(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録トラックに沿って情報信号が記録された情報記録媒体に対して収束光を照射し、この収束光の前記情報記録媒体からの反射光を検出して、前記情報信号を読み取る光ピックアップであって、
前記情報記録媒体からの前記反射光の通過領域を含む平面上に形成されたホログラム素子と、
前記ホログラム素子を経た前記反射光を検出する受光素子と
を備え、
前記ホログラム素子は、前記反射光の光軸を通り前記記録トラックに平行なタンジェンシャル軸に光学写像的に一致する第１の分割線と、前記反射光軸を通り前記記録トラックに直交するラジアル軸に光学写像的に一致する第２の分割線と、前記第２の分割線に平行で、かつ、該第２の分割線について対称に位置する第３及び第４の分割線とにより、８領域に分割されており、
前記ホログラム素子の前記８領域は、前記第２の分割線の一側側において、前記第１の分割線と前記第３または第４の分割線との交点において対角方向に対向する各々２領域からなる第１の領域群及び第２の領域群を構成し、前記第２の分割線の他側側において、前記第１の分割線と前記第４または第３の分割線との交点において対角方向に対向する各々２領域からなる第３の領域群及び第４の領域群を構成しており、同一の領域群においては、同一の連続した波面の回折光を生成する同一曲線群の一部となっており、
前記第１の領域群乃至前記第４の領域群は、各領域群における０次及び±１次の回折光を分岐させる方向がともに前記ラジアル軸相当方向に略一致しているとともに、前記第１の領域群乃至前記第４の領域群より前記反射光軸に対する回折角が互いに異なる２組の回折光群を生成し、前記反射光軸に対する回折角が互いに等しい同一組の回折光群の各回折光については、前記タンジェンシャル軸相当方向について互いに異なるレンズパワーを付加してそれぞれを収束角度の異なる収束光とし、
前記受光素子は、前記情報記録媒体ヘ照射される収束光が該情報記録媒体に対して合焦状態であるときに、前記ホログラム素子を経た回折光のうち、少なくとも、前記第１乃至第４の領域群において前記反射光軸に対する同一方向に回折された２組の回折光群の通過領域を含み、かつ、これら２組の回折光群が空間的に分離する距離まで前記ホログラム素子から前記光軸方向に離間され、これら２組の回折光群における一方の回折光のタンジェンシャル方向の焦線と他方の回折光のタンジェンシャル方向の焦線との間に位置する平面上に形成されているとともに、前記タンジェンシャル軸に相当する方向に平行で前記２組の回折光群の略中間に位置する第１の分割線と前記反射光軸を通り前記ラジアル軸相当方向に平行な第２の分割線とによって、前記回折光のいずれかの照射強度に比例した４系統の光電変換出力を出力する４つの受光領域に分割されており、
前記受光素子の前記４つの受光領域は、前記情報記録媒体ヘ照射される収束光が該情報記録媒体に対して合焦状態であるときに、前記回折光群における前記ホログラム素子の第３及び第４の分割線に相当する輪郭線が、この受光素子の前記第２の分割線に一致していることにより、前記情報記録媒体からの反射光を前記タンジェンシャル軸及び前記ラジアル軸において分割した４象限の成分に対応する光電変換出力として出力する
ことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２】
記録トラックに沿って情報信号が記録された情報記録媒体に対して収束光を照射し、この収束光の前記情報記録媒体からの反射光を検出して、前記情報信号を読み取る光ピックアップであって、
前記情報記録媒体からの前記反射光の通過領域を含む平面上に形成されたホログラム素子と、
前記ホログラム素子を経た前記反射光を検出する受光素子と
を備え、
前記ホログラム素子は、前記反射光の光軸を通り前記記録トラックに平行なタンジェンシャル軸に光学写像的に一致する第１の分割線と、前記反射光軸を通り前記記録トラックに直交するラジアル軸に光学写像的に一致する第２の分割線と、前記第２の分割線に平行で、かつ、該第２の分割線について対称に位置する第３及び第４の分割線とにより、８領域に分割されており、
前記ホログラム素子の前記８領域は、前記第２の分割線の一側側において、前記第１の分割線と前記第３または第４の分割線との交点において対角方向に対向する各々２領域からなる第１の領域群及び第２の領域群を構成し、前記第２の分割線の他側側において、前記第１の分割線と前記第４または第３の分割線との交点において対角方向に対向する各々２領域からなる第３の領域群及び第４の領域群を構成しており、同一の領域群においては、同一の連続した波面の回折光を生成する同一曲線群の一部となっており、
前記第１の領域群乃至前記第４の領域群は、各領域群における０次及び±１次の回折光を分岐させる方向がともに前記ラジアル軸相当方向に略一致しているとともに、前記第１の領域群乃至前記第４の領域群より前記反射光軸に対する回折角が互いに異なる２組の回折光群を生成し、前記反射光軸に対する回折角が互いに等しい同一組の回折光群の各回折光については、前記タンジェンシャル軸相当方向及び前記ラジアル軸相当方向のそれぞれについて互いに異なるレンズパワーを付加してそれぞれを収束角度の異なる収束光とし、
前記受光素子は、前記情報記録媒体ヘ照射される収束光が該情報記録媒体に対して合焦状態であるときに、前記ホログラム素子を経た回折光のうち、少なくとも、前記第１乃至第４の領域群において前記反射光軸に対する同一方向に回折された２組の回折光群の通過領域を含み、かつ、これら２組の回折光群が空間的に分離する距離まで前記ホログラム素子から前記光軸方向に離間され、これら２組の回折光群における一方の回折光のタンジェンシャル方向の焦線と他方の回折光のタンジェンシャル方向の焦線との間であって、かつ、これら２組の回折光群における一方の回折光のラジアル方向の焦線と他方の回折光のラジアル方向の焦線との間に位置する平面上に形成されているとともに、前記タンジェンシャル軸に相当する方向に平行で前記２組の回折光群の略中間に位置する第１の分割線と前記反射光軸を通り前記ラジアル軸相当方向に平行な第２の分割線とによって、前記回折光のいずれかの照射強度に比例した４系統の光電変換出力を出力する４つの受光領域に分割されており、
前記受光素子の前記４つの受光領域は、前記情報記録媒体ヘ照射される収束光が該情報記録媒体に対して合焦状態であるときに、前記回折光群における前記ホログラム素子の第３及び第４の分割線に相当する輪郭線が、この受光素子の前記第２の分割線に一致していることにより、前記情報記録媒体からの反射光を前記タンジェンシャル軸及び前記ラジアル軸において分割した４象限の成分に対応する光電変換出力として出力する
ことを特徴とする光ピックアップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスク等の情報記録媒体に対する情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、民生用の情報記録媒体として光ディスクが使用されており、この光ディスクとしては、いわゆる「ＣＤ」（Compact Disc）、「ＤＶＤ」（Digital Versatile Disc）などが普及している。また、当初より使用された再生専用の規格のみならず、近年では、記録可能な規格である「ＣＤ−Ｒ」、「ＣＤ−ＲＷ」、「ＤＶＤ−ＲＡＭ」、「ＤＶＤ−Ｒ」、「ＤＶＤ−ＲＷ」、「＋Ｒ」、「＋ＲＷ」などの規格も急速に普及している。さらに、高精細な映像信号に対応した光ディスクとして、「ＢＤ」（Blu-ray Disc）や「ＨＤ−ＤＶＤ」も実用化されつつある。
【０００３】
これら光ディスクに対して情報信号の再生及び／又は記録を行う記録再生装置（光ディスクシステム）のキーパーツである光ピックアップにおいては、受発光機能が基本であるが、記録再生装置における物理的基本動作であるフォーカスサーボ（合焦調整）及びトラッキングサーボ（トラック追従調整）の動作のため、これらサーボ動作に用いるフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号を検出するための光学的及び電気的機能が必須となっている。
【０００４】
このような光ピックアップにおいて、前述したような複数の規格の光ディスクに対応する場合にあっては、各規格の光ディスクについて最適である複数のエラー信号検出機能を兼ね備えることが必要となる。そして、これら複数の機能を備えながら、簡潔な構成で、かつ、高精度化が可能である合理的な光学系を有する光ピックアップが求められており、このような光ピックアップの開発が競われている。
【０００５】
また、記録再生装置においては、光ピックアップから得られる信号出力は、通常、ＩＣ（集積回路）化されたＦＥＰ（フロントエンドプロセッサ）に供給され、この信号出力に基づく演算及び駆動が実行される。そのため、記録再生装置の部品としての光ピックアップは、特殊な演算や専用のＦＥＰの開発を必要としないような、汎用性の高い信号出力が得られるものであることが望ましい。
【０００６】
従来の光ピックアップにおけるフォーカスエラー信号の検出方法としては、特許文献１に記載されているように、いわゆる「非点収差法」が使用されている。この「非点収差法」を用いた光ピックアップにおいては、図９に示すように、半導体レーザ１０１から発せられたレーザビームは、コリメータレンズ１０２で平行なレーザビームとされ、偏光ビームスプリッタ１０３を透過して、対物レンズ１０４に入射される。レーザビームは、この対物レンズ１０４によって収束され、光ディスク１０５に照射される。このレーザビームは、光ディスク１０５の信号記録面上の記録トラック（ピット列）上に光スポットを形成する。そして、光ディスク１０５からの反射光は、対物レンズ１０４を経て、ビームスプリッタ１０３において、検出レンズ１０７の方向に反射される。この反射光は、検出レンズ１０７によって収束され、非点収差発生素子であるシリンドリカルレンズ（円筒レンズ）１０８を透過する。シリンドリカルレンズ１０８を経た反射光は、図１０中の（ｂ）に示すように、受光面が直交する分割線Ｌ１，Ｌ２によって４分割され４つの受光領域DET１，DET２，DET３，DET４となされた４分割光検出器１０９の受光面の中心付近にスポットＳＰを形成する。この４分割光検出器１０９は、一方の分割線Ｌ１を光ディスク１０５の記録トラック接線方向であるタンジェンシャル方向に光学写像的に平行とし、他方の分割線Ｌ２を光ディスク１０５の径方向であるラジアル方向に光学写像的に平行として配置されている。
【０００７】
シリンドリカルレンズ１０８は、光ディスク１０５からの反射光に非点収差を生じさせており、この反射光においては、光軸上の異なる位置に、互いに直交する２つの焦線が形成されている。光ディスク１０５の信号記録面に照射されたレーザビームが合焦状態であるときには、反射光が４分割光検出器１０９上に形成するスポットＳＰは、２つの焦線の間において形成されることとなり、図１０中の（ｂ）に示すように、略真円のスポットとなる。
【０００８】
そして、光ディスク１０５に照射されたレーザビームの焦点位置が信号記録面の手前側にあるとき（光ディスク１０５から対物レンズ１０４が遠いとき）には、反射光が４分割光検出器１０９上に形成するスポットＳＰは、２つの焦線の一方に近い場所において形成されることとなり、図１０中の（ａ）に示すように、４分割光検出器１０９の一方の対角線方向に長軸を有する楕円形のスポットとなる。
【０００９】
また、光ディスク１０５に照射されたレーザビームの焦点位置が信号記録面の奥側にあるとき（光ディスク１０５に対し対物レンズ１０４が近いとき）には、反射光が４分割光検出器１０９上に形成するスポットＳＰは、２つの焦線の他方に近い場所において形成されることとなり、図１０中の（ｃ）に示すように、４分割光検出器１０９の他方の対角線方向に長軸を有する楕円形のスポットとなる。
【００１０】
４分割光検出器１０９は、４つの受光領域DET１，DET２，DET３，DET４のそれぞれに照射された光量に比例した４つの電気信号を生成し、図９に示すように、フォーカスエラー検出回路１１０に供給する。フォーカスエラー検出回路１１０は、４分割光検出器１０９から供給される電気信号に基づいて、フォーカスエラー信号（ＦＥＳ）を生成し、アクチュエータ駆動回路１１１に供給する。アクチュエータ駆動回路１１１は、対物レンズ１０４を支持しているアクチュエータ１１２に対し、フォーカシング駆動信号をに供給する。アクチュエータ１１２は、フォーカシング駆動信号に応じて、対物レンズ１０４を光軸方向に移動させる。
【００１１】
フォーカスエラー検出回路１１０は、図１１に示すように、４分割光検出器１０９の４つの受光領域DET１，DET２，DET３，DET４に接続されている。フォーカスエラー検出回路１１０においては、４分割光検出器１０９の受光面の中心Ｏについて対称な２つの受光領域DET１，DET３からの光電変換出力が第１の加算器１１３によって加算され、他の受光領域DET２，DET４からの光電変換出力が第２の加算器１１４で加算される。これら各加算器１１３，１１４からの出力は、差動アンプ１１５に供給される。差動アンプ１１５は、供給された信号の差を算出し、その差分信号をフォーカスエラー信号（ＦＥＳ）として出力する。すなわち、４分割光検出器１０９の各受光領域DET１，DET２，DET３，DET４の符号をその受光領域からの出力信号として示すと、フォーカスエラー信号ＦＥＳは、以下の式によって示される。
ＦＥＳ＝（DET１＋DET３）−（DET２＋DET４）
【００１２】
光ディスク１０５の信号記録面に照射されたレーザビームが合焦状態であるときには、４分割光検出器１０９上のスポットＳＰの強度分布は、受光面の中心Ｏについて対称な分布（円形の分布）となり、フォーカスエラー信号は「０」となる。そして、光ディスク１０５の信号記録面に照射されたレーザビームが合焦状態でないときには、４分割光検出器１０９の対角線上に位置する受光領域からの光電変換出力をそれぞれ加算して得られる値は、互いに異なるものとなる。したがって、差動アンプ１１５から出力されるフォーカスエラー信号は、フォーカス誤差に応じた値となる。
【００１３】
また、従来の光ピックアップにおけるフォーカスエラー信号の検出方法としては、特許文献２及び特許文献３に記載されているように、いわゆる「ＳＳＤ（スポットサイズ）法」も使用されている。この「ＳＳＤ法」を用いた光ピックアップにおいては、図１２に示すように、光ディスクからの反射光は、図示しないホログラム素子等によって、２以上の光束Ｒ１，Ｒ２に分岐されるとともに、互いに異なる正のパワーを付加されて収束光となる。そして、一方の光束Ｒ１は、集光点に至る前に一方の受光素子２０１によって受光され、他方の光束Ｒ２は、集光点を経た後に他方の受光素子２０２によって受光される。
【００１４】
一方の受光素子２０１は、図１３に示すように、受光面が平行な分割線によって３分割され３つの受光領域DET１，DET２，DET３となされている。また、他方の受光素子２０２は、受光面が平行な分割線によって３分割され３つの受光領域DET４，DET５，DET６となされている。各光束Ｒ１、Ｒ２は、それぞれが各受光素子２０１，２０２の受光面の中心付近にスポットを形成する。
【００１５】
光ディスクの信号記録面に照射されたレーザビームが合焦状態であるときには、反射光から分岐された光束Ｒ１，Ｒ２が各受光素子２０１，２０２上に形成するスポットは、図１３に示すように、互いに略等しい大きさのスポットとなる。
【００１６】
そして、光ディスク１０５に照射されたレーザビームの焦点位置が信号記録面の奥側にあるとき（光ディスク１０５に対し対物レンズ１０４が近いとき）には、反射光から分岐された光束Ｒ１，Ｒ２が各受光素子２０１，２０２上に形成するスポットは、一方の光束Ｒ１の集光点に近い場所において形成されることとなり、一方の光束Ｒ１が形成するスポットが小さくなり、他方の光束Ｒ２が形成するスポットが大きくなる。
【００１７】
また、光ディスクに照射されたレーザビームの焦点位置が信号記録面の手前側にあるとき（光ディスクから対物レンズが遠いとき）には、反射光から分岐された光束Ｒ１，Ｒ２が各受光素子２０１，２０２上に形成するスポットは、他方の光束Ｒ２の集光点に近い場所において形成されることとなり、一方の光束Ｒ１が形成するスポットが大きくなり、他方の光束Ｒ２が形成するスポットが小さくなる。
【００１８】
これら光束Ｒ１，Ｒ２が形成するスポットが小さくなると、これら光束のパワーが各受光素子２０１，２０２における３つの受光領域のうちの中央の受光領域DET２，DET５に集中することとなり、逆に、これら光束Ｒ１，Ｒ２が形成するスポットが大きくなると、これら光束のパワーが各受光素子２０１，２０２における３つの受光領域のうちの両側の受光領域DET１，DET３、DET４，DET６にも拡散することとなる。したがって、各受光素子２０１，２０２の各受光領域DET１，DET２，DET３，DET４，DET５，DET６の符号をその受光領域からの出力信号として示すと、フォーカスエラー信号ＦＥＳは、以下の式によって示される。
ＦＥＳ＝（DET１＋DET３＋DET５）−（DET２＋DET４＋DET６）
【００１９】
【特許文献１】特開平１０−６４０８０号公報（図１、図２、図３）
【特許文献２】特公平９−２６２９７８１号公報（図８）
【特許文献３】特公平９−２７２４４２２号公報（図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
ところで、前述したような従来の「ＣＤ」用及び「ＤＶＤ」用の光ピックアップにおいて、「非点収差法」は、光学系の構成が非集積形態であるバルク光学系である光ピックアップにおいて用いられる場合が多い。また、「非点収差法」を用いる場合には、４分割光検出器を用いるため、光ディスクからの反射光に対して、４分割光検出器を３軸方向に高精度に調整する必要があり、製造及び調整工程が煩雑となっていた。
【００２１】
一方で、「非点収差法」を用いる場合には、光ディスクからの反射光の強度を、タンジェンシャル軸及びラジアル軸の２軸によって分割した４象限に分割した４つの成分として検出しているため、トラッキングエラー信号の検出方法として、いわゆる「プッシュプル法」や「ＤＰＤ（位相差）法」を用いる場合には、４分割光検出器からの信号出力をそのまま用いることができ、好都合である。
【００２２】
そして、「ＳＳＤ法」は、ホログラム素子等を用いた集積光学系を有する光ピックアップにおいて用いられる場合が多い。すなわち、「ＳＳＤ法」を用いる場合には、反射光のホログラム素子における±１次回折光である２光束に異なる凸レンズパワー（正のパワー）を付加し、これら２光束の強度をそれぞれラジアル軸に平行な分割線によって分割した３つの領域の成分として検出している。そのため、「ＳＳＤ法」を用いた光ピックアップにおいては、光束の波長に依存するホログラム素子における回折角の変動によるスポット移動や、光学系のラジアル軸方向の組立誤差によって、フォーカスエラー信号の検出精度が影響を受けることがなく、ラジアル軸方向についての組立精度を緩和することが可能である。
【００２３】
また、「ＳＳＤ法」において用いる２光束は、タンジェンシャル方向については対称であり、かつ、異なるレンズパワーを付与された２光束をともに用いることから、コンプリメンタリ（相補的）にタンジェンシャル軸方向についての組立精度も緩和することが可能である。
【００２４】
しかし、「ＳＳＤ法」を用いる場合には、「ＤＰＤ法」、「プッシュプル法」等において必要となる光ディスクからの反射光強度のタンジェンシャル軸に相当する方向の分割線で分割した成分としての検出が困難である。このような分割をホログラム素子において行うとしても、ラジアル軸及びタンジェンシャル軸での４象限への分割と「ＳＳＤ法」のための３領域への分割とは論理が一致しないため、「ＳＳＤ法」を行うための３分割とは別の領域での分割が必要となる。
【００２５】
そのため、トラッキングエラー信号の検出方法として「プッシュプル法」や「ＤＰＤ法」を用いる場合には、フォーカスエラー信号検出用の光路とトラッキングエラー信号検出用の光路とを分離して出力系統を分離することが必要となり、光ピックアップの構成が複雑となってしまう。
【００２６】
このように、「非点収差法」と「ＳＳＤ法」とは、一長一短であるが、いずれの方式を用いる場合においても、光ピックアップの光学系設計においては、他方の長所を犠牲にして排他的な選択をする必要があった。
【００２７】
また、「非点収差法」と「ＳＳＤ法」とでは、フォーカスエラー信号の演算論理が異なることから、フォーカスエラー信号の生成のための演算を行うＦＥＰ（フロントエンドプロセッサ）においては、「非点収差法」用と「ＳＳＤ法」用とで互換性がなく、それぞれに対して専用のものを用意しなければならない。したがって、すでに「非点収差法」用として成立している記録再生装置に対しては、「ＳＳＤ法」を用いた光ピックアップは、部品としての互換性がない。また、これら両方式に対応できるＦＥＰを構成しようとすると、複雑な構成のものになってしまう。
【００２８】
そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、光束の波長に依存する回折角変動によるスポット移動や光学系のラジアル軸方向の組立誤差によって影響を受けることがなく、ラジアル軸方向について組立精度を緩和することが可能であり、また、タンジェンシャル軸方向についてもコンプリメンタリ（相補的）に組立精度を緩和することが可能であるという「ＳＳＤ法」を用いることの利点をそのまま備えつつ、演算論理上は「非点収差法」によるフォーカスエラー信号の検出との互換性が確保され、フォーカスエラー信号の演算を行うＦＥＰ（フロントエンドプロセッサ）として「非点収差法」用のものを使用することができ、さらに、構成を複雑化することなく、情報記録媒体からの反射光強度をラジアル軸及びタンジェンシャル軸により４象限に分割した成分を用いるトラッキングエラー信号の検出（「プッシュプル法」、「２素子ＤＰＤ法」、「４素子ＤＰＤ法」）を行うことが可能な光ピックアップ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】
【００２９】
前述の課題を解決し、前記目的を達成するため、本発明に係る光ピックアップは、以下の構成のいずれか一を有するものである。
【００３０】
〔構成１〕
記録トラックに沿って情報信号が記録された情報記録媒体に対して収束光を照射し、この収束光の情報記録媒体からの反射光を検出して、情報信号を読み取る光ピックアップであって、情報記録媒体からの反射光の通過領域を含む平面上に形成されたホログラム素子と、ホログラム素子を経た反射光を検出する受光素子とを備え、ホログラム素子は、反射光の光軸を通り記録トラックに平行なタンジェンシャル軸に光学写像的に一致する第１の分割線と反射光軸を通り記録トラックに直交するラジアル軸に光学写像的に一致する第２の分割線と第２の分割線に平行でかつ該第２の分割線について対称に位置する第３及び第４の分割線とにより８領域に分割されており、ホログラム素子の８領域は、第２の分割線の一側側において第１の分割線と第３または第４の分割線との交点において対角方向に対向する各々２領域からなる第１の領域群及び第２の領域群を構成し第２の分割線の他側側において第１の分割線と第４または第３の分割線との交点において対角方向に対向する各々２領域からなる第３の領域群及び第４の領域群を構成しており同一の領域群においては同一の連続した波面の回折光を生成する同一曲線群の一部となっており、第１の領域群乃至第４の領域群は、各領域群における０次及び±１次の回折光を分岐させる方向がともにラジアル軸相当方向に略一致しているとともに第１の領域群乃至第４の領域群より反射光軸に対する回折角が互いに異なる２組の回折光群を生成し反射光軸に対する回折角が互いに等しい同一組の回折光群の各回折光についてはタンジェンシャル軸相当方向について互いに異なるレンズパワーを付加してそれぞれを収束角度の異なる収束光とし、受光素子は、情報記録媒体ヘ照射される収束光が該情報記録媒体に対して合焦状態であるときにホログラム素子を経た回折光のうち少なくとも第１乃至第４の領域群において反射光軸に対する同一方向に回折された２組の回折光群の通過領域を含みかつこれら２組の回折光群が空間的に分離する距離までホログラム素子から光軸方向に離間されこれら２組の回折光群における一方の回折光のタンジェンシャル方向の焦線と他方の回折光のタンジェンシャル方向の焦線との間に位置する平面上に形成されているとともにタンジェンシャル軸に相当する方向に平行で２組の回折光群の略中間に位置する第１の分割線と反射光軸を通りラジアル軸相当方向に平行な第２の分割線とによって回折光のいずれかの照射強度に比例した４系統の光電変換出力を出力する４つの受光領域に分割されており、受光素子の４つの受光領域は、情報記録媒体ヘ照射される収束光が該情報記録媒体に対して合焦状態であるときに回折光群におけるホログラム素子の第３及び第４の分割線に相当する輪郭線がこの受光素子の第２の分割線に一致していることにより情報記録媒体からの反射光をタンジェンシャル軸及びラジアル軸において分割した４象限の成分に対応する光電変換出力として出力することを特徴とするものである。
【００３１】
この光ピックアップにおいては、受光素子において受光スポット内に位置することのある第２の分割線がラジアル軸に光学写像的に平行となっていることから、光学的には「ＳＳＤ法」の特徴を備えており、かつ、情報記録媒体からの反射光強度をラジアル軸及びタンジェンシャル軸により４象限に分割した成分を欠落なく独立に検出可能であることにより、演算論理としては「非点収差法」とみなしたフォーカスエラー信号の検出が行えるようになっている。
【００３２】
〔構成２〕
記録トラックに沿って情報信号が記録された情報記録媒体に対して収束光を照射し、この収束光の情報記録媒体からの反射光を検出して、情報信号を読み取る光ピックアップであって、情報記録媒体からの反射光の通過領域を含む平面上に形成されたホログラム素子と、ホログラム素子を経た反射光を検出する受光素子とを備え、ホログラム素子は、反射光の光軸を通り記録トラックに平行なタンジェンシャル軸に光学写像的に一致する第１の分割線と反射光軸を通り記録トラックに直交するラジアル軸に光学写像的に一致する第２の分割線と第２の分割線に平行でかつ該第２の分割線について対称に位置する第３及び第４の分割線とにより８領域に分割されており、ホログラム素子の８領域は、第２の分割線の一側側において第１の分割線と第３または第４の分割線との交点において対角方向に対向する各々２領域からなる第１の領域群及び第２の領域群を構成し第２の分割線の他側側において第１の分割線と第４または第３の分割線との交点において対角方向に対向する各々２領域からなる第３の領域群及び第４の領域群を構成しており同一の領域群においては同一の連続した波面の回折光を生成する同一曲線群の一部となっており、第１の領域群乃至第４の領域群は、各領域群における０次及び±１次の回折光を分岐させる方向がともにラジアル軸相当方向に略一致しているとともに第１の領域群乃至第４の領域群より反射光軸に対する回折角が互いに異なる２組の回折光群を生成し反射光軸に対する回折角が互いに等しい同一組の回折光群の各回折光についてはタンジェンシャル軸相当方向及びラジアル軸相当方向のそれぞれについて互いに異なるレンズパワーを付加してそれぞれを収束角度の異なる収束光とし、受光素子は、情報記録媒体ヘ照射される収束光が該情報記録媒体に対して合焦状態であるときにホログラム素子を経た回折光のうち少なくとも第１乃至第４の領域群において反射光軸に対する同一方向に回折された２組の回折光群の通過領域を含みかつこれら２組の回折光群が空間的に分離する距離までホログラム素子から光軸方向に離間されこれら２組の回折光群における一方の回折光のタンジェンシャル方向の焦線と他方の回折光のタンジェンシャル方向の焦線との間であってかつこれら２組の回折光群における一方の回折光のラジアル方向の焦線と他方の回折光のラジアル方向の焦線との間に位置する平面上に形成されているとともにタンジェンシャル軸に相当する方向に平行で２組の回折光群の略中間に位置する第１の分割線と反射光軸を通りラジアル軸相当方向に平行な第２の分割線とによって回折光のいずれかの照射強度に比例した４系統の光電変換出力を出力する４つの受光領域に分割されており、受光素子の４つの受光領域は、情報記録媒体ヘ照射される収束光が該情報記録媒体に対して合焦状態であるときに回折光群におけるホログラム素子の第３及び第４の分割線に相当する輪郭線がこの受光素子の第２の分割線に一致していることにより情報記録媒体からの反射光をタンジェンシャル軸及びラジアル軸において分割した４象限の成分に対応する光電変換出力として出力することを特徴とするものである。
【００３３】
この光ピックアップにおいては、受光素子において受光スポット内に位置することのある第２の分割線がラジアル軸に光学写像的に平行となっていることから、光学的には「ＳＳＤ法」の特徴を備えており、かつ、情報記録媒体からの反射光強度をラジアル軸及びタンジェンシャル軸により４象限に分割した成分を欠落なく独立に検出可能であることにより、演算論理としては「非点収差法」とみなしたフォーカスエラー信号の検出が行えるようになっている。
【発明の効果】
【００３４】
本発明に係る光ピックアップは、受光素子において受光スポット内に位置することのある第２の分割線がラジアル軸に光学写像的に平行となっているので、光学的には「ＳＳＤ法」の特徴を備えており、かつ、情報記録媒体からの反射光強度をラジアル軸及びタンジェンシャル軸により４象限に分割した成分を欠落なく独立に検出可能であることにより、演算論理としては「非点収差法」とみなしたフォーカスエラー信号の検出が行えるようになっている。
【００３５】
すなわち、本発明に係る光ピックアップにおいては、光束の波長に依存する回折角変動によるスポット移動や光学系のラジアル軸方向の組立誤差によって影響を受けることがなく、ラジアル軸方向について組立精度を緩和することが可能であり、また、タンジェンシャル軸方向についてもコンプリメンタリ（相補的）に組立精度を緩和することが可能であるという「ＳＳＤ法」を用いることの利点をそのまま備えつつ、演算論理上は「非点収差法」によるフォーカスエラー信号の検出との互換性が確保され、フォーカスエラー信号の演算を行うＦＥＰ（フロントエンドプロセッサ）として「非点収差法」用のものを使用することができる。
【００３６】
したがって、この光ピックアップは、「ＳＳＤ法」における組立精度の許容度を有しながら、従来より使用されている「非点収差法」用のＦＥＰ（フロントエンドプロセッサ）にそのまま接続して使用することが可能であり、また、すでに「非点収差法」用として成立している記録再生装置に対しても、部品としての互換性がある。
【００３７】
さらに、本発明に係る光ピックアップにおいては、構成を複雑化することなく、情報記録媒体からの反射光強度をラジアル軸及びタンジェンシャル軸により４象限に分割した成分を用いるトラッキングエラー信号の検出（「プッシュプル法」、「２素子ＤＰＤ法」、「４素子ＤＰＤ法」）を行うことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
【００３９】
〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明に係る光ピックアップの光学系の構成を示す斜視図である。
【００４０】
この光ピックアップは、記録トラックに沿って情報信号が記録された情報記録媒体である光ディスクに対して収束光を照射し、この収束光の光ディスクからの反射光を検出して、情報信号を読み取る光ピックアップである。
【００４１】
この光ピックアップにおいては、マウント１上に設置されたレーザ素子２から出射された光束は、プリズムの一端面であるミラー３において反射され、ホログラム素子１３を透過して、対物レンズ４に入射される。この光束（往路光）は、ホログラム素子１３においては何らの作用も受けずに透過する。
【００４２】
対物レンズ４に入射した光束は、この対物レンズ４によって収束光となり、光ディスク５の信号記録上に集光され、この信号記録面上に光スポット６を形成する。
【００４３】
そして、信号記録面において反射された反射光（複路光）は、対物レンズ４に戻り、この対物レンズ４を経てホログラム素子１３に入射する。このホログラム素子１３は、光ディスク５からの反射光の通過領域を含む平面上に形成されている。このホログラム素子１３は、透明基板１２上に、微細周期構造として作製されている。
【００４４】
ここで、光ディスク５上の記録トラック８の接線に平行な軸をタンジェンシャル軸９と呼び、このタンジェンシャル軸９に直交し光ディスク５の回転中心軸１０を通る軸をラジアル軸１１と呼ぶ。光ディスク５に対する往復の光束の光軸７は、これらタンジェンシャル軸９及びラジアル軸１１のいずれとも直交する。
【００４５】
ホログラム素子１３に入射した光ディスク５からの反射光は、このホログラム素子１３において、回折作用を受ける。ホログラム素子１３は、後述するように、複数の分割線１４，１５，１６，１７によって複数の領域（８領域）に分割されている。光ディスク５からの反射光は、ホログラム素子１３の分割された領域のそれぞれにおいて、異なる、または、同一の回折作用を受ける。回折作用を受けた光ディスク５からの反射光は、１次回折光として、光軸７に対して所定の角度をなして０次光より分岐され、２組の回折光群（計４本の回折光）として出射される。これら２組の回折光群は、互いに空間的に離間する位置において、受光素子基板１８に入射する。
【００４６】
受光素子基板１８上には、受光素子１９が形成されている。ホログラム素子１３を経た２組の回折光群は、いずれも受光素子１９に漏れなく入射する。すなわち、受光素子１９は、ホログラム素子１３を経た反射光を検出する。
【００４７】
受光素子１９は、後述するように、２本の分割線２０，２１によって４つの受光領域に分割されている。この受光素子１９は、分割された受光領域ごとに、入射した光束の光量に応じた光電変換を行い、信号出力を行う。この受光素子１９は、４つの受光領域に分割されているので、４本の信号出力を行う。
【００４８】
なお、ホログラム素子１３における光ディスク５からの反射光の０次光は、回折作用を受けずに、光軸７上を進み、プリズムの一端面であるミラー３に戻る。この０次光は、ミラー３を透過して、プリズム内に入射する。そして、プリズムの底面側に設けられた図示しない受光素子によって受光される。この受光素子からの信号出力は、光ディスク５からの情報信号の読取り信号となる。
【００４９】
図２は、ホログラム素子の構成を示す平面図である。
【００５０】
ホログラム素子１３は、図２に示すように、タンジェンシャル軸９に光学写像的に一致する第１の分割線１４と、ラジアル軸１１に光学写像的に一致する第２の分割線１５と、第２の分割線１５に平行で、かつ、第２の分割線１５について対称に位置する第３及び第４の分割線１６，１７とにより、８領域に分割されている。
【００５１】
これらホログラム素子１３における８領域は、第２の分割線１５の一側側において、第１の分割線１４と第３の分割線１６との交点において対角方向に対向する各々２領域からなる第１の領域群及び第２の領域群を構成し、第２の分割線１５の他側側において、第１の分割線１４と第４の分割線１７との交点において対角方向に対向する各々２領域からなる第３の領域群及び第４の領域群を構成している。
【００５２】
同一の領域群をなす領域は、同一の連続した波面の回折光を生成する同一曲線群の一部となっている。そして、第１の領域群乃至第４の領域群は、各領域群における０次及び±１次の回折光を分岐させる方向がともにラジアル軸相当方向に略一致している。また、第１の領域群及び第２の領域群は、各領域群におけるラジアル軸相当方向の回折角が互いに略等しく、第３の領域群及び第４の領域群は、各領域群におけるラジアル軸相当方向の回折角が互いに略等しく、また、第１の領域群及び第３の領域群は、各領域群におけるラジアル軸相当方向の回折角が互いに異なっている。
【００５３】
すなわち、図２において、「凹ＬａＡ」「凹ＬａＢ」で示した部分（第１の領域群）は、互いに同一曲線群の一部であり、後述する受光素子１９における図３中の左半分の受光領域に反射光を照射すべく、より小さな回折角を与えるようになっている。また、図２において、「凸ＬｂＡ」「凸ＬｂＢ」で示した部分（第２の領域群）は、互いに同一曲線群の一部であり、後述する受光素子１９における図３中の左半分の受光領域に反射光を照射すべく、より小さな回折角を与えるようになっている。
【００５４】
そして、図２において、「凹ＲｃＣ」「凹ＲｃＤ」で示した部分（第３の領域群）は、互いに同一曲線群の一部であり、後述する受光素子１９における図３中の右半分の受光領域に反射光を照射すべく、より大きな回折角を与えるようになっている。また、図２において、「凸ＲｄＣ」「凸ＲｄＤ」で示した部分（第４の領域群）は、互いに同一曲線群の一部であり、後述する受光素子１９における図３中の右半分の受光領域に反射光を照射すべく、より大きな回折角を与えるようになっている。
【００５５】
これら各領域群とも、回折方向は略ラジアル軸方向であり、光軸７からラジアル軸方向に沿った延長上に配置された受光素子１９に対して回折光を照射する配置となっている。そして、第１の領域群乃至第４の領域群より、反射光の光軸（反射光軸）に対する回折角が互いに異なる２組の回折光群（第１及び第２の領域群からの第１の回折光群）（第３及び第４の領域群からの第２の回折光群）が生成される。
【００５６】
なお、ホログラム素子１３における反射光（複路光）の入射領域の輪郭３０は、対物レンズ４の開口に相当する部分であり、第３及び第４の分割線１６，１７間の間隔は、この輪郭３０の直径に対して、４０％乃至６０％に設定することが好ましい。
【００５７】
さらに、第１の領域群乃至第４の領域群は、反射光軸７に対する回折角が互いに等しい同一組の回折光群の各回折光（第１の回折光群における一方の回折光及び他方の回折光）（第２の回折光群における一方の回折光及び他方の回折光）については、タンジェンシャル軸相当方向について互いに異なるレンズパワーを付加して、それぞれを収束角度の異なる収束光とする。
【００５８】
すなわち、図２において、「凹ＬａＡ」「凹ＬａＢ」「凹ＲｃＣ」「凹ＲｃＤ」で示した部分（第１の領域群及び第３の領域群）は、受光素子１９に照射する１次回折光に対して、タンジェンシャル方向について、凹レンズ相当のレンズパワーを付加する。これら各領域に入射する反射光は収束光であるので、凹レンズ相当のレンズパワーを付加されることにより、緩い角度の収束光となる。
【００５９】
また、図２において、「凸ＬｂＡ」「凸ＬｂＢ」「凸ＲｄＣ」「凸ＲｄＤ」で示した部分（第２の領域群及び第４の領域群）は、受光素子１９に照射する１次回折光に対して、タンジェンシャル方向について、凸レンズ相当のレンズパワーを付加する。これら各領域に入射する反射光は収束光であるので、凸レンズ相当のレンズパワーを付加されることにより、急角度の収束光となる。
【００６０】
受光素子１９は、図１に示すように、光ディスク５ヘ照射される収束光が光ディスク５に対して合焦状態であるときに、ホログラム素子１３を経た回折光のうち、第１乃至第４の領域群において反射光軸７に対する略同一方向（略ラジアル軸方向）に回折された２組の回折光群の通過領域を含み、かつ、これら２組の回折光群が空間的に分離する距離までホログラム素子１３から光軸方向に離間される位置の平面上に形成されている。
【００６１】
すなわち、ホログラム素子１３の第１乃至第４の領域群により回折された２組の回折光群は、ホログラム素子１３から出射された直後においては、略一体の輪郭をなしているが、各々の回折角の相違にともなって徐々に離間され、光軸方向に所定の距離の位置に至ると、回折方向、すなわち、ラジアル軸方向に離間される。
【００６２】
また、この受光素子１９は、ホログラム素子１３の第１乃至第４の領域群により回折された２組の回折光群における一方の回折光のタンジェンシャル方向の焦線と他方の回折光のタンジェンシャル方向の焦線との間に位置する平面上に形成されている。
【００６３】
すなわち、ホログラム素子１３により回折された２組の回折光群における各回折光は、タンジェンシャル方向について異なるレンズパワーを与えられており、双方の焦線の略中間の位置では、タンジェンシャル方向のスポットサイズが互いに等しくなる。受光素子１９は、このような位置に設置されている。
【００６４】
図３は、受光素子の構成を示す平面図である。
【００６５】
そして、受光素子１９は、図３に示すように、タンジェンシャル軸に相当する方向に平行で２組の回折光群の略中間に位置する第１の分割線２０と、反射光軸７を通りラジアル軸相当方向に平行な第２の分割線２１とによって、４つの受光領域に分割されている。これら４つの受光領域は、回折光のいずれかの照射強度に比例した４系統の光電変換出力を出力する。これら光電変換出力は、それぞれに対応した４本の信号出力端３４から出力される。
【００６６】
受光素子１９においては、２組の回折光群は、２組に分離した４つの輪郭３１内に、ホログラム素子１３における各領域群の形状に対応した形状の光スポットが形成される。また、受光素子１９においては、光ディスク５ヘ照射される収束光が光ディスク５に対して合焦状態であるときに、回折光群におけるホログラム素子１３の第３及び第４の分割線１６，１７に相当する輪郭線がこの受光素子１９の第２の分割線２１に一致するようになっている。
【００６７】
ここで、光ディスク５からの反射光をタンジェンシャル軸９及びラジアル軸１１により分割した４象限を、図１に示すように、それぞれＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４成分として表すと、これら４成分は、受光素子１９上においては、図３中のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄと記載された受光領域にそれぞれ対応している。
【００６８】
このようにして、受光素子１９の４つの受光領域は、２組の回折光群のいずれかの照射強度に比例した４系統の光電変換出力を、光ディスク５からの反射光をタンジェンシャル軸９及びラジアル軸１１において分割した４象限の成分に対応する光電変換出力Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄとして出力する。
【００６９】
図４は、フォーカスエラー信号の検出動作を示す平面図である。
【００７０】
この光ピックアップにおいて、図４に示すように、ホログラム素子１３上における４象限（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）の成分は、受光素子１９においては、２組の回折光群のいずれかに分離されて受光される。
【００７１】
この光ピックアップにおいて、フォーカスエラー信号ＦＥは、光電変換出力Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを用いて、以下の式により求められる。
ＦＥ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）
【００７２】
光ディスク５において収束光が合焦状態であるとき（Ｊｕｓｔ）には、２組の回折光群の形成する光スポットのサイズは同一となり、フォーカスエラー信号ＦＥは０となる。また、この状態では、各光電変換出力Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、ホログラム素子１３上における４象限（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）の成分に対応しているため、プッシュプル信号ＴＥｐｐ、２素子ＤＰＤ信号ＴＥ２−ｄｐｄ、４素子信号ＴＥ４−ｄｐｄは、それぞれ各光電変換出力Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを用いて、以下の関係により演算することが可能である。
ＴＥｐｐ＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）
ＴＥ２−ｄｐｄ：〔Ａ＋Ｄ〕と〔Ｂ＋Ｃ〕との位相比較
ＴＥ４−ｄｐｄ：〔Ａ＋遅延させたＤ〕と〔Ｂ＋遅延させたＣ〕との位相比較
【００７３】
光ディスク５において収束光が合焦状態でないとき、すなわち、対物レンズ４が光ディスク５に近いとき（Ｎｅａｒ）及び対物レンズ４が光ディスク５から遠いとき（Ｆａｒ）には、フォーカスエラー信号ＦＥはそれぞれ０とならない。
（Ｎｅａｒ）ＦＥ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）＜０
（Ｆａｒ）  ＦＥ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）＞０
【００７４】
対物レンズ４が光ディスク５に近いとき（Ｎｅａｒ）と対物レンズ４が光ディスク５から遠いとき（Ｆａｒ）とでは、フォーカスエラー信号ＦＥの極性が逆となる。すなわち、このフォーカスエラー信号ＦＥが、フォーカスエラー信号として機能していることがわかる。
【００７５】
図５は、本発明に係る光ピックアップにおけるフォーカスエラー信号の検出と「非点収差法」との互換性を説明する平面図である。
【００７６】
本発明に係る光ピックアップにおけるフォーカスエラー信号の検出と、従来の「非点収差法」とを比較すると、図５において左欄に示す「非点収差法」と、右欄に示す本発明におけるフォーカスエラー信号の検出とでは、反射光の分割方法と受光スポットの形とがそれぞれ異なるが、出力信号（光電変換出力Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）については、完全な互換性を維持している。すなわち、本発明に係る光ピックアップからの光電変換出力Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを用いて、従来の「非点収差法」と同一の演算方法によって、フォーカスエラー信号を演算することができる。
【００７７】
〔第２の実施の形態〕
本発明に係る光ピックアップは、前述の第１の実施の形態におけるホログラム素子１３における領域群の構成と、受光素子１９における受光領域の構成のしかたを以下のように変更しても構成することができる。
【００７８】
図６は、この実施の形態におけるホログラム素子の構成を示す平面図である。
【００７９】
この実施の形態において、ホログラム素子１３は、図６に示すように、タンジェンシャル軸９に光学写像的に一致する第１の分割線１４と、ラジアル軸１１に光学写像的に一致する第２の分割線１５と、第２の分割線１５に平行で、かつ、第２の分割線１５について対称に位置する第３及び第４の分割線１６，１７とにより、８領域に分割されている。
【００８０】
これらホログラム素子１３における８領域は、第２の分割線１５の一側側において、第１の分割線１４と第３の分割線１６との交点において対角方向に対向する各々２領域からなる第１の領域群及び第２の領域群を構成し、第２の分割線１５の他側側において、第１の分割線１４と第４の分割線１７との交点において対角方向に対向する各々２領域からなる第３の領域群及び第４の領域群を構成している。
【００８１】
同一の領域群をなす領域は、同一の連続した波面の回折光を生成する同一曲線群の一部となっている。そして、第１の領域群乃至第４の領域群は、各領域群における０次及び±１次の回折光を分岐させる方向がともにラジアル軸相当方向に略一致している。また、第１の領域群及び第２の領域群は、各領域群におけるラジアル軸相当方向の回折角が互いに略等しく、第３の領域群及び第４の領域群は、各領域群におけるラジアル軸相当方向の回折角が互いに略等しく、また、第１の領域群及び第３の領域群は、各領域群におけるラジアル軸相当方向の回折角が互いに異なっている。
【００８２】
すなわち、図６において、「凹ＬａＡ」「凹ＬａＢ」で示した部分（第１の領域群）は、互いに同一曲線群の一部であり、後述する受光素子１９における図７中の左半分の受光領域に反射光を照射すべく、より小さな回折角を与えるようになっている。また、図６において、「凸ＬｂＡ」「凸ＬｂＢ」で示した部分（第２の領域群）は、互いに同一曲線群の一部であり、後述する受光素子１９における図７中の左半分の受光領域に反射光を照射すべく、より小さな回折角を与えるようになっている。
【００８３】
そして、図６において、「凹ＲｃＣ」「凹ＲｃＤ」で示した部分（第３の領域群）は、互いに同一曲線群の一部であり、後述する受光素子１９における図７中の右半分の受光領域に反射光を照射すべく、より大きな回折角を与えるようになっている。また、図６において、「凸ＲｄＣ」「凸ＲｄＤ」で示した部分（第４の領域群）は、互いに同一曲線群の一部であり、後述する受光素子１９における図７中の右半分の受光領域に反射光を照射すべく、より大きな回折角を与えるようになっている。
【００８４】
これら各領域群とも、回折方向は略ラジアル軸方向であり、光軸７からラジアル軸方向に沿った延長上に配置された受光素子１９に対して回折光を照射する配置となっている。そして、第１の領域群乃至第４の領域群より、反射光軸に対する回折角が互いに異なる２組の回折光群（第１及び第２の領域群からの第１の回折光群）（第３及び第４の領域群からの第２の回折光群）が生成される。
【００８５】
なお、ホログラム素子１３における反射光（複路光）の入射領域の輪郭３０は、対物レンズ４の開口に相当する部分であり、第３及び第４の分割線１６，１７間の間隔は、この輪郭３０の直径に対して、４０％乃至６０％に設定することが好ましい。
【００８６】
さらに、第１の領域群乃至第４の領域群は、反射光軸７に対する回折角が互いに等しい同一組の回折光群の各回折光（第１の回折光群における一方の回折光及び他方の回折光）（第２の回折光群における一方の回折光及び他方の回折光）については、タンジェンシャル軸相当方向及びラジアル軸相当方向のそれぞれについて互いに異なるレンズパワーを付加して、それぞれを収束角度の異なる収束光とする。
【００８７】
すなわち、図６において、「凹ＬａＡ」「凹ＬａＢ」「凹ＲｃＣ」「凹ＲｃＤ」で示した部分（第１の領域群及び第３の領域群）は、受光素子１９に照射する１次回折光に対して、タンジェンシャル方向及びラジアル軸相当方向のそれぞれについて、凹レンズ相当のレンズパワーを付加する。これら各領域に入射する反射光は収束光であるので、凹レンズ相当のレンズパワーを付加されることにより、緩い角度の収束光となる。
【００８８】
また、図６において、「凸ＬｂＡ」「凸ＬｂＢ」「凸ＲｄＣ」「凸ＲｄＤ」で示した部分（第２の領域群及び第４の領域群）は、受光素子１９に照射する１次回折光に対して、タンジェンシャル方向及びラジアル軸相当方向のそれぞれについて、凸レンズ相当のレンズパワーを付加する。これら各領域に入射する反射光は収束光であるので、凸レンズ相当のレンズパワーを付加されることにより、急角度の収束光となる。
【００８９】
受光素子１９は、図１に示すように、光ディスク５ヘ照射される収束光が光ディスク５に対して合焦状態であるときに、ホログラム素子１３を経た回折光のうち、第１乃至第４の領域群において反射光軸７に対する略同一方向（略ラジアル軸方向）に回折された２組の回折光群の通過領域を含み、かつ、これら２組の回折光群が空間的に分離する距離までホログラム素子１３から光軸方向に離間される位置の平面上に形成されている。
【００９０】
すなわち、ホログラム素子１３の第１乃至第４の領域群により回折された２組の回折光群は、ホログラム素子１３から出射された直後においては、略一体の輪郭をなしているが、各々の回折角の相違にともなって徐々に離間され、光軸方向に所定の距離の位置に至ると、回折方向、すなわち、ラジアル軸方向に離間される。
【００９１】
また、この受光素子１９は、ホログラム素子１３の第１乃至第４の領域群により回折された２組の回折光群における一方の回折光のタンジェンシャル方向の焦線と他方の回折光のタンジェンシャル方向の焦線との間であって、かつ、これら２組の回折光群における一方の回折光のラジアル方向の焦線と他方の回折光のラジアル方向の焦線との間に位置する平面上に形成されている。
【００９２】
すなわち、ホログラム素子１３により回折された２組の回折光群における各回折光は、タンジェンシャル方向及びラジアル方向のそれぞれについて異なるレンズパワーを与えられており、双方の焦線の略中間の位置では、タンジェンシャル方向及びラジアル方向のスポットサイズが互いに等しくなる。受光素子１９は、このような位置に設置されている。
【００９３】
図７は、受光素子の構成を示す平面図である。
【００９４】
そして、受光素子１９は、図７に示すように、タンジェンシャル軸に相当する方向に平行で２組の回折光群の略中間に位置する第１の分割線２０と、反射光軸７を通りラジアル軸相当方向に平行な第２の分割線２１とによって、４つの受光領域に分割されている。これら４つの受光領域は、回折光のいずれかの照射強度に比例した４系統の光電変換出力を出力する。これら光電変換出力は、それぞれに対応した４本の信号出力端３４から出力される。
【００９５】
受光素子１９においては、２組の回折光群は、２組に分離した４つの輪郭３１内に、ホログラム素子１３における各領域群の形状に対応した形状の光スポットが形成される。また、受光素子１９においては、光ディスク５ヘ照射される収束光が光ディスク５に対して合焦状態であるときに、回折光群におけるホログラム素子１３の第３及び第４の分割線１６，１７に相当する輪郭線がこの受光素子１９の第２の分割線２１に一致するようになっている。
【００９６】
ここで、光ディスク５からの反射光をタンジェンシャル軸９及びラジアル軸１１により分割した４象限を、図１に示すように、それぞれＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４成分として表すと、これら４成分は、受光素子１９上においては、図７中のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄと記載された受光領域にそれぞれ対応している。
【００９７】
このようにして、受光素子１９の４つの受光領域は、２組の回折光群のいずれかの照射強度に比例した４系統の光電変換出力を、光ディスク５からの反射光をタンジェンシャル軸９及びラジアル軸１１において分割した４象限の成分に対応する光電変換出力Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄとして出力する。
【００９８】
図８は、フォーカスエラー信号の検出動作を示す平面図である。
【００９９】
この光ピックアップにおいて、図８に示すように、ホログラム素子１３上における４象限（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）の成分は、受光素子１９においては、２組の回折光群のいずれかに分離されて受光される。
【０１００】
この光ピックアップにおいて、フォーカスエラー信号ＦＥは、光電変換出力Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを用いて、以下の式により求められる。
ＦＥ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）
【０１０１】
光ディスク５において収束光が合焦状態であるとき（Ｊｕｓｔ）には、２組の回折光群の形成する光スポットのサイズは同一となり、フォーカスエラー信号ＦＥは０となる。また、この状態では、各光電変換出力Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、ホログラム素子１３上における４象限（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）の成分に対応しているため、プッシュプル信号ＴＥｐｐ、２素子ＤＰＤ信号ＴＥ２−ｄｐｄ、４素子信号ＴＥ４−ｄｐｄは、それぞれ各光電変換出力Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを用いて、以下の関係により演算することが可能である。
ＴＥｐｐ＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）
ＴＥ２−ｄｐｄ：〔Ａ＋Ｄ〕と〔Ｂ＋Ｃ〕との位相比較
ＴＥ４−ｄｐｄ：〔Ａ＋遅延させたＤ〕と〔Ｂ＋遅延させたＣ〕との位相比較
【０１０２】
光ディスク５において収束光が合焦状態でないとき、すなわち、対物レンズ４が光ディスク５に近いとき（Ｎｅａｒ）及び対物レンズ４が光ディスク５から遠いとき（Ｆａｒ）には、フォーカスエラー信号ＦＥはそれぞれ０とならない。
（Ｎｅａｒ）ＦＥ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）＜０
（Ｆａｒ）  ＦＥ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）＞０
【０１０３】
対物レンズ４が光ディスク５に近いとき（Ｎｅａｒ）と対物レンズ４が光ディスク５から遠いとき（Ｆａｒ）とでは、フォーカスエラー信号ＦＥの極性が逆となる。すなわち、このフォーカスエラー信号ＦＥが、フォーカスエラー信号として機能していることがわかる。
【０１０４】
すなわち、この実施の形態における光ピックアップにおいても、出力信号（光電変換出力Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）については、従来の「非点収差法」と完全な互換性を維持しており、この光ピックアップからの光電変換出力Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを用いて、従来の「非点収差法」と同一の演算方法によって、フォーカスエラー信号を演算することができる。
【０１０５】
なお、本発明は、いずれの実施の形態においても、「ＣＤ」系の各規格、「ＤＶＤ」系の各規格、「ＨＤ−ＤＶＤ」、「ＢＤ」など、種々の規格の光ディスクに対応した記録及び／又は再生用光ピックアップに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明に係る光ピックアップの光学系の構成を示す斜視図である。
【図２】前記光ピックアップの第１の実施の形態におけるホログラム素子の構成を示す平面図である。
【図３】前記光ピックアップの第１の実施の形態における受光素子の構成を示す平面図である。
【図４】前記光ピックアップの第１の実施の形態におけるフォーカスエラー信号の検出動作を示す平面図である。
【図５】前記光ピックアップにおけるフォーカスエラー信号の検出と「非点収差法」との互換性を説明する平面図である。
【図６】前記光ピックアップの第２の実施の形態におけるホログラム素子の構成を示す平面図である。
【図７】前記光ピックアップの第２の実施の形態における受光素子の構成を示す平面図である。
【図８】前記光ピックアップの第２の実施の形態におけるフォーカスエラー信号の検出動作を示す平面図である。
【図９】従来の「非点収差法」を用いた光ピックアップの構成を示す側面図である。
【図１０】従来の「非点収差法」を用いた光ピックアップにおける４分割光検出器の構成を示す正面図である。
【図１１】従来の「非点収差法」を用いた光ピックアップにおけるフォーカスエラー信号検出回路の構成を示すブロック図である。
【図１２】従来の「ＳＳＤ法」を用いた光ピックアップにおける受光素子の構成を示す側面図である。
【図１３】従来の「ＳＳＤ法」を用いた光ピックアップにおける受光素子の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１  マウント
２  レーザ素子
３  ミラー
４  対物レンズ
５  光ディスク
６  光スポット
７  光軸
８  記録トラック
９  タンジェンシャル軸
１０  ディスク回転軸
１１  ラジアル軸
１２  透明基板
１３  ホログラム素子
１４，１５，１６，１７  分割線
１８  受光素子基板
１９  受光素子
２０，２１  分割線
３０，３１  輪郭
３４  信号出力端
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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