JPH09265655A - マルチビーム生成方法及びマルチビーム光ピックアップ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一つの発光点を有する半導体レーザから複数
のビームを生成し、複数のトラックを同時に再生するこ
とのできる小型で低コストなマルチビーム光ピックアッ
プを提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明の光ピックアップは、１つの発光
点を有する半導体レーザ７０と、くさび状の複屈折部材
を互いに逆向きに接合した平行平板くさび部材７２と、
複数の平行平板を一体に成型し、その接合面の一部にグ
レーティングとその接合面の他の一部に偏光ビームスプ
リッタ８２とを有するラミレートプリズム７４と、複数
の受光素子とを一つのパッケージに形成して構成した。
よって、半導体レーザから受光素子までを一体に組み込
むことができ、小型で低コストのマルチビーム生成方法
及びマルチビーム光ピックアップが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学的情報記録媒
体に対して複数のトラックから同時に情報を再生するた
めのマルチビーム生成方法及びマルチビーム光ピックア
ップに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、レーザ光により光学的情報記録媒
体（光ディスク）上の情報を再生する装置は著しい発達
をしている。また、コンピュータで取り扱うデータも、
コードデータから音楽、静止画像、動画と進展するにつ
れ、データ量も増大している。それに伴って、光ディス
クの情報再生装置からホストコンピュータにデータを転
送するスピードの高速化が要求されている。データ転送
レートを高速化するために、従来は光ディスクの回転数
を上げる手法がもっぱら行われていた。

【０００３】しかしながらこの方法では、光ディスクを
回転駆動するモータの回転数を大幅に上げるためにモー
ターを大型化しなければらならいとか回転数の上昇に伴
って光ディスクの振動や面振れが大きくなりサーボ系の
安定化が困難になる等の問題が生じている。

【０００４】そこで、情報の読み取りを行う光ピックア
ップで複数のレーザビームを発生させ、光ディスクに対
して複数のトラックから同時に情報の再生を行うマルチ
ビーム光ピックアップが提案されている。この方法で
は、モータを大型化する必要もなく、さらに回転数の上
昇に伴うディスクの振動や面振れも押さえることが可能
であるため、有望視されている。

【０００５】以下、図に基づき従来のマルチビーム光ピ
ックアップの技術を説明する。図３は従来のマルチビー
ム光ピックアップの構成図である。図において、半導体
レーザ４０には２個のレーザチップ４１、４２があり、
２本のビームを発光している。これらの２本のビームは
コリメートレンズ２により平行光となり、グレーティン
グ３により３ビーム化され合計６本のビームがハーフミ
ラー８を通り、対物レンズ９により集光され光ディスク
１０に照射される。光ディスク１０からの反射光は、再
び対物レンズ９を通りハーフミラー８で反射され、検出
レンズ４３、シリンドリカルレンズ４４を通り、受光素
子４５に入射する。フォーカス検出は公知の非点収差法
により、トラック検出は公知の３ビーム法により行われ
る。

【０００６】図４は光ディスク上のトラックとスポット
との関係を示した図である。３ビーム法のメインスポッ
ト２７、及び３０はトラック３２、３３の中央に位置
し、サイドスポット２６、２９はトラック３３、３２の
右に、サイドスポット２８、３１はトラック３３、３２
の左に、それぞれ位置している。

【０００７】情報の再生はメインスポット２７、３０に
よって行われる。フォーカス検出はメインスポット２７
により、トラック検出はサイドスポット２６、２８によ
り行われる。また、半導体レーザ４０の２個のレーザチ
ップ４１、４２の間隔が１５０μｍであり、光ディスク
上のメインスポット２７、３０の間隔は光学系の横倍率
が約１／５なので３０μｍになる。メインスポット２７
とサイドスポット２８との間隔は約１０μｍである。そ
して、メインスポット２７、３０の存在により光ディス
クの２つのトラックから同時に情報を再生することが可
能である。

【０００８】しかしながら、光ディスクの偏心によりト
ラックが横ずれを起こすと、メインスポットの一方はト
ラッキングサーボ制御により常にトラック中心に位置す
るが、他方のメインスポットはトラックずれを引き起こ
し再生信号が低下するという問題がある。

【０００９】図５は光ディスクの偏心によるスポット位
置ずれの説明図である。図５において、光ディスクに偏
心がない時がトラック３２、３３であり、２つのメイン
スポット３６、３７は各々トラック３２、３３（実線表
示）の中心に位置している。しかし、光ディスクに偏心
がある時にはトラック３４、３５（点線表示）にずれた
位置にあり、一方のメインスポット３８はトラッキング
サーボ制御により常にトラック３４の中心に位置する
が、もう一方のメインスポット３９はトラック３５より
オフトラックした位置にある。このため、メインスポッ
ト３９により情報を再生すると信号が低下する。

【００１０】この偏心の問題を解消するためにマルチビ
ームのメインスポット相互の間隔を狭める方法が提案さ
れた。図６はメインスポット相互の間隔を狭めた従来の
トラックとスポットとの配置図である。図６において、
メインスポット２７、３０の間隔を狭め、３ビーム法の
メインスポット２７、３０とサイドスポット２６、２
８、２９、３１との間隔よりもマルチビームのメインス
ポット２７、３０相互の間隔を狭める方法が考えられ
る。図の例では、メインスポット２７とサイドスポット
２６、２８とが１つのレーザ光源からの光であり、メイ
ンスポット３０とサイドスポット２９、３１とが他方の
レーザ光源からの光である。メインスポット２７、３０
の相互間隔は光ディスク１０の偏心による再生信号の低
下が十分無視できる５μｍに設定されている。

【００１１】図７は図６のマルチビームの受光素子２
１、２４、４６とスポット２６〜３１との関係を示す図
である。図において、非点収差法によるフォーカス信号
を検出するための４分割受光素子４６、３ビーム法によ
るトラック信号を検出するための２つの受光素子２１、
２２が一枚の基盤上に配置されている。

【００１２】しかしながら、スポットの相互間隔が狭い
ため受光素子２１、２２上に２つのレーザチップ４１、
４２を光源とするサイドスポット（２６と２９及び２８
と３１）が照射されているため、フォーカス信号、トラ
ック信号、再生信号が正確に検出できない問題が生じ
る。さらに、半導体レーザ４０に２個のレーザチップ４
１、４２を搭載して２本のビームを発生させる方法はコ
ストが高いという問題がある。そこで、一つの半導体レ
ーザーと複屈折材料からなるくさび部材からマルチビー
ムを生成し、偏光ビームスプリッタによりマルチビーム
を分離して受光素子に入射させることにより前述のレー
ザチップの問題を解決する方法が提案されている。

【００１３】図８はくさび部材を使った従来のマルチビ
ーム光ピックアップの構成図である。図８において、半
導体レーザ４０から一本のレーザビームが発光してい
る。このビームはコリメートレンズ２により平行光とな
り、グレーティング３により３本のビーム４に変換さ
れ、複屈折くさび部材５により常光線７（点線表示）と
異常光線６（実線表示）に分離され合計６本のビームに
なる。

【００１４】複屈折くさび部材５の材質には水晶が使用
される。その水晶の波長７８０ｎｍの常光線７に対する
屈折率は１．５３８７３８４、異常光線６に対する屈折
率は１．５４７６６５８である。半導体レーザ４０から
ビームの偏光面を４５度回転させて複屈折くさび部材５
に入射させると、複屈折くさび部材５の中でレーザ光は
常光線７と異常光線６とに分かれて進行し、常光線７に
対する屈折率と異常光線６とに対する屈折率が異なるた
め、複屈折くさび部材５から出射する際に２つの光線に
分離されて異なる方向に出射することになる。例えば、
くさびの頂角を１０度に設定すると分離された２つのビ
ームのなす角度は０．０９０度になり、対物レンズ９の
焦点距離を３ｍｍとすると２つのスポットの間隔は４．
７μｍになる。このスポット間隔であれば、図６に示し
たように、光ディスク１０の偏心による再生信号の低下
を十分無視する事ができる。

【００１５】複屈折くさび部材５から２つの光線に分離
され合計６本のビームとして出射した後、ハーフミラー
８で全反射し対物レンズ９で集光されて光ディスク１０
のスポットに焦点を結ぶ。

【００１６】光ディスク１０からの反射光は、再び対物
レンズ９を通りハーフミラー８を透過し、検出レンズ１
１を通り、偏光ビームスプリッタ１２により、その入射
光線の偏光面に応じて常光線７は反射され異常光線６は
透過し受光素子１３に入射する。フォーカス検出は常光
線１５と異常光線１４とのスポットサイズ法により行わ
れ、トラック検出は公知の３ビーム法により行われる。

【００１７】前述の図６において、３ビーム法のメイン
スポット２７、及び３０はトラック３２、３３の中央に
位置し、サイドスポット２６、２９はトラックの右に、
サイドスポット２８、３１はトラックの左に位置してい
る。情報の再生はメインスポット２７、３０によって行
われる。フォーカス検出はメインスポット２７により、
トラック検出はサイドスポット２６、２８により行われ
る。

【００１８】図９は受光素子１３上のスポットの配置を
示した図である。異常光線１４を検出する受光素子は２
０、２１、２２であり、常光線１５を検出する受光素子
は２３、２４、２５である。受光素子２０と受光素子２
３はそれぞれ３分割され、２０−Ａ，２０−Ｂ、２０−
Ｃ、及び２３−Ａ，２３−Ｂ、２３−Ｃより構成され
る。メインスポット２７、３０の各々の集光点は受光素
子１３の前後にあるため、フォーカス信号を ｛（２０−Ａ）＋（２０−Ｃ）−（２０−Ｂ）｝−
｛（２３−Ａ）＋（２３−Ｃ）−（２３−Ｂ）｝ より得ることができる。

【００１９】またトラック信号は、２１−２２により得
られる。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上に
説明した各従来の方法は、半導体レーザの光をコリメー
トレンズにより平行光に変換してから対物レンズに入射
させる無限系である。そのため検出光学系にも集光レン
ズが必要になり、光ピックアップが大型化ししかもコス
トアップになるという問題がある。

【００２１】さらに、半導体レーザに２個のレーザチッ
プを搭載し２本のビームを発生させる方法はコストが高
くなるという問題がある。

【００２２】また、従来の光ピックアップは半導体レー
ザや光学部品やセンサーが別々に配置されているため光
ピックアップが大型化するという問題がある。

【００２３】以上のように、有限系の検出光学系を用
い、小型で低コストなマルチビーム光ピックアップが要
求されている。

【００２４】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、１つの発光点を有する半導体レーザから複数のビー
ムを生成し、複数のトラックを同時に再生することので
きる小型で低コストなマルチビーム光ピックアップを提
供することを目的とする。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明の光ピックアップ
は、発光点が１つの半導体レーザと、くさび状の複屈折
部材を互いに逆向きに接合した平行平板くさび部材と、
複数の平行平板を一体に成型したラミレートプリズム部
材と、受光素子とを一つのパッケージに形成して構成し
たものである。

【００２６】以上の構成により、半導体レーザから受光
素子までを一体に組み込むことができるので、小型で低
コストのマルチビーム光ピックアップが得られる。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、１つの発光点を有するレーザ光源と、くさび状の複
屈折部材を互いに逆向きに接合した平行平板くさび部材
と、複数の平行平板を一体に成型し、その接合面の一部
にグレーティングと、その接合面の他の一部に偏光ビー
ムスプリッタとを有するラミレートプリズム部材と、複
数の受光素子とを有し、レーザ光源の１本のビームを平
行平板くさび部材により２本のビームに分割し、さらに
グレーティングにより２本のビームをそれぞれ３分割し
合計６本のビームとしてラミネートプリズム部材より出
射させ、被検出面から反射した入射光をその偏光面に応
じて偏光ビームスプリッタにより３本ずつ２つのグルー
プに分離して受光素子により受光することとしたもので
あり、半導体レーザから受光素子までを一体に組み込む
ことができるので、小型で低コストのマルチビーム光ピ
ックアップを提供することができる。

【００２８】以下、本発明の実施の形態について、図面
を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は本発明における光ピックアップ
の構造を示す図である。図において、半導体レーザ７０
は保持部材７１上にマウントされ、半導体レーザ７０か
らのレーザビーム７３はくさび状の複屈折部材を互いに
逆向きに接合した平行平板くさび部材７２により常光線
８７と異常光線８６との２本のビームに分割される。

【００２９】ここで、平行平板くさび部材７２の材質に
は水晶が使用される。波長７８０ｎｍのレーザ光の常光
線８７に対するその水晶の屈折率は１．５３８７３８
４、異常光線８６に対するその水晶の屈折率は１．５４
７６６５８である。また、平行平板くさび部材７２のう
ち第１の平行平板くさび部材７２ａの結晶配向に基づく
光学軸は紙面と垂直方向に、第２の平行平板くさび部材
７２ｂの結晶配向に基づく光学軸は紙面の上下方向にそ
れぞれ形成されている。

【００３０】今、半導体レーザ７０から出射するビーム
の偏光面を紙面の垂直方向から上下方向に向かって４５
度回転させて平行平板くさび部材７２に入射させると、
平行平板くさび部材７２の中でレーザ光は常光線８７と
異常光線８６とに分離して進行する。さらに光学軸の相
違により、常光線８７に対する屈折率と異常光線８６と
に対する屈折率が異なるため、第１の平行平板くさび部
材７２ａから出射する時と、第２の平行平板くさび部材
７２ｂから出射する時とに２つの光線に屈折して分離
し、異なる方向に出射することになる。例えば、くさび
の頂角を５度に設定すると分離された２つのビームのな
す角度は０．０９０度になり、対物レンズ８４の焦点距
離を３ｍｍとすると２つのスポットの間隔は４．７μｍ
になる。このスポット間隔であれば、図６に示したよう
に、光ディスク８５の偏心による再生信号の低下を十分
無視する事ができる。

【００３１】分割された２本のビームはそれぞれ実線で
示した異常光線８６と常光線８７としてラミネートプリ
ズム７４に入射する。このラミネートプリズム７４は複
数の平行平板７５、７６、７７、７８が接合された構造
であって、その接合面の一部に光学的なコーティングが
なされている。

【００３２】入射した２本のビームは、先ず、全反射コ
ーティング７９により反射し、次にグレーティング８０
で再び反射したとき、グレーティング８０によりさらに
３本のビームに分かれて合計６本のビームになる。さら
に、各ビームはビームスプリッタコーティング８１によ
りその一部が反射してラミネートプリズム７４を出射
し、対物レンズ８４により集光され光ディスク８５に読
み取りスポットを形成する。

【００３３】光ディスク８５のスポットからの反射光
は、対物レンズ８４により再び集光されてラミネートプ
リズム７４に入射する。入射光はビームスプリッタコー
ティング８１を透過し、偏光ビームスプリッタ８２に達
する。偏光ビームスプリッタ８２では入射光の有するそ
の偏光面の相違（即ち、平行平板くさび部材７２により
２本のビームに分割された時の偏光面）により、異常光
線８６は偏光ビームスプリッタ８２を透過し基盤８９の
受光素子９３〜９５に入射する。他方、常光線８７は偏
光ビームスプリッタ８２を反射し全反射コーティング７
９により再び反射して基盤８８の受光素子９０〜９２に
入射する。

【００３４】トラック検出は公知の３ビーム法により、
フォーカス検出は公知のスポットサイズ法により行われ
る。図２は本発明における受光素子の配置図である。常
光線８７を受光する基盤８８の受光素子９０〜９２には
３ビーム法のサイドスポットを受光する受光素子９０、
９２およびスポットサイズ法のメインスポットを受光す
る３分割受光素子９１がある。同様に、異常光線８６を
受光する基盤８９の受光素子９３〜９５には３ビーム法
のサイドスポットを受光する受光素子９３、９５および
スポットサイズ法のメインスポットを受光する３分割受
光素子９４がある。フォーカス信号は ｛９１Ｂ−（９１Ａ＋９１Ｃ）｝−｛９４Ｂ−（９４Ａ
＋９４Ｃ）｝ より生成される。

【００３５】以上に詳細に説明したように、本発明によ
れば、単発光点の半導体レーザ７０を用いて、くさび状
の複屈折部材を互いに逆向きに接合した平行平板くさび
部材７２により２本のビームを生成し、このマルチビー
ムをラミネートプリズム７４を介して対物レンズ８４に
入射させて、２本のビームに基づく合計６本のビームに
よりビームスポットを光ディスク上に形成するので、単
発光点の半導体レーザ７０により同時に２トラックをア
クセスすることができる。

【００３６】さらに、ラミネートプリズム７４と複屈折
部材を用いた平行平板くさび部材７２とが半導体レーザ
７０と対物レンズ８４との光路中にあるため、対物レン
ズ８４はこれらの各部材の厚みにより発生する球面収差
を補正するように設計することにより、ほぼ無収差の光
学系を得ることが可能になる。

【００３７】また、偏光ビームスプリッタ８２により異
常光線８６と常光線８７とを完全に分離して６個の各々
の受光素子９０〜９５に光を入射することが可能にな
る。さらに、本発明によれば、半導体レーザ７０から平
行平板くさび部材７２、ラミネートプリズム７４、およ
び基盤８８、８９までを光ピックアップに一体に組み込
むことが可能になり、マルチビーム光ピックアップが大
幅に小型化される。

【００３８】

【発明の効果】以上の様に本発明によれば、発光点が一
つの半導体レーザを用いて、くさび状の複屈折部材を互
いに逆向きに接合した平行平板くさび部材により２本の
ビームを生成し、このマルチビームをラミネートプリズ
ムを介して対物レンズに入射させて、２つのスポットを
光ディスク上に形成する。

【００３９】従って、単発光点レーザを使用して、同時
に２本のトラックをアクセスすることができるので、先
ず、ディスクの回転速度を増加することなく２倍のデー
タ点送料を実現することができ、省エネルギーと小型化
とに効果的である。

【００４０】また、従来の無限系の技術ではコリメート
レンズと検出レンズ（集光レンズ）とを必要としたが、
本発明によれば有限系の技術によりこれらのレンズが不
要となるのに加え、半導体レーザから平行平板くさび部
材、ラミネートプリズム、および受光素子までを光ピッ
クアップに一体に組み込むことが可能になり、マルチビ
ーム光ピックアップが大幅な小型化とコストダウンが実
現される。

【００４１】以上により、低コストでかつ小型化された
マルチビーム光ピックアップを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における光ピックアップの構造を示す図

【図２】本発明における受光素子の配置図

【図３】従来のマルチビーム光ピックアップの構成図

【図４】光ディスク上のトラックとスポットとの関係を
示した図

【図５】光ディスクの偏心によるスポット位置ずれの説
明図

【図６】メインスポット相互の間隔を狭めた従来のトラ
ックとスポットの配置図

【図７】図６のマルチビームの受光素子とスポットとの
関係を示す図

【図８】くさび部材を使った従来のマルチビーム光ピッ
クアップの構成図

【図９】受光素子上のスポットの配置を示した図

【符号の説明】

２ コリメートレンズ ３ グレーティング ４ ３本のビーム ５ 複屈折くさび部材 ６、１４、８６ 異常光線 ７、１５、８７ 常光線 ８ ハーフミラー ９、８４ 対物レンズ １０、８５ 光ディスク １１ 検出レンズ １２、８２ 偏光ビームスプリッタ １３、２０、２１、２２、２３、２４、２５、４５、９
０、９２、９３、９５受光素子 ２７、３０、３６、３７、３８、３９ メインスポット ２６、２８、２９、３１ サイドスポット ３２、３３、３４、３５ トラック ４０、７０ 半導体レーザ ４１、４２ レーザチップ ４３ 検出レンズ ４４ シリンドリカルレンズ ４６ ４分割受光素子 ７１ 保持部材 ７２ 平行平板くさび部材 ７２ａ 第１の平行平板くさび部材 ７２ｂ 第２の平行平板くさび部材 ７３ レーザビーム ７４ ラミネートプリズム ７５、７６、７７、７８ 平行平板 ７９ 全反射コーティング ８０ グレーティング ８１ ビームスプリッタコーティング ８８、８９ 基盤 ９１、９４ ３分割受光素子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１つの発光点から出射した１本のレーザ光
   を、くさび状の複屈折部材を互いに逆向きに接合した平
   行平板くさび部材に透過させるステップと、複数の平行
   平板が一体に成型されたラミレートプリズム部材であっ
   て、その接合面の一部に設けられたグレーティングを反
   射するステップと、その接合面の他の一部に設けられた
   偏光ビームスプリッタを透過、または反射するステップ
   と、前記偏光ビームスプリッタを透過したビームと、前
   記偏光ビームスプリッタを反射したビームとを互いに別
   の受光素子に受光するステップとを有し、前記１本のレ
   ーザ光を前記平行平板くさび部材により２本のビームに
   分割し、さらに前記グレーティングにより２本のビーム
   をそれぞれ３分割し合計６本のビームとして前記ラミネ
   ートプリズム部材より出射させ、被検出面から反射した
   入射光をその偏光面に応じて前記偏光ビームスプリッタ
   により３本ずつ２つのグループに分離して前記受光素子
   により受光することを特徴とするマルチビーム生成方
   法。
2. 【請求項２】１つの発光点を有するレーザ光源と、くさ
   び状の複屈折部材を互いに逆向きに接合した平行平板く
   さび部材と、複数の平行平板を一体に成型し、その接合
   面の一部にグレーティングと、その接合面の他の一部に
   偏光ビームスプリッタとを有するラミレートプリズム部
   材と、複数の受光素子とを有し、前記レーザ光源の１本
   のビームを前記平行平板くさび部材により２本のビーム
   に分割し、さらに前記グレーティングにより２本のビー
   ムをそれぞれ３分割し合計６本のビームとして前記ラミ
   ネートプリズム部材より出射させ、被検出面から反射し
   た入射光をその偏光面に応じて前記偏光ビームスプリッ
   タにより３本ずつ２つのグループに分離して前記受光素
   子により受光することを特徴とするマルチビーム光ピッ
   クアップ。