JP2003091862A

JP2003091862A - 光ピックアップおよび光ディスクドライブ

Info

Publication number: JP2003091862A
Application number: JP2001283501A
Authority: JP
Inventors: Junichi Kitabayashi; 淳一北林
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-09-18
Filing date: 2001-09-18
Publication date: 2003-03-28

Abstract

(57)【要約】【課題】発光波長の異なる半導体レーザ発光源間の発散
角比率の差に拘わらず、波長の異なる各光束のスポット
品質を高める。【解決手段】２以上の半導体レーザ発光源１ａ、１ｂを
互いに近接して配置された光源１から光ディスクに至る
光路上の光学系を半導体レーザ発光源１ａ、１ｂに対し
て共通化し、光源１から放射される光束をコリメート素
子２によりコリメートしたのち、ビーム整形プリズム３
によりビーム整形し、対物レンズにより光ディスクの記
録面上に光スポットとして集光させるようにした光ピッ
クアップにおいて、ビーム整形プリズム３におけるビー
ム整形倍率を、光源から放射される２以上の光束のうち
の、特定波長を持つ光束に対して最適化し、ビーム整形
された光束の光束断面形状を、光束の波長に応じて調整
するビーム形状変換手段６を用い、特定波長以外の波長
を持つ光束の１以上に対し、その光束断面形状を、略円
形状の光スポットの形成を可能とする楕円形状に調整す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光ピックアップ
および光ディスクドライブに関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクの規格では、光ピックアップ
による記録・再生あるいは消去に用いられる半導体レー
ザの波長は、ＣＤ(コンパクトディスク)に対して７８０
ｎｍ、ＤＶＤ(デジタルビデオディスク)に対して６６０
ｎｍ付近であり、１台の光ディスクドライブを、ＣＤ用
とＤＶＤ用に共用するには２種の波長の光源を必要とす
る。最近ではさらなる高密度化を目して、４００ｎｍ付
近の波長も必要になりつつある。

【０００３】一方において、発光波長の異なる複数の半
導体レーザチップを１パッケージに封入したものや、１
チップで２波長の活性層を持つ２波長半導体レーザ等、
複数波長の光源を小型化したものが開発されている。

【０００４】周知の如く、半導体レーザから放射される
発散性の光束は、活性層に平行な方向での発散角が小さ
く（以下、この発散角を「最小発散角」と呼ぶ）、活性
層に直交する方向における発散角が大きい（以下、この
発散角を「最大発散角」と呼ぶ）。このため、半導体レ
ーザから放射された光束の実質的に全てをコリメートす
ると、得られる平行光束の光束断面形状は楕円形状とな
る。

【０００５】光ピックアップで記録時の結合効率を高
め、あるいは良好な再生を実現するには、光スポットの
形状は円形であることが好ましく、このような円形状の
光スポットを得るために「コリメートされた平行光束の
光束断面形状を円形状に整形するためのビーム整形手
段」が必要である。

【０００６】光ピックアップの小型化のためには、上記
の如き「発光波長の異なる複数の半導体レーザチップを
１パッケージに封入した光源」を用い、コリメートレン
ズやビーム整形手段、対物レンズは各チップから放射さ
れる光束に対して共通であることが望ましい。

【０００７】ところで、一般に半導体レーザから放射さ
れる光束の「最小発散角と最大発散角との比率」は、半
導体レーザが放射される光束の波長によって異なる。例
えば、上述した発光波長：７８０ｎｍの半導体レーザ
と、発光波長：６６０ｎｍの半導体レーザとについて、
発散角比率（＝最大発散角／最小発散角）を比較する
と、発散角比率は発光波長：７８０ｎｍの半導体レーザ
においてより大きい。

【０００８】このため、例えば、ＤＶＤとＣＤとに共用
できる光ピックアップにおいてビーム整形手段を共通化
した場合、ビーム整形手段のビーム整形倍率を、ＤＶＤ
用の光束に対して最適設定すると、ＣＤ用の光束に対し
ては整形不足となり、ＣＤに対して円形の光スポットを
実現できない。

【０００９】このような問題を解消できる光ピックアッ
プとして、発光波長の異なる半導体レーザに個別的にコ
リメートレンズとアパーチュアを設け、各波長の光束の
光束断面形状をアパーチュアで規制した後に、共通のビ
ーム整形手段でビーム整形を行うものが知られている
（特開平６−２８７０３号公報）。しかし、このように
した場合、各光束に個別的にコリメートレンズとアパー
チャが必要となり、光ピックアップの小型化が困難とな
るし、光束ごとに別個にコリメートレンズやアパーチュ
アを必要とするところから光ピックアップの高コスト化
を招来し易い。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、発光波長
の異なる半導体レーザ発光源間の発散角比率の差に拘わ
らず、波長の異なる各光束のスポット品質を高めること
を課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明の光ピックアッ
プは「発光波長が互いに異なる２以上の半導体レーザ発
光源を互いに近接して配置された光源から光ディスクに
至る光路上の光学系を、２以上の半導体レーザ発光源に
対して共通化し、光源から放射される光束をコリメート
素子によりコリメートしたのち、ビーム整形プリズムに
よりビーム整形し、対物レンズにより光ディスクの記録
面上に光スポットとして集光させるようにした光ピック
アップ」であって、以下の点を特徴とする（請求項
１）。

【００１２】即ち、ビーム整形プリズムにおけるビーム
整形倍率を、光源から放射される２以上の光束のうち
「特定波長を持つ光束」に対して最適化する。「ビーム
形状変換手段」を用いて、ビーム整形プリズムによりビ
ーム整形された光束の光束断面形状を光束の波長に応じ
て調整し、特定波長以外の波長を持つ光束の１以上に対
し、その光束断面形状を「略円形状の光スポットの形成
を可能とする楕円形状」に調整する。

【００１３】即ち、この発明の光ピックアップにおける
光源は「発光波長が互いに異なる２以上の半導体レーザ
発光源が互いに近接して配置され」たものである。そし
て、このように２以上の半導体レーザ発光源が互いに近
接して配置されたことに伴ない、「光源から光ディスク
に至る光路上の光学系」が２以上の半導体レーザ発光源
に対して共通化される。

【００１４】従って、各半導体レーザ発光源から（光デ
ィスクの種類に応じて選択的に）放射される各光束は共
通のコリメート素子によりコリメートされたのち、各光
束に共通のビーム整形プリズムによるビーム整形を受け
ることになる。ビーム整形は「ファーフィールドパター
ンの短軸方向の光束径を（長軸方向の光束径に近づける
ように）拡大させる」ことにより、あるいは「長軸方向
の光束径を縮小させて短軸方向の光束径に近づける」こ
とにより行われる。

【００１５】「コリメート素子」としては、コリメート
レンズのほか、コリメート作用を持つ「コリメートミラ
ー」を用いることができる。コリメートミラーは、色収
差を考慮する必要がないので、設計が容易である。

【００１６】ビーム形状変換手段としては、後述の実施
の形態に説明するように「開口形状の異なるアパーチュ
アを切り換えるようにしたもの」を用いることができる
が、ビーム形状変換手段に「透過する光束の波長に応じ
て透過領域の異なる波長選択フィルタ」を用いることが
できる（請求項２）。このような波長選択フィルタはダ
イクロイックフィルタとして実現できる。

【００１７】上記請求項１記載の光ピックアップのビー
ム形状変換手段には「特定波長以外の波長を持つ光束を
回折させる、楕円形状の回折領域を持つ波長選択性ホロ
グラム」を用いることができる（請求項３）。

【００１８】上記請求項１記載の光ピックアップのビー
ム形状変換手段にはまた「透過光の位相を変化させる楕
円形状の輪帯を持つ液晶可変位相板」を用いることがで
き（請求項４）、この場合において、液晶可変位相板の
楕円形状の輪帯の輪帯幅を「輪帯形状の長軸方向におい
て大きく、短軸方向において小さく」することができる
（請求項５）。

【００１９】上記請求項１記載の光ピックアップのビー
ム形状変換手段にはまた「特定波長以外の波長を持つ光
束の位相を変化させる、楕円形状の輪帯を持つ波長選択
性位相素子」を用いることができ（請求項６）、この場
合においても、波長選択性位相素子の、楕円形状の輪帯
の輪帯幅を「輪帯形状の長軸方向において大きく、短軸
方向において小さく」することができる（請求項７）。

【００２０】上記請求項２記載の光ピックアップにおい
て、ビーム形状変換手段に用いられる波長選択フィルタ
は「対物レンズの片面にコート層として形成」すること
ができ（請求項８）、上記請求項３記載の光ピックアッ
プにおいて、ビーム形状変換手段に用いられる波長選択
性ホログラムを「対物レンズの片面に形成」することが
できる（請求項９）。

【００２１】また、上記請求項６または７記載の光ピッ
クアップにおいて、ビーム形状変換手段に用いられる波
長選択性位相素子を「対物レンズの片面に形成」するこ
とができる（請求項１０）。

【００２２】上記請求項１〜１０の任意の１に記載の光
ピックアップにおいて、光源の有する「発光波長が互い
に異なる半導体レーザ発光源」の数は、３以上とするこ
ともできるが、この数を２とすることもできる（請求項
１１）。

【００２３】この発明の光ディスクドライブは「使用波
長が互いに異なる２種以上の光ディスクに対し、光ピッ
クアップを用いて、情報の記録・再生・消去の１以上を
行うディスクドライブ」であって、光ピックアップとし
て上記請求項１〜１１の任意の１に記載の光ピックアッ
プを搭載したことを特徴とする。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態を説明する。図
１(ａ)において、符号１で示す光源は、発光波長の異な
る複数の半導体レーザチップ１ａ、１ｂを１パッケージ
に封入した光源であり、「発光波長が互いに異なる２以
上の半導体レーザ発光源を互いに近接して配置された光
源」の１例となっている。半導体レーザチップ１ａの発
光波長は６６０ｎｍ、半導体レーザチップ１ｂの発光波
長は７８０ｎｍである。

【００２５】図１(ａ)の光ピックアップは、ＣＤとＤＶ
Ｄの２種の光ディスクに対して、情報の記録・再生・消
去の１以上を行うことができるものであり、ＤＶＤに対
して記録・再生等を行うときには半導体レーザチップ１
ａが選択されて駆動され、ＣＤに対して情報の記録・再
生等を行うときには半導体レーザチップ１ｂが選択され
て駆動される。

【００２６】半導体レーザチップ１ａから放射された光
束（以下「ＤＶＤ用光束」という）は「コリメート素
子」としてのコリメートレンズ２により平行光束化され
る。コリメートレンズ２から射出する平行光束の光束断
面形状は「ファーフィールドパターン」に従う（図の面
に直交する方向を長手方向とする）楕円形状である。

【００２７】コリメートされたＤＶＤ用光束はビーム整
形プリズム３を透過する際に、屈折により図の面内の径
が拡大され、光束断面形状が楕円形状から略円形状に
「ビーム整形」される。ビーム整形された光束は偏光ビ
ームスプリッタ４を透過し、１／４波長板５により円偏
光に変換され、ビーム形状変換手段６を通過し、対物レ
ンズ７に入射する。

【００２８】対物レンズ７は「ＤＶＤ用光束がＤＶＤ８
の厚さ：０．６ｍｍの基板（実線で示す）を透過して記
録面に光スポットを結像する」ように最適化されてい
る。従って、半導体レーザチップ１ａから放射されたＤ
ＶＤ用光束は、対物レンズ７の作用により、ＤＶＤ８の
記録面に（球面収差の補正された）良好な光スポットを
形成する。

【００２９】記録面により反射されたＤＶＤ用光束は
「戻り光束」となって対物レンズ７を通過し、略平行光
束に戻り、ビーム形状変換手段６を介して１／４波長板
５を透過し、偏光方向が当初と９０度異なる直線偏光状
態に戻り、偏光ビームスプリッタ４により反射され、検
出レンズ９を介して多分割受光素子１０の受光面上に集
光する。

【００３０】多分割受光素子１０で発生する受光信号
は、図示されない公知の適宜の信号検出回路により各種
信号（再生信号・制御信号）を生成させる。生成された
制御信号に基づき、図示されない対物レンズアクチェー
タ等により、フォーカシング制御・トラッキング制御が
行われる。

【００３１】ＣＤ８’に対して情報の記録・再生等を行
うときには半導体レーザチップ１ｂが選択されて駆動さ
れ、半導体レーザチップ１ｂから放射された波長：７８
０ｎｍの光束（以下「ＣＤ用光束」という）はコリメー
トレンズ２により平行光束化され、図の面に直交する方
向を長手方向とする楕円形状の光束断面形状を持つ。

【００３２】コリメートされたＣＤ用光束は、ビーム整
形プリズム３を透過する際に屈折されてビーム整形さ
れ、偏光ビームスプリッタ４、１／４波長板５を透過
し、ビーム形状変換手段６を介して対物レンズ７に入射
する。対物レンズ７を透過したＣＤ用光束は集光光束と
なり、ＣＤ８’の厚さ：１．２ｍｍの透明基板(破線で
示す)を透過して記録面上に光スポットを形成する。

【００３３】記録面により反射されたＣＤ用光束は「戻
り光束」となって対物レンズ７、ビーム形状変換手段
６、１／４波長板５を通過し、偏光ビームスプリッタ４
により反射され、検出レンズ９を介して多分割受光素子
１０の受光面上に集光して、前記各種信号を生成させ、
生成された制御信号に基づき、フォーカシング制御・ト
ラッキング制御が行われる。

【００３４】半導体レーザチップから放射される発散光
束のファーフィールドパターンは楕円形状であるが、そ
の楕円率（長軸と短軸の比率）はレーザチップの種類に
よって大きく異なる。

【００３５】半導体レーザチップ１ａは波長：６６０ｎ
ｍのレーザ光束（ＤＶＤ用光束）を放射するが、その最
小発散角（活性層に平行な方向の発散角）および最大発
散角（活性層に直交する方向の発散角）は、具体的な例
を挙げると、例えば、最小発散角：９度最大発散角：１９度である。

【００３６】波長：７８０ｎｍのレーザ光束（ＣＤ用光
束）を放射する半導体レーザチップ１ｂの最小発散角、
最大発散角の具体的な値は、例えば、最小発散角：８．５度最大発散角：２２度である。

【００３７】半導体レーザチップ１ａ、１ｂから放射さ
れる光束の発散特性がこのようである場合、コリメート
レンズ２により平行光束化された各光束の断面形状は、
楕円形状であるが、楕円率(長軸半径／短軸半径)は同一
でない。

【００３８】コリメートレンズ２の焦点距離をｆとし、
コリメートレンズ２が「光源側からの光束を周辺部まで
取り込むに足る開口数」を有するなら、半導体レーザチ
ップ１ａから放射されたＤＶＤ用光束がコリメートされ
ると、光束断面の楕円形状の長軸半径及び短軸半径は夫
々、ｆ・ｔａｎ９（度）＝０．１６ｆ、ｆ・ｔａｎ１９
（度）＝０．３４ｆで、楕円率は０．３４／０．１６＝
２．１３となる。

【００３９】同様に、半導体レーザチップ１ｂから放射
されたＣＤ用光束がコリメートされると、光束断面の楕
円形状の長軸半径及び短軸半径は夫々、ｆ・ｔａｎ８．
５（度）＝０．１５ｆ、ｆ・ｔａｎ２２（度）＝０．４
０ｆとなり、楕円率は０．４０／０．１５＝２．６６で
ある。

【００４０】説明中の実施の形態において、ビーム整形
プリズム４の「ビーム整形倍率」は、半導体レーザチッ
プ１ａから放射されるＤＶＤ用光束の断面形状を略円形
状とするように定めたから「ビーム整形倍率」は上記楕
円率：２．１３に等しい。図１（ｂ）の符号ＦＡ１は
「コリメートされたＤＶＤ用光束の光束断面形状」を示
す。この光束をビーム整形倍率：２．１３でビーム整形
し、光束断面形状の短軸方向を２．１３倍に拡大する
と、光束断面形状ＦＡ２は図示の如く円形になる。

【００４１】図１（ｃ）に示すように、半導体レーザチ
ップ１ｂから放射されてコリメートされたＣＤ用光束の
光束断面形状ＦＢ１は楕円形状であるが、この光束を上
記ビーム整形倍率：２．１３でビーム整形すると、ビー
ム整形後の光束断面形状ＦＢ２は、長軸半径が０．４０
ｆ、短軸半径が０．１５ｆ×２．１３＝０．３２ｆで、
ビーム整形後も楕円形状であり、楕円率は１．２５で決
して小さくない。

【００４２】波長：７８０ｎｍのＣＤ用光束の光束断面
形状を円形状にするには、ビーム整形プリズム４のビー
ム整形倍率を２．６６に設定する必要があるが、ビーム
整形プリズム４は、２種の波長の光束に共通化されてい
るので、ビーム整形倍率を波長ごとに別個に設定するこ
とはできない。

【００４３】従って仮に図１の実施の形態において「ビ
ーム形状変換手段６が無い」とすると、ＤＶＤ８の記録
面上には円形状の光スポットが形成されて記録品質や信
号品質が良好であるが、ＣＤ８’の記録面上に形成され
る光スポットは楕円形状で、記録品質や信号品質が劣化
してしまう。ビーム形状変換手段６は、このような問題
を回避するために用いられ、以下に説明するように種々
の形態のものが可能である。

【００４４】図２は、ビーム形状変換手段６の具体的な
実施の形態を説明するための図である。この実施の形態
において「ビーム形状変換手段」は、２個のアパーチュ
ア６１、６２と、これらアパーチュアを切換える「切替
え手段(図示されず)」とを有している。アパーチュア６
１、６２は互いに別体でも良いし、同一の遮光板に２つ
の開口を隣接して形成したものでもよい。

【００４５】図２（ａ）は、波長：６６０ｎｍのＤＶＤ
用光束に対するアパーチュアを示し、（ｂ）は波長：７
８０ｎｍのＣＤ用光束に対するアパーチュアを示してい
る。

【００４６】アパーチュア６１は円形の開口穴６１ａを
有する。ＤＶＤ用光束はビーム整形されて円形状の光束
断面形状ＦＡ２を有しているので、アパーチュア６１
は、ＤＶＤ用光束を、対物レンズ７の有効径に合わせた
径（開口穴６１ａの径）に絞るのみである。このとき、
ＤＶＤの記録面上に形成される光スポットＳＰＡの形状
は「円形状」である。

【００４７】図２（ｂ）の符号ＦＢ２は、図１（ｃ）に
おけると同じく「コリメートされたＣＤ用光束の光束断
面形状」を示す。ビーム整形プリズム３のビーム整形倍
率はＣＤ用光束に対しては十分でないので、ビーム整形
プリズム３から射出した状態においても、光束断面形状
ＦＢ２は楕円形状（短軸方向がビーム整形プリズムで光
束径を拡大された方向である。なお、図の楕円形状は、
楕円率を実際よりも強調して描いてある）である。

【００４８】このような楕円形状の光束断面形状ＦＢ２
を持つＣＤ用光束を、円形の開口６１ｃで制限すると、
ＣＤの記録面上に形成される光スポットは楕円形状とな
る。そこで、図示のように開口穴６１ｂの形状を「光束
断面形状ＦＢ２の長軸方向を縮めた楕円形状」とする
と、ＣＤ用光束に対する対物レンズ７の開口数：ＮＡ
を、楕円形状の開口穴の楕円長軸／短軸方向で変えるこ
とになり、光スポット径はＮＡに半比例的であるので、
光スポットＳＰＢの形状を楕円から円形に近づけること
ができる。

【００４９】従って、光ディスクがＤＶＤであるかＣＤ
であるか、即ち、光束の波長が６６０ｎｍであるか７８
０ｎｍであるかに応じて、光路中に配置するアパーチュ
ア６１、６２を、図示されない「切替え手段」で切換え
ることにより、ＤＶＤに対してもＣＤに対しても、円形
状の光スポットを形成することができる。

【００５０】上述したように、図１の実施の形態におい
て、対物レンズ７は波長：６６０ｎｍのＤＶＤ用光束
が、ＤＶＤの記録面に良好な光スポットを形成するよう
に最適化されている。

【００５１】一方、波長：７８０ｎｍのＣＤ用光束はＣ
Ｄの記録面に光スポットとして結像するが、ＣＤの基板
厚はＤＶＤの基板厚と異なり、対物レンズ７は、ＣＤ用
光束に対して最適化されているわけではないので、ＣＤ
の記録面に結像する光スポットには球面収差が発生し、
光スポットの光強度分布が複雑化し、スポット品質を低
下させる原因となる。

【００５２】このような球面収差は、例えば、アパーチ
ュア６２の開口形状を狭めて、対物レンズ７の光軸に近
い収差の少ない部分を用いて光スポットを結像させた
り、公知のホログラム素子、位相板などの補正光学素子
を用いることにより有効に補正することができる。

【００５３】図３は、ビーム形状変換手段６の実施の別
形態を説明するための図である。この実施の形態では、
ビーム形状変換手段は波長選択フィルタ６３である。波
長選択フィルタ６３は「透過する光束の波長に応じて透
過領域が異なる」フィルタである。

【００５４】図３において、符号６３ａで示す円形の領
域（円の内部の領域）は、波長：６６０ｎｍのＤＶＤ用
光束（光束断面形状ＦＡ２が円形状にビーム整形されて
いる）を透過させる領域であり、その径は、図２の実施
の形態におけるアパーチュア６１における円形の開口６
１ａと同様、ＤＶＤ用光束を対物レンズ７の有効径に合
わせた径に絞る大きさである。このとき、ＤＶＤの記録
面上に形成される光スポットＳＰＡの形状は、「円形
状」である。

【００５５】図３において、符号６３ｂで示す楕円状の
領域は「波長：６６０ｎｍの光を透過させる領域（透過
領域）」であり、波長選択フィルタ６３に入射するＣＤ
用光束は、その光束断面形状ＦＢ２の中央部の透過領域
６３ｂに入射する部分のみが透過する。従って、波長選
択フィルタ６３を透過したＣＤ用光束の光束断面形状
は、透過領域６３ｂと同形状の楕円となり、このように
ビーム形状変換されたＣＤ用光束を対物レンズに入射さ
せることにより、ＣＤの記録面上に略円形状の光スポッ
トＳＰＢを形成できる。

【００５６】このように、波長選択フィルタ６３では、
波長：６６０ｎｍのＤＶＤ用光束を透過させる（円形
の）領域６３ａと、波長：７８０ｎｍのＣＤ用光束とＤ
ＶＤ用光束とを透過させる透過領域６３ｂとを有してい
る。即ち、透過領域６３ｂの内部はＤＶＤ用光束、ＣＤ
用光束を共に透過させ、透過領域６３ｂの外側で領域６
３ａの内部はＤＶＤ用光束のみを透過させ、領域６３ａ
の外側の領域は上記各光束を遮断する。

【００５７】この実施例の場合にも、透過領域６３ｂの
開口形状を狭めて、対物レンズ７の光軸に近い収差の少
ない部分を用いて光スポットを結像させたり、公知のホ
ログラム素子、位相板などを用いることにより「ＣＤ用
光束の光スポットに発生する球面収差」を有効に補正す
ることができる。

【００５８】なお、波長選択フィルタ６３は「ダイクロ
イックフィルタ」として構成することができる。

【００５９】図４は、ビーム形状変換手段６の実施の別
形態を説明するための図である。この実施の形態では、
ビーム形状変換手段は「特定波長（説明中の例におい
て、６６０ｎｍ）以外の波長（説明中の例で７８０ｎ
ｍ）を持つ光束を回折させる楕円形状の回折領域」を持
つ波長選択性ホログラム６４である。

【００６０】図４において、符号６４ａで示す円形の領
域（円の内部の領域）は、波長：６６０ｎｍのＤＶＤ用
光束（光束断面形状ＦＡ２が円形状にビーム整形されて
いる）を一様に透過させる領域であり、その径は、図２
の実施の形態におけるアパーチュア６１における円形の
開口６１ａと同様、ＤＶＤ用光束を対物レンズ７の有効
径に合わせた径に絞る大きさである。このとき、ＤＶＤ
の記録面上に形成される光スポットＳＰＡの形状は「円
形状」である。

【００６１】図４において、波長選択性ホログラム６４
に入射する波長：７８０ｎｍのＣＤ用光束の光束断面形
状ＦＢ２は楕円形状で、その中央部に「楕円形状」の波
長選択性ホログラム領域６４ｂが形成されている。波長
選択性ホログラム６４ｂは、ＤＶＤ用光束には回折作用
を持たないが、ＣＤ用光束には回折作用を持つ。

【００６２】このように、波長選択性ホログラム６４
は、ＤＶＤ用光束を透過させる（円形の）領域６４ａ
と、ＤＶＤ用光束をそのまま透過させ、ＣＤ用光束を回
折させる波長選択性ホログラム領域６４ｂとを有してい
る。波長選択性ホログラム領域６４ｂの外側で、領域６
４ａの内側の領域はＣＤ用光束を遮断するようにしても
良いし、透過させるようにしてもよい。ＣＤの記録面に
形成される光スポットＳＰＢは、波長選択性ホログラム
領域６４ｂで回折された光が主となり、光スポットＳＰ
Ｂの形状は円形状となる。

【００６３】この実施の形態のように、波長選択性ホロ
グラム６４を用いる場合、波長選択性ホログラム領域６
４ｂのホログラムの作用として、ＣＤ用光束に対する球
面収差を補正するようにすることができる。即ち、波長
選択性ホログラム領域６４ｂの回折作用と対物レンズの
集光作用とを合せて、ＣＤ用光束に対する「ＣＤの記録
面への結像作用」を最適化するのである。

【００６４】図５は、ビーム形状変換手段６の実施の別
形態を説明するための図である。この実施の形態では、
ビーム形状変換手段は「透過光の位相を変化させる楕円
形状の輪帯」を持つ液晶可変位相板６５である。符号６
５ｂ、６５ｂ１が「楕円形状の輪帯」を示す。

【００６５】図５（ａ）において、符号６５ａで示す円
形の領域（円の内部の領域）は、波長：６６０ｎｍのＤ
ＶＤ用光束（光束断面形状ＦＡ２が円形状にビーム整形
されている）を透過させる領域であり、その径は、図２
の実施の形態におけるアパーチュア６１における円形の
開口６１ａと同様、ＤＶＤ用光束を対物レンズ７の有効
径に合わせた径に絞る大きさである。このとき、ＤＶＤ
の記録面上に形成される光スポットＳＰＡの形状は「円
形状」である。即ち、ＤＶＤ用光束は領域６５ａの内部
を一様に透過する。

【００６６】図５（ａ）において、楕円形状の光束断面
形状ＦＢ２を持つ波長：７８０ｎｍのＣＤ用光束は領域
６５ａの内部を透過するが、このとき、輪帯６５ｂを構
成する液晶に電圧を印加することにより、楕円形状の輪
帯６５ｂの部分で「位相差」を与えることができる。こ
のようにして、ＣＤ用光束の「ＣＤの記録面上の光スポ
ットの形成に寄与する光束断面形状」が楕円形状とな
り、ＣＤの記録面上に略円形の光スポットＳＰＢを形成
できる。

【００６７】また、輪帯６５ｂによりＣＤ用光束の波面
に与えられる位相差により、光スポットＳＰＢの形成に
与る光束の「光束周辺部の球面収差の増大」を押さえ
て、光スポットの品質を高めることができる。

【００６８】図５（ｂ）は、図５（ａ）の変形例であっ
て、液晶可変位相板６５の楕円形状の輪帯６５ｂ１の輪
帯幅を「輪帯の長軸方向において大きく、短軸方向にお
いて小さく」したものである。ＣＤの記録面上における
光スポットの形成に寄与するＣＤ用光束の光束断面形状
が楕円形状となり、輪体幅が異なるため、図５（ａ）の
場合よりも「より有効」に光スポットを円形状に近づけ
ることができる。

【００６９】図６（ａ）は、ビーム形状変換手段６の実
施の別形態を説明するための図である。この実施の形態
では、ビーム形状変換手段は「特定波長（説明中の例で
６６０ｎｍ）以外の波長（説明中の例で７８０ｎｍ）を
持つ光束の位相を変化させる楕円形状の輪帯」を持つ波
長選択性位相素子６６である。符号６６ｂが「楕円形状
の輪帯」を示す。

【００７０】図６（ａ）において、符号６６ａで示す円
形の領域（円の内部の領域）は、波長：６６０ｎｍのＤ
ＶＤ用光束（光束断面形状ＦＡ２が円形状にビーム整形
されている）を透過させる領域であり、その径は、図２
の実施の形態におけるアパーチュア６１における円形の
開口６１ａと同様、ＤＶＤ用光束を対物レンズ７の有効
径に合わせた径に絞る大きさである。このとき、ＤＶＤ
の記録面上に形成される光スポットＳＰＡの形状は「円
形状」である。即ち、ＤＶＤ用光束は、領域６６ａの内
部を一様に透過する。

【００７１】また、楕円形状の光束断面形状ＦＢ２を持
つ波長：７８０ｎｍのＣＤ用光束は、上記領域６６ａの
内部を透過するが、このとき輪帯６６ｂの部分で「位相
差」を与えられる。この位相差はＤＶＤ用光束には与え
られない。

【００７２】このようにして、ＣＤ用光束の「ＣＤの記
録面上の光スポットの形成に寄与する光束断面形状」が
楕円形状となり、ＣＤの記録面上に略円形の光スポット
ＳＰＢを形成できる。また、輪帯６６ｂによりＣＤ用光
束の波面に与えられる位相差により、ＣＤの記録面上の
光スポットＳＰＢの形成に与る光束の「光束周辺部の球
面収差の増大」を押さえて光スポットの品質を高めるこ
とができる。

【００７３】図６（ｂ）は、図６（ａ）の変形例であっ
て、波長選択性位相素子６６の楕円形状の輪帯６６ｂ１
の輪帯幅を「輪帯の長軸方向において大きく、短軸方向
において小さく」したものである。ＣＤの記録面上の光
スポットの形成に寄与するＣＤ用光束の光束断面形状が
楕円形状となり、輪体幅が異なるため、図６（ａ）の場
合よりも「より有効」に光スポットＳＰＢを円形状に近
づけることができる。

【００７４】なお、波長選択性位相素子６６としては、
例えば、特開平１０−３３４５０４号公報に記載された
如きものを適宜変形して用いれば良い。図５の実施の形
態では、波長に応じて「液晶による輪帯の駆動をオンオ
フ」する必要があるが、図６の実施の形態ではこのよう
な操作が不用であり、勿論、駆動回路も不用である。

【００７５】図７は、光ピックアップの実施の他の形態
を、特徴部分のみ示す図である。即ち、図３に即して説
明した実施の形態に関して説明したように「波長選択フ
ィルタはダイクロイックフィルタとして構成できる」
が、（ａ）に示すように、このようなダイクロイックフ
ィルタによる波長選択フィルタ７１を、対物レンズ７の
片側の面（光源側面でも良いし、光ディスク側面でも良
い）にコート層として形成することにより、対物レンズ
７と一体化することができる。（ｂ）に示すように、Ｄ
ＶＤ用光束は円形状の領域７１ａの内部を一様に透過
し、ＤＶＤの記録面上に円形状の光スポットＳＰＡを形
成する。ＣＤ用光束は楕円形状の領域７１ｂの内部のみ
を透過してビーム形状変換され、ＣＤの記録面上に円形
の光スポットＳＰＢを形成する。

【００７６】図８は、光ピックアップの実施の、他の形
態を特徴部分のみ示す図である。（ａ）に示すように、
この実施の形態では、波長選択性ホログラム８１を、対
物レンズ７の片側の面（光源側面でも良いし、光ディス
ク側面でも良い）に形成することにより、対物レンズ７
と一体化した。

【００７７】（ｂ）に示すように、ＤＶＤ用光束は対物
レンズ７の有効径である円形状の領域８１ａの内部を一
様に透過し、ＤＶＤの記録面上に円形状の光スポットＳ
ＰＡを形成する。ＣＤ用光束は楕円形状の波長選択性ホ
ログラム８１で回折されてビーム形状変換され、ＣＤの
記録面上に円形の光スポットＳＰＢを形成する。

【００７８】図９は、光ピックアップの、実施の他の形
態を特徴部分のみ示す図である。（ａ）に示すように、
この実施の形態では、（楕円形状の輪帯による）波長選
択性位相素子９１を対物レンズ７の片側の面（光源側面
でも良いし、光ディスク側面でも良い）に「対物レンズ
７の一部」として一体に形成した。

【００７９】波長選択性位相素子９１の形成は、膜形成
やエッチングにより行うことができる。なお、楕円形状
の輪帯の輪帯幅は、図９（ｂ）の如きものでも良いが、
（ｃ）に示すように「輪帯の長軸方向において大きく、
短軸方向において小さく」することができる。

【００８０】輪体の「位相差を与える作用」は、ＣＤ用
光束にのみ作用し、ＤＶＤ用光束には作用しないので、
（ｂ）、（ｃ）に示すように、ＤＶＤ用光束は対物レン
ズ７の有効径である円形状の領域８１ａの内部を一様に
透過し、ＤＶＤの記録面上に円形状の光スポットＳＰＡ
を形成する。ＣＤ用光束は輪体による波長選択性位相素
子９１でビーム形状変換され、ＣＤの記録面上に円形の
光スポットＳＰＢを形成する。

【００８１】図７〜図９の実施の形態のように、ビーム
形状変換手段を対物レンズと一体化することにより、部
品数が少なくなり光ピックアップを小型化できる。

【００８２】図１に実施の形態を示した光ピックアップ
は、発光波長が互いに異なる２以上の半導体レーザ発光
源（半導体レーザチップ１ａ、１ｂの各発光部）を、互
いに近接して配置された光源１から光ディスク８、８’
に至る光路上の光学系を２以上の半導体レーザ発光源に
対して共通化し、光源１から放射される光束をコリメー
ト素子２によりコリメートしたのち、ビーム整形プリズ
ム３によりビーム整形し、対物レンズ７により光ディス
ク８、８’の記録面上に光スポットとして集光させるよ
うにした光ピックアップにおいて、ビーム整形プリズム
３におけるビーム整形倍率を、光源から放射される２以
上の光束のうち、特定波長（６６０ｎｍ）を持つ光束に
対して最適化し、ビーム整形プリズム３によりビーム整
形された光束の光束断面形状を、光束の波長に応じて調
整するビーム形状変換手段６を用い、特定波長以外の波
長を持つ光束の１以上に対し、その光束断面形状を、略
円形状の光スポットの形成を可能とする楕円形状に調整
するもの（請求項１）である。

【００８３】そして、図２に示した実施の形態では、図
１の光ピックアップにおけるビーム形状変換手段６とし
て、２種のアパーチュア６１、６２切り換える方式のも
のが用いられている。

【００８４】図３に示した実施の形態では、図１の光ピ
ックアップにおけるビーム形状変換手段６として、透過
する光束の波長に応じて透過領域の異なる波長選択フィ
ルタ６３が用いられ（請求項２）、図４に示した実施の
形態では、図１の光ピックアップにおけるビーム形状変
換手段６として、特定波長以外の波長を持つ光束を回折
させる楕円形状の回折領域を持つ波長選択性ホログラム
６４が用いられ（請求項４）ている。

【００８５】また、図５に示した実施の形態では、図１
の光ピックアップにおけるビーム形状変換手段６に、透
過光の位相を変化させる楕円形状の輪帯を持つ液晶可変
位相板６５が用いられ（請求項４）、図５（ｂ）の実施
の形態では、液晶可変位相板６５の楕円形状の輪帯６５
ｂ１の輪帯幅が、輪帯形状の長軸方向において大きく、
短軸方向において小さい（請求項５）。

【００８６】図６に示した実施の形態では、図１の光ピ
ックアップにおけるビーム形状変換手段６として、特定
波長以外の波長を持つ光束の位相を変化させる楕円形状
の輪帯を持つ波長選択性位相素子６６が用いられ（請求
項６）、図６（ｂ）の実施の形態では、波長選択性位相
素子６６の、楕円形状の輪帯６６ｂ１の輪帯幅が、輪帯
形状の長軸方向において大きく、短軸方向において小さ
い（請求項７）。

【００８７】また、図７の実施の形態では、ビーム形状
変換手段に用いられる波長選択フィルタ７２が、対物レ
ンズ７の片面にコート層として形成され（請求項８）、
図８の実施の形態では、ビーム形状変換手段に用いられ
る波長選択性ホログラム８１が対物レンズ７の片面に形
成され（請求項９）、図９の実施の形態においては、ビ
ーム形状変換手段に用いられる波長選択性位相素子９１
が対物レンズ７の片面に形成されている（請求項１
０）。

【００８８】上に説明した実施の各形態では、光源１の
有する「発光波長が互いに異なる半導体レーザ発光源」
の数が２である（請求項１１）が、勿論、発光波長が互
いに異なる３以上の半導体レーザ発光源の場合に、この
発明を適用できることは言うまでもない。例えば、図２
に示した実施の形態の場合で言えば、開口形状の異なる
３以上のアパーチュアを切り換えて、上記３以上の半導
体レーザ発光源からの波長の異なる光束に対して、この
発明を適用することができる。

【００８９】図１０は、光ディスクドライブの実施の１
形態を示す図である。この光ディスクドライブは、使用
波長が互いに異なる２種以上の光ディスクに対し、光ピ
ックアップを用いて情報の記録・再生・消去の１以上を
行うディスクドライブであって、光ディスク５０（例え
ば上述のＤＶＤ８、ＣＤ８’）を選択的にセットされる
保持部５１と、保持部５１にセットされた光ディスク５
０を回転駆動する「駆動手段」としてのモータＭと、セ
ットされた光ディスク５０に対し、この光ディスクに固
有の波長の光を選択して記録・再生・消去の１以上を行
う光ピックアップ５２と、光ピックアップ５２を光記録
媒体５０の半径方向へ変位駆動する変位駆動手段５３と
を有する。

【００９０】光ピックアップ５２として、上に実施の形
態を説明した請求項１〜１１の任意の１に記載のものを
用いたものは、請求項１２記載の光ディスクドライブの
実施の形態である。なお、図１０における制御手段５４
はマイクロコンピュータ等により構成され、光ディスク
ドライブの各部を制御する。

【００９１】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば新規な光ピックアップと光ディスクドライブを実現で
きる。この発明の光ピックアップは上記の如き構成によ
り、各波長の半導体レーザ発光源におけるファーフィー
ルドパターンの楕円率が異なるにも拘わらず、各波長の
光束を、対応する光ディスクの記録面上に略円形状の光
スポットとして結像させることができ、記録・再生・消
去の性能を確保できる。

【００９２】また、実施の形態に説明したように、１パ
ッケージに挿入された複数発光源に対し、コリメートレ
ンズ、ビーム整形プリズム、対物レンズを共通化できる
ので、光ピックアップをコンパクトに構成できる。

【００９３】請求項２記載の光ピックアップでは、ビー
ム形状変換手段に波長選択フィルタを用いるが、波長選
択フィルタを固定したままで各波長のビーム形状を円形
または楕円形にできる。また、波長選択フィルタは透過
率が高く、選択した領域の光量ロスが少ない。

【００９４】請求項３記載の光ピックアップでは、ビー
ム形状変換手段に波長選択性ホログラムを用いるが、波
長選択性ホログラムは、回折光の波面形状を「基板厚の
違いにより発生する球面収差を補正する形状」に形成で
きるので、ＮＡのより大きな光束についてビーム形状変
形が可能となり、より小さな円形スポットを形成でき、
記録・再生の性能が向上する。

【００９５】請求項４、５記載の光ピックアップでは、
ビーム形状変換手段に液晶可変位相板を用いるが、液晶
可変位相板で付与する位相が可変であるため、例えば、
光束断面形状を楕円形状としない６６０ｎｍの光束では
輪帯をオフするか微調整を行なって、波長：６６０ｎｍ
の光束に悪影響を及ぼさないようにできる。楕円形状の
輪帯の輪帯幅を長軸方向に大きく、短軸方向に小さくす
ることにより、より効果的な光束断面形状の補正が可能
である。

【００９６】請求項６、７の光ピックアップでは、ビー
ム形状変換手段に波長選択性位相素子を用いて、請求項
４、５の光ピックアップと同様の効果を得ることができ
るが、波長選択性位相素子は駆動回路を必要としないの
で、光ピックアップをよりコンパクト化・低コスト化で
きる。

【００９７】請求項８〜１０記載の光ピックアップで
は、ビーム形状変換手段が対物レンズにコート層等とし
て一体化されるので、部品数が少なくなり光ピックアッ
プをより小型化できる。

【００９８】この発明の光ディスクドライブは、請求項
１〜１１の任意の１に記載の光ピックアップを用いるこ
とにより、使用波長の異なる各光ディスクに対し、円形
状の光スポットにより良好に情報の記録・再生等を実行
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光ピックアップの実施の形態を説明するための
図である。

【図２】ビーム形状変換手段の１例を説明するための図
である。

【図３】ビーム形状変換手段の別例を説明するための図
である。

【図４】ビーム形状変換手段の他の例を説明するための
図である。

【図５】ビーム形状変換手段の他の例を説明するための
図である。

【図６】ビーム形状変換手段の他の例を説明するための
図である。

【図７】ビーム形状変換手段を対物レンズと一体化させ
た１例を説明するための図である。

【図８】ビーム形状変換手段を対物レンズと一体化させ
た別例を説明するための図である。

【図９】ビーム形状変換手段を対物レンズと一体化させ
た他の例を説明するための図である。

【図１０】光ディスクドライブの実施の１形態を説明す
るための図である。

【符号の説明】

１光源１ａ、１ｂ互いに発光波長の異なる半導体レーザ
チップ２コリメートレンズ３ビーム整形プリズム４偏光ビームスプリッタ５１／４波長板６ビーム形状変換手段７対物レンズ８光ディスク（ＤＶＤ）８’ 光ディスク（ＣＤ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5D119 AA41 BA01 BB01 BB04 EC45 EC47 FA05 FA08 JA06 JA07 JA31 JA43 JA63 5D789 AA41 BA01 BB01 BB04 EC45 EC47 FA05 FA08 JA06 JA07 JA31 JA43 JA63

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光波長が互いに異なる２以上の半導体レ
ーザ発光源を互いに近接して配置された光源から光ディ
スクに至る光路上の光学系を、上記２以上の半導体レー
ザ発光源に対して共通化し、上記光源から放射される光
束をコリメート素子によりコリメートしたのち、ビーム
整形プリズムによりビーム整形し、対物レンズにより光
ディスクの記録面上に光スポットとして集光させるよう
にした光ピックアップにおいて、ビーム整形プリズムにおけるビーム整形倍率を、光源か
ら放射される２以上の光束のうち、特定波長を持つ光束
に対して最適化し、上記ビーム整形プリズムによりビーム整形された光束の
光束断面形状を、光束の波長に応じて調整するビーム形
状変換手段を用い、上記特定波長以外の波長を持つ光束
の１以上に対し、その光束断面形状を、略円形状の光ス
ポットの形成を可能とする楕円形状に調整することを特
徴とする光ピックアップ。
【請求項２】請求項１記載の光ピックアップにおいて、ビーム形状変換手段に、透過する光束の波長に応じて透
過領域の異なる波長選択フィルタを用いることを特徴と
する光ピックアップ。
【請求項３】請求項１記載の光ピックアップにおいて、ビーム形状変換手段に、特定波長以外の波長を持つ光束
を回折させる楕円形状の回折領域を持つ波長選択性ホロ
グラムを用いることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項４】請求項１記載の光ピックアップにおいて、ビーム形状変換手段に、透過光の位相を変化させる楕円
形状の輪帯を持つ液晶可変位相板を用いることを特徴と
する光ピックアップ。
【請求項５】請求項４記載の光ピックアップにおいて、ビーム形状変換手段に用いられる液晶可変位相板の、楕
円形状の輪帯の輪帯幅が、輪帯形状の長軸方向において
大きく、短軸方向において小さいことを特徴とする光ピ
ックアップ。
【請求項６】請求項１記載の光ピックアップにおいて、ビーム形状変換手段に、特定波長以外の波長を持つ光束
の位相を変化させる、楕円形状の輪帯を持つ波長選択性
位相素子を用いることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項７】請求項６記載の光ピックアップにおいて、ビーム形状変換手段に用いられる波長選択性位相素子
の、楕円形状の輪帯の輪帯幅が、輪帯形状の長軸方向に
おいて大きく、短軸方向において小さいことを特徴とす
る光ピックアップ。
【請求項８】請求項２記載の光ピックアップにおいて、ビーム形状変換手段に用いられる波長選択フィルタが、
対物レンズの片面にコート層として形成されていること
を特徴とする光ピックアップ。
【請求項９】請求項３記載の光ピックアップにおいて、ビーム形状変換手段に用いられる波長選択性ホログラム
が、対物レンズの片面に形成されていることを特徴とす
る光ピックアップ。
【請求項１０】請求項６または７記載の光ピックアップ
において、ビーム形状変換手段に用いられる波長選択性位相素子
が、対物レンズの片面に形成されていることを特徴とす
る光ピックアップ。
【請求項１１】請求項１〜１０の任意の１に記載の光ピ
ックアップにおいて、光源の有する、発光波長が互いに異なる半導体レーザ発
光源の数が２であることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１２】使用波長が互いに異なる２種以上の光デ
ィスクに対し、光ピックアップを用いて情報の記録・再
生・消去の１以上を行うディスクドライブにおいて、光ピックアップとして、請求項１〜１１の任意の１に記
載の光ピックアップを搭載したことを特徴とする光ディ
スクドライブ。