JP4358643B2 - 光学ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、光学的に情報の記録／再生を行う光学式記録再生装置の光ディスクドライブ装置に設けられる光学ヘッドに関するものである。

光学式記録再生装置は、波長７８０ｎｍ付近の近赤外光を使用した基板厚１．２ｍｍのＣＤから、波長６６０ｎｍ付近の赤色光を使用した基板厚０．６ｍｍのＤＶＤ、さらに波長４０５ｎｍ付近の青色光を使用した基板厚０．１ｍｍの光ディスクの採用と、波長を短くすることによる高密度化が進められている。このため、光ディスクドライブ装置では、新しい種類の光ディスクに対応するだけでなく、過去の資産を生かすために、従来からある光ディスクに対応する光学ヘッドが求められている。

複数種の光ディスクに対応した従来の光学ヘッドとしては、例えば図７に示すようなものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この光学ヘッドは、ＤＶＤ用のレーザ光を発振するレーザチップとＣＤ用のレーザ光を発振するレーザチップとを１つのパッケージに収納した２波長マルチレーザ２０１を用い、ＤＶＤディスクの記録／再生においては、ＤＶＤ用のレーザ光を発光させて、そのレーザ光を回折格子２０２を経てハーフミラー２０３に入射させ、該ハーフミラー２０３を透過するレーザ光をフロントモニタ２０４で受光して光量調整を行い、ハーフミラー２０３で反射されるレーザ光は、コリメータレンズ２０５で平行光に変換して対物レンズ２０６により光ディスク２０７（この場合、ＤＶＤディスク）に集光させている。さらに、ＤＶＤディスクの再生においては、光ディスク２０７からの戻り光を往路とは逆の経路を辿ってハーフミラー２０３に入射させ、該ハーフミラー２０３を透過する戻り光を検出レンズ２０８を経て光検出器２０９で受光するようにしている。

また、ＣＤディスクの記録／再生においては、ＣＤ用のレーザ光を発光させ、そのレーザ光を、同様に、回折格子２０２を経てハーフミラー２０３に入射させ、該ハーフミラー２０３を透過するレーザ光をフロントモニタ２０４で受光して光量調整を行い、ハーフミラー２０３で反射されるレーザ光は、コリメータレンズ２０５で平行光に変換して対物レンズ２０６により光ディスク２０７（この場合、ＣＤディスク）に集光させている。さらに、ＣＤディスクの再生においては、光ディスク２０７からの戻り光を往路とは逆の経路を辿ってハーフミラー２０３に入射させ、該ハーフミラー２０３を透過する戻り光を検出レンズ２０８を経て光検出器２０９で受光するようにしている。

特開２００３−２０３３７６号公報（図７）

ところが、図７に示す構成の光学ヘッドにあっては、２波長マルチレーザ２０１におけるＤＶＤ用レーザ光の発光点とＣＤ用レーザ光の発光点とが異なるため、例えば、ＤＶＤ用レーザ光の光軸を対物レンズ２０６の光軸に合わせると、ＣＤ用レーザ光の光軸が対物レンズ２０６の光軸と一致しなくなり、逆に、ＣＤ用レーザ光の光軸を対物レンズ２０６の光軸に合わせると、ＤＶＤ用レーザ光の光軸が対物レンズ２０６の光軸と一致しなくなって、ＤＶＤおよびＣＤの双方に対して良好な記録再生性能が得られないと言う問題がある。

このような問題は、２波長マルチレーザを用いる場合に限らず、それぞれ異なる波長のレーザ光を発光する２つの半導体レーザを用いる場合にも同様に生じるものである。

したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、基板厚の異なる複数種の記録媒体に対して簡単な構成で良好な記録再生性能を得ることができる光学ヘッドを提供することにある。

上記目的を達成する請求項１に係る光学ヘッドの発明は、同一パッケージに収納され、第１の記録媒体に対応する第１の光としての青色光を発光する第１の発光素子、および、上記第１の記録媒体と基板厚が異なる第２の記録媒体に対応する第２の光としての近赤外光を発光する第２の発光素子と、
上記第１の光および上記第２の光を平行光にする第１のコリメータレンズと、
該第１のコリメータレンズで平行光にされた上記第１の光および上記第２の光を屈折透過させてビーム整形してほぼ同一光路に出射させる斜面からなる出射面を有する整形プリズムと、
上記第１の記録媒体および上記第２の記録媒体と基板厚が異なる第３の記録媒体に対応する第３の光としての赤色光を発光する第３の発光素子と、
上記第３の光を平行光にする第２のコリメータレンズと、
上記整形プリズムからほぼ同一光路で出射される上記第１の光および上記第２の光と、上記第２のコリメータレンズを経て出射される上記第３の光とをほぼ同一光路に出射させるダイクロイックミラーと、
上記整形プリズムと上記ダイクロイックミラーとの間の上記第１の光および上記第２の光の光路中に配置された１／４波長板と、
上記ダイクロイックミラーからほぼ同一光路で出射される上記第１の光、上記第２の光および上記第３の光を対応する上記第１の記録媒体、上記第２の記録媒体および上記第３の記録媒体に集光させる対物レンズと、
上記整形プリズムの上記出射面に設けられ、上記第１の記録媒体および上記第２の記録媒体からの上記第１の光および上記第２の光の戻り光を往路と分離する偏光膜と、
を有することを特徴とするものである。

本発明によると、第１の発光素子からの青色光の第１の光および第２の発光素子からの近赤外光の第２の光は、第１のコリメータレンズで平行光とされた後、整形プリズムを屈折透過して、ビーム整形されてほぼ同一光路に合成され、この整形プリズムを経た第１の光、第２の光は、偏光膜、１／４波長板およびダイクロイックミラーを経て対物レンズに入射して、対応する第１の記録媒体、第２の記録媒体に集光される。また、第３の発光素子からの赤色光は、第２のコリメータレンズで平行光とされた後、ダイクロイックミラーにより第１の光および第２の光とほぼ同一光路に合成されて対物レンズに入射して第３の記録媒体に集光される。このように、青色光の第１の光および近赤外光の第２の光は整形プリズムで同一光路に合成し、これら第１の光および第２の光と赤色光の第３の光とをダイクロイックミラーで合成するようにしたので、簡単な構成で第１〜３の光の光軸を対物レンズの光軸に一致させることができ、第１〜３の記録媒体に対して良好な記録再生性能を得ることができると共に、第１の発光素子および第２の発光素子は同一パッケージに収納されているので、部品点数を削減でき、それに伴って光学的調整も容易になりコストダウンを図ることができると共に、光学ヘッドをより小形にできる。

以下、図面を参照して、本発明による光学ヘッドの実施の形態について説明する。

（第１参考例）
図１は、本発明とともに開発した第１参考例を示すものである。この光学ヘッドは、波長４０５ｎｍ付近の青色光（第１の光）を発光するレーザチップ１１および波長７８０ｎｍ付近の近赤外光（第２の光）を発光するレーザチップ１２を一つのパッケージに収容したハイブリッド型またはモノリシック型の一体型半導体レーザ１３を用い、この一体型半導体レーザ１３から出射される第１の光および第２の光の光軸を、整形プリズム１５により対物レンズ１の光軸と一致させるようにしたものである。

一体型半導体レーザ１３は、第１の光に対応した基板厚（例えば、０．１ｍｍまたは０．６ｍｍ）の記録媒体２が装置にセットされた場合はレーザチップ１１から第１の光を発光させ、第２の光に対応した基板厚（例えば、１．２ｍｍ）の記録媒体２が装置にセットされた場合はレーザチップ１２から第２の光を発光させるようにして、この一体型半導体レーザ１３から出射される第１の光、第２の光を回折格子１６により３ビームに分離した後、コリメータレンズ１７により平行光束として整形プリズム１５に入射させる。

整形プリズム１５は、例えばＳＦ１１の硝材に、第１の光および第２の光が入射する入射面１５ａと、この入射面１５ａと非平行で第１の光および第２の光を出射させる出射面１５ｂとを形成して構成する。

また、整形プリズム１５を利用して往復光路を分離するビームスプリッタを構成するため、整形プリズム１５の出射面１５ｂを対物レンズ１の光軸に対して４５°の斜面に形成すると共に、この出射面に例えばＰ偏光に対しては８０％を透過して、残りの２０％を反射し、Ｓ偏光に対しては１００％反射する偏光膜２０を介して、例えばＢＫ７の硝材からなる直角三角プリズム２１を接合する。

本参考例では、一体型半導体レーザ１３を、コリメータレンズ１７を経て整形プリズム１５の入射面１５ａに入射する第１の光の入射角が、第２の光の入射角よりも大きくなるように配置して、第１の光、第２の光を入射面１５ａを屈折透過させてビーム整形した後、それらの光軸を対物レンズ１の光軸に一致させて出射面１５ｂを経て偏光膜２０にＰ偏光で入射させる。

偏光膜２０に入射した第１の光、第２の光のうち、該偏光膜２０で反射される光は、モニタ用光検出器２２で受光して、その出力に基づいてレーザチップ１１，１２の発光量を調整し、偏光膜２０を透過した光は、直角三角プリズム２１の面２１ａから出射させる。

直角三角プリズム２１の面２１ａから出射する第１の光、第２の光は、１／４波長板２３で円偏光に変換した後、反射ミラー２４で反射させ、さらに波長選択開口フィルタ２５により対物レンズ１の瞳上での開口数を、第１の光に対しては０．６以上、第２の光に対しては０．３５〜０．４５に制限して、対物レンズ１により対応する記録媒体２の記録層Ｓ１，Ｓ２に集光させて情報の記録／再生を行う。

また、情報の再生において、記録媒体２で反射される第１の光、第２の光の戻り光は、往路とは逆の経路を辿って偏光膜２０に入射させ、該偏光膜２０で反射される戻り光を直角三角プリズム２１から出射させた後、トーリックレンズ２６で集束してダイクロイックプリズム２７に入射させる。

ダイクロイックプリズム２７は、第１の光は透過させ、第２の光は反射させるように構成し、このダイクロイックプリズム２７を透過する第１の光の戻り光を第１の光検出器２８で受光して、公知の非点収差法によるフォーカスエラー、３ビーム法によるトラッキングエラーを検出すると共に、第１の光に対応する基板厚の記録媒体２に記録されている記録信号を検出する。また、ダイクロイックプリズム２７で反射される第２の光の戻り光は、第２の光検出器２９で受光して、同様に公知の非点収差法によるフォーカスエラー、３ビーム法によるトラッキングエラーを検出すると共に、第２の光に対応する基板厚の記録媒体２に記録されている記録信号を検出する。

本参考例によれば、第１の光（青色光）を発光するレーザチップ１１と第２の光（赤外光）を発光するレーザチップ１２とを１つのパッケージに収容した一体型半導体レーザ１３を用い、この一体型半導体レーザ１３からの第１の光、第２の光の光軸を、整形プリズム１５により対物レンズ１の光軸に一致させるようにしたので、簡単かつ小形な構成で基板厚の異なる記録媒体２に対して良好な記録／再生性能を得ることができる。また、整形プリズム１５の出射面１５ｂに、偏光膜２０を介して直角三角プリズム２１を接合することにより、整形プリズム１５を利用して往復光路を分離するビームスプリッタを構成するようにしたので、光学系をより簡略化することができる。

なお、往復光路を分離するビームスプリッタは、整形プリズム１５を利用することなく、整形プリズム１５から分離して設けることもできる。

（一実施の形態）
図２は、本発明の一実施の形態を示すものである。本実施の形態は、図１に示した光学ヘッドにおいて、波長６６０ｎｍ付近の赤色光（第３の光）を発光するホログラムユニット３１を追加し、このホログラムユニット３１からの第３の光を、第１の光および第２の光と同様に、その光軸を対物レンズ１の光軸と一致させて、反射ミラー２４および波長選択開口フィルタ２５を経て、対物レンズ１により第３の光に対応する記録媒体２に照射するようにしたものである。

なお、ホログラムユニット３１は、第３の光を発光するレーザチップ３２、３ビーム発生用の回折格子３３、第３の光の戻り光を回折させるホログラム３４、該ホログラム３４で回折された戻り光を受光する光検出器３５を有している。

このため、本実施の形態では、１／４波長板２３と反射ミラー２４との間に、ダイクロイックミラー４１を配置し、１／４波長板２３を通過した第１の光および第２の光は、ダイクロイックミラー４１を透過させることにより、第１実施の形態と同様にして、反射ミラー２４および波長選択開口フィルタ２５を経て対物レンズ１により対応する記録媒体２に照射して情報の記録／再生を行う。

また、ホログラムユニット３１は、第３の光に対応した基板厚（例えば、０．６ｍｍ）の記録媒体２が装置にセットされた場合にレーザチップ３２から第３の光を発光させ、この第３の光を回折格子３３で３ビームに分離してホログラム３４を経てホログラムユニット３１から出射させる。このホログラムユニット３１から出射される第３の光は、その一部をリング状のモニタ用光検出器４２で受光して、その出力に基づいてレーザチップ３２の発光量を調整し、モニタ用光検出器４２を通過した第３の光を、コリメータレンズ４３で平行光にしてダイクロイックミラー４１で反射させることにより、対物レンズ１の光軸に一致させて、反射ミラー２４および波長選択開口フィルタ２５を経て対物レンズ１により対応する記録媒体２の記録層Ｓ３に照射して情報の記録／再生を行う。

第３の光による情報の再生において、記録媒体２からの戻り光は、往路とは逆の経路を辿ってホログラムユニット３１に入射させ、そのホログラム３４で回折させて光検出器３５で受光して、公知の非点収差法によるフォーカスエラー、３ビーム法によるトラッキングエラーを検出すると共に、記録媒体２に記録されている記録信号を検出する。

本実施の形態によれば、簡単かつ小形な構成で３種類の波長の光を対物レンズ１の光軸に一致して入射でき、基板厚の異なる各種の記録媒体２に対して良好な記録／再生性能を得ることができる。また、第３の光については、第３の光を発光するレーザチップ３２、３ビーム発生用の回折格子３３、ホログラム３４および光検出器３５を有するホログラムユニット３１を用いたので、構成をより簡略化することができる。

（第２参考例）
図３および図４は本発明とともに開発した第２参考例を示すもので、図３は光学ヘッドの要部断面図であり、図４は図３に示すレンズアクチュエータ部分の断面図である。なお、図３および図４において、説明に不要な部品等は省略していると共に、ハッチングについても図が煩雑なるため一部省略している。

図３および図４において、対物レンズ１はホルダ１０２に装着され、このホルダ１０２にフォーカスコイル１０３、トラッキングコイル１０４ａ、１０４ｂが接着されている。また、ホルダ１０２には、ベリリウム銅製の４本のワイヤバネ１０５ａ〜１０５ｄ（１０５ｄは図示せず）の一端が装着され、これらワイヤバネ１０５ａ〜１０５ｄにフォーカスコイル１０３、トラッキングコイル１０４ａ、１０４ｂの端末が接続されている。ワイヤバネ１０５ａ〜１０５ｄの他端はバネウケ１０６に接着され、これによりホルダ１０２はワイヤバネ１０５ａ〜１０５ｄを介してディスク状の記録媒体２の垂直方向（Ｚ方向）および半径方向（Ｘ方向）に移動可能に支持されている。ワイヤバネ１０５ａ〜１０５ｄは、図示しないフレキシブル基板を介して、さらに外部の電気回路に接続される。バネウケ１０６は、鉄製のベース１０７に固定されている。ベース１０７の曲げ立ち上げ部１０８ａ、１０８ｂには、磁界を発生させる磁石１０９ａ、１０９ｂも固定されている。以上のベース１０７上に組み立てられた対物レンズ１を駆動するための機構をレンズアクチュエータ１１０と呼ぶ。

レンズアクチュエータ１１０は、キャリッジ１２１に固定されている。キャリッジ１２１は、軸受部１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃを介して軸１２３ａ、１２３ｂに支持されている。これにより、キャリッジ１２１は、記録媒体２の半径方向（Ｘ方向）に移動可能に支持されていることになる。キャリッジ１２１は、記録媒体２の最内周に移動したときに、記録媒体２を回転させるモータ１２４（２点鎖線で外形を示す）に干渉しないように、Ｘ（−）端に円弧状形状１２５を有している。

キャリッジ１２１には、波長４０５ｎｍ付近の青色レーザ光（第１の光）を発光するレーザチップ１３３と波長７８０ｎｍ付近の近赤外レーザ光（第２の光）を発光するレーザチップ１３４とを有するハイブリッド型またはモノリシック型の一体型半導体レーザ１３０が、イタ１３２を介して取り付けられている。イタ１３２は、一体型半導体レーザ１３０の位置調整を行うためのもので、ネジ１３５ａ，１３５ｂによってキャリッジ１２１に固定される。

一体型半導体レーザ１３０から対物レンズ１までの光路には、回折格子１４１、反射ミラー１４２、コリメータレンズ１４３、整形プリズム１４４、偏光ビームスプリッタ１４５、１／４波長板１４６、反射ミラー１４７、および波長選択開口フィルタ１４８がこの順序で配置されている。

また、キャリッジ１２１には、波長６６０ｎｍ付近の赤色レーザ光（第３の光）を発光する半導体レーザ１５０が、イタ１５１を介して取り付けられている。イタ１５１は、イタ１３２と同様に、半導体レーザ１５０の位置調整を行うためのもので、ネジ１５２ａ，１５２ｂによりキャリッジ１２１に固定される。

半導体レーザ１５０から対物レンズ１までの光路には、コリメータレンズ１５３、整形プリズム１４４、偏光ビームスプリッタ１４５、１／４波長板１４６、反射ミラー１４７、および波長選択開口フィルタ１４８がこの順序で配置されており、整形プリズム１４４から対物レンズ１に至る光路の光学部品は、一体型半導体レーザ１３０と共通になっている。

なお、本参考例において、コリメータレンズ１４３および１５３は、鏡筒１５４（コリメータレンズ１４３の鏡筒は図示を省略してある）を介してキャリッジ１２１に光軸方向の位置を調整可能に固定され、回折格子１４１、反射ミラー１４２、整形プリズム１４４、偏光ビームスプリッタ１４５、および反射ミラー１４７はキャリッジ１２１に直接固定され、１／４波長板１４６は偏光ビームスプリッタ１４５に接合され、波長選択開口フィルタ１４８はホルダ１０２に保持されている。

また、整形プリズム１４４は、第１の光および第２の光が入射する第１の面１４４ａと、該第１の入射面１４４ａと非平行で第１の光および第２の光が出射すると共に、第３の光が入射する第２の面１４４ｂと、該第２の面１４４ｂに設けられ、第１の光および第２の光は透過させ、第３の光は反射させる波長選択性膜１５５とを有し、第１の光および第２の光は、第１の面１４４ａおよび第２の面１４４ｂを屈折透過させた後、波長選択性膜１５５を透過させて、それらの光軸を対物レンズ１の光軸と一致させて出射させ、第３の光は、波長選択性膜１５５で反射させて対物レンズ１の光軸と一致させて出射させるように構成されている。

さらに、偏光ビームスプリッタ１４５は、Ｐ偏光に対しては８０％を透過して、残りの２０％を反射し、Ｓ偏光に対しては１００％反射する偏光膜１４５ａを有して構成されている。

本参考例において、一体型半導体レーザ１３０から出射される直線偏光の第１の光および第２の光は、回折格子１４１で３ビームとされた後、反射ミラー１４２で反射されてコリメータレンズ１４３に入射し、ここで平行光とされて整形プリズム１４４の第１の面１４４ａを屈折透過してビーム整形され、さらに第２の面１４４ｂを屈折透過した後、波長選択性膜１５５を透過して、それらの光軸が対物レンズ１の光軸と一致されて出射される。

整形プリズム１４４を透過した第１の光および第２の光は、Ｐ偏光で偏光ビームスプリッタ１４５に入射し、その偏光膜１４５ａで２０％が反射されて８０％が透過し、その透過光が１／４波長板１４６で円偏光にされ、さらに反射ミラー１４７で反射されて波長選択開口フィルタ１４８を経て対物レンズ１により記録媒体２に照射されるようになっている。なお、偏光ビームスプリッタ１４５の偏光膜１４５ａで反射される第１の光および第２の光は、キャリッジ１２１に固定されたモニタ用光検出器１５６で受光されるようになっている。

また、記録媒体２で反射される第１の光および第２の光の戻り光は、往路とは逆の経路を辿って偏光ビームスプリッタ１４５の偏光膜１４５ａで反射される。この偏光膜１４５ａで反射される戻り光の光路には、非点収差発生機能および集光機能を有するマルチレンズ１５７が鏡筒１５８を介してキャリッジ１２１に光軸方向に位置調整可能に固定されていると共に、光検出器１５９がキャリッジ１２１に固定されており、戻り光は偏光膜１４５ａで反射された後、マルチレンズ１５７を経て光検出器１５９で受光されるようになっている。

一方、半導体レーザ１５０から出射される第３の光は、コリメータレンズ１５７で平行光とされた後、整形プリズム１４４の第２の面１４４ｂに入射して該第２の面１４４ｂの波長選択性膜１５５で反射されることにより、その光軸が対物レンズ１の光軸と一致されて出射される。

整形プリズム１４４で反射された第３の光は、上記の第１の光および第２の光と同様に、Ｐ偏光で偏光ビームスプリッタ１４５に入射し、その偏光膜１４５ａで２０％が反射されて８０％が透過し、その透過光が１／４波長板１４６で円偏光にされ、さらに反射ミラー１４７で反射されて波長選択開口フィルタ１４８を経て対物レンズ１により記録媒体２に照射されるようになっている。なお、偏光ビームスプリッタ１４５の偏光膜１４５ａで反射される第３の光は、キャリッジ１２１に固定されたモニタ用光検出器１５６で受光されるようになっている。

記録媒体２で反射される第３の光の戻り光は、往路とは逆の経路を辿って、第１の光および第２の光と同様に、偏光ビームスプリッタ１４５の偏光膜１４５ａで反射された後、マルチレンズ１５７を経て光検出器１５９で受光されるようになっている。

次に、以上のように構成された本参考例の動作について説明する。

波長４０５ｎｍ付近（青色光）の第１の光に対応した基板厚が例えば０．１ｍｍの記録媒体２が装置にセットされた場合は、一体型半導体レーザ１３０のレーザチップ１３３を発光させる。レーザチップ１３３から発せられた第１の光は、回折格子１４１に入射して、トラッキング信号検出をディファレンスプッシュプル方式あるいは３ビーム方式で行うために、０次光と±１次光とに分けられる。その後、反射ミラー１４２で反射されてコリメータレンズ１４３で平行光にされて整形プリズム１４４の第１の面１４４ａに入射する。

整形プリズム１４４の第１の面１４４ａに入射した第１の光は、該第１の面１４４ａを屈折透過してビーム整形され、さらに第２の面１４４ｂを屈折透過した後、波長選択性膜１５５を透過して、その光軸が対物レンズ１の光軸と一致されて出射される。

整形プリズム１４４を透過した第１の光は、偏光ビームスプリッタ１４５の偏光膜１４５ａをＰ偏光で透過して、１／４波長板１４６を経由して反射ミラー１４７で光路をＺ方向に向けられ、波長選択開口フィルタ１４８を経て対物レンズ１により対応する記録媒体２上に照射されてスポットを形成する。

また、偏光ビームスプリッタ１４５に入射した第１の光の一部は、偏光膜１４５ａで反射されてモニタ用光検出器１５６で受光され、その出力に基づいてレーザチップ１３３の発光量の調整が行われる。

一方、記録媒体２で反射される第１の光の戻り光は、往路とは逆の経路を辿って偏光ビームスプリッタ１４５の偏光膜１４５ａで反射され、さらにマルチレンズ１５７を経て光検出器１５９で受光され、その出力に基づいて公知の方法によりフォーカスエラー、トラッキングエラーおよび記録信号の検出が行われる。

ここで、フォーカスエラーが検出された場合は、フォーカスコイル１０３に電流を流すことによって、ホルダ１０２を記録媒体２に垂直なＺ方向に駆動する。トラッキングエラーが検出された場合は、トラッキングコイル１０４ａ、１０４ｂに電流を流すことによって、ホルダ１０２を記録媒体２の半径方向（Ｘ方向）に駆動する。異なるトラックにアクセスする場合は、図示していない駆動手段によって、キャリッジ１２１ごとホルダ１０２を記録媒体２の半径方向に駆動する。以上のようにして、ホルダ１０２およびそれに固定された対物レンズ１はフォーカス制御、トラッキング制御、アクセス制御される。

また、波長７８０ｎｍ付近（近赤外光）の第２の光に対応した基板厚が例えば１．２ｍｍの記録媒体２が装置にセットされた場合は、一体型半導体レーザ１３０のレーザチップ１３４を発光させる。レーザチップ１３４から発せられた第２の光は、上記の第１の光の場合と同様にして、回折格子１４１で０次光と±１次光とに分けられた後、反射ミラー１４２で反射されてコリメータレンズ１４３により平行光とされ、さらに整形プリズム１４４の第１の面１４４ａを屈折透過してビーム整形されて第２の面１４４ｂを屈折透過した後、波長選択性膜１５５を透過して、その光軸が対物レンズ１の光軸と一致されて出射される。

整形プリズム１４４を透過した第２の光は、偏光ビームスプリッタ１４５の偏光膜１４５ａをＰ偏光で透過して、１／４波長板１４６を経由して反射ミラー１４７で光路をＺ方向に向けられ、波長選択開口フィルタ１４８を経て対物レンズ１により対応する記録媒体２上に照射されてスポットを形成する。

また、偏光ビームスプリッタ１４５に入射した第２の光の一部は、偏光膜１４５ａで反射されてモニタ用光検出器１５６で受光され、その出力に基づいてレーザチップ１３４の発光量の調整が行われる。

一方、記録媒体２で反射される第２の光の戻り光は、往路とは逆の経路を辿って偏光ビームスプリッタ１４５の偏光膜１４５ａで反射され、さらにマルチレンズ１５７を経て光検出器１５９で受光され、その出力に基づいて公知の方法によりフォーカスエラー、トラッキングエラーおよび記録信号の検出が行われる。なお、フォーカスエラー、トラッキングエラーが検出された場合の動作などは、上述した第１の光の場合と同じである。

また、波長６６０ｎｍ付近（赤色光）の第３の光に対応した基板厚が例えば０．６ｍｍの記録媒体２が装置にセットされた場合は、半導体レーザ１５０を発光させる。半導体レーザ１５０から発せられた第３の光は、コリメータレンズ１５３で平行光にされた後、整形プリズム１４４の波長選択性膜１５５で反射されてその光軸が対物レンズ１の光軸と一致され、さらに偏光ビームスプリッタ１４５の偏光膜１４５ａをＰ偏光で透過して、１／４波長板１４６を経由して反射ミラー１４７で光路をＺ方向に向けられて、波長選択開口フィルタ１４８を経て対物レンズ１により対応する記録媒体２上に照射されてスポットを形成する。

また、偏光ビームスプリッタ１４５に入射した第３の光の一部は偏光膜１４５ａで反射されて、モニタ用光検出器１５６で受光され、その出力に基づいて半導体レーザ１５０からの第３の光の発光量の調整が行われる。

一方、記録媒体２で反射される第３の光の戻り光は、往路とは逆の経路を辿って偏光ビームスプリッタ１４５の偏光膜１４５ａで反射された後、マルチレンズ１５７を経て光検出器１５９で受光され、その出力に基づいて公知の方法によりフォーカスエラー、トラッキングエラーおよび記録信号の検出が行われる。なお、フォーカスエラー、トラッキングエラーが検出された場合の動作などは、上述した第１の光の場合と同じである。

本参考例によれば、一体型半導体レーザ１３０からの第１の光および第２の光の光軸と、半導体レーザ１５０からの第３の光の光軸とを、整形プリズム１４４により対物レンズ１の光軸に一致させるようにしたので、簡単な構成で３種類の波長の光を対物レンズ１の光軸に一致して入射でき、基板厚の異なる各種の記録媒体２に対して良好な記録／再生性能が得られると共に、全体の小型化が図れる。

また、整形プリズム１４４は、非平行な第１の面１４４ａおよび第２の面１４４ｂを有する１つのプリズムと波長選択性膜１５５とを有して構成できるので、簡単にできる。

（第３実施の形態）
図５は、本発明とともに開発した第３参考例の要部の構成を示すものである。本参考例は、第１の光（波長λ１＝４０５ｎｍ）を発光するレーザチップ１６１と、第２の光（波長λ２＝７８０ｎｍ）を発光するレーザチップ１６２と、第３の光（波長λ３＝６６０ｎｍ）を発光するレーザチップ１６３とを、レーザチップ１６３を中央にして同一パッケージに収容したハイブリッド型またはモノリシック型の一体型半導体レーザ１６５を用い、この一体型半導体レーザ１６５から出射される第１〜３の光をコリメータレンズ１６６で平行光とした後、整形プリズム１６７の入射面１６７ａおよび出射面１６７ｂを屈折透過させることにより同一光路に合成して、上述した実施の形態と同様に共通の対物レンズにより対応する基板厚の記録媒体に照射するようにしたものである。

本参考例では、一体型半導体レーザ１６５におけるレーザチップ１６１の発光点Ｐとレーザチップ１６２の発光点Ｑとの間隔をＤ、コリメータレンズ１６６の焦点距離をＦ、整形プリズム１６７の第１の光に対する屈折率をｎ１、第２の光に対する屈折率をｎ２とするとき、２°≦ａｒｃｔａｎＤ／Ｆ≦３°、ｎ１,ｎ２＞１．７を満たすようにする。ｎ１,ｎ２＞１．７を満たす整形プリズム１６７の硝材としては、例えばＳＦ１１、ＳＦＬ１１、ＳＦＬ０３等の使用が可能である。

さらに、記録媒体からの戻り光が一体型半導体レーザ１６５に戻るバックトークを低減するため、整形プリズム１６７の出射面１６７ｂを、対物レンズの光軸と直交する面に対して例えば３°傾けると共に、必要に応じて出射面１６７ｂに反射防止膜を設ける。

ここで、入射面１６７ａにおける光線の入射角をθ１、屈折角をθ２、および出射面１６７ｂへの入射角をθ３、屈折角をθ４、整形プリズム１６７の入射面１６７ａと出射面１６７ｂとの成す角度（頂角）をα、屈折率をｎとすると、sinθ１＝ｎ×sinθ２、sinθ４＝ｎ×sinθ３、θ３＝θ２−α、が成立する。

したがって、整形プリズム１６７を、例えばＳＦ１１で形成し、出射面１６７ｂを対物レンズの光軸と直交する面に対して３°傾ける場合、すなわちθ４＝３°とする場合には、第１〜３の光に対して、例えば下記の表１を満たすように整形プリズム１６７を形成すればよい。

本参考例によれば、２°≦ａｒｃｔａｎＤ／Ｆ≦３°としたので、コリメータレンズ１６６として焦点距離Ｆが２０ｍｍ前後の一般的なものを使用した場合に、一体型半導体レーザ１６５をモノリシリック型で構成する場合は勿論、ハイブリッド型で構成する場合にも、レーザチップ１６１〜１６３を同一パッケージ内で容易に近接して配置でき、一体型半導体レーザ１６５を小形にできる。また、整形プリズム１６７をｎ１,ｎ２＞１．７を満たす硝材で形成することにより、頂角αを例えば約２４°とすることができ、小形な整形プリズム１６７で第１〜３の光を同一光路に合成することができる。したがって、全体として光学ヘッドをより小形化することができる。

なお、２°＞ａｒｃｔａｎＤ／Ｆとすると、焦点距離Ｆが２０ｍｍ前後の一般的なコリメータレンズ１６６を用いる場合には、レーザチップ１６１〜１６３が極めて接近するため、特に一体型半導体レーザ１６５をハイブリッド型で構成する場合に製造が困難になる。また、ａｒｃｔａｎＤ／Ｆ＞３°とすると、レーザチップ１６１〜１６３の間隔が大きくなって一体型半導体レーザ１６５が大型化し、結果として光学ヘッドの大型化を招くことになる。

（第４参考例）
図６は、本発明とともに開発した第４参考例の要部の構成を示すものである。本参考例は、第３参考例において、整形プリズム１６７に反射面１６７ｃを形成し、入射面１６７ａを屈折透過する第１〜３の光を反射面１６７ｃで反射させてから出射面１６７ｂを屈折透過させることにより、それらの光軸を対物レンズの光軸に一致させるようにしたものである。なお、図６では、第３の光の図示を省略している。

ここで、第３参考例と同様に、入射面１６７ａにおける光線の入射角をθ１、屈折角をθ２、および出射面１６７ｂへの入射角をθ３、屈折角をθ４、整形プリズム１６７の屈折率をｎとし、さらに反射面１６７ｃでの反射角をθ５、入射面１６７ａと反射面１６７ｃとの成す角度をα１、反射面１６７ｃと出射面１６７ｂとの成す角度をα２とすると、sinθ１＝ｎ×sinθ２、sinθ４＝ｎ×sinθ３、θ２＋θ５＝α１、θ５＝θ３＋α２、が成立する。

したがって、本参考例において、例えば、整形プリズム１６７をＳＦ１１で形成し、出射面１６７ｂを対物レンズの光軸と直交する面に対して３°傾ける場合、すなわちθ４＝３°とする場合には、第１の光および第２の光に対して、例えば下記の表２を満たすように整形プリズム１６７を形成すればよい。

このように構成すれば、第３参考例と同様に、一体型半導体レーザ１６５を小形にできると共に、整形プリズム１６７をα１≒８７．８°、α２≒６５．２°と小形にでき、全体として光学ヘッドをより小形化することができる。

本発明とともに開発した第１参考例を示す図である。 本発明の一実施の形態を示す図である。 本発明とともに開発した第２参考例を示す要部断面図である。 図３に示すレンズアクチュエータ部分の断面図である。 本発明とともに開発した第３参考例の要部の構成を示す図である。 同じく、第４参考例の要部の構成を示す図である。 従来の技術を説明するための図である。

１ 対物レンズ
２ 記録媒体
１１，１２ レーザチップ
１３ 一体型半導体レーザ
１５ 整形プリズム
１５ａ 入射面
１５ｂ 出射面
１６ 回折格子
１７ コリメータレンズ
２０ 偏光膜
２１ 直角三角プリズム
２２ モニタ用光検出器
２３ １／４波長板
２４ 反射ミラー
２５ 波長選択開口フィルタ
２６ トーリックレンズ
２７ ダイクロイックプリズム
２８ 第１の光検出器
２９ 第２の光検出器
３１ ホログラムユニット
３２ レーザチップ
３３ 回折格子
３４ ホログラム
３５ 光検出器
４１ ダイクロイックミラー
４２ モニタ用光検出器
４３ コリメータレンズ

Claims (1)

1. 同一パッケージに収納され、第１の記録媒体に対応する第１の光としての青色光を発光する第１の発光素子、および、上記第１の記録媒体と基板厚が異なる第２の記録媒体に対応する第２の光としての近赤外光を発光する第２の発光素子と、
   上記第１の光および上記第２の光を平行光にする第１のコリメータレンズと、
   該第１のコリメータレンズで平行光にされた上記第１の光および上記第２の光を屈折透過させてビーム整形してほぼ同一光路に出射させる斜面からなる出射面を有する整形プリズムと、
   上記第１の記録媒体および上記第２の記録媒体と基板厚が異なる第３の記録媒体に対応する第３の光としての赤色光を発光する第３の発光素子と、
   上記第３の光を平行光にする第２のコリメータレンズと、
   上記整形プリズムからほぼ同一光路で出射される上記第１の光および上記第２の光と、上記第２のコリメータレンズを経て出射される上記第３の光とをほぼ同一光路に出射させるダイクロイックミラーと、
   上記整形プリズムと上記ダイクロイックミラーとの間の上記第１の光および上記第２の光の光路中に配置された１／４波長板と、
   上記ダイクロイックミラーからほぼ同一光路で出射される上記第１の光、上記第２の光および上記第３の光を対応する上記第１の記録媒体、上記第２の記録媒体および上記第３の記録媒体に集光させる対物レンズと、
   上記整形プリズムの上記出射面に設けられ、上記第１の記録媒体および上記第２の記録媒体からの上記第１の光および上記第２の光の戻り光を往路と分離する偏光膜と、
   を有することを特徴とする光学ヘッド。

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