(57)【要約】【課題】  波長の異なる第１および第２のレーザ光のそれぞれを回折する第１の回折格子および第２の回折格子を量産においても精度良く形成できる回折素子を備えた光ヘッド装置、回折素子、および回折素子の製造方法を提供すること。【解決手段】  光ヘッド装置において、異なる波長のレーザ光Ｌ１、Ｌ２が通過する共通光路上に回折素子６が配置され、この回折素子６は、透光性基板６１の出射面６３が、第１の回折格子形成領域６４と第２の回折格子形成領域６５とに分割されている。第１の回折格子形成領域６４には、第１のレーザ光Ｌ１を回折し、第２のレーザ光Ｌ２をそのまま透過させる第１の回折格子６６が形成され、第２の回折格子形成領域６５には、第１のレーザ光Ｌ１をそのまま透過し、第２のレーザ光Ｌ２を回折する第２の回折格子６７が形成されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のレーザ光を出射する第１の光源と、前記第１のレーザ光と波長の異なる第２のレーザ光を出射する第２の光源と、これらの光源から出射された第１のレーザ光および第２のレーザ光を光記録媒体に導く共通光学経路とを有する光ヘッド装置において、
前記共通光学経路上に回折素子が配置され、
前記回折素子は、入射面または出射面に部分的に形成された第１の回折格子および第２の回折格子を備え、
前記第１の回折格子は、前記第１のレーザ光を回折する一方、前記第２のレーザ光を回折せずにそのまま透過するように構成され、
前記第２の回折格子は、前記第２のレーザ光を回折する一方、前記第１のレーザ光をそのまま透過するように構成されていることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項２】
請求項１において、前記回折素子は、同一平面が少なくとも、前記第１の回折格子が形成された第１の回折格子形成領域と、前記第２の回折格子が形成された第２の回折格子形成領域とに分割された透光性基板を有していることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項３】
請求項１において、前記回折素子は、前記第１の回折格子を備える第１の平面と、前記第２の回折格子を備える第２の平面とが対向する透光性基板を有し、
前記第１の平面は、前記第１の回折格子が形成された第１の回折格子形成領域と、前記第１のレーザ光を回折しない領域とに分割され、
前記第２の平面は、前記第２の回折格子が形成された第２の回折格子形成領域と、少なくとも前記第２のレーザ光を回折しない領域とに分割されていることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記第１の回折格子および前記第２の回折格子は、いずれも所定の高さの複数の段差から形成されていることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項５】
請求項４において、前記第１のレーザ光の波長をλ1、前記第２のレーザ光の波長をλ2、前記透光性基板の屈折率をｎ、１以上の整数をａ、ｂとしたときに、前記第１の回折格子の段差の高さはａλ2／（ｎ−１）を満たすように設定され、前記第２の回折格子の段差はｂλ1／（ｎ−１）を満たすように設定されることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、
前記第１の回折格子で回折される第１のレーザ光の光成分の位相と、前記第２の回折格子を透過する第１のレーザ光の光成分の位相とを一致させていることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項７】
請求項２において、前記透光性基板の前記同一平面は、前記第１の回折格子形成領域と前記第２の回折格子形成領域とにストライプ状に分割されていることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項８】
請求項２において、前記透光性基板の前記同一平面は、前記第１の回折格子形成領域と前記第２の回折格子形成領域とに同心円状に分割されていることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項９】
請求項２において、前記透光性基板の前記同一平面は、前記第１の回折格子形成領域と前記第２の回折格子形成領域が各々、複数の環状領域として同心円状に交互に分割されていることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項１０】
請求項２において、前記透光性基板の前記同一平面は、前記第１の回折格子形成領域と前記第２の回折格子形成領域とにマトリクス状に分割されていることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項１１】
請求項３において、前記透光性基板における前記第１の平面および前記第２の平面には、前記第１の回折格子形成領域と前記第２の回折格子形成領域とが同心円状に形成されていることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項１２】
請求項１１において、前記回折素子は、前記第１の回折格子形成領域および前記第２の回折格子形成領域が当該領域を通過するレーザ光の有効径より広いことを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれかにおいて、前記第１のレーザ光の波長は、前記第２のレーザ光の波長より短く、
前記回折素子は、光軸を含む中央領域に、少なくとも前記第１のレーザ光を回折しない領域を備えていることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれかにおいて、
前記回折素子は、前記共通光学経路のうち、光記録媒体に向かう前記第１および前記第２のレーザ光のみが通過し、光記録媒体で反射した前記第１および第２のレーザ光の戻り光が通過しない部分に配置されていることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項１５】
第１のレーザ光、および該第１のレーザ光と波長の異なる第２のレーザ光が入射する回折素子であって、
透光性基板の同一平面が少なくとも、前記第１のレーザ光を回折するとともに、前記第２のレーザ光を回折せずにそのまま透過させる第１の回折格子が形成された第１の回折格子形成領域と、前記第２のレーザ光を回折するとともに、前記第１のレーザ光を回折せずにそのまま透過させる第２の回折格子が形成された第２の回折格子形成領域とに分割されていることを特徴とする回折素子。
【請求項１６】
請求項１５に規定する回折素子の製造方法であって、前記回折素子を成形するための金型に対して、切削加工により、前記第１の回折格子を構成する第１の溝、および前記第２の回折格子を構成する第２の溝を形成し、しかる後に、前記金型を用いて前記回折素子を成形することを特徴とする回折素子の製造方法。
【請求項１７】
請求項１６において、前記金型を構成する稼動側の型部材、および固定側の型部材のうち、当該固定側の型部材に対して、前記第１の溝、および前記第２の溝を形成することを特徴とする回折素子の製造方法。
【請求項１８】
請求項１６において、前記透光性基板に対して、切削加工により、前記第１の回折格子を構成するための第１の溝、および前記第２の回折格子を構成するための第２の溝を形成することを特徴とする回折素子の製造方法。
【請求項１９】
第１のレーザ光、および該第１のレーザ光と波長の異なる第２のレーザ光が入射する回折素子であって、
透光性基板の対向する平面のうち、一方の平面が少なくとも、前記第１のレーザ光を回折するとともに、前記第２のレーザ光を回折せずにそのまま透過させる第１の回折格子が形成された第１の回折格子形成領域と、前記第１のレーザ光を回折しない領域とに分割され、他方の平面が少なくとも、前記第２のレーザ光を回折するとともに、前記第１のレーザ光を回折せずにそのまま透過させる第２の回折格子が形成された第２の回折格子形成領域と、前記第２のレーザ光を回折しない領域とに分割されていること特徴とする回折素子。
【請求項２０】
請求項１９に規定する回折素子の製造方法であって、前記回折素子を成形するための金型に対して、切削加工により、前記第１の回折格子を構成する第１の溝、および前記第２の回折格子を構成する第２の溝を形成し、しかる後に、前記金型を用いて前記回折素子を成形することを特徴とする回折素子の製造方法。
【請求項２１】
請求項１９において、前記透光性基板に対して、切削加工により、前記第１の回折格子を構成するための第１の溝、および前記第２の回折格子を構成するための第２の溝を形成することを特徴とする回折素子の製造方法。
【請求項２２】
それぞれ波長が異なる第１のレーザ光、第２のレーザ光、および第３のレーザ光が入射する回折素子であって、
透光性基板の対向する平面のうち、一方の平面が少なくとも、前記第１のレーザ光を所定の回折効率で回折する第１の回折格子が形成された第１の回折格子形成領域と、前記第２のレーザ光をおよび第３のレーザ光を回折しない領域とに分割され、
他方の平面が少なくとも、前記第２のレーザ光を所定の回折効率で回折するとともに、前記第３のレーザ光を回折せずにそのまま通過させる第２の回折格子が形成された第２の回折格子形成領域と、前記第３のレーザ光を所定の回折効率で回折するとともに、前記第２のレーザ光を回折せずにそのまま通過させる第３の回折格子が形成された第３の回折格子形成領域と、前記第１のレーザ光を回折しない領域とに分割されていること特徴とする回折素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＶＤやＣＤなどの光記録媒体の再生、記録に用いられる光ヘッド装置、回折素子、および回折素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ヘッド装置としては、ＤＶＤ−Ｒ再生記録用の６５０ｎｍ帯域のレーザダイオードとＣＤ−Ｒ再生記録用の７８０ｎｍ帯域のレーザダイオードを備えた２波長光ヘッド装置と呼ばれるものが知られている。
【０００３】
例えば、図９に示すように、２波長光ヘッド装置１００は、ＤＶＤ−Ｒ再生記録用の６５０ｎｍ帯域の第１のレーザ光Ｌ１を出射する第１のレーザ光源１０１と、ＣＤ−Ｒ再生記録用の７８０ｎｍ帯域の第２のレーザ光Ｌ２を出射する第２のレーザ光源１０２と、第１のレーザ光Ｌ１および第２のレーザ光Ｌ２を光記録媒体１０３に導く共通光学系１０４とを有している。共通光学系１０４は、第１のレーザ光を光記録媒体１０３に向けて反射する第１のビームスプリッタ１４１と、第１のビームスプリッタ１４１で反射した第１のレーザ光Ｌ１を透過させるとともに、第２のレーザ光Ｌ２を光記録媒体１０３に向けて反射する第２のビームスプリッタ１４２と、第２のビームスプリッタ１４２からの第１のレーザ光Ｌ１および第２のレーザ光Ｌ２を平行光にするコリメートレンズ１４３と、コリメートレンズ１４３からの平行光を光記録媒体１０３に集光する対物レンズ１４４とを備えている。また、共通光学系１０４は、光記録媒体１０３で反射し、第２のビームスプリッタ１４２、および第１のビームスプリッタ１４１を透過した第１および第２のレーザ光の戻り光を集光するセンサレンズ１４５と、このセンサレンズ１４５を通ってきた第１および第２のレーザ光Ｌ１、Ｌ２の戻り光を受光する共通の受光素子１４６とを備えている。
【０００４】
また、第１のレーザ光源１０１と共通の光学系１０４との間には、第１の回折素子１０５が配置され、第２のレーザ光源１０２と共通の光学系１０４との間には、第２の回折素子１０６が配置されており、第１の回折素子１０５で得られた第１のレーザ光Ｌ１の回折光、および第２の回折素子１０６で得られた第２のレーザ光Ｌ２の回折光により、光ヘッド装置１００では、差動プッシュプル法（ＤＰＰ法）等によりトラッキングエラー検出が行われる。
【０００５】
ここで、第１および第２の回折素子１０５、１０６は、それぞれ第１および第２のレーザ光Ｌ１、Ｌ２の波長に合わせて回折格子の段差高さが設定されている。例えば、光ヘッド装置１００が再生専用であれば、第１および第２の回折素子１０５、１０６の段差の高さは０．１μｍから０．５μｍ程度とされる。また、光ヘッド装置１００が再生、記録とも可能であれば、エネルギー効率面から１次／０次分波比を小さくして０次光の割合を多く設定するため、段差の高さは０．１〜０．２μｍ程度とされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような第１および第２の回折素子１０５、１０６を用いた光ヘッド装置１００では、次のような問題点がある。
【０００７】
まず、第１および第２の回折素子１０５、１０６の２つの回折素子を用いるので、部品点数が多く、かつ、第１および第２の回折素子１０５、１０６をそれぞれ、位置調整する必要があるため、光ヘッド装置の組立てに多大な手間がかかる。
【０００８】
また、第１および第２の回折素子１０５、１０６は、第１および第２のレーザ光源１０１、１０２の近傍に配置されるため、格子のピッチが細かい。このため、格子を成膜技術やフォトリソグラフィ技術などといった半導体プロセスで形成する場合には、ステッパーなどの高価な露光装置が必要となる一方、格子を切削加工で形成する場合には、幅の狭いバイトを使用する必要があるなど、いずれの方法で製造するとしても量産しにくい。
【０００９】
さらに、第１および第２のレーザ光源１０１、１０２を１つのパッケージに内蔵したツインレーザタイプのレーザ光源を光ヘッド装置に用いた場合、ツインレーザタイプのレーザ光源に対して、各レーザ光に対応した第１および第２の回折素子１０５、１０６を装置光軸に沿って並べて配置することになる。このため、いずれのレーザ光も、他方のレーザ光に対応した側の回折素子を通過する際に、不要光が多く発生し、効率低下、ノイズの原因となる。
【００１０】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、波長の異なる第１および第２のレーザ光のそれぞれを回折する第１の回折格子および第２の回折格子を量産においても精度良く形成できる回折素子を備えた光ヘッド装置、回折素子、および回折素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するため、本発明では、第１のレーザ光を出射する第１の光源と、前記第１のレーザ光と波長の異なる第２のレーザ光を出射する第２の光源と、これらの光源から出射された第１のレーザ光および第２のレーザ光を光記録媒体に導く共通光学経路とを有する光ヘッド装置において、前記共通光学経路上に回折素子が配置され、前記回折素子は、入射面または出射面に部分的に形成された第１の回折格子および第２の回折格子を備え、前記第１の回折格子は、前記第１のレーザ光を回折する一方、前記第２のレーザ光を回折せずにそのまま透過するように構成され、前記第２の回折格子は、前記第２のレーザ光を回折する一方、前記第１のレーザ光をそのまま透過するように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明において、前記回折素子は、同一平面が少なくとも、前記第１の回折格子が形成された第１の回折格子形成領域と、前記第２の回折格子が形成された第２の回折格子形成領域とに分割された透光性基板を有している。このように構成すると、透光性基板の同一平面に第１の回折格子および第２の回折格子が部分的に形成されるので、第１の回折格子および第２の回折格子を回折素子の出射面あるいは入射面に部分的に形成することができる。また、第１の回折格子および第２の回折格子を同一平面に形成することにより、格子方向を高い精度で合わすことができる。
【００１３】
また、本発明において、前記回折素子は、前記第１の回折格子を備える第１の平面と、前記第２の回折格子を備える第２の平面とが対向する透光性基板を有し、前記第１の平面は、前記第１の回折格子が形成された第１の回折格子形成領域と、前記第１のレーザ光を回折しない領域とに分割され、前記第２の平面は、前記第２の回折格子が形成された第２の回折格子形成領域と、少なくとも前記第２のレーザ光を回折しない領域とに分割されている構成とすることができる。このように構成すると、回折素子の出射面よび入射面に、第１の回折格子および第２の回折格子を部分的に形成することができる。また、入射面および出射面の全面に回折格子を形成するのに比べると、回折素子の表裏における回折格子の形状精度を向上させることができる。
【００１４】
本発明において、前記第１の回折格子および前記第２の回折格子は、いずれも所定の高さの複数の段差から形成されていることが好ましい。段差の高さを第１の回折格子と第２の回折格子で別々に設定することにより、第１の回折格子および第２の回折格子の回折効率をそれぞれ設定可能となる。
【００１５】
本発明において、前記第１のレーザ光の波長をλ1、前記第２のレーザ光の波長をλ2、前記透光性基板の屈折率をｎ、１以上の整数をａ、ｂとしたときに、前記第１の回折格子の段差の高さはａλ2／（ｎ−１）を満たすように設定され、前記第２の回折格子の段差はｂλ1／（ｎ−１）を満たすように設定されることが好ましい。このように段差の高さを設定すると、ａ、ｂの値によって所望の回折効率を設定することができる。
【００１６】
本発明において、前記第１の回折格子で回折される第１のレーザ光の光成分の位相と、前記第２の回折格子を透過する第１のレーザ光の光成分の位相とを一致させていることが好ましい。このようにすると、第１のレーザ光の透過率が高くなり、スポット径を小さくすることができる。
【００１７】
本発明において、回折素子を構成する透光性基板の同一平面が第１の回折格子形成領域と第２の回折格子形性領域で分割されている場合、前記透光性基板の前記同一平面は、例えば、前記第１の回折格子形成領域と前記第２の回折格子形成領域とにストライプ状に分割されていることが好ましい。このように第１の回折格子形成領域と第２の回折格子形成領域とを単純に並べて形成すれば、製造しやすく、かつ、領域分割による回折光が発生しないという利点がある。ここで、第１の回折格子形成領域および第２の回折格子形成領域をストライプ状に分割する場合、各領域の幅を波長の１００倍程度とすれば、領域分割による回折光の発生を抑制し、良好な記録再生が可能となる。
【００１８】
本発明において、前記透光性基板の前記同一平面は、前記第１の回折格子形成領域と前記第２の回折格子形成領域とに同心円状に分割されていることが好ましい。このように構成すると、良好なトラッキングエラー検出用信号と共に、再生用信号、記録用信号も得られる。
【００１９】
本発明において、前記透光性基板の前記同一平面は、前記第１の回折格子形成領域と前記第２の回折格子形成領域が各々、複数の環状領域として同心円状に交互に分割されていることが好ましい。このように構成すると、０次光および回折光のいずれについてもビーム形状を入射光とほぼ同等にでき、良好な記録再生が可能となる。
【００２０】
本発明において、前記透光性基板の前記同一平面は、前記第１の回折格子形成領域と前記第２の回折格子形成領域とにマトリクス状に分割されていることが好ましい。このように構成すると、０次光および回折光のいずれについてもビーム形状を入射光とほぼ同等にでき、良好な記録再生が可能となる。
【００２１】
本発明において、回折素子を構成する透光性基板の第１の平面に第１の回折格子形成領域を有し、第２の平面に第２の回折格子形成領域を有する場合、前記透光性基板の前記第１の平面および前記第２の平面には、前記第１の回折格子形成領域と前記第２の回折格子形成領域とが同心円状に形成されていることが好ましい。このように構成すると、第１のレーザ光および第２のレーザ光のビーム形状を入射光とほぼ同等にでき、良好な記録再生が可能となる。
【００２２】
この場合、前記回折素子は、前記第１の回折格子形成領域および前記第２の回折格子形成領域が当該領域を通過するレーザ光の有効径より広いことが好ましい。このように構成すると、光ヘッド装置に回折素子を搭載する際の調整では、光軸方向および光軸に直交する方向の位置調整、回折素子を光軸周りに回転させて格子方向を調整する回転調整のうち、位置調整の範囲に余裕があるので、回折素子の回転調整が容易となる。
【００２３】
本発明において、前記第１のレーザ光の波長は、前記第２のレーザ光の波長より短く、前記回折素子は、光軸を含む中央領域に、少なくとも前記第１のレーザ光を回折しない領域を備えていることが好ましい。このように構成すると、第１のレーザ光を用いて光記録媒体に情報を記録する際に、中央部の効率が高い状態のビームスポットを用いることができる。
【００２４】
本発明において、前記回折素子は、前記共通光学経路のうち、光記録媒体に向かう前記第１および前記第２のレーザ光のみが通過し、光記録媒体で反射した前記第１および第２のレーザ光の戻り光が通過しない部分に配置されていることが好ましい。このように構成すると、回折素子は、光記録媒体で反射した戻り光を回折することがないので、戻り光が回折されることによるノイズの発生を防止できる。
【００２５】
本発明では、第１のレーザ光、および該第１のレーザ光と波長の異なる第２のレーザ光が入射する回折素子において、透光性基板の同一平面が少なくとも、前記第１のレーザ光を回折するとともに、前記第２のレーザ光を回折せずにそのまま透過させる第１の回折格子が形成された第１の回折格子形成領域と、前記第２のレーザ光を回折するとともに、前記第１のレーザ光を回折せずにそのまま透過させる第２の回折格子が形成された第２の回折格子形成領域とに分割されていることを特徴とする。
【００２６】
本発明に係る回折素子の製造方法では、前記回折素子を成形するための金型に対して、切削加工により、前記第１の回折格子を構成する第１の溝、および前記第２の回折格子を構成する第２の溝を形成し、しかる後に、前記金型を用いて前記回折素子を成形する。
【００２７】
前記のとおり、本発明に係る回折素子は、共通の光路に配置できるため、回折素子を第１および第２のレーザ光源から遠ざけて配置することができる。従って、第１および第２の回折格子における格子のピッチを広くすることができるので、比較的に刃幅の広いバイトによる切削加工により、金型に溝を形成することができる。また、同一の平面に第１および第２の回折格子を形成するので、金型を組むときにも、従来の回折素子を製作する場合のように表裏を高い精度で合わせる必要がない。さらに、第１の回折格子と第２の回折格子の段差高さが異なるため、切削加工で溝を形成する方が、半導体プロセスで格子を形成する場合と比較して容易であり、かつ、設備費も安価で済む。
【００２８】
本発明において、前記金型を構成する稼動側の型部材、および固定側の型部材のうち、当該固定側の型部材に対して、前記第１の溝、および前記第２の溝を形成することが好ましい。このような構成の金型で回折素子を成形すると、稼動側の型部材に対して第１の溝、および第２の溝を形成した場合と比較して、溝の寸法精度の高い回折素子を成形することができる。
【００２９】
本発明に係る回折素子の別の製造方法では、前記基板に対して、切削加工により、前記第１の回折格子を構成するための第１の溝、および前記第２の回折格子を構成するための第２の溝を形成する。
【００３０】
前記のとおり、本発明に係る回折素子は、共通の光路に配置できるため、回折素子を第１および第２のレーザ光源から遠ざけて配置することができる。従って、第１および第２の回折格子における格子のピッチを広くすることができるので、刃先幅の広いバイトによる切削加工により、基板に溝を形成することができる。また、第１の回折格子と第２の回折格子の段差高さが異なるため、切削加工で溝を形成する方が、半導体プロセスで格子を形成する場合と比較して容易であり、かつ、設備費も安価で済む。
【００３１】
次に、本発明は、第１のレーザ光、および該第１のレーザ光と波長の異なる第２のレーザ光が入射する回折素子であって、透光性基板の対向する平面のうち、一方の平面が少なくとも、前記第１のレーザ光を回折するとともに、前記第２のレーザ光を回折せずにそのまま透過させる第１の回折格子が形成された第１の回折格子形成領域と、前記第１のレーザ光を回折しない領域とに分割され、他方の平面が少なくとも、前記第２のレーザ光を回折するとともに、前記第１のレーザ光を回折せずにそのまま透過させる第２の回折格子が形成された第２の回折格子形成領域と、前記第２のレーザ光を回折しない領域とに分割されていることを特徴とする。
【００３２】
本発明に係る回折素子の製造方法では、前記回折素子を成形するための金型に対して、切削加工により、前記第１の回折格子を構成する第１の溝、および前記第２の回折格子を構成する第２の溝を形成し、しかる後に、前記金型を用いて前記回折素子を成形する。
【００３３】
前記のとおり、本発明に係る回折素子は、共通の光路に配置できるため、回折素子を第１および第２のレーザ光源から遠ざけて配置することができる。従って、第１および第２の回折格子における格子のピッチを広くすることができるので、比較的に刃幅の広いバイトによる切削加工により、金型に溝を形成することができる。また、第１および第２の回折格子は、回折素子の表裏に部分的に形成されるので、表裏の全面に回折格子が形成される場合に比べると、精度良く形成できる。金型を組むときにも、表裏の全面に回折格子が形成される場合に比べると、格子方向を高い精度で合わせることが可能となる。さらに、第１の回折格子と第２の回折格子の段差高さが異なるため、切削加工で溝を形成する方が、半導体プロセスで格子を形成する場合と比較して容易であり、かつ、設備費も安価で済む。
【００３４】
本発明に係る回折素子の別の製造方法では、前記透光性基板に対して、切削加工により、前記第１の回折格子を構成するための第１の溝、および前記第２の回折格子を構成するための第２の溝を形成する。
【００３５】
前記のとおり、本発明に係る回折素子は、共通の光路に配置できるため、回折素子を第１および第２のレーザ光源から遠ざけて配置することができる。従って、第１および第２の回折格子における格子のピッチを広くすることができるので、刃先幅の広いバイトによる切削加工により、基板に溝を形成することができる。また、第１の回折格子と第２の回折格子の段差高さが異なるため、切削加工で溝を形成する方が、半導体プロセスで格子を形成する場合と比較して容易であり、かつ、設備費も安価で済む。
【００３６】
また、本発明は、それぞれ波長が異なる第１のレーザ光、第２のレーザ光、および第３のレーザ光が入射する回折素子であって、透光性基板の対向する平面のうち、一方の平面が少なくとも、前記第１のレーザ光を所定の回折効率で回折する第１の回折格子が形成された第１の回折格子形成領域と、前記第２のレーザ光をおよび第３のレーザ光を回折しない領域とに分割され、他方の平面が少なくとも、前記第２のレーザ光を所定の回折効率で回折するとともに、前記第３のレーザ光を回折せずにそのまま通過させる第２の回折格子が形成された第２の回折格子形成領域と、前記第３のレーザ光を所定の回折効率で回折するとともに、前記第２のレーザ光を回折せずにそのまま通過させる第３の回折格子が形成された第３の回折格子形成領域と、前記第１のレーザ光を回折しない領域とに分割されていること特徴とする。
【発明の効果】
【００３７】
本発明の光ヘッド装置に用いた回折素子では、第１のレーザ光を回折するとともに、第２のレーザ光を回折せずにそのまま透過させる第１の回折格子と、第２のレーザ光を回折するとともに、第１のレーザ光を回折せずにそのまま透過させる第２の回折格子とが入射面または出射面に部分的に形成されている。この回折素子１つで、第１のレーザ光および第２のレーザ光の０次光、および回折光を得ることができ、２種類の光記録媒体に対する再生用信号、記録用信号、およびトラッキングエラー検出用信号を生成することができる。また、通常の回折格子では、段差高さ、デューティから０次光と１次回折光の分波比を調整するが、本素子の場合は、第１の回折格子形成領域と第２の回折格子形成領域の面積を調整することによっても、０次光と１次回折光の分波比を容易に調整できるため、設計の自由度が非常に広くなり、第１および第２のレーザ光の両方に対して最適で高効率な構成を得ることができる。さらに、第１および第２のレーザ光源が同じパッケージに搭載されたツインレーザにも対応することができる。
【００３８】
しかも、本発明によれば、回折素子を共通の光路に配置して第１および第２のレーザ光源から遠ざけて配置することができるため、第１および第２の回折格子における格子のピッチを広くすることができる。従って、量産においても、第１および第２の回折格子を容易に形成できる。また、回折素子の同じ面に第１および第２の回折格子を形成することにより、回折素子を製作する場合に、第１および第２の回折格子が表裏に形成された従来の回折素子を製作する場合に比べ、金型成形、および半導体プロセスのいずれにおいても本発明の方が量産に適したものとすることができる。すなわち、金型成形する場合には、転写性の良い固定側の金型で第１および第２の回折格子を形成できるので、精度良く形成できる。また、金型を組むときにも、従来の回折素子を製作する場合のように表裏のストライプの方向を高精度に合わせる必要がない。一方、半導体プロセスで製作する場合には、基板の同一面に第１および第２の回折格子を形成すればよいので、表裏に格子を形成する場合に比べ、生産性がよい。
【００３９】
また、本発明では、回折素子の表裏の面に第１および第２の回折格子を形成する場合は、第１および第２の回折格子を部分的に形成するので、表裏の全面に第１および第２の回折格子が形成された従来の回折素子を製作する場合に比べ、金型成形する場合にも本発明の方が量産に適している。すなわち、金型成形する場合には、金型で表裏の面に部分的に第１および第２の回折格子を形成すればよいので、転写性の悪い稼動側の金型に形成される側の回折格子も、全面に形成するよりも、精度良く形成できる。また、金型を組むときにも、表裏の全面に回折格子が形成される場合に比べると、表裏のストライプの方向を高精度に合わせることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した光ヘッド装置の一例を説明する。
【００４１】
［実施の形態１］
（全体構成）
図１は本例の光ヘッド装置の光学系を示す概略構成図である。本例の光ヘッド装置１は、ＤＶＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒなど、基板厚さや記録密度が異なる複数種類の光記録媒体５に対して情報の再生、記録等を行うものであり、波長が６５０ｎｍ帯域の第１のレーザ光Ｌ１を出射する第１のレーザダイオード２と、波長が７８０ｎｍ帯域の第２のレーザ光Ｌ２を出射する第２のレーザダイオード３と、共通光学系４を備えている。
【００４２】
共通光学系４は、第１のレーザ光Ｌ１を光記録媒体５に向けて反射する第１のビームスプリッタ４１と、第１のビームスプリッタ４１で反射した第１のレーザ光Ｌ１を透過させるとともに、第２のレーザ光Ｌ２を光記録媒体５に向けて反射する第２のビームスプリッタ４２と、第２のビームスプリッタ４２からの第１のレーザ光Ｌ１および第２のレーザ光Ｌ２を平行光にするコリメートレンズ４３と、コリメートレンズ４３からの平行光を光記録媒体５に集光する対物レンズ４４を備えている。
【００４３】
また、共通光学系４は、光記録媒体５で反射し、第２および第１のビームスプリッタ４２、４１を透過した第１および第２のレーザ光Ｌ１、Ｌ２の戻り光を集光するセンサレンズ４５と、センサレンズ４５からの第１および第２のレーザ光Ｌ１、Ｌ２の戻り光を受光する受光素子４６を備えている。
【００４４】
さらに、本形態において、共通光学系４は、第２のビームスプリッタ４２とコリメートレンズ４３の間に、第１および第２のレーザ光Ｌ１、Ｌ２の０次光および±１次回折光を出射する回折素子６を備えている。
【００４５】
この回折素子６の詳細な構成については詳しくは後述するが、光ヘッド装置１において、光記録媒体５としてＤＶＤ−Ｒの情報再生、情報記録をするときは、第１のレーザ光源２から、波長が６５０ｎｍの第１のレーザ光Ｌ１を出射する。この第１のレーザ光Ｌ１は共通光学系４に導かれ、対物レンズ４４によって、ＤＶＤ−Ｒの記録面に光スポットとして収束し、ＤＶＤ−Ｒの記録面で反射した第１のレーザ光Ｌ１の戻り光は、受光素子４６に集光する。受光素子４６で検出された信号によりＤＶＤ−Ｒの情報再生、情報記録が行われる。
【００４６】
このようなＤＶＤ−Ｒの情報再生、情報記録は、回折素子６から出射された０次光で行われ、回折素子６から出射された±１次回折光によって、差動プッシュプル法（ＤＰＰ法）によるトラッキングエラー検出が行われる。
【００４７】
これに対して、光記録媒体５としてＣＤ−Ｒの情報再生、情報記録をするときは、第２のレーザ光源３から、波長が７８０ｎｍの第２のレーザ光Ｌ２を出射する。この第２のレーザ光Ｌ２は、共通光学系４に導かれ、対物レンズ４４によって、ＣＤ−Ｒの記録面に光スポットとして収束し、ＣＤ−Ｒの記録面で反射した第２のレーザ光Ｌ２の戻り光が受光素子４６に集光する。受光素子４６で検出された信号によりＣＤ−Ｒの情報再生、情報記録が行われる。
【００４８】
このようなＣＤ−Ｒの情報再生、情報記録も、回折素子６から出射された０次光で行われ、回折素子６から出射された±１次回折光によって、差動プッシュプル法（ＤＰＰ法）によるトラッキングエラー検出が行われる。
【００４９】
（回折素子の構成）
図２（Ａ）ないし（Ｅ）は、本発明の実施の形態１に係る回折素子６の平面図、右側面図、格子形成を模式的に示す横断面図、回折素子６による第１のレーザ光Ｌ１の回折状態を示す説明図、および回折素子６による第２のレーザ光Ｌ２の回折状態を示す説明図である。
【００５０】
これらの図に示すように、回折素子６は、透光性材料から形成された矩形の透光性基板６１を備えており、この透光性基板６１は、一方の平面が第１および第２のレーザ光Ｌ１、Ｌ２の入射面６２となっており、他方の平面が出射面６３となっている。
【００５１】
本形態の回折格子６において、透光性基板６１の出射面６３は、第１の回折格子形成領域６４と第２の回折格子形成領域６５とにストライプ状に２分割され、それぞれの領域は、回折格子が異なる形態で形成されている。
【００５２】
まず、第１の回折格子形成領域６４には、波長６５０ｎｍの第１のレーザ光Ｌ１を所定の１次回折効率で回折し、波長７８０ｎｍの第２のレーザ光Ｌ２を回折せずにそのまま透過させる第１の回折格子６６が形成されている。第１の回折格子６６は、ストライプ状に形成された複数の段差６６ａから構成されている。
【００５３】
段差６６ａの高さｄ1は、波長７８０ｎｍの第２のレーザ光Ｌ２が透過したときに２πの整数倍、すなわち１波長の整数倍分の光路差を発生させる寸法に設定されている。この高さｄ1は、第２のレーザ光Ｌ２の波長をλ2とし、透光性基板６１の屈折率をｎとし、１以上の整数をａとしたときに、下式
ｄ1＝ａλ2／（ｎ−１）
により求められる。段差６６ａによる第１のレーザ光Ｌ１の回折効率は、ａの値によって規定され、ａの値が小さいほど回折効率が高いので、ａの値は、例えば１に設定される。
【００５４】
各段差６６ａのピッチは、第１のレーザ光Ｌ１を所定の１次回折角度とするように設定されている。
【００５５】
これに対して、第２の回折格子形成領域６５には、波長６５０ｎｍの第１のレーザ光Ｌ１を回折せずにそのまま透過させ、波長７８０ｎｍの第２のレーザ光Ｌ２を所定の１次回折効率で回折する第２の回折格子６７が形成されている。第２の回折格子６７は、ストライプ状に形成された複数の段差６７ａから構成されている。また、第２の回折格子の段差６７ａのストライプ方向と、第１の回折格子６６の段差６６ａのストライプ方向は、一致せず、それぞれに所定の角度方向となっている。
【００５６】
段差６７ａの高さｄ2は、波長６５０ｎｍの第１のレーザ光Ｌ１が透過したときに２πの整数倍、すなわち１波長の整数倍の光路差を発生させる寸法に設定されている。この高さｄ2は、第１のレーザ光Ｌ１の波長をλ1とし、透光性基板６１の屈折率ｎとし、１以上の整数をｂとしたときに、下式
ｄ2＝ｂλ1／（ｎ−１）
により求められる。段差６７ａによる第２のレーザ光Ｌ２の回折効率は、ｂの値によって規定され、ｂの値が小さいほど回折効率が高いので、ｂの値は、例えば１に設定される。
【００５７】
各段差６７ａのピッチは、第２のレーザ光Ｌ２を所定の１次回折角度とするように設定されている。
【００５８】
このような構成の回折素子６を備えた光ヘッド装置１において、光記録媒体５としてＤＶＤ−Ｒの再生、記録を行う際には、図２（Ｄ）に示すように、回折素子６に第１のレーザ光Ｌ１が入射面６２から入射する。回折素子６は、第１のレーザ光Ｌ１のうち、第１の回折格子６６を通る光束部分を０次光Ｌ１Ａ、±１次回折光Ｌ１Ｂ、Ｌ１Ｃに回折して出射する。そして、±１次回折光Ｌ１Ｂ、Ｌ１Ｃにより、ＤＶＤ−Ｒの再生、記録時におけるトラッキングエラー検出が行われる。また、第１のレーザ光Ｌ１のうち、第２の回折格子６７を通る光束部分は、回折されずに０次光Ｌ１Ａの状態で出射されるので、第２の回折格子６７から出射される０次光Ｌ１Ａ、および第１の回折格子６６から出射される０次光Ｌ１Ａによって、ＤＶＤ−Ｒの再生、記録等に用いられる。
【００５９】
これに対して、光記録媒体５としてＣＤ−Ｒの再生、記録を行う際には、図２（Ｅ）に示すように、回折素子６に第２のレーザ光Ｌ２が入射面６２から入射する。回折素子６は、第２のレーザ光Ｌ２のうち、第２の回折格子６７を通る光束部分を０次光Ｌ２Ａ、±１次回折光Ｌ２Ｂ、Ｌ２Ｃに回折して出射する。そして、±１次回折光Ｌ２Ｂ、Ｌ２Ｃにより、ＣＤ−Ｒの再生、記録時におけるトラッキングエラー検出が行われる。また、第２のレーザ光Ｌ２のうち、第１の回折格子６６を通る光束部分は、回折されずに０次光Ｌ２Ａの状態で出射されるので、第１の回折格子６６から出射される０次光Ｌ２Ａ、および第２の回折格子６７から出射される０次光Ｌ２Ａによって、ＣＤ−Ｒの再生、記録等に用いられる。
【００６０】
（本形態の効果）
このように本例の光ヘッド装置１における回折素子６は、第１のレーザ光Ｌ１を回折し、第２のレーザ光Ｌ２を透過させる第１の回折格子６６と、第１のレーザ光Ｌ１を透過し、第２のレーザ光Ｌ２を回折する第２の回折格子６７が透光性基板６１の同じ平面６３に形成され、第１のレーザ光Ｌ１および第２のレーザ光Ｌ２が通過する共通光路に配置される。従って、１つの回折素子６だけで、ＤＶＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒの双方に対して、再生用信号、記録用信号、およびトラッキングエラー検出用信号を生成することができる。
【００６１】
また、第１の回折格子形成領域６４と第２の回折格子形成領域６５の面積を調整することによって、０次光と１次回折光の分波比を容易に調整できるため、記録に必要な０次光を高いパワーで得ることができる。さらに、第１および第２のレーザ光源２、３が同じパッケージに搭載されたツインレーザにも対応することができる。
【００６２】
しかも、回折素子６を共通光路上に配置して回折素子６を第１および第２のレーザ光源２、３から遠ざけて配置することができるため、第１および第２の回折格子６６、６７における格子のピッチを広くすることができる。従って、量産においても、第１および第２の回折格子６６、６７を容易に形成できる。
【００６３】
また、回折素子６の同じ面に第１および第２の回折格子６６、６７を形成するので、回折素子６を製作する場合に、第１および第２の回折格子６６、６７が表裏の面に形成された従来の回折素子を製作する場合に比べ、金型成形、および半導体プロセスのいずれにおいても量産に適している。
【００６４】
すなわち、金型成形する場合には、転写性の良い固定側の金型で第１および第２の回折格子６６、６７を形成できるので、精度良く形成できる。また、金型を組むときにも、従来の回折素子を製作する場合のように表裏のストライプの方向を高精度に合わせる必要がない。
【００６５】
一方、フォトリソグラフィ技術などといった半導体プロセスで製作する場合には、基板の同一面に第１および第２の回折格子を形成すればよいので、表裏に格子を形成する場合に比べ、生産性がよい。
【００６６】
また、本形態の回折素子６では、第１の回折格子形成領域６４および第２の回折格子形成領域６５をストライプ状に配置されているので、製造しやすく、かつ、出射面６３を領域分割したことによる回折光が発生しないという利点がある。
【００６７】
［実施の形態２］
上記の回折素子６は、出射面６３を第１の回折格子形成領域６４と第２の回折格子形成領域６５とにストライプ状に２つに分割しているが、出射面６３において第１の回折格子形成領域６４と第２の回折格子形成領域６５を交互に並べてストライプ状に複数に分割しても良い。この場合は、ストライプの幅を、例えば波長の約１００倍とすることにより、領域分割による回折光の発生を抑制することができ、良好な記録再生が可能である。
【００６８】
［実施の形態３］
図３（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施の形態３に係る回折素子を示す平面図および側面図である。
【００６９】
図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本形態の回折素子６Ａは、円形の透光性基板６１を備えている。透光性基板６１は、一方の面が第１および第２のレーザ光Ｌ１、Ｌ２の入射面６２であり、他方の面が出射面６３となっている。
【００７０】
本形態において、出射面６３は、外周側の第１の回折格子形成領域６４と、内周側の第２の回折格子形成領域６５で同心円状に２分割されている。
【００７１】
ここで、第１の回折格子形成領域６４には、第１のレーザ光Ｌ１を所定の１次回折効率で回折し、第２のレーザ光Ｌ２を回折せずにそのまま透過させる第１の回折格子６６が形成されている。また、第２の回折格子形成領域６５には、第１のレーザ光Ｌ１を回折せずにそのまま透過させ、第２のレーザ光Ｌ２を所定の１次回折効率で回折する第２の回折格子６７が形成されている。
【００７２】
このような回折素子６Ａにおいても、第１の回折格子６６および第２の回折格子６７によって第１および第２のレーザ光Ｌ１、Ｌ２からトラッキング検出用信号と共に、再生信号、記録用信号が得ることができる。
【００７３】
［実施の形態４］
図４（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施の形態４に係る回折素子を示す平面図および側面図である。
【００７４】
図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本形態の回折素子６Ｂは、円形の透光性基板６１を備えている。透光性基板６１は、一方の面が第１および第２のレーザ光Ｌ１、Ｌ２の入射面６２であり、他方の面が出射面６３となっている。
【００７５】
本形態において、出射面６３は、第１の回折格子形成領域６４と第２の回折格子形成領域６５とを同心円状に交互に並べて複数に分割されている。例えば、図４に示す例において、出射面６３は、第１の回折格子形成領域６４と第２の回折格子形成領域６５とを同心円状に外周側から交互に並べて４つに分割されている。
【００７６】
第１の回折格子形成領域６４には、第１のレーザ光Ｌ１を所定の１次回折効率で回折し、第２のレーザ光Ｌ２を回折せずにそのまま透過させる第１の回折格子６６が形成されている。また、第２の回折格子形成領域６５には、第１のレーザ光Ｌ１を回折せずにそのまま透過させ、第２のレーザ光Ｌ２を所定の１次回折効率で回折する第２の回折格子６７が形成されている。
【００７７】
この回折素子６Ｂにおいても、第１の回折格子６６および第２の回折格子６７によって第１および第２のレーザ光Ｌ１、Ｌ２からトラッキング検出用信号と共に、再生信号、記録用信号が得られる。また、透光性基板６１の表面を第１の回折格子形成領域および第２の回折格子形成領域を交互に並べて複数に分割しているので、回折光のビーム形状を入射光とほぼ同等にでき、良好な記録再生が可能となる。
【００７８】
［実施の形態５］
図５（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施の形態５に係る回折素子を示す平面図および側面図である。
【００７９】
図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本形態の回折素子６Ｃは、矩形の透光性基板６１を備え、透光性基板６１の一方の面が第１および第２のレーザ光Ｌ１、Ｌ２の入射面６２であり、他方の面が出射面６３となっている。
【００８０】
本形態において、出射面６３は、第１の回折格子形成領域６４と第２の回折格子形成領域６５とでマトリクス状に分割されている。例えば、図５に示す例では、出射面６３は、第１の回折格子形成領域６４と第２の回折格子形成領域６５とを碁盤の目状に縦４列、横４列に交互に並べて分割されている。
【００８１】
第１の回折格子形成領域６４には、第１のレーザ光Ｌ１を所定の１次回折効率で回折し、第２のレーザ光Ｌ２を回折せずにそのまま透過させる第１の回折格子６６が形成されている。また、第２の回折格子形成領域６５には、第１のレーザ光Ｌ１を回折せずにそのまま透過させ、第２のレーザ光Ｌ２を所定の１次回折効率で回折する第２の回折格子６７が形成されている。
【００８２】
この回折素子６Ｃにおいても、第１の回折格子６６および第２の回折格子６７によって第１および第２のレーザ光Ｌ１、Ｌ２からトラッキング検出用信号と共に、再生信号、記録用信号が得られる。また、透光性基板６１の出射面６３を第１の回折格子形成領域６４および第２の回折格子形成領域６５を交互に並べて複数に分割しているので、回折光のビーム形状を入射光とほぼ同等にでき、良好な記録再生が可能となる。
【００８３】
［製造方法１］
本発明に係る実施の形態１〜５に係る回折素子は、成膜技術やフォトリソグラフィ技術などといった半導体プロセスで製作できる他、切削加工を施した金型を用いた成形によっても製作でき、成形で製造する場合には、第１の回折格子と第２の回折格子の段差高さを容易に変えられるので生産性も高いという利点がある。また、切削加工を施した金型を用いた成形では設備費も安いという利点がある。
【００８４】
このような成形法で回折素子を製造するには、バイトによる切削加工により、金型に対して第１の回折格子を構成する第１の溝（段差）、および第２の回折格子を構成する第２の溝（段差）を形成し、しかる後に、この金型を用いて、樹脂材料やガラス材料をプレス成形して回折素子を成形する。
【００８５】
この際、金型を構成する稼動側の型部材、および固定側の型部材のうち、固定側の型部材に対して、第１の溝、および第２の溝を形成する。このような構成の金型で回折素子を成形すると、稼動側の型部材に対して第１の溝、および第２の溝を形成した場合と比較して、溝の寸法精度の高い回折素子を成形することができる。
【００８６】
［製造方法２］
本発明に係る上記の回折素子は、切削加工を施した金型を用いた成形によって製作できる他、透光性材料に対して、直接、バイトによる切削加工により、第１の回折格子を構成するための第１の溝（段差）、および第２の回折格子を構成する第２の溝（段差）を形成してもよい。このような方法でも、半導体プロセスで格子を形成する場合と比較して、第１の回折格子と第２の回折格子の段差高さを容易に変えられるので生産性も高い。また、設備費も安いという利点がある。
【００８７】
［実施の形態７］
上記の回折素子６、６Ａ、６Ｂ、６Ｃでは、出射面６３を第１の回折格子形成領域６４と第２の回折格子形成領域６５とに分割することによって、出射面６３に対して部分的に第１の回折格子６６と第２の回折格子６７を形成しているが、入射面６２および出射面６３のうち、一方に第１の回折格子６６を部分的に形成し、他方に第２の回折格子６７を部分的に形成することにより、入射面６２および出射面６３に対して部分的に第１の回折格子６６および第２の回折格子６７を形成してもよい。
【００８８】
図６（Ａ）ないし（Ｅ）は、本発明の実施の形態７に係る回折素子を示す平面図、側面図、裏面図、回折素子による第１のレーザ光Ｌ１の回折状態を示す説明図、および回折素子による第２のレーザ光Ｌ２の回折状態を示す説明図である。
【００８９】
これらの図に示すように、本形態の回折素子６Ｄは、円形の透光性基板６１を備えている。透光性基板６１は、一方の面が第１および第２のレーザ光Ｌ１、Ｌ２の入射面６２であり、他方の面が出射面６３となっている。
【００９０】
本形態では、入射面６２に第１の回折格子６６が部分的に形成され、出射面６３に第２の回折格子６７が部分的に形成されている。
【００９１】
入射面６２は、外周側の第１の回折格子形成領域６４と、第１の回折格子形成領域６４で囲まれた内周側領域６４０で同心円状に２分割されている。
【００９２】
第１の回折格子形成領域６４には、第１のレーザ光Ｌ１を所定の１次回折効率で回折し、第２のレーザ光Ｌ２を回折せずにそのまま透過させる第１の回折格子６６が形成されている。また、内周側領域６４０は、第１の回折格子６６が形成されていない平坦な面であり、第１のレーザ光Ｌ１および第２のレーザ光Ｌ２をそのまま透過させる。
【００９３】
また、出射面６３は、内周側の第２の回折格子形成領域６５と、第２の回折格子形成領域６５を囲む外周側領域６５０で同心円状に２分割されている。
【００９４】
第２の回折格子形成領域６５には、第２のレーザ光Ｌ２を所定の１次回折効率で回折し、第１のレーザ光Ｌ１を回折せずにそのまま透過させる第２の回折格子６５が形成されている。また、外周側領域６５０は、第２の回折格子６５が形成されていない平坦な面であり、第２のレーザ光Ｌ１および第２のレーザ光Ｌ２をそのまま透過させる。
【００９５】
このような構成の回折素子６Ｄを備える図１に示す光ヘッド装置１では、光記録媒体５としてＤＶＤ−Ｒの再生、記録を行う際には、図６（Ｄ）に示すように、回折素子６Ｄに第１のレーザ光Ｌ１が入射面６２から入射する。回折素子６は、第１のレーザ光Ｌ１のうち、入射面６２における第１の回折格子６６を通る光束部分を０次光Ｌ１Ａ、±１次回折光Ｌ１Ｂ、Ｌ１Ｃに回折し、出射面６３の外周側領域領域６５０から出射する。そして、±１次回折光Ｌ１Ｂ、Ｌ１Ｃにより、ＤＶＤ−Ｒの再生、記録時におけるトラッキングエラー検出が行われる。また、第１のレーザ光Ｌ１のうち、入射面６２における内周側領域６４０を通る光束部分は、出射面６３の第２の回折格子６７で回折されずに０次光Ｌ１Ａの状態で出射されるので、第２の回折格子６７から出射される０次光Ｌ１Ａ、および第１の回折格子６６を介して出射される０次光Ｌ１Ａによって、ＤＶＤ−Ｒの再生、記録等が行われる。
【００９６】
これに対して、光記録媒体５としてＣＤ−Ｒの再生、記録を行う際には、図６（Ｅ）に示すように、回折素子６に第２のレーザ光Ｌ２が入射面６２から入射する。回折素子６は、第２のレーザ光Ｌ２のうち、入射面６２における内周側領域６４を通る光束部分を出射面６３の第２の回折格子６７で０次光Ｌ２Ａ、±１次回折光Ｌ２Ｂ、Ｌ２Ｃに回折して出射する。そして、±１次回折光Ｌ２Ｂ、Ｌ２Ｃにより、ＣＤ−Ｒの再生、記録時におけるトラッキングエラー検出が行われる。また、第２のレーザ光Ｌ２のうち、入射面６２における第１の回折格子６６を通る光束部分は、第１の回折格子６６で回折されずに０次光Ｌ２Ａの状態で出射面６３の外周部分６５０から出射されるので、第１の回折格子６６を介して出射される０次光Ｌ２Ａ、および第２の回折格子６７から出射される０次光Ｌ２Ａによって、ＣＤ−Ｒの再生、記録等が行われる。
【００９７】
このように回折素子６Ｄにおいては、入射面６２または出射面６３に部分的に形成された第１の回折格子６６および第２の回折格子６７によって第１および第２のレーザ光Ｌ１、Ｌ２からトラッキング検出用信号と共に、再生信号、記録用信号が得ることができる。
【００９８】
また、第１の回折格子形成領域６４および第２の回折格子形成領域６５の面積を調整することによって、０次光と１次回折光の分波比を容易に調整できるため、記録に必要な０次光を高いパワーで得ることができる。さらに、第１および第２のレーザ光源２、３が同じパッケージに搭載されたツインレーザにも対応することができる。
【００９９】
しかも、回折素子６を共通光路上に配置して回折素子６を第１および第２のレーザ光源２、３から遠ざけて配置することができるため、第１および第２の回折格子６６、６７における格子のピッチを広くすることができる。従って、量産においても、第１および第２の回折格子６６、６７を容易に形成できる。
【０１００】
また、回折素子６の表裏に第１および第２の回折格子６６、６７を形成するため、半導体プロセスで格子を形成するのは困難であるが、金型成形、あるいは、透光性材料に対して、直接、バイトによる切削加工による製作する場合に、回折素子６の表裏に第１および第２の回折格子６６、６７を部分的に形成するので、第１および第２の回折格子６６、６７を表裏の全面に形成する回折素子を製作する場合に比べると、量産に適している。
【０１０１】
すなわち、金型成形する場合には、第１および第２の回折格子６６、６７を部分的に形成することにより、転写性の悪い稼動側の金型についても、回折格子を全面に形成する場合に比べると精度良く形成できる。また、金型を組むときにも、表裏全面に回折格子が形成される場合に比べると、ストライプの方向を高精度に合わせることができる。
【０１０２】
一方、透光性材料に対して、直接、バイトによる切削加工による製作する場合には、第１の回折格子６６と第２の回折格子６７の段差高さを容易に変えられるので生産性が高い。
【０１０３】
また、本形態の回折素子６Ｄでは、第１の回折格子形成領域６４および第２の回折格子形成領域６５を同心円状に配置されているので、第１のレーザ光および第２のレーザ光のビーム形状を入射光とほぼ同等にでき、良好な記録再生が可能となる利点がある。
【０１０４】
さらに、第１の回折格子６６のように、透光性基板６１の平坦面で形成された内周側部分６４０を取り囲む状態で第１の回折格子形成領域６４が配置されると、０次光のビーム形状をシャープにすることができる。
【０１０５】
さらにまた、外周側に配置される第１の回折格子６６の形成領域（第１の回折格子形成領域６５）を第１および第２のレーザ光の有効径より広く形成すると、光ヘッド装置１に回折素子６Ｄを搭載する際の調整では、光軸方向および光軸に直交する方向の位置調整、回折素子６Ｄを光軸周りに回転させて格子方向を調整する回転調整のうち、位置調整の範囲に余裕があるので、回折素子６Ｄの回転調整が容易となる。
【０１０６】
［光ヘッド装置における回折素子の配置例］
次に、図７は、本発明の光ヘッド装置における回折素子の別の配置位置を示す説明図である。図８は、第１のレーザ光および第２のレーザ光を出射するツインレーザを備えた光ヘッド装置における回折素子の配置位置を示す説明図である。
【０１０７】
上記の光ヘッド装置１では、回折素子６を共通光学系４における第２のビームスプリッタ４２とコリメートレンズ４３の間に配置する。この位置は、光記録媒体５に向かう第１および第２のレーザ光Ｌ１、Ｌ２と、光記録媒体５で反射した第１および第２のレーザ光Ｌ１，Ｌ２の戻り光とがともに通る位置となっている。このため、戻り光が回折素子６で回折されることによるノイズが発生し、光記録媒体５の記録再生に悪影響を与える恐れがある。このようなノイズを防止するためには、光記録媒体５に向かう第１および第２のレーザ光Ｌ１、Ｌ２のみが通り、光記録媒体５で反射した戻り光が通らない位置に回折素子６を配置すればよい。
【０１０８】
図７に示すように、光ヘッド装置１Ａは、ＤＶＤ−Ｒ再生記録用の第１のレーザ光Ｌ１を出射する第１のレーザダイオード２と、ＣＤ−Ｒ再生記録用の第２のレーザ光を出射する第２のレーザダイオード３と、共通光学系４Ａを備えている。
【０１０９】
共通光学系４Ａは、第１のレーザ光Ｌ１を光記録媒体５に向けて透過し、第２のレーザ光Ｌ２を光記録媒体５に向けて反射する第１のビームスプリッタ４１と、第１のビームスプリッタ４１からの第１および第２のレーザ光を透過する第２のビームスプリッタ４２と、第２のビームスプリッタ４２からの第１のレーザ光Ｌ１および第２のレーザ光Ｌ２を平行光にするコリメートレンズ４３と、コリメートレンズ４３からの平行光を光記録媒体５に集光する対物レンズ４４を備えている。
【０１１０】
また、共通光学系４Ａは、光記録媒体５で反射し、対物レンズ４４、コリメートレンズ４３を介して第２のビームスプリッタ４２で反射した第１および第２のレーザ光Ｌ１、Ｌ２の戻り光を集光するセンサレンズ４５と、センサレンズ４５からの第１および第２のレーザ光Ｌ１、Ｌ２の戻り光を受光する受光素子４６を備えている。
【０１１１】
さらに、本形態において、共通光学系４Ａは、第１のビームスプリッタ４１と第２のビームスプリッタ４２の間に、第１および第２のレーザ光Ｌ１、Ｌ２の０次光および±１次回折光を出射する回折素子６を備えている。
【０１１２】
このように構成された光ヘッド装置１Ａでは、回折素子６を光記録媒体５に向かう第１および第２のレーザ光Ｌ１、Ｌ２のみが通り、光記録媒体５で反射した戻り光は回折素子６を通らない。従って、戻り光が回折されることによるノイズの発生を防止して、光記録媒体５の再生記録等を良好に行うことができる。
【０１１３】
また、図８に示す光ヘッド装置１Ｂは、第１および第２のレーザダイオード２，３の代わりに、１つ半導体素子で第１および第２のレーザ光Ｌ１、２を出射するツインレーザ２０と、共通光学系４Ｂを備えている。共通光学系４Ｂは、第１のレーザ光および第２のレーザ光を光記録媒体に向けて透過するとともに、光記録媒体５からの戻り光を受光素子４６に向けて反射させるビームスプリッタ４２と、コリメートレンズ４３と、センサレンズ４５と、受光素子４６と、回折素子６とから構成される。
【０１１４】
この共通光学系４Ｂにおいては、回折素子６は、ツインレーザ２０とビームスプリッタ４２との間に配置され、光記録媒体５に向かう第１および第２のレーザ光Ｌ１、Ｌ２のみが通り、光記録媒体５で反射した戻り光は回折素子６を通らないようになっている。
【０１１５】
このように構成された光ヘッド装置１Ｂにおいても、第１および第２のレーザ光Ｌ１、Ｌ２が光記録媒体５で反射した戻り光が回折素子６で回折されないので、戻り光が回折されることによるノイズの発生を防止して、光記録媒体５の再生記録等を良好に行うことができる。
【０１１６】
［その他の実施の形態］
また、上記の光ヘッド装置１、１Ａ、１Ｂは、基板厚さや記録密度が異なる複数種類の光記録媒体５としてＤＶＤ−ＲとＣＤ−Ｒとの組合せの他にも、ＤＶＤ−Ｒよりも記録密度が高く、記録面を保護する基板厚さが薄いＢＲＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）とＤＶＤ−Ｒの組合せ、あるいはＢＲＤとＣＤ−Ｒの組合せで記録再生を行うものであってもよい。
【０１１７】
さらに、それぞれ波長が異なる３つのレーザ光を用いて、基板厚さや記録密度が異なる３種類の光記録媒体の記録再生を行う光ヘッド装置に用いる場合には、図６に示す回折素子Ｄにおける第１の回折格子６６および第２の回折格子６７のうち、一方の回折格子をさらに２つに分割して３種類の回折格子を備えた回折素子を構成すればよい。
【０１１８】
この場合、透光性基板の対向する平面のうち、一方の平面が少なくとも、前記第１のレーザ光を所定の回折効率で回折する第１の回折格子が形成された第１の回折格子形成領域と、前記第２のレーザ光をおよび第３のレーザ光を回折しない領域とに分割され、他方の平面が少なくとも、前記第２のレーザ光を所定の回折効率で回折するとともに、前記第３のレーザ光を回折せずにそのまま通過させる第２の回折格子が形成された第２の回折格子形成領域と、前記第３のレーザ光を所定の回折効率で回折するとともに、前記第２のレーザ光を回折せずにそのまま通過させる第３の回折格子が形成された第３の回折格子形成領域と、前記第１のレーザ光を回折しない領域とに分割される。
【０１１９】
また、他方の平面における第２の回折格子形成領域および第３の回折格子形成領域の分割形態としては、図２ないし図４に示すように、ストライプ状の分割、同心円状に２つに分割、同心円状に複数に分割、マトリクス状に分割などの形態を適用することができる。
【０１２０】
このように構成された回折素子では、入射面および出射面のうち、一方の面に形成された第１の回折格子により第１のレーザ光の０次光と一次光が得られる。また、他方の面には第２の回折格子および第３の回折格子が形成されているので、第２の回折格子によって第２のレーザ光の０次光と一次光が得られ、第３の回折格子によって第３のレーザ光の０次光と一次光が得られる。各回折格子による回折効率は、回折格子形成領域の面積によって０次光と１次回折光の分波比を容易に調整できる。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
以上説明したように、本発明を適用した回折素子、およびこの回折素子を用いた光ヘッド装置では、第１のレーザ光を回折するとともに、第２のレーザ光を回折せずにそのまま透過させる第１の回折格子と、第２のレーザ光を回折するとともに、第１のレーザ光を回折せずにそのまま透過させる第２の回折格子とが回折素子の入射面また出射面に部分的に形成されている。この回折素子１つで、第１のレーザ光および第２のレーザ光の０次光、および回折光を得ることができ、２種類の光記録媒体に対する再生用信号、記録用信号、およびトラッキングエラー検出用信号を生成することができる。また、通常の回折格子では、段差高さ、デューティから０次光と１次回折光の分波比を調整するが、本素子の場合は、第１の回折格子形成領域と第２の回折格子形成領域の面積を調整することによっても、０次光と１次回折光の分波比を容易に調整できるため、設計の自由度が非常に広くなり、第１および第２のレーザ光の両方に対して最適で高効率な構成を得ることができる。さらに、第１および第２のレーザ光源が同じパッケージに搭載されたツインレーザにも対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光ヘッド装置の光学系を示す概略構成図である。
【図２】（Ａ）ないし（Ｅ）は、本発明の実施の形態１に係る回折素子の平面図、右側面図、格子形成を模式的に示す横断面図、回折素子による第１のレーザ光の回折状態を示す説明図および回折素子による第２のレーザ光の回折状態を示す説明図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施の形態３に係る回折素子の平面図および側面図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施の形態４に係る回折素子の平面図および側面図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施の形態５に係る回折素子の平面図および側面図である。
【図６】（Ａ）ないし（Ｅ）は、本発明の実施の形態７に係る回折素子を示す平面図、側面図、裏面図、回折素子による第１のレーザ光の回折状態を示す説明図、および回折素子による第２のレーザ光の回折状態を示す説明図である。
【図７】本発明の光ヘッド装置における回折素子の別の配置位置を示す説明図である。
【図８】第１のレーザ光および第２のレーザ光を出射するツインレーザを備えた光ヘッド装置における回折素子の配置位置を示す説明図である。
【図９】従来の光ヘッド装置の光学系を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【０１２３】
１  光ヘッド装置
２  第１のレーザダイオード
３  第２のレーザダイオード
４  共通の光学系
５  光記録媒体
６  回折素子
４１  第１のビームスプリッタ
４２  第２のビームスプリッタ
４３  コリメートレンズ
４４  対物レンズ
４５  センサレンズ
４６  受光素子
６１  透光性基板
６２  入射面
６３  出射面
６４  第１の回折格子形成領域
６５  第２の回折格子形成領域
６６  第１の回折格子
６６ａ  段差
６７  第２の回折格子
６７ａ  段差
Ｌ１  第１のレーザ光
Ｌ１Ａ  第１のレーザ光の０次光
Ｌ１Ｂ、Ｌ１Ｃ  第１のレーザ光の±１次回折光
Ｌ１  第２のレーザ光
Ｌ２Ａ  第２のレーザ光の０次光
Ｌ２Ｂ、Ｌ２Ｃ  第２のレーザ光の±１次回折光
【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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