(57)【要約】【課題】出射光軸とレンズ系の光軸との間にずれがあっても副ビームの強度差を補正できる回折素子を提供し、これを用いて安定したトラッキングエラー信号が得られる光ピックアップ装置を実現することを目的とする。【解決手段】回折素子１０の一主面上には領域Ａをはさんで領域Ｂが設けられており、領域Ａには回折格子１１が、領域Ｂには回折格子１１および回折格子１２が形成されている。回折格子１１と回折格子１２とは同一ピッチで、かつ回折格子１２は回折格子１１よりも回折効率が高くなるように設計されている。回折素子１０が移動できる移動機構を設けており、回折素子１０を移動させ、レーザ光の一部を回折格子１２に入射するようにする。この時、副ビーム１５は回折格子１２を通過して発生した回折成分がレンズへの入射成分に含まれるようになり、強度が増す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面に光源からの出射光を０次回折光である主ビームと±１次回折光である２つの副ビームに分割する回折格子が形成された回折素子であって、前記回折格子は、少なくとも２つの領域Ａ、領域Ｂに分かれており、前記領域Ｂは前記回折格子の周辺部に設けられ、領域Ｂ内の回折格子は前記領域Ａ内の回折格子と同一ピッチで、かつ前記領域Ａ内の回折格子よりも回折効率の高い回折格子であることを特徴とする回折素子。
【請求項２】
前記領域Ｂは前記出射光が前記回折格子に入射する領域をはさんで両側に設けられていることを特徴とする請求項１記載の回折素子。
【請求項３】
前記領域Ａにはさらに前記回折格子が形成されていない領域を設けたことを特徴とする請求項２記載の回折素子。
【請求項４】
前記主面に対向する他方の面にホログラフィックグレーティングが設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の回折素子。
【請求項５】
半導体レーザと、前記半導体レーザからの出射光を０次回折光である主ビームと±１次回折光である２つの副ビームに分割する回折格子が形成された回折素子と、前記主ビームおよび前記副ビームを集光する集光手段を備えた半導体レーザ装置であって、
前記回折素子は請求項１ないし４のいずれかに記載の回折素子であり、
前記半導体レーザからの出射光の光軸と前記回折素子との位置を相対的に移動させ、前記出射光の一部を前記回折素子における前記領域Ｂに入射させて、前記集光手段により集光された２つの副ビームの強度が略同一になるように補正する機構を備えたことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項６】
光源と、前記光源からの出射光を０次回折光である主ビームと±１次回折光である２つの副ビームに分割する回折格子が形成された回折素子と、前記主ビームおよび前記副ビームを光記録情報媒体の情報面に集光する集光手段と、前記情報面により反射された前記主ビームおよび前記副ビームの戻り光を受光する受光素子を備えた光ピックアップ装置であって、
前記回折素子は請求項１ないし４のいずれかに記載の回折素子であり、
前記半導体レーザからの出射光の光軸と前記回折素子との位置を相対的に移動させ、前記出射光の一部を前記回折素子における前記領域Ｂに入射させて、前記集光手段により集光された２つの副ビームの強度が略同一になるように補正する機構を備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスク等の情報記録媒体への情報の記録・再生に用いられる光学式ピックアップ装置およびそれに使用される半導体レーザ装置、回折素子に関する。          
【背景技術】
【０００２】
光ディスク等の情報記録媒体の情報を記録・再生する際に用いられる光ピックアップ装置では、光源からの出射光を主ビームと副ビームに分割したり、光ディスク上に記録された情報により変調を受けた反射光を反射光の光路から分離分割して受光素子上に導いたりする場合に、回折素子が広く用いられている。
【０００３】
回折素子を用いた光ピックアップ装置の従来例は、例えば、特許文献１に詳しく示されており、以下、この従来技術について図４を参照して説明する。
【０００４】
図４は、従来の技術における光ピックアップ装置の構成を示した図であり、図４（ａ）は、光ピックアップ装置の光学系を示す模式図、図４（ｂ）は、この光ピックアップ装置で使用されている回折素子の平面図である。
【０００５】
図４（ａ）において、半導体レーザ４１より出射されたレーザ光４２は、透明部材の一の主面とそれに対向する別の主面にそれぞれ設けられた回折格子４３とホログラフィックグレーティング４６を通過する。レーザ光４２は回折格子４３を透過する際、光ディスク４４上のピット信号を読み、かつ、フォーカスのずれを読むための０次回折光である主ビーム４５ａとトラッキングのずれを読むための±１次回折光である副ビーム４５ｂ、４５ｃに分けられる。これら３本のビーム４５ａ、４５ｂ、４５ｃはホログラフィックグレーティング４６を回折されることなく通過したのち、コリメートレンズ４７を通過することにより平行光とされ、対物レンズ４８に入射する。そして、対物レンズ４８を通過することにより集束され、ディスク４４上に３つの光スポット４９ａ、４９ｂ、４９ｃを形成する。
【０００６】
このとき、光スポット４９ａ、４９ｂ、４９ｃは１次光スポットとなっている。そして、主ビームおよび副ビームはディスク４４の情報記録面で反射され、反射されたレーザ光は再び同じ経路を戻り、コリメートレンズ４７を通過後、集束光となりながら、ホログラフィックグレーティング４６に入射する。ホログラフィックグレーティング４６に入射したレーザ光は回折され、受光素子５０に入射する。
【０００７】
受光素子５０において非点収差法によるフォーカスエラー信号と３ビーム法によるトラッキングエラー信号とディスク４４のピット信号であるＲＦ信号が検出されるようになっている。以上が従来例にかかる光学式ピックアップ装置の光学系である。
【特許文献１】特開平１−２３７９３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来技術において、レンズ系（従来技術ではコリメートレンズ４７）に対し、回折格子４３が半導体レーザ４１に近い構成となっている。ディスク４４上の光スポット（４９ａ、４９ｂ、４９ｃ）間隔を一定に保つという条件下では、レンズ系の位置固定で回折格子４３を半導体レーザ４１に近づけるほど、ディスクの動径方向と垂直な方向であるタンジェンシャル方向へのレーザ光４２の広がりのうち、２つの１次光スポット４９ｂ、４９ｃが生成される成分は図５（ｂ）に示すように分離する方向にある。
【０００９】
この時、レーザ光４２のタンジェンシャル方向の光軸がレンズ系のタンジェンシャル方向の光軸に対してずれている場合、図５（ｃ）に示すように２つの１次光スポット４９ｂ、４９ｃに強度差が生じ易い。
【００１０】
副ビームの間に強度差があると、これらの反射戻り光を検出し、その光量差を比較して得られるトラッキングエラー信号にオフセットがのることとなり、正確なトラッキング制御が行えないという深刻な問題が発生するおそれが大きい。
【００１１】
そこで、本発明は、出射光軸とレンズ系の光軸との間にずれがあっても副ビームの強度差を補正できる回折素子を提供し、これを用いて安定したトラッキングエラー信号が得られる光ピックアップ装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明の回折素子は、主面に光源からの出射光を０次回折光である主ビームと±１次回折光である２つの副ビームに分割する回折格子が形成された回折素子であって、前記回折格子は、少なくとも２つの領域Ａ、領域Ｂに分かれており、前記領域Ｂは前記回折格子の周辺部に設けられ、領域Ｂ内の回折格子は前記領域Ａ内の回折格子と同一ピッチで、かつ前記領域Ａ内の回折格子よりも回折効率の高い回折格子であることを特徴とする。
【００１３】
前記領域Ｂは前記出射光が前記回折格子に入射する領域をはさんで両側に設けられていることが好ましい。
【００１４】
前記領域Ａにはさらに前記第１の回折格子が形成されていない領域を設けることがさらに好ましい。
【００１５】
前記主面に対向する他方の面にホログラフィックグレーティングが設けられていることがさらに好ましい。
【００１６】
また、本発明の半導体レーザ装置は、半導体レーザと、前記半導体レーザからの出射光を０次回折光である主ビームと±１次回折光である２つの副ビームに分割する回折格子が形成された回折素子を備えた半導体レーザ装置であって、前記回折素子は上記した本発明の回折素子であり、前記半導体レーザからの出射光の光軸と前記回折素子との位置を相対的に移動させ、前記出射光の一部を前記回折素子における前記領域Ｂに入射させて、前記集光手段により集光された２つの副ビームの強度が略同一になるように補正する機構を備えたことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の光ピックアップ装置は、光源と、前記光源からの出射光を０次回折光である主ビームと±１次回折光である２つの副ビームに分割する回折格子が形成された回折素子と、前記主ビームおよび前記副ビームを光記録情報媒体の情報面に集光する集光手段と、前記情報面により反射された前記主ビームおよび前記副ビームの戻り光を受光する受光素子を備えた光ピックアップ装置であって、前記回折素子は上記した本発明の回折素子であり、前記半導体レーザからの出射光の光軸と前記回折素子との位置を相対的に移動させ、前記出射光の一部を前記回折素子における前記領域Ｂに入射させて、前記集光手段により集光された２つの副ビームの強度が略同一になるように補正する機構を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明の回折素子によれば、副ビームの生成される領域に主たる回折格子よりも回折効率の高い回折格子が形成されているので、回折素子が光源に近い構成で２つの副ビームに強度差が生じた場合でも、回折素子の位置を調整することにより、強度の弱い方のビームの一部を回折効率の高い回折格子領域に通過させ、２つの副ビームの強度差が生じないようにすることができる。すなわち、本発明の回折素子を使用することにより、安定したトラッキングエラー信号特性を有する光学式ピックアップ装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る回折素子の構成を示す平面図である。図１（ａ）は回折素子１０における２つの領域Ａ、Ｂおよびそれぞれに形成された回折格子１１、１２を示す平面図、（ｂ）は回折格子１１で回折されて発生した主ビーム１３と副ビーム１４、１５の位置関係を示す図、（ｃ）は２つの副ビーム１４、１５に強度差が生じた場合を示す図、（ｄ）は２つの副ビーム１４、１５に生じた強度差を補正した後の主ビーム１３と副ビーム１４、１５の位置関係を示す図である。
【００２１】
図１（ａ）に示すように回折素子１０の一主面上には領域Ａをはさんで領域Ｂが設けられており、領域Ａには回折格子１１が、領域Ｂには回折格子１１および回折格子１２が形成されている。回折格子１１と回折格子１２とは同一ピッチで、かつ回折格子１２は回折格子１１よりも回折効率が高くなるように設計されている。
【００２２】
この回折素子１０にレーザ光を入射させた場合、回折格子１１により回折されて０次回折光である主ビーム１３と±１次回折光である２本の副ビーム１４、１５が発生し、回折素子１０の外方に出射される。
【００２３】
図１（ｂ）に示すように、主ビームと副ビームが出射された方向に、例えば、コリメータレンズや対物レンズのような集光手段（図示せず）を設置して、主ビーム、副ビームがそれぞれ集光手段に入射する構成にすると、レーザ光の光軸とレンズ系の光軸とが合っていれば、レンズを通して出射される副ビーム１４、１５の強度はほぼ等しくなる。
【００２４】
しかし、これらの光軸にずれがあると、レンズに入射する副ビームの光量に差を生じることがあり、結果、図１（ｃ）に示したようにレンズを通して出射される副ビーム１４と副ビーム１５に強度差が生じる。ここでは、副ビーム１５の強度が弱い例を示した。
【００２５】
本実施形態によれば、図１（ｄ）中のＸＹ平面上を回折素子１０が移動できる移動機構（図示せず）を設けている。これにより、図１（ｄ）に示すように回折素子１０を＋Ｙ方向に移動させ、レーザ光の一部を回折格子１２に入射するようにする。この時、副ビーム１５は回折格子１２を通過して発生した回折成分がレンズへの入射成分に含まれるようになり、図１（ｃ）の場合と比べて強度が増すこととなる。また、回折格子１１と回折格子１２とは同一ピッチであるから、回折角自体は変わらないので、副ビーム１４、１５のレンズへの照射面積は変化しない。すなわち、回折格子１２での回折成分がそのまま副ビームに重畳することとなる。
【００２６】
本実施形態によれば、回折素子１０の移動量を調整し、回折格子１２への入射光量を最適化することにより、副ビーム１４と１５との間でレンズを透過した後の強度差がほとんど生じないよう略同一にすることができる。
【００２７】
（第２の実施形態）
図２は本発明の第２の実施形態における光ピックアップ装置の構成を示した図であり、図２（ａ）は、光ピックアップ装置の光学系を示す模式図であり、図２（ｂ）はこの光ピックアップ装置で使用されている回折素子の断面図である。
【００２８】
図２（ｂ）において回折格子１１、１２は第１の実施形態で示した回折格子にそれぞれ対応している。回折格子１１、１２が形成された面と対向する面にはホログラフィックグレーティング２３が形成されている。
【００２９】
このように、レーザ出射光を３ビームに分割する回折格子と、反射戻り光を回折して受光素子に導くホログラフィックグレーティングとを同じ素子上に設けていれば、図２（ａ）に示すように半導体レーザと受光素子との距離を縮められピックアップ装置の小型化が図れるとともに、光学系の設計が容易となる。
【００３０】
次に、本実施形態における光ピックアップ装置の動作等について説明する。
【００３１】
図２（ａ）において、半導体レーザ２４より出射されたレーザ光２５は、透明部材からなる回折素子２０の回折格子１１、１２を通過する際、光ディスク２９上のピット信号を読み、かつ、フォーカスのずれを読むための０次回折光である主ビーム２６ａとトラッキングのずれを読むための±１次回折光である副ビーム２６ｂ、２６ｃに分けられる。これら３本のビーム２６ａ、２６ｂ、２６ｃはホログラフィックグレーティング２３で回折されることなく通過したのち、コリメートレンズ２７を通過することにより平行光とされ、対物レンズ２８に入射する。そして、対物レンズ２８を通過することにより集束され、ディスク２９上に３つの光スポットを形成する。
【００３２】
そして、主ビームおよび副ビームはディスク２９の情報記録面で反射され、反射されたレーザ光は再び同じ経路を戻り、コリメートレンズ２７を通過後、集束光となりながら、ホログラフィックグレーティング２３に入射する。ホログラフィックグレーティング２３に入射したレーザ光は回折され、受光素子３０に入射する。
【００３３】
受光素子３０において非点収差法によるフォーカスエラー信号と３ビーム法によるトラッキングエラー信号とディスク２９のピット信号であるＲＦ信号が検出されるようになっている。
【００３４】
受光素子３０では主ビーム２６ａのみ、あるいは副ビーム２６ｂ、副ビーム２６ｃをそれぞれ別々に受光し信号を生成する受光素子に分けられている。透明部材からなる回折素子２０あるいは光学系全体がタンジェンシャル方向にずれている場合、副ビームに強度差が発生し、副ビーム２６ｃを受光するそれぞれの受光素子の信号強度が異なる。これにより副ビームの強度差を検出することができる。
【００３５】
なお、副ビームの強度差が発生した場合、回折素子２０をタンジェンシャル方向に任意に移動させ、移動に対して常に副ビーム強度を測定する。
【００３６】
これにより、同一ピッチで回折強度が回折格子１１よりも高い回折格子１２で回折された光により、副ビーム強度差が少なくなるように回折素子２０を移動させる。これにより、副ビーム強度差は最適化され副ビーム強度差によるオフセットも発生しない。
【００３７】
なお、本実施形態において、半導体レーザからの出射光は反射ミラーにより光ディスクの方向に立ち上げられる構成を示したが、出射光が直接光ディスクの方向を向く構成であってもよい。
【００３８】
本実施形態において、回折素子との位置合わせの基準となる出射光軸は反射ミラーにより立ち上げられた以降の光軸である。
【００３９】
また、第１および第２の実施形態において、強度差を補正する際に回折素子を移動させたが、光源の方を移動させてもよい。
【００４０】
なお、回折格子１２は、図１および図２に示した位置及び形状に限定されるものではなく、光源と回折素子２０及び光ピックアップ装置のレンズ系２７、２８との位置関係で決まり、回折素子２０における副ビーム２６ｂ、２６ｃの位置及びビームサイズに合わせて、回折格子１２を他の位置及び他の形状に形成しても同様の効果を奏することは言うまでもない。
【００４１】
また、本発明の変形例として、図３に示したように回折素子３３に光透過領域３４が形成されていてもよい。ただし、光源から発せられたレーザ光は光透過領域３４以外の領域、すなわち回折格子１１が形成された領域も通過するものである。この場合、光透過領域３４を通過したレーザ光は回折されない、すなわち０次回折光である主ビームとして利用され、光が通過する領域全面に回折格子がある場合に比べて主ビームの光量ロスを低減させることができる。よって、ＲＦ信号およびフォーカスエラー信号強度を大きく取れ、光ピックアップ装置の高精度な制御を行うことができる。
【００４２】
また、第１および第２の実施形態で示した回折素子は、透光性パッケージの一部をなす構造であれば、部品点数の削減、低コスト化が図れる。また、これを用いた半導体レーザ装置、光ピックアップ装置の小型化にもつながる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明に係る光ピックアップ装置は、安定したトラッキングエラー信号を検出できる高品質・高信頼性を有する光ピックアップ装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る回折素子の構成を示す平面図であり、（ａ）は、回折素子における２つの領域Ａ、Ｂおよびそれぞれに形成された回折格子を示す平面図、（ｂ）は、回折格子１１で回折されて発生した主ビームと副ビームの位置関係を示す図、（ｃ）は、２つの副ビームに強度差が生じた場合を示す図、（ｄ）は２つの副ビームに生じた強度差を補正した後の主ビームと副ビームの位置関係を示す図
【図２】本発明の第２の実施形態における光ピックアップ装置の構成を示した図であり、（ａ）は、光ピックアップ装置の光学系を示す模式図、（ｂ）は、この光ピックアップ装置で使用されている回折素子の断面図
【図３】本発明の第２の実施形態における光ピックアップ装置で使用されている回折素子の変形例を示す図
【図４】従来の技術における光ピックアップ装置の構成を示した図であり、（ａ）は、光ピックアップ装置の光学系を示す模式図、（ｂ）は、この光ピックアップ装置で使用されている回折素子の平面図
【図５】従来の技術における光ピックアップ装置において、光源が回折格子に近い場合に、２つの副ビームに強度差が生じ易いことを説明する模式図
【符号の説明】
【００４５】
１０  回折素子
１１、１２  回折格子
１３  主ビーム
１４、１５  副ビーム
２０  回折素子
２３  ホログラフィックグレーティング
２４  半導体レーザ
２５  レーザ光
２６ａ  主ビーム
２６ｂ、２６ｃ  副ビーム
２７  コリメータレンズ
２８  対物レンズ
２９  光ディスク
３０  受光素子
３３  回折素子
３４  光通過領域
４１  半導体レーザ
４２  レーザ光
４３  回折格子
４４  光ディスク
４５ａ  主ビーム
４５ｂ、４５ｃ  副ビーム
４６  ホログラフィックグレーティング
４７  コリメートレンズ
４８  対物レンズ
４９ａ、４９ｂ、４９ｃ  一次光スポット
５０  受光素子
【図１】
2005116089.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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