JP2004213766A - 光ヘッドおよび光ディスク装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数の光源からの異なる波長の任意の光を単一の光学系で記録媒体に案内でき、または記録媒体からの反射光から単独の受光系で信号再生可能な光ヘッドおよび光ディスク装置を提供する。
【解決手段】この発明の光ヘッド１は、互いに波長の異なる光を出力可能な２以上の光源１００と、入力された光に対応する信号出力を出力可能な受光部３０１と、光源からのそれぞれの光を、単一の光軸に沿って光ディスクに案内する光学系２００と、記録面からの反射光を、単一の光軸に沿って、前記それぞれの光源からの光を信号処理可能な受光部に案内する反射光光学系と、を有する。
【選択図】 図１
【解決手段】この発明の光ヘッド１は、互いに波長の異なる光を出力可能な２以上の光源１００と、入力された光に対応する信号出力を出力可能な受光部３０１と、光源からのそれぞれの光を、単一の光軸に沿って光ディスクに案内する光学系２００と、記録面からの反射光を、単一の光軸に沿って、前記それぞれの光源からの光を信号処理可能な受光部に案内する反射光光学系と、を有する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
光学的情報記録媒体に情報を記録し、または記録媒体から情報を再生する光ディスク装置の光ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザ光を用いて記録媒体に情報を記録する例として、ＣＤ規格やＤＶＤ規格の光ディスクが既に広く普及している。最近、記録密度をさらに高めるために、青色あるいは紫色以下の波長の光を出力可能な半導体レーザ素子を光源に用いる高密度光ディスクの規格化が進んでいる。
【０００３】
この場合、ドライブ装置を各規格の記録媒体毎に用意することは困難であるから、少なくとも現行のＣＤやＤＶＤに利用できるドライブ装置と共通化することが求められている。
【０００４】
しかし、異なる波長のレーザ光を出力可能な半導体レーザ毎に、光ヘッドを個々に用意したならば、光源や光学系部分を実装する際の集積密度を高めることができず、ドライブ装置の小型化・薄型化が困難である。
【０００５】
ドライブ装置において、記録・再生ヘッドの集積度を高めるために、異なる波長のレーザ光を出力可能な半導体レーザ素子を並列に配置し、１つの光学系で少なくとも２つの波長のレーザ光スポットを光ディスクに提供可能とする例が既に提案されている。なお、この例においては、２つの波長のレーザ光を出力可能な、発光部が２つ用意されているモノシリックな半導体レーザ素子を用いることにより、単一のヘッドにおいて、３つの波長のレーザ光スポットを得ることが開示されている（例えば、特許文献１参照）
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２５１０４号公報（要約、図５、段落［００１６］）
【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記載の光ヘッド装置においては、光源である３つの半導体レーザ素子の光軸のすべてを光ヘッド全体の光軸に合わせることができない。このため、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光が光ディスクに照射される際に、光ヘッドの光軸中心から離れた配置にある半導体レーザ素子からの出射光は、光ディスクの記録面に斜めに照射される。この場合、収差成分の影響が増大されて、正確で安定な記録・再生ができない問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、複数の光源からの異なる波長の任意の光を単一の光学系で記録媒体に案内でき、または記録媒体からの反射光から単独の受光系で信号再生可能な光ヘッドおよび光ディスク装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記問題点に基づきなされたもので、互いに波長の異なる光を出力可能な３以上の発光部と、前記発光部の光軸を単一の光軸に変換する波長選択膜により構成される集積光源と、入力された光に対応する信号出力を出力可能な受光部と、前記光源からのそれぞれの光を、単一の光軸に沿って記録媒体の記録面に案内する光学系と、上記記録面からの反射光を、単一の光軸に沿って、前記それぞれの光源からの光を信号処理可能な受光部に案内する反射光光学系と、を有することを特徴とする光ヘッドを提供するものである。
【００１０】
また、この発明は、光ディスクの情報を記録もしくは再生の少なくとも一方を行うのに必要な光源と、前記光源から出射した光を前記光ディスクの前記光透過層を透過して前記情報記録層に集光する対物レンズと、前記光源と前記対物レンズの間に前記光ディスクからの反射光束を分岐する分岐手段と、前記分岐手段から分岐された光を収束する検出レンズと、光を受光し強度に応じた光強度信号を生成する受光手段と、を有することを特徴とする光ヘッドにおいて、前記光ヘッドの前記光源は、互いに波長の異なる発光部を３つ以上備えており、前記発光部のうち１つを光学系の光軸上に配置したことを特徴とする光ヘッドを提供するものである。
【００１１】
さらに、この発明は、光ディスクの情報を記録もしくは再生の少なくとも一方を行うのに必要な光源と、前記光源から出射した光を前記光ディスクの前記光透過層を透過して前記情報記録層に集光する対物レンズと、前記光源と前記対物レンズの間に前記光ディスクからの反射光束を分岐する分岐手段と、前記分岐手段から分岐された光を収束する検出レンズと、光を受光し強度に応じた光強度信号を生成する受光手段と、を有することを特徴とする光ヘッドにおいて、前記光ヘッドの前記光源は、互いに波長の異なる発光部を３つ以上備えており、それぞれの発光部は、対物レンズの光軸に垂直な平面状において円環状に配置されていることを特徴とする光ヘッドを提供するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の実施例では、相変化型光ディスクを例に説明するが、光透過層を有する情報記録媒体用の光ヘッドに対して広く適用可能であり、記録及び、若しくは再生の対象となる情報記録媒体は再生専用光ディスク、光磁気ディスクまたは光カード等であっても良い。また以下の実施例では、簡単のために互いに波長の異なる３つの光源をもつ光ディスク装置に関して記述するが、４つ以上の複数の光源を持つ光ディスク装置においても同様の効果が期待できる。
【００１３】
図１（ａ）ないし図１（ｃ）は、この発明の実施の形態が適用可能な光ヘッドを説明する概略図である。
【００１４】
図１（ａ）に示されるように、光ヘッド１は、所定波長の複数のレーザ光を出力可能な光源ユニット１００と、光源ユニット１００からの光を情報記録媒体である光ディスクＤに向けて案内するともに光ディスクＤから戻された光を所定の方向に案内する光学系２００と、光ディスクＤから戻された光を受光してその光に対応する電気信号を出力する受光部３０１とを含む。
【００１５】
光源ユニット１００は、図２ないし図７を用いて以下に詳細に説明するが、互いに異なる波長のレーザ光を出射可能な半導体レーザ素子を少なくとも２以上含む。なお、光源ユニット１００は、例えばＣＤサイズの光ディスクに、概ね２０Ｇバイトの情報を記録可能とするための青色のレーザ光（例えば光源波長４０５ｎｍ）を出力可能な半導体レーザ素子と、今日広く普及しているＤＶＤ規格の光ディスクへの情報の記録および同光ディスクからの情報の再生に利用される赤色のレーザ光（例えば光源波長６５０ｎｍ）を出力可能な半導体レーザ素子と、周知のＣＤ規格の光ディスクへの情報の記録および同光ディスクからの情報の再生に利用される近赤外のレーザ光（例えば光源波長７８０ｎｍ）を出力可能な半導体レーザ素子とを含む。
【００１６】
光学系２００は、光源ユニット１００からのレーザ光に所定の光学特性を与える補償光学部材２１０（回析素子２１１，２１２）、発散性であるレーザ光の断面を平行化するコリメートレンズ２２０、光源ユニット１００から光ディスクＤに向けられるレーザ光と光ディスクＤから戻されたレーザ光とを分離する偏光ビームスプリッタ２３０、光ディスクＤに向けられるレーザ光と光ディスクＤから戻された光のアイソレーションを整合する１／４波長板２４０、光ディスクＤに向けられる光を光ディスクＤの記録面の所定位置に集束させるとともに、光ディスクＤで反射されたレーザ光を捕捉する対物レンズ２５０、および対物レンズ２５０の位置を制御するための情報を取得するための検出光学系２６０（集光レンズ２６１、円筒レンズ２６２）を含む。
【００１７】
補償光学部材２１０は、第１および第２の回折素子２１１，２１２を含む。それぞれの回折格子２１１，２１２は、波長に応じた回折効率と回折次数を有している。
【００１８】
第１の回折素子２１１は、青色のレーザ光と赤色のレーザ光を透過させ、赤外のレーザ光を、＋１次回折をする。一方、回折素子２１２は、青色のレーザ光と赤外のレーザ光を透過させ、赤色のレーザ光を、＋１次回折をする。なお、回折効率は，各回折素子２１１，２１２の格子溝の深さを制御することにより，容易に制御できる。また、回折次数は、回折素子の格子溝の形状を鋸状にすることにより実現可能である。
【００１９】
また、第１の回折素子２１１は、赤外のレーザ光に対して、コリメートレンズ２２０との結合による色収差・球面収差を補償するような回折素子の溝パターンを有する。一方、第２の回折素子２１２は、赤色のレーザ光に対して、コリメートレンズ２２０との結合による色収差や球面収差を補償するような回折素子の溝パターンを有する。
【００２０】
なお、検出光学系２６０には、この例では、例えば集光レンズ２６１と円筒レンズ２６２からなる周知の非点収差系が利用される。
【００２１】
受光部３０１には、図２ないし図７を用いて以下に説明するレーザ素子の配列パターンに従って、図１（ｂ）または図１（ｃ）に示すような、例えば第１ないし第４の受光領域３０１ａないし３０１ｄが形成されている。
【００２２】
上述した光ヘッド１においては、光源ユニット１００から出射されたレーザ光Ｌ１は、回析素子２１１，２１２により所定の光学特性が与えられたのち、コリメートレンズ２２０によりコリメートされ、偏光ビームスプリッタ２３０に案内される。
【００２３】
偏光ビームスプリッタ２３０からそのまま光ディスクＤに向けられたレーザ光Ｌ１は、１／４波長板２４０により直線偏光が円偏光となり、対物レンズ２５０により光ディスクＤの記録面の所定位置に集光される。
【００２４】
光ディスクＤに照射されたレーザ光は、記録面により反射されて、反射レーザ光Ｌ２として対物レンズ２５０に戻される。
【００２５】
対物レンズ２５０に戻された反射レーザ光は、１／４波長板２４０により光ディスクＤにより反射される前とアイソレーションが整合され、偏光ビームスプリッタ２３０に戻される。
【００２６】
偏光ビームスプリッタ２３０に戻された反射レーザ光は、詳述しないが、偏光ビームスプリット面により検出光学系（非点収差系）２６０に向けて反射される。
【００２７】
非点収差検出系２６０により所定の結像特性が与えられた反射レーザ光は、受光部３０１の所定の受光領域に、所定の結像特性に従って結像される。なお、受光部３０１の個々の検出領域により得られた検出信号（出力）は、例えば図８を用いて後段に説明する信号処理回路により、再生信号及びフォーカス誤差信号及びトラック誤差信号などに処理される。
【００２８】
次に、図１に示した光ディスク装置に利用可能な光源の一例を説明する。
【００２９】
図２に示される通り、光源ユニット１００は、少なくとも２以上の異なる波長のレーザ光を出力可能な半導体レーザユニット１２０と、半導体レーザユニット１２０から出力される任意の波長のレーザ光を波長毎に異なる層で反射可能な波長選択膜ブロック１１１と、を含む。
【００３０】
半導体レーザユニット１２０においては、例えば第１ないし第３の半導体レーザ素子１２０ａないし１２０ｃが所定の位置に設けられている。第１のレーザ素子１２０ａからは、前に説明したが、例えば青色のレーザ光（例えば光源波長４０５ｎｍ）が出力される。また、第２のレーザ素子１２０ｂからは、前に説明したが、赤色のレーザ光（例えば光源波長６５０ｎｍ）が出力される。さらに、第３のレーザ素子１２０ｃからは、例えば近赤外のレーザ光（例えば光源波長７８０ｎｍ）が出力される。
【００３１】
なお、個々のレーザ素子１２０ａないし１２０ｃの活性層１２１ａ〜１２１ｃは、図２（ｂ）に示されるように、隣接する素子の活性層と所定の間隔となるよう、積層されている。従って、対応するそれぞれの発光点１２２ａ〜１２２ｃは、各活性層の面積方向と垂直な方向に、一列に配置される。この配列によれば、所定の波長のレーザ光を出力可能な活性層相互の間隔が精度よく制御できる。
【００３２】
波長選択膜ブロック１１１は、半導体レーザ素子１２０ａ〜１２０ｃから出射されるそれぞれの光に応じた透過率と反射率を有する波長選択膜１１１ａ〜１１１ｃを含む。
【００３３】
詳細には、波長選択膜１１１ａは、赤色半導体レーザ素子１２０ｂからのレーザ光（Ｌ１ｂ）と赤外半導体レーザ素子１２０ｃからのレーザ光（Ｌ１ｃ）を高効率で透過し、青色半導体レーザ素子１２０ａからのレーザ光（Ｌ１ａ）を高効率で反射する。また、波長選択膜１１１ｂは、赤外半導体レーザ素子１２０ｃからのレーザ光（Ｌ１ｃ）を高効率で透過し、赤色半導体レーザ素子１２０ｂからのレーザ光（Ｌ１ｂ）を高効率で反射する。なお、波長選択膜１１１ｃは、赤外半導体レーザ素子１２０ｃからのレーザ光（Ｌ１ｃ）を高効率で反射する。
【００３４】
なお、個々の波長選択膜により反射されたレーザ光の主光線が、対物レンズ２５０までの間に定義される系の光軸と一致するよう、各波長選択膜１１１ａないし１１１ｃの膜厚が、設定されている。
【００３５】
このように、半導体レーザユニット１２０によれば、任意の規格の光ディスクＤに情報を記録し、あるいは光ディスクＤから情報を再生する際に利用される光ディスクの規格毎に異なる波長のレーザ光を、波長による収差のないレーザ光として、対応する光ディスクに照射できる。
【００３６】
例えば、青色半導体レーザ１２０ａからのレーザ光Ｌ１ａは、選択膜１１１ａで反射された後、回折素子２１１，２１２を透過し、コリメートレンズ２２０、偏光ビームスプリッタ２３０および１／４波長板２４０を順に通過して対物レンズ２５０に案内され、対物レンズ２５０により光ディスクＤの記録面に集光される。
【００３７】
光ディスクＤで反射された反射光Ｌ２ａは、対物レンズ２５０および１／４波長板２４０を透過して偏光ビームスプリッタ２３０に戻され、偏光ビームスプリッタ２３０で反射されて、検出光学系２６０に案内される。
【００３８】
検出光学系２６０に案内された反射レーザ光Ｌ２ａは、受光部３０１の検出領域のパターンに対応する所定の結像特性が与えられて、対応する検出領域３０１ａないし３０１ｄにより所定の信号出力に変換される。
【００３９】
一方、赤色半導体レーザ１２０ｂからの出射光Ｌ１ｂは、選択膜１１１ｂで反射された後、回折素子２１１を透過し、回折素子２１２で回折されて、コリメートレンズ２２０に入射される。以下、前に説明した青色レーザ光Ｌ１ａと同様に、対物レンズ２５０により、光ディスクＤの記録面に照射される。
【００４０】
光ディスクＤの記録面からの反射光Ｌ２ｂは、青色レーザ光Ｌ１ａと同様に、対物レンズ２５０により捕捉され、偏光ビームスプリッタ２３０で反射されて、検出光学系２６０に案内される。
【００４１】
また、赤外半導体レーザ１２０ｃからの出射光Ｌ１ｃは、選択膜１１１ｃで反射された後、回折素子２１１を透過し、回折素子２１２において所定の方向に回折されて、コリメートレンズ２２０に案内される。以下、前に説明した赤色レーザ光Ｌ１ｂと同様に、対物レンズ２５０により、光ディスクＤの記録面に照射される。
【００４２】
光ディスクＤの記録面からの反射光Ｌ２ｃは、赤色レーザ光Ｌ１ｂと同様に、対物レンズ２５０により捕捉され、偏光ビームスプリッタ２３０で反射されて、検出光学系２６０に案内される。
【００４３】
このように、図２に示した３つ以上の半導体レーザ素子を、活性層の積層方法に対して垂直となる方向に積層したことにより個々のレーザ素子の発光点の間隔が正確に制御できる。これにより、波長選択膜ブロック１１１の波長選択膜相互間の間隔を最適に設定することで、それぞれのレーザ素子から出力されるレーザ光を、コリメートレンズ２２０に入射される時点で、単一の光軸上に重ね合わせることができる。
【００４４】
このように、コリーメート２２０、偏光ビームスプリッタ２３０、対物レンズ２５０、検出光学系２６０および受光部３０１を、３つの波長のレーザ光に対して共通とすることができ、光ヘッド１を構成する部品点数、重量、組み立てコスト等を大幅に抑制できる。
【００４５】
なお、補償光学部材２１０の回折素子２１１，２１２は、一枚の硝材の両面に、コリメートレンズ２２０との結合による色収差や球面収差を補償するような溝パターンを設けることで単一部材として集積可能であり、光ヘッド１の組み立ての際の光学調整を簡略化することも可能である。
【００４６】
また、回折素子２１１，２１２は、コリメートレンズ２２０と偏光ビームスプリッタ２３０の間に配置してもよい。なお、回折格子を偏光ホログラムとすることで、１／４波長板２４０と偏光ビームスプリッタ２３０との間に設けることもできる。
【００４７】
一方、回折素子２１１，２１２は、図１に示した光ヘッドにおいては色収差や球面収差を補償するが、３ビーム法等によりトラック誤差信号を得る場合には、図示しないが所望の格子ピッチを有する第３の回折格子を回折素子２１１，２１２と偏光ビームスプリッタ２３０の間に配置すればよい。この場合、第３の回折格子を偏光ホログラムにより作成して、１／４波長板２４０との間に配置してもよい。
【００４８】
また、図１および図２に示した例では、波長の異なるレーザ光を出力可能な３つの半導体レーザ素子と、それぞれのレーザ光の波長に対応する波長選択膜と、波長の差に起因する色収差や球面収差を補償する補償光学部材（２つの回折格子あるいは２つの回折パターン）とを用いたが、波長の異なるレーザ光を出力可能な４つ以上の半導体レーザ素子とそれぞれのレーザ光の波長に対応する波長選択膜と、波長の差に起因する色収差や球面収差を補償する３つ以上の回折素子（３つの回折パターン）を用いても同様な効果が得られる。
【００４９】
なお、半導体レーザユニットは、例えば図３に、半導体レーザユニット１３０として示すように、個々のレーザ素子の活性層１３１ａ〜１３１ｃを同一平面上に、直線状に（モノシリックに）配列することで、発光点１３２ａ〜１３２ｃを一列に配列することもできる。
【００５０】
この配列によれば、所定の波長のレーザ光を出力可能な活性層を挟み込んだレーザ素子を積み重ねる方法に比較して、レーザ素子を作成するために要求される時間を短縮できる。
【００５１】
また、半導体レーザユニットは、例えば図４に、半導体レーザユニット１４０として示されるように、図２に示した波長選択膜ブロック１１１を用いることにより、各レーザ素子とコリメートレンズ２２０との間の距離の変化分に起因して生じる球面収差の影響を低減するため、任意のレーザ素子からのレーザ光が波長選択膜ブロック１１１の波長選択膜（１１１ａ〜１１１ｃ）を通過する距離に応じて、発光点１４２ａ〜１４２ｃすなわち活性層１４１ａ〜１４１ｃの位置を、補正してもよい。
【００５２】
すなわち、発光点１４２ｂを、波長選択膜１１１ａの厚さと実質的に等しい距離だけ発光点１４２ａよりも波長選択膜ブロック１１１側に、発光点１４２ｃを、波長選択膜１１１ａの厚さと同１１１ｂの厚さの和に等しい距離だけ発光点１４２ａよりも波長選択膜ブロック１１１側に、それぞれ、光軸に沿って、シフトすることにより、各レーザ素子１４０ａないし１４０ｃとコリメートレンズ２２０との間の距離の変化分に応じて球面収差の影響が生じることを抑止できる。
【００５３】
図５は、図２ないし図４を用いて説明した光源ユニットとは異なる光源ユニットを用いる例を説明する概略図である。
【００５４】
図５に示される通り、光源ユニット４００は、少なくとも２以上の異なる波長のレーザ光を出力可能な半導体レーザユニット１５０を含む。
【００５５】
半導体レーザユニット１５０は、第１ないし第３の半導体レーザ素子１５０ａないし１５０ｃが所定の位置に、順に積層されたものである。
【００５６】
第１のレーザ素子１５０ａからは、前に説明したが、例えば青色のレーザ光（例えば光源波長４０５ｎｍ）が、第２のレーザ素子１５０ｂからは、前に説明したが、赤色のレーザ光（例えば光源波長６５０ｎｍ）が、第３のレーザ素子１５０ｃからは、例えば近赤外のレーザ光（例えば光源波長７８０ｎｍ）が出力される。
【００５７】
より詳細には、図５に示す半導体レーザユニット１５０においては、個々のレーザ素子１５０ａないし１５０ｃの活性層１５１ａ〜１５１ｃは、隣接する素子の活性層との間の間隔が、それぞれが出力するレーザ光の波長に関連づけられた所定の間隔となるよう、積層されている。従って、対応するそれぞれの発光点１５２ａ〜１５２ｃは、各活性層の面積方向と直交する方向に、一列に配置できる。なお、発光点１５２ａ（活性層１５１ａ）と発光点１５２ｂ（活性層１５１ｂ）との間の距離ｄ１と発光点１５２ｂ（活性層１５１ｂ）と発光点１５２ｃ（活性層１５１ｃ）との間の距離ｄ２は、レーザ光の波長に応じて、設定される。
【００５８】
なお、図５に示す半導体レーザユニット１５０は、波長選択膜ブロックを必要としないので、組み立て（光学系調整）コストを含むコスト面で有益である。
【００５９】
しかしながら、対物レンズ２４０との間に定義される光軸に全てのレーザ光の主光線を一致させることは困難であるから、収差の影響を受けやすい色のレーザ光が生じることは、さけられない。
【００６０】
このため、例えば青色のレーザ光を出力するレーザ素子１５０ａの主光線と光ヘッド１の光軸が一致するようレーザユニット１５０が配列されることが好ましい。
【００６１】
図６は、図２ないし図４を用いて説明した光源ユニットとはさらに異なる光源ユニットを用いる例を説明する概略図である。
【００６２】
図５を用いて前に説明した光源ユニットにおいては、少なくとも２以上の異なる波長のレーザ光を出力可能な半導体レーザユニットとして、各レーザ素子の活性層を、隣接する素子の活性層との間の間隔が、それぞれが出力するレーザ光の波長に関連づけられた所定の間隔となるよう、積層されている。
【００６３】
図６に示すレーザユニット１６０においては、最も高い位置精度が要求される青色のレーザ光用のレーザ素子を単独のレーザ素子１６０ａとし、赤色用のレーザ素子１６０ｂと赤外用のレーザ素子１６０ｃを２つの発光点１６２ｂと１６２ｃが直線状に配列されたモノシリックに集積された２波長レーザ，例えばＴＷＩＮ−ＬＤ構造とすることで、図５に示した光源ユニットよりもコストを低減することが可能である。なお、個々のレーザ素子の発光点１６２ａ〜１６２ｃは、それぞれ、近接して配置されることが好ましい。この近接して配置される程度は、各レーザ光の光ディスクＤにおける断面ビームスポットのサイズ、と確実に情報を記録及び再生するために用いられるエネルギーを供給できる範囲で設定される。
【００６４】
しかしながら、対物レンズ２４０との間に定義される光軸に全てのレーザ光の主光線を一致させることは困難であるから、収差の影響を受けやすい色のレーザ光が生じることは、さけられない。
【００６５】
このため、例えば青色のレーザ光を出力するレーザ素子１６０ａの主光線と光ヘッド１の光軸が一致するようレーザユニット１６０が配列されるとともに、活性層１６１ｂ（赤色用）と活性層１６１ａとが近接して配置されることが好ましい。
【００６６】
なお、図６に示して例では、赤外用のレーザ素子１６０ｃの発光点１６２ｃが光軸から最も離れることになるが、赤外用のレーザ光の断面ビームスポットのサイズは、例えば赤色用のレーザ光の断面ビームスポットのサイズよりも大きいので、実用上の問題は少ない。
【００６７】
図７は、図２ないし図４および図５ならびに図６を用いて説明した光源ユニットとはさらに異なる光源ユニットを用いる例を説明する概略図である。
【００６８】
図２ないし図６に示した例では、異なる波長のレーザ光を出力する３つの半導体レーザ素子からの３つのレーザ光の少なくとも１つは、単一の光軸上に位置される。しかしながら、実際には、波長選択膜ブロックの選択膜の厚さを正確に制御したり、半導体レーザユニットを作成する際に、個々の活性層の配列を特別な配列とすることが要求される。
【００６９】
このため、異なる波長のレーザ光を出力する３つの半導体レーザ素子からの３つのレーザ光をＬ１（図１参照）を、単一の光軸に沿って対物レンズ２５０（図１参照）から光ディスクＤに導き、光ディスクＤで反射された反射レーザ光Ｌ２（図１参照）を、受光部３０１（図１参照）に導くことで、例えば半導体レーザユニットとしては、容易に入手可能な３つのレーザ素子を用いることが可能となる。
【００７０】
例えば、図７（ａ）に示すように、３つの半導体レーザＵ，Ｖ，Ｗを円環状に配置し、それぞれのレーザからのレーザ光の収差の許容量を円として示した収差許容円ｕ，ｖ，ｗが重なり合う位置を、光軸とすることで、３つの半導体レーザ素子からのレーザ光のいずれに関しても収差を最小に維持できる単一の光学系により、光ディスクＤ（図１参照）に導き、または、光ディスクＤで反射された反射レーザ光を受光部３０１（図１参照）に導くことができる。
【００７１】
なお、半導体レーザ素子を実装する際には、例えば図７（ｂ）に示すように、それぞれの半導体レーザ素子７１０ａ，７１０ｂ，７１０ｃを任意の位置に設け、例えば立ち上げミラー（光路折り曲げミラー）７０１ａ，７０１ｂ，７０１ｃにより、略垂直方向に光軸を曲げて３つの光７１１ａ，７１１ｂ，７１１ｃを、任意の径の円環Ａで示される同一平面状に存在させることで、個々のレーザ素子７１０ａ，７１０ｂ，７１０ｃを配置する際の配置上の自由度は、大幅に向上される。この方法であれば、個々のレーザ素子７１０ａ，７１０ｂ，７１０ｃを同一パッケージに入れることなく、簡便に３つの光ビームを、光軸に垂直な平面上で円環状に配置することが可能になる。なお、円環Ａの径は、各半導体レーザ素子から出力されるレーザ光の波長に対応して、それぞれの半導体レーザ素子が光ディスクに集光される焦点と、光ディスクに出射する光学系の光軸とのずれである収差の和が最小になるように設定される。
【００７２】
また、図７（ｃ）に示すように、３つのレーザ素子７２０ａ，７２０ｂ，７２０ｃを、円環Ａ上に配列することも可能である。
【００７３】
以上説明したように、この発明の光源ユニットによれば、任意数の半導体レーザ素子から出力される複数のレーザ光を、単一の光軸からなる共通の光学系を用いて、光ディスクの記録面に案内し、また光ディスクからの反射光を、単一の受光部に導くことができる。
【００７４】
なお、上述の例では、異なる３つの波長のレーザ光を単一の光学系で利用可能とする例を説明したが、例えば４つの波長のレーザ光においても同様に利用可能である。すなわち、異なる３つの波長のレーザ光を、収差の和が最小となるように設定される円環Ａの範囲内で対物レンズに案内することで、いずれの波長のレーザ光に関しても単一の光学系の利用が可能となる。これにより、部品集積度は、半導体レーザユニットを特別な配列とする図５および図６に示した例、あるいは波長選択膜ブロックを用いる図２ないし図４に示した例に比較して、低下するが、光ディスク装置の大きさに影響を与えることなく、波長の異なる複数のレーザ光を、低コストで単一の光学系により光ディスクに案内し、また光ディスクからの反射レーザ光を同一の信号処理系により処理可能となる。
【００７５】
図８は、図１に示した光ヘッドを用いる光ディスク装置の一例を説明する概略図である。
【００７６】
なお、ここでは、光ヘッド１により得られた信号の再生について重点的に説明する。
【００７７】
受光部３０１は、第１〜第４の領域フォトダイオード３０１Ａ，３０１Ｂ，３０１Ｃおよび３０１Ｄを含む。それぞれのフォトダイオードの出力Ａ，Ｂ，ＣおよびＤは、それぞれ、第１ないし第４の増幅器２１ａ，２１ｂ，２１ｃおよび２１ｄにより、所定のレベルまで増幅される。
【００７８】
各増幅器２１ａ−２１ｄから出力Ａ〜Ｄは、ＡとＢが、第１の加算器２２ａにより加算され、ＣとＤが、第２の加算器２２ｂにより加算される。それぞれの加算器２２ａ，２２ｂの出力は、第３の加算器２３で、「（Ａ＋Ｂ）から（Ｃ＋Ｄ）が引き算」され、対物レンズ７の位置を、光ディスクＤの記録面の図示しないトラックまたは図示しないピット列の所定深さの位置と対物レンズ７により集束される光ビームが集束される距離すなわち焦点距離に一致させるためのフォーカスエラー信号として、フォーカス制御回路３１に供給される。
【００７９】
一方、加算器２４は、（Ａ＋Ｃ）を生成し、加算器２５は、（Ｂ＋Ｄ）を生成する。この（Ａ＋Ｃ）と（Ｂ＋Ｄ）は、位相差検出器３２に入力される。なお、位相差検出器３２は、対物レンズ７がレンズシフトされている場合でも、トラッキングエラー信号を正確に出力するために有益である。
【００８０】
また、加算器２６により（Ａ＋Ｂ）から（Ｃ＋Ｄ）が求められ、トラッキングエラー信号として、トラッキング制御回路３３に供給される。
【００８１】
さらに、（Ａ＋Ｃ）と（Ｂ＋Ｄ）は、加算器２７により、さらに加算され（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）信号すなわち再生信号に変換されて、バッファメモリ３４に記憶される。
【００８２】
なお、ＡＰＣ回路３９には、光源ユニット１００の任意のレーザ素子からの戻り光の強度が入力され、記録用データメモリ３６に記憶されている記録用データに基づいて、光源ユニット１００の任意のレーザ素子から出射される光ビームの光強度を所定のレベルが制御される。
【００８３】
このような信号検出系を有する光ディスク装置１１においては、光ディスクＤがターンテーブル１４にセットされ、ＣＰＵ３８の制御により所定のルーチンが起動されると、モータ駆動回路３５により所定の速度で駆動モータ１３が回転されるとともに、レーザ駆動回路３７の制御により、光源ユニット１００の任意のレーザ素子から再生用のレーザビームが光ディスクＤの記録面に照射される。
【００８４】
以下、光源ユニット１００の任意のレーザ素子から再生用のレーザビームが継続して出射され、詳細な説明を省略するが、信号再生動作が開始される。
【００８５】
なお、この発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々な変形・変更が可能である。また、各実施の形態は、可能な限り適宜組み合わせて実施されてもよく、その場合、組み合わせによる効果が得られる。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の光ヘッドは、波長の異なるレーザ光を出力可能な複数のレーザ素子からの任意波長のレーザ光を、１組のコリーメートレンズ、ビームスプリッタおよび対物レンズにより記録媒体に案内でき、また記録媒体で反射されたいずれの波長の光から、単一の対物レンズ、共通の検出光学系、受光部および信号処理系により再生信号を得ることができる。従って、光ヘッドを構成する部品点数、重量、大きさおよび組み立てコスト等が大幅に抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態が適用可能な光ヘッドを説明する概略図。
【図２】図１に示した光ヘッドに利用可能な光源ユニットの例を説明する概略図。
【図３】図１に示した光ヘッドに利用可能な光源ユニットの例を説明する概略図。
【図４】図１に示した光ヘッドに利用可能な光源ユニットの例を説明する概略図。
【図５】図１に示した光ヘッドに利用可能な光源ユニットの例を説明する概略図。
【図６】図１に示した光ヘッドに利用可能な光源ユニットの例を説明する概略図。
【図７】図１に示した光ヘッドに利用可能な光源ユニットの例を説明する概略図。
【図８】図１に示した光ヘッドを用いる光ディスク装置の一例を説明する概略図。
【符号の説明】
１００…光源ユニット（光源）、２１０…補償光学部材、２２０…コリメートレンズ、２３０…偏光ビームスプリッタ、２５０…対物レンズ、２６０出光学系、３０１…受光部。
【発明の属する技術分野】
光学的情報記録媒体に情報を記録し、または記録媒体から情報を再生する光ディスク装置の光ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザ光を用いて記録媒体に情報を記録する例として、ＣＤ規格やＤＶＤ規格の光ディスクが既に広く普及している。最近、記録密度をさらに高めるために、青色あるいは紫色以下の波長の光を出力可能な半導体レーザ素子を光源に用いる高密度光ディスクの規格化が進んでいる。
【０００３】
この場合、ドライブ装置を各規格の記録媒体毎に用意することは困難であるから、少なくとも現行のＣＤやＤＶＤに利用できるドライブ装置と共通化することが求められている。
【０００４】
しかし、異なる波長のレーザ光を出力可能な半導体レーザ毎に、光ヘッドを個々に用意したならば、光源や光学系部分を実装する際の集積密度を高めることができず、ドライブ装置の小型化・薄型化が困難である。
【０００５】
ドライブ装置において、記録・再生ヘッドの集積度を高めるために、異なる波長のレーザ光を出力可能な半導体レーザ素子を並列に配置し、１つの光学系で少なくとも２つの波長のレーザ光スポットを光ディスクに提供可能とする例が既に提案されている。なお、この例においては、２つの波長のレーザ光を出力可能な、発光部が２つ用意されているモノシリックな半導体レーザ素子を用いることにより、単一のヘッドにおいて、３つの波長のレーザ光スポットを得ることが開示されている（例えば、特許文献１参照）
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２５１０４号公報（要約、図５、段落［００１６］）
【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記載の光ヘッド装置においては、光源である３つの半導体レーザ素子の光軸のすべてを光ヘッド全体の光軸に合わせることができない。このため、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光が光ディスクに照射される際に、光ヘッドの光軸中心から離れた配置にある半導体レーザ素子からの出射光は、光ディスクの記録面に斜めに照射される。この場合、収差成分の影響が増大されて、正確で安定な記録・再生ができない問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、複数の光源からの異なる波長の任意の光を単一の光学系で記録媒体に案内でき、または記録媒体からの反射光から単独の受光系で信号再生可能な光ヘッドおよび光ディスク装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記問題点に基づきなされたもので、互いに波長の異なる光を出力可能な３以上の発光部と、前記発光部の光軸を単一の光軸に変換する波長選択膜により構成される集積光源と、入力された光に対応する信号出力を出力可能な受光部と、前記光源からのそれぞれの光を、単一の光軸に沿って記録媒体の記録面に案内する光学系と、上記記録面からの反射光を、単一の光軸に沿って、前記それぞれの光源からの光を信号処理可能な受光部に案内する反射光光学系と、を有することを特徴とする光ヘッドを提供するものである。
【００１０】
また、この発明は、光ディスクの情報を記録もしくは再生の少なくとも一方を行うのに必要な光源と、前記光源から出射した光を前記光ディスクの前記光透過層を透過して前記情報記録層に集光する対物レンズと、前記光源と前記対物レンズの間に前記光ディスクからの反射光束を分岐する分岐手段と、前記分岐手段から分岐された光を収束する検出レンズと、光を受光し強度に応じた光強度信号を生成する受光手段と、を有することを特徴とする光ヘッドにおいて、前記光ヘッドの前記光源は、互いに波長の異なる発光部を３つ以上備えており、前記発光部のうち１つを光学系の光軸上に配置したことを特徴とする光ヘッドを提供するものである。
【００１１】
さらに、この発明は、光ディスクの情報を記録もしくは再生の少なくとも一方を行うのに必要な光源と、前記光源から出射した光を前記光ディスクの前記光透過層を透過して前記情報記録層に集光する対物レンズと、前記光源と前記対物レンズの間に前記光ディスクからの反射光束を分岐する分岐手段と、前記分岐手段から分岐された光を収束する検出レンズと、光を受光し強度に応じた光強度信号を生成する受光手段と、を有することを特徴とする光ヘッドにおいて、前記光ヘッドの前記光源は、互いに波長の異なる発光部を３つ以上備えており、それぞれの発光部は、対物レンズの光軸に垂直な平面状において円環状に配置されていることを特徴とする光ヘッドを提供するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の実施例では、相変化型光ディスクを例に説明するが、光透過層を有する情報記録媒体用の光ヘッドに対して広く適用可能であり、記録及び、若しくは再生の対象となる情報記録媒体は再生専用光ディスク、光磁気ディスクまたは光カード等であっても良い。また以下の実施例では、簡単のために互いに波長の異なる３つの光源をもつ光ディスク装置に関して記述するが、４つ以上の複数の光源を持つ光ディスク装置においても同様の効果が期待できる。
【００１３】
図１（ａ）ないし図１（ｃ）は、この発明の実施の形態が適用可能な光ヘッドを説明する概略図である。
【００１４】
図１（ａ）に示されるように、光ヘッド１は、所定波長の複数のレーザ光を出力可能な光源ユニット１００と、光源ユニット１００からの光を情報記録媒体である光ディスクＤに向けて案内するともに光ディスクＤから戻された光を所定の方向に案内する光学系２００と、光ディスクＤから戻された光を受光してその光に対応する電気信号を出力する受光部３０１とを含む。
【００１５】
光源ユニット１００は、図２ないし図７を用いて以下に詳細に説明するが、互いに異なる波長のレーザ光を出射可能な半導体レーザ素子を少なくとも２以上含む。なお、光源ユニット１００は、例えばＣＤサイズの光ディスクに、概ね２０Ｇバイトの情報を記録可能とするための青色のレーザ光（例えば光源波長４０５ｎｍ）を出力可能な半導体レーザ素子と、今日広く普及しているＤＶＤ規格の光ディスクへの情報の記録および同光ディスクからの情報の再生に利用される赤色のレーザ光（例えば光源波長６５０ｎｍ）を出力可能な半導体レーザ素子と、周知のＣＤ規格の光ディスクへの情報の記録および同光ディスクからの情報の再生に利用される近赤外のレーザ光（例えば光源波長７８０ｎｍ）を出力可能な半導体レーザ素子とを含む。
【００１６】
光学系２００は、光源ユニット１００からのレーザ光に所定の光学特性を与える補償光学部材２１０（回析素子２１１，２１２）、発散性であるレーザ光の断面を平行化するコリメートレンズ２２０、光源ユニット１００から光ディスクＤに向けられるレーザ光と光ディスクＤから戻されたレーザ光とを分離する偏光ビームスプリッタ２３０、光ディスクＤに向けられるレーザ光と光ディスクＤから戻された光のアイソレーションを整合する１／４波長板２４０、光ディスクＤに向けられる光を光ディスクＤの記録面の所定位置に集束させるとともに、光ディスクＤで反射されたレーザ光を捕捉する対物レンズ２５０、および対物レンズ２５０の位置を制御するための情報を取得するための検出光学系２６０（集光レンズ２６１、円筒レンズ２６２）を含む。
【００１７】
補償光学部材２１０は、第１および第２の回折素子２１１，２１２を含む。それぞれの回折格子２１１，２１２は、波長に応じた回折効率と回折次数を有している。
【００１８】
第１の回折素子２１１は、青色のレーザ光と赤色のレーザ光を透過させ、赤外のレーザ光を、＋１次回折をする。一方、回折素子２１２は、青色のレーザ光と赤外のレーザ光を透過させ、赤色のレーザ光を、＋１次回折をする。なお、回折効率は，各回折素子２１１，２１２の格子溝の深さを制御することにより，容易に制御できる。また、回折次数は、回折素子の格子溝の形状を鋸状にすることにより実現可能である。
【００１９】
また、第１の回折素子２１１は、赤外のレーザ光に対して、コリメートレンズ２２０との結合による色収差・球面収差を補償するような回折素子の溝パターンを有する。一方、第２の回折素子２１２は、赤色のレーザ光に対して、コリメートレンズ２２０との結合による色収差や球面収差を補償するような回折素子の溝パターンを有する。
【００２０】
なお、検出光学系２６０には、この例では、例えば集光レンズ２６１と円筒レンズ２６２からなる周知の非点収差系が利用される。
【００２１】
受光部３０１には、図２ないし図７を用いて以下に説明するレーザ素子の配列パターンに従って、図１（ｂ）または図１（ｃ）に示すような、例えば第１ないし第４の受光領域３０１ａないし３０１ｄが形成されている。
【００２２】
上述した光ヘッド１においては、光源ユニット１００から出射されたレーザ光Ｌ１は、回析素子２１１，２１２により所定の光学特性が与えられたのち、コリメートレンズ２２０によりコリメートされ、偏光ビームスプリッタ２３０に案内される。
【００２３】
偏光ビームスプリッタ２３０からそのまま光ディスクＤに向けられたレーザ光Ｌ１は、１／４波長板２４０により直線偏光が円偏光となり、対物レンズ２５０により光ディスクＤの記録面の所定位置に集光される。
【００２４】
光ディスクＤに照射されたレーザ光は、記録面により反射されて、反射レーザ光Ｌ２として対物レンズ２５０に戻される。
【００２５】
対物レンズ２５０に戻された反射レーザ光は、１／４波長板２４０により光ディスクＤにより反射される前とアイソレーションが整合され、偏光ビームスプリッタ２３０に戻される。
【００２６】
偏光ビームスプリッタ２３０に戻された反射レーザ光は、詳述しないが、偏光ビームスプリット面により検出光学系（非点収差系）２６０に向けて反射される。
【００２７】
非点収差検出系２６０により所定の結像特性が与えられた反射レーザ光は、受光部３０１の所定の受光領域に、所定の結像特性に従って結像される。なお、受光部３０１の個々の検出領域により得られた検出信号（出力）は、例えば図８を用いて後段に説明する信号処理回路により、再生信号及びフォーカス誤差信号及びトラック誤差信号などに処理される。
【００２８】
次に、図１に示した光ディスク装置に利用可能な光源の一例を説明する。
【００２９】
図２に示される通り、光源ユニット１００は、少なくとも２以上の異なる波長のレーザ光を出力可能な半導体レーザユニット１２０と、半導体レーザユニット１２０から出力される任意の波長のレーザ光を波長毎に異なる層で反射可能な波長選択膜ブロック１１１と、を含む。
【００３０】
半導体レーザユニット１２０においては、例えば第１ないし第３の半導体レーザ素子１２０ａないし１２０ｃが所定の位置に設けられている。第１のレーザ素子１２０ａからは、前に説明したが、例えば青色のレーザ光（例えば光源波長４０５ｎｍ）が出力される。また、第２のレーザ素子１２０ｂからは、前に説明したが、赤色のレーザ光（例えば光源波長６５０ｎｍ）が出力される。さらに、第３のレーザ素子１２０ｃからは、例えば近赤外のレーザ光（例えば光源波長７８０ｎｍ）が出力される。
【００３１】
なお、個々のレーザ素子１２０ａないし１２０ｃの活性層１２１ａ〜１２１ｃは、図２（ｂ）に示されるように、隣接する素子の活性層と所定の間隔となるよう、積層されている。従って、対応するそれぞれの発光点１２２ａ〜１２２ｃは、各活性層の面積方向と垂直な方向に、一列に配置される。この配列によれば、所定の波長のレーザ光を出力可能な活性層相互の間隔が精度よく制御できる。
【００３２】
波長選択膜ブロック１１１は、半導体レーザ素子１２０ａ〜１２０ｃから出射されるそれぞれの光に応じた透過率と反射率を有する波長選択膜１１１ａ〜１１１ｃを含む。
【００３３】
詳細には、波長選択膜１１１ａは、赤色半導体レーザ素子１２０ｂからのレーザ光（Ｌ１ｂ）と赤外半導体レーザ素子１２０ｃからのレーザ光（Ｌ１ｃ）を高効率で透過し、青色半導体レーザ素子１２０ａからのレーザ光（Ｌ１ａ）を高効率で反射する。また、波長選択膜１１１ｂは、赤外半導体レーザ素子１２０ｃからのレーザ光（Ｌ１ｃ）を高効率で透過し、赤色半導体レーザ素子１２０ｂからのレーザ光（Ｌ１ｂ）を高効率で反射する。なお、波長選択膜１１１ｃは、赤外半導体レーザ素子１２０ｃからのレーザ光（Ｌ１ｃ）を高効率で反射する。
【００３４】
なお、個々の波長選択膜により反射されたレーザ光の主光線が、対物レンズ２５０までの間に定義される系の光軸と一致するよう、各波長選択膜１１１ａないし１１１ｃの膜厚が、設定されている。
【００３５】
このように、半導体レーザユニット１２０によれば、任意の規格の光ディスクＤに情報を記録し、あるいは光ディスクＤから情報を再生する際に利用される光ディスクの規格毎に異なる波長のレーザ光を、波長による収差のないレーザ光として、対応する光ディスクに照射できる。
【００３６】
例えば、青色半導体レーザ１２０ａからのレーザ光Ｌ１ａは、選択膜１１１ａで反射された後、回折素子２１１，２１２を透過し、コリメートレンズ２２０、偏光ビームスプリッタ２３０および１／４波長板２４０を順に通過して対物レンズ２５０に案内され、対物レンズ２５０により光ディスクＤの記録面に集光される。
【００３７】
光ディスクＤで反射された反射光Ｌ２ａは、対物レンズ２５０および１／４波長板２４０を透過して偏光ビームスプリッタ２３０に戻され、偏光ビームスプリッタ２３０で反射されて、検出光学系２６０に案内される。
【００３８】
検出光学系２６０に案内された反射レーザ光Ｌ２ａは、受光部３０１の検出領域のパターンに対応する所定の結像特性が与えられて、対応する検出領域３０１ａないし３０１ｄにより所定の信号出力に変換される。
【００３９】
一方、赤色半導体レーザ１２０ｂからの出射光Ｌ１ｂは、選択膜１１１ｂで反射された後、回折素子２１１を透過し、回折素子２１２で回折されて、コリメートレンズ２２０に入射される。以下、前に説明した青色レーザ光Ｌ１ａと同様に、対物レンズ２５０により、光ディスクＤの記録面に照射される。
【００４０】
光ディスクＤの記録面からの反射光Ｌ２ｂは、青色レーザ光Ｌ１ａと同様に、対物レンズ２５０により捕捉され、偏光ビームスプリッタ２３０で反射されて、検出光学系２６０に案内される。
【００４１】
また、赤外半導体レーザ１２０ｃからの出射光Ｌ１ｃは、選択膜１１１ｃで反射された後、回折素子２１１を透過し、回折素子２１２において所定の方向に回折されて、コリメートレンズ２２０に案内される。以下、前に説明した赤色レーザ光Ｌ１ｂと同様に、対物レンズ２５０により、光ディスクＤの記録面に照射される。
【００４２】
光ディスクＤの記録面からの反射光Ｌ２ｃは、赤色レーザ光Ｌ１ｂと同様に、対物レンズ２５０により捕捉され、偏光ビームスプリッタ２３０で反射されて、検出光学系２６０に案内される。
【００４３】
このように、図２に示した３つ以上の半導体レーザ素子を、活性層の積層方法に対して垂直となる方向に積層したことにより個々のレーザ素子の発光点の間隔が正確に制御できる。これにより、波長選択膜ブロック１１１の波長選択膜相互間の間隔を最適に設定することで、それぞれのレーザ素子から出力されるレーザ光を、コリメートレンズ２２０に入射される時点で、単一の光軸上に重ね合わせることができる。
【００４４】
このように、コリーメート２２０、偏光ビームスプリッタ２３０、対物レンズ２５０、検出光学系２６０および受光部３０１を、３つの波長のレーザ光に対して共通とすることができ、光ヘッド１を構成する部品点数、重量、組み立てコスト等を大幅に抑制できる。
【００４５】
なお、補償光学部材２１０の回折素子２１１，２１２は、一枚の硝材の両面に、コリメートレンズ２２０との結合による色収差や球面収差を補償するような溝パターンを設けることで単一部材として集積可能であり、光ヘッド１の組み立ての際の光学調整を簡略化することも可能である。
【００４６】
また、回折素子２１１，２１２は、コリメートレンズ２２０と偏光ビームスプリッタ２３０の間に配置してもよい。なお、回折格子を偏光ホログラムとすることで、１／４波長板２４０と偏光ビームスプリッタ２３０との間に設けることもできる。
【００４７】
一方、回折素子２１１，２１２は、図１に示した光ヘッドにおいては色収差や球面収差を補償するが、３ビーム法等によりトラック誤差信号を得る場合には、図示しないが所望の格子ピッチを有する第３の回折格子を回折素子２１１，２１２と偏光ビームスプリッタ２３０の間に配置すればよい。この場合、第３の回折格子を偏光ホログラムにより作成して、１／４波長板２４０との間に配置してもよい。
【００４８】
また、図１および図２に示した例では、波長の異なるレーザ光を出力可能な３つの半導体レーザ素子と、それぞれのレーザ光の波長に対応する波長選択膜と、波長の差に起因する色収差や球面収差を補償する補償光学部材（２つの回折格子あるいは２つの回折パターン）とを用いたが、波長の異なるレーザ光を出力可能な４つ以上の半導体レーザ素子とそれぞれのレーザ光の波長に対応する波長選択膜と、波長の差に起因する色収差や球面収差を補償する３つ以上の回折素子（３つの回折パターン）を用いても同様な効果が得られる。
【００４９】
なお、半導体レーザユニットは、例えば図３に、半導体レーザユニット１３０として示すように、個々のレーザ素子の活性層１３１ａ〜１３１ｃを同一平面上に、直線状に（モノシリックに）配列することで、発光点１３２ａ〜１３２ｃを一列に配列することもできる。
【００５０】
この配列によれば、所定の波長のレーザ光を出力可能な活性層を挟み込んだレーザ素子を積み重ねる方法に比較して、レーザ素子を作成するために要求される時間を短縮できる。
【００５１】
また、半導体レーザユニットは、例えば図４に、半導体レーザユニット１４０として示されるように、図２に示した波長選択膜ブロック１１１を用いることにより、各レーザ素子とコリメートレンズ２２０との間の距離の変化分に起因して生じる球面収差の影響を低減するため、任意のレーザ素子からのレーザ光が波長選択膜ブロック１１１の波長選択膜（１１１ａ〜１１１ｃ）を通過する距離に応じて、発光点１４２ａ〜１４２ｃすなわち活性層１４１ａ〜１４１ｃの位置を、補正してもよい。
【００５２】
すなわち、発光点１４２ｂを、波長選択膜１１１ａの厚さと実質的に等しい距離だけ発光点１４２ａよりも波長選択膜ブロック１１１側に、発光点１４２ｃを、波長選択膜１１１ａの厚さと同１１１ｂの厚さの和に等しい距離だけ発光点１４２ａよりも波長選択膜ブロック１１１側に、それぞれ、光軸に沿って、シフトすることにより、各レーザ素子１４０ａないし１４０ｃとコリメートレンズ２２０との間の距離の変化分に応じて球面収差の影響が生じることを抑止できる。
【００５３】
図５は、図２ないし図４を用いて説明した光源ユニットとは異なる光源ユニットを用いる例を説明する概略図である。
【００５４】
図５に示される通り、光源ユニット４００は、少なくとも２以上の異なる波長のレーザ光を出力可能な半導体レーザユニット１５０を含む。
【００５５】
半導体レーザユニット１５０は、第１ないし第３の半導体レーザ素子１５０ａないし１５０ｃが所定の位置に、順に積層されたものである。
【００５６】
第１のレーザ素子１５０ａからは、前に説明したが、例えば青色のレーザ光（例えば光源波長４０５ｎｍ）が、第２のレーザ素子１５０ｂからは、前に説明したが、赤色のレーザ光（例えば光源波長６５０ｎｍ）が、第３のレーザ素子１５０ｃからは、例えば近赤外のレーザ光（例えば光源波長７８０ｎｍ）が出力される。
【００５７】
より詳細には、図５に示す半導体レーザユニット１５０においては、個々のレーザ素子１５０ａないし１５０ｃの活性層１５１ａ〜１５１ｃは、隣接する素子の活性層との間の間隔が、それぞれが出力するレーザ光の波長に関連づけられた所定の間隔となるよう、積層されている。従って、対応するそれぞれの発光点１５２ａ〜１５２ｃは、各活性層の面積方向と直交する方向に、一列に配置できる。なお、発光点１５２ａ（活性層１５１ａ）と発光点１５２ｂ（活性層１５１ｂ）との間の距離ｄ１と発光点１５２ｂ（活性層１５１ｂ）と発光点１５２ｃ（活性層１５１ｃ）との間の距離ｄ２は、レーザ光の波長に応じて、設定される。
【００５８】
なお、図５に示す半導体レーザユニット１５０は、波長選択膜ブロックを必要としないので、組み立て（光学系調整）コストを含むコスト面で有益である。
【００５９】
しかしながら、対物レンズ２４０との間に定義される光軸に全てのレーザ光の主光線を一致させることは困難であるから、収差の影響を受けやすい色のレーザ光が生じることは、さけられない。
【００６０】
このため、例えば青色のレーザ光を出力するレーザ素子１５０ａの主光線と光ヘッド１の光軸が一致するようレーザユニット１５０が配列されることが好ましい。
【００６１】
図６は、図２ないし図４を用いて説明した光源ユニットとはさらに異なる光源ユニットを用いる例を説明する概略図である。
【００６２】
図５を用いて前に説明した光源ユニットにおいては、少なくとも２以上の異なる波長のレーザ光を出力可能な半導体レーザユニットとして、各レーザ素子の活性層を、隣接する素子の活性層との間の間隔が、それぞれが出力するレーザ光の波長に関連づけられた所定の間隔となるよう、積層されている。
【００６３】
図６に示すレーザユニット１６０においては、最も高い位置精度が要求される青色のレーザ光用のレーザ素子を単独のレーザ素子１６０ａとし、赤色用のレーザ素子１６０ｂと赤外用のレーザ素子１６０ｃを２つの発光点１６２ｂと１６２ｃが直線状に配列されたモノシリックに集積された２波長レーザ，例えばＴＷＩＮ−ＬＤ構造とすることで、図５に示した光源ユニットよりもコストを低減することが可能である。なお、個々のレーザ素子の発光点１６２ａ〜１６２ｃは、それぞれ、近接して配置されることが好ましい。この近接して配置される程度は、各レーザ光の光ディスクＤにおける断面ビームスポットのサイズ、と確実に情報を記録及び再生するために用いられるエネルギーを供給できる範囲で設定される。
【００６４】
しかしながら、対物レンズ２４０との間に定義される光軸に全てのレーザ光の主光線を一致させることは困難であるから、収差の影響を受けやすい色のレーザ光が生じることは、さけられない。
【００６５】
このため、例えば青色のレーザ光を出力するレーザ素子１６０ａの主光線と光ヘッド１の光軸が一致するようレーザユニット１６０が配列されるとともに、活性層１６１ｂ（赤色用）と活性層１６１ａとが近接して配置されることが好ましい。
【００６６】
なお、図６に示して例では、赤外用のレーザ素子１６０ｃの発光点１６２ｃが光軸から最も離れることになるが、赤外用のレーザ光の断面ビームスポットのサイズは、例えば赤色用のレーザ光の断面ビームスポットのサイズよりも大きいので、実用上の問題は少ない。
【００６７】
図７は、図２ないし図４および図５ならびに図６を用いて説明した光源ユニットとはさらに異なる光源ユニットを用いる例を説明する概略図である。
【００６８】
図２ないし図６に示した例では、異なる波長のレーザ光を出力する３つの半導体レーザ素子からの３つのレーザ光の少なくとも１つは、単一の光軸上に位置される。しかしながら、実際には、波長選択膜ブロックの選択膜の厚さを正確に制御したり、半導体レーザユニットを作成する際に、個々の活性層の配列を特別な配列とすることが要求される。
【００６９】
このため、異なる波長のレーザ光を出力する３つの半導体レーザ素子からの３つのレーザ光をＬ１（図１参照）を、単一の光軸に沿って対物レンズ２５０（図１参照）から光ディスクＤに導き、光ディスクＤで反射された反射レーザ光Ｌ２（図１参照）を、受光部３０１（図１参照）に導くことで、例えば半導体レーザユニットとしては、容易に入手可能な３つのレーザ素子を用いることが可能となる。
【００７０】
例えば、図７（ａ）に示すように、３つの半導体レーザＵ，Ｖ，Ｗを円環状に配置し、それぞれのレーザからのレーザ光の収差の許容量を円として示した収差許容円ｕ，ｖ，ｗが重なり合う位置を、光軸とすることで、３つの半導体レーザ素子からのレーザ光のいずれに関しても収差を最小に維持できる単一の光学系により、光ディスクＤ（図１参照）に導き、または、光ディスクＤで反射された反射レーザ光を受光部３０１（図１参照）に導くことができる。
【００７１】
なお、半導体レーザ素子を実装する際には、例えば図７（ｂ）に示すように、それぞれの半導体レーザ素子７１０ａ，７１０ｂ，７１０ｃを任意の位置に設け、例えば立ち上げミラー（光路折り曲げミラー）７０１ａ，７０１ｂ，７０１ｃにより、略垂直方向に光軸を曲げて３つの光７１１ａ，７１１ｂ，７１１ｃを、任意の径の円環Ａで示される同一平面状に存在させることで、個々のレーザ素子７１０ａ，７１０ｂ，７１０ｃを配置する際の配置上の自由度は、大幅に向上される。この方法であれば、個々のレーザ素子７１０ａ，７１０ｂ，７１０ｃを同一パッケージに入れることなく、簡便に３つの光ビームを、光軸に垂直な平面上で円環状に配置することが可能になる。なお、円環Ａの径は、各半導体レーザ素子から出力されるレーザ光の波長に対応して、それぞれの半導体レーザ素子が光ディスクに集光される焦点と、光ディスクに出射する光学系の光軸とのずれである収差の和が最小になるように設定される。
【００７２】
また、図７（ｃ）に示すように、３つのレーザ素子７２０ａ，７２０ｂ，７２０ｃを、円環Ａ上に配列することも可能である。
【００７３】
以上説明したように、この発明の光源ユニットによれば、任意数の半導体レーザ素子から出力される複数のレーザ光を、単一の光軸からなる共通の光学系を用いて、光ディスクの記録面に案内し、また光ディスクからの反射光を、単一の受光部に導くことができる。
【００７４】
なお、上述の例では、異なる３つの波長のレーザ光を単一の光学系で利用可能とする例を説明したが、例えば４つの波長のレーザ光においても同様に利用可能である。すなわち、異なる３つの波長のレーザ光を、収差の和が最小となるように設定される円環Ａの範囲内で対物レンズに案内することで、いずれの波長のレーザ光に関しても単一の光学系の利用が可能となる。これにより、部品集積度は、半導体レーザユニットを特別な配列とする図５および図６に示した例、あるいは波長選択膜ブロックを用いる図２ないし図４に示した例に比較して、低下するが、光ディスク装置の大きさに影響を与えることなく、波長の異なる複数のレーザ光を、低コストで単一の光学系により光ディスクに案内し、また光ディスクからの反射レーザ光を同一の信号処理系により処理可能となる。
【００７５】
図８は、図１に示した光ヘッドを用いる光ディスク装置の一例を説明する概略図である。
【００７６】
なお、ここでは、光ヘッド１により得られた信号の再生について重点的に説明する。
【００７７】
受光部３０１は、第１〜第４の領域フォトダイオード３０１Ａ，３０１Ｂ，３０１Ｃおよび３０１Ｄを含む。それぞれのフォトダイオードの出力Ａ，Ｂ，ＣおよびＤは、それぞれ、第１ないし第４の増幅器２１ａ，２１ｂ，２１ｃおよび２１ｄにより、所定のレベルまで増幅される。
【００７８】
各増幅器２１ａ−２１ｄから出力Ａ〜Ｄは、ＡとＢが、第１の加算器２２ａにより加算され、ＣとＤが、第２の加算器２２ｂにより加算される。それぞれの加算器２２ａ，２２ｂの出力は、第３の加算器２３で、「（Ａ＋Ｂ）から（Ｃ＋Ｄ）が引き算」され、対物レンズ７の位置を、光ディスクＤの記録面の図示しないトラックまたは図示しないピット列の所定深さの位置と対物レンズ７により集束される光ビームが集束される距離すなわち焦点距離に一致させるためのフォーカスエラー信号として、フォーカス制御回路３１に供給される。
【００７９】
一方、加算器２４は、（Ａ＋Ｃ）を生成し、加算器２５は、（Ｂ＋Ｄ）を生成する。この（Ａ＋Ｃ）と（Ｂ＋Ｄ）は、位相差検出器３２に入力される。なお、位相差検出器３２は、対物レンズ７がレンズシフトされている場合でも、トラッキングエラー信号を正確に出力するために有益である。
【００８０】
また、加算器２６により（Ａ＋Ｂ）から（Ｃ＋Ｄ）が求められ、トラッキングエラー信号として、トラッキング制御回路３３に供給される。
【００８１】
さらに、（Ａ＋Ｃ）と（Ｂ＋Ｄ）は、加算器２７により、さらに加算され（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）信号すなわち再生信号に変換されて、バッファメモリ３４に記憶される。
【００８２】
なお、ＡＰＣ回路３９には、光源ユニット１００の任意のレーザ素子からの戻り光の強度が入力され、記録用データメモリ３６に記憶されている記録用データに基づいて、光源ユニット１００の任意のレーザ素子から出射される光ビームの光強度を所定のレベルが制御される。
【００８３】
このような信号検出系を有する光ディスク装置１１においては、光ディスクＤがターンテーブル１４にセットされ、ＣＰＵ３８の制御により所定のルーチンが起動されると、モータ駆動回路３５により所定の速度で駆動モータ１３が回転されるとともに、レーザ駆動回路３７の制御により、光源ユニット１００の任意のレーザ素子から再生用のレーザビームが光ディスクＤの記録面に照射される。
【００８４】
以下、光源ユニット１００の任意のレーザ素子から再生用のレーザビームが継続して出射され、詳細な説明を省略するが、信号再生動作が開始される。
【００８５】
なお、この発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々な変形・変更が可能である。また、各実施の形態は、可能な限り適宜組み合わせて実施されてもよく、その場合、組み合わせによる効果が得られる。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の光ヘッドは、波長の異なるレーザ光を出力可能な複数のレーザ素子からの任意波長のレーザ光を、１組のコリーメートレンズ、ビームスプリッタおよび対物レンズにより記録媒体に案内でき、また記録媒体で反射されたいずれの波長の光から、単一の対物レンズ、共通の検出光学系、受光部および信号処理系により再生信号を得ることができる。従って、光ヘッドを構成する部品点数、重量、大きさおよび組み立てコスト等が大幅に抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態が適用可能な光ヘッドを説明する概略図。
【図２】図１に示した光ヘッドに利用可能な光源ユニットの例を説明する概略図。
【図３】図１に示した光ヘッドに利用可能な光源ユニットの例を説明する概略図。
【図４】図１に示した光ヘッドに利用可能な光源ユニットの例を説明する概略図。
【図５】図１に示した光ヘッドに利用可能な光源ユニットの例を説明する概略図。
【図６】図１に示した光ヘッドに利用可能な光源ユニットの例を説明する概略図。
【図７】図１に示した光ヘッドに利用可能な光源ユニットの例を説明する概略図。
【図８】図１に示した光ヘッドを用いる光ディスク装置の一例を説明する概略図。
【符号の説明】
１００…光源ユニット（光源）、２１０…補償光学部材、２２０…コリメートレンズ、２３０…偏光ビームスプリッタ、２５０…対物レンズ、２６０出光学系、３０１…受光部。
Claims (15)
- 互いに波長の異なる光を出力可能な３以上の発光部と、
前記発光部の光軸を単一の光軸に変換する波長選択膜により構成される集積光源と、
入力された光に対応する信号出力を出力可能な受光部と、
前記光源からのそれぞれの光を、単一の光軸に沿って記録媒体の記録面に案内する光学系と、
上記記録面からの反射光を、単一の光軸に沿って、前記それぞれの光源からの光を信号処理可能な受光部に案内する反射光光学系と、
を有することを特徴とする光ヘッド。 - 前記光源の発光点は、活性層の面積方向に対して垂直方向に積層され、活性層の厚さの制御によりそれぞれの発光点が所望の間隔で直列に配列されていることを特徴とする請求項１記載の光ヘッド。
- 前記光源の発光点は、活性層が直線状に配置され、それぞれの発光点が所望の間隔で単一直線上に配列されていることを特徴とする請求項１記載の光ヘッド。
- 前記波長選択膜ブロックにより変化される光路長の変化分に合わせて前記光源のそれぞれの発光点と前記記録媒体の記録面との間の距離が補正されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光ヘッド。
- 前記光源の発光点は、少なくとも３以上で、そのうちの少なくとも２つの発光点は、活性層の面積方向に対して垂直方向に積層され、活性層の厚さの制御によりそれぞれの発光点が所望の間隔で直列に配列されているとともに、上記２つの発光点のいずれか一方の発光点に隣接する発光点は、直線状に配置された活性層上に、所望の間隔で単一直線上に配列されていることを特徴とする請求項１記載の光ヘッド。
- 光ディスクの情報を記録もしくは再生の少なくとも一方を行うのに必要な光源と、
前記光源から出射した光を前記光ディスクの前記光透過層を透過して前記情報記録層に集光する対物レンズと、
前記光源と前記対物レンズの間に前記光ディスクからの反射光束を分岐する分岐手段と、
前記分岐手段から分岐された光を収束する検出レンズと、
光を受光し強度に応じた光強度信号を生成する受光手段と、
を有することを特徴とする光ヘッドにおいて、
前記光ヘッドの前記光源は、互いに波長の異なる発光部を３つ以上備えており、前記発光部のうち１つを光学系の光軸上に配置したことを特徴とする光ヘッド。 - 前記光源の発光部は、活性層の垂直方向に直列に積層され、活性層の厚さの制御により近接して直列に配列されていることを特徴とする請求項６記載の光ヘッド。
- 前記光源の発光点を、モノリシック２波長レーザ素子と青色のレーザ光を出力可能な半導体レーザ素子により構成し、それぞれの素子の活性層が垂直方向に積層されることを特徴とする請求項７記載の光ヘッド。
- 上記それぞれの発光点は、最も短波長の光源の発光点をＡ、次に波長の短い光源の発光点をＢ、最も長い光源の発光点をＣとし、Ａ−Ｂ間の距離をα、Ｂ−Ｃ間の距離をβ、Ｃ−Ａ間の距離をγとするとき、 α＜β≦γ としたことを特徴とする請求項７または８記載の光ヘッド。
- 光ディスクの情報を記録もしくは再生の少なくとも一方を行うのに必要な光源と、
前記光源から出射した光を前記光ディスクの前記光透過層を透過して前記情報記録層に集光する対物レンズと、
前記光源と前記対物レンズの間に前記光ディスクからの反射光束を分岐する分岐手段と、
前記分岐手段から分岐された光を収束する検出レンズと、
光を受光し強度に応じた光強度信号を生成する受光手段と、
を有することを特徴とする光ヘッドにおいて、
前記光ヘッドの前記光源は、互いに波長の異なる発光部を３つ以上備えており、それぞれの発光部は、対物レンズの光軸に垂直な平面状において円環状に配置されていることを特徴とする光ヘッド。 - 前記光源の各発光点は、３つ以上の半導体レーザ素子を積み重ねる事なく円環状に配置し、前記半導体レーザ素子の全てを単一のパッケージとした事を特徴とする請求項１０記載の光ヘッド。
- 前記それぞれの発光点は、対物レンズの光軸とのずれに起因して発生する収差の和を最小にする位置に設けられることを特徴とする請求項１１記載の光ヘッド。
- 互いに波長の異なる光を出力可能な３以上の発光部と、前記発光部の光軸を単一の光軸に変換する波長選択膜により構成される集積光源部と、入力された光に対応する信号出力を出力可能な受光部と、前記光源からのそれぞれの光を、単一の光軸に沿って記録媒体の記録面に案内する光学系と、上記記録面からの反射光を、単一の光軸に沿って、前記それぞれの光源からの光を信号処理可能な受光部に案内する反射光光学系と、を有することを特徴とする光ヘッドと、
前記光ヘッドの任意の発光部から所定波長の光を出力させるレーザ駆動回路と、
前記光ヘッドの前記受光部からの信号出力に基づいて上記記録媒体に記録されている情報を再生する信号処理回路と、
上記記録媒体を所定の速度で回転させるモータと、
を有することを特徴とする光ディスク装置。 - 光ディスクの情報を記録もしくは再生の少なくとも一方を行うのに必要な光源と、前記光源から出射した光を前記光ディスクの前記光透過層を透過して前記情報記録層に集光する対物レンズと、前記光源と前記対物レンズの間に前記光ディスクからの反射光束を分岐する分岐手段と、前記分岐手段から分岐された光を収束する検出レンズと、光を受光し強度に応じた光強度信号を生成する受光手段と、を有することを特徴とする光ヘッドにおいて、前記光ヘッドの前記光源は、互いに波長の異なる発光部を３つ以上備えており、前記発光部のうち１つを光学系の光軸上に配置したことを特徴とする光ヘッドと、
前記光ヘッドの光源の任意の発光点から所定波長の光を出力させるレーザ駆動回路と、
前記光ヘッドの前記受光部からの信号出力に基づいて上記記録媒体に記録されている情報を再生する信号処理回路と、
上記記録媒体を所定の速度で回転させるモータと、
を有することを特徴とする光ディスク装置。 - 光ディスクの情報を記録もしくは再生の少なくとも一方を行うのに必要な光源と、前記光源から出射した光を前記光ディスクの前記光透過層を透過して前記情報記録層に集光する対物レンズと、前記光源と前記対物レンズの間に前記光ディスクからの反射光束を分岐する分岐手段と、前記分岐手段から分岐された光を収束する検出レンズと、光を受光し強度に応じた光強度信号を生成する受光手段と、を有することを特徴とする光ヘッドにおいて、前記光ヘッドの前記光源は、互いに波長の異なる発光部を３つ以上備えており、それぞれの発光部は、対物レンズの光軸に垂直な平面状において円環状に配置されていることを特徴とする光ヘッドと、
前記光ヘッドの光源の任意の発光点から所定波長の光を出力させるレーザ駆動回路と、
前記光ヘッドの前記受光部からの信号出力に基づいて上記記録媒体に記録されている情報を再生する信号処理回路と、
上記記録媒体を所定の速度で回転させるモータと、
を有することを特徴とする光ディスク装置。
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