(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光点が同一光軸上に無い第１および第２の光源から出射された波長の異なる第１および第２のレーザ光を光記録媒体の記録面に収束させ、当該記録面で反射した前記第１および第２のレーザ光の戻り光を共通受光素子で検出する光ピックアップ装置の受光方法において、
前記第１および第２のレーザ光の戻り光を、異なる回折次数で回折させて、前記共通受光素子で受光させることを特徴とする光ピックアップ装置の受光方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１および第２のレーザ光の戻り光を、それぞれ、＋１および＋２の回折次数、または、それぞれ−２および−１の回折次数で回折させることを特徴とする光ピックアップ装置の受光方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記第１および第２のレーザ光の戻り光を拡大光学系を通過させた後に、異なる次数で回折させることを特徴とする光ピックアップ装置の受光方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のうちのいずれかの項において、
前記第１および第２のレーザ光における少なくともフォーカシング誤差を、前記共通受光素子で検出された前記戻り光の受光量に基づき、同一の処理方法により検出することを特徴とする光ピックアップ装置の受光方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のうちのいずれかの項に記載の受光方法を利用した光ピックアップ装置であって、
前記第１および第２のレーザ光の戻り光を、それぞれ異なる回折次数で回折する回折型素子を有し、この回折型素子に形成した回折格子の断面形状が鋸歯状であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記回折型素子は凹レンズ機能を備えていることを特徴とする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、発光点が同一光軸上に無い波長の異なるレーザ光を出射する複数の光源を備えた光ピックアップ装置において、光記録媒体の記録面で反射されたこれらレーザ光の戻り光を共通受光素子によって受光する受光方法および、当該受光方法を利用した光ピックアップ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
厚みやトラックピッチなどの異なる複数の光記録媒体に対して信号の記録・再生を行う光ピックアップ装置としては、波長の異なるレーザ光を出射する複数のレーザ光源を備えた多光源型のものが知られている。例えば、ＣＤ−Ｒの再生には７８０ｎｍ波長のレーザ光が必要であるので、ＤＶＤ、ＣＤの再生と共に、ＣＤ−Ｒの再生を行うための光ピックアップ装置は、６５０ｎｍ波長のレーザ光源と７８０ｎｍ波長のレーザ光源を備えた２光源型とされる。
【０００３】
ここで、このような２光源型光ピックアップ装置としては、図５（ａ）に概念図を示すように、赤色および近赤外レーザの発光点１０１、１０２が同一の半導体チップの活性層に作り込まれた構成のモノリシック型の２波長半導体レーザチップを使用し、ここから出射されて光記録媒体の反射面で反射された戻り光を、ホログラム素子により回折することにより両波長の戻り光の受光点を合わせて共通受光素子によって受光して信号検出を行うことができるように構成したものが知られている。
【０００４】
この場合、半導体レーザチップ１００に形成されている各波長のレーザ光Ｌ１、Ｌ２を出射する発光点１０１、１０２は３０ないし３００ミクロン離れている。よって、双方の発光点１０１、１０２から出射されるレーザ光は同一軸上に位置していない。このために、図５（ｂ）に示すように、光記録媒体（図示せず）で反射されてホログラム素子１０３に入射する各波長の戻り光Ｌ１ｒ、Ｌ２ｒの光軸も同様な距離だけ離れている。
【０００５】
従来においては、ホログラム素子１０３によって双方の戻り光Ｌｒ１、Ｌｒ２を１次回折光として回折して、共通受光素子１０４に導くようにしている。一般に、戻り光Ｌ１ｒの波長は６５０ｎｍであり、戻り光Ｌ２ｒの波長は７８０ｎｍである。よって、それぞれの１次回折光Ｌ１ｒ（＋１）、Ｌ２ｒ（＋１）を共通受光素子１０４によって受光可能な位置は、発光点間隔Δの約５倍の距離Ｄだけ、ホログラム素子１０３に入射した戻り光に対して光軸に直交する方向に離れた位置である。図５（ｂ）には発光点間隔と共通受光素子の配置位置Ｄとの関係を算出するための算出式も併せて示してある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の光ピックアップ装置では、各波長の１次回折光を共通受光素子に導くようにしている。従って、回折角度が比較的大きいので、環境温度によりレーザ光源の波長が変化した場合には、それに伴って発生する回折角度の変化に起因する共通受光素子上における受光位置の変化が大きい。共通受光素子上における受光位置が変化すると、フォーカシングエラー信号、トラッキングエラー信号にオフセットが発生しやすい。オフセットが発生すると、エラー補正を適切に行うことができないので、光ピックアップ装置の記録・再生性能が低下するおそれがある。
【０００７】
本発明の課題は、この点に鑑みて、多光源型の光ピックアップ装置において共通受光素子上での受光位置の変化を抑制可能な受光方法、および当該受光方法を利用した光ピックアップ装置を提案することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、発光点が同一軸上に無い第１および第２の光源から出射された波長の異なる第１および第２のレーザ光を光記録媒体の記録面に収束させ、当該記録面で反射したこれら第１および第２のレーザ光の戻り光を共通受光素子で検出する光ピックアップ装置の受光方法において、前記第１および第２のレーザ光の戻り光を、異なる回折次数で回折させて、前記共通受光素子で受光させることを特徴としている。
【０００９】
波長の異なるレーザ光の戻り光を異なる回折次数で回折すると、各波長の回折光の回折角度を小さくできるので、光源の波長変化に起因する共通受光素子上での受光位置ずれを小さくすることができる。この結果、信号の記録・再生性能が安定する。
【００１０】
ここで、前記第１および第２のレーザ光の戻り光を、それぞれ、＋１および＋２の回折次数、または、それぞれ−２および−１の回折次数で回折させることができる。
【００１１】
また、本発明では、上記の構成に加えて、前記第１および第２のレーザ光を拡大光学系を通過させた後に、異なる次数で回折させることを特徴としている。このようにビーム径を拡大すると、共通受光素子上での受光位置ずれに対する信号検出誤差の発生をより低く抑えることができる。
【００１２】
さらに、本発明では、前記第１および第２のレーザ光のフォーカシング誤差を、前記共通受光素子で検出された前記戻り光の受光量に基づき、同一の処理方法により検出することを特徴としている。このように検出方法を共通化することにより信号処理回路が複雑化することを抑制できる。
【００１３】
次に、本発明は、上記の受光方法を利用した光ピックアップ装置であって、前記第１および第２のレーザ光の戻り光を、それぞれ異なる回折次数で回折する回折型素子を有し、この回折型素子に形成した回折格子の断面形状が鋸歯状であることを特徴としている。回折格子の断面形状を鋸歯状とすることにより、回折方向を所定の方向とすることができ、光の利用効率を高めることができる。
【００１４】
また、前記回折型素子に凹レンズ機能を持たせることができ、このようにすれば、戻り光のビーム径を拡大して、共通受光素子での受光位置変化に起因する信号検出誤差の発生を抑制でき、また、かかる作用効果を光学素子を増やすことなく実現できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した２光源型光ピックアップ装置の実施例を説明する。
【００１６】
図１（ａ）は本例の２光源型光ピックアップ装置の光学系を示す概略構成図であり、（ｂ）はそれを平面上に展開した場合の概略構成図である。本例の２光源型光ピックアップ装置１は、６５０ｎｍ波長のＤＶＤ用レーザ光Ｌ１および７８０ｎｍ波長のＣＤ用レーザ光Ｌ２を出射する２波長光源２を備え、ＤＶＤおよびＣＤの再生、ＣＤ−Ｒの記録・再生を行う。
【００１７】
本例の２波長光源２は、図５（ａ）に示すように、単一の半導体レーザチップ１００の活性層に波長の異なるレーザ光を出射する２つの発光点１０１、１０２を形成したモノリシック型のものである。勿論、異なる波長のレーザ光Ｌ１、Ｌ２を出射する半導体レーザチップを別個に製造し、共通の基板上にマウントしたハイブリット型の２波長光源を使用することもできる。
【００１８】
２波長光源２から出射されたＤＶＤ用レーザ光Ｌ１、ＣＤ用レーザ光Ｌ２は、３ビーム生成用の回折格子３を介して３ビームに分割された後に、平板状ビームスプリッタ４に入射する。ビームスプリッタ４は双方の波長のレーザ光に対して半透過特性を備えたハーフミラーであり、このビームスプリッタ４で直角に反射されたレーザ光Ｌ１、Ｌ２は立ち上げミラー５によって直角に反射されて、コリメートレンズ６に入射する。このコリメートレンズ６を通過することにより、各レーザ光Ｌ１、Ｌ２は平行光束となって対物レンズ７に入射し、当該対物レンズ７を介して、光スポットとして光記録媒体ＤＶＤ、ＣＤの記録面８、９上に収束する。
【００１９】
各記録面８、９で反射されたレーザ光Ｌ１、Ｌ２の戻り光Ｌｒ１、Ｌｒ２は、再び、対物レンズ７、コリメートレンズ６および立ち上げミラー５を経由してビームスプリッタ４に戻る。ビームスプリッタ４に戻った戻り光Ｌｒ１、Ｌｒ２の半分の光成分はここを透過して、その背面側に配置されている回折型素子１０に入射する。当該回折型素子１０によって、各戻り光Ｌｒ１、Ｌｒ２は異なる回折次数で回折されて共通受光素子１１に導かれる。
【００２０】
ここで、２波長光源２では、図５（ａ）に示すように、各レーザ光Ｌ１、Ｌ２の発光点１０１、１０２が異なる位置にあり、その間隔が約３０ないし３００ミクロンである。このために、一方の発光点を、双方のレーザ光に共通なコリメートレンズ６や対物レンズ７を通るシステム光軸に一致させると、他方の発光点から出射されるレーザ光はシステム光軸からずれるので、コリメートレンズ６や対物レンズ７から構成されている共通光学系に対しては斜め入射する構成となる。従って、このままでは各レーザ光の戻り光Ｌｒ１、Ｌｒ２は異なる位置で収束するので、共通受光素子１１で双方の戻り光を受光できない。そこで、本例では、回折型素子１０を用いて、各戻り光Ｌｒ１、Ｌｒ２を回折させることにより、双方の戻り光を同一位置で収束させるようにしている。換言すると、共通受光素子１１に対して、各発光点１０１、１０２は共役な位置とされている。
【００２１】
図２は回折型素子１０と共通受光素子１１の配置関係を示す模式図である。この図に示すように、レーザ光Ｌ１、Ｌ２の発光点１０１、１０２が光軸に直交する方向に間隔Δだけずれているので、回折型素子１０に入射する各レーザ光の戻り光Ｌ１ｒ、Ｌ２ｒも間隔Δだけずれている。本例では、回折型素子１０によって、戻り光Ｌ１ｒ、Ｌ２ｒを異なる回折次数で回折させることにより、双方の戻り光Ｌ１ｒ、Ｌ２ｒを、システム光軸Ｌｏからなるべく近い位置に配置した共通受光素子１１によって受光可能としている。
【００２２】
図３（ａ）は、各波長の戻り光Ｌｒ１、Ｌｒ２における各次数の回折光の組み合わせについて、発光点間隔Δと、システム光軸Ｌｏと戻り光の収束点位置Ｐ（共通受光素子１１）の間隔Ｄとの関係を示すグラフである。また、図３（ｂ）は、各次数の回折光の組み合わせについて、発光点間隔Δに対する、Ｄ／Δの変化を示すグラフである。
【００２３】
これらの図において、実線（＋１＆＋１）が戻り光Ｌｒ１、Ｌｒ２を共に１次回折させた従来のものである。破線（＋１＆＋２）は、戻り光Ｌｒ１を１次回折させ、戻り光Ｌ２ｒを＋２次回折させた場合であり、一点鎖線（−２＆−１）は、戻り光Ｌ１ｒを−２次回折させ、戻り光Ｌ２ｒを−１次回折させた場合である。
【００２４】
これらの図から分かるように、光軸がずれている波長の異なる戻り光を回折させて同一位置で受光する場合、異なる回折次数を組み合わせた場合の方が、従来のように１次回折光同士を用いる場合に比べてシステム光軸Ｌｏからの間隔Ｄを小さくできることが分かる。また、間隔Δと間隔Ｄの関係はほぼ比例関係にあり、その比例係数が回折次数の組み合わせにより変化し、従来のように１次回折光を利用する場合の比例係数に比べて、異なる回折次数の回折光を組み合わせた場合の方が比例係数が小さいことが分かる。実線で示す組み合わせの場合には比例係数が約５であり、破線で示す組み合わせの場合には約０．７１４であり、一点鎖線で示す組み合わせの場合には約２．５である。
【００２５】
ここで、この比例係数が小さい程、共通受光素子１１をシステム光軸Ｌｏに近い位置に配置することができ、各戻り光Ｌｒ１、Ｌｒ２の回折角度Θ１、Θ２も小さくすることができる。回折角度が小さくなると、光源の波長変動に起因する各戻り光Ｌｒ１、Ｌｒ２の共通受光素子１１上での受光位置ずれも小さくなる。
【００２６】
図４のグラフはこのことを示すものである。この図では、各戻り光Ｌｒ１、Ｌｒ２の波長が２０ｎｍだけプラス側に変化した場合において、発光点間隔Δに対する、各戻り光Ｌｒ１、Ｌｒ２の各次数の回折光の組み合わせについて受光位置ずれを示すグラフである。実線、破線および一点鎖線は、図３のグラフの場合と同様な回折光の組み合わせを表わしている。この図から分かるように、従来のように、戻り光Ｌ１ｒ、Ｌ２ｒの１次回折光を用いる場合には、受光位置ずれが１２ミクロン以上であるのに対して、双方の戻り光の異なる回折次数の光を組み合わせ場合には受光位置ずれが大幅に小さくなっていることが分かる。
【００２７】
本例では、かかる知見に基づき、回折型素子１０によって、異なる回折次数で戻り光Ｌ１ｒおよびＬ２ｒを回折して、共通受光素子１１上に収束させるようにしている。例えば、図２（ａ）に示すように、６５０ｎｍ波長の戻り光Ｌ１ｒの＋１次回折光Ｌ１ｒ（＋１）と、７８０ｎｍ波長の戻り光Ｌ２ｒの＋２次回折光Ｌ２ｒ（＋２）を、回折型素子１０によって生成し、これらを共通受光素子１１で受光するようにしている。この場合には、図３、４において破線で示す特性が得られ、従来における１次回折光を用いる場合に比べて、光源の波長変動に起因した受光位置ずれを大幅に抑制できる。
【００２８】
ここで、回折型素子１０としては、図２（ｂ）に示すように、その回折格子１０ａの断面が一般的な矩形断面のものではなく鋸歯状のものを使用することが望ましい。この形状のものを使用すると、共通受光素子１１に向かう回折光Ｌ１ｒ（＋１）およびＬ２ｒ（＋２）の光量を増加させ、反対符号の同一次数の回折光の発生を抑制できるので、光の利用効率を高めることができる。
【００２９】
また、波長変動に伴う受光位置ずれによる信号検出誤差を抑制するためには、共通受光素子１１で受光される各戻り光Ｌ１ｒ（＋１）、Ｌ２ｒ（＋２）のビーム径を大きくすることが望ましい。ビーム径を大きくするためには凹レンズを用いればよい。この場合、図２（ｂ）に示すように、回折型素子１０における光入射面を凹面１０ｂとすることにより、当該回折型素子１０に凹レンズ機能を付与すれば、凹レンズを別途配置する必要がないので、光学系をコンパクトにできる。
【００３０】
なお、本例の光ピックアップ装置１では、当該装置が組み込まれた再生装置に装着される光記録媒体の種類に応じて、２波長光源２における対応する波長のレーザ光が出射されて、光記録媒体に対する再生、あるいは記録を行う。本例においては、フォーカシング誤差信号の検出にはＣＤ、ＤＶＤ共に、例えば非点収差法を採用している。また、トラッキング誤差信号の検出には、ＣＤの場合には３ビーム法を採用し、ＤＶＤの場合には位相差法を採用している。このように、本例では、ＣＤ、ＤＶＤ共に、フォーカシング誤差信号検出には同一原理による信号処理回路を共用できるので、別個の信号処理回路を設ける場合に比べて、信号処理回路の複雑化を回避できる。
【００３１】
（その他の実施の形態）
上記の例は２光源型のものであるが、本発明は、３波長以上のレーザ光を出射する多光源型の光ピックアップ装置に対しても同様に適用できる。また、光源波長として６５０ｎｍ、および７８０ｎｍについて説明したが、これ以外の波長のレーザ光を出射する光源を備えた光ピックアップ装置に対しても本発明を適用できる。例えば、より短波長の青色光源を備えた光ピックアップ装置に対しても本発明を適用できる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光ピックアップの受光方法および、当該方法を利用した光ピックアップ装置では、異なる波長の戻り光を異なる回折次数で回折させて、共通受光素子に導くようにしている。従って、本発明によれば、回折次数の組み合わせを適宜選択することにより、光源の波長変化に起因する共通受光素子上での受光位置ずれを小さくすることができ、記録・再生性能を安定化させることができる。
【００３３】
また、本発明では、戻り光のビーム径を拡大しているので、光源の波長変動等に起因する受光位置ずれに起因する信号検出誤差の発生を抑制できる。
【００３４】
さらに、本発明では、異なる波長のレーザ光の戻り光の受光位置を一致させることができるので、異なる波長のレーザ光の戻り光に対して同一原理の誤差信号検出方式を採用でき、この結果、信号処理回路が複雑化することを抑制できる。
【００３５】
一方、本発明の方法を採用した光ピックアップ装置では、戻り光を回折する回折型素子に形成する回折格子として、断面形状が鋸歯状のものを採用しているので、光の利用効率を高めることができる。また、回折型素子に凹面を形成するなどしてビーム径を拡大する凹レンズ機能を付加しているので、光学部品を追加する必要がないので、光学系をコンパクトに構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した２光源型光ピックアップ装置の光学系を示す概略構成図である。
【図２】図１の回折型格子および共通受光素子を示す模式図、および回折型素子の一例を示す説明図である。
【図３】２光源型の光ピックアップ装置における発光点間隔と受光位置の関係を示すグラフである。
【図４】２光源型の光ピックアップ装置における波長変動に起因する受光位置の変化を示すグラフである。
【図５】２光源型の光ピックアップ装置の使用されるモノリシック型の２波長半導体レーザチップを示す模式図、および発光点間隔と、発光点および受光位置の間隔との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１    ２光源型の光ピックアップ装置
２    ２波長光源
３    回折格子
４    ビームスプリッタ
５    立ち上げミラー
６    コリメートレンズ
７    対物レンズ
８、９  光記録媒体の記録面
１０  回折型素子
１１  共通受光素子
１０１、１０２  発光点
Ｌｏ  システム光軸
Ｌ１、Ｌ２  レーザ光
Ｌ１ｒ、Ｌ２ｒ  戻り光
Ｌ１ｒ（＋１）  戻り光Ｌ１ｒの＋１次回折光
Ｌ２ｒ（＋２）  戻り光Ｌ２ｒの＋２次回折光
Ｐ  受光位置
Δ    発光点間隔
Ｄ    システム光軸から受光位置Ｐまでの距離
【図１】
0003603002.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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