JP3996760B2

JP3996760B2 - Diffraction grating body, optical pickup, semiconductor laser device, and optical information device

Info

Publication number: JP3996760B2
Application number: JP2001349124A
Authority: JP
Inventors: 慶明金馬; 清治西野; 秀彦和田; 照弘塩野; 定夫水野; 弘白岩
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-11-16
Filing date: 2001-11-14
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2021-11-14
Also published as: JP2002214420A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスクに情報の記録・再生又は消去を行う光ピックアップ及び情報記録再生装置及びこれらを応用した情報処理システムに関するものであり、特にこれらに用いる回折格子体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高密度・大容量の記憶媒体として、ピット状パターンを有する光ディスクを用いる光メモリ技術は、ディジタルオーディオディスク、ビデオディスク、文書ファイルディスク、さらにはデータファイルと用途を拡張しつつ、実用化されてきている。
【０００３】
近年は特にＤＶＤ−ＲＯＭ等、波長６３０ｎｍ〜６７０ｎｍの可視赤色レーザを光源とした高密度光ディスクも普及しつつある。また、高密度の記録可能な光ディスク（ＤＶＤ−ＲＡＭ）も商品化されており、大容量のデジタルデータを光ディスクに手軽に記録できるようになりつつある。また、すでに広く普及したＣＤと互換性の高いＣＤ−Ｒも広く普及してきた。
【０００４】
前記の背景から、ＤＶＤの情報再生装置では、ＤＶＤ−ＲＯＭとＣＤに加えてＤＶＤ−ＲＡＭとＣＤ−Ｒの再生が重要である。そしてＤＶＤの情報記録再生装置では、ＤＶＤ−ＲＡＭへの記録再生機能に加えて、ＤＶＤ−ＲＯＭとＣＤ及びＣＤ−Ｒの再生が重要である。ここで、ＣＤ−Ｒは色素の反射率の変化を利用して情報の記録再生を行っているが、７９５ｎｍを中心とした波長に対して最適化されているため、可視光など他の波長では信号再生をできない場合がある。
【０００５】
そこで、ＣＤ−Ｒの再生を行うためには波長７９５ｎｍ前後の赤外光源を用いることが望ましく、ＤＶＤ用の赤色半導体レーザと、ＣＤ及びＣＤ−Ｒ用の赤外半導体レーザを具備する光ピックアップが開発されている。そして、光学系を簡素化し、小型、低コスト化を実現するため、前記の２種の波長の半導体レーザを１個のパッケージの中に集積化することが提案されている。
【０００６】
図１４と図１５を用いて、特開平２０００−７６６８９号公報において開示されている光ピックアップを説明する。図１４に示した光ピックアップは、光ディスク７として透明基板の厚さの異なる複数の光ディスクを記録再生（光ディスク７の情報記録面上に情報を記録、又は情報記録面上の情報を再生することを、記録再生という）するものである。
【０００７】
従来例の光ピックアップ装置では、図１４のように光源として６５０ｎｍ帯で発振する第１半導体レーザ（赤色レーザ）１００ａと７８０ｎｍ帯で発振する第２半導体レーザ（赤外レーザ）１００ｂが近接配置されている。この赤色レーザ１００ａはＤＶＤを再生する際に使用される光源であり、赤外レーザ１００ｂは第２光ディスクを再生する際に使用される光源である。これらの半導体レーザは、記録／再生する光ディスクに応じて排他的に使用される。
【０００８】
また、トラッキング制御用の３ビームを生じさせる３ビーム用回折格子４２、赤外レーザの光のみを回折する２分割の第２のホログラム４１、赤外レーザの光のみを回折する４分割の第１のホログラム素子４０が赤色レーザ１００ａ、赤外レーザ１００ｂの光軸上に配置されている。赤色レーザ１００ａからの出射光は光ディスク７上に集光され、反射光がホログラム４１で回折されて、光検出器８００に導かれる。
【０００９】
一方、赤外レーザから出射した光は回折格子４２で３ビームに分離された後、ディスク７上に集光され、反射して戻ってきた光はホログラム４１で回折されて、光検出器８００に導かれる。
【００１０】
また、図１５Ａに３ビーム用の回折格子４２付近の拡大断面図して示す。回折格子４２は溝深さｈ１を１．４μｍにすることで、波長７８０ｎｍの光に対しては、メインビーム（０次透過率）７２％、サブビーム（±１次回折効率）１２％で、適当な３ビーム光量比が得られる。またこのとき、６５０ｎｍの光に対しては回折効率はほぼ０でほとんど影響を受けないと記述されている。
【００１１】
前記と同様の構成は、特開２０００−１６３７９１号公報にも開示されている。さらに、特開平１０−２８９４６８号公報において開示された光ピックアップは、やはり、ＣＤとＤＶＤなど異なる複数の光ディスクを記録再生するものである。従来例の光ピックアップ装置は、光源として第１光源である第１半導体レーザ（波長λ＝６１０ｎｍ〜６７０ｎｍ）と第２光源である第２半導体レーザ（波長λ＝７４０ｎｍ〜８３０ｎｍ）とを有している。この第１半導体レーザはＤＶＤの記録／再生する際に使用される光源であり、第２半導体レーザは第２光ディスクの記録／再生する際に使用される光源である。これらの半導体レーザは、記録／再生する光ディスクに応じて排他的に使用される。
【００１２】
また、合成手段を具備し、第１半導体レーザから出射された光束と第２半導体レーザから出射された光束とを合成し、１つの集光光学系を介して、光ディスクに集光させるために、同一（ほぼ同一でもよい）光路となす。光検出器と２個の波長の異なる半導体レーザチップを１個のユニットに納めている。３ビーム格子の構成については開示されていない。
【００１３】
同様に、ＤＶＤ、ＣＤ、ＣＤ−Ｒを記録／再生できる小型の光ピックアップを実現することを目的として、光検出器と２個の波長の異なる半導体レーザチップを１個のユニットに納めた構成が、特開平１０−３１９３１８号公報、特開平１０−２１５７７号公報、特開平１０−６４１０７号公報、特開平１０−３２１９６１号公報、特開平１０−２８９４６８号公報、特開平１０−１３４３８８号公報、特開平１０−１４９５５９号公報、特開平１０−２４１１８９号公報などに開示されている。
【００１４】
ＤＶＤのカテゴリー中には、ＤＶＤ−ＲＯＭに加えて、ＤＶＤ−ＲＡＭもある。従ってＤＶＤの記録又は再生装置は、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ及び、すでに広く普及した光ディスクであるＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ（ＣＤ−ＲＥＣＯＲＤＡＢＬＥ）を再生することが望ましい。これらの光ディスクはそれぞれ規格があり、安定に信号再生を行うことのできるトラッキングエラー（ＴＥ）信号検出方式が定められている。
【００１５】
ＤＶＤ−ＲＯＭのＴＥ信号は位相差法により得られる。位相差法は、ディファレンシャル・フェイズ・ディテクション（ＤＰＤ）法とも呼ばれる。光ディスクから反射・回折して戻ってくるファーフィールドパターン（ＦＦＰ）の強度変化を利用して１ビームでＴＥ信号を得ることができる。ピットの２次元的な配列による回折光の変化を利用する。ピット列の回折による光量分布の変化を４分割フォトディテクターによって検出し、位相比較することによってＴＥ信号を得る。この方法は、ピット列を有する再生専用ディスクに向いている。
【００１６】
ＤＶＤ−ＲＡＭのＴＥ信号はプッシュプル（ＰＰ）法によって得られる。ＰＰ法は追記型、及び書換型光ディスクに対して主に用いられる。光ディスク記録面の案内溝に収束スポットが照射されると、その反射光は案内溝の延伸方向と直角方向に回折光を伴う。対物レンズ面に戻ってきたＦＦＰは案内溝の±１次回折光と０次回折光の干渉によって、光強度の強弱の分布が生じる。案内溝と収束スポットの位置関係に依存して、一部が明るくて他の一部が暗くなったり、逆になったりする。このような光強度変化を２分割フォトディテクターで検知することによってＰＰ法のＴＥ信号を得られる。
【００１７】
規格上はＣＤ−ＲＯＭ（オーディオ用のＣＤも含む）及びＣＤ−Ｒも前記のＰＰ法によってＴＥ信号を得られることになっているが、ＤＶＤ−ＲＡＭに比べるとＴＥ信号強度が小さい。また、ＰＰ法はレンズシフトによってＴＥ信号オフセットが生じるという課題を伴うが、ＤＶＤ−ＲＡＭではこの課題に対してＴＥ信号のオフセット補正用区間を情報記録面上の一部に設けているのに対して、ＣＤ−ＲＯＭやＣＤ−Ｒではそのような対策が光ディスクに講じられていない。そのため、ＴＥ信号検出方法としては３ビーム法が多く用いられている。
【００１８】
３ビーム法では光源から光ディスクへと至る往路に回折格子を挿入し、回折格子の０次回折光（主ビーム）と±１次回折光（副ビーム）を光ディスク上に形成する。主ビームがトラック中心からずれたときに副ビームの一方はトラック中心に近づき、他方はトラック中心から遠ざかるため、それぞれの反射戻り光量に差ができる。この差を検出することによってＴＥ信号を得る。
【００１９】
このように、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ及び、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒを記録又は再生するためには位相差法、ＰＰ法、３ビーム法という３種類のＴＥ信号検出方式を行うことが望ましい。
【００２０】
前記の従来例（特開２０００−７６６８９号公報）では、ＣＤ再生時に３ビーム法を実現するために、３ビーム発生用の回折格子を光路中に挿入し、かつ、ＤＶＤ再生時に光量損失を生じないように、３ビーム用の回折格子３０は溝深さ１．４μｍとしている。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この構成においては、前記のように６５０ｎｍの光に対して、回折効率をほぼ０とするためには、回折格子の断面形状が理想的な矩形であることが前提となる。溝深さが１．４μｍと大きいと、実際には理想的な矩形断面形状とすることは困難となり、図１５Ｂに示したように、側壁が傾斜してしまう。図１５Ｂの例では、凹部と凸部との間では光路差ｈ１による位相差が２πになり、赤色光７０と赤色光７１との位相は実質的に同じになり、回折は生じない。しかし、側壁が傾斜していると、例えば高さｈ２においても、赤色光７２が入射することになり、この場合は、赤色光７１と赤色光７２とでは、位相差が例えばπとなり、回折が生じてしまう。
【００２２】
また、例え格子断面形状を理想的な矩形に作製できたとしても、側壁での散乱要因が大きくなり、スカラー計算から得られる透過効率よりも低い透過効率しか得られない。このように溝深さが深い場合は、格子が十分薄いという仮定に立った近似のスカラー計算ではなく、より、厳密なベクトル計算を行う必要がある。例えば、格子周期６μｍ、基材の屈折率１．５、波長６５０ｎｍ、格子深さ１．３μｍのとき、理想的な矩形格子断面形状を作製できたとすると、スカラー計算では透過率が１００％になるが、ベクトル計算では８０％程度しか得られない。
【００２３】
従って、従来の構成では、ＤＶＤ再生時に赤色光の光量損失が生じ、再生信号の信号／雑音（Ｓ／Ｎ）比が低くなり、赤色光の必要発光量が多くなるために消費電力が多くなるという課題があった。
【００２４】
本発明は、前記のような従来の課題を解決するものであり、３ビーム発生用の回折格子体において、回折させない波長の光の光量ロスを低減できる回折格子体、及びこれを用いた光ピックアップ、半導体レーザ装置、光情報装置を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の第１の回折格子体は、波長λ１に対して略透明で屈折率がｎ０の基材と、前記屈折率がｎ０の基材上に形成され、波長λ１に対して略透明で屈折率がｎ１の基材と、前記屈折率がｎ１の基材に形成されたレリーフ型の回折格子とを備え、
前記屈折率ｎ１とｎ０とが、ｎ１＞ｎ０の関係を満足することを特徴とする。
【００２６】
前記のような回折格子体によれば、屈折率ｎ１の基材を高屈折率材料とすることができ、回折格子の格子深さの設定により、波長λ１の光は回折せず、波長λ２の光は回折する構成とした場合において、回折格子の格子深さを浅くすることができ、波長λ１の光の光量損失を防止できる。また、屈折率の異なる基材を接合して回折格子体を形成しているので、比較的高価な高屈折率材料の使用量を最小限に抑えることができる。さらに、回折格子体の大部分を低屈折率材料とすることができるので、回折格子体の高さを低くできる。
【００２７】
前記回折格子体においては、前記回折格子は、矩形断面形状の凹部と凸部とによって形成され、前記凹部と凸部との段差ｈは、
ｈ＝λ１／（ｎ１−１）
の関係を満足し、前記凹部と凸部との間の光路差が、波長λ１の１波長分となるよう設定されていることが好ましい。
【００２８】
前記のような回折格子体によれば、凹部と凸部との間の光路差が、波長λ１の１波長分となるので、波長λ１の光は回折せず、波長λ２の光は回折する構成とすることができる。
【００２９】
また、前記屈折率ｎ１が、１．９以上であることが好ましい。前記のような回折格子体によれば、屈折率が大きいので、回折格子の格子深さを浅くすることができる。このため、波長λ１の光は回折しない設定とした場合、波長λ１の光の光量損失を低減できる。また、回折格子の凹凸形状を理想的な矩形断面形状とすることが容易になり、波長λ１の光をより確実に回折しないようにできる。
【００３０】
また、前記屈折率がｎ１の基材の材料は、Ｔａ₂Ｏ₅、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₃、ＺｎＳ、ＬｉＮｂＯ₃、及びＬｉＴａＯ₃から選ばれる少なくとも一つの材料であることが好ましい。前記のような材料を用いれば、屈折率ｎ１を１．９以上の高屈折率とすることができる。
【００３１】
また、前記回折格子は、矩形断面形状の凹部と凸部とによって形成され、前記屈折率がｎ１の基材の膜厚が、前記凹部と凸部との段差ｈと同じであることが好ましい。前記のような回折格子体によれば、リフトオフの手法によって回折格子を形成することができる。
【００３２】
また、前記屈折率がｎ１の基材のうち、空気との界面、及び前記屈折率がｎ０の基材との界面に反射防止膜が形成されている請求項１に記載の回折格子体。前記のような回折格子体によれば、透過率向上がより確実になる。
【００３３】
次に、本発明の第２の回折格子体は、基材にレリーフ型の回折格子が形成された回折格子体であって、前記回折格子体は、単体の基材で形成されており、前記単体の基材の屈折率ｎ１が、１．９以上であることを特徴とする。
【００３４】
前記のような回折格子体によれば、回折格子の格子深さの設定により、波長λ１の光は回折せず、波長λ２の光は回折する構成とした場合において、回折格子の格子深さを浅くすることができ、波長λ１の光の光量損失を低減できる。また、単体の基材で回折格子体を形成しているので、基材同士の接合が不要となり、製造が容易になる。また、回折格子の凹凸形状を理想的な矩形断面形状とすることが容易になり、波長λ１の光をより確実に回折しないようにできる。
【００３５】
前記第２の回折格子体においては、前記回折格子は、矩形断面形状の凹部と凸部とによって形成され、前記凹部と凸部との段差ｈが、ｈ＝λ１／（ｎ１−１）の関係を満足し、
前記凹部と凸部との間の光路差は、波長λ１の１波長分となるよう設定されていることが好ましい。前記のような回折格子体によれば、凹部と凸部との間の光路差が、波長λ１の１波長分となるので、波長λ１の光は回折せず、波長λ２の光は回折する構成とすることができる。
【００３６】
また、前記単体の基材の材料は、Ｔａ₂Ｏ₅、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₃、ＺｎＳ、ＬｉＮｂＯ₃、及びＬｉＴａＯ₃から選ばれる少なくとも一つの材料であることが好ましい。前記のような材料を用いれば、屈折率ｎ１を１．９以上の高屈折率とすることができる。
【００３７】
次に、本発明の第１の半導体レーザ装置は、前記各回折格子体を備えた半導体レーザ装置であって、波長λ１と波長λ２の光ビームを放射する半導体レーザと、前記半導体レーザの放射する光ビームを受けて光電変換する光検出器とを有し、前記回折格子体は、前記波長λ２の光ビームを受けて主ビームを透過すると共に、±１次回折光である副ビームを形成し、前記回折格子体、前記半導体レーザ、及び前記光検出器は、パッケージに一体集積されていることを特徴とする。
本発明の第２の半導体レーザ装置は、波長λ１の第１の光ビームを出射する第１の光源と、波長λ２の第２の光ビームを出射する第２の光源と、前記第１の光ビームは回折せずに透過し、前記第２の光ビームは主ビームを透過すると共に±１次回折光である副ビームを形成する回折格子と、前記光ディスクで反射した光ビームを回折するホログラムと、前記ホログラムで回折した回折光を受けてその光量に応じて電気信号を出力する光検出部を一体集積化し、前記光検出部は、前記ホログラムからの＋１次回折光を受光する光検出部ＰＤ０を含み、前記光検出部ＰＤ０の中心から前記第１及び第２の光源の各発光点までの距離を、それぞれｄ１、ｄ２としたときに、λ１ / λ２＝ｄ１／ｄ２の関係を実質的に満足することを特徴とする。
【００３８】
前記のような第１の半導体レーザ装置によれば、本発明に係る回折格子体を用いているので、波長λ２に対応する光ディスク（例えばＣＤ−Ｒ）を安定に再生でき、かつ波長λ１に対応する光ディスク（例えばＤＶＤ−ＲＯＭ）再生時の光利用効率を高めることができる。また、回折格子体、半導体レーザ、及び光検出器をパッケージに一体集積したことにより、サーボ信号を生成するために必要な部品を近接して固定できるため、温度変化によるひずみの影響を受けにくく安定したサーボ信号検出をできる。
前記のような第２の半導体レーザ装置によれば、サーボ信号を生成するために必要な部品を近接して固定できるため、温度変化によるひずみの影響を受けにくく安定したサーボ信号検出をできる。さらに、光検出部を両波長に対して共通に使用でき、光検出部の数を低減できるので、光検出器面積の縮小、出力を電流電圧変換する回路素子数の低減によるコスト低減、小型化を実現できる。
【００３９】
また、本発明の第１の光ピックアップは、前記各回折格子体を備えた光ピックアップであって、波長λ１の光ビームを放射する第１の半導体レーザ光源と、波長λ１の光ビームを放射する第２の半導体レーザ光源と、前記波長λ１と波長λ２の光ビームを受けて光ディスク上へ微小スポットに収束する集光光学系と、前記光ディスクで反射した光ビームを回折する回折手段と、前記回折手段で回折した回折光を受けてその光量に応じて電気信号を出力する光検出部を形成した光検出器とを有し、前記回折格子体は、前記波長λ２の光ビームをうけて主ビームを透過すると共に、±１次回折光である副ビームを形成することを特徴とする。
本発明の第２の光ピックアップは、波長λ１の第１の光ビームを出射する第１の光源と、波長λ２の第２の光ビームを出射する第２の光源と、前記第１の光ビームは回折せずに透過し、前記第２の光ビームは主ビームを透過すると共に±１次回折光である副ビームを形成する回折格子と、前記第１と前記第２の光ビームを光ディスク上へ微小スポットに収束する集光光学系と、前記光ディスクで反射した光ビームを回折するホログラムと、前記ホログラムで回折した回折光を受けてその光量に応じて電気信号を出力する光検出部を具備し、前記光検出部は、前記ホログラムからの＋１次回折光を受光する光検出部ＰＤ０を含み、前記光検出部ＰＤ０の中心から前記第１及び第２の光源の各発光点までの距離を、それぞれｄ１、ｄ２としたときに、λ１ / λ２＝ｄ１／ｄ２の関係を実質的に満足することを特徴とする。
【００４０】
前記のような第１の光ピックアップによれば、本発明に係る回折格子体を用いているので、波長λ２に対応する光ディスク（例えばＣＤ−Ｒ）を安定に再生でき、かつ波長λ１に対応する光ディスク（例えばＤＶＤ−ＲＯＭ）再生時の光利用効率を高くできる。このため、Ｓ／Ｎ比が高くて安定に再生でき、かつ消費電力が低いという効果が得られる。
前記のような第２の光ピックアップによれば、光検出部を両波長に対して共通に使用でき、光検出部の数を低減できるので、光検出器面積の縮小、出力を電流電圧変換する回路素子数の低減によるコスト低減、小型化を実現できる。
【００４１】
前記第１の光ピックアップにおいては、前記光検出部は、前記回折手段からの＋１次回折光を受光する光検出部ＰＤ０を含み、前記光検出部ＰＤ０の中心と、前記第１及び前記第２の半導体光源の各発光点との間の距離を、それぞれｄ１、ｄ２とすると、
λ１／λ２＝ｄ１／ｄ２
の関係を実質的に満足することが好ましい。
【００４２】
前記のような光ピックアップによれば、光検出部を両波長に対して共通に使用でき、光検出部の数を低減できるので、光検出器面積の縮小、出力を電流電圧変換する回路素子数の低減によるコスト低減、小型化を実現できる。
【００４３】
また、前記第１の光ピックアップにおいては、前記回折格子体、前記半導体レーザ、及び前記光検出器は、パッケージに一体集積されていることが好ましい。前記のような光ピックアップによれば、サーボ信号を生成するために必要な部品を近接して固定できるため、温度変化によるひずみの影響を受けにくく安定したサーボ信号検出をできる。
【００４４】
次に、本発明の光情報装置は、前記光ピックアップを備えた光情報装置であって、光ディスクに対するフォーカス制御手段、トラッキング制御手段、及び情報信号検出手段を有し、さらに前記光ピックアップの移動手段と、前記光ディスクを回転させる回転手段とを備えたことを特徴とする。前記のような光情報装置によれば、本発明に係る光ピックアップを用いているので、Ｓ／Ｎ比が高くて安定に再生でき、かつ消費電力が低いという効果が得られる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【００４６】
（実施の形態１）
図１は本発明の一実施形態に係る光ピックアップの構成図である。図１において１ｂと１ａは波長の異なるレーザ光源である。また、８１、８２、８３は光ビームを受光して電流などの電気信号に光電変換する光検出器である。３は回折格子である。
【００４７】
４は回折手段であり、位相や透過率が周期構造をもつ光学素子が用いられる。回折手段４は、周期や方向すなわち格子ベクトルは、場所によって変化する場合もある。回折手段４はホログラム例えば位相型のホログラムが代表的であり、以下の説明では、回折手段４をホログラムとして説明する。５はコリメートレンズ、６は対物レンズで集光光学系を構成する。７は光ディスクである。
【００４８】
なお、本図に示した光ピックアップにおいて、半導体レーザー光源と光検出部とを有する部分が半導体レーザ装置に相当する。このことは、以下の各実施形態でも同様である。
【００４９】
光ディスク７としては基材厚み（対物レンズから出射した光ビームが光ディスクへ入射する表面から情報記録面までの厚み）がｔ１＝１．２ｍｍ程度のＣＤ又はＣＤ−Ｒ等、及び基材厚みがｔ２＝０．６ｍｍ程度のＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭなど）の両方を含む。以下、基材厚が約１．２ｍｍでＣＤ−ＲＯＭと同程度の記録密度の光ディスクを総称してＣＤ光ディスクと呼び、基材厚が約０．６ｍｍでＤＶＤ−ＲＯＭと同程度の記録密度の光ディスクを総称してＤＶＤ光ディスクと呼ぶこととする。
【００５０】
レーザ光源１ａと１ｂは、それぞれ別個の半導体レーザチップをハイブリッドに配置することにより、それぞれの半導体レーザチップを最小限の大きさで、それぞれに最適な作製法で作製することができるため、低雑音、低消費電流、高耐久性を実現することができる。また、レーザ光源１ａと１ｂを単一の半導体レーザチップにモノリシックに作り込むことによって、組立工数の削減や２個の発光点間距離を正確に決めることができ、本構成は以下の光ピックアップの実施の形態全てに適用可能である。
【００５１】
光検出部８１、８２、８３は、光検出部ＰＤ０、ＰＤ１、ＰＤ２とも呼ぶ。光検出部８１、８２、８３は、図１では分離して描いているが、単一のシリコン基板上に形成することにより互いの相対位置関係を正確に決めることができる。
【００５２】
光ディスクに対して情報を記録又は再生するときの動作について、図２と図３を用いて説明する。図２は赤色レーザ光源を用いて、基材厚ｔ２＝０．６ｍｍ程度のＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭなど）光ディスク７１に対して記録又は再生をする場合の説明図である。
【００５３】
赤色半導体レーザ１ａから出射した赤色の光ビーム２は、回折格子３とホログラム４を透過し、コリメートレンズ５によって略平行光にされ、対物レンズ６によって光ディスク７１上に収束される。さらに光ディスク７１の記録面上のピットやトラック溝で回折されると共に反射された赤色光ビームは、ほぼ同じ光路を戻り、対物レンズ６とコリメートレンズ５を介してホログラム４に再び入射し、＋１次回折光１０と−１次回折光１１を発生する。＋１次回折光１０と−１次回折光１１はそれぞれ光検出部８１と光検出部８２に入射し、光電変換される。
【００５４】
ここで、光検出部８１の中心と赤色レーザ１ａの発光点との距離をｄ１とすると、＋１次回折光１０と共役な−１次回折光１１を受光する光検出部８２の中心と赤色レーザ１ａの発光点との距離も略ｄ１とする必要がある。
【００５５】
図３は赤外レーザ光源を用いて、基材厚ｔ１＝１．２ｍｍ程度のＣＤ（ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒなど）光ディスク７２に対して記録又は再生をする場合の説明図である。
【００５６】
赤外半導体レーザ１ｂから出射した赤外の光ビーム２５は回折格子３を透過する際に回折されて±１次の副スポットを生成し、０次回折光（主スポット）とともに、ホログラム４を透過し、コリメートレンズ５と、対物レンズ６によって光ディスク７２上に収束される。さらに光ディスク７２の記録面上のピットやトラック溝で回折されると共に反射された光ビームは、ほぼ同じ光路を戻り、対物レンズ６とコリメートレンズ５を介してホログラム４に再び入射し、＋１次回折光１２と−１次回折光１３を発生する。＋１次回折光１２と−１次回折光１３はそれぞれ光検出部８１と光検出部８３に入射し、光電変換される。
【００５７】
ここで、光検出部８１の中心と赤外レーザ１ｂの発光点との距離をｄ２とすると、＋１次回折光１２と共役な−１次回折光１３を受光する光検出部８３の中心と赤外レーザ１ｂの発光点との距離も略ｄ２とする。
【００５８】
図４は、回折格子３の断面図を示している。本図は便宜上、図１の図示に対して、上下方向を逆転させて図示している。本図に示した回折格子は、部材の凹凸によって回折格子が形成されたレリーフ型の回折格子である。回折格子３は、凹凸の形状がそれぞれ略矩形の断面形状となっている。また、凹部の幅Ｗ１と凸部の幅Ｗ２とは略等しくしている。
【００５９】
ここで、赤色光ビーム２の波長をλ１、波長λ１に対する回折格子材料の屈折率をｎ１とすると、本実施形態では、断面形状の凹凸形状の段差、すなわち格子深さ（凹部底面に対する凸部の高さ）ｈを、以下の式（１）を満足する値に設定している。
【００６０】
ｈ＝λ１／（ｎ１−１）・・・（１）
段差ｈが式（１）を満足することにより、凹部と凸部との間の光路差が、赤色光ビームの１波長分となる。このことにより、光路差による位相差が２πになり、凹部と凸部との間で、赤色光の位相は実質的に同じになるので、スカラー計算による設計上は、赤色光は回折格子３によって回折されないことになる。また、赤外光は波長が赤色光より長いので、段差ｈによって生じる光路差は、１波長より小さくなり、位相差も２πより小さくなる。このため、必然的に回折が起こり、すでに説明したように、副スポットの生成が可能になる。回折格子のより具体的な構成については、後に図１１、１２を用いながら説明する。
【００６１】
なお、赤外光ビームによってＣＤ光ディスクを再生する場合にはＮＡが０．４以上であることが望ましいが、対物レンズ６においてサブビームのＮＡが０．４以上になる範囲全てから、回折光が発生するように、回折格子３には十分に広い範囲に回折縞を作製しておく必要がある。また、赤色光ビームに対しては、回折が起こらないように設計することが望ましいが、製造誤差等により少しの回折は起こることが考えられる。赤色光ビームの一部が回折格子３の回折格子縞のない部分を透過して対物レンズ５に入射すると、回折縞を通った光との強度及び位相ムラ（場所による違い）が生じ、光ディスク７１の記録面上への収束性能が劣化する恐れがある。
【００６２】
そこで、赤色光ビームに関しても、回折格子３で回折されずに対物レンズ５に入射した光ビームがＤＶＤ光ディスク再生に必要なＮＡ（０．６）を満たす範囲全てに格子縞を形成することが望ましい。
【００６３】
ただし、ＣＤ光ディスク７２から反射して戻ってきた光がホログラム４に入射して回折した回折光１２又は回折光１３が格子縞に入射するとさらに回折されて光量の損失となるので、これを避けるため、回折光１２又は回折光１３が回折格子３上の格子縞の範囲を制限する必要がある。例えば、図１において回折格子３を陰影で図示した部分に格子縞を作製することにより、ＤＶＤ光ディスク再生時の収束スポット性能を確保し、かつ、ＣＤ光ディスク再生時の光量損失を防ぐことができる。
【００６４】
回折格子３は格子縞を含み、図示はしていないが、より広い範囲にわたって透明な基板を有し、回折光１２や、回折光１３はその透明な（格子縞の形成されていない）部分を透過する構成とする。
【００６５】
また、ＤＶＤ光ディスクはＣＤ光ディスクに比べて高密度の光ディスクであり、ＣＤ光ディスクより収差の少ない収束スポットをもって再生（又は記録）を行う必要があるため、赤色半導体レーザ１ａの発光点を、組み立て公差範囲内で集光光学系の光軸上に（本実施の形態ではコリメートレンズ５の光軸）配置することが望ましい。このことにより、レンズ収差の影響を受け易い短波長レーザ素子からのレーザ光が、レンズ収差の程度の小さいコリメートレンズ５の光軸近傍を通ることになる。このため、ＤＶＤ光ディスク再生時に軸外収差が発生せず、より安定に高密度のＤＶＤ光ディスクの再生（又は記録）を行うことができる。
【００６６】
さらに、光検出部８１の中心と赤色レーザ１ａの発光点との距離ｄ１と、光検出部８１の中心と赤外レーザ１ｂの発光点との距離ｄ２、及び波長との関係を考えると、回折距離はほぼ波長に比例するため、赤色レーザの波長をλ１、赤外レーザの波長をλ２とすると、
ｄ１：ｄ２＝λ１：λ２・・・（２）
の関係を満足するように、すなわち
ｄ１／ｄ２＝λ１／λ２・・・（２´）
の関係を満足するように配置する。このことにより、光検出部８１を両波長に対して共通に使用でき、光検出部の数を低減できるので、光検出器面積の縮小、出力を電流電圧変換する回路素子数の低減によるコスト低減、小型化を実現できる。また、赤色レーザ１ａの発光点と赤外レーザ１ｂの発光点の間の距離をｄ１２とすると、図２と図３からも明らかなように、
ｄ２＝ｄ１＋ｄ１２・・・（３）
である。式（２）と式（３）より、
ｄ１＝λ１・ｄ１２／（λ１−λ２）・・・（４）
ｄ２＝λ２・ｄ１２／（λ１−λ２）・・・（５）
とすることにより、所定の発光点間距離と波長に対して、光検出部８１を両波長に対して共通に使用でき、光検出部の数を低減できるので、光検出器面積の縮小、出力を電流電圧変換する回路素子数の低減によるコスト低減、小型化を実現できる。
【００６７】
なお、前記式（２´）、（４）、及び（５）においては、各式の両辺の値は実質的に一致していればよい。すなわち、両辺の値が完全に一致する場合のみならず、前記各式が満足することによる効果を、実用上問題ない程度に達成できる程度に略一致する場合も含んでいる。
【００６８】
（実施の形態２）
図５と図６は、立ち上げミラーを用いて薄型の光ピックアップを構成した場合の実施の形態である。図５は赤色光ビーム２を発光させてＤＶＤ光ディスクを再生する場合について示している。コリメートレンズ５によって略平行光にされた光を立ち上げミラー１７によって反射し、進行方向を変えることによって、光ディスク７１の平面に対して直角方向の光ピックアップの大きさ（厚み）を小さくしている。波長選択絞り１８は赤色光ビーム２に対しては単なる透明板として振る舞い、なんら作用しない構成にする。
【００６９】
そして、赤外光に対しては図６のように光軸から離れたところの光ビームを波長選択絞り１８によって遮光する。この波長選択絞りは、光軸付近と光軸から離れた外周部に波長特性の異なる誘電体多層膜を形成したり、位相変調量の異なる位相格子を形成するなどの方法で実現できる。
【００７０】
ＤＶＤ光ディスクは記録密度が高いために、ＣＤ光ディスクよりも大きなＮＡによって再生を行う必要があるため、このような波長によってＮＡを変える手段を用いて、ＣＤ光ディスク再生時のＮＡは必要最小限にして、基材厚さやディスク傾きによる収差を低減できるという効果を得ることができるが、本願は波長選択絞りを具備する構成だけに限られるものではない。
【００７１】
図５と図６において、１５はパッケージであり、少なくとも、赤色レーザ１ｂと、赤外レーザ１ａ、及び光検出部８１〜８３を形成した光検出器を内蔵する。このように光源と光検出器を一体集積化して一部品化したものを、以下ユニットと呼ぶ。ホログラム４は、コリメートレンズ５の近くにおいても良いが、ユニット１６にホログラム４も集積化すれば、サーボ信号を生成するために必要な部品を近接して固定できるため、温度変化によるひずみの影響を受けにくく安定したサーボ信号の検出ができる。
【００７２】
（実施の形態３）
次に赤色レーザ１ｂと赤外レーザ１ａ、及び光検出部８１〜８３を形成した光検出器を集積化する実施の形態を図７を用いて説明する。８は光検出器であり、シリコン基板などの上に光検出部８１〜８３を形成する。このように１枚の基板に光検出部を全て集積して形成することにより電気的接続の工数を低減できると共に、光検出器間の相対位置精度を高精度に決めることができる。
【００７３】
また１は半導体レーザ光源であり、赤色レーザ１ｂと赤外レーザ１ａをモノリシックに集積化している。このように１チップの半導体レーザに２種の波長の光源を一体形成することによって、赤色レーザ１ｂと赤外レーザ１ａの発光点間距離をμｍオーダー、もしくはサブμｍオーダーの精度で決めることができ、両波長をそれぞれ用いたときの検出信号をいずれも良好な特性にすることができる。
【００７４】
レーザ１から赤色光ビーム２や赤外光ビーム２５が出射する方向には小型の反射ミラー１４を形成しており、光検出部８１〜８３の成す面に対して垂直な方向に赤色光ビーム２や赤外光ビーム２５の光軸を折り曲げることができる。
【００７５】
このミラー１４は基板のシリコンを異方性エッチングしたり、小型のプリズムミラーを光検出器８に貼り付けたりして実現できる。レーザ１に対して、ミラー１４と反対の側にも、光検出部８９を形成することによりその方向にレーザ１から出射する光量を検知して、発光量を制御するための信号に利用できる。
【００７６】
（実施の形態４）
次に光検出部８１〜８３及びホログラム４のさらに詳細な構成について実施の形態を図８、図９、及び図１０を用いて説明する。
【００７７】
図８は光検出器８をその表面に対して垂直な方向から見た図である。赤色レーザ１ａ発光時、すなわちＤＶＤ光ディスク再生時のホログラム４上の光ビーム有効径（すなわち対物レンズ５の有効径の射影）と、ホログラム４から発生する回折光の光検出器上の様子を示している。１ａＬは赤色半導体レーザ１ａの発光点を示しており、ホログラム４上の光ビーム有効径は発光点１ａＬを中心に広がっている。光検出部８１、８２、８３はそれぞれ独立にＳｉ基板などに形成して、ハイブリッドに組み立てても良いが、そのうち複数、又は図８の様に、全てを共通の基板上に形成することにより、互いの位置関係を容易に精度良く決めることができる。さらに半導体レーザ１も同一基板上に形成することによって、光検出部との相対位置関係が安定になり、サーボ信号を安定に得ることができる。
【００７８】
Ｐ４Ａ、Ｐ４Ｂ、Ｐ４Ｃ、Ｐ４Ｄはホログラム４から回折する＋１次回折光、Ｍ４Ａ、Ｍ４Ｂ、Ｍ４Ｃ、Ｍ４Ｄはホログラム４から回折する−１次回折光である。ホログラム４は、ｘｙ軸によって少なくとも４分割されており、Ｐ４ＡとＭ４Ａは領域４Ａから、Ｐ４ＢとＭ４Ｂは領域４Ｂから、Ｐ４ＣとＭ４Ｃは領域４Ｃから、Ｐ４ＤとＭ４Ｄは領域４Ｄから、回折するように設計する。なお、図８ではホログラム４の一部分を、ホログラム４上の赤外光４Ｒとして表示しており、ホログラム４は４Ｒより広い範囲に形成する。
【００７９】
フォーカスエラー信号はホログラム４から回折する−１次回折光Ｍ４Ａ、Ｍ４Ｂ、Ｍ４Ｃ、Ｍ４Ｄを光検出部８２で受光することによって得ることができる。例えば、Ｍ４ＡとＭ４Ｄは光検出部８２の表面に対してコリメートレンズ５（図１）の反対側に焦点を結び（これを後ピンと呼ぶ）、Ｍ４ＢとＭ４Ｃは光検出部８２の表面に対してコリメートレンズ５（図１）と同じ側に焦点を結ぶ（これを前ピンと呼ぶ）ように波面を設計する。すなわち、光軸方向に焦点位置の異なる波面を設計する。
【００８０】
ＤＶＤ光ディスク７１と対物レンズの光軸方向の間隔がずれた場合、すなわちデフォーカスによって、情報記録面上に収束スポットが合焦状態である前後において、光検出部８２上の回折光の大きさが変化する。この変化は焦点位置の違いに対して逆の動きになる。例えばＭ４ＡとＭ４Ｄは大きく、Ｍ４ＢとＭ４Ｃは小さくなる。従って、図８のように分割領域を結線していくつかの短冊状の領域の出力を加えたＦ１とＦ２の信号を、
ＦＥ＝Ｆ１−Ｆ２・・・（６）
と差動演算することによって得ることができる。
【００８１】
ＤＶＤ光ディスク７１のトラック延伸方向（タンジェンシャル方向）の射影方向はｙ方向、ディスク中心から外周へのびる放射方向（ラジアル方向）はｘ方向に合わせる。ＤＶＤ−ＲＡＭ等の、記録可能な光ディスクには、案内溝があり、図９のように案内溝による回折を強く受ける。図９において２５、２６、２７は光ディスク記録面上の案内溝によるそれぞれ０次、＋１次、−１次の回折光である。また８４は説明のために用いる２分割光検出器である。光検出器８４は光ディスク面２４や対物レンズ６とは直角方向の光軸方向から見たところを描いてある。すなわち、図９の上半分と下半分は立面図と正面図の関係にある。
【００８２】
光ディスク記録面２４の案内溝に収束スポットが照射されると、その反射光は案内溝の延伸方向に対して直角な方向に回折を伴う。対物レンズ面に戻ってきた遠視野像（ＦＦＰ：ファーフィールドパターン２８）は案内溝の±１次回折光と０次回折光の干渉によって、ＦＦＰ２８のようにＡやＢの部分に光強度の強弱の分布が生じる。案内溝と収束スポットの位置関係に依存して、Ａが明るくてＢが暗くなったり、逆にＡが暗くてＢが明るくなったりする。
【００８３】
このような光強度変化を２分割光検出器で検知することによってＰＰ法のＴＥ信号を得られる。図８で示した実施の形態では、ホログラム４（図８ではホログラム上の赤色光４Ｒのみを示した）が図９における２分割光検出器８４の位置にあるので、ホログラム４の領域分割とそれぞれの領域からの回折光が到達する光検出部の分割領域を考慮すると、信号強度を領域名によって表示（以下同じ）して、
ＴＥ＝（ＴＡ＋ＴＢ）−（ＴＣ＋ＴＤ）・・・（７）
という演算によってプッシュプル方によるトラッキングエラー（ＴＥ）信号を得ることができる。
【００８４】
また、ＤＶＤ−ＲＯＭ再生時には位相差法によるＴＥ信号を用いる必要があるが、その場合は、（ＴＡ＋ＴＣ）と（ＴＢ＋ＴＤ）の信号の位相比較によって位相差法ＴＥ信号を得ることができる。なお、ＴＡとＴＢ又はＴＣとＴＤの位相比較によっても位相差法ＴＥ信号を得ることができる。
【００８５】
また、光検出部８２で受光するＦＥ信号検出用回折光は、例えば、Ｍ４ＡとＭ４Ｄは光検出部８２の表面に対してコリメートレンズ５（図１）の反対側に焦点を結び（これを後ピンと呼ぶ）、Ｍ４ＢとＭ４Ｃは光検出部８２の表面に対してコリメートレンズ５（図１）と同じ側に焦点を結ぶ（これを前ピンと呼ぶ）。すなわちホログラム４の領域４Ａから回折する回折光と、ホログラム４の領域４Ｄから回折する回折光の特性が同じである。このように、ホログラム４の、光ディスク７のタンジェンシャル方向に相当するｙ軸に対して対称な領域から回折する回折光の特性を同じにすると、ＦＥ信号検出時に図９を用いて説明したＡとＢの光量変化がｙ軸に対して対称な領域から回折する回折光どうしで相殺する。例えばトラッキングずれによって、Ａにおいて光量が増加すれば、Ｂにおける光量はこの増加分だけ減少し、ＡとＢとの光量変化を合計すればゼロになる。このため、ＴＥ信号が変化してもＦＥ信号に影響を与えることがなく、ＴＥ信号のＦＥ信号への混入、いわゆる溝横断信号の発生を防ぐことができる。
【００８６】
次に情報（ＲＦ）信号は、
ＲＦ＝ＴＡ＋ＴＢ＋ＴＣ＋ＴＤ・・・（８）
によって得ることができる。又は、
ＲＦ＝ＴＡ＋ＴＢ＋ＴＣ＋ＴＤ＋Ｆ１＋Ｆ２・・・（９）
というように±１次回折光を全て利用してＲＦ信号を得ることによって電気的な雑音に対する信号／雑音比（Ｓ／Ｎ）を高めることができる。なお、式（４）、（５）と図８から明らかなように、光検出部８２の中心と光検出部８３の中心は、ｄ１２の２倍の距離にすると、それぞれの光検出部の中心と回折光の中心を一致させることができ、波長変動などの誤差があってももれなく受光することができる。
【００８７】
また、領域８２を５本の短冊状分割領域から構成することによって、回折光Ｍ４Ｄと回折光Ｍ４Ａを適度に離すことができる。また、回折光Ｍ４Ｄと回折光Ｍ４Ａを適度に離すことができる。このため、これらの共役光である回折光Ｐ４Ｄと回折光Ｐ４Ａが適度に離れる。また同様に回折光Ｐ４Ｂと回折光Ｐ４Ｃも適度に離れる。このため、光検出部８１において、確実に４個の回折光を分離して信号検出でき、より良好な位相差法のＴＥ信号を得ることができるという効果がある。
【００８８】
図１０は図８と同じ構成のユニットにおいて、赤外光を発光させてＣＤ光ディスクを記録又は再生する場合の様子である。ＣＤ光ディスク７２と対物レンズの光軸方向の間隔がずれた場合、すなわちデフォーカスによって、光検出部８２上の回折光の大きさが変化する。この変化は焦点位置の違いに対して逆の動きである。従って、図１０のように光検出部８３の分割領域を結線していくつかの短冊状の領域の出力を加えたＦ３とＦ４の信号を、
ＦＥ＝Ｆ３−Ｆ４・・・（１０）
と差動演算することによってＦＥ信号を得ることができる。このとき、ホログラム４はｘｙ軸によって４分割されているので、Ｆ３とＦ４の信号を検出するための４個の回折光の大きさは互いに等しくないが、ＦＥ信号検出に支障はない。また、例えばＦ１とＦ３、Ｆ２とＦ４を光検出器の中で結線することによって、光検出部から得られる電流信号を電圧信号に変換するＩ−Ｖアンプの数や、ユニットから外部への信号を取り出す電気端子の数を低減し、ユニットの小型化を図ることができるという効果を得ることができる。
【００８９】
ＤＶＤとＣＤは基材厚が異なる。このため、ＦＥ信号検出を同じ形状の光検出部で行うと球面収差の影響でＦＥ信号にオフセットが生じる場合がある。そこで、図１０のように光検出部８３のｘ軸に沿った対称線（中心線）を光検出部８２のｘ軸に沿った対称線に対してずらすなどの変形によってこのＦＥオフセットを低減することができる。
【００９０】
図１０では、光検出部８２の対称線に対して、光検出部８３の真ん中の短冊領域の長い方の２本の分割線が等距離にない（ａ≠ｂ）様子を示している。また、回折光の大きさも波長と球面収差の影響で異なるので、短冊の幅も光検出部８２と光検出部８３で変えることにより感度が高くダイナミックレンジの広いＦＥ信号を得ることができるという効果がある。
【００９１】
ＣＤ再生時のＴＥ信号はＤＶＤ再生時と同様に位相差法でも検出可能であるが、ＣＤ−Ｒでは、規格上３ビーム法を保証しており、図３のように回折格子３を備えている。図示はしていないが、赤外光は回折格子３によって一部の光が回折され、副ビームを形成する。この副ビームは主ビームと同様にＣＤ光ディスク７２上に収束されて、反射され、光検出器８上の分割領域ＴＦ、ＴＧ、ＴＨ、ＴＩに入射する。３ビーム法によるＴＥ信号は、
ＴＥ＝（ＴＦ＋ＴＨ）−（ＴＧ＋ＴＩ）・・・（１１）
という演算によって得ることができる。
【００９２】
なお、ＴＦとＴＨを光検出器８においてアルミ配線などによって内部結線することにより外部への出力端子数を減じ、ユニットを小型化できるという効果を得ることもできる。ＴＧとＴＩも同様である。
【００９３】
また、
ＴＥ＝ＴＦ−ＴＧ・・・（１２）
又は、
ＴＥ＝ＴＨ−ＴＩ・・・（１３）
によっても３ビーム法によるＴＥ信号検出を可能であり、外部への出力端子数を減じ、ユニットを小型化できる。
【００９４】
次に情報（ＲＦ）信号は、
ＲＦ＝ＴＡ＋ＴＢ＋ＴＣ＋ＴＤ・・・（１４）
によって得ることができる。又は、
ＲＦ＝ＴＡ＋ＴＢ＋ＴＣ＋ＴＤ＋Ｆ３＋Ｆ４・・・（１５）
というように±１次回折光を全て利用してＲＦ信号を得ることによって電気的な雑音に対する信号／雑音比（Ｓ／Ｎ）を高めることができる。なお、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４についてはこれまで全て独立として説明してきたが、例えばＦ１とＦ３、Ｆ２とＦ４を内部結線することにより外部への出力端子数を減じ、ユニットを小型化できる。
【００９５】
（実施の形態５）
実施形態１において、回折格子３の概略について説明したが、図１１を用いて回折格子３について、より具体的に説明する。図１１は、回折格子３を含む回折格子体の断面図を示している。基材１４２には、３ビーム発生用の回折格子３が形成されている。さらに、基材１４２には、ホログラムが形成された基材１４１が接合されている。
【００９６】
前記のように、格子深さｈ（図４参照）が、前記式（１）を満足すれば、理論上は、赤色光の回折は起こらない。ここで、回折格子３を形成している基材１４２の屈折率ｎ１が仮に１．５程度であるとすると、前記式（１）に、ｎ１＝１．５、及び赤色光の波長λ１＝６５０ｎｍを代入すると、ｈ＝６５０ｎｍ／（１．５−１）＝６５０ｎｍ×２となる。
【００９７】
すなわち、格子深さｈは、波長λ１の２倍になる。スカラー計算の仮定である格子深さｈが浅い回折格子であれば、赤色光の透過効率は１００％となる。しかしながら、格子深さｈが、ｈ＝１．３μｍ（６５０ｎｍ×２）程度にまで大きくなると、スカラー計算の仮定である薄い回折格子ではなくなる。この場合、厳密にベクトル計算を行なうと、透過効率は約８０％となり、約２０％の光量ロスが発生してしまう。
【００９８】
光学材料として広く用いられている硝子やプラスチックは、安価で加工性が良く、しかも材料の入手も簡単であるという大きな利点を有しているが、屈折率は高々１．７程度である。このため、前記のように、格子深さｈを大きくする必要があり、光量ロスが大きくなってしまう。
【００９９】
本実施形態では、回折格子３を形成する基材１４２の材料に、硝子やプラスチックではなく、高屈折率材料を用いている。高屈折率材料としては、例えばＴａ₂Ｏ₅（タンタルオキサイド）膜がある。Ｔａ₂Ｏ₅膜の赤色光に対する屈折率は、膜の形成条件により異なるが、１．９以上で２．１程度までの範囲内である。前記式（１）に、ｎ１＝２、及び赤色光の波長λ１＝６５０ｎｍを代入すると、ｈ＝６５０ｎｍ／（２−１）＝６５０ｎｍとなる。すなわち、屈折率ｎ１＝１．５の場合と比べ格子深さｈは、半分の値となる。
【０１００】
このように、格子深さｈが０．６５μｍ（６５０ｎｍ）程度の場合、ベクトル解析によって、６μｍ周期の格子に対する赤色光の透過率を計算すると、約９５％以上となり、光量ロスは約５％程度となる。このため、本実施形態では、屈折率が１．５程度の材料を用い光量ロスが約２０％発生する構成と比べ、光量ロスを１／４程度に低減できる。さらに、格子深さｈが０．６５μｍ程度と小さいと、回折格子の断面形状を理想的な矩形形状にし易く、図１５Ｂを用いて説明したような、側壁の傾斜による位相差の発生を低減できる。
【０１０１】
前記の例では、屈折率がｎ１＝２の場合を用いて説明したが、屈折率が１．９以上であれば、同様の効果が得られる。すなわち、屈折率が１．９以上の高屈折材料を用い、前記式（１）に基づいて算出した格子深さｈの回折格子であれば、赤外光は回折し、赤色光は回折せず、しかも赤色光の透過率が高い３ビーム発生用の回折格子を得ることができる。
【０１０２】
なお、高屈折材料としてＴａ₂Ｏ₅の例で説明したが、ＴｉＯ₂（屈折率は約２．３）、ＺｒＯ₂（屈折率は約１．９５）、Ｎｂ₂Ｏ₃（屈折率は約２．３）、ＺｎＳ（屈折率は約２．３）、ＬｉＮｂＯ₃（屈折率は約２．０）、及びＬｉＴａＯ₃（屈折率は約１．９〜２．０）等の材料を用いてもよい。
【０１０３】
図１１の回折格子体の図示は、回折格子３を形成した基材１４２と、ホログラム４が形成された基材１４１とを別個の部材とし、これらを接合した構成の例を示している。この構成であれば、基材１４２を高屈折率材料の薄膜とし、母材である基材１４２に、安価な硝子や樹脂を用いることができる。このため、均質で体積の大きなものを形成するのが容易でなく、かつ高価な高屈折率材料の使用量を最小限に抑えることができる。また、この場合回折格子体は、低屈折率材料を用いた基材１４１の割合が大きくなるので、回折格子体の高さを低くできるという別の効果が得られる。
【０１０４】
なお、高屈折率材料の薄膜を蒸着によって形成する場合は、蒸着対象物である基材１４１も高熱になるので、基材１４１の材料には、樹脂に比べて耐熱性の高い硝子を用いるのが好ましい。
【０１０５】
また、基材１４１と基材１４２とを別個に形成した図１１のような構成ではなく、母材である基材１４１自体を高屈折率材料とし、基材１４１自体に回折格子３を形成し、別個の接合体を用いない構成としてもよい。このように単体の基材のみで回折格子体を形成した構成であれば、コスト面では不利になるが、部材同士の接合が省けるので製造が容易になる。この構成においても、赤外光は回折し、赤色光は回折せず、しかも赤色光の透過率が高い３ビーム発生用回折格子３を得ることができる。
【０１０６】
また、この３ビーム発生用回折格子と、異なる波長（赤外光と赤色光）のレーザ光源と、光検出器を具備する半導体レーザ装置（ユニット）を構成することにより、ＣＤ−Ｒを安定に再生でき、ＤＶＤ再生時の光利用効率を高めた半導体レーザ装置を実現できる。さらに、このユニットと対物レンズを用いた光ピックアップ装置や光情報装置についても同様に、ＣＤ−Ｒを安定に再生でき、かつ、ＤＶＤ再生時の光利用効率が高くなる。すなわち、Ｓ／Ｎ比が高くて安定に再生でき、かつ消費電力が低いという装置を実現できる。
【０１０７】
なお、ホログラム４では、光源（１ａ、１ｂ）から光ディスク７へと至る往路においても回折が起こる。この往路の回折光が光ディスク７で反射して光検出器（８１、８２、８３）へ入射すると、不要な迷光となるので、サーボエラー信号のオフセットや情報再生信号の雑音の原因となるおそれがある。
【０１０８】
そこで、このような迷光を遮蔽するために、ホログラム４と同一面内に、アパーチャ（開口制限）１７を設けることが望ましい。アパーチャ１７は、基材１４１に対して、回折格子を形成したり、金属膜を蒸着したりすることによって設けることができる。金属膜によってアパーチャ１７を形成する場合には材料としてＮｉやＣｒが考えられるが、金属膜による反射光が直流的な迷光の要因となる恐れもあるので可視光の吸収率が高いＣｒが、この点で望ましい。
【０１０９】
すなわち、アパーチャ１７をＣｒ膜によって形成することにより反射による迷光を低減できる効果をさらに得ることができる。
【０１１０】
さらに、より一般的に凹凸形状の回折格子を有する回折格子体を作製する場合についても、硝子など屈折率が１．８より小さな母材上に、屈折率が１．９以上の材料を形成して、この高屈折材料に凹凸を形成することによって、安価に光の利用効率を高めるという効果を得ることができる。
【０１１１】
（実施の形態６）
図１２を用いて、回折格子３の別の実施形態について説明する。図１２は、回折格子３を含む回折格子体の断面図を示している。基材１４２は高屈折率材料を用いており、３ビーム発生用の回折格子３が形成されている。さらに、基材１４２には、ホログラムが形成された基材１４１が接合されている。本実施形態は、基材１４２の両面には反射防止膜１４２及び１４３が形成されている構成が、前記実施形態４と異なっている。
【０１１２】
本願発明では３ビーム格子における赤色光の透過率向上を目的としているので、反射防止コートによる透過率の向上も重要になる。高屈折率材料の基材１４２と空気との界面に反射防止膜を形成しない構成においては、基材１４２の屈折率ｎ１がｎ１＝２の場合、約１１％の反射損失が生じるので、反射防止膜１４４を設ける効果が大きいといえる。
【０１１３】
反射防止膜１４４は、ＳｉＯ₂薄膜などによって実現することができる。また、高屈折率の基材１４２と基材１４１との界面の反射防止膜（マッチングコート）１４３はＡｌ₂Ｏ₃やＳｉＮの薄膜によって実現できる。
【０１１４】
本実施形態の作製手順としては、硝子などの基材１４１上にＡｌ₂Ｏ₃やＳｉＮの反射防止膜１４３を形成し、さらに前記実施形態４において挙げたような材料によって高屈折率基材１４２を形成する。そしてエッチングなどの手法によって回折格子３を形成し、さらにＳｉＯ₂等の反射防止膜１４４を形成する。
【０１１５】
回折格子の深さｈ（図４）を確保するためには、高屈折率の基材１４２の厚みをｈ以上にする必要があるが、高屈折率基材１４２の厚みをちょうどｈと等しくすると、リフトオフの手法によって回折格子を形成することができる。
【０１１６】
なお、図１２では描いていないが、より光利用効率を高くするために、ホログラム４の上面にもＭｇＦ₂などによって反射防止膜を形成することが望ましい。
【０１１７】
本実施形態についても、前記実施形態５と同様に、ここで説明した回折格子体を用いた半導体レーザ装置（ユニット）、光ピックアップ装置、及び光情報装置に用いることができ、実施形態６の場合と同様の効果が得られる。
【０１１８】
（実施の形態７）
図１３は、本発明の一実施形態に係る光情報装置の概略構成図である。本図に示した光ピックアップ２０は、前記各実施形態に係る光ピックアップのいずれかを用いており、前記実施形態５又は実施形態６で説明した回折格子体を用いている。
【０１１９】
光ディスク７は、光ディスク駆動機構３２によって回転する。光ピックアップ２０は、光ディスク７のうち、所望の情報の存在するトラックのところまで、光ピックアップ駆動装置３１によって粗動（シーク動作）される。
【０１２０】
また、光ピックアップ２０は、光ディスク７との位置関係に対応して、フォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号を電気回路３３へ送る。電気回路３３はこの信号に対応して、光ピックアップ２０へ、対物レンズを微動させるための信号を送る。この信号によって、光ピックアップ２０は、光ディスク７に対してフォーカスサーボと、トラッキングサーボを行い、光ディスク７に対して、情報の読みだし、又は書き込みや消去を行う。
【０１２１】
本実施形態の光情報装置は、光ピックアップとして、本発明に係る小型、低コストでＳ／Ｎ比もよい情報信号を得ることのできる光ピックアップを用いるので、情報の再生を正確かつ、安定に実行することができ、かつ小型、低コストである。
【０１２２】
また、本発明の光ピックアップは、本発明に係る回折格子体を用いているので、光の利用効率が高くなり、アクセス時間も短く、消費電力も少ないという効果が得られる。
【０１２３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、回折格子を形成する基材を、高屈折率材料とすることにより、回折格子の格子深さを浅くすることができ、回折しない波長の光の光量損失を防止できる。屈折率の異なる基材を接合して回折格子体を形成した構成では、比較的高価な高屈折率材料の使用量を最小限に抑えることができる。また、回折格子体を単体の基材で形成した構成では、コスト面では不利になるが、製造が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る光ピックアップの概略断面図
【図２】図１の光ピックアップの動作を示す概略断面図
【図３】図１の光ピックアップの別の動作を示す概略断面図
【図４】図１の光ピックアップに用いられる回折格子の断面図
【図５】本発明の一実施形態に係る光ピックアップの動作を示す概略断面図
【図６】本発明の別の実施形態に係る光ピックアップの動作を示す概略断面図
【図７】本発明の一実施形態に係る光検出器の概略斜視図
【図８】本発明の一実施形態に係る光検出器ノ構成及び動作を示す概略平面図
【図９】本発明の一実施形態に係る光検出器の動作を説明するための図
【図１０】本発明の一実施形態に係る光検出器の動作を示す概略平面図
【図１１】本発明の一実施形態に係る回折格子体の断面図
【図１２】本発明の別の実施形態に係る回折格子体の断面図
【図１３】本発明の別の実施形態に係る光情報装置の概略構成図
【図１４】従来の光ピックアップの一例の概略断面図
【図１５】（ａ）従来の回折格子体の一例の断面図
（ｂ）図１５（ａ）の回折格子体の要部拡大図
【符号の説明】
１ａ，１ｂ半導体レーザー
２赤色光ビーム
３回折格子
４ホログラム
６対物レンズ
７光ディスク
８光検出器
１０，１２＋１次回折光
１１，１３ −１次回折光
１６ユニット
２０光ピックアップ
３０光情報装置
１４１，１４２基材
１４２，１４３反射防止膜[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical pickup and an information recording / reproducing apparatus for recording / reproducing or erasing information on / from an optical disc, and an information processing system to which these are applied, and more particularly to a diffraction grating used for these.
[0002]
[Prior art]
Optical memory technology using optical disks with pit-like patterns as high-density and large-capacity storage media has been put into practical use while expanding applications with digital audio disks, video disks, document file disks, and data files. .
[0003]
In recent years, high-density optical disks using a visible red laser having a wavelength of 630 nm to 670 nm as a light source such as a DVD-ROM have been spreading recently. In addition, high-density recordable optical disks (DVD-RAM) have been commercialized, and large-capacity digital data can be easily recorded on optical disks. In addition, CD-Rs having high compatibility with already widely used CDs have been widely used.
[0004]
In view of the above background, in a DVD information reproducing apparatus, it is important to reproduce DVD-RAM and CD-R in addition to DVD-ROM and CD. In the information recording / reproducing apparatus for DVD, in addition to the recording / reproducing function for DVD-RAM, reproduction of DVD-ROM, CD and CD-R is important. Here, the CD-R records and reproduces information by utilizing the change in the reflectance of the dye, but is optimized for a wavelength centered at 795 nm. Signal playback may not be possible.
[0005]
Therefore, in order to reproduce the CD-R, it is desirable to use an infrared light source having a wavelength of around 795 nm. An optical pickup including a red semiconductor laser for DVD and an infrared semiconductor laser for CD and CD-R is provided. Has been developed. Then, in order to simplify the optical system, and realize a reduction in size and cost, it has been proposed to integrate the semiconductor lasers of the two types of wavelengths in one package.
[0006]
The optical pickup disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-76689 will be described with reference to FIGS. The optical pickup shown in FIG. 14 records and reproduces a plurality of optical discs having different transparent substrate thicknesses as the optical disc 7 (recording information on the information recording surface of the optical disc 7 or reproducing information on the information recording surface). Is called recording / reproduction).
[0007]
In the conventional optical pickup device, as shown in FIG. 14, a first semiconductor laser (red laser) 100a that oscillates in the 650 nm band and a second semiconductor laser (infrared laser) 100b that oscillates in the 780 nm band are arranged close to each other as light sources. Yes. The red laser 100a is a light source used when reproducing a DVD, and the infrared laser 100b is a light source used when reproducing a second optical disk. These semiconductor lasers are used exclusively according to the optical disk to be recorded / reproduced.
[0008]
In addition, a three-beam diffraction grating 42 for generating three beams for tracking control, a two-part second hologram 41 for diffracting only infrared laser light, and a four-part first for diffracting only infrared laser light The hologram element 40 is arranged on the optical axes of the red laser 100a and the infrared laser 100b. The emitted light from the red laser 100a is collected on the optical disc 7, and the reflected light is diffracted by the hologram 41 and guided to the photodetector 800.
[0009]
On the other hand, the light emitted from the infrared laser is separated into three beams by the diffraction grating 42, and then condensed on the disk 7, and the reflected light is diffracted by the hologram 41 and applied to the photodetector 800. Led.
[0010]
FIG. 15A is an enlarged sectional view of the vicinity of the diffraction grating 42 for three beams. The diffraction grating 42 has a groove depth h1 of 1.4 μm, so that for light with a wavelength of 780 nm, the main beam (0th order transmittance) is 72% and the sub beam (± 1st order diffraction efficiency) is 12%. A three-beam light quantity ratio can be obtained. At this time, it is described that the diffraction efficiency is almost zero with respect to light of 650 nm and is hardly affected.
[0011]
A configuration similar to the above is also disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-163791. Furthermore, the optical pickup disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-289468 is also for recording / reproducing a plurality of different optical disks such as CD and DVD. The optical pickup apparatus of the conventional example has a first semiconductor laser (wavelength λ = 610 nm to 670 nm) as a first light source and a second semiconductor laser (wavelength λ = 740 nm to 830 nm) as a second light source as light sources. Yes. The first semiconductor laser is a light source used when recording / reproducing a DVD, and the second semiconductor laser is a light source used when recording / reproducing the second optical disk. These semiconductor lasers are used exclusively according to the optical disk to be recorded / reproduced.
[0012]
In addition, in order to synthesize the light beam emitted from the first semiconductor laser and the light beam emitted from the second semiconductor laser and to combine the light beam emitted from the first semiconductor laser and to focus on the optical disk via one light collecting optical system, The optical paths are the same (may be substantially the same). A photodetector and two semiconductor laser chips having different wavelengths are accommodated in one unit. The configuration of the three-beam grating is not disclosed.
[0013]
Similarly, for the purpose of realizing a small optical pickup capable of recording / reproducing DVD, CD, CD-R, a configuration in which a photodetector and two semiconductor laser chips having different wavelengths are accommodated in one unit. JP-A-10-319318, JP-A-10-21577, JP-A-10-64107, JP-A-10-321196, JP-A-10-289468, JP-A-10-134388, It is disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 10-149559, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 10-241189, and the like.
[0014]
Within the DVD category, there are DVD-RAMs in addition to DVD-ROMs. Therefore, it is desirable that a DVD recording or reproducing apparatus reproduces DVD-ROM, DVD-RAM, and CD-ROM and CD-R (CD-RECORDABLE), which are already widely used optical disks. Each of these optical discs has a standard, and a tracking error (TE) signal detection method capable of stably reproducing a signal is defined.
[0015]
The TE signal of the DVD-ROM is obtained by the phase difference method. The phase difference method is also called a differential phase detection (DPD) method. A TE signal can be obtained with one beam by utilizing the change in intensity of the far field pattern (FFP) that is reflected and diffracted from the optical disk. The change of diffracted light due to the two-dimensional arrangement of pits is used. A TE signal is obtained by detecting a change in the light amount distribution due to the diffraction of the pit row by a quadrant photodetector and comparing the phase. This method is suitable for a read-only disc having a pit row.
[0016]
The TE signal of DVD-RAM is obtained by the push-pull (PP) method. The PP method is mainly used for write-once and rewritable optical disks. When the convergence spot is irradiated onto the guide groove on the optical disk recording surface, the reflected light is accompanied by diffracted light in a direction perpendicular to the extending direction of the guide groove. The FFP that has returned to the objective lens surface has a light intensity distribution due to the interference between the ± 1st order diffracted light and the 0th order diffracted light in the guide groove. Depending on the positional relationship between the guide groove and the convergence spot, one part is bright and the other part is dark or vice versa. By detecting such a change in light intensity with a two-divided photodetector, a PP method TE signal can be obtained.
[0017]
According to the standard, a TE signal can be obtained by CD-ROM (including audio CD) and CD-R by the PP method, but the TE signal intensity is smaller than that of DVD-RAM. In addition, the PP method has a problem that a TE signal offset occurs due to a lens shift. In contrast, in the DVD-RAM, a TE signal offset correction section is provided on a part of the information recording surface. In CD-ROM and CD-R, such measures are not taken for optical disks. Therefore, the 3-beam method is often used as the TE signal detection method.
[0018]
In the three-beam method, a diffraction grating is inserted in the forward path from the light source to the optical disc, and zero-order diffracted light (main beam) and ± 1st-order diffracted light (sub beam) of the diffraction grating are formed on the optical disc. When the main beam deviates from the track center, one of the sub beams approaches the track center and the other moves away from the track center, so that the amount of reflected return light can be different. The TE signal is obtained by detecting this difference.
[0019]
As described above, in order to record or reproduce DVD-ROM, DVD-RAM, CD-ROM, and CD-R, three types of TE signal detection methods such as a phase difference method, a PP method, and a three-beam method may be performed. desirable.
[0020]
In the above conventional example (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-76689), in order to realize the three-beam method at the time of CD reproduction, a diffraction grating for generating three beams is inserted in the optical path, and light quantity loss occurs at the time of DVD reproduction. In order to prevent this, the three-beam diffraction grating 30 has a groove depth of 1.4 μm.
[0021]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this configuration, in order to make the diffraction efficiency substantially zero with respect to light of 650 nm as described above, it is assumed that the cross-sectional shape of the diffraction grating is an ideal rectangle. If the groove depth is as large as 1.4 μm, it is difficult to actually form an ideal rectangular cross section, and the side wall is inclined as shown in FIG. 15B. In the example of FIG. 15B, the phase difference due to the optical path difference h1 is 2π between the concave portion and the convex portion, the phases of the red light 70 and the red light 71 are substantially the same, and diffraction does not occur. However, if the side wall is inclined, for example, the red light 72 is incident even at the height h2. In this case, the phase difference between the red light 71 and the red light 72 is, for example, π, and diffraction occurs. It will occur.
[0022]
Even if the lattice cross-sectional shape can be made into an ideal rectangle, the scattering factor at the side wall becomes large, and only a transmission efficiency lower than the transmission efficiency obtained from the scalar calculation can be obtained. When the groove depth is deep as described above, it is necessary to perform more strict vector calculation rather than approximate scalar calculation based on the assumption that the lattice is sufficiently thin. For example, assuming that an ideal rectangular grating cross-sectional shape can be produced when the grating period is 6 μm, the refractive index of the substrate is 1.5, the wavelength is 650 nm, and the grating depth is 1.3 μm, the transmittance is 100% in the scalar calculation. However, only about 80% can be obtained by vector calculation.
[0023]
Therefore, in the conventional configuration, the light amount loss of red light occurs during DVD reproduction, the signal / noise (S / N) ratio of the reproduction signal becomes low, and the required light emission amount of red light increases, resulting in an increase in power consumption. There was a problem.
[0024]
The present invention solves the above-described conventional problems, and in a diffraction grating body for generating three beams, a diffraction grating body capable of reducing a light amount loss of light having a wavelength that is not diffracted, and an optical pickup using the same. An object of the present invention is to provide a semiconductor laser device and an optical information device.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first diffraction grating body of the present invention is formed on a base material having a refractive index of n0 and substantially transparent to a wavelength λ1, and a base material having a refractive index of n0. a substrate substantially transparent to λ1 and having a refractive index of n1, and a relief type diffraction grating formed on the substrate having a refractive index of n1.
The refractive indexes n1 and n0 satisfy a relationship of n1> n0.
[0026]
According to the diffraction grating body as described above, the base material having the refractive index n1 can be a high refractive index material, and the light having the wavelength λ1 is not diffracted by setting the grating depth of the diffraction grating, and the wavelength λ2 is not diffracted. In the case where the light is diffracted, the grating depth of the diffraction grating can be reduced, and the light quantity loss of the light of wavelength λ1 can be prevented. In addition, since the diffraction grating body is formed by bonding base materials having different refractive indexes, the amount of the relatively expensive high refractive index material used can be minimized. Furthermore, since most of the diffraction grating can be made of a low refractive index material, the height of the diffraction grating can be reduced.
[0027]
In the diffraction grating body, the diffraction grating is formed by a concave portion and a convex portion having a rectangular cross-sectional shape, and the step h between the concave portion and the convex portion is:
h = λ1 / (n1-1)
It is preferable that the optical path difference between the concave portion and the convex portion is set to be one wavelength of the wavelength λ1.
[0028]
According to the diffraction grating body as described above, the optical path difference between the concave portion and the convex portion is one wavelength of the wavelength λ1, so that the light of the wavelength λ1 is not diffracted and the light of the wavelength λ2 is diffracted. It can be.
[0029]
The refractive index n1 is preferably 1.9 or more. According to the diffraction grating body as described above, since the refractive index is large, the grating depth of the diffraction grating can be reduced. For this reason, when the light of wavelength λ1 is set not to be diffracted, the light amount loss of the light of wavelength λ1 can be reduced. In addition, it becomes easy to make the concavo-convex shape of the diffraction grating an ideal rectangular cross-sectional shape, so that light of wavelength λ1 can be prevented from being diffracted more reliably.
[0030]
The material of the base material having the refractive index n1 is Ta.₂O_FiveTiO₂, ZrO₂, Nb₂O_ThreeZnS, LiNbO_Three, And LiTaO_ThreeIt is preferable that it is at least one material selected from. If such a material is used, the refractive index n1 can be set to a high refractive index of 1.9 or more.
[0031]
The diffraction grating is preferably formed by a concave portion and a convex portion having a rectangular cross section, and the thickness of the base material having the refractive index n1 is the same as the step h between the concave portion and the convex portion. According to the diffraction grating body as described above, the diffraction grating can be formed by a lift-off technique.
[0032]
2. The diffraction grating body according to claim 1, wherein an antireflection film is formed on an interface with air and an interface with a base material with the refractive index n <b> 0 among the base material with the refractive index n <b> 1. According to the diffraction grating as described above, the transmittance is more reliably improved.
[0033]
Next, a second diffraction grating body of the present invention is a diffraction grating body in which a relief type diffraction grating is formed on a base material, and the diffraction grating body is formed of a single base material, The refractive index n1 of the single base material is 1.9 or more.
[0034]
According to the diffraction grating body as described above, when the grating depth of the diffraction grating is set, the light of wavelength λ1 is not diffracted and the light of wavelength λ2 is diffracted. It can be made shallower, and the light loss of light of wavelength λ1 can be reduced. In addition, since the diffraction grating body is formed of a single base material, it is not necessary to join the base materials, and manufacturing is facilitated. In addition, it becomes easy to make the concavo-convex shape of the diffraction grating an ideal rectangular cross-sectional shape, so that light of wavelength λ1 can be prevented from being diffracted more reliably.
[0035]
In the second diffraction grating body, the diffraction grating is formed by a concave portion and a convex portion having a rectangular cross-sectional shape, and a step h between the concave portion and the convex portion has a relationship of h = λ1 / (n1-1). Satisfied,
The optical path difference between the concave portion and the convex portion is preferably set to be one wavelength of the wavelength λ1. According to the diffraction grating body as described above, the optical path difference between the concave portion and the convex portion is one wavelength of the wavelength λ1, so that the light of the wavelength λ1 is not diffracted and the light of the wavelength λ2 is diffracted. It can be.
[0036]
The single base material is Ta₂O_FiveTiO₂, ZrO₂, Nb₂O_ThreeZnS, LiNbO_Three, And LiTaO_ThreeIt is preferable that it is at least one material selected from. If such a material is used, the refractive index n1 can be set to a high refractive index of 1.9 or more.
[0037]
  Next, the present inventionFirstA semiconductor laser device is a semiconductor laser device provided with each of the diffraction grating bodies, and a semiconductor laser that emits light beams with wavelengths λ1 and λ2, and light that receives and photoelectrically converts the light beam emitted by the semiconductor laser. The diffraction grating body receives the light beam having the wavelength λ2 and transmits the main beam, and forms a sub beam which is ± first-order diffracted light, and the diffraction grating body, the semiconductor laser, And the said photodetector is integrated in the package, It is characterized by the above-mentioned.
  The second semiconductor laser device of the present invention includes a first light source that emits a first light beam having a wavelength λ1, a second light source that emits a second light beam having a wavelength λ2, and the first light. A beam that is transmitted without being diffracted, the second light beam is transmitted through the main beam and forms a secondary beam that is ± first-order diffracted light, a hologram that diffracts the light beam reflected by the optical disc, A light detection unit that receives diffracted light diffracted by the hologram and outputs an electrical signal according to the amount of light is integrated, and the light detection unit includes a light detection unit PD0 that receives + 1st order diffracted light from the hologram. Λ1 when the distances from the center of the light detection unit PD0 to the light emitting points of the first and second light sources are d1 and d2, respectively. / It is characterized by substantially satisfying the relationship of λ2 = d1 / d2.
[0038]
  As aboveFirstAccording to the semiconductor laser device, since the diffraction grating according to the present invention is used, an optical disc (for example, CD-R) corresponding to the wavelength λ2 can be stably reproduced, and an optical disc (for example, DVD-ROM) corresponding to the wavelength λ1. ) It is possible to increase the light use efficiency during reproduction. In addition, since the diffraction grating, semiconductor laser, and photodetector are integrated in the package, the parts required to generate the servo signal can be fixed close to each other, making it less susceptible to distortion caused by temperature changes. Servo signal detection is possible.
  According to the second semiconductor laser device as described above, the parts necessary for generating the servo signal can be fixed close to each other, so that the servo signal can be detected stably without being affected by the distortion due to the temperature change. In addition, the photodetection unit can be used in common for both wavelengths, and the number of photodetection units can be reduced, reducing the area of the photodetector and reducing the number of circuit elements that convert the output to current-voltage. Can be realized.
[0039]
  In addition, the present inventionFirstAn optical pickup is an optical pickup provided with each diffraction grating body, and includes a first semiconductor laser light source that emits a light beam having a wavelength λ1, a second semiconductor laser light source that emits a light beam having a wavelength λ1, A condensing optical system that receives the light beams having the wavelengths λ1 and λ2 and converges the light beam on the optical disc, a diffracting unit that diffracts the light beam reflected by the optical disc, and a diffracted beam diffracted by the diffracting unit. And a photodetector having a light detector that outputs an electrical signal in accordance with the amount of light. The diffraction grating body receives the light beam having the wavelength λ2 and transmits the main beam, and ± 1 next time A sub-beam which is a folded light is formed.
  The second optical pickup of the present invention includes a first light source that emits a first light beam having a wavelength λ1, a second light source that emits a second light beam having a wavelength λ2, and the first light beam. Is transmitted without being diffracted, the second light beam is transmitted through the main beam, and a diffraction grating that forms a secondary beam that is ± first order diffracted light, and the first and second light beams are transmitted onto the optical disk. A condensing optical system that converges on a minute spot, a hologram that diffracts the light beam reflected by the optical disc, and a light detection unit that receives the diffracted light diffracted by the hologram and outputs an electrical signal according to the amount of light. The light detection unit includes a light detection unit PD0 that receives + 1st order diffracted light from the hologram, and the distance from the center of the light detection unit PD0 to each light emitting point of the first and second light sources, respectively. When d1 and d2 λ1 / It is characterized by substantially satisfying the relationship of λ2 = d1 / d2.
[0040]
  As aboveFirstAccording to the optical pickup, since the diffraction grating according to the present invention is used, an optical disk (for example, CD-R) corresponding to the wavelength λ2 can be stably reproduced, and an optical disk (for example, DVD-ROM) corresponding to the wavelength λ1. Light use efficiency during reproduction can be increased. For this reason, the effects of high S / N ratio, stable reproduction, and low power consumption are obtained.
  According to the second optical pickup as described above, since the photodetection unit can be used in common for both wavelengths and the number of photodetection units can be reduced, the area of the photodetection unit is reduced, and the output is converted into a current voltage. Cost reduction and size reduction can be realized by reducing the number of circuit elements.
[0041]
  SaidFirstIn the optical pickup, the light detection unit includes a light detection unit PD0 that receives + 1st-order diffracted light from the diffraction unit, and each of the center of the light detection unit PD0 and each of the first and second semiconductor light sources. When the distance between the light emitting points is d1 and d2, respectively,
  λ1 / λ2 = d1 / d2
It is preferable that the above relationship is substantially satisfied.
[0042]
According to the optical pickup as described above, the photodetection unit can be used in common for both wavelengths, and the number of photodetection units can be reduced, so that the area of the photodetection unit is reduced, and the number of circuit elements for converting the output into current-voltage Reduction in cost and downsizing can be realized.
[0043]
  Also,In the first optical pickup,It is preferable that the diffraction grating body, the semiconductor laser, and the photodetector are integrated in a package. According to the optical pickup as described above, components necessary for generating a servo signal can be fixed in close proximity, so that the servo signal can be stably detected without being affected by distortion due to a temperature change.
[0044]
Next, an optical information apparatus according to the present invention is an optical information apparatus including the optical pickup, and includes a focus control means, a tracking control means, and an information signal detection means for the optical disc, and further, the optical pickup moving means. And a rotating means for rotating the optical disc. According to the optical information apparatus as described above, since the optical pickup according to the present invention is used, it is possible to obtain an effect that the S / N ratio is high, the reproduction can be stably performed, and the power consumption is low.
[0045]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0046]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical pickup according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numerals 1b and 1a denote laser light sources having different wavelengths. Reference numerals 81, 82, and 83 denote photodetectors that receive a light beam and photoelectrically convert it into an electric signal such as a current. 3 is a diffraction grating.
[0047]
Reference numeral 4 denotes a diffractive means, and an optical element having a periodic structure in phase and transmittance is used. In the diffracting means 4, the period and direction, that is, the lattice vector may vary depending on the location. The diffracting means 4 is typically a hologram, for example, a phase type hologram. In the following description, the diffracting means 4 will be described as a hologram. A collimating lens 5 and an objective lens 6 constitute a condensing optical system. Reference numeral 7 denotes an optical disk.
[0048]
In the optical pickup shown in the figure, the portion having the semiconductor laser light source and the light detection portion corresponds to the semiconductor laser device. The same applies to the following embodiments.
[0049]
As the optical disc 7, the base material thickness (thickness from the surface on which the light beam emitted from the objective lens enters the optical disc to the information recording surface) is about t1 = 1.2 mm, such as CD or CD-R, and the base material thickness is t2. This includes both DVDs (DVD-ROM, DVD-RAM, etc.) of about 0.6 mm. Hereinafter, an optical disk having a substrate thickness of about 1.2 mm and a recording density similar to that of a CD-ROM is collectively referred to as a CD optical disk, and a substrate thickness of about 0.6 mm and a recording density similar to that of a DVD-ROM. The optical disc is generically called a DVD optical disc.
[0050]
Since the laser light sources 1a and 1b are arranged in a hybrid manner with separate semiconductor laser chips, each semiconductor laser chip can be manufactured with a minimum size and an optimum manufacturing method for each. Low current consumption and high durability can be realized. In addition, by incorporating the laser light sources 1a and 1b monolithically into a single semiconductor laser chip, the number of assembly steps can be reduced and the distance between two light emitting points can be determined accurately. The present invention can be applied to all the embodiments.
[0051]
The light detection units 81, 82, and 83 are also referred to as light detection units PD0, PD1, and PD2. Although the photodetecting portions 81, 82, and 83 are depicted separately in FIG. 1, they can be accurately determined relative to each other by being formed on a single silicon substrate.
[0052]
An operation when information is recorded on or reproduced from the optical disc will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is an explanatory diagram when recording or reproducing is performed on a DVD (DVD-ROM, DVD-RAM, etc.) optical disc 71 having a base material thickness t2 of about 0.6 mm using a red laser light source.
[0053]
The red light beam 2 emitted from the red semiconductor laser 1 a passes through the diffraction grating 3 and the hologram 4, is made substantially parallel light by the collimator lens 5, and is converged on the optical disk 71 by the objective lens 6. Further, the red light beam diffracted and reflected by the pits and track grooves on the recording surface of the optical disc 71 returns almost the same optical path, and is incident again on the hologram 4 through the objective lens 6 and the collimator lens 5 +1 next time. The folding light 10 and the −1st order diffracted light 11 are generated. The + 1st order diffracted light 10 and the −1st order diffracted light 11 enter the light detection unit 81 and the light detection unit 82, respectively, and are photoelectrically converted.
[0054]
Here, if the distance between the center of the light detection unit 81 and the emission point of the red laser 1a is d1, the center of the light detection unit 82 that receives the −1st order diffracted light 11 conjugate with the + 1st order diffracted light 10 and the red laser 1a. The distance from the light emitting point must also be approximately d1.
[0055]
FIG. 3 is an explanatory diagram when recording or reproducing is performed on a CD (CD-ROM, CD-R, etc.) optical disk 72 having a base material thickness t1 of about 1.2 mm using an infrared laser light source.
[0056]
The infrared light beam 25 emitted from the infrared semiconductor laser 1b is diffracted when passing through the diffraction grating 3 to generate a ± 1st order sub-spot, and passes through the hologram 4 together with the 0th order diffracted light (main spot). The light is converged on the optical disk 72 by the collimating lens 5 and the objective lens 6. Further, the light beam diffracted and reflected by the pits and track grooves on the recording surface of the optical disk 72 returns almost the same optical path, and is incident again on the hologram 4 through the objective lens 6 and the collimator lens 5, and + 1st order diffracted light 12 and -1st order diffracted light 13 are generated. The + 1st order diffracted light 12 and the −1st order diffracted light 13 enter the light detection unit 81 and the light detection unit 83, respectively, and are photoelectrically converted.
[0057]
Here, if the distance between the center of the light detection unit 81 and the emission point of the infrared laser 1b is d2, the center of the light detection unit 83 that receives the −1st order diffracted light 13 conjugate with the + 1st order diffracted light 12 and the infrared laser. The distance from the light emitting point 1b is also approximately d2.
[0058]
FIG. 4 shows a cross-sectional view of the diffraction grating 3. For the sake of convenience, this figure is shown with the vertical direction reversed relative to the illustration of FIG. The diffraction grating shown in this figure is a relief type diffraction grating in which a diffraction grating is formed by unevenness of a member. The diffraction grating 3 has a substantially rectangular cross-sectional shape. Further, the width W1 of the concave portion and the width W2 of the convex portion are substantially equal.
[0059]
Here, assuming that the wavelength of the red light beam 2 is λ1 and the refractive index of the diffraction grating material with respect to the wavelength λ1 is n1, in this embodiment, the step of the concavo-convex shape of the cross-sectional shape, that is, the grating depth (the convex portion relative to the bottom surface of the concave portion). The height h is set to a value that satisfies the following expression (1).
[0060]
h = λ1 / (n1-1) (1)
When the level difference h satisfies the expression (1), the optical path difference between the concave portion and the convex portion becomes one wavelength of the red light beam. As a result, the phase difference due to the optical path difference becomes 2π, and the phase of the red light is substantially the same between the concave portion and the convex portion. Therefore, on the design by the scalar calculation, the red light is caused by the diffraction grating 3. It will not be diffracted. Further, since the wavelength of infrared light is longer than that of red light, the optical path difference caused by the level difference h is smaller than one wavelength and the phase difference is smaller than 2π. For this reason, diffraction inevitably occurs, and as described above, it is possible to generate a secondary spot. A more specific configuration of the diffraction grating will be described later with reference to FIGS.
[0061]
When reproducing a CD optical disk with an infrared light beam, it is desirable that the NA is 0.4 or more. However, in the objective lens 6, diffracted light is generated from the entire range where the NA of the sub beam is 0.4 or more. As described above, it is necessary to produce diffraction fringes in the diffraction grating 3 in a sufficiently wide range. In addition, it is desirable to design the red light beam so that diffraction does not occur, but it is conceivable that slight diffraction will occur due to manufacturing errors and the like. When a part of the red light beam passes through the part of the diffraction grating 3 having no diffraction grating fringes and enters the objective lens 5, intensity and phase unevenness (difference depending on the location) with the light passing through the diffraction fringes occurs. Convergence performance on the recording surface may be deteriorated.
[0062]
Therefore, it is desirable that the red light beam is also formed with a grating stripe in the entire range where the light beam incident on the objective lens 5 without being diffracted by the diffraction grating 3 satisfies the NA (0.6) necessary for DVD optical disk reproduction.
[0063]
However, when the diffracted light 12 or the diffracted light 13 reflected and returned from the CD optical disk 72 is incident on the hologram 4 is incident on the grating stripes, the light is further diffracted and a light amount is lost. The diffracted light 12 or the diffracted light 13 needs to limit the range of grating fringes on the diffraction grating 3. For example, by creating grating stripes in the shaded portion of the diffraction grating 3 in FIG. 1, it is possible to ensure the convergence spot performance when reproducing a DVD optical disk and to prevent light loss when reproducing a CD optical disk.
[0064]
Although not shown, the diffraction grating 3 includes a lattice pattern, and has a transparent substrate over a wider range, and the diffracted light 12 and the diffracted light 13 pass through the transparent portion (where no lattice pattern is formed). The configuration.
[0065]
Further, the DVD optical disk is a higher density optical disk than the CD optical disk, and it is necessary to perform reproduction (or recording) with a convergent spot with less aberration than the CD optical disk. Therefore, the emission point of the red semiconductor laser 1a is set within the assembly tolerance range. It is desirable to arrange on the optical axis of the condensing optical system (in this embodiment, the optical axis of the collimating lens 5). Thus, the laser light from the short wavelength laser element that is easily affected by the lens aberration passes through the vicinity of the optical axis of the collimating lens 5 having a small degree of lens aberration. For this reason, off-axis aberration does not occur during DVD optical disk reproduction, and high-density DVD optical disks can be reproduced (or recorded) more stably.
[0066]
Further, considering the relationship between the distance d1 between the center of the light detection unit 81 and the emission point of the red laser 1a, the distance d2 between the center of the light detection unit 81 and the emission point of the infrared laser 1b, and the wavelength, diffraction Since the distance is almost proportional to the wavelength, if the wavelength of the red laser is λ1 and the wavelength of the infrared laser is λ2,
d1: d2 = λ1: λ2 (2)
To satisfy the relationship of
d1 / d2 = λ1 / λ2 (2 ′)
Arrange to satisfy the relationship. As a result, the photodetection unit 81 can be used in common for both wavelengths, and the number of photodetection units can be reduced. Therefore, the cost of the photodetection area can be reduced, and the number of circuit elements for converting the output current to voltage can be reduced. And can be downsized. Further, when the distance between the emission point of the red laser 1a and the emission point of the infrared laser 1b is d12, as is apparent from FIGS. 2 and 3,
d2 = d1 + d12 (3)
It is. From Equation (2) and Equation (3),
d1 = λ1 · d12 / (λ1-λ2) (4)
d2 = λ2 · d12 / (λ1-λ2) (5)
As a result, the light detector 81 can be used in common for both wavelengths for a predetermined distance between light emission points and wavelengths, and the number of light detectors can be reduced. The cost can be reduced and the size can be reduced by reducing the number of circuit elements that convert current to voltage.
[0067]
In addition, in said Formula (2 '), (4), and (5), the value of the both sides of each formula should just be in agreement. That is, it includes not only the case where the values on both sides completely match, but also the case where the effects of satisfying each of the above expressions are substantially matched to such an extent that they can be achieved with no practical problem.
[0068]
(Embodiment 2)
5 and 6 show an embodiment in the case where a thin optical pickup is configured using a rising mirror. FIG. 5 shows a case where the DVD optical disk is reproduced by emitting the red light beam 2. The light that has been made substantially parallel by the collimator lens 5 is reflected by the rising mirror 17 and the traveling direction is changed, thereby reducing the size (thickness) of the optical pickup in the direction perpendicular to the plane of the optical disk 71. . The wavelength selective aperture 18 behaves as a simple transparent plate for the red light beam 2 and does not act at all.
[0069]
For infrared light, the wavelength selective diaphragm 18 blocks the light beam away from the optical axis as shown in FIG. This wavelength selective stop can be realized by forming dielectric multilayer films having different wavelength characteristics in the vicinity of the optical axis and the outer peripheral portion away from the optical axis, or forming phase gratings having different phase modulation amounts.
[0070]
Since the DVD optical disk has a high recording density, it is necessary to perform reproduction with a NA larger than that of the CD optical disk. Therefore, by using such means for changing the NA according to the wavelength, the NA during CD optical disk reproduction is minimized. Although the effect that the aberration due to the substrate thickness and the disk tilt can be reduced can be obtained, the present application is not limited to the configuration having the wavelength selective diaphragm.
[0071]
In FIGS. 5 and 6, reference numeral 15 denotes a package, which contains at least a red laser 1b, an infrared laser 1a, and a photodetector in which photodetection portions 81 to 83 are formed. A unit in which the light source and the photodetector are integrated and integrated into one part is hereinafter referred to as a unit. The hologram 4 may be close to the collimating lens 5, but if the hologram 4 is also integrated in the unit 16, components necessary for generating a servo signal can be fixed close to each other. Servo signal detection that is difficult to receive and stable.
[0072]
(Embodiment 3)
Next, an embodiment in which the red laser 1b, the infrared laser 1a, and the photodetector in which the light detectors 81 to 83 are formed will be described with reference to FIG. Reference numeral 8 denotes a photodetector, which forms photodetectors 81 to 83 on a silicon substrate or the like. In this way, by forming all the light detection portions on a single substrate, the number of electrical connection steps can be reduced, and the relative position accuracy between the light detectors can be determined with high accuracy.
[0073]
Reference numeral 1 denotes a semiconductor laser light source, in which a red laser 1b and an infrared laser 1a are monolithically integrated. Thus, by integrally forming light sources of two types of wavelengths on a single-chip semiconductor laser, the distance between the emission points of the red laser 1b and the infrared laser 1a can be determined with an accuracy of the order of μm or sub-μm. Both detection signals when both wavelengths are used can have good characteristics.
[0074]
A small reflection mirror 14 is formed in the direction in which the red light beam 2 and the infrared light beam 25 are emitted from the laser 1, and the red light beam 2 is perpendicular to the plane formed by the light detection units 81 to 83. Or the optical axis of the infrared light beam 25 can be bent.
[0075]
The mirror 14 can be realized by anisotropically etching the silicon of the substrate or attaching a small prism mirror to the photodetector 8. By forming the light detection unit 89 on the side opposite to the mirror 14 with respect to the laser 1, the amount of light emitted from the laser 1 in that direction can be detected and used as a signal for controlling the light emission amount.
[0076]
(Embodiment 4)
Next, a more detailed configuration of the light detection units 81 to 83 and the hologram 4 will be described with reference to FIG. 8, FIG. 9, and FIG.
[0077]
FIG. 8 is a view of the photodetector 8 as seen from a direction perpendicular to the surface thereof. The light beam effective diameter on the hologram 4 (that is, the projection of the effective diameter of the objective lens 5) when the red laser 1a is emitted, that is, the DVD optical disk reproduction, and the state of the diffracted light generated from the hologram 4 on the photodetector. Yes. 1aL indicates the light emitting point of the red semiconductor laser 1a, and the effective diameter of the light beam on the hologram 4 extends around the light emitting point 1aL. Photodetectors 81, 82, and 83 may be independently formed on a Si substrate or the like and assembled in a hybrid, but by forming a plurality of them or all of them on a common substrate as shown in FIG. The mutual positional relationship can be easily determined with high accuracy. Furthermore, by forming the semiconductor laser 1 on the same substrate, the relative positional relationship with the light detection unit becomes stable, and a servo signal can be obtained stably.
[0078]
P4A, P4B, P4C and P4D are + 1st order diffracted lights diffracted from the hologram 4, and M4A, M4B, M4C and M4D are -1st order diffracted lights diffracted from the hologram 4. The hologram 4 is divided into at least four by the xy axis, and P4A and M4A are diffracted from the region 4A, P4B and M4B are from the region 4B, P4C and M4C are from the region 4C, and P4D and M4D are diffracted from the region 4D. design. In FIG. 8, a part of the hologram 4 is displayed as infrared light 4R on the hologram 4, and the hologram 4 is formed in a wider range than 4R.
[0079]
The focus error signal can be obtained by receiving the first-order diffracted light M4A, M4B, M4C, and M4D diffracted from the hologram 4 by the light detection unit 82. For example, M4A and M4D focus on the opposite side of the collimating lens 5 (FIG. 1) with respect to the surface of the light detection unit 82 (referred to as a rear pin), and M4B and M4C The wavefront is designed to focus on the same side as the collimating lens 5 (FIG. 1) (this is called the front pin). That is, wavefronts with different focal positions in the optical axis direction are designed.
[0080]
When the distance between the DVD optical disk 71 and the objective lens in the optical axis direction is shifted, that is, before and after the focused spot is focused on the information recording surface due to defocusing, the magnitude of the diffracted light on the light detection unit 82 is large. Change. This change is the opposite of the focus position. For example, M4A and M4D are large, and M4B and M4C are small. Therefore, the signals of F1 and F2 obtained by connecting the divided areas and adding the output of several strip-shaped areas as shown in FIG.
FE = F1-F2 (6)
And can be obtained by performing a differential operation.
[0081]
The projection direction in the track extending direction (tangential direction) of the DVD optical disk 71 is set to the y direction, and the radial direction (radial direction) extending from the center of the disk to the outer periphery is set to the x direction. A recordable optical disk such as a DVD-RAM has a guide groove and is strongly diffracted by the guide groove as shown in FIG. In FIG. 9, reference numerals 25, 26, and 27 denote 0th-order, + 1st-order, and -1st-order diffracted lights, respectively, by the guide grooves on the optical disk recording surface. Reference numeral 84 denotes a two-divided photodetector used for explanation. The photodetector 84 is depicted as viewed from the optical axis direction perpendicular to the optical disc surface 24 and the objective lens 6. That is, the upper half and the lower half of FIG. 9 are in a relationship between an elevation view and a front view.
[0082]
When the convergence spot is irradiated onto the guide groove of the optical disk recording surface 24, the reflected light is diffracted in a direction perpendicular to the extending direction of the guide groove. The far-field image (FFP: far-field pattern 28) that has returned to the objective lens surface is a distribution of the intensity of light intensity in the A and B portions like FFP 28 due to interference between ± 1st order diffracted light and 0th order diffracted light in the guide groove. Occurs. Depending on the positional relationship between the guide groove and the convergence spot, A is bright and B is dark, or A is dark and B is bright.
[0083]
By detecting such a change in light intensity with a two-split photodetector, a PP method TE signal can be obtained. In the embodiment shown in FIG. 8, the hologram 4 (only the red light 4R on the hologram is shown in FIG. 8) is located at the position of the two-divided photodetector 84 in FIG. In consideration of the divided area of the light detection unit where the diffracted light from the area reaches, the signal intensity is displayed by area name (the same applies below),
TE = (TA + TB) − (TC + TD) (7)
Thus, a tracking error (TE) signal can be obtained by the push-pull method.
[0084]
Further, it is necessary to use a TE signal based on the phase difference method during DVD-ROM reproduction. In this case, the phase difference TE signal can be obtained by phase comparison between the (TA + TC) and (TB + TD) signals. The phase difference TE signal can also be obtained by phase comparison between TA and TB or TC and TD.
[0085]
For example, M4A and M4D are focused on the opposite side of the collimator lens 5 (FIG. 1) with respect to the surface of the photodetection unit 82 (the diffracted light for FE signal detection received by the photodetection unit 82). M4B and M4C are focused on the same side as the collimating lens 5 (FIG. 1) with respect to the surface of the light detection unit 82 (referred to as a front pin). That is, the characteristics of the diffracted light diffracted from the region 4A of the hologram 4 and the diffracted light diffracted from the region 4D of the hologram 4 are the same. As described above, if the characteristics of the diffracted light diffracted from the region symmetric with respect to the y-axis corresponding to the tangential direction of the optical disc 7 of the hologram 4 are made the same, A and A explained with reference to FIG. The change in the quantity of light B is canceled out by the diffracted lights diffracted from the region symmetric with respect to the y-axis. For example, if the amount of light increases at A due to tracking deviation, the amount of light at B decreases by this increase, and becomes zero when the changes in the amount of light of A and B are summed. For this reason, even if the TE signal changes, the FE signal is not affected, and mixing of the TE signal into the FE signal, that is, generation of a so-called groove crossing signal can be prevented.
[0086]
The information (RF) signal is then
RF = TA + TB + TC + TD (8)
Can be obtained by: Or
RF = TA + TB + TC + TD + F1 + F2 (9)
As described above, the signal / noise ratio (S / N) with respect to electrical noise can be increased by obtaining the RF signal using all the ± first-order diffracted lights. As is apparent from the equations (4), (5) and FIG. 8, the center of the light detection unit 82 and the center of the light detection unit 83 are set at a distance twice as long as d12. And the center of the diffracted light can coincide with each other, and even if there is an error such as a wavelength variation, light can be received without exception.
[0087]
Further, by configuring the region 82 from five strip-shaped divided regions, the diffracted light M4D and the diffracted light M4A can be appropriately separated. Further, the diffracted light M4D and the diffracted light M4A can be separated appropriately. For this reason, the diffracted light P4D and the diffracted light P4A, which are the conjugate lights, are appropriately separated. Similarly, the diffracted light P4B and the diffracted light P4C are also appropriately separated. For this reason, in the light detection part 81, the signal can be detected by reliably separating the four diffracted lights, and a better TE signal of the phase difference method can be obtained.
[0088]
FIG. 10 shows a state in which a CD optical disk is recorded or reproduced by emitting infrared light in the unit having the same configuration as FIG. When the distance between the CD optical disk 72 and the objective lens in the optical axis direction is deviated, that is, due to defocusing, the magnitude of the diffracted light on the light detector 82 changes. This change is a movement opposite to the difference in focal position. Therefore, the signals of F3 and F4 obtained by connecting the divided areas of the light detection unit 83 and adding the outputs of several strip-shaped areas as shown in FIG.
FE = F3-F4 (10)
The FE signal can be obtained by performing a differential operation. At this time, since the hologram 4 is divided into four by the xy axis, the magnitudes of the four diffracted lights for detecting the signals of F3 and F4 are not equal to each other, but there is no problem in detecting the FE signal. In addition, for example, by connecting F1 and F3 and F2 and F4 in the photodetector, the number of IV amplifiers that convert the current signal obtained from the photodetector to a voltage signal, and signals from the unit to the outside The number of electrical terminals for taking out can be reduced and the unit can be reduced in size.
[0089]
DVD and CD have different substrate thicknesses. For this reason, when the FE signal detection is performed by the light detection unit having the same shape, an offset may occur in the FE signal due to the influence of spherical aberration. Therefore, as shown in FIG. 10, the FE offset is reduced by deformation such as shifting the symmetry line (center line) along the x-axis of the light detection unit 83 with respect to the symmetry line along the x-axis of the light detection unit 82. be able to.
[0090]
FIG. 10 shows a state in which the longer two dividing lines in the middle strip region of the light detection unit 83 are not equidistant (a ≠ b) with respect to the symmetry line of the light detection unit 82. In addition, since the size of the diffracted light is different due to the influence of the wavelength and the spherical aberration, the FE signal having a high sensitivity and a wide dynamic range can be obtained by changing the width of the strip between the light detection unit 82 and the light detection unit 83. There is.
[0091]
The TE signal at the time of CD reproduction can be detected by the phase difference method as in the case of DVD reproduction. However, the CD-R guarantees the three-beam method according to the standard, and includes a diffraction grating 3 as shown in FIG. Yes. Although not shown, a part of the infrared light is diffracted by the diffraction grating 3 to form a sub beam. Similar to the main beam, this sub beam is converged on the CD optical disk 72, reflected, and incident on the divided regions TF, TG, TH, and TI on the photodetector 8. TE signal by 3 beam method is
TE = (TF + TH) − (TG + TI) (11)
It can be obtained by the operation.
[0092]
It is also possible to obtain the effect that the number of output terminals to the outside can be reduced and the unit can be miniaturized by internally connecting TF and TH with an aluminum wiring or the like in the photodetector 8. The same applies to TG and TI.
[0093]
Also,
TE = TF-TG (12)
Or
TE = TH-TI (13)
The TE signal can be detected by the 3-beam method, the number of output terminals to the outside can be reduced, and the unit can be downsized.
[0094]
The information (RF) signal is then
RF = TA + TB + TC + TD (14)
Can be obtained by: Or
RF = TA + TB + TC + TD + F3 + F4 (15)
As described above, the signal / noise ratio (S / N) with respect to electrical noise can be increased by obtaining the RF signal using all the ± first-order diffracted lights. Although F1, F2, F3, and F4 have all been described as independent so far, for example, by internally connecting F1 and F3 and F2 and F4, the number of output terminals to the outside can be reduced, and the unit can be downsized.
[0095]
(Embodiment 5)
Although the outline of the diffraction grating 3 has been described in the first embodiment, the diffraction grating 3 will be described more specifically with reference to FIG. FIG. 11 shows a cross-sectional view of a diffraction grating body including the diffraction grating 3. A diffraction grating 3 for generating three beams is formed on the base material 142. Further, a base material 141 on which a hologram is formed is bonded to the base material 142.
[0096]
As described above, if the grating depth h (see FIG. 4) satisfies the formula (1), theoretically no red light diffraction occurs. Here, if the refractive index n1 of the base material 142 forming the diffraction grating 3 is about 1.5, n1 = 1.5 and the wavelength of red light λ1 = 650 nm in the formula (1). Is substituted, h = 650 nm / (1.5-1) = 650 nm × 2.
[0097]
That is, the grating depth h is twice the wavelength λ1. If the grating depth h, which is the assumption of scalar calculation, is a shallow diffraction grating, the red light transmission efficiency is 100%. However, when the grating depth h is increased to about h = 1.3 μm (650 nm × 2), the thin diffraction grating which is the assumption of the scalar calculation is not obtained. In this case, if the vector calculation is strictly performed, the transmission efficiency is about 80%, and a light amount loss of about 20% occurs.
[0098]
Glasses and plastics widely used as optical materials have the great advantage that they are inexpensive, have good processability, and are easily available, but have a refractive index of about 1.7 at most. For this reason, as described above, it is necessary to increase the grating depth h, and the light amount loss becomes large.
[0099]
In this embodiment, the material of the base material 142 forming the diffraction grating 3 is not a glass or plastic, but a high refractive index material. As a high refractive index material, for example, Ta₂O_FiveThere is a (tantalum oxide) film. Ta₂O_FiveAlthough the refractive index with respect to the red light of a film | membrane changes with film formation conditions, it is in the range of 1.9 or more and about 2.1. Substituting n1 = 2 and the wavelength of red light λ1 = 650 nm into the equation (1) yields h = 650 nm / (2-1) = 650 nm. That is, the grating depth h is half that of the refractive index n1 = 1.5.
[0100]
As described above, when the grating depth h is about 0.65 μm (650 nm), the transmittance of red light with respect to the grating having a period of 6 μm is calculated by vector analysis to be about 95% or more, and the light amount loss is about 5%. It becomes. For this reason, in this embodiment, the light loss can be reduced to about ¼ as compared with a configuration in which a material having a refractive index of approximately 1.5 is used and the light loss is generated by approximately 20%. Furthermore, when the grating depth h is as small as about 0.65 μm, the cross-sectional shape of the diffraction grating can be easily formed into an ideal rectangular shape, and the occurrence of the phase difference due to the inclination of the side wall as described with reference to FIG. 15B can be reduced. .
[0101]
In the above example, the case where the refractive index is n1 = 2 has been described. However, if the refractive index is 1.9 or more, the same effect can be obtained. That is, if a high refractive material having a refractive index of 1.9 or more is used and the diffraction grating has a grating depth h calculated based on the formula (1), infrared light is diffracted and red light is not diffracted. Moreover, it is possible to obtain a diffraction grating for generating three beams having a high red light transmittance.
[0102]
Note that Ta as a high refractive material₂O_FiveAs described in the example, TiO₂(Refractive index is about 2.3), ZrO₂(Refractive index is about 1.95), Nb₂O_Three(Refractive index is about 2.3), ZnS (refractive index is about 2.3), LiNbO_Three(Refractive index is about 2.0), and LiTaO_ThreeA material such as (refractive index is about 1.9 to 2.0) may be used.
[0103]
The illustration of the diffraction grating body in FIG. 11 shows an example of a configuration in which the base material 142 on which the diffraction grating 3 is formed and the base material 141 on which the hologram 4 is formed are separate members and these are joined. With this configuration, the base material 142 can be a thin film of a high refractive index material, and inexpensive glass or resin can be used for the base material 142 that is a base material. For this reason, it is not easy to form a homogeneous and large-volume material, and the amount of expensive high-refractive index material used can be minimized. Further, in this case, since the ratio of the base material 141 using the low refractive index material is increased, the diffraction grating body has another effect that the height of the diffraction grating body can be reduced.
[0104]
Note that when a thin film of a high refractive index material is formed by vapor deposition, the base material 141 which is an object to be vaporized is also heated, and therefore glass having higher heat resistance than that of resin is used as the material of the base material 141. Is preferred.
[0105]
Also, the base material 141 and the base material 142 are not separately formed as shown in FIG. 11, but the base material 141 itself as a base material is made of a high refractive index material, and the diffraction grating 3 is formed on the base material 141 itself. Alternatively, a configuration in which a separate joined body is not used may be employed. In this way, the configuration in which the diffraction grating body is formed with only a single base material is disadvantageous in terms of cost, but it becomes easy to manufacture because the joining of members can be omitted. Also in this configuration, it is possible to obtain the three-beam generating diffraction grating 3 in which infrared light is diffracted, red light is not diffracted, and the red light transmittance is high.
[0106]
In addition, by constructing a semiconductor laser device (unit) having a diffraction grating for generating three beams, a laser light source having different wavelengths (infrared light and red light), and a photodetector, a CD-R can be stably provided. A semiconductor laser device that can be reproduced and has improved light utilization efficiency during DVD reproduction can be realized. Furthermore, the optical pickup device and the optical information device using this unit and the objective lens can similarly reproduce CD-R stably and increase the light use efficiency during DVD reproduction. That is, an apparatus having a high S / N ratio, stable reproduction, and low power consumption can be realized.
[0107]
In the hologram 4, diffraction also occurs in the forward path from the light source (1 a, 1 b) to the optical disk 7. If the outward diffracted light is reflected by the optical disk 7 and enters the photodetector (81, 82, 83), it becomes unnecessary stray light, which may cause a servo error signal offset and information reproduction signal noise. is there.
[0108]
Therefore, it is desirable to provide an aperture (opening restriction) 17 in the same plane as the hologram 4 in order to shield such stray light. The aperture 17 can be provided on the substrate 141 by forming a diffraction grating or depositing a metal film. When the aperture 17 is formed by a metal film, Ni or Cr can be considered as a material. However, since the reflected light from the metal film may cause a direct stray light, Cr having a high visible light absorption rate is used. Desirable in terms.
[0109]
That is, the effect of reducing stray light due to reflection can be further obtained by forming the aperture 17 with a Cr film.
[0110]
Furthermore, in the case of producing a diffraction grating body having a concavo-convex diffraction grating more generally, a material having a refractive index of 1.9 or more is formed on a base material having a refractive index smaller than 1.8 such as glass. Thus, by forming irregularities in this highly refractive material, it is possible to obtain the effect of increasing the light utilization efficiency at a low cost.
[0111]
(Embodiment 6)
Another embodiment of the diffraction grating 3 will be described with reference to FIG. FIG. 12 shows a cross-sectional view of a diffraction grating body including the diffraction grating 3. The base material 142 uses a high refractive index material, and the diffraction grating 3 for generating three beams is formed. Further, a base material 141 on which a hologram is formed is bonded to the base material 142. This embodiment is different from Embodiment 4 in that the antireflection films 142 and 143 are formed on both surfaces of the base material 142.
[0112]
Since the present invention aims to improve the transmittance of red light in the three-beam grating, it is also important to improve the transmittance by the antireflection coating. In the configuration in which an antireflection film is not formed at the interface between the high refractive index material base material 142 and air, when the refractive index n1 of the base material 142 is n1 = 2, a reflection loss of about 11% occurs. It can be said that the effect of providing the film 144 is great.
[0113]
The antireflection film 144 is made of SiO.₂It can be realized by a thin film or the like. Further, the antireflection film (matching coat) 143 at the interface between the high refractive index base material 142 and the base material 141 is made of Al.₂O_ThreeOr a SiN thin film.
[0114]
As a production procedure of this embodiment, Al is formed on a substrate 141 such as glass.₂O_ThreeThe antireflective film 143 of SiN is formed, and the high refractive index base material 142 is formed of the material described in the fourth embodiment. Then, a diffraction grating 3 is formed by a technique such as etching, and further SiO 2₂An antireflection film 144 such as is formed.
[0115]
In order to ensure the depth h (FIG. 4) of the diffraction grating, the thickness of the high refractive index substrate 142 needs to be greater than or equal to h, but if the thickness of the high refractive index substrate 142 is just equal to h, The diffraction grating can be formed by a lift-off technique.
[0116]
Although not drawn in FIG. 12, in order to further increase the light utilization efficiency, the top surface of the hologram 4 is also MgF.₂It is desirable to form an antireflection film by, for example.
[0117]
The present embodiment can also be used for the semiconductor laser device (unit), the optical pickup device, and the optical information device using the diffraction grating described here as in the fifth embodiment. The same effect can be obtained.
[0118]
(Embodiment 7)
FIG. 13 is a schematic configuration diagram of an optical information device according to an embodiment of the present invention. The optical pickup 20 shown in this figure uses any one of the optical pickups according to the above-described embodiments, and uses the diffraction grating described in the fifth or sixth embodiment.
[0119]
The optical disk 7 is rotated by the optical disk drive mechanism 32. The optical pickup 20 is coarsely moved (seek operation) by the optical pickup driving device 31 up to a track on the optical disc 7 where desired information exists.
[0120]
Further, the optical pickup 20 sends a focus error signal and a tracking error signal to the electric circuit 33 in accordance with the positional relationship with the optical disc 7. In response to this signal, the electric circuit 33 sends a signal for finely moving the objective lens to the optical pickup 20. In response to this signal, the optical pickup 20 performs focus servo and tracking servo on the optical disc 7 and reads, writes, or erases information on the optical disc 7.
[0121]
The optical information apparatus according to the present embodiment uses the optical pickup that can obtain an information signal with a small size, low cost, and good S / N ratio as the optical pickup, so that information reproduction can be performed accurately and stably. It can be implemented and is small and low cost.
[0122]
Further, since the optical pickup according to the present invention uses the diffraction grating body according to the present invention, the light utilization efficiency is increased, the access time is shortened, and the power consumption is reduced.
[0123]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the base material on which the diffraction grating is formed is made of a high refractive index material, so that the grating depth of the diffraction grating can be reduced, and the light loss of light having a wavelength that is not diffracted can be reduced. Can be prevented. In a configuration in which the diffraction grating body is formed by bonding substrates having different refractive indexes, the amount of the relatively expensive high refractive index material used can be minimized. In addition, the configuration in which the diffraction grating body is formed of a single base material is disadvantageous in terms of cost, but is easy to manufacture.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view of an optical pickup according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the operation of the optical pickup shown in FIG.
3 is a schematic cross-sectional view showing another operation of the optical pickup shown in FIG.
4 is a cross-sectional view of a diffraction grating used in the optical pickup shown in FIG.
FIG. 5 is a schematic sectional view showing the operation of the optical pickup according to the embodiment of the invention.
FIG. 6 is a schematic sectional view showing the operation of an optical pickup according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic perspective view of a photodetector according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic plan view showing the configuration and operation of a photodetector according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a view for explaining the operation of the photodetector according to the embodiment of the invention.
FIG. 10 is a schematic plan view showing the operation of the photodetector according to one embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a cross-sectional view of a diffraction grating body according to an embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a cross-sectional view of a diffraction grating body according to another embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a schematic configuration diagram of an optical information device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a schematic sectional view of an example of a conventional optical pickup.
FIG. 15A is a cross-sectional view of an example of a conventional diffraction grating body.
(B) The principal part enlarged view of the diffraction grating body of Fig.15 (a).
[Explanation of symbols]
1a, 1b Semiconductor laser
2 Red light beam
3 Diffraction grating
4 Hologram
6 Objective lens
7 Optical disc
8 Photodetector
10,12 + 1st order diffracted light
11, 13-1st order diffracted light
16 units
20 Optical pickup
30 Optical information devices
141,142 base material
142,143 Antireflection film

Claims

A first light source that emits a first light beam of wavelength λ1, a second light source that emits a second light beam of wavelength λ2,
A diffraction grating that transmits the first light beam without being diffracted, the second light beam transmits the main beam, and forms a secondary beam that is ± first-order diffracted light;
A condensing optical system for converging the first and second light beams onto a small spot on an optical disc;
A hologram for diffracting the light beam reflected by the optical disc;
Comprising a light detector that receives the diffracted light diffracted by the hologram and outputs an electrical signal according to the amount of light;
The light detection unit includes a light detection unit PD0 that receives + 1st order diffracted light from the hologram, and the distance from the center of the light detection unit PD0 to each light emitting point of the first and second light sources is d1. , D2
λ1 / λ2 = d1 / d2
An optical pickup characterized by substantially satisfying the above relationship.

When the distance between the light emitting points of the first and second light sources is d12,
d2 = d1 + d12 and
d1 = λ1 · d12 / (λ2-λ1)
d2 = λ2 · d12 / (λ2-λ1)
The optical pickup according to claim 1, wherein:

The light detection unit includes a light detection unit PD1 that receives -1st order light of the first light beam and light that receives -1st order light of the second light beam among the diffracted light diffracted by the hologram. The distance between the center of the light detection unit PD1 and the light emission point of the first light source is d1, and the distance between the center of the light detection unit PD2 and the light emission point of the second light source. The optical pickup according to claim 1, wherein d2 is d2.

The optical pickup according to claim 3, wherein a distance between the center of the light detection unit PD1 and the center of the light detection unit PD2 is substantially twice d12.

The light detection unit PD0 receives + 1st order light of the first light beam and the second light beam among the light diffracted by the hologram, and the light detection unit PD0, the light detection unit PD1, and the light detection The optical pickup according to claim 3 or 4, wherein the part PD2, the first light source, and the second light source are on the same substrate.

The photodetection unit PD0, the photodetection unit PD1, and the photodetection unit PD2 have a plurality of regions. When information is reproduced using the first light beam, the photodetection unit PD0 is obtained from each region of the photodetection unit PD0. When the information is reproduced using the second light beam, the signal obtained from at least one of the light detection unit PD0 and the light detection unit PD2 is calculated and each tracking error signal is detected. An optical pickup according to any one of claims 3 to 5.

The light detection unit PD1 and the light detection unit PD2 have a plurality of regions, and when information reproduction is performed using the first light beam, a signal obtained from the light detection unit PD1 is calculated, 7. The optical pickup according to claim 3, wherein when reproducing information using the light beam, a focus error signal is detected by calculating a signal obtained from the light detection unit PD2.

Each of the light detection part PD1 and the light detection part PD2 is divided into a plurality of regions by dividing lines. In a direction in which a symmetric center line parallel to the dividing line of the light detection unit PD2 and a symmetric center line parallel to the dividing line of the light detection unit PD1 are orthogonal to the respective symmetry center lines. The optical pickup according to claim 3, wherein the optical pickup is deviated.

The optical pickup according to claim 8, wherein the light detection unit PD <b> 2 is divided into five strip-shaped divided regions by the dividing line.

The diffraction grating is formed on a base material having a refractive index of n0 and substantially transparent to the first light beam, and substantially transparent to the first light beam. And a relief type diffraction grating formed on a substrate having a refractive index of n1, wherein the n1 is larger than the n0.

The diffraction grating has a rectangular shape with a cross section consisting of a convex portion and a concave portion, and a step h between the concave portion and the convex portion is
h = λ1 / (n1-1)
The optical pickup according to claim 1, wherein the refractive index n1 is 1.9 or more.

The optical pickup according to claim 1, wherein an antireflection film is formed on an interface between the base material having a refractive index of n0 and the base material having a refractive index of n1.

A first light source that emits a first light beam of wavelength λ1, a second light source that emits a second light beam of wavelength λ2,
A diffraction grating that transmits the first light beam without being diffracted, the second light beam transmits the main beam, and forms a secondary beam that is ± first-order diffracted light;
A hologram for diffracting the light beam reflected by the optical disc;
An integrated light detection unit that receives the diffracted light diffracted by the hologram and outputs an electrical signal according to the amount of light,
The light detection unit includes a light detection unit PD0 that receives + 1st order diffracted light from the hologram, and the distance from the center of the light detection unit PD0 to each light emitting point of the first and second light sources is d1. , D2
λ1 / λ2 = d1 / d2
A semiconductor laser device characterized by substantially satisfying the above relationship.

When the distance between the light emitting points of the first and second light sources is d12,
d2 = d1 + d12 and
d1 = λ1 · d12 / (λ2-λ1)
d2 = λ2 · d12 / (λ2-λ1)
The semiconductor laser device according to claim 13.

The light detection unit includes a light detection unit PD1 that receives -1st order light of the first light beam and light that receives -1st order light of the second light beam among the diffracted light diffracted by the hologram. The distance between the center of the light detection unit PD1 and the light emission point of the first light source is d1, and the distance between the center of the light detection unit PD2 and the light emission point of the second light source. The semiconductor laser device according to claim 13 or 14, wherein is d2.

16. The semiconductor laser device according to claim 15, wherein an interval between the center of the light detection unit PD1 and the center of the light detection unit PD2 is substantially twice d12.

The light detection unit PD0 includes a first light beam and a second light among the light diffracted by the hologram. 17. The first-order light of a light beam is received, and the light detection unit PD0, the light detection unit PD1, the light detection unit PD2, the first light source, and the second light source are on the same substrate. The semiconductor laser device described in 1.

The photodetection unit PD0, the photodetection unit PD1, and the photodetection unit PD2 have a plurality of regions. When information is reproduced using the first light beam, the photodetection unit PD0 is obtained from each region of the photodetection unit PD0. When the information is reproduced using the second light beam, a signal obtained from at least one of the light detection unit PD0 and the light detection unit PD2 is calculated to detect each tracking error signal. The semiconductor laser device according to claim 15.

The light detection unit PD1 and the light detection unit PD2 have a plurality of regions, and when information reproduction is performed using the first light beam, a signal obtained from the light detection unit PD1 is calculated, 19. The semiconductor laser device according to claim 15, wherein when performing information reproduction using the light beam, a focus error signal is detected by calculating a signal obtained from the light detection unit PD <b> 2.

The light detection unit PD1 and the light detection unit PD2 are each divided into a plurality of regions by dividing lines, and a symmetrical center line parallel to the dividing line of the light detection unit PD2 and the light detection unit PD1 of the light detection unit PD1. 20. The semiconductor laser device according to claim 15, wherein a symmetric center line parallel to the dividing line is shifted in a direction orthogonal to each of the symmetric center lines.

21. The semiconductor laser device according to claim 20, wherein the light detection unit PD2 is divided into five strip-shaped divided regions by the dividing line.

The diffraction grating is formed on a base material having a refractive index of n0 and substantially transparent to the first light beam, and substantially transparent to the first light beam. And a relief type diffraction grating formed on a base material having a refractive index of n1, wherein the n1 is larger than the n0.

The diffraction grating has a rectangular shape with a cross section consisting of a convex portion and a concave portion, and a step h between the concave portion and the convex portion is
h = λ1 / (n1-1)
The semiconductor laser device according to claim 13, wherein the refractive index n1 is 1.9 or more.

The semiconductor laser device according to any one of claims 13 to 23, wherein an antireflection film is formed at an interface between the base material having the refractive index n0 and the base material having the refractive index n1.