(57)【要約】【課題】３波長レーザを用いた光ピックアップ装置において、新たな部品を追加することなく、要求される収差性能が赤外レーザ光に比較して厳しい青色レーザ光と赤色レーザ光の両方について、対物レンズへの入射傾きによる収差の発生を抑制し、３波長すべてにおいて性能のバランスの取れた光学構成とすることを目的とする。【解決手段】本発明による光ピックアップ装置は、波長の短い第１のレーザ光と、前記第１のレーザ光よりも波長の長い第２のレーザ光と、前記第２のレーザ光よりも波長の長い第３のレーザ光とを選択的に発する３波長レーザ光源と、前記３つのレーザ光を情報記録媒体に集光する共通の光学系とを備え、前記光学系の光軸が、前記レーザ光源内の前記第１のレーザ光の発光点と前記第２のレーザ光の発光点との間に位置する。【選択図】図４
2008052764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長の短い第１のレーザ光と、前記第１のレーザ光よりも波長の長い第２のレーザ光と、
前記第２のレーザ光よりも波長の長い第３のレーザ光とを選択的に発する３波長レーザ光源と、
前記３つのレーザ光を情報記録媒体に集光する共通の光学系とを備え、
前記光学系の光軸が前記レーザ光源内の前記第１のレーザ光の発光点と前記第２のレーザ光の発光点との間に位置することを特徴とする、光ピックアップ装置。
【請求項２】
波長の短い第１のレーザ光と、前記第１のレーザ光よりも波長の長い第２のレーザ光と、
前記第２のレーザ光よりも波長の長い第３のレーザ光とを選択的に発する３波長レーザ光源と、
前記３つのレーザ光を情報記録媒体に集光する共通の光学系とを備え、
前記第１のレーザ光の発光点が前記光学系の光軸上に位置することを特徴とする、光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記光学系にはコリメートレンズと対物レンズとが含まれ、
前記３つのレーザ光はいずれも前記コリメートレンズによって平行光に変換されて前記対物レンズに入射することを特徴とする、
請求項１または請求項２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
情報記録媒体を回転させる回転手段と、請求項１〜３何れかに記載の光ピックアップ装置と、
当該情報記録媒体で反射した反射光に基づき再生信号及びサーボ信号を生成する信号処理装置とを備えた情報処理装置。
【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および当該光ピックアップ装置を備えた情報処理装置に関する。より具体的には、本発明は、ＣＤやＤＶＤ、高密度光ディスクなどの光ディスクに対して赤外から青色の波長の半導体レーザを放射して情報を記録し、または情報を再生するための光ピックアップ装置および光ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）は、デジタルデータをコンパクトディスク（ＣＤ）の約６倍の記録密度で記録することが可能であり、映画や音楽などの大容量のデジタルデータを書き込むことができる情報記録媒体（光ディスク）として知られている。
【０００３】
近年は、地上波デジタル放送の開始によるＨＤＴＶ映像の録画ニーズなど、記録対象となる情報の情報量が増加しているため、さらに容量の大きい光ディスクが求められている。現在は、これらの光ディスクよりもさらに高密度化・大容量化されたブルーレイディスク（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ；ＢＤ）、ＨＤ-ＤＶＤなどの次世代光ディスクの開発・実用化が進められつつある。
【０００４】
光ディスクの容量を大きくするためには、情報の記録密度を高くする必要がある。これは一般に、データの書き込み時および読み出し時に光ディスクに放射されるレーザ光のスポット径を小さくすることによって実現される。レーザ光のスポット径を小さくするためには、レーザ光の波長を短くし、対物レンズの開口数（ＮＡ）を大きくすればよい。これまで、波長７８０ｎｍの赤外レーザ光とＮＡ０．４５の対物レンズを用いたＣＤから、波長６５０ｎｍの赤色レーザ光とＮＡ０．６０の対物レンズを使用したＤＶＤ、そして波長４０５ｎｍの青色レーザ光とＮＡ０．８５の対物レンズを使用した高密度ＤＶＤと、レーザ光の短波長化にともない、より大容量の光ディスクが開発されている。
【０００５】
ＣＤ、ＤＶＤ、次世代ＤＶＤの全てに対して記録・再生を行う互換光ピックアップを設計する場合、種々の構成が考えられ、なかでも半導体レーザと対物レンズは光学構成を大きく決定付ける。半導体レーザについては、赤外レーザ光、赤色レーザ光、青色レーザ光をそれぞれ放射する単波長レーザを３個搭載する場合、赤外レーザ光と赤色レーザ光の両方を放射する２波長レーザと青色レーザ光のみを放射する単波長レーザの２個を搭載する場合、３波長すべてのレーザ光を放射する３波長レーザを1個搭載する場合などがある。これらのレーザはディスクからの反射光を検出する受光素子と一体となったユニットとして使用されることもある。対物レンズについては、赤外レーザ光と赤色レーザ光を集光する互換対物レンズと青色レーザ光を集光する対物レンズの２個を搭載する場合、３波長すべてを集光する３波長互換レンズを搭載する場合などが考えられる。上記のうち、３波長レーザと３波長互換対物レンズを組み合わせた場合が、３つのレーザ光に対してレーザ光源からディスクまでの光学素子を共通化できるため部品点数が最も少なくコスト面で有利であり、同時にレーザ光源や光学素子の調整箇所も少なくなるため工数、信頼性の観点からも優れている。しかしながら、３波長レーザを使用して光学設計を行う場合に避けられない問題として対物レンズの軸外特性がある。レーザ光が対物レンズに対して傾いて入射すると、入射角に応じて集光されるスポットにはコマ収差や非点収差などが発生し、光ディスクに記録されたデータの読み取り性能を悪化させる。このとき発生する収差はＮＡが大きいほど大きくなる。図１（ａ）は半導体レーザの発光点が光学系の光軸１５上にある場合を示しており、光源１から放射されたレーザ光はコリメートレンズ３により平行光となり対物レンズ５によって光ディスク１００に集光される。図1（ｂ）は発光点が光軸１５からずれている場合を示しており、コリメートレンズ３で平行光となったレーザ光は光軸１５から傾いた状態で対物レンズ５に入射する。３波長レーザは３個の発光素子を1個のパッケージに収めたものであり、３つのレーザ光の発光点位置はそれぞれ異なっているため、すべての発光点を光学系の光軸上に位置させることはできない。したがって、少なくとも２つのレーザ光は対物レンズに対して傾いた状態で入射する。
【０００６】
３波長レーザを用いた光ピックアップで軸外特性を改善させる技術として、特許文献１で提案されているものがある。従来の技術に関して、図５を用いて説明する。３波長レーザ光源１は青色レーザ光、赤色レーザ光、赤外レーザ光を放射する。赤外レーザ光はコリメートレンズ３で平行光とはならず発散光として対物レンズ５に入射する、いわゆる有限系として構成されている。一方、青色レーザ光と赤色レーザ光については、コリメートレンズ３で平行光に変換されて対物レンズ５に入射する無限系として構成されている。一般に有限系においてはレーザ光が対物レンズに傾いて入射することによるスポット特性の劣化が無限系に比べて大きくなる。したがって、赤外レーザ光の発光点２０３を光学系の光軸１５上に位置させている。青色レーザ光の発光点２０１、赤色レーザ光の発光点２０２については光軸１５から離れており、レーザ光は対物レンズ５に対して傾いて入射するため、光ディスク１００上のスポットにコマ収差が発生するが、これは対物レンズアクチュエータのチルト駆動で対物レンズ５を傾けることにより補正する。
【特許文献１】特開２００６−１７２６０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の技術では青色レーザ光と赤色レーザ光のスポットについては、レンズチルトを行わない初期状態においては、大きなコマ収差が発生してしまう。対物レンズの特性としてレンズチルトによって補正できるコマ収差には限界がある。光ディスクは成型による反りや回転による応力で傾きが生じるため、光ピックアップ装置は光ディスク傾きによるコマ収差をレンズチルトによって補正するが、初期状態におけるコマ収差が大きいとそれだけ補正可能なディスク傾きのマージンが小さくなる。また、コマ収差をレンズチルトで補正すると補正量が大きくなるにつれて非点収差が増大するため、レーザと光軸の傾きが大きいほどレンズチルトで補正を行った場合においても光軸が傾いてない場合に対する特性の劣化が大きくなる。
【０００８】
そこで本発明は、上記課題を解決し、３波長レーザを用いた光ピックアップ装置において、新たな部品を追加することなく、要求される収差性能が赤外レーザ光に比較して厳しい青色レーザ光と赤色レーザ光の両方について、対物レンズへの入射傾きによる収差の発生を抑制し、３波長すべてにおいて性能のバランスの取れた光学構成とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による光ピックアップ装置は、波長の短い第１のレーザ光と、前記第１のレーザ光よりも波長の長い第２のレーザ光と、前記第２のレーザ光よりも波長の長い第３のレーザ光とを選択的に発する３波長レーザ光源と、前記３つのレーザ光を情報記録媒体に集光する共通の光学系とを備え、前記光学系の光軸が、前記レーザ光源内の前記第１のレーザ光の発光点と前記第２のレーザ光の発光点との間に位置する。
【００１０】
本発明による光ピックアップ装置は、波長の短い第１のレーザ光と、前記第１のレーザ光よりも波長の長い第２のレーザ光と、前記第２のレーザ光よりも波長の長い第３のレーザ光とを選択的に発する３波長レーザ光源と、前記３つのレーザ光を情報記録媒体に集光する共通の光学系とを備え、前記第１のレーザ光の発光点が前記光学系の光軸上に位置する。
【００１１】
前記光学系にはコリメートレンズと対物レンズとが含まれ、前記３つのレーザ光はいずれも前記コリメートレンズによって平行光に変換されて前記対物レンズに入射していてもよい。
【００１２】
本発明による情報処理装置は、情報記録媒体を回転させる回転手段と、上述のいずれかの光ピックアップ装置と、当該情報記録媒体で反射した反射光に基づき再生信号及びサーボ信号を生成する信号処理装置とを備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、３波長レーザを用いた３波長に対して共通の光学系で、発光点が光軸から離れていることにより生じるスポットの劣化を、青色レーザ光と赤色レーザ光の両方に対して可能な限り小さくすることにより、記録再生特性の優れた光ピックアップ装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（実施の形態１）
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施の形態１について説明する。
【００１５】
図２は、本実施形態による光ディスク装置１４の機能ブロックの構成を示す。
光ディスク装置１４は、光ピックアップ装置１３と、信号処理回路９と、サーボ制御回路１０と、スピンドルモータ１１と、トラバースモータ１２とを備えている。なお、図２には光ディスク１００が示されているがこれは説明の便宜のためであり、光ディスク装置１４の構成要素ではない。
【００１６】
まず、光ディスク装置１４の動作の概要を説明する。光ピックアップ装置１３は、光ディスク１００に対してレーザ光を放射して光ディスク１００からの反射光を検出し、反射光の検出位置および検出光量に応じた光量信号を出力する。信号処理回路９は、光ピックアップ装置１３から出力される光量信号に応じて、光ディスク１００上におけるレーザ光の合焦状態を示すフォーカスエラー（ＦＥ）信号や、レーザ光の焦点位置と光ディスク１００のトラックとの位置関係を示すトラッキングエラー（ＴＥ）信号等を生成して出力する。ＦＥ信号やＴＥ信号は、サーボ信号と総称される。サーボ制御回路１０は、それらの信号に基づいて駆動信号を生成して出力する。駆動信号は、後述する光ピックアップ装置１３のアクチュエータ８に入力され、対物レンズ５の位置が調整される。これにより、光ディスク１００に放射されるレーザ光の焦点が記録面から外れないように制御される。スピンドルモータ１１は、記録再生速度に応じた回転速度で、光ディスク１００を回転させる。トラバースモータ１２は、目的の記録再生位置に光ピックアップ装置１３を光ディスク１００の半径方向に移動させる。
【００１７】
レーザ光の焦点が記録面から外れないように制御されている状態において、信号処理回路９は光量信号に基づいて再生信号を出力する。再生信号は光ディスク１００に書き込まれたデータを示している。これにより、光ディスク１００からのデータの読み出しが実現される。また、レーザ光の光パワーを再生時よりも大きくすることにより、光ディスク１００にデータを書き込むことができる。
【００１８】
以下、光ピックアップ装置１３の構成を説明する。光ピックアップ装置１３は、光源１と、ビームスプリッタ２と、コリメートレンズ３と、ミラー４と、対物レンズ５と、シリンドリカルレンズ６と、フォトダイオード７と、アクチュエータ８とを備える。
【００１９】
光源１は、波長４０５ｎｍの青色レーザ光を発光するＧａＮ基板を用いたレーザチップと、波長６６０ｎｍの赤色レーザ光および波長７９０ｎｍの赤外レーザ光を発光するＧａＡｓ基板を用いたモノリシック２波長レーザチップとを１個のパッケージに収めた３波長半導体レーザであり、光ディスク１００の記録面に対して、データの読み出しおよび書き込みのためのコヒーレント光を放射する。ビームスプリッタ２は、光源１が放射するレーザ光と、光ディスク１００から戻ってくる反射光を分離する。コリメートレンズ３は、光源１が放射するレーザ光を平行光に変換する。ミラー４は、入射するレーザ光を反射させ、反射されたレーザ光を光ディスク１００へと指向させる。対物レンズ５はレーザ光を光ディスク１００の記録面に集光する。
【００２０】
ここで、本実施形態による光ピックアップ装置が対象とする光ディスク１００が、次世代ＤＶＤ、ＤＶＤおよびＣＤであるとすると、対物レンズ５はＮＡ０．８５で波長４０５ｎｍの青色レーザ光を次世代ＤＶＤの記録面上に集光し、ＤＶＤに対してはＮＡ０．６で波長６６０ｎｍの赤色レーザ光を記録面上に集光し、ＣＤに対してはＮＡ０．４５で波長７８０ｎｍの赤外レーザ光を記録面上に集光する。このときの対物レンズ５のＮＡの切り替えは、波長選択性の開口を対物レンズ５の入射面側に置くことで実現できる。また、いずれのレーザ光もコリメートレンズ３で平行光に変換されるので対物レンズに対して無限系となっている。アクチュエータ８は、印加された駆動信号のレベルに応じて、光ディスク１００に垂直な方向または光ディスク１００に平行な方向に、対物レンズ５の位置を変化させて、光ディスク１００の記録面上にレーザ光を合焦させる。シリンドリカルレンズ６は、フォトダイオード７にレーザ光を集光させる。フォトダイオード７は、光ディスク１００の記録面で反射されたレーザ光を受け取り、反射光量に応じて電気信号（光量信号）に変換する。なお、フォトダイオード７は複数の受光素子を含んでいてもよい。光量信号を受け取る信号処理回路９は、光量信号がいずれの受光素子から出力されたかという情報も利用して、ＦＥ信号およびＴＥ信号を生成する。
【００２１】
つぎに、光ピックアップ装置１３内における光源１と、コリメートレンズおよび対物レンズで構成される光学系の光軸との位置関係について説明する。図３は光源１内における各レーザ光の発光点の位置を示している。３つの発光点は活性層に対して水平な横方向にほぼ一列に並んでおり、赤外レーザ光の発光点２０３、赤色レーザ光の発光点２０２、青色レーザ光の発光点２０１の順に並んでいる。赤外レーザ光と赤色レーザ光の発光素子は同一のＧａＡｓ基板上にモノリシックに集積された単一のレーザチップから放射される。青色レーザ光はＧａＮ基板上に形成された別のレーザチップから放射される。これら２つのレーザチップがサブマウント上に並列に取り付けられている。図４は各発光点と光学系の光軸１５の位置関係を示している。光軸１５は青色レーザ光の発光点２０１と赤色レーザ光の発光点２０２の間に位置している。いずれのレーザ光も発光点が光軸１５から離れているため対物レンズには傾いて入射する。対物レンズに入射する傾きをなくすためには発光点を光軸１５上に一致させなければならないが、一方の発光点を光軸１５上に一致させると、他方のレーザ光はさらに大きく傾いて対物レンズに入射するため特性は極端に悪くなる。したがって、光軸１５を２つの発光点の間に位置させて、青色レーザ光と赤色レーザ光の両方の特性悪化を抑えている。このとき、赤外レーザ光の発光点２０３は光軸から比較的大きく離れているが、ＮＡが０．４５と小さいため発光点の光軸１５からのずれに応じて生じる収差の増加率は他の２つと比べて小さい。また、ＣＤは次世代DVDおよびDVDと比較して、記録再生性能を確保するうえで許容可能なコマ収差が大きい。これらのことを考慮して、３つの発光点の内で赤外レーザ光の発光点２０３をもっとも遠くに位置させている。
【００２２】
以上のように本実施の形態では、いずれのレーザ光に対しても対物レンズは無限系としており、光軸ずれによる特性劣化はCD用レーザ光が最も小さい。従って、BD用レーザ光とDVD用レーザ光の両方に対して光学系との光軸ずれを可能な限り小さくし、対物レンズで集光されるスポットのコマ収差を抑制することで、装置全体として最も性能のバランスがとれた構成となる。
【００２３】
なお、本実施形態による光ピックアップ装置では、光源内における各発光点の位置は赤外レーザ光、赤色レーザ光、青色レーザ光の順に横方向に一列に並んでいるとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。レーザ光の並ぶ順番が異なっていたり、複数のレーザチップがサブマウント上に縦方向に配置されている場合においても、光学系の光軸を青色レーザ光の発光点と赤色レーザ光の発光点の間に位置させることで同様の効果が得られる。
【００２４】
なお、本実施形態による光ピックアップ装置では、光軸は青色レーザ光の発光点と赤色レーザ光の発光点との間としたが、光学設計上収差マージンが確保できるのであれば、いずれか一方の発光点が光軸上に一致していてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明によれば、３波長レーザを搭載し３波長に対して共通の光学系を用いることで部品点数・工数を削減し低コストかつ装置信頼性の高い構成とし、発光点が光軸から離れていることにより生じるスポットの劣化を、青色レーザ光と赤色レーザ光の両方に対して可能な限り小さくすることにより、記録再生特性の優れた光ピックアップ装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】発光点と光軸の位置関係によるレーザ光の対物レンズ入射角を説明する平面図
【図２】本発明の実施の形態１における光ディスク装置の構成図
【図３】光源内の発光点の位置を示す正面図および平面図
【図４】本発明の実施の形態１における光ピックアップ装置の発光点と光軸の位置関係を示す平面図
【図５】従来の光ピックアップ装置の発光点と光軸の位置関係を示す平面図
【符号の説明】
【００２７】
１    光源
２    ビームスプリッタ
３    コリメートレンズ
４    ミラー
５    対物レンズ
６    シリンドリカルレンズ
７    フォトダイオード
８    アクチュエータ
９    信号処理回路
１０    サーボ制御回路
１１    スピンドルモータ
１２    トラバースモータ
１３    光ピックアップ装置
１４    光ディスク装置
１５    光軸
１６    発光点
１００    光ディスク
２０１    青色レーザ光の発光点
２０２    赤色レーザ光の発光点
２０３    赤外レーザ光の発光点
【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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