(57)【要約】【課題】光軸調整素子として回折格子を用いながら、部品点数の増加と光学系の複雑化を抑制し得る光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】同一ＣＡＮ内に配備されたレーザ素子から青色、赤色、赤外色の３種のレーザ光を出射してディスクに照射する光ピックアップ装置において、青色（波長：４０５ｎｍ）および赤外色（波長：７８０ｎｍ）の発光点をレーザ素子の層形成方向に配置して、これら発光点間の距離ｄ２がこれら発光点と前記赤色の発光点間の距離ｄ１よりも小さくなるよう構成し、且つ、回折格子１０８を用いて、赤色の発光点から出射されるレーザ光（波長：６５０ｎｍ）の光軸を青色または赤外色の発光点から出射されるレーザ光の光軸に整合させる。光軸補正用の回折格子を一つとすることができ、また、一つの光検出器１０９を各波長のレーザ光に対し共用できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一ＣＡＮ内に配備された３つのレーザ素子からそれぞれ青色、赤色、赤外色の３種のレーザ光を出射して記録媒体に照射する光ピックアップ装置において、
前記青色レーザ光および赤外色レーザ光の発光点をレーザ素子の層形成方向に配置して、これら発光点間の距離ｄ２がこれら発光点と前記赤色の発光点間の距離ｄ１よりも小さくなるよう構成し、且つ、
回折格子を用いて、前記赤色の発光点から出射されるレーザ光の光軸を前記青色または赤外色の発光点から出射されるレーザ光の光軸に整合させた、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記回折格子は、前記各発光点から対物レンズまでの光路中、または、前記対物レンズから光検出器までの光路のうち前記各発光点から対物レンズまでの光路を除く光路中に配されている、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
平行平板を用いて、前記青色および赤外色の発光点から出射されるレーザ光の光軸を互いに整合させた、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記発光点間距離ｄ２は、前記青色レーザ光の発光点と赤外色レーザ光の発光点をレーザ素子の層形成方向に配置するときの両発光点間距離の最小限界値以上で約２０μｍ以下の範囲に設定されている、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記平行平板を光軸に対して４５°傾ける場合、前記発光点間距離ｄ２は、前記青色レーザ光の発光点と赤外色レーザ光の発光点をレーザ素子の層形成方向に配置するときの両発光点間距離の最小限界値以上で約１０μｍ以下の範囲に設定されている、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項６】
請求項３ないし５の何れか一項において、
前記平行平板は、前記各発光点から対物レンズまでの光路中、または、前記対物レンズから光検出器までの光路のうち前記各発光点から対物レンズまでの光路を除く光路中に配されている、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記平行平板は、レーザ光が平行光となっている光路中に配されている、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項８】
同一ＣＡＮ内に配備された３つのレーザ素子からそれぞれ次世代ＤＶＤ用レーザ光と、ＤＶＤ用レーザ光と、ＣＤ用レーザ光の３種のレーザ光を出射するとともに、前記次世代ＤＶＤ用レーザ光と前記ＣＤ用レーザ光の発光点がレーザ素子の層形成方向に配置され、且つ、これら発光点間の距離ｄ２がこれら発光点と前記ＤＶＤ用レーザ光の発光点との間の距離ｄ１よりも小さくなるよう構成された半導体レーザと、
前記ＤＶＤ用レーザ光の光軸を前記次世代ＤＶＤ用レーザ光または前記ＣＤ用レーザ光の光軸に整合させる回折格子を有する、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記回折格子は、前記各発光点から対物レンズまでの光路中、または、前記対物レンズから光検出器までの光路のうち前記各発光点から対物レンズまでの光路を除く光路中に配されている、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１０】
請求項８または９において、
前記次世代ＤＶＤ用レーザ光の光軸と前記ＣＤ用レーザ光の光軸に対し傾くよう配置されるとともにこれら２つの光軸を屈折作用により互いに整合させる平行平板をさらに有する、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記発光点間距離ｄ２は、前記次世代ＤＶＤ用レーザ光の発光点と前記ＣＤ用レーザ光の発光点をレーザ素子の層形成方向に配置するときの両発光点間距離の最小限界値以上で約２０μｍ以下の範囲に設定されている、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記平行平板を光軸に対して４５°傾ける場合、前記発光点間距離ｄ２は、前記次世代ＤＶＤ用レーザ光の発光点と前記ＣＤ用レーザ光の発光点をレーザ素子の層形成方向に配置するときの両発光点間距離の最小限界値以上で約１０μｍ以下の範囲に設定されている、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１３】
請求項１０ないし１２の何れか一項において、
前記平行平板は、前記各発光点から対物レンズまでの光路中、または、前記対物レンズから光検出器までの光路のうち前記各発光点から対物レンズまでの光路を除く光路中に配されている、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記平行平板は、レーザ光が平行光となっている光路中に配されている、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１５】
同一ＣＡＮ内に配備された３つのレーザ素子からそれぞれ次世代ＤＶＤ用レーザ光と、ＤＶＤ用レーザ光と、ＣＤ用レーザ光の３種のレーザ光を出射するとともに、前記次世代ＤＶＤ用レーザ光と前記ＣＤ用レーザ光の発光点がレーザ素子の層形成方向に配置された半導体レーザと、
前記ＤＶＤ用レーザ光の光軸を前記次世代ＤＶＤ用レーザ光または前記ＣＤ用レーザ光の光軸に整合させる回折格子を有する、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１６】
請求項１５において、
前記次世代ＤＶＤ用レーザ光の光軸と前記ＣＤ用レーザ光の光軸に対し傾くよう配置されるとともにこれら２つの光軸を屈折作用により互いに整合させる平行平板をさらに有する、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１７】
請求項１６において、
前記平行平板は、前記各発光点から対物レンズまでの光路中、または、前記対物レンズから光検出器までの光路のうち前記各発光点から対物レンズまでの光路を除く光路中に配されている、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１８】
請求項１７において、
前記平行平板は、レーザ光が平行光となっている光路中に配されている、
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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ピックアップ装置に関し、特に、波長の異なる数種のレーザ光を記録媒体に照射する互換型の光ピックアップ装置に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等、様々な光ディスクが商品化され普及している。さらに、最近では、青色レーザ光を用いて情報を記録再生する次世代ＤＶＤの規格化が進められている。この次世代ＤＶＤは、波長４０５ｎｍ程度の青色レーザ光を用いて情報を記録再生するものである。レーザ光の短波長化によって、さらなる高密度化を図ることができる。
【０００３】
このように、ディスクの多様化が進むと、異なる種類のディスクに対し記録再生を行い得る、いわゆる互換型の光ピックアップ装置の開発が要求される。ここで、波長の異なるレーザ光をディスクに照射するには、それぞれの波長のレーザ光を出射する半導体レーザを個別に配する手法が採られ得る。しかし、こうすると、それぞれの半導体レーザを配するためのスペースと、各レーザ光を対物レンズに導くための光学素子が個別に必要となり、外形寸法の大型化と部品点数の増加を招く。そこで、一つのＣＡＮ内に出射波長の異なる複数のレーザ素子を同時に装備する手法が検討されている。こうすると、半導体レーザの配置スペースを削減でき、且つ、各レーザ光について光学系を共用できるようになる。
【０００４】
ところが、このように一つのＣＡＮ内に複数のレーザ素子を装備すると、各レーザ素子の配置ギャップに応じて、レーザ光の光軸間にズレが生じる。このため、一つのレーザ光の光軸に光学系を位置合わせすると、他のレーザ光の光軸が光学系に対してずれてしまい、これら他のレーザ光にて記録再生を行う際に、記録媒体上のレーザ光に収差が生じ、光学特性が劣化するとの問題が生じる。
【０００５】
そこで、以下の特許文献１では、数種のレーザ素子を収容した半導体レーザの直後に複屈折素子を配し、この複屈折素子にてそれぞれのレーザ光の光軸を一致させてから、光学系にレーザ光を導くようにしている。
【０００６】
ところが、この先行発明では、別途、複屈折素子が必要となり、また、基準となるレーザ光の偏光面とその他のレーザ光の偏光面が直交するよう、それぞれのレーザ素子を形成する必要がある。しかし、このように偏光面を相違させながらレーザ素子を形成するのは容易ではなく、また、複屈折素子は高価であるため、光ピックアップ装置全体のコスト上昇を招くとの問題も生じる。
【０００７】
かかる問題は、光軸補正素子として回折格子を用いることにより解消できる。光軸補正素子として回折格子を用いると、コストの上昇を抑制することができ、また、上記特許文献１のように、各波長のレーザ光の偏光面を考慮しながら対応するレーザ素子の配置、形成を調整する必要もない。
【特許文献１】特開平６−１３１６８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、このように光軸補正素子として回折格子を用いると、各波長に対する回折効率の関係から、レーザ光のパワーが減衰するとの問題が生じる。
【０００９】
また、回折格子における回折作用は波長のｎ倍（ｎ：自然数）に依存するため、波長がｎ倍近傍の関係にあるレーザ光には同様の回折作用が与えられることとなる。このため、例えば、ＣＤ、ＤＶＤおよび次世代ＤＶＤの互換型光ピックアップ装置では、ＣＤ用のレーザ光の波長（赤外色：波長７８０ｎｍ程度）が次世代ＤＶＤ用レーザ光の波長（青色：波長４０５ｎｍ程度）の２倍近傍にあるため、ＣＤ用レーザ光と次世代ＤＶＤ用レーザ光のうち何れか一方のみに回折作用を効果的に付与するのが困難となる。よって、回折格子を用いてＣＤ用レーザ光と次世代ＤＶＤ用レーザ光の光軸を効率的に一致させるのは難しい。
【００１０】
これに対し、ＣＤ用レーザ光と次世代ＤＶＤ用レーザ光の光軸を整合させないままとすると、何れか一方のレーザ光の光軸に光学系を位置合わせした場合に、他のレーザ光の光学特性が劣化するとの問題が生じる。この劣化は、これらレーザ光の光軸ずれが大きいほど顕著となる。特に、光検出器に対して光軸がずれていると、再生信号および各種エラー信号を円滑に導出することができない。この場合、レーザ光毎に光検出器を配する必要があるが、そうすると、別途ビームを分割するための光学部品等の配置も必要となり、部品点数の増加と構成の複雑化を招く。
【００１１】
そこで、本発明は、光軸調整素子として回折格子を用いながら、部品点数の増加と光学系の複雑化を抑制し得る光ピックアップ装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る光ピックアップ装置は、同一ＣＡＮ内に配備された３つのレーザ素子からそれぞれ次世代ＤＶＤ用レーザ光（青色光）と、ＤＶＤ用レーザ光（赤色光）と、ＣＤ用レーザ光（赤外光）の３種のレーザ光を出射するとともに、前記次世代ＤＶＤ用レーザ光と前記ＣＤ用レーザ光の発光点がレーザ素子の層形成方向に配置され、且つ、これら発光点間の距離ｄ２がこれら発光点と前記ＤＶＤ用レーザ光の発光点との間の距離ｄ１よりも小さくなるよう構成された半導体レーザと、前記ＤＶＤ用レーザ光の光軸を前記次世代ＤＶＤ用レーザ光または前記ＣＤ用レーザ光の光軸に整合させる回折格子を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る光ピックアップ装置によれば、光軸調整素子として回折格子を用いながら、各レーザ光の光学特性の劣化を効果的に抑制することができる。
【００１４】
すなわち、回折格子によって、ＤＶＤ用レーザ光（赤色光）に対して光軸補正作用を付与することにより、ＤＶＤ用レーザ光の光学特性を向上させることができる。ＤＶＤ用レーザ光（赤色光）の波長は、６５０ｎｍ程度であり、次世代ＤＶＤ用レーザ光（青色光）と、ＣＤ用レーザ光（赤外光）の波長に対してｎ倍（ｎ：自然数）の関係にない。よって、回折格子を用いた光軸補正作用を、ＤＶＤ用レーザ光のみに円滑に付与することができる。
【００１５】
また、前記次世代ＤＶＤ用レーザ光（青色光）とＣＤ用レーザ光（赤外光）の発光点をレーザ素子の層形成方向に配置することにより、これら発光点間の距離ｄ２を極めて小さくすることができる。よって、これらレーザ光のうち、光学系に対して光軸がずれている方のレーザ光に対する光軸補正を行わずとも、このレーザ光に生じる光学特性の劣化の程度を低く抑えることができる。
【００１６】
本発明において、回折格子は、前記各発光点から対物レンズまでの光路中に配することができる。こうすると、記録媒体上におけるＤＶＤ用レーザ光（赤色光）の光学特性を向上させることができる。
【００１７】
なお、回折格子は、対物レンズから光検出器までの光路のうち前記各発光点から対物レンズまでの光路を除く光路中に配することができる。こうすると、記録媒体上に照射されるレーザ光のパワー減衰を抑制することができる。
【００１８】
また、本発明に係る光ピックアップ装置は、前記次世代ＤＶＤ用レーザ光（青色光）の光軸と前記ＣＤ用レーザ光（赤外光）の光軸に対し傾くよう配置されるとともにこれら２つの光軸を屈折作用により互いに整合させる平行平板をさらに有する構成とすることができる。こうすると、平行平板によって、次世代ＤＶＤ用レーザ光（青色光）の光軸とＣＤ用レーザ光（赤外光）の光軸が互いに整合するため、これらレーザ光を、光学系にずれなく入射させることができるようになる。よって、これらレーザ光の光学特性の向上を図ることができる。
【００１９】
この場合、これらレーザ光の光軸ずれ量は、上記の如く極めて小さく抑えることができるため、安価かつ薄い平行平板によっても適正に光軸ずれの補正が行われ得る。よって、この発明によれば、コストの上昇と構成の複雑化を抑制しながら次世代ＤＶＤ用レーザ光（青色光）とＣＤ用レーザ光（赤外光）の特性の向上を図ることができる。
【００２０】
なお、前記平行平板は、前記各発光点から対物レンズまでの光路中、または、前記対物レンズから光検出器までの光路のうち前記各発光点から対物レンズまでの光路を除く光路中に配される。平行平板を、各発光点から対物レンズまでの光路中に配すると、記録媒体上におけるＣＤ用レーザ光（赤外光）および次世代ＤＶＤ用レーザ光（青色光）の光学特性を向上させることができる。また、平行平板を対物レンズから光検出器までの光路のうち各発光点から対物レンズまでの光路を除く光路中に配すると、記録媒体上に照射されるレーザ光のパワー減衰を抑制することができる。
【００２１】
なお、前記平行平板は、レーザ光が平行光となっている光路中に配するのが望ましい。こうすると、平行平板を通過する際にレーザ光に非点収差等の収差が導入されるのを回避することができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上のとおり、本発明によれば、光軸調整素子として回折格子を用いながら、各レーザ光の光学特性の劣化を効果的に抑制することができる。また、ＤＶＤ用レーザ光（赤色光）に対してのみ回折格子を用いるため、部品点数の増加と光学系の複雑化を抑制することができる。
【００２３】
本発明の特徴は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。
【００２４】
ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明の一つの実施形態であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００２６】
図１に、光ピックアップ装置の構成を示す。なお、この光ピックアップ装置は、ＣＤ／ＤＶＤ／次世代ＤＶＤの互換型ピックアップとして用いられるものである。
【００２７】
図示の如く、光ピックアップ装置は、３波長レーザ１０１と、偏光ＢＳ（ビームスプリッタ）１０２と、コリメータレンズ１０３と、ビームエキスパンダ１０４と、λ／４板１０５、対物レンズ１０６と、シリンダレンズ１０７と、光軸補正素子１０８と、光検出器１０９を備えている。
【００２８】
３波長レーザ１０１は、ＣＤ用のレーザ光（赤外色：波長７８０ｎｍ）、ＤＶＤ用のレーザ光（赤色：波長６５０ｎｍ）、次世代ＤＶＤ用のレーザ光（青色：波長４０５ｎｍ）をそれぞれ出射する３つのレーザ素子を同一ＣＡＮ内に収容している。それぞれのレーザ素子から出射されるレーザ光は互いに偏光面が平行となっている。なお、偏光ＢＳ１０２から対物レンズ１０６までの光学系と、シリンダレンズ１０７、光軸補正素子１０８、光検出器１０９は、３波長レーザ１０１から出射されるレーザ光のうち次世代ＤＶＤ用レーザ光の光軸に対して位置合せされている。
【００２９】
偏光ＢＳ１０２は、３波長レーザ１０１からのレーザ光を全透過するとともに、ディスクからのレーザ光を全反射する。
【００３０】
コリメータレンズ１０３は、偏光ＢＳ１０２から入射された各波長のレーザ光を平行光に変換する。ここで、コリメータレンズ１０３は、各波長のレーザ光に対し色消し効果を実現できるよう、アッベ数と曲率（球面）が調整された複数枚のレンズを貼り合わせて形成されている。
【００３１】
ビームエキスパンダ１０４は、凹レンズおよび凸レンズと、光軸方向におけるこれら２つのレンズの距離を変化させるアクチュエータから構成されており、サーボ回路（図示せず）からのサーボ信号に応じて凹レンズおよび凸レンズの距離を変化させてレーザ光の波面状態を補正する。本実施例では、後述の如く対物レンズ１０６はＣＤ用レーザ光に対してのみ有限系となるよう設計されているため、対物レンズ１０６に対するＣＤ用レーザ光の波面状態が適正となるよう補正される。ビームエキスパンダ１０４は、ＣＤ用レーザ光が使用される場合に、その波面状態が適正となるようＣＤ用レーザ光に波面補正作用を付与する。
【００３２】
λ／４板１０５は、コリメータレンズ１０３によって平行光に変換されたレーザ光（直線偏光）を円偏光に変換する。また、ディスクから反射されたレーザ光（円偏光）を、ディスクへと向かう際の偏光方向に直交する直線偏光に変換する。したがって、ディスクから反射されたレーザ光は、偏光ＢＳ１０４によってほぼ全反射される。
【００３３】
対物レンズ１０６は、各波長のレーザ光を記録層上に収束する。ここで、対物レンズ１０６は、ＣＤ用レーザ光に対してのみ有限系となり、ＤＶＤ用レーザ光および次世代ＤＶＤ用レーザ光に対しては無限系となるよう設計されている。また、ＣＤ用レーザ光に対しては、所定の開口数までの光は収束し、それを超える開口数の光は一点に収束しないよう設計されている。ＣＤの基板厚（１．２ｍｍ）は他のディスクの基板厚（０．６ｍｍ）に比べて大きいため、対物レンズ１０６に対するＣＤ用レーザ光の開口数を他のレーザ光に比べて小さくする必要がある。このため、対物レンズ１０６は、上記のように、ＣＤ用レーザ光については所定の開口数までの光のみを収束するよう設計されている。
【００３４】
なお、対物レンズ１０６は、対物レンズアクチュエータ（図１には図示せず）によって、フォーカス方向、トラッキング方向およびチルト方向に駆動される。すなわち、サーボ回路からのサーボ信号（トラッキングサーボ信号、フォーカスサーボ信号、チルトサーボ信号）に応じて、フォーカス方向、トラッキング方向およびチルト方向に駆動される。
【００３５】
シリンダレンズ１０７は、各波長のレーザ光に非点収差作用を付与する。ここで、シリンダレンズ１０７は、各波長のレーザ光に対し色消し効果を実現できるよう、アッベ数と曲率（球面）が調整された複数枚のレンズを貼り合わせて形成されている。
【００３６】
光軸補正素子１０８は、回折格子により形成されており、ＤＶＤ用レーザ光の光軸を、光検出器１０９上において、次世代ＤＶＤ用レーザ光の光軸に整合させる。光軸補正素子１０８の構成および作用については、追って詳述する。
【００３７】
光検出器１０９は、受光したレーザ光の強度分布から再生ＲＦ信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号およびチルトエラー信号を導出するためのセンサーパターンを有している。各センサーからの信号は、ディスク装置側の再生回路およびサーボ回路に出力される。
【００３８】
なお、本実施例では、フォーカスエラー信号の生成方法として非点収差法が採用され、また、トラッキングエラー信号の生成方法としてＤＰＤ（Differential Phase Detection）法が採用されている。光検出器１０９のセンサーパターンおよびエラー信号の生成については追って詳述する。
【００３９】
図２に、３波長レーザ１０１内におけるレーザ素子の配置パターンを示す。図２（ａ）は各レーザ素子をハイブリット型にて実装したときの構成例を示し、図２（ｂ）は各レーザ素子をモノリシック型にて実装したときの構成例を示している。なお、これらの図は、３波長レーザ１０１をビーム出射側から見たときのものである。
【００４０】
図２（ａ）では、ＣＤ用のレーザ光の発光点（波長７８０ｎｍ）が次世代ＤＶＤ用のレーザ光の発光点（波長４０５ｎｍ）の真上に位置するようにして次世代ＤＶＤ用レーザ光の発光層上にＣＤ用レーザ光とＤＶＤ用レーザ光の発光層が配置される。また、図２（ｂ）では、ＣＤ用のレーザ光の発光点（波長７８０ｎｍ）が次世代ＤＶＤ用のレーザ光の発光点（波長４０５ｎｍ）の真上に位置するようにして次世代ＤＶＤ用レーザ光の発光層上にＣＤ用レーザ光の発光層が配置され、さらにその側方にＤＶＤ用レーザ光の発光層が配置される。
【００４１】
これらの構成例によれば、ＣＤ用のレーザ光の発光点と次世代ＤＶＤ用のレーザ光の発光点の距離ｄ２を、ＤＶＤ用のレーザ光の発光点と次世代ＤＶＤ用のレーザ光の発光点の距離ｄ１に比べて数段小さくすることができる。よって、３波長レーザ１０１から出射されるレーザ光のうち、ＣＤ用のレーザ光と次世代ＤＶＤ用のレーザ光の光軸ずれを小さくすることができる。
【００４２】
より詳細には、それぞれの発光層の間には半田層や電極層、絶縁層等が配置される。よって、これらの層の厚みによって、ＣＤ用のレーザ光の発光点と次世代ＤＶＤ用のレーザ光の発光点の間の距離ｄ２が与えられる。なお、層形成プロセスおよび発熱の問題を考慮した場合、距離ｄ２の最小値は１μｍ程度が限界とされる。
【００４３】
次に、図３を参照して、回折格子（光軸補正素子）における光軸補正作用について説明する。なお、図３（ａ）は、回折格子がレーザ素子の直後に配置されている場合を示し、図３（ｂ）は、回折格子が光検出器の直前に配置されている場合を示すものである。
【００４４】
まず、図３（ａ）を参照して、光軸補正素子には、レーザ光が入射する側の面に、ホログラム格子パターンが形成されている。なお、同図には、ステップ数＝３の格子パターンが示されている。ここで、格子ピッチをｐとすると、レーザ光の１次光の回折角θと波長λの関係は、
λ＝ｐ ｓｉｎθ      …（１）
θ＝ｓｉｎ-1λ／ｐ   …（２）
と規定される。したがって、波長λａのレーザ光の光軸を光軸補正素子による回折にて波長λｂのレーザ光の光軸に一致させようとすると、レーザ素子間の発光点間隔Ｄ１は、
Ｄ１＝Ｌ１ｔａｎθ１    …（３）
と規定される。よって、波長λａと、光軸補正素子１０３の格子ピッチｐから、レーザ素子間の発光点間隔Ｄ１は、
Ｄ１＝Ｌ１ｔａｎ（ｓｉｎ-1λａ／ｐ）    …（４）
として設定される。従って、出射波長λａと発光点間隔Ｄ１から単純光路長Ｌ１を求め、この位置に光軸補正素子を配置することにより、波長λａのレーザ光（１次回折光）の光軸を、波長λｂのレーザ光の光軸に整合させることができる。逆に、発光点間隔Ｄ１と単純光路長Ｌ１が決まっている場合には、式（４）をもとに回折格子の格子ピッチｐを設定すれば良い。
【００４５】
なお、図３（ｂ）に示すように２つのレーザ光の光軸を光検出器上において整合させる場合には、式（４）は次式のように変更される。
【００４６】
Ｄ２＝Ｌ２ｔａｎ（ｓｉｎ-1λｂ／ｐ）    …（５）
よって、この式を用いながら、光軸間隔Ｄ２と単純光路長Ｌ２をもとに回折格子の格子ピッチｐを算出し、当該格子ピッチｐを有する回折格子を光検出器から単純光路長Ｌ２の位置に配置すれば良い。
【００４７】
図１の光学系においては、ＤＶＤ用レーザ光（波長６５０ｎｍ）の光軸が次世代ＤＶＤ用レーザ光（波長４０５ｎｍ）の光軸に光検出器１０９上において整合される。この場合、回折格子（光軸補正素子１０８）を上記式（５）をもとに設計し、これを光検出器１０９から単純光路長Ｌ２の位置に配置する。
【００４８】
図４に、格子パターンの設計例と回折効率のシミュレーション結果を示す。
【００４９】
図４（ａ）に示すようなステップ数＝４の格子パターンを形成し、この格子パターンの設計条件を図３（ｃ）のようにすれば、各波長の回折効率を図４（ｂ）に示すような値に設定することができる。すなわち、光軸調整の対象とされるＤＶＤ用レーザ光（波長６５０ｎｍ）の１次回折光の回折効率を８０％とし、次世代ＤＶＤ用レーザ光（波長４０５ｎｍ）とＣＤ用レーザ光（波長７８０ｎｍ）の０次回折光の回折効率をそれぞれ９６％と９８％とすることができる。
【００５０】
図５に、光検出器１０９のセンサーパターンと信号生成回路の構成を示す。
【００５１】
本実施例において、ＤＶＤ用レーザ光（波長６５０ｎｍ）は、光軸補正素子１０９によって次世代ＤＶＤ用レーザ光（波長：４０５ｎｍ）の光軸に整合された後、光検出器１０９に入射される。また、ＣＤ用レーザ光（波長：７８０ｎｍ）は、次世代ＤＶＤ用レーザ光の光軸からずれたまま、光検出器１０９に入射される。ここで、光検出器１０９は次世代ＤＶＤ用レーザ光の光軸に位置合わせされているため、ＤＶＤ用レーザ光は、次世代ＤＶＤ用レーザ光とともに光検出器１０８上の４分割センサーの中心位置に収束される。これに対し、ＣＤ用レーザ光は、次世代ＤＶＤ用レーザ光の光軸からずれているため、同図の点線で示すように、４分割センサーの中心位置から光軸ずれに応じてシフトした位置に収束される。
【００５２】
しかしながら、ＣＤ用レーザ光の光軸ずれ量は、上記の如く極めて小さく抑えることができるため、かかるシフト量もかなり小さなものとなる。よって、このようにセンサー上においてビームのシフトが生じても、それによる再生信号およびエラー信号の劣化は、記録再生特性に影響しない程度に抑制され得る。
【００５３】
従って、本実施例においては、次世代ＤＶＤ用レーザ光、ＤＶＤ用レーザ光およびＣＤ用レーザ光を一つの光検出器にて受光するようにすることができる。このとき、光軸補正素子は一つしか用いられないため、光検出器の共用化と相俟って、部品点数の削減、光学系の簡素化を図ることができる。このように、本実施例によれば、発光素子の配置に変更を加えることにより、光ピックアップ装置の構成の簡素化を図ることができる。
【実施例２】
【００５４】
図６に、本実施例に係る光ピックアップ装置の構成を示す。本実施例は、ディスクへの入射前に、ＤＶＤ用レーザ光の光軸を次世代ＤＶＤ用レーザ光の光軸に整合させるものである。本実施例では、図１に示す実施例１の光学系に比べ光軸補正素子１０８が省略され、新たに光学補正素子１１０が配置されている。その他の構成は、上記実施例１の光学系と同様である。
【００５５】
３波長レーザ１０１から出射されたＤＶＤ用レーザ光（波長：６５０ｎｍ）は、光軸補正素子１１０によって次世代ＤＶＤ用レーザ光（波長４０５ｎｍ）の光軸に整合された後、偏光ＢＳ１０２に入射される。従って、ＤＶＤ用レーザ光は、それ以降の光学系に対し光軸ずれなく入射される。
【００５６】
本実施例によれば、上記実施例１に比べ、光軸補正素子１１０によるレーザパワーの減衰が生じるが、対物レンズ１０６に対するＤＶＤ用レーザ光の位置ずれを抑制することができ、ディスク上におけるＤＶＤ用レーザ光の光学特性の劣化を抑制することができる。なお、この場合、光軸補正素子１１０は、上記図３（ａ）を参照して説明した如くして設計・配置される。
【実施例３】
【００５７】
図７に、本実施例に係る光ピックアップ装置の構成を示す。本実施例は、ＤＶＤ用レーザ光の光軸を次世代ＤＶＤ用レーザ光の光軸に整合させるのに加え、さらに、ＣＤ用レーザ光の光軸を次世代ＤＶＤ用レーザ光の光軸に整合させるものである。本実施例では、図１に示す実施例１の光学系に比べ、新たに平行平板１１１が配置されている。その他の構成は、上記実施例１の光学系と同様である。
【００５８】
図８に、平行平板の配置と光軸ずれの補正作用との関係を示す。
【００５９】
平行平板の厚さをｔ、光軸との傾きをa、屈折率をnとしたとき、平行平板による光軸のシフト量ｈは、ｈ＝ｔ/Cos(Sin-1(Sin(a)/n))*Sin(a)で表される。したがって、同図に示す如く、平行平板の形成材料としてガラス材料ＳＦ７（アッベ数ｖｄ＝３４．６、基準屈折率ｎｄ＝１．６４）を用い、厚みを１ｍｍ、光軸に対する傾き角ａを４５°に設定すると、次世代ＤＶＤ用レーザ光（波長：４０５nm）とＣＤ用レーザ光（波長：７８５ｎｍ）の光軸のシフト量は、それぞれ０．７８ｍｍと０．７８５ｍｍとなり、次世代ＤＶＤ用レーザ光（波長：４０５ｎｍ）に対するＣＤ用レーザ光（波長：７８０ｎｍ）の光軸のシフト量の差は約５μｍとなるので、これが光軸ずれ補正量となる。よって、この場合には、次世代ＤＶＤ用レーザ光とＣＤ用レーザ光の発光点間隔ｄ２（図２参照）が５μｍ程度のときにＣＤ用レーザ光の光軸ずれを補正することができる。
【００６０】
本実施例によれば、ＣＤ用レーザ光の光軸もＤＶＤ用レーザ光の光軸に整合させた後、光検出器１０９に入射されるので、上記実施例１に比べ、ＣＤ用レーザ光を用いる場合の信号特性を向上させることができる。このとき、ＣＤ用レーザ光と次世代ＤＶＤ用レーザ光の発光点間隔ｄ２は、上述の如く極めて小さく抑制することができるため、回折格子を用いずに平行平板を用いることによって光軸ずれの補正を行うことができる。したがって、本実施例によれば、光学系の構成の複雑化およびコストの上昇を抑制しながら、ＣＤ用レーザ光使用時の信号特性の改善を図ることができる。
【００６１】
なお、光軸ずれ補正量は、平行平板の傾き角ａを大きく設定するほど大きくなる。しかし、その反面、傾き角ａが大きくなるほど光軸方向に占める平行平板の寸法は大きくなり、また、ビーム全体のシフト量が大きくなる。このため、平行平板の傾き角ａは６０°までの範囲に抑えるのが望ましい。
【００６２】
平行平板の厚みは、光学系に占める寸法との関係から、２ｍｍ程度までとするのが現実的であるので、本実施例ではビームの有効径は４ｍｍ程度とした。上述のような光学特性を有する平行平板を用いる場合、図９に示すように平行平板の傾き角ａを６０°とすると、光軸方向の空間寸法は１０．９７ｍｍとなる。これに対し、一般に用いられるコリメートレンズ１０３の焦点距離は１０〜２０ｍｍであるため、平行平板をこれ以上傾けると、コリメータレンズ１０３と光検出器１０９の間に他の光学部品を配置するのが困難となる。よって、平行平板の傾き角は６０°までとし、その厚みは２ｍｍ程度までとするのが現実的である。
【００６３】
この場合、上述の光軸ずれ補正量は約２１．１０μｍ程度となる。したがって、平行平板を用いてＣＤ用レーザ光の光軸ずれ補正を行う場合には、次世代ＤＶＤ用レーザ光とＣＤ用レーザ光の発光点間隔ｄ２（図２参照）は、２０μｍ程度までとするのが望ましいといえる。
【００６４】
なお、上述のような光学特性を有する平行平板を用いて、その傾き角ａを４５°に設定し、且つ、平行平板の厚みを２ｍｍとした場合、光軸ずれ補正量は、１０μｍ程度となる。よって、この場合には、発光点間隔ｄ２（図２参照）は、１０μｍ程度までとするのが望ましい。
【実施例４】
【００６５】
図１０に、本実施例に係る光ピックアップ装置の構成を示す。本実施例は、上記図６に示す実施例２の光学系に対し、さらに、ＣＤ用レーザ光の光軸ずれを補正するための平行平板１１１を追加したものである。
【００６６】
なお、本実施例の光学系では、コリメータレンズ１０３の配置位置が光軸補正素子１１０と平行平板１１１の間に変更されている。これは、平行平板１１１に拡散光または収束光が入射されると非点収差等の収差が導入されるため、これを回避しようとするものである。
【００６７】
また、上記実施例２では、非点収差導入のためにシリンダレンズ１０７を用いたが、本実施例ではこれに代えて、球面とシリンダ面を組み合わせてなる集光レンズ１１２が用いられている。この変更は、集光レンズ１１２に平行光が入射されることによるものである。集光レンズ１１２は、入射される平行光に非点収差作用を付与する。その他の構成は、実施例２と同様である。
【００６８】
本実施例によれば、ＣＤ用レーザ光も光軸補正された後に対物レンズ１０６に入射されるため、上記実施例２に比べ、ディスク上におけるＣＤ用レーザ光の光学特性を改善することができる。また、ＣＤ用レーザ光は、光軸補正された状態で光検出器１０９に入射されるため、上記実施例３と同様、ＣＤ用レーザ光使用時の信号特性の改善を図ることができる。
【００６９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】実施例１に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図
【図２】実施例１に係るレーザ素子の配置パターンを示す図
【図３】回折格子における光軸補正作用を説明する図
【図４】回折格子の設計例とそのときの回折効率を示す図
【図５】実施例１に係るセンサーパターンと信号生成回路の構成を示す図
【図６】実施例２に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図
【図７】実施例３に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図
【図８】実施例３に係る平行平板の光軸補正作用を説明する図
【図９】実施例３に係る平行平板の寸法と配置方法を説明する図
【図１０】実施例４に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図
【符号の説明】
【００７１】
１０１  ３波長レーザ
１０８  光軸補正素子
１１０  光軸補正素子
１１１  平行平板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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