(57)【要約】第１波長を有しかつ記録可能のパワーを有する第１レーザ光を出射する第１レーザ光源と、前記第１波長より長い第２波長を有しかつ記録可能のパワーを有する第２レーザ光を出射する第２レーザ光源及び、前記第１，第２レーザ光を受光する受光手段を備える集積デバイスと、前記第１レーザ光に対して偏光選択性を有し、前記第２レーザ光に対して偏光非選択性を有する偏光ビームスプリッタと、を有する、複数波長を記録可能の、構造が簡略化された光ピックアップを提供する。
2004003901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報記録媒体に異なる第１及び第２波長を有する第１及び第２レーザ光を照射する光ピックアップにおいて、
前記第１レーザ光を出射する第１レーザ光源と、
前記第２レーザ光を出射する第２レーザ光源及び受光手段を集積素子として基板の主面上に一体的に備えた集積デバイスと、
レーザ光光路分岐素子と、
を備え、
前記情報記録媒体に向かう前記第１レーザ光の往路光は、前記第１レーザ光が前記第１レーザ光源と前記レーザ光光路分岐素子を結ぶ第１光路に沿って前記レーザ光光路分岐素子に入射された後、出射され、更に前記レーザ光光路分岐素子と情報記録媒体を結ぶ第２光路に沿って前記情報記録媒体に出射され、
前記情報記録媒体に向かう前記第２レーザ光の往路光は、前記第２レーザ光源が前記集積デバイスと前記レーザ光光路分岐素子を結ぶ第３光路に沿って前記レーザ光光路分岐素子に入射された後、出射され、更に前記第２光路に沿って前記情報記録媒体に出射され、
前記情報記録媒体から戻る前記第１及び第２レーザ光の復路光は、ともに、前記第２光路に沿って前記レーザ光光路分岐素子に入射された後、出射され、更に前記第３光路に沿って前記集積デバイスの受光手段に入射される
ことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２】
請求の範囲第１項に記載された光ピックアップであって、
前記第１及び第２レーザ光の少なくともいずれか一方は、記録可能なパワーを有する
ことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項３】
請求の範囲第１項に記載された光ピックアップであって、
前記レーザ光光路分岐素子は、前記第１レーザ光に対して一部を透過させ一部を反射する半透過性を有し、前記第２レーザ光に対して略全透過性、または、略全反射性を有し、前記第１及び第２レーザ光を前記第２光路に沿って情報記録媒体側へ出射すると共に、前記情報記録媒体側からの前記第１及び第２レーザ光の復路光を前記第３光路に沿って前記集積デバイス側に出射する
ことを有することを特徴とする光ピックアップ。
【請求項４】
請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか一に記載された光ピックアップであって、
前記レーザ光光路分岐素子は、前記第１レーザ光源より出射した往路光を反射すると共に、前記第２レーザ光源より出射した往路光を透過させ、さらに、前記第１レーザ光源より出射し情報記録媒体から反射された復路光及び前記第２レーザ光源より出射し情報記録媒体から反射された復路光を共に透過させる
ことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項５】
請求の範囲第４項に記載された光ピックアップであって、
前記レーザ光光路分岐素子は、前記第１レーザ光に対して７０％乃至９０％を反射させ、残る成分を透過する分岐比を有することを特徴とする光ピックアップ。
【請求項６】
請求の範囲第１項乃至第５項のいずれか一に記載された光ピックアップであって、
前記レーザ光光路分岐素子は、前記第１レーザ光が入射される面と、前記第１レーザ光を前記情報記録媒体に出射させると共に、前記情報記録媒体からの前記第１レーザ光の復路光を入射させる面とが同一面となされた平板状部材からなることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項７】
請求の範囲第６項に記載された光ピックアップであって、
前記レーザ光光路分岐素子において、前記第２レーザ光源から出射された第２レーザ光の入射角が４０°未満とされると共に、平板状部材の厚さが略１ｍｍ未満となされていることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項８】
請求の範囲第１項乃至第５項のいずれか一に記載された光ピックアップであって、
前記レーザ光光路分岐素子は、前記第１レーザ光を入射させる第１面と、前記第１レーザ光を情報記録媒体側へ出射させると共に、前記情報記録媒体側からの前記第１レーザ光の復路光を入射させる第２面と、前記復路光を前記集積デバイス側に出射させる第３面とを備えた偏光ビームスプリッタである
ことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項９】
請求の範囲第１項乃至第８項のいずれか一に記載された光ピックアップであって、
前記レーザ光光路分岐素子は、前記第１レーザ光を、偏光状態に依存して分岐させる
ことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１０】
請求の範囲第９項に記載された光ピックアップであって、
前記偏光ビームスプリッタは、前記第１の波長に対してのみ、透過率について偏光依存性を有し、前記第１レーザ光源からの入射偏光に対して１０％乃至３０％の透過率を有すると共に、これに直交する偏光に対して２０％乃至６０％の透過率を有することを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１１】
請求の範囲第９項に記載された光ピックアップであって、
前記偏光ビームスプリッタは、前記第１の波長に対してのみ、透過率について偏光依存性を有し、前記第１レーザ光源からの入射偏光に対して１０％乃至３０％の透過率を有すると共に、これに直交する偏光に対して２０％乃至４０％の透過率を有することを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１２】
請求の範囲第９項に記載された光ピックアップであって、
前記偏光ビームスプリッタは、前記第１の波長に対してのみ、透過率について偏光依存性を有し、前記第１レーザ光源からの入射偏光に対する透過率をＴｉ、これに直交する偏光に対する透過率をＴｖとするとき、各透過率Ｔｉ、Ｔｖについて、
１０％≦Ｔｉ≦３０％
及び
Ｔｖ≦２Ｔｉ
が満たされることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１３】
請求の範囲第１項乃至第１２項のいずれか一に記載された光ピックアップであって、
前記第１レーザ光は、前記第２レーザ光よりも波長が長く、且つ、記録可能なパワーを有しており、
前記レーザ光光路分岐素子は、前記第１レーザ光を、偏光状態に依存せずに分岐させる
ことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１４】
請求の範囲第１項乃至第１３項のいずれか一に記載された光ピックアップであって、
前記第１レーザ光は７８０ｎｍ帯の波長を有し、前記第２レーザ光は６５０ｎｍ帯の波長を有することを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１５】
第１波長を有し、且つ、記録可能なパワーを有する第１レーザ光を出射する第１レーザ光源と、
前記第１波長よりも長い第２波長を有し、且つ、記録可能なパワーを有する第２レーザ光を出射する第２レーザ光源及び前記第１，第２レーザ光を受光する受光手段をそれぞれ集積素子として基板の主面上に一体的に備えた集積デバイスと、
前記第１波長を有する前記第１レーザ光に対して偏光選択性を有し、前記第２波長を有する前記第２レーザ光に対して偏光非選択性を有し、且つ、前記第１レーザ光源から出射された前記第１レーザ光を入射させる第１面と、前記第１レーザ光を情報記録媒体側へ出射させると共に、前記情報記録媒体側からの前記第１レーザ光の復路光を入射させる第２面と、前記復路光を前記集積デバイス側に出射させる第３面とを備えた偏光ビームスプリッタであるレーザ光光路分岐素子とを有する
ことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１６】
請求の範囲第１５項に記載された光ピックアップであって、
前記レーザ光光路分岐素子は、前記レーザ光光路分岐素子に対してＰ偏光を有する前記第１レーザ光を全透過し、且つ、Ｓ偏光を有する前記第１レーザ光を全反射すると共に、偏光状態に依らず前記第２レーザ光を全反射する特性を有する
ことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１７】
請求の範囲第１５項に記載された光ピックアップであって、
前記レーザ光光路分岐素子は、前記レーザ光光路分岐素子に対してＰ偏光を有する前記第１レーザ光を全透過し、且つ、Ｓ偏光を有する前記第１レーザ光を全反射すると共に、偏光状態に依らず前記第２レーザ光を全透過する特性を有する
ことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１８】
請求の範囲第１５項に記載された光ピックアップであって、
前記レーザ光光路分岐素子は、前記第１レーザ光のうちのこの偏光ビームスプリッタに対するＰ偏光成分を透過させ、且つ、Ｓ偏光成分の５％乃至２０％を透過させて残りを反射すると共に、前記第２レーザ光を偏光方向に依らずに全反射すると共に、前記第１レーザ光の５％乃至２０％を前方光量検出素子に出射させる第４面を備えていることを特徴とする光ピツクアップ。
【請求項１９】
請求の範囲第１５項に記載された光ピックアップであって、
前記レーザ光光路分岐素子は、前記第１レーザ光源から出射される前記第１レーザ光を前記情報記録媒体側へ透過すると共に前記情報記録媒体からの前記第１レーザ光の復路光を前記集積デバイス側へ反射し、且つ、前記第２レーザ光源からの前記第２レーザ光を前記情報記録媒体側へ反射すると共に前記情報記録媒体からの前記第２レーザ光の復路光を前記集積デバイス側へ反射し、
前記受光手段は、前記レーザ光光路分岐素子から出射された、前記情報記録媒体からの前記第１レーザ光及び前記第２レーザ光の復路光を受光する
ことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２０】
請求の範囲第１９項に記載された光ピックアップであって、
前記レーザ光光路分岐素子は、前記第１レーザ光の波長に対して、Ｐ偏光を透過し、且つ、Ｓ偏光を反射する機能を有し、前記第２レーザ光の波長に対して、Ｐ偏光及びＳ偏光のいずれも反射する全反射プリズムとして機能することを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２１】
請求の範囲第１９項に記載された光ピックアップであって、
前記第１レーザ光源と、前記集積デバイスと、前記レーザ光光路分岐素子は、それらを結ぶ光軸が同一平面に位置するように配置され、
前記第１レーザ光源は、前記第１レーザ光の偏光方向が前記平面に平行になるように配置されたことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２２】
請求の範囲第１８項、または、第１９項に記載された光ピックアップであって、
前記レーザ光光路分岐素子と対物レンズの間に、当該レーザ光光路分岐素子から対物レンズへ向かう前記第１レーザ光及び前記第２レーザ光を平行化するコリメータレンズを有することを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２３】
請求の範囲第１５項に記載された光ピックアップであって、
前記レーザ光光路分岐素子は、前記第１レーザ光源から出射される前記第１レーザ光を前記情報記録媒体側へ反射すると共に前記情報記録媒体からの第１レーザ光の復路光を前記集積デバイス側へ透過し、且つ、前記第２レーザ光源からの前記第２レーザ光を前記情報記録媒体側へ透過すると共に前記情報記録媒体からの前記第２レーザ光の復路光を前記集積デバイス側へ透過し、
前記受光手段は、前記レーザ光光路分岐素子から出射された、前記情報記録媒体からの前記第１レーザ光及び前記第２レーザ光の復路光を受光する
ことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２４】
請求の範囲第２３項に記載された光ピックアップであって、
前記レーザ光光路分岐素子は、前記第１レーザ光の波長に対して、Ｓ偏光を反射し、且つ、Ｐ偏光を透過する機能を有し、前記第２レーザ光の波長に対して、Ｐ偏光及びＳ偏光のいずれも透過する透明部材として機能することを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２５】
請求の範囲第１項乃至第２４項のいずれか一に記載された光ピックアップであって、
前記第１レーザ光源と前記レーザ光光路分岐素子の間に、当該第１レーザ光源からの第１レーザ光を平行化する第１コリメータレンズを有し、前記集積デバイスと前記レーザ光光路分岐素子の間に、当該第２レーザ光源からの第２レーザ光を平行化する第２コリメータレンズを有することを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２６】
請求の範囲第２５項に記載された光ピックアップであって、
前記レーザ光光路分岐素子は、前記第１コリメータレンズによって平行化された第１レーザ光の平行光束の入射平面を円形に整形するために、前記平行光束の光軸に対して傾斜した傾斜面を有することを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２７】
請求の範囲第１５項乃至第２６項のいずれか一に記載された光ピックアップであって、
前記第１レーザ光は６５０ｎｍ帯の波長を有し、前記第２レーザ光は７８０ｎｍ帯の波長を有することを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２８】
請求の範囲第１項乃至第２７項のいずれか一に記載された光ピックアップであって、
前記第１レーザ光源と、前記集積デバイスとは、相互に物理的に離間して配置されている
ことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２９】
請求の範囲第１項乃至第２８項に記載の光ピックアップであって、前記第１レーザ光源から出射された第１レーザ光の強度分布の長軸方向が、前記第１乃至第３光路を含む面内にあることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項３０】
請求の範囲第１項乃至第２９項に記載の光ピックアップであって、前記レーザ光光路分岐素子の光分岐面は、前記第１レーザ光源又は前記第２レーザ光源から入射する第１レーザ光又は第２レーザ光に対して略４５度の傾斜していることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項３１】
請求の範囲第１項乃至第３０項に記載の光ピックアップであって、前記レーザ光光路分岐素子は、前記第２レーザ光についてＰ偏光の透過率がＳ偏光の透過率より大きいことを特徴とする光ピックアップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  この発明は、光ディスク等の光情報記録媒体の記録または再生に用いられる光ピックアップに関する。
【背景技術】  ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）の約７倍の容量を持つＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）が近年急速に普及している。また大量複製可能なＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏは、映画等のコンテンツ配布及びレンタル媒体としてＶＨＳ等のテープ媒体に取って代わろうとしている。
さらに、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等の記録用規格も、ＰＣ用ドライブや単体ビデオレコーダとして普及が予定されている。
前記ＣＤに関しても記録可能のＣＤ−Ｒが広く普及している。
上記事情から、光ディスク記録装置は、上記ＤＶＤを中心とした６５０ｎｍ帯域及び、ＣＤを中心とした７８０ｎｍ帯域のいずれについても記録機能が要求される。
またＤＶＤ系での多岐にわたる規格のすべてに対して再生・記録の互換性が求められており、これらに用いられる光ピックアップの機能及び構造は複雑さを増している。
一方、前記民生用途での普及に伴い、装置の低価格化及び小型化、軽量化の要求も高まっており、複雑かつ多機能でありながら、簡易かつ小型で低価格の光ピックアップの開発が求められている。
以下、上記機能を有する光ピックアップを２波長記録ピックアップと称する。
前記２波長記録ピックアップは一般的に、以下の要請を充足する必要がある。
１．偏光系、非偏光系
ＤＶＤ記録型ピックアップでは、ＰＢＳと波長板との組み合わせ（偏光系）により往路・復路の効率を１００％に近づけ、レーザ光源の負担を軽減しつつ記録パワーを確保することが必要である。
他方、ＣＤ系では、レーザ光源の負担がさほどでない。また、市場には複屈折の大きいＣＤディスクが多数出回っている。従ってＣＤ系では、ディスクの再生性能劣化の副作用を避ける見地から非偏光系が事実上標準となっている。
２．ビーム整形
レーザ出射光の楕円形ビーム強度分布を有効利用するため、ＤＶＤ記録光学系などでは、光路上に、楔状の透過部品を挿入し強度分布を真円化（ビーム整形）する手法が一般的に用いられている。特にＤＶＤ−ＲＡＭでは必要な記録パワーが高く特にビーム整形が必須となる。なお、ビーム整形については、１）平行光束中で行う必要がある、２）２波長同時に同一のプリズムでビーム整形することは困難である（色収差による）等の制約がある。
なお、ＣＤ系では上記のようなレーザ光源の負担は軽くビーム整形は不要である。
図１は、前記要請を概略充足する従来の２波長記録ピックアップの一例を示す。
同図に示すようにこのピックアップは、ＤＶＤレーザ光源６０１と、コリメータレンズ６０２と、グレーティング６０３と、フロントモニタ６０４と、偏光ビームスプリッタ６０５と、１／４波長板６０６と、ダイクロイックミラー６０７と、立ち上げミラー６０８と、第２コリメータレンズ６０９と、検出レンズ６１０と、受光素子６１１と、ＣＤレーザ光源付き集積デバイス６１２と、コリメータレンズ６１３と、ミラー６１４と、第２フロントモニタ６１５と、を有する。なお、前記偏光ビームスプリッタ６０５は、前記強度分布整形機能を有する。
前記ピックアップにおいてＣＤレーザ光は、集積デバイス６１２のレーザ光源から出射後、コリメータレンズ６１３で平行化され、（ビーム整形を経ず）ミラー６１４を経由し、図示しない光ディスクへ照射され、光ディスクからの戻り光も同一経路で集積デバイス６１２内の受光素子へ戻る。
一方、ＤＶＤレーザ光は、レーザ光源６０１からＰ偏光波として出射され、コリメータレンズ６０２で平行化された後、グレーティング６０３を介して偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）６０５の一端６０５ａから入射し、反射面６０５ｂで反射し、ＰＢＳ膜面６０５ｄを介して他端６０５ｃから出射し、当該他端６０５ｃに接触して取り付けてある１／４波長板６０６で円偏光とされ、図示しない光ディスクに照射される。前記光ディスクからの戻り光は、再度１／４波長板６０６でＳ偏光とされ、前記偏光ビームスプリッタ６０５の他端６０５ｃへ再入射し、当該偏光ビームスプリッタ６０５のＰＢＳ膜面６０５ｄで反射され（以て、復路光学系が分離され）、第２コリメータレンズ６０９で平行化された後、検出レンズ６１０を介して受光素子６１１へ至る。
しかし、このピックアップは、例えばＤＶＤ側において往路復路それぞれ別々にコリメート系を有し、かつＣＤ側及びＤＶＤ側での共用部もほとんどないことから、集積デバイスを使用しているにも関わらず、部品点数が多く複雑な構成となる。
図２及び図３は、前記従来の光ピックアップに類似する光ピックアップの一例を示す（特開平６−３２５４０５号公報）。
このピックアップは、ＣＤ側のみ記録可能としたいわゆる「コンボドライブ」用の光ピックアップであり、７８０ｎｍ帯のレーザ光を出力するレーザ光源の出力が十分でない場合に対応して、７８０ｎｍ帯のレーザ光に対するビーム整形手段を有するとともに、偏光系となっている。
すなわち、ＣＤ用レーザ光は、光源７０２から出射し、コリメータレンズ７１２を介してプリズム７１３でビーム整形され、ビームスプリッタ７０５、７０６、波長板７０７、対物レンズ７０８を介してディスク７０９へ照射される。ディスク７０９からの復路光は、対物レンズ７０８，波長板７０７，ビームスプリッタ７０６を介してビームスプリッタ７０５へ入射しこのビームスプリッタ７０５のＰＢＳ特性によりコリメータレンズ７０４側へ光路変換される。この復路光は、更にＰＢＳ７０３で光路変換され検出系レンズ７１０を経て受光素子７１１へ至る。
一方、ＤＶＤ用レーザ光は、光源７０１から出射し、ＰＢＳ７０３，コリメータレンズ７０４を介してビームスプリッタ７０５へ至る。ここにビームスプリッタ７０５は、図３に示すように、短波長（λ１）で反射特性を有し、かつ長波長（λ２）でＰＢＳ特性を有する。従って前記光源７０１からのＤＶＤ用レーザ光は、前記プリズム７０５で全反射される。更に、当該ＤＶＤ用レーザ光は、ビームスプリッタ７０６，波長板７０７，対物レンズ７０８を介してディスク７０９へ照射される。ディスク７０９からの復路光は、前記した対物レンズ７０８，波長板７０７，ビームスプリッタ７０６，プリズム７０５，コリメータレンズ７０４を経て同一経路をＰＢＳ７０３へ戻る。当該復路光は更に、このＰＢＳ７０３で分岐され検出系レンズ７１０を経て受光素子７１１へ至る。
しかし、このピックアップにおいては、往復の光路を分岐する為にＰＢＳ７０３が用いられる。従って、発光光軸及び受光光軸が相互にほぼ９０°に分岐されており受発光部の集積化は事実上不可能である。
更に、ＣＤ用レーザ光及びＤＶＤ用レーザ光の２波長とも偏光系となっている。従って、複屈折の大きなＣＤディスクの再生性能が低下する恐れがある。
図４は、特開平１０−３３４５００号公報に開示された更に他の光ピックアップの例を示す。
この光ピックアップは、図４に示すように、再生用ピックアップにおいて、２波長それぞれに受発光集積デバイス８０１，８０２を用い、２波長の光路を分離・合成するプリズム８０３を発散光中に挿入したことを特徴とする。これにより、コリメータレンズ８０４を共用することができる。
すなわち、第１の受発光集積デバイス８０１のレーザチップ８０５から発せられた第１レーザ光は、発散しつつ楔形のプリズム８０３に入射し、このプリズム８０３の表面において反射されてコリメータレンズ８０４に入射する。このコリメータレンズ８０４により平行光束となされた第１レーザ光は、開口制限絞り８０６を経て、対物レンズ８０７により、ディスク７０９の信号記録面上に集光される。このディスク７０９により反射された第１レーザ光は、対物レンズ８０７、開口制限絞り８０６、コリメータレンズ８０４を経て、プリズム８０３に戻る。この第１レーザ光は、プリズム８０３の表面により反射され、第１の受発光集積デバイス８０１のホログラム８０８を経て、受光素子８０９により受光される。
一方、第２の受発光集積デバイス８０２のレーザチップ８１０から発せられた第１レーザ光と波長の異なる第２レーザ光は、発散しつつ楔形のプリズム８０３に入射し、このプリズム８０３を透過してコリメータレンズ８０４に入射する。このコリメータレンズ８０４により平行光束となされた第２レーザ光は、開口制限絞り８０６を経て、対物レンズ８０７により、ディスク７０９の信号記録面上に集光される。このディスク７０９により反射された第２レーザ光は、対物レンズ８０７、開口制限絞り８０６、コリメータレンズ８０４を経て、プリズム８０３に戻る。この第２レーザ光は、プリズム８０３を透過し、第２の受発光集積デバイス８０２のホログラム８１１を経て、受光素子８１２により受光される。
この光ピックアップも集積化を目的とするものである。しかし、集積デバイスが２個必要となり、依然として構成が複雑であるという問題点を有する。さらにこの光ピックアップは再生用であり、ビーム整形や偏光系などの光利用効率改善がなされた光学系となっておらず、例えば高出力レーザを用いたとしても、事実上この構造では、光ディスクに対する記録を行うことができない。
また、この光ピックアップにおいては、プリズム８０３において、図５に示すように、一見、偏光ビームスプリッタ膜の波長依存性を利用しているようであるが、実は、６５０ｎｍ帯（第１レーザ光）では、偏光非依存で全反射、７８０ｎｍ帯（第２レーザ光）では偏光非依存で全透過となっており、この偏光ビームスプリッタ膜は、ダイクロイックミラーとして機能しているにすぎない。
この光ピックアップの特徴は、このような波長選択膜が入射角依存も大きいことに着目し、角度幅の避けられない発散光中で、偏光によらず十分なダイクロイック特性を得る膜設計を提示するとともに、このプリズムに楔角を持たせることによって、発散光中に平板を挿入した際に生ずる収差をキャンセルするようにしたことにある。
したがって、この光ピックアップでは、偏光ホログラムへの適用を可能としたものの、２波長の分離については偏光を利用していない。
また、集積化を進めた結果、集積デバイスが２個必要になってしまっており、製造の困難化、製造コストの上昇が避けられない。
ところで、上述のような従来の光ピックアップにおいては、全般的に記録型の光ピックアップを集積化、小型化しようとする際に、前述したそれぞれの波長に対応したシステムの現状での要求、すなわち、以下のような課題が存在する。
１．往復光路分岐素子の効率
前述の偏光系の光学系においては、偏光ビームスプリッタにより、略理想的な往復での効率が得られるが、ＣＤ系では、非偏光系であるため、充分な効率が得られない。したがって、ＣＤ系では、往復路分岐素子に非偏光ビームスプリッタを用い、往路の効率（往路が透過の場合は透過率）を６０％乃至９０％として、記録時に必要な盤面光強度を優先させる効率配分を採用する必要がある。
２．発熱と集積化
記録型の光ピックアップでは、概ね１００ｍＷ乃至２００ｍＷクラスの高出力レーザを必要とする。したがって、記録時、すなわち、レーザが高出力で発光するときには、消費電力も大きくなり、発熱による温度上昇が避けられなくなる。
一方、従来のいわゆるＣＡＮパッケージのレーザ光源では、レーザチップの発熱を外部に放熱するのが比較的容易であるのに対し、受光素子やホログラム素子と一体化させた集積デバイスにおいては、レーザチップからの熱電導経路に複数の部品が介在するため、充分な放熱がなされない。
すなわち、放熱を良好にしようとすると、部品点数が多い複雑な構成となる。特に、２波長の光路を共用化したり、両方に集積デバイスを用いるようにした場合には、構成の簡素化と良好な放熱とを同時に満足することが困難となる。
【発明の開示】
本発明の目的は、複数波長について再生可能であって、少なくともいずれかの波長については記録可能でありながら、構造が簡略化、小型化され、また、記録を行う波長の光源からの放熱を良好とすることができる光ピックアップを提供することである。
前述の課題を解決するため、本発明に係る光ピックアップは、情報記録媒体に異なる第１及び第２波長を有する第１及び第２レーザ光を照射する光ピックアップにおいて、前記第１レーザ光を出射する第１レーザ光源と、前記第２レーザ光を出射する第２レーザ光源及び受光手段を集積素子として基板の主面上に一体的に備えた集積デバイスと、レーザ光光路分岐素子と、を備え、前記情報記録媒体に向かう前記第１レーザ光の往路光は、前記第１レーザ光が前記第１レーザ光源と前記レーザ光光路分岐素子を結ぶ第１光路に沿って前記レーザ光光路分岐素子に入射された後、出射され、更に前記レーザ光光路分岐素子と情報記録媒体を結ぶ第２光路に沿って前記情報記録媒体に出射され、前記情報記録媒体に向かう前記第２レーザ光の往路光は、前記第２レーザ光源が前記集積デバイスと前記レーザ光光路分岐素子を結ぶ第３光路に沿って前記レーザ光光路分岐素子に入射された後、出射され、更に前記第２光路に沿って前記情報記録媒体に出射され、前記情報記録媒体から戻る前記第１及び第２レーザ光の復路光は、ともに、前記第２光路に沿って前記レーザ光光路分岐素子に入射された後、出射され、更に前記第３光路に沿って前記集積デバイスの受光手段に入射される。
この光ピックアップにおいては、第１レーザについては良好な放熱ができ、第２レーザについては受光素子との集積化により、構成が簡素化される。また、第１，第２レーザの光軸を、レーザ光光路分岐素子を介して完全に同軸上とすることができる。
また、この光ピックアップにおいては、前記第１及び第２レーザ光の少なくともいずれか一方は、記録可能なパワーを有することが望ましい。
この光ピックアップにおいては、第１，第２レーザ光の少なくともいずれか一方により、情報記録媒体に対する記録を行うことができる。
そして、この光ピックアップにおいては、前記レーザ光光路分岐素子は、前記第１レーザ光に対して一部を透過させ一部を反射する半透過性を有し、前記第２レーザ光に対して略全透過性、または、略全反射性を有し、前記第１及び第２レーザ光を前記第２光路に沿って情報記録媒体側へ出射すると共に、前記情報記録媒体側からの前記第１及び第２レーザ光の復路光を前記第３光路に沿って前記集積デバイス側に出射することが望ましい。
また、この光ピックアップにおいては、前記レーザ光光路分岐素子は、前記第１レーザ光源より出射した往路光を反射すると共に、前記第２レーザ光源より出射した往路光を透過させ、さらに、前記第１レーザ光源より出射し情報記録媒体から反射された復路光及び前記第２レーザ光源より出射し情報記録媒体から反射された復路光を透過させる。
そして、この光ピックアップにおいては、前記レーザ光光路分岐素子は、前記第１レーザ光に対して７０％乃至９０％を反射させ、残る成分を透過する分岐比を有することが望ましい。
そして、この光ピックアップにおいては、前記レーザ光光路分岐素子は、前記第１レーザ光源より出射した往路光を透過させると共に、前記第２レーザ光源より出射した往路光を反射させ、さらに、前記第１レーザ光源より出射し情報記録媒体から反射された復路光及び前記第２レーザ光源より出射し情報記録媒体から反射された復路光をともに反射させることが望ましい。
そして、この光ピックアップにおいては、前記レーザ光光路分岐素子は、前記第１レーザ光に対して７０％乃至９０％を透過させ、残る成分を反射する分岐比を有することが望ましい。
そして、この光ピックアップにおいては、前記レーザ光光路分岐素子は、前記第１レーザ光が入射される面と、前記第１レーザ光を前記情報記録媒体に出射させると共に、前記情報記録媒体からの前記第１レーザ光の復路光を入射させる面とが同一面となされた平板状部材からなることが望ましい。
そして、この光ピックアップにおいては、前記レーザ光光路分岐素子において、前記第２レーザ光源から出射された第２レーザ光の入射角が４０°未満とされると共に、平板状部材の厚さが略１ｍｍ未満となされていることが望ましい。
そして、この光ピックアップにおいては、前記レーザ光光路分岐素子は、前記第１レーザ光を入射させる第１面と、前記第１レーザ光を情報記録媒体側へ出射させると共に、前記情報記録媒体側からの前記第１レーザ光の復路光を入射させる第２面と、前記復路光を前記集積デバイス側に出射させる第３面とを備えた偏光ビームスプリッタであることが望ましい。
そして、この光ピックアップにおいては、前記第１レーザ光は、前記第２レーザ光よりも波長が長く、且つ、記録可能なパワーを有しており、前記レーザ光光路分岐素子は、前記第１レーザ光を、偏光状態に依存せずに分岐させることが望ましい。
そして、この光ピックアップにおいては、前記第１レーザ光は７８０ｎｍ帯の波長を有し、前記第２レーザ光は６５０ｎｍ帯の波長を有することが望ましい。
そして、この光ピックアップにおいては、前記第１レーザ光は、前記第２レーザ光よりも波長が短く、且つ、記録可能なパワーを有しており、前記レーザ光光路分岐素子は、前記第１レーザ光を、偏光状態に依存して分岐させることが望ましい。
そして、この光ピックアップにおいては、前記第１レーザ光は６５０ｎｍ帯の波長を有し、前記第２レーザ光は７８０ｎｍ帯の波長を有することが望ましい。
そして、この光ピックアップにおいては、前記第１レーザ光源と、前記集積デバイスとは、相互に物理的に離間して配置されていることが望ましい。
そして、この光ピックアップは、第１波長を有し且つ記録可能なパワーを有する第１レーザ光を出射する第１レーザ光源と、前記第１波長よりも長い第２波長を有し且つ記録可能なパワーを有する第２レーザ光を出射する第２レーザ光源及び前記第１，第２レーザ光を受光する受光手段を備えた集積デバイスと、前記第１波長を有する前記第１レーザ光に対して偏光選択性を有し前記第２波長を有する前記第２レーザ光に対して偏光非選択性を有し且つ前記第１レーザ光源から出射された前記第１レーザ光を入射させる第１面と前記第１レーザ光を情報記録媒体側へ出射させると共に前記情報記録媒体側からの前記第１レーザ光の復路光を入射させる第２面と前記復路光を前記集積デバイス側に出射させる第３面とを備えた偏光ビームスプリッタであるレーザ光光路分岐素子とを有することを特徴とするものである。
この光ピックアップ装置においては、前記第１レーザ光源については良好な放熱ができ、前記第２レーザ光源については受光素子との集積化により、構成が簡素化される。また、第１，第２レーザ光の光軸を、レーザ光光路分岐素子を介して完全に同軸上とすることができる。そして、前記第１，第２レーザ光のいずれによっても、情報記録媒体に対する記録を行うことができる。第１レーザ光については偏光系の光学系が構成されており、往路効率が向上され、第２のレーザ光については非偏光系の光学系が構成されており、複屈折の大きな媒体に対してもプレイアビリティを確保することができる。
そして、この光ピックアップにおいては、前記レーザ光光路分岐素子は、前記レーザ光光路分岐素子に対してＰ偏光を有する前記第１レーザ光を全透過し、且つ、Ｓ偏光を有する前記第１レーザ光を全反射すると共に、偏光状態に依らず前記第２レーザ光を全反射する特性を有することが望ましい。
そして、この光ピックアップにおいては、前記レーザ光光路分岐素子は、前記レーザ光光路分岐素子に対してＰ偏光を有する前記第１レーザ光を全透過し、且つ、Ｓ偏光を有する前記第１レーザ光を全反射すると共に、偏光状態に依らず前記第２レーザ光を全透過する特性を有することが望ましい。
そして、この光ピックアップにおいては、前記偏光ビームスプリッタは、前記第１の波長に対してのみ、透過率について偏光依存性を有し、前記第１レーザ光源からの入射偏光に対して１０％乃至３０％の透過率を有すると共に、これに直交する偏光に対して２０％乃至６０％の透過率を有することが望ましい。
そして、この光ピックアップにおいては、前記偏光ビームスプリッタは、前記第１の波長に対してのみ、透過率について偏光依存性を有し、前記第１レーザ光源からの入射偏光に対する透過率をＴｉ、これに直交する偏光に対する透過率をＴｖとするとき、各透過率Ｔｉ、Ｔｖについて、
１０％≦Ｔｉ≦３０％
及び
Ｔｖ≦２Ｔｉ
が満たされることが望ましい。
そして、この光ピックアップにおいては、前記レーザ光光路分岐素子は、前記第１レーザ光のうちのこの偏光ビームスプリッタに対するＰ偏光成分を透過させ、且つ、Ｓ偏光成分の５％乃至２０％を透過させて残りを反射すると共に、前記第２レーザ光を偏光方向に依らずに全反射すると共に、前記第１レーザ光の５％乃至２０％を前方光量検出素子に出射させる第４面を備えていることが望ましい。
そして、この光ピックアップにおいては、前記レーザ光光路分岐素子は、前記第１レーザ光源から出射される前記第１レーザ光を前記情報記録媒体側へ透過すると共に前記情報記録媒体からの前記第１レーザ光の復路光を前記集積デバイス側へ反射し、且つ、前記第２レーザ光源からの前記第２レーザ光を前記情報記録媒体側へ反射すると共に前記情報記録媒体からの前記第２レーザ光の復路光を前記集積デバイス側へ反射し、前記受光手段は、前記レーザ光光路分岐素子から出射された、前記情報記録媒体からの前記第１レーザ光及び前記第２レーザ光の復路光を受光することが望ましい。
そして、この光ピックアップにおいては、前記レーザ光光路分岐素子は、前記第１レーザ光の波長に対して、Ｐ偏光を透過し、且つ、Ｓ偏光を反射する機能を有し、前記第２レーザ光の波長に対して、Ｐ偏光及びＳ偏光のいずれも反射する全反射プリズムとして機能することが望ましい。
そして、この光ピックアップにおいては、前記第１レーザ光源と、前記集積デバイスと、前記レーザ光光路分岐素子は、それらを結ぶ光軸が同一平面に位置するように配置され、前記第１レーザ光源は、前記第１レーザ光の偏光方向が前記平面に平行になるように配置され、前記第２レーザ光源は、前記第２レーザ光の偏光方向が前記平面に垂直となるように配置されたことが望ましい。
そして、この光ピックアップにおいては、前記レーザ光光路分岐素子と対物レンズの間に、当該レーザ光光路分岐素子から対物レンズへ向かう前記第１レーザ光及び前記第２レーザ光を平行化するコリメータレンズを有することが望ましい。
そして、この光ピックアップにおいては、前記レーザ光光路分岐素子は、前記第１レーザ光源から出射される前記第１レーザ光を前記情報記録媒体側へ反射すると共に前記情報記録媒体からの第１レーザ光の復路光を前記集積デバイス側へ透過し、且つ、前記第２レーザ光源からの前記第２レーザ光を前記情報記録媒体側へ透過すると共に前記情報記録媒体からの前記第２レーザ光の復路光を前記集積デバイス側へ透過し、前記受光手段は、前記レーザ光光路分岐素子から出射された、前記情報記録媒体からの前記第１レーザ光及び前記第２レーザ光の復路光を受光することが望ましい。
そして、この光ピックアップにおいては、前記レーザ光光路分岐素子は、前記第１レーザ光の波長に対して、Ｓ偏光を反射し、且つ、Ｐ偏光を透過する機能を有し、前記第２レーザ光の波長に対して、Ｐ偏光及びＳ偏光のいずれも透過する透明部材として機能することが望ましい。
そして、この光ピックアップにおいては、前記第１レーザ光源と、前記集積デバイスと、前記レーザ光光路分岐素子は、それらを結ぶ光軸が同一平面に位置するように配置され、前記第１レーザ光源は、前記第１レーザ光の偏光方向が、レーザ光光路分岐素子へ入射する位置で前記平面に平行になるように配置され、前記第２レーザ光源は、前記第２レーザ光の偏光方向がレーザ光光路分岐素子へ入射する位置で前記平面に垂直となるように配置されたことが望ましい。
そして、この光ピックアップにおいては、前記第１レーザ光は６５０ｎｍ帯の波長を有し、前記第２レーザ光は７８０ｎｍ帯の波長を有することが望ましい。
そして、この光ピックアップにおいては、前記第１レーザ光源と前記レーザ光光路分岐素子の間に、当該第１レーザ光源からの第１レーザ光を平行化する第１コリメータレンズを有し、前記集積デバイスと前記レーザ光光路分岐素子の間に、当該第２レーザ光源からの第２レーザ光を平行化する第２コリメータレンズを有することが望ましい。
そして、この光ピックアップにおいては、前記レーザ光光路分岐素子は、前記第１コリメータレンズによって平行化された第１レーザ光の平行光束の入射平面を円形に整形するために、前記平行光束の光軸に対して傾斜した傾斜面を有することが望ましい。
【図面の簡単な説明】  図１は、従来の光ピックアップの一例を示す概略図である。
図２は、他の従来の光ピックアップの例を示す概略図である。
図３は、図２における光ピックアップにおいて使用される偏光ビームスプリッタの波長特性を示すグラフである。
図４は、さらに他の従来の光ピックアップの例を示す概略図である。
図５は、図４における光ピックアップにおいて使用される偏光ビームスプリッタの波長特性を示すグラフである。
図６は、この発明による光ピックアップの第１実施形態の概略的構成を示す。
図７は、図６における概略的構成の斜視図を示す。
図８は、第１実施形態において使用される偏光ビームスプリッタを示す概略図である。
図９は、前記偏光ビームスプリッタの波長特性を示す。
図１０は、図９に示した波長特性を有するＰＢＳ膜面の構成を示す図である。
図１１は、第１実施形態において使用される集積デバイスとしての集積デバイスの概略構成を示す概略図である。
図１２は、前記集積デバイスに設けられる受光素子の概略構成を示す概略図である。
図１３は、前記集積デバイスに設けられる受光素子の他の実施形態の概略構成を示す概略図である。
図１４は、図１３に示した受光領域の拡大図である。
図１５は、図１３に示した受光領域において、４個の受光素子領域からＤＰＤ方式によるトラッキングエラー信号を求める方法を示した説明図である。
図１６は、図１３に示した受光領域において、４個の受光素子領域からＳＳＤ方式によるフォーカスエラー信号を求める方法を示した説明図である。
図１７は、この発明による光ピックアップの第２実施形態の概略的構成を示す。
図１８は、この発明による光ピックアップの第３実施形態及び第４実施形態の概略的構成を示す。
図１９は、前記第３実施形態に設けられる偏光ビームスプリッタの波長特性を示す。
図２０は、図１９に示した特性を有するＰＢＳ膜面の構成を示す図である。
図２１Ａ及び図２１Ｂは、この発明による光ピックアップの第４実施形態における偏光ビームスプリッタ内のレーザ光の挙動を示す。
図２２は、この発明による光ピックアップの第４実施形態における偏光ビームスプリッタの特性を示すグラフである。
図２３は、この発明による光ピックアップの第４実施形態における偏光ビームスプリッタの特性の他の例を示すグラフである。
図２４Ａ及び図２４Ｂは、図２３に示した特性を有する偏光ビームスプリッタのＰＢＳ膜面の構成を示す設計例である。
図２５Ａ、図２５Ｂ及び図２５Ｃは、この発明による光ピックアップの第４実施形態における他の偏光ビームスプリッタの設計例及び特性を示す。
図２６は、この発明による光ピックアップの第５実施形態の概略的構成を示す。
図２７は、この発明による光ピックアップの第６実施形態の概略的構成を示す。
図２８Ａ、図２８Ｂ及び図２８Ｃは、この発明による光ピックアップの第６実施形態に適した偏光ビームスプリッタの設計例及び特性を示す。
図２９は、この発明による光ピックアップの第７実施形態の概略的構成を示す。
図３０Ａ、図３０Ｂ及び図３０Ｃは、この発明による光ピックアップの第７実施形態の光ピックアップに適したプリズムの設計例及び特性を示す。
図３１は、この発明の第８実施形態の概略図を示す平面図である。
図３２は、この発明の光ピックアップの参考例を示す概略図である。
図３３は、この発明の光ピックアップに対する他の参考例を示す概略図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、図６乃至図３１を参照してこの発明の光ピックアップの実施形態を説明する。各図において、同一又は類似の番号を付す部材は同一または類似の構成を有する。
図６及び図７は、この発明による光ピックアップの第１実施形態の概略構成を示す。
図６及び図７に示すように、この第１実施形態１００は、第１波長を有し、かつ記録可能なパワーを有する第１レーザ光を出射する第１レーザ光源１０１と、前記第１波長よりも長い第２波長を有し、かつ記録可能なパワーを有する第２レーザ光を出射する第２レーザ光源及び前記第１，第２レーザ光を受光する受光手段を備えた集積デバイス１１２と、前記第１波長を有する前記第１レーザ光に対して偏光選択性を有し、前記第２波長を有する前記第２レーザ光に対して偏光非選択性を有し、かつ前記第１レーザ光源１０１から出射された前記第１レーザ光を入射させる第１面１１７と、前記第１レーザ光を情報記録媒体２０１側へ出射させるとともに前記情報記録媒体２０１側からの前記第１レーザ光の復路光を入射させる第２面１５５と、前記復路光を前記集積デバイス側に出射させる第３面１５３とを備えた偏光ビームスプリッタ１０５と、を有する。
第１レーザ光源１０１は、例えば記録可能出力を有する第１レーザ光（例えばＤＶＤに用いる波長６５０ｎｍ帯域の波長を有するレーザ光）を出射するＤＶＤ用レーザ光源からなる。第１レーザ光源１０１は、第１レーザ光の偏光方向が、偏光ビームスプリッタ１０５に対してＰ偏光（即ち図中のＸ軸、Ｙ軸を含む平面内の偏光方向）となるよう、光軸回りの回転角度が設定される。この第１レーザ光源１０１は、いわゆるＣＡＮパッケージの如き単一レーザ源から成り得る。
第１レーザ光源１０１と偏光ビームスプリッタ１０５との間には、第１コリメータレンズ１０２及び３ビーム生成手段１０３とが設けてある。
第１コリメータレンズ１０２は、第１レーザ光源１０１からのレーザ光をコリメート（平行化）する。
３ビーム生成手段１０３は、前記情報記録媒体としての光ディスク２０１上でのトラッキングエラーを検出するための３つのビームを生成する。この３ビーム生成手段１０３は、例えばグレーティングから構成される。
偏光ビームスプリッタ１０５は、図６及び図７に示すように、例えば第１プリズム１０５ａと第２プリズム１０５ｂとを有する。
第１プリズム１０５ａは、第１レーザ光源１０１からの第１レーザ光が入射する第１面の傾斜面１１７を有する。この傾斜面１１７の法線ｎは、前記第１レーザ光をビーム整形するために、当該第１レーザ光の光軸に対して傾斜している。これにより、例えば楕円形断面を有する第１レーザ光は円形断面へ整形される（従って、傾斜面１１７はビーム整形面或いは断面形状整形面とも称される。）
図８は、前記第１レーザ光の断面形状がプリズム１０５ａにより整形される様子を示す。
より詳細には、同図に於いて、第１レーザ光源１０１からの第１レーザ光Ｌ１は、プリズム１０５ａに入射する直前において楕円形断面Ｓ１を有するが、傾斜面１１７に入射することにより円形断面Ｓ２に整形される。
第１レーザ光Ｌ１の光軸に対する傾斜面１１７の法線の傾斜角は、傾斜面１１７上への、断面形状Ｓ１の射影が出来るだけ真円となるように決定される。
なお図８を用いて説明する場合、Ｌ１′は、第１レーザ光Ｌ１が光ディスク２０１に照射された後、偏光ビームスプリッタ１０５側へ戻って来る場合の復路光を示し、Ｌ２は前記第２レーザ光源から出射される第２レーザ光を示し、Ｌ２′は該第２レーザ光の復路光を示す。
再び図６及び７を参照するに、第１プリズム１０５ａと第２プリズム１０５ｂとの接合面は、例えば図６においてＹ軸（後述する対物レンズ２０３の光軸（Ｚ軸）と立ち上げミラー１０８の法線を含む面内にありかつ前記Ｚ軸に直交する軸）に対して４５°だけ傾斜し、かつ前記Ｚ軸に平行に設定される。
前記接合面には、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）膜面１１８が形成されている。このＰＢＳ膜面１１８は、前記第１レーザ光のＰ偏光に対して透過特性を有し、当該第１レーザ光のＳ偏光に対して反射特性を有する。より詳細には以下の通りである。
図９は偏光ビームスプリッタ膜面１１８の波長特性を示す。
同図において横軸は光の波長を表し、縦軸は光の透過率を表す。また曲線ＴｐはＰ偏光の透過率を表し曲線ＴｓはＳ偏光の透過率を表す。
同図に示すように、Ｐ偏光透過率Ｔｐは、第１レーザ光の波長帯域（６５０ｎｍ帯域）においてほぼ１００％の透過率を有し、第２レーザ光の波長帯域（７８０ｎｍ帯域）において零に近い透過率を有する。またＳ偏光の透過率Ｔｓは、前記第１レーザ光の波長帯域及び第２レーザ光の波長帯域のいずれにおいてもほぼ零の透過率（１００％に近い反射率）を有する。
図１０は、硝材に挟まれた１１層の多層膜構造から成る、前記波長特性を有するＰＢＳ膜面の構成を示す図である。
ここにＳＦ５７は、ショット社のガラス材を示し、第１、第２プリズム１０５ａ、１０５ｂに相当する。Ｎａ３ＡｌＦ６（クリオライト）及びＴｉＯ２（酸化チタン）は、それぞれ公知の光学用膜材質である。また、屈折率は５８７．５６ｎｍの光に対する屈折率であり、厚さはｎｍの単位である。
なお、Ｎａ３ＡｌＦ６の代わりに、同等の屈折率（ｎｄ＝１．３５）を持つ蒸着材として、Ｎａ５Ａｌ３Ｆ１４（チオライト）を用いる事もできる。またＴｉＯ２（酸化チタン）の代替としてＴａ２Ｏ５（五酸化タンタル）を用いることもできる。更に、硝材は、ＳＦ５７の代替としてＰＢＨ５３Ｗ、ＰＢＨ５５等を用いることもできる。
上記構成により、Ｐ偏光を有する第１レーザ光は、偏光ビームスプリッタ膜１１８をほぼ１００％透過する。
言い換えると、偏光ビームスプリッタ１０５の偏光ビームスプリッタ膜面１１８は、第１レーザ光に対して偏光選択性を有し、前記第２レーザ光に対して偏光非選択性を有する。すなわち、偏光ビームスプリッタ１０５の偏光ビームスプリッタ膜面１８は、第１レーザ光のＰ偏光（第１偏光）に対して透過特性を有し、第１レーザ光のＳ偏光（第２偏光）に対して反射特性を有し、かつ第２レーザ光の第１，第２偏光に対して反射特性を有する。
図６及び図７に示すように、この光ピックアップ１００はさらに、傾斜面１１７の前方に、前記第１レーザ光のパワーを検出する為の第１フロントモニタ１０４を有する。このフロントモニタ１０４からの信号により、第１レーザ光源１０１から出力される第１レーザ光の出力を制御することが出来る。
図６及び７に示すように、この光ピックアップ１００は更に、偏光ビームスプリッタ１０５と光ディスク２０１の間の光路上に、波長板１０６と、立ち上げミラー１０８と、対物レンズ２０３とを有する。
波長板１０６は、例えば前記第１レーザ光の波長（６５０ｎｍ帯域）に対して１／４波長板として機能するように設定されている。従って、第２プリズム１０５ｂの第２面１５５から出射される第１レーザ光は、Ｐ偏光から円偏光へ変換される。
立ち上げミラー１０８は、波長板１０６から出射されるレーザ光を光ディスク２０１の方向へ反射する。
対物レンズ２０３は、立ち上げミラー１０８からの平行ビーム状の第１レーザ光を光ディスク２０１のトラック２０１ａ（図７）上へ収束すると共にトラック２０１ａからの反射拡散光を、再び平行ビームとして立ち上げミラー１０８の側に出射する。
図１１は集積デバイス１１２の詳細を示す。
同図に示すように集積デバイス１１２は、前記第２レーザ光（例えばＣＤに用いる波長７８０ｎｍ帯域の波長を有するレーザ光）を出力する第２レーザ光源１２８と、光ディスク２０１からの反射光を受光する受光手段（受光素子）１３６とを有する。
第２レーザ光源１２８は、前記第２レーザ光としての例えば７８０ｎｍの波長帯域の波長を有しかつ記録可能出力を有するレーザ光を出射する。
図１１に示すように、第２レーザ光源１２８は、サブマウント１２９及び受光素子基板１３５を介してパッケージ（筐体）１３８に支持される。ここに当該第２レーザ光源１２８は、第１及び第２レーザ光の復路光が集積デバイス１１２の同じ位置へ集光するように受光素子基板１３５上に位置決めされている。換言すれば第２レーザ光源１２８は、第１及び第２レーザ光の復路光の、受光素子１３６上に対する光軸が相互に一致するように設定されている。更に換言すれば、第２レーザ光源１２８は、第１レーザ光の発光点の共役点と第２レーザ光の発光点が一致若しくは同一光軸上に位置するように設定されている。なお、前記共役点とは、前記傾斜面・ＰＢＳ膜面等を含む光学系による、前記第１レーザ光の発光点の像点を意味する。
同様に前記受光素子あるいは受光手段１３６は、受光素子基板１３５を介してパッケージ１３８に支持されている。
またこの集積デバイス１１２は、受光素子基板１３５の平面に平行に（図１１に於いてＹ′軸方向に）第２レーザ光源１２８から出射された第２レーザ光を、当該受光素子基板１３５の平面に垂直な方向（図１１に於いてＺ′軸方向）へ反射するマイクロミラー１３０を有する。
またこの集積デバイス１１２には、第２レーザ光源１２８から出射されマイクロミラー１３０で反射されない一定比率の第２レーザ光を検出する第２レーザ光用フロントモニタ１３１が設けてある。この第２フロントモニタ１３１により、第２レーザ光源１２８から出射される第２レーザ光のパワー又は出力状態が検出される。
集積デバイス１１２はまた、マイクロミラー１３０からの第２レーザ光を３ビームへ分割し、トラッキングエラー検出用３ビームを生成する３ビーム生成手段としてのグレーティング１３２が設けてある。このグレーティング１３２は、３ビーム生成用グレーティングとも称される。
またこの集積デバイス１１２には、前記第１レーザ光及び第２レーザ光の光ディスク２０１上でのトラッキングエラー及びフォーカスエラーを検出するために、光ディスク２０１から反射される第１レーザ光及び第２レーザ光を±１次回折光へ回折させるためのホログラム素子１３３が設けてある。
ホログラム素子１３３は、回折線が相互に有限な所定角度を有するように配置された第１領域１３３Ｌ及び第２領域１３３Ｒを有する。なお各領域１３３Ｌ、１３３Ｒは、円を２つに分割した半円形の形状を有する。
これにより各領域１３３Ｌ、１３３Ｒで回折された第１レーザ光或いは第２レーザ光の±１次回折光は、図１１に於けるＸ′Ｙ′平面上に於いて相互に異なる方向Ａ、Ｂ（０次回折光の作るスポットを中心とする円において当該円の中心から当該円の異なる円周位置へ向かう方向Ａ、Ｂ）にスポット対を形成する。
また図１１に示すように、受光素子１３６は、複数の受光領域２０５〜２１９を有する。
なお図１１において光線１３７は、第１レーザ光の第２領域１３３Ｌによる±１次回折光を表し、光線１３４は、第２レーザ光の同領域１３３Ｌによる±１次回折光を表す。同図に示すように、この実施形態では、同一ホログラム領域（例えば１３３Ｌ）により生成される第１レーザ光及び第２レーザ光の±１次回折光は、同一受光領域（例えば２０９，２１５）へ入射するように設計されている。換言すれば、受光手段１３６は、あるホログラム領域で回折されたある回折次数を有する第１レーザ光を受光する受光領域の第１位置と、同一ホログラム領域で回折されかつ同一回折次数を有する第２レーザ光を受光する同一受光領域の第２位置とを有する。
なお図１１に示すように、３ビーム生成用グレーティング１３２及びホログラム素子１３３は、基板１３５上に設けた適宜の光学透過性部材１３９の両平面上の微細な凹凸周期構造として一体に形成されている。
図１２は、受光素子１３６の受光領域２０５〜２１９上に形成される前記各回折光のスポットを示す。
同図において各受光領域２０５〜２１９上に示された半円形Ａ１±、Ａ０±、Ａ２±、Ｂ１±、Ｂ０±、Ｂ２±は、例えば前記第１レーザ光の復路光３ビームのホログラム素子１３３による±１次回折光のスポットを表す。前記復路光３ビームは、第１レーザ光源１０１からの第１レーザ光が３ビーム生成手段１０３により３ビームに分割され、かつこれらの３ビームがそれぞれ光ディスクで反射されることにより形成される。より詳細には以下の通りである。
Ａ１±：前記３ビーム中の第１サイドビームの第１領域１３３Ｒによる±１次回折光のスポット
Ａ０±：前記３ビーム中のメインビームの第１領域１３３Ｒによる±１次回折光のスポット
Ａ２±：前記３ビーム中の第２サイドビームの第１領域１３３Ｒによる±１次回折光のスポット
Ｂ１±：前記３ビーム中の第１サイドビームの第２領域１３３Ｌによる±１次回折光のスポット
Ｂ０±：前記３ビーム中のメインビームの第２領域１３３Ｌによる±１次回折光のスポット
Ｂ２±：前記３ビーム中の第２サイドビームの第２領域１３３Ｌによる±１次回折光のスポット
なお図示のとおりこの実施形態においては、スポットＡ２＋とスポットＢ１＋は、受光領域２０７と２０９の間で重なるように設計され、スポットＡ１−とスポットＢ２−は、受光領域２１５と２１７の間で相互に重なるように設計されている。
また第１領域１３３Ｒは、＋１次回折光に対して凹レンズのレンズパワーを有し、−１次回折光に対しては凸レンズのレンズパワーを有する。一方、第２領域１３３Ｌは、＋１次回折光に対しては凸レンズのレンズパワーを有し、−１次回折光に対しては凹レンズのレンズパワーを有する。
上記構成により、領域２０５乃至２１９からの出力に基づいてＤＰＰ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｐｕｓｈ−Ｐｕｌｌ法）トラッキング誤差信号を生成することができる。
より詳細には、トラッキング誤差信号ＴＥＤＰＰは、
2004003901.tif 000003
で与えられる。なお、例えばＶ２０７等は各領域（例えば領域２０７）からの出力信号を示す。
また、ｋは所定の定数であり、前記３ビームの分岐比から定められる。ここで、ｋ＝０とした場合、換言すれば、Ｖ２０７，Ｖ２１７，Ｖ２０９，Ｖ２１５のメインビーム信号のみから、所謂プッシュプル法によるトラッキング誤差信号ＴＥＰＰが下記のように得られる。
2004003901.tif 000004
また、例えば、領域２０７及び２１７における分割領域２０７ａ，２０７ｂ，２０７ｃ及び２１７ａ，２１７ｂ，２１７ｃからの信号に基づいてフォーカス誤差信号を生成することができる。
より詳細には前記フォーカス誤差信号ＦＥは、例えば、
2004003901.tif 000005
により与えられる。なお、例えばＶ２０７ａ等は各分割領域（例えば領域２０７ａ）からの出力信号を示す。
なお前記トラッキング誤差信号ＴＥＤＰＰ及びフォーカス誤差信号ＦＥを得るための、ホログラム素子１３３及び受光素子１３６は、前記したものに限定されず、従来周知の他の構成を使用することもできる。
図６及び図７に示すように、この光ピックアップ１００は更に、集積デバイス１１２と偏光ビームスプリッタ１０５との間の光路上に、集積デバイス１１２からの第２レーザ光を平行化するための第２コリメータレンズ１０９を有する。
図１３は、受光素子１３６における受光領域の形成の方法の他の実施形態を示す。
この実施形態においては、３ビーム生成用グレーティング１３２を用いない。そして、この実施形態においては、受光素子１３６には、ホログラム素子１３３の第１の領域１３３Ｒにより回折される±１次回折光のスポットＡ０＋、Ａ０−と、第２の領域１３３Ｌにより回折される±１次回折光のスポットＢ０＋、Ｂ０−を受光する４個の受光領域（受光素子領域に同じ）２２０、２２１、２２２、２２３が図のような位置関係で形成されている。
但し、受光領域２２０、２２１の中央を通る第１の直線と、受光領域２２２、２２３の中央を通る第２の直線の交点はほぼ光軸０の近傍で、且つこれら２直線の交角（鋭角）は、ほぼ２０度未満、好ましくは１２度未満になるように、４個の受光領域２２０、２２１、２２２、２２３が受光素子１３６上に配置されている。
この実施形態においては、第２レーザ光源１２８から発光された第２レーザー光は、ホログラム素子１３３を経て、光ディスク１上に集光され、この集光された光が記録トラックの記録情報に応じて変調され、入射時と同一経路を通って反射する。この反射光の光軸が光軸０で、紙面に垂直の方向にある。この反射光は、対物レンズなどの光学系を通って、ホログラム素子１３３に入射する。
ホログラム素子１３３は、前述したように、第１の領域１３３Ｒと第２の領域１３３Ｌとに分割されているため、第１の領域１３３Ｒで反射光が回折されて±１次回折光の光束Ａ０＋、Ａ０−となり、これが受光素子１３６上の受光領域２２０、２２１に入射され、第２の領域１３３Ｌで反射光が回折されて±１次回折光の光束Ｂ０＋、Ｂ０−となり、これが受光素子１３６上の受光領域２２２、２２３に入射される。
図１４は、前記した受光領域２２０の拡大図である。
受光領域２２０は、分割線２２４、２２５により４光電変換領域２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄに分割され、分割線２２４が第１の直線と一致している。ホログラム素子１３３の第１の領域１３３Ｒで反射光が回折されて生じる＋１次の光束Ａ０＋が半月状に受光領域２２０の４領域２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄに入射されている。他の受光領域２２１、２２２、２２３も同様の構成であり、対応する光束Ａ０−、Ｂ０＋、Ｂ０−が半月状にそれぞれの受光領域に入射する。
ここで、光電変換領域２２０ａと２２０ｃをまとめて光電変換領域２２６とし、光電変換領域２２０ｂと２２０ｄをまとめて光電変換領域２２７とすると、受光領域２２０、２２１、２２２、２２３はそれぞれ領域が２分割されていることになる。しかも、２分割の分割線２２４はホログラム素子１３３の分割線に対して、概略直角方向に向いているため、結局、ホログラムの第１、第２の領域１３３Ｒ、１３３Ｌと各受光領域を２分割した光電変換領域２２６、２２７により、反射光は、４分割されて受光されることになる。
しかし、２分割の分割線２２４はホログラム素子１３３の分割線に対して正確に直角ではないため、各領域でＤＰＤ方式における理想の光束分割からのずれ分が生じる。従って、本実施形態においては、ずれはあるが、ＤＰＤ方式の必要条件である光束の４分割が満足されていることになる。
次に図１４に戻り、受光領域２２０の内側の光電変換領域２２０ａ、２２０ｂをまとめて一つの光電変換領域２２８とすると、受光領域２２０、２２１、２２２、２２３はそれぞれ光電変換領域２２８と外側の光電変換領域２２０ｃ、２２０ｄとに３分割されていることになる。このため、いずれか一方の１次回折光に対してはＳＳＤ方式の必要条件が満足されるが、±の両１次回折光に対してＳＳＤ方式を適用するには、＋１次側の回折光用の受光領域＋と−１次側の回折光用の受光領域−が、反射光の光軸０が通るホログラム素子１３３の中心点から反射光の収束点とほぼ光学的に等距離に置かなければならないが、本実施形態は、この条件が満足されるように、受光領域２２０、２２１、２２２、２２３が受光素子１３６上に配置され、この配置を得るためにホログラム素子１３３にレンズ作用を持たせてある。
図１５は４個の受光素子領域２２０、２２１、２２２、２２３からＤＰＤ方式によるトラッキングエラー信号を求める方法を示した説明図である。受光素子領域２２０の２分割の光電変換領域２２６、２２７から得られる光電変換信号をＲｄ、Ｒｕ、受光領域２２１の２分割の光電変換領域２２６、２２７から得られる光電変換信号をＲｕ、Ｒｄ、受光領域２２２の２分割の光電変換領域２２６、２２７から得られる光電変換信号をＬｄ、Ｌｕ、受光領域２２３の２分割の光電変換領域２２６、２２７から得られる光電変換信号をＬｕ、Ｌｄとする。
まず、±１次回折光による信号を加算する。即ち、例えばＲｕ＋Ｒｕ＝Ｒｕのように同一記号の信号を加算することにより、Ｒｕ、Ｒｄ、Ｌｕ、Ｌｄが得られる。次に［（Ｒｕ＋Δｔ）］＋Ｌｄと［（Ｌｕ＋Δｔ）＋Ｒｄ］との位相を比較することにより、トラッキングエラー信号が求まる。但し、ΔｔはＤＰＤ方式における理想の光束分割からのずれ分より生じる誤差である。
図１６は、４個の受光素子領域２２０、２２１、２２２、２２３からＳＳＤ方式によるフォーカスエラー信号を求める方法を示した説明図である。
受光領域２２０の外側の２光電変換領域２２０ｃ、２２０ｄから得られる光電変換信号を加算してＲ＋ｏ、内側の光電変換領域２２８から得られる光電変換信号をＲ＋ｉとし、受光領域２２１の外側の２光電変換領域２２１ｃ、２２１ｄから得られる光電変換信号を加算してＲ−ｏ、内側の光電変換領域２２８から得られる光電変換信号をＲ−ｉとし、受光領域２２２の外側の２光電変換領域２２２ｃ、２２２ｄから得られる光電変換信号を加算してＬ＋ｏ、内側の光電変換領域２２８から得られる光電変換信号をＬ＋ｉとし、受光領域２２３の外側の２光電変換領域２２３ｃ、２２３ｄから得られる光電変換信号を加算してＬ−ｏ、内側の光電変換領域２２８から得られる光電変換信号をＬ−ｉとする。
このように信号を決めると、フォーカスエラー信号は、以下の演算によって求められる。
2004003901.tif 000006
尚、各受光領域の４分割光電変換領域からは同時に信号が得られるため、図１５で説明したトラッキング信号と図１６で説明したフォーカスエラー信号は同時に得られる。
次に前記実施形態の作用を説明する。
図６及び図７に示すように、第１レーザ光源１０１から出射された第１レーザ光は、第１コリメータレンズ１０２で平行化され、前記３ビーム生成手段としてのグレーティング１０３により３ビームへ分割される。なお前記したように、前記第１レーザ光の偏光方向は、偏光ビームスプリッタ１０５の入射角１１７に対してＰ偏光になるように設定されている。
図８に示すように、グレーティング１０３により分割された各ビームは、偏光ビームスプリッタ１０５の傾斜面１１７へ入射し、その断面形状がほぼ真円へ整形される。なお図８に於ける第１レーザ光Ｌ１は、前記３ビームの内の一つのビームを示す。
傾斜面１１７で整形された各ビームは、ＰＢＳ膜面１１８へ約４５度の角度で入射する。
既に述べたように、ＰＢＳ膜面１１８は、６５０ｎｍ帯域のＰ偏光に対してほぼ１００％の透過率を有する（図９）。従って、前記各ビームは、ほぼ１００％の透過率でＰＢＳ膜１１８を透過し、偏光ビームスプリッタ１０５の第２面１５５から波長板１０６へ入射する。すでに述べたように、波長板１０６は、第１レーザ光に対して１／４波長板として作用する。
従って、波長板１０６へ入射された各ビームは、当該波長板１０６により円偏光に変換され、立ち上げミラー１０８及び対物レンズ２０３を介して光ディスク２０１のトラック２０１ａ上へ照射される。
トラック２０１ａで反射された復路光は、対物レンズ２０３及び立ち上げミラー１０８を介して再び波長板１０６へ入射される。なお、光ディスク２０１から反射される光を復路光と称するのに対して、第１レーザ光源１０１から光ディスク２０１へ向かう光を往路光と称することもできる（以下の各実施形態においても同じ。）
前記各復路光は、波長板１０６によりＳ偏光へ変換され、偏光ビームスプリッタ１０５の第２面１５５へＹ軸に沿って入射する（図８）。
第２面１５５へ入射した各復路光は、ＰＢＳ膜面１１８へ再び約４５度の入射角で入射する。
既に述べたように、ＰＢＳ膜面１１８は、Ｓ偏光に対しては波長によらず反射特性を有する（図９）。従って、前記各復路光は、当該ＰＢＳ膜面１１８によりＸ軸方向へ反射され、偏光ビームスプリッタ１０５の第３面１５３から出射し、第２コリメータレンズ１０９へ入射する。
第２コリメータレンズ１０９へ入射された各復路光は、集積デバイス１１２上のホログラム素子１３３を介して受光領域２０５〜２１９へ集光される（図１１）。
そして、受光領域２０５〜２１９からの信号によりＤＰＰトラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号及び読み取り信号が生成される。
一方、集積デバイス１１２の第２レーザ光源１２８（図１１）から出射された第２レーザ光は３ビーム生成用グレーティング１３２により３ビームへ分割される。
３ビーム生成用グレーティング１３２により分割された各ビームは、第２コリメータレンズ１０９へ入射して平行化される。
前記平行化された各ビームは偏光ビームスプリッタ１０５の第３面１５３へＸ軸に沿って入射し、ＰＢＳ膜面１１８へ約４５度の入射角で入射する。
すでに述べたように、ＰＢＳ膜面１１８は、７８０ｎｍ帯域の第２レーザ光に対して偏光状態に拘わらずほぼ１００％の反射特性を有する（図９）。従って、前記各ビームは、ＰＢＳ膜面１１８により図６及び図７においてＹ軸方向へ反射される。
ＰＢＳ膜面１１８により反射された各ビームは、第２面１５５から出射し、波長板１０６で例えば適宜の楕円偏光へ変換される。
波長板１０６で適宜の楕円偏光へ変換された各ビームは、立ち上げミラー１０８及び対物レンズ２０３を介して光ディスク２０１上のトラック２０１ａへ集光される。
トラック２０１ａで反射された復路光は、対物レンズ２０３及び立ち上げミラー１０８を介して波長板１０６へ入射し、再び例えば適宜の概略直線偏光（例えばＳ偏光）又は他の楕円偏光へ変換される。
前記変換された各ビームは、偏光ビームスプリッタ１０５の第２面１５５へＹ軸に沿って入射し、ＰＢＳ膜面１１８へ約４５度の入射角で入射する。
ＰＢＳ膜面１１８へ入射した各ビームは、当該ＰＢＳ膜面１１８の反射特性（図９）によりＸ軸方向へ反射され、偏光ビームスプリッタ１０５の第３面１５３から出射される。
第３面１５３から出射された各ビームは、第２コリメータレンズ１０９で収束光にされた後、ホログラム素子１３３上へ集光される。
ホログラム素子１３３上へ集光された各ビームは、ホログラム領域１３３Ｌ及び１３３Ｒによりそれぞれ±１次回折光へ分離され、受光領域２０５〜２１９上にそれぞれのスポットを形成する。
受光領域２０５〜２１９上に各スポットが形成されると、当該各受光領域２０５〜２１９からの出力に基づいて、前記第１レーザ光の場合と同様に、第２レーザ光についてのトラッキングエラー信号及びフォーカスエラー信号及び読み取り信号が生成される。
従ってこの実施形態は、以下の作用効果を奏する。
（１）第２レーザ光の出力源としての第２レーザ光源１２８及び、前記第１、第２レーザ光の受光手段としての受光領域２０５〜２１９を１つの集積デバイス１１２として集積化して、第１及び第２レーザ光の復路光を受光領域２０５〜２１９で受光することができる。
（２）第１レーザ光源１０１は、集積デバイス１１２と別に設けるようにしたため、例えば簡易な単一ＣＡＮパッケージレーザで構成することができ放熱又は冷却を容易に行うことが出来る。
（３）波長板１０６は、６５０ｎｍ帯域で１／４波長差を有する１／４波長板として機能するが、７８０ｎｍ帯域では１／４波長板として作用せず波長板１０６からの出力光は楕円偏光となる。従って第２レーザ光の復路光は、波長板１０６を通過したあと完全な直線偏光に偏光されずＰ偏光及びＳ偏光が混在する楕円偏光となる。しかし７８０ｎｍ帯域では図９に示したように、ＰＢＳ膜面１１８は偏光方向に関わらず全反射特性を有する。従って、前記第２レーザ光の復路光は、ほぼ完全に集積デバイス１１２へ戻り、適宜の光束分割と演算処理により前記トラッキング誤差信号並びにフォーカス誤差信号及び読み取り信号を得ることができる。
（４）集積デバイス１１２内部において、第１レーザ光の発光点の共役点（当該発光点の、前記傾斜面・ＰＢＳ膜面等を含む光学系による像点）と第２レーザ光の発光点が一致、若しくは同軸光軸上に位置するように設定されているため、ホログラム素子１３３の分割線及び対物レンズ２０３、瞳に対する位置オフセットが事実上０となり、良好なトラッキング誤差信号及びフォーカス誤差信号を得ることができる。
（５）フロントモニタ１０４からの信号により光出力制御を容易に行うことができる。
なお前記実施形態において、第１レーザ光は６５０ｎｍ帯域の波長を有し、第２レーザ光は７８０ｎｍ帯域の波長を有するとした。しかし、前記第１レーザ光は４００ｎｍ帯域あるいは７８０ｎｍ帯域の波長を有してもよい。また第２レーザ光は６５０ｎｍ帯域あるいは４００ｎｍ帯域の波長帯の波長を有してもよい。
なお、この第１実施形態において、偏光ビームスプリッタ１０５は、プリズム１０５ａと１０５ｂと偏光ビームスプリッタ膜面１１８とから成り、プリズムと称することもできる（以下の実施例に付いても同様である）。
図１７はこの発明の光ピックアップの第２実施形態を示す概略図である。
同図において、図６乃至図１２と同一又は類似の番号を付した部材は、第１実施形態における各部材と同一または類似の部材を示す。
この第２実施形態の光ピックアップ２４０は、概略、第１実施形態と同様の構成を有する。
すなわち図１７に示すように、光ピックアップ２４０は、記録可能のパワーを有する第１レーザ光（波長６５０ｎｍ帯域）を出射する第１レーザ光源２４１と、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）膜面１１８を含む偏光ビームスプリッタ２４４と、記録可能のパワーを有する第２レーザ光（波長７８０ｎｍ帯域）を出射する第２レーザ光源１２８（図１１）及び前記第１，第２レーザ光を受光する受光手段を備える集積デバイス１１２と、を有する。また偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）膜面１１８は、表１に示す構成を有し、図９に示す波長特性を有する。
第２実施形態において、第１実施形態と異なる点は、以下の通りである。
（１）第１レーザ光源２４１は、第１実施形態の第１レーザ光源１０１に比較して高出力を有する、もしくは、出射光強度分布の縦横比が小さく真円に近い第１レーザ光を出射する。従って、第１レーザ光による光ディスク２０１上への記録の際にビーム整形は不要であり、第１実施形態における傾斜面１１７を有する偏光ビームスプリッタ１０５の代わりに、立方体形状を有する偏光ビームスプリッタ２４４が使用される。
（２）又、第１実施形態における２つのコリメータレンズ１０２，１０９の代わりに１つのコリメータレンズ２４５が使用される。すなわちコリメータレンズが、第１レーザ光、第２レーザ光で共用される。なお、図示の通り、コリメータレンズ２４５は、偏光ビームスプリッタ２４４と対物レンズ２０３の間の光路上に配置される。
この第２実施形態の光ピックアップは前記第１実施形態の光ピックアップと同様の作用効果を奏する。
又この第２実施形態の光ピックアップによれば第１実施形態に比べてさらに小型かつ簡素な光学系を実現することができる。
図１８は、この発明による光ピックアップの第３実施形態の概略構成を示す。
第１及び第２実施形態と同一構成は同一符合を付しその説明を省略する。
この第３実施形態の光ピックアップ３００は、以下の点で第２実施形態と類似する。
（１）ＰＢＳ膜面３１８を有する偏光ビームスプリッタ３４４が立方体形状を有する。
（２）前記第１レーザ光と第２レーザ光に対してコリメータレンズを共用する為に、当該コリメータレンズ２４５が、ＰＢＳ膜面３１８を有する偏光ビームスプリッタ３４４と立ち上げミラー１０８との間に配置される。
一方、以下の点で第２実施形態と相違する。
（１）ＰＢＳ膜面３１８が図１９に示す波長特性を有する。
（２）上記（１）に応じて、第２レーザ光源１２８及び受光手段１３６を有する集積デバイス１１２は、ＰＢＳ膜面３１８を有する偏光ビームスプリッタ３４４を挟んでコリメータレンズ２４５と対向する位置にＹ軸方向を向いて配置され、第１レーザ光源３０１は、前記Ｙ軸と直交するＸ軸方向を向いて配置される。
より詳細には、以下の通りである。
図１８に示すように、この光ピックアップ３００は、記録可能のパワーを有する第１レーザ光（６５０ｎｍ帯域）を出射する第１レーザ光源３０１と、ＰＢＳ膜面３１８を含む偏光ビームスプリッタ３４４と、記録可能のパワーを有する第２レーザ光（７８０ｎｍ帯域）を出射する第２レーザ光源及び前記第１，第２レーザ光を受光する受光手段を備える集積デバイス１１２と、を有する。
第１レーザ光源３０１は、例えば前記第１レーザ光を出射するＤＶＤ用レーザ光源からなる。第１レーザ光源３０１は、第１レーザ光の偏光方向が、偏光ビームスプリッタ３４４に対してＳ偏光（即ち図中のＸ軸・Ｙ軸を含む平面に直交する方向の偏光方向）となるよう、光軸回りの回転角度が設定される。この第１レーザ光源３０１は、上述したように、いわゆるＣＡＮパッケージの如き単一レーザ源からなることができる。
第１レーザ光源３０１と偏光ビームスプリッタ３４４との間の光路上に、３ビーム生成手段３０３が設けてある。この３ビーム生成手段３０３は、光ディスク２０１上でのトラッキングエラーを検出するための３つのビームを生成する。この生成手段３０３は、例えばグレーティングから構成される。
偏光ビームスプリッタ３４４は、図１８に示すように、例えば第１プリズム３４４ａと第２プリズム３４４ｂとを有する。第１プリズム３４４ａは、第１レーザ光源３０１からの第１レーザ光が入射する第１面３１７を有する。
第１プリズム３４４ａと第２プリズム３４４ｂとの接合面は、例えば図８においてＹ軸（図６乃至図８のＹ軸と同様の軸）に対して４５°だけ傾斜し、かつ対物レンズ２０３の光軸に平行に設定され得る。
前記接合面に、ＰＢＳ膜面３１８が形成される。このＰＢＳ膜面３１８は、前記第１レーザ光のＳ偏光に対して反射特性を有し、当該第１レーザ光のＰ偏光に対して透過特性を有する。より詳細には、以下の通りである。
図１９は偏光ビームスプリッタ膜面３１８の波長特性を示す。
同図において横軸は光の波長を表し、縦軸は光の透過率を表す。３本の曲線Ｔｐは、Ｐ偏光を有する３本の入射光線の透過率を表す。各曲線Ｔｐに付された数字４８．１°、４５°、４１．９°は、それぞれ、ＰＢＳ膜面３１８に対する各入射光線の入射角を示す。この４８．１°〜４１．９°の入射角の範囲は、この実施形態において、コリメータレンズ２４５におけるＮＡ０．１の範囲に相当する。同様に、３本の曲線Ｔｓは、Ｓ偏光を有する３本の入射光線の透過率を表す。各曲線Ｔｓに付された数字４８．１°、４５°、４１．９°の意味は前記Ｔｐに付いてのそれと同様である。
従って、このＰＢＳ膜面３１８は以下の波長特性を有する。すなわち、６５０ｎｍ帯域のＳ偏光（第１偏光）に対してほぼ零の透過率（ほぼ１００％の反射率）を有し、７８０ｎｍ帯域のＳ偏光に対してほぼ１００％の透過率を有する。またＰ偏光（第２偏光）に対しては、上記いずれの波長帯域に対してもほぼ１００％の透過率を有する。そしてこのことは、平行光についても拡散光（例えばＰＢＳ膜面３１８に対する入射角が４８．１°〜４１．９°の範囲ある光線）についても成立する。
図２０は、硝材に挟まれた１１層の多層膜構造から成る、前記波長特性を有するＰＢＳ膜面３１８の構成を示す図である。
ここにＳＦ５７は、ショット社のガラス材を示し、第１、第２プリズム３４４ａ、３４４ｂに相当する。ＬａＦ３及びＴｉＯ２は、それぞれ公知の光学用膜材質である。また図示のとおり、屈折率は５８７．５６ｎｍの光に対する屈折率であり、厚さはｎｍの単位である。
なお、硝材では、ＳＦ５７の代替としてＰＢＨ５３Ｗ、ＰＢＨ５５等を用いることもできる。
上記構成により、第１レーザ光源３０１からのＳ偏光を有する第１レーザ光は、拡散光であっても、ＰＢＳ膜３１８でほぼ１００％反射される。
図１８に示すように、この光ピックアップ３００は更に、偏光ビームスプリッタ３４４と光ディスク２０１との間の光路上に、波長板３０６と、立ち上げミラー１０８と、対物レンズ２０３とを有する。
波長板３０６は前記実施形態と同様、前記６５０ｎｍ帯域の第１レーザ光に対して１／４波長板として機能するように設定されている。従って、前記第１レーザ光源３０１から出射される第１レーザ光は、波長板３０６によりＳ偏光から円偏光へ変換される。
立ち上げミラー１０８及び対物レンズ２０３は、前記第１，第２実施形態に於けるそれらと同様の構成及び作用を有する。
次に前記第３実施形態の作用を説明する。
第１レーザ光源３０１からＳ偏光の第１レーザ光がＸ軸に沿って出射される。
この第１レーザ光は、例えば図１８において紙面に平行な方向に長く、紙面に直交する方向に短い強度分布３２２を有し、かつこの強度分布の長手方向が、光ディスク２０１上でトラックに直交するラジアル方向に相当するため、レンズシフト特性が改善される。
前記第１レーザ光は、３ビーム生成手段（グレーティング）３０３により３ビームへ分割される。
３ビーム生成手段３０３により分割された各ビームは、偏光ビームスプリッタ３４４の第１面３１７へ入射する。
前記各ビームは、前記入射後、約４５度の入射角を中心とする拡散光としてＰＢＳ膜面３１８へ入射する。
既に述べたように、ＰＢＳ膜面３１８は、６５０ｎｍ帯域のＳ偏光に対して、拡散光であってもほぼ１００％の反射率（零の透過率）を有する（図１９）。従って、前記各入射光は、ほぼ１００％の反射率でＰＢＳ膜３４４でＹ軸方向へ反射され、偏光ビームスプリッタ３４４の第２面３５５から１／４波長板３０６へ入射する。
１／４波長板３０６へ入射された各ビームは、当該１／４波長板３０６により円偏光へ変換される。
前記円偏光へ変換された各ビームは、コリメータレンズ２４５で平行化され、立ち上げミラー１０８及び対物レンズ２０３を介して光ディスク２０１のトラック２０１ａ上へ照射される。
トラック２０１ａで反射された復路光は、対物レンズ２０３及び立ち上げミラー１０８を介してコリメータレンズ２４５へ入射し、当該コリメータレンズ２４５により収束光とされる。
コリメータレンズ２４５から出射される復路光は、波長板３０６へ入射し、波長板３０６によりＰ偏光へ変換され、偏光ビームスプリッタ３４４の第２面３５５へ入射する。
第２面３５５へ入射した各復路光（Ｐ偏光）は、ＰＢＳ膜面３１８に対して約４５度の入射角を中心とする収束光として入射する。
既に述べたように、ＰＢＳ膜面３１８は、Ｐ偏光に対しては、波長によらず又所定の角度範囲内で入射角度によらず透過特性を有する（図１９）。従って、前記各復路光は、当該ＰＢＳ膜面３１８を透過し、偏光ビームスプリッタ３４４の第３面３５３から出射する。なお、図示の如く、第３面３５３，第２面３５５の法線はＹ軸方向を向き、第１面３１７の法線はＸ軸方向を向く。
第３面３５３から出射した収束光としての各復路光は、集積デバイス１１２上のホログラム素子１３３（図１１）を介して受光領域２０５〜２１９へ照射される。
そして、受光領域２０５〜２１９からの信号によりＤＰＰトラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号及び読み取り信号が生成される。
一方、集積デバイス１１２の第２レーザ光源１２８（図１１）から出射された第２レーザ光は３ビーム生成手段１３２により３ビームへ分割される。
３ビーム生成手段１３２により分割された各ビームは、Ｙ軸に沿って偏光ビームスプリッタ３４４の第３面３５３へ入射し、４５°を中心とする入射角を有する拡散光としてＰＢＳ膜面３１８へ入射する。
すでに述べたように（図１９）、ＰＢＳ膜面３１８は、第２レーザ光源１２８からの７８０ｎｍ帯域の第２レーザ光に対して偏光状態に拘わらず、ほぼ１００％の透過特性を有する。またこの特性は、ＰＢＳ膜面３１８に対して４５°を中心とする所定範囲内の任意の入射角を有する入射光に対して成立する。
従って、前記第２レーザ光の各ビームは、ＰＢＳ膜面３１８を透過する。
ＰＢＳ膜面３１８を透過した各ビームは、第２面３５５から出射し、波長板３０６で例えば適宜の楕円偏光へ変換される。
波長板３０６で楕円偏光へ変換された各ビームは、コリメータレンズ２４５で平行化され、立ち上げミラー１０８及び対物レンズ２０３を介して光ディスク２０１上のトラック２０１ａへ照射される。
トラック２０１ａで反射された復路光は、対物レンズ２０３及び立ち上げミラー１０８を介してコリメータレンズ２４５へ入射し収束光とされる。この収束光は、波長板３０６へ入射し、再び例えば適宜の概略直線偏光又は他の楕円偏光へ変換される。
前記変換された各復路光は、第２面３５５を介して偏光ビームスプリッタ３４４へ入射し、ＰＢＳ膜面３４４を透過し、第３面３５３から出射される。
第３面３５３から出射された復路光は、集積デバイス１１２のホログラム素子１３３（図１１）上へ入射し、ホログラム領域１３３Ｌ及び１３３Ｒによりそれぞれ±１次回折光へ分離され、受光領域２０５〜２１９上にそれぞれのスポットを形成する。
受光領域２０５〜２１９上に各スポットが形成されると、当該各受光領域２０５〜２１９からの出力に基づいて、前記第２レーザ光についてのトラッキングエラー信号及びフォーカスエラー信号及び読み取り信号が生成される。
従って、この第３実施形態によれば、前記第１，第２実施形態による効果に加えて以下の効果が得られる。
（１）ＰＢＳ膜面３１８は、第１、第２レーザ光が拡散光・収束光であっても、前記第１レーザ光に対して偏光選択性を有し、第２レーザ光に対して偏光非選択性を有する。従って、集積デバイス１１２を利用する場合に、コリメータレンズ２４５を、前記第１レーザ光と前記第２レーザ光で共用すべく偏光ビームスプリッタ３４４と対物レンズ１０８との間に配置しても、光ピックアップの性能を高く維持することが出来る。
（２）前記第１レーザ光が、例えば図１８において紙面に平行な方向に長く、紙面に直交する方向に短い強度分布３２２を有し、かつこの強度分布の長手方向が、光ディスク２０１上でトラックに直交するラジアル方向に相当するため、レンズシフト特性が改善される。
次に、図１８、図２１Ａ、図２１Ｂ及び図２２を用いて、この発明による光ピックアップの第４実施形態について説明する。すなわち、この第４実施形態における光ピックアップは、前述の第３実施形態における光ピックアップと同様の構成を有する。
すなわち、この第４実施形態の光ピックアップは、図１８に示すように、第１レーザ光源３０１を有する。この第１レーザ光源３０１は、発光波長６５０ｎｍ帯の高出力レーザである。この第１レーザ光源３０１は、ＴＥ偏光レーザで、偏光方向は図１８の紙面に垂直な方向であり、強度分布３２２の長手方向は紙面に平行（いわゆるラジアルリッチ方向）な方向となっている。
この第１レーザ光源３０１から発せられた第１レーザー光（図１８中一点鎖線で示す）は、前述のように、３ビーム生成手段（グレーティング）３０３により３ビームへ分割され、偏光ビームスプリッタ３４４において反射され、波長板３０６を経て、コリメータレンズ２４５により平行光となされる。この第１レーザー光は、立ち上げミラー１０８及び対物レンズ２０３を介して光ディスク２０１上のトラック２０１ａへ照射される。
この光ディスク２０１により反射された第１レーザー光は、対物レンズ２０３、立ち上げミラー１０８、コリメータレンズ２４５及び波長板３０６を経て、偏光ビームスプリッタ３４４を透過して、集積デバイス１１２の受光領域により受光される。
一方、集積デバイス１１２から出射する第２レーザ光（図１８中点線で示す）は、偏光ビームスプリッタ３４４を透過し、波長板３０６を経て、コリメータレンズ２４５により平行光となされる。この第２レーザー光は、立ち上げミラー１０８及び対物レンズ２０３を介して光ディスク２０１上のトラック２０１ａへ照射される。
この光ディスク２０１により反射された第２レーザー光は、対物レンズ２０３、立ち上げミラー１０８、コリメータレンズ２４５及び波長板３０６を経て、偏光ビームスプリッタ３４４を透過して、集積デバイス１１２の受光領域により受光される。
図２１Ａ及び図２１Ｂは、この第４実施形態における偏光ビームスプリッタ３４４内のレーザ光の挙動を示している。
図２２は、この第４実施形態における偏光ビームスプリッタ３４４の特性を示すグラフである。
図２３は、この第４実施形態における偏光ビームスプリッタ３４４の特性の他の例を示すグラフである。
前述のように、第１レーザ光の往路光は、図２１Ａに示すように、紙面に垂直な偏光、すなわち、偏光ビームスプリッタ３４４のＰＢＳ膜面３１８に対するＳ偏光である。ここで、この偏光ビームスプリッタ３４４は、図２２及び図２３に示すように、６５０ｎｍ帯（Ｄ）では、Ｄ１，Ｄ２に示すように、偏光ビームスプリッタの特性となされているため、Ｓ偏光は略１００％反射する。さらに、波長板３０６は、６５０ｎｍ帯において入射光にλ／４の位相差を与えるようになっており、第１レーザ光を円偏光として出射させる。
この第１レーザ光の光ディスクからの復路光は、波長板３０６によって直交偏光、すなわち、偏光ビームスプリッタ３４４のＰＢＳ膜面３１８に対するＰ偏光となされる。Ｐ偏光である第１レーザ光は、図２２及び図２３に示す特性にしたがって、図２１Ａに示すように、ＰＢＳ膜面３１８を略１００％透過する。この第１レーザ光は、コリメータレンズ２４５が検出レンズとして作用し、集積デバイス１１２の１２個の受光領域により受光され、光電変換されて、信号を得る。
一方、集積デバイス１１２に組み込まれた第２レーザ光源からの出射光は、図２１Ｂに示すように、偏光ビームスプリッタ３４４のＰＢＳ膜面３１８に対するＰ偏光であり、図２２及び図２３のプリズム特性にしたがい、７８０ｎｍ帯（Ｃ）で略１００％透過し、さらに、波長板３０６を透過する。
波長板３０６は、６５０ｎｍ帯でλ／４の位相差であるが、７８０ｎｍではこの条件が崩れ、透過した第２レーザ光は楕円偏光となる。したがって、第２レーザ光の往路光は、波長板３０６を再透過した後も楕円偏光であり、ＰＢＳ膜面３１８に対するＰ偏光及びＳ偏光の成分が混在している。
しかしながら、図２２及び図２３に示すように、７８０ｎｍ帯（Ｃ）では、ＰＢＳ膜面３１８は、Ｐ偏光、Ｓ偏光を問わず全透過特性を示す。そのため、第２レーザ光は、このＰＢＳ膜面３１８では事実上全く損失なく、復路光も集積デバイス１１２に戻り、第１レーザ光と同様に光電変換され、信号を得ることができる。
このように、この実施形態の光ピックアップにおいては、６５０ｎｍ帯（ＤＶＤ系）では、偏光系で記録に好適な往路効率が確保され、７８０ｎｍ帯（ＣＤ系）では、非偏光系となっている。
また、第１レーザ光源３０１は、非集積のＣＡＮレーザであり、十分な放熱が可能であり、かつ第２レーザ光の復路と第２レーザ光の往復路の３つの光路に関しては、集積デバイス１１２に機能が集約されている。
この第４実施形態における光ピックアップは、第２レーザ光源を低出力のものとすれば、例えば民生用ＤＶＤレコーダ等のように、第１レーザ光（ＤＶＤ系）のみについて記録可能とした光ピックアップを安価に構成することができる。この場合には、集積デバイス１１２内のレーザ素子が高出力でないため、放熱には不利な集積デバイスでも、レーザ素子の劣化等の心配がない。
また、受発光機能を併せ持つ集積デバイスは、ＣＡＮレーザと比較すると、一般にコスト高であるので、集積デバイス１個、ＣＡＮレーザ１個を用いた本実施形態の構成は、集積デバイスを２個用いる構成に対して、明かに安価に構成できる。
そして、この光ピックアップでは、２個のレーザチップを近接させて位置させる必要がないため、配置に余裕があり、２波長のレーザ光の光軸を偏光ビームスプリッタ３４４を介して間隔なく同一上に配置することができる。そのため、集積デバイスにおけるホログラム分割線や対物レンズ瞳に対する各光源の位置オフセットがなく、良好な特性を得ることができる。
なお、集積デバイス１１２における受光機能は、前述したように、２波長兼用であり、同一のホログラム素子を介して、同一平面上の受光素子で、良好に受光しエラー検出が可能である。このことは、本件出願人が先に出願している特開２００１−１７６１１９号公報においても記載している。
図２４Ａ及び図２４Ｂは、図２３に示した特性を有する偏光ビームスプリッタのＰＢＳ膜面の構成を示す設計例である。
このＰＢＳ膜面は、硝材に挟まれた１１層の多層膜構造から構成されている。ここにＳＦ５７は、ショット社のガラス材を示し、偏光ビームスプリッタをなす第１、第２プリズムに相当する。ＴはＴｉＯ２（酸化チタン）を示し、ＦはＬａＦ３（フッ化ランタン）を示す。屈折率は５８７．５６ｎｍの光（ｄ線）に対する屈折率であり、厚さはｎｍの単位である。
なお、ＴｉＯ２（酸化チタン）の代替としてＴａ２Ｏ５（五酸化タンタル）を用いることもできる。更に、硝材は、ＳＦ５７の代替としてＰＢＨ５３Ｗ、ＰＢＨ５５等を用いることもできる。
図２５Ａ、図２５Ｂ及び図２５Ｃは、本願の第４実施形態におけるプリズムの他の設計例及び特性を示す。
この設計例においては、ＰＢＳ膜面は、硝材に挟まれた９層の多層膜構造から構成されている。ここにＳＦ１は、ショット社のガラス材を示し、偏光ビームスプリッタをなす第１、第２プリズムに相当する。ＴはＴｉＯ２（酸化チタン）を示し、ＳはＳｉＯ２（酸化シリコン）を示す。屈折率は５８７．５６ｎｍの光（ｄ線）に対する屈折率であり、厚さはｎｍの単位である。
なお、ＴｉＯ２（酸化チタン）の代替としてＴａ２Ｏ５（五酸化タンタル）を用いることもできる。
この設計例において、ＰＢＳ膜面は、第１レーザ光源から入射した第１レーザ光が、１０％程度透過する特性となっている。このようにしてＰＢＳ膜面を透過した第１レーザ光は、図１８に示すように、フロントモニタ１０４によって受光される。
すなわち、記録系に用いる高出力レーザでは、一般に後方モニタが困難なため、前方モニタが必須である。ＰＢＳ膜面における一定比率の透過光を、フロントモニタ１０４で受光することにより、ＡＰＣ（光出力制御）を行うことができる。この場合のＰＢＳ膜面における第１レーザ光の往路光の透過率は、１０％程度が適切であり、放射角や光路長等の種々の条件を加味すると、５％乃至２０％程度の範囲が望ましい。
図２６は、本発明による光ピックアップの第５実施形態の概略構成を示す。
第１及び第２実施形態と同一構成は同一符合を付しその説明を省略する。
この第５実施形態の光ピックアップ５００は、図１９に示す波長特性を有するＰＢＳ膜面５１８を使用する点で第３実施形態と類似する。一方、ビーム整形面としての傾斜面５１７を使用すること及び、２つのコリメータレンズ５０２，５０９を使用する点で第１実施形態と類似する。
より詳細には、以下の通りである。
図２６に示すように、この光ピックアップ５００は、記録可能のパワーを有する第１レーザ光（６５０ｎｍ帯域）を出射する第１レーザ光源５０１と、ＰＢＳ膜面５１８を含む偏光ビームスプリッタ５４４と、記録可能のパワーを有する第２レーザ光（７８０ｎｍ帯域）を出射する第２レーザ光源及び前記第１，第２レーザ光を受光する受光手段を備える集積デバイス１１２と、を有する。
ここに、第１レーザ光源５０１は、第１レーザ光源３０１等と同様の構成を有する。但し、第１レーザ光源５０１は、Ｐ偏光の向きに第１レーザ光が出射されるように、偏光ビームスプリッタ５４４に対して位置設定される。
また光ピックアップ５００は、第１レーザ光源５０１と偏光ビームスプリッタ５４４の間に、３ビーム生成手段５０３と、第１コリメータレンズ５０２と、１／２波長板５１１とを有する。
３ビーム生成手段５０３は、３ビーム生成手段３０３と同様の構成を有する。
第１コリメータレンズ５０２は、コリメータレンズ１０２，２４５と同様の構成を有する。
１／２波長板５１１は、第１レーザ光源５０１から出射される第１レーザ光がＰ偏光である場合、その偏光方向を回転させてＳ偏光とする。
偏光ビームスプリッタ５４４は、１／２波長板５１１を介して偏光ビームスプリッタ５４４へ入射する第１レーザ光のビーム断面形状を整形する傾斜面（ビーム整形面）５１７を有する。この傾斜面５１７は、前記第１実施形態の傾斜面１１７と同様の構成及び機能を有する。
図２６に示すように、この光ピックアップ５００は又、フロントモニタ１０４等と同様の構成および機能を有するフロントモニタ５０４を有する。
また集積デバイス１１２は、前記第１乃至第３実施形態の集積デバイス１１２と同様の構成および機能を有する。
図２６に示すように、この光ピックアップ５００は更に、集積デバイス１１２と偏光ビームスプリッタ５４４との間に第２コリメータレンズ５０９を有する。
このコリメータレンズ５０９は前記第１実施形態の第２コリメータレンズ１０９と同様の構成及び機能を有する。
偏光ビームスプリッタ５４４は、第１プリズム５４４ａ及び第２プリズム５４４ｂを有すると共に、これらのプリズムの接合面に、図１９の波長特性を有するＰＢＳ膜面５１８を有する。
図２６に示すように、ＰＢＳ膜面５１８は、第１乃至第３実施形態の説明に於けるＸ軸、Ｙ軸と同様に設定したＸ軸、Ｙ軸に対してほぼ４５°の角度を有する向きに配置される。
また図２６に示すように、この光ピックアップ５００は、偏光ビームスプリッタ５４４と光ディスク２０１との間に、１／４波長板５０６と、立ち上げミラー１０８と、対物レンズ２０３とを有する。
１／４波長板５０６は、１／４波長板１０６，３０６等と同様の構成及び機能を有する。
この光ピックアップ５００は、概略、第３実施形態の光ピックアップ３００と同様の作用効果を奏する。
この光ピックアップ５００において、第３実施形態の光ピックアップの作用効果と異なる点は、この光ピックアップ５００においては、第１レーザ光の強度分布の断面形状を（第１実施形態の場合と同様）ビーム整形出来ることである。
より詳細には、以下の通りである。
上記したように第１レーザ光源５０１は、Ｐ偏光の向きに第１レーザ光が出射されるように偏光ビームスプリッタ５４４に対して位置設定される。このとき、図２６に示すように、前記第１レーザ光の出射強度分布５２２は、一般に、図２６に於いて紙面に平行な方向（ＸＹ方向）に短径を有し、紙面に直交する方向（Ｚ方向）に長径を有する楕円形状を有する。
前記Ｐ偏光を有する第１レーザ光源５０１から出射された第１レーザ光は、３ビーム生成手段５０３により３ビームへ分割された後、コリメータレンズ５０２により平行化され、更に１／２波長板５１１により、その偏光方向が９０°回転されてＳ偏光とされる。その際、前記第１レーザ光の出射強度分布５２２は、変更を受けず、前記と同様の楕円形状５２２を有する。
従って、この第１レーザ光は、前記第１実施形態の場合と同様に、傾斜面５１７へ入射する際、当該傾斜面５１７によりビーム整形を受け、断面形状がほぼ円形となる。
なお、前記第１レーザ光及び前記第２レーザ光とも、偏光ビームスプリッタ５４４入射前にコリメータレンズ５０２，５０９を通過し、偏光ビームスプリッタ５４４への入射時は平行光束となっている。
図２７は、本願の第６実施形態（ＣＤ系のみ記録を行ういわゆる「コンボドライブ」用）における光ピックアップの光学系を示す。
前述の第２実施形態以降は、第１波長が６５０ｎｍ（ＤＶＤ用）、第２波長が７８０ｎｍ（ＣＤ用）となっている。これは、第１レーザ光源側を記録用の高出力レーザとし、この往路のみが光学系として分離されており、この観点の分類で統一しているからである。
この第６実施形態においては、第１レーザ光源４０１は、７８０ｎｍ帯高出力レーザ（ＣＤ用）であり、放熱を良好とするために集積化せず、ＣＡＮパッケージの独立部品として配置されている。また、集積デバイス４０２には、第２波長である６５０ｎｍ（ＤＶＤ用）の第２レーザ光を発する第２レーザ光源が内蔵されている。
第１レーザ光源４０１から出射された第１レーザ光（図２７中破線で示す）は、３ビーム生成手段（グレーティング）３０３により３ビームへ分割され、コリメータレンズ２４５によって平行光となされて、偏光ビームスプリッタ３４４に入射する。この第１レーザ光は、偏光ビームスプリッタ３４４において反射され、波長板３０６を経て、立ち上げミラー１０８及び対物レンズ２０３を介して光ディスク２０１上のトラック２０１ａへ照射される。
この光ディスク２０１により反射された第１レーザー光は、対物レンズ２０３、立ち上げミラー１０８及び波長板３０６を経て、偏光ビームスプリッタ３４４を透過して、集積デバイス４０２の受光領域により受光される。
一方、集積デバイス４０２から出射された第２レーザ光（図２７中点線で示す）は、コリメータレンズ４０３によって平行光となされて、偏光ビームスプリッタ３４４を透過し、波長板３０６を経て、立ち上げミラー１０８及び対物レンズ２０３を介して光ディスク２０１上のトラック２０１ａへ照射される。
この光ディスク２０１により反射された第２レーザー光は、対物レンズ２０３、立ち上げミラー１０８及び波長板３０６を経て、偏光ビームスプリッタ３４４を透過し、コリメータレンズ４０３を経て、集積デバイス４０２の受光領域により受光される。
このように、この実施形態における光ピックアップは、光学系配置としては基本的に前述の実施形態と同様であり、記録系の往復光のみを別光路とする。但し、この実施形態では、第１レーザ光の往復光の分離に、偏光を利用しない。
図２８Ａ、図２８Ｂ及び図２８Ｃは、第６実施形態の光ピックアップに適したプリズムの設計例及び特性を示す。
この光ピックアップの偏光ビームスプリッタにおいては、第１波長である７８０ｎｍ（Ｃ）では、偏光系を避け、Ｐ偏光透過率Ｔｐ、Ｓ偏光透過率Ｔｓともに、略等しい２０％乃至３０％程度の透過率となっている。したがって、偏光ビームスプリッタ３４４における反射光を用いる第１レーザ光の往路では、７０％乃至８０％の効率が得られ、盤面上の記録パワーが十分に確保可能となっている。
ここで、往路効率のみの観点では、さらに反射率を上げることが望ましいが、一方、再生信号のレベルを支配する往復効率は、反射率が７０％では２１％、反射率８０％では１６％、反射率が９０％では９％と、反射率を上げることによる劣化が激しい。往復効率としては、１０％程度の確保が望ましい。したがって、偏光ビームスプリッタにおける反射率は、７０％乃至９０％程度、透過率は、１０％乃至３０％程度が適当である。
なお、第２レーザ光については、Ｐ偏光に対してプリズムは１００％近い透過率を有する。したがってＰ偏光により第２レーザ光の往復光はプリズムを透過することができる。Ｓ偏光に対しては、３０％程度の透過率を有する。
図２８Ａ、図２８Ｂ及び図２８Ｃに示した設計例では、入射角度による特性の変化が大きく、拡散光中への挿入は好ましくない。したがって、この第６実施形態では、図２７に示すように、コリメータレンズ２４５，４０３を２個用いて、第１レーザ光の往復の光路分離は、平行光束中でのみ行う構成としている。
この第６実施形態における偏光ビームスプリッタのＰＢＳ膜面は、硝材に挟まれた２１層の多層膜構造から構成されている。図２８Ｂにおいては、ＰＢＳ膜面をなす各層の厚さを光学規格化膜厚（ＱＷＯＴ＝１）で表現している。ここにＢＫ７は、ショット社のガラス材を示し、偏光ビームスプリッタをなす第１、第２プリズムに相当する。ＨはＣｅＯ２（酸化セリウム）を示し、ＭはＬａＦ３（フッ化ランタン）を示し、ＬはＬｉＦ（フッ化リチウム）を示している。屈折率は５８７．５６ｎｍの光（ｄ線）に対する屈折率である。これを実（物理）膜厚〔ｎｍ〕に換算すると、下記の通りとなる。厚さの単位はｎｍである。
１層：４７．１４Ｈ〔ｎｍ〕
２層：２０４．２２Ｍ〔ｎｍ〕
３層：２３６Ｌ〔ｎｍ〕
４層：１５９．７３Ｍ〔ｎｍ〕
５層：１１３．４７Ｈ〔ｎｍ〕
６層：１５８．８７Ｍ〔ｎｍ〕
７層：２１７．５４Ｌ〔ｎｍ〕
８層：１４５．９２Ｍ〔ｎｍ〕
９層：１０４．５５Ｈ〔ｎｍ〕
１０層：１８１．４７Ｍ〔ｎｍ〕
１１層：２３１．１５Ｌ〔ｎｍ〕
１２層：１８１．４７Ｍ〔ｎｍ〕
１３層：１０４．５５Ｈ〔ｎｍ〕
１４層：１４５．９２Ｍ〔ｎｍ〕
１５層：２１７．５４Ｌ〔ｎｍ〕
１６層：１５８．８７Ｍ〔ｎｍ〕
１７層：１１３．４７Ｈ〔ｎｍ〕
１８層：１５９．７３Ｍ〔ｎｍ〕
１９層：２３６Ｌ〔ｎｍ〕
２０層：２０４．２２Ｍ〔ｎｍ〕
２１層：４７．１４Ｈ〔ｎｍ〕
図２９は、本願の第７実施形態（ＣＤ系のみ記録を行ういわゆる「コンボドライブ」用）における光ピックアップの光学系を示す。
前述の第６実施形態においては、第１レーザ光（ＣＤ系の７８０ｎｍ帯）に関しては、極力非偏光光学系としているが、若干の偏光依存を持たせることで、逆に総合特性を向上させることが可能である。
すなわち、前述のように、ＣＤ系では、市場に多く出回る複屈折の大きいディスクのプレイアビリティの劣化を嫌って、非偏光光学系を用いることが一般的である。
ここで、直交する２つの偏光成分の感度差が１：１の場合を非偏光系と称し、直交する２つの偏光成分の感度差が１：０の場合を偏光系と称するとすると、これらの感度差が１：０．５程度の場合には、問題となる偏光撹乱によるレベル変動は、両光学系のちょうど中間の程度になることがわかる。
市販されている光ディスクでの最悪例でのシステム側の許容度が限界を僅かに越えた程度であるという経験的事実に基づくと、直交する２つの偏光成分の感度差を１：０．５程度に緩和すれば、光ディスクの最悪例をシステム的許容範囲内に抑えて再生することが可能となる。
この第７実施形態は、このような発見に基づき、往路と復路でのプリズムの効率（透過率または反射率）の差を２倍程度に抑える設計としたものである。
この第７実施形態の光ピックアップにおいては、第１レーザ光源４０１から出射された第１波長（７８０ｎｍ領域）の第１レーザ光（図２９中破線で示す）は、３ビーム生成手段（グレーティング）３０３により３ビームへ分割され、偏光ビームスプリッタ４０４に入射する。
この偏光ビームスプリッタ４０４は、第６実施形態までの偏光ビームスプリッタと異なり、第１レーザ光が入射される面とこの第１レーザ光を光ディスク側に出射させるとともにこの光ディスクからの第１レーザ光の復路光を入射させる面とが全て同一面となされた平板状部材からなっている。すなわち、この偏光ビームスプリッタ４０４に入射した第１レーザ光は、この偏光ビームスプリッタ４０４の表面に形成されたＰＢＳ膜面によって反射される。
偏光ビームスプリッタ４０４において反射された第１レーザ光は、コリメータレンズ２４５によって平行光となされて、波長板３０６を経て、立ち上げミラー１０８及び対物レンズ２０３を介して光ディスク２０１上のトラック２０１ａへ照射される。
この光ディスク２０１により反射された第１レーザー光は、対物レンズ２０３、立ち上げミラー１０８、波長板３０６及びコリメータレンズ２４５を経て、偏光ビームスプリッタ４０４を透過して、集積デバイス４０２の受光領域により受光される。
一方、集積デバイス４０２から発せられる第２波長（６５０ｎｍ領域）の第２レーザ光（図２９中点線で示す）は、偏光ビームスプリッタ４０４を透過し、コリメータレンズ２４５によって平行光となされて、波長板３０６を経て、立ち上げミラー１０８及び対物レンズ２０３を介して光ディスク２０１上のトラック２０１ａへ照射される。
この光ディスク２０１により反射された第２レーザー光は、対物レンズ２０３、立ち上げミラー１０８、波長板３０６及びコリメータレンズ２４５を経て、偏光ビームスプリッタ４０４を透過して、集積デバイス４０２の受光領域により受光される。
図３０Ａ、図３０Ｂ及び図３０Ｃは、第７実施形態の光ピックアップに適したプリズムの設計例及び特性を示す。
この設計例は、第１レーザ光（Ｃ）について、例えばＳ偏光の往路光を反射させるとき７０％強の効率を得ることができ、一方、Ｐ偏光となった復路光を透過させるとき４０％程度の効率を得ることができる。なお、図３０Ａは、偏光ビームスプリッタの表面への入射角が２５°、３０°、３５°の場合のＰ偏光の反射率Ｔｐ及びＳ偏光の反射率Ｔｓを示している。
また、この光ピックアップによると、複屈折の大きいディスクを再生したことにより復路光にＳ偏光成分が混入しても、３０％弱の透過率が確保される。したがって、非偏光系の光学系におけると同様の低い信号レベル変動を得ることができる。
このように、この実施形態においては、往路の記録用レーザ光の効率と、複屈折の大きいディスクのプレイアビリティとを、良好に両立することができる。
また、この第７実施形態では、偏光ビームスプリッタが、三角柱部材を貼り合わせたものではなく、平板状部材となっているため、材料費や組立工数が省け、安価である。さらに、このような平板状の偏光ビームスプリッタは、両面の面精度が得やすいという利点もある。
さらに、図３０Ａに示すように、この偏光ビームスプリッタは、入射角を中心として±５°以上の角度域に亘って十分な特性が得られる。したがって、拡散光中への挿入が可能であり、図２９に示すように、コリメータレンズを１個にした構成を採ることができる。
なお、図２９に示すように、この光ピックアップにおいては、第２レーザ光源（６５０ｎｍ）の往路に斜めの平行平板が入るため、若干の非点収差の発生が懸念される。そこで、レーザ素子の持つ固有の非点収差を、この偏光ビームスプリッタによって発生する非点収差をキャンセルする量及び方向にするとよい。コマ収差に関しては、他の光学部品に故意にチルトを発生させることによって補正することができる。また、このコマ収差は、この偏光ビームスプリッタを平行平板状ではなく、楔状（ウェッジ状）の非平行板とすることによっても補正することができる。
また、このような収差の発生量を小さくする観点からは、偏光ビームスプリッタに対する第２レーザ光の入射角を小さくするとともに、板厚を薄くすることが望ましい。図３０Ｂ示す設計例では、第２レーザ光の入射角を３０°として良好な解を得ている。この他にも、入射角４０°未満の範囲で複数の解を求めることが可能であり、発生収差量との兼合いで、適宜設定可能である。
図３０Ｂにおいては、ＰＢＳ膜面をなす各層の厚さを光学規格化膜厚（ＱＷＯＴ＝１）で表現した設計例を示す。ガラス材としては白板ガラスを用いている。ＨはＴｉＯ２（酸化チタン）を示し、ＬはＭｇＦ２（フッ化マグネシウム）を示している。屈折率は５８７．５６ｎｍの光（ｄ線）に対する屈折率である。これを実（物理）膜厚〔ｎｍ〕に換算すると、下記の通りとなる。厚さの単位はｎｍである。
１層：２５６．０１Ｈ
２層：４６３．９２Ｌ
３層：２４８．９１Ｈ
４層：３３５．２８Ｌ
図３１は、この発明の第８実施形態を示す概略図である。
第１及び第２実施形態と同一構成は同一符合を付しその説明を省略する。
同図に示すようにこの第８実施形態は、前記第１乃至第５実施形態における光ピックアップ１００、２４０、３００，５００を含む２波長再生記録光学システムと、例えば４００ｎｍ帯域のレーザ光を出射するレーザ光源を有する高密度ディスクシステム用ＰＵ光学系１４８と、を有する。図３１においては、前記２波長再生記録光学システムとして第２実施形態の光ピックアップ２４０が描かれているが、この光ピックアップ２４０は第１、第３，第５実施形態の光ピックアップ１００、３００，５００であってもよい。
この第８実施形態は、前記第１乃至第５実施形態における立ち上げミラー１０８の代わりに、光ピックアップ１００、２４０、３００，５００の前記第１，第２レーザ光を立ち上げる為の立ち上げ面と、４００ｎｍ帯域のレーザビームを紙面に垂直な方向へ立ち上げるための立ち上げ面とを有する山型プリズム１５０を有する。
またこの第８実施形態は、前記第１レーザ光及び前記第２レーザ光のための対物レンズ２０３及び、前記４００ｎｍ帯域におけるレーザ光のための対物レンズ１４９を一体的に駆動する２レンズアクチュエータ１５１を有する。
上記構成によりこの第８実施形態によれば、３つの波長のレーザビームによる記録再生光学システムを容易に小型化することができる。
図３２は、前記各実施形態の光ピックアップに関連する第１参考例を示す。
前記各実施形態と同一又は類似の構成には同一又は類似の参照番号を付しその説明を省略する。
同図に示すように、この第１参考例の光ピックアップは、例えば６５０ｎｍのレーザ光を受発光するための受発光素子４０２と、前記６５０ｎｍのレーザ光に対する第１コリメータレンズ１０２と、ダイクロイックミラー４１８と、フロントモニタ１０４と、７８０ｎｍレーザ光を受発光するための第２受発光素子１１２と、第２コリメータレンズ１０９と、波長板１０６と立ち上げミラー１０８と、偏光ホログラム４４０とを有する。
前記において偏光ホログラム４４０は、図示しない光ディスクに対する入射光と、前記図示しない光ディスクからの反射光とを分離又は識別する。
この光ピックアップにおいては、第１集積デバイス４０２からの第１レーザ光は前記図示しない光ディスクで反射されたあと当該集積デバイス４０２へ戻り当該デバイス中の受光素子により受光される。また第２集積デバイス１１２から出射された第２レーザ光は、前記図示しない光ディスクで反射されたあとダイクロイックミラー４１８により反射され当該デバイス１１２中に設けた受光素子により受光される。
この光ピックアップでは、４つの受発光機能が２つの素子に集約される。
しかし集積デバイス４０２，１１２のそれぞれは集積構造を有する。従って各デバイスは上記実施形態と比較して複雑な構造を有する。また偏光ホログラム４４０が必要となり部品点数が増加する。
図３３は前記実施形態に対する第２参考例を示す。
前記各実施形態と同一又は類似の構成には同一又は類似の参照番号を付しその説明を省略する。
同図に示すように、この第２参考例の光ピックアップは、第１レーザ光（例えば６５０ｎｍの波長を有する）及び第２レーザ光（例えば７８０ｎｍの波長を有する）を出力する各レーザ光源を備えた第１集積デバイス４０５と、第１コリメータレンズ１０２と、第１グレーティング１０３と、モニタ１０４と、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）１１８と、波長板１０６と、立ち上げミラー１０８と、第２コリメータレンズ１０９と、複屈折プリズム４０６と、前記第１レーザ光及び第２レーザ光を受光するための受光素子を備えた第２集積デバイス４０７とを有する。
この光ピックアップにおいては、集積デバイス４０５から前記第１レーザ光及び前記第２レーザ光が出射される。これらのレーザ光は、光ディスクにより反射されたあとＰＢＳ１１８により反射され、コリメータレンズ１０９及び複屈折プリズム４０６を介して受光素子４０７へ集光される。
同図に示すように、この参考例においては、２波長のビーム整形を同一のプリズムで行うことになる。通常、単一の傾斜面でのビーム整形は、色収差が大きく、２波長での両立は困難である。従って、この構成で光学性能を満足するためには、複数の屈折率の硝材と複数の屈折界面を用いた所謂「色消し」が必要となり、複雑化やコスト上昇が避けられない。
また、前記第１レーザ及び前記第２レーザの発光点が、進行方向に向かって横方向へ相互にずれている。従って、複屈折率プリズム４０６により、前記第１，第２レーザ光の光路を受光素子４０７上において一致せしめる。従って、部品点数が増大する。
以上説明したように、前記第１乃至第８実施形態によれば、２波長記録ピックアップの構造を簡略化しかつ小型化することができる。
換言すれば、上記第１乃至第８実施形態によれば、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等の６５０ｎｍ帯域のレーザ光を用いる記録型光ディスク規格と、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等の７８０ｎｍ帯域のレーザ光を用いる記録型光ディスク規格とに対応することが出来る簡易な光ピックアップを提供することができる。
また、前記実施形態によれば、例えば６５０ｎｍ帯域での高出力レーザ光源を容易に放熱することができる。
又、上記第３実施形態によれば、いわゆるＢｌｕ−Ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（ブルーレイディスク）等の４００ｎｍ帯域のレーザ光を用いる記録型光ディスクとの互換記録再生システムに好適な光ピックアップを提供することができる。
なお、この発明の実施形態は、上記したものに限定されない。
例えば、第１レーザ光は約４００ｎｍ帯又は約６５０ｎｍ帯又は７８０ｎｍ帯の何れかの波長帯の波長を有し、第２レーザ光は、前記第１レーザ光の波長の波長帯と異なる波長帯であって、約４００ｎｍ帯又は約６５０ｎｍ帯又は７８０ｎｍ帯の何れかの波長帯の波長を有することが出来る。
以上説明したように、この発明によれば、ＤＶＤ−ＲＡＭ、−Ｒ、−ＲＷ、＋Ｒ、＋ＲＷ等、すなわち、６５０ｎｍ帯のレーザ光を用いる記録型光ディスク規格と、ＣＤ−Ｒ、ＲＷ等、７８０ｎｍ帯のレーザ光を用いる記録型光ディスク規格の互換記録、再生が行え、また、いずれか一方でのみの記録を目的としたシステムに対しても、好適な光ピックアップを提供することができる。
具体的には、集積デバイス１個、ＣＡＮレーザ１個という簡易なデバイス構成により、各システム固有の条件である、偏光系、非偏光系、レーザの放熱等の全ての要求を満足することが可能となる。
また、コリメータレンズの数や光路分岐角や、キューブ状プリズムである偏光ビームスプリッタと板状部材からなる偏光ビームスプリッタとの選択など、複数の組合わせにより、目的に応じた最適な設計を得ることができ、コストダウンや装置の小型化、高性能化の要求に応じて、柔軟かつ自在な設計が可能になる。
すなわち、本発明は、複数波長について再生可能であって、少なくともいずれかの波長については記録可能でありながら、構造が簡略化、小型化され、また、記録を行う波長の光源からの放熱を良好とすることができる光ピックアップを提供することができる。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２９】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【国際調査報告】
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