JP3833396B2

JP3833396B2 - Optical pickup

Info

Publication number: JP3833396B2
Application number: JP24213598A
Authority: JP
Inventors: 広義船戸
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-08-27
Filing date: 1998-08-27
Publication date: 2006-10-11
Anticipated expiration: 2018-08-27
Also published as: JP2000076688A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は光ピックアップに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスク等の光記録媒体に対し、波長の異なる複数光束を用いて、情報の記録・再生を行う「光ピックアップ」として、波長の異なる複数光束を各々ビームスプリッタを介して同時に光記録媒体の記録面に集光照射し、反射された各戻り光束を各ビームスプリッタにより同一光路として光源側からの光路と分離し、分離された各戻り光束をプリズムによる光偏向手段で波長ごとに分離して、各波長の戻り光束を別個の光検出器で検出するものが提案されている（実公平７−３４６１号公報）。このようにすると、波長の異なる複数光束で、情報の並列的な記録・再生が可能であり、データ転送速度を向上させることができる。
上記光ピックアップはまた、ＣＤ（コンパクトディスク）とＤＶＤ（デジタルビデオディスク）のように、使用波長の異なる複数の光記録媒体に対して別個に記録・再生を行う場合にも利用できる。しかし、この場合、光検出器が光束ごとに必要であるために、光ピックアップ光学系が複雑になったり、各光検出器を個別に配置調整する必要があり、光ピックアップの組付け性が悪く、別個の光検出器を用いるのでコストが高い等の問題が生じる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、使用波長の異なる複数の光記録媒体に対し、別個に記録再生を行う光ピックアップにおいて、信号検出系を簡単化し、光ピックアップ全体の簡略化・小型化、低コスト化を図ることを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明の光ピックアップは「使用波長の異なる光記録媒体に共通に用いられる光ピックアップ」であって、複数の光源と、１以上の対物レンズと、ホログラム素子と、光検出器とを有する（請求項１）。
「複数の光源」は、互いに発光波長が異なり、光記録媒体の使用波長に応じて選択的に用いられる。即ち、情報の記録再生が行われる光記録媒体の使用波長を発光波長とする光源が選択的に用いられる。この時他の光源は消灯されている。
【０００５】
光源としては半導体レーザが好適である。
「１以上の対物レンズ」は、各光源からの光束を対応する光記録媒体の記録面上に光スポットとして集光させる。
「ホログラム素子」は、各光記録媒体からの戻り光束、即ち、光記録媒体の記録面による反射光束を共通に入射され、各戻り光束に所定のホログラム作用を作用させる。このホログラム素子は、単一のホログラム素子である。
「光検出器」は、ホログラム素子により回折された回折光束を受光して、所定の信号（フォーカス誤差信号、トラック誤差信号、情報再生信号等）を発生させる。この光検出器は「単一の光検出器」である。
上記ホログラム素子は「複数の光源の発する各光束の波長に対応して、ホログラム作用を最適化された複数のホログラムを同一面内において組み合せたもの」である。
各ホログラムは、対応する波長の戻り光束に、有効にホログラム作用を作用させうる形態で互いに組み合せられる。例えば、各ホログラムを複数のピースに分割し、これらをモザイク状に組み合せ、戻り光束の入射領域に各ホログラムのピースが均等に分布するようにしても良いし、例えば、光源の数が３であるなら、戻り光束の入射領域を、光軸を中心として３等分し、それぞれの部分が異なるホログラムとなるようにしてもよい。
このように、この発明の光ピックアップの特徴の一端は、複数の戻り光束を検出する光検出器が「単一」である点に存する。
複数光束に対し光検出器が単一であるため、光ピックアップ光学系が複雑化せず、光ピックアップの組付け性が良く、低コストで実現できる。
【０００６】
上記単一の光検出器を「各波長の戻り光束に対応した、複数の受光部領域を独立に有する平面状検出器」とし、ホログラム素子を「各戻り光束を、その波長に応じ、対応する受光部領域に向けて回折させるように構成されたもの」とすることができる（請求項２）。
あるいはまた、単一の光検出器を「各波長の戻り光束に共通した、１組の受光部領域を有するもの」とし、ホログラム素子を「各戻り光束を、上記受光部領域に向けて回折させるように構成されたもの」にできる（請求項３）。
上記請求項１または２または３記載の光ピックアップにおいて、発光波長が互いに異なる複数の光源の数は、３以上とすることができるが、光源数を２とすることもできる（請求項４）。
請求項４記載の光ピックアップにおいては光源数が２であるが、この場合、２光源の発光波長をλ₁，λ₂とし、光検出器を「２波長の各戻り光束に共通した１組の受光部領域を有するもの」とし、ホログラム素子として、波長：λ₁の戻り光束を、上記受光部領域に向けて回折させるように構成されたホログラム：Ｈ₁と、波長：λ₂の戻り光束を、受光部領域に向けて回折させるように構成されたホログラム：Ｈ₂とから構成されるものを用いることができる。
この場合、ホログラム素子と検出器の受光部領域の配備間隔を：Ｌ、ホログラム：Ｈ₁において回折主光線を生じさせる格子ピッチをｄ₁ 、ホログラム：₂において回折主光線を生じさせる格子ピッチをｄ₂、各ホログラムによる回折方向における上記受光部領域幅をＷとするとき、λ₁，λ₂，ｄ₁，ｄ₂，Ｗ，Ｌが、関係：
Ｗ≦２Ｌ［tan{sin^-1(λ₁/ｄ₂)}-tan{sin^-1(λ₁/ｄ₁)}］ (1)
Ｗ≦２Ｌ［tan{sin^-1(λ₂/ｄ₂)}-tan{sin^-1(λ₂/ｄ₁)}］ (2)
を満足する（請求項５）。
【０００７】
請求項１〜５の任意の１に記載の光ピックアップにおいて、各光源から光スポット集光部に至る光路は、前述の実公平７−３４６１号公報の第１図や第２図に描かれた例のように、互いに別光路とすることもできるが、上記「各光源から光スポット集光部に至る光路」の一部を共通化してもよい（請求項６）。このように、各光源から光スポット集光部に至る光路の一部を共通化する場合「各光源からの光束を光記録媒体の記録面上に光スポットとして集光させる対物レンズを、２以上の光源に対して共通化する」ことができる（請求項７）。
この場合、例えば、光源の数が２であれば、２つの光源からの光束の光路の一部が共通化されるので、この共通化された部分に、各光源からの光束に共通の対物レンズを配備することができる。
このように、対物レンズを複数光源に共通化する場合、各光源の発光波長が異なり、光記録媒体の側においても、使用波長により基板の厚さが異なったりするので、共通化された対物レンズは、光束の波長差や、基板厚の違いを考慮して設計する必要がある。勿論、このような設計は可能である。
対物レンズを複数光源に対して共通化せず、光源ごとに対物レンズを用意し、使用される光源に応じて、対物レンズを切り換えて用いるようにしてもよい。光源数が３以上である場合ならば、それらの内の一部について、対物レンズを共通化し、全体としては光源数よりも少ない対物レンズを用いるようにしてもよいし、全ての光源に付いて対物レンズを共通化するようにしてもよい。
【０００８】
上記請求項６または７記載の光ピックアップにおいては、ホログラム素子を、共通化された光路上に配備することができる（請求項８）。この場合、ホログラム素子として「偏光方向により回折効率の異なる偏光性ホログラム」を用い、各光源に対して共通化された光路部分の、偏光性ホログラムよりも光記録媒体側に「１／４波長板」を配備することができる（請求項９）。即ち、光源からの光束は、ホログラム作用を実質的に受けることなくホログラム素子を透過し、戻り光束（１／４波長板を往復透過することにより偏光面が当初と９０度旋回している）にはホログラム作用が有効に作用するようにするのである。このようにすることにより「光の利用効率を最大にする」ことができる。
請求項６〜９の任意の１に記載の光ピックアップは、複数の光源から光スポット集光面に至る光路の、各光源に対して共通化された光路部分に「各光源からの光束を光記録媒体側に配備される光学系にカップリングするためのカップリングレンズ」を有することができる（請求項１０）。
また、請求項６〜１０の任意の１に記載の光ピックアップは「ビームスプリッタによる光路合成手段により、各光源からの光束の主光線が互いに合致するようにして光路の一部を共通化する」ことができる（請求項１１）。さらに、請求項６〜１０の任意の１に記載の光ピックアップはまた「各光源の発光部を光学的に近接させることにより、各光源からの光束に作用する光学素子を共通にすることにより、光路の一部を共通化する」ことができる（請求項１２）。「各光源の発光部を光学的に近接させる」とは、上記発光部同志を互いに物理的に近接させる場合のほか、例えば屋根型の反射部材等を用い、この反射部材による各発光部の虚像位置が互いに近接するようにする場合を含む。
【０００９】
上記請求項１１記載の光ピックアップにおいては、ホログラム素子を共通化された光路部分に配備し、ビームスプリッタによる光路合成手段と、複数の光源と、上記ホログラム素子と、光検出器とを「共通の筐体に一体装荷」することができる（請求項１３）。上記請求項１２記載の光ピックアップにおいては、ホログラム素子を共通化された光路部分に配備し、少なくとも、複数の光源と、ホログラム素子と、光検出器とを「共通のパッケージに一体集積化」することができる（請求項１４）。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を説明する。
図１（ａ）において、符号７は「光記録媒体」としてのＣＤを、符号８は同じくＤＶＤを示している。これら２種の光記録媒体に対する使用波長は、ＣＤ７に対するものが７８５ｎｍ(＝λ₁)、ＤＶＤ８に対するものが６５０ｎｍ(＝λ₂)である。「光源」としての半導体レーザ１は波長：λ₁の発光波長を有し、同じく半導体レーザ２は波長：λ₂の発光波長を有する。
ＣＤ７に対して情報の記録・再生を行うときには、半導体レーザ１を発光させる。半導体レーザ１から放射された波長：λ₁の光束は、「波長：λ₁の光を反射し、波長：λ₂の光を透過させるダイクロイックミラー膜」を装荷したビームスプリッタ３により反射され、カップリングレンズ４に入射し、以後の光学系にカップリングされる。カップリングレンズ４のカップリング作用は、この形態においてはコリメート作用であり、カップリングされた光束は平行光束となる。勿論、カップリングレンズ４の作用は必ずしもコリメート作用である必要はない。
カップリングされた光束はビームスプリッタ５を透過し、対物レンズ６の作用により集光光束となり、ＣＤ７の透明基板を透過して、記録面上に光スポットとして集光する。記録面による反射光束は「戻り光束」となって、対物レンズ６を透過し、ビームスプリッタ５により反射され、ホログラム素子９によるホログラム作用を受け、光検出器１０に入射する。
【００１１】
ＤＶＤ８に対して情報の記録・再生を行うときには、半導体レーザ２を発光させる。半導体レーザ２から放射された波長：λ₂の光束は、ビームスプリッタ３を透過し、カップリングレンズ４に入射し、そのコリメート作用により平行光束となる。この平行光束はビームスプリッタ５を透過し、対物レンズ６の作用により集光光束となり、ＤＶＤ８の透明基板を透過して記録面上に光スポットとして集光する。記録面による反射光束は戻り光束となって対物レンズ６を透過し、ビームスプリッタ５により反射され、ホログラム素子９によるホログラム作用を受け、光検出器１０に入射する。
カップリングレンズ４と対物レンズ６とは、各光束に対する結像光学系となるが、この結像光学系は、各光束の発光波長：λ₁，λ₂の違いや、光記録媒体における透明基板の光学的な厚さを考慮して、各光束が対応する光記録媒体の記録面上に光スポットとして適正に集光するように設計されている。
また、ビームスプリッタ３は「光路合成手段」であり、各光源１，２からの光束の主光線が互いに合致するようにして「光路の一部を共通化」する。このようにして、ビームスプリッタ３以後、対物レンズ６に至る光路が、光源１，２に対して共通化され、上記主光線は、カップリングレンズ４の光軸と合致され、対物レンズ６の光軸は基準状態（トラック誤差が０のとき）でカップリングレンズ４の光軸と合致する。
【００１２】
光検出器１０は、図１（ｂ）に示すように、単一のものであって、同一ウエハ上に、２つの受光部領域（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）と（Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ）とが別個に形成されている。これら受光部領域の個々の領域の受光情報は、対応するピンから出力される。各出力信号をそれぞれＳＡ〜ＳＨとする。図１（ｂ）に示す光検出器１０は、受光部領域の領域数：８に対応した８ピンと、接地用の１ピンと、予備の１ピンとで１０ピンを有する構成となっている。
ホログラム素子９は、図１（ｃ）に説明図的に示すように、２種のホログラムＨ₁，Ｈ₂で構成されている。ホログラムＨ₁は、波長：λ₁の戻り光束に対して、所望のホログラム作用を及ぼし、ホログラムＨ₂は、波長：λ₂の戻り光束に対して、所望のホログラム作用を及ぼす。「所望のホログラム作用」は、回折による「偏向作用」と、偏向光束を非点光束（非点収差を与えられた集束光束）にする「非点光束化作用」である。ホログラムＨ₁，Ｈ₂は、それぞれ、波長：λ₁，λ₂に対応して上記ホログラム作用を最適化されると共に複数のピースに分割され、各々分割された複数のホログラムピース群が、互いにモザイク状に組み合せられた形態となっている。この例においては、ホログラムＨ₁，Ｈ₂の分割された各ピースは交互に配列されているが、このような配列に限らず、波長：λ₁，λ₂に応じてホログラム作用を最適化された２つのホログラム領域として、分割構成されればよい。
【００１３】
波長：λ₁の戻り光束は、ホログラムＨ₁のホログラム作用により、図１（ａ）に実線で示す如く回折され、非点光束化されて受光部領域（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）に入射する。この受光部領域からは、出力信号：ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤが出力する。フォーカス誤差信号は、非点収差法により「(ＳＡ＋ＳＣ)−(ＳＢ＋ＳＤ)」で与えられ、トラック誤差信号は、プッシュプル法により「(ＳＡ＋ＳＢ)−(ＳＣ＋ＳＤ)」で与えられ、情報信号は「(ＳＡ＋ＳＢ＋ＳＣ＋ＳＤ)」で与えられる。
同様に、波長：λ₂の戻り光束は、ホログラムＨ₂のホログラム作用により図１（ａ）に破線で示す如く回折され、非点光束化されて、受光部領域（Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ）に入射する。この受光部領域からは、出力信号：ＳＥ，ＳＦ，ＳＧ，ＳＦが出力する。フォーカス誤差信号は、非点収差法により「(ＳＥ＋ＳＧ)−(ＳＦ＋ＳＨ)」で与えられ、トラック誤差信号は、プッシュプル法により「(ＳＥ＋ＳＦ)−(ＳＧ＋ＳＨ)」で与えられ、情報信号は「(ＳＥ＋ＳＦ＋ＳＧ＋ＳＨ)」で与えられる。
この実施の形態とは異なり、ホログラム素子を、各波長に対してホログラム作用を最適化したホログラムＨ₁，Ｈ₂で構成せず、１領域のホログラムで構成すると、各波長：λ₁，λ₂の戻り光束の双方に対して「所望の非点光束化」を行うことができず、非点収差以外に余分な収差が発生したり、波長により非点光束の集光位置が異なったりし、単一の光検出器の利用は極めて困難となる。
【００１４】
即ち、図１に即して上に実施の形態を説明した光ピックアップは、使用波長の異なる光記録媒体７，８に共通に用いられる光ピックアップであって、互いに発光波長：λ₁，λ₂が異なり、光記録媒体７，８の使用波長に応じて選択的に用いられる複数の光源１，２と、各光源からの光束を対応する光記録媒体の記録面上に光スポットとして集光させる対物レンズ６と、各光記録媒体７，８からの戻り光束を共通に入射され、各戻り光束に所定のホログラム作用を作用させるホログラム素子９と、該ホログラム素子により回折された回折光束を受光して、所定の信号を発生させる単一の光検出器１０とを有し、ホログラム素子９は、複数の光源１，２の発する各光束の波長：λ₁，λ₂に対応して、ホログラム作用を最適化された複数のホログラムＨ₁，Ｈ₂を、互いに組み合せたものである（請求項１）。また、光検出器１０は、各波長：λ₁，λ₂の戻り光束に対応した複数の受光部領域（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）と（Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ）とを独立に有する平面状検出器であり、ホログラム素子９は、各戻り光束を、その波長に応じ、対応する受光部領域に向けて回折させるように構成されている（請求項２）。発光波長が互いに異なる複数の光源の数は２であり（請求項４）、各光源１，２から光スポット集光部に至る光路の一部が共通化され（請求項６）、各光源からの光束を光記録媒体の記録面上に光スポットとして集光させる対物レンズ６は、２つの光源１，２に対して共通化されている（請求項７）。
さらに、複数の光源１，２から光スポット集光面に至る光路の、各光源に対して共通化された光路部分に、光源１，２からの光束を光記録媒体側に配備される光学系にカップリングするためのカップリングレンズ４を有し（請求項１０）、ビームスプリッタ３による光路合成手段により、各光源１，２からの光束の主光線が互いに合致するようにして光路の一部が共通化されている（請求項１１）。
【００１５】
図２に即して、実施の別形態を説明する。なお、繁雑を避けるため、混同の虞れがないと思われるものに就いては、図２以下においても、図１におけると同一の符号を用いる。図２（ａ）において、光記録媒体としてのＣＤ７、ＤＶＤ８、波長：７８５ｎｍ（＝λ₁）の光束を放射する光源としての半導体レーザ１、波長：６５０ｎｍ（＝λ₂）の光束を放射する光源としての半導体レーザ２、「波長：λ₁の光を反射し、波長：λ₂の光を透過させるダイクロイックミラー膜」を装荷したビームスプリッタ３、カップリングレンズ４、ビームスプリッタ５、対物レンズ６は、何れも図１（ａ）に即して説明したものと同様のものである。
光記録媒体７または８の記録面による反射光側は戻り光束となり、対物レンズ６を透過し、ビームスプリッタ５により反射され、ホログラム素子９’のホログラム作用を受け、光検出器１０’に入射する。
【００１６】
光検出器１０’は、図２（ｂ）に示すように、単一のものであって、ウエハ上に受光部領域（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）が形成されている。受光部領域の個々の領域の受光情報は対応するピンから出力される。各出力信号をＳＡ〜ＳＤとする。図２（ｂ）に示す光検出器１０’は、受光部領域の領域数：４に対応した４ピンと、接地用の１ピンと、予備の１ピンとで６ピンを有する構成となっている。
ホログラム素子９’は、図２（ｃ）に説明図的に示すように、２種のホログラムＨ₁’，Ｈ₂’で構成されている。ホログラムＨ₁’は、波長：λ₁の戻り光束に対してホログラム作用を最適化されされ、ホログラムＨ₂’は、波長：λ₂の戻り光束に対してホログラム作用を最適化されている。各ホログラム作用は、回折による「偏向作用」と「非点光束化作用」である。ホログラムＨ₁’，Ｈ₂’は、複数ピースに分割され、複数のホログラムピース群が互いにモザイク状に組み合せられた形態となっている。ホログラムＨ₁’，Ｈ₂’のピースの配列は、図示の配列に限らず、各波長：λ₁，λ₂に応じてホログラム作用を最適化された２つのホログラム領域として分割構成されればよい。
【００１７】
波長：λ_１の戻り光束は、ホログラムＨ₁’のホログラム作用により図２（ａ）に実線で示した如くに回折され、非点光束化されて、受光部領域（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）に入射し、出力信号：ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤを発生させる。フォーカス誤差信号は、非点収差法により「(ＳＡ＋ＳＣ)−(ＳＢ＋ＳＤ)」で与えられ、トラック誤差信号は、プッシュプル法により「(ＳＡ＋ＳＢ)−(ＳＣ＋ＳＤ)」で与えられ、情報信号は「(ＳＡ＋ＳＢ＋ＳＣ＋ＳＤ)」で与えられる。
波長：λ_２の戻り光束は、ホログラムＨ₂’のホログラム作用により図２（ａ）に破線で示す如く回折され、非点光束化されて、受光部領域（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）に入射する。図２（ａ）には、上記の如く、各戻り光束の回折方向を、破線と実線とで示し、区別のため、互いに若干ずらして描いてあるが、実際には、波長：λ₁，λ₂の各戻り光束は、ホログラム素子９’の作用により全く同様に回折され、非点光束化される。即ち、ホログラム素子９’において、ホログラムＨ₁’が波長：λ₁の戻り光束に対して作用するホログラム作用は、ホログラムＨ₂’が波長：λ₂の戻り光束に対して作用するホログラム作用と同様である。
従って、波長：λ₂の戻り光束によっても、フォーカス誤差信号：(ＳＡ＋ＳＣ)−(ＳＢ＋ＳＤ)、トラック誤差信号：(ＳＡ＋ＳＢ)−(ＳＣ＋ＳＤ)、情報信号：(ＳＡ＋ＳＢ＋ＳＣ＋ＳＤ)が得られる。
図２の実施の形態が、請求項１記載の発明の実施の形態であることは、容易に理解されるであろう。また、発光波長が互いに異なる複数の光源の数が２であり（請求項４）、光源１，２から光スポット集光部に至る光路の一部が共通化され（請求項６）、各光源からの光束を光記録媒体の記録面上に光スポットとして集光させる対物レンズ６は光源１，２に対して共通化されている（請求項７）。
さらに、複数の光源１，２から光スポット集光面に至る光路の、各光源に対して共通化された光路部分に、光源１，２からの光束を光記録媒体側に配備される光学系にカップリングするためのカップリングレンズ４を有し（請求項１０）、ビームスプリッタ３による光路合成手段により、各光源１，２からの光束の主光線が互いに合致するようにして光路の一部が共通化されている（請求項１１）。
【００１８】
図２の実施の形態においては、光ピックアップは、光検出器１０’が、各波長：λ₁，λ₂の戻り光束に共通した１組の受光部領域（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を有するものであり、ホログラム素子９’は、各戻り光束を受光部領域（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）に向けて回折させるように構成されている（請求項３）。
光検出器１０’は、波長：λ₁，λ₂の各戻り光束に共通した１組の受光部領域（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を有するものであるので、図１の実施の形態における光検出器１０に比して、小型かつ低コストに実現することができる。
上に説明した実施の２形態では、フォーカス誤差信号を非点収差法、トラック誤差信号をプッシュプル法で生成しているが、信号発生の方式はこれに限らず、公知の種々の方式を利用できる。１例として、フォーカス誤差信号をナイフエッジ法、トラック誤差信号をプッシュプル法で生成する場合の実施の形態を、図３に示す。
図３（ａ）は、ホログラム素子９''を示している。ホログラム素子９''は、図２（ａ）において、ホログラム９’に代えて用いられる。図２（ａ）の光検出器１０に代えて用いられる光検出器１０''は、単一の光検出器で、同一ウエハに図３（ｂ）に示す如き受光部領域（Ａ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’）を形成されている。
ホログラム素子９''は、２種のホログラム（それぞれ複数ピースに分割され、モザイク状に組み合せられている）Ｈ₁''，Ｈ₂''により構成されるが、領域Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩに分かれている。
波長：λ₁の戻り光束がホログラム素子９''に入射すると、ホログラムＨ₁''により集束作用と回折作用を受ける。領域Ｉのホログラム作用を受けた戻り光束部分は、図３（ｂ）に示すように、受光部領域における受光領域Ａ’，Ｂ’の境界部にスポットとして集光する。また、領域ＩＩ，ＩＩＩの部分でホログラム作用を受けた戻り光束部分は、それぞれ受光領域Ｃ’，Ｄ’にスポット状に集光する。このとき、ホログラムＨ₂''の、波長：λ₁の戻り光束に対するホログラム作用は、図３（ｂ）に示すように、戻り光束を受光領域Ａ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’の右側方へ集光させるように作用する。ホログラムＨ₂''は、波長：λ₁に対しては最適化されていないので、スポット径は収差によりホログラムＨ₁''に対するものよりも大きくなっている。この光束部分は受光部領域には入射しない。
波長：λ₂の戻り光束がホログラム素子９''に入射すると、ホログラムＨ₂''のホログラム作用により、集束作用と回折作用を受け、領域Ｉの作用を受けた戻り光束部分は図３（ｃ）に示すように、受光部領域における受光領域Ａ’，Ｂ’の境界部にスポットとして集光する。領域ＩＩ，ＩＩＩの部分でホログラム作用を受けた戻り光束部分は、それぞれ受光領域Ｃ’，Ｄ’にスポット状に集光する。
このとき、ホログラムＨ₁'' のホログラム作用により、戻り光束の一部は、図３（ｃ）に示すように、受光領域Ａ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’の左側方へ集光するが、ホログラムＨ₁''は、波長：λ₂に対しては最適化されていないので、スポット径は収差によりホログラムＨ₂'' に対するものよりも大きくなっている。
このようにして、図３の実施の形態の場合にも、単一の光検出器１０''により波長の異なる２種の戻り光束を個別的に良好に検出することができる。
受光部領域の各受光領域Ａ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’から得られる信号をＳＡ’，ＳＢ’，ＳＣ’，ＳＤ’とすると、フォーカス誤差信号は「(ＳＡ’−ＳＢ’)」、トラック誤差信号は「(ＳＣ’−ＳＤ’)」であり、情報信号は「(ＳＡ’＋ＳＢ’＋ＳＣ’＋ＳＤ’)」である。
【００１９】
図２に示した実施の形態を考えてみると、ホログラム素子９’は、２つのホログラムＨ₁’，Ｈ₂’により構成され、これらのホログラムＨ₁’，Ｈ₂’は、それぞれ波長：λ₁，λ₂に対して、ホログラム作用を最適化されている。
波長：λ₁の戻り光束がホログラム素子９’に入射するとき、ホログラムＨ₂’も戻り光束に対してホログラム作用を及ぼす。波長：λ_１の戻り光束の、ホログラムＨ₂’の作用を受けた成分は、本来の検出成分（ホログラムＨ₁’によるホログラム作用を受けた成分）に対してはノイズ成分になるので、このようなノイズ成分は、光検出器に入射しないようにすることが好ましい。上記ノイズ成分の影響を有効に軽減できる条件が、請求項５における条件（１），（２）である。これら条件を図４を参照して説明する。
【００２０】
図４（ａ）は、ホログラム素子９’に、波長：λ₁の戻り光束が入射した状態を示している。ホログラムＨ₁’のホログラム作用を受けた成分（正規の検出成分）の回折主光線Ｌ１は、図のように回折角：θ₁で回折し、ホログラム素子９’から距離：Ｌを隔した光検出器１０’の受光部領域の中央部へ入射する。波長：λ₁の戻り光束のうち、ホログラムＨ₂’の作用を受けた回折主光線Ｌ２は、図のように回折隔：θ₂で回折する。図のように距離：ｙ₁，ｙ₂をとると、ｙ₁＝Ｌ・tanθ₁，ｙ₂＝Ｌ・tanθ₂である。ホログラム：Ｈ₁’において回折主光線Ｌ１を生じさせる格子ピッチをｄ₁、ホログラム：Ｈ₂において回折主光線Ｌ２を生じさせる格子ピッチをｄ₂、各ホログラムによる回折方向における受光部領域の幅を図の如くＷとすると、
sinθ₁＝λ₁／ｄ₁、従って、θ₁＝sin^-1(λ₁／ｄ₁)であり、sinθ₂＝λ₁／ｄ₂、従って、θ₂＝sin^-1(λ₁／ｄ₂)である。従って、
ｙ₁＝Ｌ・tanθ₁＝Ｌ・tan{sin^-1(λ₁/ｄ₁)}
ｙ₂＝Ｌ・tanθ₂＝Ｌ・tan{sin^-1(λ₁/ｄ₂)}
波長：λ₁の戻り光束がホログラムＨ₁’，Ｈ₂’により回折されて、光検出器１０’の受光面上に形成するスポットの間隔をΔｙ＝ｙ₂−ｙ₁とすると、
Δｙ＝Ｌ［tan{sin^-1(λ₁/ｄ₂)}-tan{sin^-1(λ₁/ｄ₁)}]
となる。受光部領域幅：Ｗに対し「Ｗ／２」がΔｙよりも大きいと、光検出器１０’の受光部領域には、正規の検出成分とともに「ノイズ成分」も入射してしまうので、このようなノイズ成分を排除できる条件は、
Ｗ≦２Ｌ［tan{sin^-1(λ₁/ｄ₂)}-tan{sin^-1(λ₁/ｄ₁)}] (1)
であることが分かる。
【００２１】
図４（ｂ）は、ホログラム素子９’に、波長：λ₂の戻り光束が入射した状態を示している。ホログラムＨ₂’ のホログラム作用を受けた成分（正規の検出成分）の回折主光線Ｌ２’は、図のように回折角：θ₂’で回折し、光検出器１０’の受光部領域の中央部へ入射する。波長：λ₂ の戻り光束のうちホログラムＨ₁’の作用を受けた回折主光線Ｌ１’は、図のように回折角：θ₁’で回折する。
図のように距離：ｙ₁’，ｙ₂’をとると、ｙ₁’＝Ｌ・tanθ₁’，ｙ₂’＝Ｌ・tanθ₂’である。ホログラム：Ｈ₁’において回折主光線Ｌ１’を生じさせる格子ピッチをｄ₁、ホログラム：Ｈ₂’において回折主光線Ｌ２’を生じさせる格子ピッチをｄ₂とすると、
sinθ₁’＝λ₂／ｄ₁、従って、θ₁'＝sin^-1(λ₂／ｄ₁)であり、sinθ₂’＝λ₂／ｄ₂、
従って、θ₂’＝sin^-1(λ₂／ｄ₂)である。従って、
ｙ₁’＝Ｌ・tanθ₁’＝Ｌ・tan{sin^-1(λ₂/ｄ₁)}
ｙ₂’＝Ｌ・tanθ₂’＝Ｌ・tan{sin^-1(λ₂/ｄ₂)}
波長：λ_２の戻り光束がホログラムＨ₁’，Ｈ₂’により回折されて、光検出器１０’の受光面上に形成するスポットの間隔をΔｙ＝ｙ₂’−ｙ₁’とすると、
Δｙ＝Ｌ［tan{sin^-1(λ₂/ｄ₂)}-tan{sin^-1(λ₂/ｄ₁)}］
となる。受光部領域幅：Ｗに対し「Ｗ／２」がΔｙよりも大きいと、光検出器１０’の受光部領域には、正規の検出成分とともにノイズ成分も入射してしまうので、このようなノイズ成分を排除できる条件は、
Ｗ≦２Ｌ［tan{sin^-1(λ₂/ｄ₂)}-tan{sin^-1(λ₂/ｄ₁)}] (2)
であることが分かる。
【００２２】
図１，図２に示した実施の形態においては、戻り光束をビームスプリッタ５により反射して、光源から光記録媒体へ向かう光路から分離させ、このように分離した戻り光束の光路上にホログラム素子を配備している。
図５には、ホログラム素子を「共通化された光路部分に配備する」ようにした実施の形態を示す。
図５（ａ）に示すように、光源１，２からの光束は、ビームスプリッタ３’による光路合成手段により、各光源１，２からの光束の主光線が互いに合致するようにして光路の一部を共通化され（請求項６，１１）、各光源１，２からの光束を光記録媒体７，８の記録面上に光スポットとして集光させる対物レンズ６が、光源１，２に対して共通化され（請求項７）、ホログラム素子９Ａが、共通化された光路上に配備されている（請求項８）。光源１，２からの光束は、ホログラム素子９Ａを「回折されずに透過する０次光束成分」が光記録媒体７，８に照射される。戻り光束は、ホログラム素子９Ａのホログラム作用を受け、ビームスプリッタ３’の一部に形成された反射面３０により反射されて光検出器１０Ａに入射する。
光検出器１０Ａとしては、図１（ｂ）に示した光検出器１０を用いることもできるし（このときホログラム素子９Ａの、戻り光束に対するホログラム作用は、図１の実施の形態におけるホログラム素子９と同様にする）、図２（ｂ）に示した光検出器１０’を用いることもでき（この場合、ホログラム素子９Ａの、戻り光束に対するホログラム作用は、図２の実施の形態におけるホログラム素子９’と同様にする）、図３に示したホログラム素子９''と光検出器１０''とを用いることもできる。
図５の実施の形態では、ホログラム素子９Ａとして図２（ｃ）に示すホログラム素子９’と同様のものが用いられ、光検出器１０Ａとして図２（ｂ）に示す光検出器１０’と同様のものが用いられている。
この実施の形態においては、ホログラム素子９Ａとビームスプリッタ１０Ａ、光源１，２が、相互に近接した配置となるので、これらを、図５（ｂ）に示すように、同一の筐体１１に一体装荷することができる。
即ち、図５の実施の形態では、光ピックアップは、ホログラム素子９Ａが共通化された光路部分に配備され、ビームスプリッタ３’による光路合成手段と、複数の光源１，２と、ホログラム素子９Ａと、光検出器１０Ａとが共通の筐体１１に一体装荷されている（請求項１３）。
【００２３】
図６に実施の他の形態を示す。
この実施の形態においては、各光源の発光部１’，２’を光学的に近接させることにより、各光源からの光束に作用する光学素子を共通にして、光路の一部を共通化した（請求項１２）。即ち、光源となる発光部１’，２’は半導体レーザチップで、カップリングレンズ４の光軸に近接するように互いに近接させて配備されている。このように、発光部１’，２’からの光束の主光線が互いに近接するようにして、光路の一部（ホログラム素子９Ｂから対物レンズ６に至る光路部分）を共通化している。
また、ホログラム素子９Ｂは、図５の実施の形態におけるホログラム素子９Ａと同様に、共通化された光路上に配備されている（請求項８）。複数の光源１’，２’と、ホログラム素子９Ｂと、光検出器１０Ｂとは、共通のパッケージ１２に一体集積化されている（請求項１４）。このように、光源１’，２’、ホログラム素子９Ｂ、光検出器１０Ｂを共通のパッケージ１２に一体集積化することにより、光ピックアップのコンパクト化が可能になる。図６の実施の形態では、光検出器１０Ｂとして、図２（ｂ）に示した光検出器１０’と同様のものを用いている。勿論、図１（ｂ）の光検出器１０と同様のものを用いても良い。
【００２４】
図７には、光源１’，２’とホログラム素子９Ｂと光検出器１０Ｂとの、同一パッケージ１２への一体集積化の例を２例示す。
図７（ａ）において、半導体レーザチップ１’，２’は、ヒートシンク１３にボンディングされ、光検出器１０Ｂもヒートシンク１３上に装荷されている。これらはパッケージ１２内に実装される。そして、パッケージ１２には、ホログラム素子９Ｂが接着一体化される。
図７（ｂ）に示す実施の形態においては、光源（発光部）としての半導体レーザチップ１’，２’の位置を、光軸方向にΔＺだけずらした点が、図７（ｂ）の場合と異なっている。
図６にも示したように、光記録媒体７，８は、互いに透明基板の厚さが異なっている。このような場合に、光源１’，２’からの光束を、共通の光学系４，６により、透明基板を介して記録面上に良好なスポットに集光する場合、対物レンズ６の設計によっては、光源１’，２’を光軸方向にずらすことが有効であり、図７（ｂ）はこのような場合を想定したものである。
図８は、同一パッケージによる一体集積化の別の例を示している。
ヒートシンク１３上にＳｉ基板１０−１をボンディングし、この上に光源（発光部）としての半導体レーザチップ１’，２’を水平設置する。また、三角状の反射ミラー１４をＳｉ基板１０−１上に設置し、半導体レーザチップ１’，２’から射出する水平方向の光束を反射ミラー１４で反射する。光検出器１０ＢはＳｉ基板１０−１に形成する。これらはパッケージ１２内に実装される。ホログラム素子９Ｂはパッケージ１２に接着一体化される。
この場合、発光部としての半導体レーザチップ１’，２’は、反射ミラー１４による「これらの虚像」が互いに近接している。即ち、発光部同志は「光学的に近接」している。このようにすることによっても、光源１’，２’に対し、ホログラム素子９Ｂ以後の光学系を共通化できる。
なお、図７（ｂ）に示したように、光源１’，２’に光軸方向のずれ：ΔＺを与える必要がある場合には、反射ミラー１４と半導体レーザチップ１’，２’との位置関係を調整することにより容易且つ確実にΔＺを調整設定できる。
この形態では、光源１’，２’、反射ミラー１４、光検出器１０ＢがＳｉ基板１０−１上の「水平方向の部品配置」になるので位置精度を出しやすい。また、Ｓｉ基板１０−１は熱伝導性が良いので、半導体レーザチップ１’，２’の放熱媒体としても有効に機能する。なお、反射ミラー１４を装荷する代わりに、Ｓｉ基板１０−１に異方性エッチングを行い、Ｓｉ基板の一部として反射面を形成してもよい。
請求項８記載の発明は、前述の如く、ホログラム素子を「共通化された光路」上に配備されていることを特徴とする。図６〜図８に示した実施の形態では、ホログラム素子は何れも、カップリングレンズ４よりも光源側に配備されている。
ホログラム素子を「共通化された光路」上に配備する場合、配備位置は、上記位置に限らない。
図９は、ホログラム素子９Ｃをカップリングレンズ４よりも対物レンズ６側に配備した例を示している。この例では、光源１’，２’と、光検出器１０Ｃ（図１（ｂ）の光検出器１０と同様のものや、図２（ｂ）の光検出器１０’と同様のものを用いることができる）が同一パッケージ１２内に実装されている。
ホログラム素子９Ｃを構成するホログラムを、ホログラムＨ１，Ｈ２とする。
ホログラムＨ１，Ｈ２は、それぞれ波長：λ₁，λ₂の光に対してホログラム作用を最適化されている。この場合、光検出器１０Ｃとして、光検出器１０’と同様、２つの戻り光束に共通の受光部領域を有するものを用いるものとすると、各戻り光束を共通の受光部領域に向けて回折させる条件は以下の如く得られる。
即ち、ホログラムＨ１における回折主光線を与える格子ピッチをd1、回折角をθ1 とし、ホログラムＨ２における回折主光線を与える格子ピッチをd2、回折角をθ2 とすると「d1・sinθ1=λ₁,d2・sinθ2=λ₂」であり、各戻り光束を光検出器１０Ｃの受光部領域の同一位置に集光するには、各ホログラムＨ１，Ｈ２による各波長の戻り光束の回折角を等しくすればよく、従って、θ1＝θ2から、
λ₁／ｄ1＝λ₂／ｄ2
が成り立つように、ホログラムＨ１，Ｈ２を形成すれば良い。
【００２５】
図９の実施の形態を図８の形態と比較すると、容易に理解されるように、図８の実施の形態では、ホログラム素子９Ｂと光検出器１０Ｂとが光軸方向（図の上下方向）に近接しているため、ホログラム素子９Ｂを構成する各ホログラムに、大きな回折角が必要になる。これに対して図９の実施の形態では、ホログラム素子９Ｃの位置が、光検出器から離れているので、ホログラム素子９Ｃの各ホログラムに要求される回折角は小さくて良い。
【００２６】
図１０は、請求項９記載の光ピックアップの実施の１形態を示している。基本的構成は図６の実施の形態と同様であり、各光源１’，２’から光スポット集光部に至る光路の一部が共通化され（請求項６）、各光源からの光束を光記録媒体７，８の記録面上に光スポットとして集光させる対物レンズ６が、２つの光源１’，２’に対して共通化され（請求項７）、ホログラム素子９０が、共通化された光路上に配備されている（請求項８）。
そして、ホログラム素子９０は「偏光方向により回折効率の異なる偏光性ホログラム」であり、各光源に対して共通化された光路部分の、偏光性ホログラム９０よりも光記録媒体側に１／４波長板１５が配備される（請求項９）。
また、複数の光源１’，２’から光スポット集光面に至る光路の、各光源に対して共通化された光路部分に、各光源からの光束を光記録媒体側に配備される光学系にカップリングするためのカップリングレンズ４を有し（請求項１０）、各光源の発光部１’，２’を光学的に近接させることにより、各光源からの光束に作用する光学素子９０，４，６を共通にして、光路の一部を共通化している（請求項１２）。
さらに、複数の光源１’，２’と、ホログラム素子９０と、光検出器１０とは共通のパッケージ１２に一体集積化されている（請求項１４）。
先に説明した図５，図６の実施の形態においては、光源からの光束のうち「ホログラム素子に回折されずに透過する０次光成分」が光記録媒体に照射されるので、不可避的に、光源における発光光量の一部は、光記録媒体の照射に利用されないことになる。
図１０の実施の形態におけるホログラム素子９０は「偏光性ホログラム」であって、入射光束の偏光状態により回折効率が異なる。偏光性ホログラムでは、例えば、Ｓ偏光を殆ど回折させずに透過させ、Ｐ偏光の８０％以上を回折させるようにすることや、逆に、Ｐ偏光を殆ど回折させずに透過させ、Ｓ偏光の８０％以上を回折させるようにすることが可能である。
ホログラム素子９０として、例えば、Ｐ偏光を殆ど回折させずに透過させ、Ｓ偏光の８０％以上を回折させるものを用いる場合、光源１’，２’からの光束をホログラム素子９０に対してＰ偏光となるように発光部の向きを調整すれば、光源１’，２’からの光束の実質的に１００％を光記録媒体の記録面に照射することができる。ホログラム素子９０を透過した光束は、１／４波長板１５を透過することにより円偏光に変換される。戻り光束は、１／４波長板１５を透過することにより直線偏光状態に戻るが、偏光面は当初の方向から９０度旋回し、ホログラム素子９０に対してＳ偏光となる。このため、戻り光束はホログラム素子９０による回折作用により８０％以上が、±１次光として回折されることになる。従って、光検出器１０Ｂには、戻り光束の４０％以上を集光させることができる。従って、光の利用効率を有効に高めることができる。
図５に示す実施の形態においても、ホログラム素子９Ａを偏光性ホログラムとし、その対物レンズ側に１／４波長板を用いることにより、請求項９記載の発明を実施することができる。図９の実施の形態においても同様である。
偏光性ホログラムは周知の如く、LiNbO₃等の複屈折性結晶をイオン交換処理したり、Ta₂O₅のような無機酸化物を斜方蒸着して複屈折膜とし、これをドライエッチングして矩形格子としたのち、等方性材料でその上を被覆して作製できる。
あるいはまた、複屈折性の有機膜（ポリイミド、ポリジアセチレン等）を用いて、上記と同様の方法（ドライエッチングにより矩形格子化して等方性材料により被覆する）でも作製できる。
【００２７】
また、１／４波長板は、異なる波長の光に対して、それぞれ１／４波長板として機能する必要があるが、このような１／４波長板は、複屈折物質の分散（波長による屈折率変化）を利用し、上記複屈折物質による薄膜として形成し、薄膜の厚さを調整することより容易に実現可能である。
【００２８】
上に説明した実施の各形態は「各光源からの光束を光記録媒体側に配備される光学系にカップリングするためのカップリングレンズ」を有するが、カップリングレンズは、この発明の光ピックアップに必須のものではない。上記実施の各形態においても、対物レンズの設計如何によっては、カップリングレンズ４を省略することが可能である。しかし、カップリングレンズを用いることにより、各光源からの光を有効に取り込むことができ、光の利用効率を高めることが可能になる。
【００２９】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば新規な光ピックアップを実現できる。この発明の光ピックアップは、複数の波長の戻り光束を、単一の光検出器で受光するので、信号検出系を簡単化し、光ピックアップ全体の簡略化・小型化、低コスト化を図ることができる。
請求項３記載の発明では、単一の光検出器が、各波長の戻り光束に共通した１組の受光部領域を有するものであるので、光検出器自体が構造簡単で小型化でき、配線も容易であるから、光ピックアップの組付けが容易である。
請求項５記載の発明では、光源数が２で、光検出器が各戻り光束に共通した１組の受光部領域を有するものである場合に、戻り光束をノイズなしに受光することができ、ノイズの少ない信号を発生させることができ、光ピックアップの信頼性を高めることができる。請求項６〜１２記載の発明では、各光源から光スポット集光部に至る光路の一部が共通化されるので、光学素子の共用により、光ピックアップを小型化・低コスト化することができる。
【００３０】
請求項９記載の発明では、ホログラム素子として偏光性ホログラムを用い、これに１／４波長板を組み合せることにより、光源からの光の利用効率を極めて有効に高めることができ、Ｓ／Ｎ比を向上させて光ピックアップの信頼性を高めることができる。
請求項１３，１４記載の発明では、光源やホログラム素子、光検出器を同一の筐体やパッケージに一体化して設けることにより、光ピックアップを有効にコンパクト化することが可能である。このようなコンパクト化によりノート型パソコンへの搭載が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の１形態を説明するための図である。
【図２】この発明の実施の別形態を説明するための図である。
【図３】ホログラム素子と光検出器との別例を説明するための図である。
【図４】請求項５記載の発明における条件（１），（２）を説明するための図である。
【図５】この発明の実施の他の形態を説明するための図である。
【図６】請求項１４記載の発明の実施の１形態を説明するための図である。
【図７】光源、ホログラム素子、光検出器の、同一パッケージへの装荷の２例を説明するための図である。
【図８】光源、ホログラム素子、光検出器の、同一パッケージへの装荷の別例を説明するための図である。
【図９】この発明の実施の他の形態を説明するための図である。
【図１０】請求項９記載の発明の実施の１形態を説明するための図である。
【符号の説明】
１，２光源としての半導体レーザ
３ビームスプリッタ
４カップリングレンズ
５ビームスプリッタ
６対物レンズ
７，８光記録媒体
９ホログラム素子
１０光検出器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical pickup.
[0002]
[Prior art]
As an "optical pickup" that records and reproduces information using a plurality of light beams with different wavelengths for an optical recording medium such as an optical disc, the recording surface of the optical recording medium is simultaneously subjected to a plurality of light beams with different wavelengths via a beam splitter. Each reflected light beam is separated and separated from the light path from the light source side by each beam splitter as the same optical path, and each separated return light beam is separated for each wavelength by a light deflecting means using a prism, There has been proposed a method in which a return light beam having a wavelength is detected by a separate photodetector (Japanese Utility Model Publication No. 7-3461). In this way, information can be recorded / reproduced in parallel with a plurality of light beams having different wavelengths, and the data transfer rate can be improved.
The optical pickup can also be used when recording / reproducing is separately performed on a plurality of optical recording media having different operating wavelengths, such as a CD (compact disc) and a DVD (digital video disc). However, in this case, since a photodetector is required for each light beam, the optical pickup optical system becomes complicated, or each photodetector needs to be individually arranged and adjusted, so that the assembly property of the optical pickup is poor. However, since a separate photodetector is used, problems such as high costs arise.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention simplifies the signal detection system in an optical pickup that separately records and reproduces a plurality of optical recording media having different use wavelengths, and simplifies, downsizes, and reduces the cost of the entire optical pickup. Let it be an issue.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The optical pickup according to the present invention is an “optical pickup commonly used for optical recording media having different working wavelengths”, and includes a plurality of light sources, one or more objective lenses, a hologram element, and a photodetector (claim) Item 1).
The “plurality of light sources” have different emission wavelengths and are selectively used according to the wavelength used for the optical recording medium. That is, a light source having an emission wavelength that is a use wavelength of an optical recording medium on which information is recorded / reproduced is selectively used. At this time, the other light sources are turned off.
[0005]
A semiconductor laser is suitable as the light source.
The “one or more objective lenses” collect the light flux from each light source as a light spot on the recording surface of the corresponding optical recording medium.
The “hologram element” commonly receives a return light beam from each optical recording medium, that is, a reflected light beam from the recording surface of the optical recording medium, and causes a predetermined hologram action to act on each return light beam. This hologram element is a single hologram element.
The “photodetector” receives the diffracted light beam diffracted by the hologram element and generates a predetermined signal (focus error signal, track error signal, information reproduction signal, etc.). This photodetector is a “single photodetector”.
The hologram element is “a combination of a plurality of holograms whose hologram actions are optimized in the same plane corresponding to the wavelengths of light beams emitted from a plurality of light sources”.
Each hologram is combined with each other in such a manner that the hologram action can be effectively applied to the return light flux of the corresponding wavelength. For example, each hologram may be divided into a plurality of pieces, and these pieces may be combined in a mosaic pattern so that each hologram piece is evenly distributed in the incident region of the return beam. For example, the number of light sources is three. In this case, the incident region of the return light beam may be divided into three equal parts with the optical axis as the center, and each part may be a different hologram.
Thus, one end of the feature of the optical pickup of the present invention is that the photodetector for detecting a plurality of return light beams is “single”.
Since a single photodetector is used for a plurality of light beams, the optical pickup optical system is not complicated, the optical pickup can be easily assembled, and can be realized at low cost.
[0006]
The single photodetector is “a planar detector independently having a plurality of light receiving region corresponding to return light beams of each wavelength”, and the hologram element is “corresponding to each return light beam according to its wavelength. It may be configured to be diffracted toward the light receiving region (claim 2).
Alternatively, the single photodetector is “having one set of light receiving region common to the return light beams of each wavelength”, and the hologram element is made to “diffract each return light beam toward the light receiving region”. It is possible to make it “configured as described above”.
In the optical pickup according to claim 1, 2 or 3, the number of light sources having different emission wavelengths can be three or more, but the number of light sources can also be two (claim 4).
In the optical pickup according to claim 4, the number of light sources is two. In this case, the light emission wavelength of the two light sources is λ. ₁ , Λ ₂ The photodetector is “having one set of light receiving area common to the two return light beams of two wavelengths”, and the hologram element has a wavelength: λ ₁ Hologram configured to diffract the return light beam toward the light receiving region: H ₁ And wavelength: λ ₂ Hologram configured to diffract the return light beam toward the light receiving area: H ₂ What is comprised from these can be used.
In this case, the deployment interval between the hologram element and the light receiving area of the detector is: L, hologram: H ₁ Let d be the grating pitch that produces the diffracted chief ray ₁ ,hologram: ₂ Let d be the grating pitch that produces the diffracted chief ray ₂ , Where W is the width of the light receiving area in the diffraction direction of each hologram, ₁ , Λ ₂ , D ₁ , D ₂ , W, L are related:
W ≦ 2L [tan {sin ^-1 (λ ₁ / d ₂ )}-tan {sin ^-1 (λ ₁ / d ₁ )}] (1)
W ≦ 2L [tan {sin ^-1 (λ ₂ / d ₂ )}-tan {sin ^-1 (λ ₂ / d ₁ )}] (2)
(Claim 5).
[0007]
The optical pickup according to any one of claims 1 to 5, wherein the optical path from each light source to the light spot condensing unit is depicted in Fig. 1 or Fig. 2 of the aforementioned Japanese Utility Model Publication No. 7-3461. As in the example, they may be different from each other, but a part of the “optical path from each light source to the light spot condensing unit” may be shared (claim 6). As described above, when a part of the optical path from each light source to the light spot condensing unit is shared, “two or more objective lenses for condensing the light flux from each light source as a light spot on the recording surface of the optical recording medium” Can be made common with respect to the light source of the second aspect ”.
In this case, for example, if the number of light sources is 2, a part of the optical path of the light flux from the two light sources is shared, so that the objective lens common to the light flux from each light source is shared in this shared portion. Can be deployed.
In this way, when the objective lens is shared by a plurality of light sources, the emission wavelength of each light source is different, and the thickness of the substrate also differs depending on the wavelength used on the optical recording medium side. Needs to be designed in consideration of the wavelength difference of the luminous flux and the difference in substrate thickness. Of course, such a design is possible.
Instead of sharing the objective lens for a plurality of light sources, an objective lens may be prepared for each light source, and the objective lens may be switched and used in accordance with the light source to be used. If the number of light sources is 3 or more, the objective lenses may be shared for some of them, and the objective lenses may be used less than the total number of light sources, or attached to all the light sources. You may make it share an objective lens.
[0008]
In the optical pickup according to claim 6 or 7, the hologram element can be arranged on a common optical path (claim 8). In this case, a “polarization hologram having different diffraction efficiency depending on the polarization direction” is used as the hologram element, and a “¼ wavelength plate” is disposed closer to the optical recording medium side of the polarization hologram than the polarization hologram in the optical path portion common to each light source. Can be deployed (claim 9). That is, the light beam from the light source passes through the hologram element without substantially receiving the hologram action, and returns to the returned light beam (the polarization plane is rotated 90 degrees from the original by reciprocating through the quarter-wave plate). Makes the hologram action work effectively. By doing so, it is possible to “maximize light utilization efficiency”.
The optical pickup according to any one of claims 6 to 9, wherein an optical path from a plurality of light sources to a light spot condensing surface is shared with an optical path portion common to each light source. A coupling lens for coupling to an optical system provided on the recording medium side can be included.
Further, the optical pickup according to any one of claims 6 to 10 is configured so that “the optical path combining means using the beam splitter makes the principal rays of the light beams from the respective light sources coincide with each other to share a part of the optical path”. (Claim 11). Furthermore, the optical pickup according to any one of claims 6 to 10 may also be "by making the light-emitting portion of each light source optically close to each other so that the optical elements acting on the light flux from each light source are shared, A part of the optical path can be made common ”(claim 12). “To make the light emitting portions of each light source optically close” means, in addition to the case where the light emitting portions are physically brought close to each other, for example, a roof-shaped reflecting member or the like, and a virtual image of each light emitting portion by this reflecting member This includes the case where the positions are close to each other.
[0009]
In the optical pickup according to the eleventh aspect, a hologram element is arranged in a common optical path portion, and an optical path synthesis means using a beam splitter, a plurality of light sources, the hologram element, and a photodetector are arranged in a common manner. It can be “integratedly loaded on the housing” (claim 13). In the optical pickup according to the twelfth aspect, the hologram element is disposed in a common optical path portion, and at least a plurality of light sources, the hologram element, and the photodetector are “integrated and integrated in a common package”. (Claim 14).
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the invention will be described below.
In FIG. 1A, reference numeral 7 denotes a CD as an “optical recording medium”, and reference numeral 8 denotes a DVD. The wavelength used for these two optical recording media is 785 nm (= λ) for CD7. ₁ ) For DVD8 is 650 nm (= λ ₂ ). The semiconductor laser 1 as a “light source” has a wavelength of λ ₁ Similarly, the semiconductor laser 2 has a wavelength: λ ₂ The emission wavelength is as follows.
When recording / reproducing information on / from the CD 7, the semiconductor laser 1 is caused to emit light. Wavelength emitted from the semiconductor laser 1: λ ₁ The luminous flux of “Wavelength: λ ₁ Reflects the wavelength of light: λ ₂ The light is reflected by the beam splitter 3 loaded with a “dichroic mirror film that transmits the light”, enters the coupling lens 4, and is coupled to the subsequent optical system. In this embodiment, the coupling action of the coupling lens 4 is a collimating action, and the coupled light beam becomes a parallel light beam. Of course, the action of the coupling lens 4 is not necessarily a collimating action.
The coupled light beam passes through the beam splitter 5, becomes a condensed light beam by the action of the objective lens 6, passes through the transparent substrate of the CD 7, and is condensed as a light spot on the recording surface. The reflected light beam from the recording surface becomes a “returning light beam”, passes through the objective lens 6, is reflected by the beam splitter 5, is subjected to the hologram action by the hologram element 9, and enters the photodetector 10.
[0011]
When recording / reproducing information on / from the DVD 8, the semiconductor laser 2 is caused to emit light. Wavelength emitted from the semiconductor laser 2: λ ₂ The light beam passes through the beam splitter 3 and enters the coupling lens 4, and becomes a parallel light beam by the collimating action. This parallel light beam passes through the beam splitter 5, becomes a condensed light beam by the action of the objective lens 6, passes through the transparent substrate of the DVD 8, and is condensed as a light spot on the recording surface. The reflected light beam from the recording surface becomes a returning light beam, passes through the objective lens 6, is reflected by the beam splitter 5, is subjected to the hologram action by the hologram element 9, and enters the photodetector 10.
The coupling lens 4 and the objective lens 6 serve as an imaging optical system for each light beam. The imaging optical system has an emission wavelength of each light beam: λ ₁ , Λ ₂ In consideration of these differences and the optical thickness of the transparent substrate in the optical recording medium, each light beam is designed to be appropriately condensed as a light spot on the recording surface of the corresponding optical recording medium.
Further, the beam splitter 3 is an “optical path combining unit”, and “a part of the optical path is made common” so that chief rays of light beams from the light sources 1 and 2 match each other. In this way, the optical path from the beam splitter 3 to the objective lens 6 is made common to the light sources 1 and 2, the principal ray is aligned with the optical axis of the coupling lens 4, and the light of the objective lens 6 The axis coincides with the optical axis of the coupling lens 4 in the reference state (when the track error is 0).
[0012]
As shown in FIG. 1B, the photodetector 10 is a single one, and two light receiving area (A, B, C, D) and (E, F, G) on the same wafer. , H) are formed separately. The light reception information of each of the light receiving area is output from the corresponding pin. The output signals are SA to SH, respectively. The photodetector 10 shown in FIG. 1B is configured to have 10 pins, that is, 8 pins corresponding to the number of light receiving region areas: 8 pins, 1 pin for grounding, and 1 spare pin.
The hologram element 9 includes two kinds of holograms H as shown in FIG. ₁ , H ₂ It consists of Hologram H ₁ Is the wavelength: λ ₁ The desired hologram action is exerted on the return beam of ₂ Is the wavelength: λ ₂ A desired hologram action is exerted on the return light beam. The “desired hologram action” is a “deflection action” by diffraction and an “astigmatism action” that turns the deflected light beam into an astigmatic light beam (a focused light beam given astigmatism). Hologram H ₁ , H ₂ Respectively, wavelength: λ ₁ , Λ ₂ The hologram action is optimized corresponding to the above and divided into a plurality of pieces, and a plurality of divided hologram piece groups are combined in a mosaic pattern. In this example, the hologram H ₁ , H ₂ The divided pieces are alternately arranged. However, the arrangement is not limited to this, and the wavelength: λ ₁ , Λ ₂ It is only necessary to divide and form two hologram regions whose hologram functions are optimized according to the above.
[0013]
Wavelength: λ ₁ The return beam of the hologram H ₁ 1 is diffracted as shown by a solid line in FIG. 1A, converted into an astigmatic light beam, and incident on the light receiving area (A, B, C, D). Output signals: SA, SB, SC, SD are output from the light receiving area. The focus error signal is given by “(SA + SC) − (SB + SD)” by the astigmatism method, the track error signal is given by “(SA + SB) − (SC + SD)” by the push-pull method, and the information signal is “(( SA + SB + SC + SD) ”.
Similarly, wavelength: λ ₂ The return beam of the hologram H ₂ 1 is diffracted as shown by a broken line in FIG. 1A, converted into an astigmatic light beam, and enters the light receiving region (E, F, G, H). Output signals: SE, SF, SG, SF are output from this light receiving area. The focus error signal is given by “(SE + SG) − (SF + SH)” by the astigmatism method, the track error signal is given by “(SE + SF) − (SG + SH)” by the push-pull method, and the information signal is “(( SE + SF + SG + SH) ”.
Unlike this embodiment, the hologram element is a hologram H with optimized hologram function for each wavelength. ₁ , H ₂ Each wavelength: λ ₁ , Λ ₂ The desired return to astigmatism cannot be performed on both of the return beams, and extra aberrations other than astigmatism occur, or the focusing position of the astigmatism differs depending on the wavelength, The use of a single photodetector becomes extremely difficult.
[0014]
That is, the optical pickup described in the embodiment above with reference to FIG. 1 is an optical pickup that is used in common for optical recording media 7 and 8 having different operating wavelengths, and has an emission wavelength of λ. ₁ , Λ ₂ Are different from each other, and a plurality of light sources 1 and 2 that are selectively used according to the used wavelengths of the optical recording media 7 and 8 and light beams from the respective light sources are condensed as light spots on the recording surface of the corresponding optical recording medium A return beam from the objective lens 6 and each of the optical recording media 7 and 8 is incident in common, and a hologram element 9 for causing each return beam to have a predetermined hologram action, and a diffracted beam diffracted by the hologram element are received. And a single photodetector 10 for generating a predetermined signal, and the hologram element 9 has a wavelength of each light beam emitted from the plurality of light sources 1 and 2: λ ₁ , Λ ₂ Corresponding to a plurality of holograms H with optimized hologram action ₁ , H ₂ Are combined with each other (claim 1). The photodetector 10 has each wavelength: λ ₁ , Λ ₂ Is a planar detector having a plurality of light receiving area (A, B, C, D) and (E, F, G, H) independently corresponding to the return beam, and the hologram element 9 includes each return beam. Is diffracted toward the corresponding light receiving region according to the wavelength (claim 2). The number of light sources having different emission wavelengths is 2 (Claim 4), and part of the optical path from each of the light sources 1 and 2 to the light spot condensing unit is shared (Claim 6). The objective lens 6 for condensing the light beam as a light spot on the recording surface of the optical recording medium is shared by the two light sources 1 and 2 (claim 7).
Further, an optical system in which light beams from the light sources 1 and 2 are arranged on the optical recording medium side in an optical path portion common to each light source in an optical path from the plurality of light sources 1 and 2 to the light spot condensing surface. And a coupling lens 4 for coupling to each other (Claim 10), and by means of an optical path synthesizing means by the beam splitter 3, the principal rays of the light beams from the light sources 1 and 2 are matched with each other, and a part of the optical path Are made common (claim 11).
[0015]
Another embodiment will be described with reference to FIG. In order to avoid congestion, the same reference numerals as those in FIG. 1 are used in FIG. In FIG. 2A, CD7 and DVD8 as optical recording media, wavelength: 785 nm (= λ ₁ ) Semiconductor laser 1 as a light source that emits a luminous flux, wavelength: 650 nm (= λ ₂ ) Semiconductor laser 2 as a light source that emits a luminous flux of “Wavelength: λ ₁ Reflects the wavelength of light: λ ₂ The beam splitter 3, the coupling lens 4, the beam splitter 5, and the objective lens 6 loaded with the “dichroic mirror film that transmits the light of the same” are all the same as those described with reference to FIG. .
The reflected light side of the recording surface of the optical recording medium 7 or 8 becomes a returning light beam, passes through the objective lens 6, is reflected by the beam splitter 5, receives the hologram action of the hologram element 9 ', and enters the photodetector 10'. .
[0016]
As shown in FIG. 2B, the photodetector 10 ′ is a single one, and the light receiving area (A, B, C, D) is formed on the wafer. The light reception information of each area of the light receiving area is output from the corresponding pin. Let each output signal be SA-SD. The photodetector 10 ′ shown in FIG. 2B has a configuration having 6 pins, that is, 4 pins corresponding to the number of light receiving region regions: 4, 1 pin for grounding, and 1 spare pin.
The hologram element 9 ′ includes two types of holograms H as shown in FIG. ₁ ', H ₂ It consists of '. Hologram H ₁ 'Wavelength: λ ₁ The hologram action is optimized for the return beam of the hologram H ₂ 'Wavelength: λ ₂ The hologram action is optimized for the return beam. Each hologram action is a “deflection action” and “astigmatism action” by diffraction. Hologram H ₁ ', H ₂ 'Is divided into a plurality of pieces, and a plurality of hologram piece groups are combined in a mosaic pattern. Hologram H ₁ ', H ₂ The arrangement of 'pieces is not limited to the arrangement shown in the figure, but each wavelength: λ ₁ , Λ ₂ Accordingly, it is only necessary to divide and configure two hologram regions whose hologram actions are optimized.
[0017]
Wavelength: λ ₁ The return beam of the hologram H ₁ 2 is diffracted as shown by a solid line in FIG. 2A, converted into an astigmatism beam, and incident on the light receiving area (A, B, C, D). The output signals: SA, SB, SC and SD are generated. The focus error signal is given by “(SA + SC) − (SB + SD)” by the astigmatism method, the track error signal is given by “(SA + SB) − (SC + SD)” by the push-pull method, and the information signal is “(( SA + SB + SC + SD) ”.
Wavelength: λ ₂ The return beam of the hologram H ₂ 2 is diffracted as shown by a broken line in FIG. 2A, converted into an astigmatic light beam, and enters the light receiving area (A, B, C, D). In FIG. 2A, as described above, the diffraction direction of each return light beam is shown by a broken line and a solid line, and is drawn slightly shifted from each other for distinction. ₁ , Λ ₂ Each return light beam is diffracted in the same manner by the action of the hologram element 9 ′, and is converted into an astigmatic light beam. That is, in the hologram element 9 ′, the hologram H ₁ 'Wavelength: λ ₁ The hologram action acting on the return beam of ₂ 'Wavelength: λ ₂ This is the same as the hologram action that acts on the return beam.
Therefore, wavelength: λ ₂ The return light flux also gives a focus error signal: (SA + SC)-(SB + SD), a track error signal: (SA + SB)-(SC + SD), and an information signal: (SA + SB + SC + SD).
It will be easily understood that the embodiment shown in FIG. 2 is an embodiment of the invention described in claim 1. Further, the number of light sources having different emission wavelengths is 2 (Claim 4), and part of the optical path from the light sources 1 and 2 to the light spot condensing unit is shared (Claim 6). The objective lens 6 for condensing the light beam from the light source 1 and 2 as a light spot on the recording surface of the optical recording medium is made common to the light sources 1 and 2 (claim 7).
Further, an optical system in which light beams from the light sources 1 and 2 are arranged on the optical recording medium side in an optical path portion common to each light source in an optical path from the plurality of light sources 1 and 2 to the light spot condensing surface. And a coupling lens 4 for coupling to each other (Claim 10), and by means of an optical path synthesizing means by the beam splitter 3, the principal rays of the light beams from the light sources 1 and 2 are matched with each other, and a part of the optical path Are made common (claim 11).
[0018]
In the embodiment of FIG. 2, the optical pickup includes a photodetector 10 ′ having each wavelength: λ ₁ , Λ ₂ The hologram element 9 ′ has a set of light receiving area (A, B, C, D) that is common to the return light beams of the light beam, and the hologram element 9 ′ transmits each return light beam to the light receiving area (A, B, C, D). It is comprised so that it may diffract toward (claim 3).
The photodetector 10 ′ has a wavelength: λ ₁ , Λ ₂ 1 has a set of light receiving area (A, B, C, D) common to the respective return light beams, and thus is smaller and less expensive than the photodetector 10 in the embodiment of FIG. Can be realized.
In the second embodiment described above, the focus error signal is generated by the astigmatism method and the track error signal is generated by the push-pull method. However, the signal generation method is not limited to this, and various known methods are used. it can. As an example, FIG. 3 shows an embodiment in which a focus error signal is generated by a knife edge method and a track error signal is generated by a push-pull method.
FIG. 3A shows a hologram element 9 ″. The hologram element 9 ″ is used in place of the hologram 9 ′ in FIG. A photodetector 10 ″ used in place of the photodetector 10 in FIG. 2A is a single photodetector, and is formed on the same wafer with the light receiving region (A ′, B as shown in FIG. 3B). ', C', D ').
The hologram element 9 ″ has two types of holograms (each divided into a plurality of pieces and combined in a mosaic shape) H ₁ '', H ₂ ”, But divided into regions I, II, and III.
Wavelength: λ ₁ When the return light beam enters the hologram element 9 ″, the hologram H ₁ ”Undergoes focusing and diffraction effects. As shown in FIG. 3B, the returning light beam portion that has undergone the hologram action in the region I is condensed as a spot at the boundary between the light receiving regions A ′ and B ′ in the light receiving region. Further, the return light beam portions that have undergone the hologram action in the regions II and III are condensed in the spot shape in the light receiving regions C ′ and D ′, respectively. At this time, the hologram H ₂ '', Wavelength: λ ₁ As shown in FIG. 3B, the hologram action on the return light beam acts to condense the return light beam to the right side of the light receiving areas A ′, B ′, C ′, D ′. Hologram H ₂ '' Wavelength: λ ₁ Since the spot diameter is not optimized for the hologram H, ₁ It is bigger than that for ''. This light beam portion does not enter the light receiving region.
Wavelength: λ ₂ When the return light beam enters the hologram element 9 ″, the hologram H ₂ As shown in FIG. 3 (c), the returned light beam portion that has been subjected to the focusing action and the diffraction action by the hologram action '' and the action of the area I is the boundary between the light receiving areas A ′ and B ′ in the light receiving area. Condensed as a spot. The returned light beam portions that have undergone the hologram action in the regions II and III are condensed in a spot shape in the light receiving regions C ′ and D ′, respectively.
At this time, the hologram H ₁ Due to the hologram action of '', a part of the returning light beam is condensed to the left side of the light receiving areas A ′, B ′, C ′, D ′ as shown in FIG. ₁ '' Wavelength: λ ₂ Since the spot diameter is not optimized for the hologram H, ₂ It's bigger than for ''.
In this way, also in the embodiment of FIG. 3, two types of return light beams having different wavelengths can be individually and satisfactorily detected by the single photodetector 10 ″.
If the signals obtained from the light receiving areas A ′, B ′, C ′, D ′ of the light receiving area are SA ′, SB ′, SC ′, SD ′, the focus error signal is “(SA′−SB ′)”. The track error signal is “(SC′−SD ′)” and the information signal is “(SA ′ + SB ′ + SC ′ + SD ′)”.
[0019]
Considering the embodiment shown in FIG. 2, the hologram element 9 ′ has two holograms H. ₁ ', H ₂ These holograms H are composed of ₁ ', H ₂ 'Wave wavelength: λ ₁ , Λ ₂ On the other hand, the hologram action is optimized.
Wavelength: λ ₁ When the return light beam enters the hologram element 9 ′, the hologram H ₂ 'Also has a holographic effect on the return beam. Wavelength: λ ₁ Hologram H of the return beam of ₂ The component affected by 'is the original detection component (hologram H ₁ Therefore, it is preferable that such a noise component does not enter the photodetector. Conditions (1) and (2) in claim 5 can effectively reduce the influence of the noise component. These conditions will be described with reference to FIG.
[0020]
FIG. 4A shows the hologram element 9 ′ with a wavelength: λ ₁ This shows a state where the return light beam is incident. Hologram H ₁ The diffraction chief ray L1 of the component (regular detection component) that has undergone the hologram action of 'has a diffraction angle: θ as shown in the figure. ₁ And is incident on the central portion of the light receiving region of the photodetector 10 ′ separated by a distance L from the hologram element 9 ′. Wavelength: λ ₁ Hologram H ₂ The diffracted chief ray L2 subjected to the action of 'is as shown in FIG. ₂ Diffraction at. Distance as shown: y ₁ , Y ₂ Y ₁ ＝ L ・ tanθ ₁ , Y ₂ ＝ L ・ tanθ ₂ It is. Hologram: H ₁ The grating pitch that produces the diffracted principal ray L1 at ₁ Hologram: H ₂ Where d is the grating pitch that produces the diffracted chief ray L2. ₂ When the width of the light receiving region in the diffraction direction by each hologram is W as shown in the figure,
sinθ ₁ = Λ ₁ / D ₁ , Therefore, θ ₁ = Sin ^-1 (λ ₁ / D ₁ ) And sinθ ₂ = Λ ₁ / D ₂ , Therefore, θ ₂ = Sin ^-1 (λ ₁ / D ₂ ). Therefore,
y ₁ ＝ L ・ tanθ ₁ ＝ L ・ tan {sin ^-1 (λ ₁ / d ₁ )}
y ₂ ＝ L ・ tanθ ₂ ＝ L ・ tan {sin ^-1 (λ ₁ / d ₂ )}
Wavelength: λ ₁ Return beam is hologram H ₁ ', H ₂ The interval between spots diffracted by 'and formed on the light receiving surface of the photodetector 10' is expressed as Δy = y ₂ -Y ₁ Then,
Δy = L [tan {sin ^-1 (λ ₁ / d ₂ )}-tan {sin ^-1 (λ ₁ / d ₁ )}]
It becomes. Light receiving area width: When “W / 2” is larger than Δy with respect to W, “noise component” is also incident on the light receiving area of the photodetector 10 ′ together with the normal detection component. The conditions that can eliminate noise components are
W ≦ 2L [tan {sin ^-1 (λ ₁ / d ₂ )}-tan {sin ^-1 (λ ₁ / d ₁ )}] (1)
It turns out that it is.
[0021]
FIG. 4B shows that the hologram element 9 ′ has a wavelength: λ ₂ This shows a state where the return light beam is incident. Hologram H ₂ The diffracted principal ray L2 'of the component (regular detection component) that has undergone the hologram action of' has a diffraction angle: θ as shown in the figure. ₂ The light is diffracted by 'and is incident on the center of the light receiving region of the photodetector 10'. Wavelength: λ ₂ Hologram H ₁ The diffracted chief ray L1 subjected to the action of “Diffraction angle: θ as shown in the figure. ₁ 'Diffraction with.
Distance as shown: y ₁ ', Y ₂ Take 'and y ₁ '＝ L ・ tanθ ₁ ', Y ₂ '＝ L ・ tanθ ₂ 'Is. Hologram: H ₁ The grating pitch that produces the diffracted chief ray L1 at ₁ Hologram: H ₂ The grating pitch that produces the diffracted chief ray L2 at d is ₂ Then,
sinθ ₁ '= Λ ₂ / D ₁ , Therefore, θ ₁ '＝ sin ^-1 (λ ₂ / D ₁ ) And sinθ ₂ '= Λ ₂ / D ₂ ,
Therefore, θ ₂ '＝ sin ^-1 (λ ₂ / D ₂ ). Therefore,
y ₁ '＝ L ・ tanθ ₁ '＝ L ・ tan {sin ^-1 (λ ₂ / d ₁ )}
y ₂ '＝ L ・ tanθ ₂ '＝ L ・ tan {sin ^-1 (λ ₂ / d ₂ )}
Wavelength: λ ₂ Return beam is hologram H ₁ ', H ₂ The interval between spots diffracted by 'and formed on the light receiving surface of the photodetector 10' is expressed as Δy = y ₂ '-Y ₁ 'Then
Δy = L [tan {sin ^-1 (λ ₂ / d ₂ )}-tan {sin ^-1 (λ ₂ / d ₁ )}]
It becomes. Light receiving area width: When “W / 2” is larger than Δy with respect to W, noise components are also incident on the light receiving area of the photodetector 10 ′ together with the normal detection components. Conditions that can eliminate the components
W ≦ 2L [tan {sin ^-1 (λ ₂ / d ₂ )}-tan {sin ^-1 (λ ₂ / d ₁ )}] (2)
It turns out that it is.
[0022]
In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the return light beam is reflected by the beam splitter 5 and separated from the optical path from the light source toward the optical recording medium, and the hologram element is placed on the optical path of the return light beam thus separated. Is deployed.
FIG. 5 shows an embodiment in which the hologram element is “disposed in a common optical path portion”.
As shown in FIG. 5 (a), the light beams from the light sources 1 and 2 are transmitted through the optical path combining means by the beam splitter 3 'so that the principal rays of the light beams from the light sources 1 and 2 match each other. The objective lens 6 that condenses the light beams from the light sources 1 and 2 as light spots on the recording surfaces of the optical recording media 7 and 8 is provided for the light sources 1 and 2. The hologram element 9A is arranged on a common optical path (claim 8). The light beams from the light sources 1 and 2 irradiate the optical recording media 7 and 8 with a “zero-order light beam component that is transmitted without being diffracted” through the hologram element 9A. The returning light beam receives the hologram action of the hologram element 9A, is reflected by the reflecting surface 30 formed in a part of the beam splitter 3 ', and enters the photodetector 10A.
As the photodetector 10A, the photodetector 10 shown in FIG. 1B can be used (the hologram function of the hologram element 9A with respect to the return light beam is the hologram element 9 in the embodiment of FIG. 1). 2 (b) can be used (in this case, the hologram action of the hologram element 9A with respect to the returning light beam is the hologram element 9 in the embodiment of FIG. 2). It is also possible to use the hologram element 9 ″ and the photodetector 10 ″ shown in FIG.
In the embodiment of FIG. 5, the hologram element 9A is the same as the hologram element 9 ′ shown in FIG. 2C, and the photodetector 10A is the same as the photodetector 10 ′ shown in FIG. 2B. Is used.
In this embodiment, since the hologram element 9A, the beam splitter 10A, and the light sources 1 and 2 are arranged close to each other, they are integrated into the same casing 11 as shown in FIG. Can be loaded.
That is, in the embodiment of FIG. 5, the optical pickup is disposed in the optical path portion where the hologram element 9A is made common, the optical path combining means by the beam splitter 3 ′, the plurality of light sources 1, 2 and the hologram element 9A. The photodetector 10A is integrally loaded in a common housing 11.
[0023]
FIG. 6 shows another embodiment.
In this embodiment, the light emitting sections 1 ′ and 2 ′ of each light source are optically close to each other, so that the optical elements acting on the light flux from each light source are shared, and a part of the optical path is shared ( Claim 12). That is, the light emitting units 1 ′ and 2 ′ serving as light sources are semiconductor laser chips and are arranged close to each other so as to be close to the optical axis of the coupling lens 4. In this way, a part of the optical path (the optical path part from the hologram element 9B to the objective lens 6) is made common so that the principal rays of the light beams from the light emitting units 1 ′ and 2 ′ are close to each other.
Further, the hologram element 9B is arranged on a common optical path, similarly to the hologram element 9A in the embodiment of FIG. 5 (Claim 8). The plurality of light sources 1 ′ and 2 ′, the hologram element 9B, and the photodetector 10B are integrated in a common package 12 (claim 14). In this manner, by integrating the light sources 1 ′ and 2 ′, the hologram element 9B, and the photodetector 10B into the common package 12, the optical pickup can be made compact. In the embodiment of FIG. 6, the same photodetector 10B as the photodetector 10 ′ shown in FIG. 2B is used as the photodetector 10B. Of course, the same detector 10 as that shown in FIG. 1B may be used.
[0024]
FIG. 7 shows two examples of integrating the light sources 1 ′ and 2 ′, the hologram element 9B, and the photodetector 10B in the same package 12.
In FIG. 7A, the semiconductor laser chips 1 ′ and 2 ′ are bonded to the heat sink 13, and the photodetector 10 </ b> B is also loaded on the heat sink 13. These are mounted in the package 12. Then, the hologram element 9B is bonded and integrated to the package 12.
In the embodiment shown in FIG. 7B, the position of the semiconductor laser chips 1 ′ and 2 ′ as the light sources (light emitting portions) is shifted by ΔZ in the optical axis direction in the case of FIG. 7B. Is different.
As shown in FIG. 6, the optical recording media 7 and 8 have different transparent substrate thicknesses. In such a case, when the light beams from the light sources 1 ′ and 2 ′ are condensed into a good spot on the recording surface via the transparent substrate by the common optical systems 4 and 6, depending on the design of the objective lens 6. It is effective to shift the light sources 1 ′ and 2 ′ in the optical axis direction, and FIG. 7B assumes such a case.
FIG. 8 shows another example of integrated integration using the same package.
The Si substrate 10-1 is bonded on the heat sink 13, and the semiconductor laser chips 1 ′ and 2 ′ as light sources (light emitting portions) are horizontally installed thereon. Further, a triangular reflecting mirror 14 is installed on the Si substrate 10-1, and a horizontal light beam emitted from the semiconductor laser chips 1 ′ and 2 ′ is reflected by the reflecting mirror 14. The photodetector 10B is formed on the Si substrate 10-1. These are mounted in the package 12. The hologram element 9B is bonded and integrated with the package 12.
In this case, the “laser images” of the semiconductor laser chips 1 ′ and 2 ′ as the light emitting portions are close to each other by the reflection mirror 14. That is, the light emitting units are “optically close”. This also makes it possible to share the optical system after the hologram element 9B with respect to the light sources 1 ′ and 2 ′.
As shown in FIG. 7B, when it is necessary to give the light sources 1 ′ and 2 ′ a shift in the optical axis direction: ΔZ, the reflection mirror 14 and the semiconductor laser chips 1 ′ and 2 ′ By adjusting the positional relationship, ΔZ can be adjusted and set easily and reliably.
In this embodiment, the light sources 1 ′ and 2 ′, the reflection mirror 14, and the photodetector 10 </ b> B are in “horizontal component arrangement” on the Si substrate 10-1, so that the positional accuracy can be easily obtained. In addition, since the Si substrate 10-1 has good thermal conductivity, it effectively functions as a heat dissipation medium for the semiconductor laser chips 1 'and 2'. Instead of loading the reflection mirror 14, the Si substrate 10-1 may be anisotropically etched to form a reflection surface as a part of the Si substrate.
As described above, the invention according to claim 8 is characterized in that the hologram element is arranged on the “common optical path”. In the embodiment shown in FIGS. 6 to 8, all the hologram elements are arranged on the light source side with respect to the coupling lens 4.
When the hologram element is arranged on the “common optical path”, the arrangement position is not limited to the above position.
FIG. 9 shows an example in which the hologram element 9 </ b> C is arranged closer to the objective lens 6 than the coupling lens 4. In this example, the light sources 1 ′ and 2 ′ and the photodetector 10C (the same as the photodetector 10 in FIG. 1B or the same as the photodetector 10 ′ in FIG. 2B) are used. Is mounted in the same package 12.
The holograms constituting the hologram element 9C are referred to as holograms H1 and H2.
The holograms H1 and H2 are each wavelength: λ ₁ , Λ ₂ The hologram action is optimized with respect to the light. In this case, if the light detector 10C is the same as the light detector 10 ', and the one having a common light receiving region for the two return light beams is used, each return light beam is diffracted toward the common light receiving region. The conditions are obtained as follows.
That is, if the grating pitch that gives the diffracted chief ray in the hologram H1 is d1, the diffraction angle is θ1, the grating pitch that gives the diffracted chief ray in the hologram H2 is d2, and the diffraction angle is θ2, then “d1 · sin θ1 = λ ₁ , d2 ・ sinθ2 = λ ₂ In order to condense each return light beam at the same position in the light receiving portion region of the photodetector 10C, the diffraction angles of the return light beams of the respective wavelengths by the respective holograms H1 and H2 may be made equal, and therefore θ1 = From θ2,
λ ₁ / D1 = λ ₂ / D2
The holograms H1 and H2 may be formed so that
[0025]
As can be easily understood by comparing the embodiment of FIG. 9 with the embodiment of FIG. 8, in the embodiment of FIG. 8, the hologram element 9B and the photodetector 10B are in the optical axis direction (vertical direction in the figure). Therefore, a large diffraction angle is required for each hologram constituting the hologram element 9B. On the other hand, in the embodiment of FIG. 9, since the position of the hologram element 9C is away from the photodetector, the diffraction angle required for each hologram of the hologram element 9C may be small.
[0026]
FIG. 10 shows an embodiment of the optical pickup according to the ninth aspect. The basic configuration is the same as that of the embodiment of FIG. 6, a part of the optical path from each light source 1 ′, 2 ′ to the light spot condensing unit is made common (claim 6), and the light flux from each light source is changed. The objective lens 6 for condensing light spots on the recording surfaces of the optical recording media 7 and 8 is made common to the two light sources 1 ′ and 2 ′ (Claim 7), and the hologram element 90 is made common. It is arranged on the optical path (claim 8).
The hologram element 90 is a “polarization hologram having a diffraction efficiency different depending on the polarization direction”, and a quarter wavelength plate in the optical path common to each light source is closer to the optical recording medium than the polarization hologram 90 is. 15 is deployed (claim 9).
Further, an optical system in which the light flux from each light source is arranged on the optical recording medium side in the optical path portion common to each light source in the optical path from the plurality of light sources 1 ′ and 2 ′ to the light spot condensing surface. A coupling lens 4 for coupling to each other (claim 10), and optical elements 90, which act on the light flux from each light source by optically bringing the light emitting portions 1 ', 2' of each light source close to each other. 4 and 6 are made common, and a part of the optical path is made common.
Further, the plurality of light sources 1 ′ and 2 ′, the hologram element 90, and the photodetector 10 are integrated in a common package 12 (claim 14).
In the embodiment shown in FIGS. 5 and 6, the optical recording medium is irradiated with “the zero-order light component that is transmitted without being diffracted by the hologram element” out of the light flux from the light source. Therefore, a part of the amount of light emitted from the light source is not used for irradiation of the optical recording medium.
The hologram element 90 in the embodiment of FIG. 10 is a “polarizing hologram”, and the diffraction efficiency varies depending on the polarization state of the incident light beam. In the polarization hologram, for example, the S-polarized light is transmitted without being diffracted and 80% or more of the P-polarized light is diffracted. It is possible to diffract 80% or more.
For example, when a hologram element 90 that transmits P-polarized light with little diffraction and diffracts 80% or more of S-polarized light is used, the light beam from the light sources 1 ′ and 2 ′ is P-polarized with respect to the hologram element 90. If the direction of the light emitting unit is adjusted so that substantially 100% of the light flux from the light sources 1 ′ and 2 ′ can be irradiated onto the recording surface of the optical recording medium. The light beam that has passed through the hologram element 90 is converted into circularly polarized light by passing through the quarter-wave plate 15. The return light beam returns to the linearly polarized state by transmitting through the quarter-wave plate 15, but the polarization plane turns 90 degrees from the original direction and becomes S-polarized light with respect to the hologram element 90. Therefore, 80% or more of the returning light beam is diffracted as ± first-order light by the diffracting action of the hologram element 90. Therefore, 40% or more of the return light beam can be condensed on the photodetector 10B. Therefore, the light use efficiency can be effectively increased.
Also in the embodiment shown in FIG. 5, the invention according to claim 9 can be implemented by using the hologram element 9A as a polarization hologram and using a quarter-wave plate on the objective lens side. The same applies to the embodiment of FIG.
As is well known, polarization holograms are LiNbO _Three Ion exchange treatment of birefringent crystals such as Ta ₂ O _Five Such an inorganic oxide can be obliquely deposited to form a birefringent film, which is then dry-etched to form a rectangular lattice, and then coated with an isotropic material.
Alternatively, a birefringent organic film (polyimide, polydiacetylene, etc.) can be used to produce the same method as described above (by forming a rectangular lattice by dry etching and covering with an isotropic material).
[0027]
Further, the quarter wavelength plate needs to function as a quarter wavelength plate for light of different wavelengths, but such a quarter wavelength plate is a dispersion of birefringent material (refractive by wavelength). It can be realized more easily by adjusting the thickness of the thin film by using the birefringent substance and adjusting the thickness of the thin film.
[0028]
Each embodiment described above has “a coupling lens for coupling a light beam from each light source to an optical system arranged on the optical recording medium side”. The coupling lens is an optical pickup according to the present invention. Is not essential. In each of the above embodiments, the coupling lens 4 can be omitted depending on the design of the objective lens. However, by using a coupling lens, the light from each light source can be taken in effectively, and the light utilization efficiency can be improved.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a novel optical pickup can be realized. Since the optical pickup of the present invention receives the return beams of a plurality of wavelengths with a single photodetector, the signal detection system can be simplified, and the entire optical pickup can be simplified, downsized, and reduced in cost. it can.
In the invention according to claim 3, since the single photodetector has a set of light receiving section regions common to the return light fluxes of the respective wavelengths, the photodetector itself has a simple structure and can be reduced in size. Therefore, the optical pickup can be easily assembled.
In the invention of claim 5, when the number of light sources is 2 and the photodetector has a set of light receiving area common to each return beam, the return beam can be received without noise, A signal with less noise can be generated, and the reliability of the optical pickup can be improved. In the inventions according to claims 6 to 12, since a part of the optical path from each light source to the light spot condensing part is made common, the optical pickup can be reduced in size and cost by sharing the optical element. .
[0030]
According to the ninth aspect of the present invention, the use efficiency of light from the light source can be extremely effectively increased by using a polarizing hologram as the hologram element and combining it with a quarter wavelength plate, and the S / N ratio is increased. Can improve the reliability of the optical pickup.
In the inventions according to claims 13 and 14, the optical pickup can be effectively made compact by providing the light source, the hologram element, and the photodetector integrally in the same casing and package. Such compaction makes it possible to install on a notebook computer.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining another embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining another example of a hologram element and a photodetector.
FIG. 4 is a diagram for explaining conditions (1) and (2) in the invention according to claim 5;
FIG. 5 is a diagram for explaining another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a view for explaining one embodiment of the invention as set forth in claim 14;
FIG. 7 is a diagram for explaining two examples of loading a light source, a hologram element, and a photodetector into the same package.
FIG. 8 is a diagram for explaining another example of loading a light source, a hologram element, and a photodetector into the same package.
FIG. 9 is a diagram for explaining another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a view for explaining one embodiment of the invention as set forth in claim 9;
[Explanation of symbols]
1,2 Semiconductor laser as light source
3 Beam splitter
4 Coupling lens
5 Beam splitter
6 Objective lens
7, 8 Optical recording media
9 Hologram element
10 Photodetector

Claims

An optical pickup used in common for optical recording media having different operating wavelengths,
A plurality of light sources having different emission wavelengths and selectively used according to the wavelength used of the optical recording medium,
One or more objective lenses that collect light beams from the plurality of light sources as light spots on a recording surface of a corresponding optical recording medium;
A single hologram element that is commonly incident with the return beam from each optical recording medium and that acts on each return beam with a predetermined hologram action;
A single photodetector for receiving a diffracted light beam diffracted by the hologram element and generating a predetermined signal;
2. The optical pickup according to claim 1, wherein the hologram element is a combination of a plurality of holograms optimized for hologram action in the same plane corresponding to wavelengths of light beams emitted from the plurality of light sources.

The optical pickup according to claim 1,
The photodetector is a planar detector that independently has a plurality of light receiving region corresponding to the return light flux of each wavelength,
The hologram element is configured to diffract each return light beam toward a corresponding light receiving region according to the wavelength thereof.

The optical pickup according to claim 1,
The photodetector has a set of light receiving region common to the return light flux of each wavelength,
An optical pickup, wherein the hologram element is configured to diffract each return light beam toward the light receiving region.

The optical pickup according to claim 1, 2 or 3,
2. An optical pickup characterized in that the number of light sources having different emission wavelengths is two.

The optical pickup according to claim 4, wherein
The emission wavelength of the light source is λ ₁ , λ ₂ ,
The photodetector has a set of light receiving area common to the return light beams of two wavelengths, and the hologram element is configured to diffract the return light flux of wavelength: λ ₁ toward the light receiving area. The hologram: H ₁ and the hologram: H ₂ configured to diffract the return beam having the wavelength: λ ₂ toward the light receiving region,
The hologram element and the light receiving area of the detector are arranged at a distance of L, the grating pitch for generating a diffracted chief ray at hologram: H ₁ is d ₁ , and the grating for generating a diffracted chief ray at hologram: H ₂ When the pitch is d ₂ and the light receiving region width in the diffraction direction by each hologram is W,
The above λ ₁ , λ ₂ , d ₁ , d ₂ , W, L are related:
W ≦ 2L [tan {sin ⁻¹ (λ ₁ / d ₂ )}-tan {sin ⁻¹ (λ ₁ / d ₁ )}] (1)
W ≦ 2L [tan {sin ⁻¹ (λ ₂ / d ₂ )}-tan {sin ⁻¹ (λ ₂ / d ₁ )}] (2)
An optical pickup characterized by satisfying

The optical pickup according to any one of claims 1 to 5,
An optical pickup characterized in that a part of an optical path from each light source to a light spot condensing part is made common.

The optical pickup according to claim 6,
An optical pickup characterized in that an objective lens for condensing a light beam from each light source as a light spot on a recording surface of an optical recording medium is shared by two or more light sources.

The optical pickup according to claim 6 or 7,
An optical pickup comprising a hologram element arranged on a common optical path.

The optical pickup according to claim 8, wherein
A polarization hologram having different diffraction efficiency depending on the polarization direction is used as the hologram element, and a quarter-wave plate is provided on the optical recording medium side of the above-mentioned polarization hologram in the optical path portion common to each light source. Features an optical pickup.

The optical pickup according to any one of claims 6 to 9,
A cup for coupling a light beam from each light source to an optical system disposed on the optical recording medium side in an optical path portion common to each light source in an optical path from a plurality of light sources to a light spot condensing surface An optical pickup comprising a ring lens.

The optical pickup according to any one of claims 6 to 10, wherein
An optical pickup characterized in that a part of an optical path is shared by an optical path synthesizing means using a beam splitter so that principal rays of light beams from respective light sources coincide with each other.

The optical pickup according to any one of claims 6 to 10, wherein
An optical pickup characterized in that a part of an optical path is made common by making optical elements that act on a light beam from each light source in common by making light emitting portions of each light source optically close.

The optical pickup according to claim 11, wherein
The hologram element is deployed in the common optical path part,
An optical pickup comprising: an optical path combining means using a beam splitter; a plurality of light sources; the hologram element; and a photodetector.

The optical pickup according to claim 12, wherein
The hologram element is deployed in the common optical path part,
An optical pickup comprising at least a plurality of light sources, a hologram element, and a photodetector integrated in a common package.