JPH1021577A - 複合光学素子および光学ヘッドおよび光メモリ装置 - Google Patents

複合光学素子および光学ヘッドおよび光メモリ装置

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JPH1021577A
JPH1021577A JP8173382A JP17338296A JPH1021577A JP H1021577 A JPH1021577 A JP H1021577A JP 8173382 A JP8173382 A JP 8173382A JP 17338296 A JP17338296 A JP 17338296A JP H1021577 A JPH1021577 A JP H1021577A
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JP
Japan
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light
optical
receiving element
light receiving
element substrate
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JP8173382A
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English (en)
Inventor
Masatoshi Yonekubo
政敏 米窪
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】CD−R媒体は、赤色レーザ光でデータを読み
取る事ができない。DVD装置でCD−Rが安全に読め
るための複合光学素子および光学ヘッドおよび光メモリ
装置を提供する。 【解決手段】 CD−R用の780nmのレーザ101
とDVD用の650nmのレーザ102を反射鏡104
を有するフォトダイオード基板103上に実装する。ホ
ログラム等の光路分岐手段を用いる事により、小型で安
価に課題を解決できる。書込み用媒体等への応用も可能
である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、 DVD(デジタ
ルビデオ等に使用されるディスク )やCD(コンパク
トディスク )などの光記録媒体に対し記録あるいは再
生を行う際に使用する複合光学素子、光学ヘッドおよび
光メモリ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】現在市販されいてる光ディスクに対して
は、例えばCDにおいては波長が780nmの近赤外レ
ーザ光を用いて情報の記録あるいは再生が行われてい
る。また、CDより高記録密度の光ディスクの1つであ
るDVDにおいては波長が680nm、650nmある
いは635nmの赤色レーザ光を用いて情報の記録ある
いは再生を行うことが検討されている。
【0003】DVD装置ではCD規格の媒体も使用可能
とするために、赤色レーザ光源と、媒体基板厚み1.2
mmに対応した光学系を用意する事が検討されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、CD規格のひ
とつである一回だけ書込みが可能なCD−R媒体は、赤
色レーザ光に対して低い反射率しか有しておらず、デー
タを読み取る事ができない。またむりにデータ再生を試
みると、赤色レーザ光のエネルギーを吸収し発熱してデ
ータを破壊してしまう恐れがある。
【0005】また各種の記録用の光メモリ媒体や、今後
さらに青色レーザ用の光メモリ媒体などの出現が予想さ
れ、さまざまな光メモリ媒体に対応した複合光学素子お
よび光学ヘッドおよび光メモリ装置が必要となる。
【0006】そこで、本発明においては、各種の光メモ
リ媒体に最適な光源を用いて情報の記録あるいは再生が
可能で、しかも小型かつコストの上昇を極力抑えた複合
光学素子および光学ヘッドおよび光メモリ装置を提供す
ることを目的としている。
【0007】また書込み用光ヘッド等で問題となる半導
体レーザの寿命が短い課題を解決し、寿命の長い光メモ
リ装置を提供することも目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】このため、本発明におい
ては、光学特性が異なる複数の光源と、受光素子基板
と、反射鏡を有する複合光学素子であって、前記複数の
光源を受光素子基板とほぼ平行方向に光が進行するよう
に実装し、受光素子基板に設置した反射鏡によって受光
素子基板とほぼ垂直方向に光路を変更する事を特徴とす
る複合光学素子を用いる。すなわち各種の光メモリ媒体
に適した波長、光量、発光モード等の光学特性を有する
複数の光源を有し、さらにそれらを受光素子基板と反射
鏡を用いて複合光学素子として小型化するのである。
【0009】この複合光学素子と、光路分岐手段と、集
光手段を有し、前記光学素子からの光を集光手段により
光メモリ媒体に集光し、光メモリ媒体からの反射光を光
路分岐手段により複合光学素子内の受光素子に導く事に
より、従来と同等の大きさで各種光メモリ媒体に最適に
対応し、しかもコストアップは光源のチップ分程度と大
変わずかとすることができる光学ヘッドを実現する。
【0010】この光学ヘッドと、光メモリ媒体判別手段
と光源選択手段を有し、前記の光メモリ媒体判別手段の
判別結果によって光源選択手段により光源を選択して発
光させる事により、各種光メモリ媒体に最適な光源を用
いて情報の記録あるいは再生が可能な光メモリ装置を実
現する。
【0011】また本発明の複合光学素子は、発光波長が
780nm付近と、発光波長が635nmから680n
m付近の二つの半導体レーザと、受光素子基板と、反射
鏡を有する複合光学素子であって、二つの半導体レーザ
を受光素子基板とほぼ平行方向に光が進行するように実
装し、受光素子基板に設置した反射鏡によって受光素子
基板とほぼ垂直方向に光路を変更する事を特徴とする。
【0012】また本発明の光学ヘッドは上記複合光学素
子と、光路分岐手段と、集光手段を有し、前記光学素子
からの光を集光手段により光メモリ媒体に集光し、光メ
モリ媒体からの反射光を光路分岐手段により複合光学素
子内の受光素子に導く事を特徴とする。
【0013】また本発明の光メモリ装置は上記光学ヘッ
ドと、光メモリ媒体判別手段と光源選択手段を有し、前
記の光メモリ媒体判別手段の判別結果がCD規格の光メ
モリ媒体の場合、発光波長が780nm付近の半導体レ
ーザを、前記の光メモリ媒体判別手段の判別結果がDV
D規格の光メモリ媒体の場合発光波長が発光波長が63
5nmから680nm付近の半導体レーザを光源選択手
段により選択して発光させる事を特徴とする。
【0014】また本発明の光学ヘッドは、光路分岐手段
はホログラムであり、複数の光源をならべた方向に長辺
を有する略長方形の受光部を有する事を特徴とする。こ
のようにすると複数の光源からの光を同一の受光部で受
光する事が可能となり、検出系が簡素にできる。
【0015】また本発明の光学ヘッドは、反射鏡と光路
分岐手段は同一のプリズムであって、複数の光源からの
光をそれぞれ専用の受光部により受光する事を特徴とす
る。このようにすると複数の光源からの光をそれぞれ専
用の受光部で受光する事が可能となり、検出系がそれぞ
れ最適化できるため性能を向上できる。
【0016】また本発明の光ヘッドは光学特性がほぼ等
しい複数の光源と、受光素子基板と、反射鏡を有する複
合光学素子であって、前記複数の光源を受光素子基板と
ほぼ平行方向に光が進行するように実装し、受光素子基
板に設置した反射鏡によって受光素子基板とほぼ垂直方
向に光路を変更する事を特徴とする複合光学素子と、光
路分岐手段と、集光手段を有し、前記光学素子からの光
を集光手段により光メモリ媒体に集光し、光メモリ媒体
からの反射光を光路分岐手段により複合光学素子内の受
光素子に導く事を特徴とする。この構成を用いれば、一
つの光源が故障しても他の光源に切り替える事により、
製品の寿命を大幅に伸ばす事ができる。
【0017】また一つの受光部よりなる光量監視手段を
用いる事により光量の監視機構の簡素化を実現する。
【0018】また光源の数と同じ数の受光部よりなる光
量監視手段を用いる事により光源を同時に点灯した場合
でも光量のコントロールを可能とする。
【0019】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態1〕以下に図面を参照して本発明の実施の
形態を示し、本発明につきさらに説明する。図1に、本
発明に係る複合光学素子の構成例を示してある。
【0020】発光波長780nmの半導体レーザ101
と、発光波長650nmの半導体レーザ102をフォト
ダイオード基板103上に実装してある。フォトダイオ
ード基板103には反射鏡104が作成されており、半
導体レーザ101、102から出射した光はフォトダイ
オード基板103にほぼ平行に進行し、反射鏡104に
より光路をフォトダイオード基板103とほぼ垂直方向
に変更される。
【0021】フォトダイオード基板103には複数に分
割された受光部105、106が形成されている。ま
た、出射光量を監視するためのモニターフォトダイオー
ド107が形成されている。このモニターフォトダイオ
ード107は一つで二つの光源からの光量を監視する。
【0022】図2に示すように、図1のごとく構成した
部品201をフラットパッケージ202内に実装し、ガ
ラス、光学プラスチック等の透明物質で作成したカバー
203により封止して本発明の複合光学素子を構成す
る。
【0023】図3に本発明の光ヘッドの構成例を示す。
本発明の複合光学素子301を使用する。カバーには光
路分岐手段としてホログラム素子302が設けられてい
る。集光手段として対物レンズ303を用いて光メモリ
媒体に集光する。対物レンズには回折格子304が形成
してあり780nmの波長に対して波長分散による球面
収差の補正、光メモリ媒体の基板厚みによる球面収差の
補正、開口数の調整を行っている。すなわちCD規格の
光メモリ媒体を使用する場合は780nmのレーザを使
用し、基板厚1.2mmに対して収差補正された回折格
子304の回折光を使用して開口数0.45にて使用す
る。またDVD規格の光メモリ媒体を使用する場合は6
50nmのレーザを使用し、基板厚0.6mmに対して
収差補正された対物レンズ303の屈折光を使用して開
口数0.6にて使用する。
【0024】図4にフォトダイオードの受光パターンの
例を示す。受光パターンは二つの光源が並んだ方向40
1に長い形状を有する。このように配置する事により、
ホログラム302の波長の違いによる回折角の違いや、
光源の位置の違いがあっても同一の受光部で受光でき
る。
【0025】図4には半導体レーザ101からの受光部
上の光を破線で、半導体レーザ102からの受光部上の
光を実線で模式的に示す。光源の間隔等によっては破線
でしめした光と実線で示した光が重なる位置となる事も
ありうる。
【0026】本発明の実施の形態の光メモリ装置は、光
メモリ媒体判別手段として、媒体基板の厚みを対物レン
ズのフォーカスサーチ動作により検出する方法を用い、
基板厚みが1.2mmのときCD規格の光メモリ媒体と
判別し、0.6mmのときDVD規格の光メモリ媒体と
判別する。光メモリ媒体判別手段の判別結果がCD規格
の光メモリ媒体の場合、発光波長が780nm付近の半
導体レーザを、前記の光メモリ媒体判別手段の判別結果
がDVD規格の光メモリ媒体の場合発光波長が発光波長
が650nmの半導体レーザをCPUを用いた光源選択
手段により選択して発光させる。
【0027】これにより、CD、DVDの両光メモリ媒
体に対応し、しかもCD−R媒体に対しても安全に情報
を読み出す事が可能となる。
【0028】〔実施の形態2〕図5に、本発明の他の実
施の形態を示す。
【0029】縦モードがシングルの50mWの半導体レ
ーザ501と、自励発振のマルチモードで発光する5m
Wの半導体レーザ502をモニターフォトダイオード5
05を有するヒートシンク503上に実装し、これを信
号検出用のフォトダイオード基板504上に設置してあ
る。モニターフォトダイオード505は2分割されてお
り、二つの光源の光量を独立に監視する。これにより同
時点灯して二つの光による並列処理による高速化も可能
となる。フォトダイオード基板504には光路分岐手段
と兼用の半透明の反射鏡506が設置されている。これ
はガラス製の小型のプリズム507に誘電体多層膜コー
トして作成した。フォトダイオード基板504には各レ
ーザによる信号光を受光する専用の多分割の受光部50
8、509が形成されている。
【0030】半導体レーザ501、502から出射した
光はフォトダイオード基板504にほぼ平行に進行し、
反射鏡506により光路をフォトダイオード基板504
とほぼ垂直方向に変更される。
【0031】図6に本実施の形態の光ヘッドの構成例を
示す。光路分岐手段と反射鏡は兼用の小型のプリズム5
07で構成してあり、対物レンズ601により光メモリ
媒体上に集光される。
【0032】本発明の実施の形態の光メモリ装置は、光
メモリ媒体判別手段により書込み用光メモリ媒体と、読
みだし用の光メモリ媒体を判別し、書込み用光メモリ媒
体に書き込む時は50mWの半導体レーザを、光メモリ
媒体から信号を読み出す時は5mWの半導体レーザをC
PUを用いた光源選択手段により選択して発光させる。
【0033】これにより、記録時は十分な記録エネルギ
ーが得られ、読みだし時はマルチモード発光のため雑音
が少ないく十分なS/Nが確保できる。
【0034】〔実施の形態3〕図7に、本発明の光ヘッ
ドの他の実施の形態における受光部を示す。
【0035】全体の構成は実施の形態1とほぼ同様であ
る。
【0036】光分岐手段として、少なくとも4つの領域
に分割されたブレーズホログラムを用い、受光部70
1、702、703、704に光を分岐する。この4つ
の受光部の出力を使用し演算することにより、フォーカ
スエラー信号、位相差検出法によるトラックエラー信
号、データ信号を得る。4つの受光部の周辺にさらに受
光部を作成しても良い。
【0037】受光部は半導体レーザ101、102の両
脇に設置し、それぞれの光源の反射鏡104による虚像
705、706を結んだ線の方向に長い略長方形を有す
る。
【0038】長方形の長辺の長さはどちらの光源からの
光ビーム707、708も共に受光できるよう十分長く
設定する。短辺の幅は、光メモリ媒体上に合焦したと
き、各受光部上での光ビーム707、708の幅と同等
か多少狭いように設定し、光量の少なくとも半分以上が
4つの受光部に入射し、かつフォーカスエラー信号に不
感帯が生ずるような事が無いようにするのが好ましい。
【0039】〔実施の形態4〕図8に、本発明の複合光
学素子の他の実施の形態を示す。
【0040】全体の構成は実施の形態1とほぼ同様であ
るが、発光波長430nmの光源801を追加して、3
つの光源を搭載した例である。
【0041】802はカバーからの反射光により光量を
監視するためのフロントモニター用フォトダイオードで
ある。このフロントモニター用フォトダイオードは3つ
の光源共通に使用する。フロントモニターの方が正確な
光量制御が可能である。
【0042】この場合でも全体の大きさはほとんど変化
せず小型に実現でき、さらに多くの光メモリ媒体に対応
可能となる。
【0043】〔実施の形態5〕本発明の光ヘッドの他の
実施の形態を示す。
【0044】複合光学素子には650nm30mWの半
導体レーザを2個搭載している。片方のレーザを使って
記録再生を行い、このレーザが劣化してきた場合他方の
レーザに切り替えて使用する。あるいは交互に使用す
る。このようにする事により製品の寿命をほぼ2倍にす
る事ができる。
【0045】なお、上記に示した実施の形態は一例であ
って各種の応用設計が可能であり当然本発明に包含され
るものである。例えば対物レンズは、回折格子付きの物
以外にも、二つの専用のレンズを切り替えて使用しても
よい。またトラッキング検出方法は位相差検出法以外に
もプッシュプル法、回折格子を追加して3ビーム法、あ
るいはウォブルピットを用いてサンプルサーボ法も可能
ある。
【0046】また本発明の複合光学素子は光メモリ装置
への応用ばかりでなく、例えば異なる波長を用いた色セ
ンサなどの光学機器に応用する事も可能である。
【0047】
【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
各種の光メモリ媒体に最適な光源が使用でき、しかもコ
ンパクトで、ローコストな光メモリ装置が実現できる。
【0048】とくに発光波長が780nm付近と、発光
波長が635nmから680nm付近の二つの半導体レ
ーザと、受光素子基板と、反射鏡を有する複合光学素子
であって、二つの半導体レーザを受光素子基板とほぼ平
行方向に光が進行するように実装し、受光素子基板に設
置した反射鏡によって受光素子基板とほぼ垂直方向に光
路を変更する事を特徴とする複合光学素子と、光路分岐
手段と、集光手段を有し、前記光学素子からの光を集光
手段により光メモリ媒体に集光し、光メモリ媒体からの
反射光を光路分岐手段により複合光学素子内の受光素子
に導く事を特徴とする光学ヘッドをもちい、光メモリ媒
体判別手段と光源選択手段を有し、前記の光メモリ媒体
判別手段の判別結果がCD規格の光メモリ媒体の場合、
発光波長が780nm付近の半導体レーザを、前記の光
メモリ媒体判別手段の判別結果がDVD規格の光メモリ
媒体の場合発光波長が発光波長が635nmから680
nm付近の半導体レーザを光源選択手段により選択して
発光させる事により、CD、DVDの両光メモリ媒体に
対応し、しかもCD−R媒体に対しても安全に情報を読
み出す事が可能となる。
【0049】さらに出力光量や発光モードが異なる複数
の光源を用いる事により、書込み時、読みだし時に最適
な状態を実現できる。
【0050】また光路分岐手段にホログラムを用い、複
数の光源をならべた方向に長辺を有する略長方形の受光
部を用いて、複数の光源からの光を同一の受光部により
受光する事により、受光部の回路構成を簡単にする事が
可能となり、小型化、コストダウンできる。
【0051】また反射鏡と光路分岐手段は同一のプリズ
ムであって、複数の光源からの光をそれぞれ専用の受光
部により受光する事により、それぞれの光源に対して最
適な専用の検出系を構成でき性能を向上できる。
【0052】さらに同一の特性の光源を複数使用する事
により製品寿命を長くする事ができる。
【0053】また一つの受光部よりなる光量監視手段を
用いる事により光源の数が多い場合でも光量の監視機構
が簡単にできる。
【0054】また光源の数と同じ数の受光部よりなる光
量監視手段を用いる事により光源を同時に点灯した場合
でも光量のコントロールが可能となり、多数の光源によ
る並列処理ができ、高速にデータの読みだしあるいは書
込みが可能になる。
【0055】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る複合光学素子の概
略構成を示す図である。
【図2】本発明の実施の形態1に係る複合光学素子の外
観を示す図である。
【図3】本発明の実施の形態1に係る光ヘッドの概略構
成を示す図である。
【図4】本発明の実施の形態1に係わる複合光学素子の
概略構成を示す平面図である
【図5】本発明の他の実施の形態2に係る複合光学素子
の概略構成を示す図である。
【図6】本発明の他の実施の形態2に係る光ヘッドの概
略構成を示す側面図である。
【図7】本発明の実施の形態3に係る複合光学素子の概
略構成を示す平面図である
【図8】本発明の実施の形態4に係る複合光学素子の概
略構成を示す平面図である
【符号の説明】
101、102、501、502、801・・光源(半
導体レーザ) 103、504・・受光素子基板(フォトダイオード) 104、506・・反射鏡 105、106、508、509、701、702、7
03、704・・受光部 107、503、505・・モニターフォトダイオード 202・・フラットパッケージ 203・・カバー 302・・ホログラム 303、601・・集光手段 507・・プリズム

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光学特性が異なる複数の光源と、受光素
    子基板と、反射鏡を有する複合光学素子であって、前記
    複数の光源を受光素子基板とほぼ平行方向に光が進行す
    るように実装し、受光素子基板に設置した反射鏡によっ
    て受光素子基板とほぼ垂直方向に光路を変更する事を特
    徴とする複合光学素子。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の複合光学素子と、光路
    分岐手段と、集光手段を有し、前記複合光学素子からの
    光を集光手段により光メモリ媒体に集光し、光メモリ媒
    体からの反射光を光路分岐手段により複合光学素子内の
    受光素子に導く事を特徴とする光学ヘッド。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の光学ヘッドと、光メモ
    リ媒体判別手段と光源選択手段を有し、前記の光メモリ
    媒体判別手段の判別結果によって光源選択手段により光
    源を選択して発光させる事を特徴とする光メモリ装置。
  4. 【請求項4】 発光波長が780nm付近と、発光波長
    が635nmから680nm付近の二つの半導体レーザ
    と、受光素子基板と、反射鏡を有する複合光学素子であ
    って、二つの半導体レーザを受光素子基板とほぼ平行方
    向に光が進行するように実装し、受光素子基板に設置し
    た反射鏡によって受光素子基板とほぼ垂直方向に光路を
    変更する事を特徴とする複合光学素子。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載の複合光学素子と、光路
    分岐手段と、集光手段を有し、前記光学素子からの光を
    集光手段により光メモリ媒体に集光し、光メモリ媒体か
    らの反射光を光路分岐手段により複合光学素子内の受光
    素子に導く事を特徴とする光学ヘッド。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載の光学ヘッドと、光メモ
    リ媒体判別手段と光源選択手段を有し、前記の光メモリ
    媒体判別手段の判別結果がCD規格の光メモリ媒体の場
    合、発光波長が780nm付近の半導体レーザを、前記
    の光メモリ媒体判別手段の判別結果がDVD規格の光メ
    モリ媒体の場合発光波長が発光波長が635nmから6
    80nm付近の半導体レーザを光源選択手段により選択
    して発光させる事を特徴とする光メモリ装置。
  7. 【請求項7】 複数の光源と、受光素子基板と、反射鏡
    を有する複合光学素子であって、前記複数の光源を受光
    素子基板とほぼ平行方向に光が進行するように実装し、
    受光素子基板に設置した反射鏡によって受光素子基板と
    ほぼ垂直方向に光路を変更する事を特徴とする複合光学
    素子と、光路分岐手段と、集光手段を有し、光路分岐手
    段はホログラムであり、複数の光源をならべた方向に長
    辺を有する略長方形の受光部を有する事を特徴とする光
    学ヘッド。
  8. 【請求項8】 複数の光源と、受光素子基板と、反射鏡
    を有する複合光学素子であって、前記複数の光源を受光
    素子基板とほぼ平行方向に光が進行するように実装し、
    受光素子基板に設置した反射鏡によって受光素子基板と
    ほぼ垂直方向に光路を変更する事を特徴とする複合光学
    素子と、光路分岐手段と、集光手段を有し、反射鏡と光
    路分岐手段は同一のプリズムである事を特徴とする光学
    ヘッド。
  9. 【請求項9】 光学特性がほぼ等しい複数の光源と、受
    光素子基板と、反射鏡を有する複合光学素子であって、
    前記複数の光源を受光素子基板とほぼ平行方向に光が進
    行するように実装し、受光素子基板に設置した反射鏡に
    よって受光素子基板とほぼ垂直方向に光路を変更する事
    を特徴とする複合光学素子と、光路分岐手段と、集光手
    段を有し、前記複合光学素子からの光を集光手段により
    光メモリ媒体に集光し、光メモリ媒体からの反射光を光
    路分岐手段により複合光学素子内の受光素子に導く事を
    特徴とする光ヘッド。
  10. 【請求項10】 複数の光源と、複数の光源の光量を監
    視する一つの受光部よりなる光量監視手段と、受光素子
    基板と、反射鏡を有する複合光学素子であって、前記複
    数の光源を受光素子基板とほぼ平行方向に光が進行する
    ように実装し、受光素子基板に設置した反射鏡によって
    受光素子基板とほぼ垂直方向に光路を変更する事を特徴
    とする複合光学素子と、光路分岐手段と、集光手段を有
    し、前記複合光学素子からの光を集光手段により光メモ
    リ媒体に集光し、光メモリ媒体からの反射光を光路分岐
    手段により複合光学素子内の受光素子に導く事を特徴と
    する光ヘッド。
  11. 【請求項11】 複数の光源と、複数の光源の光量を監
    視する光源の数と同じ数の受光部よりなる光量監視手段
    と、受光素子基板と、反射鏡を有する複合光学素子であ
    って、前記複数の光源を受光素子基板とほぼ平行方向に
    光が進行するように実装し、受光素子基板に設置した反
    射鏡によって受光素子基板とほぼ垂直方向に光路を変更
    する事を特徴とする複合光学素子と、光路分岐手段と、
    集光手段を有し、前記複合光学素子からの光を集光手段
    により光メモリ媒体に集光し、光メモリ媒体からの反射
    光を光路分岐手段により複合光学素子内の受光素子に導
    く事を特徴とする光ヘッド。
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