(57)【要約】【課題】  異なる３波長の光ビームを用いる光ピックアップにおいて、３ビーム分割を行う波長の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】  異なる３波長の光ビームを出射する第１乃至第３の発光部と、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１１ａと、第１の位相格子部１１ａの両側に基準面に対して第２の位相高さを有する第２の位相格子部１１ｂとを備えることにより２段の位相高さを有し、第１乃至第３の発光部から出射された光ビームの光軸を一致して入射され、第１及び第３の光ビームを３ビームに分割する回折部１０ａを有する回折光学素子１０と、出射された光ビームを光ディスク８の信号記録面上に集光する対物レンズ７と、光ディスク８に反射された戻りの光ビームを検出する光検出器１０とを備える。【選択図】  図２
2007172737.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の波長の光ビームを出射する第１の発光部と、
第２の波長の光ビームを出射する第２の発光部と、
第３の波長の光ビームを出射する第３の発光部と、
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段の位相高さを有し、上記第１乃至第３の発光部から出射された光ビームの光軸を一致して入射され、上記第１及び第３の光ビームを３ビームに分割する回折部を有する回折光学素子と、
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を備え、
上記第１の波長をλ１とし、上記回折光学素子の第１の波長λ１に対する屈折率をＮ１としたとき、上記第１及び第２の位相高さは、いずれも２×λ１／（Ｎ１−１）以下である光ピックアップ。
【請求項２】
上記回折光学素子は、上記第１及び第３の波長の光ビームを、１次光に対する０次光の回折光強度比が３〜１０となるように３ビームに分割する請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項３】
上記第１乃至第３の発光部を有する光源部を備える請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項４】
上記第１の波長は、４０５ｎｍ付近であり、
上記第２の波長は、６６０ｎｍ付近であり、
上記第３の波長は、７８５ｎｍ付近である請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項５】
上記第３の波長をλ３とし、上記回折光学素子の第３の波長λ３に対する屈折率をＮ３としたとき、
上記第１の位相高さは、λ１／（Ｎ１−１）の０．０１倍以上０．６７倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．００５倍以上０．３４倍以下であり、
上記第２の位相高さは、λ１／（Ｎ１−１）の１．３４倍以上２．００倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．６６倍以上１．００倍以下であり、
上記第１の位相高さと上記第２の位相高さの差が、λ１／（Ｎ１−１）の１．１８倍以上１．３６倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．５９倍以上０．６８倍以下であり、
上記第２の位相高さが上記第１の位相高さよりも高いことを特徴とする請求項４記載の光ピックアップ。
【請求項６】
上記第３の波長をλ３とし、上記回折光学素子の第３の波長λ３に対する屈折率をＮ３としたとき、
上記第１の位相高さは、λ１／（Ｎ１−１）の０．９９倍以上１．３６倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．４９倍以上０．６８倍以下であり、
上記第２の位相高さは、λ１／（Ｎ１−１）の１．５５倍以上２．００倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．７７倍以上１．００倍以下であり、
上記第１の位相高さと上記第２の位相高さの差が、λ１／（Ｎ１−１）の０．４４倍以上０．６７倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．２１倍以上０．３４倍以下であり、
上記第２の位相高さが上記第１の位相高さよりも高いことを特徴とする請求項４記載の光ピックアップ。
【請求項７】
上記第３の波長をλ３とし、上記回折光学素子の第３の波長λ３に対する屈折率をＮ３としたとき、
上記第１の位相高さは、λ１／（Ｎ１−１）の０．８８倍以上１．２０倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．４３倍以上０．６０倍以下であり、
上記第２の位相高さは、λ１／（Ｎ１−１）の１．１４倍以上１．６３倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．５７倍以上０．８２倍以下であり、
上記第１の位相高さと上記第２の位相高さの差が、λ１／（Ｎ１−１）の０．２３倍以上０．４２倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．１１倍以上０．２１倍以下であり、
上記第２の位相高さが上記第１の位相高さよりも高いことを特徴とする請求項４記載の光ピックアップ。
【請求項８】
上記第３の波長をλ３とし、上記回折光学素子の第３の波長λ３に対する屈折率をＮ３としたとき、
上記第１の位相高さは、λ１／（Ｎ１−１）の０．６３倍以上１．１０倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．３１倍以上０．５５倍以下であり、
上記第２の位相高さは、λ１／（Ｎ１−１）の０．４９倍以上０．８５倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．２４倍以上０．４２倍以下であり、
上記第１の位相高さと上記第２の位相高さの差が、λ１／（Ｎ１−１）の０．０３倍以上０．３２倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．０１倍以上０．１６倍以下であり、
上記第１の位相高さが上記第２の位相高さよりも高いことを特徴とする請求項４記載の光ピックアップ。
【請求項９】
上記第３の波長をλ３とし、上記回折光学素子の第３の波長λ３に対する屈折率をＮ３としたとき、
上記第１の位相高さは、λ１／（Ｎ１−１）の０．８３倍以上１．１３倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．４１倍以上０．５７倍以下であり、
上記第２の位相高さは、λ１／（Ｎ１−１）の０．５８倍以上０．８６倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．２８倍以上０．４３倍以下であり、
上記第１の位相高さと上記第２の位相高さの差が、λ１／（Ｎ１−１）の０．２２倍以上０．４２倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．１０倍以上０．２１倍以下であり、
上記第１の位相高さが上記第２の位相高さよりも高いことを特徴とする請求項４記載の光ピックアップ。
【請求項１０】
上記第３の波長をλ３とし、上記回折光学素子の第３の波長λ３に対する屈折率をＮ３としたとき、
上記第１の位相高さは、λ１／（Ｎ１−１）の０．６３倍以上０．６９倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．３１倍以上０．３５倍以下であり、
上記第２の位相高さは、λ１／（Ｎ１−１）の０．０３倍以上０．２０倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．０１倍以上０．１０倍以下であり、
上記第１の位相高さと上記第２の位相高さの差が、λ１／（Ｎ１−１）の０．４９倍以上０．６３倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．２４倍以上０．３１倍以下であり、
上記第１の位相高さが上記第２の位相高さよりも高いことを特徴とする請求項４記載の光ピックアップ。
【請求項１１】
上記第３の波長をλ３とし、上記回折光学素子の第３の波長λ３に対する屈折率をＮ３としたとき、
上記第１の位相高さは、λ１／（Ｎ１−１）の１．２６倍以上１．３６倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．６３倍以上０．６８倍以下であり、
上記第２の位相高さは、λ１／（Ｎ１−１）の１．３３倍以上１．５３倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．６６倍以上０．７６倍以下であり、
上記第１の位相高さと上記第２の位相高さの差が、λ１／（Ｎ１−１）の０．０１倍以上０．２４倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．００５倍以上０．１２倍以下であり、
上記第２の位相高さが上記第１の位相高さよりも高いことを特徴とする請求項４記載の光ピックアップ。
【請求項１２】
上記第３の波長をλ３とし、上記回折光学素子の第３の波長λ３に対する屈折率をＮ３としたとき、
上記第１の位相高さは、λ１／（Ｎ１−１）の１．６５倍以上１．７５倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．８２倍以上０．８７倍以下であり、
上記第２の位相高さは、λ１／（Ｎ１−１）の１．１８倍以上１．２５倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．５９倍以上０．６２倍以下であり、
上記第１の位相高さと上記第２の位相高さの差が、λ１／（Ｎ１−１）の０．４２倍以上０．５６倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．２１倍以上０．２８倍以下であり、
上記第１の位相高さが上記第２の位相高さよりも高いことを特徴とする請求項４記載の光ピックアップ。
【請求項１３】
上記第３の波長をλ３とし、上記回折光学素子の第３の波長λ３に対する屈折率をＮ３としたとき、
上記第１の位相高さは、λ１／（Ｎ１−１）の１．３２倍以上１．９３倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．６５倍以上０．９６倍以下であり、
上記第２の位相高さは、λ１／（Ｎ１−１）の０．０１倍以上０．５９倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．００５倍以上０．２９倍以下であり、
上記第１の位相高さと上記第２の位相高さの差が、λ１／（Ｎ１−１）の１．１８倍以上１．３６倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．５９倍以上０．６８倍以下であり、
上記第１の位相高さが上記第２の位相高さよりも高いことを特徴とする請求項４記載の光ピックアップ。
【請求項１４】
上記第３の波長をλ３とし、上記回折光学素子の第３の波長λ３に対する屈折率をＮ３としたとき、
上記第１の位相高さは、λ１／（Ｎ１−１）の１．３２倍以上１．４３倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．６５倍以上０．７２倍以下であり、
上記第２の位相高さは、λ１／（Ｎ１−１）の１．２５倍以上１．３６倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．６２倍以上０．６８倍以下であり、
上記第１の位相高さと上記第２の位相高さの差が、λ１／（Ｎ１−１）の０．０１倍以上０．１１倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．００５倍以上０．０６倍以下であり、
上記第１の位相高さが上記第２の位相高さよりも高いことを特徴とする請求項４記載の光ピックアップ。
【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３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）等の複数種類の光ディスクに対して情報信号の記録及び／又は再生を行う所謂２波長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ものが望まれる。
【０００４】
異なるフォーマットの光ディスク間の互換性を備える光ピックアップとしては、複数の光源部に設けられた発光部から出射される異なる波長の光ビームを各光ディスクの信号記録面に集光させる構成、又は、１つの光源部に設けられた複数の発光部から出射される異なる波長の光ビームを各光ディスクの信号記録面に集光させる構成を備えるものがあるが、いずれの場合にも、装置の小型化、軽量化のため、各波長の光学系を共通化して光学素子を共用することが必要とされる。
【０００５】
また、一般的に、光ピックアップにおいてトラッキングエラー信号を得るための手法としては、回折格子を設けることで、光源部から出射された光ビームを３ビームに分割することでトラッキングエラー信号を得る３スポット方式、差動プッシュプル（ＤＰＰ）方式等と、光ビームを分割することなく１ビームでトラッキングエラー信号を得る差分位相検出（ＤＰＤ）方式等とがある。
【０００６】
上述した互換性を備える光ピックアップにおいて、トラッキングエラー信号を得るために、回折格子を設け、ある波長の光ビームの３ビームを生成しようとすると、別の波長の光ビームがこの回折格子を通過する際の透過率が極端に低下してしまう等の問題が発生するおそれがあった。
【０００７】
異なる波長の光ビームに対して、トラッキング信号を得るための３ビームを生成する光ピックアップとして、例えば、特開２００３−６８９１号公報に示す光ピックアップが知られている（特許文献１参照）。
【０００８】
特許文献１に示す光ピックアップは、２波長用の回折格子を備えるものである。しかし、かかる光ピックアップは、３波長互換を実現する光ピックアップに対応できるものではなく、また、十分な回折効率が得られるものではなかった。
【０００９】
さらに、上述した光ピックアップにおいて、３ビームを生成する波長の０次光と１次光との光量比である回折光強度比も所定の範囲にすること、及び、０次光、±１次光以外の高次の回折光の発生も抑えることも必要であるが、従来の光ピックアップでは対応できなかった。
【００１０】
【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】
【００１１】
本発明の目的は、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／又は再生を行う光ピックアップにおいて、トラッキングエラー検出のための３ビーム分割を行う波長の１次光に対する０次光の回折光強度比を適正にするとともに、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光ピックアップを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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、第２の波長の光ビームを出射する第２の発光部と、第３の波長の光ビームを出射する第３の発光部と、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段の位相高さを有し、上記第１乃至第３の発光部から出射された光ビームの光軸を一致して入射され、上記第１及び第３の光ビームを３ビームに分割する回折部を有する回折光学素子と、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を備え、上記第１の波長をλ１とし、上記回折光学素子の第１の波長λ１に対する屈折率をＮ１としたとき、上記第１及び第２の位相高さは、いずれも２×λ１／（Ｎ１−１）以下である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る光ピックアップは、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、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】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
特に、以下で光ディスク装置１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、保護基板厚が０．１ｍｍで波長４０５ｎｍ程度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の光ディスクとを用いるものとして説明する。
【００１８】
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（defferential 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１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。
【００１９】
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３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３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１０とを備える。
【００２０】
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の発光部とを有する。
【００２１】
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、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。
【００２２】
そして、光源部３の第１乃至第３の発光部は、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。
【００２３】
尚、光ピックアップ１において、第１乃至第３の発光部は、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、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。
【００２４】
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。
【００２５】
回折光学素子４には、光源部３の第１乃至第３の発光部から出射された第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、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４は、第１及び第３の波長の光ビームを、０次光と±１次光との光強度比を適正な範囲、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３〜１０となるように３ビームに分割する。
【００２６】
回折光学素子４は、回折部４ａにより、第１及び第３の波長の光ビームの０次光／１次光回折光強度比が３〜１０となるように３ビームに分割することで、後述するように、この分割された３ビームによりトラッキングエラー信号を良好に検出することができるとともに、メインビームの回折効率も高く保持できるのでレーザ利用効率を高めることができる。
【００２７】
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。また、回折光学素子４の一方の面に回折部４ａを設けるように構成したが、これに限られるものではなく、回折光学素子の両面にそれぞれ回折部を設けるように構成してもよい。すなわち、例えば、入射面側に設けられ、第１乃至第３の波長のうち少なくとも一の波長の光ビームを３ビームに回折する第１の回折部と、出射面側に設けられ、第１乃至第３の波長のうち少なくとも一の波長の光ビームを３ビームに回折する第２の回折部とを有するように構成してもよい。
【００２８】
具体的に、光源部３の第１の発光部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４の回折部４ａを適正な透過率で略透過し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３の発光部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。
【００２９】
この回折部４ａは、図２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１１が複数繰り返し形成されてなる。各格子部１１は、断面略階段状に形成され、基準面１１ｃ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１１ａと、この第１の位相格子部１１ａの両側に階段状に形成され基準面１１ｃ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１１ｂとを有する。尚、図２中Ｐ１は各格子部１１の格子ピッチ、すなわち１ピッチを示すものである。
【００３０】
第１及び第２の位相格子部１１ａ，１１ｂは、第１及び第２の位相高さＨ１１，Ｈ１２が、λ１／（Ｎ１−１）の２．００倍以下であり、第１の位相高さＨ１１が、λ１／（Ｎ１−１）の０．０１倍以上０．６７倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．００５倍以上０．３４倍以下であり、第２の位相高さＨ１２が、λ１／（Ｎ１−１）の１．３４倍以上２．００倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．６６倍以上１．００倍以下であり、第１の位相高さＨ１１と第２の位相高さＨ１２との差ΔＨ１が、λ１／（Ｎ１−１）の１．１８倍以上１．３６倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．５９倍以上０．６８倍以下であり、第２の位相高さＨ１２が第１の位相高さＨ１１よりも高くなるような関係を満たすように形成されている。
【００３１】
尚、上述の関係において、λ１は、第１の波長（ｎｍ）であり、λ３は、第３の波長（ｎｍ）であり、Ｎ１は、回折光学素子４を構成する材料の第１の波長λ１に対する屈折率であり、Ｎ３は、回折光学素子４を構成する材料の第３の波長λ３に対する屈折率である。
【００３２】
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４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た場合に、格子ピッチＰ１＝１．０とし、幅Ｗ１１＝０．８０４とし、幅Ｗ１２＝０．０６４とした場合に、第１の位相高さＨ１１＝３７０ｎｍ、第２の位相高さＨ１２＝１４７０ｎｍとされている。
【００３３】
すなわち、第１の位相高さＨ１１が、０．４３×λ１／（Ｎ１−１）、且つ０．２１×λ３／（Ｎ３−１）であり、第２の位相高さＨ１２が、１．７０×λ１／（Ｎ１−１）、且つ０．８５×λ３／（Ｎ３−１）であり、第１の位相高さＨ１１と第２の位相高さＨ１２との差ΔＨ１が、１．２８×λ１／（Ｎ１−１）、且つ０．６４×λ３／（Ｎ３−１）であり、第２の位相高さＨ１２が第１の位相高さＨ１１よりも高い関係となっている。
【００３４】
このような回折部４ａを有する回折光学素子４は、第１及び第３の波長の光ビームを適正な０次光／１次光回折光強度比でメインビーム及び２つのサブビームに回折し、第２の波長の光ビームを適切な透過率で透過する。すなわち、回折部４ａは、第１の波長の光ビームに対して、０次光（メインビーム）の回折効率５３．１％、±１次光（サブビーム）の回折効率７．７％となり、このサブビームに対するメインビームの回折光強度比である、０次光／１次光回折光強度比が６．９となり、また、第３の波長の光ビームに対して、０次光の回折効率５６．８％、±１次光の回折効率８．４％となり、この０次／１次回折光強度比が６．８となる。また、回折部４ａは、第２の波長に対する透過率、すなわち０次光の回折効率が６９．７％であり、±１次光の回折効率が６．５％となり、７０％近い十分な透過率が得られる。
【００３５】
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。
【００３６】
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とともに、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、光源部３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。
【００３７】
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）方式が採用され、第２の波長を用いた場合は、差分位相検出（ＤＰＤ）方式が採用され、第３の波長を用いた場合は、３スポット方式が採用される。回折光学素子４は、図３（ａ）及び図３（ｂ）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Ｐ１の半分だけ（Ｐ１／２）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Ｐ３の１／４だけ（Ｐ３／４）ずれるように集光させる。そして、後述する光検出器１０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３（ａ）及び図３（ｂ）中、Ｓ１０〜Ｓ１２、Ｓ３０〜Ｓ３２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、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。
【００３８】
ここで、光検出器１０は、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（図４参照）。
【００３９】
回折光学素子４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５、コリメータレンズ６及び３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１０のフォトディテクタで受光されて検出される。
【００４０】
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分割又は透過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。
【００４１】
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。３波長用の対物レンズ７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。
【００４２】
板状光学素子９は、ビームスプリッタ５と光検出器１０との間に配置され、光ディスク８で反射されビームスプリッタ５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１０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乃至第３の波長の光ビームの光軸が光検出器１０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１０のフォトディテクタの所望の位置に導くものである。
【００４３】
板状光学素子９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１０のフォトディテクタは、図４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４中、Ｓ１３〜Ｓ１５，Ｓ２３，Ｓ３３〜Ｓ３５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、Ｓ１３は、第１の波長の０次光、Ｓ１４，Ｓ１５は、第１の波長の±１次光、Ｓ２３は、第２の波長の０次光、Ｓ３３は、第３の波長の０次光、Ｓ３４，Ｓ３５は、第３の波長の±１次光を示すものである。
【００４４】
かかる光検出器１０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を用いて、上述した差動プッシュプル（ＤＰＰ）方式、差分位相検出（ＤＰＤ）方式、３ビーム方式により、適宜トラッキングエラー信号ＴＥを得ることができる。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、ＴＥ＝（（ＳＡ２＋ＳＢ２）−（ＳＣ２＋ＳＤ２））−ｋ×（（ＳＥ２−ＳＦ２）−（ＳＧ２−ＳＨ２））により得ることができる。ここで、ｋは、ＴＥのオフセットを取り除くように決定される値である。また、第２の波長を用いた差分位相検出（ＤＰＤ）方式のトラッキングエラー信号は、ＴＥ＝（ＳＡ１＋ＳＣ１）−（ＳＢ１＋ＳＤ１）により得ることができる。また、第３の波長を用いた３ビーム方式のトラッキングエラー信号は、ＴＥ＝（ＳＥ１＋ＳＦ１）−（ＳＧ１＋ＳＨ１）により得ることができる。
【００４５】
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３〜１０程度の適正な範囲で、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。
【００４６】
また、光ピックアップ１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３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４の回折部４ａ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。
【００４７】
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４の回折部４ａにより、０次光／１次光回折光強度比が３〜１０程度の適正な範囲で、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。
【００４８】
回折光学素子４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、図４に示すように、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。
【００４９】
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。
【００５０】
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９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。
【００５１】
光ピックアップ１は、フォトディテクタ１０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。
【００５２】
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。
【００５３】
本発明が適用された光ピックアップ１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、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とともに、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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
この回折光学素子２０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２０ａ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。
【００５７】
回折光学素子２０の回折部２０ａ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。
【００５８】
具体的に、光源部３の第１及び第３の発光部から出射された第１又は第３の波長の光ビームは、回折光学素子２０に入射すると、回折部２０ａ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。また、光源部３の第２の発光部から出射された第２の波長の光ビームは、回折光学素子２０の回折部２０ａを略透過してビームスプリッタ５側へ出射される。
【００５９】
第１の回折格子２０ａは、図５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２１が複数繰り返し形成されてなる。各格子部２１は、断面略階段状に形成され、基準面２１ｃ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２１ａと、この第１の位相格子部２１ａの両側に階段状に形成され基準面２１ｃ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２１ｂとを有する。尚、図５中Ｐ２は、各格子部２１の格子ピッチ、すなわち１ピッチを示すものである。
【００６０】
第１の位相格子部２１ａ，２１ｂは、第１及び第２の位相高さＨ２１，Ｈ２２が、λ１／（Ｎ１−１）の２．００倍以下であり、第１の位相高さＨ２１が、λ１／（Ｎ１−１）の０．９９倍以上１．３６倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．４９倍以上０．６８倍以下であり、第２の位相高さＨ２２が、λ１／（Ｎ１−１）の１．５５倍以上２．００倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．７７倍以上１．００倍以下であり、第１の位相高さＨ２１と第２の位相高さＨ２２との差ΔＨ２が、λ１／（Ｎ１−１）の０．４４倍以上０．６７倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．２１倍以上０．３４倍以下であり、第２の位相高さＨ２２が第１の位相高さＨ２１よりも高くなるような関係を満たすように形成されている。
【００６１】
尚、上述の関係において、λ１は、第１の波長（ｎｍ）であり、λ３は、第３の波長（ｎｍ）であり、Ｎ１は、回折光学素子２０を構成する材料の第１の波長λ１に対する屈折率であり、Ｎ３は、回折光学素子２０を構成する材料の第３の波長λ３に対する屈折率である。
【００６２】
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２０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た場合に、格子ピッチＰ２＝１．０とし、幅Ｗ２１＝０．７９６とし、幅Ｗ２２＝０．０７２とした場合に、第１の位相高さＨ２１＝９２０ｎｍ、第２の位相高さＨ２２＝１３６０ｎｍとされている。
【００６３】
すなわち、第１の位相高さＨ２１が、１．０７×λ１／（Ｎ１−１）、且つ０．５３×λ３／（Ｎ３−１）であり、第２の位相高さＨ２２が、１．５８×λ１／（Ｎ１−１）、且つ０．７９×λ３／（Ｎ３−１）であり、第１の位相高さＨ２１と第２の位相高さＨ２２との差ΔＨ２が、０．５１×λ１／（Ｎ１−１）、且つ０．２５×λ３／（Ｎ３−１）であり、第２の位相高さＨ２２が第１の位相高さＨ２１よりも高い関係となっている。
【００６４】
このような回折部２０ａを有する回折光学素子２０は、第１及び第３の波長の光ビームを適正な０次光／１次光回折光強度比でメインビーム及び２つのサブビームに回折し、第２の波長の光ビームを適正な透過率で透過する。すなわち、回折部２０ａは、第１の波長の光ビームに対して、０次光の回折効率５０．１％、±１次光の回折効率７．２％となり、この０次光／１次光回折光強度比が７．０となり、また、第３の波長の光ビームに対して、０次光の回折効率５６．１％、±１次光の回折効率８．４％となり、この０次光／１次光回折光強度比が６．７となる。また、回折部２０ａは、第２の波長に対する０次光の回折効率が５３．４％であり、±１次光の回折効率が１０．３％であり、十分な透過率が得られる。
【００６５】
このように、回折光学素子２０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。
【００６６】
また、本発明が適用された光ピックアップでは、複合光学素子を以下のように形成してもよい。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。
【００６７】
この回折光学素子３０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３０ａ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。
【００６８】
回折光学素子３０の回折部３０ａ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。
【００６９】
具体的に、光源部３の第１及び第３の発光部から出射された第１又は第３の波長の光ビームは、回折光学素子３０に入射すると、回折部３０ａ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。また、光源部３の第２の発光部から出射された第２の波長の光ビームは、回折光学素子３０の回折部３０ａを略透過してビームスプリッタ５側へ出射される。
【００７０】
第１の回折格子３０ａは、図６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Ｈ３１で、所定の幅Ｗ３１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Ｈ３２で、所定の幅Ｗ３２を有する第２の位相格子部３１ｂとを有する。尚、図６中Ｐ３は、各格子部３１の格子ピッチ、すなわち１ピッチを示すものである。
【００７１】
第１の位相格子部３１ａ，３１ｂは、第１及び第２の位相高さＨ３１，Ｈ３２が、λ１／（Ｎ１−１）の２．００倍以下であり、第１の位相高さＨ３１が、λ１／（Ｎ１−１）の０．８８倍以上１．２０倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．４３倍以上０．６０倍以下であり、第２の位相高さＨ３２が、λ１／（Ｎ１−１）の１．１４倍以上１．６３倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．５７倍以上０．８２倍以下であり、第１の位相高さＨ３１と第２の位相高さＨ３２との差ΔＨ３が、λ１／（Ｎ１−１）の０．２３倍以上０．４２倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．１１倍以上０．２１倍以下であり、第２の位相高さＨ３２が第１の位相高さＨ３１よりも高くなるような関係を満たすように形成されている。
【００７２】
尚、上述の関係において、λ１は、第１の波長（ｎｍ）であり、λ３は、第３の波長（ｎｍ）であり、Ｎ１は、回折光学素子３０を構成する材料の第１の波長λ１に対する屈折率であり、Ｎ３は、回折光学素子３０を構成する材料の第３の波長λ３に対する屈折率である。
【００７３】
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３０の材料として、４０５ｎｍに対する屈折率Ｎ１が１．６００であり、７８３ｎｍに対する屈折率Ｎ３が１．５７６であるガラスモールド用硝材を用いた場合に、格子ピッチＰ３＝１．０とし、幅Ｗ３１＝０．５４８とし、幅Ｗ３２＝０．１８０とした場合に、第１の位相高さＨ３１＝７１０ｎｍ、第２の位相高さＨ３２＝８７０ｎｍとされている。
【００７４】
すなわち、第１の位相高さＨ３１が、１．０５×λ１／（Ｎ１−１）、且つ０．５２×λ３／（Ｎ３−１）であり、第２の位相高さＨ３２が、１．２９×λ１／（Ｎ１−１）、且つ０．６４×λ３／（Ｎ３−１）であり、第１の位相高さＨ３１と第２の位相高さＨ３２との差ΔＨ３が、０．２４×λ１／（Ｎ１−１）、且つ０．１２×λ３／（Ｎ３−１）であり、第２の位相高さＨ３２が第１の位相高さＨ３１よりも高い関係となっている。
【００７５】
このような回折部３０ａを有する回折光学素子３０は、第１及び第３の波長の光ビームを適正な０次光／１次光回折光強度比でメインビーム及び２つのサブビームに回折し、第２の波長の光ビームを適正な透過率で透過する。すなわち、回折部３０ａは、第１の波長の光ビームに対して、０次光の回折効率５５．１％、±１次光の回折効率８．２％となり、この０次光／１次光回折光強度比が６．７となり、また、第３の波長の光ビームに対して、０次光の回折効率５８．８％、±１次光の回折効率８．４％となり、この０次光／１次光回折光強度比が７．０となる。また、回折部３０ａは、第２の波長に対する０次光の回折効率が６２．４％であり、±１次光の回折効率が１１．３％であり、十分な透過率が得られる。
【００７６】
このように、回折光学素子３０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。
【００７７】
また、本発明が適用された光ピックアップでは、複合光学素子を以下のように形成してもよい。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。
【００７８】
この回折光学素子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。
【００７９】
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。
【００８０】
具体的に、光源部３の第１及び第３の発光部から出射された第１又は第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。また、光源部３の第２の発光部から出射された第２の波長の光ビームは、回折光学素子４０の回折部４０ａを略透過してビームスプリッタ５側へ出射される。
【００８１】
第１の回折格子４０ａは、図７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Ｈ４１で、所定の幅Ｗ４１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。尚、図７中Ｐ４は、各格子部４１の格子ピッチ、すなわち１ピッチを示すものである。
【００８２】
第１の位相格子部４１ａ，４１ｂは、第１及び第２の位相高さＨ４１，Ｈ４２が、λ１／（Ｎ１−１）の２．００倍以下であり、第１の位相高さＨ４１が、λ１／（Ｎ１−１）の０．６３倍以上１．１０倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．３１倍以上０．５５倍以下であり、第２の位相高さＨ４２が、λ１／（Ｎ１−１）の０．４９倍以上０．８５倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．２４倍以上０．４２倍以下であり、第１の位相高さＨ４１と第２の位相高さＨ４２との差ΔＨ４が、λ１／（Ｎ１−１）の０．０３倍以上０．３２倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．０１倍以上０．１６倍以下であり、第１の位相高さＨ４１が第２の位相高さＨ４２よりも高くなるような関係を満たすように形成されている。
【００８３】
尚、上述の関係において、λ１は、第１の波長（ｎｍ）であり、λ３は、第３の波長（ｎｍ）であり、Ｎ１は、回折光学素子４０を構成する材料の第１の波長λ１に対する屈折率であり、Ｎ３は、回折光学素子４０を構成する材料の第３の波長λ３に対する屈折率である。
【００８４】
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た場合に、格子ピッチＰ４＝１．０とし、幅Ｗ４１＝０．６５６とし、幅Ｗ４２＝０．０９２とした場合に、第１の位相高さＨ４１＝５７０ｎｍ、第２の位相高さＨ４２＝４７０ｎｍとされている。
【００８５】
すなわち、第１の位相高さＨ４１が、０．６６×λ１／（Ｎ１−１）、且つ０．３３×λ３／（Ｎ３−１）であり、第２の位相高さＨ４２が、０．５４×λ１／（Ｎ１−１）、且つ０．２７×λ３／（Ｎ３−１）であり、第１の位相高さＨ４１と第２の位相高さＨ４２との差ΔＨ４が、０．１２×λ１／（Ｎ１−１）、且つ０．０６×λ３／（Ｎ３−１）であり、第１の位相高さＨ４１が第２の位相高さＨ４２よりも高い関係となっている。
【００８６】
このような回折部４０ａを有する回折光学素子４０は、第１及び第３の波長の光ビームを適正な０次光／１次光回折光強度比でメインビーム及び２つのサブビームに回折し、第２の波長の光ビームを適正な透過率で透過する。すなわち、回折部４０ａは、第１の波長の光ビームに対して、０次光の回折効率５０．２％、±１次光の回折効率７．３％となり、この０次光／１次光回折光強度比が６．８となり、また、第３の波長の光ビームに対して、０次光の回折効率６０．６％、±１次光の回折効率８．８％となり、この０次光／１次光回折光強度比が６．９となる。また、回折部４０ａは、第２の波長に対する０次光の回折効率が５１．５％であり、±１次光の回折効率が１０．４％であり、十分な透過率が得られる。
【００８７】
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。
【００８８】
また、本発明が適用された光ピックアップでは、複合光学素子を以下のように形成してもよい。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。
【００８９】
この回折光学素子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。
【００９０】
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。
【００９１】
具体的に、光源部３の第１及び第３の発光部から出射された第１又は第３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。また、光源部３の第２の発光部から出射された第２の波長の光ビームは、回折光学素子５０の回折部５０ａを略透過してビームスプリッタ５側へ出射される。
【００９２】
第１の回折格子５０ａは、図８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Ｈ５１で、所定の幅Ｗ５１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Ｈ５２で、所定の幅Ｗ５２を有する第２の位相格子部５１ｂとを有する。尚、図８中Ｐ５は、各格子部５１の格子ピッチ、すなわち１ピッチを示すものである。
【００９３】
第１の位相格子部５１ａ，５１ｂは、第１及び第２の位相高さＨ５１，Ｈ５２が、λ１／（Ｎ１−１）の２．００倍以下であり、第１の位相高さＨ５１が、λ１／（Ｎ１−１）の０．８３倍以上１．１３倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．４１倍以上０．５７倍以下であり、第２の位相高さＨ５２が、λ１／（Ｎ１−１）の０．５８倍以上０．８６倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．２８倍以上０．４３倍以下であり、第１の位相高さＨ５１と第２の位相高さＨ５２との差ΔＨ５が、λ１／（Ｎ１−１）の０．２２倍以上０．４２倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．１０倍以上０．２１倍以下であり、第１の位相高さＨ５１が第２の位相高さＨ５２よりも高くなるような関係を満たすように形成されている。
【００９４】
尚、上述の関係において、λ１は、第１の波長（ｎｍ）であり、λ３は、第３の波長（ｎｍ）であり、Ｎ１は、回折光学素子５０を構成する材料の第１の波長λ１に対する屈折率であり、Ｎ３は、回折光学素子５０を構成する材料の第３の波長λ３に対する屈折率である。
【００９５】
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５０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た場合に、格子ピッチＰ５＝１．０とし、幅Ｗ５１＝０．５２８とし、幅Ｗ５２＝０．１９２とした場合に、第１の位相高さＨ５１＝９５０ｎｍ、第２の位相高さＨ５２＝７２０ｎｍとされている。
【００９６】
すなわち、第１の位相高さＨ５１が、１．１０×λ１／（Ｎ１−１）、且つ０．５５×λ３／（Ｎ３−１）であり、第２の位相高さＨ５２が、０．８３×λ１／（Ｎ１−１）、且つ０．４２×λ３／（Ｎ３−１）であり、第１の位相高さＨ５１と第２の位相高さＨ５２との差ΔＨ５が、０．２７×λ１／（Ｎ１−１）、且つ０．１３×λ３／（Ｎ３−１）であり、第１の位相高さＨ５１が第２の位相高さＨ５２よりも高い関係となっている。
【００９７】
このような回折部５０ａを有する回折光学素子５０は、第１及び第３の波長の光ビームを適正な０次光／１次光回折光強度比でメインビーム及び２つのサブビームに回折し、第２の波長の光ビームを適正な透過率で透過する。すなわち、回折部５０ａは、第１の波長の光ビームに対して、０次光の回折効率５０．１％、±１次光の回折効率１５．２％となり、この０次光／１次光回折光強度比が３．３となり、また、第３の波長の光ビームに対して、０次光の回折効率５５．９％、±１次光の回折効率８．１％となり、この０次光／１次光回折光強度比が６．９となる。また、回折部５０ａは、第２の波長に対する０次光の回折効率が５３．４％であり、±１次光の回折効率が７．２％であり、十分な透過率が得られる。
【００９８】
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。
【００９９】
また、本発明が適用された光ピックアップでは、複合光学素子を以下のように形成してもよい。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。
【０１００】
この回折光学素子６０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６０ａ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。
【０１０１】
回折光学素子６０の回折部６０ａ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。
【０１０２】
具体的に、光源部３の第１及び第３の発光部から出射された第１又は第３の波長の光ビームは、回折光学素子６０に入射すると、回折部６０ａ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。また、光源部３の第２の発光部から出射された第２の波長の光ビームは、回折光学素子６０の回折部６０ａを略透過してビームスプリッタ５側へ出射される。
【０１０３】
第１の回折格子６０ａは、図９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６１が複数繰り返し形成されてなる。各格子部６１は、断面略階段状に形成され、基準面６１ｃ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６１ａと、この第１の位相格子部６１ａの両側に階段状に形成され基準面６１ｃ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６１ｂとを有する。尚、図９中Ｐ６は、各格子部６１の格子ピッチ、すなわち１ピッチを示すものである。
【０１０４】
第１の位相格子部６１ａ，６１ｂは、第１及び第２の位相高さＨ６１，Ｈ６２が、λ１／（Ｎ１−１）の２．００倍以下であり、第１の位相高さＨ６１が、λ１／（Ｎ１−１）の０．６３倍以上０．６９倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．３１倍以上０．３５倍以下であり、第２の位相高さＨ６２が、λ１／（Ｎ１−１）の０．０３倍以上０．２０倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．０１倍以上０．１０倍以下であり、第１の位相高さＨ６１と第２の位相高さＨ６２との差ΔＨ６が、λ１／（Ｎ１−１）の０．４９倍以上０．６３倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．２４倍以上０．３１倍以下であり、第１の位相高さＨ６１が第２の位相高さＨ６２よりも高くなるような関係を満たすように形成されている。
【０１０５】
尚、上述の関係において、λ１は、第１の波長（ｎｍ）であり、λ３は、第３の波長（ｎｍ）であり、Ｎ１は、回折光学素子６０を構成する材料の第１の波長λ１に対する屈折率であり、Ｎ３は、回折光学素子６０を構成する材料の第３の波長λ３に対する屈折率である。
【０１０６】
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６０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た場合に、格子ピッチＰ６＝１．０とし、幅Ｗ６１＝０．１７６とし、幅Ｗ６２＝０．０８８とした場合に、第１の位相高さＨ６１＝５５０ｎｍ、第２の位相高さＨ６２＝４０ｎｍとされている。
【０１０７】
すなわち、第１の位相高さＨ６１が、０．６４×λ１／（Ｎ１−１）、且つ０．３２×λ３／（Ｎ３−１）であり、第２の位相高さＨ６２が、０．０５×λ１／（Ｎ１−１）、且つ０．０２×λ３／（Ｎ３−１）であり、第１の位相高さＨ６１と第２の位相高さＨ６２との差ΔＨ６が、０．５９×λ１／（Ｎ１−１）、且つ０．３０×λ３／（Ｎ３−１）であり、第１の位相高さＨ６１が第２の位相高さＨ６２よりも高い関係となっている。
【０１０８】
このような回折部６０ａを有する回折光学素子６０は、第１及び第３の波長の光ビームを適正な０次光／１次光回折光強度比でメインビーム及び２つのサブビームに回折し、第２の波長の光ビームを適正な透過率で透過する。すなわち、回折部６０ａは、第１の波長の光ビームに対して、０次光の回折効率５０．０％、±１次光の回折効率８．７％となり、この０次光／１次光回折光強度比が５．７となり、また、第３の波長の光ビームに対して、０次光の回折効率５９．５％、±１次光の回折効率８．５％となり、この０次光／１次光回折光強度比が７．０となる。また、回折部６０ａは、第２の波長に対する０次光の回折効率が５０．１％であり、±１次光の回折効率が１０．３％であり、十分な透過率が得られる。
【０１０９】
このように、回折光学素子６０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。
【０１１０】
また、本発明が適用された光ピックアップでは、複合光学素子を以下のように形成してもよい。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。
【０１１１】
この回折光学素子７０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７０ａ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。
【０１１２】
回折光学素子７０の回折部７０ａ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。
【０１１３】
具体的に、光源部３の第１及び第３の発光部から出射された第１又は第３の波長の光ビームは、回折光学素子７０に入射すると、回折部７０ａ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。また、光源部３の第２の発光部から出射された第２の波長の光ビームは、回折光学素子７０の回折部７０ａを略透過してビームスプリッタ５側へ出射される。
【０１１４】
第１の回折格子７０ａは、図１０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Ｈ７１で、所定の幅Ｗ７１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Ｈ７２で、所定の幅Ｗ７２を有する第２の位相格子部７１ｂとを有する。尚、図１０中Ｐ７は、各格子部７１の格子ピッチ、すなわち１ピッチを示すものである。
【０１１５】
第１の位相格子部７１ａ，７１ｂは、第１及び第２の位相高さＨ７１，Ｈ７２が、λ１／（Ｎ１−１）の２．００倍以下であり、第１の位相高さＨ７１が、λ１／（Ｎ１−１）の１．２６倍以上１．３６倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．６３倍以上０．６８倍以下であり、第２の位相高さＨ７２が、λ１／（Ｎ１−１）の１．３３倍以上１．５３倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．６６倍以上０．７６倍以下であり、第１の位相高さＨ７１と第２の位相高さＨ７２との差ΔＨ７が、λ１／（Ｎ１−１）の０．０１倍以上０．２４倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．００５倍以上０．１２倍以下であり、第２の位相高さＨ７２が第１の位相高さＨ７１よりも高くなるような関係を満たすように形成されている。
【０１１６】
尚、上述の関係において、λ１は、第１の波長（ｎｍ）であり、λ３は、第３の波長（ｎｍ）であり、Ｎ１は、回折光学素子７０を構成する材料の第１の波長λ１に対する屈折率であり、Ｎ３は、回折光学素子７０を構成する材料の第３の波長λ３に対する屈折率である。
【０１１７】
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７０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た場合に、格子ピッチＰ７＝１．０とし、幅Ｗ７１＝０．５８４とし、幅Ｗ７２＝０．１１６とした場合に、第１の位相高さＨ７１＝１１４０ｎｍ、第２の位相高さＨ７２＝１２１０ｎｍとされている。
【０１１８】
すなわち、第１の位相高さＨ７１が、１．３２×λ１／（Ｎ１−１）、且つ０．６６×λ３／（Ｎ３−１）であり、第２の位相高さＨ７２が、１．４０×λ１／（Ｎ１−１）、且つ０．７０×λ３／（Ｎ３−１）であり、第１の位相高さＨ７１と第２の位相高さＨ７２との差ΔＨ７が、０．０８×λ１／（Ｎ１−１）、且つ０．０４×λ３／（Ｎ３−１）であり、第２の位相高さＨ７２が第１の位相高さＨ７１よりも高い関係となっている。
【０１１９】
このような回折部７０ａを有する回折光学素子７０は、第１及び第３の波長の光ビームを適正な０次光／１次光回折光強度比でメインビーム及び２つのサブビームに回折し、第２の波長の光ビームを適正な透過率で透過する。すなわち、回折部７０ａは、第１の波長の光ビームに対して、０次光の回折効率５０．２％、±１次光の回折効率７．９％となり、この０次光／１次光回折光強度比が６．３となり、また、第３の波長の光ビームに対して、０次光の回折効率５５．０％、±１次光の回折効率１０．６％となり、この０次光／１次光回折光強度比が５．２となる。また、回折部７０ａは、第２の波長に対する０次光の回折効率が７８．７％であり、±１次光の回折効率が６．２％であり、十分な透過率が得られる。
【０１２０】
このように、回折光学素子７０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。
【０１２１】
また、本発明が適用された光ピックアップでは、複合光学素子を以下のように形成してもよい。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。
【０１２２】
この回折光学素子８０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８０ａ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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
具体的に、光源部３の第１及び第３の発光部から出射された第１又は第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５側へ出射される。また、光源部３の第２の発光部から出射された第２の波長の光ビームは、回折光学素子８０の回折部８０ａを略透過してビームスプリッタ５側へ出射される。
【０１２５】
第１の回折格子８０ａは、図１１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Ｈ８１で、所定の幅Ｗ８１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Ｈ８２で、所定の幅Ｗ８２を有する第２の位相格子部８１ｂとを有する。尚、図１１中Ｐ８は、各格子部８１の格子ピッチ、すなわち１ピッチを示すものである。
【０１２６】
第１の位相格子部８１ａ，８１ｂは、第１及び第２の位相高さＨ８１，Ｈ８２が、λ１／（Ｎ１−１）の２．００倍以下であり、第１の位相高さＨ８１が、λ１／（Ｎ１−１）の１．６５倍以上１．７５倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．８２倍以上０．８７倍以下であり、第２の位相高さＨ８２が、λ１／（Ｎ１−１）の１．１８倍以上１．２５倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．５９倍以上０．６２倍以下であり、第１の位相高さＨ８１と第２の位相高さＨ８２との差ΔＨ８が、λ１／（Ｎ１−１）の０．４２倍以上０．５６倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．２１倍以上０．２８倍以下であり、第１の位相高さＨ８１が第２の位相高さＨ８２よりも高くなるような関係を満たすように形成されている。
【０１２７】
尚、上述の関係において、λ１は、第１の波長（ｎｍ）であり、λ３は、第３の波長（ｎｍ）であり、Ｎ１は、回折光学素子８０を構成する材料の第１の波長λ１に対する屈折率であり、Ｎ３は、回折光学素子８０を構成する材料の第３の波長λ３に対する屈折率である。
【０１２８】
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、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た場合に、格子ピッチＰ８＝１．０とし、幅Ｗ８１＝０．２２とし、幅Ｗ８２＝０．０６とした場合に、第１の位相高さＨ８１＝１３５０ｎｍ、第２の位相高さＨ８２＝９２０ｎｍとされている。
【０１２９】
すなわち、第１の位相高さＨ８１が、１．７５×λ１／（Ｎ１−１）、且つ０．８７×λ３／（Ｎ３−１）であり、第２の位相高さＨ８２が、１．１９×λ１／（Ｎ１−１）、且つ０．５９×λ３／（Ｎ３−１）であり、第１の位相高さＨ８１と第２の位相高さＨ８２との差ΔＨ８が、０．５６×λ１／（Ｎ１−１）、且つ０．２８×λ３／（Ｎ３−１）であり、第１の位相高さＨ８１が第２の位相高さＨ８２よりも高い関係となっている。
【０１３０】
このような回折部８０ａを有する回折光学素子８０は、第１及び第３の波長の光ビームを適正な０次光／１次光回折光強度比でメインビーム及び２つのサブビームに回折し、第２の波長の光ビームを適正な透過率で透過する。すなわち、回折部８０ａは、第１の波長の光ビームに対して、０次光の回折効率５０．３％、±１次光の回折効率８．２％となり、この０次光／１次光回折光強度比が６．２となり、また、第３の波長の光ビームに対して、０次光の回折効率５５．２％、±１次光の回折効率７．９％となり、この０次光／１次光回折光強度比が７．０となる。また、回折部８０ａは、第２の波長に対する０次光の回折効率が７１．３％であり、±１次光の回折効率が１．１％であり、十分な透過率が得られる。
【０１３１】
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。
【０１３２】
また、本発明が適用された光ピックアップでは、複合光学素子を以下のように形成してもよい。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。
【０１３３】
この回折光学素子９０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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
具体的に、光源部３の第１及び第３の発光部から出射された第１又は第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５側へ出射される。また、光源部３の第２の発光部から出射された第２の波長の光ビームは、回折光学素子９０の回折部９０ａを略透過してビームスプリッタ５側へ出射される。
【０１３６】
第１の回折格子９０ａは、図１２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Ｈ９１で、所定の幅Ｗ９１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Ｈ９２で、所定の幅Ｗ９２を有する第２の位相格子部９１ｂとを有する。尚、図１２中Ｐ９は、各格子部９１の格子ピッチ、すなわち１ピッチを示すものである。
【０１３７】
第１の位相格子部９１ａ，９１ｂは、第１及び第２の位相高さＨ９１，Ｈ９２が、λ１／（Ｎ１−１）の２．００倍以下であり、第１の位相高さＨ９１が、λ１／（Ｎ１−１）の１．３２倍以上１．９３倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．６５倍以上０．９６倍以下であり、第２の位相高さＨ９２が、λ１／（Ｎ１−１）の０．０１倍以上０．５９倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．００５倍以上０．２９倍以下であり、第１の位相高さＨ９１と第２の位相高さＨ９２との差ΔＨ９が、λ１／（Ｎ１−１）の１．１８倍以上１．３６倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．５９倍以上０．６８倍以下であり、第１の位相高さＨ９１が第２の位相高さＨ９２よりも高くなるような関係を満たすように形成されている。
【０１３８】
尚、上述の関係において、λ１は、第１の波長（ｎｍ）であり、λ３は、第３の波長（ｎｍ）であり、Ｎ１は、回折光学素子９０を構成する材料の第１の波長λ１に対する屈折率であり、Ｎ３は、回折光学素子９０を構成する材料の第３の波長λ３に対する屈折率である。
【０１３９】
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１．４７０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た場合に、格子ピッチＰ９＝１．０とし、幅Ｗ９１＝０．１８８とし、幅Ｗ９２＝０．１３６とした場合に、第１の位相高さＨ９１＝１１８０ｎｍ、第２の位相高さＨ９２＝４０ｎｍとされている。
【０１４０】
すなわち、第１の位相高さＨ９１が、１．３７×λ１／（Ｎ１−１）、且つ０．６８×λ３／（Ｎ３−１）であり、第２の位相高さＨ９２が、０．０５×λ１／（Ｎ１−１）、且つ０．０２×λ３／（Ｎ３−１）であり、第１の位相高さＨ９１と第２の位相高さＨ９２との差ΔＨ９が、１．３２×λ１／（Ｎ１−１）、且つ０．６６×λ３／（Ｎ３−１）であり、第１の位相高さＨ９１が第２の位相高さＨ９２よりも高い関係となっている。
【０１４１】
このような回折部９０ａを有する回折光学素子９０は、第１及び第３の波長の光ビームを適正な０次光／１次光回折光強度比でメインビーム及び２つのサブビームに回折し、第２の波長の光ビームを適正な透過率で透過する。すなわち、回折部９０ａは、第１の波長の光ビームに対して、０次光の回折効率５０．０％、±１次光の回折効率１２．１％となり、この０次光／１次光回折光強度比が４．１となり、また、第３の波長の光ビームに対して、０次光の回折効率５５．５％、±１次光の回折効率８．３％となり、この０次光／１次光回折光強度比が６．７となる。また、回折部９０ａは、第２の波長に対する０次光の回折効率が８０．１％であり、±１次光の回折効率が３．０％であり、十分な透過率が得られる。
【０１４２】
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。
【０１４３】
また、本発明が適用された光ピックアップでは、複合光学素子を以下のように形成してもよい。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。
【０１４４】
この回折光学素子１００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１００ａ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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
具体的に、光源部３の第１及び第３の発光部から出射された第１又は第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５側へ出射される。また、光源部３の第２の発光部から出射された第２の波長の光ビームは、回折光学素子１００の回折部１００ａを略透過してビームスプリッタ５側へ出射される。
【０１４７】
第１の回折格子１００ａは、図１３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Ｈ１０１で、所定の幅Ｗ１０１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Ｈ１０２で、所定の幅Ｗ１０２を有する第２の位相格子部１０１ｂとを有する。尚、図１３中Ｐ１０は、各格子部１０１の格子ピッチ、すなわち１ピッチを示すものである。
【０１４８】
第１の位相格子部１０１ａ，１０１ｂは、第１及び第２の位相高さＨ１０１，Ｈ１０２が、λ１／（Ｎ１−１）の２．００倍以下であり、第１の位相高さＨ１０１が、λ１／（Ｎ１−１）の１．３２倍以上１．４３倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．６５倍以上０．７２倍以下であり、第２の位相高さＨ１０２が、λ１／（Ｎ１−１）の１．２５倍以上１．３６倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．６２倍以上０．６８倍以下であり、第１の位相高さＨ１０１と第２の位相高さＨ１０２との差ΔＨ１０が、λ１／（Ｎ１−１）の０．０１倍以上０．１１倍以下、且つλ３／（Ｎ３−１）の０．００５倍以上０．０６倍以下であり、第１の位相高さＨ１０１が第２の位相高さＨ１０２よりも高くなるような関係を満たすように形成されている。
【０１４９】
尚、上述の関係において、λ１は、第１の波長（ｎｍ）であり、λ３は、第３の波長（ｎｍ）であり、Ｎ１は、回折光学素子１００を構成する材料の第１の波長λ１に対する屈折率であり、Ｎ３は、回折光学素子１００を構成する材料の第３の波長λ３に対する屈折率である。
【０１５０】
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、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た場合に、格子ピッチＰ１０＝１．０とし、幅Ｗ１０１＝０．１２４とし、幅Ｗ１０２＝０．３４８とした場合に、第１の位相高さＨ１０１＝１０９０ｎｍ、第２の位相高さＨ１０２＝１０３０ｎｍとされている。
【０１５１】
すなわち、第１の位相高さＨ１０１が、１．４１×λ１／（Ｎ１−１）、且つ０．７０×λ３／（Ｎ３−１）であり、第２の位相高さＨ１０２が、１．３４×λ１／（Ｎ１−１）、且つ０．６６×λ３／（Ｎ３−１）であり、第１の位相高さＨ１０１と第２の位相高さＨ１０２との差ΔＨ１０が、０．０８×λ１／（Ｎ１−１）、且つ０．０４×λ３／（Ｎ３−１）であり、第１の位相高さＨ１０１が第２の位相高さＨ１０２よりも高い関係となっている。
【０１５２】
このような回折部１００ａを有する回折光学素子１００は、第１及び第３の波長の光ビームを適正な０次光／１次光回折光強度比でメインビーム及び２つのサブビームに回折し、第２の波長の光ビームを適正な透過率で透過する。すなわち、回折部１００ａは、第１の波長の光ビームに対して、０次光の回折効率５２．０％、±１次光の回折効率１０．０％となり、この０次光／１次光回折光強度比が５．２となり、また、第３の波長の光ビームに対して、０次光の回折効率５５．４％、±１次光の回折効率７．９％となり、この０次光／１次光回折光強度比が７．０となる。また、回折部１００ａは、第２の波長に対する０次光の回折効率が７８．７％であり、±１次光の回折効率が３．１％であり、十分な透過率が得られる。
【０１５３】
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。
【０１５４】
以上のような回折光学素子２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００を備えた光ピックアップによっても、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２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００の回折部２０ａ，３０ａ，４０ａ，５０ａ，６０ａ，７０ａ，８０ａ，９０ａ，１００ａ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とともに、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、光源部３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。
【産業上の利用可能性】
【０１５５】
本発明が適用された光ピックアップでは、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】
【０１５６】
【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回折部を示す側面図である。
【図３】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を示す平面図であり、（ａ）は差動プッシュプル（ＤＰＰ）方式の場合の平面図であり、（ｂ）は、３スポット方式の場合の平面図である。
【図４】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を示す平面図である。
【図５】本発明が適用された光ピックアップを構成する回折光学素子の他の例の回折部を示す側面図である。
【図６】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さらに他の例の回折部を示す側面図である。
【図７】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さらに他の例の回折部を示す側面図である。
【図８】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さらに他の例の回折部を示す側面図である。
【図９】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さらに他の例の回折部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を構成する回折光学素子のさらに他の例の回折部を示す側面図である。
【図１１】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さらに他の例の回折部を示す側面図である。
【図１２】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さらに他の例の回折部を示す側面図である。
【図１３】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さらに他の例の回折部を示す側面図である。
【符号の説明】
【０１５７】
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、  １０  光検出器、  １１  格子部、  １１ａ  第１の位相格子部、  １１ｂ  第２の位相格子部、  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
【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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