(57)【要約】【課題】本発明は、回折格子、受光素子及びそれらを用いた光ヘッド並びに光記録再生装置に関し、高品質な信号を検出できる回折格子、受光素子及びそれらを用いた光ヘッド並びに光記録再生装置を提供することを目的とする。【解決手段】回折格子１３は、２波長半導体レーザから射出した第１のレーザ光２５又は第２のレーザ光２５’を回折分離して主ビーム２７及び±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂ又は主ビーム２７’及び±１次の副ビーム２９ａ’、２９ｂ’を生成する、光射出面側のみに形成された回折領域２１を有している。回折領域２１に形成された凹部２３ｂの深さｄは２２０ｎｍに形成されている。凹凸部２３の１ピッチの長さｐは２２μｍに形成され、凸部２３ａの幅ｗは１７．６μｍに形成されている。凹凸部２３の１ピッチの長さｐに対する凸部２３ａの幅ｗの比率は０．８になっている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１波長の第１の光及び第２波長の第２の光の光路中に配置されて前記第１及び第２の光のそれぞれを回折して分離した０次光と±１次光とを生成する、光入射面又は光射出面の一方のみに形成された回折領域
を有することを特徴とする回折格子。
【請求項２】
請求項１記載の回折格子であって、
前記回折領域は、凹部の深さが４００ｎｍ以下に形成されて繰り返し連続する凹凸部を有することを特徴とする回折格子。
【請求項３】
請求項２記載の回折格子であって、
前記回折領域は、断面が矩形状の前記凹凸部を有し、
前記凹凸部の１ピッチに対する凸部の長さの比率は、０．２乃至０．８であることを特徴とする回折格子。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回折格子であって、
前記第１及び第２の光の少なくとも一方の光が回折した前記±１次光のそれぞれの光量は、前記一方の光が回折した前記０次光の光量の１０分の１以下であることを特徴とする回折格子。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の回折格子であって、
前記第１の光は、ＤＶＤ系光記録媒体での記録再生に適しており、前記第２の光はＣＤ系光記録媒体での記録再生に適していること特徴とする回折格子。
【請求項６】
請求項５記載の回折格子であって、
前記回折領域は、前記ＤＶＤ系光記録媒体又は前記ＣＤ系光記録媒体の半径方向の、前記ＤＶＤ系光記録媒体又は前記ＣＤ系光記録媒体の情報記録面に結像した前記±１次光のそれぞれのスポット径の長さが、同方向の前記０次光のスポット径の長さより長くなるように収差を与えることを特徴とする回折格子。
【請求項７】
光源から射出した第１波長の第１の光及び第２波長の第２の光のそれぞれを回折して０次光及び±１次光に分離して光記録媒体に集光させ、前記光記録媒体で反射した前記０次光及び前記±１次光を受光する受光素子であって、
前記第１波長に基づいて配置されて前記第１の光が回折した前記０次光を受光する０次光用受光領域と、前記第１の光が回折した前記±１次光をそれぞれ受光する１次光用受光領域とを備えた第１の受光領域と、
前記第２波長に基づいて配置されて前記第２の光が回折した前記０次光を受光する０次光用受光領域と、前記第２の光が回折した前記±１次光をそれぞれ受光する１次光用受光領域とを備えた第２の受光領域と
を有することを特徴とする受光素子。
【請求項８】
請求項７記載の受光素子であって、
前記第１の受光領域の前記０次光用受光領域及び前記１次光用受光領域のそれぞれの中心の間の距離Ｌ１と、前記第２の受光領域の前記０次光用受光領域及び前記１次光用受光領域のそれぞれの中心の間の距離Ｌ２との比は、前記第１波長と前記第２波長との比にほぼ等しいことを特徴とする受光素子。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の受光素子であって、
前記第１の受光領域の前記０次光用受光領域及び前記１次光用受光領域は、前記ＤＶＤ系光記録媒体のトラックの接線方向に延伸する分割線を有することを特徴とする受光素子。
【請求項１０】
請求項７乃至９のいずれか１項に記載の受光素子であって、
前記０次光用受光領域及び前記１次光用受光領域は、前記光記録媒体の半径方向に並んで配置されていることを特徴とする受光素子。
【請求項１１】
請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の受光素子であって、
前記第１及び第２の受光領域は、前記光記録媒体のトラックの接線方向に並んで配置されていることを特徴とする受光素子。
【請求項１２】
第１波長の第１の光及び第２波長の第２の光を射出する光源と、
前記第１及び第２の光を回折して分離した０次光と±１次光とを生成する、光入射面又は光射出面の一方のみに形成された回折領域を備えた回折格子と、
前記第１波長に基づいて配置されて前記第１の光が回折した前記０次光を受光する０次光用受光領域と、前記第１の光が回折した前記±１次光をそれぞれ受光する１次光用受光領域とを有する第１の受光領域と、前記第２波長に基づいて配置されて前記第２の光が回折した前記０次光を受光する０次光用受光領域と、前記第２の光が回折した前記±１次光をそれぞれ受光する１次光用受光領域とを有する第２の受光領域とを備えた受光素子と
を有することを特徴とする光ヘッド。
【請求項１３】
請求項１３記載の光ヘッドであって、
前記回折格子は、請求項２乃至６のいずれか１項に記載の回折格子であることを特徴とする光ヘッド。
【請求項１４】
請求項１２又は１３に記載の光ヘッドであって、
前記受光素子は、請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の受光素子であることを特徴とする光ヘッド。
【請求項１５】
請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の光ヘッドであって、
前記光源は、ＤＶＤ系光記録媒体での記録再生に適した前記第１の光を発光する第１の発光部と、ＣＤ系光記録媒体での記録再生に適した前記第２の光を発光する第２の発光部とを有することを特徴とする光ヘッド。
【請求項１６】
請求項１５記載の光ヘッドであって、
物理的トラックピッチの長さがＰ１の前記ＤＶＤ系光記録媒体（第１の光記録媒体）又は前記物理的トラックピッチの長さがＰ２（Ｐ２＞Ｐ１）の前記ＤＶＤ系光記録媒体（第２の光記録媒体）に対し、前記第１波長の光を回折した前記±１次光のスポットを、前記第１波長の光を回折した前記０次光のスポットに関し、対称且つ前記第１又は第２の光記録媒体の半径方向にＰ１×（ｎ＋１／２）（但し、ｎは０以上の整数）程度の位置に配置し、
前記物理的トラックピッチの長さがＰ３（Ｐ３＞Ｐ２）の前記ＣＤ系光記録媒体（第３の光記録媒体）に対し、前記第２波長の光を回折した前記±１次光のスポットを、前記第２波長の光を回折した前記０次光のスポットに関し、対称且つ前記第３の光記録媒体の半径方向にＰ３×（ｎ＋１／４）（但し、ｎは０以上の整数）程度の位置に配置したこと
を特徴とする光ヘッド。
【請求項１７】
請求項１５又は１６に記載の光ヘッドであって、
前記ＤＶＤ系光記録媒体のトラッキングサーボ信号は、差動プッシュプル方式を用いて検出され、前記ＣＤ系光記録媒体の前記トラッキングサーボ信号は、３ビーム方式を用いて検出されることを特徴とする光ヘッド。
【請求項１８】
請求項１２乃至１７のいずれか１項に記載の光ヘッドを有することを特徴とする光記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回折格子、受光素子及びそれらを用いた光ヘッド並びに光記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光記録再生装置は、例えば円板状の光記録媒体の円周方向に沿って形成され且つ光記録媒体の半径方向に複数形成されたトラックの所定領域に情報を記録し、又は当該トラックの所定領域に記録された情報を再生する光ヘッドを備えている。光ヘッドには、光記録媒体に対して情報を記録するだけに用いられる記録専用型と、情報を再生するだけに用いられる再生専用型、及び記録再生の双方に使用可能な記録再生型とがある。従って、これらを搭載した装置はそれぞれ光記録装置、光再生装置、光記録再生装置となるが、本願では以下、それら全てを包含して光記録再生装置と総称する。
【０００３】
光記録再生装置に用いる光ヘッドのうち、部品点数を削減して低コスト化を達成するために、波長の異なる光を発生する複数の光源を同一のパッケージ内に納めた光源を搭載した光ヘッドが広く用いられている。このような光ヘッドでは、光記録媒体の情報記録面上で光ビームを複数に分割するために用いる回折格子を波長の異なる光の光路中に設けなければならない。このため、回折格子を挿入する空間を光ヘッドの光学系に確保しなければならない。従って、光ヘッドの光学系の光路長を十分に長く設計しなければならず、光ヘッドを小型化することが困難である。
【０００４】
この問題を解決するため、特許文献１に開示されている方法では、異なった格子定数を有する２種類の回折格子を同一素子の表裏面に形成して一体化することにより、光ヘッドの小型化を達成している。また、特許文献１には、当該２種類の回折格子が非平行である所定の角度となるように設計することにより、回折格子の角度調整を簡略化する方法も開示されている。
【特許文献１】特開２００４−３９１０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１に開示されている回折格子は、使用しない側の波長の光に対しては全光量透過、すなわち光を回折しないように設計されなければならない。使用しない側の波長の光が回折すると、当該回折光は迷光となって光記録媒体に入射される。光記録媒体で反射した迷光は受光素子に入射されるので、正確な信号検出の妨げになる。迷光をほとんど生じさせないように回折格子を設計することは、光の波長が２種類の場合には十分に可能である。例えば、２種類の光の波長をそれぞれ６５０ｎｍ及び７８０ｎｍとすると、回折格子の溝の深さは１２００〜１６００ｎｍ程度になる。従来の設計例として、光ヘッドが再生専用であり、０次光（主ビーム）と１次光（副ビーム）との回折光量比が６：１程度であれば、使用しない側の波長の回折光を十分に弱くできる回折格子の製作が可能である。
【０００６】
ところが、記録兼用の光ヘッドにおいて光ビームを分割する場合、１次光の強度が強すぎると、記録動作中の１次光の熱によって書き込み済みの記録データを消してしまう恐れがある。これを回避するためには、０次光と１次光との回折光量比を１８：１程度に設定しなければならない。しかし、０次光と１次光との回折光量比を大きく設定すると、使用しない側の波長の１次回折光が完全に除去できなくなるという問題を有している。すなわち、波長の異なる光毎に回折格子を個別に設計すると、使用しない側の回折格子からの迷光が受光素子上に形成された受光領域のうちの１次光用の受光領域に入射されてしまう可能性がある。１次光用の受光領域に入射した迷光の光量が微小でも、１次光用の受光領域は相対的に高感度であるため、検出される信号の品質が劣化してしまう。
【０００７】
本発明の目的は、高品質な信号を検出できる回折格子、受光素子及びそれらを用いた光ヘッド並びに光記録再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、第１波長の第１の光及び第２波長の第２の光の光路中に配置されて前記第１及び第２の光のそれぞれを回折して分離した０次光と±１次光とを生成する、光入射面又は光射出面の一方のみに形成された回折領域を有することを特徴とする回折格子によって達成される。
【０００９】
上記本発明の回折格子であって、前記回折領域は、凹部の深さが４００ｎｍ以下に形成されて繰り返し連続する凹凸部を有することを特徴とする。
【００１０】
上記本発明の回折格子であって、前記回折領域は、断面が矩形状の前記凹凸部を有し、前記凹凸部の１ピッチに対する凸部の長さの比率は、０．２乃至０．８であることを特徴とする。
【００１１】
上記本発明の回折格子であって、前記第１及び第２の光の少なくとも一方の光が回折した前記±１次光のそれぞれの光量は、前記一方の光が回折した前記０次光の光量の１０分の１以下であることを特徴とする。
【００１２】
上記本発明の回折格子であって、前記第１の光は、ＤＶＤ系光記録媒体での記録再生に適しており、前記第２の光はＣＤ系光記録媒体での記録再生に適していること特徴とする。
【００１３】
上記本発明の回折格子であって、前記回折領域は、前記ＤＶＤ系光記録媒体又は前記ＣＤ系光記録媒体の半径方向の、前記ＤＶＤ系光記録媒体又は前記ＣＤ系光記録媒体の情報記録面に結像した前記±１次光のそれぞれのスポット径の長さが、同方向の前記０次光のスポット径の長さより長くなるように収差を与えることを特徴とする。
【００１４】
また、上記目的は、光源から射出した第１波長の第１の光及び第２波長の第２の光のそれぞれを回折して０次光及び±１次光に分離して光記録媒体に集光させ、前記光記録媒体で反射した前記０次光及び前記±１次光を受光する受光素子であって、前記第１波長に基づいて配置されて前記第１の光が回折した前記０次光を受光する０次光用受光領域と、前記第１の光が回折した前記±１次光をそれぞれ受光する１次光用受光領域とを備えた第１の受光領域と、前記第２波長に基づいて配置されて前記第２の光が回折した前記０次光を受光する０次光用受光領域と、前記第２の光が回折した前記±１次光をそれぞれ受光する１次光用受光領域とを備えた第２の受光領域とを有することを特徴とする受光素子によって達成される。
【００１５】
上記本発明の受光素子であって、前記第１の受光領域の前記０次光用受光領域及び前記１次光用受光領域のそれぞれの中心の間の距離Ｌ１と、前記第２の受光領域の前記０次光用受光領域及び前記１次光用受光領域のそれぞれの中心の間の距離Ｌ２との比は、前記第１波長と前記第２波長との比にほぼ等しいことを特徴とする。
【００１６】
上記本発明の受光素子であって、前記第１の受光領域の前記０次光用受光領域及び前記１次光用受光領域は、前記ＤＶＤ系光記録媒体のトラックの接線方向に延伸する分割線を有することを特徴とする。
【００１７】
上記本発明の受光素子であって、前記０次光用受光領域及び前記１次光用受光領域は、前記光記録媒体の半径方向に並んで配置されていることを特徴とする。
【００１８】
上記本発明の受光素子であって、前記第１及び第２の受光領域は、前記光記録媒体のトラックの接線方向に並んで配置されていることを特徴とする。
【００１９】
また、上記目的は、第１波長の第１の光及び第２波長の第２の光を射出する光源と、前記第１及び第２の光を回折して分離した０次光と±１次光とを生成する、光入射面又は光射出面の一方のみに形成された回折領域を備えた回折格子と、前記第１波長に基づいて配置されて前記第１の光が回折した前記０次光を受光する０次光用受光領域と、前記第１の光が回折した前記±１次光をそれぞれ受光する１次光用受光領域とを有する第１の受光領域と、前記第２波長に基づいて配置されて前記第２の光が回折した前記０次光を受光する０次光用受光領域と、前記第２の光が回折した前記±１次光をそれぞれ受光する１次光用受光領域とを有する第２の受光領域とを備えた受光素子とを有することを特徴とする光ヘッドによって達成される。
【００２０】
上記本発明の光ヘッドであって、前記回折格子は、上記本発明の回折格子であることを特徴とする。
【００２１】
上記本発明の光ヘッドであって、前記受光素子は、上記本発明の受光素子であることを特徴とする。
【００２２】
上記本発明の光ヘッドであって、前記光源は、ＤＶＤ系光記録媒体での記録再生に適した前記第１の光を発光する第１の発光部と、ＣＤ系光記録媒体での記録再生に適した前記第２の光を発光する第２の発光部とを有することを特徴とする。
【００２３】
上記本発明の光ヘッドであって、物理的トラックピッチの長さがＰ１の前記ＤＶＤ系光記録媒体（第１の光記録媒体）又は前記物理的トラックピッチの長さがＰ２（Ｐ２＞Ｐ１）の前記ＤＶＤ系光記録媒体（第２の光記録媒体）に対し、前記第１波長の光を回折した前記±１次光のスポットを、前記第１波長の光を回折した前記０次光のスポットに関し、対称且つ前記第１又は第２の光記録媒体の半径方向にＰ１×（ｎ＋１／２）（但し、ｎは０以上の整数）程度の位置に配置し、前記物理的トラックピッチの長さがＰ３（Ｐ３＞Ｐ２）の前記ＣＤ系光記録媒体（第３の光記録媒体）に対し、前記第２波長の光を回折した前記±１次光のスポットを、前記第２波長の光を回折した前記０次光のスポットに関し、対称且つ前記第３の光記録媒体の半径方向にＰ３×（ｎ＋１／４）（但し、ｎは０以上の整数）程度の位置に配置したことを特徴とする。
【００２４】
上記本発明の光ヘッドであって、前記ＤＶＤ系光記録媒体のトラッキングサーボ信号は、差動プッシュプル方式を用いて検出され、前記ＣＤ系光記録媒体の前記トラッキングサーボ信号は、３ビーム方式を用いて検出されることを特徴とする。
【００２５】
また、上記目的は、上記本発明の光ヘッドを有することを特徴とする光記録再生装置によって達成される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、高品質な信号を検出できる回折格子、受光素子及びそれらを用いた光ヘッド並びに光記録再生装置が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
〔第１の実施の形態〕
本発明の第１の形態による回折格子、受光素子及びそれらを用いた光ヘッド並びに光記録再生装置について図１乃至図１１を用いて説明する。本願では、直線状の格子形状を有する回折素子と、曲線状の格子形状を有する回折素子とを包含して回折格子と総称する。図１は、本実施の形態による光ヘッド１０の概略の構成を示している。光ヘッド１０は、例えば、第１の光記録媒体１ａ及び第２の光記録媒体１ｂ（ＤＶＤ系光記録媒体）並びに第３の光記録媒体１ｃ（ＣＤ系光記録媒体）に対応できるようになっている。光ヘッド１０は、２波長半導体レーザ（光源）１１と、位相差板１２と、位相変調型の回折格子１３と、ビームスプリッタ１４と、コリメータレンズ１５と、図示を省略した立ち上げミラー及びパワーモニタ用フォトダイオードと、対物レンズ１６と、センサレンズ１７と、受光素子１８とを有している。
【００２８】
２波長半導体レーザ１１は、例えば、第１波長の第１のレーザ光（第１の光）２５を発生する第１の発光部１１ａと、第２波長（第１波長＜第２波長）の第２のレーザ光（第２の光）２５’を発生する第２の発光部１１ｂとを１つのパッケージに組み込んだ構成を有している。第１波長の第１のレーザ光２５は、例えばＤＶＤ系光記録媒体での記録再生に適した波長６５０ｎｍの光である。第２波長の第２のレーザ光２５’は、例えばＣＤ系光記録媒体での記録再生に適した波長７８０ｎｍの光である。２波長半導体レーザ１１から射出された第１又は第２のレーザ光２５、２５’は不図示のパワーモニタ用フォトダイオードで光出力量が検知され、第１又は第２の発光部１１ａ、１１ｂに供給する電力をフィードバック制御等することにより、２波長半導体レーザ１１の光出力量は自動制御されるようになっている。
【００２９】
位相差板１２は、例えば１／４波長板である。第１及び第２のレーザ光２５、２５’は位相差板１２により直線偏光から円偏光に変換される。本実施の形態では、位相差板１２は、例えば薄いガラス板に機能性フィルムが貼付された構成を有している。位相差板１２は直線偏光の光の偏光面に対して光学軸が４５度傾くように設置されている。
【００３０】
回折格子１３は、第１及び第２のレーザ光２５、２５’を十分に含むように第１及び第２のレーザ光２５、２５’の光路中に配置されている。回折格子１３は第１及び第２のレーザ光２５、２５’のそれぞれを回折して所定の光量比で分離した０次光（主ビーム２７、２７’）と不図示の±１次光（±１次の副ビーム）とを生成する、光射出面のみに形成された回折領域２１を有している。回折領域２１は回折格子１３の光入射面のみに形成されていてもよい。回折格子１３は第１又は第２のレーザ光２５、２５’の少なくともいずれか一方のレーザ光が回折した±１次の副ビームのそれぞれの光量が主ビームの光量の１０分の１以下となるように分離する。例えば、回折格子１３は主ビーム２７と±１次の副ビームとの光量比が１８（主ビーム２７）：１（＋１次の副ビーム）：１（−１次の副ビーム）となり、主ビーム２７’と±１次光との光量比が２８（主ビーム２７’）：１（＋１次の副ビーム）：１（−１次の副ビーム）となるように第１又は第２のレーザ光２５、２５’を回折分離する。
【００３１】
ビームスプリッタ１４は、２波長半導体レーザ１１側からの第１又は第２のレーザ光２５、２５’を第１乃至第３の光記録媒体１ａ、１ｂ、１ｃ方向へ反射し、また、第１乃至第３の光記録媒体１ａ、１ｂ、１ｃからの反射光を受光素子１８側へ透過する、いわゆるハーフミラーの機能を有している。図１では、立方体状のビームスプリッタ１４を例示している。
【００３２】
コリメータレンズ１５は、２波長半導体レーザ１１からの発散光線束を平行光線束に変換して対物レンズ１６に導くとともに、対物レンズ１６からの平行光線束を収束光線束に変換して受光素子１８へ導くために設けられている。
【００３３】
対物レンズ１６はコリメータレンズ１５からの平行光線束を第１乃至第３の光記録媒体１ａ、１ｂ、１ｃの情報記録面に集光して読み取りスポットを形成すると共に、第１乃至第３の光記録媒体１ａ、１ｂ、１ｃからの反射光を平行光線束に変換してコリメータレンズ１５に導くために設けられている。
【００３４】
対物レンズ１６は不図示のアクチュエータ組立（アクチュエータアッセンブリ）上に焦点方向（フォーカス方向）およびトラッキング方向（光記録媒体の半径方向）に移動自在に保持されている。フォーカスサーボ制御及びトラッキングサーボ制御によって対物レンズ１６の位置が制御されて、主ビームのスポットを第１乃至第３の光記録媒体１ａ、１ｂ、１ｃ上の読み取り点に追従させることができるようになっている。
【００３５】
図示を省略した立ち上げミラーは、コリメータレンズ１５からの平行光線束を対物レンズ１６の方向へ反射させ、また、対物レンズ１６からの平行光線束をコリメータレンズ１５側へ反射させる。
【００３６】
コリメータレンズ１５から見てビームスプリッタ１４の光透過側には、センサレンズ１７及び受光素子１８がこの順に配置されている。センサレンズ１７は、第１乃至第３の光記録媒体１ａ、１ｂ、１ｃで反射した主ビーム及び±１次の副ビームの合焦位置を光学的に調整するための反射光合焦位置調整部として機能する。また、センサレンズ１７は光記録媒体１５で反射した主ビーム及び±１次の副ビームを所定の光学系倍率で拡大させて受光素子１８上にそれぞれ個別に結像させるようになっている。
【００３７】
受光素子１８は、第１又は第２の光記録媒体１ａ、１ｂで反射した第１のレーザ光２５に基づく主ビーム２７及び±１次の副ビームをそれぞれ受光する第１の受光領域１８ａと、第３の光記録媒体１ｃで反射した第２のレーザ光２５’に基づく主ビーム２７’及び±１次の副ビームをそれぞれ受光する第２の受光領域１８ｂとを有している。第１及び第２の受光領域１８ａ、１８ｂは、第１及び第２の発光部１１ａ、１１ｂの間隔ＬＡに基づいて第１乃至第３の光記録媒体１ａ、１ｂ、１ｃのトラックの接線方向に間隔ＬＢだけ離れて並んで配置されている。
【００３８】
第１の受光領域１８ａで受光された主ビーム２７及び±１次の副ビームの光強度は電気信号に変換される。当該電気信号を用いて所定の演算が成され、第１又は第２の光記録媒体１ａ、２ａに対して対物レンズ１６を追従させるために用いるトラッキングサーボ信号が検出される。また、第２の受光領域１８ｂで受光された主ビーム２７’及び±１次の副ビームの光強度は電気信号に変換される。当該電気信号を用いて所定の演算が成され、第３の光記録媒体１ｃに対して対物レンズ１６を追従させるために用いるトラッキングサーボ信号が検出される。
【００３９】
図２は、回折格子１３の概略構成を示している。図２（ａ）は、回折格子１３の部分斜視図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す仮想線Ａ−Ａで切断した断面を示している。図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、回折格子１３は、２波長半導体レーザ１１（図２では不図示）から射出した第１のレーザ光２５又は第２のレーザ光２５’を回折分離して主ビーム２７及び±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂ又は主ビーム２７’及び±１次の副ビーム２９ａ’、２９ｂ’を生成する、光射出面側のみに形成された回折領域２１を有している。主ビーム２７、２７’は第１又は第２のレーザ光２５、２５’が回折領域２１でほとんど回折せずに透過した０次光であり、±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂ、２９ａ’２９ｂ’は回折領域２１で回折して主ビーム２７、２７’に対して所定の角度θで射出した±１次光である。所定の角度θは回折格子１３に入射する第１及び第２のレーザ光２５、２５’の波長に依存する。例えば、第１のレーザ光２５の第１波長をλ１とし、第２のレーザ光２５’の第２波長をλ２（λ１＜λ２）とし、第１のレーザ光２５での角度をθ１とし、第２のレーザ光２５での角度をθ２とすると、角度θ１＜角度θ２となる。
【００４０】
回折領域２１は繰り返し連続する、Ｎ個の凹凸部２３を有している。図２（ｂ）に示すように、凹凸部２３の凹部２３ｂの深さｄは４００ｎｍ以下になるように形成されており、例えば、２２０ｎｍに形成されている。凹凸部２３は断面が矩形状に形成されている。凹凸部２３の１ピッチの長さｐは、例えば２２μｍに形成されている。凸部２３ａの幅ｗは、例えば１７．６μｍに形成されている。凹凸部２３の１ピッチの長さｐに対する凸部２３ａの幅ｗの比率は、０．２乃至０．８の範囲内に収まるようになっている。
【００４１】
回折格子１３は、例えば、屈折率が１．５２のガラス材料で形成されている。凸部２３ａの屈折率は空気で満たされた凹部２３ｂの屈折率と異なっている。回折格子１３に入射したレーザ光２５のうちの凸部２３ａを透過して射出したレーザ光２５ａの位相は、凹部２３ｂを透過して射出したレーザ光２５ｂの位相と異なる。このため、回折領域２１を射出したレーザ光２５ａ、２５ｂが干渉し合って回折して、主ビーム２７（０次光）及び±副ビーム２９ａ、２９ｂ（±１次光）が生成される。
【００４２】
また、凹凸部２３の１ピッチの長さｐに対する凸部２３ａの幅ｗの比率（凹凸部２３のデューティ比）を変えると、回折領域２１を透過するレーザ光２５ａ、２５ｂの光量が変化する。このため、凹凸部２３のデューティ比を変えることにより、回折領域２１を射出する主ビーム２７（０次光）及び±副ビーム２９ａ、２９ｂ（±１次光）の光量比を所定の値に設定することができる。
【００４３】
このように、凹部２３ｂの深さｄや凹凸部２３のデューティ比を適切に設定することにより、主ビーム２７及び所定の角度θ１で回折する±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂ又は主ビーム２７’及び所定の角度θ２で回折する±１次の副ビーム２９ａ’、２９ｂ’を生成したり、主ビーム２７及び±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂの光量比又は主ビーム２７’及び±１次の副ビーム２９ａ’、２９ｂ’の光量比を所定の値に設定したりすることができる。
【００４４】
図３は、第１及び第２の光記録媒体１ａ、１ｂの情報記録面に主ビーム２７及び±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂが集光された状態と、第３の光記録媒体１ｃの情報記録面に主ビーム２７’及び±１次の副ビーム２９ａ’、２９ｂ’が集光された状態とを模式的に示している。図３（ａ）は、第１の光記録媒体１ａとしてのＤＶＤ−ＲＷの情報記録面を示している。図３（ｂ）は、第２の光記録媒体１ｂとしてのＤＶＤ−ＲＡＭの情報記録面を示している。図３（ｃ）は、第３の光記録媒体１ｃとしてのＣＤ−Ｒの情報記録面を示している。図３（ａ）乃至図３（ｃ）の図中の左右方向の矢印は第１乃至第３の光記録媒体１ａ、１ｂ、１ｃの半径（ラジアル）方向Ｒを示し、上下方向の矢印は第１乃至第３の光記録媒体１ａ、１ｂ、１ｃのトラックの接線方向Ｔを示している。
【００４５】
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、第１及び第２の光記録媒体１ａ、１ｂのいずれにおいても、半径方向Ｒに見た主ビーム２７と±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂとのスポット間隔ＳＰ１は０．３９μｍに調整されている。すなわち、＋１次の副ビーム２９ａのスポットは主ビーム２７のスポットに対し、半径方向Ｒ（図中左方向）に＋０．３９μｍ離れて配置されている。また、−１次の副ビーム２９ｂのスポットは主ビーム２７のスポットに対し、半径方向Ｒ（図中右方向）に−０．３９μｍ離れて配置されている。
【００４６】
ところで、第１の光記録媒体１ａの物理的トラックピッチＰ１は０．７４μｍであるため、±Ｐ１×（ｎ＋１／２）＝±０．７４×（０＋１／２）＝±０．３７μｍ（ｎ＝０）となる。このように、±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂは主ビーム２７のスポットに対して半径方向に、第１の光記録媒体１ａの物理的トラックピッチＰ１の１／２程度だけずれて位置するように調整されている。
【００４７】
第２の発光部１１ｂから射出したレーザ光２７’の波長は、第１の発光部１１ａから射出したレーザ光２７の波長より長いので、回折格子１３での回折角は大きくなる。このため、主ビーム２７と±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂとのスポット間隔ＳＰ１を０．３９μｍになるように調整すると、主ビーム２７’及び±１次の副ビーム２９ａ’、２９ｂ’のスポット間隔ＳＰ２はレーザ光２７、２７’の波長の比に基づいて決定される。図３（ｃ）に示すように、第３の光記録媒体１ｃにおいて、半径方向に見た主ビーム２７’と±１次の副ビーム２９ａ’、２９ｂ’とのスポット間隔ＳＰ２は０．４６８μｍ（＝０．３９μ×７８０ｎｍ／６５０ｎｍ）になる。
【００４８】
ところで、第３の光記録媒体１ｃの物理的トラックピッチＰ３は１．６μｍであるため、±Ｐ３×（ｎ＋１／４）＝±１．６×（０＋１／４）＝±０．４μｍ（ｎ＝０）となる。このように、±１次の副ビーム２９ａ’、２９ｂ’は主ビーム２７’のスポットに対して半径方向に、第３の光記録媒体１ｃの物理的トラックピッチＰ３の１／４程度だけずれて位置するように調整される。
【００４９】
図４は、図３に示す主ビーム２７、２７’に対する±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂ、２９ａ’、２９ｂ’のそれぞれの調整位置を一覧表にして示している。図４において、「主−副ビーム最適間隔」の欄は、主ビームと副ビームとのスポット間隔の最適値を示し、「主−副ビーム調整位置」の欄は、スポット間隔ＳＰ１、ＳＰ２を示している。「物理的トラックピッチとの比」の欄は、スポット間隔ＳＰ１、ＳＰ２に対する物理的トラックピッチＰ１、Ｐ２、Ｐ３のそれぞれの比を示している。
【００５０】
上述したように、光記録媒体の半径方向における、主ビームと副ビームとのスポット間隔は第１の光記録媒体１ａ（ＤＶＤ±Ｒ／ＲＷ）において０．３９μｍになるように設定されている。スポット間隔ＳＰ１は差動プッシュプル方式での主ビーム及び副ビームのスポット間隔の最適値０．３７μｍに比較的近い値となる。図４に示すように、第１の光記録媒体１ａ（ＤＶＤ±Ｒ／ＲＷ）では、物理的トラックピッチとの比が０．５３となり、最適値の０．５０にほぼ等しくなる。このため、第１の光記録媒体１ａ（ＤＶＤ±Ｒ／ＲＷ）でのトラックサーボ信号の生成に差動プッシュプル方式を適用することが可能になる。
【００５１】
スポット間隔ＳＰ１＝０．３９μｍは、第２の光記録媒体１ｂ（ＤＶＤ−ＲＡＭ）の最適値０．６１５μｍとは異なっている。ところが、第２の光記録媒体１ｂ（ＤＶＤ−ＲＡＭ）のようにランドグルーヴ記録方式の光記録媒体は他の記録方式の光記録媒体に比較して、対物レンズが光記録媒体を横切る際に生じるトラッククロス信号のコントラスト（振幅）が大きくなる。このため、第２の光記録媒体１ｂ（ＤＶＤ−ＲＡＭ）では、スポット間隔ＳＰ１が最適値から離れていても、比較的大きな振幅のトラッククロス信号が得られる。従って、第２の光記録媒体１ｂ（ＤＶＤ−ＲＡＭ）においても、トラックサーボ信号の生成に差動プッシュプル方式を適用することが可能になる。
【００５２】
第３の光記録媒体１ｃ（ＣＤ−Ｒ／ＲＷ）の情報記録面に集光する主ビーム２７’及び±１次の副ビーム２９ａ’、２９ｂ’のスポット間隔ＳＰ２は０．４６８μｍである。スポット間隔ＳＰ２は３ビーム方式での主ビーム及び副ビームのスポット間隔の最適値０．４μｍに比較的近い値となる。このため、第３の光記録媒体１ｃ（ＣＤ−Ｒ／ＲＷ）でのトラックサーボ信号の生成に３ビーム方式を適用することが可能になる。
【００５３】
図５は、本実施の形態による受光素子１８の受光面を光入射面側から見た状態を示している。図５の図中の左右方向の矢印は光記録媒体のトラックの接線方向Ｔを示し、上下方向の矢印は光記録媒体の半径（ラジアル）方向Ｒを示している。図５に示すように、受光素子１８は、第１のレーザ光２５の波長に基づいて配置されて第１又は第２の光記録媒体１ａ、１ｂ（図５では不図示）で反射した主ビーム２７及び±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂを受光する第１の受光領域１８ａと、第２のレーザ光２５’の波長に基づいて配置されて第３の光記録媒体１ｃ（図５では不図示）で反射した主ビーム２７’及び±１次の副ビーム２９ａ’２９ｂ’を受光する第２の受光領域１８ｂとを有している。
【００５４】
第１の受光領域１８ａは、主ビーム２７を受光する主ビーム用受光領域（０次光用受光領域）１８ａ１と、±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂをそれぞれ受光する副ビーム用受光領域（１次光用受光領域）１８ａ２、１８ａ３とを有している。同様に、第２の受光領域１８ｂは、主ビーム２７’を受光する主ビーム用受光領域（０次光用受光領域）１８ｂ１と、±１次の副ビーム２９ａ’、２９ｂ’をそれぞれ受光する副ビーム用受光領域（１次光用受光領域）１８ｂ２、１８ｂ３とを有している。
【００５５】
主ビーム用受光領域１８ａ１は、例えば、一辺の長さが約１００μｍに形成された正方形状を有している。主ビーム用受光領域１８ａ１は、第１又は第２の光記録媒体１ａ、１ｂのトラックの接線方向Ｔの方向に延伸する分割線ｌ１と、分割線ｌ１にほぼ直交して半径方向Ｒの方向に延伸する分割線ｌ２とを有している。主ビーム用受光領域１８ａ１は、分割線ｌ１、ｌ２により分割されて隣接してマトリクス状に配置された正方形状の４つの受光部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを有している。受光部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのそれぞれの一辺の長さは約５０μｍに形成されている。受光部Ａは分割線ｌ１を介して受光部Ｄに隣接し、分割線ｌ２を介して受光部Ｂに隣接し、受光部Ｃに対角に位置して配置されている。受光部Ｃは分割線ｌ１を介して受光部Ｂに隣接し、分割線ｌ２を介して受光部Ｄに隣接して配置されている。受光部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは分割線ｌ１、ｌ２により電気的に独立している。
【００５６】
＋１次の副ビーム２９ａを受光する副ビーム用受光領域１８ａ２は、例えば一辺の長さが約１００μｍに形成された正方形状を有している。副ビーム用受光領域１８ａ２は第１又は第２の光記録媒体１ａ、１ｂのトラックの接線方向Ｔの方向に延伸する分割線ｌ１と、分割線ｌ１にほぼ直交して半径方向Ｒの方向に延伸する分割線ｌ２とを有している。副ビーム用受光領域１８ａ２は分割線ｌ１、ｌ２により分割されて隣接してマトリクス状に配置された正方形状の４つの受光部Ｅ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１を有している。受光部Ｅ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１のそれぞれの一辺の長さは約５０μｍに形成されている。受光部Ｅ１は分割線ｌ１を介して受光部Ｈ１に隣接し、分割線ｌ２を介して受光部Ｆ１に隣接し、受光部Ｇ１に対角に位置して配置されている。受光部Ｇ１は分割線ｌ１を介して受光部Ｆ１に隣接し、分割線ｌ２を介して受光部Ｈ１に隣接して配置されている。受光部Ｅ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１は分割線ｌ１、ｌ２により電気的に独立している。
【００５７】
同様に、−１次の副ビーム２９ｂを受光する副ビーム用受光領域１８ａ３は、例えば一辺の長さが約１００μｍに形成された正方形状を有している。副ビーム用受光領域１８ａ３は第１又は第２の光記録媒体１ａ、１ｂのトラックの接線方向Ｔの方向に延伸する分割線ｌ１と、分割線ｌ１にほぼ直交して半径方向Ｒの方向に延伸する分割線ｌ２とを有している。副ビーム用受光領域１８ａ３は分割線ｌ１、ｌ２により分割されて隣接してマトリクス状に配置された正方形状の４つの受光部Ｅ２、Ｆ２、Ｇ２、Ｈ２を有している。受光部Ｅ２、Ｆ２、Ｇ２、Ｈ２のそれぞれの一辺の長さは約５０μｍに形成されている。受光部Ｅ２は分割線ｌ１を介して受光部Ｈ２に隣接し、分割線ｌ２を介して受光部Ｆ２に隣接し、受光部Ｇ２に対角に位置して配置されている。受光部Ｇ２は分割線ｌ１を介して受光部Ｆ２に隣接し、分割線ｌ２を介して受光部Ｈ２に隣接して配置されている。受光部Ｅ２、Ｆ２、Ｇ２、Ｈ２は分割線ｌ１、ｌ２により電気的に独立している。
【００５８】
副ビーム用受光領域１８ａ２、１８ａ３は第１又は第２の光記録媒体１ａ、１ｂの半径方向Ｒの方向に主ビーム用受光領域１８ａ１を挟んで並んで配置されている。主ビーム用受光領域１８ａ１と副ビーム用受光領域１８ａ２、１８ａ３とは、第１又は第２の光記録媒体１ａ、１ｂの半径方向Ｒの方向に約５０μｍの間隙を設けてそれぞれ配置されている。主ビーム用受光領域１８ａ１の中心と、副ビーム用受光領域１８ａ２、１８ａ３のそれぞれの中心との距離Ｌ１は約１５０μｍである。
【００５９】
第２の受光領域１８ｂの主ビーム用受光領域１８ｂ１は第１の受光領域１８ａの主ビーム用受光領域１８ａ１と同様の構成且つ形状に形成されているので説明は省略する。第２の受光領域１８ｂの副ビーム用受光領域１８ｂ２は、例えば一辺の長さが約１００μｍに形成された正方形状を有している。副ビーム用受光領域１８ｂ２はトラックの接線方向Ｔの方向に延伸する分割線ｌ１を有している。副ビーム用受光領域１８ｂ２は分割線ｌ１によって分割されて隣接して配置された長方形状の受光部Ｉ１、Ｊ１を有している。受光部Ｉ１、Ｊ１は第３の光記録媒体１ｃのトラックの接線方向Ｔの方向の長さが約１００μｍであり、半径方向Ｒの方向の長さが約５０μｍである長方形状に形成されている。受光部Ｉ１、Ｊ１は分割線ｌ１により電気的に独立している。
【００６０】
同様に、副ビーム用受光領域１８ｂ３は、例えば一辺の長さが約１００μｍに形成された正方形状を有している。副ビーム用受光領域１８ｂ３は第３の光記録媒体１ｃのトラックの接線方向Ｔの方向に延伸する分割線ｌ１を有している。副ビーム用受光領域１８ｂ３は分割線ｌ１によって分割されて隣接して配置された長方形状の受光部Ｉ２、Ｊ２を有している。受光部Ｉ２、Ｊ２は第３の光記録媒体１ｃのトラックの接線方向Ｔの方向の長さが約１００μｍであり、半径方向Ｒの方向の長さが約５０μｍである長方形状に形成されている。受光部Ｉ２、Ｊ２は分割線ｌ１により電気的に独立している。
【００６１】
副ビーム用受光領域１８ｂ２、１８ｂ３は第３の光記録媒体１ｃの半径方向Ｒの方向に主ビーム用受光領域１８ｂ１を挟んで並んで配置されている。第１の受光領域１８ａの主ビーム用受光領域１８ａ１及び副ビーム用受光領域１８ａ２、１８ａ３のそれぞれの中心の間の距離Ｌ１と、第２の受光領域１８ｂの主ビーム用受光領域１８ｂ１及び副ビーム用受光領域１８ｂ２、１８ｂ３のそれぞれの中心の間の距離Ｌ２との比は、第１のレーザ光２５の波長と第２のレーザ光２５’の波長との比にほぼ等しくなっている。従って、主ビーム用受光領域１８ｂ１の中心と、副ビーム用受光領域１８ｂ２、１８ｂ３のそれぞれの中心との距離Ｌ２は、第１及び第２のレーザ光２５、２５’のそれぞれの波長をλ１及びλ２とすると、Ｌ２＝（λ２／λ１）×Ｌ１の関係に基づいて決定されて１８０μｍ（＝（７８０ｎｍ／６５０ｎｍ）×１５０μｍ）になっている。
【００６２】
第１及び第２の受光領域１８ａ、１８ｂは、第１乃至第３の光記録媒体１ａ、１ｂ、１ｃのトラックの接線方向Ｔに対して主ビーム用受光領域１８ａ１、１８ｂ１のそれぞれの分割線ｌ１がほぼ一直線上となるように並んで配置されている。主ビーム用受光領域１８ａ１の中心と主ビーム用受光領域１８ｂ１の中心との間隔ＬＢは第１及び第２の発光部１１ａ、１１ｂ（図５では不図示）の間隔ＬＡに基づいて決定され、主ビーム用受光領域１８ａ１、１８ｂ１は、例えばＬＢ＝１１０μｍとなるように配置されている。
【００６３】
次に、回折格子１３の設計方法について図６乃至図１０を用いて説明する。図６は、従来の２種類の格子定数を有する回折格子での主ビーム、副ビーム及び迷光の光量比を模式的に示している。図６（ａ）は、ＤＶＤ側光源のレーザ光ＤＬを透過させた場合の光量比を示している。図６（ｂ）は、ＣＤ側光源のレーザ光ＣＬを透過させた場合の光量比を示している。図６（ａ）及び図６（ｂ）の図中に示す数値は、レーザ光ＤＬ、ＣＬの入射光量を１００％とした場合の各透過光量（％）を示している。
【００６４】
図６（ａ）に示すように、ＤＶＤ側光源から射出したレーザ光ＤＬは、ＣＤ用回折格子３１とＤＶＤ用回折格子３３をこの順に透過する。ＣＤ用回折格子３１はレーザ光ＤＬを回折せずに透過するように設計されている。また、ＤＶＤ用回折格子３３は主ビームＤＬ１の光量と、±１次の副ビームＤＬａ、ＤＬｂのそれぞれの光量とが１８：１となるように、レーザ光ＤＬを回折分離するようになっている。しかし実際には、レーザ光ＤＬはＣＤ用回折格子３１で僅かに回折してしまうので０次光及び±１次光が生成される。当該±１次光が迷光ＤＳＬａ、ＤＳＬｂになる。０次光ＤＬ０の光量はレーザ光ＤＬの光量の約９６％に相当し、迷光ＤＳＬａ、ＤＳＬｂの各光量はレーザ光ＤＬの光量の約０．５％に相当する。なお、レーザ光ＤＬの残余の約３％の光量は±２次光、±３次光等の光量になったり、ＣＤ用回折格子３１で吸収されたりする。
【００６５】
０次光ＤＬ０はＤＶＤ用回折格子３３で回折されて主ビームＤＬ１及び±１次の副ビームＤＬａ、ＤＬｂに分離される。主ビームＤＬ１の光量はレーザ光ＤＬの光量の約８５％に相当し、±１次の副ビームＤＬａ、ＤＬｂの各光量はレーザ光ＤＬの光量の約４．５％に相当する。主ビームＤＬ１及び±１次の副ビームＤＬａ、ＤＬｂの光量はほぼ１８：１となる。また、迷光ＤＳＬａ、ＤＳＬｂもＤＶＤ用回折格子３３で回折されて主ビーム及び±１次の副ビームに分離される。±１次の副ビームは微小なので図６（ａ）では省略されている。ＤＶＤ用回折格子３３を透過した迷光ＤＳＬａ、ＤＳＬｂの光量はレーザ光ＤＬの光量の約０．４％に相当する。また、迷光ＤＳＬａ、ＤＳＬｂの光量は±１次の副ビームＤＬａ、ＤＬｂの光量の約１０％に相当する。このように、迷光ＤＳＬａ、ＤＳＬｂは±１次の副ビームＤＬａ、ＤＬｂに対して比較的大きな光量となる。従って、±１次の副ビームＤＬａ、ＤＬｂ用の高感度な受光領域に迷光ＤＳＬａ、ＤＳＬｂが入射されると、再生信号の品質が劣化してしまう。
【００６６】
一方、図６（ｂ）に示すように、ＣＤ側光源から射出したレーザ光ＣＬは、ＣＤ用回折格子３１で回折して、主ビームＣＬ１及び±１次の副ビームＣＬａ、ＣＬｂに分離される。主ビームＣＬ１の光量はレーザ光ＣＬの光量の約８８％に相当し、±１次の副ビームＣＬａ、ＣＬｂの各光量はレーザ光ＤＬの光量の約４．６％に相当する。主ビームＣＬ１及び±１次の副ビームＣＬａ、ＣＬｂはＤＶＤ用回折格子３３では回折されないように設計されている。しかし実際には、主ビームＣＬ１及び±１次の副ビームＣＬａ、ＣＬｂはＤＶＤ用回折格子３３で回折されてしまう。主ビームＣＬ１がＤＶＤ用回折格子３３で回折して０次光（主ビームＣＬ１）及び±１次光が生成される。当該±１次光が迷光ＣＳＬ１、ＣＳＬ２となる。ＤＶＤ用回折格子３３を透過した主ビームＣＬ１の光量はレーザ光ＣＬの光量の約８５％に相当し、迷光ＣＳＬ１、ＣＳＬ２の各光量はレーザ光ＣＬの光量の約０．４％に相当する。
【００６７】
また、±１次の副ビームＣＬａ、ＣＬｂもＤＶＤ用回折格子３３で回折されて主ビーム及び±１次の副ビームに分離される。当該±１次の副ビームは微小なので図６（ｂ）では省略されている。ＤＶＤ用回折格子３３を透過した±１次の副ビームＣＬａ、ＣＬｂの光量はレーザ光ＤＬの光量の約４．５％に相当する。主ビームＣＬ１及び±１次の副ビームＣＬａ、ＣＬｂの光量はほぼ１８：１となる。また、迷光ＣＳＬ１、ＣＳＬ２の光量は±１次の副ビームＣＬａ、ＣＬｂの光量の約１０％に相当する。このように、迷光ＣＳＬ１、ＣＳＬ２は±１次の副ビームＣＬａ、ＣＬｂに対して比較的大きな光量となる。従って、±１次の副ビームＣＬａ、ＣＬｂ用の高感度な受光領域に迷光ＣＳＬ１、ＣＳＬ２が入射されると、再生信号の品質が劣化してしまう。
【００６８】
図７は、断面が矩形状の回折格子の格子深さと、０次光の光強度に対する１次光の光強度の比率との関係を示している。図７（ａ）は、格子深さと、０次光の光強度に対する１次光の光強度の比率との関係を示している。図７（ｂ）は、図７（ａ）において０次光に対する１次光の光強度比が０乃至１の範囲を拡大して示している。図７（ａ）及び図７（ｂ）において、横軸は格子深さ（ｎｍ）を表し、縦軸は０次光に対する１次光の光強度比（１次光対０次光強度比）を表している。図中◆印を結ぶ曲線は、波長が６５０ｎｍのレーザ光（ＤＶＤ用レーザ光）の特性を示し、図中■印を結ぶ曲線は、波長が７８０ｎｍのレーザ光（ＣＤ用レーザ光）の特性を示している。
【００６９】
図７に示す特性は、光入射面又は光射出面のいずれか一方のみに凹凸部を備えた回折領域を有し、屈折率が１．５２のガラス材料で形成された回折格子を想定して算出されている。０次光と１次光との光強度比は、当該凹凸部の１ピッチの長さを２２μｍとし、１ピッチの長さに対する凸部の長さの比（凹凸部のデューティ比）を５０％としてスカラ回折理論によるシミュレーションを用いて算出されている。なお、図７の横軸の格子深さは凹部の深さに相当する。
【００７０】
図７（ａ）に示すように、１次光の光強度に対して０次光の光強度が非常に小さくなって、１次光対０次光の光強度比が最大になる格子深さが存在する。当該深さは回折格子を透過するレーザ光の波長によって異なっており、格子深さが０乃至２０００ｎｍの範囲内では、波長が６５０ｎｍのレーザ光は格子深さが約６５０ｎｍにおいて光強度比が最大になり、波長が７８０ｎｍのレーザ光は格子深さが約７８０ｎｍ及び約１８５０ｎｍにおいて光強度比が最大になっている。
【００７１】
ところで、従来の２種類の格子定数を有する回折格子では、例えばＣＤ用レーザ光はＤＶＤ用回折格子を全透過、すなわち０次光に対する１次光の比率が０になることが望ましい。図７（ｂ）に示すように、回折格子の格子深さを１５００ｎｍに設定すると、ＣＤ用レーザ光の１次光は０になる。一方、ＤＶＤ用レーザ光の０次光に対する１次光の光強度比は約０．２（約２０％）になる。格子深さを固定して、０次光に対する１次光の光強度比を変更したい場合には、後程説明するように回折格子の凹凸部のデューティ比を変更すればよい。
【００７２】
図８は、回折格子の凹凸部のデューティ比を２０％とした場合の回折格子の格子深さと、０次光の光強度に対する１次光の光強度の比率との関係を示している。図８（ａ）は、格子深さと、０次光の光強度に対する１次光の光強度の比率との関係を示している。図８（ｂ）は、図８（ａ）において０次光に対する１次光の光強度比が０乃至０．１となる範囲を拡大して示している。図８（ａ）及び図８（ｂ）において、横軸は格子深さ（ｎｍ）を表し、縦軸は０次光に対する１次光の光強度比（１次光対０次光強度比）を表している。図中◆印を結ぶ曲線は、波長が６５０ｎｍのレーザ光（ＤＶＤ用レーザ光）の特性を示し、図中■印を結ぶ曲線は、波長が７８０ｎｍのレーザ光（ＣＤ用レーザ光）の特性を示している。図８に示す特性は、凹凸部のデューティ比が異なることを除いては、図７に示す特性と同様の条件で算出されている。図８の特性は、凹部の幅を凸部の幅より広くした場合（ワイドグルーヴ）の算出結果であるが、逆に凸部の幅の方を広くした場合（凹凸部のデューティ比が８０％の場合）でも、同様の算出結果が得られる。
【００７３】
回折格子の凹凸部のデューティ比が小さくなり０％に近付く程、あるいは凹凸部のデューティ比が大きくなり１００％に近付く程、凹凸部は平坦化されていく。このため、回折格子の回折作用は低下して０次光の光強度が大きくなる。従って、図８（ａ）に示すように、凹凸部のデューティ比を２０％にすると５０％の場合に比べて、０次光に対する１次光の光強度比は小さくなる。波長が６５０ｎｍ及び７８０ｎｍのいずれのレーザ光においても、０次光に対する１次光の光強度比の最大値は約０．６（約６０％）になる。
【００７４】
図８（ｂ）に示すように、ＣＤ用レーザ光の１次光が０になるように格子深さを１５００ｎｍに設定すると、ＤＶＤ用レーザ光の０次光に対する１次光の光強度比は約０．０８（約８％）となる。凹凸部のデューティ比を５０％から８０％まで変化させた場合、この間の光強度比は連続的に変化して極値をもたない。すなわち、デューティ比を５０％から８０％まで変化させることにより、０次光に対する１次光の光強度比を２０％から８％まで単調に減少させて制御することができる。凹凸部のデューティ比を５０％から２０％まで変化させた場合も同様に、０次光に対する１次光の光強度比を２０％から８％まで単調に減少させて制御することができる。
【００７５】
ところで、記録動作中の１次光の熱によって書き込み済みの記録データを消してしまわないように、０次光の光量と１次光の光量との光量比を１８：１に設定したい場合には、０次光に対する１次光の光強度比を５．５６％に設定しなければならない。光強度比５．５６％を凹凸部のデューティ比のみで制御しようとすると、凹凸部のデューティ比を８０％より大きく設定するか、２０％より小さく設定する必要がある。すなわち、凹部の幅に対して凸部の幅が極端に広い設計とするか、あるいは極端に狭い設計としなければならない。このような設計では、回折格子の加工が困難であり、凹凸部の誤差も大きくなるため、実用には適さない。例えば、凸部の幅を極端に広くすると凹部が埋まってしまう可能性を有している。こうなると、光入射面又は光射出面に形成された回折領域が一定形状にならず、回折格子の回折能力が劣化してしまう。また、凸部の幅を極端に短くすると、回折格子の平均の厚さが薄くなる。このため、回折格子の機械的強度が低下してしまう。
【００７６】
凹凸部のデューティ比２０％乃至８０％の間で、ＤＶＤ用レーザ光の０次光に対する１次光の光強度比を５．５６％にするためには、図８（ｂ）の図中の◆を結ぶ曲線で示すように、格子深さを１５００ｎｍよりも少し浅めの約１４５０ｎｍに設計しなければならない。こうすると、回折格子はＣＤ用レーザ光の０次光の全光量を完全に透過できなくなり、微小ながら１次光が発生してしまう。例えば、格子深さを約１４５０ｎｍとすると、図８（ｂ）の図中の■を結ぶ曲線で示すように、０次光に対する１次光の光強度比は約０．００２５（約０．２５％）となり１次光が発生する。当該１次光が２種類の格子定数を有する回折格子における迷光となる。このように、凹凸部の加工上の制約等により、２種類の格子定数を有する回折格子では迷光を完全になくすことは困難である。
【００７７】
主ビームと±１次の副ビームとの光量比はＤＶＤ用レーザ光及びＣＤ用レーザ光においてほぼ同じ値になることが望ましい。そこで、本実施の形態では、図８（ｂ）に示すように、０次光に対する１次光の光強度比がＤＶＤ用レーザ光とＣＤ用レーザ光とで比較的等しくなる、格子深さが相対的に浅い範囲に着目して、回折格子１３の回折領域２１が設計されている。図２（ｂ）を用いて説明したように、回折格子１３は屈折率が１．５２のガラス材料で形成されている。また、回折格子１３は凹凸部２３の１ピッチの長さｐが約２２μｍに形成され、凸部２３ａの幅ｗが約１７．６μｍに形成され、凹部２３ｂの深さｄは２２０ｎｍに形成されている。凹凸部２３のデューティ比は約８０％に形成されている。回折格子１３に波長６５０ｎｍの第１のレーザ光２５が透過すると、図８（ｂ）に示すように、主ビーム２７（０次光）に対する±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂ（１次光）の光強度比は約５．５６％になる。このように、回折格子１３は第１のレーザ光２５を回折分離して、光量比が１８：１の主ビーム２７と±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂとを生成することができる。
【００７８】
一方、回折格子１３に波長７８０ｎｍの第２のレーザ光２５’が透過すると、主ビーム２７’（０次光）に対する±１次の副ビーム２９ａ’、２９ｂ’（１次光）の光強度比は約３．５％になる。このように、回折格子１３は第２のレーザ光２５’を回折分離して、光量比が２８：１の主ビーム２７’と±１次の副ビーム２９ａ’、２９ｂ’ とを生成することができる。
【００７９】
ところで、図２を用いて説明したように、回折格子１３の凹凸部２３の凹部２３ｂの深さｄは４００ｎｍ以下になるように形成されており、例えば、２２０ｎｍに形成されている。図８に示すように、凹部２３ｂの深さｄが４００ｎｍであれば、波長６５０ｎｍの第１のレーザ光２５の主ビーム２７（０次光）に対する±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂ（±１次光）の光強度の比率を２５％以下（主ビーム２７：＋１次の副ビーム２９ａ：−１次の副ビーム２９ｂ＝４：１：１）に設定できるため望ましい。さらに、本実施の形態における回折格子１３のように、凹部２３ｂの深さｄが２５０ｎｍ以下であれば波長６５０ｎｍのレーザ光の主ビーム２７に対する±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂの光強度の比率を１０％以下（主ビーム２７：＋１次の副ビーム２９ａ：−１次の副ビーム２９ｂ＝１０：１：１）にすることができるためさらに望ましい。
【００８０】
また、波長６５０ｎｍのレーザ光及び７８０ｎｍのレーザ光での主ビーム（０次光）に対する±１次の副ビーム（±１次光）の光強度比の差が少ない方が好ましい。格子深さ（凹部２３ｂの深さｄ）が４００ｎｍ以下では両レーザ光の当該光強度比の差が小さくなる。格子深さが１４００ｎｍ付近においても両レーザ光の当該光強度比が小さくなる。しかし、格子深さが１４００ｎｍ付近では、格子深さが少し変化しただけでも主ビームに対する±１次の副ビームの光強度比が大きく変化してしまう。さらに、１４００ｎｍでは格子深さが深すぎて加工が困難であるため、回折格子１３の実用化が困難になる。
【００８１】
図９は、回折格子１３での回折光の分離位置及び光強度の測定結果を示している。図９（ａ）は、ＤＶＤ用レーザ光（波長６５０ｎｍ）での測定結果を示している。図９（ｂ）は、ＣＤ用レーザ光（波長７８０ｎｍ）での測定結果を示している。図９（ａ）及び図９（ｂ）の横軸は、後程説明するスクリーン３９のｘ軸座標（ｍｍ）を表し、縦軸は回折光の光強度（任意単位）を表わしている。
【００８２】
図１０は、図９に示す回折光の分離位置及び光強度の測定に用いた測定系を模式的に示している。図１０に示すように、光源３７から射出するレーザ光の進行方向であるｚ軸上には、光入射面がｚ軸にほぼ直交するように配置された回折格子１３及びスクリーン３９がこの順に配置されている。回折格子１３は光軸をｚ軸に一致させて配置されている。回折格子１３での回折光を照射するスクリーン３９は回折光の照射面内のｘｙ直交座標系の原点をｚ軸に一致させて配置されている。光源３７から射出するレーザ光の波長は６５０ｎｍ又は７８０ｎｍである。光源３７と回折格子１３との距離Ｒ０及び回折格子３５とスクリーン３９との距離Ｒ１は共に３ｍｍに設定されている。
【００８３】
図９（ａ）に示すように、回折格子１３で回折したレーザ光（波長６５０ｎｍ）同士が干渉して強め合うことにより生じる回折光の光強度はｘｙ直交座標系の原点で最大となり、原点から＋ｘ軸方向に遠ざかるに従い小さくなっていく。図９（ａ）において、回折光の光強度の各ピークの回折次数は図中左から順に０次、＋１次、＋２次及び＋３次となっている。なお、−１次、−２次及び−３次の各回折光はｙ軸に対して対称に−ｘ軸方向に生じるが、図９（ａ）では省略されている。図９（ａ）に示すように、０次光の光強度は約１．２×１０１０であるのに対して１次光の光強度は約０．７×１０９であり、０次光と１次光との光量比はほぼ１８：１になっている。
【００８４】
図９（ｂ）に示すように、回折格子１３で回折したレーザ光（波長７８０ｎｍ）同士が干渉して強め合うことにより生じる回折光の光強度はｘｙ直交座標系の原点で最大となり、原点から＋ｘ軸方向に遠ざかるに従い小さくなっていく。図９（ｂ）において、回折光の光強度の各ピークの回折次数は図中左から順に０次、＋１次、＋２次及び＋３次となっている。なお、−１次、−２次及び−３次の各回折光はｙ軸に対して対称に−ｘ軸方向に生じるが、図９（ｂ）では省略されている。図９（ｂ）に示すように、０次光の光強度は約８．０×１０９であるのに対して１次光の光強度は約０．３×１０９であり、０次光と１次光との光量比はほぼ２８：１になっている。
【００８５】
以上説明したように、本実施の形態によれば、回折格子１３は凹凸部２３の凹部２３ｂの深さｄが２２０ｎｍに形成された回折領域２１を有している。回折格子１３は凹部２３ｂの深さｄが従来の回折格子の凹部と比較して浅くなっている。このため、例えば光入射面又は光射出面をエッチングして回折領域２１を形成する場合、エッチング時間が短くなり、回折格子１３の製造工程の短縮化を図ることできる。
【００８６】
また、回折格子１３を射出成型で形成する場合には、金型の加工が比較的容易になり、さらに金型の長寿命化を図ることができる。これにより、回折格子１３の製造コストを低減することができる。
【００８７】
さらに、回折格子１３の凹凸部２３のデューティ比を２０％以上８０％以下に形成することができる。このため、均一に繰り返し連続する凹凸部２３を有する回折領域２１を比較的容易に形成することができる。これにより、回折格子１３は優れた回折作用を奏する。また、回折格子１３は回折領域２１を光入射面又は光射出面のいずれか一方のみに有しているので、使用しないレーザ光による迷光は生じない。これにより、光ヘッド１０は良好な再生信号やトラッキングサーボ信号を検出することができる。
【００８８】
次に、光ヘッド１０の動作及びトラッキングサーボ信号の検出方法について図１及び図３乃至図５を用いて説明する。以下の説明では、第１のレーザ光２５を例にとって説明するが、光ヘッド１０は第２のレーザ光２５’についても同様に動作する。図１に示すように、２波長半導体レーザ１１から射出された直線偏光の第１のレーザ光２５は、位相差板１２で円偏光に変えられた後に回折格子１３に入射し、主ビーム２７及び±１次の副ビーム（不図示）に回折分離する。主ビーム２７及び±１次の副ビームはビームスプリッタ１４に入射する。ビームスプリッタ１４に入射した主ビーム２７及び±１次の副ビームのそれぞれの約半分の光量の光はビームスプリッタ１４で反射して進行方向が９０度曲げられてコリメータレンズ１５側へ射出する。コリメータレンズ１５に入射する主ビーム２７及び±１次の副ビームは発散光線束である。
【００８９】
コリメータレンズ１５はビームスプリッタ１４側から入射した主ビーム２７及び±１次の副ビームを平行光線束に変換する。コリメータレンズ１５から射出した主ビーム２７及び±１次の副ビームは図示を省略した立ち上げミラーによって主ビーム２７及び±１次の副ビームの進行方向が第１又は第２の光記録媒体１ａ、１ｂの情報記録面にほぼ直交する方向へ変更されて、対物レンズ１６に入射し、対物レンズ１６で収束光線束となって第１又は第２の光記録媒体１ａ、１ｂの情報記録面にスポット光として照射される。
【００９０】
このとき、図３及び図４に示すように、第１又は第２の光記録媒体１ａ、１ｂの半径方向の、主ビーム２７と±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂとのスポット間隔ＳＰ１は約０．３９μｍとなる。スポット間隔ＳＰ１は回折格子１３の回折領域２１を回折格子１３の光軸回りに回転させることにより調整される。
【００９１】
また、このように調整された回折格子１３に第２のレーザ光２５’が透過すると、第３の光記録媒体１ｃの半径方向の、回折格子１３で回折分離された主ビーム２７’と±１次の副ビーム２９ａ’、２９ｂ’とのスポット間隔ＳＰ２は約０．４６８μｍとなる（図３及び図４参照）。
【００９２】
第１又は第２の光記録媒体１ａ、１ｂからの反射光は、対物レンズ１６、不図示の立ち上げミラー、コリメータレンズ１５の順でビームスプリッタ１４に至り、約半分の光量の光がビームスプリッタ１４を透過する。ビームスプリッタ１４を透過した光は、センサレンズ１７を介して受光素子１８に形成された第１の受光領域１８ａ上にそれぞれ集光する。
【００９３】
図５に示すように、主ビーム２７は主ビーム用受光領域１８ａ１に入射する。±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂは副ビーム用受光領域１８ａ２、１８ａ３にそれぞれ入射する。主ビーム２７及び±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂが第１又は第２の光記録媒体１ａ、１ｂのトラックに正確に追従していれば、主ビーム２７は受光部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄでほぼ同じ光強度で受光され、＋１次の副ビーム２９ａは受光部Ｅ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１でほぼ同じ強度で受光され、−１次の副ビーム２９ｂは受光部Ｅ２、Ｆ２、Ｇ２、Ｈ２でほぼ同じ強度で受光される。
【００９４】
これに対し、主ビーム２７及び副ビーム２９ａ、２９ｂが第１又は第２の光記録媒体１ａ、１ｂの所定トラックの一側方にずれると、例えば、主ビーム２７の受光部Ａ、Ｂの光強度が高くなるのに対して受光部Ｃ、Ｄの光強度は低くなり、±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂの受光部Ｅ１、Ｆ１、Ｅ２、Ｆ２の光強度がそれぞれ低くなるのに対して受光部Ｇ１、Ｈ１、Ｇ２、Ｈ２の光強度はそれぞれ高くなる。また、主ビーム２７及び副ビーム２９ａ、２９ｂが第１又は第２の光記録媒体１ａ、１ｂの所定トラックの他側方にずれると、例えば、主ビーム２７の受光部Ａ、Ｂの光強度が低くなるのに対して受光部Ｃ、Ｄの光強度は高くなり、±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂの受光部Ｅ１、Ｆ１、Ｅ２、Ｆ２の光強度がそれぞれ高くなるのに対して受光部Ｇ１、Ｈ１、Ｇ２、Ｈ２の光強度はそれぞれ低くなる。
【００９５】
従って、各受光部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１、Ｅ２、Ｆ２、Ｇ２、Ｈ２で光電変換されて得られた検出電圧をＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤ、ＶＥ１、ＶＦ１、ＶＧ１、ＶＨ１、ＶＥ２、ＶＦ２、ＶＧ２、ＶＨ２とし、所定の係数をｋ１とすると、トラッキングサーボ信号ＴＳは、ＴＳ＝｛（ＶＡ＋ＶＢ）−（ＶＣ＋ＶＤ）｝−ｋ１×｛（Ｅ１＋Ｅ２＋Ｆ１＋Ｆ２）−（Ｇ１＋Ｇ２＋Ｈ１＋Ｈ２）｝として求められる。係数ｋ１は対物レンズ１６の第１又は第２の光記録媒体１ａ、１ｂの半径方向へのシフトによって生じる直流オフセット成分がＴＳから除去されるように設定される。このように、第１及び第２の光記録媒体１ａ、１ｂ（ＤＶＤ系光記録媒体）では、トラッキングサーボ信号は差動プッシュプル方式を用いて求められる。また、再生信号ＲＦは、ＲＦ＝ＶＡ＋ＶＢ＋ＶＣ＋ＶＤ＋Ｅ１＋Ｆ１＋Ｇ１＋Ｈ１＋Ｅ２＋Ｆ２＋Ｇ２＋Ｈ２として求められる。
【００９６】
一方、第２のレーザ光２５’に基づく主ビーム２７’及び±１次の副ビーム２９ａ’、２９ｂ’は、受光素子１８に形成された第２の受光領域１８ｂ上にそれぞれ集光する。図５に示すように、主ビーム２７’は主ビーム用受光領域１８ｂ１に入射する。±１次の副ビーム２９ａ’、２９ｂ’は副ビーム用受光領域１８ｂ２、１８ｂ３にそれぞれ入射する。主ビーム２７’及び±１次の副ビーム２９ａ’、２９ｂ’が第３の光記録媒体１ｃのトラックに正確に追従していれば、主ビーム２７’は受光部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄでほぼ同じ光強度で受光される。図２（ｃ）に示すように、±１次の副ビーム２９ａ’、２９ｂ’の中心は第３の光記録媒体１ｃのトラックのエッジ部にほぼ一致して配置されている。
【００９７】
このため、±１次の副ビーム２９ａ’、２９ｂ’は、例えば副ビーム用受光領域１８ｂ２の受光部Ｉ１及び副ビーム用受光領域１８ｂ３の受光部Ｊ２でほぼ同じ強度でそれぞれ受光され、副ビーム用受光領域１８ｂ２の受光部Ｊ１及び副ビーム用受光領域１８ｂ３の受光部Ｉ２でほぼ同じ強度（受光部Ｉ１、Ｊ２の光強度＜受光部Ｉ２、Ｊ１の光強度）でそれぞれ受光される。従って、主ビーム２７’及び±１次の副ビーム２９ａ’、２９ｂ’が第３の光記録媒体１ｃのトラックに正確に追従していれば、副ビーム用受光領域１８ｂ２で受光される光強度と、副ビーム用受光領域１８ｂ３で受光される光強度とはほぼ等しくなる。
【００９８】
これに対し、主ビーム２７’及び±１次の副ビーム２９ａ’、２９ｂ’が第３の光記録媒体１ｃの所定トラックの一側方にずれると、例えば、主ビーム２７’の受光部Ａ、Ｂの光強度が高くなるのに対して受光部Ｃ、Ｄの光強度は低くなる。またこの場合、±１次の副ビーム２９ａ’、２９ｂ’が第３の光記録媒体１ｃのトラックに正確に追従している場合の光強度に比べて、＋１次の副ビーム２９ａ’の受光部Ｉ１、Ｊ１の光強度が低くなるのに対して−１次の副ビーム２９ｂ’の受光部Ｉ２、Ｊ２の光強度は高くなる。また、主ビーム２７’及び±１次の副ビーム２９ａ’、２９ｂ’が第３の光記録媒体１ｃの所定トラックの他側方にずれると、例えば、主ビーム２７’の受光部Ａ、Ｂの光強度が低くなるのに対して受光部Ｃ、Ｄの光強度は高くなる。またこの場合、±１次の副ビーム２９ａ’、２９ｂ’が第３の光記録媒体１ｃのトラックに正確に追従している場合の光強度に比べて、＋１次の副ビーム２９ａ’の受光部Ｉ１、Ｊ１の光強度が高くなるのに対して−１次の副ビーム２９ｂ’の受光部Ｉ２、Ｊ２の光強度は低くなる。
【００９９】
従って、各受光部Ｉ１、Ｊ１、Ｉ２、Ｊ２で光電変換されて得られた検出電圧をＶＩ１、ＶＪ１、ＶＩ２、ＶＪ２とすると、トラッキングサーボ信号ＴＳは、ＴＳ＝（ＶＩ１＋ＶＪ１）−（ＶＩ２＋ＶＪ２）として求められる。このように、第３の光記録媒体１ｃ（ＣＤ系光記録媒体）では、トラッキングサーボ信号は３ビーム法を用いて求められる。また、再生信号ＲＦは、ＲＦ＝ＶＡ＋ＶＢ＋ＶＣ＋ＶＤ＋ＶＩ１＋ＶＪ１＋ＶＩ２＋ＶＪ２として求められる。
【０１００】
以上説明したように、本実施の形態によれば、主ビーム２７と±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂとのスポット間隔ＳＰ１が第１の光記録媒体１ａの物理的トラックピッチＰ１の約１／２となるように調整した場合に、主ビーム２７’と±１次の副ビーム２９ａ’、２９ｂ’とのスポット間隔ＳＰ２が、第３の光記録媒体１ｃの物理的トラックピッチＰ３の約１／４になるように、回折格子１３の回折領域２１は形成されている。これにより、光ヘッド１０は第１及び第２の光記録媒体１ａ、１ｂ（ＤＶＤ系光記録媒体）では、差動プッシュプル方式を用いてトラッキングサーボ信号を検出することができる。また、光ヘッド１０は第３の光記録媒体１ｃ（ＣＤ系光記録媒体）では、３ビーム法を用いてトラッキングサーボ信号を検出することができる。さらに、回折格子１３において迷光は発生しないので、光ヘッド１０は良好な再生信号及びトラッキングサーボ信号を検出することができる。
【０１０１】
次に、本実施の形態による光記録再生装置について説明する。図１１は、本実施の形態による光ヘッド１０を搭載した光記録再生装置１５０の概略構成を示している。光記録再生装置１５０は、図１１に示すように第１乃至第３の光記録媒体１ａ、１ｂ、１ｃを回転させるためのスピンドルモータ１５２と、第１乃至第３の光記録媒体１ａ、１ｂ、１ｃにレーザビームを照射するとともにその反射光を受光する光ヘッド１０と、スピンドルモータ１５２及び光ヘッド１０の動作を制御するコントローラ１５４と、光ヘッド１０にレーザ駆動信号を供給するレーザ駆動回路１５５と、光ヘッド１０にレンズ駆動信号を供給するレンズ駆動回路１５６とを備えている。
【０１０２】
コントローラ１５４にはフォーカスサーボ追従回路１５７、トラッキングサーボ追従回路１５８及びレーザコントロール回路１５９が含まれている。フォーカスサーボ追従回路１５７が作動すると、回転している第１乃至第３の光記録媒体１ａ、１ｂ、１ｃの情報記録面にフォーカスがかかった状態となり、トラッキングサーボ追従回路１５８が作動すると、第１乃至第３の光記録媒体１ａ、１ｂ、１ｃの偏芯している信号トラックに対して、レーザビームのスポットが自動追従状態となる。フォーカスサーボ追従回路１５７及びトラッキングサーボ追従回路１５８には、フォーカスゲインを自動調整するためのオートゲインコントロール機能及びトラッキングゲインを自動調整するためのオートゲインコントロール機能がそれぞれ備えられている。また、レーザコントロール回路１５９は、レーザ駆動回路１５５により供給されるレーザ駆動信号を生成する回路であり、第１乃至第３の光記録媒体１ａ、１ｂ、１ｃに記録されている記録条件設定情報に基づいて、適切なレーザ駆動信号の生成を行う。
【０１０３】
これらフォーカスサーボ追従回路１５７、トラッキングサーボ追従回路１５８及びレーザコントロール回路１５９については、コントローラ１５４内に組み込まれた回路である必要はなく、コントローラ１５４と別個の部品であっても構わない。さらに、これらは物理的な回路である必要はなく、コントローラ１５４内で実行されるソフトウェアであっても構わない。
【０１０４】
〔第２の実施の形態〕
本発明の第２の形態による回折格子、受光素子及びそれらを用いた光ヘッド並びに光記録再生装置を図１２及び図１３を用いて説明する。上記実施の形態では、回折格子１３は光入射面を法線方向に見て、直線状の回折領域２１を有している。これに対して、本実施の形態による回折格子４０は、光入射面を法線方向に見て波型形状の回折領域４１を備えた点に特徴を有している。なお、本実施の形態による光ヘッド及び光記録再生装置の構成は上記実施の形態と同様であるため説明は省略する。また、本実施の形態による光ヘッドのトラッキングサーボ信号の検出方法は上記実施の形態と同様であるため説明は省略する。
【０１０５】
図１２は、本実施の形態による回折格子４０の回折領域４１の一部を光射出面側から見た状態を示している。図１２に示すように、回折領域４１は波型形状に形成されて繰り返し連続する凹凸部４３を有している。凹凸部４３の凹部４３ｂの深さは４００ｎｍ以下になるように形成されており、例えば２２０ｎｍに形成されている。凹凸部４３は、例えば断面が矩形状に形成されている。凹凸部４３の１ピッチの長さｐに対する凸部４３ａの幅ｗの比率（凹凸部４３のデューティ比）は、０．２乃至０．８の範囲内に収まるように形成されている。例えば、凹凸部４３の１ピッチの長さｐは２２μｍに形成され、凸部４３ａの幅ｗは、１７．６μｍに形成されている。従って、凹凸部４３のデューティ比は０．８になっている。
【０１０６】
回折領域４１の波型の振幅と周期は回折格子４０の光入射面又は光射出面の全面に亘って、ほぼ一定であることが望ましい。レンズシフトが発生した際に、回折格子４０のどの部分にレーザ光が入射しても同じようにレーザ光が分割されるようにするためである。
【０１０７】
図１３は、例えば、第２の光記録媒体１ｂの情報記録面に主ビーム２７及び±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂが集光された状態を模式的に示している。図中の左右方向の矢印は第２の光記録媒体１ｂの半径（ラジアル）方向Ｒを示し、上下方向の矢印は第２の光記録媒体１ｂのトラックの接線方向Ｔを示している。
【０１０８】
回折格子４０の回折領域４１は波型形状に形成されているので、図１３に示すように、第２の光記録媒体１ｂの情報記録面に集光された、半径方向Ｒの±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂのスポット径の長さＤ２を同方向の主ビーム２７のスポット径の長さＤ１より長くすることができる。このように、回折格子４０は±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂに収差を付与してスポット径の長さＤ２を相対的に長くすることができる。±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂのスポット形状は円形である必要はなく、半径方向Ｒのスポット径の長さＤ２が同方向の主ビーム２７のスポット径の長さＤ１の２．５倍以上であれば、楕円形等であってもよい。
【０１０９】
±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂのラジアル方向の長さＤ２を長くすると、±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂにおける光学的伝達係数の遮断周波数が低域側にシフトするので、空間周波数（トラックピッチの逆数）の高いトラッククロス信号成分が除去される。このため、第２の光記録媒体１ｂで反射した±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂを副ビーム用受光素子１８ａ２、１８ａ３で受光し、副ビーム用受光素子１８ａ２、１８ａ３からそれぞれ出力された電気信号を用いると、トラッククロス信号の混入を低減したフォーカスサーボ信号を検出することができる。また、第１及び第３の光記録媒体１ａ、１ｃにおいても、同様の効果が得られる。
【０１１０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、光ヘッドはトラッククロス信号の混入を低減したフォーカスサーボ信号を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明の第１の実施の形態による光ヘッド１０の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態による回折格子１３の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態による光ヘッド１０であって、第１乃至第３の光記録媒体１ａ、１ｂ、１ｃの情報記録面に集光した主ビーム２７、２７’及び±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂ、２９ａ’、２９ｂ’を模式的に示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態による光ヘッド１０であって、主ビーム２７、２７’に対する±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂ、２９ａ’、２９ｂ’のそれぞれの調整位置等を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態による受光素子１８を光入射面から見た状態を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態による回折格子１３を説明するための図であって、従来の２種類の格子定数を有する回折格子での主ビーム、副ビーム及び迷光の光量比を模式的に示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態による回折格子１３を説明するための図であって、断面が矩形状の回折格子における格子深さと、０次光の光強度に対する１次光の光強度の比率との関係を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態による回折格子１３を説明するための図であって、断面が矩形状の回折格子における格子深さと、０次光の光強度に対する１次光の光強度の比率との関係を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態による回折格子１３で回折した回折光の分離位置及び光強度の測定結果を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態による回折格子１３での回折光の分離位置及び光強度の測定に用いた測定系を模式的に示す図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態による光記録再生装置１５０の概略構成を示す図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態による回折格子１３の概略構成を示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態による光ヘッドあって、第２の光記録媒体１ｂの情報記録面に集光した主ビーム２７及び±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂを模式的に示す図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１ａ  第１の光記録媒体
１ｂ  第２の光記録媒体
１ｃ  第３の光記録媒体
１０  光ヘッド
１１  ２波長半導体レーザ
１１ａ  第１の発光部
１１ｂ  第２の発光部
１２  位相差板
１３、４０  回折格子
１４  ビームスプリッタ
１５  コリメータレンズ
１６  対物レンズ
１７  センサレンズ
１８  受光素子
１８ａ  第１の受光領域
１８ｂ  第２の受光領域
１８ａ１、１８ｂ１  主ビーム用受光領域
１８ａ２、１８ａ３、１８ｂ２、１８ｂ３  副ビーム用受光領域
２１、４１  回折領域
２３、４３  凹凸部
２３ａ、４３ａ  凸部
２３ｂ、４３ｂ  凹部
２５  第１のレーザ光
２５’  第２のレーザ光
２５ａ、２５ｂ  レーザ光
２７、２７’  主ビーム
２９ａ、２９ａ’  ＋１次の副ビーム
２９ｂ、２９ｂ’  −１次の副ビーム
３１  ＣＤ用回折格子
３３  ＤＶＤ用回折格子
３７  光源
３９  スクリーン
１５０  光記録再生装置
１５２  スピンドルモータ
１５４  コントローラ
１５５  レーザ駆動回路
１５６  レンズ駆動回路
１５７  フォーカスサーボ追従回路
１５８  トラッキングサーボ追従回路
１５９  レーザコントロール回路
【図１】
2006216106.tif 000003
【図２】
2006216106.tif 000004
【図３】
2006216106.tif 000005
【図４】
2006216106.tif 000006
【図５】
2006216106.tif 000007
【図６】
2006216106.tif 000008
【図７】
2006216106.tif 000009
【図８】
2006216106.tif 000010
【図９】
2006216106.tif 000011
【図１０】
2006216106.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2006216106.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成18年3月1日(2006.3.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１３】
請求項１２記載の光ヘッドであって、
前記回折格子は、請求項２乃至６のいずれか１項に記載の回折格子であることを特徴とする光ヘッド。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９６】
一方、第２のレーザ光２５’に基づく主ビーム２７’及び±１次の副ビーム２９ａ’、２９ｂ’は、受光素子１８に形成された第２の受光領域１８ｂ上にそれぞれ集光する。図５に示すように、主ビーム２７’は主ビーム用受光領域１８ｂ１に入射する。±１次の副ビーム２９ａ’、２９ｂ’は副ビーム用受光領域１８ｂ２、１８ｂ３にそれぞれ入射する。主ビーム２７’及び±１次の副ビーム２９ａ’、２９ｂ’が第３の光記録媒体１ｃのトラックに正確に追従していれば、主ビーム２７’は受光部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄでほぼ同じ光強度で受光される。図３（ｃ）に示すように、±１次の副ビーム２９ａ’、２９ｂ’の中心は第３の光記録媒体１ｃのトラックのエッジ部にほぼ一致して配置されている。