(57)【要約】【課題】比較的簡素な構成でありながら、環境温度や光源波長の変化に関わらず、適切に情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】第１半導体レーザＬＤ１から出射された光束の残りは、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、回折素子ＤＥと、モニタレンズＭＬを通過して、モニタディテクタＭＤの受光部ＲＢに受光される。第１オートパワーコントロールＡＰＣ１は、環境温度変化や光源の発振波長の変化が生じた場合、受光部ＲＢの受光した光束の光量が変化することに応じて、第１半導体レーザＬＤ１の出力を増減させることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長λＨの光束を照射する第１の光源と、前記第１の光源から出射された光束を、保護基板の厚さがｔ１である前記第１の光情報記録媒体の保護基板を介して情報記録面に集光させる対物レンズを含む集光光学系と、を有する光ピックアップ装置において、
前記第１の光源から前記光情報記録媒体までの光路内に配置された第１の回折素子と、
前記第１の光源から前記第１の回折素子までの光路内に配置され、入射光束を分岐させる光束分岐素子と、
前記光束分岐素子により分岐された光束を受光して、受光量に応じた信号を出力するモニタ素子と、
前記光束分岐素子と前記モニタ素子との間に配置された第２の回折素子と、
前記モニタ素子からの信号に応じて、前記第１の光源を駆動制御する制御手段とを有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
波長λＨの光束を照射する第１の光源と、波長λＤ（λＨ＜λＤ）の光束を出射する第２の光源と、前記第１の光源から出射された光束を、保護基板の厚さがｔ１である前記第１の光情報記録媒体の保護基板を介して情報記録面に集光させ、且つ前記第２の光源から出射された光束を、保護基板の厚さがｔ２（ｔ１≦ｔ２）である前記第２の光情報記録媒体の保護基板を介して情報記録面に集光させる対物レンズを含む集光光学系と、を有する光ピックアップ装置において、
前記第１の光源と前記第２の光源のうち少なくとも一方から前記光情報記録媒体までの光路内に配置された第１の回折素子と、
前記少なくとも一方の光源から前記第１の回折素子までの光路内に配置され、入射光束を分岐させる光束分岐素子と、
前記光束分岐素子により分岐された光束を受光して、受光量に応じた信号を出力するモニタ素子と、
前記光束分岐素子と前記モニタ素子との間に配置された第２の回折素子と、
前記モニタ素子からの信号に応じて、前記少なくとも一方の光源を駆動制御する制御手段とを有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３】
環境温度に変化が生じたときに、前記第１の回折素子の回折構造を通過した光束の回折効率が増加する場合、前記第２の回折素子の回折構造を通過した光束の回折効率が増加し、前記第１の回折素子の回折構造を通過した光束の回折効率が減少する場合、前記第２の回折素子の回折構造を通過した光束の回折効率が減少することを特徴とする請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
光源から出射された光束に波長変動が生じたときに、前記第１の回折素子の回折構造を通過した光束の回折効率が増加する場合、前記第２の回折素子の回折構造を通過した光束の回折効率が増加し、前記第１の回折素子の回折構造を通過した光束の回折効率が減少する場合、前記第２の回折素子の回折構造を通過した光束の回折効率が減少することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記第１の回折素子の回折構造における光軸方向の段差は、前記第２の回折素子の回折構造における光軸方向の段差にほぼ等しいことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記第１の光源からの光束が、前記第１の回折格子及び前記第２の回折格子を通過する場合、前記第１の回折素子の回折構造における最も光軸に近い輪帯の段差量をｄ１、前記第２の回折素子の回折構造における最も光軸に近い輪帯の段差量をｄ２とすると、以下の式を満たすことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
ＭＯＤ（ｄ１×（ｎ１−１）／λＨ）＝ＭＯＤ（ｄ２×（ｎ２−１）／λＨ）    ・・・（１）
但し、ｎ１：波長λＨの光束に対する第１の回折素子の屈折率
ｎ２：波長λＨの光束に対する第２の回折素子の屈折率
ＭＯＤ（α）：αに最も近い整数
【請求項７】
前記第１の光源からの光束が、前記第１の回折格子及び前記第２の回折格子を通過する場合、前記第１の回折素子の回折構造における有効径内の輪帯平均段差量をｄｍ１、前記第２の回折素子の回折構造における有効径内の輪帯平均段差量をｄｍ２とすると、以下の式を満たすことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
ＭＯＤ（ｄｍ１×（ｎ１−１）／λＨ）＝ＭＯＤ（ｄｍ２×（ｎ２−１）／λＨ）    ・・・（２）
但し、ｎ１：波長λＨの光束に対する第１の回折素子の屈折率
ｎ２：波長λＨの光束に対する第２の回折素子の屈折率
ＭＯＤ（α）：αに最も近い整数
【請求項８】
前記第２の光源からの光束が、前記第１の回折格子及び前記第２の回折格子を通過する場合、前記第１の回折素子の回折構造における最も光軸に近い輪帯の段差量をｄ１’、前記第２の回折素子の回折構造における最も光軸に近い輪帯の段差量をｄ２’とすると、以下の式を満たすことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
ＭＯＤ（ｄ１’×（ｎ１’−１）／λＤ）＝ＭＯＤ（ｄ２’×（ｎ２’−１）／λＤ）    ・・・（３）
但し、ｎ１’：波長λＤの光束に対する第１の回折素子の屈折率
ｎ２’：波長λＤの光束に対する第２の回折素子の屈折率
ＭＯＤ（α）：αに最も近い整数
【請求項９】
前記第２の光源からの光束が、前記第１の回折格子及び前記第２の回折格子を通過する場合、前記第１の回折素子の回折構造における有効径内の輪帯平均段差量をｄｍ１’、前記第２の回折素子の回折構造における有効径内の輪帯平均段差量をｄｍ２’とすると、以下の式を満たすことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
ＭＯＤ（ｄｍ１’×（ｎ１’−１）／λＤ）＝ＭＯＤ（ｄｍ２’×（ｎ２’−１）／λＤ）    ・・・（４）
但し、ｎ１’：波長λＤの光束に対する第１の回折素子の屈折率
ｎ２’：波長λＤの光束に対する第２の回折素子の屈折率
ＭＯＤ（α）：αに最も近い整数
【請求項１０】
前記第１の光源からの光束と前記第２の光源からの光束が、前記第１の回折格子及び前記第２の回折格子を通過する場合、前記第１の回折素子において波長λＨの光束と波長λＤの光束とが共通して通過する領域に形成された回折構造の輪帯平均段差量をｄｍｍ１、前記第２の回折素子の回折構造における有効径内の輪帯平均段差量をｄｍｍ２とすると、以下の式を満たすことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
ＭＯＤ（ｄｍｍ１×（ｎ１−１）／λＨ）＝ＭＯＤ（ｄｍｍ２×（ｎ２−１）／λＨ）    ・・・（５）
但し、ｎ１：波長λＨの光束に対する第１の回折素子の屈折率
ｎ２：波長λＨの光束に対する第２の回折素子の屈折率
ＭＯＤ（α）：αに最も近い整数
【請求項１１】
前記第１の回折素子及び前記第２の回折素子は樹脂製であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１２】
前記第１の回折素子は前記対物レンズであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１３】
前記第１の回折素子はコリメートレンズであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１４】
前記第１の回折素子は色収差補正素子であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１５】
前記第２の回折素子はモニタレンズであることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１６】
保護基板の厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）である第３の光情報記録媒体の情報記録面に対して光束を照射するために、波長λＣ（λＤ＜λＣ）の光束を出射する第３の光源を有し、波長λＨ，λＤ，λＣの光束が、前記第１の回折素子を通過することを特徴とする請求項２〜１５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１７】
前記第１の光学素子に対して有限光束が入射することを特徴とする請求項１６に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１８】
前記第１の回折素子において波長λＨの光束と波長λＤと波長λＣの光束とが共通して通過する領域に形成された回折構造の輪帯平均段差量をｄｍｍ１’、前記第２の回折素子の回折構造における有効径内の輪帯平均段差量をｄｍｍ２’とすると、以下の式を満たすことを特徴とする請求項１６又は１７に記載の光ピックアップ装置。
ＭＯＤ（ｄｍｍ１’×（ｎ１−１）／λＨ）＝ＭＯＤ（ｄｍｍ２’×（ｎ２−１）／λＨ）    ・・・（６）
但し、ｎ１：波長λＨの光束に対する第１の回折素子の屈折率
ｎ２：波長λＨの光束に対する第２の回折素子の屈折率
ＭＯＤ（α）：αに最も近い整数
【請求項１９】
以下の式を満たすことを特徴とする請求項１８に記載の光ピックアップ装置。
ＭＯＤ（ｄｍｍ１’×（ｎ１−１）／λＨ）＝６    ・・・（７）  
【請求項２０】
以下の式を満たすことを特徴とする請求項１８に記載の光ピックアップ装置。
ＭＯＤ（ｄｍｍ１’×（ｎ１−１）／λＨ）＝１０    ・・・（８）
【請求項２１】
前記第１の回折素子と前記第２の回折素子とは同一であることを特徴とする請求項１〜２０のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項２２】
前記モニタ素子の受光部は、前記モニタ素子に照射される光束のうち光軸を含む一部を受光することを特徴とする請求項１〜２１のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項２３】
前記波長λＨは３５０〜４５０ｎｍであり、前記波長λＤは６００〜７００ｎｍであり、前記波長λＣは７００〜８００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜２２のいずれかに記載の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、光ピックアップ装置に関し、特に、異なる光ディスクに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、波長４００ｎｍ程度の青紫色半導体レーザを用いて、情報の記録／再生を行える高密度光ディスクシステムの研究・開発が急速に進んでいる。一例として、ＮＡ０．８５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録／再生を行う光ディスク、いわゆるＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（ＢＤ）では、ＤＶＤ（ＮＡ０．６、光源波長６５０ｎｍ、記憶容量４、７ＧＢ）と同じ大きさである直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１面あたり２０〜３０ＧＢの情報の記録が可能であり、又、ＮＡ０．６５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録／再生を行う光ディスク、いわゆるＨＤ ＤＶＤでは、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１面あたり１５〜２０ＧＢの情報の記録が可能である。以下、本明細書では、このような光ディスクを「高密度ＤＶＤ」と呼ぶ。
【０００３】
ところで、このような高密度ＤＶＤに対して適切に情報を記録／再生できるというだけでは、光ピックアップ装置の製品としての価値は十分なものとはいえない。現在において、多種多様な情報を記録したＤＶＤやＣＤが販売されている現実をふまえると、高密度ＤＶＤに対して適切に情報を記録／再生できるだけでは足らず、例えばユーザーが所有している従来のＤＶＤ或いはＣＤに対しても同様に適切に情報を記録／再生できるようにすることが、互換タイプの光ピックアップ装置として製品の価値を高めることに通じるのである。このような背景から、互換タイプの光ピックアップ装置に用いる光学系は、低コストで簡素な構成を有することは勿論であり、それに加えて高密度ＤＶＤ、従来のＤＶＤ、ＣＤいずれに対しても、適切に情報を記録／再生するために良好なスポットを得ることが望まれている。又、ＤＶＤとＣＤとに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置も実用化されているが、現在の構成に対して更なる小型化、薄形化、低コスト化等が望まれているという実情がある。
【０００４】
ところで、ＤＶＤ／ＣＤに対して互換性のある光ピックアップ装置を実現するために、回折構造を設けた対物レンズが開発されている。そのような対物レンズとしては、例えば、対物レンズの一方の面において、光軸から特定の高さｈの内外で異なる回折構造を設け、内側の領域では各々異なる保護基板厚さに対して球面収差を補正し、外側の領域ではＤＶＤの使用時のみ球面収差を補正し、ＣＤの使用時には球面収差を補正せずにフレア化させたものがある。このように対物レンズを構成することで、各々の光情報記録媒体上で、それぞれ情報の記録又は再生時に要求される集光スポットを適切に形成することが可能となる（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１７１７０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような回折構造は、対物レンズに限らずコリメートレンズやカップリングレンズ、或いは専用の光学素子に形成しても良い。又、一方で、レーザ光源の波長変動や波長ばらつきによる収差誤差（色収差）を吸収するために、やはり光源から光ディスクまでの出射系に、回折素子が設けられる場合もある。
【０００６】
しかし、これらの例のように出射系に回折素子が設けられている場合、回折効率が変化することで、光ディスクの情報記録面に集光される光量が変化するという問題がある。すなわち環境温度の変化とともに回折素子の温度が変り、出射系に用いられている回折素子の回折効率が変化し、あるいは光源の温度が変わったり発光量が変化したりすると、出射光の波長が変化し、その結果、同回折素子の回折効率が変化することが多い。
【０００７】
図５は、光ディスクの記録面に集光されたスポット光及びフレア光の状態を示すシミュレーション図であり、この場合集光スポットＳＰＴは中央の点であり、その周囲はフレア光である。ここで示されるフレア光は、対物レンズＯＢＪの光学面に形成された回折素子ＤＥの温度が設計温度と異なる場合や、これを透過する光束の波長が設計波長と異なる場合に発生するものである。例えば回折素子ＤＥの設計温度が２５℃であるのに対し、６０℃で用いられた場合や、同回折素子ＤＥを透過する光束の設計波長が４０５ｎｍであるのに対して４０７ｎｍの光束が入射した場合などにおいては、回折素子ＤＥを透過した光束はその一部が集光スポットＳＰＴとならず、集光スポットＳＰＴの周辺に分散するフレア光となるのである。このフレア光は、回折素子ＤＥの設計次数とは異なる回折光によって作られる。すなわち回折素子ＤＥによって発生する異なる回折次数光同士が互いに干渉することで、ある特定の次数（例えば１０次）の回折光だけにエネルギーを持たせ、この回折光によって集光スポットＳＰＴが形成されるように設計されているが、回折素子ＤＥの温度や透過波長が設計条件と異なるとき、上記特定次数以外の回折光（異次回折光）の一部は干渉によって完全には消されなくなるためにこのようなフレアが生じる。このように回折素子ＤＥの温度やこれを透過する光束の波長が設計条件と異なる場合、入射した光束の一部は光ディスクの情報の再生や記録に用いられる集光スポットＳＰＴに用いられなくなり、すなわち光量のロスが発生することになる。
【０００８】
図１（ａ）は、回折素子の温度と回折効率との関係の一例を示す図であり、図１（ｂ）は、波長変動と回折効率との関係の一例を示す図である。図１（ａ）において、例えば青紫色レーザの光源波長λＨの回折効率は、回折素子の温度が２５度前後で最大となるのに対し、赤色レーザの光源波長λＤの回折効率は、回折素子の温度が５０度前後で最大となっている。即ち、回折効率が最大となる回折素子の温度以外では、波長λＨ，λＤの光束のいずれにおいても、温度変化に応じて回折効率が変化することとなる。一方、図１（ｂ）に示すように、設計波長に対して光源波長がずれた場合にも、回折効率が変化する。
【０００９】
図２（ａ）は、回折素子ＤＥにより光ディスクＯＤの情報記録面に集光される光束を光軸直交方向に見た図であり、図２（ｂ）は、光ディスクＯＤの情報記録面に集光される光束を光軸直交方向に見た図であり、ここで集光スポットＳＰＴはφ０．５〜１μｍであるのに対し、その周囲に光量が低いフレア光が散乱している。
【００１０】
図２（ａ）に示す出射系の回折素子ＤＥを介して光ディスクＯＤの情報記録面に集光される場合の回折効率とは、回折素子ＤＥの回折面に入射する光束のエネルギーをｐ、同回折素子ＤＥによって回折される光束のうち光ディスクＯＤの情報記録面に集光されるスポットＳＰＴにおける所定回折次数の光束のエネルギーをｑとおくとき、ｑ／ｐで表すこととする。ただし回折次数は０を含む。
【００１１】
回折素子の回折効率は、隣り合う回折輪帯から出射する光の干渉度合いによって決まり、干渉が強い、つまり光の位相が揃った場合に回折効率が高くなる。通常の回折レンズでは、光ピックアップ装置が使用される半導体レーザの発振波長や回折素子の温度を想定して、その状態において位相が揃うように輪帯間の段差を決定している。
【００１２】
しかし実際には、半導体レーザの個体差により発振波長が異なったり、環境温度の変化に伴ってレーザ波長変化や回折素子自体の膨張・収縮生じる。その結果、回折輪帯より出射する位相がずれ、図１に示すように、光ディスクの記録面に集光される回折次数の光束の光量が変化することになる。
【００１３】
位相のずれ量は、もともと設計された輪帯間の段差が大きくなるほど大きくなるので、特に高次の回折光を利用する回折構造においては波長・温度の変化に対して回折効率が敏感に変化する。
【００１４】
例えば半導体レーザの出射光の光量が変化したような場合には、いわゆるＡＰＣ（オートパワーコントロール）駆動制御により、半導体レーザから出射した光束の一部をモニタ素子に導くことで、出射光量を精度良くモニタし、そのモニタ結果に基づいて、半導体レーザの発光量を安定させることができる。ところが、回折効率が変化した場合、これはモニタ結果に反映されないため、光ディスクの情報記録面には、変化した光量の光束がそのまま集光されることとなる。かかる場合、光ディスク記録面に集光される光量が変動すると、記録信号の良好な読み取りが困難になったり、良好な記録が行えないなどの問題が発生する恐れがある。
【００１５】
図６に示す光ピックアップ装置の一例において、光ピックアップ装置の環境温度を測定する温度検出器ＴＤからの信号は、第１オートパワーコントロールＡＰＣ１と第２オートパワーコントロールＡＰＣ２に入力される。環境温度が設定値に対して変化した場合、図１（ａ）のグラフに基づいて、第１オートパワーコントロールＡＰＣ１又は第２オートパワーコントロールＡＰＣ２は、回折効率の変化を補う方向（例えば回折効率が低下すればレーザパワーを増大させ、回折効率が増加すればレーザパワーを減少させるよう）にレーザ制御を行うようになっている。なお、光検出器ＴＤは、対物レンズＯＢＪのアクチュエータ近傍、光学ハウジング内、又はその周辺に設けられると好ましい。
【００１６】
このように、例えば環境温度や光ピックアップ装置の回折素子又はその周辺温度をサーミスタなどを用いて測定し、その測定結果に応じて半導体レーザの出力を変更することも考えられる。図６に例示される光ピックアップ装置では、比較的単純で安価な構成で温度変化による回折効率の変化を補正することができるという長所はあるが、上述したように、回折効率は環境温度の変化のみならず、光源の発振波長の変化に応じて変動するものであるため、環境温度の変化のみを測定しても、それに基づいて精度良く半導体レーザの出力を調整することは困難である。
【００１７】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、比較的簡素な構成でありながら、環境温度や光源波長の変化に関わらず、適切に情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ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】
【００１８】
請求項１に記載の光ピックアップ装置は、波長λＨの光束を照射する第１の光源と、前記第１の光源から出射された光束を、保護基板の厚さがｔ１である前記第１の光情報記録媒体の保護基板を介して情報記録面に集光させる対物レンズを含む集光光学系と、を有する光ピックアップ装置において、
前記第１の光源から前記光情報記録媒体までの光路内に配置された第１の回折素子と、
前記第１の光源から前記第１の回折素子までの光路内に配置され、入射光束を分岐させる光束分岐素子と、
前記光束分岐素子により分岐された光束を受光して、受光量に応じた信号を出力するモニタ素子と、
前記光束分岐素子と前記モニタ素子との間に配置された第２の回折素子と、
前記モニタ素子からの信号に応じて、前記第１の光源を駆動制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１９】
請求項２に記載の光ピックアップ装置は、波長λＨの光束を照射する第１の光源と、波長λＤ（λＨ＜λＤ）の光束を出射する第２の光源と、前記第１の光源から出射された光束を、保護基板の厚さがｔ１である前記第１の光情報記録媒体の保護基板を介して情報記録面に集光させ、且つ前記第２の光源から出射された光束を、保護基板の厚さがｔ２（ｔ１≦ｔ２）である前記第２の光情報記録媒体の保護基板を介して情報記録面に集光させる対物レンズを含む集光光学系と、を有する光ピックアップ装置において、
前記第１の光源と前記第２の光源のうち少なくとも一方から前記光情報記録媒体までの光路内に配置された第１の回折素子と、
前記少なくとも一方の光源から前記第１の回折素子までの光路内に配置され、入射光束を分岐させる光束分岐素子と、
前記光束分岐素子により分岐された光束を受光して、受光量に応じた信号を出力するモニタ素子と、
前記光束分岐素子と前記モニタ素子との間に配置された第２の回折素子と、
前記モニタ素子からの信号に応じて、前記少なくとも一方の光源を駆動制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、前記第２の回折素子を通過した光束が、前記モニタ素子に入射するので、温度変化が生じた場合、あるいは光源に波長変動が生じた場合に、前記第１の回折素子を通過した光束において生じる回折効率の変化と同様な変化が、前記第２の回折素子を通過した光束において生じることとなる。従って、光情報記録媒体の情報記録面において集光スポットの光量が低下した場合には、前記モニタ素子が受光する光束の光量も低下するので、それに応じて前記制御手段が前記第１の光源又は前記第２の光源の出力を増大することができ、或いは光情報記録媒体の情報記録面において集光スポットの光量が増大した場合には、前記モニタ素子が受光する光束の光量も増大するので、それに応じて前記制御手段が前記第１の光源又は前記第２の光源の出力を減少することができ、これにより光情報記録媒体の情報記録面における集光スポットの光量変化を補償して、情報の記録及び／又は再生に適した光量に調整できる。
【００２１】
請求項３に記載の光ピックアップ装置は、請求項１又は２に記載の発明において、環境温度に変化が生じたときに、前記第１の回折素子の回折構造を通過した光束の回折効率が増加する場合、前記第２の回折素子の回折構造を通過した光束の回折効率が増加し、前記第１の回折素子の回折構造を通過した光束の回折効率が減少する場合、前記第２の回折素子の回折構造を通過した光束の回折効率が減少することを特徴とする。
【００２２】
請求項４に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、光源から出射された光束に波長変動が生じたときに、前記第１の回折素子の回折構造を通過した光束の回折効率が増加する場合、前記第２の回折素子の回折構造を通過した光束の回折効率が増加し、前記第１の回折素子の回折構造を通過した光束の回折効率が減少する場合、前記第２の回折素子の回折構造を通過した光束の回折効率が減少することを特徴とする。
【００２３】
請求項５に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記第１の回折素子の回折構造における光軸方向の段差は、前記第２の回折素子の回折構造における光軸方向の段差にほぼ等しいことを特徴とする。微細構造成形上の技術的困難性により回折素子の回折形状が理想形状に対してダレなどの誤差を生じても、段差（回折溝）の深さがほぼ等しければ、回折効率の変化量もほぼ等しくなる。また、温度や波長が設計条件からずれた場合に隣接する輸帯で生じる位相差量のずれ量が一致するために、温度や波長変化時の回折効率変化量も一致する。
【００２４】
請求項６に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記第１の光源からの光束が、前記第１の回折格子及び前記第２の回折格子を通過する場合、前記第１の回折素子の回折構造における最も光軸に近い輪帯の段差量をｄ１、前記第２の回折素子の回折構造における最も光軸に近い輪帯の段差量をｄ２とすると、以下の式を満たすことを特徴とする。
ＭＯＤ（ｄ１×（ｎ１−１）／λＨ）＝ＭＯＤ（ｄ２×（ｎ２−１）／λＨ）    ・・・（１）
但し、ｎ１：波長λＨの光束に対する第１の回折素子の屈折率
ｎ２：波長λＨの光束に対する第２の回折素子の屈折率
ＭＯＤ（α）：αに最も近い整数
【００２５】
請求項７に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記第１の光源からの光束が、前記第１の回折格子及び前記第２の回折格子を通過する場合、前記第１の回折素子の回折構造における有効径内の輪帯平均段差量をｄｍ１、前記第２の回折素子の回折構造における有効径内の輪帯平均段差量をｄｍ２とすると、以下の式を満たすことを特徴とする。
ＭＯＤ（ｄｍ１×（ｎ１−１）／λＨ）＝ＭＯＤ（ｄｍ２×（ｎ２−１）／λＨ）    ・・・（２）
但し、ｎ１：波長λＨの光束に対する第１の回折素子の屈折率
ｎ２：波長λＨの光束に対する第２の回折素子の屈折率
ＭＯＤ（α）：αに最も近い整数
【００２６】
請求項８に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記第２の光源からの光束が、前記第１の回折格子及び前記第２の回折格子を通過する場合、前記第１の回折素子の回折構造における最も光軸に近い輪帯の段差量をｄ１’、前記第２の回折素子の回折構造における最も光軸に近い輪帯の段差量をｄ２’とすると、以下の式を満たすことを特徴とする。
ＭＯＤ（ｄ１’×（ｎ１’−１）／λＤ）＝ＭＯＤ（ｄ２’×（ｎ２’−１）／λＤ）    ・・・（３）
但し、ｎ１’：波長λＤの光束に対する第１の回折素子の屈折率
ｎ２’：波長λＤの光束に対する第２の回折素子の屈折率
ＭＯＤ（α）：αに最も近い整数
【００２７】
請求項９に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記第２の光源からの光束が、前記第１の回折格子及び前記第２の回折格子を通過する場合、前記第１の回折素子の回折構造における有効径内の輪帯平均段差量をｄｍ１’、前記第２の回折素子の回折構造における有効径内の輪帯平均段差量をｄｍ２’とすると、以下の式を満たすことを特徴とする。
ＭＯＤ（ｄｍ１’×（ｎ１’−１）／λＤ）＝ＭＯＤ（ｄｍ２’×（ｎ２’−１）／λＤ）    ・・・（４）
但し、ｎ１’：波長λＤの光束に対する第１の回折素子の屈折率
ｎ２’：波長λＤの光束に対する第２の回折素子の屈折率
ＭＯＤ（α）：αに最も近い整数
【００２８】
請求項１０に記載の光ピックアップ装置は、請求項２〜４のいずれかに記載の発明において、前記第１の光源からの光束と前記第２の光源からの光束が、前記第１の回折格子及び前記第２の回折格子を通過する場合、前記第１の回折素子において波長λＨの光束と波長λＤの光束とが共通して通過する領域に形成された回折構造の輪帯平均段差量をｄｍｍ１、前記第２の回折素子の回折構造における有効径内の輪帯平均段差量をｄｍｍ２とすると、以下の式を満たすことを特徴とする。
ＭＯＤ（ｄｍｍ１×（ｎ１−１）／λＨ）＝ＭＯＤ（ｄｍｍ２×（ｎ２−１）／λＨ）    ・・・（５）
但し、ｎ１：波長λＨの光束に対する第１の回折素子の屈折率
ｎ２：波長λＨの光束に対する第２の回折素子の屈折率
ＭＯＤ（α）：αに最も近い整数
【００２９】
請求項１１に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜１０のいずれかに記載の発明において、前記第１の回折素子及び前記第２の回折素子は樹脂製であることを特徴とする。樹脂の屈折率は、ガラスに比べ温度変化に対して大きな変化を引き起こし、その光学特性に影響を与える。このため、本発明は回折素子が樹脂製であるときに特に効果的である。又、同様な樹脂用いることで、前記第１の回折素子及び前記第２の回折素子の屈折率変化などの温度依存性がほぼ等しくなるため、環境温度の変化時にはモニタ素子上でのスポット光量変化に追随して受光量も変化する。それを利用してスポット光量の変化を少なくするように光源の出力を変化させることができる。また、樹脂を用いることで回折素子を安価に製造することができる。
【００３０】
請求項１２に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜１１のいずれかに記載の発明において、前記第１の回折素子は前記対物レンズであることを特徴とする。
【００３１】
請求項１３に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜１１のいずれかに記載の発明において、前記第１の回折素子はコリメートレンズであることを特徴とする。
【００３２】
請求項１４に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜１１のいずれかに記載の発明において、前記第１の回折素子は色収差補正素子であることを特徴とする。
【００３３】
請求項１５に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜１４のいずれかに記載の発明において、前記第２の回折素子はモニタレンズであることを特徴とする。
【００３４】
請求項１６に記載の光ピックアップ装置は、請求項２〜１５のいずれかに記載の発明において、保護基板の厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）である第３の光情報記録媒体の情報記録面に対して光束を照射するために、波長λＣ（λＤ＜λＣ）の光束を出射する第３の光源を有し、波長λＨ，λＤ，λＣの光束が、前記第１の回折素子を通過することを特徴とするので、回折を利用して互換を実現できるため、効率よくいずれの光情報記録媒体上に光を集光させることができる。
【００３５】
請求項１７に記載の光ピックアップ装置は、請求項１６に記載の発明において、前記第１の光学素子に対して有限光束が入射することを特徴とする。有限系の波長互換対物レンズに用いられる回折素子（対物レンズの表面に施された回折素子だけでなく、対物レンズ手前に設けられた回折素子を含む）の回折溝は、無限系の波長互換対物レンズに比べ、溝が深くなる傾向がある。これは、有限系の対物レンズでは回折効率を上げるために、高次の回折光を結像光として用いるように設計されるためである。このため温度変化に対する溝深さ相当の光路長の変化が大きくなりやすいという特徴がある。従って、有限系の波長互換対物レンズを有する光ピックアップ装置に対して、本発明は特に効果的である。また第１の回折素子は、有限発散光束又は有限収束光束を入射させることで光情報記録媒体の情報記録面に、光源からの光束をコリメータやカップリングレンズを介さず直接に対物レンズに入射させる場合には、光ピックアップ装置全体をコンパクトにすることができる。また、対物レンズに有限光を入射させることで異なる光情報記録媒体の互換使用を実現する場合には、各光情報記録媒体における保護基板厚さが異なることに起因する収差特性補正に、回折の効果を利用することができる。
【００３６】
請求項１８に記載の光ピックアップ装置は、請求項１６又は１７に記載の発明において、前記第１の回折素子において波長λＨの光束と波長λＤと波長λＣの光束とが共通して通過する領域に形成された回折構造の輪帯平均段差量をｄｍｍ１’、前記第２の回折素子の回折構造における有効径内の輪帯平均段差量をｄｍｍ２’とすると、以下の式を満たすことを特徴とする。
ＭＯＤ（ｄｍｍ１’×（ｎ１−１）／λＨ）＝ＭＯＤ（ｄｍｍ２’×（ｎ２−１）／λＨ）    ・・・（６）
但し、ｎ１：波長λＨの光束に対する第１の回折素子の屈折率
ｎ２：波長λＨの光束に対する第２の回折素子の屈折率
ＭＯＤ（α）：αに最も近い整数
【００３７】
請求項１９に記載の光ピックアップ装置は、請求項１８に記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。波長４００ｎｍ前後の青紫色光は波長が短いため、温度や波長変動に伴う回折効率の変化が大きくなる。特に、青紫色光の５次以上の回折光を情報記録面に集光させる回折構造では、段差（回折溝）の深さが増大するため、回折効率の変化が大きくなる傾向があることから本発明が有効である。
ＭＯＤ（ｄｍｍ１’×（ｎ１−１）／λＨ）＝６    ・・・（７）  
【００３８】
請求項２０に記載の光ピックアップ装置は、請求項１８に記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。波長４００ｎｍ前後の青紫色光に対しては１０次回折光、波長６５０ｎｍ前後の赤色光に対しては６次回折光、波長７８０ｎｍ前後の近赤外光に対しては５次回折光を用いることで、異なる３つの波長の光束を用いた場合でも回折光の効率を高くすることができるという利点がある。しかし、この回折次数の組み合わせの場合、高次回折光を用いるものであるので、回折溝が深くなる形状により温度・波長等の環境変動に対して回折効率変化が大きくなることから本発明が有効である。
ＭＯＤ（ｄｍｍ１’×（ｎ１−１）／λＨ）＝１０    ・・・（８）
【００３９】
請求項２１に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜２０のいずれかに記載の発明において、前記第１の回折素子と前記第２の回折素子とは同一であることを特徴とすると、同じ回折特性を有するので好ましい。
【００４０】
請求項２２に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜２１のいずれかに記載の発明において、前記モニタ素子の受光部は、前記モニタ素子に照射される光束のうち光軸を含む一部を受光することを特徴とする。前記モニタ素子の受光部の大きさより大きな光束をこれに当てるようにすることで、温度変化や波長変動によって生じる第２の回折素子による異次回折光のうち、周辺部に発散する光束を効率よく受光部以外に導くことができるため、第２の受光素子の回折効率の変化を温度や波長の変動に対して効率的に発現させることができる。
【００４１】
請求項２３に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜２２のいずれかに記載の発明において、前記波長λＨは３５０〜４５０ｎｍであり、前記波長λＤは６００〜７００ｎｍであり、前記波長λＣは７００〜８００ｎｍであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、比較的簡素な構成でありながら、環境温度や光源波長の変化に関わらず、適切に情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。図３は、本実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略構成図である。図に示すように、保護基板の厚さが異なる光情報記録媒体であるＢＤ又はＨＤ ＤＶＤ、ＤＶＤ及びＣＤに対して適切に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置ＰＵにおいて、波長λＨの光束を出射できる第１半導体レーザＬＤ１と、波長λＤの光束を出射できる第２半導体レーザ及び波長λＣの光束を出射できる第３半導体レーザとを搭載した２レーザ１パッケージ２Ｌ１Ｐと、コリメートレンズＣＯＬ１、ＣＯＬ２と、ダイクロイックプリズムＤＢＳと、光束分岐素子である偏光ビームスプリッタＰＢＳと、平板上に回折構造を形成した回折素子（第２の回折素子ともいう）ＤＥと、モニタレンズＭＬと、モニタ素子であるモニタディテクタＭＤと、λ／４波長板ＱＷＰと、アクチュエータにより駆動可能に保持された対物レンズＯＢＪとを含む。対物レンズＯＢＪの光学面には、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤ  ＤＶＤ、ＢＤなどの異なる種類の光ディスクに対して互換性を持たすための回折構造が形成されている。なお、本実施の形態で用いる波長λＨは３５０〜４５０ｎｍであり、波長λＤは６００〜７００ｎｍであり、波長λＣは７００〜８００ｎｍであるものとする。
【００４４】
図４は、モニタディテクタＭＤの受光部ＲＢを光軸方向に見た図である。図４において、受光部ＲＢはφ２００μｍ程度の円形であり、回折素子ＤＥを通過してフレア光となった光束は、受光部ＲＢの外側に到達するようになっている。モニタディテクタＭＤは、受光部ＲＢに受光された光束に応じて信号に変換し、これを制御手段である第１オートパワーコントロールＡＰＣ１と第２オートパワーコントロールＡＰＣ２に出力する。かかる信号に基づいて、第１オートパワーコントロールＡＰＣ１は、第１半導体レーザＬＤ１の出力を駆動制御し、第２オートパワーコントロールＡＰＣ２は、２レーザ１パッケージ２Ｌ１Ｐの第２半導体レーザ又は第３半導体レーザの出力を駆動制御する。
【００４５】
図３において、ＢＤ又はＨＤ ＤＶＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う場合、光源波長３５０〜４５０ｎｍの半導体レーザＬＤ１（第１の光源）から出射された光束は、コリメートレンズＣＯＬ１を通過し、ダイクロイックプリズムＤＢＳで反射され、その一部が偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過して、λ／４波長板ＱＷＰを通過した後、無限平行光束又は有限発散光束の状態で対物レンズＯＢＪに入射して、ここからＢＤ又はＨＤ ＤＶＤの情報記録面（保護基板の厚さ０．１ｍｍ又は０．６ｍｍ）に集光される。
【００４６】
情報記録面で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪを通過し、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、不図示の光検出器の受光面に集光される。この光検出器の出力信号を用いて、ＢＤ又はＨＤ ＤＶＤに情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
【００４７】
また、光検出器上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいてアクチュエータにより対物レンズＯＢＪのフォーカシングアクチュエータ、トラッキングアクチュエータ調整動作が行われる。
【００４８】
一方、第１半導体レーザＬＤ１から出射された光束の残りは、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、回折素子ＤＥと、モニタレンズＭＬを通過して、モニタディテクタＭＤの受光部ＲＢに受光される。第１オートパワーコントロールＡＰＣ１は、環境温度変化や光源の発振波長の変化が生じた場合、受光部ＲＢの受光した光束の光量が変化することに応じて、第１半導体レーザＬＤ１の出力を増減させることができる。
【００４９】
ここで、回折素子ＤＥの回折効率とは、回折素子ＤＥに入射した光束のエネルギーに対するモニタディテクタＭＤの受光部ＲＢに入射する光束のエネルギーの比率をさす。このため、モニタディテクタＭＤによって光電変換される電流も変化することになり、この電流を一定レベルに維持するよう第１オートパワーコントロールＡＰＣ１が働くことで、この変化した分を補うよう第１半導体レーザＬＤ１の発光量が変化する。この結果、対物レンズＯＢＪにより集光される光束の光量は、ＢＤ又はＨＤ  ＤＶＤの情報記録面に集光する光束の変化を補うように、第１半導体レーザＬＤ１の発光動作が行われる。
【００５０】
例えば、環境温度が上昇することで、対物レンズＯＢＪの光学面に設けられた回折構造の温度が上がり、図１（ａ）の特性に従い回折効率が低下したとする。このとき回折素子ＤＥに設けられた回折構造の回折効率も同様に低下する、すなわちモニター受光素子の受光部に当たる光束の量が低下する。この結果、第１オートパワーコントロールＡＰＣ１は第１半導体レーザＬＤ１の駆動電流を上昇させる。そして対物レンズＯＢＪによってＢＤ又はＨＤ  ＤＶＤの情報記録面に集光する光束の光量は、本来低下する分を補う形で増加される。
【００５１】
なお、この例で対物レンズＯＢＪの回折効率低下によるＢＤまたはＨＤ  ＤＶＤの情報記録面の集光スポットにおける光量低減分を、回折素子ＤＥによる回折効率低下により完全に補うことが望ましいが、少なくともＢＤまたはＨＤ  ＤＶＤの情報記録面への光量低下に対し、第１オートパワーコントロールＡＰＣ１が第１半導体レーザＬＤ１の発光量増加に働くように、回折素子ＤＥの回折効率が低下すれば、ＢＤまたはＨＤ  ＤＶＤの情報記録面に対する記録あるいは再生の動作安定性を向上させることができる。
【００５２】
たとえば、青紫色の光束では１０次回折光、赤色の光束では６次回折光、近赤外色の光束では５次回折光を用いて集光スポットを形成する対物レンズの場合、温度が６０℃だけ上昇することによる回折効率の低下は１０％程度であるから、回折素子ＤＥの回折効率低下による発光エネルギーの増加が５〜１５％であれば、実質的な記録面上の集光エネルギーの変化は５％以内にとどまり、通常想定される温度変化内であれば、情報記録面上の集光エネルギーの変化は記録再生に影響を与えない良好なレべルに抑えられることとなる。
【００５３】
図３において、ＤＶＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う場合、光源波長６００〜７００ｎｍの第２半導体レーザ（第２の光源）から出射された光束は、２レーザ１パッケージ２Ｌ１Ｐから出射され、コリメートレンズＣＯＬ２を通過し、ダイクロイックプリズムＤＢＳを通過し、その一部が偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過して、λ／４波長板ＱＷＰを通過した後、有限発散光束の状態で対物レンズＯＢＪに入射して、ここからＤＶＤの情報記録面（保護基板の厚さ０．６ｍｍ）に集光される。
【００５４】
情報記録面で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪを通過し、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、不図示の光検出器の受光面に集光される。この光検出器の出力信号を用いて、ＤＶＤに情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
【００５５】
また、光検出器上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいてアクチュエータにより対物レンズＯＢＪのフォーカシングアクチュエータ、トラッキングアクチュエータ調整動作が行われる。
【００５６】
一方、第２半導体レーザから出射された光束の残りは、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、回折素子ＤＥと、モニタレンズＭＬを通過して、モニタディテクタＭＤの受光部ＲＢに受光される。第２オートパワーコントロールＡＰＣ２は、環境温度変化や光源の発振波長の変化が生じた場合、受光部ＲＢの受光した光束の光量が変化することに応じて、上述した第１半導体レーザＬＤ１の制御と同様に第２半導体レーザの出力を増減させることができる。
【００５７】
図３において、ＣＤに対して情報の記録及び／又は再生を行う場合、光源波長７００〜８００ｎｍの第３半導体レーザ（第３の光源）から出射された光束は、２レーザ１パッケージ２Ｌ１Ｐから出射され、コリメートレンズＣＯＬ２を通過し、ダイクロイックプリズムＤＢＳを通過し、その一部が偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過して、λ／４波長板ＱＷＰを通過した後、有限発散光束の状態で対物レンズＯＢＪに入射して、ここからＣＤの情報記録面（保護基板の厚さ１．２ｍｍ）に集光される。
【００５８】
情報記録面で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪを通過し、λ／４波長板ＱＷＰを通過し、不図示の光検出器の受光面に集光される。この光検出器の出力信号を用いて、ＣＤに情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
【００５９】
また、光検出器上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいてアクチュエータにより対物レンズＯＢＪのフォーカシングアクチュエータ、トラッキングアクチュエータ調整動作が行われる。
【００６０】
一方、第３半導体レーザから出射された光束の残りは、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、回折素子ＤＥと、モニタレンズＭＬを通過して、モニタディテクタＭＤの受光部ＲＢに受光される。第２オートパワーコントロールＡＰＣ２は、環境温度変化や光源の発振波長の変化が生じた場合、受光部ＲＢの受光した光束の光量が変化することに応じて、上述した第１半導体レーザＬＤ１の制御と同様に第３半導体レーザの出力を増減させることができる。
【００６１】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。第１の回折素子は、対物レンズでなく、回折構造が形成されたコリメートレンズ、カップリングレンズ、平行平板などの素子であって良く、また第２の回折素子は、回折構造が形成されたモニタレンズであって良い。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】図１（ａ）は、環境温度と回折効率との関係の一例を示す図であり、図１（ｂ）は、波長変動と回折効率との関係の一例を示す図である。
【図２】図２（ａ）は、回折素子ＤＥにより光ディスクＯＤの情報記録面に集光される光束を光軸直交方向に見た図であり、図２（ｂ）は、光ディスクＯＤの情報記録面に集光される光束を光軸直交方向に見た図である。
【図３】本実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図４】モニタディテクタＭＤの受光部ＲＢを光軸方向に見た図である。
【図５】光ディスクの記録面に集光されたスポット光及びフレア光の状態を示すシミュレーション図である。
【図６】光ピックアップ装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
２Ｌ１Ｐ パッケージ
ＡＰＣ１ 第１オートパワーコントロール
ＡＰＣ２ 第２オートパワーコントロール
ＣＯＬ１ コリメートレンズ
ＣＯＬ２ コリメートレンズ
ＤＢＳ ダイクロイックプリズム
ＤＥ 回折素子
ＬＤ１ 半導体レーザ
ＭＤ モニタディテクタ
ＭＬ モニタレンズ
ＯＢＪ 対物レンズ
ＰＢＳ 偏光ビームスプリッタ
ＰＵ 光ピックアップ装置
ＱＷＰ λ／４波長板
ＲＢ 受光部
ＳＰＴ 集光スポット
ＴＤ  温度検出器
【図１】
2007200468.tif 000003
【図２】
2007200468.tif 000004
【図３】
2007200468.tif 000005
【図４】
2007200468.tif 000006
【図５】
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【図６】
2007200468.tif 000008