(57)【要約】【課題】２つの波長のレーザ光を出射する光源を用いても光ディスクに集束する短波長のレーザ光のスポット径と長波長のレーザ光のスポットの光強度とを両立することができる光ピックアップ装置及び光ディスク装置を提供することを目的とする。【解決手段】短波長の第１レーザ光及び長波長の第２レーザ光を出射する光源１と、中央領域３１とその両側に隣接する第１、第２周辺領域３２、３３とを有し第１レーザ光を０次光及び±１次光に回折する第１回折格子２ａと、第１、第２レーザ光を光ディスク２０に集束する対物レンズ８と、を備え、中央領域３１の回折格子位相は、第１、第２周辺領域３２、３３の回折格子位相に対してそれぞれほぼ＋９０度、−９０度異なり、第１レーザ光の０次光の回折効率は、中央領域３１の方が第１、第２周辺領域３２、３３よりも小さい光ピックアップ装置とした。【選択図】図１
2008123634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の波長の第１レーザ光及び前記第１の波長よりも長い第２の波長の第２レーザ光を光ディスクに向けて出射する光源と、
中央領域と前記中央領域の一方の側に隣接する第１周辺領域と前記第１周辺領域とは反対側に隣接する第２周辺領域とを有し前記第１レーザ光を回折して０次光及び±１次光に分離する回折格子と、
前記回折格子を通過した前記第１レーザ光及び前記第２レーザ光を前記光ディスクに集束する対物レンズと、を備え、
前記中央領域の回折格子位相は、前記第１周辺領域の回折格子位相に対してほぼ＋９０度、前記第２周辺領域の回折格子位相に対してほぼ−９０度異なり、
前記中央領域を通過した前記第１レーザ光の０次光の回折効率は、前記第１周辺領域及び前記第２周辺領域を通過した前記第１レーザ光の０次光の回折効率よりも小さいことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記中央領域の回折格子深さは、前記第１周辺領域及び前記第２周辺領域の回折格子深さとは異なることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記中央領域の回折格子深さは、前記第１周辺領域及び前記第２周辺領域の回折格子深さよりも大きいことを特徴とする請求項２記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記回折格子は、前記回折格子を通過する前記第１レーザ光の０次光の中央部分の光強度を周辺部分よりも減じる光強度分布変換素子を兼ねたことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記回折格子は、縞状にほぼ平行に配列される凹凸を形成する凹凸部材と前記凹凸部材が形成する凹凸を充填する充填部材とを備えて構成され、前記第１の波長において前記凹凸部材の屈折率と前記充填部材の屈折率には差があり、前記第２の波長において前記凹凸部材の屈折率と前記充填部材の屈折率とはほぼ等しいことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記凹凸部材または前記充填部材の少なくとも一方は、前記第１の波長及び第２の波長以外の所定の波長域に光吸収を持つことを特徴とする請求項５記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記光吸収を持つ前記凹凸部材または前記充填部材は、前記所定の波長域に光吸収を持つ有機物を含有することを特徴とする請求項６記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記回折格子を形成する透明基板と、第２の凹凸を形成する第２凹凸部材と前記第２凹凸部材が形成する第２の凹凸を充填する第２充填部材とを有する第２回折格子と、前記第２回折格子を形成する第２透明基板と、を備え、前記透明基板と前記第２透明基板とで前記回折格子及び前記第２回折格子を挟んだことを特徴とする請求項５記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
前記第１の波長において前記第２凹凸部材の屈折率と前記第２充填部材の屈折率はほぼ等しく、前記第２の波長において前記第２凹凸部材の屈折率と前記第２充填部材の屈折率には差があることを特徴とする請求項８記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
前記第２凹凸部材または前記第２充填部材の少なくとも一方は、前記第１の波長及び第２の波長以外の第２の波長域に光吸収を持つことを特徴とする請求項９記載の光ピックアップ装置。
【請求項１１】
前記第２の波長域に光吸収を持つ前記第２凹凸部材または前記第２充填部材は、前記第２の波長域に光吸収を持つ第２有機物を含有することを特徴とする請求項１０記載の光ピックアップ装置。
【請求項１２】
前記中央領域を通過した０次光の回折効率は、ほぼ０％以上８０％以下であることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項１３】
前記中央領域と前記第１周辺領域及び前記第２周辺領域との境界は、前記レーザ光が前記光ディスクに集束する位置における前記光ディスクの円周の接線方向に対応する方向に延びることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項１４】
前記中央領域、前記第１周辺領域及び前記第２周辺領域の回折格子延伸方向は、前記レーザ光が前記光ディスクに集束する位置における前記光ディスクの半径方向に対応する方向であることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項１５】
前記中央領域の幅は前記第１レーザ光が入射する幅に対し、前記光ディスクの半径方向に対応する方向で１０％以上４０％以下であることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項１６】
前記第１レーザ光はＤＶＤ用のレーザ光であり、前記第２レーザ光はＣＤ用のレーザ光であることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項１７】
前記第１レーザ光は、前記回折格子で０次光及び±１次光に分離され且つ前記第２回折格子でほぼそのまま通過して前記光ディスクに向かい、前記第２レーザ光は、前記回折格子でほぼそのまま通過し且つ前記第２回折格子で０次光及び±１次光に分離されて前記光ディスクに向かうことを特徴とする請求項９記載の光ピックアップ装置。
【請求項１８】
前記光源から出射された発散光の前記第１レーザ光及び前記第２レーザ光をほぼ平行光に変換するコリメートレンズを備え、前記光源と前記コリメートレンズとの間に前記回折格子を配置し、前記回折格子は前記第２レーザ光については透過させ、また、前記コリメートレンズは、前記光ディスクに集束する前記第２レーザ光のスポットの光強度が前記光ディスクに情報を記録するために必要な光強度以上となるように、前記光源に近づけて配置されていることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項１９】
前記回折格子の前記中央領域、前記第１周辺領域及び前記第２周辺領域を通過した前記第２レーザ光の０次光の回折効率は、ほぼ１００％であることを特徴とする請求項１８記載の光ピックアップ装置。
【請求項２０】
第１の波長の第１レーザ光及び前記第１の波長よりも長い第２の波長の第２レーザ光を光ディスクに向けて出射する光源と、
中央領域と前記中央領域の一方の側に隣接する第１周辺領域と前記第１周辺領域とは反対側に隣接する第２周辺領域とを有し前記第１レーザ光を回折して０次光及び±１次光に分離する回折格子と、
前記回折格子から出射された前記第１レーザ光及び前記第２レーザ光をほぼ平行光に変換するコリメートレンズと、
前記平行光を前記光ディスクに集束する光に変換する対物レンズと、を備え、
前記中央領域の回折格子位相は、前記第１周辺領域の回折格子位相に対してほぼ＋９０度、前記第２周辺領域の回折格子位相に対してほぼ−９０度異なり、
前記中央領域を通過した前記第１レーザ光の０次光の回折効率は、前記第１周辺領域及び前記第２周辺領域を通過した前記第１レーザ光の０次光の回折効率よりも小さいことを特徴とする光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パーソナルコンピュータ、ノートブック型コンピュータ等の電子機器に搭載される光ピックアップ装置及び光ディスク装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光ピックアップ装置は光ディスクの高記録密度化に対応したり、光ディスク装置の小型、薄型化に伴って小型、薄型化に対応したり改善されてきた。
【０００３】
図１５は従来の光ピックアップ装置の光学系を示す図である。光ディスク１２０は、ＤＶＤまたはＣＤとする。光源１０１はＤＶＤ用の第１の波長（約６５０ｎｍ）の第１レーザ光及びＣＤ用の第２の波長（約７８０ｎｍ）の第２レーザ光を光ディスク１２０に向けて出射する。
【０００４】
回折素子１０２は第１レーザ光を回折して０次光と±１次光に分離し、第２レーザ光をそのまま通過させる回折格子１０２ａと、第１レーザ光をそのまま通過させて第２レーザ光を回折して０次光と±１次光に分離する第２回折格子１０２ｂとを備える。回折格子１０２ａはＤＶＤ用の回折格子、第２回折格子１０２ｂはＣＤ用の回折格子である。第１レーザ光の０次光と±１次光及び第２レーザ光の０次光と±１次光はそれぞれ光ディスク１２０で反射されて受光器１１０に入射し、トラッキング制御に用いられる。
【０００５】
ビームスプリッタ１０３は内部に斜面１０３ａを有し、斜面１０３ａには偏光分離膜１０３ｂが形成されている。偏光分離膜１０３ｂは、光源１０１から出射されたレーザ光の大半を透過して光ディスク１２０に向かわせ、一部のみを反射させ第２受光器１１１に向かわせる。また、偏光分離膜１０３ｂは、光ディスク１２０で反射されたレーザ光を反射させて受光器１１０に向かわせる。
【０００６】
反射ミラー１０４は光路を折り曲げることで光学系が占有する面積を小さくして光ピックアップ装置の大きさを小さくする。
【０００７】
コリメートレンズ１０５は発散光であった光源１０１から出射されたレーザ光をほぼ平行光に変換するレンズである。
【０００８】
１／４波長板１０６は、直線偏光であった光源１０１から出射されたレーザ光を円偏光に変換する。また、１／４波長板１０６は、円偏光であった光ディスク１２０で反射されたレーザ光を光源１０１から出射されたレーザ光に対して９０度ずれた直線偏光に変換する。
【０００９】
立ち上げプリズム１０７は、光ディスク１２０にほぼ平行であった光源１０１から出射されたレーザ光を光ディスク１２０に対してほぼ直角に立ち上げるためのプリズムである。
【００１０】
対物レンズ１０８は、コリメートレンズ１０５で平行光に変換されたレーザ光を光ディスク１２０の記録面に集束する光に変換するレンズである。対物レンズ１０８は、表面からの距離が異なるＤＶＤとＣＤの記録面それぞれに集光するように構成されている。
【００１１】
検出レンズ１０９は、円筒レンズまたは円柱レンズである。検出レンズ１０９は、光ディスク１２０で反射されビームスプリッタ１０３で分離されたレーザ光を、光軸を含んで直交する２つの断面で焦点距離が異なる光に変換して、レーザ光に非点収差を与える。非点収差を与えられたレーザ光は受光器１１０に入射し、フォーカス制御に用いられる。
【００１２】
受光器１１０は光源１０１から出射され光ディスク１２０で反射されたレーザ光を受光する。受光器１１０は、複数の受光部を有し、それぞれの受光部で受光した光量に応じてトラッキング制御、フォーカス制御、光ディスク１２０に記録された情報の再生等に用いられる電気信号を出力する。
【００１３】
第２受光器１１１は、光源１０１から出射されたレーザ光の一部を受光する。第２受光器１１１は、その受光した光量に応じて光源１０１が出射するレーザ光の出力の制御に用いられる電気信号を出力する。
【００１４】
（特許文献１）、（特許文献２）には、回折格子１０２ａの例が記されている。
【特許文献１】特開２００４−１４５９１５号公報
【特許文献２】特開平８−８７７７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
一般にコリメートレンズの位置を光源から遠ざけると、光ディスクに集束するスポット径は小さくなり、光ディスクに対する記録や再生の特性が良くなる。しかし、逆に光源から取り込むことができる光量が少なくなり、光ディスクに集束するスポットの光強度が小さくなる。そのため、光ディスクに対して高倍速で情報を記録するために必要な光強度を確保するためには、光源から出射されるレーザ光の出力を上げる必要がある。短波長のレーザ光に対しては、光ディスクに集束するスポット径を小さくして光ディスクに対する記録や再生の特性を良くすることがより強く求められる。一方、長波長のレーザ光に対しては、光ディスクに集束するスポットの光強度を十分確保して高倍速で光ディスクに情報を記録することが求められる。
【００１６】
短波長のレーザ光を出射する光源と長波長のレーザ光を出射する光源とが別々に設けられる光ピックアップ装置の場合、短波長のレーザ光を出射する光源はコリメートレンズから遠ざけて配置される。また、長波長のレーザ光を出射する光源はコリメートレンズに近づけて配置される。このようにして、短波長のレーザ光に対する要求と長波長のレーザ光に対する要求とが両立される。
【００１７】
ところが、１つの光源で２つの波長のレーザ光を出射させる場合、光ディスクに集束する短波長のレーザ光のスポット径を小さくするためにコリメートレンズを光源から遠ざける。ところが、光ディスクに集束する長波長のレーザ光のスポットの光強度を十分確保するために光源から出射されるレーザ光の出力を上げようとすると、光源は発熱量が大きくなり温度が上がって動作が不安定になることがある。そのため、光ディスクに集束する長波長のレーザ光のスポットの光強度を十分に上げられないという問題があった。
【００１８】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、２つの波長のレーザ光を出射する光源を用いても光ディスクに集束する短波長のレーザ光のスポット径と長波長のレーザ光のスポットの光強度とを両立することができる光ピックアップ装置及び光ディスク装置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】
【００１９】
上記目的を達成するために本発明は、第１の波長の第１レーザ光及び前記第１の波長よりも長い第２の波長の第２レーザ光を光ディスクに向けて出射する光源と、中央領域と前記中央領域の一方の側に隣接する第１周辺領域と前記第１周辺領域とは反対側に隣接する第２周辺領域とを有し前記第１レーザ光を回折して０次光及び±１次光に分離する回折格子と、前記回折格子を通過した前記第１レーザ光及び前記第２レーザ光を前記光ディスクに集束する対物レンズと、を備え、前記中央領域の回折格子位相は、前記第１周辺領域の回折格子位相に対してほぼ＋９０度、前記第２周辺領域の回折格子位相に対してほぼ−９０度異なり、前記中央領域を通過した前記第１レーザ光の０次光の回折効率は、前記第１周辺領域及び前記第２周辺領域を通過した前記第１レーザ光の０次光の回折効率よりも小さいことを特徴とする光ピックアップ装置とした。
【００２０】
回折格子は位相をずらした中央領域、第１周辺領域及び第２周辺領域を有する構成であり、光ディスク上の第１レーザ光のスポットがトラックからずれても安定したトラッキング制御用の信号出力を得ることができる。このように回折格子は第１レーザ光を回折してトラッキング制御用の光束を生成するのに適した構成である。そして、回折格子をそのまま通過する０次光の第１レーザ光の光量は中央領域を通過した光強度が第１周辺領域及び第２周辺領域を通過した光強度よりも相対的に弱められている。このように回折格子を光強度分布を変換する素子としても用いている。このような中央部分の光強度が弱められた光強度分布を持つ光束が光ディスクで集束すると、弱められていない光強度分布を持つ光束よりも、光ディスクに集束するスポット径をより小さくすることができる。したがって、その小さくできる分を第２レーザ光の光強度に振り分けることができるため、光ディスクに集束する第２レーザ光のスポットの光強度を確保することができる。
【００２１】
また、中央領域と０次光の光強度を弱める部分とを一致させたことで、回折された第１レーザ光の位相分布と光強度分布とが一致し、全体の系が複雑となって予期せぬ不具合が生じることを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の光ピックアップ装置は、光ディスクに集束する短波長のレーザ光のスポット径を小さく保ったまま、光ディスクに集束する長波長のレーザ光のスポットの光強度を確保することができる。そのため、２つの波長のレーザ光を出射する光源を用いても短波長のレーザ光での記録や再生の特性と長波長のレーザ光での高倍速での記録とを両立することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の請求項１の発明は、第１の波長の第１レーザ光及び第１の波長よりも長い第２の波長の第２レーザ光を光ディスクに向けて出射する光源と、中央領域と中央領域の一方の側に隣接する第１周辺領域と第１周辺領域とは反対側に隣接する第２周辺領域とを有し第１レーザ光を回折して０次光及び±１次光に分離する回折格子と、回折格子を通過した第１レーザ光及び第２レーザ光を光ディスクに集束する対物レンズと、を備え、中央領域の回折格子位相は、第１周辺領域の回折格子位相に対してほぼ＋９０度、第２周辺領域の回折格子位相に対してほぼ−９０度異なり、中央領域を通過した第１レーザ光の０次光の回折効率は、第１周辺領域及び第２周辺領域を通過した第１レーザ光の０次光の回折効率よりも小さい光ピックアップ装置である。
【００２４】
回折格子は位相をずらした中央領域、第１周辺領域及び第２周辺領域を有する構成であり、光ディスク上の第１レーザ光のスポットがトラックからずれても安定したトラッキング制御用の信号出力を得ることができる。このように回折格子は第１レーザ光を回折してトラッキング制御用の光束を生成するのに適した構成である。そして、回折格子をそのまま通過する０次光の第１レーザ光の光量は中央領域を通過した光強度が第１周辺領域及び第２周辺領域を通過した光強度よりも相対的に弱められている。このように回折格子を光強度分布を変換する素子としても用いている。このような中央部分の光強度が弱められた光強度分布を持つ光束が光ディスクで集束すると、弱められていない光強度分布を持つ光束よりも、光ディスクに集束するスポット径をより小さくすることができる。したがって、その小さくできる分を第２レーザ光の光強度に振り分けることができるため、光ディスクに集束する第２レーザ光のスポットの光強度を確保することができる。
【００２５】
また、中央領域と０次光の光強度を弱める部分とを一致させたことで回折された第１レーザ光の位相分布と光強度分布とが一致し、全体の系が複雑となって予期せぬ不具合が生じることを防ぐことができる。
【００２６】
したがって、本発明の光ピックアップ装置は、光ディスクに集束する短波長のレーザ光のスポット径を小さく保ったまま、光ディスクに集束する長波長のレーザ光のスポットの光強度を確保することができる。そのため、２つの波長のレーザ光を出射する光源を用いても短波長のレーザ光での記録や再生の特性と長波長のレーザ光での高倍速での記録とを両立することができる。
【００２７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、中央領域の回折格子深さは、第１周辺領域及び第２周辺領域の回折格子深さとは異なる光ピックアップ装置である。
【００２８】
０次光の回折効率は、回折格子深さが０の場合、１００％であり、回折格子深さが大きくなるにつれて回折効率は０％に向かって小さくなる。さらに回折格子深さが大きくなると０次光の回折効率は１００％に向けて大きくなる。このように回折効率は回折格子深さに対して周期的に変化する。したがって、０次光の回折効率は、回折格子深さを変えることで変えることができる。よって、中央領域の回折格子深さと第１周辺領域及び第２周辺領域の回折格子深さを異ならせることで所定の回折効率を実現できる。
【００２９】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、中央領域の回折格子深さは、第１周辺領域及び第２周辺領域の回折格子深さよりも大きい光ピックアップ装置である。
【００３０】
回折格子深さが０から大きくなり最初に０次光の回折効率が０％になるまでの範囲内にある場合、回折格子深さが大きくなるほど回折効率は１００％から０％に向かって小さくなる。その範囲内において中央領域の回折格子深さを第１周辺領域及び第２周辺領域の回折格子深さよりも大きくすることで、中央領域の０次光の回折効率は第１周辺領域及び第２周辺領域の０次光の回折効率よりも小さくすることができる。この範囲内の回折格子深さの場合が、回折格子深さが最も小さい場合である。回折格子深さが小さいため、精度良く回折格子を製造することができる。そのため、光ピックアップ装置の記録や再生の特性を良くすることができる。また、製造に要する時間が短いので安価な回折格子とすることができるため、安価な光ピックアップ装置とすることができる。
【００３１】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、回折格子は、回折格子を通過する第１レーザ光の０次光の中央部分の光強度を周辺部分よりも減じる光強度分布変換素子を兼ねた光ピックアップ装置である。
【００３２】
光強度分布変換素子を別個に設ける必要がないので安価な光ピックアップ装置とすることができる。
【００３３】
請求項５の発明は、請求項１の発明において、回折格子は、縞状にほぼ平行に配列される凹凸を形成する凹凸部材と凹凸部材が形成する凹凸を充填する充填部材とを備えて構成され、第１の波長において凹凸部材の屈折率と充填部材の屈折率には差があり、第２の波長において凹凸部材の屈折率と充填部材の屈折率とはほぼ等しい光ピックアップ装置である。
【００３４】
回折格子は、第１レーザ光を回折して０次光と±１次光に分離し、第２レーザ光をそのまま透過させる波長選択回折格子とすることができる。この波長選択回折格子は２つの波長のレーザ光を出射する光源を用いても第１レーザ光のみを回折することができるので、第１レーザ光に対して最適な性能を持たせることができる。
【００３５】
請求項６の発明は、請求項５の発明において、凹凸部材または充填部材の少なくとも一方は、第１の波長及び第２の波長以外の所定の波長域に光吸収を持つ光ピックアップ装置である。
【００３６】
光吸収を持つ部材において所定の波長域に近い波長ほど波長に対する屈折率の変化が大きい。したがって、凹凸部材または充填部材の少なくとも一方を光吸収を持つ部材として回折格子を構成することで、凹凸部材と充填部材のうち一方を波長に対する屈折率の変化が大きい部材、他方をそれほど大きくない部材として組み合わせることができる。そのような組み合わせとすることにより、第１の波長において凹凸部材の屈折率と充填部材の屈折率には差があり、第２の波長において凹凸部材の屈折率と充填部材の屈折率とはほぼ等しい回折格子とすることができる。
【００３７】
請求項７の発明は、請求項６の発明において、光吸収を持つ凹凸部材または充填部材は、所定の波長域に光吸収を持つ有機物を含有する光ピックアップ装置である。
【００３８】
所定の波長域に光吸収を持つ有機物をベース材料に含有させることで、所定の波長域に光吸収を持つ部材を構成することができる。所定の波長域に光吸収を持つ有機物には多数の種類があり、ベース材料と組み合わせることで、さまざまな屈折率の凹凸部材または充填部材を作り出すことができ、設計が容易となる。
【００３９】
請求項８の発明は、請求項５の発明において、回折格子を形成する透明基板と、第２の凹凸を形成する第２凹凸部材と第２凹凸部材が形成する第２の凹凸を充填する第２充填部材とを有する第２回折格子と、第２回折格子を形成する第２透明基板と、を備え、透明基板と第２透明基板とで回折格子及び第２回折格子を挟んだ光ピックアップ装置である。
【００４０】
回折格子と第２回折格子とは透明基板と第２透明基板とに挟まれるため、傷が入りにくい。
【００４１】
請求項９の発明は、請求項８の発明において、第１の波長において第２凹凸部材の屈折率と第２充填部材の屈折率はほぼ等しく、第２の波長において第２凹凸部材の屈折率と第２充填部材の屈折率には差がある光ピックアップ装置である。
【００４２】
第２回折格子は、第１レーザ光をそのまま透過させ、第２レーザ光を回折して０次光と±１次光に分離する波長選択回折格子とすることができる。この波長選択回折格子は２つの波長のレーザ光を出射する光源を用いても第２レーザ光のみを回折することができるので、第２レーザ光に対して最適な性能を持たせることができる。したがって、回折格子と第２回折格子とを組み合わせることで、第１レーザ光に対しても第２レーザ光に対しても最適な性能を持たせることができる。
【００４３】
請求項１０の発明は、請求項９の発明において、第２凹凸部材または第２充填部材の少なくとも一方は、第１の波長及び第２の波長以外の第２の波長域に光吸収を持つ光ピックアップ装置である。
【００４４】
第２凹凸部材または第２充填部材の少なくとも一方を光吸収を持つ部材として第２回折格子を構成することで、第２凹凸部材と第２充填部材のうち一方を波長に対する屈折率の変化が大きい部材、他方をそれほど大きくない部材として組み合わせることができる。そのような組み合わせとすることにより、第１の波長において第２凹凸部材の屈折率と第２充填部材の屈折率とはほぼ等しく、第２の波長において第２凹凸部材の屈折率と第２充填部材の屈折率には差がある第２回折格子とすることができる。
【００４５】
請求項１１の発明は、請求項１０の発明において、第２の波長域に光吸収を持つ第２凹凸部材または第２充填部材は、第２の波長域に光吸収を持つ第２有機物を含有する光ピックアップ装置である。
【００４６】
第２の波長域に光吸収を持つ第２有機物をベース材料に含有させることで、第２の波長域に光吸収を持つ部材を構成することができる。第２の波長域に光吸収を持つ第２有機物には多数の種類があり、ベース材料と組み合わせることで、さまざまな屈折率の第２凹凸部材または第２充填部材を作り出すことができ、設計が容易となる。
【００４７】
請求項１２の発明は、請求項１の発明において、中央領域を通過した０次光の回折効率は、ほぼ０％以上８０％以下である光ピックアップ装置である。
【００４８】
第１レーザ光の０次光の回折効率が８０％以下であれば、第１レーザ光の光ディスク上のスポット径と第２レーザ光の出力を両立できるコリメートレンズ位置を見出すことができる。
【００４９】
請求項１３の発明は、請求項１の発明において、中央領域と第１周辺領域及び第２周辺領域との境界は、レーザ光が光ディスクに集束する位置における光ディスクの円周の接線方向に対応する方向に延びる光ピックアップ装置である。
【００５０】
光ディスク上の第１レーザ光のスポット径はトラック横断方向である光ディスクの半径方向で小さいことが望ましい。境界が光ディスクの円周の接線方向に対応する方向に延びるように中央領域と第１周辺領域及び第２周辺領域が配置されることで、スポット径は光ディスクの半径方向で小さくすることができる。
【００５１】
また、第１周辺領域、中央領域、第２周辺領域で回折された＋１次光は、トラッキング制御をするためには、同一トラック上をトラック横断方向に配列されることが望ましい。−１次光も同じである。境界が光ディスクの円周の接線方向に対応する方向に延びるように中央領域と第１周辺領域及び第２周辺領域が配置されることで、±１次光が同一トラック上をトラック横断方向に配列される。
【００５２】
この  ように、中央領域、第１周辺領域及び第２周辺領域の配置は、光強度分布を変換する素子として要求される配置と回折格子として要求される配置とが一致するために、回折格子は光強度分布を変換する素子を兼ねることができる。
【００５３】
請求項１４の発明は、請求項１の発明において、中央領域、第１周辺領域及び第２周辺領域の回折格子延伸方向は、レーザ光が光ディスクに集束する位置における光ディスクの半径方向に対応する方向である光ピックアップ装置である。
【００５４】
０次光と±１次光とは、０次光を中心に＋１次光と−１次光とが点対称な位置になるように配列する。また、０次光と±１次光は回折格子延伸方向と直角な方向に配列される。したがって、０次光と±１次光とは光ディスク上の同一トラックに配列される。
【００５５】
請求項１５の発明は、請求項１の発明において、中央領域の幅は第１レーザ光が入射する幅に対し、光ディスクの半径方向に対応する方向で１０％以上４０％以下である光ピックアップ装置である。
【００５６】
中央領域の幅を１０％以上とすることで、トラッキング制御に必要な中央領域の第１周辺領域及び第２周辺領域に対する必要最低限の補正量を確保することができる。また、４０％以下とすることで過大にならない程度の補正量を確保することができる。
【００５７】
請求項１６の発明は、請求項１の発明において、第１レーザ光はＤＶＤ用のレーザ光であり、第２レーザ光はＣＤ用のレーザ光である光ピックアップ装置である。
【００５８】
ＤＶＤ用のレーザ光とＣＤ用のレーザ光を出射する光源を用いてもＤＶＤに対する記録や再生の特性とＣＤ用のレーザ光の出力とを両立することができる。
【００５９】
請求項１７の発明は、請求項９の発明において、第１レーザ光は、回折格子で０次光及び±１次光に分離され且つ第２回折格子でほぼそのまま通過して光ディスクに向かい、第２レーザ光は、回折格子でほぼそのまま通過し且つ第２回折格子で０次光及び±１次光に分離されて光ディスクに向かう光ピックアップ装置である。
【００６０】
第１レーザ光は回折格子でのみ０次光と±１次光に分離されて光ディスクに向かう。そのため、第２回折格子の影響を受けない。一方、第２レーザ光は第２回折格子でのみ０次光と±１次光に分離されて光ディスクに向かう。そのため、回折格子の影響を受けない。
【００６１】
請求項１８の発明は、請求項１の発明において、光源から出射された発散光の第１レーザ光及び第２レーザ光をほぼ平行光に変換するコリメートレンズを備え、光源とコリメートレンズとの間に回折格子を配置し、回折格子は第２レーザ光については透過させ、また、コリメートレンズは、光ディスクに集束する第２レーザ光のスポットの光強度が光ディスクに情報を記録するために必要な光強度以上となるように、光源に近づけて配置されている光ピックアップ装置である。
【００６２】
中央部分の光強度が弱められた光強度分布を持つ光束が光ディスクで集束すると、弱められていない光強度分布を持つ光束よりも、光ディスクに集束するスポット径をより小さくすることができる。したがって、コリメートレンズを光源に近づけることによって、第１レーザ光のスポット径を小さくできる分を第２レーザ光の光強度に振り分けることができる。そのため、光ディスクに集束する第２レーザ光のスポットの光強度を光ディスクに情報を記録するために必要な光強度以上とすることができる。したがって、光ディスクに集束する第１レーザ光のスポット径と第２スポットの光強度とを両立することができる。
【００６３】
また、コリメートレンズと光源との距離が小さくなるため、光路を折り曲げて光ピックアップ装置を小さくすることができる反射ミラーを配置しなくても、光ピックアップ装置を構成することができる。その場合、光路が短くなる分光ピックアップ装置をさらに小型にすることができる。また、反射ミラーを省くことができるため、安価な光ピックアップ装置とすることができる。
【００６４】
請求項１９の発明は、請求項１８の発明において、回折格子の中央領域、第１周辺領域及び第２周辺領域を通過した第２レーザ光の０次光の回折効率は、ほぼ１００％である光ピックアップ装置である。
【００６５】
第２レーザ光は回折格子にて光強度を弱められることがほとんどなく、光ディスクで集束する。そのため、光ディスクに集束するスポットの光強度を確保することができる。また、光強度の分布がほとんど変わらないため、光ディスクに集束するスポット径もほとんど変わらない。
【００６６】
請求項２０の発明は、第１の波長の第１レーザ光及び第１の波長よりも長い第２の波長の第２レーザ光を光ディスクに向けて出射する光源と、中央領域と中央領域の一方の側に隣接する第１周辺領域と第１周辺領域とは反対側に隣接する第２周辺領域とを有し第１レーザ光を回折して０次光及び±１次光に分離する回折格子と、回折格子から出射された第１レーザ光及び第２レーザ光をほぼ平行光に変換するコリメートレンズと、平行光を光ディスクに集束する光に変換する対物レンズと、を備え、中央領域の回折格子位相は、第１周辺領域の回折格子位相に対してほぼ＋９０度、第２周辺領域の回折格子位相に対してほぼ−９０度異なり、中央領域を通過した第１レーザ光の０次光の回折効率は、第１周辺領域及び第２周辺領域を通過した第１レーザ光の０次光の回折効率よりも小さい光ディスク装置である。
【００６７】
回折格子は位相をずらした中央領域、第１周辺領域及び第２周辺領域を有する構成であり、光ディスク上の第１レーザ光のスポットがトラックからずれても安定したトラッキング制御用の信号出力を得ることができる。このように回折格子は第１レーザ光を回折してトラッキング制御用の光束を生成するのに適した構成である。そして、回折格子をそのまま通過する０次光の第１レーザ光の光量は中央領域を通過した光強度が周辺領域を通過した光強度よりも相対的に弱められている。このように回折格子を光強度分布を変換する素子としても用いている。このような中央部分の光強度が弱められた光強度分布を持つ光束が光ディスクで集束すると、弱められていない光強度分布を持つ光束よりも、光ディスクに集束するスポット径をより小さくすることができる。したがって、その小さくできる分を第２レーザ光の光強度に振り分けることができるため、光ディスクに集束する第２レーザ光のスポットの光強度を確保することができる。
【００６８】
また、中央領域と０次光の光強度を弱める部分とを一致させたことで回折された第１レーザ光の位相分布と光強度分布とが一致し、全体の系が複雑となって予期せぬ不具合が生じることを防ぐことができる。
【００６９】
したがって、本発明の光ディスク装置は、光ディスクに集束する短波長のレーザ光のスポット径を小さく保ったまま、光ディスクに集束する長波長のレーザ光のスポットの光強度を確保することができる。そのため、２つの波長のレーザ光を出射する光源を用いても短波長のレーザ光での記録や再生の特性と長波長のレーザ光での高倍速での記録とを両立することができる。
【００７０】
（実施の形態１）
本実施の形態１について、図面を参照しながら説明する。図１（ａ）は本実施の形態１の光ピックアップ装置の光学系の構成図、図１（ｂ）は本実施の形態１の回折格子構成と第１レーザ光の光強度分布を示した図である。
【００７１】
図１（ａ）において、光源１は第１の波長の第１レーザ光及び第２の波長のレーザ光を光ディスク２０に向けて出射する。本実施の形態１において、光ディスク２０はＤＶＤ及びＣＤとする。第１レーザ光はＤＶＤに対して記録または再生の少なくとも一方を行うためのレーザ光で、第１の波長は約６５０ｎｍである。また、第２レーザ光はＣＤに対して記録または再生の少なくとも一方を行うためのレーザ光で、第２の波長は約７８０ｎｍである。
【００７２】
光ディスク２０に情報を記録する場合と光ディスク２０に記録された情報を再生する場合とでは、前者の方が光源１から出射されるレーザ光は大出力が要求される。また、高倍速の方が大出力が要求される。そして、光源１は大出力のレーザ光を出射すると発熱が多くなり、自身の温度が上昇する。光源１の温度が所定の温度を越えると光源１は動作が不安定になる。ＣＤの方がＤＶＤよりもより高倍率で記録することが要求されるため、一般に光源１はＣＤに高倍速で記録する場合が、温度が最も高くなる。
【００７３】
回折素子２は、第１回折格子２ａと第２回折格子２ｂとを備える。第１レーザ光の発光点と第２レーザ光の発光点とは近接しているため、第１レーザ光も第２レーザ光も第１回折格子２ａ及び第２回折格子２ｂを通過する。第１回折格子２ａは第１レーザ光を回折して、少なくとも０次光及び±１次光に分離して通過させる。分離された第１レーザ光の０次光及び±１次光は最終的に受光器１０に入射し、ＤＶＤのトラッキング制御に用いられる。第１回折格子２ａは図１（ｂ）に示すように中央領域３１、第１周辺領域３２及び第２周辺領域３３の３つの領域に分割される。第１周辺領域３２は中央領域３１の一方の側に隣接し、第２周辺領域３３は第１中央領域３１の第１周辺領域３２とは反対側に隣接する。中央領域３１の回折格子位相は、第１周辺領域３２の回折格子位相に対してほぼ＋９０度だけ異なり、第２周辺領域３３の回折格子位相に対してほぼ−９０度だけ異なる。すなわち、第１周辺領域３２と第２周辺領域３３の回折格子位相はお互いにほぼ１８０度異なっている。また、中央領域３１と第１周辺領域３２、第２周辺領域３３とで回折効率を異ならせることができるように、中央領域３１の回折格子深さと第１周辺領域３２、第２周辺領域３３の回折格子深さとは異ならせている。
【００７４】
中央領域３１を通過した第１レーザ光の０次光の回折効率が第１周辺領域３２及び第２周辺領域３３を通過した第１レーザ光の０次光の回折効率よりも小さくなるように、各領域の回折格子深さを設定した。第１周辺領域３２における０次光の回折効率と第２周辺領域３３における０次光の回折効率とは、回折格子深さがほぼ等しいため、ほぼ等しい。その結果、図１（ｂ）の下に実線で示した中央領域３１を通過した第１レーザ光の０次光の光強度は、破線で示した仮に中央領域３１の０次光の回折効率が第１周辺領域３２及び第２周辺領域３３の０次光の回折効率と同じとした場合の光強度よりも小さい。このように中央部分の光強度が周辺部分の光強度に対して相対的に小さい場合、光ディスク２０に集束するスポット径は、そうでない場合に対して小さくなる。この現象を超解像現象という。
【００７５】
一方、第１回折格子２ａは第２レーザ光をそのまま通過させる。すなわち、第２レーザ光は０次光及び±１次光には分離されないし、中央領域３１、第１周辺領域３２及び第２周辺領域３３を通過しても光強度分布に影響は受けない。第２レーザ光の０次光の回折効率は中央領域３１、第１周辺領域３２及び第２周辺領域３３のいずれにおいてもほぼ１００％ともいえる。第２レーザ光は第１回折格子２ａにて光強度を弱められることがほとんどなく、光ディスク２０で集束する。そのため、光ディスク２０に集束するスポットの光強度を確保することができる。また、光強度の分布がほとんど変わらないため、光ディスク２０に集束するスポット径もほとんど変わらない。このように第１回折格子２ａは波長選択回折格子である。
【００７６】
第２回折格子２ｂは第１レーザ光をそのまま透過させ、第２レーザ光を回折して少なくとも０次光及び±１次光に分離して通過させる。分離された０次光及び±１次光は最終的に受光器１０に入射し、ＣＤのトラッキング制御に用いられる。第２回折格子２ｂも波長選択回折格子である。
【００７７】
第１レーザ光は、第１回折格子２ａで０次光及び±１次光に分離され且つ第２回折格子２ｂでほぼそのまま通過して光ディスク２０に向かう。また、第２レーザ光は、第１回折格子２ａでほぼそのまま通過し且つ第２回折格子２ｂで０次光及び±１次光に分離されて光ディスク２０に向かう。そのため、第１レーザ光は第２回折格子の影響を受けない。一方、第２レーザ光は第１回折格子２ａの影響を受けない。
【００７８】
ビームスプリッタ３は、内部に斜面３ａを有し、斜面３ａには偏光分離膜３ｂが形成されている。偏光分離膜３ｂは、誘電体多層膜で形成される。偏光分離膜３ｂは、往路光である光源１から出射された第１レーザ光及び第２レーザ光の大半を透過して光ディスク２０に向かわせる。また、偏光分離膜３ｂは往路光の一部を反射して第２受光器１１に向かわせる。一方、偏光分離膜３ｂは、復路光である光ディスク２０で反射された第１レーザ光及び第２レーザ光を反射して受光器１０に向かわせる。
【００７９】
反射ミラー４は、表面に全反射膜が形成された光学ガラスや光学プラスチックで構成される。反射ミラー４は第１レーザ光及び第２レーザ光の光路を折り曲げることによって、光ピックアップ装置が長くなるのを防いで、光ピックアップ装置を小型にする。
【００８０】
コリメートレンズ５は、光学ガラスや光学プラスチックで製造される。コリメートレンズ５は、発散光である光源１から出射された第１レーザ光及び第２レーザ光をほぼ平行光に変換する。本実施の形態１において、光源１とコリメートレンズ５との間に回折素子２を配置した。コリメートレンズ５に取り込まれる光量が多いほど光ディスク２０で集束されるスポットの光強度が大きい。したがって、コリメートレンズ５が光源１に近いほど光源１から見込む角が大きく、コリメートレンズ５に取り込まれる光量が増えるため、光ディスク２０に集束するスポットの光強度は大きくなる。一方、光源１から見込む角が大きくなると光束の周辺部も取り込まれるようになるため、光ディスク２０に収束するスポットの径は大きくなる。本実施の形態１において、コリメートレンズ５は光ディスク２０に集束する第２レーザ光のスポットの光強度が光ディスク２０に情報を記録するために必要な光強度以上となるように、光源１に近づけて配置されている。
【００８１】
１／４波長板６は、光源１から出射された第１レーザ光及び第２レーザ光を直線偏光から円偏光に変換する。また、光ディスク２０で反射された円偏光の第１レーザ光及び第２レーザ光を往路光とは９０度ずれた直線偏光に変換する。往路光と復路光とで９０度ずれた直線偏光とすることにより、ビームスプリッタ３の偏光分離膜３ｂで往路光と復路光とを分離することができる。
【００８２】
立ち上げプリズム７は、それまで光ディスク２０に対してほぼ平行であった第１レーザ光及び第２レーザ光を光ディスク２０に対してほぼ直角に立ち上げるプリズムである。立ち上げプリズム７は立ち上げミラーとしても良い。
【００８３】
対物レンズ８は、光ディスク２０に第１レーザ光及び第２レーザ光を集束させる集光レンズである。対物レンズ８は光学ガラスや光学プラスチックで構成される。光ディスク２０はＤＶＤとＣＤとで表面から記録面までの距離が異なる。種類に応じて光ディスク２０の記録面に焦点を結ぶように、対物レンズ８は集光レンズおよびフレネルレンズまたはホログラムレンズの組み合わせ、ＤＶＤ用集光レンズにＣＤ再生時に開口制限手段を設ける組み合わせ等が用いられる。また、光ディスク２０の厚みおよび開口数の違いを吸収するものも使用することができる。
【００８４】
検出レンズ９は円筒レンズや円柱レンズ等である。検出レンズ９は、ビームスプリッタ３で往路光から分離された第１レーザ光及び第２レーザ光を、光軸を含んで直交する２つの断面で焦点距離が異なる光に変換して、レーザ光に非点収差を与えるレンズである。検出レンズ９を出た第１レーザ光及び第２レーザ光は受光器１０に入射し、フォーカス制御に用いられる。検出レンズ９の円筒や円柱の軸方向の光束と軸方向と直角な方向の光束とでは焦点位置が異なる。その２方向の焦点位置の中間に受光器１０が配置される。
【００８５】
受光器１０は、光源１から出射され光ディスク２０で反射された第１レーザ光及び第２レーザ光を受光部で受光する。受光部は複数あり、それぞれの受光部が受光した光をその光量に応じた電気信号に変換して出力する。出力された電気信号は、トラッキング制御、フォーカス制御、光ディスク２０に記録された情報の再生等に用いられる。
【００８６】
第２受光器１１は、光源１から出射されビームスプリッタ３で分離された第１レーザ光及び第２レーザ光を受光部で受光する。受光部は受光した光をその光量に応じた電気信号に変換して出力する。出力された電気信号は、光源か１から出射される第１レーザ光及び第２レーザ光の出力の制御に用いられる。
【００８７】
光ディスク２０は前述の通り、本実施の形態１においてＤＶＤとＣＤとした。しかし、それに限るものではなく、一方をＢｌｕ−ｒａｙ  ＤｉｓｃやＨＤ−ＤＶＤとしても構わない。Ｂｌｕ−ｒａｙ  ＤｉｓｃやＨＤ−ＤＶＤ用に用いられるレーザ光の波長は約４０５ｎｍである。
【００８８】
第１回折格子２ａは回折格子位相をずらした中央領域３１、第１周辺領域３２及び第２周辺領域３３を有する構成であり、後述するように光ディスク２０上の第１レーザ光のスポットがトラックからずれても安定したトラッキング制御用の信号出力を得ることができる。このように第１回折格子２ａは第１レーザ光を回折してトラッキング制御用の光束を生成するのに適した構成である。そして、第１回折格子２ａをそのまま通過する０次光の第１レーザ光の光量は中央領域３１を通過した光強度が第１周辺領域３２及び第２周辺領域を通過した光強度よりも相対的に弱められている。本発明ではこのように第１回折格子２ａを光強度分布を変換する光強度分布変換素子としても用いている。このような中央部分の光強度が弱められた光強度分布を持つ光束が光ディスク２０で集束すると、弱められていない光強度分布を持つ光束よりも、光ディスク２０に集束するスポット径をより小さくすることができる。したがって、その小さくできる分をコリメートレンズ５を光源１に近づけることに振り分けることができる。コリメートレンズ５を光源１に近づけると光源１から見込む角が大きくなるため第２レーザ光をコリメートレンズに多く取り込むことができ、光ディスク２０に集束するスポットの光強度を大きくすることができる。そのため、光ディスク２０に集束する第２レーザ光のスポットの光強度が光ディスク２０に情報を記録するために必要な光強度以上となるようにしても、光源１の発熱量は光源１の温度を所定の温度以上には上げないようにすることができる。したがって、ＣＤである光ディスク２０に高倍速で記録するのに必要な光強度とすることができる光源１から出射される第２レーザ光の出力を確保することができる。
【００８９】
また、中央領域３１と０次光の光強度を弱める部分とを一致させたことで回折された第１レーザ光の位相分布と光強度分布とが一致し、全体の系が複雑となって予期せぬ不具合が生じることを防ぐことができる。
【００９０】
したがって、本発明の光ピックアップ装置は、光ディスク２０に集束する短波長のレーザ光のスポット径を小さく保ったまま、光ディスク２０に集束する長波長のレーザ光のスポットの光強度を確保することができる。そのため、２つの波長のレーザ光を出射する光源１を用いても短波長のレーザ光での記録や再生の特性と長波長のレーザ光での高倍速での記録とを両立することができる。すなわち、ＤＶＤ用のレーザ光とＣＤ用のレーザ光を出射する光源１を用いても、ＤＶＤに対する記録や再生の特性とＣＤ用のレーザ光での高倍速での記録とを両立することができる。
【００９１】
また、第１回折格子２ａは、第１回折格子２ａを通過する第１レーザ光の０次光の中央部分の光強度を周辺部分よりも減じる光強度分布変換素子を兼ねている。光強度分布変換素子を別個に設ける必要がないので安価な光ピックアップ装置とすることができる。
【００９２】
次に回折素子２について、さらに詳細に説明する。図２は本実施の形態１の回折素子の構成図である。回折素子２は透明基板２ｃ上に形成した第１回折格子２ａと第２透明基板２ｄ上に形成した第２回折格子２ｂとを貼り合わせた構成である。透明基板２ｃ及び第２透明基板２ｄは透明な光学基板または光学プラスチックで作製される。第１回折格子２ａと第２回折格子２ｂとは透明基板２ｃと第２透明基板２ｄとの間に挟まれる。したがって、第１回折格子２ａや第２回折格子２ｂは傷が入りにくい。第１回折格子２ａを透明基板２ｃと第３の透明基板で挟み、第２回折格子２ｂを第２透明基板と第４の透明基板で挟み、それらを貼り合わせたような構成としても良い。第１回折格子２ａと第２回折格子２ｂとは、紫外線硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気性接着剤等で接着される。本実施の形態１において、光源１から出射されて回折素子２に入射したレーザ光は、第１レーザ光、第２レーザ光とも透明基板２ｃ、第１回折格子２ａ、第２回折格子２ｂ、第２透明基板２ｄを経て、光ディスク２０に向けて出射される。
【００９３】
図３（ａ）は本実施の形態１の第１回折格子の構成図、図３（ｂ）は第１回折格子の上面図、図３（ｃ）は第１回折格子のＸ−Ｘ断面図である。第１回折格子２ａは透明基板２ｃ上に縞状にほぼ平行に配列されて形成される凹凸を構成する凹凸部材２ｅと凹凸を充填する充填部材２ｆで構成される。この凹凸部材２ｅと充填部材２ｆとで形づくられる凹凸の深さが回折格子深さｄとなる。また、前述のように第１周辺領域３２の回折格子位相と第２周辺領域３３の回折格子位相とはほぼ１８０度異なっている。そして中央領域３１の回折格子位相は、第１周辺領域３２の回折格子位相に対してほぼ９０度、第２周辺領域３３の回折格子位相に対してほぼ−９０度異なっている。
【００９４】
凹凸部材２ｅまたは充填部材２ｆの少なくとも一方は、第１の波長及び第２の波長以外の所定の波長域に光吸収を持つ材料で構成される。図４は回折格子に入射する光の波長と光吸収率及び屈折率との関係を示す図である。一般に透明樹脂材料等は、光吸収がない場合、光吸収率がほぼ０％に近い値を有し、長波長になるに従い屈折率がわずかに小さくなる傾向を示す。ところが、所定の波長域に光吸収を持つ場合、所定の波長域に近い波長域では屈折率が所定の波長域に向かって急激に大きくなる傾向を示す。この現象を異常分散現象という。
【００９５】
図５は波長と本実施の形態１の第１回折格子を構成する部材の屈折率との関係を示す図である。凹凸部材２ｅと充填部材２ｆのうち、波長に対して屈折率の変化が大きい方が光吸収を持つ部材、屈折率の変化が小さい方が光吸収を持たない部材である。このように異常分散現象を用いて、凹凸部材２ｅに用いる材料と充填部材２ｆに用いる材料を組み合わせることで、第１の波長では凹凸部材２ｅの屈折率と充填部材２ｆの屈折率に差を設け、第２の波長では凹凸部材２ｅの屈折率と充填部材２ｆの屈折率をほぼ等しくすることができる。この光吸収を示す波長域は、第１の波長及び第２の波長以外の所定の波長域である。凹凸部材２ｅの屈折率と充填部材２ｆの屈折率とで差があるために、第１の波長の第１レーザ光は回折されて０次光及び少なくとも±１次光に分離される。第２の波長の第２レーザ光は第１回折格子２ａをそのまま通過する。すなわち、第２レーザ光は、±１次光以上の回折効率が０％で、０次光の回折効率が１００％であるといえる。第１回折格子２ａは２つの波長のレーザ光を出射する光源１を用いても第１レーザ光のみを回折することができるので、第１レーザ光に対して最適な性能を持たせることができる。
【００９６】
図６は本実施の形態１の第１回折格子の回折格子深さと回折効率との関係を示す図である。凹凸部材２ｅと充填部材２ｆとで構成されるような、一般に屈折率差Δｎ（λ）を有する２種類の部材で構成される格子深さｄの回折格子において、波長λの光の位相差φはφ＝Δｎ（λ）×ｄ／λの関係式が成り立つ。０次光の回折効率は位相差φによって決まる。理論的にはφ＝０、１、２、３・・・の場合は、０次光の回折効率１００％（回折０％）となる。また、φ＝０．５、１．５、２．５・・・の場合は、０次光の回折効率０％（２階のバイナリーであれば、回折４１％、４階の場合８１％、８階の場合９５％、１６階の場合９９％）となる。＋１次光、−１次光の回折効率は、±２次光以上を無視すれば、（１００−０次光の回折効率）／２％で求めることができる。±２次光以上を無視することができなければ、それよりも小さい値となる。
【００９７】
回折格子を使用する波長と屈折率差を決める材料を決めると、位相差φは、回折格子深さｄによって変化する。すなわち、図６に示すように、０次光の回折効率は、回折格子深さｄが０の場合、１００％であり、回折格子深さｄが大きくなるにつれて回折効率は０％に向かって小さくなる。さらに回折格子深さｄが大きくなると０次光の回折効率は１００％に向けて大きくなる。このように回折効率は回折格子深さｄに対して周期的に変化する。したがって、０次光の回折効率は、回折格子深さｄを変えることで変えることができる。よって、中央領域３１の回折格子深さｄと第１周辺領域３２及び第２周辺領域３３の回折格子深さｄを異ならせることで所定の回折効率を実現できる。
【００９８】
回折格子深さｄが０から大きくなり最初に０次光の回折効率が０％になるまでの範囲内にある場合、回折格子深さｄが大きくなるほど回折効率は１００％から０％に向かって小さくなる。その範囲内において中央領域３１の回折格子深さｄを第１周辺領域３２及び第２周辺領域３３の回折格子深さｄよりも大きくすることで、中央領域３１の０次光の回折効率は第１周辺領域３２及び第２周辺領域３３の０次光の回折効率よりも小さくすることができる。この範囲内の回折格子深さｄの場合が、回折格子深さｄが最も小さい場合である。回折格子深さｄが小さいため、精度良く回折格子を製造することができる。そのため、光ピックアップ装置の記録や再生の特性を良くすることができる。また、製造に要する時間が短いので安価な回折格子とすることができるため、安価な光ピックアップ装置とすることができる。
【００９９】
ところで、凹凸部材２ｅや充填部材２ｆに所定の波長域に光吸収を持たせるようにする方法には大きく分けて２つの種類がある。１つは、凹凸部材２ｅや充填部材２ｆを構成する材料自体を所定の波長域に光吸収を持つ材料とする方法である。そのような材料として共役二重結合を有する材料が挙げられ、芳香族ポリイミドやポリアセン等がある。
【０１００】
もう１つは、所定の波長域に光吸収を持たない透明なベース材料に所定の波長域に光吸収を持つ有機物を含有させる方法である。凹凸部材２ｅや充填部材２ｆのベース材料にはＥｐｏ−Ｔｅｋ３１０、３２０、３３０等のエポキシ系の熱硬化型接着剤、ＯＧ１１４等のアクリル系紫外線硬化型接着剤、ＰＩＭＥＬ７６４０、７６２１等の感光性ポリイミド、ＡＺ６１３０、ＡＺ４６２０等のレジスト等が使われる。
【０１０１】
所定の波長域に光吸収を持つ有機物のうち、可視光領域に光吸収を持ち、分子レベルでベース材料に溶解するものを染料、可視光領域に光吸収を持ち、粒子状態でベース材料内に分散しているものを顔料という。有機物として、第１の波長より短い所定の波長域に光吸収を持つ有本化学工業製のＯｉｌ  Ｓｃａｒｌｅｔ  ５２０６、赤色１０２号や赤色２号等を用いることができる。また、Ｂｌｕ−ｒａｙ  ＤｉｓｃやＨＤ−ＤＶＤとして用いられるレーザ光の波長４０５ｎｍより短い所定の波長域に光吸収を持つ場合として銅クロロフィリンナトリウム等でも良い。また、逆に第２の波長より長い所定の波長域に光吸収を持たせても良く、株式会社林原生物化学研究所製のＮＫ−４４３２、ＮＫ−４４８９、ＮＫ−２９１１等としても良い。以上は分子レベルでベース材料に溶解するものであるが、ピグメントレッド２５４やピグメントレッド１７７等の顔料としても良い。なお、有機物は、所定の波長域に光吸収を持たせるために、複数種類の有機物を混ぜたものとしても構わない。凹凸部材２ｅや充填部材２ｆは染料や顔料を含有した場合、着色して見えるが、第１の波長の光及び第２の波長の光は透過するので透明である。また、銅クロロフィリンナトリウムはほとんど薄い青色であるし、ＮＫ−４４３２、ＮＫ−４４８９、ＮＫ−２９１１はほとんど無色であり、染料と呼べるほどの色はない。
【０１０２】
このように所定の波長域に光吸収を持つ有機物をベース材料に含有させることで、所定の波長域に光吸収を持つ凹凸部材２ｅや充填部材２ｆを構成することができる。所定の波長域に光吸収を持つ有機物には多数の種類があり、ベース材料と組み合わせることで、さまざまな屈折率の凹凸部材２ｅまたは充填部材２ｆを作り出すことができ、設計が容易となる。
【０１０３】
中央領域３１を通過した０次光の回折効率は、ほぼ０％以上８０％以下であることが望ましい。第１レーザ光の０次光の回折効率が８０％以下であれば、第１レーザ光の光ディスク２０上のスポット径と第２レーザ光の出力を両立できるコリメートレンズ５の位置を見出すことができる。また、第１レーザ光の０次光の回折効率がほぼ０％であっても、第１レーザ光の光ディスク２０上のスポット径と第２レーザ光の出力を両立できるコリメートレンズ５の位置を見出すことができる。
【０１０４】
第２回折格子２ｂは、第２透明基板２ｄ上に形成される凹凸を構成する第２凹凸部材（図示せず）と凹凸を充填する第２充填部材（図示せず）で構成される。第２凹凸部材は凹凸部材２ｅに対応し、第２充填部材は充填部材２ｆに対応し、第２透明基板２ｄは透明基板２ｃに対応する。第１の波長において第２凹凸部材の屈折率と第２充填部材の屈折率はほぼ等しく、第２の波長において第２凹凸部材の屈折率と第２充填部材の屈折率には差があるようにした。第２回折格子２ｂは、第１レーザ光をそのまま透過させ、第２レーザ光を回折して０次光と±１次光に分離する波長選択回折格子とすることができる。この波長選択回折格子は２つの波長のレーザ光を出射する光源１を用いても第２レーザ光のみを回折することができるので、第２レーザ光に対して最適な性能を持たせることができる。したがって、第１回折格子２ａと第２回折格子２ｂとを組み合わせることで、第１レーザ光に対しても第２レーザ光に対しても最適な性能を持たせることができる。
【０１０５】
また、第２凹凸部材または第２充填部材の少なくとも一方は、第１の波長及び第２の波長以外の第２の波長域に光吸収を持つようにした。第２凹凸部材または第２充填部材の少なくとも一方を光吸収を持つ部材として第２回折格子を構成することで、第２凹凸部材と第２充填部材のうち一方を波長に対する屈折率の変化が大きい部材、他方をそれほど大きくない部材として組み合わせることができる。そのような組み合わせとすることにより、第１の波長において第２凹凸部材の屈折率と第２充填部材の屈折率とはほぼ等しく、第２の波長において第２凹凸部材の屈折率と第２充填部材の屈折率には差がある第２回折格子２ｂとすることができる。
【０１０６】
そして、第２の波長域に光吸収を持つ第２凹凸部材または第２充填部材は、第２の波長域に光吸収を持つ第２有機物を含有するものとした。第２の波長域に光吸収を持つ第２有機物をベース材料に含有させることで、第２の波長域に光吸収を持つ第２凹凸部材や第２充填部材を構成することができる。第２凹凸部材、第２充填部材は凹凸部材２ｅ、充填部材２ｆの説明で紹介した材料と同じ材料を用いることができる。また、第１の波長域に光吸収を持つ第２有機物は所定の波長域に光吸収を持つ有機物と同じ材料を用いることができる。したがって、第２の波長域に光吸収を持つ第２有機物には多数の種類があり、ベース材料と組み合わせることで、さまざまな屈折率の第２凹凸部材または第２充填部材を作り出すことができ、設計が容易となる。
【０１０７】
なお、第２凹凸部材や第２充填部材を構成する材料自体を所定の波長域に光吸収を持つ材料としても良い。そのような材料として共役二重結合を有する材料が挙げられ、芳香族ポリイミドやポリアセン等がある。
【０１０８】
第２回折格子２ｂは、第１回折格子２ａのように３つの領域に分割する必要はなく、１つの領域だけで構成される。したがって、ＣＤのトラッキング制御に適する所定の回折格子深さｄ、所定の回折格子ピッチ、所定の回折格子方向で形成される。
【０１０９】
回折素子２は以下のようにして作製される。まず凹凸部材２ｅをスピンコート法等で透明基板２ｃに所定の均一な厚さで塗布する。次に加熱保持して、硬化する。次に凹凸部材２ｅに所定の凸形状パターンを形成する。凸形状パターンの作製方法として、例えば、凹凸部材２ｅの上にレジストを塗布し、所定のパターンとなるようにグレースケールのマスクパターンを介して紫外線を照射し、現像後、ドライエッチングを行う方法がある。あるいは、凹凸部材２ｅとして感光性材料を使い、所定の均一な厚さに塗布し、所定のパターンとなるようにグレースケールのマスクパターンを介して紫外線を照射し、現像を行っても良い。この凹凸部材２ｅによる凸形状の高さが第１回折格子２ａの回折格子深さｄとなる。グレースケールマスクパターンは照射する紫外線の透過率が位置により変化しているマスクパターンで、凹凸部材２ｅの凸形状の高さを自由に変えることができる。このグレースケールマスクパターンを使って、中央領域３１の回折格子深さｄと第１周辺領域３２及び第２周辺領域３３の回折格子深さｄを変える。
【０１１０】
次にスピンコート法やスクリーン印刷法等で充填部材２ｆを凹凸部材２ｅによる凸形状と凸形状の間に充填するように塗布して、平坦化する。平坦化する方法として、前述のように第３の透明基板をその上に重ね合わせる方法もある。なお、有機物を凹凸部材２ｅや充填部材２ｆに含有させる場合はあらかじめベース材料に含有させておく。次に全体を加熱保持する。同様にして第２回折格子２ｂも第２透明基板２ｄ上に形成する。第２回折格子２ｂの場合はグレースケールマスクパターンを使う必要はなく、通常のマスクパターンで良い。
【０１１１】
次に第１回折格子２ａと第２回折格子２ｂとを貼り合わせる。その際、第１回折格子２ａと第２回折格子２ｂとが透明基板２ｃと第２透明基板２ｄとの間に挟み込まれるようにする。第１回折格子２ａと第２回折格子２ｂとの接着には前述の通り紫外線硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気性接着剤等が用いられる。最後に所定の寸法に切断し、完成とする。
【０１１２】
なお、一般的に染料を始めとする分子レベルでベース材料に溶解する有機物は紫外線により構造が一部破壊されて所定の光吸収の性質を失いやすい場合がある。そのため、紫外線照射、現像した際、紫外線が当たらない部分が残るような材料を用いることで、所定の光吸収の性質を残した有機物を含む凹凸部材２ｅを形成することができる。また、充填部材２ｆにのみ有機物を含有させても良い。さらに、そのような有機物を使用する際には、第１回折格子２ａと第２回折格子２ｂとの接着には紫外線硬化型接着剤以外の接着剤を使用することが望ましい。
【０１１３】
また、充填部材２ｆと第２充填部材とを同じ材料とすることができる場合、次のような構成及び作製方法とすることもできる。まず透明基板２ｃ上に凹凸部材２ｅを形成し、また、第２透明基板２ｄ上に第２凹凸部材を形成する。次に充填部材２ｆを凹凸部材２ｅを形成した透明基板２ｃまたは第２凹凸部材を形成した第２透明基板２ｄの少なくとも一方に塗布する。次に透明基板２ｃと第２透明基板２ｄを外側にして貼り合わせて加熱保持する。最後に所定の寸法に切断し、完成とする。すなわち、第１回折格子２ａと第２回折格子２ｂを接着する接着剤がなくなり、充填部材２ｆと第２充填部材とが共用されて構成が単純になる。また、工程数が少なくなるため安価な回折素子２を作製することができる。
【０１１４】
なお、ガラス基板等の表面に凹凸を形成して回折格子とするような一般的な構成の回折格子を本実施の形態１の第１回折格子２ａと置き換えることは困難である。一般的な構成の回折格子の回折格子深さｄを中央領域３１と第１周辺領域３２及び第２周辺領域３３とで異ならせることができた場合を考える。その際、第１レーザ光に関しては、確かに中央領域３１における０次光の回折効率を第１周辺領域３２及び第２周辺領域３３における回折効率よりも小さくすることができる。ところが、そのような回折格子深さｄの分布を有した第１回折格子２ａに第２レーザ光が入射した場合、中央領域３１でも第１周辺領域３２及び第２周辺領域３３でも入射した第２レーザ光はそのまま通過するわけではない。第２レーザ光はその回折格子深さｄによって回折されて、０次光及び±１次光に分離される。
【０１１５】
第２レーザ光が第１回折格子２ａでそのまま通過するには、中央領域３１において第１レーザ光が所定の０次光の回折効率で回折され、第２レーザ光がそのまま通過するような回折格子深さｄを設定する必要がある。さらに、第１周辺領域３２及び第２周辺領域３３において第１レーザ光が中央領域３１よりも大きい０次光の回折効率で回折され、第２レーザ光がそのまま通過するような中央領域３１とは異なる回折格子深さｄを設定しなければならない。中央領域３１または第１周辺領域３２及び第２周辺領域のどちらかを満たすような回折格子深さｄの設定は可能である。しかし、両方の条件を満たす回折格子深さｄを設定することは困難なことである。
【０１１６】
次に、第１回折格子２ａとトラッキング制御について説明する。図７は本実施の形態１の第１回折格子と光ディスク上のスポットと受光器の受光部の関係を示す図である。中央領域３１と第１周辺領域３２及び第２周辺領域３３との境界は、レーザ光が光ディスク２０に集束する位置における光ディスク２０の円周の接線方向に対応する方向に延びる。光ディスク２０上の第１レーザ光のスポット径はトラック横断方向である光ディスク２０の半径方向で小さいことが望ましい。境界が光ディスク２０の円周の接線方向に対応する方向に延びるように中央領域３１と第１周辺領域３２及び第２周辺領域３３が配置されることで、スポット径は光ディスク２０の半径方向で小さくすることができる。
【０１１７】
また、トラッキング制御をするためには、第１周辺領域３２、中央領域３１、第２周辺領域３３で回折された＋１次光は、同一トラック上をトラック横断方向に配列されることが望ましい。−１次光も同じである。境界が光ディスク２０の円周の接線方向に対応する方向に延びるように中央領域３１と第１周辺領域３２及び第２周辺領域３３が配置されることで、±１次光が同一トラック上をトラック横断方向に配列される。
【０１１８】
このように、中央領域３１、第１周辺領域３２及び第２周辺領域３３の配置は、光強度分布を変換する素子として要求される配置と回折格子として要求される配置とが一致するために、第１回折格子２ａは光強度分布変換素子を兼ねることができる。
【０１１９】
また、第１回折格子２ａの中央領域３１、第１周辺領域３２及び第２周辺領域３３の回折格子延伸方向は、レーザ光が光ディスク２０に集束する位置における光ディスク２０の半径方向に対応する方向である。第１回折格子２ａへの第１レーザ光の入射光２１は第１回折格子２ａにて回折されて０次光２２を中心に＋１次光２３と−１次光２４とが点対称な位置になるように分離される。＋１次光２３と０次光２２と−１次光２４とが作る面は回折格子延伸方向とは直角な方向である。したがって、０次光２２と＋１次光２３と−１次光２４とはそれぞれスポット２５、スポット２６、スポット２７として光ディスク２０上の同一トラック２０ａに集束する。
【０１２０】
光ディスク２０で反射された第１レーザ光の０次光２２は受光器１０の受光部１０ａに、＋１次光２３は受光器１０の受光部１０ｂに、−１次光２４は受光器１０の受光部１０ｃに入射する。受光部１０ａ、受光部１０ｂ、受光部１０ｃはそれぞれ少なくとも光ディスク２０の半径方向に対応する境界線で２分割される。通常、トラッキング制御に用いられる光が入射する受光部は少なくとも光ディスク２０の円周の接線方向に対応する境界線で２分割される。しかし、本実施の形態１において非点収差を与える検出レンズ９を用いているため、９０度回転している。また、受光部１０ａは、光ディスク２０の円周の接線方向に対応する境界線でも２分割される。受光部１０ａの出力信号によりフォーカス制御用の信号も得るためである。
【０１２１】
受光部１０ａの出力信号をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、受光部１０ｂの出力信号をＥ、Ｆ、受光部１０ｃの出力信号をＧ、Ｈとする。トラッキング制御用の信号であるトラッキングエラー信号ＴＥＳは、ＴＥＳ＝｛（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）｝−Ｋ・｛（Ｅ−Ｆ）＋（Ｇ−Ｈ）｝で演算される。ここでＫは定数である。
【０１２２】
通常の回折格子によるディファレンシャルプッシュプル法によるトラッキング制御において、０次光によるスポット２５がトラック上に配置された場合、±１次光によるスポット２６、２７は隣接するトラックとの中間に配置される。そのために、０次光と±１次光とはトラッキングのずれに対して逆の挙動を示すことができる。ところが、トラック間のピッチが異なるような複数種類の光ディスク２０に対して、±１次光によるスポット２６、２７をトラックとトラックとの中間に配置することは困難である。
【０１２３】
その改良として、中央領域３１のない、回折格子位相が１８０度異なる第１周辺領域３２と第２周辺領域３３で構成された２分割の回折格子を用いたディファレンシャルプッシュプル法がある。この方法をインラインＤＰＰ法という。インラインＤＰＰ法において、±１次光によるスポット２６、２７を０次光によるスポット２５と同一トラック上に配置することができる。この回折格子位相が１８０度異なる第１周辺領域３２と第２周辺領域３３を通過した±１次光が、通常のディファレンシャルプッシュプル法による±１次光と同様の挙動を示す。ところが、対物レンズ８の光ディスク２０の半径方向の変位、すなわちトラック横断方向の変位がある場合、第１周辺領域３２を通過した光と第２周辺領域３３を通過した光が干渉して打ち消しあうために、トラッキングエラー信号ＴＥＳは急激に小さくなる。
【０１２４】
本実施の形態１の第１回折格子２ａは、中央領域３１と中央領域３１の一方の側に隣接する第１周辺領域３２と第１周辺領域３２とは反対側に隣接する第２周辺領域３３とを有するようにした。中央領域３１の回折格子位相は、第１周辺領域３２の回折格子位相に対してほぼ＋９０度、第２周辺領域３３の回折格子位相に対してほぼ−９０度異なるようにした。
【０１２５】
この回折格子位相が１８０度異なる第１周辺領域３２と第２周辺領域３３を通過した±１次光が、インラインＤＰＰ法による±１次光と同様の挙動を示す。そのため、±１次光によるスポット２６、２７を０次光によるスポット２５と同一トラック上に配置することができる。
【０１２６】
また、対物レンズ８のトラック横断方向の変位がある場合、第１周辺領域３２を通過した光と第２周辺領域３３を通過した光との干渉の一部が、中央領域３１を通過した光と第１周辺領域３２を通過した光との干渉または中央領域３１を通過した光と第２周辺領域３３を通過した光との干渉に置き換えられる。そのため、第１周辺領域３２を通過した光と第２周辺領域３３を通過した光との干渉の影響を少なくすることができ、対物レンズ８のトラック横断方向の変位によるトラッキングエラー信号ＴＥＳの急激な低下を抑えることができる。
【０１２７】
中央領域３１の幅が狭ければ、対物レンズ８のトラック横断方向の変位によるトラッキングエラー信号の低下が大きくなる。また、逆に広ければ、第１周辺領域３２及び第２周辺領域３３の回折格子位相が１８０度異なることによる効果が小さくなり、対物レンズ８のトラック横断方向の変位がなくても、トラッキングエラー信号ＴＥＳが小さくなる。中央領域３１が１００％を占めれば、通常の回折格子と同じになる。
【０１２８】
中央領域３１の幅は、０次光の回折効率が適切な値になる幅とトラッキングエラー信号ＴＥＳの特性が適切になる幅とを考慮し決定する必要がある。中央領域３１の幅は第１レーザ光が入射する幅に対し、光ディスク２０の半径方向に対応する方向で１０％以上４０％以下とすることが望ましい。１０％以上であれば、第１レーザ光の光ディスク２０におけるスポット径を小さくできるとともに、対物レンズ８のトラック横断方向の変位によるトラッキングエラー信号ＴＥＳの低下を抑えることができる。トラッキング制御に必要な中央領域３１の第１周辺領域３２及び第２周辺領域３３に対する必要最低限の補正量を確保することができる。４０％以下であれば、第１レーザ光の光ディスク２０におけるスポット径を十分に小さくできるとともに、トラッキングエラー信号ＴＥＳの大きさを確保することができる。すなわち、過大にならない程度の補正量を確保することができる。２０％から３０％の範囲であれば、第１レーザ光の光ディスク２０におけるスポット径を十分小さくできるとともに、対物レンズ８のトラック横断方向の変位によるトラッキングエラー信号ＴＥＳの低下を十分に抑えることができる。さらに、トラッキングエラー信号ＴＥＳの大きさも十分に確保することができる。
【０１２９】
図８は本実施の形態１の光ピックアップ装置の外観図である。光ピックアップ装置４０は基台４１に各種部品を配置して構成される。基台４１は光ピックアップ装置４０の骨組みである。基台４１は、Ｚｎ合金、Ｍｇ合金等の合金材料あるいは硬質樹脂材料で形成されるが、剛性を確保しやすい合金材料が望ましい。基台４１には各種部品を配置するための取り付け部が所定の箇所に設けられている。
【０１３０】
レーザモジュール４２は、結合部材４３に光源１、回折素子２、ビームスプリッタ３、検出レンズ９、受光器１０が固定されて構成される。結合部材４３が基台４１に固定される。基台４１より小型の結合部材４３に上記部品が固定されることで、基台４１に固定される場合よりも温度変化や経年変化による位置ずれ等が発生しにくく、安定した記録や再生の特性が得られる。
【０１３１】
反射ミラー４、コリメートレンズ５、１／４波長板６、立ち上げプリズム７、第２受光器１１は直接または取り付け用の部材を介して基台４１に固定される。
【０１３２】
対物レンズ駆動装置４４は、対物レンズ８を光ディスク２０に対してフォーカス方向、トラッキング方向に移動可能に支持する。対物レンズ駆動装置４４が基台４１に固定される。対物レンズ８を固定したレンズホルダが、その両端をワイヤ状や板状の弾性支持部材によって装置本体に支持される。また、レンズホルダにはコイル、装置本体側には磁石が配置され、対物レンズ８は、その電磁力による駆動力で光ディスク２０に対してフォーカス方向、トラッキング方向に移動できる。
【０１３３】
カバー４５、４６は、光ピックアップ装置４０の内部を保護すると同時に、外観品質を高める。図８において、カバー４６は、カバー４６によって隠れる部分が見えるように、外された状態であり、破線で取り付け位置を示す。カバー４５は、開口を有し、対物レンズ８が露出する。
【０１３４】
以上のように、本実施の形態１の光ピックアップ装置４０において、第１回折格子２ａは位相をずらした中央領域３１、第１周辺領域３２及び第２周辺領域３３を有する構成であり、光ディスク２０上の第１レーザ光のスポットがトラックからずれても安定したトラッキング制御用の信号出力を得ることができる。このように第１回折格子２ａは第１レーザ光を回折してトラッキング制御用の光束を生成するのに適した構成である。そして、第１回折格子をそのまま通過する０次光の第１レーザ光の光量は中央領域３１を通過した光強度が第１周辺領域３２及び第２周辺領域３３を通過した光強度よりも相対的に弱められている。このように第１回折格子２ａを光強度分布変換素子としても用いている。このような中央部分の光強度が弱められた光強度分布を持つ光束が光ディスク２０で集束すると、弱められていない光強度分布を持つ光束よりも、光ディスク２０に集束するスポット径をより小さくすることができる。したがって、その小さくできる分を第２レーザ光の光強度に振り分けることができるため、光ディスク２０に集束する第２レーザ光のスポットの光強度を確保することができる。
【０１３５】
また、中央領域３１と０次光の光強度を弱める部分とを一致させたことで回折された第１レーザ光の位相分布と光強度分布とが一致し、全体の系が複雑となって予期せぬ不具合が生じることを防ぐことができる。
【０１３６】
したがって、本発明の光ピックアップ装置４０は、光ディスク２０に集束する短波長のレーザ光のスポット径を小さく保ったまま、光ディスク２０に集束する長波長のレーザ光のスポットの光強度を確保することができる。そのため、２つの波長のレーザ光を出射する光源１を用いても短波長のレーザ光での記録や再生の特性と長波長のレーザ光での高倍速での記録とを両立することができる。
【０１３７】
（実施の形態２）
本実施の形態２について、図面を参照しながら説明する。図９は本実施の形態２の光ピックアップ装置の光学系の例の構成図、図１０は本実施の形態２の光ピックアップ装置の光学系の別の例の構成図である。本実施の形態２の光ピックアップ装置は、実施の形態１の光ピックアップ装置の構成から反射ミラー４を除き、反射ミラー４で折り曲げられた光路を真っ直ぐに伸ばした構成を持つ。実施の形態１で説明したように、光強度分布変換素子を光路に挿入して超解像現象により光ディスク２０に集束するスポット径を小さくできる余裕をコリメートレンズ５を光源１に近づけることに用いることができる。そのため、光源１とコリメートレンズ５との間の距離は、従来よりも短く、反射ミラー４により光路を折り曲げる必要がなくなる。
【０１３８】
図９に示すように反射ミラー４をなくすことにより、反射ミラー４の分の部品代、組み立て工数の削減だけにとどまらず、光路を折り曲げることで逆に必要となった面積を削減することができる。そのため、光ディスク装置に対して光ピックアップ装置が占める面積をさらに小さくすることができる。なお、図９において、反射ミラー４以外は実施の形態１で説明した内容と同一であり、実施の形態１と同じ符号を付与し、その説明を援用する。
【０１３９】
図１０は図９よりもさらに小型化を図った場合である。実施の形態１で説明したものと同じものについては実施の形態１と同じ符号を付与しており、その説明を援用する。
【０１４０】
ビームスプリッタ３と検出レンズ９とを合わせたものと同様の機能を１つの集積プリズム５１に集約した。集積プリズム５１は、光学ガラス等で形成され、内部に斜面５１ａ、５１ｂを有する。斜面５１ａには偏光分離膜５１ｃが形成されている。偏光分離膜５１ｃは誘電体多層膜等で構成される。偏光分離膜５１ｃは、往路光の第１レーザ光及び第２レーザ光を透過して光ディスク２０に向かわせる。また、復路光の第１レーザ光及び第２レーザ光を反射して受光器１０に向かわせる。
【０１４１】
集積プリズム５１の斜面５１ｂには、非点収差生成素子５１ｄが形成される。非点収差生成素子５１ｄは、フレネルレンズ状の平面型の反射ミラーであり、円筒型、円柱型またはそれらの複合型のミラーとして検出レンズ９と同様に、第１レーザ光及び第２レーザ光を、光軸を含んで直交する２つの断面で焦点距離が異なる光に変換する働きをする。
【０１４２】
立ち上げミラー５２は、立ち上げプリズム７と同様にそれまで光ディスク２０に対してほぼ平行であった光路を光ディスク２０に対してほぼ直角になるように立ち上げるためのミラーである。立ち上げミラー５２は往路光の第１レーザ光及び第２レーザ光をわずかに透過し、透過した光を第２受光器１１に向かわせる。第２受光器は１１は、立ち上げミラー５２の先に配置される。
【０１４３】
図１１は本実施の形態２の光ピックアップ装置の構成図であり、図１０の光学系を収めている。光ピックアップ装置５３は、基台５４に各種部品を配置して構成される。基台５４は光ピックアップ装置５３の骨組みである。基台５４は基台４１と形状は異なるが、基本機能は同じである。
【０１４４】
レーザモジュール５５は結合部材５６に光源１、回折素子２、集積プリズム５１、受光器１０を固定したものである。レーザモジュール５５は、基台５４に結合部材５６で固定される。コリメートレンズ５、１／４波長板６、立ち上げミラー５２が、基台５４に直接または他の取り付け用の部材を介して固定される。対物レンズ８は対物レンズ駆動装置５７に取り付けられて、基台５４に固定される。対物レンズ駆動装置５７の装置本体には第２受光器１１が固定される。また、対物レンズ駆動装置５７には、第２受光器１１が配置される。
【０１４５】
光ピックアップ装置５３は、光源１とコリメートレンズ５との距離が小さいため、光源１から立ち上げミラー５２まで光路がほぼ一直線で構成される。そのため、折り曲げるために必要だった面積が不要となり、より小型の光ピックアップ装置５３とすることができる。また、反射ミラー４を廃止できる分、安価な光ピックアップ装置５３とすることができる。
【０１４６】
（実施の形態３）
本実施の形態３について図面を参照しながら説明する。図１２は本実施の形態３の光ピックアップモジュールの構成図、図１３は本実施の形態３の光ディスク装置の構成図である。光ピックアップ装置は実施の形態１で説明した光ピックアップ装置４０としたが、実施の形態２で説明した光ピックアップモジュール６０でも構わない。
【０１４７】
図１２において、光ディスク２０を回転駆動する回転駆動部及び光ピックアップ装置４０を回転駆動部に対して近づけたり離したりする移動部を備える光ディスク装置７０の駆動機構を光ピックアップモジュール６０という。ベース６１は光ピックアップモジュール６０の骨組みを成すもので、光ピックアップモジュール６０はベース６１に直接または間接に各構成部品が配置されて構成される。
【０１４８】
回転駆動部は光ディスク２０を載置するターンテーブル６２ａを有するスピンドルモータ６２を備えている。スピンドルモータ６２はベース６１に固定される。スピンドルモータ６２は光ディスク２０を回転させる回転駆動力を生成する。
【０１４９】
移動部はフィードモータ６３、スクリューシャフト６４、ガイド軸６５、６６を備えている。フィードモータ６３はベース６１に固定される。フィードモータ６３は光ピックアップ装置４０が光ディスク２０の内周と外周の間を移動するために必要な回転駆動力を生成する。フィードモータ６３としてステッピングモータ、ＤＣモータなどが使用される。スクリューシャフト６４はらせん状に溝が掘られており、直接または数段のギアを介してフィードモータ６３に接続される。本実施の形態３ではギアを介してフィードモータ６３と接続される。ガイド軸６５、６６はそれぞれ両端で保持部材を介してベース６１に固定される。ガイド軸６５、６６は光ピックアップ装置４０を移動自在に支持する。光ピックアップ装置４０はスクリューシャフト６４の溝と噛み合うガイド歯を有するラック６７を備える。ラック６７がスクリューシャフト６４に伝達されたフィードモータ６３の回転駆動力を直線駆動力に変換するために光ピックアップ装置４０は光ディスク２０の内周と外周の間を移動することができる。
【０１５０】
なお、回転駆動部は光ディスク２０を所定の回転数で回転させることができる構成であれば、本実施の形態３で説明した構成に限るものではない。また移動部は光ピックアップ装置４０を光ディスク２０の内周と外周の間の所定の位置に移動させることができる構成であれば、本実施の形態３で説明した構成に限るものではない。
【０１５１】
光ピックアップ装置４０は図８の構成にカバー４６を取り付けたものである。光ピックアップ装置４０は、光源１と、第１回折格子２ａと、対物レンズ８とを備える。光源１は、第１の波長の第１レーザ光及び第１の波長よりも長い第２の波長の第２レーザ光を光ディスク２０に向けて出射する。第１回折格子２ａは、中央領域３１と中央領域３１の一方の側に隣接する第１周辺領域３２と第１周辺領域３２とは反対側に隣接する第２周辺領域３３とを有し、第１レーザ光を回折して０次光及び±１次光に分離する。対物レンズ８は、第１回折格子２ａを通過した第１レーザ光及び第２レーザ光を光ディスク２０に集束する。中央領域３１の回折格子位相は、第１周辺領域３２の回折格子位相に対してほぼ＋９０度、第２周辺領域３３の回折格子位相に対してほぼ−９０度異ならせている。そして、中央領域３１を通過した第１レーザ光の０次光の回折効率は、第１周辺領域３２及び第２周辺領域３３を通過した第１レーザ光の０次光の回折効率よりも小さくなるようにした。
【０１５２】
第１回折格子２ａは位相をずらした中央領域３１、第１周辺領域３２及び第２周辺領域３３を有する構成であり、光ディスク２０上の第１レーザ光のスポットがトラックからずれても安定したトラッキング制御用の信号出力を得ることができる。このように第１回折格子２ａは第１レーザ光を回折してトラッキング制御用の光束を生成するのに適した構成である。そして、第１回折格子２ａをそのまま通過する０次光の第１レーザ光の光量は中央領域３１を通過した光強度が周辺領域を通過した光強度よりも相対的に弱められている。このように第１回折格子２ａを光強度分布変換素子としても用いている。このような中央部分の光強度が弱められた光強度分布を持つ光束が光ディスク２０で集束すると、弱められていない光強度分布を持つ光束よりも、光ディスク２０に集束するスポット径をより小さくすることができる。したがって、その小さくできる分を第２レーザ光の光強度に振り分けることができるため、光ディスク２０に集束する第２レーザ光のスポットの光強度を確保することができる。
【０１５３】
また、中央領域３１と０次光の光強度を弱める部分とを一致させたことで回折された第１レーザ光の位相分布と光強度分布とが一致し、全体の系が複雑となって予期せぬ不具合が生じることを防ぐことができる。
【０１５４】
したがって、本発明の光ピックアップ装置４０は、光ディスク２０に集束する短波長のレーザ光のスポット径を小さく保ったまま、光ディスク２０に集束する長波長のレーザ光のスポットの光強度を確保することができる。そのため、２つの波長のレーザ光を出射する光源１を用いても短波長のレーザ光での記録や再生の特性と長波長のレーザ光での高倍速での記録とを両立することができる。
【０１５５】
光ピックアップ装置４０の対物レンズ８から出射されるレーザ光が光ディスク２０に対し直角に入射するように、保持部材を構成する調整機構でガイド軸６５、６６の傾きを調整する。
【０１５６】
ＦＰＣ６８は光ピックアップ装置４０と光ディスク装置７０の本体とを電気的に接続する。ＦＰＣ６８は光ディスク装置７０の本体側から光ピックアップ装置４０に対し、電力を供給し、電気信号を送るための導電線であるとともに、光ピックアップ装置４０から光ディスク装置７０の本体側へ電気信号を送るための導電線でもある。
【０１５７】
カバー６９は開口を有し、光ピックアップ装置４０の対物レンズ８及びスピンドルモータ６２のターンテーブル６２ａを露出させる。さらに本実施の形態３の場合、フィードモータ６３、ガイド軸６６の部分も露出させて、カバー６９の厚さの分だけ光ピックアップモジュール６０の厚さが薄くなるようにしている。
【０１５８】
図１３において、筐体７１は上部筐体７１ａと下部筐体７１ｂを組み合わせてネジなどを用いて互いに固定して構成されている。トレイ７２は筐体７１に出没自在に設けられている。トレイ７２は光ピックアップモジュール６０を下面側から配置する。トレイ７２は開口を有し、対物レンズ８及びスピンドルモータ６２のターンテーブル６２ａ、カバー６９の少なくとも一部を露出させる。ベゼル７３はトレイ７２の前端面に設けられて、トレイ７２が筐体７１内に収納された時にトレイ７２の出没口を塞ぐように構成されている。ベゼル７３にはイジェクトスイッチ７４が設けられ、イジェクトスイッチ７４を押すことで、筐体７１とトレイ７２との係合が解除され、トレイ７２は筐体７１に対し出没が可能な状態となる。レール７５はそれぞれトレイ７２の両側部及び筐体７１の双方に摺動自在に取り付けられる。筐体７１内部やトレイ７２内部には図示していない回路基板があり、信号処理系のＩＣや電源回路などが搭載されている。外部コネクタ７６はコンピュータ等の電子機器に設けられた電源／信号ラインと接続される。そして、外部コネクタ７６を介して光ディスク装置７０内に電力を供給したり、あるいは外部からの電気信号を光ディスク装置７０内に導いたり、あるいは光ディスク装置７０で生成された電気信号を電子機器などに送出する。
【０１５９】
光ピックアップ装置４０の制御の流れを説明する。図１４は本実施の形態３の光ディスク装置における光ピックアップ装置の制御の流れを示す図である。光源１から出射された第１の波長の第１レーザ光は回折素子２の第１回折格子２ａでトラッキング制御に用いられる０次光及び±１次光に分離される。第２の波長の第２レーザ光は、第２回折格子２ｂでトラッキング制御に用いられる０次光及び±１次光に分離される。第１レーザ光及び第２レーザ光は、ビームスプリッタ３、反射ミラー４、コリメートレンズ５、１／４波長板６、立ち上げプリズム７、対物レンズ８を経由して光ディスク２０に入射する。また、一部は、ビームスプリッタ３を経由して第２受光器１１に入射する。光ディスク２０で反射された第１レーザ光及び第２レーザ光は、対物レンズ８、立ち上げプリズム７、１／４波長板６、コリメートレンズ５、反射ミラー４、ビームスプリッタ３、検出レンズ９を経由して受光器１０に入射する。第１レーザ光及び第２レーザ光は、検出レンズ９でフォーカス制御に用いられる光軸を含んで直交する２つの断面で焦点距離が異なる光に変換される。受光器１０に入射した第１レーザ光は、ＤＶＤ用フォーカス制御用、ＤＶＤ用トラッキング制御用の電気信号に変換される。また、第２レーザ光は、ＣＤ用フォーカス制御用、ＣＤ用トラッキング制御用の電気信号に変換される。電気信号は、光ディスク装置本体７０ａの図示していない回路基板にあるアナログ信号処理部７０ｂに送られる。
【０１６０】
アナログ信号処理部７０ｂは入力された信号に演算・帯域処理を行い、サーボ処理部７０ｃに出力する。サーボ処理部７０ｃはアナログ信号処理部７０ｂからの信号を基にフォーカス制御に用いられるフォーカスエラー信号ＦＥＳ及びトラッキング制御に用いられるトラッキングエラー信号ＴＥＳを生成してモータ駆動部７０ｄに出力する。モータ駆動部７０ｄは入力されたフォーカスエラー信号ＦＥＳ及びトラッキングエラー信号ＴＥＳを基に対物レンズ８を搭載する対物レンズ駆動装置４４を駆動する電流を生成する。これにより光ディスク２０に集光した光束の焦点のずれ及びトラックに対するずれが極小になるように制御される。
【０１６１】
また、コントローラ７０ｅにはアナログ信号処理部７０ｂ、サーボ処理部７０ｃ、モータ駆動部７０ｄ、ディジタル信号処理部７０ｆの各部から送られる信号が入力される。コントローラ７０ｅはこれらの信号の演算処理等を行い、この演算処理の結果（信号）を各部に送出し、各部にて駆動、処理を実行させることで各部の制御を行う。
【０１６２】
一方、第２受光器１１は光源１から出射された第１レーザ光及び第２レーザ光の一部を受け、光量を電気信号に変換し出力する。図１４に示すように、この電気信号は光ディスク装置本体７０ａのアナログ信号処理部７０ｂに入る。アナログ信号処理部７０ｂは入力された信号に演算・帯域処理を行い、ディジタル信号処理部７０ｆに出力する。ディジタル信号処理部７０ｆはアナログ信号処理部７０ｂからの信号とホスト８０から送られたデータを基にレーザ変調信号を生成してレーザ駆動部７０ｇに送る。光ピックアップ装置４０本体の光源１の近傍に配置された光源駆動電源１ａはレーザ駆動部７０ｇからの信号を受けて光源１に駆動電流を供給する。これにより光ディスク２０に集束したスポットの光強度が一定になるように制御される。
【産業上の利用可能性】
【０１６３】
以上のように、本発明の光ピックアップ装置及び光ディスク装置は、２つの波長のレーザ光を出射する光源を用いても光ディスクに集束する短波長のレーザ光のスポット径と長波長のレーザ光のスポットの光強度とを両立することができる。そのため、パーソナルコンピュータ、ノートブック型コンピュータ等の電子機器に好ましく搭載される。
【図面の簡単な説明】
【０１６４】
【図１】（ａ）本実施の形態１の光ピックアップ装置の光学系の構成図、（ｂ）本実施の形態１の回折格子構成と第１レーザ光の光強度分布を示した図
【図２】本実施の形態１の回折素子の構成図
【図３】（ａ）本実施の形態１の第１回折格子の構成図、（ｂ）第１回折格子の上面図、（ｃ）第１回折格子のＸ−Ｘ断面図
【図４】回折格子に入射する光の波長と光吸収率及び屈折率との関係を示す図
【図５】波長と本実施の形態１の第１回折格子を構成する部材の屈折率との関係を示す図
【図６】本実施の形態１の第１回折格子の回折格子深さと回折効率との関係を示す図
【図７】本実施の形態１の第１回折格子と光ディスク上のスポットと受光器の受光部の関係を示す図
【図８】本実施の形態１の光ピックアップ装置の外観図
【図９】本実施の形態２の光ピックアップ装置の光学系の例の構成図
【図１０】本実施の形態２の光ピックアップ装置の光学系の別の例の構成図
【図１１】本実施の形態２の光ピックアップ装置の構成図
【図１２】本実施の形態３の光ピックアップモジュールの構成図
【図１３】本実施の形態３の光ディスク装置の構成図
【図１４】本実施の形態３の光ディスク装置における光ピックアップ装置の制御の流れを示す図
【図１５】従来の光ピックアップ装置の光学系を示す図
【符号の説明】
【０１６５】
１    光源
１ａ    光源駆動電源
２    回折素子
２ａ    第１回折格子
２ｂ    第２回折格子
２ｃ    透明基板
２ｄ    第２透明基板
２ｅ    凹凸部材
２ｆ    充填部材
３    ビームスプリッタ
３ａ    斜面
３ｂ    偏光分離膜
４    反射ミラー
５    コリメートレンズ
６    １／４波長板
７    立ち上げプリズム
８    対物レンズ
９    検出レンズ
１０    受光器
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ    受光部
１１    第２受光器
２０    光ディスク
２０ａ    トラック
２１    入射光
２２    ０次光
２３    ＋１次光
２４    −１次光
２５、２６、２７    スポット
３１    中央領域
３２    第１周辺領域
３３    第２周辺領域
４０    光ピックアップ装置
４１    基台
４２    レーザモジュール
４３    結合部材
４４    対物レンズ駆動装置
４５、４６    カバー
５１    集積プリズム
５１ａ、５１ｂ    斜面
５１ｃ    偏光分離膜
５１ｄ    非点収差生成素子
５２    立ち上げミラー
５３    光ピックアップ装置
５４    基台
５５    レーザモジュール
５６    結合部材
５７    対物レンズ駆動装置
６０    光ピックアップモジュール
６１    ベース
６２    スピンドルモータ
６２ａ    ターンテーブル
６３    フィードモータ
６４    スクリューシャフト
６５、６６    ガイド軸
６７    ラック
６８    ＦＰＣ
６９    カバー
７０    光ディスク装置
７０ａ    光ディスク装置本体
７０ｂ    アナログ信号処理部
７０ｃ    サーボ処理部
７０ｄ    モータ駆動部
７０ｅ    コントローラ
７０ｆ    ディジタル信号処理部
７０ｇ    レーザ駆動部
７１    筐体
７１ａ    上部筐体
７１ｂ    下部筐体
７２    トレイ
７３    ベゼル
７４    イジュクトスイッチ
７５    レール
７６    外部コネクタ
８０    ホスト
【図１】
2008123634.tif 000003
【図２】
2008123634.tif 000004
【図３】
2008123634.tif 000005
【図４】
2008123634.tif 000006
【図５】
2008123634.tif 000007
【図６】
2008123634.tif 000008
【図７】
2008123634.tif 000009
【図８】
2008123634.tif 000010
【図９】
2008123634.tif 000011
【図１０】
2008123634.tif 000012
【図１１】
2008123634.tif 000013
【図１２】
2008123634.tif 000014
【図１３】
2008123634.tif 000015
【図１４】
2008123634.tif 000016
【図１５】
2008123634.tif 000017