(57)【要約】【課題】装置の小型化及びスリム化を実現し、組立による費用を節減して原価を下げた、ホログラム光学素子を用いた光ピックアップ装置及びホログラムパターン形成方法を提供すること。【解決手段】それぞれ異なる波長をもつ３本のビームを発生させる発光素子と、光ディスクから反射されたビームを受信してビームの波長に応じてそれぞれ回折させるように３つのホログラムパターンが形成された多重ホログラム光学素子と、前記多重ホログラム光学素子によって回折されたそれぞれのビームを受信する受光素子とを含んでなる。【選択図】        図４
2004213854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ異なる波長をもつ３本のビームを発生させる発光素子と、
光ディスクから反射されたビームを受信してビームの波長に応じてそれぞれ回折させるように３つのホログラムパターンが形成された多重ホログラム光学素子と、
前記多重ホログラム光学素子によって回折されたそれぞれのビームを受信する受光素子とを含んでなることを特徴とするホログラム光学素子を用いた光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記多重ホログラム光学素子は、３つのホログラムパターンが単一基板の同一面上に形成されることを特徴とする請求項１記載のホログラム光学素子を用いた光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記多重ホログラム光学素子は、３つのホログラムパターンが積層形成されることを特徴とする請求項１記載のホログラム光学素子を用いた光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記多重ホログラム光学素子は、第１ホログラムパターンが形成された透明基板と、
第２ホログラムパターンが形成された第１透明層と、
第３ホログラムパターンが形成された第２透明層とを含んでなることを特徴とする請求項３記載のホログラム光学素子を用いた光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記第１ホログラムパターン、第２ホログラムパターン及び第３ホログラムパターンはそれぞれ回折格子の深さを異ならせて形成されることを特徴とする請求項４記載のホログラム光学素子を用いた光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記第１ホログラムパターンの回折格子は１．２〜１．３μｍ、１．５〜１．６μｍ、２．２〜２．４μｍのいずれか一つの深さに形成され、前記第２ホログラムパターンの回折格子は１．２〜１．３μｍ、１．５〜１．６μｍ、２．２〜２．４μｍのうち前記第１ホログラムパターンの回折格子の深さを除いたいずれか一つの深さに形成され、前記第３ホログラムパターンの回折格子は１．２〜１．３μｍ、１．５〜１．６μｍ、２．２〜２．４μｍのうち前記第１ホログラムパターンと前記第２ホログラムパターンの回折格子の深さを除いた残りの深さに形成される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】
前記多重ホログラム光学素子は、光源から発射されるビームを０次、＋１次及び−１次に回折させる回折格子を含んでなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のホログラム光学素子を用いた光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記発光素子と前記多重ホログラム光学素子は単一のパッケージに固着され、前記受光素子は前記パッケージの下部に、独立して移動可能に設置されることを特徴とする請求項１記載のホログラム光学素子を用いた光ピックアップ装置。
【請求項９】
前記発光素子は６５０ｎｍ、７８０ｎｍ及び４０５ｎｍ波長のビームを発射することを特徴とする請求項１記載のホログラム光学素子を用いた光ピックアップ装置。
【請求項１０】
それぞれ異なる波長をもつ少なくとも３本以上のビームを発生させる発光素子と、前記発光素子から出射されたビームを３本のビームに分割する回折格子が形成され、光ディスクから反射されたビームを受信してビームの波長に応じてそれぞれ回折させるように少なくとも３つ以上のホログラムパターンが形成される多重ホログラム光学素子と、前記多重ホログラム光学素子によって回折されたそれぞれのビームを受信する受光素子とが設置されるパッケージと、
ビームを光ディスクのトラックに集光するための対物レンズと、
コリメータレンズとを含んでなることを特徴とするホログラム光学素子を用いた光ピックアップ装置。
【請求項１１】
前記パッケージは、上面の開口部に前記多重ホログラム光学素子が配置され、下面の一側面に設けられた開口部に受光素子が設置されることを特徴とする請求項１０記載のホログラム光学素子を用いた光ピックアップ装置。
【請求項１２】
前記受光素子は前記パッケージの外面に、独立して移動可能に設置されることを特徴とする請求項１１記載のホログラム光学素子を用いた光ピックアップ装置。
【請求項１３】
透明基板上に第１ホログラムパターンを形成する段階と、前記第１ホログラムパターンの形成された透明基板上に第１透明層を形成する段階と、
前記第１透明層上に第２ホログラムパターンを形成する段階と、
前記第２ホログラムパターンの形成された第１透明層上に第２透明層を形成する段階と、
前記第２透明層上に第３ホログラムパターンを形成する段階とからなり、ホログラムパターンを多層に形成することを特徴とするホログラムパターン形成方法。
【請求項１４】
前記第１透明層及び第２透明層はガラス或いは光学高分子をコートして形成することを特徴とする請求項１３記載のホログラムパターン形成方法。
【請求項１５】
前記第１透明層及び第２透明層の厚さは１μｍ〜数十μｍであることを特徴とする請求項１４記載のホログラムパターン形成方法。
【請求項１６】
前記透明基板の底面に回折格子用パターンをさらに形成することを特徴とする請求項１３記載のホログラムパターン形成方法。
【請求項１７】
透明基板にフォトレジストを塗布する段階と、
前記フォトレジストを、第１ホログラムパターンの形成された第１マスクを用いて選択的に露光し現像する段階と、
前記フォトレジスト及び透明基板をエッチングして第１ホログラムパターンを形成する段階と、
前記第１ホログラムパターンの形成された透明基板上にガラス或いは光学高分子をコートして第１透明層を形成する段階と、
前記第１透明層にフォトレジストを塗布する段階と、
前記フォトレジストを、第２ホログラムパターンの形成された第２マスクを用いて選択的に露光し現像する段階と、
前記フォトレジスト及び第１透明層をエッチングして第２ホログラムパターンを形成する段階と、
前記第２ホログラムパターンの形成された第１透明層上にガラス或いは光学高分子をコートして第２透明層を形成する段階と、
前記第２透明層にフォトレジストを塗布する段階と、
前記フォトレジストを、第３ホログラムパターンの形成された第３マスクを用いて選択的に露光し現像する段階と、
前記フォトレジスト及び第２透明層をエッチングして第３ホログラムパターンを形成する段階とからなり、ホログラムパターンを多層に積層形成することを特徴とするホログラムパターン形成方法。
【請求項１８】
前記透明基板の底面に回折格子用パターンをさらに形成することを特徴とする請求項１７記載のホログラムパターン形成方法。
【請求項１９】
前記第１透明層及び第２透明層の厚さは１μｍ〜数十μｍであることを特徴とする請求項１７記載のホログラムパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスク（Ｏｐｔｉｃａｌ  ｄｉｓｋ）の信号検出のための光ピックアップ（Ｏｐｔｉｃａｌ  ｐｉｃｋ  ｕｐ）装置に関し、特に３波長発光素子とホログラムを用いて装置の小型化及びスリム化を実現し、組立による費用を節減して原価を下げた、ホログラム光学素子を用いた光ピックアップ装置及びホログラムパターン形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、光ディスクプレーヤーは、ディスクに対し情報信号の書き込み／読み出しを行うためにディスクに光源を照射し、このディスクから反射される光信号を検出する方式で、ディスクに書き込まれた情報を再生し或いは情報を記録媒体に格納する。
【０００３】
光ピックアップ装置は、光ディスクプレーヤーにおいて上述の動作を行う核心的な装置であって、最近はＣＤ、ＤＶＤ交換用ピックアップが広く用いられているが、このようなＣＤ、ＤＶＤ交換用ピックアップはそれぞれ異なる波長、すなわちＤＶＤ系列の６５０ｎｍとＣＤ系列の７８０ｎｍの波長をもつ２本のビームを発生させる２波長レーザダイオード（以下、「発光素子」という）を使用する。
【０００４】
従来の２波長発光素子を使用する光ピックアップ装置は、２波長発光素子から出射されたビームを０次、＋１次及び−１次ビームのように少なくとも３本のビームに分割する回折格子と、入射されるビームを光ディスク方向に反射させるビームスプリッター（Ｂｅａｍ  Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）と、ビームを光ディスクのトラックに集光するための対物レンズと、光ディスクから反射されたビームがビームスプリッターを通過する際、このビームにフォーカスエラー信号を発生させるセンサレンズと、及びセンサレンズにより集束されるビームを検出して電気的信号を変換するフォトダイオード（以下、「受光素子」という）とから構成される。
【０００５】
このような構成は一般的なもので、２波長発光素子を使用する場合、２波長発光素子から出射されるビームの発振間隔のために、受光素子に到達するビームの位置がビームの発振間隔だけ離され、これによりビームの発振間隔だけ離されたパターンを有する新しい形の受光素子を開発しなければならないので、開発費によるコスト上昇の短所があった。
【０００６】
また、光学部品の数が多いため、工程数が多くなり且つ装置のスリム化、小型化に困難さがあった。
【０００７】
従って、光ピックアップ装置の小型化、スリム化、及び部品数の減少による低価格化を図るためには、光部品をモジュール化する必要があるが、最近はこのような従来の光ピックアップ装置の構造を簡単にし、構成要素を減少させるために、ホログラムを使用する光ピックアップ装置が導入されている。
【０００８】
図１はホログラムを使用する通常の光ピックアップ装置を示す。通常の光ピックアップ装置は、図１に示すように、ビームを発射する２波長発光素子１、ビームを３本のビームに分割する回折格子２、光ディスクＤから反射された３本のビームを受信して回折させるホログラム光学素子（Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｌｅｍｅｎｔ）３、及びホログラム光学素子３によって回折集光されたビームを受信する受光素子５とを含む。２波長発光素子１及び受光素子５はダイボンディング手段によって単一共通基板に固定され、単一共通基板に装着された回折格子２、ホログラム光学素子３、２波長発光素子１及び受光素子５は全て単一のパッケージに一体化される。勿論、ホログラム光学素子３と光ディスクＤとの間にはビームを光ディスクＤの一点に集光させる対物レンズ４が備えられる。
【０００９】
このように構成された光ピックアップ装置では、２波長発光素子１から出射されたそれぞれのビームが回折格子２によって３本のビームに分割され、分割された３本のビームは対物レンズ４によって集光し、光ディスクＤの表面に照射される。光ディスクＤの表面に集光されたビームは反射され、反射されたビームはホログラム光学素子３によって回折された後、受光素子５によって検出される。
【００１０】
このようにホログラムを用いる光ピックアップ装置では、ホログラム光学素子３によって回折されたビームが受光素子５によって検出されるため、ビームスプリッター及びセンサレンズが除去され、これにより光学部品の数が減少する。また、２波長発光素子１、受光素子５、回折格子２及びホログラム光学素子３などが単一のパッケージ内に搭載されることにより、構造が単純で製造コストが節減される。
【００１１】
ところが、このようなホログラム光ピックアップ装置では、２波長発光素子１と受光素子５との位置決め誤差が発光素子１からのビームを検出する受光素子５の性能に大きい影響を及ぼすため、発光素子１を精密な位置に配置することが必要であるが、発光素子１と受光素子５を正確に配置する作業は、難しいだけでなく、高度の精密度を有する高価の装備を必要とするという欠点があった。
【００１２】
また、２波長発光素子１と受光素子５を単一のパッケージに集積化した場合は、前記２波長発光素子１と受光素子５の位置が固定されており、受光素子５の位置調整が不可能であった。すなわち、ホログラム光学素子３の取付面の形状誤差によるフォーカス誤差信号又はトラッキング誤差信号のオフセット調整をホログラム光学素子３の調整のみで行う場合が多い。
【００１３】
このような場合、２波長発光素子１のいずれか一つの発光素子波長に合わせてホログラム光学素子を調整すると、他の波長の発光素子を光源として用いたときには最適の状態から外れる可能性が高い。すなわち、組立時のホログラム光学素子３の位置調整だけでは、それぞれの波長に合わせてサーボ誤差信号の最適調整が不可能であるという問題点があった。
【００１４】
このように２波長発光素子を使用する場合、１つの発光素子波長に合わせてホログラム光学素子を調整すると、他の波長の発光素子を光源として用いたときには最適の状態から外れる可能性が高いという問題点を解決するために、［特許文献１］では、２波長発光素子と共に２つのホログラム素子をもった光ピックアップ装置を提案したが、図２に示すように、第１波長の光を出射する第１発光素子１０と、第１波長とは異なる第２波長の光を出射する第２発光素子１２と、第１波長の光を回折して受光素子１１へと導くとともに、第２波長の光を回折しない第１ホログラム素子１４と、第２波長の光を回折して受光素子１１へと導くとともに、第１波長の光を回折しない第２ホログラム素子１５とを備える。
【００１５】
上述した従来の光ピックアップ装置において、６５０ｎｍ波長の光を発射する前記第１発光素子１０と、７８０ｎｍ波長の光を発射する第２発光素子１２とは近接配置され、前記第１ホログラム素子１４及び第２ホログラム素子１５はそれぞれの透明基板に形成される。
【００１６】
すなわち、従来の光ピックアップ装置では、前記第１ホログラム素子１４は第１透明基板１７の上側に形成され、第２ホログラム素子１５は第２透明基板１６の上側に形成され、前記第２透明基板１６の下面には光を３本のビームに分割する回折格子１３が設けられている。
【００１７】
また、コリメータレンズ１９、対物レンズ２０及び受光素子１１が備えられる。
【００１８】
ここで、前記第２透明基板１６はパッケージ１８の出射面に固定され、前記第１透明基板１７は第２透明基板１６の上面に固定される。
【００１９】
このような従来の光ピックアップ装置では、第１ホログラム素子１４、第２ホログラム素子１５がそれぞれの透明基板１６、１７に、独立して調整可能に形成されている。
【００２０】
図３ａは、図２の装置で６５０ｎｍ波長をもった第１ビームを用いた場合の光経路を示す断面図であって、第１発光素子１０から出射されたビームは、第１、第２ホログラム素子１４、１５を透過し、光ディスクＤ上に集光された後反射して第１ホログラム素子１４で回折され、受光素子１１上に導出される。
【００２１】
図３ｂは図２の装置で７８０ｎｍ波長をもった第２ビームを用いた場合の光経路を示す断面図であって、第２発光素子１２から発射されたビームは、第１、第２ホログラム素子１４、１５を透過し、光ディスクＤ上に集光された後反射して第２ホログラム素子１５で回折され、受光素子１１上に導出される。
【００２２】
従って、このような従来の技術は、２つのホログラム素子を適用して第１発光素子１０、第２発光素子１２から発射されるそれぞれ異なる波長のビームに対し選択的に集光特性が得られるようにし、異なる波長の発光素子を光源として用いた場合には最適の状態で検出が行われるようにした。
【００２３】
ところが、上述した従来のホログラム光ピックアップ装置は、分離されたそれぞれの第１ホログラム素子１４と第２ホログラム素子１５を２つの透明基板１６、１７に別途に形成した後、２つの透明基板１６、１７をそれぞれの波長に合わせて調整した後固定させる構造なので、２波長をもったピックアップ装置にのみ適用することができ、また２つのホログラム素子を使用したため体積が大きくなるという欠点があった。
【００２４】
すなわち、従来のホログラム光ピックアップ装置は、２波長光源を使用するＣＤ、ＤＶＤ互換用ピックアップにのみ適用可能であり、ＣＤ、ＤＶＤの他にブルー線（ｂｌｕｅ−ｒａｙ）など３波長以上の多波長ピックアップには適用することができないという問題点があった。
【００２５】
従って、光ピックアップ技術の発達により、３つ以上の互いに異なる波長のビームを使用する光ピックアップ装置が常用される場合、上述した従来の技術では対応することが難しい。
【００２６】
また、発光素子と受光素子の位置を単一のパッケージに固定させなければならないので、ホログラム素子の取付面の形状誤差によるフォーカス誤差信号又はトラッキング誤差信号のオフセット調整に困っており、光軸調整が難しいという問題点があった。
【００２７】
また、発光素子と受光素子を正確に配置する作業は、難しいだけでなく、高度の精密度を有する高価の装備を必要とするので、組立価額が上昇するという欠点があった。
【００２８】
【特許文献１】
特開２０００−７６６８９号公報
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる問題点を解決するためのもので、その目的は、１つのモジュールに多重にホログラムを形成して、３つの相異した波長をもったビームを発射する多波長光源を使用する光ピックアップ装置においても全ての光を最適の状態で検出することが可能な光ピックアップ装置及びホログラムパターン形成方法を提供することにある。
【００３０】
また、本発明の他の目的は、装置の小型化、スリム化を実現することが可能なホログラム光学素子を用いた光ピックアップ装置及びホログラムパターン形成方法を提供することにある。
【００３１】
また、本発明のさらに他の目的は、外部から受光素子の位置を調整できるようにし、組立価格を大きく節減して原価を下げることが可能な、ホログラム光学素子を用いた光ピックアップ装置及びホログラムパターン形成方法を提供することにある。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、それぞれ異なる波長をもった３本のビームを発生させる発光素子と、光ディスクから反射されたビームを受信してビームの波長に応じてそれぞれ回折させるように３つのホログラムパターンが形成された多重ホログラム光学素子と、前記多重ホログラム光学素子によって回折されたそれぞれのビームを受信する受光素子とを含んでなることを特徴とするホログラム光学素子を用いた光ピックアップ装置が提供される。
【００３３】
前記多重ホログラム光学素子は、３つのホログラムパターンが単一基板の同一面上に形成されるか、或いは３つのホログラムパターンが積層形成されることを特徴とする。
【００３４】
ここで、前記多重ホログラム光学素子は、第１ホログラムパターンが形成された透明基板と、第２ホログラムパターンが形成された第１透明層と、第３ホログラムパターンが形成された第２透明層とを含んでなる。
【００３５】
前記第１ホログラムパターン、第２ホログラムパターン及び第３ホログラムパターンはそれぞれ回折格子の深さを異ならせて形成されることを特徴とする。
【００３６】
好ましくは、前記第１ホログラムパターンの回折格子は１．２〜１．３μｍ、１．５〜１．６μｍ、２．２〜２．４μｍのいずれか一つの深さに形成され、前記第２ホログラムパターンの回折格子は１．２〜１．３μｍ、１．５〜１．６μｍ、２．２〜２．４μｍのうち前記第１ホログラムパターンの回折格子の深さを除いたいずれか一つの深さに形成され、前記第３ホログラムパターンの回折格子は１．２〜１．３μｍ、１．５〜１．６μｍ、２．２〜２．４μｍのうち前記第１ホログラムパターンと前記第２ホログラムパターンの回折格子の深さを除いた残りの深さに形成される。
【００３７】
また、前記多重ホログラム光学素子は、光源から発射されるビームを０次、＋１次及び−１次に回折させる回折格子を含んでなる。
【００３８】
前記発光素子と前記多重ホログラム光学素子は単一のパッケージに固着され、前記受光素子は前記パッケージの下部に、独立して移動可能に設置される。
【００３９】
また、前記発光素子は、６５０ｎｍ、７８０ｎｍ及び４０５ｎｍ波長のビームを発射することを特徴とする。
【００４０】
また、上記目的を達成するために、本発明では、それぞれ異なる波長をもつ少なくとも３本以上のビームを発生させる発光素子と、前記発光素子から出射されたビームを３本のビームに分割する回折格子が形成され、光ディスクから反射されたビームを受信してビームの波長に応じてそれぞれ回折させるように少なくとも３本以上のホログラムパターンが形成される多重ホログラム光学素子と、前記多重ホログラム光学素子によって回折されたそれぞれのビームを受信する受光素子とが設置されるパッケージと、ビームを光ディスクのトラックに集光するための対物レンズと、コリメータレンズとを含んでなることを特徴とするホログラム光学素子を用いた光ピックアップ装置が提供される。
【００４１】
ここで、前記パッケージは、上面の開口部に前記多重ホログラム光学素子が配置され、下面の一側面に設けられた開口部に受光素子が設置される。前記受光素子は前記パッケージの外面に、独立して移動可能に設置されることを特徴とする。
【００４２】
また、上記目的を達成するための方法として、本発明では、透明基板上に第１ホログラムパターンを形成する段階と、前記第１ホログラムパターンの形成された透明基板上に第１透明層を形成する段階と、前記第１透明層上に第２ホログラムパターンを形成する段階と、前記第２ホログラムパターンの形成された第１透明層上に第２透明層を形成する段階と、前記第２透明層上に第３ホログラムパターンを形成する段階とからなり、ホログラムパターンを多層に形成することを特徴とするホログラムパターン形成方法が提供される。
【００４３】
前記第１透明層及び第２透明層はガラス或いは光学高分子をコートして形成するもので、１μｍ〜数十μｍの厚さを有することを特徴とする。
【００４４】
また、上記目的を達成するための方法として、本発明では、透明基板にフォトレジストを塗布する段階と、前記フォトレジストを、第１ホログラムパターンの形成された第１マスクを用いて選択的に露光し現像する段階と、前記フォトレジスト及び透明基板をエッチングして第１ホログラムパターンを形成する段階と、前記第１ホログラムパターンの形成された透明基板上にガラス或いは光学高分子をコートして第１透明層を形成する段階と、前記第１透明層にフォトレジストを塗布する段階と、前記フォトレジストを、第２ホログラムパターンの形成された第２マスクを用いて選択的に露光し現像する段階と、前記フォトレジスト及び第１透明層をエッチングして第２ホログラムパターンを形成する段階と、前記第２ホログラムパターンの形成された第１透明層上にガラス或いは光学高分子をコートして第２透明層を形成する段階と、前記第２透明層にフォトレジストを塗布する段階と、前記フォトレジストを、第３ホログラムパターンの形成された第３マスクを用いて選択的に露光し現像する段階と、前記フォトレジスト及び第２透明層をエッチングして第３ホログラムパターンを形成する段階とからなり、ホログラムパターンを多層に積層形成することを特徴とするホログラムパターン形成方法が提供される。
【００４５】
前記透明基板の底面に回折格子用パターンをさらに形成することが好ましく、前記第１透明層及び第２透明層の厚さは１μｍ〜数十μｍであることを特徴とする。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のホログラム光学素子を用いた光ピックアップ装置及びホログラムパターン形成方法の実施例を添付図に基づいて詳細に説明する。
【００４７】
図４は本発明に係る光ピックアップ装置の一実施例の構成及び多重ビームの光経路を示す断面図である。
【００４８】
図４を参照すると、本発明の一実施例は、それぞれ異なる波長をもつ３本のビームを発生させる発光素子２２と、光ディスク（図示せず）から反射されたビームを受信してビームの波長に応じてそれぞれ回折させるように３つのホログラムパターンが形成された多重ホログラム光学素子２４と、前記多重ホログラム光学素子２４によって回折されたそれぞれのビームを受信する受光素子２６とを含んでなる。
【００４９】
前記発光素子２２は、ＤＶＤ系列の６５０ｎｍ、ＣＤ系列の７８０ｎｍ及びＨＤ−ＤＶＤ系列の４０５ｎｍ波長のビームを発射する３波長光源モジュールである。
【００５０】
このような発光素子２２は、サブマウント（Ｓｕｂ−Ｍｏｕｎｔ）上に発光素子チップを設置し、前記サブマウントをパッケージ２８の内部に装着することにより、図４に示すように、パッケージ２８の内部底面に固着することができる。
【００５１】
前記多重ホログラム光学素子２４は、前記発光素子２２から発射する３本のビームをそれぞれ回折させることができるように３つのホログラムパターンが形成されたものである。本発明では、ホログラムパターンを多重化する方法として２つの構成を提示する。
【００５２】
１つ目の構成は、多数のパターンを単一基板の同一面上に重ね合わせて形成することである。重ね合わせて形成する方法は、配列された第１ホログラムパターンの上に、前記第１ホログラムパターンとは異なる角度を有する第２ホログラムパターンを形成することにより、実現することができる。これを角度多重化（ａｎｇｕｌａｒ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）という。ところが、本発明では、これを限定するものではなく、上述した方法以外にも、ホログラムパターンを重ね合わせて形成することが可能な方法であれば、他の方法も適用可能であることは勿論である。
【００５３】
ホログラムパターンを多重化する２つ目の構成は、前記多重ホログラム光学素子２４のホログラムパターンを積層して形成することである。
【００５４】
すなわち、前記多重ホログラム光学素子２４を構成する透明基板上に多数のホログラムパターンを積層して形成することであるが、図５は本発明の多重ホログラム光学素子の一実施例の構成を示す断面図である。
【００５５】
図５に示すように、本発明の多重ホログラム光学素子２４の一実施例は、第１ホログラムパターン２４ｂが形成された透明基板２４ａと、第２ホログラムパターン２４ｄが形成された第１透明層２４ｃと、第３ホログラムパターン２４ｆが形成された第２透明層２４ｅとからなる。
【００５６】
それぞれのホログラムパターン２４ｂ、２４ｄ、２４ｆは、前記発光素子２２から発射された互いに異なる波長のビームをそれぞれ回折させるように回折格子の深さを異ならせて形成する。
【００５７】
前記ホログラムパタン２４ｂ、２４ｄ、２４ｆの回折深さに対する具体的な説明は後述する。
【００５８】
一方、このような多重ホログラム光学素子２４の一実施例の形成方法は、透明基板２４ａ上に第１ホログラムパターン２４ｂを形成する段階と、前記第１ホログラムパターン２４ｂが形成された透明基板２４ａ上に第１透明層２４ｃを形成する段階と、前記第１透明層２４ｃ上に第２ホログラムパターン２４ｄを形成する段階と、前記第２ホログラムパターン２４ｄが形成された第１透明層２４ｃ上に第２透明層２４ｅを形成する段階と、前記第２透明層２４ｅ上に第３ホログラムパターン２４ｆを形成する段階とからなる。
【００５９】
本発明で提示した多重ホログラム光学素子２４の一実施例は、３層に積層された構成を有しているが、本発明は多重ホログラム光学素子を３層に限定せず、上述した方法でホログラムパターンを３層以上の多層に形成することができる。
【００６０】
また、透明基板２４ａ又はそれぞれの透明層２４ｃ、２４ｅ上にホログラムパターンを形成する方法は、まず、透明基板にフォトレジストを塗布する段階と、前記フォトレジストを、ホログラムパターンの形成された第１マスクを用いて選択的に露光し現像する段階と、前記フォトレジスト及び透明基板をエッチングしてホログラムパターンを形成する段階とからなる。
【００６１】
本発明では、ホログラムパターンの形成された透明基板上に透明層を形成することにより、ホログラムパターンを多層に積層する構成を有するが、前記透明基板上に透明層を形成する方法は、ホログラムパターンの形成された透明基板上にガラス（ｇｌａｓｓ）或いは光学高分子（ｏｐｔｉｃａｌ  ｐｏｌｙｍｅｒ）を一定の厚さにコートすることにより実現することができる。
【００６２】
ここで、本発明は、前記透明基板の材質としてガラス又は光学高分子を例として説明したが、ガラスの種類或いは光学高分子の種類を特定して限定せず、上述したホログラムパターン形成過程で透明層として使用可能な材質であれば、前記ガラス又は光学高分子だけでなく、様々な材質を適用することができることは勿論である。
【００６３】
ここで、前記第１透明層２４ｃ或いは第２透明層２４ｅは１μｍ〜数十μｍの厚さに形成することが好ましい。
【００６４】
本発明は、透明基板の上面に第１、第２透明層をコートし、ホログラムパターンを積層形成して多重のホログラムパターンを形成することができるうえ、透明基板の底面にも回折格子用パターンを形成し、すなわち透明基板の両面をホログラムとして使用することができる。
【００６５】
このような多重ホログラム光学素子２４はパッケージ２８の上面の開口部に固着され、前記受光素子２６は前記パッケージ２８の下面の開口部２７に、独立して移動可能に設置される。
【００６６】
すなわち、前記受光素子２６は、パッケージ２８の下面の開口部２７を介してビームを受信するようにパッケージ２８の外面に設置されるが、独立して移動可能に設置されることにより、外部からの前記受光素子２６の調整が可能になる。
【００６７】
次に、このように構成された本発明の一実施例の作用を説明する。
【００６８】
図４に示すように、互いに異なる波長のビームを発射する発光素子２２から選択的に投射されるそれぞれのビームは、多重ホログラム光学素子２４を通過し、前記多重ホログラム光学素子２４の内部に設けられた回折格子用パターンを経て０次、±１次の３つのビームに分けられて光ディスクに到達する。その後、光ディスクから反射されたそれぞれのビームは、さらに前記多重ホログラム光学素子２４に入射し、多重ホログラム光学素子２４によって回折されて受光素子２６に到達する。
【００６９】
このように多重ホログラム光学素子２４のホログラムパターンは、送光系では何の役割もせずビームを通過させるばかりで、受光系ではビームを回折させる。
【００７０】
すなわち、光ディスクから反射されたそれぞれのビームは、多重ホログラム光学素子２４の上面に設けられたパターンを通過しながらそれぞれのビームの波長を回折させるためのパターンによって特定のビームのみ折り曲げられ、それぞれのビームが受光素子２６の一点に集光される。
【００７１】
この際、前記受光素子２６に到達するビームは、多重ホログラム光学素子２４だけでなく、対物レンズ（図示せず）、コリメータレンズ（図示せず）、光ディスクなどを経て発生する多くの誤差によって受光素子２６の正確な位置に到達せず誤差を発生させるおそれがあるが、本発明の光ピックアップ装置は、前記受光素子２６がパッケージ２８の底面の開口部に移動可能に構成されているため、前記受光素子２６を前後（Ｘ軸）方向、左右（Ｙ軸）方向及び所望の角度（θ）に調節して所望の位置に来るようにすることができ、所望のビームの形状、ＲＦ、フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号などを得ることができる。
【００７２】
図６ａないし図６ｃは、本発明の多重ホログラム光学素子の実施例を示す断面図である。図６ａは透明基板４４ａの上面に回折格子用パターンＧ及び多重ホログラムパターンを形成したものである。
【００７３】
すなわち、透明基板４４ａの上面に回折格子用パターンＧを形成し、この回折格子用パターンＧの形成された透明基板４４ａ上に第１透明層４４ｂを形成し、この第１透明層４４ｂ上に第１ホログラムパターン４４ｃを形成し、前記第１ホログラムパターン４４ｃの形成された第１透明層４４ｂ上に第２透明層４４ｄを形成し、前記第２透明層４４ｄ上に第２ホログラムパターン４４ｃを形成し、前記第２ホログラムパターン４４ｅの形成された第２透明層４４ｄ上に第３透明層４４ｆを形成し、前記第３透明層４４ｆ上に第３ホログラムパターン４４ｇを形成したものである。
【００７４】
前記それぞれのホログラムパターン４４ｃ、４４ｅ、４４ｇはＤＶＤ系列の６５０ｎｍ、ＣＤ系列の７８０ｎｍ及びＨＤ−ＤＶＤ系列の４０５ｎｍ波長のビームをそれぞれ回折させるように形成する。
【００７５】
すなわち、３つのホログラムパターン４４ｃ、４４ｅ、４４ｇはＤＶＤ系列の６５０ｎｍ、ＣＤ系列の７８０ｎｍ及びＨＤ−ＤＶＤ系列の４０５ｎｍ波長のビームの特定のいずれか一つのみを回折させ、残りのビームをそのまま通過させるように形成する。
【００７６】
このような多重ホログラム光学素子４４を備えた光ピックアップ装置において発光素子がビームを発射すると、発光素子から投射されるビームは、前記多重ホログラム光学素子４４を通過する際、内部に設けられた回折格子用パターンＧを経て、図面において矢印で示したように、０次、±１次の３つのビームに分けられる。
【００７７】
分割された３つのビームは対物レンズ（図示せず）によって集光されて光ディスクに到達した後反射されるが、光ディスクから反射されたそれぞれのビームは前記多重ホログラム光学素子４４に入射される。
【００７８】
この際、前記ビームの波長に応じて３つのホログラムパターンのいずれか一つによって前記ビームが折り曲げられ、受光素子（図示せず）の一点に集光される。
【００７９】
図において多重ホログラム光学素子に入射される３つの矢印は、ＤＶＤ系列の６５０ｎｍ波長のビーム、ＣＤ系列の７８０ｎｍ波長のビーム、及びＨＤ−ＤＶＤ系列の４０５ｎｍ波長のビームを表わすもので、それぞれのビームは、図６ａに示すように、特定のホログラムパターンによって回折されて受光素子に集光される。
【００８０】
図６ｂは多重ホログラム光学素子の他の例を示すもので、回折格子用パターンＧを透明基板の底面に形成したものである。
【００８１】
すなわち、透明基板の底面に回折格子用パターンＧが形成されており、この回折格子用パターンＧの形成された透明基板の上面に第１ホログラムパターンを形成し、この第１ホログラムパターンの形成された透明基板上に第１透明層を形成し、この第１透明層上に第２ホログラムパターンを形成し、前記第２ホログラムパターンの形成された第１透明層上に第２透明層を形成し、前記第２透明層上に第３ホログラムパターンを形成して構成する。
【００８２】
本発明は、透明基板の上面に第１、第２透明層をコートしてホログラムパターンを積層することが可能であるうえ、透明基板の底面にもパターンを形成して、すなわち透明基板の両面をホログラムとして使用することができる。
【００８３】
このような多重ホログラム光学素子においても、上述した例と同様に、３つの波長のビームを発射する発光素子から選択的に投射されるそれぞれのビームは、多重ホログラム光学素子を通過する際、前記多重ホログラム光学素子の内部に設けられた回折格子用パターンＧを経て、図面に矢印で示されたように、０次、±１次の三つのビームに分けられる。分割された３つのビームは対物レンズによって集光されて光ディスクに到達した後、再び前記多重ホログラム光学素子に入射される。
【００８４】
この際、前記ビームの波長に応じて３つのホログラムパターンのいずれか一つによって前記ビームが折り曲げられて受光素子（図示せず）の一点に集光される。
【００８５】
また、図６ｃに示すように、透明基板にホログラムパターンを多重に形成し、別途の基板に回折格子用パターン（Ｇ）を形成して使用することができる。
【００８６】
このような構成を有する多重ホログラム光学素子の作用は前述した他の例と同一である。
【００８７】
ここで、本発明の多重ホログラム光学素子に形成されたそれぞれのホログラムパターンがいずれか特定の波長のビームのみを回折させ、残りを通過させるようにする構成は、パターンの回折格子の深さを調節することにより実現することができる。すなわち、波長に適したビームを選択的に回折させうるように回折格子の深さを調節することにより、多層の場合には光効率の減少を防止することができる。
【００８８】
また、本発明の光ピックアップ装置は、前記発光素子を器具的に組み立て、この過程で発生する誤差を最終的に受光素子で調整する方法を取ることにより、所望のビームの形状、ＲＦ、フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号などを得ることができる。
【００８９】
図７は本発明の光ピックアップ装置の他の実施例の構成を示す断面図である。本発明の他の実施例は、それぞれ異なる波長を有する少なくとも３本以上のビームを発生させる発光素子３２と、光ディスクＤから反射されたビームを受信してビームの波長に応じてそれぞれ回折させるように少なくとも３本以上のホログラムパターンが形成された多重ホログラム光学素子３４と、前記多重ホログラム光学素子３４によって回折されたそれぞれのビームを受信する受光素子３６とを含んでなる。
【００９０】
前記発光素子３２としては、一般的に用いられるＤＶＤ系列の６５０ｎｍとＣＤ系列の７８０ｎｍ波長のビームを発射するＣＤ、ＤＶＤ互換用光源モジュールが使用可能であり、その他にも３本以上のビームを発射する多波長光源モジュールが適用可能である。
【００９１】
前記発光素子３２は、サブマウント（Ｓｕｂ−Ｍｏｕｎｔ）上に発光素子チップを設置し、前記サブマウントをパッケージ３８内に装着することにより、パッケージ３８の内部底面に固着することができる。
【００９２】
一方、前記多重ホログラム光学素子３４はパッケージ３８の上面に固着され、前記受光素子３６は前記パッケージ３８の下部に、独立して移動可能に設置される。すなわち、前記受光素子３６は、パッケージ３８の下面の開口部３７を介してビームを受信するようにパッケージ３８の外面に設置され、外部から前記受光素子３６を調整することができる。
【００９３】
また、本発明の一実施例は、通常のコリメータレンズ４０と、それぞれのビームを光ディスクＤのトラックに集光するための対物レンズ４２とを備えている。
【００９４】
図８は本発明の多重ホログラム光学素子において波長による回折効率を示すグラフであって、回折格子の深さ、光ビームの波長及び回折効率の関係を示す。
【００９５】
グラフにおいて、ＤＶＤ用６５０ｎｍとＣＤ用７８０ｎｍの回折効率の大きさが相反する位置の回折格子の深さでホログラムを製作すると、１つの波長のビームのみ回折させ、残り波長のビームの効率は減少させなくなって、発光素子から出射されるビームが透過するときには何の影響も与えなくなる。
【００９６】
このような原理により、３波長以上の多重ホログラム光学素子を製作することができるが、例えば、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤ−ＤＶＤの３つのディスクに対応するピックアップを考慮する場合、ＢＫ７ガラスの材質を用いて、波長がそれぞれ７８０ｎｍ（ＣＤ用）、６５０ｎｍ（ＤＶＤ用）、４０５ｎｍ（ＨＤ−ＤＶＤ用）のホログラムを使用すると、ホログラムの深さに対する回折効率は図９のグラフに示す通りである。
【００９７】
すなわち、グラフにおいてＤＶＤ用６５０ｎｍ、ＣＤ用７８０ｎｍ及びＨＤ−ＤＶＤ用４０５ｎｍの回折効率の大きさが相反する位置の回折格子の深さでホログラムを製作すると、１つの波長のビームのみ回折させ、残り波長のビームの効率は減少させなくなり、発光素子から出射されるビームが透過されるときには何の影響も与えなくなる。
【００９８】
図１０は本発明に係る３波長光ピックアップ装置の波長による１次回折効率を示すグラフであって、３つの波長に作用し且つ互いに影響を少なくするためには、図１０に示すように、１次回折効率の大きさが相反する位置の回折格子の深さでホログラムを製作する。
【００９９】
すなわち、グラフにおいて回折格子の深さが約１．２５μｍの位置では６５０ｎｍ、７８０ｎｍの波長に比べて４０５ｎｍ波長の値が相対的に最も大きいので、ホログラムパターンの回折格子の深さを１．２５μｍにしてホログラム光学素子を形成すると、ＨＤ−ＤＶＤ用ホログラムとして使用することができる。
【０１００】
また、グラフにおいて回折格子の深さが約１．５１μｍの位置では、４０５ｎｍ、７８０ｎｍ波長の回折効率値が０であり、６５０ｎｍ波長の値が最も大きいので、ホログラムパターンの回折格子の深さを１．５１μｍにしてホログラム光学素子を形成すると、ＤＶＤ用ホログラムとして使用することができる。
【０１０１】
また、グラフにおいて回折格子の深さが約２．３μｍの位置では、６５０ｎｍ、４０５ｎｍの波長に比べて７８０ｎｍ波長の値が相対的に最も大きいので、ＣＤ用ホログラムの回折格子の深さを２．３μｍにしてホログラム光学素子を形成すればよい。
【０１０２】
このように３つの波長に対し互いに影響の少ない部分を選択してホログラム光学素子を形成することにより、それぞれ異なる波長のビームに対して選択的に集光特性を得ることができ、最適の状態でビームを検出することができる。
【０１０３】
【発明の効果】
上述したように、本発明の光ピックアップ装置は、一つのモジュールにホログラムを多重に形成し、３つ以上の互いに異なる波長をもったビームを発射する多波長光源を使用する光ピックアップ装置においても、全ての光を最適の状態で検出することができるという効果がある。
【０１０４】
また、装置の小型化、スリム化を実現することができるという効果がある。
【０１０５】
また、外部からの受光素子の位置調整を可能にして、ビームの誤差によって発生した誤差なく、ビームを受光素子の正確な位置に到達させることにより、少なくとも３つ以上の波長に対して適切に対応することができるという効果がある。
【０１０６】
従って、受光素子を正確な位置に調整するために従来使用していた高価の装備が不要なので、組立費用及び生産費用が節減され、原価を下げることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のホログラムを用いた光ピックアップ装置の一例を示す斜視図である。
【図２】従来のホログラムを用いた光ピックアップ装置の他の例を示す断面図である。
【図３】図２の装置で第１ビームと第２ビームを用いた場合の光経路を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施例の構成及び多重ビームの光経路を示す断面図である。
【図５】本発明の多重ホログラム光学素子の一実施例の構成を示す断面図である。
【図６】本発明の多重ホログラム光学素子の実施例を示す断面図である。
【図７】本発明の光ピックアップ装置の他の実施例の構成を示す断面図である。
【図８】本発明の多重ホログラム光学素子の波長による回折効率を示すグラフである。
【図９】本発明に係る３波長光ピックアップ装置の波長による回折効率を示すグラフである。
【図１０】本発明に係る３波長光ピックアップ装置の波長による１次回折効率を示すグラフである。
【符号の説明】
２２  発光素子
２４  多重ホログラム光学素子
２４ａ  透明基板
２４ｂ  第１ホログラムパターン
２４ｃ  第１透明層
２４ｄ  第２ホログラムパターン
２４ｅ  第２透明層
２４ｆ  第３ホログラムパターン
２６  受光素子
２７  開口部
２８  パッケージ
３２  発光素子
３４  多重ホログラム光学素子
３６  受光素子
３８  パッケージ
４０  コリメータレンズ
４２  対物レンズ
Ｄ  光ディスク
【図１】
2004213854.tif 000003
【図２】
2004213854.tif 000004
【図３】
2004213854.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004213854.tif 000007
【図６】
2004213854.tif 000008
【図７】
2004213854.tif 000009
【図８】
2004213854.tif 000010
【図９】
2004213854.tif 000011
【図１０】
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