JP2010027148A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】１つのレーザーパッケージと１つの受光素子とで３つの波長に対応した信号を受光可能な光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】一端が赤外帯域レーザー発光点１７ｃよりも青紫色レーザー発光点１７ａに近くなるように、直線Ｌに対して斜めに配置され、青紫色レーザー発光点１７ａ、赤色レーザー発光点１７ｂまたは赤外帯域レーザー発光点１７ｃが出射する、波長λ１、λ２、λ３のレーザービームを反射し、該レーザービームの光路をディスク１０へ導くように変換する反射面を有し、ディスク１０から反射された有効光束Ａ１〜Ａ３が入射される平板４をさらに備え、平板４の材料は光学ガラスであり、平板４を透過する有効光束Ａ１〜Ａ３の屈折率ｎ２は、青紫色レーザー発光点１７ａ、赤色レーザー発光点１７ｂまたは赤外帯域レーザー発光点１７ｃが出射するレーザービームの波長λ１、λ２、λ３に応じて異なる。
【選択図】図１

Description

本発明はディスク状記録媒体に情報を光学的に記録し、ディスク状記録媒体の情報を再生する光ピックアップ装置に関するものであり、特に規格の異なるディスクに対応するため２種類以上の光源波長を有し、光源である半導体レーザーと、ディスクからの反射光を受光する受光素子とを備える光ピックアップ装置に関するものである。

レーザービーム等の光ビームを用いて光学的に信号の読み取りが行われる光ディスクとしては、ＣＤ（Compact Disc：コンパクトディスク）が普及している。これに対し、更なる大容量のニーズに応えてＣＤと同一ディスク径として機構的な互換性を確保した上でＣＤより高密度記録とすることにより大容量化を図らんとして規格化された高密度ディスク（Digital Versatile Disc：ＤＶＤ）の普及も進んできている。

この高密度ディスクは、短波長の半導体レーザーを用い、光学系を高解像にした光ピックアップ装置を用いることにより記録信号の読み取りが行われる。また最近、ディスクのさらなる大容量化に対応するため、上記よりさらに超短波長レーザーを用いた超高密度ディスクＢＤ（Blu-ray Disc）も実用化された。

ところで、光ピックアップ装置をＣＤ、高密度ディスクＤＶＤ及び超高密度ディスクＢＤの３種の信号読み取りに対応させる方法として、波長の異なる３種類の光源を用意し、信号読み取りを行う記録媒体の記録密度に応じて使用する光源の切り換えを行う方法がある。これにより、単一の光ピックアップによって記録密度が異なる３種類の記録媒体の信号読み取りを行えるようにしている。

波長の異なる３種類の光源は、例えば通常密度記録媒体に適した波長の光ビームを出射するレーザーダイオード、高密度記録媒体に適した短波長の光ビームを出射するレーザーダイオード、及び超高密度記録媒体に適した極超短波の波長の光ビームを出射するレーザーダイオードである。

この３種類の光源を用いる光ピックアップ装置においては、記録膜に波長依存性がある記録媒体であっても、記録密度やトラックピッチが異なる記録媒体においても適切な波長の光ビームにより信号読み取りを行うことができる。

図１１（ａ）は、従来の３波長対応光ピックアップ装置１００の平面図であり、図１１（ｂ）は、従来の３波長対応光ピックアップ装置１００の正面図である。３波長対応光ピックアップ装置１００は、３つのレーザーと１つの受光素子とを備えている。より具体的には、３波長対応光ピックアップ装置１００は、レーザーチップ１０１〜レーザーチップ１０３、ビームスプリッタ１０４ａ〜ビームスプリッタ１０４ｃ、コリメートレンズ１０７、立ち上げミラー１０８、対物レンズ１０９、回折素子１１１−ａ〜回折素子１１１−ｃ、受光素子パッケージ１１２、受光素子チップ１１３、広帯域１／４波長板１１４及び凹レンズ１１５を備えている。

図１２は、従来の他の３波長対応光ピックアップ装置１２０の平面図である。３波長対応光ピックアップ装置１２０は、１つのレーザーパッケージと３つの受光素子とを備えている。より具体的には、３波長対応光ピックアップ装置１２０は、ビームスプリッタ１０４ａ〜１０４ｃ、コリメートレンズ１０７、立ち上げミラー１０８、対物レンズ１０９（図示せず）、回折素子１１１、受光素子パッケージ１１２ａ〜受光素子パッケージ１１２ｃ、受光素子チップ１１３ａ〜受光素子チップ１１３ｃ、広帯域１／４波長板１１４、凹レンズ１１５ａ〜凹レンズ１１５ｃ、３波長フレームレーザーパッケージ１１６及び３波長レーザーチップ１１７を備えている。

上述した従来技術と同様に、ディスク状記録媒体に情報を光学的に記録再生する光ピックアップ装置を開示するものとして、特許文献１では、受光素子への迷光の入射を抑制することができ、かつ、サーボ信号等の不具合を防止することができる小型の光ピックアップが開示されている。また、特許文献２では、図１１、図１２の光ピックアップ装置と同様に３波長対応の光ピックアップ装置、及び光情報記録再生装置が開示されている。
特開２００８−４２３９号公報（２００８年９月９日公開） 特開２００７−２７２９６７号公報（２００７年９月９日公開）

しかしながら、３種類の光源を用いる光ピックアップ装置においては、３種類の光源、例えばレーザーダイオードの場合では発光する波長が異なる３種類のレーザーチップ、を同一ユニット内に収めても各光源の発光点を一致させることが出来ない。即ち、一つのレーザーパッケージと表現することはできるが、同一の発光点から３種の波長を発光させることはできない。

このため、各光源の発光点のずれが光ピックアップ装置の光検出器における各光源からの光ビームの受光位置に反映される。従って、前記光検出器では、各光源に対応させて３つの受光領域パターンを形成するか、または３つの受光素子を配置する必要があった。

また、受光素子を１つ、さらに受光領域パターンも１つで対応しようとする場合、３つのレーザー発光点を単独で配置する必要があり、３つのレーザーパッケージが必要であった。

このように、３波長に対応するピックアップを構成するためには、３つのレーザーパッケージと３つの受光素子とを配置するか、または３つのレーザーパッケージと、一つの受光素子で内部にそれぞれの波長を専用で受光する３つの受光部とを配置するか、発光点が３箇所である１つのレーザーパッケージと３つの受光素子とを配置する必要があり、装置の大型化とコストアップを招いていた。

上述した図１１の３波長対応光ピックアップ装置１００では、３つの光路分岐素子、３つのレーザーパッケージが必要で装置が大型化されコストも高い。また、図１２の３波長対応光ピックアップ装置１２０では、３つの光路分岐素子、３つの受光素子パッケージが必要で装置が大型化されコストも高い。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、１つのレーザーパッケージと１つの受光素子とで３つの波長に対応した信号を受光可能な光ピックアップ装置を提供する事にある。

本発明の光ピックアップ装置は、上記課題を解決するために、信号光束を受光し、電気信号に変換する受光素子と、最も波長の短いレーザービームを出射する第１光源と、中間波長のレーザービームを出射する第２光源と、最も波長の長いレーザービームを出射する第３光源とを備え、前記第１光源、前記第２光源または前記第３光源を使用し、記録密度の異なる記録媒体への信号の書き込みや読み取りを行う光ピックアップ装置であって、前記第１光源の発光点、前記第２光源の発光点及び前記第３光源の発光点は、この順番で一直線に並び、各光源が出射するレーザービームの光軸と前記一直線とは垂直であり、前記各光軸は平行であり、一端が前記第３光源よりも前記第１光源に近くなるように、前記一直線に対して斜めに配置され、前記各光源が出射する各波長のレーザービームを反射し、該レーザービームの光路を前記記録媒体へ導くように変換する反射面を有し、前記記録媒体から反射された前記信号光束が入射される第１導光手段をさらに備え、前記各光源が出射するレーザービームの光軸と、前記第１導光手段に入射する前記信号光束の光軸とがなす面と、前記反射面とは垂直であり、前記信号光束の光軸と、前記反射面とがなす、前記面上の角度は、垂直ではなく、前記第１導光手段の材料は光学ガラスであり、前記第１導光手段を透過する前記信号光束の屈折率は、前記各光源が出射するレーザービームの各波長に応じて異なることを特徴とする。

上記発明によれば、前記第１導光手段の材料の分散の性質により、前記第１導光手段を透過する前記信号光束の屈折率は、前記各光源が出射するレーザービームの各波長に応じて異なる。

また、前記記録媒体から反射された前記信号光束が、前記第１導光手段を斜めに透過することによる、前記第１導光手段に入射する前記信号光束の光軸の平行シフト距離、即ち前記信号光束の光路の平行シフト距離が、透過媒体である前記第１導光手段の屈折率によって異なる。前記第１光源から出射される、前記最も波長の短いレーザービームに対応した前記信号光束は、屈折率が最も大きい。前記第３光源から出射される、前記最も波長の長いレーザービームに対応した前記信号光束は、屈折率が最も小さい。前記第２光源から出射される、前記中間波長のレーザービーム対応した前記信号光束は、両者の中間の屈折率となる。

よって、前記第１光源から出射される、前記最も波長の短いレーザービームに対応した前記信号光束の、光軸の平行シフト距離が最も長い。前記第３光源から出射される、前記最も波長の長いレーザービームに対応した前記信号光束の、光軸の平行シフト距離が最も短い。前記第２光源から出射される、前記中間波長のレーザービーム対応した前記信号光束の、光軸の平行シフト距離は、両者の中間の距離となる。

そして、前記第１光源の発光点、前記第２光源の発光点及び前記第３光源の発光点は、この順番で前記一直線に並び、前記各光源が出射するレーザービームの光軸と前記一直線とは垂直である。

従って、前記第１導光手段を出射する、３つの波長に対応した前記信号光束が、前記第１導光手段の出射面で重なり、同一の前記受光素子上へ導かれるので、１つのレーザーパッケージと１つの受光素子とで３つの波長に対応した信号を受光可能な光ピックアップ装置を提供することが可能となる。

本発明は、前記信号光束の光軸の平行シフト距離が透過媒体である前記第１導光手段の屈折率によって異なる現象を利用し、媒体ガラス材料には必ず分散という、波長によって屈折率が異なるという本来なら弱点となる現象を利用し、異なる波長の出射光路を一致させるものである。

また本発明は、前記記録媒体から反射された前記信号光束を、復路において前記第１導光手段を斜めに透過させる。これにより、発光点の位置ずれによる光路のシフトを前記第１導光手段の出射面で一致させ、同一の前記受光素子における１つのパターンで、前記３つの波長に対応した信号を復元することができ、小型で信頼性の高い光ピックアップ装置とすることができる。

前記光ピックアップ装置では、前記第１導光手段と前記受光素子との間に第２導光手段をさらに備え、前記第２導光手段は、一端が前記第３光源よりも前記第１光源に近くなるように、前記一直線に対して斜めに配置されてもよい。

これにより、前記第１導光手段だけでは補正量が不足したとしても、前記第２導光手段を透過させることで、前記第２導光手段を出射する、３つの波長に対応した前記信号光束を、前記第１導光手段の出射面で重ねることが可能となる。よって、前記第１導光手段の光学的、または機械的な制約で前記第１導光手段のシフト量だけでは不足したビームシフト（前記光軸の平行シフト距離）をさらに自由に制御することができ、同一の前記受光素子における１つのパターンで、前記３つの波長に対応した信号を復元することができ、小型で信頼性の高い光ピックアップ装置とすることができる。

前記光ピックアップ装置では、前記第２導光手段を回転可能に支持し、前記第２導光手段を斜めに配置する角度を調整可能である回転手段をさらに備えてもよい。

これにより、前記第２導光手段を斜めに配置する角度を調整可能となり、前記第１導光手段の光学的、または機械的な制約で前記第１導光手段のシフト量だけでは不足したビームシフトをさらに自由に制御することができ、同一の前記受光素子における１つのパターンで、前記３つの波長に対応した信号を復元することができ、小型で信頼性の高い光ピックアップ装置とすることができる。

前記光ピックアップ装置では、前記第２光源の発光点は、前記第１光源、前記第２光源及び前記第３光源を有するチップの中央に配置されていてもよい。

前記第１導光手段の材料である光学ガラス材料が有する、波長による分散のパラメータは必ず１方向の傾きしか持たず、波長の短い光に対しては必ず屈折率が大きくなる。よって、前記第１導光手段を出射する、３つの波長に対応した前記信号光束を、前記第１導光手段の出射面で重ね、同一の前記受光素子上へ導くことが可能となる。

前記光ピックアップ装置では、前記第１光源の発光点と前記第２光源の発光点との間の距離は、前記第２光源の発光点と前記第３光源の発光点との間の距離より長くてもよい。

前記第１導光手段の材料である光学ガラス材料が有する、波長による分散のパラメータは必ず１方向の傾きしか持たず、波長の短い光に対しては必ず屈折率が大きくなる。さらに、波長が短くなると共に必ず屈折率は２次曲線で増加する。よって、上記の通り各距離を定めることにより、前記第１導光手段を出射する、３つの波長に対応した前記信号光束を、前記第１導光手段の出射面で重ね、同一の前記受光素子上へ導くことが可能となる。

前記光ピックアップ装置では、前記第１光源の発光点と前記第２光源の発光点との間の距離は、前記第１光源から出射される、前記最も波長の短いレーザービームに対応した前記信号光束の、光軸の平行シフト距離と、前記第２光源から出射される、前記中間波長のレーザービーム対応した前記信号光束の、光軸の平行シフト距離との差であり、前記第２光源の発光点と前記第３光源の発光点との間の距離は、前記第２光源から出射される、前記中間波長のレーザービーム対応した前記信号光束の、光軸の平行シフト距離と、前記第３光源から出射される、前記最も波長の長いレーザービームに対応した前記信号光束の、光軸の平行シフト距離との差であり、前記それぞれの光軸の平行シフト距離は、平行である、前記第１導光手段に入射する光軸及び前記第１導光手段を出射する光軸を延長した時の、延長した２本の光軸間の距離であってもよい。

これにより、各発光点の間隔を設定することが可能となるので、前記第１導光手段を出射する、３つの波長に対応した前記信号光束を、前記第１導光手段の出射面で重ね、同一の前記受光素子上へ導くことが可能となる。

前記いずれかの光ピックアップ装置では、ピックアップを構成する光学部材である、対物レンズ、コリメートレンズ、前記第１導光手段、凹レンズ、波長板及び回折素子を、前記第１光源、前記第２光源及び前記第３光源の間で共通して使用してもよい。

これにより、光ピックアップ装置の小型化が可能となる。

前記いずれかの光ピックアップ装置では、前記第１導光手段は、ハーフミラーまたはポーラリゼーションビームスプリッタであってもよい。

これにより、前記レーザービームを前記記録媒体に導く光路を形成することが可能となる。よって、本発明のピックアップ光学系の構成を実現できる。

前記いずれかの光ピックアップ装置では、前記受光素子の代りに、前記受光素子と増幅回路とが一体になった集積回路を備え、前記記録媒体から反射された前記信号光束が、前記第１導光手段を斜めに透過し、前記集積回路に導かれてもよい。

これにより、前記第１導光手段を出射する、３つの波長に対応した前記信号光束を、前記第１導光手段の出射面で重ね、同一の前記集積回路上へ導くことが可能となるので、光ピックアップ装置の小型化が可能となる。

前記いずれかの光ピックアップ装置では、前記第１導光手段の代りに、第３導光手段及び第４導光手段を積層したものを備え、前記第３導光手段と前記第４導光手段とは、光学材料の分散が異なっており、同一の波長では屈折率が異なってもよい。

これにより、前記第３導光手段及び前記第４導光手段を透過する、３つの波長に対応した前記信号光束を、前記第４導光手段の出射面で重ね、同一の前記受光素子上へ導くことが可能となる。

前記いずれかの光ピックアップ装置では、前記第１導光手段の代りに、ウェッジ板を備えてもよい。

これにより、前記第１導光手段により透過後の光路を一致させる構造において前記第１導光手段の厚みや前記第１導光手段の材料を変えただけでは３種の光線が重ならない状況においても、前記ウェッジ板の出射面における出射角が屈折率で変化するスネルの法則を応用することで、光線の出射角度を波長ごとに設定でき、前記受光素子において３つの波長に対応した３つの信号を一致させることが可能である。

前記光ピックアップ装置では、前記記録媒体から反射された、３つの前記信号光束は、前記コリメートレンズを透過してもよい。

これにより、前記コリメートレンズから出射する平行光束の平行度合いを、前記コリメートレンズの位置を可動とすることで任意に制御し、前記記録媒体の厚み誤差に対して信号品質を劣化させないことで装置の高信頼性を得ることができる。

または前記コリメートレンズが２枚のコリメートレンズを有する構成の場合は、ビームの有効径を任意に制御して前記記録媒体の厚み誤差に対して信号品質を劣化させないことで装置の高信頼性を得ることができる。

本発明の光ピックアップ装置は、以上のように、第１光源の発光点、第２光源の発光点及び第３光源の発光点は、この順番で一直線に並び、各光源が出射するレーザービームの光軸と前記一直線とは垂直であり、前記各光軸は平行であり、一端が前記第３光源よりも前記第１光源に近くなるように、前記一直線に対して斜めに配置され、前記各光源が出射する各波長のレーザービームを反射し、該レーザービームの光路を前記記録媒体へ導くように変換する反射面を有し、前記記録媒体から反射された前記信号光束が入射される第１導光手段をさらに備え、前記各光源が出射するレーザービームの光軸と、前記第１導光手段に入射する前記信号光束の光軸とがなす面と、前記反射面とは垂直であり、前記信号光束の光軸と、前記反射面とがなす、前記面上の角度は、垂直ではなく、前記第１導光手段の材料は光学ガラスであり、前記第１導光手段を透過する前記信号光束の屈折率は、前記各光源が出射するレーザービームの各波長に応じて異なるものである。

それゆえ、１つのレーザーパッケージと１つの受光素子とで３つの波長に対応した信号を受光可能な光ピックアップ装置を提供するという効果を奏する。

本発明の一実施形態について図１〜図１０に基づいて説明すれば、以下の通りである。

図１（ａ）は本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置１の平面図であり、図１（ｂ）は本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置１の正面図であり、図１（ｃ）は本発明の実施形態に係る受光素子パッケージ１２の正面図である。図１（ｂ）は、立ち上げミラー８の形状や対物レンズ９、ディスク１０の位置を表すものである。

光ピックアップ装置１において、符号１６で示す部材は３波長フレームレーザーパッケージであって、符号１７で示す部材は３波長レーザーチップを表している。３波長レーザーチップ１７には、青紫色レーザー発光点１７ａ、赤色レーザー発光点１７ｂ、及び赤外帯域レーザー発光点１７ｃが形成されている。

青紫色レーザー発光点１７ａ、赤色レーザー発光点１７ｂ及び赤外帯域レーザー発光点１７ｃは、Ｘ方向の直線Ｌ上にこの順番で並んで配置されている。

青紫色レーザーの波長は４０５ｎｍであり、超高密度ディスクＢＤ（Blu-ray Disc）への信号の書き込みや読み取りに用いる。赤色レーザーの波長は６５０ｎｍであり、高密度ディスクＤＶＤ（Digital Versatile Disc）への信号の書き込みや読み取りに用いる。赤外帯域レーザーの波長は７８０ｎｍであり、コンパクトディスクＣＤ（Compact Disc：）のデータ読み取りに用いる。

符号１１で示す部材はグレーティングであり、３波長対応の回折素子、２波長用の回折素子、または短波長用の回折素子が、ピックアップ装置の用途によって選択搭載される。一般に、記録媒体を再生するだけの場合は、１ビーム法が用いられ、該当波長の回折素子は不要であるが、記録を考慮する場合は、３ビームによるＤＰＰ法（Differential Push-Pull Method）が一般的に用いられ、３ビーム用の回折素子１１が必要になる。

符号４で示す部材は、平板状のＨＭ（ハーフミラー）またはＰＢＳ（ポーラリゼーションビームスプリッタ）であり、３波長レーザーチップ１７から出射された光ビームを反射する。符号４で示す部材は、これ以降単に平板４と称する。反射されたビームは、コリメートレンズ７を介して広帯域１／４波長板１４に導かれる。広帯域１／４波長板１４によって、３波長レーザーチップ１７から出射された光ビームは円偏光に変換され、立ち上げミラー８で反射され、対物レンズ９によって、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤで代表される記録媒体であるディスク１０に照射される。

ディスク１０からの反射信号光ビームは、同じ経路で広帯域１／４波長板１４に戻り、円偏光が往路と直交する直線偏光に変換され、コリメートレンズ７を通過する。さらに平板４に到達し、スネルの法則に従い屈折し、入射面４ａから平板４の中に入射する。

本発明の実施形態において用いたガラス材料は、通称９０７２１２という材料であって、使用する光ビームの波長λと屈折率ｎとの間に以下に示す（１）式が成立する。（１）式は分散乗数から同一光学材料においても透過波長によって屈折率が変化することを示す式であり、分散乗数と屈折率の導入式から求められる。ここでＡ０〜Ａ５は分散式の常数であり、ガラス材料固有の常数である。また、＾は累乗を示し、例えばλ^｛−４｝は波長λのマイナス４乗である。
ｎ＝√｛Ａ０＋Ａ１×λ＾（２）＋Ａ２×λ^（−２）＋Ａ３×λ^（−４）＋Ａ４×λ^（−６）＋Ａ５×λ^（−８）｝ （１）
以下に示す表１〜表３は、ガラス材料９０７２１２における波長による屈折率の計算結果を示す表である。表１〜表３においては、（１）式に基づき屈折率を算出している。

表１は、ガラス材料は９０７２１２において波長λ３を７８０ｎｍとした時の、９０７２１２の屈折率ｎ２の算出結果である。表１より、波長λ３＝７８０ｎｍでは屈折率ｎ２＝１．８８０９０となる。また、この時の平板４による入射光線の平行シフト距離をＳ３とする。

表２は、ガラス材料は９０７２１２において波長λ２を６５０ｎｍとした時の、９０７２１２の屈折率ｎ２の算出結果である。表１より、波長λ２＝６５０ｎｍでは屈折率ｎ２＝１．８９５６０となる。また、この時の平板４による入射光線の平行シフト距離をＳ２とする。

表３は、ガラス材料は９０７２１２において波長λ１を４０５ｎｍとした時の、９０７２１２の屈折率ｎ２の算出結果である。表１より、波長λ１＝４０５ｎｍでは屈折率ｎ２＝１．９８９３７となる。また、この時の平板４による入射光線の平行シフト距離をＳ１とする。

以上のように、ガラス材料９０７２１２では、光ビーム（レーザービーム）の波長によって屈折率ｎ２が異なる。即ち、図２の平面図に示すように、厚みｔの平板４へ入射角度θ１で入射するレーザービームの波長λによって、同じ材料でも屈折率が異なり、屈折の法則であるスネルの法則によって平板４への入射角度と出射角度が決定される。

図２において、平板４への入射角度θ１と平板４からの出射角度θ２との間には、スネルの法則により以下に示す（２）式が成立する。ここで、ｎ２は平板４（ここではガラス材料９０７２１２）の屈折率である。ｎ１は平板４の外の空間の屈折率であり、図２では空気中の屈折率ｎ１＝１である。
ｎ１×ＳＩＮ（θ１）＝ｎ２×ＳＩＮ（θ２） （２）
即ちレーザービームが平板４を斜めに透過する場合、使用するレーザービームの波長λによって、光線のシフト距離が異なり、波長λが短いほど屈折率が大きくなり、入射光線の平行シフト距離も大きくなる。

図２において、平板４による、入射光線の平行シフト距離Ｓ１の計算式は、以下に示す（３）式で示される。平行シフト距離Ｓ２、平行シフト距離Ｓ３も同様に求められる。
Ｓ１＝ｔ×ｓｉｎ（θ１）×｛１−ｃｏｓ（θ１）／ｎ２×ｃｏｓ（θ２）｝ （３）
平板の厚み、平板の屈折率及び入射角度による、波長ごとの光線シフト量（入射光線の平行シフト距離）は、（２）式によって導かれ、使用する波長によって、平行にシフトする距離がＳ１〜Ｓ３と変わる。

以下に示す表４〜表６は、入射光線の平行シフト距離の計算結果を示す表である。表４〜表６においては、（３）式に基づき平行シフト距離を算出している。

各波長による光線のシフト、即ち、許容されるレーザー発光点の位置間隔は以下のようにして求められる。即ち、表４は、例えばガラス材料９０７２１２である平板４の厚みｔを３ｍｍ、入射角度θ１を５０度とした場合の平行シフト距離の算出結果であるが、平行シフト距離Ｓ３を基準とすると、平行シフト距離Ｓ２は平行シフト距離Ｓ３より８μｍシフト長く、平行シフト距離Ｓ１は平行シフト距離Ｓ３より５５．３μｍ長い。

従って、赤色レーザー（波長λ２＝６５０ｎｍ）の発光点１７ｂは、赤外帯域レーザー（波長λ３＝７８０ｎｍ）の発光点１７ｃを基準として−Ｘ方向に８μｍ移動した位置とすれば良い。

同様に、青紫色レーザー（波長λ１＝４０５ｎｍ）の発光点１７ａは、赤外帯域レーザー（波長λ３＝７８０ｎｍ）の発光点１７ｃを基準として−Ｘ方向に５５．３μｍ移動した位置とすれば良い。

以上のように、各レーザーチップの発光点を波長に応じて制御すれば、平行シフト距離が異なる各レーザービームを同一の受光ポイントに光束を導くことが可能となる。

以下に示す表５は、ガラス材料９０７２１２である平板４の厚みｔを２ｍｍ、入射角度θ１を５０度とした場合の平行シフト距離の算出結果である。同様に、表６は、ガラス材料９０７２１２である平板４の厚みｔを４ｍｍ、入射角度θ１を５０度とした場合の平行シフト距離の算出結果である。

図１においては、Ｌ１が波長の最短である青紫色レーザーの光軸を表し、Ｌ２が中間波長の赤色レーザーの光軸を表し、Ｌ３が波長の最長である赤外帯域レーザーの光軸を表す。各光軸Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は平行である。さらにＡ１が上記青紫色レーザーの有効光束を表し、Ａ２が上記赤色レーザーの有効光束を表し、Ａ３が上記赤外帯域レーザーの有効光束を表す。

平板４に戻ってきた各信号光束は、その波長によって屈折率が異なり、スネルの法則に従うガラス内部への屈折角度が異なっている。上述したように、光ピックアップ装置１では各レーザーの発光点の位置を異ならせている。

このため、平板４の入射面４ａでは光束が波長によってシフトしているが、平板４の出射面４ｂにおいては、同一点すなわち出射面４ｂで出射光軸Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が重なった状態で各信号光束が出射され、出射角度も同じである。この理由は、各レーザーの波長によって屈折率が異なり、スネルの法則に従うガラス内部への屈折角度が異なるためである。

この後、有効光束Ａ１〜有効光束Ａ３は、同一経路で凹レンズ１５を光軸方向、即ち±Ｘ方向に動かすことで合焦調整され、受光素子パッケージ１２内の受光素子チップ１３の受光面に入射する。受光素子パッケージ１２は、一般に受光素子チップ１３と増幅回路とが一体になったＯＰＩＣ（Optical IC、登録商標、集積回路）チップである。

受光素子チップ１３の受光部は、図１（ｃ）で示すように、メインビーム受光部Ａ〜メインビーム受光部Ｄ、及びトラッキング誤差生成用のサブビーム受光部Ｅ、サブビーム受光部ＥＦに分割してある。

本実施の形態においては、平板４を透過後の有効光束Ａ１〜有効光束Ａ３は、同一の経路を通っている。このため、受光部の受光パターンとしては、メインビーム受光部及び１対のサブビーム受光部しか形成していないので、ＯＰＩＣ（登録商標）チップの、小型化及び低コスト化が可能であり、ピックアップ装置全体も小型化が可能である。

本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置１を実現するためには、中間波長のレーザーの発光点を、レーザーチップの中央に配置した３波長レーザーを用いた構造が必要である。これは以下の表７及び図３に例を示しているように、ガラス材料における波長と屈折率との関係は必ず片側の傾きを持ち、レーザーの使用波長が短くなると屈折率が上がるためである。

また、光学パラメータによる分散係数からの屈折率の計算結果である表１〜表３からは、長波長のレーザーの発光点と中間波長のレーザーの発光点との距離よりも、短波長のレーザーの発光点と中間波長のレーザーの発光点との距離が大きい構造を取ることが必要であることが分かる。この理由は、長波長のレーザーを使用した時の屈折率と中間波長のレーザーを使用した時の屈折率との差よりも、短波長のレーザーを使用した時の屈折率と中間波長のレーザーを使用した時の屈折率との差が大きいためである。

中間波長レーザーの発光点を、レーザーチップまたはレーザーパッケージの中央に配置した３波長レーザーを用いた構造とすることにより、平板４を斜めに透過することによるビームのシフト、即ち光束の光路の平行シフト距離が異なっても、異なる波長の出射光路を一致させることが可能となる。これは光学ガラス材料の持つ波長による分散のパラメータが、必ず１方向の傾きしか持たない特徴から導かれ、波長の短い光に対しては必ず屈折率が大きくなるというものである。

以上の記載では、長波長のレーザーの発光点と中間波長のレーザーの発光点との距離よりも、短波長のレーザーの発光点と中間波長のレーザーの発光点との距離が大きい３波長レーザーチップを搭載することによって、平板４を斜めに透過することによるビームのシフトすなわち光束の光路の平行シフトで異なる波長の出射光路を一致させることが可能となることを説明している。これは光学ガラス材料の持つ波長による分散のパラメータが、必ず１方向の傾きしか持たない特徴から導かれ、波長の短い光に対しては必ず屈折率が大きくなるというものと共に、波長が短くなると共に必ず屈折率は２次曲線で増加する特徴を利用してレーザー発光点を配置するものである。

表１〜表３では、ガラス材料“９０７２１２“を例に取って計算しているが、この光学材料名称は一般に６桁で表され、始めの３桁が屈折率（ｎｄ）の少数点以下３桁を表し、後の３桁はアッベ数（νｄ）を表す。

図４（ａ）は本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置１８の平面図であり、図４（ｂ）は本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置１８の正面図であり、図４（ｃ）は本発明の実施形態に係る受光素子パッケージ１２の正面図である。光ピックアップ装置１８は、光ピックアップ装置１に平板ガラス素子５を設けたものである。

光ピックアップ装置１８では、各レーザーの発光点が１７ａ〜１７ｃと異なるため、平板４の入射面４ａでは光束がレーザーの波長に応じてシフトしている。平板４に入射した光束は、平板４を斜めに透過するが、使用するレーザーの波長によって、光線の平行シフト距離が異なり、波長が短いほど屈折率が大きくなりシフト量も大きい。

図４においても、図１と同様に、Ｌ１が波長の最短である青紫色レーザーの光軸を表し、Ｌ２が中間波長の赤色レーザーの光軸を表し、Ｌ３が波長の最長である赤外帯域レーザーの光軸を表す。さらにＡ１が上記青紫色レーザーの有効光束を表し、Ａ２が上記赤色レーザーの有効光束を表し、Ａ３が上記赤外帯域レーザーの有効光束を表す。

光ピックアップ装置１８では、ピックアップの機械的な制約による平板４の厚み不足や、材料選定条件での屈折率の差の幅不足等で、平板４の出射面４ａにおいては出射光軸Ｌ１〜出射光軸Ｌ３がまだ一致していない状態を示している。

ここで３種類の波長に対応した３つの光束は、それぞれ凹レンズ１５を透過し、符号５に示した平板ガラス素子の入射面５ａに入射し、平板ガラス素子５を再度斜めに透過する。これにより、平板４と同様の作用で光線のシフト距離を発生させ、平板ガラス素子５の透過時、即ち出射面５ｂにおいては、出射する上記光束の光軸が一致し、図４（ｃ）で示した受光素子の同じパターンで信号検出が可能となる。

なお、光ピックアップ装置１８において凹レンズ１５と平板ガラス素子５との順番が入れ替わってもよい。

さらに、図４（ｂ）において、ホルダ２１は、平板ガラス素子５の、Ｘ−Ｙ平面における中心を、Ｚ方向に貫通する軸２１ａを支持する。これにより、平板ガラス素子５は、Ｘ−Ｙ平面内で角度回転を調整可能となり、出射面５ｂにおける出射光軸Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の位置を最適に重なるよう調整することができ、波長誤差や、発光点誤差をキャンセルし、受光素子の受光バランスを最良の状態とすることができる。

光ピックアップ装置１、１８では、３種類の波長に対応した３つの光束に対して、ピックアップを構成するすべての光学部材、例えば、対物レンズ９、コリメートレンズ７、平板４、凹レンズ１５、広帯域１／４波長板１４、回折素子１１等を共通して透過または反射で使用することでピックアップの小型化、低コスト化を実現し、受光部で光路を一致させる本発明の基本となっている。

光ピックアップ装置１、１８では、３波長レーザーのビームをＰＢＳ（ポーラリゼーションビームスプリッタ）またはＨＭ（ハーフミラー）で反射させてディスクに導く光路を持つことでピックアップの小型化、低コスト化を実現し、受光部で光路を一致させる本発明の基本となっている。

光ピックアップ装置１、１８では、ディスク１０からの反射信号ビームを、ＢＳ（ビームスプリッタ）またはＨＭ（ハーフミラー）で透過させてＯＰＩＣ（登録商標）に導くことでピックアップの小型化、低コスト化を実現し、受光部で光路を一致させる本発明の基本となっている。

光ピックアップ装置１、１８では、３種類の波長に対応した３つの光束の全てが同一のコリメートレンズ７を透過する構造となる。これにより、コリメートレンズ７から出射する平行光束の平行度合いを、コリメートレンズ７の位置を可動とすることで任意に制御し、記録媒体の厚み誤差に対して信号品質を劣化させないことで装置の高信頼性を得ることができる。またはコリメートレンズ７が２枚のコリメートレンズを有する構成の場合は、ビームの有効径を任意に制御して記録媒体の厚み誤差に対して信号品質を劣化させないことで装置の高信頼性を得ることができる。

図５、図６及び図７は、各レーザーに対応した、光束及び光軸を、上述した各レーザーの使用波長ごとに分離してわかりやすくした図である。

図５は、光ピックアップ装置１において、中間波長の赤色レーザーの経路を示す平面図であり、平板４を透過して生じる、光線の平行シフト距離をＳ２で示している。この場合、平板４の屈折率はｎ２であり、赤色レーザーの波長はλ２である。

図６は、光ピックアップ装置１において、波長が最長である赤外帯域レーザーの経路を示す平面図であり、平板４を透過して生じる、光線の平行シフト距離をＳ３で示している。この場合、平板４の屈折率はｎ３であり、赤外帯域レーザーの波長はλ３である。また、Ｄ３は、３波長レーザーチップ１７における、赤色レーザー発光点１７ｂと、赤外帯域レーザー発光点１７ｃとの距離である。

図７は、光ピックアップ装置１において、波長が最短である青紫色レーザーの経路を示す平面図であり、平板４を透過して生じる光線の平行シフト距離をＳ１で示している。この場合、平板４の屈折率はｎ１であり、青紫色レーザーの波長はλ１である。また、Ｄ１は、３波長レーザーチップ１７における、青紫色レーザー発光点１７ａと、赤色レーザー発光点１７ｂとの距離である。

図８は本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置１９の平面図である。光ピックアップ装置１９は、光ピックアップ装置１において、第１平板４−１及び第２平板４−２を積層したものを、平板４の代りに設けたものである。

第１平板４−１及び第２平板４−２は、平板４と同様に、平板状のハーフミラーまたはＰＢＳ（ポーラリゼーションビームスプリッタ）であるが、分散が異なる光学材料である。

ここで２つの光学材料の分散が異なるとは、波長ごとに屈折率が異なる２つの光学材料において、同一の波長では屈折率が異なることを意味する。具体的には、青紫色レーザーの波長λ１における屈折率は、第１平板４−１ではｎ１であり、第２平板４−２ではｎ１’である。同様に、赤色レーザーの波長λ２における屈折率は、第１平板４−１ではｎ２であり、第２平板４−２ではｎ２’である。赤外帯域レーザーの波長λ３における屈折率は、第１平板４−１ではｎ３であり、第２平板４−２ではｎ３’である。

上述したように、光ピックアップ装置１９では、第１平板４−１と、第１平板４−１に対して分散が異なった光学材料である第２平板４−２とを積層している。これにより、復路において３種の光線が、ＨＭまたはＰＢＳを斜めに透過し、レーザーの発光点の位置ずれによる光路のシフトが発生することにより、透過後の光路を一致させる構造で、第１平板４−１の厚みや、第１平板４−１の材料を変えただけでは３種の光線が重ならない状況においても、第２平板４−２を積層することで光線のシフト量を波長ごとに最適設定できる。

即ち図８において入射面４−１ａから入射した、３種類の波長に対応した３つの光束の光軸が、第１出射面４−１ｂで一致しない状況においても、第２平板４−２を積層することで光線のシフト量を波長ごとに最適設定できる。

従って、第２出射面４−２ｂにおいて、３種類の波長に対応した３つの光束の出射光軸Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が一致した状態で、各光束を出射させることが可能となり、同一の受光素子パターンで信号を検出することが可能となる。

ここで図８において、Ｓ_１−１は、波長が最短である青紫色レーザーが第１平板４−１に入射した時の、光軸の平行シフト距離であり、Ｓ_１−１’は、波長が最短である青紫色レーザーが第２平板４−２に入射した時の、光軸の平行シフト距離であり、合計ではＳ_１−１＋Ｓ_１−１’の光軸シフトとなる。

また、Ｓ_２−１は、中間波長の赤色レーザーが第１平板４−１に入射した時の、光軸の平行シフト距離であり、Ｓ_２−１’は、中間波長の赤色レーザーが第２平板４−２に入射した時の、光軸の平行シフト距離であり、合計ではＳ_２−１＋Ｓ_２−１’の光軸シフトとなる。

さらに、Ｓ_３−１は、波長が最長である赤外帯域レーザーが第１平板４−１に入射した時の、光軸の平行シフト距離であり、Ｓ_３−１’は、波長が最長である赤外帯域レーザーが第２平板４−２に入射した時の、光軸の平行シフト距離であり、合計ではＳ_３−１＋Ｓ_３−１’の光軸シフトとなる。

図９は本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置２０の平面図である。光ピックアップ装置２０は、光ピックアップ装置１９において、第１平板４−１及び第２平板４−２の代りに、ウェッジ板（ウェッジプリズム）４−３を設けたものである。

光ピックアップ装置２０では、前記積層平板（第１平板４−１、第２平板４−２）の代わりにウェッジ板４−３を使用する。これにより、平板を透過する時に発生するシフト量のみでは不足している場合に、出射する面の角度の差、即ち波長によって異ならせることのできる、ウェッジ角による出射光軸角度の差と、平板を透過する時に発生するシフト量と組み合わせることにより、３つの光路を受光素子チップ１３上で一致させることも可能である。

従って、平板４により透過後の光路を一致させる構造において平板４の厚みや平板４の材料を変えただけでは３種の光線が重ならない状況においても、ウェッジプリズムの出射面における出射角が屈折率で変化するスネルの法則を応用することで、光線の出射角度を波長ごとに設定でき、受光素子またはＯＰＩＣ（登録商標）受光素子において３つの波長に対応した３つの信号を一致させることが可能である。

即ち図９において入射面４−３ａから入射した、３種類の波長に対応した３つの光束の光軸が、出射面４−３ｂで一致しない状況においても、ウェッジプリズムの出射面における出射角が屈折率で変化するスネルの法則を応用することで、光線の出射角度を波長ごとに設定でき、受光素子またはＯＰＩＣ（登録商標）受光素子において３つの波長に対応した３つの信号を一致させることが可能である。

ここでＳ_１−３は、波長が最短である青紫色レーザーがウェッジ板４−３に入射した時の、光軸の平行シフト距離であり、θｗ１は、波長が最短である青紫色レーザーの出射光軸角度である。

また、Ｓ_２−３は、中間波長の赤色レーザーがウェッジ板４−３に入射した時の、光軸の平行シフト距離であり、θｗ２は、中間波長の赤色レーザーの出射光軸角度である。

さらに、Ｓ_３−３は、波長が最長である赤外帯域レーザーがウェッジ板４−３に入射した時の、光軸の平行シフト距離であり、θｗ３は、波長が最長である赤外帯域レーザーの出射光軸角度である。

図９のように、平行シフト距離Ｓ_１−３，平行シフト距離Ｓ_２−３及び平行シフト距離Ｓ_３−３の差、並びに出射光軸角度θｗ１、出射光軸角度θｗ２及び出射光軸角度θｗ３の差によって、発光波長によるレーザーの発光位置の誤差を、受光素子チップ１３の受光パターン上で一致させ、本発明のピックアップを構成することが可能となる。

図１０は、本発明の実施形態に係るウェッジ板（ウェッジプリズム）４−３の平面図であり、ウェッジプリズムを使用した場合、出射光軸角度をウェッジ角θ３で制御できることを示している。

ウェッジ板４−３による光線偏角（出射光軸角度）θ４は、ウェッジ板４−３の屈折率をｎ_４−３とすると、以下に示す（４）式で表される。即ちウェッジ板４−３の屈折率ｎ_４−３が大きいほど光線偏角θ４も大きくなることを示している。θ４≒（ｎ_４−３−１）×θ３ （４）
（２）式と同様に、一般的な屈折のスネルの法則に従う以下に示す（５）式でも、光線偏角θ４の計算は可能である。
ｎ１×ＳＩＮ（θ４）＝ｎ_４−３×ＳＩＮ（θ３） （５）
以上のように、本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置１、１８〜２０は、有効光束Ａ１〜Ａ３を受光し、電気信号に変換する受光素子チップ１３と、波長λ１のレーザービームを出射する青紫色レーザー発光点１７ａと、波長λ２のレーザービームを出射する赤色レーザー発光点１７ｂと、波長λ３のレーザービームを出射する赤外帯域レーザー発光点１７ｃとを備え、青紫色レーザー発光点１７ａ、赤色レーザー発光点１７ｂまたは赤外帯域レーザー発光点１７ｃを使用し、記録密度の異なるディスク１０への信号の書き込みや読み取りを行う光ピックアップ装置であって、青紫色レーザー発光点１７ａ、赤色レーザー発光点１７ｂ及び赤外帯域レーザー発光点１７ｃは、この順番で直線Ｌに並び、青紫色レーザー発光点１７ａ、赤色レーザー発光点１７ｂまたは赤外帯域レーザー発光点１７ｃが出射する、レーザービームの出射光軸Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３と直線Ｌとは垂直であり、各光軸Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は平行であり、一端が赤外帯域レーザー発光点１７ｃよりも青紫色レーザー発光点１７ａに近くなるように、直線Ｌに対して斜めに配置され、青紫色レーザー発光点１７ａ、赤色レーザー発光点１７ｂまたは赤外帯域レーザー発光点１７ｃが出射する、波長λ１、λ２、λ３のレーザービームを反射し、該レーザービームの光路をディスク１０へ導くように変換する反射面を有し、ディスク１０から反射された有効光束Ａ１〜Ａ３が入射される平板４をさらに備え、青紫色レーザー発光点１７ａ、赤色レーザー発光点１７ｂまたは赤外帯域レーザー発光点１７ｃが出射する、レーザービームの出射光軸Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３と、平板４に入射する有効光束Ａ１〜Ａ３の出射光軸Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３とがなす面と、前記反射面とは垂直であり、有効光束Ａ１〜Ａ３の出射光軸Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３と、前記反射面とのなす、前記面上の入射角度θ１は、垂直ではなく、平板４の材料は光学ガラスであり、平板４を透過する有効光束Ａ１〜Ａ３の屈折率ｎ２は、青紫色レーザー発光点１７ａ、赤色レーザー発光点１７ｂまたは赤外帯域レーザー発光点１７ｃが出射するレーザービームの波長λ１、λ２、λ３に応じて異なる。

上記構成によれば、平板４の材料の分散の性質により、平板４を透過する有効光束Ａ１〜Ａ３の屈折率ｎ２は、青紫色レーザー発光点１７ａ、赤色レーザー発光点１７ｂまたは赤外帯域レーザー発光点１７ｃが出射するレーザービームの波長λ１、λ２、λ３に応じて異なる。

また、ディスク１０から反射された有効光束Ａ１〜Ａ３が、平板４を斜めに透過することによる、平板４に入射する有効光束Ａ１〜Ａ３の出射光軸Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の平行シフト距離Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、即ち有効光束Ａ１〜Ａ３の光路の平行シフト距離Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が、透過媒体である平板４の屈折率ｎ２によって異なる。青紫色レーザー発光点１７ａから出射される、波長λ１のレーザービームに対応した有効光束Ａ１は、屈折率ｎ２が最も大きい。赤外帯域レーザー発光点１７ｃから出射される、波長λ３のレーザービームに対応した有効光束Ａ３は、屈折率ｎ２が最も小さい。赤色レーザー発光点１７ｂから出射される、波長λ２のレーザービーム対応した有効光束Ａ２は、両者の中間の屈折率ｎ２となる。

よって、青紫色レーザー発光点１７ａから出射される、波長λ１のレーザービームに対応した有効光束Ａ１の、出射光軸Ｌ１の平行シフト距離Ｓ１が最も長い。赤外帯域レーザー発光点１７ｃから出射される、波長λ３のレーザービームに対応した有効光束Ａ３の、出射光軸Ｌ３の平行シフト距離Ｓ３が最も短い。赤色レーザー発光点１７ｂから出射される、波長λ２のレーザービーム対応した有効光束Ａ２の、出射光軸Ｌ２の平行シフト距離Ｓ２は、平行シフト距離Ｓ１と平行シフト距離Ｓ３との中間の距離となる。

そして、青紫色レーザー発光点１７ａ、赤色レーザー発光点１７ｂ及び赤外帯域レーザー発光点１７ｃは、この順番で直線Ｌに並び、青紫色レーザー発光点１７ａ、赤色レーザー発光点１７ｂまたは赤外帯域レーザー発光点１７ｃが出射する、レーザービームの出射光軸Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３と直線Ｌとは垂直である。

従って、平板４を出射する、３つの波長λ１、λ２、λ３に対応した有効光束Ａ１〜Ａ３が、平板４の出射面で重なり、同一の受光素子チップ１３上へ導かれるので、１つのレーザーパッケージと１つの受光素子チップ１３とで３つの波長λ１、λ２、λ３に対応した信号を受光可能な光ピックアップ装置を提供することが可能となる。

本発明は、有効光束Ａ１〜Ａ３の出射光軸Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の平行シフト距離Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が透過媒体である平板４の屈折率ｎ２によって異なる現象を利用し、媒体ガラス材料には必ず分散という、波長λによって屈折率ｎが異なるという本来なら弱点となる現象を利用し、異なる波長λ１、λ２、λ３の出射光路を一致させるものである。

また本発明は、ディスク１０から反射された有効光束Ａ１〜Ａ３を、復路において平板４を斜めに透過させる。これにより、発光点の位置ずれによる光路のシフトを平板４の出射面４ｂで一致させ、同一の受光素子チップ１３における１つのパターンで、３つの波長λ１、λ２、λ３に対応した信号を復元することができ、小型で信頼性の高い光ピックアップ装置とすることができる。

光ピックアップ装置１８では、平板４と受光素子チップ１３との間に平板ガラス素子５をさらに備え、平板ガラス素子５は、一端が赤外帯域レーザー発光点１７ｃよりも青紫色レーザー発光点１７ａに近くなるように、直線Ｌに対して斜めに配置されてもよい。

これにより、平板４だけでは補正量が不足したとしても、平板ガラス素子５を透過させることで、平板ガラス素子５を出射する、３つの波長λ１、λ２、λ３に対応した有効光束Ａ１〜Ａ３を、平板４の出射面で重ねることが可能となる。よって、平板４の光学的、または機械的な制約で平板４のシフト量だけでは不足したビームシフトをさらに自由に制御することができ、同一の受光素子チップ１３における１つのパターンで、３つの波長λ１、λ２、λ３に対応した信号を復元することができ、小型で信頼性の高い光ピックアップ装置とすることができる。

光ピックアップ装置１８では、平板ガラス素子５を回転可能に支持し、平板ガラス素子５を斜めに配置する角度を調整可能である、ホルダ２１及び軸２１ａをさらに備えてもよい。

これにより、平板ガラス素子５を斜めに配置する角度を調整可能となり、平板４の光学的、または機械的な制約で平板４のシフト量だけでは不足したビームシフトをさらに自由に制御することができ、同一の受光素子チップ１３における１つのパターンで、３つの波長λ１、λ２、λ３に対応した信号を復元することができ、小型で信頼性の高い光ピックアップ装置とすることができる。

光ピックアップ装置１、１８〜２０では、赤色レーザー発光点１７ｂは、青紫色レーザー発光点１７ａ、赤色レーザー発光点１７ｂ及び赤外帯域レーザー発光点１７ｃを有する３波長レーザーチップ１７の中央に配置されていてもよい。

平板４の材料である光学ガラス材料が有する、波長λによる分散のパラメータは必ず１方向の傾きしか持たず、波長λの短い光に対しては必ず屈折率ｎが大きくなる。よって、平板４を出射する、３つの波長λ１、λ２、λ３に対応した有効光束Ａ１〜Ａ３を、平板４の出射面で重ね、同一の受光素子チップ１３上へ導くことが可能となる。

光ピックアップ装置１では、青紫色レーザー発光点１７ａと赤色レーザー発光点１７ｂの発光点との間の距離Ｄ１は、赤色レーザー発光点１７ｂの発光点と赤外帯域レーザー発光点１７ｃの発光点との間の距離Ｄ３より長くてもよい。

平板４の材料である光学ガラス材料が有する、波長λによる分散のパラメータは必ず１方向の傾きしか持たず、波長λの短い光に対しては必ず屈折率ｎが大きくなる。さらに、波長λが短くなると共に必ず屈折率ｎは２次曲線で増加する。よって、上記の通り各距離を定めることにより、平板４を出射する、３つの波長λ１、λ２、λ３に対応した有効光束Ａ１〜Ａ３を、平板４の出射面で重ね、同一の受光素子チップ１３上へ導くことが可能となる。

光ピックアップ装置１では、青紫色レーザー発光点１７ａと赤色レーザー発光点１７ｂの発光点との間の距離Ｄ１は、青紫色レーザー発光点１７ａから出射される、波長λ１のレーザービームに対応した有効光束Ａ１の、出射光軸Ｌ１の平行シフト距離Ｓ１と、赤色レーザー発光点１７ｂから出射される、波長λ２のレーザービーム対応した有効光束Ａ２の、出射光軸Ｌ２の平行シフト距離Ｓ２との差であり、赤色レーザー発光点１７ｂの発光点と赤外帯域レーザー発光点１７ｃの発光点との間の距離Ｄ３は、赤色レーザー発光点１７ｂから出射される、波長λ２のレーザービーム対応した有効光束Ａ２の、出射光軸Ｌ２の平行シフト距離Ｓ２と、赤外帯域レーザー発光点１７ｃから出射される、波長λ３のレーザービームに対応した有効光束Ａ３の、出射光軸Ｌ３の平行シフト距離Ｓ３との差であってもよい。

これにより、青紫色レーザー発光点１７ａ、赤色レーザー発光点１７ｂ及び赤外帯域レーザー発光点１７ｃの間隔を設定することが可能となるので、平板４を出射する、３つの波長λ１、λ２、λ３に対応した有効光束Ａ１〜Ａ３を、平板４の出射面で重ね、同一の受光素子チップ１３上へ導くことが可能となる。

光ピックアップ装置１、１８〜２０では、ピックアップを構成する光学部材である、対物レンズ９、コリメートレンズ７、平板４、凹レンズ１５、広帯域１／４波長板１４及び回折素子１１を、青紫色レーザー発光点１７ａ、赤色レーザー発光点１７ｂ及び赤外帯域レーザー発光点１７ｃの間で共通して使用してもよい。

これにより、光ピックアップ装置の小型化が可能となる。

光ピックアップ装置１、１８〜２０では、平板４は、ハーフミラーまたはポーラリゼーションビームスプリッタであってもよい。

これにより、前記レーザービームをディスク１０に導く光路を形成することが可能となる。よって、本発明のピックアップ光学系の構成を実現できる。

光ピックアップ装置１、１８〜２０では、受光素子チップ１３の代りに、受光素子チップ１３と増幅回路とが一体になったＯＰＩＣを備え、ディスク１０から反射された有効光束Ａ１〜Ａ３が、平板４を斜めに透過し、前記ＯＰＩＣに導かれてもよい。

これにより、平板４を出射する、３つの波長λ１、λ２、λ３に対応した有効光束Ａ１〜Ａ３を、平板４の出射面で重ね、同一の前記ＯＰＩＣ上へ導くことが可能となるので、光ピックアップ装置の小型化が可能となる。

光ピックアップ装置１９では、平板４の代りに、第１平板４−１及び第２平板４−２を積層したものを備え、第１平板４−１と第２平板４−２とは、光学材料の分散が異なっており、同一の波長λでは屈折率ｎが異なってもよい。

これにより、第１平板４−１及び第２平板４−２を透過する、３つの波長λ１、λ２、λ３に対応した有効光束Ａ１〜Ａ３を、第２平板４−２の出射面で重ね、同一の受光素子チップ１３上へ導くことが可能となる。

光ピックアップ装置２０では、平板４の代りに、ウェッジ板４−３を備えてもよい。

これにより、平板４により透過後の光路を一致させる構造において平板４の厚みや平板４の材料を変えただけでは３種の光線が重ならない状況においても、ウェッジ板４−３の出射面４−３ｂにおける出射光軸角度θｗ１、θｗ２、θｗ３が屈折率ｎ_４−３で変化するスネルの法則を応用することで、光線の出射角度を波長λごとに設定でき、受光素子チップ１３において３つの波長λ１、λ２、λ３に対応した３つの信号を一致させることが可能である。

光ピックアップ装置１、１８〜２０では、ディスク１０から反射された、３つの有効光束Ａ１〜Ａ３は、コリメートレンズ７を透過してもよい。

これにより、コリメートレンズ７から出射する平行光束の平行度合いを、コリメートレンズ７の位置を可動とすることで任意に制御し、ディスク１０の厚み誤差に対して信号品質を劣化させないことで装置の高信頼性を得ることができる。

またはコリメートレンズ７が２枚のコリメートレンズを有する構成の場合は、ビームの有効径を任意に制御してディスク１０の厚み誤差に対して信号品質を劣化させないことで装置の高信頼性を得ることができる。

なお、本実施の形態において、光軸の平行シフト距離とは、平行である、導光手段に入射する光軸及び導光手段を出射する光軸を延長した時の、延長した２本の光軸間の距離である。ここで導光手段とは、平板４、平板ガラス素子５、または第１平板４−１及び第２平板４−２を組み合わせた物である。

本発明の光ピックアップ装置は、１つのレーザーパッケージと１つの受光素子とで３つの波長に対応した信号を受光可能であるので、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤに情報を光学的に記録し、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤの情報を再生する再生する光ピックアップ装置に好適に用いることが出来る。

（ａ）は本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置の平面図であり、（ｂ）は本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置の正面図であり、（ｃ）は本発明の実施形態に係る受光素子パッケージの正面図である。 本発明の実施形態に係る平板の平面図である。 本発明の実施形態に係るガラス材料における波長と屈折率との関係を示すグラフである。 （ａ）は本発明の実施形態に係る他の光ピックアップ装置の平面図であり、（ｂ）は本発明の実施形態に係る他の光ピックアップ装置の正面図であり、（ｃ）は本発明の実施形態に係る受光素子パッケージの正面図である。 本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置において、中間波長の赤色レーザーの経路を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置において、波長が最長である赤外帯域レーザーの経路を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置において、波長が最短である青紫色レーザーの経路を示す平面図である。 本発明の実施形態に係るさらに別の光ピックアップ装置の平面図である。 本発明の実施形態に係るさらに別の光ピックアップ装置の平面図である。 本発明の実施形態に係るウェッジ板（ウェッジプリズム）の平面図である。 （ａ）は、従来の３波長対応光ピックアップ装置の平面図であり、（ｂ）は、従来の３波長対応光ピックアップ装置の正面図である。 従来の他の３波長対応光ピックアップ装置の平面図である。

符号の説明

１、１８〜２０ 光ピックアップ装置
４ 平板（第１導光手段）
４−１ 第１平板（第３導光手段）
４−２ 第２平板（第４導光手段）
４ａ、４−１ａ、４−３ａ、５ａ 入射面
４ｂ、４−３ｂ、５ｂ 出射面
４−１ｂ 第１出射面
４−２ｂ 第２出射面
４−３ ウェッジ板
５ 平板ガラス素子（第２導光手段）
７ コリメートレンズ
８ 立ち上げミラー
９ 対物レンズ
１０ ディスク（記録媒体）
１１ 回折素子
１２ 受光素子パッケージ
１３ 受光素子チップ（受光素子）
１４ 広帯域１／４波長板（波長板）
１５ 凹レンズ
１６ ３波長フレームレーザーパッケージ
１７ ３波長レーザーチップ（チップ）
１７ａ 青紫色レーザー発光点（第１光源）
１７ｂ 赤色レーザー発光点（第２光源）
１７ｃ 赤外帯域レーザー発光点（第３光源）
２１ ホルダ（回転手段）
２１ａ 軸（回転手段）
Ａ〜Ｄ メインビーム受光部
Ｅ、Ｆ サブビーム受光部
Ａ１〜Ａ３ 有効光束（信号光束）
Ｌ 直線（一直線）
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ 出射光軸（光軸）
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ 平行シフト距離（平行シフト距離）
Ｓ_１−１、Ｓ_１−１’、Ｓ_２−１、Ｓ_２−１’、Ｓ_３−１、Ｓ_３−１’、Ｓ_１−３、Ｓ_２−３、Ｓ_３−３ 平行シフト距離
ｎ、ｎ１、ｎ２、ｎ_４−３ 屈折率
θ１ 入射角度
θ２ 出射角度
θ３ ウェッジ角
θ４ 光線偏角
θｗ１、θｗ２、θｗ３ 出射光軸角度
λ、λ１、λ２、λ３ 波長

Claims (12)

1. 信号光束を受光し、電気信号に変換する受光素子と、
   最も波長の短いレーザービームを出射する第１光源と、中間波長のレーザービームを出射する第２光源と、最も波長の長いレーザービームを出射する第３光源とを備え、
   前記第１光源、前記第２光源または前記第３光源を使用し、記録密度の異なる記録媒体への信号の書き込みや読み取りを行う光ピックアップ装置であって、
   前記第１光源の発光点、前記第２光源の発光点及び前記第３光源の発光点は、この順番で一直線に並び、各光源が出射するレーザービームの光軸と前記一直線とは垂直であり、前記各光軸は平行であり、
   一端が前記第３光源よりも前記第１光源に近くなるように、前記一直線に対して斜めに配置され、前記各光源が出射する各波長のレーザービームを反射し、該レーザービームの光路を前記記録媒体へ導くように変換する反射面を有し、前記記録媒体から反射された前記信号光束が入射される第１導光手段をさらに備え、
   前記各光源が出射するレーザービームの光軸と、前記第１導光手段に入射する前記信号光束の光軸とがなす面と、前記反射面とは垂直であり、前記信号光束の光軸と、前記反射面とがなす、前記面上の角度は、垂直ではなく、
   前記第１導光手段の材料は光学ガラスであり、
   前記第１導光手段を透過する前記信号光束の屈折率は、前記各光源が出射するレーザービームの各波長に応じて異なることを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 前記第１導光手段と前記受光素子との間に第２導光手段をさらに備え、
   前記第２導光手段は、一端が前記第３光源よりも前記第１光源に近くなるように、前記一直線に対して斜めに配置されることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
3. 前記第２導光手段を回転可能に支持し、前記第２導光手段を斜めに配置する角度を調整可能である回転手段をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ装置。
4. 前記第２光源の発光点は、前記第１光源、前記第２光源及び前記第３光源を有するチップの中央に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
5. 前記第１光源の発光点と前記第２光源の発光点との間の距離は、前記第２光源の発光点と前記第３光源の発光点との間の距離より長いことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
6. 前記第１光源の発光点と前記第２光源の発光点との間の距離は、前記第１光源から出射される、前記最も波長の短いレーザービームに対応した前記信号光束の、光軸の平行シフト距離と、前記第２光源から出射される、前記中間波長のレーザービーム対応した前記信号光束の、光軸の平行シフト距離との差であり、
   前記第２光源の発光点と前記第３光源の発光点との間の距離は、前記第２光源から出射される、前記中間波長のレーザービーム対応した前記信号光束の、光軸の平行シフト距離と、前記第３光源から出射される、前記最も波長の長いレーザービームに対応した前記信号光束の、光軸の平行シフト距離との差であり、
   前記それぞれの光軸の平行シフト距離は、平行である、前記第１導光手段に入射する光軸及び前記第１導光手段を出射する光軸を延長した時の、延長した２本の光軸間の距離であることを特徴とする請求項５に記載の光ピックアップ装置。
7. ピックアップを構成する光学部材である、対物レンズ、コリメートレンズ、前記第１導光手段、凹レンズ、波長板及び回折素子を、前記第１光源、前記第２光源及び前記第３光源の間で共通して使用することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
8. 前記第１導光手段は、ハーフミラーまたはポーラリゼーションビームスプリッタであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載に記載の光ピックアップ装置。
9. 前記受光素子の代りに、前記受光素子と増幅回路とが一体になった集積回路を備え、
   前記記録媒体から反射された前記信号光束が、前記第１導光手段を斜めに透過し、前記集積回路に導かれることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
10. 前記第１導光手段の代りに、第３導光手段及び第４導光手段を積層したものを備え、
    前記第３導光手段と前記第４導光手段とは、光学材料の分散が異なっており、同一の波長では屈折率が異なることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
11. 前記第１導光手段の代りに、ウェッジ板を備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
12. 前記記録媒体から反射された、３つの前記信号光束は、前記コリメートレンズを透過することを特徴とする請求項７に記載の光ピックアップ装置。

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