(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つ以上の複数の光源を有し、その複数の光源のうちの１つを選択し、その選択された光源からの射出光束をコリメートレンズにより集光した後、対物レンズにより記録媒体の記録面に集光して光スポットを形成する光ピックアップ装置において、
上記コリメートレンズの光源とは反対側の焦点位置と、上記対物レンズの記録媒体とは反対側の焦点位置とが、一致した配置である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記載の光ピックアップ装置において、
上記対物レンズに入射する光束径を波長毎に制限する開口制限波長フィルタを有し、該開口制限波長フィルタの少なくとも２つの開口位置が、互いに偏心していることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３】
少なくとも２つ以上の複数の光源を有し、その複数の光源のうちの１つを選択し、その選択された光源からの射出光束をコリメートレンズにより集光した後、対物レンズにより記録媒体の記録面に集光して光スポットを形成する光ピックアップ装置において、
上記コリメートレンズと上記対物レンズの間隔は、上記コリメートレンズの光源とは反対側の焦点距離と、上記対物レンズの記録媒体とは反対側の焦点距離との和よりも小さいことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４】
請求項１，２または３記載の光ピックアップ装置において、
上記複数の光源から出射され、記録媒体の記録面で反射された光束が、回折格子により同一の受光素子上に到達するように配置されたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一つに記載の光ピックアップ装置において、
上記複数の光源は、近接配置されて同一の容器内に実装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１〜５の何れか一つに記載の光ピックアップ装置において、
上記コリメートレンズは複数の光源に対して共通に設けられており、且つ、上記コリメートレンズは、波長によって焦点距離が変化しない色消しレンズであ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１〜５の何れか一つに記載の光ピックアップ装置において、
記録媒体からの反射光束を受光する受光素子は多分割受光素子であり、該多分割受光素子が、光源と同一の容器内に実装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】
請求項１〜５の何れか一つに記載の光ピックアップ装置において、
上記複数の光源のうち、記録媒体の記録面上に集光する光スポットの開口数が最も大きな光源の発光位置が、コリメートレンズの光軸上に配置された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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、Ｓ−ＤＶＤ等、使用する波長の異なる複数規格の光ディスク（記録媒体）を記録・再生する光ディスクドライブ装置における光ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
記録媒体である光ディスクの規格にはＣＤ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等の従来からのＣＤ系の光ディスクと、ＤＶＤ、ＤＶＤ−Ｒ（ＤＶＤ−ＲＯＭ）、ＤＶＤ−ＲＷ（ＤＶＤ−ＲＡＭ）、Ｓ−ＤＶＤ等の高密度化を実現したＤＶＤ系の光ディスクがあり、記録・再生に用いる半導体レーザ（ＬＤ）光源の波長は、例えばＣＤ系は７８０ｎｍ、ＤＶＤ系は６５０ｎｍ付近である。
従って、１台の光ディスクドライブ装置で、ＣＤ系とＤＶＤ系の光ディスクをそれぞれ記録・再生するには波長の異なる２種類の光源を必要とした。
また、最近では、さらに高密度化を狙うために、４００ｎｍ付近の波長も必要になり始めている。
【０００３】
ここで、波長の異なる２種類の光源を用いた光ピックアップの一例として、波長が互いに異なる光ビームを照射する２つの光源と、光ビームを受光素子の方向に回折させる回折格子とを備え、２光源から選択的に照射され、光ディスクで反射された光ビームが、回折格子で回折されて同一受光素子上に到達するように光源を配置し、波長が互いに異なる光ビームの受光素子上のスポット位置を近づける、あるいは一致させることによって一つの受光素子を用いることができるようにした光ピックアップが提案されている（特開平９−１２８７９４号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特開平９−１２８７９４号公報記載の光ピックアップでは、波長が互いに異なる光ビームを照射する２つの光源を隣接配置しているが、このように隣接配置された２光源からの光軸は、対物レンズ通過後は少なくとも片方が傾くため、光ディスクの記録面上の光スポットにコマ収差が発生し、記録・再生性能が劣化するという問題がある。また、対物レンズに傾いて入射した側の光軸は、光ディスク反射後はもとの光軸とは重ならずシフトする。従って、受光素子上のスポット位置もずれてしまい、検出信号にオフセットなどの誤差が発生する。
【０００５】
一方、最近では、波長の異なる複数のＬＤチップを１パッケージに封入したり、１チップで２波長の活性層を持つＬＤ等、小型化を目指したものが開発されている。
しかし、発光点の間隔は１チップの場合でも１００μｍ程度が限界であり、コリメートレンズ通過後の光軸が傾いてしまうため、対物レンズのスポット形状が劣化するという問題があった。
さらに、光ディスクからの反射光の光軸も傾いてしまうために、同一の受光素子で信号を検出する時にはオフセットが発生するという問題もあった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、波長の異なる複数の光源を用い、複数種類の記録媒体に対して記録及び／または再生を行う光ピックアップ装置において、記録媒体の記録面上の光スポットにコマ収差が発生することを防止し、記録・再生性能を向上することを目的とする。また、本発明では、小型化でき、耐環境性能に優れる光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、少なくとも２つ以上の複数の光源を有し、その複数の光源のうちの１つを選択し、その選択された光源からの射出光束をコリメートレンズにより集光した後、対物レンズにより記録媒体の記録面に集光して光スポットを形成する光ピックアップ装置において、上記コリメートレンズの光源とは反対側の焦点位置と、上記対物レンズの記録媒体とは反対側の焦点位置とが、一致した配置であることを特徴としている。
また、請求項２に係る発明は、請求項１の構成に加えて、上記対物レンズに入射する光束径を波長毎に制限する開口制限波長フィルタを有し、該開口制限波長フィルタの少なくとも２つの開口位置が、互いに偏心していることを特徴としている。
【０００８】
請求項３に係る発明は、少なくとも２つ以上の複数の光源を有し、その複数の光源のうちの１つを選択し、その選択された光源からの射出光束をコリメートレンズにより集光した後、対物レンズにより記録媒体の記録面に集光して光スポットを形成する光ピックアップ装置において、上記コリメートレンズと上記対物レンズの間隔は、上記コリメートレンズの光源とは反対側の焦点距離と、上記対物レンズの記録媒体とは反対側の焦点距離との和よりも小さいことを特徴としている。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項１，２または３の構成に加えて、上記複数の光源から出射され、記録媒体の記録面で反射された光束が、回折格子により同一の受光素子上に到達するように配置されたことを特徴としている。
また、請求項５に係る発明は、請求項１〜４の何れか一つの構成に加えて、上記複数の光源は、近接配置されて同一の容器内に実装されていることを特徴としている。
【００１０】
請求項６に係る発明は、請求項１〜５の何れか一つの構成に加えて、上記コリメートレンズは複数の光源に対して共通に設けられており、且つ、上記コリメートレンズは、波長によって焦点距離が変化しない色消しレンズであることを特徴としている。
また、請求項７に係る発明は、請求項１〜５の何れか一つの構成に加えて、記録媒体からの反射光束を受光する受光素子は多分割受光素子であり、該多分割受光素子が、光源と同一の容器内に実装されていることを特徴としている。
さらにまた、請求項８に係る発明は、請求項１〜５の何れか一つの構成に加えて、上記複数の光源のうち、記録媒体の記録面上に集光する光スポットの開口数が最も大きな光源の発光位置が、コリメートレンズの光軸上に配置されたことを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
以下、本発明の構成・動作を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の第一の実施例を示す光ピックアップ装置の構成説明図である。この光ピックアップ装置は、図１（ａ）に示すように、波長の異なる２つの光源１ａ，１ｂと、多分割受光素子１ｐ、ホログラム１ｈ、コリメートレンズ２、開口制限波長フィルタ３、対物レンズ４を備えており、２つの光源１ａ，１ｂのうちの１つを選択して駆動することによりＤＶＤ系とＣＤ系の両方の規格の光ディスク（記録媒体）５，５’に対して記録・再生できるように構成されている。
【００１２】
光源ユニット１のパッケージ内には、光源として近接配置された波長の異なる２つの半導体レーザチップ（ＬＤチップ）１ａ，１ｂが封入されており、また、このパッケージ内には、光ディスクからの反射光束を受光する信号検出用の多分割受光素子１ｐも封入されている。さらに光源ユニット１の射出面側には、回折格子の一種であるホログラム１ｈが一体的に設置されている。そして、ＤＶＤ系の光ディスク５を記録・再生する時は、波長６５０ｎｍのＬＤチップ１ａが選択されて駆動される。また、ＣＤ系の光ディスク５’を記録・再生する時は、波長７８０ｎｍのＬＤチップ１ｂが選択されて駆動される。
【００１３】
尚、光源としては、上記のような２つのＬＤチップ１ａ，１ｂに代えて、１つのチップで２つの活性層（発光点）を持つような半導体レーザアレイチップでも良い。
また、コリメートレンズ２は２つのＬＤチップ１ａ，１ｂに対して共通に設けられており、且つ、コリメートレンズ２は、波長によって焦点距離が変化しない色消しレンズである。
また、２つのＬＤチップ１ａ，１ｂのうち、光ディスク５，５’の記録面上に集光する光スポットの開口数が大きなＬＤチップ１ａの発光位置が、コリメートレンズ２の光軸上に配置されている。
【００１４】
図１（ａ）において、ＤＶＤ用の光源である波長６５０ｎｍのＬＤチップ１ａからの射出光束は、コリメートレンズ２で平行光に変換された後、開口制限波長フィルタ３で設定の開口径に制限されて、対物レンズ４に入射する。この時、ＬＤチップ１ａの発光点はコリメートレンズ２の光軸上なので、対物レンズ４に入射するＬＤチップ１ａの光軸は傾かない。
対物レンズ４はＤＶＤ用に設計されており、ＬＤチップ１ａからの光束を集光して、図１（ａ）の実線で示すＤＶＤ系の厚さ０．６ｍｍの光ディスク５の記録面上に光スポットを形成する。そして、光ディスク５の記録面からの反射光は逆進して、光源ユニット１に一体に固着形成されたホログラム１ｈにより回折し、回折光を多分割受光素子１ｐの受光面上に集光する。そして、多分割受光素子１ｐにより検出された信号は、図示しない信号検出回路に送られ、該信号検出回路により、情報信号、フォーカス誤差信号、トラック誤差信号等の各種信号を発生する。
【００１５】
一方、ＣＤ用の光源である波長７８０ｎｍのＬＤチップ１ｂからの射出光束は、コリメートレンズ２で平行光に変換された後、開口制限波長フィルタ３で設定の開口径に制限されて、対物レンズ４に入射する。ここで、ＬＤチップ１ｂの発光点は、ＤＶＤ用のＬＤチップ１ａの発光点から或る距離だけ離れており、コリメートレンズ２の光軸上には配置できないので、コリメートレンズ２通過後の光軸は傾き、対物レンズ４に入射するＬＤチップ１ｂからの光束の光軸は傾いてしまう。
しかし図１（ａ）のように、コリメートレンズ２の光源とは反対側の焦点位置ｆc と、対物レンズ４の光ディスクとは反対側の焦点位置ｆo を一致させて配置することにより、対物レンズ４通過後のＬＤチップ１ｂからの光束の光軸は傾かずに光ディスク基板に入射する。従って、光ディスクの記録面上に集光された光スポットのコマ収差は、この条件以外のときよりも改善される。
【００１６】
また、図１（ｂ）は開口制限波長フィルタ３の一例を示す図であり、この開口制限波長フィルタ３においては、ＤＶＤ用の波長６５０ｎｍのＬＤチップ１ａ用の開口３ａと、ＣＤ用の波長７８０ｎｍのＬＤチップ１ｂ用の開口３ｂがあり、２つの開口位置は互いに偏心して配置されている。すなわち、図１（ａ）の光学系配置に加えて、図１（ｂ）のように、開口制限波長フィルタ３のＬＤチップ１ｂ用の開口３ｂを、ＬＤチップ１ａ用の開口３ａよりもずらして配置し、光ディスク基板に入射する光束の強度分布を対称にすることにより、さらにコマ収差を低減することができる。
【００１７】
対物レンズ７はＤＶＤ用に設計されてはいるが、開口数が小さい時や図示しないホログラム素子などを用いることにより、破線で示すＣＤ系の厚さ１．２ｍｍの光ディスク５’の記録面上に球面収差の補正された光スポットを形成する。
そして、光ディスク５’の記録面からの反射光は、ＬＤチップ１ａの光束と同様にホログラム１ｈにより回折して多分割受光素子１ｐ上に到達し、多分割受光素子１ｐにより検出されて、図示しない信号検出回路により、情報信号、フォーカス誤差信号、トラック誤差信号等の各種信号を発生する。尚、上記のような回折作用を有するホログラム１ｈとしては、本出願人が先に提案した特願平１０−２４２１３５号の明細書に記載のホログラム素子（パターンの異なる２種類のホログラム領域を短冊状に交互に配置し、２波長ビームを同一の受光素子で検出できるようにしたもの）等を好適に用いることができ、また、この他、特開平９−１２８７９４号公報に記載されたホログラム素子を用いることもできる。
【００１８】
ここで、対物レンズ４通過後のＬＤチップ１ｂの光軸は垂直に光ディスク基板に入射しているので、光ディスク５’の記録面からの反射光軸は、入射光軸と重なっている。
従って、この条件の時には、ホログラム１ｈの設計はＬＤチップ１ａとＬＤチップ１ｂの発光点間隔だけを考慮すれば良く、コリメートレンズ２や対物レンズ４の配置に関係しないので、汎用性のあるホログラム付き光源ユニット１が実現できる。
【００１９】
（実施例２）
次に本発明の第二の実施例を示す。図２、図３はそれぞれ光ピックアップ装置の概略構成を示す図であって、図１と同符号を付した部材は同様の構成部材である。
前述の第一の実施例においては、図１（ａ）のように、コリメートレンズ２の光源とは反対側の焦点位置ｆc と、対物レンズ４の光ディスクとは反対側の焦点位置ｆo を一致させて配置することにより、対物レンズ４通過後のＬＤチップ１ｂからの光束の光軸が傾かずに光ディスク基板に入射するようにしている。
しかし実際の光学系のレイアウトにおいては、コリメートレンズ２の光源とは反対側の焦点位置ｆc と、対物レンズ４の光ディスクとは反対側の焦点位置ｆo を一致させて配置することが困難な場合がある。
【００２０】
例えば、図２に示すように、コリメートレンズ２と対物レンズ４の間隔が、コリメートレンズ２の光源とは反対側の焦点距離ｆc と、対物レンズ４の光ディスクとは反対側の焦点距離ｆo との和よりも大きい時には、ＬＤチップ１ｂからの光束の光軸は、光ディスクの記録面で反射して上方にシフトして戻ってくる。また逆に、図３に示すように、コリメートレンズ２と対物レンズ４の間隔が、コリメートレンズ２の光源とは反対側の焦点距離ｆc と、対物レンズ４の光ディスクとは反対側の焦点距離ｆo との和よりも小さい時には、ＬＤチップ１ｂからの光束の光軸は、光ディスクの記録面で反射して下方にシフトして戻ってくる。
【００２１】
これらの図から明らかなように、ホログラム１ｈで回折するＬＤチップ１ａ，１ｂからの光束の光軸は、コリメートレンズ２と対物レンズ４の間隔が、コリメートレンズ２の光源とは反対側の焦点距離ｆc と、対物レンズ４の光ディスクとは反対側の焦点距離ｆo との和よりも小さい時（図３）の方が、間隔が大きい時（図２）よりも接近している。
従って、図３の配置の方が図２の配置よりも、例えば受光素子の光軸方向位置精度、ホログラムの基板厚さ精度などをラフにできるので有利である。
【００２２】
ここで、ホログラム１ｈを等ピッチの回折格子とした時に、ＬＤチップ１ａとＬＤチップ１ｂの光束の２つの光軸が１つの多分割受光素子１ｐ上で合致する条件を求める。図４は、本発明に係る光ピックアップ装置の、光源ユニット１内の２つのＬＤチップ１ａ，１ｂと、多分割受光素子１ｐ、ホログラム１ｈの配置例を示す図であり、図４において、
▲１▼ホログラム１ｈの格子ピッチ：ｐ（μｍ）、
▲２▼ＬＤチップ１ａの波長：λａ（ｎｍ）、
▲３▼ＬＤチップ１ｂの波長：λｂ（ｎｍ）、
▲４▼ＬＤチップ１ａと多分割受光素子１ｐの距離：Ａ（ｍｍ）、
▲５▼ＬＤチップ１ａから射出され光ディスクで反射された光束の光軸の、
・ホログラム１ｈへの入射角度：θai（ｄｅｇ）、
・ホログラム１ｈからの射出角度：θao（ｄｅｇ）、
▲６▼ＬＤチップ１ｂから射出され光ディスクで反射された光束の光軸の、
・ホログラム１ｈへの入射位置（１ａの光軸からの距離）：Ｂ（ｍｍ）、
・ホログラム１ｈへの入射角度：θbi（ｄｅｇ）、
・ホログラム１ｈからの射出角度：θbo（ｄｅｇ）、
とする。
【００２３】
回折格子の一般式は、
sin(θｏ)＝ｍλ／ｐ＋sin(θｉ)  （ｍ＝０，±１，±２，・・） ・・(１)
であり、ＬＤチップ１ａから射出され光ディスクで反射された光束の光軸に(１)式を適用して、θai＝０より、
sin(θao)＝ｍλａ／ｐ                                        ・・(２)
tan(θao)＝Ａ／Ｌ                                            ・・(３)
となる。
また、ＬＤチップ１ｂから射出され光ディスクで反射された光束の光軸に(１)式を適用して、
sin(θbo)＝ｍλｂ／ｐ＋sin(θbi)                             ・・(４)
tan(θbo)＝（Ａ＋Ｂ）／Ｌ                                    ・・(５)
となる。
【００２４】
従って、上記の(２)〜(５)式の条件を満足するように光学系を設計することにより、コリメートレンズ２や対物レンズ４がどのように配置されようとも、隣接配置された複数の光源（ＬＤチップ１ａ，１ｂ）からの光束を、同一の受光素子１ｐ上に導く光学レイアウトが可能となる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の光ピックアップ装置においては、コリメートレンズの光源とは反対側の焦点位置と、対物レンズの記録媒体とは反対側の焦点位置とが、一致した配置であることを特徴としているので、複数の光源のうち、コリメートレンズの光軸からずれた位置に配置された光源からの光束はコリメートレンズ通過後、光軸が傾いた状態で対物レンズに入射するが、対物レンズ通過後の光束の光軸は傾かずに記録媒体の記録面に入射することになり、従って、記録面上に集光された光スポットにコマ収差が発生しないので、記録・再生性能が向上する。
また、記録媒体の記録面に入射する光軸角度は垂直なので、記録面で反射する光束の光軸は、入射光束の光軸と重なる。従って、複数の光源からの光束を同一の受光素子で受光する光ピックアップの設計においては、近接配置された複数の光源の発光点間隔だけを考慮すれば良く、コリメートレンズや対物レンズの配置に関係しないので、汎用性のある光ピックアップ装置が実現できる。
【００２６】
請求項２に記載の光ピックアップ装置においては、請求項１の構成に加えて、対物レンズに入射する光束径を波長毎に制限する開口制限波長フィルタを有し、該開口制限波長フィルタの少なくとも２つの開口位置が、互いに偏心していることを特徴としているので、上記開口位置の偏心により各々の波長について、記録媒体の記録面上に集光する光束の強度分布が対称となるので、光スポットにコマ収差が発生せず、記録・再生性能を向上することができる。
【００２７】
請求項３に記載の光ピックアップ装置においては、コリメートレンズと対物レンズの間隔は、コリメートレンズの光源とは反対側の焦点距離と、対物レンズの記録媒体とは反対側の焦点距離との和よりも小さいことを特徴としているので、回折格子（ホログラム）で回折する複数光源からの光束の光軸が接近しているので、これ以外の配置の時よりも、例えば受光素子の光軸方向位置精度や、回折格子の基板厚さ精度などをラフにできるので、組み付け易くなる。
【００２８】
請求項４に記載の光ピックアップ装置においては、請求項１，２または３の構成及び効果に加えて、上記複数の光源から出射され、記録媒体の記録面で反射された光束が、回折格子により同一の受光素子上に到達するように配置されたことを特徴としているで、例えば前述の(２)〜(５)式を満足するように光学系を設計することにより、コリメートレンズや対物レンズがどのように配置されようとも、隣接配置された複数の光源からの光束を、同一の受光素子上に導く光学レイアウトが可能となり、小型で低コストの光ピックアップ装置を実現することができる。
【００２９】
請求項５に記載の光ピックアップ装置においては、請求項１〜４の何れか一つの構成及び効果に加えて、上記複数の光源は、近接配置されて同一の容器内に実装されていることを特徴としているので、小型化できて耐環境性能に優れた光ピックアップ装置を実現することができる。
【００３０】
請求項６に記載の光ピックアップ装置においては、請求項１〜５の何れか一つの構成及び効果に加えて、上記コリメートレンズは複数の光源に対して共通に設けられており、且つ、上記コリメートレンズは、波長によって焦点距離が変化しない色消しレンズであることを特徴としているので、小型化できて、複数の光源（ＬＤチップ等）の実装時に発光面を揃えることができる、あるいは１チップで複数の発光点を持つ光源を使えるので、チップ実装がし易くなる。
【００３１】
請求項７に記載の光ピックアップ装置におては、請求項１〜５の何れか一つの構成及び効果に加えて、記録媒体からの反射光束を受光する受光素子は多分割受光素子であり、該多分割受光素子が、光源と同一の容器内に実装されていることを特徴としているので、小型化できて耐環境性能に優れた光ピックアップ装置を容易に実現することができる。
【００３２】
請求項８に記載の光ピックアップ装置におては、請求項１〜５の何れか一つの構成及び効果に加えて、上記複数の光源のうち、記録媒体の記録面上に集光する光スポットの開口数が最も大きな光源の発光位置が、コリメートレンズの光軸上に配置されたことを特徴としているので、その光源からの光束の対物レンズに入射する光軸は傾かず、記録面上の光スポットの劣化がない。また、他の光源については傾きが発生するが、開口数が小さいので光スポットへの影響は比較的少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す光ピックアップ装置の構成説明図である。
【図２】本発明の別の実施例を示す光ピックアップ装置の構成説明図である。
【図３】本発明の別の実施例を示す光ピックアップ装置の構成説明図である。
【図４】本発明に係る光ピックアップ装置の、光源ユニット内の２つのＬＤチップと、多分割受光素子、ホログラムの配置例を示す図である。
【符号の説明】
１：光源ユニット
１ａ，１ｂ：半導体レーザチップ（ＬＤチップ）
１ｈ：ホログラム（回折格子）
１ｐ：多分割受光素子
２：コリメートレンズ
３：開口制限波長フィルタ
４：対物レンズ
５：ＤＶＤ系の光ディスク（記録媒体）
５’：ＣＤ系の光ディスク（記録媒体）
【図１】
0003933841.tif 000002
【図２】
0003933841.tif 000003
【図３】
0003933841.tif 000004
【図４】
0003933841.tif 000005