JP2001084609A - 光デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２波長の光を使用する光学系において、±１
次回折光を共に利用したコンプリメンタリなフォーカス
誤差検出を行うことが出来る光デバイスを提供すること
を目的とする。 【解決手段】 この発明の光デバイスは、第１の波長を
有する光及び第２の波長を有する光を用いて光ディスク
の如き情報記録媒体から情報を読みとる。この光デバイ
スでは、前記光ディスクからの反射光を受けて一対の共
役光を発生させるホログラム素子は、第１の回折領域及
び第２の回折領域へ分割されている。ここに、前記第１
の回折領域及び第２の回折領域の格子ピッチは、前記第
１の波長を有する光の前記第１の回折領域による±１次
回折光が、受光素子基板へ入射する第１位置及び第２位
置と、前記第２の波長を有する光の前記第２の回折領域
による±１次回折光が、受光素子基板へ入射する第１位
置及び第２位置とが、それぞれほぼ一致するように決定
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク等の光
情報記録媒体の読み取り装置に用いられる光ピックアッ
プに関するものであり、とくにＤＶＤ（Digital Versat
ile Disc）とＣＤ−Ｒ（Compact Disc−write once）の
互換再生システムに好適で、かつ小型化可能な光デバイ
ス及びこれを用いた光ピックアップに関する。

【０００２】

【従来の技術】既に一般に普及している民生用光ディス
クシステムであるＣＤに対し、近年、より高密度なＤＶ
Ｄシステムが提案・商品化され、普及が始まっている。
この再生装置であるＤＶＤプレーヤにおいては、装置の
重複や使用上の煩雑さを避けるため、ＣＤの互換再生が
必須となっている。また、ＣＤプレーヤで再生可能とさ
れているＣＤ−Ｒ（Compact Disc−write once）につい
ても、同様に互換再生機能が求められている。従って、
このような各種の規格のディスクを再生するための技術
が開発され、さらにそれを実現する構成の簡略化やコス
トダウンが課題になっている。

【０００３】とりわけ、前述のＣＤ−Ｒにおいては、記
録媒体の反射率が大きな波長依存性を持つ事から、ＤＶ
Ｄ用の６５０ｎｍ帯とは異なる７８０ｎｍ帯のレーザ光
源が必須であり、この２波長の光源を内蔵したピックア
ップ光学系が必要となっている。

【０００４】このため、従来、独立した２つのピックア
ップを機械的に結合したもの、或いは、受発光集積素子
を各波長独立に取付け、ダイクロイックプリズムで同一
光軸に合成し、対物レンズなど一部の光学系を共用した
ものなどが開発されている。また、２個の波長の異なる
半導体レーザチップを同一パッケージに搭載し、他の部
品は独立であるものの光軸は共通化したものが提案され
ている。

【０００５】一方、コストダウンや小型化といった要求
に合わせて、光ピックアップ光学系の集積化の試みも進
展している。例えば、半導体レーザ（ＬＤ）及びフォト
ディテクタ（ＰＤ）及びホログラム素子（ＨＯＥ：Holo
graphic Optical Element）を一体化したデバイスが開
発され、ＣＤを始め、ＤＶＤ用途にも応用されつつあ
る。又、学会では、２波長でさらに集積化したものも提
案されている（例えばＩＳＯＭ'98 Technical Digest p
p22〜、Ｔｕ−Ｄ−０１）。

【０００６】当該文献にもあるように、半導体レーザや
フォトディテクタを直近に配置できる集積デバイスにお
いては、ホログラム素子による回折光の受光部と半導体
レーザの発光点を略共役な位置に配置することが容易に
可能である。従って、ホログラム素子による±１次回折
光を共に利用した、コンプリメンタリ（相補的）なスポ
ットサイズ法（「ＳＳＤ法」：Spot Size Detection）
によるフォーカス誤差検出が実現できる。この方式は、
他に実用化されている「ナイフエッジ法」と比較し、
ホログラム素子の厳密な位置調整が必ずしも必要でな
い、±１次回折光の一方を捨てる必要がなく高効率で
ある、といった利点を持っている。

【０００７】図７は、前記スポットサイズ法（「ＳＳＤ
法」：Spot Size Detection）によるフォーカス誤差検
出を説明する説明図である（特開平５―１０１４１
７）。より詳細には図７（ａ）は、前記フォーカス誤差
検出を行う装置の概略側面図であり、図７（ｂ）は、前
記装置において回折光を検出するフォトダイオード等の
概略平面図である。

【０００８】図７（ａ）に示すように、このフォーカス
誤差検出装置においては、光ディスク３５７により反射
された反射光は、対物レンズ３５６を経てホログラム素
子３５５により一対の共役光ｂ１，ｂ１´に分離され
る。ここに、前記ホログラム素子３５５は、前記共役光
ｂ１が前記受光素子基板３５０の上方に焦点を結び、共
役光ｂ１´が前記基板３５０の下方に焦点を結ぶように
構成されている。

【０００９】そして図７（ｂ）に示すように前記共役光
ｂ１，ｂ１´の各々は、受光素子基板３５０に設けた光
検出ダイオード３５２及び３５３で受光される。この光
検出ダイオード３５２及び３５３は、前記共役光ｂ１及
びｂ１´が分光されるＹ方向と直交するＸ方向において
それぞれ、領域３５２ａ，３５２ｂ，３５２ｃ及び３５
３ａ，３５３ｂ，３５３ｃに３分割されている。

【００１０】このように構成することにより前記光ディ
スク３５７に対するレーザ光のフォーカス誤差信号ＦＥ
は、前記受光領域３５２ａ，３５２ｂ，３５２ｃの出力
をそれぞれｗ１，ｗ２，ｗ３とし、受光領域３５３ａ，
３５３ｂ，３５３ｃの出力をそれぞれｗ４，ｗ５，ｗ６
とする時、 ＦＥ＝（ｗ１＋ｗ３＋ｗ５）−（ｗ２＋ｗ４＋ｗ６） …（１） により与えられる。

【００１１】すなわち、レーザ光源３５１から出射され
立ち上げミラー３５４により立ち上げられたレーザ光が
対物レンズ３５６を介して光ディスク３５７へ入射され
る際に、当該ディスク３５７に対してレーザ光の焦点が
合っていれば、前記光検出ダイオード３５２上のスポッ
トＳ１及び光検出ダイオード３５３上のスポットＳ２の
大きさは同じとなり、式（１）のフォーカス誤差信号Ｆ
Ｅは零となる。これに対して前記光ディスク３５７に対
するレーザ光の焦点がずれている場合には、前記検出ダ
イオード３５２上のスポットＳ１と検出ダイオード３５
３上のスポットＳ２の大きさが異なり、式（１）のフォ
ーカス誤差信号ＦＥは零と異なる正又は負の値を有す
る。従って前記フォーカス誤差信号ＦＥは、合焦点の前
後での極性が反転する。よって、前記フォーカス誤差信
号ＦＥを検出することにより前記光ディスク３５７に対
するレーザ光の焦点合わせを行うことができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記スポッ
トサイズ法によるフォーカス誤差検出と前記２波長光学
系を両立させようとすると、ホログラム素子による回折
角の波長依存性が問題となる。

【００１３】すなわち、回折格子においては、その周期
構造と光の波長の数学的関係によって回折角等の特性が
決まり、それゆえに異なる波長に対しては回折角が大き
く変化する。より詳細には、前記ホログラム素子を用い
た集積デバイスに適したフォーカス誤差検出法である前
記「スポットサイズ法」では、半導体レーザ発光点の共
役点の極く近傍にホログラム素子回折光を検出するフォ
トディテクタ受光面を配置することが必須である。しか
し、同一ホログラム素子へ異なる波長の光を入射させる
と、前記の特性変化によって最適なフォトディテクタ受
光面位置が大きく異なることとなる。従って、同一フォ
トディテクタ基板上に半導体レーザ及びフォトディテク
タを集積することは困難であった。また、ホログラム素
子のレンズ作用を最適化するための収差補正等について
も、両立する解の導出は困難であった。

【００１４】例えば、前述の２波長集積デバイス（ＩＳ
ＯＭ'98 Technical Digest pp22〜、Ｔｕ−Ｄ−０１）
では、各波長につき±１次回折光の一方のみを使用する
形となっており、前記コンプリメンタリな構成は実現さ
れていない。

【００１５】従って、本願発明は、前記の如き２波長の
光を使用する光学系において、±１次回折光を共に利用
したコンプリメンタリなフォーカス誤差検出を実現する
光デバイスを提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本願発明の光デバイスは、第１及び第２の異なる波長
の光を用いて情報記録媒体から情報を読み取る光デバイ
スであって、同一平面内で領域分割され、少なくとも第
１の回折領域と第２の回折領域からなるホログラム素子
と、前記ホログラム素子の下方に配設され、複数の受光
領域を同一平面内に備える受光素子基板と、を備え、前
記第１の波長を有する光の、前記第１の回折領域による
±１次回折光が前記受光素子基板に入射する２つの位置
と、前記第２の波長を有する光の、前記第２の回折領域
による±１次回折光が前記受光素子基板に入射する２つ
の位置とが、略一致するようになされ、前記２つの位置
に配置された前記複数の受光領域からの出力に基づいて
フォーカス誤差信号を検出するようにした事を特徴とす
る。

【００１７】また本願発明の他の光デバイスは、少なく
とも、第１の波長のレーザ光を出力する第１のレーザ光
源と、第２の波長のレーザ光を出力する第２のレーザ光
源と、同一平面内で領域分割され、少なくとも第１の回
折領域と第２の回折領域からなるホログラム素子と、前
記ホログラム素子の下方に配設され、複数の受光領域を
同一平面内に備える受光素子基板と、を備え、前記第
１、第２のレーザ光源が１００μｍ程度に接近して配置
されることにより、おおよそ同一の発光点と見なせると
同時に略同一の光軸を共有するものとされ、前記第１の
波長を有する入射光の、前記第１の回折領域による±１
次回折光が前記受光素子基板に入射する２つの位置と、
前記第２の波長を有する入射光の、前記第２の回折領域
による±１次回折光が前記受光素子基板に入射する２つ
の位置とが、略一致されるようにされ、前記２つの位置
と、前記光源の発光点若しくはその共役点とは、前記ホ
ログラム素子の中心から略等距離に設定され、前記２つ
の位置に配置された前記複数の受光領域からの出力に基
づいてフォーカス誤差信号を検出するようにした事を特
徴とする。

【００１８】また、前記光デバイスは、前記ホログラム
の中心から、前記＋１次回折光の受光領域である第１受
光領域の中心までの光学距離をＬ１、前記ホログラムの
中心から、前記−１次回折光の受光領域である第２受光
領域の中心までの光学距離をＬ２、前記ホログラムの中
心から前記発光点までの光学距離をＬ０、前記ホログラ
ムの中心から受光素子基板の受光平面までの光学距離を
Ｌｐ、前記第１の回折領域の基本ピッチをΛ１、前記第
２の回折領域の基本ピッチをΛ２、前記第１の波長をλ
１、前記第２の波長をλ２、とした場合、 Ｌ０＝Ｌ１＝Ｌ２ Ｌｐ＝Ｌ０cos{arcsin（λ１／Λ１）}＝Ｌ０cos{arcsi
n（λ２／Λ２）} なる関係を、概ね満たすようにＬ１，Ｌ２，Λ１，Λ２
を定めることが望ましい。

【００１９】又、前記光デバイスは、さらに、前記第１
回折領域と第２回折領域を有するホログラム素子をガラ
ス板のごとき板状光透過媒体の一面に形成し、当該板状
光透過媒体の他の面に、前記ホログラム素子の格子方向
と直交する方向に格子方向を有する他のホログラム素子
を形成するのが好ましい。

【００２０】更に、前記光デバイスの前記ホログラム素
子は、ホログラム素子の中心を挟む対角位置に配置され
た１対の前記第１回折領域と、前記中心を挟む他の対角
位置に配置された１対の前記第２回折領域と、を備える
のが望ましい。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下図１乃至図６を参照してこの
発明の実施の態様を説明する。図において、同一又は類
似の要素は同一又は類似の番号で示す。

【００２２】この発明の第１の実施態様は、第１の波長
を有する光及び、第２の波長を有する光を用いて光ディ
スクの如き情報記録媒体から情報を読みとる光デバイス
である。この光デバイスでは、前記光ディスクからの反
射光を受けて一対の共役光を発生させるホログラム素子
は、第１の回折領域及び第２の回折領域を備えている。
そして、前記第１の回折領域及び第２の回折領域の格子
ピッチは、前記第１の波長を有する光の前記第１の回折
領域による±１次回折光が、受光素子基板へ入射する第
１位置及び第２位置と、前記第２の波長を有する光の前
記第２の回折領域による±１次回折光が、受光素子基板
へ入射する第１位置及び第２位置とが、それぞれほぼ一
致するように決定されている。

【００２３】より詳細には、図１に示すように、前記ホ
ログラム素子１０は、ホログラム素子１０の中心Ｏを挟
む対角位置に配置された１対の前記第１の回折領域１１
と、前記中心Ｏを挟む他の対角位置に配置された１対の
前記第２の回折領域１３と、を備える。尚、ホログラム
素子の中心Ｏは、前記第１、第２の波長を有する光の発
光点の共役点を通り、対物レンズの光軸と平行な直線
と、ホログラム素子の交点として定まる。

【００２４】また、前記第１の波長をλ１、前記第２の
波長をλ２、前記第１の回折領域の基本ピッチをΛ１、
前記第２の回折領域の基本ピッチをΛ２、とするとき、
前記基本ピッチΛ１、Λ２は、 λ１／Λ１＝λ２／Λ２ … （２） を満たすように選択されている。

【００２５】更に、この実施形態では、前記ホログラム
素子の中心から前記第１位置及び第２位置における受光
領域中心までの距離が、前記第１、第２の波長を有する
光の発光点又はその共役点から前記ホログラム素子中心
までの距離とほぼ等しくなるように設定されている。こ
こに受光領域中心とは、前記第１、第２の回折領域の格
子軸方向と直交する方向（図１に於いてＸ軸方向）にお
ける受光領域の中心を意味する。

【００２６】図２は、前記第１の実施形態の作用を示
す。

【００２７】より詳細には図２（ａ）は、前記ホログラ
ム素子１０の第１の回折領域１１へ、第１の波長λ１を
有する光が入射する場合の±１次回折光ｂ１、ｂ１´を
示す。図２（ｂ）は、前記第１の回折領域１１へ第２の
波長λ２を有する光が入射する場合の±１次回折光ｂ
２、ｂ２´を示す。また、図２（ｃ）、は、前記ホログ
ラム素子１０の第２の回折領域１３へ、第１の波長λ１
を有する光が入射する場合の±１次回折光ｂ３、ｂ３´
を示す。図２（ｄ）は、前記第２の回折領域１３へ、第
２の波長λ２を有する光が入射する場合の±１次回折光
ｂ４、ｂ４´を示す。

【００２８】前記したように、この実施形態では、前記
第１の波長をλ１、前記第２の波長をλ２、前記第１の
回折領域の基本ピッチをΛ１、前記第２の回折領域の基
本ピッチをΛ２、とするとき、前記基本ピッチΛ１、Λ
２は、 λ１／Λ１＝λ２／Λ２ … （２） を満たすように決定されている。

【００２９】従って、前記第１の回折領域１１による前
記第１の波長λ１を有する光の±１次回折光ｂ１、ｂ１
´の回折角 θ１＝arcsin(λ１／Λ１) と、前記第２の回折領域１３による前記第２の波長λ２
を有する光の±１次回折光ｂ４、ｂ４´の回折角 θ４＝arcsin(λ２／Λ２) とは、相互に一致する。よって、図２（ａ）及び図２
（ｄ）に示すように、前記回折光ｂ１、ｂ１´が、受光
素子基板１５へ入射する第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ１
´と、前記回折光ｂ４、ｂ４´が、受光素子基板１５へ
入射する第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ１´とは、それぞ
れ相互にほぼ一致する。

【００３０】尚、図１（ｂ）に示すように、前記第１の
回折領域１１による前記第２の波長λ２を有する光の回
折光ｂ２，ｂ２´は、前記受光素子基板１５の上に於い
て、前記位置Ｐ１、Ｐ１´より相互に離間した位置Ｐ
２，Ｐ２´へ入射する。また、図１（ｃ）に示すよう
に、前記第２の回折領域１３による前記第１の波長λ１
を有する光の回折光ｂ３，ｂ３´は、前記受光素子基板
１５の上に於いて、前記位置Ｐ１、Ｐ１´より相互に近
接した位置Ｐ３，Ｐ３´へ入射する。

【００３１】更に、前記したように、この実施態様で
は、前記ホログラム素子の中心から前記第１位置及び第
２位置における受光領域中心までの距離が、前記第１、
第２の波長を有する光の発光点又はその共役点から前記
ホログラム素子中心までの距離とほぼ等しくなるように
設定されている。すなわち、前記半導体レーザの発光点
（図示せず）の共役点Ｃからホログラム中心Ｏまでの光
学距離をＬ０とするとき、前記ホログラム中心Ｏから、
前記＋１次回折光ｂ１又はｂ４の受光領域Ａ１の中心ま
での光学距離をＬ１とし、前記ホログラム中心Ｏから前
記−１次回折光ｂ１´又はｂ４´の受光領域Ａ２の中心
までの光学距離をＬ２とするとき、Ｌ１及びＬ２がＬ０
と等しくなるように設定されている。

【００３２】これは、前記回折光ｂ１〜ｂ４´を受光す
る受光素子基板１５の位置を、前記ホログラム素子を搭
載する回折素子基板１７に対して次のように決定するこ
とを意味する。すなわち、図２（ａ）を参照するに、前
記ホログラム素子１０の中心Ｏを中心とし、且つ、当該
ホログラム中心Ｏから前記共役点Ｃまでの距離Ｌ０を半
径とする円弧ｑを描く。一方、前記ホログラム素子１０
の中心Ｏから前記回折角±θ１の方向へ直線Ｌ１、Ｌ２
を描く。そして、前記円弧ｑと前記直線Ｌ１、Ｌ２の交
点を求める。この交点を前記受光素子基板１５の上面が
通るように、前記受光素子基板１５の位置を決定する。

【００３３】前記受光素子基板１５の位置をこのように
決定することにより、前記ホログラム素子１０にレンズ
パワーを与えない場合の前記回折領域１１，１３による
±１次回折光ｂ１、ｂ１´、ｂ４、ｂ４´は、ちょうど
前記受光素子基板１５の表面上で焦点を結ぶ。また、前
記ホログラム素子１０にレンズパワーを与えると、前記
±１次回折光の一方には集束パワーが付加され他方には
発散パワーが付加され、各回折光の集光位置は前記受光
素子基板１５の上方あるいは下方の逆方向にずれ、前記
コンプリメンタリなスポットサイズ法を行うための前提
条件が得られる。

【００３４】なお、前記の様に、受光素子基板１５の位
置を設定するとき、前記ホログラム素子中心Ｏから受光
素子基板１５の受光平面までの光学距離Ｌｐは、 Ｌｐ＝Ｌ０cos{arcsin(λ１／Λ１)}＝Ｌ０cos{arcsin(λ２／Λ２)} … （３） を満たす。

【００３５】なお、前記受光素子基板１５の位置Ｐ１、
Ｐ１´には、それぞれ図７に於ける光検出ダイオード３
５２及び３５３と同様の光検出ダイオード（図示せず）
が設けてある。従って、この実施態様によれば、２波長
λ１、λ２について、相補的スポットサイズ法によるフ
ォーカス誤差信号を、前記共役点Ｃに近接した位置Ｐ
１、Ｐ１´に於ける一対の光検出ダイオードからの出力
に基づいて演算することができる。

【００３６】よって、この実施態様の光デバイスは以下
の如き利点を有する。

【００３７】１）前記したように、相互に異なる２波長
λ１，λ２を有するレーザ光について、相補的なスポッ
トサイズ法（ＳＳＤ）によるフォーカス誤差信号が得ら
れる。

【００３８】２）前記第１及び第２の回折領域１１、１
３は、回折素子基板１７の１つの面に形成されるため、
ホログラム素子を作成する作業が容易となる。

【００３９】３）後述するように、前記回折素子基板１
７の他の面に３ビームトラッキング用のリニアグレーテ
ィングを形成することが可能となる。これにより、ＣＤ
ディスクについて、３ビームトラッキング法のトラッキ
ング誤差検出が可能となる。

【００４０】尚、前記において、第１波長λ１を有する
光及び、第２波長λ２を有する光は、例えばそれぞれ、
波長６５０ｎｍを有するＤＶＤ用レーザ光及び、波長７
８０ｎｍを有するＣＤ用レーザ光である。

【００４１】図１、図３は、この発明の光デバイスの第
２の実施態様を示す。

【００４２】図１に示すように、この第２実施態様の前
記ホログラム素子１０は、前記第１実施態様と同様に、
ホログラム素子１０の中心Ｏを挟む対角位置に配置され
た１対の前記第１回折領域１１と、前記中心Ｏを挟む他
の対角位置に配置された１対の前記第２回折領域１３
と、を備える。より詳細には、前記第１回折領域１１及
び第２回折領域１３は、図示の通り、前記回折素子基板
上の円形の領域を十字で分割した場合の一対の対角方向
に存在する位置及び他の一対の対角方向に存在する位置
に、それぞれ形成される。これにより、ホログラム素子
１０へ入射される入射光の強度が図１において上下左右
にずれた場合にも回折される回折光の強度がアンバラン
スとなることがない。

【００４３】又、この第２の実施態様において、前記第
１の回折領域の基本ピッチをΛ１及び前記第２の回折領
域の基本ピッチをΛ２は、前記第１の実施態様と同様
に、設定されている。即ち、前記のホログラム素子１０
へ入射する２種類の波長の光の内、第１の光の波長をλ
１とし、第２の光の波長をλ２とするとき、前記基本ピ
ッチΛ１、Λ２は、 λ１／Λ１＝λ２／Λ２ … （２） を満たすように選択されている。

【００４４】さらにこの第２の実施形態において、前記
回折素子基板１７に対する前記受光素子基板１５の位置
も前記第１の実施形態と同様に設定されている。従っ
て、前記ホログラム素子の中心から前記第１位置及び第
２位置における受光領域中心までの距離Ｌ１、Ｌ２は、
前記第１、第２の波長を有する光の発光点又はその共役
点から前記ホログラム素子中心までの距離Ｌ０とほぼ等
しくなるようになっている。

【００４５】従って、前記ホログラム素子１０へ第１の
波長λ１を有する入射光及び、第２の波長λ２を有する
入射光が入射する場合、前記第１、第２の回折領域１
１、１３による±１次回折光は、前記第１の実施形態と
同様の態様で前記受光素子基板１５へ入射する。

【００４６】すなわち、図３（ａ）に示すように、前記
ホログラム素子１０へ第１波長λ１を有する入射光が入
射する場合、前記第１回折領域１１による回折光（±１
次回折光）ｂ１，ｂ１´は、受光素子基板１５上の位置
Ｐ１，Ｐ１´へ入射する。一方、前記の場合、前記第２
回折領域１３により回折された±１次回折光ｂ３，ｂ３
´は、それぞれ前記受光素子基板１５上において前記位
置Ｐ１、Ｐ１´より内側の（相互により近接した）位置
Ｐ３，Ｐ３´へ入射する。

【００４７】また図３（ｂ）に示すように、前記ホログ
ラム素子１０へ第２波長λ２を有する入射光が入射され
た場合、前記第１回折領域１１による回折光ｂ２，ｂ２
´は、前記受光素子基板１５上の、前記Ｐ１、Ｐ１´よ
り外側の位置Ｐ２及びＰ２´へ入射される。また、前記
の場合、前記第２回折領域１３により回折された±１次
回折光ｂ４，ｂ４´は、前記受光素子基板１３上の位置
Ｐ１及びＰ１´へ入射される。

【００４８】図３（ｃ）あるいは（ｄ）に示すように、
前記受光素子基板１５上の前記位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，
Ｐ１´，Ｐ２´，Ｐ３´には、前記±１次回折光ｂ１，
ｂ１´，ｂ２，ｂ２´，ｂ３，ｂ３´，ｂ４，ｂ４´を
検出するための受光素子としての光検出ダイオード２１
ａ〜２１ｐが設けてある。

【００４９】より詳細には前記位置Ｐ１には受光素子２
１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄが設けてあり、位置Ｐ１
´には、受光素子２１ｅ，２１ｆ，２１ｇ，２１ｈが設
けてあり、前記位置Ｐ２には前記受光素子２１ｍ，２１
ｎが設けてあり、前記位置Ｐ２´には前記受光素子２１
ｏ，２１ｐが設けてあり、前記位置Ｐ３には受光素子２
１ｉ，２１ｊが設けてあり、前記位置Ｐ３´には受光素
子２１ｋ，２１ｌが設けてある。なお、図３（ｃ）にお
いて、受光素子２１ａ〜２１ｄ及び２１ｅ〜２１ｈに付
された細い縞模様は、これらの受光素子へ前記第１の回
折領域１１による回折光ｂ１、ｂ１´が入射することを
表し、受光素子２１ｉ〜２１ｌに付された荒い縞模様
は、これらの受光素子へ前記第２の回折領域による回折
光ｂ３、ｂ３´が入射することを表す。図３（ｄ）に於
ける受光素子上の縞模様も前記と同様のことを表す。

【００５０】前記位置Ｐ１，Ｐ１´に設けた受光素子２
１ａ〜２１ｄ及び２１ｅ〜２１ｈは、フォーカス誤差検
出のために用いられる。より詳細には、前記受光素子２
１ａ〜２１ｄ及び２１ｅ〜２１ｈからの出力をａ〜ｄ及
びｅ〜ｈとするとき、前記フォーカス誤差信号ＦＥは、 ＦＥ＝（ａ＋ｄ＋ｆ＋ｇ）−（ｂ＋ｃ＋ｅ＋ｈ） と表わされる。

【００５１】既に述べたように、前記ホログラム素子１
０へ前記第１の波長λ１を有する入射光が入射されると
き、前記第１回折領域１１による回折光ｂ１及びｂ１´
は、前記受光素子２１ａ〜２１ｄ及び２１ｅ〜２１ｈへ
入力される。また、前記ホログラム素子１０へ前記第２
波長λ２を有する入射光が入力されるとき前記第２回折
領域１３による回折光ｂ４，ｂ４´も、前記受光素子２
１ａ〜２１ｄ及び２１ｅ〜２１ｈへ入力される。従って
前記構成により、前記第１波長λ１を有する入射光につ
いても、前記第２波長λ２を有する入射光についても、
前記フォーカス誤差信号ＦＥを検出することにより、記
録ディスクに対する入射光のフォーカス誤差を検出する
ことができる。

【００５２】尚、前記受光素子２１ｍ，２１ｎ，２１
ｉ，２１ｊ，２１ｋ，２１ｌ，２１ｏ，２１ｐからの出
力は、前記光ディスク１２０（図４）に対する入射光の
トラッキング誤差を検出するために使用される。

【００５３】より詳細には、まず、前記位置Ｐ３，Ｐ３
´における受光素子２１ｉ，２１ｊ，２１ｋ，２１ｌ
は、前記第１波長λ１を有するレーザ光について前記ト
ラッキング誤差を検出するために使用される。さらに詳
細には、前記トラッキング誤差の検出は、この実施態様
では差分位相検出法（ＤＰＤ）により行われ、この検出
を実行するための４つの信号ＤＰＤ１，ＤＰＤ２、ＤＰ
Ｄ３，ＤＰＤ４は、前記受光素子２１ｉ〜２１ｌの出力
及び、前記受光素子２１ａ〜２１ｈからの出力に基づい
て演算される。すなわち、前記受光素子２１ａ〜２１ｈ
の出力をそれぞれａ〜ｈとするとき、前記信号ＤＰＤ１
〜ＤＰＤ４は、 ＤＰＤ１＝（ｊ＋ｋ）、ＤＰＤ２＝（ｃ＋ｄ＋ｅ＋
ｆ）、 ＤＰＤ３＝（ｉ＋ｌ）、ＤＰＤ４＝（ａ＋ｂ＋ｇ＋ｈ） で表わされる。

【００５４】また、前記第２の波長λ２を有するレーザ
光の前記光ディスク１２０に対するトラッキング誤差を
表わす信号ＤＰＤ１，ＤＰＤ２，ＤＰＤ３，ＤＰＤ４
は、前記受光素子２１ａ〜２１ｈ及び２１ｍ〜２１ｐか
らの出力に基づいて演算される。より詳細には、前記受
光素子２１ａ〜２１ｈ及び２１ｍ〜２１ｐからの出力
を、ａ〜ｈ及びｍ〜ｐとするとき、前記信号ＤＰＤ１〜
ＤＰＤ４は、以下の式で表わされる。

【００５５】ＤＰＤ１＝（ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ）、ＤＰＤ２
＝（ｎ＋ｐ）、 ＤＰＤ３＝（ａ＋ｂ＋ｇ＋ｈ）、ＤＰＤ４＝（ｍ＋ｏ） 従って、前記受光素子２１ａ〜２１ｐからの出力によ
り、前記第１の波長λ１を有するレーザ光及び、前記第
２の波長λ２を有するレーザ光の前記光ディスク１２０
に対するトラッキング誤差を検出することができる。

【００５６】尚、前記光ディスク１２０の記録信号ＲＦ
は、前記受光素子２１ａ〜２１ｐからの出力の和で表わ
される。すなわち、 ＲＦ＝（ａ＋ｂ＋ｃ＋……＋ｏ＋ｐ） である。

【００５７】図４は、前記第２の実施形態を光ピックア
ップ装置へ実装した場合の具体例を示す。

【００５８】図４において、１０１は、光ディスク１２
０への入射光軸を表わし、１０２は対物レンズ１１９へ
の入射光束を表わし、１１１は前記入射光束１０２の焦
点を表わし、１１５はレーザ光を出力する半導体レーザ
を表わし、１１６は、前記半導体レーザ１１５を搭載す
るサブマウントを表わし、１１７は、対物レンズ１１９
から出力される出射光束を表わし、１１８はマイクロミ
ラーを表わし、１２１は前記光ディスクに形成されたト
ラックを表わし、１２２は光ピックアップのパッケージ
を表わし、１２３はこのピックアップを搭載する筐体を
表わす。なお、図示の通り、この具体例では、前記回折
領域１１、１３の格子の軸方向は、前記トラック１２１
のタンジェンシャル方向（図においてＹ軸方向）に一致
されている。

【００５９】従って、前記半導体レーザ１１５から出射
され、マイクロミラー１１８で立ち上げられ、対物レン
ズ１１９で光ディスク１２０へ収束されたレーザ光は、
光ディスク１２０で反射された後、対物レンズ１１９を
介して前記第１の回折領域１１あるいは第２の回折領域
１３により回折され±１次回折光ｂ２、ｂ２´、ｂ４、
ｂ４´として、受光領域２１ａ〜２１ｈ、２１ｍ〜２１
ｐへ入射される。尚、ここでは前記第２の波長λ２が使
用された場合を示す。

【００６０】既に述べたように、前記受光領域２１ａ〜
２１ｈからの出力により、前記光ディスク１２０に対す
る対物レンズ１１９からの出射光束のフォーカス誤差を
検出できる。また、前記受光領域２１ａ〜２１ｈ及び２
１ｍ〜２１ｐからの出力により、前記光ディスク１２０
のトラック１２１に対する前記出射光束のトラッキング
誤差を検出することができる。

【００６１】図５及び図６は、この発明の光デバイスの
第３の実施形態を示す。

【００６２】この第３の実施形態は、ＣＤディスクを使
用する際において、トラッキング誤差検出を所謂３ビー
ム法で検出することが出来るものである。このため、図
５に示すように、この第３実施形態は、光透過媒体から
なる前記回折格子基板１７の一面に、前記第１の回折領
域１１と第２回折領域１３を有するホログラム素子１０
を形成すると共に、当該回折格子基板１７の他の面に、
前記ホログラム素子１０の格子軸方向と直交する方向に
格子軸方向を有する他のホログラム素子２２４を形成し
た。より詳細には、前記回折素子基板１７の上面に前記
第１回折領域１１及び第２回折領域１３を有するホログ
ラム素子１０を形成し、前記回折素子基板１７の下面に
３ビーム生成用回折格子２２４を形成した。

【００６３】前記構成により、図６に示すように、ＣＤ
用光ディスク２２０のトラック２２１に対するトラッキ
ング誤差検出のために、３つのビーム（３ビーム）Ｂ
１，Ｂ２，Ｂ３が生成される。

【００６４】より詳細には、図６に示すように、半導体
レーザ２１５から出射されたレーザ光（波長λ２＝７８
０ｎｍ）はミラー２１８で立ち上げられ、前記３ビーム
生成用回折格子２２４により、Ｙ軸方向に並ぶ３つのビ
ームＢ１，Ｂ２，Ｂ３が生成される。このビームＢ１、
Ｂ２、Ｂ３は、前記トラック２２１へタンジェンシャル
方向に並んで入射され、前記トラック２２１に対するビ
ームのトラッキング誤差をいわゆる３ビーム法で検出す
ることを可能とする。

【００６５】再び図５を参照するに、前記光ディスク２
２０から反射される前記３ビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３を検
出するために、前記受光素子基板１５の上の受光素子は
以下のように構成される。即ち、図５（ｃ）、（ｄ）に
示すように、前記第２波長λ２を有するＣＤ用レーザ光
のトラッキング誤差を検出するために、前記フォーカス
誤差等を検出する受光素子２１ａ〜２１ｎの両側に、受
光素子２１ｏ，２１ｐが配置される。より詳細には、前
記受光素子２１ｏ，２１ｐは、受光素子２１ａ〜２１ｎ
の両側に、前記３ビーム生成用回折格子２２４の格子軸
方向と直交する方向に（図５（ｃ）（ｄ）においてＹ軸
方向）整列して設けてある。

【００６６】上記構成により、前記３ビームＢ１〜Ｂ３
の反射光は、受光素子２１ｏ又は、受光素子２１ａ乃至
２１ｈ、又は受光素子２１ｐにより検出される。即ち、
前記波長λ２を有するＣＤ用レーザ光の前記トラック２
２１に対するトラッキング誤差は、前記受光素子２１
ｏ，２１ｐからの出力をｏ，ｐとするとき、これらの出
力に基づいて、トラッキング誤差信号 ＴＥ（３ビーム）＝ｏ−ｐ を演算することにより検出される。

【００６７】尚、この第３実施形態は、前記３ビーム生
成用回折格子２２４を設けた点、及び前記受光素子２１
ｍ〜２１ｐの配置を変更した点を除いて、前記第２実施
形態の構成と同一である。

【００６８】すなわち、例えば前記ホログラム素子１０
は図１に示す態様で前記第１回折領域１１及び第２回折
領域１３に分割されている。また、前記第１の回折領域
１１及び第２の回折領域１３の基本ピッチは、前記第
１、第２の実施態様のそれと同様に設定されている。

【００６９】また、前記受光素子基板１５と回折素子基
板１７との間隔も前記第１、第２の実施形態と同様に設
定されている。

【００７０】また前記受光素子２１ａ〜２１ｌの配置は
第２実施形態における受光素子２１ａ〜２１ｌの配置
（図３（ｃ）（ｄ）参照）と同様である。但し、第３実
施態様の受光素子２１ｍ、２１ｎは、それぞれ、第２実
施態様の受光素子２１ｍ、２１ｎの位置或いは、第２実
施態様の受光素子２１ｏ，２１ｐの位置を占めるように
配置されている。

【００７１】従って、第３実施態様においても、前記受
光素子２１ａ〜２１ｐからの信号に基づいて、前記第１
の波長λ１を有するレーザ光及び、前記第２の波長λ２
を有するレーザ光について、コンプリメンタリ（相補
的）なスポットサイズ法によるフォーカス誤差信号が検
出でき、且つ、ＤＶＤ用光ディスクについて、差分位相
検出法（ＤＰＤ）のトラッキング誤差信号を得ることが
できる。

【００７２】尚、図５（ｃ），（ｄ）においても、受光
素子に付けた縞模様は、細い縞模様を付けた受光素子に
は、前記第１回折領域１１からの回折光が入射し、幅広
間隔の縞模様を付した受光素子には、前記第２回折領域
１３からの回折光が入射することを表す。

【００７３】尚、この第３実施形態においては、図５
（ｃ）に示すように、前記第１の波長λ１を有する入射
光が前記ホログラム素子１０へ入力される場合には、前
記受光素子２１ｏと２１ｐには、回折光が入射されない
ように（すなわち、この方向への回折光の強度が零とな
るように）前記３ビーム生成用回折格子２２４の回折縞
が設計されている。

【００７４】以上のとおり、この第３実施形態によれ
ば、前記第１の波長λ１を有するレーザ光及び前記第２
の波長λ２を有するレーザ光についてコンプリメンタリ
（相補的）なスポットサイズ法によるフォーカス誤差信
号が検出でき、且つ、ＣＤ用光ディスクに対しては３ビ
ーム法のトラッキング誤差信号が得られ、且つ、ＤＶＤ
用光ディスクについては差分位相検出法（ＤＰＤ）のト
ラッキング誤差信号を得ることができる。

【００７５】なお、本願発明は、本願発明の光デバイス
を備えた光ピックアップも含む。此の光ピックアップ
は、例えば、図４、図６に示す如き、筐体１２３と、対
物レンズ１１９と、光デバイスにして、ホログラム素子
１１及び受光素子２１ａ〜２１ｐを含む光デバイスと、
を備える。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
２波長の光学系で、±１次回折光を共に利用したコンプ
リメンタリなフォーカス誤差検出を実現することができ
る。

【００７７】従ってまた、ＤＶＤ及びＣＤ−Ｒ互換ピッ
クアップ或いは再生装置において、小型化・簡素化・低
コスト化・高効率化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の光デバイスの第１、第２、
第３の実施形態におけるホログラム素子を表わす概略図
である。

【図２】図２は、前記第１の実施形態の作用を示す説明
図である。

【図３】図３は、この発明の光デバイスの第２の実施形
態の構成及び作用を表わす概略図である。

【図４】図４は、この発明の第２の実施態様を光ピック
アップに適用した具体例を表わす概略図である。

【図５】図５は、この発明の光デバイスの第３の実施形
態を表わす概略図である。

【図６】図６は、この発明の光デバイスの第３の実施形
態を示す概略図である。

【図７】従来のフォーカス誤差検出装置を表わす説明図
である。

【符号の説明】

１０：ホログラム素子 １１：第１の回折領域 １３：第２回折領域 １５：受光素子基板 １７：回折素子基板 ２１ａ〜２１ｐ：受光素子 ２２４：３ビーム生成用回折格子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5D118 AA03 AA26 BA01 BB02 BF02 BF03 CC12 CC17 CD02 CD03 CD08 CF03 CF05 CG07 CG26 DA20 5D119 AA04 AA41 AA43 BA01 CA09 DA01 DA05 EA02 EA03 EC45 EC47 FA05 FA08 JA15 KA02 KA17 KA19

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１及び第２の異なる波長の光を用いて
   情報記録媒体から情報を読み取るための光デバイスであ
   って、 同一平面内で領域分割され、少なくとも第１の回折領域
   と第２の回折領域からなるホログラム素子と、 前記ホログラム素子の下方に配設され、複数の受光領域
   を同一平面内に備える受光素子基板と、を備え、 前記第１の波長を有する光の、前記第１の回折領域によ
   る±１次回折光が前記受光素子基板に入射する２つの位
   置と、前記第２の波長を有する光の、前記第２の回折領
   域による±１次回折光が前記受光素子基板に入射する２
   つの位置とが、 略一致するようになされ、 前記２つの位置に配置された前記複数の受光領域からの
   出力に基づいてフォーカス誤差信号を検出するようにし
   た事を特徴とする光デバイス。
2. 【請求項２】 光を用いて、情報記録媒体から情報を読
   み取るための光デバイスであって、少なくとも、 第１の波長のレーザ光を出力する第１のレーザ光源と、 第２の波長のレーザ光を出力する第２のレーザ光源と、 同一平面内で領域分割され、少なくとも第１の回折領域
   と第２の回折領域からなるホログラム素子と、 前記ホログラム素子の下方に配設され、複数の受光領域
   を同一平面内に備える受光素子基板と、を備え、 前記第１、第２のレーザ光源が１００μｍ程度に接近し
   て配置されることにより、おおよそ同一の発光点と見な
   せると同時に略同一の光軸を共有するものとされ、 前記第１の波長を有する入射光の、前記第１の回折領域
   による±１次回折光が前記受光素子基板に入射する２つ
   の位置と、前記第２の波長を有する入射光の、前記第２
   の回折領域による±１次回折光が前記受光素子基板に入
   射する２つの位置とが、略一致されるようにされ、 前記２つの位置と、前記光源の発光点若しくはその共役
   点とは、前記ホログラム素子の中心から略等距離に設定
   され、 前記２つの位置に配置された前記複数の受光領域からの
   出力に基づいてフォーカス誤差信号を検出するようにし
   た事を特徴とする光デバイス。
3. 【請求項３】 前記請求項１乃至請求項２の光デバイス
   であって、 前記ホログラムの中心から、前記＋１次回折光の受光領
   域である第１受光領域の中心までの光学距離をＬ１、 前記ホログラムの中心から、前記−１次回折光の受光領
   域である第２受光領域の中心までの光学距離をＬ２、 前記ホログラムの中心から前記発光点までの光学距離を
   Ｌ０、 前記ホログラムの中心から受光素子基板の受光平面まで
   の光学距離をＬｐ、 前記第１の回折領域の基本ピッチをΛ１、 前記第２の回折領域の基本ピッチをΛ２、 前記第１の波長をλ１、 前記第２の波長をλ２、とした場合、 Ｌ０＝Ｌ１＝Ｌ２ Ｌｐ＝Ｌ０cos{arcsin（λ１／Λ１）}＝Ｌ０cos{arcsi
   n（λ２／Λ２）} なる関係を、概ね満たすようにＬ１，Ｌ２，Λ１，Λ２
   を定めたことを特徴とする光デバイス。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかの光デバイス
   にして、前記第１の回折領域と第２の回折領域を有する
   ホログラム素子を、光透過媒体からなる回折素子基板の
   一面に形成し、当該回折素子基板の他の面に、前記ホロ
   グラム素子の格子軸方向と略直交する方向に格子軸方向
   を有する回折格子を形成したことを特徴とする光デバイ
   ス。
5. 【請求項５】 請求項１乃至３のいずれかの光デバイス
   にして、前記ホログラム素子は、ホログラム素子の中心
   を挟む対角位置に配置された１対の前記第１の回折領域
   と、前記中心を挟む他の対角位置に配置された１対の前
   記第２の回折領域と、を備えることを特徴とする光デバ
   イス。