(57)【要約】  対物レンズとホログラム素子との位置ずれ等で、本来光ディスクからの０次回折光のみを受光するための領域に１次回折光が漏れ込むと、理想的にはＤＣ成分のみからなるオフセット補正用の信号にＡＣ成分が含まれてしまい、トラッキングエラー（ＴＥ）信号の変調度の低下につながる。ホログラム面１１２ａ上に、０次回折光の受光領域（１２１ａ）と、０次及び１次回折光の受光領域（１２１ｂ、１２１ｃ）との境界に沿って、０次回折光の受光領域（１２１ａ）を覆うように部分遮光素子１１０を形成する。また、部分遮光素子１１０が透過光の位相をπだけずらすことにより、ＴＥ信号のオフセット補正と同時に変調度を向上させることが可能となる。
2008139686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光記録媒体に対して情報の読み出し・書き込み・消去の少なくとも１つを行う光ピックアップ装置であって、
第１の波長の光と、前記第１の波長とは異なる第２の波長の光を出射する光源と、
前記光源から出射された光を前記光記録媒体のトラック上に集光する対物レンズ系と、
前記対物レンズ系の中心軸が通過する第１の領域と、前記第１の領域と境界を接する一対の第２の領域とを有し、前記第２の波長の光が使用される場合、前記第１の領域で前記光記録媒体からの０次回折光を受光し、前記第２の領域で前記光記録媒体からの０次回折光及び±１次回折光を受光し、前記第１及び第２の領域に入射した光を複数の光に分岐する光分岐部と、
前記対物レンズ系と前記光分岐部との間に設けられ、前記第１及び第２の領域の境界に沿って延びる前記第１の領域の一部を覆う光学素子と、
前記第２の波長の光が使用される場合、前記第１の領域によって分岐された光の強度に基づく第１の電気信号を生成すると共に、前記第１及び第２の領域によって分岐された光の強度に基づく第２の電気信号を生成する検出部と、
前記第２の波長の光が使用される場合、前記第１の電気信号で、前記第２の電気信号に含まれるオフセット成分を電気的に補正して、トラッキングを制御するためのトラッキングエラー信号を生成する演算部とを備え、
前記光学素子は、前記第１の波長の光を透過させ、前記第２の波長の光を部分的に透過させる、光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記光学素子は、前記対物レンズ系から入射した光の位相をずらして出射する、請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記光学素子を透過した光の波面の位相と、前記光学素子のない部分を透過した光の波面の位相との位相差が、（ｋπ−１／４π）以上（ｋπ＋１／４π）以下である（ただし、ｋは奇数）、請求項２記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記第２の波長の光に対する前記光学素子の透過率が、１０％以上５０％以下である、請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
光記録媒体に対して情報の読み出し・書き込み・消去の少なくとも１つを行う光ピックアップ装置を備えた光ディスク装置であって、
前記光ピックアップ装置は、
第１の波長の光と、前記第１の波長とは異なる第２の波長の光を出射する光源と、
前記光源から出射された光を前記光記録媒体のトラック上に集光する対物レンズ系と、
前記対物レンズ系の中心軸が通過する第１の領域と、前記第１の領域と境界を接する一対の第２の領域とを有し、前記第２の波長の光が使用される場合、前記第１の領域で前記光記録媒体からの０次回折光を受光し、前記第２の領域で前記光記録媒体からの０次回折光及び±１次回折光を受光し、前記第１及び第２の領域に入射した光を複数の光に分岐する光分岐部と、
前記対物レンズ系と前記光分岐部との間に設けられ、前記第１及び第２の領域の境界に沿って延びる前記第１の領域の一部を覆う光学素子と、
前記第２の波長の光が使用される場合、前記第１の領域によって分岐された光の強度に基づく第１の電気信号を生成すると共に、前記第１及び第２の領域によって分岐された光の強度に基づく第２の電気信号を生成する検出部と、
前記第２の波長の光が使用される場合、前記第１の電気信号で、前記第２の電気信号に含まれるオフセット成分を電気的に補正して、トラッキングを制御するためのトラッキング信号エラーを生成する演算部とを備え、
前記光学素子は、前記第１の波長の光を透過させ、前記第２の波長の光を部分的に透過させる、光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー光源を用いて光ディスク等の光記録媒体に対して情報の読み出し・書き込み・消去の少なくとも１つを行う光ピックアップ装置及びこれを用いた光ディスク装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５Ａは、特許文献１に記載される光ピックアップ装置の概略構成を示す側面図であり、図５Ｂは、図５Ａに示される光源部分をＶＢ−ＶＢラインから見た図である。【０００３】
図５Ａ及び５Ｂに示される光ピックアップ装置１２は、例えばＤＶＤとＣＤのように、規格の異なる第１の光ディスク６と第２の光ディスク６’とに対応した光ディスク装置に用いられ、各規格に対応した波長の光を用いて、第１の光ディスク６及び第２の光ディスク６’のそれぞれに対して情報の読み出し・書き込み・消去を行うためのものである。具体的には、光ピックアップ装置１２は、受光した光の強度に応じた電気信号を生成する光検出器９と、光検出器９上に配置され、波長がλ１の第１のレーザー光と、波長がλ２（ただし、λ２＞λ１）の第２のレーザー光とを出射するレーザー光源１と、光検出器９上に配置される反射ミラー１０と、コリメートレンズ４と、偏光性ホログラム素子２と、１／４波長板３と、対物レンズ５とを備えている。【０００４】
第１の光ディスク６の使用時には、レーザー光源１は、発光点１ａから第１のレーザー光（波長λ１）を出射する。出射された第１のレーザー光は、光検出器９上に取り付けられた反射ミラー１０によって光検出器９の検出面９ａと直交する方向に反射され、コリメートレンズ４に入射する。コリメートレンズ４に入射した光は、略平行光に変換された後、偏光性ホログラム素子２を透過して、１／４波長板３に入射する。１／４波長板３は、入射した直線偏光（Ｓ波またはＰ波）を円偏光へと変換する。１／４波長板３から出射された光は、対物レンズ５によって集光され、第１の光ディスク６の信号面６ａ上にスポットを形成する。信号面６ａによって反射された光は、対物レンズ５を透過して、１／４波長板３によって再度直線偏光（Ｐ波またはＳ波）に変換された後、偏光性ホログラム素子２のホログラム面２ａに入射する。偏光性ホログラム素子２に入射した光は、ホログラム面２ａによって回折されて、第１のレーザー光の光軸７を対称軸とする１次回折光８と−１次回折光８’とに分岐され、コリメートレンズ４を透過して光検出器９の検出面９ａに入射する。【０００５】
一方、第２の光ディクス６’の使用時には、レーザー光源１は、発光点１ａ’から第２のレーザー光（波長λ２、ただし、λ２＞λ１）を出射する。出射された第２のレーザー光は、光検出器９上に取り付けられた反射ミラー１０によって反射された後、コリメートレンズ４によって、略平行光に変換される。コリメートレンズ４から出射された光は、偏光性ホログラム素子２を透過して、１／４波長板３によって円偏光へと変換された後、対物レンズ５によって集光されて、第２の光ディスク６’の信号面６ａ’上にスポットを形成する。信号面６ａ’によって反射された光は、対物レンズ５を透過して、１／４波長板３によって再度直線偏光（Ｐ波またはＳ波）に変換された後、偏光性ホログラム素子２のホログラム面２ａに入射する。偏光性ホログラム素子２に入射した光は、ホログラム面２ａによって回折されて、第２のレーザー光の光軸７’を対称軸とする１次回折光１１と−１次回折光１１’とに分岐され、コリメートレンズ４を透過して光検出器９の検出面９ａに入射する。【０００６】
図６は、図５Ａに示されるＶＩ−ＶＩラインから見たホログラム面２ａの概略構成を示す図である。尚、図６では、第２のレーザー光の使用時に、第２の光ディスク６’からの０次回折光及び±１次回折光がホログラム面２ａへと入射する位置が、一点鎖線によって示されている。【０００７】
ホログラム面２ａには、円形状の回折領域が形成されている。この回折領域は、光軸７が通過する点２０において直交する２直線（光ディスクの径方向に延びるｘ軸と、ｘ軸と直交する方向に延びるｙ軸）によって、４つの領域に分割されている。更に、ｘｙ座標上の各象限に位置する領域は、それぞれ３つの領域に分割され、領域２１ａ〜２１ｃ（第１象限）、領域２２ａ〜２２ｃ（第２象限）、領域２３ａ〜２３ｃ（第３象限）、領域２４ａ〜２４ｃ（第４象限）が形成されている。【０００８】
ホログラム面２ａには、光ディスクによって回折された０次回折光及び±１次回折光が入射するが、０次回折光及び±１次回折光が入射する領域は、第１のレーザー光が使用される場合と、第２のレーザー光が使用される場合とで異なる。【０００９】
まず、第１のレーザー光（第１の光ディスク６）が用いられる場合、領域２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａ、２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂには、信号面６ａ上のトラック形状によって反射され回折を受けない０次回折光のみが入射し、残りの領域２１ｃ、２２ｃ、２３ｃ、２４ｄには、第１の光ディスク６からの０次回折光と１次回折光（＋１次回折光または−１次回折光のいずれか）の両方が入射する。【００１０】
次に、第２のレーザー光（第２の光ディスク６’）が用いられる場合、領域２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａには、信号面６ａ’上のトラック形状によって反射され回折を受けない０次回折光のみが入射し、残りの領域２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂ、２１ｃ、２２ｃ、２３ｃ、２４ｃには、第２の光ディスク６’からの０次回折光と１次回折光の両方が入射する。尚、対物レンズ５と偏光性ホログラム素子２との位置ずれによって１次回折光が領域２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａに入り込まないように、領域２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂのサイズは、０回折次光と１次回折光の両方が入射する領域（一点鎖線）に対して、所定のマージン分だけ大きくなるように形成されている。【００１１】
図７及び８は、図５Ａに示される光検出器９上の検出パターンと、検出光の分布とを示す図であり、図７は、第１のレーザー光が使用されている場合に対応し、図８は、第２のレーザー光が使用されている場合に対応する。【００１２】
以下では、説明の便宜上、図７及び８示されるように、第１のレーザー光の光軸７と検出面９ａとの交点を点９０とし、点９０で直交する２直線をｘ軸及びｙ軸とし、ｘｙ座標系によって検出面９ａ上の位置を表す。また、点９０’は、第２のレーザー光の光軸７’と検出面９ａとの交点を表す。【００１３】
検出面９ａ上のｙ軸＋側の領域には、フォーカス検出セルＦ１ａ、Ｆ２ａ、Ｆ１ｂ、Ｆ２ｂ、Ｆ１ｃ、Ｆ２ｃ、Ｆ１ｄ、Ｆ２ｄが配置されている。これらのフォーカス検出セルの極性は、交互に異なっている。また、一連のフォーカス検出セルとｙ軸−方向に隣接して、方形状のトラッキング検出セルＳ１ｂ、Ｓ１ｃ、Ｓ１ｄ、Ｓ１ｅ、Ｓ２ｂ、Ｓ２ｃ、Ｓ２ｄ、Ｓ２ｅが配置されている。これらのトラッキング検出セルは、第１の光ディスクの使用時に用いられる。更に、一連のフォーカス検出セルのｘ軸＋側及び−側の位置に、オフトラック補正検出セルＳ１ａ、Ｓ２ａが配置されている。これらのオフトラック補正検出セルは、第２の光ディスクの使用時に用いられる。尚、フォーカス検出セル、トラッキング検出セル及びオフトラック補正検出セルは、ｙ軸に対して線対称となるようにレイアウトされている。【００１４】
また、検出面９ａ上のｙ軸−側の領域には、方形状のトラッキング検出セル３Ｔ１、３Ｔ２、３Ｔ３、３Ｔ４がｙ軸に対して線対称となるように配置されている。【００１５】
ここで、図６に示したホログラム面２ａの各領域に入射する光と、検出面９ａ上の光スポットとの関係について説明する。【００１６】
まず、第１のレーザー光が使用されている場合、光ディスク６ａからホログラム面２ａの各象限へと入射した光は、次の通りに回折及び集光される（図７参照）。【００１７】
＜第１象限（第１のレーザー光）＞
第１象限の領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃによって回折された一次回折光は、それぞれ検出セルＳ１ｂ、Ｓ２ｅ、Ｓ１ｃ上にスポット３１ａＢ、３１ｂＢ、３１ｃＢを形成する。また、領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃによって回折された−１次回折光は、それぞれ検出セル３Ｔ１上にスポット３１ａＦ、３１ｂＦ、３１ｃＦを形成する。【００１８】
＜第２象限（第１のレーザー光）＞
第２象限の領域２２ａ、２２ｂ、２２ｃによって回折された１次回折光は、それぞれ検出セルＳ２ｂ、Ｓ１ｅ、Ｓ２ｃ上にスポット３２ａＢ、３２ｂＢ、３２ｃＢを形成する。また、領域２２ａ、２２ｂ、２２ｃによって回折された−１次回折光は、それぞれ検出セル３Ｔ２上にスポット３２ａＦ、３２ｂＦ、３２ｂＦを形成する。【００１９】
＜第３象限（第１のレーザー光）＞
第３象限の領域２３ａによって回折された１次回折光は、検出セルから外れた位置にスポット３３ａＢを形成し、領域２３ｂ、２３ｃによって回折された１次回折光は、検出セルＦ２ａ、Ｆ１ｂの境界上にスポット３２ｂＢ、３３ｂＢを形成する。また、領域２３ａ、２３ｂ、２３ｃによって回折された−１次回折光は、それぞれ検出セル３Ｔ３上にスポット３３ａＦ、３３ｂＦ、３３ｃＦを形成する。【００２０】
＜第４象限（第１のレーザー光）＞
第４象限の領域２４ａによって回折された１次回折光は、検出セルから外れた位置にスポット３４ａＢを形成し、領域２４ｂ、２４ｃによって回折された１次回折光は、検出セルＦ２ｃ、Ｆ１ｄの境界上にスポット３４ｂＢ、３４ｃＢを形成する。また、領域２４ａ、２４ｂ、２４ｃによって回折された−１次回折光は、それぞれ検出セル３Ｔ４上にスポット３４ａＦ、３４ｂＦ、３４ｃＦを形成する。【００２１】
次に、第２のレーザー光が使用されている場合、光ディスク６ａ’からホログラム面２ａの各象限へと入射した光は、次の通りに回折及び集光される（図８参照）。【００２２】
＜第１象限（第２のレーザー光）＞
第１象限の領域２１ａによって回折された１次回折光は、検出セルＳ１ａ上にスポット４１ａＢを形成し、領域２１ｂ、２１ｃによって回折された１次回折光は、検出セルから外れた位置にスポット４１ｂＢ、４１ｃＢを形成する。また、領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃによって回折された−１次回折光は、それぞれ検出セル３Ｔ１上にスポット４１ａＦ、４１ｂＦ、４１ｃＦを形成する。【００２３】
＜第２象限（第２のレーザー光）＞
第２象限の領域２２ａによって回折された１次回折光は、検出セルＳ２ａ上にスポット４２ａＢを形成し、領域２２ｂ、２２ｃによって回折された１次回折光は、検出セルから外れた位置にスポット４２ｂＢ、４２ｃＢを形成する。また、領域２２ａ、２２ｂ、２２ｃによって回折された−１次回折光は、それぞれ検出セル３Ｔ２上にスポット４２ａＦ、４２ｂＦ、４２ｃＦを形成する。【００２４】
＜第３象限（第２のレーザー光）＞
第３象限の領域２３ａによって回折された１次回折光は、検出セルＳ２ａ上にスポット４３ａＢを形成し、領域２３ｂ、２３ｃによって回折された１次回折光は、検出セルＦ２ａ、Ｆ１ｂの境界上にスポット４３ｂＢ、４３ｃＢを形成する。また、領域２３ａ、２３ｂ、２３ｃによって回折された−１次回折光は、それぞれ検出セル３Ｔ３上にスポット４３ａＦ、４３ｂＦ、４３ｃＦを形成する。【００２５】
＜第４象限（第２のレーザー光）＞
第４象限の領域２４ａによって回折された１次回折光は、検出セルＳ１ａ上にスポット４４ａＢを形成し、領域２４ｂ、２４ｃによって回折された１次回折光は、検出セルＦ２ｃ、Ｆ１ｄの境界上にスポット４４ｂＢ、４４ｃＢを形成する。また、領域２４ａ、２４ｂ、２４ｃによって回折された−１次回折光は、それぞれ検出セル３Ｔ４上にスポット４４ａＦ、４４ｂＦ、４４ｃＦを形成する。【００２６】
次に、フォーカスエラー検出方法及びトラッキングエラー検出方法について説明する。【００２７】
ホログラム面２ａ上の回折パターンは、１次回折光の集光点が光検出器９の基板内部側に位置し、かつ、−１次回折光の集光点が検出面９ａより光ディスク側に位置するように形成されている。対物レンズを光軸と平行な方向に移動させて、対物レンズの作動距離を変化させると、１次回折光及び−１次回折光の各集光点もまた光軸と平行な方向にシフトするので、検出面９ａ上に形成されるスポットの大きさが変化する。したがって、検出面９ａ上に形成されるスポットの大きさに基づいて、フォーカス信号を検出することができる（いわゆるスポットサイズ法）。【００２８】
上述した検出セルのいくつかは、結果として以下の８つの信号が得られるように電気的に接続されている。【００２９】
Ｆ１＝検出セルＦ１ａで得られる信号＋検出セルＦ１ｂで得られる信号
＋検出セルＦ１ｃで得られる信号＋検出セルＦ１ｄで得られる信号
Ｆ２＝検出セルＦ２ａで得られる信号＋検出セルＦ２ｂで得られる信号
＋検出セルＦ２ｃで得られる信号＋検出セルＦ２ｄで得られる信号
Ｔ１＝検出セル３Ｔ１で得られる信号
Ｔ２＝検出セル３Ｔ２で得られる信号
Ｔ３＝検出セル３Ｔ３で得られる信号
Ｔ４＝検出セル３Ｔ４で得られる信号
Ｓ１＝検出セルＳ１ａで得られる信号＋検出セルＳ１ｂで得られる信号
＋検出セルＳ１ｃで得られる信号＋検出セルＳ１ｄで得られる信号
＋検出セルＳ１ｅで得られる信号
Ｓ２＝検出セルＳ２ａで得られる信号＋検出セルＳ２ｂで得られる信号
＋検出セルＳ２ｃで得られる信号＋検出セルＳ２ｄで得られる信号
＋検出セルＳ２ｅで得られる信号【００３０】
光検出器９上に設けられた演算手段（図示せず）は、検出した各信号Ｆ１〜Ｓ２を用いて下記数式（１）〜（４）の演算を行い、フォーカスエラー信号ＦＥ、信号ＴＥ１、信号ＴＥ２、光ディスク信号面の再生信号ＲＦを求める。
ＦＥ＝Ｆ１−Ｆ２  …（１）
ＴＥ１＝Ｓ１−Ｓ２  …（２）
ＴＥ２＝（Ｔ２＋Ｔ３）−（Ｔ１＋Ｔ４）  …（３）
ＲＦ＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４  …（４）【００３１】
更に、トラッキングを制御するためのトラッキングエラー信号ＴＥは、次の数式（５）及び（６）により求められる。
ＴＥ＝ＴＥ１  …（５）
（第１のレーザー光の使用時）
ＴＥ＝ＴＥ２−α×ＴＥ１  …（６）
（第２のレーザー光の使用時。ただし、αは定数）【００３２】
図９Ａ及び９Ｂは、第２のレーザー光の使用時において、対物レンズ５及び偏向性ホログラム基板２が光ディスク６’の径方向に偏芯した場合の信号ＴＥ１、ＴＥ２のオフセット量の変化を示す概念図である。図９Ａは、上記の数式（３）で表される信号ＴＥ２に対応し、図９Ｂは、上記の数式（２）で表される信号ＴＥ１に対応する。また、横軸は、光軸を基準とした、対物レンズ５及び偏光性ホログラム基板２の径方向の偏芯量を表し、縦軸は、各信号に含まれるオフセットのレベルを表す。【００３３】
一般に、光強度は、光軸近くで強く、光軸から離れるに従って弱くなるように不均一に分布するため、信号ＴＥ２及びＴＥ１には、対物レンズ５の偏芯（すなわち、光強度分布に対する偏芯）に伴ってオフセットが発生する。そこで、第２のレーザー光の使用時には、信号ＴＥ２に含まれるオフセットを信号ＴＥ１で電気的に補正することが必要となる。具体的には、数式（６）に従って、信号ＴＥ１に適当な重み（定数α）を与えることで増幅演算した信号を、信号ＴＥ２から減算することによって、対物レンズ５及び偏向性ホログラム基板２の偏芯に伴うトラッキングエラー信号ＴＥのオフセットをキャンセルすることができる。このようにトラッキングエラー信号ＴＥを生成すれば、トラッキング制御時にオフセット量の変化に起因してオフトラックが発生してしまうことを防止できる。【００３４】
上記のような光強度分布の不均一性は、第１のレーザー光の使用時にも同様に生じる。より具体的には、対物レンズ５及び偏光性ホログラム基板２の偏芯に伴って、領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃ（ホログラム面２ａの第１象限）上の光分布と、領域２２ａ、２２ｂ、２２ｃ（ホログラム面２ａの第２象限）上の光分布とが非対称となる。上記の数式（５）（数式（２））及び図７に示されるように、第１のレーザー光の使用時には、ホログラム面２ａの第１象限及び第２象限によって回折された１次回折光の強度に基づいてトラッキングエラー信号ＴＥが生成されるので、第１象限及び第２象限の光分布の非対称性は、トラッキングエラー信号ＴＥの劣化につながる。【００３５】
そこで、この例に係る光ピックアップ装置１２では、第１のレーザー光の使用時には、オフセット補正用の信号を利用することに代えて、トラッキング検出セル同士の電気的な接続を工夫することで、オフセットが補正されている。具体的には、第１象限の領域２１ｂによるスポット３１ｂＢと、第２象限の領域２２ｂによるスポット３２ｂＢとを交互に入れ替えた状態で、差信号が生成されている。この結果、光分布の非対称性は、数式（２）の演算によってキャンセルされ、トラッキングエラー信号ＴＥのオフセットが低減されている。【００３６】
このような光ピックアップ装置１２によれば、２つの規格の光ディスクに対応することができ、かつ、対物レンズ５及び偏光性ホログラム基板２がディスク径方向へ偏芯した場合でもオフトラックが発生しないトラッキング制御を行うことが可能となる。
【特許文献１】国際公開第２００７／０７２６８３号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３７】
しかしながら、上記の光ピックアップ装置には、以下のような問題点があった。【００３８】
第２のレーザー光の使用時には、信号ＴＥ１で信号ＴＥ２のオフセットが補正されるが、この信号ＴＥ１は、ホログラム面２ａの領域２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａへ入射する光（光ディスク６’からの０次回折光）に基づいて生成される。したがって、オフセット補正用信号ＴＥ１の感度は、領域２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａへと入射する光の強度に依存する。【００３９】
図１０Ａは、光ディスクの偏芯等がなく、光強度分布ＦＦの中心Ｌと対物レンズ５の光軸とがほぼ一致している状態での、ホログラム面２ａへの入射光の強度分布を示す図である。図１０Ａでは、領域２１ａ、２４ａに入射する光強度を面積ＳＳ１で表し、領域２２ａ、２３ｂに入射する光強度を面積ＳＳ２で表している。この場合、面積ＳＳ１とＳＳ２とは等しくなるので、数式（２）で求められる信号ＴＥ１はゼロとなる。【００４０】
一方、図１０Ｂは、光ディスクの偏芯等に追従して対物レンズ５及び偏光性ホログラム素子２とが一体的に移動したことにより、光強度分布ＦＦの中心Ｌと対物レンズ５の光軸とがずれた状態での、ホログラム面２ａへの入射光の強度分布を示す図である。図１０Ｂでは、領域２１ａ、２４ａに入射する光強度を面積ＳＳ１’で表し、領域２２ａ、２３ｂに入射する光強度を面積ＳＳ２’で表している。この場合、面積ＳＳ１’とＳＳ２’とは等しくならず、両者の差が数式（２）の信号ＴＥ１として検出される。【００４１】
しかしながら、図１０Ａ及び１０Ｂから把握されるように、領域２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａは、光強度分布の中心Ｌの近傍に位置することから、入射光の強度分布はなだらかである。したがって、対物レンズ５及び偏光性ホログラム素子２の位置がシフトしても、光強度のアンバランス、すなわち、面積ＳＳ１’とＳＳ２‘との差は、比較的小さな変化にとどまる。【００４２】
そこで、光強度分布の変化をできるだけ正確に検出して、補正用信号ＴＥ１の感度を高めるという観点では、領域２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａを図１０Ａ及び１０Ｂの左右方向（すなわち、トラックの径方向）にできるだけ広くして、光強度の変化量を大きくすることが望ましい。【００４３】
しかしながら、この領域幅を単に広げただけでは、対物レンズ５と偏光性ホログラム２との相対的な位置関係が少しでもずれた場合に、本来０次回折光のみが入射する領域２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａに、光ディスクからの１次回折光が漏れ込んでくるという問題が生じる。【００４４】
また、領域２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａに光ディスクからの１次回折光が漏れ込んだ場合、次のような問題も生じる。【００４５】
図１１（ａ）は、数式（３）で表される信号ＴＥ２の波形を示し、図１１（ｂ）は、数式（２）で表される補正用の信号ＴＥ１の波形を示し、図１１（ｃ）は、数式（５）で表されるオフセット補正後のトラッキングエラー信号ＴＥの波形を示す。【００４６】
図１１（ａ）に示される信号ＴＥ２に含まれる正弦波状の波形は、光ディスクの信号上の集光スポットと、トラックの溝との相対的な位置関係の揺らぎに起因して±１次回折光の強度がアンバランスすることで生じる溝横断波形（いわゆる、ＡＣ成分）を示す。正弦波の中心と信号ＴＥ２のレベルがゼロとなるラインとのずれ量Ｑ２が、信号ＴＥ２のオフセット、すなわち、０次回折光のアンバランスによるオフセット（いわゆる、ＤＣ成分）である。【００４７】
補正用の信号ＴＥ１は、図１１（ｂ）に示されるような波形を有する。信号ＴＥ１は、本来、光ディスクからの０次回折光のみに基づいて生成され信号であるので、光ディスク上の集光スポットと信号面の溝との相対的な位置関係の揺らぎに起因して±１次回折光の強度がアンバランスしてもその影響を受けず、いわゆる溝横断波形は生じない。しかしながら、図６に示される領域２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａの幅を大きく取った場合に、対物レンズ５と偏光性ホログラム素子２との相対位置が僅かでもずれていると、±１次回折光の成分が領域２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａに漏れ込んでしまう。この結果、信号ＴＥ１が正弦波状の波形を有するようになる。尚、正弦波の中心と信号ＴＥ１のレベルがゼロとなるラインとのずれ量Ｑ１が、０次回折光のアンバランスによるオフセット（ＤＣ成分）であり、信号ＴＥ２の補正に本来必要とされるのは、このＤＣ成分の値である。【００４８】
図１１（ａ）及び（ｂ）に示されるように、補正用の信号ＴＥ１に含まれる溝横断成分（ＡＣ成分）は、±１次回折光の明暗アンバランスによるものであるので、その位相は信号ＴＥ２のＡＣ成分の位相と同相である。よって、上記の数式（６）に従って、信号ＴＥ２のオフセット成分を補正する演算を行うと、ＤＣ成分のみならず、ＡＣ成分の一部も相殺されてしまい、トラッキングエラー信号ＴＥの振幅低下につながる（図１１（ｃ））。すなわち、上記の光ピックアップ装置１２において、領域２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａの幅を大きくした場合、トラッキングエラー信号ＴＥのオフセットは補正されるものの、トラッキングエラー信号ＴＥの変調度が低下することによりトラッキング制御が不安定になりやすいという問題があった。【００４９】
それ故に、本発明は、トラッキングエラー信号の変調度の低下を招くことなく、トラッキング制御を安定化することができる光ピックアップ装置及びこれを用いた光ディスク装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００５０】
本発明は、光記録媒体に対して情報の読み出し・書き込み・消去の少なくとも１つを行う光ピックアップ装置に関するものである。当該光ピックアップ装置は、第１の波長の光と、第１の波長とは異なる第２の波長の光を出射する光源と、光源から出射された光を光記録媒体のトラック上に集光する対物レンズ系と、対物レンズ系の中心軸が通過する第１の領域と、第１の領域と境界を接する一対の第２の領域とを有し、第２の波長の光が使用される場合、第１の領域で光記録媒体からの０次回折光を受光し、第２の領域で光記録媒体からの０次回折光及び±１次回折光を受光し、第１及び第２の領域に入射した光を複数の光に分岐する光分岐部と、対物レンズ系と光分岐部との間に設けられ、第１及び第２の領域の境界に沿って延びる第１の領域の一部を覆う光学素子と、第２の波長の光が使用される場合、第１の領域によって分岐された光の強度に基づく第１の電気信号を生成すると共に、第１及び第２の領域によって分岐された光の強度に基づく第２の電気信号を生成する検出部と、第２の波長の光が使用される場合、第１の電気信号で、第２の電気信号に含まれるオフセット成分を電気的に補正して、トラッキングを制御するためのトラッキング信号エラーを生成する演算部とを備える。そして、光学素子は、第１の波長の光を透過させ、第２の波長の光を部分的に透過させる。【００５１】
光学素子は、対物レンズ系から入射した光の位相をずらして出射することが好ましい。【００５２】
この場合、光学素子を透過した光の波面の位相と、光学素子のない部分を透過した光の波面の位相との位相差が、（ｋπ−１／４π）以上（ｋπ＋１／４π）以下である（ただし、ｋは奇数）ことが好ましい。【００５３】
また、第２の波長の光に対する光学素子の透過率が、１０％以上５０％以下であることが好ましい。【００５４】
また、本発明に係る光ディスク装置は、上記の特徴を有する光ピックアップ装置を備えるものである。
【発明の効果】
【００５５】
本発明によれば、組み立て誤差等で対物レンズ系と光分岐部との位置ずれが生じた場合でも、トラッキングエラー信号の変調度の低下を招くことなく、トラッキング制御の安定化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の実施の形態に係る光ピックアップ装置の概略構成を示す側面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａに示される光源部分をＩＢ−ＩＢラインから見た図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図１に示されるＩＩ−ＩＩラインから見た部分遮光素子及びホログラム面の概略構成を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２ＡのＩＩＢ−ＩＩＢラインから見た図である。
【図３】図３は、対物レンズ５に対する偏光性ホログラム素子の位置と、偏光性ホログラム素子に入射する光との関係を示す模式図である。
【図４】図４は、数式（３）で表される信号ＴＥ２、数式（２）で表される補正用の信号ＴＥ１、数式（５）で表されるオフセット補正後のトラッキングエラー信号ＴＥの波形を示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、特許文献１に記載される光ピックアップ装置の概略構成を示す側面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａに示される光源部分をＶＢ−ＶＢラインから見た図である。
【図６】図６は、図５Ａに示されるＶＩ−ＶＩラインから見たホログラム面の概略構成を示す図である。
【図７】図７は、図５Ａに示される光検出器上の検出パターンと、検出光の分布とを示す図（第１のレーザー光使用時）である。
【図８】図８は、図５Ａに示される光検出器上の検出パターンと、検出光の分布とを示す図（第２のレーザー光使用時）である。
【図９Ａ】図９Ａは、第２のレーザー光の使用時において、対物レンズ及び偏向性ホログラム基板が光ディスクの径方向に偏芯した場合の信号ＴＥ２オフセット量の変化を示す概念図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、第２のレーザー光の使用時において、対物レンズ及び偏向性ホログラム基板が光ディスクの径方向に偏芯した場合の信号ＴＥ１オフセット量の変化を示す概念図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、光強度分布の中心と対物レンズの光軸とがほぼ一致している状態での、ホログラム面への入射光の強度分布を示す図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、光強度分布の中心と対物レンズの光軸とがずれた状態での、ホログラム面への入射光の強度分布を示す図である。
【図１１】図１１は、数式（３）で表される信号ＴＥ２、数式（２）で表される補正用の信号ＴＥ１、数式（５）で表されるオフセット補正後のトラッキングエラー信号ＴＥの波形を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  光源
１ａ、１ａ’  発光点
３  １／４波長板
４  コリメートレンズ
５  対物レンズ
６、６’  光ディスク
６ａ、６ａ’  信号面
７、７’  光軸
８、１１  １次回折光
８’、１１’  −１次回折光
９  光検出器
９ａ  検出面
１０  反射ミラー
１００  光ピックアップ装置
１１０  部分遮光素子
１１２  偏光性ホログラム素子
１１２ａ  ホログラム面
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
図１Ａは、本発明の実施の形態に係る光ピックアップ装置の概略構成を示す側面図であり、図１Ｂは、図１Ａに示される光源部分をＩＢ−ＩＢラインから見た図である。【００５９】
光ピックアップ装置１００は、規格の異なる第１の光ディスク６（例えば、ＤＶＤ）と第２の光ディスク６’（例えば、ＣＤ）とに対応した光ディスク装置に用いられ、各規格に対応した波長の光を用いて、第１の光ディスク６及び第２の光ディスク６’のそれぞれに対して情報の読み出し・書き込み・消去を行うためのものである。【００６０】
本実施の形態に係る光ピックアップ装置１００は、光検出器９と、レーザー光源１と、反射ミラー１０と、コリメートレンズ４と、偏光性ホログラム素子１１２と、１／４波長板３と、部分遮光素子１１０と、対物レンズ５とを備えている。【００６１】
レーザー光源１は、光検出器９の検出面９ａ上に配置され、第１の光ディスク６用の第１の波長λ１を有する第１のレーザー光と、第２の光ディスク６’用の第２の波長λ２を有する第２のレーザー光とを出射する（ただし、λ２＞λ１）。尚、第１のレーザー光は、発光点１ａから出射され、第２のレーザー光は、発光点１ａ’から出射される。【００６２】
反射ミラー１０は、光検出器９の検出面９ａ上に取り付けられ、レーザー光源１から出射された光を検出面９ａとほぼ直交する方向に反射する。【００６３】
コリメートレンズ４は、反射ミラー１０によって反射された光の光路上に配置され、レーザー光源１から出射された拡散光を略平行光に変換する。【００６４】
偏光性ホログラム素子１１２は、光ディスク６または６’が配置される側に、ホログラム面１１２ａを有し、光ディスク６または６’からの戻り光を回折させることによって複数の光に分岐する。尚、本実施の形態に係るホログラム面１１２ａの詳細については後述する。【００６５】
１／４波長板３は、偏光性ホログラム素子１１２を透過した直線偏光（Ｓ波またはＰ波）を円偏光に変換する。また、対物レンズ５から戻る円偏光を直線偏光（Ｐ波またはＳ波）に変換する。【００６６】
部分遮光素子１１０は、対物レンズ５と偏光性ホログラム素子１１２との間に設けられ、ホログラム面１１２ａの一部を覆う光学素子である。部分遮光素子は、第１の波長λ１を有する第１のレーザー光は完全に透過させるが、第２の波長λ２を有する第２のレーザー光を部分的に透過させる性質を備えている。また、本実施の形態に係る部分遮光素子１１０は、対物レンズ５から入射した光の位相を所定量だけずらして出射する性質も兼ね備えている。部分遮光素子１１０の更なる詳細については後述する。【００６７】
対物レンズ５は、入射した光を集光して光ディスク６または６’のトラック上にスポットを形成する。尚、対物レンズ５は、１枚以上のレンズ素子から構成されていれば良く、レンズ素子の数は特に限定されない。【００６８】
尚、本実施の形態では、偏光性ホログラム素子１１２と、１／４波長板３と、部分遮光素子１１０とは一体的に形成されている。また、偏光性ホログラム素子１１２（１／４波長板３、部分遮光素子１１０）は、対物レンズ５に対して固定されており、対物レンズと一体となって光ディスク６または６’の径方向に移動自在である。【００６９】
光検出器９は、ホログラム面１１２ａによって分岐された各光を検出する素子である。光検出器９は、その検出面９ａ上に設けられる複数の検出セルを備え、上記の数式（１）〜（４）に示される各信号を生成する。また、光検出器９は、上記の数式（５）及び（６）に示される演算を行って、トラッキングを制御するためのトラッキングエラー信号ＴＥを生成する演算部（図示せず）を備えている。特に、第２のレーザー光の使用時には、数式（６）に示されるように、演算部は、数式（２）に示される第１の信号ＴＥ１で、数式（３）に示される第２の信号ＴＥ２に含まれるオフセット（ＤＣ成分）を電気的に補正する。【００７０】
尚、本実施の形態に係る光検出器９の具体的な構成及び機能は、図７及び８並びに上記で説明したものと同じであるので、ここでの繰り返しの説明を省略する。【００７１】
第１の光ディスク６の使用時には、レーザー光源１は、発光点１ａから第１のレーザー光（波長λ１）を出射する。出射された第１のレーザー光は、反射ミラー１０によって反射された後、コリメートレンズ４によって、略平行光に変換される。コリメートレンズ４から出射された平行光は、偏光性ホログラム素子１１２を透過し、１／４波長板３によって円偏光へと変換された後、対物レンズ５によって集光されて、第１の光ディスク６の信号面６ａ上にスポットを形成する。信号面６ａによって反射された光は、対物レンズ５を透過して、１／４波長板３によって再度直線偏光（Ｐ波またはＳ波）に変換された後、偏光性ホログラム素子１１２のホログラム面１１２ａに入射する。偏光性ホログラム素子１１２に入射した光は、ホログラム面１１２ａによって回折されて、第１のレーザー光の光軸７を対称軸とする１次回折光８と−１次回折光８’とに分岐され、コリメートレンズ４を透過して光検出器９の検出面９ａに入射する。【００７２】
一方、第２の光ディスク６’の使用時には、レーザー光源１は、発光点１ａ’から第２のレーザー光（波長λ２）を出射する。出射された第２のレーザー光は、反射ミラー１０によって反射された後、コリメートレンズ４によって、略平行光に変換される。コリメートレンズ４から出射された平行光は、偏光性ホログラム素子１１２を透過し、１／４波長板３によって円偏光へと変換された後、対物レンズ５によって集光されて、第２の光ディスク６’の信号面６ａ’上にスポットを形成する。信号面６ａ’によって反射された光は、対物レンズ５を透過して、１／４波長板３によって再度直線偏光（Ｐ波またはＳ波）に変換された後、偏光性ホログラム素子１１２のホログラム面１１２ａに入射する。偏光性ホログラム素子１１２に入射した光は、ホログラム面１１２ａによって回折されて、第２のレーザー光の光軸７’を対称軸とする１次回折光１１と−１次回折光１１’とに分岐され、コリメートレンズ４を透過して光検出器９の検出面９ａに入射する。【００７３】
ここで、本実施の形態に係るホログラム面１１２ａ及び部分遮光素子１１０の詳細を説明する。【００７４】
図２Ａは、図１に示されるＩＩ−ＩＩラインから見た部分遮光素子１１０及びホログラム面１１２ａの概略構成を示す図であり、図２Ｂは、図２ＡのＩＩＢ−ＩＩＢラインから見た図である。尚、図２Ａでは、第２のレーザー光の使用時に、第２の光ディスク６’からの０次回折光及び±１次回折光がホログラム面１１２ａに入射する位置が、一点鎖線によって示されている。【００７５】
以下では、説明の便宜上、ホログラム面１１２ａとレーザー光の光軸との交点を点１２０、点１２０で直交する２直線をｘ軸及びｙ軸とし、ホログラム面１１２ａ上の位置をｘｙ座標系上の各象限によって表現する。【００７６】
ホログラム面１１２ａには、円形状の回折領域が形成されており、回折領域は、第１〜第４象限の各々に対応する４つの領域に分割されている。更に、各象限に位置する領域は、それぞれ３つの領域に分割され、領域１２１ａ〜１２１ｃ（第１象限）、領域１２２ａ〜１２２ｃ（第２象限）、領域１２３ａ〜１２３ｃ（第３象限）、領域１２４ａ〜１２４ｃ（第４象限）が形成されている。【００７７】
ホログラム面１１２ａには、光ディスクによって回折された０次回折光及び±１次回折光が入射するが、０次回折光及び±１次回折光が入射する領域は、第１のレーザー光が使用される場合と、第２のレーザー光が使用される場合とで異なる。【００７８】
第１のレーザー光（第１の光ディスク６）が用いられる場合、領域１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａ、１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂには、信号面６ａ上のトラック形状によって反射され回折を受けない０次回折光のみが入射し、残りの領域１２１ｃ、１２２ｃ、１２３ｃ、１２４ｄには、第１の光ディスク６からの０次回折光と１次回折光（＋１次回折光または−１次回折光のいずれか）とが入射する。【００７９】
一方、第２のレーザー光（第２の光ディスク６’）が用いられる場合、領域１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａには、基本的には、信号面６ａ’上のトラック形状によって反射され回折を受けない０次回折光のみが入射し、残りの領域１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂ、１２１ｃ、１２２ｃ、１２３ｃ、１２４ｃには、第２の光ディスク６’からの０次回折光と１次回折光とが入射する。言い換えれば、第２のレーザー光の使用時には、領域１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａが０次回折光を受光する領域（以下、第１の領域という）となり、残りの領域１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂ、１２１ｃ、１２２ｃ、１２３ｃ、１２４ｃが、０次回折光及び１次回折光の両方を受光する領域（以下、第２の領域という）となる。【００８０】
各領域のレイアウトパターンは、基本的に図６に示される例と同じである。ただし、図６に示される領域２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂと比べて、領域１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂを狭めることによって、領域１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａの幅がｘ軸に沿った方向に広げられている。より特定的には、領域１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａと、領域１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂとの境界と、対物レンズ５と偏光性ホログラム素子１１２との位置ずれがない場合に１次回折光が入射する領域の外周とがほぼ一致する。【００８１】
部分遮光素子１１０は、遮光性ホログラム素子１１２のホログラム面１１２ａ上に設けられた１／４波長板３の表面に、複数の層を積層することによって形成されている。部分遮光素子１１０は、図２Ａに示されるように、点１２０を中心としてｘ軸及びｙ軸方向に延びる十字型の開口を有し、円形状の回折領域の一部を覆うように形成されている。更に詳細には、第２のレーザー光の使用時に０次回折光を受光するための第１の領域と、０次回折光及び１次回折光の両方を受光するための領域との境界線に沿って、当該境界線の両端部の各々から所定範囲に渡る第１の領域の一部を覆うように形成されている。【００８２】
部分遮光素子１１０は、第１のレーザー光を完全に透過させるが、第２のレーザー光に対しては遮光性を有している。ただし、本実施の形態では、部分遮光素子１１０は、第２のレーザー光を完全に遮光せず、その一部のみを遮光し、他の一部を透過させる。【００８３】
また、本実施の形態に係る部分遮光素子１１０は、その開口を通過した光の位相に対して、遮光領域を通過した光の位相に位相差δが生じるように、入射した光の位相をずらして出射する。この位相差δは、次の数式（７）によって与えられる。
δ＝（ｎ１−１）ｄ１＋（ｎ２−１）ｄ２＋…＋（ｎｉ−１）ｄｉ
ここで、
ｎ１，ｎ２，…，ｎｉ：各層の屈折率
ｄ１，ｄ２，…，ｄｉ：各層の厚み
である。【００８４】
ここで、対物レンズ５と偏光性ホログラム素子１１２ａとの相対的な位置関係が、製造時の取り付け誤差などによって、トラック方向（すなわち、図２Ａのｙ方向）にずれている場合を例に挙げて、部分遮光素子１１０の機能を説明する。【００８５】
図３は、対物レンズ５に対する偏光性ホログラム素子１１２ａの位置と、偏光性ホログラム素子１１２ａに入射する光との関係を示す模式図である。【００８６】
例えば、偏光性ホログラム素子１１２ａの中心軸Ｌ２が対物レンズ５の中心軸Ｌ３から図３における左方向にずれている場合、部分遮光素子１１０がなければ、中心軸Ｌ２より左側に位置する本来０次回折光のみが入射する領域に−１次回折光が漏れ込んでしまう。しかしながら、本実施形態では、コリメータレンズから中心軸Ｌ２の右側部分に入射した光の一部が部分遮光素子１１０の一部１３１によってカットされるので、中心軸Ｌ２に対して当該一部１３１と対称となる位置には、部分遮光素子１１０の影１３２ができ、実際には−１次回折光の漏れ込みが抑制されることになる（図中の破線の矢印）。また、中心軸Ｌ２より左側において、部分遮光素子１１０の部分１３０の内周側を通過した光は、当該光が通過した位置と対称となる位置において、部分遮光素子１１０の一部１３１によってカットされる（図中の実線の矢印）。【００８７】
このように、対物レンズ５と偏光性ホログラム素子１１２との位置関係がずれている場合でも、部分遮光素子１１０によって往路または復路で光の一部がカットされる。この結果、補正用の信号ＴＥ１を生成するために０次回折光のみを受光する領域１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａを広げた場合に、対物レンズ５に対する偏光性ホログラム１１２の位置ずれがｙ軸方向（図２Ａ）に生じたとしても、領域１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａへの１次回折光の漏れ込みを低減することができる。これらの領域への１次回折光の漏れ込みが低減されると、オフセット補正用の信号ＴＥ１に含まれるＡＣ成分が減少するため、数式（６）の減算によるトラッキングエラー信号ＴＥの振幅低下を抑制することが可能となる。【００８８】
尚、領域１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａと、領域１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂの境界部分に部分遮光素子１１０を設けることで、開口の形状が円形ではなくなる。ただし、本実施の形態では、部分遮光素子１１０の開口は、ｘ軸に対して線対称かつｙ軸に対して線対称となるように形成されている。また、ｘ軸方向における開口の寸法と、ｙ軸方向における開口の寸法とは、いずれも透過する光束の直径に対して十分に大きくなるように設定されている。このような部分遮光素子１１０の形状であれば、分解能が低下したり、トラック間のクロストークが生じたりする等の信号品質に悪影響を及ぼすような集光状態とはならない。【００８９】
上述したように、本実施の形態に係る部分遮光素子１１０は、入射光に位相差δを付与する性質を有している。以下、対物レンズ５と偏光性ホログラム素子１１２とが光ディスクのトラックに沿った方向にずれている場合に、この特徴により実現される更なる利点について説明する。ここでは、説明の簡略化のために、部分遮光素子１１０が位相差π（δ）だけ入射光の位相をずらして出射する例について説明する。【００９０】
図４（ａ）は、数式（３）で表される信号ＴＥ２の波形を示し、図４（ｂ）は、数式（２）で表される補正用の信号ＴＥ１の波形を示し、図４（ｃ）は、数式（５）で表されるオフセット補正後のトラッキングエラー信号ＴＥの波形を示す。【００９１】
図４（ａ）に示される信号ＴＥ２の正弦波状の波形は、スポットと信号面上の溝との相対的な位置関係の揺らぎに起因して±１次回折光の強度がアンバランスすることで生じる溝横断波形（いわゆる、ＡＣ成分）を示す。正弦波の中心とＴＥ２の値がゼロであるラインとのずれ量Ｑ２が、信号ＴＥ２のオフセット、すなわち、０次回折光のアンバランスによるオフセット（いわゆる、ＤＣ成分）である。【００９２】
一方、補正用の信号ＴＥ１は、図４（ｂ）に示されるような波形を有する。上述したように、部分遮光素子１１０は、第２のレーザー光を完全に遮光しないため、領域１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａに漏れ込んだ１次回折光も一部透過する（図４（ｂ）に示されるＡＣ成分）。ただし、部分遮光素子１１０を通過した光の位相は、部分遮光素子１１０の開口を通過した光の位相に対してπだけずれるので、補正用の信号ＴＥ１に含まれる溝横断成分（ＡＣ成分）は、信号ＴＥ２に含まれる溝横断成分（ＡＣ成分）と逆相となる。したがって、演算部が数式（６）の演算をすると、信号ＴＥ２のオフセット（ＤＣ成分）はほぼキャンセルされると共に、ＡＣ成分の振幅が増加する。したがって、本実施の形態に係る部分遮光素子１１０を設けることによって、対物レンズ５と偏光性ホログラム素子１１２との位置ずれが生じた場合でも、漏れ込んだ１次回折光を利用して、トラッキングエラー信号ＴＥの変調度の向上を図ることが可能となる。【００９３】
図４（ａ）〜４（ｃ）で説明した増幅効果を得るためには、部分遮光素子１１０の第２のレーザー光に対する透過率は、１０％以上５０％以下であれば良い。透過率が１０％より小さくなると、信号ＴＥ２と逆相となる成分が減少して、トラッキングエラー信号ＴＥの増幅効果が低下する。また、透過率が５０％を超えると、集光性に影響が生じるので好ましくない。集光性に影響を及ぼすことなく、トラッキングエラー信号ＴＥの増幅効果を狙うためには、第２のレーザー光の透過率を約３０％に設定することがより好ましい。上述したように、部分遮光素子１１０の透過率は、各層の屈折率及び厚みの選択によって設定可能である。【００９４】
また、部分遮光素子１１０が透過光に付与する位相差δは、（ｋπ−１／４π）以上（ｋπ＋１／４π）以下であれば良い（ただし、ｋは奇数である）。位相差δが（ｋπ−１／４π）より小さい場合、または、位相差δが（ｋπ＋１／４π）より大きい場合には、数式（６）の演算によってトラッキングエラー信号ＴＥの増幅効果が十分に得られなくなる。また、トラッキングエラー信号ＴＥの増幅効果を大きくするためには、位相差δが（ｋπ−１／６π）以上（ｋπ＋１／６π）であることがより好ましい。更に、位相差δがｋπであることが最も望ましい。この場合、信号ＴＥ２のＡＣ成分に対して信号ＴＥ１のＡＣ成分が逆相となるため、トラッキングエラー信号ＴＥの増幅効果が最大となる。【００９５】
尚、０次回折光の受光領域に漏れ込む１次回折光の位相がπだけずれていれば、信号ＴＥ１の溝横断波形が信号ＴＥ２と逆相となるので、部分遮光素子１１０に代えて、遮光性がなく、透過光に位相差πのみを付与する光学素子を設けることも考えられる。しかしながら、この場合、光学系の往路において対物レンズが互いに位相がπだけずれた光を集光することになるので、光ディスク上の光スポットの集光性劣化につながる。よって、遮光性がなく、透過光に位相差πのみを与える光学素子を用いた構成は好ましくない。【００９６】
また、部分遮光素子１１０に代えて、第２のレーザー光を完全に遮光する遮光素子を設け、０次回折光のみを受光する領域に１次回折光が全く入り込まないように光ピックアップ装置を構成することもできる。この場合には、対物レンズ５と、遮光素子の開口膜パターンと、偏光性ホログラム素子の領域分割パターンとを精度良く位置合わせする必要がある。【００９７】
以上説明したように、本実施の形態では、ホログラム面１１２ａ上で光ディスクからの０次回折光を受光するための領域の一部が部分遮光素子１１０によって覆われている。このような部分遮光素子１１０を設けることによって、０次回折光の受光領域を広げた場合でも、対物レンズ５と偏光性ホログラム素子１１２との位置ずれ等に起因して漏れ込む光ディスクからの±１次回折光を部分的に遮光することができる。この結果、０次回折光の受光領域によって回折された光に基づくオフセット補正用信号ＴＥ１に含まれるＡＣ成分を低減でき、補正後のトラッキングエラー信号ＴＥの変調度低下を抑制することが可能となる。【００９８】
また、部分遮光素子１１０が第２のレーザー光の一部を透過させ、かつ、透過光の位相を所定の位相差δだけずらす性質を備えている場合、信号ＴＥ１で信号ＴＥ２を電気的に補正する際に、ＤＣ成分の相殺と同時にＡＣ成分が増幅されるので、トラッキングエラー信号ＴＥの変調度を向上させることができる。【００９９】
それ故に、本発明によれば、対物レンズ５と偏光性ホログラム素子１１２との位置ずれがある場合でも、トラッキングエラー信号ＴＥの変調度低下を招くことなく、トラッキング制御の安定性に優れた光ピックアップ装置を実現することが可能となる。【０１００】
尚、上記の説明では、光ピックアップ装置の構成及び機能を中心に説明したが、本発明の概念が光ピックアップ装置を備える光ディスク装置にも同様に適用可能であることは言うまでもない。本発明を光ディスク装置に適用する場合、光ピックアップ装置を除く構成要素（例えば、モータ、ターンテーブル、ディスククランパ等）は、特に限定されず、利用可能なあらゆる周知の部品であれば良い。【０１０１】
また、本発明は、書き換え可能な相変化型光ディスク、再生専用光ディスク（ＲＯＭ）、光磁気ディスク（ＭＯ）等、情報の読み出し・書き込み・消去の少なくとも１つにおいてレーザー光が照射されるあらゆる記録方式の装置にも適用できる。【０１０２】
また、本発明は、多層記録に対応した光ピックアップ装置及び光ディスク装置に適用しても良い。【０１０３】
更に、本実施の形態では、部分遮光素子が偏光性ホログラム素子及び１／４波長板と一体的に形成されているが、偏光性ホログラム素子と別に形成されていても良い。【０１０４】
更に、上記の説明では、ホログラム面の領域パターンと、光検出器上の検出セルパターンとを特定しているが、これらのパターンは、レーザー光の波長や光学系の設計等に応じて適宜変更することができる。ホログラム面や光検出器のパターンが上記の例と異なる場合であっても、トラッキングエラー信号の生成方式が上記の例と同じであれば、ホログラム面上で０次回折光のみを受光するための領域の一部を覆うように、本発明に係る部分遮光素子を設けることが可能である。部分遮光素子の形状は、ホログラム面上の領域パターンに応じて適宜変更できる。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明は、レーザー光源を用いて光記録装置に対して情報の記録・再生・消去等を行う光ピックアップ装置、これを備える光ディクス装置等に利用できる。
【図１Ａ】
2008139686.tif 000003
【図１Ｂ】
2008139686.tif 000004
【図２Ａ】
2008139686.tif 000005
【図２Ｂ】
2008139686.tif 000006
【図３】
2008139686.tif 000007
【図４】
2008139686.tif 000008
【図５Ａ】
2008139686.tif 000009
【図５Ｂ】
2008139686.tif 000010
【図６】
2008139686.tif 000011
【図７】
2008139686.tif 000012
【図８】
2008139686.tif 000013
【図９Ａ】
2008139686.tif 000014
【図９Ｂ】
2008139686.tif 000015
【図１０Ａ】
2008139686.tif 000016
【図１０Ｂ】
2008139686.tif 000017
【図１１】
2008139686.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成21年11月4日(2009.11.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー光源を用いて光ディスク等の光記録媒体に対して情報の読み出し・書き込み・消去の少なくとも１つを行う光ピックアップ装置及びこれを用いた光ディスク装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５Ａは、特許文献１に記載される光ピックアップ装置の概略構成を示す側面図であり、図５Ｂは、図５Ａに示される光源部分をＶＢ−ＶＢラインから見た図である。
【０００３】
図５Ａ及び５Ｂに示される光ピックアップ装置１２は、例えばＤＶＤとＣＤのように、規格の異なる第１の光ディスク６と第２の光ディスク６'とに対応した光ディスク装置に用いられ、各規格に対応した波長の光を用いて、第１の光ディスク６及び第２の光ディスク６'のそれぞれに対して情報の読み出し・書き込み・消去を行うためのものである。具体的には、光ピックアップ装置１２は、受光した光の強度に応じた電気信号を生成する光検出器９と、光検出器９上に配置され、波長がλ１の第１のレーザー光と、波長がλ２（ただし、λ２＞λ１）の第２のレーザー光とを出射するレーザー光源１と、光検出器９上に配置される反射ミラー１０と、コリメートレンズ４と、偏光性ホログラム素子２と、１／４波長板３と、対物レンズ５とを備えている。
【０００４】
第１の光ディスク６の使用時には、レーザー光源１は、発光点１ａから第１のレーザー光（波長λ１）を出射する。出射された第１のレーザー光は、光検出器９上に取り付けられた反射ミラー１０によって光検出器９の検出面９ａと直交する方向に反射され、コリメートレンズ４に入射する。コリメートレンズ４に入射した光は、略平行光に変換された後、偏光性ホログラム素子２を透過して、１／４波長板３に入射する。１／４波長板３は、入射した直線偏光（Ｓ波またはＰ波）を円偏光へと変換する。１／４波長板３から出射された光は、対物レンズ５によって集光され、第１の光ディスク６の信号面６ａ上にスポットを形成する。信号面６ａによって反射された光は、対物レンズ５を透過して、１／４波長板３によって再度直線偏光（Ｐ波またはＳ波）に変換された後、偏光性ホログラム素子２のホログラム面２ａに入射する。偏光性ホログラム素子２に入射した光は、ホログラム面２ａによって回折されて、第１のレーザー光の光軸７を対称軸とする１次回折光８と−１次回折光８'とに分岐され、コリメートレンズ４を透過して光検出器９の検出面９ａに入射する。
【０００５】
一方、第２の光ディクス６'の使用時には、レーザー光源１は、発光点１ａ'から第２のレーザー光（波長λ２、ただし、λ２＞λ１）を出射する。出射された第２のレーザー光は、光検出器９上に取り付けられた反射ミラー１０によって反射された後、コリメートレンズ４によって、略平行光に変換される。コリメートレンズ４から出射された光は、偏光性ホログラム素子２を透過して、１／４波長板３によって円偏光へと変換された後、対物レンズ５によって集光されて、第２の光ディスク６'の信号面６ａ'上にスポットを形成する。信号面６ａ'によって反射された光は、対物レンズ５を透過して、１／４波長板３によって再度直線偏光（Ｐ波またはＳ波）に変換された後、偏光性ホログラム素子２のホログラム面２ａに入射する。偏光性ホログラム素子２に入射した光は、ホログラム面２ａによって回折されて、第２のレーザー光の光軸７'を対称軸とする１次回折光１１と−１次回折光１１'とに分岐され、コリメートレンズ４を透過して光検出器９の検出面９ａに入射する。
【０００６】
図６は、図５Ａに示されるＶＩ−ＶＩラインから見たホログラム面２ａの概略構成を示す図である。尚、図６では、第２のレーザー光の使用時に、第２の光ディスク６'からの０次回折光及び±１次回折光がホログラム面２ａへと入射する位置が、一点鎖線によって示されている。
【０００７】
ホログラム面２ａには、円形状の回折領域が形成されている。この回折領域は、光軸７が通過する点２０において直交する２直線（光ディスクの径方向に延びるｘ軸と、ｘ軸と直交する方向に延びるｙ軸）によって、４つの領域に分割されている。更に、ｘｙ座標上の各象限に位置する領域は、それぞれ３つの領域に分割され、領域２１ａ〜２１ｃ（第１象限）、領域２２ａ〜２２ｃ（第２象限）、領域２３ａ〜２３ｃ（第３象限）、領域２４ａ〜２４ｃ（第４象限）が形成されている。
【０００８】
ホログラム面２ａには、光ディスクによって回折された０次回折光及び±１次回折光が入射するが、０次回折光及び±１次回折光が入射する領域は、第１のレーザー光が使用される場合と、第２のレーザー光が使用される場合とで異なる。
【０００９】
まず、第１のレーザー光（第１の光ディスク６）が用いられる場合、領域２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａ、２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂには、信号面６ａ上のトラック形状によって反射され回折を受けない０次回折光のみが入射し、残りの領域２１ｃ、２２ｃ、２３ｃ、２４ｄには、第１の光ディスク６からの０次回折光と１次回折光（＋１次回折光または−１次回折光のいずれか）の両方が入射する。
【００１０】
次に、第２のレーザー光（第２の光ディスク６'）が用いられる場合、領域２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａには、信号面６ａ'上のトラック形状によって反射され回折を受けない０次回折光のみが入射し、残りの領域２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂ、２１ｃ、２２ｃ、２３ｃ、２４ｃには、第２の光ディスク６'からの０次回折光と１次回折光の両方が入射する。尚、対物レンズ５と偏光性ホログラム素子２との位置ずれによって１次回折光が領域２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａに入り込まないように、領域２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂのサイズは、０回折次光と１次回折光の両方が入射する領域（一点鎖線）に対して、所定のマージン分だけ大きくなるように形成されている。
【００１１】
図７及び８は、図５Ａに示される光検出器９上の検出パターンと、検出光の分布とを示す図であり、図７は、第１のレーザー光が使用されている場合に対応し、図８は、第２のレーザー光が使用されている場合に対応する。
【００１２】
以下では、説明の便宜上、図７及び８示されるように、第１のレーザー光の光軸７と検出面９ａとの交点を点９０とし、点９０で直交する２直線をｘ軸及びｙ軸とし、ｘｙ座標系によって検出面９ａ上の位置を表す。また、点９０'は、第２のレーザー光の光軸７'と検出面９ａとの交点を表す。
【００１３】
検出面９ａ上のｙ軸＋側の領域には、フォーカス検出セルＦ１ａ、Ｆ２ａ、Ｆ１ｂ、Ｆ２ｂ、Ｆ１ｃ、Ｆ２ｃ、Ｆ１ｄ、Ｆ２ｄが配置されている。これらのフォーカス検出セルの極性は、交互に異なっている。また、一連のフォーカス検出セルとｙ軸−方向に隣接して、方形状のトラッキング検出セルＳ１ｂ、Ｓ１ｃ、Ｓ１ｄ、Ｓ１ｅ、Ｓ２ｂ、Ｓ２ｃ、Ｓ２ｄ、Ｓ２ｅが配置されている。これらのトラッキング検出セルは、第１の光ディスクの使用時に用いられる。更に、一連のフォーカス検出セルのｘ軸＋側及び−側の位置に、オフトラック補正検出セルＳ１ａ、Ｓ２ａが配置されている。これらのオフトラック補正検出セルは、第２の光ディスクの使用時に用いられる。尚、フォーカス検出セル、トラッキング検出セル及びオフトラック補正検出セルは、ｙ軸に対して線対称となるようにレイアウトされている。
【００１４】
また、検出面９ａ上のｙ軸−側の領域には、方形状のトラッキング検出セル３Ｔ１、３Ｔ２、３Ｔ３、３Ｔ４がｙ軸に対して線対称となるように配置されている。
【００１５】
ここで、図６に示したホログラム面２ａの各領域に入射する光と、検出面９ａ上の光スポットとの関係について説明する。
【００１６】
まず、第１のレーザー光が使用されている場合、光ディスク６ａからホログラム面２ａの各象限へと入射した光は、次の通りに回折及び集光される（図７参照）。
【００１７】
＜第１象限（第１のレーザー光）＞
第１象限の領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃによって回折された一次回折光は、それぞれ検出セルＳ１ｂ、Ｓ２ｅ、Ｓ１ｃ上にスポット３１ａＢ、３１ｂＢ、３１ｃＢを形成する。また、領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃによって回折された−１次回折光は、それぞれ検出セル３Ｔ１上にスポット３１ａＦ、３１ｂＦ、３１ｃＦを形成する。
【００１８】
＜第２象限（第１のレーザー光）＞
第２象限の領域２２ａ、２２ｂ、２２ｃによって回折された１次回折光は、それぞれ検出セルＳ２ｂ、Ｓ１ｅ、Ｓ２ｃ上にスポット３２ａＢ、３２ｂＢ、３２ｃＢを形成する。また、領域２２ａ、２２ｂ、２２ｃによって回折された−１次回折光は、それぞれ検出セル３Ｔ２上にスポット３２ａＦ、３２ｂＦ、３２ｃＦを形成する。
【００１９】
＜第３象限（第１のレーザー光）＞
第３象限の領域２３ａによって回折された１次回折光は、検出セルから外れた位置にスポット３３ａＢを形成し、領域２３ｂ、２３ｃによって回折された１次回折光は、検出セルＦ２ａ、Ｆ１ｂの境界上にスポット３２ｂＢ、３３ｂＢを形成する。また、領域２３ａ、２３ｂ、２３ｃによって回折された−１次回折光は、それぞれ検出セル３Ｔ３上にスポット３３ａＦ、３３ｂＦ、３３ｃＦを形成する。
【００２０】
＜第４象限（第１のレーザー光）＞
第４象限の領域２４ａによって回折された１次回折光は、検出セルから外れた位置にスポット３４ａＢを形成し、領域２４ｂ、２４ｃによって回折された１次回折光は、検出セルＦ２ｃ、Ｆ１ｄの境界上にスポット３４ｂＢ、３４ｃＢを形成する。また、領域２４ａ、２４ｂ、２４ｃによって回折された−１次回折光は、それぞれ検出セル３Ｔ４上にスポット３４ａＦ、３４ｂＦ、３４ｃＦを形成する。
【００２１】
次に、第２のレーザー光が使用されている場合、光ディスク６ａ'からホログラム面２ａの各象限へと入射した光は、次の通りに回折及び集光される（図８参照）。
【００２２】
＜第１象限（第２のレーザー光）＞
第１象限の領域２１ａによって回折された１次回折光は、検出セルＳ１ａ上にスポット４１ａＢを形成し、領域２１ｂ、２１ｃによって回折された１次回折光は、検出セルから外れた位置にスポット４１ｂＢ、４１ｃＢを形成する。また、領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃによって回折された−１次回折光は、それぞれ検出セル３Ｔ１上にスポット４１ａＦ、４１ｂＦ、４１ｃＦを形成する。
【００２３】
＜第２象限（第２のレーザー光）＞
第２象限の領域２２ａによって回折された１次回折光は、検出セルＳ２ａ上にスポット４２ａＢを形成し、領域２２ｂ、２２ｃによって回折された１次回折光は、検出セルから外れた位置にスポット４２ｂＢ、４２ｃＢを形成する。また、領域２２ａ、２２ｂ、２２ｃによって回折された−１次回折光は、それぞれ検出セル３Ｔ２上にスポット４２ａＦ、４２ｂＦ、４２ｃＦを形成する。
【００２４】
＜第３象限（第２のレーザー光）＞
第３象限の領域２３ａによって回折された１次回折光は、検出セルＳ２ａ上にスポット４３ａＢを形成し、領域２３ｂ、２３ｃによって回折された１次回折光は、検出セルＦ２ａ、Ｆ１ｂの境界上にスポット４３ｂＢ、４３ｃＢを形成する。また、領域２３ａ、２３ｂ、２３ｃによって回折された−１次回折光は、それぞれ検出セル３Ｔ３上にスポット４３ａＦ、４３ｂＦ、４３ｃＦを形成する。
【００２５】
＜第４象限（第２のレーザー光）＞
第４象限の領域２４ａによって回折された１次回折光は、検出セルＳ１ａ上にスポット４４ａＢを形成し、領域２４ｂ、２４ｃによって回折された１次回折光は、検出セルＦ２ｃ、Ｆ１ｄの境界上にスポット４４ｂＢ、４４ｃＢを形成する。また、領域２４ａ、２４ｂ、２４ｃによって回折された−１次回折光は、それぞれ検出セル３Ｔ４上にスポット４４ａＦ、４４ｂＦ、４４ｃＦを形成する。
【００２６】
次に、フォーカスエラー検出方法及びトラッキングエラー検出方法について説明する。
【００２７】
ホログラム面２ａ上の回折パターンは、１次回折光の集光点が光検出器９の基板内部側に位置し、かつ、−１次回折光の集光点が検出面９ａより光ディスク側に位置するように形成されている。対物レンズを光軸と平行な方向に移動させて、対物レンズの作動距離を変化させると、１次回折光及び−１次回折光の各集光点もまた光軸と平行な方向にシフトするので、検出面９ａ上に形成されるスポットの大きさが変化する。したがって、検出面９ａ上に形成されるスポットの大きさに基づいて、フォーカス信号を検出することができる（いわゆるスポットサイズ法）。
【００２８】
上述した検出セルのいくつかは、結果として以下の８つの信号が得られるように電気的に接続されている。
【００２９】
Ｆ１＝検出セルＦ１ａで得られる信号＋検出セルＦ１ｂで得られる信号
＋検出セルＦ１ｃで得られる信号＋検出セルＦ１ｄで得られる信号
Ｆ２＝検出セルＦ２ａで得られる信号＋検出セルＦ２ｂで得られる信号
＋検出セルＦ２ｃで得られる信号＋検出セルＦ２ｄで得られる信号
Ｔ１＝検出セル３Ｔ１で得られる信号
Ｔ２＝検出セル３Ｔ２で得られる信号
Ｔ３＝検出セル３Ｔ３で得られる信号
Ｔ４＝検出セル３Ｔ４で得られる信号
Ｓ１＝検出セルＳ１ａで得られる信号＋検出セルＳ１ｂで得られる信号
＋検出セルＳ１ｃで得られる信号＋検出セルＳ１ｄで得られる信号
＋検出セルＳ１ｅで得られる信号
Ｓ２＝検出セルＳ２ａで得られる信号＋検出セルＳ２ｂで得られる信号
＋検出セルＳ２ｃで得られる信号＋検出セルＳ２ｄで得られる信号
＋検出セルＳ２ｅで得られる信号
【００３０】
光検出器９上に設けられた演算手段（図示せず）は、検出した各信号Ｆ１〜Ｓ２を用いて下記数式（１）〜（４）の演算を行い、フォーカスエラー信号ＦＥ、信号ＴＥ１、信号ＴＥ２、光ディスク信号面の再生信号ＲＦを求める。
ＦＥ＝Ｆ１−Ｆ２  …（１）
ＴＥ１＝Ｓ１−Ｓ２  …（２）
ＴＥ２＝（Ｔ２＋Ｔ３）−（Ｔ１＋Ｔ４）  …（３）
ＲＦ＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４  …（４）
【００３１】
更に、トラッキングを制御するためのトラッキングエラー信号ＴＥは、次の数式（５）及び（６）により求められる。
ＴＥ＝ＴＥ１  …（５）
（第１のレーザー光の使用時）
ＴＥ＝ＴＥ２−α×ＴＥ１  …（６）
（第２のレーザー光の使用時。ただし、αは定数）
【００３２】
図９Ａ及び９Ｂは、第２のレーザー光の使用時において、対物レンズ５及び偏向性ホログラム基板２が光ディスク６'の径方向に偏芯した場合の信号ＴＥ１、ＴＥ２のオフセット量の変化を示す概念図である。図９Ａは、上記の数式（３）で表される信号ＴＥ２に対応し、図９Ｂは、上記の数式（２）で表される信号ＴＥ１に対応する。また、横軸は、光軸を基準とした、対物レンズ５及び偏光性ホログラム基板２の径方向の偏芯量を表し、縦軸は、各信号に含まれるオフセットのレベルを表す。
【００３３】
一般に、光強度は、光軸近くで強く、光軸から離れるに従って弱くなるように不均一に分布するため、信号ＴＥ２及びＴＥ１には、対物レンズ５の偏芯（すなわち、光強度分布に対する偏芯）に伴ってオフセットが発生する。そこで、第２のレーザー光の使用時には、信号ＴＥ２に含まれるオフセットを信号ＴＥ１で電気的に補正することが必要となる。具体的には、数式（６）に従って、信号ＴＥ１に適当な重み（定数α）を与えることで増幅演算した信号を、信号ＴＥ２から減算することによって、対物レンズ５及び偏向性ホログラム基板２の偏芯に伴うトラッキングエラー信号ＴＥのオフセットをキャンセルすることができる。このようにトラッキングエラー信号ＴＥを生成すれば、トラッキング制御時にオフセット量の変化に起因してオフトラックが発生してしまうことを防止できる。
【００３４】
上記のような光強度分布の不均一性は、第１のレーザー光の使用時にも同様に生じる。より具体的には、対物レンズ５及び偏光性ホログラム基板２の偏芯に伴って、領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃ（ホログラム面２ａの第１象限）上の光分布と、領域２２ａ、２２ｂ、２２ｃ（ホログラム面２ａの第２象限）上の光分布とが非対称となる。上記の数式（５）（数式（２））及び図７に示されるように、第１のレーザー光の使用時には、ホログラム面２ａの第１象限及び第２象限によって回折された１次回折光の強度に基づいてトラッキングエラー信号ＴＥが生成されるので、第１象限及び第２象限の光分布の非対称性は、トラッキングエラー信号ＴＥの劣化につながる。
【００３５】
そこで、この例に係る光ピックアップ装置１２では、第１のレーザー光の使用時には、オフセット補正用の信号を利用することに代えて、トラッキング検出セル同士の電気的な接続を工夫することで、オフセットが補正されている。具体的には、第１象限の領域２１ｂによるスポット３１ｂＢと、第２象限の領域２２ｂによるスポット３２ｂＢとを交互に入れ替えた状態で、差信号が生成されている。この結果、光分布の非対称性は、数式（２）の演算によってキャンセルされ、トラッキングエラー信号ＴＥのオフセットが低減されている。
【００３６】
このような光ピックアップ装置１２によれば、２つの規格の光ディスクに対応することができ、かつ、対物レンズ５及び偏光性ホログラム基板２がディスク径方向へ偏芯した場合でもオフトラックが発生しないトラッキング制御を行うことが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３７】
【特許文献１】国際公開第２００７／０７２６８３号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３８】
しかしながら、上記の光ピックアップ装置には、以下のような問題点があった。
【００３９】
第２のレーザー光の使用時には、信号ＴＥ１で信号ＴＥ２のオフセットが補正されるが、この信号ＴＥ１は、ホログラム面２ａの領域２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａへ入射する光（光ディスク６'からの０次回折光）に基づいて生成される。したがって、オフセット補正用信号ＴＥ１の感度は、領域２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａへと入射する光の強度に依存する。
【００４０】
図１０Ａは、光ディスクの偏芯等がなく、光強度分布ＦＦの中心Ｌと対物レンズ５の光軸とがほぼ一致している状態での、ホログラム面２ａへの入射光の強度分布を示す図である。図１０Ａでは、領域２１ａ、２４ａに入射する光強度を面積ＳＳ１で表し、領域２２ａ、２３ｂに入射する光強度を面積ＳＳ２で表している。この場合、面積ＳＳ１とＳＳ２とは等しくなるので、数式（２）で求められる信号ＴＥ１はゼロとなる。
【００４１】
一方、図１０Ｂは、光ディスクの偏芯等に追従して対物レンズ５及び偏光性ホログラム素子２とが一体的に移動したことにより、光強度分布ＦＦの中心Ｌと対物レンズ５の光軸とがずれた状態での、ホログラム面２ａへの入射光の強度分布を示す図である。図１０Ｂでは、領域２１ａ、２４ａに入射する光強度を面積ＳＳ１'で表し、領域２２ａ、２３ｂに入射する光強度を面積ＳＳ２'で表している。この場合、面積ＳＳ１'とＳＳ２'とは等しくならず、両者の差が数式（２）の信号ＴＥ１として検出される。
【００４２】
しかしながら、図１０Ａ及び１０Ｂから把握されるように、領域２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａは、光強度分布の中心Ｌの近傍に位置することから、入射光の強度分布はなだらかである。したがって、対物レンズ５及び偏光性ホログラム素子２の位置がシフトしても、光強度のアンバランス、すなわち、面積ＳＳ１'とＳＳ２'との差は、比較的小さな変化にとどまる。
【００４３】
そこで、光強度分布の変化をできるだけ正確に検出して、補正用信号ＴＥ１の感度を高めるという観点では、領域２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａを図１０Ａ及び１０Ｂの左右方向（すなわち、トラックの径方向）にできるだけ広くして、光強度の変化量を大きくすることが望ましい。
【００４４】
しかしながら、この領域幅を単に広げただけでは、対物レンズ５と偏光性ホログラム２との相対的な位置関係が少しでもずれた場合に、本来０次回折光のみが入射する領域２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａに、光ディスクからの１次回折光が漏れ込んでくるという問題が生じる。
【００４５】
また、領域２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａに光ディスクからの１次回折光が漏れ込んだ場合、次のような問題も生じる。
【００４６】
図１１（ａ）は、数式（３）で表される信号ＴＥ２の波形を示し、図１１（ｂ）は、数式（２）で表される補正用の信号ＴＥ１の波形を示し、図１１（ｃ）は、数式（５）で表されるオフセット補正後のトラッキングエラー信号ＴＥの波形を示す。
【００４７】
図１１（ａ）に示される信号ＴＥ２に含まれる正弦波状の波形は、光ディスクの信号上の集光スポットと、トラックの溝との相対的な位置関係の揺らぎに起因して±１次回折光の強度がアンバランスすることで生じる溝横断波形（いわゆる、ＡＣ成分）を示す。正弦波の中心と信号ＴＥ２のレベルがゼロとなるラインとのずれ量Ｑ２が、信号ＴＥ２のオフセット、すなわち、０次回折光のアンバランスによるオフセット（いわゆる、ＤＣ成分）である。
【００４８】
補正用の信号ＴＥ１は、図１１（ｂ）に示されるような波形を有する。信号ＴＥ１は、本来、光ディスクからの０次回折光のみに基づいて生成され信号であるので、光ディスク上の集光スポットと信号面の溝との相対的な位置関係の揺らぎに起因して±１次回折光の強度がアンバランスしてもその影響を受けず、いわゆる溝横断波形は生じない。しかしながら、図６に示される領域２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａの幅を大きく取った場合に、対物レンズ５と偏光性ホログラム素子２との相対位置が僅かでもずれていると、±１次回折光の成分が領域２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａに漏れ込んでしまう。この結果、信号ＴＥ１が正弦波状の波形を有するようになる。尚、正弦波の中心と信号ＴＥ１のレベルがゼロとなるラインとのずれ量Ｑ１が、０次回折光のアンバランスによるオフセット（ＤＣ成分）であり、信号ＴＥ２の補正に本来必要とされるのは、このＤＣ成分の値である。
【００４９】
図１１（ａ）及び（ｂ）に示されるように、補正用の信号ＴＥ１に含まれる溝横断成分（ＡＣ成分）は、±１次回折光の明暗アンバランスによるものであるので、その位相は信号ＴＥ２のＡＣ成分の位相と同相である。よって、上記の数式（６）に従って、信号ＴＥ２のオフセット成分を補正する演算を行うと、ＤＣ成分のみならず、ＡＣ成分の一部も相殺されてしまい、トラッキングエラー信号ＴＥの振幅低下につながる（図１１（ｃ））。すなわち、上記の光ピックアップ装置１２において、領域２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａの幅を大きくした場合、トラッキングエラー信号ＴＥのオフセットは補正されるものの、トラッキングエラー信号ＴＥの変調度が低下することによりトラッキング制御が不安定になりやすいという問題があった。
【００５０】
それ故に、本発明は、トラッキングエラー信号の変調度の低下を招くことなく、トラッキング制御を安定化することができる光ピックアップ装置及びこれを用いた光ディスク装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００５１】
本発明は、光記録媒体に対して情報の読み出し・書き込み・消去の少なくとも１つを行う光ピックアップ装置に関するものである。当該光ピックアップ装置は、第１の波長の光と、第１の波長とは異なる第２の波長の光を出射する光源と、光源から出射された光を光記録媒体のトラック上に集光する対物レンズ系と、対物レンズ系の中心軸が通過する第１の領域と、第１の領域と境界を接する一対の第２の領域とを有し、第２の波長の光が使用される場合、第１の領域で光記録媒体からの０次回折光を受光し、第２の領域で光記録媒体からの０次回折光及び±１次回折光を受光し、第１及び第２の領域に入射した光を複数の光に分岐する光分岐部と、対物レンズ系と光分岐部との間に設けられ、第１及び第２の領域の境界に沿って延びる第１の領域の一部を覆う光学素子と、第２の波長の光が使用される場合、第１の領域によって分岐された光の強度に基づく第１の電気信号を生成すると共に、第１及び第２の領域によって分岐された光の強度に基づく第２の電気信号を生成する検出部と、第２の波長の光が使用される場合、第１の電気信号で、第２の電気信号に含まれるオフセット成分を電気的に補正して、トラッキングを制御するためのトラッキング信号エラーを生成する演算部とを備える。そして、光学素子は、第１の波長の光を透過させ、第２の波長の光を部分的に透過させる。
【００５２】
光学素子は、対物レンズ系から入射した光の位相をずらして出射することが好ましい。
【００５３】
この場合、光学素子を透過した光の波面の位相と、光学素子のない部分を透過した光の波面の位相との位相差が、（ｋπ−１／４π）以上（ｋπ＋１／４π）以下である（ただし、ｋは奇数）ことが好ましい。
【００５４】
また、第２の波長の光に対する光学素子の透過率が、１０％以上５０％以下であることが好ましい。
【００５５】
また、本発明に係る光ディスク装置は、上記の特徴を有する光ピックアップ装置を備えるものである。
【発明の効果】
【００５６】
本発明によれば、組み立て誤差等で対物レンズ系と光分岐部との位置ずれが生じた場合でも、トラッキングエラー信号の変調度の低下を招くことなく、トラッキング制御の安定化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１Ａ】本発明の実施の形態に係る光ピックアップ装置の概略構成を示す側面図
【図１Ｂ】図１Ａに示される光源部分をＩＢ−ＩＢラインから見た図
【図２Ａ】図１に示されるＩＩ−ＩＩラインから見た部分遮光素子及びホログラム面の概略構成を示す図
【図２Ｂ】図２ＡのＩＩＢ−ＩＩＢラインから見た図
【図３】対物レンズ５に対する偏光性ホログラム素子の位置と、偏光性ホログラム素子に入射する光との関係を示す模式図
【図４】数式（３）で表される信号ＴＥ２、数式（２）で表される補正用の信号ＴＥ１、数式（５）で表されるオフセット補正後のトラッキングエラー信号ＴＥの波形を示す図
【図５Ａ】特許文献１に記載される光ピックアップ装置の概略構成を示す側面図
【図５Ｂ】図５Ａに示される光源部分をＶＢ−ＶＢラインから見た図
【図６】図５Ａに示されるＶＩ−ＶＩラインから見たホログラム面の概略構成を示す図
【図７】図５Ａに示される光検出器上の検出パターンと、検出光の分布とを示す図（第１のレーザー光使用時）
【図８】図５Ａに示される光検出器上の検出パターンと、検出光の分布とを示す図（第２のレーザー光使用時）
【図９Ａ】第２のレーザー光の使用時において、対物レンズ及び偏向性ホログラム基板が光ディスクの径方向に偏芯した場合の信号ＴＥ２オフセット量の変化を示す概念図
【図９Ｂ】第２のレーザー光の使用時において、対物レンズ及び偏向性ホログラム基板が光ディスクの径方向に偏芯した場合の信号ＴＥ１オフセット量の変化を示す概念図
【図１０Ａ】光強度分布の中心と対物レンズの光軸とがほぼ一致している状態での、ホログラム面への入射光の強度分布を示す図
【図１０Ｂ】光強度分布の中心と対物レンズの光軸とがずれた状態での、ホログラム面への入射光の強度分布を示す図
【図１１】数式（３）で表される信号ＴＥ２、数式（２）で表される補正用の信号ＴＥ１、数式（５）で表されるオフセット補正後のトラッキングエラー信号ＴＥの波形を示す図
【発明を実施するための形態】
【００５８】
図１Ａは、本発明の実施の形態に係る光ピックアップ装置の概略構成を示す側面図であり、図１Ｂは、図１Ａに示される光源部分をＩＢ−ＩＢラインから見た図である。
【００５９】
光ピックアップ装置１００は、規格の異なる第１の光ディスク６（例えば、ＤＶＤ）と第２の光ディスク６'（例えば、ＣＤ）とに対応した光ディスク装置に用いられ、各規格に対応した波長の光を用いて、第１の光ディスク６及び第２の光ディスク６'のそれぞれに対して情報の読み出し・書き込み・消去を行うためのものである。
【００６０】
本実施の形態に係る光ピックアップ装置１００は、光検出器９と、レーザー光源１と、反射ミラー１０と、コリメートレンズ４と、偏光性ホログラム素子１１２と、１／４波長板３と、部分遮光素子１１０と、対物レンズ５とを備えている。
【００６１】
レーザー光源１は、光検出器９の検出面９ａ上に配置され、第１の光ディスク６用の第１の波長λ１を有する第１のレーザー光と、第２の光ディスク６'用の第２の波長λ２を有する第２のレーザー光とを出射する（ただし、λ２＞λ１）。尚、第１のレーザー光は、発光点１ａから出射され、第２のレーザー光は、発光点１ａ'から出射される。
【００６２】
反射ミラー１０は、光検出器９の検出面９ａ上に取り付けられ、レーザー光源１から出射された光を検出面９ａとほぼ直交する方向に反射する。
【００６３】
コリメートレンズ４は、反射ミラー１０によって反射された光の光路上に配置され、レーザー光源１から出射された拡散光を略平行光に変換する。
【００６４】
偏光性ホログラム素子１１２は、光ディスク６または６'が配置される側に、ホログラム面１１２ａを有し、光ディスク６または６'からの戻り光を回折させることによって複数の光に分岐する。尚、本実施の形態に係るホログラム面１１２ａの詳細については後述する。
【００６５】
１／４波長板３は、偏光性ホログラム素子１１２を透過した直線偏光（Ｓ波またはＰ波）を円偏光に変換する。また、対物レンズ５から戻る円偏光を直線偏光（Ｐ波またはＳ波）に変換する。
【００６６】
部分遮光素子１１０は、対物レンズ５と偏光性ホログラム素子１１２との間に設けられ、ホログラム面１１２ａの一部を覆う光学素子である。部分遮光素子は、第１の波長λ１を有する第１のレーザー光は完全に透過させるが、第２の波長λ２を有する第２のレーザー光を部分的に透過させる性質を備えている。また、本実施の形態に係る部分遮光素子１１０は、対物レンズ５から入射した光の位相を所定量だけずらして出射する性質も兼ね備えている。部分遮光素子１１０の更なる詳細については後述する。
【００６７】
対物レンズ５は、入射した光を集光して光ディスク６または６'のトラック上にスポットを形成する。尚、対物レンズ５は、１枚以上のレンズ素子から構成されていれば良く、レンズ素子の数は特に限定されない。
【００６８】
尚、本実施の形態では、偏光性ホログラム素子１１２と、１／４波長板３と、部分遮光素子１１０とは一体的に形成されている。また、偏光性ホログラム素子１１２（１／４波長板３、部分遮光素子１１０）は、対物レンズ５に対して固定されており、対物レンズと一体となって光ディスク６または６'の径方向に移動自在である。
【００６９】
光検出器９は、ホログラム面１１２ａによって分岐された各光を検出する素子である。光検出器９は、その検出面９ａ上に設けられる複数の検出セルを備え、上記の数式（１）〜（４）に示される各信号を生成する。また、光検出器９は、上記の数式（５）及び（６）に示される演算を行って、トラッキングを制御するためのトラッキングエラー信号ＴＥを生成する演算部（図示せず）を備えている。特に、第２のレーザー光の使用時には、数式（６）に示されるように、演算部は、数式（２）に示される第１の信号ＴＥ１で、数式（３）に示される第２の信号ＴＥ２に含まれるオフセット（ＤＣ成分）を電気的に補正する。
【００７０】
尚、本実施の形態に係る光検出器９の具体的な構成及び機能は、図７及び８並びに上記で説明したものと同じであるので、ここでの繰り返しの説明を省略する。
【００７１】
第１の光ディスク６の使用時には、レーザー光源１は、発光点１ａから第１のレーザー光（波長λ１）を出射する。出射された第１のレーザー光は、反射ミラー１０によって反射された後、コリメートレンズ４によって、略平行光に変換される。コリメートレンズ４から出射された平行光は、偏光性ホログラム素子１１２を透過し、１／４波長板３によって円偏光へと変換された後、対物レンズ５によって集光されて、第１の光ディスク６の信号面６ａ上にスポットを形成する。信号面６ａによって反射された光は、対物レンズ５を透過して、１／４波長板３によって再度直線偏光（Ｐ波またはＳ波）に変換された後、偏光性ホログラム素子１１２のホログラム面１１２ａに入射する。偏光性ホログラム素子１１２に入射した光は、ホログラム面１１２ａによって回折されて、第１のレーザー光の光軸７を対称軸とする１次回折光８と−１次回折光８'とに分岐され、コリメートレンズ４を透過して光検出器９の検出面９ａに入射する。
【００７２】
一方、第２の光ディスク６'の使用時には、レーザー光源１は、発光点１ａ'から第２のレーザー光（波長λ２）を出射する。出射された第２のレーザー光は、反射ミラー１０によって反射された後、コリメートレンズ４によって、略平行光に変換される。コリメートレンズ４から出射された平行光は、偏光性ホログラム素子１１２を透過し、１／４波長板３によって円偏光へと変換された後、対物レンズ５によって集光されて、第２の光ディスク６'の信号面６ａ'上にスポットを形成する。信号面６ａ'によって反射された光は、対物レンズ５を透過して、１／４波長板３によって再度直線偏光（Ｐ波またはＳ波）に変換された後、偏光性ホログラム素子１１２のホログラム面１１２ａに入射する。偏光性ホログラム素子１１２に入射した光は、ホログラム面１１２ａによって回折されて、第２のレーザー光の光軸７'を対称軸とする１次回折光１１と−１次回折光１１'とに分岐され、コリメートレンズ４を透過して光検出器９の検出面９ａに入射する。
【００７３】
ここで、本実施の形態に係るホログラム面１１２ａ及び部分遮光素子１１０の詳細を説明する。
【００７４】
図２Ａは、図１に示されるＩＩ−ＩＩラインから見た部分遮光素子１１０及びホログラム面１１２ａの概略構成を示す図であり、図２Ｂは、図２ＡのＩＩＢ−ＩＩＢラインから見た図である。尚、図２Ａでは、第２のレーザー光の使用時に、第２の光ディスク６'からの０次回折光及び±１次回折光がホログラム面１１２ａに入射する位置が、一点鎖線によって示されている。
【００７５】
以下では、説明の便宜上、ホログラム面１１２ａとレーザー光の光軸との交点を点１２０、点１２０で直交する２直線をｘ軸及びｙ軸とし、ホログラム面１１２ａ上の位置をｘｙ座標系上の各象限によって表現する。
【００７６】
ホログラム面１１２ａには、円形状の回折領域が形成されており、回折領域は、第１〜第４象限の各々に対応する４つの領域に分割されている。更に、各象限に位置する領域は、それぞれ３つの領域に分割され、領域１２１ａ〜１２１ｃ（第１象限）、領域１２２ａ〜１２２ｃ（第２象限）、領域１２３ａ〜１２３ｃ（第３象限）、領域１２４ａ〜１２４ｃ（第４象限）が形成されている。
【００７７】
ホログラム面１１２ａには、光ディスクによって回折された０次回折光及び±１次回折光が入射するが、０次回折光及び±１次回折光が入射する領域は、第１のレーザー光が使用される場合と、第２のレーザー光が使用される場合とで異なる。
【００７８】
第１のレーザー光（第１の光ディスク６）が用いられる場合、領域１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａ、１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂには、信号面６ａ上のトラック形状によって反射され回折を受けない０次回折光のみが入射し、残りの領域１２１ｃ、１２２ｃ、１２３ｃ、１２４ｄには、第１の光ディスク６からの０次回折光と１次回折光（＋１次回折光または−１次回折光のいずれか）とが入射する。
【００７９】
一方、第２のレーザー光（第２の光ディスク６'）が用いられる場合、領域１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａには、基本的には、信号面６ａ'上のトラック形状によって反射され回折を受けない０次回折光のみが入射し、残りの領域１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂ、１２１ｃ、１２２ｃ、１２３ｃ、１２４ｃには、第２の光ディスク６'からの０次回折光と１次回折光とが入射する。言い換えれば、第２のレーザー光の使用時には、領域１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａが０次回折光を受光する領域（以下、第１の領域という）となり、残りの領域１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂ、１２１ｃ、１２２ｃ、１２３ｃ、１２４ｃが、０次回折光及び１次回折光の両方を受光する領域（以下、第２の領域という）となる。
【００８０】
各領域のレイアウトパターンは、基本的に図６に示される例と同じである。ただし、図６に示される領域２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂと比べて、領域１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂを狭めることによって、領域１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａの幅がｘ軸に沿った方向に広げられている。より特定的には、領域１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａと、領域１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂとの境界と、対物レンズ５と偏光性ホログラム素子１１２との位置ずれがない場合に１次回折光が入射する領域の外周とがほぼ一致する。
【００８１】
部分遮光素子１１０は、遮光性ホログラム素子１１２のホログラム面１１２ａ上に設けられた１／４波長板３の表面に、複数の層を積層することによって形成されている。部分遮光素子１１０は、図２Ａに示されるように、点１２０を中心としてｘ軸及びｙ軸方向に延びる十字型の開口を有し、円形状の回折領域の一部を覆うように形成されている。更に詳細には、第２のレーザー光の使用時に０次回折光を受光するための第１の領域と、０次回折光及び１次回折光の両方を受光するための領域との境界線に沿って、当該境界線の両端部の各々から所定範囲に渡る第１の領域の一部を覆うように形成されている。
【００８２】
部分遮光素子１１０は、第１のレーザー光を完全に透過させるが、第２のレーザー光に対しては遮光性を有している。ただし、本実施の形態では、部分遮光素子１１０は、第２のレーザー光を完全に遮光せず、その一部のみを遮光し、他の一部を透過させる。
【００８３】
また、本実施の形態に係る部分遮光素子１１０は、その開口を通過した光の位相に対して、遮光領域を通過した光の位相に位相差δが生じるように、入射した光の位相をずらして出射する。この位相差δは、次の数式（７）によって与えられる。
δ＝（ｎ1−１）ｄ1＋（ｎ2−１）ｄ2＋…＋（ｎi−１）ｄi
ここで、
ｎ1，ｎ2，…，ｎi：各層の屈折率
ｄ1，ｄ2，…，ｄi：各層の厚み
である。
【００８４】
ここで、対物レンズ５と偏光性ホログラム素子１１２ａとの相対的な位置関係が、製造時の取り付け誤差などによって、トラック方向（すなわち、図２Ａのｙ方向）にずれている場合を例に挙げて、部分遮光素子１１０の機能を説明する。
【００８５】
図３は、対物レンズ５に対する偏光性ホログラム素子１１２ａの位置と、偏光性ホログラム素子１１２ａに入射する光との関係を示す模式図である。
【００８６】
例えば、偏光性ホログラム素子１１２ａの中心軸Ｌ２が対物レンズ５の中心軸Ｌ３から図３における左方向にずれている場合、部分遮光素子１１０がなければ、中心軸Ｌ２より左側に位置する本来０次回折光のみが入射する領域に−１次回折光が漏れ込んでしまう。しかしながら、本実施形態では、コリメータレンズから中心軸Ｌ２の右側部分に入射した光の一部が部分遮光素子１１０の一部１３１によってカットされるので、中心軸Ｌ２に対して当該一部１３１と対称となる位置には、部分遮光素子１１０の影１３２ができ、実際には−１次回折光の漏れ込みが抑制されることになる（図中の破線の矢印）。また、中心軸Ｌ２より左側において、部分遮光素子１１０の部分１３０の内周側を通過した光は、当該光が通過した位置と対称となる位置において、部分遮光素子１１０の一部１３１によってカットされる（図中の実線の矢印）。
【００８７】
このように、対物レンズ５と偏光性ホログラム素子１１２との位置関係がずれている場合でも、部分遮光素子１１０によって往路または復路で光の一部がカットされる。この結果、補正用の信号ＴＥ１を生成するために０次回折光のみを受光する領域１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａを広げた場合に、対物レンズ５に対する偏光性ホログラム１１２の位置ずれがｙ軸方向（図２Ａ）に生じたとしても、領域１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａへの１次回折光の漏れ込みを低減することができる。これらの領域への１次回折光の漏れ込みが低減されると、オフセット補正用の信号ＴＥ１に含まれるＡＣ成分が減少するため、数式（６）の減算によるトラッキングエラー信号ＴＥの振幅低下を抑制することが可能となる。
【００８８】
尚、領域１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａと、領域１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂの境界部分に部分遮光素子１１０を設けることで、開口の形状が円形ではなくなる。ただし、本実施の形態では、部分遮光素子１１０の開口は、ｘ軸に対して線対称かつｙ軸に対して線対称となるように形成されている。また、ｘ軸方向における開口の寸法と、ｙ軸方向における開口の寸法とは、いずれも透過する光束の直径に対して十分に大きくなるように設定されている。このような部分遮光素子１１０の形状であれば、分解能が低下したり、トラック間のクロストークが生じたりする等の信号品質に悪影響を及ぼすような集光状態とはならない。
【００８９】
上述したように、本実施の形態に係る部分遮光素子１１０は、入射光に位相差δを付与する性質を有している。以下、対物レンズ５と偏光性ホログラム素子１１２とが光ディスクのトラックに沿った方向にずれている場合に、この特徴により実現される更なる利点について説明する。ここでは、説明の簡略化のために、部分遮光素子１１０が位相差π（δ）だけ入射光の位相をずらして出射する例について説明する。
【００９０】
図４（ａ）は、数式（３）で表される信号ＴＥ２の波形を示し、図４（ｂ）は、数式（２）で表される補正用の信号ＴＥ１の波形を示し、図４（ｃ）は、数式（５）で表されるオフセット補正後のトラッキングエラー信号ＴＥの波形を示す。
【００９１】
図４（ａ）に示される信号ＴＥ２の正弦波状の波形は、スポットと信号面上の溝との相対的な位置関係の揺らぎに起因して±１次回折光の強度がアンバランスすることで生じる溝横断波形（いわゆる、ＡＣ成分）を示す。正弦波の中心とＴＥ２の値がゼロであるラインとのずれ量Ｑ２が、信号ＴＥ２のオフセット、すなわち、０次回折光のアンバランスによるオフセット（いわゆる、ＤＣ成分）である。
【００９２】
一方、補正用の信号ＴＥ１は、図４（ｂ）に示されるような波形を有する。上述したように、部分遮光素子１１０は、第２のレーザー光を完全に遮光しないため、領域１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａに漏れ込んだ１次回折光も一部透過する（図４（ｂ）に示されるＡＣ成分）。ただし、部分遮光素子１１０を通過した光の位相は、部分遮光素子１１０の開口を通過した光の位相に対してπだけずれるので、補正用の信号ＴＥ１に含まれる溝横断成分（ＡＣ成分）は、信号ＴＥ２に含まれる溝横断成分（ＡＣ成分）と逆相となる。したがって、演算部が数式（６）の演算をすると、信号ＴＥ２のオフセット（ＤＣ成分）はほぼキャンセルされると共に、ＡＣ成分の振幅が増加する。したがって、本実施の形態に係る部分遮光素子１１０を設けることによって、対物レンズ５と偏光性ホログラム素子１１２との位置ずれが生じた場合でも、漏れ込んだ１次回折光を利用して、トラッキングエラー信号ＴＥの変調度の向上を図ることが可能となる。
【００９３】
図４（ａ）〜４（ｃ）で説明した増幅効果を得るためには、部分遮光素子１１０の第２のレーザー光に対する透過率は、１０％以上５０％以下であれば良い。透過率が１０％より小さくなると、信号ＴＥ２と逆相となる成分が減少して、トラッキングエラー信号ＴＥの増幅効果が低下する。また、透過率が５０％を超えると、集光性に影響が生じるので好ましくない。集光性に影響を及ぼすことなく、トラッキングエラー信号ＴＥの増幅効果を狙うためには、第２のレーザー光の透過率を約３０％に設定することがより好ましい。上述したように、部分遮光素子１１０の透過率は、各層の屈折率及び厚みの選択によって設定可能である。
【００９４】
また、部分遮光素子１１０が透過光に付与する位相差δは、（ｋπ−１／４π）以上（ｋπ＋１／４π）以下であれば良い（ただし、ｋは奇数である）。位相差δが（ｋπ−１／４π）より小さい場合、または、位相差δが（ｋπ＋１／４π）より大きい場合には、数式（６）の演算によってトラッキングエラー信号ＴＥの増幅効果が十分に得られなくなる。また、トラッキングエラー信号ＴＥの増幅効果を大きくするためには、位相差δが（ｋπ−１／６π）以上（ｋπ＋１／６π）であることがより好ましい。更に、位相差δがｋπであることが最も望ましい。この場合、信号ＴＥ２のＡＣ成分に対して信号ＴＥ１のＡＣ成分が逆相となるため、トラッキングエラー信号ＴＥの増幅効果が最大となる。
【００９５】
尚、０次回折光の受光領域に漏れ込む１次回折光の位相がπだけずれていれば、信号ＴＥ１の溝横断波形が信号ＴＥ２と逆相となるので、部分遮光素子１１０に代えて、遮光性がなく、透過光に位相差πのみを付与する光学素子を設けることも考えられる。しかしながら、この場合、光学系の往路において対物レンズが互いに位相がπだけずれた光を集光することになるので、光ディスク上の光スポットの集光性劣化につながる。よって、遮光性がなく、透過光に位相差πのみを与える光学素子を用いた構成は好ましくない。
【００９６】
また、部分遮光素子１１０に代えて、第２のレーザー光を完全に遮光する遮光素子を設け、０次回折光のみを受光する領域に１次回折光が全く入り込まないように光ピックアップ装置を構成することもできる。この場合には、対物レンズ５と、遮光素子の開口膜パターンと、偏光性ホログラム素子の領域分割パターンとを精度良く位置合わせする必要がある。
【００９７】
以上説明したように、本実施の形態では、ホログラム面１１２ａ上で光ディスクからの０次回折光を受光するための領域の一部が部分遮光素子１１０によって覆われている。このような部分遮光素子１１０を設けることによって、０次回折光の受光領域を広げた場合でも、対物レンズ５と偏光性ホログラム素子１１２との位置ずれ等に起因して漏れ込む光ディスクからの±１次回折光を部分的に遮光することができる。この結果、０次回折光の受光領域によって回折された光に基づくオフセット補正用信号ＴＥ１に含まれるＡＣ成分を低減でき、補正後のトラッキングエラー信号ＴＥの変調度低下を抑制することが可能となる。
【００９８】
また、部分遮光素子１１０が第２のレーザー光の一部を透過させ、かつ、透過光の位相を所定の位相差δだけずらす性質を備えている場合、信号ＴＥ１で信号ＴＥ２を電気的に補正する際に、ＤＣ成分の相殺と同時にＡＣ成分が増幅されるので、トラッキングエラー信号ＴＥの変調度を向上させることができる。
【００９９】
それ故に、本発明によれば、対物レンズ５と偏光性ホログラム素子１１２との位置ずれがある場合でも、トラッキングエラー信号ＴＥの変調度低下を招くことなく、トラッキング制御の安定性に優れた光ピックアップ装置を実現することが可能となる。
【０１００】
尚、上記の説明では、光ピックアップ装置の構成及び機能を中心に説明したが、本発明の概念が光ピックアップ装置を備える光ディスク装置にも同様に適用可能であることは言うまでもない。本発明を光ディスク装置に適用する場合、光ピックアップ装置を除く構成要素（例えば、モータ、ターンテーブル、ディスククランパ等）は、特に限定されず、利用可能なあらゆる周知の部品であれば良い。
【０１０１】
また、本発明は、書き換え可能な相変化型光ディスク、再生専用光ディスク（ＲＯＭ）、光磁気ディスク（ＭＯ）等、情報の読み出し・書き込み・消去の少なくとも１つにおいてレーザー光が照射されるあらゆる記録方式の装置にも適用できる。
【０１０２】
また、本発明は、多層記録に対応した光ピックアップ装置及び光ディスク装置に適用しても良い。
【０１０３】
更に、本実施の形態では、部分遮光素子が偏光性ホログラム素子及び１／４波長板と一体的に形成されているが、偏光性ホログラム素子と別に形成されていても良い。
【０１０４】
更に、上記の説明では、ホログラム面の領域パターンと、光検出器上の検出セルパターンとを特定しているが、これらのパターンは、レーザー光の波長や光学系の設計等に応じて適宜変更することができる。ホログラム面や光検出器のパターンが上記の例と異なる場合であっても、トラッキングエラー信号の生成方式が上記の例と同じであれば、ホログラム面上で０次回折光のみを受光するための領域の一部を覆うように、本発明に係る部分遮光素子を設けることが可能である。部分遮光素子の形状は、ホログラム面上の領域パターンに応じて適宜変更できる。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明は、レーザー光源を用いて光記録装置に対して情報の記録・再生・消去等を行う光ピックアップ装置、これを備える光ディクス装置等に利用できる。
【符号の説明】
【０１０６】
１  光源
１ａ、１ａ'  発光点
３  １／４波長板
４  コリメートレンズ
５  対物レンズ
６、６'  光ディスク
６ａ、６ａ'  信号面
７、７'  光軸
８、１１  １次回折光
８'、１１'  −１次回折光
９  光検出器
９ａ  検出面
１０  反射ミラー
１００  光ピックアップ装置
１１０  部分遮光素子
１１２  偏光性ホログラム素子
１１２ａ  ホログラム面
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光記録媒体に対して情報の読み出し・書き込み・消去の少なくとも１つを行う光ピックアップ装置であって、
第１の波長の光と、前記第１の波長とは異なる第２の波長の光を出射する光源と、
前記光源から出射された光を前記光記録媒体のトラック上に集光する対物レンズ系と、
前記対物レンズ系の中心軸が通過する第１の領域と、前記第１の領域と境界を接する一対の第２の領域とを有し、前記第２の波長の光が使用される場合、前記第１の領域で前記光記録媒体からの０次回折光を受光し、前記第２の領域で前記光記録媒体からの０次回折光及び±１次回折光を受光し、前記第１及び第２の領域に入射した光を複数の光に分岐する光分岐部と、
前記対物レンズ系と前記光分岐部との間に設けられ、前記第１及び第２の領域の境界に沿って延びる前記第１の領域の一部を覆う光学素子と、
前記第２の波長の光が使用される場合、前記第１の領域によって分岐された光の強度に基づく第１の電気信号を生成すると共に、前記第１及び第２の領域によって分岐された光の強度に基づく第２の電気信号を生成する検出部と、
前記第２の波長の光が使用される場合、前記第１の電気信号で、前記第２の電気信号に含まれるオフセット成分を電気的に補正して、トラッキングを制御するためのトラッキングエラー信号を生成する演算部とを備え、
前記光学素子は、前記第１の波長の光を透過させ、前記第２の波長の光を部分的に透過させる、光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記光学素子は、前記対物レンズ系から入射した光の位相をずらして出射する、請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記光学素子を透過した光の波面の位相と、前記光学素子のない部分を透過した光の波面の位相との位相差が、（ｋπ−１／４π）以上（ｋπ＋１／４π）以下である（ただし、ｋは奇数）、請求項２記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記第２の波長の光に対する前記光学素子の透過率が、１０％以上５０％以下である、請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
光記録媒体に対して情報の読み出し・書き込み・消去の少なくとも１つを行う光ピックアップ装置を備えた光ディスク装置であって、
前記光ピックアップ装置は、
第１の波長の光と、前記第１の波長とは異なる第２の波長の光を出射する光源と、
前記光源から出射された光を前記光記録媒体のトラック上に集光する対物レンズ系と、
前記対物レンズ系の中心軸が通過する第１の領域と、前記第１の領域と境界を接する一対の第２の領域とを有し、前記第２の波長の光が使用される場合、前記第１の領域で前記光記録媒体からの０次回折光を受光し、前記第２の領域で前記光記録媒体からの０次回折光及び±１次回折光を受光し、前記第１及び第２の領域に入射した光を複数の光に分岐する光分岐部と、
前記対物レンズ系と前記光分岐部との間に設けられ、前記第１及び第２の領域の境界に沿って延びる前記第１の領域の一部を覆う光学素子と、
前記第２の波長の光が使用される場合、前記第１の領域によって分岐された光の強度に基づく第１の電気信号を生成すると共に、前記第１及び第２の領域によって分岐された光の強度に基づく第２の電気信号を生成する検出部と、
前記第２の波長の光が使用される場合、前記第１の電気信号で、前記第２の電気信号に含まれるオフセット成分を電気的に補正して、トラッキングを制御するためのトラッキング信号エラーを生成する演算部とを備え、
前記光学素子は、前記第１の波長の光を透過させ、前記第２の波長の光を部分的に透過させる、光ディスク装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１Ａ】
2008139686.tif 000019
【図１Ｂ】
2008139686.tif 000020
【図２Ａ】
2008139686.tif 000021
【図２Ｂ】
2008139686.tif 000022
【図３】
2008139686.tif 000023
【図４】
2008139686.tif 000024
【図５Ａ】
2008139686.tif 000025
【図５Ｂ】
2008139686.tif 000026
【図６】
2008139686.tif 000027
【図７】
2008139686.tif 000028
【図８】
2008139686.tif 000029
【図９Ａ】
2008139686.tif 000030
【図９Ｂ】
2008139686.tif 000031
【図１０Ａ】
2008139686.tif 000032
【図１０Ｂ】
2008139686.tif 000033
【図１１】
2008139686.tif 000034
【国際調査報告】
2008139686.tif 000035
2008139686.tif 000036