(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１波長の光Ｌ１を光ディスクに向けて放射するための第１光源と、
第１波長と異なる第２波長の光Ｌ２を光ディスクに向けて放射するための第２光源と、
光ディスクで反射した光Ｌ１および光Ｌ２を分離するための波長分離素子と、
波長分離素子で分離された光Ｌ１を集光するための第１ホログラム素子と、
波長分離素子で分離された光Ｌ２を集光するための第２ホログラム素子と、
第１ホログラム素子で集光された光Ｌ１および第２ホログラム素子で集光された光Ｌ２を受光するための受光素子とを備え、
第１ホログラム素子および第２ホログラム素子は、複数の領域に区分された複数の小間格子を有し、同一ホログラム素子での小間格子の格子ピッチは互いに略等しくなるように形成され、
第１光源、第２光源、波長分離素子、第１ホログラム素子、第２ホログラム素子は、単一部品に一体化され、
受光素子は、第１ホログラム素子および第２ホログラム素子の小間格子でそれぞれ回折した光を受光するための複数の受光領域を有して、第１ホログラム素子の０次回折光の焦点位置と第２ホログラム素子の０次回折光の焦点位置との間に配置され、
受光素子の第１の受光領域は、ＣＤのＲＦ信号を含む回折光およびＤＶＤのＲＦ信号を含む回折光を検出し、
受光素子の第２の受光領域は、各回折方向に沿った２つの平行四辺形が交差した形状で、一方の平行四辺形の四隅のうちの１つが他方の平行四辺形の内部に含まれる形状を有して、ＣＤのＲＦ信号を含む回折光およびＤＶＤの位相差信号を含む回折光を検出することを特徴とするホログラムレーザ。
【請求項２】
第１ホログラム素子および第２ホログラム素子の回折方向は、第１ホログラム素子および第２ホログラム素子の配列方向と略平行であることを特徴とする請求項１記載のホログラムレーザ。
【請求項３】
第１光源および第２光源の配列方向は、第１ホログラム素子および第２ホログラム素子の配列方向と略平行であることを特徴とする請求項１記載のホログラムレーザ。
【請求項４】
第１ホログラム素子および第２ホログラム素子の格子ピッチは互いに略等しいことを特徴とする請求項１記載のホログラムレーザ。
【請求項５】
受光素子は、光Ｌ１および光Ｌ２のうち長波長の光を集光するホログラム素子の０次回折光の焦点位置より短波長の光を集光するホログラム素子の０次回折光の焦点位置の近くに配置されることを特徴とする請求項１記載のホログラムレーザ。
【請求項６】
複数の受光領域は、第１ホログラム素子および第２ホログラム素子の配列方向と垂直に配列されることを特徴とする請求項１記載のホログラムレーザ。
【請求項７】
第１波長の光Ｌ１を光ディスクに向けて放射するための第１光源と、
第１波長と異なる第２波長の光Ｌ２を光ディスクに向けて放射するための第２光源と、
光ディスクで反射した光Ｌ１および光Ｌ２を分離するための波長分離素子と、
波長分離素子で分離された光Ｌ１を集光するための第１ホログラム素子と、
波長分離素子で分離された光Ｌ２を集光するための第２ホログラム素子と、
第１ホログラム素子で集光された光Ｌ１および第２ホログラム素子で集光された光Ｌ２を受光するための受光素子とを備え、
第２ホログラム素子、第１ログラム素子および波長分離素子は、第１および第２光源から光ディスクに向って光Ｌ１および光Ｌ２が放射される方向にこの順序で配置され、
第１または第２光源から光ディスクに向けて放射される光Ｌ１または光Ｌ２の光軸に対して垂直な１仮想平面にそれぞれ投影される受光素子と、第１および第２ホログラム素子の０次回折光の焦点位置と、第１および第２光源とにおいて、前記１仮想平面上で受光素子は、第１および第２ホログラム素子の０次回折光の焦点位置と第１および第２光源との間に位置するように配置され、
第１光源、第２光源、波長分離素子、第１ホログラム素子、第２ホログラム素子は、単一部品に一体化されていることを特徴とするホログラムレーザ。
【請求項８】
第１波長の光Ｌ１を光ディスクに向けて放射するための第１光源と、
第１波長と異なる第２波長の光Ｌ２を光ディスクに向けて放射するための第２光源と、
光ディスクで反射した光Ｌ１および光Ｌ２をそれぞれ分離するための第１および第２波長分離素子と、
第１波長分離素子で分離された光Ｌ１を集光するための第１ホログラム素子と、
第２波長分離素子で分離された光Ｌ２を集光するための第２ホログラム素子と、
第１ホログラム素子で集光された光Ｌ１および第２ホログラム素子で集光された光Ｌ２を受光するための受光素子とを備え、
第１ホログラム素子、第１波長分離素子、第２ホログラム素子および第２波長分離素子は、第１および第２光源から光ディスクに向って光Ｌ１および光Ｌ２が放射される方向にこの順序で配置され、
受光素子は、第１ホログラム素子の０次回折光の焦点位置と第２ホログラム素子の０次回折光の焦点位置との間に配置され、
第１光源、第２光源、第１波長分離素子、第２波長分離素子、第１ホログラム素子、第２ホログラム素子は、単一部品に一体化されていることを特徴とするホログラムレーザ。
【請求項９】
前記第１および第２ホログラム素子にそれぞれ形成されるホログラムは、
前記光Ｌ１および前記光Ｌ２が第１および第２光源から光ディスクまでの間で形成する光路を外れて配置されることを特徴とする請求項７または８記載のホログラムレーザ。
【請求項１０】
前記光Ｌ１および光Ｌ２は、それぞれ異なる波長を有し、
前記波長分離素子は、光Ｌ１および光Ｌ２のいずれをも波長分離することを特徴とする請求項７記載のホログラムレーザ。
【請求項１１】
前記光Ｌ１および光Ｌ２は、それぞれ異なる波長を有し、
前記第１波長分離素子は光Ｌ１のみを波長分離し、第２波長分離素子は光Ｌ２のみを波長分離することを特徴とする請求項８記載のホログラムレーザ。
【請求項１２】
前記第１ホログラム素子に形成されるホログラムと前記第２ホログラム素子に形成されるホログラムとは、
第１ホログラム素子に形成されるホログラムによって回折される光Ｌ１のプラス１次回折光が第２ホログラム素子に形成されるホログラムを通過しないように配置されることを特徴とする請求項７記載のホログラムレーザ。
【請求項１３】
前記第１ホログラム素子に形成されるホログラムと前記第２ホログラム素子に形成されるホログラムとは、
光Ｌ２のすべてが第１ホログラム素子に形成されるホログラムを通過して第２ホログラム素子に形成されるホログラムに入射するように配置されることを特徴とする請求項７記載のホログラムレーザ。
【請求項１４】
前記第１ホログラム素子に形成されるホログラムと前記第２ホログラム素子に形成されるホログラムとは、
第１ホログラム素子に形成されるホログラムを通過する光Ｌ２のすべてが第２ホログラム素子に形成されるホログラムを通過するように配置され、
前記第２ホログラム素子に形成されるホログラムと前記受光素子とは、
第２ホログラム素子に形成されるホログラムによって回折されるプラスおよびマイナス１次回折光のいずれもが受光素子に入射しないように配置されることを特徴とする請求項７記載のホログラムレーザ。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれかに記載のホログラムレーザと、
ホログラムレーザから放射される光を光ディスクに導いて、光ディスクからの反射光をホログラムレーザに導くための光学系とを備えることを特徴とする光ピックアップ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）、ＤＶＤ−Ｒ等の光ディスクの信号読取用光源として使用され、複数の読取波長に対応できるホログラムレーザおよび光ピックアップに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＤファミリーと呼ばれる光ディスクは、発光波長７８０ｎｍの半導体レーザ素子を用いて信号の読取りまたは書込みが行われる。一方、ＤＶＤファミリーと呼ばれる光ディスクは、信号記録密度を向上するため、発光波長６３０ｎｍ〜６９０ｎｍの半導体レーザ素子を用いて信号の読取りまたは書込みが行われる。
【０００３】
こうしたＣＤファミリーおよびＤＶＤファミリーの光ディスクを同じ光ディスク装置で読取りまたは書込みを行う場合、発光波長の異なる複数の半導体レーザ素子が装置内に設けられる。
【０００４】
図１３は、従来の光ピックアップの一例を示す構成図である。この光ピックアップは、単一パッケージ内に異なる２波長の光を放射する半導体レーザ１と、半導体レーザ１からの読取光を光ディスクＭに導いて、光ディスクＭからの反射光を後述のフォトダイオード５に導くための光学系と、該反射光を受光して信号読取りを行うためのフォトダイオード５などで構成される。
【０００５】
光学系は、半導体レーザ１からの読取光を反射し、光ディスクＭからの反射光を通過させるハーフミラー１０と、２波長の読取光光軸を合わせるためのプリズム１１と、読取光を集光するためのコリメートレンズ１２と、光軸を折曲げるための全反射ミラー１３と、読取光を光ディスクＭに集光し、光ディスクＭからの反射光を集光する対物レンズ１４などで構成される。
【０００６】
半導体レーザ１の窓には、２波長の読取光のうち一方を３本のビームに変換するための回折格子２が設けられる。
【０００７】
図１４は、従来の光ピックアップの他の例を示す構成図である。この光ピックアップは、読取光を放射し、光ディスクＭからの反射光を受光するホログラムレーザ３と、ホログラムレーザ３からの読取光を光ディスクＭに導いて、光ディスクＭからの反射光をホログラムレーザ３に導くための光学系などで構成される。
【０００８】
ホログラムレーザ３には、単一波長の読取光を放射する半導体レーザと、信号読取りを行うフォトダイオードなどが内蔵される。
【０００９】
光学系は、コリメートレンズ１２、全反射ミラー１３、対物レンズ１４などで構成される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図１３の構成では、２波長の読取光を光ディスクＭに導いて、光ディスクＭからの反射光を単一のフォトダイオード５に戻すため、光軸調整用のプリズム１１など、光学部品点数が増加する。その結果、光学部品の位置調整部分が増加して、組立作業時の調整が困難になる。また、光ピックアップが大型化してしまい、光ディスク装置の薄型化、軽量化が困難になる。
【００１１】
図１４の構成では、単一の読取波長に限られるため、異なるファミリーの光ディスクの読取りに対応できない。複数の読取波長に対応するには、同じ構成で読取波長が異なる２つの光ピックアップを用意する必要がある。
【００１２】
また、同一のホログラムレーザの中に２波長の半導体レーザおよびフォトダイオードを内蔵した場合、２つの異なる位置から放射される光を同一のフォトダイオードの受光面に戻すことになり、光学部品の寸法精度、組立精度が厳しくなる。
【００１３】
半導体レーザ素子の発振波長は、温度、光出力強度等によって変化するため、複数の読取波長が独立に変動した場合を考慮する必要がある。ホログラムは波長が変化すると回折角も変化し、格子間隔が一定であれば波長が短いほど回折角が小さくなる。
【００１４】
読取対象となる光ディスクが１種類に限られ、半導体レーザ素子が１つであれば、波長変動によってホログラムの回折角が変化する方向に沿ってフォトダイオードの受光分割線を配置すれば、波長変動の影響を回避できる。
【００１５】
しかし、読取波長が異なる複数種の光ディスクに対応する場合、２つの半導体レーザ素子が存在するため、波長変動によってホログラムの回折角が変化する方向に沿ってフォトダイオードの受光分割線を配置したとしても、２つの反射光がともに受光分割線上に入射するとは限らない。
【００１６】
同一チップに２つの発光点を有する２波長の半導体レーザ素子を使用する場合、発光点が隣接しているため、同一の受光素子で受光することは困難である。これは、ホログラム素子は、同一の回折格子を用いると、波長によって回折角が決まるという特性を有するため、発光点が隣接していると、回折角が異なる光を同一点に集光させることが難しいためである。たとえば、レーザ発光点と回折格子との距離が約２〜３ｍｍ、回折格子と受光素子の受光面までの距離が約１ｍｍの場合、レーザ発光点のサイズが約１５０〜２５０μｍであれば同一点に集光可能であるが、レーザ発光点のサイズが数μｍから数十μｍの場合には、受光面でのスポット径が逆に約１５０〜２５０μｍとなり、同一の受光素子には集光できない。
【００１７】
さらに、レーザ発光点が光学系の光軸から離れていると、レンズを通過する際に収差が生じてしまい、光ピックアップ特性に悪影響を及ぼす。
【００１８】
本発明の目的は、読取波長が異なる複数種の光ディスクに対する読取りまたは書込みが可能で、装置の小型化が図られるホログラムレーザおよび光ピックアップを提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１波長の光Ｌ１を光ディスクに向けて放射するための第１光源と、
第１波長と異なる第２波長の光Ｌ２を光ディスクに向けて放射するための第２光源と、
光ディスクで反射した光Ｌ１および光Ｌ２を分離するための波長分離素子と、
波長分離素子で分離された光Ｌ１を集光するための第１ホログラム素子と、
波長分離素子で分離された光Ｌ２を集光するための第２ホログラム素子と、
第１ホログラム素子で集光された光Ｌ１および第２ホログラム素子で集光された光Ｌ２を受光するための受光素子とを備え、
第１ホログラム素子および第２ホログラム素子は、複数の領域に区分された複数の小間格子を有し、同一ホログラム素子での小間格子の格子ピッチは互いに略等しくなるように形成され、
第１光源、第２光源、波長分離素子、第１ホログラム素子、第２ホログラム素子は、単一部品に一体化され、
受光素子は、第１ホログラム素子および第２ホログラム素子の小間格子でそれぞれ回折した光を受光するための複数の受光領域を有して、第１ホログラム素子の０次回折光の焦点位置と第２ホログラム素子の０次回折光の焦点位置との間に配置され、
受光素子の第１の受光領域は、ＣＤのＲＦ信号を含む回折光およびＤＶＤのＲＦ信号を含む回折光を検出し、
受光素子の第２の受光領域は、各回折方向に沿った２つの平行四辺形が交差した形状で、一方の平行四辺形の四隅のうちの１つが他方の平行四辺形の内部に含まれる形状を有して、ＣＤのＲＦ信号を含む回折光およびＤＶＤの位相差信号を含む回折光を検出することを特徴とするホログラムレーザである。
【００２０】
本発明に従えば、第１波長の光Ｌ１または第２波長の光Ｌ２を光ディスクに向けて発生し、光ディスクで反射した光Ｌ１，光Ｌ２を共通の受光素子で検出することによって、読取波長が異なる複数種の光ディスクに対する読取りまたは書込みが可能になる。また、受光素子を共用することによって、部品点数の削減、光ピックアップの小型化が図られる。さらに、同一ホログラム素子での小間格子の格子ピッチを互いに略等しくすることによって、各小間格子での回折効率が一致するため、読取動作が安定化し、しかもホログラム素子の製造が容易になるため製造コストを低減できる。
【００２１】
また、受光素子を各０次回折光の焦点位置の間に配置することによって、受光素子をコンパクトに配置でき、光ピックアップの小型化が図られる。また受光素子は、第１および第２の受光領域を有し、高周波成分を含むＲＦ信号や位相差信号を検出するための受光領域を共用することによって、高速対応の受光領域の数を低減できるので、受光素子の簡素化が図られる。さらに第２の受光領域は、２つの平行四辺形が交差し、一方の平行四辺形の四隅のうちの１つが他方の平行四辺形の内部に含まれる形状を有し、２つの回折光を受光しつつ、受光領域の受光面積および周辺長ができる限り低減化されるので、受光領域の高速応答化が図られる。
【００２２】
また、第１光源、第２光源、波長分離素子、第１ホログラム素子、第２ホログラム素子を単一部品に一体化することによって、部品取扱いが容易になり、光ピックアップの組立や位置調整における工数、コストを低減できる。
【００２３】
また本発明は、第１ホログラム素子および第２ホログラム素子の回折方向は、第１ホログラム素子および第２ホログラム素子の配列方向と略平行であることを特徴とする。
【００２４】
本発明に従えば、第１ホログラム素子および第２ホログラム素子の回折方向と配列方向とを略平行に設定することによって、部品配置空間の薄型化が図られる。
【００２５】
また本発明は、第１光源および第２光源の配列方向は、第１ホログラム素子および第２ホログラム素子の配列方向と略平行であることを特徴とする。
【００２６】
本発明に従えば、第１光源および第２光源の配列方向と第１ホログラム素子および第２ホログラム素子の配列方向とを略平行に設定することによって、部品配置空間の薄型化が図られる。
【００２７】
また本発明は、第１ホログラム素子および第２ホログラム素子の格子ピッチは互いに略等しいことを特徴とする。
【００２８】
本発明に従えば、第１ホログラム素子および第２ホログラム素子の格子ピッチを互いに略等しくすることによって、各ホログラム素子での回折効率が一致するため、光Ｌ１および光Ｌ２を用いた読取動作が安定化し、しかもホログラム素子の製造が容易になるため製造コストを低減できる。
【００３１】
また本発明は、受光素子は、光Ｌ１および光Ｌ２のうち長波長の光を集光するホログラム素子の０次回折光の焦点位置より短波長の光を集光するホログラム素子の０次回折光の焦点位置の近くに配置されることを特徴とする。
【００３２】
本発明に従えば、受光素子を短波長用ホログラム素子の０次回折光の焦点位置の近くに配置することによって、各ホログラム素子の格子ピッチを揃えることができるため、ホログラム素子の加工精度を緩和できる。
【００３７】
また本発明は、複数の受光領域は、第１ホログラム素子および第２ホログラム素子の配列方向と垂直に配列されることを特徴とする。
【００３８】
本発明に従えば、光ディスクで反射した光Ｌ２が第１ホログラム素子に入射すると正規の受光領域から外れて焦点を結び、また光ディスクで反射した光Ｌ１が第２ホログラム素子に入射すると正規の受光領域から外れて焦点を結ぶ。したがって、分離不良に伴う不要光が正規の受光領域に入射することを防止できる。
【００３９】
また本発明は、第１波長の光Ｌ１を光ディスクに向けて放射するための第１光源と、
第１波長と異なる第２波長の光Ｌ２を光ディスクに向けて放射するための第２光源と、
光ディスクで反射した光Ｌ１および光Ｌ２を分離するための波長分離素子と、
波長分離素子で分離された光Ｌ１を集光するための第１ホログラム素子と、
波長分離素子で分離された光Ｌ２を集光するための第２ホログラム素子と、
第１ホログラム素子で集光された光Ｌ１および第２ホログラム素子で集光された光Ｌ２を受光するための受光素子とを備え、
第２ホログラム素子、第１ホログラム素子および波長分離素子は、第１および第２光源から光ディスクに向って光Ｌ１および光Ｌ２が放射される方向にこの順序で配置され、
第１または第２光源から光ディスクに向けて放射される光Ｌ１または光Ｌ２の光軸に対して垂直な１仮想平面にそれぞれ投影される受光素子と、第１および第２ホログラム素子の０次回折光の焦点位置と、第１および第２光源とにおいて、前記１仮想平面上で受光素子は、第１および第２ホログラム素子の０次回折光の焦点位置と第１および第２光源との間に位置するように配置され、
第１光源、第２光源、波長分離素子、第１ホログラム素子、第２ホログラム素子は、単一部品に一体化されていることを特徴とするホログラムレーザである。
【００４０】
本発明に従えば、受光素子と波長分離素子とを光Ｌ１と光Ｌ２とで共用することによって、部品点数を削減し、光ピックアップの小型化を可能にする。また光Ｌ１と光Ｌ２とに対して第１および第２ホログラム素子がそれぞれ設けられ、第１ホログラム素子と第２ホログラム素子とは、重ね合さるように配置されて、波長がそれぞれ異なる光Ｌ１および光Ｌ２の光軸および／または光路を、個別に調整することができるので、高い組立て精度を必要とせず装置の生産効率向上に寄与することができる。
【００４１】
また本発明は、第１波長の光Ｌ１を光ディスクに向けて放射するための第１光源と、
第１波長と異なる第２波長の光Ｌ２を光ディスクに向けて放射するための第２光源と、
光ディスクで反射した光Ｌ１および光Ｌ２をそれぞれ分離するための第１および第２波長分離素子と、
第１波長分離素子で分離された光Ｌ１を集光するための第１ホログラム素子と、
第２波長分離素子で分離された光Ｌ２を集光するための第２ホログラム素子と、
第１ホログラム素子で集光された光Ｌ１および第２ホログラム素子で集光された光Ｌ２を受光するための受光素子とを備え、
第１ホログラム素子、第１波長分離素子、第２ホログラム素子および第２波長分離素子は、第１および第２光源から光ディスクに向って光Ｌ１および光Ｌ２が放射される方向にこの順序で配置され、
受光素子は、第１ホログラム素子の０次回折光の焦点位置と第２ホログラム素子の０次回折光の焦点位置との間に配置され、
第１光源、第２光源、第１波長分離素子、第２波長分離素子、第１ホログラム素子、第２ホログラム素子は、単一部品に一体化されていることを特徴とするホログラムレーザである。
【００４２】
本発明に従えば、光Ｌ１と光Ｌ２とに対して、第１および第２ホログラム素子と、第１および第２波長分離素子とがそれぞれ設けられ、第１ホログラム素子、第１波長分離素子、第２ホログラム素子および第２波長分離素子は、この順序で重ね合さるように配置されて、波長がそれぞれ異なる光Ｌ１および光Ｌ２の光軸および／または光路を、個別に調整することができるので、高い組立て精度を必要とせず装置の生産効率向上に寄与することができる。
【００４３】
また本発明は、前記第１および第２ホログラム素子にそれぞれ形成されるホログラムは、
前記光Ｌ１および前記光Ｌ２が第１および第２光源から光ディスクまでの間で形成する光路を外れて配置されることを特徴とする。
【００４４】
本発明に従えば、光Ｌ１および光Ｌ２が、第１および第２光源から放射されて光ディスクに達するまでの間にホログラムを通過することがない。このことによって、光Ｌ１および光Ｌ２は、回折光の発生による光量損失を生じることがないので、光ディスクに対して高い光強度で情報の書込みまたは読取りを行うことが可能になる。
【００４５】
また本発明は、前記光Ｌ１および光Ｌ２は、それぞれ異なる波長を有し、
前記波長分離素子は、光Ｌ１および光Ｌ２のいずれをも波長分離することを特徴とする。
【００４６】
本発明に従えば、それぞれ異なる波長を有する光Ｌ１および光Ｌ２の両者を、１つの波長分離素子を共用することによって波長分離するので、部品配置空間の薄型化が図られる。
【００４７】
また本発明は、前記光Ｌ１および光Ｌ２は、それぞれ異なる波長を有し、
前記第１波長分離素子は光Ｌ１のみを波長分離し、第２波長分離素子は光Ｌ２のみを波長分離することを特徴とする。
【００４８】
本発明に従えば、それぞれ異なる波長を有する光Ｌ１および光Ｌ２を、第１および第２波長分離素子によってそれぞれ波長分離するので、各波長の光を個別に調整することができ、装置の組立てが容易になる。
【００４９】
また本発明は、前記第１ホログラム素子に形成されるホログラムと前記第２ホログラム素子に形成されるホログラムとは、
第１ホログラム素子に形成されるホログラムによって回折される光Ｌ１のプラス（以後、＋と表記する）１次回折光が第２ホログラム素子に形成されるホログラムを通過しないように配置されることを特徴とする。
【００５０】
本発明に従えば、第１ホログラム素子に形成されるホログラムで回折される光Ｌ１の＋１次回折光が第２ホログラム素子に形成されるホログラムを通過しないように、第１ホログラム素子に形成されるホログラムと第２ホログラム素子に形成されるホログラムとの配置を定めることによって、受光素子による光ディスクの情報記録面からの読取信号検出に対する＋１次回折光の悪影響を回避することができる。
【００５１】
また本発明は、前記第１ホログラム素子に形成されるホログラムと前記第２ホログラム素子に形成されるホログラムとは、
光Ｌ２のすべてが第１ホログラム素子に形成されるホログラムを通過して第２ホログラム素子に形成されるホログラムに入射するように配置されることを特徴とする。
【００５２】
本発明に従えば、光Ｌ２のすべてが第１ホログラム素子に形成されるホログラムを通過して第２ホログラム素子に形成されるホログラムに入射するので、第１ホログラム素子に形成されるホログラムを通過する光と通過しない光のように光量の異なる光が第２ホログラム素子に形成されるホログラムに入射することが無い。したがって、第２ホログラム素子に形成されるホログラムによる光Ｌ２の回折光の光強度分布にむらの生じることがなく、受光素子による光ディスクの情報記録面からの読取信号検出精度が向上する。
【００５３】
また本発明は、前記第１ホログラム素子に形成されるホログラムと前記第２ホログラム素子に形成されるホログラムとは、
第１ホログラム素子の形成されるホログラムを通過する光Ｌ２のすべてが第２ホログラム素子に形成されるホログラムを通過するように配置され、
前記第２ホログラム素子に形成されるホログラムと前記受光素子とは、
第２ホログラム素子に形成されるホログラムによって回折されるプラスおよびマイナス１次回折光のいずれもが受光素子に入射しないように配置されることを特徴とする。
【００５４】
本発明に従えば、第１ホログラム素子に形成されるホログラムを通過する光Ｌ２のすべてが第２ホログラム素子に形成されるホログラムを通過し、第２ホログラム素子に形成されるホログラムで回折される光Ｌ２のプラスおよびマイナス（以後、±と表記する）１次回折光のいずれもが受光素子に入射しないように、第１ホログラム素子に形成されるホログラム、第２ホログラム素子に形成されるホログラムおよび受光素子が配置されるので、受光素子による光ディスクの情報記録面からの読取信号検出に対する±１次回折光の悪影響を回避し、読取信号検出精度を向上することができる。
【００５５】
また本発明は、上記のホログラムレーザと、
ホログラムレーザから放射される光を光ディスクに導いて、光ディスクからの反射光をホログラムレーザに導くための光学系とを備えることを特徴とする光ピックアップである。
【００５６】
本発明に従えば、単一の光ピックアップだけで、読取波長が異なる複数種の光ディスクに対する読取りまたは書込みが可能になり、しかも装置の小型化、製造コストの低減が図られる。
【００５７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る実施の一形態であるホログラムレーザ１００の構成を簡略化して示す部分破断斜視図であり、図２は図１に示すホログラムレーザ１００の内部構成を示す断面図である。
【００５８】
ホログラムレーザ１００は、天板３５にガラス窓３３を有するパッケージ３０と、パッケージ３０の内部に収納された２つの半導体レーザ素子４１，４２および信号検出用のフォトダイオード４４と、ガラス窓３３の上に近接または密着して配置されるホログラム素子５０と、ホログラム素子５０の上に近接または密着して配置される波長分離素子６０などで構成され、単一部品として一体化される。
【００５９】
パッケージ３０は、たとえば小判型の内部収納空間を有し、底板３６の外面から延出する複数の接続端子３１と、内部収納空間を外部から遮断するキャップ３２と、キャップ３２の天板３５開口に固定されたガラス窓３３と、底板３６の内面に設けられた放熱台３４などで構成される。放熱台３４の上には、半導体レーザ素子４１，４２およびフォトダイオード４４が搭載される。
【００６０】
半導体レーザ素子４１は、たとえば発光波長６５０ｎｍの赤色レーザ光である光Ｌ１を放射して、ＤＶＤの読取光として使用される。半導体レーザ素子４２は、半導体レーザ素子４１に近接して配置され、たとえば発光波長７８０ｎｍの赤外レーザ光である光Ｌ２を放射して、ＣＤの読取光として使用される。
【００６１】
ホログラム素子５０は、直方体状の透明材料で構成され、ガラス窓３３側の下面には、レーザ光を回折して３本の光ビームを発生する回折格子５３が形成される。３本の光ビームは、光ディスクのトラッキング信号を検出するために使用され、回折格子５３は、たとえばＣＤの読取波長７８０ｎｍに最適化された回折特性を有する。
【００６２】
ホログラム素子５０の上面には、光ディスクで反射した波長６５０ｎｍの光を回折してフォトダイオード４４の受光面に集光するためのホログラム５１と、光ディスクで反射した波長７８０ｎｍの光を回折してフォトダイオード４４の受光面に集光するためのホログラム５２とが所定距離隔てて形成される。
【００６３】
このようにホログラム素子５０に回折格子５３およびホログラム５１，５２を一体的に形成することによって、光学部品点数を削減できる。
【００６４】
フォトダイオード４４は、２つのホログラム５１，５２の配列方向およびレーザ光の光軸を含む面内（図２の紙面）に配置され、光軸に沿って観察したときホログラム５１，５２の間に位置し、ホログラム５１の０次回折光の焦点位置とホログラム５２の０次回折光の焦点位置との間に配置される。こうした位置関係によって、異なる波長の光を同じ受光位置に導くことができる。
【００６５】
ホログラム５１，５２は、回折格子と同じ原理で光を回折し、回折格子ピッチは回折角によって決まる。回折格子ピッチが小さくなるほど高い加工精度が要求されるため、回折格子ピッチは大きい方が好ましい。
【００６６】
フォトダイオード４４がホログラム５１，５２の間から外れた場合、フォトダイオード４４から遠い方のホログラムでの回折角が大きくなり、その結果、当該ホログラムの回折格子ピッチを小さくする必要がある。
【００６７】
本発明では、フォトダイオード４４がホログラム５１，５２の間に配置し、ホログラム５１のホログラム５２寄りに回折した光を受光し、ホログラム５２のホログラム５１寄りに回折した光を受光しているため、回折格子ピッチが小さくならずに済み、加工精度を緩和でき、しかもパッケージ３０の小型化に資する。
【００６８】
半導体レーザ素子４１からの赤色レーザ光、半導体レーザ素子４２からの赤外レーザ光および光ディスクで反射してフォトダイオード４４に到達する反射光は、パッケージ３０のガラス窓３３を通過する。ホログラム素子５０とガラス窓３３との隙間空間は、結露防止のために、乾燥空気等を封入して密閉するか、あるいは外部と通気する。なお、ホログラム素子５０をキャップ３２の天板開口に直接固定して、ガラス窓３３を省略しても構わない。
【００６９】
パッケージ３０は、回折格子５３で回折した３本の光ビームのトラッキング位置調整を行うために、レーザ光の光軸回りで回転調整可能なように光ピックアップに搭載される。また、光ピックアップの厚さ寸法を小さくするため、パッケージ３０は円形型よりも小判型が好ましい。そのため、半導体レーザ素子４１，４２、ホログラム５１，５２および波長分離素子６０は、小判型パッケージの長手方向に沿って配置することが好ましい。
【００７０】
波長分離素子６０は、ホログラム素子５０の上に搭載され、光ディスクからの反射光のうち波長７８０ｎｍの反射光と波長６５０ｎｍの反射光とを分離する分離フィルタ６１と、分離フィルタ６１で分離された一方の反射光、たとえば波長６５０ｎｍの反射光を下方に反射する反射ミラー６２などで構成され、分離フィルタ６１および反射ミラー６２は単一の光学部品として一体形成される。また、図２に示すように、必要に応じてカバーガラス６３が設けられる。
【００７１】
分離フィルタ６１には、a)偏光方向の違いで分離する偏光プリズム方式と、b)波長の違いで分離する波長選択フィルタ方式、がある。偏光プリズム方式を使用した場合、たとえば波長７８０ｎｍの反射光はＴＥモードで分離フィルタ６１を通過し、波長６５０ｎｍの反射光はＴＭモードで反射する特性を付与できる。波長選択フィルタ方式を使用した場合、たとえば波長７８０ｎｍの反射光は分離フィルタ６１を通過し、波長６５０ｎｍの反射光は反射する特性を付与できる。
【００７２】
反射ミラー６２で反射した波長６５０ｎｍの反射光はホログラム５１によって回折して、主にマイナス（以後、−と表記する）１次回折光、０次回折光、＋１次回折光に変換され、そのうち−１次回折光をフォトダイオード４４に入射させる。なお、０次回折光、＋１次回折光は使用しない。
【００７３】
分離フィルタ６１を通過した波長７８０ｎｍの反射光はホログラム５２によって回折して、主に−１次回折光、０次回折光、＋１次回折光に変換され、そのうち＋１次回折光をフォトダイオード４４に入射させる。
【００７４】
図３は、ホログラム５１，５２およびフォトダイオード４４の光学的関係を示す説明図である。ＤＶＤ用のホログラム５１は、半円状の小間格子と、２つの４分の１円状の小間格子とに３分割され、各小間格子の回折方向（格子溝の直交方向）は互いに異なるように設定される。ＣＤ用のホログラム５２は、２つの半円状の小間格子に２分割され、各小間格子の回折方向（格子溝の直交方向）は互いに異なるように設定される。
【００７５】
小間格子の性能として、０次回折光および±１次回折光の回折効率およびこれらの比が重要になる。小間格子の格子ピッチは全て等しいことが好ましく、これによって各小間格子の回折効率が一致し、特に回折効率の比を一定にできる。また、ホログラム５１，５２の格子ピッチについても、回折効率が一致する点や製造コストを低減できる点で、互いに等しいことが好ましい。
【００７６】
ホログラム５１，５２の配列方向は、半導体レーザ素子４１，４２の配列方向と平行に設定することによって、パッケージ３０の小型化、簡素化が図られる。
【００７７】
ホログラム５１の小間格子で回折した−１次回折光およびホログラム５２の小間格子で回折した＋１次回折光は、フォトダイオード４４の同一位置に到達する。一方、分離フィルタ６１の製造ばらつきに起因して、波長６５０ｎｍの反射光と波長７８０ｎｍの反射光との分離が完全でない場合、波長６５０ｎｍの反射光の一部がホログラム５２に入射したり、波長７８０ｎｍの反射光の一部がホログラム５１に入射すると、本来の焦点位置から回折方向に沿ってシフトしてしまう。この対策として、フォトダイオード４４の受光領域をホログラム５１，５２の配列方向と垂直に配列することによって、分離不良に伴う不要光が正規の受光領域に入射することを防止できる。たとえば、波長７８０ｎｍの反射光がホログラム５１に入射すると、回折角が大きくなって、正規の受光領域から外れてホログラム５２寄りに焦点を結ぶようになる。また、波長６５０ｎｍの反射光がホログラム５２に入射すると、回折角が小さくなって、正規の受光領域から外れてホログラム５１寄りに焦点を結ぶ。
【００７８】
フォトダイオード４４は、ホログラム５１，５２の間であって、両者の中点よりホログラム５１寄りに配置される。ホログラム５１，５２の格子ピッチが全て等しい場合、短波長の光ほど回折角が小さくなり、波長６５０ｎｍの回折角は波長７８０ｎｍより回折角が小さくなる。したがって、両者の回折角の違いを考慮してホログラム５１，５２の間の距離を按分することによって、両者の焦点が一致する位置を決定でき、その位置にフォトダイオード４４を配置する。
【００７９】
図３に示すように、フォトダイオード４４の各受光領域Ｓ１〜Ｓ１０は、細長い形状を有し、その長手方向は対応した小間格子の回折方向と平行に設定される。受光領域の長手寸法は、光源の波長変動に起因した焦点位置シフトを許容でき、かつ受光領域の静電容量があまり大きくならない長さに設定する。なお図３において、黒半円はＣＤの反射スポット、白抜き半円および白抜き４分の１円はＤＶＤの反射スポットを示す。
【００８０】
各受光領域Ｓ１〜Ｓ１０は、ＣＤ読取時およびＤＶＤ読取時のフォーカス誤差信号、ＲＦ信号、トラック誤差信号を生成するために選択的に使用され、ＣＤ読取時およびＤＶＤ読取時において同一の役割を持つ信号光を受ける。たとえば、ＣＤ読取時のＲＦ信号を取得するための受光領域と、ＤＶＤ読取時のＲＦ信号および位相差信号を取得するための受光領域とは高速な応答特性が要求され、図３の受光領域Ｓ６，Ｓ７はＣＤのＲＦ信号およびＤＶＤのＲＦ信号を検出し、受光領域Ｓ２はＣＤのＲＦ信号およびＤＶＤのＲＦ信号と位相差信号の一方を検出する。ＤＶＤのＲＦ信号と位相差信号の他方は、受光領域Ｓ１０によって検出される。
【００８１】
受光領域Ｓ１，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ９は、ＣＤのトラック誤差信号を検出するもので、それほど高い応答速度は要求されない。受光領域Ｓ５，Ｓ８は、ＤＶＤの２層ディスクによるＦＥＳ信号への迷光をキャンセルするためのもので、信号再生中は光が入射せず、高い応答速度は要求されない。
【００８２】
受光領域Ｓ２は、ホログラム５１，５２の各小間格子からの回折光を検出するもので、各回折光の中心軸が異なるため、２つの平行四辺形が交差した形状を有する。受光領域Ｓ２の応答速度を高めるには、受光面積および受光領域の周辺長をできる限り小さくすることが好ましい。受光面積を低減化するために、平行四辺形状を持つ２つの受光領域をそのまま重ねた形状としている。また、周辺長を低減化するために、一方の平行四辺形の四隅のうちの１つが他方の平行四辺形の内部に含まれる形状としている。
【００８３】
図４は、本発明に係る光ピックアップの一実施形態を示す構成図である。光ピックアップは、上述したホログラムレーザ１００と、ホログラムレーザ１００からの読取光をＣＤやＤＶＤ等の光ディスクに導いて、光ディスクからの反射光をホログラムレーザ１００に導くための光学系などで構成される。
【００８４】
光学系は、コリメートレンズ１１０と、波長選択アパーチャ１２０と、対物レンズ１５０などで構成される。コリメートレンズ１１０は、ホログラムレーザ１００からのＣＤ読取光およびＤＶＤ読取光を略平行光にしたり、光ディスクからのＣＤ反射光およびＤＶＤ反射光をホログラムレーザ１００に向けて集光する。
【００８５】
波長選択アパーチャ１２０は、波長に応じて開口寸法が異なる光通過領域を有するもので、各開口寸法は波長６５０ｎｍの光Ｌ１と波長７８０ｎｍの光Ｌ２に最適化して迷光を防止する。
【００８６】
対物レンズ１５０は、ＣＤ読取光およびＤＶＤ読取光を光ディスクの記録面に集光したり、光ディスクからのＣＤ反射光およびＤＶＤ反射光を集光する。
【００８７】
図５は、本発明に係る光ピックアップの他の実施形態を示す構成図である。光ピックアップは、上述したホログラムレーザ１００と、ホログラムレーザ１００からの読取光をＣＤやＤＶＤ等の光ディスクに導いて、光ディスクからの反射光をホログラムレーザ１００に導くための光学系などで構成される。光学系は、図４と同様なコリメートレンズ１１０と、立上げミラー１３０と、図４と同様な対物レンズ１５０などで構成される。
【００８８】
この構成は、ホログラムレーザ１００に小判型パッケージを使用し、ホログラム回折方向を小判型パッケージの弦方向と平行に設定し、立上げミラー１３０を用いて光軸を９０度曲げることによって、装置全体の薄型化を実現している。
【００８９】
次に光ディスクの信号読取動作について説明する。光ディスクとしてＤＶＤをセットした場合、半導体レーザ素子４１がオンになって波長６５０ｎｍのＤＶＤ読取光が放射し、光ピックアップの光学系を通過して、ＤＶＤの記録面に集光される。ＤＶＤ反射光は、記録ピットの有無に応じて強度が変化するとともに、再び光ピックアップの光学系を通過して、ホログラムレーザ１００の波長分離素子６０に入射し、分離フィルタ６１で反射し、反射ミラー６２で反射し、ホログラム５１によって回折してフォトダイオード４４の受光面に集光する。
【００９０】
一方、光ディスクとしてＣＤをセットした場合、半導体レーザ素子４２がオンになって波長７８０ｎｍのＣＤ読取光が放射し、光ピックアップの光学系を通過して、ＣＤの記録面に集光される。ＣＤ反射光は、記録ピットの有無に応じて強度が変化するとともに、再び光ピックアップの光学系を通過して、ホログラムレーザ１００の波長分離素子６０に入射し、分離フィルタ６１を通過し、ホログラム５２によって回折してフォトダイオード４４の受光面に集光する。
【００９１】
ＤＶＤ反射光およびＣＤ反射光は、ホログラム５１，５２の各小間格子によって回折して、図３に示すような複数の受光領域Ｓ１〜Ｓ１０に到達する。各受光領域の検出信号は、ＣＤ読取時およびＤＶＤ読取時のフォーカス誤差信号、ＲＦ信号、トラック誤差信号を生成するために選択的に使用される。たとえば、ＣＤ読取時およびＤＶＤ読取時のフォーカス誤差信号はナイフエッジ法やスポットサイズ法などで生成でき、ＣＤ読取時のトラック誤差信号は回折格子５３を用いた３ビーム法やＤＰＰ法などで生成でき、ＤＶＤ読取時のトラック誤差信号は位相差法（ＤＰＤ法）などで生成できる。
【００９２】
図６は、半導体レーザ素子４１，４２の配置例を示す断面図である。図６（ａ）はＳｉ、ＳｉＣ等から成る同一基板（ステムやサブマウント）の上に２つのレーザチップを別個に固定して、半導体レーザ素子４１，４２を配置した例を示す。この構成は、レーザチップの種類を任意に選択可能になるため、たとえば波長６５０ｎｍの半導体レーザ素子４１は信号再生専用として低出力（７ｍＷ程度）レーザで構成し、波長７８０ｎｍの半導体レーザ素子４２は信号再生および信号書込用として高出力（３０ｍＷ以上）レーザで構成できる。
【００９３】
図６（ｂ）は２つのレーザチップを縦に積み上げた構成である。図６（ｃ）は２つのレーザチップを同一基板上に並列に集積化し、発光点間隔を１００μｍ程度に設定した構成である。図６（ｄ）は２つのレーザチップを同一基板上に斜めに集積化し、発光点間隔を２０μｍ程度に設定した構成である。
【００９４】
図６（ｂ）〜図６（ｄ）はＧａＡｓ等から成る同一基板の上に２つのレーザチップを一体的に形成しているため、レーザ発光点がフォトマスク等で高精度で位置決め可能であり、発光点の間隔は数μｍ程度のばらつきに抑えることができるため、ホログラムレーザ１００の組立て精度を向上できる。
【００９５】
図７は本発明の第２の実施の形態であるホログラムレーザ２００の構成を簡略化して示す部分破断斜視図であり、図８は図７に示すホログラムレーザ２００の内部構成を示す断面図である。本実施の形態のホログラムレーザ２００は、実施の第１形態のホログラムレーザ１００と類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００９６】
ホログラムレーザ２００には、光ディスクで反射した光Ｌ１および光Ｌ２を分離するための波長分離素子２０３と、波長分離素子２０３で分離された光Ｌ１を集光するための第１ホログラム素子２０１と、波長分離素子２０３で分離された光Ｌ２を集光するための第２ホログラム素子２０２とが設けられる。ここで、第１および第２ホログラム素子２０１，２０２は、個別に設けられることを特徴とする。本実施の形態では、第１ホログラム素子２０１には、波長６５０ｎｍの光Ｌ１を回折し集光するホログラム５１が形成され、第２ホログラム素子２０２には、波長７８０ｎｍの光Ｌ２を回折し集光するホログラム５２が形成される。
【００９７】
第２ホログラム素子２０２、第１ホログラム素子２０１および波長分離素子２０３は、第１および第２光源４１，４２から光ディスクに向って光Ｌ１および光Ｌ２が放射される方向にこの順序で配置され、波長分離素子２０３の第１ホログラム素子２０１と反対側には、波長板２０４が設けられる。波長板２０４の上方には、カバーガラス６３が設けられても良い。
【００９８】
波長分離素子２０３は、偏光プリズム２０５と反射ミラー２０６とを備える。偏光プリズム２０５は、レーザの偏光方向が、Ｐ波の場合は透過させ、Ｓ波の場合は反射させる特性を有する。ここで波長分離素子２０３の上方に設けられる波長板２０４は、波長が６５０ｎｍである光Ｌ１に対して４分の１波長の位相差を有し、光Ｌ１は、第１光源４１から放射される読取光と光ディスクからの反射光とで波長板２０４を往復通過することによって２分の１波長の位相差となり、Ｐ波からＳ波に変換される。したがって、偏光プリズム２０５は、第１および第２光源４１，４２から放射される光Ｌ１および光Ｌ２の読取光をいずれも透過し、光ディスクから反射される光Ｌ１および光Ｌ２の信号光をいずれも反射して、反射ミラー２０６へと導く。さらに反射ミラー２０６によって反射された光Ｌ１または光Ｌ２は、第１および第２ホログラム素子２０１，２０２を通過することによって回折されるとともに集光されて受光素子４４によって受光される。ここでは波長分離素子２０３は偏光プリズム２０５を含むけれども、偏光プリズム２０５に代えて波長選択型フィルタが用いられても良い。
【００９９】
本実施の形態では、受光素子４４は以下に説明される位置に配置される。第１または第２光源４１，４２から光ディスクに向けて放射される光Ｌ１または光Ｌ２の光軸に対して垂直な１仮想平面に、受光素子４４と、第１および第２ホログラム素子２０１，２０２の０次回折光の焦点位置と、第１および第２光源４１，４２とをそれぞれ投影する。前記１仮想平面上に投影された受光素子４４が、同じく前記１仮想平面上に投影された第１および第２ホログラム素子２０１，２０２の０次回折光の焦点位置と第１および第２光源４１，４２との間に位置するように配置される。
【０１００】
ホログラムレーザ２００では、光Ｌ１と光Ｌ２とに対して第１および第２ホログラム素子２０１，２０２がそれぞれ設けられ、第１ホログラム素子２０１と第２ホログラム素子２０２とは、重ね合さるように配置されて、波長がそれぞれ異なる光Ｌ１および光Ｌ２の光軸および／または光路を、個別に調整することが可能である。
【０１０１】
図９は、ホログラムレーザ２００におけるホログラム５１，５２およびフォトダイオード４４の光学的関係を示す説明図である。図９を参照して光Ｌ１および光Ｌ２の受光素子４４による受光状態を説明する。実施の第１形態のホログラムレーザ１００と同様にフォトダイオード４４の各受光領域Ｄ１〜Ｄ１０は、図９に示すように細長い形状を有し、その長手方向は対応した小間格子の回折方向と平行に設定される。図９において、黒半円および黒４分の１円はＣＤの反射スポット、白抜き半円および白抜き４分の１円はＤＶＤの反射スポットを示す。
【０１０２】
ＣＤ読取時の信号検出は次のように行われる。受光領域Ｄ４，Ｄ６，Ｄ５，Ｄ７がフォーカス誤差信号（ＦＥＳ）を検出し、受光領域Ｄ２，Ｄ４，Ｄ６，Ｄ５，Ｄ７，Ｄ９がＲＦ信号を検出し、受光領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ８，Ｄ９，Ｄ１０がトラック誤差信号を検出する。
【０１０３】
ＤＶＤ読取時の信号検出は次のように行われる。受光領域Ｄ４，Ｄ６，Ｄ５，Ｄ７がフォーカス誤差信号（ＦＥＳ）を検出し、受光領域Ｄ２，Ｄ４，Ｄ６，Ｄ５，Ｄ７，Ｄ９がＲＦ信号を検出し、受光領域Ｄ２，Ｄ９がトラック誤差信号を検出する。
【０１０４】
次に本実施の形態のホログラムレーザ２００における光ディスクの信号読取動作について説明する。まず光ディスクとしてＤＶＤをセットした場合、第１光源４１から波長６５０ｎｍのＤＶＤ読取光である光Ｌ１が放射され、光Ｌ１は、波長分離素子２０３の偏光プリズム２０５を透過しさらに波長板２０４を通過して４分の１波長の位相差を生じた後、光ピックアップの光学系を通過して、ＤＶＤの記録面に集光される。このとき光Ｌ１は、第１および第２ホログラム素子２０１，２０２を通過するけれども、第１および第２ホログラム素子２０１，２０２にそれぞれ形成されるホログラム５１，５２を通過することなくＤＶＤ記録面に達する。
【０１０５】
ＤＶＤ反射光は、記録ピットの有無に応じて強度が変化するとともに、再び光ピックアップの光学系を通過し、再び波長板２０４を通過することによって４分の１波長の位相差を生じ（合計２分の１波長の位相差を生じ）て波長分離素子２０３に入射する。波長分離素子２０３に入射した光Ｌ１は、偏光プリズム２０５と反射ミラー２０６とによって反射されて、第１ホログラム素子２０１に形成されているホログラム５１に導かれる。光Ｌ１は、ホログラム５１を通過することによって回折され、主として−１次回折光、０次回折光および＋１次回折光が発生する。これらの回折光のうち＋１次回折光は、第２ホログラム素子２０２に形成されるホログラム５２に入射しないように、ホログラム５１とホログラム５２との相対的な位置関係が定められる。
【０１０６】
ホログラム５１で回折された−１次回折光と０次回折光とは、いずれもホログラム５２に入射するように配置される。ここで信号検出には−１次回折光を用いるので、−１次回折光はホログラム５２を通過することなく、受光素子で受光されることが望ましい。しかしながら、装置小型化の要請に応じるべくパッケージ３０寸法に制約の設けられることが多いので、−１次回折光と０次回折光とのいずれもがホログラム５２を通過することなく、さらに−１次回折光のみが受光素子４４に受光されるように配置することは困難である。したがって、本実施の形態では、−１次回折光と０次回折光とのすべてがホログラム５２を通過するように配置して、ホログラム５２の通過の有無による光量むらの発生を防止するとともに、ホログラム５２を通過した−１次回折光と０次回折光とのうち、−１次回折光のみを受光素子４４によって受光できるように、受光素子４４を前述した１仮想平面上において光Ｌ１のホログラム５１による０次回折光の焦点位置と第１光源４１との間に位置するように配置を定めた。このことによって、−１次回折光のみによる信号検出が実現される。
【０１０７】
一方、光ディスクとしてＣＤをセットした場合、第２光源４２から波長７８０ｎｍのＣＤ読取光である光Ｌ２が放射され、光Ｌ２は、波長分離素子２０３の偏光プリズム２０５を透過しさらに波長板２０４と光ピックアップの光学系を通過して、ＣＤの記録面に集光される。このとき光Ｌ２は、第１および第２ホログラム素子２０１，２０２を通過するけれども、第１および第２ホログラム素子２０１，２０２にそれぞれ形成されるホログラム５１，５２を通過することなくＣＤ記録面に達する。
【０１０８】
ＣＤ反射光は、記録ピットの有無に応じて強度が変化するとともに、再び光ピックアップの光学系と波長板２０４とを通過して波長分離素子２０３に入射する。波長分離素子２０３に入射した光Ｌ１は、偏光プリズム２０５と反射ミラー２０６とによって反射されて、第１ホログラム素子２０１に形成されているホログラム５１に導かれる。
【０１０９】
光Ｌ２は、その光のすべてがホログラム５１を通過し、さらにホログラム５１を通過後の光のすべてがホログラム５２に入射するように、ホログラム５１とホログラム５２との配置が定められる。これは、ホログラム５１，５２を通過する光と通過しない光とが生じることによって光量に差が発生し、受光素子４４が受光する信号に光量むらの発生することを防止するためである。
【０１１０】
特に光Ｌ１を回折するためのホログラム５１が、光Ｌ２をも回折する場合がある。光Ｌ２がホログラム５１によって回折される場合、信号検出には、ホログラム５１による０次回折光のみが用いられるけれども、装置小型化の制約上０次回折光のみがホログラム５２に入射し、±１次回折光がホログラム５２に入射しないように配置することは困難であるので、前述のようにホログラム５１を通過する光Ｌ２のすべてがホログラム５２に入射するように配置した。
【０１１１】
さらに本来光Ｌ２を回折するべく第２ホログラム素子２０２に形成されるホログラム５２を通過して回折される光Ｌ２のうち、−１次回折光のみが信号検出に用いられるので、ホログラム５２と受光素子４４とは、ホログラム５２による光Ｌ２の−１次回折光のみを受光し、０次および＋１次回折光を受光することのないように、前述した１仮想平面上において光Ｌ２のホログラム５２による０次回折光の焦点位置と第２光源４２との間に位置するように配置される。
【０１１２】
このように本実施の形態のホログラムレーザ２００では、波長がそれぞれ異なる光Ｌ１および光Ｌ２の光軸および／または光路を、個別に調整することができるので、高い組立て精度を必要とせず装置の生産効率向上に寄与することができる。また光Ｌ１および光Ｌ２は、第１および第２光源４１，４２から放射されて光ディスクに達するまでの間にホログラム５１，５２を通過することがないので、回折光の発生による光量損失を生じることがなく、光ディスクに対して高い光強度で情報の書込みまたは読取りを行うことが可能になる。
【０１１３】
図１０は本発明の第３の実施の形態であるホログラムレーザ２１０の構成を簡略化して示す部分破断斜視図であり、図１１は図１０に示すホログラムレーザ２１０の内部構成を示す断面図である。本実施の形態のホログラムレーザ２１０は、実施の第２形態のホログラムレーザ２００と類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。
【０１１４】
ホログラムレーザ２１０には、光ディスクで反射した光Ｌ１を波長分離するための第１波長分離素子２１１と、光ディスクで反射した光Ｌ２を波長分離するための第２波長分離素子２１２と、第１波長分離素子２１１で分離された光Ｌ１を集光するための第１ホログラム素子２０１と、第２波長分離素子２１２で分離された光Ｌ２を集光するための第２ホログラム素子２０２とが設けられる。ここで、第１および第２ホログラム素子２０１，２０２と第１および第２波長分離素子２１１，２１２とは、それぞれ個別に設けられることを特徴とする。本実施の形態では、第１ホログラム素子２０１には、波長６５０ｎｍの光Ｌ１を回折し集光するホログラム５１が形成され、第２ホログラム素子２０２には、波長７８０ｎｍの光Ｌ２を回折し集光するホログラム５２が形成される。
【０１１５】
第１ホログラム素子２０１、第１波長分離素子２１１、第２ホログラム素子２０２および第２波長分離素子２１２は、第１および第２光源４１，４２から光ディスクに向って光Ｌ１および光Ｌ２が放射される方向にこの順序で配置され、第２波長分離素子２１２の第２ホログラム素子２０２と反対側には、波長板２０４が設けられる。波長板２０４の上方には、カバーガラス６３が設けられても良い。
【０１１６】
第１波長分離素子２１１は、偏光プリズム２１３と反射ミラー２１４とを備える。偏光プリズム２１３は、レーザの偏光方向が、Ｐ波の場合は透過させ、Ｓ波の場合は反射させる特性を有する。実施の第２形態におけると同様に、第１光源４１から放射された光Ｌ１は、読取光と光ディスクからの反射光とで前記波長板２０４を往復通過して２分の１波長の位相差となり、Ｐ波からＳ波に変換される。したがって、偏光プリズム２１３は、第１光源４１から放射される光Ｌ１の読取光を透過し、光ディスクから反射される光Ｌ１の信号光を反射して、反射ミラー２１４へと導く。さらに反射ミラー２１４によって反射された光Ｌ１は、第１ホログラム素子２０１を通過することによって回折されるとともに集光されて受光素子４４によって受光される。なお光ディスクによって反射された光Ｌ２の反射光は、後述する第２波長分離素子２１２によって反射されるので、第１波長分離素子２１１には達することがないように構成されている。
【０１１７】
第２波長分離素子２１２は、波長選択フィルタ２１５と反射ミラー２１６とを備える。波長選択フィルタ２１５は、波長７８０ｎｍである光Ｌ２を反射し、波長６５０ｎｍである光Ｌ１を透過させる特性を有し、第２光源４２から放射される光Ｌ２の読取光を透過し、光ディスクから反射される光Ｌ２の信号光を反射して、反射ミラー２１６へと導く。さらに反射ミラー２１６によって反射された光Ｌ２は、第２ホログラム素子２０２を通過することによって回折されるとともに集光されて受光素子４４によって受光される。
【０１１８】
本実施の形態では、受光素子４４は、第１ホログラム素子２０１の０次回折光の焦点位置と第２ホログラム素子２０２の０次回折光の焦点位置との間に配置される。より詳細には、受光素子４４は、第１ホログラム素子２０１によって回折される光Ｌ１の＋１次回折光を受光して０次および−１次回折光を受光することがなく、第２ホログラム素子２０２によって回折される光Ｌ２の−１次回折光を受光して０次および＋１次回折光を受光することがないような位置に配置される。
【０１１９】
ホログラムレーザ２１０では、光Ｌ１と光Ｌ２とに対して第１および第２ホログラム素子２０１，２０２がそれぞれ設けられるとともに、第１および第２波長分離素子２１１，２１２もそれぞれ設けられる。これらの第１ホログラム素子２０１、第１波長分離素子２１１、第２ホログラム素子２０２および第２波長分離素子２１２は、重ね合さるように配置されて、波長がそれぞれ異なる光Ｌ１および光Ｌ２の光軸および／または光路を、個別に調整することが可能である。
【０１２０】
図１２は、ホログラムレーザ２１０におけるホログラム５１，５２およびフォトダイオード４４の光学的関係を示す説明図である。図１２を参照して光Ｌ１および光Ｌ２の受光素子４４による受光状態を説明する。実施の第２形態のホログラムレーザ２００と同様にフォトダイオード４４の各受光領域Ｑ１〜Ｑ１０は、図１２に示すように細長い形状を有し、その長手方向は対応した小間格子の回折方向と平行に設定される。図１２において、黒半円および黒４分の１円はＣＤの反射スポット、白抜き半円および白抜き４分の１円はＤＶＤの反射スポットを示す。
【０１２１】
ＣＤ読取時の信号検出は次のように行われる。受光領域Ｑ４，Ｑ６，Ｑ５，Ｑ７がフォーカス誤差信号（ＦＥＳ）を検出し、受光領域Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６，Ｑ５，Ｑ７，Ｑ９がＲＦ信号を検出し、受光領域Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ８，Ｑ９，Ｑ１０がトラック誤差信号を検出する。
【０１２２】
ＤＶＤ読取時の信号検出は次のように行われる。受光領域Ｑ４，Ｑ６，Ｑ５，Ｑ７がフォーカス誤差信号（ＦＥＳ）を検出し、受光領域Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６，Ｑ５，Ｑ７，Ｑ９がＲＦ信号を検出し、受光領域Ｑ２，Ｑ９がトラック誤差信号を検出する。
【０１２３】
次に本実施の形態のホログラムレーザ２１０における光ディスクの信号読取動作について説明する。まず光ディスクとしてＤＶＤをセットした場合、第１光源４１から波長６５０ｎｍのＤＶＤ読取光である光Ｌ１が放射され、光Ｌ１は、第１ホログラム素子２０１と第１波長分離素子２１１の偏光プリズム２１３とを透過し、次いで第２ホログラム素子２０２と第２波長分離素子２１２の波長選択フィルタ２１５とを透過し、さらに波長板２０４を通過して４分の１波長の位相差を生じた後、光ピックアップの光学系を通過して、ＤＶＤの記録面に集光される。なお前述のように光Ｌ１は、第１および第２ホログラム素子２０１，２０２を通過するけれども、第１および第２ホログラム素子２０１，２０２にそれぞれ形成されるホログラム５１，５２を通過することなくＤＶＤ記録面に達する。
【０１２４】
ＤＶＤ反射光は、記録ピットの有無に応じて強度が変化するとともに、再び光ピックアップの光学系を通過し、再び波長板２０４を通過することによって４分の１波長の位相差を生じ（合計２分の１波長の位相差を生じ）て第２波長分離素子２１２に入射する。第２波長分離素子２１２に入射した光Ｌ１は、波長６５０ｎｍの光を透過する特性を有する波長選択フィルタ２１５を透過し、再び第２ホログラム素子２０２のホログラム５２が形成されていない部位を透過して第１波長分離素子２１１に入射する。
【０１２５】
第１波長分離素子２１１に入射した光Ｌ１は、偏光プリズム２１３と反射ミラー２１４とによって反射されて、第１ホログラム素子２０１に形成されているホログラム５１に導かれる。光Ｌ１は、ホログラム５１を通過することによって回折され、主として−１次回折光、０次回折光および＋１次回折光が発生するけれども、前述したように＋１次回折光のみが受光素子４４に受光されるように、ホログラム５１と受光素子４４との配置が定められる。したがって、信号検出には、＋１次回折光のみが用いられ、０次および−１次回折光は用いられない。
【０１２６】
一方、光ディスクとしてＣＤをセットした場合、第２光源４２から波長７８０ｎｍのＣＤ読取光である光Ｌ２が放射され、光Ｌ２は、第１ホログラム素子２０１と第１波長分離素子２１１の偏光プリズム２１３とを透過し、次いで第２ホログラム素子２０２と第２波長分離素子２１２の波長選択フィルタ２１５とを透過し、さらに波長板２０４を通過してＣＤの記録面に集光される。このとき光Ｌ２は、第１および第２ホログラム素子２０１，２０２を通過するけれども、第１および第２ホログラム素子２０１，２０２にそれぞれ形成されるホログラム５１，５２を通過することなくＣＤ記録面に達する。
【０１２７】
ＣＤ反射光は、記録ピットの有無に応じて強度が変化するとともに、再び光ピックアップの光学系と波長板２０４とを通過して第２波長分離素子２１２に入射する。第２波長分離素子２１２に入射した光Ｌ２は、波長７８０ｎｍの光を反射する特性を有する波長選択フィルタ２１５と反射ミラー２１６とによって反射されて、第２ホログラム素子２０２に形成されているホログラム５２に導かれる。
【０１２８】
光Ｌ２は、ホログラム５２を通過することによって回折され、主として−１次回折光、０次回折光および＋１次回折光が発生するけれども、前述したように−１次回折光のみが受光素子４４に受光されるように、ホログラム５２と受光素子４４との配置が定められる。したがって、信号検出には、−１次回折光のみが用いられ、０次および＋１次回折光は用いられない。
【０１２９】
このように本実施の形態のホログラムレーザ２１０は、波長がそれぞれ異なる光Ｌ１および光Ｌ２の光軸および／または光路を、個別に調整することが可能であり、また光Ｌ１および光Ｌ２は、第１および第２光源４１，４２から放射されて光ディスクに達するまでの間にホログラム５１，５２を通過することがないので、実施の第２形態のホログラムレーザ２００と同様の効果を得ることができる。
【０１３０】
以上に述べたように、本発明の実施の第１〜第３形態では、第１光源４１が波長６５０ｎｍの光Ｌ１を放射する半導体レーザであり、第２光源４２が波長７８０ｎｍの光Ｌ２を放射する半導体レーザであるけれども、これに限定されることなく、第１光源４１と第２光源４２とに用いられる光の波長が、短波長側と高波長側とで入替えて用いられても良い。なおこのように入替えて用いる場合には、それに応じて第１および第２ホログラム素子２０１，２０２、また第１および第２波長分離素子２１１，２１２の配置を入替えることは言うまでもない。
【０１３１】
また受光素子４４の受光領域毎に取出した信号によって、フォーカス誤差信号、ＲＦ信号およびトラック誤差信号を検出しているけれども、これに限定されることなく、予め定められた組合せの複数の受光領域を内部結線し、内部結線された複数の受光領域から取出した信号を用いて、フォーカス誤差信号、ＲＦ信号およびトラック誤差信号を検出しても良い。このことによって受光素子からの出力端子を減少させることができるので、装置組立時における配線の簡素化を実現することができる。
【０１３２】
【発明の効果】
以上詳説したように本発明によれば、第１波長の光Ｌ１または第２波長の光Ｌ２を用いて、読取波長が異なる複数種の光ディスクに対する読取りまたは書込みが可能になる。
【０１３３】
また、部品の共用や部品配置の工夫によって、部品点数の削減、光ピックアップの小型化や薄型化、製造コストの低減化が図られる。
【０１３４】
また、受光素子における受光領域の配置や形状の工夫によって、受光素子の簡素化や高速応答化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の一形態であるホログラムレーザ１００の構成を簡略化して示す部分破断斜視図である。
【図２】図１に示すホログラムレーザ１００の内部構成を示す断面図である。
【図３】ホログラム５１，５２およびフォトダイオード４４の光学的関係を示す説明図である。
【図４】本発明に係る光ピックアップの一実施形態を示す構成図である。
【図５】本発明に係る光ピックアップの他の実施形態を示す構成図である。
【図６】半導体レーザ素子４１，４２の配置例を示す断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態であるホログラムレーザ２００の構成を簡略化して示す部分破断斜視図である。
【図８】図７に示すホログラムレーザ２００の内部構成を示す断面図である。
【図９】ホログラムレーザ２００におけるホログラム５１，５２およびフォトダイオード４４の光学的関係を示す説明図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態であるホログラムレーザ２１０の構成を簡略化して示す部分破断斜視図である。
【図１１】図１０に示すホログラムレーザ２１０の内部構成を示す断面図である。
【図１２】ホログラムレーザ２１０におけるホログラム５１，５２およびフォトダイオード４４の光学的関係を示す説明図である
【図１３】従来の光ピックアップの一例を示す構成図である。
【図１４】従来の光ピックアップの他の例を示す構成図である。
【符号の説明】
３０  パッケージ
３２  キャップ
３３  ガラス窓
４１，４２  半導体レーザ素子
４４  フォトダイオード
５０  ホログラム素子
５１，５２  ホログラム
５３  回折格子
６０  波長分離素子
６１  分離フィルタ
６２  反射ミラー
１００，２００，２１０  ホログラムレーザ
１１０  コリメートレンズ
１２０  波長選択アパーチャ
１３０  立上げミラー
１５０  対物レンズ
２０１  第１ホログラム素子
２０２  第２ホログラム素子
２０３  波長分離素子
２０４  波長板
２１１  第１波長分離素子
２１２  第２波長分離素子
【図１】
0003844290.tif 000002
【図２】
0003844290.tif 000003
【図３】
0003844290.tif 000004
【図４】
0003844290.tif 000005
【図５】
0003844290.tif 000006
【図６】
0003844290.tif 000007
【図７】
0003844290.tif 000008
【図８】
0003844290.tif 000009
【図９】
0003844290.tif 000010
【図１０】
0003844290.tif 000011
【図１１】
0003844290.tif 000012
【図１２】
0003844290.tif 000013
【図１３】
0003844290.tif 000014
【図１４】
0003844290.tif 000015