JP4251107B2

JP4251107B2 - 光学ヘッド及びこれを用いた記録及び／又は再生装置

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Publication number: JP4251107B2
Application number: JP2004120747A
Authority: JP
Inventors: 政宏齊藤; 宣雄深澤; 清豊田; 潤一鈴木; 実久保; 荘一村上
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Filing date: 2004-04-15
Publication date: 2009-04-08
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Description

本発明は、光磁気ディスク、相変化型の光ディスク等の光学的に情報の記録再生が行われる光ディスクに対して情報を記録及び／又は再生する光学ヘッドと、この光学ヘッドを用いた記録及び／又は再生装置に関する。

異なるフォーマットとされた光ディスク、例えば、ＣＤ(Compact Disc)やＤＶＤ(Digital Versatile Disc)といった光ディスクを再生するために、それぞれのフォーマットに対応する波長のレーザ光を出射することができる光源と光学系を有する記録再生装置がある。

図４５に示すように、この種の記録再生装置が備える光学系２０１は、光路順に、光ディスク２０４に互いに異なる波長のレーザ光を選択的に出射する２波長光源２１１と、この２波長光源２１１から出射された出射光を３分割する３ビーム用回折格子２１２と、出射光と光ディスク２０４からの戻り光とを分離するビームスプリッタ２１３と、出射光を所定の開口数ＮＡに絞るための開口絞り２１４と、光ディスク２０４に出射光を集光する２波長対物レンズ２１５と、光ディスク２０４からの戻り光を受光する受光部２１６とを有している。

２波長光源２１１は、半導体レーザが用いられており、発光点２１１ａから例えば略７８０ｎｍのレーザ光と略６５０ｎｍの波長のレーザ光を選択的に出射する。

３ビーム用回折格子２１２は、いわゆる３ビーム法によってトラッキングエラー信号を得るために、２波長光源２１１から出射された出射光を０次光及び±１次光からなる３ビームに分割する。

ビームスプリッタ２１３は、２波長光源２１１から出射された出射光を光ディスク２０４方向へ反射するハーフミラー面２１３ａを有し、２波長光源２１１から出射された出射光を光ディスク２０４方向へ反射するとともに光ディスク２０４からの戻り光を透過して受光部２１６へ導くことで、出射光と戻り光との光路を分離する。

受光部２１６は、受光面２１６ａ上に、戻り光の内３ビーム用回折格子２１２で分割された０次光を受光する後述するメインビーム用フォトディテクタ２１７と、戻り光の内３ビーム用回折格子２１２で分割された±１次光をそれぞれ受光する一組の図示しないサイドビーム用フォトディテクタとを有している。

光学系２０１には、フォーカシングエラー信号を検出する検出方法として、いわゆる非点収差法が用いられている。このため、図４６（ａ）、図４６（ｂ）、図４６（ｃ）に示すように、メインビーム用フォトディテクタ２１７は、戻り光を受光する受光面が略方形状に形成されており、受光面の中央を通り互いに直交する一組の分割線により４等分割された各受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを有する分割パターンとされている。また、サイドビーム用フォトディテクタ２１７は、メインビーム用フォトディテクタ２１７を間に挟んで対向する位置にそれぞれ配設されている。

そして、光学系２０１は、図４５に示すように、２波長光源２１１から光ディスク２０４までの往路において、２波長光源２１１の発光点２１１ａ又は発光点２１１ｂを物点として、その共役点である像点が、光ディスク２０４の記録面２０５上に位置するように各光学部品がそれぞれ配設されている。

また、光学系２０１は、光ディスク２０４から受光部２１６までの復路において、光ディスク２０４の記録面２０５上の点を物点として、共通点である像点が受光部２１６のメインビーム用フォトディテクタ２１７の受光面上に位置するように各光学部品がそれぞれ配設されている。

したがって、光学系２０１は、２波長光源２１１の発光点と受光部２１６のメインビーム用フォトディテクタ２１７の受光面上における点も、また互いに共役な関係とされている。

上述したメインビーム用フォトディテクタ２１７の各受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにより、フォーカシングエラー信号を得る方法を以下に説明する。

まず、光ディスク２０４の記録面２０５に対して２波長対物レンズ２１５が最適な位置とされて、光ディスク２０４の記録面２０５に対して合焦された、いわゆるジャストフォーカスの状態であれば、メインビーム用フォトディテクタ２１７の受光面上におけるビームスポットの形状は、図４６（ｂ）に示すように、円形となる。

しかし、２波長対物レンズ２１５が光ディスク２０４の記録面２０５に近づきすぎた場合、ジャストフォーカスの状態から外れて、ビームスプリッタ用回折格子２１２ｂで分離された戻り光が複合光学素子２１２を通過することによって発生した非点収差によって、メインビーム用フォトディテクタ２１７の受光面上におけるビームスポットの形状は、図４６（ａ）に示すように長軸が受光領域Ａ及び受光領域Ｃに跨った楕円形状になる。

さらに、２波長対物レンズ２１５が光ディスク２０４の記録面２０５から遠ざかりすぎた場合、ジャストフォーカスの状態から外れて、ビームスプリッタ用回折格子２１２で分離された戻り光が複合光学素子２１３を通過することによって発生した非点収差によって、メインビーム用フォトディテクタ２１７の受光面上におけるビームスポットの形状は、図４６（ｃ）に示すように長軸が受光領域Ｂ及び受光領域Ｄに跨った楕円形状になり、上述した図４６（ａ）に示すビームスポットの形状に比して長軸方向が９０度だけ傾いた楕円形状になる。

メインビーム用フォトディテクタ２１７は、各受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄによる戻り光の出力を各々ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤとすると、フォーカシングエラー信号ＦＥは、以下の式（６）に示すように計算される。
ＦＥ＝（ＳＡ＋ＳＣ）−（ＳＢ＋ＳＤ）・・・・（式６）
すなわち、図４６（ｂ）に示すように、メインビーム用フォトディテクタ２１７は、２波長対物レンズ２１５が合焦位置に位置された、いわゆるジャストフォーカス状態の場合、上述した式２により演算されるフォーカシングエラー信号ＦＥが０となる。

また、メインビーム用フォトディテクタ２１７は、２波長対物レンズ２１５が光ディスク２０４の記録面２０５に近づきすぎた場合、フォーカシングエラー信号ＦＥが正となり、また２波長対物レンズ２１５が光ディスク２０４の記録面２０５から遠ざかりすぎた場合、フォーカシングエラー信号ＦＥが負となる。

トラッキングエラー信号ＴＥは、３ビーム用回折格子２１２で分割された±１次光をサイドビーム用フォトディテクタがそれぞれ受光して、各サイドビーム用フォトディテクタの各出力の差分を演算することにより得られる。

以上のように構成された光学系２０１を備える光ピックアップ装置は、受光部２１６のメインビーム用フォトディテクタ２１７によって得られたフォーカシングエラー信号ＦＥ、及びサイドビーム用フォトディテクタによって得られたトラッキングエラー信号ＴＥに基づいて、２波長対物レンズ２１５を駆動変位させることによって、光ディスク２０４の記録面２０５に対して２波長対物レンズ２１５が合焦位置に移動されて、出射光が光ディスク２０４の記録面２０５上に合焦されて、光ディスク２０４から情報が再生される。

しかしながら、上述した光学系においては、フォトディテクタ上で、ビーム分割を行っているので、フォトディテクタ受光面の位置精度の要求が非常に厳しいものとなる。さらに、発光部、受光部、及びその他の部品の厳しい位置精度により、フォーカシングエラー信号が得られているため、光ピックアップのベース部品の形状や製造方法、あるいはその他の部品の形状や配置方法が厳しい精度で要求されている。

例えば、図４５に示すような光学系では、ビームスプリッタ２１３の設置角度や厚み誤差により、戻り光の光軸がズレる。そして、メインビーム用フォトディテクタ２１７の中央からいずれかの方向に少しでも外れることにより、ジャストフォーカス状態の場合の出力が０でなくなるため、結果的にフォーカシングエラーＦＥにオフセットがかかることになる。

本発明の目的は、ビームスプリッタの僅かな設置角度のズレ、微小な厚み誤差の影響を受けることなく良好なフォーカシングエラーが得られる光学ヘッド及びこれを用いた記録再生装置を提供することにある。

また、発光部、受光部、その他の部品等に厳しい位置精度を与えることなく、良好なフォーカシングエラー信号及びトラッキングエラー信号が得られる光学ヘッド及びこれを用いた記録再生装置の提供を目的とする。

上述した目的を達成するために提案される本発明に係る光学ヘッドは、所定の波長の光を出射する光源と、上記光源から出射された射出光を光ディスク上に集光するとともに上記光ディスクからの戻り光を集光する集光光学素子と、上記光ディスクで反射された戻り光を光路分岐し、上記光路分岐された戻り光を上記光源からの出射光と平行にする光路分岐光学素子と、上記光路分岐光学素子により光路分岐された戻り光が入射する位置に配設され、少なくとも上記光路分岐された戻り光を空間的に分割する光分割手段を有する複合光学素子と、上記光分割手段で空間的に分割された複数の戻り光をそれぞれ受光する複数の受光領域を有する受光部とを備え、上記光源は、互いに異なる波長の出射光を出射し、上記互いに異なる波長の出射光の上記光ディスクからの戻り光が上記光分割手段上のほぼ同じ位置に入射し、上記光源は、互いに近接して配設され、異なる波長の出射光を出射する複数の出射部を有し、上記光源と上記集光光学素子との間には、上記複数の出射部から出射される出射光の各々の光路を合成し、上記集光光学素子の光軸に合わす光路合成光学素子が配設され、上記光路合成光学素子の光路合成効果を有する領域以外の領域を上記光路分岐光学素子からの戻り光が通過する。

また、本発明に係る光学ヘッドは、所定の波長の光を出射する光源と、上記光源から出射された射出光を光ディスク上に集光するとともに上記光ディスクからの戻り光を集光する集光光学素子と、上記光ディスクで反射された戻り光を光路分岐し、上記光路分岐された戻り光を上記光源からの出射光と平行にする光路分岐光学素子と、上記光路分岐光学素子により光路分岐された戻り光が入射する位置に配設され、少なくとも上記光路分岐された戻り光を空間的に分割する光分割手段を有する複合光学素子と、上記光分割手段で空間的に分割された複数の戻り光をそれぞれ受光する複数の受光領域を有する受光部とを備え、上記光源は、互いに異なる波長の出射光を出射し、上記互いに異なる波長の出射光の上記光ディスクからの戻り光が上記光分割手段上のほぼ同じ位置に入射し、上記光源は、互いに近接して配設され、異なる波長の出射光を出射する複数の出射部を有し、上記光路分岐光学素子と上記光分割手段との間には、上記複数の出射部から出射された出射光の上記光ディスクからの戻り光の各々の光路を合成し、上記光分割手段上の同一位置に合わす光路合成光学素子が配設され、上記光路合成光学素子の光路合成効果を有する領域以外の領域を上記光源からの出射光が通過する。

さらに、本発明に係る光学ヘッドは、所定の波長の光を出射する光源と、上記光源から出射された射出光を光ディスク上に集光するとともに上記光ディスクからの戻り光を集光する集光光学素子と、上記光ディスクで反射された戻り光を光路分岐し、上記光路分岐された戻り光を上記光源からの出射光と平行にする光路分岐光学素子と、上記光路分岐光学素子により光路分岐された戻り光が入射する位置に配設され、少なくとも上記光路分岐された戻り光を空間的に分割する光分割手段を有する複合光学素子と、上記光分割手段で空間的に分割された複数の戻り光をそれぞれ受光する複数の受光領域を有する受光部と、上記光源と上記集光光学素子との間の光路上に配設され、上記光源からの出射光を回折させて複数の光ビームに分割する回折素子とを備え、上記光分割手段は、上記回折素子により回折された０次回折光の上記光ディスクからの戻り光の焦点位置近傍に配設され、上記０次回折光を複数の光ビームに分割する第１の分割手段と、上記回折素子により回折された±１次回折光の上記光ディスクからの戻り光の焦点位置近傍に配設され、上記±１次回折光を複数に分割する第２の分割手段とからなり、上記受光部は、上記第１の分割手段で分割された複数の０次回折光を受光することでフォーカシングエラー信号を得、上記第２の分割手段で分割された複数の±１次回折光を受光することでトラッキングエラー信号を得る。

また、上述した目的を達成するために提案される本発明に係る記録及び／又は再生装置は、光ディスクに対して情報を記録及び／又は再生する光学ヘッドと、上記光ディスクを回転駆動するディスク回転駆動手段とを備える記録及び／又は再生装置において、上記光学ヘッドは、所定の波長の光を出射する光源と、上記光源から出射された射出光を光ディスク上に集光するとともに上記光学ディスクからの戻り光を集光する集光光学素子と、上記光ディスクで反射された戻り光を光路分岐し、上記光路分岐された戻り光を上記光源からの出射光と平行にする光路分岐光学素子と、上記光路分岐光学素子により光路分岐された戻り光が入射する位置に配設され、少なくとも上記光路分岐された戻り光を空間的に分割する光分割手段を有する複合光学素子と、上記光分割手段で空間的に分割された複数の戻り光をそれぞれ受光する複数の受光領域を有する受光部とを備え、上記光源は、互いに異なる波長の出射光を出射し、上記互いに異なる波長の出射光の上記光ディスクからの戻り光が上記光分割手段上のほぼ同じ位置に入射し、上記光源は、互いに近接して配設され、異なる波長の出射光を出射する複数の出射部を有し、上記光源と上記集光光学素子との間には、上記複数の出射部から出射される出射光の各々の光路を合成し、上記集光光学素子の光軸に合わす光路合成光学素子が配設され、上記光路合成光学素子の光路合成効果を有する領域以外の領域を上記光路分岐光学素子からの戻り光が通過する。

また、本発明に係る記録及び／又は再生装置は、光ディスクに対して情報を記録及び／又は再生する光学ヘッドと、上記光ディスクを回転駆動するディスク回転駆動手段とを備える記録及び／又は再生装置において、上記光学ヘッドは、所定の波長の光を出射する光源と、上記光源から出射された射出光を光ディスク上に集光するとともに上記光学ディスクからの戻り光を集光する集光光学素子と、上記光ディスクで反射された戻り光を光路分岐し、上記光路分岐された戻り光を上記光源からの出射光と平行にする光路分岐光学素子と、上記光路分岐光学素子により光路分岐された戻り光が入射する位置に配設され、少なくとも上記光路分岐された戻り光を空間的に分割する光分割手段を有する複合光学素子と、上記光分割手段で空間的に分割された複数の戻り光をそれぞれ受光する複数の受光領域を有する受光部とを備え、上記光源は、互いに異なる波長の出射光を出射し、上記互いに異なる波長の出射光の上記光ディスクからの戻り光が上記光分割手段上のほぼ同じ位置に入射し、上記光源は、互いに近接して配設され、異なる波長の出射光を出射する複数の出射部を有し、上記光路分岐光学素子と上記光分割手段との間には、上記複数の出射部から出射された出射光の上記光ディスクからの戻り光の各々の光路を合成し、上記光分割手段上の同一位置に合わす光路合成光学素子が配設され、上記光路合成光学素子の光路合成効果を有する領域以外の領域を上記光源からの出射光が通過する。
さらに、本発明に係る記録及び／又は再生装置は、光ディスクに対して情報を記録及び／又は再生する光学ヘッドと、上記光ディスクを回転駆動するディスク回転駆動手段とを備える記録及び／又は再生装置において、上記光学ヘッドは、所定の波長の光を出射する光源と、上記光源から出射された射出光を光ディスク上に集光するとともに上記光学ディスクからの戻り光を集光する集光光学素子と、上記光ディスクで反射された戻り光を光路分岐し、上記光路分岐された戻り光を上記光源からの出射光と平行にする光路分岐光学素子と、上記光路分岐光学素子により光路分岐された戻り光が入射する位置に配設され、少なくとも上記光路分岐された戻り光を空間的に分割する光分割手段を有する複合光学素子と、上記光分割手段で空間的に分割された複数の戻り光をそれぞれ受光する複数の受光領域を有する受光部と、上記光源と上記集光光学素子との間の光路上に配設され、上記光源からの出射光を回折させて複数の光ビームに分割する回折素子とを備え、上記光分割手段は、上記回折素子により回折された０次回折光の上記光ディスクからの戻り光の焦点位置近傍に配設され、上記０次回折光を複数の光ビームに分割する第１の分割手段と、上記回折素子により回折された±１次回折光の上記光ディスクからの戻り光の焦点位置近傍に配設され、上記±１次回折光を複数に分割する第２の分割手段とからなり、上記受光部は、上記第１の分割手段で分割された複数の０次回折光を受光することでフォーカシングエラー信号を得、上記第２の分割手段で分割された複数の±１次回折光を受光することでトラッキングエラー信号を得る。

本発明の光学ヘッドによれば、光路分岐光学素子が光路分岐された戻り光を光源からの出射光と平行にするので、光路分岐光学素子の設置角度や厚み誤差の影響を軽減することができ、良好なフォーカシングエラー信号が得られるものである。また、フォトディテクタに入射する前に予め光分割手段によりビーム分割するので、フォトディテクタ受光面の位置精度の要求を低減することができる。したがってフォトディテクタの製造コストを抑え、且つ、信頼性を向上させることができる。

また、本発明の光学ヘッドによれば、従来のようにフォトディテクタ上でビーム分割するのではなく、フォトディテクタに入射する前に予めプリズム等でビーム分割するので、フォトディテクタ受光面の位置精度の要求を軽減することが可能である。すなわち、フォトディテクタ４分割受光面のそれぞれの面積を適当な大きさに確保しておけば、４本のビームが各面に当たりさえすれば位置は問われないので厳しい位置精度を必要としない。すなわち、厳しい位置精度がなくても、良好なフォーカスシングエラー信号、トラッキングエラー信号を生成することができる。したがって、フォトディテクタの製造コストを低く抑えることができ、さらに、光学ヘッド製造工程におけるフォトディテクタの位置調整を簡単にすることができ、且つ、信頼性を向上させることが可能となる。

さらに、本発明の光学ヘッドは、光ビームが往路、復路共に同じ光学素子を通過することによって、光学部品の厳しい設置精度を要求することなく、良好なフォーカシングエラーが得られる。また、光学ヘッドのベース形状や製造方法、あるいは、その他の部品の形状や配置方法の拘束を緩和し、選択範囲を拡大できる。したがって、信頼性を向上し、且つ、設計時における自由度や製造方法の選択肢を増大し、コストを低減することができる。

また、本発明の光学ヘッドによれば、光分割手段が、メインビームを分割する第１の分割手段と、サイドビームを分割する第２の分割手段を有するように構成したので、メインビーム用及びサイドビーム用のＰｕｓｈ−Ｐｕｌｌ信号を得るための入射ビーム位置に対するフォトディテクタの位置精度の要求を軽減することが可能である。すなわち、メインビーム用フォトディテクタ４分割受光面及びサイドビーム用フォトディテクタ２分割受光面のそれぞれの面積を適当な大きさに確保しておけば、メインビーム及びサイドビームが第１の分割手段及び第２の分割手段の各面に当たりさえすれば位置は問われないので厳しい位置精度を必要としない。そして、厳しい位置精度がなくても、良好なフォーカシングエラー信号、トラッキングエラー信号を検出することができる。これにより、従来方式に比べ、フォトディテクタのビーム分割線の位置精度を緩和させることができ、光ピックアップ装置へのフォトディテクタの組込コストの抑制、及びフォトディテクタ自体の製造コストの抑制が可能とし、且つ、信頼性を向上させることが可能となる。

本発明の記録及び／又は再生装置は、光路分岐光学素子が光路分岐された戻り光を光源からの出射光と平行にするので、光路分岐光学素子の設置角度や厚み誤差の影響を軽減することができ、良好なフォーカシングエラーが得られ、信頼性を向上させることができるので記録及び／又は再生動作を適切に行うことができる。また、光学ヘッドがフォトディテクタに入射する前に予め光分割手段によりビーム分割するので、フォトディテクタ受光面の位置精度の要求を低減することができ、信頼性を向上させることができるので記録及び／又は再生動作を適切に行うことができる。

また、本発明の記録及び／又は再生装置によれば、光学ヘッドがフォトディテクタに入射する前に予め光分割手段によりビーム分割するので、フォトディテクタ受光面の位置精度の要求を低減することができ、信頼性を向上させることができるので記録及び／又は再生動作を適切に行うことができる。

以下、本発明を適用した光学ヘッド及びこの光学ヘッドを用いた記録再生装置について、図面を参照して説明する。

本発明が適用された記録再生装置１は、図１に示すように、例えば、ＣＤ(Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、情報の追記が可能とされるＣＤ−Ｒ（Recordable）及びＤＶＤ−Ｒ（Recordable）、情報の書換えが可能とされるＣＤ−ＲＷ（ReWritable）、ＤＶＤ−ＲＷ（ReWritable）、ＤＶＤ＋ＲＷ（ReWritable）等の光ディスクや、さらに発光波長が短い４０５ｎｍ程度（青紫色）の半導体レーザを用いた高密度記録が可能な光ディスクや、光磁気ディスク等の光ディスク２に対して情報の記録及び／又は再生（以下では記録再生と記述する。）を行うことができるようにされている。特に、以下で記録再生装置１は、光ディスク２としてＣＤ又はＤＶＤを用い、これらＣＤ又はＤＶＤから情報の再生あるいは記録を行うものとして説明する。

記録再生装置１は、光ディスク２から情報の記録再生を行う光学ヘッド３と、光ディスク２を回転駆動するディスク回転駆動機構４と、光学ヘッド３を光ディスク２の径方向に移動させる送り機構５と、これら光学ヘッド３、ディスク回転駆動機構４、送り機構５を制御する制御部６とを備えている。

ディスク回転駆動機構４は、光ディスク２が載置されるディスクテーブル７と、このディスクテーブル７を回転駆動するスピンドルモータ８とを有している。送り機構５は図示しないが、光学ヘッド３を支持する支持ベースと、この支持ベースを移動可能に支持する主軸及び副軸と、支持ベースを移動させるスレッドモータとを有している。

制御部６は、図１に示すように、送り機構５を駆動制御して光ディスク２の径方向に対する光学ヘッド３の位置を制御するアクセス制御回路９と、光学ヘッド３の二軸アクチュエータを駆動制御するサーボ回路１０と、これらアクセス制御回路９、サーボ回路１０を制御するドライブコントローラ１１とを有している。また、この制御部６は、光学ヘッド３からの信号を復調処理する信号復調回路１２と、復調処理された信号を誤り訂正する誤り訂正回路１３と、誤り訂正された信号を外部コンピュータ等の電子機器に出力するためのインターフェース１４とを有している。

以上のように構成された記録再生装置１は、ディスク回転駆動機構４のスピンドルモータ８によって、光ディスク２が載置されたディスクテーブル７を回転駆動し、制御部６のアクセス制御回路９からの制御信号に応じて送り機構５を駆動制御し、光学ヘッド３を光ディスク２の所望の記録トラックに対応する位置に移動することで、光ディスク２に対して情報の記録再生を行う。

ここで、上述した記録再生用光学ヘッドについて詳しく説明する。

本発明を適用した光学ヘッド２１は、図２に示すように、光源２２と、この光源２２から出射された射出光を光ディスク２上に集光する集光光学素子である対物レンズ２７と、光路分岐光学素子であるビームスプリッタ２５と、複合光学素子２３と、受光部２９から構成されている。

この光源２２は、所定の波長又は互いに異なる波長の出射光を出射する半導体レーザである。さらに、この光源２２は、互いに異なる波長の出射光を出射する複数の出射部を有するものであってもよい。本実施例では、この光源は、２波長半導体レーザであり、例えば、図３に示すように、波長が例えば７８０ｎｍ程度のレーザ光と波長が例えば６５０ｎｍ程度のレーザ光とを互いに近接して配設された出射部２２ａ、２２ｂとからそれぞれ出射する半導体レーザを有している。この半導体レーザは、発光出力を自動制御するためのモニター用フォトディテクタを有する複合発光素子である。この出射部２２ａ，２２ｂの間隔は１００〜３００μｍ程度とされている。

この光源２２は、光ディスク２がＣＤフォーマットとされた光ディスクである場合に、ドライブコントローラ１１からの制御信号に基づき波長が略７８０ｎｍのレーザ光を出射し、光ディスク２がＤＶＤフォーマットとされた光ディスクである場合に、ドライブコントローラ１１からの制御信号に基づき波長が略６５０ｎｍのレーザ光を出射するように切り換え可能である。

集光光学素子である対物レンズ２７は、２つの焦点を有する２波長用の対物レンズ２７である。ここで、本実施例では、光源２２に２つの出射部を有する２波長半導体レーザを用いたため、２波長用の対物レンズ２７を用いたが、光源が１つの波長の光を出射するものを用いた場合は、対物レンズも１波長用のものでもよい。

この対物レンズ２７は、図示しない２軸アクチュエータによって移動自在に支持されている。そして、この対物レンズ２７は、後述する受光部により受光された光ディスク２からの戻り光により生成されたトラッキングエラー信号及びフォーカシングエラー信号に基づいて、２軸アクチュエータにより移動操作されることにより、光ディスク２に近接離間する方向及び光ディスク２の径方向の２軸方向へ移動される。そして、対物レンズ２７は、光源２２から出射されるレーザ光が光ディスク２の信号記録面上で常に焦点が合うように、このレーザ光を集束するとともに、この集束されたレーザ光を光ディスク２の信号記録面上に形成された記録トラックに追従させる。

光路分岐光学素子であるビームスプリッタ２５は、例えば、光源２２側に形成されたハーフミラー面２５ａと、光源２２から遠い面に形成されたミラー面２５ｂから構成される。このハーフミラー面２５ａは、入射したレーザ光の一部を反射し、残りの一部を透過する。そして、ビームスプリッタ２５は、図２に示すように、光源２２と対物レンズ２７の光路の間に設けられる。

このビームスプリッタ２５は、光ディスク２で反射された戻り光を光路分岐し、この光路分岐した分岐光を光源２２からの出射光と平行にする。ビームスプリッタ２５と対物レンズ２７の間には、通過した光を平行光とするコリメータレンズ２６が配設される。コリメータレンズ２６と対物レンズ２７の間には、コリメータレンズ２６を通過したレーザ光を所定の開口数ＮＡに絞る開口絞り３５が設けられる。

ここで、対物レンズ２７には、コリメータレンズ２６より径の小さいものが用いられる。そのため、対物レンズ２７がディスクを読むために移動したときも、コリメータレンズ２６と対物レンズ２７の光軸がズレて光が欠けてしまうことはない。開口絞り３５は、対物レンズ２７より径の大きいコリメータレンズ２６を通過した読み取り以外のレーザ光を取り除くために設けられている。

複合光学素子２３は、図２に示すように、光源２２とビームスプリッタ２５の間の光路上に配設される。複合光学素子２３は、図４〜６に示すように、出射光Ｅ１が入射する往路側には、光を透過させる素子を有し、光ディスクからの戻り光Ｆ１が入射する復路側には、戻り光が入射する位置の光源側に設けられた反射手段であるミラー面２３ａと、このミラー面２３ａで反射した戻り光が入射する位置に設けられる光分割手段を有している。

この光分割手段は、略四角錐状に形成されたビーム分割プリズム３０である。図７、図８に示すように、略四角錐の矩形状の面を底面としたときの頂点に入射した戻り光は、この分割プリズム３０に入射する戻り光を空間的に４分割する。この分割プリズム３０は、後述する回折格子で分割された３ビームにおけるメインビーム４０の光軸に対して直交するように配設されている。

複合光学素子２３は、樹脂材料を射出成型することにより形成される。尚、複合光学素子２３を形成する材料としては、樹脂材料に限定されるものではなく、硝材等の透光性を有する光学材料を用いることができ、さらにこれらの光学材料の組み合わせにより、部分的に材料構成を変えるようにしてもよい。

複合光学素子２３とビームスプリッタ２５の間には、板状光学素子２４が設けられている。この板状光学素子２４は、その往路側に入射した光ビームを回折させて複数の光ビームに分割する３ビーム生成用回折格子２４ａを備える。この３ビーム用生成回折格子２４ａは、入射したビームを０次光及び±１次光からなる３ビームに分割させて出射する。この３ビーム用生成回折格子２４ａにより、分割された複数の光ビームにより、トラッキングエラー信号を得ることができる。

また、板状光学素子２４は、その復路側に入射した光ビームを回折させて、ある特定の波長の光ビームを回折する光路合成用回折格子２４ｂを備える。この光路合成用回折格子２４ｂは、互いに近接して配設された出射部２２ａ，２２ｂから発射されたレーザ光を分割プリズム３０の同一位置に一致するように回折できる。

そして、光路合成用回折格子２４ｂに回折されたレーザ光は各々の光路を合成し、同一位置に一致する。この光路合成用回折格子２４ｂは、例えば、波長６５０ｎｍのレーザ光を透過し、波長７８０ｎｍのレーザ光を回折することにより、波長６５０ｎｍのレーザ光の光路と同じ光路とさせる。このように、光路合成用回折格子２４ｂは、異なる出射部から出たレーザ光を共に分割プリズム３０の頂点に照射することができる。

ここで、波長６５０ｎｍのレーザ光を透過し、波長７８０ｎｍのレーザ光を回折させることにより、分割プリズム３０の頂点への入射角は異なるが、分割プリズムの斜面は、それぞれのレーザ光の入射角で全反射しないように構成されている。また、受光部２９も、この入射角に影響を受けないように構成されている。よって、光路合成用回折格子２４ｂは、異なる出射部から出たレーザ光を共に受光部２９で受光できるように分割プリズム３０の頂点に照射させることができる。

尚、ここでは、この板状光学素子２４の復路側に、光路合成用回折格子を設けたが、往路側に、光路合成用回折格子を設けてもよい。

往路側に設けられた光路合成用回折格子は、複数の出射部から出射される出射光の各々の光路を合成し、対物レンズ２７の光軸に合わすように回折することができる。そして、この光路合成用回折格子により回折された、複数の出射部から出射された出射光は、対物レンズ２７の光軸で同一の光路となっているので、分割プリズム３０のほぼ同じ位置に入射することになる。

受光部２９は、第１の受光部と第２の受光部からなる。第１の受光部は、メインビーム用のフォトディテクタ３１であり、分割プリズム３０で空間的に分割された複数の戻り光をそれぞれ受光する複数の受光領域を有している。このフォトディテクタは、図９に示すように、互いに直交する一組の分割線によって４等分割された各受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを有している。

第２の受光部は、板状光学素子２４で回折された複数の光ビームの内、±１次光である２つのサイドビームをそれぞれ受光する一組の略方形状のサイドビーム用フォトディテクタ３２，３３がそれぞれ配設されている。そして、このサイドビーム用フォトディテクタ３２，３３は、図９に示すように、メインビーム用フォトディテクタ３１の両側に位置する。

次に、この光学ヘッド２１における、光源２２から出射されたレーザ光の光路について説明する。

図２に示すように、光源２２の出射部２２ａ，２２ｂより出射した光ビームは、複合光学素子２３を透過し、板状光学素子２４の３ビーム生成用回折格子２４ａで０次回折光（以下メインビームという）及び±１次回折光（以下サイドビームという）からなる３ビームに分割されて出射し、ビームスプリッタ２５のハーフミラー面２５ａで反射される。このとき、ハーフミラー面２５ａを透過した光は、後の工程には影響を及ばさない。

ハーフミラー面２５ａで反射された光ビームは、コリメータレンズ２６を通って平行光となり、開口絞り３５で絞られ、対物レンズ２７で光ディスク２の記録面１５上に集光される。

光ディスク２に集光された光は、光ディスク２で反射し、上記メインビーム及び上記サイドビーム（以下合わせて戻り光という）は、対物レンズ２７、コリメータレンズ２６を透過し、再びビームスプリッタ２５に入射する。ビームスプリッタ２５に入射した戻り光は、ハーフミラー面２５ａを透過し、ミラー面２５ｂで反射して再度ハーフミラー面２５ａを通過して出射される。この戻り光がビームスプリッタ２５に入出するときのハーフミラー面２５ａで反射した光は、後の工程には影響を及ばさない。このビームスプリッタ２５から出射する戻り光は、光源２２から出射されビームスプリッタ２５に入射する出射光と平行となる。

このように、光ディスク２からの戻り光は、ハーフミラー面２５ａと反対側のミラー面２５ｂで反射し、再びハーフミラー面２５ａから出射させることにより、ビームスプリッタ２５の設置角度及び厚み誤差によらず、光源２２からの出射光と平行とされる。

このとき、図１０に示すように、ビームスプリッタ２５の設置角度がズレたとき、本願を適用した光学ヘッド２１では、ズレはＸ１となる。このズレＸ１は、従来のようなビームスプリッタを透過するタイプの光学ヘッドの場合のズレＸ２に比べて小さい。このように、ビームスプリッタ２５の設置角度及び厚み誤差の影響を受けにくく、常に光源２２からの出射光と平行とされるので、厳しい位置精度を軽減することができる。

ハーフミラー面２５ａを通過して出射された戻り光は、光源２２から射出される光路から分離されて、再び板状光学素子２４に入射し、光路合成用回折格子２４ｂにおいて、２波長半導体レーザの近接して設けられる互いに異なる波長の出射光を出射する出射部２２ａ，２２ｂから射出される長波長の出射光と短波長の出射光の光軸が光分割手段への入射位置で一致するように回折して射出される。

この互いに異なる波長の出射光を出射する出射部２２ａ，２２ｂから出射される出射光の光軸が光分割手段の入射位置で一致することを図１１を用いて、さらに詳しく説明する。

すなわち、図３及び図１１に示すように、出射部２２ｂは対物レンズ２７の光軸上に配設されている。出射部２２ｂから出射された短波長用のレーザ光Ｌｂは、対物レンズ２７の光軸を通過して短波長用のディスク２ｂで反射される。これに対し、出射部２２ａは、光軸から１００〜３００μｍ程度離間して配設されている。このように、出射部２２ａから出射された長波長用のレーザ光Ｌａは、対物レンズ２７の中心で出射部２２ｂから出射されたレーザ光Ｌｂと交差し、長波長用のディスク２ａで反射される。

長波長用のレーザ光Ｌａは、光路合成用回折格子２４ｂに入射したとき、短波長用レーザ光Ｌｂと離間している。この長波長用のレーザ光Ｌａは、光路合成用回折格子２４ｂにより、回折され、短波長用レーザ光Ｌｂの光軸に合わせられる。

すなわち、図１２に示すように、光路合成用回折格子２４ｂは、出射部２２ａ，２２ｂから出射されたレーザ光の光路を合成し、後述する分解プリズム３０に入射するときは、分割プリズム３０の頂点に合わすことができる。このとき、図１２に示すように、短波長用レーザ光Ｌｂは、光路合成用回折格子２４ｂを透過される。また、ここで、光路合成用回折格子２４ｂの位置が図１２中矢印Ｇのように移動したときは、回折格子の幅を変更し、回折角度を変更することで対応できる。

３ビーム用生成回折格子２４ａ及び光路合成用回折格子２４ｂは、その回折格子の幅により回折される角度が決定され、その回折格子の向きに対して垂直な方向に回折される。そして、３ビーム用生成回折格子２４ａは、図１３（ａ）に示すように、左右対称の連続した格子形状のものが用いられる。これに対して、光路合成用回折格子２４ｂは、図１３（ｂ）に示すように、格子の片側にできるたけ多くの光量を曲げるため、非対称な格子形状のもの、または階段形状のものが用いられる。

このとき、出射部２２ｂを光軸上に配設したのは、出射部２２ｂから出射されるレーザ光の波長が出射部２２ａから出射されるレーザ光の波長より短く、２波長対物レンズ２７での集光精度が必要となるからである。出射部２２ｂを光軸上に配設することで、厳しい位置精度を必要とすることなく良好なエラー信号を得ることができる。

再び複合光学素子２３に入射した戻り光は、図４、図６に示すように、ミラー面２３ａで反射され、分割プリズム３０に入射する。上記ミラー面２３ａは、戻り光の入射角を臨界角以上とし、全反射面として用いることができる。

図７、図８に示すように、分割プリズム３０は、略四角錐形状であり、メインビームの焦点付近で、メインビームの中心がその頂点に入射するように配設されている。この分割プリズム３０に入射した戻り光の内、頂点近傍に入射したメインビームは、四角錐の底面を除く４面の各面に当たる部分によって異なる方向に屈折し、４本の光ビームに分割され、複合光学素子２３の直下に置かれたメインビーム用フォトディティタ３１の受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに入射する。

尚、この分割プリズム３０は図１４（ａ），（ｂ）に示すように、四角錐の４本の稜線の内、対向する２本の稜線を途中から削り落とすことにより、サイドビーム用の斜面３０ｅ，３０ｆを設けることができ、この斜面３０ｅ，３０ｆに入射した２本のサイドビームは、分割プリズム３０を透過し、サイドビーム用フォトディテクタ３２，３３に入射する。

このように、光源２２から出射されたレーザ光が光ディスク２で反射するまでの往路と、光ディスクで反射されたレーザ光が受光部に入射するまでの復路において、共に同じ光学素子内を通過する。すなわち、上述のように、光源２２より出射した光ビームは、複合光学素子２３を透過することで、往復路において同じ光学素子内を通過することになる。

したがって、図１５に示すように、ある光学素子が傾斜していたときでも、往路でその光学素子が通過する際に発生したズレＸ３は、復路でその光学素子を通過するときにうち消すズレＸ４が発生する。よって、途中の光学素子がズレたときも、光学ヘッドとしてズレは生じない。ここでは、短波長用の出射部２２ｂについてのズレについてのみ説明したが、長波長用の出射部２２ａから出射されるレーザ光についても同様に、途中の光学素子のズレによる光路のズレは解消される。

尚、本実施例では、３ビーム用生成用回折格子２４ａ及び光路合成用回折格子２４ｂは同じ板状光学素子２４として設けられているが、お互い別々の光学素子として形成した場合でも次のようにすることで、対応することができる。

すなわち、往路で３ビーム用生成用回折格子を通過したレーザ光は、復路において、回折効果を有する領域以外の領域を通過させる。また、復路で光路合成用回折格子を通過するレーザ光は、往路において、光路合成効果を有する領域以外の領域を通過させる。このように往復路において、同じ光学素子内を通過させたレーザ光は、光学素子が傾斜した場合においても良好な、フォーカシングエラー信号及びトラッキングエラー信号が得られる。

メインビーム用フォトディテクタ３１は、図９に示すように、４分割されて受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに分割されており、分割プリズム３０で分割された４本のメインビームがそれぞれ異なる受光領域に入射するように配設されている。また、サイドビーム用フォトディテクタ３２，３３は、メインビーム用フォトディテクタ３１の横に２箇所あり、２本のサイドビームは、分割プリズム３０の斜面３０ｅ，３０ｆを透過した後に、それぞれの受光部に入射するように配設されている。

以上のような光学系で構成された光学ヘッド及びこれを用いた記録再生装置において、フォーカシングエラー信号は以下のように得られる。

対物レンズ２７が正規の位置にあり、光ディスク２に照射された光ビームが、信号記録面に対し、ジャストフォーカスの状態であれば、図１６（ｂ）に示すように、分割プリズム３０に入射するビームが略円形となる。分割プリズム３０に入射したメインビームは４本のビームに分割されて、図１７（ｂ）に示すようにメインビーム用フォトディテクタ３１の４分割受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに照射される。ここで、分割プリズム３０に入射するビームは略円形であるから、分割された４本の光量はほぼ均等になり、メインビーム用フォトディテクタ３１の４つの受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄには略均等な量の光が入射することになる。

対物レンズ２７が光ディスク２に近づきすぎると、ジャストフォーカスの状態から外れて、戻り光がビームスプリッタ２５を通過することで発生した非点収差によって、図１６（ａ）に示すように、分割プリズム３０に入射するビームは受光領域Ａ，Ｃに跨った楕円形となる。この楕円形ビームが分割プリズムで４本に分割されるとき、プリズムの４面の内、ビームの大部分が当たる対向する２面とそうでない２面に分かれるので、図１７（ａ）に示すようにフォトディテクタ２９の４分割受光面Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに入射する光量は、ＡとＣで大、ＢとＤで小となる。

同様に、対物レンズ２７が光ディスク２から遠すぎると、図１６（ｃ）に示すように、図１６（ａ）の場合と同様に母線方向が９０°傾斜した楕円形となるので、図１７（ｃ）に示すようにメインビーム用フォトディテクタ３１に入射する光量は、ＡとＣで小、ＢとＤで大となる。

ここで、メインビーム用フォトディテクタ３１の４つの受光面Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄからの出力をそれぞれＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤとすると、フォーカシングエラー信号ＦＥは、式（１）から得ることができる。

ＦＥ＝（ＳＡ＋ＳＣ）−（ＳＢ＋ＳＤ）・・・・式（１）
すなわち、ジャストフォーカスの場合図１７（ｂ）では、ＦＥ＝０となり、対物レンズ２７が光ディスク２に近すぎる場合図１７（ａ）では、ＦＥが正となり、遠すぎる場合図１７（ｃ）では、ＦＥが負となる。従来の非点収差方式と同様な構成のフォーカスサーボ系を構築すれば、対物レンズ２７のフォーカス位置を適正に制御することができる。

また、トラッキングエラー信号については、従来と同じく３ビーム方式によって得られる。すなわち、３ビーム生成用回折格子２４ａで分割された±１次光をそれぞれサイドビーム用フォトディテクタ３２，３３で受光し、±１次光の各出力の差分を検出することによってトラッキングサーボを行うようにしている。

本発明を適用した光学ヘッド２１は、ハーフミラー面２５ａとミラー面２５ｂを備えたビームスプリッタ２５が光路分岐された戻り光を光源からの出射光と平行にするので、光路分岐光学素子の設置角度や厚みに影響を受けにくく、良好なフォーカシングエラー信号を得ることができる。

また、本発明を適用した光学ヘッド２１は、フォトディテクタに入射する前に予めプリズム等でビーム分割するので、フォトディテクタ受光面の位置精度の要求を軽減することが可能である。すなわち、フォトディテクタ４分割受光面のそれぞれの面積を適当な大きさに確保しておけば、４本のビームが各面に当たりさえすれば位置は問われないので厳しい位置精度を必要としない。すなわち、厳しい位置精度がなくても、良好なフォーカスシングエラー信号、トラッキングエラー信号を生成することができる。したがって、フォトディテクタの製造コストを低く抑えることができ、さらに、光学ヘッド製造工程におけるフォトディテクタの位置調整を簡単にすることができ、且つ、信頼性を向上させることが可能となる。

さらに、本発明に係る光学ヘッドによれば、往路光、復路光共に同じ光学素子を通過させる構成であることにより、従来では受発光部の厳しい位置精度により決定されていた、光学ヘッドのベース部分の形状や製造方法、あるいはその他の部品の形状や配置方法の選択範囲が拡大できる。例えば、ある光学素子が傾斜することによって往路光の軸ズレが発生しても、復路光が再びその素子を通過することで、そのズレをキャンセルすることで取り除き、受発光部の相対位置が変化することはない。したがって、部品精度による信頼性が向上し、且つ、設計時の自由度を増大させ、製造方法の選択肢を増やすことができ、光学ヘッドのコスト抑制が可能となる。このように、低コスト且つ高信頼性の光学ヘッド及びこれを用いた記録再生装置を提供することが可能である。

また、本発明を適用した記録及び／又は再生装置は、光学ヘッドがフォトディテクタに入射する前に予め光分割手段によりビーム分割するので、フォトディテクタ受光面の位置精度の要求を低減することができ、信頼性を向上させることができるので記録及び／又は再生動作を適切に行うことができる。

上述の光学ヘッド２１において、光源には、波長が７８０ｎｍ程度及び６５０ｎｍ程度のレーザ光を２つの出射部から出射させる２波長型半導体レーザを用いたが、これに限られるものではなく、波長が４０５ｎｍ程度のレーザ光を出射させる出射部と、波長が７８０ｎｍ程度又は６５０ｎｍ程度のレーザ光を出射させる出射部とを備えるように構成してもよい。

また、波長が例えば、７８０ｎｍ程度、６５０ｎｍ程度及び４０５ｎｍ程度のレーザ光を出射させる出射部を備えた、３波長型半導体レーザを用いてもよい。尚、３波長型半導体レーザを用いるときには、波長依存性の液晶素子をビームスプリッタと対物レンズとの間に挿脱自在に配置するようにする。３波長型半導体レーザ及び波長依存性の液晶素子を備えた光学ヘッドにおいては、３種類の波長に対応した光ディスクの記録及び／又は再生を適切に行うことができる。

上述の光学ヘッド２１において、板状光学素子２４は、複合光学素子２３とビームスプリッタ２５の間に設けられているが、ビームスプリッタ２５と対物レンズ２７との間に設けるように構成しても良い。

尚、この光学ヘッド２１において、複合光学素子２３及び板状光学素子２４は、別々に形成されているが、一体として形成されてもよい。

次に、複合光学素子２３及び板状光学素子２４を一体とした光学ヘッド４２について説明する。尚、以下の説明において、上述した光学ヘッド２１と共通する部分については、共通の符号を付して詳細な説明は省略する。

本発明を適用した光学ヘッド４２は、図１８に示すように、光源２２と、この光源２２から出射された射出光を光ディスク２上に集光する集光光学素子である対物レンズ２７と、光路分岐光学素子であるビームスプリッタ２５と、複合光学素子４３と、受光部２９から構成されている。

複合光学素子４３は、上述の複合光学素子２３と同様に、戻り光が入射する位置の光源側に設けられた反射手段であるミラー面２３ａと、このミラー面２３ａで反射した戻り光が入射する位置に設けられる分割プリズム３０を有している。

また、複合光学素子４３は、その往路側に入射した光ビームを回折させて複数の光ビームに分割する３ビーム生成用回折格子４３ａを備える。この３ビーム用生成回折格子４３ａは、入射したビームを０次光及び±１次光からなる３ビームに分割させて出射する。この３ビーム用生成回折格子２４ａにより、分割された複数の光ビームにより、トラッキングエラー信号を得ることができる。

複合光学素子４３は、その復路側に入射した光ビームを回折させて、ある特定の波長の光ビームを回折する光路合成用回折格子４３ｂを備える。この光路合成用回折格子４３ｂは、互いに近接して配設された出射部２２ａ，２２ｂから発射されたレーザ光を分割プリズム３０の同一位置に一致するように回折できる。そして、光路合成用回折格子４３ｂに回折されたレーザ光は各々の光路を合成し、同一位置に一致する。この光路合成用回折格子４３ｂは、例えば、波長６５０ｎｍのレーザ光を透過し、波長７８０ｎｍのレーザ光を回折することにより、波長６５０ｎｍのレーザ光の光路と同じ光路とさせる。このように、光路合成用回折格子４３ｂは、異なる出射部から出たレーザ光を共に分割プリズム３０の頂点に照射することができる。

複合光学素子４３は、樹脂材料を射出成型することにより形成される、尚、複合光学素子４３を形成する材料としては、樹脂材料に限定されるものではなく、硝材等の透光性を有する光学材料を用いることができ、さらにこれらの光学材料の組み合わせにより、部分的に材料構成を変えるようにしてもよい。

尚、ここでは、この板状光学素子４３の復路側に、光路合成用回折格子を設けたが、往路側に、光路合成用回折格子を設けてもよい。

次に、この光学ヘッド４２における、光源２２から出射されたレーザ光の光路について説明する。

図１８に示すように、光源２２の出射部２２ａ，２２ｂより出射した光ビームは、複合光学素子４３の３ビーム生成用回折格子４３ａで０次回折光（以下メインビームという）及び±１次回折光（以下サイドビームという）からなる３ビームに分割されて出射し、ビームスプリッタ２５のハーフミラー面２５ａで反射される。このとき、ハーフミラー面２５ａを透過した光は、後の工程には影響を及ばさない。ハーフミラー面２５ａで反射された光ビームは、コリメータレンズ２６を通って平行光となり、対物レンズ２７で光ディスク２の記録面１５上に集光される。

光ディスク２に集光された光は、光ディスク２で反射し、上記メインビーム及び上記サイドビーム（以下合わせて戻り光という）は、対物レンズ２７、コリメータレンズ２６を透過し、再びビームスプリッタ２５に入射する。ビームスプリッタ２５に入射した戻り光は、ハーフミラー面２５ａを透過し、ミラー面２５ｂで反射して再度ハーフミラー面２５ａを通過して出射される。この戻り光がビームスプリッタ２５に入出するときのハーフミラー面２５ａで反射した光は、後の工程には影響を及ばさない。このビームスプリッタ２５から出射する戻り光は、光源から出射されビームスプリッタ２５に入射する出射光と平行となる。

ハーフミラー面２５ａを通過して出射された戻り光は、光源２２から射出される光路から分離されて、再び複合光学素子４３に入射し、光路合成用回折格子４３ｂにおいて、２波長半導体レーザの近接して設けられる互いに異なる波長の出射光を出射する出射部２２ａ，２２ｂから射出される長波長の出射光と短波長の出射光の光軸が光分割手段への入射位置で一致するように回折される。

光路合成用回折格子４３ｂで光路を合致させられたレーザ光は、ミラー面２３ａで反射され、分割プリズム３０に入射する。上記ミラー面２３ａは、戻り光の入射角を臨界角以上とし、全反射面として用いることができる。

尚、この分割プリズムは、図１４（ａ），（ｂ）に示すように、四角錐の４本の稜線の内、対応する２本の稜線を途中から削り落とすことにより、サイドビーム用の斜面３０ｅ、３０ｆを設けることができ、この斜面３０ｅ，３０ｆに入射した２本のサイドビームは、分割プリズム３０を透過し、サイドビーム用フォトディテクタ３２，３３に入射する。

このことにより、ある光学素子が傾斜していたときでも、上述の光学ヘッド２１の場合と同様に、往路でその光学素子が通過する際に発生したズレは、復路でその光学素子を通過するときにうち消すズレが発生する。このように往復路において、同じ光学素子内を通過させたレーザ光は、光学素子が傾斜した場合においても良好な、フォーカシングエラー信号及びトラッキングエラー信号が得られる。

メインビーム用フォトディテクタ３１は、図９に示すように、４分割されて受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに分割されており、分割プリズム３０で分割された４本のメインビームがそれぞれ異なる受光領域に入射するように配設されている。また、サイドビーム用フォトディテクタ３２，３３は、メインビーム用フォトディテクタ３１の横に２箇所あり、２本のサイドビームは、分割プリズム３０を透過し、それぞれの受光部に入射するように配設されている。

以上のような光学系で構成された光学ヘッド４２において、フォーカシングエラー信号及びトラッキングエラー信号の算出方法については、先に述べた光学ヘッド２１のときと同様であるので、省略する。この得られたフォーカシングエラー信号によりフォーカス位置を適正に制御でき、トラッキングエラー信号によりトラッキングサーボを行うことができる。

また、以上のように構成された光学ヘッド４２は、図１で示す光学ヘッド２１と同様に、記録及び／又は再生装置にも用いられるものである。

本発明を適用した光学ヘッド４２は、ハーフミラー面２５ａとミラー面２５ｂを備えたビームスプリッタ２５が光路分岐された戻り光を光源からの出射光と平行にするので、光路分岐光学素子の設置角度や厚みに影響を受けることなく、良好なフォーカシングエラー信号を得ることができる。

また、本発明を適用した光学ヘッドは、フォトディテクタに入射する前に予めプリズム等でビーム分割するので、フォトディテクタ受光面の位置精度の要求を軽減することが可能である。すなわち、フォトディテクタ４分割受光面のそれぞれの面積を適当な大きさに確保しておけば、４本のビームが各面に当たりさえすれば位置は問われないので厳しい位置精度を必要としない。すなわち、厳しい位置精度がなくても、良好なフォーカスシングエラー信号、トラッキングエラー信号を生成することができる。したがって、フォトディテクタの製造コストを低く抑えることができ、さらに、光学ヘッド製造工程におけるフォトディテクタの位置調整を簡単にすることができ、且つ、信頼性を向上させることが可能となる。

さらに、本発明に係る光学ヘッド及びこれを用いた記録再生装置によれば、往路光、復路光共に同じ光学素子を通過させる構成であることにより、従来では受発光部の厳しい位置精度により決定されていた、光学ヘッドのベース部分の形状や製造方法、あるいはその他の部品の形状や配置方法の選択範囲が拡大できる。例えば、ある光学素子が傾斜することによって往路光の軸ズレが発生しても、復路光が再びその素子を通過することで、そのズレをキャンセルすることで取り除き、受発光部の相対位置が変化することはない。したがって、部品精度による信頼性が向上し、且つ、設計時の自由度を増大させ、製造方法の選択肢を増やすことができ、光学ヘッドのコスト抑制が可能となる。このように、低コスト且つ高信頼性の光学ヘッド及びこれを用いた記録再生装置を提供することが可能である。

尚、光学ヘッド２１及び光学ヘッド４２においては、ビームスプリッタを透過した出射光の一部をモニター用フォトディテクタによって検出し、ＡＰＣ（ＡｕｔｏＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌ）回路を通して、２波長半導体レーザの出力が一定となるように制御しているが、複合光学素子が信号用光線から制御用光線を分離させ、モニター用受光素子に導くように構成してもよい。

次に、複合光学素子が信号用光線と制御用光線とに分離させ、この制御用光線をモニター用受光素子に導くように構成された光学ヘッド６０について説明する。尚、以下の説明において、上述した光学ヘッド２１と共通する部分については、共通の符号を付して詳細な説明は省略する。

本発明を適用した光学ヘッド６０は、図１９に示すように、光源２２と、この光源２２から出射された射出光を光ディスク２上に集光する集光光学素子である対物レンズ２７と、光路分岐光学素子であるビームスプリッタ２５と、複合光学素子６１と、受光部６２とから構成されている。

受光部６２は、光ディスク２に集光し反射された戻り光を受光する信号用受光面６２ａと、光源２２から出射される光の出力を監視するためのモニター用受光面６２ｂとからなる。

ビームスプリッタ２５と対物レンズ２７の間には、通過した光を平行光とするコリメータレンズ２６が配設される。コリメータレンズ２６と対物レンズ２７との間には、コリメータレンズ２６を通過したレーザ光を所定の開口数ＮＡに絞る開口絞り３５が設けられる。

複合光学素子６１は、図１９に示すように、光源２２とビームスプリッタ２５の間の光路上に配設される。複合光学素子６１は、図２０〜図２２に示すように、出射光Ｅ２が入射する往路側には、光源２２から出射される出射光を光ディスクに集光される信号用光線Ｅ２１と光の出力を監視するための制御用光線Ｅ２２とに分離させる制御用光線誘導手段を備える。複合光学素子６１の制御用光線誘導手段は、光源２２から出射される出射光のうち光ディスクに集光される信号用光線を透過させる素子６１ａと、光源２２から出射される出射光のうち透過された信号用光線から制御用光線を分離させる制御用光線誘導手段として第１のミラー面６１ｂとからなる。また、複合光学素子６１は、図２３に示すように、光ディスクからの戻り光Ｆ２が入射する復路側には、戻り光が入射する位置の光源側に設けられた反射手段である第２のミラー面６１ｃと、この第２のミラー面６１ｃで反射した戻り光が入射する位置に設けられる光分割手段としてビーム分割プリズム３０を有している。

複合光学素子６１の第１のミラー面６１ｂは、素子６１ａを透過される信号用光線の光軸に対して斜めに配置されており、出射された出射光から制御用光線を内部反射させることにより、信号用光線から分離させて透過面６１ｄを透過してモニター用受光素子６１側に出射させる。尚、第１のミラー面６１ｂで反射された制御用光線は、直接透過面６１ｂを透過してモニター用受光素子６１に入射してもよく、また、さらに、内部反射をした後に透過面６１ｂを透過してモニター用受光素子６１に入射してもよい。

この第１のミラー面６１ｂは、制御用光線を１００％反射する完全反射条件になるようにされている。この第１のミラー面６１ｂは、例えば、反射膜等により形成してもよい。透過面６１ｄは、レンズ形状にすることにより、出射する制御用光線をモニター用受光素子６１上に集光するようにしてもよい。

複合光学素子６１は、樹脂材料を射出成型することにより形成される。尚、複合光学素子６１を形成する材料としては、樹脂材料に限定されるものではなく、硝材等の透光性を有する光学材料を用いることができ、さらにこれらの光学材料の組み合わせにより、部分的に材料構成を変えるようにしてもよい。

複合光学素子６１とビームスプリッタ２５との間には、光学ヘッド２１と同様に、板状光学素子２４が設けられている。

次に、この光学ヘッド６０における、光源２２から出射されたレーザ光の光路について説明する。

図２０〜図２２に示すように、光源２２の出射部２２ａ，２２ｂより出射した光ビームＥ２は、複合光学素子６１に入射し、信号用の光ビームＥ２１と制御用の光ビームＥ２２とに分離される。すなわち、複合光学素子６１に入射した光ビームＥ２は、その大部分が光ディスクに集光される信号用の光ビームＥ２１として素子６１ａによりそのまま透過される。

そして複合光学素子６１に入射した光ビームＥ２の内その一部が第１のミラー面６１ｂで反射されて入射光から分離されて透過面６１ｄからモニター用受光素子側に出射される。このとき制御用光ビームＥ２２は、第１のミラー面６１ｂで反射して直接モニター用受光素子側に出射されるようにしてもよく、また、第１のミラー面６１ｂを含め２回以上の内部反射をした後に、透過面６１ｄからモニター用受光素子側に出射されてもよく、さらに、その一部は、第１のミラー面６１ｂで反射し、残りは、第１のミラー面６１ｂを含め２回以上の内部反射をした後に、モニター用受光素子側に出射されてもよい。ここで、第１のミラー面６１ｂでの反射は、完全反射条件、すなわち、１００％反射するようにされている。

複合光学素子６１により、信号用の光ビームから分離された制御用光ビームＥ２２は、受光部６２のモニター用受光面６２ｂに入射する。制御用光ビームは、モニター用受光面６２ｂにより検出され、図示しないＡＰＣ（ＡｕｔｏＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌ）回路に制御用光ビームの情報が送られる。制御用光ビームを検出したＡＰＣ回路は、光源２２から出射される光ビームの出力のパワーが一定となるように制御する。

複合光学素子６１の素子６１ａを透過した信号用の光ビームは、板状光学素子２４の３ビーム生成用回折格子２４ａで０次回折光（以下メインビームという）及び±１次回折光（以下サイドビームという）からなる３ビームに分割されて出射し、ビームスプリッタ２５のハーフミラー面２５ａで反射される。このとき、ハーフミラー面２５ａを透過した光は、後の工程には影響を及ぼさない。

光ディスク２に集光された光は、光ディスク２で反射し、メインビーム及びサイドビーム（以下合わせて信号用光線戻り光という）は、対物レンズ２７、コリメータレンズ２６を透過し、再びビームスプリッタ２５に入射する。ビームスプリッタ２５に入射した信号用光線戻り光は、ハーフミラー面２５ａを透過して出射される。この信号用光線戻り光がビームスプリッタ２５に入出するときのハーフミラー面２５ａで反射した光は、後の工程には影響を及ばさない。このビームスプリッタ２５から出射する信号用光線戻り光は、光源２２から出射されビームスプリッタ２５に入射する出射光と平行となる。

ハーフミラー面２５ａを通過して出射された信号用光線戻り光は、光源２２から射出される光路から分離されて、再び板状光学素子２４に入射し、光路合成用回折格子２４ｂにおいて、２波長半導体レーザの近接して設けられる互いに異なる波長の出射光を出射する出射部２２ａ，２２ｂから射出される長波長の出射光と短波長の出射光の光軸が光分割手段への入射位置で一致するように回折して射出される。

再び複合光学素子６１に入射した信号用光線戻り光は、図２０、図２３に示すように、第２のミラー面６１ｃで反射され、分割プリズム３０に入射する。この第２のミラー面６１ｃは、戻り光の入射角を臨界角以上とし、全反射面として用いることができる。

分割プリズム３０は、図７、図８に示すように、略四角錐形状であり、メインビームの焦点付近で、メインビームの中心がその頂点に入射するように配設されている。この分割プリズム３０に入射した戻り光の内、頂点近傍に入射したメインビームは、四角錐の底面を除く４面の各面に当たる部分によって異なる方向に屈折し、４本の光ビームに分割され、複合光学素子２３の直下に置かれた受光部６２の信号用受光面６２ａのメインビーム用フォトディティタ３１の受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに入射する。

受光部６２の信号用受光面６２ａは、光学ヘッドと同様に、図９に示すように、メインビーム用フォトディテクタ３１とサイドビーム用フォトディテクタ３２，３３とからなる。メインビーム用フォトディテクタ３１は、図９に示すように、４分割されて受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに分割されており、分割プリズム３０で分割された４本のメインビームがそれぞれ異なる受光領域に入射するように配設されている。また、サイドビーム用フォトディテクタ３２，３３は、メインビーム用フォトディテクタ３１の横に２箇所あり、２本のサイドビームは、分割プリズム３０を透過し、それぞれの受光部に入射するように配設されている。

以上のような光学系で構成された光学ヘッド６０において、フォーカシングエラー信号及びトラッキングエラー信号の算出方法については、先に述べた光学ヘッド２１のときと同様であるので、省略する。この得られたフォーカシングエラー信号によりフォーカス位置を適正に制御でき、トラッキングエラー信号によりトラッキングサーボを行うことができる。

また、以上のように構成された光学ヘッド６０は、図１で示す光学ヘッド２１と同様に、記録及び／又は再生装置にも用いられるものである。

本発明を適用した光学ヘッド６０は、モニター用フォトディテクタと信号検出用のフォトディテクタを別々に設ける必要がなく、同様な性能をもつ半導体素子を個別に設けることによる構成部品や製造工程の増加を低減できる。

また、本発明を適用した光学ヘッド６０は、ハーフミラー面２５ａとミラー面２５ｂを備えたビームスプリッタ２５が光路分岐された戻り光を光源からの出射光と平行にするので、光路分岐光学素子の設置角度や厚みに影響を受けることなく、良好なフォーカシングエラー信号を得ることができる。

また、本発明を適用した光学ヘッド６０は、フォトディテクタに入射する前に予めプリズム等でビーム分割するので、フォトディテクタ受光面の位置精度の要求を軽減することが可能である。すなわち、フォトディテクタ４分割受光面のそれぞれの面積を適当な大きさに確保しておけば、４本のビームが各面に当たりさえすれば位置は問われないので厳しい位置精度を必要としない。すなわち、厳しい位置精度がなくても、良好なフォーカシングエラー信号、トラッキングエラー信号を生成することができる。したがって、フォトディテクタの製造コストを低く抑えることができ、さらに、光学ヘッド製造工程におけるフォトディテクタの位置調整を簡単にすることができ、且つ、信頼性を向上させることが可能となる。

さらに、本発明に係る光学ヘッド６０及びこれを用いた記録再生装置によれば、往路光、復路光共に同じ光学素子を通過させる構成であることにより、従来では受発光部の厳しい位置精度により決定されていた、光学ヘッドのベース部分の形状や製造方法、あるいはその他の部品の形状や配置方法の選択範囲が拡大できる。例えば、ある光学素子が傾斜することによって往路光の軸ズレが発生しても、復路光が再びその素子を通過することで、そのズレをキャンセルして取り除き、受発光部の相対位置が変化することはない。したがって、部品精度による信頼性が向上し、且つ、設計時の自由度を増大させ、製造方法の選択肢を増やすことができ、光学ヘッドのコスト抑制が可能となる。このように、低コスト且つ高信頼性の光学ヘッド及びこれを用いた記録再生装置を提供することが可能である。

上述の光学ヘッド６０において、板状光学素子２４は、複合光学素子６１とビームスプリッタ２５の間に設けられているが、ビームスプリッタ２５と対物レンズ２７との間に設けるように構成しても良い。

尚、光学ヘッド２１及び光学ヘッド４２においては、光分割手段がメインビームを４分割するものであるが、光分割手段がサイドビームも分割するように構成してもよい。

次に、光分割手段が、メインビーム及びサイドビームを分割するように構成された光学ヘッド８０について説明する。尚、以下の説明において、上述した光学ヘッド２１と共通する部分については、共通の符号を付して詳細な説明は省略する。

本発明を適用した光学ヘッド８０は、図２４に示すように、光源２２と、この光源２２から出射された射出光を光ディスク２上に集光する集光光学素子である対物レンズ２７と、光路分岐光学素子であるビームスプリッタ８１と、光分割手段を有した複合光学素子８２と、３ビーム生成用回折格子８６と、受光部８４とから構成されている。

ビームスプリッタ８１と対物レンズ２７の間には、通過した光を平行光とするコリメータレンズ２６が配設される。コリメータレンズ２６と対物レンズ２７の間には、コリメータレンズ２６を通過したレーザ光を所定の開口数ＮＡに絞る開口絞り３５が設けられる。

光路分岐光学素子であるビームスプリッタ８１は、光源２２側に形成される異なる反射率の反射領域を有したハーフミラー面と、光源２２から遠い面に形成されたミラー面８１ｃとから構成される。異なる反射率の反射領域を有したハーフミラー面は、光源２２から出射された往路光が入射する領域に入射光の約８０％を反射させ、約１６％を透過させる第１のハーフミラー部８１ａと、光ディスクで反射した復路光が第１のハーフミラー部８１ａを透過し、ミラー面８１ｃで反射した光が入射する領域に入射光の約０．５％を反射させ、約９９％を透過させる第２のハーフミラー部８１ｂとを有する。そして、ビームスプリッタ８１は、図２４に示すように、光源２２と対物レンズ２７との光路の間に設けられるとともに、往路光と復路光とが、異なる反射率の反射領域を有したハーフミラー面で重ならないように角度、厚みが決定される。

複合光学素子８２は、図２４に示すように、光源２２とビームスプリッタ８１との間の光路上に配設される。複合光学素子８２は、図２５、図２６に示すように、出射光Ｅ３が入射する往路側には、上述の光路合成用回折格子２４ｂと同様の機能を有する光路合成用回折格子８２ａと、光ディスク２からの戻り光が入射する位置の光源側に設けられた反射手段であるミラー面８２ｂと、このミラー面８２ｂで反射した戻り光Ｆ３が入射する位置に設けられる光分割手段である分割プリズム８５を有している。

複合光学素子８２は、樹脂材料を射出成型することにより形成される、尚、複合光学素子８２を形成する材料としては、樹脂材料に限定されるものではなく、硝材等の透光性を有する光学材料を用いることができ、さらにこれらの光学材料の組み合わせにより、部分的に材料構成を変えるようにしてもよい。

図２７に示すように、分割プリズム８５は、３ビーム生成用回折格子８６により回折された０次光であるメインビームの光ディスク２からの戻り光の焦点位置近傍に配設される第１の分割部８５ａと、３ビーム生成用回折格子８６により回折された±１次光であるサイドビームの光ディスク２からの戻り光の焦点位置近傍に配設される第２の分割部８５ｂ，８５ｃとからなる。

分割プリズム８５は、図２７に示すように、略四角錐の４本の稜線の内、対向する２本の稜線の途中から切り込みをいれるとともに、略矩形の底面側から切り込みをいれることにより、サイドビーム用の第１の斜面８５ｄ，８５ｅ、及び、サイドビーム用の第２の斜面８５ｆ，８５ｇを形成する。第１の分割部８５ａは、上述の四角錐の矩形状を底面としたときの頂点であり、第２の分割部８５ｂ，８５ｃは、第１の斜面８５ｄ，８５ｅと第２の斜面８５ｆ，８５ｇとの境界線である。

分割プリズム８５の第１の分割部８５ａは、図２８に示すように、この分割プリズム８５に入射するメインビームの戻り光の焦点位置に配置され、メインビームの戻り光を空間的に４分割にする。第２の分割部８５ｂは、図２８に示すように、サイドビームの戻り光の焦点位置に形成され、サイドビームの戻り光をそれぞれ空間的に２分割にする。

３ビーム生成用回折格子８６は、複合光学素子８２とビームスプリッタ８１との間の往路側の光路上に配置された光学素子に設けられ、入射した光ビームを回折させて０次光及び±１次光からなる３ビームに分割させる。この３ビーム生成用回折格子８６により、分割された複数の光ビームにより、トラッキングエラー信号を得ることができる。複合光学素子８２とビームスプリッタ８１との間の復路側の光路上には、その復路側に入射した光ビームの各収差を補正する収差補正手段として収差補正レンズ８７が設けられる。収差補正レンズ８７は、光ディスクからの戻り光である復路光に発生する各収差を補正する。

受光部８４は、図２９に示すように、第１の受光部８４ａと第２の受光部８４ｂとからなる。第１の受光部８４ａは、メインビーム用のフォトディテクタであり、分割プリズム８５の第１の分割部８５ａで空間的に分割された複数の戻り光をそれぞれ受光する複数の受光領域を有している。このフォトディテクタは、図２９、図３０に示すように、互いに直交する一組の分割線によって４等分割された各受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを有している。

受光部８４の第２の受光部８４ｂは、３ビーム用生成回折格子８６で回折された複数の光ビームの内、±１次光である２つのサイドビーム用のフォトディテクタであり、それぞれ分割プリズム８５の第２の分割部８５ｂで空間的に分割されたそれぞれの戻り光をそれぞれ受光する複数の受光領域を有している。このフォトディテクタは、図２９、図３０に示すように、第１の受光部８４ａを間において対向する位置に配置され、それぞれ分割線によって２等分割された各受光領域Ｅ，Ｆ及び各受光領域Ｇ，Ｈを有している。

次に、この光学ヘッド８０における、光源２２から出射されたレーザ光の光路について説明する。

図２４に示すように、光源２２の出射部２２ａ，２２ｂより出射した光ビームは、複合光学素子８２に入射し、光路合成用回折格子８２ａにおいて、２波長半導体レーザの近接して設けられる互いに異なる波長の出射光を出射する出射部２２ａ，２２ｂから射出される長波長の出射光と短波長の出射光の光軸が分割プリズム８５への入射位置で一致するように回折して出射される。

光路合成用回折格子８２ａから射出された光ビームは、３ビーム用生成回折格子８６で０次回折光（以下メインビームという）及び±１次回折光（以下サイドビームという）からなる３ビームに分割されて出射し、ビームスプリッタ８１のハーフミラー面の第１のハーフミラー部８１ａで反射される。第１のハーフミラー部８１ａは、約８０％の反射率を有するので、光源２２から射出された光ビームは、パワーを失うことなく光ディスク２に到達させることができる。このとき、ハーフミラー面を透過した光は、後の工程には影響を及ぼさない。

ビームスプリッタ８１の第１のハーフミラー部８１ａで反射された光ビームは、コリメータレンズ２６を通って平行光となり、開口絞り３５で絞られ、対物レンズ２７で光ディスク２の記録面１５上に集光される。

光ディスク２に集光された光は、光ディスク２で反射し、メインビーム及びサイドビーム（以下合わせて戻り光という）は、対物レンズ２７、コリメータレンズ２６を透過し、再びビームスプリッタ８１に入射する。ビームスプリッタ８１に入射した戻り光は、第１のハーフミラー部８１ａを透過し、ミラー面８１ｃで反射してハーフミラー面の第２のハーフミラー部８１ｂを透過して出射される。この戻り光がビームスプリッタ８１に入出するときのハーフミラー面の第１のハーフミラー部８１ａ及び第２のハーフミラー部８１ｂで反射した光は、後の工程には影響を及ぼさない。このビームスプリッタ８１から出射する戻り光は、光源２２から出射されビームスプリッタ８１に入射する出射光と平行となる。

このように、光ディスク２からの戻り光は、ハーフミラー面と反対側のミラー面８１ｃで反射し、再びハーフミラー面から出射させることにより、ビームスプリッタの設置角度及び厚み誤差によらず、光源２２からの出射光と平行とされる。

ビームスプリッタ８１の第２のハーフミラー部８１ｂを透過して出射された戻り光は、光源２２から射出される光路から分離されて、収差補正レンズ８７に入射し、各収差を補正されて複合光学素子８２側に射出される。

再び複合光学素子８２に入射した戻り光は、図２６に示すように、ミラー面８２ｂで反射され、分割プリズム８５に入射する。このミラー面８２ｂは、戻り光の入射角を臨界角以上とし、全反射面として用いることができる。

図２８に示すように、分割プリズム８５は、第１の分割部であるメインビームの焦点付近で、メインビームの中心がその頂点に入射するように配設されている。この分割プリズム８５に入射した戻り光の内、頂点近傍に入射したメインビームは、第１の分割部８５ａである頂点を形成する４面の各面に当たる部分によって異なる方向に屈折し、４本の光ビームに分割され、複合光学素子８２の直下におかれたメインビーム用フォトディテクタ８４ａの受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに入射する。

ここで、各サイドビームは、第２の分割部８５ｂである第１の斜面と第２の斜面の境界線に入射し、第１の斜面及び第２の斜面によって異なる方向に屈折し、２本の光ビームに分割され、複合光学素子８２の直下におかれたサイドビーム用フォトディテクタ８４ｂの受光領域Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈに入射する。

メインビーム用フォトディテクタ８４ａは、図２９、図３０に示すように、４分割されて受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに分割されており、分割プリズム８５で分割された４本のメインビームがそれぞれ異なる受光領域に入射するように配設されている。

また、サイドビーム用フォトディテクタ８４ｂは、メインビーム用フォトディテクタ８４ａの横に２箇所あり、それぞれが受光領域Ｅ，Ｆ及び受光領域Ｇ，Ｈに分割されており、分割プリズムの第２の分割部８５ｂで分割された２本のサイドビームがそれぞれ異なる受光領域に入射するように配設されている。

以上のような光学系で構成された光学ヘッド８０及びこれを用いた記録再生装置においてフォーカシングエラー信号は上述の光学ヘッド２１の場合と同様に、以下のように得られる。すなわち、メインビーム用フォトディテクタ８４ａの４つの受光面Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄからの出力をそれぞれＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤとすると、フォーカシングエラー信号ＦＥは、式（２）から得ることができる。

ＦＥ＝（ＳＡ＋ＳＣ）−（ＳＢ＋ＳＤ）・・・・式（２）
また、トラッキングエラー信号については、以下のように、ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＰｕｓｈ−Ｐｕｌｌ法（以下、ＤＰＰ法）により得られる。ＤＰＰ法は、光源となる半導体レーザから出射されたレーザ光を、光源とディスク間の光路上に配置された回折格子で３ビームに分離させ、この３ビームのディスクによる反射光をそれぞれフォトディテクターで受光して、トラッキングエラー信号を得る方式である。

フォトディテクターは、上述したように、図２９に示すような受光パターンになっており、分割された８つのビームがそれぞれの受光領域に入射するよう配置されている。このとき、各受光領域は、入射するビームスポットの大きさに対し十分な面積を有している。

３ビーム生成用回折格子８６における０次回折光のビームスポット（ビームスポット）が、受光部８４の受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで受光される。また、３ビーム生成用回折格子８６における±１次回折光のビームスポット（サイドビームスポット）が、それぞれ受光部８４の受光領域Ｅ，Ｆ及び受光領域Ｈ，Ｇに入射するように配置されている。

３ビーム生成用回折格子８６で回折された３つのビームスポットは、ディスク信号面上でトラックを横切ることによって反射光に強度変化が生じるので、それぞれを受光パターンで受光・演算を行うことによって、Ｐｕｓｈ−Ｐｕｌｌ信号が得られる。すなわち、メインビームＰｕｓｈ−Ｐｕｌｌ信号をＭＰＰ、サイドビームＰｕｓｈ−ｐｕｌｌ信号をＳＰＰとすると以下の式（３）、式（４）のようになる。ここで、サイドビーム用フォトディテクタ８４ｂの受光領域Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈからの出力をそれぞれＳＥ，ＳＦ，ＳＧ，ＳＨとする。
ＭＰＰ＝（ＳＡ＋ＳＤ）−（ＳＢ＋ＳＣ）・・・・式（３）
ＳＰＰ＝（ＳＦ−ＳＥ）＋（ＳＨ−ＳＧ）・・・・式（４）
ここで、ディスク信号面上における３つのビームスポットの並びは、トラックの接線方向に対し、ＭＰＰとＳＰＰの位相差がちょうど１８０度になるよう設定されており、ＭＰＰとＳＰＰに関し、以下のような演算をすることでトラッキングエラー信号を検出することができる。すなわち、トラッキングエラー信号をＴＥとし、適用する光ディスクシステムで決まる定数をｋとすると以下の式（５）のようになる。
ＴＥ＝ＭＰＰ−ｋ×ＳＰＰ・・・・式（５）
光学ヘッド８０において、得られたフォーカシングエラー信号によりフォーカス位置を適正に制御でき、トラッキングエラー信号によりトラッキングサーボを行うことができる。

本発明を適用した光学ヘッド８０は、メインビーム用及びサイドビーム用のＰｕｓｈ−Ｐｕｌｌ信号を得るためのビーム分割機能を分割プリズム８５が担っているので、入射ビーム位置に対するフォトディテクタの位置精度の要求を軽減することが可能である。すなわち、メインビーム用フォトディテクタ４分割受光面及びサイドビーム用フォトディテクタ２分割受光面のそれぞれの面積を適当な大きさに確保しておけば、メインビーム及びサイドビームが第１及び第２の分割部の各面に当たりさえすれば位置は問われないので厳しい位置精度を必要としない。そして、厳しい位置精度がなくても、良好なフォーカシングエラー信号、トラッキングエラー信号を検出することができる。これにより、従来方式に比べ、フォトディテクタのビーム分割線の位置精度を緩和させることができ、光ピックアップ装置へのフォトディテクタの組込コストの抑制、及びフォトディテクタ自体の製造コストの抑制が可能とし、且つ、信頼性を向上させることが可能となる。

本発明を適用した光学ヘッド８０は、第１のハーフミラー面８１ａ、第２のハーフミラー面８１ｂ及びミラー面８１ｃを備えたビームスプリッタ８１が光路分岐された戻り光を光源からの出射光と平行にするので、光路分岐光学素子の設置角度や厚みに影響を受けにくく、良好なフォーカシングエラー信号を得ることができる。

尚、ここでは、３ビーム生成用回折格子８６と収差補正レンズ８７とをそれぞれ別体として設けたが、一体に形成してもよい。すなわち、複合光学素子８２とビームスプリッタ８１との間に配置され、往路側に３ビーム生成用回折格子と、復路側に収差補正素子とを有する板状光学素子を設けてもよい。

この板状光学素子を備える光学ヘッドでは、光源２２から出射されたレーザ光が光ディスク２で反射するまでの往路と、光ディスクで反射されたレーザ光が受光部に入射するまでの復路において、共に同じ光学素子内を通過する。よって、ある光学素子が傾斜していたときでも、上述の光学ヘッド２１の場合と同様に、往路でその光学素子が通過する際に発生したズレは、復路でその光学素子を通過するときにうち消すズレが発生する。このように往復路において、同じ光学素子内を通過させたレーザ光は、光学素子が傾斜した場合においても良好な、フォーカシングエラー信号及びトラッキングエラー信号が得られる。

この板状光学素子を備える光学ヘッドによれば、往路光、復路光共に同じ光学素子を通過させる構成であることにより、従来では受発光部の厳しい位置精度により決定されていた、光学ヘッドのベース部分の形状や製造方法、あるいはその他の部品の形状や配置方法の選択範囲が拡大できる。例えば、ある光学素子が傾斜することによって往路光の軸ズレが発生しても、復路光が再びその素子を通過することで、そのズレをキャンセルすることで取り除き、受発光部の相対位置が変化することはない。したがって、部品精度による信頼性が向上し、且つ、設計時の自由度を増大させ、製造方法の選択肢を増やすことができ、光学ヘッドのコスト抑制が可能となる。このように、低コスト且つ高信頼性の光学ヘッド及びこれを用いた記録再生装置を提供することが可能である。

また、３ビーム生成用回折格子８６と収差補正レンズ８７とは、複合光学素子８２とビームスプリッタ８１との間に設けられているが、それぞれビームスプリッタ８１と対物レンズ２７との間に設けるように構成しても良い。

尚、光分割手段として、図２７に示すように、第２のビーム分割部を形成する第１の斜面及び第２の斜面が凹状に形成された分割プリズム８５を用いているが、図３１に示すように、第２のビーム分割部を形成する第１の斜面及び第２の斜面が凸状に形成された分割プリズム９０を用いてもよい。図３１に示す分割プリズム９０は、略四角錐の４本の稜線の内、対向する２本の稜線の途中から削り落とすことにより第１の斜面を形成し、さらに、２本の稜線を切り落とすことにより形成された頂点を削り落とすことにより第２の斜面を形成する。第１の分割部９０ａは、上述の四角錐の略矩形状を底面としたときの頂点であり、第２の分割部９０ｂ，９０ｃは、第１の斜面９０ｄ，９０ｅと第２の斜面９０ｆ，９０ｇとの境界線である。

尚、分割プリズムに形成されるビーム分割面は、上述のような平面の組合せでなく、各面が曲面になっているいわゆる自由曲面アレイであってもよい。各面が曲面になっている構成とした場合は、分割後の各ビームを所定の方向に出射させることができ、上述の分割プリズム８５を備えた場合と同等の効果が得られる。

また、光分割手段として、分割プリズムを用いて屈折によりビーム分割をするようにしたが、例えば、ホログラムによりビーム分割するように構成してもよい。ホログラムによりビーム分割を行うように構成した場合は、各ビームを所定の方向に回折させてビーム分割することができ、分割プリズム８５を備えた場合と同様の効果が得られる。

さらに、光分割手段として、平面、自由曲面及びホログラムの組合せによりビーム分割をするようにしてもよい。

尚、光学ヘッド２１、光学ヘッド４２、光学ヘッド６０及び光学ヘッド８０において、分割プリズムと受光部との間に集光手段を付加するように構成してもよい。

次に、分割面を透過する際に発散していた光線をフォトディテクタ上に集光する集光手段を有する光学ヘッド１２０について説明する。尚、以下の説明において、上述した光学ヘッド２１、光学ヘッド８０と共通する部分については、共通の符号を付して詳細な説明は省略する。

本発明を適用した光学ヘッド１２０は、図３２に示すように、光源２２と、この光源２２から出射された射出光を光ディスク２上に集光する集光光学素子である対物レンズ２７と、光路分岐光学素子であるビームスプリッタ８１と、光分割手段を有した複合光学素子１２１と、３ビーム生成用回折格子８６と、受光部８４から構成されている。

ビームスプリッタ８１と対物レンズ２７との間には、通過した光を平行光とするコリメータレンズ２６が配設される。コリメータレンズ２６と対物レンズ２７との間には、コリメータレンズ２６を通過したレーザ光を所定の開口数ＮＡに絞る開口絞り３５が設けられる。

複合光学素子１２１は、図３２に示すように、光源２２とビームスプリッタ８１との間の光路上に配設される。複合光学素子１２１は、図３３〜図３５に示すように、出射光Ｅ４が入射する往路側には、上述の光路合成用回折格子２４ｂと同様の機能を有する光路合成用回折格子１２１ａと、光ディスク２からの戻り光Ｆ４が入射する位置の光源側に設けられる光分割手段である分割プリズム１２２と、この分割プリズム１２２で分割された光を反射する反射手段であるミラー面１２１ｂと、このミラー面１２１ｂで反射した戻り光が射出する位置に設けられる集光手段である集光光学素子１２１ｃとを有している。

図３６に示すように、分割プリズム１２２は、上述の分割プリズム８５と同様に、３ビーム生成用回折格子８６により回折された０次光であるメインビームの光ディスク２からの戻り光の焦点位置近傍に配設される第１の分割部１２２ａと、３ビーム生成用回折格子８６により回折された１次光であるサイドビームの光ディスク２からの戻り光の焦点位置近傍に配設される第２の分割部１２２ｂ、１２２ｃとからなる。

分割プリズム１２２は、図３６に示すように、略四角錐の４本の稜線の内、対向する２本の稜線の途中から切り込みをいれるとともに、略矩形の底面側から切り込みをいれることにより、サイドビーム用の第１の斜面１２２ｄ、１２２ｅ、及び、サイドビーム用の第２の斜面１２２ｆ，１２２ｇを形成する。第１の分割部１２２ａは、上述の四角錐の矩形状を底面としたときの頂点であり、第２の分割部１２２ｂ，１２２ｃは、第１の斜面１２２ｄ，１２２ｅと第２の斜面１２２ｆ，１２２ｇとの境界線である。

分割プリズム１２２の第１の分割部１２２ａは、この分割プリズム１２２に入射するメインビームの戻り光の焦点位置に配置され、メインビームの戻り光を空間的に４分割にする。第２の分割部１２２ｂは、サイドビームの戻り光の焦点位置に形成され、サイドビームの戻り光をそれぞれ空間的に２分割にする。

集光光学素子１２１ｃは、図３４、図３５に示すように、分割プリズム１２２で分割された複数の光ビームを、それぞれ集光して、受光部８４に導く。すなわち、分割プリズム１２２の分割面上に光ビームが集光しているため、分割プリズム１２２で分割された後にこの光ビームは発散する。集光光学素子１２１ｃは、この発散する分割後の光ビームを集光することにより、受光部の製作コスト及び周波数特性の点で有利にすることができる。

また、この集光光学素子１２１ｃは、球面、非球面、自由曲面、又はこれらの組合せにより形成されている。ところで、光ディスクからの戻り光が分割プリズムにより分割された光ビームの光束は、回転対称形となっているとは限らない。よって、集光光学素子１２１ｃに自由曲面を用いたときには、光束をより小さく集光することが可能となる。

次に、この光学ヘッド１２０における、光源２２から出射されたレーザ光の光路について説明する。

図３２に示すように、光源２２の出射部２２ａ，２２ｂより出射した光ビームは、複合光学素子１２１に入射し、光路合成用回折格子１２１ａにおいて、２波長半導体レーザの近接して設けられる互いに異なる波長の出射光を出射する出射部２２ａ，２２ｂから射出される長波長の出射光と短波長の出射光の光軸が分割プリズム１２２への入射位置で一致するように回折して出射される。

光路合成用回折格子１２１ａから射出された光ビームは、３ビーム生成用回折格子８６で０次回折光（以下メインビームという）及び±１次回折光（以下サイドビームという）からなる３ビームに分割された出射し、ビームスプリッタ８１のハーフミラー面の第１のハーフミラー部８１ａで反射される。第１のハーフミラー部８１ａは、約８０％の反射率を有するので、光源２２から射出された光ビームは、パワーを失うことなく光ディスク２に到達させることができる。このとき、ハーフミラー面を透過した光は、後の工程には影響を及ぼさない。

このように、光ディスク２からの戻り光は、ハーフミラー面と反対側のミラー面８１ｃで反射し、再びハーフミラー面から出射させることにより、ビームスプリッタ８１の設置角度及び厚み誤差によらず、光源２２からの出射光と平行とされる。

再び複合光学素子１２１に入射した戻り光は、図３３〜図３５に示すよう、分割プリズム１２２に入射する。この分割プリズム１２２に入射した戻り光の内、頂点近傍に入射したメインビームは、第１の分割部８５ａである頂点を形成する４面の各面に当たる部分によって異なる方向に屈折し、４本の光ビームに分割され、ミラー面１２１ｂで反射され、集光光学素子１２１ｃにより集光されて、複合光学素子１２１の直下におかれたメインビーム用フォトディテクタ８４ａの受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに入射する。

また、複合光学素子１２１に入射した戻り光の内、各サイドビームは、第２の分割部８５ｂである第１の斜面と第２の斜面の境界線に入射し、第１の斜面及び第２の斜面によって異なる方向に屈折し、２本の光ビームに分割され、ミラー面１２１ｂで反射され、集光光学素子１２１ｃにより集光されて、複合光学素子１２１の直下におかれたサイドビーム用フォトディテクタ８４ｂの受光領域Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈに入射する。

このとき、このミラー面１２１ｂは、戻り光の入射角を臨界角以上とし、全反射面として用いることができる。

メインビーム用フォトディテクタ８４ａは、図２９、図３０に示すように、４分割されて受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに分割されており、分割プリズム１２２で分割された４本のメインビームがそれぞれ異なる受光領域に入射するように配設されている。

また、サイドビーム用フォトディテクタ８４ｂは、メインビーム用フォトディテクタ３１の横に２箇所あり、それぞれが受光領域Ｅ，Ｆ及び受光領域Ｇ，Ｈに分割されており、分割プリズムの第２の分割部８５ｂで分割された２本のサイドビームがそれぞれ異なる受光領域に入射するように配設されている。

以上のような光学系で構成された光学ヘッド１２０及びこれを用いた記録再生装置において、フォーカシングエラー信号及びトラッキングエラー信号の算出方法については、先に述べた光学ヘッド８０のときと同様であるので、省略する。この得られたフォーカシングエラー信号によりフォーカス位置を適正に制御でき、トラッキングエラー信号によりトラッキングサーボを行うことができる。

本発明を適用した光学ヘッド１２０は、光分割手段により分割された光ビームを集光手段により集光することにより、従来では、光分割手段により分割された光ビームが拡がっていたため、それよりも大きな受光部を必要としていたが、受光部の大きさを縮小することができ、製作コスト及び周波数特性の点で有利となり、低コスト且つ高性能な光学ヘッドを実現できる。

また、光学ヘッド１２０は、メインビーム用及びサイドビーム用のＰｕｓｈ−Ｐｕｌｌ信号を得るためのビーム分割機能を分割プリズム１２２が担っているので、入射ビーム位置に対するフォトディテクタの位置精度の要求を軽減することが可能である。すなわち、メインビーム用フォトディテクタ４分割受光面及びサイドビーム用フォトディテクタ２分割受光面のそれぞれの面積を適当な大きさに確保しておけば、メインビーム及びサイドビームが各面に当たりさえすれば位置は問われないので厳しい位置精度を必要としない。そして、厳しい位置精度がなくても、良好なフォーカシングエラー信号、トラッキングエラー信号を検出することができる。これにより、従来方式に比べ、フォトディテクタのビーム分割線の位置精度を緩和させることができ、光ピックアップ装置へのフォトディテクタの組込コストの抑制、及びフォトディテクタ自体の製造コストの抑制を可能とし、且つ、信頼性を向上させることが可能となる。さらに、ビームを分割した後に、集光手段によりフォトディテクタ上に集光しているので、フォトディテクタのパターンを小さくすることができ、フォトディテクタの製作コストを抑制することができる。

本発明を適用した光学ヘッド１２０は、第１のハーフミラー面８１ａ、第２のハーフミラー面８１ｂ及びミラー面８１ｃを備えたビームスプリッタ８１が光路分岐された戻り光を光源からの出射光と平行にするので、光路分岐光学素子の設置角度や厚みに影響を受けにくく、良好なフォーカシングエラー信号を得ることができる。

尚、上述の光学ヘッド８０と同様に、３ビーム生成用回折格子と収差補正素子とを一体に有する板状光学素子を設けてもよい。この板状光学素子を備える光学ヘッドによれば、往路光、復路光共に同じ光学素子を通過させる構成であることにより、従来では受発光部の厳しい位置精度により決定されていた、光学ヘッドのベース部分の形状や製造方法、あるいはその他の部品の形状や配置方法の選択範囲が拡大できる。例えば、ある光学素子が傾斜することによって往路光の軸ズレが発生しても、復路光が再びその素子を通過することで、そのズレをキャンセルすることで取り除き、受発光部の相対位置が変化することはない。したがって、部品精度による信頼性が向上し、且つ、設計時の自由度を増大させ、製造方法の選択肢を増やすことができ、光学ヘッドのコスト抑制が可能となる。このように、低コスト且つ高信頼性の光学ヘッド及びこれを用いた記録再生装置を提供することが可能である。

また、光学ヘッド１２０において、３ビーム生成用回折格子８６と収差補正レンズ８７とは、複合光学素子８２とビームスプリッタ８１との間に設けられているが、ビームスプリッタ８１と対物レンズ２７との間に設けるように構成しても良い。

尚、集光手段は、図３７に示すように光分割手段と受光部との間の光路上に配設された集光レンズ１３１であってもよい。この場合は、複合光学素子は、上述の光学ヘッド８０の複合光学素子８２のような形状のものが用いられる。

また、光分割手段と集光手段を組み合わせて、図３８に示すような分割集光手段１３２を有するように構成してもよい。この分割集光手段１３２は、複合光学素子に設けられ、分割面が曲率を有し、各ビームが分割されると同時に、受光部に集光するようにされる。

上述の光学系は、例えば、図３９に示すように構成される。尚、図３９に示す光学ヘッドは、光学ヘッド８０のさらに具体的な構成を示すものあるが、光学ヘッド２１、光学ヘッド４２、光学ヘッド６０又は光学ヘッド１２０の場合においても同様である。

図３９に示す光学ヘッド１５０は、スライドベース１５１と、このスライドベース１５１に取り付けられる金属ホルダ１５２と、この金属ホルダ１５２に取り付けられる基板若しくは別の放熱体と配線手段とを具備するものとしてセラミック基板１５３と、スライドベース１５１に取り付けられ、複合光学素子８２を保持するプリズムユニット１５４とからなる。

換言すると、光学ヘッド１５０は、レーザ及び受光素子を搭載する金属ホルダ１５２及びセラミック基板１５３からなる第１のユニットと、ビーム分割光学素子を搭載するプリズムユニット１５４である第２のユニットと、その他の光学素子及び回路等を搭載するスライドベース１５１である第３のユニットとからなる。

金属ホルダ１５２は、図４０、図４１に示すように、セラミック基板１５３を差し込んで固定するための差し込み凹部１７１が設けられている。金属ホルダ１５２には、この差し込み凹部１７１にセラミック基板１５３を差し込んだときに、差し込み凹部１７１と反対側の側面部及び上面部にかけて、セラミック基板１５３が外部に臨むように開口部１７２が設けられている。金属ホルダ１５２には、差し込み凹部１７１にセラミック基板１５３が差し込まれ、その開口部１７２によりセラミック基板１５３を半田付け１７８等により固定できる。

この金属ホルダ１５２は、亜鉛ダイカストにより形成される。尚、金属ホルダ１５２は、亜鉛ダイカストの他、マグネシウム、アルミニウム等のダイカスト金属により形成してもよい。さらに、金属ホルダ１５２は、上述のダイカスト金属の他、アルミニウム、真鍮、銅などの鍛造やプレス等による金属形成部材により形成してもよい。また、金属ホルダ１５２は、銅、アルミ等をクラッドしたクラッド材でもよい。この金属ホルダ１５２には、プリズムユニット１５４を固定するために、無鉛半田メッキが施されている。このメッキは、錫メッキでもよい。

金属ホルダ１５２には、図３９、図４０に示すように、レーザから出射されるレーザビームの強度中心、すなわち出射光の光路を対物レンズのレンズ中心と一致させるように、スライドベース１５１に対して取り付け位置を調整し、スライドベース１５１にネジ締めして固定するための第１の取付調整部となる取付孔１７３が設けられている。尚、光学ヘッド１５０においては、スライドベース１５１と金属ホルダ１５２とを位置調整をしてネジ締めにより固定しているが、半田付け等の固定手段により固定してもよい。

セラミック基板１５３は、金属ホルダ１５２の差し込み凹部１７１に差し込まれ、開口部１７２で半田付けにより固定される。セラミック基板１５３が金属ホルダ１５２に半田付けされることにより、高い熱伝導性を有して接続され、放熱性を向上させることができる。また、セラミック基板１５３が金属ホルダ１５２の差し込み凹部１７１に差し込まれることにより、接触面積を増加させることができ、放熱性をさらに高めることが可能となる。

金属ホルダ１５２には、光源２２となるレーザチップ１６１がチップマウントされる。セラミック基板１５３には、第１の受光部８４ａ及び第２の受光部８４ｂとなるＰＤＩＣ（Photo Detect IC）１６２がチップマウントされる。このレーザチップ１６１及びＰＤＩＣ１６２は、ワイヤーボンディング１７６，１７７によりセラミック基板に電気的に接続される。セラミック基板１５３には、フレキシブル基板がフィルム状の熱硬化接着剤又は液状接着剤で貼り付けられ、レーザチップ１６１と受光部との電気的な入出力信号の接続がされる。セラミック基板１５３に設けられたＰＤＩＣ１６２は、剛性が高く、セラミック基板１５３上には位置されるため、受光面として安定するとともに、発生した熱を良好に金属ホルダ１５２に伝熱される。

レーザチップ１６１で発生した熱は、金属ホルダ１５２に伝熱され放熱される。レーザチップ１６１が直接金属ホルダ１５２にチップマウントされ、金属ホルダ１５２が熱伝導性の良い材料からなり、熱抵抗の小さな形状とすることで熱伝導性を高め、表面積を大きくすることで放熱性を高くし、スライドベース１５１にネジ締めや半田付けで熱的に接続したことで、放熱性が大きく改善され、レーザチップ１６１が配置される箇所の温度を低く抑えることができる。また、ＰＤＩＣ１６２で発生した熱は、セラミック基板１５３を介して金属ホルダ１５２に伝熱され、放熱される。ＰＤＩＣ１６２が直接セラミック基板１５３にチップマウントされ、セラミック基板１５３を介して金属ホルダ１５２に熱が良好に伝熱され、放熱される。ＰＤＩＣ１６２は、セラミック基板１５３にチップマウントされるのに限らず、セラミック基板を用いる以外の方法として、別の放熱体にマウントし、ＰＤＩＣの電気的接続を配線手段を具備するものとしてフレキ基板を用いるようにしてもよい。また、ＰＤＩＣ１６２は、レーザチップ１６１が設けられた放熱体にマウントし、ＰＤＩＣの電気的接続を配線手段を具備するものとしてフレキ基板を用いるようにしてもよい。

また、金属ホルダ１５２には、図４１に示すように、レーザチップ１６１から射出された射出光が直接受光部に入射することを防止する迷光防止突起１６０が設けられている。迷光防止突起１６０は、レーザチップ１６１から出射されたレーザ光の迷光Ｅ５が受光部に入射することを防止できる。

プリズムユニット１５４は、図４１、図４２に示すように、分割プリズム８５を有した複合光学素子８２を保持する。また、プリズムユニット１５４には、スライドベース１５１に対して取り付け位置を調整し、スライドベース１５１及び金属ホルダ１５２に固定するための第２の取付調整部となる取付孔１７５が設けられている。プリズムユニット１５４は、スライドベース１５１及び金属ホルダ１５２との位置を調整してネジ締めすることにより、スライドベース１５１及び金属ホルダ１５２に固定される。このとき、金属ホルダ１５２の挿通孔１７４を介してネジ締めが行われる。

プリズムユニット１５４は、第２の取付調整部となる取付孔１７５により取付位置を調整することで複合光学素子８２の光路合成用回折格子８２ａがレーザチップ１６１に臨む位置に、分割プリズム８５がＰＤＩＣ１６２に臨む位置に配置される位置に複合光学素子８２を保持することができる。

スライドベース１５１には、レーザチップ１６１から出射された射出光を光ディスク上に集光する対物レンズ２７と、光ディスクで反射された戻り光を光路分岐し、光路分岐された戻り光を光源から出射される出射光と平行にするビームスプリッタ８１とが設けられている。ビームスプリッタ８１と対物レンズ２７との間には、ビームスプリッタ８１側から、コリメータレンズ２６と、対物レンズ及びディスク面側に光ビームを導くためのミラー１６６が設けられている。

また、スライドベース１５１には、複合光学素子８２とビームスプリッタ８１との間の入射光側に、３ビーム用生成回折格子８６が設けられている。そして、スライドベース１５１には、複合光学素子８２とビームスプリッタ８１との間の戻り光側には、収差補正手段として収差補正レンズ８７が設けられている。この３ビーム用生成回折格子８６及び収差補正レンズ８７は、光学素子取付部材１６４をスライドベースの光学素子取付部１６５に取り付けることにより固定される。

図３９に示すように、スライドベース１５１の取付部と、金属ホルダ１５２の調整取り付けネジ穴１７３とを取り付けネジにより締め付けることにより、金属ホルダ１５２の位置調整をするとともに、スライドベース１５１と金属ホルダ１５２とを固定することができる。

また、図４３に示すように、スライドベース１５１に、プリズムユニット１５４の取付孔１７５を調整して取り付けネジにより締め付けることにより、複合光学素子８２を搭載したプリズムユニット１５４を位置調整するとともに固定することができる。このとき、プリズムユニット１５４の取付孔１７５と、金属ホルダ１５２の挿通孔１７４とをネジにより締め付け固定することにより、光学部品の位置を調整することができる。すなわち、挿通孔１７４と取り付け孔１７５により、図４４に示すように、レーザチップ１６１と３ビーム生成用回折格子８６との位置、及び受光部と分割プリズム８５との位置関係を調整することが可能となる。

光学ヘッド１５０における、光源であるレーザチップ１６１から出射されたレーザ光の光路については、先に述べた光学ヘッド８０のときと同様であるので省略する。

また、光学ヘッド１５０におけるフォーカシングエラー信号及びトラッキングエラー信号の算出方法については、先に述べた光学ヘッド８０のときと同様であるので、省略する。この得られたフォーカシングエラー信号によりフォーカス位置を適正に制御でき、トラッキングエラー信号によりトラッキングサーボを行うことができる。

本発明を適用した光学ヘッド１５０は、ハーフミラー面８１ａ，８１ｂ及びミラー面８１ｃを備えたビームスプリッタ８１が光路分岐された戻り光を光源からの出射光と平行にするので、光路分岐光学素子の設置角度や厚みに影響を受けにくく、良好なフォーカシングエラー信号を得ることができるとともに、フォトディテクタに入射する前に予め分割プリズム等でビーム分割するので、フォトディテクタ受光面の要求を軽減することが可能である。

すなわち、光学ヘッド１５０は、第１の取付調整部により金属ホルダをスライドベースに取り付けることができ、第２の取付調整部により分割プリズム８５を保持したプリズムユニット１５４をスライドベース１５１に取り付けることができ、この第２の取付調整部による分割プリズム８５の位置調整の際に、各受光領域に光ビームが入射するように位置調整すればよく、光学ヘッド製造工程における組み立て工程における位置調整を簡単にし、フォトディテクタの位置調整を簡単にすることができ、且つ、信頼性を向上させることが可能となる。

また、光学ヘッド１５０は、レーザチップ１６１を放熱性の高い金属ホルダ１５２上に配置し、ＰＤＩＣ１６２をセラミック基板１５３に配置し、このセラミック基板１５３を介して放熱性の高い金属ホルダ１５２から放熱させる構成にしたので、高倍速記録時などのレーザの消費電力が大きい場合でも、レーザチップ１６１により発生する熱を効率良く放熱可能であり、レーザの温度を低く抑えることができ、レーザの寿命を延ばすことができる。光学ヘッド１５０は、主な発熱源である光源及び受光部を１つのユニットに配置し、このユニットを放熱性の高い部材により構成したので、効率的に放熱を行うことができる。

すなわち、光学ヘッド１５０は、光学系の配置の高い精度を必要とすることなしに光学性能を良好に保つ構成を有すると共に、簡単に放熱効果を高めることができる。

また、光学ヘッド１５０は、レーザチップ１６１をチップマウントする金属ホルダ１５２に、レーザから出射されるレーザビームの強度中心と対物レンズ２７のレンズ中心とを一致させるようにスライドベース１５１に対して調整し、固定するための手段として、ネジ締め又は半田付けにより固定したので、部品点数を削減し、低コストにより構成することが可能となる。

光学ヘッド１５０は、放熱手段としてセラミック基板１５３を使用し、ワイヤボンディングによりレーザチップ１６１及びＰＤＩＣ１６２に接続するようにしたので、配線スペースを小さくすることができ、部品点数を削減することが出来、光学ヘッド自体の小型化を可能とする。

光学ヘッド１５０は、スライドベース１５１に対してプリズムユニット１５４をネジ又は半田付けにより固定する構造としたので、レーザから出射されるレーザビームの強度中心と対物レンズのレンズ中心とを一致させる際のポジションズレを小さく抑えることができ、また、温度変化等による環境ストレスに対して、ポジションの経時的な変化を少なくすることができ、光学ヘッド自体の信頼性を高めることが可能となる。

光学ヘッド１５０は、迷光防止突起１６０を金属ホルダ１５２に設けたので、レーザチップ１６１から出射された迷光が受光部８４に入射することを防止することができ、従来のように迷光防止部材を別部品等により取り付ける必要がなくなるので、部品コストを低減し、作業工数を削減することができる。

尚、上述の光学ヘッド１５０においては、第１の受光部８４ａ及び第２の受光部８４ｂを一体に備えたＰＤＩＣ１６２としたが、別体のＩＣにより構成してもよい。すなわち、第１の受光部８４ａとなるＰＤＩＣと、第２の受光部８４ｂとなるＦＰＤＩＣ（Front Photo Detect IC）とを備えるように構成してもよい。

本発明を適用した光学ヘッドは、記録再生装置に用いられたが、記録装置のみ及び再生装置のみに適用されてもよい。

本発明に係る記録及び／又は再生装置の構成を示すブロック図である。本発明を適用した光学ヘッドの光学系の例の概略を示す図である。本発明を適用した光学ヘッドの互いに異なる波長の出射光を出射する複数の出射部を有する光源を示す図である。本発明を適用した光学ヘッドを構成する複合光学素子の斜視図である。本発明を適用した光学ヘッドを構成する複合光学素子の正面図である。本発明を適用した光学ヘッドを構成する複合光学素子のＩ−Ｉ断面図である。（ａ）本発明を適用した光学ヘッドを構成する光分割手段に戻り光が入射する状態を示す斜視図である。（ｂ）本発明を適用した光学ヘッドを構成する光分割手段に戻り光が入射する状態を示す平面図である。本発明を適用した光学ヘッドを構成する複合光学素子に光ビームが進入した状態を示す図である。本発明を適用した光学ヘッドを構成するメインビーム用フォトディテクタ及びサイドビーム用フォトディテクタを示す図である。本発明を適用した光学ヘッドを構成するビームスプリッタの設置角度が変化したときの光路の変化を示す図である。本発明を適用した光学ヘッドの異なる波長の出射光を出射する複数の出射部から出射される出射光が光路合成用回折格子で光路合成されることを示す図である。本発明を適用した光学ヘッドを構成する光路合成用回折格子で異なる波長の出射光が合成されることを示す図である。（ａ）本発明を適用した光学ヘッドを構成する３ビーム生成用回折格子の形状を示す図である。（ｂ）本発明を適用した光学ヘッドを構成する光路合成用回折格子の形状を示す図である。（ａ）本発明を適用した光学ヘッドを構成する分割プリズムにサイドビーム用の斜面を設けたことを示す平面図である。（ｂ）本発明を適用した光学ヘッドを構成する分割プリズムにサイドビーム用の斜面を設けたことを示す斜視図である。本発明を適用した光学ヘッドを構成する光学素子が傾斜したときの光路を示す図である。（ａ）対物レンズが光ディスクに対して焦点位置より近い位置にあるときに、光分割手段に戻り光のメインビームが入射する状態を示す平面図である。（ｂ）対物レンズが光ディスクに対して焦点位置にあるときに、光分割手段に戻り光のメインビームが入射する状態を示す平面図である。（ｃ）対物レンズが光ディスクに対して焦点位置より遠い位置にあるときに、光分割手段に戻り光のメインビームが入射する状態を示す平面図である。（ａ）対物レンズが光ディスクに対して焦点位置より近い位置にあるときに、フォトディテクタの受光面の４分割部分の状態を示す図である。（ｂ）対物レンズが光ディスクに対して焦点位置にあるときに、フォトディテクタの受光面の４分割部分の状態を示す図である。（ｃ）対物レンズが光ディスクに対して焦点位置より遠い位置にあるときに、フォトディテクタの受光面の４分割部分の状態を示す図である。本発明を適用した光学ヘッドの光学系の他の例の概略を示す図である。本発明を適用した光学ヘッドの光学系のさらに他の例の概略を示す図である。図１９に示す光学ヘッドを構成する複合光学素子の斜視図である。図１９に示す光学ヘッドを構成する複合光学素子の平面図である。図２１に示す複合光学素子のＩＩ−ＩＩ断面図である。図２１に示す複合光学素子のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。本発明を適用した光学ヘッドの光学系のさらに他の例の概略を示す図である。図２４に示す光学ヘッドを構成する複合光学素子の平面図である。図２５に示す複合光学素子のＩＶ−ＩＶ断面図である。（ａ）図２４に示す光学ヘッドを構成する分割プリズムの平面図である。（ｂ）図２４に示す光学ヘッドを構成する分割プリズムの斜視図である。図２７に示す分割プリズムの第１の分割部及び第２の分割部により戻り光が分割されることを説明するための断面図である。図２４に示す光学ヘッドを構成するメインビーム用フォトディテクタ及びサイドビーム用フォトディテクタを示す図である。図２４に示す光学ヘッドを構成するメインビーム用フォトディテクタ及びサイドビーム用フォトディテクタに戻り光が入射している状態を説明する平面図である。（ａ）図２４に示す光学ヘッドを構成する分割プリズムの他の例を示す平面図である。（ｂ）図２４に示す光学ヘッドを構成する分割プリズムの他の例を示す斜視図である。本発明を適用した光学ヘッドの光学系のさらに他の例の概略を示す図である。図３２に示す光学ヘッドを構成する複合光学素子の斜視図である。図３２に示す光学ヘッドを構成する複合光学素子の平面図である。図３４に示す複合光学素子のＶ−Ｖ断面図である。（ａ）図３２に示す光学ヘッドを構成する分割プリズムの平面図である。（ｂ）図３２に示す光学ヘッドを構成する分割プリズムの斜視図である。図３２に示す光学ヘッドを構成する集光手段の他の例を示す断面図である。図３２に示す光学ヘッドを構成する集光手段のさらに他の例を示す断面図である。本発明を適用した光学ヘッドの具体的な構成を示す斜視図である。本発明を適用した光学ヘッドを構成する金属ホルダの斜視図である。本発明を適用した光学ヘッドの金属ホルダ及びプリズムホルダの断面図である。本発明を適用した光学ヘッドのプリズムホルダの斜視図である。本発明を適用した光学ヘッドの金属ホルダ及びプリズムホルダの斜視図である。本発明を適用した光学ヘッドを構成する光源、受光部及び複合光学素子の位置関係を説明するための斜視図である。従来の光学ヘッドの光学系の概略を示す図である。（ａ）従来の光学ヘッドにおいて対物レンズが光ディスクに対して焦点位置より近い位置にあるときのフォトディテクタを示す図である。（ｂ）従来の光学ヘッドにおいて対物レンズが光ディスクに対して焦点位置にあるときのフォトディテクタを示す図である。（ｃ）従来の光学ヘッドにおいて対物レンズが光ディスクに対して焦点位置より遠い位置にあるときのフォトディテクタを示す図である。

符号の説明

１記録再生装置、２光ディスク、３光学ヘッド、４ディスク回転駆動機構、５送り機構、６制御部、７ディスクテーブル、８スピンドルモータ、９アクセス制御回路、１０サーボ回路、１１ドライブコントローラ、１２信号復調回路、１３誤り訂正回路、１４インターフェース、２２光源、２３複合光学素子、２４板状光学素子、２４ａ３ビーム生成用回折格子、２４ｂ光路合成用回折格子、２５ビームスプリッタ、２６コリメータレンズ、２７対物レンズ、２９受光部

Claims

所定の波長の光を出射する光源と、
上記光源から出射された射出光を光ディスク上に集光するとともに上記光ディスクからの戻り光を集光する集光光学素子と、
上記光ディスクで反射された戻り光を光路分岐し、上記光路分岐された戻り光を上記光源からの出射光と平行にする光路分岐光学素子と、
上記光路分岐光学素子により光路分岐された戻り光が入射する位置に配設され、少なくとも上記光路分岐された戻り光を空間的に分割する光分割手段を有する複合光学素子と、
上記光分割手段で空間的に分割された複数の戻り光をそれぞれ受光する複数の受光領域を有する受光部とを備え、
上記光源は、互いに異なる波長の出射光を出射し、上記互いに異なる波長の出射光の上記光ディスクからの戻り光が上記光分割手段上のほぼ同じ位置に入射し、
上記光源は、互いに近接して配設され、異なる波長の出射光を出射する複数の出射部を有し、上記光源と上記集光光学素子との間には、上記複数の出射部から出射される出射光の各々の光路を合成し、上記集光光学素子の光軸に合わす光路合成光学素子が配設され、上記光路合成光学素子の光路合成効果を有する領域以外の領域を上記光路分岐光学素子からの戻り光が通過する光学ヘッド。
所定の波長の光を出射する光源と、
上記光源から出射された射出光を光ディスク上に集光するとともに上記光ディスクからの戻り光を集光する集光光学素子と、
上記光ディスクで反射された戻り光を光路分岐し、上記光路分岐された戻り光を上記光源からの出射光と平行にする光路分岐光学素子と、
上記光路分岐光学素子により光路分岐された戻り光が入射する位置に配設され、少なくとも上記光路分岐された戻り光を空間的に分割する光分割手段を有する複合光学素子と、
上記光分割手段で空間的に分割された複数の戻り光をそれぞれ受光する複数の受光領域を有する受光部とを備え、
上記光源は、互いに異なる波長の出射光を出射し、上記互いに異なる波長の出射光の上記光ディスクからの戻り光が上記光分割手段上のほぼ同じ位置に入射し、
上記光源は、互いに近接して配設され、異なる波長の出射光を出射する複数の出射部を有し、上記光路分岐光学素子と上記光分割手段との間には、上記複数の出射部から出射された出射光の上記光ディスクからの戻り光の各々の光路を合成し、上記光分割手段上の同一位置に合わす光路合成光学素子が配設され、上記光路合成光学素子の光路合成効果を有する領域以外の領域を上記光源からの出射光が通過する光学ヘッド。
所定の波長の光を出射する光源と、
上記光源から出射された射出光を光ディスク上に集光するとともに上記光ディスクからの戻り光を集光する集光光学素子と、
上記光ディスクで反射された戻り光を光路分岐し、上記光路分岐された戻り光を上記光源からの出射光と平行にする光路分岐光学素子と、
上記光路分岐光学素子により光路分岐された戻り光が入射する位置に配設され、少なくとも上記光路分岐された戻り光を空間的に分割する光分割手段を有する複合光学素子と、
上記光分割手段で空間的に分割された複数の戻り光をそれぞれ受光する複数の受光領域を有する受光部と、
上記光源と上記集光光学素子との間の光路上に配設され、上記光源からの出射光を回折させて複数の光ビームに分割する回折素子とを備え、
上記光分割手段は、上記回折素子により回折された０次回折光の上記光ディスクからの戻り光の焦点位置近傍に配設され、上記０次回折光を複数の光ビームに分割する第１の分割手段と、上記回折素子により回折された±１次回折光の上記光ディスクからの戻り光の焦点位置近傍に配設され、上記±１次回折光を複数に分割する第２の分割手段とからなり、
上記受光部は、上記第１の分割手段で分割された複数の０次回折光を受光することでフォーカシングエラー信号を得、上記第２の分割手段で分割された複数の±１次回折光を受光することでトラッキングエラー信号を得る光学ヘッド。
光ディスクに対して情報を記録及び／又は再生する光学ヘッドと、上記光ディスクを回転駆動するディスク回転駆動手段とを備える記録及び／又は再生装置において、
上記光学ヘッドは、所定の波長の光を出射する光源と、
上記光源から出射された射出光を光ディスク上に集光するとともに上記光学ディスクからの戻り光を集光する集光光学素子と、
上記光ディスクで反射された戻り光を光路分岐し、上記光路分岐された戻り光を上記光源からの出射光と平行にする光路分岐光学素子と、
上記光路分岐光学素子により光路分岐された戻り光が入射する位置に配設され、少なくとも上記光路分岐された戻り光を空間的に分割する光分割手段を有する複合光学素子と、
上記光分割手段で空間的に分割された複数の戻り光をそれぞれ受光する複数の受光領域を有する受光部とを備え、
上記光源は、互いに異なる波長の出射光を出射し、上記互いに異なる波長の出射光の上記光ディスクからの戻り光が上記光分割手段上のほぼ同じ位置に入射し、
上記光源は、互いに近接して配設され、異なる波長の出射光を出射する複数の出射部を有し、上記光源と上記集光光学素子との間には、上記複数の出射部から出射される出射光の各々の光路を合成し、上記集光光学素子の光軸に合わす光路合成光学素子が配設され、上記光路合成光学素子の光路合成効果を有する領域以外の領域を上記光路分岐光学素子からの戻り光が通過する記録及び／又は再生装置。
光ディスクに対して情報を記録及び／又は再生する光学ヘッドと、上記光ディスクを回転駆動するディスク回転駆動手段とを備える記録及び／又は再生装置において、
上記光学ヘッドは、所定の波長の光を出射する光源と、
上記光源から出射された射出光を光ディスク上に集光するとともに上記光学ディスクからの戻り光を集光する集光光学素子と、
上記光ディスクで反射された戻り光を光路分岐し、上記光路分岐された戻り光を上記光源からの出射光と平行にする光路分岐光学素子と、
上記光路分岐光学素子により光路分岐された戻り光が入射する位置に配設され、少なくとも上記光路分岐された戻り光を空間的に分割する光分割手段を有する複合光学素子と、
上記光分割手段で空間的に分割された複数の戻り光をそれぞれ受光する複数の受光領域を有する受光部とを備え、
上記光源は、互いに異なる波長の出射光を出射し、上記互いに異なる波長の出射光の上記光ディスクからの戻り光が上記光分割手段上のほぼ同じ位置に入射し、
上記光源は、互いに近接して配設され、異なる波長の出射光を出射する複数の出射部を有し、上記光路分岐光学素子と上記光分割手段との間には、上記複数の出射部から出射された出射光の上記光ディスクからの戻り光の各々の光路を合成し、上記光分割手段上の同一位置に合わす光路合成光学素子が配設され、上記光路合成光学素子の光路合成効果を有する領域以外の領域を上記光源からの出射光が通過する記録及び／又は再生装置。
光ディスクに対して情報を記録及び／又は再生する光学ヘッドと、上記光ディスクを回転駆動するディスク回転駆動手段とを備える記録及び／又は再生装置において、
上記光学ヘッドは、所定の波長の光を出射する光源と、
上記光源から出射された射出光を光ディスク上に集光するとともに上記光学ディスクからの戻り光を集光する集光光学素子と、
上記光ディスクで反射された戻り光を光路分岐し、上記光路分岐された戻り光を上記光源からの出射光と平行にする光路分岐光学素子と、
上記光路分岐光学素子により光路分岐された戻り光が入射する位置に配設され、少なくとも上記光路分岐された戻り光を空間的に分割する光分割手段を有する複合光学素子と、
上記光分割手段で空間的に分割された複数の戻り光をそれぞれ受光する複数の受光領域を有する受光部と、
上記光源と上記集光光学素子との間の光路上に配設され、上記光源からの出射光を回折させて複数の光ビームに分割する回折素子とを備え、
上記光分割手段は、上記回折素子により回折された０次回折光の上記光ディスクからの戻り光の焦点位置近傍に配設され、上記０次回折光を複数の光ビームに分割する第１の分割手段と、上記回折素子により回折された±１次回折光の上記光ディスクからの戻り光の焦点位置近傍に配設され、上記±１次回折光を複数に分割する第２の分割手段とからなり、
上記受光部は、上記第１の分割手段で分割された複数の０次回折光を受光することでフォーカシングエラー信号を得、上記第２の分割手段で分割された複数の±１次回折光を受光することでトラッキングエラー信号を得る記録及び／又は再生装置。