CN100358024C - 光拾取装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光拾取装置，包括：半导体激光器(101)，其将出射波长不同的至少3个激光元件容纳在一个壳体内；以及第一和第二衍射光栅(102，111)，其通过衍射作用使由激光元件发射出的各激光的光轴大略一致。第一衍射光栅(102)通过衍射作用使DVD用激光(波长：655nm)的光轴和基准光轴一致。另外，第二衍射光栅(111)，通过衍射作用使CD用激光(波长：780nm)的光轴和基准光轴一致。即使激光元件之间的发光点间隔产生变动，通过将对应的衍射光栅向基准光轴方向微调整，也能够进行激光的光轴调整。其不仅能够抑制光拾取装置的成本上升，而且能够顺利地进行激光的光轴调整，而且在激光元件间的配置间隙产生变动的情况下，也能够确实地进行光轴校正。

Description

光拾取装置

技术领域

本发明涉及光拾取装置，特别是涉及适合用于向记录介质照射波长不同的多种激光的互换型光拾取装置。

背景技术

当前，CD(Compact Disc)和DVD(Digital Versatile Disc)等，各种光盘正被商业化普及。最近，正在进行使用蓝紫激光记录再生信息的下一代DVD的标准化。这种下一代DVD，利用波长405nm左右的蓝紫激光，记录再生信息。通过缩短激光波长，可以寻求信息更高密度化。

这样，在光盘的多样化进展时，可对不同种类的光盘进行记录再生，有必要开发所谓的互换型光拾取装置。这里，为了将波长不同的激光照射到光盘上，采用分别地配置发射各种波长激光的半导体激光器的方法。可是，若是这样，分别地必要，用于配置各半导体激光器的空间，以及用于将各激光导向物镜的光学元件。由此，导致外形尺寸的大型化和零件数目的增加。

因此，正在研究在一个CAN中同时装备发射波长不同的多个激光元件的方法。如此，能够削减半导体激光器的配置空间，并且能够对各激光共用光学系统。

然而，若像这样在一个CAN内装备多个激光元件，则对应于各激光元件的配置间隙，在各激光元件的光轴间会产生与光轴垂直方向的偏差。这种情况下，若将光学系统合轴在一束激光的光轴，则其他激光的光轴会相对于光学系统偏差。因此，在利用这些其他的激光进行记录再生的情况下，记录介质或光检测器上的激光会产生像差，光学特性劣化。

因此，在特开平6-131688号公报中，做成如下方式，在容纳多种激光元件的半导体激光器的正后面配置双折射元件，通过该双折射元件使各激光的光轴一致而将激光导向光学系。也就是说，将多个激光元件配置于同一CAN内，使作为基准的激光的偏振面与其他激光的偏振面互相垂直。因此，在该半导体装置的正后面，配置双折射元件，以如下方式折射，使基准激光直接通过而使其他激光同基准激光的光轴一致。利用该技术，通过双折射元件的折射作用使各激光的光轴一致后，可将激光导向后段的光学系统。因此，能够使各波长的激光向记录介质无像差会聚。

另外，在特开平11-134702号公报中，记载了一种技术，其在接收来自光盘的反射光的光检测器的正前方配置衍射光栅，藉此将各波长的反射光导向一个光检测器。也就是说，在同一CAN内配置3个激光元件，使由各激光元件所射出的波长不同的激光通过同一光学系统而在光盘上会聚。因此，将来自光盘的反射光，通过所述衍射光栅折射，而在一个光检测器上会聚。利用相关结构，可使各激光通过光检测器进行适当地会聚。藉此，能够得到不紊乱的检测信号。

可是，通过上述专利文献所记载的技术，另外需要双折射元件。由于双折射元件价格昂贵，存在光拾取装置整体价格上升的问题。另外，有必要预先形成各种激光元件，使作为基准的激光的偏振面和其他激光的偏振面垂直。然而，很难使偏振面如此相互不同而形成激光元件。

双折射元件的折射作用具有波长依赖性。可是，用于互换型光拾取装置的激光的波长相互接近。为此，将各波长的激光通过双折射元件折射时的折射角，并不那样地改变。例如，CD用激光(波长780nm)和DVD用激光(波长655nm)之间仅有100nm的波长差。因此，双折射元件的两激光的折射角几乎成为相同的大小。

因此，对于做成使CD用激光和DVD用激光通过双折射元件的折射而合轴到下一代DVD用激光的光轴上的情况，有必要将CD用激光和DVD用激光，以接近到其光轴大约一致的程度的状态，入射到双折射元件上。可是，制造上，将激光元件接近到如此近而配置，几乎是不可能的。因此，利用双折射元件，使CD用激光(波长780nm)和DVD用激光(波长655nm)的光轴和下一代DVD用激光的光轴一致是极其困难的。

另外，按照专利文献2的发明，通过配置于光检测器正前方的唯一的衍射光栅，对各波长的反射光施加衍射作用，而导到光检测器上。这种情况下，若各波长的激光元件的配置以及发射波长中出现与设计值的偏差，则不能将各波长的激光适当地导向光检测器表面。与此相应，有必要根据同设计值的偏差，而适当变更衍射光栅的设计。

可是，在产生与设计值的偏差的情况下，一一对应于此，而重新设计每个衍射光栅是不可能的。因此，在这种情况下，实际上，不可能将设计的衍射光栅作为没有偏差的器件而原样使用。但是，对这种情况，不能进行适当的光轴校正。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光拾取装置，其在使用作为光轴校正元件的衍射光栅，以求抑制成本上升的同时，对于在各激光元件的配置和波长中产生偏差的情况，也能够顺利且切实地进行光轴调整。

为达到这个目的，本发明的第一实施方式所涉及的光拾取装置，具有：半导体激光器，其将发射波长不同的多个激光元件容纳在一个壳体内；衍射光栅，其通过衍射作用，使由所述激光元件发射出的各激光中与光学系的光轴匹配的基准激光以外的激光的光轴，大略一致。这里，衍射光栅，对应于进行光轴校正的激光而被分别地设置。另外，衍射光栅被配置于距离位于所述光学系的光轴上的发射所述基准激光的激光元件并由下式所示的光路长度L′的位置：

其中，X、Y、Z是，在将基准激光的行进方向作为三维正交坐标轴的Z轴且将发射基准激光的激光元件置于该坐标轴的原点时，将发射光轴调整对象激光的激光元件在该坐标轴上的坐标位置，表示为半导体激光器的设计值；

ΔX、ΔY、ΔZ，是表示发射所述光轴调整对象激光的激光元件的所述坐标轴上的坐标位置和所述设计值之间的偏差，在所述坐标轴X轴、Y轴、Z轴上的值；

λ是所述光轴调整对象激光的波长，是表示为半导体激光器的设计值；

Δλ是所述光轴调整对象激光的波长和所述设计值之间的波长偏差；

$L=\mathrm{\Λ}\·\sqrt{(X^2+Y^2)}/(m\·\mathrm{\λ})+Z,$ 其中，Λ是光栅栅距，m是衍射次数。

在第一方式的光拾取装置中，所述衍射光栅，被配置于将所述ΔX、ΔY、ΔZ和Δλ的规格值(允许值)代入所述式(A)算出的所述光路长度L′的上限值和下限值的范围内。

另外，在第一方式的光拾取装置中，所述衍射光栅，被配置于，对由上述式(A)算出的光路长度L′加上下式所示的光路长度La后的光路长度的范围内；

La＝(1/tanθ)(fa/fb)    ...(B)

其中，

θ是，于所述基准激光在所述衍射光栅的入射位置中，所述光轴调整对象激光的光轴相对于所述基准激光的光轴的入射角；

fa是将由所述半导体激光器发射出的激光变换为平行光的准直透镜镜的焦距；

fb是使激光在所述记录介质上会聚的物镜的焦距。

进一步，在第1方式的光拾取装置中，在将入射到光检测器的激光的光轴，通过所述衍射光栅，与所述基准激光的光轴一致的情况下，将该衍射光栅配置于，所述光学系的光轴上，距离所述光检测器由下式所示的光路长度Lpd的位置；

Lpd＝(f2/f1)(L-Z)    ...(C)

其中，

f1是，将由所述半导体激光器发射出的激光变换为平行光的准直透镜的焦距；

f2是，将来自所述记录介质的激光在所述光检测器上会聚的聚焦透镜的焦距。

在第一方式的光拾取装置中，对于在所述衍射光栅和激光元件之间，或者所述衍射光栅和光检测器之间配置基板的情况，将所述衍射光栅配置于，对由前述各式算出的光路长度加上下式所示的光路长度ΔLm后的光路长度位置，

$\mathrm{\ΔLm}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{t}_i(1-\frac{1}{n_i})\·\·\·\left(D\right)$

其中，

其中t_i和n_i是各所述基板的光轴方向的厚度和折射率。

在该方式的光拾取装置中，将面内方向的所述衍射光栅的位置设定成，所述衍射光栅的栅距方向与下式所示的倾角θd′的方向匹配；

θd′＝(Y·ΔY-X·ΔX)/(Y·(Y+ΔY))    ...(E)

其中，θd′是X-Y平面上的相对于所述Y轴的倾角，条件是Y＞＞X。

此时，所述衍射光栅在面内方向的位置，被设定为：所述衍射光栅的栅距方向处于，将所述ΔX和ΔY的规格值(允许值)代入所述式(E)而算出的所述θd′的上限值和下限值的范围内。

本发明第二方式的光拾取装置，包括：半导体激光器，其将发射波长不同的多个激光元件容纳在一个壳体内；衍射光栅，其通过衍射作用，使由所述激光元件发射出的各激光中与光学系的光轴匹配的基准激光以外的激光的光轴，大略一致。这里，衍射光栅，对应于进行光轴校正的激光而分别地设置。另外，衍射光栅，在面内方向的位置被设定成，栅距方向与下式所示的倾角θd′的方向匹配。

θd′＝(Y·ΔY-X·ΔX)/(Y·(Y+ΔY))    ...(F)

其中，X、Y是，将基准激光的行进方向作为三维正交坐标轴的Z轴时，发射光轴调整对象激光的激光元件在该坐标轴上的坐标位置，是表示为半导体激光器的设计值；ΔX、ΔY是表示发射所述光轴调整对象激光的激光元件在所述坐标轴上的坐标位置和所述设计值之间的偏差，在所述坐标轴X轴、Y轴上的值；θd′是相对于所述Y轴的X-Y平面上的倾角，条件是Y＞＞X。

在第二方式的光拾取装置中所述衍射光栅，在面内方向的位置被设定成，所述衍射光栅的栅距方向处于，将所述ΔX和ΔY的规格值(允许值)代入所述式(F)而算出的所述θd′的上限值和下限值的范围内。

按照本发明，使用作为光轴调整用光学元件的价廉的衍射光栅。为此，能够抑制光拾取装置成本的上升。另外，对应于光轴调整用激光而分别地设置衍射光栅。因此，即使激光元件的配置和出射波长中产生与设计值的偏差，通过将衍射光栅向光轴方向调整位置，能够使该激光的光轴合轴到基准激光的光轴。此时，衍射光栅，基于上述所示的式(A)～(F)而配置，并适宜地调整位置至光轴方向。如此，能够简易且顺利地进行衍射光栅的配置和位置调整。

按照本发明，能够在抑制光拾取装置的成本上升的同时，简易且顺利地进行激光的光轴调整。

附图说明

本发明的前述以及其他目的和新的特征，若对照以下附图，将会变得更加完全明白，以下所示的实施方式的说明。

图1表示实施方式所涉及的光拾取装置的结构。

图2表示实施方式所涉及的三波长激光器的结构。

图3是说明实施方式所涉及的衍射光栅的光轴偏差的校正作用的图。

图4是说明第一衍射光栅和第二衍射光栅的光轴调整作用的图。

图5A和5B是说明第一衍射光栅和第二衍射光栅的光轴调整作用的图。

图6表示第一衍射光栅的衍射效率的模拟结果。

图7表示第二衍射光栅的衍射效率的模拟结果。

图8A和8B是说明实施方式所涉及的衍射光栅的配置方法的图。

图9是说明实施方式所涉及的衍射光栅的配置方法的图。

图10是说明实施方式所涉及的衍射光栅的配置方法的图。

图11说明实施方式的变形例。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。

在图1中示出了实施方式所涉及的光拾取装置的结构。另外，该光拾取装置，是被作为CD/DVD/下一代DVD用互换型而使用的器件。另外，在本图中，再生电路201、伺服电路202以及控制器203是光盘装置侧的结构。

如图所示，光拾取装置包括：三波长激光器101、第一衍射光栅102、准直透镜103、偏振BS(分光镜)104、反射镜105、孔径限制元件106、波面校正元件107、λ/4板108、物镜109、聚焦透镜110、第二衍射光栅111、光检测器112以及物镜调节器300。

三波长激光器101，将分别发射出：CD用激光(波长780nm)、DVD用激光(波长655nm)、下一代DVD用激光(波长408nm)的三个激光元件容纳在一个CAN中。这里，各激光元件排列在一条直线上，并隔以特定的间隙而配置。另外，由各元件射出的激光互相和各偏振面平行。另外，有关各激光元件的配置留作后述。

第一衍射光栅102，通过衍射作用，将从三波长激光器101射出的激光中的CD用激光的光轴合轴到下一代DVD用激光的光轴。也就是说，在第一衍射光栅102中，形成图案，其被设计为能够校正CD用激光的光轴偏差。另外，有关衍射光栅的结构以及光轴偏差的校正作用，留作后述。

准直透镜103，将由第一衍射光栅102入射的各波长的激光变换为平行光。这里，准直透镜103，是由诸如，可对各波长激光实现消色差效果的、其阿贝(Abbe)数和曲率可调整的多片透镜贴合而形成的。

偏振BS104，被调整配置为其偏振面与三波长激光器101射出的激光的偏振面一致。从而，通过准直透镜103而变换为平行光的各波长的激光各自几乎全部透过偏振BS104。

反射镜105，将由偏振BS104射出的激光的光路指向物镜109的方向。

孔径限制元件106，根据各光盘的基板厚度而将激光的外周遮挡，藉此，调整对应于物镜109的各激光的数值孔径(NA)。也就是说，物镜109的数值孔径根据每个光盘的基板厚度，由预先的各束激光所决定。孔径限制元件106，将激光的外周部遮挡，以使得数值孔径变得与光盘的基板厚度相对应。使各激光以适当的有效束径入射到物镜109。

例如，对于该光拾取装置是CD/DVD/下一代DVD(基板厚0.6mm)互换用的情况，仅有CD的基板厚度(1.2mm)与其他光盘相比较厚，与此相应，仅将CD用激光的NA，设定得相比于其他为较小。孔径限制元件106，仅遮挡CD用激光的外周部，并调整对应于物镜109的CD用激光的有效束径，藉此，将CD用激光的数值孔径调整到设定值。

另外，孔径限制元件106，例如，可以使用衍射元件。在该衍射元件中，在激光的外周部所入射的位置，形成波长选择性衍射图案，通过该图案的衍射作用，使该波长的衍射光的外周部发散。例如，对于CD/DVD/下一代DVD(基板厚0.6mm)互换用的情况，在外周部入射位置形成仅使CD用激光(波长780nm)衍射的衍射图案。藉此，CD用激光的外周部，通过衍射而被发散，只有中央部被导向物镜109。

此外，孔径限制元件106，也可以用偏振滤光片。也就是说，在希望做孔径限制的激光外周部的位置，配置偏振滤光片，并且使该激光的偏振面相对于偏振滤光片的偏振面垂直。此时，由于仅希望做孔径限制的激光的偏振面相对于偏振滤光片的偏振面垂直，因此另外需要，使该激光的偏振面相对于其他激光的偏振面旋转90°的机构。这种机构，例如，可以使用波长选择性的λ/2板。

另外，孔径限制元件106，也可以用相位滤光片。此时，有必要调整相位滤光片的厚度，使得仅希望做孔径限制的激光被滤光。

波面校正元件107，根据来自伺服电路202的伺服信号，校正激光的波面状态。如上所述，由于从三波长激光101射出的各波长的激光通过准直透镜103而成为完全的平行光，通过孔径元件106后也成为平行光。与此相对应，物镜109，对于例如被设计为仅对特定波长的激光成为有限共轭(finite conjugate)的情况，有需要对应于此而校正该波长激光的波面状态。波面校正元件107，在该情况下，对该波长的激光施加波面校正作用，以使得该波长激光的波面状态成为适当的状态。

具体地，对于物镜109被设计为对于DVD激光(波长655nm)和下一代DVD用激光(波长408nm)是无限共轭(infinite conjugate)而对于CD用激光(波长780nm)是有限共轭的情况，波面校正元件107仅在使用CD用激光的情况下被驱动，而将CD用激光的波面状态校正为，与物镜109的规格吻合的波面状态。

另外，波面校正元件107，可以使用诸如专利第2895150号公报所记载的液晶元件。也就是说，配置多个同心环状透明电极，以使得液晶元件夹持在光轴方向，并将液晶元件配置成使激光的光轴穿过同心环状透明电极的中心。通过对所述透明电极施加电压，使液晶元件的折射率沿环状而有所不同，藉此，使激光的波面状态弯曲。这里，由于透明电极位置的折射率，可以通过所施加电压的大小而调整，因此，通过调整施加电压，能够以适当状态调整激光的波面状态。

此外，波面校正元件107，可以使用如特开2003-149443号公报所记载的双折射元件。另外，也可以使用扩束镜和透镜插装机构等机械调整机构。

另外，在物镜109对于所有的激光是无限共轭的情况下，不需要波面校正元件107。此时，可从图1所示的光学系统中省去波面校正元件107。

λ/4板108，将全透过偏振BS104的激光(直线偏振光)变换为圆偏振光。另外，将由光盘反射的激光(圆偏振光)变换为与入射时的偏振光方向垂直的直线偏振光。因此，由光盘反射的激光，几乎被偏振BS104全部反射。

物镜109，被设计为使各波长的激光在记录层上适当地聚焦。另外，如上所述，物镜109被设计为对于各激光成为无限共轭或有限共轭。

物镜调节器300，基于来自伺服电路202的伺服信号(跟踪伺服信号和焦点伺服信号)，驱动物镜109。另外，物镜调节器300的结构，由于是以往周知的，因而省略其说明。

聚焦透镜110，将由偏振BS104所反射的激光(来自光盘的反射光)聚焦到光检测器112上。

第二衍射光栅111，通过衍射作用，将由三波长激光器101射出的激光中的DVD用激光的光轴，合轴到下一代DVD用激光的光轴。也就是说，在第二衍射光栅111中，形成可以校正DVD用激光的光轴偏差的设计图案。另外，有关衍射光栅的结构以及光轴偏差的校正作用留作后述。

光检测器112，具有传感器图案，其用于导出：由所接收的激光的强度分布所决定的再生信号、焦点误差信号、以及跟踪误差信号。来自各传感器的信号，输出到光盘装置侧的再生电路201和伺服电路202。

再生电路201，通过对由光检测器112所接收的传感器信号进行运算处理而导出再生RF信号，并通过对此解调而生成再生数据。

伺服电路202，通过对由光检测器112所接收的传感器信号，进行运算处理而导出跟踪误差信号和焦点误差信号，藉此生成跟踪伺服信号和焦点伺服信号，并输出到物镜调节器300。另外，根据来自控制器203的指令，向波面校正元件107输出驱动信号。

控制器203，基于来自键盘输入单元(图中未示出)的输入指令，控制各单元。

在图2A和图2B中，示出了三波长激光器101的结构。另外，图2B是从右侧观察图2A的右视图。

图中，101a～101c是激光元件。如图所示，从出射口观察，激光元件101a～101c，以并排在一条直线上的方式被安装在基体101d上。这里，各激光元件间的间隔是如下间隔，其使得，由激光元件101a和激光元件101c所射出的激光，通过上述第一衍射光栅102和第二衍射光栅111，与由激光元件101b所射出的激光的光轴一致。

参照图3，说明有关衍射光栅的光轴偏差的校正作用。

在衍射光栅的激光入射侧的面上，对于形成有本图所示的全息光栅图案的情况，来自发光点1、2的激光，通过该光栅图案而接收衍射作用。另外，在本图中，示出了阶数为3的光栅图案。

这里，假定栅距为Λ，则激光的第一光衍射角θ与波长λ的关系由下式所规定。

λ＝Λsinθ    ...(1)

θ＝sin^-1λ/Λ ...(2)

因此，假定使来自发光点1和发光点2的激光的光轴被衍射光栅衍射后与基准光轴一致，则发光点间隔d1和d2由下式所规定。

d1＝L tan θ1  ...(3)

d2＝L tan θ2  ...(4)

因此，根据来自发光点1和发光点2的激光的波长为λ1、λ2，以及衍射光栅的栅距Λ，可将发光点间隔d1、d2设定为：

d1＝L tan(sin^-1λ1/Λ)  ...(5)

d2＝L tan(sin^-1λ2/Λ)  ...(6)

这里，若参照上述(5)、(6)，可以明白，若单纯光路长度L相同，则发光点间隔d1、d2，与出射光的波长λ1、λ2成比例。因此，要将发光点间隔d1、d2变大，可将来自发光点1、2的激光的波长选择得较大。

在本实施方式中，使来自三波长激光器101的CD用激光(波长780nm)、DVD用激光(波长655nm)、下一代DVD用激光(波长408nm)射出。因此，若将发光点间隔变大，可将波长大的CD用激光(波长780nm)和DVD用激光(波长655nm)衍射，并将这些激光的光轴合轴到下一代DVD用激光(波长408nm)的光轴。

也就是说，在三波长激光器101中所容纳的激光元件101a～101c中(参照图2)，配置射出激光波长最小的下一代DVD用激光元件(波长：408nm)作为中央激光元件101b，并将CD用、DVD用激光元件(波长：780nm，波长：655nm)配置成夹着下一代DVD用激光元件的形式。藉此，能够增大激光元件之间的间隔d1、d2，且能够容易地进行激光元件101a～101c的配置。

另外，在通过衍射光栅的进行的光轴校正中，由于衍射效率的关系，欲进行光轴合轴的激光的功率降低。因此，对于希望维持高功率的激光，也可以偏离光轴合轴以外。

当前，发射下一代DVD用激光(波长：408nm)的激光元件的发射功率，与发射CD用激光(波长：780nm)和DVD用激光(波长：655nm)的激光元件的发射功率相比弱。如上所述，将下一代DVD用激光元件(波长408nm)配置于中央，不实施通过衍射而进行的光轴校正，能够较高地维持原本微弱的下一代DVD用激光的功率。

图4表示由三波长激光器101射出的三束激光与通过第一衍射光栅102和第二衍射光栅111的光轴调整作用的关系。

如图所示，由三波长激光器101射出的三束激光中，CD用激光(波长：780nm)的光轴通过第一衍射光栅102被合轴到下一代DVD用激光(波长408nm)的光轴上。DVD用激光(波长655nm)，不通过第一衍射光栅102进行光轴调整，保持出射时的光轴偏差，直接入射到物镜109上。

由于物镜109已被位置调整到基准光轴的下一代DVD用激光的光轴，因此CD用激光和下一代DVD用激光，通过物镜109，在光盘上会聚，而不产生像差。与此相反，由于DVD用激光以光轴偏差的状态入射到物镜109上，因而在光盘上的会聚光产生像差。

由于一般像差的大小和激光的波长的大小成反比，因此在DVD用激光中所产生的像差，不会变得大到对记录/再生特性产生深刻影响的程度。更不用说，对于将DVD用激光作为记录用光束的情况，与其因光轴合轴时的衍射而使激光功率降低，不如优选像本实施方式那样，不借助衍射进行光轴调整，而优选确保高激光功率的方法。另外，对于能够确保记录所必需的激光功率的情况，可以将用于调整DVD用激光光轴的衍射光栅，以另一种方式，配置于准直透镜103的前段。

由光盘所反射的激光中的DVD用激光的光轴被以如下方式曲折，由第二衍射光栅111所折射，并被导射到光检测器112上。CD用激光和下一代DVD用激光不通过第二衍射光栅111而被光轴调整，而直接地会聚在光检测器112上。

另外，第一衍射光栅102和第二衍射光栅111，分别基于上述式(5)、式(6)而设定光栅图案(栅距：Λ)，以使得将CD用激光的光轴和DVD用激光的光轴，合轴到下一代DVD用激光的光轴。因此，在CD用激光元件和DVD用激光元件相对于下一代DVD用激光元件的发光点的间隔d1、d2，偏离于光栅图案设计时的发光点间隔的情况下，若依然那样，则不能对CD用激光和DVD用激光进行适当的光轴调整。此时，可将第一衍射光栅102和第二衍射光栅111沿光轴方向前后移动，而调整单纯光路长度L。

图5A和图5B表示通过第一衍射光栅102和第二衍射光栅111的光轴调整作用。

对于激光元件101a(CD用)的发光点间隔d1比设计时大的情况，将第一衍射光栅102远离三波长激光器101，至θ1成为设计时的值的位置。相反，对于发光点间隔d1比设计时小的情况，将第一衍射光栅102接近三波长激光器101，至θ1成为设计时的值的位置。

同样，对于激光元件101c(DVD用)的发光点间隔d2比设计时大的情况，将第二衍射光栅111远离三波长激光器101，直至θ2成为设计时的值的位置。相反，对于发光点间隔d2比设计时小的情况，将第二衍射光栅111移近三波长激光器101，直至θ2成为设计时的值的位置。

对于能够微调整衍射光栅的位置的情况，于DVD用激光发光且激光照射在光盘(DVD)上的状态，将第二衍射光栅111沿光轴方向前后移动，并监视光检测器112的输出，将第二衍射光栅111定位于光检测器112的输出为最佳的位置。另外，于CD用激光发光且激光照射在光盘(CD)上的状态，将第一衍射光栅102沿光轴方向前后移动，并检测光检测器112的输出，将第一衍射光栅102定位于光检测器112的输出为最佳的位置。

另外，参照图8以下的附图，进一步说明有关衍射光栅的配置方法的详细。

图6表示第一衍射光栅102的衍射图案和衍射效率的关系。本图是将衍射图案的阶数作为3阶时的模拟结果。另外，模拟的条件，如表示模拟结果的特性图谱的下方的栏外所示。另外，图谱中所附记的Blue-0th，Red-0th，IR-1st，分别表示波长408nm激光的0次衍射光、波长655nm的激光的0次衍射光、波长780nm激光的-1次衍射光的衍射效率特性。

从本图可以看出，对于衍射图案是3阶的情况，若将阶高H设为大约4.35μm，则波长408nm的蓝紫激光(下一代DVD用)和波长655nm的红色激光(DVD用)的衍射效率可维持在近100％，而波长780nm(CD用)的激光的衍射效率可高达大约超过40％。

图7表示第二衍射光栅111的衍射图案和衍射效率的关系。本图是将衍射图案的阶数作为4阶时的模拟结果。另外，模拟条件，如在表示模拟结果的特性图谱下方的栏外所示。另外，图谱中所附记的Blue-0th，Red+1st，IR-0th，分别表示波长408nm激光的0次衍射光、波长655nm的激光的+1次衍射光、波长780nm激光的0次衍射光的衍射效率特性。

从本图可以看出，对于衍射图案是4阶的情况，若将阶高H设为1.75μm的程度，则波长408nm的蓝紫激光(下一代DVD用)和波长780nm的红外激光(CD用)的衍射效率可维持在近100％，而波长655nm(DVD用)的激光的衍射效率可高达大约80％。

另外，对于将图6和图7所示的衍射光栅作为第一衍射光栅102和第二衍射光栅111使用的情况，通过第一衍射光栅102和第二衍射光栅111后的蓝紫激光(下一代DVD用)、红色激光(DVD用)、红外激光(CD用)的衍射效率为95.5％×96.1％＝91.8％，95.9％×78.2％＝75.0％，42.3％×98.0％＝41.5％。这样，即使用两个衍射光栅，也能将足够大功率的激光会聚在光检测器112上。特别是，对于蓝紫激光(下一代DVD用)，只有不足10％的降低，能够维持较高的激光功率。

另外，至于光栅图案的阶高，可进行图6和图7所示的模拟，并基于其结果比较各波长的衍射效率，并考虑各波长的激光所应当满足的条件，设定最佳的阶高。例如，如上所述，由于，当前，蓝紫激光的出射功率相比于其他激光较弱。因此，首先，将蓝紫激光的衍射效率设为90％以上，接着，可以从满足该条件的阶高范围中寻求对其余的两种激光最合适的阶高。此时，如上所述，对于没有必要将CD用激光的功率设定得如此高的情况(目标光盘是只读光盘的情况)，即使DVD用激光的衍射效率较低，也可以寻求使功率变大的阶高。另外，对于CD用、DVD用激光的功率均需做得较高的情况，可寻求使两种激光的功率良好平衡地均得到变高的阶高。

接下来，说明有关衍射光栅的配置方法。另外，在上述中，虽然对激光元件101a～101c在一条直线上并列的情况进行了说明，这里，如图8所示，对激光元件101a～101c在任意位置配置的情况进行说明。

设定本图所示的三维正交坐标轴，假定发射基准激光的激光元件0被配置于其原点位置，则从激光元件0到衍射光栅的单纯光路长度L可由下式表示。

$L=Z1+\frac{\sqrt{{X1}^2+{Y1}^2}}{\tan \left({\sin }^{-1}(\mathrm{m\λ}/\mathrm{\Λ})\right)}\·\·\·\left(7\right)$

这里，由于当θ1特别小时，tanθ1＝sinθ1，因此该式可近似为下式。

$L=Z1=\frac{\sqrt{{X1}^2+{Y1}^2}}{\mathrm{m\λ}/\mathrm{\Λ}}\·\·\·\left(8\right)$

因此，当激光元件1的坐标值(X1，Y1，Z1)和波长λ1被作为半导体激光器的设计值而被给定时，与此对应的按照上述所设计的衍射光栅的配置位置，可通过分别代入对应于上述式(8)的各参数的值而求得。

此外，通常由于制造误差，激光元件1的坐标值(X1，Y1，Z1)和波长λ1，相对于作为设计值而被给定的值，会产生少许的偏差。由于该偏差，要配置的衍射光栅的单纯光路长度L产生变动，在这种情况下，通过估计了偏差量的参数值代入式(8)，可求得适当的单纯光路长度。

例如，对于在坐标值X1中产生偏差ΔX1的情况，将X1+ΔX1作为式(8)的X1而代入。另外，此时的单纯光路长度L的变动值ΔL，可以基于上述式(8)，由下式求得。

$\mathrm{\ΔL}=(L-Z1)(\sqrt{1+\frac{2X1\·\mathrm{\ΔX}1}{{X1}^2+{Y1}^2}+\frac{{\mathrm{\ΔX}1}^2}{{X1}^2+{Y1}^2}}-1)\·\·\·\left(9\right)$

同样，对于在坐标值Y1中产生偏差ΔY1的情况，单纯光路长度L的变动值ΔL，可以基于上述式(8)，由下式求得。

$\mathrm{\ΔL}=(L-Z1)(\sqrt{1+\frac{2Y1\·\mathrm{\ΔY}1}{{X1}^2+{Y1}^2}+\frac{{\mathrm{\ΔY}1}^2}{{X1}^2+{Y1}^2}}-1)\·\·\·\left(10\right)$

另外，对于在坐标值Z1中产生偏差ΔZ1的情况，单纯光路长度L的变动值ΔL为：

ΔL＝ΔZ1      ...(11)

另外，对于在波长λ1中产生偏差Δλ1的情况，单纯光路长度L的变动值ΔL，可以基于上述式(8)，由下式求得。

$\mathrm{\ΔL}=\sqrt{{X1}^2+{Y1}^2}(\frac{1}{\tan \left({\sin }^{-1}\frac{m(\mathrm{\λ}1+\mathrm{\Δ\λ}1)}{\mathrm{\Λ}}\right)}-\frac{1}{\tan (\sin -\frac{\mathrm{m\λ}}{\mathrm{\Λ}})})\·\·\·\left(12\right)$

这里，由于当θ1特别小时，tanθ1＝sinθ1，因此该式可近似为下式。

$\mathrm{\ΔL}=-\frac{\sqrt{{X1}^2+{Y1}^2}}{m}\·\mathrm{\Λ}\left(\frac{\mathrm{\Δ\λ}1}{\mathrm{\λ}1(\mathrm{\λ}1+\mathrm{\Δ\λ}1)}\right)\·\·\·\left(13\right)$

若将该式代入上述式(8)，则ΔL可以变为以下的式子。

$\mathrm{\ΔL}=-(L-Z1)\left(\frac{\mathrm{\Δ\λ}1}{\mathrm{\λ}1+\mathrm{\Δ\λ}1}\right)\·\·\·\left(14\right)$

通过在由上述式(8)所求得的单纯光路长度L上，加算由式(9)、(10)、(11)、(14)所求得的各变动值ΔL，可以求得激光元件1的坐标值(X1，Y1，Z1)和波长λ1变动时的单纯光路长度L′。加算所得单纯光路长度L′可以由下式表示。

$L^{\′}=(L-Z1)(\sqrt{1+(2X1\·\mathrm{\ΔX}1+2Y1\·\mathrm{\ΔY}1+\mathrm{\Δ}{X1}^2+{\mathrm{\ΔY}1}^2)/({X1}^2+{Y1}^2)}-\mathrm{\Δ\λ}1/(\mathrm{\λ}1+\mathrm{\Δ\λ}1))+Z1+\mathrm{\ΔZ}1\·\·\·\left(15\right)$

光轴校正用衍射光栅，可以根据激光元件1的坐标值(X1，Y1，Z1)和波长λ1的设计值，以及此处所假定的变动值ΔX1、ΔY1、ΔZ1、Δλ1，基于式(15)而求单纯光路长度L′，并配置于该位置。此时，由于所假定的变动值ΔX1、ΔY1、ΔZ1、Δλ1具有所定的幅度(通常，变动值的幅度由规格所决定：规格值)，因此单纯光路长度L′也具有特定的变动幅度。因此，可以将光轴校正用衍射光栅，以位于该幅度范围内的方式固定，或者，在该范围内确定位置后，沿光轴方向变位，微调整至光检测器112的输出变为最佳的位置。

另外，在不微调整光轴校正用衍射光栅，而固定于单纯光路长度L′的变动幅度内的特定位置的情况下，有可能产生光轴偏差。可是，即使在这种情况下，由于通过估计假定的变动值ΔX1、ΔY1、ΔZ1、Δλ1而求得单纯光路长度L′的变动幅度，因此光轴偏差的大小也不会变得如此之大。也就是说，若基于式(15)而决定光轴校正用衍射光栅的配置位置，即使不微调整至检测器112的输出变为最佳的位置，也能够发现比较良好的光轴校正作用。

另外，可以将光学系设计为，在单纯光路长度L′的变动幅度范围内，至少，假定光轴校正用衍射光栅的配置区域或调整行程，在该范围内，不配置其他光学元件。也就是说，式(15)，除了在光轴校正用衍射光栅的配置位置的设定中有用外，在其他光学元件的配置设计或光拾取装置的形状设计中也有用。

另外，在上述图2所示类型的半导体激光器中，由于激光元件101a～101c并列在一条直线上，式(15)的坐标值X1，Z1同时为零。因此，在这种情况下，可以，以X1＝0，Z1＝0，由式(15)求得单纯光路长度L′。

此外，在上述中，在图8中例示了将光轴校正用衍射光栅配置于激光元件的后段的情况，在该种情况下的衍射光栅的位置设定中，基于式(15)进行说明。如图8B所示而在将光轴校正用衍射光栅配置于光检测器112的前段的情况，基于由式(15)所求得的单纯光路长度L′，通过下述方式，求得光轴校正用衍射光栅的配置位置。

也就是说，在假定激光元件1的发光点，相对于激光元件0的光轴(基准光轴)仅有距离D1的偏差而不进行光轴校正的情况下，光检测器112上的会聚点相对于基准光轴的距离D2，可以下式表示。

D2＝(f2/f1)·D1    ...(16)

这里，f1、f2分别是准直透镜103和聚焦透镜110的焦距。

对于将光轴校正用衍射光栅配置于光检测器112的前段的情况，假定该距离D2的位置存在发光点，则采用基于上述式(15)而配置衍射光栅的方法。也就是说，参照图9，假设在假定的发光点配置激光元件，求解距离光检测器的光路长度Lpd。

这里，本图中，在Lpd与L之间，如下关系成立。

Lpd/(L-Z2)＝D2/D1     ...(17)

因此，通过将上式(16)代入上式(17)。可以得到如下的关系式。

Lpd＝(f2/f1)(L-Z2)    ...(18)

在激光元件2的坐标值(X2，Y2，Z2)和波长λ2的设计值给定的情况下，基于上述式(8)求解单纯光路长度L，并将求得的单纯光路长度L代入式(18)，藉此能够求得位于光检测器112前段的光轴校正用衍射光栅的配置位置(对应于设计值的值)。

另外，由激光元件2的坐标值(X2，Y2，Z2)和波长λ2的设计值以及此处所假定的变动值ΔX2、ΔY2、ΔZ2、Δλ2，基于式(15)，求解单纯光路长度L′，并将所求得的单纯光路长度L′代入式(18)的L，藉此求得估计了变动值的光轴校正用衍射光栅的配置位置。

此外，在上述图8A中，对于衍射光栅的配置位置从适当位置偏离的情况，来自激光元件1的激光的光轴相对于光学系的光轴偏离，在光盘面上产生波面像差。也就是说，如图10所示，若衍射光栅的配置相对于适当位置仅偏差La，则光盘面上的像高的大小成为B，与此相应，在来自激光元件1的激光中产生波面像差。这里，在像高B和波面像差λrms之间，存在本图中的曲线所示的关系。通常，根据物镜的光学特性和光盘的种类，在所容许的波面像差的大小中设定界限值λmax。因此，衍射光栅的配置偏差La，有必要抑制在波面像差成为界限值λmax以下的范围内。

这里，在像高B和光轴偏差A之间，存在如下关系。

A＝(fa/fb)·B    ...(19)

另外，fa、fb是准直透镜103和物镜109的焦距。另外，根据本图，衍射光栅的配置偏差La和光轴偏差A之间，如下关系成立。

A＝La·tanθ1    ...(20)

因此，由式(19)和式(20)，可以导出

La＝(1/tanθ1)(fa/fb)·B    ...(21)

通过将波面像差被赋予限界值λmax时的像高值Xlimit代入该式(21)中的B，能够求得配置误差La的容许值Lamax。在图10中，对于配置光轴校正用衍射光栅的情况，对应于基于上述式(15)而求得单纯光路长度L′，也可以，以基于式(21)求得的容许值Lamax，在激光的行进方向的+/-范围内，配置光轴校正用衍射光栅。

另外，对于在光轴校正用衍射光栅和激光元件之间，或光轴校正用衍射光栅和光检测器之间，配置其他衍射光栅、具有特定厚度的玻璃等基板的情况，优选为对应于由上述式(8)或式(15)求得的单纯光路长度，进行该基板的光路校正。也就是说，假定校正值为ΔLm、校正后的单纯光路长度为Lm，则由上述式(8)或式(15)所求得的单纯光路长度，可如下式被校正。

本式中，t_i、n_i为各基板的光轴方向的厚度、折射率。

以下参照图8B，说明有关对应于Y轴的激光元件1的配置位置的倾角θd。由本图可以看出，倾角θd可作为

θd＝tan^-1(X1/Y1)    ...(23)

而求得。这里，由于θ非常小时，tanθ＝θ近似成立，因此倾角θd为：

θd＝X1/Y1           ...(24)

由于倾角θd是由坐标值X1、Y1所规定的值，因而在激光元件1的设计值中，X坐标值或Y坐标值变动时，该值也变动。假定该变动值为Δθd，当X坐标值仅相对于设计值偏离变动值ΔX1时，Δθd可由式(23)，作为下式而求得。

Δθd＝tan^-1((X1+ΔX1)/Y1-tan^-1(X1/Y1))    ...(25)

另外，当Y坐标值仅相对于设计值偏离变动值ΔY1时，Δθd可作为下式而求得。

Δθd＝tan^-1(X1/(Y1+ΔY1)-tan^-1(X1/Y1))    ...(26)

在上述式(23)所导出的倾角θd中，通过加算由式(25)、(26)所导出的各自的变动值Δθd，可以求得激光元件1的坐标值X1、Y1变动时的倾角θd′。另外，在加算时，若作为Y1＞＞X1而将tan^-1的项近似，倾角θd可由下式而导出。

θd’＝(Y1·ΔY1-X1·ΔX1)/(Y1·(Y1+ΔY1))    ...(27)

光轴校正用衍射光栅中，可以由激光元件1的坐标值X1、Y1的设计值以及此处假定的变动值ΔX1、ΔY1，基于式(27)，求解倾角θd′。也可以设定面内方向的光轴校正用衍射光栅的位置，以使得光轴校正用衍射光栅的栅距方向和该倾角θd的方向匹配。此时，由于所假定的变动值具有特定的幅度(通常，变动值的上限值由规格所决定：规格值)，因而倾角θd′也具有特定的幅度。因而，光轴校正用衍射光栅也可以将面内方向的位置设定成位于该幅度范围内，或者，在该范围内位置确定后，往面内方向旋转，并微调整至光检测器112的输出为最佳的位置。

另外，在图2所示类型的半导体激光器中，由于激光元件101a～101c并列在一条直线上，因此式(27)的坐标值X1成为0。因此，在这种情况下，也可以，以X1＝0由式(27)求解倾角θd′。

另外，对于将光轴校正用衍射光栅配置于光检测器112前段的情况，可以求解图9所示的假设发光点，假定激光元件被配置于该发光点，基于式(27)求解倾角θd′，并将面内方向的位置设定为光轴校正用衍射光栅的光栅图案与该倾角θd′的方向一致。

以上，通过本实施方式，由于使用作为光轴调整用光学元件的价廉的衍射光栅，因此能够抑制光拾取装置的成本的上升。另外，由于与进行光轴调整的激光相对应地、个别地配置着第一及第二衍射光栅102、112，因而即使激光元件之间的配置间隙发生变动，通过将对应的衍射光栅沿基准光轴方向调整位置，也能使该激光的光轴顺利地合轴到基准光轴。此时，衍射光栅，可以基于上述式子配置，进行适宜的位置调整。为此，能够简便易行地进行衍射光栅的配置或位置调整。

这样，根据本实施方式，在抑制光拾取装置的成本上升的同时，能够简易且顺利地，进行激光的光轴调整。

另外，本发明不限于上述实施方式，无需赘述，其他种种的变更也是可能的。

例如，在上述实施形态中，将蓝紫激光用激光元件配置于中央，但也可以将其他激光元件配置于中央。不过，在这种情况下，根据上式(5)、(6)，与上述的实施方式相比，发光点间隔变小，与此对应，激光元件的配置余量要求更严格，或者，蓝紫激光的衍射效率(功率)降低。

另外，在上述实施方式中，分别将第一和第二衍射光栅的阶数做成3阶、4阶，也可以将第一和第二衍射光栅设计为其他阶数。

另外，在上述实施方式中，虽然将第一衍射光栅102配置于三波长激光器101的正后方，将第二衍射光栅111配置于光检测器的112的正前方，但也可以如图11所示，将第二衍射光栅111配置于三波长激光器101的正后方。此时，由于DVD用激光做光轴调整后入射到物镜109，因此光盘上的DVD用激光不产生像差。因此，与上述相比，能够提高光盘上的DVD用激光的光学特性。

另外，也可以将第一衍射光栅102和第二衍射光栅111，一同配置于光检测器112的正前方。

此外，本发明的实施方式，在权利要求的范围内所示出的技术思想的范围内，可做适宜的种种变形。

Claims (7)

1、一种光拾取装置，是对记录介质照射不同波长的激光的光拾取装置，其特征在于，包括：

半导体激光器，其将发射波长不同的多个激光元件容纳在一个壳体内；

衍射光栅，其通过衍射作用，使由所述激光元件发射出的各激光中与光学系的光轴匹配的基准激光以外的激光的光轴一致；

所述衍射光栅，对应于要进行光轴校正的激光而被分别地设置，并配置于所述光学系的光轴中根据发射所述基准激光的激光元件按照下式所示的光路长度L′的位置：

$L^{\′}=(L-Z)\left(\sqrt{1+(2X\·\mathrm{\ΔX}+2Y\·\mathrm{\ΔY}+\mathrm{\Δ}{X}^2+\mathrm{\Δ}{Y}^2)/(X^2+Y^2)}\right)...\left(A\right)$

$-\mathrm{\Δ\λ}/(\mathrm{\λ}+\mathrm{\Δ\λ})+Z+\mathrm{\ΔZ}$

其中，

X、Y、Z是，在将基准激光行进方向作为三维正交坐标轴的Z轴且将发射基准激光的激光元件置于该坐标轴的原点时、将发射光轴调整对象激光的激光元件在该坐标轴上的坐标位置，且表示为半导体激光器的设计值；

ΔX、ΔY、ΔZ，是表示发射所述光轴调整对象激光的激光元件的所述坐标轴上的坐标位置和所述设计值之间的偏差，在所述坐标轴X轴、Y轴、Z轴上的值；

λ是所述光轴调整对象激光的波长，表示为半导体激光器的设计值；

Δλ是所述光轴调整对象激光的波长和所述设计值之间的波长偏差；

$L=\mathrm{\Λ}\·\sqrt{(X^2+Y^2)}/(m\·\mathrm{\λ})+Z,$ 其中，Λ是光栅栅距，m是衍射次数。

2、根据权利要求1所述的光拾取装置，其特征在于，

所述衍射光栅，被配置于将所述ΔX、ΔY、ΔZ和Δλ的规格值代入所述式(A)而算出的所述光路长度L′的上限值和下限值的范围内。

3、根据权利要求1所述的光拾取装置，其特征在于，

所述衍射光栅，被配置于对由上述式(A)算出的光路长度L′加减下式所示的光路长度La后的光路长度的范围内；

La＝(1/tanθ)(fa//fb)...(B)

其中，

θ是在所述基准激光在所述衍射光栅的入射位置中，所述光轴调整对象激光的光轴相对于所述基准激光的光轴的入射角；

fa是将由所述半导体激光器发射出的激光变换为平行光的准直透镜的焦距；

fb是使激光在所述记录介质上会聚的物镜的焦距。

4、根据权利要求1所述的光拾取装置，其特征在于，

在将入射到光检测器的激光的光轴，通过所述衍射光栅，与所述基准激光的光轴一致的情况下，将该衍射光栅配置于，所述光学系的光轴上，距离所述光检测器由下式所示的光路长度Lpd的位置；

Lpd＝(f2/f1)(L-Z)...(C)

其中，

f1是将由所述半导体激光器发射出的激光变换为平行光的准直透镜的焦距；

f2是将来自所述记录介质的激光在所述光检测器上会聚的聚焦透镜的焦距。

5、根据权利要求1或4所述的光拾取装置，其特征在于，

对于在所述衍射光栅和激光元件之间或者在所述衍射光栅和光检测器之间配置基板的情况，将所述衍射光栅配置于，对由前述各式算出的光路长度加上下式所示的光路长度ΔLm后的光路长度位置，

$\mathrm{\ΔLm}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{t}_i(1-\frac{1}{n_i})...\left(D\right)$

其中，

其中t_i和n_i是各基板的光轴方向的厚度和折射率。

6、根据权利要求1或4所述的光拾取装置，其特征在于，

将面内方向的所述衍射光栅的位置设定成，所述衍射光栅的栅距方向与下式所示的倾角θd′的方向匹配；

θd′＝(Y·ΔY-X·ΔX)/(Y·(Y+ΔY))...(E)

其中，

θd′是X-Y平面上的相对于所述Y轴的倾角，条件是Y＞X。

7、根据权利要求6所述的光拾取装置，其特征在于，

所述衍射光栅，按照所述衍射光栅的栅距方向处于，将所述ΔX和ΔY的规格值代入所述式(E)而算出的所述θd′的上限值和下限值的范围内的方式，设置面内方向中的位置。

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