(57)【要約】【課題】ＤＰＰ法による安定したトラッキング誤差信号を生成すること。【解決手段】光集積化ユニット１７は、光ディスク１２に光を照射する半導体レーザ１８と、半導体レーザ１８の光をメインビーム、第１のサブビームＡおよび第２のサブビームＢに分岐する３ビーム回折格子１と、光ディスク１２からの戻り光を検出する光検出器７と、戻り光を少なくとも光ディスク１２のラジアル方向に分割するラジアル方向分割回折格子２と、戻り光を少なくとも光ディスク１２のタンジェンシャル方向に分割するタンジェンシャル方向分割回折格子３とを備え、ラジアル方向分割回折格子２とタンジェンシャル方向分割回折格子３とは、所定の距離を隔てて配置される。ラジアル方向分割回折格子２とタンジェンシャル方向分割回折格子３とは別々に戻り光を分割することができる。【選択図】        図１
2004192731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光記録媒体に光を照射する光源と、
前記光源の光をメインビーム、第１のサブビームおよび第２のサブビームに分岐する光分岐手段と、
光記録媒体からの戻り光を検出する光検出器と、
前記戻り光を少なくとも光記録媒体のラジアル方向に分割する第１の光分割手段と、
前記戻り光を少なくとも光記録媒体のタンジェンシャル方向に分割する第２の光分割手段を備え、
前記第１の光分割手段と前記第２の光分割手段とは、所定の距離を隔てて配置されることを特徴とする、光集積化ユニット。
【請求項２】
前記第１の光分割手段は、前記戻り光を透過光と、前記透過光から僅かにそれる第１および第２の分割光とに分割することを特徴とする、請求項１に記載の光集積化ユニット。
【請求項３】
前記第１の光分割手段は、第１および第２のサブビームそれぞれの第１および第２の分割光の光量が略等しくなる位置に配置され、
前記光検出器は、トラッキング誤差信号を生成するために前記第１および第２の分割光を検出することを特徴とする、請求項２に記載の光集積化ユニット。
【請求項４】
前記第１の光分割手段は、前記第１および第２のサブビームそれぞれの第１および第２の分割光の形状が略等しくなる位置に配置され、
前記光検出器は、トラッキング誤差信号を生成するために前記第１および第２の分割光を検出することを特徴とする、請求項２に記載の光集積化ユニット。
【請求項５】
前記第１の光分割手段は、前記第１および第２のサブビームと、前記メインビームそれぞれの前記第１および第２の分割光の形状が略等しくなる位置に配置され、
前記光検出器は、トラッキング誤差信号を生成するために前記第１および第２の分割光を検出することを特徴とする、、請求項２に記載の光集積化ユニット。
【請求項６】
前記第１の光分割手段は、透過光の効率が、第１および第２の分割光の効率より大きいことを特徴とする、請求項２に記載の光集積化ユニット。
【請求項７】
前記第１の光分割手段は、前記第２の光分割手段より光記録媒体側に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の光集積化ユニット。
【請求項８】
前記第２の光分割手段は、前記第１の光分割手段を透過した透過光を分岐することを特徴とする、請求項２記載の光集積化ユニット。
【請求項９】
前記第１の光分割手段は、回折格子であることを特徴とする、請求項１に記載の光集積化ユニット。
【請求項１０】
前記第２の光分割手段は、回折格子であることを特徴とする、請求項１に記載の光集積化ユニット。
【請求項１１】
請求項１に記載の光集積化ユニットと、前記光源の光を光記録媒体に集光する対物レンズとを備えた、光ピックアップ装置。
【請求項１２】
前記第１の光分割手段でラジアル方向に分割された第１および第２の分割光の光検出器による出力信号に基づきトラッキング誤差信号を生成するトラッキング誤差信号生成手段をさらに備えた、請求項１１記載の光ピックアップ装置。
【請求項１３】
前記光検出器は、前記メインビームが前記第１の光分割手段により分割された第１および第２の分割光それぞれの前記光検出器による出力信号の差信号の第１の差信号と、前記第１のサブビームが前記第１の光分割手段により分割された第１および第２の分割光それぞれの前記光検出器による出力信号の差信号の第２の差信号と、前記第２のサブビームが前記第１の光分割手段により分割された第１および第２の分割光それぞれの前記光検出器による出力信号の差信号の第３の差信号を検出し、
前記トラッキング誤差信号生成手段は、第１の差信号、第２の差信号および第３の差信号に基づき、トラッキング誤差信号を生成することを特徴とする、請求項１２に記載の光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光集積化ユニットおよび光ピックアップ装置に関し、特に、光ディスク等の情報記録媒体に光学的に情報を記録または再生するための光ピックアップ装置およびそれに用いられる光集積化ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスク装置のトラッキングサーボ方式としては、主に３ビーム法やプシュプル法が知られている。これらの方式を光ディスク装置に用いた場合、記録時、再生時、アクセス時、またはディスクの傾きによってオフセットが生じる。このオフセットを除去する方法として差動プシュプル（ＤＰＰ）法が提案されている（たとえば、非特許文献１参照）。
【０００３】
近年では、ＤＶＤプレーヤ等の高密度光ディスク装置において、ＤＰＰ法を用いた光ピックアップ装置が用いられている。本願出願人は、特開２００１−２７３６６６号公報においてＤＰＰ法を用いることが可能な光集積ユニットを利用した光ピックアップ装置を提案している。
【０００４】
図７に上記公報に開示された光ピックアップ装置の概略構成を示す。図７（ａ）は上面図、図７（ｂ）は側面図を示す。半導体レーザ１０５から出射した光１２０は３ビーム回折格子１０６によってメインビーム（０次光）と２つのサブビーム（±１次回折光）とに分割され、複合プリズム１０７の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）面１０７ａを透過し、１／４波長板１０８を透過して図示せぬコリメータレンズに向かう。図の煩雑を避けるため、サブビームは図示されていない。そして図示せぬ光ディスクからの戻り光１２１は１／４波長板１０８を透過してＰＢＳ面１０７ａおよび反射ミラー面１０７ｂで反射され、ホログラム素子１０９に入射する。ホログラム素子１０９に入射した戻り光１２１は、回折されて受光素子１１０に入射する。
【０００５】
ここで、半導体レーザ１０５から出射した光の偏光は図中に示すＸ方向の直線偏光（Ｐ偏光）で、ＰＢＳ面１０７ａを透過し、１／４波長板１０８で円偏光にされ、光ディスクに入射する。戻り光は再び１／４波長板１０８に入射して図中に示すＹ方向の偏光（Ｓ偏光）になってＰＢＳ面１０７ａ面で反射される。
【０００６】
よって半導体レーザ１０５から出射した光を、メインビーム、サブビームともにほとんど全てを光ディスクに導くとともに、戻り光もほとんど全てを検出器側に導くことができるため、光利用効率を向上させる構成となっている。
【０００７】
次にホログラム素子１０９、受光素子１１０およびサーボ信号検出方法について説明する。図８は、ホログラム素子１０９と受光素子１１０の素子形状、並びにホログラム素子１０９の各領域により回折される光が受光素子１１０のどの領域において受光されるかを示したものである。
【０００８】
ホログラム素子１０９は光ディスクのラジアル方向に相当するＸ方向の分割線１０９ｌと、光ディスクのタンジェンシャル方向に相当するＹ方向の分割線１０９ｍとによって、３つの領域１０９ａ〜１０９ｃに分割されている。
【０００９】
受光素子１１０はホログラム素子１０９による＋１次回折光を受光する６つの受光領域１１０ａ〜１１０ｆと、−１次回折光を受光する３つの受光領域１１０ｇ〜１１０ｉから構成されている。以下説明のため各受光領域１１０ａ〜１１０ｉの出力をそれぞれＳａ〜Ｓｉとする。
【００１０】
メインビームの戻り光の内ホログラム素子１０９の領域１０９ａで回折された＋１次回折光が受光素子１１０の領域１１０ａと１１０ｂの分割線１１０ｌ上で検出され、−１次回折光が領域１１０ｇで検出される。また、ホログラム素子１０９の領域１０９ｂでの−１次回折光が受光素子１１０の領域１１０ｈで、領域１０９ｃでの−１次回折光が領域１１０ｉで検出される。
【００１１】
２つのサブビームの一方をサブビームＡ、他方をサブビームＢで表すとすれば、サブビームＡについては、領域１０９ｂで回折された＋１次回折光が領域１１０ｅで検出され、領域１０９ｃで回折された＋１次回折光が領域１１０ｃで検出される。また、サブビームＢについては、領域１０９ｂで回折された＋１次回折光が領域１１０ｆで検出され、領域１０９ｃで回折された＋１次回折光が領域１１０ｄで検出される。
【００１２】
上述のように構成されたホログラム素子１０９と受光素子１１０とによって検出される各種信号の演算処理については、以下のように行われる。
【００１３】
フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）は、次式（２０）により検出される。
ＦＥＳ＝Ｓａ−Ｓｂ        …  （２０）
トラッキング誤差信号（ＴＥＳ１）は、ＳｉとＳｈを用いてプシュプル法に基づき、次式（２１）により検出される。
【００１４】
ＴＥＳ１＝Ｓｈ−Ｓｉ      …  （２１）
また、既述した理由により、サブビームＡとサブビームＢのプシュプル信号（サブプッシュプル）ＴＥＳ（Ａ）とＴＥＳ（Ｂ）を用いた  ＤＰＰ（差動プシュプル）法が主に用いられる。この場合、ＤＰＰ法によるトラッキング誤差信号（ＴＥＳ２）は、（２２）式により検出される。（２２）式において、定数ｋはメインビームとサブビームＡ，Ｂの強度の違いを補正するためのもので、強度比がメインビーム：サブビームＡ：サブビームＢ＝ａ：ｂ：ｂならば、ｋ＝ａ／（２ｂ）で与えられている。
【００１５】
2004192731.tif 000003
また、ピット情報が記録された光ディスクの再生時には、ＳｈとＳｉの位相差の変化を検出して、位相差（ＤＰＤ）法によるトラッキング誤差信号ＴＥＳ３も検出可能となっている。
【００１６】
そして、記録された情報信号（ＲＦ）は、次式（２３）により検出される。
ＲＦ＝Ｓｈ＋Ｓｇ＋Ｓｉ  …  （２３）
【００１７】
【特許文献１】
特開２００１−２７３６６６号公報
【００１８】
【非特許文献１】
大里潔著「新しいトラッキングサーボ方式」光メモリシンポジウム’８６、１９８６年１２月１８日、Ｐ．１２７〜Ｐ．１３２
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載の光ピックアップ装置では、半導体レーザ１０５から出射された光は、光ディスク側に進行するにつれてビーム径が太くなる（図７（ｂ）参照）。このため、図７（ｂ）において、３ビーム回折格子１０６よりも図の上方においては、メインビームとサブビームＡ、Ｂがほぼ重なり合う状態で存在しており、ビームの外形が光１２０であると考えても大差はない。
【００２０】
しかしながら、ビーム径の小さい領域では、メインビームとサブビームＡ、Ｂのずれが顕著になり上述と異なる状況を呈す。図９にホログラム素子１０９上のビーム形状を示す。図９を参照して、ホログラム素子１０９上で、メインビームＭ１２１ａ、サブビームＡ１２１ｂ、サブビームＢ１２１ｃがずれていることが分かる。
【００２１】
ホログラム素子１０９と受光素子１１０の間、例えば図７（ｂ）中のＸ’−Ｘ’線断面で、光路の光線の状態を調べると、ホログラム素子１０９を図９の状態で通過するメインビームＭおよびサブビームＡ，Ｂそれぞれが、ホログラム素子１０９の３領域１０９ａ〜１０９ｃで回折され、それら各回折光は図１０に示すごとくなる。なお、図中符号を記したビームは、サーボ信号生成、再生信号生成等に利用される光を示し、符号不記載ビームは光ピックアップ装置として利用されない光を示している。サブビームＡは領域１０９ｂ並びに１０９ｃで回折されて＋１次回折光１３０ｅ、１３０ｃとなり、サブビームＢは領域１０９ｂ並びに１０９ｃで回折されて＋１次回折光１３０ｆ、１３０ｄとなることが示されている。サブビームＡとサブビームＢの回折光同士で形状の違いが顕著であるため、光量が異なる。これは、３ビーム回折格子１０６でのサブビームＡとサブビームＢの回折効率は同じであるため、ホログラム通過後のビーム形状が異なると、光量が異なることによる。サブビームＡ，Ｂにおける光量の相違は、図９に示したように、サブビームＡ１２１ｂと、サブビームＢ１２１ｃがホログラム素子１０９の分割線１０９ｌによって中央で分割されないことに起因する。
【００２２】
サブビームＡ，Ｂ間の光量の違いが生じると、次のような問題が発生する。サブビームＡ、Ｂの光量に違いがある構成、すなわち、分割線１０９ｌで切られることによるサブビームＡ、Ｂの光量のアンバランスがあっても、そのアンバランスが常に一定であれば、定数ｋを適当な値に設定することにより、ピックアップ装置によらず安定したトラッキングサーボが可能となる。すなわち、メインビームとサブビームＡ、Ｂの強度比が、Ｍ：Ａ：Ｂ＝ａ：ｂ１：ｂ２なので、式（３）における定数ｋをｋ＝ａ／（ｂ１＋ｂ２）とすればよい。
【００２３】
しかしながら実際の光ピックアップ装置では、半導体レーザ１０５の取り付け誤差や、パッケージ、ステム、ハウジング等筐体部分に関する製造誤差、ビームスプリッタや反射ミラー等光ピックアップに用いられる光学部品の製造誤差及び取り付け誤差などの影響で、ホログラム素子１０９上のメインビームとサブビームＡ、Ｂの位置および間隔が光ピックアップ装置ごとに異なってしまう。したがって、定数ｋを定めることにより本来有するメインビームＭとサブビームＡ，Ｂの光強度の違いを補正しようとしても、光ピックアップ装置の有する個体差を考慮すると、光ピックアップ装置ごとにサブビームＡ，Ｂの強度比が異なるため、十分補正しきれないという問題があった。このため、特許文献１に記載の光ピックアップ装置では、安定なトラッキングサーボが困難なものが発生するという課題があった。
【００２４】
この発明は上述の問題点を解決するためになされたもので、この発明の目的の１つは、ＤＰＰ法による安定したトラッキング誤差信号を生成するための信号を容易に出力させることが可能な光集積化ユニットを提供することである。
【００２５】
この発明の他の目的は、ＤＰＰ法による安定したトラッキング誤差信号を生成することが可能な光ピックアップ装置を提供することである。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するためにこの発明のある局面によれば、光集積化ユニットは、光記録媒体に光を照射する光源と、光源の光をメインビーム、第１のサブビームおよび第２のサブビームに分岐する光分岐手段と、光記録媒体からの戻り光を検出する光検出器と、戻り光を少なくとも光記録媒体のラジアル方向に分割する第１の光分割手段と、戻り光を少なくとも光記録媒体のタンジェンシャル方向に分割する第２の光分割手段を備え、第１の光分割手段と第２の光分割手段とは、所定の距離を隔てて配置されることを特徴とする。
【００２７】
好ましくは、第１の光分割手段は、戻り光を透過光と、透過光から僅かにそれる第１および第２の分割光とに分割することを特徴とする。
【００２８】
好ましくは、第１の光分割手段は、第１および第２のサブビームそれぞれの第１および第２の分割光の光量が略等しくなる位置に配置され、光検出器は、トラッキング誤差信号を生成するために第１および第２の分割光を検出することを特徴とする。
【００２９】
好ましくは、第１の光分割手段は、第１および第２のサブビームそれぞれの第１および第２の分割光の形状が略等しくなる位置に配置され、光検出器は、トラッキング誤差信号を生成するために第１および第２の分割光を検出することを特徴とする。
【００３０】
好ましくは、第１の光分割手段は、第１および第２のサブビームと、メインビームそれぞれの第１および第２の分割光の形状が略等しくなる位置に配置され、光検出器は、トラッキング誤差信号を生成するために第１および第２の分割光を検出することを特徴とする。
【００３１】
好ましくは、第１の光分割手段は、透過光の効率が、第１および第２の分割光の効率より大きいことを特徴とする。
【００３２】
好ましくは、第１の光分割手段は、第２の光分割手段より光記録媒体側に配置されることを特徴とする。
【００３３】
好ましくは、第２の光分割手段は、第１の光分割手段を透過した透過光をに分岐することを特徴とする。
【００３４】
好ましくは、第１の光分割手段は、回折格子であることを特徴とする。
好ましくは、第２の光分割手段は、回折格子であることを特徴とする。
【００３５】
この発明の他の局面によれば、光ピックアップ装置は、上述した光集積化ユニットと、光源の光を光記録媒体に集光する対物レンズとを備える。
【００３６】
好ましくは、第１の光分割手段でラジアル方向に分割された第１および第２の分割光の光検出器による出力信号に基づきトラッキング誤差信号を生成するトラッキング誤差信号生成手段をさらに備える。
【００３７】
好ましくは、光検出器は、メインビームが第１の光分割手段により分割された第１および第２の分割光それぞれの光検出器による出力信号の差信号の第１の差信号と、第１のサブビームが第１の光分割手段により分割された第１および第２の分割光それぞれの光検出器による出力信号の差信号の第２の差信号と、第２のサブビームが第１の光分割手段により分割された第１および第２の分割光それぞれの光検出器による出力信号の差信号の第３の差信号を検出し、トラッキング誤差信号生成手段は、第１の差信号、第２の差信号および第３の差信号に基づき、トラッキング誤差信号を生成する。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、図中において、同一符号は同一または相当する部材を示し、重複する説明は繰返さない。
【００３９】
図１は、本発明の実施の形態における光ピックアップ装置の概略構成図である。図１を参照して、光ピックアップ装置は、光集積化ユニット１７と、コリメートレンズ１１と、対物レンズ１０とを含む。光集積化ユニット１７は、半導体レーザ１８と、複合プリズム１４と、光学基板１５と、１／４波長板１３と、光検出器７とを含む。光学基板は、３ビーム回折格子１と、ラジアル方向分割回折格子２と、タンジェンシャル方向分割回折格子３とを含む。
【００４０】
光源なる半導体レーザ１８から出射された直線偏光（Ｐ偏光）は光分岐手段なる３ビーム回折格子１で回折されることにより０次回折光なるメインビームＭと、±１次回折光なる第１のサブビームＡおよび第２のサブビームＢとの３本の光に略タンジェンシャル方向（図中のＹ方向）に分岐される。なお、分岐の方向は図面略奥行き方向となるので、図面ではメインビームで代表して表記している。
【００４１】
図２は、３ビーム回折格子１の平面図である。図２を参照して、３ビーム回折格子１は直線格子状の形状を有している。
【００４２】
図１に戻って、３ビーム回折格子１を通過した上記３本の光は複合プリズム１４の偏光ビームスプリッタ（以下「ＰＢＳ面」と称す）１４ａを透過する。ＰＢＳ１４ａを透過した上記３本の光は、複合プリズム１４上に配置された１／４波長板１３により円偏光となりコリメートレンズ１１に入射する。コリメートレンズ１１で平行光となった３本の光は、対物レンズ１０で集光され光記録媒体なる光ディスク１２に照射される。光ディスク１２からの３本の戻り光は、対物レンズ１０、コリメートレンズ１１、１／４波長板１３を順に戻り、１／４波長板１３を通過することにより直線偏光（Ｓ偏光）になり、ＰＢＳ１４ａで図面右方向に反射される。さらに、３本の戻り光は、ＰＢＳ面１４ａと平行に配置された反射面１４ｂで図面下方向に反射され、第１の光分割手段なるラジアル方向分割回折格子２に入射する。
【００４３】
図３は、ラジアル方向分割回折格子２の平面図である。図３を参照して、ラジアル方向分割回折格子２は、タンジェンシャル方向に延在する分割線２ａによりラジアル方向に分割された２つの領域２ｂ，２ｃを有する回折格子である。領域２ｂ，２ｃは異なる回折格子からなっており、それぞれ入射する光を透過光（０次回折光）および所定の方向に第１および第２の分割光（以下「回折光」ともいう）として回折する。それぞれの領域２ｂ，２ｃでの０次回折光と±１次回折光の回折効率は一定である。
【００４４】
後述するように領域２ｂ，２ｃの０次回折光は、フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）および情報信号（ＲＦ）の検出に用いられるため、ラジアル方向分割回折格子２は、０次回折光（透過光）の回折効率が±１次回折光の回折効率より大きい。
【００４５】
メインビームＭ、サブビームＡ，Ｂの３つの戻り光は、ラジアル方向分割回折格子２を通過することで、それぞれが透過光なる０次回折光６とラジアル方向に分割され半円形状となった回折光に分割される。このうち図１では、メインビームＭの０次回折光６と領域２ｂで生じた＋１次回折光４、ならびに領域２ｃで生じた−１次回折光５を記載している。
【００４６】
なお、領域２ｂで生じる−１次回折光、ならびに領域２ｃで生じる＋１次回折光については本実施例では利用しない光であるので、図面の煩雑を防ぐために記載を省略している。
【００４７】
図１に戻って、これら±１次回折光は、次に説明するタンジェンシャル方向分割回折格子３に掛からない位置を通過し、＋１次回折光４及び−１次回折光５はそのまま光検出器７に入射する。したがって、ラジアル方向分割回折格子２とタンジェンシャル方向分割回折格子３とは、所定の距離を隔てた位置に配置される。また、ラジアル方向分割回折格子２は、領域２ｂで生じる−１次回折光、ならびに領域２ｃで生じる＋１次回折光が、＋１次回折光４及び−１次回折光５を受光する受光部（図５を参照）にて検出されない位置に向かうように適宜設計される。
【００４８】
一方、ラジアル方向分割回折格子２を透過した０次回折光６は第２の光分割手段なるタンジェンシャル方向分割回折格子３に入射する。
【００４９】
図４は、タンジェンシャル方向分割回折格子３の平面図である。図４を参照して、タンジェンシャル方向分割回折格子３は、ラジアル方向に延在する分割線３ａによりタンジェンシャル方向に２つの領域３ｂ、３ｃを有する回折格子である。領域３ｂ、３ｃは異なる回折格子からなっており、それぞれ入射する光を所定の方向に＋１次回折光８、−１次回折光９として回折する。
【００５０】
すなわち、メインビームＭ、サブビームＡ，Ｂの０次回折光６はタンジェンシャル方向分割回折格子３を通過することで、それぞれが±１次回折光８，９に分岐され、光検出器７に入射する。ここでは±１次回折光８，９の回折効率を向上するために、タンジェンシャル方向分割回折格子３での０次回折光を略０とする構成になっている。
【００５１】
図４では、タンジェンシャル方向分割回折格子３はメインビームＭ、サブビームＡ，Ｂの３つの０次回折光６のすべて覆う領域に形成されているが、これに限るものではなく、少なくともメインビームＭの０次回折光を覆う領域に形成されていれば良い。メインビームＭの０次回折光の内、領域３ｂで回折された半円状の回折光は、後に説明するように、ナイフエッジ法にてフォーカス誤差信号検出用の光として用いられる。この半円状の回折光は、組立て公差、製造公差等でラジアル方向分割回折格子２上の光がタンジェンシャル方向にずれる場合、たとえば後述する図６（ｃ）で表される状況等の場合は、半円でなく弓形となる場合もあるが、フォーカス誤差信号の検出には問題はない。
【００５２】
図１に戻って、３ビーム回折格子１、ラジアル方向分割回折格子２およびタンジェンシャル方向分割回折格子３は、光学基板１５の上面および下面に形成される。すなわち、３ビーム回折格子１とタンジェンシャル方向分割回折格子３は面１５ａ、ラジアル方向分割回折格子２は面１５ｂに形成されている。このため、３ビーム回折格子１ならびにラジアル方向分割回折格子２、タンジェンシャル方向分割回折格子３は、硝材を光学基板１５として用い、フォトリソグラフィー工程を用いて形成する方法や、樹脂材料を光学基板１５として用いて成形することにより作成する方法などで、光学基板１５の両面の図１に示す上下方向および水平方向の位置に精度よくかつ簡単に形成することができる。また、ラジアル方向分割回折格子２およびタンジェンシャル方向分割回折格子３を１つの光学基板１５に形成することにより、ラジアル方向分割回折格子２とタンジェンシャル方向分割回折格子３との間の距離（図１中のＺ方向の距離）および水平方向（図１中のＸ方向およびＹ方向）の位置決めを正確にすることができる。さらに、フォトリソ工程または成形工程で位置決めがされるので、組立工程で位置決めをする必要がない。
【００５３】
また、ラジアル方向分割回折格子２とタンジェンシャル方向分割回折格子３とを光学基板１５の相対する面に形成するようにしたので、ラジアル方向分割回折光子２の領域２ｂにおけるメインビームＭ、サブビームＡ，Ｂの形状または光量と、領域２ｃにおけるメインビームＭ、サブビームＡ，Ｂの形状または光量とが略同じとなる位置にラジアル方向分割回折格子２の位置を定めることができる。
【００５４】
図５は、光検出器７上の光の配置を示す図である。図５を参照して、図面最右列の光群は、ラジアル方向分割回折格子２の領域２ｂで回折された＋１次回折光４を示し、最左列の光群はラジアル方向分割回折格子２の領域２ｃで回折された−１次回折光５を示している。また、図中、光群４の左側の光群はラジアル方向分割回折格子２の０次回折光６がタンジェンシャル方向分割回折格子３で回折された＋１次回折光８を示し、光群５の右側の光群はラジアル方向分割回折格子２の０次回折光６がタンジェンシャル方向分割回折格子３で回折された−１次回折光９を示している。
【００５５】
各光を示す符号の付け方は主に以下のようになっている。ラジアル方向分割回折格子２に関連しては、領域２ｂ、２ｃの中の符号ｂ、ｃならびに＋１次回折光４、−１次回折光５とメインビームＭ、サブビームＡ，Ｂを表すＭ、Ａ、Ｂを複合して表している。タンジェンシャル方向分割回折格子３に関連しては、＋１次回折光を示す「８」、−１次回折光を示す「９」、メインビーム、サブビームを表す「Ｍ」、「Ａ」、「Ｂ」、タンジェンシャル方向分割回折格子３の分割領域３ｂ、３ｃの符号「ｂ」、「ｃ」を複合して表している。光検出器７の各受光部の符号にＳを付した符号で、その出力信号を表すものとする。なお、（  ）を付記した符号で示される光は、本実施の形態においては信号検出に用いていない光を示しているが、これに限るものではなく各光は適宜利用されてもかまわない。
【００５６】
次に、トラッキング誤差信号の検出形態について説明する。ラジアル方向分割回折格子２の領域２ｂ、２ｃによる半円状の＋１次回折光４、−１次回折光５には光ディスク１２の案内溝で生じる光の回折によるＡＣ成分が含まれている。メインビームＭの＋１次回折光４Ｍ，５Ｍが検出される受光部７１、７６の出力信号をＳ７１、Ｓ７６と表せば、これら出力信号の差信号（第１の差信号）によりメインビームのプシュプル信号（ＭＰＰ）が次式（１）で検出される。
【００５７】
ＭＰＰ＝Ｓ７１−Ｓ７６  …（１）
さらに、サブビームＡ，Ｂは、メインビームＭの＋１次回折光４ＭのＡＣ成分の位相に対し、サブビームＡ，Ｂの＋１次回折光４Ａ，４ＢのＡＣ成分の位相が１８０°異なるよう光ディスク１２上の案内溝（不図示）に配置されるので、これらが検出される受光部７０、７２、７５、７７の出力をＳ７０、Ｓ７２、Ｓ７５、Ｓ７７と表せば、（Ｓ７０−Ｓ７５）、および（Ｓ７２−Ｓ７７）はＭＰＰに対し逆相のＡＣ成分となる。一方で、対物レンズ１０がトラッキングの際にラジアル方向に移動することによって生ずるオフセット成分（ＤＣ成分）は、メインビームＭの＋１次回折光４Ｍ、サブビームＡ，Ｂの＋１次回折光４Ａ，４Ｂ同士で同様に生じる。、また、メインビームＭの−１次回折光５Ｍ、サブビームの−１次回折光５Ａ，５Ｂ同士でも同様に生ずる。以上のことから、（Ｓ７０−Ｓ７５）および（Ｓ７２−Ｓ７７）はＭＰＰに対しＡＣ成分が逆相で、オフセット成分が同符号なる第２、第３の差信号となる。
【００５８】
したがって、ＤＰＰ法によるトラッキング誤差信号（ＴＥＳ）は（１）式も利用して、次式（２）で検出できる。
【００５９】
ＴＥＳ＝（Ｓ７１−Ｓ７６）−ｋ｛（Ｓ７０−Ｓ７５）＋（Ｓ７２−Ｓ７７）｝  …  （２）
次に、式（２）の定数ｋについて説明する。定数ｋはメインビームＭとサブビームＡ，Ｂの強度比を補正する定数である。本実施の形態においては、３ビーム回折格子１でのメインビームＭ：サブビームＡ：サブビームＢの強度比が１０：１：１であるとともに、回折効率が同様に設定された２つ領域２ｂ、２ｃの回折光を用いているため、ｋ＝１０／（１＋１）＝５となる。これによって、（２）式ではＭＰＰに生ずる対物レンズ移動によるＤＣオフセットを相殺できる。
【００６０】
タンジェンシャル方向分割回折格子３の少なくとも領域３ｂはホログラムで構成されており、該領域３ｂによるメインビームＭの＋１次回折光８Ｍｂは受光部７３、７４の分割線上に集光するよう構成されている（図５では便宜上デフォーカスさせて記載している）。したがって、フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）は、タンジェンシャル方向分割回折格子３の領域３ｂによるメインビームＭの＋１次回折光８Ｍｂを受光部７３、７４の分割線上で受光し、それらの出力信号の差信号として次式（３）により検出できる。
【００６１】
ＦＥＳ＝Ｓ７３−Ｓ７４  …  （３）
記録媒体に記録された情報信号（ＲＦ）は、タンジェンシャル方向分割回折格子３の全領域（３ｂと３ｃ）によるメインビームＭの−１次回折光９Ｍｂ、９Ｍｃを受光部７８、７９で検出し、それらの出力信号の和信号として、次式（４）により検出できる。
【００６２】
ＲＦ＝Ｓ７８＋Ｓ７９  …  （４）
なお、ＲＦ信号は−１次回折光９Ｍｂ，９Ｍｃを用いないで、＋１次回折光８Ｍｂ，８Ｍｃを検出して和信号とすることでも検出可能であるが、＋１次回折光８Ｍｂはフォーカス誤差信号検出にも用いるため、ＲＦ信号は別の回折光を用いて検出する方が光検出器の設計の自由度が増す。
【００６３】
本実施の形態では、ラジアル方向分割回折格子２とタンジェンシャル方向分割回折格子３をそれぞれ独立に配置している（光学基板１５の上面１５ｂおよび下面１５ａ）。このため、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、実際に製造される光ピックアップ装置が有する半導体レーザ１８の取り付け誤差や、パッケージ１６や、ステム、ハウジング等筐体部分（不図示）に関する製造誤差、取付け誤差、ビームスプリッタや反射ミラー等光ピックアップに用いられる光学部品の製造誤差及び取り付け誤差などの影響で、ラジアル方向分割回折格子２上のメインビームとサブビームＡ，Ｂの位置および間隔やサイズ等が光ピックアップ装置ごとに異なってしまうような場合であっても、回折光４Ｍ，４Ａ，４Ｂ，５Ｍ，５Ａ，５Ｂは半円形状を維持（同形状を維持）することができる。このため、＋１次回折光４、−１次回折光５におけるメインビームとサブビームの光量比が常に一定となるので、光ピックアップ装置ごとに定数ｋの値がばらつくことがなくなり、ＤＰＰ法による安定したトラッキング誤差信号を得る光ピックアップ装置を製造可能となる。
【００６４】
さらに本実施の形態では、初めの回折格子（ラジアル方向分割回折格子２）の０次回折光を次の回折格子（タンジェンシャル方向分割回折格子３）に入射させる構成としている。このように、初めの回折格子の１次回折光ではなく０次回折光を次の回折格子に入射させるのが好ましい。１次回折光は温度変化による波長変動や、格子ピッチ等の製造ばらつき等により、回折光の角度にばらつきを生じやすいため、それを利用することで後の回折格子による回折光の状況も上述したばらつきによる影響を引きずることになるからである。一方で０次回折光は温度変化による波長変動や、格子ピッチ等の製造ばらつきには影響されない利点があり、上述したばらつきが後の回折格子による回折状況に影響を与えない効果がある。
【００６５】
さらに本実施の形態では、ラジアル方向分割回折格子２を光ディスク１２に近い側に配置し、タンジェンシャル方向分割回折格子３を光検出器７に近い側に配置している。初めの回折格子の±１次回折光は、不要な回折等によるビームの欠け等をさけるために後の回折格子を避けて光検出器７に到達させる必要がある。このため、初めの回折格子の±１次回折光は光軸Ｚ１から概ね１０°以上曲げる必要があり（設計により幾分の相違は存在する）、光検出器７上では収差を発生してスポット形状が拡大および変形する。ただし、図５では表記の便宜上収差による光の変形は記載せず、半円形状で記載している。その拡大や変形に対応して、受光部７０、７１、７２、７５、７６、７７は面積を広く構成する必要がある。
【００６６】
受光部面積を広くすると狭い場合に比べて一般に光検出器の応答速度が遅くなる傾向にある。一方、トラッキング誤差信号はＲＦ信号等に比べ周波数帯域が低い。したがって、トラッキング誤差信号生成に用いる光は光検出器上でのそのスポットがやや拡大していてもなんら問題ない。むしろ、高速の応答を必要とするＲＦ信号ようの光９Ｍｃ，９Ｍｂ等を受光する受光部７８、７９を狭く形成することが光ピックアップ全体の特性向上に対し好ましい。したがって、ラジアル方向分割回折格子２を光ディスク１２側に配置し、タンジェンシャル方向分割回折格子３を光検出器７に近い側に配置するのはそのような点で好ましい。
【００６７】
以上説明したように本実施の形態における光集積化ユニット１７は、光記録媒体からの戻り光は、ラジアル方向分割回折格子２（第１の光分割手段）により光記録媒体のラジアル方向（第１の方向）に分割されるとともに、タンジェンシャル方向分割回折格子３（第２の光分割手段）により光記録媒体のタンジェンシャル方向（第２の方向）に分割されて光検出器７により検出される。ラジアル方向分割回折格子２とタンジェンシャル方向分割回折格子３とは、所定の距離を隔てて配置されているので、ラジアル方向分割回折格子２とタンジェンシャル方向分割回折格子３とは別々に戻り光を分割することができ、ラジアル方向分割回折格子２によってトラッキング誤差信号生成に係わるメインビームＭとサブビームＡ，Ｂを、従来のようにビームの一部分がアンバランスに欠けることなく分岐できる。このため、光集積化ユニットを用いた光ピックアップ装置が構成部品の寸法公差、組立公差の影響で個体差を有してばらついた場合であってもＤＰＰ法による安定したトラッキング誤差信号を得る光ピックアップ装置を製造することができる。
【００６８】
また、ラジアル方向分割回折格子２（第１の光分割手段）は、メインビームＭ、サブビームＡ，Ｂの戻り光を０次回折光（透過光）と、±１次回折光（透過光から光記録媒体のラジアル方向に僅かにそれる第１および第２の分割光）とに分割するので、±１次回折光を信号検出用の光に利用することができる。このため、信号検出に独立した光を利用でき、信号検出に係わる設計の自由度が向上する。
【００６９】
さらに、ラジアル方向分割回折格子２（第１の光分割手段）は、サブビームＡ，Ｂそれぞれの領域２ｂの＋１次回折光と領域２ｃの−１次回折光の光量または形状が略等しくなる位置に配置され、光検出器７は、トラッキング誤差信号を生成するためにサブビームＡ，Ｂそれぞれの領域２ｂの＋１次回折光と領域２ｃの−１次回折光を検出する。このため、サブビームＡ，Ｂそれぞれの領域２ｂの＋１次回折光と領域２ｃの−１次回折光とをトラッキング誤差信号検出用の光とできると共に、ＤＰＰ信号のサブプシュプル信号を安定して得ることができる。
【００７０】
さらに、ラジアル方向分割回折格子２（第１の光分割手段）は、メインビームＭ、サブビームＡ，Ｂそれぞれの領域２ｂの＋１次回折光と領域２ｃの−１次回折光の光量または形状が略等しくなる位置に配置され、光検出器７は、トラッキング誤差信号を生成するためにメインビームＭ、サブビームＡ，Ｂそれぞれの領域２ｂの＋１次回折光と領域２ｃの−１次回折光を検出する。このため、メインビームＭ、サブビームＡ，Ｂそれぞれの領域２ｂの＋１次回折光と領域２ｃの−１次回折光とをトラッキング誤差信号検出用の光とできると共に、サブプシュプル信号とＭＰＰ信号の強度比を常に一定に保てるため、ＤＰＰ信号を安定して得ることができる。
【００７１】
さらに、ラジアル方向分割回折格子２（第１の光分割手段）は、０次回折光（透過光）の効率が、±１次回折光（第１および第２の分割光）の効率より大きいので、ラジアル方向分割回折格子２（第１の光分割手段）の０次回折光（透過光）をトラッキング誤差信号以外のフォーカス誤差信号（ＦＥＳ）および情報信号（ＲＦ）の検出等に利用することができる。
【００７２】
さらに、ラジアル方向分割回折格子２（第１の光分割手段）を、タンジェンシャル方向分割回折格子３（第２の光分割手段）より光記録媒体側に配置したので、ラジアル方向分割回折格子２（第１の光分割手段）により分割された戻り光の光検出器７でのスポット形状が、タンジェンシャル方向分割回折格子３（第２の光分割手段）により分割された戻り光の光検出器７でのスポット形状よりも大きくなる。このため、光検出器７上でスポットが拡大あるいは変形し大面積の受光部を必要とする回折光を比較的応答速度の緩やかなトラッキング誤差信号用の光として適用でき、速い応答速度が要求されるＲＦ信号用の受光部を小さく構成でき、トラッキング誤差信号検出に弊害を発生することなく、ＲＦ信号をも高速で安定して検出できる。
【００７３】
さらに、タンジェンシャル方向分割回折格子３（第２の光分割手段）は、ラジアル方向分割回折格子２（第１の光分割手段）を透過した０次回折光（透過光）を光記録媒体のタンジェンシャル方向に分岐するので、ラジアル方向分割回折格子２（第１の光分割手段）のばらつき要因の影響をうけない光をタンジェンシャル方向分割回折格子３（第２の光分割手段）で利用でき、タンジェンシャル方向分割回折格子３（第２の光分割手段）による安定した信号を得ることができる。
【００７４】
さらに、ラジアル方向分割回折格子２（第１の光分割手段）を回折格子としたので、ラジアル方向分割回折格子２（第１の光分割手段）を簡単な製法で構成できると共に、３ビーム回折格子１（光分岐手段）、タンジェンシャル方向分割回折格子３（第２の光分割手段）等も回折格子で作製できる設計の自由度を与え、さらにそれらを一体的な光学基板に形成できるという、製法上の利点がある。
【００７５】
さらに、タンジェンシャル方向分割回折格子３（第２の光分割手段）を回折格子としたので、タンジェンシャル方向分割回折格子３（第２の光分割手段）を簡単な製法で構成できると共に、３ビーム回折格子１（光分岐手段）、ラジアル方向分割回折格子２（第１の光分割手段）等も回折格子で作製できる設計の自由度を与え、さらにそれらを一体的な光学基板に形成できるという、製法上の利点がある。
【００７６】
本実施の形態における光ピックアップ装置は、上述した光集積化ユニットと、光源の光を光記録媒体に集光する対物レンズとを備えたため、安定したＤＰＰ法によるトラッキング誤差信号生成できる。
【００７７】
さらに、ラジアル方向分割回折格子２（第１の光分割手段）は、メインビームＭ、サブビームＡ，Ｂの戻り光を０次回折光（透過光）と、±１次回折光（透過光から光記録媒体のラジアル方向に僅かにそれる第１および第２の分割光）とに分割し、分割された±１次回折光の光検出器７による出力信号に基づきトラッキング誤差信号が生成されるので、トラッキング誤差信号の検出に独立した光を利用でき、信号検出に係わる設計の自由度が向上する。
【００７８】
さらに、光検出器７は、メインビームがラジアル方向分割回折格子２（第１の光分割手段）により分割された±１次回折光（第１および第２の分割光）４Ｍ，５Ｍそれぞれの光検出器７による出力信号Ｓ７１，Ｓ７６の差信号の第１の差信号と、サブビームＡ（第１のサブビーム）がラジアル方向分割回折格子２（第１の光分割手段）により分割された±１次回折光（第１および第２の分割光）４Ａ，５Ａそれぞれの光検出器７による出力信号Ｓ７０，Ｓ７５の差信号の第２の差信号と、サブビームＢ（第２のサブビーム）がラジアル方向分割回折格子２（第１の光分割手段）により分割された±１次回折光（第１および第２の分割光）４Ｂ，５Ｂそれぞれの光検出器７による出力信号Ｓ７２、Ｓ７７の差信号の第３の差信号が検出され、第１の差信号、第２の差信号および第３の差信号に基づきトラッキング誤差信号が生成される。このため、ＤＰＰ法に基づくトラッキング誤差信号を安定して得ることができる。
【００７９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００８０】
【発明の効果】
（１）  この発明に従えば、光源の光がメインビーム、第１のサブビームおよび第２のサブビームに分岐されて光記録媒体に照射される。光記録媒体からの戻り光は、第１の光分割手段により少なくとも光記録媒体のラジアル方向に分割されるとともに、第２の光分割手段により少なくとも光記録媒体のタンジェンシャル方向に分割されて光検出器により検出される。第１の光分割手段と第２の光分割手段とは、所定の距離を隔てて配置されているので、第１の光分割手段と第２の分割手段とは別々に戻り光を分割することができ、分割する戻り光の形状を容易に設定することができる。その結果、光集積化ユニットが構成部品の寸法公差、組立公差の影響で個体差を有してばらついた場合であってもＤＰＰ法による安定したトラッキング誤差信号を生成するための信号を容易に出力させることができる。
【００８１】
（２）  第１の光分割手段により、戻り光が、透過光と、透過光から光記録媒体のラジアル方向に僅かにそれる第１および第２の分割光とに分割される。このため、透過光から光記録媒体のラジアル方向に僅かにそれる第１および第２の分割光を信号検出用の光に利用することができる。その結果、信号検出に独立した光を利用でき、信号検出に係わる設計の自由度が向上する。
【００８２】
（３）  第１の光分割手段が、第１および第２のサブビームそれぞれの第１および第２の分割光の光量が略等しくなる位置に配置されるので、ＤＰＰ信号のサブプシュプル信号を安定して得ることができる。
【００８３】
（４）  第１の光分割手段が、第１および第２のサブビームそれぞれの第１および第２の分割光の形状が略等しくなる位置に配置されので、分割光によりトラッキング誤差信号検出用の光を得ることができると共に、ＤＰＰ信号のサブプシュプル信号を安定して得ることができる。
【００８４】
（５）  第１の光分割手段は、第１および第２のサブビームと、メインビームそれぞれの第１および第２の分割光の形状が略等しくなる位置に配置されるので、サブプシュプル信号とメインプッシュプル信号（ＭＰＰ）の強度比を一定に保つことができる。このため、ＤＰＰ信号を安定して得ることができる。
【００８５】
（６）  第１の光分割手段は、透過光の効率が、第１および第２の分割光の効率より大きいので、第１の光分割手段の透過光を、トラッキング誤差信号以外の信号検出に利用することができる。
【００８６】
（７）  第１の光分割手段は、第２の光分割手段より光記録媒体側に配置されるので、第１の光分割手段により分割された戻り光の光検出器でのスポット形状が、第２の光分割手段により分割された戻り光の光検出器でのスポット形状よりも大きくなる。このため、第２の光分割手段により分割された戻り光を検出するための光検出器の受光部を、第１の光分割手段により分割された戻り光を検出するための光検出器の受光部よりも小さくすることができる。受光部の大きさが小さいほど検出速度が速くなるので、第１の光分割手段により分割された戻り光を応答速度の緩やかなトラッキング誤差信号用の光として適用でき、第２の光分割手段により分割された戻り光を速い応答速度が要求されるＲＦ信号用に適用することができる。その結果、トラッキング誤差信号の検出に弊害をおよぼすことなく、ＲＦ信号を高速で安定して検出できる。
【００８７】
（８）  第２の光分割手段は、第１の光分割手段を透過した透過光を光記録媒体のタンジェンシャル方向に分岐するので、第１の光分割手段のばらつき要因の影響を受けない光を第２の光分割手段で分割することができる。その結果、第２の光分割手段で分割された分割光を光検出器に安定して受光させることができる。
【００８８】
（９）  第１の光分割手段は、回折格子なので、簡単な製法で製造することができる。さらに、第２の光分割手段または光分岐手段を回折格子とした場合には、それらとともに光学基板に一体的に形成することができる。
【００８９】
（１０）  第２の光分割手段は、回折格子なので、簡単な製法で製造することができる。また、第１の光分割手段または光分岐手段を回折格子とした場合には、それらとともに光学基板に一体的に形成することができる。
【００９０】
（１１）  この発明の他の局面によれば、光ピックアップ装置は、上述した光集積化ユニットと、光源の光を光記録媒体に集光する対物レンズとを備える。このため、ＤＰＰ法による安定したトラッキング誤差信号を生成することが可能な光ピックアップ装置を提供することができる。
【００９１】
（１２）  第１の光分割手段によりラジアル方向に分割された第１および第２の分割光の光検出器による出力信号に基づきトラッキング誤差信号が生成される。トラッキング誤差信号の検出に独立した光を利用でき、信号検出に係わる設計の自由度が向上する。
【００９２】
（１３）  光検出器は、メインビームが第１の光分割手段により分割された第１および第２の分割光それぞれの光検出器による出力信号の差信号の第１の差信号と、第１のサブビームが第１の光分割手段により分割された第１および第２の分割光それぞれの光検出器による出力信号の差信号の第２の差信号と、第２のサブビームが第１の光分割手段により分割された第１および第２の分割光それぞれの光検出器による出力信号の差信号の第３の差信号が検出され、第１の差信号、第２の差信号および第３の差信号に基づきトラッキング誤差信号が生成される。このため、ＤＰＰ法に基づくトラッキング誤差信号を安定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図２】本実施の形態に係る光ピックアップ装置の３ビーム回折格子の平面図である。
【図３】本実施の形態に係る光ピックアップ装置のラジアル方向分割回折格子の平面図である。
【図４】本実施の形態に係る光ピックアップ装置のタンジェンシャル方向分割回折格子３の平面図である。
【図５】本実施の形態に係る光ピックアップ装置の光検出器上の光の配置を示す図である。
【図６】本実施の形態に係る光ピックアップ装置のラジアル方向分割回折格子上の光の配置例を示す図である。
【図７】従来の光ピックアップ装置の概略構成を示す図である。
【図８】従来の光ピックアップ装置のホログラム素子と受光素子の素子形状、並びにホログラム素子１０９の各領域により回折される光が受光素子で受光される領域を示す図である。
【図９】従来の光ピックアップ装置のホログラム素子上のビーム形状を示す図である。
【図１０】図７（ｂ）中のＸ’−Ｘ’線断面におけるメインビームＭおよびサブビームＡ，Ｂそれぞれがホログラム素子で回折されたビーム形状を示す図である。
【符号の説明】
１  ３ビーム回折格子、２  ラジアル方向分割回折光子、３  タンジェンシャル方向分割回折格子、７  光検出器、１０  対物レンズ、１１  コリメートレンズ、１２  光ディスク、１３  １／４波長板、１４  複合プリズム、１５  光学基板、１６  パッケージ、１８  半導体レーザ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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