JP2006073046A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異なる波長の光束に対する集光点が、動作温度の変動により生じる回折角の変動によってずれて不一致を抑制できる光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】それぞれ第１の波長、第２の波長の光束を出射する光源１ａおよび１ｂ、光学記録媒体６、７の情報記録面６ａ、７ａで反射された，第１の波長および第２の波長の戻り光を回折させて透過させる回折素子８、回折素子から出射されたそれぞれの波長の戻り光を受光する受光素子９とを備える光ピックアップ装置において、光学記録媒体からのそれぞれの波長の戻り光は、回折素子８により同一次数で回折され透過されるため、動作温度が変動して光源が出射する光束の波長が変化しても、それぞれの波長の戻り光の集光点がずれて不一致を生じることが抑制された光ピックアップ装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＣＤ、ＤＶＤ等のディスクの厚さや記録密度の異なる光記録媒体への情報の記録または光記録媒体からの情報の再生をおこなう光ピックアップ装置に関する。

従来、光記録媒体への情報の記録または光記録媒体からの情報の再生（以下、単に「光記録媒体の記録再生」という。ＣＤ、ＤＶＤ等の具体的な記録媒体に対しては、「ＣＤの記録再生」、「ＤＶＤの記録再生」等というものとする。）が、ＣＤ、ＤＶＤ等の異なる種類の光記録媒体間で可能な光ピックアップ装置が知られている。ここで、ＣＤの記録再生には７８０ｎｍ付近の波長のレーザ光源が必要であり、ＤＶＤの記録再生には６５０ｎｍ付近の波長のレーザ光源が必要であることが知られている。

このように波長が異なる光記録媒体間で光記録媒体の記録再生をおこなうことができるようにするため、従来、発振波長の異なる２個のレーザを搭載した、いわゆる、２レーザ方式の光ピックアップ装置が実用化された。これは、個別に製作されたレーザを１つの光ピックアップ装置上に搭載するものである。近年、光ピックアップ装置の小型化および低価格化を図るため、発振波長の異なる複数のレーザダイオードを単一基板上に一体集積した、いわゆる、ツインレーザが開発され、実用化されてきた。

上記のツインレーザを搭載した光ピックアップ装置では、コリメーターレンズ、対物レンズ等の光学系を異なる２波長の光束で共通に使用すると、光記録媒体の情報記録面で反射して戻ってきた光束はそれぞれ異なる位置に集光されるため共通の受光素子で受光することができない問題があった。

この問題を解決するために、従来の光ピックアップ装置では、光記録媒体の情報記録面で反射して戻った異なる２波長の戻り光束に対して、回折素子を用いて、一方の波長の光束を１次で回折させ透過させ（以下、回折透過させ、という）、他方の波長の光束を０次で回折透過させ（すなわち、実質的に光束を曲げずに透過させ）、回折素子から出射されたそれぞれの戻り光束の集光点を一致させる方法がとられていた（例えば特許文献１参照）。しかし動作温度が変動するとレーザ光源の波長が変化し、波長に比例して回折素子の回折角が変化するので、この方式では、０次光は回折素子で回折されないのでほとんど影響を受けないが、回折角の変化のため１次回折光は集光点が変動して、２つの光束の集光点を一致させることができなくなるという問題があった。

かかる温度変動の影響を回避するために、例えば、特許文献２には、回折素子の材料としてそれまで用いられていた線膨張係数の小さい無機材料の代わりに、線膨張係数の大きい合成樹脂を用い、温度変動により回折格子のピッチが変動することを利用して動作温度の変動による波長の変化に伴う回折角の変動を相殺しようとする技術が開示されている。

特開２００１−３０７３６９号公報 特開２００２−１１６３１４号公報

しかし、特許文献２に開示された従来の技術では、動作温度の変動に伴う回折角の変動を相殺できる適切な材料の選択が困難であるという問題があった。すなわち、レーザの温度変化に対する波長変動は０．２５ｎｍ／℃程度であるが、この波長変動を相殺するためには線膨張係数が３×１０^−４／℃程度の樹脂が望ましいのに対して、光ピックアップ装置に用いられるアクリルまたはポリオレフィン系樹脂等の、いわゆる光学グレードの樹脂は線膨張係数が７×１０^−５／℃程度と乖離しており、十分な特性は得られなかった。

また、上記材料は、樹脂のため熱伝導率が小さく、レーザ光照射や他の部材からの伝熱等により局所的な熱膨張、熱収縮により生じる熱歪みを小さくすることは困難であった。

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、線膨張を利用して動作温度の変動による回折角の変動を相殺するような素子を追加することなく、動作温度が変動しても、異なる波長の光束に対する受光素子面での集光点がずれて不一致を生じることが抑制された光ピックアップ装置を提供する。

本発明は、前述の課題を解決するためになされたもので、第１の波長の光束を出射する第１の光源と、前記第１の波長とは異なる第２の波長の光束を出射する第２の光源と、光記録媒体で反射された前記２つの波長の戻り光束を集光させる光学手段と、前記光学手段を経て入射した前記２つの波長の戻り光束の戻り光束を回折させ透過させる回折素子と、前記回折素子で回折され透過された前記戻り光束の集光点に配設され、前記２つの波長の戻り光束を受光する受光素子と、を備える光ピックアップ装置であって、前記回折素子が、同一次数で回折させ透過させることにより前記２つの波長の戻り光束の集光点を受光素子上で略一致させることを特徴とする光ピックアップ装置を提供する。

ここで、前記回折素子による回折次数は１次であることが好ましい。
また、前記回折素子は、透明基板に直線状または曲線状の溝が周期的に形成された回折素子であって、溝周期のピッチが５〜２０μｍであることが好ましい。
本発明における前記周期的に形成された溝の断面形状は、鋸歯状であることが好ましい。あるいは、断面形状が階段状であってもよく、その場合、周期構造の１周期が６〜３２ステップの階段によって構成されることが好ましい。
また、前記回折素子を構成する材料は、無機材料であることが好ましい。

さらにまた、本発明は、前記回折素子が、光学系の光軸に対して所定の角度で設置されている光ピックアップ装置を提供する。

本発明によれば、動作温度が変動したときに受光素子面での異なる波長の光束に対する集光点がずれて不一致を生じる問題が抑制された光ピックアップ装置が提供できる。

以下に本発明の光ピックアップ装置を、図１は、本発明の実施の形態に係る光ピックアップ装置の概略構成図を用いて具体的に説明するが、本発明は以下の記載に限定されない。本発明の光ピックアップ装置は、第１の波長λ_１の光束を出射する第１の光源１ａ、第２の波長λ_２の光束を出射する第２の光源１ｂ、光学素子２、コリメーターレンズ３、絞り４、対物レンズ５、および、第１の光記録媒体６の情報記録面６ａまたは第２の光記録媒体７の情報記録面７ａで反射された戻り光束を検出する受光素子９を備えている。

第１の光源１ａから出射された光束は、光学素子２で反射され、コリメーターレンズ３、絞り４、対物レンズ５を介して、第１の光記録媒体６の情報記録面６ａに集光、照射される。また、第２の光源１ｂから出射された光束は同様に、光学素子２で反射され、コリメーターレンズ３、絞り４、対物レンズ５を介して、第２の光記録媒体７の情報記録面７ａに集光、照射される。

情報記録面６ａまたは７ａで反射された戻り光束は、対物レンズ５、絞り４、コリメーターレンズ３、光学素子２を透過して受光素子９に導かれる。受光素子９で検出された出力信号を用いて、第１の光記録媒体６の情報記録面６ａ、または、第２の光記録媒体７の情報記録面７ａに記録された情報の読み取り信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号が得られる。なお、光ピックアップ装置には、上記フォーカスエラー信号に基づいて、レンズを光軸方向に移動する機構（フォーカスサーボ）、及び上記トラッキングエラー信号に基づいて、レンズを光軸にほぼ垂直の方向に移動する機構（トラッキングサーボ）が備えられているが、図１では省略されている。

第１の光源１ａとしては、波長６５０ｎｍ近傍の直線偏光の発散光束を出射する半導体レーザ光源が、第２の光源１ｂとしては、波長７８０ｎｍ近傍の直線偏光の発散光束を出射する半導体レーザ光源がそれぞれ例示されるが、これらに限定されない。また、上記第１の光源１ａと第２の光源１ｂとは別体で構成されるものには限定されず、単一の半導体基板上に波長の異なるレーザを一体に集積した、いわゆる、ツインレーザでもよい。ここで、波長６５０ｎｍ近傍とは６３０〜６７０ｎｍの波長範囲をいい、波長７８０ｎｍ近傍とは７６０〜８００ｎｍの波長範囲をいう。

光学素子２は、第１の光源１ａおよび第２の光源１ｂから出射された光束をコリメーターレンズ３側に反射させると共に、光記録媒体からの戻り光を透過させて受光素子９に導く機能をもつ。かかる光学素子としてはハーフミラー、偏光ビームスプリッタが例示されるが、これに限定されない。偏光ビームスプリッタを用いる場合は、光学素子２と光記録媒体６、７との間、好ましくは光学素子２とコリメーターレンズ３との間に１／４波長板を配設し組み合わせて用いると、光源からの光束を有効に利用できて好ましい。

コリメーターレンズ３は、前記光源から光学記録媒体へ至る光路においては、前記光学素子２で反射された光束を、略平行光に変換する機能をもつ。また、光学記録媒体から受光素子へ至る光路においては、後述の対物レンズと組み合わせて用いられて、光学記録媒体からの戻り光束を集光させ、光学素子２、回折素子８を経て受光素子９の受光面上に集光させる機能をもつ。

絞り４は、光源１ａおよび光源１ｂからの光束を選択的に開口制限することによって、開口数ＮＡを設定するようになっている。これによって、光記録媒体の記録再生の際、第１の光記録媒体６用の開口数と第２の光記録媒体７用の開口数とが異なる場合、絞り４により開口数を調整できる。絞り４には、機械的絞り、光学的絞り等があり、特に限定されない。ＮＡの値としては、第１の波長λ_１の光束に対しては０．６５、第２の波長λ_２の光束に対しては０．５０が例示されるが、これに限定されない。なお、第１の光記録媒体６用の開口数と第２の光記録媒体７用の開口数とが同じである場合には、絞り４は用いなくてもよい。

対物レンズ５は、第１の波長λ_１および第２の波長λ_２において共通に使用できる程度に収差補正された単レンズであり、第１の波長λ_１および第２の波長λ_２のそれぞれの平行光を光記録媒体６の情報記録面６ａ、および、光記録媒体７の情報記録面７ａに集光させるようになっている。かかる対物レンズ５として、例えば、特開２００１−３４４７９８号公報に開示された対物レンズ等を用いることができる。

第１の光記録媒体６は、波長λ_１の光束を用いた情報の書き込みまたは読み出しに用いるものであり、例えば、０．６ｍｍの保護層厚を有する。また、第２の光記録媒体７は、波長λ_１の光束を用いた情報の書き込みまたは読み出しに用いるものであり、例えば、１．２ｍｍの保護層厚を有する。

回折素子８は、第１の波長の戻り光、および第２の波長の戻り光のそれぞれを、同一次数で回折させて透過させ、受光素子上の略同一点に集光させるように構成される。そのとき、回折次数を１次とすると回折効率が高いので好ましい。

前記回折素子は透明基板の表面に周期的に形成された直線状または曲線状の溝を備えていて、かかる溝周期のピッチが５〜２０μｍであることが好ましい。溝周期のピッチが５μｍ未満では回折素子の理論回折効率は８２％あるいはそれ以下であり光ピックアップ装置に用いるために必要な８０％以上の回折効率が得られないおそれがある。高い回折効率を得るためには７μｍ以上が好ましく、９μｍ以上とすると理論回折効率８８％が得られるのでより好ましい。溝周期のピッチを２０μｍ超とすると、回折素子と受光素子との間隔を１５ｍｍ超とする必要があり光ピックアップ装置をコンパクト化できないおそれがある。コンパクト化するために溝周期のピッチは好ましくは１５μｍ以下であり、より好ましくは１２μｍ以下である。

前記周期的な溝の断面形状を鋸歯状または階段状とすると、前記同一次数の回折をさせるときに高い回折効率が得られて好ましい。前記周期的な溝の断面形状を図３に断面図を示したような階段状とする場合には、周期構造の１周期を６〜３２ステップのいずれかのステップ数の階段状とすると、高い回折効率の回折素子を簡易に製作することができて好ましい。かかる回折素子は、バイナリブレーズド回折素子と称されるものである。また、前記周期的な溝の断面形状は図４に断面図を示したような鋸歯状とすると、さらに高い回折効率が得られて好ましい。

かかる回折素子を用いることにより、それぞれの波長の戻り光を、高い回折効率で、かつ、コンパクトな構成のピックアップ装置で、受光素子面上の略同一点に集光させることができる。

また、前記回折素子の溝形状を直線状に代えて曲線状とすると、例えば光学素子２として平行平板型のハーフミラーを用いた場合に発生するコマ収差を低減する機能を持たせたり、フォーカス検出手段に非点収差法を用いる場合の光束の非点収差量を低減したり適切に設定したりする機能を付加できたりして好ましい。

前記回折素子を形成する透明基板の材料としては、線膨張係数が小さい石英ガラスが、熱歪みを小さく抑えられるので好ましいが、これに限定されず、前記光源の波長に対して透明な材料であれば光学ガラス等の無機材料などを用いることも可能である。

前記回折素子は、既知のフォトリソグラフィとエッチングにより光学基板に前記周期的な溝を形成して、作製することが好ましいが、切削加工、スタンプ法など、他の方法も適用可能である。また、断面形状が鋸歯状あるいは階段状である周期的な溝は、基板を直接加工して形成してもよいが、透明基板上に透明材料からなる層を被覆し、かかる層を加工して形成してもよい。被覆した層を加工する方法によれば、溝を形成する材料を選ぶことにより所望の屈折率をもつ材料の回折素子が得られるので好ましい。

あるいは前記光学素子として、異なる屈折率をもつ材料で前記回折素子を２つ形成し、かかる２つの回折素子を対向配設し、２つの回折素子の間に、前記２つの波長のいずれかの波長において前記異なる屈折率をもつ材料のいずれかと等しい屈折率をもつ材料を挟持させた、積層構造の回折素子を用いてもよい。かかる積層構造の回折素子を用いると、それぞれの波長における回折効率を最適化できるので好ましい。

受光素子９は、光記録媒体６の情報記録面６ａ、および、光記録媒体７の情報記録面７ａからの反射光を受光し、受光した反射光に基づき、これらの各情報記録面６ａ、７ａに記録された情報に応じた読み取り信号、および、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号の各信号を生成し、外部に出力するようになっている。

上記の本発明の実施の形態に基づく具体的な実施例を以下に説明するが、本願発明は下記の記載に限定されるものではない。なお、例１と例３〜６は実施例、例２は比較例である。

［例１］
本実施例にかかる光ピックアップ装置の光学配置は、図１に示す実施態様の光学配置と同様とする。すなわち、本発明の光ピックアップ装置は、波長λ_１＝６５０ｎｍ、λ_２＝７８０ｎｍの直線偏光の発散光束をそれぞれ出射する半導体レーザ光源１ａおよび１ｂ、光学素子２、コリメーターレンズ３、光源１ａおよび光源１ｂからの光束を選択的に開口制限し、第１の波長λ_１の光束に対しては０．６５、第２の波長λ_２の光束に対しては０．５０の開口数をもつ絞り４、対物レンズ５、戻り光束を検出する受光素子９、を備えている。ここで光源としては発光点間距離ｄ＝１１０μｍの２波長光源を、光学素子２には厚さ０．５ｍｍのＢＫ７（商品名：ショット社製）を用いたハーフミラーを、それぞれ用いる。

本例の光ピックアップ装置は、第１の波長の戻り光束の集光点および第２の波長の戻り光束の集光点を一致させるために、回折素子８によりそれぞれの戻り光束を一次で回折させ透過させるものである。以下の説明では、特に断らない限り、回折素子８における回折の次数は１次とする。
まず、回折素子８の機能について、図２を用いて具体的に説明する。第１の波長の戻り光は符号２１の方向で回折素子８に入射し、回折により符号２３の角度だけ進行方向が曲げられて符号２２の方向に回折透過される。また、第２の波長の戻り光は、符号２５の方向で回折素子８に入射し、回折により符号２７の角度だけ進行方向が曲げられて符号２２と同一方向である符号２６の方向に回折透過される。符号２９は、第１の波長の戻り光と第２の波長の戻り光が回折素子８に入射する入射角の差である。

ここで、第１の波長をλ_１、第１の波長の戻り光の回折素子８への入射角をα_１、第１の波長の戻り光の回折素子８による回折角をα_１’、第２の波長をλ_２、第２の波長の戻り光の回折素子８への入射角をα_２、第２の波長の戻り光の回折素子８による回折角をα_２’、回折素子８の溝周期のピッチをｐとすると、
α_１’＝α_１＋λ_１／ｐ
α_２’＝α_２＋λ_２／ｐ
なる関係が成り立つ。また、第１の光源の発光点と第２の光源の発光点の距離をｄとすると、回折素子８で回折した光束は、回折素子から、図２に示した距離
Ｌ＝ｄ／｜α_１−α_２｜
だけ離れた点に集光点を持つ。

以上から、それぞれの波長の光束の集光点を一致させるためには、
α_１’＝α_２’
即ち、
｜λ_１−λ_２｜／ｐ＝ｄ／Ｌ
を満足するように、ｐ、Ｌを決めればよいことがわかる。

本例の回折素子８は、段差ｓが０.２５４μｍで６ステップの階段によって構成された階段状の断面形状の直線状の溝が溝周期ｐ＝１０μｍのピッチで周期的に形成された周期構造をもち、フォトリソグラフィグラフィとエッチングにより石英ガラスを微細加工して形成されている。
図３は、本例の回折素子８を入射光３３、３４、および出射光３５の光軸を含む面で切断したときの、出射光の光軸近傍の断面図であって、符号３１で示す周期構造を有する面が第１および第２の波長の戻り光束の入射面であり、符号３２で示す面が出射面である。

波長λ_１＝６５０ｎｍ、λ_２＝７８０ｎｍの光束を出射し、発光点間距離ｄ＝１１０μｍの２波長光源を用いて、波長１および波長２の光束を、本例の回折素子８への入射角度がそれぞれα_１＝０．０１３ｒａｄ、α_２＝０．０００ｒａｄとなるように入射させると、２つの波長の光束は、回折素子の法線方向に対して等しい回折角度α_１’＝α_２’＝０．０７８ｒａｄで回折透過されて、回折素子から距離Ｌ＝８．４６ｍｍ後方の一致した集光点に集光される。

そのときの回折効率は、第１の波長λ_１（６５０ｎｍ）の光束、および、第２の波長λ_２（７８０ｎｍ）の光束に対して８２％であり、光ピックアップ装置に適用するために必要な８０％以上の値が得られる。
なお、階段状の周期構造の１周期は、本例で用いた６ステップには限定されない。周期構造の１周期を６ステップ以上とすると、前記２つの波長の光束の回折効率をさらに向上させることができる。表１に階段状のステップ数とそのときの回折効率（％）をまとめたように、８ステップとすると８４％、１０ステップでは８６％、３２ステップでは８７％の回折効率が得られる。

以下に、動作温度の変動（以下、単に温度変動という。）により、回折素子８により回折された光束の光軸方向（以下、回折方向という。）がどのように変化するかを説明する。
温度変動したときに第１の光源１ａの波長変化Δλ_１により引き起こされる、第１の波長の光束の回折方向の変化Δα_１は、
Δα_１＝Δλ_１／ｐ
である。ここで、第１の光源１ａの波長変化Δλ_１は、第１の光源１ａの温度変動による波長変化率をＷ_１ｎｍ／℃、温度変動をΔＴ℃を用いて、
Δλ_１＝Ｗ_１・ΔＴ
と現わされるので、
Δα_１＝Ｗ_１・ΔＴ／ｐ
となる。また、同様にして、第２の波長の光束の回折方向ｙの変化Δα_２は、第２の光源２ａの温度変動による波長変化率をＷ_２ｎｍ／℃とすると、
Δα_２＝Δλ_２／ｐ＝Ｗ_２・ΔＴ／ｐ
となる。

したがってΔＴ℃の温度変動に対する、第１の波長の戻り光および第２の波長の戻り光が回折素子８を回折して出射する光束の方向のずれΔαは、
Δα＝｜Δα_１−Δα_２｜
＝｜（Ｗ_１−Ｗ_２）・ΔＴ／ｐ｜
となる。
ここで、第１の光源１ａ（波長６５０ｎｍ）の単位温度当たりの波長変化Δλ_１は０．２０ｎｍ／℃程度であり、第１の光源１ａ（波長７８０ｎｍ）の単位温度当たりの波長変化Δλ_２は０．２５ｎｍ／℃程度であるので、２つの波長の光束の回折方向のずれΔαは、
Δα＝｜０．０５・ΔＴ／ｐ｜
となる。

［例２］
例１で得られた、本発明の光ピックアップ装置を用いたときの前記２つの波長の光束の回折方向のずれを、第１の波長６５０ｎｍの光束を０次で回折透過させ（すなわち実質的に光束を曲げずに透過させ）、第２の波長７８０ｎｍの光束を１次で回折透過させて集光点を一致させる回折素子を用いる、従来の光ピックアップ装置での集光点のずれと比較してみる。
従来の光ピックアップ装置では、第１の波長６５０ｎｍの光束に対しては、０次で回折透過させるため、温度変動により波長変動が生じても回折方向は変化しない。これに対して、第２の波長７８０ｎｍの光束は１次回折させて回折透過させるため、温度変動ΔＴにより波長変動Δλ_２が生じると、
Δα_２＝Δλ_２／ｐ＝Ｗ_２・ΔＴ／ｐ
なる回折角の変化が引き起こされる。

その結果、本例における、温度変動ΔＴによる回折方向のずれΔαは、
Δα＝｜Δα_２｜＝｜Ｗ_２・ΔＴ／ｐ｜
となる。ここで、Ｗ_２は０.２５ｎｍ／℃程度であるので、
Δα＝｜０．２５・ΔＴ／ｐ｜
となる。
例１と例２とを比べると、例１の温度変動ΔＴによる回折方向のずれΔαは、上記で得られた例２のずれの１／５と小さく、第１の波長の戻り光および第２の波長の戻り光をともに１次回折させる本発明の光ピックアップ装置構成を用いることにより、集光点のずれを効果的に抑制できることが示された。

［例３］
例１では、回折素子を光学系の光軸に対して垂直に設置したが、光学系の光軸に対して斜めに配置すると、例えば光学素子２として平行平面形状のハーフミラーを用いた場合に発生する非点収差を低減する機能を持たせることができるので好ましい。図５に示した本発明の光ピックアップ装置の回折素子周辺の構成図のように、回折素子８をハーフミラーの傾きと同じ方向に４°傾ける（以下、−４°傾ける、という）と、前記２波長の戻り光の集光点を一致させるとともに、非点収差を第１の波長（ＤＶＤ）に対して０．０３λ、第２の波長（ＣＤ）に対して０．０１λ（いずれも波面収差ＲＭＳ値であり、以下、収差値は同様に波面収差ＲＭＳ値であらわす）まで低減できる。

［例４〜６］
例１では、回折素子として溝が平行な直線状で等間隔の格子を用いたが、これに限定されず、溝を曲線状とした回折素子（以下、曲線状溝の回折素子という）としてもよい。曲線状溝の回折素子を用いることにより、例えば光学素子２として平行平板型のハーフミラーを用いた場合に発生するコマ収差および／または非点収差を補正する機能を持たせることができたり、フォーカス検出手段に非点収差法を用いる場合の光束の非点収差量を適切に設定する機能を付加することができたりして好ましい。
かかる曲線状溝の回折素子の光学設計は、既知の位相関数法を用いておこなうことができる。
すなわち、位相関数

の各係数を最適化することによって、２本の戻り光束を１次で回折させ、光学系の他の素子で発生する収差を除去する機能と所定の収差量を設定する機能のいずれか一方もしくは両方と、集光点を一致させる機能とをあわせ持つ曲線状溝の形状を設計することができる。

表２にまとめた位相関数の係数をもつ曲線状溝の回折素子を用いた各回折素子を形成し、例１の光ピックアップ装置における回折素子と置き換えた光ピックアップ装置を構成すると、前記２つの波長の戻り光の集光点を一致させるとともに、表３にまとめたコマ収差と非点収差が得られる。各例の曲線状溝の回折素子は、例４はコマ収差の低減、例５はコマ収差および非点収差の低減、例６はコマ収差の低減および所望の値（この例では０．５λ）の非点収差、がそれぞれ得られるように光学設計をおこなったものである。

例４〜６の曲線状溝の回折素子を用いた光ピックアップ装置では前記２つの波長の戻り光の集光点を一致させるとともに、例４では非点収差値を例１と同等に保ちつつコマ収差が低減されている。また例５ではコマ収差および非点収差が同時に低減されており、例６ではコマ収差が低減されると同時に非点収差値が０．５λに調整されている。

以上説明したように、本発明の実施の形態にかかる光ピックアップ装置においては、回折素子は、第１の波長の戻り光および第２に波長の戻り光の各光束をともに１次で回折させるため、動作温度の変動が各光束に及ぼす影響を同程度にすることができる。これにより、動作温度の変動による、受光素子の受光面上での各戻り光の集光点のずれが抑制される。

上述の実施例では、ＣＤとＤＶＤとの互換を前提として説明したが、ブルーレイディスクまたはＨＤ−ＤＶＤ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ＤＶＤ）とＤＶＤとの互換や、ブルーレイディスクまたはＨＤ−ＤＶＤとＣＤとの互換に対しても有効に適用できる。

また、本実施例では、光学系が、コリメーターレンズを用いた、いわゆる、無限系の光学系として構成されているが、本発明が適用される範囲は無限系の光学系には限定されず、コリメーターレンズを使用しない有限系の光学系であってもよい。

本発明の光ピックアップ装置では、動作温度が変動したときに、異なる波長の光束に対する受光素子面での集光点がずれて不一致を生じることが抑制される。また、光学系のコマ収差が低減され、さらに、非点収差を量を低減あるいは所望の値に調整する機能を付加することができる。以上の特長により、異なる波長の光を用いる光ピックアップ装置として好ましく使用することができる。

本発明の実施の形態に係る光ピックアップ装置の概略構成図。 本発明の実施の形態に係る回折素子８による回折光の光路を示す図。 本発明の実施例の、階段状の周期構造を有する断面形状の回折素子８の断面の一部を示す概略断面図。 本発明の、鋸歯状の周期構造を有する断面形状の回折素子８の断面の一部を示す概略断面図。 本発明の例３にかかる回折素子のチルトを示す光学系の概略構成図。

符号の説明

１ａ、１ｂ： 光源
２： 光学素子
３： コリメーターレンズ
４： 絞り
５： 対物レンズ
６、７： 光記録媒体
６ａ、７ａ： 情報記録面
８： 回折素子
９： 受光素子
２１： 第１の波長の戻り光の光軸
２２： 第１の波長の戻り光の回折後の光軸
２３： 回折素子による、第１の波長の戻り光の進行方向の変化
２４： 第１の波長の戻り光の、回折素子がないときの集光点
２５： 第２の波長の戻り光の光軸
２６： 第２の波長の戻り光の回折後の光軸
２７： 回折素子による、第２の波長の戻り光の進行方向の変化
２８： 第２の波長の戻り光の、回折素子がないときの集光点
２９： 第１の波長の戻り光と第２の波長の戻り光との入射角の差
３１： 回折素子の入射面
３２： 回折素子の出射面
３３： 第１の波長の戻り光の入射方向
３４： 第２の波長の戻り光の入射方向
３５： 戻り光の回折後の出射方向
４１： 入射面
４２： 出射面
４３： 第１の波長の戻り光の入射方向
４４： 第２の波長の戻り光の入射方向
４５： 戻り光の回折後の出射方向

Claims (9)

1. 第１の波長の光束を出射する第１の光源と、前記第１の波長とは異なる第２の波長の光束を出射する第２の光源と、
   光記録媒体で反射された前記２つの波長の戻り光束を集光させる光学手段と、
   前記光学手段とその集光点との間に配設され、前記光学手段を経て入射した前記２つの波長の戻り光束を回折させ透過させる回折素子と、
   前記光学手段で集光され前記回折素子により回折され透過された前記２つの波長の戻り光束の集光点に配設され、前記戻り光を受光する受光素子と、
   を備える光ピックアップ装置であって、
   前記回折素子が、戻り光束を同一次数で回折させ透過させることにより前記２つの波長の集光点を受光素子の受光面上で略一致させることを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 前記回折素子が、戻り光束を１次回折させて回折させ透過させる回折素子である請求項１に記載の光ピックアップ装置。
3. 前記回折素子は、透明基板に直線状の溝が周期的に形成された回折素子であって、溝周期のピッチが５〜２０μｍである請求項１または２に記載の光ピックアップ装置。
4. 前記回折素子は、透明基板に曲線状の溝が周期的に形成された回折素子であって、溝周期のピッチが５〜２０μｍである請求項１または２に記載の光ピックアップ装置。
5. 前記周期的に形成された溝の断面形状が鋸歯状である請求項１〜４のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
6. 前記周期的に形成された溝の断面形状が階段状である請求項１〜４のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
7. 前記周期的に形成された溝の断面形状の１周期が６〜３２ステップの階段によって構成される請求項６に記載の光ピックアップ装置。
8. 前記回折素子が無機材料からなる請求項１〜７のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
9. 前記回折素子が光学系の光軸に対して所定の角度で設置されている請求項１〜８のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
   

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