(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１レーザビームを発する第１発光源と、該第１発光源に近接配置され第１レーザビームと波長の異なる第２レーザビームを発する第２発光源とが一体化された発光手段と、前記第１及び第２レーザビームを記録媒体に導くとともに前記記録媒体で反射された反射ビームを光検出手段に導く光路を形成するものであって前記第1及び第２レーザビームのいずれもが通過する複数の光学素子から構成される光学系とを有し、読取り波長の異なる記録媒体の情報を読取り可能な光ピックアップ装置であって、
前記光検出手段は３列３行に配列された９つの受光領域を有する９分割ディテクタを含んで構成され、
前記第１及び第２レーザビームは、前記９分割ディテクタの中央の前記受光領域を含む２列２行に配列された４つの受光領域において受光されるとともに、前記第１及び第２レーザビームを受光する４つの受光領域は、互いに異なるものであって、
前記４つの受光領域の各々の受光量の演算により少なくとも読取り信号及びフォーカスエラー信号が生成されることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記９分割ディテクタの両側には、トラッキングエラー信号生成に用いられる一対の受光部が形成され、前記一対の受光部は、前記第１レーザビームを挟んでその両側に生成される一対の第１サブビーム及び前記第２レーザビームを挟んでその両側に生成される一対の第２サブビームの何れかをも受光できる範囲をもって形成されることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ＤＶＤ／ＣＤ用のコンパチブル光ピックアップ装置等の読取波長の異なる２種類以上の記録媒体を読取可能とした光ピックアップ装置に関するものであり、特に波長の異なる２つのレーザビームを発するワンチップレーザーダイオードを構成した半導体レーザ素子を用いた光ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりＣＤ再生装置とＤＶＤ再生装置の光ピックアップを共用するＤＶＤ／ＣＤコンパチブル再生装置が盛んに提案され、一波長二焦点の光ピックアップを用いたＤＶＤ／ＣＤコンパチブル再生装置や、二波長二焦点の光ピックアップを用いたＤＶＤ／ＣＤコンパチブル再生装置等の形態がある。
【０００３】
ＣＤとＤＶＤの構造を比較すると、ＤＶＤの保護層の厚さはＣＤの保護層の約半分の厚さ（０．６ｍｍ）なので、一焦点の光ピックアップを用いて双方の光ディスクを再生する場合、ＤＶＤの情報記録面に最適となるよう光ビームを集光すると、ＣＤに対しては光ビームが通過する保護層がＤＶＤより厚いので、光ビームに球面収差等の収差が発生し、ＣＤの情報記録面に対して最適に集光することができない。また、ＣＤとＤＶＤでは、記録のために形成される情報ピットの大きさが異なるので、夫々の情報ピットを正確に読み取るためには、夫々の情報ピットの大きさに対して最適な大きさのビームスポットをＣＤ又はＤＶＤの情報記録面上に形成する必要がある。
【０００４】
また、ビームスポットの大きさは、レーザビームの波長と当該レーザビームを情報記録面に集光するための対物レンズの開口数との比に比例する。即ち、レーザビームの波長を一定とすると、開口数が大きくなるほどビームスポットが小さくなる。従って、一焦点の光ピックアップでＣＤ及びＤＶＤを再生する場合、レーザビームの波長を一定として、開口数を例えばＤＶＤの情報ピットに適合するように構成すると、ＣＤの情報ピットに対しては、ビームスポットが小さくなり過ぎ、当該ＣＤを再生する際の再生信号に歪みが生じ、正確な読み取りが難しくなる。そこで、同一直線上の異なる位置に焦点を結び、各情報ピットの大きさに対応して適切な大きさのビームスポットを形成する２つのレーザビームを照射することが可能な二焦点の光ピックアップを用いたＤＶＤ／ＣＤコンパチブル再生装置が主流になっている。
【０００５】
例えば、図２１に示す光ピックアップ装置は、ＣＤ用の第１光源１０とＤＶＤ用の第２光源１５を合成プリズムである第１ビームスプリッタ１３で合成し、対物レンズと開口制限素子である回折素子とで構成される二焦点レンズを用いたＤＶＤ／ＣＤコンパチブル再生装置であり、構成及び動作を簡単に説明する。
【０００６】
同図において、第１光源１０は、第１駆動回路１１からの駆動信号に応じてＣＤからの情報読取りに最適な波長（７８０ｎｍ）のレーザビーム（破線にて示す）を発生し、これを３ビームを生成するためのグレーティング１２を介して第１ビームスプリッタ１３に照射する。第１ビームスプリッタ１３は、第１光源１０からのレーザビームを反射し、反射光を第２ビームスプリッタ１４に導く。
【０００７】
一方、第１光源１０に対して９０度に配置された第２光源１５は、第２駆動回路１６からの駆動信号に応じてＤＶＤからの情報読取りに最適な波長（６５０ｎｍ）のレーザビーム（実線にて示す）を発生し、グレーティング１７を介して第１ビームスプリッタ１３に照射する。第1ビームスプリッタ１３は、第２光源１５からのレーザビームを透過して第２ビームスプリッタ１４に導く。
【０００８】
第２ビームスプリッタ１４は、上記第1ビームスプリッタ１３を介して供給されたレーザビーム、即ち、第1光源１０又は第２光源１５からのレーザビームをコリメータレンズ１８を介して二焦点レンズ１９に導く。二焦点レンズ１９は、第２ビームスプリッタ１４からのレーザビームを1点に集光したものを情報読取光として、これをスピンドルモータ２０にて回転駆動する光ディスク２１の情報記録面に照射する。
【０００９】
第１光源１０からのレーザビーム（破線にて示す）は、光ディスク２１の記情報録面Ｃに焦点が合うように、二焦点レンズ１９によって集光される。また、第２光源１５からのレーザビーム（実線にて示す）は、光ディスク２１の情報記録面Ｄに焦点が合うように、二焦点レンズ１９によって集光される。
【００１０】
上記二焦点レンズ１９からの情報読取光が光ディスク２１に照射されることによって生じた反射光は、二焦点レンズ１９及びコリメータレンズ１８を通過し、第２ビームスプリッタ１４で反射され、非点収差発生素子であるシリンドリカルレンズ２２を通過して光検出装置２３に照射する。光検出装置２３は、照射された光の光量に対応したレベルを有するアナログの電気信号を発生し、これを読取り信号として情報データ再生回路２４及びディスク判別回路２５に供給する。
情報データ再生回路２４は、得られた読取信号に基づいたデジタル信号を生成し、更にこのデジタル信号に対して復調、及び誤り訂正を施して情報データの再生を行う。ディスク判別回路２５は、例えば本出願人が特開平１０−２５５２７４号公報で開示しているように光ディスク２１にレーザビームを照射した際に形成されるビームスポットの大きさに基づき光ディスク２１の種別を識別し、これをコントローラ２６に供給する。コントローラ２６は、ディスク識別信号に応じて、第１駆動回路１１及び第２駆動回路１６の何れか一方を選択的に駆動状態にするべく駆動制御する。
【００１１】
コントローラ２６は、ディスク判別回路２５からＣＤを示すディスク種別信号が得られた場合は、第1駆動回路１１だけを駆動する。従って、第1光源１０から発射されたレーザビームは、グレーティング１２、第1ビームスプリッタ１３、第２ビームスプリッタ１４、コリメータレンズ１８及び二焦点レンズ１９からなる光学系を介して光ディスク２１に照射される。また、ディスク判別回路２２からＤＶＤを示すディスク種別信号が得られた場合は、第２駆動回路１１だけを駆動する。
【００１２】
従って、第２光源１５から発射されたレーザビームは、グレーティング１７、第1ビームスプリッタ１３、第２ビームスプリッタ１４、コリメータレンズ１８及び二焦点レンズ１９からなる光学系を介して光ディスク２１に照射される。即ち、ＣＤ等のように比較的低記録密度の光ディスク２１からの情報読み取りに最適な波長を有するレーザビームを発生する第1光源１０と、ＤＶＤのように高記録密度の光ディスク２１からの情報読み取りに最適な波長を有するレーザビームを発生する第２光源１５とを備えておき、再生対象となる光ディスク２１の種別に対応した方を択一的に選択するようにしている。
【００１３】
光ディスク２１の情報記録面で反射した反射光（戻り光）は、二焦点レンズ１９及びコリメータレンズ１８を通過し、第２ビームスプリッタ１４で反射され、シリンドリカルレンズ２２を通過して光検出装置２３に照射される。このとき、第１光源１０の戻り光と第２光源１５の戻り光は波長が異なるため、光学部品を通過する際の屈折率が異なり、よって焦点距離が異なるという所謂色収差という現象を生じる。この色収差がフォーカスエラー信号の誤差の原因となる。すなわち、一般にフォーカスサーボ調整を非点収差法により行なう場合、光検出器はディスクが対物レンズの焦平面にあるときに非点収差発生素子を通過したビーム断面が略円形となる位置に設置するのであるが、第１光源１０の戻り光と第２光源１５の戻り光の焦点距離が異なるとビーム断面が略円形となる位置が異なるため、いずれかのフォーカスエラー信号に誤差が生じてしまうのである。
【００１４】
以上説明したように、２つの光源を必要とするＤＶＤ／ＣＤコンパチブル再生装置は、光源が１つの光ピックアップ装置に比して、合成プリズムが必要となりコスト高となると共に、第1光源１０を第1ビームスプリッタ１３の一方の面から照射した場合は、第２光源１５は、第1光源１０に対して直角となる他方の面から照射する必要があり、光学系を配置する空間が大きくなり、光ピックアップ装置が大型化すると云う問題があった。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑み成されたものであり、その目的は合成プリズムを用いることなく、小型化が可能な２波長対応の光ピックアップ装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明にかかる光ピックアップ装置は、第１レーザビームを発する第１発光源と、該第１発光源に近接配置され第１レーザビームと波長の異なる第２レーザビームを発する第２発光源とが一体化された発光手段と、前記第１及び第２レーザビームを記録媒体に導くとともに前記記録媒体で反射された反射ビームを光検出手段に導く光路を形成するものであって前記第1及び第２レーザビームのいずれもが通過する複数の光学素子から構成される光学系とを有し、読取り波長の異なる記録媒体の情報を読取り可能な光ピックアップ装置であって、前記光検出手段は３列３行に配列された９つの受光領域を有する９分割ディテクタを含んで構成され、前記第１及び第２レーザビームは、前記９分割ディテクタの中央の前記受光領域を含む２列２行に配列された４つの受光領域において受光されるとともに、前記第１及び第２レーザビームを受光する４つの受光領域は、互いに異なるものであって、前記４つの受光領域の各々の受光量の演算により少なくとも読取り信号及びフォーカスエラー信号が生成されることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項２記載の発明に係る光ピックアップ装置は、請求項1記載の光ピックアップ装置であって、前記９分割ディテクタの両側には、トラッキングエラー信号生成に用いられる一対の受光部が形成され、前記一対の受光部は、前記第１レーザビームを挟んでその両側に生成される一対の第１サブビーム及び前記第２レーザビームを挟んでその両側に生成される一対の第２サブビームの何れかをも受光できる範囲をもって形成されることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、読取波長の異なるＤＶＤとＣＤ又はＣＤＲを再生する光ピックアップ装置を例として説明する。尚、再生される情報記録メディアはこれらに限られることはなく、読取波長の異なる複数のディスクを再生する光ピックアップ装置であれば本発明は適用可能である。
【００２１】
図１は、本発明の第1実施形態による光ピックアップ装置１００の要部構成図であり、図に基づき光ピックアップ装置１００の構成を説明する。光ピックアップ装置１００は、発光手段である波長の異なる２つのレーザビームを出射する半導体レーザ素子５０と、出射されたレーザビームからトラッキングエラー生成用の一対のサブビームを生成するグレーティング５１と、半導体レーザ素子５０から発射されたレーザビームを反射して光ディスク５５に導くとともに、光ディスク５５の記録面から反射されたレーザビームを透過して光検出装置６０に向かう方向に導くハーフミラー５２と、レーザビームを平行光に変換するコリメータレンズ５３と、波長の異なるレーザビームを集束して同一直線上の異なる位置に焦点を結ばせて適切な大きさのビームスポットを形成する二焦点レンズ５４と、非点収差発生素子であるシリンドリカルレンズ５６と、光検出手段である光検出装置６０とで構成している。
【００２２】
このように、本実施形態は、フォーカスサーボ調整は非点収差法で行ない、トラッキングサーボ調整は３ビーム法で行なうものである。尚、半導体レーザ素子５０の駆動回路やディスク判別回路等の電気回路は従来例と同様であり省略してある。
【００２３】
半導体レーザ素子５０は、ＣＤ及びＣＤＲ読取り用で波長が７８０ｎｍのレーザビームとＤＶＤ読取り用で波長が６５０ｎｍのレーザビームを発射するワンチップレーザーダイオード３０であり、その構造を図２及び図３に示す。図２はワンチップレーザーダイオード３０の断面図を、図３はワンチップレーザーダイオード３０のサブマウント図を示している。
【００２４】
ワンチップレーザーダイオード３０は、図２に示すように外形寸法が３００μｍ×４００μｍ×１００〜１２０μｍ程度のＧａＡｓ基板３１上に、ｎ型のＡｌＸＧａＹＩｎ１−Ｘ−ＹＰ層３３と、ＡｌｘＧａＹＩｎ１−Ｘ−ＹＰ活性層３４と、ｐ型のＡｌＸＧａＹＩｎ１−Ｘ−ＹＰ層３５を積層し、活性層３４の中央に波長６５０ｎｍの第1レーザビームを発光する第1発光源となる６５０ｎｍ発光部３６が形成されると共に、ｎ型のＡｌＸＧａ１−ＸＡｓ層３７と、ＡｌＸＧａ１−ＸＡｓ活性層３８と、Ｐ型のＡｌＸＧａ１−ＸＡｓ層３９を積層し、活性層３８の中央に波長７８０ｎｍの第２レーザビームを発光する第２発光源となる７８０ｎｍ発光部４０が形成され、厚さ４μｍ程度の２つの活性層３４、３８は分離溝３２により分離された構造になっている。また、ワンチップレーザーダイオード３０は、ＧａＡｓ基板３１の底面側に共通電極４１が、第１発光源の天面側に６５０ｎｍ用のＡｕ電極４２が、第２発光源の天面側に７８０ｎｍ用のＡｕ電極４３が夫々形成されている。つまり、ワンチップレーザーダイオード３０は、第１及び第２発光源の一方の電極が共通電極として形成された半導体レーザ素子５０である。
【００２５】
尚、一般的に「ワンチップ」の素子とは、ワンチップ上に種類の異なる２つの活性層を選択成長法等で作りこむことで、２波長のレーザビームを出力できるようにした素子を意味しているが、本発明においては、１波長のレーザビームを発する２つのレーザ素子をハイブリッド的に例えばシリコンウェーハ上に配置して形成した素子、すなわち、２つの１波長レーザ素子を一体化したユニット化したものも対象とする。
【００２６】
ワンチップレーザーダイオード３０は、図３に示すように、２つのＡｌ電極４５、４６が形成されたシリコンウェーハ４４上に載置したサブマウントの形態で使用される。つまり、サブマウントは、６５０ｎｍ発光素子用のＡｌ電極４５と７８０ｎｍ発光素子用のＡｌ電極４６が形成されたシリコンウェーハ４４上に、共通電極４１を上にしてワンチップレーザーダイオード３０を載置し、６５０ｎｍ電極４２と７８０ｎｍ電極４３を２つのＡｌ電極４５、４６に夫々半田付けしたものであり、共通電極４１及び２つのＡｌ電極４５、４６に図示しない引出線を半田付けして使用される。そして、共通電極４１とＡｌ電極４５間に所定の電圧が印可されると発光窓４７から波長６５０ｎｍの第１レーザビームが発射され、共通電極４１とＡｌ電極４６間に所定の電圧が印可されると発光窓４８から波長７８０ｎｍの第２レーザビームが発射され、ビーム形状は何れも図に示すように楕円形状をしている。そして、サブマウント状のワンチップレーザーダイオード３０は、例えば図示しない発光窓と複数の出力端子を設けたケースに収納され、半導体レーザ素子５０として用いられる。
【００２７】
次に、本発明の第１実施形態による光ピックアップ装置１００の動作を説明する。本発明の第１実施形態による光ピックアップ装置１００に用いられる半導体レーザ素子５０は、上述したように同一チップ上に波長６５０ｎｍの第１レーザビームを発する６５０ｎｍ発光部３６と、波長７８０ｎｍの第２レーザビームを発する７８０ｎｍ発光部４０が略１００ｎｍの間隔で異なる位置に形成されている。従って、図１に示すように第1レーザビームの光路と第２レーザビームの光路は一致せず若干異なっている。
【００２８】
尚、第１レーザビームと第２レーザビームは選択駆動されるので２つの光路が同時に形成されることはない。しかし、本明細書の図面において、第１レーザビームの入射光Ｌｄ（図中実線）と、第２レーザビームの入射光Ｌｃ（図中点線）と、情報記録面で反射された第１レーザビームの戻り光Ｌｄｒと、第２レーザビームの戻り光Ｌｃｒとを同一図面内に全て記載して、説明をわかりやすくしている。
【００２９】
次に発光部３６と発光部４０の位置の設定について説明する。一般に光源と対物レンズを含んで構成される光ピックアップ装置において、光源は対物レンズの中心軸上に配置して用いられるが、本実施形態の半導体レーザ素子５０は、上述したように第１レーザビームと第２レーザビームが略１００ｎｍ離れた位置から発射されるため、２つのレーザビームをともにレンズの中心軸上に配置することはできない。そこで、光学系の中心軸に対する２つの光源の位置関係を最適化する必要がある。
【００３０】
図４に示すように、光源Ｅｉを対物レンズＬの中心軸Ｙ上に配置するとビームスポット径を最も小さくなることが分かっている。従って、対物レンズＬの中心軸Ｙに位置する光源Ｅｉは、理想の発光点とすることができる。しかし、光源の中心Ｅａと光軸Ｙとが一致しない場合は、「像高」Ｈとなり、「収差」が存在する。「収差」は読取信号に悪影響を及ぼすものであるためできるだけ少なくする方が望ましい。
【００３１】
図５は像高と収差の関係を示すものであり、点線はＤＶＤを再生する時の像高と収差の関係を示し、実線はＣＤを再生する時の像高と収差の関係を示している。同図からわかるように、ＤＶＤ再生時における収差はＣＤ再生時の収差に比べて像高に拘らず大きく、ＤＶＤ再生時における収差の増加の割合（点線の傾き）は、ＣＤ再生時の収差の増加の割合（実線の傾き）に比べて大きい。また、像高＝０の場合、即ち発光点を光軸上に配置する場合においても、ＤＶＤ再生時における収差は、ＣＤ再生時の収差に比べて大きい。これは、ＤＶＤがＣＤよりも情報が高密度で記録されていて、ディスクに照射するビームスポット径をＣＤよりも小さくすることによるものである。すなわち、ＤＶＤのように記録密度の高いディスクを短波長のレーザビームによって読取るものは、ＣＤのように記録密度の低いディスクを長波長のレーザビームによって読取る場合に比べて像高ズレの悪影響を受けやすいのである。
【００３２】
そこで、本発明の第１実施形態による光ピックアップ装置１００においては、レーザ素子５０は、第１レーザビームを発する６５０ｎｍ発光部３６を光学系の中心軸上に配置するか、或いは６５０ｎｍ発光部３６から光学系の中心軸までの距離を、第２レーザビームを発する７８０ｎｍ発光部４０から光学系の中心軸までの距離よりも小さくなるように設定している。すなわち、像高ズレによる収差の悪影響の大きいＤＶＤがＣＤに比べて像高ズレが小さくなるようにしている。
【００３３】
次に、図１を用いて記録媒体としてＤＶＤ及びＣＤを再生する場合の動作を説明する。尚、本発明の実施形態の光ピックアップ装置１００は、従来例と同様ディスク判別を行い、当該ディスク判別結果に基づいて、半導体レーザ素子５０の一方の発光源だけを選択駆動するようにしている。
【００３４】
ＤＶＤの光ディスク５５を再生する場合において、半導体レーザ素子５０から発射された第１レーザビームの入射光Ｌｄ（図中実線で示す）は、グレーティング５１を介してハーフミラー５２により一部が反射され、コリメータレンズ５３によって平行な光束にされた後、二焦点レンズ５４に入射する。二焦点レンズ５４に入射した第1レーザビームは、回折素子５４ａにより０次光、±１次光及びその他の高次光に回折されるが、ＤＶＤの再生には０次光を用いるので、対物レンズ５４ｂは第１レーザビームの０次光を光ディスク５５の情報記録面Ｄ上に集光する。そして、ＤＶＤの情報記録面Ｄで反射された第１レーザビームの戻り光Ｌｄｒは、二焦点レンズ５４及びコリメータレンズ５３を通過し、ハーフミラー５２によりその一部が透過され、シリンドリカルレンズ５６を通過して光検出装置６０の第１検出部６１に入射する。
【００３５】
一方、ＣＤの光ディスク５５を再生する場合において、半導体レーザ素子５０から発射された第２レーザビームの入射光Ｌｃ（図中実線で示す）は、グレーティング５１を介してハーフミラー５２により一部が反射され、コリメータレンズ５３によって平行な光束にされた後、二焦点レンズ５４に入射する。二焦点レンズ５４に入射した第1レーザビームは、回折素子５４ａにより０次光、±１次光及びその他の高次光に回折されるが、ＣＤの再生には±１次光の何れか一方を用いるので、対物レンズ５４ｂは回折素子５４ａにより回折された第２レーザビームの入射光Ｌｃの±１次光を光ディスク５５の情報記録面Ｃ上に集光する。そして、ＣＤの情報記録面Ｃで反射された第２レーザビームの戻り光Ｌｃｒは、二焦点レンズ５４及びコリメータレンズ５３を通過し、ハーフミラー５２によりその一部が透過され、シリンドリカルレンズ５６を通過して光検出装置６０の第２検出部６２に入射する。
【００３６】
各情報記録面Ｄ、Ｃで反射された２つの戻り光Ｌｄｒ、Ｌｃｒは、二焦点レンズ５４を境にしてコリメータレンズ５３、ハーフミラー５２、シリンドリカルレンズ５６の同一の光学部品を通過して光検出装置６０に到達するので、戻り光路長は同一である。しかし、第１レーザビームと第２レーザビームの波長は異なるため、光学部品を通過する際の屈折率が異なり、よって、戻り光の光軸方向における各戻り光Ｌｄｒ、Ｌｃｒの焦点位置は異なる。
【００３７】
そこで、本発明の実施形態による光ピックアップ装置１００に用いられる光検出装置６０は、第1検出部６１と第２検出部６２の高さを異ならせることで、戻り光ＬｄｒとＬｃｒの受光位置、すなわち戻り光ＬｄｒとＬｃｒの光路長を異ならせ、各々焦点位置で受光するように第１検出部６１と第２検出部６２の高さを設定している。具体的には、図６及び図７に示すように構成している。図６は光検出装置６０の平面図を示し、図７は光検出装置６０の側面図を示す。
【００３８】
光検出装置６０は、図６に示すように３ビーム法及び非点収差法に対応して構成したものであり、ＤＶＤの主ビームＭ１（第１レーザビームの主ビーム）を受光する分割領域３、４、７、８に４分割された第1検出部６１と、ＣＤの主ビームＭ２（第２レーザビームの主ビーム）を受光する分割領域１、２、５、６に４分割された第２検出部６２とが並列して近接配置されると共に、トラッキングエラーＴＥ信号生成に用いられる第１及び第２レーザビームの副ビームＳ１ａ、Ｓ２ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ２ｂを受光する２つの副検出部６３ａ、６３ｂが、第１検出部６１及び第２基板を挟んだ両側に配置され、各々の検出部は基板６４上に設けられている。
【００３９】
また、図７に示すように、第１検出部６１と第２検出部６２は戻り光Ｌｄｒ及びＬｃｒの主光線に対して受光面が略垂直となるように配され、その主光線方向の高さは、各々、第１及び第２レーザビームの戻り光であるＬｄｒ及びＬｃｒを適正位置で受光できるように、例えばΔＬだけ異ならせて構成している。具体的には、シリンドリカルレンズ５６によって非点収差を付与された戻り光Ｌｄｒに対し、そのビーム断面が略円形となる位置に第１検出部６１の受光面を位置させ、同様にして非点収差を付与された戻り光Ｌｃｒに対し、そのビーム断面が略円形となる位置に第２検出部６２の受光面を位置させる。
【００４０】
また、２つの副検出部６３ａ、６３ｂの高さｈは、第1検出部６１の高さと第２検出部６２の高さの略中央の高さに設定する。すなわち、２つの副検出部６３ａ、６３ｂは第１のレーザビームの副ビームＳ１ａ、Ｓ２ａと第２のレーザビームの副ビームＳ１ｂ、Ｓ２ｂの両方を受光するため、略中間の高さ位置にすることで色収差の悪影響を最も少なくしている。
【００４１】
なお、第１検出部６１と第２検出部６２の主光線方向の高さ位置は、上述した位置に限られるものではなく、ビーム断面が略円形となる位置に少しでも近づけて受光面を設置できれば良く、第１検出部と第２検出部の受光面が同一面状に形成された光検出装置を用いる場合と比べて、色収差の悪影響を多少でも少なくできるものであれば良い。
【００４２】
次に本実施形態に用いられる３ビーム法及び非点収差法の概要について、図８及び図９に基づいて簡単に説明する。３ビーム法は、図８に示すように２つの副ビームスポットＳ１、Ｓ２を主ビームスポットＭに対して夫々逆向きにＱだけオフセットさせる。オフセット量Ｑは、トラックピッチＰの約１／４とされる。各副ビームスポットＳ１、Ｓ２による反射光は、副検出部６３ａ、６３ｂで夫々検出され、その検出出力の差分がトラッキングエラーＴＥ信号となる方式である。
【００４３】
非点収差法を行なうための４分割検出部は、一方の分割線が情報記録面のトラック方向に平行になり、他方の分割線が光ディスクのラジアル方向に平行に配置される。図９（ｂ）に示したように、ビームスポットが略円形状の場合、互いに対角線上にある受光部に照射されるビームスポットの面積は等しくなり、フォーカスエラーＦＥ信号成分は「０」となる。また、フォーカスが合っていない場合は、シリンドリカルレンズ５６の非点収差特性により、図９（ａ）又は図９（ｃ）に示すように対角線方向に楕円形状のビームスポットが形成される。この場合、一方の対角線上にある受光部に照射されるビームスポットの面積と他方の受光部の面積が異なり、フォーカスエラーＦＥ信号として出力される。そして４つの各受光面に結像されたスポット像に応じて電気信号を復調回路及びエラー検出回路に供給する。
【００４４】
次に、本実施形態の光検出装置６０によりトラッキングエラーＴＥ信号、フォーカスエラーＦＥ信号及びＲＦ信号を算出する演算回路について図１０を用いて説明する。同図に示されるように、演算処理部８０は、６つの加算器８１〜８６と、３つの減算器８７〜８９で構成される。なお、副検出部６３ａの検出信号をＡ、副検出部６３ｂの検出信号をＣ、第1検出部の分割領域１、２、５、６及び第２検出部の分割領域３、４、７、８から出力される８つの検出信号をＢ１〜Ｂ８で示すものとする。
【００４５】
先ず、２つの副検出部６３ａ、６３ｂは、第１レーザビームと第２レーザビームに対して共有するトラッキングエラー信号検出用であり、２つの副検出部６３ａ、６３ｂから出力される検出信号Ａ及びＣは、減算器８９で減算され、Ａ−ＣがトラッキングエラーＴＥ信号となる。
【００４６】
次に、第１及び第２検出部６１、６２において、４分割された各検出部の検出出力をＢ１〜Ｂ８とすれば、第２検出部６２から出力される検出出力Ｂ１と検出出力Ｂ６は、加算器８１で加算される。また、検出出力Ｂ２と検出出力Ｂ５は、加算器８２で加算される。そして、加算器８１と加算器８２の出力は、加算器８５で加算される。加算器８５の出力信号は、Ｂ１＋Ｂ２＋Ｂ５＋Ｂ６となり、第２検出部６２のＲＦ信号（第２ＲＦ信号）となる。また、加算器８１と加算器８２の出力は、減算器８７で減算される。減算器８７の出力信号は、（Ｂ１＋Ｂ６）−（Ｂ２＋Ｂ５）となり、第２検出部６２のフォーカスエラーＦＥ信号（第２ＦＥ信号）となる。
【００４７】
一方、第１検出部６１から出力される検出出力Ｂ３と検出出力Ｂ８は、加算器８３で加算される。また、検出出力Ｂ４と検出出力Ｂ７は、加算器８４で加算される。そして、加算器８３と加算器８４の出力は、加算器８６で加算される。加算器８６の出力信号は、Ｂ３＋Ｂ８＋Ｂ４＋Ｂ７となり、第１検出部６１のＲＦ信号（第１ＲＦ信号）となる。また、加算器８３と加算器８４の出力は、減算器８８で減算される。減算器８８の出力信号は、（Ｂ３＋Ｂ８）−（Ｂ４＋Ｂ７）となり、第１検出部６１のフォーカスエラーＦＥ信号（第１ＦＥ信号）となる。
【００４８】
次に、本発明の光ピックアップ装置１００の第２実施形態について図１１及び図１３を用いて説明する。本実施形態は第１実施形態と比べて光検出装置６６に関する構成が異なるものであり、その他の構成は第１実施形態と同一である。図１１に光検出装置６６の平面図を、図１２に光検出装置６６の側面図を示す。
【００４９】
図１１に示す光検出装置６６は、上述した第1検出部６１と第２検出部６２の一部の受光部を第１及び第２レーザビームの主ビームＭ１、Ｍ２の受光に共用した６分割検出部６５と、トラッキングエラーＴＥ信号生成に用いられる６分割検出部６５の外形よりも大きい第１及び第２レーザビームの副ビームＳ１ａ、Ｓ２ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ２ｂを受光する２つの副検出部６３ａ、６３ｂを基板６４上に構成したものであり、６分割検出部６５と２つの副検出部６３ａ、６３ｂの受光面が同一平面となるようにその高さは同一に形成している。さらに、光検出装置６６は、色収差の悪影響を減少させるため、図１２に示すように、基板６４が傾斜した状態で設置されており第１レーザビームの主ビームＭ１を受光する受光面と、第２レーザビームの主ビームＭ２が照射される受光面の高さが主光線方向にΔＬだけ異なるように構成している。
【００５０】
また、図１３に示す光検出装置６６は、第２実施形態の応用例であり、６分割検出部６５のみを傾斜させるとともに、副検出部６３ａ、６３ｂは第１及び第２レーザビームの主光線に対して受光面が垂直となるように設置している。なお、第１レーザビームの主ビームＭ１を受光する受光面と第２レーザビームの主ビームＭ２が照射される受光面の主光線方向における高さ位置の設定は、第１実施形態の場合と同様に、色収差の悪影響を除去するよう適宜設定すれば良い。
【００５１】
図１１に示すように、第１レーザビームの主ビームＭ１は、受光部６５の分割領域２、３、５、６にて受光され、第２レーザビームの主ビームＭ２は、受光部６５の分割領域１、２、４、５にて受光される。すなわち、受光部６５の分割領域２、５が主ビームＭ１と主ビームＭ２の受光に共用されている。
【００５２】
従って、第１レーザビームを受光する場合は、分割領域２、３、５、６からの検出出力を演算したＢ２＋Ｂ６＋Ｂ３＋Ｂ５がＤＶＤ用のＲＦ信号となり、（Ｂ２＋Ｂ６）−（Ｂ３＋Ｂ５）がＤＶＤ用のフォーカスエラーＦＥ信号となる。一方、第２レーザビームが受光された場合は、同様にして、Ｂ１＋Ｂ５＋Ｂ２＋Ｂ４がＣＤ用のＲＦ信号であり、（Ｂ１＋Ｂ５）−（Ｂ２＋Ｂ４）がＣＤ用のフォーカスエラーＦＥ信号となる。また、トラッキングエラーＴＥ信号は、第1実施形態と同様にＡ−Ｃとなる。このように構成することで、第1実施形態に用いた光検出装置６０の場合と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
次に本発明の光ピックアップ装置１００の第３実施形態について図１４及び図１５を用いて説明する。本実施形態は第１実施形態と比べて光検出装置７０に関する構成が異なるものであり、その他の構成は第１実施形態と同一である。図１４に光検出部７０の平面図を、図１５に光検出部７０の側面図を示している。
【００５４】
光検出装置７０は、３列３行に配置された分割領域１〜９からなる９つの受光領域を有する９分割ディテクタである９分割検出部７１と、トラッキングエラーＴＥ信号生成に用いられる９分割検出部７１の外形よりも大きい第１及び第２レーザビームの副ビームＳ１ａ、Ｓ２ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ２ｂを受光する２つの副検出部６３ａ、６３ｂを基板６４上に構成したものであり、９分割検出部７１と２つの副検出部６３ａ、６３ｂの受光面が同一平面となるようにその高さは同一に形成している。さらに、第２実施形態と同様に、光検出装置７０は、色収差の悪影響を減少させるため、図１５に示すように、基板６４が傾斜した状態で設置されており第１レーザビームの主ビームＭ１を受光する受光面と、第２レーザビームの主ビームＭ２が照射される受光面の高さが主光線方向にΔＬだけ異なるように構成している。
【００５５】
図１４に示すように、第１レーザビームの主ビームＭ１は分割領域５、６、８、９にて受光され、第２レーザビームの主ビームＭ２は分割領域１、２、４、５にて受光される。従って、第1レーザビームが受光された場合は、Ｂ５＋Ｂ９＋Ｂ６＋Ｂ８がＤＶＤ用のＲＦ信号であり、（Ｂ５＋Ｂ９）−（Ｂ６＋Ｂ８）がＤＶＤ用のフォーカスエラーＦＥ信号となる。また、第２レーザビームが受光された場合は、Ｂ１＋Ｂ５＋Ｂ２＋Ｂ４がＣＤ用のＲＦ信号であり、（Ｂ１＋Ｂ５）−（Ｂ２＋Ｂ４）がＣＤ用のフォーカスエラーＦＥ信号となる。また、トラッキングエラーＴＥ信号は、第1及び第２実施形態の場合と同様にＡ−Ｃとなる。
【００５６】
次に９分割検出部７１を有する光検出器７０を用いることの利点について説明する。上述したように半導体レーザ素子５０から出射されるビームのスポット形状は略楕円形状であるが、この長軸のディスクのトラックに対する角度を適宜設定することで、所望の読取り性能を得る設計手法が知られている。この設定を行なう際には、例えば図７に示した光検出器６６を用いるとすると、半導体レーザ素子５０の位置調整に応じて光検出器６６の位置も調整する必要がある。ところが、本実施形態の９分割検出部７１を有する光検出器７０を用いることで、光検出器７０の位置調整を行うことなく、略楕円形状のスポットの角度調整が可能となるのである。これについて、図１６乃至図１８を用いて具体的に説明する。
【００５７】
図１６は、記録媒体である光ディスク５５のトラック上に照射される楕円形状のビームスポットの長軸がトラックと平行になるように半導体レーザ素子５０を配置した場合を示したものである。
【００５８】
図１６（ａ）に示すように、ビームスポットの長軸がトラックと平行になるように照射した場合は、隣接するピットにビームスポットが被さるので、解像度が悪化し、ＲＦ信号の検出精度が低下する。しかし、ビームスポットがトラック上に載る領域が広いるので、オントラック検出信号の検出精度が高い。よって、トラックカウントしながら所望のアドレスへ移動するトラックカウントサーチ等を行なう場合に適しており、高速サーチを行なう機器等に向いている。
【００５９】
このとき、図１６（ｂ）に示すように、９分割検出部７１で受光される第１レーザビームの主ビームＭ１は分割領域２、３、５、６で受光し、第２レーザビームの主ビームＭ２は分割領域１、２、４、５で受光させる。一方、光検出装置７０は、図１６（ｃ）に示すガイド構造によって、ビームの主光線方向にのみ移動可能に構成し、第１レーザビーム及び第２レーザビームの受光点間隔を所望の距離とできるようにしている。ここでは、第１レーザビーム及び第２レーザビームの受光点間隔が最小となるように光検出装置７０の位置を例えば図中ｘの位置に設定する。
【００６０】
図１７は、記録媒体である光ディスク５５のトラック上に照射される楕円形状のビームスポットの長軸がトラックと垂直となるように半導体レーザ素子５０を配置した場合を示したものである。図１７（ａ）に示すように、ビームスポットの長軸がトラックと垂直になり隣接するピットにビームスポットが架からないので、図１６（ａ）の場合に比して解像度は良くなるが、ビームスポットがトラック上に載る領域は図１６（ａ）の場合より小さくなるため、トラック検出精度が悪くなる。よって、再生信号の検出精度を重視した機器に向いている。
【００６１】
このとき、図１７（ｂ）に示すように、９分割検出部７１で受光される第１レーザビームの主ビームＭ１は分割領域１、２、４、５で受光し、第２レーザビームの主ビームＭ２は分割領域４、５、７、８で受光させることで、図１６（ｂ）の状態から光検出器７０の位置を移動させることなく主ビームＭ１、Ｍ２をともに適正状態で受光することができる。また、第１レーザビーム及び第２レーザビームの受光点間隔は図１６（ｂ）の場合と変らないため、光検出装置７０をガイド構造に沿ってビームの主光線方向に移動させる必要もなく、図１６（ｃ）の場合と同様に図中ｘの位置に設定する。
【００６２】
図１８は、記録媒体である光ディスク５５のトラック上に照射される楕円形状のビームスポットの長軸がトラックに対して略４５度となるように半導体レーザ素子５０を配置した場合を示したものである。この場合は、図１６及び図１７の中間的性能を示すことになり、オントラック検出精度及び再生信号の検出精度がともに劣化しない実用的な機器に向いている。
【００６３】
このとき、図１８（ｂ）に示すように、９分割検出部７１で受光される第１レーザビームの主ビームＭ１は分割領域２、３、５、６で受光し、第２レーザビームの主ビームＭ２は分割領域４、５、７、８で受光させることで、光検出器７０を回転させることなく主ビームＭ１、Ｍ２をともに適正状態で受光することができる。そして、第１及び第２レーザビームの受光点間隔は図１６（ｂ）及び図１７（ｂ）の場合よりも広がるため、光検出装置７０をガイド構造に沿ってビームの主光線方向に移動させ、図１８（ｃ）に示すｙの位置に設定する。
【００６４】
以上、説明したように、ビームスポットが楕円形状の場合は、トラックに対するビームスポットの角度により性能が異なるので、例えば、ＲＦ信号の光電変換精度や、ＲＦ信号の変換処理能力が低い場合は、解像度が良い図１７の方法を選択し、高速サーチを行う必要が有る場合は、トラック検出精度が高い図１６の方法を選択する等、性能要求に応じてビームスポットの傾斜角度を設定することで、要求性能に沿った製品展開が可能となる。
【００６５】
また、本実施形態の応用として、４列４行に配置された分割領域１〜１６からなる１６分割ディテクタや、５列５行に配置された２５分割ディテクタ等の態様も可能である。このようにして分割領域の数を増やすことによって、主ビームＭ１、Ｍ２の受光点間隔の調整範囲が多様化したり、副ビームの受光も可能となるなどの利点がある。
【００６６】
次に、本発明の光ピックアップ装置１００の第４実施形態について図１９及び図２０を用いて説明する。本実施形態は第２実施形態と同じ光検出装置６６を用いてその配置を異ならせたものであり、その他の構成は第１〜３実施形態と同一である。図１９は第４実施形態の光ピックアップ装置１００の全体構成を示したものであり、図２０は光検出装置６６を示したものである。
【００６７】
図２０に示したように、本実施形態は、受光部６５の受光面が主ビームＭ１、Ｍ２の主光線に対して垂直となるようにする。さらに、受光部６５の受光面は、ビームの主光線方向において、非点収差が付与された主ビームＭ１のビーム断面が略円形となる位置Ｅと同じく非点収差が付与された主ビームＭ２のビーム断面が略円形となる位置Ｆと間に位置するようにする。
【００６８】
これによれば、各主ビームＭ１、Ｍ２のフォーカスエラー信号には僅かな誤差は発生するものの、第１実施形態のように受光部の高さを異ならせて構成したり、第２実施形態のように光検出装置を傾けて配置するといった、コスト高になる構成、煩雑な位置決め作業を必要とせず、主ビームＭ１、Ｍ２の各々に対してバランス良く色収差の悪影響を減少させることができる。なお、光検出装置６６は図６に示した第１実施形態で用いたものを使用することもできる。
【００６９】
以上説明した本発明の各実施形態による光ピックアップ装置１００は、コリメータレンズ５３を用いて、発散光を平行光にして無限光学系で構成したが、これに限らず有限光学系で構成しても良い。
【００７０】
また、対物レンズの構成は、本実施形態の２焦点レンズの態様に限られることはなく、例えば、特開平１０‐１９９０２１号公報に記載されるような、切欠によって複数の分割面が形成された２焦点レンズを用いても良い。さらに、ＤＶＤ再生用の対物レンズとＣＤ再生用の対物レンズを２個備えて、これらを切換えて用いるようにしても良い。
【００７１】
また、フォーカスサーボ調整及びトラッキングサーボ調整の方法についても、本実施形態の態様に限られることはなく、周知の各種方法を用いてもよい。また、ＤＶＤの再生とＣＤの再生とで必ずしも同じ調整方法を用いることはなく、例えば、トラッキングサーボ調整に関して、ＣＤの再生時は３ビーム法で行ない、ＤＶＤの再生時は位相差法で行なうといった組合せも可能である。
【００７２】
【発明の効果】
本発明によれば、合成プリズムが不要となる等光学系の部品点数が削減できると共に、光学系が集約配置でき、低コスト化と省スペース化が可能である。また、光路の異なる２つのレーザビームに対して検出器の一部を共用することができ、光検出装置の低コスト化と小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による光ピックアップ装置の構成図。
【図２】本発明の第１実施形態による光ピックアップ装置に用いられる半導体レーザ素子の構造図。
【図３】本発明の第１実施形態による光ピックアップ装置に用いられる半導体レーザ素子の構造図。
【図４】光源とレンズの中心軸との位置関係を示す図。
【図５】像高と収差の関係を示す図。
【図６】本発明の第１実施形態の光ピックアップ装置に用いた光検出部の平面図。
【図７】本発明の第１実施形態の光ピックアップ装置に用いた光検出部の側面図。
【図８】３ビーム法を説明するのに用いた図。
【図９】非点収差法を説明するのに用いた図。
【図１０】光検出部の検出信号を処理する演算処理部のブロック図。
【図１１】本発明の第２実施形態の光ピックアップ装置に用いた光検出部の平面図。
【図１２】本発明の第２実施形態の光ピックアップ装置に用いた光検出部の側面図。
【図１３】本発明の第２実施形態の光ピックアップ装置に用いた光検出部の側面図。
【図１４】本発明の第３実施形態の光ピックアップ装置に用いた光検出部の平面図。
【図１５】本発明の第３実施形態の光ピックアップ装置に用いた光検出部の側面図。
【図１６】トラックとビームスポットの長軸を平行に配置した時の光検出部の検出方法を示す図。
【図１７】トラックとビームスポットの長軸を垂直に配置した時の光検出部の検出方法を示す図。
【図１８】トラックとビームスポットの長軸を略４５度に配置した時の光検出部の検出方法を示す図。
【図１９】本発明の第４実施形態による光ピックアップ装置の構成図。
【図２０】本発明の第４実施形態の光ピックアップ装置に用いた光検出部の側面図。
【図２１】従来例における光ピックアップ装置の構造図。
【符号の説明】
５０・・半導体レーザ素子
５１・・グレーティングレンズ
５２・・ハーフミラー
５３・・コリメータレンズ
５４・・二焦点レンズ
５５・・光ディスク
５６・・シリンドリカルレンズ
６０・・光検出装置
６１・・第1検出部
６２・・第２検出部
６３・・副検出部
１００・光ピックアップ装置
【図１】
0004167370.tif 000002
【図２】
0004167370.tif 000003
【図３】
0004167370.tif 000004
【図４】
0004167370.tif 000005
【図５】
0004167370.tif 000006
【図６】
0004167370.tif 000007
【図７】
0004167370.tif 000008
【図８】
0004167370.tif 000009
【図９】
0004167370.tif 000010
【図１０】
0004167370.tif 000011
【図１１】
0004167370.tif 000012
【図１２】
0004167370.tif 000013
【図１３】
0004167370.tif 000014
【図１４】
0004167370.tif 000015
【図１５】
0004167370.tif 000016
【図１６】
0004167370.tif 000017
【図１７】
0004167370.tif 000018
【図１８】
0004167370.tif 000019
【図１９】
0004167370.tif 000020
【図２０】
0004167370.tif 000021
【図２１】
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