JP2002279683A

JP2002279683A - 光ピックアップ装置

Info

Publication number: JP2002279683A
Application number: JP2001080695A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Ouchida; 茂大内田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-03-21
Filing date: 2001-03-21
Publication date: 2002-09-27

Abstract

(57)【要約】【課題】波長の異なる複数の光源の発光点位置精度が劣
っていてもホログラムを用いた検出光学系で補正して２
波長の光を同一の受光素子で信号検出できるようにして
小型、低コスト化を図ると同時に、光利用効率が高く、
高速記録・再生が可能な光ピックアップ装置を実現す
る。【解決手段】本発明は、波長の異なる複数の半導体レー
ザ１，３からの光束を、光記録媒体８へと導く光学手段
を介して光記録媒体上の記録面に照射し、記録面により
反射された戻り光束を受光手段により受光しつつ情報の
書込み、消去、又は再生を行う光ピックアップ装置にお
いて、半導体レーザ１，３と光記録媒体８の間に複数の
基板４，５に設けられたホログラムが配置され、記録面
により反射された各波長の光は複数のホログラム基板
４，５を透過するが、ホログラム領域を通るのは１回だ
けで、そのホログラムからの回折光は受光素子９に導か
れるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光ピックアップ装置
に関し、特に、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶ
Ｄ）系メディアやコンパクトディスク（ＣＤ）系メディ
ア等の複数種類の光記録媒体への記録及び再生が可能な
光ピックアップ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数の種類の光記録媒体への記録
または再生が可能な光ピックアップ装置に関する技術と
しては以下のようなものが知られている。（１）“Development of 7.3mm Height DVD Optical Pi
ckup Using TWIN-LD” 7th Microoptics Conference,Makuhari,Japan,July,14-
16,1999．ＤＶＤ系メディアを再生するための波長λ１＝６５０ｎ
ｍの半導体レーザ（ＬＤ）と、ＣＤ系メディアを再生す
るための波長λ２＝７８０ｎｍのＬＤとをモノリシック
に作製し、フォトダイオード（ＰＤ）チップと共に１つ
のパッケージに納め、２波長を同一光路でディスクに照
射する照明光学系と、２波長を同一のＰＤで受光する検
出光学系とを備えて２波長対応光ピックアップを実現し
ている。また、発光点が違う２つのＬＤの光を同一のＰ
Ｄで受光するために、発光点間隔ΔＬと、ＬＤとＰＤの
間隔Ｌとの関係を、 ΔＬ＝（（λ２−λ１）／λ１）×Ｌとしている。具体的にはΔＬ＝０．２４ｍｍ、Ｌ＝１．
２ｍｍである。しかしながら、ビーム整形の必要な光学
系ではコリメートレンズの焦点距離が短くなるので、２
つのＬＤの発光点間隔ΔＬは０．２４ｍｍより狭い、約
０．１ｍｍにしなければならない。これはコリメートレ
ンズの焦点距離が短くなることにより、発光点間隔が広
いとコリメートレンズ後の２つの波長の光束の出射角が
傾き、対物レンズに斜めに入射してしまうからである。
ところが、ＬＤの発光点間隔ΔＬを約０．１ｍｍにする
とＬ＝０．５ｍｍとなり、ＬＤとＰＤの間隔が近くなり
すぎてＬＤからの熱によりＰＤが高速に動作しにくくな
るという不具合が生じる。

【０００３】（２）「記録再生装置用モジュール」特
開平０９−１２０５６８号公報。波長６５０ｎｍのＬＤと波長７８０ｎｍのＬＤとＰＤチ
ップを１つのパッケージ内に実装し、１つのホログラム
で調整して２波長ピックアップモジュールを実現してい
る。上述の２波長モノリシックＬＤタイプに比べて発光
点位置精度は劣るが、必要なＬＤを選んで実装できるの
で、２波長モノリシックＬＤより歩留まりが良い。しか
しながら、１つのホログラムで２波長に対してオフセッ
トが小さくなるように調整することは難しく、歩留まり
が悪いのでコストアップになる上、ＬＤ、ＰＤの実装精
度が非常に厳しいものになる。

【０００４】（３）「光ピックアップ装置」特開２０
００−７６６８９号公報。波長６５０ｎｍのＬＤと波長７８０ｎｍのＬＤとＰＤチ
ップを１つのパッケージ内に実装し、２つのホログラム
で調整して２波長ピックアップモジュールを実現してい
る。上述の１つのホログラムだけで調整するタイプに比
べて個々の発光点位置精度が劣っていても、それぞれの
ホログラムで調整できるのでＬＤやＰＤの実装精度が緩
和され、歩留まりが良くなる。しかしながら、個々のホ
ログラムは２波長のうちそれぞれ所望の波長の光に対し
てのみ回折、他方の波長の光には透過するように格子深
さを設定しているため、回折効率自体は２０％以下と小
さく、ＰＤに導かれる信号強度は弱い。また格子深さに
ばらつきがあると回折効率のばらつきも大きくなり、ホ
ログラムの深さ公差を極めて厳しく管理しないと、１個
のホログラム面や各ホログラムごとの回折効率ばらつき
が大きく正確な信号検出ができなくなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記のよ
うな複数の異なる波長の光源を有する光ピックアップ装
置において、波長６５０ｎｍのＬＤと波長７８０ｎｍの
ＬＤをモノリシックに１チップ内に形成した場合ではな
く、波長６５０ｎｍのＬＤと７８０ｎｍのＬＤを個別の
チップ（ハイブリット化）にして実装した場合の光ピッ
クアップ装置についての発明である。ＬＤを個別に実装
すると、それぞれの波長について所望の出力のＬＤが使
え、光ディスクドライブ装置の仕様に合わせて最適なＬ
Ｄを用いることができるので、高速化、低コスト化を図
ることができる。その反面、ＬＤチップを個々に実装す
るので実装時に誤差が生じ、２つの発光点間隔の精度が
悪くなる。

【０００６】本発明では、波長の異なる複数の光源（Ｌ
Ｄ）の発光点位置精度が劣っていてもホログラムを用い
た検出光学系で補正して、２波長を同一の受光素子で信
号検出できるようにして小型、低コスト化を図ると同時
に、記録可能な光ディスクドライブに適するように光利
用効率が高く、高速記録及び再生が可能な光ピックアッ
プ装置を得ることを課題とする。さらに、光ピックアッ
プ装置に配置するホログラムについては、各波長に合わ
せて格子深さを変えるのではなく、両波長に対して回折
効率が高くなるようにホログラムを作成し、各波長の光
はホログラムを２回通らないようにしたり、通った場合
は、波長の違いにより回折角度が異なるので別の受光素
子で受光するようにして信号検出に影響を及ぼさないよ
うにすることを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、請求項１に係る発明は、波長の異なる複
数の光源である半導体レーザ（ＬＤ）からの光束を、光
記録媒体へと導く光学手段を介して光記録媒体上の記録
面に照射し、上記記録面により反射された戻り光束を受
光手段により受光しつつ情報の書き込み及び消去／また
は再生を行う光ピックアップ装置において、上記半導体
レーザと光記録媒体の間に複数の基板に設けられたホロ
グラムが配置され、上記記録面により反射された各波長
の光は複数のホログラム基板を透過するが、ホログラム
領域を通るのは１回だけで、そのホログラムからの回折
光は受光素子（ＰＤ）に導かれることを特徴とするもの
である。すなわち、請求項１記載の光ピックアップ装置
では、ＣＤ系の波長７８０ｎｍのＬＤチップとＤＶＤ系
の波長６５０ｎｍのＬＤチップを個別に実装し、２波長
モノリシックＬＤに比べて発光点位置精度が劣っていて
も、２つのホログラムを個別に調整することにより、波
長ごとにフォーカス及びトラック調整できるようにし
て、オフセットの小さい良好な信号検出ができるように
するものである。この際ホログラムは複数あるが、波長
７８０ｎｍの光と波長６５０ｎｍの光はどちらもホログ
ラムを１回透過してディスクに照射されるように領域分
割されており、ディスクからの反射光もホログラムを１
回だけ回折して受光素子に導かれるようにされてる。し
たがって、光が２つホログラムを通るために１つのホロ
グラムに対してだけ回折し、もう一つのホログラムに対
しては透過するような格子深さに設定する必要はない。

【０００８】請求項２に係る発明は、請求項１記載の光
ピックアップ装置において、上記複数の基板に設けられ
たホログラムのうち、各波長用のトラック検出用のホロ
グラムは同一の基板上に配置され、フォーカス検出用の
ホログラムは波長により異なる基板上に配置されている
ことを特徴とするものである。すなわち、請求項２記載
の光ピックアップ装置では、トラッキング検出について
はＣＤ系の波長７８０ｎｍの光とＤＶＤ系の波長６５０
ｎｍの光にそれぞれ最適化した短冊形ホログラムを使っ
て、波長ごとにトラッキング信号が最適になるようにす
ると共にＰＤを共有化してＰＤ数を減らし、回路系を簡
素化して小型低コスト化する。フォーカス検出について
は別々の基板に６５０ｎｍ用ホログラムと７８０ｎｍ用
ホログラムを設けて個々に精度良く調整できるようにす
るものである。

【０００９】請求項３に係る発明は、請求項１または２
記載の光ピックアップ装置において、フォーカス検出用
ホログラムのうち波長の短い光を回折させるためのホロ
グラムは、波長の長い光を回折させるためのホログラム
より光軸の外側に配置されることを特徴とするものであ
る。すなわち、請求項３記載の光ピックアップ装置で
は、フォーカス検出用ホログラムの領域をビーム中心か
ら同じ側に配置することにより６５０ｎｍと７８０ｎｍ
のＳ字カーブの出力を同じ特性にして、ビーム径の大き
い６５０ｎｍ光のフォーカス検出用ホログラムの領域を
ビーム中心から遠い位置に配することにより光利用効率
が高く、６５０ｎｍと７８０ｎｍのＳ字カーブが同レベ
ルの感度になるようにするものである。

【００１０】請求項４に係る発明は、請求項１，２また
は３記載の光ピックアップ装置において、ホログラムが
配置された複数の基板は、光が通る面に接着剤が塗布さ
れないように接着され、一体化されていることを特徴と
するものである。すなわち、請求項４記載の光ピックア
ップ装置では、２つのホログラム基板の光が透過する面
に接着剤が塗布されないようにすることによりホログラ
ム高さのばらつきを抑えて、オフセットのばらつきを抑
制するものである。

【００１１】請求項５に係る発明は、請求項１，２，３
または４記載の光ピックアップ装置において、複数の基
板のホログラムは、その入射光の偏光方向に応じて回折
効率が異なる偏光ホログラムであることを特徴とするも
のである。すなわち、請求項５記載の光ピックアップで
は、２つのホログラムをその回折効率が入射光の偏光方
向に依存する偏光ホログラムとすることにより、ディス
クへの照射光量と受光素子での受光量を上げて高速記録
に対応できるようにするものである。

【００１２】請求項６に係る発明は、請求項５記載の光
ピックアップ装置において、偏光ホログラムは、無機物
質を斜め蒸着した膜上に形成されていることを特徴とす
るものである。すなわち、請求項６記載の光ピックアッ
プ装置では、偏光ホログラムの材料として無機物質を斜
め蒸着により形成した膜を用いることにより低コスト化
と薄型化を実現させるものである。

【００１３】請求項７に係る発明は、請求項５記載の光
ピックアップ装置において、偏光ホログラムは、有機延
伸膜により形成されていることを特徴とするものであ
る。すなわち、請求項７記載の光ピックアップ装置で
は、偏光ホログラムの材料として有機物質を配向して形
成した有機延伸膜を用いることにより低コスト化を実現
させるものである。

【００１４】請求項８に係る発明は、請求項５，６また
は７記載の光ピックアップ装置において、偏光ホログラ
ムが設けられた複数の基板のうちの１つの基板には、複
数波長に対して略１／４波長板となる機能を有する素子
が一体化されていることを特徴とするものである。すな
わち、請求項８記載の光ピックアップ装置では、複数波
長に対して略１／４波長板機能を有する素子を有するこ
とにより、複数波長に対して光利用効率を高くすること
ができ、ＤＶＤ、ＣＤ共に高速記録・再生ができるよう
にするものである。

【００１５】請求項９に係る発明は、請求項９記載の光
ピックアップ装置において、略１／４波長板は、位相差
が各波長に対して９０±１９°の範囲にあることを特徴
とするものである。すなわち、請求項９記載の光ピック
アップ装置では、略１／４波長板の位相差を理想状態の
９０°から所定の範囲内に抑えることにより光利用効率
の低下を抑えるものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】（請求項１の実施形態）以下、本
発明の実施の形態を図示の実施例に基づいて詳細に説明
する。図１は本発明の第１の実施例を示す光ピックアッ
プ装置の概略構成図であり、符号１は波長６５０ｎｍの
半導体レーザ（ＬＤ）、２は合成ミラー、３は波長７８
０ｎｍの半導体レーザ（ＬＤ）、４は第１ホログラム基
板、５は第２ホログラム基板、６はコリメートレンズ、
７は対物レンズ、８は光記録媒体、９は受光素子（Ｐ
Ｄ）である。

【００１７】光源である波長６５０ｎｍの半導体レーザ
（ＬＤ）１から出射された光ビームは合成ミラー２で反
射され、第１ホログラム基板４、第２ホログラム基板５
を透過してコリメートレンズ６で平行光になって対物レ
ンズ７により光記録媒体８の記録面に照射される。この
記録面で反射された光は、もと来た光路を逆方向に戻
り、第２ホログラム基板５のホログラムで回折されて受
光素子（ＰＤ）９で受光される。一方、波長７８０ｎｍ
の半導体レーザ３から出射された光ビームは合成ミラー
２で反射され、第１ホログラム基板４、第２ホログラム
基板５を透過してコリメートレンズ６で平行光になって
対物レンズ７により光記録媒体８の記録面に照射され
る。この記録面で反射された光は、もと来た光路を逆方
向に戻り、第１ホログラム基板４のホログラムで回折さ
れて受光素子９で受光される。このように波長ごとに異
なるホログラムを使って信号検出するようにすれば、１
つのホログラムで２つの波長に対して調整するより遥か
に精度良く調整できる。また、半導体レーザ１のチップ
（ＬＤチップ）と半導体レーザ２のチップ（ＬＤチッ
プ）と受光素子９のチップ（ＰＤチップ）の実装精度を
緩くすることができ、組付け公差が緩和され歩留まりが
良くなる。

【００１８】第１ホログラム基板４と第２ホログラム基
板５の具体的な構成を図２に示す。ここではフォーカス
（Ｆｏ）検出方式としてナイフエッジ法（以降，ＫＥ法
と記す）を取り上げて説明する。第１ホログラム基板４
のホログラムは７８０ｎｍ光を回折させるホログラムで
ある。図２（ａ）に示すように、第１ホログラム基板４
においてナイフエッジのように設けられた７８０ｎｍ光
用フォーカスホログラム部１０（点線）は７８０ｎｍ光
ビームの一部を回折させて受光素子９上に導く。受光素
子９上の７８０ｎｍ光スポットは第１ホログラム基板４
を光軸中心に回転させることにより２分割受光素子の中
央に合わせることができるので、オフセットの無い良好
な信号が得られる。７８０ｎｍ光用ホログラム部１０
（点線）には６５０ｎｍ光も当たるので、６５０ｎｍ半
導体レーザ１を発光させた時は７８０ｎｍ光用フォーカ
スホログラム部１０から回折光が生じるが、６５０ｎｍ
光は７８０ｎｍ光に比べて回折角が小さいので２分割受
光素子には入らず、図２（ｃ）に示すように受光素子９
よりもレンズ光軸に近いところに集光（実線中白色）す
るため信号検出には何ら影響を及ぼさない。

【００１９】一方、第２ホログラム基板５のホログラム
は６５０ｎｍ光を回折させるホログラムである。図２
（ｂ）に示すように、第２ホログラム基板５においてナ
イフエッジのように設けられた６５０ｎｍ光用フォーカ
スホログラム部１１（実線）は６５０ｎｍ光ビームの一
部を回折させて受光素子９上に導く。受光素子９上の６
５０ｎｍ光スポットは第２ホログラム基板５を光軸中心
に回転させることにより２分割受光素子の中央に合わせ
ることができるのでオフセットの無い良好な信号が得ら
れる。６５０ｎｍ光用フォーカスホログラム部１１（実
線）には７８０ｎｍ光も当たるので、７８０ｎｍ半導体
レーザ３を発光させた時は６５０ｎｍ光用ホログラム部
１１から回折光が生じるが、７８０ｎｍ光は６５０ｎｍ
光に比べて回折角が大きいので２分割受光素子には入ら
ず、図２（ｃ）に示すように受光素子９よりもレンズ光
軸から遠いところに集光（点線中白色）するため信号検
出には何ら影響を及ぼさない。

【００２０】このように、異なる波長に対してナイフエ
ッジのエリアを変えて２つのホログラム部１０，１１を
使えば、波長ごとに独立にフォーカス調整をすることが
できる。また、ホログラムに所望する以外の光が入って
きても、波長が違うため受光素子には入らずフレアにな
ることもない。また、ここで示した受光素子に入らない
光を、別途に受光素子を設けて光検出するようにすれば
光利用効率を向上させることができ、より高速な信号検
出ができるようになる。尚、６５０ｎｍ半導体レーザ１
と７８０ｎｍ半導体レーザ３から出射された６５０ｎｍ
光と７８０ｎｍ光は、合成ミラー２により光路を合成さ
れ光軸間隔が約１００μｍになるようにする。また、合
成ミラー２を使わなくても発光点間隔を近くできればＬ
Ｄチップを並列に並べるだけでも問題無い。

【００２１】前述の特開２０００−７６６８９号公報に
記載の光ピックアップ装置においても２つのホログラム
を使って２波長に調整する方法が提案されているが、個
々のホログラムは２波長のうちそれぞれ所望の波長の光
に対してのみ回折、他方の波長の光は透過するように格
子深さを設定しているため、回折効率自体は２０％以下
と小さい。本方式は、図２の（ａ），（ｂ）に示すよう
に、２つのホログラム（回折格子）１０，１１が配置さ
れる場所が違うため、ホログラム１０，１１をそれぞれ
の波長に最適な深さにして、回折効率を４０％位まで高
めることができる。しかも回折効率４０％を達成するた
めの最適深さは０．８μｍ前後程度と浅く（特開２００
０−７６６８９号の図３参照）、特開２０００−７６６
８９号公報で示されている格子深さ１．３〜１．８μｍ
に比べて半分程度なので、本方式の方が加工性が良く、
加工時間も短くて済む。また、本方式だと格子の最適深
さである０．８μｍが、加工誤差により深さが０．９μ
ｍになったとしても回折効率は４０％から３７％に約３
％低下する程度だが、特開２０００−７６６８９号公報
では格子深さが１．３μｍから１．４μｍに変わると７
８０ｎｍ光の回折効率は２０％から１０％に大きく低下
する。したがって特開２０００−７６６８９号公報の方
式では加工ばらつきにより回折効率が２倍も変わってし
まい、信号光量も２倍もばらついてしまい正確な信号検
出ができなくなる。

【００２２】（請求項２の実施形態）請求項１の構成で
は波長ごとに別々のホログラムを使ってフォーカス（Ｆ
ｏ）検出する方法を示したが、波長ごとに別々のホログ
ラムを使うということは、各波長に合わせてホログラム
を最適設計できるということである。したがって、異な
るホログラム基板４，５上にあるホログラム部１０，１
１から異なる波長の光を同一の受光素子９上に集光する
ように設計することができる（図２（ａ），（ｂ））。
これにより異なる波長の光スポットを発光点間隔にかか
わらず１つの受光素子９のフォーカス検出用受光素子部
９ａで兼用することができ（図２（ｃ））、受光素子の
数を増やすことなく回路系を簡素化することができる。

【００２３】次にトラック（Ｔｒ）検出（例えば、差動
プッシュプル法：ＤＰＤ）について説明する。トラック
検出では図３に示すように、第１ホログラム基板４に短
冊型をしたトラック用短冊ホログラム１２を加え、６５
０ｎｍ光用ホログラムと７８０ｎｍ光用ホログラムを交
互に配置させることにより、ビームを多分割してトラッ
ク検出できるようにする。具体的にはＤＰＤ検出用にト
ラック用短冊ホログラム１２を４つの領域１２ａ，１２
ｂ，１２ｃ，１２ｄに分割する。各領域１２ａ〜１２ｂ
のホログラムは６５０ｎｍ光用ホログラムと７８０ｎｍ
光用に設計されているので、図４に示すように、請求項
１のフォーカス検出同様に高い回折効率で同一の受光素
子で２波長の光スポットを受光できる。尚、図４は受光
素子９の受光面上の受光素子部（受光領域）の例を示し
ており、中央の２分割受光素子部９ａがフォーカス検出
用であり、図２（ｃ）と同様にフォーカス用ホログラム
１０，１１からの回折光を受光する。その両側の受光素
子部９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅがトラック検出用であり、
上記のトラック用短冊ホログラム１２の４つの領域１２
ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄからの回折光をそれぞれ受
光し、左右対称の位置に配置された受光素子部間の差動
出力を取ることによりトラック（トラック信号：Ｔｒ）
を検出する。また、図４では、分かり易くするために６
５０ｎｍ光スポット（実線）と７８０ｎｍ光スポット
（点線）は上下に分けて描いているが実際には略同じ位
置に重なる。

【００２４】以上の構成では、２つの波長で発光点位置
が異なるためホログラム面上の６５０ｎｍ光ビームパタ
ーンと７８０ｎｍ光ビームパターンは完全には重ならな
いが、短冊の配置をそれぞれの波長に合わせて配置すれ
ば両波長に対して精度の良いトラック検出ができる。短
冊型に分割したホログラムからの回折光スポットは、超
解像スポットのようにサイドローブが生じるが、Ｔｒ検
出用のスポットはＦｏ検出用スポットと違って受光素子
９の各Ｔｒ検出用受光素子部９ｂ〜９ｅの中に入ってい
れば良いだけなので信号上は問題無い。その反面、フォ
ーカス検出用の受光素子部９ａ上のスポットにはサイド
ローブが生じるとオフセットが発生するので、フォーカ
ス検出用のホログラムは短冊状に配するのではなく、波
長ごとに設計したホログラムを異なる基板に各波長ごと
に専用に設けることが望ましい（図２（ａ），
（ｂ））。また、このようなホログラムの配置だと、図
５に示すように、ホログラム基板４，５は２つあるが、
光はホログラムを１回しか透過しない。従って、２回ホ
ログラムを透過する場合に比べて波面精度の劣化が小さ
く、無駄な回折光が生じてフレアが発生することもな
い。

【００２５】（請求項３の実施形態）次に２つのフォー
カス検出用ホログラムの配置方法について説明する。図
２に示すように第１ホログラム基板４は７８０ｎｍ光用
のナイフエッジ領域のホログラム部１０を有し、第２ホ
ログラム基板５は６５０ｎｍ光用のナイフエッジ領域の
ホログラム部１１を有しているが、ホログラム領域の配
置方法は図２（ａ），（ｂ）のようにビームの中心から
左右に分かれて配置されなくても良い。すなわち図６に
示すように、第１ホログラム基板４は７８０ｎｍ光用の
ナイフエッジ領域のホログラム部１０を有し、第２ホロ
グラム５は６５０ｎｍ光用のナイフエッジ領域のホログ
ラム部１１を有するところまでは同じだが、、ホログラ
ム領域の位置はどちらもビームの右側に配置する。この
ように配置すると、図７（ａ）に示す請求項１及び２の
場合（図２（ａ），（ｂ）の配置）のＦｏカーブに比べ
て、図７（ｂ）に示すようにＦｏカーブの傾き方向が同
じ（感度は違う）になり回路系が簡単になる。但し波長
の短い６５０ｎｍ光の方が大容量化のため対物レンズ７
の開口数（ＮＡ）が大きいので、ホログラム面上でビー
ム径が大きくなる。そのためホログラム１０，１１の配
置は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、ビーム径が大
きい６５０ｎｍ光用のホログラム１１をビーム中心部か
ら遠い位置に配置し、ビーム径が小さい７８０ｎｍ光用
のホログラム１０をビーム中心部から近い位置に配置す
ると、ビームに対する遮光率が近い値になり感度も同等
の値が得られるようになる。

【００２６】（請求項４の実施形態）次に光ピックアッ
プ装置の小型化、信頼性向上のため２枚のホログラム基
板を一体化する方法について説明する。そのために本発
明の光ピックアップ装置に適用するホログラムユニット
の組付け方法について図８〜図１１を参照して説明す
る。まず、波長６５０ｎｍの半導体レーザ１、合成ミラ
ー２、波長７８０ｎｍの半導体レーザ３、受光素子９を
同一の容器内に組み込んだＬＤＰＤユニット１４を作製
する。そして波長７８０ｎｍの半導体レーザ３を発光さ
せて第１ホログラム基板４をＬＤＰＤユニット１４のキ
ャップ上に載せてｘ，ｙ，θ方向に調整して、フォーカ
ス信号、トラック信号のオフセットが０になるように調
整する。調整した第１ホログラム基板４は接着剤等によ
りＬＤＰＤユニット１４のキャップに固定する。ここま
では一般的なホログラムユニットの組付け方法と全く同
じである。第１ホログラム基板４はフォーカス検出用ホ
ログラム部１０とトラック検出用短冊ホログラム部１２
を有し、図９に示すようなホログラムの分割パターンを
持っているので、７８０ｎｍ光に対してフォーカス、ト
ラック調整できた時点で６５０ｎｍ光に対してもトラッ
ク調整できた状態になっている。これは、フォーカスス
ポットに比べてトラックスポットの位置調整精度は緩い
ため、１枚のホログラム基板４の調整であってもＬＤや
ＰＤの実装精度、ホログラムパターンを作るマスクの精
度で十分にオフセットの小さい位置に調整できるからで
ある。

【００２７】次に波長６５０ｎｍの半導体レーザ１を発
光させて第１ホログラム基板４の上に図１０に示す第２
ホログラム基板５を載せて、ｘ，ｙ，θ方向に調整し
て、フォーカスオフセットが０になるように調整する。
調整した第２ホログラム基板５は、図１１に示すように
接着剤等により第１ホログラム基板４と一体になるよう
に接着し固定する。この時に、第１ホログラム基板４と
第２ホログラム基板５を光が通る面に接着剤を塗布して
接着すると、図１２（ａ）のように両基板間に接着層が
介在した状態となり、第２ホログラム基板５と受光面の
間隔ｈは、接着層の厚さのばらつきを含むことになる。
ビーム整形を必要とする光学系では、光軸方向にばらつ
くと感度低下が生じ易いため、できるだけ厚さのばらつ
きは小さい方が望ましい。そこで図１２（ｂ）に示すよ
うに、ホログラム基板４，５は光が通る面に接着剤が塗
布されないように接着して一体化することにより、第２
ホログラム基板５と受光面の間隔ｈのばらつきを小さく
抑えることができるようになる。

【００２８】（請求項５の実施形態）次に、第１ホログ
ラム基板４や第２ホログラム基板５のホログラムに偏光
ホログラムを用いる効果について説明する。ホログラム
の役割は光源からの光は透過し、光記録媒体８の記録面
からの反射光は回折させるものである。すなわち、光源
からの光は１００％透過して、光記録媒体８の記録面か
らの光は１００％回折することが望ましい。そのような
性能を実現するためには、偏光ホログラムを用いること
が有用である。第１ホログラム基板４や第２ホログラム
基板５を偏光ホログラムにすると、６５０ｎｍ光、７８
０ｎｍ光は約９５％透過して、約４０％回折（＋１次
光）するようにすることができる。通常のホログラムで
は９５％透過するようにすると、回折効率は良くても５
％程度にしかならず偏光ホログラムを用いる場合に比べ
て光利用効率は低い。偏光ホログラムを使うことにより
透過率を高くできるため記録速度を早くでき、回折効率
も高くできるため再生速度も早くできる。従って、偏光
ホログラムを使うことにより光ディスクドライブ装置の
記録速度、再生速度が向上する。

【００２９】（請求項６の実施形態）次に偏光ホログラ
ムを形成する複屈折材料について説明する。現在は複屈
折材料としてＬｉＮｂＯ_３やＣａＣＯ_３の様な結晶材料
がよく用いられているが、これらの結晶材料を使用する
とコストが高くなるので、より低コスト化が望まれてい
る。そこで、低コストな複屈折膜として、誘電体材料を
真空蒸着で成膜する際に、図１３に示すように蒸発源１
５に対して基板１６を傾けて配置させて蒸着する、いわ
ゆる斜め蒸着膜と言うものがある（「位相差膜」：表面技
術Vol.46,No7,1995）。この方式では蒸発源としてＴａ
_２Ｏ_５、ＳｉＯ_２などの誘電体材料を用い、蒸発源１５
に対して基板１６を斜めにして蒸着すると、複屈折Δｎ
（＝ｎｐ−ｎｓ）が０．０８程度の膜を作ることができ
る。この斜め蒸着では、ＬｉＮｂＯ_３結晶が有する複屈
折Δｎと同等で、かつ真空蒸着法と言う簡便な方法で大
面積に作れるので低コスト化を図ることができる。加え
て蒸着膜なので非常に薄く（１０μｍ以下、ＬｉＮｂＯ
_３結晶の厚さはおよそ５００〜１０００μｍ位）、発散
光路中に置いても収差の発生量は非常に小さく抑えられ
る。尚、斜め蒸着膜は位相差膜なので１／４波長板とし
て使うこともできる。

【００３０】（請求項７の実施形態）複屈折膜を容易に
得る別の方法として、有機材料の高配向膜を用いる方法
がある。この方法の一例としては、ガラスなどの透明基
板上にＳｉＯなどを斜め蒸着したり、あるいはポリエチ
レンテレフタレート（ＰＥＴ）などの有機膜を布で擦っ
てラビング処理した配向膜上にポリジアセチレンモノマ
ーを真空蒸着して配向させ、この後、紫外線を照射して
ポリマー化して異方性膜を作る方法である（例えば、文
献：J.Appl.Phys,vol.72,No.3,P938,1992参照）。この
方法により、有機材料の複屈折膜を安価に生産すること
ができる。

【００３１】また、複屈折膜を得る別の加工法として、
スピンコートなどにより作製したポリイミドやポリカー
ボネートのフィルムを用い、図１４に示すように延伸に
より分子鎖を一軸方向に配向させ、面内複屈折を発生さ
せて有機延伸膜１７を作製する方法もある。この方法で
は、延伸の時の温度や加える力により複屈折Δｎは変え
ることができ、安価で量産可能な方法である（例えば、
文献：「ポリイミド光波長板の開発とその特性」信学技
報１９９４−０８参照）。このようにして得られた複屈
折膜（有機延伸膜）にエッチング等により凹凸を形成
し、ホログラム加工を施し、その表面を等方性の屈折率
の物質で埋めて平坦化することにより低コストで高効率
な偏光ホログラムが形成される。また請求項６同様、偏
光ホログラムだけではなく１／４波長板にも有機延伸膜
を使うことができる。

【００３２】（請求項８の実施形態）請求項５〜７に示
した偏光ホログラムを用いた光ピックアップ装置におい
て、光利用効率を高くするためには１／４波長板が不可
欠である。ここでは６５０ｎｍと７８０ｎｍの２つの波
長を用いているので、理想的には２つの波長のどちらに
対しても１／４波長（９０°）の位相差を出せる波長板
が望ましいが、そのような波長板は今のところ存在して
いない。そのため、どちらの波長に対してもほどほど９
０°に近い位相差が生じるようにし、９０°からずれた
分は信号光量の低下という形で許容することにより対処
するようになる（このような２波長に対してほぼ９０°
程度の位相差を生じる素子をここでは２波長共通１／４
波長板１３と呼ぶこととする）。２波長共通１／４波長
板１３は第1、第２ホログラム基板４，５の偏光ホログ
ラムと光記録媒体の間に配置されることになるが、図１
５に示すように、偏光ホログラムを用いた第1、第２ホ
ログラム基板４，５と一体化してＬＤＰＤユニット１４
のキャップ上に配置すると小型化を図ることができる。
この２波長共通１／４波長板１３も１／４波長板の一種
なので、請求項６，７の実施形態に記載したように、無
機の斜め蒸着膜や有機の延伸膜を材料としても良い。従
来は１／４波長板には水晶板が用いられていたが、水晶
では厚さが１ｍｍ位になり厚いため、発散光路中に配置
すると収差が発生してしまう。無機の斜め蒸着膜や有機
の延伸膜は厚さが薄い（数十μｍ以内）ので発散光路中
に配置しても収差の発生量は小さく抑えられる。

【００３３】（請求項９の実施形態）請求項８で２波長
共通１／４波長板１３により位相差が９０°からずれた
分は信号光量の低下となって現れると述べたが，具体的
にはどの程度の低下になるかを図１６に示す。図１６
（ａ）は６６０ｎｍ光に対する位相差と信号強度の関
係、（ｂ）は７８０ｎｍ光に対する位相差と信号強度の
関係を示している。信号光量の低下は受光素子９へ戻っ
てくる光量が低下することなので再生速度が低下するこ
とになる。仮に信号光量の低下を１０％許容すると６６
０ｎｍ光に対して位相差は１０９°、７８０ｎｍ光に対
しては位相差７１°となる。従って９０°から±１９°
の位相ずれが許容されることになる。このため、２波長
共通１／４波長板１３の位相差を各波長に対して９０°
±１９°の範囲内に抑えるようにすれば、光利用効率の
低下を抑えることができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＬＤチップを個々に実装した時に発光点位置精度が劣っ
ていても、各波長ごとに設計したホログラムを有する基
板を２つ使って補正するので、１つのホログラムで補正
するよりも精度良く組付け調整できる。しかも光ピック
アップ装置の仕様に合わせて所望のＬＤチップを個々に
選んで使うことができるので、光ディスクドライブ装置
に合わせてＬＤの最適化が図れ、歩留まりが悪いモノリ
シックＬＤチップを使うより低コスト化を実現できる。
また、ホログラムについては各波長に合わせて格子深さ
を変えるのではなく、両波長に対して回折効率が高くな
るようにホログラムを最適化し、各波長の光はホログラ
ムを２回通らないようにしたり、所望以外の波長が通っ
た場合は、波長の違いにより回折角度が異なるので別の
受光素子で受光するようにして信号検出に影響を及ぼさ
ないようにすることができる。

【００３５】より詳しく述べると、請求項１記載の光ピ
ックアップ装置では、どの波長に対しても独立にフォー
カス（Ｆｏ）信号を調整できるので、オフセットの小さ
い信頼性の高いＦｏ信号を得ることができる。また、各
ホログラムは或る１つの波長に対して回折効率が高くな
るように設計するので、信号光量が大きく、高いＳ／Ｎ
を得られる。

【００３６】請求項２記載の光ピックアップ装置では、
ＣＤ系の波長７８０ｎｍの光とＤＶＤ系の波長６５０ｎ
ｍの光にそれぞれ最適化した短冊形ホログラムを使っ
て、波長ごとにトラッキング信号が最適になるようにす
るので、受光素子（ＰＤ）を共有化してＰＤ数を減ら
し、回路系を簡素化して小型低コスト化できる。また、
フォーカス検出用のホログラムは短冊型ではなく別々の
基板に設けられるので、収差の少ないスポットで良好な
信号検出ができる。

【００３７】請求項３記載の光ピックアップ装置では、
ビーム径が大きい６５０ｎｍ光用のホログラムをビーム
中心部から遠い位置に配置し、ビーム径が小さい７８０
ｎｍ光用のホログラムをビーム中心部から近い位置に配
置することにより、ビームに対する遮光率が近い値にな
り、感度も同等の値が得られるようになる。また、フォ
ーカス信号のＳ字カーブも同様な出力特性になる。

【００３８】請求項４記載の光ピックアップ装置では、
２つのホログラム基板を一体化することにより小型化が
図れ、同時に経時変化や熱などに対して安定になる。ま
た、各ホログラム基板の光透過面に接着剤を塗布しない
ため、ホログラムの高さ方向（光軸方向）の誤差が小さ
くなり、オフセットが小さくなる。

【００３９】請求項５記載の光ピックアップでは、２つ
のホログラムをその回折効率が入射光の偏光方向に依存
する偏光ホログラムとすることにより、ディスクへの照
射光量と受光素子での受光量が上がり、高速記録・再生
できるようになる。また、光記録媒体からの反射光が半
導体レーザに戻る光量が減るので、ノイズも低減され
る。

【００４０】請求項６記載の光ピックアップ装置では、
偏光ホログラムの材料として無機物質を斜め蒸着により
形成した膜を用いることにより、低コスト化と薄型化を
実現できる。また、膜が薄いので発散光路中にも配置で
きるので、複数のホログラム基板とＬＤＰＤ素子を一体
化した構成にも適している。

【００４１】請求項７記載の光ピックアップ装置では、
偏光ホログラムの材料として有機物質を配向して形成し
た有機延伸膜を用いることにより低コスト化を実現でき
る。また、有機延伸膜は大面積に作ることに適してお
り量産性に富んでいる。

【００４２】請求項８記載の光ピックアップ装置では、
複数波長に対して略１／４波長板機能を有する素子を有
することにより、複数波長に対して光利用効率を高くす
ることができ、ＤＶＤ，ＣＤ共に高速記録・再生ができ
る。

【００４３】請求項９記載の光ピックアップ装置では、
複数波長に対して略１／４波長板の位相差を理想状態の
９０°から±１９°以内に抑えることにより、光利用効
率の低下を１０％以内に抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す光ピックアップ装
置の概略構成図である。

【図２】図１に示す光ピックアップ装置の第１ホログラ
ム基板と第２ホログラム基板のフォーカス検出用ホログ
ラム部の具体的な構成例と、各ホログラムによる回折光
の集光位置を説明するための図である。

【図３】図１に示す光ピックアップ装置の第１ホログラ
ム基板に、フォーカス検出用ホログラムとトラック検出
用短冊ホログラムを設けた構成例を示す図である。

【図４】図３に示す構成の第１ホログラム基板を用いた
場合の受光素子上の光スポットの説明図である。

【図５】図３に示す構成の第１ホログラム基板と図２
（ｂ）に示す構成の第２ホログラム基板を用いた場合の
光源からの出射光に対する配置位置の説明図である。

【図６】図１に示す光ピックアップ装置の第１ホログラ
ム基板と第２ホログラム基板のフォーカス検出用ホログ
ラムの配置位置の別の例を示す図である。

【図７】図１に示す光ピックアップ装置の受光素子で検
出されるフォーカスカーブの例を示す図であり、（ａ）
は図２のように第１ホログラム基板と第２ホログラム基
板のホログラムによるナイフエッジ領域がビーム中心の
左右に配置される場合の例、（ｂ）は図６のように第１
ホログラム基板と第２ホログラム基板のホログラムによ
るナイフエッジ領域がビーム中心から見て同じ側に配置
される場合の例を示す図である。

【図８】光ピックアップ装置のＬＤＰＤユニットに第１
ホログラム基板を一体化した状態を示す図である。

【図９】第１ホログラム基板のホログラムと７８０ｎｍ
光の調整位置の説明図である。

【図１０】第２ホログラム基板のホログラムと６５０ｎ
ｍ光の調整位置の説明図である。

【図１１】光ピックアップ装置のＬＤＰＤユニットに第
１ホログラム基板と第２ホログラム基板を一体化した状
態を示す図である。

【図１２】光ピックアップ装置のＬＤＰＤユニットに第
１ホログラム基板と第２ホログラム基板を一体化した際
に、ホログラム面に接着剤が介在する場合と、介在しな
い場合の状態を示す図である。

【図１３】斜め蒸着法の説明図である。

【図１４】有機延伸膜の説明図である。

【図１５】光ピックアップ装置のＬＤＰＤユニットに第
１ホログラム基板と第２ホログラム基板及び２波長共通
１／４波長板を一体化した状態を示す図である。

【図１６】光ピックアップ装置に２波長共通１／４波長
板を用いた場合の位相差と信号強度の関係を示す図であ
り、（ａ）は６６０ｎｍ光に対する位相差と信号強度の
関係、（ｂ）は７８０ｎｍ光に対する位相差と信号強度
の関係を示す図である。

【符号の説明】

１：波長６５０ｎｍの半導体レーザ２：合成ミラー３：波長７８０ｎｍの半導体レーザ４：第１ホログラム基板５：第２ホログラム基板６：コリメートレンズ７：対物レンズ８：光記録媒体９：受光素子９ａ：フォーカス検出用受光素子部９ｂ〜９ｅ：トラック検出用受光素子部１０：７８０ｎｍ光用フォーカスホログラム部１１：６５０ｎｍ光用フォーカスホログラム部１２：トラック用短冊ホログラム部１３：２波長共通１／４波長板１４：ＬＤＰＤユニット１５：蒸発源１６：基板１７：有機延伸膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】波長の異なる複数の光源である半導体レー
ザからの光束を、光記録媒体へと導く光学手段を介して
光記録媒体上の記録面に照射し、上記記録面により反射
された戻り光束を受光手段により受光しつつ情報の書き
込み及び消去／または再生を行う光ピックアップ装置に
おいて、上記半導体レーザと光記録媒体の間に複数の基板に設け
られたホログラムが配置され、上記記録面により反射さ
れた各波長の光は複数のホログラム基板を透過するが、
ホログラム領域を通るのは１回だけで、そのホログラム
からの回折光は受光素子に導かれることを特徴とする光
ピックアップ装置。
【請求項２】請求項１記載の光ピックアップ装置におい
て、上記複数の基板に設けられたホログラムのうち、各波長
用のトラック検出用のホログラムは同一の基板上に配置
され、フォーカス検出用のホログラムは波長により異な
る基板上に配置されていることを特徴とする光ピックア
ップ装置。
【請求項３】請求項１または２記載の光ピックアップ装
置において、フォーカス検出用ホログラムのうち波長の短い光を回折
させるためのホログラムは、波長の長い光を回折させる
ためのホログラムより光軸の外側に配置されることを特
徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４】請求項１，２または３記載の光ピックアッ
プ装置において、ホログラムが配置された複数の基板は、光が通る面に接
着剤が塗布されないように接着され、一体化されている
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５】請求項１，２，３または４記載の光ピック
アップ装置において、複数の基板のホログラムは、その入射光の偏光方向に応
じて回折効率が異なる偏光ホログラムであることを特徴
とする光ピックアップ装置。
【請求項６】請求項５記載の光ピックアップ装置におい
て、偏光ホログラムは無機物質を斜め蒸着した膜上に形成さ
れていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項７】請求項５記載の光ピックアップ装置におい
て、偏光ホログラムは有機延伸膜により形成されていること
を特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項８】請求項５，６または７記載の光ピックアッ
プ装置において、偏光ホログラムが設けられた複数の基板のうちの１つの
基板には、複数波長に対して略１／４波長板となる機能
を有する素子が一体化されていることを特徴とする光ピ
ックアップ装置。
【請求項９】請求項９記載の光ピックアップ装置におい
て、略１／４波長板は、位相差が各波長に対して９０±１９
°の範囲にあることを特徴とする光ピックアップ装置。