(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長λ１の光ビームを発生する半導体レーザチップと波長λ２の光ビームを発生する半導体レーザチップとを１チップ化もしくは近接配置した２波長半導体レーザ素子と、
前記２波長半導体レーザ素子により発生させた前記波長λ１の光ビームまたは前記波長λ２の光ビームを主ビームと副ビームとに分岐させる１つの回折周期Λを有する回折格子と、
集光手段であるコリメートレンズとを備え、
前記回折格子は、前記２波長半導体レーザ素子と前記コリメートレンズとの間に配置され、
トラックピッチの異なる光情報媒体に対して、情報の記録または再生、及びそれに伴うトラッキング制御を行うように構成されており、
トラックピッチＴ１の第１の光情報媒体に対し情報を記録または再生する際に前記波長λ１の光ビームを使用し、トラックピッチＴ２の第２の光情報媒体に対し情報を記録または再生する際に前記波長λ２の光ビームを使用し、前記波長λ１の光ビームが前記回折格子により回折されて発生する主ビームと副ビームの前記第１の光情報媒体上における間隔をＬ１、前記波長λ２の光ビームが前記回折格子により回折されて発生する主ビームと副ビームの前記第２の光情報媒体上における間隔をＬ２、ｍとｎを０以上の整数とするとき、
Ｌ２＝（２ｎ＋１）／（２ｍ＋１）×Ｔ２／Ｔ１×Ｌ１
なる関係が成立し、さらに、
前記波長λ１の半導体レーザチップおよび前記波長λ２の半導体レーザチップから前記回折格子までの空気換算距離をｄとし、前記第１の光情報媒体に対し情報を記録または再生する際の光学倍率をβ１、前記第２の光情報媒体に対し情報を記録または再生する際の光学倍率をβ２とした場合、下記の式が成り立つことを特徴とする光ピックアップ装置。
β１×tan｛sin-1（λ２／Λ）｝−
β２×（２ｎ＋１）／（２ｍ＋１）×Ｔ２／Ｔ１×tan｛sin-1（λ１／Λ）｝
≒０
ｄ≒β１×Ｌ１／tan｛sin-1（λ１／Λ）｝
＝β２×Ｌ２／tan｛sin-1（λ２／Λ）｝
【請求項２】
前記波長λ１の光ビームが前記回折格子により回折されて発生する主ビームと副ビームの前記第１の光情報媒体上におけるそれぞれの中心を結ぶ直線と、前記第１の光情報媒体のトラックピッチ方向と垂直な直線とがなす角度をα１（０＜α１＜９０）とし、前記波長λ２の光ビームが前記回折格子により回折されて発生する主ビームと副ビームの前記第２の光情報媒体上におけるそれぞれの中心を結ぶ直線と、前記第２の光情報媒体のトラックピッチ方向と垂直な直線とがなす角度をα２（０＜α２＜９０）とするとき、
α１＝α２＝sin-1｛（２ｍ＋１）×Ｔ１／２／Ｌ１｝
＝sin-1｛（２ｎ＋１）×Ｔ２／２／Ｌ２｝
なる関係が成り立つことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はトラックピッチの異なる、ＣＤ系光ディスク（ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ）とＤＶＤ系光ディスク（ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ）を用いて情報の記録、再生、消去を行うための光ディスクドライブ装置の基幹部品である光ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光ピックアップ装置の構成および動作を、図３を参照して説明する。図３は、ＣＤ系ディスク１１０及びＤＶＤ系ディスク１１１に対して情報の記録、再生、消去を行うことのできる光ピックアップ装置の光学系を示す。赤外半導体レーザ素子１０１および赤色半導体レーザ素子１０２と、光情報媒体であるＣＤ系ディスク１１０あるいはＤＶＤ系ディスク１１１との間の光路中に、３ビーム発生用回折格子１０３、１０４、赤外半導体レーザ素子１０１および赤色半導体レーザ素子１０２から出射される光ビームを同一光軸上に導くためのビームスプリッタ１０５、集光手段であるコリメートレンズ１０６ならびに対物レンズ１０９、立上げミラー１０８、ディスクからの反射光を分岐するためのビームスプリッタ１０７、およびビームスプリッタ１０７で分岐された前記反射光を受光素子１１３へ導くための集光レンズ１１２が配置されている。
【０００３】
上記の光ピックアップ装置の動作は次のとおりである。ＣＤ系ディスク１１０に対して情報の記録、再生あるいは消去を行う場合、赤外半導体レーザ素子１０１から出射した実線で示される光ビームが、３ビーム発生用回折格子１０３により回折され、３つの光ビーム（０次回折光すなわち主ビームと、±１次回折光すなわち副ビーム）に分岐される。３つの光ビームはビームスプリッタ１０５を透過した後、コリメートレンズ１０６により発散ビームから平行ビームに変換され、立上げミラー１０８を経由して対物レンズ１０９へ入射し、ＣＤ系ディスク１１０上へ集光される。さらに、ＣＤ系ディスク１１０からの反射光は、対物レンズ１０９、立上げミラー１０８を経由してビームスプリッタ１０７により方向を変えられ、集光レンズ１１２により受光素子１１３へ集光される。受光素子１１３に入射した主ビームおよび副ビームから、ＲＦ信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号が検出される。
【０００４】
一方、ＤＶＤ系ディスク１１１に対して情報の記録、再生あるいは消去を行う場合は、赤色半導体レーザ素子１０２から出射した破線で示される光ビームが、３ビーム発生用回折格子１０４により回折され、３つの光ビーム（０次回折光すなわち主ビームと、±１次回折光すなわち副ビーム）に分岐される。３つの光ビームはビームスプリッタ１０５により方向を変えられた後、コリメートレンズ１０６により発散ビームから平行ビームに変換され、立上げミラー１０８を介して対物レンズ１０９へ入射し、ＤＶＤ系ディスク１１０上へ集光される。なお、３つの光ビームは、回折格子１０３により分岐された３つの光ビーム
さらに、ＤＶＤ系ディスク１１０からの反射光は、対物レンズ１０９、立上げミラー１０８を経由してビームスプリッタ１０７により方向を変えられ、集光レンズ１１２により受光素子１１３へ集光される。受光素子１１３に入射した主ビームおよび副ビームから、ＲＦ信号、フォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号が検出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図３に示すような従来の光ピックアップ装置においては、ＣＤ系ディスクとＤＶＤ系ディスクとに対応するために２つの半導体レーザ素子（赤外半導体レーザ素子１０１、赤色半導体レーザ素子１０２）および２つの回折格子、さらには２つの半導体レーザ素子からの出射光を同一光軸上に導くためのビームスプリッタ１０５が必要であり、光ピックアップ装置の小型化が困難であった。また、光学部品点数が多く各光学部品間の位置調整が煩雑になるため、部材費や調整コストが、単一のディスクを記録、再生、消去する光ピックアップ装置に対して大幅に増加してしまうといった課題があった。
【０００６】
本発明は、ＣＤ系ディスクとＤＶＤ系ディスクに対応させて、記録、再生、または消去等を行う光ピックアップ装置を、小型化、低コスト化することを目的とする。
【０００７】
【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は、波長λ１の光ビームを発生する半導体レーザチップと波長λ２の光ビームを発生する半導体レーザチップとを１チップ化もしくは近接配置した２波長半導体レーザ素子と、前記２波長半導体レーザ素子により発生させた前記波長λ１の光ビームまたは前記波長λ２の光ビームを主ビームと副ビームとに分岐させる１つの回折周期Λを有する回折格子と、集光手段であるコリメートレンズとを備え、前記回折格子は、前記２波長半導体レーザ素子と前記コリメートレンズとの間に配置され、トラックピッチの異なる光情報媒体に対して、情報の記録または再生、及びそれに伴うトラッキング制御を行うように構成されており、トラックピッチＴ１の第１の光情報媒体に対し情報を記録または再生する際に前記波長λ１の光ビームを使用し、トラックピッチＴ２の第２の光情報媒体に対し情報を記録または再生する際に前記波長λ２の光ビームを使用し、前記波長λ１の光ビームが前記回折格子により回折されて発生する主ビームと副ビームの前記第１の光情報媒体上における間隔をＬ１、前記波長λ２の光ビームが前記回折格子により回折されて発生する主ビームと副ビームの前記第２の光情報媒体上における間隔をＬ２、ｍとｎを０以上の整数とするとき、
Ｌ２＝（２ｎ＋１）／（２ｍ＋１）×Ｔ２／Ｔ１×Ｌ１
なる関係が成立し、さらに、前記波長λ１の半導体レーザチップおよび前記波長λ２の半導体レーザチップから前記回折格子までの空気換算距離をｄとし、前記第１の光情報媒体に対し情報を記録または再生する際の光学倍率をβ１、前記第２の光情報媒体に対し情報を記録または再生する際の光学倍率をβ２とした場合、下記の式が成り立つことを特徴とする。
β１×tan｛sin-1（λ２／Λ）｝−
β２×（２ｎ＋１）／（２ｍ＋１）×Ｔ２／Ｔ１×tan｛sin-1（λ１／Λ）｝
≒０
ｄ≒β１×Ｌ１／tan｛sin-1（λ１／Λ）｝
＝β２×Ｌ２／tan｛sin-1（λ２／Λ）｝
【０００８】
この構成によれば、ＣＤ系ディスクとＤＶＤ系ディスクの記録あるいは再生あるいは消去に対応した光ピックアップ装置において、半導体レーザ素子と３ビーム発生用回折格子をそれぞれ１組用いればよく、２組ずつ用いることが不要になるため、光ピックアップ装置の小型化を容易に図ることができる。また、光学部品点数が削減されるとともに光ピックアップ装置の調整工程も簡素化されるのでコストダウンを図ることが可能となる。
【０００９】
さらに、前記回折格子の位置および周期を適切に設計することで、単一の回折格子を使用して、最適な光学系を構成することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態における光ピックアップ装置について、図１、２を参照して説明する。図１は、本実施形態の光ピックアップ装置の光学系を示す。１は２波長半導体レーザ素子であり、赤外半導体レーザチップと赤色半導体レーザチップが集積化されている。２波長半導体レーザ素子１とＣＤ系ディスク７またはＤＶＤ系ディスク８との間の光路中に、３ビーム発生用回折格子２、集光手段であるコリメートレンズ３ならびに対物レンズ６、ビームスプリッタ４、立上げミラー５、集光レンズ９、および受光素子１０が配置されている。ビームスプリッタ４は、ディスクからの反射光を分岐する。ビームスプリッタ４で分岐された反射光は、集光レンズ９により受光素子１０に導かれる。
【００１１】
上記構成の光ピックアップ装置の動作について、以下に説明する。ＣＤ系ディスク７に対して情報の記録、再生、あるいは消去を行う場合、２波長半導体レーザ素子１から出射した実線で示される赤外光（波長λ１＝７８５ｎｍ）ビームが、３ビーム発生用回折格子２により回折され３つの光ビーム（０次回折光すなわち主ビームと、±１次回折光すなわち副ビーム）に分岐される。３つの光ビームはコリメートレンズ３により発散ビームから平行ビームに変換され、立上げミラー５を経由して対物レンズ６へ入射し、ＣＤ系ディスク７上へ集光される。さらに、ＣＤ系ディスク７からの反射光は、対物レンズ６、立上げミラー５を経由して、ビームスプリッタ４により方向が変えられ、集光レンズ９により受光素子１０へ集光される。受光素子１０に入射した主ビームおよび副ビームから、ＲＦ信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号が検出される。
【００１２】
一方、ＤＶＤ系ディスク８に対する情報の記録、再生、あるいは消去を行う場合は、２波長半導体レーザ素子１から出射した破線で示される赤色光（波長λ２＝６５０ｎｍ）ビームが、３ビーム発生用回折格子２により回折され３つの光ビーム（０次回折光すなわち主ビームと、±１次回折光すなわち副ビーム）に分岐される。３つの光ビームは、コリメートレンズ３により発散ビームから平行ビームに変換され、立上げミラー５を経由して対物レンズ６へ入射し、ＤＶＤ系ディスク８上へ集光される。さらに、ＤＶＤ系ディスク８からの反射光は、対物レンズ６、立上げミラー５を経由してビームスプリッタ４により方向が変えられ、集光レンズ９により受光素子１０へ集光される。受光素子１０に入射した主ビームおよび副ビームから、ＲＦ信号、フォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号が検出される。
【００１３】
本実施形態に従い、後述するように３ビーム発生用回折格子２の周期Λおよび配置を設定することにより、図２（ａ）、（ｂ）に示すような各光ビームとトラックの配置関係を得ることができる。ここで３ビーム発生用回折格子２の配置とは、２波長半導体レーザ素子１を構成する赤外／赤色半導体レーザチップの出射端面から３ビーム発生用回折格子２までの空気換算長ｄを意味する。
【００１４】
図２（ａ）は、ＣＤ系ディスク７（トラックピッチＴ１）のランド１１及びグルーブ１２と、それらの上に集光された主ビーム１３及び副ビーム１４の関係を示す。図２（ｂ）は、ＤＶＤ系ディスク８（トラックピッチＴ２）のランド１５及びグルーブ１６と、それらの上に集光された主ビーム１７及び副ビーム１８の関係を示す。それぞれ主ビーム１３、１７がグルーブ１２、１６上に位置するときに、副ビーム１４、１８がランド１１、１５上に位置し、しかも主ビームと副ビームの中心を結ぶ直線とトラックピッチ方向と垂直な直線とがなす角度αは、互いに等しくなる。
【００１５】
以下に、本実施形態における３ビーム発生用回折格子２の周期Λおよび配置について詳細に説明する。図２（ａ）、（ｂ）のように主ビームと副ビームがディスク上に位置するときには、主ビーム１３と副ビーム１４間距離をＬ１、主ビーム１７と副ビーム１８間距離をＬ２とし、０以上の整数をｍ、ｎとすると、以下の関係式が成立する。
【００１６】
Ｌ１×sinα＝（２ｍ＋１）×Ｔ１／２    ・・・  (1)
Ｌ２×sinα＝（２ｎ＋１）×Ｔ２／２    ・・・  (2)
ここで図２に示す本実施形態の構成は、ｍ、ｎが共に０の場合に相当するが、より一般的な場合についても示すために、ｍ、ｎを用いて説明する。
【００１７】
また、赤外光λ１の３ビーム発生用回折格子２による回折角をθ１、赤色光λ２の３ビーム発生用回折格子２による回折角をθ２とすると、３ビーム発生用回折格子２の周期Λとの間に以下の関係式が成立する。
【００１８】
Λ×sinθ１＝λ１    ・・・  (3)
Λ×sinθ２＝λ２    ・・・  (4)
さらに、ＣＤ系ディスクに対し情報を記録、再生または消去する際の光学倍率をβ１、ＤＶＤ系ディスクに対し情報を記録、再生または消去する際の光学倍率をβ２とすると、ディスク上の主ビーム−副ビーム間距離Ｌ１、Ｌ２および赤外／赤色半導体レーザチップ出射端面から３ビーム発生用回折格子２までの空気換算長ｄとの間に以下の関係式が成立する。
【００１９】
ｄ×tanθ１≒β１×Ｌ１    ・・・  (5)
ｄ×tanθ２≒β２×Ｌ２    ・・・  (6)
ここで式(1)〜(6)より、３ビーム発生用回折格子２の周期Λ（不定値）と確定値であるＴ１、Ｔ２、β１、β２、ｍ、ｎ、λ１、λ２との関係を求めると、
β１×tan｛sin-1（λ２／Λ）｝−
β２×（２ｎ＋１）／（２ｍ＋１）×Ｔ２／Ｔ１×tan｛sin-1（λ１／Λ）｝
≒０                  ・・・  (7)
となる。よって、式(7)から回折格子２の周期Λが求まる。一方、Ｌ１、Ｌ２、ｄについてはまず、Ｌ１を光ドライブ装置のシステム上適当な値を選択すれば、Ｌ２は式(1)、(2)より
Ｌ２＝（２ｎ＋１）／（２ｍ＋１）×Ｔ２／Ｔ１×Ｌ１  ・・・  (8)
と求まる。さらに、このときｄおよびαは式(1)、(2)、(5)、(6)より
0003666860.tif 000002
と求まる。
【００２０】
以上に示した３ビーム発生用回折格子の位置および周期の関係を用いるとにより、１つの２波長半導体レーザ素子と１つの３ビーム発生用回折格子を使用するのみで、トラックピッチの異なる光ディスクに対し情報の記録、再生あるいは消去を行うための光ピックアップ装置を構成することができる。従って、従来のように、それぞれ２組の半導体レーザ素子と３ビーム発生用回折格子を用いることが不要になり、装置の小型化を容易に図ることができる。
【００２１】
また、光学部品点数が削減されるとともに光ピックアップ装置の調整工程も簡素化されるので大幅にコストダウンを図ることができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の光ピックアップ装置は、２波長半導体レーザ素子により発生させた第１の波長の光ビームないしは第２の波長の光ビームを、１つの回折周期を有する回折格子を用いて主ビームと副ビームとに分岐させるものである。この構成により、ＣＤ系ディスクとＤＶＤ系ディスクの記録、再生、または消去に対応した光ピックアップ装置を、１組の半導体レーザ素子と３ビーム発生用回折格子とで構成できるため、光ピックアップ装置の小型化を容易に図ることができる。また、光学部品点数が削減されるとともに、光ピックアップ装置の調整工程も簡素化されるので、大幅なコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態における光ピックアップ装置の光学系を示す図
【図２】  本発明の実施形態におけるトラックピッチと主ビームおよび副ビームとの相対的な位置関係を示す図
【図３】  従来例における光ピックアップ装置の光学系を示す図
【符号の説明】
１  ２波長半導体レーザ素子
２  ３ビーム発生用回折格子
３  コリメートレンズ
４  ビームスプリッタ
５  立上げミラー
６  対物レンズ
７  ＣＤ系ディスク
８  ＤＶＤ系ディスク
９  集光レンズ
１０  受光素子
１１、１５  ランド
１２、１６  グルーブ
１３、１７  主ビーム
１４、１８  副ビーム
Ｔ１、Ｔ２  トラックピッチ
Ｌ１、Ｌ２  ディスク上の主ビーム−副ビーム間距離
１０１  赤外半導体レーザ素子
１０２  赤色半導体レーザ素子
１０３、１０４  ３ビーム発生用回折格子
１０５、１０７  ビームスプリッタ
１０６  コリメートレンズ
１０８  立上げミラー
１０９  対物レンズ
１１０  ＣＤ系ディスク
１１１  ＤＶＤ系ディスク
１１２  集光レンズ
１１３  受光素子
【図１】
0003666860.tif 000003
【図２】
0003666860.tif 000004
【図３】
0003666860.tif 000005