WO2006126357A1 - 光ピックアップ装置及び光ディスク装置 - Google Patents

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WO2006126357A1
WO2006126357A1 PCT/JP2006/308519 JP2006308519W WO2006126357A1 WO 2006126357 A1 WO2006126357 A1 WO 2006126357A1 JP 2006308519 W JP2006308519 W JP 2006308519W WO 2006126357 A1 WO2006126357 A1 WO 2006126357A1
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light
wavelength
optical
diffraction grating
pickup device
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PCT/JP2006/308519
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Daisuke Matsubara
Masahisa Shinoda
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Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
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    • G11B7/13—Optical detectors therefor

Definitions

  • the present invention relates to an optical pickup device capable of recording / reproducing information with respect to a plurality of types of optical recording media, and an optical disk device including the optical pickup device, and more particularly.
  • the present invention relates to an optical pickup device and an optical disc device that receive light of different wavelengths emitted by a common photodetector.
  • a DVD laser output device with an output wavelength of about 650 nm and an output wavelength for recording / reproducing information (recording, reproduction, or both) on DVD (Digital Versatile Disk) and CD (Compact Disk).
  • a two-light source optical pickup device equipped with a CD laser output device of about 780nm is used.
  • a two-wavelength integrated laser output device capable of outputting two types of wavelengths in a single package has been put into practical use.
  • the two-wavelength integrated laser output device includes a monolithic laser output device in which two laser diodes are formed on a monolithic semiconductor substrate, and a hybrid in which two semiconductor substrates each having a laser diode formed are bonded together. Type laser output devices are known.
  • the emission positions of the two laser diodes are slightly separated, and the distance is generally about 110 m.
  • the optical axis of one laser diode coincides with the system optical axis passing through the center of the collimating lens of the objective lens of the optical pickup device, the optical axis of the laser light emitted from the other laser diode is the system optical axial force. It will shift. In this state, the return light emitted from the DVD and CD laser diodes and reflected by the optical recording medium cannot be received by the common photodetector.
  • the following first and second configurations have been proposed.
  • the first configuration three laser output devices having different output wavelengths are provided, and the optical axes of the three types of wavelengths emitted from the laser output devices are used with a prism corresponding to each wavelength.
  • the light of each wavelength is guided to the optical recording medium so as to coincide with the system optical axis.
  • Return light of three types of wavelengths reflected by the optical recording medium passes through each prism, is guided to a common photodetector, and is detected by this photodetector (see, for example, Non-Patent Document 1).
  • the second configuration uses a three-wavelength integrated laser output device in which three semiconductor substrates that emit light of different wavelengths ⁇ 1, 12, and ⁇ 3 are housed in one knocker.
  • the emission position of the light of wavelength ⁇ 1 (405 nm) and the emission position of the light of wavelength ⁇ 2 (660 nm) are arranged at substantially the same position when viewed from the optical axis direction of the output light of the laser output device.
  • the emission position of (785 nm) light is arranged at a distance of about 110 m from each emission position force of light of wavelengths ⁇ 1 and ⁇ 2.
  • the return light of wavelength 2 and ⁇ 3 is detected by the common photodetector, and the return light of wavelength ⁇ 1 is the prism. And detected by another photodetector (see, for example, Non-Patent Document 2).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-143312
  • Patent Document 2 JP 2001-256670 A
  • Non-Patent Document 1 “Holland Philips develops optical heads that can be recorded and played on CDs, DVDs, and Blu-ray Discs”, [online], July 16, 2004, Nikkei BP, [2005 2 May 20], Internet ⁇ http: ⁇ techon.nikke3 ⁇ 4p.co.jp / members / NEWS / 20040716/104521 />
  • Non-patent document 2 “For Blu-ray Disc 'DVD' CD compatible with 3 wavelength recording and playback Developed optical head ", [online], May 17, 2004, Sony Corporation, [February 20, 2005 ], Internet ⁇ http: // www .sony.co.jp / SonvInro / News / Press / 200405 / 04-026 /
  • Non-patent Document 1 the return light reflected by the optical recording medium can be received by a common photodetector.
  • the optical axis of each laser output device is Many optical parts (prisms, etc.) are required to match the system optical axis of the optical pickup device. As a result, the number of components of the optical pickup device increases, making it difficult to reduce the size and cost of the device. There is a problem.
  • Non-Patent Document 2 a prism for separating the return light having the wavelength ⁇ 1 from each return light reflected by the signal recording surface of the optical recording medium, and this wavelength
  • a special photodetector is required to detect the return light of ⁇ 1 and some optical axis adjustment means is required to receive the return light of wavelength 2 and ⁇ 3 with the common photodetector. Therefore, it is difficult to reduce the size and cost of the device.
  • the size reduction and the cost reduction are realized by using a phase difference type diffraction grating or the like (Patent Documents 1 and 2). It is conceivable to use a phase difference type diffraction grating in the optical pickup device as well.
  • the diffraction angle of the first-order or higher-order diffracted light of the wavelength is different, and the deviations are different. Therefore, there is a problem that it is difficult to guide the return light of three wavelengths to a common photodetector.
  • phase difference type diffraction grating (Patent Documents 1 and 2) is applied to the configuration of the optical pickup device (Non-Patent Documents 1 and 2) using the above-described three-wavelength integrated laser output device, and the wavelength It is also conceivable to guide the 0th-order diffracted light of light of ⁇ 1 (405 nm) and wavelength ⁇ 2 (660 nm) and the 1st-order or higher diffracted light of light of wavelength ⁇ 3 (785 nm) to a common photodetector.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and information on a plurality of types of optical recording media (for example, DVD, CD, blue-violet laser optical disk) having different wavelengths of light used.
  • the purpose is to enable detection of the three types of return light reflected by the optical recording medium with a common photodetector.
  • An optical pickup device includes a first light emitting unit that emits light of a first wavelength, a second light emitting unit that emits light of a second wavelength, and light of a third wavelength.
  • the light emission position of the first light emission part and the light emission position of the third light emission part are substantially the same as viewed from the direction of the optical axis of the emitted light.
  • a laser output device configured to be in the same position, a photodetector, and each of the laser light emitted from the first, second, and third light emitting units of the laser output device and reflected by the optical recording medium.
  • An optical axis adjusting element that adjusts an optical axis of the return light having at least one wavelength among the return lights having the first, second, and third wavelengths so that the return light of the first and second wavelengths is received by the photodetector.
  • the first and third wavelengths of light emitted from the first and third light emitting unit forces are guided to the optical recording medium through substantially the same optical path, and the second The light of the second wavelength that has also been emitted from the light-emitting portion is guided to the optical recording medium through the optical path of the light of the first and third wavelengths with a small distance.
  • the optical axis of the return light of at least one wavelength is adjusted by the optical axis adjusting element, and each return light is common.
  • Light is received by the photodetector. Since the three types of return light reflected by the optical recording medium can be detected by a common photodetector, it is possible to reduce the size and cost of the optical pickup device (and the optical disk device using the same).
  • FIG. 1 is a perspective view showing a laser output device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing an optical path system of the optical pickup device in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an enlarged view showing a laser output unit and a photo detector part of the optical pickup device in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining diffraction by the optical axis adjusting element in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a graph showing the diffraction efficiency of a two-level Neua reblazed diffraction grating in Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 7 is a graph showing the diffraction efficiency of a three-level Neua Reblaise diffraction grating in Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 8 is a graph showing the diffraction efficiency of a four-level Neua Reblaise diffraction grating in Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 9 is a graph showing the diffraction efficiency of a five-level Neua Reblaise diffraction grating in Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 10 is a graph showing the diffraction efficiency of a 6-level Neua Reblaise diffraction grating in Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 11 is a graph showing the diffraction efficiency of a seven-level Neua Reblaise diffraction grating in Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 12 is a graph showing the diffraction efficiency of a neighbourise type diffraction grating having 8 levels in Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 13 is a graph showing the first-order diffraction efficiency of wavelength ⁇ 2 for each number of levels in Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 14 A perspective view showing a laser output device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a perspective view showing another example of a laser output device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a perspective view showing the basic configuration of the optical disc apparatus in the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is an enlarged perspective view showing a three-wavelength integrated laser output device 9 of the optical pickup device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the optical pickup device according to the first embodiment records and reproduces information on a blue-violet laser optical disc having a capacity several times that of DVD and CD which are conventional optical recording media (recording and reproducing). (Or both).
  • the optical pickup device includes the three-wavelength integrated laser output device 9 (hereinafter simply referred to as laser output device 9) shown in FIG. 1 as a light source.
  • This laser output device 9 is a combination of three semiconductor substrates 1, 2, and 3 into one package. In each of the semiconductor substrates 1, 2, 3, light emitting parts 4, 5, 6 made of laser diodes are formed.
  • the light emitting units 4, 5, and 6 emit light of wavelength ⁇ 1 (about 405 nm), wavelength 2 (about 650 nm), and wavelength 3 (about 780 nm) according to the applied voltage, respectively. ! /
  • the laser output unit 9 emits light of any one of the three wavelengths ⁇ ⁇ , ⁇ 2, and ⁇ 3 by applying a voltage to one of the light emitting units 4, 5, and 6. It has become.
  • the laser output device 9 includes a semiconductor substrate 2 that emits light having a wavelength ⁇ 2 and a semiconductor that emits light having a wavelength ⁇ 3 on a semiconductor substrate 1 that emits light having a wavelength ⁇ 1.
  • the board 3 is attached in parallel.
  • the positions where the semiconductor substrates 2 and 3 are attached are the light emitting section 4 that emits light of wavelength ⁇ 1 and the light emitting section 6 that emits light of wavelength 3 and the optical axis of the emitted light of the laser output device 9 (reference numeral It is determined to be almost the same as seen from the direction of X).
  • FIG. 2 is a diagram showing an optical system of the optical pickup device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a part of the optical system of the optical pickup device according to the first embodiment. 2 and 3, the optical path of the light of each wavelength emitted from the laser output device 9 is indicated by the symbol L. As shown in FIG.
  • the optical pickup device has a grating lens 10 on which light emitted from the laser output device 9 enters.
  • the grating lens 10 is for forming a sub beam necessary for tracking error signal detection (three-beam method, differential push-pull method, etc.) generally performed in an optical pickup device.
  • the optical pickup device further includes a prism 11 on which light transmitted through the grating lens 10 enters.
  • the prism 11 serves as a polarization beam splitter that switches between reflection and transmission according to the polarization direction of incident light.
  • the prism 11 transmits the light emitted from the laser output device 9 and transmitted through the grating lens 10 (that is, the forward light).
  • the optical pickup device has a mirror 12 that reflects light transmitted through the prism 11, a collimating lens 13 that receives light reflected by the mirror 12, and light that passes through the collimating lens 13. And a wave plate 14 to be used.
  • the collimating lens 13 converts incident light into parallel light.
  • the wave plate 14 is a so-called 4 ⁇ wave plate that has an action of converting linearly polarized light into circularly polarized light.
  • the light passing through the wave plate 14 enters the objective lens 15 and is condensed on the signal recording surface of the optical disk 16 (DVD, CD or blue-violet laser optical disk).
  • each optical disc 16 The light collected on the signal recording surface of each optical disc 16 is modulated and reflected according to the information signal recorded on the signal recording surface to be returned light, passes through the objective lens 15 and again. It becomes parallel light and enters the wave plate 14.
  • the circular polarization force is a force that is converted into linearly polarized light.
  • the polarization direction at this time is 90 degrees different from the forward path.
  • the return light that has passed through the wave plate 14 passes through the collimating lens 13 to become a condensed light beam, is reflected by the mirror 12, and enters the prism 11.
  • the prism 11 due to its polarization dependence, reflected light whose polarization direction is different by 90 degrees from the forward path is reflected (deflected by 90 degrees) and guided to the sensor lens 17.
  • the sensor lens 17 is for giving astigmatism necessary for focus error signal detection generally performed in the optical pickup device to the return light. Return after passing through sensor lens 17 The light enters the optical axis adjusting element 18.
  • the optical axis adjusting element 18 has an action of changing the optical axis direction of the return light having at least one wavelength among the three different types of return light having the wavelengths ⁇ ⁇ , 12 and ⁇ 3. Specifically, the optical axis direction of the return light of wavelength 2 is changed by the diffractive action of the diffraction grating 19 provided in the optical axis adjusting element 18, and thereby the return light of wavelengths ⁇ ⁇ , 12 and ⁇ 3 is changed. Is received by the common photodetector 20! /
  • the return light of wavelengths ⁇ 1 and ⁇ 3 has an optical axis whose optical axis passes through the center of the collimating lens 13 or the objective lens 15 (system optical axis of the optical pickup device: reference to FIGS. 2 and 3).
  • the light travels so as to substantially coincide with the light beam, passes through the optical axis adjusting element 18 and enters the photodetector 20.
  • the light emitting portion 5 (FIG. 1) of the semiconductor substrate 2 that emits light of wavelength ⁇ 2 is disposed at a position slightly separated from the light emitting portions 4 and 6 (FIG. 1) of wavelengths ⁇ 1 and ⁇ 3.
  • the return light of wavelength 2 is incident on the optical axis adjustment element 18 with its optical axis shifted from the system optical axis ⁇ ⁇ ⁇ , and is reflected by a noisy blazed diffraction grating 19 provided on the optical axis adjustment element 18. After being diffracted, it enters the light detector 20. That is, any of the return lights having wavelengths ⁇ ⁇ , 12 and ⁇ 3 can be received by the photodetector 20 and signal detection can be performed.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the binary blazed diffraction grating 19 provided in the optical axis adjusting element 18 of the optical pickup device according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration of the binary blazed diffraction grating 19.
  • the optical path of light of each wavelength incident on the optical detector 20 is indicated by the symbol L.
  • the binary blazed diffraction grating 19 has a blazed grating surface formed on its entrance surface or exit surface (here, exit surface) in a step shape.
  • the height (depth) per step of the diffraction grating 19 is defined as a step d.
  • the number of steps of the diffraction grating 19 (including the bottom of the grating) is defined as the number of levels P.
  • the return lights having wavelengths ⁇ ⁇ and ⁇ 3 pass through substantially the same optical path, A grating plane 19a of the diffraction grating 19 is incident on a plane perpendicular to the incident surface 19b (FIG. 5) of the Nalibraise diffraction grating 19 (hereinafter simply referred to as the diffraction grating 19).
  • FIG. 5 The 0th-order diffracted light of the return light having the wavelengths ⁇ 1 and ⁇ 3 is incident on the detection surface of the photodetector 20 perpendicularly and at the same position.
  • the return light of wavelength ⁇ 2 passes through the optical path deviated from the optical axis of the return light of wavelengths ⁇ 1 and ⁇ 3 and enters the incident surface 19b (FIG. 5) of the diffraction grating 19 at a constant incident angle.
  • Incident light is emitted from the grating surface 19a of the diffraction grating 19 (FIG. 5).
  • the first-order diffracted light of the return light of wavelength 2 is incident on the photodetector 20 at a constant incident angle (different from the incident angle on the diffraction grating 19).
  • the optical axis direction of the incident light (return of wavelengths ⁇ 1, ⁇ 3) is indicated as indicated by arrows in FIG.
  • the light receiving position of the return light of wavelength ⁇ 2 in the detection plane of the photodetector 20 (in the plane perpendicular to the optical axis of the incident light).
  • the 0th-order diffracted light is used for the return light of the wavelengths ⁇ 1 and ⁇ 3
  • the light receiving position on the optical detector 20 Will not change.
  • the receiving position of the return light with the wavelength ⁇ 2 can be matched with the receiving position on the photodetector 20 for the returning light with the wavelengths ⁇ 1 and ⁇ 3.
  • the wavelength ⁇ 1 is 405 nm
  • the wavelength ⁇ 3 is 780 nm
  • the order m is 1
  • the refractive index of the diffraction grating 19 is determined based on the refractive index data equivalent to BK7, which is a general glass material. From (1), the level difference d is about 1.53 / zm. Based on this, in the present embodiment, the step d of the diffraction grating 19 is set to 1.53 m.
  • the optical path length difference due to the step d is an integral multiple of the wavelength, so the maximum 0 It is possible to obtain the next diffraction efficiency.
  • the wavelength ⁇ 1 is 405 nm and the wavelength ⁇ 3 is 780 nm, the wavelength it is about 1.92, which is almost 2. Therefore, if the step d is set so that the optical path length difference is an integral multiple of the wavelength 3, the wavelength ⁇ 1 is almost an integral multiple, and the wavelength ⁇ 1 or ⁇ 3 However, 0th-order diffraction efficiency can be obtained.
  • the refractive index of a material such as glass or plastic slightly increases as the wavelength decreases.
  • n 1.53 for a wavelength of 405 nm
  • n 1.51 for a force wavelength of 780 nm.
  • the step d of the diffraction grating 19 is set to an integer multiple of ⁇ 3 ⁇ ( ⁇ 3 ⁇ 1) so that the maximum zero-order diffraction efficiency of the wavelength 3 is obtained, the maximum 0 next time of the wavelength ⁇ 1 is obtained. It approaches the step that yields folding efficiency, that is, an integral multiple of ⁇ 1Z (nl ⁇ 1). As a result, a high zero-order diffraction efficiency can be obtained even for the shifts of the wavelengths ⁇ 1 and ⁇ 3.
  • the maximum diffraction efficiency obtained varies depending on the number of levels ⁇ .
  • Fig. 6 to Fig. 12 show the groove depth h when the Revenor number ⁇ of the diffraction grating 19 is changed to seven ways of 2, 3, 4, 5, 6, 7, and 8. The relationship with the calculated value of the diffraction efficiency of each return light is shown. In the calculation, the refractive index data of BK7, a common glass material, was used as the refractive index data.
  • FIG. 13 shows the number of levels ⁇ and the wavelength ⁇ 2 when the 0th-order diffracted light of wavelengths ⁇ 1 and ⁇ 3 is almost maximum.
  • the return light of at least one wavelength (here, wavelength ⁇ 2) among the return lights of wavelengths ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3 reflected by the optical recording medium.
  • the photodetector of the return light having the wavelengths ⁇ 1 and ⁇ 3 is used. 20 Change the light receiving position on In addition, the diffraction grating 19 and the photodetector 20 can be moved in the optical axis direction of the incident light. Therefore, by adjusting the movement of the diffraction grating 19 and the photodetector 20, it is possible to make the light receiving position of the return light of the wavelength ⁇ 1 and ⁇ 3 coincide with the light receiving position of the return light of the wavelength ⁇ 2. it can. As a result, the optical axis adjustment for guiding the return light of the wavelengths ⁇ 1, 12 and ⁇ 3 to the common photodetector 20 can be performed by a simple method.
  • 0th-order diffracted light having a wavelength of ⁇ 1 (about 405 nm) and a wavelength of ⁇ 3 (about 780 nm) is used.
  • ⁇ 1 about 405 nm
  • ⁇ 3 about 780 nm
  • the step d of the diffraction grating 19 is set to d ⁇ m 3Z (n3-1) (n3 is the refractive index with respect to the wavelength ⁇ 3 of the diffraction grating, m is an integer of 1 or more), The maximum zero-order diffraction efficiency can be obtained at wavelength ⁇ 3.
  • the wavelength ratio is about 1.92, which is almost 2. Therefore, if the step d is set so that the optical path length difference is an integral multiple of the wavelength ⁇ 3, the value is almost an integral multiple of the wavelength ⁇ 1 and is high at both wavelengths ⁇ 1 and ⁇ 3. Efficiency can be obtained. As a result, good signal detection of the return light with wavelengths ⁇ 1 and X 3 can be performed.
  • FIG. 14 is a perspective view showing a configuration of a three-wavelength integrated laser output device 9 (hereinafter simply referred to as laser output device 9) according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the configuration of the laser output device 9 is different from that of the first embodiment described above.
  • Components other than the laser output device 9 of the optical pickup device according to the present embodiment are configured in the same manner as in the first embodiment.
  • the laser output device 9 in the present embodiment includes a monolithic semiconductor substrate in which the light emitting portions (laser diodes) 5 and 6 are formed on the semiconductor substrate 1 in which the light emitting portion (laser diode) 4 is formed. 7 is pasted into one package. Shaped on semiconductor substrate 1 The light emitting part 4 and the light emitting parts 5 and 6 formed on the semiconductor substrate 7 are applied with an applied voltage [wavelength X 1 (about 405 nm), wavelength ⁇ 2 (about 650 nm), wavelength ⁇ 3 (about (780nm) light is emitted.
  • the semiconductor substrates 1 and 7 are arranged so that the light emission position in the light emitting section 4 and the light emission position in the light emitting section 6 are substantially the same in view of the optical axis direction force of the light emitted from the laser output device 9. It is pasted.
  • the light emitting portion 5 of the monolithic semiconductor substrate 7 is formed such that the light emission position is separated from the light emission position force of the light emitting portions 4 and 6, for example, 1 10 ⁇ m.
  • FIG. 15 is a perspective view showing another configuration example of the laser output device 9 according to the second embodiment.
  • the laser output device 9 shown in FIG. 15 includes a semiconductor substrate 3 on which a light emitting part (laser diode) 6 is formed on a monolithic semiconductor substrate 8 on which light emitting parts (laser diodes) 4 and 5 are formed. They are pasted together to form a single knocker.
  • the light emitting portions 4 and 5 formed on the semiconductor substrate 8 and the light emitting portion 6 formed on the semiconductor substrate 3 are applied with voltage, respectively, so that the wavelength ⁇ 1 (about 405 nm) and the wavelength ⁇ 2 (about 650 nm) are applied. ) And light of wavelength ⁇ 3 (about 780 nm).
  • the light emission position in the light emitting part 4 and the light emission position in the light emitting part 6 are substantially the same as seen from the direction of the optical axis of the light emitted from the laser output unit 9. It is pasted like this.
  • the light emitting portion 5 of the monolithic semiconductor substrate 8 is formed so that the light emission position thereof is separated from the light emission position force of the light emitting portions 4 and 6, for example, 110 m.
  • the emission position of the light having the wavelength ⁇ 1 and the emission position of the light having the wavelength 3 are the same as the emission light of the laser output device 9. Since they are formed in substantially the same Cf standing as seen from the direction of the optical axis, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
  • the level number P of the diffraction grating 19 of the optical axis adjusting element 18 is set to 5.
  • the level number P of the diffraction grating 19 is in the range of 4-6. It is set.
  • Other configurations of the optical pickup device according to the present embodiment can be configured in the same manner as in the first embodiment described above.
  • the configuration of the diffraction grating 19 shown in FIG. 5 described above is the number of levels P in this embodiment. This corresponds to the configuration when 5.
  • the 0th-order diffraction efficiency and the 1st-order diffraction efficiency at each wavelength change as shown in FIGS.
  • the relationship shown in FIG. 13 exists between the number of levels P and the 1st-order diffraction efficiency of wavelength 2 when the 0th-order diffracted light of wavelengths ⁇ 1 and ⁇ 3 is almost maximum.
  • the refractive index of the diffraction grating 19 is calculated using refractive index data corresponding to ⁇ 7, which is a general glass material.
  • the first-order diffraction efficiency of Wavelength 2 (when the 1st-order diffraction efficiency of 1 1 and ⁇ 3 is maximized) is 0.7 or more, and a high 1st-order diffraction efficiency is obtained.
  • the photodetector 20 can perform good signal detection. It becomes possible.
  • the return light of wavelengths ⁇ 1 and ⁇ 3 can be used. Even with the return light having the wavelength of ⁇ 2, a high diffraction efficiency can be obtained, which makes it possible to perform good signal detection in the photodetector 20.
  • the refractive index of the diffraction grating 19 of the optical axis adjustment element 18 is equivalent to the refractive index of ⁇ 7, which is a general glass material.
  • the material of the diffraction grating 19 A material having a refractive index satisfying the following conditions is selected.
  • Other configurations of the optical pickup device according to the present embodiment are the same as those of the first embodiment described above.
  • the material of the diffraction grating 19 of the optical axis adjusting element 18 is nl as the refractive index for the wavelength ⁇ 1 of the material and ⁇ 3 as the refractive index for the wavelength ⁇ 3,
  • the wavelength ⁇ 1 is described as about 405 nm
  • the wavelength ⁇ 3 is described as about 780 nm.
  • the maximum zero-order diffraction efficiency is obtained when the step d of the diffraction grating 19 is an integral multiple of ⁇ / ( ⁇ -1).
  • the step d is an integer multiple of ⁇ 1 / (nl 1)
  • the optimum step d for the wavelength ⁇ 3 is an integer multiple of ⁇ 3 / ( ⁇ 3 1).
  • the value of ⁇ 3 ⁇ ⁇ 1 is about 2. Considering the difference between the power refractive index nl and n3,
  • the binary blazed diffraction grating 19 is formed of a material satisfying 1.0 ⁇ (nl-l) / (n3-l) ⁇ l.08. Therefore, even when a laser output device with a wide output wavelength is used, high zero-order diffraction efficiency can be obtained at both wavelengths ⁇ 1 and ⁇ 3, and good signal detection can be achieved at the photodetector 20. Can be performed.
  • FIG. 16 is a diagram showing a basic configuration of an optical disc apparatus according to Embodiment 5 of the present invention.
  • the optical disk device according to the present embodiment includes an optical pickup device 100.
  • the optical pickup device 100 any one of the optical pickup devices according to the first to fourth embodiments may be used.
  • the optical disk device is a circuit that holds and rotates a DVD, a CD, or a blue-violet laser optical disk (optical disk 16) having a capacity several times larger than these.
  • a rolling drive mechanism 102 is provided.
  • the rotation drive mechanism 102 positions and rotates the optical disc 16 with reference to a chucking hole 16a provided at the center of the optical disc 16.
  • the optical pickup device 100 is disposed with the objective lens facing the signal recording surface of the optical disk 16 that is rotationally driven by the rotational drive mechanism 102, and moves in the radial direction of the optical disk 16 by the feed mechanism 103. .
  • the optical pickup device 100, the rotation drive mechanism 102, and the feeding mechanism 103 are controlled by a control circuit 101.
  • the optical pickup device 100 has 16 types of optical discs (optical discs for DVD, CD or blue-violet laser) among the three wavelengths ⁇ , 12 and ⁇ 3 that can be emitted by the laser output device 9 (Fig. 1). Information is written to and / or read from the optical disc 16 using light having a wavelength selected according to the above.
  • the signal read from the optical disk 16 by the optical pickup device 100 is demodulated by the demodulation circuit 105.
  • the optical disk device is configured using the optical pickup device described in the first to fourth embodiments, so that the optical disk device can be reduced in size and cost.
  • the wavelengths ⁇ ⁇ , ⁇ 2, and ⁇ 3 are about 405 nm, about 650 nm, and about 780 nm, respectively. Depending on the type of optical recording medium used, You can use the combination of!
  • the binary blazed diffraction grating 19 is used.
  • the present invention is not limited to the noisy blazed diffraction grating, and the return light of wavelengths ⁇ 1, 12 and ⁇ 3 is shared. If it is an optical axis adjustment element that can adjust the optical axis of the return light of at least one wavelength so that it can be received by the optical detector 20 of the optical detector.

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Abstract

　レーザ出力器（９）は、波長λ１（約４０５ｎｍ）の光を出射する発光部（４）と、波長λ２（約６５０ｎｍ）の光を出射する発光部（５）と、波長λ３（約７８０ｎｍ）の光を出射する発光部（６）とを有する。発光部（４）における光の出射位置と、発光部（６）における光の出射位置とは、レーザ出力器（９）の出射光の光軸方向から見て略同一位置に形成されている。レーザ出力器（９）の発光部（４，５，６）から出射されて光記録媒体（１６）で反射された各戻り光が、共通の光検出器（２０）で受光されるように、波長（λ１，λ２，λ３）の戻り光のうち少なくとも１つの波長の戻り光の光軸を調整する光軸調整素子（１８）が備えられている。

Description

明 細 書
光ピックアップ装置及び光ディスク装置
技術分野
[0001] 本発明は、複数種類の光記録媒体に対する情報の記録再生等が可能な光ピック アップ装置及びこの光ピックアップ装置を備えた光ディスク装置に関し、より詳細には
、 3波長一体型のレーザ出力器力 出射した波長の異なる光を共通の光検出器で受 光するようにした光ピックアップ装置及び光ディスク装置に関する。
背景技術
[0002] 従来より、 DVD (Digital Versatile Disk)及び CD (Compact Disk)に対する情報の 記録再生等 (記録、再生又はその両方）を行うため、出力波長が約 650nmの DVD 用レーザ出力器と出力波長が約 780nmの CD用レーザ出力器とを備えた 2光源型 の光ピックアップ装置が用いられている。さらに、各光源の小型化を図るために、単 一パッケージで 2種類の波長を出力可能な 2波長一体型レーザ出力器も実用化され ている。 2波長一体型レーザ出力器としては、モノリシック型の半導体基板に 2つのレ 一ザダイオードを形成したモノリシック型レーザ出力器や、それぞれにレーザダイォ ードが形成された 2つの半導体基板を貼り合わせたハイブリッド型レーザ出力器等が 知られている。
[0003] 2波長一体型レーザ出力器の場合には、 2つのレーザダイオード (DVD用、 CD用） の各出射位置は僅かではあるが離れており、その距離は一般に 110 m程度である 。そのため、一方のレーザダイオードの光軸を光ピックアップ装置の対物レンズゃコリ メートレンズの中心を通るシステム光軸と一致させると、他方のレーザダイオードから 出射されたレーザ光の光軸がシステム光軸力 ずれてしまう。このままの状態では、 DVD用、 CD用のレーザダイオードから出射されて光記録媒体で反射されたそれぞ れの戻り光を共通の光検出器で受光することができない。そこで、 DVD用、 CD用の レーザダイオードの出射光の戻り光の一方又は両方を回折格子等で回折させること により、両方の戻り光を共通の光検出器に導くことが提案されている（例えば、特許文 献 1, 2参照)。 [0004] また、近年、光記録媒体の大容量化が求められており、 DVDや CDの数倍の容量 を有する青紫色レーザ用の光ディスク等の光記録媒体が実用化されている。これに 伴い、装置の小型化及び低コストィ匕の観点から、 1つの光ピックアップ装置で DVD、 CD及び青紫色レーザ用等の光記録媒体に対する情報の記録再生等を行うことが求 められている。そこで、 DVD用、 CD用のレーザダイオードにカ卩えて、青紫色レーザ ダイオードを備えた 3光源型の光ピックアップ装置の開発が進められて 、る。
[0005] 3光源型光ピックアップ装置の例としては、以下の第 1及び第 2の構成が提案されて いる。第 1の構成では、出力波長の異なる 3つのレーザ出力器を設け、各レーザ出力 器から出射された 3種類の波長の光の光軸を、各波長に対応したプリズムを用いて 光ピックアップ装置のシステム光軸に一致させ、各波長の光を光記録媒体に導いて いる。光記録媒体で反射された 3種類の波長の戻り光は、各プリズムを透過して共通 の光検出器に導かれ、この光検出器で検出される（例えば、非特許文献 1参照)。
[0006] また、第 2の構成では、異なる波長 λ 1, 1 2, λ 3の光をそれぞれ出射する 3つの 半導体基板を 1つのノ ッケージに収容した 3波長一体型のレーザ出力器を用いてい る。波長 λ 1 (405nm)の光の出射位置と波長 λ 2 (660nm)の光の出射位置は、レ 一ザ出力器の出射光の光軸方向から見てほぼ同じ位置に配置され、波長え 3 (785 nm)の光の出射位置は波長 λ 1, λ 2の光の各出射位置力 約 110 m離れて配 置されている。 3波長一体型レーザ出力器から出射されて光記録媒体で反射された 戻り光のうち、波長え 2, λ 3の戻り光は共通の光検出器で検出され、波長 λ 1の戻り 光はプリズムにより分離されて別の光検出器で検出される（例えば、非特許文献 2参 照)。
[0007] 特許文献 1 :特開 2001— 143312公報
特許文献 2：特開 2001— 256670公報
非特許文献 1： "オランダ Philips社、 CDと DVD, Blu-ray Discに記録再生可能な光へッ ドを開発"、 [online], 2004年 7月 16日、 日経 BP社、 [2005年 2月 20日アクセス]、ィ ンターネット <http：〃 techon.nikke¾p.co.jp/members/NEWS/20040716/104521/> 非特許文献 2： "ブルーレイディスク 'DVD' CDに対応する 3波長記録再生用光学へ ッドを開発"、 [online], 2004年 5月 17日、ソニー株式会社、 [2005年 2月 20日ァクセ ス]、インターネット < http://www .sony.co.jp/SonvInro/News/Press/200405/04-026/
>
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0008] しかしながら、上述した第 1の構成 (非特許文献 1)では、光記録媒体で反射された 戻り光を共通の光検出器で受光することはできる力 それぞれのレーザ出力器の光 軸を光ピックアップ装置のシステム光軸に一致させるための光学部品（プリズム等）が 多く必要になり、その結果、光ピックアップ装置の構成部品が多くなり、装置の小型化 及び低コストィ匕が難し 、と 、う問題がある。
[0009] また、上述した第 2の構成 (非特許文献 2)では、光記録媒体の信号記録面で反射 した各戻り光から、波長 λ 1の戻り光を分離するためのプリズムと、この波長 λ 1の戻り 光を検出するための専用の光検出器とが必要になる上、波長え 2, λ 3の戻り光を共 通の光検出器で受光するために何らかの光軸調整手段が必要になり、そのため装 置の小型化及び低コストィ匕が難し 、と 、う問題がある。
[0010] ここで、 2光源型光ピックアップ装置では、位相差型の回折格子等を利用することで 小型化及び低コスト化が実現されていることから (特許文献 1, 2)、 3光源型光ピック アップ装置でも同様に位相差型の回折格子を利用することが考えられる。しカゝしなが ら、位相差型の回折格子では、入射光の波長 λと、入射側の入射角 Θと、媒質の屈 折率 ηと、出射光の出射角 Θ 'と、媒質の屈折率 η'と、回折光の次数 mと、回折格子 ピッチ pとの間に、 nsin Q -n' sin Q， =m Ζρの関係が成立するため、並行して回 折格子に入射した 3波長の光の 1次以上の回折光の回折角は!、ずれも異なり、従つ て、 3波長の戻り光を共通の光検出器に導くことが難しいという問題がある。
[0011] また、上述した 3波長一体型レーザ出力器を使用した光ピックアップ装置の構成（ 非特許文献 1, 2)に、位相差型の回折格子 (特許文献 1, 2)を適用し、波長 λ 1 (40 5nm) ,波長 λ 2 (660nm)の光の 0次回折光と、波長 λ 3 (785nm)の光の 1次以上 の回折光とを共通の光検出器に導くことも考えられる。し力しながら、この場合、波長 λ ΐ, λ 2の光の 0次回折光が高効率で得られる回折格子を作成しょうとすると、回折 格子の溝が深くなり、作成が難しいという問題がある。 [0012] 本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、使用される光の波長 の異なる複数種類の光記録媒体 (例えば、 DVD、 CD,青紫色レーザ用光ディスク） に対する情報の記録再生等を行うため、光記録媒体で反射された 3種類の戻り光を 共通の光検出器で検出できるようにすることを目的とする。
[0013] また、本発明は、上述のような光ピックアップ装置を備えて構成された光ディスク装 置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0014] 本発明に係る光ピックアップ装置は、第 1の波長の光を出射する第 1の発光部と、 第 2の波長の光を出射する第 2の発光部と、第 3の波長の光を出射する第 3の発光部 とを有し、前記第 1の発光部における光の出射位置と前記第 3の発光部における光 の出射位置とが、出射光の光軸の方向から見て略同一位置にあるよう構成されたレ 一ザ出力器と、光検出器と、前記レーザ出力器の前記第 1、第 2及び第 3の発光部か ら出射され、光記録媒体で反射されたそれぞれの戻り光が前記光検出器で受光され るように、前記第 1、第 2及び第 3の波長の戻り光のうち、少なくとも 1つの波長の戻り 光の光軸を調整する光軸調整素子とを備えて構成されて!、る。
発明の効果
[0015] この発明に係る光ピックアップ装置では、第 1及び第 3の発光部力も出射された第 1 及び第 3の波長の光は、略同一の光路を経て光記録媒体まで導かれ、第 2の発光部 力も出射された第 2の波長の光は、第 1及び第 3の波長の光の光路力も僅かな距離 を隔てた光路を通って光記録媒体まで導かれる。光記録媒体で反射された第 1、第 2 及び第 3の波長の戻り光のうち、少なくとも 1つの波長の戻り光の光軸が光軸調整素 子により調整され、それぞれの戻り光が共通の光検出器で受光される。光記録媒体 で反射された 3種類の戻り光を共通の光検出器で検出できるため、光ピックアップ装 置 (及びそれを用いた光ディスク装置)の小型化及び低コストィヒを実現することができ る。
図面の簡単な説明
[0016] [図 1]本発明の実施の形態 1におけるレーザ出力器を示す斜視図である。
[図 2]本発明の実施の形態 1における光ピックアップ装置の光路系を示す図である。 [図 3]本発明の実施の形態 1における光ピックアップ装置のレーザ出力器及び光検 出器部分を示す拡大図である。
圆 4]本発明の実施の形態 1における光軸調整素子での回折を説明するための図で ある。
圆 5]本発明の実施の形態 1におけるバイナリブレーズ型の回折格子の説明図である
[図 6]本発明の実施の形態 1におけるレベル数 2のノイナリブレーズ型の回折格子の 回折効率を示すグラフである。
[図 7]本発明の実施の形態 1におけるレベル数 3のノイナリブレーズ型の回折格子の 回折効率を示すグラフである。
[図 8]本発明の実施の形態 1におけるレベル数 4のノイナリブレーズ型の回折格子の 回折効率を示すグラフである。
[図 9]本発明の実施の形態 1におけるレベル数 5のノイナリブレーズ型の回折格子の 回折効率を示すグラフである。
[図 10]本発明の実施の形態 1におけるレベル数 6のノイナリブレーズ型の回折格子 の回折効率を示すグラフである。
[図 11]本発明の実施の形態 1におけるレベル数 7のノイナリブレーズ型の回折格子 の回折効率を示すグラフである。
[図 12]本発明の実施の形態 1におけるレベル数 8のノイナリブレーズ型の回折格子 の回折効率を示すグラフである。
[図 13]本発明の実施の形態 1における各レベル数における波長 λ 2の 1次回折効率 を示すグラフである。
圆 14]本発明の第 2の実施の形態におけるレーザ出力器を示す斜視図である。 圆 15]本発明の第 2の実施の形態におけるレーザ出力器の他の例を示す斜視図で ある。
圆 16]本発明の第 5の実施の形態における光ディスク装置の基本構成を示す斜視図 である。
符号の説明 [0017] 1, 2, 3, 7, 8 半導体基板、 4, 5, 6 発光部、 9 レーザ出力器、 10 グレー ティング、 11 プリズム、 12 ミラー、 13 コリメートレンズ、 14 波長板、 15 対物レンズ、 16 光ディスク、 17 センサーレンズ、 18 光軸調整素子、 19 回折格子、 19a 回折格子の格子面、 20 光検出器、 100 光ピックアップ装置 、 101 制御回路。
発明を実施するための最良の形態
[0018] 実施の形態 1.
図 1は、本発明の実施の形態 1に係る光ピックアップ装置の 3波長一体型レーザ出 力器 9を拡大して示す斜視図である。この実施の形態 1に係る光ピックアップ装置は 、従来からの光記録媒体である DVD, CDに加え、それらの数倍の容量を有する青 紫色レーザ用の光ディスクに対する情報の記録再生等 (記録、再生又はその両方） を行うものである。
[0019] 光ピックアップ装置は、光源として、図 1に示した 3波長一体型レーザ出力器 9 (以 下、単にレーザ出力器 9とする。）を備えている。このレーザ出力器 9は、 3つの半導 体基板 1, 2, 3を組み合わせて一つのパッケージとしたものである。各半導体基板 1 , 2, 3には、それぞれレーザダイオードからなる発光部 4, 5, 6が形成されている。発 光部 4, 5, 6は、それぞれ印加電圧に応じて、波長 λ 1 (約 405nm)、波長え 2 (約 6 50nm)、波長え 3 (約 780nm)の光を出射するようになって!/、る。レーザ出力器 9は、 発光部 4, 5, 6のいずれかに電圧を印加することで、 3種類の波長 λ ΐ, λ 2, λ 3の うち、いずれかの波長の光を出射するようになっている。
[0020] レーザ出力器 9は、具体的には、波長 λ 1の光を出射する半導体基板 1上に、波長 λ 2の光を出射する半導体基板 2と、波長 λ 3の光を出射する半導体基板 3とを並列 して貼り付けて構成されている。半導体基板 2, 3の貼り付け位置は、波長 λ 1の光を 出射する発光部 4と、波長え 3の光を出射する発光部 6とが、レーザ出力器 9の出射 光の光軸 (符号 Xで示す)の方向から見てほぼ同じになるように決定されて 、る。一方 、波長 λ 2の光を出射する発光部 5は、空間的制約のため（半導体基板 3が存在する ため）、波長 λ ΐ, λ 3の光を出射する発光部 4, 6から若干離れた位置に配置されて いる。発光部 4, 6から発光部 5までの距離は、例えば 110 /z mである。 [0021] 図 2は、実施の形態 1に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図である。図 3は、 実施の形態 1に係る光ピックアップ装置の光学系の一部を拡大して示す図である。図 2及び図 3において、レーザ出力器 9から出射された各波長の光の光路を符号 Lで示 す。図 2に示すように、光ピックアップ装置は、レーザ出力器 9から出射された光が入 射するグレーティングレンズ 10を有している。グレーティングレンズ 10は、光ピックァ ップ装置で一般に行われているトラッキングエラー信号検出（3ビーム法、差動プッシ ュプル法など）に必要なサブビームを形成するためのものである。
[0022] 光ピックアップ装置は、さらに、グレーティングレンズ 10を透過した光が入射するプ リズム 11を有している。プリズム 11は、入射光の偏光方向に応じて反射及び透過を 切り換える偏光ビームスプリツターの役割を担うものである。このプリズム 11は、レー ザ出力器 9から出射されてグレーティングレンズ 10を透過した光 (すなわち往路の光 )を透過させる。
[0023] 光ピックアップ装置は、さら〖こ、プリズム 11を透過した光を反射するミラー 12と、ミラ 一 12により反射された光が入射するコリメートレンズ 13と、コリメートレンズ 13を透過 した光が入射する波長板 14とを有する。コリメートレンズ 13は、入射光を平行光に変 換するものである。波長板 14は、直線偏光を円偏光に変換する作用を有する、いわ ゆる ΐΖ4 λ波長板である。波長板 14を通過した光は、対物レンズ 15に入射し、光デ イスク 16 (DVD, CD又は青紫色レーザ用光ディスク）の信号記録面に集光される。
[0024] 各光ディスク 16の信号記録面に集光された光は、その信号記録面に記録された情 報信号に応じて変調されて反射して戻り光となり、対物レンズ 15を透過して再び平行 光となって波長板 14に入射する。波長板 14では、円偏光力 直線偏光に変換され る力 この際の偏光方向は、往路とは 90度異なる方向となっている。波長板 14を通 過した戻り光は、コリメートレンズ 13を透過して集光光束となり、ミラー 12で反射され てプリズム 11に入射する。
[0025] 図 3に示すように、プリズム 11では、その偏光依存性により、偏光方向が往路と 90 度異なる戻り光を反射して（90度偏向して）、センサーレンズ 17に導く。センサーレン ズ 17は、光ピックアップ装置で一般に行われているフォーカスエラー信号検出に必 要な非点収差を戻り光に与えるためのものである。センサーレンズ 17を通過した戻り 光は、光軸調整素子 18に入射する。
[0026] 光軸調整素子 18は、異なる 3種類の波長 λ ΐ, 1 2, λ 3の戻り光のうち、少なくとも 1つの波長の戻り光の光軸方向を変化させる作用を有している。具体的には、光軸 調整素子 18に設けられた回折格子 19の回折作用により、波長え 2の戻り光の光軸 方向を変化させ、これにより波長 λ ΐ, 1 2, λ 3の戻り光が共通の光検出器 20に受 光されるようになって!/、る。
[0027] 波長 λ 1及び波長 λ 3の戻り光は、それぞれの光軸が、コリメートレンズ 13や対物レ ンズ 15の中心を通る光軸（光ピックアップ装置のシステム光軸：図 2, 3に符号 Αで示 す）とほぼ一致するように進行し、光軸調整素子 18を通過して光検出器 20に入射す る。一方、波長 λ 2の光を出射する半導体基板 2の発光部 5 (図 1)は、波長 λ 1, λ 3 の発光部 4, 6 (図 1)力 僅かに離れた位置に配置されているため、波長え 2の戻り 光は、その光軸がシステム光軸 Αからずれた状態で光軸調整素子 18に入射し、光軸 調整素子 18に設けられたノイナリブレーズ型の回折格子 19により回折されたのち光 検出器 20に入射する。すなわち、波長 λ ΐ, 1 2, λ 3の戻り光のいずれについても、 光検出器 20で受光し、信号検出を行うことができる。
[0028] 次に、光軸調整素子 18のバイナリブレーズ型の回折格子 19の作用及び構成につ いて説明する。図 4は、実施の形態 1に係る光ピックアップ装置の光軸調整素子 18に 設けられたバイナリブレーズ型の回折格子 19の作用を説明するための図である。図 5は、バイナリブレーズ型の回折格子 19の構成を示す図である。図 4において、光検 出器 20に入射する各波長の光の光路を符号 Lで示す。
[0029] 図 5に示すように、バイナリブレーズ型の回折格子 19は、その入射面又は出射面（ ここでは出射面）に形成したブレーズ格子面を階段状にしたものである。階段状の格 子面 19aは、ここでは、格子底面 (符号 Βで示す）、 2段目（Ρ = 2)、 3段目（Ρ = 3)、 4 段目（Ρ=4)及び 5段目（Ρ = 5)力もなる 5段に形成されている。回折格子 19の一段 あたりの高さ (深さ）を、段差 dとする。また、回折格子 19の階段状の段数 (格子底面も 含む）を、レベル数 Pとする。さらに、格子底面 Bをなす格子面から最上段 (ここでは P = 5)をなす格子面までの距離を、溝深さ hとする。
[0030] 図 4に示すように、波長 λ ΐ, λ 3の戻り光は、互いに略同一の光路を通って、バイ ナリブレーズ型の回折格子 19 (以下、単に回折格子 19とする）の入射面 19b (図 5) に対して垂直に入射し、 0次回折光（回折角が 0度）が回折格子 19の格子面 19a (図 5)から出射される。波長 λ 1, λ 3の戻り光の 0次回折光は、光検出器 20の検出面に 対して垂直に、且つ互いに同位置に入射する。
[0031] 一方、波長 λ 2の戻り光は、波長 λ 1, λ 3の戻り光の光軸からずれた光路を通って 、一定の入射角で回折格子 19の入射面 19b (図 5)に入射し、 1次回折光が回折格 子 19の格子面 19a (図 5)から出射される。波長え 2の戻り光の 1次回折光は、一定の 入射角（回折格子 19への入射角とは異なる)で光検出器 20に入射する。
[0032] このように構成されているため、光軸調整素子 18及び光検出器 20を、図 4にそれ ぞれ矢印で示すように入射光の光軸方向（波長 λ 1, λ 3の戻り光の光軸 Αの方向） に移動させることで、光検出器 20の検出面内（入射光の光軸に直交する面内）にお ける波長 λ 2の戻り光の受光位置を調整することができる。波長 λ 1, λ 3の戻り光に ついては、 0次回折光が利用されているので、光軸調整素子 18及び光検出器 20を 光軸方向に移動させても、光検出器 20上の受光位置が変化することがない。その結 果、波長 λ 1, λ 3の戻り光の光検出器 20上の受光位置に、波長 λ 2の戻り光の受 光位置を一致させることができる。
[0033] ここで、回折格子 19を形成する素材の波長 λ 3に対する屈折率を η3とし、 mを 1以 上の整数とすると、図 5に示した回折格子 19の段差 dは、
d=m l 3/ (n3- l) · · · (1)
で表される。波長 λ 1を 405nm、波長 λ 3を 780nm、次数 mを 1とし、さらに回折格 子 19の屈折率を一般的な硝子素材である BK7相当の屈折率データに基づ 、て決 定すると、式（1)から段差 dは約 1. 53 /z mとなる。これに基づき、本実施の形態では 、回折格子 19の段差 dは、 1. 53 mに設定されている。
[0034] ノイナリブレーズ型の回折格子 19では、その段差 dが λ / (η- 1)の整数倍であれ ば、段差 dによる光路長差が波長えの整数倍になるため、最大の 0次回折効率を得 ること力できる。波長 λ 1を 405nmとし、波長 λ 3を 780nmとすると、波長の itは約 1 . 92であり、ほぼ 2に近い。そのため、光路長差が波長え 3の整数倍となるように段差 dを設定すると、波長 λ 1でもほぼ整数倍の値となり、波長 λ 1, λ 3のどちらにおいて も高 、0次回折効率を得ることができる。
[0035] また、一般的に硝子やプラスチックのような素材の屈折率は、波長が短くなるにつ れて若干大きくなる。たとえば、一般的な硝子素材である BK7の場合では、波長 405 nmに対しては n= l. 53である力 波長 780nmに対しては n= 1. 51である。回折格 子 19の素材として、一般的な硝子素材である BK7相当の屈折率データを使用して 計算した場合には、ぇ3 （113— 1)とぇ17 (111—1)の比の値は、 1. 99になる。こ のため、回折格子 19の段差 dを、波長え 3の最大の 0次回折効率が得られるよう、 λ 3Ζ (η3— 1)の整数倍に設定すれば、波長 λ 1の最大の 0次回折効率が得られる段 差、すなわち λ 1Z (nl— 1)の整数倍に近づく。その結果、波長 λ 1 , λ 3の 、ずれ についても、高い 0次回折効率が得られる。
[0036] 一般的な硝子素材である ΒΚ7相当の屈折率データを使用して、レベル数 Ρを最も 構造が簡単な Ρ = 2とした場合に、回折格子 19の段差 dを変数 (レベル数 2の場合は 、 d=h)として、各戻り光の回折効率を計算すると、各戻り光の回折効率は、正弦波 曲線を描きながら変化し、 d= l. 53 mで、波長 λ ΐ, λ 3ともにほぼ最大の 0次回 折効率が得られる。
[0037] 上述したように、回折格子 19のレベル数 Ρは、回折格子 19の階段状の段数 (格子 底面も含む）をいうものであり、図 5に示した例では Ρ = 5である。回折格子 19では、レ ベル数 Ρに応じて、得られる最大の回折効率が異なっている。
[0038] 図 6〜図 12に、回折格子 19のレべノレ数 Ρを 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8の 7通りに変ィ匕させ た場合の、溝深さ hと各戻り光の回折効率の計算値との関係を示す。計算では、屈折 率データとして、一般的な硝子素材である BK7の屈折率データを使用した。
[0039] 図 6に示すように、レベル数 P = 2の場合には、溝深さ hが約 1. 5 mのときに波長 λ ΐ, λ 3の 0次回折光がほぼ最大の値となっている。このとき（h= l. 5 m)の波長 λ 2の 1次回折効率 7?は、 η =0. 15である。
[0040] 図 7に示すように、レベル数 Ρ = 3の場合には、溝深さ hが約 3. 1 μ mのときに波長 λ ΐ, λ 3の 0次回折光がほぼ最大の値となっている。このとき（h= 3.： m)の波長 λ 2の 1次回折効率 7?は、 7? =0. 44である。
[0041] 図 8に示すように、レベル数 Ρ=4の場合には、溝深さ hが約 4. 6 mのときに波長 λ ΐ, λ 3の 0次回折光がほぼ最大の値となっている。このとき（h=4. 6 m)の波長 λ 2の 1次回折効率 7?は、 7? =0. 74である。
[0042] 図 9に示すように、レベル数 Ρ = 5の場合には、溝深さ hが約 6. 1 μ mのときに波長 λ ΐ, λ 3の 0次回折光がほぼ最大の値となっている。このとき（h= 6.： m)の波長 λ 2の 1次回折効率 7?は、 7? =0. 87である。
[0043] 図 10に示すように、レベル数 Ρ = 6の場合には、溝深さ hが約 7. 6 μ mのときに波 長 λ ΐ, λ 3の 0次回折光がほぼ最大の値となっている。このとき（h= 7. 6 m)の波 長え 2の 1次回折効率 7?は、 η =0. 75である。
[0044] 図 11に示すように、レベル数 Ρ = 7の場合には、溝深さ hが約 9. のときに波 長 λ ΐ, λ 3の 0次回折光がほぼ最大の値となっている。このとき（h= 9. 2 m)の波 長え 2の 1次回折効率 7?は、 η =0. 45である。
[0045] 図 12に示すように、レベル数 Ρ = 8の場合には、溝深さ hが約 10. 7のときに波長え
1, λ 3の 0次回折光がほぼ最大の値となっている。このとき（h= 10. 7)の波長え 2の
1次回折効率 7?は、 η =0. 17である。
[0046] 図 13は、レベル数 Ρと、波長 λ 1, λ 3の 0次回折光がほぼ最大のときの波長 λ 2の
1次回折効率との関係を示すグラフである。
[0047] 一般に、光検出器 20で受光する光量が多 、ほど信号の検出が容易になる。本実 施の形態では、レベル数 Ρを 5に設定することにより、（波長 λ ΐ, λ 3の 0次回折効率 が最大となるときの）波長え 2の高い 1次回折効率を得ている。このため、波長 λ 1, λ 3の戻り光のみならず、波長え 2の戻り光について良好な信号検出を行うことがで きる。
[0048] 以上説明したように、本実施の形態では、光記録媒体で反射された波長 λ 1, λ 2 , λ 3の戻り光のうち、少なくとも 1つの波長（ここでは波長 λ 2)の戻り光の光軸を光 軸調整素子 18により調整することにより、各波長の戻り光を共通の光検出器 20で検 出することが可能になる。これにより、光ピックアップ装置 (及びそれを用いた光デイス ク装置)の小型化及び低コストィ匕を実現することができる。
[0049] また、本実施の形態では、波長 λ 1, λ 3の戻り光の 0次回折光を光検出器 20に導 くようにしたので、波長 λ 1, λ 3の戻り光の光検出器 20上での受光位置を変化させ ずに、回折格子 19及び光検出器 20を入射光の光軸方向に移動させることが可能に なる。そのため、回折格子 19及び光検出器 20の移動調節により、波長 λ 1, λ 3の 戻り光の光検出器 20上の受光位置に、波長 λ 2の戻り光の受光位置を一致させるこ とができる。これにより、簡単な方法で、波長 λ 1, 1 2, λ 3の戻り光を共通の光検出 器 20に導くための光軸調整を行うことができる。
[0050] さらに、本実施の形態では、波長 λ 1 (約 405nm)及び波長 λ 3 (約 780nm)の 0次 回折光を利用しているが、図 6〜図 12に示したように、回折格子 19の溝深さ hをあま り深く形成しなくても、波長 λ 1, λ 3の 0次回折光を高効率で得ることができる。その ため、波長 λ 1, λ 3の 0次回折光が高効率で得られる回折格子 19を、簡単に作成 することができる。
[0051] また、バイナリブレーズ型の回折格子では、段差 dが λ Ζ (η— 1)の整数倍のときに 、段差 dによる光路長差が波長えの整数倍となり、最大の 0次回折効率が得られる。 本実施の形態では、回折格子 19の段差 dは、 d^m 3Z (n3— 1)に設定されてお り（n3は回折格子の波長 λ 3に対する屈折率、 mは 1以上の整数）、波長 λ 3におい て最大の 0次回折効率が得られるようになつている。波長 λ 1を 405nm、波長 λ 3を 780nmとすると、波長の比は約 1. 92であり、ほぼ 2に近い。そのため、光路長差が 波長 λ 3の整数倍となるように段差 dを設定すると、波長 λ 1に対してもほぼ整数倍の 値となり、波長 λ 1, λ 3のどちらにおいても高い 0次回折効率を得ることができる。そ の結果、波長 λ 1, X 3の戻り光の良好な信号検出を行うことができる。
[0052] 実施の形態 2.
図 14は、本発明の実施の形態 2に係る 3波長一体型レーザ出力器 9 (以下、単にレ 一ザ出力器 9とする。）の構成を示す斜視図である。本実施の形態では、レーザ出力 器 9の構成が、上述した実施の形態 1と異なっている。本実施の形態に係る光ピック アップ装置のレーザ出力器 9以外の構成要素は、上述した実施の形態 1と同様に構 成されている。
[0053] 本実施の形態におけるレーザ出力器 9は、発光部（レーザダイオード) 4が形成され た半導体基板 1の上に、発光部（レーザダイオード) 5, 6が形成されたモノリシック型 の半導体基板 7を貼り合わせて 1つのパッケージとしたものである。半導体基板 1に形 成された発光部 4及び半導体基板 7に形成された発光部 5, 6は、それぞれ印加電圧 【こ応じて、波長 X 1 (約 405nm)、波長 λ 2 (約 650nm)、波長 λ 3 (約 780nm)の光 を出射するようになっている。また、半導体基板 1, 7は、発光部 4における光の出射 位置と、発光部 6における光の出射位置とが、レーザ出力器 9の出射光の光軸方向 力も見てほぼ同じになるように貼り付けられて 、る。モノリシック型の半導体基板 7の 発光部 5は、その光の出射位置が、発光部 4, 6における光の出射位置力 例えば 1 10 μ m離れるように形成されて!、る。
[0054] 図 15は、実施の形態 2に係るレーザ出力器 9の他の構成例を示す斜視図である。
図 15に示すレーザ出力器 9は、発光部（レーザダイオード) 4, 5が形成されたモノリ シック型の半導体基板 8の上に、発光部（レーザダイオード) 6が形成された半導体基 板 3を貼り合わせて 1つのノ ッケージとしたものである。半導体基板 8に形成された発 光部 4, 5及び半導体基板 3に形成された発光部 6は、それぞれ、電圧を印加される ことにより、波長 λ 1 (約 405nm)、波長 λ 2 (約 650nm)、波長 λ 3 (約 780nm)の光 を出射するようになっている。ここで、半導体基板 8, 3は、発光部 4における光の出射 位置と、発光部 6における光の出射位置とが、レーザ出力器 9の出射光の光軸の方 向から見てほぼ同じになるように貼り付けられて 、る。モノリシック型の半導体基板 8 の発光部 5は、その光の出射位置が、発光部 4, 6の光の出射位置力 例えば 110 m離れるように形成されて!、る。
[0055] 本実施の形態（図 14、図 15)では、レーザ出力器 9において、波長 λ 1の光の出射 位置と波長え 3の光の出射位置とが、レーザ出力器 9の出射光の光軸の方向から見 て略同 Cf立置に形成されているため、上述した実施の形態 1と同様の効果を得ること ができる。
[0056] 実施の形態 3.
上述した実施の形態 1では、光軸調整素子 18の回折格子 19のレベル数 Pが 5に設 定されている力 本実施の形態では、回折格子 19のレベル数 Pを 4〜6の範囲に設 定している。本実施の形態に係る光ピックアップ装置の他の構成は、上述した実施の 形態 1と同様に構成されて ヽる。
[0057] 上述した図 5に示した回折格子 19の構成は、本実施の形態においてレベル数 Pを 5とした場合の構成に相当する。レベル数 Pが 2〜8の回折格子 19において溝深さ h を変化させた場合、各波長における 0次回折効率及び 1次回折効率は、図 6〜図 12 に示したように変化する。また、レベル数 Pと、波長 λ 1, λ 3の 0次回折光がほぼ最 大のときの波長え 2の 1次回折効率との間には、図 13に示した関係がある。なお、実 施の形態 1でも説明したように、回折格子 19の屈折率は、一般的な硝子素材である ΒΚ7相当の屈折率データを使用して計算して 、る。
[0058] 図 13に示したように、回折格子 19のレベル数 Ρ力 〜6の範囲内であれば、（波長
1 1, λ 3の 0次回折効率が最大となるときの）波長え 2の 1次回折効率が 0. 7以上で あり、高い 1次回折効率が得られる。一般に、光検出器 20に受光する光量が多いほ ど信号検出が容易になるため、回折格子 19のレベル数 Ρが 4〜6であれば、光検出 器 20において良好な信号検出を行うことが可能になる。
[0059] 以上説明したように、本実施の形態では、レベル数 Ρが 4〜6のバイナリブレーズ型 の回折格子 19を用いることにより、波長 λ 1, λ 3の戻り光にカ卩えて、波長 λ 2の波長 の戻り光にっ 、ても高い回折効率を得ることができ、これにより光検出器 20にお 、て 良好な信号検出を行うことが可能になる。
[0060] 特に、レベル数 Ρを 4とした場合には、レベル数 Ρを 5, 6とした場合よりも段数が少な く構造が簡単であるため、回折格子 19の作成が容易になるという利点もある。
[0061] 実施の形態 4.
上述した実施の形態 1では、光軸調整素子 18の回折格子 19の屈折率を、一般的 な硝子素材である ΒΚ7の屈折率相当とした力 本実施の形態 3では、回折格子 19の 素材として、以下の条件を満足する屈折率を有するものを選択する。本実施の形態 に係る光ピックアップ装置の他の構成は、上述した実施の形態 1と同様に構成されて いる。
[0062] 本実施の形態では、光軸調整素子 18の回折格子 19の素材を、その素材の波長 λ 1に対する屈折率を nlとし、波長 λ 3に対する屈折率を η3としたときに、
1. 0≤(nl - l) / (n3- l)≤l . 08 · · · (2)
を満足するものの中力 選択して 、る。
[0063] 上述した実施の形態 1では、波長 λ 1を約 405nm、波長 λ 3を約 780nmと説明し たが、一般に、青紫色用の半導体レーザ出力器や CD用の半導体レーザ出力器の 出力波長は、 l =405±8nm、 λ 3 = 780± 15nmと一定の幅をもっており、必ず しも λ l =405nm、 λ 3 = 780nmではない。
[0064] 実施の形態 1でも説明したように、回折格子 19の段差 dが λ / (η— 1)の整数倍の ときに最大の 0次回折効率が得られるため、波長 λ 1についての最適な段差 dは λ 1 / (nl 1)の整数倍であり、波長 λ 3につ 、ての最適な段差 dは λ 3/ (η3 1)の 整数倍である。 λ 3Ζ λ 1の値は約 2である力 屈折率 nl, n3の違いを考慮すると、
2 λ 1/ (η1 - 1) = λ 3/ (η3- 1) · · · (3)
が成立するときに、波長 λ 1, λ 3について最大の 0次回折効率が得られることになる 。上の式 (3)を変形すると、以下の式 (4)が得られる。
Figure imgf000017_0001
[0065] 式（4)に、上述した出力波長の範囲（λ l =405±8nm、 λ 3 = 780± 15nm)を適 用すると、上述した式 (2)が得られる。回折格子 19を、式 (2)を満足する素材により 形成すれば、同じ段差 dで、波長 λ 1, λ 3ともに最大の 0次回折効率を得ることがで きる。このように、レーザ出力器 9の出力波長に応じて適切な回折格子 19の素材を選 択することにより、波長 λ 1, λ 3について高い回折効率を得ることができる。
[0066] 以上説明したように、本実施の形態では、バイナリブレーズ型の回折格子 19が、 1 . 0≤(nl - l) / (n3- l)≤l. 08を満足する素材で形成されているため、出力波 長に幅があるレーザ出力器を使用した場合でも、波長 λ 1, λ 3の両波長で高い 0次 回折効率を得ることができ、光検出器 20において良好な信号検出を行うことが可能 になる。
[0067] 実施の形態 5.
図 16は、本発明の実施の形態 5に係る光ディスク装置の基本構成を示す図である 。本実施の形態に係る光ディスク装置は、光ピックアップ装置 100を備えたものであり 、この光ピックアップ装置 100としては、実施の形態 1〜4のいずれの光ピックアップ 装置を用いてもよい。
[0068] 本実施の形態に係る光ディスク装置は、 DVD、 CD、又はこれらの数倍の容量を有 する青紫色レーザ用の光ディスク (光ディスク 16とする。 )を保持して回転駆動する回 転駆動機構 102を備えている。この回転駆動機構 102は、光ディスク 16の中心部に 設けられたチヤッキング孔 16aを基準として光ディスク 16を位置決めし、回転駆動す るものである。
[0069] 光ピックアップ装置 100は、回転駆動機構 102により回転駆動される光ディスク 16 の信号記録面に対物レンズを対向させた状態で配置され、送り機構 103により光ディ スク 16の半径方向に移動する。光ピックアップ装置 100、回転駆動機構 102及び送 り機構 103は、制御回路 101により制御される。光ピックアップ装置 100は、レーザ出 力器 9 (図 1)が出射可能な 3種類の波長 λ ΐ, 1 2, λ 3のうち、光ディスク 16の種類（ DVD、 CD又は青紫色レーザ用の光ディスク）に応じて選択された波長の光を用い て、光ディスク 16に対する情報の書き込み、読み出し、又はその両方を行う。光ピック アップ装置 100により光ディスク 16から読み出された信号は、復調回路 105により復 調される。
[0070] 本実施の形態によれば、実施の形態 1〜4で説明した光ピックアップ装置を用いて 光ディスク装置を構成することにより、光ディスク装置の小型化及び低コスト化を実現 することができる。
[0071] なお、上述した各実施の形態では、波長 λ ΐ, λ 2, λ 3を、それぞれ約 405nm、 約 650nm、約 780nmとした力 使用する光記録媒体の種類に応じて、他の波長の 組み合わせを用いてもよ!、。
[0072] また、上述した各実施の形態では、バイナリブレーズ型の回折格子 19を用いたが、 ノイナリブレーズ型の回折格子に限らず、波長 λ 1, 1 2, λ 3の戻り光を共通の光検 出器 20で受光できるように、少なくとも 1つの波長の戻り光の光軸を調整することが可 能な光軸調整素子であればょ 、。

Claims

請求の範囲
[1] 第 1の波長の光を出射する第 1の発光部と、第 2の波長の光を出射する第 2の発光 部と、第 3の波長の光を出射する第 3の発光部とを有し、前記第 1の発光部における 光の出射位置と前記第 3の発光部における光の出射位置とが、出射光の光軸の方 向から見て略同一位置にあるよう構成されたレーザ出力器と、
光検出器と、
前記レーザ出力器の前記第 1、第 2及び第 3の発光部から出射され、光記録媒体で 反射されたそれぞれの戻り光が前記光検出器で受光されるように、前記第 1、第 2及 び第 3の波長の戻り光のうち、少なくとも 1つの波長の戻り光の光軸を調整する光軸 調整素子と
を備えた光ピックアップ装置。
[2] 前記光軸調整素子が、位相差型の回折格子を有し、前記回折格子の回折作用を 利用して前記戻り光の光軸を調整することを特徴とする請求の範囲 1に記載の光ピッ クアップ装置。
[3] 前記第 1の波長が約 405nmであり、前記第 2の波長が約 650nmであり、前記第 3 の波長が約 780nmであることを特徴とする請求の範囲 2に記載の光ピックアップ装 置。
[4] 前記回折格子によって回折され、前記光検出器に受光される戻り光のうち、第 1の 波長及び第 3の波長の戻り光の 0次回折光が前記光検出器上に導かれ、信号の検 出が行われることを特徴とする請求の範囲 3に記載の光ピックアップ装置。
[5] 前記光軸調整素子により、前記第 2の波長の戻り光の光軸を調整することを特徴と する請求の範囲 4に記載の光ピックアップ装置。
[6] 前記回折格子が、バイナリブレーズ型の回折格子であることを特徴とする請求の範 囲 2に記載の光ピックアップ装置。
[7] 前記ノイナリブレーズ型の回折格子の段差 dは、回折格子の前記第 3の波長 λ 3に 対する屈折率を η3とし、 mを 1以上の整数とすると、
d=m l 3/ (n3- l)
と表されることを特徴とする請求の範囲 6に記載の光ピックアップ装置。
[8] 前記ノイナリブレーズ型の回折格子の段数が、 4以上 6以下であることを特徴とする 請求の範囲 5に記載の光ピックアップ装置。
[9] 前記回折格子の前記第 1の波長 λ 1に対する屈折率を nlとし、前記回折格子の前 記第 3の波長 λ 3に対する屈折率を η3とするとき、
1. 0≤(nl - l) / (n3- l)≤l . 08
が成立することを特徴とする請求の範囲 2に記載の光ピックアップ装置。
[10] 前記第 1の発光部と前記第 3の発光部とが、貼り合わされた 2つの半導体基板に、 互 ヽに対向するように形成されて 、ることを特徴とする請求の範囲 1に記載の光ピッ クアップ装置。
[11] 前記第 2の発光部と、前記第 1の発光部又は前記第 3の発光部とが、共通のモノリ シック型の半導体基板に形成されていることを特徴とする請求の範囲 10に記載の光 ピックアップ装置。
[12] 光記録媒体としての光ディスクを回転駆動する回転駆動機構と、
前記回転駆動機構により回転駆動される前記光ディスクに対して、情報の記録、再 生又はその両方を行う請求の範囲 1に記載の光ピックアップ装置と
を備えたことを特徴とする光ディスク装置。
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