JP3786367B2 - 光ピックアップ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ディスクの記録面にレーザ光を照射して情報の記録又は再生を行う光ピックアップ装置に関し、複数種類の光ディスクに対応可能なディスクドライブに利用して有用な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）、ＤＶＤの数倍の容量を有する青紫レーザ用の光ディスクなど、複数種類の光ディスクが実用化されている。このような複数種類の光ディスクに情報の記録又は再生を行う場合には、メディアの種類に応じて波長の異なるレーザ光や開口数の異なる対物レンズを用いる必要がある。
【０００３】
従来、複数の光ディスクに対応可能な従来のディスクドライブとして、２系統の光ピックアップと、これら２系統の光ピックアップをそれぞれ別々にディスクの半径方向に移動させる２系統の移動機構とを備えたものがある。しかしながら、このような構成では、装置全体の構成が大きくなり且つコストも高くなるという課題が生じる。
【０００４】
また、１つの光ピックアップで複数の光ディスクに対応可能とする従来技術として特許文献１に開示された技術もある。この技術は、１つの光ピックアップに３波長のレーザ光を出力する２つの半導体レーザや異なる開口数を有する２つの対物レンズを備え、これらを切り換えて使用するものである。
【０００５】
ところで、光ピックアップにおいては、光ディスクに対向する対物レンズをフォーカス方向とトラッキング方向に駆動させて、レーザ光が対象のデータトラックから外れないようにサーボ制御を行う必要がある。特許文献１に示される装置では、波長の異なるレーザ光にそれぞれ対応させて光センサの受光面群を複数組設け、各波長に対応した受光面群で各波長のレーザ光を検出し、その検出結果から上記サーボ制御に必要なフォーカス誤差信号やトラッキング誤差信号を生成している。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１２３９６９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の技術では、各波長のレーザ光にそれぞれ対応させて光センサに複数組の受光面群を設けていたので、光センサのコストが高くなるという課題があった。
【０００８】
この発明の目的は、複数波長のレーザ光を切り換えて使用することで複数種類の光ディスクに情報の記録や再生が可能な光ピックアップ装置をシンプル且つ安価に構成可能とすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、光ディスクの記録面に波長の異なる三種類のレーザ光を切換え可能に照射することで複数種類の光ディスクに対して情報の記録又は再生を行う光ピックアップ装置であって、上記三種類のレーザ光のうち青紫色の波長のレーザ光を出力する第１のレーザ出力器と、出力波長の異なる２種類のレーザーダイオードを１つにパッケージしてなり上記三種類のレーザ光のうちＣＤ用の波長とＤＶＤ用の波長の２つのレーザ光を出力する第２のレーザ出力器と、上記第１および第２のレーザ出力器から出力されるレーザ光を複数のビームに分割する１個又は複数個の回折格子と、これらのレーザ光を上記第１レーザ出力器および上記第２レーザ出力器から光ディスクの記録面まで導くとともに光ディスクからの反射光を所定の経路に沿って導く光学系と、光ディスクに向かって進行するレーザ光と光ディスクからの反射光とを分離させるビームスプリッタと、該ビームスプリッタにより分離された反射光を受光する光センサとを備え、上記光センサには、順に、田の字状に４分割された第１の受光面、田の字状に４分割された第２の受光面、２分割された第３の受光面とが並んで設けられ、上記第１レーザ出力器から出力され分割された３ビームの反射光および上記第２レーザ出力器から出力され分割された一方の波長の３ビームの反射光は、上記第１〜第３の受光面にそれぞれ受光されるとともに、上記第２レーザ出力器から出力された他方の波長の反射光のうち主ビームは上記第１の受光面に受光されるように構成したものである。
【００１０】
このような手段によれば、１つの光ピックアップ装置で３波長のレーザ光を切り換えて使用し、それにより複数の光ディスクに対応することが出来る。さらに、３波長のレーザ光をそれぞれ使用した各場合において、トラッキング誤差信号を生成するための光検出を少なくとも１０分割された３個の受光面を有する光センサで行うことが出来る。
【００１１】
従って、ＣＤ、ＤＶＤおよび青紫レーザ用の光ディスク等に対応するディスクドライブに搭載されることでディスクドライブの構成をシンプルに且つコンパクトにすることが出来るとともに、光ピックアップ装置の構成部品特に光センサのコストの低減を図ることが出来る。
【００１２】
ここで、上記第２のレーザ出力器は、出力波長の異なる２種類のレーザダイオードが１つにパッケージされてなる半導体レーザから構成できる。この半導体レーザは、レーザダイオードがそれぞれ形成された２つの半導体チップを１つにパッケージしてなるハイブリッド型の半導体レーザでも良いし、１つの半導体チップに２種類のレーザダイオードが形成され１つにパッケージされたモノリシック型の半導体レーザでも良い。
【００１３】
このような半導体レーザにより、２波長のレーザ光を例えば１００μｍなど僅かに離れた２つの発光点か出力することが可能であり、且つのこの間隔も容易に制御可能である。従って、この２つの発光点の間隔と並ぶ方向とを光センサの３個の受光面の間隔と並ぶ方向とに対応づけることで、上記のように各波長のレーザ光を３個の受光面で検出することが可能となる。
【００１４】
さらに具体的には、上記第１レーザ出力器から出力され分割された青紫色の波長の３ビームの反射光は上記第１〜第３の受光面に入射され、その検出結果に基づき差動プッシュプル法によりトラッキング誤差信号が生成され、上記第２レーザ出力器から出力され分割されたＣＤ用の波長の３ビームの反射光は上記第１〜第３の受光面に入射され、その検出結果に基づき３ビーム法によりトラッキング誤差信号が生成され、上記第２レーザ出力器から出力されたＤＶＤ用の波長の反射光のうち主ビームは上記４分割され一番端に形成された第１の受光面に入射され、その検出結果に基づき位相差検出法によりトラッキング誤差信号が生成されるように構成する。
【００１５】
望ましくは、レーザ出力器に反射光が入射されてレーザの外部共振が誘発されるのを防止するため、上記光学系に、ビームスプリッタと協働して光アイソレータとして機能する１／４波長板を設けると良い。ただし、３波長のレーザ光に対応する波長板を設けるのが困難な場合には、使用するレーザ光が切り換わる際に波長板も切り換えられるように構成すれば良い。
【００１６】
また、複数の対物レンズを波長に応じて切り換える構成を有する光ピックアップ装置の場合には、この対物レンズの配置切換機構に波長板を取り付けることで、対物レンズの切換えに伴って波長板も切り換えられるように構成にすると良い。波長板の切換えを独立して行う場合に比べて、装置全体の構成をシンプルにでき且つコストの低減も図ることが出来る。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態の光ピックアップの光学系を示す構成図、図２は、図１のエクスパンダレンズから対物レンズの構成を示す側面図である。
この実施の形態の光ピックアップは、例えば４０５ｎｍ、６５０ｎｍ、７８０ｎｍの３波長のレーザ光と、開口数“ＮＡ＝０．６５”と“ＮＡ＝０．８５”の対物レンズとを切り換えて使用することで、ＣＤ、ＤＶＤ、青紫レーザ用の光ディスクなど複数種類の光ディスクに情報の記録と再生とを可能とするものである。
【００１８】
この光ピックアップは、図１に示すように、光学系の構成として、波長６５０ｎｍと７８０ｎｍのレーザ光を出力する２波長１パッケージの半導体レーザ１１と、４０５ｎｍのレーザ光を出力する半導体レーザ１２と、半導体レーザ１１のレーザ光を３ビームに分離する回折格子１３と、このレーザ光を平行光にするコリメータレンズ１４と、半導体レーザ１２のレーザ光を平行光にするコリメータレンズ１５と、このレーザ光に収差を与えて光スポットの形状を楕円から円形状に修正するプリズム１６と、このレーザ光を３ビームに分離する回折格子１７と、２個の半導体レーザ１１，１２から出力される各レーザ光の経路を同一線上に重ねるハーフミラー１８と、光ディスクに向って進行するレーザ光と光ディスクからの反射光とを分離するビームスプリッタ１９と、ビームを拡大縮小するエクスパンダレンズ２０，２１と、ビームスプリッタ１９と協働して光アイソレータとして機能する１／４波長板２２と、水平方向のビームを垂直方向にする立上げミラー２３（図２）と、光ディスクＤの記録面にレーザ光を集光する２個の対物レンズ２４，２５と、ビームスプリッタ１９で分離された反射光を集光するコリメータレンズ２６と、反射光に所定方向の非点収差を与える円筒レンズ２７と、複数の受光面で反射光の強度を検出する光センサ２８とを備えている。
【００１９】
２個の対物レンズ２４，２５は、一方のレンズ２５が青紫レーザ用の光ディスクに対応する開口数“ＮＡ＝０．８５”のレンズ、もう一方のレンズ２４がＣＤやＤＶＤに対応した開口数“ＮＡ＝０．６５”のレンズである。これらの対物レンズ２４，２５は、配置が切換え可能にされた可動フレーム３０に設けられ、可動フレーム３０が図１の上下方向に移動することで、立上げミラー２３により立ち上げられたレーザ光の光軸位置に、２個の対物レンズ２４，２５が切換え可能に配置されるようになっている。これら可動フレーム３０やその配置を切り換える構成により配置切換機構が構成される。
【００２０】
なお図示は省略するが、対物レンズ２４，２５は、フォーカス方向やトラッキング方向（光ディスクの半径方向に相当）に位置補正可能なようにサーボ制御される駆動装置を介して可動フレーム３０に搭載されている。このサーボ駆動機構については種々の公知技術を適用することが出来る。
【００２１】
１／４波長板２２は、波長４０５ｎｍの青紫レーザに対応してレーザ光の位相を４５°ずらすように構成されたものである。そして、レーザ光がこの波長板２２を行きと帰りで通過することでレーザ光にビームスプリッタ１９で反射しやすい方向の偏光が及ぼされ、ビームスプリッタ１９を通過して半導体レーザ１２に入射されてしまう反射光の光量を少なくし、半導体レーザ１２の外部共振の誘発防止を図っている。
【００２２】
この波長板２２は、支持フレーム３１を介して可動フレーム３０に固定され、可動フレーム３０の移動に伴って配置が変更されるようになっている。そして、青紫レーザ用の対物レンズ２５が光軸位置に配置された場合に波長板２２がレーザ光の経路上に配置され、一方、ＣＤやＤＶＤ用の対物レンズ２４が光軸位置に配置された場合には波長板２２がレーザ光の経路上から外れるようになっている。
【００２３】
なお、ＣＤやＤＶＤ用のレーザ光を出力する半導体レーザ１１についても反射光の入射を避けたいときには、上記の波長板２２と同様にＣＤやＤＶＤ用のレーザ光の波長に対応した１／４波長板を可動フレーム３０に固定し、ＣＤやＤＶＤ用の対物レンズ２４が光軸位置に配置された場合にＣＤやＤＶＤ用の波長板がレーザ光の経路上に配置されるように構成すれば良い。或いは、ＣＤ、ＤＶＤ、青紫レーザ用の３波長のレーザ光（例えば７８０ｎｍ、６５０ｎｍ、４０５ｎｍ）の全てについて位相を４５°ずらすように構成された波長板を用いる場合には、可動フレーム３０と連動させずにレーザ光の経路上に固定させておくように出来る。このような３波長に対応した波長板は、例えば２枚の波長板を接着してなるＤ（Double）タイプの波長板により構成することが可能である。
【００２４】
図３にはＣＤとＤＶＤ用のレーザ光を出力する半導体レーザ１１の模式図を示す。
ＣＤとＤＶＤ用のレーザ光を出力する２波長１パッケージの半導体レーザ１１は、波長６５０ｎｍのレーザ光を出力するレーザダイオードと波長７８０ｎｍのレーザ光を出力するレーザダイオードとが１個の半導体基板上に形成され、それを１パッケージにしたものである。波長６５０ｎｍのレーザ光の発光点と波長７８０ｎｍのレーザ光の発光点とは１００μｍ程度の間隔が開くように形成されている。
【００２５】
図４には光センサ２８の受光面の構成例を示す。同図（ａ）はその第１例、（ｂ）は第２例である。
光センサ２８には、図４（ａ）に示すように、第１〜第３の受光面２８１〜２８３が一列に並んで設けられている。第１と第２の受光面２８１，２８２は田の字状に４分割され、それぞれ４つの分割領域Ｅ〜Ｇ，Ａ〜Ｄにおいてレーザ光の強度検出が可能になっている。また、第３の受光面２８３は２分割されて、２つの分割領域Ｎ，Ｍにおいてレーザ光の強度検出が可能になっている。
【００２６】
図１の光学系において、半導体レーザ１１から出力される波長７８０ｎｍのレーザ光と、半導体レーザ１２から出力される４０５ｎｍのレーザ光とは、回折格子１３，１７でそれぞれ分割された３ビームの光軸がハーフミラー１８より先の光経路上においてそれぞれ重なるように位置調整されている。
【００２７】
さらに、光ディスクから反射して光センサ２８に入射されるこれらの３ビームは、中央のメインビームが中央の受光面２８２の中央に、２つのサブビームが両隣りの受光面２８１，２８３の中央に、それぞれ光スポットＰ０，Ｐ１，Ｐ２を結像するように配置設定されている。
【００２８】
半導体レーザ１１から出力されるもう一方の波長６５０ｎｍのレーザ光は、波長７８０ｎｍのレーザ光と発光点の位置がずれている分、回折格子１３で分割される３ビームの光軸も波長７８０ｎｍの３ビームの光軸と位置がずれる。しかしながら、その位置のずれ量は、半導体レーザ１１の発光点の間隔を制御することで、３ビームのうち隣り合う２ビームの間隔と同じ長さに設定され、且つ、半導体レーザ１１の回転位置を調整することで、光軸の位置のずれる方向も３ビームの並ぶ方向と同一に設定されている。
【００２９】
そして、このような設定により、波長６５０ｎｍのレーザ光が光ディスクで反射して光センサ２８に入射されるときには、中央のメインビームは１個ずれて左側の受光面２８１に光スポットＰ１を結像するように入射される。
【００３０】
次に、上記構成の光ピックアップ装置においてフォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号との生成方法を説明する。
この実施の形態の光ピックアップ装置においては、フォーカス誤差信号は、３波長とも非点収差法等を用いてメインビームを４分割の受光面で検出することで生成する。
【００３１】
すなわち、波長７８０ｎｍと４０５ｎｍのレーザ光を使用するときには、第２受光面２８２の各分割領域Ａ〜Ｄの検出量ＩＡ〜ＩＤに基づき、非点収差法によりフォーカス誤差信号“（ＩＡ＋ＩＣ）−（ＩＢ＋ＩＤ）”が得られる。
【００３２】
また、波長６５０ｎｍのレーザ光を使用するときには、第１受光面２８１の各分割領域Ｅ〜Ｈの検出量ＩＥ〜ＩＨに基づき、非点収差法によりフォーカス誤差信号“（ＩＥ＋ＩＧ）−（ＩＦ＋ＩＨ）”が得られる。
ここで、非点収差法、後述の３ビーム法、差動プッシュプル法、位相差検出法については公知技術なので詳細な説明は省略する。
【００３３】
トラッキング誤差信号は、各波長ごとに異なる方法を用いて生成する。先ず、ＣＤ用の波長７８０ｎｍのレーザ光が使用されるときには、トラッキング誤差はそれほど高精度でなくても良いため、３ビーム法（３スポット法とも云う）を用いて生成する。すなわち、２つのサブビームの強度差“（Ｅ＋Ｆ＋Ｇ＋Ｈ）−（Ｉ＋Ｊ＋Ｋ＋Ｌ）”によりトラッキング誤差信号が得られる。
【００３４】
ＤＶＤ用の波長６５０ｎｍのレーザ光が使用されるときには、位相差検出法（ＤＰＤ法）を用いてトラッキング誤差信号を生成する。位相差検出法では、メインビームを４分割の受光面２８１で検出すればよく、各分割領域Ｅ〜Ｈの検出量ＩＥ〜ＩＨの時間的変化によりトラッキング誤差信号を得ることが出来る。
【００３５】
波長４０５ｎｍの青紫レーザを使用するときには、高精度のトラッキング制御を行うために差動プッシュプル法（ＤＰＰ法）を用いてトラッキング誤差信号を生成する。すなわち、メインビームを４つの分割領域Ａ〜Ｄで受光した検出量ＩＡ〜ＩＤと、一方のサブビームを２つの分割領域Ｎ，Ｍで受光した検出量ＩＮ，ＩＭと、もう一方のサブビームを２つの分割領域（Ｅ＋Ｈ），（Ｆ＋Ｇ）で受光した検出量（ＩＥ+ＩＨ），（ＩＦ＋ＩＧ）とにより、トラッキング誤差信号“［｛（ＩＥ＋ＩＨ）−（ＩＦ＋ＩＧ）｝＋（ＩＮ−ＩＭ）］−ｋ｛（ＩＡ＋ＩＤ）−（ＩＢ＋ＩＣ）｝”を得ることが出来る。
【００３６】
そして、このように生成されたフォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号とが対物レンズ２４，２５のサーボ制御用の回路に供給されて対物レンズ２４，２５が位置変位されることで、メインビームが光ディスクのデータトラックに位置調整されて照射されるようになっている。
【００３７】
以上のように、この実施の形態の光ピックアップ装置によれば、１つの光ピックアップ装置で３波長のレーザ光を切り換えたり対物レンズを切り換えたりして、複数の光ディスクに対応することが出来る。
【００３８】
また、２波長１パッケージの半導体レーザ１１を用いることで、波長６５０ｎｍと７８０ｎｍのレーザ光の光軸にずれが生じるが、このずれ量を３ビームのうちの隣合う２ビームの間隔に対応させ、且つ、ずれの方向を３ビームが並ぶ方向に対応させることで、光センサの受光面を３波長で兼用させ、少なくとも１０分割された３個の受光面を有する光センサにより各波長のフォーカス誤差信号やトラッキング誤差信号を生成することが出来る。
【００３９】
従って、この光ピックアップ装置を搭載することで、ＣＤ、ＤＶＤおよび青紫レーザ用の光ディスクに対応したディスクドライブ装置をシンプル且つコンパクトに構成できるとともに、光ピックアップ装置の光センサのコストの低減も図ることが出来る。
【００４０】
なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、光センサの前段で反射光に非点収差を与える構成として円筒レンズ２７を用いているが、同様に非点収差を与える構成であればどのような構成を適用しても良い。
【００４１】
また、図４（ｂ）に示すように、光センサ２８の第３の受光面２８３は４分割としても良く、この場合、２つの分割領域Ｉ，Ｌを１つの領域とし、２つの分割領域Ｊ，Ｋを１つの領域としてそれぞれ扱うことで、２分割の場合と同様の作用を得ることが出来る。
また、半導体レーザから対物レンズまでレーザ光を導く光学系の構成は発明の主旨を逸脱しない範囲で種々に変更可能である。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に従うと、１台の光ピックアップで複数種類の光ディスクに対応することが可能なため、複数種類の光ディスクに対応するディスクドライブに搭載した場合にディスクドライブをシンプル且つコンパクトに構成できるという効果がある。
【００４３】
また、３波長のレーザ光を用いた各々の場合において、各波長に対応するトラッキング誤差信号を生成するのに、光センサの受光面を兼用して少なくとも１０分割にされた３個の受光面を有する光センサで対応することが可能であり、光学素子のコストの低減を図ることが出来るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の光ピックアップ装置の光学系を示す構成図である。
【図２】図１のエクスパンダレンズと対物レンズの間の構成を示す側面図である。
【図３】図１の２波長１パッケージの半導体レーザを模式的に表わした図である。
【図４】図１の光センサの受光面の構成例を示すもので、（ａ）はその第１例、（ｂ）は第２例である。
【符号の説明】
１１ ２波長１パッケージの半導体レーザ
１２ 半導体レーザ
１３，１７ 回折格子
１４，１５ コリメータレンズ
１６ プリズム
１８ ハーフミラー
１９ ビームスプリッタ
２０，２１ エクスパンダレンズ
２２ １／４波長板
２３ 立上げミラー
２４，２５ 対物レンズ
２６ コリメータメンズ
２７ 円筒レンズ
２８ 光センサ
３０ 可動フレーム（配置切換機構）
２８１〜２８３ 第１〜第３の受光面
Ｐ０〜Ｐ２ 光スポット
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ディスクの記録面にレーザ光を照射して情報の記録又は再生を行う光ピックアップ装置に関し、複数種類の光ディスクに対応可能なディスクドライブに利用して有用な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）、ＤＶＤの数倍の容量を有する青紫レーザ用の光ディスクなど、複数種類の光ディスクが実用化されている。このような複数種類の光ディスクに情報の記録又は再生を行う場合には、メディアの種類に応じて波長の異なるレーザ光や開口数の異なる対物レンズを用いる必要がある。
【０００３】
従来、複数の光ディスクに対応可能な従来のディスクドライブとして、２系統の光ピックアップと、これら２系統の光ピックアップをそれぞれ別々にディスクの半径方向に移動させる２系統の移動機構とを備えたものがある。しかしながら、このような構成では、装置全体の構成が大きくなり且つコストも高くなるという課題が生じる。
【０００４】
また、１つの光ピックアップで複数の光ディスクに対応可能とする従来技術として特許文献１に開示された技術もある。この技術は、１つの光ピックアップに３波長のレーザ光を出力する２つの半導体レーザや異なる開口数を有する２つの対物レンズを備え、これらを切り換えて使用するものである。
【０００５】
ところで、光ピックアップにおいては、光ディスクに対向する対物レンズをフォーカス方向とトラッキング方向に駆動させて、レーザ光が対象のデータトラックから外れないようにサーボ制御を行う必要がある。特許文献１に示される装置では、波長の異なるレーザ光にそれぞれ対応させて光センサの受光面群を複数組設け、各波長に対応した受光面群で各波長のレーザ光を検出し、その検出結果から上記サーボ制御に必要なフォーカス誤差信号やトラッキング誤差信号を生成している。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１２３９６９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の技術では、各波長のレーザ光にそれぞれ対応させて光センサに複数組の受光面群を設けていたので、光センサのコストが高くなるという課題があった。
【０００８】
この発明の目的は、複数波長のレーザ光を切り換えて使用することで複数種類の光ディスクに情報の記録や再生が可能な光ピックアップ装置をシンプル且つ安価に構成可能とすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、光ディスクの記録面に波長の異なる三種類のレーザ光を切換え可能に照射することで複数種類の光ディスクに対して情報の記録又は再生を行う光ピックアップ装置であって、上記三種類のレーザ光のうち青紫色の波長のレーザ光を出力する第１のレーザ出力器と、出力波長の異なる２種類のレーザーダイオードを１つにパッケージしてなり上記三種類のレーザ光のうちＣＤ用の波長とＤＶＤ用の波長の２つのレーザ光を出力する第２のレーザ出力器と、上記第１および第２のレーザ出力器から出力されるレーザ光を複数のビームに分割する１個又は複数個の回折格子と、これらのレーザ光を上記第１レーザ出力器および上記第２レーザ出力器から光ディスクの記録面まで導くとともに光ディスクからの反射光を所定の経路に沿って導く光学系と、光ディスクに向かって進行するレーザ光と光ディスクからの反射光とを分離させるビームスプリッタと、該ビームスプリッタにより分離された反射光を受光する光センサとを備え、上記光センサには、順に、田の字状に４分割された第１の受光面、田の字状に４分割された第２の受光面、２分割された第３の受光面とが並んで設けられ、上記第１レーザ出力器から出力され分割された３ビームの反射光および上記第２レーザ出力器から出力され分割された一方の波長の３ビームの反射光は、上記第１〜第３の受光面にそれぞれ受光されるとともに、上記第２レーザ出力器から出力された他方の波長の反射光のうち主ビームは上記第１の受光面に受光されるように構成したものである。
【００１０】
このような手段によれば、１つの光ピックアップ装置で３波長のレーザ光を切り換えて使用し、それにより複数の光ディスクに対応することが出来る。さらに、３波長のレーザ光をそれぞれ使用した各場合において、トラッキング誤差信号を生成するための光検出を少なくとも１０分割された３個の受光面を有する光センサで行うことが出来る。
【００１１】
従って、ＣＤ、ＤＶＤおよび青紫レーザ用の光ディスク等に対応するディスクドライブに搭載されることでディスクドライブの構成をシンプルに且つコンパクトにすることが出来るとともに、光ピックアップ装置の構成部品特に光センサのコストの低減を図ることが出来る。
【００１２】
ここで、上記第２のレーザ出力器は、出力波長の異なる２種類のレーザダイオードが１つにパッケージされてなる半導体レーザから構成できる。この半導体レーザは、レーザダイオードがそれぞれ形成された２つの半導体チップを１つにパッケージしてなるハイブリッド型の半導体レーザでも良いし、１つの半導体チップに２種類のレーザダイオードが形成され１つにパッケージされたモノリシック型の半導体レーザでも良い。
【００１３】
このような半導体レーザにより、２波長のレーザ光を例えば１００μｍなど僅かに離れた２つの発光点か出力することが可能であり、且つのこの間隔も容易に制御可能である。従って、この２つの発光点の間隔と並ぶ方向とを光センサの３個の受光面の間隔と並ぶ方向とに対応づけることで、上記のように各波長のレーザ光を３個の受光面で検出することが可能となる。
【００１４】
さらに具体的には、上記第１レーザ出力器から出力され分割された青紫色の波長の３ビームの反射光は上記第１〜第３の受光面に入射され、その検出結果に基づき差動プッシュプル法によりトラッキング誤差信号が生成され、上記第２レーザ出力器から出力され分割されたＣＤ用の波長の３ビームの反射光は上記第１〜第３の受光面に入射され、その検出結果に基づき３ビーム法によりトラッキング誤差信号が生成され、上記第２レーザ出力器から出力されたＤＶＤ用の波長の反射光のうち主ビームは上記４分割され一番端に形成された第１の受光面に入射され、その検出結果に基づき位相差検出法によりトラッキング誤差信号が生成されるように構成する。
【００１５】
望ましくは、レーザ出力器に反射光が入射されてレーザの外部共振が誘発されるのを防止するため、上記光学系に、ビームスプリッタと協働して光アイソレータとして機能する１／４波長板を設けると良い。ただし、３波長のレーザ光に対応する波長板を設けるのが困難な場合には、使用するレーザ光が切り換わる際に波長板も切り換えられるように構成すれば良い。
【００１６】
また、複数の対物レンズを波長に応じて切り換える構成を有する光ピックアップ装置の場合には、この対物レンズの配置切換機構に波長板を取り付けることで、対物レンズの切換えに伴って波長板も切り換えられるように構成にすると良い。波長板の切換えを独立して行う場合に比べて、装置全体の構成をシンプルにでき且つコストの低減も図ることが出来る。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態の光ピックアップの光学系を示す構成図、図２は、図１のエクスパンダレンズから対物レンズの構成を示す側面図である。
この実施の形態の光ピックアップは、例えば４０５ｎｍ、６５０ｎｍ、７８０ｎｍの３波長のレーザ光と、開口数“ＮＡ＝０．６５”と“ＮＡ＝０．８５”の対物レンズとを切り換えて使用することで、ＣＤ、ＤＶＤ、青紫レーザ用の光ディスクなど複数種類の光ディスクに情報の記録と再生とを可能とするものである。
【００１８】
この光ピックアップは、図１に示すように、光学系の構成として、波長６５０ｎｍと７８０ｎｍのレーザ光を出力する２波長１パッケージの半導体レーザ１１と、４０５ｎｍのレーザ光を出力する半導体レーザ１２と、半導体レーザ１１のレーザ光を３ビームに分離する回折格子１３と、このレーザ光を平行光にするコリメータレンズ１４と、半導体レーザ１２のレーザ光を平行光にするコリメータレンズ１５と、このレーザ光に収差を与えて光スポットの形状を楕円から円形状に修正するプリズム１６と、このレーザ光を３ビームに分離する回折格子１７と、２個の半導体レーザ１１，１２から出力される各レーザ光の経路を同一線上に重ねるハーフミラー１８と、光ディスクに向って進行するレーザ光と光ディスクからの反射光とを分離するビームスプリッタ１９と、ビームを拡大縮小するエクスパンダレンズ２０，２１と、ビームスプリッタ１９と協働して光アイソレータとして機能する１／４波長板２２と、水平方向のビームを垂直方向にする立上げミラー２３（図２）と、光ディスクＤの記録面にレーザ光を集光する２個の対物レンズ２４，２５と、ビームスプリッタ１９で分離された反射光を集光するコリメータレンズ２６と、反射光に所定方向の非点収差を与える円筒レンズ２７と、複数の受光面で反射光の強度を検出する光センサ２８とを備えている。
【００１９】
２個の対物レンズ２４，２５は、一方のレンズ２５が青紫レーザ用の光ディスクに対応する開口数“ＮＡ＝０．８５”のレンズ、もう一方のレンズ２４がＣＤやＤＶＤに対応した開口数“ＮＡ＝０．６５”のレンズである。これらの対物レンズ２４，２５は、配置が切換え可能にされた可動フレーム３０に設けられ、可動フレーム３０が図１の上下方向に移動することで、立上げミラー２３により立ち上げられたレーザ光の光軸位置に、２個の対物レンズ２４，２５が切換え可能に配置されるようになっている。これら可動フレーム３０やその配置を切り換える構成により配置切換機構が構成される。
【００２０】
なお図示は省略するが、対物レンズ２４，２５は、フォーカス方向やトラッキング方向（光ディスクの半径方向に相当）に位置補正可能なようにサーボ制御される駆動装置を介して可動フレーム３０に搭載されている。このサーボ駆動機構については種々の公知技術を適用することが出来る。
【００２１】
１／４波長板２２は、波長４０５ｎｍの青紫レーザに対応してレーザ光の位相を４５°ずらすように構成されたものである。そして、レーザ光がこの波長板２２を行きと帰りで通過することでレーザ光にビームスプリッタ１９で反射しやすい方向の偏光が及ぼされ、ビームスプリッタ１９を通過して半導体レーザ１２に入射されてしまう反射光の光量を少なくし、半導体レーザ１２の外部共振の誘発防止を図っている。
【００２２】
この波長板２２は、支持フレーム３１を介して可動フレーム３０に固定され、可動フレーム３０の移動に伴って配置が変更されるようになっている。そして、青紫レーザ用の対物レンズ２５が光軸位置に配置された場合に波長板２２がレーザ光の経路上に配置され、一方、ＣＤやＤＶＤ用の対物レンズ２４が光軸位置に配置された場合には波長板２２がレーザ光の経路上から外れるようになっている。
【００２３】
なお、ＣＤやＤＶＤ用のレーザ光を出力する半導体レーザ１１についても反射光の入射を避けたいときには、上記の波長板２２と同様にＣＤやＤＶＤ用のレーザ光の波長に対応した１／４波長板を可動フレーム３０に固定し、ＣＤやＤＶＤ用の対物レンズ２４が光軸位置に配置された場合にＣＤやＤＶＤ用の波長板がレーザ光の経路上に配置されるように構成すれば良い。或いは、ＣＤ、ＤＶＤ、青紫レーザ用の３波長のレーザ光（例えば７８０ｎｍ、６５０ｎｍ、４０５ｎｍ）の全てについて位相を４５°ずらすように構成された波長板を用いる場合には、可動フレーム３０と連動させずにレーザ光の経路上に固定させておくように出来る。このような３波長に対応した波長板は、例えば２枚の波長板を接着してなるＤ（Double）タイプの波長板により構成することが可能である。
【００２４】
図３にはＣＤとＤＶＤ用のレーザ光を出力する半導体レーザ１１の模式図を示す。
ＣＤとＤＶＤ用のレーザ光を出力する２波長１パッケージの半導体レーザ１１は、波長６５０ｎｍのレーザ光を出力するレーザダイオードと波長７８０ｎｍのレーザ光を出力するレーザダイオードとが１個の半導体基板上に形成され、それを１パッケージにしたものである。波長６５０ｎｍのレーザ光の発光点と波長７８０ｎｍのレーザ光の発光点とは１００μｍ程度の間隔が開くように形成されている。
【００２５】
図４には光センサ２８の受光面の構成例を示す。同図（ａ）はその第１例、（ｂ）は第２例である。
光センサ２８には、図４（ａ）に示すように、第１〜第３の受光面２８１〜２８３が一列に並んで設けられている。第１と第２の受光面２８１，２８２は田の字状に４分割され、それぞれ４つの分割領域Ｅ〜Ｇ，Ａ〜Ｄにおいてレーザ光の強度検出が可能になっている。また、第３の受光面２８３は２分割されて、２つの分割領域Ｎ，Ｍにおいてレーザ光の強度検出が可能になっている。
【００２６】
図１の光学系において、半導体レーザ１１から出力される波長７８０ｎｍのレーザ光と、半導体レーザ１２から出力される４０５ｎｍのレーザ光とは、回折格子１３，１７でそれぞれ分割された３ビームの光軸がハーフミラー１８より先の光経路上においてそれぞれ重なるように位置調整されている。
【００２７】
さらに、光ディスクから反射して光センサ２８に入射されるこれらの３ビームは、中央のメインビームが中央の受光面２８２の中央に、２つのサブビームが両隣りの受光面２８１，２８３の中央に、それぞれ光スポットＰ０，Ｐ１，Ｐ２を結像するように配置設定されている。
【００２８】
半導体レーザ１１から出力されるもう一方の波長６５０ｎｍのレーザ光は、波長７８０ｎｍのレーザ光と発光点の位置がずれている分、回折格子１３で分割される３ビームの光軸も波長７８０ｎｍの３ビームの光軸と位置がずれる。しかしながら、その位置のずれ量は、半導体レーザ１１の発光点の間隔を制御することで、３ビームのうち隣り合う２ビームの間隔と同じ長さに設定され、且つ、半導体レーザ１１の回転位置を調整することで、光軸の位置のずれる方向も３ビームの並ぶ方向と同一に設定されている。
【００２９】
そして、このような設定により、波長６５０ｎｍのレーザ光が光ディスクで反射して光センサ２８に入射されるときには、中央のメインビームは１個ずれて左側の受光面２８１に光スポットＰ１を結像するように入射される。
【００３０】
次に、上記構成の光ピックアップ装置においてフォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号との生成方法を説明する。
この実施の形態の光ピックアップ装置においては、フォーカス誤差信号は、３波長とも非点収差法等を用いてメインビームを４分割の受光面で検出することで生成する。
【００３１】
すなわち、波長７８０ｎｍと４０５ｎｍのレーザ光を使用するときには、第２受光面２８２の各分割領域Ａ〜Ｄの検出量ＩＡ〜ＩＤに基づき、非点収差法によりフォーカス誤差信号“（ＩＡ＋ＩＣ）−（ＩＢ＋ＩＤ）”が得られる。
【００３２】
また、波長６５０ｎｍのレーザ光を使用するときには、第１受光面２８１の各分割領域Ｅ〜Ｈの検出量ＩＥ〜ＩＨに基づき、非点収差法によりフォーカス誤差信号“（ＩＥ＋ＩＧ）−（ＩＦ＋ＩＨ）”が得られる。
ここで、非点収差法、後述の３ビーム法、差動プッシュプル法、位相差検出法については公知技術なので詳細な説明は省略する。
【００３３】
トラッキング誤差信号は、各波長ごとに異なる方法を用いて生成する。先ず、ＣＤ用の波長７８０ｎｍのレーザ光が使用されるときには、トラッキング誤差はそれほど高精度でなくても良いため、３ビーム法（３スポット法とも云う）を用いて生成する。すなわち、２つのサブビームの強度差“（Ｅ＋Ｆ＋Ｇ＋Ｈ）−（Ｉ＋Ｊ＋Ｋ＋Ｌ）”によりトラッキング誤差信号が得られる。
【００３４】
ＤＶＤ用の波長６５０ｎｍのレーザ光が使用されるときには、位相差検出法（ＤＰＤ法）を用いてトラッキング誤差信号を生成する。位相差検出法では、メインビームを４分割の受光面２８１で検出すればよく、各分割領域Ｅ〜Ｈの検出量ＩＥ〜ＩＨの時間的変化によりトラッキング誤差信号を得ることが出来る。
【００３５】
波長４０５ｎｍの青紫レーザを使用するときには、高精度のトラッキング制御を行うために差動プッシュプル法（ＤＰＰ法）を用いてトラッキング誤差信号を生成する。すなわち、メインビームを４つの分割領域Ａ〜Ｄで受光した検出量ＩＡ〜ＩＤと、一方のサブビームを２つの分割領域Ｎ，Ｍで受光した検出量ＩＮ，ＩＭと、もう一方のサブビームを２つの分割領域（Ｅ＋Ｈ），（Ｆ＋Ｇ）で受光した検出量（ＩＥ+ＩＨ），（ＩＦ＋ＩＧ）とにより、トラッキング誤差信号“［｛（ＩＥ＋ＩＨ）−（ＩＦ＋ＩＧ）｝＋（ＩＮ−ＩＭ）］−ｋ｛（ＩＡ＋ＩＤ）−（ＩＢ＋ＩＣ）｝”を得ることが出来る。
【００３６】
そして、このように生成されたフォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号とが対物レンズ２４，２５のサーボ制御用の回路に供給されて対物レンズ２４，２５が位置変位されることで、メインビームが光ディスクのデータトラックに位置調整されて照射されるようになっている。
【００３７】
以上のように、この実施の形態の光ピックアップ装置によれば、１つの光ピックアップ装置で３波長のレーザ光を切り換えたり対物レンズを切り換えたりして、複数の光ディスクに対応することが出来る。
【００３８】
また、２波長１パッケージの半導体レーザ１１を用いることで、波長６５０ｎｍと７８０ｎｍのレーザ光の光軸にずれが生じるが、このずれ量を３ビームのうちの隣合う２ビームの間隔に対応させ、且つ、ずれの方向を３ビームが並ぶ方向に対応させることで、光センサの受光面を３波長で兼用させ、少なくとも１０分割された３個の受光面を有する光センサにより各波長のフォーカス誤差信号やトラッキング誤差信号を生成することが出来る。
【００３９】
従って、この光ピックアップ装置を搭載することで、ＣＤ、ＤＶＤおよび青紫レーザ用の光ディスクに対応したディスクドライブ装置をシンプル且つコンパクトに構成できるとともに、光ピックアップ装置の光センサのコストの低減も図ることが出来る。
【００４０】
なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、光センサの前段で反射光に非点収差を与える構成として円筒レンズ２７を用いているが、同様に非点収差を与える構成であればどのような構成を適用しても良い。
【００４１】
また、図４（ｂ）に示すように、光センサ２８の第３の受光面２８３は４分割としても良く、この場合、２つの分割領域Ｉ，Ｌを１つの領域とし、２つの分割領域Ｊ，Ｋを１つの領域としてそれぞれ扱うことで、２分割の場合と同様の作用を得ることが出来る。
また、半導体レーザから対物レンズまでレーザ光を導く光学系の構成は発明の主旨を逸脱しない範囲で種々に変更可能である。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に従うと、１台の光ピックアップで複数種類の光ディスクに対応することが可能なため、複数種類の光ディスクに対応するディスクドライブに搭載した場合にディスクドライブをシンプル且つコンパクトに構成できるという効果がある。
【００４３】
また、３波長のレーザ光を用いた各々の場合において、各波長に対応するトラッキング誤差信号を生成するのに、光センサの受光面を兼用して少なくとも１０分割にされた３個の受光面を有する光センサで対応することが可能であり、光学素子のコストの低減を図ることが出来るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の光ピックアップ装置の光学系を示す構成図である。
【図２】図１のエクスパンダレンズと対物レンズの間の構成を示す側面図である。
【図３】図１の２波長１パッケージの半導体レーザを模式的に表わした図である。
【図４】図１の光センサの受光面の構成例を示すもので、（ａ）はその第１例、（ｂ）は第２例である。
【符号の説明】
１１ ２波長１パッケージの半導体レーザ
１２ 半導体レーザ
１３，１７ 回折格子
１４，１５ コリメータレンズ
１６ プリズム
１８ ハーフミラー
１９ ビームスプリッタ
２０，２１ エクスパンダレンズ
２２ １／４波長板
２３ 立上げミラー
２４，２５ 対物レンズ
２６ コリメータメンズ
２７ 円筒レンズ
２８ 光センサ
３０ 可動フレーム（配置切換機構）
２８１〜２８３ 第１〜第３の受光面
Ｐ０〜Ｐ２ 光スポット
Claims (4)
- 光ディスクの記録面に波長の異なる三種類のレーザ光を切換え可能に照射することで複数種類の光ディスクに対して情報の記録又は再生を行う光ピックアップ装置であって、
上記三種類のレーザ光のうち青紫色の波長のレーザ光を出力する第１のレーザ出力器と、
出力波長の異なる２種類のレーザーダイオードを１つにパッケージしてなり上記三種類のレーザ光のうちＣＤ用の波長とＤＶＤ用の波長の２つのレーザ光を出力する第２のレーザ出力器と、
上記第１および第２のレーザ出力器から出力されるレーザ光を複数のビームに分割する１個又は複数個の回折格子と、
これらのレーザ光を上記第１レーザ出力器および上記第２レーザ出力器から光ディスクの記録面まで導くとともに光ディスクからの反射光を所定の経路に沿って導く光学系と、
光ディスクに向かって進行するレーザ光と光ディスクからの反射光とを分離させるビームスプリッタと、
該ビームスプリッタにより分離された反射光を受光する光センサとを備え、
上記光センサには、順に、田の字状に４分割された第１の受光面、田の字状に４分割された第２の受光面、２分割された第３の受光面とが並んで設けられ、
上記第１レーザ出力器から出力され分割された青紫色の波長の３ビームの反射光は上記第１〜第３の受光面に入射され、その検出結果に基づき差動プッシュプル法によりトラッキング誤差信号が生成され、
上記第２レーザ出力器から出力され分割されたＣＤ用の波長の３ビームの反射光は上記第１〜第３の受光面に入射され、その検出結果に基づき３ビーム法によりトラッキング誤差信号が生成され、
上記第２レーザ出力器から出力されたＤＶＤ用の波長の反射光のうち主ビームは上記４分割され一番端に形成された第１の受光面に入射され、その検出結果に基づき位相差検出法によりトラッキング誤差信号が生成されるように構成されていることを特徴とする光ピックアップ装置。 - 光ディスクの記録面に波長の異なる三種類のレーザ光を切換え可能に照射することで複数種類の光ディスクに対して情報の記録又は再生を行う光ピックアップ装置であって、
上記三種類のレーザ光のうち青紫色の波長のレーザ光を出力する第１のレーザ出力器、および、ＣＤ用の波長とＤＶＤ用の波長のレーザ光を出力する第２のレーザ出力器と、
上記第１および第２のレーザ出力器から出力されるレーザ光を複数のビームに分割する１個又は複数個の回折格子と、
これらのレーザ光を上記第１レーザ出力器および上記第２レーザ出力器から光ディスクの記録面まで導くとともに光ディスクからの反射光を所定の経路に沿って導く光学系と、
光ディスクに向かって進行するレーザ光と光ディスクからの反射光とを分離させるビームスプリッタと、
該ビームスプリッタにより分離された反射光を受光する光センサとを備え、
上記光センサには、順に、田の字状に４分割された第１の受光面、田の字状に４分割された第２の受光面、２分割された第３の受光面とが並んで設けられ、
上記第１レーザ出力器から出力され分割された青紫色の波長の３ビームの反射光は上記第１〜第３の受光面に入射され、その検出結果に基づき差動プッシュプル法によりトラッキング誤差信号が生成され、
上記第２レーザ出力器から出力され分割されたＣＤ用の波長の３ビームの反射光は上記第１〜第３の受光面に入射され、その検出結果に基づき３ビーム法によりトラッキング誤差信号が生成され、
上記第２レーザ出力器から出力されたＤＶＤ用の波長の反射光のうち主ビームは上記４分割され一番端に形成された第１の受光面に入射され、その検出結果に基づき位相差検出 法によりトラッキング誤差信号が生成されるように構成されていることを特徴とする光ピックアップ装置。 - 上記第２のレーザ出力器は、出力波長の異なる２種類のレーザダイオードが１つにパッケージされてなる半導体レーザであることを特徴とする請求項２記載の光ピックアップ装置。
- レーザ光を光ディスクの記録面に集光する２個の対物レンズと、
これら２個の対物レンズをレーザ光の導入位置へ切換え可能に配置する配置切換機構と、
この配置切換機構に結合され一方の対物レンズがレーザ光の導入位置へ配置されたときにレーザ光の経路上に配置され、他方の対物レンズがレーザ光の導入位置へ配置されたときにレーザ光の経路上から外される１／４波長板と、
が設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載の光ピックアップ装置。
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