(57)【要約】      （修正有）【課題】  ３波長を用いる光ピックアップ装置を小型化する。【解決手段】３の波長の光を発する光源101A,101Bと、前記第１から第３の波長の光の進行方向を共通化させる光路結合手段104と、光路結合手段104からの光を光情報記録媒体106上に集光する集光手段105と、光情報記録媒体106からの反射光を回折する回折素子103と、回折素子103からの回折光を受光する複数の光検出器102(102A,102C,102BD)とを備えた光ピックアップ装置において、光路結合手段104は、光軸を一致させ、回折素子103は、第１波長光の±２次回折光と第２波長光および第３波長光の±１次回折光とを前記光情報記録媒体からの信号光として、第１波長光の＋２次回折光と第２波長光および第３波長光の＋１次回折光とを第１の光検出器102Aに集光し、第１波長光の−２次回折光と第３波長光の−１次回折光とを第２の光検出器102BDに集光し、第２波長光の−１次回折光を光検出器102Cに集光する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１、第２、第３の波長の光を発する光源と、前記第１から第３の波長の光の進行方向を共通化させる光路結合手段と、前記光路結合手段からの光を光情報記録媒体上に集光する集光手段と、前記光情報記録媒体からの反射光を回折する回折素子と、前記回折素子からの回折光を受光する複数の光検出器とを備えた光ピックアップ装置において、
前記光路結合手段は、最短波長である第１波長光と最長波長である第３波長光との集光手段へ向かう光軸を一致させ、前記回折素子は、第１波長光の±２次回折光と第２波長光および第３波長光の±１次回折光とを前記光情報記録媒体からの信号光として、第１波長光の＋２次回折光と第２波長光および第３波長光の＋１次回折光とを第１の光検出器に集光し、第１波長光の−２次回折光と第３波長光の−１次回折光とを第２の光検出器に集光する光ピックアップ装置。
【請求項２】
第２波長および第３波長の光を発する光源と光検出器とを一体化した請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
回折素子の断面形状が鋸歯状または矩形波状である請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
第１波長は４０５ｎｍであり、第２波長は６５０ｎｍであり、第３波長は７８０ｎｍである請求項１記載の光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスク、光カード等、光媒体や光磁気媒体などの光情報記録媒体に対して情報の記録・再生あるいは消去を行う光ピックアップ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高密度・大容量の記憶媒体として、ピット状パターンを有する光情報記録媒体を用いる光メモリ技術は、ディジタルオーディオディスク、ビデオディスク、文書ファイルディスク、さらにはデータファイルなど、その応用範囲が拡大しつつある。光メモリ技術では、情報は微小に絞られた光ビームにより光情報記録媒体に対して高い精度と信頼性で記録再生される。この記録再生動作は、ひとえにその光学系に依存している。光学系の主要部である光ピックアップ装置の基本的な機能は、回折限界の微小スポットを形成する集光、前記光学系の焦点制御とトラッキング制御、及びピット信号の検出、に大別される。これらの機能は、その目的と用途に応じて各種の光学系と光電変換検出方式の組合せによって実現されている。近年では、光ピックアップ装置を小型化、薄型化するために、回折素子（ホログラム）が用いられている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この種の光ピックアップ装置を図５に示す。特許文献１では２波長を用いていたが、ここでは３波長を用いる装置構成を図示し、その動作を説明する。
光源１０１Ａは第１波長の光を出射する光源であり、光源１０１Ｂは第１波長より長い第２波長の光と、第２波長より長い第３波長の光とを出射する光源である。
【０００４】
光源１０１Ａから出射された光は、光路結合手段１０４により反射され、集光手段１０５で集光され、光情報記録媒体１０６に照射され、光情報記録媒体１０６で反射された反射光が、集光手段１０５により集光され、光路結合手段１０４を透過し、回折素子１０３に入射して、予め決められた光検出器１０２に選択的に入射するように回折される。
【０００５】
光源１０１Ｂから出射された光は、集光手段１０５で集光され、光情報記録媒体１０６に照射され、光情報記録媒体１０６で反射された反射光が、集光手段１０５により集光され、回折素子１０３に入射して、予め決められた光検出器１０２に選択的に入射するように回折される。
【０００６】
つまり、回折素子１０３によって図中の右側に回折される光を−（マイナス）、左側に回折される光を＋（プラス）と定義すると、第１〜第３波長の光の回折光の内、＋１次回折光は同じ光検出器１０２Ａに入射し、−１次回折光については、第１波長光の回折光は光検出器１０２Ｂに入射し、第２波長光の回折光は光検出器１０２Ｃに入射し、第３波長光の回折光は光検出器１０２Ｄに入射し、そして光検出器１０２Ａ〜１０２Ｄから受光量に応じた信号が出力される。
【特許文献１】特開２００１−１７６１１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
光情報記録媒体の信号を＋１次回折光および−１次回折光より得る光ピックアップ装置では、上記したように、＋１次回折光については光検出器を共用化できるが、−１次回折光については、光源から出射される光の波長に応じて、それぞれ専用に光検出器を設ける必要がある。つまり第１〜第３の波長光を用いる場合には、光検出器１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、１０２Ｄという、少なくとも４つの光検出器が必要である。
【０００８】
光検出器は一般に一つの受光素子上に形成されているので、光検出器の必要数が多くなるほど、受光素子を大きくしなければならない。受光素子の中には、光検出器からの信号を演算する演算手段（例えば集積回路）を搭載したものがあるが、光検出器の数が増えると、演算手段を従来とは異なる位置に配置しなければならず、このような場合、受光素子は一般にさらに大きくなる。このように受光素子の部品サイズが拡大する結果、光ピックアップ装置全体が大きくなってしまう。
【０００９】
本発明は上記問題を解決するもので、３波長を用いる光ピックアップ装置を小型化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の光ピックアップ装置は、第１、第２、第３の波長の光を発する光源と、前記第１から第３の波長の光の進行方向を共通化させる光路結合手段と、前記光路結合手段からの光を光情報記録媒体上に集光する集光手段と、前記光情報記録媒体からの反射光を回折する回折素子と、前記回折素子からの回折光を受光する複数の光検出器とを備えた光ピックアップ装置において、前記光路結合手段は、最短波長である第１波長光と最長波長である第３波長光との集光手段へ向かう光軸を一致させ、前記回折素子は、第１波長光の±２次回折光と第２波長光および第３波長光の±１次回折光とを前記光情報記録媒体からの信号光として、第１波長光の＋２次回折光と第２波長光および第３波長光の＋１次回折光とを第１の光検出器に集光し、第１波長光の−２次回折光と第３波長光の−１次回折光とを第２の光検出器に集光することを特徴とする。
【００１１】
第２波長および第３波長の光を発する光源と光検出器とを一体化するのが設置スペースの点で好ましい。回折素子は断面形状が鋸歯状または矩形波状のものを好適に使用できる。第１波長は４０５ｎｍ、第２波長は６５０ｎｍ、第３波長は７８０ｎｍであってよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の光ピックアップ装置は、光路結合手段によって、最短波長である第１波長光と最長波長である第３波長光との集光手段へ向かう光軸を一致させ、回折素子によって、第１波長光の±２次回折光と第２波長光および第３波長光の±１次回折光とを前記光情報記録媒体からの信号光として、第１波長光の＋２次回折光と第２波長光および第３波長光の＋１次回折光とを第１の光検出器に集光し、第１波長光の−２次回折光と第３波長光の−１次回折光とを第２の光検出器に集光するようにして、従来装置よりも光検出器の共用数を増やして総数を低減したものであり、装置全体の小型化が可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態における光ピックアップ装置の概略構成を示す。
光源１０１Ａは第１波長の光を出射する光源であり、光源１０１Ｂは第１波長より長い第２波長の光と、第２波長より長い第３波長の光とを出射する光源である。第１波長は例えばＢＤまたはＨＤ−ＤＶＤ用の４０５ｎｍ、第２波長は例えばＤＶＤ用の６５０ｎｍ、第３波長は例えばＣＤ用の７８０ｎｍであってよい。これら光源１０１Ａ，１０１Ｂには半導体レーザが用いられる。
【００１４】
光源１０１Ｂと光情報記録媒体１０６の設置位置との間には、光源１０１Ｂ側から順に、回折素子１０３、光路結合手段１０４、集光手段１０５が配置されている。光源１０１Ａは、直接に光路結合手段１０４に向けて出射可能に配置されている。光路結合手段１０４に背反する回折素子１０３の一側に、受光量に応じた信号を出力する複数の光検出器１０２（１０２Ａ，１０２Ｃ，１０２ＢＤ）が配置されている。
【００１５】
光検出器１０２は半導体(Ｓｉ)基板上に形成された光検出ダイオード、回折素子１０３はホログラム素子、光結合手段１０４は偏光ビームスプリッタ、集光手段１０５は、コリメータレンズ、対物レンズを搭載したアクチュエータであってよいが、これらに限定されない。
【００１６】
この配置により、光源１０１Ａから出射された光は、光路結合手段１０４により反射され、集光手段１０５で集光され、光情報記録媒体１０６に照射され、光情報記録媒体１０６で反射された反射光が、集光手段１０５により集光され、光路結合手段１０４を透過し、回折素子１０３に入射して、いずれかの光検出器１０２に選択的に入射するように回折される。
【００１７】
また光源１０１Ｂから出射された光は、回折素子１０３と光路結合手段１０４とを透過し、集光手段１０５で集光され、光情報記録媒体１０６に照射され、光情報記録媒体１０６で反射された反射光が、集光手段１０５により集光され、光路結合手段１０４を透過し、回折素子１０３に入射して、いずれかの光検出器１０２に選択的に入射するように回折される。
【００１８】
ここで、この光ピックアップ装置が先に図５を用いて説明した従来のものと相違するのは、光路結合手段１０４が、第１波長光と第３波長光の光軸をほぼ一致させる点である。光路結合手段１０４は、上述したように例えば偏光ビームスプリッタを用いるが、第１波長(４０５ｎｍ)の光の偏光方向により反射または透過させる機能を有していれば、光の利用効率を高めることができるのでさらに都合よい。
【００１９】
また、回折素子１０３によって図中の右側に回折する光を−（マイナス）、左側に回折する光を＋（プラス）と定義した時に、第１波長光の＋２次回折光と第２波長光および第３波長光のそれぞれの＋１次回折光とが光検出器１０２Ａに入射し、第１波長光の−２次回折光と第３波長光の−１次回折光とが光検出器１０２ＢＤに入射し、第２波長光の−１次回折光は光検出器１０２Ｃに入射するように、光検出器１０２が配置されている点である。
【００２０】
つまり第１波長光（−２次回折光）と第３波長光（−１次回折光）とを単一の光検出器１０２ＢＤで検出するようにしたことにより、図５を用いて説明した従来装置に比べて光検出器１０２の数を低減している。したがって、光ピックアップ装置全体を従来よりも小型化することが可能となっている。
なお、各波長の光についてプラス、マイナスの両回折光を検出するのは、先に図５を用いて説明した従来技術でも行っていることであるが、光情報記録媒体１０６の上下方向の変動に対して、両光検出器上の両光スポットサイズが一定になるようなフォーカスサーボをかけるための信号を生成するためである。
【００２１】
そのために、回折素子１０３に、一方の回折光の焦点位置が単一の光検出器（ここでは光検出器１０２Ａ）の下側になり、もう一方の回折光の焦点位置が複数の光検出器（ここでは光検出器１０２Ｃ，１０２ＢＤ）の上側になるように、回折格子に曲率を持たせている。光検出器１０２は、たとえば波長４０５ｎｍ、６５０ｎｍ、７８０ｎｍの光に対する反射防止膜を表面に形成したものを用いるのが好ましい。
【００２２】
図２は、第１波長光（波長４０５ｎｍ）の２次回折光と第３波長光（波長７８０ｎｍ）の１次回折光のそれぞれについて、格子ピッチと回折角との関係を示している。同図において、第１波長光の２次回折光と第３波長光の１次回折光とは、格子ピッチの各値に対してほぼ同じ値の回折角となっている。この性質を利用して、上述したように第１波長光の−２次回折光と第３波長光の−１次回折光とを単一の光検出器１０２ＢＤで検出するのである。通常は、[第１波長光の２次回折角]−[第３波長光の１次回折角]が２度以内であれば十分である。
【００２３】
図３は、回折素子に用いられる２種類の格子形状のそれぞれについて、格子深さと回折効率との関係を示している。回折素子は、屈折率を１．５２、格子間隔を２．５μｍとした。
【００２４】
図３（ａ）に示すように、回折格子の断面形状が矩形波状、つまり矩形が一側に並んだ凹凸形状である場合には、第１波長光（波長４０５ｎｍ）の２次回折効率のピークと、第２波長光（波長６５０ｎｍ）および第３波長光（波長７８０ｎｍ）の１次回折効率のピークとは、格子深さが離れた位置に現われる。
【００２５】
これに対し、図３（ｂ）に示すように、回折格子の断面形状が鋸歯状、つまり三角形が一側に並んだ凹凸形状である場合には、第１波長光（波長４０５ｎｍ）の２次回折効率のピークと、第２波長光（波長６５０ｎｍ）および第３波長光（波長７８０ｎｍ）の１次回折効率のピークとは、格子深さがほぼ同じ位置に現われる。
【００２６】
したがって、回折素子からの回折光を利用する本発明の光ピックアップ装置においては、図３（ｂ）に示したような鋸歯状の回折素子がより好ましい。
なお、上記した実施形態では、回折素子１０３を、光源１０１Ｂと光路結合手段１０４との間に配置したが、光路結合手段１０４と集光手段１０５との間、または集光手段１０５の内部、または集光手段１０５と光情報記録媒体１０６との間に配置しても、同様の効果を得ることができる。
【００２７】
また光源１０１Ｂと光検出器１０２とを個別に配置したが、これらを一体化した集積ユニットを使用しても、同様の効果を得ることができる。図４（ａ）（ｂ）は集積ユニットの斜視図および平面図である。光検出器１０２（１０２Ａ，１０２Ｃ，１０２ＢＤ）が形成された基板１０７（上述した受光素子に相当する）に、光源１０１Ｂも搭載された構造である。光源１０１Ｂから出射された光はマイクロミラー１０８に反射されて、光を垂直方向に立ち上げるようになっている。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明のピックアップ装置は、３波長を用いる場合の光検出器の必要数を従来よりも低減することができ、ＢＤ（またはＨＤ−ＤＶＤ）、ＤＶＤ、ＣＤに対して情報を記録・再生あるいは消去する小型の互換装置などとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態における光ピックアップ装置の概略構成図
【図２】図１の光ピックアップ装置に用いる第１波長光の２次回折光と第３波長光の１次回折光のそれぞれについての格子ピッチと回折角との相関図
【図３】図１の光ピックアップ装置に用いる回折素子に関し、２種類の断面形状のそれぞれについての格子深さと回折効率との相関図
【図４】図１の光ピックアップ装置に用いられる集積ユニットの構成図
【図５】従来の光ピックアップ装置の概略構成図
【符号の説明】
【００３０】
１０１  光源
１０２  光検出器
１０３  回折素子
１０４  光路結合手段
１０５  集光手段
１０６  光情報記録媒体    
１０８  マイクロミラー
【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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