(57)【要約】【課題】  波長の異なる３種類の光を不要な回折光を発生することなく３ビームに分割でき、かつ少ない部品点数と調整工程で調整マージンが大きい回折格子を有する光ピックアップを提供する。【解決手段】  波長の異なる３つの光束を出射する半導体レーザ１ａ、１ｂ、１ｃと、半導体レーザ１ａ、１ｂ、１ｃから出射された光束を光情報記録媒体１１に集光させる集光光学系と、光情報記録媒体７により反射した戻り光を受光する受光素子１０と、光源１ａ、１ｂ、１ｃと光情報記録媒体１１との間に設けられ、複数の溝が形成されていると共に、半導体レーザ１ａ、１ｂ、１ｃからの２つ以上の光束を少なくとも３ビームに分離する複数の溝が形成され、且つ、半導体レーザ１ａからの光束と半導体レーザ１ｂからの光束に対しては０次光と１次回折光との３つ以上のビームに分離し、半導体レーザ１ｃからの光束に対しては１次以上の回折効率が略ゼロとなる溝形状を有する回折面９ａを設けた回折格子９とを備えるようにした。【選択図】  図１
2006252739.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３種類以上の光情報記録媒体に対する情報の記録、再生、消去のうち１以上行う光ピックアップにおいて、
波長の異なる３つの光束を出射する第一、第二、第三の光源と、
前記光源から出射された光束を前記光情報記録媒体に集光させる集光光学系と、
前記光情報記録媒体により反射した戻り光を受光する受光素子と、
前記光源と光情報記録媒体との間に設けられ、複数の溝が形成されていると共に、前記光源からの２つ以上の光束を少なくとも３ビームに分離する複数の溝が形成されている回折格子と、
を備えたことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２】
請求項１記載の光ピックアップにおいて、
前記回折格子は、前記第一の光源からの光束と前記第二の光源からの光束に対しては０次光と１次回折光との３つ以上のビームに分離し、前記第三の光源からの光束に対しては１次以上の回折効率が略ゼロとなる溝形状を有する回折面を有することを特徴とする光ピックアップ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の光ピックアップにおいて、
前記第一、第二、第三の光源からの光束の波長を夫々λ1、λ2、λ3、前記回折格子を形成する材料の波長λ1の光束に対する屈折率をｎ1、波長λ2の光束に対する屈折率をｎ2、波長λ3の光束に対する屈折率をｎ3、とした場合、
前記回折面の溝深さｄ、溝幅比ｑは、
2006252739.tif 000036
2006252739.tif 000037
2006252739.tif 000038
2006252739.tif 000039
2006252739.tif 000040
2006252739.tif 000041
を満足するように決定されることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項４】
請求項１または請求項３に光ピックアップにおいて、
前記回折格子は、前記第三の光源からの光束に対しては０次光と１次回折光との３つ以上のビームに分離し、前記第一、第二の光源からの光束に対しては１次以上の回折効率が略ゼロとなる第二の回折面を設けたことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項５】
請求項４に記載の光ピックアップにおいて、
前記回折格子を形成する材料の波長λ1の光束に対する屈折率をｎ1、波長λ2の光束に対する屈折率をｎ2、波長λ3の光束に対する屈折率をｎ3、とした場合、
前記第二の回折面の溝深さｄ、溝幅比ｑは、
2006252739.tif 000042
2006252739.tif 000043
2006252739.tif 000044
を満足するように決定されることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の光ピックアップにおいて、
前記回折格子の２つの回折面が、光軸を中心として一体回転可能な状態で保持されていることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項７】
３種類以上の光情報記録媒体に対する情報の記録、再生、消去のうち１以上行う光ピックアップにおいて、
波長の異なる３つの光束を出射する第一、第二、第三の光源と、
前記光源から出射された光束を前記光情報記録媒体に集光させる集光光学系と、
前記光情報記録媒体により反射した戻り光を受光する受光素子と、
前記光源と光情報記録媒体との間に設けられ、第一の光源からの光束を３つ以上のビームに分離し、第二、第三の光源からの光束に対しては１次以上の回折効率が略ゼロとなる第一の回折面と、前記第二の光源からの光束を３つ以上のビームに分離し、前記第一、第三の光源からの光束に対しては１次以上の回折効率が略ゼロとなる第二の回折面と、第三の光源からの光束を３つ以上のビームに分離し、前記第一、第二の光源からの光束に対しては１次以上の回折効率が略ゼロとなる第三の回折面を有する回折格子と、
を備えたことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項８】
複数種類の光情報記録媒体に対する情報の記録、再生、消去のうち１以上行う光ピックアップにおいて、
波長の異なる３つの光束を出射する第一、第二、第三の光源と、
前記光源から出射された光束を前記光情報記録媒体に集光させる集光光学系と、
前記光情報記録媒体で反射した戻り光を受光する受光素子と、
前記光源と光情報記録媒体との間に設けられ、前記第一、第二、第三の光源からの光束に対して、０次光と１次回折光との３つ以上のビームに分離する回折面が設けられた回折格子と、
を備えることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項９】
請求項８に記載の光ピックアップにおいて、
前記第一、第二、第三の光源からの光束の波長を夫々λ1、λ2、λ3、前記回折格子を形成する材料の波長λ1の光束に対する屈折率をｎ1、波長λ2の光束に対する屈折率をｎ2、波長λ3の光束に対する屈折率をｎ3、とした場合、
前記回折面の溝深さｄ、溝幅比ｑは、
2006252739.tif 000045
2006252739.tif 000046
2006252739.tif 000047
2006252739.tif 000048
2006252739.tif 000049
2006252739.tif 000050
を満足するように決定されることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１０】
請求項９に記載の光ピックアップにおいて、
前記回折格子は、光軸を回転軸とした回転角度を変化させることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０の何れか１項に記載の光ピックアップにおいて、前記集光光学系は、単一の対物レンズにより形成されていることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１の何れか１項に記載の光ピックアップにおいて、波長λ1、λ2の光束に対して、０次光と１次回折光との３つ以上のビームに分離する回折面の格子方向と光情報記録媒体の半径方向とのなす角度をβとし、
波長λ1の光束に対する前記対物レンズの焦点距離をｆ1、光記録情報媒体のトラックピッチをＴＰ1、波長λ2の光束に対する前記対物レンズの焦点距離をｆ2、光記録情報媒体のトラックピッチをＴＰ2とし、且つｍ1、ｍ2は正の整数、ｌ1、ｌ2は１又は２の正の整数、Ａはトラックエラー信号振幅低下率の許容値としたとき、
前記回折格子のピッチＰは、
2006252739.tif 000051
2006252739.tif 000052
2006252739.tif 000053
2006252739.tif 000054
2006252739.tif 000055
を満足するように決定されることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１３】
請求項１２に記載の光ピックアップにおいて、
波長λ1を４００ｎｍ〜４２０ｎｍ、波長λ1の光束に対する第一の光記録情報媒体のトラックピッチを０．２７〜０．４ｕｍ、波長λ2を７６０ｎｍ〜８４０ｎｍ、該波長λ2の光束に対する第二の光記録情報媒体のトラックピッチを１．０５〜１．４ｕｍとした時、
前記第一の光源からの１次回折光は差動プッシュプル法、前記第二の光源からの１次回折光は３ビーム法に用いるように前記第一の回折面のピッチが設定されていることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１４】
請求項１２に記載の光ピックアップにおいて、
波長λ1を４００ｎｍ〜４２０ｎｍ、波長λ1の光束に対する第一の光記録情報媒体のトラックピッチを０．３８〜０．５７ｕｍ、波長λ2を６４０ｎｍ〜６８０ｎｍ、波長λ2の光束に対する第二の光記録情報媒体のトラックピッチを０．６２〜０．９ｕｍとした時、
前記第一及び第二の光源の１次回折光は、差動プッシュプル法に用いるように、前記第一の回折面のピッチが設定されていることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項６、請求項１１乃至請求項１４の何れか１項に記載の光ピックアップにおいて、
前記回折格子の光軸を回転軸とした回転調整は、波長のより短い光を用いて行うことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１６】
光情報記録媒体の記録面に光ビームを照射して情報の再生、記録あるいは消去を行う光情報処理装置において、請求項１乃至請求項１５の何れか１項に記載の光ピックアップを備えたことを特徴とする光情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源の波長が異なる複数種類の光情報記録媒体を共通の光学系を用いて記録、消去、再生できるようにした光ピックアップ及び光情報記録媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光源からの光束を光記録情報媒体上の記録面に照射し、前記記録面により反射された戻り光束を受光手段により受光しつつ情報の記録、消去または再生を行う光ピックアップ装置が知られており、例えばＣＤ系の光情報記録装置や、ＤＶＤ系の光情報記録装置等に応用されている。
さらに、近年、光情報記録媒体における記録密度の高密度化の要望が高く、光源の発振波長が４００ｎｍ程度の青紫色半導体レーザと、開口数（ＮＡ）が０．８５又は０．６５程度の対物レンズとを用いたシステムの開発が進んでいる。これは現行のＤＶＤ（ＮＡ＝０．６、λ＝６５０ｎｍ）が記録容量４．７ＧＢに対して、例えばＮＡ＝０．８５、λ＝４００ｎｍでは、２５ＧＢ程度の情報の記録が可能となる。
また、上述のように記録再生用レーザの波長や、透明基板の厚みが異なる複数の光情報記録媒体の開発が進み、これらの光情報記録媒体に対して、同一の光ピックアップにより記録、再生を可能とすることが求められている。
波長の異なる複数の光源を用いる互換型の光ピックアップにおいて、小型化、低コスト化を実現させるためには、対物レンズを含めて、共通の光学系で達成されることが望ましい。このため、使用波長に応じた複数の光源を備えながら、同一の対物レンズで記録面へ必要な開口数で光を収束する光ピックアップが、各種提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、３つの光源からの光を単一の対物レンズを用いて光情報記録媒体の記録面へ収束させる技術が開示されている。
しかしながら、特許文献１では、各波長の光源が別々に設けられているため、ピックアップの部品点数が多く、光学系組付けのために調整すべき部分が多くなるために生産性が下がり、低コスト化や小型化を達成するには不向きな構成であった。
このような問題を解決する手段としては、複数の光源を１つのパッケージに組み込んだ光源モジュールを用いることが考えられる。
また複数の光情報記録媒体において、検出の安定性を高めるためには回折格子に光を通して形成した３ビームを用いた差動プッシュプル法や３ビーム法等によるトラッキングエラー信号検出を行うことが望ましい。これは上記した検出方法がトラッキングエラー信号のオフセットを補正することができ、安定性を高めることができるからである。
また波長の異なる光を夫々３ビームに分離するためには、複数の回折格子を追加する必要がある。しかしながら、複数の光源が１つのパッケージに内蔵されている光ピックアップでは、複数光源の発光点が極めて接近しているため共通の光路を通る。このような場合、光は必然的に複数の回折格子を通過するので、次のような問題が発生する。
先ず各波長の光は、複数の回折格子により夫々回折作用を受けるので、不要な回折光が発生する。このため、光利用効率が低下を招き、光の出力パワーを大きくする必要があったり、フレア光として再生信号劣化や検出精度や低下の要因となってしまう。
そこで、このような問題を解決する手段としては２種類の波長において光利用効率の低下を抑制した回折格子が開示されている（特許文献２〜５等）。
【特許文献１】特開２００４−００６００４公報
【特許文献２】特開２００４−０３９１０９公報
【特許文献３】特開２００３−２８８７３５公報
【特許文献４】特開２００３−００６８９１公報
【特許文献５】特開２００３−１９６８６０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、光ピックアップでは、小型化や部品点数の削減、回折格子の調整を簡素化するために、回折格子が一体となっていることが望まれる。
このため、上記した従来技術では基板の表と裏の両面に回折面を形成したり、一体に形成したりする構成が提案されている。つまり、１つの格子定数に対して、１つの波長のみ対応しているため、２波長に対しては、異なる格子定数を持つ回折面を２面設ける構成となっている。しかしながら、このような構成では、光源の波長の数だけ回折面を設けなければいけないため、部品点数や生産工程が増加するという問題があった。
また、従来技術では２波長のみに対応した回折格子となっているため、３波長の光に対して不要な回折光の発生を抑制した構成となっていない。さらに部品点数低減のための一体形成を行う場合、３波長に対応するためには回折面が３面必要となり、貼り合わせ等による簡易な一体形成には不向きであるという問題があった。
また、特許文献５には単一の回折面で２波長に対応している構成が開示されているが、小型化、低コスト化を実現するためには複数の波長に対して単一の対物レンズで集光光学系を構成することが望ましい。この場合、複数の波長に対して、対物レンズの焦点距離はほぼ同程度となり、開口数を切り換える手段で、複数の光情報記録媒体にスポットを集光する構成となる。
一方、３ビームに分離する回折格子のピッチは、対物レンズの焦点距離と光記録情報媒体上の０次光と１次回折光の間隔で決定される。例えば、単一の対物レンズでＣＤとＤＶＤの光情報記録媒体上に３ビームを集光させる場合を以下に示す。これを単一の回折面で構成するためには、０次光が集光されるデータトラックと１次回折光が集光される案内トラックとの間には、数トラックの間隔を空けなければならない。例えば、差動プッシュプルの場合は、図１３のようにデータトラック１０１を２つ分超えた位置の案内トラック１０２にＣＤの１次回折光１１１を、またデータトラックを３つ分越えた位置の案内トラックにＤＶＤの１次回折光を集光させれば、同一の回折面で２波長の差動プッシュプル信号が検出できるようになる。
【０００５】
しかしながら、上記のようにデータトラック１０１と案内トラック１０２との間にいくつかのトラックが存在すると、以下のような課題が生じる。
図１３に示すように０次光スポット１１０と１次回折光１１１との間隔をΔ、半径方向と０次回折光１１０と１次回折光１１１とを結ぶ方向の成す角度をβとする。データトラック１０１と案内トラック１０２との間にいくつかのトラックを含むようにする場合は、Δやβを大きくする必要がある。Δやβが大きくなると、角度βの調整誤差や光情報記録媒体の内周と外周におけるトラックエラー信号振幅変動が大きいという課題が生じる。また、Δを大きくするためには、回折格子のピッチを小さくする必要があり、加工精度が厳しくなるといった問題があった。
そこで本発明は、上記したような実情を鑑みてなされたものであり、波長の異なる３種類の光を、不要な回折光を発生することなく３ビームに分割でき、かつ少ない部品点数と調整工程で調整マージンが大きい回折格子を有する光ピックアップ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】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、３種類以上の光情報記録媒体に対する情報の記録、再生、消去のうち１以上行う光ピックアップにおいて、波長の異なる３つの光束を出射する第一、第二、第三の光源と、前記光源から出射された光束を前記光情報記録媒体に集光させる集光光学系と、前記光情報記録媒体により反射した戻り光を受光する受光素子と、前記光源と光情報記録媒体との間に設けられ、複数の溝が形成されていると共に、前記光源からの２つ以上の光束を少なくとも３ビームに分離する複数の溝が形成され、且つ、前記第一の光源からの光束と前記第二の光源からの光束に対しては０次光と１次回折光との３つ以上のビームに分離し、前記第三の光源からの光束に対しては１次以上の回折効率が略ゼロとなる溝形状を有する回折面を設けた回折格子とを備えたことを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の光ピックアップにおいて、前記回折格子は、前記第一の光源からの光束と前記第二の光源からの光束に対しては０次光と１次回折光との３つ以上のビームに分離し、前記第三の光源からの光束に対しては１次以上の回折効率が略ゼロとなる溝形状を有する回折面を有することを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１記載の光ピックアップにおいて、前記第一、第二、第三の光源からの光束の波長を夫々λ1、λ2、λ3、前記回折格子を形成する材料の波長λ1の光束に対する屈折率をｎ1、波長λ2の光束に対する屈折率をｎ2、波長λ3の光束に対する屈折率をｎ3、とした場合、前記回折面の溝深さｄ、溝幅比ｑは、
2006252739.tif 000003
2006252739.tif 000004
2006252739.tif 000005
2006252739.tif 000006
2006252739.tif 000007
2006252739.tif 000008
を満足するように決定されることを特徴とする。
【０００８】
また請求項４に記載の発明は、請求項１または請求項３に光ピックアップにおいて、前記回折格子は、前記第三の光源からの光束に対しては０次光と１次回折光との３つ以上のビームに分離し、前記第一、第二の光源からの光束に対しては１次以上の回折効率が略ゼロとなる第二の回折面を設けたことを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の光ピックアップにおいて、前記回折格子を形成する材料の波長λ1の光束に対する屈折率をｎ1、波長λ2の光束に対する屈折率をｎ2、波長λ3の光束に対する屈折率をｎ3、とした場合、前記第二の回折面の溝深さｄ、溝幅比ｑは、
2006252739.tif 000009
2006252739.tif 000010
2006252739.tif 000011
を満足するように決定されることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項４又は請求項５に記載の光ピックアップにおいて、
前記回折格子の２つの回折面が、光軸を中心として一体回転可能な状態で保持されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項７に記載の発明は、３種類以上の光情報記録媒体に対する情報の記録、再生、消去のうち１以上行う光ピックアップにおいて、波長の異なる３つの光束を出射する第一、第二、第三の光源と、前記光源から出射された光束を前記光情報記録媒体に集光させる集光光学系と、前記光情報記録媒体により反射した戻り光を受光する受光素子と、前記光源と光情報記録媒体との間に設けられ、第一の光源からの光束を３つ以上のビームに分離し、第二、第三の光源からの光束に対しては１次以上の回折効率が略ゼロとなる第一の回折面と、前記第二の光源からの光束を３つ以上のビームに分離し、前記第一、第三の光源からの光束に対しては１次以上の回折効率が略ゼロとなる第二の回折面と、第三の光源からの光束を３つ以上のビームに分離し、前記第一、第二の光源からの光束に対しては１次以上の回折効率が略ゼロとなる第三の回折面を有する回折格子と、を備えたことを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、複数種類の光情報記録媒体に対する情報の記録、再生、消去のうち１以上行う光ピックアップにおいて、波長の異なる３つの光束を出射する第一、第二、第三の光源と、前記光源から出射された光束を前記光情報記録媒体に集光させる集光光学系と、前記光情報記録媒体で反射した戻り光を受光する受光素子と、前記光源と光情報記録媒体との間に設けられ、複数の溝が形成されていると共に、前記第一、第二、第三の光源からの光束に対して、０次光と１次回折光との３つ以上のビームに分離する回折面が設けられた回折格子とを備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の光ピックアップにおいて、前記第一、第二、第三の光源からの光束の波長を夫々λ1、λ2、λ3、前記回折格子を形成する材料の波長λ1の光束に対する屈折率をｎ1、波長λ2の光束に対する屈折率をｎ2、波長λ3の光束に対する屈折率をｎ3、とした場合、前記回折面の溝深さｄ、溝幅比ｑは、
2006252739.tif 000012
2006252739.tif 000013
2006252739.tif 000014
2006252739.tif 000015
2006252739.tif 000016
2006252739.tif 000017
を満足するように決定されることを特徴とする光ピックアップ。
【００１１】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の光ピックアップにおいて、前記回折格子は、光軸を回転軸とした回転角度を変化させることを特徴とする。
請求項１１に記載の発明は、請求項１乃至請求項１０の何れか１項に記載の光ピックアップにおいて、前記集光光学系は、単一の対物レンズにより形成されていることを特徴とする。
請求項１２に記載の発明は、請求項１乃至請求項１１の何れか１項に記載の光ピックアップにおいて、波長λ1、λ2の光束に対して、０次光と１次回折光との３つ以上のビームに分離する回折面の格子方向と光情報記録媒体の半径方向とのなす角度をβとし、波長λ1の光束に対する前記対物レンズの焦点距離をｆ1、光記録情報媒体のトラックピッチをＴＰ1、波長λ2の光束に対する前記対物レンズの焦点距離をｆ2、光記録情報媒体のトラックピッチをＴＰ2とし、且つｍ1、ｍ2は正の整数、ｌ1、ｌ2は１又は２の正の整数、Ａはトラックエラー信号振幅低下率の許容値としたとき、
前記回折格子のピッチＰは、
2006252739.tif 000018
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2006252739.tif 000020
2006252739.tif 000021
2006252739.tif 000022
を満足するように決定されることを特徴とする。
請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の光ピックアップにおいて、波長λ1を４００ｎｍ〜４２０ｎｍ、波長λ1の光束に対する第一の光記録情報媒体のトラックピッチを０．２７〜０．４ｕｍ、波長λ2を７６０ｎｍ〜８４０ｎｍ、該波長λ2の光束に対する第二の光記録情報媒体のトラックピッチを１．０５〜１．４ｕｍとした時、前記第一の光源の１次回折光は差動プッシュプル法、前記第二の光源の１次回折光は３ビーム法に用いるように前記第一の回折面のピッチが設定されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項１４に記載の発明は、請求項１２に記載の光ピックアップにおいて、波長λ1を４００ｎｍ〜４２０ｎｍ、波長λ1の光束に対する第一の光記録情報媒体のトラックピッチを０．３８〜０．５７ｕｍ、波長λ2を６４０ｎｍ〜６８０ｎｍ、波長λ2の光束に対する第二の光記録情報媒体のトラックピッチを０．６２〜０．９ｕｍとした時、前記第一及び第二の光源の１次回折光は、差動プッシュプル法に用いるように、前記第一の回折面のピッチが設定されていることを特徴とする。
請求項１５に記載の発明は、請求項１乃至請求項６、請求項１１乃至請求項１４の何れか１項に記載の光ピックアップにおいて、前記回折格子の光軸を回転軸とした回転調整は、波長のより短い光を用いて行うことを特徴とする。
請求項１６に記載の発明は、光情報記録媒体の記録面に光ビームを照射して情報の再生、記録あるいは消去を行う光情報処理装置において、請求項１乃至請求項１５の何れか１項に記載の光ピックアップを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１〜３記載の発明によれば、トラッキングエラー信号のオフセットの発生を低減するための３ビームを用いたトラッキングエラー信号を検出するにあたり、単一の回折面で波長の異なる２種類の光を３分割するため、少ない部品点数と生産工程で光ピックアップを提供することができる。
また３種類の光を用いる場合も、残りの光について不要回折光の発生を回避した回折格子であるため、光利用効率の低下を抑制した光ピックアップを提供できる。
請求項４、５記載の発明によれば、波長の異なる３つの光を、２つの回折面で３分割するため、少ない部品点数と生産工程で光利用効率の低下を抑制した光ピックアップを提供することができる。
請求項６記載の発明によれば、回折格子の２つの回折面が、光軸を中心として一体回転可能な状態で保持されているため、１つの格子の方向を調整することで、他方の格子の方向も好適な方向に設定される。よって、回折格子の調整に要する時間を短縮することができる。
請求項７記載の発明によれば、波長の異なる３つの光を、３つの回折面で３分割するため、不要な回折光を発生することなく、波長の異なる３つの種類の光を３分割することができる。
請求項８、９、１０記載の発明によれば、波長の異なる３つの光を、単一の回折面で３分割するため、少ない部品点数で光利用効率の低下を抑制した光ピックアップを提供することができる。また使用波長に応じて、光軸を回転軸とした回転角度を変化させるため、常に安定したトラッキングエラー信号を得ることができる。
請求項１１の発明によれば、異なる波長の光束を単一の対物レンズで集光するため、小型化、低コスト化が実現できる。
請求項１２記載の発明によれば、所望のトラックエラー信号振幅の低下率以内で、２種類の波長及び光記録情報媒体に応じた回折格子のピッチを有する回折面を単一で形成できるため、少ない部品点数と生産工程で光ピックアップを提供することができる。
請求項１３、１４記載の発明によれば、異なる波長の光束を単一の対物レンズで集光する場合においても、単一の回折面で複数種類の光情報記録媒体において、最隣接にある案内溝を用いてトラッキングエラー信号を得ることができるため、回折格子の調整マージンが大きいピックアップを提供することができる。
請求項１５記載の発明によれば、回転調整を波長のより短い光を用いて行うため、回折格子の回転角度誤差による信号振幅低下が小さい安定したトラッキングエラー信号を容易に得ることができる。
請求項１６記載の発明によれば、請求項１〜１４記載の光ピックアップを搭載しているため、波長の異なる２種類以上の光情報記録媒体を安定に記録、再生、消去することができ、かつ小型で部品点数や調整工程が少なく、調整マージンが大きい光情報記録装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
［第１実施形態］
（構成）
先ず本発明の第１実施形態について詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施形態に係る光ピックアップの全体構成示した概略図である。
この図１に示す光ピックアップは、３種類の光情報記録媒体１１、１２、１３を記録又は再生するものである。以下、本実施形態では、この３種類の光情報記録媒体として、透明基板厚さｔ１の光情報記録媒体（青色レーザ使用次世代高密度光ディスク）１１と、透明基板の厚さｔ２の光情報記録媒体（ＤＶＤ）１２と、透明基板の厚さｔ３を有する光情報記録媒体（ＣＤ）１３として説明する。
ここで透明基板の厚さｔ１＝０．１ｍｍ、ｔ２＝０．６ｍｍ、ｔ３＝１．２ｍｍである。また、各光情報記録媒体１１、１２、１３のトラックピッチＴＰ１、ＴＰ２、ＴＰ３は、例えばＴＰ１＝０．３２ｕｍ、ＴＰ２＝０．７４ｕｍ、ＴＰ＝１．２ｕｍとする。
図１に示す光ピックアップは、光源として第一光源である青色レーザ（波長λ1＝４０５ｎｍ）１ａ、第二光源ある赤色レーザ（波長λ2＝６６０ｎｍ）１ｂ及び第三光源である赤外レーザ（波長λ3＝７８０ｎｍ）１ｃとを有している。これら第一光源１ａ、第二光源１ｂ及び第三光源１ｃは、記録、再生する光情報記録媒体に応じて使用される。また、本実施形態においては、これら３つの光源１ａ〜１ｃが１つのモジュール１として構成されている。なお、本実施形態では光源が１つのモジュールで構成されているが、それぞれ個々に搭載されていても良い。また、受光素子も共通化されているが個々に備えていても良い。
図１に示す第一、第二、第三の光源１ａ、１ｂ、１ｃから出射された光束の発散角を変換するコリメータレンズ２、回折格子９、ビームスプリッタ３、プリズム４、１／４波長板５、対物レンズ６を介して光情報記録媒体１１〜１３の何れかの情報記録面に集光させ、光情報記録媒体１１〜１３の何れかから反射されて戻ってきた光をビームスプリッタ３により往路と分離し、ビームスプリッタ３により往路と分離された光を受光して検出するための検出レンズ８、受光素子１０を有している。なお、対物レンズ６及び回折格子９の詳細については後述する。
対物レンズ６の開口数は、第一の光源１ａの光に対してはＮＡ０．８５、第二の光源１ｂの光に対してはＮＡ０．６５、第三の光源１ｃの光に対してはＮＡ０．４５とする。
【００１５】
（対物レンズ）
本実施形態で用いる対物レンズ６は異なる３種類の波長の光を単一の対物レンズで集光するために、例えば同心の輪帯状回折面と非球面屈折面により構成されている。一般に非球面屈折面だけで構成すると、ある波長λaに対して球面収差を補正した場合、λaよりも短い波長λbに対しては球面収差がアンダーとなる。
一方、回折面を使用すると、ある波長λaに対して球面収差を補正した場合、λaよりも短い波長λbに対しては球面収差がオーバーとなる。従って、屈折面による非球面光学設計と、回折面の位相関数の係数を適当に選んで、屈折パワーと回折パワーとを組み合わせることにより、異なる波長間での球面収差を補正することが可能となる。よって、異なる波長に対しても各透明基板の情報記録面に集光させることができる。
【００１６】
（回折格子）
第一、第二、第三の光源１ａ、１ｂ、１ｃが搭載された光源モジュール１とビームスプリッタ３との間の光路上には、第一の光源１ａからの光と第三の光源１ｃからの光を３ビームに分離し、第二の光源１ｂからの光を透過する回折格子９が配置されている。これは、オフセットの低減可能なトラッキングエラー検出を行うためのものである。
この回折格子９は図２に示すように基板９ａの片面のみに回折面９ｂが形成される。この時、第二光源１ｂからの光の０次光透過率は、９０％以上にすることが望ましい。
一般に、図２に示したような回折格子９がパターンを形成する時、０次光の透過強度Ｉ0と１次回折光の強度Ｉ±1は、下記式のように表せる。
Ｉ0＝（２ｑ−１）2ｓｉｎ2θ＋ｃｏｓ2θ・・・（式１）
Ｉ±1＝４（（ｓｉｎπｑ）／π）2ｓｉｎ2θ・・・（式２）
但し、θ＝π／λ・（ｎ−ｎ’）ｄ・・・（式３）
であり、
ｎは回折格子の出射側の媒質屈折率、ｎ’は入射側媒質屈折率、ｄは回折格子の溝深さ、λは光源波長、ｑは回折格子の溝の比率である。
特に、ｑ＝０．５の時、式１、２は
Ｉ0＝ｃｏｓ2θ  ・・・（式４）
Ｉ±1＝（２／π）2ｓｉｎ2θ  ・・・（式５）
と表すことができる。
上記の式は、溝深さｄが回折格子９のピッチＰよりに比べて十分小さく、ピッチＰが波長λより十分大きいときに成り立つスカラー理論近似に基づいた計算により求めることができる。
回折格子９の溝深さを変化させることにより、回折効率は容易に変えることができる。例えば、回折格子の材料にＳＦ６を用いる。表１に回折効率を計算する時に用いる定数を示す。そして、回折格子の溝深さｄの変化に対する回折効率の変化をグラフに示したのが図３である。
このグラフから本実施形態に係わる回折格子９の最適な深さｄを決定できる。
表１
2006252739.tif 000023
【００１７】
本実施形態の回折格子９は、光源モジュール１とビームスプリッタ３のとの間の光路に配置されているため、第一、第二、第三の光源１ａ、１ｂ、１ｃの全ての光が回折格子９を通過する。そして第一、第三の光源１ａ、１ｃの光に対して選択的に３分割したい場合は、第一、第三の光源１ａ、１ｃの光に対しては０次光と１次回折光に分離し、第二の光源１ｂの光に対しては１次以上の回折効率が好ましくは１０％以下とすることが望まれる。
例えば、ｄ＝４．１５ｕｍとした場合、それぞれの波長の０次光と１次回折光の効率は、表２のようになり、第一の光源１ａの光は、−１次、０次、＋１次光が１：１０：１の比率で３分割され、第二の光は略１００％透過、第三の光は、１：６：１の比率で３分割される。
表２
2006252739.tif 000024
さらに、それぞれ波長の異なる光はトラックピッチの異なる光情報記録媒体へ集光されるため、３分割された光は、必要とされるスポット間隔でそれぞれの光情報記録面上に集光される必要がある。例えば、トラックエラー信号に差動プッシュプル法を用いる場合は、０次光の光スポットＳ０と１次回折光の光スポットＳ１は図４のような位置関係にいる必要がある。また３ビーム法を用いる場合には、０次光の光スポットＳ０と１次回折光の光スポットＳ１は図５のような位置関係にいる必要がある。
【００１８】
回折格子９のピッチをＰとすると、１次回折光はλ＝Ｐｓｉｎαの条件で強め合うため、角度α方向に１次回折光は回折される（図２参照）。本実施形態の回折格子９のピッチを１５０μｍとすると、各波長の１次回折角αは表３のようにλ1に対しては０．１５°、λ3に対しては０．２４°である。
例えば対物レンズ６の焦点距離ｆＯＬがどの波長においても２．４ｍｍの時、０次光と１次回折光の盤面上の間隔Δは、Δ＝ｆｓｉｎαと表すことができ、表に示したようにλ1、λ3に対してΔはそれぞれΔ1＝６．４ｕｍとΔ3＝１２．２ｕｍとなる。
これは光情報記録面上で第三の光λ3に対しては、図７のようにトラックピッチＴＰ３に対して１／４トラックずれて回折格子９の角度を調整すると、λ1に対しては図６のようにトラックピッチＴＰ１に対して１／２トラックずれて０次光の光スポットＳ０と１次回折光の光スポットＳ１が集光している状態となる。
したがって、第一の光源１ａの光に対しては、０次光のプッシュプル信号と±１次回折光のプッシュプル信号の差を演算する差動プッシュプル法を用いトラッキングエラー信号を検出し、第三の光源１ｃの光に対しては、３ビーム法を用いトラッキングエラー信号を検出することができる。
表３
2006252739.tif 000025
【００１９】
以上のような回折格子９のピッチの計算方法を一般化したものを示す。
回折格子９のパラメータのうち、βとＰは波長に依存せず一定である。したがって、その比をγとする。
2006252739.tif 000026
・・・（式６）
そして、同じ回折面を用いる波長をλ1、λ2とする。
波長λ1の光束に対する前記対物レンズの焦点距離をｆ1、光記録情報媒体のトラックピッチをＴＰ1、光情報記録媒体上の０次光と１次光の間隔をΔ１、１次回折光の角度をα1
波長λ2の光束に対する前記対物レンズの焦点距離をｆ2、光記録情報媒体のトラックピッチをＴＰ2、光情報記録媒体上の０次光と１次光の間隔をΔ２、１次回折光の角度をα2
とする時、
Δ１＝ｆ1ｓｉｎα1  ・・・（式７）
Ｐｓｉｎα1＝λ1    ・・・（式８）
（式７、８）より  
Δ１＝ｆ1λ1／Ｐ  ・・・（式９）
となる。
【００２０】
またΔ１は
2006252739.tif 000027
・・・（式１０）
と書ける。ｍ1は正の整数であり、データトラックと最隣接の関係にある案内トラックとの間隔を算出する場合はｍ1が１となり、例えば、図１３の場合はｍ1＝３となる。またｌ1は差動プッシュプルか３ビーム法を用いるかで値が異なる。差動プッシュプル法の場合は、図４のようになるため、ｌ1は１、３ビーム法の場合は図５のようになるため、ｌ1は２となる。
（式９）と（式１０）より求まるλ1に対するｃｏｓβ／Ｐをγ1とすると、
2006252739.tif 000028
・・・（式１１）
と表すことができる。
同様に、λ2に対するｃｏｓβ／Ｐをγ2とすると、
2006252739.tif 000029
・・・（式１２）
と表すことができる。
最適な回折格子９のピッチＰに設定するためには、
γ＝γ1＝γ2  ・・・（式１３）
となるようにすることが理想的である。
【００２１】
しかし実際には、式１３のような条件にする必要はない。
式１３の条件が成立しないような場合でも、差動プッシュプル信号や３ビーム法によるトラックエラー信号振幅が所望の値より低下しなければ良い。
その許容低下率をＡとおくと、Ａより小さくならないように０次光と１次回折光の位相差の誤差を抑えればよい。
以上より、
2006252739.tif 000030
・・・（式１４）
2006252739.tif 000031
・・・（式１５）
を導くことができ（式１４）（式１５）を満足するようピッチＰを設定すればよい。
例えば上記に示したようにピッチＰが１５０ｕｍ、ｃｏｓβが０．０２４７の場合、トラックエラー信号の理想的な振幅から９０％までの低下を許容値とすると、波長λ1を４０５ｎｍ、波長λ1の光束に対する光記録情報媒体１１のトラックピッチを０．２７〜０．４ｕｍ、波長λ2を７８０ｎｍ、波長λ2の光束に対する光記録情報媒体１２のトラックピッチを１．０５〜１．４ｕｍとする時、第一の光源１ａの１次回折光は差動プッシュプル法、第二の光源１ｂの１次回折光は３ビーム法に用いて、トラックエラー信号を検出すれば、０次光と１次回折光の位相差による振幅低減が９０％以内に抑えられた信号を検出することができる。
【００２２】
（効果）
本実施形態に示す回折格子９は、トラッキングエラー信号のオフセットの発生を低減するための３ビームを用いたトラッキングエラー信号を検出するにあたり、単一の回折面９ｂで波長の異なる２種類の光を３分割するため、少ない部品点数と生産工程で光ピックアップを提供することができる。
また３種類の光を用いる場合も、残りの光について不要回折光の発生を回避した回折格子であるため、光利用効率の低下を抑制した光ピックアップを提供できる。
さらに、異なる波長の光束を単一の対物レンズで集光する場合においても、最隣接案内溝を用いトラッキングエラー信号を得ることができ、回折格子の回転調整マージンが大きい３ビームを生成することができる。
なお、本実施形態はＳＦ６の材料を用いたが、使用波長、トラックピッチとトラッキング信号の検出方式や対物レンズの焦点距離に合わせて、回折格子の材料や溝深さ、ピッチを選択すれば良い。
【００２３】
［第２実施形態］
本実施形態は波長の異なる３つの光を３分割にする回折格子を備える光ピックアップを示す。構成や用いた対物レンズ６は、第１実施形態と同様である。
（回折格子）
３つの光を３分割する回折格子の構成を図８に示す。この回折格子９は基板９ａの両面に第一、第二の回折面９ｂ、９ｃが形成されている。片面は第１実施形態で示したような波長の異なる２種類の波長、例えばλ1とλ3に対応した第一の回折面９ｂである。残りの片面にはλ2に対応した第二の回折面９ｃが形成されている。本実施形態の回折格子９の材料はＳＦ６とする。第一の回折面９ｂの溝深さは、第１実施形態と同様４．１５ｕｍとする。このときの各波長の効率は表１に示した。また、第二の回折面９ｃの溝深さは例えば０．９４ｕｍとする。このときの各波長の効率は表４に示す。第一の光源１ａ光は略１００％透過、第二の光源１ｂの光は−１次、０次、＋１次光が１：９．８：１の比率で３分割され、第三の光源１ｃの光は９７％透過する。したがって、第一の回折面９ｂでは、第一と第三の光源１ａ、１ｃの光が３分割され、第二の光源１ｂの光は透過し、第二の回折面９ｃでは第二の光源１ｂの光が３分割され、第一と第三の光源１ａ、１ｃの光が透過するため、不要な回折光を発生させることなく、同一基板を用いて、波長の異なる３つの種類の光を３分割することができる。
表４
2006252739.tif 000032
【００２４】
３分割された光は、それぞれトラックピッチの異なる情報記録媒体上で必要とされるスポット間隔でそれぞれの光情報記録面上に集光される必要がある。
例えば、第一と第二の光源１ａ、１ｂの光に対してはトラックエラー信号に差動プッシュプル法を用い、第三の光源１ｃの光に対しては３ビーム法を用いる。
第一の回折面９ｂのピッチＰは第１実施形態で示した通り、１５０μｍであり、第三の光源１ｃの波長λ3に対しては、トラックピッチＴＰ３に対して１／４トラックずれて回折格子の角度βを調整すると、波長λ1に対しては図６に示すようにトラックピッチＴＰ１に対して１／２トラックずれて０次光の光スポットＳ０と１次回折光の光スポットＳ１が集光している状態となる。第一の光源１ａの光と第三の光源１ｃの光は第二の回折面９ｃは透過する。第二の回折面９ｃは第二の光源１ｂの光のみ３分割する。
回折格子９のピッチを例えば１０６μｍとすると、１次回折角αは０．３６°となる。対物レンズ６の焦点距離ｆが２．４ｍｍの時、Δ2は１５μｍとなり、第二の光源１ｂの光は１／２トラックずれて０次光の光スポットと１次回折光ｎの光スポットが集光している状態となる。
そして、第一、第二の光源１ａ、１ｂの波長λ1、λ2において０次光のプッシュプル信号と±１次回折光のプッシュプル信号の差を演算する差動プッシュプル法を用い、第三の光源１ｃの光においては３ビーム法を用いてトラッキングエラー信号を検出することができる。
【００２５】
（効果）
本実施形態において示した回折格子９は、トラッキングエラー信号のオフセットの発生を低減するための３ビームを用いたトラッキングエラー信号を検出するにあたり、第一及び第二の回折面９ｂ、９ｃだけで３波長の３ビームを生成することができる。
従って、３種類の光に対応した回折格子を同一基板上に形成したり、張り合わせたりすることで容易に一体形成できるため、少ない部品点数と生産工程で光ピックアップを提供することができる。
また不要回折光の発生を回避した回折格子であるため、光利用効率の低下を抑制した光ピックアップを提供できる。
なお、この場合も回折格子の材料としてＳＦ６を用いたが、使用波長、トラックピッチとトラッキング信号の検出方式や対物レンズの焦点距離に合わせて、回折格子の材料や溝深さ、ピッチを選択すれば良い。
【００２６】
［第３実施形態］
（構成）
図９は第３実施形態に係る光ピックアップの全体構成示した概略図である。なお、図１と同一ブロックには同一符号を付して詳細な説明は省略する。
この図９に示す光ピックアップは、上記図１に示した第１実施形態とは、回折格子と対物レンズの構成が異なる。また記録又は再生を行う光情報記録媒体の種類も異なるものとされる。
この場合、３種類の光情報記録媒体として、透明基板厚さｔ１の光情報記録媒体（青色レーザ使用次世代高密度光ディスク）１４と、透明基板の厚さｔ２の光情報記録媒体（ＤＶＤ）１２と、透明基板の厚さｔ３を有する光情報記録媒体（ＣＤ）１３として説明する。ここで、透明基板の厚さｔ１＝０．６ｍｍ、ｔ２＝０．６ｍｍ、ｔ３＝１．２ｍｍである。また、各光情報記録媒体１１、１２、１３のトラックピッチＴＰ１、ＴＰ２、ＴＰ３は、例えばＴＰ１＝０．３２ｕｍ、ＴＰ２＝０．７４ｕｍ、ＴＰ＝１．２ｕｍとする。
また、各光情報記録媒体のトラックピッチＴＰ１、ＴＰ２、ＴＰ３は、例えばＴＰ１＝０．４４ｕｍ、ＴＰ２＝０．７４ｕｍ、ＴＰ３＝１．２ｕｍとする。
またこの場合の対物レンズ２１の開口数は第一の光源１ａの光に対してはＮＡ０．６５、第二の光源１ｂの光に対してはＮＡ０．６５、第三の光源１ｃの光に対しては、ＮＡ０．４５とする。
【００２７】
（回折格子）
次に本実施形態の回折格子の構成を説明するが、本実施形態の回折格子は第本実施形態の回折格子と構成が同じであるため図８を参照しながら説明する。
３つの光を３分割する回折格子２２は図８に示す基板２２ａの両面に第一及び第二の回折面２２ｂ、２２ｃが形成されている。片面には第１実施形態で示したような波長の異なる２種類の波長、例えば波長λ1とλ2に対応した第一の回折面２２ｂである。残りの片面には波長λ3に対応した第二の回折面２２ｃが形成されている。なお、本実施形態の回折格子２２の材料もこれまで同様ＳＦ６とする。
第一の回折面２２ｂの溝深さは０．８７ｍとする。このときの各波長の効率は表５で示した。また第二の回折面２２ｃの溝深さは例えば１０．７８ｕｍとする。このときの各波長の効率は表５で示す。表５より、第一の回折面２２ｂでは、第一と第二の光源１ａ、１ｂの光が３分割され、第三の光源１ｃの光は透過し、第二の回折面２２ｃでは第三の光源１ｃの光が３分割され、第一と第二の光源１ａ、１ｂの光は透過するため、不要な回折光を発生させることなく、同一基板を用いて、波長の異なる３つの種類の光を３分割することができる。
表５
2006252739.tif 000033
【００２８】
３分割された光は、必要とされるスポット間隔でそれぞれの情報記録面上に集光される必要がある。本実施形態では差動プッシュプルを用いたトラッキングエラー信号を検出する。
第一の回折面２２ｂのピッチＰは１０６μｍであり、波長λ1の１次回折角αは０．２２°、λ2の１次回折角αは０．３６°である。Δはそれぞれ９．９ｕｍと１５ｕｍとなる。これは、第一、第二の光源１ａ、１ｂ光に対しては、１／２トラックずれて０次光と１次回折光が集光している状態となる。
第二の回折面２２ｃは、第三の光源１ｃの光のみ３分割する。
回折格子２２のピッチを例えば７７μｍとすると、１次回折角αは０．５８°となる。対物レンズ２１の焦点距離ｆが２．４ｍｍの時、Δは２４．３μｍとなり、第三の光源１ｃの光は１／２トラックずれて０次光と１次回折光が集光している状態となる。
このように第一の回折面２２ｂで第一と第二の光源１ａ、１ｂの光を３分割にし、第二の回折面２２ｃで第三の光源の光を３分割にすることで３種類の波長において差動プッシュプルを用いてトラッキングエラー信号を検出することができる。
また、式１４、１５から、用いるトラックピッチや回折格子はある幅をもって自由に選択することができる。
例えば上記に示したように、ピッチＰが１０６ｕｍ、ｃｏｓβが０．０２４７の場合、トラックエラー信号の理想的な振幅から９０％までの低下を許容値とすると、波長λ1を４０５ｎｍ、波長λ1の光束に対する光記録情報媒体１４のトラックピッチを０．３８〜０．５７ｕｍ、波長λ2を６６０ｎｍ、波長λ2の光束に対する光記録情報媒体１２のトラックピッチを０．６２〜０．９ｕｍであれば、差動プッシュプル法を用いて、トラックエラー信号を検出すれば、０次光と１次回折光の位相差による振幅低減が９０％以内に抑えられた信号を検出することができる。
【００２９】
（効果）
本実施形態で示す回折格子２２は、トラッキングエラー信号のオフセットの発生を低減するため差動プッシュプル信号を用いたトラッキングエラー信号を検出するにあたり、二種類の格子定数で波長の異なる３種類の光を３分割するため、２つの回折面だけで３波長の３ビームを生成することができる。
従って、３種類の光に対応した回折格子を同一基板上に形成したり、張り合わせたりすることで容易に一体形成できるため、少ない部品点数と生産工程で光ピックアップを提供することができる。
また不要回折光の発生を回避した回折格子であるため光利用効率の低下を抑制した光ピックアップを提供できる。
なお、この場合も回折格子の材料としてＳＦ６を用いたが、使用波長、トラックピッチとトラッキング信号の検出方式や対物レンズの焦点距離に合わせて、回折格子の材料や溝深さ、ピッチを選択すれば良い。
【００３０】
［第４実施形態］
回折格子９（２２）は、検出方式に合わせて、０次回折光と１次回折光のトラック信号の位相差を最適にするために、０次回折光と１次回折光の情報記録面上のスポット位置を図４、図５に示したように適切な位置に調整する。調整は光軸を回転軸とした回折格子の回転調整を行う。この時、一体に形成されている場合は、最も波長の短い第一の光源１ａの光の０次回折光と１次回折光の情報記録面上のスポット位置が最適になるように、回転調整を行うことが望ましい。これは、第一の光源１ａの光が０次回折光と１次回折光のスポット間隔Δに対するトラックピッチの比率が小さいためである。この比率が小さいと、回転角度誤差が発生した時の１次回折光のスポット位置ずれが大きく、３ビームを用いたトラック信号の振幅低下の影響が大きくなってしまう。
このように回転角度誤差のマージンが最も小さい光を用いて、一体の回折格子を回転調整することで、安定したトラッキングエラー信号を容易に得ることができる。
第一、第二の回折面９ｂ（２２ｂ）、９ｃ（２２ｃ）が別々の基板上に形成されている場合は、それぞれ回折格子の回転調整をすることができれば、０次回折光と１次回折光の情報記録面上のスポット位置をそれぞれ最適に調整でき、安定したトラッキングエラー信号を得ることができる。
【００３１】
［第５実施形態］
次に第５実施形態に係る光ピックアップについて説明する。
（回折格子）
図１０（ａ）に示すように回折格子３１は、３つの基板３２ａ、３３ａ、３４ａに夫々格子定数の異なる第一、第二、第三の回折面３２ｂ、３３ｂ、３４ｂが形成されている。この場合、第一の回折面３２ｂは第一の光源１ａの光を３ビームに分割し、第二、第三の光源１ｂ、１ｃ光を透過する。第二の回折面３３ｂは第二の光源１ｂの光を３ビームに分割し、第一、第三の光源１ａ、１ｃ光を透過する。第三の回折面３４ｂは第三の光源１ｃの光を３ビームに分割し、第一、第二の光源１ａ、１ｂの光を透過する。この場合も回折格子の材料はＳＦ６とする。回折面の溝深さと、各波長における回折効率を表６に示す。
また、回折格子３１は、図１０（ｂ）に示すように、第二、第三の回折面３３ｂ、３４ｂを基板３４ａの両面に貼り合わせるようにして構成することも可能である。
【００３２】
（効果）
本実施形態の回折格子は、不要な回折光を発生させることなく、波長の異なる３つの種類の光を３分割することができる。
また、それぞれ固有に格子定数を設定できるため、各波長において光情報記録媒体の種類に合わせて検出方式を自由に選択できる。また光記録情報装置のシークずれや分割受光素子間のクロストーク等のマージンを広く取るような回折格子、製造上容易に作成可能な回折格子といったように、設計の自由度を広くすることができる。
さらに、個々に回転角度の調整が可能なため、０次回折光と１次回折光の情報記録面上のスポット位置をそれぞれ最適に調整でき、安定したトラッキングエラー信号を得ることができる。
また、例えば回転角度調整誤差のマージンが広い第二、第三の回折面を同一基板上に形成し、一体に回転角度調整を可能としてもよい。それぞれ個々の基板に形成するよりは、１つの格子の方向を調整することで、他方の格子の方向も好適な方向に設定されるため、回折格子の調整に要する時間を短縮することができる。
表６
2006252739.tif 000034
【００３３】
［第６実施形態］
次に第６実施形態に係る光ピックアップについて説明する。
第６実施形態に係る光ピックアップは波長の異なる３つの光を３分割する回折格子を備える。なお、構成や用いた対物レンズは第１実施形態と同様であるため図示は省略する。
（回折格子）
本実施形態の回折格子は図２に示すように基板９ａの一面だけに、回折面９ｂが形成されている。材料はＳＦ６としたときの、溝深さに対する各波長の効率を図１１に示す。
図１１より溝深さを５．０９μｍとするときの各波長の効率を表７に示す。第一、第二、第三の光はそれぞれ、−１次、０次、＋１次光が１：８．４：１、１：９．８：１、１：７．５：１の比率で３分割される。単一の回折面で波長の異なる３つの種類の光を適度な回折効率で、３分割にすることができる。
表７
2006252739.tif 000035
３分割された光はそれぞれトラックピッチの異なる情報記録媒体上で、検出方式に合わせて必要とされるスポット間隔と角度で情報記録面上に集光される必要がある。
例えばピッチを１５０ｕｍとすると、第三の光源１ｃの光に対しては、１／４トラック第一の光源１ａの光に対しては１／２トラックずれて０次光と１次回折光が集光している状態となるため、それぞれ３ビーム法と差動プッシュプル法でトラッキングエラー信号を得ることができる。しかしながら、第二の光源１ｂの光に対しては３／８トラック程度ずれて、０次光と１次回折光が集光している状態となる。そのため、３ビーム法の場合は１／４トラック、差動プッシュプル法の場合は１／２トラックずれて０次光と１次回折光が集光している状態になるように回折格子の回転角度を調整すればよい。
本実施形態では、第二の光源１ｂの光のみ異なる角度に調整しているが、各波長に応じて回転角度を切り換えても良い。回転角度の切り換えは、組付け時に使用波長に応じた角度を設定してもよい。また、光記録情報装置が動作するごとに、トラッキングエラー信号の振幅が最大になるよう調整すれば、常により安定したトラッキングエラー信号を得ることができる。
【００３４】
（効果）
本実施形態で示す回折格子は、トラッキングエラー信号のオフセットの発生を低減するための３ビームを用いたトラッキングエラー信号を検出するにあたり、一種類の格子定数で波長の異なる３種類の光を３分割するため、単一の回折面だけ備えていればよく、少ない部品点数で光ピックアップを提供することができる。
信号の記録、再生するため光情報記録装置が動作するたびに、回折格子の回転角度を調整するため、常に安定したトラッキングエラー信号を得ることができる。
【００３５】
［第７実施形態］
図１２は本実施形態の光情報記録装置の構成を示した図である。
この図１２に示す光情報記録装置は、前記第１実施形態から第６実施形態のいずれかの光ピックアップを用いて、光記録情報媒体に対する情報の再生、記録、消去のうちの、少なくとも一つを行う装置である。
光記録再生装置はスピンドルモータ４２、送りモータ４４および光学ピックアップ４１等により概略構成されており、これらは光記録再生装置全体を制御するシステムコントローラ４６により制御される。そして、光ピックアップのトラッキング方向への移動は、送りモータ４４とで構成される制御駆動手段により行われる。たとえば、光記録情報媒体４０を再生する場合、システムコントローラ４６からのコントロール信号がサーボ制御回路４５と変復調回路４３に供給される。
サーボ制御回路４５では、スピンドルモータ４２を設定された回転数で回転させるとともに送りモータ４４を駆動する。
変復調回路４３には、光ピックアップ４１の光検出器により検出されたフォーカシングエラー信号、トラッキングエラー信号および光記録情報媒体４０の何処を読み出しているかの位置情報等が供給される。フォーカシングエラー信号およびトラッキングエラー信号はシステムコントローラ４６を介してサーボ制御回路４５に供給される。
サーボ制御回路４５は、フォーカシング制御信号によってアクチュエータのフォーカシングコイルを駆動し、トラッキング制御信号によってアクチュエータのトラッキングコイルを駆動する。トラッキング制御信号の低域成分はシステムコントローラ４６を介してサーボ制御回路４５に供給され、送りモータ４４を駆動する。これらによって、フォーカシングサーボ、トラッキングサーボおよび送りサーボのフィードバックサーボが行われる。
また、光記録情報媒体４０の何処を読み出しているかの位置情報は変復調回路４３により処理され、スピンドル制御信号としてスピンドルモータ４２に供給され、光記録情報媒体４０の再生位置に応じた所定の回転数に制御駆動され、ここから実際の再生が開始される。そして、変復調回路４３により処理されて復調された再生データは外部回路４７を介して外部に伝送される。
【００３６】
データを記録する場合、フォーカシングサーボ、トラッキングサーボおよび送りサーボのフィードバックサーボをかけるまでは再生と同様の過程を経る。
外部回路４７を介して入力される入力データを光記録情報媒体４０の何処に記録するかのコントロール信号が、システムコントローラ４６からサーボ制御回路４５および変復調回路４３に供給される。
サーボ制御回路４５では、スピンドルモータ４２を所定の回転数に制御するとともに、送りモータ４４を駆動して光ピックアップ４１を情報記録位置に移動させる。
また、外部回路４７を介して変復調回路４３に入力された入力信号は、記録フォーマットに基づく変調が行われ、光ピックアップ４１に供給される。光ピックアップ４１では出射光の変調および出射光パワーが制御されて、光記録情報媒体４０への記録が開始される。
再生専用の光再生装置および記録と再生の両方可能な光記録再生装置に具備される光ピックアップ４１に本発明のピックアップが構成されていれば、波長の異なる２種類以上の光情報記録媒体を安定に記録、再生、消去することができ、かつ小型で部品点数や調整工程が少ない光情報記録装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光ピックアップの全体構成を示した概略図。
【図２】回折格子の構造を示した図。
【図３】回折格子の溝深さｄの変化に対する回折効率の変化を示した図。
【図４】差動プッシュプル法を用いた場合の０次光と１次回折光の関係を示した図。
【図５】３ビーム法を用いる場合の０次光と１次回折光の関係を示した図。
【図６】光情報記録媒体上の光スポットの関係を示した図。
【図７】光情報記録媒体上の光スポットの関係を示した図。
【図８】回折格子の構造を示した図。
【図９】第３実施形態に係る光ピックアップの全体構成を示した概略図。
【図１０】回折格子の構造を示した図。
【図１１】回折格子の溝深さｄの変化に対する回折効率の変化を示した図。
【図１２】光情報記録装置の構成を示した図。
【図１３】単一の対物レンズでＣＤとＤＶＤの光情報記録媒体上に３ビームを集光させたときの光スポットの位置関係を示した図。
【符号の説明】
【００３８】
１  半導体レーザ、２  コリメートレンズ、３  ビームスプリッタ、４  プリズム、５  １／４波長板、６  ２１  対物レンズ、８  検出レンズ、９  ２２  回折格子、９ａ  基板、９ｂ  ９ｃ  ２２ｂ  ２２ｃ  ３２ｂ  ３３ｂ  ３４ｂ  回折面、１０  受光素子、１１  １２  １３  １４  ４０  光情報記録媒体、４１  光ピックアップ、４２  スピンドルモータ、４３  変復調回路、４４  送りモータ、４５  サーボ制御回路、４６  システムコントローラ、５７  外部回路
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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