JP2001209966A

JP2001209966A - 光ピックアップ

Info

Publication number: JP2001209966A
Application number: JP2000017336A
Authority: JP
Inventors: Masaru Otaki; 賢大滝
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2000-01-26
Filing date: 2000-01-26
Publication date: 2001-08-03
Anticipated expiration: 2020-01-26
Also published as: JP3886313B2

Abstract

(57)【要約】【課題】対応波長の異なる光ディスク又は記録面に対
し記録再生可能な小型化に適した光ピックアップを提供
する。【解決手段】第１波長を有する第１光ビームを出射す
る半導体レーザの第１の光源と、第１波長より長い第２
波長を有する第２光ビームを出射する半導体レーザの第
２の光源と、第２波長より長い第３波長を有する第３光
ビームを出射する半導体レーザの第３の光源と、第１、
第２及び第３光ビームの光路を共通化させる光軸結合素
子と、第１、第２及び第３光ビームを記録媒体の情報記
録面に集光させる集光レンズと、を備えた光ピックアッ
プであって、第１、第２及び第３の光源から集光レンズ
までの光路中に配置されかつ光路の中心に配置された回
転対称中心軸を有する回折格子を含む回折光学素子を備
え、回折格子は、集光レンズを介して、第１及び第２光
ビームについては絶対値が１次以上の回折光を情報読取
光又は情報記録光として集光し、第３光ビームについて
はゼロ次の回折光を情報読取光又は情報記録光として集
光せしめる断面形状を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、対応波長の異なる
光ディスクから情報を記録再生する光学式記録再生装置
における光ピックアップの光学系に関し、特に、異なる
波長のレーザ光源を使うＣＤ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ及びＨ
Ｄ−ＤＶＤへの互換性を可能にする光ピックアップに関
する。

【０００２】

【従来の技術】光学式記録再生装置には、光記録媒体の
例えばＣＤ(compact disc)、ＣＤ−Ｒ(compact disc re
writable)、ＤＶＤ(digital video disc)等の光ディス
クから記録情報を読み取りできる光学式ディスクプレー
ヤがある。近年のＣＤ、ＣＤ−Ｒの普及はめざましいも
のがあるが、さらに大容量４．７ＧＢのＤＶＤが市場に
導入されている。市場では更に高密度記録が可能なパッ
ケージメディアの要求が強い。

【０００３】記録密度の向上には、良く知られているよ
うに使用する光源の短波長化と対物レンズの開口数（Ｎ
Ａ）を高くすることが有効である。短波長化に関して
は、ＧａＮ基板をベースにした短波長の半導体レーザ
（例えば、波長４０５ｎｍ）の研究が進展をみせており
実用化が近いレベルにある。短波長の半導体レーザを使
った１５ＧＢ程度の高密度ＤＶＤ（ＨＤ−ＤＶＤ）シス
テムの研究も同様に進められている。

【０００４】そこで、ＨＤ−ＤＶＤ光学式記録再生装置
には，ＣＤ、ＣＤ−Ｒ及びＤＶＤから記録情報を読み取
りできる互換性すなわちコンパチビリティが求められる
ことになる。そのコンパチブル再生システムは、ＤＶＤ
を再生できることが当然のこととして義務づけられる。
ここで問題になるのは、短波長のレーザではＤＶＤディ
スクのうち２層ディスクを読めないことである。これは
２層ディスクの中間層の短波長光ビームでの反射率が低
いために生じる。従って、コンパチブルディスクプレー
ヤを実現するために、ＨＤ−ＤＶＤシステムは波長４０
５ｎｍ付近の青色の光ビーム（以下、単に青ともいう）
を発光するレーザに加えて波長６５０ｎｍ付近の赤色の
光ビーム（以下、単に赤ともいう）を発光するレーザを
搭載する必要がある。

【０００５】さらに、ＣＤ−ＲをＤＶＤの６５０ｎｍ付
近及びＨＤ−ＤＶＤの４０５ｎｍ付近で再生することは
できない。色素層でできたＣＤ−Ｒ記録層は、７８０ｎ
ｍ近辺での反射率こそ高いがそれ以外の波長では急激に
低下するからである。ＣＤは記録面がアルミニウム反射
層なので他の波長で再生可能だが、ＣＤ−Ｒを再生する
には７８０ｎｍ近傍の光源を必要とする。因みに、Ｃ
Ｄ、ＣＤ−Ｒでは基板厚は１．２ｍｍであり、対応波長
は７８０ｎｍ、対物レンズの開口数は０．４５程度であ
る。また、ＤＶＤでは基板厚は０．６ｍｍであり、対応
波長は６３５ｎｍ〜６５５ｎｍ、対物レンズの開口数は
０．６程度である。ＨＤ−ＤＶＤでは基板厚は０．６ｍ
ｍであり、対応波長は４０５ｎｍ、対物レンズの開口数
は０．６程度である。

【０００６】ＣＤ−Ｒを再生する要件は、７８０ｎｍ付
近の波長で収差が補正されること、ディスク基板厚の違
いを補正すること、ＮＡを変えること、がある。従っ
て、フルコンパチブルディスクプレーヤを実現するため
に、ＨＤ−ＤＶＤシステムは波長４０５ｎｍ付近の青色
の光ビーム（以下、単に青ともいう）を発光するレーザ
に加えて波長６５０ｎｍ付近の赤色の光ビーム（以下、
単に赤ともいう）を発光するレーザを搭載する必要があ
る。さらに、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ用の波長７８０ｎｍ付近の
赤外線の光ビーム（以下、単に赤外ともいう）を発光す
るレーザも搭載する必要がある。

【０００７】しかし、対物レンズの持つ色収差のため
に、従来の単レンズで波長の異なる種々の光をほぼ無収
差で集光することは難しい。このため、ＣＤ、ＣＤ−
Ｒ、ＤＶＤ及びＨＤ−ＤＶＤのコンパチビリティを確保
するためには何らかの工夫が必要となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そこで、ＣＤ、ＣＤ−
Ｒ、ＤＶＤ及びＨＤ−ＤＶＤのコンパチブルプレーヤ用
の光ピックアップの実現方法として、専用対物レンズを
使う波長ごとに切替える方法が考えられるが、３種類の
対物レンズを要すので複雑なレンズ切り替え機構が必要
でコストが増大し、アクチュエータが大きくなるので小
型化に不利である。また、他の方法として、対物レンズ
とコリメータレンズと組み合せる方法が考えられるが、
対物レンズに対してコリメータが固定しているため、対
物レンズの移動時の性能を維持することが難しい、など
の問題が発生する。

【０００９】いずれにしても、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ
及びＨＤ−ＤＶＤのコンパチビリティーを確保するため
複数光源を用い、専用のプリズム、レンズなどの光学系
を構成すると、光ピックアップ又は光ヘッド全体が複雑
になり、大型になる傾向がある。本発明は、上記課題に
鑑みなされたものであり、対応波長の異なる光ディスク
又は記録面に対し記録再生可能な小型化に適した光ピッ
クアップを提供することにある。

【００１０】

【発明を解決するための手段】本発明の光ピックアップ
は、第１波長を有する第１光ビームを出射する半導体レ
ーザの第１の光源と、第１波長より長い第２波長を有す
る第２光ビームを出射する半導体レーザの第２の光源
と、第２波長より長い第３波長を有する第３光ビームを
出射する半導体レーザの第３の光源と、前記第１、第２
及び第３光ビームの光路を共通化させる光軸結合素子
と、前記第１、第２及び第３光ビームを記録媒体の情報
記録面に集光させる集光レンズと、を備えた光ピックア
ップであって、前記第１、第２及び第３の光源から前記
集光レンズまでの光路中に配置されかつ前記光路の中心
に配置された回転対称中心軸を有する回折格子を含む回
折光学素子を備え、前記回折格子は、前記集光レンズを
介して、前記第１及び第２光ビームについては絶対値が
１次以上の回折光を情報読取光又は情報記録光として集
光し、前記第３光ビームについてはゼロ次の回折光を情
報読取光又は情報記録光として集光せしめる断面形状を
有することを特徴とする。

【００１１】本発明の光ピックアップにおいては、前記
回折光学素子は、一対の平行に対向した透光性の平板
と、前記平板に挟まれた液晶層と、前記平板の対向する
内面にそれぞれ設けられ前記液晶層に電圧を印加する一
対の対向電極と、前記平板の一方の前記液晶層に面した
前記対向電極上に設けられた前記回折格子と、からな
り、前記一対の対向電極の少なくとも一方は、前記回転
対称中心軸に配置された中央透明電極と、前記中央透明
電極の周り配置された環状透明電極と、からなり、前記
第１又は第２光ビーム照射時には前記中央透明電極及び
前記環状透明電極に同一電圧を印加し、前記第３光ビー
ム照射時には前記中央透明電極及び前記環状透明電極に
異なる電圧を印加する電圧制御手段を備えたことを特徴
とする。

【００１２】本発明の光ピックアップにおいては、前記
回折光学素子は前記光路中を共通とする平凹レンズを有
していることを特徴とする。本発明の光ピックアップに
おいては、前記回折光学素子は前記平板と一体化された
平凹レンズを有し、前記回折格子は前記平凹レンズの平
面に形成されていることを特徴とする。

【００１３】本発明の光ピックアップにおいては、前記
回折光学素子は、異方性光学材料からなる透光性平行平
板上に形成された前記回折格子と、前記回折格子に充填
された等方性光学材料からなる相補的透光性平行平板
と、からなり、前記第１、第２及び第３光ビームのうち
の１つの光の主要な偏光面を他の光の主要な偏光面に対
して傾斜させる手段を有し、前記第１又は第２光ビーム
照射時には有効開口を提供しかつ、前記第３光ビーム照
射時には前記有効開口より小なる有効開口を提供する開
口制御手段を備えたことを特徴とする。

【００１４】本発明の光ピックアップにおいては、前記
回折光学素子は前記集光レンズ側に凹部を向けた平凹レ
ンズを有していることを特徴とする。本発明の光ピック
アップにおいては、前記回折光学素子は前記集光レンズ
側の前記相補的透光性平行平板と一体化され前記集光レ
ンズ側に凹部を向けた平凹レンズを有することを特徴と
する。

【００１５】本発明の光ピックアップにおいては、前記
開口制御手段はダイクロイックミラーであることを特徴
とする。本発明の光ピックアップにおいては、前記第
１、第２及び第３光ビームのうちの１つの光の主要な偏
光面を他の光の主要な偏光面に対して傾斜させる角度は
９０度であることを特徴とする。

【００１６】本発明の光ピックアップにおいては、前記
異方性光学材料は一軸結晶であり、その光学軸が前記第
１、第２及び第３光ビームの入射方向に対し傾斜してい
ることを特徴とする。本発明の光ピックアップにおいて
は、前記回折光学素子は前記第１又は第２光ビームに対
し凹レンズ作用をなすことを特徴とする。

【００１７】本発明の光ピックアップにおいては、前記
集光レンズは、第１及び第２光ビームの波長範囲で収差
が補正されたレンズであることを特徴とする。本発明の
光ピックアップにおいては、前記回折格子は、前記集光
レンズを介して、前記第１光ビームについては第１回折
次数の第１光ビーム回折光を情報読取光又は情報記録光
として集光し、前記第２光ビームについては前記第１回
折次数より低次の第２回折次数の第２光ビーム回折光を
情報読取光又は情報記録光として集光することを特徴と
する。

【００１８】本発明の光ピックアップにおいては、前記
第１光ビーム回折光が２次回折光であるとき前記第２光
ビーム回折光は１次回折光であることを特徴とする。本
発明の光ピックアップにおいては、前記回折格子の断面
が鋸歯状又は階段形状の凹凸からなることを特徴とす
る。

【００１９】

【作用】本発明で使う液晶ホログラムは、アクティブな
素子であり印可電圧の操作による切り替えが比較的簡単
にできる。また、印可電圧の微調により、回折効率を常
に最大に維持するサーボ動作も可能である。一方の偏光
ホログラムはレーザの偏光方向を直交させることによっ
て、切り替え動作を擬似的に代用させることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。（光ピックアップ）図１は一例の形態の光ピックアップ
の概略を示す。光ピックアップは、第１波長が４００ｎ
ｍ〜４１０ｎｍ好ましくは４０５ｎｍ付近の短波長の青
を出射するＨＤ−ＤＶＤ用半導体レーザＬＤ１と、第１
波長より長い第２波長すなわち６３０ｎｍ〜６６０ｎｍ
好ましくは６５０ｎｍ付近のＤＶＤ用の中波長の赤を出
射するＤＶＤ用半導体レーザＬＤ２と、第２波長より長
い第３波長すなわち７８０ｎｍ付近のＣＤ、ＣＤ−Ｒ用
の長波長の赤外を出射するＣＤ、ＣＤ−Ｒ用半導体レー
ザＬＤ３と、を備えている。この実施の形態では、ＤＶ
Ｄ用の赤のＤＶＤ用半導体レーザＬＤ２と、ＣＤ、ＣＤ
−Ｒ用の赤外のＤＶＤ用半導体レーザＬＤ３とが一体型
の半導体レーザを用いている。半導体レーザＬＤ１、Ｌ
Ｄ２及びＬＤ３はそれぞれＣＤ、ＣＤ−Ｒ用、ＨＤ−Ｄ
ＶＤ用及びＤＶＤ用として切り替えて点灯される。

【００２１】さらに光ピックアップは、これら第１、第
２及び第３の光ビームすなわち青、赤及び赤外の光路を
共通化させる光軸結合素子の光軸結合プリズム（色合成
プリズム）１０を備えている。この光学系の光軸結合プ
リズム１０は、図１に示すように、半導体レーザＬＤ
１、ＬＤ２及びＬＤ３の発散光ビームを共通の光路とな
すように設計され、３つの波長のレーザビームの光軸を
略一致させる機能を有する。光軸結合プリズム１０中の
ダイクロイックミラー１１は波長４０５ｎｍの青を反射
する一方で、波長６５０ｎｍの赤及び波長７８０ｎｍの
赤外を透過する特性を有しておりかつ、入射角度依存性
を持つように多層誘電体薄膜により形成されている。ま
た、光軸を合成する光軸結合素子は、光軸結合プリズム
に限定されることなく、ダイクロイックミラーに代え
て、回折角の波長差を使った回折格子、液晶コレステリ
ック層などを、光軸結合素子に用いることができる。

【００２２】また光ピックアップは、光軸結合プリズム
１０の光軸の下流に偏光ビームスプリッタ１３、コリメ
ータレンズ１４及び対物レンズユニット１６を備えてい
る。対物レンズユニット１６に１／４波長板１５も含ま
れている。以上の光照射光学系によって、第１、第２及
び第３の半導体レーザＬＤ１、ＬＤ２及びＬＤ３の少な
くとも一つからのレーザビームは、光軸結合プリズム１
０及び偏光ビームスプリッタ１３を経て、コリメータレ
ンズ１４で平行光ビームにされ、対物レンズユニット１
６によって、その焦点付近に置かれている光ディスク５
に向けて集光され、光ディスク５の情報記録面のピット
列上で光スポットを形成する。すなわち、図１に示すよ
うに、レーザ光源ＬＤ１、ＬＤ２及びＬＤ３の３つの光
源からの青、赤及び赤外の光ビームが光軸結合プリズム
１０によって１光路に合成されているので、対物レンズ
ユニット１６は、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ、ＨＤ−ＤＶＤ及びＤ
ＶＤのいずれかの光ディスクの記録面上に対応する青、
赤又は赤外のいずれかを集光させる。

【００２３】以上の光照射光学系に加えて、光ピックア
ップはさらに検出レンズ１７など光検出光学系を有して
おり、対物レンズユニット１６、１／４波長板１５及び
偏光ビームスプリッタ１３は光検出光学系にも利用され
ている。ＣＤ、ＣＤ−Ｒ、ＨＤ−ＤＶＤ及びＤＶＤの何
れか１つの光ディスク５からの反射光は、対物レンズユ
ニット１６で集められ、１／４波長板１５を介して偏光
ビームスプリッタ１３によって検出用集光レンズ１７に
向けられる。検出レンズ１７で集光された集束光は、例
えば、シリンドリカルレンズ、マルチレンズなどの非点
収差発生素子（図示せず）を通過して、例えば、直交す
る２線分によって４分割されてなる４つの受光面を有す
る４分割光検出器の受光面２０中心付近に光スポットを
形成する。

【００２４】また、光検出器の受光面２０は復調回路を
含むコントローラ３０及びエラー検出回路３１に接続さ
れている。エラー検出回路３１は対物レンズユニットの
トラッキング制御及びフォーカス制御用のアクチュエー
タ２６を含む機構を駆動する駆動回路３３に接続されて
いる。４分割光検出器は、その受光面２０中心付近に結
像された光スポット像に応じた電気信号をコントローラ
３０及びエラー検出回路３１に供給する。コントローラ
３０の復調回路は、その電気信号に基づいて記録信号を
生成する。エラー検出回路３１は、その電気信号に基づ
いてフォーカスエラー信号や、トラッキングエラー信号
や、その他サーボ信号などを生成し、アクチュエータの
駆動回路３３を介して各駆動信号を各アクチュエータに
供給し、これらが各駆動信号に応じて対物レンズユニッ
ト１６などをサーボ制御駆動する。（対物レンズユニット）対物レンズユニット１６は、図
１に示すように、光ビームを光ディスク記録面へ集光す
る集光レンズ１６ａと、電気で制御できる液晶層を備え
た回折光学素子１６ｂと、を組み合せた複合対物レンズ
の組立体である。集光レンズ１６ａ及び回折光学素子１
６ｂは、ホルダ１６ｃによって光路中心に同軸に配置さ
れる。

【００２５】集光レンズ１６ａは、青の波長範囲４００
ｎｍ〜４１０ｎｍ又は赤の波長範囲６３０ｎｍ〜６６０
ｎｍで、又は少なくとも青の波長範囲で収差が補正され
た非球面レンズを用いる。集光レンズ１６ａは、青と赤
の両波長範囲で収差が補正されたレンズを使うことがさ
らに望ましい。理由は赤と青の両波長での公差が緩くで
きるからである。一般的に、収差は波長で正規化され波
長に反比例して公差が厳しくなるので、赤と青の波長で
比べると、青の波長での望ましい特性を出す方が難しく
なるので、特に、青の波長範囲で収差が補正された非球
面レンズを使うことが望ましい。両波長で補正されてい
る集光レンズとしては、通常の単一光学ガラスレンズが
用いられ、更に、フォトポリマーいわゆる２Ｐを用いた
２Ｐ法で作成された２Ｐ対物レンズなどが用いられる。

【００２６】光源側すなわち光軸結合プリズム１０から
集光レンズ１６ａまでの光路中に位置する回折光学素子
１６ｂは、図２に示すように、一対の平行に対向したガ
ラスなどの透光性の平板１６１、１６２と、これら平板
に挟まれた液晶層１６３と、平板の対向する内面にそれ
ぞれ設けられ液晶層に電圧を印加する一対の対向透明電
極１６４、１６５と、その一方の平板の液晶層に面した
内面上に設けられた回折格子１６ｅ（DOE: diffractive
optical element）と、からなる。回折光学素子１６ｂ
の平板１６１、１６２の内側にある透明電極層１６４、
１６５はＩＴＯ等により形成される。電極１６５は内側
と外側で分割されている。この液晶制御用の透明電極は
電極分割線で内外に二分割され、ＣＤ再生時にＮＡを制
限する目的で使われる。分割線の半径はＣＤ再生に必要
なＮＡ（通常０．４５程度）で決まり、ＤＶＤ再生のＮ
Ａ０．６との比で、対物レンズ有効径の３／４程度で分
割するのが好ましい。

【００２７】液晶に接触している回折格子１６ｅは図２
に示すように、光路の中心に配置された回転対称中心軸
を有するパターンで形成され、光軸を中心に複数本の同
心円に切削され又はホトリソグラフィにより積層された
環状溝又は凸の輪帯すなわち、複数の凹凸からなるフレ
ネルレンズ又はホログラムレンズを有する。回折格子１
６ｅは、図３に示すように、その断面がブレーズ形状す
なわち鋸歯状、又は、図４に示すように、階段形状とな
るように形成される。例えば、鋸歯状断面の回折格子は
回折効率が他より高いので有利である。

【００２８】回折格子１６ｅは、ＨＤ−ＤＶＤ又はＤＶ
Ｄの再生に必要な集光スボット径を実現するために必要
な集光レンズ１６ａの開口数に相当する半径領域に同心
円のホログラムパターン状で形成されている。また、回
折格子１６ｅのホログラムパターンは、青又は赤の半導
体レーザから出射し、コリメートレンズ１４など光学部
品を透過した後に回折光学素子１６ｂに入射した光と、
ＨＤ−ＤＶＤ又はＤＶＤの記録層で反射された後に集光
レンズ１６ａを透過し、回折光学素子１６ｂに入射した
光を回折格子を形成する面上で干渉させたときの干渉パ
ターンと同じである。すなわち、回折格子のホログラム
パターンは、１次回折光が生じたときに、光が対物レン
ズ５とＨＤ−ＤＶＤ又はＤＶＤのディスク基板を透過す
ることにより発生する球面収差を打ち消すような収差を
有するように、設定される。

【００２９】回折格子１６ｅは、青又は赤に対し凹レン
ズ作用をなすように、設計されている。さらに、回折格
子１６ｅは、集光レンズ１６ａを介して、青及び赤につ
いては１次以上の回折光を情報読取光又は情報記録光と
して集光し、赤外についてはゼロ次の回折光を情報読取
光又は情報記録光として集光せしめるように、設計され
ている。

【００３０】鋸歯又は階段断面形状の回折格子１６ｅの
作成法として、フォトリソグラフィ技術を応用する方
法、ダイヤモンドバイトなどで精密切削する方法があ
る。これらによって、擬似的にブレーズを形成した多段
階ブレーズ又はブレーズ形状の回折格子が透明電極上に
形成できる。多段階ブレーズ又はブレーズ形状を金型に
雛形を形成しておき、射出成形又はいわゆる２Ｐ法で透
明プラスチック材料から回折格子を複製することもでき
る。回折格子１６ｅの断面形状は矩形でもよく、その断
面が平坦板状で屈折率が周期的変化する構造でもよい。

【００３１】このように、同心円状のパターンの回折格
子１６ｅを有する回折光学素子のピッチＰは設計値によ
って定められる。回折格子のピッチが細かくなるほど、
収差の波長依存性は向上するが、ピッチが波長の５倍以
下になると、原理的に回折効率が大きく低下する。ま
た、ピッチが細かいほど形状ずれによる影響が大きくな
る。そこで本実施の形態では、ピッチ１μｍの形状ずれ
が５％に相当する値として、２０μｍ以上を望ましい値
とする。また、回折光学素子のピッチは、凹レンズの形
状と組み合せた結果として、青と赤の波長に対して色収
差が補正される条件と、ＣＤ再生時の赤外の波長に対し
て収差が補正される条件と、ディスク基板厚の０．６ｍ
ｍから１．２ｍへの違いを補正する条件とを満たすよう
に設計されている。ＣＤ再生時のＮＡを変えるためには
上記内側及び外側電極にて内外周での印可電圧の調整で
行なう。

【００３２】回折格子のブレーズの深さは以下のように
決める。液晶の屈折率をｎｌｃとし、ブレーズを形成し
ている母材の屈折率をｎとする。使用する光源の波長を
λとしたときＭ次回折光が（Ｍは整数）最大になる深さ
Ｌは次式を満たすとき、最大の値となる。

【００３３】

【数１】Ｌ＝Ｍ・λ／（ｎｌｃ−ｎ）従って、各波長で上記式を満たすように、Ｌ、Ｍ、ｎ、
ｎｌｃを定める必要がある。ここで液晶の屈折率ｎｌｃ
は、与える印可電圧によって変化し、その最大値ｎ‖
（液晶分子の長軸方向と平行）と最小値ｎ⊥（液晶長軸
と垂直）の間の値をとれる。以上のことを踏まえて、実
際の数値を入れて計算する。

【００３４】青と赤は１次回折光、赤外は０次回折光、
ブレーズ母材として屈折率およそｎ＝１．５のフォトポ
リマーいわゆる２Ｐを用い、液晶材料としてはメルク社
のＺＬＩ−５０４９（ｎｌｃ＝１．５〜１．７）を使え
ば、ＨＤ−ＤＶＤの場合はλ＝０．４μｍ、Ｍ＝１、ｎ
＝１．５、ｎｌｃ＝１．７なので、Ｌ＝２μｍとなり、
ＤＶＤの場合はλ＝０．６５μｍ、Ｍ＝１、ｎ＝１．
５、ｎｌｃ＝１．７なので、Ｌ＝３．２５μｍとなる。
ＣＤの場合はλ＝０．７８μｍ、Ｍ＝０、ｎ＝１．５、
ｎｌｃ＝１．５となる。

【００３５】このことから、ブレーズ深さＬは最も厚い
ＤＶＤのＬ＝３．２５μｍに設定すれば良く、ＨＤ−Ｄ
ＶＤの波長０．４μｍに対してはｎｌｃの値を１．６２
３にすれば上記式を満足する。図２の回折光学素子１６
ｂの構成において、液晶層の膜厚は上記Ｌより厚いこと
が当然必要で、５〜２０μｍ程度の膜厚に設定する。ガ
ラス平板の基板の膜厚は通常０．７ｍｍ〜１．１ｍｍが
使われる。

【００３６】図２に示すように、回折格子１６ｅ下の分
割されている対向電極１６５は、回折格子の回転対称中
心軸に配置された中央透明電極１６５ａと、その周り配
置された環状透明電極１６５ｂと、からなる。透明電極
１６４、１６５各々の膜厚は透明電極自身で光が回折し
ないような膜厚に設定されている。中央及び環状の透明
電極１６５ａ、１６５ｂは、これらへ独立して電圧を印
加する電圧制御回路１６８すなわち電圧制御手段に接続
されている。回折光学素子の光路長差を、青と赤と赤外
の波長の必要な回折次数に対してそれぞれ高い回折効率
が得られるように、液晶に適切な電圧を与える。必要な
回折次数は例えば、青と赤に対しては０次回折光以外、
赤外に対しては０次回折光である。

【００３７】図２に示すように、回折光学素子１６ｂは
光路を共通にした平凹レンズ１７０を有している。図２
では平凹レンズ１７０は回折光学素子１６ｂの光学的下
流に配置され集光レンズ１６ａ側に凹部を向けている
が、図１９に示すように、素子の液晶を制御する電極１
６５ａ及び１６５ｂ並びに回折格子１６ｅを光学的上流
側の透光性平板１６１上に設けて、平凹レンズ１７０が
回折光学素子１６ｂの光学的上流において光源側に凹部
を向けて配置されることも好ましい。凹レンズ１７０は
通常、単レンズで、凹面は球面または非球面で形成され
る。もう片方の面は、球面であっても良いが製作上は平
面の方が簡便である。凹レンズ１７０は通常、液晶回折
光学素子と別に配置されるが、図２に示したように液晶
の平板基板と接着することができる。また、部品数を減
らすために、図５に示したように凹レンズ１７１が液晶
のガラス基板を兼用するように構成することもできる。
図５では一体化された凹レンズ１７１は回折光学素子１
６ｂの光学的下流側に位置し集光レンズ１６ａ側にその
凹部を向けているが、図１９の構成と同様にして、図２
０に示すように、回折光学素子１６ｂの光学的上流側に
位置して光源側に凹部を向けて素子の透光性基板と一体
化することもできる。回折光学素子１６ｂの基板を凹レ
ンズにすることは、最良像点を固定した集光レンズ１６
ａの特性に対し、波長依存特性が凹レンズで改善し反対
に凸レンズで劣化となる影響が生じるからである。

【００３８】さらに、図６に示すように液晶回折光学素
子１６ｂの透光性の平板１６１の光源側表面にコリメー
タレンズ１４を配置することも可能である。そのような
設計にすれば、集光レンズ１６ａ側凹レンズを省くこと
ができる。上記のレンズ系と回折光学素子の設計は３波
長のそれぞれの条件において、集光レンズを含めて性能
を満足するように定める。その理由は、集光レンズと回
折光学素子の合成のパワーを、どちらかの波長でほぼ０
とすることができ、位置精度などの公差を緩くすること
ができるからである。さらに、使う回折光学素子の回折
次数はそれに合わせて設定する。例えば、通常の光学ガ
ラスの集光レンズの時は、赤と青が１次回折光、赤外が
０次回折光の組み合わせ、或いは青２次回折光、赤１次
回折光、赤外０次回折光などの組み合わせが可能であ
る。また、上記の２Ｐ対物レンズを使う場合は、赤青が
０次回折光、赤外０次回折光の組み合せが可能である。
更に、プラス回折次数の回折光の他にマイナス回折次数
の回折光を使うこともできる。

【００３９】回折光学素子１６ｂは中央透明電極１６５
ａ及びその外側に形成された環状透明電極１６５ｂと透
明電極１６４との間に液晶層１６３を挟んだ構造である
ので、電極１６５ａと透明電極１６４と間若しくは電極
１６５ｂと透明電極１６４と間に独立に電圧を印加する
と、電圧印加形態により、回折光学素子１６ｂは次の２
つの機能を果たす。

【００４０】図７に示すように、回折光学素子１６ｂ
は、両電極１６５ａ、１６５ｂに同一電圧を印加するこ
とによって、液晶層１６３が中央透明電極１６５ａの外
側と内側を透過する光の偏光方向を等しくする機能を有
する。さらに、図８に示すように、両電極１６５ａ、１
６５ｂに異なる電圧を印加することによって、液晶層１
６３が中央透明電極１６５ａの外側を透過する光の偏光
方向を中央透明電極１６５ａを透過する光の偏光方向に
対して９０°回転する機能を、回折光学素子１６ｂは有
している。したがって、２つの電極１６５ａ、１６５ｂ
へ電圧印加することにより、集光レンズ１６ａの実効的
な開口数を変化させることができる。電圧制御回路１６
８は青又は赤の照射時には中央透明電極１６５ａ及び環
状透明電極１６５ｂに同一電圧を印加し、赤外の照射時
には両電極１６５ａ、１６５ｂに異なる電圧を印加する
制御をなす。それにより、回折光学素子１６ｂは内周で
は赤外の０次回折光の効率が高く、外周では低くして、
ＮＡを制限する効果を発揮する。

【００４１】次に、回折光学素子１６ｂの動作について
説明する。図１に示すように、光ディスクが装置に装填
された時には、光ディスクの種類を識別する手段（図示
せず）によって、光ディスクの種類を識別し、その結
果、識別信号がコントローラ３０へ供給される。装填光
ディスクに応じてコントローラ３０が電圧制御回路１６
８を駆動し、あらかじめ設定された液晶動作電圧を中央
透明電極１６５ａと環状透明電極１６５ｂを介して液晶
層１６３に印可する。

【００４２】この他に、液晶印可電圧の設定誤差や周囲
温度により、最適印可電圧からずれている場合は、検出
器の受光面２０の受光光量が常に最大になるようにサー
ボ動作をすれば良い。ＣＤ或いはＣＤ−Ｒ再生時には内
外周の中央透明電極１６５ａと環状透明電極１６５ｂに
与える印可電圧を、所定の回折次数に対して内周は最大
効率、外周は最小の効率になるように設定する。これ
も、検出器の受光面２０からのＲＦ信号やジッタを常に
最適にするようなサーボ動作させることで実現できる。

【００４３】このような機能を有する光ピックアップと
して、例えば、回折格子が青（４０５ｎｍ）に対しては
１次回折光、赤（６５０ｎｍ）に対しては１次回折光、
赤外（７８０ｎｍ）に対しては０次回折光を使った回折
光学素子を、回転対称体として設計した対物レンズユニ
ットを含む光ピックアップを作製した。光ディスクの条
件は青の４０５ｎｍではＮＡ＝０．６１でディスク基板
厚０．６ｍｍであり、赤の６５０ｎｍではＮＡ＝０．６
０でディスク基板厚０．６ｍｍであり、赤外の７８０ｎ
ｍではＮＡ＝０．４５でディスク基板厚１．２ｍｍであ
る。

【００４４】非球面の集光レンズの光源側に平凹のレン
ズの回折光学素子が配置され、その凹面上に回折格子を
形成し、凹面及び回折格子はいずれも非球面形状とし
た。よって、第１面及び第２面は回折光学素子の入射面
及び出射面であり、第３面及び第４面は集光レンズの入
射面及び出射面である。各非球面Ｚは次式数２で表され
る。

【００４５】

【数２】

【００４６】（但し、Ｚ：ＳＡＧ量、Ｒ：曲率半径、
Ｋ：円錐係数、ｒ：光軸からの半径、ＡＳｉ：非球面係
数）位相関数Φ（ｒ）は、は次式数３で表される。

【００４７】

【数３】

【００４８】（但し、dor：回折次数、λ₀：波長、ｒ：
光軸からの半径、ＤＦ１〜ＤＦ５：係数）自動設計された各非球面レンズのデータは表１〜３のと
おりである。

【００４９】

【表１】

【００５０】

【表２】

【００５１】

【表３】

【００５２】図９に、得られた対物レンズユニットのＨ
Ｄ−ＤＶＤ（光ディスク厚み０．６ｍｍ、光源波長λ=
４０５±５ｎｍ）に対する波面収差の変化Ａ、ＤＶＤ
（光ディスク厚み０．６ｍｍ、光源波長λ=６５０±１
０ｎｍ）に対する波面収差の変化Ｂ、ＣＤ（光ディスク
厚み１．２ｍｍ、光源波長λ=７８０±１０ｎｍ）に対
する波面収差の変化Ｃを示す。図９において横軸に波
長、縦軸に光軸上での波面収差量（rms（λ））をとっ
た波長依存性を示す。図示するように対物レンズユニッ
トの波面収差はいずれの波長においてもマレシャル限界
０．０７λ以下に抑えられている。

【００５３】このように、本発明の回折格子は、集光レ
ンズを介して、青及び赤については絶対値が１次以上の
回折光を情報読取光又は情報記録光として集光し、赤外
についてはゼロ次の回折光を情報読取光又は情報記録光
として集光せしめるように、設計されるが、更に、回折
格子は、青については高い回折次数の第１光ビーム回折
光を情報読取光又は情報記録光として集光し、赤につい
てはその高い回折次数より低次の回折次数の第２光ビー
ム回折光を情報読取光又は情報記録光として集光するよ
うに、設計され得る。

【００５４】例えば、回折光学素子１６ｂの回折格子１
６ｅは、図１０に示すように、波長４０５ｎｍの青色の
第１光ビームが透過するとき、その２次の回折光Ｂ２
を、情報読取光又は情報記録光として集光レンズ１６ａ
を介してＨＤ−ＤＶＤディスク記録面上に集光するよう
に、形成されるとともに、同時に回折格子１６ｅは、図
１１に示すように、波長６５０ｎｍの赤色の第２光ビー
ムが透過するとき、第１光ビーム回折光の２次回折光よ
り低次の１次回折光Ｒ１を、情報読取光又は情報記録光
として対物レンズを介してＤＶＤディスク記録面上に集
光するように、形成される。これら場合、赤の０次回折
光Ｒ０及び高次回折光並びに青の０次及び１次回折光Ｂ
０及びＢ１はディスク記録面上に合焦状態にないので、
これら回折光は読取又は記録にはほとんど影響しない。
上記例では光源の第１及び第２光ビームすなわち赤と青
の半導体レーザの波長範囲はそれぞれ赤（６３０〜６６
０ｎｍ）、青（４００〜４１０ｎｍ）としているが、こ
の範囲であれば回折効率が大きく変化することがないか
らである。さらに、第１光ビーム回折光の第１回折次数
は、第２光ビーム回折光の第２回折次数より１だけ大き
く、かつ第２光ビーム回折光の第２回折次数は１以上で
あることが好ましい。よって、第１光ビーム回折光が２
次回折光であるとき第２光ビーム回折光は１次回折光で
ある上記の例の他に、ＨＤ−ＤＶＤ用に波長４０５ｎｍ
の３次回折光を第１光ビーム回折光に用いたときＤＶＤ
用に波長６５０ｎｍの第２光ビーム回折光として２次回
折光が集光されるように、回折光学素子１６ｂの回折格
子１６ｅは作製され得る。

【００５５】この実施形態では赤外に対し０次の回折光
すなわちパワーを持たない回折格子を用い、赤と青の０
次の回折光を用いずに、青の２次の回折光を用い、赤で
は２次より１つ低次の１次回折光を用いるように、回折
格子は形成されている。すなわち、本発明の回折格子
は、その光路長差を、赤と青の波長の必要な回折次数に
対してそれぞれ高い回折光率が得られるように形成され
ている。

【００５６】例えば、ブレーズ断面形状の回折格子を、
ピッチＰを１６０〜２６０μｍとして、回折格子の深さ
ｄを０〜３μｍに変化させて、基材として例えばＯＺ−
１０００（日立化成）のプラスチック材料からなる回折
光学素子を作製した場合の、回折格子の回折効率の変化
を算出してみる。実施の形態における回折格子は、その
ピッチが波長より十分長いのでスカラー理論が適用で
き、また、その深さが波長程度なのでいわゆる薄膜グレ
ーティングとして扱える。その場合、回折効率ηｍは次
式数１で表される（ｍは回折次数）。

【００５７】

【数４】

【００５８】式中、Ａ（ｘ）は透過振幅分布、ψ（ｘ）
は位相分布、Ｔはグレーティングのピッチを示してい
る。計算においてはＡ（ｘ）＝１として規格化してい
る。また、回折格子のピッチについて一般にピッチが細
かくなるほど、収差の波長依存性は向上するが、ピッチ
が波長の５倍以下になると、原理的に回折効率が大きく
低下する。また、ピッチが細かいほど形状ずれによる影
響が大きくなる。そこで本実施の形態では、ピッチ１μ
ｍの形状ずれが５％に相当する値として、２０μｍ以上
を望ましい値とする。

【００５９】図１２は、横軸に回折格子の深さｄ、縦軸
に回折格子の回折効率の変化を算出した結果である。図
中の“Ｂ０”、“Ｂ１”、“Ｂ２”、“Ｂ３”はそれぞ
れ青の０次回折光、１次回折光、２次回折光、３次回折
光の回折効率を、“Ｒ０”、“Ｒ１”、“Ｒ２”はそれ
ぞれ赤の０次回折光、１次回折光、２次回折光の回折効
率を示す。

【００６０】図１２から明らかなように、ブレーズ化し
た回折格子は位相深さが光の１波長λ毎の周期で回折効
率が最大値をとる。回折格子の位相深さは、ｄを実際の
回折格子の深さ、ｎを回折光学素子基材の屈折率とする
と、これらの積ｄ（ｎ−１）で表される。波長λ＝４０
５ｎｍに対し基材材料の屈折率ｎ_B＝１．５３１で、波
長λ＝６５０ｎｍに対し同屈折率ｎ_R＝１．４９８であ
るので、これから計算すると４０５ｎｍで位相差が１波
長λになる回折格子の深さは０．７６３μｍで、この深
さで青の１次回折光の回折効率が最大になる。青の２次
回折光はその倍の１．５２６μｍ、同様に赤の１次回折
光は１．３０５μｍで最大となる。

【００６１】これらのことから、赤と青のいずれの波長
でも高い回折光率が得られる回折格子の深さは、Ｒ１と
Ｂ２の交点、Ｒ２とＢ３の交点であることが分かる。つ
まり第１波長の青の２次回折光Ｂ２及び第２波長の赤の
１次回折光Ｒ１で使う１．４２μｍ付近と、青の３次回
折光Ｂ３及び赤の２次回折光Ｒ２で使う２．４μｍ付近
が、高回折光率が得られる回折格子の深さである。回折
格子の深さは０．２μｍずれると十数％位の効率減少に
なるので、これ以上を確保するためには、高回折光率が
得られる回折格子の深さが、１．４２±０．２μｍ又は
２．４０±０．２μｍの範囲内とすることが好ましい。

【００６２】また、図１２から明らかなように、第１光
の青の１次回折光Ｂ１及び第２波長の赤の１次回折光Ｒ
１の交点（回折格子の深さは、０．９６５μｍ）におい
ても、回折光率が８０％程度と決して低くはないが、少
しでも回折格子の深さにずれが生じると、回折効率が大
きく低下する。青の２次及び３次回折光の回折効率のピ
ークは深さ１．５２６μｍ及び２．２８９μｍで、同様
に赤の１次及び２次回折光では１．３０５μｍ及び２．
６１０μｍであるので、回折格子の深さにずれが生じて
も青及び赤の回折効率のピーク近傍の交点であれば、回
折効率の変動が少ないが、それぞれのピークから離れる
交点では大きく変動する。

【００６３】本発明によれば、青のレーザー光源を使う
ＨＤ−ＤＶＤと赤のレーザー光源を使うＤＶＤと、更
に、赤外線レーザ光源を使うＣＤ及びＣＤ−Ｒのそれぞ
れの情報再生が可能で、計３波長に対応して１個の対物
レンズでコンパチビリティを可能にする光ピックアップ
を実現でき、対物レンズとして青又は赤の波長範囲で補
正されたレンズを使う場合、はるかに緩和された設計が
可能となる。（第２の実施の形態）図１３に示すように、上記実施形
態の液晶装置を用いた回折光学素子１６ｂ及び電圧制御
回路１６８に代えて、偏光素子を用いた偏光回折光学素
子１６９を設けた以外、上記実施形態と同一の光ピック
アップが構成され得る。また、この回折光学素子１６は
集光レンズ側に凹部を向けた平凹レンズを有している構
成としてもよい。さらに、回折光学素子は集光レンズ側
の相補的透光性平行平板と一体化され集光レンズ側に凹
部を向けた平凹レンズを有することもできる。

【００６４】図１４に示すように、かかる偏光回折光学
素子１６９は、ニオブ酸リチウムなどの一軸結晶の異方
性光学材料からなる平板の主面に上記の手法により設計
した回折格子１６ｅの凹部を形成した異方性光学材料基
板１６９ａと、光学ガラスなどの等方性材料からなるそ
の凹部に充填した充填部１６９ｂとからなり、両主面を
平行平面としたものである。異方性光学材料基板１６９
ａが光源側には位置される。すなわち、回折光学素子
は、異方性光学材料からなる透光性平行平板１６９ａ上
に形成された回折格子１６ｅと、回折格子に充填された
等方性光学材料からなる相補的透光性平行平板１６９ｂ
と、からなる。回折格子１６ｅは凹レンズとして作用し
その断面は好ましくはブレーズ形状となるように、形成
される。回折光学素子の光路長差を、青と赤の２波長の
必要な次数に対してそれぞれ高い回折効率が得られるよ
うにする。すなわち、回折格子の段差深さは赤と青の波
長に対して効率の高い値に設定される。

【００６５】図１４に示すように、異方性光学材料基板
１６９ａの光学軸を例えばその平面に沿った方向に配置
すると、垂直に入射した光は図１５及び図１６に示すよ
うに、異常光と常光とが生じる。そこで、異方性光学材
料基板１６９ａの常光における屈折率と等しい屈折率を
有する等方性光学材料にて、相補的透光性平行平板１６
９ｂを形成する。この場合、偏光回折光学素子に入射す
る赤と青の光の偏光方向が異方性光学材料基板１６９ａ
が作用する偏光方向と同一になし、かつ赤外光の偏光方
向に対してはそれと直交する偏光方向を使う。すなわ
ち、青、赤及び赤外の光ビームのうち赤外の主要な偏光
面を他の光の主要な偏光面に対して例えば９０度傾斜さ
せれば、図１５に示すように、青と赤の第１方位（紙面
平行）に対しては回折光学素子として作用し、図１６に
示すように、それと直交する赤外の第２方位（紙面垂
直）は等方的となり単なるガラス平行平板と等価にな
る。なお、光ビームの入射方向と異方性光学材料基板１
６９ａの光学軸とを平行にしなければ、異常光と常光と
が生じるので、異方性光学材料の一軸結晶の光学軸が光
ビームの入射方向に対し傾斜していればよい。

【００６６】このように、赤と青のレーザは第１の方位
で入射し、赤外については第２の方位で入射させること
により、例えば、赤は１次回折光、青は２次回折光、赤
外は０次回折光の回折光を使う条件が満たされるように
なる。図１７に示すように、直交xyz座標にてz軸を入射
方向として、x軸を異常光の偏光面、y軸を常光の偏光面
と設定した場合、青と赤の光ビームの偏光面を赤外の光
ビームの偏光面に対して傾斜させる手段としては、青と
赤のＨＤ−ＤＶＤ用半導体レーザＬＤ１とＤＶＤ用半導
体レーザＬＤ２を、それらのレーザ構造における接合面
がx軸に平行になるように配置しかつ、図１８に示すよ
うに、赤外のＣＤ、ＣＤ−Ｒ用半導体レーザＬＤ３をそ
の接合面がx軸に垂直即ちy軸に平行になるように配置す
ればよい。また、赤外のＣＤ、ＣＤ−Ｒ用半導体レーザ
ＬＤ３だけの光路に波長板を挿入しても、レーザ光の偏
光面を傾斜できる。

【００６７】また、上記の液晶回折光学素子のような電
圧制御は不要であるが、開口制限はできないので、青又
は赤の光ビーム照射時には有効開口を提供しかつ、赤外
の光ビーム照射時には有効開口より小なる有効開口を提
供する開口制御手段を備える。開口制御手段として例え
ば図１８に示すように、ＣＤ−Ｒ用半導体レーザＬＤ３
だけの光路に第２のダイクロイックミラー２００を配置
すれば比較的容易に実現できる。

【００６８】これにより、ＤＶＤ及びＨＤ−ＤＶＤ用の
コンパチブルプレーヤの構造を極めて簡略化でき、ピッ
クアップの小型化低コスト化が達成される。

【００６９】

【発明の効果】本発明によれば、光ピックアップにおけ
る回折光学素子は、赤、青及び赤外の光源を備えかかつ
回折格子を含む回折光学素子を備えた光ピックアップに
おいて、集光レンズを介して、第１及び第２光ビームに
ついては１次以上の回折光を情報読取光又は情報記録光
として集光し、第３光ビームについてはゼロ次の回折光
を情報読取光又は情報記録光として集光せしめる断面が
鋸歯状又は階段形状の凹凸からなる回折格子を用いるの
で、対応波長の異なる光ディスク又は記録面に対し記録
再生可能な小型化光ピックアップを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施形態の光ピックアップ内部
の概略構成図である。

【図２】本発明による光ピックアップにおける回折光
学素子の部分切欠斜視図である。

【図３】本発明による光ピックアップにおける回折格
子の部分断面図である。

【図４】本発明による光ピックアップにおける回折格
子の部分断面図である。

【図５】本発明による他の実施形態の光ピックアッ
プにおける回折光学素子の部分切欠斜視図である。

【図６】本発明による他の実施形態の光ピックアッ
プにおける回折光学素子の部分切欠斜視図である。

【図７】本発明による光ピックアップにおける対物レ
ンズユニットの部分断面図である。

【図８】本発明による光ピックアップにおける対物レ
ンズユニットの部分断面図である。

【図９】対物レンズユニットの青及び赤の１次回折光
並びに赤外の０次回折光に対する波面収差の変化を示す
グラフである。

【図１０】本発明による光ピックアップにおける対物
レンズユニットの部分断面図である。

【図１１】本発明による光ピックアップにおける対物
レンズユニットの部分断面図である。

【図１２】本発明による光ピックアップにおける対物
レンズユニットの回折格子の深さと回折効率との関係を
示すグラフである。

【図１３】本発明による他の実施形態の光ピックアッ
プ内部の概略構成図である。

【図１４】本発明による他の実施形態の光ピックアッ
プにおける回折光学素子の部分切欠斜視図である。

【図１５】本発明による他の実施形態の光ピックアッ
プにおける回折光学素子の部分断面図である。

【図１６】本発明による他の実施形態の光ピックアッ
プにおける回折光学素子の部分断面図である。

【図１７】本発明による他の実施形態の光ピックアッ
プにおける要部の概略部分斜視図である。

【図１８】本発明による他の実施形態の光ピックアッ
プにおける要部の概略部分斜視図である。

【図１９】本発明による他の実施形態の光ピックアッ
プにおける回折光学素子の概略部分切欠斜視図である。

【図２０】本発明による他の実施形態の光ピックアッ
プにおける回折光学素子の概略部分切欠斜視図である。

【符号の説明】

１光ピックアップ５光ディスク１０光軸結合プリズム１１ダイクロイックミラー合成面１３偏光ビームスプリッタ１４コリメータレンズ１５１／４波長板１６対物レンズユニット１６ａ集光レンズ１６ｂ回折光学素子１６ｃホルダ１６ｅ回折格子２０光検出部受光面２６アクチュエータ３０コントローラ３１エラー検出回路３３駆動回路ＬＤ１第１半導体レーザＬＤ２第2半導体レーザＬＤ３第３半導体レーザ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１波長を有する第１光ビームを出射す
る半導体レーザの第１の光源と、第１波長より長い第２
波長を有する第２光ビームを出射する半導体レーザの第
２の光源と、第２波長より長い第３波長を有する第３光
ビームを出射する半導体レーザの第３の光源と、前記第
１、第２及び第３光ビームの光路を共通化させる光軸結
合素子と、前記第１、第２及び第３光ビームを記録媒体
の情報記録面に集光させる集光レンズと、を備えた光ピ
ックアップであって、前記第１、第２及び第３の光源から前記集光レンズまで
の光路中に配置されかつ前記光路の中心に配置された回
転対称中心軸を有する回折格子を含む回折光学素子を備
え、前記回折格子は、前記集光レンズを介して、前記第１及
び第２光ビームについては絶対値が１次以上の回折光を
情報読取光又は情報記録光として集光し、前記第３光ビ
ームについてはゼロ次の回折光を情報読取光又は情報記
録光として集光せしめる断面形状を有することを特徴と
する光ピックアップ。
【請求項２】前記回折光学素子は、一対の平行に対向
した透光性の平板と、前記平板に挟まれた液晶層と、前
記平板の対向する内面にそれぞれ設けられ前記液晶層に
電圧を印加する一対の対向電極と、前記平板の一方の前
記液晶層に面した前記対向電極上に設けられた前記回折
格子と、からなり、前記一対の対向電極の少なくとも一方は、前記回転対称
中心軸に配置された中央透明電極と、前記中央透明電極
の周り配置された環状透明電極と、からなり、前記第１又は第２光ビーム照射時には前記中央透明電極
及び前記環状透明電極に同一電圧を印加し、前記第３光
ビーム照射時には前記中央透明電極及び前記環状透明電
極に異なる電圧を印加する電圧制御手段を備えたことを
特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項３】前記回折光学素子は前記光路を共通とす
る平凹レンズを有していることを特徴とする請求項２記
載の光ピックアップ。
【請求項４】前記回折光学素子は前記平板と一体化さ
れた平凹レンズを有し、前記回折格子は前記平凹レンズ
の平面に形成されていることを特徴とする請求項２記載
の光ピックアップ。
【請求項５】前記回折光学素子は、異方性光学材料か
らなる透光性平行平板上に形成された前記回折格子と、
前記回折格子に充填された等方性光学材料からなる相補
的透光性平行平板と、からなり、前記第１、第２及び第３光ビームのうちの１つの光の主
要な偏光面を他の光の主要な偏光面に対して傾斜させる
手段を有し、前記第１又は第２光ビーム照射時には有効開口を提供し
かつ、前記第３光ビーム照射時には前記有効開口より小
なる有効開口を提供する開口制御手段を備えたことを特
徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項６】前記回折光学素子は前記集光レンズ側に
凹部を向けた平凹レンズを有していることを特徴とする
請求項５記載の光ピックアップ。
【請求項７】前記回折光学素子は前記集光レンズ側の
前記相補的透光性平行平板と一体化され前記集光レンズ
側に凹部を向けた平凹レンズを有することを特徴とする
請求項５記載の光ピックアップ。
【請求項８】前記開口制御手段はダイクロイックミラ
ーであることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１記
載の光ピックアップ。
【請求項９】前記第１、第２及び第３光ビームのうち
の１つの光の主要な偏光面を他の光の主要な偏光面に対
して傾斜させる角度は９０度であることを特徴とする請
求項５〜８のいずれか１記載の光ピックアップ。
【請求項１０】前記異方性光学材料は一軸結晶であ
り、その光学軸が前記第１、第２及び第３光ビームの入
射方向に対し傾斜していることを特徴とする請求項５〜
９のいずれか１記載の光ピックアップ。
【請求項１１】前記回折光学素子は前記第１又は第２
光ビームに対し凹レンズ作用をなすことを特徴とする請
求項１〜１０のいずれか１記載の光ピックアップ。
【請求項１２】前記集光レンズは、第１及び第２光ビ
ームの波長範囲で収差が補正されたレンズであることを
特徴とする請求項１〜１１のいずれか１記載の光ピック
アップ。
【請求項１３】前記回折格子は、前記集光レンズを介
して、前記第１光ビームについては第１回折次数の第１
光ビーム回折光を情報読取光又は情報記録光として集光
し、前記第２光ビームについては前記第１回折次数より
低次の第２回折次数の第２光ビーム回折光を情報読取光
又は情報記録光として集光することを特徴とする請求項
１〜１２のいずれか１記載の光ピックアップ。
【請求項１４】前記第１光ビーム回折光が２次回折光
であるとき前記第２光ビーム回折光は１次回折光である
ことを特徴とする請求項１３記載の光ピックアップ。
【請求項１５】前記回折格子の断面が鋸歯状又は階段
形状の凹凸からなることを特徴とする請求項１〜１４の
いずれか１記載の光ピックアップ。