JP3635516B2 - 光ディスク装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，基板厚の異なる情報記録媒体（以下光ディスクという）に対して互換性を保つと共に，レーザ光の有効利用及び装置の小型化等を可能にした光ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来の光ディスク装置の概念的構成は図１４に示す様な構成となっている。同図において，半導体レーザ１０１から出射した直線偏光のレーザ光は，コリメートレンズ１０２で略平行光とされ，偏光ビームスプリツタ１０３を通過し，そしてλ／４板１０４を通過して円偏光となる。その後，レーザ光は，偏向プリズム１０５で偏向されて対物レンズ１０６に入射し，当該対物レンズ１０６で集光されて光ディスク１０７に微小径のレーザスポットが形成，照射される。
【０００３】
一方，光ディスク１０７で反射したレーザ光は，往路とは反対回りの円偏光となり，対物レンズ１０６で再び略平行光とされ，偏向プリズム１０５で偏向されてλ／４板１０４を通過する。当該λ／４板１０４を通過することにより，レーザ光は往路と直交した直線偏光となって，偏光ビームスプリッタ１０３に入射し，当該偏光ビームスプリッタ１０３で反射され集光レンズ１０８により集束される。そして，レーザ光は受光素子１０９で受光され，当該受光素子１０９からの信号に基づき情報信号及びサーボ信号が検出されるようになっている。
【０００４】
このような光ディスク装置に対して，記録容量の大容量化が強く要望され，かかる要望に応えるべくレーザ光の短波長化が進められている。
【０００５】
一般に，光ディスク１０７に形成されるレーザスポットのスポット径は，レーザ光の波長λに比例し，記録容量は波長λの二乗に反比例して増大する。従って，レーザ光の波長を短くすれば，記憶容量の大容量化が可能になる。
【０００６】
しかし，光ディスク１０７には，反射率や記録パワーに対して強い波長依存性を持つものがあり，かかる光ディスク１０７に短波長のレーザ光を用いると再生や記録等ができなくなる問題がある。即ち，互換性が保たれなくなる問題がある。
【０００７】
そこで，従来用いられている波長（例えば，７８５ｎｍ）と，それより短波長（例えば，６５０ｎｍ）の２つのレーザ光を用いる方法が考えられ，そのためにそれぞれ波長の異なるレーザ光を出射する２つのレーザ源と，それぞれの波長に対応した光学特性を持つ２つの対物レンズ等により，２つの光ピックアップを持つ構成にすることが概念的に最も簡単な方法である。
【０００８】
ところが，このように２つの光ピックアップを持つ構成にすると，装置の大型化及びコストアップの要因となるので，レーザ源が２つで，対物レンズが１つからなる１つの光ピックアップにより光ディスク装置を構成することが提案されている（例えば，特開平６−２５９８０４号公報）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，レーザ源が２つで対物レンズが１つとする構成の場合，光路中のレーザ光の一部を分離し，当該分離されたレーザ光を用いてレーザ源から出射されるレーザ光の光量を光量検出器等で検出する際には，両方のレーザ源からのレーザ光に対して等量又は所定比で分離することが困難であった。このため光量検出器からの信号を処理するときにゲイン調整が必要になり，当該ゲイン調整回路によるコストアップ等が生じる問題がある。
【００１０】
また，分離する光量を適正に制御することが困難であるため，過剰な光量が光量検出器に導かれてレーザ光の有効利用が図れなくなる問題がある。
【００１１】
さらに，レーザ光の往復路の光路分離等を行う場合には，略直交した光路に分離されるので，装置の小型化が困難になる問題がある。
【００１２】
そこで，本発明は，従来の光ディスクに対して互換性を保ちながらレーザ光の有効利用，装置の簡略化，小型化及びコストアップを抑えることができる光ディスク装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため，請求項１にかかる発明は，基板厚の異なる２つの情報記録媒体と，基板厚に対応してそれぞれ異なる波長のレーザ光を出射する２つのレーザ源と，該レーザ源からのレーザ光を集光して情報記録媒体に微少径のレーザスポットを形成する対物レンズとを有してなる光ディスク装置において，レーザ源と対物レンズとの間に配設されて，入射するレーザ光の偏光状態に応じてレーザ光の往路と復路の光路分離を行う偏光性光路分離手段と，レーザ源と偏光性光路分離手段との間に配設されて，該偏光性光路分離手段に入射するレーザ源からのレーザ光に所定の位相差を生じさせる第１位相子と，偏光性光路分離手段で分離された復路のレーザ光を受光する受光手段とを有し，第１位相子の厚みをＤ１，２つのレーザ源の波長をλ１，λ２として，波長λ１，λ２の常光線に対する第１位相子の屈折率をｎｏ（λ１），ｎｏ（λ２），波長λ１，λ２の異常光線に対する第１位相子の屈折率をｎｅ（λ１），ｎｅ（λ２），波長λ１，λ２のレーザ光が第１位相子を通過することにより生じる位相差をδ（λ１），δ（λ２）としたときに，
δ（λ１）＝（２π／λ１）×（ｎｏ（λ１）−ｎｅ（λ１））×Ｄ１ …（式Ａ）
δ（λ２）＝（２π／λ２）×（ｎｏ（λ２）−ｎｅ（λ２））×Ｄ１ …（式Ｂ）
δ（λ１）＝（２ｎ＋１）×δ（λ２）＝（２Ｎ＋１）π …（式Ｃ）
但し，ｎ＝０，１，２，３… Ｎ＝１，２，３…
前記式Ａ，式Ｂ，式Ｃを満足するように第１位相子の厚さＤ１を設定して，偏光性光路分離手段に入射したレーザ源からのレーザ光のうち所定光量のレーザ光を例えば前方に設けた光量検出器に入射させることができるようにしたことを特徴とする。
【００１４】
請求項２にかかる発明は，前記第１位相子の設定を，
δ（λ１）＝２ｎπ かつ δ（λ２）＝（Ｎ＋１）π …（式Ｄ）
又は
δ（λ２）＝２ｎπ かつ δ（λ１）＝（Ｎ＋１）π …（式Ｅ）
前記式Ａ，式Ｂ，式Ｄ又は式Ａ，式Ｂ，式Ｅを満足するように第１位相子の厚さＤ１を設定するようにしたことを特徴とする。
【００１５】
請求項３にかかる発明は，偏光性光路分離手段と対物レンズとの間に設けた，当該領域を通過するレーザ光に略１／４波長の位相差を生じさせる第２位相子と，第１位相子のうち少なくとも１つを偏光性光路分離手段と一体に設けて，装置の小型化を可能にしたことを特徴とする。
【００１６】
請求項４にかかる発明は，第１位相子又は第２位相子の少なくとも１つを蒸着位相差膜で形成して，第１位相子又は第２位相子を必要十分な薄さにできるようにしたことを特徴とする。
【００１７】
請求項５にかかる発明は，偏光性光路分離手段を入射したレーザ光の偏光状態に応じて，当該レーザ光を回折，透過させる偏光性回折格子により形成して，往路と復路とが直交しないようにしたことを特徴とする。
【００１８】
請求項６にかかる発明は，偏光性光路分離手段により光路分離された復路のレーザ光を受光する２つの受光素子からなる受光手段と，当該受光手段の各受光素子に，偏光性光路分離手段で分離された復路のレーザ光を分割し又は当該レーザ光の波長に応じて光路変更して受光させるレーザ光振分手段を設けて，異なる基板厚の情報記録媒体で反射されたレーザ光を当該情報記録媒体に対応させた受光素子で受光できるようにしたことを特徴とする。
【００１９】
請求項７にかかる発明は，レーザ光振分手段として入射したレーザ光を回折する回折格子を用いて，当該レーザ光振分手段で振分けるレーザ光の振分方向の角度を小さくしたことを特徴とする。
【００２０】
請求項８にかかる発明は，偏光性光路分離手段とレーザ光振分手段との間に配設されて，波長の異なる一方のレーザ光に対しては，当該レーザ光の波長の略整数倍の位相差を生じさせ，他方のレーザ光に対しては，当該レーザ光の波長の略１／２倍の位相差を生じさせる第３位相子を設けることによりレーザ光の偏光状態を変え，その偏光状態に応じてレーザ光振分手段によりレーザ光を分割し又は当該レーザ光の波長に応じて光路を変更させるようにしたことを特徴とする。
【００２１】
請求項９にかかる発明は，第３位相子を蒸着位相差膜で形成することにより，当該第３位相子を必要十分な薄さにできるようにしたことを特徴とする。
【００２２】
請求項１０にかかる発明は，第３位相子をレーザ光振分手段と一体に設けたことを特徴とする。
【００２３】
請求項１１にかかる発明は，レーザ光振分手段を入射するレーザ光の偏光状態に応じて回折，透過する偏光性回折格子で形成して，当該レーザ光振分手段で振分ける角度を小さくしたことを特徴とする。
【００２４】
請求項１２にかかる発明は，２つのレーザ源と受光手段とが，１つに収納されたレーザユニットであることを特徴とする。
【００２５】
請求項１３にかかる発明は，２つのレーザ源が半導体レーザであって，その活性層の方向が互いに直交するように配設されてなることを特徴とする。
【００２６】
請求項１４にかかる発明は，第１位相子が，一方のレーザ源からのレーザ光に対して，波長の略整数倍の位相差を生じさせ，他方のレーザ源からのレーザ光に対しては略１／２波長の位相差を生じさせて偏光性光路分離手段に入射する際の各レーザ光の偏光状態を同一になるようにしたことを特徴とする。
【００２７】
請求項１５にかかる発明は，レーザユニットに第１位相子，偏光性光路分離手段及び第２位相子が一体に設けられていることを特徴とする。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態を図を参照して説明する。図１は本実施の形態にかかる光ディスク装置の概略構成図を示したものである。
【００２９】
第１，２半導体レーザ１ａ，１ｂから波長の異なるレーザ光が出射されて，コリメートレンズ３により略平行光にされる。その後，レーザ光は第１位相子である位相子４に入射して，当該位相子４で所定の位相差が生じて偏光ビームスプリッタ５に入射する。
【００３０】
偏光ビームスプリッタ５は，図２に示す様にＰ偏光のレーザ光は略１００％透過し，Ｓ偏光のレーザ光は略１００％反射する特性を持っている。広帯域の波長に対して，このような透過反射特性を持つ偏光ビームスプリッタを用いることにより，異なる波長に対しても十分な偏光特性が得られ，どちらの波長に対しても高効率の光学系を実現できる利点がある。
【００３１】
これにより位相子４から出射されたレーザ光がＳ偏光成分を含む場合には，当該Ｓ偏光成分は偏光ビームスプリッタ５で反射されて集光レンズ１３により集光され，光量検出器１４に受光される。
【００３２】
一方，Ｐ偏光成分は偏光ビームスプリッタ５で反射されることなく透過し，第２位相子であるλ／４板６に入射する。当該λ／４板６で位相がλ／４変化して円偏光となり偏向プリズム７に入射し偏向される。その後，対物レンズ８で集光されて第１又は第２の光ディスク９ａ，９ｂに微少スポットのレーザ光が照射される。
【００３３】
当該第１，２光ディスク９ａ，９ｂで反射されたレーザ光は，往路と略同一の光路をたどり，対物レンズ８で集束され，偏向プリズム７で偏向されてλ／４板６に入射する。そして，当該λ／４板６で往路と直交したＳ偏光にされて，偏光ビームスプリッタ５に入射し，当該偏光ビームスプリッタ５で略１００％反射される。
【００３４】
反射されたレーザ光は，検出レンズ１１により集束光となり受光手段である受光素子１２に受光され，当該受光素子１２からの信号に基づき公知の方法を用いて情報信号，トラッキング信号及びフォーカス信号のサーボ信号が検出される。
【００３５】
なお，第１，２半導体レーザ１ａ，１ｂから出射されるレーザ光の波長は，第１半導体レーザ１ａが７８５ｎｍ，第２半導体レーザ１ｂが６５０ｎｍであり，また，第１光ディスク９ａは基板厚の厚い（１．２ｍｍ）低容量光ディスクを示し，第２光ディスク９ｂは基板厚の薄い（０．６ｍｍ）大容量光ディスクを示すものとして説明する。
【００３６】
そして，第１光ディスク９ａに対して記録再生を行う時は，第１半導体レーザ１ａを発振させ，第２光ディスク９ｂに対して記録再生を行う時は，第２半導体レーザ１ｂを発振させる。
【００３７】
無論，上述した波長及び基板厚は例示であることを敢て付言するまでもない。また以下の説明では，便宜的理由から第１半導体レーザ１ａを長波長レーザ１ａ，第２半導体レーザ１ｂを短波長レーザ１ｂと記載し，これらを総称してレーザ１と記載する。さらに，基板厚の厚い光ディスク９ａを低密度ディスク９ａ，基板厚の薄い光ディスク９ｂを高密度ディスク９ｂと記載し，これらを総称して光ディスク９と記載する。
【００３８】
また，検出レンズ１１は，例えば片方の面が球面の円筒レンズが適用可能であり，フォーカス信号に対しては，例えば非点収差法が適用でき，トラッキング信号に対しては，位相差法等を適用することが可能である。
【００３９】
また，上述した偏光ビームスプリッタ５の光学特性としては，図３に示すように，Ｐ偏光のレーザ光は略１００％反射し，Ｓ偏光のレーザ光は略１００％透過させるものであってもよく，この様な特性を持つ場合には，位相子４及びλ／４板６における位相差の発生条件を当該偏光ビームスプリッタの特性に合わせて設定すればよいことは以下の説明から明らかである。以下においては，偏光ビームスプリッタ５の特性が，図２に示すような特性であるとして説明する。
【００４０】
さらに，位相子４及びλ／４板６は，単板の場合について説明するが，本発明はこれに限定されるものではなく，それぞれの光学軸を直交させて張合わせたものを用いることも可能である。
【００４１】
図４を参照して位相子４の機能を説明する。一般的に半導体レーザは同図に示すようなレーザチップ１ｃを有し，当該レーザチップ１ｃの活性層１ｄから当該活性層１ｄに平行な方向に偏光したレーザ光が出射される。そこで，図１においてレーザ１における各レーザチップ１ｃの活性層１ｄの方向が，それぞれ紙面上下方向に設定されているとする。
【００４２】
このとき偏光ビームスプリッタ５に入射するレーザ光は，共にＰ偏光となるので，光量検出器１４にレーザ光を導かない場合，即ちレーザ１から偏光ビームスプリッタ５に入射したレーザ光をそのまま通過させる場合には，位相子４により位相差を生じさせる必要がない。
【００４３】
一方，偏光ビームスプリッタ５に入射したレーザ光の一部，例えば光ディスク９に至るレーザ光の約１０（％）を光量検出器１４に導く場合は，後述する式１〜３を満たすように位相子４の厚みＤ１を設定すればよい。
【００４４】
即ち，光ディスク９に至るレーザ光の約１０（％）を光量検出器１４に入射させる場合は，位相子４の光学軸をＰ偏光面に対し約９度傾けて，位相子４で位相差がλ／２を生じさせることによりＳ偏光成分を発生させて，偏光ビームスプリッタ５に入射させればよい。
【００４５】
レーザ１からのレーザ光の波長をそれぞれλ１，λ２，波長λ１，λ２の常光線に対する位相子４の屈折率をｎｏ（λ１），ｎｏ（λ２），波長λ１，λ２の異常光線に対する屈折率をｎｅ（λ１），ｎｅ（λ２）とすれば，各波長λ１，λ２のレーザ光が位相子４を通過することにより生じる位相差δ（λ１），δ（λ２）は，
δ（λ１）＝（２π／λ１）（ｎｏ（λ１）−ｎｅ（λ１））Ｄ１ …（１）
δ（λ２）＝（２π／λ２）（ｎｏ（λ２）−ｎｅ（λ２））Ｄ１ …（２）
となる。
【００４６】
そして，波長λ１，λ２のレーザ光に対して，位相差が共にλ／２となるためには，位相差δ（λ１）と位相差δ（λ２）とが，
δ（λ１）＝（２ｎ＋１）δ（λ２）＝（２Ｎ＋１）π …（３）
但し，ｎ＝０，１，２，３…，Ｎ＝１，２，３…
の関係を満たせばよい。
【００４７】
また，長波長レーザ１ａに対しては，当該長波長レーザ１ａに内蔵されている図示しない後方光検出器で出射光量を検出し，短波長レーザ１ｂに対しては，光量検出器１４で光ディスクに至るレーザ光の約１０（％）を用いて出射光量を検出する場合には，位相子４の厚みＤ１を以下のように設定する。
【００４８】
即ち，長波長レーザ１ａからのレーザ光は，偏光ビームスプリッタ５により反射されることなく通過するようにすればよいので，位相子４により当該レーザ光に対して位相差を発生させる必要はなく，仮に位相差が発生する場合であっても，当該位相差が波長λの整数倍になればよい。
δ（λ１）＝２ｎπ …（４）
【００４９】
一方，短波長レーザ１ｂに対しては，上述した方法により，位相子４の光学軸をＰ偏光面に対して約９度傾けて，当該位相子４で生じる位相差が短波長レーザ１ｂからのレーザ光に対してλ／２となるようにすればよい。
δ（λ２）＝（Ｎ＋１）π …（５）
【００５０】
そして，式１，２で示す位相差δ（λ１），δ（λ２）が，式４，５を満たすように位相子４の厚みＤ１を設定すればよい。
【００５１】
なお，短波長レーザ１ｂに対しては，当該短波長レーザ１ｂに内蔵されている図示しない後方光検出器で出射光量を検出し，長波長レーザ１ａに対しては，光量検出器１４で光ディスクに至るレーザ光の約１０（％）を用いて出射光量を検出する場合も，上述した方法により位相子４の厚みＤ１を設定すればよい。
【００５２】
次に，光ディスク９からのレーザ光が偏向プリズム７で偏向されて偏光ビームスプリッタ５に入射し，当該偏光ビームスプリッタ５により入射したレーザ光の略全てを反射して受光素子１２に導く場合，即ち偏光ビームスプリッタ５で往路と復路との光路分離を行う場合について説明する。
【００５３】
この場合は，図２に示した特性から解るように，復路のレーザ光がＳ偏光であればよく，往路において偏光ビームスプリッタ５から出射された直後のレーザ光がＰ偏光なので，λ／４板６を往復２回通過することにより位相差がλ／２異なればよいことになる。即ち，λ／４板６を１っかい通過することにより，λ／４の位相差が発じればよい。
【００５４】
この条件を満足するλ／４板６の厚みＤ２は，λ／４板６の波長λ１，λ２に対する常光線に対する屈折率をＮｏ（λ１），Ｎｏ（λ２），異常光線に対する屈折率をＮｅ（λ１），Ｎｅ（λ２）とすると，各波長λ１，λ２のレーザ光に発生する位相差δ（λ１），δ（λ２）が，
δ（λ１）＝（２π／λ１）（Ｎｏ（λ１）−Ｎｅ（λ１））Ｄ２ …（６）
δ（λ２）＝（２π／λ２）（Ｎｏ（λ２）−Ｎｅ（λ２））Ｄ２ …（７）
となるので，これらが
δ（λ１）＝（２ｎ＋１）δ（λ２）＝（２Ｎ＋１）（π／２） …（８）
ｎ＝０，１，２，３…，Ｎ＝１，２，３…
を満たすようにλ／４板６の厚みＤ２を決定すればよい。
【００５５】
以上説明したように，位相子４の厚みを目的に合わせて設定することにより，異なる波長のレーザ光にそれぞれ所望の位相差を発生させることができ，これにより偏光性光路分離手段５において所定量のレーザ光を分離して取出すことが可能になる。
【００５６】
従って，分離して取り出されたレーザ光を光量検出器１４で受光する場合でも，当該受光したレーザ光の光量が所定光量であるためゲイン調整が不要になり，当該ゲイン調整回路が不要になる。また，当該取り出されたレーザ光は必要十分な光量であるので，レーザ光の有効利用が可能になり，光学系の設計自由度を増すことが可能になる。
【００５７】
さらに，異なる波長の光に対して共にλ／４の位相差を生じるλ／４板を設けたので，どちらの波長のレーザ光に対しても，往路と復路とで偏光状態を完全に直交させることができ，偏光ビームスプリッタ５で高効率に往路，復路の光路分離が行え，レーザ光の利用効率を高くすることが可能になる。
【００５８】
なお，位相子４及びλ／４板６を偏光ビームスプリッタ５と一体に設けることも可能であり，かかる場合には部品数の削減が可能になるので装置の小型化や低コストが図れる。
【００５９】
特に，位相子４及びλ／４板６を蒸着による蒸着位相差膜とすることにより当該位相子４，λ／４板６を必要十分な厚さに形成することがきると共に，これらの材料として高価な復屈折結晶を用いる必要が無くなり，装置の小型化や低コストに大きく寄与することが可能になる。
【００６０】
蒸着位相差膜の材料としては，Ｔａ₂Ｏ₅，ＳｎＯ₂等を用いることができる。
【００６１】
ここで，必要十分な厚さとは以下の意味である。従来，例えば，波長λ＝６５０ｎｍで，位相子４をλ／４の厚さにしたいときは，λ／４＝１６２．５ｎｍとなり，これが必要十分な厚さであるが，このような薄い膜を切出し加工等により形成し，そして組込み等を行うことは非常に困難である。そこで，位相子の厚みをλ／４＋ｋλ（ｋ：整数）として，同一の位相差が発生するようにしながら厚さのみを厚くすることが行われる。しかし，蒸着位相差膜は，このような加工，組立等が不要なので，実際の寸法としてλ／４＝１６２．５ｎｍの厚みの位相子を用いることが可能になる。
【００６２】
次に，本発明の第２の実施の形態を図を参照して説明する。なお，第１の実施の形態と同一構成に関しては同一符号を用い説明を適宜省略する。
【００６３】
図５は本実施の形態にかかる光ディスク装置の概略構成を示す図である。本実施の形態においては，図１における偏光ビームスプリッタ５に変えて偏光性回折格子１５を用いた点が特徴となっている。そして当該偏光性回折格子１５に位相子４及びλ／４板６が一体に設けられている。無論，これらを一体に設け無ければならない必然性は無いが，一体に設けることにより上述した効果を得ることが可能になる利点がある。
【００６４】
偏光性回折格子１５は，格子溝１５ａを有して，当該格子溝１５ａに入射したレーザ光の偏光状態により透過，回折が生じる。
【００６５】
このような偏光性回折格子１５としては，例えば，ＬｉＮｂＯ₃（下付）に格子溝を形成した偏光性ホログラムでもよく，また狭ピッチ（波長λの１／２程度），深溝の格子溝を形成したものでもよい（光学 第２０巻 第８号 ｐｐ．３６ （１９９１年８月） 前田英男他 光磁気ヘッド用高密度デュアルグレーティング）。本実施の形態では，偏光性回折格子１５としてＬｉＮｂＯ₃に格子溝を形成した場合について説明する。
【００６６】
レーザ１からのレーザ光は，格子溝１５ａの溝方向（図５において右方向：以下同じ）に平行に進行するレーザ光で，位相子４により格子溝１５ａと直交（図５において上下方向：以下同じ）する偏光成分が発生すると，当該偏光成分は回折されて光量検出器１４に入射するようになる。
【００６７】
一方，格子溝１５ａに平行（図５において紙面に垂直な方向：以下同じ）な偏光成分は，偏光性回折格子１５を通過し，λ／４板６により円偏光とされ，光ディスク９に照射される。
【００６８】
低密度ディスク９ａで反射されたレーザ光は，λ／４板６により格子溝１５ａと直交した偏光になり，これにより偏光性回折格子１５で回折され，その回折光がコリメートレンズ３で集束光されて受光素子１２に受光され，情報信号及びサーボ信号が検出される。
【００６９】
偏光性回折格子１５及び受光素子１２の構成として，図６，図７に示すような領域分割されたものが可能である。但し，これは例示であって，本発明はこれに限定されるものではない。
【００７０】
図６に示す偏光性回折格子１５は，３つの領域Ａ，Ｂ，Ｃからなり，各領域Ａ，Ｂ，Ｃに形成された格子溝１５ａに対応した方向にレーザ光が回折される。また，受光素子１２は，図７に示すように４つの領域Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈに分割構成されている。
【００７１】
そして，図６の領域Ａで回折されたレーザ光は，受光素子１２の領域Ｅと領域Ｆの中央部分に入射するように設定され，ナイフエッジ法によりフォーカス信号Ｆｏが領域Ｅと領域Ｆとの光電信号の差分から検出される。
【００７２】
また，領域Ｂ，Ｃで回折されたレーザ光は，受光素子１２の領域Ｇ，Ｈにそれぞれ入射し，領域Ｇ，Ｈの光電信号の差分からトラック信号Ｔｒが検出される。
【００７３】
さらに，情報信号は，領域Ｅ，Ｆ，Ｇ．Ｈからの光電信号の総和又はその一部から検出される。
【００７４】
このように偏光性回折格子１５により往復路の光路分離を行った場合，往路と復路とが直角にならないので，装置の小型化が可能になり利点がある。
【００７５】
また，偏光性回折格子を複数の領域に分割してサーボ信号を検出するようにしたので，従来必要であった，シリンドリカルレンズ，ナイフエッジプリズム等のサーボ信号発生用光学素子が不要となって，部品点数の削減及び低コスト化が可能になる。
【００７６】
次に，本発明の第３の実施の形態を図を参照して説明する。なお，第１，２の実施の形態と同一構成に関しては同一符号を用い説明を適宜省略する。
【００７７】
上述した各実施の形態においては，受光手段は１つの受光素子１２からなり，低密度ディスク９ａ及び高密度ディスク９ｂからの反射光は，当該受光素子１２で受光するようにしていた。
【００７８】
しかし，本発明はこれに限定されるものではなく，２つの受光素子１７，１８を用いて，例えば受光素子１７を低密度ディスク９ａに対するサーボ信号等を検出するための専用素子とし，受光素子１８を高密度ディスク９ｂに対するサーボ信号等を検出するための専用素子として，各受光素子１７，１８の調整等を容易にすると共に，高品質な各種検出信号が得られるようにしたものである。
【００７９】
図８〜１１は，第１実施の形態にかかる構成について例示したものであるが，第２の実施の形態についても同様の構成とすることが原理的に可能である。
【００８０】
なお，図８，９に示すレーザ光振分手段１６，１９は，波長に関係なく，即ち低密度ディスク９ａからの反射光であるか高密度ディスク９ｂからの反射光であるかを問わずに入射したレーザ光を分割して受光素子１７，１８に入射させる構成である。また図１０，１１に示すレーザ光振分手段２１，２２は波長，即ち低密度ディスク９ａからの反射光であるか高密度ディスク９ｂからの反射光であるかにより，入射したレーザ光の光路を変えて対応する受光素子１７，１８に入射させる構成となっている。
【００８１】
即ち，図８は，検出レンズ１１と受光素子１７，１８との光路中にレーザ光振分手段であるハーフミラ１６を設けて，検出レンズ１１からのレーザ光をハーフミラー１６で２つに分け，それぞれを受光素子１７，１８で受光するようにしたものである。
【００８２】
そして，長波長レーザ１ａからのレーザ光により，低密度ディスク９ａに対して記録再生する時は，受光素子１７からの光電信号によりサーボ信号及び情報信号を検出する。また，短波長レーザ１ｂからのレーザ光により，高密度ディスク９ｂに対して記録再生する時は，受光素子１８からの信号によりサーボ信号及び情報信号を検出する。
【００８３】
また図９は，検出レンズ１１と受光素子１７，１８との光路中にレーザ光振分手段である回折格子１９を設けて，検出レンズ１１からのレーザ光を，回折格子１９により２つに分け，それぞれを受光素子１７，１８で受光するようにしたものである。
【００８４】
そして，長波長レーザ１ａからのレーザ光により，低密度ディスク９ａに対して記録再生する時は，受光素子１７からの信号によりサーボ信号及び情報信号を検出する。また，短波長レーザ１ｂからのレーザ光により，高密度ディスク９ｂに対して記録生成する時は，受光素子１８からの信号によりサーボ信号及び情報信号を検出する。
【００８５】
図１０は，検出レンズ１１と受光素子１７，１８との光路中に第３位相子である位相子２０とレーザ光振分手段である偏光ビームスプリッタ等の偏光光学素子２１とを順次設けた構成となっている。
【００８６】
そして，位相子２０により長波長レーザ１ａからのレーザ光に対しては，整数倍の位相差を生じさせ，短波長レーザ１ｂからのレーザ光に対しては，略λ／２の位相差を生じさせる。その後，偏光光学素子２１に入射させて光路分離を行うようにしたものである。
【００８７】
これにより低密度ディスク９ａで反射された長波長レーザ１ａからのレーザ光は，位相子２０によりＳ偏光となって偏光光学素子２１に入射し，当該偏光光学素子２１で略１００％反射されて受光素子１７に入射する。また，短波長レーザ１ｂからのレーザ光は，位相子２０によりＰ偏光となって偏光光学素子２１に入射し，当該偏光光学素子２１を略１００％透過して受光素子１８に入射するようになる。
【００８８】
そこで，長波長レーザ１ａからのレーザにより低密度ディスク９ａに対して記録再生を行う時は，受光素子１７の出力に基づいてサーボ信号及び情報信号を検出し，短波長レーザ１ｂからのレーザにより高密度ディスク９ｂに対して記録再生を行う時は，受光素子１８の出力に基づいてサーボ信号及び情報信号を検出する。
【００８９】
図１１は，検出レンズ１１と受光素子１７，１８との光路中に第３の位相子である位相子２０と偏光性回折格子２２とを順次設けたものである。そして，位相子２０により長波長レーザ１ａからのレーザ光に対しては，整数倍の位相差を生じさせ，短波長レーザ１ｂからのレーザ光に対しては，略λ／２の位相差を生じさせる。その後，偏光性回折格子２２に入射させて受光素子１７，１８に入射させる。なお，偏光性回折格子２２は，偏光性回折格子１５と同様な構成でよい。
【００９０】
そして，長波長レーザ１ａからのレーザ光は，位相子２０で偏光性回折格子２２の格子溝２２ａに直交（図１１で左右方向）した偏光となり，これにより偏光性回折格子２２で回折されて受光素子１７に入射する。
【００９１】
一方，短波長レーザ１ｂからのレーザ光は，位相子２０により偏光方向が９０度回転されて，偏光性回折格子２２の格子溝２２ａに対し平行（図１１で紙面に垂直な方向）な偏光となり，これにより偏光性回折格子２２を透過して受光素子１８に入射する。
【００９２】
これにより長波長レーザ１ａからのレーザ光により，低密度ディスク９ａに対して記録再生する時は，受光素子１７から信号に基づきサーボ信号及び情報信号を検出する。また，短波長レーザ１ｂからのレーザ光により，高密度ディスク９ｂに対して記録再生する時は，受光素子１８からの信号に基づきサーボ信号及び情報信号を検出する。
【００９３】
なお，レーザ光振分手段として回折格子１９及び偏光性回折格子２２を用いることにより，レーザ光の振分方向の角度が小さくできるので，装置の小型化が可能になり利点がある。
【００９４】
また，位相子２０を用いて偏光光学素子２１及び偏光性回折格子２２に入射する波長の異なる２つのレーザ光の偏光方向を略直交させたので，波長の異なる２つのレーザ光を完全に分離して，対応する受光素子１７，１８で受光できるようになり，レーザ光の利用効率が高くなると共にＳ／Ｎの高い情報信号及びサーボ信号が検出できるようになる。
【００９５】
次に，本発明の第４の実施の形態を図を参照して説明する。なお，第１〜３の実施の形態と同一構成に関しては同一符号を用い説明を適宜省略する。
【００９６】
これまでの説明では，長波長レーザ１ａ及び短波長レーザ１ｂはそれぞれ別体に形成された場合について説明した。しかし，本発明はこれに限定されるものではなく，図１２，図１３に示すように２つレーザ１を１つのケース内に収納したレーザユニットを用いても良い。
【００９７】
図１２，図１３は，第２の実施の形態かかる構成にレーザユニットを用いた場合を示したものであるが，第１の実施の形態に当該レーザユニットを用いても良いことは付言するまでもない。
【００９８】
図１２に示すように，レーザユニットには図４に示すような２つレーザチップと１つの受光素子１２とが配設されている。当該レーザチップを２３ａ，２３ｂで示す。各レーザチップ２３ａ，２３ｂからは，レーザ１から出射されると同様の波長のレーザ光，即ちレーザチップ２３ａからの波長６３５ｎｍのレーザ光が，またレーザチップ２３ｂから波長７８５ｎｍのレーザ光が出射されるものとする。
【００９９】
そして，波長６３５ｎｍのレーザ光の偏光方向は，レーザチップ２３ａの活性層に垂直方向（図４においてＴＭモード）であり，波長７８５ｎｍのレーザ光の偏光方向は，レーザチップ２３ｂの活性層に平行方向（図４においてＴＥモード）とする。
【０１００】
このとき，偏光性回折格子１５に入射する際のレーザ光の偏光方向は，共に格子溝１５ａに平行（図１２で紙面に垂直な方向）な偏光とする必要があるので，例えば，それぞれのレーザチツプ２３ａ，２３ｂの活性層の方向を直交させるか，または一方の波長に対しては整数倍の位相差を生じさせ，他方の波長に対しては略λ／２の位相差を生じさせるように位相子４の厚みを設定する。
【０１０１】
なお，図１３に示すように，位相子４，偏光性回折格子１５及びλ／４板６はそれぞれ一体に設けられても良く，またこれらがレーザユニット２３のレーザ光出射窓に取付けられていても良い。
【０１０２】
このようにレーザユニットを用いることにより，部品点数の削減及び装置の小型化が可能になると共に光学系組み付け工数の削減及びそれによる低コスト化が可能になる。
【０１０３】
また，各部品を一体化しているので，温度，湿度の変化及び経時変化に対して，高い信頼性を得ることが可能になる。
【０１０４】
また，２つのレーザチップ２３ａ，２３ｂの活性層が互いに直交するように配設されて，当該各レーザチップ２３ａ，２３ｂから出射されるレーザ光の偏光方向が互いに直交する場合であっても，位相子４により偏光性光路分離手段１５に入射するレーザ光の偏光状態を同一にすることができるので，往路及び復路のレーザ光の利用効率を高くすることが可能になる。
【０１０５】
さらにレーザチップ２３ａ，２３ｂの活性層に対し，当該レーザチップ２３ａ，２３ｂから出射されるレーザ光の偏光方向が直交している異なる種類のレーザ源を用いる場合に，活性層の方向を平行に取付けたときであっても，一方のレーザ光に対しては波長の略整数倍の位相差を生じせしめ，他方のレーザ光に対しては，波長の略１／２倍の位相差を生じさせるように位相子４を設けたので，偏光性光路分離手段１５に入射する際の各レーザ光の偏光状態を同一にすることができ，往路，復路のレーザ光の利用効率を高くすることが可能になる。
【０１０６】
【発明の効果】
請求項１にかかる発明によれば，第１位相子により異なる波長の２つのレーザ光に対し，それぞれ所定の位相差を生じさせることが可能になり，当該位相差に応じて偏光性光路分離手段での反射，透過するレーザ光の光量比率を容易に調整することができるようになる。
【０１０７】
従って，２つのレーザに対して同じ位相差を生じさせて同量のレーザ光を光量検出器等に導くことができて，レーザ光の有効利用が可能になると共に，光量検出器からの信号のゲイン調整を不要にして回路を簡略化でき，さらに光学系の設計自由度を増すことが可能になる。
【０１０８】
請求項２にかかる発明によれば，一方のレーザ光に対してのみ位相差を生じさせて，当該レーザ光の一部を偏光性光路分離手段で反射させて光量検出器等に導くことができて，レーザ光の有効利用が可能になると共に，光量検出器からの信号のゲイン調整を不要にして回路を簡略化でき，さらに光学系の設計自由度を増すことが可能になる。
【０１０９】
請求項３にかかる発明によれば，第１位相子又は第２位相子とのうち少なくとも１つを偏光性光路分離手段と一体に設けたので，装置の小型化が図れる。
【０１１０】
請求項４にかかる発明によれば，第１位相子又は第２位相子の少なくとも１つを蒸着位相差膜で形成したので，各位相子を必要十分な薄さにすることができるようになると共に，各位相子の材料として高価な複屈折結晶を用いる必要がなくなるため，装置の小型化，低コスト化が図れる。
【０１１１】
請求項５にかかる発明によれば，偏光性光路分離手段に偏光性回折格子を用いたので，往路と復路とが直交しない構成とすることができ，装置の小型化が図れると共に，当該偏光性回折格子を複数の領域に分割してサーボ信号を検出するようにしたので，従来必要であった，シリンドリカルレンズ，ナイフエッジプリズム等のサーボ信号発生用光学素子が不要となって，部品点数の削減及び低コスト化が図れる。
【０１１２】
請求項６にかかる発明によれば，情報記録媒体で反射されたレーザ光を受光する受光手段に，当該レーザ光の波長に対応して受光素子を設けたので，各波長の反射光に対して受光素子が調整でき，精度の高いサーボ信号を検出することが可能になる。
【０１１３】
請求項７にかかる発明によれば，レーザ光振分手段として回折格子を用いたので，レーザ光の振分方向の角度が小さくでき，装置の小型化が図られる。
【０１１４】
請求項８にかかる発明によれば，偏光性光路分離手段とレーザ光振分手段との間に設けた第３位相子により，一方のレーザ光に対しては，当該レーザ光の波長の略整数倍の位相差を生じさせ，他方のレーザ光に対しては，当該レーザ光の波長の略１／２倍の位相差を生じさせるようにしたので，これら波長の異なる２つのレーザ光の偏光方向を直交させることが可能になって，レーザ光振分手段により当該波長の異なる２つのレーザ光を完全に分離できるようになる。よって，効率良く受光手段で受光することができ，Ｓ／Ｎの高い情報信号及びサーボ信号の検出が可能になる。
【０１１５】
請求項９にかかる発明によれば，第３位相子に蒸着による位相差膜を用いたので，当該第３位相子を必要十分な薄さにすることができるようになると共に，当該第３位相子の材料として高価な複屈折結晶を用いる必要がなくなるため，装置の小型化及び低コスト化が可能になる。
【０１１６】
請求項１０にかかる発明によれば，第３位相子とレーザ光振分手段とを一体化したので，装置の小型化が可能になる。
【０１１７】
請求項１１にかかる発明によれば，レーザ光振分手段として偏光性回折格子を用いたので，当該レーザ光振分手段で振分ける角度を小さくすることができて装置の小型化が図られる。
【０１１８】
また，偏光性回折格子を複数の領域に分割することにより，サーボ信号検出用のレーザ光を生成することができ，従来必要であったシリンドリカルレンズ，ナイフエッジプリズム等のサーボ信号発生用の光学素子が不要になり部品の削減及び装置のコストかが可能になる。
【０１１９】
請求項１２にかかる発明によれば，２つのレーザ源と受光手段とを１つのケースに収納したレーザユニットを用いたので，部品点数の削減及び装置の小型化が可能になる。
【０１２０】
請求項１３にかかる発明によれば，２つのレーザチップの活性層が互いに直交するように配設されて，当該各レーザチップから出射されるレーザ光の偏光方向が互いに直交する場合であっても，偏光性光路分離手段に入射するレーザ光の偏光状態を同一にすることができるので，往路及び復路のレーザ光の利用効率を高くすることが可能になる。
【０１２１】
請求項１４にかかる発明によれば，レーザチップの活性層に対し，当該レーザチップから出射されるレーザ光の偏光方向が直交している異なる種類のレーザ源を用いる場合に，活性層の方向を平行に取付けたときであっても，一方のレーザ光に対しては波長の略整数倍の位相差を生じせしめ，他方のレーザ光に対しては，波長の略１／２倍の位相差を生じさせるように第１位相子を設けたので，偏光性光路分離手段に入射する際の各レーザ光の偏光状態を同一にすることができ，往路，復路のレーザ光の利用効率を高くすることが可能になる。
【０１２２】
請求項１５にかかる発明によれば，レーザユニットに第１位相子，偏光性光路分離手段及び第２位相子を一体に設けたので，光学系の部品点数を大幅の削減することがきると共に，光学系組み付け工数の削減及びそれによる低コスト化，さらに装置の小型化が可能になる。
【０１２３】
また，各部品を一体化しているので，温度，湿度の変化及び経時変化に対して，高い信頼性を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の説明に適用される光ディスク装置の概略構成図である。
【図２】偏光ビームスプリッタの特性図である。
【図３】図２と逆の特性を持つ偏光ビームスプリッタと特性図である。
【図４】レーザチップの斜視図である。
【図５】第２の実施の形態の説明に適用される光ディスク装置の概略構成図である。
【図６】図５に用いられる偏光性回折格子の構成図である。
【図７】図５に用いられている受光素子の構成図である。
【図８】第３の実施の形態の説明に適用される光ディスク装置の概略構成図である。
【図９】第３の実施の形態の説明に適用される光ディスク装置の他の概略構成図である。
【図１０】第３の実施の形態の説明に適用される光ディスク装置の他の概略構成図である。
【図１１】第３の実施の形態の説明に適用される光ディスク装置の他の概略構成図である。
【図１２】第４の実施の形態の説明に適用される光ディスク装置の概略構成図である。
【図１３】第４の実施の形態の説明に適用される光ディスク装置の他の概略構成図である。
【図１４】従来の技術の説明に適用される一般的な光ディスク装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１ａ 第１半導体レーザ素子
１ｂ 第２半導体レーザ素子
４，２０ 位相子
５ 偏光ビームスプリッタ
６ λ／４板
８ 対物レンズ
９ａ，９ｂ 光ディスク
１２，１７，１８ 受光素子
１４ 光量検出器
１５，２２ 偏光性回折格子
１６ ハーフミラー
１９ 回折格子
２１ 偏光光学素子
２３ レーザユニット
Ｉｃ レーザチップ
Ｉｄ 活性層

Claims (15)

1. 基板厚の異なる２つの情報記録媒体と，前記基板厚に対応してそれぞれ異なる波長のレーザ光を出射する２つのレーザ源と，該レーザ源からのレーザ光を集光して前記情報記録媒体に微少径のレーザスポットを形成する対物レンズとを有してなる光ディスク装置において，
   前記レーザ源と前記対物レンズとの間に配設されて，入射するレーザ光の偏光状態に応じてレーザ光の往路と復路の光路分離を行う偏光性光路分離手段と，
   前記レーザ源と前記偏光性光路分離手段との間に配設されて，該偏光性光路分離手段に入射する前記レーザ源からのレーザ光に所定の位相差を生じさせる第１位相子と，
   前記偏光性光路分離手段で分離された復路のレーザ光を受光する受光手段とを有し，
   前記第１位相子の厚みをＤ１，前記２つのレーザ源の波長をλ１，λ２として，波長λ１，λ２の常光線に対する第１位相子の屈折率をｎｏ（λ１），ｎｏ（λ２），波長λ１，λ２の異常光線に対する第１位相子の屈折率をｎｅ（λ１），ｎｅ（λ２），波長λ１，λ２のレーザ光が第１位相子を通過することにより生じる位相差をδ（λ１），δ（λ２）としたときに，
   δ（λ１）＝（２π／λ１）×（ｎｏ（λ１）−ｎｅ（λ１））×Ｄ１ …（式Ａ）
   δ（λ２）＝（２π／λ２）×（ｎｏ（λ２）−ｎｅ（λ２））×Ｄ１ …（式Ｂ）
   δ（λ１）＝（２ｎ＋１）×δ（λ２）＝（２Ｎ＋１）π …（式Ｃ）
   但し，ｎ＝０，１，２，３… Ｎ＝１，２，３…
   前記式Ａ，式Ｂ，式Ｃを満足するように第１位相子の厚さＤ１を設定することを特徴とする光ディスク装置。
2. 前記第１位相子の設定を，
   δ（λ１）＝２ｎπ かつ δ（λ２）＝（Ｎ＋１）π …（式Ｄ）
   又は
   δ（λ２）＝２ｎπ かつ δ（λ１）＝（Ｎ＋１）π …（式Ｅ）
   前記式Ａ，式Ｂ，式Ｄ又は式Ａ，式Ｂ，式Ｅを満足するように第１位相子の厚さＤ１を設定することを特徴とする請求項１記載の光ディスク装置。
3. 前記偏光性光路分離手段と前記対物レンズとの間に設けた，当該領域を通過するレーザ光に略１／４波長の位相差を生じさせる第２位相子と，前記第１位相子のうち少なくとも１つが，前記偏光性光路分離手段と一体に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の光ディスク装置。
4. 前記第１位相子又は第２位相子の少なくとも１つが，蒸着位相差膜であることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の光ディスク装置。
5. 前記偏光性光路分離手段が，入射したレーザ光の偏光状態に応じて，当該レーザ光を回折，透過させる偏光性回折格子であることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載の光ディスク装置。
6. 前記受光手段が，前記偏光性光路分離手段により光路分離された復路のレーザ光を受光する２つの受光素子からなり，かつ，当該各受光素子に，前記偏光性光路分離手段からのレーザ光を分割し又は当該レーザ光の波長に応じて光路を変えて受光させるレーザ光振分手段を有することを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項記載の光ディスク装置。
7. 前記レーザ光振分手段が，入射したレーザ光を回折する回折格子であることを特徴とする請求項６記載の光ディスク装置。
8. 前記偏光性光路分離手段と前記レーザ光振分手段との間に配設されて，波長の異なる一方のレーザ光に対しては，当該レーザ光の波長の略整数倍の位相差を生じさせ，他方のレーザ光に対しては，当該レーザ光の波長の略１／２倍の位相差を生じさせる第３位相子を設けたことを特徴とする請求項６記載の光ディスク装置。
9. 前記第３位相子が，蒸着位相差膜であることを特徴とする請求項８記載の光ディスク装置。
10. 前記第３位相子が，前記レーザ光振分手段と一体に設けられていることを特徴とする請求項８又は９記載の光ディスク装置。
11. 前記レーザ光振分手段が，入射するレーザ光の偏光状態に応じて回折，透過させる偏光性回折格子であることを特徴とする請求項８乃至１０いずれか１項記載の光ディスク装置。
12. 前記２つのレーザ源と前記受光手段とが，１つのケースに収納されてなるレーザユニットを用いたことを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項記載の光ディスク装置。
13. 前記２つのレーザ源が半導体レーザであって，その活性層の方向が互いに直交するように配設されてなることを特徴とする請求項１２記載の光ディスク装置。
14. 前記第１位相子が，一方の前記レーザ源からのレーザ光に対して，当該レーザ光の波長の略整数倍の位相差を生じさせ，他方の前記レーザ源からのレーザ光に対して当該レーザ光の波長の略１／２倍の位相差を生じさせることを特徴とする請求項１２記載の光ディスク装置。
15. 前記レーザユニットに前記第１位相子，前記偏光性光路分離手段及び第２位相子が一体に設けられていることを特徴とする請求項１乃至５又は１２乃至１４いずれか１項記載の光ディスク装置。

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