(57)【要約】【課題】  異なる複数種類の波長の光ビームを用いる光ピックアップにおいて、回折光強度比を適正にし、レーザの利用効率を高めて精度よくトラッキングエラー検出を行う。【解決手段】  第１の波長の光ビームと、第１の波長よりも大きな第２の波長の光ビームとを対物レンズ７により光ディスク８に集光して、光ディスクで反射された戻りの光ビームを光検出器１０Ａで検出する光ピックアップに設けられ、第１及び第２の波長の光ビームを分割する回折光学素子４において、光軸を含み、周期的な凹凸からなる第１の格子構造が形成された第１の回折領域と、第１の回折領域の外側に設けられ、第１の格子構造とは異なる形状の周期的な凹凸からなる第２の格子構造が形成された第２の回折領域とを有し、第２の回折領域における上記第１の波長の光ビームの１次回折光の回折効率が、第１の回折領域における上記第１の波長の光ビームの１次回折光の回折効率よりも高くされている。【選択図】  図１
2007287210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の波長の光ビームと、上記第１の波長よりも大きな第２の波長の光ビームとを対物レンズにより光ディスクに集光して、上記光ディスクで反射された戻りの光ビームを光検出器で検出する光ピックアップに設けられ、上記第１及び第２の波長の光ビームを分割する回折光学素子において、
光軸を含み、周期的な凹凸からなる第１の格子構造が形成された第１の回折領域と、
上記第１の回折領域の外側に設けられ、上記第１の格子構造とは異なる形状の周期的な凹凸からなる第２の格子構造が形成された第２の回折領域とを有し、
上記第２の回折領域における上記第１の波長の光ビームの１次回折光の回折効率が、上記第１の回折領域における上記第１の波長の光ビームの１次回折光の回折効率よりも高い回折光学素子。
【請求項２】
上記第１及び第２の回折領域は、入射される光ビームの光軸方向に所定の段差を有して形成されている請求項１記載の回折光学素子。
【請求項３】
上記第１の回折領域により回折された第１の波長の光ビームの０次回折光の位相と、上記第２の回折領域により回折された第１の波長の光ビームの０次回折光の位相とが略等しくなるように、上記所定の段差を有して上記第１及び第２の回折領域が形成されている請求項２記載の回折光学素子。
【請求項４】
上記第１の回折領域は、入射される光ビームの光軸方向に直交する面内において楕円又は長方形に形成されており、
上記対物レンズが光ディスクの径方向に移動した際の上記光軸方向に直交する面内における光ビームの移動方向に向けて上記楕円又は長方形の長手方向が位置するようにされている請求項１記載の回折光学素子。
【請求項５】
上記第１及び第２の格子構造の少なくとも一方は、基準面に対して第１の位相高さを有する第１の位相格子部と、上記第１の位相格子部の両側に上記基準面に対して第２の位相高さを有する第２の位相格子部とを備えることにより２段の位相高さを有する格子構造である請求項１記載の回折光学素子。
【請求項６】
第１の波長の光ビームと、上記第１の波長よりも大きな第２の波長の光ビームと、上記第２の波長よりも大きな第３の波長の光ビームとを対物レンズにより光ディスクに集光して、上記光ディスクで反射された戻りの光ビームを光検出器で検出する光ピックアップに設けられ、上記第１乃至第３の波長の光ビームの少なくとも第１及び第３の波長の光ビームを分割する回折光学素子において、
光軸を含み、周期的な凹凸からなる第１の格子構造が形成された第１の回折領域と、
上記第１の回折領域の外側に設けられ、上記第１の格子構造とは異なる形状の周期的な凹凸からなる第２の格子構造が形成された第２の回折領域とを有し、
上記第１及び第２の波長の光ビームの少なくとも一方の光ビームの、上記第２の回折領域における１次回折光の回折効率が上記第１の回折領域における１次回折光の回折効率よりも高い回折光学素子。
【請求項７】
上記第１及び第２の回折領域は、入射される光ビームの光軸方向に所定の段差を有して形成されている請求項６記載の回折光学素子。
【請求項８】
上記少なくとも一方の光ビームの、上記第１の回折領域により回折された０次回折光の位相と、上記第２の回折領域により回折された０次回折光の位相とが略等しくなるように、上記所定の段差を有して上記第１及び第２の回折領域が形成されている請求項７記載の回折光学素子。
【請求項９】
上記第１の回折領域は、入射される光ビームの光軸方向に直交する面内において楕円又は長方形に形成されており、
上記対物レンズが光ディスクの径方向に移動した際の上記光軸方向に直交する面内における光ビームの移動方向に向けて上記楕円又は長方形の長手方向が位置するようにされている請求項６記載の回折光学素子。
【請求項１０】
上記第１及び第２の格子構造の少なくとも一方は、基準面に対して第１の位相高さを有する第１の位相格子部と、上記第１の位相格子部の両側に上記基準面に対して第２の位相高さを有する第２の位相格子部とを備えることにより２段の位相高さを有する格子構造である請求項６記載の回折光学素子。
【請求項１１】
第１の波長の光ビームと、上記第１の波長よりも大きな第２の波長の光ビームと、上記第２の波長よりも大きな第３の波長の光ビームとを対物レンズにより光ディスクに集光して、上記光ディスクで反射された戻りの光ビームを光検出器で検出する光ピックアップに設けられ、上記第１乃至第３の波長の光ビームの少なくとも第１及び第３の波長の光ビームを分割する回折光学素子において、
光軸を含み、周期的な凹凸からなる第１の格子構造が形成された第１の回折領域と、
上記第１の回折領域の外側に設けられ、上記第１の格子構造とは異なる形状の周期的な凹凸からなる第２の格子構造が形成された第２の回折領域と、
上記第２の回折領域の外側に設けられ、上記第１及び第２の格子構造とは異なる形状の周期的な凹凸からなる第３の格子構造が形成された第３の回折領域とを有し、
上記第１及び第２の波長の光ビームの少なくとも一方の光ビームの、上記第２の回折領域における１次回折光の回折効率が上記第１の回折領域における１次回折光の回折効率よりも高く、
上記第１の波長の光ビームの、上記第３の回折領域における１次回折光の回折効率が上記第２の回折領域における１次回折光の回折効率よりも高い回折光学素子。
【請求項１２】
上記第１及び第２の回折領域、並びに上記第２及び第３の回折領域の少なくとも一方は、入射される光ビームの光軸方向に所定の段差を有して形成されている請求項１１記載の回折光学素子。
【請求項１３】
上記少なくとも一方の光ビームの、上記第１の回折領域により回折された０次回折光の位相と、上記第２の回折領域により回折された０次回折光の位相とが略等しくなるように、上記所定の段差を有して上記第１及び第２の回折領域が形成され、
上記第１の波長の光ビームの、上記第２の回折領域により回折された０次回折光の位相と、上記第３の回折領域により回折された０次回折光の位相とが略等しくなるように、上記所定の段差を有して上記第２及び第３の回折領域が形成されている請求項１２記載の回折光学素子。
【請求項１４】
上記第１の回折領域と、上記第１及び第２の回折領域を合わせた領域とは、入射される光ビームの光軸方向に直交する面内において楕円又は長方形に形成されており、
上記対物レンズが光ディスクの径方向に移動した際の上記光軸方向に直交する面内における光ビームの移動方向に向けて上記楕円又は長方形の長手方向が位置するようにされている請求項１１記載の回折光学素子。
【請求項１５】
上記第１乃至第３の格子構造の少なくとも一つは、基準面に対して第１の位相高さを有する第１の位相格子部と、上記第１の位相格子部の両側に上記基準面に対して第２の位相高さを有する第２の位相格子部とを備えることにより２段の位相高さを有する格子構造である請求項１１記載の回折光学素子。
【請求項１６】
第１の波長の光ビームを出射する第１の発光部と、
上記第１の波長よりも大きな第２の波長の光ビームを出射する第２の発光部と、
上記第１及び第２の発光部から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面上に集光する対物レンズと、
上記光ディスクで反射された戻りの光ビームを検出する光検出器と、
上記第１及び第２の波長の光ビームを分割する回折光学素子とを備え、
上記回折光学素子は、光軸を含み、周期的な凹凸からなる第１の格子構造が形成された第１の回折領域と、
上記第１の回折領域の外側に設けられ、上記第１の格子構造とは異なる形状の周期的な凹凸からなる第２の格子構造が形成された第２の回折領域とを有し、
上記第２の回折領域における上記第１の波長の光ビームの１次回折光の回折効率が、上記第１の回折領域における上記第１の波長の光ビームの１次回折光の回折効率よりも高い光ピックアップ。
【請求項１７】
第１の波長の光ビームを出射する第１の発光部と、
上記第１の波長よりも大きな第２の波長の光ビームを出射する第２の発光部と、
上記第２の波長よりも大きな第３の波長の光ビームを出射する第３の発光部と、
上記第１乃至第３の発光部から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面上に集光する対物レンズと、
上記光ディスクで反射された戻りの光ビームを検出する光検出器と、
上記第１乃至第３の波長の光ビームの少なくとも第１及び第３の波長の光ビームを分割する回折光学素子とを備え、
上記回折光学素子は、光軸を含み、周期的な凹凸からなる第１の格子構造が形成された第１の回折領域と、
上記第１の回折領域の外側に設けられ、上記第１の格子構造とは異なる形状の周期的な凹凸からなる第２の格子構造が形成された第２の回折領域とを有し、
上記第１及び第２の波長の光ビームの少なくとも一方の光ビームの、上記第２の回折領域における１次回折光の回折効率が上記第１の回折領域における１次回折光の回折効率よりも高い光ピックアップ。
【請求項１８】
第１の波長の光ビームを出射する第１の発光部と、
上記第１の波長よりも大きな第２の波長の光ビームを出射する第２の発光部と、
上記第２の波長よりも大きな第３の波長の光ビームを出射する第３の発光部と、
上記第１乃至第３の発光部から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面上に集光する対物レンズと、
上記光ディスクで反射された戻りの光ビームを検出する光検出器と、
上記第１乃至第３の波長の光ビームの少なくとも第１及び第３の波長の光ビームを分割する回折光学素子とを備え、
上記回折光学素子は、光軸を含み、周期的な凹凸からなる第１の格子構造が形成された第１の回折領域と、
上記第１の回折領域の外側に設けられ、上記第１の格子構造とは異なる形状の周期的な凹凸からなる第２の格子構造が形成された第２の回折領域と、
上記第２の回折領域の外側に設けられ、上記第１及び第２の格子構造とは異なる形状の周期的な凹凸からなる第３の格子構造が形成された第３の回折領域とを有し、
上記第１及び第２の波長の光ビームの少なくとも一方の光ビームの、上記第２の回折領域における１次回折光の回折効率が上記第１の回折領域における１次回折光の回折効率よりも高く、
上記第１の波長の光ビームの、上記第３の回折領域における１次回折光の回折効率が上記第２の回折領域における１次回折光の回折効率よりも高い光ピックアップ。
【請求項１９】
光ディスクを保持して回転駆動する駆動手段と、
上記駆動手段によって回転駆動された光ディスクに対し情報信号の記録又は再生を行う光ピックアップとを備える光ディスク装置において、
上記光ピックアップは、第１の波長の光ビームを出射する第１の発光部と、
上記第１の波長よりも大きな第２の波長の光ビームを出射する第２の発光部と、
上記第１及び第２の発光部から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面上に集光する対物レンズと、
上記光ディスクで反射された戻りの光ビームを検出する光検出器と、
上記第１及び第２の波長の光ビームを分割する回折光学素子とを備え、
上記回折光学素子は、光軸を含み、周期的な凹凸からなる第１の格子構造が形成された第１の回折領域と、
上記第１の回折領域の外側に設けられ、上記第１の格子構造とは異なる形状の周期的な凹凸からなる第２の格子構造が形成された第２の回折領域とを有し、
上記第２の回折領域における上記第１の波長の光ビームの１次回折光の回折効率が、上記第１の回折領域における上記第１の波長の光ビームの１次回折光の回折効率よりも高い光ディスク装置。
【請求項２０】
光ディスクを保持して回転駆動する駆動手段と、
上記駆動手段によって回転駆動された光ディスクに対し情報信号の記録又は再生を行う光ピックアップとを備える光ディスク装置において、
上記光ピックアップは、第１の波長の光ビームを出射する第１の発光部と、
上記第１の波長よりも大きな第２の波長の光ビームを出射する第２の発光部と、
上記第２の波長よりも大きな第３の波長の光ビームを出射する第３の発光部と、
上記第１乃至第３の発光部から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面上に集光する対物レンズと、
上記光ディスクで反射された戻りの光ビームを検出する光検出器と、
上記第１乃至第３の波長の光ビームの少なくとも第１及び第３の波長の光ビームを分割する回折光学素子とを備え、
上記回折光学素子は、光軸を含み、周期的な凹凸からなる第１の格子構造が形成された第１の回折領域と、
上記第１の回折領域の外側に設けられ、上記第１の格子構造とは異なる形状の周期的な凹凸からなる第２の格子構造が形成された第２の回折領域とを有し、
上記第１及び第２の波長の光ビームの少なくとも一方の光ビームの、上記第２の回折領域における１次回折光の回折効率が上記第１の回折領域における１次回折光の回折効率よりも高い光ディスク装置。
【請求項２１】
光ディスクを保持して回転駆動する駆動手段と、
上記駆動手段によって回転駆動された光ディスクに対し情報信号の記録又は再生を行う光ピックアップとを備える光ディスク装置において、
上記光ピックアップは、第１の波長の光ビームを出射する第１の発光部と、
上記第１の波長よりも大きな第２の波長の光ビームを出射する第２の発光部と、
上記第２の波長よりも大きな第３の波長の光ビームを出射する第３の発光部と、
上記第１乃至第３の発光部から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面上に集光する対物レンズと、
上記光ディスクで反射された戻りの光ビームを検出する光検出器と、
上記第１乃至第３の波長の光ビームの少なくとも第１及び第３の波長の光ビームを分割する回折光学素子とを備え、
上記回折光学素子は、光軸を含み、周期的な凹凸からなる第１の格子構造が形成された第１の回折領域と、
上記第１の回折領域の外側に設けられ、上記第１の格子構造とは異なる形状の周期的な凹凸からなる第２の格子構造が形成された第２の回折領域と、
上記第２の回折領域の外側に設けられ、上記第１及び第２の格子構造とは異なる形状の周期的な凹凸からなる第３の格子構造が形成された第３の回折領域とを有し、
上記第１及び第２の波長の光ビームの少なくとも一方の光ビームの、上記第２の回折領域における１次回折光の回折効率が上記第１の回折領域における１次回折光の回折効率よりも高く、
上記第１の波長の光ビームの、上記第３の回折領域における１次回折光の回折効率が上記第２の回折領域における１次回折光の回折効率よりも高い光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数種類の光ディスク等の情報記録媒体に対して、異なる複数種類の波長の光ビームを用いて情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップに用いられる回折光学素子並びにこれを用いた光ピックアップ及び光ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、波長７８５ｎｍ程度の光ビームを用いるＣＤ（Compact Disc）、波長６６０ｎｍ程度の波長の光ビームを用いるＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の光ディスクに対して情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップがある。
【０００３】
近年、これに加えて、青紫色半導体レーザによる波長４００〜４１５ｎｍ程度の光源を用いたさらに高密度記録が可能な高密度記録光ディスクが採用されている。これらの高密度記録光ディスクに対応する光ピックアップを提供するに際して、従来のＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等のフォーマットの異なる光ディスクとの互換性を有した光ピックアップが望まれる。
【０００４】
かかる光ピックアップにより、フォーマットの異なる複数種類の光ディスクにおいて、それぞれトラッキングエラー信号を検出するためには、各光ディスクに対応する各波長の光ビームごとに専用の回折格子を用いることが考えられるが、構成の簡素化及び小型化、並びにコスト低減を実現するために、異なる２波長又は３波長の光ビームを発光する発光素子が設けられた１つの光源部を用いることが望まれるが、このような場合、光源部から出射された光ビームは、略同一の光路を進んで、各光ディスクに集光されるため、各波長ごとの回折格子を設けることは困難であった。
【０００５】
そこで、各波長に共通した回折光学素子を用いて、２波長又は３波長の光ビームをトラッキングエラー検出のために回折することが必要となるが、各波長の光ビームに対する回折光量の設計自由度が低く、全ての波長の光ビームに対してトラッキングエラー検出と情報の記録及び／又は再生とに適切な回折光量を得ることは極めて困難であった。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−６８９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、異なる複数種類の波長の光ビームを用いて複数種類の光ディスクに対して記録及び／又は再生を行う光ピックアップに用いられ、トラッキングエラー検出のための３ビーム分割を行う際の１次光に対する０次光の回折光強度比を適正にして、各発光部から出射される光ビームの利用効率を高めて複数種類の光ディスクに対して精度よくトラッキングエラー検出を行うことを可能とする回折光学素子並びにこれを用いた光ピックアップ及び光ディスク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】
この目的を達成するため、本発明に係る回折光学素子は、第１の波長の光ビームと、上記第１の波長よりも大きな第２の波長の光ビームとを対物レンズにより光ディスクに集光して、上記光ディスクで反射された戻りの光ビームを光検出器で検出する光ピックアップに設けられ、上記第１及び第２の波長の光ビームを分割する回折光学素子において、光軸を含み、周期的な凹凸からなる第１の格子構造が形成された第１の回折領域と、上記第１の回折領域の外側に設けられ、上記第１の格子構造とは異なる形状の周期的な凹凸からなる第２の格子構造が形成された第２の回折領域とを有し、上記第２の回折領域における上記第１の波長の光ビームの１次回折光の回折効率が、上記第１の回折領域における上記第１の波長の光ビームの１次回折光の回折効率よりも高い。
【０００９】
また、本発明に係る回折光学素子は、第１の波長の光ビームと、上記第１の波長よりも大きな第２の波長の光ビームと、上記第２の波長よりも大きな第３の波長の光ビームとを対物レンズにより光ディスクに集光して、上記光ディスクで反射された戻りの光ビームを光検出器で検出する光ピックアップに設けられ、上記第１乃至第３の波長の光ビームの少なくとも第１及び第３の波長の光ビームを分割する回折光学素子において、光軸を含み、周期的な凹凸からなる第１の格子構造が形成された第１の回折領域と、上記第１の回折領域の外側に設けられ、上記第１の格子構造とは異なる形状の周期的な凹凸からなる第２の格子構造が形成された第２の回折領域とを有し、上記第１及び第２の波長の光ビームの少なくとも一方の光ビームの、上記第２の回折領域における１次回折光の回折効率が上記第１の回折領域における１次回折光の回折効率よりも高い。
【００１０】
さらに、本発明に係る回折光学素子は、第１の波長の光ビームと、上記第１の波長よりも大きな第２の波長の光ビームと、上記第２の波長よりも大きな第３の波長の光ビームとを対物レンズにより光ディスクに集光して、上記光ディスクで反射された戻りの光ビームを光検出器で検出する光ピックアップに設けられ、上記第１乃至第３の波長の光ビームの少なくとも第１及び第３の波長の光ビームを分割する回折光学素子において、光軸を含み、周期的な凹凸からなる第１の格子構造が形成された第１の回折領域と、上記第１の回折領域の外側に設けられ、上記第１の格子構造とは異なる形状の周期的な凹凸からなる第２の格子構造が形成された第２の回折領域と、上記第２の回折領域の外側に設けられ、上記第１及び第２の格子構造とは異なる形状の周期的な凹凸からなる第３の格子構造が形成された第３の回折領域とを有し、上記第１及び第２の波長の光ビームの少なくとも一方の光ビームの、上記第２の回折領域における１次回折光の回折効率が上記第１の回折領域における１次回折光の回折効率よりも高く、上記第１の波長の光ビームの、上記第３の回折領域における１次回折光の回折効率が上記第２の回折領域における１次回折光の回折効率よりも高い。
【００１１】
また、この目的を達成するため、本発明に係る光ピックアップは、第１の波長の光ビームを出射する第１の発光部と、上記第１の波長よりも大きな第２の波長の光ビームを出射する第２の発光部と、上記第１及び第２の発光部から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面上に集光する対物レンズと、上記光ディスクで反射された戻りの光ビームを検出する光検出器と、上記第１及び第２の波長の光ビームを分割する回折光学素子とを備え、上記回折光学素子は、光軸を含み、周期的な凹凸からなる第１の格子構造が形成された第１の回折領域と、上記第１の回折領域の外側に設けられ、上記第１の格子構造とは異なる形状の周期的な凹凸からなる第２の格子構造が形成された第２の回折領域とを有し、上記第２の回折領域における上記第１の波長の光ビームの１次回折光の回折効率が、上記第１の回折領域における上記第１の波長の光ビームの１次回折光の回折効率よりも高い。
【００１２】
また、本発明に係る光ピックアップは、第１の波長の光ビームを出射する第１の発光部と、上記第１の波長よりも大きな第２の波長の光ビームを出射する第２の発光部と、上記第２の波長よりも大きな第３の波長の光ビームを出射する第３の発光部と、上記第１乃至第３の発光部から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面上に集光する対物レンズと、上記光ディスクで反射された戻りの光ビームを検出する光検出器と、上記第１乃至第３の波長の光ビームの少なくとも第１及び第３の波長の光ビームを分割する回折光学素子とを備え、上記回折光学素子は、光軸を含み、周期的な凹凸からなる第１の格子構造が形成された第１の回折領域と、上記第１の回折領域の外側に設けられ、上記第１の格子構造とは異なる形状の周期的な凹凸からなる第２の格子構造が形成された第２の回折領域とを有し、上記第１及び第２の波長の光ビームの少なくとも一方の光ビームの、上記第２の回折領域における１次回折光の回折効率が上記第１の回折領域における１次回折光の回折効率よりも高い。
【００１３】
さらに、本発明に係る光ピックアップは、第１の波長の光ビームを出射する第１の発光部と、上記第１の波長よりも大きな第２の波長の光ビームを出射する第２の発光部と、上記第２の波長よりも大きな第３の波長の光ビームを出射する第３の発光部と、上記第１乃至第３の発光部から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面上に集光する対物レンズと、上記光ディスクで反射された戻りの光ビームを検出する光検出器と、上記第１乃至第３の波長の光ビームの少なくとも第１及び第３の波長の光ビームを分割する回折光学素子とを備え、上記回折光学素子は、光軸を含み、周期的な凹凸からなる第１の格子構造が形成された第１の回折領域と、上記第１の回折領域の外側に設けられ、上記第１の格子構造とは異なる形状の周期的な凹凸からなる第２の格子構造が形成された第２の回折領域と、上記第２の回折領域の外側に設けられ、上記第１及び第２の格子構造とは異なる形状の周期的な凹凸からなる第３の格子構造が形成された第３の回折領域とを有し、上記第１及び第２の波長の光ビームの少なくとも一方の光ビームの、上記第２の回折領域における１次回折光の回折効率が上記第１の回折領域における１次回折光の回折効率よりも高く、上記第１の波長の光ビームの、上記第３の回折領域における１次回折光の回折効率が上記第２の回折領域における１次回折光の回折効率よりも高い。
【００１４】
また、この目的を達成するため、本発明に係る光ディスク装置は、光ディスクを保持して回転駆動する駆動手段と、上記駆動手段によって回転駆動された光ディスクに対し情報信号の記録又は再生を行う光ピックアップとを有する光ディスク装置であり、この光ディスク装置に用いる光ピックアップとして、上述したようなものを用いたものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る回折光学素子は、異なる格子構造とされた複数の領域を有し、この複数の領域によりトラッキングエラー検出のための３ビーム分割を行うので、領域毎に最適な回折量となる格子構造とすることにより、３ビーム分割を行う波長の光ビームに対して適正な回折効率で３ビームを発生させることができ、さらに、異なる複数種類の波長の光ビームを用いて複数種類の光ディスクに対して記録及び／又は再生を行う光ピックアップに用いられることで、光ピックアップの各発光部から出射される光ビームの利用効率を高めて複数種類の光ディスクに対して精度よくトラッキングエラー検出を行うことができる。
【００１６】
本発明に係る光ピックアップ及び光ディスク装置は、異なる複数種類の波長の光ビームを用いて複数種類の光ディスクに対して記録及び／又は再生を行う際に、複数の領域を有する回折光学素子により、トラッキングエラー検出のための３ビーム分割を行うので、領域毎に最適な回折量となる格子構造とすることで、３ビーム分割を行う波長の光ビームに対して適正な回折効率で３ビームを発生させることができ、各発光部から出射される光ビームの利用効率を高めて複数種類の光ディスクに対して精度よくトラッキングエラー検出を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明が適用された光ピックアップ１について、図面を参照して説明する。
【００１８】
本発明が適用された光ピックアップ１は、光ディスクに対して情報記録再生を行うものであり、この光ディスクを回転操作する駆動手段としてのスピンドルモータ、この光ピックアップ１を光ディスクの径方向に移動させる送りモータ等とともに光ディスク装置を構成する。そして、光ピックアップ１は、スピンドルモータによって回転操作された光ディスクに対して情報の記録再生を行う。また、光ピックアップ１及びこれを用いた光ディスク装置は、フォーマットの異なる複数種類の光ディスク８に対して異なる２波長の光ビームを用いて記録及び／又は再生を行う２規格間互換性を実現した光ピックアップ及び光ディスク装置である。
【００１９】
ここで用いられる光ディスク８は、例えば、ＣＤ(Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、情報の追記が可能とされるＣＤ−Ｒ（Recordable）及びＤＶＤ−Ｒ（Recordable）、情報の書換えが可能とされるＣＤ−ＲＷ（ReWritable）、ＤＶＤ−ＲＷ（ReWritable）、ＤＶＤ＋ＲＷ（ReWritable）等の光ディスクや、さらに発光波長が短い４０５ｎｍ程度（青紫色）の半導体レーザを用いた高密度記録が可能な高密度記録光ディスクや、光磁気ディスク等である。
【００２０】
以下で説明する光ピックアップにより情報の再生又は記録を行う複数種類の光ディスクとして、保護基板厚が０．１ｍｍで波長４０５ｎｍ程度の第１の波長の光ビームを記録再生光として使用する高密度記録が可能な第１の光ディスクと、保護基板厚が０．６ｍｍで波長６６０ｎｍ程度の第２の波長の光ビームを記録再生光として使用するＤＶＤ等の第２の光ディスクと、保護基板厚が１．２ｍｍで波長７８５ｎｍ程度の第３の波長の光ビームを記録再生光として使用するＣＤ等の第３の光ディスクとから選択して用いるものとする。
【００２１】
そして、特に、この光ピックアップ１により情報の再生又は記録を行う２種類の光ディスクとして、第１の光ディスクと、第３の光ディスクとを用いるものとして説明する。
【００２２】
また、一般的に、光ピックアップによるトラッキングエラー信号の生成には、３スポット方式、差動プッシュプル（ＤＰＰ（differential push-pull））方式等の３ビームに分割して検出を行う方式と、差分位相検出（ＤＰＤ（differential phase detection））方式等の１ビームで検出を行う方式とが混在しているが、本発明を適用した光ピックアップにおいては、これらの検出方法を選択的に使用してトラッキングエラー信号の生成を行うものとして説明する。
【００２３】
本発明を適用した光ピックアップ１は、図１に示すように、異なる２波長の光ビームを出射する光源部３と、光源部３から出射された光ビームを透過又は３ビームに分割する回折部を有する回折光学素子４と、回折光学素子４により分割又は透過された光ビーム及び光ディスク８からの反射光を反射又は透過するビームスプリッタ５と、コリメータレンズ６と、光源部３から出射された光ビームを光ディスク８の信号記録面に集光する２波長用の対物レンズ７と、光ディスク８から反射された各波長の光ビームの光軸を所定のフォトディテクタに導くように形成された板状光学素子９と、各波長の光ビームの共通受光素子であり信号検出用のフォトディテクタを有し光ディスクで反射された戻りの光ビームを検出する光検出器１０Ａとを備える。
【００２４】
光源部３は、波長４０５ｎｍ程度の第１の波長の光ビームを出射する第１の発光部３ａと、波長７８５ｎｍ程度の第３の波長の光ビームを出射する第２の発光部３ｂとを有する。
【００２５】
すなわち、光源部３は、高密度記録光ディスクである第１の光ディスクに対して４０５ｎｍ帯域のレーザ光を出射するレーザダイオードと、ＣＤ等の第３の光ディスクに対して７８５ｎｍ帯域のレーザ光を出射するレーザダイオードとが１つのパッケージに内蔵された、所謂２波長半導体レーザ素子である。
【００２６】
そして、光源部３の第１及び第２の発光部３ａ，３ｂは、同方向に向けて光ビームを出射可能に配置されており、この第１及び第２の発光部３ａ，３ｂから出射されるそれぞれの光ビームは、略共通の光軸を有している。
【００２７】
尚、光ピックアップ１において、第１及び第２の発光部３ａ，３ｂは、一の光源部３に配置するように構成したが、これに限られるものではなく、例えば、複数の光源部に第１及び第２の発光部を振り分けて配置し、これらの光源部に配置された第１及び第２の発光部から出射されるそれぞれの光ビームを、光路合成手段としてのビームスプリッタ等の光学素子により光路が共通となるように合成し、各光ビームが共通の光軸を有するように構成してもよい。
【００２８】
回折光学素子４は、光源部３とビームスプリッタ５との間に設けられ、光源部３より出射された第１及び第３の波長の光ビームを３ビームに分割する回折部４ａが出射側の面であるビームスプリッタ５側に設けられている表面レリーフ型の格子状の回折光学素子である。
【００２９】
尚、ここでは、回折光学素子４の出射側の面に回折部４ａを設けるように構成したが、入射側の面、すなわち、光源部３側の面に回折部を設けるように構成してもよい。
【００３０】
回折光学素子４には、光源部３の第１及び第２の発光部３ａ，３ｂから出射された第１及び第３の波長の光ビームの光軸が略一致されて入射され、回折光学素子４の回折部４ａは、高密度記録光ディスク等の第１の光ディスク用の第１の波長の光ビームを０次光及び±１次光からなる３ビームに回折して出射させ、ＣＤ等の第３の光ディスク用の第３の波長の光ビームを０次光及び±１次光からなる３ビームに回折して出射させる。また、回折光学素子４は、第１及び第３の波長の光ビームを、それぞれの０次光の光強度（以下、「０次光強度」という。）及び±１次光の光強度（以下、「１次光強度」という。）が適正な量となるように回折することができ、すなわち、１次光に対する０次光の回折光強度比（以下、「０次光／１次光回折光強度比」ともいう。）が適正な範囲となるように３ビームに分割する。
【００３１】
具体的に、光源部３の第１の発光部３ａから出射された波長４０５ｎｍ程度の第１の波長の光ビームは、回折光学素子４に入射すると、回折部４ａにて０次光（以下、メインビームともいう。）及び±１次光（以下、サブビームともいう。）からなる３ビームに回折されてビームスプリッタ５側へ出射される。また、光源部３の第２の発光部３ｂから出射された波長７８５ｎｍ程度の第３の波長の光ビームは、第１の波長の光ビームの場合と同様に、回折光学素子４に入射すると、回折部４ａにてメインビーム及び２つのサブビームからなる３ビームに回折されてビームスプリッタ５側へ出射される。
【００３２】
ここで、この回折光学素子４を用いた場合を実施例１として、この回折光学素子４に設けられる回折部４ａについて詳細に説明する。尚、この回折光学素子４は、後述するように、第１及び第３の波長の光ビームに対応した２波長用のものであり、さらにこれを再生用の光ピックアップに用いられるものとして説明する。
【００３３】
「実施例１」（第１及び第３の波長に対応した再生用回折光学素子）
回折光学素子４は、その一方の面である出射側の面に、第１及び第３の波長の光ビームの光軸を含み、周期的な凹凸からなる第１の格子構造が形成された第１の回折領域となる中心領域Ａ１１と、この第１の回折領域の外側に設けられ、第１の格子構造とは異なる形状の周期的な凹凸からなる第２の格子構造が形成された第２の回折領域となる周辺領域Ａ１２とからなる回折部４ａを有する。
【００３４】
また、回折光学素子４は、２波長用のものであり、中心領域Ａ１１は、第１及び第３の波長の光ビームが通過する領域であり、周辺領域Ａ１２は、第１の波長の光ビームが通過する領域である。また、回折光学素子４の回折部４ａは、第１及び第３の波長の光ビームを３ビームに回折するように構成されている。
【００３５】
ここで、回折部４ａにおける中心領域Ａ１１及び周辺領域Ａ１２の光軸に略直交する面における分割形状の例について、図２（ａ）を用いて説明する。図２（ａ）に示すように、中心領域Ａ１１は、第３の波長の光ビームが通過する領域を含むように形成され、周辺領域Ａ１２は、その周辺部に形成されている。
【００３６】
中心領域Ａ１１は、光軸に略直交する面内において楕円形状に形成されている。そして、この楕円の長径方向、すなわち長手方向が、対物レンズが光ディスクの径方向に移動した際の、回折光学素子４の光軸方向に直交する面内における光ビームの移動方向Ｄ１に向けて中心領域Ａ１１が形成されている。
【００３７】
換言すると、中心領域Ａ１１は、トラッキング調整の際に対物レンズが変位した場合にこの対物レンズに入射する第３の波長の光ビームの回折光学素子の面内を通過する領域Ｂ３を含むように光ビームの通過領域の変位方向Ｄ１を長径とされた楕円形状とされている。
【００３８】
このように、対物レンズの位置における光ディスクの径方向に対応した方向を長手方向とされた楕円形状とされた中心領域Ａ１１は、記録・再生時は、図２（ｃ）に示すように、対物レンズが光ディスクの径方向であるトラッキング方向ＴＲＫに変位することでトラッキング調整を行うが、その際に、光ビームが回折光学素子４を透過する領域も対物レンズ７の変位に合わせて変化するのに対応して形成されており、対物レンズが変位した際の第３の波長の光ビームが通過する領域Ｂ３も包含するように構成されている。
【００３９】
尚、ここでは、図２（ａ）に示すように、中心領域Ａ１１を楕円形状としたが、これに限られるものではなく、例えば、図２（ｂ）に示すように、中心領域Ａ１１を長方形状に形成してもよい。尚、ここの長方形は、光ビームの変位方向を長く形成される長方形である。また、図２（ｂ）に示すように、周辺領域Ａ１２は、中心領域Ａ１１の少なくとも上述した長手方向に直交する方向を囲むように外側に形成するように構成してもよい。
【００４０】
第１の回折領域である中心領域Ａ１１は、図３（ａ）に示すような微細な格子パターンを１ピッチとした格子部３１が複数繰り返し形成されてなる。各格子部３１は、断面略階段状に形成され、基準面３１ｃに対して第１の位相高さＨ１１で、所定の幅Ｗ１１を有する第１の位相格子部３１ａと、この第１の位相格子部３１ａの両側に階段状に形成され基準面３１ｃに対して第２の位相高さＨ１２で、所定の幅Ｗ１２を有する第２の位相格子部３１ｂとを有する。中心領域Ａ１１は、第１及び第２の位相格子部３１ａ，３１ｂを備えることにより２段の位相高さを有する。尚、図３（ａ）中Ｐ１１は、各格子部３１の格子周期（格子ピッチ）、すなわち１ピッチを示すものである。このように、中心領域Ａ１１には、第１の格子構造として凹凸形状とされた各格子部３１が周期的に形成されている。
【００４１】
第２の回折領域である周辺領域Ａ１２は、図３（ｂ）に示すような微細な格子パターンを１ピッチとした格子部３３が複数繰り返し形成されてなる。各格子部３３は、基準面３３ｃに対して第３の位相高さＨ１３で、所定の幅Ｗ１３を有する第３の位相格子部３３ａを有する。周辺領域Ａ１２は、第３の位相格子部３３ａを備えることにより１段の位相高さを有する。尚、図３（ｂ）中Ｐ１２は、各格子部３３の格子周期（格子ピッチ）、すなわち１ピッチを示すものである。このように、周辺領域Ａ１２には、第２の格子構造として凹凸形状とされた各格子部３３が周期的に形成されている。
【００４２】
また、図３（ｃ）に示すように、上述のような第１の格子構造とされる中心領域Ａ１１の基準面３１ｃと、第２の格子構造とされる周辺領域Ａ１２の基準面３３ｃとは、後述のように、第１の波長の光ビームのスポット形状を適正な状態に保持するために、所定の距離ΔＢ１だけ離間して形成され、すなわち、基準面３１ｃ，３３ｃが段差を有して形成されている。
【００４３】
尚、ここでは、２段の位相高さを有する第１の格子構造とされた第１の回折領域である中心領域と、１段の位相高さを有する第２の格子構造とされた第２の回折領域である周辺領域とから回折部を形成するように構成したが、これに限られるものではなく、それぞれ１段の位相高さを有する第１及び第２の格子構造とされた第１及び第２の回折領域から回折部を形成するように構成してもよく、それぞれ２段の位相高さを有する第１及び第２の格子構造とされた第１及び第２の回折領域から回折部を形成するように構成してもよく、さらに、１段又は複数段の位相高さを有する第１の格子構造とされた第１の回折領域と、１段又は複数段の位相高さを有する第２の格子構造とされた第２の回折領域とから回折部を形成するように構成してもよい。
【００４４】
例えば、第１の波長λ１を４０５ｎｍとし、第３の波長λ３を７８３ｎｍとし、回折光学素子４の材料として、４０５ｎｍに対する屈折率Ｎ１が１．７３０であり、７８３ｎｍに対する屈折率Ｎ３が１．６７５であるガラスモールド用硝材を用い、中心領域Ａ１１における、第１の位相格子部３１ａの幅Ｗ１１及び高さＨ１１を、Ｗ１１＝１２．５μｍ、Ｈ１１＝０．４６μｍとし、第２の位相格子部３１ｂの幅Ｗ１２及び高さＨ１２を、Ｗ１２＝５．２μｍ、Ｈ１２＝１．４８μｍとし、格子周期Ｐ１１＝２５μｍとした２段の回折格子で形成し、周辺領域Ａ１２における、第３の位相格子部３３ａの幅Ｗ１３及び高さＨ１３を、Ｗ１３＝１２．５μｍ、Ｈ１３＝０．１１μｍとし、格子周期Ｐ１２を、Ｐ１２＝２５μｍとした１段の回折格子で形成すると、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すような回折効率が得られる。
【００４５】
すなわち、このような格子構造とされた中心領域Ａ１１及び周辺領域Ａ１２を有する回折部４ａは、各波長において、以下のような、０次光の回折効率（以下、「０次回折効率」という。）と、１次光の回折効率（以下、「１次回折効率」という。）と、０次／１次回折光強度比とが得られる。回折部４ａは、第１及び第３の波長の光ビームの両方が通過する中心領域Ａ１１において、７８３ｎｍの０次回折効率が６５．４％、１次回折効率が９．１％で、０次／１次回折光強度比が７．２となり、４０５ｎｍの０次回折効率が６５．２％、１次回折効率が４．１％で、０次／１次回折光強度比が１６．０となり、第１の波長の光ビームのみが通過する周辺領域Ａ１２において、４０５ｎｍの０次回折効率が６６．０％、１次回折効率が１３．８％で、０次／１次回折光強度比が４．８となる。
【００４６】
回折部４ａは、第３の光ディスクに対する第３の波長の光ビームの、情報信号の再生に必要な適正な０次光強度と、トラッキングエラー信号の検出に必要な適正な０次光／１次光回折光強度比とを、中心領域Ａ１１により得ることができ、第１の光ディスクに対する第１の波長の光ビームの、情報信号の再生に必要な適正な０次光強度と、トラッキングエラー信号の検出に必要な適正な０次光／１次回折光強度とを、中心領域Ａ１１及び周辺領域Ａ１２により得ることができる。尚、第１の波長の光ビームについて、中心領域Ａ１１による１次光強度は適正な状態から不足しているが、周辺領域Ａ１２により１次光強度を補うことで、適正な０次光強度と、適正な０次／１次光強度比とを得ることができるように改善している。
【００４７】
また、中心領域Ａ１１と周辺領域Ａ１２の両方からの出射光を用いる第１の波長の光ビームでは、中心領域Ａ１１を通過することによる０次光の位相の変化（以下「位相変化」という。）が−８２．１度、周辺領域Ａ１２の０次光の位相変化が３５．７度と異なるため、光ディスク上のスポット形状に影響を与えてしまう。
【００４８】
これを回避するために、中心領域Ａ１１と周辺領域Ａ１２との間に図３（ｃ）に示すようにΔＢ１＝０．１６１ｕｍの段差を設けることによって、すなわち、スポット形状を適正にするために、各領域の格子構造の基準面３１ｃ，３３ｃの高さを所定の距離とすることで、両領域の０次光の位相を揃え、また両領域における０次光効率をほぼ一定にすることによって、面内において一様な格子構造を有する回折格子を用いた場合と同様なスポット形状が得られる。尚、ここでは、周辺領域Ａ１２の基準面３３ｃが中心領域Ａ１１の基準面３１ｃに対して、空気側に位置するようにΔＢ１の段差を設けるようにし、すなわち、基準面３１ｃが基材（硝材）側に位置するようにした。
【００４９】
このように、回折光学素子４は、トラッキングエラー検出のために３ビーム分割を行う第１及び第３の波長の光ビームに対して、高い０次光の回折効率を有すると同時に０次光と±１次光との光強度比を適正な範囲にすることができ、トラッキングエラー信号を良好に検出することができ、レーザ利用効率を高めることができる。
【００５０】
また、回折光学素子４は、各フォーマットにおいて、光路における光ビームの径が異なることから、各フォーマットの光ビームが通過する領域が異なることとなり、領域毎にその領域を通過する光ビームに対して最適な回折量となる格子構造とすることで、設計の自由度を向上でき、すなわち、複数の波長の光ビームの回折効率を適正なものとすることができる。
【００５１】
さらに、回折光学素子４は、異なる格子構造が形成された複数の領域が入射される光ビームの光軸方向に所定の段差を有して形成されるように構成、すなわち、異なる格子構造が形成された複数の領域の基準面３１ｃ，３３ｃの位置をそれぞれ所定の距離だけ離間して形成するように構成されていることから、各領域を通過した後の第１の波長の光ビームの０次光の位相を調整することができ、異なる格子構造とされた複数の領域を通過する波長の光ビームの光ディスク上のスポット形状の悪化を防止して、良好なスポット形状を得ることで、レーザの利用効率を高めるとともに、良好なトラッキングエラー検出を実現する。
【００５２】
以上のような回折光学素子４を備える光ピックアップ１によれば、異なる２波長の光ビームを用いて複数種類の光ディスクに対して再生を行うときにトラッキングエラー信号を検出する際に、回折光学素子４の回折部４ａが３ビーム分割を行う第１及び第３の波長の光ビームに対して最適な回折効率で３ビームを発生させることができるので、光源部３の第１及び第２の発光部から出射される各波長の光ビームのレーザ利用効率を高めるとともに、各波長の光ビームを用いて精度よくトラッキングエラー検出を行うことができる。
【００５３】
この回折光学素子４を用いたトラッキングエラー信号検出は、第１の波長を用いた場合は、差動プッシュプル（ＤＰＰ）方式により行われ、第３の波長を用いた場合は、３スポット方式により行われる。
【００５４】
回折光学素子４は、図４（ａ）及び図４（ｃ）に示すように、光ディスク８の信号記録面上において、メインビームのメインスポットを光ディスク８のトラック上に集光させ、差動プッシュプル（ＤＰＰ）方式ではサブビームの両サブスポットがメインスポットを挟んで光ディスク８の半径方向にトラックピッチＴＰ１の半分だけ（ＴＰ１／２）ずれるように集光させ、３スポット方式ではサブビームの両サブスポットがメインスポットを挟んで光ディスク８の半径方向にトラックピッチＴＰ３の１／４だけ（ＴＰ３／４）ずれるように集光させる。そして、後述する光検出器１０Ａのフォトディテクタによってメインスポット及び両サブスポットを受光してトラッキングエラー信号を検出して、対物レンズ７をトラッキング方向に移動させる。尚、図４（ａ）及び図４（ｃ）中、Ｓｄ１０〜Ｓｄ１２、Ｓｄ３０〜Ｓｄ３２は、各光ディスクの信号記録面上の各波長の光ビームの回折光のスポットを示すものであり、Ｓｄ１０は、第１の波長の０次光、Ｓｄ１１，Ｓｄ１２は、第１の波長の±１次光、Ｓｄ３０は、第３の波長の０次光、Ｓｄ３１，Ｓｄ３２は、第３の波長の±１次光を示すものである。
【００５５】
そして、後述する光検出器１０Ａのフォトディテクタによってメインスポット及び両サブスポットを受光してトラッキングエラー信号を検出して、対物レンズ７をトラッキング方向に移動させる。
【００５６】
ここで、光検出器１０Ａは、図５（ａ）に示すように、第１及び第３の波長の光ビームを受光する共通受光素子としてフォトディテクタを有し、すなわち、後述するように第３の波長のメインビームが照射される第１の受光面１４と、第３の波長のサブビームが照射される第２及び第３の受光面１５，１６と、第１の波長のメインビームが照射される第４の受光面１７と、第１の波長のサブビームが照射される第５及び第６の受光面１８，１９とを有し、第２及び第３の受光面１５，１６が第１の受光面１４を挟んで配置され、第５及び第６の受光面１８，１９が第４の受光面１７を挟んで配置されている。
【００５７】
回折光学素子４により３分割されて出射された光ビームは、ビームスプリッタ５、コリメータレンズ６及び２波長用対物レンズ７を経て光ディスク８の信号記録面に照射され、その反射光が板状光学素子９を介して光検出器１０Ａのフォトディテクタで受光されて検出される。
【００５８】
ビームスプリッタ５は、回折光学素子４とコリメータレンズ６との光路上に配置され、光源部３に近い側にハーフミラー面５ａを有する。ビームスプリッタ５は、回折光学素子４により３分割されて出射された光ビームをハーフミラー面５ａにより光ディスク８側へ反射する。また、ビームスプリッタ５は、光ディスク８に反射された戻りの光ビームを透過させ板状光学素子９に入射させる。すなわち、ビームスプリッタ５は、戻りの光ビームの光路を、往路の光ビームの光路から分岐する光学素子である。
【００５９】
コリメータレンズ６は、ビームスプリッタ５と対物レンズ７との間に配置され、ビームスプリッタ５に反射された光ビームを平行光にする。２波長用の対物レンズ７は、第１及び第３の波長の光ビームを光ディスク８の信号記録面にそれぞれ集光させる。
【００６０】
板状光学素子９は、ビームスプリッタ５と光検出器１０Ａとの間に配置され、光ディスク８で反射されたビームスプリッタ５を透過した戻りの第１及び第３の波長の光ビームを光検出器１０Ａのフォトディテクタの受光面に入射させる回折格子からなる。この板状光学素子９は、光ディスク８で反射した第１及び第３の波長の光ビームの光軸が光検出器１０Ａの所望のフォトディテクタの受光面上に到達するように回折又は透過させる。すなわち、板状光学素子９は、光源部３の第１及び第２の発光部から出射され上述した光学部品を経由して光ディスクで反射された戻りの第１及び第３の波長の光ビームの微小な光路のズレを補正して光検出器１０Ａのフォトディテクタの所望の位置に導くものである。
【００６１】
板状光学素子９により第１及び第３の波長の光ビームが所望の位置に入射される光検出器１０Ａのフォトディテクタは、図５（ａ）に示すように、２波長の戻り光の共通受光素子であり、第３の波長の０次光が入射する第１の受光面１４と、第１の受光面１４を挟んで設けられ、第３の波長の３分割された±１次光が入射する第２及び第３の受光面１５，１６と、第１の波長の０次光が入射する第４の受光面１７と、第４の受光面１７を挟んで設けられ、第１の波長の３分割された±１次光が入射する第５及び第６の受光面１８，１９とを有する。第１の受光面１４及び第４の受光面１７は、それぞれ４分割された受光部Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１、受光部Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２が形成され、デジタル信号を生成するためのＲＦ信号やフォーカシングサーボ信号を生成するためのフォーカスエラー信号を検出する。また、第２及び第３の受光面１５，１６並びに第５及び第６の受光面１８，１９は、それぞれ２分割された受光部Ｅ１，Ｆ１、受光部Ｇ１，Ｈ１、受光部Ｅ２，Ｆ２及び受光部Ｇ２，Ｈ２が形成され、トラッキングサーボ信号を生成するためのトラッキングエラー信号を検出する。尚、図５（ａ）中、Ｓ１０〜Ｓ１２，Ｓ３０〜Ｓ３２は、各受光面上の各波長の光ビームの各回折光のスポットを示すものであり、Ｓ１０は、第１の波長の０次光、Ｓ１１，Ｓ１２は、第１の波長の±１次光、Ｓ３０は、第３の波長の０次光、Ｓ３１，Ｓ３２は、第３の波長の±１次光を示すものである。
【００６２】
かかる光検出器１０Ａによってトラッキングエラー信号を検出するには、第１〜第６の受光面１４〜１９の各受光部Ａ１〜Ｈ１，Ａ２〜Ｈ２からの出力をそれぞれＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１、ＳＤ１、ＳＥ１、ＳＦ１、ＳＧ１、ＳＨ１、ＳＡ２、ＳＢ２、ＳＣ２、ＳＤ２、ＳＥ２、ＳＦ２、ＳＧ２、ＳＨ２として、これを用いて、上述した差動プッシュプル（ＤＰＰ）方式及び３スポット方式により、トラッキングエラー信号を得ることができる。
【００６３】
具体的には、第１の波長を用いた差動プッシュプル（ＤＰＰ）方式のトラッキングエラー信号は、次式（１）によりＴＥＢ１として得ることができ、第３の波長を用いた３スポット方式では、次式（２）によりＴＥＣ１として得ることができる。ここで、式（１）において、ｋ１は、ＴＥＢ１のオフセット成分を取り除くように決定される値である。
ＴＥＢ１＝（（ＳＡ２＋ＳＢ２）−（ＳＣ２＋ＳＤ２））−ｋ１×（（ＳＥ２−ＳＦ２）＋（ＳＧ２−ＳＨ２））  ・・・（１）
ＴＥＣ１＝（ＳＥ１＋ＳＦ１）−（ＳＧ１＋ＳＨ１）  ・・・（２）
以下、光ピックアップ１の動作について説明する。光ピックアップ１は、光ディスク８として第１の光ディスクが装着されたときには、光源部３の第１の発光部から第１の波長の光ビームを出射する。この第１の波長の光ビームは、回折光学素子４の回折部４ａにより、０次光／１次光回折光強度比が適正な範囲で、０次光と、±１次光との３ビームとなるように回折される。このとき、高次の回折光の発生を悪影響を及ぼさない程度に低減することができる。
【００６４】
また、光ピックアップ１は、光ディスク８として第３の光ディスクが装着されたときには、光源部３の第２の発光部から第３の波長の光ビームを出射する。この第３の波長の光ビームは、回折光学素子４の回折部４ａにより、０次光／１次光回折光強度比が適正な範囲で、０次光と、±１次光との３ビームとなるように回折する。このとき、高次の回折光の発生を悪影響を及ぼさない程度に低減することができる。
【００６５】
回折光学素子４より出射された第１及び第３の波長の光ビームは、ビームスプリッタ５のハーフミラー面５ａに照射されると光ディスク８側へ立ち上げられ、コリメータレンズ６によって平行光とされる。次いで、光ビームは、対物レンズ７によって光学ディスク８の信号記録面に集光され、メインビーム及びサブビームによる光スポットが形成される。
【００６６】
このとき、０次光によるメインスポットはトラック上に形成され、±１次光によるサブスポットは、上述したように、差動プッシュプル（ＤＰＰ）方式では、トラックピッチの半分だけ光ディスク８の半径方向にずれた位置に形成され、３スポット方式ではトラックピッチの１／４だけ光ディスク８の半径方向にずれた位置に形成される。
【００６７】
光ディスク８の信号記録面で反射された戻りの光ビームは、ビームスプリッタ５を透過して板状光学素子９に入射され、第３の波長のメインビームが第１の受光面１４に集光し、又は第１の波長のメインビームが第４の受光面１７に集光し、第３の波長のサブビームが第２及び第３の受光面１５，１６に集光し、又は第１の波長のサブビームが第５及び第６の受光面１８，１９に集光するよう回折又は透過される。このとき、板状光学素子９は、第１及び第３の波長の光ビームの光軸を所望の位置に導くように回折又は透過させる。
【００６８】
光ピックアップ１は、フォトディテクタ１０Ａの第１〜第６の受光面１４〜１９に照射されたスポット光を検出することにより、情報信号の記録又は再生を行うＲＦ信号や、トラッキング制御を行うトラッキングエラー信号を検出する。
【００６９】
このとき、光ピックアップ１は、高いパワーが必要な０次光の光量を高く維持するとともに、３ビーム分割を行う波長の光ビームの０次光／１次光回折光強度比を適正な範囲とし、光源部３から出射されるレーザの利用効率を高め、また精度よく３ビームによるトラッキングエラー信号を検出することができる。
【００７０】
本発明が適用された光ピックアップ１は、異なる２波長の光ビームを用いて複数種類の光ディスクに対して記録及び／又は再生を行う際に、異なる格子構造が形成された複数の領域を有する回折光学素子４により、トラッキングエラー検出のための３ビーム分割を行う第１及び第３の波長の光ビームに対して適正な回折効率で３ビームを発生させることができ、各発光部から出射される光ビームのレーザ利用効率を高めて、複数種類の光ディスクに対して精度よくトラッキングエラー検出を行うことができる。
【００７１】
また、本発明が適用された光ピックアップ１は、光ディスク８のフォーマットの種類に応じて光源部３の第１及び第２の発光部から選択的に出射される異なる２波長の光ビームの光路を共通にするとともに、異なるフォーマットとされた光ディスクに対して適切にトラッキングエラー検出を行うことができるので、複数種類の光ディスクに対して良好な信号の読み取り及び書き込みを可能とし、レーザの利用効率を可能とし、小型化を図るとともに複数種類の光ディスクに対する互換を実現する。
【００７２】
また、本発明が適用された光ピックアップでは、回折光学素子を以下のように形成してもよい。以下で説明する回折光学素子４０は、第１及び第３の波長の光ビームに対応した２波長用のものであり、記録再生用の光ピックアップに用いられるものとして説明する。尚、以下の説明において、回折光学素子以外の構成は、上述した光ピックアップ１と共通であり、共通する部分については同一の符号を付すとともにその詳細を省略する。
【００７３】
「実施例２」（第１及び第３の波長に対応した記録再生用回折光学素子）
回折光学素子４０は、光源部３とビームスプリッタ５との間に設けられ、光源部３より出射された第１及び第３の波長の光ビームを３ビームに分割する回折部４０ａが出射側の面であるビームスプリッタ５側に設けられている表面レリーフ型の格子状の回折光学素子である。
【００７４】
回折光学素子４０には、光源部３の第１及び第２の発光部３ａ，３ｂから出射された第１及び第３の波長の光ビームの光軸が略一致されて入射され、回折光学素子４０の回折部４０ａは、第１の光ディスク用の第１の波長の光ビームを３ビームに回折し、第３の光ディスク用の第３の波長の光ビームを３ビームに回折する。また、回折光学素子４０は、第１及び第３の波長の光ビームを、それぞれの０次光強度及び１次光強度が適正な量となるように、また、０次光／１次光回折光強度比が適正な範囲となるように３ビームに分割する。
【００７５】
具体的に、光源部３の第１及び第２の発光部３ａ，３ｂから出射された第１及び第３の波長の光ビームは、回折光学素子４０に入射すると、回折部４０ａにて０次光及び±１次光からなる３ビームに回折されてビームスプリッタ５側へ出射される。
【００７６】
回折光学素子４０は、その一方の面である出射側の面に、第１及び第３の波長の光ビームの光軸を含み、周期的な凹凸からなる第１の格子構造が形成された第１の回折領域となる中心領域Ａ２１と、この第１の回折領域の外側に設けられ、第１の格子構造とは異なる形状の周期的な凹凸からなる第２の格子構造が形成された第２の回折領域となる周辺領域Ａ２２とからなる回折部４０ａを有する。
【００７７】
また、回折光学素子４０は、２波長用のものであり、中心領域Ａ２１は、第１及び第３の波長の光ビームが通過する領域であり、周辺領域Ａ２２は、第１の波長の光ビームが通過する領域である。また、回折光学素子４０の回折部４０ａは、第１及び第３の波長の光ビームを３ビームに回折するように構成されている。
【００７８】
回折部４０ａにおける中心領域Ａ２１及び周辺領域Ａ２２の光軸に略直交する面における分割形状については、図２（ａ）を用いて説明した回折部４ａの中心領域Ａ１１及び周辺領域Ａ１２と同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００７９】
第１の回折領域である中心領域Ａ２１は、図６（ａ）に示すような微細な格子パターンを１ピッチとした格子部４１が複数繰り返し形成されてなる。各格子部４１は、断面略階段状に形成され、基準面４１ｃに対して第１の位相高さＨ２１で、所定の幅Ｗ２１を有する第１の位相格子部４１ａと、この第１の位相格子部４１ａの両側に階段状に形成され基準面４１ｃに対して第２の位相高さＨ２２で、所定の幅Ｗ２２を有する第２の位相格子部４１ｂとを有する。中心領域Ａ２１は、第１及び第２の位相格子部４１ａ，４１ｂを備えることにより２段の位相高さを有する。尚、図６（ａ）中Ｐ２１は、各格子部４１の格子周期（格子ピッチ）、すなわち１ピッチを示すものである。このように、中心領域Ａ２１には、第１の格子構造として凹凸形状とされた各格子部４１が周期的に形成されている。
【００８０】
第２の回折領域である周辺領域Ａ２２は、図６（ｂ）に示すような微細な格子パターンを１ピッチとした格子部４３が複数繰り返し形成されてなる。各格子部４３は、基準面４３ｃに対して第３の位相高さＨ２３で、所定の幅Ｗ２３を有する第３の位相格子部４３ａを有する。周辺領域Ａ２２は、第３の位相格子部４３ａを備えることにより１段の位相高さを有する。尚、図６（ｂ）中Ｐ２２は、各格子部４３の格子周期（格子ピッチ）、すなわち１ピッチを示すものである。このように、周辺領域Ａ２２には、第２の格子構造として凹凸形状とされた各格子部４３が周期的に形成されている。
【００８１】
また、図６（ｃ）に示すように、上述のような第１の格子構造とされる中心領域Ａ２１の基準面４１ｃと、第２の格子構造とされる周辺領域Ａ２２の基準面４３ｃとは、後述のように、第１の波長の光ビームのスポット形状を適正な状態に保持するために、所定の距離ΔＢ２だけ離間して形成され、すなわち、基準面４１ｃ，４３ｃが段差を有して形成されている。
【００８２】
さらに、記録再生用に用いられる回折光学素子４０は、後述のように、分割した３ビームを同じトラック上に集光させて差動プッシュプル方式によりトラッキングエラー信号を検出するために、中心領域Ａ２１及び周辺領域Ａ２２内でそれぞれ、形成される格子形状の格子方向、すなわち長手方向に直交する方向に２分割され、この２分割された各々の領域における周期構造の位相が略１８０度異なるように形成されている。また、この分割位置は、通過する光ビームを略２等分できる位置に形成されている。例えば、１段の位相高さを有する周辺領域Ａ２２は、その分割位置付近では、図７に示すように、形成されている。
【００８３】
例えば、第１の波長λ１を４０５ｎｍとし、第３の波長λ３を７８３ｎｍとし、回折光学素子４０の材料として、４０５ｎｍに対する屈折率Ｎ１が１．４７０であり、７８３ｎｍに対する屈折率Ｎ３が１．４５４であるガラス硝材を用い、中心領域Ａ２１における、第１の位相格子部４１ａの幅Ｗ２１及び高さＨ２１を、Ｗ２１＝１５．０μｍ、Ｈ２１＝１．００μｍとし、第２の位相格子部４１ｂの幅Ｗ２２及び高さＨ２２を、Ｗ２２＝４．０μｍ、Ｈ２２＝１．１２μｍとし、格子周期Ｐ２１を、Ｐ２１＝２５μｍとした２段の回折格子で形成し、周辺領域Ａ２２における、第３の位相格子部４３ａの幅Ｗ２３及び高さＨ２３を、Ｗ２３＝１２．５μｍ、Ｈ２３＝０．１４３μｍとし、格子周期Ｐ２２を、Ｐ２２＝２５μｍとした１段の回折格子で形成すると、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すような回折効率が得られる。
【００８４】
すなわち、このような格子構造とされた中心領域Ａ２１及び周辺領域Ａ２２を有する回折部４０ａは、第１及び第３の波長の光ビームの両方が通過する中心領域Ａ２１において、７８３ｎｍの０次回折効率が７０．２％、１次回折効率が４．６％で、０次／１次回折光強度比が１５．２となり、４０５ｎｍの０次回折効率が７５．１％、１次回折効率が２．５％で、０次／１次回折光強度比が３０．０となり、第１の波長の光ビームのみが通過する周辺領域Ａ２２において、４０５ｎｍの０次回折効率が７５．２％、１次回折効率が１０．０％で、０次／１次回折光強度比が７．５となる。
【００８５】
回折部４０ａは、第３の波長の光ビームの、適正な０次光強度と、適正な０次光／１次光回折光強度比とを、中心領域Ａ２１により得ることができ、第１の波長の光ビームの、適正な０次光強度と、適正な０次光／１次回折光強度とを、中心領域Ａ２１及び周辺領域Ａ２２により得ることができる。尚、第１の波長の光ビームについて、中心領域Ａ２１による１次光強度は適正な状態から不足しているが、周辺領域Ａ２２により１次光強度を補うことで、適正な０次光強度と、適正な０次／１次光強度比とを得ることができるように改善している。
【００８６】
また、中心領域Ａ２１と周辺領域Ａ２２の両方からの出射光を用いる第１の波長の光ビームでは、中心領域Ａ２１の０次光の位相変化が６９．３度、周辺領域Ａ２２の０次光の位相変化が２９．８度と異なるため、光ディスク上のスポット形状に影響を与えてしまう。
【００８７】
これを回避するために、中心領域Ａ２１と周辺領域Ａ２２との間に図６（ｃ）に示すようにΔＢ２＝０．６０１ｕｍの段差を設けることによって、すなわち、スポット形状を適正にするために、各領域の格子構造の基準面４１ｃ，４３ｃの高さを所定の距離とすることで、両領域の０次光の位相を揃え、また両領域における０次光効率をほぼ一定にすることによって、面内において一様な格子構造を有する回折格子を用いた場合と同様なスポット形状が得られる。尚、ここでは、周辺領域Ａ２２の基準面４３ｃが中心領域Ａ２１の基準面４１ｃに対して、空気側に位置するようにΔＢ２の段差を設けるようにし、すなわち、基準面４１ｃが基材（硝材）側に位置するようにした。
【００８８】
このように、回折光学素子４０は、トラッキングエラー検出のために３ビーム分割を行う第１及び第３の波長の光ビームに対して、高い０次光の回折効率を有すると同時に０次光と±１次光との光強度比を適正な範囲にすることができる。
【００８９】
また、回折光学素子４０は、各フォーマットの光ビームが通過する領域が異なることから、領域毎にその領域を通過する光ビームに対して最適な回折量となる格子構造とすることで、設計の自由度を向上でき、すなわち、複数の波長の光ビームの回折効率を適正なものとすることができる。
【００９０】
さらに、回折光学素子４０は、異なる格子構造が形成された複数の領域が入射される光ビームの光軸方向に所定の段差を有して形成されるように構成されていることから、各領域を通過した後の第１の波長の光ビームの０次回折光の位相を調整することができ、異なる格子構造とされた複数の領域を通過する波長の光ビームの光ディスク上のスポット形状の悪化を防止して、良好なスポット形状を得ることで、レーザの利用効率を高めるとともに、良好なトラッキングエラー検出を実現する。
【００９１】
以上のような回折光学素子４０を備える光ピックアップ１によれば、異なる２波長の光ビームを用いて複数種類の光ディスクに対して記録再生を行うときにトラッキングエラー信号を検出する際に、回折光学素子４０の回折部４０ａが３ビーム分割を行う第１及び第３の波長の光ビームに対して最適な回折効率で３ビームを発生させることができるので、光源部３の第１及び第２の発光部から出射される各波長の光ビームのレーザ利用効率を高めるとともに、各波長の光ビームを用いて精度よくトラッキングエラー検出を行うことができる。
【００９２】
この回折光学素子４０を用いたトラッキングエラー信号検出は、第１及び第３の波長を用いた場合において、いずれも差動プッシュプル方式により行われる。回折光学素子４０は、図４（ｄ）及び図４（ｆ）に示すように、光ディスク８の信号記録面上において、メインビームのメインスポットを光ディスク８のトラック上に集光させ、さらに、サブビームの両サブスポットがメインスポットと同じトラック上に集光させる。そして、上述した光検出器１０Ａのフォトディテクタによってメインスポット及び両サブスポットを受光してトラッキングエラー信号を検出して、対物レンズ７をトラッキング方向に移動させる。尚、図４（ｄ）及び図４（ｆ）中、Ｓｄ１３〜Ｓｄ１５、Ｓｄ３３〜Ｓｄ３５は、各光ディスクの信号記録面上の各波長の光ビームの回折光のスポットを示すものであり、Ｓｄ１３は、第１の波長の０次光、Ｓｄ１４，Ｓｄ１５は、第１の波長の±１次光、Ｓｄ３３は、第３の波長の０次光、Ｓｄ３４，Ｓｄ３５は、第３の波長の±１次光を示すものである。
【００９３】
かかる光検出器１０Ａによってトラッキングエラー信号を検出するには、上述した第１〜第６の受光面１４〜１９の各受光部Ａ１〜Ｈ１，Ａ２〜Ｈ２からの出力を用いて、上述した差動プッシュプル方式により、トラッキングエラー信号を得ることができる。
【００９４】
具体的には、第１の波長を用いた差動プッシュプル方式のトラッキングエラー信号は、上述した式（１）によりＴＥＢ１として得ることができ、第３の波長を用いた差動プッシュプル方式のトラッキングエラー信号は、次式（３）によりＴＥＣ２として得ることができる。ここで式（３）において、ｋ３は、ＴＥＣ２のオフセット成分を取り除くように決定される値である。
ＴＥＣ２＝（（ＳＡ１＋ＳＢ１）−（ＳＣ１＋ＳＤ１））−ｋ３×（（ＳＥ１−ＳＦ１）＋（ＳＧ１−ＳＨ１））  ・・・（３）
かかる回折光学素子４０を用いた光ピックアップの動作については、上述の回折光学素子４を用いた光ピックアップ１と同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００９５】
回折光学素子４０を用いた光ピックアップは、異なる２波長の光ビームを用いて複数種類の光ディスクに対して記録及び／又は再生を行う際に、異なる格子構造が形成された複数の領域を有する回折光学素子４０により、トラッキングエラー検出のための３ビーム分割を行う第１及び第３の波長の光ビームに対して適正な回折効率で３ビームを発生させることができるので、各発光部から出射される光ビームのレーザ利用効率を高めて、複数種類の光ディスクに対して精度よくトラッキングエラー検出を行うことができる。
【００９６】
また、本発明が適用された光ピックアップでは、回折光学素子を以下のように形成してもよい。尚、以下の例においては、情報の再生又は記録を行う２種類の光ディスクとして、第１の光ディスクと、第２の光ディスクとを用いるものとして説明する。さらに、ここで説明する回折光学素子５０は、第１及び第２の波長の光ビームに対応した２波長用のものであり、記録再生用の光ピックアップに用いられるものとして説明する。また、以下の説明において、回折光学素子、光源部以外の構成は、上述した光ピックアップ１と共通であり、共通する部分については同一の符号を付すとともにその詳細を省略する。
【００９７】
すなわち、ここで用いられる光源部３は、波長４０５ｎｍ程度の第１の波長の光ビームを出射する第１の発光部３ａと、波長６６０ｎｍ程度の第２の波長の光ビームを出射する第２の発光部３ｂとを有するものとして説明する。具体的には、高密度記録光ディスクである第１の光ディスクに対して４０５ｎｍ帯域のレーザ光を出射するレーザダイオードと、ＤＶＤ等の第２の光ディスクに対して６６０ｎｍ帯域のレーザ光を出射するレーザダイオードとが１つのパッケージに内蔵された、所謂２波長半導体レーザ素子である。
【００９８】
そして、光源部３の第１及び第２の発光部３ａ，３ｂは、同方向に向けて光ビームを出射可能に配置されており、この第１及び第２の発光部から出射されるそれぞれの光ビームは、略共通の光軸を有している。
【００９９】
「実施例３」（第１及び第２の波長に対応した記録再生用回折光学素子）
回折光学素子５０は、光源部３とビームスプリッタ５との間に設けられ、光源部３より出射された第１及び第２の波長の光ビームを３ビームに分割する回折部５０ａが出射側の面であるビームスプリッタ５側に設けられている表面レリーフ型の格子状の回折光学素子である。
【０１００】
回折光学素子５０には、光源部３の第１及び第２の発光部３ａ，３ｂから出射された第１及び第２の波長の光ビームの光軸が略一致されて入射され、回折光学素子５０の回折部５０ａは、第１の光ディスク用の第１の波長の光ビームを３ビームに回折し、第２の光ディスク用の第２の波長の光ビームを３ビームに回折する。また、回折光学素子５０は、第１及び第２の波長の光ビームを、それぞれの０次光強度及び１次光強度が適正な量となるように、また、０次光／１次光回折光強度が適正な範囲となるように３ビームに分割する。
【０１０１】
具体的に、光源部３の第１及び第２の発光部３ａ，３ｂから出射された第１及び第２の波長の光ビームは、回折光学素子５０に入射すると、回折部５０ａにて０次光及び±１次光からなる３ビームに回折されてビームスプリッタ５側へ出射される。
【０１０２】
回折光学素子５０は、その一方の面である出射側の面に、第１及び第２の波長の光ビームの光軸を含み、周期的な凹凸からなる第１の格子構造が形成された第１の回折領域となる中心領域Ａ３１と、この第１の回折領域の外側に設けられ、第１の格子構造とは異なる形状の周期的な凹凸からなる第２の格子構造が形成された第２の回折領域となる周辺領域Ａ３２とからなる回折部５０ａを有する。
【０１０３】
また、回折光学素子５０は、２波長用のものであり、中心領域Ａ３１は、第１及び第２の波長の光ビームが通過する領域であり、周辺領域Ａ３２は、第１の波長の光ビームが通過する領域である。また、回折光学素子５０の回折部５０ａは、第１及び第２の波長の光ビームを３ビームに回折するように構成されている。
【０１０４】
ここで、回折部５０ａにおける中心領域Ａ３１及び周辺領域Ａ３２の光軸に略直交する面における分割形状の例について、図８（ａ）を用いて説明する。図８（ａ）に示すように、中心領域Ａ３１は、第２の波長の光ビームが通過する領域を含むように形成され、周辺領域Ａ３２は、その周辺部に形成されている。
【０１０５】
中心領域Ａ３１は、光軸に略直交する面内において楕円形状に形成されている。そして、この楕円の長径方向、すなわち長手方向が、対物レンズが光ディスクの径方向に移動した際の、回折光学素子５０の光軸方向に直交する面内における光ビームの移動方向Ｄ２に向けて中心領域Ａ３１が形成されている。
【０１０６】
換言すると、中心領域Ａ３１は、トラッキング調整の際に対物レンズが変位した場合にこの対物レンズに入射する第２の波長の光ビームの回折光学素子の面内を通過する領域Ｂ２を含むように光ビームの通過領域の変位方向Ｄ２を長径とされた楕円形状とされている。
【０１０７】
このように、対物レンズの位置における光ディスクの径方向に対応した方向を長手方向とされた楕円形状とされた中心領域Ａ３１は、記録・再生時は、図２（ｃ）に示したように、対物レンズが光ディスクの径方向であるトラッキング方向ＴＲＫに変位することでトラッキング調整を行うが、その際に、光ビームが回折光学素子５０を通過する領域も対物レンズ７の変位に合わせて変化するのに対応して形成されており、対物レンズが変位した際の第２の波長の光ビームが通過する領域Ｂ２も包含するように構成されている。
【０１０８】
尚、ここでは、図８（ａ）に示すように、中心領域Ａ３１を楕円形状としたが、これに限られるものではなく、例えば、図８（ｂ）に示すように、中心領域Ａ３１を長方形状に形成してもよい。尚、ここの長方形は、光ビームの変位方向を長く形成される長方形である。
【０１０９】
第１の回折領域である中心領域Ａ３１は、図９（ａ）に示すような微細な格子パターンを１ピッチとした格子部５１が複数繰り返し形成されてなる。各格子部５１は、断面略階段状に形成され、基準面５１ｃに対して第１の位相高さＨ３１で、所定の幅Ｗ３１を有する第１の位相格子部５１ａと、この第１の位相格子部５１ａの両側に階段状に形成され基準面５１ｃに対して第２の位相高さＨ３２で、所定の幅Ｗ３２を有する第２の位相格子部５１ｂとを有する。中心領域Ａ３１は、第１及び第２の位相格子部５１ａ，５１ｂを備えることにより２段の位相高さを有する。尚、図９（ａ）中Ｐ３１は、各格子部５１の格子周期（格子ピッチ）、すなわち１ピッチを示すものである。このように、中心領域Ａ３１には、第１の格子構造として凹凸形状とされた各格子部５１が周期的に形成されている。
【０１１０】
第２の回折領域である周辺領域Ａ３２は、図９（ｂ）に示すような微細な格子パターンを１ピッチとした格子部５３が複数繰り返し形成されてなる。各格子部５３は、基準面５３ｃに対して第３の位相高さＨ３３で、所定の幅Ｗ３３を有する第３の位相格子部５３ａを有する。周辺領域Ａ３２は、第３の位相格子部５３ａを備えることにより１段の位相高さを有する。尚、図９（ｂ）中Ｐ３２は、各格子部５３の格子周期（格子ピッチ）、すなわち１ピッチを示すものである。このように、周辺領域Ａ３２には、第２の格子構造として凹凸形状とされた各格子部５３が周期的に形成されている。
【０１１１】
また、図９（ｃ）に示すように、上述のような第１の格子構造とされる中心領域Ａ３１の基準面５１ｃと、第２の格子構造とされる周辺領域Ａ３２の基準面５３ｃとは、後述のように、第１の波長の光ビームのスポット形状を適正な状態に保持するために、所定の距離ΔＢ３だけ離間して形成され、すなわち、基準面５１ｃ，５３ｃが段差を有して形成されている。
【０１１２】
さらに、記録再生用に用いられる回折光学素子５０は、上述した回折光学素子４０と同様に、分割した３ビームを同じトラック上に集光させて差動プッシュプル方式によりトラッキングエラー信号を検出するために、中心領域Ａ３１及び周辺領域Ａ３２内でそれぞれ、形成される格子形状の格子方向に直交する方向に２分割され、この２分割された各々の領域における周期構造の位相が略１８０度異なるように形成されている。また、この分割位置は、通過する光ビームを略２等分できる位置に形成されている。
【０１１３】
例えば、第１の波長λ１を４０５ｎｍとし、第２の波長λ２を６５８ｎｍとし回折光学素子５０の材料として、４０５ｎｍに対する屈折率Ｎ１が１．５２５であり、６５８ｎｍに対する屈折率Ｎ２が１．５０６であるプラスチック樹脂を用い、中心領域Ａ３１における、第１の位相格子部５１ａの幅Ｗ３１及び高さＨ３１を、Ｗ３１＝１４．６μｍ、Ｈ３１＝０．８８μｍとし、第２の位相格子部５１ｂの幅Ｗ３２及び高さＨ３２を、Ｗ３２＝４．２μｍ、Ｈ３２＝１．００μｍとし、格子周期Ｐ３１を、Ｐ３１＝２５μｍとした２段の回折格子で形成し、周辺領域Ａ３２における、第３の位相格子部５３ａの幅Ｗ３３及び高さＨ３３を、Ｗ３３＝１２．５μｍ、Ｈ３３＝０．１２μｍとし、格子周期Ｐ３２を、Ｐ３２＝２５μｍとした１段の回折格子で形成すると、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すような回折効率が得られる。
【０１１４】
すなわち、このような格子構造とされた中心領域Ａ３１及び周辺領域Ａ３２を有する回折部５０ａは、第１及び第２の波長の光ビームの両方が通過する中心領域Ａ３１において、６５８ｎｍの０次回折効率が７５．４％、１次回折効率が６．１％で、０次／１次回折光強度比が１２．３となり、４０５ｎｍの０次回折効率が７２．５％、１次回折効率が３．３％で、０次／１次回折光強度比が２２．０となり、第１の波長の光ビームのみが通過する周辺領域Ａ３２において、４０５ｎｍの０次回折効率が７８．０％、１次回折効率が８．９％で、０次／１次回折光強度比が８．７となる。
【０１１５】
回折部５０ａは、第２の波長の光ビームの、適正な０次光強度と、適正な０次光／１次光回折光強度比とを、中心領域Ａ３１により得ることができ、第１の波長の光ビームの、適正な０次光強度と、適正な０次光／１次回折光強度とを、中心領域Ａ３１及び周辺領域Ａ３２により得ることができる。尚、第１の波長の光ビームについて、中心領域Ａ３１による１次光強度は適正な状態から不足しているが、周辺領域Ａ３２により１次光強度を補うことで、適正な０次光強度と、適正な０次／１次光強度比とを得ることができるように改善している。
【０１１６】
また、中心領域Ａ３１と周辺領域Ａ３２の両方からの出射光を用いる第１の波長の光ビームでは、中心領域Ａ３１の０次光の位相変化が６５．１度、周辺領域Ａ３２の０次光の位相変化が２８．０度と異なるため、光ディスク上のスポット形状に影響を与えてしまう。
【０１１７】
これを回避するために、中心領域Ａ３１と周辺領域Ａ３２との間に図９（ｃ）に示すようにΔＢ３＝０．７１８ｕｍの段差を設けることによって、すなわち、スポット形状を適正にするために、各領域の格子構造の基準面５１ｃ，５３ｃの高さを所定の距離とすることで、両領域の０次光の位相を揃え、また両領域における０次光効率をほぼ一定にすることによって、面内において一様な格子構造を有する回折格子を用いた場合と同様なスポット形状が得られる。尚、ここでは、周辺領域Ａ３２の基準面５３ｃが中心領域Ａ３１の基準面５１ｃに対して、空気側に位置するようにΔＢ３の段差を設けるようにし、すなわち、基準面５１ｃが基材（硝材）側に位置するようにした。
【０１１８】
このように、回折光学素子５０は、トラッキングエラー検出のために３ビーム分割を行う第１及び第２の波長の光ビームに対して、高い０次光の回折効率を有すると同時に０次光と±１次光との光強度比を適正な範囲にすることができる。
【０１１９】
また、回折光学素子５０は、各フォーマットの光ビームが通過する領域が異なることから、領域毎にその領域を通過する光ビームに対して最適な回折量となる格子構造とすることで、設計の自由度を向上でき、すなわち、複数の波長の光ビームの回折効率を適正なものとすることができる。
【０１２０】
さらに、回折光学素子５０は、異なる格子構造が形成された複数の領域が入射される光ビームの光軸方向に所定の段差を有して形成されるように構成されていることから、各領域を通過した後の第１の波長の光ビームの０次回折光の位相を調整することができ、異なる格子構造とされた複数の領域を通過する波長の光ビームの光ディスク上のスポット形状の悪化を防止して、良好なスポット形状を得ることで、レーザの利用効率を高めるとともに、良好なトラッキングエラー検出を実現する。
【０１２１】
以上のような回折光学素子５０を備える光ピックアップ１によれば、異なる２波長の光ビームを用いて複数種類の光ディスクに対して記録再生を行うときにトラッキングエラー信号を検出する際に、回折光学素子５０の回折部５０ａが３ビーム分割を行う第１及び第２の波長の光ビームに対して最適な回折効率で３ビームを発生させることができるので、光源部３の第１及び第２の発光部から出射される各波長の光ビームのレーザ利用効率を高めるとともに、各波長の光ビームを用いて精度よくトラッキングエラー検出を行うことができる。
【０１２２】
この回折光学素子５０を用いたトラッキングエラー信号検出は、第１及び第２の波長を用いた場合において、いずれも差動プッシュプル方式により行われる。回折光学素子５０は、図４（ｄ）及び図４（ｅ）に示すように、光ディスク８の信号記録面上において、メインビームのメインスポットを光ディスク８のトラック上に集光させ、さらに、サブビームの両サブスポットがメインスポットと同じトラック上に集光させる。そして、上述した光検出器１０Ａのフォトディテクタによってメインスポット及び両サブスポットを受光してトラッキングエラー信号を検出して、対物レンズ７をトラッキング方向に移動させる。尚、図４（ｄ）及び図４（ｅ）中、Ｓｄ１３〜Ｓｄ１５、Ｓｄ２３〜Ｓｄ２５は、各光ディスクの信号記録面上の各波長の光ビームの回折光のスポットを示すものであり、Ｓｄ１３は、第１の波長の０次光、Ｓｄ１４，Ｓｄ１５は、第１の波長の±１次光、Ｓｄ２３は、第２の波長の０次光、Ｓｄ２４，Ｓｄ２５は、第２の波長の±１次光を示すものである。
【０１２３】
ここで、光検出器１０Ａは、図５（ａ）を用いて上述したように、第１乃至第６の受光面１４〜１９とを有するものであるが、第１の受光面１４に、第２の波長の０次光が入射し、第２及び第３の受光面１５，１６に、第２の波長の±１次光が入射し、第４の受光面１７に、第１の波長の０次光が入射し、第５及び第６の受光面１８，１９に、第１の波長の±１次光が入射するように板状光学素子９により所望の位置に入射される。尚、図５（ａ）中、Ｓ２０は、第２の波長の０次光を示すものであり、Ｓ２１，Ｓ２２は、第２の波長の±１次光を示すものである。
【０１２４】
かかる光検出器１０Ａによってトラッキングエラー信号を検出するには、上述した第１〜第６の受光面１４〜１９の各受光部Ａ１〜Ｈ１，Ａ２〜Ｈ２からの出力を用いて、上述した差動プッシュプル方式により、トラッキングエラー信号を得ることができる。
【０１２５】
具体的には、第１の波長を用いた差動プッシュプル方式のトラッキングエラー信号は、上述した式（１）によりＴＥＢ１として得ることができ、第２の波長を用いた差動プッシュプル方式のトラッキングエラー信号は、次式（４）によりＴＥＤ１として得ることができる。ここで式（４）において、ｋ２は、ＴＥＤ１のオフセット成分を取り除くように決定される値である。
ＴＥＤ１＝（（ＳＡ１＋ＳＢ１）−（ＳＣ１＋ＳＤ１））−ｋ２×（（ＳＥ１−ＳＦ１）＋（ＳＧ１−ＳＨ１））  ・・・（４）
かかる回折光学素子５０を用いた光ピックアップの動作については、上述の回折光学素子４を用いた光ピックアップ１が、第１及び第３の波長の光ビームを用いるのに対し、第１及び第２の波長の光ビームを用いることを除いて、同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。
【０１２６】
回折光学素子５０を用いた光ピックアップは、異なる２波長の光ビームを用いて複数種類の光ディスクに対して記録及び／又は再生を行う際に、異なる格子構造が形成された複数の領域を有する回折光学素子５０により、トラッキングエラー検出のための３ビーム分割を行う第１及び第２の波長の光ビームに対して適正な回折効率で３ビームを発生させることができるので、各発光部から出射される光ビームのレーザ利用効率を高めて、複数種類の光ディスクに対して精度よくトラッキングエラー検出を行うことができる。
【０１２７】
また、上述では、異なる２波長の光ビームを用いて記録及び／又は再生を行う２規格間互換性を実現した光ピックアップ及びこれに用いられる回折光学素子について説明したが、本発明が適用された光ピックアップは、これに限られるものではなく、異なる３波長の光ビームを用いて記録及び／又は再生を行う３規格間互換性を実現するような光ピックアップとして構成してもよい。尚、以下の説明において、上述した光ピックアップ１と共通する部分については同一の符号を付すとともにその詳細を省略する。
【０１２８】
本発明が適用された光ピックアップ６０は、光ディスク８に対して情報記録再生を行うものであり、この光ディスクを回転操作する駆動手段としてのスピンドルモータ、この光ピックアップ６０を光ディスクの径方向に移動させる送りモータ等とともに光ディスク装置を構成する。そして、光ピックアップ６０は、スピンドルモータによって回転操作された光ディスクに対して情報の記録再生を行う。また、光ピックアップ６０及びこれを用いた光ディスク装置は、フォーマットの異なる複数種類の光ディスク８に対して異なる３波長の光ビームを用いて記録及び／又は再生を行う３規格間互換性を実現した光ピックアップ及び光ディスク装置である。
【０１２９】
そして、この光ピックアップ６０により情報の再生又は記録を行う３種類の光ディスクとして、上述した第１乃至第３の光ディスクを用いるものとして説明する。
【０１３０】
本発明を適用した光ピックアップ６０は、図１０に示すように、異なる３波長の光ビームを出射する光源部６３と、光源部６３から出射された光ビームを透過又は３ビームに分割する回折部を有する回折光学素子６４と、回折光学素子６４により分割又は透過された光ビーム及び光ディスク８からの反射光を反射又は透過するビームスプリッタ６５と、コリメータレンズ６６と、光源部６３から出射された光ビームを光ディスク８の信号記録面に集光する３波長用の対物レンズ６７と、光ディスク８から反射された各波長の光ビームの光軸を所定のフォトディテクタに導くように形成された板状光学素子６９と、各波長の光ビームの共通受光素子であり信号検出用のフォトディテクタを有し光ディスクで反射された戻りの光ビームを検出する図５（ａ）に示す光検出器１０Ａとを備える。
【０１３１】
光源部６３は、波長４０５ｎｍ程度の第１の波長の光ビームを出射する第１の発光部６３ａと、波長６６０ｎｍ程度の第２の波長の光ビームを出射する第２の発光部６３ｂと、波長７８５ｎｍ程度の第３の波長の光ビームを出射する第３の発光部６３ｃとを有する。
【０１３２】
すなわち、光源部６３は、高密度記録光ディスクである第１の光ディスクに対して４０５ｎｍ帯域のレーザ光を出射するレーザダイオードと、ＤＶＤ等の第２の光ディスクに対して６６０ｎｍ帯域のレーザ光を出射するレーザダイオードと、ＣＤ等の第３の光ディスクに対して７８５ｎｍ帯域のレーザ光を出射するレーザダイオードとが１つのパッケージに内蔵された、所謂３波長半導体レーザ素子である。
【０１３３】
そして、光源部６３の第１乃至第３の発光部６３ａ，６３ｂ，６３ｃは、同方向に向けて光ビームを出射可能に配置されており、この第１乃至第３の発光部６３ａ，６３ｂ，６３ｃから出射されるそれぞれの光ビームは、略共通の光軸を有している。
【０１３４】
尚、光ピックアップ６０において、第１乃至第３の発光部６３ａ，６３ｂ，６３ｃは、一の光源部６３に配置するように構成したが、これに限られるものではなく、例えば、２以上の光源部に第１乃至第３の発光部を振り分けて配置し、これらの光源部に配置された第１乃至第３の発光部から出射されるそれぞれの光ビームを、光路合成手段としてのビームスプリッタ等の光学素子により光路が共通となるように合成し、各光ビームが共通の光軸を有するように構成してもよい。
【０１３５】
回折光学素子６４は、光源部６３とビームスプリッタ６５との間に設けられ、光源部６３より出射された第１乃至第３の波長の光ビームを選択的に３ビームに分割する回折部６４ａが出射側の面であるビームスプリッタ６５側に設けられている表面レリーフ型の格子状の回折光学素子である。
【０１３６】
尚、ここでは、回折光学素子６４の出射側の面に回折部６４ａを設けるように構成したが、入射側の面、すなわち、光源部６３側の面に回折部を設けるように構成してもよい。
【０１３７】
回折光学素子６４には、光源部６３の第１乃至第３の発光部６３ａ，６３ｂ，６３ｃから出射された第１乃至第３の波長の光ビームの光軸が略一致されて入射され、回折光学素子６４の回折部６４ａは、高密度記録光ディスク等の第１の光ディスク用の第１の波長の光ビームを０次光及び±１次光からなる３ビームに回折して出射させ、ＤＶＤ等の第２の光ディスク用の第２の波長の光ビームを透過して出射させ、ＣＤ等の第３の光ディスク用の第３の波長の光ビームを０次光及び±１次光からなる３ビームに回折して出射させる。また、回折光学素子６４は、第１及び第３の波長の光ビームを、それぞれの０次光強度及び１次光強度が適正な量となるように回折することができ、すなわち、０次光／１次光回折光強度比が適正な範囲となるように３ビームに分割する。
【０１３８】
具体的に、光源部６３の第１の発光部６３ａから出射された波長４０５ｎｍ程度の第１の波長の光ビームは、回折光学素子６４に入射すると、回折部６４ａにて０次光（以下、メインビームともいう。）及び±１次光（以下、サブビームともいう。）からなる３ビームに回折されてビームスプリッタ６５側へ出射される。また、光源部６３の第２の発光部６３ｂから出射された波長６６０ｎｍ程度の第２の波長の光ビームは、回折光学素子６４に入射すると、回折部６４ａを適正な透過率で略透過してビームスプリッタ６５側へ出射される。また、光源部６３の第３の発光部６３ｃから出射された波長７８５ｎｍ程度の第３の波長の光ビームは、第１の波長の光ビームの場合と同様に、回折光学素子６４に入射すると、回折部６４ａにてメインビーム及び２つのサブビームからなる３ビームに回折されてビームスプリッタ６５側へ出射される。
【０１３９】
ここで、この回折光学素子６４を用いた場合を実施例４として、この回折光学素子６４に設けられる回折部６４ａについて詳細に説明する。尚、この回折光学素子６４は、後述するように、第１乃至第３の波長の光ビームに対応した３波長用のものであり、さらにこれを再生用の光ピックアップに用いられるものとして説明する。
【０１４０】
「実施例４」（第１乃至第３の波長に対応した記録再生用回折光学素子）
回折光学素子６４は、その一方の面である出射側の面に、第１乃至第３の波長の光ビームの光軸を含み、周期的な凹凸からなる第１の格子構造が形成された第１の回折領域となる中心領域Ａ４１と、この第１の回折領域の外側に設けられ、第１の格子構造とは異なる形状の周期的な凹凸からなる第２の格子構造が形成された第２の回折領域となる周辺領域Ａ４２とからなる回折部６４ａを有する。
【０１４１】
また、回折光学素子６４は、３波長用のものであり、中心領域Ａ４１は、第１乃至第３の波長の光ビームが通過する領域であり、周辺領域Ａ４２は、第１の波長の光ビームが通過する領域である。また、回折光学素子６４の回折部６４ａは、第１及び第３の波長の光ビームを３ビームに回折し、第２の波長の光ビームを略透過するように構成されている。
【０１４２】
ここで、回折部６４ａの中心領域Ａ４１及び周辺領域Ａ４２の光軸に略直交する面における分割形状については、図８（ａ）を用いて説明した回折部５０ａの中心領域Ａ３１及び周辺領域Ａ３２の場合と同様であり、すなわち、図８（ａ）に示すように、中心領域Ａ４１は、第３の波長の光ビームと、第２の波長の光ビームとが通過する領域を含むように形成され、周辺領域Ａ４２は、その周辺部に形成されている。また、中心領域Ａ４２は、上述した中心領域Ａ３２と同様に楕円形又は長方形の形状とされており、記録・再生時は、図２（ｃ）に示したように、対物レンズが光ディスクの径方向であるトラッキング方向に変位することでトラッキング調整を行うが、その際に、光ビームが回折光学素子６４を通過する領域も対物レンズ６７の変位に合わせて変化するのに対応して形成されており、対物レンズが変位した際の第２の波長の光ビームが通過する領域も包含するように構成されている。
【０１４３】
第１の回折領域である中心領域Ａ４１は、図１１（ａ）に示すような微細な格子パターンを１ピッチとした格子部７１が複数繰り返し形成されてなる。各格子部７１は、断面略階段状に形成され、基準面７１ｃに対して第１の位相高さＨ４１で、所定の幅Ｗ４１を有する第１の位相格子部７１ａと、この第１の位相格子部７１ａの両側に階段状に形成され基準面７１ｃに対して第２の位相高さＨ４２で、所定の幅Ｗ４２を有する第２の位相格子部４１ｂとを有する。中心領域Ａ４１は、第１及び第２の位相格子部７１ａ，７１ｂを備えることにより２段の位相高さを有する。尚、図１１（ａ）中Ｐ４１は、各格子部４１の格子周期（格子ピッチ）、すなわち１ピッチを示すものである。このように、中心領域Ａ４１には、第１の格子構造として凹凸形状とされた各格子部７１が周期的に形成されている。
【０１４４】
第２の回折領域である周辺領域Ａ４２は、図１１（ｂ）に示すような微細な格子パターンを１ピッチとした格子部７３が複数繰り返し形成されてなる。各格子部７３は、基準面７３ｃに対して第３の位相高さＨ４３で、所定の幅Ｗ４３を有する第３の位相格子部７３ａを有する。周辺領域Ａ４２は、第３の位相格子部７３ａを備えることにより１段の位相高さを有する。尚、図１１（ｂ）中Ｐ４２は、各格子部７３の格子周期（格子ピッチ）、すなわち１ピッチを示すものである。このように、周辺領域Ａ４２には、第２の格子構造として凹凸形状とされた各格子部７３が周期的に形成されている。
【０１４５】
また、図１１（ｃ）に示すように、上述のような第１の格子構造とされる中心領域Ａ４１の基準面７１ｃと、第２の格子構造とされる周辺領域Ａ４２の基準面７３ｃとは、後述のように、第１の波長の光ビームのスポット形状を適正な状態に保持するために、所定の距離ΔＢ４だけ離間して形成され、すなわち、基準面７１ｃ，７３ｃが段差を有して形成されている。
【０１４６】
例えば、第１の波長λ１を４０５ｎｍとし、第２の波長λ２を６５８ｎｍとし、第３の波長λ３を７８３ｎｍとし、回折光学素子６４の材料として、４０５ｎｍに対する屈折率Ｎ１が１．７３０であり、６５８ｎｍに対する屈折率Ｎ２が１．６８２であり、７８３ｎｍに対する屈折率Ｎ３が１．６７５であるガラスモールド用硝材を用い、中心領域Ａ４１における、第１の位相格子部７１ａの幅Ｗ４１及び高さＨ４１を、Ｗ４１＝３．１μｍ、Ｈ４１＝０．７２μｍとし、第２の位相格子部７１ｂの幅Ｗ４２及び高さＨ４２を、Ｗ４２＝４．１μｍ、Ｈ４２＝１．０６μｍとし、格子周期Ｐ４１を、Ｐ４１＝２５μｍとした２段の回折格子で形成し、周辺領域Ａ４２における、第３の位相格子部７３ａの幅Ｗ４３及び高さＨ４３を、Ｗ４３＝１２．５μｍ、Ｈ４３＝０．１１７μｍとし、格子周期Ｐ４２を、Ｐ４２＝２５μｍとした１段の回折格子で形成すると、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すような回折効率が得られる。
【０１４７】
すなわち、このような格子構造とされた中心領域Ａ４１及び周辺領域Ａ４２を有する回折部６４ａは、第１乃至第３の波長の光ビームの全ての光ビームが通過する中心領域Ａ４１において、７８３ｎｍの０次回折効率が６１．１％、１次回折効率が９．０％で、０次／１次回折光強度比が６．８となり、６５８ｎｍの０次回折効率が６６．３％となり、４０５ｎｍの０次回折効率が６２．５％、１次回折効率が３．５％で、０次／１次回折光強度比が１７．９となり、第１の波長の光ビームのみが通過する周辺領域Ａ４２において、４０５ｎｍの０次回折効率が６２．２％、１次回折効率が１５．３％で、０次／１次回折光強度比が４．１となる。
【０１４８】
回折部６４ａは、第３の波長の光ビームの、適正な０次光強度及び適正な０次光／１次光回折光強度比と、第２の波長の光ビームの、適正な０次光強度とを、中心領域Ａ４１により得ることができ、第１の波長の光ビームの、適正な０次光強度及び適正な０次光／１次回折光強度を、中心領域Ａ４１及び周辺領域Ａ４２により得ることができる。尚、第１の波長の光ビームについて、中心領域Ａ４１による１次光強度は適正な状態から不足しているが、周辺領域Ａ４２により１次光強度を補うことで、適正な０次光強度と、適正な０次／１次光強度比とを得ることができるように改善している。
【０１４９】
また、中心領域Ａ４１と周辺領域Ａ４２の両方からの出射光を用いる第１の波長の光ビームでは、中心領域Ａ４１の０次光の位相変化が−４．２度、周辺領域Ａ４２の０次光の位相変化が３７．９度と異なるため、光ディスク上のスポット形状に影響を与えてしまう。
【０１５０】
これを回避するために、中心領域Ａ４１と周辺領域Ａ４２との間に図１１（ｃ）に示すようにΔＢ４＝０．３０８ｕｍの段差を設けることによって、すなわち、スポット形状を適正にするために、各領域の格子構造の基準面７１ｃ，７３ｃの高さを所定の距離とすることで、両領域の０次光の位相を揃え、また両領域における０次光効率をほぼ一定にすることによって、面内において一様な格子構造を有する回折格子を用いた場合と同様なスポット形状が得られる。尚、ここでは、周辺領域Ａ４２の基準面７３ｃが中心領域Ａ４１の基準面７１ｃに対して、空気側に位置するようにΔＢ４の段差を設けるようにし、すなわち、基準面７１ｃが基材（硝材）側に位置するようにした。
【０１５１】
このように、回折光学素子６４は、トラッキングエラー検出のために３ビーム分割を行う第１及び第３の波長の光ビームに対して、高い０次光の回折効率を有すると同時に０次光と±１次光との光強度比を適正な範囲にすることができるとともに、トラッキングエラー検出のために３ビーム分割を行わない第２の波長の光ビームに対して適正な透過率で透過して高い０次光の回折効率を有する。
【０１５２】
また、回折光学素子６４は、各フォーマットの光ビームが通過する領域が異なることから、領域毎にその領域を通過する光ビームに対して最適な回折量となる格子構造とすることで、設計の自由度を向上でき、すなわち、複数の波長の光ビームの回折効率を適正なものとすることができる。
【０１５３】
さらに、回折光学素子６４は、異なる格子構造が形成された複数の領域が入射される光ビームの光軸方向に所定の段差を有して形成されるように構成されていることから、各領域を通過した後の第１の波長の光ビームの０次回折光の位相を調整することができ、異なる格子構造とされた複数の領域を通過する波長の光ビームの光ディスク上のスポット形状の悪化を防止して、良好なスポット形状を得ることで、レーザの利用効率を高めるとともに、良好なトラッキングエラー検出を実現する。
【０１５４】
以上のような回折光学素子６４を備える光ピックアップ６０によれば、異なる３波長の光ビームを用いて複数種類の光ディスクに対して再生を行うときにトラッキングエラー信号を検出する際に、回折光学素子６４の回折部６４ａが３ビーム分割を行う第１及び第３の波長の光ビームに対して最適な回折効率で３ビームを発生させることができるので、光源部６３の第１乃至第３の発光部から出射される各波長の光ビームのレーザ利用効率を高めるとともに、各波長の光ビームを用いて精度よくトラッキングエラー検出を行うことができる。
【０１５５】
この回折光学素子６４を用いたトラッキングエラー信号検出は、第１の波長を用いた場合は、差動プッシュプル（ＤＰＰ）方式により行われ、第２の波長を用いた場合は、差分位相検出（ＤＰＤ）方式により行われ、第３の波長を用いた場合は、３スポット方式により行われる。
【０１５６】
回折光学素子６４は、図４（ａ）、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示すように、光ディスク８の信号記録面上において、メインビームのメインスポットを光ディスク８のトラック上に集光させ、差動プッシュプル（ＤＰＰ）方式ではサブビームの両サブスポットがメインスポットを挟んで光ディスク８の半径方向にトラックピッチＴＰ１の半分だけ（ＴＰ１／２）ずれるように集光させ、３スポット方式ではサブビームの両サブスポットがメインスポットを挟んで光ディスク８の半径方向にトラックピッチＴＰ３の１／４だけ（ＴＰ３／４）ずれるように集光させる。そして、後述する光検出器１０Ａのフォトディテクタによってメインスポット及び両サブスポットを受光してトラッキングエラー信号を検出して、対物レンズ７をトラッキング方向に移動させる。尚、図４（ａ）、図４（ｂ）及び図４（ｃ）中、Ｓｄ１０〜Ｓｄ１２、Ｓｄ２０，Ｓｄ３０〜Ｓｄ３２は、各光ディスクの信号記録面上の各波長の光ビームの回折光のスポットを示すものであり、Ｓｄ１０は、第１の波長の０次光、Ｓｄ１１，Ｓｄ１２は、第１の波長の±１次光、Ｓｄ２０は、第２の波長の０次光、Ｓｄ３０は、第３の波長の０次光、Ｓｄ３１，Ｓｄ３２は、第３の波長の±１次光を示すものである。
【０１５７】
そして、上述した光検出器１０Ａのフォトディテクタによってメインスポット及び両サブスポットを受光してトラッキングエラー信号を検出して、対物レンズ７をトラッキング方向に移動させる。
【０１５８】
ここで、光検出器１０Ａは、図５（ａ）を用いて上述したように、第１乃至第６の受光面１４〜１９とを有するものである。
【０１５９】
回折光学素子６４により３分割又は透過されて出射された光ビームは、ビームスプリッタ６５、コリメータレンズ６６及び３波長用対物レンズ６７を経て光ディスク８の信号記録面に照射され、その反射光が板状光学素子６９を介して光検出器１０Ａのフォトディテクタで受光されて検出される。
【０１６０】
ビームスプリッタ６５は、回折光学素子６４とコリメータレンズ６６との光路上に配置され、光源部６３に近い側にハーフミラー面６５ａを有する。ビームスプリッタ６５は、回折光学素子６４により３分割又は透過されて出射された光ビームをハーフミラー面６５ａにより光ディスク８側へ反射する。また、ビームスプリッタ６５は、光ディスク８に反射された戻りの光ビームを透過させ板状光学素子６９に入射させる。すなわち、ビームスプリッタ６５は、戻りの光ビームの光路を、往路の光ビームの光路から分岐する光学素子である。
【０１６１】
コリメータレンズ６６は、ビームスプリッタ６５と対物レンズ６７との間に配置され、ビームスプリッタ６５に反射された光ビームを平行光にする。３波長用の対物レンズ６７は、第１乃至第３の波長の光ビームを光ディスク８の信号記録面にそれぞれ集光させる。
【０１６２】
板状光学素子６９は、ビームスプリッタ６５と光検出器１０Ａとの間に配置され、光ディスク８で反射されたビームスプリッタ６５を透過した戻りの第１乃至第３の波長の光ビームを光検出器１０Ａのフォトディテクタの受光面に入射させる回折格子からなる。この板状光学素子６９は、光ディスク８で反射した第１乃至第３の波長の光ビームの光軸が光検出器１０Ａの所望のフォトディテクタの受光面上に到達するように回折又は透過させる。すなわち、板状光学素子６９は、光源部６３の第１乃至第３の発光部から出射され上述した光学部品を経由して光ディスクで反射された戻りの第１乃至第３の波長の光ビームの微小な光路のズレを補正して光検出器１０Ａのフォトディテクタの所望の位置に導くものである。
【０１６３】
板状光学素子６９により第１乃至第３の波長の光ビームが所望の位置に入射される光検出器１０Ａのフォトディテクタは、図５（ａ）に示すように、３波長の戻り光の共通受光素子であり、上述と同様の第１乃至第６の受光面１４〜１９を有する。ここで、上述したのと同様の受光面に第１及び第３の波長の０次光及び±１次光が入射し、さらに、第１の受光面１４に、第２の波長の０次光が入射する。尚、図５中、Ｓ１０〜Ｓ１２，Ｓ３０〜Ｓ３２については、上述と同様であり、Ｓ２０は、第２の波長の０次光のスポットを示すものである。
【０１６４】
かかる光検出器１０Ａによってトラッキングエラー信号を検出するには、上述した
第１〜第６の受光面１４〜１９の各受光部Ａ１〜Ｈ１，Ａ２〜Ｈ２からの出力を用いて、上述した差動プッシュプル方式、差分位相検出方式及び３スポット方式により、トラッキングエラー信号を得ることができる。
【０１６５】
具体的には、第１の波長を用いた差動プッシュプル（ＤＰＰ）方式のトラッキングエラー信号は、上述した式（１）によりＴＥＢ１として得ることができ、第２の波長を用いた差分位相検出方式のトラッキングエラー信号は、次式（５）によりＴＥＤ２として得ることができ、第３の波長を用いた３スポット方式では、上述した式（２）によりＴＥＣ１として得ることができる。
ＴＥＤ２＝（ＳＡ１＋ＳＣ１）−（ＳＢ１＋ＳＤ１）  ・・・（５）
以下、光ピックアップ６０の動作について説明する。光ピックアップ６０は、光ディスク８として第１の光ディスクが装着されたときには、光源部６３の第１の発光部から第１の波長の光ビームを出射する。この第１の波長の光ビームは、回折光学素子６４の回折部６４ａにより、０次光／１次光回折光強度比が適正な範囲で、０次光と、±１次光との３ビームとなるように回折される。このとき、高次の回折光の発生を悪影響を及ぼさない程度に低減することができる。
【０１６６】
また、光ピックアップ６０は、光ディスク８として第２の光ディスクが装着されたときには、光源部６３の第２の発光部から第２の波長の光ビームを出射する。この第２の波長の光ビームは、回折光学素子６４の回折部６４ａにより、適正な透過率で透過される。このとき、高次の回折光の発生を悪影響を及ぼさない程度に低減することができる。
【０１６７】
また、光ピックアップ６０は、光ディスク８として第３の光ディスクが装着されたときには、光源部６３の第３の発光部から第３の波長の光ビームを出射する。この第３の波長の光ビームは、回折光学素子６４の回折部６４ａにより、０次光／１次光回折光強度比が適正な範囲で、０次光と、±１次光との３ビームとなるように回折する。このとき、高次の回折光の発生を悪影響を及ぼさない程度に低減することができる。
【０１６８】
回折光学素子６４より出射された第１乃至第３の波長の光ビームは、ビームスプリッタ６５のハーフミラー面５ａに照射されると光ディスク８側へ立ち上げられ、コリメータレンズ６６によって平行光とされる。次いで、光ビームは、対物レンズ７によって光学ディスク８の信号記録面に集光され、メインビーム及びサブビームによる光スポットが形成される。
【０１６９】
このとき、０次光によるメインスポットはトラック上に形成され、±１次光によるサブスポットは、上述したように、差動プッシュプル（ＤＰＰ）方式では、トラックピッチの半分だけ光ディスク８の半径方向にずれた位置に形成され、３スポット方式ではトラックピッチの１／４だけ光ディスク８の半径方向にずれた位置に形成される。
【０１７０】
光ディスク８の信号記録面で反射された戻りの光ビームは、ビームスプリッタ６５を透過して板状光学素子６９に入射され、第２及び第３の波長のメインビームが第１の受光面１４に集光し、又は第１の波長のメインビームが第４の受光面１７に集光し、第３の波長のサブビームが第２及び第３の受光面１５，１６に集光し、又は第１の波長のサブビームが第５及び第６の受光面１８，１９に集光するよう回折又は透過される。このとき、板状光学素子６９は、第１乃至第３の波長の光ビームの光軸を所望の位置に導くように回折又は透過させる。
【０１７１】
光ピックアップ６０は、フォトディテクタ１０Ａの第１〜第６の受光面１４〜１９に照射されたスポット光を検出することにより、情報信号の記録又は再生を行うＲＦ信号や、トラッキング制御を行うトラッキングエラー信号を検出する。
【０１７２】
このとき、光ピックアップ６０は、高いパワーが必要な０次光の光量を高く維持するとともに、３ビーム分割を行う波長の光ビームの０次光／１次光回折光強度比を適正な範囲とし、光源部６３から出射されるレーザの利用効率を高め、また精度よく３ビームによるトラッキングエラー信号を検出することができる。
【０１７３】
本発明が適用された光ピックアップ６０は、異なる３波長の光ビームを用いて複数種類の光ディスクに対して記録及び／又は再生を行う際に、異なる格子構造が形成された複数の領域を有する回折光学素子６４により、トラッキングエラー検出のための３ビーム分割を行う第１及び第３の波長の光ビームに対して適正な回折効率で３ビームを発生させることができ、３ビーム分割を行わない波長の光ビームに対して適正な透過率で透過させることができるので、各発光部から出射される光ビームのレーザ利用効率を高めて、複数種類の光ディスクに対して精度よくトラッキングエラー検出を行うことができる。
【０１７４】
また、本発明が適用された光ピックアップ６０は、光ディスク８のフォーマットの種類に応じて光源部６３の第１乃至第３の発光部から選択的に出射される異なる３波長の光ビームの光路を共通にするとともに、異なるフォーマットとされた光ディスクに対して適切にトラッキングエラー検出を行うことができるので、複数種類の光ディスクに対して良好な信号の読み取り及び書き込みを可能とし、レーザの利用効率を可能とし、小型化を図るとともに複数種類の光ディスクに対する互換を実現する。
【０１７５】
また、本発明が適用された光ピックアップでは、回折光学素子を以下のように形成してもよい。以下で説明する回折光学素子８０は、第１乃至第３の波長の光ビームに対応した３波長用のものであり、記録再生用の光ピックアップに用いられるものとして説明する。尚、以下の説明において、回折光学素子及び光検出器以外の構成は、上述した光ピックアップ６０と共通であり、共通する部分については同一の符号を付すとともにその詳細を省略する。尚、光検出器としては、図５（ｂ）に示す光検出器１０Ｂを用いるものとして説明する。
【０１７６】
「実施例５」（第１乃至第３の波長に対応した記録再生用回折光学素子）
この回折光学素子８０は、光源部６３とビームスプリッタ６５との間に設けられ、光源部６３より出射された第１乃至第３の波長の光ビームを３ビームに分割する回折部８０ａが出射側の面であるビームスプリッタ６５側に設けられている表面レリーフ型の格子状の回折光学素子である。
【０１７７】
回折光学素子８０には、光源部６３の第１乃至第３の発光部６３ａ，６３ｂ，６３ｃから出射された第１乃至第３の波長の光ビームの光軸が略一致されて入射され、回折光学素子８０の回折部８０ａは、第１の光ディスク用の第１の波長の光ビームを３ビームに回折し、第２の光ディスク用の第２の波長の光ビームを３ビームに回折し、第３の光ディスク用の第３の波長の光ビームを３ビームに回折する。また、回折光学素子８０は、第１乃至第３の波長の光ビームを、それぞれの０次光強度及び１次光強度が適正な量となるように回折することができ、すなわち、０次光／１次光回折光強度比が適正な範囲となるように３ビームに分割する。
【０１７８】
具体的に、光源部６３の第１乃至第３の発光部６３ａ，６３ｂ，６３ｃから出射された第１乃至第３の波長の光ビームは、回折光学素子８０に入射すると、回折部８０ａにて０次光及び±１次光からなる３ビームに回折されてビームスプリッタ６５側へ出射される。
【０１７９】
回折光学素子８０は、その一方の面である出射側の面に、第１乃至第３の波長の光ビームの光軸を含み、周期的な凹凸からなる第１の格子構造が形成された第１の回折領域となる中心領域Ａ５１と、この第１の回折領域の外側に設けられ、第１の格子構造とは異なる形状の周期的な凹凸からなる第２の格子構造が形成された第２の回折領域となる周辺領域Ａ５２とからなる回折部８０ａを有する。
【０１８０】
また、回折光学素子８０は、３波長用のものであり、中心領域Ａ５１は、第１乃至第３の波長の光ビームが通過する領域であり、周辺領域Ａ５２は、第１の波長の光ビームが通過する領域である。また、回折光学素子８０の回折部８０ａは、第１乃至第３の波長の光ビームを３ビームに回折するように構成されている。
【０１８１】
ここで、回折部８０ａの中心領域Ａ５１及び周辺領域Ａ５２の光軸に略直交する面における分割形状については、上述した回折部６４ａの場合と同様に、図８（ａ）を用いて説明した回折部５０ａの中心領域Ａ３１及び周辺領域Ａ３２の場合と同様であり、すなわち、図８（ａ）に示すように、中心領域Ａ５１は、第３の波長の光ビームと、第２の波長の光ビームとが通過する領域を含むように形成され、周辺領域Ａ５２は、その周辺部に形成されている。また、中心領域Ａ５２は、上述した中心領域Ａ３２と同様に楕円形又は長方形の形状とされており、記録・再生時は、図２（ｃ）に示したように、対物レンズが光ディスクの径方向であるトラッキング方向に変位することでトラッキング調整を行うが、その際に、光ビームが回折光学素子８０を通過する領域も対物レンズ６７の変位に合わせて変化するのに対応して形成されており、対物レンズが変位した際の第２の波長の光ビームが通過する領域も包含するように構成されている。
【０１８２】
第１の回折領域である中心領域Ａ５１は、図１２（ａ）に示すような微細な格子パターンを１ピッチとした格子部８１が複数繰り返し形成されてなる。各格子部８１は、断面略階段状に形成され、基準面８１ｃに対して第１の位相高さＨ５１で、所定の幅Ｗ５１を有する第１の位相格子部８１ａと、この第１の位相格子部８１ａの両側に階段状に形成され基準面８１ｃに対して第２の位相高さＨ５２で、所定の幅Ｗ５２を有する第２の位相格子部８１ｂとを有する。中心領域Ａ５１は、第１及び第２の位相格子部８１ａ，８１ｂを備えることにより２段の位相高さを有する。尚、図１２（ａ）中Ｐ５１は、各格子部８１の格子周期（格子ピッチ）、すなわち１ピッチを示すものである。このように、中心領域Ａ５１には、第１の格子構造として凹凸形状とされた各格子部８１が周期的に形成されている。
【０１８３】
第２の回折領域である周辺領域Ａ５２は、図１２（ｂ）に示すような微細な格子パターンを１ピッチとした格子部８３が複数繰り返し形成されてなる。各格子部８３は、基準面８３ｃに対して第３の位相高さＨ５３で、所定の幅Ｗ５３を有する第３の位相格子部８３ａを有する。周辺領域Ａ５２は、第３の位相格子部８３ａを備えることにより１段の位相高さを有する。尚、図１２（ｂ）中Ｐ５２は、各格子部８３の格子周期（格子ピッチ）、すなわち１ピッチを示すものである。このように、周辺領域Ａ５２には、第２の格子構造として凹凸形状とされた各格子部８３が周期的に形成されている。
【０１８４】
また、図１２（ｃ）に示すように、上述のような第１の格子構造とされる中心領域Ａ５１の基準面８１ｃと、第２の格子構造とされる周辺領域Ａ５２の基準面８３ｃとは、後述のように、第１の波長の光ビームのスポット形状を適正な状態に保持するために、所定の距離ΔＢ５だけ離間して形成され、すなわち、基準面８１ｃ，８３ｃが段差を有して形成されている。
【０１８５】
さらに、記録再生用に用いられる回折光学素子８０は、上述した回折光学素子４０と同様に、分割した３ビームを同じトラック上に集光させて差動プッシュプル方式によりトラッキングエラー信号を検出するために、中心領域Ａ５１及び周辺領域Ａ５２内でそれぞれ、形成される格子形状の格子方向に直交する方向に２分割され、この２分割された各々の領域における周期構造の位相が略１８０度異なるように形成されている。また、この分割位置は、通過する光ビームを略２等分できる位置に形成されている。
【０１８６】
例えば、第１の波長λ１を４０５ｎｍとし、第２の波長λ２を６５８ｎｍとし、第３の波長λ３を７８３ｎｍとし、回折光学素子８０の材料として、４０５ｎｍに対する屈折率Ｎ１が１．５２５であり、６５８ｎｍに対する屈折率Ｎ２が１．５０６であり、７８３ｎｍに対する屈折率Ｎ３が１．５０３であるプラスチック樹脂を用い、中心領域Ａ５１における、第１の位相格子部８１ａの幅Ｗ５１及び高さＨ５１を、Ｗ５１＝１３．４μｍ、Ｈ５１＝０．９６μｍとし、第２の位相格子部８１ｂの幅Ｗ５２及び高さＨ５２を、Ｗ５２＝４．７μｍ、Ｈ５２＝１．０６μｍとし、格子周期Ｐ５１を、Ｐ５１＝２５μｍとした２段の回折格子で形成し、周辺領域Ａ５２における、第３の位相格子部８３ａの幅Ｗ５３及び高さＨ５３を、Ｗ５３＝１２．５μｍ、Ｈ５３＝０．１４０μｍとし、格子周期Ｐ５２を、Ｐ５２＝２５μｍとした１段の回折格子で形成すると、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すような回折効率が得られる。
【０１８７】
すなわち、このような格子構造とされた中心領域Ａ５１及び周辺領域Ａ５２を有する回折部８０ａは、第１乃至第３の波長の光ビームの全てが通過する中心領域Ａ５１において、７８３ｎｍの０次回折効率が７０．９％、１次回折効率が５．１％で、０次／１次回折光強度比が１４．０となり、６５８ｎｍの０次回折効率が８１．３％、１次回折効率が５．２％で、０次／１次回折光強度比が１５．８となり、４０５ｎｍの０次回折効率が６７．１％、１次回折効率が３．０％で、０次／１次回折光強度比が２２．４となり、第１の波長の光ビームのみが通過する周辺領域Ａ５２において、４０５ｎｍの０次回折効率が７０．９％、１次回折効率が１１．８％で、０次／１次回折光強度比が６．０となる。
【０１８８】
回折部８０ａは、第２及び第３の波長の光ビームの、適正な０次光強度及び適正な０次光／１次光回折光強度比を、中心領域Ａ５１により得ることができ、第１の波長の光ビームの、適正な０次光強度及び適正な０次光／１次回折光強度を、中心領域Ａ５１及び周辺領域Ａ５２により得ることができる。尚、第１の波長の光ビームについて、中心領域Ａ５１による１次光強度は適正な状態から不足しているが、周辺領域Ａ５２により１次光強度を補うことで、適正な０次光強度と、適正な０次／１次光強度比とを得ることができるように改善している。
【０１８９】
また、中心領域Ａ５１と周辺領域Ａ５２の両方からの出射光を用いる第１の波長の光ビームでは、中心領域Ａ５１の０次光の位相変化が１００．７度、周辺領域Ａ５２の０次光の位相変化が３２．６度と異なるため、光ディスク上のスポット形状に影響を与えてしまう。
【０１９０】
これを回避するために、中心領域Ａ５１と周辺領域Ａ５２との間に図１２（ｃ）に示すようにΔＢ５＝０．７０８ｕｍの段差を設けることによって、すなわち、スポット形状を適正にするために、各領域の格子構造の基準面８１ｃ，８３ｃの高さを所定の距離とすることで、両領域の０次光の位相を揃えている。また、周辺領域Ａ５２における０次光効率を、中心領域Ａ５１における０次光効率よりも高くすることによって、面内において一様な格子構造を有する回折格子を用いた場合よりも中心スポット径が小さくなるようにしている。尚、ここでは、周辺領域Ａ５２の基準面８３ｃが中心領域Ａ５１の基準面８１ｃに対して、空気側に位置するようにΔＢ５の段差を設けるようにし、すなわち、基準面８１ｃが基材（硝材）側に位置するようにした。
【０１９１】
このように、回折光学素子８０は、トラッキングエラー検出のために３ビーム分割を行う第１乃至第３の波長の光ビームに対して、高い０次光の回折効率を有すると同時に０次光と±１次光との光強度比を適正な範囲にすることができる。
【０１９２】
また、回折光学素子８０は、各フォーマットの光ビームが通過する領域が異なることから、領域毎にその領域を通過する光ビームに対して最適な回折量となる格子構造とすることで、設計の自由度を向上でき、すなわち、複数の波長の光ビームの回折効率を適正なものとすることができる。
【０１９３】
さらに、回折光学素子８０は、異なる格子構造が形成された複数の領域が入射される光ビームの光軸方向に所定の段差を有して形成されるように構成されていることから、各領域を通過した後の第１の波長の光ビームの０次回折光の位相を調整することができ、異なる格子構造とされた複数の領域を通過する波長の光ビームの光ディスク上のスポット形状の悪化を防止して、良好なスポット形状を得ることで、レーザの利用効率を高めるとともに、良好なトラッキングエラー検出を実現する。
【０１９４】
以上のような回折光学素子８０を備える光ピックアップ６０によれば、異なる３波長の光ビームを用いて複数種類の光ディスクに対して記録再生を行うときにトラッキングエラー信号を検出する際に、回折光学素子８０の回折部８０ａが３ビーム分割を行う第１乃至第３の波長の光ビームに対して最適な回折効率で３ビームを発生させることができるので、光源部６３の第１乃至第３の発光部から出射される各波長の光ビームのレーザ利用効率を高めるとともに、各波長の光ビームを用いて精度よくトラッキングエラー検出を行うことができる。
【０１９５】
この回折光学素子８０を用いたトラッキングエラー信号検出は、第１乃至第３の波長を用いた場合において、いずれも差動プッシュプル（ＤＰＰ）方式により行われる。回折光学素子８０は、図４（ｄ）〜図４（ｆ）に示すように、光ディスク８の信号記録面上において、メインビームのメインスポットを光ディスク８のトラック上に集光させ、さらに、サブビームの両サブスポットがメインスポットと同じトラック上に集光させる。
【０１９６】
そして、後述する光検出器１０Ｂのフォトディテクタによってメインスポット及び両サブスポットを受光してトラッキングエラー信号を検出して、対物レンズ６７をトラッキング方向に移動させる。
【０１９７】
ここで、光検出器１０Ｂは、図５（ｂ）に示すように、第１乃至第３の波長の光ビームを受光する共通受光素子としてフォトディテクタを有し、すなわち、後述するように第２及び第３の波長のメインビームが照射される第１の受光面２４と、第２及び第３の波長のサブビームが照射される第２及び第３の受光面２５，２６と、第１の波長のメインビームが照射される第４の受光面２７と、第１の波長のサブビームが照射される第５及び第６の受光面２８，２９とを有し、第２及び第３の受光面２５，２６が第１の受光面２４を挟んで配置され、第５及び第６の受光面２８，２９が第４の受光面２７を挟んで配置されている。
【０１９８】
回折光学素子６４により３分割されて出射された光ビームは、ビームスプリッタ６５、コリメータレンズ６６及び３波長対物レンズ６７を経て光ディスク８の信号記録面に照射され、その反射光が板状光学素子６９を介して光検出器１０Ｂのフォトディテクタで受光されて検出される。
【０１９９】
ここで、板状光学素子６９は、ビームスプリッタ６５と光検出器１０Ｂとの間に配置され、光ディスク８で反射されたビームスプリッタ６５を透過した戻りの第１乃至第３の波長の光ビームを光検出器１０Ｂのフォトディテクタの受光面に入射させる回折格子からなる。この板状光学素子６９は、光ディスク８で反射した第１乃至第３の波長の光ビームの光軸が光検出器１０Ｂの所望のフォトディテクタの受光面上に到達するように回折又は透過させる。すなわち、板状光学素子６９は、光源部６３の第１乃至第３の発光部から出射され上述した光学部品を経由して光ディスクで反射された戻りの第１乃至第３の波長の光ビームの微小な光路のズレを補正して光検出器１０Ｂのフォトディテクタの所望の位置に導くものである。
【０２００】
板状光学素子６９により第１乃至第３の波長の光ビームが所望の位置に入射される光検出器１０Ｂのフォトディテクタは、図５（ｂ）に示すように、３波長の戻り光の共通受光素子であり、第２及び第３の波長の０次光が入射する第１の受光面２４と、第１の受光面２４を挟んで設けられ、第２及び第３の波長の３分割された±１次光が入射する第２及び第３の受光面２５，２６と、第１の波長の０次光が入射する第４の受光面２７と、第４の受光面２７を挟んで設けられ、第１の波長の３分割された±１次光が入射する第５及び第６の受光面２８，２９とを有する。第１の受光面２４及び第４の受光面２７は、それぞれ４分割された受光部Ａ３，Ｂ３，Ｃ３，Ｄ３、受光部Ａ４，Ｂ４，Ｃ４，Ｄ４が形成され、デジタル信号を生成するためのＲＦ信号やフォーカシングサーボ信号を生成するためのフォーカスエラー信号を検出する。また、第２及び第３の受光面２５，２６は、それぞれ３分割された受光部Ｅ３，Ｆ３，Ｉ３、受光部Ｇ３，Ｈ３，Ｊ３が形成され、第５及び第６の受光部２８，２９は、ぞれぞれ２分割された受光部Ｅ４，Ｆ４及び受光部Ｇ４，Ｈ４が形成され、トラッキングサーボ信号を生成するためのトラッキングエラー信号を検出する。尚、図５（ｂ）中、Ｓ１０〜Ｓ１２，Ｓ２０〜Ｓ２２，Ｓ３０〜Ｓ３２は、各受光面上の各波長の光ビームの各回折光のスポットを示すものであり、Ｓ１０は、第１の波長の０次光、Ｓ１１，Ｓ１２は、第１の波長の±１次光、Ｓ２０は、第２の波長の０次光、Ｓ２１，Ｓ２２は、第２の波長の±１次光、Ｓ３０は、第３の波長の０次光、Ｓ３１，Ｓ３２は、第３の波長の±１次光を示すものである。
【０２０１】
かかる光検出器１０Ｂによってトラッキングエラー信号を検出するには、第１〜第６の受光面２４〜２９の各受光部Ａ３〜Ｊ３，Ａ４〜Ｈ４からの出力をそれぞれＳＡ３、ＳＢ３、ＳＣ３、ＳＤ３、ＳＥ３、ＳＦ３、ＳＧ３、ＳＨ３、ＳＨ３、ＳＩ３、ＳＪ３、ＳＡ４、ＳＢ４、ＳＣ４、ＳＤ４、ＳＥ４、ＳＦ４、ＳＧ４、ＳＨ４として、これを用いて、上述した差動プッシュプル（ＤＰＰ）方式により、トラッキングエラー信号を得ることができる。
【０２０２】
具体的には、第１の波長を用いた差動プッシュプル（ＤＰＰ）方式のトラッキングエラー信号は、次式（６）によりＴＥＢ３として得ることができ、第２の波長を用いた差動プッシュプル（ＤＰＰ）方式のトラッキングエラー信号は、次式（７）によりＴＥＤ３として得ることができ、第３の波長を用いた差動プッシュプル（ＤＰＰ）方式のトラッキングエラー信号は、次式（８）によりＴＥＣ３として得ることができる。ここで、式（６）〜式（８）において、ｋ４，ｋ５，ｋ６は、ＴＥＢ３，ＴＥＤ３，ＴＥＣ３のオフセット成分を取り除くように決定される値である。
ＴＥＢ３＝（（ＳＡ４＋ＳＢ４）−（ＳＣ４＋ＳＤ４））−ｋ４×（（ＳＥ４−ＳＦ４）＋（ＳＧ４−ＳＨ４））  ・・・（６）
ＴＥＤ３＝（（ＳＡ３＋ＳＢ３）−（ＳＣ３＋ＳＤ３））−ｋ５×（（ＳＥ３＋ＳＩ３−ＳＦ３）＋（ＳＧ３―ＳＪ３−ＳＨ３））  ・・・（７）
ＴＥＣ３＝（（ＳＡ３＋ＳＢ３）−（ＳＣ３＋ＳＤ３））−ｋ６×（（ＳＥ３−ＳＦ３−ＳＩ３）＋（ＳＧ３＋ＳＪ３−ＳＨ３））  ・・・（８）
かかる回折光学素子８０を用いた光ピックアップの動作については、上述の回折光学素子６４を用いた光ピックアップ６０が、第２の波長の光ビームを回折光学素子６４により略透過するのに対して、第２の波長の光ビームを回折光学素子８０により３ビームに回折することを除いて、同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。
【０２０３】
回折光学素子８０を用いた光ピックアップは、異なる３波長の光ビームを用いて複数種類の光ディスクに対して記録及び／又は再生を行う際に、異なる格子構造が形成された複数の領域を有する回折光学素子８０により、トラッキングエラー検出のための３ビーム分割を行う第１乃至第３の波長の光ビームに対して適正な回折効率で３ビームを発生させることができるので、各発光部から出射される光ビームのレーザ利用効率を高めて、複数種類の光ディスクに対して精度よくトラッキングエラー検出を行うことができる。
【０２０４】
また、本発明が適用された光ピックアップでは、回折光学素子を以下のように形成してもよい。以下で説明する回折光学素子９０は、第１乃至第３の波長の光ビームに対応した３波長用のものであり、再生用の光ピックアップに用いられるものとして説明する。尚、以下の説明において、回折光学素子以外の構成は、上述した光ピックアップ６０と共通であり、共通する部分については同一の符号を付すとともにその詳細を省略する。
【０２０５】
「実施例６」（第１乃至第３の波長に対応した再生用回折光学素子）
この回折光学素子９０は、光源部６３とビームスプリッタ６５との間に設けられ、光源部６３より出射された第１乃至第３の波長の光ビームを選択的に３ビームに分割する回折部９０ａが出射側の面であるビームスプリッタ６５側に設けられている表面レリーフ型の格子状の回折光学素子である。
【０２０６】
回折光学素子９０には、光源部６３の第１乃至第３の発光部６３ａ，６３ｂ，６３ｃから出射された第１乃至第３の波長の光ビームの光軸が略一致されて入射され、回折光学素子９０の回折部９０ａは、第１の光ディスク用の第１の波長の光ビームを３ビームに回折し、第２の光ディスク用の第２の波長の光ビームを透過し、第３の光ディスク用の第３の波長の光ビームを３ビームに回折する。また、回折光学素子９０は、第１及び第３の波長の光ビームを、それぞれの０次光強度及び１次光強度が適正な量となるように回折することができ、すなわち、０次光／１次光回折光強度比が適正な範囲となるように３ビームに分割する。
【０２０７】
具体的に、光源部６３の第１乃至第３の発光部６３ａ，６３ｂ，６３ｃから出射された第１及び第３の波長の光ビームは、回折光学素子９０に入射すると、回折部９０ａにて０次光及び±１次光からなる３ビームに回折されてビームスプリッタ６５側へ出射される。
【０２０８】
回折光学素子９０は、その一方の面である出射側の面に、第１乃至第３の波長の光ビームの光軸を含み、周期的な凹凸からなる第１の格子構造が形成された第１の回折領域となる中心領域Ａ６１と、この第１の回折領域の外側に設けられ、第１の格子構造とは異なる形状の周期的な凹凸からなる第２の格子構造が形成された第２の回折領域となる周辺領域Ａ６２とからなる回折部９０ａを有する。
【０２０９】
また、回折光学素子９０は、３波長用のものであり、中心領域Ａ６１は、第１乃至第３の波長の光ビームが通過する領域であり、周辺領域Ａ６２は、第１及び第２の波長の光ビームが通過する領域である。また、回折光学素子９０の回折部９０ａは、第１及び第３の波長の光ビームを３ビームに回折し、第２の波長の光ビームを略透過するように構成されている。
【０２１０】
ここで、回折部９０ａの中心領域Ａ６１及び周辺領域Ａ６２の光軸に略直交する面における分割形状については、図２（ａ）を用いて説明した回折部４ａの中心領域Ａ１１及び周辺領域Ａ１２と同様であり、すなわち、図２（ａ）に示すように、中心領域Ａ６１は、第３の波長の光ビームが通過する領域を含むように形成され、周辺領域Ａ６２は、その周辺部に形成されている。また、中心領域Ａ６１は、上述した中心領域Ａ１１と同様に楕円形又は長方形の形状とされており、記録・再生時は、図２（ｃ）に示したように、対物レンズが光ディスクの径方向であるトラッキング方向に変位することでトラッキング調整を行うが、その際に、光ビームが回折光学素子９０を通過する領域も対物レンズ６７の変位に合わせて変化するのに対応して形成されており、対物レンズが変位した際の第３の波長の光ビームが通過する領域も包含するように構成されている。
【０２１１】
第１の回折領域である中心領域Ａ６１は、図１３（ａ）に示すような微細な格子パターンを１ピッチとした格子部９１が複数繰り返し形成されてなる。各格子部９１は、断面略階段状に形成され、基準面９１ｃに対して第１の位相高さＨ６１で、所定の幅Ｗ６１を有する第１の位相格子部９１ａと、この第１の位相格子部９１ａの両側に階段状に形成され基準面９１ｃに対して第２の位相高さＨ６２で、所定の幅Ｗ６２を有する第２の位相格子部９１ｂとを有する。中心領域Ａ６１は、第１及び第２の位相格子部９１ａ，９１ｂを備えることにより２段の位相高さを有する。尚、図１３（ａ）中Ｐ６１は、各格子部９１の格子周期（格子ピッチ）、すなわち１ピッチを示すものである。このように、中心領域Ａ６１には、第１の格子構造として凹凸形状とされた各格子部９１が周期的に形成されている。
【０２１２】
第２の回折領域である周辺領域Ａ６２は、図１３（ｂ）に示すような微細な格子パターンを１ピッチとした格子部９３が複数繰り返し形成されてなる。各格子部９３は、断面略階段状に形成され、基準面９３ｃに対して第３の位相高さＨ６３で、所定の幅Ｗ６３を有する第３の位相格子部９３ａと、この第３の位相格子部９３ａの両側に階段状に形成され基準面９３ｃに対して第４の位相高さＨ６４で、所定の幅Ｗ６４を有する第４の位相格子部９３ｂとを有する。周辺領域Ａ６２は、第３及び第４の位相格子部９３ａ，９３ｂを備えることにより２段の位相高さを有する。尚、図１３（ｂ）中Ｐ６２は、各格子部９３の格子周期（格子ピッチ）、すなわち１ピッチを示すものである。このように、周辺領域Ａ６２には、第２の格子構造として凹凸形状とされた各格子部９３が周期的に形成されている。
【０２１３】
また、図１３（ｃ）に示すように、上述のような第１の格子構造とされる中心領域Ａ６１の基準面９１ｃと、第２の格子構造とされる周辺領域Ａ６２の基準面９３ｃとは、後述のように、第１の波長の光ビームのスポット形状を適正な状態に保持するために、所定の距離ΔＢ６だけ離間して形成され、すなわち、基準面９１ｃ，９３ｃが段差を有して形成されている。
【０２１４】
例えば、第１の波長λ１を４０５ｎｍとし、第２の波長λ２を６５８ｎｍとし、第３の波長λ３を７８３ｎｍとし、回折光学素子９０の材料として、４０５ｎｍに対する屈折率Ｎ１が１．５２５であり、６５８ｎｍに対する屈折率Ｎ２が１．５０６であり、７８３ｎｍに対する屈折率Ｎ３が１．５０３であるプラスチック樹脂を用い、中心領域Ａ６１における、第１の位相格子部９１ａの幅Ｗ６１及び高さＨ６１を、Ｗ６１＝３．０μｍ、Ｈ６１＝０．９４μｍとし、第２の位相格子部９１ｂの幅Ｗ６２及び高さＨ６２を、Ｗ６２＝３．８μｍ、Ｈ６２＝１．４２μｍとし、格子周期Ｐ６１を、Ｐ６１＝２５μｍとした２段の回折格子で形成し、周辺領域Ａ６２における、第３の位相格子部９３ａの幅Ｗ６３及び高さＨ６３を、Ｗ６３＝９．７μｍ、Ｈ６３＝０．１８０μｍとし、第４の位相格子部９３ｂの幅Ｗ６４及び高さＨ６４を、Ｗ６４＝２．２μｍ、Ｈ６４＝１．５８μｍとし、格子周期Ｐ６２を、Ｐ６２＝２５μｍとした２段の回折格子で形成すると、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すような回折効率が得られる。
【０２１５】
すなわち、このような格子構造とされた中心領域Ａ６１及び周辺領域Ａ６２を有する回折部９０ａは、第１乃至第３の波長の光ビームの全てが通過する中心領域Ａ６１において、７８３ｎｍの０次回折効率が６０．１％、１次回折効率が８．６％で、０次／１次回折光強度比が７．０となり、６５８ｎｍの０次回折効率が６５．８％となり、４０５ｎｍの０次回折効率が６０．０％、１次回折効率が３．６％で、０次／１次回折光強度比が１６．７となり、第１の波長の光ビーム及び第２の波長の光ビームのみが通過する周辺領域Ａ６２において、６５８ｎｍの０次回折効率が７４．３％となり、４０５ｎｍの０次回折効率が６０．７％、１次回折効率が１６．２％で、０次／１次回折光強度比が３．７となる。
【０２１６】
回折部９０ａは、第３の波長の光ビームの、適正な０次光強度及び適正な０次光／１次光回折光強度比を、中心領域Ａ６１により得ることができ、第２の波長の光ビームの、適正な０次光強度を、中心領域Ａ６１及び周辺領域Ａ６２により得ることができ、第１の波長の光ビームの、適正な０次光強度及び適正な０次光／１次回折光強度を、中心領域Ａ６１及び周辺領域Ａ６２により得ることができる。
【０２１７】
尚、ここで、中心領域Ａ６１における第２の波長の光ビームの０次光の位相変化が３．４度であり、周辺領域Ａ６２における第２の波長の光ビームの０次光の位相変化が３２．９度であるので、異なる位相をもつこととなることから、光ディスク上のスポットの形状に影響を与えることを防止するため、図１３（ｃ）に示すように周辺領域Ａ６２が中心領域Ａ６１に対して、０．２１ｕｍ上げる段差をつけることによって位相を揃え、良好なスポット形状が得られるようにしている。
【０２１８】
また、周辺領域Ａ６２における第２の波長の光ビームの０次回折効率を、中心領域Ａ６１における第２の波長の光ビームの０次回折効率よりも高くすることによって、面内において一様な格子構造を有する回折格子を用いた場合よりも中心スポット径が小さくなるようにしている。
【０２１９】
また、第１の波長の光ビームについて、中心領域Ａ６１による１次光強度は適正な状態から不足しているが、周辺領域Ａ６２により１次光強度を補うことで、適正な０次光強度と、再生に必要な適正な０次／１次光強度比とを得ることができるように改善している。
【０２２０】
また、中心領域Ａ６１における第１の波長の光ビームの０次光の位相変化が−１０．４度、周辺領域Ａ６２における第１の波長の光ビームの０次光の位相変化が３４．１度と異なる位相をもち光ディスク上のスポット形状に影響を与えることを防止するため、図１３（ｃ）に示すように周辺領域Ａ６２を中心領域Ａ６１に対してΔＢ６＝０．２１ｕｍ上げる段差をつけることによって位相を揃え、良好なスポット形状が得られるようにしている。すなわち、ここでは、周辺領域Ａ６２の基準面９３ｃが中心領域Ａ６１の基準面９１ｃに対して、空気側に位置するようにΔＢ６の段差を設けるようにし、すなわち、基準面９１ｃが基材（硝材）側に位置するようにした。
【０２２１】
すなわち、この構成では、中心領域Ａ６１と周辺領域Ａ６２との間に０．２１ｕｍの段差を設けることで、第２の波長の光ビームの０次光と、第１の波長の光ビームの０次光との中心領域Ａ６１及び周辺領域Ａ６２間の位相差が、同時にほぼ０になるように格子形状を構成している。
【０２２２】
このように、回折光学素子９０は、トラッキングエラー検出のために３ビーム分割を行う第１及び第３の波長の光ビームに対して、高い０次光の回折効率を有すると同時に０次光と±１次光との光強度比を適正な範囲にすることができるとともに、トラッキングエラー検出のために３ビーム分割を行わない第２の波長の光ビームに対して適正な透過率で透過して高い０次光の回折効率を有する。
【０２２３】
また、回折光学素子９０は、各フォーマットの光ビームが通過する領域が異なることから、領域毎にその領域を通過する光ビームに対して最適な回折量となる格子構造とすることで、設計の自由度を向上でき、すなわち、複数の波長の光ビームの回折効率を適正なものとすることができる。
【０２２４】
さらに、回折光学素子９０は、異なる格子構造が形成された複数の領域が入射される光ビームの光軸方向に所定の段差を有して形成されるように構成されていることから、各領域を通過した後の第１の波長及び第２の波長の光ビームの０次回折光の位相を調整することができ、異なる格子構造とされた複数の領域を通過する波長の光ビームの光ディスク上のスポット形状の悪化を防止して、良好なスポット形状を得ることで、レーザの利用効率を高めるとともに、良好なトラッキングエラー検出を実現する。
【０２２５】
以上のような回折光学素子９０を備える光ピックアップ６０によれば、異なる３波長の光ビームを用いて複数種類の光ディスクに対して再生を行うときにトラッキングエラー信号を検出する際に、回折光学素子９０の回折部９０ａが３ビーム分割を行う第１及び第３の波長の光ビームに対して最適な回折効率で３ビームを発生させることができるので、光源部６３の第１乃至第３の発光部から出射される各波長の光ビームのレーザ利用効率を高めるとともに、各波長の光ビームを用いて精度よくトラッキングエラー検出を行うことができる。
【０２２６】
この回折光学素子９０を用いたトラッキングエラー信号検出は、上述した回折光学素子６４を用いた場合と同様に、第１の波長を用いた場合は、差動プッシュプル（ＤＰＰ）方式により行われ、第２の波長を用いた場合は、差分位相検出（ＤＰＤ）方式により行われ、第３の波長を用いた場合は、３スポット方式により行われる。回折光学素子９０は、図４（ａ）、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示すように、光ディスク８の信号記録面上において、メインビームのメインスポットを光ディスク８のトラック上に集光させ、差動プッシュプル（ＤＰＰ）方式ではサブビームの両サブスポットがメインスポットを挟んで光ディスク８の半径方向にトラックピッチＴＰ１の半分だけ（ＴＰ１／２）ずれるように集光させ、３スポット方式ではサブビームの両サブスポットがメインスポットを挟んで光ディスク８の半径方向にトラックピッチＴＰ３の１／４だけ（ＴＰ３／４）ずれるように集光させる。
【０２２７】
そして、上述した光検出器１０Ａのフォトディテクタによってメインスポット及び両サブスポットを受光してトラッキングエラー信号を検出して、対物レンズ７をトラッキング方向に移動させる。
【０２２８】
かかる光検出器１０Ａによってトラッキングエラー信号を検出するには、上述した第１〜第６の受光面１４〜１９の各受光部Ａ１〜Ｈ１，Ａ２〜Ｈ２からの出力を用いて、上述した差動プッシュプル方式、差分位相検出方式及び３スポット方式により、トラッキングエラー信号を得ることができる。
【０２２９】
具体的には、第１の波長を用いた差動プッシュプル（ＤＰＰ）方式のトラッキングエラー信号は、上述した式（１）によりＴＥＢ１として得ることができ、第２の波長を用いた差分位相検出方式のトラッキングエラー信号は、上述した式（５）によりＴＥＤ２として得ることができ、第３の波長を用いた３スポット方式では、上述した式（２）によりＴＥＣ１として得ることができる。
【０２３０】
かかる回折光学素子９０を用いた光ピックアップの動作については、上述の回折光学素子６４を用いた光ピックアップ６０と同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。
【０２３１】
回折光学素子９０を用いた光ピックアップは、異なる３波長の光ビームを用いて複数種類の光ディスクに対して記録及び／又は再生を行う際に、異なる格子構造が形成された複数の領域を有する回折光学素子９０により、トラッキングエラー検出のための３ビーム分割を行う第１乃至第３の波長の光ビームに対して適正な回折効率で３ビームを発生させることができるので、各発光部から出射される光ビームのレーザ利用効率を高めて、複数種類の光ディスクに対して精度よくトラッキングエラー検出を行うことができる。
【０２３２】
また、本発明が適用された光ピックアップでは、回折光学素子を以下のように形成してもよい。以下で説明する回折光学素子１００は、第１乃至第３の波長の光ビームに対応した３波長用のものであり、記録再生用の光ピックアップに用いられるものとして説明する。尚、以下の説明において、回折光学素子及び光検出器以外の構成は、上述した光ピックアップ６０と共通であり、共通する部分については同一の符号を付すとともにその詳細を省略する。尚、光検出器としては、図５（ｂ）に示す光検出器１０Ｂを用いるものとして説明する。
【０２３３】
「実施例７」（第１乃至第３の波長に対応した記録再生用回折光学素子）
この回折光学素子１００は、光源部６３とビームスプリッタ６５との間に設けられ、光源部６３より出射された第１乃至第３の波長の光ビームを３ビームに分割する回折部１００ａが出射側の面であるビームスプリッタ６５側に設けられている表面レリーフ型の格子状の回折光学素子である。
【０２３４】
回折光学素子１００には、光源部６３の第１乃至第３の発光部６３ａ，６３ｂ，６３ｃから出射された第１乃至第３の波長の光ビームの光軸が略一致されて入射され、回折光学素子１００の回折部１００ａは、第１の光ディスク用の第１の波長の光ビームを３ビームに回折し、第２の光ディスク用の第２の波長の光ビームを３ビームに回折し、第３の光ディスク用の第３の波長の光ビームを３ビームに回折する。また、回折光学素子１００は、
第１乃至第３の波長の光ビームを、それぞれの０次光強度及び１次光強度が適正な量となるように回折することができ、すなわち、０次光／１次光回折光強度比が適正な範囲となるように３ビームに分割する。
【０２３５】
具体的に、光源部６３の第１乃至第３の発光部６３ａ，６３ｂ，６３ｃから出射された第１乃至第３の波長の光ビームは、回折光学素子１００に入射すると、回折部１００ａにて０次光及び±１次光からなる３ビームに回折されてビームスプリッタ６５側へ出射される。
【０２３６】
回折光学素子１００は、その一方の面である出射側の面に、第１乃至第３の波長の光ビームの光軸を含み、周期的な凹凸からなる第１の格子構造が形成された第１の回折領域となる中心領域Ａ７１と、この第１の回折領域の外側に設けられ、第１の格子構造とは異なる形状の周期的な凹凸からなる第２の格子構造が形成された第２の回折領域となる周辺領域Ａ７２とからなる回折部１００ａを有する。
【０２３７】
また、回折光学素子１００は、３波長用のものであり、中心領域Ａ７１は、第１乃至第３の波長の光ビームが通過する領域であり、周辺領域Ａ７２は、第１及び第２の波長の光ビームが通過する領域である。また、回折光学素子１００の回折部１００ａは、第１乃至第３の波長の光ビームを３ビームに回折するように構成されている。
【０２３８】
ここで、回折部１００ａの中心領域Ａ７１及び周辺領域Ａ７２の光軸に略直交する面における分割形状については、上述した回折部９０ａの場合と同様に、図２（ａ）を用いて説明した回折部４ａの中心領域Ａ１１及び周辺領域Ａ１２と同様であり、すなわち、図２（ａ）に示すように、中心領域Ａ７１は、第３の波長の光ビームが通過する領域を含むように形成され、周辺領域Ａ７２は、その周辺部に形成されている。また、中心領域Ａ７１は、上述した中心領域Ａ１１と同様に楕円形又は長方形の形状とされており、記録・再生時は、図２（ｃ）に示したように、対物レンズが光ディスクの径方向であるトラッキング方向に変位することでトラッキング調整を行うが、その際に、光ビームが回折光学素子１００を通過する領域も対物レンズ６７の変位に合わせて変化するのに対応して形成されており、対物レンズが変位した際の第３の波長の光ビームが通過する領域も包含するように構成されている。
【０２３９】
第１の回折領域である中心領域Ａ７１は、図１４（ａ）に示すような微細な格子パターンを１ピッチとした格子部１０１が複数繰り返し形成されてなる。各格子部１０１は、断面略階段状に形成され、基準面１０１ｃに対して第１の位相高さＨ７１で、所定の幅Ｗ７１を有する第１の位相格子部１０１ａと、この第１の位相格子部１０１ａの両側に階段状に形成され基準面１０１ｃに対して第２の位相高さＨ７２で、所定の幅Ｗ７２を有する第２の位相格子部１０１ｂとを有する。中心領域Ａ７１は、第１及び第２の位相格子部１０１ａ，１０１ｂを備えることにより２段の位相高さを有する。尚、図１４（ａ）中Ｐ７１は、各格子部１０１の格子周期（格子ピッチ）、すなわち１ピッチを示すものである。このように、中心領域Ａ７１には、第１の格子構造として凹凸形状とされた各格子部１０１が周期的に形成されている。
【０２４０】
第２の回折領域である周辺領域Ａ７２は、図１４（ｂ）に示すような微細な格子パターンを１ピッチとした格子部１０３が複数繰り返し形成されてなる。各格子部１０３は、断面略階段状に形成され、基準面１０３ｃに対して第３の位相高さＨ７３で、所定の幅Ｗ７３を有する第３の位相格子部１０３ａと、この第３の位相格子部１０３ａの両側に階段状に形成され基準面１０３ｃに対して第４の位相高さＨ７４で、所定の幅Ｗ７４を有する第４の位相格子部１０３ｂとを有する。周辺領域Ａ７２は、第３及び第４の位相格子部１０３ａ，１０３ｂを備えることにより２段の位相高さを有する。尚、図１４（ｂ）中Ｐ７２は、各格子部１０３の格子周期（格子ピッチ）、すなわち１ピッチを示すものである。このように、周辺領域Ａ７２には、第２の格子構造として凹凸形状とされた各格子部１０３が周期的に形成されている。
【０２４１】
また、図１４（ｃ）に示すように、上述のような第１の格子構造とされる中心領域Ａ７１の基準面１０１ｃと、第２の格子構造とされる周辺領域Ａ７２の基準面１０３ｃとは、後述のように、第１の波長の光ビームのスポット形状を適正な状態に保持するために、所定の距離ΔＢ７だけ離間して形成され、すなわち、基準面１０１ｃ，１０３ｃが段差を有して形成されている。
【０２４２】
さらに、記録再生用に用いられる回折光学素子１００は、上述した回折光学素子４０と同様に、分割した３ビームを同じトラック上に集光させて差動プッシュプル方式によりトラッキングエラー信号を検出するために、中心領域Ａ７１及び周辺領域Ａ７２内でそれぞれ、形成される格子形状の格子方向に直交する方向に２分割され、この２分割された各々の領域における周期構造の位相が略１８０度異なるように形成されている。また、この分割位置は、通過する光ビームを略２等分できる位置に形成されている。
【０２４３】
例えば、第１の波長λ１を４０５ｎｍとし、第２の波長λ２を６５８ｎｍとし、第３の波長λ３を７８３ｎｍとし、回折光学素子１００の材料として、４０５ｎｍに対する屈折率Ｎ１が１．５２５であり、６５８ｎｍに対する屈折率Ｎ２が１．５０６であり、７８３ｎｍに対する屈折率Ｎ３が１．５０３であるプラスチック樹脂を用い、中心領域Ａ７１における、第１の位相格子部１０１ａの幅Ｗ７１及び高さＨ７１を、Ｗ７１＝１１．３μｍ、Ｈ７１＝０．９０μｍとし、第２の位相格子部１０１ｂの幅Ｗ７２及び高さＨ７２を、Ｗ７２＝５．７μｍ、Ｈ７２＝１．０２μｍとし、格子周期Ｐ７１を、Ｐ７１＝２５μｍとした２段の回折格子で形成し、周辺領域Ａ７２における、第３の位相格子部１０３ａの幅Ｗ７３及び高さＨ７３を、Ｗ７３＝３．４μｍ、Ｈ７３＝１．０４μｍとし、第４の位相格子部１０３ｂの幅Ｗ７４及び高さＨ７４を、Ｗ７４＝８．８μｍ、Ｈ７４＝０．９８μｍとし、格子周期Ｐ７２を、Ｐ７２＝２５μｍとした２段の回折格子で形成すると、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示すような回折効率が得られる。
【０２４４】
すなわち、このような格子構造とされた中心領域Ａ７１及び周辺領域Ａ７２を有する回折部１００ａは、第１乃至第３の波長の光ビームの全てが通過する中心領域Ａ７１において、７８３ｎｍの０次回折効率が６６．５％、１次回折効率が６．０％で、０次／１次回折光強度比が１１．０となり、６５８ｎｍの０次回折効率が７５．４％、１次回折効率が６．９％で、０次／１次回折光強度比が１１．０となり、４０５ｎｍの０次回折効率が６５．７％、１次回折効率が３．２％で、０次／１次回折光強度比が２０．５となり、第１の波長の光ビーム及び第２の波長の光ビームのみが通過する周辺領域Ａ７２において、６５８ｎｍの０次回折効率が７４．２％、１次回折効率が３．４％で、０次／１次回折光強度比が２１．８となり、４０５ｎｍの０次回折効率が６５．７％、１次回折効率が７．０％で、０次／１次回折光強度比が９．３となる。
【０２４５】
回折部１００ａは、第３の波長の光ビームの、適正な０次光強度及び適正な０次光／１次光回折光強度比を、中心領域Ａ７１により得ることができ、第１及び第２の波長の光ビームの、適正な０次光強度及び適正な０次光／１次回折光強度を、中心領域Ａ７１及び周辺領域Ａ７２により得ることができる。
【０２４６】
尚、ここで、第２の波長の光ビームの０次光の位相変化は、中心領域Ａ７１で−８８．０度であり、周辺領域Ａ７２で−７５．２度であり、異なる位相をもつこととなるから、光ディスク上のスポットの形状に影響を与えることを防止するために、図１４（ｃ）に示すように、中心領域Ａ７１と周辺領域Ａ７２との間にΔＢ７＝０．０１９μｍの段差を設けることによって、すなわち、スポット形状を適正にするために、各領域の格子構造の基準面７１ｃ，７３ｃの高さを所定の距離とすることで、位相を合わせ、良好なスポット形状が得られるようにしている。尚、ここでは、周辺領域Ａ７２の基準面１０３ｃが中心領域Ａ７１の基準面１０１ｃに対して、空気側に位置するようにΔＢ７の段差を設けるようにし、すなわち、基準面１０１ｃが基材（硝材）側に位置するようにした。
【０２４７】
また、第１の波長の光ビームについて、中心領域Ａ７１による１次光強度は適正な状態から不足しているが、周辺領域Ａ７２により１次光強度を補うことで、適正な０次光強度と、記録再生に必要な適正な０次／１次光強度比とを得ることができるように改善している。
【０２４８】
また、第１の波長の光ビームの０次光の位相変化は、中心領域Ａ７１で８１．２度であり、周辺領域Ａ７２で９０．２度であり、異なる位相をもつこととなるが、図１４（ｃ）に示すように、中心領域Ａ７１と周辺領域Ａ７２との間にΔＢ７＝０．０１９μｍの段差を設けることによって、すなわち、スポット形状を適正にするために、各領域の格子構造の基準面７１ｃ，７３ｃの高さを所定の距離とすることで、位相を合わせている。
【０２４９】
この構成では、中心領域Ａ７１と周辺領域Ａ７２との間に０．０１９ｕｍの段差を設けることで、第２の波長の光ビームの０次光と、第１の波長の光ビームの０次光との中心領域Ａ７１及び周辺領域Ａ７２間の位相差が、同時にほぼ０になるように格子形状を構成している。
【０２５０】
このように、回折光学素子１００は、トラッキングエラー検出のために３ビーム分割を行う第１乃至第３の波長の光ビームに対して、高い０次光の回折効率を有すると同時に０次光と±１次光との光強度比を適正な範囲にすることができる。
【０２５１】
また、回折光学素子１００は、各フォーマットの光ビームが通過する領域が異なることから、領域毎にその領域を通過する光ビームに対して最適な回折量となる格子構造とすることで、設計の自由度を向上でき、すなわち、複数の波長の光ビームの回折効率を適正なものとすることができる。
【０２５２】
さらに、回折光学素子１００は、異なる格子構造が形成された複数の領域が入射される光ビームの光軸方向に所定の段差を有して形成されるように構成されていることから、各領域を通過した後の第１及び第２の波長の光ビームの０次回折光の位相を調整することができ、異なる格子構造とされた複数の領域を通過する波長の光ビームの光ディスク上のスポット形状の悪化を防止して、良好なスポット形状を得ることで、レーザの利用効率を高めるとともに、良好なトラッキングエラー検出を実現する。
【０２５３】
以上のような回折光学素子１００を備える光ピックアップ６０によれば、異なる３波長の光ビームを用いて複数種類の光ディスクに対して記録再生を行うときにトラッキングエラー信号を検出する際に、回折光学素子１００の回折部１００ａが３ビーム分割を行う第１乃至第３の波長の光ビームに対して最適な回折効率で３ビームを発生させることができるので、光源部６３の第１乃至第３の発光部から出射される各波長の光ビームのレーザ利用効率を高めるとともに、各波長の光ビームを用いて精度よくトラッキングエラー検出を行うことができる。
【０２５４】
この回折光学素子１００を用いたトラッキングエラー信号検出は、上述した回折光学素子８０を用いた場合と同様に、第１乃至第３の波長を用いた場合において、いずれも差動プッシュプル（ＤＰＰ）方式により行われる。回折光学素子１００は、図４（ｄ）〜図４（ｆ）に示すように、光ディスク８の信号記録面上において、メインビームのメインスポットを光ディスク８のトラック上に集光させ、さらに、サブビームの両サブスポットがメインスポットと同じトラック上に集光させる。
【０２５５】
そして、後述する光検出器１０Ｂのフォトディテクタによってメインスポット及び両サブスポットを受光してトラッキングエラー信号を検出して、対物レンズ６７をトラッキング方向に移動させる。
【０２５６】
かかる光検出器１０Ｂによってトラッキングエラー信号を検出するには、第１〜第６の受光面２４〜２９の各受光部Ａ３〜Ｊ３，Ａ４〜Ｈ４からの出力を用いて、上述した差動プッシュプル（ＤＰＰ）方式により、トラッキングエラー信号を得ることができる。
【０２５７】
具体的には、第１の波長を用いた差動プッシュプル（ＤＰＰ）方式のトラッキングエラー信号は、上述した式（６）によりＴＥＢ３として得ることができ、第２の波長を用いた差動プッシュプル（ＤＰＰ）方式のトラッキングエラー信号は、上述した式（７）によりＴＥＤ３として得ることができ、第３の波長を用いた差動プッシュプル（ＤＰＰ）方式のトラッキングエラー信号は、上述した式（８）によりＴＥＣ３として得ることができる。
【０２５８】
かかる回折光学素子１００を用いた光ピックアップの動作については、上述の回折光学素子６４を用いた光ピックアップ６０が、第２の波長の光ビームを回折光学素子６４により略透過するのに対して、第２の波長の光ビームを回折光学素子１００により３ビームに回折することを除いて、同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。
【０２５９】
回折光学素子１００を用いた光ピックアップは、異なる３波長の光ビームを用いて複数種類の光ディスクに対して記録及び／又は再生を行う際に、異なる格子構造が形成された複数の領域を有する回折光学素子１００により、トラッキングエラー検出のための３ビーム分割を行う第１乃至第３の波長の光ビームに対して適正な回折効率で３ビームを発生させることができるので、各発光部から出射される光ビームのレーザ利用効率を高めて、複数種類の光ディスクに対して精度よくトラッキングエラー検出を行うことができる。
【０２６０】
また、本発明が適用された光ピックアップでは、回折光学素子を以下のように形成してもよい。以下で説明する回折光学素子１１０は、第１乃至第３の波長の光ビームに対応した３波長用のものであり、再生用の光ピックアップに用いられるものとして説明する。尚、以下の説明において、回折光学素子以外の構成は、上述した光ピックアップ６０と共通であり、共通する部分については同一の符号を付すとともにその詳細を省略する。
【０２６１】
「実施例８」（第１乃至第３の波長に対応した再生用回折光学素子）
この回折光学素子１１０は、光源部６３とビームスプリッタ６５との間に設けられ、光源部６３より出射された第１乃至第３の波長の光ビームを選択的に３ビームに分割する回折部１１０ａが出射側の面であるビームスプリッタ６５側に設けられている表面レリーフ型の格子状の回折光学素子である。
【０２６２】
回折光学素子１１０には、光源部６３の第１乃至第３の発光部６３ａ，６３ｂ，６３ｃから出射された第１乃至第３の波長の光ビームの光軸が略一致されて入射され、回折光学素子１１０の回折部１１０ａは、第１の光ディスク用の第１の波長の光ビームを３ビームに回折し、第２の光ディスク用の第２の波長の光ビームを透過し、第３の光ディスク用の第３の波長の光ビームを３ビームに回折する。また、回折光学素子１１０は、第１及び第３の波長の光ビームを、それぞれの０次光強度及び１次光強度が適正な量となるように回折することができ、すなわち、０次光／１次光回折光強度比が適正な範囲となるように３ビームに分割する。
【０２６３】
具体的に、光源部６３の第１乃至第３の発光部６３ａ，６３ｂ，６３ｃから出射された第１及び第３の波長の光ビームは、回折光学素子１１０に入射すると、回折部１１０ａにて０次光及び±１次光からなる３ビームに回折されてビームスプリッタ６５側へ出射される。
【０２６４】
回折光学素子１１０は、その一方の面である出射側の面に、第１乃至第３の波長の光ビームの光軸を含み、周期的な凹凸からなる第１の格子構造が形成された第１の回折領域となる中心領域Ａ８１と、この第１の回折領域の外側に設けられ、第１の格子構造とは異なる形状の周期的な凹凸からなる第２の格子構造が形成された第２の回折領域となる周辺領域Ａ８２と、この第２の回折領域の外側に設けられ、第１及び第２の格子構造とは異なる形状の周期的な凹凸からなる第３の格子構造が形成された第３の回折領域となる最外周領域Ａ８３とからなる回折部１１０ａを有する。
【０２６５】
また、回折光学素子１１０は、３波長用のものであり、中心領域Ａ８１は、第１乃至第３の波長の光ビームが通過する領域であり、周辺領域Ａ８２は、第１及び第２の波長の光ビームが通過する領域であり、最外周領域Ａ８３は、第１の波長の光ビームが通過する領域である。また、回折光学素子１１０の回折部１１０ａは、第１及び第３の波長の光ビームを３ビームに回折し、第２の波長の光ビームを略透過するように構成されている。
【０２６６】
ここで、回折部１１０ａにおける中心領域Ａ８１、周辺領域Ａ８２及び最外周領域Ａ８３の光軸に略直交する面における分割形状の例について、図１５（ａ）を用いて説明する。図１５（ａ）に示すように、中心領域Ａ８１は、第３の波長の光ビームが通過する領域を含むように形成され、周辺領域Ａ８２は、中心領域Ａ８１の周辺部に形成され、第２の波長の光ビームが通過する領域を含むように形成され、最外周領域Ａ８３は、周辺領域Ａ８２の周辺部に形成されている。
【０２６７】
中心領域Ａ８１は、光軸に略直交する面内において楕円形状に形成されている。そして、この楕円の長径方向、すなわち長手方向が、対物レンズが光ディスクの径方向に移動した際の、回折光学素子１１０の光軸方向に直交する面内における光ビームの移動方向Ｄ３に向けて中心領域Ａ８１が形成されている。
【０２６８】
換言すると、中心領域Ａ８１は、トラッキング調整の際に対物レンズが変位した場合にこの対物レンズに入射する第３の波長の光ビームの回折光学素子の面内を通過する領域Ｂ３を含むように光ビームの通過領域の変位方向Ｄ３を長径とされた楕円形状とされている。
【０２６９】
このように、対物レンズの位置における光ディスクの径方向に対応した方向を長手方向とされた楕円形状とされた中心領域Ａ８１は、記録・再生時に図２（ｃ）に示したように、対物レンズが光ディスクの径方向であるトラッキング方向ＴＲＫに変位することでトラッキング調整を行うが、その際に、光ビームが回折光学素子１１０を通過する領域も対物レンズ６７の変位に合わせて変化するのに対応して形成されており、対物レンズが変位した際の第３の波長の光ビームが通過する領域Ｂ３も包含するように構成されている。
【０２７０】
また、周辺領域Ａ８２は、光軸に略直交する面内において楕円形状に形成されている。そして、この楕円の長径方向、すなわち長手方向が、対物レンズが光ディスクの径方向に移動した際の、回折光学素子１１０の光軸方向に直交する面内における光ビームの移動方向Ｄ３に向けて周辺領域Ａ８２が形成されている。
【０２７１】
換言すると、周辺領域Ａ８２は、トラッキング調整の際に対物レンズが変位した場合にこの対物レンズに入射する第２の波長の光ビームの回折光学素子の面内を通過する領域Ｂ２を含むように光ビームの通過領域の変位方向Ｄ３を長径とされた楕円形状とされている。
【０２７２】
このように、対物レンズの位置における光ディスクの径方向に対応した方向を長手方向とされた楕円形状とされた周辺領域Ａ８２は、記録・再生時に図２（ｃ）に示したように、対物レンズが光ディスクの径方向であるトラッキング方向ＴＲＫに変位することでトラッキング調整を行うが、その際に、光ビームが回折光学素子１１０を通過する領域も対物レンズ６７の変位に合わせて変化するのに対応して形成されており、対物レンズが変位した際の第２の波長の光ビームが通過する領域Ｂ２も包含するように構成されている。
【０２７３】
尚、ここでは、図１５（ａ）に示すように、中心領域Ａ８１及び周辺領域Ａ８２を楕円形状としたが、これに限られるものではなく、例えば、図１５（ｂ）に示すように、中心領域Ａ８１を長方形状に形成し、中心領域Ａ８１及び周辺領域Ａ８２を合わせた領域を長方形状に形成してもよく、さらに、長方形状又は楕円形状とした中心領域と、この中心領域の外側に長方形状又は楕円形状とした周辺領域を形成するように構成してもよい。尚、ここの長方形は、光ビームの変位方向を長く形成される長方形である。
【０２７４】
第１の回折領域である中心領域Ａ８１は、図１６（ａ）に示すような微細な格子パターンを１ピッチとした格子部１１１が複数繰り返し形成されてなる。各格子部１１１は、断面略階段状に形成され、基準面１１１ｃに対して第１の位相高さＨ８１で、所定の幅Ｗ８１を有する第１の位相格子部１１１ａと、この第１の位相格子部１１１ａの両側に階段状に形成され基準面１１１ｃに対して第２の位相高さＨ８２で、所定の幅Ｗ８２を有する第２の位相格子部１１１ｂとを有する。中心領域Ａ８１は、第１及び第２の位相格子部１１１ａ，１１１ｂを備えることにより２段の位相高さを有する。尚、図１６（ａ）中Ｐ８１は、各格子部１１１の格子周期（格子ピッチ）、すなわち１ピッチを示すものである。このように、中心領域Ａ８１には、第１の格子構造として凹凸形状とされた各格子部１１１が周期的に形成されている。
【０２７５】
第２の回折領域である周辺領域Ａ８２は、図１６（ｂ）に示すような微細な格子パターンを１ピッチとした格子部１１３が複数繰り返し形成されてなる。各格子部１１３は、断面略階段状に形成され、基準面１１３ｃに対して第３の位相高さＨ８３で、所定の幅Ｗ８３を有する第３の位相格子部１１３ａと、この第３の位相格子部１１３ａの両側に階段状に形成され基準面１１３ｃに対して第４の位相高さＨ８４で、所定の幅Ｗ８４を有する第４の位相格子部１１３ｂとを有する。周辺領域Ａ８２は、第３及び第４の位相格子部１１３ａ，１１３ｂを備えることにより２段の位相高さを有する。尚、図１６（ｂ）中Ｐ８２は、各格子部１１３の格子周期（格子ピッチ）、すなわち１ピッチを示すものである。このように、周辺領域Ａ８２には、第２の格子構造として凹凸形状とされた各格子部１１３が周期的に形成されている。
【０２７６】
第３の回折領域である最外周領域Ａ８３は、図１６（ｃ）に示すような微細な格子パターンを１ピッチとした格子部１１５が複数繰り返し形成されてなる。各格子部１１５は、基準面１１５ｃに対して第５の位相高さＨ８５で、所定の幅Ｗ８５を有する第５の位相格子部１１５ａを有する。最外周領域Ａ８３は、第５の位相格子部１１５ａを備えることにより１段の位相高さを有する。尚、図１６（ｃ）中Ｐ８３は、各格子部１１５の格子周期（格子ピッチ）、すなわち１ピッチを示すものである。このように、最外周領域Ａ８３には、第３の格子構造として凹凸形状とされた各格子部１１５が周期的に形成されている。
【０２７７】
また、図１７に示すように、上述のような第１の格子構造とされる中心領域Ａ８１の基準面１１１ｃと、第２の格子構造とされる周辺領域Ａ８２の基準面１１３ｃとは、後述のように、第１及び第２の波長の光ビームのスポット形状を適正な状態に保持するために、所定の距離ΔＢ８１だけ離間して形成され、すなわち、基準面１１１ｃ，１１３ｃが段差を有して形成されている。
【０２７８】
さらに、第２の格子構造とされる周辺領域Ａ８２の基準面１１３ｃと、第３の格子構造とされる最外周領域Ａ８３の基準面１１５ｃとは、後述のように、第１の波長の光ビームのスポット形状を適正な状態に保持するために、所定の距離ΔＢ８２だけ離間して形成され、すなわち、基準面１１３ｃ，１１５ｃが段差を有して形成されている。
【０２７９】
例えば、第１の波長λ１を４０５ｎｍとし、第２の波長λ２を６５８ｎｍとし、第３の波長λ３を７８３ｎｍとし、回折光学素子１１０の材料として、４０５ｎｍに対する屈折率Ｎ１が１．５２５であり、６５８ｎｍに対する屈折率Ｎ２が１．５０６であり、７８３ｎｍに対する屈折率Ｎ３が１．５０３であるプラスチック樹脂を用い、中心領域Ａ８１における、第１の位相格子部１１１ａの幅Ｗ８１及び高さＨ８１を、Ｗ８１＝３．０μｍ、Ｈ８１＝０．９４μｍとし、第２の位相格子部１１１ｂの幅Ｗ８２及び高さＨ８２を、Ｗ８２＝３．８μｍ、Ｈ８２＝１．４２μｍとし、格子周期Ｐ８１を、Ｐ８１＝２５μｍとした２段の回折格子で形成し、中心領域Ａ８２における、第３の位相格子部１１３ａの幅Ｗ８３及び高さＨ８３を、Ｗ８３＝３．０μｍ、Ｈ８３＝１．０６μｍとし、第４の位相格子部１１３ｂの幅Ｗ８４及び高さＨ８４を、Ｗ８４＝３．７μｍ、Ｈ８４＝１．５０μｍとし、格子周期Ｐ８２を、Ｐ８２＝２５μｍとした２段の回折格子で形成し、最外周領域Ａ８３における、第５の位相格子部１１５ａの幅Ｗ８５及び高さＨ８５を、Ｗ８５＝１２．５μｍ、Ｈ８５＝０．１６７μｍとし、格子周期Ｐ８３を、Ｐ８３＝２５ｕｍとした１段の回折格子で形成すると、図１６（ａ）、図１６（ｂ）及び図１６（ｃ）に示すような回折効率が得られる。
【０２８０】
すなわち、このような格子構造とされた中心領域Ａ８１、周辺領域Ａ８２及び最外周領域Ａ８３を有する回折部１１０ａは、第１乃至第３の波長の光ビームの全てが通過する中心領域Ａ８１において、７８３ｎｍの０次回折効率が６０．１％、１次回折効率が８．６％で、０次／１次回折光強度比が７．０となり、６５８ｎｍの０次回折効率が６５．８％となり、４０５ｎｍの０次回折効率が６０．０％、１次回折効率が３．６％で、０次／１次回折光強度比が１６．７となり、第１の波長の光ビーム及び第２の波長の光ビームが通過する周辺領域Ａ８２において、６５８ｎｍの０次回折効率が６５．８％となり、４０５ｎｍの０次回折効率が６０．５％、１次回折効率が４．５％で、０次／１次回折光強度比が１３．５となり、第１の波長の光ビームのみが通過する最外周領域Ａ８３において、４０５ｎｍの０次回折効率が６０．５％、１次回折効率が１６．０％で、０次／１次回折光強度比が３．８となる。
【０２８１】
回折部１１０ａは、第３の波長の光ビームの、適正な０次光強度及び適正な０次光／１次光回折光強度比を、中心領域Ａ８１により得ることができ、第２の波長の光ビームの、適正な０次光強度を、中心領域Ａ８１及び周辺領域Ａ８２により得ることができ、第１の波長の光ビームの、適正な０次光強度及び適正な０次光／１次回折光強度を、中心領域Ａ８１、周辺領域Ａ８２及び最外周領域Ａ８３により得ることができる。
【０２８２】
尚、ここで、第２の波長の光ビームの０次光の位相変化は、中心領域Ａ８１で３．４４度であり、周辺領域Ａ８２で９．５度であり、異なる位相となるので、図１７に示すように中心領域Ａ８１と周辺領域Ａ８２との間にΔＢ８１＝０．１３３ｕｍの段差をつけることによって位相を揃え、良好なスポット形状が得られるようにしている。
【０２８３】
また、この段差によって、第１の波長の光ビームの０次光の中心領域Ａ８１における位相と、周辺領域Ａ８２における位相も同時にほぼ等しくなるように、格子形状と段差を構成している。
【０２８４】
また、第１の波長の光ビームについて、中心領域Ａ８１及び周辺領域Ａ８２による１次光強度は適正な状態から不足しているが、最外周領域Ａ８３により１次光強度を補うことで、適正な０次光強度と、適正な０次／１次光強度比とを得ることができるように改善している。
【０２８５】
さらに、第１の波長の光ビームの０次光の位相変化は、中心領域Ａ８１で−１０．４度であり、周辺領域Ａ８２で−１．３４度であり、最外周領域Ａ８３で３８．９度であり、異なる位相となるので、図１７に示すように中心領域Ａ８１と周辺領域Ａ８２との間にΔＢ８１＝０．１３３μｍの段差を、周辺領域Ａ８２と最外周領域Ａ８３との間にΔＢ８２＝０．４６１μｍの段差を設けることによって位相を揃え、良好なスポット形状が得られるようにしている。尚、ここでは、周辺領域Ａ８２の基準面１１３ｃが中心領域Ａ８１の基準面１１１ｃに対して、空気側に位置するようにΔＢ８１の段差を設けるようにし、すなわち、基準面１１１ｃが基材（硝材）側に位置するようにした。また、最外周領域Ａ８３の基準面１１５ｃが周辺領域Ａ８２の基準面１１３ｃに対して、空気側に位置するようにΔＢ８２の段差を設けるようにし、すなわち、基準面１１３ｃが基材（硝材）側に位置するようにした。
【０２８６】
このように、回折光学素子１１０は、トラッキングエラー検出のために３ビーム分割を行う第１及び第３の波長の光ビームに対して、高い０次光の回折効率を有すると同時に０次光と±１次光との光強度比を適正な範囲にすることができるとともに、トラッキングエラー検出のために３ビーム分割を行わない第２の波長の光ビームに対して適正な透過率で透過して高い０次光の回折効率を有する。
【０２８７】
また、回折光学素子１１０は、各フォーマットの光ビームが通過する領域が異なることから、領域毎にその領域を通過する光ビームに対して最適な回折量となる格子構造とすることで、設計の自由度を向上でき、すなわち、複数の波長の光ビームの回折効率を適正なものとすることができる。
【０２８８】
さらに、回折光学素子１１０は、異なる格子構造が形成された複数の領域が入射される光ビームの光軸方向に所定の段差を有して形成されるように構成されていることから、各領域を通過した後の第１及び第２の波長の光ビームの０次回折光の位相を調整することができ、異なる格子構造とされた複数の領域を通過する波長の光ビームの光ディスク上のスポット形状の悪化を防止して、良好なスポット形状を得ることで、レーザの利用効率を高めるとともに、良好なトラッキングエラー検出を実現する。
【０２８９】
以上のような回折光学素子１１０を備える光ピックアップ１によれば、異なる３波長の光ビームを用いて複数種類の光ディスクに対して再生を行うときにトラッキングエラー信号を検出する際に、回折光学素子１１０の回折部１１０ａが３ビーム分割を行う第１及び第３の波長の光ビームに対して最適な回折効率で３ビームを発生させることができるので、光源部６３の第１乃至第３の発光部から出射される各波長の光ビームのレーザ利用効率を高めるとともに、各波長の光ビームを用いて精度よくトラッキングエラー検出を行うことができる。
【０２９０】
この回折光学素子１１０を用いたトラッキングエラー信号検出は、上述した回折光学素子６４を用いた場合と同様に、第１の波長を用いた場合は、差動プッシュプル（ＤＰＰ）方式により行われ、第２の波長を用いた場合は、差分位相検出（ＤＰＤ）方式により行われ、第３の波長を用いた場合は、３スポット方式により行われる。回折光学素子１１０は、図４（ａ）、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示すように、光ディスク８の信号記録面上において、メインビームのメインスポットを光ディスク８のトラック上に集光させ、差動プッシュプル（ＤＰＰ）方式ではサブビームの両サブスポットがメインスポットを挟んで光ディスク８の半径方向にトラックピッチＴＰ１の半分だけ（ＴＰ１／２）ずれるように集光させ、３スポット方式ではサブビームの両サブスポットがメインスポットを挟んで光ディスク８の半径方向にトラックピッチＴＰ３の１／４だけ（ＴＰ３／４）ずれるように集光させる。
【０２９１】
そして、上述した光検出器１０Ａのフォトディテクタによってメインスポット及び両サブスポットを受光してトラッキングエラー信号を検出して、対物レンズ７をトラッキング方向に移動させる。
【０２９２】
かかる光検出器１０Ａによってトラッキングエラー信号を検出するには、上述した第１〜第６の受光面１４〜１９の各受光部Ａ１〜Ｈ１，Ａ２〜Ｈ２からの出力を用いて、上述した差動プッシュプル方式、差分位相検出方式及び３スポット方式により、トラッキングエラー信号を得ることができる。
【０２９３】
具体的には、第１の波長を用いた差動プッシュプル（ＤＰＰ）方式のトラッキングエラー信号は、上述した式（１）によりＴＥＢ１として得ることができ、第２の波長を用いた差分位相検出方式のトラッキングエラー信号は、上述した式（５）によりＴＥＤ２として得ることができ、第３の波長を用いた３スポット方式では、上述した式（２）によりＴＥＣ１として得ることができる。
【０２９４】
かかる回折光学素子１１０を用いた光ピックアップの動作については、上述の回折光学素子６４を用いた光ピックアップ６０と同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。
【０２９５】
回折光学素子１１０を用いた光ピックアップは、異なる３波長の光ビームを用いて複数種類の光ディスクに対して記録及び／又は再生を行う際に、異なる格子構造が形成された複数の領域を有する回折光学素子１１０により、トラッキングエラー検出のための３ビーム分割を行う第１乃至第３の波長の光ビームに対して適正な回折効率で３ビームを発生させることができるので、各発光部から出射される光ビームのレーザ利用効率を高めて、複数種類の光ディスクに対して精度よくトラッキングエラー検出を行うことができる。
【０２９６】
また、本発明が適用された光ピックアップでは、回折光学素子を以下のように形成してもよい。以下で説明する回折光学素子１２０は、第１乃至第３の波長の光ビームに対応した３波長用のものであり、記録再生用の光ピックアップに用いられるものとして説明する。尚、以下の説明において、回折光学素子及び光検出器以外の構成は、上述した光ピックアップ６０と共通であり、共通する部分については同一の符号を付すとともにその詳細を省略する。尚、光検出器としては、図５（ｂ）に示す光検出器１０Ｂを用いるものとして説明する。
【０２９７】
「実施例９」（第１乃至第３の波長に対応した記録再生用回折光学素子
この回折光学素子１２０は、光源部６３とビームスプリッタ６５との間に設けられ、光源部６３より出射された第１乃至第３の波長の光ビームを３ビームに分割する回折部１２０ａが出射側の面であるビームスプリッタ６５側に設けられている表面レリーフ型の格子状の回折光学素子である。
【０２９８】
回折光学素子１２０には、光源部６３の第１乃至第３の発光部６３ａ，６３ｂ，６３ｃから出射された第１乃至第３の波長の光ビームの光軸が略一致されて入射され、回折光学素子１２０の回折部１２０ａは、第１の光ディスク用の第１の波長の光ビームを３ビームに回折し、第２の光ディスク用の第２の波長の光ビームを３ビームに回折し、第３の光ディスク用の第３の波長の光ビームを３ビームに回折する。また、回折光学素子１２０は、それぞれの０次光強度及び１次光強度が適正な量となるように回折することができ、すなわち、０次光／１次光回折光強度比が適正な範囲となるように３ビームに分割する。
【０２９９】
具体的に、光源部６３の第１乃至第３の発光部６３ａ，６３ｂ，６３ｃから出射された第１乃至第３の波長の光ビームは、回折光学素子１２０に入射すると、回折部１２０ａにて０次光及び±１次光からなる３ビームに回折されてビームスプリッタ６５側へ出射される。
【０３００】
回折光学素子１２０は、その一方の面である出射側の面に、第１乃至第３の波長の光ビームの光軸を含み、周期的な凹凸からなる第１の格子構造が形成された第１の回折領域となる中心領域Ａ９１と、この第１の回折領域の外側に設けられ、第１の格子構造とは異なる形状の周期的な凹凸からなる第２の格子構造が形成された第２の回折領域となる周辺領域Ａ９２と、この第２の回折領域の外側に設けられ、第１及び第２の格子構造とは異なる形状の周期的な凹凸からなる第３の格子構造が形成された第３の回折領域となる最外周領域Ａ９３とからなる回折部１２０ａを有する。
【０３０１】
また、回折光学素子１２０は、３波長用のものであり、中心領域Ａ９１は、第１乃至第３の波長の光ビームが通過する領域であり、周辺領域Ａ９２は、第１及び第２の波長の光ビームが通過する領域であり、最外周領域Ａ９３は、第１の波長の光ビームが通過する領域である。また、回折光学素子１２０の回折部１２０ａは、第１乃至第３の波長の光ビームを３ビームに回折するように構成されている。
【０３０２】
ここで、回折部１２０ａの中心領域Ａ９１、周辺領域Ａ９２及び最外周領域Ａ９３の光軸に略直交する面における分割形状については、図１５（ａ）を用いて説明した回折部１１０ａの中心領域Ａ８１、周辺領域Ａ８２及び最外周領域Ａ８３と同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。
【０３０３】
第１の回折領域である中心領域Ａ９１は、図１８（ａ）に示すような微細な格子パターンを１ピッチとした格子部１２１が複数繰り返し形成されてなる。各格子部１２１は、断面略階段状に形成され、基準面１２１ｃに対して第１の位相高さＨ９１で、所定の幅Ｗ９１を有する第１の位相格子部１２１ａと、この第１の位相格子部１２１ａの両側に階段状に形成され基準面１２１ｃに対して第２の位相高さＨ９２で、所定の幅Ｗ９２を有する第２の位相格子部１２１ｂとを有する。中心領域Ａ９１は、第１及び第２の位相格子部１２１ａ，１２１ｂを備えることにより２段の位相高さを有する。尚、図１８（ａ）中Ｐ９１は、各格子部１２１の格子周期（格子ピッチ）、すなわち１ピッチを示すものである。このように、中心領域Ａ９１には、第１の格子構造として凹凸形状とされた各格子部１２１が周期的に形成されている。
【０３０４】
第２の回折領域である周辺領域Ａ９２は、図１８（ｂ）に示すような微細な格子パターンを１ピッチとした格子部１２３が複数繰り返し形成されてなる。各格子部１２３は、断面略階段状に形成され、基準面１２３ｃに対して第３の位相高さＨ９３で、所定の幅Ｗ９３を有する第３の位相格子部１２３ａと、この第３の位相格子部１２３ａの両側に階段状に形成され基準面１２３ｃに対して第４の位相高さＨ９４で、所定の幅Ｗ９４を有する第４の位相格子部１２３ｂとを有する。周辺領域Ａ９２は、第３及び第４の位相格子部１２３ａ，１２３ｂを備えることにより２段の位相高さを有する。尚、図１８（ｂ）中Ｐ９２は、各格子部１２３の格子周期（格子ピッチ）、すなわち１ピッチを示すものである。このように、周辺領域Ａ９２には、第２の格子構造として凹凸形状とされた各格子部１２３が周期的に形成されている。
【０３０５】
第３の回折領域である最外周領域Ａ９３は、図１８（ｃ）に示すような微細な格子パターンを１ピッチとした格子部１２５が複数繰り返し形成されてなる。各格子部１２５は、基準面１２５ｃに対して第５の位相高さＨ９５で、所定の幅Ｗ９５を有する第５の位相格子部１２５ａを有する。最外周領域Ａ９３は、第５の位相格子部１２５ａを備えることにより１段の位相高さを有する。尚、図１８（ｃ）中Ｐ９３は、各格子部１２５の格子周期（格子ピッチ）、すなわち１ピッチを示すものである。このように、最外周領域Ａ９３には、第３の格子構造として凹凸形状とされた各格子部１２５が周期的に形成されている。
【０３０６】
また、図１９に示すように、上述のような第１の格子構造とされる中心領域Ａ９１の基準面１２１ｃと、第２の格子構造とされる周辺領域Ａ９２の基準面１２３ｃとは、後述のように、第１及び第２の波長の光ビームのスポット形状を適正な状態に保持するために、所定の距離ΔＢ９１だけ離間して形成され、すなわち、基準面１２１ｃ，１２３ｃが段差を有して形成されている。
【０３０７】
さらに、第２の格子構造とされる周辺領域Ａ９２の基準面１２３ｃと、第３の格子構造とされる最外周領域Ａ９３の基準面１２５ｃとは、後述のように、第１の波長の光ビームのスポット形状を適正な状態に保持するために、所定の距離ΔＢ９２だけ離間して形成され、すなわち、基準面１２３ｃ，１２５ｃが段差を有して形成されている。
【０３０８】
さらに、記録再生用に用いられる回折光学素子１２０は、上述した回折光学素子４０と同様に、分割した３ビームを同じトラック上に集光させて差動プッシュプル方式によりトラッキングエラー信号を検出するために、中心領域Ａ９１、周辺領域Ａ９２及び最外周領域Ａ９３内でそれぞれ、形成される格子形状の格子方向に直交する方向に２分割され、この２分割された各々の領域における周期構造の位相が略１８０度異なるように形成されている。また、この分割位置は、通過する光ビームを略２等分できる位置に形成されている。
【０３０９】
例えば、第１の波長λ１を４０５ｎｍとし、第２の波長λ２を６５８ｎｍとし、第３の波長λ３を７８３ｎｍとし、回折光学素子１２０の材料として、４０５ｎｍに対する屈折率Ｎ１が１．５２５であり、６５８ｎｍに対する屈折率Ｎ２が１．５０６であり、７８３ｎｍに対する屈折率Ｎ３が１．５０３であるプラスチック樹脂を用い、中心領域Ａ９１における、第１の位相格子部１２１ａの幅Ｗ９１及び高さＨ９１を、Ｗ９１＝９．４μｍ、Ｈ９１＝０．８６μｍとし、第２の位相格子部１２１ｂの幅Ｗ９２及び高さＨ９２を、Ｗ９２＝６．８μｍ、Ｈ９２＝０．９８μｍとし、格子周期Ｐ９１を、Ｐ９１＝２５μｍとした２段の回折格子で形成し、中心領域Ａ９２における、第３の位相格子部１２３ａの幅Ｗ９３及び高さＨ９３を、Ｗ９３＝７．５μｍ、Ｈ９３＝１．００μｍとし、第４の位相格子部１２３ｂの幅Ｗ９４及び高さＨ９４を、Ｗ９４＝６．８μｍ、Ｈ９４＝０．９６μｍとし、格子周期Ｐ９２を、Ｐ９２＝２５μｍとした２段の回折格子で形成し、最外周領域Ａ９３における、第５の位相格子部１２５ａの幅Ｗ９５及び高さＨ９５を、Ｗ９５＝１２．５μｍ、Ｈ９５＝０．１４２μｍとし、格子周期Ｐ９３を、Ｐ９３＝２５ｕｍとした１段の回折格子で形成すると、図１８（ａ）、図１８（ｂ）及び図１８（ｃ）に示すような回折効率が得られる。
【０３１０】
すなわち、このような格子構造とされた中心領域Ａ９１、周辺領域Ａ９２及び最外周領域Ａ９３を有する回折部１２０ａは、第１乃至第３の波長の光ビームの全てが通過する中心領域Ａ９１において、７８３ｎｍの０次回折効率が６８．９％、１次回折効率が４．８％で、０次／１次回折光強度比が１４．４となり、６５８ｎｍの０次回折効率が７５．６％、１次回折効率が５．９％で、０次／１次回折光強度比が１２．９となり、４０５ｎｍの０次回折効率が７０．８％、１次回折効率が２．９％で、０次／１次回折光強度比が２４．４となり、第１の波長の光ビーム及び第２の波長の光ビームが通過する周辺領域Ａ９２において、６５８ｎｍの０次回折効率が７３．０％、１次回折効率が３．４％で、０次／１次回折光強度比が２１．３となり、４０５ｎｍの０次回折効率が７０．０％、１次回折効率が７．１％で、０次／１次回折光強度比が９．９となり、第１の波長の光ビームのみが通過する最外周領域Ａ９３において、４０５ｎｍの０次回折効率が７０．２％、１次回折効率が１２．１％で、０次／１次回折光強度比が５．８となる。
【０３１１】
回折部１２０ａは、第３の波長の光ビームの、適正な０次光強度及び適正な０次光／１次光回折光強度比を、中心領域Ａ９１により得ることができ、第２の波長の光ビームの、適正な０次光強度及び適正な０次光／１次光回折光強度比を、中心領域Ａ９１及び周辺領域Ａ９２により得ることができ、第１の波長の光ビームの、適正な０次光強度及び適正な０次光／１次回折光強度を、中心領域Ａ９１、周辺領域Ａ９２及び最外周領域Ａ９３により得ることができる。
【０３１２】
尚、ここで、第２の波長の光ビームの０次光の位相変化は、中心領域Ａ９１で−９６．９度であり、周辺領域Ａ９２で−７９．７度であり、異なる位相となるので、図１９に示すように中心領域Ａ９１と周辺領域Ａ９２との間にΔＢ９１＝０．００８ｕｍの段差をつけることによって位相を揃え、良好なスポット形状が得られるようにしている。
【０３１３】
また、この段差によって、第１の波長の光ビームの０次光の中心領域Ａ９１における位相と、周辺領域Ａ９２における位相も同時にほぼ等しくなるように、格子形状と段差を構成している。
【０３１４】
また、第１の波長の光ビームについて、中心領域Ａ９１及び周辺領域Ａ９２による１次光強度は適正な状態から不足しているが、最外周領域Ａ９３により１次光強度を補うことで、再生に必要な適正な０次光強度と、適正な０次／１次光強度比とを得ることができるように改善している。
【０３１５】
さらに、第１の波長の光ビームの０次光の位相変化は、中心領域Ａ９１で６９．２度であり、周辺領域Ａ９２で８３．５度であり、最外周領域Ａ９３で３３．１度であり、異なる位相となるので、図１９に示すように中心領域Ａ９１と周辺領域Ａ９２との間にΔＢ９１＝０．００８μｍの段差を、周辺領域Ａ９２と最外周領域Ａ９３との間にΔＢ９２＝０．０１６μｍの段差を設けることによって位相を揃え、良好なスポット形状が得られるようにしている。尚、ここでは、周辺領域Ａ９２の基準面１２３ｃが中心領域Ａ９１の基準面１２１ｃに対して、空気側に位置するようにΔＢ９１の段差を設けるようにし、すなわち、基準面１２１ｃが基材（硝材）側に位置するようにした。また、最外周領域Ａ９３の基準面１２５ｃが周辺領域Ａ９２の基準面１２３ｃに対して、空気側に位置するようにΔＢ９２の段差を設けるようにし、すなわち、基準面１２３ｃが基材（硝材）側に位置するようにした。
【０３１６】
このように、回折光学素子１２０は、トラッキングエラー検出のために３ビーム分割を行う第１乃至第３の波長の光ビームに対して、高い０次光の回折効率を有すると同時に０次光と±１次光との光強度比を適正な範囲にすることができる。
【０３１７】
また、回折光学素子１２０は、各フォーマットの光ビームが通過する領域が異なることから、領域毎にその領域を通過する光ビームに対して最適な回折量となる格子構造とすることで、設計の自由度を向上でき、すなわち、複数の波長の光ビームの回折効率を適正なものとすることができる。
【０３１８】
さらに、回折光学素子１２０は、異なる格子構造が形成された複数の領域が入射される光ビームの光軸方向に所定の段差を有して形成されるように構成されていることから、各領域を通過した後の第１及び第２の波長の光ビームの０次回折光の位相を調整することができ、異なる格子構造とされた複数の領域を通過する波長の光ビームの光ディスク上のスポット形状の悪化を防止して、良好なスポット形状を得ることで、レーザの利用効率を高めるとともに、良好なトラッキングエラー検出を実現する。
【０３１９】
以上のような回折光学素子１２０を備える光ピックアップ６０によれば、異なる３波長の光ビームを用いて複数種類の光ディスクに対して記録再生を行うときにトラッキングエラー信号を検出する際に、回折光学素子１００の回折部１００ａが３ビーム分割を行う第１乃至第３の波長の光ビームに対して最適な回折効率で３ビームを発生させることができるので、光源部６３の第１乃至第３の発光部から出射される各波長の光ビームのレーザ利用効率を高めるとともに、各波長の光ビームを用いて精度よくトラッキングエラー検出を行うことができる。
【０３２０】
この回折光学素子１２０を用いたトラッキングエラー信号検出は、上述した回折光学素子８０を用いた場合と同様に、第１乃至第３の波長を用いた場合において、いずれも差動プッシュプル（ＤＰＰ）方式により行われる。回折光学素子１２０は、図４（ｄ）〜図４（ｆ）に示すように、光ディスク８の信号記録面上において、メインビームのメインスポットを光ディスク８のトラック上に集光させ、さらに、サブビームの両サブスポットがメインスポットと同じトラック上に集光させる。
【０３２１】
そして、後述する光検出器１０Ｂのフォトディテクタによってメインスポット及び両サブスポットを受光してトラッキングエラー信号を検出して、対物レンズ６７をトラッキング方向に移動させる。
【０３２２】
かかる光検出器１０Ｂによってトラッキングエラー信号を検出するには、第１〜第６の受光面２４〜２９の各受光部Ａ３〜Ｊ３，Ａ４〜Ｈ４からの出力を用いて、上述した差動プッシュプル（ＤＰＰ）方式により、トラッキングエラー信号を得ることができる。
【０３２３】
具体的には、第１の波長を用いた差動プッシュプル（ＤＰＰ）方式のトラッキングエラー信号は、上述した式（６）によりＴＥＢ３として得ることができ、第２の波長を用いた差動プッシュプル（ＤＰＰ）方式のトラッキングエラー信号は、上述した式（７）によりＴＥＤ３として得ることができ、第３の波長を用いた差動プッシュプル（ＤＰＰ）方式のトラッキングエラー信号は、上述した式（８）によりＴＥＣ３として得ることができる。
【０３２４】
かかる回折光学素子１２０を用いた光ピックアップの動作については、上述の回折光学素子６４を用いた光ピックアップ６０が、第２の波長の光ビームを回折光学素子６４により略透過するのに対して、第２の波長の光ビームを回折光学素子１２０により３ビームに回折することを除いて、同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。
【０３２５】
回折光学素子１２０を用いた光ピックアップは、異なる３波長の光ビームを用いて複数種類の光ディスクに対して記録及び／又は再生を行う際に、異なる格子構造が形成された複数の領域を有する回折光学素子１２０により、トラッキングエラー検出のための３ビーム分割を行う第１乃至第３の波長の光ビームに対して適正な回折効率で３ビームを発生させることができるので、各発光部から出射される光ビームのレーザ利用効率を高めて、複数種類の光ディスクに対して精度よくトラッキングエラー検出を行うことができる。
【０３２６】
また、本発明が適用された光ディスク装置は、光ディスクを保持して回転駆動する駆動手段と、駆動手段によって回転駆動された光ディスクに対し情報信号の記録又は再生を行う光ピックアップとを有する光ディスク装置であり、この光ピックアップとして、上述した回折光学素子を有する光ピックアップを用いたものであるので、異なる複数種類の波長の光ビームを用いて複数種類の光ディスクに対して記録及び／又は再生を行う際に、複数の領域を有する回折光学素子により、トラッキングエラー検出のための３ビーム分割を行うので、領域毎に最適な回折量となる格子構造とすることで、３ビーム分割を行う波長の光ビームに対して適正な回折効率で３ビームを発生させることができ、各発光部から出射される光ビームの利用効率を高めて複数種類の光ディスクに対して精度よくトラッキングエラー検出を行うことができ、良好な記録及び／又は再生特性を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０３２７】
本発明が適用された光ピックアップでは、２波長又は３波長半導体レーザ素子により出射されるレーザ光の波長は、各種光ディスク８に応じて変更可能であり、上述した波長４０５ｎｍ、波長６６０ｎｍ及び波長７８５ｎｍのレーザに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０３２８】
【図１】本発明が適用された光ピックアップの光学系を示す光路図である。
【図２】本発明が適用された光ピックアップを構成する回折光学素子の光軸に直交する面における分割形状の例を説明する図であり、（ａ）は、中心領域が楕円形状に形成される場合の例を示す平面図であり、（ｂ）は、中心領域が長方形状に形成される場合の例を示す平面図であり、（ｃ）は、トラッキング調整の際の対物レンズの変位方向を示す光ディスクの平面図である。
【図３】実施例１の回折光学素子の回折部を示す側面図であり、（ａ）は、中心領域の格子構造を示す側面図であり、（ｂ）は、周辺領域の格子構造を示す側面図であり、（ｃ）は、中心領域と周辺領域との段差を示す側面図である。
【図４】光ディスクの信号記録面に照射されたメインビーム及びサブビームのスポット配置を示す図であり、（ａ）は、再生用且つ第１の波長のときの差動プッシュプル方式の場合の平面図であり、（ｂ）は、再生用且つ第２の波長のときの差分位相検出方式の場合の平面図であり、（ｃ）は、再生用且つ第３の波長のときの３スポット方式の場合の平面図であり、（ｄ）は、記録用且つ第１の波長のときの差動プッシュプル方式の場合の平面図であり、（ｅ）は、記録用且つ第２の波長のときの差動プッシュプル方式の場合の平面図であり、（ｆ）は、記録用且つ第３の波長のときの差動プッシュプル方式の場合の平面図である。
【図５】本発明が適用された光ピックアップを構成するフォトディテクタの例を示す図であり、（ａ）は、実施例１〜４，６，８で用いられるフォトディテクタの例を示す平面図であり、（ｂ）は、実施例５，７，９で用いられるフォトディテクタの例を示す平面図である。
【図６】実施例２の回折光学素子の回折部を示す側面図であり、（ａ）は、中心領域の格子構造を示す側面図であり、（ｂ）は、周辺領域の格子構造を示す側面図であり、（ｃ）は、中心領域と周辺領域との段差を示す側面図である。
【図７】回折光学素子の領域において、周期構造の位相が略１８０度異なるように形成されていることを示す斜視図である。
【図８】実施例３の回折光学素子の光軸に直交する面における分割形状の例を説明する図であり、（ａ）は、中心領域が楕円形状に形成される場合の例を示す平面図であり、（ｂ）は、中心領域が長方形状に形成される場合の例を示す平面図である。
【図９】実施例３の回折光学素子の回折部を示す側面図であり、（ａ）は、中心領域の格子構造を示す側面図であり、（ｂ）は、周辺領域の格子構造を示す側面図であり、（ｃ）は、中心領域と周辺領域との段差を示す側面図である。
【図１０】本発明が適用された光ピックアップの他の例の光学系を示す光路図である。
【図１１】実施例４の回折光学素子の回折部を示す側面図であり、（ａ）は、中心領域の格子構造を示す側面図であり、（ｂ）は、周辺領域の格子構造を示す側面図であり、（ｃ）は、中心領域と周辺領域との段差を示す側面図である。
【図１２】実施例５の回折光学素子の回折部を示す側面図であり、（ａ）は、中心領域の格子構造を示す側面図であり、（ｂ）は、周辺領域の格子構造を示す側面図であり、（ｃ）は、中心領域と周辺領域との段差を示す側面図である。
【図１３】実施例６の回折光学素子の回折部を示す側面図であり、（ａ）は、中心領域の格子構造を示す側面図であり、（ｂ）は、周辺領域の格子構造を示す側面図であり、（ｃ）は、中心領域と周辺領域との段差を示す側面図である。
【図１４】実施例７の回折光学素子の回折部を示す側面図であり、（ａ）は、中心領域の格子構造を示す側面図であり、（ｂ）は、周辺領域の格子構造を示す側面図であり、（ｃ）は、中心領域と周辺領域との段差を示す側面図である。
【図１５】実施例８の回折光学素子の光軸に直交する面における分割形状の例を説明する図であり、（ａ）は、中心領域が楕円形状に形成される場合の例を示す平面図であり、（ｂ）は、中心領域が長方形状に形成される場合の例を示す平面図である。
【図１６】実施例８の回折光学素子の回折部を示す側面図であり、（ａ）は、中心領域の格子構造を示す側面図であり、（ｂ）は、周辺領域の格子構造を示す側面図であり、（ｃ）は、最外周領域の格子構造を示す側面図である。
【図１７】実施例８の回折光学素子の回折部の中心領域と周辺領域と最外周領域との段差を示す側面図である。
【図１８】実施例９の回折光学素子の回折部を示す側面図であり、（ａ）は、中心領域の格子構造を示す側面図であり、（ｂ）は、周辺領域の格子構造を示す側面図であり、（ｃ）は、最外周領域の格子構造を示す側面図である。
【図１９】実施例９の回折光学素子の回折部の中心領域と周辺領域と最外周領域との段差を示す側面図である。
【符号の説明】
【０３２９】
１  光ピックアップ、  ３  光源部、  ４  回折光学素子、  ４ａ  回折部、  ５  ビームスプリッタ、  ６  コリメータレンズ、  ７  対物レンズ、  ８  光ディスク、  ９  板状光学素子、  １０Ａ  光検出器、  １０Ｂ  光検出器、  １４  第１の受光面、  １５  第２の受光面、  １６  第３の受光面  １７  第４の受光面、  １８  第５の受光面、  １９  第６の受光面、  ３１ａ  第１の位相格子部、  ３１ｂ  第２の位相格子部、  ３１ｃ  基準面、  ３３ａ  第３の位相格子部、  ３３ｃ  基準面
【図１】
2007287210.tif 000003
【図２】
2007287210.tif 000004
【図３】
2007287210.tif 000005
【図４】
2007287210.tif 000006
【図５】
2007287210.tif 000007
【図６】
2007287210.tif 000008
【図７】
2007287210.tif 000009
【図８】
2007287210.tif 000010
【図９】
2007287210.tif 000011
【図１０】
2007287210.tif 000012
【図１１】
2007287210.tif 000013
【図１２】
2007287210.tif 000014
【図１３】
2007287210.tif 000015
【図１４】
2007287210.tif 000016
【図１５】
2007287210.tif 000017
【図１６】
2007287210.tif 000018
【図１７】
2007287210.tif 000019
【図１８】
2007287210.tif 000020
【図１９】
2007287210.tif 000021