(57)【要約】【課題】「ＢＤ」規格を含む２乃至３波長に対応した光ピックアップにおいて、「ＢＤ」用のＣａｎレーザを除く他の受発光機能を集積化し、また、ホログラム素子を用いることにより部品点数を増加を防ぎ、構成の簡素化及び小型化、製造コストの低廉化を図りつつ、回折素子特有の波長変動依存性を軽減して高信頼性を確保した光ピックアップを提供する。【解決手段】第１の波長の光束を発する第１のレーザ光源１と、回折格子５と、第２の波長の光束を発する第２のレーザ光源７及びホログラム素子８を含む光デバイス６とを備える。回折格子５は、第１の波長の復路光を所定角度回折させる。ホログラム素子８は、第１領域８ａにおいて第２の波長の復路光回折させ、第２領域８ｂにおいて第１の波長の該復路光を第１領域８ａと逆極性の角度に回折させる。【選択図】図１
2010040160.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録トラックに沿って情報信号が記録された情報記録媒体に対して収束光を照射し、この収束光の前記情報記録媒体からの反射光を検出して、前記情報信号を読み取り、あるいは、情報記録媒体に対して前記情報信号を書き込む光ピックアップであって、
前記情報記録媒体に照射される第１の波長の光束を発する第１のレーザ光源と、
前記情報記録媒体に反射された復路光の光路中に存在する回折格子と、
前記回折格子を透過して前記情報記録媒体に照射される第２の波長の光束を発する第２のレーザ光源、前記情報記録媒体に反射された第１及び第２の波長の復路光が前記回折格子を経た後の光路中に存在するホログラム素子及びこのホログラム素子を経た前記復路光を検出する受光素子が一体的に固定して構成された光デバイスと
を備え、
前記回折格子は、前記第２のレーザ光源から前記情報記録媒体に向かう第２の波長の往路光の光路中であって前記第１のレーザ光源から前記情報記録媒体に向かう第１の波長の往路光の光路外に設置され、前記第１の波長の復路光を所定角度回折させるとともに、前記第２の波長の往路光及び復路光を回折させずに透過させ、
前記ホログラム素子は、前記第２の波長の往路光の光路中であって前記第１の波長の往路光の光路外に設置され、前記第２の波長の復路光の光束径を含む領域であって該復路光を回折させ±１次回折光の一方を前記受光素子の受光領域に収束して照射させる第１領域と、前記回折格子により所定角度回折された前記第１の波長の復路光の光束径を含む領域であって該復路光を前記第１領域と逆極性の角度に回折させ±１次回折光の一方を前記受光素子の受光領域に収束して照射させる第２領域とを有し、
前記受光素子は、前記第１の波長の復路光及び第２の波長の復路光を、ともに同一平面上の受光領域において受光し、光電変換によって検出信号を出力する
ことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２】
前記情報記録媒体と前記回折格子との間に光路合成プリズムを備え、
前記光路合成プリズムは、前記第１の波長の往路光が入射され、この第１の波長の往路光を前記情報記録媒体に導き、前記第２の波長の往路光が前記第１の波長の往路光とは異なる方向から入射され、この第２の波長の往路光を前記情報記録媒体に導くとともに、前記情報記録媒体に反射された第１及び第２の波長の復路光を前記回折格子及び前記ホログラム素子を介して前記受光素子に導く
ことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項３】
前記回折格子は、波長選択型回折格子であって、格子凹凸により生ずる光路長差が前記第２の波長の略整数倍となっており、前記第２の波長の光に対する回折効率が略０となっている
ことを特徴とする請求項１、または、請求項２記載の光ピックアップ。
【請求項４】
前記回折格子は、偏光選択型回折格子であって、格子凹凸により生ずる光路長差が、前記第２の波長の往路光及び復路光の少なくとも一方の偏光方向に対して、略０、または、第２の波長の略整数倍となっており、前記第２の波長の所定の偏光方向の光に対する回折効率が略０となっている
ことを特徴とする請求項１、または、請求項２記載の光ピックアップ。
【請求項５】
前記回折格子は、波長選択型回折格子、偏光選択型回折格子、または、ブレーズ型回折格子のいずれかである
ことを特徴とする請求項１、または、請求項２記載の光ピックアップ。
【請求項６】
前記第１の波長は、４０５ｎｍ帯、前記第２の波長は、６５０ｎｍ帯である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の光ピックアップ。
【請求項７】
前記情報記録媒体に照射される第３の波長の光束を発する第３のレーザ光源を備え、
前記第３のレーザ光源は、前記第２のレーザ光源と一体に、または、隣接して設置され、前記受光素子及び前記ホログラム素子と一体的に固定されて前記光デバイスを構成しており、
前記第３の波長の光束は、前記情報記録媒体に向かう往路において前記第２の波長の往路光と略同一の光路を共有し、前記情報記録媒体により反射された復路において、前記ホログラム素子の前記第１領域によって回折され、前記受光素子に導かれる
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の光ピックアップ。
【請求項８】
前記第１の波長は、４０５ｎｍ帯、前記第２の波長は、６５０ｎｍ帯、前記第３の波長は、７８０ｎｍ帯である
ことを特徴とする請求項７記載の光ピックアップ。
【請求項９】
前記回折格子は、前記第２のレーザ光源、前記ホログラム素子及び前記受光素子に対して相互の位置関係を有して固定されており、
これら回折格子、前記第２のレーザ光源、前記ホログラム素子及び前記受光素子が一体的に配置されて、前記光デバイスを構成している
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一に記載の光ピックアップ。
【請求項１０】
前記回折格子は、透明な平行平板状部材の一方の面に形成され、
前記ホログラム素子は、前記平行平板状部材の他方の面に形成されている
ことを特徴とする請求項９記載の光ピックアップ。
【請求項１１】
記録トラックに沿って情報信号が記録された情報記録媒体に対して第１の波長、あるいは、第２の波長の光束の収束光を照射し、これらの収束光の前記情報記録媒体からの反射光を検出して、前記情報信号を読み取り、あるいは、情報記録媒体に対して前記情報信号を書き込む光ピックアップに用いられる受発光機能を備えた光デバイスであって、
前記第１の波長の光束を発する第１のレーザ光源とは独立に配置された前記第２の波長の光束を発する第２のレーザ光源と、
前記情報記録媒体で反射された前記第１の波長の光束、あるいは、第２の波長の光束の復路光の光路中に存在する回折格子と、
前記情報記録媒体に反射された第１及び第２の波長の復路光が前記回折格子を経た後の光路中に存在するホログラム素子と、
前記ホログラム素子を経た前記第１及び第２の波長の復路光を検出する受光素子と
を備え、
前記回折格子は、前記第２のレーザ光源から前記情報記録媒体に向かう第２の波長の往路光の光路中であって前記第１のレーザ光源から前記情報記録媒体に向かう第１の波長の往路光の光路外に設置され、前記第１の波長の復路光を所定角度回折させるとともに、前記第２の波長の往路光及び復路光を回折させずに透過させ、
前記ホログラム素子は、前記第２の波長の往路光の光路中であって前記第１の波長の往路光の光路外に設置され、前記第２の波長の復路光の光束径を含む領域であって該復路光を回折させ±１次回折光の一方を前記受光素子の受光領域に収束して照射させる第１領域と、前記回折格子により所定角度回折された前記第１の波長の復路光の光束径を含む領域であって該復路光を前記第１領域と逆極性の角度に回折させ±１次回折光の一方を前記受光素子の受光領域に収束して照射させる第２領域とを有し、
前記受光素子は、前記第１の波長の復路光及び第２の波長の復路光を、ともに同一平面上の受光領域において受光し、光電変換によって検出信号を出力するものであり、
前記第２のレーザ光源、前記回折格子、前記ホログラム素子、前記受光素子が相互の位置関係を有して一体的に固定配置されている
ことを特徴とする光デバイス。
【請求項１２】
前記回折格子は、透明な平行平板状部材の一方の面に形成され、
前記ホログラム素子は、前記平行平板状部材の他方の面に形成されている
ことを特徴とする請求項１１記載の光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスク等の情報記録媒体に対する情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ及びこの光ピックアップの構成に用いられる光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、民生用の情報記録媒体として光ディスクが使用されており、この光ディスクとしては、いわゆる「ＣＤ」（Compact Disc）、「ＤＶＤ」（Digital Versatile Disc）などが普及している。また、近年では、再生専用の規格のみならず、記録可能な規格である「ＣＤ−Ｒ」、「ＣＤ−ＲＷ」、「ＤＶＤ−ＲＡＭ」、「ＤＶＤ−Ｒ」、「ＤＶＤ−ＲＷ」、「＋Ｒ」、「＋ＲＷ」などの規格も急速に普及している。さらに、高精細な映像信号に対応した光ディスクとして、「ＢＤ」（Blu-ray Disc）や「ＨＤ−ＤＶＤ」も提案されている。
【０００３】
これら光ディスクに対して情報信号の再生及び／又は記録を行う記録再生装置（光ディスクシステム）のキーパーツである光ピックアップにおいては、受発光機能が基本であるが、記録再生装置における物理的基本動作であるフォーカスサーボ（合焦調整）及びトラッキングサーボ（トラック追従調整）の動作のため、これらサーボ動作に用いるフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号を検出するための光学的及び電気的機能が必須となっている。
【０００４】
このような光ピックアップにおいて、前述したような複数の規格の光ディスクに対応する場合にあっては、各規格の光ディスクについて最適である複数のエラー信号検出機能を兼ね備えることが必要となる。そして、これら複数の機能を備えながら、簡潔な構成で、かつ、高精度化が可能である合理的な光学系を有する光ピックアップが求められており、このような光ピックアップの開発が競われている。
【０００５】
レーザ光源、受光素子、及び、往復光路の分岐機能とエラー生成のレンズ機能とを併せ持つホログラム素子を一体集積化した光デバイスは、光ピックアップの構成の簡潔化に大きく貢献し、新技術が提案されてきた。また、「ＣＤ」及び「ＤＶＤ」の２つのシステムの互換を図るべく、２波長ピックアップや、２波長集積デバイスも提案されている。本件出願人は、特許文献１において、２波長の受発光機能を集積化した光ピックアップを提案している。
【０００６】
一方、記録可能な規格に対応した光ピックアップにおいては、放熱に有利なＣａｎレーザや偏光ビームスプリッタの組合せによる光学系が主流となっている。本件出願人は、記録可能な規格に対応した光ピックアップにおける相反する要求を同時に解決する技術として、特許文献２において、「ＣＤ」及び「ＤＶＤ」の２波長検出機能と、「ＣＤ」の発光機能とを一体の光デバイスとして集積化し、「ＤＶＤ」用のＣａｎレーザだけを独立とした構成を提案している。
【０００７】
さらに、本件出願人は、特許文献３において、受光素子（ＰＤＩＣ）を簡素化する点に着目した集積デバイスの構造を提案しており、回路規模の簡素化及び製造コストの低廉化を可能とするとともに、２波長検出機能を有しながら受光素子及び回路を簡素化した集積デバイスの構成を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１２−１２３３７６号公報
【特許文献２】特開２００４−５１７２９２号公報
【特許文献３】特開２００７−２００４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、前述した従来の光ピックアップは、従来の「ＣＤ」及び「ＤＶＤ」等の規格を想定しており、２波長検出機能を有する光ピックアップにおける構成の簡素化を図ったものである。一方、「ＢＤ」規格への対応を考えると、４０５ｎｍ帯の波長に対応したレーザ、受光素子及びその他光学部品が必要となり、従来システムとの下位互換の必要性から、２乃至３波長に対応した光学系の一体化が求められ、従来よりも複雑で部品点数の多い光学系が必要となる。
【００１０】
また、前述のように光学系の集積化に有用なホログラム素子や回折素子は、敏感な波長依存性を持つため、「ＣＤ」及び「ＤＶＤ」の共用化は可能であっても、「ＢＤ」との共用化は困難である。すなわち、このような波長依存性は回折角の大幅な相違として顕れるため、光軸の一部を共用化する光学系を想定しても、例えば復路に適用した場合には、波長による分岐角の差が生じ、受光素子の共用化が困難となる。
【００１１】
また、「ＢＤ」用の４０５ｎｍ帯の青色レーザは、ＧａＮ系の結晶で大気暴露における信頼性確保が困難であるため、確実に機密封止が可能なＣａｎレーザの形態が必須となる。そのため、レーザをチップで搭載するような集積デバイス化が困難である。したがって、再生専用の光ピックアップにおいても、光学系の構成に制約が生ずる。
【００１２】
そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、「ＢＤ」規格を含む２乃至３波長に対応した光ピックアップにおいて、「ＢＤ」用のＣａｎレーザを除く他の受発光機能を集積化し、また、ホログラム素子を用いることにより部品点数を増加を防ぎ、構成の簡素化及び小型化、製造コストの低廉化を図りつつ、回折素子特有の波長変動依存性を軽減して高信頼性を確保した光ピックアップ及び光デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前述の課題を解決し、前記目的を達成するため、本発明に係る光ピックアップは、以下の構成のいずれか一を有するものである。
【００１４】
〔構成１〕
記録トラックに沿って情報信号が記録された情報記録媒体に対して収束光を照射し、この収束光の情報記録媒体からの反射光を検出して、情報信号を読み取り、あるいは、情報記録媒体に対して情報信号を書き込む光ピックアップであって、情報記録媒体に照射される第１の波長の光束を発する第１のレーザ光源と、情報記録媒体に反射された復路光の光路中に存在する回折格子と、回折格子を透過して情報記録媒体に照射される第２の波長の光束を発する第２のレーザ光源、情報記録媒体に反射された第１及び第２の波長の復路光が回折格子を経た後の光路中に存在するホログラム素子及びこのホログラム素子を経た復路光を検出する受光素子が一体的に固定して構成された光デバイスとを備え、回折格子は、第２のレーザ光源から情報記録媒体に向かう第２の波長の往路光の光路中であって第１のレーザ光源から情報記録媒体に向かう第１の波長の往路光の光路外に設置され、第１の波長の復路光を所定角度回折させるとともに、第２の波長の往路光及び復路光を回折させずに透過させ、ホログラム素子は、第２の波長の往路光の光路中であって第１の波長の往路光の光路外に設置され、第２の波長の復路光の光束径を含む領域であって該復路光を回折させ±１次回折光の一方を受光素子の受光領域に収束して照射させる第１領域と、回折格子により所定角度回折された第１の波長の復路光の光束径を含む領域であって該復路光を第１領域と逆極性の角度に回折させ±１次回折光の一方を受光素子の受光領域に収束して照射させる第２領域とを有し、受光素子は、第１の波長の復路光及び第２の波長の復路光を、ともに同一平面上の受光領域において受光し、光電変換によって検出信号を出力することを特徴とするものである。
【００１５】
〔構成２〕
構成１を有する光ピックアップにおいて、情報記録媒体と回折格子との間に光路合成プリズムを備え、光路合成プリズムは、第１の波長の往路光が入射され、この第１の波長の往路光を情報記録媒体に導き、第２の波長の往路光が第１の波長の往路光とは異なる方向から入射され、この第２の波長の往路光を情報記録媒体に導くとともに、情報記録媒体に反射された第１及び第２の波長の復路光を回折格子及びホログラム素子を介して受光素子に導くことを特徴とするものである。
【００１６】
〔構成３〕
構成１、または、構成２を有する光ピックアップにおいて、回折格子は、波長選択型回折格子であって、格子凹凸により生ずる光路長差が第２の波長の略整数倍となっており、第２の波長の光に対する回折効率が略０となっていることを特徴とするものである。
【００１７】
〔構成４〕
構成１、または、構成２を有する光ピックアップにおいて、回折格子は、偏光選択型回折格子であって、格子凹凸により生ずる光路長差が、第２の波長の往路光及び復路光の少なくとも一方の偏光方向に対して、略０、または、第２の波長の略整数倍となっており、第２の波長の所定の偏光方向の光に対する回折効率が略０となっていることを特徴とするものである。
【００１８】
〔構成５〕
構成１、または、構成２を有する光ピックアップにおいて、回折格子は、波長選択型回折格子、偏光選択型回折格子、または、ブレーズ型回折格子のいずれかであることを特徴とするものである。
【００１９】
〔構成６〕
構成１乃至構成５のいずれか一を有する光ピックアップにおいて、第１の波長は、４０５ｎｍ帯、第２の波長は、６５０ｎｍ帯であることを特徴とするものである。
【００２０】
〔構成７〕
構成１乃至構成５のいずれか一を有する光ピックアップにおいて、情報記録媒体に照射される第３の波長の光束を発する第３のレーザ光源を備え、第３のレーザ光源は、第２のレーザ光源と一体に、または、隣接して設置され、受光素子及びホログラム素子と一体的に固定されて光デバイスを構成しており、第３の波長の光束は、情報記録媒体に向かう往路において第２の波長の往路光と略同一の光路を共有し、情報記録媒体により反射された復路において、ホログラム素子の第１領域によって回折され、受光素子に導かれることを特徴とするものである。
【００２１】
〔構成８〕
構成７を有する光ピックアップにおいて、第１の波長は、４０５ｎｍ帯、第２の波長は、６５０ｎｍ帯、第３の波長は、７８０ｎｍ帯であることを特徴とするものである。
【００２２】
〔構成９〕
構成１乃至構成８のいずれか一を有する光ピックアップにおいて、回折格子は、第２のレーザ光源、ホログラム素子及び受光素子に対して相互の位置関係を有して固定されており、これら回折格子、第２のレーザ光源、ホログラム素子及び受光素子が一体的に配置されて、光デバイスを構成していることを特徴とするものである。
【００２３】
〔構成１０〕
構成９を有する光ピックアップにおいて、回折格子は、透明な平行平板状部材の一方の面に形成され、ホログラム素子は、平行平板状部材の他方の面に形成されていることを特徴とするものである。
【００２４】
また、本発明に係る光デバイスは、以下の構成を有するものである。
【００２５】
〔構成１１〕
記録トラックに沿って情報信号が記録された情報記録媒体に対して第１の波長、あるいは、第２の波長の光束の収束光を照射し、これらの収束光の情報記録媒体からの反射光を検出して、情報信号を読み取り、あるいは、情報記録媒体に対して情報信号を書き込む光ピックアップに用いられる受発光機能を備えた光デバイスであって、第１の波長の光束を発する第１のレーザ光源とは独立に配置された第２の波長の光束を発する第２のレーザ光源と、情報記録媒体で反射された第１の波長の光束、あるいは、第２の波長の光束の復路光の光路中に存在する回折格子と、情報記録媒体に反射された第１及び第２の波長の復路光が回折格子を経た後の光路中に存在するホログラム素子と、ホログラム素子を経た第１及び第２の波長の復路光を検出する受光素子とを備え、回折格子は、第２のレーザ光源から情報記録媒体に向かう第２の波長の往路光の光路中であって第１のレーザ光源から情報記録媒体に向かう第１の波長の往路光の光路外に設置され、第１の波長の復路光を所定角度回折させるとともに、第２の波長の往路光及び復路光を回折させずに透過させ、ホログラム素子は、第２の波長の往路光の光路中であって第１の波長の往路光の光路外に設置され、第２の波長の復路光の光束径を含む領域であって該復路光を回折させ±１次回折光の一方を受光素子の受光領域に収束して照射させる第１領域と、回折格子により所定角度回折された第１の波長の復路光の光束径を含む領域であって該復路光を第１領域と逆極性の角度に回折させ±１次回折光の一方を受光素子の受光領域に収束して照射させる第２領域とを有し、受光素子は、第１の波長の復路光及び第２の波長の復路光を、ともに同一平面上の受光領域において受光し、光電変換によって検出信号を出力するものであり、第２のレーザ光源、回折格子、ホログラム素子、受光素子が相互の位置関係を有して一体的に固定配置されていることを特徴とするものである。
【００２６】
〔構成１２〕
構成１１を有する光デバイスにおいて、回折格子は、透明な平行平板状部材の一方の面に形成され、ホログラム素子は、平行平板状部材の他方の面に形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る光ピックアップは、構成１を有することにより、第２のレーザ光源から情報記録媒体に向かう第２の波長の往路光の光路中であって第１のレーザ光源から情報記録媒体に向かう第１の波長の往路光の光路外に設置された回折格子は、第１の波長の復路光を所定角度回折させるとともに第２の波長の往路光及び復路光を回折させずに透過させ、第２の波長の往路光の光路中であって第１の波長の往路光の光路外に設置されたホログラム素子は、第２の波長の復路光の光束径を含む領域であって該復路光を回折させ±１次回折光の一方を受光素子の受光領域に収束して照射させる第１領域と回折格子により所定角度回折された第１の波長の復路光の光束径を含む領域であって該復路光を第１領域と逆極性の角度に回折させ±１次回折光の一方を受光素子の受光領域に収束して照射させる第２領域とを有するので、２波長以上に対応した光ピックアップであって、第１のレーザ光源を除く他の受発光機能を集積化し、また、ホログラム素子を用いることにより部品点数を増加を防ぎ、構成の簡素化及び小型化、製造コストの低廉化を図りつつ、回折素子特有の波長変動依存性を軽減して高信頼性を確保することができる。
【００２８】
本発明に係る光ピックアップは、構成２を有することにより、第１の波長の往路光が入射されこの第１の波長の往路光を情報記録媒体に導き、第２の波長の往路光が第１の波長の往路光とは異なる方向から入射されこの第２の波長の往路光を情報記録媒体に導くとともに、情報記録媒体に反射された第１及び第２の波長の復路光を回折格子及びホログラム素子を介して受光素子に導く光路合成プリズムを情報記録媒体と回折格子との間に有するので、回折格子及びホログラム素子を、第２のレーザ光源から情報記録媒体に向かう第２の波長の往路光の光路中であって第１のレーザ光源から情報記録媒体に向かう第１の波長の往路光の光路外に設置することができる。
【００２９】
本発明に係る光ピックアップは、構成３を有することにより、回折格子は、波長選択型回折格子であって、格子凹凸により生ずる光路長差が第２の波長の略整数倍となっており、第２の波長の光に対する回折効率が略０となっているので、第１の波長の復路光を所定角度回折させるとともに、第２の波長の往路光及び復路光を回折させずに透過させることができる。
【００３０】
本発明に係る光ピックアップは、構成４を有することにより、回折格子は、偏光選択型回折格子であって、格子凹凸により生ずる光路長差が、第２の波長の往路光及び復路光の少なくとも一方の偏光方向に対して、略０、または、第２の波長の略整数倍となっており、第２の波長の所定の偏光方向の光に対する回折効率が略０となっているので、第１の波長の復路光を所定角度回折させるとともに、第２の波長の往路光及び復路光を回折させずに透過させることができる。
【００３１】
本発明に係る光ピックアップは、構成５を有することにより、回折格子は、波長選択型回折格子、偏光選択型回折格子、または、ブレーズ型回折格子のいずれかであるので、第１の波長の復路光を所定角度回折させるとともに、第２の波長の往路光及び復路光を回折させずに透過させることができる。
【００３２】
本発明に係る光ピックアップは、構成６を有することにより、第１の波長は、４０５ｎｍ帯、第２の波長は、６５０ｎｍ帯であるので、「ＢＤ」規格に対応し、さらに、「ＤＶＤ」規格及び「ＣＤ」規格に対応することができる。
【００３３】
本発明に係る光ピックアップは、構成７を有することにより、情報記録媒体に照射される第３の波長の光束を発する第３のレーザ光源を備え、第３のレーザ光源は、第２のレーザ光源と一体に、または、隣接して設置され、受光素子及びホログラム素子と一体的に固定されて光デバイスを構成しており、第３の波長の光束は、情報記録媒体に向かう往路において第２の波長の往路光と略同一の光路を共有し、情報記録媒体により反射された復路においてホログラム素子の第１領域によって回折され受光素子に導かれるので、３波長に対応した光ピックアップであって、第２及び第３のレーザ光源を含む受発光機能を集積化し、また、ホログラム素子を用いることにより部品点数を増加を防ぎ、構成の簡素化及び小型化、製造コストの低廉化を図りつつ、回折素子特有の波長変動依存性を軽減して高信頼性を確保することができる。
【００３４】
本発明に係る光ピックアップは、構成８を有することにより、第１の波長は、４０５ｎｍ帯、第２の波長は、６５０ｎｍ帯、第３の波長は、７８０ｎｍ帯であるので、「ＢＤ」規格に対応し、さらに、「ＤＶＤ」規格及び「ＣＤ」規格に対応することができる。
【００３５】
なお、構成１乃至構成８のいずれか一を有する光ピックアップにおいて、トラッキングエラー信号の検出方式としていわゆる３ビーム方式を採用し、往路光用のグレーティングを前記回折格子に一体化して設けた場合には、３ビーム方式用のグレーティングの回転調整と前記回折格子の光軸調整とを同時に行うことができる。
【００３６】
本発明に係る光ピックアップは、構成９を有することにより、回折格子は、第２のレーザ光源、ホログラム素子及び受光素子に対して相互の位置関係を有して固定されており、これら回折格子、第２のレーザ光源、ホログラム素子及び受光素子が一体的に配置されて、光デバイスを構成しているので、回折格子、ホログラム素子及び受光素子の回転調整を行うことなく、光ピックアップを構成することができる。
【００３７】
本発明に係る光ピックアップは、構成１０を有することにより、回折格子は、透明な平行平板状部材の一方の面に形成され、ホログラム素子は、平行平板状部材の他方の面に形成されているので、回折格子、ホログラム素子及び受光素子の回転調整を行うことなく、光ピックアップを構成することができる。
【００３８】
本発明に係る光デバイスは、構成１１を有することにより、第１の波長の光束を発する第１のレーザ光源とは独立に配置された第２の波長の光束を発する第２のレーザ光源と、情報記録媒体で反射された第１の波長の光束、あるいは、第２の波長の光束の復路光の光路中に存在する回折格子と、情報記録媒体に反射された第１及び第２の波長の復路光が回折格子を経た後の光路中に存在するホログラム素子と、ホログラム素子を経た第１及び第２の波長の復路光を検出する受光素子とは、相互の位置関係を有して固定されて一体的に配置されているので、２波長以上に対応した光ピックアップを構成するにあたって、第１のレーザ光源を除く他の受発光機能が集積化されており、また、ホログラム素子を用いることにより部品点数の増加が防止され、構成の簡素化及び小型化、製造コストの低廉化を図りつつ、回折素子特有の波長変動依存性を軽減して高信頼性を確保することができる。
【００３９】
本発明に係る光デバイスは、構成１２を有することにより、回折格子は、透明な平行平板状部材の一方の面に形成され、ホログラム素子は、平行平板状部材の他方の面に形成されているので、ピックアップを構成するにあたって、回折格子、ホログラム素子及び受光素子の回転調整を行うことなく、光ピックアップを構成することができる。
【００４０】
すなわち、本発明は、「ＢＤ」規格を含む２乃至３波長に対応した光ピックアップにおいて、「ＢＤ」用のＣａｎレーザを除く他の受発光機能を集積化し、また、ホログラム素子を用いることにより部品点数を増加を防ぎ、構成の簡素化及び小型化、製造コストの低廉化を図りつつ、回折素子特有の波長変動依存性を軽減して高信頼性を確保した光ピックアップ及び光デバイスを提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る光ピックアップの構成を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る光ピックアップにおいて第１の波長に対応した情報記録媒体を再生する動作を説明する斜視図である。
【図３】本発明に係る光ピックアップにおける光路合成プリズムの光学特性を示すグラフである。
【図４】本発明に係る光ピックアップにおける光路合成プリズムの光学特性の他の例を示すグラフである。
【図５】本発明に係る光デバイスを用いて構成された本発明に係る光ピックアップの構成の他の例を示す斜視図である。
【図６】本発明に係る光デバイスを用いて構成された本発明に係る光ピックアップの構成の他の例において第１の波長に対応した情報記録媒体を再生する動作を説明する斜視図である。
【図７】本発明に係る光デバイスを用いて構成された本発明に係る光ピックアップの構成の他の例を示す縦断面図である。
【図８】本発明に係る光デバイスを用いて構成された本発明に係る光ピックアップの構成の他の例において第１の波長に対応した情報記録媒体を再生する動作を説明する縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
【００４３】
〔光ピックアップの構成（１）〕
図１は、本発明に係る光ピックアップの構成を示す斜視図である。
【００４４】
本発明に係る光ピックアップは、図１に示すように、記録トラック１０２に沿って情報信号が記録された光ディスクの如き情報記録媒体１０１に対して収束光１０３を照射し、この収束光１０３の情報記録媒体１０１からの反射光を検出して情報信号を読み取り、あるいは、情報記録媒体１０１に対して情報信号を書き込む光ピックアップである。
【００４５】
この光ピックアップは、情報記録媒体１０１に照射される第１の波長の光束を発する第１のレーザ光源１を有している。この第１のレーザ光源１から発せられた第１の波長の往路光は、光路合成プリズム２及びコリメータレンズ３を経て、対物レンズ１０４に入射される。対物レンズ１０４は、入射された第１の波長の往路光を、情報記録媒体１０１上に収束光１０３として照射する。
【００４６】
この光ピックアップにおいて、情報記録媒体１０１に照射された第１の波長の往路光は、情報記録媒体１０１により反射され、第１の波長の復路光として、対物レンズ１０４及びコリメータレンズ３を経て、光路合成プリズム２に戻る。この光路合成プリズム２において、第１の波長の復路光は、第１のレーザ光源１に戻る光路から分岐される。光路合成プリズム２を経た第１の波長の復路光は、回折格子５を透過する。
【００４７】
そして、この光ピックアップは、受発光素子が集積化された光デバイス６を備えている。なお、光デバイスとは、発光素子及び受光素子を含む複数の光学素子が、互いの位置関係を固定されて配置されて一体的に構成されたものである。
【００４８】
この光デバイス６は、金属基板からなる平面状のリードフレーム１１を有し、このリードフレーム１１上に、第２の波長の光束を発する第２のレーザ光源７と、ホログラム素子８と、受光素子９とが一体的に固定されて構成されている。第２のレーザ光源７は、第２の波長（例えば、６５０ｎｍ帯）を発振波長とし、Ｓｉ等の半導体基板からなるサブマウント１２上にダイマウントされている。このサブマウント１２は、反射プリズム１０及び受光素子９とともに、リードフレーム１１に接着固定されている。リードフレーム１１には、第２のレーザ光源７への電源供給及び受光素子９からの信号出力を行うための複数のリード端子１４が設けられている。第２のレーザ光源７から発せられた第２の波長の往路光は、リードフレーム１１に設置された反射プリズム１０の斜面に反射されて、光デバイス６の外方に出射される。
【００４９】
そして、リードフレーム１１は、樹脂製パッケージ１３内に固定して設置されている。この樹脂製パッケージ１３には、ホログラム素子８が位置決め固定されている。これら第２のレーザ光源７、反射プリズム１０、ホログラム素子８及び受光素子９は、一体的に受発光位置関係を安定して固定された状態で、集積デバイスを構成している。
【００５０】
第２の波長の往路光は、ホログラム素子８及び回折格子５を透過して、さらに、光路合成プリズム２、コリメータレンズ３及び対物レンズ１０４を経て、情報記録媒体１０１に照射される。ホログラム素子８は、第２の波長の往路光が透過するとともに、情報記録媒体１０１に反射された第１及び第２の波長の復路光が、回折格子５を透過した後に透過する。そして、受光素子９は、ホログラム素子８を経た第１及び第２の波長の復路光を検出する。
【００５１】
この光ピックアップにおいて、第１の波長は、「ＢＤ」規格及び「ＨＤ−ＤＶＤ」規格に対応した４０５ｎｍ帯、第２の波長は、「ＤＶＤ」規格に対応した６５０ｎｍ帯とすることができる。
【００５２】
ここで、４０５ｎｍ帯とは、一般に４００〜４１０ｎｍ、６５０ｎｍ帯とは、一般に６５０〜６７０ｎｍ程度の波長範囲を指し、各々のディスク規格での評価用ピックアップについて定める波長範囲は必ずしも一致せず、市場に存在する記録・再生機器で一般に得る波長範囲と考えてよい。
【００５３】
この光ピックアップにおいて、光路合成プリズム２は、第１の波長の往路光が入射され、この第１の波長の往路光を情報記録媒体１０１に導き、第２の波長の往路光が第１の波長の往路光とは異なる方向から入射され、この第２の波長の往路光を情報記録媒体１０１に導くとともに、情報記録媒体１０１に反射された第１及び第２の波長の復路光を回折格子５及びホログラム素子８を介して受光素子９に導くようになっている。
【００５４】
この光路合成プリズム２を用いることによって、回折格子５は、第２のレーザ光源７から情報記録媒体１０１に向かう第２の波長の往路光の光路中であって第１のレーザ光源１から情報記録媒体１０１に向かう第１の波長の往路光の光路外に設置され、また、ホログラム素子８も、第２の波長の往路光の光路中であって第１の波長の往路光の光路外に設置されている。
【００５５】
光路合成プリズム２としては、図１に示すように、第１の波長の往路光を反射して情報記録媒体１０１に導き、第２の波長の往路光を透過させて情報記録媒体１０１に導くとともに、情報記録媒体１０１に反射された第１及び第２の波長の復路光を透過させて回折格子５及びホログラム素子８を介して受光素子９に導くものを用いることができる。
【００５６】
この場合には、光路合成プリズム２としては、第１の波長について、Ｐ偏光を透過させＳ偏光を反射する偏光ビームスプリッタとして機能し、第２の波長について、Ｐ偏光及びＳ偏光のいずれも透過させる透明部材として機能する分光透過率特性を有するプリズムを用いることができる。
【００５７】
また、光路合成プリズム２としては、第１の波長の往路光を透過させて情報記録媒体１０１に導き、第２の波長の往路光を反射して情報記録媒体１０１に導くとともに、情報記録媒体１０１に反射された第１及び第２の波長の復路光を反射して回折格子５及びホログラム素子８を介して受光素子９に導くものを用いてもよい。
【００５８】
この場合には、光路合成プリズム２としては、第１の波長について、Ｐ偏光を透過させＳ偏光を反射する偏光ビームスプリッタとして機能し、第２の波長について、Ｐ偏光及びＳ偏光のいずれも反射する全反射プリズムとして機能する分光透過率特性を有するプリズムを用いることができる。
【００５９】
さらに、光路合成プリズム２としては、ダイクロイックプリズムであって、第１の波長について、透過率及び反射率がそれぞれ概ね３０％乃至７０％の範囲となされ、第２の波長について、透過率が概ね８０％以上となされ透明部材として機能する分光透過率特性を有するものを用いることもできる。
【００６０】
回折格子５は、第１の波長の復路光を所定角度回折させるとともに、第２の波長の往路光及び復路光を回折させずに透過させるようになっている。この回折格子５は、光デバイス６に対する相互位置関係が調整可能となされていることが望ましい。
【００６１】
このような回折格子５としては、波長選択型回折格子、偏光選択型回折格子、または、ブレーズ型回折格子のいずれかを用いることができる。
【００６２】
波長選択型格子の回折格子５としては、格子凹凸の光路長差が第２の波長の略整数倍となされ、第２の波長について回折効率が略０となされているものを使用することができる。
【００６３】
偏光選択型格子の回折格子５としては、往路光及び復路光の少なくとも一方が通過する際の偏光方向に対し、格子凹凸部の実質的光路長差が０、あるいは、第２の波長の略整数倍となされ、第２の波長について回折効率を略０となされているものを使用することができる。
【００６４】
ブレーズ型格子の回折格子５としては、少なくとも第２の波長の復路光の±１次回折光のうち、ホログラム素子８の第２領域８ｂに向かう光束を生成する回折効率が、他方の光束を生成する回折効率に対して大となっているものを使用することができる。
【００６５】
ホログラム素子８は、第１領域８ａと第２領域８ｂとを有して、一体的な透明部材として構成されている。
【００６６】
ホログラム素子８の第１領域８ａは、第２の波長の復路光の光束径を含む領域であって、この第２の波長の復路光を回折させ、±１次回折光の一方を受光素子９の受光領域に収束して照射させるようになっている。
【００６７】
ホログラム素子８の第２領域８ｂは、回折格子５により所定角度回折された第１の波長の復路光の光束径を含む領域であって、この第１の波長の復路光を第１領域８ａと逆極性の角度に回折させ、±１次回折光の一方を受光素子９の受光領域に収束して照射させるようになっている。
【００６８】
そして、受光素子９は、第１の波長の復路光及び第２の波長の復路光をともに、同一平面上の受光領域９ａにおいて受光し、光電変換によって検出信号を出力する。
【００６９】
なお、この光ピックアップにおいて、回折格子５を波長選択型の回折格子とした場合においては、回折格子５の効率は波長依存を有し、また、格子深さに伴い凹凸部での光路差が一波長、あるいは、波長の整数倍において、回折効率が０となる。この性質を利用すれば、第２の波長の光束には回折を生じさせず、一方、これと整数倍の関係でない他の波長、すなわち、第１の波長の光束のみに回折を生じさせ、第１の波長の往路光をホログラム素子８の第２の領域８ｂに導くことができる。
【００７０】
これにより、異なる波長の２つの往路光を、ホログラム素子８の異なる領域８ａ，８ｂを経て、受光素子９に導くことが可能となる。
【００７１】
ここで、第１の波長の復路光は、回折格子５において０次透過光を発生させる。しかし、この０次透過光は、ホログラム素子８の第１領域８ａを透過して第２のレーザ光源７に向かうか、あるいは、第１領域８ａで回折されても受光素子９には向かわないので、光学的なクロストークは良好に回避し得る。
【００７２】
回折格子５を偏光選択型格子とした場合においては、第１の波長の復路光と、第２の波長の復路光との偏光方向が直交するように設定すれば、第１の波長の復路光のみについて回折を生じさせるように構成することは容易である。この偏光方向は、いずれに設定してもよく、１／２  波長板等を挿入することにより、レーザ光源の初期偏光状態に対して容易に回転させることができる。
【００７３】
回折格子５をブレーズ型回折格子とした場合には、第１の波長の往路光について、ラジアル＋方向への回折光を主に発生させるものとすることができ、往路光の受光効率を改善することが可能である。
【００７４】
図３は、光路合成プリズムの光学特性を示すグラフである。
【００７５】
この光ピックアップにおいて、光路合成プリズム２を、第１の波長について偏光ビームスプリッタとして機能するプリズムとした場合の光学特性は、例えば、図３に示すように、反射膜の膜厚設計を適宜変化させることにより、横軸の波長を任意に変更可能である。図３中の第１の波長λ１及び第２の波長λ２を、例えば、それぞれ４０５ｎｍ及び６０５ｎｍに設定した場合には、「ＢＤ」規格及び「ＤＶＤ」規格に共用の光ピックアップの光路合成プリズム２として好適な特性となる。
【００７６】
図４は、光路合成プリズムの光学特性の他の例を示すグラフである。
【００７７】
また、この光ピックアップにおいて、光路合成プリズム２を非偏光型のダイクロイックプリズムとした場合の光学特性は、図４に示すように、第１の波長λ１の光束についてはハーフミラーとして作用し、第２の波長λ２の光束については略全光量を透過させる波長選択性を有している。
【００７８】
〔光ピックアップの構成（２）〕
本発明に係る光ピックアップは、第１及び第２のレーザ光源１，７に加えて、情報記録媒体１０１に照射される第３の波長の光束を発する第３のレーザ光源を設けて構成してもよい。この第３の波長は、「ＣＤ」規格に対応した７８０ｎｍ帯とすることができる。
【００７９】
ここで、７８０ｎｍ帯とは、一般に７８０〜８００ｎｍ程度の波長範囲を指し、前述の４０５ｎｍ帯、６５０ｎｍ帯の場合と同様に、ディスク規格での評価用ピックアップについて定める波長範囲は必ずしも一致せず、市場に存在する記録・再生機器で一般に得る波長範囲と考えてよい。
【００８０】
第３のレーザ光源を設ける場合には、第２のレーザ光源７と一体に、または、隣接して設置し、受光素子９及びホログラム素子８と一体的に固定して光デバイス６（２波長デバイス）を構成する。
【００８１】
第３のレーザ光源から発せられる第３の波長の光束は、情報記録媒体１０１に向かう往路において、第２の波長の往路光と略同一の光路を共有する。そして、情報記録媒体１０１により反射された第３の波長の復路光は、ホログラム素子８の第１領域８ａによって回折され、受光素子９に導かれる。
【００８２】
〔光ピックアップの構成（３）〕
図５は、本発明に係る光デバイスを用いて構成された本発明に係る光ピックアップの構成の他の例を示す斜視図である。
【００８３】
図７は、本発明に係る光デバイスを用いて構成された本発明に係る光ピックアップの構成の他の例を示す縦断面図である。
【００８４】
本発明に係る光ピックアップは、図５に示すように、回折格子５を透明な平行平板状部材１５の一方の面に形成し、ホログラム素子８を平行平板状部材１５の他方の面に形成して構成してもよい。平行平板状部材１５は、図７に示すように、光デバイス６の樹脂製パッケージ１３内に固定して設置されている。この場合には、第２のレーザ光源７、回折格子５、ホログラム素子８及び受光素子９は、相互の位置関係を固定されて一体的に配置されて、本発明に係る光デバイス６を構成することとなる。
【００８５】
この光ピックアップにおいては、受発光光学系が高精度に一体化されているため、組立後における調整は、基本的に不要である。また、別体として配置される第１のレーザ光源１の位置合わせは、通常のバルクピックアップ光学系と同様に、光デバイス６、または、第１のレーザ光源１のいずれかを、２軸乃至３軸で調整した後、固定すればよい。
【００８６】
このように、この光ピックアップにおいては、復路の光路のうち、波長に敏感なホログラム素子８を各波長用の専用設計とし、かつ、受光素子９を共通に使用することにより、２波長、あるいは、３波長の光学系を良好に成立させることができる。
【００８７】
また、この光ピックアップにおいては、各レーザ光源１，７の発光波長が製造上の誤差や温度によって変化し、例えば、長波長側にシフトした場合には、周期構造の回折格子５における回折角が大きくなる。この作用は、第１の波長を使用している場合において、回折格子５においては、ラジアル＋側ヘの角度シフトとなるのに対し、ホログラム素子８においては、ラジアルー側ヘのシフトとなるため、波長変動を相殺することができる。すなわち、この光デバイスは、例えば、復路光スポットを二軸分割する非点収差法にも適用可能であり、回折格子を用いた従来の光デバイスでは困難とされた非点収差法を用いることができる。
【００８８】
この光ピックアップにおいても、前述した実施の形態における光ピックアップと同様に、回折格子５としては、波長選択型回折格子、偏光選択型格子及びブレーズ型回折格子のいずれをも用いることができる。また、回折格子５をこれら各種の回折格子とした場合の効果も、前述の実施の形態におけるものと同様である。
【００８９】
〔光ピックアップの動作（１）〕
まず、この光ピックアップにおいて、第２の波長に対応した情報記録媒体として「ＤＶＤ」ディスクを再生する動作について説明する。
【００９０】
第２のレーザ光源９から発せられた第２の波長の往路光は、図１、図５及び図７に示すように、発散光として徐々に広がりながら、ホログラム素子８を透過する。このホログラム素子８において、第２の波長の往路光は、若干の回折損失を伴ってもよく、大部分が回折影響を受けない０次透過光として透過する。
【００９１】
第２の波長の往路光は、さらに回折格子５及び光路合成プリズム２を透過する。ここでも、第２の波長の往路光は、光強度的透過損を除けば、回折及び反射等に影響を受けず、回折格子５及び光路合成プリズム２から透過型平板の作用のみを受けて透過する。そして、コリメータレンズ３によって、略平行光となされて透過して、対物レンズ１０４に入射する。
【００９２】
対物レンズ１０４は、「ＤＶＤ／ＢＤ」、あるいは、「ＣＤ／ＤＶＤ／ＢＤ」の互換対物レンズである。対物レンズ１０４は、「ＤＶＤ」ディスクを再生する状態では、ＮＡ（開口数）０．６の領域で、「ＤＶＤ」ディスクの透明基板（厚さ０．６ｍｍ）を経て、信号記録面上に回折限界の集光スポット１０３を結ぶ。
【００９３】
情報記録媒体１０１の回転による面振れ及び偏心によるトラック変位には、図示しない二軸アクチュエータを用いたフォーカスサーボ動作及びトラッキングサーボ動作により、集光スポット１０３は、常に記録トラック上に合焦される。
【００９４】
そして、この記録トラックにおいては、往路光が反射され、復路光（反射光）が対物レンズ１０４に向かう。この復路光においては、記録トラックに記録された信号が反射光強度に反映されており、往路光と逆の光路で、再び光ピックアップの光学系に入射してゆく。
【００９５】
第２の波長の復路光は、コリメータレンズ３及び光路合成プリズム２を透過し、さらに、回折格子５も透過する。回折格子５を透過した第２の波長の復路光は、ホログラム素子８の第１の領域８ａに入射する。第２の波長の復路光は、ホログラム素子８の第１領域８ａにおいて回折され、＋１次回折光は、第２のレーザ光源７に戻る光路（０次光）よりも、情報記録媒体１０１の外周方向（ラジアル＋方向）に向かう。
【００９６】
ここで、ラジアル＋方向とは、集光スポット１０３を原点として、情報記録媒体１０１の外周方向をいい、ラジアル−方向とは、集光スポット１０３を原点として、情報記録媒体１０１の内周方向をいう。
【００９７】
なお、ホログラム素子８は、このような復路光分岐機能を有するが、各サーボ動作に必要なフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号を生成するために、さらに副領域に分割し、副領域ごとに異なるレンズ作用が付与されたものとしてもよい。
【００９８】
第１領域８ａにおいて回折された第２の波長の復路光は、光デバイス６に入射し、受光素子９の同一平面上の受光領域９ａにより受光される。受光素子９の受光領域９ａは、例えば、第２のレーザ光源７の発光点の共役点近傍となる所定の位置に調整されている。受光素子９の受光領域９ａは、受光素子基板上に形成され、受光領域分割線により、複数の副領域に分割されている。
【００９９】
受光素子９は、受光領域９ａにおいて第２の波長の復路光を受光し、光電変換し、副領域ごとに検出信号を出力する。これら検出信号は、受光素子基板上に集積されて形成された回路により演算、増幅される。副領域ごとの検出信号を演算することにより、情報記録媒体１０１の記録内容の再生信号及び各エラー信号が生成される。この光ピックアップにおいて、エラー信号の生成方法としては、既知の一般的な方法を用いることが可能である。これら信号は、外部に出力され、ディスクプレーヤやディスクレコーダ等の光ディスク装置において、再生動作及びサーボ動作に供され、安定した信号再生動作が行われる。
【０１００】
また、この光ピックアップにおいては、前述の特許文献３（特願２００６−０１８７８６公報）に記載された方式によりエラー信号を生成するようにしてもよい。すなわち、ホログラム素子８の第１領域８ａを、復路光の光軸を通り記録トラックに平行なタンジェンシャル軸に光学写像的に一致する第１の分割線と、復路光軸を通り記録トラックに直交するラジアル軸に光学写像的に一致する第２の分割線と、第２の分割線に平行でかつ該第２の分割線について対称に位置する第３及び第４の分割線とにより８領域に分割する。
【０１０１】
これら第１領域８ａの中の８領域は、第２の分割線の一側側において第１の分割線と第３または第４の分割線との交点において対角方向に対向する各々２領域からなる第１の領域群及び第２の領域群を構成し、第２の分割線の他側側において第１の分割線と第４または第３の分割線との交点において対角方向に対向する各々２領域からなる第３の領域群及び第４の領域群を構成する。
【０１０２】
同一の領域群においては、ホログラムは、同一の連続した波面の回折光を生成する同一曲線群の一部となっている。第１の領域群乃至第４の領域群は、各領域群における０次及び±１次の回折光を分岐させる方向がともにラジアル軸相当方向に略一致しているとともに、第１の領域群乃至第４の領域群より復路光軸に対する回折角が互いに異なる２組の回折光群を生成し、復路光軸に対する回折角が互いに等しい同一組の回折光群の各回折光については、タンジェンシャル軸相当方向について互いに異なるレンズパワーを付加して、それぞれを収束角度の異なる収束光とする。
【０１０３】
受光素子９は、情報記録媒体１０１ヘ照射される収束光が情報記録媒体１０１に対して合焦状態であるときに、ホログラム素子８を経た回折光のうち、少なくとも第１乃至第４の領域群において復路光軸に対する同一方向に回折された２組の回折光群の通過領域を含み、かつ、これら２組の回折光群が空間的に分離する距離までホログラム素子８から光軸方向に離間されている。また、受光素子９は、これら２組の回折光群における一方の回折光のタンジェンシャル方向の焦線と他方の回折光のタンジェンシャル方向の焦線との間に位置する平面上に位置されているとともに、タンジェンシャル軸に相当する方向に平行で２組の回折光群の略中間に位置する第１の分割線と、復路光軸を通りラジアル軸相当方向に平行な第２の分割線とによって、回折光のいずれかの照射強度に比例した４系統の光電変換出力を出力する４つの受光領域に分割されている。
【０１０４】
受光素子９の４つの受光領域は、情報記録媒体１０１ヘ照射される収束光が該情報記録媒体１０１に対して合焦状態であるときに、回折光群におけるホログラム素子８の第１領域８ａの第３及び第４の分割線に相当する輪郭線が、受光素子９の第２の分割線に一致していることにより、情報記録媒体１０１からの復路光をタンジェンシャル軸及びラジアル軸において分割した４象限の成分に対応する光電変換出力として出力する。
【０１０５】
この光ピックアップにおいては、受光素子９において受光スポット内に位置することのある第２の分割線がラジアル軸に光学写像的に平行となっていることから、光学的には「ＳＳＤ法」の特徴を備えており、かつ、情報記録媒体１０１からの復路光強度をラジアル軸及びタンジェンシャル軸により４象限に分割した成分を欠落なく独立に検出可能であることにより、演算論理としては「非点収差法」とみなしたフォーカスエラー信号の検出が行える。
【０１０６】
〔光ピックアップの動作（２）〕
次に、この光ピックアップにおいて、第１の波長に対応した情報記録媒体として「ＢＤ」ディスク、または、「ＨＤ−ＤＶＤ」ディスクを再生する動作を説明する。
【０１０７】
図２は、本発明に係る光ピックアップにおいて第１の波長に対応した情報記録媒体を再生する動作を説明する斜視図である。
【０１０８】
図６は、本発明に係る光デバイスを用いて構成された本発明に係る光ピックアップの構成の他の例において第１の波長に対応した情報記録媒体を再生する動作を説明する斜視図である。
【０１０９】
図８は、本発明に係る光デバイスを用いて構成された本発明に係る光ピックアップの構成の他の例において第１の波長に対応した情報記録媒体を再生する動作を説明する縦断面図である。
【０１１０】
図２、図６及び図８に示すように、第１のレーザ光源１は、第１の波長（例えば、４０５ｎｍ帯）の発振波長を有し、大気暴露による劣化を避けるため、金属製Ｃａｎパッケージに気密封止されている。第１のレーザ光源１から発せられた第１の波長の往路光は、光路合成プリズム２に入射される。
【０１１１】
第１の波長の往路光は、光路合成プリズム２の反射面に対してＳ偏光となっており、反射面において略全反射される。光路合成プリズム２の出射面（コリメータレンズ３側）には、１／４波長板（図示せず）が設けられており、この１／４波長板円偏光により、第１の波長の往路光は円偏光となされる。
【０１１２】
円偏光となされた第１の波長の往路光は、コリメータレンズ３、対物レンズ１０４を経て、情報記録媒体１０１の信号記録面上に集光スポット１０３を結ぶ。対物レンズ１０４は、「ＢＤ」ディスクを再生する状態では、ＮＡ（開口数）０．８５の領域で、「ＢＤ」ディスクの透明カバー層（厚さ０．１ｍｍ（１００μｍ））を経て、信号記録面上に回折限界の集光スポット１０３を結ぶ。対物レンズ１０４には、図示しない波長選択的回折輪帯や波長選択開口が設けられており、「ＢＤ」ディスクを再生する状態では、レンズ全域の光束が利用される。また、コリメータレンズ３は、収差補正のため、図示しない可動機構により、光軸方向に適宜移動調整される。
【０１１３】
情報記録媒体１０１に反射された第１の波長の復路光は、対物レンズ１０４及びコリメータレンズ３を経て、光路合成プリズム２に至る。第１の波長の復路光は、光路合成プリズム２に入射する前に１／４波長板によりＰ偏光とされるので、光路合成プリズム２の反射面を略全透過して、回折格子５に入射される。
【０１１４】
回折格子５は、溝深さ調整などの手法により波長選択作用を有している。この回折格子５において、第１の波長の復路光は、第２の波長の復路光と異なり、回折される。回折格子５において回折された第１の波長の復路光は、＋１次回折光として分岐され、ラジアル＋方向に光路変換される。
【０１１５】
回折格子５により回折された第１の波長の復路光は、ホログラム素子８の第２領域８ｂに至る。なお、回折格子５の溝周期により回折角を適切に設定し、この回折素子５とホログラム素子８間の間隔を適切に設定することにより、ホログラム素子８における第１の波長の復路光と第２の波長の復路光との間の距離を、これらの光束径の１倍以上、望ましくは１．５倍程度とすることができ、これら光束を完全に分離させることができる。この場合には、ホログラム素子８において、第１領域８ａと第２領域８ｂとを完全に分離した重複のない領域とすることができ、同一の面上にレリーフ格子として形成する場合においても、それぞれを独立して最適な設計を行うことが可能となる。
【０１１６】
ホログラム素子８の第２領域８ｂにおいては、第１の波長の復路光は、−１次、すなわち、ラジアル−方向への角度変化が付与されて光デバイス６に入射される。すなわち、この第２領域８ｂにおいては、回折格子５により付与されたラジアル＋方向への回折角を相殺する方向に、再度光路変換が行われる。したがって、第２領域８ｂにおける回折角をラジアル−方向の所定の角度に設定することにより、第１の波長の復路光は、第２の波長の復路光と同様に、受光素子９の受光領域９ａにより受光される。
【０１１７】
受光素子９は、受光領域９ａにおいて第１の波長の復路光を受光し、光電変換し、副領域ごとに検出信号を出力する。これら検出信号は、受光素子基板上に集積されて形成された回路により演算、増幅される。副領域ごとの検出信号を演算することにより、情報記録媒体１０１の記録内容の再生信号及び各エラー信号が生成される。これら信号は、外部に出力され、ディスクプレーヤやディスクレコーダ等の光ディスク装置において、再生動作及びサーボ動作に供され、安定した信号再生動作が行われる。
【０１１８】
従来、「ＣＤ」ディスクを再生する７８０ｎｍ帯の光束と、「ＤＶＤ」ディスクを再生する６５０ｎｍ帯の光束とについて、同一のホログラム素子及び同一の受光素子を共有する光ピックアップが提案されている。しかし、「ＢＤ」ディスクを再生する４０５ｎｍ帯の光束については、「ＣＤ」ディスク、または、「ＤＶＤ」ディスクを再生する光束との波長差が大きいため、特に、波長依存性の大きい回折素子やホログラム素子を共用することは困難であった。本発明に係る光ピックアップにおいては、第１の波長の復路光と第２の波長の復路光とを回折素子５により分離させ、ホログラム素子８において各波長の復路光に専用の領域を設定し、さらに、ホログラム素子８において回折素子５による回折角を相殺する方向の回折を生じさせることにより、第１の波長と第２の波長とで、受光素子９を共用することを可能としている。
【０１１９】
なお、この光ピックアップにおいては、第２の波長の光束については、受発光光学系が高精度に一体化されているため、光ピックアップの組立工程における調整は不要である。しかし、第１の波長の光束については、第１のレーザ光源１が光デバイス６とは別体に配置されているため、調整が必要である。ここで、回折格子５も光デバイス６とは別体に配置されているため、この回折格子５を微小角度光軸回りに回転させることにより、受光素子９の受光領域９ａに対する復路光の入射位置は容易に調整可能である。このような調整は、光デバイス６を光ピックアップの図示しない筐体に固定した後でも可能である。
【０１２０】
なお、ホログラム素子８は各領域８ａ，８ｂを有する一体部品とされているため、このホログラム素子８の位置調整により各波長の光束の回折方向を最適化することは、困難である。
【０１２１】
このように、この光ピックアップにおいては、第１の波長の復路光及び第２の波長の復路光のそれぞれの光路が分離され、かつ、回折格子５が回転調整可能となっていることにより、２波長、または、３波長の光学系を容易に構成することができる。
【０１２２】
さらに、光源波長が製造誤差や温度変化によって変化すると、回折格子５及びホログラム素子８における回折角は変化する（例えば、長波長にシフトすると、周期構造の回折格子に対し、回折角は大きくなる）が、この光ピックアップにおいては、回折格子５ではラジアル＋側への角度シフトとなるのに対し、ホログラム素子８ではラジアル−側へのシフトとなるため、波長変動による回折角の変化を相殺することが可能である。この構成は、例えば、復路光を二軸分割する非点収差法にも適用可能であり、従来、回折光学系においては使用が困難とされていた非点収差法を用いることができる。
【０１２３】
このように、本発明においては、「ＣＤ」ディスク及び「ＤＶＤ」ディスクに加えて、「ＢＤ」ディスク等、４０５ｎｍ帯などの短波長光源を用いる情報記録媒体１０１についても、光学系や光学部品を大幅に共用化し、小型化、簡素化、低価格化を実現しつつ、特性の安定した光ピックアップを提供することが可能である。
【０１２４】
本発明に係る光デバイス及び光ピックアップは、民生、業務用を問わず、光ディスクを用いたシステムに適用可能であり、特に、２波長乃至３波長を用いた複数規格の互換再生及び記録を行う光ディスクドライブ、プレーヤ、レコーダ、ストレージ装置等に広く適用できる。また、小型、軽量、低コスト、高信頼性を実現できるところから、車載、ポータブル等の用途にも広く利用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２５】
本発明は、光ディスク等の情報記録媒体に対する情報信号の記録及び／又は再生に用いられる。
【符号の説明】
【０１２６】
１    第１のレーザ光源
２    光路合成プリズム
３    コリメータレンズ
５    回折格子
６    光デバイス
７    第２のレーザ光源
８    ホログラム素子
８ａ  第１領域
８ｂ  第２領域
９    受光素子
１５    平行平板状部材
１０１    情報記録媒体
１０２    記録トラック
１０３    収束光
１０４    対物レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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