WO2005081237A1

WO2005081237A1 - レーザ発振素子および光ピックアップ装置

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Publication number: WO2005081237A1
Application number: PCT/JP2005/001248
Authority: WO
Inventors: Keiji Sakai; Renzaburoh Miki; Yukio Watanabe; Osamu Miyazaki
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Current assignee: Sharp Corp
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Filing date: 2005-01-28
Publication date: 2005-09-01
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Abstract

　ＣＤ用の半導体レーザ光（４）と、ＤＶＤ用の半導体レーザ光（５）とを出射する発光部（２）について、半導体のｐｎ結合面と平行な面内で、レーザの放射強度がレーザの中心における強度の１／２になる点を結ぶことにより形成される直線がなす角度の幅を、レーザの放射角度幅とした場合、ＤＶＤ用のレーザ光（５）の放射角度幅θ２が、ＣＤ用のレーザ光（４）の放射角度幅θ１の１．３倍以上に設定されている。

Description

明細書

レーザ発振素子および光ピックアップ装置

技術分野

[0001] 本発明は、光ディスク等の情報記録媒体に光学的に情報を記録または再生する光ディスク記録再生装置に用いられるレーザ発振素子および光ピックアップ装置に関する。

背景技術

[0002] 従来、 2種類の光ディスクに対応した光ピックアップ装置として、たとえば、 DVD系ディスクを記録 ·再生するために波長 655nmのレーザを発する光源と、 CD系のディスクを記録 ·再生するために波長 785nmのレーザを発する光源との 2種類の光源を搭載したものが用いられていた（特開 2001-184707号公報（2001年 7月 6日公開）参照）。

[0003] このような光ピックアップ装置では、対物レンズの開口数と集光レンズの開口数との比（光学倍率）を用いて光利用効率および Rim強度が設計され、その光利用効率と Rim強度とを考慮して光学倍率が決定される。

[0004] なお、光利用効率は、光源から出た光の光量の合計を 1とした場合において、光デイスクを記録 '再生するのに利用される光の割合を示している。一方、 Rim強度とは、入射瞳（光ピックアップ装置の場合では対物レンズのアパーチャに相当）での最大強度を 100%とした場合における、瞳のエッジにおける相対強度を意味している。一般に、 Rim強度が大きいほど、対物レンズ上で光強度分布が均一に近づく為、対物レンズで集光したレーザを光ディスク上においてより小さなスポット径で集光することができる。

[0005] 光ピックアップ装置等に用いられる半導体レーザは、レーザの中心部分の光強度が最も強ぐレーザの周縁に行くにつれて強度が小さくなるというように、いわゆるガウス分布に従った強度分布となっている。よって、 Rim強度が大きい場合には、中心付近の光しか使用しない為、必然的に光利用効率は小さくなる。

[0006] したがって、通常、光利用効率と Rim強度とを考慮して、波長 655nmのレーザ光を用いる DVD側光学系の光学倍率と、波長 785nmのレーザ光を用いる CD側光学系の光学倍率とを、それぞれ最適値に設定する必要がある。

[0007] そして、光学倍率は先に述べたように、対物レンズの開口数と集光レンズの開口数との比であるが、対物レンズの開口数は光ディスクの種類によって予め決められていることから、集光レンズの開口数を変えることで、光学倍率を可変としている。

[0008] ここで、レンズの開口数（sin Θ )は、一般に、レンズの有効径を a、焦点距離 fとした場合、 sin e =aZfとして規定される。そこで、特開 2001—184707号公報に記載の光ピックアップ装置では、 CD側光学系の集光レンズの焦点距離を、 DVD側光学系の集光レンズの焦点距離に対し異ならせて集光レンズの開口数を変えることで、 DV D側光学系の光学倍率と CD側光学系の光学倍率とを任意に設定できるようにしている。

[0009] し力、しながら、最近の光ピックアップ装置は、薄型化、小型化、及び、ローコストィ匕の要求が厳しぐこれらの要求を満たすために光学系の構成を簡素化にすることが必要とされる。そこで、 DVD ' CDの両波長の光を発振可能な 2波長レーザが提案されている。現に、再生専用モデルでは、 2波長のレーザを発振できるものが主流になつてきている。特に、特開 2003-263773号公報（2003年 9月 19日公開）では、 2波長レーザを用いた場合に、集光レンズ (コリメートレンズ)を CD側光学系と DVD側光学系とのそれぞれに配置することで、 CD側光学系の集光レンズと DVD側光学系の集光レンズとの焦点距離を別々に変えることができるため、 CD側光学系と DVD側光学系の光学倍率を任意に設定することができることが記載されている。

発明の開示

[0010] し力ながら、 2波長レーザを搭載した光ピックアップ装置において、 CD側光学系と DVD側光学系とに対し、集光レンズを専用に配置した場合には、部品点数が増えるのみでなぐ光ピックアップ装置全体のサイズも大きくなる。

[0011] したがって、 CD側光学系と DVD側光学系とにおいて、対物レンズと集光レンズとを共通化した構成が小型、薄型、低コストィヒを実現する上で必要となる。その場合、 2 つの波長の発光点位置はほぼ同じであり、かつ対物レンズ及び集光レンズ等の光学系も共通化されているため、光学倍率もほぼ同じとなる。 [0012] ここで、 2波長のレーザを発振可能なレーザ発振装置を搭載している再生専用の光ピックアップ装置は、情報記録が可能な光ピックアップ装置に比べ光ディスク上で必要とされる光パワーが小さいことから、レーザの光出力に余裕があり光利用効率は特に問題とならない。よって、再生専用の光ピックアップ装置は、集光レンズの焦点距離を長くすることで Rim強度を大きくすることができるので、光ディスク上での集光スポット径を十分小さくできる。

[0013] これに対し、情報記録が可能な光ピックアップ装置の場合、限られたレーザ出力で、より高速の記録を実現する必要があるので、高い効率でレーザ光を利用することが必要とされる。そのため、集光レンズの焦点距離を、再生専用の光ピックアップ装置の場合とは逆に短く設定することで、高い光利用効率を得ることができる。しかしながらその反面、 Rim強度は下がるため、ディスク上の集光スポット径が大きくなつてしまう

[0014] ところが、 CDと比較して DVDは記録密度が高いため、再生信号品質を保つには集光スポットを十分に絞る必要がある。つまり、 Rim強度に関してはより高いものが要求されることから、集光レンズの焦点距離を短く設定すると、この要求が満たされないこととなる。

[0015] 本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、 CDの高速記録および DV Dの高品質再生の両方を実現し得るレーザ発振素子および光ピックアップ装置を提供することを目的とする。

[0016] 本発明のレーザ発振素子は、上記課題を解決するために、第 1半導体レーザと、該第 1半導体レーザよりも波長の短い第 2半導体レーザとを出射するものであって、上記第 1あるいは第 2半導体レーザの光出射面に対して平行な面と、 pn結合面と平行な面との交線上において、レーザの放射強度がレーザの中心における強度の 1Z2 になる 2点と、該レーザの発光点とを結ぶことにより形成される 2直線がなす角度の幅を、レーザの放射角度幅とした場合、上記第 2半導体レーザの放射角度幅が、上記第 1半導体レーザの放射角度幅の 1. 3倍以上に設定されてレ、ることを特徴としてレ、る。

[0017] 上記構成によれば、第 2半導体レーザが第 1半導体レーザの波長よりも短く設定されている。したがって、第 1半導体レーザを CDの記録再生用のレーザとして用レ、、第 2半導体レーザを DVDの再生用のレーザとして用いれば、本発明のレーザ発振素子は、 CDおよび DVDの再生が可能な光ピックアップ装置に用いることが可能となる

[0018] し力、しながら、このように異なる波長を有する 2つのレーザを発振可能なレーザ発振素子を、 CDまたは DVDへの情報記録を実現する光ピックアップ装置に用いた場合、集光レンズの焦点距離との関係から、 CDの高速記録または DVDの高品質再生に十分な対物レンズの Rim強度が得られないことがある。

[0019] そこで、本発明者らは、鋭意研究の結果、 CD用対物レンズの Rim強度と、 DVD用対物レンズの Rim強度とは、第 2半導体レーザの放射角度幅に対する第 1半導体レ一ザの放射角度幅の比率（以下、放射角度比とする）で定められることを見出した。そして該放射角度比が 1. 3以上である場合に、 CDの高速記録が可能でなおかつ D VDの高品質再生が可能な Rim強度を得ることができることを、実験により確認した。

[0020] 本発明では放射角度比が 1. 3以上に設定されているので、本発明のレーザ発振素子を光ピックアップ装置に用いれば、 CDの高速記録および DVDの高品質再生の両方を実現することが可能となる。

[0021] 本発明のさらに他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分わかるであろう。また、本発明の利益は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。

図面の簡単な説明

[0022] [図 1]本発明の一実施形態に係るレーザ発振装置の構成を示す図である。

[図 2]図 1のレーザ発振装置に用いられる発光部の pn接合面と、レーザの放射方向との関係を示す斜視図である。

[図 3]図 1のレーザ発振装置を搭載した光ピックアップ装置の一構成例を示す図である。

[図 4]図 1のレーザ発振装置における放射角度幅と放射強度との関係を示すグラフである。

[図 5]図 1のレーザ発振装置を搭載した光ピックアップ装置の他の構成例を示す図である。

[図 6]図 1のレーザ発振装置を搭載した光ピックアップ装置のさらに他の構成例を示す図である。

[図 7]結合効率と DVDの放射角度 Θ ■との関係を示す図である。

[図 8]結合効率と DVDの放射角度比との関係を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

[0023] [1. レーザ発振装置の構成〕

本発明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に示すように、本実施形態のレーザ発振装置 1は、ステム 3の上に、 2種類の波長の半導体レーザ光を発振可能な発光部（レーザ発振素子） 2が搭載されている構成である。そして、各波長の発光点は、 Δの間隔を有している。ここで、発光部 2からは、波長の長いレーザ光である光線（第 1半導体レーザ) 4、および波長の短レ、レーザ光である光線 (第 2半導体レーザ） 5が発振されているとする。

[0024] また、放射角度幅を、半導体レーザの光出射面に対して平行な面と、 pn結合面と平行な面との交線上において、レーザの放射強度がレーザの中心における強度の 1 /2になる 2点と、該レーザの発光点とを結ぶことにより形成される 2直線がなす角度の幅 (すなわち半値全幅）として定義し、光線 4の放射角度幅を Θ 1、光線 5の放射角度幅を Θ 2として表す。

[0025] ここで、発光部 2における半導体の pn結合面とレーザとの関係について、図 2を用いて説明する。図 2に示すように、発光部 2は、自身に用いられている半導体の _pn接合面からレーザを放射している。したがって、該レーザは、 pn接合面と垂直な方向および平行な方向に拡散していく。

[0026] 図 2に示すようにレーザが発光されている場合、 pn結合面と平行な面をレーザの発光点 2aを通る平面 2bとして設定し、半導体レーザの光出射面に対して平行な面を平面 2b'として設定する。そして、平面 2bと平面 2b'との交線上において、レーザの放射強度がレーザ中心軸 2cの強度の 1/2になる点 2d· 2eのそれぞれと、発光点 2aとを結ぶことにより形成される形成される 2直線 2f ' 2gがなす角度の幅が放射角度幅である。 [0027] そして、一般的な半導体レーザ発振装置では、その性質上、上記 pn結合面に垂直な方向の放射角度 Θ丄が、 pn結合面に平行な方向の放射角度 Θ ■に比べ大きい。具体的には、放射角度 Θ丄は放射角度 Θ ■の 1. 5倍一 3倍程度である。なお、以下の説明において「垂直方向」とは、半導体レーザ発振装置における pn接合面に垂直な方向を意味している。一方、「平行方向」とは、同 pn接合面に平行な方向を意味している。

[0028] したがって、 pn結合面に対して垂直な方向の Rim強度は、 pn結合面に対して平行な方向の Rim強度に比べ大きくなる。その結果、垂直方向のレーザは平行方向のレ一ザに比べ十分小さく絞ることができる。そこで、以下では平行方向の放射角度のみを考えるものとする。

[0029] その際には、以下の事項を考慮する必要がある。すなわち、 CDと比較して DVDは記録密度が高いため、再生信号品質を保つには、光ディスク上での集光スポットを十分に絞る必要がある。したがって、半導体レーザ発振装置における pn結合面に平行な方向に対応した対物レンズの Rim強度は、より高いことが好ましいといえる。しかしながら、 CDと DVDとでは、光ピックアップ装置の対物レンズの開口数の違いから、同一の放射角度であっても Rim強度が異なることを考慮して、放射角度を設定する必要がある。

[0030] 具体的には、以下の (i)一 (iv)の事項から、放射角度を設定することができる。

[0031] (i)CD用対物レンズの開口数は一般に 0. 5であることから、該開口数をレーザの絞り込み角度にすると、 sin—Ο. 5 = 30° となる。

[0032] (ii)DVD用対物レンズの開口数は 0· 6あるいは 0· 63であること力、それぞれの開口数をレーザの絞り込み角度にすると、 sin—¹^ 60 = 36. 87° 、 sin^O. 63 = 39.

05° となる。

[0033] (m)対物レンズの開口数と集光レンズの開口数との比（光学倍率）は 1以上であり、更に波長の異なるレーザを 2つ発振する半導体レーザ発振装置では、 2つのレーザが同一の発光点から発せられるので、 DVDと CDの光学倍率は同じである。

[0034] (iv)Rim強度の比は、 DVD用半導体レーザの放射角度と CD用半導体レーザの放射角度の放射角度との比で決まる。 [0035] 以上の (i)一 (iv)の事項から、 DVD用半導体レーザの放射角度を CD用半導体レーザの放射角度に対し、少なくとも 39· 05/30 = 1. 3倍以上としておけば、必ず DVD 用対物レンズの平行方向の Rim強度を、 CD用対物レンズの平行方向の Rim強度より大きくすることができるといえる。このように Rim強度を大きくすれば、 DVD上での集光スポットを十分小さく絞ることができる。

[0036] すなわち、 DVD用半導体レーザの放射角度を CD用半導体レーザの放射角度に対し 1. 3倍以上とすることにより、 CDの記録に必要な光利用効率を得るように集光レンズの焦点距離を設定した場合において、 DVDの再生に十分な程度にまでレーザの集光スポットを絞ることができる。なお、 CD用半導体レーザの放射角度に対する D VD用半導体レーザの放射角度の比率 (以下、適宜「放射角度比」という）に関する下限は、 DVDを記録または再生する際に必要な Rim強度が得られるよう、適宜定められる。

[0037] また、異なる波長のレーザを 2つ発振するタイプのレーザ発振装置において、 DVD に記録を行うことを重視すると、 DVD上での集光スポット径をより小さくする必要がある。 DVDの記録に対応した対物レンズの中には、 0. 65に設定されたものも存在する

[0038] その場合には、 DVD用レーザの絞り込み角度は、 sin— 65 =40· 05° となる。

したがって、 DVD用半導体レーザの放射角度を、 CD用半導体レーザの放射角度に対しノ少なくとも 1. 35 ( = 40. 05/30)倍以上としておけば、必ず DVD用対物レンズの平行方向の Rim強度を、 CD用対物レンズの平行方向の Rim強度より大きくすること力 Sでき、 DVD上での集光スポットを十分小さく絞ることができる。なお、このように放射角度比を 1. 35倍以上に設定した場合においても、放射角度比の下限は、 D VDを再生する際に必要な Rim強度が得られるよう、適宜定められる。

[0039] [1-1. DVD記録を考慮しない場合の実験〕

本願発明の発明者らは、放射角度比と CDの高速記録との関係について、より具体的な実験を行っているので、その結果について以下に説明する。

[0040] 先ず、 DVD用の対物レンズとしては、焦点距離が 3mmであり、開口数（NA)が 0.

6であるものを用いた。すなわち、 DVD用の対物レンズとしては、 DVDの再生のみが可能であり、 DVDの記録を行うことが意図されてレ、なレ、ものを用 V、た。

[0041] なお、本対物レンズは、 CDの記録再生にも使用可能な互換レンズであり、 CD用の対物レンズとしては、焦点距離が 3mmであり、開口数が 0. 5として作用する。また、集光レンズは、焦点距離が 18mmのものを用いた。さらに、集光レンズ、対物レンズ、ビームスプリッタ、波長板等により構成される光学系の透過率は、光学系全体で 0. 6 となるように設定した。

[0042] そして、 DVD用の短波長レーザについては、平行方向の放射角度 Θ 'を 10° に設定し、垂直方向の放射角度 Θ丄を 30° に設定した。また、 CD用の長波長レーザについては、垂直方向の放射角度 Θ丄を 16° に設定し、放射強度を 180mWに設定した。

[0043] このような条件の下、 CD用の長波長レーザの放射角度 Θ ■を変更することにより、 C D側光学系の結合効率と Rim強度を求め、 CDの 48倍速記録が可能かを検討した結果を以下の表 1に示す。なお、結合効率とは、光学レンズやレーザの放射角度等の光学的な条件で定められるレーザ光の利用効率を意味している。

[0044] なお、 1倍速の記録に必要な光強度を 6mWとすると、 48倍速の記録に必要な光強度は、 6 X ^48 =41. 5mW以上である。したがって、表 1においては、 CD用のレーザ光の OL出射強度が 41.5mW以上となった場合に、 48倍速の記録が可能であるものとして判定結果を〇印で表示している。なお、 OL出射強度とは、対物レンズから出射されるレーザの強度を意味してレ、る。

[0045] [表 1]

[0046] 以上の結果より、 CDの高速記録を実現するためには、放射角度比が 1. 3以上に設定されることが好ましレ、ことが確認された。

[0047] [1-2. DVD記録を考慮した場合の実験〕

上記（1一 1)欄に記載した実験において、 CD用のレーザの Θ 'を 7. 7° に設定した場合、 DVDの Rim強度は 0. 402となる。したがって、 DVD用の対物レンズとして開口数が 0· 63-0. 65のもの、すなわち DVDの記録に対応したものを用いた場合にも、 0. 4程度の Rim強度を得ることができれば、 DVDの記録および再生に対応したレーザ発振装置を提供することが可能となる。

[0048] 本発明者らは、 DVD用の対物レンズとして、開口数が 0. 63のものを用いた場合および開口数が 0. 65のものを用いた場合のそれぞれについて、 DVD用対物レンズの Rim強度と放射角度比との関係について実験を行っているので、その結果について以下に記載する。

[0049] なお、 DVD用の対物レンズとしては焦点距離が 3mmとして作用する一方、 CD用の対物レンズとしては焦点距離が 3mmとして作用し開口数が 0. 5として作用する、互換対物レンズを用いた。また、集光レンズは、焦点距離が 18mmのものを用いた。さらに、集光レンズ、対物レンズ、ビームスプリッタ、波長板等により構成される光学系の透過率は、光学系全体で 0. 6となるように設定した。

[0050] また、 DVD用の短波長レーザについては、垂直方向の放射角度 Θ丄を 20° に設定し、放射強度を lOOmWに設定した。また、 CD用の長波長レーザについては、垂直方向の放射角度 Θ丄を 16° 、平行方向の放射角度 Θ ■を 7. 7° に設定し、放射強度を 180mWに設定した。

[0051] 以下の表 2に、開口数が 0. 63の DVD用対物レンズを用いた場合の放射角度比と Rim強度との関係を示す。

[0052] [表 2]

[0053] また、表 3に、開口数が 0. 65の DVD用対物レンズを用いた場合の放射角度比と R im強度との関係を示す。

[0054] [表 3] D V Dの放射角度 θ II 1 0 1 0 . 4 1 0 . 8

放射角度比 1 . 3 1 . 3 5 1 . 4

R i m強度 0 . 3 4 3 0 . 3 7 1 0 . 3 9 9

[0055] 以上の実験結果より、放射角度比を 1. 35以上に設定することにより、 0. 4程度の R im強度を得ることができる。

[0056] もちろん、放射角度比の上限は、 DVDを記録する際に必要なパワーが得られるように定められる。以下は DVDの 4倍速の記録が可能かを検討した結果から得られた放射角度比の上限である。

[0057] 開口数が 0. 63の DVD用対物レンズを用いた場合において、 DVDの 1倍速の記録に必要な光強度を 8mWとすると、 4倍速の記録に必要な光強度は 8 X 4 = 16.

OmW以上であることから、 DVD用のレーザ光の OL出射強度が 16. OmW以上となつた場合に 4倍速の記録が可能であることがわかる。

[0058] そこで、 DVD用の短波長レーザ放射強度を lOOmWに設定し、光学系の透過率を

0. 6とした場合に、 OL出射強度を 16. OmW以上をするためには結合効率が 0. 26

7以上必要であり、 DVDの放射角度 Θ 'を 16. 5° 以下に設定する必要がある。

[0059] よって、 4倍速の記録を考えた場合、 DVD用レーザの放射角度 Θ ■と、 CD用レーザの放射角度 Θ ■との放射角度比は 2. 1 (= 16. 5° /7. 7° )となる。すなわち、放射角度比の上限は 2· 1であるといえる。

[0060] ここで、上記の内容を数式化すると、 DVDの 1倍速の記録に必要な光強度を a、光学系の透過率を t、 DVD用の短波長レーザ放射強度を wとした場合に、 DVDの n倍速記録を行うためには、結合効率が a X n/w/t以上必要となる。

[0061] この結合効率を得るための DVD用レーザの放射角度 Θ 'は、図 7に示す結合効率と放射角度 Θ ■との関係に基づき一意的に決定されることから、 DVD用レーザの放射角度 Θ 'と、 CD用レーザの放射角度 Θ 'との放射角度比の上限は適宜定めることができる。

[0062] 図 8は、図 7における縦軸の値を CDの放射角度 Θ - (= 7. 7° )で除算した値、すなわち放射角度比を縦軸の値として用レ、るものである。上述のように、 n倍速記録を行う際には結合効率は a X nZwZt以上必要となる。このように求められる結合効率から、放射角度比の上限は適宜定めることができる。

[0063] 同様に、開口数が 0. 65の DVD用対物レンズを用いた場合において、 DVDの 4倍速の記録を行う場合、 DVDの放射角度 Θ ■は 17. 8以下が必要となる。したがって、 DVDの放射角度 Θ ■と CDの放射角度 Θ ■との放射角度比の上限は、 2. 3 (= 17. 8 。 /7. 7° )となる。

[0064] このように、 DVDへの情報記録が可能な対物レンズを用いた場合であっても、高品質の DVD再生が可能となる。つまり、 DVDへの情報記録と高品質の DVD再生とを同時に実現することができる。

[0065] [2.光ピックアップ装置の構成例 1〕

本実施形態のレーザ発振装置 1を光ピックアップ装置に搭載した場合の光学系の一部分を図 3に示す。図 3に示すように、光ピックアップ装置は、レーザ発振装置 1と、対物レンズ 7と、開口 6とで構成されている。 CDの記録 '再生に用いられる波長の長いレーザ光を光線 4、 DVDの再生等に用いられる波長の短いレーザ光を光線 5とすると、光線 4は、大部分の光が開口 6を透過する一方、光線 5の大部分は開口 6により遮られている。

[0066] 図 3のように DVD用のレーザ光が開口 6により遮られてしまう状態を、放射角度と放射強度との関係において示した図面が図 4である。なお、図 4においては CD用のレ一ザ光に関する放射強度と放射角度との関係を実線にて示し。 DVD用のレーザ光に関する放射強度と放射角度との関係を破線にて示している。

[0067] さらに、図 4においては、開口 6の径で決まる有効 NA (放射角度幅）を図中に Wで示した。図 4に示されるように、 CD用のレーザ光は放射強度の損失が少なぐ DVD 用のレーザ光は放射強度の損失が多い。したがって、 CD用のレーザ光に関しては、光利用効率が高いといえる。

[0068] また、 Rim強度に関しては、 CD用のレーザ光の Rim強度（Riml)に比べて DVD 用のレーザ光の Rim強度（Rim2)が高いので、 DVD用のレーザ光に関しては光ディスク上でのスポット径を十分に絞ることが可能となる。

[0069] 以上のように、波長の長いレーザ光の放射角度を、波長の短いレーザ光の放射角度に比べて小さくすることで、 CDの高速記録と DVD再生信号の高品質化との両方を満足すること力 Sできる。

[0070] ところで、 CDに関しては記録再生が可能である一方、 DVDに関しては再生のみを行うコンボドライブには、上記構成の光ピックアップ装置を用いれば CDの高速記録および DVDの高品質再生を実現することができる。しかし、 DVDも記録可能なコンボドライブの場合、光ディスク上のスポット径をより絞る必要があるため、対物レンズの開口数も 0. 63-0. 65と大きくなる。その際、上記構成の放射角度を有する光ピックアップ装置を用いると、開口数が大きくなつた分だけ Rim強度が低下し、開口数を大きくした効果が表れないため、光ディスク上のスポット径をより絞ることができない。

[0071] そこで、図 4に示すように、 CD用のレーザ光に関して放射強度が最大値の半分となる際の放射角度の幅を W1とし、 DVD用のレーザ光の半値全幅を W2とする。 W1 X I . 35≤W2と設定することで、 DVDディスク上でのレーザ光のスポット径を十分に絞り、高品質の再生を可能するのに十分な Rim強度を確保できる。なお、 W1は、図 1における光線 4の放射角度幅 θ 1と同義であり、 W2は図 1における光線 5の放射角度幅 Θ 2と同義である。

[0072] 〔3.光ピックアップ装置の構成例 2〕

図 5に、レーザ発振装置 1を搭載した光ピックアップ装置の別の構成例を示す。図 5 に示すように、本構成例の光ピックアップ装置は、レーザ発振装置 1と、ビームスプリッタ 9と、対物レンズ 7と、開口 6と、光検出器 10とを備えている。なお、対物レンズ 7は、異なる波長の 2つのレーザ光に対応したレンズである。すなわち、対物レンズ 7は、 CDディスクと DVDディスクとの間における基板厚み差により発生する球面収差を補償可能なレンズである。なお、図 5においては、参照符号 8により CDディスクまたは D VDディスクを示している。

[0073] また、レーザ発振装置 1により発振される CD用のレーザ光を光線 (第 1半導体レーザ） 11、 DVD用のレーザ光を光線（第 2半導体レーザ） 12とする。光線 11および光線 12は光検出器 10のそれぞれ異なる位置に入射する。したがって、光検出器 10は、光線 11を受光する光検出素子（第 1光検出器） 10aと、光線 12を受光する光検出素子 (第 2光検出器） 10bとを備えてレ、る。

[0074] この場合、光線 11もしくは光線 12のどちらか一方で、光検出器 10における光検出素子を位置調整すれば、もう一方の波長の光に対して、発光点や光検出素子を位置調整することが不要となる。

[0075] すなわち、光ピックアップ装置の光学系が設計通りに組み立てられていれば、光検出器の位置を調整することは不要である。し力ながら、光ピックアップ装置には必ず寸法の公差や組立て公差が存在するため、光検出器における光検出素子の位置を調整することが必要となる。

[0076] ところ力本実施形態のレーザ発振装置における 2個の発光点位置の間隔、および、光検出器の 2個の光検出素子間の間隔は、 l z m以下のオーダーという高精度で設定される。すなわち、異なる波長を有する 2つのレーザ光のうち、いずれか一方のレーザ光の光源または光検出素子がある距離だけ所定位置力ズレて配置されていれば、そのズレ量と同じ程度だけ他方のレーザ光の光源または光検出素子も所定位置からズレていることになる。

[0077] したがって、上記 2つのレーザ光のうち、いずれか一方のレーザ光の光源を調整して設計値からのズレを補正すれば、もう一方のレーザ光の光源と光検出素子は、他方のレーザ光の光源または光検出素子との間隔が高い精度で一定に保たれているので、ほぼ設計通りに配置されることとなる。

[0078] たとえば、 DVD用のレーザ光の発光点に合わせて DVD用レーザ光の受光点の位置が設定されるように DVD用光検出素子の位置を調整をした場合、 CD用レーザ光の発光点と光検出素子も位置調整されたことになる。

[0079] [4.光ピックアップ装置の構成例 3〕

図 6に、レーザ発振装置 1の発光部 2を用いる光ピックアップ装置のさらに別の構成例を示す。図 6に示すように、本構成例の光ピックアップ装置は、 2種類の波長の光を発振可能な発光部 2と、ホログラム素子（第 1ホログラム素子） 18およびホログラム素子 19 (第 2ホログラム素子）と、光検出器 20とが一体化されたホログラムレーザュニット 21と、開口 6と、対物レンズ 7とで構成されている。また図 6において図 5と同一の参照番号が付されている部材は、図 5と同じものであるので、詳細な説明は省略する。

[0080] ホログラムレーザユニット 21において、ホログラム素子 18またはホログラム素子 19 により光線 11および光線 12がそれぞれ回折された光は、光検出器 20の同一位置に入射する。したがって、光検出器 20には、単一の光検出素子（第 3光検出器） 20aが設けられており、この光検出素子 20aによって、光線 11および光線 12の両方を受光している。

[0081] ここで、 2つの波長に対応した 2個のホログラム素子 18 · 19のそれぞれは、各波長に対応した専用設計が施されている。つまり、ホログラム素子は、一般的に、発光点の位置、集光点の位置、ホログラム素子の設置位置、および波長の位置に応じて設計される。本実施形態のホログラム素子 18 · 19のそれぞれは、異なる位置から発せられるとともに異なる波長を有するレーザに対応して設けられるものであるので、上述のように各波長に対応した専用設計が施されている。

[0082] したがって、 2つの光線の波長に応じて個別にホログラム素子 18 · 19のそれぞれを調整して、光線 11および光線 12を光検出器 20上の同じ位置に入射させることができる。具体的には、ホログラム素子の光軸に対して垂直な面内の X軸方向および y軸方向と、光軸を中心とする回転方向との計 3軸の方向に、ホログラム素子 18 · 19のそれぞれを調整して、光線 11および光線 12を光検出素子 20aに入射させるようにする。これにより、光検出器 20を分割することにより構成される光検出素子の数を少なくし、ホログラムレーザユニット 21の構成を簡略化することが可能となる。なお、本実施形態において、 2種類の波長の光を放射可能な発光部 2については、 1つのレーザチップにより 2種類の波長の光を放射するいわゆるモノリシック型であっても良いし、 2つのレーザチップにより 2種類の波長の光を放射するハイブリット型であってもいずれであよい。

[0083] 以上のように、本実施の形態のレーザ発振装置 1に用いられる発光部 2は、 CD用の半導体レーザと、 DVD用の半導体レーザとを出射するものであって、半導体レーザの光出射面に対して平行な面と、 pn結合面と平行な面との交線上において、レーザの放射強度がレーザの中心における強度の 1/2になる 2点と、該レーザの発光点とを結ぶことにより形成される 2直線がなす角度の幅を、レーザの放射角度幅とした場合、 DVD用のレーザ光の放射角度幅 Θ 2が、 CD用のレーザ光の放射角度幅 θ 1 の 1. 3倍以上に設定されているものである。

[0084] 本発明者らは、鋭意研究の結果、 CD用対物レンズの Rim強度と、 DVD用対物レンズの Rim強度とは、 DVD用レーザ光の放射角度幅に対する CD用レーザ光の放射角度幅の比率 (以下、放射角度比とする）で定められることを見出した。そして該放射角度比が 1. 3以上である場合に、 CDの高速記録が可能でなおかつ DVDの高品質再生が可能な Rim強度を得ることができることを、実験により確認した。

[0085] したがって、本実施形態の発光部 2を搭載したレーザ発振装置 1を光ピックアップ装置に用いれば、 CDの高速記録および DVDの高品質再生の両方を実現することが可能となる。

[0086] また、上記放射角度比は、 1. 35以上に設定されていることが好ましい。本発明者らは、情報記録対応型の開口数の大きな DVD用対物レンズを使用した状態で放射角度比を変化させつつ DVD用対物レンズの Rim強度を計測した。その実験の結果、放射角度比が 1. 35以上であれば、 DVDの高品質再生を行うのに十分な Rim強度を得ること力できることを確霄忍した。

[0087] したがって、放射角度比を 1. 35以上に設定することにより、情報記録対応型の開口数の大きな対物レンズが光ピックアップ装置に用いられている場合であっても、 D VDの記録および高品質再生の両方を実現することが可能となる。

[0088] さらに、本実施形態の光ピックアップ装置は、上記構成の発光部 2と、 CD用のレーザ光がディスク 8にて反射された光を検出する光検出素子 10aと、 DVD用のレーザ光がディスク 8にて反射された光を検出する光検出素子 10bとを備えているものである。

[0089] 上記構成によれば、 CD用のレーザ光および DVD用のレーザ光のそれぞれに対して、ディスク 8からの反射光を検出する光検出素子 10aまたは光検出素子 10bが設けられている。したがって、 CD用レーザ光の反射光の光路、および DVD用レーザ光の反射光の光路のそれぞれに対して、個別に光検出素子の位置を調整することができる。よって、光ピックアップ装置における設計の自由度をより高めることができる。

[0090] また、本実施形態の光ピックアップ装置は、上記構成の発光部 2と、 CD用レーザ光がディスク 8にて反射された光と、 DVD用レーザ光がディスク 8にて反射された光とを検出する光検出素子 20aとを備えているものであってもよい。

[0091] 上記構成によれば、 CD用レーザ光の反射光および DVD用レーザ光の反射光を、共通の光検出素子 20aにて検出するので、光ピックアップ装置の部品点数を低減できる。これにより、光ピックアップ装置の構成をコンパクトにすることができる。このようにコンパクトィ匕された光ピックアップ装置を用いれば、 CDおよび DVDのレ、ずれにも対応している記録再生装置をさらにコンパクトなものとすることができる。

[0092] さらに、 CD用のレーザ光がディスク 8にて反射された光を回折して光検出素子 20a へと導くホログラム素子 18と、 DVD用のレーザ光がディスク 8にて反射された光を回折して光検出素子 20aへと導くホログラム素子 19とをさらに備え、発光部 2と、光検出素子 20aと、ホログラム素子 18と、ホログラム素子 19と力ホログラムレーザユニット 2 1として一体化されてレ、てもよレ、。

[0093] 上記構成によれば、光ピックアップ装置を構成する各部材が一体化されているので、光ピックアップ装置の構成をよりコンパクトにすることができる。このようにコンパクト化された光ピックアップ装置を用いれば、 CDおよび DVDのレ、ずれにも対応してレ、る記録再生装置をさらにコンパクトなものとすることができる。

[0094] 以上のように、本発明のレーザ発振素子は、第 1半導体レーザと、該第 1半導体レ一ザよりも波長の短い第 2半導体レーザとを出射するものであって、上記第 1あるいは第 2半導体レーザの光出射面に対して平行な面と、 pn結合面と平行な面との交線上において、レーザの放射強度がレーザの中心における強度の 1/2になる 2点と、該レーザの発光点とを結ぶことにより形成される 2直線がなす角度の幅を、レーザの放射角度幅とした場合、上記第 2半導体レーザの放射角度幅が、上記第 1半導体レ一ザの放射角度幅の 1. 3倍以上に設定されていることを特徴としている。

[0095] 上記構成によれば、放射角度比が 1. 3以上に設定されているので、本発明のレーザ発振素子を光ピックアップ装置に用いれば、 CDの高速記録および DVDの高品質再生の両方を実現することが可能となる。

[0096] さらに、上記第 2半導体レーザの放射角度幅は、上記第 1半導体レーザの放射角度幅の 1. 35倍以上であることが好ましい。

[0097] すなわち、 DVDに対する情報記録が可能な光ピックアップ装置では、 DVDに対する情報記録ができない光ピックアップ装置に比べて、開口数の大きな DVD用の対物レンズが用いられる。たとえば、再生専用の DVD用対物レンズの開口数は 0. 6であり、情報記録対応型の DVD用対物レンズの開口数は 0. 63-0. 65である。

[0098] このように開口数の大きな対物レンズに対して、放射角度比を 1. 3以上に設定して第 1半導体レーザおよび第 2半導体レーザを発振すると、 DVDの高品質再生を行うのに十分な Rim強度を得ることができない場合がある。

[0099] そこで、本発明者らは、情報記録対応型の DVD用対物レンズを使用した状態で放射角度比を変化させつつ DVD用対物レンズの Rim強度を計測した。その実験の結果、放射角度比が 1. 35以上であれば、 DVDの高品質再生を行うのに十分な Rim 強度を得ることができることを確認した。

[0100] したがって、情報記録対応型の開口数の大きな対物レンズが光ピックアップ装置に用いられている場合であっても、放射角度比を 1. 35以上に設定すれば、 DVDの記録および高品質再生の両方を実現することが可能となる。

[0101] なお、第 2半導体レーザの放射角度幅の第 1半導体レーザの放射角度幅に対する比率の下限は、該第 2半導体レーザを用いて DVDを再生する際に必要な Rim強度力 S得られるように定められることが好ましレ、。

[0102] また、本発明の光ピックアップ装置は、上記構成のレーザ発振素子と、上記第 1半導体レーザが光ディスクにて反射された光を検出する第 1光検出器と、上記第 2半導体レーザが上記光ディスクにて反射された光を検出する第 2光検出器とを備えている構成であってもよい。

[0103] 上記構成によれば、第 1半導体レーザおよび第 2半導体レーザのそれぞれに対して、光ディスクからの反射光を検出する第 1光検出器または第 2光検出器が設けられている。したがって、第 1半導体レーザの反射光の光路、および第 2半導体レーザの反射光の光路のそれぞれに対して、個別に光検出器の位置を調整することができる。よって、光ピックアップ装置における設計の自由度をより高めることができる。

[0104] また、本発明の光ピックアップ装置は、上記構成のレーザ発振素子と、上記第 1半導体レーザが光ディスクにて反射された光と、上記第 2半導体レーザが上記光デイスクにて反射された光とを検出する第 3光検出器とを備えている構成であってもよい。

[0105] 上記構成によれば、第 1半導体レーザの反射光および第 2半導体レーザの反射光を、共通の第 3光検出器にて検出するので、光ピックアップ装置の部品点数を低減できる。これにより、光ピックアップ装置の構成をコンパクトにすることができる。このようにコンパクトィ匕された光ピックアップ装置を用いれば、 CDおよび DVDのレ、ずれにも対応している記録再生装置をさらにコンパクトなものとすることができる。

[0106] さらに、本発明の光ピックアップ装置は、上記第 1半導体レーザが上記光ディスクにて反射された光を回折して上記第 3光検出器へと導く第 1ホログラム素子と、上記第 2 半導体レーザが上記光ディスクにて反射された光を回折して上記第 3光検出器へと導く第 2ホログラム素子と、上記レーザ発振素子と、上記第 3光検出器と、上記第 1ホログラム素子と、上記第 2ホログラム素子とが一体化されたホログラムレーザユニットとを備えている構成であってもよい。

[0107] 上記構成によれば、光ピックアップ装置を構成する各部材が一体化されているので、光ピックアップ装置の構成をよりコンパクトにすることができる。このようにコンパクト化された光ピックアップ装置を用いれば、 CDおよび DVDのレ、ずれにも対応してレ、る記録再生装置をさらにコンパクトなものとすることができる。

[0108] なお、本発明のレーザ発振装置は、発振波長の異なる複数のレーザ光を出射可能な半導体レーザ発振装置であって、発振波長の短いレーザ光の放射角度幅が、発振波長の長いレーザ光の放射角度幅の 1. 3倍以上である構成であってもよい。

[0109] さらに、上記構成のレーザ発振装置において、発振波長の長いレーザ光および発振波長の短いレーザのいずれも光ディスクに記録するのに十分なパワーを出力可能である構成であってもよい。または、発振波長の長いレーザのみ、光ディスクに記録するのに十分なパワーを出力可能である構成であってもよい。

[0110] また、本発明の光ピックアップ装置は、複数の波長を有するレーザ光を出射可能な半導体レーザ発振装置と、レーザ放射光を光ディスク上に集光するための集光レンズと、ディスク反射光を検出する受光部とで構成され、該受光部が各波長に応じて専用に形成されてレ、る構成であってもよレ、。

[0111] また、本発明の光ピックアップ装置は、複数の波長を有するレーザ光を出射可能な半導体レーザ発振装置と、レーザ放射光を光ディスク上に集光するための集光レンズと、半導体レーザと集光レンズとの間に配置され、レーザ放射光を透過し、ディスク反射光を回折して、光検出器へ導くためのホログラム素子と、光ディスク反射光を受光する光検出器とで構成されものであって、半導体レーザ、ホログラム素子、および光検出器が一体化されてレ、る構成であってもよレ、。

[0112] さらに、上記光ピックアップ装置において、受光部が各波長に応じて別個に形成されておらず、両波長に共通の受光部である構成であってもよい。

[0113] 尚、発明を実施するための最良の形態の項においてなした具体的な実施態様または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなぐ本発明の精神と特許請求の範囲内で、レ、ろレ、ろと変更して実施することができるものである。

産業上の利用の可能性

[0114] 本発明によれば、 CDの高速記録および DVDの高品質再生の両方を実現することが可能となるので、 CDや DVDの記録再生を行うコンボドライブに適している。

Claims

請求の範囲

[1] 第 1半導体レーザと、該第 1半導体レーザよりも波長の短い第 2半導体レーザとを出射するレーザ発振素子にぉレ、て、

上記第 1あるいは第 2半導体レーザの光出射面に対して平行な面と、 pn結合面と平行な面との交線上において、レーザの放射強度がレーザの中心における強度の 1

/2になる 2点と、該レーザの発光点とを結ぶことにより形成される 2直線がなす角度の幅を、レーザの放射角度幅とした場合、

上記第 2半導体レーザの放射角度幅が、上記第 1半導体レーザの放射角度幅の 1

. 3倍以上に設定されてレ、ることを特徴とするレーザ発振素子。

[2] 上記第 2半導体レーザの放射角度幅が、上記第 1半導体レーザの放射角度幅の 1

. 35倍以上であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のレーザ発振素子。

[3] 上記第 2半導体レーザの放射角度幅の上記第 1半導体レーザの放射角度幅に対する比率の下限は、該第 2半導体レーザを用いて DVDを再生する際に必要な Rim 強度が得られるように定められることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のレーザ発振素子。

[4] 請求の範囲第 1項に記載のレーザ発振素子と、

上記第 1半導体レーザが光ディスクにて反射された光を検出する第 1光検出器と、上記第 2半導体レーザが上記光ディスクにて反射された光を検出する第 2光検出器とを備えてレ、ることを特徴とする光ピックアップ装置。

[5] 請求の範囲第 1項に記載のレーザ発振素子と、

上記第 1半導体レーザが光ディスクにて反射された光と、上記第 2半導体レーザが上記光ディスクにて反射された光とを検出する第 3光検出器とを備えていることを特徴とする光ピックアップ装置。

[6] 上記第 1半導体レーザが上記光ディスクにて反射された光を回折して上記第 3光検出器へと導く第 1ホログラム素子と、

上記第 2半導体レーザが上記光ディスクにて反射された光を回折して上記第 3光検出器へと導く第 2ホログラム素子と、

上記レーザ発振素子と、上記第 3光検出器と、上記第 1ホログラム素子と、上記第 2 ホログラム素子とが一体化されたホログラムレーザユニットとを備えていることを特徴とする請求の範囲第 5項に記載の光ピックアップ装置。