レーザ１１、第２半導体レーザ１２及び光検出手段５０の関係を、合成手段３０及び変更手段４０の関係から容易に調整できるようになる。特に、ユニット６０の外部から調整可能なように設けることにより、ユニット６０の組立時の調整を容易に行うことができる。

また、本実施の形態では、光学部材７０の光源側の面に変更手段４０を光ディスク側の面に合成手段３０を設けたので、第１光ディスクから反射した光束の検出と第２光ディスクから反射した光束とを共通の光検出手段５０の受光素子（図示せず）を用いることができる。しかしながら、図５に示すように、光学部材７０の光源側の面に合成手段３０を光ディスク側に変更手段４０を設けてもよい。

（第３の実施の形態）
次に第３の実施の形態について、第３の実施の形態の光ピックアップ装置１０の概略構成図である図６に基づいて説明する。上述した第１、２の実施の形態においては、合成手段３０を用いて、第１半導体レーザ１１から出射された光束の光軸と第２半導体レーザ１２から出射された光束の光軸とを一致させ、集光光学系１３の光軸と一致させるようにしたが、本実施の形態においては、一方の光源から出射された光束を、集光光学系１３に斜方から入射させるように構成したものである。なお、上述した第１の実施の形態と同一の機能・構成要素を用いる場合には同じ図番を付し、断らない限り既に説明したものと同じとし、説明を省略する。

本実施の形態においては、必要開口数が小さい方の第２光ディスクの記録／再生に使用する第２半導体レーザ１２から出射された光束が、集光光学系１３の斜方から入射するように構成している。一方、必要開口数が大きい方の第１光ディスクの記録／再生に使用する第１半導体レーザ１１から出射された光束は、集光光学系に斜方から入射させない（換言すると、集光光学系１３の光軸と第１半導体レーザ１１から出射された光束の光軸とが一致）ように構成している。これに伴い、合成手段３０を省いている。

このように構成することにより、本実施の形態では、一方の光源から出射した光束を集光光学系１３に斜方から入射するので、第１、２の実施の形態では必要であった合成手段３０が不要となり、低コスト化を実現できるばかりでなく、組立作業の効率化を図ることができる。また、本実施の形態では、必要な開口数の小さい第２半導体レーザ１２から出射した光束を集光光学系１３に斜方から入射させたので、より集光特性が要求される第１光ディスクの記録／再生を損なうことなく、若干の余裕のある第２光ディスクの記録／再生も行うことができる。

また、本実施の形態においては、コリメータレンズ１３１から絞り１５までの距離が、コリメータレンズ１３１の焦点距離とほぼ等しくなるように配置しているので、第２半導体レーザ１２の光束の中心が絞り１５の中心と一致し、対物レンズ１３２に入射する光束の光量分布の対称性が向上する。したがって、対物レンズ１３２がシフトしたときの光量分布変動を小さくすることができ、トラッキングレンジを広くすることができる。また、絞り１５から対物レンズ１３２までの距離を、対物レンズ１３２の焦点距離と同じになるように配置すると、対物レンズ１３２から第２光ディスクへ向かう光束は、対物レンズ１３２の光軸と平行になり好ましい。

また、本実施の形態において、変更手段４０と光ディスクとの間の光路中に、第２半導体レーザ１２の波長で凹レンズとしての作用を有し、第１半導体レーザ１１の波長では作用しない波長選択性ホログラム素子を設けることにより、透明基板の厚さが厚くなることによって生じるオーバー方向の球面収差を補正することができる。すなわち、光路中に、第２半導体レーザ１２の波長で凹レンズ作用するホログラム素子を設けることにより、第２半導体レーザ１２の波長では厚い透明基板の光ディスクに、第１半導体レーザの波長では薄い透明基板の光ディスクに対応した光ピックアップ装置１０とすることができる。この場合、ホログラム素子のホログラムの格子構造深さは、光路長として第１半導体レーザ１１の波長λ１でｎλ１（ただし、ｎ＝整数）と、第２半導体レーザ１２の波長λ２で（ｎ＋１／２）λ２（ただし、ｎ＝整数）との公倍数となるような深さに選ぶことにより容易に行うことができる。

以上詳述した第１〜第３の実施の形態において、第１半導体レーザ１１、第２半導体レーザ１２、光検出手段５０各々は、ユニット６０の基板６１に直接設けるようにしたが、これに限られることはない。例えば、図７（ａ）に示すように、２つの半導体レーザ１１、１２を積層してもよい。すなわち、半導体レーザには、その発光に伴う熱を逃がすためのヒートシンク８１が必須となるが、このヒートシンク８１上の導電性の面に第１半導体レーザ１１を設ける。そして、第１半導体レーザ１１上に導電層であるアルミニウムを蒸着し、この導電層上（すなわち、第１半導体レーザ１１上）に第２半導体レーザ１２を積層する。そして、第２半導体レーザ１２上を導電層であるアルミニウムを蒸着する。一方、第１半導体レーザ１１の下方には光検出手段５０を設ける。そして、各導電層にワイヤー８２〜８４をボンディングして、駆動電流を流すためのワイヤー８２〜８４を設ける。すなわち、ワイヤー８２、８３間に駆動電流を流すことにより第１半導体レーザ１１が発光し、ワイヤー８３、８４間に駆動電流を流すことにより第２半導体レーザ１２が発光する（端子８３が共通電極となり、第１半導体レーザ１１と第２半導体レーザ１２間の導電層が共通導電層となる）。光ピックアップ装置においては、第１半導体レーザ１１と第２半導体レーザ１２とを排他的に発光させるので、このように構成することにより、省スペース化、簡素化等の点で好ましい。

また、この（図７（ａ））場合、第１半導体レーザ１１、第２半導体レーザ１２から出射される光束は、各々半値全角で１０°、３０°程度の楕円形状であり、発散角の広い方向に第１半導体レーザ１１と第２半導体レーザ１２とが並ぶ。また、この並ぶ方向を、光ピックアップ装置として、光ディスクのタンジェンシャル方向となるようにすることにより、タンジェンシャル方向のスポットサイズを小さくすることができる。さらに、第３の実施の形態のように、一方の光束が集光光学系の軸外光束となる場合であっても、対物レンズ１６がトラッキングによりシフトしたときの光量変化に非対称性が生じにくく、さらに、集光光学系に斜入射することにより生じる非点収差を、半導体レーザが有する非点収差で打ち消すことができる。なお、この場合、第１半導体レーザ１１を光軸上に、第２半導体レーザ１２を光軸外に配置し、第２半導体レーザ１２の非点収差が第１半導体レーザ１１より大きくなるように選ぶことが好ましい。

このように２つの半導体レーザ１１、１２を積層することにより、第１半導体レーザ１１の発光点１１１と第２半導体レーザ１２の発光点１２１とのずれが、１００μｍ程度にすることが可能となり、各々の半導体レーザ１１、１２を基板６１上に並べるよりは近接させることができる。また、一方の半導体レーザ（この例では第１半導体レーザ１１）は、発光点１１１側を直接ヒートシンク上に設けることができ、放熱上有利となる。

また、この（図７（ａ））場合においては、それぞれの発光点１１１、１２１を光軸方向にずらして配置することにより、積層した半導体レーザ１１、１２各々から出射した光束が、他の半導体レーザもしくはヒートシンクによってけられることがないようにしたが、これに限られず、図７（ｂ）に示すように、発光点１１１、１２１を同一平面（光検出手段５０の受光面も含めて）上にしてもよい。

なお、図７（ｂ）に示した例は、第１半導体レーザ１１、第２半導体レーザ１２を同一平面上に設けただけでなく、さらに、第１半導体レーザ１１の発光点１１１に近い側の側面に導電層であるアルミニウムを蒸着して、その上に第２半導体レーザ１２の発光点１２１に近い側の側面が接するように積層し、発光点１１１、１２１とを密着させた状態で積層して、発光点１１１、１２１間が１０μｍ以内に近接配置するようにしたものである。このため、図７（ｂ）に示す例では、上述した第１、２の実施の形態に用いる場合、合成手段３０を省略することができ、第１半導体レーザ１１、第２半導体レーザを共に集光光学系のほぼ光軸上として使用することができるので、集光性能上好ましい。

また、以上詳述した第１〜第３の実施の形態において、第１半導体レーザ１１、第２半導体レーザ１２、光検出手段５０は、一直線に並ぶように、ユニット６０の基板６１に設けたが、これに限らず、第１半導体レーザ１１と第２半導体レーザ１２とが並ぶ方向とは異なる位置に光検出手段５０を設けてもよい。また、第１半導体レーザ１１及び第２半導体レーザ１２から出射した光束が直接合成手段３０あるいは変更手段４０に入射するようにしたが、ミラー等により光路を変更させた後入射するようにしてもよい。この例を図８に示す。

図８において、受光手段５０は、シリコン基板５１上に半導体プロセスにより受光素子５２が形成されている。このシリコン基板５１に２つの凹部５３及び２つのミラー部５４を設けている。そして、この凹部５３に、第１半導体レーザ１１と第２半導体レーザ１２とを実装する。したがって、第１半導体レーザ１１と第２半導体レーザ１２とが並ぶ方向とは異なる位置に光検出手段５０が配置され、かつ、第１半導体レーザ１１及び第２半導体レーザ１２から出射した光束が変更された後合成手段３０あるいは変更手段４０に入射するようにさせることができる。

また、図８のように、受光素子５２の基板５１上に半導体レーザ１１、１２を実装することにより、よりコンパクトなユニット６０を構成することができる。また、部品点数を減らし、精密組立や作業の効率化ができる。なお、図８においては、ミラー部５４を形成したが、ミラー部５４の代わりに合成手段３０を実装するようにしてもよい。

なお、以上の説明においては、ＣＤ（含ＣＤ−Ｒ）は第２光ディスクを指すものとし、第２半導体レーザ１２を第２光ディスクの記録／再生を行うための光源としたが、第２半導体レーザ１２をＣＤ−Ｒの記録／再生を行うための光源とし、ＣＤの記録／再生は第１半導体レーザ１１で行ってもよい。

（具体例１）
上述した光ピックアップ装置１０のうち、図１、４、６に用いられるユニット６０の配置の具体例を図９に示す。図９（ａ）はユニット６０の配置関係を示した図であり、図９（ｂ）は本具体例の変更手段４０であるホログラム素子の拡大模式図である。なお、本具体例では、第１半導体レーザ１１の波長をλ１＝６４０ｎｍ、第２半導体レーザ１２の波長をλ２＝７９０ｎｍ、変更手段４０であるホログラム素子４０と光源（１１、１２）の発光点、光検出手段５０の受光面との間の距離をＬ＝１０ｍｍ、ホログラム素子４０の平均ピッチｐ＝５μｍ、第１半導体レーザ１１を集光光学系の光軸上に配置したものとする。

第１半導体レーザ１１から出射した光束は、ホログラム素子４０を０次光として通過直進し、第１光ディスクの情報記録面より反射して再び元の光路をたどりホログラム素子４０へ入射する。本具体例ではホログラム素子４０の平均ピッチｐ＝５μｍであるので、±１次光は±λ１／ｐ（≒±７．３°）回折し、第１半導体レーザ１１からｄ１（＝１．２８ｍｍ）離れて光検出手段５０上に結像する。なお、本具体例のようにホログラム素子４０をブレーズド化することで、±１次光のうち一方のみへの回折効率を高くすることができる。

第２半導体レーザ１２から出射した光束も、上述と同様に、ホログラム素子４０を０次光として通過直進し、第１光ディスクの情報記録面より反射して再び元の光路をたどりホログラム素子４０へ入射する。ホログラム素子４０は、この波長λ２では、約９°回折し、第２半導体レーザ１２からｄ２（＝１．５８ｍｍ）離れて光検出手段５０上に結像する。

このように、第１半導体レーザ１１と第２半導体レーザ１２とを０．３ｍｍ離し、光検出手段５０の受光面の中心が第１半導体レーザ１１から１．２８ｍｍ、第２半導体レーザ１２から１．５８ｍｍ離して、同一平面上で配置する。

このようにして配置したユニット６０を用いて、光ディスクの記録／再生を行った結果、ＤＶＤから反射した光束と、ＣＤから反射した光束とを同じ光検出手段５０で検出することができ、しかも、ＤＶＤ、ＣＤともに、良好に記録／再生を行うことができる。

（具体例２）
次に、光検出手段５０の具体的構成を含めた具体例を図１０に示す。図１０はユニット６０内の構成を模式的に示した図であるので、ユニット６０等は記載を省略する。第１半導体レーザ１１、第２半導体レーザ１２、光検出手段５０の受光素子を同一平面上に配置している。なお、第１半導体レーザ１１、第２半導体レーザ１２は、ヒートシンク８１上に個々に設けられたものであり、発光点１１１、１２１とは反対側に、１つの光検出器８５が設けられている。この光検出器８５は、半導体レーザ１１、１２から出射した光束の光量が所定の光量となるようにＡＰＣ（オートパワーコントロール）回路で半導体レーザ１１、１２の電流制御するため、半導体レーザ１１、１２の後方から出射された光の光量を検出する光検出器であり、本実施の形態では半導体レーザ１１、１２を１つの光検出器８５で検出する。

また、本具体例では、フォーカスエラー信号をナイフエッジ法で検出するよう構成したものであり、そのために、光検出手段５０の受光面には、Ａ１〜Ｄ２の８つの受光素子（受光面）が設けられている。また、変更手段４０にはホログラム素子を用い、このホログラム素子をＡ〜Ｄの４分割しており、各分割面が光検出手段５０の受光面に結像するように、分割Ａを平均ピッチｐ＝４．２５μｍ、分割Ｂの平均ピッチｐ＝４．７５μｍ、分割Ｃの平均ピッチｐ＝５．２５μｍ、分割Ｄの平均ピッチｐ＝５．７５μｍにしている。

この具体例においては、２つの半導体レーザ１１、１２と光検出手段５０とを予め決められた精度でユニット６０（図示せず）内に固定し、これらに対して、ホログラム素子４０を、光軸方向、回転方向に調整して固定することにより良好な調整を行うことができ、しかも、その作業は非常に簡便となった。

なお、この具体例においては、フォーカスエラー信号ＦＥは、
ＦＥ＝（Ａ２＋Ｂ１＋Ｃ１＋Ｄ２）−（Ａ１＋Ｂ２＋Ｃ２＋Ｄ１）
によって得ることができる。なお、Ａ１〜Ｄ２は、各受光面での検出した光量である。

また、この具体例において、トラッキングエラー信号ＴＥは、位相差検出（ＤＰＤ）法の場合、
ＴＥ＝（Ａ１＋Ａ２＋Ｃ１＋Ｃ２）−（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｄ１＋Ｄ２）
によって得ることができ、プッシュブル（ＰＰ）法の場合、
ＴＥ＝（Ａ１＋Ａ２＋Ｂ１＋Ｂ２）−（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｄ１＋Ｄ２）
によって得ることができ、情報信号は全体の総和
Ａ１＋Ａ２＋Ｂ１＋Ｂ２＋Ｃ１＋Ｃ２＋Ｄ１＋Ｄ２で検出することができる。なお、Ａ１〜Ｄ２は、各受光面での検出した光量である。

また、本具体例の場合、受光面Ａ１〜Ｄ２が、半導体レーザ１１、１２から離れるに従いその受光面積を大きくする（詳細には、半導体レーザ１１、１２と光検出手段５０とが並ぶ方向と同方向に長くする）ことにより、半導体レーザ１１、１２の波長の違いによる、変更手段４０による回折角のバラツキの影響を吸収することができる。すなわち、第２半導体レーザ１２の光束は、第１半導体レーザ１１の光束よりも、光検出手段５０上において、半導体レーザ１１、１２と光検出手段５０とが並ぶ方向と同方向に（受光面Ａ１、Ａ２からＤ１、Ｄ２までの距離が）のびたようになるため、そののびた範囲をカバーできるように、受光面を設けておく。

第１の実施の形態の光ピックアップ装置の概略構成図である。 ユニットの斜視図である。 第１の実施の形態の変形例の光ピックアップ装置の概略構成図である。 第２の実施の形態の光ピックアップ装置の概略構成図である。 第２の実施の形態の変形例の光ピックアップ装置の概略構成図である。 第３の実施の形態の光ピックアップ装置の概略構成図である。 ユニットの変形例を示す図である。 ユニットの変形例を示す斜視図である。 具体例１を示す図である。 具体例２を示す図である。

符号の説明

１０ 光ピックアップ装置。

１１ 第１半導体レーザ（第１光源）
１２ 第２半導体レーザ（第２光源）
１３ 集光光学系
１５ 絞り
２０ 光ディスク（光情報記録媒体）
２１ 透明基板
２２ 情報記録面
３０ 合成手段
４０ 変更手段
５０ 光検出手段
６０ ユニット
７０ 光学部材
８１ ヒートシンク
１１１、１２１ 発光点

Claims (10)

1. 所定の波長の光束を出射する第１光源と、前記第１光源から出射する光束の波長よりも長い波長の光束を出射する第２光源と、前記第１及び第２光源から出射した光束の各々を透明基板の厚さの異なる光情報記録媒体の情報記録面に集光させる集光光学系とを有する光ピックアップ装置において、
   前記第１光源と前記第２光源とがユニット化されており、
   前記集光光学系は対物レンズと、前記対物レンズと前記第１及び第２光源との間に設けられたコリメータレンズと、前記対物レンズと前記コリメータレンズとの間に設けられた絞りとを有し、
   前記光ピックアップ装置は、トラッキング制御用に前記対物レンズを移動させる手段と、前記第１及び第２の光源と光情報記録媒体との間の光路中に、光情報記録媒体の透明基板の厚さの違いに起因して発生する球面収差を補正する手段を有し、
   前記第１光源又は前記第２光源のうち一方の光源から出射した光束は、前記集光光学系に斜方から入射するように構成されており、且つ、
   前記コリメータレンズから前記絞りまでの距離が、前記集光光学系に斜方から入射する光束に対する前記コリメータレンズの焦点距離とほぼ等しくなるように配置したことを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 前記第２光源から出射した光束は、前記集光光学系に斜方から入射するように構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. 前記集光光学系の光軸と、前記第１光源から出射された光束の光軸とが一致するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載に光ピックアップ装置。
4. 光情報記録媒体の情報記録面から反射した各光束を受光し検出する光検出手段を前記第１及び第２光源と共にユニット化したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置。
5. 前記第１及び第２光源から出射した光束を光情報記録媒体へと導くと共に、光情報記録媒体の情報記録面で反射した光束を前記光検出手段へと導くように、光源から出射した光束及び/又は情報記録面で反射した光束の光路を変更する変更手段を有し、前記変更手段を前記第１及び第２光源と共にユニット化したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置。
6. 前記変更手段は、ホログラムにより構成されていることを特徴とする請求項５に記載の光ピックアップ装置。
7. 前記斜方から入射する光束を出射する光源は、光情報記録媒体の記録／再生に必要な集光光学系の光情報記録媒体の開口数が小さい方の光情報記録媒体の記録／再生を行うための光源であ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。
8. 前記球面収差を補正する手段は、第２光源の波長で凹レンズとしての作用を有し、第１光源の波長では作用しない波長選択性ホログラム素子であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の光ピックアップ装置。
9. 前記波長選択性ホログラム素子のホログラムの格子構造深さは、光路長として第１光源の波長λ１でｎλ１（ただし、ｎ＝整数）と、第２光源の波長λ２で（ｎ＋１／２）λ２（ただし、ｎ＝整数）との公倍数となるような深さに選ぶことを特徴とする請求項８に記載の光ピックアップ装置。
10. 前記第１光源から出射した光束は、集光光学系により第１光情報記録媒体の情報記録面上に集光して情報を記録または情報記録面上の情報を再生するために用いられ、前記第２光源から出射した光束は、集光光学系により前記第１光情報記録媒体よりも低密度の第２光情報記録媒体の情報記録面上に集光して情報を記録または情報記録面上の情報を再生するために用いられる事を特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の光ピックアップ装置。

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