JPH10320814A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

光ピックアップ装置

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JPH10320814A
JPH10320814A JP9132184A JP13218497A JPH10320814A JP H10320814 A JPH10320814 A JP H10320814A JP 9132184 A JP9132184 A JP 9132184A JP 13218497 A JP13218497 A JP 13218497A JP H10320814 A JPH10320814 A JP H10320814A
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semiconductor lasers
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聡 杉浦
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昭弘 橘
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の半導体レーザを有し小型化できる光ピ
ックアップ装置を提供する。 【解決手段】 ４分割受光面を有する光強度検出手段
と、異なる波長の光ビームを発射する２つの半導体レー
ザと、光ビームの各々を光記録媒体へ照射しその記録面
に光スポットを形成する対物レンズと、４分割受光面と
対物レンズとの間に配置されたホログラム光学素子と、
を含む光学系を有し、記録媒体から記録情報を読み取る
光ピックアップ装置であって、ホログラム光学素子は、
２つの半導体レーザから発射され記録面及び対物レンズ
を経た光ビームにおけるコマ収差と球面収差を除去し、
所定量の非点収差を発生する。ホログラム光学素子は、
２つの半導体レーザから発射され記録面及び対物レンズ
を経た光ビームを４分割受光面に集光させるレンズ作用
を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学式記録再生装
置における光ピックアップの光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】光学式記録再生装置には、光記録媒体の
いわゆるＬＤ(laser disc)、ＣＤ(compact disc)、ＤＶ
Ｄ(digital video disc)等の光ディスクから記録情報を
読み取る光学式ディスクプレーヤがある。また、これら
複数の種類の光ディスクから情報を読み取るコンパチブ
ルディスクプレーヤもある。
【０００３】そのコンパチブルディスクプレーヤにおい
ても光ピックアップは、光ビームを光ディスクへ照射
し、光ディスクからの戻り光を読み取る光学系を有して
いる。光情報記録媒体のこれら光ディスクでは、開口数
ＮＡ、基板厚さ、最適読取光波長など異なる仕様で設計
されている。従って、ＬＤ／ＣＤ／ＤＶＤコンパチブル
プレーヤの光ピックアップを実現するためには、最低限
上記開口数ＮＡ及び基板厚さの２つの違いを補正する必
要がある。
【０００４】例えば、ホログラムレンズを用いた２焦点
ピックアップ（特許第２５３２８１８号：特開平７−９
８４３１号公報）は、凸対物レンズとホログラムレンズ
とからなる複合対物レンズを有し、ホログラムレンズに
透明平面板に同心円状の輪帯凹凸すなわち回折溝の回折
格子を設けて、これに凹レンズ作用を持たせることによ
って、各光ディスクに応じ記録面上で焦点を結ばせる。
この際、回折溝の形成されていない領域からは光ビーム
がそのまま透過し０次回折光とともに対物レンズで集光
され、該透過光及び０次回折光と１次回折光とで開口数
が変わることになる。回折溝によって回折された１次回
折光は開口数の小さいＣＤの読み取り用として利用さ
れ、開口数の大きくなる透過光及び０次回折光はＤＶＤ
の読み取り用として利用される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のコンパチブルプレーヤ構成は、共通の単一の光源で
読取スポットを形成するものであり、通常は、ＤＶＤ再
生に最適な波長６５０ｎｍの読取光を発射する光源をＣ
Ｄ再生時に共用するようにしているので、波長７８０ｎ
ｍの光源によって一回書き込みができるＣＤ−Ｒ（CD R
ecordable，或いはＲ−ＣＤ：Recordable CD）をこの読
み取り光を用いて再生する際には、波長の違いによる感
度不足で良好な再生信号を得ることができない。
【０００６】従って、ＬＤ／ＣＤ／ＤＶＤに加えこのＣ
Ｄ−Ｒについても良好に情報の記録／再生を行うことの
できるコンパチブルプレーヤを実現するためには、最低
限上記開口数ＮＡ及び基板厚さ並びに波長７８０ｎｍの
光源の３つの違いを克服する必要がある。ＬＤ／ＣＤ／
ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒコンパチブルプレーヤの光ピックアッ
プを実現するためには単一波長の光源による構成を改
め、各ディスクに適合した複数波長の光源によって光ピ
ックアップまたはヘッドを構成することが必要である。
【０００７】ところが、複数光源を用いプリズム、レン
ズなどの光学系を構成すると、光ピックアップまたはヘ
ッド全体が複雑になり、大型になる傾向がある。本発明
は、上記課題に鑑みなされたものであり、小型化可能
で、４分割受光面を有する光強度検出手段を採用した非
点収差法に適したホログラム光学素子を有する光ピック
アップ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【発明を解決するための手段】本発明の光ピックアップ
装置は、４分割受光面を有する光強度検出手段と、異な
る波長の光ビームを発射する２つの半導体レーザと、前
記光ビームの各々を光記録媒体へ照射しその記録面に光
スポットを形成する対物レンズと、前記４分割受光面と
前記対物レンズとの間に配置されたホログラム光学素子
と、を含む光学系を有し、前記記録媒体から記録情報を
読み取る光ピックアップ装置であって、前記ホログラム
光学素子は、前記記録面及び前記対物レンズを経た光ビ
ームにおけるコマ収差と球面収差を除去し、所定量の非
点収差を発生することを特徴とする。
【０００９】本発明の光ピックアップ装置においては、
前記ホログラム光学素子は、さらに、前記記録面及び前
記対物レンズを経た光ビームを前記４分割受光面に集光
させるレンズ作用を有することを特徴とする。本発明の
光ピックアップ装置においては、前記ホログラム光学素
子は、前記半導体レーザの一方から発射された第１波長
の光ビームを透過してその０次回折光を前記対物レンズ
へ導き、前記記録面を経た前記第１波長の０次光を回折
し、回折によって得られた＋１次回折光を前記４分割受
光面へ導くことを特徴とする。
【００１０】本発明の光ピックアップ装置においては、
前記半導体レーザの他方は、前記ホログラム光学素子が
前記半導体レーザの他方によって発射された第２波長の
光ビームを透過してその０次回折光を前記対物レンズへ
導き、前記記録面を経た前記第２波長の０次光を回折
し、回折によって得られる＋１次回折光を前記４分割受
光面に導くような位置に配置されたことを特徴とする。
【００１１】本発明の光ピックアップ装置においては、
前記半導体レーザの他方は、前記ホログラム光学素子が
前記半導体レーザの他方によって発射された第２波長の
光ビームを透過してその−１次回折光を前記対物レンズ
へ導き、前記第２波長の−１次回折光による前記記録面
上の光スポットからの戻り光を前記対物レンズから受光
して、回折し、回折された前記第２波長の＋１次回折光
を前記４分割受光面へ導くような位置に配置されたこ
と、並びに、前記光学系は、前記ホログラム光学素子及
び前記対物レンズの間に配置されかつ、前記第１波長の
光ビームには作用しないで、前記半導体レーザの他方に
よって発射された前記第２波長の光ビームを透過してこ
れから収差を除去しつつ前記対物レンズへ導く収差補正
素子を、さらに含むことを特徴とする。
【００１２】本発明の光ピックアップ装置においては、
前記半導体レーザの他方は、前記ホログラム光学素子が
前記半導体レーザの他方によって発射された第２波長の
光ビームを透過してその−１次回折光を前記対物レンズ
へ導き、前記第２波長の−１次回折光による前記記録面
上の光スポットからの戻り光を前記対物レンズから受光
して、回折し、回折された前記第２波長の＋１次回折光
を前記４分割受光面へ導くような位置に配置されたこ
と、並びに、前記光学系は、前記半導体レーザの他方及
び前記ホログラム光学素子の間に配置されかつ、前記半
導体レーザの他方によって発射された前記第２波長の光
ビームを透過して、これに前記ホログラム光学素子を透
過する際に生じる収差を相殺する収差を付与して、前記
ホログラム光学素子へ導き、前記ホログラム光学素子を
透過した前記第２波長の光ビームから収差を除去する光
源側の収差補正素子を、さらに含むことを特徴とする。
【００１３】本発明の光ピックアップ装置においては、
前記光学系は、第２の４分割受光面をさらに含むこと、
並びに、前記半導体レーザの他方は、前記ホログラム光
学素子が前記半導体レーザの他方によって発射された第
２波長の光ビームを透過してその０次回折光を前記対物
レンズへ導き、前記記録面を経た前記第２波長の０次光
を回折し、回折によって得られる＋１次回折光を前記第
２の４分割受光面に導くような位置に配置されたことを
特徴とする。
【００１４】本発明の光ピックアップ装置においては、
前記光学系は、第２の４分割受光面をさらに含むこと、
並びに、前記半導体レーザの他方は、前記ホログラム光
学素子が前記半導体レーザの他方によって発射された第
２波長の光ビームを透過してその−１次回折光を前記対
物レンズへ導き、前記第２波長の−１次回折光による前
記記録面上の光スポットからの戻り光を前記対物レンズ
から受光して、回折し、回折された前記第２波長の＋１
次回折光を前記第２の４分割受光面へ導くような位置に
配置されたこと、並びに、前記光学系は、前記ホログラ
ム光学素子及び前記対物レンズの間に配置されかつ、前
記第１波長の光ビームには作用しないで、前記半導体レ
ーザの他方によって発射された前記第２波長の光ビーム
を透過してこれから収差を除去しつつ前記対物レンズへ
導く収差補正素子を、さらに含むことを特徴とする。
【００１５】本発明の光ピックアップ装置においては、
前記光学系は、第２の４分割受光面をさらに含むこと、
並びに、前記半導体レーザの他方は、前記ホログラム光
学素子が前記半導体レーザの他方によって発射された第
２波長の光ビームを透過してその−１次回折光を前記対
物レンズへ導き、前記第２波長の−１次回折光による前
記記録面上の光スポットからの戻り光を前記対物レンズ
から受光して、回折し、回折された前記第２波長の＋１
次回折光を前記第２の４分割受光面へ導くような位置に
配置されたこと、並びに、前記光学系は、前記半導体レ
ーザの他方及び前記ホログラム光学素子の間に配置され
かつ、前記半導体レーザの他方によって発射された前記
第２波長の光ビームを透過して、これに前記ホログラム
光学素子を透過する際に生じる収差を相殺する収差を付
与して、前記ホログラム光学素子へ導き、前記ホログラ
ム光学素子を透過した前記第２波長の光ビームから収差
を除去する光源側の収差補正素子を、さらに含むことを
特徴とする。
【００１６】本発明の収差補正素子を有する光ピックア
ップ装置においては、前記収差補正素子は、一対の透明
ガラス基板の内面に、収差補正波面に対応するパターン
を有する透明電極がそれぞれ形成され、これらの間に液
晶層が設けられている液晶型収差補正素子であり、前記
半導体レーザの切換に対応して前記透明電極に電圧を印
加することにより選択的に作用又は非作用状態とするこ
とができることを特徴とする。
【００１７】また、本発明の収差補正素子を有する光ピ
ックアップ装置においては、前記収差補正素子は、波長
選択性のある非線形光学材料からなる透明基板と、前記
透明基板上に形成された収差補正波面に対応するパター
ンの凹部に充填された前記非線形光学材料の異常光屈折
率又は常光屈折率に等しい屈折率の等方性光学材料とか
らなる非線形光学材料型収差補正素子であり、前記半導
体レーザの切換に対応してその作用又は非作用状態を選
択することができる、ことを特徴とする。
【００１８】本発明によれば、複数の半導体レーザに共
通のホログラム光学素子で光路を共用できるので、光ピ
ックアップ光学系が簡素化できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照しつつ説明する。 （第１の実施例）図１は第１の実施例の記録再生装置の
光ピックアップの概略を示す。ピックアップボディ内に
は、ＤＶＤの読み取り用半導体レーザLD1(例えば波長６
５０ｎｍ：λ１)と、ＣＤの読み取り用半導体レーザLD2
(例えば波長７８０ｎｍ：λ２)とが共通の単一ヒートシ
ンク（図示せず）に上方へ光ビームを放射するように載
置されている。さらに、ピックアップボディ内には、光
軸を共通とするホログラム光学素子５０、光ビームを光
ディスク５へ集光し光スポットを形成する対物レンズ
４、及び光スポットからの反射光を受光する光検出器の
４分割受光面PD1が設けられている。対物レンズ４、ホ
ログラム光学素子５０及び基板１０は略平行に配置され
ている。
【００２０】また、半導体レーザLD1,LD2のヒートシン
クは基板１０上に固定され、基板１０上には、光強度を
検出する光検出器の４分割受光面PD1がホログラム光学
素子５０の下に形成されている。対物レンズ４は、ＣＤ
とＤＶＤの仕様に合わせて、例えば、集光レンズ及びフ
レネルレンズ又はホログラムレンズの組み合わせ、各仕
様に合った２つの対物レンズを切り替える組み合わせ、
ＤＶＤ用集光レンズにＣＤ再生時に開口制限手段を設け
る組み合わせ、等を用い、ディスクの厚み及び開口数の
違いを吸収することができる。また、集光レンズ自体を
ＣＤとＤＶＤ用の２焦点対物レンズとすることもでき
る。
【００２１】また、ピックアップボディにはトラッキン
グアクチュエータ及びフォーカスアクチュエータを含む
対物レンズ駆動機構２６が設けられている。この対物レ
ンズ駆動機構におけるフォーカスアクチュエータは対物
レンズ４を光ディスク５の記録面に対して垂直な方向に
移動し、またトラッキングアクチュエータは対物レンズ
４を光ディスク５の半径方向に駆動する。また、対物レ
ンズ駆動機構２６には半径方向の粗動のためのスライダ
機構も含まれる。
【００２２】このように、光ピックアップ装置において
は、各半導体レーザからの光ビームを有限系仕様対物レ
ンズ４を介して光ディスク５へ照射しその記録面に光ス
ポットを形成し、光スポットからの戻り光を対物レンズ
４を介して収束させて４分割受光面PD1へ導く共通の光
学系を備えている。ホログラム光学素子５０は半導体レ
ーザLD1,LD2の発散光ビームをほぼ共通の光路となすよ
うに設計され配置されている。ホログラム光学素子５０
は、透光性の等方性又は異方性材質からなる平板５０ａ
の一方の主面に透過型の回折格子、グレーティング（こ
れらは屈折率分布型でもレリーフ型でもよい、以下、総
称して回折レリーフともいう）５０ｂが画定された全体
として板状体である。このホログラム光学素子５０の回
折レリーフ５０ｂは、半導体レーザLD1,LD2からの光ビ
ームに対しては回折作用以外なにも作用せずそのまま通
過させ、光ディスクの情報記録面で反射された光（戻り
光）に対してコマ収差と球面収差を除去し、所定量の非
点収差を発生させる。これとともに、ホログラム光学素
子５０はレンズ作用を有し、戻り光において結像距離を
変化させた波面に変換する。
【００２３】ここで、この光ピックアップ装置記録再生
の概略を説明する。図１に示すように、ＤＶＤ再生時に
は、半導体レーザLD1からのレーザビームは対物レンズ
及び光ディスク間距離の設定で光ディスク上に開口数Ｎ
Ａ０．６で集光され、小さい光スポットを形成する。Ｃ
Ｄ再生時又はＣＤ−Ｒ記録若しくは再生時にも、対物レ
ンズ及び光ディスク間距離の設定で半導体レーザLD2か
らのレーザビームは対物レンズ４を経て開口数ＮＡ０．
４７で光ディスク上に光スポットを形成する。
【００２４】光ディスク記録面の光スポットからのいず
れの戻り光も、対物レンズ４を介してホログラム光学素
子５０に入射し回折され、これを経て１次回折光ビーム
部分が光検出器の４分割受光面PD1に入る。４分割受光
面PD1は、図２に示すように、直交する２本の分割線L
1、L2を境界線として各々近接配置されかつ互いに独立
した第１〜第４象限の４個のエレメントDET1〜DET4から
構成される。４分割受光面PD1は、一方の分割線が記録
面のトラック方向（ＴＡＮ方向ともいう）に平行にな
り、他方の分割線が光ディスクのラジアル方向（ＲＡＤ
方向ともいう）に平行になるように、基板１０上に半導
体レーザとともに一直線上に配置されている。この分割
線はトラッキングサーボを位相差法（時間差法）で行う
場合の分割方向とも一致している。
【００２５】記録面上の合焦時はスポット強度分布が４
分割受光面PD1の受光面中心Ｏに関して対称すなわち、
トラック方向及びラジアル方向において対称となる図２
（ａ）のような真円ＳＰの光スポットが４分割受光面PD
1に形成されるので、対角線上にあるエレメントの光電
変換出力をそれぞれ加算して得られる値は互いに等しく
なり、フォーカスエラー成分は「０」となる。また、フ
ォーカスが合っていない時は図２（ｂ）又は（ｃ）のよ
うなエレメントの対角線方向に楕円ＳＰの光スポットが
４分割受光面PD1に形成されるので、対角線上にあるエ
レメントの光電変換出力をそれぞれ加算して得られるフ
ォーカスエラー成分は互いに逆相となる。即ち、DET1〜
DET4を対応出力とすると、(DET1＋DET3)−(DET2＋DET4)
がフォーカスエラー信号となる。また、(DET1＋DET4)−
(DET2＋DET3)がトラッキングエラー信号と、DET1＋DET2
＋DET3＋DET4がＲＦ信号と、なる。
【００２６】このように、４分割受光面PD1の中心付近
にスポット像を形成すると、光検出器は、４つの各受光
面に結像されたスポット像に応じて電気信号を復調回路
３２ａ及びエラー検出回路３２ｂに供給する。復調回路
３２ａは、その電気信号に基づいて記録信号を生成す
る。エラー検出回路３２ｂは、その電気信号に基づいて
フォーカスエラー信号や、トラッキングエラー信号や、
その他サーボ信号などを生成し、アクチュエータ駆動回
路３３を介して各駆動信号を各アクチュエータに供給
し、これらが各駆動信号に応じて対物レンズ４などをサ
−ボ制御駆動する。 （ホログラム光学素子の設計）例えば以下のように、ホ
ログラム光学素子は計算機設計手法にて設計される。
【００２７】図３のフローチャートに基づいてホログラ
ム光学素子の波面を決定する手法を説明する。まず、ス
テップＳ１においては、図４に示すように、半導体レー
ザに対応する１点Ａから発散する光束（波長λ１）の光
路中に厚さｔ１の平行平板７０（屈折率ｎ）を光軸に垂
直に置く場合を設定する。点Ａの座標、λ１、ｔ１、ｎ
のパラメータの初期値を設定する。
【００２８】平行平板７０を透過した後の発散光束につ
いて、Ｂ位置の座標での球面収差を含む波面を計算しそ
の結果を保存する。この平行平板７０により発生する発
散光束の球面収差を次のステップＳ２で補正することに
よって球面収差を除去する。また、平行平板７０の厚さ
ｔ１を変化させることで発生する非点収差量を調整でき
る。
【００２９】次に、ステップＳ２においては、図５に示
すように、保存されたＢ位置の波面から光束を収束すな
わち逆方向に戻すと、それは厚さｔ１の平行平板を透過
後、１点Ａへ集光する。この収束光束において、平行平
板７０の代わりに、各厚さｔ２の平行平板７１（屈折率
ｎ）２枚を、光軸に垂直な平面に対して鏡像関係になる
ように、該平面に対してθ度及び−θ度の角度に傾けて
離間して配置し、光線の平行平板透過後のＣ位置の波面
を計算する。そのためにＣ位置座標、ｔ２、θ、−θの
パラメータを導入する。
【００３０】この場合、Ｂ位置より光束を逆方向に戻し
ているので、これら２枚のハの字に置かれた平行平板７
１を透過した波面は、非点収差と球面収差を伴うがコマ
収差は含まない。平行平板７１の厚さｔ２を変えてやれ
ば球面収差を調整できる。よって、ステップＳ１で発生
した球面収差を相殺して除去できる。このようにして２
枚のハの字に置かれた平行平板７１の光線透過後のＣ位
置でコマ収差と球面収差のない所定量の非点収差の波面
が計算で得られる。その結果のＣ位置での波面を保存す
る。
【００３１】次に、ステップＳ３においては、図６に示
すように、保存されたＣ位置の波面から光束を再度逆方
向に戻して発散させ、ある傾斜（角度α）したＨ位置で
の波面を計算する。ここで、保存されたＣ位置の波面か
ら光束を収束させた点が４分割受光面PD1の位置に対応
する。このＨ位置（ホログラム光学素子）において、あ
る１点０（半導体レーザLD1）から発散する光束（波長
λ１）の波面と干渉させることによって、その結果のＨ
位置での干渉縞を保存し、実施例のホログラム光学素子
の格子パターンを設計できる。そのためにＨ及び０位置
座標、αのパラメータを導入する。
【００３２】このようにして、この格子パターンを透明
基板に形成することによって、コマ収差と球面収差を除
去し、所定量の非点収差を発生させるとともにレンズ作
用を持たせて結像距離を変化させたホログラム光学素子
５０（図１に示す）を得ることができる。この設計例に
おいては、ｔ１、ｔ２のほか、半導体レーザ仕様、波
長、各点間距離、屈折率など等をパラメータとしてそれ
ぞれ変化させて、種々のホログラム光学素子５０の最適
値を設定できる。
【００３３】このように、ステップＳ３までにおいて、
入射光を非点収差以外無収差のまま透過させるホログラ
ム光学素子５０の格子パターンを決定することができ
る。次に、ステップＳ４においては、図７に示すよう
に、半導体レーザLD1の発散光ビームをホログラム光学
素子５０を通して対物レンズ４へ導き、光ディスク５へ
集光させ、反射光が対物レンズ４及びホログラム光学素
子５０を通して４分割受光面PD1に到達させかつ、付加
した半導体レーザLD2の発散光ビームをも同様に到達さ
せる系について設計する。
【００３４】まず、波長λ１の半導体レーザLD1の光ビ
ームは、往路ではホログラム光学素子５０を０次回折光
として回折せずに透過し、反射して戻る復路では、ホロ
グラム光学素子５０で回折されてその＋１次回折光が４
分割受光面PD1へ集光する。ここで、ホログラム光学素
子５０は、半導体レーザLD1によって発射された波長λ1
の光ビームを透過してその０次回折光を対物レンズ４へ
導き、波長λ1の０次回折光による記録面５上の光スポ
ットからの戻り光を対物レンズ４から受光して、回折
し、回折された波長λ1の１次回折光を４分割受光面へ
導く。
【００３５】一方、波長λ２の半導体レーザLD2の光路
も同様に往路ではホログラム光学素子５０を０次回折光
として回折せずに透過するが、復路において、その波長
λ２が半導体レーザLD1のものと違うため、ホログラム
光学素子５０での回折角が変わる。そこで、波長λ２の
半導体レーザLD2の光路を、４分割受光面PD1の位置を固
定して、この４分割受光面PD1の固定位置へ入射するよ
うに半導体レーザLD2の基板１０上の位置を変更して設
定する。
【００３６】このように、予め光学系における半導体レ
ーザLD1及び４分割受光面PD1の位置を設定し、その後、
半導体レーザLD2の位置を設定する。 （第２の実施例）上記ステップＳ１〜Ｓ３の計算手法に
よる半導体レーザLD1、４分割受光面PD1及びホログラム
光学素子５０の組み合わせを用いて、図８に示すよう
な、半導体レーザLD2の基板１０上の位置と収差補正素
子８０がホログラム光学素子５０及び対物レンズ４の間
に配置された以外、第１の実施例と同様であるピックア
ップ装置を得ることができる。
【００３７】まず、往路において半導体レーザLD2の光
がホログラム光学素子５０によって−１次回折され、収
差補正素子８０が存在しない場合を考える。図９に示す
ように、半導体レーザLD2は、ホログラム光学素子５０
が半導体レーザLD2によって発射された波長λ２の光ビ
ームを透過してその−１次回折光を対物レンズ４へ導
き、波長λ２の−１次回折光による記録面５上の光スポ
ットからの戻り光を対物レンズ４から受光して、回折
し、回折された波長λ２の＋１次回折光を４分割受光面
PD1へ導くような基板上の位置に、配置されている。
【００３８】ホログラム光学素子５０が半導体レーザLD
1からの波長λ１の光と４分割受光面PD1へ集光する戻り
光とを干渉させて設計されているので、半導体レーザLD
2からの波長λ２の光を−１次回折した光は、ホログラ
ム光学素子５０と対物レンズ４間の往路において収差を
持った光束となる。この収差を補正するため、ホログラ
ム光学素子５０と対物レンズ４間に収差補正素子８０を
配置する。この収差補正素子は半導体レーザLD1の光ビ
ームの通過の場合は何の作用もせず、半導体レーザLD2
からホログラム光学素子５０を通過した光を無収差に変
換する。すなわち、収差補正素子８０は半導体レーザLD
2によって発射された波長λ２の光ビームを透過してこ
れから収差を除去し対物レンズへ導きかつ波長λ1の光
ビームには作用しない。
【００３９】この収差補正素子８０を実現するには、図
１７に示すような液晶素子を電気的に切り換えて使用す
ることで、実現できる。図１７の液晶型収差補正素子８
０は一対の透明ガラス基板８１，８２の内面には、収差
補正波面に対応するパターンを有する透明電極８３，８
４がそれぞれ形成され、これらの間に液晶層８５が設け
られている素子である。透明電極８３，８４を介して液
晶層８５へ電圧が印加されると、液晶分子が無電圧印加
時よりも傾いた配列をなすことによって、半導体レーザ
LD1，LD2の波長λ1，λ２の光線束へ選択的に作用、又
は非作用状態とすることができる。例えば入射光の偏光
方向が液晶分子配列に垂直に入射する場合、回折が起き
ず液晶型収差補正素子としては動作しない。一方、偏光
方向が平行に入射する場合、回折が生じ液晶型収差補正
素子としては動作する。よって、電圧印加及び非印加で
液晶分子の傾斜及び非傾斜部分を収差補正波面に対応す
るパターンとして、液晶層の屈折率が異なり、入射光の
光路長を異ならしめることにより、収差補正素子として
働く。また逆に設定もできる。さらにまた、液晶層への
印加電圧に応じて液晶分子の傾きが制御できるので、収
差補正素子の収差補正量を任意に制御することが可能で
ある。
【００４０】また、図１８に示すように、ニオブ酸リチ
ウムなどの波長選択性のある非線形光学材料を透明基板
１８１に用いて、収差補正波面に対応するパターンをエ
ッチングなどで凹部１８２として、該凹部に非線形光学
材料の異常光屈折率又は常光屈折率に等しい屈折率の等
方性光学材料１８３を充填すれば、半導体レーザLD1，L
D2の波長λ1，λ２の違いにより、非線形光学材料型収
差補正素子８０の作用又は非作用状態を選択することが
できる。
【００４１】具体的にこの光学系を設計する手順は、ま
ず、図１０に示す手順の中の上記ステップＳ１〜Ｓ３の
計算手法により、半導体レーザLD1と４分割受光面PD1と
によりホログラム光学素子５０の格子パターンの最適形
状設計を行う。ステップＳ５として、ある位置座標の半
導体レーザLD2からの発散光束のホログラム光学素子５
０（−１次回折）における波面、続いて収差補正素子８
０における波面を高屈折率法もしくは位相関数法を用い
た光線追跡で求め、収差補正素子８０の補正量を計算す
る。
【００４２】ステップＳ６として、この半導体レーザLD
2からの発散光束によるホログラム光学素子５０（−１
次回折）における波面、続いて収差補正素子８０におけ
る波面、続いて対物レンズにおける波面、続いて光ディ
スク記録面における波面、続いて、反射光の対物レンズ
おける波面、続いて反射光の収差補正素子８０における
波面、続いて反射光のホログラム光学素子（＋１次回
折）における波面、続いて反射光の４分割受光面PD1の
波面を計算する。
【００４３】ステップＳ７として、半導体レーザLD2の
位置座標を変化させ、４分割受光面PD1上の収差量を計
算して、その結果を保存する。ステップＳ８でその収差
量と所定収差閾値とを比較して、閾値を越える場合はス
テップＳ５へ戻り、LD2座標を変えて再度計算を繰り返
す。比較の結果、閾値以下になった場合は、終了する。
このように、４分割受光面PD1で不要な収差が最小とな
る半導体レーザLD2の位置を求める。
【００４４】更に、このステップＳ８からステップＳ１
のループＲ１を設定して、再度、上記ステップＳ１〜Ｓ
３の半導体レーザLD1の光軸上の位置及び／又は４分割
受光面PD1の位置を変化させ、ステップＳ５〜Ｓ７に
て、４分割受光面PD1で不要な収差が最小となる位置を
求め、得られた半導体レーザLD2の位置が収差を最小と
する結果が求まるまで、即ち所定閾値以下となるまで、
上記ステップＳ１〜Ｓ８を繰り返すことによって、第２
の実施例の光学系を得ることもできる。 （第３の実施例)上記第２の実施例同様に、図１１に示
すような、収差補正素子８０の代わりに、半導体レーザ
LD2及びホログラム光学素子の間に光源側収差補正素子
８０ａが配置された以外、第２の実施例と同様であるピ
ックアップ装置を得ることもできる。
【００４５】図１２に示すように、半導体レーザLD2及
びホログラム光学素子５０の間に配置された光源側収差
補正素子８０ａは、往路において半導体レーザLD2によ
って発射された波長λ２の光ビームを透過してこれに、
ホログラム光学素子を透過する際に生じる収差を相殺す
る収差を付与し、ホログラム光学素子を透過した波長λ
２の光ビームから収差を除去する。この光源側収差補正
素子８０ａを半導体レーザLD2とホログラム光学素子５
０の間に置く場合は、設計において半導体レーザLD1の
パラメータは無関係となる。 （第４の実施例）上記ステップＳ１〜Ｓ３の計算手法に
よる半導体レーザLD1、４分割受光面PD1及びホログラム
光学素子５０の組み合わせを用いて、図１３に示すよう
な、第２の４分割受光面PD2が付加され、配置された以
外、第１の実施例と同様であるピックアップ装置を得る
ことができる。
【００４６】この場合、波長λ２の半導体レーザLD2の
光路も同様に往路では、ホログラム光学素子５０を０次
回折光として回折せずに透過する。復路において、ホロ
グラム光学素子が記録面を経た戻り光の第２波長の０次
光を回折し、回折によって得られる＋１次回折光を第２
の４分割受光面PD2に導くような位置に、半導体レーザL
D2及び第２の４分割受光面PD2が配置される。
【００４７】このように、予め光学系における第１の半
導体レーザLD1及び４分割受光面PD1の組の位置を設定
し、その後、第２の半導体レーザLD2及び第２の４分割
受光面PD2の組の位置を設定する。また、図１３の破線
に示すような、第２の４分割受光面PD2が配置された以
外、第２の実施例と同様に、ホログラム光学素子及び対
物レンズの間に波長λ1の光ビームには作用しない収差
補正素子８０が配置されたピックアップ装置を得ること
もできる。第２の４分割受光面PD2は、ホログラム光学
素子５０が波長λ２の−１次回折光による記録面５上の
光スポットからの戻り光を対物レンズ４から受光して、
回折し、回折された波長λ２の１次回折光を４分割受光
面へ導くような基板１０上の位置に、配置される。
【００４８】収差補正素子８０を有する場合、図１４に
示すように、半導体レーザLD1、４分割受光面PD1及びホ
ログラム光学素子５０は、半導体レーザLD1によって発
射された波長λ1の光ビームを透過してその０次回折光
を対物レンズへ導き、波長λ1の０次回折光による記録
面上の光スポットからの戻り光を対物レンズから受光し
て、回折し、回折された波長λ1の１次回折光を４分割
受光面PD1へ導くように、配置される。
【００４９】つぎに、半導体レーザLD2は、ホログラム
光学素子が半導体レーザLD2によって発射された波長λ
２の光ビームを透過してその−１次回折光を、波長λ1
の光ビームの０次回折光と略同一光路で、対物レンズ４
へ導くような基板１０上の位置に、配置される。また、
上記第２の実施例と同様に、ホログラム光学素子及び対
物レンズの間に波長λ1の光ビームには作用しない収差
補正素子８０が配置され、この収差補正素子８０は、半
導体レーザLD2によって発射された波長λ２の光ビーム
を透過してこれから収差を除去し対物レンズへ導く。
【００５０】このように、半導体レーザLD2からの光
は、ホログラム光学素子５０で−１次回折され、半導体
レーザLD1から回折されないで対物レンズ４へ向かう光
と同一の光路を進む。半導体レーザLD2からの波長λ２
の光の戻り光はホログラム光学素子５０での回折角が波
長λ１の半導体レーザLD1のものとは違うため、第２の
４分割受光面PD2へ集光される。
【００５１】具体的にこの光学系を設計する手順は、上
記第２の実施例の図１０に示した手順において、上記ス
テップＳ５及びＳ６で、反射光の４分割受光面PD1上の
波面及び収差の代わりに第２の４分割受光面PD2につい
てそれらの最適設計を行うことによって達成される。 （第５の実施例)上記第４の実施例同様に、図１５に示
すような、半導体レーザLD2及びホログラム光学素子の
間に光源側収差補正素子８０ａが配置された以外、第４
の実施例と同様であるピックアップ装置を得ることもで
きる。
【００５２】図１６に示すように、半導体レーザLD2及
びホログラム光学素子５０の間に配置された光源側収差
補正素子８０ａは、往路において半導体レーザLD2によ
って発射された波長λ２の光ビームを透過してこれに、
ホログラム光学素子を透過する際に生じる収差を相殺す
る収差を付与し、ホログラム光学素子を透過した波長λ
２の光ビームから収差を除去する。この光源側収差補正
素子８０ａを半導体レーザLD2とホログラム光学素子５
０の間に置く場合は、設計において半導体レーザLD1の
パラメータは無関係となる。
【００５３】なお、上記本発明の光ピックアップ装置に
おいては、対物レンズは、有限仕様対物レンズであるこ
とを前提に説明しているが、かかる対物レンズは、光記
録媒体側に集光レンズを配置し、半導体レーザ側にコリ
メータレンズを配置し無限レンズ系としても同様の効果
を奏することはあきらかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による第１の実施例の光ピックアップ
装置内部の概略構成図である。
【図２】 実施例の光検出器の４分割受光面の平面図で
ある。
【図３】 本発明による第１の実施例の光ピックアップ
装置のホログラム光学素子の波面設計を示すフローチャ
ートである。
【図４】 本発明による第１の実施例の光ピックアップ
装置のホログラム光学素子の波面設計を示す概略図であ
る。
【図５】 本発明による第１の実施例の光ピックアップ
装置のホログラム光学素子の波面設計を示す概略図であ
る。
【図６】 本発明による第１の実施例の光ピックアップ
装置のホログラム光学素子の波面設計を示す概略図であ
る。
【図７】 本発明による第１の実施例の光ピックアップ
装置の光学系設計を示す概略図である。
【図８】 本発明による第２の実施例の光ピックアップ
装置内部の概略斜視図である。
【図９】 本発明による第２の実施例の光ピックアップ
装置の光学系設計を示す概略図である。
【図１０】 本発明による第２の実施例の光ピックアッ
プ装置の光学系設計を示すフローチャートである。
【図１１】 本発明による第３の実施例の光ピックアッ
プ装置内部の概略斜視図である。
【図１２】 本発明による第３の実施例の光ピックアッ
プ装置の光学系設計を示す概略図である。
【図１３】 本発明による第４の実施例の光ピックアッ
プ装置内部の概略斜視図である。
【図１４】 本発明による第４の実施例の光ピックアッ
プ装置の光学系設計を示す概略図である。
【図１５】 本発明による第５の実施例の光ピックアッ
プ装置内部の概略斜視図である。
【図１６】 本発明による第５の実施例の光ピックアッ
プ装置の光学系設計を示す概略図である。
【図１７】 本発明による第２の実施例の光ピックアッ
プ装置の収差補正素子の概略部分断面図である。
【図１８】 本発明による第２の実施例の光ピックアッ
プ装置の他の収差補正素子の概略部分断面図である。
【符号の説明】
LD1,LD2 レーザ光源 50 ホログラム光学素子 ４ 対物レンズ ５ 光ディスク PD1，PD2 光検出器の４分割受光面 １０ 基板

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ４分割受光面を有する光強度検出手段
    と、異なる波長の光ビームを発射する２つの半導体レー
    ザと、前記光ビームの各々を光記録媒体へ照射しその記
    録面に光スポットを形成する対物レンズと、前記４分割
    受光面と前記対物レンズとの間に配置されたホログラム
    光学素子と、を含む光学系を有し、前記記録媒体から記
    録情報を読み取る光ピックアップ装置であって、 前記ホログラム光学素子は、前記記録面及び前記対物レ
    ンズを経た光ビームにおけるコマ収差と球面収差を除去
    し、所定量の非点収差を発生することを特徴とする光ピ
    ックアップ装置。
  2. 【請求項２】 前記ホログラム光学素子は、さらに、前
    記記録面及び前記対物レンズを経た光ビームを前記４分
    割受光面に集光させるレンズ作用を有することを特徴と
    する請求項１記載の光ピックアップ装置。
  3. 【請求項３】 前記ホログラム光学素子は、前記半導体
    レーザの一方から発射された第１波長の光ビームを透過
    してその０次回折光を前記対物レンズへ導き、前記記録
    面を経た前記第１波長の０次光を回折し、回折によって
    得られた＋１次回折光を前記４分割受光面へ導くことを
    特徴とする請求項１または２記載の光ピックアップ装
    置。
  4. 【請求項４】 前記半導体レーザの他方は、前記ホログ
    ラム光学素子が前記半導体レーザの他方によって発射さ
    れた第２波長の光ビームを透過してその０次回折光を前
    記対物レンズへ導き、前記記録面を経た前記第２波長の
    ０次光を回折し、回折によって得られる＋１次回折光を
    前記４分割受光面に導くような位置に配置されたことを
    特徴とする請求項３記載の光ピックアップ装置。
  5. 【請求項５】 前記半導体レーザの他方は、前記ホログ
    ラム光学素子が前記半導体レーザの他方によって発射さ
    れた第２波長の光ビームを透過してその−１次回折光を
    前記対物レンズへ導き、前記第２波長の−１次回折光に
    よる前記記録面上の光スポットからの戻り光を前記対物
    レンズから受光して、回折し、回折された前記第２波長
    の＋１次回折光を前記４分割受光面へ導くような位置に
    配置されたこと、並びに、 前記光学系は、前記ホログラム光学素子及び前記対物レ
    ンズの間に配置されかつ、前記第１波長の光ビームには
    作用しないで、前記半導体レーザの他方によって発射さ
    れた前記第２波長の光ビームを透過してこれから収差を
    除去しつつ前記対物レンズへ導く収差補正素子を、さら
    に含むことを特徴とする請求項３記載の光ピックアップ
    装置。
  6. 【請求項６】 前記半導体レーザの他方は、前記ホログ
    ラム光学素子が前記半導体レーザの他方によって発射さ
    れた第２波長の光ビームを透過してその−１次回折光を
    前記対物レンズへ導き、前記第２波長の−１次回折光に
    よる前記記録面上の光スポットからの戻り光を前記対物
    レンズから受光して、回折し、回折された前記第２波長
    の＋１次回折光を前記４分割受光面へ導くような位置に
    配置されたこと、並びに、 前記光学系は、前記半導体レーザの他方及び前記ホログ
    ラム光学素子の間に配置されかつ、前記半導体レーザの
    他方によって発射された前記第２波長の光ビームを透過
    して、これに前記ホログラム光学素子を透過する際に生
    じる収差を相殺する収差を付与して、前記ホログラム光
    学素子へ導き、前記ホログラム光学素子を透過した前記
    第２波長の光ビームから収差を除去する光源側の収差補
    正素子を、さらに含むことを特徴とする請求項３記載の
    光ピックアップ装置。
  7. 【請求項７】 前記光学系は、第２の４分割受光面をさ
    らに含むこと、並びに、 前記半導体レーザの他方は、前記ホログラム光学素子が
    前記半導体レーザの他方によって発射された第２波長の
    光ビームを透過してその０次回折光を前記対物レンズへ
    導き、前記記録面を経た前記第２波長の０次光を回折
    し、回折によって得られる＋１次回折光を前記第２の４
    分割受光面に導くような位置に配置されたことを特徴と
    する請求項３記載の光ピックアップ装置。
  8. 【請求項８】 前記光学系は、第２の４分割受光面をさ
    らに含むこと、並びに、 前記半導体レーザの他方は、前記ホログラム光学素子が
    前記半導体レーザの他方によって発射された第２波長の
    光ビームを透過してその−１次回折光を前記対物レンズ
    へ導き、前記第２波長の−１次回折光による前記記録面
    上の光スポットからの戻り光を前記対物レンズから受光
    して、回折し、回折された前記第２波長の＋１次回折光
    を前記第２の４分割受光面へ導くような位置に配置され
    たこと、並びに、 前記光学系は、前記ホログラム光学素子及び前記対物レ
    ンズの間に配置されかつ、前記第１波長の光ビームには
    作用しないで、前記半導体レーザの他方によって発射さ
    れた前記第２波長の光ビームを透過してこれから収差を
    除去しつつ前記対物レンズへ導く収差補正素子を、さら
    に含むことを特徴とする請求項３記載の光ピックアップ
    装置。
  9. 【請求項９】 前記光学系は、第２の４分割受光面をさ
    らに含むこと、並びに、 前記半導体レーザの他方は、前記ホログラム光学素子が
    前記半導体レーザの他方によって発射された第２波長の
    光ビームを透過してその−１次回折光を前記対物レンズ
    へ導き、前記第２波長の−１次回折光による前記記録面
    上の光スポットからの戻り光を前記対物レンズから受光
    して、回折し、回折された前記第２波長の＋１次回折光
    を前記第２の４分割受光面へ導くような位置に配置され
    たこと、並びに、 前記光学系は、前記半導体レーザの他方及び前記ホログ
    ラム光学素子の間に配置されかつ、前記半導体レーザの
    他方によって発射された前記第２波長の光ビームを透過
    して、これに前記ホログラム光学素子を透過する際に生
    じる収差を相殺する収差を付与して、前記ホログラム光
    学素子へ導き、前記ホログラム光学素子を透過した前記
    第２波長の光ビームから収差を除去する光源側の収差補
    正素子を、さらに含むことを特徴とする請求項３記載の
    光ピックアップ装置。
  10. 【請求項１０】 前記収差補正素子は、一対の透明ガラ
    ス基板の内面に、収差補正波面に対応するパターンを有
    する透明電極がそれぞれ形成され、これらの間に液晶層
    が設けられている液晶型収差補正素子であり、前記半導
    体レーザの切換に対応して前記透明電極に電圧を印加す
    ることにより選択的に作用又は非作用状態とすることが
    できることを特徴とする請求項５、６、８及び９のいず
    れか１記載の光ピックアップ装置。
  11. 【請求項１１】 前記収差補正素子は、波長選択性のあ
    る非線形光学材料からなる透明基板と、前記透明基板上
    に形成された収差補正波面に対応するパターンの凹部に
    充填された前記非線形光学材料の異常光屈折率又は常光
    屈折率に等しい屈折率の等方性光学材料とからなる非線
    形光学材料型収差補正素子であり、前記半導体レーザの
    切換に対応してその作用又は非作用状態を選択すること
    ができる、ことを特徴とする請求項５、６、８及び９の
    いずれか１記載の光ピックアップ装置。
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