JPH09245364A

JPH09245364A - 光ピックアップ装置

Info

Publication number: JPH09245364A
Application number: JP8052783A
Authority: JP
Inventors: Taiichi Mori; 泰一森; Masaharu Fukakusa; 雅春深草
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-03-11
Filing date: 1996-03-11
Publication date: 1997-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】２焦点化のための焦点形成素子を設けること
により、集光レンズを含む可動部が大きくなり重くなる
問題や、また集光レンズの製造コストが高くなる問題を
解決し、高密度ディスク用に設計された一般的な集光レ
ンズを用いて、高密度ディスクと従来の光ディスクが再
生できる光ピックアップ装置を提供することを目的とす
る。【解決手段】半導体レーザ１１と集光レンズ４０の間
に配置され、半導体レーザ１１から出射された光から複
数の回折光を形成する焦点形成素子２１と、半導体レー
ザ１１と集光レンズ４０の間に配置され、光ディスクの
記録面で反射された反射光の光路と前記出射光の光路と
を異ならせる光誘導素子とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスクの情報
の記録や再生を行う光ピックアップ装置に係り、特に、
ＣＤやＣＤ−ＲＯＭ等の従来の光ディスクやデジタルビ
デオディスク（ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ）等の高密度光
ディスクのようにディスク基板の厚みや記録密度等の規
格の異なる光ディスクの記録や再生が可能な光ピックア
ップ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光ディスクとして、音楽ソフトや
コンピュータ用ソフトの媒体としてコンパクトディスク
（ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ）が幅広く普及しているが、近
年、映像ソフトや大容量コンピュータソフトの媒体とし
て、高密度光ディスク（ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ）が提
案され実用化されようとしている。高密度光ディスクで
は、光ピックアップの集光手段の開口数を従来の光ディ
スクの０．４５から０．６０に高めるとともに、半導体
レーザの波長を従来の光ディスクの７８０ｎｍから６５
０ｎｍあるいは６３５ｎｍに短波長化することにより、
光ディスクの記録面に結像されるスポット径をさらに微
小化し、記録密度を従来の光ディスクの４．２倍程度に
まで高めている。一方、ディスクの傾きにより生じる波
面収差は開口数の３乗とディスク基板の厚みに比例する
ため、高密度光ディスクではディスクの傾きによる波面
収差が増大することを抑制するために、ディスク基板の
厚みを従来の光ディスクの１．２ｍｍに対して半分の
０．６ｍｍに設定している。

【０００３】このような背景にあって、高密度光ディス
ク用の光ピックアップ装置は、現在までに出版されたソ
フトの資産を有効に活用できるようにするために、高密
度光ディスクだけでなく従来の光ディスクの再生が可能
であることが要求されている。しかしながら、高密度光
ディスク用に設計された光学系をそのまま従来の光ディ
スクに用いると、ディスク基板の厚みの違いにより大き
な球面収差が発生して、結像スポットがボケて情報の再
生ができないという問題が生じる。

【０００４】基板厚みと記録密度の異なる２種類の光デ
ィスクの情報の再生を同一の光学系で行う方法として
は、OPTICAL REVIEW VOL.1,NO.1(1994) P.27-29 に記載
されている２焦点集光レンズを用いる方法が知られてい
る。図８（ａ）および図８（ｂ）を用いて、従来の２焦
点集光レンズを用いた光ピックアップについて説明す
る。図８（ａ）および図８（ｂ）は、２焦点集光レンズ
を用い、従来の光ディスクと高密度光ディスクの両方の
ディスクを再生できる光ピックアップ装置の構成と光の
経路を示している。図８（ａ）、図８（ｂ）は従来の光
ピックアップ装置の構成と光路を示す図である。図８
（ａ）、図８（ｂ）は光学系の構成は同じであり、光の
経路が異なっている。１０１は半導体レーザであり、従
来の光ディスクに使用されていた半導体レーザの波長
（７８０ｎｍ）より短い波長（６３５ｎｍから６５０ｎ
ｍ）の半導体レーザが用いられる。５１は従来の光ディ
スクであり、基板厚みは１．２ｍｍである。５２は高密
度光ディスクであり、基板の厚みは０．６ｍｍである。
実際にはどちらか一方の光ディスクがディスクを回転さ
せるスピンドルモータ（図示せず）に取り付けられて記
録または再生が行われる。１０４は光軸を中心に同心円
状のホログラム素子１０５が形成された透明基板であ
り、集光レンズ１０６と同じ部材に固定されており、レ
ンズ駆動手段（図示せず）により、集光レンズ１０６と
一体にフォーカス方向とトラッキング方向に可動できる
ように支持されている。データの記録再生の際には、常
に従来の光ディスク５１または高密度光ディスク５２の
記録面に微小スポットを形成するために、ディスクの面
ぶれに追従するようにフォーカス方向に制御される。ま
た、常にスポットがデータトラックに追従するように、
トラック方向に制御される。

【０００５】上記従来の光ピックアップの動作を説明す
る。半導体レーザ１０１から放射された光束は、ハーフ
ミラー１０２で従来の光ディスク５１または高密度光デ
ィスク５２の方向に立ち上げられて、コリメートレンズ
１０３によって平行光束に変換される。コリメートレン
ズ１０３で変換された平行光束は透明基板１０４に入射
する。透明基板１０４に入射した光束の一部はホログラ
ム素子１０５で回折されるが、残りは回折されずに集光
レンズ１０６に入射する。集光レンズ１０６は、ディス
ク基板の厚みが０．６ｍｍの高密度光ディスク５２用に
設計されており、透明基板１０４を透過してホログラム
素子１０５で回折せずにに直進した光束は基板厚み０．
６ｍｍの高密度光ディスク５２の記録面上に微小なスポ
ットを結ぶことができる。一方、ホログラム素子１０５
は、１次回折した光束が集光レンズ１０６で集光された
ときに基板厚み１．２ｍｍの従来の光ディスク５１の記
録面上にスポットを結ぶように設計されており、ホログ
ラム素子１０５で回折された１次回折光は、基板の厚み
が１．２ｍｍの従来の光ディスク５１の記録面上に微小
スポットを結ぶことができる。上記のように従来の２焦
点レンズを用いた光ピックアップ装置では、ディスク基
板の厚みが０．６ｍｍの高密度光ディスク５２の記録再
生は、ホログラム素子１０５の回折を受けない光束（０
次回折光）により行うが、このときホログラム素子１０
５によって回折された光のスポットは焦点大きく外れて
いるので記録面上でぼけて広がっており、ディスク基板
の厚みが０．６ｍｍの高密度光ディスク５２からの再生
への影響はほとんどない。逆に、ディスク基板の厚みが
１．２ｍｍの従来の光ディスク５１の再生時には、ホロ
グラム素子１０５の１次回折光により行うが、このとき
回折されない透過光のスポットはやはり焦点が大きく外
れているので、再生への影響はほとんどない。従来の光
ディスク５１あるいは高密度光ディスク５２の記録面か
らの反射光は往路とは逆の経路を通ってハーフミラー１
０２に至り、ハーフミラー１０２を透過してた後凹レン
ズ１０９により光検出素子１１０上に集光され再生信号
が検出される。

【０００６】図９（ａ）、図９（ｂ）は、もう一つの従
来例の構成を示している。この例では、集光レンズ１０
６の光ディスクと対向する面と反対の曲面上に直接ホロ
グラム素子１０５が設けられている。他の構成および動
作は図８（ａ）、図８（ｂ）の場合と同様である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記従来
の光ピックアップ装置においては、集光レンズ１０６と
ホログラム素子１０５が形成された透明基板１０４が一
体化されてレンズ駆動機構（図示せず）により駆動され
ており、集光レンズ１０６と透明基板１０４を一体化す
る必要があるために可動部が厚くなり重量も増大するの
で、レンズ駆動機構を大きくする必要があり、光ピック
アップ装置の小型化軽量化が困難であるという問題があ
った。

【０００８】また前述のような可動部質量の増大の問題
は生じない場合においても、集光レンズの金型を作製す
る際に曲面上にホログラム素子を精度よく形成すること
は非常に困難であり、またホログラム素子があるために
一個の金型で成形できるレンズの数も従来のレンズの数
よりも少なくなり、製造コストが高くなってしまう問題
があった。

【０００９】本発明は、前記従来の課題を解決するもの
で、２焦点化のための焦点形成素子１０５を設けること
により、集光レンズを含む可動部が大きくなり重くなる
問題や、また集光レンズの製造コストが高くなる問題を
解決し、高密度ディスク用に設計された一般的な集光レ
ンズを用いて、高密度ディスクと従来の光ディスクが再
生できる光ピックアップ装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の光ピックアップ
装置においては、光源と、前記光源から出射された出射
光を光ディスクの記録面に集光する集光手段と、前記記
録面で反射された光を検出して所定の電気信号に変換す
る信号検出手段と、前記光源と前記集光手段の間に配置
され、前記光源から出射された光から複数の回折光を形
成する第一の光学素子と、前記光源と前記集光手段の間
に配置され、光ディスクの記録面で反射された反射光の
光路と前記出射光の光路とを異ならせる第二の光学素子
とを備えるという構成を有している。

【００１１】この構成によれば、集光レンズとホログラ
ム素子を形成した光学部材と一体化したり、集光レンズ
にホログラム素子を形成したりする必要がないために、
可動部が大きくなり重くなる問題や、集光レンズの製造
コストが高くなる問題を解決し、高密度光ディスク用に
設計された一般的な集光レンズを用いて、規格の異なる
高密度光ディスクと従来の光ディスクが再生が可能にな
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明によると、
光源と、前記光源から出射された出射光を光ディスクの
記録面に集光する集光手段と、前記記録面で反射された
光を検出して所定の電気信号に変換する信号検出手段
と、前記光源と前記集光手段の間に配置され、前記光源
から出射された光から複数の回折光を形成する第一の光
学素子と、前記光源と前記集光手段の間に配置され、光
ディスクの記録面で反射された反射光の光路と前記出射
光の光路とを異ならせる第二の光学素子とを備えたこと
により、異なる種類の光ディスクを再生することができ
る光ピックアップ装置を簡単な構成で形成することがで
きる。

【００１３】請求項２に記載の発明によると、光源と、
前記光源から出射された出射光を光ディスクの記録面に
集光する集光手段と、前記記録面で反射された光を検出
して所定の電気信号に変換する信号検出手段と、前記光
源と前記集光手段の間に配置され、前記光源から出射さ
れた光から複数の回折光を形成する第一の光学素子と、
前記光源と前記集光手段の間に配置され、光ディスクの
記録面で反射された反射光の光路と前記出射光の光路と
を異ならせる第二の光学素子とを備え、前記複数の回折
光のうち第一の回折光が収束する第一の焦点と第二の回
折光が収束する第二の焦点とを異ならせたことにより、
厚さの異なる光ディスクを再生することができる光ピッ
クアップの構成をより簡単にすることができ、さらに集
光手段等の可動部分の重量及び体積を削減することがで
きる。

【００１４】請求項３に記載の発明によると、第二の光
学素子を第一の光学素子よりも光源寄りに配置すること
により、第二の光学素子により出射光光路とは異なる方
向に向けられた光が第一の光学素子に入射して回折や反
射されることを防止することができる。

【００１５】請求項４に記載の発明によると、第一の光
学素子と第二の光学素子を同一の部材に形成したことに
より、別体で形成する場合に比べて部品点数を削減でき
るとともに第一の光学素子及び第二の光学素子の位置あ
わせをより容易かつ正確に行うことが可能になる。

【００１６】請求項５に記載の発明によると、集光手段
と第一の光学部材との間に配置され、出射光を略平行光
に変換するように作用するコリメータ手段を備えたこと
により、光源から出射されて集光手段に導かれる出射光
の利用効率を向上させることができる。

【００１７】請求項６に記載の発明によると、第一の焦
点と第二の焦点との間の光軸方向の距離の差が１．０ｍ
ｍ以下、好ましくは０．６ｍｍ以下であることにより、
従来のＣＤ−ＲＯＭ等の光ディスクとＤＶＤ等の高密度
光ディスクの両方を確実に再生することが可能になる。

【００１８】請求項７に記載の発明は、光源と、前記光
源からの出射光を光ディスクの記録面に集光する集光手
段と、前記記録面からの反射光を検出する信号検出手段
と、前記光源と前記集光手段との間に設けられ、前記光
源の第一の光出射点から出射された光軸を含む一部の光
に作用し、前記集光手段側に位置する第二の光出射点か
ら出射させるように動作するホログラム素子が形成され
た第一の光学部材とを備えた光ピックアップ装置であっ
て、前記第一の光出射点から出射された光は第一の光路
に集光され、前記第二の光出射点から出射された光は第
二の光路に集光され、前記第二の光路における集光手段
の焦点距離を前記第一の光路における集光手段の焦点距
離よりも長くなるように設定したことにより、厚さの異
なる光ディスクを再生することができる光ピックアップ
の構成をより簡単にすることができ、さらに集光手段等
の可動部分の重量及び体積を削減することができる。

【００１９】請求項８に記載の発明によると、第一の焦
点は、基板の厚みが０．６ｍｍ程度の光ディスクの記録
または再生を行い、第二の焦点は、基板の厚みが１．２
ｍｍ程度の光ディスクの記録または再生を行うことによ
り、従来のＣＤ−ＲＯＭ等の光ディスクとＤＶＤ等の高
密度光ディスクの両方を確実に再生することが可能にな
る。

【００２０】請求項９に記載の受光素子が光源のパッケ
ージの内部に配置されており、第二の光学素子が形成さ
れている部材が前記パッケージの出射側の面に固定され
ていることにより、光源，受光素子及び第二の光学素子
をパッケージングすることができ、部品点数を削減する
ことができる。

【００２１】（実施の形態１）図１（ａ）および図１
（ｂ）は、本発明の一実施の形態における光ピックアッ
プ装置の構成と光出射点からディスクの記録面に集光さ
れるまでの経路すなわち往路を示している。図１（ａ）
および図１（ｂ）とも構成は同じであるが、図１（ａ）
は、従来の光ディスクを再生する場合の往路を示し、図
１（ｂ）は、高密度光ディスクを再生する場合の往路を
示している。図１（ａ）および図１（ｂ）において、１
０は半導体レーザパッケージであり、半導体レーザ１１
や受光素子７０等が載置される基板部１０ａ及びそれら
の部材を包含するように設けられている側壁部１０ｂ等
により形成されている。これらの基板部１０ａと側壁部
１０ｂ等は一体で形成しても別体で形成しても良い。な
お一体で形成した場合には、組立工程の簡素化を図るこ
とができ、製造コストの引き下げが可能になる。さらに
基板部１０ａには半導体レーザ１１に電力を供給した
り、受光素子７０からの電気信号を演算回路（図示せ
ず）に伝達する端子１０ｃが設けてある。この端子１０
ｃはピンタイプのものであっても良いし、プリントタイ
プのものであっても良い。

【００２２】半導体レーザ１１の発振波長は６５０ｎｍ
以下のもの、特に６３５ｎｍから６５０ｎｍ程度のもの
を使用することが、ビームのスポット径をより小さくす
ることができるので好ましい。

【００２３】半導体レーザパッケージ１０の出射部１０
ｄには第一光学部材６０が接合されている。この第一光
学部材６０は、記録媒体から反射されてきた光の光路を
受光素子７０の所定の位置に導く光誘導素子６１を有し
ている。この第一光学部材６０の形状は平行平面板であ
ることが収差の発生等を防止できるので好ましい。さら
にその取付位置については透過する光の光軸に対して正
確にほぼ垂直となるように取り付けられていることが非
点収差の発生を防止できるので好ましい。さらに第一光
学部材６０の半導体レーザパッケージ１０と反対側の端
面部には、第二光学部材２０が接合されている。第二光
学部材２０の形状や取付方法は第一光学部材６０と同様
である。この第二光学部材２０は少なくとも２つの焦点
を形成する働きを持つ焦点形成素子２１を有している。
この光誘導素子６１は焦点形成素子２１よりも半導体レ
ーザ１１寄りに配置されていることが好ましい。このよ
うな構成とすることにより、光誘導素子６１から受光素
子７０に向かう光が焦点形成素子２１を透過する際に発
生する反射や回折等による光信号の劣化を防止すること
ができ、Ｃ／Ｎ比の非常に良好な光ピックアップ装置と
することができる。

【００２４】なお本実施の形態においては第一光学部材
６０と第二光学部材２０とは別々に設けていたが、実施
の形態２で後述するように第二光学部材２０と第一光学
部材６０とを一体化して同一材料で形成し、その部材の
表と裏にそれぞれに焦点形成素子２１と光誘導素子６１
を形成することが好ましい。このような構成とすること
により、部品点数を削減によるコストの低減が可能にな
るとともに第一光学部材６０と第二光学部材２０との間
の取付位置ズレの発生による光学特性の悪化を防止する
ことができ、光ピックアップ装置の信頼性が向上する。

【００２５】また焦点形成素子２１及び光誘導素子６１
はともにホログラムで形成していたが、同様の働きを有
する光学部材であれば、例えばレンズであっても良い。

【００２６】そして半導体レーザパッケージ１０と第一
光学部材６０とにより半導体レーザパッケージ１０の内
部、即ち半導体レーザ１１及び受光素子７０等が配置さ
れている空間を密閉することが好ましい。このような構
成にすることにより、ゴミや水分のパッケージ内部への
進入を防止することができるので、半導体レーザ１１や
受光素子７０の性能を維持することができるとともに出
射される光の光学特性の劣化も防止することができる。
さらに半導体レーザパッケージ１０と第一光学部材６０
とで密閉された空間にはＮ₂ガス、乾燥空気若しくはＡ
ｒガス等の不活性ガスを封入しておくことが、第一光学
部材６０などのガラス材料で構成された部材の表面に結
露が生じて光学特性が悪化してしまうのを防止すること
ができるのでさらに好ましい。

【００２７】３０はコリメートレンズであり、４０はレ
ンズ駆動手段（図示せず）によって、フォーカス方向お
よびトラッキング方向に移動できるように支持されてい
る集光レンズである。このコリメートレンズ３０により
集光レンズ４０に入射する光の光量を増加させることが
できるので、光の利用効率が向上し、出力の小さい半導
体レーザを用いることが可能になる。従って消費電力の
少ない経済的の光ピックアップ装置とすることができ
る。

【００２８】なおコリメートレンズ３０を用いる代わり
に例えば光誘導素子等に光の拡散角を変換するような機
能を設けても良い。この場合にはコリメートレンズ３０
を設けなくても良くなるので、正確な位置あわせが不要
になるとともに部品点数の削減により、コストの低減を
図ることができる。

【００２９】次にこのような構成を有する光ピックアッ
プ装置の動作について図を参照しながら説明する。

【００３０】まず、高密度光ディスクを再生する場合の
動作を、図１（ｂ）を用いて説明する。５２はスピンド
ルモータ（図示せず）に取り付けられた高密度光ディス
クであり、ディスク基板の厚みが０．６ｍｍ程度になっ
ている。半導体レーザ１１の光出射点１１ａから出射さ
れた光束１１ｂは、第一光学部材６０と第二光学部材２
０を透過して、コリメートレンズ３０に入射される。コ
リメート３０からの光束１１ｃは集光レンズ４０によっ
て光束１１ｄのように集光されて高密度光ディスク５２
の記録面に集光される。集光レンズ４０は高密度ディス
クのデータが再生できる程度にまで微小スポットに絞れ
るように、集光レンズ４０の開口数が０．６程度に設計
されている。ここで、光誘導素子６１と焦点形成素子２
１を通過するときに一部の光は回折されるが、この場合
には、回折されずに透過する光（本実施の形態において
は０次光）のみが高密度光ディスクの記録面集光されて
る。回折された光のうち集光レンズ４０に入射する光も
あるが、高密度光ディスク５２の記録面ではボケて広が
っているために、データの再生にはほとんど影響しな
い。

【００３１】１１ｆは、半導体レーザ１１の光出射点１
１ａとは逆の方から出射された光で、出射光１１ｆは、
受光素子７０に設けられたモニタ用センサに入射する。
そしてモニタ用センサからの電気信号を基づいて、出射
される光量が一定になるように半導体レーザ１１を制御
している。

【００３２】次に、図１（ａ）を用いて、従来の光ディ
スク５１を再生する場合の動作を説明する。なお従来の
光ディスク５１の厚みは１．２ｍｍ程度である。半導体
レーザ１１の光出射点１１ａから出射された出射光１１
ｅは第一光学部材６０と第二光学部材２０を透過して焦
点形成素子２１に入射する。焦点形成素子２１は、入射
してきた光を０次光，±１次光，±２次光・・・に回折
させる。そしてこの焦点形成素子２１の外形形状は、＋
１次光が、見た目上、出射点１２ａから出射した光であ
るかのように変換されるように設計された光軸を中心に
した同心円状の凹凸パターンになっている。焦点形成素
子２１で回折した＋１次光は、コリメートレンズ３０で
光束１２ｃに変換され、集光レンズ４０で従来の光ディ
スク５１の記録面に光束１２ｄのように集光される。こ
のとき従来の光ディスク５１を再生する時の集光レンズ
４０の焦点距離Ｌ１は、高密度光ディスク５２を再生す
る時の集光レンズ４０の焦点距離Ｌ２よりも長くなるよ
うに設定されている。この焦点距離の差は１．０ｍｍ以
下、好ましくは０．６ｍｍ以下とすることが、集光レン
ズ４０を保持するアクチュエータにより焦点位置の調整
を容易に行うことができ、従って基板の厚さの違いに非
常に良好に対応することができるので好ましい。

【００３３】このように焦点形成素子２１により異なる
位置に少なくとも２つ以上の焦点を結ぶようにしたこと
により、異なる基板厚さを有する記録媒体を同一の光ピ
ックアップ装置によって再生することが可能になる。即
ち厚さが１．２ｍｍのＣＤ−ＲＯＭ等の光ディスクと厚
さが０．６ｍｍのＤＶＤ等の高密度光ディスクとを同じ
光ピックアップ装置で記録再生することが可能になるの
である。

【００３４】なおこの焦点距離Ｌ１及び焦点距離Ｌ２
は、集光レンズ等の光学部材の可動範囲を大きく取るこ
とにより、ある程度変更することが可能であるので、例
えば高密度ディスクを張り合わせ光ディスクや複数の記
録層を有する光ディスクの再生も可能になる。

【００３５】次に、図２（ａ）および図２（ｂ）を用い
て、従来の光ディスク５１および高密度光ディスク５２
からの反射光を検出するまでの光路すなわち復路につい
て説明する。まず、図２（ｂ）を用いて、高密度光ディ
スク５２を再生する場合について説明する。高密度光デ
ィスク５２からの反射光は、往路とほぼ同じ光路をたど
って第二光学部材２０を透過し、第一光学部材６０に形
成された光誘導素子６１の入射する。光誘導素子６１の
形状は、そこで回折された＋１次光が受光素子７０に集
光されるように形成されているので、光束１１ｇのよう
に受光素子７０に集光されて高密度光ディスク５２に記
録されたデータに応じた信号が検出される。

【００３６】次に、図２（ａ）を用いて、従来の光ディ
スク５１を再生する場合について説明する。従来の光デ
ィスク５１からの反射光は、往路とほぼ同じ光路をたど
って第二光学部材２０に形成された焦点形成素子２１に
入射する。焦点形成素子２１に入射した光の一部は、回
折によって光出射点１１ａにほぼ集まるような＋１次光
１１ｅに変換され第一光学部材６０に形成された光誘導
素子６１に入射する。光誘導素子６１は、回折された＋
１次光が受光素子７０に集光するようにホログラムパタ
ーンが形成されており、光束１２ｇのように受光素子７
０に集光されデータに応じた信号が検出される。

【００３７】次に、図３（ａ）、図３（ｂ）を用いて第
二光学部材２０に形成された焦点形成素子２１について
説明する。焦点形成素子２１には、同心円で断面が凹凸
であり、周辺部ほどピッチが小さいパターンが形成され
ている。パターンの形成は、ドライエッチング等によっ
て行われる。ホログラムパターンに光Ｒが入射すると、
回折せずに透過する０次光１と、ピッチに応じた回折光
（＋１次光２、−１次光３）などが発生する。本実施例
において、０次光１は、高密度光ディスク５２を再生す
る際に使用され、＋１次光２は、従来の光ディスクを再
生する際に使用される。−１次光３は、いずれにも使用
されない光である。−１次光３のうち一部の光は、集光
レンズ４０で集光されることになるが、従来の光ディス
ク５１または高密度光ディスク５２の記録面上では、大
きくボケて広がっているために再生への影響は少ない。

【００３８】図３（ａ）はパターンの断面が矩形をなし
ており、この場合には、＋１次光２と−１次光３はほぼ
同じだけ発生する。この−１次光３を抑制し＋１次光２
をより強めるためには、図３（ｂ）に示すように、断面
形状を回折方向に合わせて多段化すればよく、複数のマ
スクパターンを用意し、レジスト露光とドライエッチン
グを繰り返し行えば形成できる。図３（ｂ）のようなパ
ターンにすることにより、−１次光３の再生への影響を
さらに小さくすることができ、また、信号検出に必要な
光量を稼ぐことができるので半導体レーザ１１を低出力
で使用することができる。

【００３９】次に、図４を用いて信号検出方法を説明す
る。図４において、光誘導素子６１には２分割されたホ
ログラムパターン６１ａと６１ｂが、前述の焦点形成素
子２１と同様の方法で形成されている。そして半導体レ
ーザパッケージ１０に設けられている受光素子７０には
前述したモニタ用センサ７２と、分割センサ７１ａ、７
１ｂおよび分割センサ７１ｃ、７１ｄがそれぞれ配置さ
れている。光ディスクで記録面のデータに応じて反射し
て光誘導素子６１に入射した光のうち、ホログラムパタ
ーン６１ａに入射して回折した＋１次光は、分割センサ
７１ａ、７１ｂにほぼ半円状の受光スポット１４ａを形
成し、ホログラムパターン６１ｂに入射して回折した＋
１次光２は、分割センサ７１ｃ、７１ｄにほぼ半円状の
受光スポット１４ｂを形成する。ここで、ホログラムパ
ターン６１ａは、＋１次光がセンサ面の手前の点１３ａ
で集光するように形成されており、ホログラムパターン
６１ｂは、＋１次光２がセンサ面よりも先の点１３ｂで
集光するように形成されている。データ信号は分割セン
サ７１ａと７１ｂと分割センサ７１ｃと７１ｄの和で検
出される。

【００４０】光ディスク装置では、記録または再生時に
は常に光ディスクの記録面に微小スポットを形成するた
めに、光ディスクの面ぶれに追従させて、集光レンズを
フォーカス方向に移動させるフォーカス制御と、データ
トラックに微小スポットを追従させるために集光レンズ
をトラッキング方向に移動させるトラッキング制御を行
う必要がある。まず、フォーカス制御を行うためのフォ
ーカス誤差信号の検出方法を図５（ａ）、図５（ｂ）、
図５（ｃ）を用いて説明する。フォーカス誤差信号は、
分割センサ７１ａと分割センサ７１ｃの和信号と分割セ
ンサ７１ｂと分割センサ７１ｄの和信号の差を検出する
ことによって行われる。図５（ａ）は、フォーカスが合
った場合であり、受光スポット１４ａと受光スポット１
４ｂのスポットの大きさがほぼ等しくなっている。この
時、分割センサ７１ａと分割センサ７１ｃの和信号と分
割センサ７１ｂと分割センサ７１ｄの和信号の差分がゼ
ロになるように分割センサの分割を決めている。図５
（ｂ）は、光ディスクがフォーカス方向にずれた場合で
あり、受光スポット１４ａは、図４（ａ）のフォーカス
が合った場合より大きくなっており、受光スポット１４
ｂは、逆に小さくなっておいる。図５（ｃ）は、光ディ
スクが図５（ｂ）とは逆の方向にずれた場合であり、受
光スポット１４ａは、図４（ａ）のフォーカスが合った
場合より小さくなっており、受光スポット１４ｂは、逆
に大きくなっている。このように、分割センサ７１ａと
分割センサ７１ｃの和信号と分割センサ７１ｂと分割セ
ンサ７１ｄの和信号との差分を検出すればフォーカスの
ずれ量に応じたフォーカス誤差信号が得られ、フォーカ
ス誤差信号がゼロになるように集光レンズを制御すれ
ば、常に微小スポットが光ディスクの記録面上に形成さ
れる。

【００４１】次に、トラッキング制御を行うためのトラ
ッキング誤差信号の検出方法を図６（ａ）、図６
（ｂ）、図６（ｃ）を用いて説明する。トラッキング制
御は、一般的に知られているプッシュプル法を用いて検
出する。図６（ａ）は、微小スポットがデータトラック
上にオントラックした場合で、受光スポット１４ａの光
量と受光スポット１４ｂの光量が等しくなっている。図
６（ｂ）は、微小スポットがオフトラックした場合であ
り、受光スポット１４ａの光量は、受光スポット１４ｂ
の光量より多くなっている。図６（ｃ）は、図６（ｂ）
とは逆の方向にオフトラックした場合で、受光スポット
１４ａの光量は受光スポット１４ｂの光量よりも少なく
なっている。このように、トラッキング誤差信号は、分
割センサ７１ａと７１ｂの和信号と分割センサ７１ｃと
７１ｄの和信号の差分を検出することによって行われ
る。

【００４２】（実施の形態２）図７（ａ）、図７（ｂ）
を用いて、本発明の実施の形態２を説明する。

【００４３】図７（ａ）は、従来の光ディスク５１を再
生する場合の構成と光路を示し、図７（ｂ）は、従来の
光ディスク５１を再生する場合の構成と光路を示してい
る。実施の形態１と異なっている点は、第二光学部材２
０に焦点形成素子２１が形成され第二光学部材２０の焦
点形成素子２１が形成された面に対向する面に光誘導素
子２２が形成されている点である。光誘導素子２１は、
本発明の実施の形態１で説明した第一光学部材６０に形
成された光誘導素子６１と同じパターンになっており同
じ作用をする。このように構成することにより部品点数
を減らすことが可能になる。

【００４４】（実施の形態３）本発明の一実施の形態に
ついて図１０を参照しながら説明する。図１０において
１１は半導体レーザであり、７０は受光素子である。こ
れらは半導体レーザパッケージ（図示せず）の内部に配
置されていることが多い。８０は光学部材で、光学部材
８０には焦点形成素子８１と光誘導素子８２が形成され
ており、半導体レーザ１１と集光レンズ４０との間に配
置されている。なお配置場所として特に好ましくは、半
導体レーザパッケージ（図示せず）の光出射面に配置さ
れることが、半導体レーザ１１や受光素子７０に対する
正確な位置決めが可能になり、光を正確に光ディスクの
記録面へ導くことができるとともに反射されてきた光を
正確に受光素子７０に導くことができるので望ましい構
成である。

【００４５】焦点形成素子８１と光誘導素子８２は、光
軸に対して所定の角度θをなす斜面を有する平板８０ａ
に形成されており、それぞれ、Ａｕ，Ａｇ，Ａｌ等の反
射率の高い材料を用いた反射膜８１ａ、反射膜８２ａが
コートされている。

【００４６】次に光学部材８０の製造方法について簡単
に説明する。光学部材８０はガラス等の高い光透過性を
有する材料からなる複数の構成部材を有している。その
複数の構成部材のうち、所定の厚みを有する平板８０ａ
上の表裏の所定の位置に、焦点形成素子８１と光誘導素
子８２を形成する。形成方法としては、イオンビーム等
を用いたドライエッチングで行うことが多い。

【００４７】そしてこれらの素子を平板上に一定の間隔
で複数個形成し、その上に所定の厚みを有する反射膜８
１ａと８２ａをコートする。その後焦点形成素子８１と
光誘導素子８２が形成されている平板８０ａをガラス等
からなる平行平板８０ｂと８０ｃで挟み込むように積層
し接着して光学部材基板を形成する。平板８０ａを平行
平板８０ｂ及び平行平板８０ｃで挟み込むような構成と
したことより、平板８０ａの表面に設けられている焦点
形成素子８１及び光誘導素子８２が傷ついたり、これら
の素子の表面に埃等が付着して、光学特性が劣化してし
まうことを防止することができる。

【００４８】その後、光学部材基板を所定の位置関係で
切断して光学部材８０を複数個得る。このとき平板８０
ａの焦点形成素子８１と光誘導素子８２が設けられてい
る面と入射してくる光の光軸とが角度θをなすように留
意しながら、直方体形状に切り出し、少なくとも光の透
過する面を研磨仕上げして形成される。θは光学部材８
０の寸法が小さくなるように選択されることが好まし
い。

【００４９】焦点形成素子８１は反射型のホログラム素
子であり、ほぼ楕円形状の凹凸パターンとなっている。
また光誘導素子８２は、光ディスクから反射して戻って
きた光を回折させて、受光素子７０の所定の位置に導く
ように設計された反射型のホログラム素子である。

【００５０】次に上述の様な構成を有する光ピックアッ
プの動作を簡単に説明する。半導体レーザ１１からの出
射光は光学部材８０に入射し、光誘導素子８２で反射さ
れて、焦点形成素子８１に入射する。焦点形成素子８１
に入射して反射された光（０次光）は、集光光学系によ
って、高密度光ディスク５２の記録面に集光される。焦
点形成素子８１に入射して回折反射した光（＋１次光）
は、集光光学系によって、従来の光ディスク５１の記録
面に集光される。そして光ディスクで反射されて戻って
きた光は焦点形成素子８１で反射されて光誘導素子８２
に入射し、ここで光路を出射光束と分離されて受光素子
７０へと導かれる。

【００５１】このような構成にすることにより、光学部
材８０をさらに小型化することができ、従って光ピック
アップ全体を小型化することができ、空間の効率的な利
用が可能になる。またホログラム素子からなる焦点形成
素子８１および光誘導素子８２を平行平板８０ｂおよび
８０ｃで保護することができ、組立中にホログラム素子
が損傷して性能が劣化したりすることがなくなるので、
光ピックアップの信頼性を向上させることができる。

【００５２】

【発明の効果】同時に少なくとも２つの焦点を形成する
光ピックアップ装置において、第一の光学素子と第二の
光学素子を光源と集光手段との間に設けたことにより、
従来の光ディスクや高密度光ディスクのようにディスク
基板の厚みや記録密度等の規格が異なる光ディスクの記
録や再生する場合にも、集光レンズに焦点形成素子を形
成したりする必要がなく、集光レンズの小型軽量化と光
ピックアップ装置の小型薄型化が可能で、製造コストが
安いという有利な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の一実施の形態による光ピックア
ップ装置の構成と往路を示す図（ｂ）本発明の一実施の形態による光ピックアップ装置
の構成と往路を示す図

【図２】（ａ）本発明の一実施の形態による光ピックア
ップ装置の構成と復路を示す図（ｂ）本発明の一実施の形態による光ピックアップ装置
の構成と復路を示す図

【図３】（ａ）本発明の一実施の形態における光ピック
アップ装置の焦点形成素子を示す図（ｂ）本発明の一実施の形態による光ピックアップ装置
の焦点形成素子を示す図

【図４】本発明の一実施の形態における光ピックアップ
装置の信号検出方法を示す斜視図

【図５】（ａ）本発明の一実施の形態による光ピックア
ップ装置のフォーカス誤差信号の検出法を示す図（ｂ）本発明の一実施の形態おける光ピックアップ装置
のフォーカス誤差信号の検出法を示す図（ｃ）本発明の一実施の形態におけるピックアップ装置
のフォーカス誤差信号の検出法を示す図

【図６】（ａ）本発明の一実施の形態による光ピックア
ップ装置のトラッキング誤差信号の検出法を示す図（ｂ）本発明の一実施の形態による光ピックアップ装置
のトラッキング誤差信号の検出法を示す図（ｃ）本発明の一実施の形態による光ピックアップ装置
のトラッキング誤差信号の検出法を示す図

【図７】（ａ）本発明の一実施の形態による光ピックア
ップ装置の構成と光路を示す図（ｂ）本発明の一実施の形態による光ピックアップ装置
の構成と光路を示す図

【図８】（ａ）従来の光ピックアップ装置の構成と光路
を示す図（ｂ）従来の光ピックアップ装置の構成と光路を示す図

【図９】（ａ）従来の光ピックアップ装置の構成と光路
を示す図（ｂ）従来の光ピックアップ装置の構成と光路を示す図

【図１０】本発明の一実施の形態における光学部材の断
面図

【符号の説明】

１０次光２＋１次光３ −１次光１０半導体レーザパッケージ１０ａ基板部１０ｂ側壁部１０ｃ端子１０ｄ出射部１１半導体レーザ１４ａ，１４ｂ受光スポット２０第二光学部材２１焦点形成素子３０コリメートレンズ４０集光レンズ５１従来の光ディスク５２高密度光ディスク６０第一光学部材６１光誘導素子７０受光素子７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ分割センサ７２モニタ用センサ８０光学部材８０ａ平板８０ｂ平行平板８０ｃ平行平板８１焦点形成素子８１ａ反射膜８２光誘導素子８２ａ反射膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、前記光源から出射された出射光を
光ディスクの記録面に集光する集光手段と、前記記録面
で反射された光を検出して所定の電気信号に変換する信
号検出手段と、前記光源と前記集光手段の間に配置さ
れ、前記光源から出射された光から複数の回折光を形成
する第一の光学素子と、前記光源と前記集光手段の間に
配置され、光ディスクの記録面で反射された反射光の光
路と前記出射光の光路とを異ならせる第二の光学素子と
を備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】光源と、前記光源から出射された出射光を
光ディスクの記録面に集光する集光手段と、前記記録面
で反射された光を検出して所定の電気信号に変換する信
号検出手段と、前記光源と前記集光手段の間に配置さ
れ、前記光源から出射された光から複数の回折光を形成
する第一の光学素子と、前記光源と前記集光手段の間に
配置され、光ディスクの記録面で反射された反射光の光
路と前記出射光の光路とを異ならせる第二の光学素子と
を備え、前記複数の回折光のうち第一の回折光が収束す
る第一の焦点と第二の回折光が収束する第二の焦点とを
異ならせたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３】第二の光学素子を第一の光学素子よりも光
源寄りに配置することを特徴とする請求項１，２いずれ
か１記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】第一の光学素子と第二の光学素子を同一の
部材に形成したことを特徴とする請求項１〜３いずれか
１記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】集光手段と第一の光学部材との間に配置さ
れ、出射光を略平行光に変換するように作用するコリメ
ータ手段を備えていることを特徴とする請求項１〜４い
ずれか１記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】第一の焦点と第二の焦点との間の光軸方向
の距離の差が１．０ｍｍ以下、好ましくは０．６ｍｍ以
下であることを特徴とする請求項１〜５いずれか１記載
の光ピックアップ装置。
【請求項７】半導体レーザと、前記半導体レーザからの
出射光を光ディスクの記録面に集光する集光手段と、前
記記録面からの反射光を検出する信号検出手段と、前記
半導体レーザと前記集光手段との間に設けられ、前記半
導体レーザの第一の光出射点から出射された光軸を含む
一部の光に作用し、前記集光手段側に位置する第二の光
出射点から出射させるように動作するホログラム素子が
形成された第一の光学部材とを備えた光ピックアップ装
置であって、前記第一の光出射点から出射された光は第
一の光路に集光され、前記第二の光出射点から出射され
た光は第二の光路に集光され、前記第二の光路における
集光手段の焦点距離が前記第一の光路における集光手段
の焦点距離よりも長くなるように設定されたことを特徴
とする光ピックアップ装置。
【請求項８】第一の焦点は、基板の厚みが０．６ｍｍ程
度の光ディスクの記録または再生を行い、第二の焦点
は、基板の厚みが１．２ｍｍ程度の光ディスクの記録ま
たは再生を行うことを特徴とする請求項７記載の光ピッ
クアップ装置。
【請求項９】受光素子が半導体レーザのパッケージの内
部に配置されており、第一の光学部材と第二の光学部材
とが接合されて構成されるとともに前記パッケージの出
射側の面に固定されていることを特徴とする請求項８記
載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】複数の回折光のうち第一の回折光が０次
回折光であり、第二の回折光が±１次回折光のいずれか
一方であることを特徴とする請求項１〜６いずれか１記
載の光ピックアップ装置。