JP4501609B2 - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＣＤや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情報の再生を行う光ピックアップ装置に関する。

従来、光ディスクへの情報の記録または情報の再生（以下、「記録再生」という）、特に、例えばＣＤやＤＶＤ等の異なる種類の光ディスクに対して記録再生が可能な光ピックアップ装置が知られている。一般に、ＣＤの記録再生には７８０ｎｍ付近の波長を持つレーザー光源が必要であり、ＤＶＤの記録再生には６５０ｎｍ付近の波長を持つレーザー光源が必要であることが知られている。

従来、このように使用する光の波長が異なる光ディスクに対して記録再生を行うことができるようにするため、発振波長の異なる２個のレーザーを搭載した、所謂、２レーザー方式の光ピックアップ装置が実用化されている。通常、この方式の光ピックアップ装置は、個別に製作されたレーザーを１つのピックアップ上に搭載するものである。ところが、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ーダイオードを単一基板上に一体集積した、所謂、ツインレーザーが開発され、実用化されている。

上記のような２レーザー方式の光ピックアップ装置、或いは、ツインレーザー搭載の光ピックアップ装置では、コリメーター、対物レンズ等の光学系を２つの波長において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する２つの光束の光軸が、前記光学系の光軸に一致するように合波する必要がある。
そこで、２レーザー方式の光ピックアップ装置では、異なる位置に配置されたレーザーから出射される２つの光束を合波させ、合波後の光軸を光学系の光軸に一致させる方法として、ビームスプリッタ（または光学プリズム）を用いる方法がとられている（例えば、特許文献１参照）。
また、ツインレーザー搭載の光ピックアップ装置では、異なる位置から出射される２つの光束を合波させ、合波後の光軸を光学系の光軸に一致させる方法として、回折素子を用い、一方の波長の光束を０次で透過させるとともに他方の波長の光束を１次で回折させ、前記回折素子から出射したそれぞれの光束の光軸を一致させる方法がとられている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００１−１１８２７９号公報 特開２００２−１６３８３７号公報

ところで、光ピックアップ装置に用いられるレーザーは、その環境温度に依存して出射光の波長が変動することが知られている。上記した特許文献２のように、合波するの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、回折角が環境温度に依存するため、変動した波長に比例して変化することになる。この結果、２つの光束の光軸が一致しなくなり、回折された方の光束は、受光素子へ到達した際の集光スポットの位置がずれることになる。

さらに、光ピックアップ装置では、通常、受光素子が複数の領域に分割されており、その分割された領域ごとの光量に比例した信号の和信号或いは差信号を用いて、フォーカスサーボあるいはトラッキングサーボを行う。ところが、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或いはトラッキングエラー以外の要因でずれると、正確な、フォーカスサーボ或いはトラッキングサーボを行うことができなくなってしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、回折素子による合波を用いても、環境温度変化に対して受光素子上のスポットの位置ずれが抑制された光ピックアップ装置を提供することを目的とする。

本発明は、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、前記光源からの前記光束を所定の光記録媒体へ集光する対物レンズと、この対物レンズで集光され前記光記録媒体で反射された光束を検出する受光素子と、前記第１の光源および前記第２の光源から出射する光束に対しては回折機能を有し、前記光記録媒体で反射された光束に対しては回折機能を有しない第１の回折素子と、前記第１の光源および前記第２の光源から出射する光束に対しては回折機能を有せず、前記光記録媒体で反射された光束に対しては回折機能を有する第２の回折素子とを備えた光ピックアップ装置であって、前記第１の回折素子と前記第２の回折素子は、回折格子ピッチが等しく、前記第１の光源からの前記第１の波長の光束に対する、前記第１の回折素子における回折の次数と、前記光記録媒体で反射された前記第１の波長の光束に対する前記第２の回折素子における回折の次数とは等しく、前記第２の光源からの前記第２の波長の光束に対する、前記第１の回折素子における回折の次数と、前記光記録媒体で反射された前記第２の波長の光束に対する前記第２の回折素子における回折の次数とは等しく、前記第１の回折素子および前記第２の回折素子は、光源と対物レンズとの間にほぼ平行に配置され、前記第１の回折素子は、前記第１の波長の光束と前記第２の波長の光束を合波し対物レンズに導くとともに、前記第２の回折素子は前記光記録媒体で反射された光束を分波し前記受光素子に導くことを特徴とする光ピックアップ装置を提供する。
上記構成によれば、環境温度の変化による波長変動があった場合、光源からの光束に機能する第１の回折素子による回折の回折角変化と、光記録媒体で反射された光束に対して機能する第２の回折素子による回折の回折角変化をほぼ同程度にできるため、それぞれの回折角変化が相殺され、受光素子に導かれる集光スポット位置のずれを抑制できる光ピックアップ装置を実現できる。また、第１の回折素子と第２の回折素子を光源と対物レンズの間にほぼ平行に配置することで光源と受光素子を近接して配置でき装置の小型化が可能となる。

また、前記第１の光源からの前記第１の波長の光束に対する、前記第１の回折素子における回折の次数と、前記光記録媒体で反射された前記第１の波長の光束に対する前記第２の回折素子における回折の次数は、共に１次で、前記第２の光源からの前記第２の波長の光束に対する、前記第１の回折素子における回折の次数と、前記光記録媒体で反射された前記第２の波長の光束に対する前記第２の回折素子における回折の次数は、共に１次である上記の光ピックアップ装置を提供する。
この構成により、回折素子が回折させる次数が１次であるため、回折効率の高い回折素子を用いて、光の利用効率の高い光ピックアップ装置を実現できる。

また、前記第１の回折素子および前記第２の回折素子は、透明基板上に、複屈折性材料層と等方性材料層とが、鋸歯状の断面形状をもつ凸部の繰り返しからなる格子状構造の界面を有するように積層されている偏光性回折素子である上記の光ピックアップ装置を提供する。
この構成により、回折素子が鋸歯状の断面形状を有する回折素子であるため、光の利用効率の高い光ピックアップ装置を実現できる。

また、前記第１の回折素子の複屈折性材料層は、第１の直線偏光の偏光方向の光束に対して異常光屈折率が対応するように配向されているとともに、前記第２の回折素子の複屈折性材料層は、第１の直線偏光と直交する第２の直線偏光に対して異常光屈折率が対応するように配向されている上記の光ピックアップ装置を提供する。
この構成により、回折素子が偏光選択性の回折素子であるため、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。

また、前記格子断面形状の鋸歯状形状は、所望の鋸歯状形状を階段状に近似した形状である上記の光ピックアップ装置を提供する。
この構成により、回折素子が、その断面形状が鋸歯状を階段状に近似した周期構造形状であるため、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。

本発明によれば、往路光学系中と復路光学系中のそれぞれに回折素子を設けており、環境温度の変化によってレーザーの出射光に波長変動があった場合、往路光学系中の第１の回折素子による回折の回折角変化と、復路光学系中の第２の回折素子による回折の回折角変化をほぼ同程度にできるため、それぞれの回折角変化を相殺することで、受光素子に導かれる集光スポット位置のずれを抑制できる光ピックアップ装置を提供できる。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置を示すものであり、この光ピックアップ装置１０は、波長λ_Aの光束を発する第１の光源１Ａ（光源１の一部を構成する）および波長λ_Bの光束を発する第２の光源１Ｂ（光源１の一部を構成する）と、第１の回折素子２と、第２の回折素子３と、（１／４）波長板４と、コリメーターレンズ５と、絞り６と、対物レンズ７と、波長λ_Aの光束を受光する第１の受光素子８Ａ（受光素子８の一部を構成する）および波長λ_Bの光束を受光する第２の受光素子８Ｂ（受光素子８の一部を構成する）とを備えている。
なお、符号Ｄは光ディスクを示すものであり、具体的には、Ｄ_Aは第１の光ディスク（Ｄ_A1は第１の光ディスクＤ_Aの情報記録面）、Ｄ_Bは第２の光ディスク（Ｄ_B1は光ディスクＤ_Bの情報記録面）を示すものである。

第１の光源１Ａは、例えば波長６５０ｎｍ近傍の波長（λ_A）の発散光束を所定の偏光方向（第１の偏光方向という）の直線偏光で出射する、半導体レーザーで構成している。また、第２の光源１Ｂは、例えば７８０ｎｍ近傍の波長（λ_B）の発散光束を第１の光源１Ａからの光束の偏光方向と同等の直線偏光で出射する、半導体レーザーで構成している。
なお、上記第１の光源１Ａと第２の光源１Ｂは、別体に限るものではなく、例えば共通パッケージ内に２個の半導体レーザーチップが共通基板上にマウントされている、いわゆるハイブリッド型の２波長レーザー光源でもよい。あるいは、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ー光源でもよい。

第１の回折素子２は、第１の偏光方向の直線偏光の光束に対しては回折格子として作用し、前記第１の偏光方向とは直交する第２の偏光方向の直線偏光の光束に対しては回折格子として作用しない、複屈折性材料を備えた偏光性の回折素子である。また、この第１の回折素子２は、第１の光源１Ａおよび第２の光源１Ｂが出射する第１の直線偏光の各光束を同一次数で回折させ、回折後の各光束の光軸が、所定の温度においてほぼ一致するように構成している。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。

また、光ディスクＤ_Aの情報記録面Ｄ_A1または光ディスクＤ_Bの情報記録面Ｄ_B1で反射され戻ってきた光束（以下、「戻り光束」という）は、後述の（１／４）波長板４の機能により、第２の偏光方向の直線偏光となるため、前記第１の回折素子２は、戻り光束に対しては回折機能を持たず透過させる。

第２の回折素子３は、第１の偏光方向の直線偏光の光束に対しては回折格子として作用せず、第１の偏光方向とは直交する第２の偏光方向の直線偏光の光束に対しては回折格子として作用する、複屈折性材料を備えた偏光性の回折素子であるが、第１の回折素子２で回折した各光束を透過させる。また、戻り光束に対しては、各光束を同一次数で回折させ、回折後各光束の光軸の方向が離れるように構成している。すなわち、第２の回折素子３は、各戻り光束を分波する。
なお、第２の回折素子３の回折格子ピッチは、第１の回折素子２の回折格子ピッチとほぼ同一とし、また、それぞれの波長の光束に対して、回折の次数は第１の回折素子２における回折の次数と同一とするのが望ましい。これにより、環境温度に依存し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３において回折する角度が変化しても、第１の回折素子２と第２の回折素子３でほぼ同量の変化量となり互いに相殺されるため、第２の回折素子３を出射する光束の光軸方向は環境温度に依存しない。

（１／４）波長板４は、第２の回折素子３を透過した第１の偏光方向の直線偏光の光束を円偏光に変換する機能を有する。また、この（１／４）波長板４は、光ディスクの情報記録面で反射して逆回りの円偏光で戻ってきた戻り光束に対して、前記第１の偏光方向とは直交する第２の偏光方向の直線偏光に変換する機能を有する。なお、この（１／４）波長板４は、波長λ_Aおよびは長λ_Bの両波長に対して、位相差（１／４）波長を持つことが望ましい。このような波長板として、特開２００１−１０１７００公報記載の広帯域位相差板を用いることができる。

コリメーターレンズ５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。

絞り６は、第１の光源１_Aまたは第２の光源１_Bからの光束を選択的に開口制限することで開口数ＮＡを設定する。光ディスクＤの記録再生の際、第１の光ディスクＤ_A用の開口数と第２の光ディスクＤ_B用の開口数が異なる場合、絞り６により開口数を調整できる。なお、絞り６には、機械的絞りや光学的絞りがあり、特に限定されない。

対物レンズ７は、波長λ_Aおよび波長λ_B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、波長λ_Aおよび波長λ_Bのそれぞれの光束を光ディスクＤ_Aの光ディスク情報記録面Ｄ_A1、および光ディスクＤ_Bの光ディスク情報記録面Ｄ_B1に集光させる。この対物レンズ７として、例えば特開２００１-３４４７９８号公報に開示された対物レンズを用いることができる。なお、この対物レンズは、これに限定されず、例えば２つの波長λ_Aまたはλ_Bのどちらかで収差補正され、他方の波長における収差は収差補正機能を有する光学素子を組み合わせることで補正するような、対物レンズと収差補正機能の組合せを用いてもよい。

第１の光ディスクＤ_Aは、波長λ_Aの光束による情報の書き込みまたは読み出しに用いるものであり、例えば０．６ｍｍの保護層厚を有する。また、第２の光ディスクＤ_Bは、波長λ_Bの光束による情報の書き込みまたは読み出しに用いるものであり、例えば１．２ｍｍの保護層厚を有する。

第１の受光素子８Ａは、第１の光ディスクＤ_Aの情報記録面Ｄ_A1からの戻り光束を受光し、情報記録面Ｄ_A1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各信号を出力するようになっている。一方、第２の受光素子８Ｂは、第２の光ディスクＤ_Bの情報記録面Ｄ_B1からの戻り光を受光し、情報記録面Ｄ_B1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各信号を出力するようになっている。第１の受光素子８Ａと第２の回折素子３の距離は、第１の光源１Ａと第２の回折素子３の距離とほぼ同じとするのが望ましい。なお、上記第１の受光素子８Ａと第２の受光素子８Ｂは別体に限らない。各光束の集光する位置に基づいて、同一の受光素子内に、受光面を別々にして設けるものでもよい。

次に、本実施形態の作用について、説明する。
第１の光源１Ａから出射された波長λ_Aの光束は、第１の回折素子２で回折し、第２の回折素子３、（１／４）波長板４、コリメーターレンズ５、絞り６、対物レンズ７の順に透過し、第１の光ディスクＤ_Aの情報記録面Ｄ_A1に集光する。また、第２の光源１Ｂから出射された波長λ_Bの光束は、第１の回折素子２で回折し、第２の回折素子３、（１／４）波長板４、コリメーターレンズ５、絞り６、対物レンズ７の順に透過し、第２の光ディスクＤ_Bの情報記録面Ｄ_B1に集光する。
そして、第１の光ディスクＤ_Aの情報記録面Ｄ_A1に集光した光束は、光ディスクＤ_Aの情報記録面Ｄ_A1で反射され、対物レンズ７、絞り６、コリメーターレンズ５を透過し、第２の回折素子３で回折され、第１の回折素子を透過し、第１の受光素子８Ａに達する。また、第２の光ディスクＤ_Bの情報記録面Ｄ_B1に集光した光束は、光ディスクＤ_Bの情報記録面Ｄ_B1で反射され、対物レンズ７、絞り６、コリメーターレンズ５を透過し、第２の回折素子３で回折され、第１の回折素子を透過し、第２の受光素子８Ｂに達する。

このようにして、第１の受光素子８Ａから出力される出力信号により、第１の光ディスクＤ_Aの光ディスク記録面Ｄ_A1に記録された情報についての読み取り信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号が得られる。また、第２の受光素子８Ｂの出力信号を用いて、第２の光ディスクＤ_Bの光ディスク記録面Ｄ_B1に記録された情報についての読み取り信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号が得られる。なお、光ピックアップ装置１０には、上記フォーカスエラー信号に基づいて、対物レンズ７を光軸方向に移動する機構（フォーカスサーボ）、及び上記トラッキングエラー信号に基づいて、対物レンズ７を光軸にほぼ垂直の方向に移動する機構（トラッキングサーボ）が含まれるが、図１に示す構成では省略している。

本実施形態によれば、環境温度に依存し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３において回折する角度が変化しても、第１の回折素子２と第２の回折素子３でほぼ同量の変化量となり互いに相殺される。換言すれば、環境温度の変化による波長変動があった場合、光源からの光束に機能する第１の回折素子による回折の回折角変化と、光記録媒体で反射された光束に対して機能する第２の回折素子による回折の回折角変化をほぼ同程度にできるため、それぞれの回折角変化が相殺され、第２の回折素子３を出射する光束の光軸方向は環境温度に依存しない。このため、受光素子８に導かれる集光スポット位置のずれを抑制できる光ピックアップ装置を実現できる。また、第１の回折素子２と第２の回折素子３を、光源１と対物レンズ７の間にほぼ平行に配置することで、光源と１受光素子８を近接して配置でき、装置の小型化が可能となる。

次に、本発明に基づく具体的な実施例を、図１を用いて以下に説明する。
光ピックアップ装置１０の光学配置は、図１に示すように、波長６５０ｎｍの直線偏光の光束を発する第１の光源１Ａと、波長７８０ｎｍの直線偏光の光束を出射する第２の光源１Ｂと、それぞれの光源からの光束を合波するための第１の回折素子２と、（１／４）波長板４と、コリメーターレンズ５と、絞り６と、対物レンズ７と、光ディスクＤ_AまたはＤ_Bの情報記録面（Ｄ_A1またはＤ_B1）で反射され光束を分波するための第２の回折素子３と、分波された波長６５０ｎｍの光束を受光する第１の受光素子８Ａと、分波された波長７８０ｎｍの光束を受光する第２の受光素子８Ｂとを備える。
なお、本実施例の光ピックアップ装置１０は、第１の波長の光束に対する、第１の回折素子２による回折および第２の回折素子３による回折が共に１次の回折であり、また第２の波長の光束に対する、第１の回折素子２による回折および第２の回折素子３による回折もまた共に１次の回折を用いるものである。

まず、合波について説明する。
図２は、光ピックアップ装置１０が行う合波作用についての説明図である。この図２において、第１の光源１Ａおよび第２の光源１Ｂから出射した光束は、それぞれ、光軸α₁、β₁が、第１の回折素子２に対してこの第１の回折素子２の垂直方向（符号γ₁で示す線）からの角度θ_A、θ_Bとなるような状態で入射し、この第１の回折素子２に対してほぼ垂直に出射する。また、この出射する方向は、コリメーターレンズ５、対物レンズ７等で構成される光学系の光軸と一致する。

ここで、第１の光源１Ａは、ここから出射した光束の第１の回折素子２への入射角θ_Aが、第１の光源１Ａの波長をλ_A、この第１の回折素子２の格子のピッチをｐとして、次式
θ_A＝λ_A／ｐ
を満たすように配置する。
一方、第２の光源１Ｂは、第２の光源１Ｂが出射した光束の第１の回折素子２への入射角θ_Bが、第２の光源１Ｂの波長をλ_B、この第１の回折素子２の回折格子のピッチをｐとして、
θ_B＝λ_B／ｐ
となるように配置する。

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、それぞれの光源１Ａ，１Ｂから出射された光束の第１の回折素子２による回折後の出射方向が一致することになる。そして、合波された光束は、第２の回折素子３を透過し、（１／４）波長板４、コリメーターレンズ５、絞り６、対物レンズ７を通り、光ディスク情報記録面（Ｄ_A1またはＤ_B1）で反射される。そして、この反射された光束は、上記の進行方向のときとは逆順に、対物レンズ７、絞り６、コリメーターレンズ５、（１／４）波長板４を通り、第２の回折素子３で分波される。

次に、分波について以下に説明する。
図３は、光ピックアップ装置１０が行う分波作用についての説明図である。ここで、第２の回折素子３の回折格子のピッチをｑとする。
戻り光束は、図３において、光軸γ₂が第２の回折素子３にほぼ垂直になるような状態で図中右側から入射し、波長λ_Aの光束（第１の光源から出射した光束）は、回折角
λ_A／ｑ
で回折し、符号α₂で示す線を光軸として出射する。一方、波長λ_Bの光束（第２の光源から出射した光束）は、回折角
λ_B／ｑ
で回折し、符号β₂で示す線を光軸として出射する。このように、第２の回折素子３により、異なる波長の光束の分波がなされる。第１の受光素子８Ａは、符号α₂で示す線上に、また、第２の受光素子８Ｂは、符号β₂で示す線上に配置する。なお、上記分波された各光束は、第１の回折格子２を透過し、受光素子８Ａまたは８Ｂに達する。
上記のように、第１の回折素子２および第２の回折素子３は、それぞれ、往復で異なる次数の回折を利用するが、往復ともにその回折効率を高めるために、それぞれ複屈折性材料を備えた偏光性の回折素子とする。

第１の回折素子２は、光源から出射される直線偏光の光束に対して、回折機能を有するよう、この第１の回折素子２を構成する複屈折材料の遅相軸の方向を、光源からの直線偏光の偏光方向に一致させるとともに、この第１の回折格子２の周期方向は、前記遅相軸の方向とは直交させる。
一方、第２の回折格子３は、光源から出射される直線偏光の光束に対して、回折機能を有しないよう、この第２の回折素子３を構成する複屈折材料の遅相軸の方向を、光源からの直線偏光の偏光方向とは直交する方向に一致させるとともに、この第２の回折格子３の周期方向は、前記遅相軸の方向とする。

以下、第１の回折素子２及び第２の回折素子３の具体的な構成について説明する。
図４は、第１の回折素子２及び第２の回折素子３の構成を示す概略図である。
第１の回折素子２は、複屈折性材料層２１と等方性材料層２２とが２枚の石英ガラス基板（２３、２４）で挟まれた構造となっており、各石英ガラスの外側の面（２５、２６）には、使用波長に対する反射防止膜が施されている。
前述の複屈折材料層２１として高分子液晶を用い、石英ガラス基板２３上に高分子液晶層を形成し、その表面をフォトリソグラフィ加工することによって鋸歯状の断面形状をもつ凸部の繰り返しからなる格子面を形成する。そして、等方性材料としてエポキシ系の紫外線硬化型樹脂を用い、前記格子面の凹部を充填して表面が平滑になるように積層し（等方性材料層２２）、硬化させ、石英ガラス（ガラス基板２４）でカバーする。
ここで、複屈折性材料層２１に用いる高分子液晶としては、第１の波長６５０ｎｍおよび第２の波長７８０ｎｍにおいて、常光屈折率が、等方性材料層２２として用いる紫外線硬化型エポキシ樹脂の屈折率と実質的に等しく、かつ、常光屈折率と異常光屈折率の差が０．２２１、０．２１１と大きい値を有するものを用いる。その材料の屈折率を表１に示す。

第１の回折素子２は、光源から出射される直線偏光の光束に対して、回折機能を有するよう、第１の回折素子２を構成する複屈折性材料層２１の遅相軸の方向を、光源からの直線偏光の偏光方向に一致させ、回折格子の周期方向は、前記遅相軸の方向とは直交させる。
図４を用いて説明すると、図示外の光源から出射される直線偏光の偏光をｙ方向として、また、複屈折性材料層２１に用いる高分子液晶の遅相軸をｙ方向とする。また複屈折性材料層２１に形成する回折格子の周期方向をｘ方向とする。本実施例では、具体的な回折格子形状として、回折格子の周期構造の１周期が８ステップの階段によって構成し、各階段の段差をそれぞれ０．４１μｍとした。また、ピッチ１０μｍとなるよう、各階段部の平坦部の幅を１．２５μｍとした。

このように設定することにより、波長６５０ｎｍおよび波長７８０ｎｍの光束に対する１次回折の回折効率を、ともに８４％にすることができる。また、透過率（０次の回折効率）は、両波長で９９％である。
なお、上記実施例では、８ステップの階段によって格子の１周期の構造を構成したが、鋸歯状形状を多段の階段状断面で近似するのではなく、グレースケールマスクを利用して加工されるブレーズ形状を用いると、いずれの波長に対しても１次の回折効率で８７％の回折効率が得られ、より望ましい。透過率は両波長で９９％である。

第２の回折素子３の構造も、前述の第１の回折素子２と基本的の同様であるが、複屈折性材料層として用いた高分子液晶の遅相軸の方向が異なる。図４を用いて説明すると、光源から出射される直線偏光の偏光をｙ方向として、複屈折性材料層２１に用いる高分子液晶の遅相軸をｘ方向とする。また、複屈折性材料層２１に形成する回折格子の周期方向もｘ方向とする。本実施例では、具体的な回折格子形状として、回折格子の周期構造の１周期が８ステップの階段によって構成し、各階段の段差をそれぞれ０．４１μｍとした。また、ピッチ１０μｍとなるよう、各階段部の平坦部の幅を１．２５μｍとした。
このように設定することにより、波長６５０ｎｍおよび波長７８０ｎｍの光束の１次回折の回折効率を８５％にすることができる。また、透過率（０次の回折効率）は、両波長で９９％である。
なお、第２の回折素子３でも、第１の回折素子２と同様に、８ステップの階段によって格子の１周期の構造を構成したが、鋸歯状形状を多段の階段状断面で近似するのではなく、グレースケールマスクを利用して加工されるブレーズ形状を用いると、いずれの波長に対しても１次の回折効率で８７％の回折効率が得られ、より望ましい。透過率は両波長で９９％である。

以上説明したように、本発明に係る光ピックアップ装置は、格子ピッチの等しい２枚の偏光性回折素子を用いることで、動作温度の変動による波長の変化に伴う光束の受光素子上の集光位置の変動を抑制できる。なお、上記実施例では、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あるいはＨＤ−ＤＶＤと従来のＤＶＤとの組合せに対しても有効に実施可能である。あるいは、ＢＬＵＲＡＹまたはＨＤ−ＤＶＤとＣＤとの組合せに対しても有効に実施可能である。また、本発明の光ピックアップ装置では、コリメーターレンズを用いた、所謂、無限系の光学系として構成したが、本発明が適用される範囲は、無限系の光学系には限定されず、コリメーターレンズを使用しない有限系の光学系であってもよい。さらに、第２の回折素子３と（１／４）波長板４は別体で構成したが、積層一体化しても良い。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施し得るものである。

本発明のピックアップ装置は、格子ピッチの等しい２枚の回折素子を設けることで、動作温度の変動による波長の変化に伴う光束の受光素子上の集光位置の変動を抑制できる効果を有し、複数の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などに有効に利用される。

本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置の概略構成図。 本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置による合波作用についての説明図。 本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置による分波作用についての説明図。 本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置の第１の回折素子および第２の回折素子の構成を概念的に示す概略図。

符号の説明

１ 光源
１Ａ 第１の光源
１Ｂ 第２の光源
２ 第１の回折素子
２１ 複屈折性材料層
２２ 等方性材料層
２３ 石英ガラス基板
２４ 石英ガラス基板
３ 第２の回折素子
４ （１／４）波長板
５ コリメーターレンズ
６ 絞り
７ 対物レンズ
８ 受光素子
８Ａ 第１の受光素子
８Ｂ 第２の受光素子
Ｄ 光ディスク
Ｄ_A 第１の光ディスク
Ｄ_A1 第１の光ディスクの情報記録面
Ｄ_B 第２の光ディスク
Ｄ_B1 第２の光ディスクの情報記録面
α₁ 波長λ_Aの光束の光軸
α₂ 波長λ_Aの光束の回折後の光軸
β₁ 波長λ_Bの光束の光軸
β₂ 波長λ_Bの光束の回折後の光軸
γ₁ 回折後の光軸
γ₂ 戻り光束の光軸
λ₁ 第１の波長
λ₂ 第２の波長

Claims (5)

1. 第１の波長の光束を出射する第１の光源と、前記第１の波長とは異なる第２の波長の光束を出射する第２の光源と、前記光源からの前記光束を所定の光記録媒体へ集光する対物レンズと、この対物レンズで集光され前記光記録媒体で反射された光束を検出する受光素子と、前記第１の光源および前記第２の光源から出射する光束に対しては回折機能を有し、前記光記録媒体で反射された光束に対しては回折機能を有しない第１の回折素子と、前記第１の光源および前記第２の光源から出射する光束に対しては回折機能を有せず、前記光記録媒体で反射された光束に対しては回折機能を有する第２の回折素子とを備えた光ピックアップ装置であって、
   前記第１の回折素子と前記第２の回折素子は、回折格子ピッチが等しく、
   前記第１の光源からの前記第１の波長の光束に対する、前記第１の回折素子における回折の次数と、前記光記録媒体で反射された前記第１の波長の光束に対する前記第２の回折素子における回折の次数とは等しく、
   前記第２の光源からの前記第２の波長の光束に対する、前記第１の回折素子における回折の次数と、前記光記録媒体で反射された前記第２の波長の光束に対する前記第２の回折素子における回折の次数とは等しく、
   前記第１の回折素子および前記第２の回折素子は、光源と対物レンズとの間にほぼ平行に配置され、
   前記第１の回折素子は、前記第１の波長の光束と前記第２の波長の光束を合波し対物レンズに導くとともに、前記第２の回折素子は前記光記録媒体で反射された光束を分波し前記受光素子に導く
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 前記第１の光源からの前記第１の波長の光束に対する、前記第１の回折素子における回折の次数と、前記光記録媒体で反射された前記第１の波長の光束に対する前記第２の回折素子における回折の次数は、共に１次で、
   前記第２の光源からの前記第２の波長の光束に対する、前記第１の回折素子における回折の次数と、前記光記録媒体で反射された前記第２の波長の光束に対する前記第２の回折素子における回折の次数は、共に１次である請求項１に記載の光ピックアップ装置。
3. 前記第１の回折素子および前記第２の回折素子は、透明基板上に、複屈折性材料層と等方性材料層とが、鋸歯状の断面形状をもつ凸部の繰り返しからなる格子状構造の界面を有するように積層されている偏光性回折素子である請求項１または２に記載の光ピックアップ装置。
4. 前記第１の回折素子の複屈折性材料層は、第１の直線偏光の偏光方向の光束に対して異常光屈折率が対応するように配向されているとともに、
   前記第２の回折素子の複屈折性材料層は、第１の直線偏光と直交する第２の直線偏光に対して異常光屈折率が対応するように配向されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
5. 前記格子断面形状の鋸歯状形状は、所望の鋸歯状形状を階段状に近似した形状である請求項１〜４のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。

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