(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長の異なる複数の光源である半導体レーザからの光束を光記録媒体上の記録面に照射し、前記記録面により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書き込み、消去または再生を行う光ピックアップ装置において、
トラック検出のための３ビーム化グレーティングが前記複数の半導体レーザの照射方向であって同一方向上に２つ配置され、そのうちの一方は回折効率が入射光の偏光方向に依存する偏光グレーティングであって回転調整可能であり、
前記偏光グレーティングで回折される所定の波長は、複数光源の中で最も波長の長い光であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
請求項１記載の光ピックアップ装置において、
前記偏光グレーティングは所定の波長以外の光は回折しないことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の光ピックアップ装置において、
前記偏光グレーティングは複屈折性物質からなり、回折させる光の偏光方向に対する屈折率の方が高い屈折率であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一つに記載の光ピックアップ装置において、
前記偏光グレーティングは無機物質を斜め蒸着した膜上に形成されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５】
請求項１〜３の何れか一つに記載の光ピックアップ装置において、
前記偏光グレーティングは有機延伸膜により形成されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一つに記載の光ピックアップ装置において、
前記偏光グレーティングには複数波長に対して略１／４波長板となる機能を有する素子が一体化されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項７】
請求項６記載の光ピックアップ装置において、
略１／４波長板は位相差が各波長に対して９０±１９°の範囲にあることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項８】
光源からの光束を光記録媒体上の記録面に照射し、前記記録面により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書き込み、消去または再生を行う光ピックアップ装置を備えた光ディスクドライブ装置において、
前記光ピックアップ装置として、請求項１〜７の何れか一つに記載の光ピックアップ装置を搭載したことを特徴とする光ディスクドライブ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ピックアップ装置に関し、特に記録可能で且つ３ビーム化した構成の光ピックアップ装置及びそれを用いた光ディスクドライブ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光源からの光束を光記録媒体上の記録面に照射し、前記記録面により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書き込み、消去または再生を行う光ピックアップ装置が知られており、コンパクトディスク（ＣＤ）系（ＣＤ、ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ）の光ディスクドライブ装置や、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）系（ＤＶＤ、Ｓ−ＤＶＤ等）の光ディスクドライブ装置等の種々の光ディスクドライブ装置に応用されている。
【０００３】
従来、ＣＤ系やＤＶＤ系等の複数の種類の光記録媒体に対して記録、消去または再生が可能な光ピックアップ装置に関する技術としては以下のようなものが知られている。
（１）“Development of 7.3mm Height DVD Optical Pickup Using TWIN-LD”
7th Microoptics Conference,Makuhari,Japan,July,14-16,1999．
この従来技術では、ＤＶＤ系メディアを再生するための波長λ１＝６５０ｎｍの半導体レーザ（ＬＤ）と、ＣＤ系メディアを再生するための波長λ２＝７８０ｎｍのＬＤとをモノリシックに作製し、フォトダイオード（ＰＤ）チップと共に１つのパッケージに納め、２波長を同一光路でディスクに照射する照明光学系と、２波長を同一のＰＤで受光する検出光学系とを備えた２波長対応光ピックアップを実現している。また、発光点が違う２つのＬＤの光を同一のＰＤで受光するために、発光点間隔ΔＬと、ＬＤとＰＤの間隔Ｌとの関係を、
ΔＬ＝（（λ２−λ１）／λ１）×Ｌ
としている。具体的にはΔＬ＝０．２４ｍｍ、Ｌ＝１．２ｍｍである。
トラック信号検出方法としては、ＤＶＤ系はＤＰＤ法（１ビーム法）、ＣＤ系は３ビーム法である。そのため３ビーム生成用のグレーティング（ＧＴ）は波長７８０ｎｍの光だけが回折光を生じて３ビームになるように格子の深さが設定されている。
【０００４】
（２）“「赤色／赤外レーザと光検出器を一体集積化したＤＶＤ用ＣＤ互換光ピックアップ」第４７回応用物理学関係連合講演会  ２０００．３”
この従来技術では、モノリシックなＬＤでは高出力化が難しい上に歩留まりが悪いため、２つの個別のＬＤチップを並べて実装している。２つのＬＤチップの間隔は１．１ｍｍ離し、ＣＤ用ホログラムには波長６５０ｎｍの光は通らないようにして、ＣＤ用とＤＶＤ用とは別々のホログラムを使って独立に調整するようにしている。また、２つのＬＤチップの発光点が１ｍｍ離れているので、そのままでは対物レンズに斜めに光が入射してしまうため、二つの光束の光軸を合せるためにOptical axis compensating prismにより光を合成している。
しかしながら、このOptical axis compensating prismは高価で、サイズも大きいため、記録可能な光ピックアップ装置では、コリメートレンズ（ＣＬ）の焦点距離が短いためＬＤとＣＬの間にこのプリズムを配置することはできない。
また、ここでもトラック信号検出方法としては、ＤＶＤ系はＤＰＤ法（１ビーム法）、ＣＤ系は３ビーム法である。そのため３ビーム生成用のグレーティングは波長７８０ｎｍの光だけが回折光を生じるように、波長７８０ｎｍの光の光路中だけに配置されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記のような複数の異なる波長の光源を同一パッケージ内に有する光ピックアップ装置において、ＤＶＤ系とＣＤ系のどちらも３ビーム法でトラック検出を行う場合についての発明である。従来方式では、トラック信号検出方法としては、ＤＶＤ系はＤＰＤ法（１ビーム法）、ＣＤ系は３ビーム法である。そのため３ビーム生成用のグレーティング（ＧＴ）は、７８０ｎｍの光だけが回折光を生じて３ビームになるように格子の深さを設定したり、７８０ｎｍの光だけがグレーティングを通るように配置したりしていた。ところが、再生専用の光ピックアップ装置の場合はこれでも良いが、ＤＶＤ系、ＣＤ系共に記録可能な光ピックアップ装置の場合は、対物レンズシフトによる軸ずれ等の影響等により正確に記録できなくなる等の理由から、ＤＶＤ系とＣＤ系のどちらも３ビームでトラック検出を行うことが望ましい。また、将来、ＣＤのようにＤＶＤでも偏心の大きいメディアが出てきた場合は３ビームでトラック検出を行なわないと読み出しエラーが発生する可能性がある。
【０００６】
ＤＶＤ系とＣＤ系のどちらも３ビームトラック検出を行う場合についての従来の光ピックアップ装置の構成例を図１０に示す。図１０において、符号２１は波長６５０ｎｍの半導体レーザ（ＬＤ）、２２は波長７８０ｎｍの半導体レーザ（ＬＤ）、２３は６５０ｎｍ用グレーティング、２４は７８０ｎｍ用グレーティング、２５は６５０ｎｍ用ホログラム、２６は７８０ｎｍ用ホログラム、２７はコリメートレンズ、２８は対物レンズ、２９は光記録媒体、３０は受光素子（ＰＤ）、３１はホログラムユニットである。まずＤＶＤ系メディアを記録及び再生する場合について説明する。波長６５０ｎｍの半導体レーザ（ＬＤ）２１から出た光は、６５０ｎｍ用グレーティング２３で３ビーム化されてコリメートレンズ２７で平行光になって対物レンズ２８で光記録媒体２９の記録面上に集光される。光記録媒体２９の記録面で反射した光は対物レンズ２８、コリメートレンズ２７を経て６５０ｎｍ用ホログラム２５で回折されて受光素子（ＰＤ）３０へと導かれる。一方、ＣＤを記録及び再生する場合は、波長７８０ｎｍの半導体レーザ（ＬＤ）２２が発光し、７８０ｎｍ用グレーティング２４で３ビーム化されてコリメートレンズ２７で平行光になって対物レンズ２８で光記録媒体２９の記録面上に集光される。光記録媒体２９の記録面で反射した光は対物レンズ２８、コリメートレンズ２７を経て７８０ｎｍ用ホログラム２６で回折されて受光素子（ＰＤ）３０へと導かれる。このような構成において、６５０ｎｍ用グレーティング２３は、波長６５０ｎｍの光だけを回折し波長７８０ｎｍの光は回折させないことが望ましい。逆に、７８０ｎｍ用グレーティング２４は、波長７８０ｎｍの光だけを回折し波長６５０ｎｍの光は回折させないことが望ましい。
【０００７】
この光ピックアップ装置を組み付ける場合、３ビームトラック検出のためにホログラムユニット３１全体を回転させて３つのスポットが光記録媒体２９の記録面の所定の位置に合うように回転調整しなければならない。そして、ＤＶＤ系とＣＤ系のどちらも３ビームトラック検出を行う場合については、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、どちらの場合についても同様の調整をしなければならない。しかしながらホログラムユニット３１はＬＤ２１，２２やＰＤ３０の部分とグレーティング２３，２４やホログラム２５，２６が接着されて一体化されているので、ＤＶＤ系とＣＤ系の３ビームトラック検出のための回転調整は独立に行うことはできない。ＤＶＤかＣＤのどちらか一方について回転調整したら、もう一方については調整しなくても３つのスポットが光記録媒体２９の記録面の所定の位置に合っていなければならない。そのためには６５０ｎｍ用グレーティング２３と７８０ｎｍ用グレーティング２４の格子方向が精度良く合っていなければいけない。つまり６５０ｎｍ用グレーティング２３と７８０ｎｍ用グレーティング２４を格子方向を所望の方向に合わせながら精度良く接着しなければならない。しかしながら接着では調整時及び接着剤硬化時のずれなどがあり、ばらつくことなく精度を確保することが難しい。
【０００８】
そこでＤＶＤ系とＣＤ系の３ビーム用グレーティングの回転調整を独立に行うためには、図１２に示す光ピックアップ装置の別の構成例のように、どちらか一方の波長のグレーティング（図では６５０ｎｍ用グレーティング２３）はホログラムユニット３１とは一体化されずに離れている必要がある。このようにすればＣＤ用３ビーム調整はホログラムユニット３１全体を回転させ、ＤＶＤ用３ビーム調整は６５０ｎｍ用グレーティング２３を回転させれば独立に調整することができる。しかしながら、このような配置にすると、図１３に示すように、光記録媒体２９の記録面から戻ってきた光が６５０ｎｍ用グレーティング２３を通った時にも回折により３つのビームに分割されてしまうと言う新規な問題が発生する。これにより受光素子３０に導かれる信号光量が減り、再生速度が低下する上にフレアが発生して正確な信号検出が困難になる。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ＤＶＤ系とＣＤ系のどちらも独立に３ビームトラック検出を行うことができるようにすることに加えて、再生速度の低下やフレアの発生を防ぎ、精度良く調整ができて高速記録と再生が可能な光ピックアップ装置、及びその光ピックアップ装置を備えた光ディスクドライブ装置を実現することを課題（目的）とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するための手段として、請求項１に係る発明は、波長の異なる複数の光源である半導体レーザからの光束を光記録媒体上の記録面に照射し、前記記録面により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書き込み、消去または再生を行う光ピックアップ装置において、トラック検出のための３ビーム化グレーティングが前記複数の半導体レーザの照射方向であって同一方向上に２つ配置され、そのうちの一方は回折効率が入射光の偏光方向に依存する偏光グレーティングであって回転調整可能であり、前記偏光グレーティングで回折される所定の波長は、複数光源の中で最も波長の長い光であることを特徴とするものである。すなわち、請求項１記載の光ピックアップ装置は、光源から出射されて光記録媒体に行く光が通ったときは回折光が生じ、光記録媒体で反射されてきた光が通ったときは回折光が生じないようにするために、３ビーム生成用グレーティングは回折効率が入射光の偏光方向に依存する偏光グレーティングにする。これにより信号検出光量の低下やフレアの発生を抑制できる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の光ピックアップ装置において、前記偏光グレーティングは所定の波長以外の光は回折しないことを特徴とするものである。すなわち、請求項２記載の光ピックアップ装置では、３ビーム生成用偏光グレーティングはＣＤ系もしくはＤＶＤ系のどちらか一方の波長に対してだけ回折光を生じるように溝の深さを最適化する。これにより偏光グレーティングで回折させない光に対しても信号検出光量の低下やフレアの発生を抑制できる。
【００１２】
なお、上記の光ピックアップ装置では、所望の波長に対してだけ回折光が生じるように格子深さを最適化する際に、偏光グレーティングの加工が容易になるように（溝深さが浅くても済むように）所望の波長は複数光源の波長のうち最も波長の短い波長とする。これにより溝深さが浅くても済むので加工時間が短縮できる。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の光ピックアップ装置において、前記偏光グレーティングは複屈折性物質からなり、回折させる光の偏光方向に対する屈折率の方が高い屈折率であることを特徴とするものである。すなわち、請求項３記載の光ピックアップ装置では、偏光グレーティングは複屈折物質に溝加工してその溝を等方性物質でオーバーコートするものとする。このとき等方性物質は屈折率が低いほうが低コストにできるので、複屈折物質の屈折率ｎoとｎeのうち屈折率の低い方に合わせてオーバーコートするほうが望ましい。そのためには回折させたい光の偏光方向に対する屈折率が例えばｎoとすると、ｎoの方がｎeよりも屈折率が高いような複屈折物質であれば良い。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか一つに記載の光ピックアップ装置において、前記偏光グレーティングは無機物質を斜め蒸着した膜上に形成されていることを特徴とするものである。すなわち、請求項４記載の光ピックアップ装置は、偏光グレーティングの複屈折物質材料として、無機物質を斜め蒸着により形成した膜を用いることにより、低コスト化と薄型化を実現させることができる。
【００１５】
請求項５に係る発明は、請求項１〜３の何れか一つに記載の光ピックアップ装置において、前記偏光グレーティングは有機延伸膜により形成されていることを特徴とするものである。すなわち、請求項５記載の光ピックアップ装置は、偏光グレーティングの複屈折物質材料として、有機物質を配向して形成した有機延伸膜を用いることにより、低コスト化を実現させることができる。
【００１６】
請求項６に係る発明は、請求項１〜５の何れか一つに記載の光ピックアップ装置において、前記偏光グレーティングには複数波長に対して略１／４波長板となる機能を有する素子が一体化されていることを特徴とするものである。すなわち、請求項６記載の光ピックアップ装置は、複数波長に対して略１／４波長板機能を有する素子を偏光グレーティングと共に有することにより、複数波長に対して光利用効率を高くすることができ、ＤＶＤ、ＣＤともに高速記録と再生ができるようにしたものである。
【００１７】
請求項７に係る発明は、請求項６記載の光ピックアップ装置において、略１／４波長板は位相差が各波長に対して９０±１９°の範囲にあることを特徴とするものである。すなわち、請求項８記載の光ピックアップ装置は、複数波長に対して略１／４波長板機能を有する素子の位相差を理想状態の９０°から所定の範囲内に抑えることにより、光利用効率の低下を抑えることができる。
【００１８】
請求項８に係る発明は、光源からの光束を光記録媒体上の記録面に照射し、前記記録面により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書き込み、消去または再生を行う光ピックアップ装置を備えた光ディスクドライブ装置において、前記光ピックアップ装置として、請求項１〜７の何れか一つに記載の光ピックアップ装置を搭載したことを特徴とするものである。すなわち、請求項９記載の光ディスクドライブ装置は、光ピックアップ装置として、請求項１〜７の何れか一つに記載の光ピックアップ装置を搭載したことにより、ＤＶＤ、ＣＤともに精度良くかつ高速に記録再生できようになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
（実施例１）
まず、第１の実施例を説明する。図１は本発明の一実施例を示す光ピックアップ装置の概略構成図であり、符号１は波長６５０ｎｍの半導体レーザ（ＬＤ）、２は波長７８０ｎｍの半導体レーザ（ＬＤ）、３は６５０ｎｍ用グレーティング（偏光グレーティング）、４は７８０ｎｍ用グレーティング、５は６５０ｎｍ用偏光ホログラム、６は７８０ｎｍ用偏光ホログラム、７はコリメートレンズ、８は対物レンズ、９は光記録媒体、１０は受光素子（ＰＤ）、１１はホログラムユニット、１２は２波長共通１／４波長板である。
【００２１】
この図１に示す光ピックアップ装置の構成は、ＤＶＤ系とＣＤ系のどちらも３ビーム法でトラック検出を行う場合についての構成例である。まず、ＤＶＤ系メディアを記録及び再生する場合について説明する。波長６５０ｎｍの半導体レーザ（ＬＤ）１から出た光は６５０ｎｍ用グレーティング３で３ビーム化されてコリメートレンズ７で平行光になって対物レンズ８で光記録媒体９の記録面上に集光される。光記録媒体９の記録面上ではＤＰＰ法でトラック検出できるように、３つのスポットが所定の位置に集光するようにしなければならない。光記録媒体９の記録面で反射した光は対物レンズ８、コリメートレンズ７を経て６５０ｎｍ用偏光ホログラム５で回折されて受光素子（ＰＤ）１０へと導かれる。一方、ＣＤ系メディアを記録及び再生する場合は、波長７８０ｎｍの半導体レーザ（ＬＤ）２が発光し、７８０ｎｍ用グレーティング４で３ビーム化されてコリメートレンズ７で平行光になって対物レンズ８で光記録媒体９の記録面上に集光される。
光記録媒体９の記録面上では３ビーム法でトラック検出できるように、３つのスポットが所定の位置に集光するようにしなければならない。光記録媒体９の記録面で反射した光は対物レンズ８、コリメートレンズ７を経て７８０ｎｍ用偏光ホログラム６で回折されて受光素子（ＰＤ）１０へと導かれる。
【００２２】
このような構成において、６５０ｎｍ用グレーティング３は６５０ｎｍ光だけを回折し７８０ｎｍ光は回折させないことが望ましい。逆に、７８０ｎｍ用グレーティング４は７８０ｎｍ光だけを回折し６５０ｎｍ光は回折させないことが望ましい。このような光ピックアップ装置を組み付ける場合、トラック調整はＣＤ系では図２（ａ）に示すように、３ビームトラック検出のためにホログラムユニット１１全体を回転させて３つのスポットが光記録媒体９の記録面の所定の位置に合うように回転調整する。一方、ＤＶＤ系の３ビームトラック検出（ＤＰＰ法）のための調整は図２（ｂ）に示すように、６５０ｎｍ用グレーティング３を回転させればＣＤ系とは関係無く独立に調整することができる。
【００２３】
しかしながら、このような配置にすると、図３（ａ）に示すように、光記録媒体９の記録面から戻ってきた光が６５０ｎｍ用グレーティング３を通った時にも回折光が生じて３つのビームに分割されてしまう。信号光が３つに分割されてしまうと信号検出光量は減り再生速度が低下する上に、フレアが発生して正確な信号検出が困難なる。また、受光素子（ＰＤ）１０を３倍にすれば全光量を受光することはできるが、ＰＤ面積が大きくなりコストアップになるうえ、回路系が複雑になる。
【００２４】
したがって、本発明では、ＤＶＤ系とＣＤ系のどちらも独立に３ビーム法でトラック検出を行うことができるようにすることに加えて、再生速度の低下やフレアの発生を防ぐために、６５０ｎｍ用グレーティング３を偏光グレーティングとする。偏光グレーティングであれば、図３（ｂ）に示すように、光源１から出て光記録媒体９に向かう光に対しては回折光が生じて３ビーム化され、光記録媒体９で反射して受光素子に向かう光に対しては回折光が生じないようにすることができる。
【００２５】
尚、以上の説明では６５０ｎｍ用グレーティング３を偏光グレーティングとして説明したが、６５０ｎｍ用グレーティング３と７８０ｎｍ用グレーティング４の場所を入れ替えて７８０ｎｍ用グレーティングを偏光グレーティングとしても同様の効果が得られる。
【００２６】
（実施例２）
次に第２の実施例を説明する。実施例１では６５０ｎｍ用グレーティング３を偏光グレーティングとして、光記録媒体９で反射した６５０ｎｍ光が受光素子１０に向かう時に回折光が生じないようにすることにより、信号検出光量が減ることを抑えたが、本発明のような２つのＬＤ１，２の発光点が近接している光ピックアップ装置では、６５０ｎｍ用偏光グレーティング３には６５０ｎｍ光も通るが７８０ｎｍ光も通る。すなわち、６５０ｎｍ用偏光グレーティング３は６５０ｎｍ光を回折させて３ビーム化すると同時に７８０ｎｍ光が通った時は７８０ｎｍ光も回折させて３ビーム化させてしまう。理想的には６５０ｎｍ用偏光グレーティング３では６５０ｎｍ光が１０％前後回折され、７８０ｎｍ光が回折されないことが望ましい。
【００２７】
ここで、偏光グレーティングの回折効率と格子深さの関係を図４に示す。７８０ｎｍ光が回折されないで（回折効率０％）、６５０ｎｍ光が１０％前後回折されるためには、格子深さを８．３〜８．８μｍ程度（図４のＡの部分）にすれば良いことが解る。この深さは偏光グレーティングの材料となる複屈折物質の屈折率差によって多少変わるが、格子深さを深くすれば所望の波長だけを回折させ、所望でない光は回折させないようにすることができることが解る。したがって、偏光グレーティングの格子深さを最適化することにより不要な回折光の発生を抑えて、フレアの少ない良好な信号を得ることができる。
【００２８】
（実施例３）
次に第３の実施例を説明する。図４では６５０ｎｍ用偏光グレーティング３の最適な格子深さを８．３〜８．８μｍ程度としたが、逆に７８０ｎｍ用偏光グレーティングの最適な格子深さは、図４より７．１〜７．６μｍ（図４のＢの部分）であることが解る。つまり６５０ｎｍ用偏光グレーティング３を７８０ｎｍ用偏光グレーティングにして、７８０ｎｍ用グレーティング４を６５０ｎｍ用グレーティングとした構成にすれば偏光ホログラムの最適な格子深さは７．１〜７．６μｍであるということになる。これは波長の短い光の方が格子深さが浅くても回折効率が０になる領域が現れるからである。したがって、複数の異なる波長のＬＤを光源として有する光ピックアップ装置では、偏光グレーティングは波長の長い方の光を回折させ、波長の短い光を透過させるようにすれば格子深さは浅いもので良くなるので、偏光グレーティングの加工時間の短縮により量産性が向上する。
【００２９】
（実施例４）
次に第４の実施例を説明する。ここでは偏光グレーティングの構造について説明する。偏光グレーティングは、例えば図５に示すように、常光と異常光とで屈折率が異なる複屈折物質を格子状に加工し、それを等方性物質でオーバーコートした構造となっている。複屈折物質の常光での屈折率をｎo、異常光での屈折率をｎe、等方性物質の屈折率をｎoとすると、光源からの光（Ｐ偏光）が入射すると回折光が生じ、光記録媒体から戻ってきたＳ偏光に対しては回折光は生じない。このような構成の場合、複屈折物質の常光での屈折率ｎoと同じ屈折率の等方性物質のオーバーコート剤で表面をコートするのだが、オーバーコート剤には屈折率がｎoであるだけでなく、光透過性が高いこと、格子溝に隙間無く充填されること、また、その充填が容易なこと、安価なこと、等の条件が求められる。
【００３０】
一般にこのような条件を満たすオーバーコート剤としては紫外線硬化樹脂がある。しかしながら、紫外線硬化樹脂は高分子化合物であるため、現状ではそれほど高い屈折率のものは無く、精々ｎ＝１．７以下のものしかない。したがって、等方性物質の屈折率ｎoはそれほど大きな値にはできないので、複屈折物質の常光での屈折率ｎoと異常光での屈折率ｎeとでは、ｎoの方が小さい値であることが望ましい。
以上のことから偏光グレーティングの材料である複屈折物質は、常光での屈折率ｎoと異常光での屈折率ｎeの間で、回折させたい光の偏光方向に対する屈折率の方が大きいことが望ましいと言える。
【００３１】
（実施例５）
次に第５の実施例を説明する。ここでは偏光グレーティングを形成する複屈折物質について説明する。現在はＬｉＮｂＯ３のような結晶材料がよく用いられているがコストが高く、より低コスト化が望まれている。そこで、低コストな複屈折膜として、誘電体材料を真空蒸着で成膜する際に、図６に示すように蒸発源１３に対して基板１４を斜めに傾けて配置させる、いわゆる斜め蒸着膜と言うものがある（「位相差膜」  豊田中研、多賀氏、表面技術Vol.46,No7,1995）。
【００３２】
より具体的には、蒸発源としてＴａ２Ｏ５、ＳｉＯ２などの誘電体材料を用い、基板を斜めにして蒸着すると、複屈折Δｎ（＝ｎo−ｎe）が０．０８程度の膜を作ることができる。これは、ＬｉＮｂＯ３結晶が有する複屈折Δｎと同等で、かつ真空蒸着法と言う簡便な方法で大面積に作れるので低コスト化を図ることができる。加えて蒸着膜なので非常に薄く（１０μｍ以下、ＬｉＮｂＯ３結晶の厚さは凡そ５００〜１０００μｍ位）、発散光路中に置いても収差の発生量は非常に小さく抑えられる。尚、斜め蒸着膜は位相差膜なので１／４波長板として使うこともできる。
【００３３】
（実施例６）
次に第６の実施例を説明する。複屈折膜を容易に得る別の方法として、有機の高配向膜を用いる方法がある。一例として、ガラスなどの透明基板上にＳｉＯなどを斜め蒸着したり、あるいはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの有機膜を布で擦ってラビング処理した配向膜上にポリジアセチレンモノマーを真空蒸着して配向させ、このあと紫外線を照射してポリマー化して異方性膜を作る方法である（J.Appl.Phys. ,vol.72,No.3,P.938,1992）。この方法により、有機材料の複屈折膜を安価に生産することができる。
【００３４】
また、複屈折膜を得る別の加工法として、図７に示すように、スピンコートなどにより作製したポリイミドやポリカーボネートの有機フィルムを延伸により分子鎖を一軸方向に配向させ、面内複屈折を発生させる方法もある。延伸の時の温度や加える力により複屈折Δｎは変えることができ、安価で量産可能な方法である（「ポリイミド光波長板の開発とその特性」ＮＴＴ、澤田等、信学技報  １９９４−０８）。
【００３５】
このようにして得られた複屈折膜にエッチング等により凹凸を形成し、その表面を等方性の屈折率の物質で埋めて平坦化することにより、低コストで高効率な偏光グレーティングが形成される。また、実施例５と同様、偏光グレーティングだけではなく１／４波長板にも有機膜を使うことができる。
【００３６】
（実施例７）
次に第７の実施例を説明する。実施例１〜６に示した偏光グレーティングを用いた光ピックアップ装置において、光利用効率を高くするためには１／４波長板が不可欠である。ここでは２つの波長を用いているので理想的には２つの波長のどちらに対しても１／４波長（９０°）の位相差を出せる波長板が望ましいが、そのような波長板は今のところ存在していない。そのためどちらの波長に対しても程々９０°に近い位相差が生じるようにし、９０°からずれた分は信号光量の低下という形で許容することにより対処するようになる（このような２波長に対してほぼ９０°程度の位相差を生じる素子をここでは２波長共通１／４波長板１２と呼ぶこととする）。
【００３７】
２波長共通１／４波長板１２は偏光グレーティングや偏光ホログラムと光記録媒体の間に配置されることになるが、図８に示す光ピックアップ装置の別の実施例のように、偏光グレーティング３と一体化して配置すると、図１の実施例のように偏光グレーティングとは別に配置する場合よりも小型化が図れ、調整を簡素化させることができる。この２波長共通１／４波長板１２も１／４波長板の一種なので、実施例５，６で述べたように、無機の斜め蒸着膜や有機の延伸膜を材料としても良い。
従来は１／４波長板には水晶板が用いられていたが、水晶では厚さが１ｍｍ位になり厚いため、発散光路中に配置すると収差が発生してしまう。これに対して無機の斜め蒸着膜や有機の延伸膜は厚さが薄い（数十μｍ以内）ので、発散光路中に配置しても収差の発生量は小さく抑えられるため、図８の実施例のように発散光路中に配置しても収差の発生は小さい。
【００３８】
（実施例８）
次に第８の実施例を説明する。実施例７で位相差が９０°からずれた分は信号光量の低下となって現れると述べたが、具体的にはどの程度の低下になるかを図９（ａ），（ｂ）に示す。信号光量（信号強度）の低下は受光素子１０へ戻ってくる光量が低下することなので再生速度が低下することになる。仮に信号光量の低下を１０％許容するとすれば、６６０nm光に対して位相差は１０９°、７８０ｎｍ光に対しては位相差は７１°となる。従って９０°から±１９°の位相ずれが許容されることになる。
【００３９】
（実施例９）
次に第９の実施例を説明する。本実施例では、光源からの光束を光記録媒体上の記録面に照射し、前記記録面により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書き込み、消去または再生を行う光ピックアップ装置を備えた光ディスクドライブ装置において、前記光ピックアップ装置として、実施例１〜８の何れか一つに記載の光ピックアップ装置を搭載したことを特徴とするものである。
【００４０】
実施例１〜８に示した光ピックアップ装置は、波長の異なる２つのＬＤ光源１，２と受光素子１０が１つのパッケージに入っているので光ピックアップ装置の小型化が図れる。したがって、光ディスクドライブ装置の光ピックアップ装置として、実施例１〜８の何れか一つに示した光ピックアップ装置を搭載することにより、光ディスクドライブ装置の小型化も実現できる。しかもＤＶＤ系とＣＤ系のどちらも３ビーム法でトラック検出できるので、光軸ずれに対して安定で、ＤＶＤ系とＣＤ系のどちらも信頼性の高い記録再生特性を得ることができる。また、図１に示したように、信号検出用に偏光ホログラム５，６を使うことにより光利用効率を高めることができ、ＬＤの駆動電流を低く抑えることができる。
【００４１】
以上のような小型、高信頼性、省電力な光ピックアップ装置は、近年普及が著しいノートパソコンに搭載される光ディスクドライブ装置や、携帯型の外付け光ディスクドライブ装置などのように、持ち運んだり電池などの限られた電力でより長時間使用したいような場合に用いるのに適している。
【００４２】
尚、光ディスクドライブ装置の図示は省略するが、光ディスクドライブ装置は、光記録媒体であるＣＤ系やＤＶＤ系の光ディスクを保持しモータにより回転駆動するディスク駆動部と、実施例１〜８の何れか一つに記載の光ピックアップ装置と、その光ピックアップ装置の対物レンズをフォーカス方向、トラック方向に駆動する対物レンズ・アクチュエータ駆動部と、光ピックアップ装置を支持し光ディスクの記録面に沿って移動する支持・移動機構部と、光ピックアップ装置の受光素子の出力信号を検出しフォーカス誤差信号、トラック誤差信号、情報信号を検出する信号検出回路と、その信号検出回路からのフォーカス誤差信号やトラック誤差信号もしくは操作部からの入力情報に基づいてディスク駆動部や光ピックアップ装置の対物レンズ・アクチュエータ駆動部及び光ピックアップ装置の支持・移動機構部等を制御する制御回路と、外部機器との接続に用いる入・出力回路と、各種の設定を行う操作部などから構成されている。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、波長の異なる２つの半導体レーザ（ＬＤ）チップと受光素子（ＰＤ）を１つのパッケージ内に実装した光ピックアップ装置においても、光利用効率を損なうことなくＤＶＤ系、ＣＤ系ともに３ビームでトラック検出できるようになる。これにより１ビームでトラック検出する場合よりも安定で信頼性の高い制御ができ、記録再生特性が向上する。
また、本発明は３ビーム生成用偏光グレーティングを取り外せば、従来どおりＤＶＤは１ビームで、ＣＤは３ビームでトラッキングすることになるので、ＤＶＤ、ＣＤともに再生機能だけの光ピックアップ装置にはその構成で対応できる。
すなわち、３ビーム生成用偏光グレーティングを付ければＤＶＤ、ＣＤともに記録再生機能、外せばＤＶＤ、ＣＤともに再生機能というように、光ピックアップ装置の他の部分をほとんど変えることなく、多用途な光ピックアップ装置として対応できるので多品種生産に適した構成である。
【００４４】
さらに本発明の効果についてより詳しく述べると、請求項１記載の光ピックアップ装置では、３ビーム生成用グレーティングとして偏光グレーティングを使うことにより、光利用効率を損なうことなくフレアの発生を抑えてＤＶＤ、ＣＤともに３ビームでトラック検出できるようになる。また、ＤＶＤ、ＣＤともに独立にトラック誤差信号（Ｔｒ信号）を調整できるのでオフセットの小さい信頼性の高いＴｒ信号を得ることができる。
【００４５】
請求項２記載の光ピックアップ装置では、請求項１の効果に加えて、偏光グレーティングの格子深さを最適化することにより、所望の波長に対してのみ回折光を生じてそれ以外の波長に対しては回折光を生じないので、全ての光源波長に対して光利用効率を損なうことなく、フレアの発生を抑えてＤＶＤ、ＣＤともに３ビームでトラック検出できるようになる。
【００４６】
また、本発明の光ピックアップ装置では、上記の効果に加えて、偏光グレーティングは複数光源のうち波長の長い方の光を回折させ、波長の短い光を透過するように設定することにより、格子深さは浅いもので良くなるのでグレーティングの加工時間の短縮により量産性が向上する。
【００４７】
請求項３記載の光ピックアップ装置では、請求項１または２の効果に加えて、偏光グレーティングの材料である複屈折物質の常光での屈折率ｎoと異常光での屈折率ｎeの間で、回折させたい光の偏光方向に対する屈折率の方が大きくなるようにすることにより、オーバーコート剤の屈折率を小さくすることができ、材料選定の自由度が大きくなり低コスト化を図ることができる。
【００４８】
請求項４記載の光ピックアップ装置では、請求項１〜３の何れか一つの効果に加えて、偏光グレーティングの材料として無機物質を斜め蒸着により形成した膜を用いることにより、低コスト化と薄型化を実現できる。また、膜が薄いので発散光路中にも配置できるので、偏光グレーティングを発散光路中に配置することができる。
【００４９】
請求項５記載の光ピックアップ装置では、請求項１〜３の何れか一つの効果に加えて、偏光グレーティングの材料として有機物質を配向して形成した有機延伸膜を用いることにより、低コスト化を実現できる。また、有機延伸膜は大面積に作ることに適しており、量産性に富んでいる。
【００５０】
請求項６記載の光ピックアップ装置では、請求項１〜５の何れか一つの効果に加えて、複数波長に対して略１／４波長板機能を有する素子を偏光グレーティングと一体化することにより、部品点数を削減でき、組付け調整箇所も減らすことが可能になる。また、略１／４波長板機能を有する素子は請求項４、請求項５に記載したような蒸着膜や有機膜でも実現できるので偏光グレーティングの基板に蒸着したり接着したりできるので一体化が容易である。
【００５１】
請求項７記載の光ピックアップ装置では、請求項６の効果に加えて、複数波長に対して略１／４波長板の位相差を、理想状態の９０°から±１９°以内に抑えることにより、ＰＤに導かれる光の効率の低下を１０％以下に抑えることができる。
【００５２】
請求項８記載の光ディスクドライブ装置では、請求項１〜７の何れか一つに記載の光ピックアップ装置を搭載することにより、ＤＶＤとＣＤのどちらも３ビームでトラック検出できるので、光軸ずれに対して安定で、信頼性の高い記録再生特性を得ることができると共に、小型化と省エネ効果があり、光ディスクドライブ装置の携帯性や長時間再生機能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す光ピックアップ装置のトラック調整方法の説明図である。
【図３】図１に示す光ピックアップ装置の６５０ｎｍ用グレーティングが、（ａ）偏光グレーティングでない場合と、（ｂ）偏光グレーティングの場合の、光源側からの光による回折光と、光記録媒体からの反射光による回折光を示す図である。
【図４】偏光グレーティングの格子深さと回折効率の関係を示す図である。
【図５】偏光グレーティングの構造例を示す図である。
【図６】斜め蒸着法の説明図である。
【図７】有機延伸膜の説明図である。
【図８】本発明の別の実施例を示す光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図９】本発明に係る光ピックアップ装置における位相差と信号強度の関係を示す図である。
【図１０】従来の光ピックアップ装置の一例を示す概略構成図である。
【図１１】図１０に示す光ピックアップ装置のトラック調整方法の説明図である。
【図１２】従来の光ピックアップ装置の別の例を示す概略構成図である。
【図１３】図１２に示す光ピックアップ装置の問題点の説明図である。
【符号の説明】
１      波長６５０ｎｍの半導体レーザ（ＬＤ）
２      波長７８０ｎｍの半導体レーザ（ＬＤ）
３      ６５０ｎｍ用グレーティング（偏光グレーティング）
４      ７８０ｎｍ用グレーティング
５      ６５０ｎｍ用偏光ホログラム
６      ７８０ｎｍ用偏光ホログラム
７      コリメートレンズ
８      対物レンズ
９      光記録媒体
１０    受光素子（ＰＤ）
１１    ホログラムユニット
１２    ２波長共通１／４波長板
１３    蒸発源
１４    基板
【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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