JP4573785B2 - 光学素子および光ピックアップ装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学素子および光ピックアップ装置に係り、特に、互いに異なる波長を有する２つの光をそれぞれ回折させて３ビームを発生させるのに好適な光学素子および光ピックアップ装置に関する。

従来から、光ディスク等の光学的情報記録媒体への光情報の書き込み（以下、記録と称する）および光学的情報記録媒体に記録された光情報の読み出し（以下、再生と称する）の少なくとも一方を行う光ピックアップ装置では、光源と対物レンズとの間の光路上に、回折格子が形成された光学素子を配置していた。

この光学素子は、光源から出射されたコヒーレントな光を回折格子によって回折させることにより、０次光（以下、メインビームと称する）および±１次光（以下、サブビームと称する）からなる３ビームを発生させるようになっている。

光学素子によって発生した３ビームは、対物レンズによって光学的情報記録媒体上に光スポットとして集光（照射）されるとともに、光学的情報記録媒体によって反射され、その後、ＰＤＩＣ等の受光素子の３つの受光面によって３つの検出光スポットとして検出されるようになっている。

そして、３つの検出光スポットは、トラッキングエラー信号の生成に用いられるようになっている。

光ピックアップ装置は、トラッキングエラー信号に基づいて、対物レンズを最適な位置に移動調整するトラッキングサーボを行いつつ、記録または再生を行うようになっていた。

ところで、従来から、光ピックアップ装置の中には、光ディスクとしてのＣＤおよびＤＶＤの双方に対応したものがあった。

この種の光ピックアップ装置では、ＣＤに対応する波長７８０ｎｍのコヒーレントな光（以下、ＣＤ光と称する）を出射するＣＤ用の光源（以下、ＣＤ用光源と称する）と、ＤＶＤに対応する波長６６０ｎｍのコヒーレントな光（以下、ＤＶＤ光と称する）を出射するＤＶＤ用の光源（以下、ＤＶＤ用光源と称する）との双方を搭載していた。なお、近年においては、コンパクト化の観点から、ＣＤ用光源とＤＶＤ用光源とを一体化した２波長光源を搭載するようになった。

さらに、このようなＣＤおよびＤＶＤの双方に対応する光ピックアップ装置では、ＣＤ光を回折させることによってＣＤに対応する３ビーム（以下、ＣＤ用３ビームと称する）を発生させる回折格子（以下、ＣＤ用回折格子と称する）と、ＤＶＤ光を回折させることによってＤＶＤに対応する３ビーム（以下、ＤＶＤ用３ビームと称する）を発生させる回折格子（以下、ＤＶＤ用回折格子と称する）とを併有した光学素子を搭載していた。

特開２００２−３１１２１９号公報

しかしながら、従来の光学素子では、雰囲気温度の変化や光ピックアップ装置の各構成部（光源やＬＤ発振回路等）の発熱等の温度変化にともなって、ＤＶＤ用回折格子についてのＤＶＤ光の回折効率が大きく変動してしまうことが問題とされていた。これは、温度変化にともなって、光学素子の材料（樹脂等）についてのＤＶＤ光の屈折率が変化することが原因と考えられていた。

ここで、ＤＶＤ用回折格子についてのＤＶＤ光の回折効率は、図８に示すように、光学素子１におけるＤＶＤ用回折格子２を、ＤＶＤ用光源３とＣＤ用光源５とが一体化された２波長光源６の側（図８における下側）に向け、光学素子１におけるＣＤ用回折格子７を、２波長光源６と反対の側（図８における上側）に向けた場合に、次の（５）式によって表すことができる。

η＝（Ｉ_{Ｄ＋１（Ｃ０）}＋Ｉ_{Ｄ−１（Ｃ０）}）／２Ｉ_{Ｄ０（Ｃ０）} （５）
但し、（５）式において、Ｉ_{Ｄ＋１（Ｃ０）}は、ＤＶＤ用回折格子２において発生したＤＶＤ用３ビームにおけるサブビーム（＋１次光）についてのＣＤ用回折格子７における０次光の光量（ｗ）である。また、（５）式において、Ｉ_{Ｄ−１（Ｃ０）}は、ＤＶＤ用回折格子２において発生したＤＶＤ用３ビームにおけるサブビーム（−１次光）についてのＣＤ用回折格子７における０次光の光量である。さらに、（５）式において、Ｉ_{Ｄ０（Ｃ０）}は、ＤＶＤ用回折格子２において発生したＤＶＤ用３ビームにおけるメインビーム（０次光）についてのＣＤ用回折格子７における０次光の光量である。

さて、前述したトラッキングエラー信号は、メインビームが光学的情報記録媒体のトラックの中心に適正に集光されている場合には、値が０となること、換言すれば、オフセットが除去されていることが理想とされている。

しかし、前述のように、温度変化にともなってＤＶＤ用回折格子２についてのＤＶＤ光の回折効率が変動した場合には、対物レンズ駆動時のオフセットを除去しきれないことになる。

そして、このことは、光学的情報記録媒体への記録または光学的情報記録媒体の再生を高精度に行うことができない結果となる。

さらに、従来の光学素子１では、図８に示すように、ＤＶＤ用回折格子２において回折することが本来意図されていないＣＤ光がＤＶＤ用回折格子２において回折することにより、±１次光が発生してしまい、迷光となってしまうといった問題が生じていた。

この迷光は、図９に示すように、受光素子の３つの受光面８、９、１０のうち、ＣＤ用３ビームにおける２つのサブビーム（±１次光）の検出光スポットＳＰ_＋１、ＳＰ_−１が検出される２つの受光面８、１０上に、迷光の検出光スポットＳＰ_迷光として検出されることになる。なお、２つの受光面８、１０に挟まれた図９における中央の受光面９上には、ＣＤ用３ビームにおけるメインビームの検出光スポットＳＰ_０が検出される。

そして、迷光の検出光スポットＳＰ_迷光は、本来のＣＤ用３ビームにおけるサブビームの検出光スポットＳＰ_＋１、ＳＰ_−１とともにトラッキングエラー信号として検出されることになるため、良好なトラッキングエラー信号の検出を阻害する要因となっていた。

そこで、本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、温度変化にともなう第１の回折格子についての第１の光の回折効率の変動を抑制することができるとともに、第１の回折格子において回折することが本来意図されていない第２の光の第１の回折格子における回折によって迷光が発生することを抑制することができ、ひいては、第１の光および第２の光のいずれを用いる場合においても良好なトラッキングエラー信号を検出することができ、第１の光および第２の光にそれぞれ対応する２種類の光学的情報記録媒体を対象とした記録および再生の少なくとも一方を高精度に行うことができる第１および第２の回折格子を有する光学素子および光ピックアップ装置を提供することを目的とするものである。

前述した目的を達成するため、本発明の請求項１に係る光学素子の特徴は、透光性部材の一方の表面に、前記透光性部材と同一の材料によって形成され、所定方向に所定の間隔を設けて整列された複数の凸部を有し、第１の波長を有するコヒーレントな第１の光を回折させることによって３ビームを発生させる第１の回折格子と、前記透光性部材の他方の表面に、前記透光性部材と同一の材料によって形成され、前記第１の波長よりも長い第２の波長を有するコヒーレントな第２の光を回折させることによって３ビームを発生させる第２の回折格子とを有する光学素子であって、前記第１の回折格子における前記凸部が、第１の段部と、この第１の段部に前記所定方向における一方において隣位するようにして前記第１の段部に連設され、前記第１の段部よりも高さが大きく形成された第２の段部と、この第２の段部に前記所定方向における一方において隣位するようにして前記第２の段部に連設され、前記第１の段部と同じ高さに形成された第３の段部とを有し、かつ、次の（１）〜（３）の各条件式、
０．９≦（ｎ_２−１）×ｄ_１／λ_２≦１．１ （１）
０．９≦（ｎ_１−１）×（ｄ_１−ｄ_２）／λ_１≦１．１ （２）
０．５≦ｘ_２／（ｘ_１＋ｘ_３）≦１．５ （３）
但し、
λ_１：前記第１の波長
λ_２：前記第２の波長
ｎ_１：前記透光性部材の材料についての前記第１の光の屈折率
ｎ_２：前記透光性部材の材料についての前記第２の光の屈折率
ｄ_１：前記第２の段部の高さ
ｄ_２：前記第１の段部および前記第３の段部の高さ
ｘ_１：前記第１の段部の前記所定方向の寸法
ｘ_２：前記第２の段部の前記所定方向の寸法
ｘ_３：前記第３の段部の前記所定方向の寸法
を満足する点にある。

そして、この請求項１に係る発明によれば、第１の回折格子における凸部を、第１〜第３の段部からなる３段構造に形成し、かつ、（１）〜（３）の各条件式を満足するようにすることにより、第２の光が第１の回折格子において回折することによって±１次光が発生することを抑制することが可能となり、かつ、温度変化が生じたとしても、第１の回折格子についての第１の光の回折効率の変動が大きくならないようにすることが可能となり、さらに、第１の光が第１の回折格子において回折することによって３ビーム以外の±２次以上の高次の回折光が発生することを抑制することが可能となる。

また、請求項２に係る光学素子の特徴は、請求項１において、前記第１の回折格子における前記凸部が、更に、次の（４）に示す条件式、
０．９≦ｘ_１／ｘ_３≦１．１ （４）
を満足する点にある。

そして、この請求項２に係る発明によれば、更に、第１の回折格子における凸部が、（４）の条件式も満足するようにすることにより、第１の光が第１の回折格子において回折することによって発生する２つのサブビーム（±１次光）のバランスを確保することが可能となる。

さらに、請求項３に係る光学素子の特徴は、請求項１または２において、前記第１の波長が６６０ｎｍとされ、前記第２の波長が７８０ｎｍとされている点にある。

そして、この請求項３に係る発明によれば、ＣＤ光がＤＶＤ用回折格子において回折することによって±１次光が発生することを抑制することが可能となり、かつ、温度変化が生じたとしても、ＤＶＤ用回折格子についてのＤＶＤ光の回折効率の変動が大きくならないようにすることが可能となり、さらに、ＤＶＤ光がＤＶＤ用回折格子において回折することによって３ビーム以外の±２次以上の高次の回折光が発生することを抑制することが可能となる。

さらにまた、請求項４に係る光ピックアップ装置の特徴は、第１の波長を有するコヒーレントな第１の光を出射する第１の光源と、前記第１の波長よりも長い第２の波長を有するコヒーレントな第２の光を出射する第２の光源と、透光性部材の一方の表面に、前記透光性部材と同一の材料によって形成され、所定方向に所定の間隔を設けて整列された複数の凸部を有し、第１の波長を有するコヒーレントな第１の光を回折させることによって３ビームを発生させる第１の回折格子と、前記透光性部材の他方の表面に、前記透光性部材と同一の材料によって形成され、前記第１の波長よりも長い第２の波長を有するコヒーレントな第２の光を回折させることによって３ビームを発生させる第２の回折格子とを有する光学素子と、この光学素子によって発生された前記３ビームを前記光学的情報記録媒体上に集光させる対物レンズと、前記光学的情報記録媒体によって反射された後の前記３ビームを受光する受光素子とを少なくとも備えた光ピックアップ装置であって、前記光学素子の前記第１の回折格子における前記凸部が、第１の段部と、この第１の段部に前記所定方向における一方において隣位するようにして前記第１の段部に連設され、前記第１の段部よりも高さが大きく形成された第２の段部と、この第２の段部に前記所定方向における一方において隣位するようにして前記第２の段部に連設され、前記第１の段部と同じ高さに形成された第３の段部とを有し、かつ、次の（１）〜（３）の各条件式、
０．９≦（ｎ_２−１）×ｄ_１／λ_２≦１．１ （１）
０．９≦（ｎ_１−１）×（ｄ_１−ｄ_２）／λ_１≦１．１ （２）
０．５≦ｘ_２／（ｘ_１＋ｘ_３）≦１．５ （３）
但し、
λ_１：前記第１の波長
λ_２：前記第２の波長
ｎ_１：前記透光性部材の材料についての前記第１の光の屈折率
ｎ_２：前記透光性部材の材料についての前記第２の光の屈折率
ｄ_１：前記第２の段部の高さ
ｄ_２：前記第１の段部および前記第３の段部の高さ
ｘ_１：前記第１の段部の前記所定方向の寸法
ｘ_２：前記第２の段部の前記所定方向の寸法
ｘ_３：前記第３の段部の前記所定方向の寸法
を満足する点にある。

そして、この請求項４に係る発明によれば、光学素子の第１の回折格子における凸部を、第１〜第３の段部からなる３段構造に形成し、かつ、（１）〜（３）の各条件式を満足するようにすることにより、第２の光が第１の回折格子において回折することによって±１次光が発生することを抑制することが可能となり、かつ、温度変化が生じたとしても、第１の回折格子についての第１の光の回折効率の変動が大きくならないようにすることが可能となり、さらに、第１の光が第１の回折格子において回折することによって３ビーム以外の±２次以上の高次の回折光が発生することを抑制することが可能となる。

また、請求項５に係る光ピックアップ装置の特徴は、請求項４において、前記光学素子の前記第１の回折格子における前記凸部が、更に、次の（４）に示す条件式、
０．９≦ｘ_１／ｘ_３≦１．１ （４）
を満足する点にある。

そして、この請求項５に係る発明によれば、更に、光学素子の第１の回折格子における凸部が、（４）の条件式も満足するようにすることにより、第１の光が第１の回折格子において回折することによって発生する２つのサブビーム（±１次光）のバランスを確保することが可能となる。

さらに、請求項６に係る光ピックアップ装置の特徴は、請求項４または５において、 前記第１の波長が６６０ｎｍとされ、前記第２の波長が７８０ｎｍとされている点にある。

そして、この請求項６に係る発明によれば、ＣＤ光がＤＶＤ用回折格子において回折することによって±１次光が発生することを抑制することが可能となり、かつ、温度変化が生じたとしても、ＤＶＤ用回折格子についてのＤＶＤ光の回折効率の変動が大きくならないようにすることが可能となり、さらに、ＤＶＤ光がＤＶＤ用回折格子において回折することによって３ビーム以外の±２次以上の高次の回折光が発生することを抑制することが可能となる。

本発明の請求項１に係る光学素子によれば、第２の光が第１の回折格子において回折することによって±１次光が発生することを抑制することができる結果、第１の回折格子において回折することが本来意図されていない第２の光の第１の回折格子における回折によって迷光が発生することを抑制することができる。また、請求項１に係る光学素子によれば、温度変化にともなう第１の回折格子についての第１の光の回折効率の変動を抑制することができる。さらに、請求項１に係る発明によれば、第１の光が第１の回折格子において回折することによって３ビーム以外の±２次以上の高次の回折光が発生することを抑制することができる結果、十分な光量の３ビームを効率的に得ることができる。そして、このような光学素子を光ピックアップ装置に搭載すれば、第１の光および第２の光のいずれを用いる場合においても良好なトラッキングエラー信号を検出することができ、第１の光および第２の光にそれぞれ対応する２種類の光学的情報記録媒体を対象とした記録および／または再生を高精度に行うことができる。

請求項２に係る光学素子によれば、第１の光が第１の回折格子において回折することによって発生する２つのサブビーム（±１次光）のバランスを確保することができる結果、請求項１に係る光学素子の効果に加えて、さらに、第１の光からより良好な３ビームを発生させることができる。

請求項３に係る光学素子によれば、ＣＤ光がＤＶＤ用回折格子において回折することによって±１次光が発生することを抑制することができ、かつ、温度変化が生じたとしても、ＤＶＤ用回折格子についてのＤＶＤ光の回折効率の変動が大きくならないようにすることができ、さらに、ＤＶＤ光がＤＶＤ用回折格子において回折することによって３ビーム以外の±２次以上の高次の回折光が発生することを抑制することができる結果、十分な光量のＤＶＤ用３ビームを効率的に得ることができる。さらに、温度変化にともなうＤＶＤ光の回折効率の変動を抑制することができるとともに、ＤＶＤ用回折格子におけるＣＤ光の回折によって迷光が発生することを抑制することができる。

請求項４に係る光ピックアップ装置によれば、温度変化にともなう第１の回折格子についての第１の光の回折効率の変動を抑制することができ、かつ、第１の回折格子において回折することが本来意図されていない第２の光の第１の回折格子における回折によって迷光が発生することを抑制することができ、さらに、十分な光量の３ビームを効率的に得ることができ、ひいては、第１の光および第２の光のいずれを用いる場合においても良好なトラッキングエラー信号を検出することができ、第１の光および第２の光にそれぞれ対応する２種類の光学的情報記録媒体を対象とした記録および／または再生を高精度に行うことができる。

請求項５に係る光ピックアップ装置によれば、請求項４に係る光ピックアップ装置の効果に加えて、さらに、第１の光からより良好な３ビームを発生させることができ、より正確なトラッキングエラー信号を検出することができる。

請求項６に係る光ピックアップ装置によれば、ＣＤへの記録およびＣＤの再生の少なくとも一方を高精度に行うことができるとともに、ＤＶＤへの記録およびＤＶＤの再生の少なくとも一方を高精度に行うことができる。

以下、本発明に係る光学素子および光ピックアップ装置の実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。

なお、従来と基本的構成が同一もしくはこれに類する箇所については、同一の符号を用いて説明する。

図１は、本実施形態における光学素子１２を示したものであり、この光学素子１２は、所定の厚みを有する透光性部材１４を有しており、この透光性部材１４は、樹脂やガラス等を材料としている。

透光性部材１４の厚み方向における一方（図１における上方）の表面には、第１の回折格子としてのＤＶＤ用回折格子１５が、透光性部材１４と同一の材料によって透光性部材１４と一体的に形成されており、このＤＶＤ用回折格子１５は、所定方向としての図１における横方向に所定の間隔を設けて整列された複数の凸部１６を有している。

ＤＶＤ用回折格子１５は、光源側（図１における上側）から第１の波長としてのＤＶＤに対応する６６０ｎｍの波長を有する第１の光としてのＤＶＤ光が入射すると、このＤＶＤ光を回折させることによってＤＶＤ用３ビームを発生させるようになっている。

さらに、透光性部材１４の厚み方向における他方（図１における下方）の表面には、第２の回折格子としてのＣＤ用回折格子７が、ＤＶＤ用回折格子１５に対向するように形成されている。ＣＤ用回折格子７は、ＤＶＤ用回折格子１５と同様に、透光性部材１４と同一の材料によって透光性部材１４と一体的に形成されており、このＣＤ用回折格子７は、図１における横方向に所定の間隔を設けて整列された複数の凸部１７を有している。

ＣＤ用回折格子７は、光源側（図１における上側）から、第２の波長としてのＣＤに対応する７８０ｎｍの波長を有する第２の光としてのＣＤ光が入射すると、このＣＤ光を回折させることによってＣＤ用３ビームを発生させるようになっている。

次に、図２は、図１に示したＤＶＤ用回折格子１５を拡大したものである。

この図２に示すように、ＤＶＤ用回折格子１５における凸部１６は、第１の段部１６Ａ、第２の段部１６Ｂおよび第３の段部１６Ｃからなる３段構造によって形成されている。

具体的には、第２の段部１６Ｂは、第１の段部１６Ａに所定方向における一方としての図２の横方向における右方において隣位するようにして第１の段部１６Ａに連設されており、第１の段部１６Ａよりも高さ（図２における縦方向の寸法）が大きく形成されている。

また、第３の段部１６Ｃは、第２の段部１６Ｂに図２の横方向における右方において隣位するようにして第２の段部１６Ｂに連設されており、第１の段部１６Ａと同じ高さに形成されている。

さらに、本実施形態においては、ＤＶＤ用回折格子１５における凸部１６が、次の（１）および（２）の各条件式を満足するようにする。

０．９≦（ｎ_２−１）×ｄ_１／λ_２≦１．１ （１）
０．９≦（ｎ_１−１）×（ｄ_１−ｄ_２）／λ_１≦１．１ （２）
０．５≦ｘ_２／（ｘ_１＋ｘ_３）≦１．５ （３）
但し、（２）式におけるλ_１は、第１の波長としてのＤＶＤに対応する波長（６６０ｎｍ）である。また、（１）式におけるλ_２は、第２の波長としてのＣＤに対応する波長（７８０ｎｍ）である。さらに、（２）式におけるｎ_１は、透光性部材１４の材料についてのＤＶＤ光（第１の光）の屈折率である。さらにまた、（２）式におけるｎ_２は、透光性部材１４の材料についてのＣＤ光（第２の光）の屈折率である。また、（１）式および（２）式におけるｄ_１は、第２の段部１６Ｂの高さである。さらに、（２）式におけるｄ_２は、第１の段部１６Ａおよび第３の段部１６Ｃの高さである。さらにまた、（３）式におけるｘ_１は、第１の段部１６Ａの図２における横方向の寸法である。また、（３）式におけるｘ_２は、第２の段部１６Ｂの図２における横方向の寸法である。さらに、（３）式におけるｘ_３は、第３の段部１６Ｃの図２における横方向の寸法である。

ここで、（ｎ_２−１）×ｄ_１／λ_２の値が（１）式の条件から外れると、ＣＤ光がＤＶＤ用回折格子１５において回折することによって発生する±１次光（迷光）の光量が多くなる。

また、（ｎ_１−１）×（ｄ_１−ｄ_２）／λ_１の値が（２）式の条件から外れると、ＤＶＤ光がＤＶＤ用回折格子１５において回折する際に発生する±２次以上の高次の回折光の光量が多くなるため、相対的にＤＶＤ用３ビームの光量が少なくなり、ＤＶＤ用回折格子１５についてのＤＶＤ光の回折効率が低下することとなる。

さらに、ｘ_２／（ｘ_１＋ｘ_３）の値が、（３）式に示した値（０．５）よりも小さくなると、ＣＤ光がＤＶＤ用回折格子１５において回折することによって発生する±１次光（迷光）の光量が多くなる。

一方、ｘ_２／（ｘ_１＋ｘ_３）の値が、（３）式に示した値（１．５）よりも大きくなると、温度変化にともなうＤＶＤ用回折格子１５についてのＤＶＤ光の回折効率（（５）式参照）の変動が大きくなる。

したがって、ＤＶＤ用回折格子１５の凸部１６を３段構造に形成し、かつ、（１）〜（３）の各条件式を満足するようにすることにより、ＣＤ光がＤＶＤ用回折格子１５において回折することによって±１次光が発生することを抑制することが可能となる。また、温度変化が生じても、ＤＶＤ用回折格子１５についてのＤＶＤ光の回折効率の変動が大きくならないようにすることが可能となる。さらに、ＤＶＤ光がＤＶＤ用回折格子１５において回折することによって３ビーム以外の±２次以上の高次の回折光が発生することを抑制することが可能となる。

さらに、本実施形態においては、ＤＶＤ用回折格子１５の凸部１６が、次の（４）に示す条件式を満足するようにする。

０．９≦ｘ_１／ｘ_３≦１．１ （４）
ここで、ｘ_１／ｘ_３の値が（４）の条件から外れると、ＤＶＤ光がＤＶＤ用回折格子１５において回折することによって発生する２つのサブビーム（±１次光）の光量のバランスが悪くなる。換言すれば、２つのサブビームの光量のずれが大きくなる。

したがって、（４）の条件式を満足するようにすることにより、ＤＶＤ光がＤＶＤ用回折格子１５において回折することによって発生する２つのサブビームの光量のバランスを確保することが可能となる。

このように形成された本実施形態の光学素子１２は、図３に示す本実施形態の光ピックアップ装置２０を構成する。

図３に示すように、本実施形態における光ピックアップ装置２０は、光源として、ＤＶＤ光を出射するＤＶＤ用光源３とＣＤ光を出射するＣＤ用光源５とを併有した２波長光源６を有しており、この２波長光源６は、ＤＶＤ光とＣＤ光とを選択的に出射するようになっている。

２波長光源６に対して光の出射側の位置には、光学素子１２が、そのＤＶＤ用回折格子１５を２波長光源６側に向けるようにして配置さている。

光学素子１２は、２波長光源６からＤＶＤ光が出射された場合には、このＤＶＤ光を、ＤＶＤ用回折格子１５によって回折させることによって、ＤＶＤ用３ビーム（以下、ＤＶＤ往路３ビームと称する）を発生させるようになっている。

ここで、本実施形態においては、ＤＶＤ用回折格子１５が第１の段部１６Ａ、第２の段部１６Ｂおよび第３の段部１６Ｃの３段構造に形成されており、さらに、（２）〜（４）の各条件式を満足しているため、ＤＶＤ用回折格子１５が、温度変化にかかわらず安定した回折効率のＤＶＤ往路３ビームを発生させることができる。また、ＤＶＤ用回折格子１５においてＤＶＤ光から発生する±２次以上の高次の回折光の光量を少なくすることができるため、ＤＶＤ往路３ビームを効率よく発生させることができる。さらに、ＤＶＤ往路３ビームにおける２つのサブビームの光量のバランスを確保することができる。

ＤＶＤ用回折格子１５によって発生されたＤＶＤ往路３ビームは、ＣＤ用回折格子２をそのまま透過して光学素子１２から出射される。

また、光学素子１２は、２波長光源６からＣＤ光が出射された場合には、このＣＤ光を、ＣＤ用回折格子２によって回折させてＣＤ用３ビーム（以下、ＣＤ往路３ビームと称する）を発生させるようになっている。

ここで、本実施形態においては、ＤＶＤ用回折格子１５が前述した３段構造に形成され、かつ、（１）および（３）の各条件式を満足しているため、ＣＤ光がＤＶＤ用回折格子１５において回折することによって、±１次光すなわち迷光が発生することを抑制することができる。

光学素子１２に対して光の出射側の位置には、偏光ビームスプリッタ２１が配置されており、この偏光ビームスプリッタ２１には、光学素子１２から出射されたＤＶＤ往路３ビームまたはＣＤ往路３ビームが入射する。

偏光ビームスプリッタ２１に入射したＤＶＤ往路３ビームまたはＣＤ往路３ビームは、偏光ビームスプリッタ２１によって反射される。

偏光ビームスプリッタ２１に対してＤＶＤ往路３ビームまたはＣＤ往路３ビームの反射側の位置には、コリメータレンズ２３が配置されており、このコリメータレンズ２３には、偏光ビームスプリッタ２１から出射されたＤＶＤ往路３ビームまたはＣＤ往路３ビームが入射する。

コリメータレンズ２３に入射したＤＶＤ往路３ビームまたはＣＤ往路３ビームは、コリメータレンズ２３によって平行光に変換されて出射される。

コリメータレンズ２３に対してＤＶＤ往路３ビームまたはＣＤ往路３ビームの出射側の位置には、立ち上げミラー２４が配置されており、この立ち上げミラー２４には、コリメータレンズ２３から出射されたＤＶＤ往路３ビームまたはＣＤ往路３ビームが入射する。

立ち上げミラー２４に入射したＤＶＤ往路３ビームまたはＣＤ往路３ビームは、立ち上げミラー２４によって全反射される。

立ち上げミラー２４に対してＤＶＤ往路３ビームまたはＣＤ往路３ビームの反射側の位置には、１／４波長板２５が配置されており、この１／４波長板２５には、立ち上げミラー２４によって反射されたＤＶＤ往路３ビームまたはＣＤ往路３ビームが入射する。

１／４波長板２５に入射したＤＶＤ往路３ビームまたはＣＤ往路３ビームは、１／４波長板２５によって直線偏光から円偏光に変換されて出射される。

１／４波長板２５に対してＤＶＤ往路３ビームまたはＣＤ往路３ビームの出射側の位置には、対物レンズ２６が配置されており、この対物レンズ２６には、１／４波長板２５から出射されたＤＶＤ往路３ビームまたはＣＤ往路３ビームが入射する。

対物レンズ２６に入射したＤＶＤ往路３ビームまたはＣＤ往路３ビームは、対物レンズ２６によって収束光に変換されて出射される。

対物レンズ２６に対してＤＶＤ往路３ビームまたはＣＤ往路３ビームの出射側の位置には、ＤＶＤ２８またはＣＤ２９が選択的に配置される。

ＤＶＤ２８上（記録面上）には、対物レンズ２６から出射されたＤＶＤ往路３ビームが光スポットとして集光（照射）される。また、ＣＤ２９上には、対物レンズ２６から出射されたＣＤ往路３ビームが光スポットとして集光される。

ＤＶＤ２８上に集光されたＤＶＤ往路３ビームは、ＤＶＤ２８によって反射された後に、ＤＶＤ復路３ビームとして往路と逆方向に進行する。また、ＣＤ２９上に集光されたＣＤ往路３ビームは、ＣＤ２９によって反射された後に、ＣＤ復路３ビームとして往路と逆方向に進行する。

すなわち、ＤＶＤ復路３ビームまたはＣＤ復路３ビームは、ＤＶＤ２８またはＣＤ２９を出た後に、対物レンズ２６に入射し、この対物レンズ２６によって平行光に変換されて１／４波長板２５側に出射される。

対物レンズ２６から出射されたＤＶＤ復路３ビームまたはＣＤ復路３ビームは、１／４波長板２５に入射し、この１／４波長板２５によって円偏光から往路とは偏光の方向が直交する直線偏光に変換されて立ち上げミラー２４側に出射される。

１／４波長板２５から出射されたＤＶＤ復路３ビームまたはＣＤ復路３ビームは、立ち上げミラー２４に入射し、この立ち上げミラー２４によってコリメータレンズ２３側に全反射される。

立ち上げミラー２４によって反射されたＤＶＤ復路３ビームまたはＣＤ復路３ビームは、コリメータレンズ２３に入射し、このコリメータレンズ２３によって収束光に変換されて偏光ビームスプリッタ２１側に出射される。

コリメータレンズ２３から出射されたＤＶＤ復路３ビームまたはＣＤ復路３ビームは、偏光ビームスプリッタ２１に入射する。

偏光ビームスプリッタ２１に入射したＤＶＤ復路３ビームまたはＣＤ復路３ビームは、偏光ビームスプリッタ２１をそのまま透過する。

偏光ビームスプリッタ２１に対してＤＶＤ復路３ビームまたはＣＤ復路３ビームの透過側の位置には、ＤＶＤ復路３ビームおよびＣＤ復路３ビームの双方を受光素子３０の受光面に適正に入射させるための光軸補正素子３１が配置されている。この光軸補正素子３１には、偏光ビームスプリッタ２１を透過したＤＶＤ復路３ビームまたはＣＤ復路３ビームが入射する。

光軸補正素子３１に入射したＤＶＤ復路３ビームは、そのまま光軸補正素子３１内を直進して出射される。一方、光軸補正素子３１に入射したＣＤ復路３ビームは、光軸補正素子７７によって偏向された上で出射される。

光軸補正素子３１と受光素子３０との間には、センサレンズ３３が配置されており、このセンサレンズ３３には、光軸補正素子３１から出射されたＤＶＤ復路３ビームまたはＣＤ復路３ビームが入射する。

センサレンズ３３に入射したＤＶＤ復路３ビームまたはＣＤ復路３ビームは、センサレンズ３３によって非点収差を付与されて受光素子３０側に出射される。

センサレンズ３３から出射されたＤＶＤ復路３ビームまたはＣＤ復路３ビームは、受光素子３０に入射し、この受光素子３０におけるメインビームを検出するための１つの受光面と、２つのサブビームを検出するための２つの受光面とによって、３つの検出光スポットとして検出される。

そして、受光素子３０は、検出光スポットに基づいて、トラッキングエラー信号を生成する。

このとき、温度変化にかからわずＤＶＤ用回折格子１５についてのＤＶＤ光の回折効率が安定化されているため、ＤＶＤ復路３ビームの検出光スポットから、オフセットが除去された良好なＤＶＤ用のトラッキングエラー信号を検出することができる。

また、ＤＶＤ用回折格子１５におけるＣＤ光の回折による迷光の発生が抑制されているため、迷光の検出光スポットを低減させることができ、良好なＣＤ用のトラッキングエラー信号を検出することができる。

これにより、ＤＶＤ２８およびＣＤ２９に対して、記録および再生の少なくとも一方を高精度に行うことができる。

次に、本発明の実施例について、図４〜図７を参照して説明する。

本実施例においては、本発明の光学素子１２についての試料（以下、実施例の試料と称する）と、従来の光学素子１についての第１の試料（以下、比較例１の試料と称する）、従来の光学素子１についての第２の試料（以下、比較例２の試料と称する）との３つの試料について、ＤＶＤ用回折格子１５、２についてのＤＶＤ光の回折効率の温度特性と、ＤＶＤ用回折格子１５、２についてのＣＤ光の回折効率の温度特性とを測定した。なお、ＤＶＤ用回折格子１５、２についてのＣＤ光の回折効率とは、ＣＤ光がＤＶＤ用回折格子１５、２において回折することによって±１次光が発生する割合を意味する。

ここで、実施例の試料は、以下の条件に設定されている。

材料：ＺＥＯＮＥＸ４８０Ｒ（日本ゼオン株式会社製）
回折格子周期（図２におけるｐ）＝２０μｍ
ｎ_１＝１．５２２
ｎ_２＝１．５１９
ｘ_１＝３μｍ
ｘ_２＝４μｍ
ｘ_３＝３μｍ
ｄ_１＝１．５０μｍ
ｄ_２＝０．２５μｍ
このような条件の下で、（ｎ_２−１）×ｄ_１／λ_２＝０．９９８となり、（１）の条件式を満足するものであった。また、（ｎ_１−１）×（ｄ_１−ｄ_２）／λ_１＝０．９８９となり、（２）の条件式を満足するものであった。さらに、ｘ_２／（ｘ_１＋ｘ_３）＝０．６７となり、（３）の条件式を満足するものであった。さらにまた、ｘ_１／ｘ_３＝１．０となり、（４）の条件式を満足するものであった。

また、図４は、比較例１の試料を示したものであり、この比較例１の試料は、以下の条件に設定されている。

材料：ＺＥＯＮＥＸ４８０Ｒ（日本ゼオン株式会社製）
回折格子周期ｐ＝２０μｍ
ｎ_１＝１．５２２
ｎ_２＝１．５１９
ＤＶＤ用回折格子２の凸部３５の図４における横方向の寸法ｘ＝１０μｍ
ＤＶＤ用回折格子２の凸部３５の高さｄ＝１．４９μｍ
さらに、図５は、比較例２の試料を示したものであり、この比較例２の試料は、以下の条件に設定されている。

材料：ＺＥＯＮＥＸ４８０Ｒ（日本ゼオン株式会社製）
回折格子周期ｐ＝２０μｍ
ｎ_１＝１．５２２
ｎ_２＝１．５１９
ＤＶＤ用回折格子２の凸部３６の図５における横方向の寸法ｘ＝１０μｍ
ＤＶＤ用回折格子２の凸部３６の高さｄ＝０．２３２μｍ
このように設定された各試料は、ＤＶＤ用回折格子１５、２についてのＤＶＤ光の回折効率の温度特性が、図６のグラフに示すようになった。

また、各試料は、ＤＶＤ用回折格子１５、２についてのＣＤ光の回折効率の温度特性が、図７のグラフに示すようになった。なお、図７は、回折効率が高いほど迷光が多く発生することを意味している。

ここで、図６に示すように、ＤＶＤ用回折格子１５、２についてのＤＶＤ光の回折効率の温度特性は、比較例２の試料が最も良好となり、次に良好な試料が実施例の試料となり、最も悪い試料が比較例１の試料となった。

また、図７に示すように、ＤＶＤ用回折格子１５、２についてのＣＤ光の回折効率の温度特性は、比較例１の試料が最も良好（迷光の発生が少ない）となり、次に良好な試料が実施例の試料となり、最も悪い（迷光の発生が多い）試料が比較例２の試料となった。

図６および図７から分かるように、実施例の試料が、図６および図７において、ともに良好な特性を示すことができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、ＣＤ光がＤＶＤ用回折格子１５において回折することによって迷光が発生することを抑制することができ、かつ、温度変化にともなうＤＶＤ用回折格子１５についてのＤＶＤ光の回折効率の変動を抑制することができ、さらに、ＤＶＤ用回折格子１５において、３ビーム以外の±２次以上の高次の回折光が発生することを抑制することができる。

この結果、ＤＶＤ光およびＣＤ光のいずれを用いる場合においても、良好なトラッキングエラー信号を検出することができ、ＤＶＤ２８への記録およびＤＶＤ２８の再生の少なくとも一方を高精度に行うことができ、また、ＣＤ２９への記録およびＣＤ２９の再生の少なくとも一方を高精度に行うことができる。さらに、必要な光量のＤＶＤ用３ビームを効率的に発生させることができ、電力消費量を低減させることができる。

なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

例えば、前述した実施形態においては、２波長光源６から選択的に出射される第１の光および第２の光として、ＤＶＤ光とＣＤ光とを用いているが、これに限る必要はなく、ＤＶＤ光とＢｌｕ−ｒａｙ用の光（λ＝４０５ｎｍ）とを用いるようにしてもよく、または、ＤＶＤ光とＨＤ−ＤＶＤ用の光（λ＝４０５ｎｍ）とを用いるようにしてもよい。あるいは、ＣＤ光とＨＤ−ＤＶＤ用の光とを用いるようにしてもよく、または、ＣＤ光とＢｌｕ−ｒａｙ用の光とを用いるようにしてもよい。

また、第１の光源と、第２の光源とを別個に設け、各光源から出射される第１または第２の光を、必要に応じてミラーやプリズムを用いることによって、ともに光学素子１２に導くように構成してもよい。

本発明に係る光学素子の実施形態を示す構成図 本発明に係る光学素子の実施形態において、ＤＶＤ用回折格子を示す拡大図 本発明に係る光ピックアップ装置の実施形態を示す構成図 比較例１の試料におけるＤＶＤ用回折格子を示す拡大図 比較例２の試料におけるＤＶＤ用回折格子を示す拡大図 本発明に係る光学素子および光ピックアップ装置の実施形態において、ＤＶＤ用回折格子についてのＤＶＤ光の回折効率の温度特性を示すグラフ 本発明に係る光学素子および光ピックアップ装置の実施形態において、ＤＶＤ用回折格子についてのＣＤ光の回折効率の温度特性を示すグラフ 従来の光学素子を、３ビームおよび迷光の発生状態とともに示す説明図 従来の光学素子の問題点を示す図

符号の説明

１２ 光学素子
１４ 透光性部材
１６ 凸部
１６Ａ 第１の段部
１６Ｂ 第２の段部
１６Ｃ 第３の段部
２０ 光ピックアップ装置
２６ 対物レンズ
２８ ＤＶＤ
２９ ＣＤ
３０ 受光素子

Claims (6)

1. 透光性部材の一方の表面に、前記透光性部材と同一の材料によって形成され、所定方向に所定の間隔を設けて整列された複数の凸部を有し、第１の波長を有するコヒーレントな第１の光を回折させることによって３ビームを発生させる第１の回折格子と、
   前記透光性部材の他方の表面に、前記透光性部材と同一の材料によって形成され、前記第１の波長よりも長い第２の波長を有するコヒーレントな第２の光を回折させることによって３ビームを発生させる第２の回折格子と
   を有する光学素子であって、
   前記第１の回折格子における前記凸部が、
   第１の段部と、
   この第１の段部に前記所定方向における一方において隣位するようにして前記第１の段部に連設され、前記第１の段部よりも高さが大きく形成された第２の段部と、
   この第２の段部に前記所定方向における一方において隣位するようにして前記第２の段部に連設され、前記第１の段部と同じ高さに形成された第３の段部と
   を有し、かつ、次の（１）〜（３）の各条件式、
   ０．９≦（ｎ_２−１）×ｄ_１／λ_２≦１．１ （１）
   ０．９≦（ｎ_１−１）×（ｄ_１−ｄ_２）／λ_１≦１．１ （２）
   ０．５≦ｘ_２／（ｘ_１＋ｘ_３）≦１．５ （３）
   但し、
   λ_１：前記第１の波長
   λ_２：前記第２の波長
   ｎ_１：前記透光性部材の材料についての前記第１の光の屈折率
   ｎ_２：前記透光性部材の材料についての前記第２の光の屈折率
   ｄ_１：前記第２の段部の高さ
   ｄ_２：前記第１の段部および前記第３の段部の高さ
   ｘ_１：前記第１の段部の前記所定方向の寸法
   ｘ_２：前記第２の段部の前記所定方向の寸法
   ｘ_３：前記第３の段部の前記所定方向の寸法
   を満足することを特徴とする光学素子。
2. 前記第１の回折格子における前記凸部が、更に、次の（４）に示す条件式、
   ０．９≦ｘ_１／ｘ_３≦１．１ （４）
   を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
3. 前記第１の波長が６６０ｎｍとされ、前記第２の波長が７８０ｎｍとされていること
   を特徴とする請求項１または２に記載の光学素子。
4. 第１の波長を有するコヒーレントな第１の光を出射する第１の光源と、
   前記第１の波長よりも長い第２の波長を有するコヒーレントな第２の光を出射する第２の光源と、
   透光性部材の一方の表面に、前記透光性部材と同一の材料によって形成され、所定方向に所定の間隔を設けて整列された複数の凸部を有し、第１の波長を有するコヒーレントな第１の光を回折させることによって３ビームを発生させる第１の回折格子と、前記透光性部材の他方の表面に、前記透光性部材と同一の材料によって形成され、前記第１の波長よりも長い第２の波長を有するコヒーレントな第２の光を回折させることによって３ビームを発生させる第２の回折格子とを有する光学素子と、
   この光学素子によって発生された前記３ビームを前記光学的情報記録媒体上に集光させる対物レンズと、
   前記光学的情報記録媒体によって反射された後の前記３ビームを受光する受光素子と
   を少なくとも備えた光ピックアップ装置であって、
   前記光学素子の前記第１の回折格子における前記凸部が、
   第１の段部と、
   この第１の段部に前記所定方向における一方において隣位するようにして前記第１の段部に連設され、前記第１の段部よりも高さが大きく形成された第２の段部と、
   この第２の段部に前記所定方向における一方において隣位するようにして前記第２の段部に連設され、前記第１の段部と同じ高さに形成された第３の段部と
   を有し、かつ、次の（１）および（２）の各条件式、
   ０．９≦（ｎ_２−１）×ｄ_１／λ_２≦１．１ （１）
   ０．９≦（ｎ_１−１）×（ｄ_１−ｄ_２）／λ_１≦１．１ （２）
   ０．５≦ｘ_２／（ｘ_１＋ｘ_３）≦１．５ （３）
   但し、
   λ_１：前記第１の波長
   λ_２：前記第２の波長
   ｎ_１：前記透光性部材の材料についての前記第１の光の屈折率
   ｎ_２：前記透光性部材の材料についての前記第２の光の屈折率
   ｄ_１：前記第２の段部の高さ
   ｄ_２：前記第１の段部および前記第３の段部の高さ
   ｘ_１：前記第１の段部の前記所定方向の寸法
   ｘ_２：前記第２の段部の前記所定方向の寸法
   ｘ_３：前記第３の段部の前記所定方向の寸法
   を満足することを特徴とする光ピックアップ装置。
5. 前記光学素子の前記第１の回折格子における前記凸部が、更に、次の（４）に示す条件式、
   ０．９≦ｘ_１／ｘ_３≦１．１ （４）
   を満足することを特徴とする請求項４に記載の光ピックアップ装置。
6. 前記第１の波長が６６０ｎｍとされ、前記第２の波長が７８０ｎｍとされていること
   を特徴とする請求項４または５に記載の光ピックアップ装置。

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