JP4501583B2 - Optical pickup device - Google Patents
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Description
本発明は、CD、DVD等のディスクの厚さや記録密度の異なる光記録媒体(以下、光ディスクという。)への情報の記録または光ディスクからの情報の再生を行う光ピックアップ装置に関する。 The present invention relates to an optical pickup device for recording information on or reproducing information from an optical recording medium (hereinafter referred to as an optical disk) having a different thickness or recording density of a disk such as a CD or a DVD.
従来、CD、DVD等の異なる種類の光ディスクに対して、一台で情報の記録または情報の再生(以下、単に情報の記録再生という。)が可能な光ピックアップ装置が知られている。ここで、CDに対する情報の記録再生には780nm付近の波長を持つレーザ光源が必要であり、DVDに対する情報の記録再生には650nm付近の波長を持つレーザ光源が必要であることが知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known an optical pickup device capable of recording information or reproducing information (hereinafter, simply referred to as information recording / reproduction) on different types of optical disks such as CD and DVD. Here, it is known that a laser light source having a wavelength near 780 nm is necessary for recording / reproducing information on a CD, and a laser light source having a wavelength near 650 nm is necessary for recording / reproducing information on a DVD. .
このように、情報の記録再生に用いる波長が異なる光ディスクに対して一台で記録再生を行うことができるようにするため、従来、発振波長の異なる2個のレーザを搭載した、所謂、2レーザ方式の光ピックアップ装置が実用化された。これは、個別に製作されたレーザを1つのピックアップ上に搭載するものである。また近年、光ピックアップ装置の小型化および低価格化を図るため、発振波長の異なる複数のレーザダイオードを単一基板上に一体集積した、所謂、ツインレーザが開発され、実用化されてきた。 Thus, in order to be able to perform recording / reproduction with respect to optical disks having different wavelengths used for recording / reproducing information in a single unit, so-called two lasers conventionally equipped with two lasers having different oscillation wavelengths. An optical pickup device of the type was put into practical use. In this method, individually manufactured lasers are mounted on one pickup. In recent years, so-called twin lasers, in which a plurality of laser diodes having different oscillation wavelengths are integrated on a single substrate, have been developed and put into practical use in order to reduce the size and price of optical pickup devices.
上記の2レーザ方式の光ピックアップ装置、または、ツインレーザ搭載の光ピックアップ装置では、コリメータレンズ、対物レンズ等の光学系を異なる2つの波長で共通に使用するため、異なる位置に配置された光源から出射される2つの光束の光軸が、光ピックアップ装置の光学系の光軸に一致するように合波する必要がある。 In the above-described two-laser optical pickup device or twin-laser-equipped optical pickup device, since optical systems such as a collimator lens and an objective lens are used in common at two different wavelengths, light sources arranged at different positions are used. It is necessary to multiplex so that the optical axes of the two emitted light beams coincide with the optical axis of the optical system of the optical pickup device.
2レーザ方式の光ピックアップ装置では、上記のように合波するために、光学プリズムを用い、光学プリズムの波長分散による屈折の角度の相違を利用して異なる位置に配置された光源から出射される2つの光束の光軸を一致させていた(例えば、特許文献1参照)。 In the two-laser optical pickup device, an optical prism is used for multiplexing as described above, and light is emitted from light sources arranged at different positions by utilizing the difference in the angle of refraction due to the wavelength dispersion of the optical prism. The optical axes of the two light beams were matched (for example, see Patent Document 1).
また、ツインレーザ搭載の光ピックアップ装置では、上記のように合波するために、回折素子を用い、一方の波長の光束を透過させ(回折の次数が0次)、他方の波長の光束を1次の回折(以下、回折の次数が1次)をさせることによる回折角の相違を利用して異なる位置に配置された光源から出射される2つの光束の光軸を一致させていた(例えば、特許文献2参照)。以下、回折素子で0次の回折をして出射する光束を0次光といい、回折素子で1次の回折をして出射する光束を1次光という。
ここで、光ピックアップ装置を構成するレーザからの出射光の波長は、その環境温度に依存して変動することが知られている。そのため、特許文献2に開示されているように、合波に回折素子を用いる場合には、0次光は回折素子を透過することによって環境温度に依存した波長変動による影響を受けないが、1次回折光は、回折角が波長にほぼ比例して変化するため、回折角が環境温度に依存して変化する。その結果、0次光の光軸と1次回折光の光軸とが一致しなくなり、1次回折光は、受光素子の位置で温度変動に応じてスポットの位置がずれて集光することになる。
Here, it is known that the wavelength of the emitted light from the laser constituting the optical pickup device varies depending on the ambient temperature. Therefore, as disclosed in
また、フォーカスサーボまたはトラッキングサーボは、通常、複数の領域に分割された受光素子の領域毎の光量に比例した信号の和信号または差信号に基づいて行うことが知られている。そのため、このような従来の光ピックアップ装置では、受光素子に到達する集光スポットの位置がフォーカスエラーまたはトラッキングエラー以外の要因でずれる場合、フォーカスサーボまたはトラッキングサーボを正確に行うことができなくなってしまう問題があった。 In addition, it is known that focus servo or tracking servo is normally performed based on a sum signal or a difference signal of signals proportional to the amount of light for each region of a light receiving element divided into a plurality of regions. Therefore, in such a conventional optical pickup device, when the position of the focused spot reaching the light receiving element is shifted due to a factor other than the focus error or tracking error, the focus servo or tracking servo cannot be accurately performed. There was a problem.
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、回折素子を用いて合波を行う構成であっても、受光素子上に集光する光束のスポットの位置ずれに対する環境温度の変動の影響を抑制することが可能な光ピックアップ装置を提供するものである。 The present invention has been made to solve such a problem, and even if it is configured to multiplex using a diffractive element, the fluctuation of the environmental temperature with respect to the positional deviation of the spot of the light beam condensed on the light receiving element. It is an object of the present invention to provide an optical pickup device capable of suppressing the influence of the above.
以上の点を考慮して、請求項1に係る発明は、第1の波長の光束を出射する第1の光源と、前記第1の波長とは異なる第2の波長の光束を出射する第2の光源と、前記第1の波長の光束および前記第2の波長の光束を光記録媒体に向けて導く往路光学系と、前記光記録媒体からの前記第1の波長の戻り光を受光する第1の受光素子と、前記光記録媒体からの前記第2の波長の戻り光を受光する第2の受光素子と、前記光記録媒体からの前記第1の波長の戻り光を前記第1の受光素子に導くと共に、前記光記録媒体からの前記第2の波長の戻り光を前記第2の受光素子に導く復路光学系とを備えた光ピックアップ装置であって、前記往路光学系は、前記第1の波長の光束および前記第2の波長の光束の少なくとも一方の光束を回折させる第1の回折素子を有し、前記復路光学系は、前記第1の波長の戻りおよび前記第2の波長の戻り光の少なくとも一方の光束を回折させる第2の回折素子を有し、前記第1の回折素子と前記第2の回折素子とは、相互に等しい格子ピッチの回折格子を有し、前記第1の波長の光束を相互に等しい回折の次数で回折させ、前記第2の波長の光束を相互に等しい回折の次数で回折させる構成を有している。 In view of the above, the invention according to claim 1 is a first light source that emits a light beam having a first wavelength, and a second light source that emits a light beam having a second wavelength different from the first wavelength. A light source, a forward optical system for guiding the light flux of the first wavelength and the light flux of the second wavelength toward the optical recording medium, and a first light receiving the return light of the first wavelength from the optical recording medium. One light receiving element, a second light receiving element for receiving the return light of the second wavelength from the optical recording medium, and the first light reception of the return light of the first wavelength from the optical recording medium. And a return optical system that guides the return light of the second wavelength from the optical recording medium to the second light receiving element. A first beam that diffracts at least one of a light beam having a first wavelength and a light beam having a second wavelength; The return optical system includes a second diffractive element that diffracts at least one light flux of the return light of the first wavelength and the return light of the second wavelength, and the first diffraction The element and the second diffractive element have diffraction gratings having the same grating pitch, diffract the light beams having the first wavelength at the same diffraction order, and make the light beams having the second wavelength mutually Diffracted at a diffraction order equal to.
この構成により、第1の回折素子と第2の回折素子とが、相互に等しい格子ピッチの回折格子を有し、第1の波長の光束を相互に等しい回折の次数で回折させ、第2の波長の光束を相互に等しい回折の次数で回折させるため、回折素子を用いて合波を行う構成であっても、受光素子上に集光する光束のスポットの位置ずれに対する環境温度の変動の影響を抑制することが可能な光ピックアップ装置を実現できる。 With this configuration, the first diffractive element and the second diffractive element have diffraction gratings having the same grating pitch, diffract the light beams having the first wavelength at the same diffraction order, and the second diffraction element. The effect of environmental temperature fluctuations on the misalignment of the spot of the light beam collected on the light receiving element is used to diffract the light beam of the wavelength with the same diffraction order. An optical pickup device capable of suppressing the above can be realized.
また、請求項2に係る発明は、請求項1において、前記第1の回折素子と前記第2の回折素子とが、前記第1の波長の光束を共に1次の回折の次数で回折させ、前記第2の波長の光束を共に1次の回折の次数で回折させる構成をなしている。
The invention according to
この構成により、請求項1の効果に加え、各回折素子での各回折の次数が全て1次であるため、回折効率の高い回折を利用した光の利用効率の高い光ピックアップ装置を実現できる。 With this configuration, in addition to the effect of the first aspect, since the diffraction orders of the diffraction elements are all in the first order, it is possible to realize an optical pickup device with high light utilization efficiency utilizing diffraction with high diffraction efficiency.
また、請求項3に係る発明は、請求項1において、前記第1の回折素子および前記第2の回折素子が、1次以上の回折の次数で回折させる光の波長を選択することができる波長選択性を有する構成をなしている。
The invention according to
この構成により、請求項1または2の効果に加え、各回折素子が、1次以上の回折の次数で回折させる光の波長を選択することができる波長選択性を有するため、光の利用効率の高い光ピックアップ装置を実現できる。 With this configuration, in addition to the effect of the first or second aspect, each diffraction element has wavelength selectivity that allows the wavelength of light to be diffracted at the first or higher order of diffraction to be selected. A high optical pickup device can be realized.
また、請求項4に係る発明は、請求項1または3において、前記第1の回折素子と前記第2の回折素子とは、前記第1の波長の光束を共に0次の回折の次数で回折させ、前記第2の波長の光束を共に1次の回折の次数で回折させる構成を有している。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first or third aspect, the first diffractive element and the second diffractive element both diffract the light beam having the first wavelength at the zeroth order of diffraction. And having both the second wavelength light beams diffracted at the first order of diffraction.
この構成により、請求項1または3の効果に加え、各回折素子が、第1の波長の光束を共に0次の回折の次数で回折させ、第2の波長の光束を共に1次の回折の次数で回折させるため、さらに光の利用効率の高い光ピックアップ装置を実現できる。 According to this configuration, in addition to the effect of the first or third aspect, each diffraction element diffracts both the first wavelength light fluxes in the order of the zeroth diffraction and the second wavelength light fluxes both in the first order diffraction. Since the diffraction is performed at the order, an optical pickup device with higher light utilization efficiency can be realized.
また、請求項5に係る発明は、請求項1から4までのいずれか1項において、前記第1の回折素子および前記第2の回折素子が、断面形状が鋸波状の形状を繰り返す周期構造の回折格子を有する構成をなしている。
The invention according to
この構成により、請求項1から4までのいずれか1項の効果に加え、各回折素子が、断面形状が鋸波状の形状を繰り返す周期構造の回折格子を有するため、回折素子を簡易に製作できる光ピックアップ装置を実現できる。 With this configuration, in addition to the effect of any one of claims 1 to 4, each diffraction element has a diffraction grating with a periodic structure in which the cross-sectional shape repeats a sawtooth shape, so that the diffraction element can be easily manufactured. An optical pickup device can be realized.
また、請求項6に係る発明は、請求項1から4までのいずれか1項において、前記第1の回折素子および前記第2の回折素子が、断面形状が鋸波状の形状を階段状の形状で近似した形状を繰り返す周期構造の回折格子を有する構成をなしている。 According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the first diffractive element and the second diffractive element have a step-like shape in which the cross-sectional shape is a sawtooth shape. It has the structure which has the diffraction grating of the periodic structure which repeats the shape approximated by.
この構成により、請求項1から4までのいずれか1項の効果に加え、各回折素子が、断面形状が鋸波状の形状を階段状の形状で近似した形状を繰り返す周期構造の回折格子を有するため、回折素子をさらに簡易に製作できる光ピックアップ装置を実現できる。 With this configuration, in addition to the effect of any one of claims 1 to 4, each diffraction element has a diffraction grating having a periodic structure in which the cross-sectional shape repeats a shape approximating a sawtooth shape with a stepped shape. Therefore, it is possible to realize an optical pickup device that can manufacture the diffraction element more easily.
本発明は、第1の回折素子と第2の回折素子とが、相互に等しい格子ピッチの回折格子を有し、第1の波長の光束を相互に等しい回折の次数で回折させ、第2の波長の光束を相互に等しい回折の次数で回折させるため、回折素子を用いて合波を行う構成であっても、受光素子上に集光する光束のスポットの位置ずれに対する環境温度の変動の影響を抑制することが可能な光ピックアップ装置を提供できる。 In the present invention, the first diffractive element and the second diffractive element have diffractive gratings having a grating pitch equal to each other, diffract the light beams having the first wavelength at mutually equal diffraction orders, The effect of environmental temperature fluctuations on the misalignment of the spot of the light beam collected on the light receiving element is used to diffract the light beam of the wavelength with the same diffraction order. It is possible to provide an optical pickup device capable of suppressing the above.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態)
図1は、本発明の実施の形態に係る光ピックアップ装置の概念的な構成を示す図である。図1において、光ピックアップ装置100は、波長λaの光束を出射する第1の光源1aと、波長λbの光束を出射する第2の光源1bと、各光源1a、1bが出射した光束を合波する第1の回折素子2と、合波した光束を透過させると共に、第1の光ディスク7の情報記録面7aおよび第2の光ディスク8の情報記録面8aからの戻り光を反射して後述の第2の回折素子9へ導く光学素子3と、入射する光束を略平行光に変換するコリメータレンズ4と、絞り5と、対物レンズ6と、各情報記録面7a、8aからの戻り光を分波する第2の回折素子9と、分波した後の波長λaの光束を受光する第1の受光素子10aと、分波した後の波長λbの光束を受光する第2の受光素子10bとを備える。
(Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a conceptual configuration of an optical pickup device according to an embodiment of the present invention. 1, the
ここで、上記の「戻り光」とは、波長λaの光束または波長λbの光束であって、情報記録面7aまたは情報記録面8aで反射され光学素子3の方向に戻る光束をいう。また、以下では、波長λaを第1の波長といい、波長λbを第2の波長という。
Here, above the "return light" is an optical flux of the light beam or the wavelength lambda b of the wavelength lambda a, is reflected on the
第1の光源1aが出射した光束は、第1の回折素子2で回折し、光学素子3、コリメータレンズ4、絞り5、対物レンズ6の順に透過し、第1の光ディスク7の情報記録面7aに集光する。同様に、第2の光源1bが出射した光束は、第1の回折素子2で回折し、光学素子3、コリメータレンズ4、絞り5、対物レンズ6の順に透過し、第2の光ディスク8の情報記録面8aに集光する。以下、第1の光源1aまたは第2の光源1bからの光束を、それぞれ、第1の光ディスク7の情報記録面7aまたは第2の光ディスク8の情報記録面8aに向けて導く光学系を往路光学系という。
The light beam emitted from the
第1の光ディスク7の情報記録面7aまたは第2の光ディスク8の情報記録面8aに集光した光束は、それぞれ、各情報記録面7a、8aで反射され、対物レンズ6、絞り5、コリメータレンズ4を透過し、光学素子3で反射され、第2の回折素子9で分波され、第1の受光素子10aまたは第2の受光素子10bに入る。以下、第1の波長の戻り光を情報記録面7aから第1の受光素子10aに導くと共に、第2の波長の戻り光を情報記録面8aから第2の受光素子10bに導く光学系を復路光学系という。
The light beams condensed on the
ここで、第1の受光素子10aの出力信号は、第1の光ディスク7の光ディスク記録面7aに記録された情報の、読み取り信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号の生成に用いられる。同様に、第2の受光素子10bの出力信号は、第2の光ディスク8の光ディスク記録面8aに記録された情報の、読み取り信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号の生成に用いられる。
Here, the output signal of the first
なお、光ピックアップ装置は、上記のフォーカスエラー信号に基づいてレンズを光軸方向に制御する機構(フォーカスサーボ)、および、上記のトラッキングエラー信号に基づいてレンズを光軸にほぼ垂直な方向に制御する機構(トラッキングサーボ)を備えるが、図1に示す構成では省略されている。 The optical pickup device controls the lens in the optical axis direction based on the focus error signal (focus servo), and controls the lens in a direction substantially perpendicular to the optical axis based on the tracking error signal. 1 is provided, but is omitted from the configuration shown in FIG.
第1の光源1aは、例えば、半導体レーザで構成され、波長650nm近傍の波長かつ直線偏光の発散光束を出射するようになっている。同様に、第2の光源1bは、例えば、半導体レーザで構成され、780nm近傍の波長かつ直線偏光の発散光束を出射するようになっている。ここで、波長650nm近傍および780nm近傍の波長とは、それぞれ、630nm〜670nmおよび760nm〜800nmの範囲にある波長を意味する。
The first
なお、上記の第1の光源1aと第2の光源1bとは、別個に配置されるのでも、同一パッケージ内の同一基板上に2個の半導体レーザチップがマウントされ、所謂、ハイブリッド型の2波長レーザ光源をなすように構成されるのでもよい。または、第1の光源1aと第2の光源1bとは、異なる波長を発光する2個の発光点を持ったモノリシック型の二波長レーザ光源(例えば、特開2004−39898号公報参照。)をなすように構成されるのでもよい。
Although the first
第1の回折素子2は、例えば回折格子によって構成され、各光源1a、1bが出射する光束を回折させ、回折後の各光束の光軸が所定の温度でほぼ一致するように構成されている。すなわち、第1の回折素子2は、第1の光源1aおよび第2の光源1bが出射する各光束を合波するように構成されている。ここで、第1の光源1aおよび第2の光源1bが出射する各光束の合波には、同一次数の回折を利用することができる。また、一方の光束を0次で回折させ、他方の光束を0次以外の次数で回折させることによって、合波することもできる。以下、第1の回折素子2は回折格子によって構成され、第1の回折素子2を構成する回折格子を、単に「第1の回折素子2の回折格子」という。
The first
光学素子3は、第1の回折素子2で回折されて合波された光束をコリメータレンズ4側に透過させると共に、第1の光ディスク7の情報記録面7a、または、第2の光ディスク8の情報記録面8aからの戻り光を反射させて、第2の回折素子9側に導くようになっている。
The
コリメータレンズ4は、第1の回折素子2で回折し、合波された光束をほぼ平行光に変換するようになっている。
The
絞り5は、第1の光源1aまたは第2の光源1bからの光束を選択的に開口制限することによって、開口数NAを設定するようになっている。これによって、光ディスクの記録再生の際、第1の光ディスク7用の開口数と第2の光ディスク8用の開口数が異なる場合、絞り5により開口数を調整できる。第1の波長λaの光束に対しては開口数NAが0.65となるようにし、第2の波長λbの光束に対しては開口数NAが0.50となるようにした。なお、絞り5には、機械的絞り、光学的絞り等があり、特に限定されないものとする。
The
対物レンズ6は、各波長λa、λbで共に使用可能な程度に収差補正された単レンズであり、第1の波長λaおよび第2の波長λbのそれぞれの平行光を光ディスク7の情報記録面7a、および、光ディスク8の情報記録面8aに集光させるようになっている。係る対物レンズ6として、例えば、特開2001−344798号公報に開示された対物レンズ等を用いることができる。
The
なお、対物レンズ6は、上記のものに限定されず、例えば、2つの波長λa、λbのうちのいずれか一方の波長で生ずる収差を収差補正するレンズと、他方の波長で生ずる収差を収差補正する機能を有する光学部材とを組み合わせた構成でもよい。
Note that the
第1の光ディスク7は、第1の波長λaの光束を用いて情報の書き込みまたは読み出しを行うための記録媒体であり、例えば、0.6mmの保護層厚を有する。同様に、第2の光ディスク8は、波長λbの光束を用いて情報の書き込みまたは読み出しを行うための記録媒体であり、例えば、1.2mmの保護層厚を有する。
The first
第2の回折素子9は、例えば回折格子によって構成され、各光ディスク7、8の情報記録面7a、8aからの戻り光を回折させ、回折後の各光束の光軸の方向が分離していくように構成されている。すなわち、第2の回折素子9は、戻り光を分波するように構成されている。戻り光の分波には、同一次数の回折を利用することができる。また、一方の光束を0次で回折させ、他方の光束を0次以外の次数で回折させることによって、分波することもできる。以下、第2の回折素子9は回折格子によって構成され、第2の回折素子9を構成する回折格子を、単に「第2の回折素子9の回折格子」という。
The second
ここで、第2の回折素子9の回折格子の格子ピッチと、第1の回折素子2の回折格子の格子ピッチとをほぼ等しくし、第2の回折素子9での各波長λa、λbの戻り光の回折の次数と、第1の回折素子2での回折の次数とを等しくするのは、以下の点から好適である。すなわち、このようにすることにより、環境温度の変化によって光源の発振波長が変化し、第1の回折素子2および第2の回折素子9で回折して出射した光束の方向(以下、単に出射方向という。)が変化しても、出射方向の変化は、第1の回折素子2と第2の回折素子9とで、ほぼ同量かつ互いに相殺されるように生ずるため、第2の回折素子9を出射する各光束の光軸方向は環境温度の変動の影響を受けなくなる。以下、入射した光が出射する回折素子の面を「出射面」という。
Here, the grating pitch of the diffraction grating of the second
第1の受光素子10aは、第1の光ディスク7の情報記録面7aからの戻り光を受光し、この情報記録面7aに記録された情報に応じた、読み取り信号、フォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号の各信号を生成し、外部に出力するようになっている。同様に、第2の受光素子10bは、第2の光ディスク8の情報記録面8aからの戻り光を受光し、この情報記録面8aに記録された情報に応じた、読み取り信号、フォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号の各信号を生成し、外部に出力するようになっている。
The first
ここで、第1の受光素子10aと第2の回折素子9との間の距離を、第1の光源1aと第1の回折素子2との間の距離にほぼ等しくするのが好適である。また、第2の受光素子10bと第2の回折素子9との間の距離を、第2の光源1bと第1の回折素子2との間の距離にほぼ等しくするのが好適である。
Here, it is preferable that the distance between the first
なお、上記の第1の受光素子10aと第2の受光素子10bとは、別個に配置される構成でも、単一の受光素子として構成され、各光束の集光する位置に応じて異なる受光面が設けられる構成でもよい。
The first
上記の本発明の実施の形態に基づく具体的な実施例を以下に説明する。本実施例に係る光ピックアップ装置は、上記の往路光学系と復路光学系とが、それぞれ同じ格子ピッチの回折素子を有し、各回折素子が、第1の波長の光束を同一次数で回折させると共に、第2の波長の光束を同一次数で回折させるように構成される。 Specific examples based on the above-described embodiments of the present invention will be described below. In the optical pickup device according to the present embodiment, the forward optical system and the backward optical system each have diffraction elements having the same grating pitch, and each diffraction element diffracts a light beam having the first wavelength with the same order. At the same time, the light beam having the second wavelength is diffracted with the same order.
以下、各回折素子が、第1の波長の光束を回折させる回折の次数が1次であり、第2の波長の光束を回折させる回折の次数が1次である構成についての実施例を[例1]とし、各回折素子が、第1の波長の光束を回折させる回折の次数が0次であり、第2の波長の光束を回折させる回折の次数が1次である構成についての実施例を[例2]として説明する。 Examples of configurations in which each diffraction element has a first-order diffraction order for diffracting a light beam with a first wavelength and a first-order diffraction order for diffracting a light beam with a second wavelength [example] 1], each diffraction element has an order of diffraction for diffracting a light beam of the first wavelength is 0th order, and an example of a configuration in which the order of diffraction for diffracting the light beam of the second wavelength is 1st order This will be described as [Example 2].
[例1]
例1に係る光ピックアップ装置100は、図1に示すように、第1の波長650nmの光束を出射する第1の光源1aと、第2の波長780nmの光束を出射する第2の光源1bと、各光源1a、1bが出射した光束を合波する第1の回折素子2と、合波した光束を透過させると共に、第1の光ディスク7の情報記録面7aおよび第2の光ディスク8の情報記録面8aからの戻り光を反射して第2の回折素子9へ導くための光学素子3と、コリメータレンズ4と、絞り5と、対物レンズ6と、各情報記録面7a、8aからの戻り光を分波する第2の回折素子9と、分波した後の第1の波長650nmの光束を受光する第1の受光素子10aと、分波した後の第2の波長780nmの光束を受光する第2の受光素子10bとを備える。
[Example 1]
As shown in FIG. 1, an
例1に係る光ピックアップ装置100は、各回折素子2、9が、第1の波長650nmの光束を回折させる回折の次数が1次であり、第2の波長780nmの光束を回折させる回折の次数が1次であるように構成されている。また、各回折素子2、9は、同一の格子ピッチを有する回折格子からなるものとする。まず、合波について説明する。
In the
図2は、例1に係る光ピックアップ装置100が行う合波についての説明図である。図2において、第1の光源1aおよび第2の光源1bが出射した光束は、それぞれ、符号21で示す線および符号22で示す線を光軸として第1の回折素子2に入射する。以下、光束が入射する回折素子の面のことを単に「入射面」という。
FIG. 2 is an explanatory diagram of multiplexing performed by the
ここで、各光束は、第1の回折素子2の入射面に垂直な方向(符号23で示す線の方向)と角度θa、θbをなす方向から第1の回折素子2に入射する。以下、第1の回折素子2の入射面に垂直な方向と光束とがなす角度を入射角という。第1の回折素子2に入射した各光束は、第1の回折素子2からほぼ垂直方向に出射する。また、第1の回折素子2から出射する光束の方向は、コリメータレンズ4、対物レンズ6等によって構成される光学系の光軸(以下、光ピックアップ装置100の光軸という。)に平行な方向となっている。
Here, each light beam is incident on the first
第1の光源1aが出射した光束の波長650nmをλaとし、第1の回折素子2の回折格子の格子ピッチをpとすると、第1の光源1aは、第1の光源1aから出射された波長λaの光束が第1の回折素子2に以下の式(1)で表される入射角θaで入射する位置に配置される。
θa=λa/p (1)
同様に、第2の光源1bが出射した光束の波長780nmをλbとし、第1の回折素子2の回折格子の格子ピッチをpとすると、第2の光源1bは、第2の光源1bから出射された波長λbの光束が第1の回折素子2に以下の式(1)で表される入射角θbで入射する位置に配置される。
θb=λb/p (2)
このように第1の光源1aと第2の光源1bとを配置することによって、各光源1a、1bから出射された光束が第1の回折素子2で回折して出射したときの出射方向が一致することになる。
Wavelength 650nm of the first
θ a = λ a / p (1)
Similarly, the wavelength 780nm of the light beam a second
θ b = λ b / p (2)
By arranging the first
次に、分波について説明する。図3は、例1に係る光ピックアップ装置が行う分波についての説明図である。以下、第2の回折素子9の回折格子の格子ピッチをqとする。光ディスク7の情報記録面7aまたは光ディスク8の情報記録面8aからの戻り光は、図3において、符号31で示す線を光軸として第2の回折素子9の入射面にほぼ垂直に入射し、それぞれ、以下の回折角で回折する。
Next, demultiplexing will be described. FIG. 3 is an explanatory diagram of the demultiplexing performed by the optical pickup device according to the first example. Hereinafter, the grating pitch of the diffraction grating of the
すなわち、第1の光源1aが出射した波長λaの光束は、以下の式(3)で表される回折角で回折し、第2の光源1bが出射した波長λbの光束は、以下の式(4)で表される回折角で回折し、それぞれ、符号32で示す線または符号33で示す線を光軸として第2の回折素子9から出射する。
λa/q (3)
λb/q (4)
第1の光源1aが出射した光束と第2の光源1bが出射した光束とは波長が異なるため、これらの光束は、上記で説明したように第2の回折素子9によって分波されることになる。ここで、第1の受光素子10aは、符号32で示す線上に受光面が位置するように配置される。同様に、第2の受光素子10bは、符号33で示す線上に受光面が位置するように配置される。
That is, the light flux of wavelength lambda a first
λ a / q (3)
λ b / q (4)
Since the light beam emitted from the first
以下に、動作温度の変化に伴って光源の発振波長が変動する場合の、例1に係る光ピックアップ装置の挙動について説明する。図4は、各光源1a、1bの発振波長が変化した場合の、第1の回折素子2への入射光束の光軸方向と、回折後の光束の光軸方向とを示す図であり、図2に示すものと同様のものには、同一の符号を付している。
Hereinafter, the behavior of the optical pickup device according to Example 1 when the oscillation wavelength of the light source varies with a change in the operating temperature will be described. FIG. 4 is a diagram showing the optical axis direction of the light beam incident on the
まず、第1の光源1aの発振波長λaが、動作温度の変化によって発振波長λa+Δλaに変化したとする。このとき、第1の光源1aから出射された光束が第1の回折素子2で回折するときの回折角は、以下の式(5)によって表される。
(λa+Δλa)/p (5)
第1の光源1aの発振波長λaの変化によって、波長変化の無いときに比してΔλa/pだけ回折角が変化する。この量(Δλa/p)をΔθaとすると、波長変化後の光束は、第1の回折素子2の出射面に垂直な方向(符号23で示す線の方向)と角度Δθaなす方向(符号41で示す線の方向)に沿って進むことになる。
First, the oscillation wavelength lambda a of the first
(Λ a + Δλ a ) / p (5)
The change in the oscillation wavelength lambda a of the first
同様に、第2の光源1bの発振波長λbが、動作温度の変化によって発振波長λb+Δλbに変化したとする。このとき、第2の光源1bから出射された光束が第1の回折素子2で回折するときの回折角は、以下の式(6)によって表される。
(λb+Δλb)/p (6)
第2の光源1bの発振波長λbの変化によって、波長変化の無いときに比してΔλb/pだけ回折角が変化する。この量(Δλb/p)をΔθbとすると、波長変化後の光束は、第1の回折素子2の出射面と垂直な方向(符号23で示す線の方向)と角度Δθbなす方向(符号42で示す線の方向)に沿って進むことになる。
Similarly, it is assumed that the oscillation wavelength λ b of the second
(Λ b + Δλ b ) / p (6)
The change in the oscillation wavelength lambda b of the second
このように、光源の波長変化によって第1の回折素子2からの出射方向がΔθaまたはΔθbずれた光束は、それぞれ、第1の光ディスク7の情報記録面7a、第2の光ディスク8の情報記録面8aで反射されると、第2の回折素子9に垂直な方向と角度Δθaまたは角度Δθbをなして第2の回折素子9に入射することになる。
Thus, the light beam first outgoing direction from the
以下、上記のように第2の回折素子9の入射面に垂直な方向と角度をなして第2の回折素子9に入射する場合の光ピックアップ装置100の作用について、図5を用いて説明する。図5は、各光源1a、1bの発振波長が変化したときの、第2の回折素子9に入射する光束の入射方向と、第2の回折素子9から出射する光束の出射方向とを示す図であり、図3に示すものと同様のものには、同一の符号を付している。
Hereinafter, the operation of the
まず、波長(λa+Δλa)の光束が、第2の回折素子9の入射面に垂直な方向(符号31で示す線の方向)と角度Δθa(=Δλa/p)をなして第2の回折素子9に入射して第2の回折素子9で回折するときの回折角は、以下の式(7)によって表される。
(λa+Δλa)/q (7)
第2の回折素子9に入射した光束は、符号53で示す線を光軸とする方向に回折するが、このときの回折の方向は、第2の回折素子9に垂直な方向(符号31で示す線の方向)と、以下の式(8)によって表される角度をなす。
(λa+Δλa)/q−Δλa/p (8)
同様に、波長(λb+Δλb)の光束が、第2の回折素子9の入射面に垂直な方向(符号31で示す線の方向)と角度Δθb(=Δλb/p)をなして第2の回折素子9に入射して第2の回折素子9で回折するときの回折角は、以下の式(9)によって表される。
(λb+Δλb)/q (9)
第2の回折素子9に入射した光束は、符号54で示す線を光軸とする方向に回折するが、このときの回折の方向は、第2の回折素子9に垂直な方向(符号31で示す線の方向)と、以下の式(10)によって表される角度をなす。
(λb+Δλb)/q−Δλb/p (10)
ここで、第2の回折素子9の回折格子の格子ピッチqを、第1の回折素子2の回折格子の格子ピッチpに等しくすると、上記の式(8)のΔλa/qとΔλa/pとは打ち消しあい、符号53で示す第2の回折素子9で回折後の光束の方向は図3における符号32で示す光束の方向と同一となる。同様に、符号54で示す回折後の光束の方向は図3における符号33で示す光束の方向と同一となる。
First, a light beam having a wavelength (λ a + Δλ a ) forms an angle Δθ a (= Δλ a / p) with a direction perpendicular to the incident surface of the second diffractive element 9 (direction of a line indicated by reference numeral 31). The diffraction angle when entering the second
(Λ a + Δλ a ) / q (7)
The light beam incident on the second
(Λ a + Δλ a ) / q−Δλ a / p (8)
Similarly, a light beam having a wavelength (λ b + Δλ b ) forms an angle Δθ b (= Δλ b / p) with a direction perpendicular to the incident surface of the second diffractive element 9 (direction of a line indicated by reference numeral 31). The diffraction angle when entering the second
(Λ b + Δλ b ) / q (9)
The light beam incident on the second
(Λ b + Δλ b ) / q−Δλ b / p (10)
Here, if the grating pitch q of the diffraction grating of the second
これは、第1の回折素子2の回折格子の格子ピッチと第2の回折素子9の回折格子の格子ピッチとを等しくすることによって、波長変化の影響で合波したときに生ずる回折角の変化と、分波したときに生ずる回折角の変化とが相殺され、波長変化が生じても、第2の回折素子9で回折した後の出射方向は変化しないことを示している。したがって、温度変動が生じたとしても、光束の集光する受光素子上の位置が変動することがない。
This is because the diffraction angle change that occurs when the
以下に、第1の回折素子2および第2の回折素子9の具体的な構成を示す。図6は、本実施例に係る第1の回折素子2の断面の一部を概念的に示す断面図である。ここで、符号61で示す面は、各光源1a、1bから出射された光束が入射する入射面であり、符号62で示す面は、各光束が出射する出射面である。
Below, the concrete structure of the
第1の光源1aが出射する光束および第2の光源1bが出射する光束は、それぞれ、符号63で示す矢印の方向および符号64で示す矢印の方向から、第1の回折素子2に入射する。また、第1の回折素子2で回折された各光束は、共に符号65で示す矢印の方向に出射する。なお、波長変化が生じたときは、上記の説明のように、符号65で示す矢印の方向から逸れた方向に出射されることになる。
The light beam emitted from the first
第1の回折素子2の材料は、石英ガラスであり、第1の回折素子2の回折格子はエッチング技術を用いて形成されている。第1の回折素子2は、図6に示すように、階段状の形状が周期的に繰り返す周期構造を有する断面形状の回折格子によって構成される。本実施例では、回折格子が6ステップからなる階段を1周期とする周期構造を有する構成とし、各ステップ(段)の段差dをそれぞれ0.254μmとした。
The material of the
また、ピッチが10μmとなるよう、各階の出射面とほぼ平行な部分(以下、平坦部という。)の幅を1.67μmとした。なお、係る回折格子はバイナリブレーズド回折格子と称されるものである。上記のように、ステップ数(換言すれば、1周期中の平坦部の合計個数)を6とし、各段の段差dをそれぞれ0.254μmに設定することによって、第1の光源が出射した波長650nmの光束および第2の光源が出射した波長780nmの光束の1次回折の回折効率を、共に80%にすることができる。 Further, the width of the portion (hereinafter referred to as a flat portion) substantially parallel to the emission surface of each floor was set to 1.67 μm so that the pitch was 10 μm. Such a diffraction grating is called a binary blazed diffraction grating. As described above, by setting the number of steps (in other words, the total number of flat portions in one cycle) to 6 and setting each step d to 0.254 μm, the wavelength emitted by the first light source The diffraction efficiency of the first-order diffraction of the 650 nm light beam and the 780 nm light beam emitted from the second light source can both be 80%.
図7は、本実施例に係る第2の回折素子9の断面の一部を概念的に示す断面図である。ここで、符号71で示す面は、各戻り光の入射面であり、符号72で示す面は、第2の回折素子9の出射面である。
FIG. 7 is a sectional view conceptually showing a part of a section of the
第1の光源1aが出射する光束および第2の光源1bが出射する光束は、それぞれ、各光ディスク7、8の情報記録面7a、8aで反射され、第2の回折素子9に対してほぼ垂直な方向(符号73で示す線の方向)から入射する。なお、波長変化が生じたときは、上記の説明のように、この符号73で示す線から逸れた方向から入射することになる。
The light beam emitted from the first
第2の回折素子9で回折した波長λaの光束(第1の光源1aからの光束)は、符号74で示す矢印の方向に出射し、第2の回折素子9で回折した波長λbの光束(第2の光源1bからの光束)は、符号75で示す矢印の方向に出射する。第2の回折素子9の材料、および、第2の回折素子9の回折格子の構造は、第1の回折素子2と同様である。
The light flux with wavelength lambda a diffracted by the second diffraction element 9 (the light flux from the first
[例2]
例2に係る光ピックアップ装置800は、図8に示すように、例1に係る光ピックアップ装置100と同様の光学素子を有するが、例1に係る光ピックアップ装置100とは、一部の光学部材の相対的な配置が異なる。図8では、例1に係る光ピックアップ装置100と同様の光学部材には、同一の符号を付した。
[Example 2]
As shown in FIG. 8, the
例2に係る光ピックアップ装置800は、各回折素子2、9が、第1の波長650nmの光束を回折させず(回折の次数が0次)、第2の波長780nmの光束を回折させる(回折の次数は1次)ように構成されている。まず、合波について説明する。
In the
図9は、例2に係る光ピックアップ装置800が行う合波についての説明図である。図9において、第1の光源1aが出射した光束は、第1の回折素子2の入射面に対してほぼ垂直(符号91で示す線の方向)に入射し、第1の回折素子2で回折することなく(回折の次数が0次)、第1の回折素子2の出射面に対してほぼ垂直の方向(符号91で示す線の方向)に出射される。
FIG. 9 is an explanatory diagram of multiplexing performed by the
第2の光源1bが出射した光束の波長780nmをλaとし、第1の回折素子2の回折格子の格子ピッチをpとすると、第2の光源1bは、第2の光源1bが出射した光束の光軸が符号91で示す線と以下の式(11)で表される角度θbをなすように配置される。
θb=λb/p (11)
第2の光源1bが出射した光束の第1の回折素子2への入射方向を、符号92を付した線で示す。第1の回折素子2は、第2の光源1bが出射した光束をこの方向から入射させることによって、第1の回折素子2で1次の回折をし、第1の回折素子2に垂直な方向(符号91で示す線の方向)に沿って出射されるように構成されている。
Wavelength 780nm of the light beam a second
θ b = λ b / p (11)
The incident direction of the light beam emitted from the second
このように、第1の光源1aから出射された光束を第1の回折素子2で0次の回折をさせ、第2の光源1bから出射された光束を第1の回折素子2で1次の回折をさせることによって、各光源1a、1bから出射された光束を合波することができる。
In this way, the first
次に、分波について説明する。図10は、例2に係る光ピックアップ装置800が行う分波についての説明図である。ここで、第2の回折素子9の回折格子の格子ピッチをqとする。
Next, demultiplexing will be described. FIG. 10 is an explanatory diagram of demultiplexing performed by the
図10において、各光ディスク7、8の情報記録面7a、8aからの戻り光は、第2の回折素子9の入射面に対してほぼ垂直(符号101で示す線の方向)に入射する。ここで、第1の波長λaの光束(第1の光源から出射された光束)は、第2の回折素子9で回折することなく(回折の次数が0次)、第2の回折素子9の出射面に対してほぼ垂直に出射する。
In FIG. 10, the return light from the
一方、第2の波長λbの光束(第2の光源から出射された光束)は、第2の回折素子9の出射面に垂直な方向に対して、以下の式(12)で表される出射角をなす方向(符号102で示す線の方向)出射される。
λb/q (12)
ここで、第1の受光素子10aは、符号101で示す線上に配置され、また、第2の受光素子10bは、符号102で示す線上に配置される。
On the other hand, the light flux of the second wavelength lambda b (light flux emitted from the second light source), relative to the direction perpendicular to the exit surface of the
λ b / q (12)
Here, the first
以下に、動作温度の変化に伴って光源の発振波長が変動する場合の、例2に係る光ピックアップ装置の挙動について説明する。例2に係る光ピックアップ装置では、第1の光源1aから出射された光束は、第1の回折素子2および第2の回折素子9で共に回折しない(回折の次数が共に0次)ため、発振波長が変動しても、第1の光源1aから出射された光束は、各回折素子2、9からの出射方向に影響を受けることなく、第1の受光素子10aに到達することになる。
Hereinafter, the behavior of the optical pickup device according to Example 2 when the oscillation wavelength of the light source varies with the change of the operating temperature will be described. In the optical pickup device according to Example 2, the light beam emitted from the first
次に、第2の光源1bから出射された光束については、上記の[例1]で説明したものと同様の作用を受けるものと考えればよい。すなわち、第1の回折素子2の回折格子の格子ピッチと第2の回折素子9の回折格子の格子ピッチとを等しくすることによって、波長変動による第1の回折素子2での回折角の変化と、第2の回折素子9での回折角の変化とを、ほぼ同量でかつ相殺させるようにすることができ、第2の回折素子9を出射する各光束の光軸方向は環境温度の変動の影響を受けなくなる。したがって、第2の回折素子9から出射した光束は、波長変動に拘わらず第2の受光素子10b上に達する。
Next, the light beam emitted from the second
本実施例に係る第1の回折素子2および第2の回折素子9の具体的な構成を以下に示す。図11は、本実施例に係る第1の回折素子2の断面を概念的に示す断面図である。第1の回折素子2は、第1の波長板111、偏光回折格子112および第2の波長板113を重ねて固定した構成を有する。ここで、各波長λa、λbの光束は、直線偏光とする。第1の回折素子2は、波長に応じて0次の回折(回折しない)をさせるか、1次の回折させるかを選択する必要がある。
Specific configurations of the
そのため、第1の回折素子2は、第1の波長板111で所定の波長の光束(以下、波長λaの光束とする。)の偏光方向を特定の偏光方向にして他の波長(以下、波長λbの光束とする。)の光束の偏光方向と直交させ、偏光回折格子112で特定の偏光方向の光束のみ回折させ、第2の波長板113で偏光方向を元に戻す構成となっている。
Therefore, the first
なお、第1の光源1aから出射された光束(波長λa)の偏光方向と、第2の光源1bから出射された光束(波長λb)の偏光方向とは、互いに同じ方向で第1の回折素子2に入射するように光源が配置されている。第1の波長板111は、一軸延伸を施したポリカーボネートをガラス基板に固定し、第1の光源1aから出射された波長λaの光束に対して(5/2)波長板として機能し、第2の光源1bから出射された波長λbの光束に対して2波長板として機能する位相差板となるようにしたものを作成した。
The polarization direction of the light beam (wavelength λ a ) emitted from the first
第1の波長板111が上記の位相差板の機能を有することにより、波長λaの光束に対しては実質(1/2)波長板として作用するため、波長λaの入射光の偏光方向は、90°回転させることになる。一方、波長λbの入射光に対しては、波長板が存在しない場合と実質的に等価であり、偏光方向の回転は生じない。このように所定の波長(波長λa)かつ直線偏光の光束のみ偏光方向を回転させることによって、同一の方向に偏光していた直線偏光の第1の光源1aからの出射光(波長λa)と第2の光源1bからの出射光(波長λb)の偏光方向を直交させる。
By
図12は、第1の回折素子2を構成する偏光回折格子112の断面の一部を概念的に示す断面図である。偏光回折格子112は、複屈折性材料層121と等方性材料層122とが接合されてなり、複屈折性材料層121が、階段状の形状が周期的に繰り返す周期構造を有する断面形状の回折格子をなし、等方性材料層122が、この階段状の部分を充填する構成を有する。
FIG. 12 is a cross-sectional view conceptually showing a part of the cross section of the
ここで、複屈折性材料層121および等方性材料層122の材料として、以下に説明する2つの条件を満足する複屈折材料、等方性材料を用いた。まず、第1の条件は、第1の波長板111を透過した後の波長λaの光束の偏光方向が回折格子縞の長手方向と直交するようにした光学系の構成で、波長板111を透過した後の波長λaの光束に対する複屈折材料層121の屈折率をn11(λa)とし、等方性材料層122の屈折率をn2(λa)としたとき、以下の式(13)で表される関係がほぼ満たされていることである。
n11(λa)=n2(λa) (13)
第2の条件は、波長板111を透過した後の波長λbの光束の偏光方向が回折格子縞の長手方向に平行になる光学系の構成で、波長板111を透過した後の波長λbの光束に対する複屈折材料層121の屈折率をn12(λb)とし、等方性材料層122の屈折率をn2(λb)としたとき、以下の式(14)で表される関係がほぼ満たされていることである。
n12(λb)≠n2(λb) (14)
上記の条件を満足するように光学系および偏光回折格子112を構成することによって、波長λaの光束を回折させず(回折の次数が0次)、波長λaの光束とは偏光方向が直交する波長λbの光束を回折させることができる、選択的な回折の機能を第1の回折素子2に持たせた。ここで、複屈折性材料としては高分子液晶を用い、等方性材料としてはエポキシ系の紫外線硬化型樹脂を用いた。
Here, as a material of the
n 11 (λ a ) = n 2 (λ a ) (13)
The second condition is the configuration of the optical system in which the polarization direction of the light beam having the wavelength λ b after passing through the
n 12 (λ b ) ≠ n 2 (λ b ) (14)
By configuring the optical system and the
偏光回折格子112に用いた複屈折性材料および等方性材料の屈折率を、表1に示す。
Table 1 shows the refractive indexes of the birefringent material and the isotropic material used for the
偏光回折格子112は、等方性材料層122側に厚み0.5mmのカバーガラス(硝材BK7)123を被うように重ねて固定し、複屈折性材料層121側に厚み0.5mmのカバーガラス(硝材BK7)124を被うように重ねて固定される。本実施例では、1周期の格子が8ステップの階段によって構成され、各段の段差がそれぞれ0.449μmで、格子ピッチが10μmとなるように各段の平坦部の幅を1.25μmの、形状を有する回折格子を作製した。
The
第1の回折素子2を上記のように構成することによって、0次の回折をする波長650nmの光束の透過率を95%、波長780nmの光束の1次の回折の回折効率を83%にすることができる。ここで、第2の波長板113も、上記の第1の波長板111と同様に、一軸延伸を施したポリカーボネートをガラス基板に固定し、第1の光源1aから出射された波長λaの光束に対して(5/2)波長板として機能し、第2の光源1bから出射された波長λbの光束に対して2波長板として機能する位相差板となるようにしたものを作成した。
By configuring the first
第2の波長板113が上記の位相差板の機能を有することにより、波長λaの光束に対しては実質(1/2)波長板として作用するため、波長λaの入射光の偏光方向は、90°回転させることになる。一方、波長λbの入射光に対しては、波長板が存在しない場合と実質的に等価であり、偏光方向の回転は生じない。このように所定の波長(波長λa)かつ直線偏光の光束のみ偏光方向を回転させることによって、直交していた直線偏光の第1の光源1aからの出射光(波長λa)と第2の光源1bからの出射光(波長λb)の偏光方向を、第1の回折素子2に入射したときの偏光方向に戻すことができる。
By the
図13は、本実施例に係る第2の回折素子9の断面を概念的に示す断面図である。第2の回折素子9は、第1の回折素子2と同様に、第1の波長板131、偏光回折格子132、および、第2の波長板133によって構成される。また、第2の回折素子9の作製に用いる材料、および、第2の回折素子9の回折格子の構造は、第1の回折素子2の作製に用いる材料、および、回折格子の構造と同様にした。
FIG. 13 is a cross-sectional view conceptually showing a cross section of the
なお、上記の実施例では、CDとDVDとの互換を前提として説明したが、現在実用化されようとしているBLURAY(登録商標)ディスクまたはHD−DVD(High Definition DVD)と、従来のDVDとの組み合わせに対しても有効に適用できる。同様に、BLURAY(登録商標)ディスクまたはHD−DVDとCDとの組み合わせに対しても有効に適用できる。 In the above embodiment, the description has been made on the assumption that the CD and the DVD are compatible. However, the BLURAY (registered trademark) disk or the HD-DVD (High Definition DVD) which is about to be put into practical use and the conventional DVD are used. It can be effectively applied to combinations. Similarly, the present invention can be effectively applied to a combination of a BLURAY (registered trademark) disk or an HD-DVD and a CD.
また、本実施例では、光学系が、コリメータレンズを用いた、所謂、無限系の光学系として構成されているが、本発明が適用される範囲は無限系の光学系には限定されず、コリメータレンズを使用しない有限系の光学系であってもよい。 In this embodiment, the optical system is configured as a so-called infinite optical system using a collimator lens, but the range to which the present invention is applied is not limited to an infinite optical system, It may be a finite optical system that does not use a collimator lens.
また、本実施例では、断面形状が鋸波状の形状を繰り返す周期構造の回折格子を有する回折素子を取り上げて説明したが、本発明は、波長板と偏光回折格子とを組み合わせた回折素子を用いる構成に限定されるものではない。具体的には、断面形状が鋸波状の形状を階段状の形状で近似した形状を繰り返す周期構造の回折格子を有する回折素子を用いるのでも、その他の断面形状の回折格子を有する回折素子を用いるのでもよい。 In this embodiment, the diffraction element having a diffraction grating having a periodic structure in which the cross-sectional shape repeats a sawtooth shape is taken up. However, the present invention uses a diffraction element in which a wave plate and a polarization diffraction grating are combined. The configuration is not limited. Specifically, a diffraction element having a diffraction grating having a periodic structure in which a cross-sectional shape repeats a shape approximating a sawtooth shape by a stepped shape is used, but a diffraction element having a diffraction grating having another cross-sectional shape is used. It's okay.
さらに、本実施例では、波長選択性を有する回折素子として波長板と偏光回折格子とを組み合わせた素子を取り上げて説明したが、本発明は、波長板と偏光回折格子とを組み合わせた回折素子を用いる構成に限定されるものではない。具体的には、格子深さが光路長に換算して一方の波長の整数倍となるような回折格子でも、一方の波長に対して屈折率が等しくなるような、有機物顔料と充填材を組み合わせてなる回折格子を用いる構成でも、その他の回折素子を用いる構成でもよい。 Furthermore, in the present embodiment, the description has been made by taking up an element that combines a wavelength plate and a polarization diffraction grating as a diffraction element having wavelength selectivity, but the present invention provides a diffraction element that combines a wavelength plate and a polarization diffraction grating. It is not limited to the structure to be used. Specifically, organic pigments and fillers are combined so that the refractive index is equal to one wavelength even in a diffraction grating in which the grating depth is converted to an optical path length and is an integral multiple of one wavelength. A configuration using a diffraction grating or a configuration using other diffraction elements may be used.
以上説明したように、本発明の実施の形態に係る光ピックアップ装置は、第1の回折素子と第2の回折素子とが、相互に等しい格子ピッチの回折格子を有し、第1の波長の光束を相互に等しい回折の次数で回折させ、第2の波長の光束を相互に等しい回折の次数で回折させるため、回折素子を用いて合波を行う構成であっても、受光素子上に集光する光束のスポットの位置ずれに対する環境温度の変動の影響を抑制できる。 As described above, in the optical pickup device according to the embodiment of the present invention, the first diffractive element and the second diffractive element have diffraction gratings having a grating pitch equal to each other, and have the first wavelength. In order to diffract the light beams with the same diffraction order and diffract the light beams of the second wavelength with the same diffraction order, the light beams are collected on the light receiving element even if they are combined using a diffraction element. It is possible to suppress the influence of the fluctuation of the environmental temperature on the positional deviation of the spot of the luminous flux.
また、各回折素子での各回折の次数が全て1次であるため、回折効率の高い回折を利用した光の利用効率の高い光ピックアップ装置を実現できる。 In addition, since the diffraction orders of the diffraction elements are all first-order, it is possible to realize an optical pickup device with high light utilization efficiency using diffraction with high diffraction efficiency.
また、各回折素子が、1次以上の回折の次数で回折させる光の波長を選択することができる波長選択性を有するため、光の利用効率の高い光ピックアップ装置を実現できる。 In addition, since each diffraction element has wavelength selectivity capable of selecting the wavelength of light to be diffracted by the first or higher order of diffraction, an optical pickup device with high light utilization efficiency can be realized.
また、各回折素子が、第1の波長の光束を共に0次の回折の次数で回折させ、第2の波長の光束を共に1次の回折の次数で回折させるため、さらに光の利用効率の高い光ピックアップ装置を実現できる。 In addition, since each diffraction element diffracts both the light flux of the first wavelength at the 0th-order diffraction order and diffracts both the light flux of the second wavelength at the 1st-order diffraction order, the use efficiency of light is further improved. A high optical pickup device can be realized.
また、各回折素子が、断面形状が鋸波状の形状を繰り返す周期構造の回折格子を有するため、回折素子を簡易に製作できる。 In addition, since each diffraction element has a diffraction grating having a periodic structure in which the cross-sectional shape repeats a sawtooth shape, the diffraction element can be easily manufactured.
また、各回折素子が、断面形状が鋸波状の形状を階段状の形状で近似した形状を繰り返す周期構造の回折格子を有するため、回折素子をさらに簡易に製作できる。 Further, since each diffraction element has a diffraction grating having a periodic structure in which a cross-sectional shape repeats a shape obtained by approximating a sawtooth shape with a stepped shape, the diffraction element can be manufactured more easily.
本発明に係る光ピックアップ装置は、回折素子を用いて合波を行う構成であっても、受光素子上に集光する光束のスポットの位置ずれに対する環境温度の変動の影響を抑制できるという効果が有用な、異なる光記録媒体の記録再生を行う光ピックアップ装置等の用途にも適用できる。 Even if the optical pickup device according to the present invention is configured to multiplex using a diffractive element, there is an effect that it is possible to suppress the influence of environmental temperature fluctuations on the positional deviation of the spot of the light beam condensed on the light receiving element. The present invention can also be applied to uses such as an optical pickup device that performs recording and reproduction of useful different optical recording media.
1a、1b 光源
2、9 回折素子
3 光学素子
4 コリメータレンズ
5 絞り
6 対物レンズ
7、8 光ディスク
7a、8a 情報記録面
10a、10b 受光素子
21、63、91 第1の光源1aが出射した光束の光軸
22、64、92 第2の光源1bが出射した光束の光軸
23、65 合波後の光束の光軸
31、73、101 第2の回折素子9に入射する光束の光軸
32、53、74、101 分波後の第1の波長の光束の光軸
33、54、75、102 分波後の第2の波長の光束の光軸
41 第1の光源1aが出射した光束が第1の回折素子2を出射する方向
42 第2の光源1bが出射した光束が第1の回折素子2を出射する方向
51 第1の光源1aが出射した光束の戻り光が第2の回折素子9に入射する光束の光軸
52 第2の光源1bが出射した光束の戻り光が第2の回折素子9に入射する光束の光軸
61 第1の回折素子2の入射面
62 第1の回折素子2の出射面
71 第2の回折素子9の入射面
72 第2の回折素子9の出射面
100 光ピックアップ装置
111 第1の波長板
112 偏光回折格子
113 第2の波長板
121 複屈折性材料層
122 等方性材料層
123、124 カバーガラス
131 第1の波長板
133 第2の波長板
132 偏光回折格子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a, 1b Light source 2, 9 Diffraction element 3 Optical element 4 Collimator lens 5 Diaphragm 6 Objective lens 7, 8 Optical disk 7a, 8a Information recording surface 10a, 10b Light receiving element 21, 63, 91 The light beam which the 1st light source 1a emitted Optical axes 22, 64, 92 Optical axes 23, 65 of the luminous flux emitted from the second light source 1 b Optical axes 31, 73, 101 of the luminous flux after the combination Optical axes 32, 73, 101 of the luminous flux incident on the second diffraction element 9 53, 74, 101 Optical axis of the first wavelength light beam after demultiplexing 33, 54, 75, 102 Optical axis of the second wavelength light beam after demultiplexing 41 The light beam emitted from the first light source 1a The direction in which the first diffractive element 2 exits 42 The direction in which the light beam emitted from the second light source 1b exits the first diffractive element 2 51 The return light of the light beam emitted from the first light source 1a is the second diffractive element 9 Optical axis of the light beam incident on the second light source 52 The optical axis of the luminous flux on which the return light of the luminous flux emitted from 1b enters the second diffractive element 9 61 The incident surface of the first diffractive element 2 62 The outgoing surface of the first diffractive element 2 71 of the second diffractive element 9 Incident surface 72 Output surface of second diffraction element 9 100 Optical pickup device 111 First wave plate 112 Polarization grating 113 Second wave plate 121 Birefringent material layer 122 Isotropic material layer 123, 124 Cover glass 131 First wave plate 133 Second wave plate 132 Polarization diffraction grating
Claims (6)
前記往路光学系は、前記第1の波長の光束および前記第2の波長の光束の少なくとも一方の光束を回折させる第1の回折素子を有し、
前記復路光学系は、前記第1の波長の戻りおよび前記第2の波長の戻り光の少なくとも一方の光束を回折させる第2の回折素子を有し、
前記第1の回折素子と前記第2の回折素子とは、相互に等しい格子ピッチの回折格子を有し、前記第1の波長の光束を相互に等しい回折の次数で回折させ、前記第2の波長の光束を相互に等しい回折の次数で回折させることを特徴とする光ピックアップ装置。 A first light source that emits a light beam having a first wavelength, a second light source that emits a light beam having a second wavelength different from the first wavelength, the light beam having the first wavelength, and the second light source. A forward optical system that guides a light beam having a wavelength toward the optical recording medium, a first light receiving element that receives the return light having the first wavelength from the optical recording medium, and the second optical system from the optical recording medium. A second light receiving element for receiving return light having a wavelength; and guiding the return light having the first wavelength from the optical recording medium to the first light receiving element, and the second wavelength from the optical recording medium. An optical pickup device including a return optical system that guides the return light of the return light to the second light receiving element,
The outward optical system includes a first diffractive element that diffracts at least one of the light beam having the first wavelength and the light beam having the second wavelength,
The return optical system has a second diffractive element that diffracts at least one light flux of the return light of the first wavelength and the return light of the second wavelength,
The first diffractive element and the second diffractive element have diffraction gratings having a grating pitch equal to each other, diffract the light beams of the first wavelength at mutually equal diffraction orders, and An optical pickup device that diffracts light beams of wavelengths with the same diffraction order.
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