(57)【要約】【課題】  本発明は、ダイクロプリズムのような素子が不要となって部品点数の削減が可能となり、装置全体の小型化が図れる。【解決手段】  本発明の多波長互換光ピックアップ装置は、波長の異なるレーザ光を出射する複数のレーザ光源（１０３〜１０５）から出射されたレーザ光を光情報記録媒体（２００）上に収束させる対物レンズとレーザ光源との光路中にホログラム（１１）を設けた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長の異なるレーザ光を出射する複数のレーザ光源から出射されたレーザ光を光情報記録媒体上に収束させる対物レンズと前記レーザ光源との光路中にホログラムを設けたことを特徴とする多波長互換光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記レーザ光源のそれぞれから出射された各レーザ光が前記ホログラムに入射する角度が異なり、かつ前記ホログラムからの各々の光束は前記対物レンズの光軸と一致する請求項１記載の多波長互換光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記ホログラムは反射型ホログラムである請求項１又は２に記載の多波長互換光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記ホログラムは透過型ホログラムである請求項１又は２に記載の多波長互換光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記透過型ホログラムを複数個設ける請求項４記載の多波長互換光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記透過型ホログラムの背面に液晶と透明電極とガラス基板を設け、前記透明電極は電圧制御により液晶の屈折率を変化させ波面収差手段として前記透明電極を光情報記録媒体のチルト角に起因する波面収差分布に対応した形状に分割した構成を有する請求項４又は５に記載の多波長互換光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記ホログラムはブレーズドホログラムである請求項１又は２記載の多波長互換光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記ホログラムは偏光性ホログラムである請求項１又は２記載の多波長互換光ピックアップ装置。
【請求項９】
前記光情報記録媒体からの反射光が前記偏光性ホログラムを透過し検出用受光素子に入射する配置である請求項８記載の多波長互換光ピックアップ装置。
【請求項１０】
前記偏光性ホログラムは、液晶をガラス基板で挟み、２枚の格子状の透明電極を前記ガラス基板に設け、前記透明電極で前記液晶が挟まれ、前記透明電極の格子は電圧印加時に液晶の配向膜が傾斜するように配置されている請求項８又は９に記載の多波長互換光ピックアップ装置。
【請求項１１】
複数の波長の異なるレーザチップを一つのパッケージに設けてユニット化した多波長偏光ホログラムユニットを有し、各レーザチップから出射した各レーザ光は前記偏光性ホログラムに傾斜して各々異なる角度で入射する請求項８〜１０のいずれかに記載の多波長互換光ピックアップ装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１の多波長互換光ピックアップ装置を搭載することを特徴とする光情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は多波長互換光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置に関し、詳細には光ディスクあるいは光カードなど光媒体もしくは光磁気媒体、特に基材厚の異なる光ディスクに上に情報を記録・再生あるいは消去を行う光ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
高密度・大容量の記憶媒体として、ピット状パターンを有する光ディスクを用いる光メモリ技術は、ディジタルオーディオディスク、ビデオディスク、文書ファイルディスク、さらにはデータファイルなどその応用が拡大しつつある。この光メモリ技術では、情報は微小に絞られた光ビームを介して光ディスクへ高い精度と信頼性をもって記録再生される。この記録再生動作は、ひとえにその光学系に依存している。その光学系の主要部である光ヘッドの基本的な機能は、回折限界の微小スポットを形成する収束系と、光学系のフォーカス制御とトラッキング制御及びピット信号の検出系に大別される。これらの機能は、その目的と用途に応じて各種の光学系と光電変換検出方式の組み合わせによって実現されている。
【０００３】
一方、ＤＶＤ光ディスクと称する高密度・大容量の光ディスクが実用化され、動画のような大量の情報を扱える情報媒体として脚光を浴びている。このＤＶＤ光ディスクは従来の光ディスクであるコンパクトディスク（以下ＣＤと略す）と比較して記録密度を大きくするために、情報記録面でのピットサイズを小さくしている。従って、ＤＶＤ光ディスクを記録再生する光ヘッドにおいては、スポット径を決定する光源の波長や、対物レンズの開口数（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ：以下ＮＡと略す）がＣＤの場合と異なっている。ちなみに、ＣＤでは、光源の波長は略７８０ｎｍ、ＮＡは略０．４５であるのに対し、ＤＶＤでは光源の波長は略６５０ｎｍ、ＮＡは略０．６である。従って、ＣＤとＤＶＤの光ディスクを一つの光情報記録再生装置で記録再生しようとすると、２つの光学系を有する光ヘッドが必要になる。
【０００４】
特に、近年多用されるようになったＣＤ−Ｒはディスク上の情報記録膜がＣＤ用の波長に対して最適化されているため、ＤＶＤ用の波長では再生が困難であることからＤＶＤ、ＣＤに加えてＣＤ−Ｒの記録再生を行う情報記録再生装置では波長７８０ｎｍと６５０ｎｍの２光源を備える必要がある。
【０００５】
更に、近年青紫レーザ（波長約４０５ｎｍ）を用いた大容量（約２０〜２５ＧＢ）のBlue-ray-DiscやHD-DVDなどの規格が提案されている。各波長の規格に対応したディスクを記録再生するためには３波長の互換可能な記録・再生装置が必要となり、光ヘッドの小型化、薄型化、低コスト化が必要となる。よって、ＣＤとＤＶＤとBlue-ray-Discの光学系はできる限り共用化が必要である。
【０００６】
そこで、光学系の共用化のための提案が従来よりいくつかなされている。その一つとして、特許文献１の光ピックアップは、複数個のレーザダイオードを備えたＣＤとＤＶＤとに対応する光ピックアップにおいて、各レーザダイオードから出射されたレーザ光のビーム径をレーザ光の波長に応じて調節するビーム径調節手段と、反射面が各レーザダイオードに対向する向きに反射ミラーを対物レンズの光軸の周りに回動させる回動手段とを設け、この回動手段で反射ミラーを回動させ、反射ミラーの反射面を各レーザダイオードに対向させることにより、レーザ光がＣＤ又はＤＶＤの記録面上に収光するものである。また、特許文献２の光ヘッドは、２波長光源をもつ受発光ユニットから出射した発散光を、光軸がほぼ垂直に入射する面をもつプリズムに入射させ、このプリズムに接合した光透過平板の第１面でＣＤ光を反射し、第１面を透過し第２面でＤＶＤ光を反射して各々の光の光軸をほぼ一致させ、プリズムからは光軸が垂直になるように出射させることで２波長を合成し、２波長ヘッドを構成するものである。
【０００７】
更に、図１０は従来の多波長互換光ピックアップ装置の構成を示す概略断面図である。同図に示す従来の多波長互換光ピックアップ装置１００は、ある波長を透過し他の波長を反射するという特性を有するダイクロプリズム１０１，１０２のような光学系素子を光路中に設け、記録再生に用いるレーザ光の切り替えを行う。ダイクロプリズム１０１は、Ｂｌｕｅレーザ光源１０３から出射されたレーザ光を透過し、ＣＤレーザ光源１０４から出射されたレーザ光を反射する。また、ダイクロプリズム１０２は、Ｂｌｕｅレーザ光源１０３から出射されたレーザ光を透過し、ＤＶＤレーザ光源１０５から出射されたレーザ光を反射する。そして、Ｂｌｕｅレーザ光源１０３、ＣＤレーザ光源１０４又はＤＶＤレーザ光源１０５から出射された各レーザ光は、ダイクロプリズム１０１、１０２を介し、コリメータレンズ１０６により平行光になり、偏光ビームスプリッタ１０７を透過し１／４波長板１０８によって円偏光となる。円偏光となったレーザ光は対物レンズ１０９によって光ディスク２００に集光したスポットとして照射され、記録・再生される。そして、光ディスク２００から反射された反射光は対物レンズ１０９、１／４波長板１０８を介し偏光ビームスプリッタ１０７で垂直に偏向されて検出用レンズ１１０を介して検出用受光素子１１１に入射し、制御信号及び記録再生信号が読み出される。
【特許文献１】特開平１１−２０３７１３号公報
【特許文献２】特開２０００−２９３８８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の光学系ではダイクロプリズムも用いることにより光路長が長くなり、小型化が困難になる。また、光路中の光学素子が多くなり工数が増加する。
【０００９】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、ダイクロプリズムのような素子が不要となって部品点数の削減が可能となり、装置全体の小型化が図れる多波長互換光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記問題点を解決するために、本発明の多波長互換光ピックアップ装置は、波長の異なるレーザ光を出射する複数のレーザ光源から出射されたレーザ光を光情報記録媒体上に収束させる対物レンズとレーザ光源との光路中にホログラムを設けたことに特徴がある。よって、ダイクロプリズムのような素子が不要となって部品点数の削減が可能となり、装置全体の小型化が可能となる。
【００１１】
また、レーザ光源のそれぞれから出射される各レーザ光がホログラムに入射する角度が異なり、かつホログラムからの各々の光束は対物レンズの光軸と一致するように、ホログラムを配置する。よって、光ピックアップレイアウト設計の自由度が向上できると共に、部品点数の削減及び装置全体の小型化が容易となる。
【００１２】
更に、ホログラムは、反射型ホログラム、透過型ホログラム、ブレーズドホログラム又は偏光性ホログラムである。また、透過型ホログラムを複数個設ける。よって、光ピックアップレイアウト設計の自由度が向上できると共に、部品点数の削減及び装置全体の小型化が容易となる。特に、ブレーズドホログラムの場合は、このブレーズドホログラムを設置するハウジングの加工が容易となり設置精度が向上でき、ブレーズドの角度を変えることでレーザ光源の角度配置の自由度があり設計自由度が上がる。また、偏光性ホログラムの場合は偏光ビームスプリッタを不要となりより一層部品点数の削減及び装置全体の小型化が図れる。
【００１３】
また、透過型ホログラムの背面に液晶と透明電極とガラス基板を設け、透明電極は電圧制御により液晶の屈折率を変化させ波面収差手段として透明電極を光情報記録媒体のチルト角に起因する波面収差分布に対応した形状に分割した構成を有する。よって、部品点数を削減でき工数低減と装置全体の小型化が容易となる。
【００１４】
更に、偏光性ホログラムは、液晶をガラス基板で挟み、２枚の格子状の透明電極をガラス基板に設け、透明電極で液晶が挟まれ、透明電極の格子は電圧印加時に液晶の配向膜が傾斜するように配置されている。よって、各波長での光利用効率を最大にすることが可能となり、レーザ光源の発光パワーを有効に利用できるため、より高速で記録再生が可能となる。
【００１５】
また、複数の波長の異なるレーザチップを一つのパッケージに設けてユニット化した多波長偏光ホログラムユニットを有し、各レーザチップから出射した各レーザ光は偏光性ホログラムに傾斜して各々異なる角度で入射する。よって、ホログラムレーザユニットにおいて各波長の光軸を対物レンズの光軸と一致させることが可能となり記録再生特性を向上させることが可能となる。
【００１６】
更に、別の発明としての光情報記録再生装置は、上記の多波長互換光ピックアップ装置を搭載することに特徴がある。よって、部品点数の削減が可能となり、装置全体の小型化が図れる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の多波長互換光ピックアップ装置によれば、対物レンズとレーザ光源との光路中にホログラムを設け、レーザ光源のそれぞれから出射される各レーザ光はホログラムに入射する角度が異なり、かつホログラムからの各々の光束は対物レンズの光軸と一致するように、ホログラムを配置することにより、ダイクロプリズムのような素子が不要となって部品点数の削減が可能となり、装置全体の小型化が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は本発明の第１の実施の形態例に係る多波長互換光ピックアップ装置の構成を示す概略断面図である。同図において、図１０と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。同図に示す本実施の形態例の多波長互換光ピックアップ装置１０において、Ｂｌｕｅレーザ光源１０３から出射されるレーザ光は反射型ホログラム１１により回折されコリメータレンズ１０６に入射し偏光ビームスプリッタ１０７、１／４波長板１０８、対物レンズ１０９を透過し、光ディスク２００に対物レンズ１０９により集光したスポットが照射され、記録・再生される。光ディスク２００の反射光は、対物レンズ１０９、１／４波長板１０８を透過し、偏光ビームスプリッタ１０７で偏向し、検出用レンズ１１０を透過し、検出用受光素子１１１に反射光が入射して制御信号及び記録再生信号が読み出される。
【００１９】
ここで、対物レンズ１０９の光軸とレーザ光のなす角θはsinθ＝波長／格子ピッチで求められる。よって、Blue-ray-Disc（波長約４０５ｎｍ）、ＤＶＤ（波長約６５０ｎｍ）、ＣＤ（波長約７８０ｎｍ）は各々波長が異なるため、θは異なり、各々のレーザ光源は反射ホログラム１１に対してホログラムの格子ピッチを任意の値にすることで、任意の角度を持ってほぼ均等な角度で光源を配置することができる。従って、上述した従来例のようなダイクロプリズムのような素子が不要となり部品点数の削減が可能となり、かつ各光源を近接して配置できるため、光ピックアップの小型化が可能となる。また、Ｂｌｕｅレーザ光源１０３とＤＶＤレーザ光源１０５の波長の差は約１４５ｎｍであり、またＤＶＤレーザ光源１０５とＣＤレーザ光源１０４の波長の差が約１３０ｎｍであるため、各光源の配置される角度は略均等に配置できるためピックアップのレイアウトが容易となる。波長が近接すると光源のパッケージが干渉してしまうが均等配置により干渉がなくなる。なお、波長は各レーザ光源が配置できれば、３種類以上でもかまわない。
【００２０】
また、一般に高周波重畳用の電気部品はレーザ光源に対して極力近接して配置しないと、高周波重畳の効果が得られないが、高周波重畳をかけるための電気部品も各波長のレーザ光源が近接しているため、共通化することが可能であり、高周波重畳用の部品点数削減と小型化が可能となる。
【００２１】
なお、Blue-ray-Disc、ＤＶＤ、ＣＤは基板厚みが異なり、かつディスク記録面上のスポット径は異なるため、コリメータレンズ１０６またはコリメータレンズ群うち何枚かのレンズを光軸方向に移動するなどの手段により、収差補正を行う。
【００２２】
図２は本発明の第２の実施の形態例に係る多波長互換光ピックアップ装置の構成を示す概略断面図である。同図において、図１と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。同図に示す本実施の形態例の多波長互換光ピックアップ装置２０は、透過型ホログラム２１を用いた例である。各々のレーザ光源１０３〜１０５の光軸と透過型ホログラム２１の軸との角度θは波長によって異なるため、各レーザ光源１０３〜１０５は任意の角度を持って配置することが可能となる、また透過型ホログラム２１の設置角度を変えることで光源のレイアウト設計の自由度が向上できる。また、部品点数の削減及び光ピックアップの小型化が容易となる。なお、波長は各レーザ光源が配置できれば、３種類以上でもかまわない。
【００２３】
図３は本発明の第３の実施の形態例に係る多波長互換光ピックアップ装置の構成を示す概略断面図である。同図において、図１と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。同図に示す本実施の形態例の多波長互換光ピックアップ装置３０は、ブレーズドホログラム３１を用いた例である。つまり、ブレーズドホログラム３１を光路中に配置してあり、基本原理は第２の実施の形態例と同等で、各々のレーザ光源１０３〜１０５をブレーズドホログラム３１に対して任意の角度を持って配置することが可能である。本実施の形態例のように、ブレーズドホログラム３１を用いるとホログラムを対物レンズ１０９の光軸に対して垂直に配置できるため、角度公差が不要となってブレーズドホログラム３１を設置するハウジングの加工が容易となり設置精度が向上できる。また、ブレーズドの角度を変えることでレーザ光源の角度配置の自由度があり設計自由度がある。なお、波長は各レーザ光源が配置できれば、３種類以上でもかまわない。
【００２４】
図４は本発明の第４の実施の形態例に係る多波長互換光ピックアップ装置の構成を示す概略断面図である。同図において、図２と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。同図に示す本実施の形態例の多波長互換光ピックアップ装置４０は、透過型ホログラム２１と各レーザ光源の光路に更に透過型ホログラム４１を設けた例である。各レーザ光源１０３〜１０５からの光束は先ず透過型ホログラム４１で回折し、更に透過型ホログラム２１で回折する。このような構成とすることで、各レーザ光源の光軸のなす角を広くとれるため、各波長のレーザ光源のパッケージとの間隔が広くなるため、透過型ホログラムと各レーザ光源との距離を詰めることが可能となり、よりピックアップの小型化が可能となる。なお、波長は各レーザ光源が配置できれば、３種類以上でもかまわない。
【００２５】
図５は本発明の第５の実施の形態例に係る多波長互換光ピックアップ装置の構成を示す概略断面図である。同図において、図１と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。同図に示す本実施の形態例の多波長互換光ピックアップ装置５０は、偏光性ホログラム５１を用いた例である。この偏光性ホログラム５１は、ホログラムガラス基板５１−１の背面に液晶５１−２と透明電極５１−３とガラス基板５１−４を設け、透明電極５１−３は電圧制御により液晶５１−２の屈折率を変化する波面収差手段として透明電極５１−３を光ディスク２００のチルト角に起因する波面収差分布に対応した形状に分割した構成を有する。よって、部品点数を削減でき工数低減と装置の小型化が容易となる。
【００２６】
図６は本発明の第６の実施の形態例に係る多波長互換光ピックアップ装置の構成を示す概略断面図である。同図において、図１と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。同図に示す本実施の形態例の多波長互換光ピックアップ装置６０は、後述する構成を有する偏光性ホログラム６１を用いた例である。各レーザ光源１０３〜１０５からの光束は、偏光性ホログラム６１によって回折され、光ディスク２００からの反射光が偏光性ホログラムを透過し検出レンズ１１０を介して検出用受光素子１１１に入射する。この偏光性ホログラム６１の構成は、例えば硝子基板に凸凹を設け硝子基板の間に液晶などの複屈折特性を有する材料を封入することで照明系での光束は回折し、戻り光は１／４波長板１０８で偏光が９０度回転するため透過することが可能となる。このような構成とすることで、上述した第１〜第５の実施の形態例における偏光ビームスプリッタ１０７を削減することが可能となる。また、図６の偏光性ホログラム６１に代えて、図７に示すような偏光性ホログラム７１を用いてもよい。図７の偏光性ホログラム７１は、液晶７１−１をガラス基板７１−２、７１−３で挟み、格子状の透明電極７１−４を２枚のガラス基板７１−２、７１−３に設けて透明電極７１−４で液晶７１−１を挟み、透明電極７１−４の格子は電圧印加時に液晶７１−１の配向膜が傾斜するように配置された構成とする。ここで、偏光性ホログラム７１の深さは一定であり、透過率は何れかの波長に合わせて回折効率が最大になるように設定するため、例えばBlue-ray-Discの波長に合わせてホログラムを設計すると他波長のＤＶＤやＣＤの透過率はある程度低下する。そこで図７の透明電極７１−４に電圧を印加したとき斜めに液晶７１−１が配向されるが、透明電極７１−４に印加する電圧によって液晶７１−１のｎ（屈折率）が変化するため、ホログラムの深さが変わるのと等価にできる。よって、各波長によって回折効率が最大になるように印加電圧を設定することで、各波長での光利用効率を最大にすることが可能となり、ＬＤの発光パワーを有効に利用できるため、より高速で記録再生が可能となる。
【００２７】
図８は本発明の第７の実施の形態例に係る多波長互換光ピックアップ装置の構成を示す概略断面図である。同図に示す本実施の形態例の多波長互換光ピックアップ装置８０において、各波長のレーザチップ８１を１つのレーザパッケージ８２に搭載し、かつ各レーザ光の光軸を回折し対物レンズ１０６の光軸と一致させる分割ホログラム８３を搭載する。このような構成とすることで、分割ホログラム８３を介したホログラムレーザを３波長化でき、かつ従来から多波長ホログラムレーザで課題となっていた各波長の光軸ズレをなくすことが可能となり、光学性能を向上することが可能となる。つまり、従来の多波長ホログラムレーザの概略断面図である図９に示すように各波長のレーザチップ９１は最低１００μｍ程度間隔を空けなければレーザチップを搭載できなかったため光学系の理想光軸との軸ずれが発生し、トラッキングエラー信号のオフセットや対物レンズ入射光が傾きコマ収差が発生し、記録再生特性を劣化させてしまうなどの悪影響があった。第７の実施の形態例によれば、図８の分割ホログラム８３を透過した光束は各波長とも対物レンズの光軸と一致させることができるため上述のような不具合が発生しない。また、図８のレーザパッケージ８２には、光ディスク反射光が入射する記録再生用の検出受光素子１１１を配置してもよい。
【００２８】
なお、上述した第１〜第７の実施の形態例の多波長互換光ピックアップ装置を搭載した光情報記録再生装置によれば、反射及び透過型ホログラムを用いることで、小型化した光ピックアップを達成できるため、光ピックアップが軽量で高速シークが可能となり、かつ省電力化にも貢献できる。また、多波長互換光ピックアップ装置が小型なため、ノート用光情報記録再生ドライブにも搭載可能である。
【００２９】
なお、本発明は上記実施の形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施の形態例に係る多波長互換光ピックアップ装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態例に係る多波長互換光ピックアップ装置の構成を示す概略断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態例に係る多波長互換光ピックアップ装置の構成を示す概略断面図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態例に係る多波長互換光ピックアップ装置の構成を示す概略断面図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態例に係る多波長互換光ピックアップ装置の構成を示す概略断面図である。
【図６】本発明の第６の実施の形態例に係る多波長互換光ピックアップ装置の構成を示す概略断面図である。
【図７】第６の実施の形態例に係る多波長互換光ピックアップ装置における別の偏光性ホログラムの構成を示す断面図である。
【図８】本発明の第７の実施の形態例に係る多波長互換光ピックアップ装置の構成を示す概略断面図である。
【図９】レーザチップを用いた従来の多波長互換光ピックアップ装置の構成を示す概略断面図である。
【図１０】従来の多波長互換光ピックアップ装置の構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０、２０、３０、４０、５０、６０、８０、１００；多波長互換光ピックアップ装置、
２１，４１；反射型ホログラム、３１；ブレーズドホログラム、
５１，６１，７１；偏光性ホログラム、
５１−１；ホログラムガラス基板、５１−２，７１−１；液晶、
５１−３，７１−４；透明電極、
５１−４，７１−２，７１−３；ガラス基板、
８１；レーザチップ、８２；レーザパッケージ、
８３；分割ホログラム、１０１，１０２；ダイクロプリズム、
１０３；Ｂｌｕｅレーザ光源、１０４；ＣＤレーザ光源、
１０５；ＤＶＤレーザ光源、１０６；コリメータレンズ、
１０７；偏光ビームスプリッタ、１０８；１／４波長板、
１０９；対物レンズ、１１０；検出用レンズ、
１１１；検出用受光素子。
【図１】
2006202423.tif 000003
【図２】
2006202423.tif 000004
【図３】
2006202423.tif 000005
【図４】
2006202423.tif 000006
【図５】
2006202423.tif 000007
【図６】
2006202423.tif 000008
【図７】
2006202423.tif 000009
【図８】
2006202423.tif 000010
【図９】
2006202423.tif 000011
【図１０】
2006202423.tif 000012