(57)【要約】【課題】  波長の異なる３つの半導体レーザを搭載した小型で安価な光ヘッドを提供する。【解決手段】  第１の波長で発振する第１のレーザ光源２ｂと、第２の波長で発振する第２のレーザ光源２ａと、第３の波長で発振する第３のレーザ光源１とを有し、これら第１〜３の半導体レーザ２ａ，２ｂ，１から選択的に出射される光束を、１つの共通の対物レンズ６を経て光記録媒体１２へ照射して情報の記録、消去または再生を行う光ヘッドにおいて、第１〜３のレーザ光源２ａ，２ｂ，１と対物レンズ６との間の光路中に、第１〜３のレーザ光源２ａ，２ｂ，１から出射される光束のうち少なくとも２つの光束を、ほぼ同一の光軸に合成する屈折面４ａを有する光路合成手段４を配置する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の波長で発振する第１のレーザ光源と、第２の波長で発振する第２のレーザ光源と、第３の波長で発振する第３のレーザ光源とを有し、これら第１〜３の半導体レーザから選択的に出射される光束を、１つの共通の対物レンズを経て光記録媒体へ照射して情報の記録、消去または再生を行う光ヘッドにおいて、
上記第１〜３のレーザ光源と上記対物レンズとの間の光路中に、上記第１〜３のレーザ光源から出射される光束のうち少なくとも２つの光束を、ほぼ同一の光軸に合成する屈折面を有する光路合成手段を配置したことを特徴とする光ヘッド。
【請求項２】
上記第１のレーザ光源から出射される光束および上記第２のレーザ光源から出射される光束を平行光にする第１のコリメータレンズと、上記第３のレーザ光源から出射される光束を平行光にする第２のコリメータレンズとを有することを特徴とする請求項１に記載の光ヘッド。
【請求項３】
上記第１〜３のレーザ光源から出射される光束を平行光にする共通の１つのコリメータレンズを有することを特徴とする請求項１に記載の光ヘッド。
【請求項４】
上記光路合成手段の上記屈折面により、入射光束のビーム形状を整形して上記対物レンズに導くよう構成したことを特徴とする請求項１、２または３に記載の光ヘッド。
【請求項５】
上記第１〜３のレーザ光源を同一パッケージ内に収容したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光ヘッド。
【請求項６】
上記第１のレーザ光源および上記第２のレーザ光源を同一パッケージ内に収容し、上記コリメータレンズ、上記パッケージおよび上記第３のレーザ光源のうち、少なくとも２つを光軸方向に位置調整可能に設けたことを特徴とする請求項３に記載の光ヘッド。
【請求項７】
上記第１のレーザ光源および上記第２のレーザ光源を同一パッケージ内に収容し、上記コリメータレンズと上記パッケージとの間または上記コリメータレンズと上記第３のレーザ光源との間にレンズを配置したことを特徴とする請求項３に記載の光ヘッド。
【請求項８】
上記第１〜３の波長は、第１の波長＞第２の波長＞第３の波長、であり、
上記光路合成手段の上記屈折面への各波長の入射角が、第１の波長の入射角＜第２の波長の入射角＜第３の波長の入射角、となるように、上記第１〜３のレーザ光源を配置したことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光ヘッド。
【請求項９】
上記第１〜３の波長は、第１の波長＞第２の波長＞第３の波長、であり、
上記第１のレーザ光源および上記第２のレーザ光源は、これらレーザ光源から出射される光束が上記コリメータレンズに対して軸外から入射するように配置し、
上記第３のレーザ光源は、該レーザ光源から出射される光束が上記コリメータレンズに対してほぼ軸上から入射するように配置したことを特徴とする請求項３に記載の光ヘッド。
【請求項１０】
上記光記録媒体で反射される上記第１〜３の波長の戻り光を、上記光路合成手段の上記屈折面で反射させると共に、上記光路合成手段には、上記屈折面で反射された上記第１〜３の波長の戻り光を屈折させる第２の屈折面を設け、この第２の屈折面で上記第１〜３の波長の戻り光を分離するよう構成したことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の光ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光記録媒体に対して情報を記録または再生するのに用いる光ヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高密度の光記録媒体としてＤＶＤが急速に普及しつつある。一方、すでに市場には、ＣＤ，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒと言った光ディスクが広く普及している。さらに、青色レーザと呼ばれる半導体レーザも開発され、この青色レーザからの波長４００ｎｍ前後の短波長の照射光を利用することで、より高密度な情報の記録および再生が可能となる光ディスク装置も開発されている。したがって、今後の光ディスク装置には、これら多種の光ディスクに対して、記録および再生機能が得られる互換性が強く要求されることになる。
【０００３】
しかしながら、ＤＶＤは波長６６０ｎｍの半導体レーザを使用しており、ＣＤ−Ｒにおいては、情報の記録再生を行う光源波長が７８０ｎｍから７９０ｎｍに限定されているディスクも存在している。
【０００４】
したがって、これら複数の異なるディスクに対して、同一の光ディスク装置で記録あるいは再生を行うには、３種類の波長の光を発光する半導体レーザを搭載する必要がある。
【０００５】
このような互換性を有する光ディスク装置の構成方法としては、例えば後記の特許文献１に開示の２つの光ヘッドを用いる技術を採用し、一方の光ヘッドには例えば波長６６０ｎｍの半導体レーザと波長７８５ｎｍの半導体レーザとの２種類の半導体レーザを搭載し、他方の光ヘッドには青色レーザを搭載することが考えられる。なお、２種類の半導体レーザを搭載する一方の光ヘッドは、例えば後記の特許文献２に開示のように、２種類の半導体レーザの出射光軸をダイクロイックプリズムで合成して、これら半導体レーザから選択的に出射される光束を同一の対物レンズを用いて光記録媒体に照射し、その光記録媒体からの反射光を再びダイクロイックプリズムで分離して、サーボ信号および情報信号を検出するように構成する。
【０００６】
また、他の構成方法としては、波長の異なる３つの半導体レーザを１つの光ヘッドに搭載し、これら半導体レーザの出射光軸を、特許文献２の技術を応用し、ダイクロイックプリズムを追加して合成することにより、各半導体レーザからの光束を同一の対物レンズを用いて光記録媒体に照射し、その光記録媒体からの反射光を再びダイクロイックプリズムで分離して、サーボ信号および情報信号を検出するように構成することが考えられる。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２７３６９号公報
【特許文献２】特開２００２−３２９３４６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、前者のように、２つの光ヘッドで構成する場合には、２つの光ヘッドに対して独立した光学系および駆動系を要することになるため、装置が大型化すると共に、コストアップになることが懸念される。
【０００９】
これに対し、後者のように、ダイクロイックプリズムを追加して１つの光ヘッドで構成する場合には、前者の場合よりも小型化およびコストダウンを図ることができるが、ダイクロイックプリズムを追加する分、部品点数が増えて、装置の大型化およびコストアップを招くことになる。
【００１０】
したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、波長の異なる３つの半導体レーザを搭載した小型で安価な光ヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成する請求項１に係る発明は、第１の波長で発振する第１のレーザ光源と、第２の波長で発振する第２のレーザ光源と、第３の波長で発振する第３のレーザ光源とを有し、これら第１〜３の半導体レーザから選択的に出射される光束を、１つの共通の対物レンズを経て光記録媒体へ照射して情報の記録、消去または再生を行う光ヘッドにおいて、
上記第１〜３のレーザ光源と上記対物レンズとの間の光路中に、上記第１〜３のレーザ光源から出射される光束のうち少なくとも２つの光束を、ほぼ同一の光軸に合成する屈折面を有する光路合成手段を配置したことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の光ヘッドにおいて、上記第１のレーザ光源から出射される光束および上記第２のレーザ光源から出射される光束を平行光にする第１のコリメータレンズと、上記第３のレーザ光源から出射される光束を平行光にする第２のコリメータレンズとを有することを特徴とするものである。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の光ヘッドにおいて、上記第１〜３のレーザ光源から出射される光束を平行光にする共通の１つのコリメータレンズを有することを特徴とするものである。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項１、２または３に記載の光ヘッドにおいて、上記光路合成手段の上記屈折面により、入射光束のビーム形状を整形して上記対物レンズに導くよう構成したことを特徴とするものである。
【００１５】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光ヘッドにおいて、上記第１〜３のレーザ光源を同一パッケージ内に収容したことを特徴とするものである。
【００１６】
請求項６に係る発明は、請求項３に記載の光ヘッドにおいて、上記第１のレーザ光源および上記第２のレーザ光源を同一パッケージ内に収容し、上記コリメータレンズ、上記パッケージおよび上記第３のレーザ光源のうち、少なくとも２つを光軸方向に位置調整可能に設けたことを特徴とするものである。
【００１７】
請求項７に係る発明は、請求項３に記載の光ヘッドにおいて、上記第１のレーザ光源および上記第２のレーザ光源を同一パッケージ内に収容し、上記コリメータレンズと上記パッケージとの間または上記コリメータレンズと上記第３のレーザ光源との間にレンズを配置したことを特徴とするものである。
【００１８】
請求項８に係る発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の光ヘッドにおいて、上記第１〜３の波長は、第１の波長＞第２の波長＞第３の波長、であり、
上記光路合成手段の上記屈折面への各波長の入射角が、第１の波長の入射角＜第２の波長の入射角＜第３の波長の入射角、となるように、上記第１〜３のレーザ光源を配置したことを特徴とするものである。
【００１９】
請求項９に係る発明は、請求項３に記載の光ヘッドにおいて、上記第１〜３の波長は、第１の波長＞第２の波長＞第３の波長、であり、
上記第１のレーザ光源および上記第２のレーザ光源は、これらレーザ光源から出射される光束が上記コリメータレンズに対して軸外から入射するように配置し、
上記第３のレーザ光源は、該レーザ光源から出射される光束が上記コリメータレンズに対してほぼ軸上から入射するように配置したことを特徴とするものである。
【００２０】
請求項１０に係る発明は、請求項１〜９のいずれか一項に記載の光ヘッドにおいて、上記光記録媒体で反射される上記第１〜３の波長の戻り光を、上記光路合成手段の上記屈折面で反射させると共に、上記光路合成手段には、上記屈折面で反射された上記第１〜３の波長の戻り光を屈折させる第２の屈折面を設け、この第２の屈折面で上記第１〜３の波長の戻り光を分離するよう構成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に係る発明によれば、第１〜３のレーザ光源から出射されるそれぞれ異なる波長の光束のうち、少なくとも２つの光束を光路合成手段の屈折面によりほぼ同一の光軸に合成するようにしたので、波長の異なる第１〜３のレーザ光源を搭載した小型で安価な光ヘッドを提供することができる。
【００２２】
請求項２に係る発明によると、２つのコリメータレンズを有するので、波長の差が小さく、屈折面での分離角の小さい２つの光束に対して１つのコリメータレンズを共用して平行光にすることが可能となる。
【００２３】
請求項３に係る発明によると、第１〜３の波長の光束に対して１つのコリメータレンズを共用するようにしたので、光ヘッドをより小型で安価にできる。
【００２４】
請求項４に係る発明によると、屈折面にビーム整形機能を持たせたので、専用のビーム整形素子が不要となって部品点数を削減でき、光ヘッドをより小型かつ安価にできる。
【００２５】
請求項５に係る発明によると、第１〜３のレーザ光源を同一パッケージ内に収容したので、各レーザ光源からの光束の出射方向をほぼ同一方向に揃えることができ、光ヘッドの小型化が期待できる。
【００２６】
請求項６に係る発明によると、第１、第２のレーザ光源を収容するパッケージ、第３のレーザ光源、および第１〜３のレーザ光源に対して共通のコリメータレンズの光軸方向の位置調整を容易に行うことが可能となる。
【００２７】
請求項７に係る発明によると、第１〜３のレーザ光源に共通のコリメータレンズに対して、第１、第２のレーザ光源を収容するパッケージまたは第３のレーザ光源の配置位置をレンズによって任意に設定することができ、光学部品のレイアウト設計が容易になる。
【００２８】
請求項８に係る発明によると、第１〜３のレーザ光源からの各光束を屈折面で確実に合成することが可能となる。
【００２９】
請求項９に係る発明によると、第１〜３のレーザ光源に共通のコリメータレンズに対して、波長が最も短い第３のレーザ光源からの光束がほぼ軸上から入射するので、収差の発生が抑えられ、記録、消去または再生性能を向上することが可能となる。
【００３０】
請求項１０に係る発明によると、光路合成手段に、光記録媒体からの第１〜３の波長の戻り光を分離する機能を持たせたので、専用のビーム分離素子が不要となって部品点数を削減でき、光ヘッドをより小型かつ安価にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明による光ヘッドの実施の形態について、図１〜図４を参照して説明する。
【００３２】
（第１実施の形態）
図１は、本発明の第１実施の形態に係る光ヘッドの光学系の概略構成を示す図である。
【００３３】
この光ヘッドは、第３の波長として波長４０５ｎｍの光を発光する第３のレーザ光源としての青色半導体レーザ１と、第２の波長として波長６５０ｎｍの光を発光する第２のレーザ光源としてのレーザチップ２ａおよび第１の波長として波長７８０ｎｍの光を発光する第１のレーザ光源としてのレーザチップ２ｂの２つのレーザチップを１つのパッケージに納めたハイブリット型半導体レーザ２と、コリメータレンズ３と、光路合成手段であるビーム整形プリズム４と、波長選択フィルタ５と、対物レンズ６と、検出レンズ７と、青色半導体レーザ１から発光された光を受光する光検出器８と、ハイブリット型半導体レーザ２から発光された光を受光する光検出器９と、モニタ用光検出器１０と、ミラー１１とを有している。なお、ハイブリット型半導体レーザ２は、１つのチップから波長６５０ｎｍの光と波長７８０ｎｍの光とを発光するモノリシック型半導体レーザとしても良い。
【００３４】
先ず、青色半導体レーザ１から発光される波長４０５ｎｍの光束について説明する。
【００３５】
青色半導体レーザ１から発光された光束は、コリメータレンズ３で平行光とされる。ここで、最も波長の短い青色半導体レーザ１からの光束は、最も収差の影響が大きくなるため、コリメータレンズ３の軸上に青色半導体レーザ１を配置し、収差劣化を抑えることが好ましい。
【００３６】
コリメータレンズ３を透過した平行光は、屈折面であるビーム整形プリズム４の整形面４ａに入射する。ここで、整形面４ａは、一部反射光が発生するように設計されており、その反射光はモニタ用光検出器１０に入射して青色半導体レーザ１の発光光量がモニタされる。
【００３７】
ビーム整形プリズム４の整形面４ａを透過する平行光は、その整形面４ａのビーム整形機能によって、青色半導体レーザ１の非点隔差による楕円光束の強度分布がほぼ円形に整形される。
【００３８】
ここで、本実施の形態では、ビーム整形比を２．５５とするため、ビーム整形プリズム４の硝材としてＢＳＬ７（ＯＨＡＲＡ社製）を用いる。この場合、青色半導体レーザ１の波長４０５ｎｍでのＢＳＬ７の屈折率ｎ１は、１．５２９７２であるので、ビーム整形プリズム４の整形面４ａでの屈折角（θ０）を３８．４７degとした場合、ビーム整形比＝ｃｏｓθ０／ｃｏｓθ１、よりビーム整形プリズム４の整形面４ａに対する入射角（θ１）は７２．１１degとなる。
【００３９】
ビーム整形プリズム４の整形面４ａを屈折角（θ０）３８．４７degで屈折して整形された光束は、ビーム整形プリズム４を出射し、ミラー１１によって光路が９０度折り曲げられる。なお、図１においては、説明の都合上、ビーム整形プリズム４とミラー１１との間で光軸周りに９０度回転して表示している。
【００４０】
ミラー１１を反射した光束は、波長選択フィルタ５を透過する。波長選択フィルタ５は、青色半導体レーザ１から発光された光束に対する対物レンズ６の開口数に合わせて開口を制限するように設定されている。波長選択フィルタ５を透過した光束は、対物レンズ６により光記録媒体である光ディスク１２に集光され、情報の消去、記録または再生が行われる。
【００４１】
一方、光ディスク１２からの戻り光は、再び対物レンズ６、波長選択フィルタ５を透過し、ミラー１１によって光路が９０度折り曲げられ、再びビーム整形プリズム４の整形面４ａに入射する。ここで、整形面４ａは、前述したように、一部反射光が発生するように設計されているので、ビーム整形プリズム４に入射した戻り光は、整形面４ａで一部反射されてビーム整形プリズム４の第２の屈折面である面４ｂに入射して、面４ｂを屈折透過する。なお、本実施の形態では、面４ｂを、戻り光の入射角が３６．９４deg、屈折角が６６．８３degとなるように設定する。
【００４２】
ビーム整形プリズム４を出射した戻り光は、検出レンズ７によって光検出器８上に集光され、その出力に基づいてフォーカスエラーおよびトラックエラーといった光ディスク１２上の光スポットを制御する信号が検出され、あるいは光ディスク１２に記録されている情報信号が再生される。
【００４３】
なお、光ディスク１２上の光スポットを制御する信号検出方式は、従来公知の各種方式を用いることができ、光検出器８の受光面形状は特定の形状に限定されるものではない。
【００４４】
次に、ハイブリット型半導体レーザ２のレーザチップ２ａから発光される波長６５０ｎｍの光束について説明する。
【００４５】
ハイブリット型半導体レーザ２のレーザチップ２ａから発光された波長６５０ｎｍの光束は、コリメータレンズ３を透過することで平行光となってビーム整形プリズム４の整形面４ａに入射し、ここで一部が反射されて、その反射光がモニタ用光検出器１０で受光されることにより、ハイブリット型半導体レーザ２の波長６５０ｎｍの発光光量がモニタされる。
【００４６】
ビーム整形プリズム４の整形面４ａへの入射角は、整形面４ａでの屈折角がθ０、すなわち３８．４７degとなるように、ビーム整形プリズム４の硝材ＢＳＬ７（ＯＨＡＲＡ社製）の波長６５０ｎｍでの屈折率ｎ２＝１．５１４０５から、スネルの法則により７０．３７degとする。
【００４７】
このように、ビーム整形プリズム４の整形面４ａでの屈折角がθ０となるようにハイブリット型半導体レーザ２のレーザチップ２ａの配置およびコリメータレンズ３への画角を設定することで、レーザチップ２ａから発光される波長６５０ｎｍの光束の光軸を、ビーム整形プリズム４の整形面４ａを屈折した後に、青色半導体レーザ１から発光された光束の光軸と合成することが可能となる。
【００４８】
ビーム整形プリズム４を出射した波長６５０ｎｍの光束は、ビーム整形プリズム４の整形面４ａによるビーム整形機能によって、ビーム整形比２．３３で楕円光束の強度分布が略円形に整形され、ミラー１１によって光路が９０度折り曲げられる。
【００４９】
ミラー１１を反射した光束は、波長選択フィルタ５を透過する。波長選択フィルタ５は、波長６５０ｎｍの光束に対する対物レンズ６の開口数に合わせて開口を制限するように設定されており、この波長選択フィルタ５を透過した光束は、対物レンズ６により光ディスク１２に集光されて、情報の消去、記録または再生が行われる。
【００５０】
一方、光ディスク１２からの波長６５０ｎｍの戻り光は、再び対物レンズ６および波長選択フィルタ５を透過し、ミラー１１により光路が９０度折り曲げられて、再びビーム整形プリズム４の整形面４ａに入射する。整形面４ａは、前述したように、一部反射光が発生するように設計されているので、戻り光は整形面４ａで一部反射されてビーム整形プリズム４の面４ｂに入射角３６．９４degで入射し、屈折角６５．４９deg（ｎ２＝１．５１４０５）で出射されることになる。
【００５１】
このように、ビーム整形プリズム４の面４ｂを屈折させることで、波長６５０ｎｍの戻り光の光軸を、波長４０５ｎｍの戻り光の光軸と分離することが可能となる。
【００５２】
ビーム整形プリズム４を出射した波長６５０ｎｍの戻り光は、検出レンズ７によって光検出器９上に集光され、その出力に基づいてフォーカスエラーおよびトラックエラーといった光ディスク１２上の光スポットを制御する信号が検出され、あるいは光ディスク１２に記録されている情報信号が再生される。
【００５３】
この波長６５０ｎｍの光束に対しても、光ディスク１２上の光スポットを制御する信号検出方式は、従来公知の各種方式を用いることができ、光検出器９の受光面形状は特定の形状に限定されるものではない。
【００５４】
次に、ハイブリット型半導体レーザ２のレーザチップ２ｂから発光される波長７８０ｎｍの光束について説明する。
【００５５】
ハイブリット型半導体レーザ２のレーザチップ２ｂから発光された波長７８０ｎｍの光束は、コリメータレンズ３を透過することで平行光となり、ビーム整形プリズム４の整形面４ａに入射し、ここで一部が反射されて、その反射光がモニタ用光検出器１０で受光されることにより、ハイブリット型半導体レーザ２の波長７８０ｎｍの発光光量がモニタされる。
【００５６】
ビーム整形プリズム４の整形面４ａへの入射角は、整形面４ａでの屈折角がθ０、すなわち３８．４７degとなるように、ビーム整形プリズム４の硝材ＢＳＬ７（ＯＨＡＲＡ社製）の波長７８０ｎｍでの屈折率ｎ３＝１．５１０６２から、スネルの法則により７０．０１degとする。
【００５７】
このように、ビーム整形プリズム４の整形面４ａでの屈折角がθ０となるようにハイブリット型半導体レーザ２のレーザチップ２ｂの配置およびコリメータレンズ３への画角を設定することで、レーザチップ２ｂから発光される波長７８０ｎｍの光束の光軸を、ビーム整形プリズム４の整形面４ａを屈折した後に、青色半導体レーザ１から発光された光束の光軸と合成することが可能となる。
【００５８】
ビーム整形プリズム４を出射した波長７８０ｎｍの光束は、ビーム整形プリズム４の整形面４ａによるビーム整形機能によって、ビーム整形比２．２９で楕円光束の強度分布が略円形に整形され、ミラー１１によって光路が９０度折り曲げられる。
【００５９】
ミラー１１を反射した光束は、波長選択フィルタ５を透過する。波長選択フィルタ５は、波長７８０ｎｍの光束に対する対物レンズ６の開口数に合わせて開口を制限するように設定されており、この波長選択フィルタ５を透過した光束は、対物レンズ６により光ディスク１２に集光されて、情報の消去、記録または再生が行われる。
【００６０】
一方、光ディスク１２からの波長７８０ｎｍの戻り光は、再び対物レンズ６および波長選択フィルタ５を透過し、ミラー１１により光路が９０度折り曲げられて、再びビーム整形プリズム４の整形面４ａに入射する。整形面４ａは、前述したように、一部反射光が発生するように設計されているので、戻り光は整形面４ａで一部反射されてビーム整形プリズム４の面４ｂに入射角３６．９４degで入射し、屈折角６５．２１deg（ｎ３＝１．５１０６２）で出射されることになる。
【００６１】
このように、ビーム整形プリズム４の面４ｂを屈折させることで、波長７８０ｎｍの戻り光の光軸を、波長４０５ｎｍの戻り光の光軸と分離することが可能となる。
【００６２】
ビーム整形プリズム４を出射した波長７８０ｎｍの戻り光は、検出レンズ７によって光検出器９上に集光され、その出力に基づいてフォーカスエラーおよびトラックエラーといった光ディスク１２上の光スポットを制御する信号が検出され、あるいは光ディスク１２に記録されている情報信号が再生される。
【００６３】
この波長７８０ｎｍの光束に対しても、光ディスク１２上の光スポットを制御する信号検出方式は、従来公知の各種方式を用いることができ、光検出器９の受光面形状は特定の形状に限定されるものではない。
【００６４】
ここで、上述したように、波長７８０ｎｍ、波長６５０ｎｍおよび波長４０５ｎｍのそれぞれの光束に対して、１つの共通のコリメータレンズ３を用いる場合、コリメータレンズ３への入射画角をそれぞれの光束に対して等しくすると、波長が短くなるほど収差が大きくなる。このため、本実施の形態では、コリメータレンズ３への入射画角を波長が短くなるほど小さくして、収差特性への影響度を小さくする。
【００６５】
このように、本実施の形態によれば、１つのビーム整形プリズム４を用い、その整形面４ａの屈折を利用することで、波長の異なる３つの光束の光軸を一致させると共に、面４ｂの屈折を利用することで、光ディスク１２からの戻り光を波長に応じて分離するようにしたので、光学部品を削減でき、小型で安価な光ヘッドを得ることができる。
【００６６】
なお、本実施の形態は、上記構成に限定されることなく、種々の変形または変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、ハイブリット型半導体レーザ２から出射される光束の波長に対して、青色半導体レーザ１から出射される光束の波長が大きく異なり、このため検出レンズ７の焦点距離および光検出器の受光感度の差も大きく異なることから、ハイブリット型半導体レーザ２から出射される波長６５０ｎｍの光束および波長７８０ｎｍの光束の光ディスク１２からの戻り光を受光する光検出器９は共通とし、青色半導体レーザ１から出射される波長４０５ｎｍの光束の光ディスク１２からの戻り光を受光する光検出器８は別の構成としたが、これらの光検出器９および光検出器８を共通の光検出器として構成することも可能である。
【００６７】
また、波長７８０ｎｍ、波長６５０ｎｍおよび波長４０５ｎｍのそれぞれの光束に対して、１つの共通のコリメータレンズ３を用いるのに代えて、それぞれの光束に対して独立したコリメータレンズを配置したり、青色半導体レーザ１からの波長４０５ｎｍの光束に対するコリメータレンズと、ハイブリット型半導体レーザからの波長６５０ｎｍの光束および波長７８０ｎｍの光束に対する共通のコリメータレンズとの２つのコリメータレンズを配置したりすることも可能である。
【００６８】
また、ミラー１１に向かう各光束の光軸は、対物レンズ９にて光ディスク１２上に良好なスポットが形成できれば、必ずしも一致させる必要はない。
【００６９】
さらに、図１に示したように、ハイブリット型半導体レーザ２から発振される波長６５０ｎｍおよび波長７８０ｎｍの光束、および青色半導体レーザ１から発振される波長４０５ｎｍの光束を、コリメータレンズ３を経てビーム整形プリズム４の整形面４ａに斜めに入射される場合には、ハイブリット型半導体レーザ２および青色半導体レーザ１と、コリメータレンズ３とのそれぞれの距離をμｍ単位で調整する必要がある。
【００７０】
このため、好ましくは、ハイブリット型半導体レーザ２、青色半導体レーザ１およびコリメータレンズ３のうち、２つ以上を光軸方向に位置調整可能に設ける。また、ハイブリット型半導体レーザ２および青色半導体レーザ１を、光軸方向に位置調整可能に設けることがメカ構成上困難な場合には、図２に示すように、ハイブリット型半導体レーザ２または青色半導体レーザ１とコリメータレンズ３との間にレンズ１４を配置し、コリメータレンズ３とレンズ１４とを光軸方向に位置調整可能として、ハイブリット型半導体レーザ２および青色半導体レーザ１とコリメータレンズ３とのそれぞれの距離をμｍ単位で調整する。
【００７１】
また、図１では、ビーム整形プリズム４を１個で構成したが、図３に示すように、２個のビーム整形プリズム４０１および４０２を用いて構成することもできる。このように、ビーム整形プリズム４を２個のビーム整形プリズム４０１，４０２を用いて構成すれば、波長変動に対するビーム整形プリズム４０１の出射光の光軸変化等をビーム整形プリズム４０２でキャンセルすることができる。
【００７２】
（第２実施の形態）
図４は、本発明の第２実施の形態に係る光ヘッドの光学系の概略構成を示す図である。
【００７３】
本実施の形態においては、第３の波長として波長４０５ｎｍの光を発光する第３のレーザ光源としての青色半導体レーザチップ２０１と、第２の波長として波長６５０ｎｍの光を発光する第２のレーザ光源としてのレーザチップ２０２と、第１の波長として波長７８０ｎｍの光を発光する第１のレーザ光源としてのレーザチップ２０３と、光検出器２０４とを同一パッケージ内に配置して、レーザ・光検出器ユニット２０を構成している。
【００７４】
以下、図４において、紙面に対して平行方向に振動している光をＰ偏光、紙面に対して垂直に振動している光をＳ偏光と称して説明する。
【００７５】
先ず、レーザ・光検出器ユニット２０内の青色半導体レーザチップ２０１から発光される光束について説明する。
【００７６】
青色半導体レーザチップ２０１からＰ偏光として発光された光束は、コリメータレンズ３で平行光とされて、ビーム整形プリズム４に入射する。ここで、ビーム整形プリズム４の整形面４ａは、波長４０５ｎｍ付近の光に対して、Ｐ偏光は一部反射し、Ｓ偏光は全て反射するように設計されており、この整形面４ａで一部反射されるＰ偏光はモニタ用光検出器１０で受光されて、青色半導体レーザチップ２０１の発光光量がモニタされる。
【００７７】
ビーム整形プリズム４の整形面４ａを透過する平行光は、整形面４ａのビーム整形機能によって、青色半導体レーザチップ２０１の非点隔差による楕円光束の強度分布が略円形に整形される。
【００７８】
ここで、本実施の形態では、ビーム整形比を２．５５とするため、ビーム整形プリズム４の硝材として、第１実施の形態と同様にＢＳＬ７（ＯＨＡＲＡ社製）を用いる。この場合、青色半導体レーザチップ２０１の波長４０５ｎｍでのＢＳＬ７の屈折率ｎ１は、１．５２９７２であるので、ビーム整形プリズム４の整形面４ａでの屈折角（θ０）を３８．４７degとした場合、ビーム整形比＝ｃｏｓθ０／ｃｏｓθ１、よりビーム整形プリズム４の整形面４ａに対する入射角（θ１）は７２．１１degとなる。
【００７９】
ビーム整形プリズム４の整形面４ａを屈折角（θ０）３８．４７degで屈折して整形された光束は、ビーム整形プリズム４を出射して１／４波長板２１に入射する。１／４波長板２１は、波長４０５ｎｍ付近の直線偏光を円偏光に変換する機能を有しており、この１／４波長板２１でＰ偏光の直線偏光から円偏光に変換された光束は、ミラー１１によって光路が９０度折り曲げられる。なお、図４においては、説明の都合上、１／４波長板２１とミラー１１との間で光軸周りに９０度回転して表示している。
【００８０】
ミラー１１を反射した光束は、波長選択フィルタ５を透過する。波長選択フィルタ５は、青色半導体レーザチップ２０１から発光された光束に対する対物レンズ６の開口数に合わせて開口を制限するように設定されている。波長選択フィルタ５を透過した光束は、対物レンズ６により光ディスク１２に集光され、情報の消去、記録または再生が行われる。
【００８１】
一方、光ディスク１２からの戻り光は、再び対物レンズ６、波長選択フィルタ５を透過し、ミラー１１によって光路が９０度折り曲げられ、再び１／４波長板２１に入射して円偏光から直線偏光に変換される。ここで、戻り光は、１／４波長板２１を往路および復路において合計２回透過したことになるので、１／４波長板２１を透過した戻り光における直線偏光の方向は、往路における直線偏光の方向と直交するＳ偏光に変換される。
【００８２】
１／４波長板２１によってＳ偏光に変換された戻り光は、ビーム整形プリズム４の整形面４ａに入射する。ここで、整形面４ａは、前述したように、Ｓ偏光は全て反射するように設計されているので、ビーム整形プリズム４に入射した戻り光は、整形面４ａで全て反射されてビーム整形プリズム４の面４ｂから出射される。
【００８３】
このビーム整形プリズム４の面４ｂから出射された戻り光は、検出レンズ７によって光検出器８上に集光され、その出力に基づいてフォーカスエラーおよびトラックエラーといった光ディスク１２上の光スポットを制御する信号が検出され、あるいは光ディスク１２に記録されている情報信号が再生される。
【００８４】
なお、光ディスク１２上の光スポットを制御する信号検出方式は、従来公知の各種方式を用いることができ、光検出器８の受光面形状は特定の形状に限定されるものではない。
【００８５】
次に、レーザ・光検出器ユニット２０内のレーザチップ２０２から発光される波長６５０ｎｍの光束について説明する。
【００８６】
レーザチップ２０２から発光された波長６５０ｎｍのＰ偏光の光束は、コリメータレンズ３を透過することで平行光となってビーム整形プリズム４の整形面４ａに入射する。ここで、整形面４ａは、波長６５０ｎｍ付近の光に対して、Ｐ偏光は一部反射し、Ｓ偏光は全て透過するように設計されており、この整形面４ａで一部反射されるＰ偏光はモニタ用光検出器１０で受光されて、レーザチップ２０２の発光光量がモニタされる。
【００８７】
ビーム整形プリズム４の整形面４ａへの入射角は、整形面４ａでの屈折角がθ０、すなわち３８．４７degとなるように、ビーム整形プリズム４の硝材ＢＳＬ７（ＯＨＡＲＡ社製）の波長６５０ｎｍでの屈折率ｎ２＝１．５１４０５から、スネルの法則により７０．３７degとする。
【００８８】
このように、ビーム整形プリズム４の整形面４ａでの屈折角がθ０となるようにレーザチップ２０２の配置およびコリメータレンズ３への画角を設定することで、レーザチップ２０２から発光される波長６５０ｎｍの光束の光軸を、ビーム整形プリズム４の整形面４ａを屈折した後に、青色半導体レーザチップ２０１から発光された光束の光軸と合成することが可能となる。
【００８９】
ビーム整形プリズム４を出射した波長６５０ｎｍの光束は、ビーム整形プリズム４の整形面４ａによるビーム整形機能によって、ビーム整形比２．３３で楕円光束の強度分布が略円形に整形されて１／４波長板２１に入射する。
【００９０】
ここで、１／４波長板２１は、前述したように、波長４０５ｎｍ近傍の光束に対して１／４波長板として機能するように構成されているので、１／４波長板２１を透過した波長６５０ｎｍの光束は任意の偏光状態となる。なお、本実施の形態では、この１／４波長板２１を透過する波長６５０ｎｍの光束を特定の偏光状態とはしないが、１／４波長板２１の厚さｄを適切に設定することによって、円偏光あるいは直線偏光とすることも可能である。
【００９１】
１／４波長板２１を透過した光束は、ミラー１１によって光路が９０度折り曲げられた後、波長選択フィルタ５を透過する。波長選択フィルタ５は、波長６５０ｎｍの光束に対する対物レンズ６の開口数に合わせて開口を制限するように設定されており、この波長選択フィルタ５を透過した光束は、対物レンズ６により光ディスク１２に集光されて、情報の消去、記録または再生が行われる。
【００９２】
一方、光ディスク１２からの波長６５０ｎｍの戻り光は、再び対物レンズ６および波長選択フィルタ５を透過し、ミラー１１により光路が９０度折り曲げられて、再び１／４波長板２１を透過することにより、再度任意の偏光状態となってビーム整形プリズム４の整形面４ａに入射する。ここで、整形面４ａは、前述したように、波長６５０ｎｍ付近の光に対してＰ偏光は一部反射し、Ｓ偏光は全て透過するように設計されているので、任意の偏光状態で整形面４ａに入射する戻り光は、整形面４ａでＰ偏光成分の一部が反射されるが、そのほとんど全てが整形面４ａから屈折角７０．３７degで出射される。
【００９３】
この整形面４ａから出射される波長６５０ｎｍの戻り光は、コリメータレンズ３によってレーザ・光検出器ユニット２０の内部に配置されている光検出器２０４に集光され、その出力に基づいてフォーカスエラーおよびトラックエラーといった光ディスク１２上の光スポットを制御する信号が検出され、あるいは光ディスク１２に記録されている情報信号が再生される。
【００９４】
この波長６５０ｎｍの光束に対しても、光ディスク１２上の光スポットを制御する信号検出方式は、従来公知の各種方式を用いることができ、光検出器２０４の受光面形状は特定の形状に限定されるものではない。
【００９５】
また、一般に、トラックエラー信号検出方式として、いわゆる３スポット法が用いられるが、この場合には、図４に示すように、レーザ・光検出器ユニット２０の上部に回折格子２２を配置して光束を３本に分割することにより、トラックエラー信号検出用の３スポットを形成すれば良い。
【００９６】
次に、レーザ・光検出器ユニット２０内のレーザチップ２０３から発光される波長７８０ｎｍの光束について説明する。
【００９７】
レーザチップ２０３から発光された波長７８０ｎｍのＰ偏光の光束は、コリメータレンズ３を透過することで平行光となってビーム整形プリズム４の整形面４ａに入射する。ここで、整形面４ａは、波長７８０ｎｍ付近の光に対して、Ｐ偏光は一部反射し、Ｓ偏光は全て透過するように設計されており、この整形面４ａで一部反射されるＰ偏光はモニタ用光検出器１０で受光されて、レーザチップ２０３の発光光量がモニタされる。
【００９８】
ビーム整形プリズム４の整形面４ａへの入射角は、整形面４ａでの屈折角がθ０、すなわち３８．４７degとなるように、ビーム整形プリズム４の硝材ＢＳＬ７（ＯＨＡＲＡ社製）の波長７８０ｎｍでの屈折率ｎ３＝１．５１０６２から、スネルの法則により７０．０１degとする。
【００９９】
このように、ビーム整形プリズム４の整形面４ａでの屈折角がθ０となるようにレーザチップ２０３の配置およびコリメータレンズ３への画角を設定することで、レーザチップ２０３から発光される波長６５０ｎｍの光束の光軸を、ビーム整形プリズム４の整形面４ａを屈折した後に、青色半導体レーザチップ２０１から発光された光束の光軸と合成することが可能となる。
【０１００】
ビーム整形プリズム４を出射した波長７８０ｎｍの光束は、ビーム整形プリズム４の整形面４ａによるビーム整形機能によって、ビーム整形比２．２９で楕円光束の強度分布が略円形に整形されて１／４波長板２１に入射する。
【０１０１】
ここで、１／４波長板２１は、前述したように、波長４０５ｎｍ近傍の光束に対して１／４波長板として機能するように構成されているので、１／４波長板２１を透過した波長７８０ｎｍの光束は、上述した波長６５０ｎｍの光束の場合と同様に任意の偏光状態となる。なお、本実施の形態では、この１／４波長板２１を透過する波長７８０ｎｍの光束についても特定の偏光状態とはしないが、１／４波長板２１の厚さｄを適切に設定することによって、円偏光あるいは直線偏光とすることも可能である。
【０１０２】
１／４波長板２１を透過した光束は、ミラー１１によって光路が９０度折り曲げられた後、波長選択フィルタ５を透過する。波長選択フィルタ５は、波長７８０ｎｍの光束に対する対物レンズ６の開口数に合わせて開口を制限するように設定されており、この波長選択フィルタ５を透過した光束は、対物レンズ６により光ディスク１２に集光されて、情報の消去、記録または再生が行われる。
【０１０３】
一方、光ディスク１２からの波長７８０ｎｍの戻り光は、再び対物レンズ６および波長選択フィルタ５を透過し、ミラー１１により光路が９０度折り曲げられて、再び１／４波長板２１を透過することにより、再度任意の偏光状態となってビーム整形プリズム４の整形面４ａに入射する。ここで、整形面４ａは、前述したように、波長７８０ｎｍ付近の光に対してＰ偏光は一部反射し、Ｓ偏光は全て透過するように設計されているので、任意の偏光状態で整形面４ａに入射する戻り光は、整形面４ａでＰ偏光成分の一部が反射されるが、そのほとんど全てが整形面４ａから屈折角７０．０１degで出射される。
【０１０４】
この整形面４ａから出射される波長７８０ｎｍの戻り光は、コリメータレンズ３によってレーザ・光検出器ユニット２０の内部に配置されている光検出器２０４に集光され、その出力に基づいてフォーカスエラーおよびトラックエラーといった光ディスク１２上の光スポットを制御する信号が検出され、あるいは光ディスク１２に記録されている情報信号が再生される。
【０１０５】
この波長７８０ｎｍの光束に対しても、光ディスク１２上の光スポットを制御する信号検出方式は、従来公知の各種方式を用いることができ、光検出器２０４の受光面形状は特定の形状に限定されるものではない。
【０１０６】
また、一般に、トラックエラー信号検出方式として、いわゆる３スポット法が用いられるが、この場合には、図４に示すように、レーザ・光検出器ユニット２０の上部に回折格子２２を配置して光束を３本に分割することにより、トラックエラー信号検出用の３スポットを形成すれば良い。
【０１０７】
このように、本実施の形態によれば、１つのビーム整形プリズム４を用い、その整形面４ａの屈折を利用することで、青色半導体レーザチップ２０１、レーザチップ２０２およびレーザチップ２０３からそれぞれ出射される光束をほぼ同じ光軸に合成するようにしたので、これらの青色半導体レーザチップ２０１、レーザチップ２０２およびレーザチップ２０３を同一パッケージ内に容易に収容することができ、小型で安価な光ヘッドを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る光ヘッドの光学系の概略構成を示す図である。
【図２】第１実施の形態の変形例を説明するための図である。
【図３】同じく、第１実施の形態の変形例を説明するための図である。
【図４】本発明の第２実施の形態に係る光ヘッドの光学系の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１  青色半導体レーザ（第３のレーザ光源）
２  ハイブリット型半導体レーザ
２ａ  レーザチップ（第２のレーザ光源）
２ｂ  レーザチップ（第１のレーザ光源）
３  コリメータレンズ
４  ビーム整形プリズム（光路合成手段）
４ａ  整形面（屈折面）
４ｂ  面（第２の屈折面）
５  波長選択フィルタ
６  対物レンズ
７  検出レンズ
８，９  光検出器
１０  モニタ用光検出器
１１  ミラー
１２  光ディスク（光記録媒体）
１４  レンズ
４０１，４０２  ビーム整形プリズム
２０  レーザ・光検出器ユニット
２０１  青色半導体レーザチップ（第３のレーザ光源）
２０２  レーザチップ（第２のレーザ光源）
２０３  レーザチップ（第１のレーザ光源）
２０４  光検出器
２１  １／４波長板
２２  回折格子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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