(57)【要約】【課題】３波長のマルチ半導体レーザ光源を用いた光学系において、簡略な構成とし、かつ各サーボ信号およびデータ信号を高精度に検出する。【解決手段】３つの半導体レーザ光源からの出射光は、それぞれコリメートレンズで略平行光にされ通過した光束は、光軸補正素子６０１にて光源の位置ずれで発生の光軸ずれを補正し、回折格子，偏光ビームスプリッタ，対物レンズ等を介して光記録媒体に集光される。光記録媒体からの反射光は、逆の光路を通り偏光ビームスプリッタで分離偏向され、検出レンズにより受光素子に導かれ各信号が検出される。光軸補正素子６０１は、等間隔直線状の格子溝パターンを有し、３波長に対して所望の回折角度と回折効率を与える波長選択性を備える。この波長選択性は、回折面の格子溝深さや形状、材料の分散特性により設定できることから、３波長のうち２波長に対しては透過し、１波長には所定の角度で回折光を発生させ光軸を補正する。【選択図】図３
2008041234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３種類以上の光記録媒体に対する情報の記録，再生，消去のうち１以上を行う光ピックアップにおいて、
波長λ１の光束を出射する第１の光源、波長λ２の光束を出射する第２の光源、波長λ３の光束を出射する第３の光源、および各光源の前記波長がλ１＜λ２＜λ３である３つの光源と、前記３つの光源から出射する光束を前記光記録媒体に集光させる集光光学系と、前記光記録媒体で反射した戻り光束を受光する受光素子と、前記３つの光源のうち少なくとも２つの光源を出射される光束が略同一方向となるように並べ、かつ前記光束の光軸をずらして配置し、前記少なくとも２つの光源のうち一方の光源からの光束の光軸と、残り１つの光源からの光束の光軸を合成する光路合成手段と、前記少なくとも２つの光源のうち他方の光源からの光束の光軸を、前記光路合成手段の合成した光軸と一致させる複数の格子溝を形成した光軸補正素子とを備え、
前記光軸補正素子を前記光路合成手段と前記集光光学系との間に設けたことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２】
３種類以上の光記録媒体に対する情報の記録，再生，消去のうち１以上を行う光ピックアップにおいて、
波長λ１の光束を出射する第１の光源、波長λ２の光束を出射する第２の光源、波長λ３の光束を出射する第３の光源、および各光源の前記波長がλ１＜λ２＜λ３である３つの光源と、前記３つの光源から出射する光束を前記光記録媒体に集光させる集光光学系と、前記光記録媒体で反射した戻り光束を受光する受光素子と、前記３つの光源のうち少なくとも２つの光源を出射される光束が略同一方向となるように並べ、かつ前記光束の光軸をずらして配置し、前記少なくとも２つの光源のうち一方の光源からの光束の光軸と、残り１つの光源からの光束の光軸を合成する光路合成手段と、前記少なくとも２つの光源のうち他方の光源からの光束の光軸を、前記光路合成手段の合成した光軸と一致させる複数の格子溝を形成した光軸補正素子とを備え、
前記光軸補正素子を前記集光光学系と前記受光素子との間に設けたことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項３】
３種類以上の光記録媒体に対する情報の記録，再生，消去のうち１以上を行う光ピックアップにおいて、
波長λ１の光束を出射する第１の光源、波長λ２の光束を出射する第２の光源、波長λ３の光束を出射する第３の光源、および各光源の前記波長がλ１＜λ２＜λ３である３つの光源と、前記３つの光源から出射する光束を前記光記録媒体に集光させる集光光学系と、前記光記録媒体で反射した戻り光束を受光する受光素子と、前記３つの光源を出射する光束が略同一方向となるように並べて配置し、かつ前記３つの光源のうち２つの光源を出射する光束が略同一箇所とみなせる程度に近接させ、残り１つの光源を、前記２つの光源を含む光学系の光軸からずらして配置し、前記残り１つの光源の光軸を前記２つの光源を含む光学系の光軸に一致させる複数の格子溝を形成した光軸補正素子とを備え、
前記光軸補正素子を前記３つの光源と前記集光光学系との間に設けたことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項４】
３種類以上の光記録媒体に対する情報の記録，再生，消去のうち１以上を行う光ピックアップにおいて、
波長λ１の光束を出射する第１の光源、波長λ２の光束を出射する第２の光源、波長λ３の光束を出射する第３の光源、および各光源の前記波長がλ１＜λ２＜λ３である３つの光源と、前記３つの光源から出射する光束を前記光記録媒体に集光させる集光光学系と、前記光記録媒体で反射した戻り光束を受光する受光素子と、前記３つの光源を出射する光束が略同一方向となるように並べて配置し、かつ前記３つの光源のうち２つの光源を出射する光束が略同一箇所とみなせる程度に近接させ、残り１つの光源を、前記２つの光源を含む光学系の光軸からずらして配置し、前記残り１つの光源の光軸を前記２つの光源を含む光学系の光軸に一致させる複数の格子溝を形成した光軸補正素子とを備え、
前記光軸補正素子を前記集光光学系と前記受光素子との間に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３または４記載の光ピックアップにおいて、
光学系の略同一の光軸上に配置した２つの光源の波長がλ１，λ２であり、前記光軸からずらして配置した残り１つの光源の波長がλ３であって、光軸補正素子に形成した格子溝は、前記波長λ１，λ２の光束が透過し、前記波長λ３の光束が回折するように形成したことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項６】
請求項３，４または５記載の光ピックアップにおいて、
光軸補正素子に形成した格子溝は、アッベ数νｄが４０以下の材料により形成したことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項７】
請求項３または４記載の光ピックアップにおいて、
光学系の略同一の光軸上に配置した２つの光源の波長がλ１，λ３であり、前記光軸からずらして配置した残り１つの光源の波長がλ２であって、光軸補正素子に形成した格子溝は、前記波長λ１，λ３の光束が透過し、前記波長λ２の光束が回折するように形成したことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項８】
請求項３〜５または７記載の光ピックアップにおいて、
光軸補正素子に形成した格子溝は、アッベ数νｄが４０以上の材料により形成したことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項９】
３種類以上の光記録媒体に対する情報の記録，再生，消去のうち１以上を行う光ピックアップにおいて、
波長λ１の光束を出射する第１の光源、波長λ２の光束を出射する第２の光源、波長λ３の光束を出射する第３の光源、および各光源の前記波長がλ１＜λ２＜λ３である３つの光源と、前記３つの光源から出射する光束を前記光記録媒体に集光させる集光光学系と、前記光記録媒体で反射した戻り光束を受光する受光素子と、前記３つの光源を出射する光束が略同一方向となるように並べ、かつ各光軸をそれぞれずらして配置し、波長λ１，波長λ２，波長λ３の各光束に対して同じ次数の回折光を用いて光軸を一致させる複数の格子溝を形成した光軸補正素子とを備え、
前記光軸補正素子を前記３つの光源と前記受光素子との間に設けたことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１０】
請求項９記載の光ピックアップにおいて、
光軸補正素子は、アッベ数νｄの異なる２種類の材料を積層した構成であることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１１】
請求項３〜１０のいずれか１項に記載の光ピックアップにおいて、
３つの光源は同一の容器内の近接した位置に配置したことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１２】
請求項３〜１１のいずれか１項に記載の光ピックアップにおいて、
集光光学系は、単一の対物レンズと波長選択性の収差補正素子より形成し、前記収差補正素子と光軸補正素子を一体に形成したことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１３】
光記録媒体の記録面に光束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であって、
請求項１〜１２のいずれか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、複数の光記録媒体に対して情報処理する複数波長の半導体レーザ光源を用いた光学系を有する光ピックアップおよび光情報処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光源から出射した光束を光記録媒体上の記録面に照射し、この記録面によって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が知られており、例えばＣＤ系の光情報処理装置や、ＤＶＤ系の光情報処理装置等に応用されている。
【０００３】
さらに、光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λが４００ｎｍ程度の第１光源と開口数（ＮＡ）が０．８５または０．６５程度の対物レンズとを用いた２つの規格が提案されている。青色の波長領域の光源とＮＡ０．８５の対物レンズを用いて、２２ＧＢ相当の容量確保を満足する「Ｂlu-ray Ｄisc」の規格（以下、ＢＤという）と、青色波長は同じであるが、ＮＡ０．６５の対物レンズを用いて、２０ＧＢ相当の容量確保を満足する「ＨＤ−ＤＶＤ」の規格（以下、ＨＤという）である。
【０００４】
これは現行のＤＶＤ（ＮＡ＝０．６，λ＝６５０ｎｍ）が記録容量４．７ＧＢであるのに対して、前者は短波長化、高ＮＡ化の変更により大容量化を行い、後者は高ＮＡ化を行わない代わりに信号処理の工夫により線記録密度の向上を可能とし、ランド・グルーブ記録の採用により大容量化を行っている。
【０００５】
また、前述のように、記録再生用の半導体レーザ光源の短波長化や、透明基板の厚みが異なる複数の光記録媒体の開発が進み、これらの光記録媒体に対して、同一の光ピックアップでの記録，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により光束を収束する光ピックアップが、各種提案されている。
【０００６】
しかしながら、各波長の光源が別々に設けられているため、光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、不向きな構成となる。
【０００７】
このような課題を解決する手段として、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れば小型化、低コスト化が可能となる。
【０００８】
同一のパッケージ内に波長４０５ｎｍ，６６０ｎｍ，７８５ｎｍの３個の半導体レーザチップを設けた、いわゆるマルチ半導体レーザ光源を搭載した光ピックアップが非特許文献１で提案されている。このマルチ半導体レーザ光源を用いると，ＢＤ，ＨＤ，ＤＶＤ，ＣＤをほぼ同一の光路に集約することができるので光ピックアップの小型化，簡素化，低価格化に大きな効果が期待できる。
【０００９】
また、光軸補正素子は、特許文献１，２に記載されるように、ＤＶＤとＣＤのマルチ半導体レーザ（２波長）の光源を搭載した光ピックアップにおいて提案されている。
【特許文献１】特開２００１−２１６６７７号公報
【特許文献２】特開２００２−１１６３１４号公報
【非特許文献１】新井将之，「日経エレクトロニクス」，「Blu-ray Disc用光ヘッド、見えた「究極の簡素化」、３波長レーザの開発に成功」，日経ＢＰ社，2004.6.7，p.24-25
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、このようなマルチ半導体レーザの光源を搭載した光ピックアップは、見かけ上は１個の光源を具備しているように見えるが、各波長の光束を発する光源の間隔が１００μｍ〜数１００μｍ程度離れている。このために、コリメートレンズ，対物レンズ，受光素子等の光学部品を３つの波長において共通に使用するため、異なる位置に配置された光源から出射された３つの光束の光軸が一致するように合波する光軸補正素子が必要である。光軸が一致していないと、集光光学系へ斜めに入射するため、コマ収差が発生し、スポットが劣化する。
【００１１】
また、各光源を発し光記録媒体を反射してきた光束を同一の光検出面で受光するときに光軸がずれるため、フォーカス誤差信号やトラッキング誤差信号などの必要なサーボ信号も劣化する。
【００１２】
したがって、各光束に対応した光検出器を複数個搭載するか、もしくは同一の検出器内においても各光源から発した光束ごとに別々の検出面を設ける必要がある。その結果、光検出器自体や検出用光学系が非常に複雑で高価なものになってしまい実用性が大きく損なわれてしまう。
【００１３】
さらに各光源が同一パッケージ内に固定されているため、光源の位置を独立に変位させることができない。このため単一の光検出器を用いた場合は、光検出器内の所定の検出面とそこに照射される各光束の相対的な位置を独立に調整できずに、各サーボ信号を正しく検出することが極めて困難になる。
【００１４】
また、光軸補正素子として特許文献１，２の記載では、青色光源を含む３波長の光源に対しては開示されていない。さらに２つの波長に対して同軸で、１つの波長に対して別軸という構成についても開示されていない。
【００１５】
また、３種類の光記録媒体に対して、単一の対物レンズで、高精度に記録再生するためには、前述したように収差補正素子が必要である。この収差補正素子を有する光ピックアップにおいては、光軸がずれるとスポットの劣化が大きいという課題がある。
【００１６】
本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、３波長のマルチ半導体レーザ光源を用いた光ピックアップ、または２波長のマルチ半導体レーザ光源と単一の半導体レーザ光源を用いた光ピックアップにおいて、従来の単一光源の光ピックアップと同程度の簡略な構成により、各サーボ信号およびデータ信号を高精度に検出できる光ピックアップおよび光情報処理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】
【００１７】
前記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載した光ピックアップは、３種類以上の光記録媒体に対する情報の記録，再生，消去のうち１以上を行う光ピックアップにおいて、波長λ１の光束を出射する第１の光源、波長λ２の光束を出射する第２の光源、波長λ３の光束を出射する第３の光源、および各光源の波長がλ１＜λ２＜λ３である３つの光源と、３つの光源から出射する光束を光記録媒体に集光させる集光光学系と、光記録媒体で反射した戻り光束を受光する受光素子と、３つの光源を出射する光束が略同一方向となるように並べて配置し、かつ３つの光源のうち２つの光源を出射する光束が略同一箇所とみなせる程度に近接させ、残り１つの光源を、２つの光源を含む光学系の光軸からずらして配置し、残り１つの光源の光軸を２つの光源を含む光学系の光軸に一致させる複数の格子溝を形成した光軸補正素子とを備え、光軸補正素子を３つの光源と集光光学系との間に設けたことにより、異なる光源位置から出射した各光束の光軸を一致させ、各光学部品を３つの使用波長において共通に使用でき、また記録面上の集光スポットの効率低下を抑制して、同一の受光素子内に照射させることができ、簡易な構成で３波長対応の互換型光ピックアップを実現できる。
【００１８】
また、請求項２に記載した光ピックアップは、３種類以上の光記録媒体に対する情報の記録，再生，消去のうち１以上を行う光ピックアップにおいて、波長λ１の光束を出射する第１の光源、波長λ２の光束を出射する第２の光源、波長λ３の光束を出射する第３の光源、および各光源の波長がλ１＜λ２＜λ３である３つの光源と、３つの光源から出射する光束を光記録媒体に集光させる集光光学系と、光記録媒体で反射した戻り光束を受光する受光素子と、３つの光源を出射する光束が略同一方向となるように並べて配置し、かつ３つの光源のうち２つの光源を出射する光束が略同一箇所とみなせる程度に近接させ、残り１つの光源を、２つの光源を含む光学系の光軸からずらして配置し、残り１つの光源の光軸を２つの光源を含む光学系の光軸に一致させる複数の格子溝を形成した光軸補正素子とを備え、光軸補正素子を集光光学系と受光素子との間に設けたことにより、異なる光源位置から出射した各光束の光軸を一致させ、各光学部品を３つの使用波長において共通に使用でき、また記録面上の集光スポットの効率低下を抑制して、同一の受光素子内に照射させることができ、簡易な構成で３波長対応の互換型光ピックアップを実現できる。
【００１９】
また、請求項３に記載した光ピックアップは、３種類以上の光記録媒体に対する情報の記録，再生，消去のうち１以上を行う光ピックアップにおいて、波長λ１の光束を出射する第１の光源、波長λ２の光束を出射する第２の光源、波長λ３の光束を出射する第３の光源、および各光源の波長がλ１＜λ２＜λ３である３つの光源と、３つの光源から出射する光束を光記録媒体に集光させる集光光学系と、光記録媒体で反射した戻り光束を受光する受光素子と、３つの光源を出射する光束が略同一方向となるように並べて配置し、かつ３つの光源のうち２つの光源を出射する光束が略同一箇所とみなせる程度に近接させ、残り１つの光源を、２つの光源を含む光学系の光軸からずらして配置し、残り１つの光源の光軸を２つの光源を含む光学系の光軸に一致させる複数の格子溝を形成した光軸補正素子とを備え、光軸補正素子を３つの光源と集光光学系との間に設けたことにより、異なる光源位置から出射した各光束の光軸を一致させ、各光学部品を３つの使用波長において共通に使用でき、また記録面上の集光スポットの効率低下を抑制して、同一の受光素子内に照射させることができ、簡易な構成で３波長対応の互換型光ピックアップを実現できる。
【００２０】
また、請求項４に記載した光ピックアップは、３種類以上の光記録媒体に対する情報の記録，再生，消去のうち１以上を行う光ピックアップにおいて、波長λ１の光束を出射する第１の光源、波長λ２の光束を出射する第２の光源、波長λ３の光束を出射する第３の光源、および各光源の波長がλ１＜λ２＜λ３である３つの光源と、３つの光源から出射する光束を光記録媒体に集光させる集光光学系と、光記録媒体で反射した戻り光束を受光する受光素子と、３つの光源を出射する光束が略同一方向となるように並べて配置し、かつ３つの光源のうち２つの光源を出射する光束が略同一箇所とみなせる程度に近接させ、残り１つの光源を、２つの光源を含む光学系の光軸からずらして配置し、残り１つの光源の光軸を２つの光源を含む光学系の光軸に一致させる複数の格子溝を形成した光軸補正素子とを備え、光軸補正素子を集光光学系と受光素子との間に設けたことにより、異なる光源位置から出射した各光束の光軸を一致させ、各光学部品を３つの使用波長において共通に使用でき、また記録面上の集光スポットの効率低下を抑制して、同一の受光素子内に照射させることができ、簡易な構成で３波長対応の互換型光ピックアップを実現できる。
【００２１】
また、請求項５，６に記載した光ピックアップは、請求項３，４の光ピックアップにおいて、光学系の略同一の光軸上に配置した２つの光源の波長がλ１，λ２であり、光軸からずらして配置した残り１つの光源の波長がλ３であって、光軸補正素子に形成した格子溝は、波長λ１，λ２の光束が透過し、波長λ３の光束が回折するように形成したこと、さらに、光軸補正素子に形成した格子溝は、アッベ数νｄが４０以下の材料により形成したことにより、格子溝の高さを低く設定でき、高効率の光軸補正素子ができる。
【００２２】
また、請求項７，８に記載した光ピックアップは、請求項３〜５記載の光ピックアップにおいて、光学系の略同一の光軸上に配置した２つの光源の波長がλ１，λ３であり、光軸からずらして配置した残り１つの光源の波長がλ２であって、光軸補正素子に形成した格子溝は、波長λ１，λ３の光束が透過し、波長λ２の光束が回折するように形成したこと、さらに、光軸補正素子に形成した格子溝は、アッベ数νｄが４０以上の材料により形成したことにより、格子溝の高さを低く設定でき、高効率の光軸補正素子ができる。
【００２３】
また、請求項９に記載した光ピックアップは、３種類以上の光記録媒体に対する情報の記録，再生，消去のうち１以上を行う光ピックアップにおいて、波長λ１の光束を出射する第１の光源、波長λ２の光束を出射する第２の光源、波長λ３の光束を出射する第３の光源、および各光源の波長がλ１＜λ２＜λ３である３つの光源と、３つの光源から出射する光束を光記録媒体に集光させる集光光学系と、光記録媒体で反射した戻り光束を受光する受光素子と、３つの光源を出射する光束が略同一方向となるように並べ、かつ各光軸をそれぞれずらして配置し、波長λ１，波長λ２，波長λ３の各光束に対して同じ次数の回折光を用いて光軸を一致させる複数の格子溝を形成した光軸補正素子とを備え、光軸補正素子を３つの光源と受光素子との間に設けたことにより、異なる光源位置から出射した各光束の光軸を一致させて共通の光路を用いることができ、記録面上の集光スポット劣化を抑制して、同一の受光素子内に照射でき、簡易な構成の３波長に対応の互換型光ピックアップを実現できる。
【００２４】
また、請求項１０に記載した光ピックアップは、請求項９記載の光ピックアップにおいて、光軸補正素子は、アッベ数νｄの異なる２種類の材料を積層した構成であることにより、広い波長帯域で、回折光の効率を高くすることができ、高効率な光軸補正素子ができる。
【００２５】
また、請求項１１，１２に記載した光ピックアップは、請求項３〜１０のいずれか１項に記載の光ピックアップにおいて、３つの光源は同一の容器内の近接した位置に配置したこと、さらに、集光光学系は、単一の対物レンズと波長選択性の収差補正素子より形成し、収差補正素子と光軸補正素子を一体に形成したことにより、部品点数を少なくでき、簡易な構成で３波長対応の光ピックアップを小型、低コストで実現できる。
【００２６】
また、請求項１３に記載した光情報処理装置は、光記録媒体の記録面に光束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であって、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の光ピックアップを備えたことにより、簡易な構成で３波長対応の光情報処理装置を実現できる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、異なる光源位置から出射した各光束の光軸を一致させ、各光学部品を３つの使用波長において共通に使用することができ、また、記録面上の集光スポットの効率低下を抑制して、同一の受光素子内に照射させることができ、簡易な構成で３波長に対応した互換型の光ピックアップおよび光情報処理装置を実現できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。
【００２９】
図１は本発明の実施形態１における光ピックアップの概略構成を示す図である。図１に示す光ピックアップは、３種類の光記録媒体に情報の記録、消去または再生をするものである。以下、この複数の光記録媒体は、透明基板厚さｔ１の第１の光記録媒体１０７（ＢＤ）、および透明基板厚さｔ２の第２の光記録媒体１１７（ＤＶＤ）と、透明基板厚さｔ３の第３の光記録媒体１２７（ＣＤ）として説明する。なお、各光記録媒体の透明基板は厚さｔ１＝０．１ｍｍ，ｔ２＝０．６ｍｍ，ｔ３＝１．２ｍｍである。
【００３０】
また、光ピックアップは、光源として第１光源である第１の光記録媒体１０７に用いる青色レーザ（波長λ１＝４０５ｎｍ）と、第２光源である第２の光記録媒体１１７に用いる赤色レーザ（波長λ２＝６６０ｎｍ）と、第３光源である第３の光記録媒体１２７に用いる赤外レーザ（波長λ３＝７８５ｎｍ）を有し、λ１＜λ２＜λ３となっている。これら第１光源（半導体レーザ１０１ａ），第２光源（半導体レーザ１０１ｂ），第３光源（半導体レーザ１０１ｃ）は、記録、再生する光記録媒体に応じて使用される。また、本実施形態１においては、３つの光源が１つのモジュール（光源１０１）として構成されている。
【００３１】
略同一箇所から光束が出射するとみなされる程度に近接配置とは、２つの光源の出射中心点間距離を５〜５０μｍ程度に近接して配置することをいう。図２は各光源の配置を示す図である。光源の配置方法は様々であるが、本実施形態１では、図２に示すように第１光源と第２光源を略同一の光軸上に置き、第３光源を横にずらす構成とした。第１光源の位置を基準とし、各光源の横方向の位置決め誤差を±１０μｍ以下に抑えている。位置決めとしては、第１光源上に形成されたストライプ目印に、画像認識を利用して行った。また、第２光源と第３光源を１つの基板上に集積した「モノリシック型」の２波長レーザをひっくり返して第１光源の上に接合する構造でも良い。
【００３２】
図１に示す光ピックアップは、第１，第２，第３光源の半導体レーザ１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃから出射した光束の発散角を変換するコリメートレンズ１０２，光軸補正素子６０１，回折格子１０９，偏光ビームスプリッタ１０３，プリズム１０４，１／４波長板，収差補正素子５０１，対物レンズ１０６，検出レンズ１０８，受光素子１１０より構成される。対物レンズ１０６の開口数（ＮＡ）は第１光源の光束に対してはＮＡ０．８５、第２光源の光束に対してはＮＡ０．６５、第３光源の光束に対してはＮＡ０．４５とする。
【００３３】
光ピックアップの半導体レーザ１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃからの出射光は、それぞれコリメートレンズ１０２により略平行光にされる。コリメートレンズ１０２を通過した光束は、光軸補正素子６０１において光源の位置ずれにより発生する光軸ずれを補正し、回折格子１０９によりトラック制御するために３つの光束に分割され、偏光ビームスプリッタ１０３に入射し、プリズム１０４より偏向される。そして、１／４波長板１０５，収差補正素子５０１，対物レンズ１０６を介して光記録媒体の記録面に集光されることにより、情報の記録，再生が行われる。第１，第２，第３の光記録媒体１０７，１１７，１２７からの反射光は対物レンズ１０６，１／４波長板１０５を通過した後、偏光ビームスプリッタ１０３により入射光と分離して偏向され、検出レンズ１０８により受光素子１１０上に導かれ、再生信号、フォーカス誤差信号、トラック誤差信号が検出される。
【００３４】
本実施形態１の光軸補正素子６０１は、等間隔直線状の格子溝パターンを有する３段の階段形状の回折素子であり、図３に光軸補正素子の断面図を示す。３つの波長（ＢＤ，ＤＶＤ，ＣＤ）に対して共通光路中に配置されているため、それぞれの波長に対して所望の回折角度と回折効率を与えるような波長選択性を備えている。
【００３５】
本実施形態１に用いた光源は、図２に示した通りＣＤの第３光源（半導体レーザ１０１ｃ）とＢＤの第１光源（半導体レーザ１０１ａ）との横ずれ量Δが１１０μｍであり、図３に示す光軸補正素子６０１はＣＤの光軸のみ補正する構成となり、４０５ｎｍ（ＢＤ），６６０ｎｍ（ＤＶＤ）の波長に対しては透過するのみであり、単なる透明基板として機能する。７８５ｎｍ（ＣＤ）に対しては所定の角度で回折光を発生させ光軸を補正する。
【００３６】
このような回折格子の波長選択性は、回折面に刻まれる格子溝深さや形状、材料の分散特性をコントロールすることで設定することができる。回折光学系では、入射光すべてのエネルギーが出射光に変換されるのではなく、回折効率と呼ばれる効率でしか変換されない。図４の破線に示すような鋸歯形状のキノフォーム形状は、ある波長でブレーズ化されると、その波長での回折効率は薄型近似の場合、理論的には１００％である。
【００３７】
本実施形態１では図４に示す実線のように階段形状とし、３つの波長のうち、４０５ｎｍ、６６０ｎｍの第１，第２光源の光束に対しては０次回折光、７８５ｎｍの第３光源の光束に対しては＋１次回折光を使用する。なお、０次回折光とは、入射光の入射する際の進行方向をそのまま保つ透過光のことである。
【００３８】
図４において階段形状の格子溝深さをＤ、鋸歯形状の格子溝深さをＨ、階段形状の段数をＭとすると、Ｍ段の場合の、１段あたりの位相差を示している（表１）のような条件に階段形状の１段の高さを設定すると、所望の回折次数を最も効率よく得ることができる。
【００３９】
【表１】
2008041234.tif 000003
所望の回折効率を得るため、本実施形態１は３段の階段形状を設定した。階段形状の設定が３段の場合は（表２）のように、第１，第２光源の波長４０５ｎｍ，６６０ｎｍに対しては、階段の１段分の位相差が波長の整数倍になるようにし、０次回折光の効率を最大にする。第３光源の波長７８５ｎｍに対しては、１段分の位相差が波長の１／３倍と波長の整数倍を足した値になるようにし＋１次回折光の効率を最大にする。
【００４０】
【表２】
2008041234.tif 000004
また、光軸補正素子６０１の材料としては、アッベ数νｄ＝３０という高分散材料を用いた。ｄ線の屈折率ｎｄ＝１．６の場合の３段の階段形状の格子溝深さＤと各波長の効率の関係を図５に示す。格子溝深さＤが８．９μｍのとき、λ１＝４０５ｎｍ，λ２＝６６０ｎｍの０次回折光に対しては１００％、λ３＝７８５ｎｍの＋１次回折光に対しては６８％の高い効率を得ることができ、実用上十分な性能が得られる。
【００４１】
階段形状の回折格子の回折効率は、段数が多いほど、図４の破線に示すような鋸歯形状のキノフォーム形状に近づくため、回折効率は向上する。しかしながら、段数が多いと一段あたりのピッチが狭くなり、製造が困難になって製造誤差のだれなどによる影響で効率低下が発生する。
【００４２】
また、階段の１段の高さが低い方が回折効率が良く、波長や温度変動による効率低下の影響を受けにくい。そのため、回折構造としては、格子溝深さＤが低く、段数Ｍが多い方が望ましい。
【００４３】
波長６６０ｎｍは波長４０５ｎｍに対して１．６３倍長い。また、１段分の高さができるだけ低く、波長６６０ｎｍおよび波長４０５ｎｍに対しても位相差が波長の整数倍になるよう設定しなければならない。したがって、前記の２点を満足させるためには、高分散材料が必要となる。
【００４４】
高分散材料を用いることで、格子溝深さを低くすることができ、効率の良い光軸補正素子を提供することができる。また、材料としては、紫外線硬化樹脂を含むあらゆる光学樹脂、光学ガラスに適応可能である。
【００４５】
次に、波長７８５ｎｍの＋１次または−１次の回折効率を高くできる段数を設定する。図６は３段の階段形状とした光軸補正素子材料のアッベ数νｄと各波長の回折効率を示す。３段でアッベ数νｄが３０程度と高い材料を用いることで、前述の（表２）に示した条件を満足することができ、３つの波長で高効率の回折効率を得ることができる。図６に示すように、回折効率は、λ１（ＢＤ）で９０％以上、λ２（ＤＶＤ）で９０％以上、λ３（ＣＤ）で６０％以上の高い効率が得られるには、アッベ数をνｄ≦４０とすることが望ましい。
【００４６】
前述のように、アッベ数をνｄ≦４０とすると、回折効率は、λ１で１００％以上、λ２で９０％以上、λ３で６０％以上の高い効率が得られるが、アッベ数がνｄ＞４０となると、λ２，λ３での回折効率が悪化し望ましくない。
【００４７】
なお、３段の階段形状の格子溝深さＤ＝８．９μｍに限定されるものではなく、例えば図７にｄ線の屈折率ｎｄ＝１．６の材料において、階段形状が４段で格子溝深さＤ＝１３．５μｍのとき、ＢＤ（４０５ｎｍ）の０次回折光，ＤＶＤ（６６０ｎｍ）の０次回折光，ＣＤ（７８５ｎｍ）の＋１次回折光の効率を示す。アッベ数νｄが３０程度の高分散材料を用いることで、所望の回折次数の効率を高くすることができる。
【００４８】
本実施形態１の光ピックアップのコリメートレンズ１０２は、第１光源の波長４０５ｎｍの光軸に合わせてコリメートレンズ１０２の光軸を調整する。コリメートレンズ１０２の焦点距離ｆＣＬが１０ｍｍの場合、光源の横ずれ量Δ＝１１０μｍから第３光源の光軸ずれは、ｓｉｎθ＝Δ／ｆＣＬより０．６３ｄｅｇとなる。また、光軸補正素子６０１のピッチΛは、回折角度をθとすると、ｓｉｎθ＝λ３／Λ＝Δ／ｆＣＬとなるため、約７０μｍとなる。
【００４９】
また、回折格子１０９は、光記録媒体上に形成される光スポット位置をサーボ制御するために必要となる３つの光束を生成する。３つの波長に対して共通光路中に配置されているため、それぞれの波長に対して所望の回折角度と回折効率を与えるような波長選択性を備えている。
【００５０】
図８に回折格子の構成例を示す。第１の回折面１０９ａで、第１光源と第３光源の光束において３つの光束を生成し、第２の回折面１０９ｂで第２光源の光束において３つの光束を生成する。溝深さＤの凹部と凸部が１：１の格子溝であり、０次回折光と±１次回折光の３つの光束に分割する。
【００５１】
第１の回折面１０９ａに形成された凹部もしくは凸部のピッチは１５０μｍであり、第３光源の光束（λ３）に対しては、第３の光記録媒体１２７のトラックピッチに対して１／４トラック、第１光源の光束（λ１）に対しては、第１の光記録媒体１０７のトラックピッチに対して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。
【００５２】
図９に回折格子の光学材料（ＳＦ６）を用いた場合の格子溝深さＤと回折効率の関係を示す。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、第１光源の光束（λ１）に対して−１次，０次，＋１次光が１：１０：１の比率で３分割され、第２光源の光束（λ２）は略１００％透過、第３光源の光束（λ３）は、１：６：１の比率で３分割される。
【００５３】
したがって、第１光源の光束に対しては、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てトラッキングエラー信号を検出し、第３光源の光束に対しては、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。
【００５４】
第２の回折面１０９ｂは、第２光源の光束（λ２）のみ３分割する。図１０は回折格子に光学材料の例えばＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）を用いた場合の格子溝深さＤと透過率の関係を示す。Ｄ＝１．５７５μｍ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、第１光源の光束（λ１）に対しては、略１００％透過、第２光源の光束（λ２）は−１次，０次，＋１次光が１：７．５：１の比率で３分割され、第３光源の光束（λ３）は略１００％透過である。ここで、ピッチを例えば１０６μｍとすると、第２光源の光束（λ２）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り、差動プッシュプル法を用いることができる。
【００５５】
本実施形態１では第１の回折面１０９ａと第２の回折面１０９ｂの格子溝を形成している材料は異なるが、同じ材料を用いて形成しても良い。
【００５６】
したがって、回折格子１０９を用いれば、第１，第２光源の光束（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て、また第３光源の光束（λ３）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。
【００５７】
このように、波長選択性の回折格子１０９を通過し、３本に分離された３つの波長の光束は、広帯域の偏光ビームスプリッタ１０３，プリズム１０４を経て、広帯域の１／４波長板１０５，収差補正素子５０１，対物レンズ１０６に入射し、それぞれ、第１，第２，第３の光記録媒体１０７，１１７，１２７へ集光される。
【００５８】
また、対物レンズ１０６は、厚さ０．１ｍｍの光記録媒体を高精度に記録，再生できるように最適に設計されている。設計波長は４０５ｎｍであり、４０５ｎｍでは波面収差０．０１λｒｍｓ以下と十分小さくなるよう設計されている。なお、これに限定されるものではなく、例えば情報記録面を２層有する２層Ｂlu-ray Ｄiscの光記録媒体では、情報記録面を光束の入射側から０．０７５ｍｍと０．１ｍｍの位置に有するため、その中間値の厚さ０．０８７５ｍｍを設計中央値とするように、異なる厚さの基板厚に最適設計されていても良い。最適設計とは、波面収差が最小になるように設計されていることである。
【００５９】
また、収差補正素子５０１は、第２の光記録媒体１１７と、第３の光記録媒体１２７に対して、基板厚さの違いと、波長の違いにより発生する球面収差を補正するための互換素子である。さらに、収差補正素子５０１は、それぞれの光記録媒体に対して、対物レンズ１０６の開口切替えするための開口制限の機能を有する。
【００６０】
図１１に収差補正素子の断面図、図１２に上面図を示す。第１の回折面５０２の光束が通過する範囲内に、同心円状に分割された３つの領域として、中心の第１領域５０２ａ、中心から２番目の第２領域５０２ｂ、中心から３番目の第３領域５０２ｃを有する。
【００６１】
第１領域５０２ａは第３の光記録媒体１２７に対する開口数０．４５の領域に相当し、第１領域５０２ａには、波長４０５ｎｍの第１光源の光束（λ１）をそのまま透過させ、第２，第３の光記録媒体１１７，１２７の基板厚の違いと、波長の違いより生じる球面収差を補正するように、第２，第３光源の光束（λ２，λ３）を回折させる回折構造が形成されている。
【００６２】
第２領域５０２ｂは、第３の光記録媒体１２７に対する開口数０．４５の領域から第２の光記録媒体１１７に対する開口数０．６５の領域に相当し、波長４０５ｎｍの第１光源の光束（λ１）をそのまま透過させ、第２の光記録媒体１１７の基板厚の違いと、波長の違いより生じる球面収差を補正するように、第２光源の光束（λ２）を回折させ、かつ第３光源の光束（λ３）は、第３の光記録媒体１２７の記録面に集光しないような回折構造が形成されている。
【００６３】
第３領域５０２ｃは、第２の光記録媒体１１７に対する開口数０．６５から第１の光記録媒体１０７に対する開口数０．８５の領域に相当し、回折構造が形成されていない平坦部であり、第１，第２，第３光源の光束（λ１，λ２，λ３）をそのまま透過させるため、第１の光記録媒体１０７に対しては対物レンズ１０６より集光され、第２，第３の光記録媒体１１７，１２７に対しては集光されない構造となる。
【００６４】
それぞれの光記録媒体により反射された光束は、往路と同じ光路を逆にたどり、対物レンズ１０６，収差補正素子５０１，１／４波長板１０５、プリズム１０４を経て、偏光ビームスプリッタ１０３により反射され、検出レンズ１０８を経て、単一の受光素子１１０に導かれ、再生信号、サーボ信号を得る。
【００６５】
以上のような光ピックアップにおいて光軸補正素子６０１を配置することにより、異なる光源位置から出射した各光束の光軸を一致させることができ、記録面上の集光スポットの劣化を抑制することができる。また、同一の受光素子１１０内に照射させることができ、簡易な構成で３波長に対応した互換型の光ピックアップを実現することができる。
【００６６】
対物レンズ１０６を含めて、共通の光学系で達成できるため、光ピックアップの部品点数が少なく、光学系組付けのために調整すべき部分が少なくなるために生産性を向上でき、低コスト化や小型化を達成することができる。なお、受光素子１１０がそれぞれ個別に設けられた構成としても良い。
【００６７】
図１３は本発明の実施形態２における光ピックアップの概略構成を示す図である。前述の実施形態１の図１に示した光ピックアップでは、光軸補正素子６０１を光源１０１と集光光学系との間に配置したが、本実施形態２では光軸補正素子６０１を検出光学系に配置して構成したものである。その他の材料，ピッチ，階段形状，格子溝深さ等はすべて実施形態１と同様である。
【００６８】
図１３に示すように、検出光学系のみに光軸補正素子６０２を設けると、単一の光検出器を用いた場合は，光検出器内の所定の検出面とそこに照射する各光束の相対的な位置を独立に調整でき，各サーボ信号を正しく検出することができる。また光録媒体上における光利用効率を上げることができ、簡易な構成で３波長に対応する互換型の光ピックアップを実現することができる。
【００６９】
図１４は本発明の実施形態３の光ピックアップに用いる各光源の配置を示す図である。また、本実施形態３における光ピックアップは前述した図１に示した構成と同様である。ただし、図１に示す光源１０１と光軸補正素子６０１に代えて光源２０１と光軸補正素子６０２とした点が異なる。
【００７０】
本実施形態３の図１４に示す光源は、実施形態１，２と同様に３つの光源が１つのモジュール（光源２０１）として構成されている。しかし、各光源の配置が異なり、本実施形態３では第１光源と第３光源を略同一の光軸上に置き、第２の光源を横にずらす構成とした。
【００７１】
本実施形態３の光軸補正素子６０２は、等間隔直線状の格子溝パターンを有する５段の階段形状の回折素子であり、図１５に光軸補正素子の断面図を示す。３つの波長（ＢＤ，ＤＶＤ，ＣＤ）に対して共通光路中に配置されているため、それぞれの波長に対して所望の回折角度と回折効率を与えるような波長選択性を備えている。
【００７２】
本実施形態３に用いた光源は、図１４に示した通りＤＶＤの第２光源（半導体レーザ１０１ｂ）とＢＤの第１光源（半導体レーザ１０１ａ）との横ずれ量Δが１１０μｍであり、図１５に示す光軸補正素子６０２はＤＶＤの光軸のみ補正する構成となり、４０５ｎｍ（ＢＤ），７８５ｎｍ（ＣＤ）の波長に対しては透過するのみであり、単なる透明基板として機能する。６６０ｎｍ（ＤＶＤ）に対しては所定の角度で回折光を発生させ光軸を補正する。
【００７３】
このような回折格子の波長選択性は、回折面に刻まれる格子溝深さや形状、材料の分散特性をコントロールすることで設定することができる。前述したように、（表１）のような条件に階段形状の１段の高さを設定すると、所望の回折次数を最も効率よく得ることができる。
【００７４】
所望の回折効率を得るため、本実施形態３は５段の階段形状を設定した。階段形状が５段の場合は、第１，第３光源の波長４０５ｎｍ，７８５ｎｍに対しては、階段の１段分の位相差が波長の整数倍になるようにし、０次回折光の効率を最大にする。第２光源の波長６６０ｎｍに対しては、１段分の位相差が波長の０．２倍と波長の整数倍を足した値になるようにして＋１次回折光の効率を最大にする。
【００７５】
また、光軸補正素子６０２の材料としては、例えばアッベ数νｄ＝５８と、ｄ線の屈折率ｎｄ＝１．４８として、格子溝深さＤが略６．４μｍのとき、波長４０５ｎｍ，７８５ｎｍの０次回折光に対しては略１００％、波長６６０ｎｍの＋１次回折光に対しては８３％の高い効率を得ることができ、実用上十分な性能が得られる。また、材料としては、紫外線硬化樹脂を含むあらゆる光学樹脂、光学ガラスに適応可能である。
【００７６】
図１６は５段の階段形状とした光軸補正素子材料のアッベ数νｄと各波長の回折効率を示す。アッベ数νｄが５８程度と分散が低い材料を用いることで、前述の（表２）に示した条件を満足することができ、３つの波長で高効率の回折効率を得ることができる。
【００７７】
波長７８５ｎｍは波長４０５ｎｍに対して略２倍長い。また、１段分の高さが、波長７８５ｎｍおよび波長４０５ｎｍに対しても位相差が波長の整数倍になるよう設定する必要がある。したがって、前記の条件を満足するためには、低分散材料が必要となる。
【００７８】
低分散材料を用いることで、格子溝深さを低くすることができ、効率の良い光軸補正素子を提供することができる。
【００７９】
図１６に示すように、回折効率は、λ１で９０％以上、λ２で９０％以上、λ３で６０％以上の高い効率を得るためには、アッベ数をνｄ≧４０とすることが望ましい。
【００８０】
前述したように、アッベ数νｄを４０以上とすることにより、回折効率は、λ１で９０％以上、λ２で９０％以上、λ３で８０％以上の高い効率が得られる。ちなみに、アッベ数νｄが４０より小さくなると、λ２，λ３での回折効率が悪化し望ましくない。
【００８１】
なお、５段の階段形状の格子溝深さＤ＝６．４μｍに限定されるものではなく、例えば図１７にｄ線の屈折率ｎｄ＝１．４８の材料において、階段形状が４段で格子溝深さＤ＝４．８μｍのＢＤ（４０５ｎｍ）の０次回折光、ＤＶＤ（６６０ｎｍ）の１次回折光、ＣＤ（７８５ｎｍ）の０次回折光の効率を示す。アッベ数νｄが５８程度と低分散材料を用いることで、所望の回折効率を高くすることができる。
【００８２】
本実施形態３の光ピックアップのコリメートレンズ１０２は、第１光源の波長４０５ｎｍの光軸に合わせてコリメートレンズ１０２の光軸を調整する。コリメートレンズ１０２の焦点距離ｆＣＬが１０ｍｍの場合、光源の横ずれ量Δ＝１１０μｍから第３光源の光軸ずれは、ｓｉｎθ＝Δ／ｆＣＬより０．６３ｄｅｇとなる。また、光軸補正素子６０２のピッチΛは、回折角度をθとすると、ｓｉｎθ＝λ３／Λ＝Δ／ｆＣＬとなるため、約６０μｍとなる。
【００８３】
以上のような光ピックアップにおいて光軸補正素子６０２を配置することにより、異なる光源位置から出射した各光束の光軸を一致させることができ、同一の受光素子１１０内に照射させることができるため、簡易な構成で３波長に対応した互換型の光ピックアップを実現することができる。
【００８４】
図１８は本発明の実施形態４の光ピックアップに用いる各光源の配置を示す図である。また、本実施形態４における光ピックアップは前述した図１に示した構成と同様である。ただし、図１に示す光源１０１と光軸補正素子６０１に代えて光源３０１と光軸補正素子６０３とした点が異なる。
【００８５】
本実施形態４の図１８に示す光源は、実施形態１〜３と同様に３つの光源が１つのモジュール（光源３０１）として構成されている。しかし、各光源の配置が異なり、本実施形態４では第１光源，第２光源，第３光源を光軸に対して垂直方向にずらす構成とした。
【００８６】
本実施形態４の光軸補正素子６０３は、等間隔直線状の格子溝パターンを有するブレーズ状の回折素子であり、図１９に光軸補正素子の断面図を示す。２つの異なる材料を積層した構成であり、３つの波長（ＢＤ，ＤＶＤ，ＣＤ）に対して共通光路中に配置されているため、それぞれの波長に対して所望の回折角度と回折効率を与えるような波長選択性を備えている。
【００８７】
本実施形態４に用いた光源は、図１８に示したようにＢＤの第１光源（半導体レーザ１０１ａ）とＤＶＤの第２光源（半導体レーザ１０１ｂ）の光源間隔をΔ１２、ＤＶＤの第２光源（半導体レーザ１０１ｂ）とＣＤの第３光源（半導体レーザ１０１ｃ）の光源間隔をΔ２３とする。また、光軸補正素子６０３は波長４０５ｎｍ，６６０ｎｍ，７８５ｎｍに対してすべて同じ回折次数で回折される。そして、所定の角度で回折光を発生させ光軸を補正する。
【００８８】
このように広い波長領域において高い効率を得られる回折格子は、積層されているアッベ数νｄの異なる２種類の材料と格子溝深さをコントロールすることで設定することができる。
【００８９】
例えば、ｄ線の屈折率ｎｄ＝１．７，アッベ数νｄ＝３０の高分散の材料と、屈折率ｎｄ＝１．８，アッベ数νｄ＝７０の低分散の材料を積層し、格子溝深さ５．５μｍのブレーズ状の回折素子にすると、ＢＤ，ＤＶＤは９０％以上、ＣＤは７８％と高い効率を得ることができる。また、材料としては、紫外線硬化樹脂を含むあらゆる光学樹脂、光学ガラスに適応可能である。
【００９０】
図２０は積層型のブレーズ状の回折素子の格子溝深さと１次回折効率の関係を示す図である。図２０に示すように、格子溝深さを５．５μｍとすると３つの波長で高効率の１次回折効率を得ることができる。なお、材料の組み合わせや格子溝深さはこれに限定されるものではない。
【００９１】
第１〜第３光源の光源間隔について、図１８を用いて説明する。光ピックアップの光軸からＢＤ，ＤＶＤ，ＣＤの各光源までの距離をΔ１，Δ２，Δ３として、本実施形態４の光ピックアップにおけるコリメートレンズ１０２の焦点距離をｆＣＬ、回折素子のピッチをΛとすると、（数１）が成り立つ。
（数１）
Δ１／ｆＣＬ＝λ１／Λ
Δ２／ｆＣＬ＝λ２／Λ
Δ３／ｆＣＬ＝λ３／Λ
したがって、ｆＣＬを１０ｍｍ、Λ＝２５μｍとすると、Δ１＝１６２μｍ，Δ２＝２６４μｍ，Δ３＝３１４μｍとなり、光源間隔Δ１２＝１０２μｍ，Δ２３＝５０μｍとなる。すなわち、ＢＤとＤＶＤ，ＤＶＤとＣＤの光源間隔が、Δ１２：Δ２３＝（λ２−λ１）：（λ３−λ２）＝略２：１の関係になっていれば良い。
【００９２】
なお、光源間隔は、前述に限定されものではなく、ｆＣＬが長くなるほど、またピッチΛを狭くするほど、光源間隔は広くなる。
【００９３】
以上のように、ＢＤとＤＶＤ，ＤＶＤとＣＤの光源間隔が、略２：１の関係になっていれば、すべて１次回折光を利用して、異なる光源位置から出射した各光束の光軸を一致させることができ、同一の受光素子内に照射させることができるため、簡易な構成で３波長に対応した互換型の光ピックアップを実現することができる。
【００９４】
図２１は本発明の実施形態５における光ピックアップの概略構成を示す図である。前述の実施形態１の図１に示した光ピックアップでは、３つの光源が１つのモジュール（光源１０１）として構成されていたが、本実施形態５は、２つの光源が１つのモジュール（光源４０１）、残りの１つの光源は単一光源として、光ピックアップを構成したものである。
【００９５】
図２１に示す光ピックアップは、３種類の光記録媒体に情報の記録、消去または再生をするものである。以下、この複数の光記録媒体は、透明基板厚さｔ１の第１の光記録媒体１０７（ＢＤ）、および透明基板厚さｔ２の第２の光記録媒体１１７（ＤＶＤ）と、透明基板厚さｔ３の第３の光記録媒体１２７（ＣＤ）として説明する。なお、各光記録媒体の透明基板は厚さｔ１＝０．１ｍｍ，ｔ２＝０．６ｍｍ，ｔ３＝１．２ｍｍである。
【００９６】
光ピックアップは、光源として第１光源である第１の光記録媒体１０７に用いる青色レーザ（波長λ１＝４０５ｎｍ）と、第２光源である第２の光記録媒体１１７に用いる赤色レーザ（波長λ２＝６６０ｎｍ）と、第３光源である第３の光記録媒体１２７に用いる赤外レーザ（波長λ３＝７８５ｎｍ）を有し、λ１＜λ２＜λ３となっている。これら第１光源（半導体レーザ１０１ａ），第２光源（半導体レーザ１０１ｂ），第３光源（半導体レーザ１０１ｃ）は、記録、再生する光記録媒体に応じて使用される。また、本実施形態５においては、第２光源と第３光源の２つの光源が１つのモジュール（光源４０１）として構成されている。第２光源と第３光源から出射される光束は略同一方向となるように並べ、かつ光束の光軸は、ずらして配置されている。
【００９７】
図２１に示す光ピックアップは、第１光源（半導体レーザ１０１ａ）から出射した光束の発散角を変換するコリメートレンズ２０２、第２光源（半導体レーザ１０１ｂ），第３光源（半導体レーザ１０１ｃ）から出射した光束の発散角を変換する発散角変換レンズ２１２、光路合成手段である波長選択性ビームスプリッタ２１３、光軸補正素子６０１、偏光ビームスプリッタ１０３，プリズム１０４，１／４波長板１０５，収差補正素子５０１，対物レンズ１０６，検出レンズ１０８，受光素子１１０より構成される。対物レンズ１０６の開口数（ＮＡ）は第１光源の光束に対してはＮＡ０．８５、第２光源の光束に対してはＮＡ０．６５、第３光源の光束に対してはＮＡ０．４５とする。
【００９８】
光ピックアップの半導体レーザ１０１ａ，光源４０１（半導体レーザ１０１ｂ，１０１ｃ）からの出射光は、それぞれコリメートレンズ２０２，発散角変換レンズ２１２により略平行光にされる。コリメートレンズ２０２，発散角変換レンズ２１２を通過した光束は、波長選択性ビームスプリッタ２１３により光路を合成される。この波長選択性ビームスプリッタ２１３は、４０５ｎｍの光束を透過させ、６６０ｎｍ，７８５ｎｍの光束を反射するよう構成される。
【００９９】
波長選択性ビームスプリッタ２１３は、４０５ｎｍの光束と、６６０ｎｍの光束の光軸が一致するよう配置される。光軸補正素子６０１において光源４０１の２つの光源の位置ずれにより発生する光軸ずれを補正し、偏光ビームスプリッタ１０３に入射し、プリズム１０４により偏向される。そして、１／４波長板１０５，収差補正素子５０１，対物レンズ１０６を介して光記録媒体の記録面に集光されることにより、情報の記録，再生が行われる。
【０１００】
第１，第２，第３の光記録媒体１０７，１１７，１２７からの反射光は対物レンズ１０６，１／４波長板１０５を通過した後、偏光ビームスプリッタ１０３により入射光と分離して偏向され、検出レンズ１０８により受光素子１１０上に導かれ、再生信号，フォーカス誤差信号，トラック誤差信号が検出される。
【０１０１】
本実施形態５の光軸補正素子６０１は、等間隔直線状の格子溝パターンを有する２段の階段形状の回折素子であり、図２２に光軸補正素子の断面図を示す。３つの波長（ＢＤ，ＤＶＤ，ＣＤ）に対して共通光路中に配置されているため、それぞれの波長に対して所望の回折角度と回折効率を与えるような波長選択性を備えている。
【０１０２】
本実施形態５に用いた光源は、図２１と実施形態１に示した通りＣＤの第３光源（半導体レーザ１０１ｃ）とＤＶＤの第２光源（半導体レーザ１０１ｂ）との横ずれ量Δが１１０μｍであり、図２１に示す光軸補正素子６０１はＣＤの光軸のみ補正する構成となり、４０５ｎｍ（ＢＤ），６６０ｎｍ（ＤＶＤ）の波長に対しては透過するのみであり、単なる透明基板として機能する。７８５ｎｍ（ＣＤ）に対しては所定の角度で回折光を発生させ光軸を補正する。
【０１０３】
本実施形態５では図２２に示すように矩形形状とし、３つの波長のうち、４０５ｎｍ，６６０ｎｍの第１，第２光源の光束に対しては０次回折光、７８５ｎｍの第３光源の光束に対しては１次回折光を使用する。なお、０次回折光とは、入射光の入射する際の進行方向をそのまま保つ透過光のことである。
【０１０４】
そして、所望の回折効率を得るため、本実施形態５では矩形形状、つまり前述した（表２）において２段の階段形状を設定した。２段の場合は、第１，第２光源の波長４０５ｎｍ，６６０ｎｍに対しては、階段の１段分の位相差が波長の整数倍になるようにし、０次回折光の効率を最大にする。第３光源の波長７８５ｎｍに対しては、１段分の位相差が波長の１／２倍と波長の整数倍を足した値になるようにし＋１次回折光の効率を最大にする。この光軸補正素子６０１の材料としては、石英を用いた。
【０１０５】
２段の階段形状の格子溝深さＤと各波長の回折効率の関係を図２３に示す。格子溝深さＤが２．６８μｍのとき、λ１＝４０５ｎｍ，λ２＝６６０ｎｍの０次回折光に対しては９６％，７３％、λ３＝７８５ｎｍの＋１次回折光に対しては４０％の高い効率を得ることができ、実用上十分な性能が得られる。
【０１０６】
階段形状の回折格子の回折効率は、段数が多いほど、前述の図４の破線に示すような鋸歯形状のキノフォーム形状に近づくため、回折効率は向上する。しかしながら、段数が多いと一段あたりのピッチが狭くなり、製造が困難になって製造誤差のだれなどによる影響で効率低下が発生する。
【０１０７】
また、階段の１段の高さが低い方が回折効率が良く、波長や温度変動による効率低下の影響を受けにくい。そのため、回折構造としては、格子溝深さＤが低く、段数Ｍが多い方が望ましい。
【０１０８】
この材料としては、紫外線硬化樹脂を含むあらゆる光学樹脂、光学ガラスに適応可能である。なお、２段の階段形状に限定されるものではなく、例えば実施形態１〜４に記述した光軸補正素子で構成されても良い。
【０１０９】
以上のように構成した光ピックアップにおいて、光軸補正素子６０１により異なる光源位置（半導体レーザ１０１ｂ，半導体レーザ１０１ｃ）から出射した各光束の光軸を一致させることができ、また光路合成手段である波長選択性ビームスプリッタ２１３と集光光学系の間に配置することにより、異なる光源モジュール（半導体レーザ１０１ａ，光源４０１から出射した光軸を一致させることができ、記録面上の集光スポットの劣化を抑制することができる。また、同一の受光素子１１０内に照射させることができ、簡易な構成で３波長に対応した互換型の光ピックアップを実現することができる。
【０１１０】
対物レンズ１０６を含めて、共通の光学系で達成できるため、光ピックアップの部品点数が少なく、光学系の組付けのために調整すべき部分が少なくなるために生産性を向上でき、低コスト化や小型化を達成することができる。
【０１１１】
図２４は本発明の実施形態６における光ピックアップの概略構成を示す図である。前述の実施形態５の図２１に示した光ピックアップでは、光軸補正素子６０１を光路合成手段（波長選択性ビームスプリッタ２１３）と集光光学系との間に配置したが、本実施形態６では光軸補正素子６０１を検出光学系に配置して構成したものである。その他の材料，ピッチ，階段形状，格子溝深さ等はすべて実施形態１〜５と同様である。
【０１１２】
図２４に示すように、検出光学系のみに光軸補正素子６０１を設けると、単一の光検出器を用いた場合は，光検出器内の所定の検出面とそこに照射する各光束の相対的な位置を独立に調整でき，各サーボ信号を正しく検出することができる。また光録媒体上における光利用効率を上げることができ、簡易な構成で３波長に対応する互換型の光ピックアップを実現することができる。
【０１１３】
図２５は本発明の実施形態７における光ピックアップの概略構成を示す図である。図１で示した実施形態１の収差補正素子５０１と光軸補正素子６０１を一体に形成し構成した補正素子６０５を設けたものである。図２６に補正素子の断面図を示す。一体に形成とは、同じ材料で一体成形されていても良いし、別々の素子を張り合わせて形成されていても良い。
【０１１４】
図２７は本発明の実施形態８における光情報処理装置の概略構成を示すブロック図である。図２７に示す構成は、光情報処理装置の一形態であり、前記実施形態１〜５に記載のいずれかの光ピックアップを用いて、光記録媒体に対する情報の再生，記録，消去のうちの少なくとも１つを行う装置である。
【０１１５】
図２７に示すように、光情報処理装置は光学ピックアップ９１、送りモータ９２およびスピンドルモータ９８等により構成されており、これらは光情報処理装置全体を制御するシステムコントローラ９６により制御される。そして、光ピックアップ９１のトラッキング方向への移動は、送りモータ９２とサーボ制御回路９３で構成される制御駆動手段により行われる。例えば、光記録媒体９９を再生する場合、システムコントローラ９６からのコントロール信号がサーボ制御回路９３と変復調回路９４に供給される。
【０１１６】
サーボ制御回路９３では、スピンドルモータ９８を設定された回転数で回転させるとともに送りモータ９２を駆動する。
【０１１７】
変復調回路９４には、光ピックアップ９１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媒体９９のどこ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９６を介してサーボ制御回路９３に供給される。
【０１１８】
サーボ制御回路９３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９６を介してサーボ制御回路９３に供給され、送りモータ９２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。
【０１１９】
また、光記録媒体９９のどこを読み出しているかの位置情報は変復調回路９４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９８に供給され、光記録媒体９９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９４により処理されて復調された再生データは外部回路９５を介して外部に伝送される。
【０１２０】
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。
【０１２１】
外部回路９５を介して入力される入力データを光記録媒体９９のどこ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９６からサーボ制御回路９３および変復調回路９４に供給される。
【０１２２】
サーボ制御回路９３では、スピンドルモータ９８を所定の回転数に制御するとともに、送りモータ９２を駆動して光ピックアップ９１を情報記録位置に移動させる。
【０１２３】
また、外部回路９５を介して変復調回路９４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９１に供給される。光ピックアップ９１では出射光の変調および出射光パワーが制御されて、光記録媒体９９への記録が開始される。
【０１２４】
光記録媒体９９の種類は再生データ信号で判別する。また、光記録媒体９９の種類を判別する方法として、トラッキングサーボ信号やフォーカスサーボ信号を用いても良い。
【０１２５】
再生専用の光情報処理装置および記録と再生の両方の処理可能な光情報処理装置に具備される光ピックアップに、本発明の光軸補正手段を用いた光ピックアップを具備していれば、波長の異なる２種類以上の光記録媒体に対して情報の記録，消去，再生の最適な処理をすることができ、かつ小型で部品点数や調整工程が少ない光情報処理装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
本発明に係る光ピックアップおよび光情報処理装置は、異なる光源位置から出射した各光束の光軸を一致させ、各光学部品を３つの使用波長において共通に使用することができ、また、記録面上の集光スポットの効率低下を抑制して、同一の受光素子内に照射させることができ、簡易な構成で３波長に対応した互換型の光ピックアップおよび光情報処理装置を実現でき、複数の光記録媒体に対して情報処理する複数波長の半導体レーザ光源を用いた光学系に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】本発明の実施形態１における光ピックアップの概略構成を示す図
【図２】本実施形態１における各光源の配置を示す図
【図３】本実施形態１における光軸補正素子の断面図
【図４】本実施形態１における光軸補正素子の溝深さを示す図
【図５】３段の階段形状の格子溝深さＤと各波長の回折効率の関係を示す図
【図６】３段の階段形状の光軸補正素子におけるアッベ数νｄと各波長の回折効率を示す図
【図７】４段の階段形状の光軸補正素子におけるアッベ数νｄと各波長の回折効率を示す図
【図８】本実施形態１における回折格子の断面図
【図９】回折格子（ＳＦ６）の格子溝深さＤと回折効率の関係を示す図
【図１０】回折格子にＰＭＭＡを用いた格子溝深さＤと透過率の関係を示す図
【図１１】本実施形態１における収差補正素子の断面図
【図１２】本実施形態１における収差補正素子の上面図
【図１３】本発明の実施形態２における光ピックアップの概略構成を示す図
【図１４】本発明の実施形態３における各光源の配置を示す図
【図１５】本実施形態３における光軸補正素子の断面図
【図１６】５段の階段形状の光軸補正素子におけるアッベ数νｄと各波長の回折効率を示す図
【図１７】４段の階段形状の光軸補正素子におけるアッベ数νｄと各波長の回折効率を示す図
【図１８】本発明の実施形態４における各光源の配置を示す図
【図１９】本実施形態４における光軸補正素子の断面図
【図２０】積層型ブレーズ状回折素子の格子溝深さと１次回折効率の関係を示す図
【図２１】本発明の実施形態５における光ピックアップの概略構成を示す図
【図２２】本実施形態５における光軸補正素子の断面図
【図２３】２段の階段形状の格子溝深さＤと各波長の回折効率の関係を示す図
【図２４】本発明の実施形態６における光ピックアップの概略構成を示す図
【図２５】本発明の実施形態７における光ピックアップの概略構成を示す図
【図２６】本実施形態７における補正素子の断面図
【図２７】本発明の実施形態８における光情報処理装置の概略構成を示すブロック図
【符号の説明】
【０１２８】
９１  光ピックアップ
９２  送りモータ
９３  サーボ制御回路
９４  変復調回路
９５  外部回路
９６  システムコントローラ
９８  スピンドルモータ
９９  光記録媒体
１０１，２０１，３０１，４０１  光源
１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ  半導体レーザ
１０２，２０２  コリメートレンズ
１０３  偏光ビームスプリッタ
１０４  プリズム
１０５  １／４波長板
１０６  対物レンズ
１０７  第１の光記録媒体
１０８  検出レンズ
１０９  回折格子
１０９ａ  第１の回折面
１０９ｂ  第２の回折面
１１０  受光素子
１１７  第２の光記録媒体
１２７  第３の光記録媒体
２１２  発散角変換レンズ
２１３  波長選択性ビームスプリッタ
５０１  収差補正素子
５０２  第１の回折面
５０２ａ  第１領域
５０２ｂ  第２領域
５０２ｃ  第３領域
６０１，６０２，６０３  光軸補正素子
６０５  補正素子
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
2008041234.tif 000029
【図２６】
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【図２７】
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