JP4042802B2 - 光ピックアップ装置および光ディスク装置 - Google Patents
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Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数種類の光記録媒体に対する情報の記録再生等が可能な光ピックアップ装置及びこの光ピックアップ装置を備えた光ディスク装置に関し、より詳細には、異なる３種類の波長の光を共通の光検出器で受光するようにした光ピックアップ装置および光ディスク装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）及びＣＤ（ＣＯＭＰＡＣＴ ＤＩＳＣ）に対する情報の記録、再生、または、その両方を行うため、出力波長が約６５０ｎｍのＤＶＤ用レーザ出力器と出力波長が約７８０ｎｍのＣＤ用レーザ出力器とを備えた２光源型の光ピックアップ装置が用いられている。さらに、各光源の小型化を図るために、単一パッケージで２種類の波長を出力可能な２波長一体型レーザ出力器も実用化されている。２波長一体型レーザ出力器としては、モノリシック型の半導体基板に２つのレーザダイオードを形成したモノリシック型レーザ出力器や、それぞれにレーザダイオードが形成された２つの半導体基板を貼り合わせたハイブリッド型レーザ出力器等が知られている。
【０００３】
２波長一体型レーザ出力器の場合には、２つのレーザダイオード（ＤＶＤ用、ＣＤ用）の各出射位置は僅かではあるが離れており、その距離は一般に１１０μｍ程度である。そのため、一方のレーザダイオードの光軸を光ピックアップ装置の対物レンズやコリメートレンズの中心を通るシステム光軸と一致させると、他方のレーザダイオードから出射されたレーザ光の光軸がシステム光軸からずれてしまう。このままの状態では、ＤＶＤ用、ＣＤ用のレーザダイオードから出射されて光記録媒体で反射されたそれぞれの戻り光を共通の光検出器で受光することはできない。そこで、ＤＶＤ用、ＣＤ用のレーザダイオードの出射光の戻り光の一方、または、両方を回折格子等で回折させることにより、両方の戻り光を共通の光検出器に導くことが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００４】
また、近年、光記録媒体の大容量化が求められており、ＤＶＤやＣＤの数倍の容量を有する青紫色レーザ対応の光記録ディスク等の光記録媒体が実用化されている。これに伴い、装置の小型化及び低コストの観点から、１つの光ピックアップ装置でＤＶＤ、ＣＤ及び青紫色レーザ対応等の光記録媒体に対する情報の記録再生等を行うことが求められている。そこで、ＤＶＤ用、ＣＤ用のレーザダイオードに加えて、青紫色レーザダイオードを備えた３光源型のピックアップ装置の開発が進められている。
【０００５】
３光源型光ピックアップ装置の例としては、以下の構成が提案されている。出力波長の異なる３種類の波長の光の光軸を、各波長に対応したプリズムを用いて光ピックアップ装置のシステム光軸に一致させ、各波長の光を光記録媒体に導いている。光記録媒体で反射された３種類の波長の戻り光は、各プリズムを透過して共通の光検出器に導かれ、この光検出器で検出される（例えば、非特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−１４３３１２号公報
【特許文献２】
特開２００１−２５６６７０号公報
【非特許文献１】
“オランダＰＨＩＬＩＰＳ社、ＣＤとＤＶＤ、ＢＬＵ−ｒａｙ ＤＩＳＣに記録再生可能な光ヘッドを開発”、[ＯＮＬＩＮＥ]、２００４年７月１６日、日経ＢＰ社、[２００５年２月２０日アクセス]、インターネット＜ｈｔｔｐ：／／ＴＥＣＨＯＮ.ｎｉｋｋｅｉｂｐ.ｃｏ.ｊｐ／ｍｅｍｂｅｒｓ／ＮＥＷＳ／２００４０７１６／１０４５２１／＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した第１の構成（非特許文献１）では、光記録媒体で反射された戻り光を共通の光検出器で受光することはできるが、それぞれのレーザ出力器の光軸を光ピックアップ装置のシステム光軸に一致させるためのプリズム等が多く必要になる。また、各レーザ出力器を光ピックアップ装置に取り付けるための部材等も必要になる。その結果、光ピックアップ装置の構成部品が多くなり、装置の小型化及び低コスト化が難しいという問題があった。
【０００８】
ここで、２光源型光ピックアップ装置では、２波長一体型レーザ出力器と位相差型の回折格子等を利用することで小型化及び低コスト化が実現されていることから（特許文献１、２）、３光源型光ピックアップ装置でも同様に、２波長一体型レーザ出力器と位相差型の回折格子を利用し、小型化及び低コスト化を実現することが求められる。この場合、２波長一体型レーザ出力器から出力される異なる２つの波長の光と、１波長型レーザ出力器から出力される１つの波長の光とをプリズム等を利用して、同一の光路に導き、共通の光検出器で受光することが考えられる。しかしながら、位相差型の回折格子では、入射光の波長λと、入射光の入射角θと、入射側の媒質の屈折率ｎと、出射光の出射角θｂと、出射側の媒質の屈折率ｎｂと、回折光の次数ｍと、回折格子ピッチｐとの間に、ｎｓｉｎθ−ｎｂｓｉｎθｂ＝ｍλ／ｐの関係が成立するため、並行して回折格子に入射した３つの異なる波長の１次以上の回折光の回折角はいずれも異なり、従って、３波長の戻り光を共通の光検出器に導くことが難しいという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、使用される光の波長の異なる複数種類の光記録媒体（例えば、ＤＶＤ、ＣＤ、青紫色レーザ対応光ディスク）に対する情報の記録再生等を行うため、光記録媒体で反射された３種類の戻り光を共通の光検出器で検出できるようにすることを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、上述のような光ピックアップ装置を備えて構成された光ディスク装置を提供しようとすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る光ピックアップ装置は
光記録媒体に対し情報の記録または、再生が可能な光ピックアップ装置であって、
第１の波長を有する第１の光を出力する第１の発光部と、
第２の波長を有する第２の光を出力する第２の発光部と、
前記第１の波長の略２倍の波長である第３の波長を有する第３の光を出力する第３の発光部と、
前記発光部から出力され、前記光記録媒体で反射された戻り光の光軸を調整可能な光軸調整素子と、
前記光軸調整素子を通過した前記戻り光を受光する一の光検出器と
を備え、
前記第１の発光部、及び前記第３の発光部は、前記第１の光の光軸と前記第３の光の光軸とが略一致するようにそれぞれ配置され、
前記光軸調整素子は、前記第２の光の戻り光の光軸を調整し、
前記一の光検出器は、前記第１の光の戻り光、前記第２の光の戻り光、及び前記第３の光の戻り光を受光すること
としたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る光ピックアップ装置では、簡単な構成で且つ容易な調整方法でもって、光記録媒体で反射された３種類の戻り光を共通の光検出器で検出できるため、光ピックアップ装置およびそれを用いた光ディスク装置の小型化及び低コスト化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】 本発明の実施の形態１における光ピックアップ装置の光学系を示す図である。
【図２】 本発明の実施の形態１における発光部とシステム光軸の関係を示す図である。
【図３】 本発明の実施の形態１における光ピックアップ装置の光軸調整素子と各波長の光路の関係を示す図である。
【図４】 本発明の実施の形態１における光ピックアップ装置の光軸調整素子での回折を説明するための図である。
【図５】 本発明の実施の形態１におけるバイナリブレーズ型の回折格子の説明図である。
【図６】 本発明の実施の形態１におけるレベル数２のバイナリブレーズ型回折格子の０次と−１次の回折効率を示すグラフである。
【図７】 本発明の実施の形態１におけるレベル数３のバイナリブレーズ型回折格子の０次と−１次の回折効率を示すグラフである。
【図８】 本発明の実施の形態１におけるレベル数４のバイナリブレーズ型回折格子の０次と−１次の回折効率を示すグラフである。
【図９】 本発明の実施の形態１におけるレベル数５のバイナリブレーズ型回折格子の０次と−１次の回折効率を示すグラフである。
【図１０】 本発明の実施の形態１におけるレベル数６のバイナリブレーズ型回折格子の０次と−１次の回折効率を示すグラフである。
【図１１】 本発明の実施の形態１におけるレベル数７のバイナリブレーズ型回折格子の０次と−１次の回折効率を示すグラフである。
【図１２】 本発明の実施の形態１におけるレベル数８のバイナリブレーズ型回折格子の０次と−１次の回折効率を示すグラフである。
【図１３】 本発明の実施の形態１におけるレベル数３のバイナリブレーズ型回折格子の０次と＋１次の回折効率を示すグラフである。
【図１４】 本発明の実施の形態１におけるレベル数４のバイナリブレーズ型回折格子の０次と＋１次の回折効率を示すグラフである。
【図１５】 本発明の実施の形態１におけるレベル数５のバイナリブレーズ型回折格子の０次と＋１次の回折効率を示すグラフである。
【図１６】 本発明の実施の形態１におけるレベル数６のバイナリブレーズ型回折格子の０次と＋１次の回折効率を示すグラフである。
【図１７】 本発明の実施の形態１におけるレベル数７のバイナリブレーズ型回折格子の０次と＋１次の回折効率を示すグラフである。
【図１８】 本発明の実施の形態１におけるレベル数８のバイナリブレーズ型回折格子の０次と＋１次の回折効率を示すグラフである。
【図１９】 本発明の実施の形態１における各レベル数における波長λ２の１次回折効率を示すグラフである。
【図２０】 本発明の実施の形態２における発光部とシステム光軸の関係を示す図である。
【図２１】 本発明の実施の形態２における発光部とシステム光軸の関係の他の例を示す図である。
【図２２】 本発明の実施の形態２における発光部とシステム光軸の関係のさらに他の例を示す図である。
【図２３】 本発明の実施の形態５における光ディスク装置の基本構成を示す図である。
【符号の説明】
【００１３】
１，２，１ａ，２ａ，１ｂ，２ｂ，１ｃ，２ｃ レーザ出力器、 ３，４ グレーティング、 ５，５ａ，５ｂ，５ｃ ダイクロイックミラー、 ６ 偏光プリズム、 ７ 打ち上げミラー、 ８ コリメートレンズ、 ９ 波長板、 １０ 対物レンズ、 １１ 光ディスク、 １２ センサーレンズ、 １３ 光軸調整素子、 １４ 光検出器、 １５，１６，１７ 発光部、 １８，１９，２０ 半導体基板、 ２１ 回折格子、 ２１ａ バイナリブレーズ型の回折格子、 ２１ｂ バイナリブレーズ型の回折格子の入射面、 １００ 光ピックアップ装置、 １０１ 制御機構、 １０２ 回転駆動機構、 １０３ 送り機構、 １０４ 復調回路。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図である。この実施の形態１に係る光ピックアップ装置は、従来からの光記録媒体であるＤＶＤ、ＣＤに加え、それらの数倍の容量を有する青紫色レーザ対応の光ディスクに対する情報の記録、再生、またはその両方をおこなうものである。図２は、本発明の実施の形態１に係る光ピックアップに使用されるレーザ出力器の内部の各発光部の光軸とシステム光軸の関係を示す図である。ここでは、各発光部と光軸の関係を示しており、レーザ出力器の外観やグレーティングは、描かれていない。図３は、本発明の実施の形態１における光ピックアップ装置の光軸調整素子と各波長の光路の関係を示す図である。
【００１５】
光ピックアップ装置の光学系としては、光源として、レーザ出力器１とレーザ出力器２を備えており、レーザ出力器１には、波長λ１（約４０５ｎｍ）の光を出射する発光部１５が形成された半導体基板１８が内包され、レーザ出力器２には、波長λ２（約６５０ｎｍ）の光を出射する発光部１６が形成された半導体基板１９と、波長λ３（約７８０ｎｍ）の波長を出射する発光部１７が形成された半導体基板２０が内包されており、半導体基板上に形成された各発光部１５、１６、１７は、それぞれに電圧を印加することによって、λ１、λ２、λ３の波長の光を出射するようになっている。図２では、半導体基板１９と半導体基板２０は、別々の半導体基板であるが、一体の製造工程で形成された、いわゆるモノリシックタイプの半導体基板でもかまわない。なお、ここで半導体基板とは、製造工程で流動する半導体基板が複数のレーザダイオードを含む場合、その半導体基板をダイシング等により切断したチップ基板をも指すものとする。以下においても同様である。
【００１６】
レーザ出力器１においては、λ１の波長の光を出射する発光部１５の光軸が、コリメートレンズ８や対物レンズ１０の中心を通る光軸（光ピックアップ装置のシステム光軸Ａ）に一致するように光ピックアップ装置内において配置されている。
【００１７】
また、レーザ出力器２においては、その内部に、λ２の波長を出射する半導体基板１９とλ３の波長を出射する半導体基板２０とが並列して配置されており、ここで、空間的制約上、波長λ２の光を出射する発光部１６と、波長λ３の光を出射する発光部１７とは、若干離れた位置に配置されている。発光部１６と発光部１７の距離は、例えば１１０μｍである。ここで、レーザ出力器２は、光ピックアップ装置内においては、波長λ３の光を出射する発光部１７が光ピックアップのシステム光軸Ａに一致するように配置され、波長λ２の光を出射する発光部１６からは、システム光軸Ａから若干離れてシステム光軸Ａに並行するようにλ２の光が出射される。
【００１８】
レーザ出力器１から出射されたλ１の光は、光ピックアップ装置のシステム光軸Ａ上を通って、グレーティング３を通過する。グレーティング３は、光ピックアップ装置で一般的に行われているトラッキングエラー信号検出（３ビーム法、差動プッシュプル法など）に必要なサブビームを形成するためのものである。レーザ出力器２から出射されたλ３の光は、光ピックアップ装置のシステム光軸Ａ上を通って、グレーティング４を通過する。λ２の光については、光ピックアップ装置のシステム光軸Ａから若干離れた位置で、システム光軸Ａと並行して進み、グレーティング４を通過する。
【００１９】
グレーティング３を通過したλ１の光は、ダイクロイックミラー５に入射する。ダイクロイックミラー５は、入射する光の波長に応じて反射及び透過を切り替える。実施の形態１においては、ダイクロイックミラー５のミラー面を、λ１の波長の光はほぼ透過し、λ２およびλ３の波長の光はほぼ反射するように設定されており、ここでは、λ１の波長の光の大部分はダイクロイックミラー５を透過する。グレーティング４を通過したλ３の光は、ダイクロイックミラー５のミラー面によって反射される。ダイクロイックミラー５で反射されたλ３の波長の光は、λ１の波長の光と同じく光ピックアップ装置のシステム光軸Ａ上を通る。グレーティング４を通過したλ２の光は、ダイクロイックミラー５のミラー面によって反射される。ダイクロイックミラー５で反射されたλ２の波長の光は、光ピックアップ装置のシステム光軸Ａから若干離れた位置で、システム光軸Ａに並行して進む。
【００２０】
ダイクロイックミラー５を透過したλ１の波長の光、またはダイクロイックミラー５で反射されたλ２またはλ３の波長の光は、偏光プリズム６に入射する。偏光プリズム６は、入射光の偏光方向に応じて、反射および透過を切り替える偏光ビームスプリッターの役割を担うものである。ダイクロイックミラー５を通過した直線偏光を有するλ１、λ２、λ３の波長の光を透過させるように、偏光プリズム６の結晶軸方向（偏光方向）が設定されている。
【００２１】
光ピックアップ装置は、さらに、プリズム６を通過した光を反射するミラー７と、ミラー７により反射された光が入射するコリメートレンズ８と、コリメートレンズ８を通過した光が入射する波長板９とを有する。コリメートレンズ８は、入射光を平行光に変換するものである。波長板９は、直線偏光を円偏光に変換する作用を有する、いわゆる１／４λ波長板である。波長板９を通過した光は、円偏光となり、対物レンズ１０に入射し、光ディスク１１（ＤＶＤ、ＣＤ又は青紫色レーザ対応光ディスク）の信号記録面に集光される。
【００２２】
各光ディスク１１の信号記録面に集光された光は、その信号記録面に記録された情報信号に応じて変調されて反射して戻り光となり、対物レンズ１０を透過して再び平行光となって波長板９に入射する。波長板９を通過後の光は、円偏光から直線偏光になるが、この際の直線偏光方向は、往路とは約９０度異なる直線偏光方向となっている。波長板９を通過した戻り光は、コリメートレンズ８を透過して集光光束となり、ミラー７で反射されて偏光プリズム６に入射する。
【００２３】
図３に示すように、偏光プリズム６では、その偏光依存性により、偏光方向が往路と約９０度異なる戻り光を反射することにより、戻り光を９０度偏向して、センサーレンズ１２に導く。センサーレンズ１２は、光ピックアップ装置で一般的に行われているフォーカスエラー信号検出に必要な非点収差を戻り光に与えるためのものである。センサーレンズ１２を通過した戻り光は、光軸調整素子１３に入射する。
【００２４】
光軸調整素子１３は、異なる３種類の波長λ１、λ２、λ３の戻り光のうち、少なくとも１つの波長の戻り光の光軸方向を変化させる作用を有している。具体的には、光軸調整素子１３に設けられた回折素子の回折作用により、波長λ２の戻り光の光軸方向を変化させ、これにより波長λ１、λ２、λ３の戻り光が共通の光検出器によって受光されるようになっている。
【００２５】
波長λ１及び波長λ３の戻り光は、それぞれの光軸が、コリメートレンズ８や対物レンズ１０の中心を通る光ピックアップ装置のシステム光軸Ａとほぼ一致するように進行し、光軸調整素子１３を通過して光検出器１４に入射する。一方、波長λ２の光を出射する半導体基板１９の発光部１６は、波長λ３の光の発光部１７から僅かに離れた位置に配置されているため、波長λ２の戻り光は、その光軸がシステム光軸Ａからずれた状態で光軸調整素子１３に入射し、光軸調子素子１３に設けられたバイナリブレーズ型の回折格子により回折されたのち、光検出器１４に入射する。すなわち、波長λ１、λ２、λ３の戻り光のいずれについても、光検出器１４が受光し、それぞれの光の信号検出を行うことができる。
【００２６】
次に、光軸調整素子のバイナリブレーズ型の回折格子の作用及び構成について説明する。図４は、実施の形態１に係る光ピックアップ装置の光軸調整素子１３に設けられたバイナリブレーズ型の回折格子２１の作用を説明するための図である。図５は、バイナリブレーズ型の回折格子２１の構成を示す図である。
【００２７】
図５に示すようにバイナリブレーズ型の回折格子２１は、出射面側に形成したブレーズ格子面を階段状にしたものである。階段状の格子面２１ａは、ここでは、５段（格子底面、２段目、３段目、４段目および５段目）に形成されている。回折格子２１の一段あたりの高さ（深さ）を、段差ｄとする。また、回折格子２１の階段状の段数（格子底面を含む）を、レベル数Ｐとする。図５においては、Ｐ＝５である。さらに、格子底面をなす格子面から最上段（符号Ｐで示す）をなす格子面までの距離を溝深さｈとする。
【００２８】
図４に示すように、波長λ１、λ３の戻り光は、互いに略同一の光路を通って、バイナリブレーズ型の回折格子２１の入射面２１ｂから入射し、０次回折光が回折格子２１の格子面２１ａから出射される。波長λ１、λ３の戻り光の０次回折光は、光検出器１４の検出面に対して垂直に、且つ互いに同位置に入射する。
【００２９】
一方、波長λ２の戻り光は、波長λ１、λ３の戻り光の光軸からずれた光路を通って、一定の入射角で回折格子２１の入射面２１ｂに入射し、１次回折光が回折格子２１の格子面２１ａから出射される。波長λ２の戻り光の１次回折光は、一定の入射角（回折格子２１への入射角度とは異なる角）で光検出器１４に入射する。
【００３０】
このように光軸調整素子１３等が構成されているため、光軸調整素子１３または光検出器１４を入射光の光軸方向（波長λ１、λ３の戻り光の光軸方向）に沿って移動させることで、光検出器１４の検出面内（入射光の光軸に直交する面内）における波長λ２の戻り光の受光位置を調整することができる。波長λ１、λ３の戻り光については、０次回折光が利用されているので、光軸調整素子１３及び光検出器１４を光軸方向に移動させても、光検出器１４上の受光位置が変化することがない。その結果、波長λ１、λ３の戻り光の光検出器１４上の受光位置に、波長λ２の戻り光の受光位置を一致させることができる。
【００３１】
ここで、回折格子２１を形成する素材の波長λ３に対する屈折率をｎ３とし、ｍを１以上の整数とすると、図５に示した回折格子２１の段差ｄは、
ｄ≒ｍλ３／（ｎ３−１） （１）
で表される。波長λ３を７８０ｎｍ、次数ｍを１とし、さらに回折格子２１の屈折率を一般的な硝子素材であるＢＫ７相当の屈折率データに基づいて決定すると、式（１）から、段差ｄは約１．５３μｍとなる。これに基づき、本実施の形態では、回折格子２１の段差ｄは、１．５３μｍに設定されている。式（１）の条件は、波長λ３の光の０次回折光が最も強くなる条件である。
【００３２】
バイナリブレーズ型の回折格子２１では、その段差ｄがλ／（ｎ−１）の整数倍であれば、段差ｄによる光路長差が波長λの整数倍になるため、最大の０次回折効率を得ることができる。波長λ１を４０５ｎｍとし、波長λ３を７８０ｎｍとすると、波長の比は約１．９２であり、ほぼ２に近い。そのため、光路長差が波長λ３の整数倍となるように段差ｄを設定すると、ｎ１＝ｎ３を仮定した場合、波長λ１に対してもほぼ整数倍の値となり、波長λ１、λ３のどちらにおいても高い０次回折効率を得ることができる。
【００３３】
また、一般的に硝子やプラスチックのような素材の屈折率は、波長が短くなるにつれて若干大きくなる。例えば、一般的な硝子素材であるＢＫ７の場合では、波長４０５ｎｍに対しては、ｎ＝１．５３であるが、波長７８０ｎｍに対してはｎ＝１．５１である。回折格子２１の素材として、一般的な硝子素材であるＢＫ７相当の屈折率データを使用して計算した場合には、λ３／（ｎ３−１）とλ１（ｎ１−１）の比の値は、１．９９になり、ｎ１＝ｎ３を仮定した場合よりも、さらに整数倍に近くなる。このため、回折格子２１の段差ｄを、波長λ３の最大の０次回折効率が得られるように、λ３／（ｎ３−１）の整数倍に設定すれば、波長λ１の最大の０次回折効率が得られる段差、すなわち、λ１／（ｎ１−１）も整数倍に近づく。その結果、波長λ１、λ３のいずれに対しても、高い０次回折効率が得られる。
【００３４】
一般的な硝子素材であるＢＫ７相当の屈折率データを使用して、レベル数Ｐを最も構造が簡単なＰ＝２とした場合に、回折格子２１の段差ｄを変数（レベル数２の場合は、ｄ＝ｈ）として、各戻り光の回折効率を計算すると、各戻り光の回折効率は、ｄ＝１．５３μｍにおいて、波長λ１、λ３ともにほぼ最大の０次回折効率が得られる。
【００３５】
上述したように、回折格子２１のレベル数Ｐは、回折格子２１の階段状の段数（格子底面も含む）であり、図５に示した例ではＰ＝５である。回折格子２１では、最大の０次回折効率が得られる段差ｄにおいて、レベル数Ｐに応じて、得られる最大の１次回折効率が異なる。
【００３６】
また、図５に示すように、１次回折光は、２方向に出射される。レベル数Ｐ＝２では、両方向に出射される１次回折光は同じ値であるが、レベル数Ｐが３以上では、両方向に出射される１次回折光の値は異なる。ここで、レベル数Ｐを３以上の一定の値として、ｈを０から変化させていったときに、先に最大値が得られる、すなわち、浅い溝深さで最大値が得られる１次回折光を、−１次光と定義し、深い溝深さで最大値が得られる１次回折光を＋１次回折光と定義する。本実施例においては、図５において、階段状に沿って出射される１次光が−１次光である。
【００３７】
図６〜図１２に、回折格子２１のレベル数Ｐを２、３、４、５、６、７、８の７通りに変化させた場合の、溝深さｈと各戻り光の各次数の回折効率ηの計算値との関係を示す。１次回折光については、−１次回折光の値を示す。計算では、屈折率データとして、一般的な硝子素材であるＢＫ７の屈折率データを使用した。また、＋１次回折光の値については、レベル数Ｐを３、４、５、６、７、８の６通りについて、図１３〜１８に示す。レベル数Ｐを２とした場合は、+１次回折光と−１次回折光の回折効率は同じであり、いずれも図６に示してある。
【００３８】
図６に示すように、レベル数Ｐ＝２の場合には、溝深さｈが約１．５３μｍのときに波長λ１、λ３の０次回折光がほぼ最大の値となっている。このとき波長λ２の一次回折効率ηは、−１次光の回折効率η＝０．１５４、＋１次光の回折効率η＝０．１５４である。
【００３９】
図７および図１３に示すように、レベル数Ｐ＝３の場合には、溝深さｈが約３．０５μｍのときに波長λ１、λ３の０次回折光がほぼ最大の値となっている。このとき波長λ２の一次回折効率ηは、−１次光の回折効率η＝０．４３９、＋１次光の回折効率η＝０．０６７である。
【００４０】
図８および図１４に示すように、レベル数Ｐ＝４の場合には、溝深さｈが約４．５８μｍのときに波長λ１、λ３の０次回折光がほぼ最大の値となっている。このとき波長λ２の一次回折効率ηは、−１次光の回折効率η＝０．７４４、＋１次光の回折効率η＝０．０１３である。
【００４１】
図９および図１５に示すように、レベル数Ｐ＝５の場合には、溝深さｈが約６．１０μｍのときに波長λ１、λ３の０次回折光がほぼ最大の値となっている。このとき波長λ２の一次回折効率ηは、−１次光の回折効率η＝０．８７２、＋１次光の回折効率η＝０である。
【００４２】
図１０および図１６に示すように、レベル数Ｐ＝６の場合には、溝深さｈが約７．６３μｍのときに波長λ１、λ３の０次回折光がほぼ最大の値となっている。このとき波長λ２の一次回折効率ηは、−１次光の回折効率η＝０．７４６、＋１次光の回折効率η＝０．０１５である。
【００４３】
図１１および図１７に示すように、レベル数Ｐ＝７の場合には、溝深さｈが約９．１６μｍのときに波長λ１、λ３の０次回折光がほぼ最大の値となっている。このとき波長λ２の一次回折効率ηは、−１次光の回折効率η＝０．４４８、＋１次光の回折効率η＝０．０２４である。
【００４４】
図１２および図１８に示すように、レベル数Ｐ＝８の場合には、溝深さｈが約１０．６８μｍのときに波長λ１、λ３の０次回折光がほぼ最大の値となっている。このとき波長λ２の一次回折効率ηは、−１次光の回折効率η＝０．１７２、＋１次光の回折効率η＝０．０１５である。
【００４５】
図１９は、レベル数Ｐと、波長λ１、λ３の０次回折光がほぼ最大のときの波長λ２の１次回折効率との関係を示すグラフである。
【００４６】
一般に、光検出器１４で受光する光量が多いほど信号の検出が容易になる。本実施の形態では、レベル数Ｐを５に設定することにより、波長λ１、λ３の０次回折効率が最大になるときの溝深さｈにおいて、波長λ２に関し、大きな１次回折効率を得ている。このため、波長λ１、λ３の戻り光のみならず、波長λ２の戻り光についても強度が大きくなり、良好な信号検出を行うことができる。
【００４７】
以上説明したように、本実施の形態では、光記録媒体で反射された波長λ１、λ２、λ３の戻り光のうち、少なくとも１つの波長の戻り光の光軸を光軸調整素子１３により調整することにより、各波長の戻り光を共通の光検出器１４で検出することが可能になる。これにより、光ピックアップ装置及びそれを用いた光ディスク装置の小型化及び低コスト化を実現することができる。
【００４８】
また、本実施の形態では、波長λ１、λ３の戻り光の０次回折光を光検出器１４に導くようにしたので、波長λ１、λ３の戻り光の光検出器１４上での受光位置を変化させずに、回折格子１３または光検出器１４の光軸に沿った位置調節により、波長λ１、λ３の戻り光の光検出器１４上の受光位置に、波長λ２の戻り光の受光位置を一致させることができる。これにより、簡単な調整方法で、波長λ１、λ２、λ３の戻り光を共通の光検出器１４に導くための光軸調整を行うことができる。
【００４９】
さらに、本実施の形態では、波長λ１および、波長λ３の０次回折光を利用しているが、図６から図１８に示したように、回折格子の溝深さｈをあまり深く形成しなくても、波長λ１、λ３の０次回折効率を高効率で得ることができる。そのため、波長λ１、λ３の０次回折効率が高効率で得られる回折格子を、容易に作成することができる。
【００５０】
また、バイナリブレーズ型の回折格子では、段差ｄがλ／（ｎ−１）の整数倍のときに、段差ｄによる光路長差が波長λの整数倍となり、最大の０次回折効率が得られる。本実施の形態では、回折格子の段差ｄは、ｄ≒ｍλ３／（ｎ３−１）に設定されており、波長λ３において最大の０次回折効率が得られるようになっている。波長λ１を４０５ｎｍ、波長λ３を７８０ｎｍとすると、波長の比は≒１．９２であり、ほぼ２に近い。そのため、光路長差が波長λ３の整数倍となるように段差ｄを設定すると、波長λ１に対してもほぼ整数倍の値となり、波長λ１、λ３のどちらにおいても高い０次回折効率を得ることができる。その結果、波長λ１、λ３の戻り光の良好な信号検出を行うことができる。
【００５１】
実施の形態２．
図２０は、本発明の実施の形態２に係るレーザ出力器の内部の各発光部から出射される光の光軸とシステム光軸Ａの関係を示す図である。ここでは、各発光部と光軸の関係を示しており、レーザ出力器の外観やグレーティングは、描かれていない。本実施の形態では、各レーザ出力器に内包される半導体基板の構成が上述した実施の形態１とは異なっている。本実施の形態に係る光ピックアップ装置のプリズム６以降の構成要素は、上述した実施の形態１と同様に構成されている。
【００５２】
本実施の形態におけるレーザ出力器の構成としては、レーザ出力器１ａには、波長λ３（約７８０ｎｍ）の波長を出射する発光部１７が形成された半導体基板２０が内包されており、レーザ出力器２ａには、波長λ１（約４０５ｎｍ）の光を出射する発光部１５が形成された半導体基板１８と、波長λ２（約６５０ｎｍ）の光を出射する発光部１６が形成された半導体基板１９が内包され、半導体基板上に形成された各発光部１５、１６、１７は、それぞれに電圧を印加することによって、λ１、λ２、λ３の波長の光を出射するようになっている。図２０では、半導体基板１８と半導体基板１９は、別々の半導体基板であるが、一体で形成されたいわゆるモノリシックタイプの半導体基板でもかまわない。
【００５３】
本実施の形態では、波長λ１の発光部１５は、光ピックアップ装置のシステム光軸Ａに光軸が合うように配置される。波長λ２の発光部１６は空間的制約から、波長λ１の発光部１５から若干離れた位置に配置される。波長λ３の発光部１７は、光ピックアップ装置のシステム光軸Ａに光軸が合うように配置される。ここで、波長λ１と波長λ２は、ダイクロイックミラー５ａのミラー面において反射されて使用され、波長λ３は、ダイクロイックミラー５ａのミラー面において透過で使用される。
【００５４】
図２１は、本発明の実施の形態２に係るレーザ出力器の内部の各発光部の光軸とシステム光軸Ａの関係の他の例を示す図である。ここでは、各発光部と光軸の関係を示しており、レーザ出力器の外観やグレーティングは、描かれていない。本実施の形態では、各レーザ出力器に内包される半導体基板の構成が上述した実施の形態１とは異なっている。本実施の形態に係る光ピックアップ装置のプリズム６以降の構成要素は、上述した実施の形態１と同様に構成されている。
【００５５】
本実施の形態におけるレーザ出力器の構成としては、レーザ出力器１ｂには、波長λ１（約４０５ｎｍ）の光を出射する発光部１５が形成された半導体基板１８と、波長λ２（約６５０ｎｍ）の光を出射する発光部１６が形成された半導体基板１９が内包されており、レーザ出力器２ｂには、波長λ３（約７８０ｎｍ）の波長を出射する発光部１７が形成された半導体基板２０が内包され、半導体基板上に形成された各発光部１５、１６、１７は、それぞれに電圧を印加することによって、λ１、λ２、λ３の波長の光を出射するようになっている。図２１では、半導体基板１８と半導体基板１９は、別々の半導体基板であるが、一体で形成されたいわゆるモノリシックタイプの半導体基板でもかまわない。
【００５６】
本実施の形態では、波長λ１の発光部１５は、光ピックアップ装置のシステム光軸Ａに光軸が合うように配置される。波長λ２の発光部１６は空間的制約から、波長λ３の発光部１５から若干離れた位置に配置される。波長λ３の発光部１７は、光ピックアップ装置のシステム光軸Ａに光軸が合うように配置される。ここで、波長λ１と波長λ２は、ダイクロイックミラー５ｂのミラー面において透過で使用され、波長λ３は、ダイクロイックミラー５ｂのミラー面において反射で使用される。
【００５７】
図２２は、本発明の実施の形態２に係るレーザ出力器の内部の各発光部の光軸とシステム光軸Ａの関係の他の例を示す図である。ここでは、各発光部と光軸の関係を示しており、レーザ出力器の外観やグレーティングは、描かれていない。本実施の形態では、各レーザ出力器に内包される半導体基板の構成が上述した実施の形態１とは異なっている。本実施の形態に係る光ピックアップ装置のプリズム６以降の構成要素は、上述した実施の形態１と同様に構成されている。
【００５８】
本実施の形態におけるレーザ出力器の構成としては、レーザ出力器１ｃには、波長λ２（約６５０ｎｍ）の光を出射する発光部１６が形成された半導体基板１９と、波長λ３（約７８０ｎｍ）の光を出射する発光部１７が形成された半導体基板２０が内包されており、レーザ出力器２ｃには、波長λ１（約４０５ｎｍ）の波長を出射する発光部１５が形成された半導体基板１８が内包され、半導体基板上に形成された各発光部１５、１６、１７は、それぞれに電圧を印加することによって、λ１、λ２、λ３の波長の光を出射するようになっている。図２２では、半導体基板１６と半導体基板１７は、別々の半導体基板であるが、一体で形成されたいわゆるモノリシックタイプの半導体基板でもかまわない。
【００５９】
本実施の形態では、波長λ１の発光部１５は、光ピックアップ装置のシステム光軸Ａに光軸が合うように配置される。波長λ３の発光部１７は、光ピックアップ装置のシステム光軸Ａに光軸が合うように配置され、波長λ２の発光部１６は空間的制約から、波長λ３の発光部１７から若干離れた位置に配置される。ここで、波長λ２と波長λ３は、ダイクロイックミラー５ｃのミラー面において透過で使用され、波長λ１は、ダイクロイックミラー５ｃのミラー面において反射で使用される。
【００６０】
本実施の形態（図２０、図２１、図２２）では、各レーザ出力器内において、波長λ１の発光部１５から出射される光の光軸と、波長λ３の発光部１７から出射される光の光軸が一致するように、レーザ出力器が配置されているため、上述した実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００６１】
実施の形態３．
上述した実施の形態１では、光軸調整素子の回折格子２１のレベル数Ｐが５に設定されているが、本実施の形態では、回折格子２１のレベル数Ｐを４〜６の範囲に設定している。本実施の形態に係る光ピックアップ装置の他の構成は、上述した実施の形態１と同様に構成されている。
【００６２】
上述した図５に示した回折格子２１の構成は、本実施の形態においてレベル数Ｐを５とした場合に相当する。レベル数Ｐが２〜８の回折格子において溝深さｈを変化させた場合、各波長における０次回折効率および１次回折効率は、図６〜図１８に示したように変化する。また、レベル数Ｐと、波長λ１、λ３の０次回折光がほぼ最大となるときの溝深さｈでの波長λ２の１次回折光との間には、図１９に示した関係がある。なお、実施の形態１でも説明したように、回折格子２１の屈折率は、一般的な硝子素材であるＢＫ７相当の屈折率データを使用して計算している。
【００６３】
図１９に示したように、回折格子２１のレベル数Ｐが４〜６の範囲内であれば、波長λ１、λ３の０次回折効率が最大となるときの溝深さｈでの波長λ２の１次回折効率が０．７以上であり、高い１次回折効率が得られる。一般的に、光検出器に受光する光量が多いほど信号検出が容易となる為、回折格子のレベル数Ｐが４〜６であれば、光検出器において良好な信号検出を行うことが可能になる。
【００６４】
以上説明したように、本実施の形態では、レベル数Ｐが４〜６のバイナリブレーズ型の回折格子を用いることにより、波長λ１、およびλ３の戻り光に加え、波長λ２の波長の戻り光についても高い回折効率を得ることができ、これにより光検出器１４において良好な信号検出を行うことが可能になる。
【００６５】
特に、レベル数Ｐを４とした場合には、レベル数Ｐを５、６とした倍よりも段数が少なく構造が簡単であるため、回折格子２１の作成が容易になるという利点もある。
【００６６】
実施の形態４．
上述した実施の形態１では、光軸調整素子１３の回折格子２１の屈折率を、一般的な硝子素材であるＢＫ７の屈折率相当としたが、本実施の形態では、回折格子２１の素材として、以下の条件を満足する屈折率を有するものを選択する。本実施の形態に係る光ピックアップ装置の他の構成は、上述した実施の形態１と同様に構成されている。
【００６７】
本実施の形態では、光軸調整素子１３の回折格子２１の素材を、その素材の波長λ１に対する屈折率をｎ１とし、波長λ３に対する屈折率をｎ３としたときに、
１．０≦（ｎ１−１）／（ｎ３−１）≦１．０８ （２）
を満足するものの中から選択している。
【００６８】
上述した実施の形態１では、波長λ１を約４０５ｎｍ、波長λ３を約７８０ｎｍと説明したが、一般に、青紫色の半導体レーザ出力器やＣＤ用のレーザ出力器の出力波長は、λ１＝４０５±８ｎｍ、λ３＝７８０±１５ｎｍとある程度の幅を持って、ばらついており、必ずしもλ１＝４０５ｎｍ、λ３＝７８０ｎｍではない。
【００６９】
実施の形態１でも説明したように、回折格子２１の段差ｄがλ／（ｎ−１）の整数倍のときに最大の０次回折効率が得られるため、波長λ１についての最適な段差ｄはλ１／（ｎ１−１）の整数倍であり、波長λ３についての最適な段差ｄはλ３／（ｎ３−１）の整数倍である。λ３／λ１の値は約２であるが、屈折率ｎ１、ｎ３の違いを考慮すると、
２λ１／（ｎ１−１）＝λ３／（ｎ３−１） （３）
が成立するときに、波長λ１、λ３について同時に最大の０次回折効率が得られることになる。上の式（３）を変形すると、以下の式（４）が得られる。
（ｎ１−１）／（ｎ３−１）＝２λ１／λ３ （４）
【００７０】
式（４）に、上述した出力波長の範囲を適用すると、上述した式（２）が得られる。回折格子２１を、式（２）を満足する素材により形成すれば、同じ段差ｄで、波長λ１、λ３ともに最大の０次回折効率を得ることができる。このように、使用するレーザ出力器の出力波長に応じて適切な回折格子２１の素材を選択することにより、波長λ１、λ３について同時に高い０次回折効率を得ることができる。
【００７１】
以上説明したように、本実施の形態では、出力波長に幅があるレーザ出力器を使用した場合でも、バイナリブレーズ型の回折格子２１が１．０≦（ｎ１−１）／（ｎ３−１）≦１．０８を満足する素材から、レーザ出力器の出力波長に合わせた素材を選択することにより、波長λ１、λ３の両方波長で高い０次回折効率を得ることができ、光検出器１４において良好な信号検出を行うことが可能になる。
【００７２】
実施の形態５．
図２３は、本発明の実施の形態５に係る光ディスク装置の基本構成を示す図である。本実施の形態に係る光ディスク装置は、光ピックアップ装置１００を備えたものであり、この光ピックアップ装置１００としては、実施の形態１〜４のいずれの光ピックアップ装置を用いてもよい。
【００７３】
本実施の形態に係る光ディスク装置は、ＤＶＤ，ＣＤ、又はこれらの数倍の容量を有することが可能な青紫色レーザ用の光ディスクを保持して回転駆動する回転駆動機構１０２を備えている。この回転駆動機構１０２は、光ディスク１１の中心部に設けられたチャッキング孔１１ａを基準として光ディスク１１を位置決めし、回転駆動するものである。
【００７４】
光ピックアップ装置１００は、回転駆動機構１０２により回転駆動される光ディスク１１の信号記録面に対物レンズを対向させた状態で配置され、送り機構１０３により光ディスク１１の半径方向に移動する。光ピックアップ装置１００、回転駆動機構１０２及び送り機構１０３は、制御回路１０１により制御される。光ピックアップ装置１００は、レーザ出力器が出射可能な３種対の波長λ１、λ２、λ３のうち、光ディスクの種類に応じて選択された波長の光を用いて、光ディスク１１に対する情報の記録、再生、又はその両方を行う。光ピックアップ装置１００により光ディスクから読み出された信号は、復調回路１０４により復調される。
【００７５】
本実施の形態によれば、実施の形態１〜４で説明した光ピックアップ装置を用いることにより、光ディスク装置の小型化及び低コスト化を実現することができる。
【００７６】
なお、上述した各実施の形態では、波長λ１、λ２、λ３を、それぞれ約４０５ｎｍ、約６５０ｎｍ、約７８０ｎｍとしたが、使用する光記録媒体の種類に応じて、他の波長の組み合わせを用いてもよい。たとえば、３つの波長λ１、λ２、λ３のうちのひとつの波長が、他の二つの波長のうちのひとつの波長の略整数倍である場合には、実施の形態１から４と同様の光学系の構成で同様の効果が得られる。
【００７７】
さらに、４つの波長λ１、λ２、λ３、λ４の光を切り替え可能な光ピックアップであって、たとえば、（λ１／λ２）と（λ１／λ３）のいずれもが略自然数となる場合には、λ１、λ２およびλ３のすべての光軸をシステム光軸Ａと一致させることができれば、本発明の各実施の形態と同様な光学系の構成で同様の効果を得ることが可能である。λ１、λ２およびλ３のすべての光軸をシステム光軸Ａと一致させることは、２つのダイクロイックミラーを用いる等の方法で可能である。
【００７８】
また、上述した各実施の形態では、バイナリブレーズ型の回折格子２１を用いたが、バイナリブレーズ型の回折格子に限らず、波長λ１、λ２、λ３の戻り光を共通の光検出器１４で受光できるように、少なくとも１つの波長の戻り光の光軸を調整することが可能な光軸調整素子であればよい。
【０００１】
本発明は、複数種類の光記録媒体に対する情報の記録再生等が可能な光ピックアップ装置及びこの光ピックアップ装置を備えた光ディスク装置に関し、より詳細には、異なる３種類の波長の光を共通の光検出器で受光するようにした光ピックアップ装置および光ディスク装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）及びＣＤ（ＣＯＭＰＡＣＴ ＤＩＳＣ）に対する情報の記録、再生、または、その両方を行うため、出力波長が約６５０ｎｍのＤＶＤ用レーザ出力器と出力波長が約７８０ｎｍのＣＤ用レーザ出力器とを備えた２光源型の光ピックアップ装置が用いられている。さらに、各光源の小型化を図るために、単一パッケージで２種類の波長を出力可能な２波長一体型レーザ出力器も実用化されている。２波長一体型レーザ出力器としては、モノリシック型の半導体基板に２つのレーザダイオードを形成したモノリシック型レーザ出力器や、それぞれにレーザダイオードが形成された２つの半導体基板を貼り合わせたハイブリッド型レーザ出力器等が知られている。
【０００３】
２波長一体型レーザ出力器の場合には、２つのレーザダイオード（ＤＶＤ用、ＣＤ用）の各出射位置は僅かではあるが離れており、その距離は一般に１１０μｍ程度である。そのため、一方のレーザダイオードの光軸を光ピックアップ装置の対物レンズやコリメートレンズの中心を通るシステム光軸と一致させると、他方のレーザダイオードから出射されたレーザ光の光軸がシステム光軸からずれてしまう。このままの状態では、ＤＶＤ用、ＣＤ用のレーザダイオードから出射されて光記録媒体で反射されたそれぞれの戻り光を共通の光検出器で受光することはできない。そこで、ＤＶＤ用、ＣＤ用のレーザダイオードの出射光の戻り光の一方、または、両方を回折格子等で回折させることにより、両方の戻り光を共通の光検出器に導くことが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００４】
また、近年、光記録媒体の大容量化が求められており、ＤＶＤやＣＤの数倍の容量を有する青紫色レーザ対応の光記録ディスク等の光記録媒体が実用化されている。これに伴い、装置の小型化及び低コストの観点から、１つの光ピックアップ装置でＤＶＤ、ＣＤ及び青紫色レーザ対応等の光記録媒体に対する情報の記録再生等を行うことが求められている。そこで、ＤＶＤ用、ＣＤ用のレーザダイオードに加えて、青紫色レーザダイオードを備えた３光源型のピックアップ装置の開発が進められている。
【０００５】
３光源型光ピックアップ装置の例としては、以下の構成が提案されている。出力波長の異なる３種類の波長の光の光軸を、各波長に対応したプリズムを用いて光ピックアップ装置のシステム光軸に一致させ、各波長の光を光記録媒体に導いている。光記録媒体で反射された３種類の波長の戻り光は、各プリズムを透過して共通の光検出器に導かれ、この光検出器で検出される（例えば、非特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−１４３３１２号公報
【特許文献２】
特開２００１−２５６６７０号公報
【非特許文献１】
“オランダＰＨＩＬＩＰＳ社、ＣＤとＤＶＤ、ＢＬＵ−ｒａｙ ＤＩＳＣに記録再生可能な光ヘッドを開発”、[ＯＮＬＩＮＥ]、２００４年７月１６日、日経ＢＰ社、[２００５年２月２０日アクセス]、インターネット＜ｈｔｔｐ：／／ＴＥＣＨＯＮ.ｎｉｋｋｅｉｂｐ.ｃｏ.ｊｐ／ｍｅｍｂｅｒｓ／ＮＥＷＳ／２００４０７１６／１０４５２１／＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した第１の構成（非特許文献１）では、光記録媒体で反射された戻り光を共通の光検出器で受光することはできるが、それぞれのレーザ出力器の光軸を光ピックアップ装置のシステム光軸に一致させるためのプリズム等が多く必要になる。また、各レーザ出力器を光ピックアップ装置に取り付けるための部材等も必要になる。その結果、光ピックアップ装置の構成部品が多くなり、装置の小型化及び低コスト化が難しいという問題があった。
【０００８】
ここで、２光源型光ピックアップ装置では、２波長一体型レーザ出力器と位相差型の回折格子等を利用することで小型化及び低コスト化が実現されていることから（特許文献１、２）、３光源型光ピックアップ装置でも同様に、２波長一体型レーザ出力器と位相差型の回折格子を利用し、小型化及び低コスト化を実現することが求められる。この場合、２波長一体型レーザ出力器から出力される異なる２つの波長の光と、１波長型レーザ出力器から出力される１つの波長の光とをプリズム等を利用して、同一の光路に導き、共通の光検出器で受光することが考えられる。しかしながら、位相差型の回折格子では、入射光の波長λと、入射光の入射角θと、入射側の媒質の屈折率ｎと、出射光の出射角θｂと、出射側の媒質の屈折率ｎｂと、回折光の次数ｍと、回折格子ピッチｐとの間に、ｎｓｉｎθ−ｎｂｓｉｎθｂ＝ｍλ／ｐの関係が成立するため、並行して回折格子に入射した３つの異なる波長の１次以上の回折光の回折角はいずれも異なり、従って、３波長の戻り光を共通の光検出器に導くことが難しいという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、使用される光の波長の異なる複数種類の光記録媒体（例えば、ＤＶＤ、ＣＤ、青紫色レーザ対応光ディスク）に対する情報の記録再生等を行うため、光記録媒体で反射された３種類の戻り光を共通の光検出器で検出できるようにすることを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、上述のような光ピックアップ装置を備えて構成された光ディスク装置を提供しようとすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る光ピックアップ装置は
光記録媒体に対し情報の記録または、再生が可能な光ピックアップ装置であって、
第１の波長を有する第１の光を出力する第１の発光部と、
第２の波長を有する第２の光を出力する第２の発光部と、
前記第１の波長の略２倍の波長である第３の波長を有する第３の光を出力する第３の発光部と、
前記発光部から出力され、前記光記録媒体で反射された戻り光の光軸を調整可能な光軸調整素子と、
前記光軸調整素子を通過した前記戻り光を受光する一の光検出器と
を備え、
前記第１の発光部、及び前記第３の発光部は、前記第１の光の光軸と前記第３の光の光軸とが略一致するようにそれぞれ配置され、
前記光軸調整素子は、前記第２の光の戻り光の光軸を調整し、
前記一の光検出器は、前記第１の光の戻り光、前記第２の光の戻り光、及び前記第３の光の戻り光を受光すること
としたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る光ピックアップ装置では、簡単な構成で且つ容易な調整方法でもって、光記録媒体で反射された３種類の戻り光を共通の光検出器で検出できるため、光ピックアップ装置およびそれを用いた光ディスク装置の小型化及び低コスト化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】 本発明の実施の形態１における光ピックアップ装置の光学系を示す図である。
【図２】 本発明の実施の形態１における発光部とシステム光軸の関係を示す図である。
【図３】 本発明の実施の形態１における光ピックアップ装置の光軸調整素子と各波長の光路の関係を示す図である。
【図４】 本発明の実施の形態１における光ピックアップ装置の光軸調整素子での回折を説明するための図である。
【図５】 本発明の実施の形態１におけるバイナリブレーズ型の回折格子の説明図である。
【図６】 本発明の実施の形態１におけるレベル数２のバイナリブレーズ型回折格子の０次と−１次の回折効率を示すグラフである。
【図７】 本発明の実施の形態１におけるレベル数３のバイナリブレーズ型回折格子の０次と−１次の回折効率を示すグラフである。
【図８】 本発明の実施の形態１におけるレベル数４のバイナリブレーズ型回折格子の０次と−１次の回折効率を示すグラフである。
【図９】 本発明の実施の形態１におけるレベル数５のバイナリブレーズ型回折格子の０次と−１次の回折効率を示すグラフである。
【図１０】 本発明の実施の形態１におけるレベル数６のバイナリブレーズ型回折格子の０次と−１次の回折効率を示すグラフである。
【図１１】 本発明の実施の形態１におけるレベル数７のバイナリブレーズ型回折格子の０次と−１次の回折効率を示すグラフである。
【図１２】 本発明の実施の形態１におけるレベル数８のバイナリブレーズ型回折格子の０次と−１次の回折効率を示すグラフである。
【図１３】 本発明の実施の形態１におけるレベル数３のバイナリブレーズ型回折格子の０次と＋１次の回折効率を示すグラフである。
【図１４】 本発明の実施の形態１におけるレベル数４のバイナリブレーズ型回折格子の０次と＋１次の回折効率を示すグラフである。
【図１５】 本発明の実施の形態１におけるレベル数５のバイナリブレーズ型回折格子の０次と＋１次の回折効率を示すグラフである。
【図１６】 本発明の実施の形態１におけるレベル数６のバイナリブレーズ型回折格子の０次と＋１次の回折効率を示すグラフである。
【図１７】 本発明の実施の形態１におけるレベル数７のバイナリブレーズ型回折格子の０次と＋１次の回折効率を示すグラフである。
【図１８】 本発明の実施の形態１におけるレベル数８のバイナリブレーズ型回折格子の０次と＋１次の回折効率を示すグラフである。
【図１９】 本発明の実施の形態１における各レベル数における波長λ２の１次回折効率を示すグラフである。
【図２０】 本発明の実施の形態２における発光部とシステム光軸の関係を示す図である。
【図２１】 本発明の実施の形態２における発光部とシステム光軸の関係の他の例を示す図である。
【図２２】 本発明の実施の形態２における発光部とシステム光軸の関係のさらに他の例を示す図である。
【図２３】 本発明の実施の形態５における光ディスク装置の基本構成を示す図である。
【符号の説明】
【００１３】
１，２，１ａ，２ａ，１ｂ，２ｂ，１ｃ，２ｃ レーザ出力器、 ３，４ グレーティング、 ５，５ａ，５ｂ，５ｃ ダイクロイックミラー、 ６ 偏光プリズム、 ７ 打ち上げミラー、 ８ コリメートレンズ、 ９ 波長板、 １０ 対物レンズ、 １１ 光ディスク、 １２ センサーレンズ、 １３ 光軸調整素子、 １４ 光検出器、 １５，１６，１７ 発光部、 １８，１９，２０ 半導体基板、 ２１ 回折格子、 ２１ａ バイナリブレーズ型の回折格子、 ２１ｂ バイナリブレーズ型の回折格子の入射面、 １００ 光ピックアップ装置、 １０１ 制御機構、 １０２ 回転駆動機構、 １０３ 送り機構、 １０４ 復調回路。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図である。この実施の形態１に係る光ピックアップ装置は、従来からの光記録媒体であるＤＶＤ、ＣＤに加え、それらの数倍の容量を有する青紫色レーザ対応の光ディスクに対する情報の記録、再生、またはその両方をおこなうものである。図２は、本発明の実施の形態１に係る光ピックアップに使用されるレーザ出力器の内部の各発光部の光軸とシステム光軸の関係を示す図である。ここでは、各発光部と光軸の関係を示しており、レーザ出力器の外観やグレーティングは、描かれていない。図３は、本発明の実施の形態１における光ピックアップ装置の光軸調整素子と各波長の光路の関係を示す図である。
【００１５】
光ピックアップ装置の光学系としては、光源として、レーザ出力器１とレーザ出力器２を備えており、レーザ出力器１には、波長λ１（約４０５ｎｍ）の光を出射する発光部１５が形成された半導体基板１８が内包され、レーザ出力器２には、波長λ２（約６５０ｎｍ）の光を出射する発光部１６が形成された半導体基板１９と、波長λ３（約７８０ｎｍ）の波長を出射する発光部１７が形成された半導体基板２０が内包されており、半導体基板上に形成された各発光部１５、１６、１７は、それぞれに電圧を印加することによって、λ１、λ２、λ３の波長の光を出射するようになっている。図２では、半導体基板１９と半導体基板２０は、別々の半導体基板であるが、一体の製造工程で形成された、いわゆるモノリシックタイプの半導体基板でもかまわない。なお、ここで半導体基板とは、製造工程で流動する半導体基板が複数のレーザダイオードを含む場合、その半導体基板をダイシング等により切断したチップ基板をも指すものとする。以下においても同様である。
【００１６】
レーザ出力器１においては、λ１の波長の光を出射する発光部１５の光軸が、コリメートレンズ８や対物レンズ１０の中心を通る光軸（光ピックアップ装置のシステム光軸Ａ）に一致するように光ピックアップ装置内において配置されている。
【００１７】
また、レーザ出力器２においては、その内部に、λ２の波長を出射する半導体基板１９とλ３の波長を出射する半導体基板２０とが並列して配置されており、ここで、空間的制約上、波長λ２の光を出射する発光部１６と、波長λ３の光を出射する発光部１７とは、若干離れた位置に配置されている。発光部１６と発光部１７の距離は、例えば１１０μｍである。ここで、レーザ出力器２は、光ピックアップ装置内においては、波長λ３の光を出射する発光部１７が光ピックアップのシステム光軸Ａに一致するように配置され、波長λ２の光を出射する発光部１６からは、システム光軸Ａから若干離れてシステム光軸Ａに並行するようにλ２の光が出射される。
【００１８】
レーザ出力器１から出射されたλ１の光は、光ピックアップ装置のシステム光軸Ａ上を通って、グレーティング３を通過する。グレーティング３は、光ピックアップ装置で一般的に行われているトラッキングエラー信号検出（３ビーム法、差動プッシュプル法など）に必要なサブビームを形成するためのものである。レーザ出力器２から出射されたλ３の光は、光ピックアップ装置のシステム光軸Ａ上を通って、グレーティング４を通過する。λ２の光については、光ピックアップ装置のシステム光軸Ａから若干離れた位置で、システム光軸Ａと並行して進み、グレーティング４を通過する。
【００１９】
グレーティング３を通過したλ１の光は、ダイクロイックミラー５に入射する。ダイクロイックミラー５は、入射する光の波長に応じて反射及び透過を切り替える。実施の形態１においては、ダイクロイックミラー５のミラー面を、λ１の波長の光はほぼ透過し、λ２およびλ３の波長の光はほぼ反射するように設定されており、ここでは、λ１の波長の光の大部分はダイクロイックミラー５を透過する。グレーティング４を通過したλ３の光は、ダイクロイックミラー５のミラー面によって反射される。ダイクロイックミラー５で反射されたλ３の波長の光は、λ１の波長の光と同じく光ピックアップ装置のシステム光軸Ａ上を通る。グレーティング４を通過したλ２の光は、ダイクロイックミラー５のミラー面によって反射される。ダイクロイックミラー５で反射されたλ２の波長の光は、光ピックアップ装置のシステム光軸Ａから若干離れた位置で、システム光軸Ａに並行して進む。
【００２０】
ダイクロイックミラー５を透過したλ１の波長の光、またはダイクロイックミラー５で反射されたλ２またはλ３の波長の光は、偏光プリズム６に入射する。偏光プリズム６は、入射光の偏光方向に応じて、反射および透過を切り替える偏光ビームスプリッターの役割を担うものである。ダイクロイックミラー５を通過した直線偏光を有するλ１、λ２、λ３の波長の光を透過させるように、偏光プリズム６の結晶軸方向（偏光方向）が設定されている。
【００２１】
光ピックアップ装置は、さらに、プリズム６を通過した光を反射するミラー７と、ミラー７により反射された光が入射するコリメートレンズ８と、コリメートレンズ８を通過した光が入射する波長板９とを有する。コリメートレンズ８は、入射光を平行光に変換するものである。波長板９は、直線偏光を円偏光に変換する作用を有する、いわゆる１／４λ波長板である。波長板９を通過した光は、円偏光となり、対物レンズ１０に入射し、光ディスク１１（ＤＶＤ、ＣＤ又は青紫色レーザ対応光ディスク）の信号記録面に集光される。
【００２２】
各光ディスク１１の信号記録面に集光された光は、その信号記録面に記録された情報信号に応じて変調されて反射して戻り光となり、対物レンズ１０を透過して再び平行光となって波長板９に入射する。波長板９を通過後の光は、円偏光から直線偏光になるが、この際の直線偏光方向は、往路とは約９０度異なる直線偏光方向となっている。波長板９を通過した戻り光は、コリメートレンズ８を透過して集光光束となり、ミラー７で反射されて偏光プリズム６に入射する。
【００２３】
図３に示すように、偏光プリズム６では、その偏光依存性により、偏光方向が往路と約９０度異なる戻り光を反射することにより、戻り光を９０度偏向して、センサーレンズ１２に導く。センサーレンズ１２は、光ピックアップ装置で一般的に行われているフォーカスエラー信号検出に必要な非点収差を戻り光に与えるためのものである。センサーレンズ１２を通過した戻り光は、光軸調整素子１３に入射する。
【００２４】
光軸調整素子１３は、異なる３種類の波長λ１、λ２、λ３の戻り光のうち、少なくとも１つの波長の戻り光の光軸方向を変化させる作用を有している。具体的には、光軸調整素子１３に設けられた回折素子の回折作用により、波長λ２の戻り光の光軸方向を変化させ、これにより波長λ１、λ２、λ３の戻り光が共通の光検出器によって受光されるようになっている。
【００２５】
波長λ１及び波長λ３の戻り光は、それぞれの光軸が、コリメートレンズ８や対物レンズ１０の中心を通る光ピックアップ装置のシステム光軸Ａとほぼ一致するように進行し、光軸調整素子１３を通過して光検出器１４に入射する。一方、波長λ２の光を出射する半導体基板１９の発光部１６は、波長λ３の光の発光部１７から僅かに離れた位置に配置されているため、波長λ２の戻り光は、その光軸がシステム光軸Ａからずれた状態で光軸調整素子１３に入射し、光軸調子素子１３に設けられたバイナリブレーズ型の回折格子により回折されたのち、光検出器１４に入射する。すなわち、波長λ１、λ２、λ３の戻り光のいずれについても、光検出器１４が受光し、それぞれの光の信号検出を行うことができる。
【００２６】
次に、光軸調整素子のバイナリブレーズ型の回折格子の作用及び構成について説明する。図４は、実施の形態１に係る光ピックアップ装置の光軸調整素子１３に設けられたバイナリブレーズ型の回折格子２１の作用を説明するための図である。図５は、バイナリブレーズ型の回折格子２１の構成を示す図である。
【００２７】
図５に示すようにバイナリブレーズ型の回折格子２１は、出射面側に形成したブレーズ格子面を階段状にしたものである。階段状の格子面２１ａは、ここでは、５段（格子底面、２段目、３段目、４段目および５段目）に形成されている。回折格子２１の一段あたりの高さ（深さ）を、段差ｄとする。また、回折格子２１の階段状の段数（格子底面を含む）を、レベル数Ｐとする。図５においては、Ｐ＝５である。さらに、格子底面をなす格子面から最上段（符号Ｐで示す）をなす格子面までの距離を溝深さｈとする。
【００２８】
図４に示すように、波長λ１、λ３の戻り光は、互いに略同一の光路を通って、バイナリブレーズ型の回折格子２１の入射面２１ｂから入射し、０次回折光が回折格子２１の格子面２１ａから出射される。波長λ１、λ３の戻り光の０次回折光は、光検出器１４の検出面に対して垂直に、且つ互いに同位置に入射する。
【００２９】
一方、波長λ２の戻り光は、波長λ１、λ３の戻り光の光軸からずれた光路を通って、一定の入射角で回折格子２１の入射面２１ｂに入射し、１次回折光が回折格子２１の格子面２１ａから出射される。波長λ２の戻り光の１次回折光は、一定の入射角（回折格子２１への入射角度とは異なる角）で光検出器１４に入射する。
【００３０】
このように光軸調整素子１３等が構成されているため、光軸調整素子１３または光検出器１４を入射光の光軸方向（波長λ１、λ３の戻り光の光軸方向）に沿って移動させることで、光検出器１４の検出面内（入射光の光軸に直交する面内）における波長λ２の戻り光の受光位置を調整することができる。波長λ１、λ３の戻り光については、０次回折光が利用されているので、光軸調整素子１３及び光検出器１４を光軸方向に移動させても、光検出器１４上の受光位置が変化することがない。その結果、波長λ１、λ３の戻り光の光検出器１４上の受光位置に、波長λ２の戻り光の受光位置を一致させることができる。
【００３１】
ここで、回折格子２１を形成する素材の波長λ３に対する屈折率をｎ３とし、ｍを１以上の整数とすると、図５に示した回折格子２１の段差ｄは、
ｄ≒ｍλ３／（ｎ３−１） （１）
で表される。波長λ３を７８０ｎｍ、次数ｍを１とし、さらに回折格子２１の屈折率を一般的な硝子素材であるＢＫ７相当の屈折率データに基づいて決定すると、式（１）から、段差ｄは約１．５３μｍとなる。これに基づき、本実施の形態では、回折格子２１の段差ｄは、１．５３μｍに設定されている。式（１）の条件は、波長λ３の光の０次回折光が最も強くなる条件である。
【００３２】
バイナリブレーズ型の回折格子２１では、その段差ｄがλ／（ｎ−１）の整数倍であれば、段差ｄによる光路長差が波長λの整数倍になるため、最大の０次回折効率を得ることができる。波長λ１を４０５ｎｍとし、波長λ３を７８０ｎｍとすると、波長の比は約１．９２であり、ほぼ２に近い。そのため、光路長差が波長λ３の整数倍となるように段差ｄを設定すると、ｎ１＝ｎ３を仮定した場合、波長λ１に対してもほぼ整数倍の値となり、波長λ１、λ３のどちらにおいても高い０次回折効率を得ることができる。
【００３３】
また、一般的に硝子やプラスチックのような素材の屈折率は、波長が短くなるにつれて若干大きくなる。例えば、一般的な硝子素材であるＢＫ７の場合では、波長４０５ｎｍに対しては、ｎ＝１．５３であるが、波長７８０ｎｍに対してはｎ＝１．５１である。回折格子２１の素材として、一般的な硝子素材であるＢＫ７相当の屈折率データを使用して計算した場合には、λ３／（ｎ３−１）とλ１（ｎ１−１）の比の値は、１．９９になり、ｎ１＝ｎ３を仮定した場合よりも、さらに整数倍に近くなる。このため、回折格子２１の段差ｄを、波長λ３の最大の０次回折効率が得られるように、λ３／（ｎ３−１）の整数倍に設定すれば、波長λ１の最大の０次回折効率が得られる段差、すなわち、λ１／（ｎ１−１）も整数倍に近づく。その結果、波長λ１、λ３のいずれに対しても、高い０次回折効率が得られる。
【００３４】
一般的な硝子素材であるＢＫ７相当の屈折率データを使用して、レベル数Ｐを最も構造が簡単なＰ＝２とした場合に、回折格子２１の段差ｄを変数（レベル数２の場合は、ｄ＝ｈ）として、各戻り光の回折効率を計算すると、各戻り光の回折効率は、ｄ＝１．５３μｍにおいて、波長λ１、λ３ともにほぼ最大の０次回折効率が得られる。
【００３５】
上述したように、回折格子２１のレベル数Ｐは、回折格子２１の階段状の段数（格子底面も含む）であり、図５に示した例ではＰ＝５である。回折格子２１では、最大の０次回折効率が得られる段差ｄにおいて、レベル数Ｐに応じて、得られる最大の１次回折効率が異なる。
【００３６】
また、図５に示すように、１次回折光は、２方向に出射される。レベル数Ｐ＝２では、両方向に出射される１次回折光は同じ値であるが、レベル数Ｐが３以上では、両方向に出射される１次回折光の値は異なる。ここで、レベル数Ｐを３以上の一定の値として、ｈを０から変化させていったときに、先に最大値が得られる、すなわち、浅い溝深さで最大値が得られる１次回折光を、−１次光と定義し、深い溝深さで最大値が得られる１次回折光を＋１次回折光と定義する。本実施例においては、図５において、階段状に沿って出射される１次光が−１次光である。
【００３７】
図６〜図１２に、回折格子２１のレベル数Ｐを２、３、４、５、６、７、８の７通りに変化させた場合の、溝深さｈと各戻り光の各次数の回折効率ηの計算値との関係を示す。１次回折光については、−１次回折光の値を示す。計算では、屈折率データとして、一般的な硝子素材であるＢＫ７の屈折率データを使用した。また、＋１次回折光の値については、レベル数Ｐを３、４、５、６、７、８の６通りについて、図１３〜１８に示す。レベル数Ｐを２とした場合は、+１次回折光と−１次回折光の回折効率は同じであり、いずれも図６に示してある。
【００３８】
図６に示すように、レベル数Ｐ＝２の場合には、溝深さｈが約１．５３μｍのときに波長λ１、λ３の０次回折光がほぼ最大の値となっている。このとき波長λ２の一次回折効率ηは、−１次光の回折効率η＝０．１５４、＋１次光の回折効率η＝０．１５４である。
【００３９】
図７および図１３に示すように、レベル数Ｐ＝３の場合には、溝深さｈが約３．０５μｍのときに波長λ１、λ３の０次回折光がほぼ最大の値となっている。このとき波長λ２の一次回折効率ηは、−１次光の回折効率η＝０．４３９、＋１次光の回折効率η＝０．０６７である。
【００４０】
図８および図１４に示すように、レベル数Ｐ＝４の場合には、溝深さｈが約４．５８μｍのときに波長λ１、λ３の０次回折光がほぼ最大の値となっている。このとき波長λ２の一次回折効率ηは、−１次光の回折効率η＝０．７４４、＋１次光の回折効率η＝０．０１３である。
【００４１】
図９および図１５に示すように、レベル数Ｐ＝５の場合には、溝深さｈが約６．１０μｍのときに波長λ１、λ３の０次回折光がほぼ最大の値となっている。このとき波長λ２の一次回折効率ηは、−１次光の回折効率η＝０．８７２、＋１次光の回折効率η＝０である。
【００４２】
図１０および図１６に示すように、レベル数Ｐ＝６の場合には、溝深さｈが約７．６３μｍのときに波長λ１、λ３の０次回折光がほぼ最大の値となっている。このとき波長λ２の一次回折効率ηは、−１次光の回折効率η＝０．７４６、＋１次光の回折効率η＝０．０１５である。
【００４３】
図１１および図１７に示すように、レベル数Ｐ＝７の場合には、溝深さｈが約９．１６μｍのときに波長λ１、λ３の０次回折光がほぼ最大の値となっている。このとき波長λ２の一次回折効率ηは、−１次光の回折効率η＝０．４４８、＋１次光の回折効率η＝０．０２４である。
【００４４】
図１２および図１８に示すように、レベル数Ｐ＝８の場合には、溝深さｈが約１０．６８μｍのときに波長λ１、λ３の０次回折光がほぼ最大の値となっている。このとき波長λ２の一次回折効率ηは、−１次光の回折効率η＝０．１７２、＋１次光の回折効率η＝０．０１５である。
【００４５】
図１９は、レベル数Ｐと、波長λ１、λ３の０次回折光がほぼ最大のときの波長λ２の１次回折効率との関係を示すグラフである。
【００４６】
一般に、光検出器１４で受光する光量が多いほど信号の検出が容易になる。本実施の形態では、レベル数Ｐを５に設定することにより、波長λ１、λ３の０次回折効率が最大になるときの溝深さｈにおいて、波長λ２に関し、大きな１次回折効率を得ている。このため、波長λ１、λ３の戻り光のみならず、波長λ２の戻り光についても強度が大きくなり、良好な信号検出を行うことができる。
【００４７】
以上説明したように、本実施の形態では、光記録媒体で反射された波長λ１、λ２、λ３の戻り光のうち、少なくとも１つの波長の戻り光の光軸を光軸調整素子１３により調整することにより、各波長の戻り光を共通の光検出器１４で検出することが可能になる。これにより、光ピックアップ装置及びそれを用いた光ディスク装置の小型化及び低コスト化を実現することができる。
【００４８】
また、本実施の形態では、波長λ１、λ３の戻り光の０次回折光を光検出器１４に導くようにしたので、波長λ１、λ３の戻り光の光検出器１４上での受光位置を変化させずに、回折格子１３または光検出器１４の光軸に沿った位置調節により、波長λ１、λ３の戻り光の光検出器１４上の受光位置に、波長λ２の戻り光の受光位置を一致させることができる。これにより、簡単な調整方法で、波長λ１、λ２、λ３の戻り光を共通の光検出器１４に導くための光軸調整を行うことができる。
【００４９】
さらに、本実施の形態では、波長λ１および、波長λ３の０次回折光を利用しているが、図６から図１８に示したように、回折格子の溝深さｈをあまり深く形成しなくても、波長λ１、λ３の０次回折効率を高効率で得ることができる。そのため、波長λ１、λ３の０次回折効率が高効率で得られる回折格子を、容易に作成することができる。
【００５０】
また、バイナリブレーズ型の回折格子では、段差ｄがλ／（ｎ−１）の整数倍のときに、段差ｄによる光路長差が波長λの整数倍となり、最大の０次回折効率が得られる。本実施の形態では、回折格子の段差ｄは、ｄ≒ｍλ３／（ｎ３−１）に設定されており、波長λ３において最大の０次回折効率が得られるようになっている。波長λ１を４０５ｎｍ、波長λ３を７８０ｎｍとすると、波長の比は≒１．９２であり、ほぼ２に近い。そのため、光路長差が波長λ３の整数倍となるように段差ｄを設定すると、波長λ１に対してもほぼ整数倍の値となり、波長λ１、λ３のどちらにおいても高い０次回折効率を得ることができる。その結果、波長λ１、λ３の戻り光の良好な信号検出を行うことができる。
【００５１】
実施の形態２．
図２０は、本発明の実施の形態２に係るレーザ出力器の内部の各発光部から出射される光の光軸とシステム光軸Ａの関係を示す図である。ここでは、各発光部と光軸の関係を示しており、レーザ出力器の外観やグレーティングは、描かれていない。本実施の形態では、各レーザ出力器に内包される半導体基板の構成が上述した実施の形態１とは異なっている。本実施の形態に係る光ピックアップ装置のプリズム６以降の構成要素は、上述した実施の形態１と同様に構成されている。
【００５２】
本実施の形態におけるレーザ出力器の構成としては、レーザ出力器１ａには、波長λ３（約７８０ｎｍ）の波長を出射する発光部１７が形成された半導体基板２０が内包されており、レーザ出力器２ａには、波長λ１（約４０５ｎｍ）の光を出射する発光部１５が形成された半導体基板１８と、波長λ２（約６５０ｎｍ）の光を出射する発光部１６が形成された半導体基板１９が内包され、半導体基板上に形成された各発光部１５、１６、１７は、それぞれに電圧を印加することによって、λ１、λ２、λ３の波長の光を出射するようになっている。図２０では、半導体基板１８と半導体基板１９は、別々の半導体基板であるが、一体で形成されたいわゆるモノリシックタイプの半導体基板でもかまわない。
【００５３】
本実施の形態では、波長λ１の発光部１５は、光ピックアップ装置のシステム光軸Ａに光軸が合うように配置される。波長λ２の発光部１６は空間的制約から、波長λ１の発光部１５から若干離れた位置に配置される。波長λ３の発光部１７は、光ピックアップ装置のシステム光軸Ａに光軸が合うように配置される。ここで、波長λ１と波長λ２は、ダイクロイックミラー５ａのミラー面において反射されて使用され、波長λ３は、ダイクロイックミラー５ａのミラー面において透過で使用される。
【００５４】
図２１は、本発明の実施の形態２に係るレーザ出力器の内部の各発光部の光軸とシステム光軸Ａの関係の他の例を示す図である。ここでは、各発光部と光軸の関係を示しており、レーザ出力器の外観やグレーティングは、描かれていない。本実施の形態では、各レーザ出力器に内包される半導体基板の構成が上述した実施の形態１とは異なっている。本実施の形態に係る光ピックアップ装置のプリズム６以降の構成要素は、上述した実施の形態１と同様に構成されている。
【００５５】
本実施の形態におけるレーザ出力器の構成としては、レーザ出力器１ｂには、波長λ１（約４０５ｎｍ）の光を出射する発光部１５が形成された半導体基板１８と、波長λ２（約６５０ｎｍ）の光を出射する発光部１６が形成された半導体基板１９が内包されており、レーザ出力器２ｂには、波長λ３（約７８０ｎｍ）の波長を出射する発光部１７が形成された半導体基板２０が内包され、半導体基板上に形成された各発光部１５、１６、１７は、それぞれに電圧を印加することによって、λ１、λ２、λ３の波長の光を出射するようになっている。図２１では、半導体基板１８と半導体基板１９は、別々の半導体基板であるが、一体で形成されたいわゆるモノリシックタイプの半導体基板でもかまわない。
【００５６】
本実施の形態では、波長λ１の発光部１５は、光ピックアップ装置のシステム光軸Ａに光軸が合うように配置される。波長λ２の発光部１６は空間的制約から、波長λ３の発光部１５から若干離れた位置に配置される。波長λ３の発光部１７は、光ピックアップ装置のシステム光軸Ａに光軸が合うように配置される。ここで、波長λ１と波長λ２は、ダイクロイックミラー５ｂのミラー面において透過で使用され、波長λ３は、ダイクロイックミラー５ｂのミラー面において反射で使用される。
【００５７】
図２２は、本発明の実施の形態２に係るレーザ出力器の内部の各発光部の光軸とシステム光軸Ａの関係の他の例を示す図である。ここでは、各発光部と光軸の関係を示しており、レーザ出力器の外観やグレーティングは、描かれていない。本実施の形態では、各レーザ出力器に内包される半導体基板の構成が上述した実施の形態１とは異なっている。本実施の形態に係る光ピックアップ装置のプリズム６以降の構成要素は、上述した実施の形態１と同様に構成されている。
【００５８】
本実施の形態におけるレーザ出力器の構成としては、レーザ出力器１ｃには、波長λ２（約６５０ｎｍ）の光を出射する発光部１６が形成された半導体基板１９と、波長λ３（約７８０ｎｍ）の光を出射する発光部１７が形成された半導体基板２０が内包されており、レーザ出力器２ｃには、波長λ１（約４０５ｎｍ）の波長を出射する発光部１５が形成された半導体基板１８が内包され、半導体基板上に形成された各発光部１５、１６、１７は、それぞれに電圧を印加することによって、λ１、λ２、λ３の波長の光を出射するようになっている。図２２では、半導体基板１６と半導体基板１７は、別々の半導体基板であるが、一体で形成されたいわゆるモノリシックタイプの半導体基板でもかまわない。
【００５９】
本実施の形態では、波長λ１の発光部１５は、光ピックアップ装置のシステム光軸Ａに光軸が合うように配置される。波長λ３の発光部１７は、光ピックアップ装置のシステム光軸Ａに光軸が合うように配置され、波長λ２の発光部１６は空間的制約から、波長λ３の発光部１７から若干離れた位置に配置される。ここで、波長λ２と波長λ３は、ダイクロイックミラー５ｃのミラー面において透過で使用され、波長λ１は、ダイクロイックミラー５ｃのミラー面において反射で使用される。
【００６０】
本実施の形態（図２０、図２１、図２２）では、各レーザ出力器内において、波長λ１の発光部１５から出射される光の光軸と、波長λ３の発光部１７から出射される光の光軸が一致するように、レーザ出力器が配置されているため、上述した実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００６１】
実施の形態３．
上述した実施の形態１では、光軸調整素子の回折格子２１のレベル数Ｐが５に設定されているが、本実施の形態では、回折格子２１のレベル数Ｐを４〜６の範囲に設定している。本実施の形態に係る光ピックアップ装置の他の構成は、上述した実施の形態１と同様に構成されている。
【００６２】
上述した図５に示した回折格子２１の構成は、本実施の形態においてレベル数Ｐを５とした場合に相当する。レベル数Ｐが２〜８の回折格子において溝深さｈを変化させた場合、各波長における０次回折効率および１次回折効率は、図６〜図１８に示したように変化する。また、レベル数Ｐと、波長λ１、λ３の０次回折光がほぼ最大となるときの溝深さｈでの波長λ２の１次回折光との間には、図１９に示した関係がある。なお、実施の形態１でも説明したように、回折格子２１の屈折率は、一般的な硝子素材であるＢＫ７相当の屈折率データを使用して計算している。
【００６３】
図１９に示したように、回折格子２１のレベル数Ｐが４〜６の範囲内であれば、波長λ１、λ３の０次回折効率が最大となるときの溝深さｈでの波長λ２の１次回折効率が０．７以上であり、高い１次回折効率が得られる。一般的に、光検出器に受光する光量が多いほど信号検出が容易となる為、回折格子のレベル数Ｐが４〜６であれば、光検出器において良好な信号検出を行うことが可能になる。
【００６４】
以上説明したように、本実施の形態では、レベル数Ｐが４〜６のバイナリブレーズ型の回折格子を用いることにより、波長λ１、およびλ３の戻り光に加え、波長λ２の波長の戻り光についても高い回折効率を得ることができ、これにより光検出器１４において良好な信号検出を行うことが可能になる。
【００６５】
特に、レベル数Ｐを４とした場合には、レベル数Ｐを５、６とした倍よりも段数が少なく構造が簡単であるため、回折格子２１の作成が容易になるという利点もある。
【００６６】
実施の形態４．
上述した実施の形態１では、光軸調整素子１３の回折格子２１の屈折率を、一般的な硝子素材であるＢＫ７の屈折率相当としたが、本実施の形態では、回折格子２１の素材として、以下の条件を満足する屈折率を有するものを選択する。本実施の形態に係る光ピックアップ装置の他の構成は、上述した実施の形態１と同様に構成されている。
【００６７】
本実施の形態では、光軸調整素子１３の回折格子２１の素材を、その素材の波長λ１に対する屈折率をｎ１とし、波長λ３に対する屈折率をｎ３としたときに、
１．０≦（ｎ１−１）／（ｎ３−１）≦１．０８ （２）
を満足するものの中から選択している。
【００６８】
上述した実施の形態１では、波長λ１を約４０５ｎｍ、波長λ３を約７８０ｎｍと説明したが、一般に、青紫色の半導体レーザ出力器やＣＤ用のレーザ出力器の出力波長は、λ１＝４０５±８ｎｍ、λ３＝７８０±１５ｎｍとある程度の幅を持って、ばらついており、必ずしもλ１＝４０５ｎｍ、λ３＝７８０ｎｍではない。
【００６９】
実施の形態１でも説明したように、回折格子２１の段差ｄがλ／（ｎ−１）の整数倍のときに最大の０次回折効率が得られるため、波長λ１についての最適な段差ｄはλ１／（ｎ１−１）の整数倍であり、波長λ３についての最適な段差ｄはλ３／（ｎ３−１）の整数倍である。λ３／λ１の値は約２であるが、屈折率ｎ１、ｎ３の違いを考慮すると、
２λ１／（ｎ１−１）＝λ３／（ｎ３−１） （３）
が成立するときに、波長λ１、λ３について同時に最大の０次回折効率が得られることになる。上の式（３）を変形すると、以下の式（４）が得られる。
（ｎ１−１）／（ｎ３−１）＝２λ１／λ３ （４）
【００７０】
式（４）に、上述した出力波長の範囲を適用すると、上述した式（２）が得られる。回折格子２１を、式（２）を満足する素材により形成すれば、同じ段差ｄで、波長λ１、λ３ともに最大の０次回折効率を得ることができる。このように、使用するレーザ出力器の出力波長に応じて適切な回折格子２１の素材を選択することにより、波長λ１、λ３について同時に高い０次回折効率を得ることができる。
【００７１】
以上説明したように、本実施の形態では、出力波長に幅があるレーザ出力器を使用した場合でも、バイナリブレーズ型の回折格子２１が１．０≦（ｎ１−１）／（ｎ３−１）≦１．０８を満足する素材から、レーザ出力器の出力波長に合わせた素材を選択することにより、波長λ１、λ３の両方波長で高い０次回折効率を得ることができ、光検出器１４において良好な信号検出を行うことが可能になる。
【００７２】
実施の形態５．
図２３は、本発明の実施の形態５に係る光ディスク装置の基本構成を示す図である。本実施の形態に係る光ディスク装置は、光ピックアップ装置１００を備えたものであり、この光ピックアップ装置１００としては、実施の形態１〜４のいずれの光ピックアップ装置を用いてもよい。
【００７３】
本実施の形態に係る光ディスク装置は、ＤＶＤ，ＣＤ、又はこれらの数倍の容量を有することが可能な青紫色レーザ用の光ディスクを保持して回転駆動する回転駆動機構１０２を備えている。この回転駆動機構１０２は、光ディスク１１の中心部に設けられたチャッキング孔１１ａを基準として光ディスク１１を位置決めし、回転駆動するものである。
【００７４】
光ピックアップ装置１００は、回転駆動機構１０２により回転駆動される光ディスク１１の信号記録面に対物レンズを対向させた状態で配置され、送り機構１０３により光ディスク１１の半径方向に移動する。光ピックアップ装置１００、回転駆動機構１０２及び送り機構１０３は、制御回路１０１により制御される。光ピックアップ装置１００は、レーザ出力器が出射可能な３種対の波長λ１、λ２、λ３のうち、光ディスクの種類に応じて選択された波長の光を用いて、光ディスク１１に対する情報の記録、再生、又はその両方を行う。光ピックアップ装置１００により光ディスクから読み出された信号は、復調回路１０４により復調される。
【００７５】
本実施の形態によれば、実施の形態１〜４で説明した光ピックアップ装置を用いることにより、光ディスク装置の小型化及び低コスト化を実現することができる。
【００７６】
なお、上述した各実施の形態では、波長λ１、λ２、λ３を、それぞれ約４０５ｎｍ、約６５０ｎｍ、約７８０ｎｍとしたが、使用する光記録媒体の種類に応じて、他の波長の組み合わせを用いてもよい。たとえば、３つの波長λ１、λ２、λ３のうちのひとつの波長が、他の二つの波長のうちのひとつの波長の略整数倍である場合には、実施の形態１から４と同様の光学系の構成で同様の効果が得られる。
【００７７】
さらに、４つの波長λ１、λ２、λ３、λ４の光を切り替え可能な光ピックアップであって、たとえば、（λ１／λ２）と（λ１／λ３）のいずれもが略自然数となる場合には、λ１、λ２およびλ３のすべての光軸をシステム光軸Ａと一致させることができれば、本発明の各実施の形態と同様な光学系の構成で同様の効果を得ることが可能である。λ１、λ２およびλ３のすべての光軸をシステム光軸Ａと一致させることは、２つのダイクロイックミラーを用いる等の方法で可能である。
【００７８】
また、上述した各実施の形態では、バイナリブレーズ型の回折格子２１を用いたが、バイナリブレーズ型の回折格子に限らず、波長λ１、λ２、λ３の戻り光を共通の光検出器１４で受光できるように、少なくとも１つの波長の戻り光の光軸を調整することが可能な光軸調整素子であればよい。
Claims (10)
- 光記録媒体に対し情報の記録または、再生が可能な光ピックアップ装置であって、
第１の波長を有する第１の光を出力する第１の発光部と、
第２の波長を有する第２の光を出力する第２の発光部と、
前記第１の波長の略２倍の波長である第３の波長を有する第３の光を出力する第３の発光部と、
前記発光部から出力され、前記光記録媒体で反射された戻り光の光軸を調整可能な光軸調整素子と、
前記光軸調整素子を通過した前記戻り光を受光する一の光検出器と
を備え、
前記第１の発光部、及び前記第３の発光部は、前記第１の光の光軸と前記第３の光の光軸とが略一致するようにそれぞれ配置され、
前記光軸調整素子は、前記第２の光の戻り光の光軸を調整し、
前記一の光検出器は、前記第１の光の戻り光、前記第２の光の戻り光、及び前記第３の光の戻り光を受光すること
を特徴とする光ピックアップ装置。 - 前記第２の発光部は、前記第１の発光部、または前記第３の発光部のいずれか一方の発光部に隣接して設けられ、
前記第２の発光部から出力される光、および前記第２の発光部に隣接する発光部から出力される光は、略平行であること
を特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。 - 前記一の光検出器が受光する前記第１の光の戻り光、前記第３の光の戻り光は、前記光軸調整素子における回折光のうち、それぞれ０次回折光であることを
特徴とする請求項１または２に記載の光ピックアップ装置。 - 前記光軸調整素子が、位相差型の回折格子であること
を特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 - 前記第１の波長が約４０５ｎｍであり、
前記第２の波長が約６５０ｎｍであり、
前記第３の波長が約７８０ｎｍであること
を特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 - 前記光軸調整素子が、バイナリブレーズ型の回折格子であること
を特徴とする請求項４に記載の光ピックアップ装置。 - 前記バイナリブレーズ型の回折格子の段差ｄは、前記第３の光の波長をλ３、前記第３の光に対する前記回折格子の屈折率をｎ３、ｍを１以上の整数とすると、
ｄ≒ｍλ３／（ｎ３−１）
となることを
特徴とする請求項６に記載の光ピックアップ装置。 - 前記バイナリブレーズ型の回折格子の段数が、４以上６以下であること
を特徴とする請求項７に記載の光ピックアップ装置。 - 前記第１の光の波長をλ１前記第１の光に対する前記回折格子の屈折率をｎ１、前記第３の光の波長をλ３、前記第３の光に対する前記回折格子の屈折率をｎ３とすると、
１．０≦（ｎ１−１）／（ｎ３−１）≦１．０８
となること
を特徴とする請求項４に記載の光ピックアップ装置。 - 光記録媒体としての光ディスクを回転駆動する回転駆動機構と、
前記回転駆動機構により回転駆動される前記光ディスクに対して、情報の記録、再生のいずれか一方、またはその両方を行う請求項１に記載の光ピックアップ装置と
を備えたことを特徴とする光ディスク装置。
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