(57)【要約】【課題】フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）カーブのゼロへの収束を改善し、特に複数層の光記録再生層を有するディスクの場合に、各記録再生層からのＦＥＳが互いに干渉せずオフセットが発生しない光ピックアップ装置を提供することを目的とする。【解決手段】光ディスクから反射して対物レンズを通過した光ビームを、第１領域及び／または第2領域を有する光ビーム分離手段により分離し、第１領域で分離された光ビームを補助受光領域上に入射させ、第２領域で分離された光ビームは受光素子に入射させないことによりフォーカス誤差信号カーブを改善する。【選択図】図１
2007102928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、この光源からの光ビームを光記録媒体上に集光させる集光光学系と、集光光学系を通過した光ビームを入射し複数の光ビームに分離する光ビーム分離手段と、前記光ビーム分離手段によって分離された光ビームに基づいて前記集光光学系のフォーカス誤差を検出する受光素子を含んでなる光ピックアップ装置において、
前記光ビーム分離手段は、大きくデフォーカス状態になった場合に光ビームが入射する第１領域を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
光源と、この光源からの光ビームを光記録媒体上に集光させる集光光学系と、集光光学系を通過した光ビームを入射し複数の光ビームに分離する光ビーム分離手段と、前記光ビーム分離手段によって分離された光ビームに基づいて前記集光光学系のフォーカス誤差を検出する受光素子を含んでなる光ピックアップ装置において、
前記光ビーム分離手段は、光ビームの中心を含む領域のみの光ビームが入射する第２領域を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３】
光源と、この光源からの光ビームを光記録媒体上に集光させる集光光学系と、集光光学系を通過した光ビームを入射し複数の光ビームに分離する光ビーム分離手段と、前記光ビーム分離手段によって分離された光ビームに基づいて前記集光光学系のフォーカス誤差を検出する受光素子を含んでなる光ピックアップ装置において、
前記光ビーム分離手段は、大きくデフォーカス状態になった場合に光ビームが入射する第１領域と光ビームの中心を含む領域が入射する第２領域を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記第１領域は、光軸を含み前記光記録媒体のタンジェンシャル方向に沿って延びる線に対して対称な位置に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項３に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光ピックアップ装置であって、前記第１領域の間隔がフォーカス誤差信号カーブのピーク位置における光ビーム分離手段上での光ビーム有効径よりも大きいことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記第２領域は、前記集光ビームの光軸を含み光記録媒体のラジアル方向に沿って延びる分割線と当該分割線に平行な分割線により区画されてなることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
光源と、この光源からの光ビームを光記録媒体上に集光させる集光光学系と、集光光学系を通過した光ビームを入射し複数の光ビームに分離する光ビーム分離手段と、前記光ビーム分離手段によって分離された光ビームに基づいて前記集光光学系のフォーカス誤差を検出する受光素子を含んでなる光ピックアップ装置において、
前記受光素子は、フォーカス誤差信号検出用の光ビームを検出する主受光領域と、主受光領域からはみ出した光ビームを検出する補助受光領域とからなり、
前記第１領域で分離された光ビームは前記補助受光領域によって検出されることを特徴とする請求項１または請求項３から請求項６の何れかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記第１領域によって前記補助受光領域に入射する光量を増加させることを特徴とする請求項１または請求項３から請求項７の何れかに記載の光ピックアップ装置
【請求項９】
前記補助受光領域の出力を用いて、フォーカス誤差信号を補正することを特徴とする請求項８に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
光源と、この光源からの光ビームを光記録媒体上に集光させる集光光学系と、集光光学系を通過した光ビームを入射し複数の光ビームに分離する光ビーム分離手段と、前記光ビーム分離手段によって分離された光ビームに基づいて前記集光光学系のフォーカス誤差を検出する受光素子を含んでなる光ピックアップ装置において、
前記受光素子は、フォーカス誤差信号検出用の光ビームを検出する主受光領域と、主受光領域からはみ出した光ビームを検出する補助受光領域とからなり、
前記第２領域で分離された光ビームは前記主受光領域及び前記補助受光領域において検出されないことを特徴とする請求項２から請求項９の何れかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１１】
前記第２領域により前記主受光領域に入射する光ビームの光量を減少させることを特徴とする請求項２から請求項１０の何れかに記載の光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスク等の情報記録媒体に光学的に情報を記録又は再生する光ディスク装置に搭載される光ピックアップ装置に関する。特に、複数の記録再生層を有する光ディスクに対して、正確な記録再生動作を可能とする光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ディスクは多量の情報信号を高密度で記録することができるため、オーディオ、ビデオ、コンピュータ等の多くの分野において利用が進められている。最近は、記録容量を増大するために記録再生層を多層に設けた記録媒体や、記録された信号を高速再生するために複数ビームで同時に複数トラックの信号を読み出す光学系などが提案されている。
【０００３】
前記の多層の記録再生層を有する記録媒体では、各記録再生面間の距離が短くなると、光ビームがある１つの記録再生面に対してアクセスしている際に、その記録再生面からの反射光が隣接する記録再生面からの戻り光の影響を受けてしまう。このとき、光ビームのフォーカス調整のためのフォーカス誤差信号も前記影響を受けたものとなり、正確なフォーカス調整が行えなくなる。
【０００４】
前記問題を解決する光学系として、本出願人は先に図１５に示す光ピックアップ装置を提案した。（特開平９−１６１２８２号公報）
この光ピックアップ装置は、半導体レーザ２１からの出射光がホログラム素子２２を透過し、コリメートレンズ２３、対物レンズ２４を介して光ディスク２５上に集光される。その戻り光は、対物レンズ２４、コリメートレンズ２３を介して、ホログラム素子２２に導かれる。
【０００５】
ホログラム素子２２は図１６に示すように、光ディスク２５のラジアル方向に対応するＸ方向に延びる分割線２２ｇと、この分割線２２ｇの中心から光ディスク２５のラジアル方向と直交するＹ方向、つまり光ディスク２５のタンジェンシャル方向に対応する方向に延びる分割線２２ｈとにより、３つの分割領域２２ａ、２２ｂ、２２ｃに分割されている。
【０００６】
受光素子２７は、光ディスク２５のタンジェンシャル方向に対応するＹ方向に配列された４つの矩形状の受光領域２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄに分割された領域を有している。中央の受光領域２７ａ、２７ｂ（フォーカス用の受光領域）は、光ディスク２５のラジアル方向に対応するＸ方向に延びる分割線２７Ｘにより分割され、２７ａ、２７ｂの外側にそれぞれ２７ｅ、２７ｆの補助受光領域を設けている。
【０００７】
これらの受光領域は、光ビームが光ディスク２５の記録再生面に合焦状態の時に、ホログラム素子２２の分割領域２２ａで回折された戻り光が分割線２７ｘ上にビームＰ１を形成し、分割領域２２ｂ、２２ｃで回折された戻り光がそれぞれ受光領域２７ｄ、２７ｃ上にビームＰ２、Ｐ３を形成するように、配置されている。尚、分割領域２２ｂ、２２ｃは球面収差誤差信号の検出に用いられる。
【０００８】
そして、受光領域２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ、２７ｅ、２７ｆの出力信号をそれぞれＧａ、Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄ、Ｇｅ、Ｇｆとしたときに、フォーカス誤差信号ＦＥＳは、（Ｇａ＋Ｇｆ）−（Ｇｂ＋Ｇｅ）の演算で求められる。これにより、ＦＥＳカーブの形状が多層記録再生層に適したものに補正される。
【０００９】
図１７を用いて、ＦＥＳに関連する受光領域２７ａ、２７ｂ、２７ｅ、２７ｆ及びビームＰ１についてのみ詳しく説明する。図１７（ａ）のように合焦状態の時には、フォーカス用戻り光Ｐ１は分割線２７ｘ上に集光される。ビームＰ１は光ディスク２５が遠ざかった場合には図１７（ｂ）、近づいた場合は図１７（ｄ）のようにいずれか一方の受光領域２７ｂまたは２７ａに拡がり、さらに遠ざかったり近づいたりすると、図１７（ｃ）、図１７（ｅ）のように、主受光領域２７ａ、２７ｂからはみ出した光はそれぞれ補助受光領域２７ｆ、２７ｅに入射する。
【００１０】
図１８は、このフォーカス誤差信号ＦＥＳ（＝（Ｇａ＋Ｇｆ）−（Ｇｂ＋Ｇｅ））のカーブ（実線で示す）を示す図である。点線で示す補助受光領域２７ｅ、２７ｆがない場合のフォーカス誤差信号ＦＥＳ（＝Ｇａ−Ｇｂ）はＦＥＳのゼロへの収束が緩やかであるが、補助受光領域２７ｅ，２７ｆがある場合には、ダイナミックレンジ（デフォーカス量−ｄ１〜＋ｄ１の間の領域）を越えた領域で、ＦＥＳを速やかに０に収束させることができる。
【００１１】
図１９は２層ディスク再生時のＦＥＳカーブである。２層ディスクでは、記録再生層が２つあるため、ＦＥＳカーブが２つ現れる。補助受光領域２７ｅ、２７ｆがない場合のＦＥＳカーブは図１９（１）に示すように、補助受光領域２７ｅ、２７ｆの補正効果がないため、各記録再生層からのＦＥＳが互いに重なり合い、対物レンズの合焦位置においてＦＥＳ出力がゼロにならず、正確にフォーカシングすることができず、２層ディスクの正確な記録再生を行うことができない。
【００１２】
一方、補助受光領域２７ｅ、２７ｆがある場合のＦＥＳカーブは図１９（２）に示すように、対物レンズが合焦位置から遠ざかった場合及び近づいた場合においてＦＥＳをゼロに収束させることが可能となり、各々の記録再生層のＦＥＳが重なり合わず互いに干渉しないため、ＦＥＳオフセットが十分小さい独立したＦＥＳカーブが検出されることがわかる。従って、２層ディスクの場合でも正常なフォーカスサーボを行うことができる。
【特許文献１】特開平９-１６１２８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
前記において、対物レンズとコリメートレンズの結像倍率等の光学系に応じて、受光素子における主受光領域及び補助受光領域の形状、寸法及び配置、主受光領域と補助受光領域の間隔は、適宜決定される。従って、対物レンズ及びコリメートレンズの光学的性能を変化させ結像倍率を変更した場合には、その変更に適合させるため受光素子にも変更を加える必要が生じる。つまり、光学系の変更に対応するように受光素子を変更しなければ、受光素子と光学系が適合しなくなるためＦＥＳカーブのゼロへの収束が緩やかとなり、特に複数層の記録再生層を有するディスクの場合にはＦＥＳを補正しきれず、各記録再生層からのＦＥＳが互いに干渉するためオフセットが発生してしまう。
【００１４】
このように、ＦＥＳカーブのゼロへの収束の改善、オフセットの発生を抑えるためには、光学系の変更の度に受光素子を再設計する必要が生じる。しかし、この受光素子の設計変更には多大な時間とコストが必要なため、安価な光ピックアップ装置を提供できないまた開発期間が長くなるという問題が生じる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１に記載の光ピックアップ装置は、光源と、この光源からの光ビームを光記録媒体上に集光させる集光光学系と、集光光学系を通過した光ビームを入射し複数の光ビームに分離する光ビーム分離手段と、前記光ビーム分離手段によって分離された光ビームに基づいて前記集光光学系のフォーカス誤差を検出する受光素子を含んでなる光ピックアップ装置において、前記光ビーム分離手段は、大きくデフォーカス状態になった場合に光ビームが入射する第１領域を有することを特徴とする。
【００１６】
請求項２に記載の光ピックアップ装置は、光源と、この光源からの光ビームを光記録媒体上に集光させる集光光学系と、集光光学系を通過した光ビームを入射し複数の光ビームに分離する光ビーム分離手段と、前記光ビーム分離手段によって分離された光ビームに基づいて前記集光光学系のフォーカス誤差を検出する受光素子を含んでなる光ピックアップ装置において、前記光ビーム分離手段は、光ビームの中心を含む領域の光ビームのみが入射する第２領域を有することを特徴とする。
【００１７】
請求項３に記載の光ピックアップ装置は、光源と、この光源からの光ビームを光記録媒体上に集光させる集光光学系と、集光光学系を通過した光ビームを入射し複数の光ビームに分離する光ビーム分離手段と、前記光ビーム分離手段によって分離された光ビームに基づいて前記集光光学系のフォーカス誤差を検出する受光素子を含んでなる光ピックアップ装置において、前記光ビーム分離手段は、大きくデフォーカス状態になった場合に光ビームが入射する第１領域と光ビームの中心を含む領域が入射する第２領域を有することを特徴とする。
【００１８】
請求項４に記載の光ピックアップ装置は、前記第１領域が、光軸を含み、前記光記録媒体のタンジェンシャル方向に沿って延びる線に対して対称な位置に配置されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項５に記載の光ピックアップ装置は、前記第１領域の間隔がフォーカス誤差信号カーブのピーク位置における光ビーム分離手段上での光ビーム有効径よりも大きいことを特徴とする。
【００２０】
請求項６に記載の光ピックアップ装置は、前記第２領域は、前記集光ビームの光軸を含み光記録媒体のラジアル方向に沿って延びる分割線と当該分割線に平行な分割線により区画されてなることを特徴とする。
【００２１】
請求項７に記載の光ピックアップ装置は、光源と、この光源からの光ビームを光記録媒体上に集光させる集光光学系と、集光光学系を通過した光ビームを入射し複数の光ビームに分離する光ビーム分離手段と、前記光ビーム分離手段によって分離された光ビームに基づいて前記集光光学系のフォーカス誤差を検出する受光素子を含んでなる光ピックアップ装置において、前記受光素子は、フォーカス誤差信号検出用の光ビームを検出する主受光領域と、主受光領域からはみ出した光ビームを検出する補助受光領域とからなり、前記第１領域で分離された光ビームは前記補助受光領域によって検出されることを特徴とする。
【００２２】
請求項８に記載の光ピックアップ装置は、前記第１領域によって前記補助受光領域に入射する光量を増加させることを特徴とする。
【００２３】
請求項９に記載の光ピックアップ装置は、前記補助受光領域の出力を用いて、フォーカス誤差信号を補正することを特徴とする。
【００２４】
請求項１０に記載の光ピックアップ装置は、光源と、この光源からの光ビームを光記録媒体上に集光させる集光光学系と、集光光学系を通過した光ビームを入射し複数の光ビームに分離する光ビーム分離手段と、前記光ビーム分離手段によって分離された光ビームに基づいて前記集光光学系のフォーカス誤差を検出する受光素子を含んでなる光ピックアップ装置において、前記受光素子は、フォーカス誤差信号検出用の光ビームを検出する主受光領域と、主受光領域からはみ出した光ビームを検出する補助受光領域とからなり、前記第２領域で分離された光ビームは前記主受光領域及び前記補助受光領域において検出されないことを特徴とする。
【００２５】
請求項１１に記載の光ピックアップ装置は、前記第２領域により前記主受光領域に入射する光ビームの光量を減少させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、光学系の設計変更に伴い対物レンズ、コリメートレンズ間の結像倍率を変更した場合でも、光ビームの分離形状を適正化することにより、受光素子の設計変更を行うことなく、ＦＥＳカーブのゼロへの収束を改善し、特に複数の記録再生層を有するディスク再生時においてはＦＥＳフォーカス誤差信号にオフセットを発生させず、正確なフォーカシングを可能とすることである。
【００２７】
すなわち光学系を変更した場合においても、光ビーム分離手段の設計変更のみで対応することが可能となり、受光素子を様々な光学系に設計変更無く使用することが可能となる。一般的に、光ビーム分離手段の設計変更に伴う時間、コストは受光素子のそれよりも少ないため、安価な光ピックアップ装置を短期間で提供することが可能となる。
【００２８】
また、ＦＥＳカーブのゼロへの収束が緩やかで、特に複数層の光記録再生層を有するディスクの場合にはＦＥＳにオフセットが発生する光ピックアップ装置であっても、本発明によりＦＥＳカーブのゼロへの収束を改善し、オフセットの発生を抑制することが可能となることにより、光学系に対する受光素子の利用範囲を広げることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の実施の一形態について説明すれば、以下の通りである。尚、本実施の形態では、本発明の焦点誤差検出装置を、光記録媒体としての光ディスクに対して光学的に情報の記録・再生を行う光記録再生装置に備えられた光ピックアップ装置に用いた例について説明する。
【００３０】
本実施の形態に係る光記録再生装置は、図２に示すように光ディスク（光記録媒体）６を回転駆動するスピンドルモータ（図示せず）、光ディスク６に情報を記録再生する光ピックアップ装置１０、前記スピンドルモータおよび光ピックアップ装置１０を駆動制御するための駆動制御部（図示せず）ならびに制御信号生成回路を備えている。
【００３１】
前記光ピックアップ装置１０は、光ディスク６に光ビームを照射するための半導体レーザ（光源）１、偏光回折素子１１５、コリメートレンズ３、対物レンズ（集光光学系）４および光検出器（焦点誤差検出手段）１１２を有している。
【００３２】
光集積ユニット１００に搭載された光源から出射した光ビーム１は、コリメータレンズ３により平行光にされた後、対物レンズ４を介して光ディスク６に集光される。そして、光ディスク６から反射した光ビーム（以下、これを「戻り光」と呼ぶ）は、再び対物レンズ４とコリメータレンズ３を通過して、光集積ユニット１００に搭載された光検出器１１２上に受光される。
【００３３】
コリメートレンズ３は、球面収差補正機構によって光軸方向（Ｚ方向）に駆動されるようになっており、光ピックアップ装置１０の光学系で生じる球面収差を補正するようになっている。
【００３４】
前記光ディスク６は、カバーガラス６ａ、基板６ｂ、およびカバーガラス６ａと基板６ｂとの間に形成された２つの記録再生層６ｃ、６ｄから構成されている。つまり、光ディスク６は２層ディスクであって、本光ピックアップ装置１０は記録再生層６ｃまたは６ｄに光ビームを集光させることで、各記録再生層から情報を再生し、各記録再生層へ情報を記録するようになっている。
【００３５】
すなわち、前記構成の光ピックアップ装置１０において、半導体レーザ１から照射された光ビームは、ホログラム素子２を０次回折光として通過し、コリメートレンズ３によって平行光に変換された後、対物レンズ４を通過して、光ディスク６上の記録再生層６ｃまたは６ｄに集光される。
【００３６】
一方、光ディスク６の記録再生層６ｃまたは６ｄから反射された光ビームは、対物レンズ４、コリメートレンズ３の順に各部材を通過してホログラム素子２に入射され、ホログラム素子２にて回折されて光検出器１１２上に集光される。
【００３７】
したがって、以下の説明において、光ディスク６の記録再生層は記録再生層６ｃまたは６ｄのいずれかを表し、光ピックアップ装置１０は、どちらの記録再生層にも光ビームを集光させ、情報を記録または再生できるものとする。
【００３８】
前記制御信号生成回路は、前記光検出器１１２から得られた信号に基づいて、トラッキング誤差信号、フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）、球面収差誤差信号（ＳＡＥＳ）を生成し、トラック誤差信号はトラッキング駆動回路へ、ＦＥＳはフォーカス駆動回路へ、ＳＡＥＳは球面収差補正機構駆動回路へ出力するようになっている。そして、各駆動回路では、各誤差信号に基づいて各部材の駆動制御を行う。
【００３９】
フォーカス駆動回路では、ＦＥＳが入力されて、このＦＥＳの値に基づいて、対物レンズ４を光軸方向に移動させて、該対物レンズ４の焦点位置ずれを補正するように、対物レンズ駆動機構を駆動制御する。
【００４０】
また、球面収差補正機構駆動回路では、ＳＡＥＳが入力されて、このＳＡＥＳの値に基づいて、コリメートレンズ３を光軸方向に移動させて、光ピックアップ装置１０の光学系で発生した球面収差を補正するように、球面収差補正用アクチュエータを駆動制御する。
【００４１】
図３（１）および（２）は、図２において図示した光集積ユニット１００の構成を示した構成図である。図３（１）は、光軸方向（Ｚ方向）から見た上面図である。尚、図の煩雑化を避けるため、偏光ビームスプリッタ１１４と、偏光回折素子１１５と、１／４波長板１１６とは省略している。
【００４２】
前記光集積ユニット１は、図３（１）に示すように、半導体レーザ１と、光検出器１１２と、偏光ビームスプリッタ１１４と、偏光回折素子１１５と、１／４波長板１１６と、パッケージ１１７とを備えている。
【００４３】
前記パッケージ１１７は、ステム１１７ａとベース１１７ｂとキャップ１１７ｃとによって構成されている。キャップ１１７ｃには、光を通過させるための窓部(図示せず)が形成されている。前記パッケージ１１７内には、半導体レーザ１および光検出器１１２が搭載されている。図３（２）は、パッケージ１１７内での半導体レーザ１と光検出器１１２の配置関係を示すために、パッケージ１１７を、図３（１）に図示した光軸方向（ｚ方向）にたいしてＹ方向から見た側面図である。
【００４４】
図３（２）に示すように、ステム１１７ａ上に光検出器１１２が搭載されており、ステム１１７ａの側部に半導体レーザ１が設けられている。半導体レーザ１から出射する光ビームの光路と、光検出器１１２に受光される戻り光の光路とが確保されるように、半導体レーザ１の光ビーム出射部および光検出器１１２の受光部が、キャップ１１７ｃに形成された窓部１１７ｄの領域に含まれるように配置されている。
【００４５】
次に、図３（１）に基づいて、各構成部材の配置を説明する。尚、以下の説明において、説明の便宜上、偏光ビームスプリッタ１１４における半導体レーザ１から出射する光ビーム１２０が入射する面を、偏光ビームスプリッタ１１４の光ビーム入射面とし、偏光ビームスプリッタ１１４における戻り光が入射する面を、偏光ビームスプリッタ１１４の戻り光入射面とする。また、偏光回折素子１１５における半導体レーザ１から出射する光ビーム１２０が入射する面を、偏光回折素子１１５の光ビーム入射面とし、偏光回折素子１１５における戻り光が入射する面を、偏光回折素子１１５の戻り光入射面とする。
【００４６】
図３（２）に示すように、前記偏光ビームスプリッタ１１４は、パッケージ１１７上に配置されている。具体的には、前記偏光ビームスプリッタ１１４の光ビーム入射面が、前記窓部１１７ｄを覆うようにパッケージ１１７上に配置されている。
【００４７】
前記偏光回折素子１１５は、その光ビーム入射面が、前記偏光ビームスプリッタ１１４の戻り光入射面に対向するように、かつ、半導体レーザ１から出射する光ビームの光軸上に、配置されている。
【００４８】
前記半導体レーザ１は、波長λ＝４０５ｎｍの光ビーム１２０を出射するものを使用している。さらに、本実施の形態では、該光ビーム１２０は、図示した光軸方向（ｚ方向）に対してＸ方向の偏光振動面を有する直線偏光（Ｐ偏光）である。半導体レーザ１から出射された光ビーム１２０は、偏光ビームスプリッタ１１４に入射する。
【００４９】
前記偏光ビームスプリッタ１１４は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）面１１４ａと、反射ミラー（反射面）１１４ｂとを有している。
【００５０】
本実施の形態における前記ＰＢＳ面１１４ａは、図示した光軸方向（ｚ方向）に対してＸ方向の偏光振動面を有する直線偏光（Ｐ偏光）を透過し、該偏光振動面に垂直な偏光振動面を有する、すなわち、図示した光軸方向（Ｚ方向）に対してｙ方向の偏光振動面を有する直線偏光（Ｓ偏光）を反射するような特性をもつ。
【００５１】
前記ＰＢＳ面１１４ａは、前記半導体レーザ１から出射されたＰ偏光を有する光ビームの光軸上に、該光ビーム１２０が透過するように配置されている。前記反射ミラー１１４ｂは、ＰＢＳ面１１４ａに対して平行になるように配置されている。
【００５２】
ＰＢＳ面１１４ａに入射した前記光ビーム１２０（Ｐ偏光）は、ＰＢＳ面１１４ａをそのまま透過する。ＰＢＳ面１１４ａを透過した前記光ビーム１２０は、次に、前記偏光回折素子１１５に入射する。
【００５３】
次に、前記偏光回折素子１１５について詳細に説明する。前記偏光回折素子１１５は、第１の偏光ホログラム素子１３１および第２の偏光ホログラム素子（光ビーム分離手段）２から構成されている。
【００５４】
前記第１の偏光ホログラム素子１３１および前記第２の偏光ホログラム素子２はともに、光ビーム１２０の光軸上に配置されており、前記第１の偏光ホログラム素子１３１は、前記第２の偏光ホログラム素子２よりも半導体レーザ１側に配置された構成となっている。
【００５５】
前記第１の偏光ホログラム素子１３１はＰ偏光を回折させてＳ偏光を透過させ、前記第２の偏光ホログラム素子２はＳ偏光を回折させてＰ偏光を透過させる。これら偏光の回折は、各偏光ホログラム素子に形成された溝構造（格子）によって行われ、回折角度は、前記格子のピッチ（以下、これを格子ピッチとよぶ）によって規定される。
【００５６】
前記第１の偏光ホログラム素子１３１は、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）を検出するための３ビーム生成用のホログラムパターンが形成されている。
【００５７】
すなわち、ＰＢＳ面１１４ａを透過したＰ偏光の光ビーム１２０は、前記偏光回折素子１１５を構成する第１の偏光ホログラム素子１３１に入射すると、回折されてトラッキング誤差信号（ＴＥＳ）を検出するための３ビーム（メインビームおよび、２つのサブビーム）となって該第１の偏光ホログラム素子１３１から出射する。尚、３ビームを用いたＴＥＳ検出方法としては、３ビーム法や、差動プッシュプル（ＤＰＰ）法や、位相シフトＤＰＰ法等を用いることができる。
【００５８】
前記第２の偏光ホログラム素子２は、入射した光のうち、Ｓ偏光は回折させ、Ｐ偏光はそのまま透過させる。具体的には、前記第２の偏光ホログラム素子２は、入射したＳ偏光を、０次回折光（非回折光）と、±１次回折光（回折光）とに回折する。
【００５９】
すなわち、第１の偏光ホログラム素子１３１を出射したＰ偏光の光ビーム１２０は、前記第２の偏光ホログラム素子２に入射し、そのまま透過する。第２の偏光ホログラム素子２を透過したＰ偏光の光ビーム１２０は、前記１／４波長板１１６に入射する。尚、第２の偏光ホログラム素子２の詳細なホログラムパターンについては、後述する。
【００６０】
前記１／４波長板１１６は、直線偏光を入射し、円偏光に変換して出射することができる。したがって、１／４波長板１１６に入射したＰ偏光の光ビーム１２０（直線偏光）は、円偏光の光ビームに変換されて、光集積ユニット１００から出射する。
【００６１】
光集積ユニット１００から出射した円偏光の光ビームは、コリメータレンズ３により平行光にされた後、対物レンズ４を介して光ディスク６に集光される。そして、光ディスク６によって反射された光ビームは、すなわち戻り光は、再び対物レンズ４とコリメータレンズ３を通過して、再び光集積ユニット１００の前記１／４波長板１１６に入射する。
【００６２】
光集積ユニット１００の１／４波長板１１６に入射する前記戻り光は円偏光であり、該１／４波長板１１６によって、図示した光軸方向（ｚ方向）に対してＹ方向の偏光振動面を有する直線偏光（Ｓ偏光）に変換される。Ｓ偏光の戻り光は、前記第２の偏光ホログラム素子２に入射する。
【００６３】
前記第２の偏光ホログラム素子２に入射したＳ偏光の戻り光は、０次回折光（非回折光）と、±１次回折光（回折光）とに回折されて出射する。該回折されたＳ偏光の戻り光（０次回折光および±１次回折光）は、前記第１の偏光ホログラム素子１３１に入射し、そのまま透過する。次に、該Ｓ偏光の戻り光は、前記偏光ビームスプリッタ１１４に入射し、前記ＰＢＳ面１１４ａによって反射され、反射ミラー１１４ｂによってさらに反射されて偏光ビームスプリッタ１１４から出射する。偏光ビームスプリッタ１１４から出射した該Ｓ偏光の戻り光は、前記光検出器１１２に受光される。前記光検出器１１２は、ホログラム素子２の＋１次光の焦点位置に配置されている。尚、前記光検出器１１２の受光部パターンについては、後述する。
【００６４】
第１の偏光ホログラム素子１３１に形成されるホログラムパターンは、３ビーム法または差動プッシュプル法（ＤＰＰ法）を用いたトラッキング誤差信号（ＴＥＳ）の検出のための規則的な直線格子である。
【００６５】
前記第２のホログラム素子２は、図１に示すように、大きくデフォーカスした場合に、戻り光の光ビームが入射する第１領域（２ｄ、２ｅ）を有している。第１領域２ｄ、２ｅは、第２のホログラム素子２において、光軸を含み光ディスク６のタンジェンシャル方向に沿って延びる直線（図示せず）に対して対称な位置に配置されており、光ディスク６のタンジェンシャル方向に沿って延びる直線（図示せず）に平行な分割線Ｄ８及びＤ９によりそれぞれ区画されている。ここで、第１領域は、大きくデフォーカスした場合に光ビームの一部が入射する領域であるため、第１領域２ｄと第１領域２ｅの距離ｈ３は、ＦＥＳカーブのピーク位置におけるホログラム素子２上での光ビーム有効径ｒ１よりも大きい。
【００６６】
また、第２のホログラム素子２において、戻り光の光ビームの中心を含む領域の光ビームのみが入射する第２領域（２ｆ）を有する。
第２領域２ｆは光ビームの光軸を含み光ディスク６のラジアル方向に沿って延びる分割線（Ｄ１）と当該分割線に平行な分割線（Ｄ７）において区画されている。ここで、第２の偏光ホログラム素子２上での対物レンズ４のアパーチャで規定される光ビームの有効径の半径をｒ２とすれば、分割線Ｄ１とＤ２の距離ｈ２は、０．３ｒ２である。
【００６７】
また、前記第２のホログラム素子２は、領域２ａ〜２ｃを有する。領域２ａは光軸を含み光ディスク６のラジアル方向に沿って延びる分割線Ｄ１と、分割線Ｄ１と平行な直線Ｄ２およびＤ６（分割線Ｄ１との距離ｈ４）と、直線Ｄ４（分割線Ｄ１との距離ｈ１、長さｌ１）および光軸を含み光ディスク６のタンジェンシャル方向に沿って延びる直線に対して軸対称で所定角度（角度±θ）だけ傾斜した直線Ｄ３、Ｄ５とで囲まれた領域である。
【００６８】
領域２ｂは分割線Ｄ２〜Ｄ６で囲まれた領域である。領域２ｃは分割線Ｄ１に平行な直線Ｄ７（分割線Ｄ１との距離ｈ２）と分割線Ｄ８及びＤ９で囲まれた領域である。第２の偏光ホログラム素子２上での対物レンズ４のアパーチャで規定される光ビームの有効径の半径をｒ２とした時、例えばｈ１＝０．６ｒ２、ｈ４＝０．３ｒ２、θ=±４５ｄｅｇ、ｌ１＝０．６ｒ２である。
【００６９】
領域２ａで分離された光ビームは受光部上に集光するスポットをＳＰ１、同様に領域２ｂで分離された光ビームが光検出器上に集光するスポットをＳＰ２、領域２ｃで分離された光ビームが光検出器上に集光するスポットをＳＰ３、第１領域２ｄで分離された光ビームが光検出器上に集光するスポットをＳＰ４、第１領域２ｅで分離された光ビームが光検出器上に集光するスポットをＳＰ５とする。尚、第２領域２ｆで分離された光ビームは光検出器１１２上には入射しない。
【００７０】
図４は、図２における光ディスク６のカバー層６ａの厚みに対して、対物レンズ４による集光ビームに球面収差が発生しないように、コリメータレンズ３の光軸方向の位置調整がなされている状態で記録再生層６ｃ上に合焦状態で集光している場合の、光検出器１１２上での非回折光のビームを示している。さらに、第２の偏光ホログラム素子２の３つの領域２ａ〜２ｃと＋１次回折光の進行方向の関係も示している。尚、実際は、第２の偏光ホログラム素子２の中心位置は、受光部１１２ａ〜１１２ｄの中心位置に対応する位置に設置されている。
【００７１】
往路光学系において第１の偏光ホログラム素子１３１で形成された３つの光ビーム（メインビーム，２つのサブビーム）１２１は、光ディスク６で反射して復路光学系において第２の偏光ホログラム素子２により非回折光（０次回折光）１２２と回折光（＋１次回折光）１２３に分離される。
【００７２】
図４に示すように、光検出器１１２は、非回折光１２２および回折光１２３のうち、再生信号（ＲＦ信号）やサーボ信号の検出に必要な光ビームを受光するための受光部を備えており、１１２ａ〜１１２ｔの２０個の受光部で構成されている。３つの光ビームの非回折光１２２を受光する受光部として、１１２ａ〜１１２ｈが設置され、メインビームの回折光１２３を受光する受光部として６つの主受光領域１１２ｉ〜１１２ｎが設置されている。また、回折光の主受光領域１１２ｉ〜１１２ｎの光ディスク６のタンジェンシャル方向の外側に、主受光領域からはみ出した光を検出する補助受光領域１１２ｏ〜１１２ｔがそれぞれ設けられている。
【００７３】
具体的には、対物レンズが合焦位置にある場合、第２の偏光ホログラム素子２の３つの非回折光（０次回折光）１２２と、９つの＋１次回折光１２３の合計１２個のビームが形成される。そのうち、非回折光（０次回折光）１２２は、プッシュプル法によるＴＥＳ検出ができるように、ある程度の大きさを有した光ビームとなるように設計される。本実施の形態では、前記非回折光（０次回折光）１２２のビーム径がある程度の大きさを有するように、光検出器１１２を、非回折光１２２の集光点に対して若干手前側にずらした位置に設置している。尚、本発明はこれに限定されるものではなく、光検出器１１２を非回折光１２２の集光点に対して奥側にずらした位置に設置するものであってもよい。
【００７４】
このように、ある程度の大きさの光ビーム径を有した光ビームが受光部１１２ａ〜１１２ｄの境界部に集光されるので、これらの４つの受光部（１１２ａ〜１１２ｄ）の出力が等しくなるように調整することで、非回折光１２２と光検出器１１２の位置調整が可能である。
【００７５】
次に、図４を用いて、サーボ信号生成の動作について説明する。尚、ここでは受光部１１２ａ〜１１２ｒの出力信号をＳａ〜Ｓｒと表す。
【００７６】
再生信号（ＲＦ信号）は、非回折光を用いて検出する。すなわち、ＲＦ信号（ＲＦ）は、
ＲＦ＝Ｓａ＋Ｓｂ＋Ｓｃ＋Ｓｄ
で与えることができる。
【００７７】
トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）は、
ＴＥＳ＝｛（Ｓａ＋Ｓｂ）−（Ｓｃ＋Ｓｄ）｝−α｛（Ｓｅ−Ｓｆ）＋（Ｓｇ−Ｓｈ）｝
で与えられる。尚、ここで、αは対物レンズシフトや光ディスクチルトによるオフセットをキャンセルするのに最適な係数に設定される。
【００７８】
フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）は、ダブルナイフエッジ法を用いて検出する。すなわち、ＦＥＳは、
ＦＥＳ＝[｛（Ｓｋ＋Ｓｒ）−（Ｓｌ＋Ｓｑ）｝＋｛（Ｓｍ＋Ｓｔ）−（Ｓｎ＋Ｓｓ）｝] −β｛（Ｓｉ＋Ｓｐ）−（Ｓｊ＋Ｓｏ）｝      ・・・（１）
で与えられる。尚、βはオフセットをキャンセルするのに最適な係数に設定される。
【００７９】
球面収差誤差信号（ＳＡＥＳ）は、以下の演算により得られる。
【００８０】
ＳＡＥＳ＝（Ｓｍ＋Ｓｔ）−（Ｓｎ＋Ｓｓ）−γ｛（Ｓｋ＋Ｓｒ）−（Ｓｌ＋Ｓｑ）｝
尚、γは係数である。
【００８１】
フォーカス誤差信号ＦＥＳについて図４〜図７を用いて以下さらに詳細に説明する。
図５は、図４（合焦）の状態から、図２における対物レンズ４が光ディスク６に近づいた場合の光検出器１１２上での光ビームを示している。対物レンズ４が光ディスク６に近づくことによって、光ビームのビーム径が大きくなる。しかしながら、主受光領域１１２ｉ、１１２ｊからの光ビームのはみ出しは発生していない。
【００８２】
図６は図５の状態からさらに対物レンズ４が光ディスク６に近づいた場合の光検出器１１２上での光ビームを示している。対物レンズ４が光ディスク６にさらに近づくことによって、光ビームのビーム径が大きくなり、主受光領域１１２ｉ、１１２ｊからの光ビームのはみ出しが発生している。
【００８３】
図７は、図４（合焦）の状態から、図２における対物レンズ４が光ディスク６から遠ざかった場合の光検出器１１２上での光ビームを示している。対物レンズ４が光ディスク６に遠ざかることによって、光ビームのビーム径は合焦状態から大きくなるが、ホログラム素子２の第１領域２ｅ、２ｆには光ビームは入射していない。
【００８４】
まず、図４に示すように光ディスク６の記録再生層６ｃあるいは６ｄの何れかに焦点が一致している場合を考える。この場合、集光スポットＳＰ１は受光部１１２ｋと受光部１１２ｌの境界線上に集光するので、第１の出力信号（Ｓｋ＋Ｓｒ）−（Ｓｌ＋Ｓｑ）は０になる。
【００８５】
一方、集光スポットＳＰ２も受光部１１２ｍと１１２ｎの境界線上に、集光スポットＳＰ３も受光部１１２ｉと受光部１１２ｊの境界線上に集光するので、第２の出力信号（Ｓｍ＋Ｓｔ）−（Ｓｎ＋Ｓｓ）、第３の出力信号（Ｓｉ＋Ｓｐ）−（Ｓｊ＋Ｓｐ）も０になる。したがって、ＦＥＳは０になる。
【００８６】
次に、光ディスク６が対物レンズ４に近づく（図５、図６）か、遠ざかる（図７）ことで焦点位置が記録再生層６ｃあるいは６ｄからずれた場合を考える。図５〜図７に示すように、集光スポットＳＰ１〜ＳＰ５の形状が変化することで、第１の出力信号（Ｓｋ＋Ｓｒ）−（Ｓｌ＋Ｓｑ）、第２の出力信号（Ｓｍ＋Ｓｔ）−（Ｓｎ＋Ｓｓ）、第３の出力信号（Ｓｉ＋Ｓｐ）−（Ｓｊ＋Ｓｐ）は焦点ずれに相当した値を出力する。したがって、ＦＥＳは焦点ずれに相当した０以外の値を示すことになる。
【００８７】
よって、常に焦点位置を記録再生層と一致させておくためには、ＦＥＳの出力が常に０となるように対物レンズ４を光軸方向に移動させればよい。
【００８８】
図８は本実施形態における第２の偏光ホログラム素子２と比較するため、第１領域２ｄ、２ｅ及び第２領域２ｆが設けられていない比較ホログラム素子１２のＦＥＳについて説明する図である。
【００８９】
図８に示すように比較ホログラム素子１２の領域１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、前述の第２の偏光ホログラム素子２の領域２ａ、２ｂ、２ｃに各々対応しており、第１領域２ｄ、２ｅ及び第２領域２ｆが設けられていないこと以外は第２の偏光ホログラム素子２と同じ構成である。領域１２ａ、１２ｂ、１２ｃで分離された光ビームが光検出器１１２上に集光するスポットを各々ＳＰ６、ＳＰ７、ＳＰ８とする。
【００９０】
図８は対物レンズが合焦位置、図９は図８よりも対物レンズが光ディスクから近づいた状態、図１０はさらに近づいた状態、図１１は図８よりも対物レンズが光ディスクに遠ざかった状態を示しており、図８〜図１１に示す対物レンズ位置（ａ）〜（ｄ）は図４〜図７に示す対物レンズ位置（ａ）〜（ｄ）のものとそれぞれ対応している。また、光ビーム径５０はホログラム素子上に入射する光ビーム径を示しており、対物レンズ位置が変化することにより大小が変化する。
【００９１】
ここで、光検出器１１２における主受光領域（１１２ｉ〜１１２ｎ）及び補助受光領域（１１２ｏ〜１１２ｔ）の形状、寸法及び配置、主受光領域と補助受光領域の距離は、適宜決定されるが、
受光素子と光学系が適合していない場合、例えば、受光素子を仕様の異なる光学系に対して使用した場合には、対物レンズが合焦位置から大きくデフォーカスした状態においてＦＥＳ出力がゼロに収束しなくなる。これについて次に詳しく述べる。
【００９２】
光学系と光検出器１１２が適合していない場合における、比較ホログラム素子１２を用いたＦＥＳを図１２（１）に、本実施形態である第２の偏光ホログラム素子２を用いたＦＥＳを図１２（２）にそれぞれ示す。図１２（１）及び図１２（２）中に示す座標位置（ａ）〜（ｄ）は、各々図４〜図７、図８〜図１１に示す対物レンズ位置（ａ）〜（ｄ）に対応した対物レンズ位置の座標を示している。
【００９３】
対物レンズが合焦位置からデフォーカスし、光ディスクから近づいた場合について説明する。この場合、ホログラム素子に入射する光ビーム径は合焦状態より大きくなる。
【００９４】
受光素子と光学系が適合していない場合、例えば主受光領域（１１２ｉ、１１２ｊ）のタンジェンシャル方向幅が適切に設定されておらず、主受光領域（１１２ｉ、１１２ｊ）のタンジェンシャル方向幅が適切な状態から大きすぎる場合は、比較ホログラム１２を用いれば図１０に示すように
集光スポットＳＰ８は主受光領域１１２ｊ上に大半が集光しており、補助受光領域１１２ｐ上にはあまり集光していない。
【００９５】
つまり、受光素子と光学系が適合している場合に比べ、補助受光領域１１２ｐに入射する光量が少なくなるため、（１）式におけるＦＥＳの補正量が少なくなり、図１２（１）に示す座標位置（ｃ）でのＦＥＳ出力をゼロに近づけることができず、２層ディスクの場合には各記録再生層のＦＥＳが干渉しオフセットが発生する。
【００９６】
一方、本実施形態である第１領域２ｄ及び２ｅを設けたホログラム素子２を用いれば、図６に示すように、集光スポットＳＰ３に加えて第１領域２ｄ、２ｅを通過した光ビームの集光スポットＳＰ４、ＳＰ５が補助受光領域１１２ｐ上に集光する。従って、補助受光領域１１２ｐに入射する光量が多くなるため、式（１）においてＦＥＳの補正量が多くなり、ＦＥＳ出力をゼロに近づけることができる。第１領域により、補助受光領域に入射する光ビームの光量を増加させることができるため、ＦＥＳ出力のゼロへの収束を改善することが可能となる。
【００９７】
また、第２領域２ｆを設けたホログラム素子２を用いれば、図６に示すように第２領域２ｆを通過した光ビームは主受光領域（１１２ｉ、１１２ｊ）及び補助受光領域（１１２ｏ、１１２ｐ）には入射しないため、主受光領域１１２ｊ上に集光する光量が少なくなり、補助受光領域１１２ｐに入射する光量が少なくても、式（１）においてＦＥＳ出力をゼロに近づけることが可能となる。第２領域を設けることにより、主受光領域に入射する光ビームの光量を減少させることができるため、ＦＥＳ出力のゼロへの収束を改善することが可能となる。
【００９８】
尚、第１領域（２ｄ、２ｅ）と第２領域（２ｆ）を併用すれば、ＦＥＳ補正が行いやすくなるが、第２領域２ｆは光ビームの中心を含む領域の光ビームのみが入射する領域であり常に光ビームが入射するため、第２領域２ｆをあまりに大きくすると補正の必要のないフォーカス状態近辺におけるＦＥＳ信号も小さくなるため、光学系に合わせて適宜調整することが必要である。
尚、第１領域（２ｄ、２ｅ）単独で十分にＦＥＳを補正することが可能である。
【００９９】
つまり、図１２（２）に示すグラフは本実施形態であるホログラム素子２を用いた際のＦＥＳであるが、比較ホログラム１２を用いたＦＥＳである図１２（１）の座標位置（ｃ）でのＦＥＳと比べて、ＦＥＳがゼロに近づいていることがわかる。第１領域により、補助受光領域に入射する光ビームの光量を増加させることができるため、ＦＥＳ出力のゼロへの収束が改善する。また、第２領域により、主受光領域に入射する光ビームの光量を減少させることができるため、ＦＥＳ出力のゼロへの収束を改善することが可能となる。
従って、２層ディスクの場合でも各記録再生層のＦＥＳが干渉せず、オフセットが発生しない。
【０１００】
また、受光素子と光学系が適合していない場合、例えば主受光領域（１１２ｉ、１１２ｊ）と補助受光領域（１１２ｏ、１１２ｐ）の間隔が大きすぎる場合は、比較ホログラム１２を用いれば、集光スポットＳＰ８が補助受光領域１１２ｐ上に集光する光量が少なくなるため、同様に式（１）において図１２（１）に示す座標位置（ｃ）でのＦＥＳ出力をゼロに近づけることができず、２層ディスクの場合には各記録再生層のＦＥＳが干渉しオフセットが発生するが、
本実施形態である第１領域２ｄ及び２ｅを設けたホログラム素子２を用いれば、集光スポットＳＰ３の一部に加えて、第１領域２ｄ及び２ｅを通過した光ビームの集光スポットＳＰ４、ＳＰ５が補助受光領域１１２ｐ上に集光するため、同様に、式（１）においてＦＥＳ出力をゼロに近づけることができる。図１２（２）に示すグラフはホログラム素子２を用いた際のＦＥＳであるが、比較ホログラム１２のＦＥＳ特性を示す図１２（１）と比較して、座標位置（ｃ）でのＦＥＳをゼロに近づけていることがわかる。
従って、２層ディスクの場合でも各記録再生層のＦＥＳが干渉せず、オフセットが発生しない。
【０１０１】
次に、対物レンズが合焦位置からデフォーカスし、光ディスクに遠ざかった場合について説明する。この場合、ホログラム素子に入射する光ビーム径は合焦状態より大きくなるが、ホログラム素子２の第１領域２ｅ、２ｆには光ビームは入射していない。
【０１０２】
受光素子と光学系が適合していない場合、例えば主受光領域（１１２ｉ、１１２ｊ）のタンジェンシャル方向幅が適切に設定されておらず、主受光領域（１１２ｉ、１１２ｊ）のタンジェンシャル方向幅が適切な状態から大きすぎる場合は、比較ホログラム１２を用いれば図１１に示すように、主受光領域１１２ｉ上に集光スポットＳＰ８の大半が集光し、補助受光領域１１２ｏ上にあまり集光しなくなる。
【０１０３】
つまり、受光素子と光学系が適合している場合に比べ、主受光領域１１２ｉに入射する光量により得られる信号Ｓｉが多くなる一方、補助受光領域１１２ｏに入射する光量により得られる信号Ｓｏは少なくなるため、（１）式においてＦＥＳを十分補正できなくなり、図１２（１）に示す座標位置（ｄ）のＦＥＳ出力をゼロに近づけることができず、２層ディスクの場合には各記録再生層のＦＥＳが干渉しオフセットが発生する。
【０１０４】
本実施形態である第２領域２ｆを設けたホログラム素子２を用いた場合は、図７に示すように、第２領域２ｆを通過した光ビームは光検出器１１２に入射しないため、主受光領域１１２ｉに集光する光量が少なくなる。このため補助受光領域１１２ｏに入射する光量は変わらなくても、主受光領域１１２ｉに入射する光量により得られる信号Ｓｉが小さくなるため、ＦＥＳ出力をゼロに近づけることが可能となる。
【０１０５】
図１２（２）に示すグラフは本実施形態であるホログラム素子２を用いた際のＦＥＳであるが、比較ホログラム１２を用いたＦＥＳの特性を示す図１２（１）の座標位置（ｄ）でのＦＥＳと比べて、ＦＥＳがゼロに近づいていることがわかる。ホログラム素子２の場合は、第２領域により、主受光領域に入射する光ビームの光量を減少させることができるため、ＦＥＳ出力のゼロへの収束が改善している。従って、２層ディスクの場合でも各記録再生層のＦＥＳが干渉せず、オフセットが発生しない。
【０１０６】
また、受光素子と光学系が適合していない場合、例えば、主受光領域（１１２ｉ、１１２ｊ）と補助受光領域（１１２ｏ、１１２ｐ）の間隔が大きすぎる場合も同様にＦＥＳ出力を速やかにゼロに収束させることが可能である。
【０１０７】
このホログラム素子２に設けた第１領域２ｄ、２ｅ及び第２領域２ｆの効果により、図１２（２）に示す通り出力ピークを迎えた後つまり、大きくデフォーカスしダイナミックレンジ範囲外になった場合でもＦＥＳのゼロへの収束が早くなり、ＦＥＳのカーブの特性を改善することができる。このため、２層ディスクの記録または再生の際には、それぞれの記録再生層のＦＥＳにオフセットを持つことなく、記録再生層ごとに独立してＦＥＳを検出でき、正確なフォーカシングを可能とし、各記録再生層の独立した記録再生が可能となる。
【０１０８】
また、一層のみの記録再生層を有する光ディスクの場合でも、ＦＥＳカーブが改善され、より適切なフォーカスサーボの動作が可能となる。
【０１０９】
また、本実施形態においてホログラム素子２には第１領域（２ｄ、２ｅ）及び第２領域（２ｆ）が設置されているが、上述した通り第１領域（２ｄ、２ｅ）と第２領域（２ｆ）によるＦＥＳ補正効果は単独でも発揮されるものであるため、第１領域（２ｄ、２ｅ）のみ、もしくは第２領域（２ｆ）のみを設けても上述と同様の効果が得られることは言うまでもない。
【０１１０】
すなわち、第１領域（２ｄ、２ｅ）のみの場合では、対物レンズが合焦位置からデフォーカスした場合に光ビームが第１領域に入射し、第１領域で分離された光ビームの信号を用いてＦＥＳを補正し、ＦＥＳカーブのゼロへの収束を改善することが可能である。
【０１１１】
第２領域（２ｆ）のみの場合では、光ビームの中心を含む領域のみの光ビームが入射する領域であるため、合焦状態から対物レンズが近づいた場合または遠ざかった場合のどちらの場合でも、ＦＥＳの補正に寄与する。ここで、第２領域のＦＥＳ補正効果は、合焦状態から対物レンズが遠ざかった場合に、特に顕著に現れる。
【０１１２】
尚、本実施形態におけるホログラム素子２において、図１に示すように第１領域２ｄ、２ｅはホログラム素子２の両端に、前記光記録媒体のタンジェンシャル方向に沿って延びる直線（図示せず）に対して対称な位置に配置されているが、これに限定されるものではなく、片側に設置されている場合でも同様の効果を得ることができる。図１３はホログラム素子２の片側のみに第１領域２ｇが設置された場合を示している。
【０１１３】
また、第１領域２ｄと２ｅの距離ｈ３は、ダイナミックレンジ内であるＦＥＳのピーク位置におけるホログラム素子２上での光ビーム有効径よりも大きければ良く、ＦＥＳを補正できるように適宜決定される。ｈ３が長ければ、ＦＥＳを補正する量が小さくなり、ｈ３が短ければ補正する量が大きくなる。よって、光ビーム分離手段においてｈ３を調整してＦＥＳの（ｃ）座標部にオフセットが残らないよう適宜設計すればよい。
【０１１４】
つまり、ＦＥＳが速やかにゼロに収束するように、２層ディスクの場合はオフセットが発生しないように、第一領域の形状（幅、長さ等）及び配置（間隔、距離等）は光学系（受光素子を含む）によって適宜決定される。
【０１１５】
また、本実施形態におけるホログラム素子２において、戻り光の光ビームの中央部のみが入射する第２領域は、前記光ビームの光軸を含む光記録媒体のラジアル方向に沿って延びる分割線と当該分割線に平行な分割線において分割されている領域となっているが、本形状に限定されるものではなく、ＦＥＳが速やかにゼロへ収束するよう補正できるように、その形状及び配置が適宜決定される。図１４は第２領域２ｈの別の形態を示すものである。
【０１１６】
また、集光ビームの光軸を含み記録担体のラジアル方向に沿って延びる分割線と当該分割線に平行な分割線の距離ｈ２は０．３ｒ２となっているが、対物レンズ変位が大きくデフォーカス際に、ＦＥＳがゼロへ速やかに収束するよう補正できるように、適宜決定される。尚、第２領域２ｆは光ビームの中心を含む領域の光ビームのみが入射する領域であり常に光ビームが入射するため、第２領域２ｆを大きくするとＦＥＳを補正する量は大きくなるが、あまりに大きくすると補正の必要のないフォーカス状態近辺におけるＦＥＳ信号も小さくなるため、光学系に合わせて適宜調整することが必要であり、少なくともｈ２はｒ２よりは小さくなければならない。
【０１１７】
また、本実施形態においてＦＥＳはダブルナイフエッジ法を用いて検出しているが、この方式だけでなく、シングルナイフエッジ法を用いて検出されていても良い。
この場合、ＦＥＳ＝（Ｓｉ＋Ｓｐ）−（Ｓｊ＋Ｓｏ）となり、上述したダブルナイフエッジ法と同様に、対物レンズ変位が大きくデフォーカス際に、ＦＥＳが速やかにゼロに収束するよう補正することが可能である。この場合、ホログラム素子２に領域２ａ、２ｂを設けなくても良いことは言うまでもない。
【０１１８】
尚、本発明について２層ディスクを用いた場合について説明したが、３層以上の複数の記録再生層を有するディスクにおいても上述と同様の効果が得られることは言うまでもない。
【０１１９】
尚、本実施の形態では、光ディスク６の記録再生層から反射した光ビームを光検出器１１２に導くための手段である光ビーム分離手段として、ホログラム素子を使用したが、これに限定されるものではなく、例えば、ビームスプリッタとウェッジプリズムを組み合わせたものを使用しても良い。しかしながら、装置の小型化を図る点からは、ホログラム素子を使用するのが好ましい。
【０１２０】
また、本実施に形態では、光源と光検出器を一体化したホログラム素子レーザの例で説明したが、光源に単体の半導体レーザを用いて、ＰＢＳにより光路を分割してＰＢＳ反射光を光検出器で受光する構成とすることも可能である。この場合は、復路の光学系に光ビーム分離手段を配置すればよい。
【０１２１】
このように本発明によれば、ＦＥＳカーブのゼロへの収束が緩やかで、特に複数層の光記録再生層を有するディスクの場合にはＦＥＳにオフセットが発生する場合であっても、本発明によりＦＥＳカーブを改善しオフセットの発生を抑制することが可能となり、光学系に対する受光素子の利用範囲を広げることが可能となる。
【０１２２】
また、光学系の設計変更に伴い対物レンズ、コリメートレンズ間の結像倍率を変更した場合でも、受光素子の設計変更を行うことなく、光ビーム分離手段を適正化することで、ＦＥＳカーブが改善され、より適切なフォーカスサーボが可能となる。また、複数層の記録再生層を有するディスクの場合には、それぞれの記録再生層のＦＥＳにオフセットを持つことなく、記録再生層ごとに独立してＦＥＳを検出でき、正確なフォーカシングを可能となる。
【０１２３】
これにより、光学系の仕様変更または設計変更を行った場合でも、多大な時間とコストを要する受光素子の設計変更を行うことなく、光ビーム分離手段の適正化のみで対応することが可能となり、安価な光ピックアップ装置を短期間で提供することができる。また、換言すればさまざまな光学系で受光素子の流用が可能となり、開発コストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明の一実施形態における光ビーム分離手段の詳細を示す説明図である。
【図２】図１の光ビーム分離手段を備えた光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図３】同光集積ユニットの詳細を説明する概略構成図である。
【図４】本発明の一実施形態における光検出器での受光状態を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施形態における光検出器での受光状態を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施形態における光検出器での受光状態を示す説明図である。
【図７】本発明の一実施形態における光検出器での受光状態を示す説明図である。
【図８】比較のホログラム素子を用いた場合の受光状態を示す説明図である。
【図９】比較のホログラム素子を用いた場合の受光状態を示す説明図である。
【図１０】比較のホログラム素子を用いた場合の受光状態を示す説明図である。
【図１１】比較のホログラム素子を用いた場合の受光状態を示す説明図である。
【図１２】本発明の一実施形態における光ピックアップと比較光ピックアップ装置のフォーカス誤差信号の詳細を示す説明図である。
【図１３】本発明の光ピックアップ装置に用いられる光ビーム分離手段の１例である。
【図１４】本発明の光ピックアップ装置に用いられる光ビーム分離手段の１例である。
【図１５】従来例の光ピックアップ装置の概略説明図である。
【図１６】従来例の光ピックアップ装置の光ビーム分離手段と受光素子の詳細を示す説明図である。
【図１７】従来例の光ピックアップ装置の集光スポットと受光素子の詳細を示す説明図である。
【図１８】従来例の光ピックアップ装置で検出されるＦＥＳカーブの説明図である。
【図１９】従来例の光ピックアップ装置で検出される２層ディスク再生時のＦＥＳカーブの説明図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１  半導体レーザ（光源）
２  ホログラム素子（光ビーム分離手段）
２ａ〜２ｃ  ホログラム素子分割領域
２ｄ、２ｅ  第１領域
２ｆ  第２領域
２ｇ  第１領域
２ｈ  第２領域
３    コリメートレンズ
４    対物レンズ（集光光学系）
６    光ディスク（光記録媒体）
７    光検出器
１０  光ピックアップ装置
１２  比較ホログラム素子
１２ａ〜１２ｆ  ホログラム素子分割領域
２２  ホログラム素子（光ビーム分離手段）
２２ａ〜２２ｃ  ホログラム素子分割領域
５０  光ビーム有効径
１１２    光検出器
１１２ａ〜１１２ｈ  受光部
１１２ｉ〜１１２ｎ  主受光領域
１１２ｏ〜１１２ｔ  補助受光領域
Ｄ１〜Ｄ９  直線（分割線）
ＳＰ１〜ＳＰ８  集光スポット
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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