JP2006252612A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 信号の検出精度を向上することができ、小形化を図ることができる光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】 第１〜第３半導体レーザ素子５１〜５３から発せられて、光記録媒体６１で反射される第１〜第３波長の光ビームは、それぞれホログラム素子５４のホログラム回折格子７０によって回折される。ホログラム回折格子７０によって回折される第１〜第３波長の光ビームは、受光素子５５の異なる受光領域でそれぞれ受光される。受光素子５５が、たとえば半導体受光素子によって実現される場合、ｐｎ接合の接合深さなどの寸法が各波長に応じた寸法になるように、受光領域を形成することによって、第１〜第３波長の光ビームを、各受光領域でそれぞれ確実に受光することができる。したがって、各受光領域で受光した光ビームに基づいて正確な信号を検出することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、規格の異なる複数の光記録媒体の情報を読取る処理、および光記録媒体に情報を記録する処理の少なくともいずれか一方の処理をする光ピックアップ装置に関する。

光ディスク状記録媒体（以下、単に「光記録媒体」と表記する）に対して情報の読取りおよび記録を行うために、光ピックアップ装置が用いられる。従来から、光だけを用いて情報の読取りおよび記録を行うコンパクトディスク（Compact Disk；略称：ＣＤ）ファミリと呼ばれる光記録媒体が用いられており、この光記録媒体に対する情報の読取りおよび記録を行うときには、発振波長が７８０ｎｍの赤外波長のレーザ光を発する半導体レーザ素子が用いられる。

また、光と磁気とを用いて情報の読取りおよび記録を行い、記録できる情報量がＣＤファミリに比べて大きい、ディジタルバーサタイルディスク（Digital Versatile Disk；略称：ＤＶＤ）ファミリと呼ばれる光記録媒体も大量に用いられるようになってきており、この光記録媒体に対する情報の読取りおよび記録を行うときには、たとえば発振波長が６３０ｎｍ以上６９０ｎｍ未満の赤色波長のレーザ光を発する半導体レーザ素子が用いられる。

第１の従来の技術の焦点誤差検出装置は、対物レンズおよびシリンドリカルレンズの代わりに１枚のグレーティングレンズを設けることによって、情報記録面からの反射光を回折させて光検出器へ導き、焦点誤差検出を行うように構成される（たとえば、特許文献１参照）。

第２の従来の技術の光学ヘッドは、光ディスクからの反射光をタンジェンシャル方向およびラジアル方向に４分割し、それぞれの光強度をフォトダイオードによる受光パターンで検出する。第１の出力回路によりタンジェンシャル方向で分割された領域の光強度の差を出力してプッシュプル法による第１のトラッキングエラー信号を演算可能とすると共に、第２の出力回路により対角な領域の光強度の差を出力して位相差法による第２のトラッキングエラー信号を演算可能とする。そして光学ヘッドは、光ディスクの仕様によっていずれかのトラッキングエラー信号を用いて常に安定したトラッキング制御を行えるように構成される（たとえば、特許文献２参照）。

第３の従来の技術の光ピックアップ装置は、ホログラム素子によって、光ディスクからの戻り光を第１光路と第２光路とに分割するとともに、各分割光路の光に所定の非点収差を付与し、所定の焦点を付与することによって、第１ディテクタおよび第２ディテクタによって受光検出し、所定の演算によってフォーカスエラー信号を得るように構成される（たとえば、特許文献３参照）。

近年では、記録可能な情報量を増やすために、ブルーレイ（Blu-ray）ディスクおよび高密度ＤＶＤ（High Definition-Digital Versatile Disk；略称：ＨＤ−ＤＶＤ）などの大容量光記録媒体が開発されており、これらの光記録媒体に対する情報の読取りおよび記録を行うときには、たとえば発振波長が４００ｎｍの青色波長のレーザ光を発する半導体レーザ素子が用いられる。したがって、ＣＤファミリ、ＤＶＤファミリおよびブルーレイなどのいずれの光記録媒体に対しても情報の読取りおよび記録を行うことが可能な光ピックアップ装置が要求され、開発が進められている。ＣＤ−Ｒ（Compact Disk-
Recordable）およびＤＶＤ−Ｒ（Digital Versatile-Recordable）などの色素を用いた光記録媒体に対しては波長依存性があるので、前記の３種類の互いに異なる発振波長のレーザ光を発する光源を用いることが必要となる。

第４の従来の技術の光学ヘッドは、４つの３角プリズムの頂角を互いに向き合わせて紫外線硬化接着剤などによって頂角を含む２面を光学的に接着し、略６面体の波長分離プリズムを形成する。さらに波長分離プリズムの対角線上において互いに交差する４つの波長分離膜のうち２つの波長分離膜の膜特性と、残余の２つの波長分離膜の膜特性とを同じにして、波長分離膜を有するビームスプリッタを構成する。これによって互いに波長が異なる３種類の半導体レーザ素子に対して対応可能な波長分離機能を有するビームスプリッタを実現することが可能となる（たとえば、特許文献４参照）。

図６は、第５の従来の技術の光ピックアップ装置１の構成を簡略化して示す図である。光ピックアップ装置１は、第１半導体レーザ素子１１、第２半導体レーザ素子１２、第３半導体レーザ素子１３、トーリックレンズ１４、受光素子１５、プリズム１６、第１ビームスプリッタ１７、第２ビームスプリッタ１８、絞り１９および対物レンズ２０を含んで構成される。第１半導体レーザ素子１１は、発振波長がたとえば４０５ｎｍの青色波長のレーザ光を発する光源であり、第２半導体レーザ素子１２は、発振波長がたとえば６５０ｎｍの赤色波長のレーザ光を発する光源であり、第３半導体レーザ素子１３は、発振波長がたとえば７８０ｎｍの赤外波長のレーザ光を発する光源である。

トーリック（toric）レンズ１４は、信号光に非点収差を与える。受光素子１５は、各半導体レーザ素子１１〜１３から発せられて、光記録媒体２１で反射された光ビームを受光する。プリズム１６は、光記録媒体２１に向かう光ビームと、光記録媒体２１で反射された光ビームとを分離する。第１ビームスプリッタ１７は、第１半導体レーザ素子１１から発せられたレーザ光の光軸を、光軸Ｌ１と一致させる。第２ビームスプリッタ１８は、第３半導体レーザ素子１３から発せられるレーザ光の光軸を、光軸Ｌ１と一致させる。絞り１９は、光記録媒体２１に応じて、各半導体レーザ素子１１〜１３から発せられる光ビームを制限する。対物レンズ２０は、光記録媒体２１の情報記録面２２に対して、各半導体レーザ素子１１〜１３から発せられるレーザ光を集光させる。

光源である各半導体レーザ素子１１〜１３から発せられる光ビームは、それぞれ同一の光軸Ｌ１に合わせられて、絞り１９および対物レンズ２０を介して光記録媒体２１の情報記録面２２に集光される。光記録媒体２１の情報記録面２２にはデジタル信号が記録されたピットと呼ばれる微小な凹凸が形成されており、このピットの有無によって、光記録媒体２１で反射される光の強度が変化する。このように光記録媒体２１で強度変調されて反射された光ビームは、元の光経路を辿り、プリズム１６によって反射された後、トーリックレンズ１４によって非点収差が与えられ、受光素子１５によって受光される。受光素子１５では、受光した光ビームに基づいて、光記録媒体２１のピットに記録された信号を検出する（たとえば、特許文献５参照）。

図７は、第６の従来の技術の光ピックアップ装置３０の構成を簡略化して示す図である。図７（１）は、光ピックアップ装置３０を簡略化して示す平面図であり、図７（２）は、光ピックアップ装置３０を簡略化して示す側面図である。光ピックアップ装置３０は、第１半導体レーザユニット３１、第１コリメートレンズ３２、第２半導体レーザユニット３３、第２コリメートレンズ３４、第３半導体レーザユニット３５、第３コリメートレンズ３６、第１ビームスプリッタ３７、ビームエキスパンダ３８、第２ビームスプリッタ３９、立上げミラー４０および対物レンズ４１を含んで構成される。

第１半導体レーザユニット３１は、第１半導体レーザ素子、第１受光素子および第１回折素子を含む。第１半導体レーザ素子は、発振波長がたとえば４０５ｎｍの青色波長のレーザ光を発する光源である。第２半導体レーザユニット３３は、第２半導体レーザ素子、第２受光素子および第２回折素子を含む。第２半導体レーザ素子は、発振波長がたとえば６５０ｎｍの赤色波長のレーザ光を発する光源である。第３半導体レーザユニット３５は、第３半導体レーザ素子、第３受光素子および第３回折素子を含む。第３半導体レーザ素子は、発振波長がたとえば７８０ｎｍの赤外波長のレーザ光を発する光源である。以下、「レーザ光」を「光ビーム」と表記する場合がある。

第１コリメートレンズ３２は、第１半導体レーザ素子から発せられるレーザ光を平行光にする。第２コリメートレンズ３４は、第２半導体レーザ素子から発せられるレーザ光を平行光にする。第３コリメートレンズ３６は、第３半導体レーザ素子から発せられるレーザ光を平行光にする。第１ビームスプリッタ３７は、第２半導体レーザ素子から発せられるレーザ光の光軸を、光軸Ｌ２に合わせる。

ビームエキスパンダ３８は、光記録媒体のピットを保護する透明な保護層による球面収差を補償するための光学素子である。保護層の薄い光記録媒体の場合、保護層の厚み方向の長さ寸法（以下、「厚み寸法」と表記する場合がある）の製造誤差によって球面収差の大きさが光記録媒体毎に変わるので、その変化を補償するために、ビームエキスパンダ３８が設けられている。長波長レーザで読取る光記録媒体の場合は、保護層の厚み寸法が１．２ｍｍと比較的厚いので、厚み寸法の製造誤差は補償の必要がない程度である。

第２ビームスプリッタ３９は、第３半導体レーザ素子から発せられるレーザ光の光軸を、光軸Ｌ２に合わせる。立上げミラー４０は、各半導体レーザ素子から発せられ、第２ビームスプリッタ３９を通過したレーザ光の光経路を９０度屈曲させ、前記レーザ光を対物レンズ４１へ導く。対物レンズ４１は、立上げミラー４０によって屈曲された前記レーザ光を光記録媒体に集光させる。

光源である各半導体レーザ素子から発せられる光ビームは、第２ビームスプリッタ３９および立上ミラー４０を通過した後、対物レンズ４１によって光記録媒体の情報記録面上に集光される。光記録媒体で反射された光ビームは、元の光経路を辿って、各半導体レーザユニット３１，３３，３５に入射する。そして、各ホログラムレーザユニット３１，３３，３５に含まれる各回折素子によって、前記光ビームのうち一部の光ビームが回折される。各回折素子によって回折された光ビームは、各受光素子に入射する。各受光素子は、受光した光ビームの強度を検出して、光記録媒体のピットに記録された信号を検出する（たとえば、特許文献６参照）。

特開昭５９−１７７７３４号公報 特開平９−２４５３５６号公報 特開２０００−２７６７４２号公報 特開２００４−２３４８１８号公報 特開２００４−６００５号公報 特開２００４−１０３１３５号公報

第５の従来の技術の光ピックアップ装置１では、前記３つの光ビームを受光素子１５の同一の受光領域で受光して、信号を検出するように構成されているけれども、受光素子１５は波長によって単位長さ当りの光の吸収量が異なる。したがって受光する光ビームの波長によって構造、たとえば半導体受光素子ではｐｎ接合の接合深さが異なる。さらに述べると、ＣＤに対して情報の読取りおよび記録をするときに用いられる受光素子と、ブルーレイディスクに対して情報の読取りおよび記録をするときに用いられる受光素子とでは、受光素子に対する光ビームの侵入深さが大きく異なる。

したがって受光素子の接合深さなどの長さ寸法を、一方の波長の光ビームが受光可能な寸法にすると、他方の波長の光ビームを受光することができない場合がある。換言すると、波長の異なる複数の光ビームを確実に受光することができない場合があり、正確な信号検出ができなくなり、信号検出の精度が低下するという問題がある。また受光素子１５の表面部における反射損失を減らすために設けられる反射防止膜の厚み方向の長さ寸法を、前記３つの波長帯域のいずれにも適するように設計することは困難である。

第６の従来の技術の光ピックアップ装置３０では、各半導体レーザユニット３１，３３，３５に受光素子がそれぞれ設けられ、各半導体レーザ素子から発せられて光記録媒体で反射された光ビームを受光するように構成される。光記録媒体で反射された光ビームには、ピットの有無の情報信号（略称：ＲＦＳ）と、ピットに対物レンズの焦点が合っているか否かを表すフォーカス誤差信号（略称：ＦＥＳ）と、光記録媒体のトラックの中心に光ビームが集光しているか否かを表すトラック誤差信号（略称：ＴＥＳ）とが重畳される。各半導体レーザユニット３１，３３，３５に設けられる各受光素子には、少なくとも前記の信号を出力する端子が必要となり、１つの受光素子に対して、共通信号線（アース）の端子を含めて少なくとも４つの端子が必要となる。

したがって、各半導体レーザユニット３１，３３，３５にそれぞれ受光素子が設けられる光ピックアップ装置３０では、電気端子数が増大し、電気配線の引き回しが複雑になるという問題がある。また電気端子数が増大することによって、電気信号線を配設する領域も増大するので、光ピックアップ装置が大形化してしまうという問題がある。

本発明の目的は、信号の検出精度を向上することができ、小形化を図ることができる光ピックアップ装置を提供することである。

本発明は、光記録媒体に対して光ビームを照射することによって、光記録媒体の情報を読取る処理および光記録媒体に情報を記録する処理の少なくともいずれか一方の処理をする光ピックアップ装置であって、
第１波長の光ビームを発する第１光源と、
第１波長とは異なる第２波長の光ビームを発する第２光源と、
第１および第２波長とは異なる第３波長の光ビームを発する第３光源と、
各光源から発せられて光記録媒体で反射される光ビームを、波長に応じて回折させる回折素子と、
回折素子によって回折される第１、第２および第３波長の光ビームを、それぞれ異なる受光領域で受光する受光素子とを含むことを特徴とする光ピックアップ装置である。

本発明に従えば、第１、第２および第３光源から発せられて、光記録媒体で反射された光ビームは、回折素子によって、各波長に応じて回折される。回折素子によって回折された第１、第２および第３波長の光ビームは、受光素子によって、それぞれ異なる受光領域で受光される。受光素子が、たとえば半導体受光素子によって実現される場合、ｐｎ接合の接合深さなどの寸法が各波長に応じた寸法になるように、受光領域を形成することによって、前記従来の技術のように波長の異なる複数の光ビームを受光することができなくなることを防ぐことができる。換言すると、回折素子によって回折された第１、第２および第３波長の光ビームを、各波長に応じて形成される各受光領域でそれぞれ確実に受光することができる。したがって、受光素子の各受光領域で受光した光ビームに基づいて、正確な信号を検出することができる。これによって、波長の異なる複数の光ビームを同一の受光領域で受光して信号を検出する前記従来の技術に比べて、受光素子における信号検出の精度を格段に向上することができる。

また各波長の光ビームを、１つの受光素子の異なる受光領域でそれぞれ受光するように構成されるので、前記従来の技術のように各波長の光ビームを受光する受光素子をそれぞれ個別に設ける場合に比べて、光ピックアップ装置の製造時における光学部品の部品点数を削減することができ、光ピックアップ装置の小形化を図ることができる。また部品点数を削減することによって、光ピックアップ装置の製造コストを低減することができる。

また本発明は、前記受光素子は、半導体基板上に形成されることを特徴とする。
本発明に従えば、受光素子は、シリコン基板などの半導体基板上に形成される。これによって、たとえばｐｎ接合の接合深さの長さ寸法が、第１、第２および第３波長の光ビームを確実に受光することが可能な寸法である受光領域を有する受光素子を、半導体基板上に形成することができる。

また本発明は、前記第１〜第３光源のうち少なくともいずれか１つの光源と、受光素子とを収納するパッケージを有することを特徴とする。

本発明に従えば、第１〜第３光源のうち少なくともいずれか１つの光源と、受光素子とがパッケージに収納される。これによって、光源と受光素子とをパッケージに収納しない場合に比べて、光ピックアップ装置における電気端子数を低減することができ、電気配線の引き回し作業を容易にすることができる。また、光源と受光素子とをパッケージに収納することによって、光ピックアップ装置の製造時における組立て工数を削減することができ、光ピックアップ装置の製造コストを低減することができる。

本発明によれば、回折素子によって回折された第１、第２および第３波長の光ビームは、受光素子によって、それぞれ異なる受光領域で受光される。たとえば受光素子が半導体受光素子によって実現される場合、ｐｎ接合の接合深さなどの寸法が各波長に応じた寸法になるように、受光領域を形成することによって、前記従来の技術のように波長の異なる複数の光ビームを受光できなくなることを防ぐことができる。換言すると、回折素子によって回折された第１、第２および第３波長の光ビームを、各波長に応じて形成される各受光領域でそれぞれ確実に受光することができる。したがって、受光素子の各受光領域で受光した光ビームに基づいて、正確な信号を検出することができる。これによって、波長の異なる複数の光ビームを同一の受光領域で受光して信号を検出する前記従来の技術に比べて、受光素子における信号検出の精度を格段に向上することができる。

また各波長の光ビームを、１つの受光素子の異なる受光領域でそれぞれ受光するように構成されるので、前記従来の技術のように各波長の光ビームを受光する受光素子をそれぞれ個別に設ける場合に比べて、光ピックアップ装置の製造時における光学部品の部品点数を削減することができ、光ピックアップ装置の小形化を図ることができる。また部品点数を削減することによって、光ピックアップ装置の製造コストを低減することができる。

また本発明によれば、たとえばｐｎ接合の接合深さの長さ寸法が、第１、第２および第３波長の光ビームを確実に受光することが可能な寸法である受光領域を有する受光素子を、半導体基板上に形成することができる。

また本発明によれば、光源と受光素子とをパッケージに収納しない場合に比べて、光ピックアップ装置における電気端子数を低減、換言すると電気配線を簡素化することができる。これによって、電気配線の引き回し作業を容易にすることができる。電気配線を簡素化することによって、外部ノイズを可及的に低減し、情報信号の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）の低下を防止することができる。また、光源と受光素子とをパッケージに収納することによって、光ピックアップ装置の製造時における組立て工数を削減することができ、光ピックアップ装置の製造コストを低減することができる。

以下に、本発明を実施するための複数の形態について説明する。各形態において、先行する形態で説明している事項に対応する部分については同一の参照符を付し、重複する説明を省略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。

図１は、本発明の第１の実施の形態である光ピックアップ装置５０の構成を簡略化して示す図である。光ピックアップ装置５０は、コンパクトディスク（Compact Disk；略称：ＣＤ）およびディジタルバーサタイルディスク（Digital Versatile Disk；略称：ＤＶＤ）などの光ディスク状記録媒体（以下、単に「光記録媒体」と表記する）６１に対して光ビームを照射することによって、光記録媒体６１の情報を読取る処理および光記録媒体６１に情報を記録する処理の少なくともいずれか一方の処理をする。

光ピックアップ装置５０は、第１半導体レーザ素子５１、第２半導体レーザ素子５２、第３半導体レーザ素子５３、ホログラム素子５４、受光素子５５、プリズム５６、第１ビームスプリッタ５７、第２ビームスプリッタ５８および対物レンズ５９を含んで構成される。第１半導体レーザ素子５１は、発振波長が第１波長、たとえば４０５ｎｍの青色波長のレーザ光を発する第１光源である。第１半導体レーザ素子５２は、たとえばブルーレイ（Blu-ray）ディスクおよび高密度ＤＶＤ（High Definition-Digital Versatile Disk；略称：ＨＤ−ＤＶＤ）に記録された情報を読取る処理、ならびにブルーレイディスクおよびＨＤ−ＤＶＤに情報を記録する処理の少なくともいずれか一方の処理をするときに用いられる。

第２半導体レーザ素子５２は、発振波長が第２波長、たとえば６５０ｎｍの赤色波長のレーザ光を発する第２光源である。第２半導体レーザ素子５２は、たとえばＤＶＤに記録された情報を読取る処理およびＤＶＤに情報を記録する処理の少なくともいずれか一方の処理をするときに用いられる。

第３半導体レーザ素子５３は、発振波長が第３波長、たとえば７８０ｎｍの赤外波長のレーザ光を発する第３光源である。第３半導体レーザ素子５３は、たとえばＣＤに記録された情報を読取る処理およびＣＤに情報を記録する処理の少なくともいずれか一方の処理をするときに用いられる。前述した各半導体レーザ素子５１〜５３から発せられるレーザ光（以下、「光ビーム」と表記する場合がある）の発振波長は一例であり、それぞれ±１５ｎｍ程度のばらつきがあってもよい。

ホログラム素子５４は、直方体状に形成される。ホログラム素子５４の一表面部には、ホログラム回折格子７０が形成される。ホログラム回折格子７０は、第１〜第３半導体レーザ素子５１〜５３から発せられて、ブルーレイディスク、ＤＶＤおよびＣＤなどの光記録媒体６１で反射される光ビームを、波長に応じて回折させる。本実施の形態において、ホログラム素子５４は回折素子に相当する。

受光素子５５は、たとえばフォトダイオードによって実現される。受光素子５５は、ホログラム素子５４によって回折される前記第１、第２および第３波長の光ビームを、それぞれ異なる受光領域で受光する。受光素子５４は、受光した光ビームに基づいて、光電変換によって光を電気信号に変換して、光記録媒体６１のピットの信号を検出する。

プリズム５６は、光記録媒体６１に向かう光ビームと、光記録媒体６１で反射された光ビームとを分離する。さらに述べると、プリズム５６は、第２半導体レーザ素子５２から発せられる第２波長の光ビームを透過するとともに、光記録媒体６１で反射された前記第１、第２および第３波長の光ビームの進行方向を９０度屈曲させる。

第１ビームスプリッタ５７には、第２半導体レーザ素子５２から発せられる第２波長の光ビームの光軸Ｌ１１に対して４５度傾斜した長方形状の反射面が形成される。第１ビームスプリッタ５７は、第１半導体レーザ素子５１から発せられる第１波長の光ビームを反射面によって直角に反射させて、第１波長の光ビームの光軸を、前記光軸Ｌ１１と一致させる。また第１ビームスプリッタ５７は、光記録媒体６１で反射された前記第１、第２および第３波長の光ビームを透過させる。

第２ビームスプリッタ５８には、第２半導体レーザ素子５２から発せられる第２波長の光ビームの光軸Ｌ１１に対して４５度傾斜した長方形状の反射面が形成される。第２ビームスプリッタ５８は、第１ビームスプリッタ５７を通過して入射した前記第１および第２半導体レーザ素子５１，５２から発せられる第１および第２波長の光ビームを透過させるとともに、第３半導体レーザ素子５３から発せられる第３波長の光ビームを、反射面によって直角に反射させて、第３波長の光ビームの光軸を、前記光軸Ｌ１１と一致させる。また第２ビームスプリッタ５８は、光記録媒体６１で反射された前記第１、第２および第３波長の光ビームを透過させる。

対物レンズ５９は、光記録媒体６１の情報記録面６２に対して、第１〜第３半導体レーザ素子５１〜５３から発せられる光ビームを集光させる。

第１半導体レーザ素子５１から発せられる第１波長の光ビームは、第１ビームスプリッタ５７、第２ビームスプリッタ５８および対物レンズを通過して光記録媒体６１の情報記録面６２に集光する。光記録媒体６１で反射された前記第１波長の光ビームは、対物レンズ５９、第２ビームスプリッタ５８、第１ビームスプリッタ５７およびプリズム５６を通過してホログラム素子５４に入射し、ホログラム素子５４のホログラム回折格子７０によって、受光素子５５の所定の受光領域に回折され、受光素子５５の所定の受光領域で受光される。

第２半導体レーザ素子５２から発せられる第２波長の光ビームは、プリズム５６、第１ビームスプリッタ５７、第２ビームスプリッタ５８および対物レンズ５９を通過して光記録媒体６１の情報記録面６２に集光する。光記録媒体６１で反射された前記第２波長の光ビームは、対物レンズ５９、第２ビームスプリッタ５８、第１ビームスプリッタ５７およびプリズム５６を通過してホログラム素子５４に入射し、ホログラム素子５４のホログラム回折格子７０によって、受光素子５５の所定の受光領域に回折され、受光素子５５の所定の受光領域で受光される。

第３半導体レーザ素子５３から発せられる第３波長の光ビームは、第２ビームスプリッタ５８および対物レンズ５９を通過して光記録媒体６１の情報記録面６２に集光する。光記録媒体６１で反射された前記第３波長の光ビームは、対物レンズ５９、第２ビームスプリッタ５８、第１ビームスプリッタ５７およびプリズム５６を通過してホログラム素子５４に入射し、ホログラム素子５４のホログラム回折格子７０によって、受光素子５５の所定の受光領域に回折され、受光素子５５の所定の受光領域で受光される。

図２は、ホログラム回折格子７０およびホログラム回折格子７０によって回折された光ビームを受光する受光素子５５を簡略化して示す図である。図２に示すホログラム回折格子７０は、第１〜第３半導体レーザ素子５１〜５３から発せられて、光記録媒体６１の情報記録面６２で反射された光ビームを回折して、受光素子５５の各受光領域に導く。

光記録媒体６１と対物レンズ５９との相対的な移動によって受光素子５５に入射する光ビームのスポット形状が変化したときの出力信号を検出して、光記録媒体６１と対物レンズ５９との間隔を一定に保持するためには、ホログラム回折格子７０は、少なくとも２つ以上の格子領域に分割する必要がある。本実施の形態のホログラム回折格子７０は、図２に示すように、円形状であって、第１格子領域７２および第２格子領域７３を有する。第１格子領域７２は、光記録媒体６１のトラック方向に垂直な方向に延びる分割線７１によって分割される２つの半円形状の領域のうち一方の領域であり、第２格子領域７３は、前記２つの半円形状の領域のうち他方の半円形状の領域である。

第１および第２格子領域７２，７３には、互いにピッチが異なる回折格子が形成される。本実施の形態では、第１格子領域７２には、第２格子領域７３に形成される回折格子よりもピッチが大きい回折格子が形成される。

受光素子５５は、ホログラム回折格子７０の第１および第２格子領域７２，７３によってそれぞれ回折される光ビームを受光する複数の受光領域を有する。本実施の形態の受光素子５５は、図２に示すように、４つの受光領域７５，７６，７７，７８を有する。

第１受光領域７５は、第１受光部７５ａおよび第２受光部７５ｂを有する。第１受光部７５ａは、光記録媒体６１のトラック方向に垂直な方向に延びる分割線７５ｃによって２分割された部分のうち一方の部分であり、第２受光部７５ｂは前記２分割された部分のうち他方の部分である。第２受光領域７６は、第３受光部７６ａおよび第４受光部７６ｂを有する。第３受光部７６ａは、光記録媒体６１のトラック方向に垂直な方向に延びる分割線７６ｃによって２分割された部分のうち一方の部分であり、第４受光部７６ｂは前記２分割された部分のうち他方の部分である。

第３受光領域７７は、第５受光部７７ａおよび第６受光部７７ｂを有する。第５受光部７７ａは、光記録媒体６１のトラック方向に垂直な方向に延びる分割線７７ｃによって２分割された部分のうち一方の部分であり、第６受光部７７ｂは前記２分割された部分のうち他方の部分である。第４受光領域７８は、第７受光部７８ａおよび第８受光部７８ｂを有する。第７受光部７８ａは、光記録媒体６１のトラック方向に垂直な方向に延びる分割線７８ｃによって２分割された部分のうち一方の部分であり、第８受光部７８ｂは前記２分割された部分のうち他方の部分である。

第１〜第４受光領域７５〜７８は、光記録媒体６１の情報を読取り、かつフォーカス誤差信号（略称：ＦＥＳ）、トラック誤差信号（略称：ＴＥＳ）および情報信号（略称：ＲＦＳ）をそれぞれ検出するために選択的に用いられる。ここでＦＥＳは、光記録媒体６１の面振れに追従して常に情報記録面６２上に焦点を結ぶように調整する制御を行うために用いられる。ＴＥＳは、光記録媒体６１の情報記録面６２に集光される光ビームのトラック中心からのずれを修正して、光ビームを正確にトラックに追従させる制御を行うために用いられる。

また第１〜第４受光領域７５〜７８は、光記録媒体６１のトラック方向に垂直な方向に１列に並んで配設される。換言すると、各受光領域７５〜７８は、ホログラム回折格子７０によって回折される光ビームが延びる方向に１列に並んで配設される。各受光領域７５〜７８は、それぞれ長方形状であって、長手方向は前記トラック方向に垂直な方向に平行な方向である。また、各受光領域７５〜７８の長手方向の長さ寸法は、光源である第１〜第３半導体レーザ素子５１〜５３の波長変動による入射位置の変動範囲よりも長くなるように形成する。これによって、温度変化などによる第１〜第３半導体レーザ素子５１〜５３の波長変動が生じて回折角が変化し、光ビームの受光領域に対する入射位置が変化した場合でも、光ビームを確実に受光して信号を検出することができる。また受光素子５５は、各受光領域７５〜７８の長手方向の長さ寸法を大きくしすぎると静電容量が増加し、各受光領域７５〜７８の応答速度が低下するので、静電容量が応答速度に影響しない長さ寸法に形成するようにする。

光記録媒体６１で反射された光ビームは、ホログラム回折格子７０の中央部に入射し、ホログラム回折格子７０によって回折される光のうち１次回折光が受光素子５５の各受光領域７５〜７８に入射する。

第１半導体レーザ素子５１から発せられて、光記録媒体６１で反射された第１波長の光ビームのうち第１格子領域７２の回折格子によって回折された光ビームＡ１は、第１受光領域７５に入射し、前記第１波長の光ビームのうち第２格子領域７３の回折格子によって回折された光ビームＡ２は、第２受光領域７６に入射する。

第２半導体レーザ素子５２から発せられて、光記録媒体６１で反射された第２波長の光ビームのうち第１格子領域７２の回折格子によって回折された光ビームＢ１は、第２受光領域７６に入射し、前記第２波長の光ビームのうち第２格子領域７３の回折格子によって回折された光ビームＢ２は、第３受光領域７７に入射する。

第３半導体レーザ素子５３から発せられて、光記録媒体６１で反射された第３波長の光ビームのうち第１格子領域７２の回折格子によって回折された光ビームＣ１は、第３受光領域７７に入射し、前記第３波長の光ビームのうち第２格子領域７３の回折格子によって回折された光ビームＣ２は、第４受光領域７８に入射する。

対物レンズ５９の焦点位置が光記録媒体６１の情報記録面６２上にある場合、換言すると対物レンズ５９が、光記録媒体６１の情報記録面６２で焦点を結ぶ位置（以下、「合焦位置」と表記する場合がある）にある場合、光記録媒体６１で反射され、ホログラム回折格子７０によって回折された光ビームは、受光素子５５の各受光領域７５〜７８の各分割線７５ｃ，７６ｃ，７７ｃ，７８ｃ上に集光される。

また、対物レンズ５９が合焦位置よりも光記録媒体６１に近づいた場合、および対物レンズ５９が合焦位置よりも光記録媒体６１から遠ざかった場合、光記録媒体６１で反射され、ホログラム回折格子７０によって回折されて各受光領域７５〜７８の各受光部に入射する光ビームのスポット形状は、たとえば図２に示すように半円形状となる。スポット形状は、対物レンズ５９が合焦位置よりも光記録媒体６１に近づいたり、遠ざかったりして生じる対物レンズ５９の合焦位置に対するずれ量によって変化し、各受光領域７５〜７８の各分割線に関して線対称の形状となる場合もある。

本実施の形態において、たとえばＤＶＤの情報を読取るときのＦＥＳは、第２受光領域７６の第３および第４受光部７６ａ,７６ｂに入射する光ビームに基づいて出力される信号をそれぞれＳ７６ａ,Ｓ７６ｂとした場合、これらの信号の差（Ｓ７６ａ−７６ｂ）を求めることによって検出する。また、ＣＤの情報を読取るときのＦＥＳは、第３受光領域７７の第５および第６受光部７７ａ,７７ｂに入射する光ビームに基づいて出力される信号をそれぞれＳ７７ａ,Ｓ７７ｂとした場合、これらの信号の差（Ｓ７７ａ−Ｓ７７ｂ）を求めることによって検出する。また、ブルーレイディスクの情報を読取るときのＦＥＳは、第１受光領域７５の第１および第２受光部７５ａ，７５ｂに入射する光ビームに基づいて出力される信号をそれぞれＳ７５ａ,Ｓ７５ｂとした場合、これらの信号の差（Ｓ７５ａ−Ｓ７５ｂ）を求めることによって検出する。

さらにブルーレイディスク、ＤＶＤおよびＣＤの情報を読取るときのＲＦＳは、各受光領域７５〜７８の各受光部に入射する光ビームに基づいて出力される信号の和を求めることによって検出する。つまりＣＤ、ＤＶＤおよびブルーレイディスクに対するＲＦをそれぞれＦＲＳ（ＣＤ）、ＲＦＳ（ＤＶＤ）およびＲＦＳ（ＢＤ）とすると、以下に示す式（１）〜式（３）によってそれぞれ検出される。
ＲＦＳ（ＣＤ）＝Ｓ７７ａ＋Ｓ７７ｂ＋Ｓ７８ａ＋Ｓ７８ｂ …（１）
ＲＦＳ（ＤＶＤ）＝Ｓ７６ａ＋Ｓ７６ｂ＋Ｓ７７ａ＋Ｓ７７ｂ …（２）
ＲＦＳ（ＢＤ）＝Ｓ７５ａ＋Ｓ７５ｂ＋Ｓ７６ａ＋Ｓ７６ｂ …（３）

ブルーレイディスク、ＤＶＤおよびＣＤの情報を読取るときのＴＥＳについては、図示しない他の受光素子によって検出される。特にＣＤおよびＤＶＤに対するＴＥＳは、３ビーム法、位相差（Differential Phase Detection；略称：ＤＰＤ）法および差動プッシュプル（Differential Push-Pull；略称：ＤＰＰ）法などによって検出される。

本実施の形態では、前記のようにして検出されるＦＥＳの値が０になるように、換言すると光記録媒体６１の面振れに追従して常に情報記録面６２上に焦点を結ぶように、光記録媒体６１に対する対物レンズ５９の位置を調整する制御、いわゆるフォーカスサーボ制御を行う。またＴＥＳの値が０になるように、換言すると光記録媒体６１に偏心が生じたとしても、偏心に追従して光ビームが常にトラック上をトレースする制御、いわゆるトラックサーボ制御を行う。

受光素子５５は、シリコン（Ｓｉ）基板などの半導体基板上に形成される。各受光領域７５〜７８は、前記半導体基板上に、ｐｎ接合によって形成される。また各受光領域７５〜７８は、ｐｎ接合の接合深さおよび半導体基板の表面部に形成される表面保護層の厚み方向の長さ寸法が、第１、第２および第３波長の光ビームを確実に受光することができるように設計される。従来の技術のように、同一の受光領域で、複数の異なる波長の光ビームを受光する場合を考える。発振波長が４０５ｎｍである第１波長の光ビームが、発振波長が６５０ｎｍである第２波長の光ビームを受光するための受光領域に入射したとしても、拡散層深さなどの長さ寸法が大きいために、前記第１波長の光ビームがｐｎ接合に到達するまでに殆ど吸収されてしまう。したがって第２波長用の受光領域で、第１波長の光ビームを受光することは難しく、信号の検出感度も低下する。このような理由から、本実施の形態では、波長に応じた複数の、具体的には４つの受光領域７５〜７８を、受光素子５５に形成している。

前述のように本実施の形態によれば、第１半導体レーザ素子５１から発せられて、光記録媒体６１で反射された第１波長の光ビーム、第２半導体レーザ素子５２から発せられて、光記録媒体６１で反射された第２波長の光ビーム、および第３半導体レーザ素子５３から発せられて、光記録媒体６１で反射された第３波長の光ビームは、それぞれホログラム素子５４のホログラム回折格子７０によって、各波長に応じて回折される。ホログラム回折格子７０によって回折された第１、第２および第３波長の光ビームは、受光素子５５の異なる受光領域７５〜７８でそれぞれ受光される。

受光素子５５が、たとえば半導体受光素子によって実現される場合、ｐｎ接合の接合深さなどの寸法が各波長に応じた寸法になるように、受光領域７５〜７８を形成することによって、前記従来の技術のように波長の異なる複数の光ビームを受光することができなくなることを防ぐことができる。換言すると、ホログラム回折格子７０によって回折された第１、第２および第３波長の光ビームを、各波長に応じて受光素子５５に形成される各受光領域７５〜７８でそれぞれ確実に受光することができる。したがって、受光素子５５の各受光領域７５〜７８で受光した光ビームに基づいて、正確な信号を検出することができる。これによって、波長の異なる前記第１〜第３波長の光ビームを同一の受光領域で受光して信号を検出する前記従来の技術に比べて、受光素子５５における信号検出の精度を格段に向上することができる。

また本実施の形態によれば、第１〜第３波長の各光ビームが、１つの受光素子５５の異なる受光領域７５〜７８でそれぞれ受光するように構成される。したがって、前記従来の技術のように各波長の光ビームを受光する受光素子をそれぞれ個別に設ける場合に比べて、光ピックアップ装置５０の製造時における光学部品の部品点数を削減することができ、光ピックアップ装置５０の小形化を図ることができる。また部品点数を削減することによって、光ピックアップ装置５０の製造コストを低減することができる。

また本実施の形態によれば、たとえばｐｎ接合の接合深さの長さ寸法が、第１、第２および第３波長の光ビームを確実に受光することが可能な寸法である受光領域７５〜７８を有する受光素子５５を、半導体基板上に形成することができる。

図３は、本発明の第２の実施の形態である光ピックアップ装置８０の構成を簡略化して示す図である。図３（１）は、光ピックアップ装置８０を簡略化して示す平面図であり、図３（２）は、光ピックアップ装置８０を簡略化して示す側面図である。光ピックアップ装置８０は、第１半導体レーザ素子８１、ホログラムレーザユニット８２、第３半導体レーザ素子８３、第１コリメートレンズ８４、第２コリメートレンズ８５、第３コリメートレンズ８６、第１ビームスプリッタ８７、ビームエキスパンダ８８、第２ビームスプリッタ８９、立上げミラー９０および対物レンズ９１を含んで構成される。ホログラムレーザユニット８２は、第２半導体レーザ素子、ホログラム素子および受光素子を含む。本実施の形態において、ホログラム素子は、波長に応じて光ビームを回折させる回折素子に相当する。

第１半導体レーザ素子８４は、発振波長が第１波長、たとえば４０５ｎｍの青色波長のレーザ光を発する第１光源である。第１半導体レーザ素子５２は、たとえばブルーレイディスクおよびＨＤ−ＤＶＤに記録された情報を読取る処理、ならびにブルーレイディスクおよびＨＤ−ＤＶＤに情報を記録する処理の少なくともいずれか一方の処理をするときに用いられる。また第１半導体レーザ素子８４として、フレーム型半導体レーザ素子を用いる。フレーム型半導体レーザ素子は、薄い金属板によって電極部が形成され、この電極部が樹脂によって一体化される。さらに金属板上に直接、またはサブマウントなどを介して半導体レーザチップが搭載される。半導体レーザチップが搭載される金属板の底面を、樹脂から露出させることによって効率よく放熱できる。

ホログラムレーザユニット８２に含まれる第２半導体レーザ素子は、発振波長が第２波長、たとえば６５０ｎｍの赤色波長のレーザ光を発する第２光源である。第２半導体レーザ素子５２は、たとえばＤＶＤに記録された情報を読取る処理およびＤＶＤに情報を記録する処理の少なくともいずれか一方の処理をするときに用いられる。ホログラムレーザユニット８２に含まれるホログラム素子および受光素子は、前述の第１の実施の形態におけるホログラム素子５４および受光素子５５と同様の構成であり、同一の機能を有する。

ホログラムレーザユニット８２の第２半導体レーザ素子および受光素子は、１つのパッケージに収納される。さらに述べると、第２半導体レーザ素子および受光素子は、板状に形成されるステムの厚み方向一表面部に設けられる。そして、第２半導体レーザ素子および受光素子と外部との接触を避けるために封止するキャップが、ステムの厚み方向一表面部に装着される。これによって第２半導体レーザ素子および受光素子は、ステムおよびキャップによって密封される。本実施の形態において、ステムおよびキャップは、パッケージに相当する。ホログラムレーザユニット８２のホログラム素子は、キャップの厚み方向一表面部に、紫外線硬化型接着剤などを介して搭載される。

第３半導体レーザ素子８３は、発振波長が第３波長、たとえば７８０ｎｍの赤外波長のレーザ光を発する第３光源である。第３半導体レーザ素子５３は、たとえばＣＤに記録された情報を読取る処理およびＣＤに情報を記録する処理の少なくともいずれか一方の処理をするときに用いられる。第３半導体レーザ素子８３として、第１半導体レーザ素子８１と同様に、フレーム型半導体レーザ素子を用いる。以下の本実施の形態の説明において、各半導体レーザ素子から発せられる「レーザ光」を、「光ビーム」と表記する場合がある。

第１コリメートレンズ８４は、第１半導体レーザ素子８１から発せられる第１波長の光ビームを平行光にする。第２コリメートレンズ８５は、第２半導体レーザ素子から発せられる第２波長の光ビームを平行光にする。第３コリメートレンズ８６は、第３半導体レーザ素子８３から発せられる光ビームを平行光にする。

第１ビームスプリッタ８７には、第２半導体レーザ素子から発せられる第２波長の光ビームの光軸に対して４５度傾斜した長方形状の反射面が形成される。第１ビームスプリッタ８７は、第２半導体レーザ素子から発せられる第２波長の光ビームを反射面によって直角に反射させて、第２波長の光ビームの光軸を、第１波長の光ビームの光軸と一致させる。また第１ビームスプリッタ８７は、光記録媒体で反射された前記第１、第２および第３波長の光ビームを反射面によって直角に反射させて光軸を変換する。

ビームエキスパンダ８８は、２枚のレンズを有し、光記録媒体毎に異なるカバー層の厚み方向の長さ寸法によって、情報記録面上の光ビームスポットに発生する球面収差の大きさを補償する。これは、比較的短い波長の光ビームによって情報が読取られる光記録媒体の場合に顕著である。比較的短い波長の光ビームを用いて情報の読取りおよび情報の記録が行われる光記録媒体では、カバー層の厚み方向の長さ寸法が０．１ｍｍ程度と極めて薄く設計されるので、光記録媒体全体の厚み方向の長さ寸法に対するカバー層の厚み方向の長さ寸法の製造誤差が生じる割合が高くなるためである。ここでカバー層は、ブルーレイディスクなどの光記録媒体の記録層を保護するために設けられる層であり、カバー層の厚み方向の長さ寸法は、光記録媒体の厚み方向一表面部から記録層の厚み方向一表面部までの寸法である。

このような比較的短い波長の光ビームを用いて光記録媒体の情報の読取り、および光記録媒体への情報の記録をする場合は、光記録媒体が光ディスク記録再生装置などに配設されたとき、最初にカバー層の厚み方向の長さ寸法を測定し、球面収差の補正量に応じてビームエキスパンダを構成する２枚のレンズの距離を調整する。

比較的長い波長の光ビームを用いて情報の読取りおよび記録をする光記録媒体では、カバー層の厚み方向の長さ寸法が約１．２ｍｍであり、比較的短い波長の光ビームを用いて情報の読取りおよび情報の記録をする光記録媒体よりもカバー層の厚み方向の長さ寸法が大きいので、比較的長い波長、たとえば第３波長の光ビームは、ビームエキスパンダ８８を通過させる必要はない。

第２ビームスプリッタ８９には、第３半導体レーザ素子８３から発せられる第３波長の光ビームの光軸に対して４５度傾斜した長方形状の反射面が形成される。第２ビームスプリッタ８９は、第３半導体レーザ素子８３から発せられる第３波長の光ビームを反射面によって直角に反射させて、第３波長の光ビームの光軸を、第１波長の光ビームの光軸と一致させる。また第２ビームスプリッタ８９は、光記録媒体で反射された前記第１、第２および第３波長の光ビームを透過させる。

立上ミラー９０は、入射した光ビームの光経路を９０度屈曲させて、入射した光ビームを対物レンズ９１へ導く。立上ミラー９０を用いることによって、光ピックアップ装置８０の厚み方向、換言すると図３（１）では紙面に垂直な方向の長さ寸法を小さくすることができ、光ピックアップ装置８０を小形化することができる。対物レンズ９１は、立上げミラー９０によって光経路が屈曲された光ビームを光記録媒体に集光させる。

第１半導体レーザ素子８１から発せられる第１波長の光ビームは、第１コリメートレンズ８４、第１ビームスプリッタ８７、ビームエキスパンダ８８および第２ビームスプリッタ８９を透過し、立上げミラー９０によって対物レンズ９１に導かれた後、光記録媒体の情報記録面に集光する。光記録媒体で反射された前記第１波長の光ビームは、対物レンズ９１、立上げミラー９０、第２ビームスプリッタ８９、ビームエキスパンダ８８を透過し、第１ビームスプリッタ８７によって光経路が９０度屈曲されて、第２コリメートレンズ８５を介してホログラムレーザユニット８２に入射する。ホログラムレーザユニット８２に入射した第１波長の光ビームは、ホログラム素子のホログラム回折格子によって回折され、受光素子の所定の受光領域で受光される。

ホログラムレーザユニット８２の第２半導体レーザ素子から発せられる第２波長の光ビームは、第２コリメートレンズ８５を透過し、第１ビームスプリッタ８７によって光経路が９０度屈曲されて、ビームエキスパンダ８８、第２ビームスプリッタ８９を透過し、立上げミラー９０によって対物レンズ９１に導かれた後、光記録媒体の情報記録面に集光する。光記録媒体で反射された前記第２波長の光ビームは、対物レンズ９１、立上げミラー９０、第２ビームスプリッタ８９、ビームエキスパンダ８８を透過し、第１ビームスプリッタ８７によって光経路が９０度屈曲されて、第２コリメートレンズ８５を介してホログラムレーザユニット８２に入射する。ホログラムレーザユニット８２に入射した第２波長の光ビームは、ホログラム素子のホログラム回折格子によって回折され、受光素子の所定の受光領域で受光される。

第３半導体レーザ素子８３から発せられる第３波長の光ビームは、第３コリメートレンズ８６を透過し、第２ビームスプリッタ８９によって光経路が９０度屈曲されて、立上げミラー９０に入射し、この立上げミラー９０によって対物レンズ９１に導かれた後、光記録媒体の情報記録面に集光する。光記録媒体で反射された前記第３波長の光ビームは、対物レンズ９１、立上げミラー９０、第２ビームスプリッタ８９、ビームエキスパンダ８８を透過し、第１ビームスプリッタ８７によって光経路が９０度屈曲されて、第２コリメートレンズ８５を介してホログラムレーザユニット８２に入射する。ホログラムレーザユニット８２に入射した第３波長の光ビームは、ホログラム素子のホログラム回折格子によって回折され、受光素子の所定の受光領域で受光される。

前述のように本実施の形態によれば、第１半導体レーザ素子８１、第２半導体レーザ素子および第３半導体レーザ素子８３からそれぞれ発せられて、光記録媒体で反射された第１〜第３波長の光ビームは、ホログラム素子に形成されるホログラム回折格子によって回折され、受光素子の所定の受光領域で受光される。本実施の形態において、ブルーレイディスク、ＤＶＤおよびＣＤの情報を読取るときのＦＥＳおよびＲＦＳは、前述の第１の実施の形態と同様の方法によって検出する。またＤＶＤおよびＣＤの情報を読取るときのＴＥＳについても、３ビーム法、ＤＰＤ法およびＤＰＰ法のうちいずれか１つによって検出する。

受光素子が、たとえば半導体受光素子によって実現される場合、ｐｎ接合の接合深さなどの寸法が各波長に応じた寸法になるように、受光領域を受光素子に形成することによって、前記従来の技術のように波長の異なる複数の光ビームを受光することができなくなることを防ぐことができる。換言すると、ホログラム回折格子によって回折された第１、第２および第３波長の光ビームを、各波長に応じて受光素子に形成される各受光領域で確実に受光することができる。したがって、受光素子の各受光領域で受光した光ビームに基づいて、正確な信号を検出することができる。これによって、波長の異なる前記第１〜第３波長の光ビームを同一の受光領域で受光する前記従来の技術に比べて、受光素子における信号検出の精度を格段に向上することができる。

また本実施の形態によれば、第１〜第３波長の各光ビームは、１つの受光素子の異なる受光領域でそれぞれ受光するように構成される。したがって、前記従来の技術のように各波長の光ビームを受光する受光素子をそれぞれ個別に設ける場合に比べて、光ピックアップ装置８０の製造時における光学部品の部品点数を削減することができ、光ピックアップ装置８０の小形化を図ることができる。また部品点数を削減することによって、光ピックアップ装置８０の製造コストを低減することができる。

また本実施の形態によれば、第２半導体レーザ素子および受光素子を１つのパッケージに収納し、かつホログラム素子を一体にして構成されるホログラムレーザユニット８２を用いている。これによって、半導体レーザ素子と受光素子とをパッケージに収納しない場合に比べて、光ピックアップ装置８０における電気端子数を低減、換言すると電気配線を簡素化することができる。これによって、電気配線の引き回し作業を容易にすることができる。電気配線を簡素化することによって、外部ノイズを可及的に低減し、情報信号の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）の低下を防止することができる。また電気端子数を低減することによって、電気信号線を配設する領域も低減することができるので、光ピックアップ装置８０が大形化することを防ぐことができる。

また本実施の形態によれば、第２半導体レーザ素子と受光素子とをパッケージに収納し、かつホログラム素子を一体にしたホログラムレーザユニット８２を用いることによって、光ピックアップ装置８０の製造時における組立て工数を削減することができ、光ピックアップ装置８０の製造コストをさらに低減することができる。

図４は、本発明の第３の実施の形態である光ピックアップ装置１００を簡略化して示す図である。図４（１）は、光ピックアップ装置１００を簡略化して示す平面図であり、図４（２）は、光ピックアップ装置１００を簡略化して示す側面図である。図５は、ホログラムレーザユニット１０２の構成を簡略化して示す斜視図である。図５では、後述するキャップ１２６の一部を切り欠いて示している。光ピックアップ装置１００は、第１半導体レーザ素子１０１、ホログラムレーザユニット１０２、第１コリメートレンズ１０３、１／４波長板（以下、「λ／４板」と表記する場合がある）１０４、第２コリメートレンズ１０５、ビームスプリッタ１０６、ビームエキスパンダ８８、立上げミラー９０および対物レンズ９１を含んで構成される。

第１半導体レーザ素子１０１は、発振波長が第１波長、たとえば４０５ｎｍの青色波長のレーザ光を発する第１光源である。第１半導体レーザ素子５２は、たとえばブルーレイディスクおよびＨＤ−ＤＶＤに記録された情報を読取る処理、ならびにブルーレイディスクおよびＨＤ−ＤＶＤに情報を記録する処理の少なくともいずれか一方の処理をするときに用いられる。また第１半導体レーザ素子８４として、フレーム型半導体レーザ素子を用いる。

ホログラムレーザユニット１０２は、半導体レーザ装置１１０、ホログラム素子１１１および偏光ビームスプリッタ１１２を含んで構成される。半導体レーザ装置１１０は、第２半導体レーザ素子１２１、第３半導体レーザ素子１２２、受光素子１２３、ヒートシンク１２４、ステム１２５、キャップ１２６および電極１２７を含む。ホログラム素子１１１は、グレーティング１３１、偏光ホログラム回折格子１３２およびホログラム回折格子１３３を含む。本実施の形態において、ホログラム素子１１１は、波長に応じて光ビームを回折させる回折素子に相当する。偏光ホログラム回折格子１３２およびホログラム回折格子１３３は、前述の第１の実施の形態のホログラム回折格子７０と同様に、２つの格子領域を有する回折格子である。

第２半導体レーザ素子１２１は、発振波長が第２波長、たとえば６５０ｎｍの赤色波長のレーザ光を発する第２光源である。第２半導体レーザ素子１２１は、たとえばＤＶＤに記録された情報を読取る処理およびＤＶＤに情報を記録する処理の少なくともいずれか一方の処理をするときに用いられる。第３半導体レーザ素子１２２は、発振波長が第３波長、たとえば７８０ｎｍの赤外波長のレーザ光を発する第３光源である。第３半導体レーザ素子１２２は、たとえばＣＤに記録された情報を読取る処理およびＣＤに情報を記録する処理の少なくともいずれか一方の処理をするときに用いられる。

第２半導体レーザ素子１２１から発せられるレーザ光の光軸Ｌ２１、および第３半導体レーザ素子１２２から発せられるレーザ光の光軸Ｌ２２は互いに平行であり、第２および第３半導体レーザ素子１２１，１２２は、互いに隣接し、かつ板状に形成されるステム１２５の厚み方向一表面部に配設される。以下の本実施の形態の説明において、各半導体レーザ素子から発せられる「レーザ光」を、「光ビーム」と表記する場合がある。

受光素子１２３は、直方体状に形成されるヒートシンク１２４の厚み方向一表面部に配設される。ヒートシンク１２４は、ステム１２５の厚み方向一表面部に、第２および第３半導体レーザ素子１２１，１２２と間隔をあけて配設される。

キャップ１２６は、第２および第３半導体レーザ素子１２１，１２２ならびに受光素子１２３と外部との物理的接触を避けるために、第２および第３半導体レーザ素子１２１，１２２ならびに受光素子１２３を封止する封止部材であり、ステム１２５の厚み方向一表面部に装着される。これによって、第２および第３半導体レーザ素子部１２１，１２２ならびに受光素子１２３は、ステム１２５およびキャップ１２６によって密封される。本実施の形態において、ステム１２５およびキャップ１２６は、第２および第３半導体レーザ素子１２１，１２２ならびに受光素子１２３を収納するパッケージに相当する。

電極１２７は、ステム１２５の厚み方向他表面部からステム１２５の厚み方向他方に突出して設けられ、第２および第３半導体レーザ素子１２１，１２２ならびに受光素子１２３と電気的に接続されている。

半導体レーザ装置１１０には、紫外線硬化型接着剤などを介して、直方体状のホログラム素子１１１が搭載される。さらに述べると、キャップ１２６の厚み方向一表面部にホログラム素子１１１が搭載される。ホログラム素子１１１の厚み方向他表面部には、グレーティング１３１が形成され、グレーティング１３１が形成される表面部と対向する表面部、換言するとホログラム素子１１１の厚み方向一表面部には、偏光ホログラム回折格子１３２およびホログラム回折格子１３３が形成される。偏光ホログラム回折格子１３２およびホログラム回折格子１３３は、ホログラム素子１１１の長手方向に間隔をあけて形成される。

ホログラム素子１１１の厚み方向一表面部には、紫外線硬化型接着剤などを介して、直方体状の偏光ビームスプリッタ１１２が搭載される。偏光ビームスプリッタ１１２には、第２および第３半導体レーザ素子１２１，１２２から発せられる光ビームの光軸Ｌ２１，Ｌ２２に対して４５度傾斜した長方形状の第１反射面１３５および第２反射面１３６が形成される。第１反射面１３５および第２反射面１３６は、偏光ビームスプリッタ１１２の長手方向に間隔をあけて、互いに平行に形成される。

第１コリメートレンズ１０３は、第１半導体レーザ素子１０１から発せられる第１波長の光ビームを平行光にする。λ／４板１０４は、第２および第３半導体レーザ素子１２１，１２２から発せられる２つの異なる波長の光ビームに対して略９０度の位相差を生じさせる偏光素子である。λ／４板１０４は、直線偏光の光ビームが入射されると円偏光の光ビームに変換して出射し、円偏光の光ビームが入射されると直線偏光の光ビームに変換して出射する。第２および第３半導体レーザ素子１２１，１２２から発せられる光ビームは直線偏光であり、この直線偏光の光ビームがλ／４板１０４に入射すると、円偏光の光ビームに変換される。

第２コリメートレンズ１０５は、ホログラムレーザユニット１０２の第２および第３半導体レーザ素子１２１，１２２から発せられて、λ／４板１０４を透過した第２および第３波長の光ビームを平行光にする。

ビームスプリッタ１０６には、第１〜第３波長の各光ビームの光軸に対して４５度傾斜した長方形状の反射面が形成される。ビームスプリッタ１０６は、第１半導体レーザ素子１０１から発せられる第１波長の光ビームを反射面によって直角に反射させて、第１波長の光ビームの光軸を、第２および第３波長の光ビームの光軸と一致させる。またビームスプリッタ１０６は、光記録媒体で反射された前記第１、第２および第３波長の光ビームを透過させる。

第１半導体レーザ素子１０１から発せられる第１波長の光ビームは、第１コリメートレンズ１０３を透過し、ビームスプリッタ１０６に入射する。ビームスプリッタ１０６に入射した第１波長の光ビームは、反射面によって約５０％が直角に反射され、残余の光ビームはビームスプリッタ１０６を透過して図示しないモニタ用受光素子に入射する。ビームスプリッタ１０６によって反射された第１波長の光ビームは、ビームエキスパンダ８８を透過し、立上げミラー９０によって対物レンズ９１に導かれた後、光記録媒体の情報記録面に集光する。

光記録媒体で反射された前記第１波長の光ビームは、対物レンズ９１、立上げミラー９０、ビームエキスパンダ８８、ビームスプリッタ１０６、第２コリメートレンズ１０５およびλ／４板１０４を透過し、ホログラムレーザユニット１０２の偏光ビームスプリッタ１１２に入射する。第１波長の光ビームがλ／４板１０４に入射した場合、λ／４板１０４は透光性の平行平板として機能する。偏光ビームスプリッタ１１２に入射した第１波長の光ビームは、第１反射面１３５を透過し、ホログラム素子１１１の偏光ホログラム回折格子１３２によって回折される。偏光ホログラム回折格子１３２によって回折された第１波長の光ビームは、グレーティング１３１によってさらに回折され、受光素子１２３の所定の受光領域で受光される。

ホログラムレーザユニット１０２の第２および第３半導体レーザ素子１２１から発せられる第２および第３波長の光ビームのうち略１００％の光ビームは、ホログラム素子１１１の偏光ホログラム回折格子１３２を透過し、さらに偏光ビームスプリッタ１１２の第１反射面１３５を透過する。偏光ビームスプリッタ１１２の第１反射面１３５を透過した第２および第３波長の光ビームは、λ／４板１０４を通過して、直線偏光の光ビームから円偏光の光ビームに変換される。λ／４板１０４によって円偏光の光ビームに変換された第２および第３波長の光ビームは、第２コリメートレンズ１０５、ビームスプリッタ１０６、ビームエキスパンダ８８を透過し、立上げミラー９０によって対物レンズ９１に導かれた後、光記録媒体の情報記録面に集光する。

光記録媒体で反射された前記第２および第３波長の光ビームは、対物レンズ９１、立上げミラー９０、ビームエキスパンダ８８、ビームスプリッタ１０６および第２コリメートレンズ１０５を透過し、λ／４板１０４に入射する。λ／４板１０４に再度入射した第２および第３波長の光ビームは、円偏光の光ビームから、第２および第３半導体レーザ素子１２１，１２２から発せられる直線偏光の光ビームと偏光方向が直交する直線偏光の光ビームに変換される。λ／４板１０４を透過した第２および第３波長の光ビームは、ホログラムレーザユニット１０２の偏光ビームスプリッタ１１２に入射する。

偏光ビームスプリッタ１１２に入射した第２波長の光ビームは、第１反射面１３５によってすべて反射され、さらに第２反射面１３６によって反射されて、ホログラム素子１１１のホログラム回折格子１３３に入射する。ホログラム回折格子１３３に入射した第２波長の光ビームは、ホログラム回折格子１３３によって回折され、受光素子１２３の所定の受光領域で受光される。また光記録媒体で反射されて、偏光ビームスプリッタ１１２に入射した第３波長の光ビームは、第１反射面１３５を透過し、ホログラム素子１１１に入射する。ホログラム素子１１１に入射した第３波長の光ビームのうち略１００％の光ビームは、偏光ホログラム回折格子１３２によって回折されて、受光素子１２３の所定の受光領域で受光される。

本実施の形態では、ホログラムレーザユニット１０２の組立て作業時に、第２および第３半導体レーザ素子１２１，１２２、ホログラム素子１１１および偏光ビームスプリッタ１１２の光学的調整をすることによって、ホログラムレーザユニット１０２に含まれる第２および第３半導体レーザ素子１２１，１２２からそれぞれ発せられる第２波長の光ビームおよび第３波長の光ビームについては、それぞれ同一の受光領域で受光するようにし、ＦＥＳ、ＴＥＳおよびＲＦＳなどの信号を検出するようにしている。本実施の形態において、ブルーレイディスク、ＤＶＤおよびＣＤの情報を読取るときのＦＥＳおよびＲＦＳは、前述の第１の実施の形態と同様の方法によって検出する。またＤＶＤおよびＣＤの情報を読取るときのＴＥＳについても、３ビーム法、ＤＰＤ法およびＤＰＰ法のうちいずれか１つによって検出する。

前述のように本実施の形態によれば、第１半導体レーザ素子１０１、第２半導体レーザ素子１２１および第３半導体レーザ素子１２２からそれぞれ発せられて、光記録媒体で反射された第１〜第３波長の光ビームは、ホログラム素子１１１に形成される偏光ホログラム回折格子１３２、ホログラム回折格子１３３およびグレーティング１３１のうち少なくともいずれか１つによって回折され、受光素子１２３の所定の受光領域で受光される。

受光素子１２３が、たとえば半導体受光素子によって実現される場合、ｐｎ接合の接合深さなどの寸法が各波長に応じた寸法になるように、受光領域を受光素子１２３に形成することによって、前記従来の技術のように波長の異なる複数の光ビームを受光することができなくなることを防ぐことができる。換言すると、ホログラム素子１１１によって回折された第１、第２および第３波長の光ビームを、各波長に応じて受光素子１２３に形成される各受光領域でそれぞれ確実に受光することができる。したがって、受光素子１２３の各受光領域で受光した光ビームに基づいて、正確な信号を検出することができる。これによって、波長の異なる前記第１〜第３波長の光ビームを同一の受光領域で受光して信号を検出する前記従来の技術に比べて、受光素子１２３における信号検出の精度を格段に向上することができる。

また本実施の形態によれば、第２および第３波長の光ビームに対しては、受光素子１２３の同一の受光領域で受光して、信号を検出するようにしている。これによって受光素子１２３に形成する受光領域の数量を少なくすることができ、光ピックアップ装置１００の製造時における製造工数を削減することができる。これによって光ピックアップ装置１００の製造コストを低減することができる。また、受光素子１２３に形成する受光領域の数量を少なくすることによって、受光素子１２３の寸法を小さくすることができるので、光ピックアップ装置１００の小形化を図ることができる。

また本実施の形態によれば、受光素子１２３を含むホログラムレーザユニット１０２を用いることによって、ホログラムレーザユニット１０２のみに電気信号線が接続されるので、光ピックアップ装置１００における電気端子数を低減、換言すると電気配線を簡素化することができる。これによって、電気配線の引き回し作業を容易にすることができる。電気配線を簡素化することによって、外部ノイズを可及的に低減し、情報信号の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）の低下を防止することができる。また電気端子数を低減することによって、電気信号線を配設する領域も低減することができるので、光ピックアップ装置１００が大形化することを防ぐことができる。

また本実施の形態によれば、第２および第３半導体レーザ素子１２１，１２２と、受光素子１２３とを収納し、かつホログラム素子１１１および偏光ビームスプリッタ１１２を一体にしたホログラムレーザユニット１０２を用いることによって、光ピックアップ装置１００の製造時における組立て工数を削減することができ、光ピックアップ装置１００の製造コストをさらに低減することができる。

前述の各実施の形態は、本発明の例示に過ぎず、発明の範囲内において構成を変更することができる。たとえば前述の各実施の形態では、発振波長が４０５ｎｍの第１半導体レーザ素子を第１光源、発振波長が６５０ｎｍの第２半導体レーザ素子を第２光源、発振波長が７８０ｎｍの第３半導体レーザ素子を第３光源とした場合の光ピックアップ装置５０，８０，１００の構成について説明したけれども、各光源に用いる半導体レーザ素子の組合せは、前述の組合せに限らず、各光源から発せられる光ビームの発振波長が重複しない組合せであればよい。

また前述の第２の実施の形態では、ホログラムレーザユニット８２に第２波長の光ビームを発する第２半導体レーザ素子を含む構成にしているが、本発明の他の実施の形態では、第１波長の光ビームを発する第１半導体レーザ素子および第３波長の光ビームを発する第３半導体レーザ素子のいずれか一方を含むように、ホログラムレーザユニット８２を構成してもよい。

また前述の各実施の形態におけるホログラム回折格子７０,１３３および偏光ホログラム回折格子１３２として、２つの格子領域を有する回折格子、いわゆる２分割ホログラム回折格子を適用した場合の光ピックアップ装置の構成について説明したが、本発明の他の実施の形態では、２分割ホログラム回折格子に限らず、３つ以上の格子領域を有する回折格子、いわゆる多分割ホログラム回折格子であってもよい。

また前述の各実施の形態で説明した光ピックアップ装置５０，８０，１００の構成に限らず、特に組合せに支障が生じなければ、本発明の他の実施の形態では、各実施の形態の光ピックアップ装置５０，８０，１００の構成を適宜組合せてもよい。

本発明の第１の実施の形態である光ピックアップ装置５０の構成を簡略化して示す図である。 ホログラム回折格子７０およびホログラム回折格子７０によって回折された光ビームを受光する受光素子５５を簡略化して示す図である。 本発明の第２の実施の形態である光ピックアップ装置８０の構成を簡略化して示す図である。 本発明の第３の実施の形態である光ピックアップ装置１００を簡略化して示す図である。 ホログラムレーザユニット１０２の構成を簡略化して示す斜視図である。 第５の従来の技術の光ピックアップ装置１の構成を簡略化して示す図である。 第６の従来の技術の光ピックアップ装置３０の構成を簡略化して示す図である。

符号の説明

５０，８０，１００ 光ピックアップ装置
５１，８１，１０１ 第１半導体レーザ素子
５２，１２１ 第２半導体レーザ素子
５３，８３，１２２ 第３半導体レーザ素子
５４，１１１ ホログラム素子
５５，１２３ 受光素子
５６ プリズム
５７ 第１ビームスプリッタ
５８ 第２ビームスプリッタ
５９，９１ 対物レンズ
６１ 光記録媒体
６２ 情報記録面
７０，１３３ ホログラム回折格子
７１，７５ｃ，７６ｃ，７７ｃ，７８ｃ 分割線
７２ 第１格子領域
７３ 第２格子領域
７５ 第１受光領域
７５ａ 第１受光部
７５ｂ 第２受光部
７６ 第２受光領域
７６ａ 第３受光部
７６ｂ 第４受光部
７７ 第３受光領域
７７ａ 第５受光部
７７ｂ 第６受光部
７８ 第４受光領域
７８ａ 第７受光部
７８ｂ 第８受光部
８２，１０２ ホログラムレーザユニット
８４，１０３ 第１コリメートレンズ
８５，１０５ 第２コリメートレンズ
８６ 第３コリメートレンズ
８７ 第１ビームスプリッタ
８８ ビームエキスパンダ
８９ 第２ビームスプリッタ
９０ 立上げミラー
１０４ １／４波長板
１０６ ビームスプリッタ
１１０ 半導体レーザ装置
１１２ 偏光ビームスプリッタ
１２４ ヒートシンク
１２５ ステム
１２６ キャップ
１２７ 電極
１３１ グレーティング
１３２ 偏光ホログラム回折格子
１３５ 第１反射面
１３６ 第２反射面

Claims (3)

1. 光記録媒体に対して光ビームを照射することによって、光記録媒体の情報を読取る処理および光記録媒体に情報を記録する処理の少なくともいずれか一方の処理をする光ピックアップ装置であって、
   第１波長の光ビームを発する第１光源と、
   第１波長とは異なる第２波長の光ビームを発する第２光源と、
   第１および第２波長とは異なる第３波長の光ビームを発する第３光源と、
   各光源から発せられて光記録媒体で反射される光ビームを、波長に応じて回折させる回折素子と、
   回折素子によって回折される第１、第２および第３波長の光ビームを、それぞれ異なる受光領域で受光する受光素子とを含むことを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 前記受光素子は、半導体基板上に形成されることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
3. 前記第１〜第３光源のうち少なくともいずれか１つの光源と、受光素子とを収納するパッケージを有することを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。

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