JPWO2010047021A1 - 光学ユニットとそれを用いた電子機器 - Google Patents

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Abstract

光学ユニット（１）は、第１の光を出射する第１の発光素子（２）と、第１の光と同じ向きに、第１の光とは波長が異なる第２の光を出射する第２の発光素子（３）とを備える。第２の発光素子（３）の出射面は、第１の発光素子（２）の出射面に比べ、前記第１の光の向きと反対側に距離をおいて配置されている。

Description

本発明は、光学ユニットと、それを用いた電子機器、例えばＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＢＤ（Blu-ray Disc）等のメディアから情報を読み取る又は該メディアに情報を書き込む電子機器に関するものである。
従来、光学ユニットを備え、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ等のメディアについて情報の読み書きを行なう電子機器は、例えば次のような構造を備えていた。
つまり、ＣＤ及びＤＶＤ用の第１の発光素子から出射された第１の光について、収差補正レンズ、第１対物レンズ等を順に通過させた後にメディアのトラックに結像させる。また、ＢＤ用の第２の発光素子から出射された第２の光について、収差補正レンズ、第２対物レンズ等を順に通過させた後にメディアのトラックに結像させる。以上のような構成である。尚、収差補正レンズの前にリレーレンズを通過させる場合もある。
このような構成について、例えば特許文献１に開示されている。
特開２００６−１２０２８３号公報
しかしながら、前記の技術には、小型化を図りにくいという課題があった。
前記の例において、第１の発光素子は、ＣＤ用としての波長７８０ｎｍの光と、ＤＶＤ用としての波長６５０ｎｍの光とを出射する。また、第２の発光素子は、ＢＤ用の波長４０５ｎｍの光を出射する。
このように、ＣＤ用の光の波長よりもＤＶＤ用の光の波長の方が短く、それよりも更にＢＤ用の光の波長が短くなるようにしている。これによって、ＣＤよりもＤＶＤ、ＤＶＤよりもＢＤにおいてメディアのトラックにおける結像を小さくすることができ、記録密度についてはＣＤよりもＤＶＤ、ＤＶＤよりもＢＤにおいて高くなっている。
ここで、ＣＤ用の光とＤＶＤ用の光とを出射する２波長の発光素子は知られている。このため、ＣＤ、ＤＶＤ及びＢＤのいずれにも対応する電子機器には、ＣＤ及びＤＶＤ用の発光素子を備える光学ユニットと、ＢＤ用の発光素子を搭載する光学ユニットとの両方が備えられている。
このように２つの光学ユニットを備えることから、従来の電子機器は小型化に限界があった。
また、ＣＤ等のメディアの読み書きを行なう電子機器について、ノイズの低減、解像度の向上等、再生及び記録の品質向上が求められている。
以上に鑑み、光学ユニット及びそれを用いた電子機器を小型化する技術と、再生及び記録の品質向上を実現する技術とについて説明する。
以上に説明した点に関し、本願出願人らは、以下のような検討を行なった。
前記の通り、ＣＤ、ＤＶＤ及びＢＤのいずれにも対応する電子機器は、２つの光学ユニットを備える。これは、ＣＤ及びＤＶＤ用の発光素子と、ＢＤ用の発光素子とでは用いる材料等が異なるために別々の素子とされ、それぞれを搭載する光学ユニットを一つずつ設けるのが一般的だからである。
これに対し、一つの光学ユニットに対し、ＣＤ及びＤＶＤ用の発光素子と、ＢＤ用の発光素子との両方を搭載することを考えた場合、発光点同士の距離が問題となる。
各発光素子から出射された光は、各種のレンズ、プリズム等を含む光学系を通過してメディア上に結像される。この際、光学ユニットから出射されるＣＤ、ＤＶＤ及びＢＤ用の３つの光の光軸が一致しており、更に、ＣＤ、ＤＶＤ及びＢＤ用の発光素子の出斜面から光学ユニットの出射面までの光路長が一致していることが望ましい。このようにすると、ＣＤ、ＤＶＤ及びＢＤ用の光について、光学ユニットにおける見かけの発光点を一致させて電子機器の光学系を共通化することができ、電子機器の構成として望ましいものとなる。
ここで、複数の発光素子がそれぞれ別々の光学ユニットに搭載されているのであれば、それぞれの光に対して所定の光学系を設ける等により、光軸及び光路長を比較的容易に調整することができる。
これに対し、一つの光学ユニットに複数の発光素子を搭載した場合、各発光素子の発光点同士の距離が近くなるため、それぞれの発光点からの光について別々のレンズ等によって調整することが難しくなる。これと共に、各発光素子は一定の大きさを有するので、同一の光軸をもって発光しているものとして扱うことができるほど発光点同士を近付けることもできない。
次に、ＣＤ等のメディアの読み書きを行なう電子機器の再生及び記録の品質を劣化させる原因の一つとして、発光素子から出射された光がメディア上に結像する際、楕円状になっていることを考えた。メディアのトラックに平行な楕円状に結像すると、目的とした箇所の信号に加えて隣の信号等にも光が当たってしまい、エラーの原因となると考えられる。また、メディアのトラックに垂直な楕円状に結像すると、目的のトラックの隣のトラック等にも光が当たってしまい、やはりエラーの原因となると考えられる。
以上の検討に基づき、本開示の第１の光学ユニットは、第１の光を出射する第１の発光素子と、第１の光と同じ向きに、第１の光とは波長が異なる第２の光を出射する第２の発光素子とを備え、第２の発光素子の出射面は、第１の発光素子の出射面に比べ、第１の光の向きと反対側に所定の距離をおいて配置されている。
このような光学ユニットによると、第１の発光素子における光の出射面よりも、第２の発光素子における光の出射面の方が所定の距離だけ後方（光の出射される向きとは反対側）に位置している。このようにして、第１の光と第２の光とについて予め所定の値だけ光路長に差を設けておくことにより、２つの光の光軸を合わせるために生じる光路長を補正し、最終的な光路長を一致させることができる。
尚、所定の距離は、第１の発光素子の発光点と、第２の発光素子の発光点との距離に対応して設定されていることが好ましい。
第１の光と第２の光との光軸を合わせるために生じる光路長の差は、２つの発光点の距離に依存する。よって、該距離に対応して、前記の所定の距離を設定するのがよい。
また、第１の光の光軸と、第２の光の光軸とを合わせる光結合用プリズムを更に備え、第１の光が光結合用プリズムから出射されるまでの光路長と、第２の光が光結合用プリズムから出射されるまでの光路長とが一致するように所定の距離が設定されていることが好ましい。
このようにすると、第１の光及び第２の光が光学ユニットから出射される際に、２つの光の光軸が合わされており、且つ、それぞれの発光点からの光路長も一致する。これは複数の光を出射する光学ユニットとして望ましい構成である。
また、第１の発光素子の発光点高さと、第２の発光素子の発光点高さとが同じであることが好ましい。
このようになっていると、高さ方向に関しては光軸を合わせる必要の無い光学ユニットとなり、光軸を合わせるための光結合用プリズム等の構成を単純化することができる。
次に、本開示の第２の光学ユニットは、第１の光を出射する第１の発光素子と、第１の光と同じ向きに、第１の光とは波長が異なる第２の光を出射する第２の発光素子とを備え、第１の発光素子の発光点高さと、第２の発光素子の発光点高さとが同じである。
第２の光学ユニットによると、プリズム等による調整を必要とすることなしに、第１の光と第２の光とは同じ高さをもって光学ユニットから出射される。このため、第１の光と第２の光との光軸を合わせるために設ける光結合用プリズム等について、構成、調整等を容易にすることができる。つまり、高さ方向に対して垂直な方向についてのみ光軸を調整すれば良いことになる。
尚、光学ユニットにおける所定の基準面から第１の発光素子の発光点までの距離と、基準面から第２の発光素子の発光点までの距離とが同じであることが好ましい。更に、基準面は、光学ユニットを実装するための実装面であることが好ましい。
このように、発光点高さとして、光学ユニットにおける基準面からの距離を用いることができる。更に、光学ユニットを電子機器等に実装する際の実装面を基準面とすると、電子機器等にたいして２つの発光点高さを同じにすることができる。
次に、本開示の第３の光学ユニットは、第１の光を出射する第１の発光素子を備え、該第１の発光素子は、光学ユニットにおける所定の基準面に対して斜めに搭載されている。ここで、基準面は、光学ユニットを実装するための実装面実装面であることが好ましい。また、第１の光と同じ向きに、第１の光とは波長が異なる第２の光を出射する第２の発光素子を更に備えることが好ましい。
このような光学ユニットを用いると、発光素子が出射する光を、メディアのトラックに対して斜めに結像させることが容易に可能である。これにより、結像した光が隣のトラックに重なること、及び、同一のトラック内にて所定の信号と共に誤って隣の信号を同時に読み取ってしまうことを防ぐことができる。これにより、再生及び記録の品質を向上することができる。
また、第１の光の光軸と、第２の光の光軸とを合わせる光結合用プリズムを更に備えることが好ましい。
このようにすると、同じ光軸をもって第１の光及び第２の光が出射される光学ユニットを実現することができる。
また、第１の光学ユニット又は第２の光学ユニットにおいて、第１の発光素子及び第２の発光素子のうち少なくとも一方は、光学ユニットにおける所定の基準面に対して斜めに搭載されていることが好ましい。基準面は、光学ユニットを電子機器等に実装するための実装面であることが好ましい。
このようにすると、基準面（実装面）に対して斜めに搭載された発光素子が出射する光を、メディアのトラックに対して斜めに結像させることができる。これにより、結像した光が隣のトラックに重なること、及び、同一のトラック内にて所定の信号と共に誤って隣の信号を同時に読み取ってしまうことを防ぐことができる。これにより、再生及び記録の品質を向上することができる。
また、第１の光学ユニット又は第２の光学ユニットにおいて、少なくとも第１の傾斜面及び第２の傾斜面を有する基台を備え、第１の発光素子は、基台の第１の傾斜面に設けられ、第２の発光素子は、基台の第２の傾斜面に設けられていることが好ましい。
更に、基台は三角柱形状であり、三角柱形状の３つの側面の内の一つの面が機体取り付け面であり、他の二つの側面が第１の傾斜面及び第２の傾斜面であることが好ましい。
このようにすると、第１の発光素子及び第２の発光素子が発する熱について、基台を介し、機体取り付け面から効率良く放熱することができる。また、第１の発光素子及び第２の発光素子を第１の傾斜面及び第２の傾斜面に搭載しているため、第１の光及び第２の光をメディアのトラックに対して斜めに結像させることができ、再生及び記録の品質を向上することができる。
また、第１の傾斜面と、第２の傾斜面とが交わる頂辺部分の少なくとも一部が取り除かれるように第４の側面が設けられ、第４の側面は、グランド接続面であることが好ましい。グランド接続面は、このようにして設けても良い。
また、第１の発光素子は、２波長の光を選択的に出射することが好ましい。
また、第１の発光素子は、ＣＤ用の光と、ＤＶＤ用の光とを出射することが好ましい。
また、第２の発光素子は、ＢＤ用の光を出射することが好ましい。
このようにすると、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ等の異なるメディアにそれぞれ対応する光を出射する光学ユニットとすることができる。
次に、本開示の電子機器は、本開示の何れかの光学ユニットと、光学ユニットが光を出射する方向に備えられた第１の発光素子用の第１の対物レンズ及び第２の発光素子用の第２の対物レンズとを備える。
本開示の光学ユニットを用いることにより、複数の光学ユニットを搭載することなく複数の光（例えばＣＤ用、ＤＶＤ用及びＢＤ用の光）を用いる電子機器を実現することができる。また、当然ながら、複数の光学ユニットに対応するように複数の光学系を設けることも不要となる。これらのことから、電子機器の小型化を実現することができる。
尚、第１の光の光軸と、第２の光の光軸とを合わせる光結合用プリズムを更に備えることが好ましい。
また、光学ユニットが光を出射する方向に備えられたリレーレンズを更に備えることが好ましい。
また、リレーレンズと、第１の対物レンズ及び第２の対物レンズとの間に、収差補正レンズ備えることが好ましい。
必要に合わせて、以上のものを備えていても良い。
また、第１の対物レンズを通過した後の第１の光及び第２の対物レンズを通過した後の第２の光のうち少なくとも一方は、第１の対物レンズ及び第２の対物レンズに対向して配置されたメディアのトラックに対して斜めに結像することが好ましい。
このようにすると、結像した光が隣のトラックに重なること、及び、同一のトラック内にて所定の信号と共に誤って隣の信号を同時に読み取ってしまうことを防ぐことができる。これにより、再生及び記録の品質を向上することができる。
また、本開示の第２の電子機器は、第３の光学ユニットと、光学ユニットが光を出射する方向に備えられた発光素子用の対物レンズを備え、発光素子から出射される光は、対物レンズに対向して配置されたメディアのトラックに対して斜めに結像する。
このような電子機器を用いると、発光素子が出射する光を、メディアのトラックに対して斜めに結像させることが容易に可能である。これにより、結像した光が隣のトラックに重なること、及び、同一のトラック内にて所定の信号と共に誤って隣の信号を同時に読み取ってしまうことを防ぐことができる。これにより、再生及び記録の品質を向上することができる。
また、結像は楕円状であり、且つ、その長軸方向とトラックとの成す角が２０°以上で且つ５０°以下であることが好ましい。
このような角度に楕円状に結像していると、再生及び記録の品質を向上する効果をより確実に実現できる。
本開示の光学ユニット及びそれを備える電子機器によると、一つの光学ユニットによって複数の光を用いることができ、光学ユニット及び電子機器の小型化を実現することができる。また、メディアのトラックに対して光を斜めに結像させることにより、より正確な読み書きが可能となっている。
図１は、本開示の一実施形態の例示的電子機器における光学回路を示す図である。 図２は、一実施形態の例示的光学ユニットの斜視図である。 図３は、一実施形態の例示的光学ユニットの正面図である。 図４は、一実施形態の例示的光学ユニットの主要部の拡大正面図である。 図５は、一実施形態の例示的光学ユニットにおいて、第１の発光素子の出射面と第２の発光素子の出射面との配置の関係を示す模式図である。 図６は、一実施形態におおいて、メディアとそこに結像した光について説明する図である。 図７は、一実施形態の他の例示的光学ユニットを説明する図である。 図８（ａ）〜（ｃ）は、一実施形態の他の例示的光学ユニットにおける光学素子の搭載について説明する図である。 図９は、一実施形態の例示的電子機器にリレーレンズが備えられている場合について示す図である。
以下、本開示の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、ＣＤ、ＤＶＤ及びＢＤの各メディアについて書き込み・読み出しが可能な本実施形態の例示的光学ユニット及び電子機器の構成を模式的に示す図である。
図１において、光学ユニット１は、ＣＤ用及びＤＶＤ用の２波長にて発光可能な第１の発光素子２と、ＢＤ用の第２の発光素子３とを備えている。該光学ユニット１の構成については、後に更に詳しく説明する。
光学ユニット１の第１の発光素子２及び第２の発光素子３が光を出射する出射方向には、光結合用プリズム４、収差補正レンズ６、長波光反射ミラー７及び短波光反射ミラー８が、光学ユニット１の側からこの順に直線的に配置されている。尚、ここでは光学ユニット１と光結合用プリズム４とが別々に電子機器に備えられているものとしている。しかし、光学ユニットが光結合用プリズムを有する構成であり、そのような光学ユニットが電子機器に搭載されているのであっても良い（つまり、光学ユニット１と光結合用プリズム４を合わせて、図１において破線により示す光学ユニット１ｂとする構成でも良い）。
また、長波光反射ミラー７の反射方向には、フィルター作用を有する光学部品９を介して反射光が入射するように第１の対物レンズ１０が設けられている。更に、短波光反射ミラー８の反射方向には、色消し回折レンズ１１を介して反射光が入射するように第２の対物レンズ１２が設けられている。尚、光学部品９及び色消し回折レンズ１１の機能については、特許文献１等に開示されている通りであるため、ここでは詳述しない。
第１の対物レンズ又は第２の対物レンズを通過した光は、対物レンズに対向して配置されたメディア１３に結像する。ここで、ＣＤ、ＤＶＤ及びＢＤのいずれか一つである円板状のメディア１３について、図示及び説明の都合上、一つのメディア１３によって表している。しかし、実際には、ＣＤ、ＤＶＤ及びＢＤのいずれか一つが選択的に図１に示すように配置される。また、図１のメディア１３について、図の最も上方（第１の対物レンズ１０等から遠い側）にＣＤ用のトラック、最も下方にＢＤ用のトラック、これら２つの間にＤＶＤ用のトラックが示されている。
また、収差補正レンズ６について、ステッピングモータ６ａを用いてリードスクリュー６ｂを回転させることにより、該収差補正レンズ６を前後方向に移動し、これによって収差補正を行なうようになっている。
次に、光学ユニット１について更に説明する。図２は、光学ユニット１の構成を示す斜視図である。また、図３は、図２のIII に示す向きに光学ユニット１を見た図（光の出射方向から見た図）であり、図４は、図３のIV付近を拡大し、基台１５とそこに搭載された第１の発光素子２及び第２の発光素子３について示す図である。
図２に示す通り、光学ユニット１は、台形状の放熱板１４上に、三角柱形状の基台１５を設置し、その周囲を囲むように樹脂等からなる外周保護壁１６を設けた構成を有する。
更に詳しく述べると、金属製で且つ三角柱形状の基台１５の３つの側面の一つを機体取り付け面とし、該機体取り付け面（下面）を直に放熱板１４に密着するか又は伝熱部材を介して放熱板１４に接続している。これにより、ＣＤ及びＤＶＤ用の第１の発光素子２と、ＢＤ用の第２の発光素子３とにおいて生じる熱は、基台１５を介して放熱板１４に効率良く伝達されるようになっている。
また、図４に示す通り、三角柱形状の基台の３つの側面のうち、放熱板１４に接続されている機体接続面以外の２つの側面は、それぞれ機体接続面に対して３０度〜４５度の角度を成す傾斜面１７及び傾斜面１８となっている。ここで、傾斜面１７には第１の発光素子２、傾斜面１８には第２の発光素子３がそれぞれダイボンド材１９を介して接着・固定されている。更に、傾斜面１７及び傾斜面１８が交わる頂辺２４部分の一部が後端付近において除去されたように、機体接続面と並行になったグランド接続面２５が設けられている（図２）。
外周保護壁１６の前方側（図１における光結合用プリズム４の側）には、第１の発光素子２及び第２の発光素子３から出射された光を出すための出射窓２０が設けられている。
また、外周保護壁１６に囲まれた内側の後部から光学ユニット１の後方に向かって、入力リード２１及びグランドリード２２が引き出されている。
更に、外周保護壁１６内において、入力リード２１のうちの２つがそれぞれ第１の発光素子２及び第２の発光素子３に対して金属細線２３によって電気的に接続されている。また、同じく外周保護壁１６内において、グランドリード２２とグランド接続面２５とについても金属細線２３によって電気的に接続されている。
本実施形態の光学ユニット１において、以上に説明した通り、ＣＤ及びＤＶＤ用の第１の発光素子２と、ＢＤ用の第２の発光素子３とを基台１５の傾斜面１７及び傾斜面１８にそれぞれ配置している。第１の発光素子２は、その出射面２ａに設けられた開口２６及び２７（図４等を参照）からＣＤ用の光（波長７８０ｎｍ）及びＤＶＤ用の光（波長６５０ｎｍ）を出射する。また、第２の発光素子３は、その出射面３ａに設けられた開口２８から、第１の発光素子２と同じ方向にＢＤ用の光（波長４０５ｎｍ）を出射する。
これらの３波長の光（ＣＤ用の波長７８０ｎｍの光、ＤＶＤ用の波長６５０ｎｍの光及びＢＤ用の波長４０５ｎｍの光）は、光学ユニット１から選択的に出射される。出射方向は、光学ユニット１の下面４０に対して平行であるのが良い。出射された光は、図１にも示す通り、光結合用プリズム４、収差補正レンズ６、長波光反射ミラー７、短波光反射ミラー８等を介してメディア１３に供給される。
また、３波長の光について、光軸が合っていると共に、光路長が同じであることが望ましい。これを実現するため、図５に模式的に示すように、第２の発光素子３の出射面３ａは、第１の発光素子２の出射面２ａよりも距離Ｄ１だけ後方（光の出射する向きと反対側）に配置され、且つ、光結合用プリズム４を用いて光軸を一致させる。
ここで、第１の発光素子２における開口２６と開口２７との距離Ｄ３は十分に小さく、例えば１１０μｍであり、それぞれの開口から出射される光の光軸が一致しているとみなすことができる。このため、以下では第１の発光素子２は開口２６と開口２７との中点において発光しているものとみなして説明する。
これに対し、第１の発光素子２と第２の発光素子３との発光点（開口）間の距離Ｄ２は、例えば８００μｍ〜１０００μｍである。これは、第１の発光素子２及び第２の発光素子３の幅がいずれも例えば３００μｍ〜４００μｍ程度あること、２つの発光素子はある程度隙間を空けて搭載する必要があること等による。このような発光点間の距離Ｄ２の値は、第１の発光素子２からの光と第２の発光素子３からの光との光軸が一致しているとみなすには大きすぎる。よって、光結合用プリズム４を用いて各発光素子からの光の光軸を一致させるようにしている。尚、各発光素子からの光をそれぞれ別々の光学系によって処理するには、８００μｍ〜１０００μｍという距離Ｄ２の値が小さすぎて不都合である。更に、複数の光学系を備える構成は、電子機器を小型化するには不利である。
光結合用プリズム４を用い、第１の発光素子２からの光を屈折させて第２の発光素子３からの光に光軸を合わせたとすると、第１の発光素子２からの光は距離Ｄ２だけ長く進むことになる。これを解消するために、第１の発光素子２の出射面２ａに対し、第２の発光素子３の出射面３ａを距離Ｄ１だけ後退させる。ここで、単純にＤ１＝Ｄ２としても良いが、より正確には、光結合用プリズム４の屈折率を考慮して光路長を等しくする。つまり、光結合用プリズム４の屈折率がｎであり、他の部分（大気中）の屈折率が１であるとき、Ｄ１＝ｎＤ２とする。
尚、第１の発光素子２の出射面２ａと第２の発光素子３の出射面３ａとの距離（図５の寸法Ｄ１）は例えば１ｍｍ程度であるが、これには限らない。
次に、光学ユニット１における各発光素子の発光点高さについて説明する。図３に示すように、光学ユニット１において、第１の発光素子２の発光点高さＨ１と、第２の発光素子３の発光点高さＨ２とを同じにしている。ここで、第１の発光素子２については、前述の通り開口２６と開口２７との距離が十分に小さいため、その中点の高さを発光点高さＨ１と考える。また、ここでは、発光点高さとして、光学ユニット１の下面４０からの距離を考えている。下面４０は、光学ユニット１を電子機器等に実装する際に用いる実装面である。
このように、第１の発光素子２の発光点高さＨ１と、第２の発光素子３の発光点高さＨ２とが同じになっていると、それぞれの光の光軸を合わせるのが容易になる。つまり、光結合用プリズム４等により光軸を一致させる際に、高さ方向についての調整が不要となることから、一方向（高さ方向に垂直な方向、ここでは下面４０に平行な方向）についての調整を行なえば良いことになり、より容易に光軸を一致させることができる。
尚、以上では下面４０を発光点高さの基準としたが、これには限らない。光結合用プリズム４により光軸を調整する方向と垂直な方向を高さ方向と考えて、第１の発光素子２の発光点高さと、第２の発光素子３の発光点高さとが同じになるようにすればよい。図１において説明した通り、光結合用プリズム４は、光学ユニット１とは別に電子機器に備えられていても良いし、光結合用プリズム４を備える光学ユニット１ｂを用いても良い。
以上のようにして、第１の発光素子２及び第２の発光素子３を備える光学ユニット１において、それぞれの発光素子が出射する光の光軸及び光路長をより容易に一致させることができる。この結果、一つの光学ユニット（及び付随する光学系）を用いて複数の波長の光に対応する電子機器を実現することができ、電子機器の小型化を実現することができる。
尚、ＣＤ、ＤＶＤ及びＢＤのいずれにおいても、メディア１３からの反射光は、光学ユニット１側に戻り、ここで不図示の受光素子によって受光される。このことについては、従来の構成を取ればよいものであるため、詳しい図示及び説明を省略する。
次に、メディア１３に供給された光の結像について説明する。図６は、メディア１３とそこに結像した光について示す図である。
メディア１３には、信号の記録されたトラック２９と、隣接するトラック２９間を分けるランド３０とを有する。
各トラック２９内に示された円３１ａは信号の「１」を示し、楕円となっている３１ｂ等は信号「１」が連続して書き込まれていることを示す。また、円３１ａ及び楕円３１ｂの無い箇所は信号の「０」を示し、長い範囲に亘って円も楕円も示されていない部分は信号の「０」が連続している状態を示す。
本実施形態の光学ユニット１において、第１の発光素子２及び第２の発光素子３から出射された光は、メディア１３上に、トラック２９に対して斜めの楕円状に結像する。これを結像Ａとして示す。斜めの楕円状となるのは、第１の発光素子２及び第２の発光素子３をいすれも三角柱形状の基台１５における傾斜面１７及び傾斜面１８に配置していることを一因とする。また、光学系に他の部品を更に配置した場合にはフーリエ変換作用も影響する。
このような斜めの結像Ａとなることは、トラック２９間のクロストークが発生すること等のエラーを防止する効果を示す。これを以下に説明する。
まず、メディア１３上に対し、結像Ｂのように、トラック２９に平行方向に長い楕円状に結像した場合を考える。この場合、同じトラック２９内において、目的とした所定の信号に加えて、該所定の信号に隣接する他の信号にも光が当たってしまい、正確な読み出しができなくなるおそれがある。
また、結像Ｃのように、トラック２９に対して垂直方向に長い楕円状に結像した場合を考える。この場合、目的としたトラックと隣接する他のトラック２９にも光が当たってしまい、この場合も正確な読み出しができないおそれがある。
これらに対し、本実施形態においては、トラック２９に対して斜めの楕円状の結像Ａとなる。この場合、同じトラック２９内において隣接する信号を読むことは無い。また、隣接するトラック２９間において、距離ｄだけの余裕が生まれ、隣接するトラック２９の信号を読み込んでしまうことはない。
以上のように、斜めの結像Ａとすることにより正確でエラーのない読み出しを行なう効果が実現する。尚、以上は読み出しの場合を説明したが、データの書き込みを行なう場合にも、同様に斜めの結像Ａとすることにより正確な書き込みが実現する。
尚、前記の効果をより確実に実現するためには、トラック２９に対して、楕円状の結像Ａの長軸方向が２０°以上で且つ５０°以下となることが望ましく、３０°以上で且つ５０°以下となることが更に望ましい。このために、図４において、放熱板１４の上面に対して傾斜面１７、傾斜面１８の成す角を３０°〜４５°としている。
また、斜めの結像Ａを実現する方法は、図２の光学ユニット１を用いることには限らない。例えば、以下に説明する他の実施例の光学ユニットのいずれかを用いても良いし、更に別方法を取っても良い。光学ユニットを搭載した電子機器において、メディア上のトラックに対して斜めに光を結像させることができる構成であれば良いのであり、光学ユニットにおいて発光素子を斜めに搭載することによりこれを容易に実現することができる。
（他の実施例）
図２等に示した光学ユニット１の場合、三角柱形状の基台１５を用い、その傾斜面の２つにそれぞれ発光素子を搭載している。しかし、このような構成は必須ではない。以下に、本実施形態の他の実施例について、図面を参照して説明する。
図７は、他の例示的光学ユニット４１を模式的に示す図であり、図３と同様に、光の出射方向から見た図である（但し、説明に重要な構成要素を示し、一部は省略している）。光学ユニット４１は、台座部４２上に、サブマウント４３に搭載された第１の発光素子４５と、サブマウント４４に搭載された第２の発光素子４６とを有している。ここで、光学ユニット４１の下面４９に対して台座部４２の上面の一部が斜めになっており、サブマウント４４及び第２の発光素子４６は該斜め部分上に備えられている。このため、第２の発光素子４６は光学ユニット４１に対して斜めに搭載され、ここから出射された光をＣＤ等のメディア上においてトラックに対して斜めの楕円状に結像させることができる。このことにより、図６を参照して説明した通り、記録・再生の品質を向上できる。
また、光学ユニット４１において、第１の発光素子４５の発光点４７及び第２の発光素子４６の発光点４８は、発光点高さＨが同じである。ここで、発光点高さＨとしては、光学ユニット４１の下面４９から発光点４７及び発光点４８までの距離を考えている。
これにより、発光点４７及び発光点４８から出射される光の光軸を合わせる際には、一方向（ここでは下面４９に平行な方向）についてのみ光軸の調整を行なえばよいことになる。
また、図７の光学ユニット４１では、第２の発光素子４６だけを斜めに搭載している。しかしながら、第１の発光素子４５についても、台座部４２の上面が斜めになった部分に搭載することは当然可能である。これにより、第１の発光素子４５が出射する光についてもメディアのトラックに対して斜めに結像させて、記録・再生の品質を向上することができる。
また、第２の発光素子４６が下面４９に対して斜めになっている例を示したが、光学ユニット４１において他の基準を取っても構わない。
次に、図８（ａ）〜（ｃ）に、発光素子を搭載する更に別の例を示している。
図８（ａ）の場合、第１の発光素子５１の発光点５３と、第２の発光素子５２の発光点５４とは、それぞれの発光素子の搭載に用いる面からの距離が実質的に同じである。このような場合には、第１の発光素子５１及び第２の発光素子５２を単純にサブマウント５５に搭載することにより、発光点高さ５６を同じにすることができる。
図８（ｂ）の場合、第１の発光素子６１の発光点６３と、第２の発光素子６２の発光点６４とは、それぞれの発光素子の搭載に用いる面からの距離が異なっている。例えば、一方をジャンクションアップ、他方をジャンクションダウンにて搭載するような場合である。このような場合、第１の発光素子６１を搭載するサブマウント６７と、第２の発光素子５２を搭載するサブマウント６８との厚さを違えることにより、各サブマウントを搭載する台座部６５から各発光点までの距離を等しくする。このようにして、第１の発光素子６１と第２の発光素子６２とについて、発光点高さ６６を同じにすることができる。
図８（ｃ）の場合、台座部７５の上面の斜めになった部分の上方に第１の発光素子７１と第２の発光素子７２とが搭載されている。ここで、第２の発光素子７２はサブマウント７８上に直接搭載されているのに対し、第１の発光素子７１はサブマウント７８上に更にサブマウント７９を介して搭載されている。これにより、２つの発光素子をいずれも斜めに搭載すると共に、第１の発光素子７１の発光点７３と第２の発光素子７２の発光点７４とが同じ発光点高さ７６になっている。
以上の他にも、三角柱形状の基台を２つ用意して発光素子を一つずつ搭載する等も可能である。この場合も、発光点の高さを同じにすると共にそれぞれの発光素子を斜めに搭載することができる。
また、以上に説明した変形例の各光学ユニットにおいても、図５に示すのと同様に、光軸を合わせる際に生じた光路長の差を解消することを目的に、一方の発光素子の出射面を他方の発光素子の出射面よりも後退させても良い。

また、以上に説明したいずれかの光学ユニットを備える電子機器において、リレーレンズを備えていても良い。図９には、光学ユニット１から出射された光が光結合用プリズム４を通過した後、リレーレンズ５を通過するすることが示されている。この後、図１に示すのと同様に、収差補正レンズ等を通過してメディア１３に導かれる。
以上に説明した光学ユニット及びそれを搭載する電子機器は、複数波長、特にＣＤ、ＤＶＤ及びＢＤに対応する複数波長の光を出射する装置の小型化を実現し、また、メディアの記録及び再生の品質を向上するため、より小型化の進んだ各種の光学的電子機器に有用である。
１ 光学ユニット
１ｂ 光学ユニット
２ 第１の発光素子
２ａ 出射面
３ 第２の発光素子
３ａ 出射面
４ 光結合用プリズム
５ リレーレンズ
６ 収差補正レンズ
６ａ ステッピングモータ
６ｂ リードスクリュー
７ 長波光反射ミラー
８ 短波光反射ミラー
９ 光学部品
１０ 第１の対物レンズ
１１ 回折レンズ
１２ 第２の対物レンズ
１３ メディア
１４ 放熱板
１５ 基台
１６ 外周保護壁
１７ 傾斜面
１８ 傾斜面
１９ ダイボンド材
２０ 出射窓
２１ 入力リード
２２ グランドリード
２３ 金属細線
２４ 頂辺
２５ グランド接続面
２６ 開口
２７ 開口
２８ 開口
２９ トラック
３０ ランド
３１ａ 円（単独の信号「１」）
３１ｂ 楕円（連続した信号「１」）
４０ 下面
４１ 光学ユニット
４２ 台座部
４３ サブマウント
４４ サブマウント
４５ 第１の発光素子
４６ 第２の発光素子
４７ 発光点
４８ 発光点
４９ 下面
５１ 第１の発光素子
５２ 第２の発光素子
５３ 発光点
５４ 発光点
５５ サブマウント
６１ 第１の発光素子
６２ 第２の発光素子
６３ 発光点
６４ 発光点
６５ 台座部
６７ サブマウント
６８ サブマウント
７１ 第１の発光素子
７２ 第２の発光素子
７３ 発光点
７４ 発光点
７５ 台座部
７８ サブマウント
７９ サブマウント
本発明は、光学ユニットと、それを用いた電子機器、例えばＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＢＤ（Blu-ray Disc）等のメディアから情報を読み取る又は該メディアに情報を書き込む電子機器に関するものである。
従来、光学ユニットを備え、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ等のメディアについて情報の読み書きを行なう電子機器は、例えば次のような構造を備えていた。
つまり、ＣＤ及びＤＶＤ用の第１の発光素子から出射された第１の光について、収差補正レンズ、第１対物レンズ等を順に通過させた後にメディアのトラックに結像させる。また、ＢＤ用の第２の発光素子から出射された第２の光について、収差補正レンズ、第２対物レンズ等を順に通過させた後にメディアのトラックに結像させる。以上のような構成である。尚、収差補正レンズの前にリレーレンズを通過させる場合もある。
このような構成について、例えば特許文献１に開示されている。
特開２００６−１２０２８３号公報
しかしながら、前記の技術には、小型化を図りにくいという課題があった。
前記の例において、第１の発光素子は、ＣＤ用としての波長７８０ｎｍの光と、ＤＶＤ用としての波長６５０ｎｍの光とを出射する。また、第２の発光素子は、ＢＤ用の波長４０５ｎｍの光を出射する。
このように、ＣＤ用の光の波長よりもＤＶＤ用の光の波長の方が短く、それよりも更にＢＤ用の光の波長が短くなるようにしている。これによって、ＣＤよりもＤＶＤ、ＤＶＤよりもＢＤにおいてメディアのトラックにおける結像を小さくすることができ、記録密度についてはＣＤよりもＤＶＤ、ＤＶＤよりもＢＤにおいて高くなっている。
ここで、ＣＤ用の光とＤＶＤ用の光とを出射する２波長の発光素子は知られている。このため、ＣＤ、ＤＶＤ及びＢＤのいずれにも対応する電子機器には、ＣＤ及びＤＶＤ用の発光素子を備える光学ユニットと、ＢＤ用の発光素子を搭載する光学ユニットとの両方が備えられている。
このように２つの光学ユニットを備えることから、従来の電子機器は小型化に限界があった。
また、ＣＤ等のメディアの読み書きを行なう電子機器について、ノイズの低減、解像度の向上等、再生及び記録の品質向上が求められている。
以上に鑑み、光学ユニット及びそれを用いた電子機器を小型化する技術と、再生及び記録の品質向上を実現する技術とについて説明する。
以上に説明した点に関し、本願出願人らは、以下のような検討を行なった。
前記の通り、ＣＤ、ＤＶＤ及びＢＤのいずれにも対応する電子機器は、２つの光学ユニットを備える。これは、ＣＤ及びＤＶＤ用の発光素子と、ＢＤ用の発光素子とでは用いる材料等が異なるために別々の素子とされ、それぞれを搭載する光学ユニットを一つずつ設けるのが一般的だからである。
これに対し、一つの光学ユニットに対し、ＣＤ及びＤＶＤ用の発光素子と、ＢＤ用の発光素子との両方を搭載することを考えた場合、発光点同士の距離が問題となる。
各発光素子から出射された光は、各種のレンズ、プリズム等を含む光学系を通過してメディア上に結像される。この際、光学ユニットから出射されるＣＤ、ＤＶＤ及びＢＤ用の３つの光の光軸が一致しており、更に、ＣＤ、ＤＶＤ及びＢＤ用の発光素子の出斜面から光学ユニットの出射面までの光路長が一致していることが望ましい。このようにすると、ＣＤ、ＤＶＤ及びＢＤ用の光について、光学ユニットにおける見かけの発光点を一致させて電子機器の光学系を共通化することができ、電子機器の構成として望ましいものとなる。
ここで、複数の発光素子がそれぞれ別々の光学ユニットに搭載されているのであれば、それぞれの光に対して所定の光学系を設ける等により、光軸及び光路長を比較的容易に調整することができる。
これに対し、一つの光学ユニットに複数の発光素子を搭載した場合、各発光素子の発光点同士の距離が近くなるため、それぞれの発光点からの光について別々のレンズ等によって調整することが難しくなる。これと共に、各発光素子は一定の大きさを有するので、同一の光軸をもって発光しているものとして扱うことができるほど発光点同士を近付けることもできない。
次に、ＣＤ等のメディアの読み書きを行なう電子機器の再生及び記録の品質を劣化させる原因の一つとして、発光素子から出射された光がメディア上に結像する際、楕円状になっていることを考えた。メディアのトラックに平行な楕円状に結像すると、目的とした箇所の信号に加えて隣の信号等にも光が当たってしまい、エラーの原因となると考えられる。また、メディアのトラックに垂直な楕円状に結像すると、目的のトラックの隣のトラック等にも光が当たってしまい、やはりエラーの原因となると考えられる。
以上の検討に基づき、本開示の第１の光学ユニットは、第１の光を出射する第１の発光素子と、第１の光と同じ向きに、第１の光とは波長が異なる第２の光を出射する第２の発光素子とを備え、第２の発光素子の出射面は、第１の発光素子の出射面に比べ、第１の光の向きと反対側に所定の距離をおいて配置されている。
このような光学ユニットによると、第１の発光素子における光の出射面よりも、第２の発光素子における光の出射面の方が所定の距離だけ後方（光の出射される向きとは反対側）に位置している。このようにして、第１の光と第２の光とについて予め所定の値だけ光路長に差を設けておくことにより、２つの光の光軸を合わせるために生じる光路長を補正し、最終的な光路長を一致させることができる。
尚、所定の距離は、第１の発光素子の発光点と、第２の発光素子の発光点との距離に対応して設定されていることが好ましい。
第１の光と第２の光との光軸を合わせるために生じる光路長の差は、２つの発光点の距離に依存する。よって、該距離に対応して、前記の所定の距離を設定するのがよい。
また、第１の光の光軸と、第２の光の光軸とを合わせる光結合用プリズムを更に備え、第１の光が光結合用プリズムから出射されるまでの光路長と、第２の光が光結合用プリズムから出射されるまでの光路長とが一致するように所定の距離が設定されていることが好ましい。
このようにすると、第１の光及び第２の光が光学ユニットから出射される際に、２つの光の光軸が合わされており、且つ、それぞれの発光点からの光路長も一致する。これは複数の光を出射する光学ユニットとして望ましい構成である。
また、第１の発光素子の発光点高さと、第２の発光素子の発光点高さとが同じであることが好ましい。
このようになっていると、高さ方向に関しては光軸を合わせる必要の無い光学ユニットとなり、光軸を合わせるための光結合用プリズム等の構成を単純化することができる。
次に、本開示の第２の光学ユニットは、第１の光を出射する第１の発光素子と、第１の光と同じ向きに、第１の光とは波長が異なる第２の光を出射する第２の発光素子とを備え、第１の発光素子の発光点高さと、第２の発光素子の発光点高さとが同じである。
第２の光学ユニットによると、プリズム等による調整を必要とすることなしに、第１の光と第２の光とは同じ高さをもって光学ユニットから出射される。このため、第１の光と第２の光との光軸を合わせるために設ける光結合用プリズム等について、構成、調整等を容易にすることができる。つまり、高さ方向に対して垂直な方向についてのみ光軸を調整すれば良いことになる。
尚、光学ユニットにおける所定の基準面から第１の発光素子の発光点までの距離と、基準面から第２の発光素子の発光点までの距離とが同じであることが好ましい。更に、基準面は、光学ユニットを実装するための実装面であることが好ましい。
このように、発光点高さとして、光学ユニットにおける基準面からの距離を用いることができる。更に、光学ユニットを電子機器等に実装する際の実装面を基準面とすると、電子機器等にたいして２つの発光点高さを同じにすることができる。
次に、本開示の第３の光学ユニットは、第１の光を出射する第１の発光素子を備え、該第１の発光素子は、光学ユニットにおける所定の基準面に対して斜めに搭載されている。ここで、基準面は、光学ユニットを実装するための実装面実装面であることが好ましい。また、第１の光と同じ向きに、第１の光とは波長が異なる第２の光を出射する第２の発光素子を更に備えることが好ましい。
このような光学ユニットを用いると、発光素子が出射する光を、メディアのトラックに対して斜めに結像させることが容易に可能である。これにより、結像した光が隣のトラックに重なること、及び、同一のトラック内にて所定の信号と共に誤って隣の信号を同時に読み取ってしまうことを防ぐことができる。これにより、再生及び記録の品質を向上することができる。
また、第１の光の光軸と、第２の光の光軸とを合わせる光結合用プリズムを更に備えることが好ましい。
このようにすると、同じ光軸をもって第１の光及び第２の光が出射される光学ユニットを実現することができる。
また、第１の光学ユニット又は第２の光学ユニットにおいて、第１の発光素子及び第２の発光素子のうち少なくとも一方は、光学ユニットにおける所定の基準面に対して斜めに搭載されていることが好ましい。基準面は、光学ユニットを電子機器等に実装するための実装面であることが好ましい。
このようにすると、基準面（実装面）に対して斜めに搭載された発光素子が出射する光を、メディアのトラックに対して斜めに結像させることができる。これにより、結像した光が隣のトラックに重なること、及び、同一のトラック内にて所定の信号と共に誤って隣の信号を同時に読み取ってしまうことを防ぐことができる。これにより、再生及び記録の品質を向上することができる。
また、第１の光学ユニット又は第２の光学ユニットにおいて、少なくとも第１の傾斜面及び第２の傾斜面を有する基台を備え、第１の発光素子は、基台の第１の傾斜面に設けられ、第２の発光素子は、基台の第２の傾斜面に設けられていることが好ましい。
更に、基台は三角柱形状であり、三角柱形状の３つの側面の内の一つの面が機体取り付け面であり、他の二つの側面が第１の傾斜面及び第２の傾斜面であることが好ましい。
このようにすると、第１の発光素子及び第２の発光素子が発する熱について、基台を介し、機体取り付け面から効率良く放熱することができる。また、第１の発光素子及び第２の発光素子を第１の傾斜面及び第２の傾斜面に搭載しているため、第１の光及び第２の光をメディアのトラックに対して斜めに結像させることができ、再生及び記録の品質を向上することができる。
また、第１の傾斜面と、第２の傾斜面とが交わる頂辺部分の少なくとも一部が取り除かれるように第４の側面が設けられ、第４の側面は、グランド接続面であることが好ましい。グランド接続面は、このようにして設けても良い。
また、第１の発光素子は、２波長の光を選択的に出射することが好ましい。
また、第１の発光素子は、ＣＤ用の光と、ＤＶＤ用の光とを出射することが好ましい。
また、第２の発光素子は、ＢＤ用の光を出射することが好ましい。
このようにすると、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ等の異なるメディアにそれぞれ対応する光を出射する光学ユニットとすることができる。
次に、本開示の電子機器は、本開示の何れかの光学ユニットと、光学ユニットが光を出射する方向に備えられた第１の発光素子用の第１の対物レンズ及び第２の発光素子用の第２の対物レンズとを備える。
本開示の光学ユニットを用いることにより、複数の光学ユニットを搭載することなく複数の光（例えばＣＤ用、ＤＶＤ用及びＢＤ用の光）を用いる電子機器を実現することができる。また、当然ながら、複数の光学ユニットに対応するように複数の光学系を設けることも不要となる。これらのことから、電子機器の小型化を実現することができる。
尚、第１の光の光軸と、第２の光の光軸とを合わせる光結合用プリズムを更に備えることが好ましい。
また、光学ユニットが光を出射する方向に備えられたリレーレンズを更に備えることが好ましい。
また、リレーレンズと、第１の対物レンズ及び第２の対物レンズとの間に、収差補正レンズ備えることが好ましい。
必要に合わせて、以上のものを備えていても良い。
また、第１の対物レンズを通過した後の第１の光及び第２の対物レンズを通過した後の第２の光のうち少なくとも一方は、第１の対物レンズ及び第２の対物レンズに対向して配置されたメディアのトラックに対して斜めに結像することが好ましい。
このようにすると、結像した光が隣のトラックに重なること、及び、同一のトラック内にて所定の信号と共に誤って隣の信号を同時に読み取ってしまうことを防ぐことができる。これにより、再生及び記録の品質を向上することができる。
また、本開示の第２の電子機器は、第３の光学ユニットと、光学ユニットが光を出射する方向に備えられた発光素子用の対物レンズを備え、発光素子から出射される光は、対物レンズに対向して配置されたメディアのトラックに対して斜めに結像する。
このような電子機器を用いると、発光素子が出射する光を、メディアのトラックに対して斜めに結像させることが容易に可能である。これにより、結像した光が隣のトラックに重なること、及び、同一のトラック内にて所定の信号と共に誤って隣の信号を同時に読み取ってしまうことを防ぐことができる。これにより、再生及び記録の品質を向上することができる。
また、結像は楕円状であり、且つ、その長軸方向とトラックとの成す角が２０°以上で且つ５０°以下であることが好ましい。
このような角度に楕円状に結像していると、再生及び記録の品質を向上する効果をより確実に実現できる。
本開示の光学ユニット及びそれを備える電子機器によると、一つの光学ユニットによって複数の光を用いることができ、光学ユニット及び電子機器の小型化を実現することができる。また、メディアのトラックに対して光を斜めに結像させることにより、より正確な読み書きが可能となっている。
図１は、本開示の一実施形態の例示的電子機器における光学回路を示す図である。 図２は、一実施形態の例示的光学ユニットの斜視図である。 図３は、一実施形態の例示的光学ユニットの正面図である。 図４は、一実施形態の例示的光学ユニットの主要部の拡大正面図である。 図５は、一実施形態の例示的光学ユニットにおいて、第１の発光素子の出射面と第２の発光素子の出射面との配置の関係を示す模式図である。 図６は、一実施形態におおいて、メディアとそこに結像した光について説明する図である。 図７は、一実施形態の他の例示的光学ユニットを説明する図である。 図８（ａ）〜（ｃ）は、一実施形態の他の例示的光学ユニットにおける光学素子の搭載について説明する図である。 図９は、一実施形態の例示的電子機器にリレーレンズが備えられている場合について示す図である。
以下、本開示の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、ＣＤ、ＤＶＤ及びＢＤの各メディアについて書き込み・読み出しが可能な本実施形態の例示的光学ユニット及び電子機器の構成を模式的に示す図である。
図１において、光学ユニット１は、ＣＤ用及びＤＶＤ用の２波長にて発光可能な第１の発光素子２と、ＢＤ用の第２の発光素子３とを備えている。該光学ユニット１の構成については、後に更に詳しく説明する。
光学ユニット１の第１の発光素子２及び第２の発光素子３が光を出射する出射方向には、光結合用プリズム４、収差補正レンズ６、長波光反射ミラー７及び短波光反射ミラー８が、光学ユニット１の側からこの順に直線的に配置されている。尚、ここでは光学ユニット１と光結合用プリズム４とが別々に電子機器に備えられているものとしている。しかし、光学ユニットが光結合用プリズムを有する構成であり、そのような光学ユニットが電子機器に搭載されているのであっても良い（つまり、光学ユニット１と光結合用プリズム４を合わせて、図１において破線により示す光学ユニット１ｂとする構成でも良い）。
また、長波光反射ミラー７の反射方向には、フィルター作用を有する光学部品９を介して反射光が入射するように第１の対物レンズ１０が設けられている。更に、短波光反射ミラー８の反射方向には、色消し回折レンズ１１を介して反射光が入射するように第２の対物レンズ１２が設けられている。尚、光学部品９及び色消し回折レンズ１１の機能については、特許文献１等に開示されている通りであるため、ここでは詳述しない。
第１の対物レンズ又は第２の対物レンズを通過した光は、対物レンズに対向して配置されたメディア１３に結像する。ここで、ＣＤ、ＤＶＤ及びＢＤのいずれか一つである円板状のメディア１３について、図示及び説明の都合上、一つのメディア１３によって表している。しかし、実際には、ＣＤ、ＤＶＤ及びＢＤのいずれか一つが選択的に図１に示すように配置される。また、図１のメディア１３について、図の最も上方（第１の対物レンズ１０等から遠い側）にＣＤ用のトラック、最も下方にＢＤ用のトラック、これら２つの間にＤＶＤ用のトラックが示されている。
また、収差補正レンズ６について、ステッピングモータ６ａを用いてリードスクリュー６ｂを回転させることにより、該収差補正レンズ６を前後方向に移動し、これによって収差補正を行なうようになっている。
次に、光学ユニット１について更に説明する。図２は、光学ユニット１の構成を示す斜視図である。また、図３は、図２のIII に示す向きに光学ユニット１を見た図（光の出射方向から見た図）であり、図４は、図３のIV付近を拡大し、基台１５とそこに搭載された第１の発光素子２及び第２の発光素子３について示す図である。
図２に示す通り、光学ユニット１は、台形状の放熱板１４上に、三角柱形状の基台１５を設置し、その周囲を囲むように樹脂等からなる外周保護壁１６を設けた構成を有する。
更に詳しく述べると、金属製で且つ三角柱形状の基台１５の３つの側面の一つを機体取り付け面とし、該機体取り付け面（下面）を直に放熱板１４に密着するか又は伝熱部材を介して放熱板１４に接続している。これにより、ＣＤ及びＤＶＤ用の第１の発光素子２と、ＢＤ用の第２の発光素子３とにおいて生じる熱は、基台１５を介して放熱板１４に効率良く伝達されるようになっている。
また、図４に示す通り、三角柱形状の基台の３つの側面のうち、放熱板１４に接続されている機体接続面以外の２つの側面は、それぞれ機体接続面に対して３０度〜４５度の角度を成す傾斜面１７及び傾斜面１８となっている。ここで、傾斜面１７には第１の発光素子２、傾斜面１８には第２の発光素子３がそれぞれダイボンド材１９を介して接着・固定されている。更に、傾斜面１７及び傾斜面１８が交わる頂辺２４部分の一部が後端付近において除去されたように、機体接続面と並行になったグランド接続面２５が設けられている（図２）。
外周保護壁１６の前方側（図１における光結合用プリズム４の側）には、第１の発光素子２及び第２の発光素子３から出射された光を出すための出射窓２０が設けられている。
また、外周保護壁１６に囲まれた内側の後部から光学ユニット１の後方に向かって、入力リード２１及びグランドリード２２が引き出されている。
更に、外周保護壁１６内において、入力リード２１のうちの２つがそれぞれ第１の発光素子２及び第２の発光素子３に対して金属細線２３によって電気的に接続されている。また、同じく外周保護壁１６内において、グランドリード２２とグランド接続面２５とについても金属細線２３によって電気的に接続されている。
本実施形態の光学ユニット１において、以上に説明した通り、ＣＤ及びＤＶＤ用の第１の発光素子２と、ＢＤ用の第２の発光素子３とを基台１５の傾斜面１７及び傾斜面１８にそれぞれ配置している。第１の発光素子２は、その出射面２ａに設けられた開口２６及び２７（図４等を参照）からＣＤ用の光（波長７８０ｎｍ）及びＤＶＤ用の光（波長６５０ｎｍ）を出射する。また、第２の発光素子３は、その出射面３ａに設けられた開口２８から、第１の発光素子２と同じ方向にＢＤ用の光（波長４０５ｎｍ）を出射する。
これらの３波長の光（ＣＤ用の波長７８０ｎｍの光、ＤＶＤ用の波長６５０ｎｍの光及びＢＤ用の波長４０５ｎｍの光）は、光学ユニット１から選択的に出射される。出射方向は、光学ユニット１の下面４０に対して平行であるのが良い。出射された光は、図１にも示す通り、光結合用プリズム４、収差補正レンズ６、長波光反射ミラー７、短波光反射ミラー８等を介してメディア１３に供給される。
また、３波長の光について、光軸が合っていると共に、光路長が同じであることが望ましい。これを実現するため、図５に模式的に示すように、第２の発光素子３の出射面３ａは、第１の発光素子２の出射面２ａよりも距離Ｄ１だけ後方（光の出射する向きと反対側）に配置され、且つ、光結合用プリズム４を用いて光軸を一致させる。
ここで、第１の発光素子２における開口２６と開口２７との距離Ｄ３は十分に小さく、例えば１１０μｍであり、それぞれの開口から出射される光の光軸が一致しているとみなすことができる。このため、以下では第１の発光素子２は開口２６と開口２７との中点において発光しているものとみなして説明する。
これに対し、第１の発光素子２と第２の発光素子３との発光点（開口）間の距離Ｄ２は、例えば８００μｍ〜１０００μｍである。これは、第１の発光素子２及び第２の発光素子３の幅がいずれも例えば３００μｍ〜４００μｍ程度あること、２つの発光素子はある程度隙間を空けて搭載する必要があること等による。このような発光点間の距離Ｄ２の値は、第１の発光素子２からの光と第２の発光素子３からの光との光軸が一致しているとみなすには大きすぎる。よって、光結合用プリズム４を用いて各発光素子からの光の光軸を一致させるようにしている。尚、各発光素子からの光をそれぞれ別々の光学系によって処理するには、８００μｍ〜１０００μｍという距離Ｄ２の値が小さすぎて不都合である。更に、複数の光学系を備える構成は、電子機器を小型化するには不利である。
光結合用プリズム４を用い、第１の発光素子２からの光を屈折させて第２の発光素子３からの光に光軸を合わせたとすると、第１の発光素子２からの光は距離Ｄ２だけ長く進むことになる。これを解消するために、第１の発光素子２の出射面２ａに対し、第２の発光素子３の出射面３ａを距離Ｄ１だけ後退させる。ここで、単純にＤ１＝Ｄ２としても良いが、より正確には、光結合用プリズム４の屈折率を考慮して光路長を等しくする。つまり、光結合用プリズム４の屈折率がｎであり、他の部分（大気中）の屈折率が１であるとき、Ｄ１＝ｎＤ２とする。
尚、第１の発光素子２の出射面２ａと第２の発光素子３の出射面３ａとの距離（図５の寸法Ｄ１）は例えば１ｍｍ程度であるが、これには限らない。
次に、光学ユニット１における各発光素子の発光点高さについて説明する。図３に示すように、光学ユニット１において、第１の発光素子２の発光点高さＨ１と、第２の発光素子３の発光点高さＨ２とを同じにしている。ここで、第１の発光素子２については、前述の通り開口２６と開口２７との距離が十分に小さいため、その中点の高さを発光点高さＨ１と考える。また、ここでは、発光点高さとして、光学ユニット１の下面４０からの距離を考えている。下面４０は、光学ユニット１を電子機器等に実装する際に用いる実装面である。
このように、第１の発光素子２の発光点高さＨ１と、第２の発光素子３の発光点高さＨ２とが同じになっていると、それぞれの光の光軸を合わせるのが容易になる。つまり、光結合用プリズム４等により光軸を一致させる際に、高さ方向についての調整が不要となることから、一方向（高さ方向に垂直な方向、ここでは下面４０に平行な方向）についての調整を行なえば良いことになり、より容易に光軸を一致させることができる。
尚、以上では下面４０を発光点高さの基準としたが、これには限らない。光結合用プリズム４により光軸を調整する方向と垂直な方向を高さ方向と考えて、第１の発光素子２の発光点高さと、第２の発光素子３の発光点高さとが同じになるようにすればよい。図１において説明した通り、光結合用プリズム４は、光学ユニット１とは別に電子機器に備えられていても良いし、光結合用プリズム４を備える光学ユニット１ｂを用いても良い。
以上のようにして、第１の発光素子２及び第２の発光素子３を備える光学ユニット１において、それぞれの発光素子が出射する光の光軸及び光路長をより容易に一致させることができる。この結果、一つの光学ユニット（及び付随する光学系）を用いて複数の波長の光に対応する電子機器を実現することができ、電子機器の小型化を実現することができる。
尚、ＣＤ、ＤＶＤ及びＢＤのいずれにおいても、メディア１３からの反射光は、光学ユニット１側に戻り、ここで不図示の受光素子によって受光される。このことについては、従来の構成を取ればよいものであるため、詳しい図示及び説明を省略する。
次に、メディア１３に供給された光の結像について説明する。図６は、メディア１３とそこに結像した光について示す図である。
メディア１３には、信号の記録されたトラック２９と、隣接するトラック２９間を分けるランド３０とを有する。
各トラック２９内に示された円３１ａは信号の「１」を示し、楕円となっている３１ｂ等は信号「１」が連続して書き込まれていることを示す。また、円３１ａ及び楕円３１ｂの無い箇所は信号の「０」を示し、長い範囲に亘って円も楕円も示されていない部分は信号の「０」が連続している状態を示す。
本実施形態の光学ユニット１において、第１の発光素子２及び第２の発光素子３から出射された光は、メディア１３上に、トラック２９に対して斜めの楕円状に結像する。これを結像Ａとして示す。斜めの楕円状となるのは、第１の発光素子２及び第２の発光素子３をいすれも三角柱形状の基台１５における傾斜面１７及び傾斜面１８に配置していることを一因とする。また、光学系に他の部品を更に配置した場合にはフーリエ変換作用も影響する。
このような斜めの結像Ａとなることは、トラック２９間のクロストークが発生すること等のエラーを防止する効果を示す。これを以下に説明する。
まず、メディア１３上に対し、結像Ｂのように、トラック２９に平行方向に長い楕円状に結像した場合を考える。この場合、同じトラック２９内において、目的とした所定の信号に加えて、該所定の信号に隣接する他の信号にも光が当たってしまい、正確な読み出しができなくなるおそれがある。
また、結像Ｃのように、トラック２９に対して垂直方向に長い楕円状に結像した場合を考える。この場合、目的としたトラックと隣接する他のトラック２９にも光が当たってしまい、この場合も正確な読み出しができないおそれがある。
これらに対し、本実施形態においては、トラック２９に対して斜めの楕円状の結像Ａとなる。この場合、同じトラック２９内において隣接する信号を読むことは無い。また、隣接するトラック２９間において、距離ｄだけの余裕が生まれ、隣接するトラック２９の信号を読み込んでしまうことはない。
以上のように、斜めの結像Ａとすることにより正確でエラーのない読み出しを行なう効果が実現する。尚、以上は読み出しの場合を説明したが、データの書き込みを行なう場合にも、同様に斜めの結像Ａとすることにより正確な書き込みが実現する。
尚、前記の効果をより確実に実現するためには、トラック２９に対して、楕円状の結像Ａの長軸方向が２０°以上で且つ５０°以下となることが望ましく、３０°以上で且つ５０°以下となることが更に望ましい。このために、図４において、放熱板１４の上面に対して傾斜面１７、傾斜面１８の成す角を３０°〜４５°としている。
また、斜めの結像Ａを実現する方法は、図２の光学ユニット１を用いることには限らない。例えば、以下に説明する他の実施例の光学ユニットのいずれかを用いても良いし、更に別方法を取っても良い。光学ユニットを搭載した電子機器において、メディア上のトラックに対して斜めに光を結像させることができる構成であれば良いのであり、光学ユニットにおいて発光素子を斜めに搭載することによりこれを容易に実現することができる。
（他の実施例）
図２等に示した光学ユニット１の場合、三角柱形状の基台１５を用い、その傾斜面の２つにそれぞれ発光素子を搭載している。しかし、このような構成は必須ではない。以下に、本実施形態の他の実施例について、図面を参照して説明する。
図７は、他の例示的光学ユニット４１を模式的に示す図であり、図３と同様に、光の出射方向から見た図である（但し、説明に重要な構成要素を示し、一部は省略している）。光学ユニット４１は、台座部４２上に、サブマウント４３に搭載された第１の発光素子４５と、サブマウント４４に搭載された第２の発光素子４６とを有している。ここで、光学ユニット４１の下面４９に対して台座部４２の上面の一部が斜めになっており、サブマウント４４及び第２の発光素子４６は該斜め部分上に備えられている。このため、第２の発光素子４６は光学ユニット４１に対して斜めに搭載され、ここから出射された光をＣＤ等のメディア上においてトラックに対して斜めの楕円状に結像させることができる。このことにより、図６を参照して説明した通り、記録・再生の品質を向上できる。
また、光学ユニット４１において、第１の発光素子４５の発光点４７及び第２の発光素子４６の発光点４８は、発光点高さＨが同じである。ここで、発光点高さＨとしては、光学ユニット４１の下面４９から発光点４７及び発光点４８までの距離を考えている。
これにより、発光点４７及び発光点４８から出射される光の光軸を合わせる際には、一方向（ここでは下面４９に平行な方向）についてのみ光軸の調整を行なえばよいことになる。
また、図７の光学ユニット４１では、第２の発光素子４６だけを斜めに搭載している。しかしながら、第１の発光素子４５についても、台座部４２の上面が斜めになった部分に搭載することは当然可能である。これにより、第１の発光素子４５が出射する光についてもメディアのトラックに対して斜めに結像させて、記録・再生の品質を向上することができる。
また、第２の発光素子４６が下面４９に対して斜めになっている例を示したが、光学ユニット４１において他の基準を取っても構わない。
次に、図８（ａ）〜（ｃ）に、発光素子を搭載する更に別の例を示している。
図８（ａ）の場合、第１の発光素子５１の発光点５３と、第２の発光素子５２の発光点５４とは、それぞれの発光素子の搭載に用いる面からの距離が実質的に同じである。このような場合には、第１の発光素子５１及び第２の発光素子５２を単純にサブマウント５５に搭載することにより、発光点高さ５６を同じにすることができる。
図８（ｂ）の場合、第１の発光素子６１の発光点６３と、第２の発光素子６２の発光点６４とは、それぞれの発光素子の搭載に用いる面からの距離が異なっている。例えば、一方をジャンクションアップ、他方をジャンクションダウンにて搭載するような場合である。このような場合、第１の発光素子６１を搭載するサブマウント６７と、第２の発光素子５２を搭載するサブマウント６８との厚さを違えることにより、各サブマウントを搭載する台座部６５から各発光点までの距離を等しくする。このようにして、第１の発光素子６１と第２の発光素子６２とについて、発光点高さ６６を同じにすることができる。
図８（ｃ）の場合、台座部７５の上面の斜めになった部分の上方に第１の発光素子７１と第２の発光素子７２とが搭載されている。ここで、第２の発光素子７２はサブマウント７８上に直接搭載されているのに対し、第１の発光素子７１はサブマウント７８上に更にサブマウント７９を介して搭載されている。これにより、２つの発光素子をいずれも斜めに搭載すると共に、第１の発光素子７１の発光点７３と第２の発光素子７２の発光点７４とが同じ発光点高さ７６になっている。
以上の他にも、三角柱形状の基台を２つ用意して発光素子を一つずつ搭載する等も可能である。この場合も、発光点の高さを同じにすると共にそれぞれの発光素子を斜めに搭載することができる。
また、以上に説明した変形例の各光学ユニットにおいても、図５に示すのと同様に、光軸を合わせる際に生じた光路長の差を解消することを目的に、一方の発光素子の出射面を他方の発光素子の出射面よりも後退させても良い。

また、以上に説明したいずれかの光学ユニットを備える電子機器において、リレーレンズを備えていても良い。図９には、光学ユニット１から出射された光が光結合用プリズム４を通過した後、リレーレンズ５を通過するすることが示されている。この後、図１に示すのと同様に、収差補正レンズ等を通過してメディア１３に導かれる。
以上に説明した光学ユニット及びそれを搭載する電子機器は、複数波長、特にＣＤ、ＤＶＤ及びＢＤに対応する複数波長の光を出射する装置の小型化を実現し、また、メディアの記録及び再生の品質を向上するため、より小型化の進んだ各種の光学的電子機器に有用である。
１ 光学ユニット
１ｂ 光学ユニット
２ 第１の発光素子
２ａ 出射面
３ 第２の発光素子
３ａ 出射面
４ 光結合用プリズム
５ リレーレンズ
６ 収差補正レンズ
６ａ ステッピングモータ
６ｂ リードスクリュー
７ 長波光反射ミラー
８ 短波光反射ミラー
９ 光学部品
１０ 第１の対物レンズ
１１ 回折レンズ
１２ 第２の対物レンズ
１３ メディア
１４ 放熱板
１５ 基台
１６ 外周保護壁
１７ 傾斜面
１８ 傾斜面
１９ ダイボンド材
２０ 出射窓
２１ 入力リード
２２ グランドリード
２３ 金属細線
２４ 頂辺
２５ グランド接続面
２６ 開口
２７ 開口
２８ 開口
２９ トラック
３０ ランド
３１ａ 円（単独の信号「１」）
３１ｂ 楕円（連続した信号「１」）
４０ 下面
４１ 光学ユニット
４２ 台座部
４３ サブマウント
４４ サブマウント
４５ 第１の発光素子
４６ 第２の発光素子
４７ 発光点
４８ 発光点
４９ 下面
５１ 第１の発光素子
５２ 第２の発光素子
５３ 発光点
５４ 発光点
５５ サブマウント
６１ 第１の発光素子
６２ 第２の発光素子
６３ 発光点
６４ 発光点
６５ 台座部
６７ サブマウント
６８ サブマウント
７１ 第１の発光素子
７２ 第２の発光素子
７３ 発光点
７４ 発光点
７５ 台座部
７８ サブマウント
７９ サブマウント

Claims (25)

  1. 第１の光を出射する第１の発光素子と、
    前記第１の光と同じ向きに、前記第１の光とは波長が異なる第２の光を出射する第２の発光素子とを備え、
    前記第２の発光素子の出射面は、前記第１の発光素子の出射面に比べ、前記第１の光の向きと反対側に所定の距離をおいて配置されていることを特徴とする光学ユニット。
  2. 請求項１において、
    前記所定の距離は、前記第１の発光素子の発光点と、前記第２の発光素子の発光点との距離に対応して設定されていることを特徴とする光学ユニット。
  3. 請求項１において、
    前記第１の光の光軸と、前記第２の光の光軸とを合わせる光結合用プリズムを更に備え、
    前記第１の光が前記光結合用プリズムから出射されるまでの光路長と、前記第２の光が前記光結合用プリズムから出射されるまでの光路長とが一致するように前記所定の距離が設定されていることを特徴とする光学ユニット。
  4. 請求項１において、
    前記第１の発光素子の発光点高さと、前記第２の発光素子の発光点高さとが同じであることを特徴とする光学ユニット。
  5. 第１の光を出射する第１の発光素子と、
    前記第１の光と同じ向きに、前記第１の光とは波長が異なる第２の光を出射する第２の発光素子とを備え、
    前記第１の発光素子の発光点高さと、前記第２の発光素子の発光点高さとが同じであることを特徴とする光学ユニット。
  6. 請求項５において、
    前記光学ユニットにおける所定の基準面から前記第１の発光素子の発光点までの距離と、前記基準面から前記第２の発光素子の発光点までの距離とが同じであることを特徴とする光学ユニット。
  7. 請求項６において、
    前記基準面は、前記光学ユニットを実装するための実装面であることを特徴とする光学ユニット。
  8. 第１の光を出射する第１の発光素子を備える光学ユニットにおいて、
    前記第１の発光素子は、前記光学ユニットにおける所定の基準面に対して斜めに搭載されていることを特徴とする光学ユニット。
  9. 請求項８において、
    前記所定の基準面は、前記光学ユニットを実装するための実装面であることを特徴とする光学ユニット。
  10. 請求項８において、
    前記第１の光と同じ向きに、前記第１の光とは波長が異なる第２の光を出射する第２の発光素子を更に備えることを特徴とする光学ユニット。
  11. 請求項５又は１０において、
    前記第１の光の光軸と、前記第２の光の光軸とを合わせる光結合用プリズムを更に備えることを特徴とする光学ユニット。
  12. 請求項１、４又は５において、
    前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子のうち少なくとも一方は、前記光学ユニットにおける所定の基準面に対して斜めに搭載されていることを特徴とする光学ユニット。
  13. 請求項１、５又は１０において、
    少なくとも第１の傾斜面及び第２の傾斜面を有する基台を備え、
    前記第１の発光素子は、前記基台の前記第１の傾斜面に設けられ、
    前記第２の発光素子は、前記基台の前記第２の傾斜面に設けられていることを特徴とする光学ユニット。
  14. 請求項１３において、
    前記基台は三角柱形状であり、
    前記三角柱形状の３つの側面の内の一つの面が機体取り付け面であり、他の二つの前記側面が前記第１の傾斜面及び前記第２の傾斜面であることを特徴とする光学ユニット。
  15. 請求項１４において、
    前記第１の傾斜面と、前記第２の傾斜面とが交わる頂辺部分の少なくとも一部が取り除かれるように第４の側面が設けられ、
    前記第４の側面は、グランド接続面であることを特徴とする光学ユニット。
  16. 請求項１又は５において、
    前記第１の発光素子は、２波長の光を選択的に出射することを特徴とする光学ユニット。
  17. 請求項１６において、
    前記第１の発光素子は、ＣＤ用の光と、ＤＶＤ用の光とを出射することを特徴とする光学ユニット。
  18. 請求項１又は５において、
    前記第２の発光素子は、ＢＤ用の光を出射することを特徴とする光学ユニット。
  19. 請求項１又は５の光学ユニットと、
    前記光学ユニットが光を出射する方向に備えられた第１の発光素子用の第１の対物レンズ及び第２の発光素子用の第２の対物レンズとを備えることを特徴とする電子機器。
  20. 請求項１９において、
    前記第１の光の光軸と、前記第２の光の光軸とを合わせる光結合用プリズムを更に備えることを特徴とする電子機器。
  21. 請求項１９において、
    前記光学ユニットが光を出射する方向に備えられたリレーレンズを更に備えることを特徴とする電子機器。
  22. 請求項２１において、
    前記リレーレンズと、前記第１の対物レンズ及び前記第２の対物レンズとの間に、収差補正レンズ備えることを特徴とする電子機器。
  23. 請求項１９において、
    前記第１の対物レンズを通過した後の前記第１の光及び前記第２の対物レンズを通過した後の前記第２の光のうち少なくとも一方は、前記第１の対物レンズ及び前記第２の対物レンズに対向して配置されたメディアのトラックに対して斜めに結像することを特徴とする電子機器。
  24. 請求項８の光学ユニットと、
    前記光学ユニットが光を出射する方向に備えられた前記発光素子用の対物レンズを備え、
    前記第１の発光素子から出射される光は、対物レンズに対向して配置されたメディアのトラックに対して斜めに結像することを特徴とする電子機器。
  25. 請求項２４において、
    前記結像は楕円状であり、且つ、その長軸方向と前記トラックとの成す角が２０°以上で且つ５０°以下であることを特徴とする電子機器。
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