WO2005093736A1 - 光ピックアップ - Google Patents

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WO2005093736A1
WO2005093736A1 PCT/JP2005/004755 JP2005004755W WO2005093736A1 WO 2005093736 A1 WO2005093736 A1 WO 2005093736A1 JP 2005004755 W JP2005004755 W JP 2005004755W WO 2005093736 A1 WO2005093736 A1 WO 2005093736A1
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light
wavelength
hologram element
hologram
detector
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PCT/JP2005/004755
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French (fr)
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Masakazu Ogasawara
Makoto Sato
Ikuya Kikuchi
Original Assignee
Pioneer Corporation
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Publication date
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    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
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    • G—PHYSICS
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    • G11B7/13927—Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration active, e.g. controlled by electrical or mechanical means during transducing, e.g. to correct for variation of the spherical aberration due to disc tilt or irregularities in the cover layer thickness
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    • G11B2007/0006—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier adapted for scanning different types of carrier, e.g. CD & DVD
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    • G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
    • G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
    • G11B7/0948—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following specially adapted for detection and avoidance or compensation of imperfections on the carrier, e.g. dust, scratches, dropouts

Definitions

  • the present invention relates to an optical pickup that irradiates a recording medium with laser light having a plurality of wavelengths.
  • CDs and DVDs are known as optical disks, and information recording / reproducing devices (drive devices) capable of reading and writing information from and to both of them are becoming widespread. Since the wavelength of the laser beam used for recording and playback differs between CD and DVD, the drive device described above uses a laser beam wavelength for CD (about 780 nm, hereinafter also referred to as “infrared wavelength”) and DVD. Using a two-wavelength compatible optical pickup equipped with a two-wavelength laser capable of emitting a laser beam having a wavelength of about 660 nm (hereinafter also referred to as “red wavelength”). . In general, a two-wavelength laser is one in which two wavelength laser diodes (LDs) are mounted in one package.
  • LDs laser diodes
  • optical element for correcting the interval between two LDs is used in order to receive the return light from the optical disk with a single light receiving element.
  • This optical element is composed of a diffraction element (holodram element), and has a function of matching the optical axes of the laser beams of the two wavelengths.
  • an optical pickup using a two-wavelength laser has a function of adjusting the optical axis of return light of an optical detector on a photodetector.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose such an optical pickup. ing.
  • Patent Document 2 discloses an element that corrects chromatic aberration that occurs on the outward path until a laser beam reaches a recording medium and corrects a positional shift of a laser emission point when a two-wavelength laser is used as a light source. Write it down!
  • BD Blu-ray disc
  • a so-called Blu-ray disc has been proposed as an optical disc using a laser beam having a shorter wavelength (about 405 nm, hereinafter also referred to as "blue wavelength").
  • blue wavelength a shorter wavelength
  • compatible drives that can read and write information on CDs and DVDs and read and write information on BDs
  • a two-wavelength compatible optical pickup as described above cannot be used, and a three-wavelength compatible optical pickup is required.
  • NA aperture ratio
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-177226
  • Patent document 2 JP-A-2002-237081
  • Patent Document 3 JP-A-2003-45048
  • the problems to be solved by the present invention include, for example, those described above.
  • the present invention relates to a three-wavelength compatible optical pickup using a two-wavelength laser, which is capable of appropriately adjusting the optical axis of laser light and detecting spherical aberration with respect to BD as necessary.
  • the task is to provide
  • an optical pickup includes: a light source that emits light of a first wavelength;
  • a two-wavelength light source that emits light of second and third wavelengths, light irradiating means for irradiating the recording medium with the light of the first to third wavelengths, and light of the first to third wavelengths by the recording medium.
  • a single light receiving element for receiving reflected light of light, and a light receiving element disposed between the light irradiating means and the light receiving element, and having different optical effects with respect to each of the light of the first to third wavelengths.
  • a hologram element to play.
  • the optical pickup described above can be mounted on, for example, a drive device compatible with BD, DVD, and CD.
  • the blue wavelength for BD is the first wavelength
  • the red wavelength for DVD is the second wavelength.
  • the infrared wavelength for CD can be the third wavelength.
  • the optical pickup irradiates the recording medium with laser light of the first to third wavelengths according to the type of the recording medium to be recorded or reproduced, and receives the reflected light of the power of the recording medium by the light receiving element.
  • Light In order to reduce the size of the laser light, the light of the second and third wavelengths should be generated from a single two-wavelength light source, and the reflected light of all wavelengths should be received by a single light receiving element. .
  • a hologram element that has a different optical effect for each wavelength of light between the light irradiation means and the light receiving element, it is possible to properly record and reproduce information using the light of each wavelength. It becomes possible.
  • the two-wavelength light source emits the light of the second wavelength and the light of the third wavelength from different light emitting points
  • the hologram element includes the first hologram element. And guiding the zero-order light of the light of the second wavelength to the center of the light receiving element, and guiding the diffracted light of the light of the third wavelength to the center of the light receiving element.
  • the two-wavelength light source uses two physically independent light-emitting elements such as LDs, the light of the two wavelengths emitted from the two-wavelength light source has a shifted optical axis. Therefore, using a hologram element, both lights are guided to the center of a single light receiving element. Specifically, the zero-order light of the second wavelength light and the diffracted light of the third wavelength light are guided to the center of the light receiving element. Further, a light source that emits light of the first wavelength and a two-wavelength light source are arranged such that light of the first wavelength and light of the second wavelength enter the center of the light receiving element. Thus, light of three wavelengths can be detected by a single light receiving element.
  • the hologram element diffracts the light of the second wavelength and transmits the zero-order light having a light amount smaller than the light amount incident on the hologram element to the light receiving element.
  • the output of the light receiving element may be saturated because the sensitivity of the light receiving element is high because the recording power is high and the reflectance of the recording medium is high. Therefore, the output of the light receiving element can be prevented from being saturated by reducing the amount of light of the second wavelength incident on the light receiving element by the hologram element.
  • the hologram element diffracts the light having the third wavelength and guides the primary light having a light amount smaller than the light amount incident on the hologram element to the light receiving element.
  • the output of the light receiving element may be saturated because the sensitivity of the light receiving element is high because the recording power is high and the reflectance of the recording medium is high. Therefore, the third wavelength incident on the light receiving element by the hologram element By reducing the amount of light, the output of the light receiving element can be prevented from being saturated.
  • the hologram element transmits the light of the first wavelength and converts the zero-order light having a light amount equal to the light amount of the light incident on the hologram element to the hologram element.
  • Guide to the light receiving element For example, when the recording medium power is ⁇ D, the sensitivity of the light receiving element whose reflectance of the recording medium is low is lower than that of a DVD or CD. Therefore, the hologram element is configured to be incident on the light receiving element without attenuating the light of the first wavelength. Thereby, SZN of the light of the first wavelength can be secured.
  • the hologram element includes: a circular inner region; and an outer region formed concentrically with the inner region on an outer periphery of the inner region. The light incident on the hologram is separated into light passing through the inner region and light passing through the outer region.
  • the radius of the inner region is approximately 70% of the diameter of a light beam formed by the light having the shortest wavelength among the first to third wavelengths being incident on the hologram element.
  • Another aspect of the above optical pickup includes a spherical aberration detecting light receiving element provided separately from the light receiving element, and the inner region of the hologram element includes the first to third wavelengths.
  • the light having the shortest wavelength is diffracted, and the diffracted light is guided to the spherical aberration correcting light receiving element. This makes it possible to detect spherical aberration for light having the shortest wavelength.
  • the inner region and the outer region of the hologram element are formed of gratings having the same depth and different pitches.
  • the hologram element has a lens function and a deflecting function with respect to the light having the second wavelength, and ⁇ 1 order light of the light having the second wavelength. And reduces the amount of zero-order light of the second wavelength light.
  • the hodala The optical element corrects an optical axis shift between the light of the first and second wavelengths and the light of the third wavelength incident on the light receiving element, and is generated in the light of the third wavelength. Correct chromatic aberration. Accordingly, the output of the light receiving element can be prevented from being saturated by reducing the amount of light of the second wavelength incident on the light receiving element.
  • the focus error can be detected by the differential spot size method using ⁇ primary light by the lens function of the hologram element.
  • chromatic aberration can be corrected by the lens function of the hologram element.
  • the hologram element is a part of a diffraction grating formed in a plurality of concentric arcs and is decentered from the center of the concentric circle by an amount corresponding to the correction amount of the optical axis shift. It is composed of parts.
  • the first wavelength is set shorter than the second wavelength, and the second wavelength is set shorter than the third wavelength.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an optical pickup according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of the hologram element according to the first embodiment.
  • FIG. 3A is a diagram showing a state in which laser light of each wavelength is focused on a detector by the hologram element of the first embodiment.
  • FIG. 3B is a diagram showing how laser light of each wavelength is focused on a detector by the hologram element of the first embodiment.
  • FIG. 3C is a diagram showing a state in which laser light of each wavelength is focused on a detector by the hologram element of the first embodiment.
  • FIG. 4A is a partial cross-sectional view of the hologram element according to the first embodiment.
  • FIG. 4B is a graph showing the relationship between the grating depth and the diffraction efficiency of the hologram element according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing the principle of detecting spherical aberration.
  • FIG. 6 is a plan view of a hologram element used for detecting spherical aberration.
  • FIG. 7 is a plan view showing an example of a detector used for detecting spherical aberration.
  • FIG. 8 is a graph showing detection results of spherical aberration of blue wavelength laser light.
  • FIG. 9 is a plan view of a hologram element according to a second embodiment.
  • FIG. 10A is a diagram showing how laser light of each wavelength is collected on a detector by the hologram element of the second embodiment.
  • FIG. 10B is a diagram showing a state in which laser light of each wavelength is focused on a detector by the hologram element of the second embodiment.
  • FIG. 10C is a diagram showing how laser light of each wavelength is focused on a detector by the hologram element of the second embodiment.
  • [12A] A graph showing the relationship between the grating depth and the diffraction efficiency of the hologram element according to the second embodiment.
  • [12B] A graph showing the relationship between the grating depth and the diffraction efficiency of the hologram element according to the second embodiment.
  • FIG. 13A is a diagram showing how laser light of each wavelength is focused on a detector by the hologram element of the third embodiment.
  • FIG. 13B is a diagram showing how laser light of each wavelength is focused on a detector by the hologram element of the third embodiment.
  • FIG. 13C is a diagram showing how laser light of each wavelength is focused on a detector by the hologram element of the third embodiment.
  • FIG. 14 is a partial cross-sectional view of the hologram element according to the third embodiment.
  • [15A] A graph showing the relationship between the grating depth and the diffraction efficiency of the hologram element according to the third embodiment.
  • FIG. 15B is a graph showing the relationship between the grating depth and the diffraction efficiency of the hologram element according to the third embodiment.
  • FIG. 16A is a diagram showing how laser light of each wavelength is focused on a detector by the hologram element of the fourth embodiment.
  • FIG. 16B is a diagram showing how laser light of each wavelength is focused on a detector by the hologram element of the fourth embodiment.
  • FIG. 16C is a diagram showing how laser light of each wavelength is focused on a detector by the hologram element of the fourth embodiment.
  • FIG. 17 is a partial sectional view of a hologram element according to a fourth embodiment.
  • FIG. 18A is a graph showing the relationship between the grating depth and the diffraction efficiency of the hologram element according to the fourth embodiment.
  • FIG. 18B is a graph showing the relationship between the grating depth and the diffraction efficiency of the hologram element according to the fourth embodiment.
  • FIG. 19A is a plan view of a hologram element according to a fifth embodiment.
  • FIG. 19B is a plan view of the hologram element according to the fifth embodiment.
  • FIG. 20A is a diagram showing how laser light of each wavelength is focused on a detector by the hologram element of the fifth embodiment.
  • FIG. 20B is a diagram showing how laser light of each wavelength is focused on a detector by the hologram element of the fifth embodiment.
  • FIG. 20C is a diagram showing how laser light of each wavelength is focused on a detector by the hologram element of the fifth embodiment.
  • FIG. 21 is a partial sectional view of a hologram element according to a fifth embodiment.
  • FIG. 1 schematically shows a configuration of an optical pickup according to an embodiment of the present invention.
  • an optical pickup 10 is a three-wavelength compatible optical pickup that can irradiate an optical disc with laser light for BD, DVD, and CD.
  • the light source includes a blue LD (laser diode) 11 that emits laser light for BD, and a two-wavelength LD 12 for red and infrared that emits laser light for DVD and CD.
  • LD laser diode
  • the laser light having a wavelength of 405 nm emitted from the blue LD 11 passes through a polarizing beam splitter (PBS) 13 and a ZPBS prism 14 having a dike opening, is collimated by a collimator lens 15, and is directed to a direction of the disk 1 by a mirror 16.
  • PBS polarizing beam splitter
  • the light is irradiated onto the recording surface of the disk 1 by an objective lens 20 as light irradiation means via a liquid crystal panel 17 for aberration correction, a 1Z4 wavelength plate 18 for three wavelengths, and a compatible element 19.
  • the liquid crystal panel 17 gives an appropriate phase difference to the laser light by a bias voltage and a correction voltage applied from the outside.
  • the 1Z4 wavelength plate 18 converts the laser light from the liquid crystal panel 17 from linearly polarized light to circularly polarized light.
  • the compatible element 19 adjusts the aperture ratio and corrects aberrations according to the difference in the wavelength of the laser light for BD, DVD, and CD, and the difference in the thickness of each disc of BD, DVD, and CD. This is performed by, for example, a hologram lens.
  • the DVD or CD laser light emitted from the two-wavelength laser 12 is reflected toward the collimator lens 15 by the dike port Z PBS prism 14, and thereafter follows the same path as the BD laser light. Irradiated on optical disc 1.
  • the laser light reflected by the optical disk 1 passes through the compatible element 19, the 1Z4 wavelength plate 18, and the liquid crystal panel 17, and can be changed in direction by the mirror 16. Then, after passing through the collimator lens 15 and the ZPBS prism of the dike port, the light is directed toward the detector 22 by the PBS 13.
  • the laser beam from the PBS 13 is focused on the detector 22 via the focusing lens 21 after the optical axis is adjusted by the hologram element 30 and the like.
  • the light applied to the detector 22 is photoelectrically converted into an electric signal, and a reproduction signal, a servo error signal, and the like are generated from the electric signal. Note that the present invention is characterized by the configuration and function of the hologram element 30. [0030] [Three-wavelength optical pickup]
  • a configuration is adopted in which reflected light from each recording medium is received using one light receiving element, and the wavelength differs between the objective lens and the light receiving element at each wavelength.
  • a hologram element 30 exhibiting an optical effect was arranged.
  • two of the three wavelength laser beams are emitted from a so-called two-wavelength laser in which two laser light sources are mounted in one package.
  • the positions of the light emitting points of these two-wavelength lasers are different.
  • a semiconductor laser having a wavelength of around 405 nm is used as a BD light source, and a semiconductor laser having a wavelength of around 660 nm and a semiconductor laser having a wavelength of around 780 nm are used as light sources for DVD and CD.
  • a wavelength laser is used.
  • BD uses a blue wavelength of about 405 nm (also referred to as “first wavelength”) ⁇ 1 as described above
  • DVD uses a red wavelength of about 660 nm (“first wavelength”).
  • CD uses an infrared wavelength of about 780 nm (also called the “third wavelength”) ⁇ 3. That is, as the laser wavelength,
  • the numerical aperture NA1 of the BD is about 0.85
  • the numerical aperture NA2 of the DVD is about 0.65
  • the numerical aperture NA3 of the CD is about 0.45. That is, as the aperture ratio,
  • the opening diameter of each laser beam on the detector is BD opening diameter 3 ⁇ 4Tl, DVD opening diameter r2, CD opening diameter Is r3,
  • the design requirements of the hologram element 30 are as follows.
  • a two-wavelength laser In order to reduce the size of the entire optical pickup, it is necessary to use a two-wavelength laser in which a semiconductor laser oscillating at a red wavelength ⁇ 2 and a semiconductor laser oscillating at an infrared wavelength ⁇ 3 are integrally mounted.
  • a two-wavelength laser When a two-wavelength laser is used, the emission points of the two wavelengths of laser light are far apart, so it is necessary to correct the optical axis shift of each laser light on the detector.
  • BDs that use laser light with a blue wavelength of ⁇ 1 have a lower disk reflectivity than DVDs and CDs, and have lower detector sensitivity. For this reason, it is desirable to increase the amount of light incident on the detector as much as possible.
  • the output of the detector may be saturated because the recording power is large, the reflectivity of the disc is high, and the sensitivity of the detector is high. Therefore, it is desirable to reduce the amount of light incident on the detector to some extent.
  • the recording power is high, the reflectivity of the disk is high, and the sensitivity of the detector is high, so the output of the detector is greatly saturated. Therefore, it is desirable to reduce the amount of light incident on the detector.
  • a BD using a laser beam having a blue wavelength ⁇ 1 has a large aperture ratio NA1
  • a large spherical aberration occurs due to an error in the thickness of the cover of the disk. Therefore, it is necessary to detect and correct this spherical aberration.
  • embodiments of the hologram element satisfying these requirements will be described.
  • FIG. 2 is a plan view of the three-wavelength hologram element 30a according to the first embodiment
  • FIG. 4A is a cross-sectional view of the hologram element 30a along line XI-X2 in FIG.
  • the hologram element 30a shown in FIG. 4A is a two-level hologram having two levels.
  • the pitch p of the grating (grating) of the hologram element 30a is determined to be large enough to correct the optical axis shift on the detector 22 between the blue and red wavelength laser light and the infrared wavelength laser light. Have been.
  • the grating depth d is such that no diffracted light is generated at the blue wavelength (that is, only the 0th-order light is generated), the efficiency of the 0th-order light is reduced at the red wavelength, and the ⁇ 1st-order light is reduced at the infrared wavelength. It has been decided to increase efficiency.
  • FIG. 3A shows a state where blue wavelength laser light is focused on a detector by the hologram element 30a of the first embodiment.
  • the blue wavelength laser light passes through the hologram element 30a and is focused on the detector 22 by the focusing lens 21.
  • the light receiving surface of the detector 22 is divided into four parts, and a spot of the blue wavelength laser light is formed substantially at the center.
  • the detector 22 is a detector for detecting an RF signal and a servo signal (hereinafter, simply referred to as an “RF signal detector”).
  • the hologram element 30a does not perform any operation with respect to the blue wavelength laser light, or is configured to suppress the generation of diffracted light as much as possible.
  • FIG. 3B shows a state in which the red wavelength laser light is focused on the detector by the hologram element 30a of the first embodiment.
  • the hologram element 30a generates ⁇ primary light for the red wavelength laser light.
  • the sensitivity of the detector is high, and the amount of light during recording and reproduction is large.Therefore, to prevent saturation of the light-receiving element of the detector 22, it is necessary to reduce the efficiency of the detection system and reduce the amount of light incident on the detector. There is. Therefore, the hologram element 3 Oa generates ⁇ first-order light, and accordingly reduces the amount of zero-order light incident on the detector 22.
  • FIG. 3C shows a state where the infrared wavelength laser light is focused on the detector by the hologram element 30a of the first embodiment.
  • the hologram element 30a generates only ⁇ primary light with respect to the infrared wavelength laser light, and causes the detector 22 to enter either the + primary light or the primary light, or a shift. This makes it possible to correct the optical axis deviation when using a two-wavelength laser.
  • FIG. 4A shows a configuration example of a hologram element 30a that realizes the above functions.
  • the horodram element 30a is a two-level hologram having a single grating depth d.
  • FIG. 4B shows the relationship between the grating depth d of the hologram element 30a and the diffraction efficiency.
  • the above function can be realized by setting the grating depth d to 1970 nm.
  • the grating depth d 1970 nm
  • the diffraction efficiency of the hologram element 30a for each wavelength of laser light, and the grating depth D for each wavelength of laser light (the grating depth d corresponds to the number of wavelengths of the wavelength Figures 3A–3C and 4A.
  • the grating depth D for each wavelength of laser light is obtained by the following equation.
  • the grating depth d of the hologram element 30a is equivalent to 1.89 wavelengths, and generates about 41% of 0-order light and about 26% of ⁇ 1st-order light. . Therefore, the red wavelength laser light incident on the detector 22 can be reduced to 41%, and the saturation of the detector can be prevented. This satisfies requirement 3.
  • the grating depth d of the hologram element 30a corresponds to 1.60 wavelengths, and generates 0% light of 3% and ⁇ 1st light of 41%. That is, almost only ⁇ first order light can be generated and made to enter the detector 22. This makes it possible to correct the deviation of the optical axis of the infrared wavelength laser caused by using the two-wavelength laser, and satisfies requirement 1. In addition, the amount of light incident on the detector 22 can be reduced, and the requirement 4 is satisfied.
  • the second embodiment satisfies the above-mentioned requirement 5 on the detection of spherical aberration.
  • spherical aberration occurs due to a thickness error of a cover layer of the disc and the like.
  • the wavefront aberration distribution shape of this spherical aberration shows an M shape as shown in FIG.
  • the light rays passing through the aperture the light rays inside the annular aberration having the largest aberration converge inside the original condensing position.
  • Outer rays converge outside the original converging position.
  • the cover layer of the disc is thinner or thicker than the set value of the objective lens, the behavior of this light beam is reversed.
  • FIG. 6 is a plan view showing a configuration example of a hologram element capable of detecting spherical aberration.
  • the hologram is composed of two concentric regions, that is, an inner hologram region B and an outer holo-holam region A.
  • the separation radius between the hologram areas A and B is set to about 70% (the position of the annular aberration) of the beam diameter of the transmitted light beam.
  • a general optical system for detecting a servo error can be used.
  • a servo error can be obtained by combining a cylindrical lens and a condenser lens and using a four-division detector.
  • Fig. 7 shows a configuration example of a detector that can detect spherical aberration.
  • Detector 22b used for detecting spherical aberration Also called a "detector.”
  • RF signal detector used for reproducing the RF signal, generating a focus, and generating a tracking error.
  • the calculation of various error signals is as shown in each equation in FIG.
  • FIG. 8 shows an example of the relationship between the thickness of the disk cover layer and the spherical aberration error.
  • the peak of the spherical aberration error is normalized to “1”.
  • the spherical aberration error increases as the thickness of the cover layer of the disk increases.
  • a detector for receiving light rays on the outer peripheral portion from the boundary between the hologram areas A and B is not provided, but this is for simplification and may be provided.
  • the amount of light beam used for detecting spherical aberration it is possible to control the amount of light beam used for detecting spherical aberration. If the amount of 0th-order diffracted light that is not used for detecting spherical aberration (light that is not affected by the diffraction effect, hereafter referred to as “0th-order light”) is set large, the amount of light incident on the detector 22a for obtaining RF signals Therefore, the SZN of the reproduced signal can be secured.
  • the servo band for spherical aberration correction may be low. Accordingly, since the amplification by the detector can be increased, a small amount of spherical aberration detection signal is sufficient.
  • FIG. 9 is a plan view of the hologram element 30b according to the second embodiment
  • FIG. 11 is a partial cross-sectional view of the hologram element 30b along line Y1-Y2 in FIG.
  • the hologram element 30b also has two concentric regions, that is, an inner hologram region B and an outer hologram region A.
  • the hologram element 30b has a function of separating a light beam transmitted therethrough into a light beam transmitted through an inner circular hologram region B and an outer donut-shaped hologram region A.
  • the radius of this concentric circle is set so as to be about 70% of the beam diameter at the place where the blue wavelength ⁇ 1 (for BD, near 405 nm) used for optical pickup passes through the hologram element 30b. I have.
  • the hologram element 30b is configured such that the hologram areas A and B have different pitches p between the force hologram areas A and B having the cross-sectional structure shown in FIG.
  • FIG. 10A shows a state where blue wavelength laser light is focused on a detector by hologram element 30 b of the second embodiment. Is shown.
  • the detector includes an RF signal detector 22a and a spherical aberration detection detector 22b.
  • the light reflected from the disk is separated into three light beams by the hologram element 30b.
  • the first-order diffracted lights that pass through the hologram areas A and B are deflected by the hologram element 30b, respectively.
  • the grating depth d of the hologram element is set so that the first-order diffracted light is 5% and the 0th-order light is 90% with respect to the blue wavelength laser light.
  • the first-order diffracted light that has passed through the hologram area B and has been deflected enters the spherical aberration detection detector 22b.
  • the first-order diffracted light transmitted through the hologram area A and subjected to the deflecting action does not enter any detector.
  • the zero-order light, which is not subjected to the deflecting action enters the RF signal detector 22a.
  • the diffraction efficiency of the hologram element 30b at the blue wavelength ⁇ 1 is set to be as low as about 5%, the incident light amount to the detector 22a for reproducing the RF signal The 0th-order diffracted light is as large as about 90%. . As a result, requirement 2 is satisfied, and the SZN of the reproduced signal can be secured.
  • FIG. 10B shows how the hologram element 30b of the second embodiment focuses the red wavelength laser light on the detector.
  • the grating depth d of the holo dram element 30 b is set so as not to have any effect on the reflected light of the disk force.
  • the red wavelength laser light is adjusted to the optical axis of the blue wavelength laser light by roughly adjusting the position of the semiconductor laser.
  • the hologram element 30b Since the hologram element 30b has the diffraction efficiency of the red wavelength laser light set to almost 0, the red wavelength laser light is incident on the RF signal detector 22a without being subjected to diffraction by the hologram element 30b.
  • the laser light of the red wavelength is Since the position of the two-wavelength laser is adjusted so that the optical axis coincides with the center of the detector 22a, there is no problem of optical axis deviation for the red wavelength laser light.
  • FIG. 10C shows a state where the infrared wavelength laser light is focused on the detector by the hologram element 30b of the second embodiment.
  • the light flux of the reflected light from the disk at the place where the hologram element 30b exists is inside the hologram area B. This is because the infrared wavelength is about 53% of the aperture for BD because it is used for CD. This is the case when the aperture ratio NA1 of BD is 0.85 and the aperture ratio NA3 of CD is 0.45.
  • the grating depth d of the hologram element in the hologram region B is set so that the first-order folded light becomes large at the infrared wavelength. Therefore, the light beam of the infrared wavelength transmitted through the hologram area B (all the light beams of the infrared wavelength) is subjected to a deflection action. Since it is a two-wavelength laser, the optical axes of the red wavelength laser light and the infrared wavelength laser light are originally shifted by the light emitting point interval, but the optical axis shift is corrected by the deflecting action of the hologram element 30b and the infrared light is corrected. The primary light of the wavelength laser light is incident on the RF signal detector 22a.
  • the pitch p of the grating in the hologram area A is set such that the blue wavelength laser light does not enter the gap between the detectors 22a and 22b.
  • the pitch p of the grooves in the hologram area B is set so that the optical axis shift between the red wavelength and the infrared wavelength is corrected at the infrared wavelength, the laser beams of both wavelengths are focused on one RF detector 22a, and The zero-order light of the wavelength is set to be focused on the RF signal detector 22a, and the primary laser light is focused on the spherical aberration detection detector 22b. Regarding this point, the interval between the RF signal detector 22a and the spherical aberration detector 22b may be adjusted.
  • the efficiency of the first-order diffracted light at each wavelength is about 5% at the blue wavelength, almost 0% at the red wavelength, and 62% at the infrared wavelength so that the grating depth d of the hologram element 30b is d.
  • the refractive index of the hologram material at each wavelength is
  • FIG. 12A is a graph showing the relationship between the grating depth d of the hologram element 30b and the diffraction efficiency for light of each wavelength
  • FIG. 12B is an enlarged view of a part thereof.
  • the diffraction efficiency can be calculated by using a three-level hologram element in which the hologram element 30b has a grating depth d in the range of about 9180 to 9340 nm, more preferably 9250 nm. It became clear by doing.
  • a filter or the like that attenuates only the red wavelength laser light, which is a force that causes most of the zero-order light of the red wavelength laser to enter the RF signal detector, is used. This makes it possible to meet requirement 3.
  • the third embodiment also enables the detection of spherical aberration of blue wavelength laser light in addition to the adjustment of the optical axis of a two-wavelength laser.
  • the configuration of the optical pickup itself is the same as that shown in FIG.
  • the hologram element 30c according to the second embodiment has the same basic planar structure as the hologram element 30b according to the second embodiment shown in FIG. 9, but has a sectional structure as shown in FIG. This is different from the example hologram element 30b.
  • the cross-sectional structure shown in FIG. 14 is obtained by cutting a hologram element 30c having substantially the same planar structure as the hologram element 30b shown in FIG. 9 along a line Y1-Y2 in FIG.
  • the detector 22 includes an RF signal detector 22a and a spherical aberration detector 22b.
  • FIG. 13A shows that the hologram element 30c of the third embodiment emits blue wavelength laser light on the detector.
  • the light reflected from the disk is separated into five light beams by the hologram element 30c.
  • Two are ⁇ 1st-order diffracted lights passing through the hologram area A
  • two are ⁇ 1st-order diffracted lights passing through the hologram area B
  • the other is a light ray passing through the entire area.
  • the light beams transmitted through the holo-dram element 30c the light beams transmitted through the hologram areas A and B are deflected to the respective optical axes.
  • the grating depth d of the hologram element is set so that ⁇ 1st-order diffracted light is 10% and 0th-order light is 80%.
  • the + 1st-order light transmitted through the hologram area B and subjected to the deflection action is incident on the spherical aberration detection detector 22b.
  • the primary light transmitted through the hologram area B and subjected to the deflecting action does not enter any of the detectors unless a detector for detecting spherical aberration is arranged. Note that a detector for primary light may be provided.
  • the ⁇ first-order light transmitted through the hologram area A and subjected to the deflection action does not enter any of the detectors.
  • the zero-order light, which is not subjected to the deflecting action enters the RF signal detector 22a.
  • the spherical aberration can be detected using the spherical aberration detection detector 22b in the same manner as in the second embodiment. Therefore, the above requirement 5 is satisfied.
  • the third embodiment as shown in FIG. 14, since the hologram has two levels, primary light is also generated. Therefore, even if the detector for detecting spherical aberration is arranged on the primary light side, it does not work. Because the diffraction efficiency of the hologram element 30c at the blue wavelength ⁇ 1 is set low, the amount of 0th-order diffracted light incident on the RF signal detector 22a increases (80%), and the SZN of the reproduced signal decreases. It can be secured. This satisfies requirement 2.
  • the grating depth d of the hologram element 30c is set so as not to have any effect on the reflected light of the disk force.
  • the laser light of the red wavelength is adjusted to the optical axis of the blue wavelength by roughly adjusting the position of the semiconductor laser. This is the same as in the second embodiment.
  • the hologram element 30c sets the diffraction efficiency at the red wavelength ⁇ 2 to almost 0, the laser light of the red wavelength is incident on the RF signal detector 22a without being subjected to diffraction. Even when a two-wavelength laser is used, the position of the semiconductor laser is adjusted so that the optical axis of the red-wavelength laser light is located at the center of the RF signal detector 22a. Does not cause the problem of optical axis shift.
  • the light flux at the place where the hologram element 30c is located is inside the hologram area B, as in the second embodiment, of the reflected light of the disc power.
  • the grating depth d of the hologram region B is set so that ⁇ 1st-order diffracted light becomes large at infrared wavelengths. Therefore, the light beam of the infrared wavelength transmitted through the hologram area B (all the light beams of the infrared wavelength) is subjected to a deflection action. Since a two-wavelength laser is used, the optical axes of the laser light of the red wavelength and the laser light of the infrared wavelength are originally shifted by the light emitting point interval.
  • the + 1st-order diffracted light is corrected for the optical axis shift by the deflecting action of the hologram element 30c, and is incident on the RF signal detector 22a.
  • the first-order diffracted light does not enter any of the detectors. However, it does not matter if a detector for the primary light is provided.
  • the arrangement of the two-wavelength laser is adjusted so that the red-wavelength laser light is focused on the center of the detector 22a, so that the optical axis of the infrared-wavelength laser light is shifted.
  • the hologram element 30c has a function of deflecting the optical axis of the infrared wavelength laser light so as to be focused on the RF signal detector 22a.
  • the laser light focused on the detector 22a is the + 1st-order light, and its light amount is 41% of the total light amount as shown in FIG. 13C. Therefore, the amount of light condensed on the RF signal detector 22a can be reduced. This satisfies requirement 4.
  • the pitch p of the grooves in the hologram areas A and B is set in the same manner as in the second embodiment.
  • FIG. 15A is a graph showing the relationship between the grating depth d of the hologram element 30c and the diffraction efficiency for light of each wavelength
  • FIG. 15B is an enlarged view of a part thereof. As shown in FIG. 15A and FIG.
  • the grating depth d of the hologram element 30c is set within a range of about 3280 to 3400 nm, more preferably 3380 nm. Calculating the efficiency revealed this.
  • the hologram element of the third embodiment compared to the second embodiment, diffraction of blue wavelength laser light is performed. The light will increase.
  • the hologram element requires only two levels (three levels in the second embodiment), and the grating depth can be as small as 3380 nm (9250 nm in the second embodiment). There are advantages.
  • a filter that attenuates only the red-wavelength laser light which is a force that causes most of the zero-order light of the red-wavelength laser to enter the RF signal detector, is used. This makes it possible to meet requirement 3.
  • the fourth embodiment also enables detection of spherical aberration of blue wavelength laser light in addition to adjustment of the optical axis of a two-wavelength laser.
  • the configuration of the optical pickup itself is the same as that shown in FIG.
  • the hologram element 30d according to the fourth embodiment has the same basic planar structure and cross-sectional structure as the hologram element 30c according to the third embodiment shown in FIG.
  • the cross-sectional structure shown in FIG. 17 is obtained by cutting a hologram element 30d having substantially the same planar structure as the hologram element 30b shown in FIG. 9 along the line Y1-Y2 in FIG.
  • the detector includes an RF signal detector 22a and a spherical aberration detector 22b.
  • FIG. 16A shows a state in which a blue wavelength laser beam is focused on a detector by the hologram element 30d of the fourth embodiment.
  • the holo-dram element 30d of the fourth embodiment is the same as the hologram element 30c of the third embodiment.
  • the grating depth d of the holographic element 30d of the fourth embodiment is set so that ⁇ 1st-order diffracted light is 5% of the total light amount and 0th-order light is 84%.
  • the configuration and the like of the RF signal detection detector 22a and the spherical aberration detection detector 22b are the same as in the third embodiment.
  • spherical aberration can be detected as in the second embodiment. Therefore, the above requirement 5 is satisfied. Also in the fourth embodiment, as shown in FIG. 17, since the hologram has two levels, the primary light is also generated. Therefore, even if the detector is arranged on the primary light side, it does not work. In addition, because the diffraction efficiency of the hologram element 30c at the blue wavelength ⁇ 1 is set low, The amount of the 0th-order diffracted light incident on the signal detector 22a increases (84%), and the SZN of the reproduced signal can be secured. This satisfies requirement 2.
  • FIG. 16B shows a state in which the red wavelength laser light is focused on the detector by the hologram element 30d of the fourth embodiment.
  • the light reflected from the disk is separated into five light beams by the hologram element 30d.
  • Two are the ⁇ 1st-order diffracted lights that pass through the hologram area A
  • two are the ⁇ 1st-order diffracted lights that pass through the holo-holum area B
  • the other is a light ray that passes through the entire area.
  • the light beams transmitted through the hologram element 30d the light beams transmitted through the hologram areas A and B are deflected to the targets with respect to the optical axes, respectively.
  • the grating depth d of the hologram element is set so that ⁇ 1st-order diffracted light is 33% and 0th-order light is 21%.
  • the + 1st-order light transmitted through the hologram area B and subjected to the deflection operation is incident on the vicinity of the spherical aberration detection detector 22b, but the spherical light is not used because the red wavelength laser light does not detect the spherical aberration. .
  • the primary light transmitted through the hologram area B and subjected to the deflecting action does not enter any of the detectors unless a spherical aberration detector is arranged for the light.
  • the ⁇ first-order light transmitted through the hologram area A and deflected does not enter any of the detectors.
  • the zero-order light which is not subjected to the deflecting action, enters the RF signal detector 22a.
  • the red wavelength 2 is used, the amount of light incident on the RF signal detector 22a can be reduced.
  • the diffraction efficiency at the red wavelength ⁇ 2 is set to be large, the light quantity of the zero-order light is reduced to 21%. As a result, the amount of light focused on the RF signal detector 22a can be reduced. As a result, the saturation of the red wavelength laser light on the RF signal detector can be prevented, and the requirement 3 is satisfied. Even when a two-wavelength laser is used, the position of the semiconductor laser is adjusted so that the optical axis of the red-wavelength laser light is located at the center of the RF signal detector 22a. No problem arises.
  • FIG. 16C shows a state in which red wavelength laser light is focused on a detector by the hologram element 30d of the fourth embodiment.
  • the operation of the hologram element 30d in this case is the same as in the third embodiment.
  • the hologram element 30d has the function of deflecting the optical axis of the infrared wavelength 3 so as to converge it on the RF signal detector 22a.
  • the light beam focused on the RF signal detector is + 1st order light.
  • the light amount incident on the RF signal detector 22a is 41% of the total light amount. As described above, since the amount of light focused on the RF signal detector 22a can be reduced, the requirement 4 is satisfied.
  • the pitch p of the grooves in the hologram areas A and B is set in the same manner as in the second embodiment.
  • the efficiency of the ⁇ 1st-order diffracted light at each wavelength is about 5% at the blue wavelength ⁇ 1, approximately 33% at the red wavelength 2, and 41% at the infrared wavelength 3, so that the efficiency of the hologram is deep. Is set. It is assumed that the refractive index of the hologram material at each wavelength is set as shown in Equation 1.
  • FIG. 18A is a graph showing the relationship between the grating depth d of the hologram element 30d and the diffraction efficiency for light of each wavelength
  • FIG. 18B is an enlarged view of a part thereof. As shown in FIG. 18A and FIG. 18B, it is good to use a two-level hologram in which the grating depth d of the hologram element is set within a range of about 680-800 nm, and more preferably 750 nm. The calculation revealed this.
  • the hologram element of the fourth embodiment can attenuate the red wavelength laser without using a dedicated filter or the like. Further, since the hologram element has a very shallow grating depth of 750 nm as compared with the second and third embodiments, there is an advantage that manufacturing is very easy.
  • the hologram element according to the fifth embodiment has a function of correcting chromatic aberration generated in a detection optical system when an infrared wavelength is used, and also has a function of correcting the optical axis of the blue and red wavelength laser light and the infrared wavelength. It has a function of correcting an optical axis shift on the detector 22 between the laser beam and the optical axis of the laser beam. Also, when using laser light of red wavelength, focus error detection by the differential spot size method is enabled.
  • FIG. 19A is a plan view of a hologram element 30e according to the fifth embodiment
  • FIG. 21 is a line Z of FIG.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view of a hologram element 30e according to 1Z2.
  • hologram element 30e has a plurality of arc-shaped diffraction grating shapes.
  • the arc-shaped diffraction grating shape is a part of a diffraction grating 91 formed in a plurality of concentric arcs as shown in FIG. 19B, and is decentered by a predetermined eccentric amount L from the center 91c of the concentric circle. Be composed.
  • the hologram element 30e has a lens function (a convex lens function and a concave lens function) by utilizing a part of the plurality of arc-shaped diffraction grating shapes. It is possible to correct the chromatic aberration generated in the detection optical system when the lens is used.
  • the amount of eccentricity L corresponds to the amount of optical axis shift on the detector 22 between the optical axis of the laser light of the blue wavelength ⁇ 1 and the red wavelength ⁇ 2 and the optical axis of the laser light of the infrared wavelength ⁇ 3. I do.
  • the pitch of the hologram element 30e shown in FIG. Has been determined. Also, the grating depth d is such that no diffracted light is generated at the blue wavelength ⁇ 1 (that is, only the 0th-order light is generated), and at the red wavelength 2, the efficiency of the 0th-order light is reduced and the ⁇ 1st-order light is The light is incident on a detector for the spot size method described later, and is determined so as to increase the efficiency of ⁇ primary light at the infrared wavelength ⁇ 3.
  • FIG. 20A shows how the hologram element 30e of the fifth embodiment focuses a blue wavelength laser beam on a detector.
  • the blue wavelength laser light passes through the hologram element 30e and is focused on the detector 22 by the focusing lens 21.
  • the light receiving surface of the RF signal detector 22 is divided into four parts, and a blue wavelength laser light spot is formed substantially at the center.
  • the hologram element 30e is configured to perform no operation or suppress the generation of diffracted light to the blue wavelength laser light as much as possible.
  • the detector 22 shown in FIG. The focus error signal can be obtained according to the formula.
  • FIG. 20B shows how the hologram element 30e of the fifth embodiment focuses the red wavelength laser light on the detector.
  • the hologram element 30e generates ⁇ primary light for the red wavelength laser light.
  • the sensitivity of the detector is high and the amount of light during recording / reproduction is large, so to prevent saturation of the light-receiving element of the detector 22, the efficiency of the detection system is reduced and the amount of light incident on the detector 22 is reduced.
  • ⁇ first-order light is generated by the hologram element 30e, and the light quantity of the zero-order light incident on the detector 22 is reduced accordingly.
  • focus error detection is performed by the differential spot size method using ⁇ 1st order light of red wavelength laser light.
  • the differential spot size method is a focus error detection method capable of canceling the influence of the diffracted light from the track (track cross noise) into the focus error signal and canceling it.
  • Track cross noise is remarkably generated on a disc having a land Z group recording structure.
  • An example of a disc employing this land Z-group recording structure is DVD-RAM. Therefore, it is extremely effective to use the differential spot size method as a focus error detection method when reproducing a DVD-RAM, and the fifth embodiment makes it possible.
  • a pair of three-divided detectors 22d-1 and 22d-2 are used as shown in FIG.
  • the + 1st-order light of the red wavelength laser light is focused before the focal position of the 0th-order light by the convex lens function of the hologram element 30e, and the optical axis is deflected by the eccentricity of the hologram element 30e.
  • the primary light of the red wavelength laser light is focused farther than the focal position of the zero-order light by the concave lens function of the hologram element 30e, and the optical axis is deflected by the eccentricity of the hologram element 30e.
  • the ⁇ 1st order light of the red wavelength laser is incident on the detectors 22d-1 and 22d-2 for the differential spot size method, respectively.
  • the focus error signal by the differential spot size method can be calculated as shown in Fig. 20B Is obtained by Note that an RF signal detector 22 is used to generate the RF signal and the tracking error signal.
  • the hologram element 30 e of the fifth embodiment shows how it works.
  • the hologram element 30e generates only ⁇ primary light with respect to the infrared wavelength laser light, and causes the detector 22 to enter either the + primary light or the primary light or a shift. This makes it possible to correct the optical axis shift when using a two-wavelength laser.
  • the hologram element 30e acts as a convex lens or a concave lens so as to correct this chromatic aberration. Specifically, the hologram element 30e corrects chromatic aberration by acting as a convex lens or a concave lens with respect to one of the ⁇ primary lights of the infrared wavelength laser light, and outputs the corrected primary light to a detector. Inject into 22. Thus, the chromatic aberration is corrected.
  • the hologram element 30e conversely adds chromatic aberration to the other primary light and deflects it in a direction symmetrical to the original optical axis, but the light is not used.
  • FIG. 21 shows a configuration example of a hologram element 30e that realizes the above function.
  • This example is a two-level hologram having a single grating depth d, and has the same configuration as the holo-dram element 30a of the first embodiment shown in FIG. 4A.
  • the grating depth d of the hologram element 30e is equivalent to 1.89 wavelengths, and generates about 41% of 0-order light and about 26% of ⁇ 1st-order light. . Therefore, the red wavelength laser light incident on the detector 22 can be reduced to 41%, and the saturation of the detector can be prevented. This satisfies requirement 3.
  • the grating depth d of the hologram element 30e corresponds to 1.60 wavelengths, and generates 3% of 0th-order light and 41% of ⁇ 1st-order light. In other words, almost only ⁇ 1st order light It is generated and can be incident on the detector 22. This makes it possible to correct the deviation of the optical axis of the infrared wavelength laser caused by using the two-wavelength laser, and satisfies requirement 1. In addition, the amount of light incident on the detector 22 can be reduced, and the requirement 4 is satisfied.
  • the hologram element 30e has a function of correcting chromatic aberration generated in laser light having an infrared wavelength.
  • the hologram element 30e of the present embodiment is inserted in the detection optical system (the path of return light from the disk, ie, the return path), it is possible to correct chromatic aberration generated in the detection optical system.
  • Patent Document 3 described above since the optical element having the chromatic aberration correction function is arranged on the outward path of the laser beam (path from the laser light source to the disk), the chromatic aberration generated in the detection optical system (return path) is corrected. You cannot do that.
  • the chromatic aberration at the infrared wavelength (CD) can be corrected by the detection optical system, so that the laser spot on the detector can be ideally adjusted while the laser beam is focused on the disk surface.
  • Shape circular
  • the hologram element 30e has a function of reducing the amount of light incident on the RF signal detector 22 at the red wavelength and a method of realizing the differential spot size method. At the same time as the function of splitting the light beam of the red wavelength. Therefore, a stable focus servo that is not affected by cross-track noise can be performed on a disk that performs land Z group recording such as DVD-RAM.
  • the present invention is applied to an information recording apparatus, an information reproducing apparatus, an information recording / reproducing apparatus, etc., which records information on a recording medium by irradiating a laser beam or the like, and reproduces information from the Z or the recording medium. can do.

Landscapes

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Description

光ピックアップ
技術分野
[0001] 本発明は、複数の波長のレーザ光を記録媒体に照射する光ピックアップに関する。
背景技術
[0002] 光ディスクとして CDや DVDが知られており、これら両方に対して情報の読み書き が可能な情報記録再生装置 (ドライブ装置）が普及して 、る。 CDと DVDでは記録再 生に使用するレーザ光の波長が異なるため、上記のようなドライブ装置として、 CD用 のレーザ光の波長（約 780nm、以下「赤外波長」とも呼ぶ。）と、 DVD用のレーザ光 の波長 (約 660nm、以下「赤波長」とも呼ぶ。）のレーザ光を出射可能な 2波長レー ザを搭載した 2波長互換型の光ピックアップを用いたものが知られて ヽる。一般的に 、 2波長レーザは、 2つの波長のレーザダイオード（LD)を 1つのパッケージに搭載し たものである。
[0003] 赤波長と赤外波長の 2波長レーザを用いた光ピックアップでは、光ピックアップ上に おける各波長の LDの物理的な位置が異なる。このため、上記のような光ピックアップ では、単一の受光素子により光ディスクからの戻り光を受光するために、 2つの LDの 間隔を補正するための光学素子を用いている。この光学素子は、回折素子 (ホロダラ ム素子）により構成され、 2つの波長のレーザ光の光軸を一致させる機能を有してい る。
[0004] なお、 2波長レーザを用いた光ピックアップにぉ 、て、光検出器上における光デイス タカ の戻り光の光軸を調整する機能を有するもの力 例えば特許文献 1及び 2に記 載されている。なお、特許文献 2は、光源として 2波長レーザを用いた場合に、レーザ 光が光源力 記録媒体に到るまでの往路において発生する色収差の補正及びレー ザ発光点の位置ずれを補正する素子を記載して!/ヽる。
[0005] しかし、近年では、さらに波長の短いレーザ光 (約 405nm、以下「青波長」とも呼ぶ 。）を用いた光ディスクとして、いわゆるブルーレイディスク（BD)が提案されている。こ のため、 CD、 DVDにカ卩え、 BDに対しても情報の読み書きが可能な互換型ドライブ 装置を実現するためには、上記のような 2波長互換型の光ピックアップを使用すること はできず、 3波長互換型の光ピックアップが必要となる。
[0006] また、 BDにお!/、ては、 CDや DVDと比較して、開口率（NA)が大き!/、ため、デイス クのカバー層の厚み誤差により大きな球面収差が発生するという問題がある。よって
、 BDの再生においては、この球面収差を検出して補正するために、光ピックアップに 球面収差検出機能を搭載する必要が生じうる。なお、球面収差検出機能を搭載した 光ピックアップの一例が特許文献 3に記載されている。
[0007] 特許文献 1：特開 2003—177226号公報
特許文献 2 :特開 2002-237081号公報
特許文献 3：特開 2003-45048号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0008] 本発明が解決しょうとする課題には、上記のようなものが一例として挙げられる。本 発明は、 2波長レーザを用いた 3波長互換型の光ピックアップにおいて、適切にレー ザ光の光軸調整を行うとともに、必要に応じて BDに対する球面収差の検出を行うこと が可能な光ピックアップを提供することを課題とする。
課題を解決するための手段
[0009] 本発明の 1つの観点では、光ピックアップは、第 1の波長の光を出射する光源と、第
2及び第 3の波長の光を出射する 2波長光源と、前記第 1乃至第 3の波長の光を記録 媒体に照射する光照射手段と、前記記録媒体による前記第 1乃至第 3の波長の光の 反射光を受光する単一の受光素子と、前記光照射手段と前記受光素子との間に配 置され、前記第 1乃至第 3の波長の光の各々に対して異なる光学的効果を奏するホ ログラム素子と、を備える。
[0010] 上記の光ピックアップは、例えば BD、 DVD及び CDに対する互換性を有するドライ ブ装置などに搭載することができ、 BD用の青波長を第 1の波長、 DVD用の赤波長 を第 2の波長、 CD用の赤外波長を第 3の波長とすることができる。光ピックアップは、 記録又は再生の対象となる記録媒体の種類に応じて、第 1乃至第 3の波長のレーザ 光を記録媒体へ照射し、記録媒体力 の反射光を受光素子により受光する。光ピッ クアップを小型化するために、第 2及び第 3の波長の光は単一の 2波長光源より生成 することとし、かつ、全ての波長の反射光を単一の受光素子で受光する構成とする。 各波長の光に対して異なる光学的効果を奏するホログラム素子を、光照射手段と受 光素子との間に配置することにより、各波長の光を利用して、適切に情報の記録及び 再生が可能となる。
[0011] 上記の光ピックアップの一態様では、前記 2波長光源は、前記第 2の波長の光及び 前記第 3の波長の光を、異なる発光点から出射し、前記ホログラム素子は、前記第 1 及び第 2の波長の光の 0次光を前記受光素子の中央に導くとともに、前記第 3の波長 の光の回折光を前記受光素子の中央に導く。
[0012] 2波長光源は、 LDなどの物理的に独立な 2つの発光素子を利用するので、 2波長 光源から出射される 2つの波長の光は光軸がずれている。そこで、ホログラム素子を 利用して、両者の光を単一の受光素子の中央に導く。具体的には、第 2の波長の光 の 0次光と、第 3の波長の光の回折光を受光素子の中央に導く。また、第 1の波長の 光と第 2の波長の光が受光素子の中央に入射するように、第 1の波長の光を出射す る光源と 2波長光源とを配置する。これにより、 3波長の光を、単一の受光素子により 検出することが可能となる。
[0013] 上記の光ピックアップの他の一態様では、前記ホログラム素子は、前記第 2の波長 の光を回折し、当該ホログラム素子に入射する光量より小さい光量の前記 0次光を前 記受光素子に導く。例えば記録媒体が DVDである場合などには、記録パワーが大き ぐ記録媒体の反射率が高ぐ受光素子の感度が高いので、受光素子の出力が飽和 してしまうことがありうる。そこで、ホログラム素子により、受光素子に入射する第 2の波 長の光の光量を減少させることにより、受光素子の出力が飽和することを防止するこ とがでさる。
[0014] 上記のピックアップの他の一態様では、前記ホログラム素子は、前記第 3の波長の 光を回折し、当該ホログラム素子に入射する光量より小さい光量の前記 1次光を前記 受光素子に導く。例えば記録媒体が CDである場合なども、記録パワーが大きぐ記 録媒体の反射率が高ぐ受光素子の感度が高いので、受光素子の出力が飽和して しまうことがありうる。そこで、ホログラム素子により、受光素子に入射する第 3の波長 の光の光量を減少させることにより、受光素子の出力が飽和することを防止すること ができる。
[0015] 上記の光ピックアップの他の一態様では、前記ホログラム素子は、前記第 1の波長 の光を透過し、当該ホログラム素子に入射する光の光量と等 ヽ光量の前記 0次光 を前記受光素子に導く。例えば記録媒体力 ¾Dである場合などには、 DVDや CDな どと比較して記録媒体の反射率が低ぐ受光素子の感度も低い。よって、ホログラム 素子を、第 1の波長の光を減衰させずに受光素子に入射されるように構成する。これ により、第 1の波長の光の SZNを確保することができる。
[0016] 上記の光ピックアップの他の一態様では、前記ホログラム素子は、円形の内側領域 と、前記内側領域の外周に前記内側領域と同心円状に形成された外側領域と、を備 え、前記ホログラムに入射する光を、前記内側領域を通過する光と前記外側領域を 通過する光とに分離する。
[0017] BDなどの場合、開口率 (NA)が大きいために、記録媒体のカバー層の厚み誤差 によって大きな球面収差が発生するので、球面収差を検出し、補正する必要がある。 そこで、ホログラム素子に同心円状の内側領域と外側領域とを形成し、内側領域を透 過した光を利用して球面収差を検出することが可能となる。好適な例では、前記内側 領域の半径は、前記第 1乃至第 3の波長のうち最も短い波長の光が前記ホログラム 素子に入射して形成する光束径の略 70%である。
[0018] 上記の光ピックアップの他の一態様は、前記受光素子とは別個に設けられた球面 収差検出用受光素子を備え、前記ホログラム素子の前記内側領域は、前記第 1乃至 第 3の波長のうち、最も短い波長の光を回折し、回折光を前記球面収差補正用受光 素子へ導く。これにより、最も短い波長の光についての球面収差を検出することがで きる。
[0019] 好適な例では、前記ホログラム素子の前記内側領域と前記外側領域は、深さが同 一でピッチが異なるグレーティングにより構成される。
[0020] 上記の光ピックアップの他の一態様では、前記ホログラム素子は、前記第 2の波長 の光に対してレンズ作用と偏向作用を有し、前記第 2の波長の光の ± 1次光を発生さ せるとともに前記第 2の波長の光の 0次光の光量を減少させる。さらに、前記ホロダラ ム素子は、前記受光素子に入射する前記第 1及び第 2の波長の光と前記第 3の波長 の光との間の光軸ずれを補正するとともに、前記第 3の波長の光に発生する色収差 を補正する。これにより、受光素子に入射する第 2の波長の光の光量を減少させるこ とにより、受光素子の出力が飽和することを防止することができる。また、第 2の波長 のレーザ光を使用する際には、ホログラム素子のレンズ作用により、 ± 1次光を用い て差動スポットサイズ法によるフォーカスエラー検出を行うことができる。さらに、第 3の 波長のレーザ光を使用する際には、ホログラム素子のレンズ作用により色収差を補正 することができる。
[0021] 好適な例では、前記ホログラム素子は、複数の同心円の円弧状に形成された回折 格子の一部分であって、前記光軸ずれの補正量に応じた量だけ前記同心円の中心 から偏心した部分により構成される。
[0022] また、前記第 1の波長は前記第 2の波長より短ぐ前記第 2の波長は前記第 3の波 長より短いように設定する。
図面の簡単な説明
[0023] [図 1]本発明の実施例に係る光ピックアップの概略構成を示すブロック図である。
[図 2]第 1実施例によるホログラム素子の平面図である。
[図 3A]第 1実施例のホログラム素子により、各波長のレーザ光がディテクタ上に集光 される様子を示す図である。
[図 3B]第 1実施例のホログラム素子により、各波長のレーザ光がディテクタ上に集光 される様子を示す図である。
[図 3C]第 1実施例のホログラム素子により、各波長のレーザ光がディテクタ上に集光 される様子を示す図である。
[図 4A]第 1実施例によるホログラム素子の部分断面図である。
[図 4B]第 1実施例によるホログラム素子の格子深さと回折効率との関係を示すグラフ である。
[図 5]球面収差の検出原理を示す図である。
[図 6]球面収差の検出に用いられるホログラム素子の平面図である。
[図 7]球面収差の検出に用いられるディテクタの例を示す平面図である。 [図 8]青波長レーザ光の球面収差の検出結果を示すグラフである。
[図 9]第 2実施例によるホログラム素子の平面図である。
[図 10A]第 2実施例のホログラム素子により、各波長のレーザ光がディテクタ上に集光 される様子を示す図である。
[図 10B]第 2実施例のホログラム素子により、各波長のレーザ光がディテクタ上に集光 される様子を示す図である。
[図 10C]第 2実施例のホログラム素子により、各波長のレーザ光がディテクタ上に集光 される様子を示す図である。
圆 11]第 2実施例によるホログラム素子の部分断面図である。
圆 12A]第 2実施例によるホログラム素子の格子深さと回折効率の関係を示すグラフ である。
圆 12B]第 2実施例によるホログラム素子の格子深さと回折効率の関係を示すグラフ である。
[図 13A]第 3実施例のホログラム素子により、各波長のレーザ光がディテクタ上に集光 される様子を示す図である。
[図 13B]第 3実施例のホログラム素子により、各波長のレーザ光がディテクタ上に集光 される様子を示す図である。
[図 13C]第 3実施例のホログラム素子により、各波長のレーザ光がディテクタ上に集光 される様子を示す図である。
圆 14]第 3実施例によるホログラム素子の部分断面図である。
圆 15A]第 3実施例によるホログラム素子の格子深さと回折効率の関係を示すグラフ である。
圆 15B]第 3実施例によるホログラム素子の格子深さと回折効率の関係を示すグラフ である。
[図 16A]第 4実施例のホログラム素子により、各波長のレーザ光がディテクタ上に集光 される様子を示す図である。
[図 16B]第 4実施例のホログラム素子により、各波長のレーザ光がディテクタ上に集光 される様子を示す図である。 [図 16C]第 4実施例のホログラム素子により、各波長のレーザ光がディテクタ上に集光 される様子を示す図である。
[図 17]第 4実施例によるホログラム素子の部分断面図である。
[図 18A]第 4実施例によるホログラム素子の格子深さと回折効率の関係を示すグラフ である。
[図 18B]第 4実施例によるホログラム素子の格子深さと回折効率の関係を示すグラフ である。
[図 19A]第 5実施例によるホログラム素子の平面図である。
[図 19B]第 5実施例によるホログラム素子の平面図である。
[図 20A]第 5実施例のホログラム素子により、各波長のレーザ光がディテクタ上に集光 される様子を示す図である。
[図 20B]第 5実施例のホログラム素子により、各波長のレーザ光がディテクタ上に集光 される様子を示す図である。
[図 20C]第 5実施例のホログラム素子により、各波長のレーザ光がディテクタ上に集光 される様子を示す図である。
[図 21]第 5実施例によるホログラム素子の部分断面図である。
符号の説明
1 光ディスク
10 光ピックアップ
11、 12 レーザ光源
17 液晶パネル
20 対物レンズ
21 集光レンズ
22 ディテクタ
22a RF信号用ディテクタ
22b 球面収差検出用ディテクタ
22d 差動スポットサイズ法用ディテクタ
30 ホログラム素子 発明を実施するための最良の形態
[0025] 以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
[0026] [光ピックアップの構成]
図 1に、本発明の実施例に係る光ピックアップの構成を模式的に示す。図 1におい て、光ピックアップ 10は、 BD用、 DVD用及び CD用のレーザ光を光ディスクに照射 可能な 3波長互換型の光ピックアップである。光源としては、 BD用レーザ光を出射す る青色 LD (レーザダイオード） 11と、 DVD用及び CD用レーザ光を出射する赤 Z赤 外の 2波長 LD12とを備える。
[0027] 青色 LD11から出射した波長 405nmのレーザ光は、偏光ビームスプリッタ（PBS) 1 3及びダイク口 ZPBSプリズム 14を通過し、コリメータレンズ 15により平行光とされ、ミ ラー 16によりディスク 1の方向へ向けられる。そして、収差補正用の液晶パネル 17、 3 波長対応の 1Z4波長板 18、互換素子 19を介して光照射手段としての対物レンズ 2 0によりディスク 1の記録面に照射される。液晶パネル 17は外部から与えられるバイァ ス電圧及び補正電圧により、レーザ光に適切な位相差を与える。 1Z4波長板 18は、 液晶パネル 17からのレーザ光を直線偏光から円偏光へ変換する。互換素子 19は、 BD用、 DVD用及び CD用のレーザ光の波長の相違、及び、 BD、 DVD及び CDの 各ディスクの厚さの相違に応じて、開口率の調整や収差の補正などを行うものであり 、例えばホログラムレンズなどにより構成される。
[0028] また、 2波長レーザ 12から出射された DVD用又は CD用のレーザ光は、ダイク口 Z PBSプリズム 14によりコリメータレンズ 15方向へ反射され、その後は BD用のレーザ 光と同様の経路で光ディスク 1へ照射される。
[0029] 一方、光ディスク 1で反射されたレーザ光は、互換素子 19、 1Z4波長板 18、液晶 パネル 17を通過し、ミラー 16で方向を変えられる。そして、コリメータレンズ 15及びダ イク口 ZPBSプリズムを透過した後、 PBS13により、ディテクタ 22方向へ向けられる。 PBS13からのレーザ光は、ホログラム素子 30により光軸の調整などがなされた後、 集光レンズ 21を介してディテクタ 22上に集光される。ディテクタ 22上に照射された光 は電気信号に光電変換され、その電気信号から再生信号やサーボエラー信号など が生成される。なお、本発明は、ホログラム素子 30の構成及び機能に特徴を有する [0030] [3波長型光ピックアップ]
本発明では、 3つの異なる波長を光源に用いる光ピックアップにおいて、各々の記 録メディアからの反射光を 1つの受光素子を用いて受光する構成とし、対物レンズと 受光素子の間に各波長で異なる光学的効果を示すホログラム素子 30を配置した。 図 1に示すように、 3つの波長のレーザ光のうち 2つは、 2つのレーザ光源を 1つのパ ッケージにマウントした、いわゆる 2波長レーザから出射される。この 2波長レーザは 発光点の位置が異なっているのが一般的で、 DVD/CD用の 2波長レーザの場合は 、発光点間に約 110 /z mの間隔がある。
[0031] 本発明では、 BD用の光源に 405nm近傍の波長を有する半導体レーザを用い、 D VDと CDの光源に 660nm近傍の波長を有する半導体レーザと 780nm近傍の波長 を有する半導体レーザからなる 2波長レーザを用いる。
[0032] 次に、本発明による 3波長型光ピックアップにおける要求事項について説明する。 3 波長型光ピックアップでは、 BD用の青波長レーザ光、 DVD用の赤波長レーザ光、 及び CD用の赤外波長レーザ光の全てを正しくディスク上に照射するとともに、デイス タカもの戻り光を正しくディテクタの受光面上に集光する必要がある。従って、以下の ような、 BD、 DVD及び CDのそれぞれの性質の相違を考慮したホログラム素子 30を 設計する必要がある。
[0033] 使用するレーザ光波長としては、前述のように、 BDは約 405nmの青波長（「第 1の 波長」とも呼ぶ。 ) λ 1を使用し、 DVDは約 660nmの赤波長（「第 2の波長」とも呼ぶ。 ) λ 2を使用し、 CDは約 780nmの赤外波長（「第 3の波長」とも呼ぶ。） λ 3を使用す る。即ち、レーザ波長としては、
λ 1 (BD) く 1 2 (DVD) < 1 3 (CD)
の関係がある。
[0034] 次に、ディスクの開口率 NAとしては、 BDの開口率 NA1は約 0. 85、 DVDの開口 率 NA2は約 0. 65、 CDの開口率 NA3は約 0. 45である。即ち、開口率としては、
NA1 (BD) >NA2 (DVD) >NA3 (CD)
という関係がある。 [0035] また、ディスクからの戻り光を受光素子 (ディテクタ）により受光したときのディテクタ 上での各レーザ光の開口径は、 BDの開口径 ¾Tl、 DVDの開口径を r2、 CDの開口 径を r3とすると、
rl >r2>r3
の関係がある。
[0036] このような各レーザ光の性質を考慮すると、ホログラム素子 30の設計上の要求事項 は以下のようになる。
[0037] (要求事項 1)
光ピックアップ全体の小型化のために赤波長 λ 2を発振する半導体レーザと赤外 波長 λ 3を発振する半導体レーザとを一体的にマウントした 2波長レーザを使用する 必要がある。 2波長レーザを使用すると、 2つの波長のレーザ光の発光点が離れてい るため、ディテクタ上において各レーザ光の光軸のずれを補正する必要がある。
[0038] (要求事項 2)
青波長 λ 1のレーザ光を使用する BDでは、 DVDや CDと比較してディスクの反射 率が低ぐディテクタの感度も小さい。このため、ディテクタへ入射する光量をできるだ け大きくすることが望ましい。
[0039] (要求事項 3)
赤波長え 2のレーザ光を使用する DVDでは、記録パワーが大きぐディスクの反射 率も高ぐさらにディテクタの感度が高いため、ディテクタの出力が飽和してしまうこと がある。このため、ディテクタへ入射する光量をある程度減少させることが望ましい。
[0040] (要求事項 4)
赤外波長え 3のレーザ光を使用する CDでは、記録パワーが大きぐディスクの反射 率も高ぐさらにディテクタの感度が高いため、ディテクタの出力が大きく飽和してしま う。このため、ディテクタへ入射する光量を減少させることが望ましい。
[0041] (要求事項 5)
青波長 λ 1のレーザ光を使用する BDは開口率 NA1が大きいため、ディスクのカバ 一層の厚み誤差によって大きな球面収差が発生する。よって、この球面収差を検出 し、補正する必要がある。 [0042] 以下、これらの要求事項を満足するホログラム素子の実施例を説明する。
[0043] [第 1実施例]
図 2は第 1実施例による 3波長用ホログラム素子 30aの平面図であり、図 4Aは図 2 の線 XI— X2によるホログラム素子 30aの断面図である。なお、図 4Aに示すホログラ ム素子 30aは 2レベルを有する 2レベルホログラムである。図 4Aにおいて、ホログラム 素子 30aの格子 (グレーティング)のピッチ pは、青波長及び赤波長のレーザ光と、赤 外波長のレーザ光とのディテクタ 22上における光軸ずれを補正する大きさに決定さ れている。また、格子深さ dは、青波長では回折光が発生せず (即ち、 0次光のみが 発生する）、赤波長では 0次光の効率を減少させ、赤外波長では ± 1次光の効率を 高くするように決定されている。
[0044] 各波長におけるホログラム素子 30aの動作について、図 3を参照して説明する。
[0045] (1)青波長 λ 1 (BD、 405nm)を使用するメディアを記録再生する場合
図 3Aは、第 1実施例のホログラム素子 30aにより青波長レーザ光がディテクタ上に 集光される様子を示す。図示のように、青波長レーザ光は、ホログラム素子 30aを通 過し、集光レンズ 21によりディテクタ 22上へ集光される。図 3Aの左側に示すように、 ディテクタ 22の受光面は 4分割されており、そのほぼ中心に青波長レーザ光のスポッ トが形成される。なお、ディテクタ 22は、 RF信号及びサーボ信号検出用のディテクタ (以下、単に「RF信号用ディテクタ」と呼ぶ。）である。
[0046] 青波長に関してはディテクタの感度が原理的に低いため、 SZNを重視する必要が ある。そのため、検出系の効率を高め、ディテクタに入射する光量をできるだけ大きく する必要がある。そこで、青波長レーザ光に対しては、ホログラム素子 30aは何の作 用もしな 、ように、又は回折光の発生をできるだけ抑えるように構成される。
[0047] (2)赤波長 λ 2 (DVD, 660nm)を使用するメディアを記録再生する場合
図 3Bは、第 1実施例のホログラム素子 30aにより赤波長レーザ光がディテクタ上に 集光される様子を示す。図示のように、ホログラム素子 30aは赤波長レーザ光に対し て ± 1次光を発生させる。赤波長では、ディテクタの感度が高ぐ記録再生時の光量 も多いため、ディテクタ 22の受光素子の飽和を防止するために、検出系の効率を低 下させ、ディテクタに入射する光量を少なくする必要がある。そこで、ホログラム素子 3 Oaにより ± 1次光を発生させ、その分、ディテクタ 22に入射する 0次光の光量を減少 させる。
[0048] (3)赤外波長 λ 3 (CD、 780nm)を使用するメディアを記録再生する場合
図 3Cは、第 1実施例のホログラム素子 30aにより赤外波長レーザ光がディテクタ上 に集光される様子を示す。図示のように、ホログラム素子 30aは、赤外波長レーザ光 に対して ± 1次光のみを発生させ、 + 1次光又は 1次光の 、ずれか一方をディテク タ 22に入射させる。これにより、 2波長レーザを用いる場合の光軸ずれを補正するこ とがでさる。
[0049] 図 4Aに、上記の機能を実現するホログラム素子 30aの構成例を示す。このホロダラ ム素子 30aは、単一の格子深さ dを有する 2レベルホログラムである。図 4Bには、当 該ホログラム素子 30aの格子深さ dと回折効率との関係を示す。図 4Bにおいて、格子 深さ dを 1970nmに設定することにより、上記の機能を実現することができる。格子深 さ d= 1970nmのとき、各波長のレーザ光に対するホログラム素子 30aの回折効率、 及び、各波長のレーザ光に対する格子深さ D (格子深さ dが、当該波長の何波長分 に相当するかに換算したもの）を図 3A—図 3C及び図 4Aに示している。なお、各波 長のレーザ光に対する格子深さ Dは、以下の式により得られる。
[0050] D=格子深さ（d) X (屈折率 (n)— 1)Zレーザ光の波長
例えば、青波長レーザ光の場合は、
D = 1970 (nm) X (1. 619-1) /405 (nm) =約 3 λ
となる。
[0051] 図示のように、青波長レーザ光に対しては、ホログラム素子 30aの格子深さ d (= 19 70nm)は 3波長分（3 λ )に相当するので、青波長レーザ光に ± 1次光（回折光）は 発生せず、 0次光が 100%となる。よって、ディテクタ 22へ入射する青波長レーザ光 を最大とすることができる。これにより要求事項 2が満足される。
[0052] 赤波長レーザ光に対しては、ホログラム素子 30aの格子深さ dは 1. 89波長分に相 当し、約 41%の 0次光と約 26パーセントの ± 1次光を発生させる。よって、ディテクタ 22へ入射する赤波長レーザ光を 41%に減少させることができ、ディテクタの飽和を 防止することができる。これにより要求事項 3が満足される。 [0053] 赤外波長レーザ光に対しては、ホログラム素子 30aの格子深さ dは 1. 60波長分に 相当し、 3%の 0次光と、 41%の ± 1次光を発生させる。つまり、ほぼ ± 1次光のみを 発生してディテクタ 22へ入射させることができる。これにより、 2波長レーザを使用す ることにより起因する赤外波長レーザの光軸のずれを補正することができ、要求事項 1が満足される。また、ディテクタ 22へ入射する光量を減少させることができ、要求事 項 4が満足される。
[0054] [第 2実施例]
次に、第 2実施例によるホログラム素子について説明する。なお、第 2実施例におい ても、光ピックアップ自体の構成は図 1に示したものと同様である。
[0055] 第 2実施例は、球面収差の検出に関する上記の要求事項 5を満足するものである。
まず、球面収差の検出原理について説明する。
[0056] 光ディスクにおいてはディスクのカバー層の厚み誤差などによって球面収差が発生 する。この球面収差の波面収差分布形状は図 5に示すように M字形状を示す。開口 を通過する光線の内、収差が最も大きい輪帯収差より内側の光線は本来の集光位 置よりも内側に集光する。外側の光線は本来の集光位置よりも外側に集光する。ディ スクのカバー層が対物レンズの設定値よりも薄いか厚いかによつて、この光線の挙動 が逆になる。
[0057] この現象をディテクタで検知するためには、輪帯収差の位置を境に、内側を透過す る光線と外側を透過する光線を分離して検出すればょ ヽ。例えばホログラム素子を 用 、て外周の光線と内側の光線の偏向状態を変えて、別々のディテクタに入射させ る。図 6は、球面収差の検出が可能なホログラム素子の構成例を示す平面図である。 ホログラムは同心円形状の 2領域、即ち、内側のホログラム領域 Bと、外側のホロダラ ム領域 Aから構成される。ホログラム領域 Aと Bの分離半径は、透過する光線の光束 径の約 70% (輪帯収差の位置）に設定する。
[0058] サーボエラーの検出光学系は一般的なものを用いることができる。例えば非点収差 法であればシリンドリカルレンズと集光レンズを組み合わせ、 4分割ディテクタを用い ること〖こよりサーボエラーを得ることができる。図 7に、球面収差を検出可能なディテク タの構成例を示す。ディテクタは球面収差検出に用いるディテクタ 22b (「球面収差用 ディテクタ」とも呼ぶ。）と、 RF信号の再生やフォーカス、トラッキングエラーの生成に 用いるディテクタ 22a (以下、「RF信号用ディテクタ」とも呼ぶ。）とを用意する。各種ェ ラー信号の演算は、図 7中の各式に示す通りである。
[0059] ディスクのカバー層の厚みと、球面収差エラーとの関係の一例を図 8に示す。なお 、図 8のグラフでは、球面収差エラーはそのピークを「1」に正規ィ匕してある。図示のよ うに、ディスクのカバー層の厚みが大きくなるにつれ、球面収差エラーが大きくなる。
[0060] なお、図 7ではホログラム領域 Aと Bの境界より外周部の光線を受光するディテクタ は設けていないが、これは単純化のためであり、もちろん設けても良い。ホログラムの 回折効率を操作することによって、球面収差検出に用いる光線の光量をコントロール することができる。球面収差検出に用いない 0次回折光（回折作用を受けない光、以 下、「0次光」と呼ぶ。）の光量を大きく設定すれば、 RF信号を得るためのディテクタ 2 2aに入射する光量が多くなるため、再生信号の SZNを確保することができる。一般 的に、ディスクのカバー層の厚み誤差は低い周波数成分であるため、球面収差補正 のサーボ帯域は低くてもかまわない。従って、ディテクタでの増幅を大きくとることがで きるので、球面収差検出信号はわずかな光量でも十分である。
[0061] 次に、第 2実施例において用いるホログラム素子 30bの構成を説明する。図 9は、第 2実施例によるホログラム素子 30bの平面図であり、図 11は図 9の線 Y1— Y2によるホ ログラム素子 30bの部分断面図である。
[0062] 図 9に示すように、ホログラム素子 30bは、 2つの同心円形状の領域、即ち、内側の ホログラム領域 Bと、外側のホログラム領域 Aと力もなる。ホログラム素子 30bは、それ を透過する光束を、内側の円形のホログラム領域 Bと、外側のドーナツ形状のホログ ラム領域 Aを透過する光束に分離する作用を有する。この同心円の半径は、光ピック アップに使用する青波長 λ 1 (BD用、 405nm付近）力 ホログラム素子 30bを透過す る場所での光束径の約 70%の大きさになるように設定されている。なお、ホログラム 素子 30bは、ホログラム領域 A及び Bの両方とも図 11に示す断面構造を有する力 ホ ログラム領域 Aと Bとでピッチ pが異なるように構成される。
[0063] 次に、各波長におけるホログラム素子 30bの動作について図 10を参照して説明す る。 [0064] (1)青波長 λ 1 (BD、 405nm)を使用するメディアを記録再生する場合 図 10Aは、第 2実施例のホログラム素子 30bにより青波長レーザ光がディテクタ上 に集光される様子を示す。なお、ディテクタは RF信号用ディテクタ 22aと、球面収差 検出用ディテクタ 22bを含む。ディスクからの反射光はホログラム素子 30bにより 3つ の光束に分離される。一つはホログラム領域 Aを透過する 1次回折光（「1次光」とも呼 ぶ。）、一つはホログラム領域 Bを透過する 1次回折光、もう一つは全領域を透過する 0次回折光である。ホログラム素子 30bに入射する光線のうち、ホログラム領域 Aと B を透過する 1次回折光は、それぞれホログラム素子 30bにより偏向される。ホログラム 素子の格子深さ dは、青波長レーザ光に対して、 1次回折光が 5%、 0次光が 90%と なるように設定されている。ホログラム領域 Bを透過し、偏向作用を受けた 1次回折光 は球面収差検出用ディテクタ 22bに入射する。一方、ホログラム領域 Aを透過し偏向 作用を受けた 1次回折光はどのディテクタにも入射しない。偏向作用を受けない 0次 光は、 RF信号用ディテクタ 22aに入射する。
[0065] ディスクカバー層に厚み誤差があり球面収差が生じた場合、球面収差検出用ディ テクタ 22bが受光するレーザ光がひずむ。これを、図 7に示した式により演算すること で、球面収差エラーを得ることができる。こうして上述の要求事項 5が満足される。
[0066] また、青波長 λ 1におけるホログラム素子 30bの回折効率を約 5%と低く設定してい るため、 RF信号を再生するディテクタ 22aへの入射光量 0次回折光は約 90%と大き くなる。これにより要求事項 2が満足され、再生信号の SZNが確保できる。
[0067] (2)赤波長 λ 2 (DVD, 660nm)を使用するメディアを記録再生する場合
図 10Bは、第 2実施例のホログラム素子 30bにより赤波長レーザ光がディテクタ上 に集光される様子を示す。赤波長え 2を用いる DVDを記録再生する場合、ホロダラ ム素子 30bは、ディスク力 の反射光に何の作用もしないようにその格子深さ dが設 定されている。赤波長レーザ光は、あら力じめ半導体レーザの位置を調整することに よって、青波長レーザ光の光軸と一致させておく。
[0068] ホログラム素子 30bは、赤波長レーザ光における回折効率がほぼ 0に設定されてい るため、赤波長のレーザ光はホログラム素子 30bにより回折作用も受けず RF信号用 ディテクタ 22aに入射される。なお、 2波長レーザを用いる場合、赤波長のレーザ光の 光軸がディテクタ 22aの中央に一致するように 2波長レーザの位置を調整するので、 赤波長レーザ光に関しては光軸ずれの問題はない。
[0069] (3)赤外波長 λ 3 (CD、 780nm)を使用するメディアを記録再生する場合
図 10Cは、第 2実施例のホログラム素子 30bにより赤外波長レーザ光がディテクタ 上に集光される様子を示す。赤外波長を用いる CDを記録再生する場合、ディスクか らの反射光の、ホログラム素子 30bが存在する場所での光束は、ホログラム領域 Bの 内側になる。これは、赤外波長は CDで使用するため、 BDでの開口に対して約 53% となるためである。なお、これは、 BDの開口率 NA1が 0. 85、 CDの開口率 NA3が 0 . 45の場合である。
[0070] ホログラム領域 Bにおけるホログラム素子の格子深さ dは、赤外波長において 1次回 折光が大きくなるように設定されている。そのため、ホログラム領域 Bを透過する赤外 波長の光束 (赤外波長のすべての光束）は偏向作用を受ける。 2波長レーザであるた め、赤波長のレーザ光と赤外波長レーザ光の光軸はもともと発光点間隔だけずれて いるが、ホログラム素子 30bの偏向作用によってその光軸ずれが補正され、赤外波 長レーザ光の 1次光が RF信号用ディテクタ 22aに入射する。これにより、要求事項 1 が満足される。また、赤外波長レーザ光は、ホログラム素子 30bに入射するレーザ光 のうち 1次光のみが RF信号用ディテクタ 22aに入射するので、ディテクタへ入射する 光量を減少させることができ、要求事項 4が満足される。
[0071] 次に、第 2実施例によるホログラム素子 30bの具体的な設計例について説明する。
ホログラム領域 Aにおける格子のピッチ pは、青波長レーザ光がディテクタ 22a及び 2 2bの 、ずれにも入射しな 、ように設定される。ホログラム領域 Bにおける溝のピッチ p は、赤外波長において赤波長と赤外波長の光軸ずれを補正し、両波長のレーザ光 を一つの RF用ディテクタ 22aに集光するように、かつ、青波長の 0次光が RF信号用 ディテクタ 22aに、 1次レーザ光が球面収差検出用ディテクタ 22bに集光するように設 定される。なお、この点については、 RF信号用ディテクタ 22aと球面収差用ディテク タ 22bの間隔を調整してもよい。
[0072] 各波長における 1次回折光の効率は、青波長においては約 5%、赤波長において はほぼ 0%、赤外波長においては 62%になるようにホログラム素子 30bの格子深さ d を設定する。各波長におけるホログラム材料の屈折率を、
青波長： n405 = l. 619
赤波長： n660= l. 580 (式 1)
赤外波長： n780= l. 574
と設定したとする。図 12Aは、各波長の光についてのホログラム素子 30bの格子深さ dと回折効率との関係を示すグラフであり、図 12Bはその一部の拡大図である。図 12 A及び Bに示すように、ホログラム素子 30bの格子深さ dを約 9180— 9340nmの範 囲内、より好ましくは 9250nmに設定した 3レベルのホログラム素子を用いれば良い ことが、回折効率を計算することで明らかになった。
[0073] 第 2実施例のホログラム素子では、図 10から理解されるように、 V、ずれのディテクタ にも入射しない回折光が少ないため、不要な回折光がディテクタへ入射することを抑 制することができるという利点がある。
[0074] なお、第 2実施例のホログラム素子では、赤波長レーザの 0次光の多くが RF信号用 ディテクタに入射することとなる力 赤波長レーザ光のみを減衰するフィルタなどを用 V、ることにより、要求事項 3に対応することも可能である。
[0075] [第 3実施例]
次に、第 3実施例によるホログラム素子について説明する。第 3実施例も、 2波長レ 一ザの光軸調整に加えて、青波長レーザ光の球面収差検出を可能とするものである 。なお、第 3実施例においても、光ピックアップ自体の構成は図 1に示したものと同様 である。また、第 2実施例によるホログラム素子 30cは、基本的な平面構造は図 9に示 す第 2実施例のホログラム素子 30bと同様であるが、図 14に示すように、断面構造が 第 2実施例のホログラム素子 30bとは異なっている。図 14に示す断面構造は、図 9に 示すホログラム素子 30bと略同一の平面構造を有するホログラム素子 30cを、図 9の 線 Y1— Y2に沿って切断したものである。なお、ディテクタ 22は RF信号用ディテクタ 2 2aと、球面収差検出用ディテクタ 22bを含む。
[0076] 各波長におけるホログラム素子 30cの動作について図 13を参照して説明する。
[0077] (1)青波長 λ 1 (BD、 405nm)を使用するメディアを記録再生する場合
図 13Aは、第 3実施例のホログラム素子 30cにより青波長レーザ光がディテクタ上 に集光される様子を示す。ディスクからの反射光はホログラム素子 30cにより 5つの光 束に分離される。 2つはホログラム領域 Aを透過する ± 1次回折光、 2つはホログラム 領域 Bを透過する ± 1次回折光、もう一つは全領域を透過する光線である。ホロダラ ム素子 30cを透過する光線のうち、ホログラム領域 Aと Bを透過する光線は、それぞれ 光軸に対して対象に偏向される。ホログラム素子の格子深さ dは、 ± 1次回折光が 10 %ずつ、 0次光が 80%となるように設定される。ホログラム領域 Bを透過し、偏向作用 を受けた + 1次光は、球面収差検出用ディテクタ 22bに入射する。ホログラム領域 B を透過し、偏向作用を受けた 1次光は、そのための球面収差検出用ディテクタを配 置しない場合はどのディテクタにも入射しない。なお、 1次光用のディテクタを設け てもかまわない。ホログラム領域 Aを透過し偏向作用を受けた ± 1次光は、いずれの ディテクタにも入射しない。偏向作用を受けない 0次光は、 RF信号用ディテクタ 22a に入射する。
[0078] 第 3実施例でも、球面収差検出用ディテクタ 22bを用いて、第 2実施例と同様に球 面収差を検出できる。よって、前述の要求事項 5が満足される。但し、第 3実施例では 、図 14に示すように、ホログラムが 2レベルであるので— 1次光も発生する。よって、 1 次光側に球面収差検出用ディテクタを配置しても力まわない。カロえて、青波長 λ 1に おけるホログラム素子 30cの回折効率を低く設定しているため、 RF信号用ディテクタ 22aへの入射する 0次回折光の光量が大きくなり（80%)、再生信号の SZNが確保 できる。これにより要求事項 2が満足される。
[0079] (2)赤波長 λ 2 (DVD, 660nm)を使用するメディアを記録再生する場合
赤波長を用いるメディアを記録再生する場合、ディスク力 の反射光に何の作用も しないように、ホログラム素子 30cの格子深さ dが設定される。赤波長のレーザ光は、 あら力じめ半導体レーザの位置を調整することによって、青波長の光軸と一致させて おく。これは、第 2実施例の場合と同様である。
[0080] ホログラム素子 30cは、赤波長 λ 2における回折効率をほぼ 0に設定しているため、 赤波長のレーザ光は回折作用も受けず RF信号用ディテクタ 22aに入射される。なお 、 2波長レーザを用いる場合でも、赤波長のレーザ光の光軸が RF信号用ディテクタ 2 2aの中央に位置するように半導体レーザの位置を調整するので、赤波長のレーザ光 に関して光軸ずれの問題は生じない。
[0081] (3)赤外波長 λ 3 (CD、 780nm)を使用するメディアを記録再生する場合
赤外波長え 3を用いるメディアを記録再生する場合、第 2実施例と同様に、ディスク 力もの反射光のうちホログラム素子 30cがある場所での光束は、ホログラム領域 Bの 内側になる。ホログラム領域 Bの格子深さ dは、赤外波長において ± 1次回折光が大 きくなるように設定されている。そのため、ホログラム領域 Bを透過する赤外波長の光 束 (赤外波長のすべての光束）は偏向作用を受ける。 2波長レーザを使用するため、 赤波長のレーザ光と赤外波長のレーザ光の光軸は、もともと発光点間隔だけずれて いる。よって、 + 1次回折光はホログラム素子 30cの偏向作用によって、その光軸ず れが補正され、 RF信号用ディテクタ 22aに入射する。 1次回折光はいずれのディテ クタにも入射しない。但し、—1次光用のディテクタを設けても力まわない。
[0082] 2波長レーザの配置は、赤波長のレーザ光がディテクタ 22aの中央に集光されるよ うに調整されるため、赤外波長のレーザ光の光軸がずれる。ホログラム素子 30cは、 赤外波長のレーザ光の光軸を RF信号用ディテクタ 22aに集光するように偏向させる 作用をもつ。ここで、ディテクタ 22aに集光するレーザ光は + 1次光であり、図 13Cに 示すように、その光量は全光量に対して 41%となる。よって、 RF信号用ディテクタ 22 aに集光する光量を減少させることができる。これにより要求事項 4が満足される。
[0083] 次に、第 3実施例によるホログラム素子 30cの具体的な設計例について説明する。
ホログラム領域 A及び Bにおける溝のピッチ pは、第 2実施例と同様に設定される。
[0084] 各波長における ± 1次回折光の効率は、青波長 λ 1においては約 10%、赤波長え 2においてはほぼ 0%、赤外波長え 3においては 41%になるように、ホログラム素子 の格子深さ dを設定する。各波長におけるホログラム材料の屈折率を、式 1に示すよう に設定したとする。図 15Aは、各波長の光についてのホログラム素子 30cの格子深さ dと回折効率との関係を示すグラフであり、図 15Bはその一部の拡大図である。図 15 A及び図 15Bに示すように、ホログラム素子 30cの格子深さ dを約 3280— 3400nm の範囲内、より好ましくは 3380nmに設定した 2レベルのホログラムを用いれば良!、こ とが、回折効率を計算することで明らかになった。
[0085] 第 3実施例のホログラム素子では、第 2実施例と比較すると青波長レーザ光の回折 光が多くなつてしまう。しかし、ホログラム素子は 2レベルでよいこと（第 2実施例では 3 レベル）、格子深さは 3380nmと浅くてよいこと（第 2実施例では 9250nm)などから、 ホログラム素子の製作が容易であるという利点がある。
[0086] なお、第 2実施例のホログラム素子では、赤波長レーザの 0次光の多くが RF信号用 ディテクタに入射することとなる力 赤波長レーザ光のみを減衰するフィルタなどを用 V、ることにより、要求事項 3に対応することも可能である。
[0087] [第 4実施例]
次に、第 4実施例によるホログラム素子について説明する。第 4実施例も、 2波長レ 一ザの光軸調整に加えて、青波長レーザ光の球面収差検出を可能とするものである 。なお、第 4実施例においても、光ピックアップ自体の構成は図 1に示したものと同様 である。また、第 4実施例によるホログラム素子 30dは、基本的な平面構造及び断面 構造は図 14に示す第 3実施例のホログラム素子 30cと同様である。図 17に示す断面 構造は、図 9に示すホログラム素子 30bと略同一の平面構造を有するホログラム素子 30dを、図 9の線 Y1— Y2に沿って切断したものである。なお、ディテクタは RF信号用 ディテクタ 22aと、球面収差検出用ディテクタ 22bを含む。
[0088] 次に、各波長におけるホログラム素子 30cの動作について図 16を参照して説明す る。
[0089] (1)青波長 λ 1 (BD、 405nm)を使用するメディアを記録再生する場合
図 16Aは、第 4実施例のホログラム素子 30dにより青波長レーザ光がディテクタ上 に集光される様子を示す。ホログラム素子の作用に関しては、第 4実施例のホロダラ ム素子 30dは第 3実施例のホログラム素子 30cと同様である。但し、第 4実施例のホロ グラム素子 30dの格子深さ dは、 ± 1次回折光が全光量の 5%づっ、 0次光が 84%とな るように設定されている。 RF信号検出用ディテクタ 22a及び球面収差検出用ディテク タ 22bの構成なども第 3実施例と同様である。
[0090] 第 4実施例でも、第 2実施例と同様に球面収差を検出できる。よって、前述の要求 事項 5が満足される。第 4実施例でも図 17に示すようにホログラムが 2レベルであるの で- 1次光も発生する。よって、—1次光側にディテクタを配置しても力まわない。加え て、青波長 λ 1におけるホログラム素子 30cの回折効率を低く設定しているため、 RF 信号用ディテクタ 22aへの入射する 0次回折光の光量が大きくなり（84%)、再生信 号の SZNが確保できる。これにより要求事項 2が満足される。
[0091] (2)赤波長 λ 2 (DVD, 660nm)を使用するメディアを記録再生する場合
図 16Bは、第 4実施例のホログラム素子 30dにより赤波長レーザ光がディテクタ上 に集光される様子を示す。ディスクからの反射光は、ホログラム素子 30dにより 5つの 光束に分離される。 2つはホログラム領域 Aを透過する ± 1次回折光、 2つはホロダラ ム領域 Bを透過する ± 1次回折光、もう一つは全領域を透過する光線である。ホログ ラム素子 30dを透過する光線のうち、ホログラム領域 Aと Bを透過する光線は、それぞ れ光軸に対して対象に偏向される。ホログラム素子の格子深さ dは、 ± 1次回折光が 33%づっ、 0次光が 21%となるように設定される。ホログラム領域 Bを透過し、偏向作 用を受けた + 1次光は球面収差検出用ディテクタ 22b近傍に入射するが、赤波長レ 一ザ光では球面収差を検出しないため、この光線は特に使用されない。ホログラム領 域 Bを透過し、偏向作用を受けた 1次光は、その光のための球面収差検出用ディテ クタを配置しない場合は、いずれのディテクタにも入射しない。ホログラム領域 Aを透 過し偏向作用を受けた ± 1次光は、いずれのディテクタにも入射しない。偏向作用を 受けない 0次光は RF信号用ディテクタ 22aに入射する。赤波長え 2を使用する場合 、RF信号用ディテクタ 22aに入射する光量を減少させることができる。
[0092] 本実施例のホログラム素子 30dは、赤波長 λ 2における回折効率を大きく設定して あるので、 0次光の光量が 21%と少なくなる。その結果、 RF信号用ディテクタ 22aに 集光する光量を減少させることができる。これにより、 RF信号用ディテクタ上で赤波 長レーザ光が飽和することが防止でき、要求事項 3が満足される。なお、 2波長レー ザを用いる場合でも、赤波長のレーザ光の光軸が RF信号用ディテクタ 22aの中央に 位置するように半導体レーザの位置を調整するので、赤波長のレーザ光に関して光 軸ずれの問題は生じない。
[0093] (3)赤外波長 λ 3 (CD、 780nm)を使用するメディアを記録再生する場合
図 16Cは、第 4実施例のホログラム素子 30dにより赤波長レーザ光がディテクタ上 に集光される様子を示す。この場合のホログラム素子 30dの作用は、第 3実施例と同 様である。 [0094] 2波長レーザの配置は、赤波長 λ 2を基準に光軸を調整したため、赤外波長 λ 3の 光軸がずれる。ホログラム素子 30dは、赤外波長え 3の光軸が RF信号用ディテクタ 2 2aに集光するように偏向させる作用をもつ。 RF信号用ディテクタに集光する光線は + 1次光である。 RF信号用ディテクタ 22aに入射する光量は全光量に対し 41%とな る。このように、 RF信号用ディテクタ 22aに集光する光量を減少させることができるの で、要求事項 4が満足される。
[0095] 次に、第 4実施例によるホログラム素子 30dの具体的な設計例について説明する。
ホログラム領域 A及び Bにおける溝のピッチ pは、第 2実施例と同様に設定される。
[0096] 各波長における ± 1次回折光の効率は、青波長 λ 1においては約 5%、赤波長え 2 においてはほぼ 33%、赤外波長え 3においては 41%になるようにホログラムの深さ が設定される。各波長におけるホログラム材料の屈折率を式 1に示すように設定した とする。図 18Aは、各波長の光についてのホログラム素子 30dの格子深さ dと回折効 率との関係を示すグラフであり、図 18Bはその一部の拡大図である。図 18A及び図 1 8Bに示すように、ホログラム素子の格子深さ dを約 680— 800nmの範囲内、より好ま しくは 750nmに設定する 2レベルのホログラムを用いれば良 、ことが、回折効率を計 算することで明らかになった。
[0097] 第 4実施例のホログラム素子では、専用のフィルタなどを用いることなぐ赤波長レ 一ザを減衰させることができる。また、第 2及び第 3実施例と比べて、ホログラム素子 の格子深さが 750nmと非常に浅いので、製造が非常に容易であるという利点がある
[0098] [第 5実施例]
次に、第 5実施例によるホログラム素子について説明する。第 5実施例に係るホログ ラム素子は、赤外波長の使用時に検出光学系にお 、て発生する色収差を補正する 機能を有するとともに、青波長及び赤波長のレーザ光の光軸と赤外波長のレーザ光 の光軸との間のディテクタ 22上での光軸ずれを補正する機能を有する。また、赤波 長のレーザ光を使用する際には、差動スポットサイズ法によるフォーカスエラー検出 を可能とする。
[0099] 図 19Aは第 5実施例によるホログラム素子 30eの平面図であり、図 21は図 19の線 Z 1 Z2によるホログラム素子 30eの部分断面図である。
[0100] 図 19Aに示すように、ホログラム素子 30eは、複数の円弧状の回折格子形状を有 する。円弧状の回折格子形状は、図 19Bに示すような複数の同心円の円弧状に形 成された回折格子 91の一部分であって、当該同心円の中心 91cから所定の偏心量 Lだけ偏心した部分により構成される。このように、複数の円弧状の回折格子形状の 一部を利用することにより、ホログラム素子 30eはレンズ作用（凸レンズ作用及び凹レ ンズ作用）を有し、このレンズ作用により、赤外波長え 3の使用時に検出光学系にお いて発生する色収差を補正することができる。また、偏心量 Lは、青波長 λ 1及び赤 波長 λ 2のレーザ光の光軸と赤外波長 λ 3のレーザ光の光軸との間のディテクタ 22 上での光軸ずれの量に対応する。
[0101] 図 21に示すホログラム素子 30eのピッチは、青波長 λ 1及び赤波長 λ 2のレーザ光 と、赤外波長 λ 3のレーザ光とのディテクタ 22上における光軸ずれを補正する大きさ に決定されている。また、格子深さ dは、青波長 λ 1では回折光が発生せず (即ち、 0 次光のみが発生する）、赤波長え 2では 0次光の効率を減少させるとともに ± 1次光を 後述のスポットサイズ法用のディテクタに入射させ、赤外波長 λ 3では ± 1次光の効 率を高くするように決定されて 、る。
[0102] 各波長におけるホログラム素子 30eの動作について図 20を参照して説明する。
[0103] (1)青波長 λ 1 (BD、 405nm)を使用するメディアを記録再生する場合
図 20Aは、第 5実施例のホログラム素子 30eにより青波長レーザ光がディテクタ上 に集光される様子を示す。図示のように、青波長レーザ光は、ホログラム素子 30eを 通過し、集光レンズ 21によりディテクタ 22上へ集光される。図 20Aの左側に示すよう に、 RF信号用ディテクタ 22の受光面は 4分割されており、そのほぼ中心に青波長レ 一ザ光のスポットが形成される。
[0104] 青波長に関してはディテクタの感度が原理的に低いため、 SZNを重視する必要が ある。そのため、検出系の効率を高め、ディテクタに入射する光量をできるだけ大きく する必要がある。そこで、青波長レーザ光に対しては、ホログラム素子 30eは何の作 用もしな 、ように、又は回折光の発生をできるだけ抑えるように構成される。
[0105] なお、青波長については、ディテクタ 22を用い、非点収差法により図 20Aに示す演 算式に従ってフォーカスエラー信号を得ることができる。
[0106] (2)赤波長 λ 2 (DVD, 660nm)を使用するメディアを記録再生する場合
図 20Bは、第 5実施例のホログラム素子 30eにより赤波長レーザ光がディテクタ上に 集光される様子を示す。図示のように、ホログラム素子 30eは赤波長レーザ光に対し て ± 1次光を発生させる。赤波長では、ディテクタの感度が高ぐ記録再生時の光量 も多いため、ディテクタ 22の受光素子の飽和を防止するために、検出系の効率を低 下させ、ディテクタ 22に入射する光量を少なくする必要がある。そこで、ホログラム素 子 30eにより ± 1次光を発生させ、その分、ディテクタ 22に入射する 0次光の光量を 減少させる。
[0107] また、第 5実施例では、赤波長レーザ光の ± 1次光を利用して、差動スポットサイズ 法によるフォーカスエラー検出を行う。差動スポットサイズ法は、トラックからの回折光 の影響（トラッククロスノイズ)がフォーカスエラー信号に漏れ込んだ場合に、それをキ ヤンセルすることが可能なフォーカスエラー検出方式である。トラッククロスノイズはラ ンド Zグループ記録構造を有するディスクにお 、て顕著に発生する。このランド Zグ ループ記録構造を採用するディスクの例は DVD— RAMである。よって、 DVD— RA Mを再生する場合にフォーカスエラー検出方式として差動スポットサイズ法を使用す るのは極めて有効であり、第 5実施例はそれを可能とする。
[0108] 差動スポットサイズ法では、図 20A力も Cに示すように、一対の 3分割ディテクタ 22d — 1及び 22d— 2を使用する。赤波長レーザ光の + 1次光は、ホログラム素子 30eの凸 レンズ作用により 0次光の焦点位置よりも手前に集光し、かつ、ホログラム素子 30eの 偏心により光軸が偏向される。また、赤波長レーザ光の 1次光はホログラム素子 30e の凹レンズ作用により 0次光の焦点位置より遠方に集光し、かつ、ホログラム素子 30e の偏心によって光軸が偏向される。これにより、赤波長レーザの ± 1次光をそれぞれ 差動スポットサイズ法用のディテクタ 22d— 1及び 22d— 2に入射させる。図 20Aに示 すように、ディテクタ 22d— 1の受光面を A1— A3、ディテクタ 22d— 2の受光面を C1一 C3とすると、差動スポットサイズ法によるフォーカスエラー信号は図 20Bに示す演算 式により得られる。なお、 RF信号及びトラッキングエラー信号の生成には、 RF信号用 のディテクタ 22を用いる。 [0109] (3)赤外波長 λ 3 (CD、 780nm)を使用するメディアを記録再生する場合 図 20Cは、第 5実施例のホログラム素子 30eにより赤外波長レーザ光がディテクタ 上に集光される様子を示す。図示のように、ホログラム素子 30eは、赤外波長レーザ 光に対して ± 1次光のみを発生させ、 + 1次光又は 1次光の 、ずれか一方をディテ クタ 22に入射させる。これにより、 2波長レーザを用いる場合の光軸ずれを補正する ことができる。
[0110] 赤波長と赤外波長のレーザ光を出射する 2波長レーザを用いる場合、通常、光ピッ クアップの光学系の調整は赤波長を基準としてを行われる。赤外波長のレーザ光は 赤波長を基準として調整された光学系を通るため、検出光学系において色収差が発 生する。第 5実施例によるホログラム素子 30eは、この色収差を補正するように凸レン ズ又は凹レンズとして作用する。具体的には、ホログラム素子 30eは、赤外波長レー ザ光の ± 1次光のうちいずれか一方に対して凸レンズ又は凹レンズとして作用して色 収差を補正し、補正後の 1次光をディテクタ 22に入射させる。こうして、色収差が補正 される。なお、他方の 1次光はホログラム素子 30eにより逆に色収差が加算されるとと もに本来の光軸に対して対称な方向に偏向されるが、その光線は使用されない。
[0111] 図 21に、上記の機能を実現するホログラム素子 30eの構成例を示す。この例は、単 一の格子深さ dを有する 2レベルホログラムであり、図 4Aに示す第 1実施例のホロダラ ム素子 30aと同一の構成を有する。
[0112] 図示のように、青波長レーザ光に対しては、ホログラム素子 30eの格子深さ d ( = 19 70nm)は 3波長分（3 λ )に相当するので、青波長レーザ光に ± 1次光（回折光）は 発生せず、 0次光が 100%となる。よって、ディテクタ 22へ入射する青波長レーザ光 を最大とすることができる。これにより要求事項 2が満足される。
[0113] 赤波長レーザ光に対しては、ホログラム素子 30eの格子深さ dは 1. 89波長分に相 当し、約 41%の 0次光と約 26パーセントの ± 1次光を発生させる。よって、ディテクタ 22へ入射する赤波長レーザ光を 41%に減少させることができ、ディテクタの飽和を 防止することができる。これにより要求事項 3が満足される。
[0114] 赤外波長レーザ光に対しては、ホログラム素子 30eの格子深さ dは 1. 60波長分に 相当し、 3%の 0次光と、 41 %の ± 1次光を発生させる。つまり、ほぼ ± 1次光のみを 発生してディテクタ 22へ入射させることができる。これにより、 2波長レーザを使用す ることにより起因する赤外波長レーザの光軸のずれを補正することができ、要求事項 1が満足される。また、ディテクタ 22へ入射する光量を減少させることができ、要求事 項 4が満足される。
[0115] さらに、前述のように、第 5実施例では、ホログラム素子 30eは赤外波長のレーザ光 に発生する色収差を補正する機能を有する。特に本実施例のホログラム素子 30eは 検出光学系（ディスクからの戻り光の経路、即ち復路）に挿入されているので、検出光 学系において発生する色収差を補正することができる。この点、前述の特許文献 3で は色収差補正機能を有する光学素子をレーザ光の往路 (レーザ光源からディスクま で経路）に配置しているため、検出光学系（復路)で発生する色収差を補正すること はできない。第 5実施例によるホログラム素子 30eによれば、赤外波長（CD)におい て色収差を検出光学系で補正できるので、レーザ光がディスク面上で合焦した状態 でディテクタ上のレーザスポットを理想的な形状（円形）にすることができる。そのため 、電気的なフォーカスオフセットを与える必要がなぐプッシュプル法などによるトラッ キングエラー検出にも悪影響が生じな 、と 、う利点がある。
[0116] また、第 5実施例のホログラム素子 30eは、図 20Bに示すように、赤波長において R F信号用のディテクタ 22に入射する光量を減少させる機能と、差動スポットサイズ法 を実現するために赤波長の光束を分割する機能とを同時に実現している。よって、 D VD— RAMなどのランド Zグループ記録を行うディスクにお 、て、クロストラックノイズ の影響を受けない安定なフォーカスサーボが可能となる。
産業上の利用可能性
[0117] 本発明は、レーザ光などを照射することにより、記録媒体に情報を記録し、及び Z 又は、記録媒体から情報を再生する情報記録装置、情報再生装置、情報記録再生 装置などに利用することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 第 1の波長の光を出射する光源と、
第 2及び第 3の波長の光を出射する 2波長光源と、
前記第 1乃至第 3の波長の光を記録媒体に照射する光照射手段と、
前記記録媒体による前記第 1乃至第 3の波長の光の反射光を受光する単一の受光 素子と、
前記光照射手段と前記受光素子との間に配置され、前記第 1乃至第 3の波長の光 の各々に対して異なる光学的効果を奏するホログラム素子と、を備えることを特徴と する光ピックアップ。
[2] 前記 2波長光源は、前記第 2の波長の光及び前記第 3の波長の光を、異なる発光 点から出射し、
前記ホログラム素子は、前記第 1及び第 2の波長の光の 0次光を前記受光素子の 中央に導くとともに、前記第 3の波長の光の回折光を前記受光素子の中央に導くこと を特徴とする請求の範囲第 1項に記載の光ピックアップ。
[3] 前記ホログラム素子は、前記第 2の波長の光を回折し、当該ホログラム素子に入射 する光量より小さい光量の前記 0次光を前記受光素子に導くことを特徴とする請求の 範囲第 2項に記載の光ピックアップ。
[4] 前記ホログラム素子は、前記第 3の波長の光を回折し、当該ホログラム素子に入射 する光量より小さい光量の前記 1次光を前記受光素子に導くことを特徴とする請求の 範囲第 2項に記載の光ピックアップ。
[5] 前記ホログラム素子は、前記第 1の波長の光を透過し、当該ホログラム素子に入射 する光の光量と等しい光量の前記 0次光を前記受光素子に導くことを特徴とする請 求の範囲第 2項に記載の光ピックアップ。
[6] 前記ホログラム素子は、円形の内側領域と、前記内側領域の外周に前記内側領域 と同心円状に形成された外側領域と、を備え、前記ホログラムに入射する光を、前記 内側領域を通過する光と前記外側領域を通過する光とに分離することを特徴とする 請求の範囲第 1項に記載の光ピックアップ。
[7] 前記内側領域の半径は、前記第 1乃至第 3の波長のうち最も短い波長の光が前記 ホログラム素子に入射して形成する光束径の略 70%であることを特徴とする請求の 範囲第 6項に記載の光ピックアップ。
[8] 前記受光素子とは別個に設けられた球面収差検出用受光素子を備え、
前記ホログラム素子の前記内側領域は、前記第 1乃至第 3の波長のうち、最も短い 波長の光を回折し、回折光を前記球面収差補正用受光素子へ導くことを特徴とする 請求の範囲第 6項に記載の光ピックアップ。
[9] 前記ホログラム素子の前記内側領域と前記外側領域は、深さが同一でピッチが異 なるグレーティングにより構成されていることを特徴とする請求の範囲第 6項に記載の 光ピックアップ。
[10] 前記ホログラム素子は、前記第 2の波長の光に対してレンズ作用と偏向作用を有し 、前記第 2の波長の光の ± 1次光を発生させるとともに前記第 2の波長の光の 0次光 の光量を減少させることを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の光ピックアップ。
[11] 前記ホログラム素子は、前記受光素子に入射する前記第 1及び第 2の波長の光と 前記第 3の波長の光との間の光軸ずれを補正するとともに、前記第 3の波長の光に 発生する色収差を補正することを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の光ピックアツ プ。
[12] 前記ホログラム素子は、複数の同心円の円弧状に形成された回折格子の一部分で あって、前記光軸ずれの補正量に応じた量だけ前記同心円の中心力 偏心した部 分により構成されることを特徴とする請求の範囲第 11項に記載の光ピックアップ。
[13] 前記第 1の波長は前記第 2の波長より短ぐ前記第 2の波長は前記第 3の波長より 短いことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の光ピックアップ。
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