(57)【要約】【課題】レーザ素子の温度変化によりレーザ光の波長が変動した場合にも、回折素子とレーザ素子との距離にかかわらず、レーザ光の回折角度が変動するのを抑制することが可能な光学系、光学装置、光ピックアップおよび光ディスク装置を提供する。【解決手段】この光学系（光ピックアップ装置１００）は、半導体レーザ素子１と、透過型ホログラム素子３と、透過型ホログラム素子３を加熱するヒータ３０とを備え、半導体レーザ素子１に流れる電流に基づいてヒータ３０の温度を制御するように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ素子と、
回折素子と、
前記回折素子を加熱するヒータとを備え、
前記レーザ素子に流れる電流に基づいて前記ヒータの温度を制御するように構成されている、光学系。
【請求項２】
前記レーザ素子と前記ヒータとは、電気的に直列接続されている、請求項１に記載の光学系。
【請求項３】
前記回折素子は、シリコーン樹脂からなる、請求項１または２に記載の光学系。
【請求項４】
前記ヒータは、前記回折素子の光透過領域の周囲に設けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項５】
前記ヒータは、導電性ゴムからなる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項６】
材質および寸法が略等しく、前記回折素子を支持する弾性変形可能な複数の支持部材をさらに備え、
前記複数の支持部材は、前記回折素子の中心に対して略均等に配置されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項７】
グレーティング素子からなる集光レンズと、
前記集光レンズを加熱するレンズヒータとをさらに備え、
前記レーザ素子に流れる電流に基づいて、前記レンズヒータの温度を制御するように構成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項８】
レーザ素子と、
回折素子と、
前記回折素子を加熱するヒータとを備え、
前記レーザ素子に流れる電流に基づいて前記ヒータの温度を制御するように構成されている、光学装置。
【請求項９】
レーザ素子と、
回折素子と、
前記回折素子を加熱するヒータとを備え、
前記レーザ素子に流れる電流に基づいて前記ヒータの温度を制御するように構成されている、光ピックアップ。
【請求項１０】
レーザ素子と、
回折素子と、
前記回折素子を加熱するヒータとを備え、
前記レーザ素子に流れる電流に基づいて前記ヒータの温度を制御するように構成されている、光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学系、光学装置、光ピックアップおよび光ディスク装置に関し、特に、レーザ素子と回折素子とを備えた光学系、光学装置、光ピックアップおよび光ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ素子と回折素子とを備えた、光ディスク装置などに用いる光学系において、温度変化によりレーザ光の発振波長が変動し、その結果、回折格子（回折素子）によるレーザ光の回折角度が変動してしまうという不都合が知られている。このような不都合を解消するために、レーザ光の発振波長の変動に応じた適当な線膨張係数（熱膨張係数）を有する回折格子を備えた光学系が知られている（たとえば、特許文献１および２参照）。
【０００３】
上記特許文献１に記載の光ピックアップ（光学系）では、半導体レーザの温度が変動する場合に、レーザ光の波長の変化率と同程度の値の変化率で、回折格子が膨張・収縮するように構成されている。これにより、レーザ光の波長および回折格子は、実質的に相似形状で変化されるので、回折角度が実質的に変動されずにレーザ光を回折することが可能となる。なお、この回折格子は、半導体レーザの温度により変動する雰囲気温度によって膨張・収縮されるように構成されている。
【０００４】
また、上記特許文献２に記載の半導体レーザ光源（光学系）では、レンズ（回折格子）が半導体レーザの近傍に設けられるとともに、半導体レーザおよびレンズがキャップで覆われることによって、半導体レーザの温度とレンズの温度とが半導体レーザの熱により実質的に同じになるように構成されている。これにより、レーザ光の波長の変化率と実質的に同じ線膨張係数のレンズを用いれば、半導体レーザの熱によりレーザ光の波長が変動した場合に、レンズも半導体レーザの熱により同じ変化率で膨張・収縮されるので、レーザ光の波長およびレンズは実質的に相似形状で変化される。その結果、回折角度が実質的に変動されずにレーザ光を回折することが可能となる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１１６３１４号公報
【特許文献２】特開平１−７８６号公報
【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、上記特許文献１に記載の光ピックアップ、および、上記特許文献２に記載の半導体レーザ光源では、回折格子（レンズ）を半導体レーザの温度変化によって膨張・収縮させる構成であるので、半導体レーザの熱が回折格子に伝わらないほど回折格子（レンズ）と半導体レーザとの距離が大きい場合には、半導体レーザの温度変化によっては回折格子（回折素子）を膨張・収縮させることができない。この場合には、半導体レーザの温度変化によりレーザ光の波長が変動した場合に、レーザ光の回折角度が変動してしまうという問題点がある。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、レーザ素子の温度変化によりレーザ光の波長が変動した場合にも、回折素子とレーザ素子との距離にかかわらず、レーザ光の回折角度が変動するのを抑制することが可能な光学系、光学装置、光ピックアップおよび光ディスク装置を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００８】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による光学系は、レーザ素子と、回折素子と、回折素子を加熱するヒータとを備え、レーザ素子に流れる電流に基づいてヒータの温度を制御するように構成されている。
【０００９】
この発明の第１の局面による光学系では、上記のように、回折素子を加熱するヒータを設け、レーザ素子に流れる電流に基づいてヒータの温度を制御するように構成することによって、電流の変動に起因して変動するレーザ素子の温度に応じてヒータの温度を調整することができるので、回折素子とレーザ素子との距離にかかわらず、レーザ素子の温度に応じて回折素子の温度を変動させることができる。これにより、レーザ素子の温度に応じて回折素子が膨張・収縮されるので、容易に、レーザ光の波長および回折素子を実質的に相似形状で変化させることができる。その結果、レーザ素子の温度変化によりレーザ光の波長が変動した場合に、回折素子とレーザ素子との距離にかかわらず、レーザ光の回折角度が変動するのを抑制することができる。
【００１０】
上記第１の局面による光学系において、好ましくは、レーザ素子とヒータとは、電気的に直列接続されている。このように構成すれば、ヒータに流れる電流値が、レーザ素子に流れる電流値と同じになるので、より正確にヒータの温度をレーザ素子の温度に応じた温度に制御することができる。
【００１１】
上記第１の局面による光学系において、好ましくは、回折素子は、シリコーンゴムのようなシリコーン樹脂からなる。このように構成すれば、回折素子の線膨張係数を約１．５×１０−４／℃から約４．０×１０−４／℃の範囲で設定することができるので、レーザ光の線膨張係数（たとえば、赤色レーザの場合には約２．３×１０−４／℃であり、赤外レーザの場合には約３．２×１０−４／℃である）に近似させることができる。これにより、回折素子の温度がレーザ素子の温度と実質的に同じになるようにヒータの温度を調整すれば、レーザ光の波長および回折素子が実質的に相似形状で変化されるので、容易に、レーザ光の回折角度が変動するのを抑制することができる。
【００１２】
上記第１の局面による光学系において、好ましくは、ヒータは、回折素子の光透過領域の周囲に設けられている。このように構成すれば、回折素子の光透過領域を縮小することなくヒータを設けることができるので、レーザ光の透過量を低下させることなくヒータにより回折素子を加熱することができる。また、ヒータを周囲に設けることにより、回折格子の温度分布を均一化することができる。
【００１３】
上記第１の局面による光学系において、好ましくは、ヒータは、導電性ゴムからなる。このように構成すれば、ヒータは弾性変形可能となるので、回折素子の膨張・収縮に起因してヒータが膨張・収縮を繰り返した場合にも、ヒータ自体のクラックや回折格子に対する剥離が生じるのを抑制することができる。
【００１４】
上記第１の局面による光学系において、好ましくは、材質および寸法が略等しく、回折素子を支持する弾性変形可能な複数の支持部材をさらに備え、複数の支持部材は、回折素子の中心に対して略均等に配置されている。このように構成すれば、回折素子の膨張・収縮による影響が複数の支持部材に均等に分配されるとともに、複数の支持部材は同様に膨張・収縮される。これにより、回折素子が膨張・収縮する場合に、回折素子の中心位置がずれるのが抑制されるので、回折素子を透過するレーザ光の光軸ずれが生じるのを抑制することができる。
【００１５】
上記第１の局面による光学系において、好ましくは、グレーティング素子からなる集光レンズと、集光レンズを加熱するレンズヒータとをさらに備え、レーザ素子に流れる電流に基づいて、レンズヒータの温度を制御するように構成されている。このように構成すれば、電流の変動に起因して変動するレーザ素子の温度に応じてレンズヒータの温度を調整することができるので、レーザ素子の温度に応じて集光レンズの温度を変動させることができる。これにより、レーザ素子の温度に応じて集光レンズが膨張・収縮されるので、容易に、レーザ光の波長および集光レンズを実質的に相似形状で変化させることができる。その結果、レーザ素子の温度変化によりレーザ光の波長が変動した場合に、集光レンズを透過するレーザ光の光軸がずれるのを抑制することができる。また、グレーティング素子からなる集光レンズを設けることによって、集光レンズの厚みを、たとえば凸レンズなどに比べて小さくすることができるので、光学系全体を小型化することができる。
【００１６】
この発明の第２の局面による光学装置は、レーザ素子と、回折素子と、回折素子を加熱するヒータとを備え、レーザ素子に流れる電流に基づいてヒータの温度を制御するように構成されている。
【００１７】
この発明の第２の局面による光学装置では、上記のように、回折素子を加熱するヒータを設け、レーザ素子に流れる電流に基づいてヒータの温度を制御するように構成することによって、電流の変動に起因して変動するレーザ素子の温度に応じてヒータの温度を調整することができるので、回折素子とレーザ素子との距離にかかわらず、レーザ素子の温度に応じて回折素子の温度を変動させることができる。これにより、レーザ素子の温度に応じて回折素子が膨張・収縮されるので、容易に、レーザ光の波長および回折素子を実質的に相似形状で変化させることができる。その結果、レーザ素子の温度変化によりレーザ光の波長が変動した場合に、回折素子とレーザ素子との距離にかかわらず、レーザ光の回折角度が変動するのを抑制することができる。
【００１８】
この発明の第３の局面による光ピックアップは、レーザ素子と、回折素子と、回折素子を加熱するヒータとを備え、レーザ素子に流れる電流に基づいてヒータの温度を制御するように構成されている。
【００１９】
この発明の第３の局面による光ピックアップでは、上記のように、回折素子を加熱するヒータを設け、レーザ素子に流れる電流に基づいてヒータの温度を制御するように構成することによって、電流の変動に起因して変動するレーザ素子の温度に応じてヒータの温度を調整することができるので、回折素子とレーザ素子との距離にかかわらず、レーザ素子の温度に応じて回折素子の温度を変動させることができる。これにより、レーザ素子の温度に応じて回折素子が膨張・収縮されるので、容易に、レーザ光の波長および回折素子を実質的に相似形状で変化させることができる。その結果、レーザ素子の温度変化によりレーザ光の波長が変動した場合に、回折素子とレーザ素子との距離にかかわらず、レーザ光の回折角度が変動するのを抑制することができる。
【００２０】
この発明の第４の局面による光ディスク装置は、レーザ素子と、回折素子と、回折素子を加熱するヒータとを備え、レーザ素子に流れる電流に基づいてヒータの温度を制御するように構成されている。
【００２１】
この発明の第４の局面による光ディスク装置では、上記のように、回折素子を加熱するヒータを設け、レーザ素子に流れる電流に基づいてヒータの温度を制御するように構成することによって、電流の変動に起因して変動するレーザ素子の温度に応じてヒータの温度を調整することができるので、回折素子とレーザ素子との距離にかかわらず、レーザ素子の温度に応じて回折素子の温度を変動させることができる。これにより、レーザ素子の温度に応じて回折素子が膨張・収縮されるので、容易に、レーザ光の波長および回折素子を実質的に相似形状で変化させることができる。その結果、レーザ素子の温度変化によりレーザ光の波長が変動した場合に、回折素子とレーザ素子との距離にかかわらず、レーザ光の回折角度が変動するのを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による光ピックアップ装置の構造を説明するための概略図である。図２は、図１に示した第１実施形態による光ピックアップ装置に用いられる透過型ホログラム素子のホログラム面の平面図である。図３および図４は、図１に示した第１実施形態による光ピックアップ装置に用いられる透過型ホログラム素子近傍の図である。図５〜図１１は、図１に示した第１実施形態による光ピックアップ装置の詳細な構造を説明するための図である。図１〜図１１を参照して、本発明の第１実施形態による光ピックアップ装置１００の構造について説明する。
【００２４】
第１実施形態による光ピックアップ装置１００は、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＤＶＤなどの記録媒体に用いられる反射型の光ディスク２００にレーザ光を集光させるように構成されている。また、光ピックアップ装置１００は、非点収差法によるフォーカスサーボおよび３ビーム法によるトラッキングサーボを行うように構成されている。また、光ピックアップ装置１００は、図１に示すように、投受光部１０と集光レンズ２０とを備えている。
【００２５】
投受光部１０は、半導体レーザ素子１と、透過型の３分割回折格子２と、透過型ホログラム素子３と、光検出部４とを含んでいる。また、投受光部１０は、基台５と、取付部６と、ヒートシンク７と、ホルダ８とをさらに含んでいる。なお、半導体レーザ素子１は、本発明の「レーザ素子」の一例であり、透過型ホログラム素子３は、本発明の「回折素子」の一例である。
【００２６】
半導体レーザ素子１は、矢印Ｚ方向側にたとえば赤色レーザ光（発振波長が約６６０ｎｍ）を出射するように構成されている。また、半導体レーザ素子１は、ヒートシンク７を介して取付部６に取り付けられている。そして、取付部６は、基台５の矢印Ｚ方向側の表面に取り付けられている。また、半導体レーザ素子１、光検出部４、取付部６およびヒートシンク７は、基台５に取り付けられたホルダ８の内側に収容されるように配置されている。また、ホルダ８の半導体レーザ素子１に対向する位置には、開口部８ａが設けられている。
【００２７】
３分割回折格子２は、ホルダ８に形成された開口部８ａを塞ぐようにホルダ８の内部側に取り付けられている。また、３分割回折格子２は、半導体レーザ素子１から出射されたレーザ光を、実質的に矢印Ｙ方向および矢印Ｚ方向を含む面内で０次回折光束（主光束）、＋１次回折光束（副光束）および−１次回折光束（副光束）の３本の光束に分割し、分割した３本の光束を矢印Ｚ方向に設けられた透過型ホログラム素子３に到達させるように構成されている。
【００２８】
透過型ホログラム素子３は、３分割回折格子２と集光レンズ２０との間に設けられている。また、透過型ホログラム素子３は、図２および図３に示すように、円形状に形成され、非対称なパターンのホログラム面３ａを有している。また、図１および図３に示すように、透過型ホログラム素子３の光透過領域の周囲を取り囲むように、ヒータ３０が設けられている。そして、透過型ホログラム素子３は、図３に示すように、２つの支持部材４０により、筐体３００の所定位置に取り付けられている。
【００２９】
また、透過型ホログラム素子３は、３分割回折格子２により分割された主光束および２本の副光束をそれぞれ透過するように構成されている。また、透過型ホログラム素子３は、光ディスク２００で反射された主光束および２本の副光束の計３本の帰還光束を、実質的に矢印Ｘ方向および矢印Ｚ方向を含む面内で回折し、光検出部４に集光させるように構成されている。
【００３０】
また、透過型ホログラム素子３は、たとえばシリコーンゴムのようなシリコーン樹脂により構成されている。これにより、赤色レーザ光（発振波長が約６６０ｎｍ）の熱による伸縮係数と、透過型ホログラム素子３の線膨張係数とを実質的に同じ値にすることが可能となる。具体的には、半導体レーザ素子１から出射されるレーザ光は赤色レーザであるので、発振波長が約６６０（ｎｍ）であり、発振波長の変化率が約０．１５（ｎｍ／℃）である。したがって、伸縮係数は０．１５（ｎｍ／℃）／６６０（ｎｍ）＝２．３×１０−４（／℃）であるので、透過型ホログラム素子３の線膨張係数を、レーザ光の伸縮係数と実質的に同じにすることが可能となる。なお、シリコーン樹脂の線膨張係数は、約１．５×１０−４／℃から約４．０×１０−４／℃である。
【００３１】
ここで、第１実施形態では、ヒータ３０は、図５に示すように、配線３０ａ（図３および図４参照）により半導体レーザ素子１と電気的に直列接続されている。また、ヒータ３０は、シリコーン樹脂に導電性粒子が混入された導電性のゴム材により構成されている。ここで、ヒータに用いられるシリコーン樹脂は、線膨張係数が透過型ホログラム素子に使用したシリコーン樹脂の線膨張係数と同程度かそれ以上のゴム状のものを使用することが好ましい。これにより、透過型ホログラム素子３の膨張・収縮に起因してヒータ３０が膨張・収縮を繰り返した場合にも、ヒータ３０自体のクラックや透過型ホログラム素子３に対する剥離が生じるのを抑制することが可能である。また、ヒータ３０の電気抵抗値（Ω）は、ヒータ３０の上昇温度が半導体レーザ素子１の上昇温度と実質的に同じになるように設定されている。また、透過型ホログラム素子３は、周囲に設けられたヒータ３０により熱提供を受けるので、ヒータ３０の上昇温度と実質的に同じ上昇温度になる。
【００３２】
また、半導体レーザ素子１およびヒータ３０それぞれの発熱量（Ｗ）と温度（℃）との関係を説明する。まず、半導体レーザ素子１の発熱量（Ｗ）と温度（℃）との関係については、図６に示すように、半導体レーザ素子１の発熱量（Ｗ）が増加するのに伴って、半導体レーザ素子１の温度（℃）が上昇する。そして、発熱量（Ｗ）が所定の発振閾値を超えた場合には、半導体レーザ素子１からレーザ光が出射されるので、発振閾値以上の発熱量（Ｗ）においては、全体の熱量（Ｗ）からレーザ光の出力分が差し引かれた熱量（Ｗ）が、半導体レーザ素子１の温度（℃）に寄与する。したがって、発熱量が発振閾値よりも小さい領域においては、グラフの傾きは［レーザ温度（℃）の変化量］／［（ＩＯＰ×ＶＬＤ）の変化量］であり、発熱量が発振閾値以上の領域においては、グラフの傾きは［レーザ温度（℃）の変化量］／［（ＩＯＰ×ＶＬＤ−光出力）の変化量］である。なお、ＩＯＰは、半導体レーザ素子１およびヒータ３０を流れる電流値（Ａ）であり、ＶＬＤは、半導体レーザ素子１での電圧（Ｖ）である。
【００３３】
ヒータ３０の発熱量（Ｗ）と温度（℃）との関係については、図７に示すように、ヒータ３０の発熱量（Ｗ）が増加するのに伴って、ヒータ３０の温度（℃）が上昇する。また、グラフの傾きは［ヒータ温度（℃）の変化量］／［（ＩＯＰ×ＶＨ）の変化量］である。なお、ＶＨは、ヒータ３０での電圧（Ｖ）である。また、第１実施形態においては、半導体レーザ素子１の温度とヒータ３０の温度とを実質的に同じになるように構成するので、図６に示す半導体レーザ素子１の再生時の温度と、図７に示すヒータ３０の再生時の温度とは実質的に同じであり、記録時の温度についても実質的に同じである。
【００３４】
ここで、透過型ホログラム素子３の上昇温度と半導体レーザ素子１の上昇温度とを実質的に同じにするための調整方法の一例について説明する。まず、半導体レーザ素子１の特性を以下の表１に示す。具体的には、表１には、レーザ光発振開始時、光ディスク２００の再生時および光ディスク２００の記録時の各状態における、光出力（Ｗ）、動作電流ＩＯＰ（ｍＡ）、動作電圧ＶＬＤ（Ｖ）、発熱（Ｗ）、熱抵抗（℃／Ｗ）および上昇温度（℃）を示している。また、上記のように、半導体レーザ素子１から出射される赤色レーザのレーザ光の伸縮係数は０．１５（ｎｍ／℃）／６６０（ｎｍ）＝２．３×１０−４（／℃）である。
【００３５】
【表１】
2009157993.tif 000003
次に、シリコーン樹脂に混入する導電性粒子の量を調整し、ヒータ３０の抵抗値を１（Ω）に設定する。そして、透過型ホログラム素子３の支持部材４０の断面積および接着部４０ａのエポキシ系接着剤、または、アクリル系接着剤の塗布量を調整することによって、以下の表２に示すように、ヒータ３０から加熱される透過型ホログラム素子３の上昇温度（℃）を半導体レーザ素子１の上昇温度（℃）と実質的に同じになるように調整する。具体的には、支持部材４０および接着部４０ａの熱抵抗を２５０（℃／Ｗ）に調整すれば、再生時および記録時の透過型ホログラム素子３の上昇温度をそれぞれ０．５（℃）および２７．７（℃）にすることが可能である。これにより、図８に示すように、半導体レーザ素子１の上昇温度と、透過型ホログラム素子３の上昇温度とは実質的に同じになる。なお、ここでは、ヒータ３０により透過型ホログラム素子３に供給される熱のうち、ほとんどすべての熱が支持部材４０および接着部４０ａを経て筐体３００へ放熱されると仮定している。
【００３６】
【表２】
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ここで、透過型ホログラム素子３によるレーザ光の回折について説明する。半導体レーザ素子１から出射されるレーザ光の波長は、半導体レーザ素子１の温度の変動によって変動される。具体的には、半導体レーザ素子１の温度が上昇すれば、レーザ光の波長は長波長化される。このため、図９に示すように、レーザ光が長波長化された場合には、透過型ホログラム素子３による回折角度が、長波長化される前の回折角度に対して所定角度αだけ変動してしまう。
【００３７】
ここで、第１実施形態では、半導体レーザ素子１の上昇温度と透過型ホログラム素子３の上昇温度とを実質的に同じにするとともに、レーザ光の熱による伸縮係数と実質的に同じ値の線膨張係数を有するシリコーン樹脂からなる透過型ホログラム素子３を用いるので、レーザ光が長波長化した場合には、透過型ホログラム素子３もヒータ３０からの熱の供給により同程度だけ膨張される。すなわち、図１０に示すように、レーザ光の波長および透過型ホログラム素子３が実質的に相似形状で変化されるので、透過型ホログラム素子３によるレーザ光の回折角度は実質的に変動されない。
【００３８】
光検出部４は、図１１に示すように、光検出部４の中央部に設けられた４分割光検出部４ａと、４分割光検出部４ａの両側に設けられた２つの光検出部４ｂとを含んでいる。４分割光検出部４ａは、非点収差法を用いたフォーカスサーボを行うために設けられている。また、４分割光検出部４ａは、２本の互いに直交する分割線により均等な面積に４分割されている。一方の分割線は、光ディスク２００の半径方向（矢印Ｘ方向）に実質的に平行に配置され、他方の分割線は、光ディスク２００のトラック方向（矢印Ｙ方向）に実質的に平行に配置されている。また、４分割光検出部４ａは、透過型ホログラム素子３により回折された主光束の帰還光束が集光される位置に配置されている。２つの光検出部４ｂは、透過型ホログラム素子３により回折された２つの副光束の帰還光束がそれぞれ集光される位置に配置されている。
【００３９】
集光レンズ２０は、凸レンズである。また、集光レンズ２０は、トラッキングサーボのために光ディスク２００の半径方向（矢印Ｘ方向）に移動可能に構成されている。また、集光レンズ２０は、フォーカスサーボのために矢印Ｚ方向にも移動可能に構成されている。また、集光レンズ２０は、透過型ホログラム素子３を透過した主光束を光ディスク２００上に主スポットとして集光するとともに、２本の副光束を光ディスク２００上に副スポットとして集光するように構成されている。
【００４０】
支持部材４０は、弾性変形可能なポリマー（重合体）、たとえばシリコーン樹脂により構成されている。また、図３に示すように、支持部材４０は、長方形状に形成されており、支持部材４０の断面積、長さおよび体積は、それぞれ、所望する支持部材４０の熱抵抗値により調整される。たとえば、熱抵抗値を小さくする場合には、支持部材４０の断面積が大きく、または長さが短くされる。なお、第１実施形態では、半導体レーザ素子１の上昇温度とヒータ３０の上昇温度とが実質的に同じになるように、半導体レーザ素子１の熱抵抗値および電気抵抗値と、ヒータ３０の電気抵抗値との関係において、支持部材４０の熱抵抗は、適当な値に調整される。また、２つの支持部材４０は、材質および寸法（断面積、長さおよび体積を含む）が実質的に同じになるように構成されている。また、２つの支持部材４０は、円形状の透過型ホログラム素子３の中心に対して対称に配置されている。これにより、透過型ホログラム素子３が膨張・収縮する場合に、その変動による影響が２つの支持部材４０に均等に分配されるとともに、各支持部材４０の体積は同様に変動される。これにより、透過型ホログラム素子３の中心がずれるのが抑制されるので、透過型ホログラム素子３を透過するレーザ光の光軸ずれが生じるのを抑制することが可能である。また、透過型ホログラム素子３の温度分布を均一化することが可能である。また、支持部材４０は、長方形状の四隅の接着部４０ａで、透過型ホログラム素子３および筐体３００にエポキシ系接着剤、または、アクリル系接着剤により取り付けられている。
【００４１】
第１実施形態では、上記のように、透過型ホログラム素子３を加熱するヒータ３０を設け、ヒータ３０を半導体レーザ素子１と電気的に直列接続することによって、電流の変動に起因して変動する半導体レーザ素子１の温度に応じてヒータ３０の温度が変動されるので、半導体レーザ素子１の温度に応じて透過型ホログラム素子３の温度も変動される。これにより、半導体レーザ素子１の温度に応じて透過型ホログラム素子３が膨張・収縮されるので、容易に、レーザ光の波長および透過型ホログラム素子３を実質的に相似形状で変化させることができる。その結果、半導体レーザ素子１の温度変化によりレーザ光の波長が変動した場合に、透過型ホログラム素子３と半導体レーザ素子１との距離にかかわらず、レーザ光の回折角度が変動するのを抑制することができる。
【００４２】
また、第１実施形態では、ヒータ３０を、透過型ホログラム素子３の光透過領域の周囲に設けることによって、透過型ホログラム素子３の光透過領域が小さくなるのを防止することができる。その結果、レーザ光の透過量を低下させることなくヒータ３０により透過型ホログラム素子３を加熱することができる。また、ヒータ３０を周囲に設けることによって、透過型ホログラム素子３の温度分布を均一化することができる。
【００４３】
（第２実施形態）
図１２は、本発明の第２実施形態による反射型レーザセンサ装置の構造を説明するための概略図である。図１３は、図１２に示した第２実施形態による反射型レーザセンサ装置に用いられるグレーティング素子を示した平面図である。図１２および図１３を参照して、この第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、グレーティング素子４０３を備えた反射型レーザセンサ装置４００について説明する。
【００４４】
第２実施形態による反射型レーザセンサ装置４００は、半導体レーザ素子４０１と、コリメータレンズ４０２と、グレーティング素子４０３と、３つのセンサ４０４とを備えている。なお、グレーティング素子４０３は、本発明の「回折素子」の一例である。
【００４５】
半導体レーザ素子４０１は、３つのセンサ４０４側に赤色レーザ光（発振波長が約６６０ｎｍ）を出射するように構成されている。コリメータレンズ４０２は、半導体レーザ素子４０１とグレーティング素子４０３との間に設けられている。また、コリメータレンズ４０２は、半導体レーザ素子４０１から出射されたレーザ光を平行光にするように構成されている。
【００４６】
グレーティング素子４０３は、コリメータレンズ４０２と３つのセンサ４０４との間に設けられている。また、グレーティング素子４０３は、所定の幅（約１２．５μｍ）で形成された複数の溝部４０３ａを含んでいる。この溝部４０３ａにより、グレーティング素子４０３は、コリメータレンズ４０２により集光されたレーザ光を、０次回折光束（主光束）、＋１次回折光束（副光束）および−１次回折光束（副光束）の３本の光束に分割することが可能である。また、グレーティング素子４０３は、分割した３本の光束をそれぞれ３つのセンサ４０４に到達させるように構成されている。
【００４７】
ここで、第２実施形態では、グレーティング素子４０３は、シリコーン樹脂により構成されている。これにより、赤色レーザ光（発振波長が約６６０ｎｍ）の熱による伸縮係数と、グレーティング素子４０３の線膨張係数とを実質的に同じ値にすることが可能である。また、グレーティング素子４０３の光透過領域の周囲には、ヒータ３０が設けられている。また、図１３に示すように、グレーティング素子４０３は、ヒータ３０と筐体３００とが２つの支持部材４０により接続されることによって支持されている。
【００４８】
ヒータ３０は、銅線などの配線３０ａ（図１３参照）により半導体レーザ素子４０１と電気的に直列接続されている。また、ヒータ３０は、半導体レーザ素子４０１の上昇温度とヒータ３０の上昇温度とが実質的に同じになるように構成されている。
【００４９】
なお、第２実施形態のその他の構造は、上記第１実施形態と同様である。
【００５０】
第２実施形態では、上記のように、グレーティング素子４０３を加熱するヒータ３０を設け、ヒータ３０を半導体レーザ素子４０１と電気的に直列接続することによって、電流の変動に起因して変動する半導体レーザ素子４０１の温度に応じてヒータ３０の温度が変動されるので、半導体レーザ素子４０１の温度に応じてグレーティング素子４０３の温度も変動される。これにより、半導体レーザ素子４０１の温度に応じてグレーティング素子４０３が膨張・収縮されるので、レーザ光の波長およびグレーティング素子４０３を実質的に相似形状で変化させることができる。その結果、半導体レーザ素子４０１の温度変化によりレーザ光の波長が変動した場合に、グレーティング素子４０３と半導体レーザ素子４０１との距離にかかわらず、レーザ光の回折角度が変動するのを抑制することができる。
【００５１】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００５２】
（第３実施形態）
図１４は、本発明の第３実施形態による光ピックアップ装置の構造を説明するための概略図である。図１５は、図１４に示した第３実施形態による光ピックアップ装置に用いられる集光レンズを示した平面図である。図１６は、図１５の７００−７００線に沿った断面図である。図１４〜図１６を参照して、この第３実施形態では、上記第１実施形態と異なり、集光レンズとしてのグレーティングレンズ５０１を備えた光ピックアップ装置５００について説明する。なお、グレーティングレンズ５０１は、本発明の「集光レンズ」の一例である。
【００５３】
第３実施形態による光ピックアップ装置５００は、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＤＶＤなどの記録媒体に用いられる反射型の光ディスク２００にレーザ光を集光させるように構成されている。また、光ピックアップ装置５００は、非点収差法によるフォーカスサーボおよび３ビーム法によるトラッキングサーボを行うように構成されている。また、光ピックアップ装置５００は、図１４に示すように、投受光部１０と集光レンズとしてのグレーティングレンズ５０１とを備えている。
【００５４】
グレーティングレンズ５０１は、シリコーン樹脂により構成されている。また、グレーティングレンズ５０１は、トラッキングサーボのために光ディスク２００の半径方向（矢印Ｘ方向）に移動可能に構成されている。また、グレーティングレンズ５０１は、フォーカスサーボのために矢印Ｚ方向にも移動可能に構成されている。また、グレーティングレンズ５０１は、透過型ホログラム素子３を透過した主光束を光ディスク２００上に主スポットとして集光するとともに、２本の副光束を光ディスク２００上に副スポットとして集光するように構成されている。
【００５５】
ここで、第３実施形態では、図１５に示すように、グレーティングレンズ５０１の周囲にレンズ支持を兼ねたレンズヒータ５０２が設けられている。そして、レンズヒータ５０２の両側には、フォーカスサーボ、トラッキングサーボを行うアクチュエータの一部としてコイル部５０３が取り付けられている。そして、グレーティングレンズ５０１、レンズヒータ５０２およびコイル部５０３によりレンズ可動部５０４が形成されている。レンズ可動部５０４は、２個の磁石５０５の間にワイヤー５０６で張られて浮いた状態になり、フォーカス、トラッキングを制御するアクチュエータを構成している。ここで、レンズヒータ５０２は、配線５０２ａにより半導体レーザ素子１およびヒータ３０と電気的に直列接続されている。また、レンズヒータ５０２は、ヒータ３０と同様に、シリコーン樹脂に導電性粒子が混入された導電性のゴム材により構成されている。これにより、グレーティングレンズ５０１の膨張・収縮に起因してレンズヒータ５０２が膨張・収縮を繰り返した場合にも、レンズヒータ５０２自体のクラックやグレーティングレンズ５０１に対する剥離が生じるのを抑制することが可能である。また、レンズヒータ５０２に用いられるシリコーン樹脂は、線膨張係数がグレーティングレンズ５０１に使用したシリコーン樹脂の線膨張係数と同じかまたはそれ以上の、よりゴム状に近いものを使用することが好ましい。また、レンズヒータ５０２の電気抵抗値（Ω）は、グレーティングレンズ５０１の上昇温度が半導体レーザ素子１の上昇温度および透過型ホログラム素子３の上昇温度と実質的に同じになるように設定されている。
【００５６】
レンズ可動部５０４から発生した熱の放熱は、放熱用金属箔５０７により行う。放熱用金属箔５０７は、レンズヒータ５０２と筐体３００とを接続し、熱は放熱用金属箔５０７を経て筐体３００へ放熱される。また、放熱用金属箔５０７を用いているので、レンズ可動部５０４を動かしながら放熱することが可能である。このような放熱用金属箔５０７は、熱伝導が良好な材料から構成することが好ましく、熱伝導および価格の点からアルミニウム箔が好ましい。また、グレーティング５０１を挟んで対称な位置に同じ形状の放熱用金属箔５０７を設けることが好ましい。このように構成すれば、グレーティングレンズ５０１の放熱に偏りが生じることを抑制することが可能であるので、レンズ５０１の温度分布を均一化することが可能となる。
【００５７】
なお、第３実施形態のその他の構造は、上記第１実施形態と同様である。
【００５８】
第３実施形態では、上記のように、グレーティングレンズ５０１と、グレーティングレンズ５０１を加熱するレンズヒータ５０２とを設け、レンズヒータ５０２を、半導体レーザ素子１およびヒータ３０と電気的に直列接続することによって、電流の変動に起因して変動する半導体レーザ素子１の温度に応じてレンズヒータ５０２の温度が変動されるので、半導体レーザ素子１の温度に応じてグレーティングレンズ５０１の温度も変動される。これにより、半導体レーザ素子１の温度に応じてグレーティングレンズ５０１が膨張・収縮されるので、容易に、レーザ光の波長およびグレーティングレンズ５０１を実質的に相似形状で変化させることができる。その結果、半導体レーザ素子１の温度変化によりレーザ光の波長が変動した場合に、グレーティングレンズ５０１を透過するレーザ光の光軸がずれるのを抑制することができる。また、集光レンズとしてグレーティングレンズ５０１を設けることによって、集光レンズの厚みを、たとえば凸レンズなどに比べて小さくすることができるので、光学系全体を小型化することができる。
【００５９】
なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００６０】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００６１】
たとえば、上記第１〜第３実施形態では、赤色レーザを出射する半導体レーザ素子を設ける例を示したが、本発明はこれに限らず、赤外レーザや青色レーザなど他のレーザ光を出射する半導体レーザ素子を設けてもよい。
【００６２】
また、上記第１〜第３実施形態では、長方形状の支持部材を設ける例を示したが、本発明はこれに限らず、図１７に示すように、Ｖ型形状に切り欠きを有する支持部材８００を設けてもよい。具体的には、支持部材８００は、切り欠き側が透過型ホログラム素子３に当接されるように設けられている。これにより、透過型ホログラム素子３が膨張・収縮した場合にも、Ｖ型形状の切り欠きにより、透過型ホログラム素子３が位置ずれするのを抑制することが可能である。また、支持部材８００は、四隅の接着部８００ａで、透過型ホログラム素子３および筐体３００にエポキシ系接着剤、または、アクリル系接着剤により取り付けられている。
【００６３】
また、上記第１〜第３実施形態では、ヒータを半導体レーザ素子に電気的に直列接続する構成の例を示したが、本発明はこれに限らず、ヒータが半導体レーザ素子に電気的に接続されていなくても、半導体レーザ素子に流れる電流に応じてヒータの温度が制御される構成であれば、他の構成であってもよい。たとえば、半導体レーザ素子に流れる電流を検知するセンサを設け、センサの検知結果に基づいて、ヒータに流れる電流を制御してもよい。
【００６４】
また、上記第１〜第３実施形態では、半導体レーザ素子の上昇温度とヒータの上昇温度とが実質的に同じになるように構成する例を示したが、本発明はこれに限らず、半導体レーザ素子の上昇温度とヒータの上昇温度とが異なるように構成してもよい。この場合には、レーザ光の伸縮係数と透過型ホログラム素子またはグレーティング素子の線膨張係数とを異なる値とし、レーザ光における波長の変化率と、透過型ホログラム素子またはグレーティング素子における回折格子周期の変化率とを実質的に同じにする。すなわち、レーザ光における波長の変化率と、透過型ホログラム素子またはグレーティング素子における回折格子周期の変化率とが実質的に同じであれば、半導体レーザ素子の上昇温度とヒータの上昇温度とが異なるように構成してもよい。
【００６５】
ここで、半導体レーザ素子が赤外レーザを出射するように構成するとともに、半導体レーザ素子のレーザ光の伸縮係数と透過型ホログラム素子の線膨張係数とが異なるように構成した場合の、透過型ホログラム素子の上昇温度と半導体レーザ素子の上昇温度とを調整する方法の一例について説明する。まず、半導体レーザ素子の特性を以下の表３に示す。具体的には、表３には、発振閾値、光ディスク２００の再生時および光ディスクの記録時の各状態における、光出力（Ｗ）、動作電流ＩＯＰ（ｍＡ）、動作電圧ＶＬＤ（Ｖ）、発熱（Ｗ）、熱抵抗（℃／Ｗ）および上昇温度（℃）を示している。また、半導体レーザ素子から出射される赤外レーザのレーザ光の伸縮係数は３．２×１０−４（／℃）である。
【００６６】
【表３】
2009157993.tif 000005
次に、シリコーン樹脂に混入する導電性粒子の量を調整し、ヒータ３０の抵抗値を１（Ω）に設定する。また、線膨張係数が３．９×１０−４（／℃）の透過型ホログラム素子を用いる。この場合、レーザ光の伸縮係数は、透過型ホログラム素子の線膨張係数の０．８２（＝３．２×１０−４／３．９×１０−４）倍である。したがって、透過型ホログラム素子の上昇温度を、再生時および記録時における半導体レーザ素子の上昇温度の０．８２倍に調整すれば、レーザ光における波長の変化率と、透過型ホログラム素子またはグレーティング素子における回折格子周期の変化率とを実質的に同じにすることが可能である。そこで、透過型ホログラム素子の支持部材の断面積および接着部のエポキシ系接着剤、または、アクリル系接着剤の塗布量を調整することによって、以下の表４に示すように、ヒータから加熱される透過型ホログラム素子の上昇温度（℃）が半導体レーザ素子の上昇温度の０．８２倍になるように調整する。具体的には、支持部材および接着部の熱抵抗を２５０（℃／Ｗ）に調整すれば、再生時および記録時の透過型ホログラム素子の上昇温度をそれぞれ半導体レーザ素子の上昇温度の０．８２倍である０．４（℃）および１５．６（℃）にすることが可能である。これにより、図１８に示すように、半導体レーザ素子の上昇温度と、透過型ホログラム素子の上昇温度とは異なるが、レーザ光の変化率と透過型ホログラム素子の変化率とを実質的に同じにすることが可能となる。なお、ここでは、ヒータにより透過型ホログラム素子に供給される熱のうち、ほとんどすべての熱が支持部材および接着部を経て筐体３００へ放熱されると仮定することができる。
【００６７】
【表４】
2009157993.tif 000006
また、上記第１〜第３実施形態では、２つの支持部材を設ける例を示したが、本発明はこれに限らず、透過型ホログラム素子またはグレーティング素子の中心に対して実質的に均等に配置すれば、３つ以上の支持部材を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１実施形態による光ピックアップ装置の構造を説明するための概略図である。
【図２】図１に示した第１実施形態による光ピックアップ装置に用いられる透過型ホログラム素子のホログラム面の平面図である。
【図３】図１に示した第１実施形態による光ピックアップ装置に用いられる透過型ホログラム素子近傍の図である。
【図４】図３の６００−６００線に沿った断面図である。
【図５】図１に示した第１実施形態による光ピックアップ装置に用いられるヒータの電気的な接続を説明するための図である。
【図６】図１に示した第１実施形態による光ピックアップ装置に用いられる半導体レーザ素子の発熱量と温度との関係を示した図である。
【図７】図１に示した第１実施形態による光ピックアップ装置に用いられるヒータの発熱量と温度との関係を示した図である。
【図８】図１に示した第１実施形態による光ピックアップ装置に用いられる透過型ホログラム素子の上昇温度の調整方法を説明するための図である。
【図９】図１に示した第１実施形態による光ピックアップ装置において、レーザ光の波長の変化率と透過型ホログラム素子の変化率とが異なる場合のレーザ光の回折を示した図である。
【図１０】図１に示した第１実施形態による光ピックアップ装置において、レーザ光の波長の変化率と透過型ホログラム素子の変化率とが同じ場合のレーザ光の回折を示した図である。
【図１１】図１に示した第１実施形態による光ピックアップ装置に用いられる光検出部を示した図である。
【図１２】本発明の第２実施形態による反射型レーザセンサ装置の構造を説明するための概略図である。
【図１３】図１２に示した第２実施形態による反射型レーザセンサ装置に用いられるグレーティング素子を示した平面図である。
【図１４】本発明の第３実施形態による光ピックアップ装置の構造を説明するための概略図である。
【図１５】図１４に示した第３実施形態による光ピックアップ装置に用いられる集光レンズを示した平面図である。
【図１６】図１５の７００−７００線に沿った断面図である。
【図１７】図１に示した第１実施形態による光ピックアップ装置の変形例を示した図である。
【図１８】図１に示した第１実施形態による光ピックアップ装置の変形例を示した図である。
【符号の説明】
【００６９】
１、４０１    半導体レーザ素子（レーザ素子）
３    透過型ホログラム素子（回折素子）
３０    ヒータ
４０、８００    支持部材
１００、５００    光ピックアップ装置（光学系、光学装置、光ディスク装置）
４００    反射型レーザセンサ装置（光学系、光学装置）
４０３    グレーティング素子（回折素子）
５０１    グレーティングレンズ（集光レンズ）
５０２    レンズヒータ
【図１】
2009157993.tif 000007
【図２】
2009157993.tif 000008
【図３】
2009157993.tif 000009
【図４】
2009157993.tif 000010
【図５】
2009157993.tif 000011
【図６】
2009157993.tif 000012
【図７】
2009157993.tif 000013
【図８】
2009157993.tif 000014
【図９】
2009157993.tif 000015
【図１０】
2009157993.tif 000016
【図１１】
2009157993.tif 000017
【図１２】
2009157993.tif 000018
【図１３】
2009157993.tif 000019
【図１４】
2009157993.tif 000020
【図１５】
2009157993.tif 000021
【図１６】
2009157993.tif 000022
【図１７】
2009157993.tif 000023
【図１８】
2009157993.tif 000024