JPH10106016A

JPH10106016A - 光ピックアップ

Info

Publication number: JPH10106016A
Application number: JP8260391A
Authority: JP
Inventors: Taiichi Mori; 泰一森; Masaharu Fukakusa; 雅春深草; Haruhiko Kono; 治彦河野; Hiroshi Tanigawa; 浩谷川; Kazuyuki Nakajima; 一幸中島
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-10-01
Filing date: 1996-10-01
Publication date: 1998-04-24

Abstract

(57)【要約】【課題】高密度光ディスク用に設計された一般的な集
光レンズを用いて、高密度光ディスクと低密度光ディス
クが再生できる光ピックアップを提供することを目的と
する。【解決手段】光源１１から照射された光を複数光路形
成素子２１で複数の光束に分離し、集光レンズ４０で異
なる位置に収束させ、その際複数光路形成素子２１で形
成された複数の光束のうちの少なくとも１つは真発光点
１１ａとは異なる仮想発光点１２ａを有しているように
構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスクの情報
の記録や再生を行う光ピックアップ装置に係り、特に、
ＣＤやＣＤ−ＲＯＭ等の低密度光ディスクやデジタルビ
デオディスク（ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡ
Ｍ）等の高密度光ディスクのようにディスク基板の厚み
や記録密度等の規格の異なる光ディスクの記録や再生が
可能な光ピックアップに関する。

【０００２】

【従来の技術】低密度光ディスクとして、音楽ソフトや
コンピュータ用ソフトの媒体としてコンパクトディスク
（ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ）が幅広く普及しているが、近
年、映像ソフトや大容量コンピュータソフトの媒体とし
て、高密度光ディスク（ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ）が提
案され実用化されようとしている。高密度光ディスクで
は、光ピックアップの集光手段の開口数を低密度光ディ
スクの０．４５から０．６０に高めるとともに、半導体
レーザの波長を低密度光ディスクの７８０ｎｍから６５
０ｎｍあるいは６３５ｎｍに短波長化することにより、
光ディスクの記録面に結像されるスポット径をさらに微
小化し、記録密度を低密度光ディスクの４．２倍程度に
まで高めている。一方、ディスクの傾きにより生じる波
面収差は開口数の３乗とディスク基板の厚みに比例する
ため、高密度光ディスクではディスクの傾きによる波面
収差が増大することを抑制するために、ディスク基板の
厚みを低密度光ディスクの１．２ｍｍに対して半分の
０．６ｍｍに設定している。

【０００３】このような背景にあって、高密度光ディス
ク用の光ピックアップ装置は、現在までに出版されたソ
フトの資産を有効に活用できるようにするために、高密
度光ディスクだけでなく低密度光ディスクの再生が可能
であることが要求されている。しかしながら、高密度光
ディスク用に設計された光学系をそのまま低密度光ディ
スクに用いると、ディスク基板の厚みの違いにより大き
な球面収差が発生して、結像スポットがボケて情報の再
生ができないという問題が生じる。

【０００４】基板厚みと記録密度の異なる２種類の光デ
ィスクの情報の再生を同一の光学系で行う方法として
は、ＯＰＴＩＣＡＬＲＥＶＩＥＷＶＯＬ．１，Ｎ
Ｏ．１（１９９４）Ｐ．２７−２９に記載されている
２焦点集光レンズを用いる方法が知られている。図８
（ａ）および図８（ｂ）を用いて、従来の２焦点集光レ
ンズを用いた光ピックアップについて説明する。図８
（ａ）および図８（ｂ）は、２焦点集光レンズを用い、
低密度光ディスクと高密度光ディスクの両方のディスク
を再生できる光ピックアップ装置の構成と光の経路を示
している。図８（ａ）、（ｂ）は従来の光ピックアップ
装置の構成と光路を示す図である。図８（ａ）、図８
（ｂ）は光学系の構成は同じであり、光の経路が異なっ
ている。２０１は半導体レーザであり、低密度光ディス
クに使用されていた半導体レーザの波長（７８０ｎｍ）
より短い波長（６３５ｎｍから６５０ｎｍ）の半導体レ
ーザが用いられる。５１は低密度光ディスクであり、基
板厚みは１．２ｍｍである。５２は高密度光ディスクで
あり、基板の厚みは０．６ｍｍである。実際にはどちら
か一方の光ディスクがディスクを回転させるスピンドル
モータ（図示せず）に取り付けられて記録または再生が
行われる。２０４は光軸を中心に同心円状のホログラム
素子２０５が形成された透明基板であり、集光レンズ２
０６と同じ部材に固定されており、レンズ駆動手段（図
示せず）により、集光レンズ２０６と一体にフォーカス
方向とトラッキング方向に可動できるように支持されて
いる。データの記録再生の際には、常に光ディスク５１
または５２の記録面に微小スポットを形成するために、
ディスクの面ぶれに追従するようにフォーカス方向に制
御される。また、常にスポットがデータトラックに追従
するように、トラック方向に制御される。

【０００５】上記従来の光ピックアップの動作を説明す
る。半導体レーザ２０１から放射された光束は、ハーフ
ミラー２０２で光ディスク５１または５２の方向に立ち
上げられて、コリメートレンズ２０３によって平行光束
に変換される。コリメートレンズ２０３で変換された平
行光束は透明基板２０４に入射する。透明基板２０４に
入射した光束の一部はホログラム素子２０５で回折され
るが、残りは回折されずに集光レンズ２０６に入射す
る。集光レンズ２０６は、ディスク基板の厚みが０．６
ｍｍの高密度光ディスク５２用に設計されており、透明
基板２０４を透過してホログラム素子２０５で回折せず
にに直進した光束は基板厚み０．６ｍｍの高密度光ディ
スク５２の記録面上に微小なスポットを結ぶことができ
る。一方、ホログラム素子２０５は、１次回折した光束
が集光レンズ２０６で集光されたときに基板厚み１．２
ｍｍの低密度光ディスク５１の記録面上にスポットを結
ぶように設計されており、ホログラム素子２０５で回折
された１次回折光は、基板の厚みが１．２ｍｍの低密度
光ディスクの記録面上に微小スポットを結ぶことができ
る。上記のように従来の２焦点レンズを用いた光ピック
アップ装置では、ディスク基板の厚みが０．６ｍｍの高
密度光ディスクの記録再生は、ホログラム素子２０５の
回折を受けない光束（０次回折光）により行うが、この
ときホログラム素子２０５によって回折された光のスポ
ットは焦点大きく外れているので記録面上でぼけて広が
っており、ディスク基板の厚みが０．６ｍｍの高密度光
ディスクからの再生への影響はほとんどない。逆に、デ
ィスク基板の厚みが１．２ｍｍの低密度光ディスクの再
生時には、ホログラム素子２０５の１次回折光により行
うが、このとき回折されない透過光のスポットはやはり
焦点が大きく外れているので、再生への影響はほとんど
ない。光ディスク５１あるいは５２の記録面からの反射
光は往路とは逆の経路を通ってハーフミラー２０２に至
り、ハーフミラー２０２を透過してた後凹レンズ２０９
により光検出素子２１０上に集光され再生信号が検出さ
れる。

【０００６】図９（ａ）、図９（ｂ）は、もう一つの従
来例の構成を示している。この例では、集光レンズ２０
６の光ディスクと対向する面と反対の曲面上に直接ホロ
グラム素子２０５が設けられている。他の構成および動
作は図８（ａ）、図８（ｂ）の場合と同様である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記従来
の光ピックアップにおいては、集光レンズ２０６とホロ
グラム素子２０５が形成された透明基板２０４が一体化
されてレンズ駆動機構（図示せず）により駆動されてお
り、集光レンズ２０６と透明基板２０４を一体化する必
要があるために可動部が厚くなり重量も増大するので、
レンズ駆動機構を大きくする必要があり、光ピックアッ
プ装置の小型化軽量化が困難であるという問題があっ
た。

【０００８】また前述のような可動部質量の増大の問題
は生じない場合においても、集光レンズの金型を作製す
る際に曲面上にホログラム素子を精度よく形成すること
は非常に困難であり、またホログラム素子があるために
一個の金型で成形できるレンズの数も従来のレンズの数
よりも少なくなり、製造コストが高くなってしまう問題
があった。

【０００９】本発明は、前記従来の課題を解決するもの
で、２焦点化のためのホログラム素子２０５を設けるこ
とにより、集光レンズを含む可動部が大きくなり重くな
る問題や、また集光レンズの製造コストが高くなる問題
を解決し、高密度光ディスク用に設計された一般的な集
光レンズを用いて、高密度光ディスクと低密度光ディス
クが再生できる光ピックアップを提供することを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本願発明においては、光源と、光源から照射された
光を複数の光束に分離する複数光路形成手段と、複数の
光束をそれぞれ異なる位置に収束させる集光手段と、前
記記録媒体で反射された光を受光して、前記記録媒体に
記録されている情報を電気信号に変換する受光素子とを
備え、前記複数光路形成手段で形成された複数の光束の
うちの少なくとも１つは仮想発光点を有するように構成
している。

【００１１】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、記録密
度の異なる複数の記録媒体を再生可能な光ピックアップ
であって、光源と、前記光源から照射された光を複数の
光束に分離する複数光路形成手段と、前記複数の光束を
異なる位置に収束させる集光手段と、前記記録媒体で反
射された光を受光して、前記記録媒体に記録されている
情報を電気信号に変換する受光素子とを備え、前記複数
光路形成手段で形成された複数の光束のうちの少なくと
も１つは実発光点とは異なる仮想発光点を有しているこ
とにより、複数の光束に発生する波面収差を適切な大き
さに制御することが可能になる。

【００１２】請求項２に記載の発明は、記録密度が異な
る第一の記録媒体と第二の記録媒体を再生可能な光ピッ
クアップであって、光源と、前記光源から照射された光
を第一の光束と第二の光束に分離する複数光路形成手段
と、前記第一の光束及び前記第二の光束をそれぞれ異な
る位置に収束させる集光手段と、前記第一の記録媒体も
しくは前記第二の記録媒体で反射された光を受光して、
前記第一の記録媒体もしくは前記第二の記録媒体に記録
されている情報を電気信号に変換する受光素子とを備
え、前記複数光路形成手段で形成された第一の光束と第
二の光束の少なくとも１つは実発光点とは異なる仮想発
光点を有していることにより、第一の発光点と第二の発
光点の位置を違えて、第一の光束と第二の光束に発生す
る波面収差の制御することができる。

【００１３】請求項３に記載の発明は、記録密度が異な
る第一の記録媒体と第二の記録媒体を再生可能な光ピッ
クアップであって、光源と、前記光源から照射された光
を第一の光束と第二の光束に分離する複数光路形成手段
と、前記第一の光束及び前記第二の光束をそれぞれ異な
る位置に収束させる集光手段と、前記第一の記録媒体も
しくは前記第二の記録媒体で反射された光を受光して、
前記第一の記録媒体もしくは前記第二の記録媒体に記録
されている情報を電気信号に変換する受光素子とを備
え、前記複数光路形成手段で形成された第一の光束及び
第二の光束はそれぞれ第一の発光点及び第二の発光点を
有し、前記第一の発光点及び前記集光手段との距離（Ｌ
１）に対する前記第二の発光点と前記集光手段との距離
（Ｌ２）の比（Ｌ２÷Ｌ１＝Ｈ）を０．５５＜Ｈ＜０．
７５としたことにより、第一の光束および第二の光束に
発生する波面収差を制御することができるので、１つの
レンズを用いて複数の光束を記録媒体上に集束させるこ
とができる。

【００１４】請求項４に記載の発明は、複数光路形成手
段を第一の発光点と第二の発光点の間に設けたことによ
り、第一発光点から集光手段までの距離を短くすること
ができるので光ピックアップを小型化できる。

【００１５】請求項５に記載の発明は、第一の光束もし
くは第二の光束の少なくとも何れか一方を光路中の光源
と集光手段の間で収束させることにより、第一発光点か
ら集光手段までの距離を短くすることができるので光ピ
ックアップを小型化できる。

【００１６】請求項６に記載の発明は、複数光路形成手
段を回折格子で形成したことにより、複数光路形成手段
を通過して記録媒体に入射する光の量を増大させること
ができるので、光の利用効率が向上する。

【００１７】請求項７に記載の発明は、高密度記録媒体
と低密度記録媒体を再生可能な光ピックアップであっ
て、光源と、前記光源から照射された光を少なくとも０
次光束と±１次光束とに分離する回折格子と、前記０次
光束及び±１次光束の少なくとも２つをそれぞれ異なる
位置に収束させる集光手段と、前記高密度記録媒体もし
くは低密度記録媒体で反射された光を受光して、それら
に記録されている情報を電気信号に変換する受光素子と
を備え、前記複数光路形成手段で形成された±１次光束
はそれぞれ異なる仮想発光点を有し、前記０次光束およ
び±１次光束のうち前記高密度記録媒体の再生に供され
る第一の光束の発光点である第一の発光点と、前記低密
度記録媒体の再生に供される第二の光束の発光点である
第二の発光点について、第一の発光点と前記集光手段と
の距離（Ｌ１）に対する前記第二の発光点と前記集光手
段との距離（Ｌ２）の比（Ｌ２÷Ｌ１＝Ｈ）を０．５５
＜Ｈ＜０．７５としたことにより、第一の光束および第
二の光束に発生する波面収差を制御することができるの
で、１つのレンズを用いて複数の光束を記録媒体上に集
束させることができるとともに、複数光路形成手段を通
過して記録媒体に入射する光の量を増大させることがで
きるので、光の利用効率が向上する。

【００１８】請求項８に記載の発明は、高密度記録媒体
と低密度記録媒体を再生可能な光ピックアップであっ
て、光源から照射された光が複数光路形成手段を通過し
て高密度記録媒体に照射される第一の光と低密度記録媒
体に照射される第二の光とに分離する際に、前記第一の
光と前記第二の光の少なくとも一方の発光点は実際の発
光点から仮想的な発光点に移動し、前記仮想的な発光点
の移動距離を最適化することにより、前記第一の光と前
記第二の光に発生している波面収差を実用限界以下にし
たことにより、１つの集光レンズを用いて、第一の光と
第二の光を異なる位置に良好に収束させることができ
る。

【００１９】（実施の形態１）まず最初に本発明の実施
の形態１について図を参照しながら説明する。図１
（ａ）および図１（ｂ）は、本発明の一実施の形態にお
ける光ピックアップの構成と光出射点からディスクの記
録面に集光されるまでの経路すなわち往路を示してい
る。図１（ａ）および図１（ｂ）とも構成は同じである
が、図１（ａ）は、低密度光ディスクを再生する場合の
光路を示し、図１（ｂ）は、高密度光ディスクを再生す
る場合の光路を示している。図１（ａ）および図１
（ｂ）において、１０はパッケージであり、光源１１や
受光素子７０等が載置される基板部１０ａ及びそれらの
部材を包含するように設けられている側壁部１０ｂ等に
より形成されている。これらの基板部１０ａと側壁部１
０ｂ等は一体で形成しても別体で形成しても良い。なお
一体で形成した場合には、組立工程の簡素化を図ること
ができ、生産性の向上が可能になる。パッケージ１０を
形成する材料としては金属、セラミック等の材料を用い
ることが、光源１１で発生する熱を良好に放出できるの
で好ましい。

【００２０】そして金属材料の中でも、熱伝導性が高い
Ｃｕ，Ａｌ，Ｆｅ等の金属材料やＦｅＮｉ合金やＦｅＮ
ｉＣｏ合金等の合金材料を用いることが好ましい。なぜ
ならばこれらの材料は安価で放熱性が高く、かつ、高周
波重畳回路等からの電磁波等のノイズを遮断する電磁シ
ールドとしての効果も有するからである。これらの中で
も特にＦｅ，ＦｅＮｉ合金，ＦｅＮｉＣｏ合金は熱抵抗
が小さく、放熱性が良好なので、光源１で発生する熱を
効率的に外部に放出することができる。またこれらの材
料は、低コストであるので、光ピックアップ装置を低価
格で提供することが可能になる。

【００２１】またパッケージ１０はその基板部１０ａ及
び必要に応じて側壁部１０ｂを大きな熱容量を有するキ
ャリッジ（図示せず）に当接させることにより、光源１
１で発生する熱を外部に逃がしている。従ってキャリッ
ジに接触している基板部１０ａの面積が大きければ大き
いほど放熱性が良好になる。

【００２２】さらに基板部１０ａには光源１１に電力を
供給したり、受光素子７０からの電気信号を演算回路
（図示せず）に伝達する端子１０ｃが設けてある。この
端子１０ｃはピンタイプのものであっても良いし、プリ
ントタイプのものであっても良い。

【００２３】ここで特にピンタイプで端子１０ｃを形成
した場合について説明する。端子１０ｃは、金属材料か
ら構成されている基板部１０ａに電気的に接触しないよ
うにしながら、基板部１０ａに設けられている複数の孔
（図示せず）に挿入されている。この端子１０ｃの材質
としてはＦｅＮｉＣｏ合金，ＦｅＮｉ合金，ＦｅＣｒ合
金等を用いることが好ましい。基板部１０ａと端子１０
ｃの間の電気的な接触を断つ手段としては、孔において
端子１０ｃと基板部１０ａと接する部分については絶縁
性の皮膜等が設けることが好ましく、更にこの部分から
外気が混入してこないように密閉しておくことが好まし
い。このような要求を満たすものとしてハーメチックシ
ール等の絶縁及び密閉の双方を同時に行えるものを用い
ることが好ましい。ここでは特に整合封止型若しくは圧
縮封止型のハーメチックシールを用いることが好まし
い。なぜならばこれらの部材は極めて容易に絶縁と密閉
の双方を行うことができ、さらに極めて安価であるの
で、端子１０ｃの基板部１０ａへの取付工程を簡略化で
き、さらには光ピックアップの製造コストを削減できる
からである。また同時に広い温度範囲にわたって高い気
密性及び絶縁性を保つことができるので、光ピックアッ
プの信頼性を高くすることができ、かつ端子形状も比較
的自由に変形することができるので、設計の自由度も大
きくすることができる。

【００２４】光源１１としては単色で、干渉性、指向性
および集光性が良好なものを用いることが、適当な形状
のビームスポットを比較的容易に形成でき、ノイズ等の
発生を抑制できるので好ましい。このような条件を満た
すものとして、固体、ガス及び半導体等の各種レーザ光
を用いることが好ましい。特に半導体レーザはその大き
さが非常に小さく、光ピックアップの小型化を容易に実
現することができるので、光源１１としては最適であ
る。

【００２５】そしてこのときの光源１１の発振波長は８
００ｎｍ以下であることが、光源１１から出射された光
が記録媒体上に収束する際のビームスポットを容易に記
録媒体に形成されているトラックのピッチ程度の大きさ
にすることができるので好ましい。更に光源１１の発振
波長が６５０ｎｍ以下であれば、非常に高密度で情報が
記録されている記録媒体をも再生することができる程度
に小さなビームスポットを形成できるので、大容量の記
憶手段を容易に実現することができるので好ましい。

【００２６】光源１１を半導体レーザで構成した場合、
８００ｎｍ程度以下の発振波長を実現できる材料として
は、ＡｌＧａＩｎＰ，ＡｌＧａＡｓ，ＺｎＳｅ，ＧａＮ
等があり、これらの中でも特にＡｌＧａＡｓは、化合物
材料の中でも結晶成長が容易であり、従って半導体レー
ザの製造が容易であるので、歩留まりが高く、高い生産
性を実現することができるので好ましい材料である。ま
た６５０ｎｍ以下の発振波長を実現できる材料として
は、ＡｌＧａＩｎＰ，ＺｎＳｅ，ＧａＮ等がある。これ
らの材料を用いた半導体レーザを光源１１として用いる
ことにより、記録媒体上に形成されるビームスポット径
をより小さくすることができるので、さらなる記録密度
の向上が可能になり、従って高密度記録媒体の再生が可
能になる。

【００２７】これらの中でも特にＡｌＧａＡｓＰは長期
間にわたり安定した性能を有しているので、光源１１の
信頼性を向上させることができるので好ましい材料であ
る。

【００２８】パッケージ１０の出射部１０ｄには第一光
学部材６０が接合されている。この第一光学部材６０
は、光源１１から出射され記録媒体で反射されてきた光
を受光素子７０の所定の位置に導く光誘導素子６１が形
成されている。そして第一光学部材６０としては、平行
平面板で形成されていることが収差の発生等を防止で
き、従って良好な再生信号形成若しくはファーカス・ト
ラッキング信号形成を行うことができるので好ましい。
さらに第一光学部材６０はその平行平面が透過する光の
光軸に対して正確にほぼ垂直となるように取り付けられ
ていることが、非点収差の発生を防止でき、そこでのノ
イズの原因となる光の発生する可能性を低減することが
できるので好ましい。

【００２９】また第一光学部材６０を形成する材料とし
ては、ガラスや樹脂などの高い光透過性を有する材料を
用いることが、光量の減少を防止できるとともに第一光
学部材６０を透過した光の光学特性を劣化させないので
好ましい。特にガラスは複屈折が起こらず、従って透過
した光の特性を良好に保持できるので、第一光学部材６
０の材料として好ましい。更にガラスの中でもＢＫ−７
等の光学ガラスを用いることが特に光学特性の劣化を発
生させないので好ましい。ＢＫ−７は良好な光学特性を
有し、しかも低コストであるので、第一光学部材６０の
材料としては最適である。

【００３０】なお本実施の形態においてはパッケージ１
０の出射部１０ｄに直接第一光学部材６０を接合してい
たが、パッケージ１０と第一光学部材６０とは離間して
設けても良い。離間して設けることにより、パッケージ
１０の高さのばらつきが存在する場合に問題となる光源
１１と第一光学部材６０との距離をより正確に調整する
ことが可能になるので、第一光学部材６０に設けられて
いる光誘導素子６１によって受光素子７０に導かれた光
の光学特性をより良好に保つことができるので、正確な
信号の検出が可能になる。

【００３１】また第一光学部材６０に形成されている光
誘導素子６１は、光源１１から出射されて記録媒体で反
射されて戻ってきた戻り光を分割して所定の方向に導く
機能を有しているものである。そして光誘導素子６１は
ホログラム素子で形成されていることが、例えばレンズ
等で構成している場合に比べて薄く形成することができ
るので、空間をより有効に利用することが可能になり、
光ピックアップの小型化を実現できるので好ましい。

【００３２】さらに第一光学部材６０のパッケージ１０
と反対側の端面部には、第二光学部材２０が接合されて
いる。そして第二光学部材２０には、入射した光の一部
を回折させるように形成された複数光路形成素子２１が
設けられている。

【００３３】第二光学部材２０を形成する材料として
は、ガラスや樹脂などの高い光透過性を有する材料を用
いることが、光量の減少を防止できるとともに第二光学
部材２０を透過した光の光学特性を劣化させないので好
ましい。特にガラスは複屈折が起こらず、従って透過し
た光の特性を良好に保持できるので好ましい。更にガラ
スの中でもＢＫ−７等の光学ガラスを用いることが特に
光学特性の劣化を発生させないので好ましい。ＢＫ−７
は特に低コストで良好な光学特性を有しているので、第
二光学部材２０を形成する材料としては最適である。

【００３４】また第二光学部材２０は平行平面板で形成
されていることが収差の発生等を防止でき、従って良好
な再生信号形成若しくはフォーカス・トラッキング信号
形成を行うことができるので好ましい。さらに第二光学
部材２０はその平行平面が透過する光の光軸に対して正
確にほぼ垂直となるように取り付けられていることが、
非点収差の発生および光の屈折を最小限に抑制でき、そ
こでのノイズの原因となる光の発生や光軸のずれ等が起
こる可能性を低減することができるので好ましい。

【００３５】次に、図３（ａ）、図３（ｂ）を用いて第
二光学部材２０に形成された複数光路形成素子２１につ
いて説明する。ここでは複数光路形成素子２１をホログ
ラムで形成した場合について説明する。複数光路形成素
子２１として第二光学部材２０に形成されているホログ
ラムパターンは、理想的には鋸の波状に形成されたブレ
ーズドパターンであることが回折効率の向上の点でもっ
とも有利であり、したがって光の利用効率を最大限にで
きるので好ましい。本実施の形態においては作製がブレ
ーズドパターンに比べて容易な同心円状で断面が階段状
の凹凸で形成され、周辺部ほどピッチが小さくなるよう
に形成されているステップタイプのものを用いている。

【００３６】ステップパターンの形成は、ドライエッチ
ング等によって行われる。ホログラムパターンに光Ｒが
入射すると、回折せずに透過する０次光１と、ピッチに
応じた回折光（＋１次光２、−１次光３）などが発生す
る。本実施の形態において、０次光１は、高密度光ディ
スク５２を再生する際に使用され、＋１次光２は、低密
度光ディスクを再生する際に使用される。−１次光３
は、本実施の形態においてはいずれにも使用されない光
である。−１次光３のうち一部の光は、集光レンズ４０
で集光されることになるが、光ディスク５１または５２
の記録面上では、大きく拡散して広がっているために再
生への影響は非常に少ない。

【００３７】図３（ａ）はパターンの断面が矩形をなし
ており、この場合には、＋１次光２と−１次光３はほぼ
同じだけ発生する。この−１次光３を抑制し＋１次光２
をより強めるためには、図３（ｂ）に示すように、断面
形状を回折方向に合わせて多段化すればよく、複数のマ
スクパターンを用意し、レジスト露光とドライエッチン
グを繰り返し行えば形成できる。図３（ｂ）のようなパ
ターンにすることにより、−１次光３の再生への影響を
さらに小さくすることができ、また、信号検出に必要な
光量を稼ぐことができるので光源を低出力で使用するこ
とができる。

【００３８】このとき光誘導素子６１と複数光路形成素
子２１の位置関係は、光誘導素子６１が複数光路形成素
子２１よりも光源１１寄りに配置されていることが好ま
しい。このような構成とすることにより、仮に光誘導素
子６１から受光素子７０に向かう光が複数光路形成素子
２１に入射した場合に発生する反射や回折等による光信
号の劣化を防止することができ、Ｃ／Ｎ比の非常に良好
な光ピックアップ装置とすることができる。

【００３９】なお本実施の形態においては第一光学部材
６０と第二光学部材２０とは別々に設けていたが、実施
の形態２で後述するように第二光学部材２０と第一光学
部材６０とを一体化して同一材料で形成し、その部材の
表と裏にそれぞれに複数光路形成素子２１と光誘導素子
６１を形成することが好ましい。このような構成とする
ことにより、部品点数を削減によるコストの低減が可能
になるとともに第一光学部材６０と第二光学部材２０と
の間の取付位置ズレの発生による光学特性の悪化を防止
することができ、光ピックアップ装置の信頼性が向上す
る。

【００４０】また複数光路形成素子２１及び光誘導素子
６１はともにホログラムで形成していたが、同様の働き
を有する光学部材であれば、例えばレンズであっても一
定の効果を得ることができる。

【００４１】次に複数光路形成素子２１の働きについて
説明する。図１（ａ），（ｂ）に示すように、本実施の
形態においては複数光路形成素子２１に入射した光のう
ち回折されない光、すなわち０次光で形成される光路１
１ｃ（以下０次光束１１ｃと称す）と、＋１次光で形成
される光路１２ｃ（以下＋１次光束１２ｃと称す）とを
用いて種類の異なる複数の光ディスクを再生している。
ここで複数光路形成素子２１を通過して形成された０次
光束１１ｃと＋１次光束１２ｃとはその発光点位置が異
なっている。すなわち０次光束の発光点は光源１１の真
発光点１１ａであり、＋１次光束１２ｃの発光点は複数
光路形成素子２１を通過することにより仮想発光点１２
ａとなる。

【００４２】ここで仮想発光点１２ａについて図４を用
いて説明する。図４は本発明の一実施の形態における発
光点と集光レンズの関係を示す図である。光源１１から
出射された光のうち複数光路形成素子２１に入射した光
の一部は、複数光路形成素子２１でその拡散角を変換さ
れる。本実施の形態においては拡散角が拡がる方向に変
換されるので、変換された＋１次光束１２ｃを示す２直
線を光源１１の方向にのばしていくと真発光点１１ａと
は異なる位置で交わるようになる。即ち複数光路形成手
段２１で拡散角を変換された光はあたかも光源１１の真
発光点１１ａとは異なる位置から発光しているかのよう
に振る舞うのである。この＋１次光束１２ｃを示す２直
線を光源１１の方向にのばして交わる点を仮想発光点１
２ａと定義する。

【００４３】尚本実施の形態においては、光が拡散して
いく場合の仮想発光点１２ａについて定義したが、光が
収束する場合の仮想発光点についても同様の手法で定義
付けをすることができる。即ち収束していく光束を示す
二直線が交わった点を仮想発光点とする。

【００４４】このように集光レンズ４０の手前に配置さ
れた複数光路形成素子２１を用いて入射光を複数の光束
に分離した場合には、それぞれの光に発生する波面収差
量が集光レンズ入射前において大きく異なる場合が多
く、この波面収差を補正することのできる収差補正機能
を備えたレンズを集光レンズとして用いる必要があり、
結果としてそれぞれの光束に応じた複数の集光レンズを
用いる必要が生じるのが一般的である。本実施の形態で
はこのような現象を回避するために複数光路形成素子２
１によって分離されたそれぞれの光束の発光点と集光レ
ンズ若しくはコリメートレンズの間の距離を最適化する
ことによりこの問題を回避しているので以下この点につ
いて説明する。

【００４５】図５は本発明の一実施の形態における発光
点とコリメートレンズとの関係を示す図であり、有限系
における光路図を示している。図４及び図５において、
Ｌ３はコリメートレンズ３０もしくは集光レンズ４０か
ら仮想発光点１２ａ間での有効焦点距離を示しており、
Ｌ４はコリメートレンズ３０もしくは集光レンズ４０か
ら真発光点１１ａまでの有効焦点距離を示している。更
に図６は集光レンズのシフトの有無による仮想発光点か
らの光に発生する波面収差量とＬ３，Ｌ４との関係を示
している。すなわちＬ３とＬ４の比を変化させたときに
集光レンズ入射時に発生している波面収差量を集光レン
ズ４０がトラッキング方向に５００μｍシフトしている
場合（太線）とトラッキング方向のシフトが無い場合
（細線）とで比較しているものである。一般に光ディス
クを再生中の集光レンズはトラッキング方向に最大５０
０μｍ程度シフトする可能性があり、また集光レンズに
入射する光を有効に光ディスク上に収束させるために許
容される波面収差はｒｍｓ値で０．０７λ（λは光源の
波長を示し、以下省略する）以下程度とされていること
を考慮すると、比較的収差の発生量が多く、集光レンズ
４０への光の入射条件の悪くなる＋１次光１２ｃすなわ
ち仮想発光点１２ａからの光に対して集光レンズ４０の
シフト量が最大（５００μｍ）のときの波面収差が０．
０７以下であれば、どちらの発光点からの光も集光レン
ズ４０に入射した光は集光レンズ１０９のシフト量に拘
わらず光ディスク上に収束されることになると考えられ
る。この条件を満たす範囲としては、図６から明らかな
ように、Ｌ３とＬ４との比（Ｌ４÷Ｌ３＝Ｈ、以下Ｈで
表記する）が０．５５＜Ｈ＜０．７５であることが好ま
しいことがわかる。

【００４６】Ｈの値が上記した範囲に存在するように光
学系の配置を行うことにより、同一光学系中に複数の光
束を有する光ピックアップにおいて、すべての光束にお
ける波面収差量を理論限界値以下とすることができるの
で、一つの集光レンズ４０を用いることにより、いずれ
の光束も光ディスク上に集光させることができる。従っ
て集光レンズ４０の数が一つで良いので、集光レンズを
削減することができるとともに集光レンズの切替手段も
設けなくて良くなり、光ピックアップの小型化や部品点
数の削減による生産性の向上、複雑な機構を廃すること
による光ピックアップの信頼性の向上、動作スピードの
向上等を実現することができる。

【００４７】次にパッケージ１０と第一光学部材６０と
によりパッケージ１０の内部、即ち光源１１及び受光素
子７０等が配置されている空間は密閉されることが好ま
しい。このような構成にすることにより、ゴミや水分等
の不純物のパッケージ内部への進入を防止することがで
きるので、光源１１や受光素子７０の性能を維持するこ
とができるとともに出射される光の光学特性の劣化も防
止することができる。さらにパッケージ１０と第一光学
部材６０とで密閉された空間にはＮ₂ガス、乾燥空気若
しくはＡｒガス等の不活性ガスを封入しておくことが、
パッケージ１０の内部に接している第一光学部材６０等
のの表面に結露が生じて光学特性が悪化してしまった
り、光源１１や受光素子７０の酸化などによる特性の劣
化を防止することができるのでさらに好ましい。

【００４８】３０はコリメートレンズであり、４０はレ
ンズ駆動手段（図示せず）によって、フォーカス方向お
よびトラッキング方向に移動できるように支持されてい
る集光レンズである。このコリメートレンズ３０により
集光レンズ４０に入射する光の光量を増加させることが
できるので、光の利用効率が向上する。従って光源１１
を最大出力よりも大幅に低い出力で使用することがで
き、光源１１の寿命を長くすることができ、引いては光
ピックアップ装置の信頼性を向上させることができる。

【００４９】なおコリメートレンズ３０を用いる代わり
に例えば光誘導素子６１等に光の拡散角を変換するよう
な機能を設けても良い。この場合にはコリメートレンズ
３０を設けなくても良くなるので、正確な位置あわせが
不要になるとともに部品点数の削減により、生産性の向
上を図ることができる。

【００５０】次にこのような構成を有する光ピックアッ
プ装置の動作について図を参照しながら説明する。

【００５１】まず、高密度光ディスクを再生する往路光
の光路について、図１（ｂ）を用いて説明する。５２は
スピンドルモータ（図示せず）に取り付けられた高密度
光ディスクであり、ディスク基板の厚みが０．６ｍｍ程
度に予め成形されているものである。光源１１の真発光
点１１ａから出射された光束１１ｂは、第一光学部材６
０と第二光学部材２０を透過して、コリメートレンズ３
０に入射される。コリメートレンズ３０からの光束１１
ｃは集光レンズ４０によって光束１１ｄのように集光さ
れて高密度光ディスク５２の記録面に集光される。集光
レンズ４０は高密度光ディスクのデータが再生できる程
度にまで微小スポットに絞れるように開口数が０．６程
度に設計されている。ここで複数光路形成素子２１は本
実施の形態においてはホログラムで形成されているの
で、通過する光の一部は必ず回折されている。即ち複数
の光路が常時同一光軸上に形成されていることになって
いる。記録媒体の種類が高密度光ディスク５２である場
合には、複数光路形成素子２１で回折されずに透過して
きた光（０次光）が高密度光ディスク５２の記録面に集
光されるように本実施の形態の光ピックアップは構成さ
れている。この０次光以外にも回折された光のうち集光
レンズ４０に入射する光もあるが、高密度光ディスク５
２の記録面では焦点を結んではおらず、光の密度が非常
に希薄であるために、データの再生にはほとんど影響し
ない。

【００５２】１１ｆは、光源１１の真発光点１１ａとは
反対側にある出射点からの出射光で、出射光１１ｆは、
受光素子７０に設けられたモニタ用センサに入射する。
そしてモニタ用センサから送出される入射光量に応じた
電気信号を基づいて、光源１１を制御している。

【００５３】次に、図１（ａ）を用いて、低密度光ディ
スク５１（以下単に光ディスク５１と略す）を再生する
往路光の光路について説明する。なおここでは光ディス
ク５１の厚みは１．２ｍｍ程度である。光源１１の真発
光点１１ａから出射された出射光１１ｅは第一光学部材
６０を透過して、第二光学部材２０に入射し、第二光学
部材２０に形成されている複数光路形成素子２１に入射
する。複数光路形成素子２１は、入射してきた光を０次
光，±１次光，±２次光・・・に回折させる働きを有し
ている。そして本実施の形態においては、回折された光
のうち＋１次光は、見た目上、真発光点１１ａよりも複
数光路形成素子２１寄りに存在している出射点１２ａか
ら出射された光であるかのように変換されて、光束１２
ｂを形成する。

【００５４】そして光束１２ｂは、コリメートレンズ３
０に入射して＋１次光束１２ｃに変換され、集光レンズ
４０で光ディスク５１の記録面に光束１２ｄのように集
光される。

【００５５】このとき低密度光ディスク５１を再生する
時の集光レンズ４０の焦点距離Ｌ１は、高密度光ディス
ク５２を再生する時の集光レンズ４０の焦点距離Ｌ２よ
りも長くなるように設定されている。この焦点距離の差
は１．０ｍｍ以下、好ましくは０．６ｍｍ以下とするこ
とが、種類の異なる複数のディスクをそれぞれ再生する
際に、集光レンズ４０を保持するアクチュエータを大き
く駆動する必要がほとんどないので、焦点位置の調整を
容易に行うことができ、従って基板の厚さの違いに非常
に良好に対応することができるので好ましい。

【００５６】このように複数光路形成素子２１により異
なる位置に少なくとも２つ以上の焦点を結ぶようにした
ことにより、異なる基板厚さを有する記録媒体を同一の
光ピックアップ装置によって再生することが可能にな
る。即ち厚さが１．２ｍｍのＣＤ−ＲＯＭ等の低密度光
ディスク５１と厚さが０．６ｍｍの単板もしくはこの単
板の両面張り合わせで形成されたＤＶＤ等の高密度光デ
ィスク５２とを同じ光ピックアップ装置で記録再生する
ことが可能になるのである。

【００５７】なおこの焦点距離Ｌ１及び焦点距離Ｌ２
は、集光レンズ等の光学部材の可動範囲を大きく取るこ
とにより、ある程度変更することが可能であるので、例
えば高密度光ディスク５２を張り合わせ光ディスクや複
数の記録層を有する光ディスクの再生も可能になる。

【００５８】次に、図２（ａ）および図２（ｂ）を用い
て、低密度光ディスク５１および高密度光ディスク５２
からの反射光を検出するまでの光路すなわち復路につい
て説明する。

【００５９】まず、図２（ｂ）を用いて、高密度光ディ
スク５２を再生する場合について説明する。高密度光デ
ィスク５２からの反射光は、往路とほぼ同じ光路をたど
って第二光学部材２０を透過し、第一光学部材６０に形
成された光誘導素子６１の入射する。光誘導素子６１の
形状は、そこで回折された＋１次光が受光素子７０に集
光されるように形成されているので、光束１１ｇのよう
に受光素子７０に集光されて高密度光ディスク５２に記
録されたデータに応じた信号が検出される。

【００６０】次に、図２（ａ）を用いて、低密度光ディ
スク５１を再生する場合について説明する。低密度光デ
ィスク５１からの反射光は、往路とほぼ同じ光路をたど
って第二光学部材２０に形成された複数光路形成素子２
１に入射する。複数光路形成素子２１に入射した光の一
部は、回折によって真発光点１１ａにほぼ集まるような
＋１次光１１ｅに変換され、第一光学部材６０に形成さ
れた光誘導素子６１に入射する。光誘導素子６１は、本
実施の形態においては、回折された＋１次光が受光素子
７０に集光するようにホログラムパターンが形成されて
おり、光束１２ｇのように受光素子７０に集光されデー
タに応じた信号が検出される。

【００６１】（実施の形態２）図７（ａ）、図７（ｂ）
を用いて、本発明の実施の形態２を説明する。

【００６２】図７（ａ）は、低密度光ディスク５１を再
生する場合の構成と光路を示し、図７（ｂ）は、低密度
光ディスク５１を再生する場合の構成と光路を示してい
る。実施の形態１と異なっている点は、第二光学部材２
０に複数光路形成素子２１が形成され第二光学部材２０
の複数光路形成素子２１が形成された面に対向する面に
光誘導素２２が形成されている点である。光誘導素子２
１は、本発明の実施の形態１で説明した第一光学部材６
０に形成された光誘導素子６１と同じパターンになって
おり同じ作用をする。このように構成することにより部
品点数を減らすことが可能になり、生産工程を簡略化す
ることができ、生産性を向上させることができる。

【００６３】（実施の形態３）本発明の一実施の形態に
ついて図１０を参照しながら説明する。図１０において
１１は光源であり、７０は受光素子である。これらはパ
ッケージ（図示せず）の内部に配置されていることが多
い。８０は光学部材で、光学部材８０には複数光路形成
素子８１と光誘導素子８２が形成されており、光源１１
と集光レンズ４０との間に配置されている。なお配置場
所として特に好ましくは、パッケージ（図示せず）の光
出射面に配置されることが、光源１１や受光素子７０に
対する正確な位置決めが可能になり、光を正確に光ディ
スクの記録面へ導くことができるとともに反射されてき
た光を正確に受光素子７０に導くことができるので望ま
しい構成である。

【００６４】複数光路形成素子８１と光誘導素子８２
は、光軸に対して所定の角度θをなす斜面を有する光学
部材８０ａに形成されており、それぞれ、Ａｕ，Ａｇ，
Ａｌ等の反射率の高い材料を用いた反射膜８１ａ、８２
ａがコートされている。

【００６５】次に光学部材８０の製造方法について簡単
に説明する。光学部材８０はガラス等の高い光透過性を
有する材料からなる複数の構成部材を有している。その
複数の構成部材のうち、所定の厚みを有する平板８０ａ
上の表裏の所定の位置に、複数光路形成素子８１と光誘
導素子８２を形成する。形成方法としては、イオンビー
ム等を用いたドライエッチングで行うことが多い。

【００６６】そしてこれらの素子を平板上に一定の間隔
で複数個形成し、その上に所定の厚みを有する反射膜８
１ａと８２ａをコートする。その後複数光路形成素子８
１と光誘導素子８２が形成されている平板８０ａをガラ
ス等からなる平行平板８０ｂと８０ｃで挟み込むように
積層し接着して光学部材基板を形成する。平板８０ａを
平行平板８０ｂ及び平行平板８０ｃで挟み込むような構
成としたことより、平板８０ａの表面に設けられている
複数光路形成素子８１及び光誘導素子８２が傷ついた
り、これらの素子の表面に埃等が付着して、光学特性が
劣化してしまうことを防止することができる。

【００６７】その後、光学部材基板を所定の位置関係で
切断して光学部材８０を複数個得る。このとき平板８０
ａの複数光路形成素子８１と光誘導素子８２が設けられ
ている面と入射してくる光の光軸とが角度θをなすよう
に留意しながら、直方体形状に切り出し、少なくとも光
の透過する面を研磨仕上げして形成される。θは光学部
材８０の寸法が小さくなるように選択されることが好ま
しい。

【００６８】複数光路形成素子８１は反射型のホログラ
ム素子であり、ほぼ楕円形状の凹凸パターンとなってい
る。また光誘導素子８２は、光ディスクから反射して戻
ってきた光を回折させて、受光素子７０の所定の位置に
導くように設計された反射型のホログラム素子である。

【００６９】次に上述の様な構成を有する光ピックアッ
プの動作を簡単に説明する。光源１１からの出射光は光
学部材８０に入射し、光誘導素子８２で反射されて、複
数光路形成素子８１に入射する。複数光路形成素子８１
に入射して反射された光（０次光）は、集光光学系によ
って、高密度光ディスク５２の記録面に集光される。複
数光路形成素子８１に入射して回折反射した光（＋１次
光）は、集光光学系によって、低密度光ディスク５１の
記録面に集光される。そして光ディスクで反射されて戻
ってきた光は複数光路形成素子８１で反射されて光誘導
素子８２に入射し、ここで光路を出射光束と分離されて
受光素子７０へと導かれる。

【００７０】このような構成にすることにより、光学部
材８０をさらに小型化することができ、従って光ピック
アップ全体を小型化することができ、空間の効率的な利
用が可能になる。またホログラム素子からなる複数光路
形成素子８１および光誘導素子８２を平行平板８０ｂお
よび８０ｃで保護することができ、組立中にホログラム
素子が損傷して性能が劣化したりすることがなくなるの
で、光ピックアップの信頼性を向上させることができ
る。

【００７１】（実施の形態４）次に本発明の実施の形態
４について図面を参照しながら説明する。

【００７２】図１１は本発明の一実施の形態における光
ピックアップの構成と光路を示す図である。図１１にお
いて９０は光源パッケージで、光源パッケージ９０は、
光源９１等が載置される基板部９０ａ及びそれらの部材
を包含するように設けられているキャップ９０ｂ等によ
り形成されている。基板部９０ａ及びキャップ９０ｂの
構造及びその構成材料等は実施の形態１に示す基板部１
０ａ及びキャップとほぼ同一である。

【００７３】この光源９１は図１等に示した光源１１と
同一のものを用いている。ここで、光源パッケージ９０
の出射部９０ｄは、実施の形態１においては第一光学部
材６０により密閉されていたが、ここでは別のカバー部
材９０ｅによって密閉されている。そして封止された光
源パッケージ９０の内部に不活性ガス等を封止すること
により、光源９１が酸化等により劣化してしまうことを
防止できるので、信頼性の高い光ピックアップを実現で
きる。

【００７４】光源９１から出射された光は光源パッケー
ジ９０に設けられている出射部９０ｄ及びカバー部材９
０ｅを通過して、コリメートレンズ９２に入射する。コ
リメートレンズ９２は光源９１から出射光の拡散角を変
化させる働きを有している。コリメートレンズ９２で、
所定の拡散角を有していた光はほぼ平行な光に変換さ
れ、複数光路形成素子９３ａが形成されている第一光学
部材９３に入射する。この第一光学部材９３及び複数光
路形成素子９３ａは実施の形態１に示す第二光学部材２
０及び複数光路形成素子２１とほぼ同様の構成を有して
いる。

【００７５】この複数光路形成素子９３ａは、入射光の
うちの一部の光の仮想の発光点が複数光路形成素子９３
ａと光源９１との間に存在するように入射光の一部を回
折させる働きを有してる。従って複数光路形成素子９３
ａを透過した光は同一光軸上にそれぞれの仮想発光点に
応じた複数の光路を形成することになる。

【００７６】なおコリメートレンズ９２を用いる代わり
に例えば複数光路形成素子９３ａ等に光の拡散角を変換
するような機能を設けても良い。この場合にはコリメー
トレンズ９２を設けなくても良くなるので、正確な位置
あわせが不要になり、生産性の向上を図ることができる
とともに部品点数の削減により、生産性の向上及びコス
トの低減も図ることができる。

【００７７】複数光路形成素子９３ａで複数の光路を形
成された光は反射部９４ａが設けられているプリズム９
４に入射する。プリズム９４の反射部９４ａは４０〜６
０％程度の反射率を有するハーフミラーか、若しくは光
の偏光方向によってその光を反射するか透過する偏光分
離膜を用いることが一般的である。ここでは特に偏光分
離膜を用いることが、光の利用効率を大幅に向上させる
ことができる。従って光源９１を最大出力よりも大幅に
低い出力で使用することができ、光源９１の寿命を長く
することができ、引いては光ピックアップ装置の信頼性
を向上させることができる。

【００７８】更に反射部９４ａに偏光分離膜を用いた場
合には、プリズム９４の記録媒体側の端面には１／４波
長板９４ｂが設けられる。この１／４波長板９４ｂは直
線偏光で入射してきた光を円偏光に変換して透過し、戻
ってきた光を入射時の偏光方向と直交する偏光方向に変
換する働きを有している。

【００７９】１／４波長板９４ｂを透過した光は、立ち
上げミラー（図示せず）でその進行方向を垂直上方に向
けられて集光レンズ９５に入射する。集光レンズ９５は
入射してきた光を収束させて、高密度光ディスク５２及
び低密度光ディスク５１の記録面にビームスポットを形
成するもので、レンズ駆動手段（図示せず）によって、
フォーカス方向およびトラッキング方向に移動できるよ
うに支持されているものである。

【００８０】高密度光ディスク５２及び低密度光ディス
ク５１の記録面で反射された光はその円偏光の方向が逆
回転になり、集光レンズ９５を再び通過して、プリズム
９４に設けられている１／４波長板９４ｂに入射する。
ここで円偏光から直線偏光に変換される。更になおかつ
円偏光の回転方向が光源９１から出射された直線偏光と
直交する方向に変換されることになる。プリズム９４の
反射部で反射されて往路光の光路から分離される。

【００８１】そして反射部９４ａで反射された光は検出
光学系に入射する。検出光学系は、複数光路形成素子９
３ａが形成された第一光学部材９３と同様の構成を有す
る光学素子９６ａが形成されている第二光学部材９６、
コリメートレンズ９２とほとんど同様の構成を有するレ
ンズ９７及び入射した光の複数の光束に分離して検出信
号光と制御信号光を形成する光学素子９８とから構成さ
れている。この検出光学系を通過した光は受光素子９９
に入射する。ここで光学素子９８及び受光素子９９の構
成及びその働きは実施の形態１等に示す第一光学部材６
０及び受光素子７０とほとんど同じである。

【００８２】なお本実施の形態においては検出光学系を
３つの部材で構成していたが、これらの働きを１つで行
うことが可能な部材（例えばホログラムのようなもの）
を用いて、１つ若しくは２つの部材にまとめても良い。
この場合は部品点数の削減が可能になるので、生産性の
向上を図ることができる。

【００８３】更に本実施の形態においては複数光路形成
素子９３ａをコリメートレンズ９２とプリズム９４の間
に、光学素子９６ａをプリズム９４とレンズ９７の間に
それぞれ配置していたが、複数光路形成素子９３ａをコ
リメートレンズ９２よりも光源よりに、光学素子９６ａ
をレンズ９７よりも受光素子９９よりにそれぞれ配置し
ても同様の効果を得ることができる。なお複数光路形成
素子９３ａおよび光学素子９８ａをホログラムで形成し
た場合には、第一光学部材９３はコリメートレンズ９２
よりもプリズム９４側に、第二光学部材９６はレンズ９
７よりもプリズム９４側に配置することが好ましい。な
ぜならばこのように配置する方が、それぞれの部材で回
折される一部の光の回折ベクトル（回折角度）が小さく
てすむので、ホログラムのピッチをより広く形成できる
（ホログラムのピッチは狭いほど回折ベクトルが大きく
なる）。従ってよりホログラムが形成しやすくなり、不
良品の発生を抑制できるので、第一光学部材９３及び第
二光学部材９６の歩留まりを向上させ、生産性を向上さ
せることができる。

【００８４】以上のように構成された光ピックアップに
おいては、低密度光ディスク５１のみを再生可能なディ
スクリートタイプの光ピックアップとほとんど構成が同
一であるので、その組立工程もほぼ同一であり、組立装
置等を共用することができる。従って種類の異なる複数
の記録媒体を再生可能な光ピックアップ装置を高い生産
性で製造することが可能になる。

【００８５】また１つの光源と１つのレンズで種類の異
なる複数の媒体を再生することが可能になるので、光ピ
ックアップ装置の構成を簡単にすることができ、従って
生産性の高い光ピックアップとすることができる。また
従来のようにレンズにホログラムを作製しなくて良いの
で、集光レンズを小型化・薄型化でき、これにより光ピ
ックアップ装置の小型化・薄型化を実現することができ
る。

【００８６】（実施の形態５）次に本発明の実施の形態
５について図を参照しながら説明する。図１２は本発明
の一実施の形態における光ピックアップの構成と光路を
示す図である。なお図１１に示す部材と基本的に同一の
構成を有する場合には同一の番号を付加している。

【００８７】光源９１から出射された光は光源パッケー
ジ９０に設けられている出射部９０ｄ及びカバー部材９
０ｅを通過して、コリメートレンズ９２に入射する。コ
リメートレンズ９２で所定の拡散角を有していた光は、
ほぼ平行な光に変換され、反射部９４ａが設けられてい
るプリズム９４に入射し、更にプリズム９４の記録媒体
側の端面に形成されている１／４波長板９４ｂを透過
し、複数光路形成素子１００に入射する。この複数光路
形成素子１００は図１１に示す複数光路形成素子９３と
ほぼ同様な構成及び働きを有している。そして複数光路
形成素子１００を通過して同一光軸上に複数の光束が形
成された光は、立ち上げミラー（図示せず）でその進行
方向を垂直上方に向けられて集光レンズ９５に入射す
る。集光レンズ９５により入射してきた光は収束され
て、高密度光ディスク５２及び低密度光ディスク５１の
記録面に焦点を形成する。

【００８８】その後高密度光ディスク５２及び低密度光
ディスク５１の記録面で反射された光はその円偏光の方
向が逆回転になり、集光レンズ９５及び複数光路形成手
段１００を再び通過して、プリズム９４に設けられてい
る１／４波長板９４ｂに入射する。ここで円偏光から直
線偏光に変換される。更になおかつ円偏光の回転方向が
光源９１から出射された直線偏光と直交する方向に変換
されることになる。そしてプリズム９４の反射部９４ａ
で反射されて往路光の光路から分離される。

【００８９】本実施の形態ではプリズム９４よりも集光
レンズ９５側に複数光路形成素子１００を載置したの
で、検出光学系に複数光路形成素子１００と同様な作用
を有する光学素子を設ける必要がなくなる。従って部品
点数を削減できるので、光ピックアップ装置の生産性を
向上させることができるともにピックアップの小型化が
可能になる。

【００９０】（実施の形態６）次に本発明の実施の形態
６について図を参照しながら説明する。図１３は本発明
の実施の形態６における光ピックアップの構成と光路を
示す図である。

【００９１】図１３において、１０１はパッケージであ
り、光源１０２や受光素子１０３等が載置される基板部
１０１ａ及びそれらの部材を包含するように設けられて
いる側壁部１０１ｂ等により形成されている。これらの
基板部１０１ａと側壁部１０１ｂ等は一体で形成しても
別体で形成しても良く、本実施の形態では別体としてい
る。なお一体で形成した場合には、組立工程の簡素化を
図ることができ、生産性の向上が可能になる。

【００９２】パッケージ１０１を形成する材料としては
金属、セラミック等の材料を用いることが、光源１０２
で発生する熱を良好に放出できるので好ましい。そして
これらの材料の中でも、熱伝導性が高いＣｕ，Ａｌ，Ｆ
ｅ等の金属材料やＦｅＮｉ合金やＦｅＮｉＣｏ合金等の
合金材料を用いることが好ましい。なぜならばこれらの
材料は安価で放熱性が高く、かつ、高周波重畳回路等か
らの電磁波等のノイズを遮断する電磁シールドとしての
効果も有するからである。これらの中でも特にＦｅ，Ｆ
ｅＮｉ合金，ＦｅＮｉＣｏ合金は熱抵抗が小さく、放熱
性が良好なので、光源１で発生する熱を効率的に外部に
放出することができる。またこれらの材料は、低コスト
であるので、光ピックアップ装置を低価格で提供するこ
とが可能になる。

【００９３】またパッケージ１０１はその基板部１０１
ａ及び必要に応じて側壁部１０１ｂを大きな熱容量を有
するキャリッジ（図示せず）に当接させることにより、
光源１０２で発生する熱を外部に逃がしている。従って
キャリッジに接触している基板部１０１ａの面積が大き
ければ大きいほど放熱性が良好になる。

【００９４】次に側壁部１０１ｂについて説明する。側
壁部１０１ｂは、光源１０２や受光素子１０３等を覆う
ように基板部１０１ａに接合されており、光源１０２お
よび受光素子１０３等が直接外気や水分等に触れないよ
うにし、かつ、外部から混入してくる光が受光素子１０
３に入射してノイズとなることを防止する働きを有して
いる。多くの場合、側壁部１０１ｂはドーム状やシルク
ハット状の形状を有しており、光が通過する部分につい
ては出射部１０１ｄが設けてあり、通過していく光に悪
影響を及ぼさないような構成となっている。そして側壁
部１０１ｂの材質は、金属若しくは樹脂等で、基板部１
０１ａとの接合が容易にでき、形状が安定しているもの
を用いることが好ましい。特に側壁部１０１ｂを金属製
とした場合には光源１０２に電力を供給する電源回路か
らの不要輻射やその他高周波重畳回路等からのノイズを
抑制することができる。従って光ピックアップから出力
される各種の電気信号にこれらに起因したノイズが入力
されることがないので、ノイズレベルが低い高性能な光
ピックアップを提供することが可能となる。更に側壁部
１０１ｂに用いられる金属材料のなかでも、ステンレ
ス、ＦｅＮｉＣｏ合金，ＦｅＮｉ合金等が側壁部１０１
ｂの形成を容易にし、かつ、不要輻射の抑制力も高く、
さらには基板部１０１ａとの接合性も良好であるので好
ましい材料である。

【００９５】さらに基板部１０１ａには光源１０２に電
力を供給するとともに、受光素子１０３からの電気信号
を演算回路（図示せず）に伝達する端子１０１ｃが設け
てある。この端子１０１ｃはピンタイプのものであって
も良いし、プリントタイプのものであっても良い。ここ
で特にピンタイプで端子１０１ｃを形成した場合につい
て説明する。端子１０１ｃは、金属材料から構成されて
いる基板部１０１ａに電気的に接触しないようにしなが
ら、基板部１０１ａに設けられている複数の孔（図示せ
ず）に挿入されている。この端子１０１ｃの材質として
はＦｅＮｉＣｏ合金，ＦｅＮｉ合金，ＦｅＣｒ合金等を
用いることが好ましい。基板部１０１ａと端子１０１ｃ
の間の電気的な接触を断つ手段としては、孔において端
子１０１ｃと基板部１０１ａと接する部分については絶
縁性の皮膜等が設けることが好ましく、更にこの部分か
ら外気が混入してこないように密閉しておくことが好ま
しい。このような要求を満たすものとしてハーメチック
シール等の絶縁及び密閉の双方を同時に行えるものを用
いることが好ましい。ここでは特に整合封止型若しくは
圧縮封止型のハーメチックシールを用いることが好まし
い。なぜならばこれらの部材は極めて容易に絶縁と密閉
の双方を行うことができ、端子１０１ｃの基板部１０１
ａへの取付工程を簡略化できる。さらにハーメチックシ
ールは極めて安価であるので、光ピックアップの製造コ
ストを削減できる。また同時に広い温度範囲にわたって
高い気密性及び絶縁性を保つことができるので、光ピッ
クアップの信頼性を高くすることができ、かつ端子形状
も比較的自由に変形することができるので、設計の自由
度も大きくすることができる。

【００９６】光源１０２としては単色で、干渉性、指向
性および集光性が良好なものを用いることが、適当な形
状のビームスポットを比較的容易に形成でき、ノイズ等
の発生を抑制できるので好ましい。このような条件を満
たすものとして、固体、ガス及び半導体等の各種レーザ
光を用いることが好ましい。特に半導体レーザはその大
きさが非常に小さく、光ピックアップの小型化を容易に
実現することができるので光源１０２としては最適であ
る。

【００９７】そしてこのときの光源１０２の発振波長は
８００ｎｍ以下であることが、光源１０２から出射され
た光が記録媒体上に集束する際のビームスポットを比較
的容易に記録媒体に形成されているトラックのピッチ程
度の大きさにすることができるので好ましい。更に光源
１０２の発振波長が６５０ｎｍ以下であれば、非常に高
密度で情報が記録されている記録媒体をも再生すること
ができる程度に小さなビームスポットを形成でき、した
がって大容量の記憶手段を容易に実現することができる
ので好ましい。

【００９８】光源１０２を半導体レーザで構成した場
合、８００ｎｍ程度以下の発振波長を実現できる材料と
しては、ＡｌＧａＩｎＰ，ＡｌＧａＡｓ，ＺｎＳｅ，Ｇ
ａＮ等があり、これらの中でも特にＡｌＧａＡｓは、化
合物材料の中でも結晶成長が容易であり、従って半導体
レーザの製造が容易であるので、歩留まりが高く、高い
生産性を実現することができるので好ましい材料であ
る。また６５０ｎｍ以下の発振波長を実現できる材料と
しては、ＡｌＧａＩｎＰ，ＺｎＳｅ，ＧａＮ等がある。
これらの材料を用いた半導体レーザを光源１０２として
用いることにより、記録媒体上に形成されるビームスポ
ット径をより小さくすることができるので、さらなる記
録密度の向上が可能になり、従って高密度記録媒体の再
生が可能になる。

【００９９】これらの中でも特にＡｌＧａＡｓＰは長期
間にわたり安定した性能を有しているので、光源１１の
信頼性を向上させることができるので好ましい材料であ
る。

【０１００】パッケージ１０１の側壁部１０１ｂの上面
部には、出射部１０１ｄを覆うように第一光学部材１０
４が接合されている。この第一光学部材１０４は、ラミ
ネートプリズム１０５，１／４波長板１０６，光学部材
１０７から構成されている。以下それらの構成部材につ
いて詳細に説明する。

【０１０１】まず最初にラミネートプリズム１０５の構
成について、図面を参照しながら説明する。図１４は本
発明の一実施の形態における第一光学部材の断面図であ
る。

【０１０２】ラミネートプリズム１０５は、光源１０２
から出射されて記録媒体に向かう光の光路と記録媒体か
ら戻ってきた光の光路を分割し、かつ、記録媒体で反射
されて戻ってきた光を受光素子１０３に向かわせるとと
もに、記録媒体に向かう光の広がりを制限する働きを有
している。

【０１０３】そしてラミネートプリズム１０５は、複数
のプリズムを張り合わせた構成となっており、それらの
プリズムを張り合わせによってできた境界面に各種の光
学素子が形成されている。本実施の形態においてはラミ
ネートプリズム１０５は２つの境界面１０５ａ及び境界
面１０５ｂを有している。境界面１０５ａ，１０５ｂの
光源１０２からの出射光の光軸に対する傾きは、３０°
から６０°の範囲であることが、ラミネートプリズム１
０５の厚さや幅を小さくしつつ光学特性を良好に保持で
きる。従って光学特性を悪化させることなく光ピックア
ップの小型化及び薄型化でき、ひいてはこの光ピックア
ップを搭載した光ディスク装置を小型化、薄型化できる
ので好ましい構成である。

【０１０４】ここで傾きが６０°以上の場合には、例え
ば境界面１０５ａに入射する光の光路が、隣接する境界
面１０５ｂによって遮られないようにするためには両者
の間隔を非常に大きく取らなければならなくなるので、
ラミネートプリズム１０５の幅が非常に大きくなってし
まう。

【０１０５】また傾きが３０°以下の場合には、境界面
１０５ａに入射する光に対して境界面１０５ａの射影面
積を十分に取ることができなくなるので、本来光路分割
光学素子１０５ｅで反射されるはずの光が境界面１０５
ａからはみ出しまう。従って受光素子１０３や光源１０
２に向かう迷光成分が大幅に増加してしまい、光学特性
が大幅に悪化してしまい、性能、信頼性がともに低くな
ってしまう。

【０１０６】また境界面１０５ａには、光源１０２から
出射された光を一定の割合で透過または反射するととも
に高密度光ディスク５２もしくは低密度光ディスク５１
で反射されて戻ってきた光を一定の割合で反射もしくは
透過する光路分割光学素子１０５ｅが設けてある。光路
分割素子１０５ｅとしては、一般的に光を所定の割合で
透過するように設計されているハーフミラーもしくは特
定の偏光方向の光を透過しそれ以外の光を反射してしま
う偏光分離膜を用いることが一般的である。本実施の形
態においては偏光分離膜と１／４波長板１０６とを組み
合わせて用いることにより、光の利用効率を大幅に向上
させることができる。これにより光源１０２として、最
大出力よりも大幅に低い出力で使用することができ、光
源１０２の寿命を長くすることができ、引いては光ピッ
クアップ装置の信頼性を向上させることができる。

【０１０７】さらに境界面１０５ａの光路分割光学素子
１０５ｅの上部には開口絞り１０５ｆが設けてある。こ
の開口絞り１０５ｆは光源１０２から出射され高密度光
ディスク５２もしくは低密度光ディスク５１に向かう光
の開口率を制限するもので、ディスクの再生に必要のな
い光が記録媒体に向かうのを防止し、迷光の発生が少な
い良好な光学特性を保つためのものである。

【０１０８】次に境界面１０５ｂには光路分割光学素子
１０５ｅで反射されてきた記憶媒体からの戻り光に非点
収差を発生させる働きを有しているホログラム１０５ｇ
が形成されている。このホログラム１０５ｇで発生した
非点収差は、受光素子１０３上におけるビーム形状の変
化となって現れ、これを利用してフォーカシングを行っ
ている。

【０１０９】またラミネートプリズム１０５の光の入出
面１０５ｃ及び１０５ｄは互いに平行に構成されている
ことが好ましい。このような構成とすることにより、非
平行板を光が通過する際に発生する収差を抑制すること
ができ、光学特性を良好に保つことができ、したがって
高性能な光ピックアップを実現することができる。

【０１１０】次にラミネートプリズム１０５の面１０５
ｃに形成されている１／４波長板１０６について説明す
る。この１／４波長板１０６は、それぞれ直交する常光
軸と異常光軸を有しており、入射してくる直線偏光の偏
光方向に対して常光軸と異常光軸がそれぞれ４５°の角
度をなすように配置されている。そして１／４波長板１
０６を光が透過する際には、常光軸の屈折率と異常光軸
の屈折率とが異なっているので、光学的距離が異なり、
常光と異常光の間に位相差が発生する。１／４波長板１
０６の厚みは、入射した光は常光軸成分と異常光軸成分
との間の位相差がπ／４になるように形成されている。
ここで発生するπ／４の位相差により直線偏光で入射し
てきた光を円偏光に変換して透過するとともに戻ってき
た円偏向光をその回転方向に応じて直線偏向光に変換す
る働きを有している。１／４波長板１０６としては水晶
などの一軸性結晶を所定の方向に所定の厚さで切り出し
た板状部材を用いることが一般的である。

【０１１１】そして１／４波長板１０６の上面には光学
部材１０７が設けられている。この光学部材１０７の光
軸中心には、開口絞り１０５ｆを通過してきた光の形状
に合うように形成されている複数光路形成素子１０７ａ
を有している。

【０１１２】ここで図１５（ａ）、図１５（ｂ）を用い
て光学部材１０７に形成された複数光路形成素子１０７
ａについて説明する。ここでは複数光路形成素子１０７
ａをホログラムで形成した場合について説明する。複数
光路形成素子１０７ａとし光学部材１０７に形成されて
いるホログラムパターンの形状としては、理想的には鋸
の波状に形成されたブレーズドパターンであることが回
折効率の向上の点でもっとも有利であり、したがって光
の利用効率を最大限にできるので好ましい。本実施の形
態においては、作製がブレーズドパターンに比べて容易
な同心円状で断面が階段状の凹凸で形成され、周辺部ほ
どピッチが小さくなるように形成されているステップタ
イプのものを用いている。

【０１１３】ステップパターンの形成は、ドライエッチ
ング等によって行われる。ホログラムパターンに光Ｒが
入射すると、回折せずに透過する０次光１と、ピッチに
応じた回折光（＋１次光２、−１次光３）などが発生す
る。本実施の形態において、０次光１は、高密度光ディ
スク５２を再生する際に使用され、＋１次光２は、低密
度光ディスクを再生する際に使用される。−１次光３
は、本実施の形態においてはいずれにも使用されない光
である。−１次光３のうち一部の光は、集光レンズ４０
で集光されることになるが、低密度光ディスク５１また
は高密度光ディスク５２の記録面上では、大きくボケて
広がっているために再生への影響は少ない。

【０１１４】図１５（ａ）はパターンの断面が矩形をな
しており、この場合には、＋１次光２と−１次光３はほ
ぼ同じだけ発生する。この−１次光３を抑制し＋１次光
２をより強めるためには、図１５（ｂ）に示すように、
断面形状を回折方向に合わせて多段化すればよく、複数
のマスクパターンを用意し、レジスト露光とドライエッ
チングを繰り返し行えば形成できる。図１５（ｂ）のよ
うなパターンにすることにより、−１次光３の再生への
影響をさらに小さくすることができ、また、信号検出に
必要な光量を稼ぐことができるので光源を低出力で使用
することができる。

【０１１５】また複数光路形成素子１０７ａはホログラ
ムで形成していたが、同様の働きを有する光学部材であ
れば、例えばレンズであっても一定の効果を得ることが
できる。

【０１１６】次に複数光路形成素子１０７ａの働きにつ
いて図を用いて説明する。図１３に示すように本実施の
形態においては複数光路形成素子１０７ａに入射した光
のうち回折されない光、すなわち０次光で形成される光
路（以下０次光１と称す）と、＋１次光（以下＋１次光
２と称す）で形成される光路とを用いて種類の異なる複
数の光ディスクを再生している。ここで複数光路形成素
子１０７ａを通過して形成された０次光１と＋１次光２
とはその発光点位置が異なっている。すなわち図１３に
おいては０次光１の発光点は光源１０２の真発光点１０
２ａであり、＋１次光２の発光点は複数光路形成素子１
０７ａを通過することにより仮想発光点１１１ａとな
る。なお仮想発光点の定義については実施の形態１と同
様である。

【０１１７】このように集光レンズ１０９の手前に配置
された複数光路形成素子１０７ａを用いて複数の光束に
入射光を分離した場合には、それぞれの光に発生する波
面収差量が大きく異なる場合が多く、この波面収差を補
正することのできる収差補正機能を備えたレンズを集光
レンズとして用いる必要があり、結果としてそれぞれの
光束に応じた複数の集光レンズを用いる必要が生じるの
が一般的である。本実施の形態ではこのような現象を回
避するために複数光路形成素子１０７ａによって分離さ
れたそれぞれの光束の発光点と集光レンズ若しくはコリ
メートレンズの間の距離を最適化することによりこの問
題を回避しているので以下この点について説明する。

【０１１８】図１６は本発明の一実施の形態における有
限光学系での発光点と集光レンズの関係を示す図、図１
７は本発明の一実施の形態における無限光学系での発光
点とコリメートレンズとの関係を示す図である。図１６
及び図１７において、Ｌ３はコリメートレンズ１０８も
しくは集光レンズ１０９から仮想発光点１１１ａまでの
有効焦点距離を示しており、Ｌ４はコリメートレンズ１
０８もしくは集光レンズ１０９から真発光点１０２ａま
での有効焦点距離を示している。更に図１８は集光レン
ズのシフトの有無による仮想発光点からの光に発生する
波面収差量とＬ３，Ｌ４との関係を示している。すなわ
ちＬ３とＬ４の比を変化させたときに集光レンズ入射時
に発生している波面収差量を集光レンズ１０９がトラッ
キング方向に５００μｍシフトしている場合（太線）と
トラッキング方向のシフトが無い場合（細線）とで比較
しているものである。一般に光ディスクを再生中の集光
レンズはトラッキング方向に最大５００μｍ程度シフト
する可能性があり、また集光レンズに入射する光を有効
に光ディスク上に収束させるために許容される波面収差
量は０．０７以下程度とされていることを考慮すると、
比較的収差の発生量が多く、集光レンズ１０９への光の
入射条件の悪くなる＋１次光すなわち仮想発光点１１１
ａからの光に対して集光レンズ１０９のシフト量が最大
（５００μｍ）のときの波面収差がｒｍｓ値で０．０７
λ（λは光源の波長で、以下省略する）以下であれば、
どちらの発光点からの光も集光レンズ１０９に入射した
光は集光レンズ１０９のシフト量に拘わらず光ディスク
上に収束されることになると考えられる。この条件を満
たす範囲としては、図１８から明らかなように、Ｌ３と
Ｌ４との比（Ｌ４÷Ｌ３＝Ｈ、以下Ｈで表記する）が
０．５５＜Ｈ＜０．７５であることが好ましいことがわ
かる。

【０１１９】Ｈの値が上記した範囲に存在するように光
学系の配置を行うことにより、同一光学系中に複数の光
束が存在する光ピックアップにおいて、すべての光束に
おける波面収差を理論限界値以下とすることができるの
で、一つの集光レンズ１０９を用いることにより、いず
れの光束も光ディスク上に集光させることができる。従
って集光レンズ１０９の数が一つで良いので、集光レン
ズを削減することができるとともに集光レンズの切替手
段も設けなくて良くなり、光ピックアップの小型化や部
品点数の削減による生産性の向上、複雑な機構を廃する
ことによる光ピックアップの信頼性の向上、動作スピー
ドの向上等を実現することができる。

【０１２０】さらに本実施の形態においては複数光路形
成素子１０７ａを真発光点１０２ａと仮想発光点１１１
ａとの間に配置することが好ましい。以下その理由につ
いて説明する。図１９は本発明の一実施の形態における
真発光点及び仮想発光点に対する複数光路形成素子１０
７ａの配置位置を示した図で、ここでは特にホログラム
で形成された複数光路形成素子１０７ａにより光路を２
つ形成した場合について示している。向かって左側は真
発光点１０２ａと仮想発光点１１１ａとの間に複数光路
形成素子１０７ａを設けない場合の各々の光路を示して
おり、向かって右が真発光点１０２ａと仮想発光点１１
１ａの間に複数光路形成素子１０７ａを配置した場合の
各々の光路を示している。図１９より明らかなように、
コリメートレンズ１０８に入射する光が同じ広がりを持
つには、真発光点１０２ａと仮想発光点１１１ａとの間
に複数光路形成素子１０７ａを設けない場合の真発光点
１０２ａからコリメートレンズ１０８間での距離（Ｔ
１）と、真発光点１０２ａと仮想発光点１１１ａとの間
に複数光路形成素子１０７ａを設けた場合の真発光点１
０２ａからコリメートレンズ１０８の間での距離（Ｔ
２）とを比較した場合、Ｔ１＞Ｔ２となるので、真発光
点１０２ａと仮想発光点１１１ａとの間に複数光路形成
素子１０７ａを設けることにより光ピックアップの大き
さを更に小型化することができることが分かる。特に複
数光路形成手段１０７ａを真発光点１０２ａと仮想発光
点１１１ａのほぼ真ん中に配置することにより、真発光
点１０２ａからコリメータレンズ１０８もしくは集光レ
ンズ１０９までの距離を最も短くすることができるの
で、光ピックアップの小型化には最も効果的な配置であ
る。また真発光点１０２ａと仮想発光点１１１ａとの間
に複数光路形成素子１０７ａを設けた場合には、そうで
ない場合と比較して、入射する光の拡散角が大きく、真
発光点から出射された光をより多く光ディスクに照射す
ることができる。従って光の利用効率を向上させること
ができ、光源１０２の出力をより低くして使用すること
ができるので、光源１０２の寿命を長くなり、光ピック
アップの信頼性を向上させることができる。またより出
力の低いものを光源１０２として用いることができるの
で、光ピックアップの製造コストを低減することができ
る。更に真発光点１０２ａから複数光路形成素子１０７
ａまでの距離を非常に短くすることができるので、光源
１０２や複数光路形成素子１０７ａ等を一体化すること
も容易に行えるようにできる。従って１つ１つの部品を
位置あわせをしながら組み立てていく場合に比べて生産
効率を非常に高くすることができるとともに光ピックア
ップの組立精度も向上させることができるので、信頼性
が高くかつ低コストな光ピックアップを実現することが
できる。

【０１２１】またホログラム等で形成されている複数光
路形成素子１０７ａで回折された光は一旦光路中で集束
させてから再び拡散してコリメートレンズ１０８に入射
するように構成することが好ましい。このような構成と
することにより、複数光路形成素子１０７ａを容易に仮
想発光点１１１ａと真発光点１０２ａの間に配置するこ
とができるので、光ピックアップ全体の大きさを小さく
することができ、このピックアップを搭載したドライブ
装置の小型化を容易に実現できる。

【０１２２】次に第一光学部材１０４を構成するラミネ
ートプリズム１０５及び光学部材１０７を形成する材料
としては、ガラスや樹脂などの高い光透過性を有する材
料を用いることが、光量の減少を防止できるとともに第
一光学部材１０４を透過した光の光学特性を劣化させな
いので好ましい。特にガラスは複屈折が起こらず、従っ
て透過した光の特性を良好に保持できるので、好ましい
材料である。更にガラスの中でもＢＫ−７等の光学ガラ
スを用いることが特に光学特性の劣化を発生させないの
で好ましい。ＢＫ−７は低コストで良好な光学特性を有
しているので、ラミネートプリズム１０５及び光学部材
１０７の材料としては最適である。

【０１２３】なお本実施の形態においてはパッケージ１
０１の出射部１０１ｄを覆うようにに側壁部１０１ｂに
直接第一光学部材１０４を接合していたが、パッケージ
１０１と第一光学部材１０４とは離間して設けても良
い。離間して設けることにより、側壁部１０１ｂの高さ
の誤差にあった場合に問題となる光源１０２と第一光学
部材１０４との間の距離をより正確に調整することが可
能になるので、第一光学部材１０４に設けられている複
数光路形成素子１０７ａによって発生する複数の光路を
有する光の光学特性をより良好に保つことができ、正確
な信号の検出が可能になる。この場合出射部１０１ｄは
カバー部材等で封止しておくことが好ましい。

【０１２４】パッケージ１０１と第一光学部材１０４と
によりパッケージ１０１の内部、即ち光源１０２及び受
光素子１０３等が配置されている空間を密閉することが
好ましい。このような構成にすることにより、ゴミや水
分等の不純物がパッケージ内部への進入を防止すること
ができるので、光源１０２や受光素子１０３の性能を維
持することができるとともに出射される光の光学特性の
劣化も防止することができる。さらにパッケージ１０１
と第一光学部材１０４とで密閉された空間にはＮ₂ガ
ス、乾燥空気若しくはＡｒガス等の不活性ガスを封入し
ておくことが、パッケージ１０１の内部に接している第
一光学部材１０４等の表面に結露が生じて光学特性が悪
化してしまったり、光源１０２や受光素子１０３の酸化
などによる特性の劣化を防止することができるのでさら
に好ましい。

【０１２５】１０８はコリメートレンズであり、１０９
はレンズ駆動手段（図示せず）によって、フォーカス方
向およびトラッキング方向に移動できるように支持され
ている集光レンズである。このコリメートレンズ１０８
により集光レンズ１０９に入射する光の光量を増加させ
ることができるので、光の利用効率が向上させ、光源１
０２を最大出力よりも大幅に低い出力で使用することが
でき、光源１０２の寿命を長くすることができ、引いて
は光ピックアップ装置の信頼性を向上させることができ
る。

【０１２６】なおコリメートレンズ１０８を用いる代わ
りに例えば複数光路形成素子１０７ａ等に光の拡散角を
変換するような機能を設けても良い。この場合にはコリ
メートレンズ１０８を設けなくても良くなるので、正確
な位置あわせが不要になるので生産性を向上させること
ができるとともに部品点数の削減によりコストの低減を
図ることができる。

【０１２７】また本実施の形態において、１／４波長板
１０６は、第一光学部材１０４にラミネートプリズム１
０５及び光学部材１０７とともに一体で設けられていた
が、別体で設けても良い。この場合にはコリメートレン
ズ１０８と集光レンズ１０９との間に設けことが好まし
い。なぜならばコリメートレンズ１０８と集光レンズ１
０９との間では、通過する光がほぼ平行光となっている
ので、１／４波長板１０６を透過する際の光学的距離に
ほとんど差が生じず、従って１／４波長板１０６を透過
した光における位相のずれを最小限に抑制することがで
きる。これにより集光レンズ１０９で光を効率的に集束
させることが可能になり、比較的ジッタの小さな優れた
性能を有する光ピックアップを実現することができる。

【０１２８】次にこのような構成を有する光ピックアッ
プ装置の動作について図を参照しながら説明する。

【０１２９】まず、高密度光ディスクを再生する往路光
の光路について、図１３を用いて説明する。５２はスピ
ンドルモータ（図示せず）に取り付けられた高密度光デ
ィスクであり、ディスク基板の厚みが０．６ｍｍ程度に
予め成形されているものである。光源１０２の光出射点
１０２ａから出射された光束は、第一光学部材１０４に
入射し、所定の範囲の拡散角を有する光が開口絞り１０
５ｆを透過する。この開口絞り１０５ｆでビームの断面
形状を整形された光束は、偏光分離膜で形成されている
光路分割光学素子１０５ｅに入射する。ここで光路分割
光学素子１０５ｅの偏光分離膜は光源１０２から出射さ
れる直線偏光を透過するように配置されているので、光
束は光路分割光学素子１０５ｅを透過して、１／４波長
板１０６に入射する。この１／４波長板１０６で、直線
偏光で入射してきた光束は円偏光に変換される。

【０１３０】その後円偏光に変換された光束は光学部材
１０７に形成されている複数光路形成素子１０７ａに入
射する。この複数光路形成素子１０７ａは、本実施の形
態においてはホログラムで形成されているので、通過す
る光の一部は回折され、一部はそのまま透過している。
即ち複数の光路が常時同一光軸上に形成されていること
になる。ここでは、この複数の光路のうち、０次光によ
る光束１１０を高密度光ディスク５２再生用の光束とし
て用いている。

【０１３１】その後光束１１０は、コリメートレンズ１
０８でほぼ平行光に変換されて集光レンズ１０９に入射
し、集光レンズ１０９によって集光されて高密度光ディ
スク５２の記録面にビームスポットを形成する。ここで
集光レンズ１０９は高密度光ディスクのデータが再生で
きる程度にまで微小スポットに絞れるように開口数が
０．６程度に設計されている。また光束１１０以外にも
回折された光のうち集光レンズ１０９に入射する光もあ
るが、高密度光ディスク５２の記録面では焦点を結んで
はおらず、光の密度が非常に希薄であるために、データ
の再生にはほとんど影響しない。

【０１３２】さらに光源１０２の光出射点１０２ａとは
反対側にある出射点からの出射光が存在している。この
光は、受光素子１０３に設けられたモニタ用センサ（図
示せず）に入射する。そしてモニタ用センサから送出さ
れる入射光量に応じた電気信号を基づいて、光源１０２
の出力を制御している。

【０１３３】次に、図１５を用いて、低密度光ディスク
５１を再生する往路光の光路について説明する。なおこ
こでは低密度光ディスク５１の厚みは１．２ｍｍ程度で
ある。ここで複数光路形成素子１０７ａに入射するまで
の光路は高密度光ディスク５２を再生する場合の光路と
同様であるのでここでは省略する。

【０１３４】低密度光ディスク５１を再生する際には、
複数光路形成素子１０７ａで発生する複数の光束のうち
＋１次光２による光束１１１（図中の点線）を利用す
る。

【０１３５】その後光束１１１は、コリメートレンズ１
０８を透過して、集光レンズ１０９によって集光され、
低密度光ディスク５１の記録面にビームスポットを形成
する。ここで集光レンズ１０９は光束１１０に比べてビ
ームの広がりの少ない光束１１１を低密度光ディスク５
１のデータが再生できる程度に微小スポットに絞れるよ
うに開口数が０．６程度に設計されている。また複数光
路形成素子１０７ａで回折された光には光束１１０以外
にも集光レンズ１０９に入射する光もあるが、低密度光
ディスク５１の記録面では焦点を結んでおらず光の密度
が非常に希薄であるので、データの再生にはほとんど影
響しない。

【０１３６】また低密度光ディスク５１を再生する時の
集光レンズ１０９の焦点距離Ｌ１は、高密度光ディスク
５２を再生する時の集光レンズ１０９の焦点距離Ｌ２よ
りも長くなるように設定されている。この焦点距離の差
は１．０ｍｍ以下、好ましくは０．６ｍｍ以下とするこ
とが、種類の異なる複数のディスクをそれぞれ再生する
際に、集光レンズ１０９を保持するアクチュエータを大
きく駆動する必要がほとんどないので、アクチュエータ
により焦点位置の調整を容易に行うことができ、従って
基板の厚さの違いに非常に良好に対応することができる
ので好ましい。

【０１３７】このように複数光路形成素子１０７ａによ
り形成された複数の光束が、同時に、しかも異なる位置
に焦点を結ぶようにしたことにより、異なる基板厚さを
有する記録媒体を同一の光ピックアップ装置によって再
生することが可能になる。即ち厚さが約１．２ｍｍのＣ
Ｄ−ＲＯＭ等の低密度光ディスク５１と、厚さが約０．
６ｍｍの単板もしくはこの単板の両面張り合わせで形成
されたＤＶＤ等の高密度光ディスク５２とを同一の光ピ
ックアップ装置で記録再生することが可能になるのであ
る。

【０１３８】なおこの焦点距離Ｌ１及び焦点距離Ｌ２
は、集光レンズ等の光学部材の可動範囲を大きく取るこ
とにより、ある程度変更することが可能であるので、例
えば高密度光ディスクを張り合わせ光ディスクや複数の
記録層を有する光ディスクの再生も可能になる。

【０１３９】次に、図１３を用いて、低密度光ディスク
５１および高密度光ディスク５２からの反射光を検出す
るまでの復路光の光路について説明する。復路光につい
ては高密度光ディスク５２を再生した場合でも、低密度
光ディスク５１を再生した場合でも複数光路形成素子１
０７ａを通過した後は基本的にはほぼ同一の光路を形成
するのでまとめて説明する。

【０１４０】図１３をおいて、低密度光ディスク５１若
しくは高密度光ディスク５２からの反射光は、往路とほ
ぼ同じ経路をたどって光学部材１０７に設けられている
複数光路形成素子１０７ａを通過して、１／４波長板１
０６に入射する。低密度光ディスク５１および高密度光
ディスク５２で反射された往路光はその円偏光の向きが
逆転しているので、１／４波長板１０６を透過した往路
光は、光源１０２から出射された出射光の偏光方向と直
交する方向偏光した直線偏光に変換され、光路分割光学
素子１０５ｅに入射する。光路分割光学素子１０５ｅは
出射光を透過するように設定されているので、出射光の
偏光方向と直交する向きに偏光した往路光は、光路分割
光学素子１０５ｅで境界面１０５ｂに向かう方向に反射
される。

【０１４１】その後複路光は境界面１０５ｂに設けられ
ている非点収差発生ホログラム１０５ｇに入射する。こ
の非点収差発生ホログラム１０５ｇ反射型のホログラム
で構成されており、ここで反射された復路光に非点収差
を与えるとともに反射した複路光を受光素子１０３に導
く。

【０１４２】

【発明の効果】本発明は、光源から照射された光を複数
光路形成手段で複数の光束に分離し、集光手段で異なる
位置に収束させ、その際複数光路形成手段で形成された
複数の光束のうちの少なくとも１つは実発光点とは異な
る仮想発光点を有しているように構成したことにより、
発光点位置の違いにより複数の光束に発生する波面収差
を適切な大きさに制御することが可能になるので、複数
の光束に対応する複数の集束レンズを用いることなく、
１つの集光レンズで複数の種類の記録媒体を再生するこ
とが可能になる。

【０１４３】また第一の発光点及び前記集光手段との距
離（Ｌ１）に対する前記第二の発光点と前記集光手段と
の距離（Ｌ２）の比（Ｌ２÷Ｌ１＝Ｈ）を０．５５＜Ｈ
＜０．７５としたことにより、第一の光束および第二の
光束に発生する波面収差を制御することができるので、
１つのレンズを用いて複数の光束を記録媒体上に集束さ
せることができる。これにより光ピックアップの構成を
簡単にすることができるので、部品点数が減少し、光ピ
ックアップの生産性が向上するとともに部品の大きさも
小さくなり、光ピックアップの小型化が可能になる。さ
らに部品点数の削減により、光ピックアップの製品コス
トも低下させることができる。

【０１４４】さらに複数光路形成手段を第一の発光点と
第二の発光点の間に設けたことにより、第一発光点から
集光手段までの距離を短くすることができるので、光ピ
ックアップを小型化・薄型化することができる。

【０１４５】そして第一の光束もしくは第二の光束の少
なくとも何れか一方を光路中の光源と集光手段の間で収
束させることにより、第一発光点から集光手段までの距
離を短くすることができるので、光ピックアップを小型
化できる。

【０１４６】さらに複数光路形成手段を回折格子で形成
したことにより、複数光路形成手段を通過して記録媒体
に入射する光の量を増大させることができるので、光の
利用効率が向上し、光源の長寿命化等を可能にでき、光
ピックアップの信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の一実施の形態による光ピックア
ップ装置の構成と往路を示す図（ｂ）本発明の一実施の形態による光ピックアップ装置
の構成と往路を示す図

【図２】（ａ）本発明の一実施の形態による光ピックア
ップ装置の構成と復路を示す図（ｂ）本発明の一実施の形態による光ピックアップ装置
の構成と復路を示す図

【図３】（ａ）本発明の一実施の形態における光ピック
アップ装置の複数光路形成素子を示す図（ｂ）本発明の一実施の形態による光ピックアップ装置
の複数光路形成素子を示す図

【図４】本発明の一実施の形態における発光点と集光レ
ンズの関係を示す図

【図５】本発明の一実施の形態における発光点とコリメ
ートレンズとの関係を示す図

【図６】本発明の一実施の形態における集光レンズのシ
フトの有無による仮想発光点からの光に発生する波面収
差量とＬ３，Ｌ４との関係を示す図

【図７】（ａ）本発明の一実施の形態による光ピックア
ップ装置の構成と光路を示す図（ｂ）本発明の一実施の形態による光ピックアップ装置
の構成と光路を示す図

【図８】（ａ）従来の光ピックアップ装置の構成と光路
を示す図（ｂ）従来の光ピックアップ装置の構成と光路を示す図

【図９】（ａ）従来の光ピックアップ装置の構成と光路
を示す図（ｂ）従来の光ピックアップ装置の構成と光路を示す図

【図１０】本発明の一実施の形態における光学部材の断
面図

【図１１】本発明の一実施の形態における光ピックアッ
プの構成と光路を示す図

【図１２】本発明の一実施の形態における光ピックアッ
プの構成と光路を示す図

【図１３】本発明の一実施の形態における光ピックアッ
プの構成と光路を示す図

【図１４】本発明の一実施の形態における第一光学部材
の断面図

【図１５】（ａ）本発明の一実施の形態における光ピッ
クアップ装置の複数光路形成素子を示す図（ｂ）本発明の一実施の形態による光ピックアップ装置
の複数光路形成素子を示す図

【図１６】本発明の一実施の形態における有限光学系で
の発光点と集光レンズの関係を示す図

【図１７】本発明の一実施の形態における無限光学系で
の発光点とコリメートレンズとの関係を示す図

【図１８】本発明の一実施の形態における集光レンズの
シフトの有無による仮想発光点からの光に発生する波面
収差とＬ３，Ｌ４との関係を示す図

【図１９】本発明の一実施の形態における真発光点及び
仮想発光点に対する複数光路形成素子の配置位置を示し
た図

【符号の説明】

１０次光２＋１次光３ −１次光１０パッケージ１０ａ基板部１０ｂ側壁部１０ｃ端子１０ｄ出射部１１光源１１ａ真発光点１１ｃ０次光束１２ａ仮想発光点１２ｃ＋１次光束１３受光素子２０第二光学部材２１複数光路形成素子３０コリメートレンズ４０集光レンズ５１低密度光ディスク５２高密度光ディスク６０第一光学部材６１光誘導素子７０受光素子７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ分割センサ７２モニタ用センサ８０光学部材８０ａ平板８０ｂ平行平板８０ｃ平行平板８１複数光路形成素子８１ａ反射膜８２光誘導素子８２ａ反射膜９０光源パッケージ９０ａ基板部９０ｂキャップ９０ｄ出射部９０ｅカバー部材９１光源９２コリメートレンズ９３第一光学部材９３ａ複数光路形成素子９４プリズム９４ａ反射部９４ｂ１／４波長板９５集光レンズ９６第二光学部材９６ａ光学素子９７レンズ９８光学素子９９受光素子１００複数光路形成素子１０１パッケージ１０１ａ基板部１０１ｂ側壁部１０１ｃ端子１０１ｄ出射部１０２光源１０３受光素子１０４第一光学部材１０５ラミネートプリズム１０５ａ境界面１０５ｂ境界面１０５ｃ面１０５ｄ面１０５ｅ光路分割光学素子１０５ｆ開口絞り１０５ｇ非点収差発生ホログラム１０６１／４波長板１０７光学部材１０７ａ複数光路形成素子１０８コリメートレンズ１０９集光レンズ１１０光束１１１光束

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者谷川浩大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者中島一幸大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録密度が異なる複数の記録媒体を再生可
能な光ピックアップであって、光源と、前記光源から照
射された光を複数の光束に分離する複数光路形成手段
と、前記複数の光束を異なる位置に収束させる集光手段
と、前記記録媒体で反射された光を受光して、前記記録
媒体に記録されている情報を電気信号に変換する受光素
子とを備え、前記複数光路形成手段で形成された複数の
光束のうちの少なくとも１つは実発光点とは異なる仮想
発光点を有していることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２】記録密度が異なる第一の記録媒体と第二の
記録媒体を再生可能な光ピックアップであって、光源
と、前記光源から照射された光を第一の光束と第二の光
束に分離する複数光路形成手段と、前記第一の光束及び
前記第二の光束をそれぞれ異なる位置に収束させる集光
手段と、前記第一の記録媒体もしくは前記第二の記録媒
体で反射された光を受光して、前記第一の記録媒体もし
くは前記第二の記録媒体に記録されている情報を電気信
号に変換する受光素子とを備え、前記複数光路形成手段
で形成された第一の光束と第二の光束の少なくとも１つ
は実発光点とは異なる仮想発光点を有していることを特
徴とする光ピックアップ。
【請求項３】記録密度が異なる第一の記録媒体と第二の
記録媒体を再生可能な光ピックアップであって、光源
と、前記光源から照射された光を第一の光束と第二の光
束に分離する複数光路形成手段と、前記第一の光束及び
前記第二の光束をそれぞれ異なる位置に収束させる集光
手段と、前記第一の記録媒体もしくは前記第二の記録媒
体で反射された光を受光して、前記第一の記録媒体もし
くは前記第二の記録媒体に記録されている情報を電気信
号に変換する受光素子とを備え、前記複数光路形成手段
で形成された第一の光束及び第二の光束はそれぞれ第一
の発光点及び第二の発光点を有し、前記第一の発光点及
び前記集光手段との距離（Ｌ１）に対する前記第二の発
光点と前記集光手段との距離（Ｌ２）の比（Ｌ２÷Ｌ１
＝Ｈ）を０．５５＜Ｈ＜０．７５としたことを特徴とす
る光ピックアップ。
【請求項４】複数光路形成手段を第一の発光点と第二の
発光点の間に設けたことを特徴とする請求項３記載の光
ピックアップ。
【請求項５】第一の光束もしくは第二の光束の少なくと
も何れか一方を光路中の光源と集光手段の間で収束させ
ることを特徴とする請求項２〜４いずれか１記載の光ピ
ックアップ。
【請求項６】複数光路形成手段を回折格子で形成したこ
とを特徴とする請求項１〜５いずれか１記載の光ピック
アップ。
【請求項７】高密度記録媒体と低密度記録媒体を再生可
能な光ピックアップであって、光源と、前記光源から照
射された光を少なくとも０次光束と±１次光束とに分離
する回折格子と、前記０次光束及び±１次光束の少なく
とも２つをそれぞれ異なる位置に収束させる集光手段
と、前記高密度記録媒体もしくは低密度記録媒体で反射
された光を受光して、それらに記録されている情報を電
気信号に変換する受光素子とを備え、前記複数光路形成
手段で形成された±１次光束はそれぞれ異なる仮想発光
点を有し、前記０次光束および±１次光束のうち前記高
密度記録媒体の再生に供される第一の光束の発光点であ
る第一の発光点と、前記低密度記録媒体の再生に供され
る第二の光束の発光点である第二の発光点について、第
一の発光点と前記集光手段との距離（Ｌ１）に対する前
記第二の発光点と前記集光手段との距離（Ｌ２）の比
（Ｌ２÷Ｌ１＝Ｈ）を０．５５＜Ｈ＜０．７５としたこ
とを特徴とする光ピックアップ。
【請求項８】高密度記録媒体と低密度記録媒体を再生可
能な光ピックアップであって、光源から照射された光が
複数光路形成手段を通過して高密度記録媒体に照射され
る第一の光と低密度記録媒体に照射される第二の光とに
分離する際に、前記第一の光と前記第二の光の少なくと
も一方の発光点は実際の発光点から仮想的な発光点に移
動し、前記仮想的な発光点の移動距離を最適化すること
により、前記第一の光と前記第二の光に発生している波
面収差を実用限界以下にしたことを特徴とする光ピック
アップ。