(57)【要約】      （修正有）【課題】光源の波長変動により帰還光束の回折角度が変化した場合でも光学記録媒体でのフォーカス状態を正確に検出することができるホログラム光学素子、光ピックアップ装置およびそれを用いた光学記録媒体駆動装置を提供する。【解決手段】６分割ホログラム面４０は分割線４Ｌ，４Ｍ，４Ｎにより領域Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｃ，Ｈｄ，Ｈｅ，Ｈｆに分割されている。４分割光検出部６０は光ディスク１の半径方向にほぼ平行な区分線ＬＸとこれに直交する区分線ＬＹとで等面積の４つの光検出部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに分割されている。６分割ホログラム面４０の領域Ｈａ，Ｈｄで回折された主光束は４分割光検出部６０の区分線ＬＸ上の互いに反対側の離れた位置に集光スポットＳａ，Ｓｄとして集光され、領域Ｈｂ，Ｈｃ，Ｈｅ，Ｈｆで回折された主光束は４分割光検出部６０の光検出部Ａ，Ｄ，Ｃ，Ｂの中央に集光スポットＳｂ，Ｓｃ，Ｓｅ，Ｓｆとして集光される。【選択図】図２
2007164980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光束を出射する光源と、前記光源から出射された光束に基づく帰還光束を回折する第１の回折素子と、前記第１の回折素子により回折された帰還光束を検出する第１の光検出器とを備え、
前記第１の回折素子は、互いに交差する第１および第２の分割線で分割された４つの領域のうち一方の対角位置の２つの領域を第１および第２の領域として有し、他方の対角位置の２つの領域が第３の分割線でさらに等分割されることにより得られる第３、第４、第５および第６の領域を有し、
前記第１の回折素子の前記第１および第２の領域は、それぞれにより回折された帰還光束に非点収差を与え、
前記第１の光検出器は、前記第１の回折素子により回折された帰還光束の集光スポットが前記光源の波長変動により移動する方向にほぼ平行な第１の区分線と前記第１の区分線に直交する第２の区分線とで区分された４つの光検出部を有し、
前記第１の回折素子の前記第１および第２の領域で回折された帰還光束は、前記第１の光検出器の前記第１および第２の区分線の交点を中心として前記第１の区分線上の互いに反対側の離れた位置にそれぞれ集光スポットを形成し、前記第１の回折素子の前記第３、第４、第５および第６の領域で回折された帰還光束は、前記第１の光検出器の４つの光検出部のそれぞれまたは前記第１の区分線上に集光スポットを形成することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記第１の回折素子の前記第３、第４、第５および第６の領域は、前記第１の光検出器の４つの光検出部の出力の演算により光学記録媒体上のフォーカス状態の検出が可能となるようにフォーカス状態に対応した空間変動をそれぞれ各光束に与えることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記第１の回折素子の前記第３、第４、第５および第６の領域で回折された帰還光束は、前記第１の光検出器の４つの光検出部のそれぞれのほぼ中央にそれぞれ集光スポットを形成することを特徴とする請求項２記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記第１の回折素子の前記第３、第４、第５および第６の領域で回折された帰還光束は、前記第１の光検出器の前記第２の区分線を中心として互いに反対側に離間した第１の区分線上または第１の区分線付近の４つの光検出部にそれぞれ集光スポットを形成することを特徴とする請求項２記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記第１の回折素子の前記第３、第４、第５および第６の領域において、前記フォーカス状態に対応した空間変動は、非点収差であることを特徴とする請求項３記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記第１の回折素子の前記第３、第４、第５および第６の領域において、前記フォーカス状態に対応した空間変動は、フーコー法に基づく前記第１の光検出器の４つの光検出部上での集光スポットの変化であることを特徴とする請求項４記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記非点収差は、前記第１の光検出器の前記第１および第２の区分線に対してほぼ４５度の方向に与えられることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記第１の回折素子の前記第１、第２、第３、第４、第５および第６の領域は当該第１の回折素子の前記第１、第２および第３の分割線の交点を共通の原点として形成され、前記第１の回折素子の第１および第２の領域は、前記第１の光検出器の前記第１および第２の区分線の交点から互いに離れた前記第１の区分線上の２点を基準にそれぞれ設定された格子パターンを有し、前記第１の回折素子の前記第３、第４、第５および第６の領域は、前記第１の光検出器の４つの光検出部のそれぞれのほぼ中央を基準にそれぞれ設定された格子パターンを有することを特徴とする請求項３、５または７のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
前記第１の回折素子の前記第１、第２、第３、第４、第５および第６の領域は当該第１の回折素子の前記第１、第２および第３の分割線の交点を共通の原点として形成され、前記第１の回折素子の第１および第２の領域は、前記第１の光検出器の前記第１および第２の区分線の交点から互いに離れた前記第１の区分線上の２点を基準にそれぞれ設定された格子パターンを有し、前記第１の回折素子の前記第３、第４、第５および第６の領域は、前記第１の光検出器の前記第２の区分線を中心として互いに反対側に離間した前記第１の区分線上または前記第１の区分線付近の４つの光検出部のそれぞれに設定された格子パターンを有することを特徴とする請求項４、６または７のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
前記光源と前記第１の回折素子との光路中に設けられ、前記光源から出射された光束を主光束と第１および第２の副光束とに分割する第２の回折素子と、
前記第１の光検出器の前記第１の区分線にほぼ平行な区分線により２分割された２つの光検出部を有する第２の光検出器と、
前記第１の光検出器の前記第１の区分線にほぼ平行な区分線により２分割された２つの光検出部を有する第３の光検出器とをさらに備え、
前記第１の回折素子は、前記主光束に基づく前記光学記録媒体からの第１の帰還光束を回折して前記第１の光検出器に導き、前記第１および第２の副光束に基づく前記光学記録媒体からの第２および第３の帰還光束を回折してそれぞれ前記第２および第３の光検出器に導き、
前記第１の回折素子の前記第１および第２の領域で回折された前記第１の帰還光束は、前記第１の光検出器の前記第１および第２の区分線の交点を中心として前記第１の区分線上の互いに反対側の離れた位置にそれぞれ集光スポットを形成し、前記第１の回折素子の前記第３、第４、第５および第６の領域で回折された前記第１の帰還光束は、前記第１の光検出器の４つの光検出部のそれぞれのほぼ中央に集光スポットを形成し、
前記第１の回折素子の前記第１および第２の領域で回折された前記第２の帰還光束は、前記第２の光検出器の区分線上に集光スポットを形成し、前記第１の回折素子の前記第３、第４、第５および第６の領域で回折された前記第２の帰還光束は、前記第２の光検出器の２つの光検出部内に集光スポットを形成し、
前記第１の回折素子の前記第１および第２の領域で回折された前記第３の帰還光束は、前記第３の光検出器の区分線上に集光スポットを形成し、前記第１の回折素子の前記第３、第４、第５および第６の領域で回折された前記第３の帰還光束は、前記第３の光検出器の２つの光検出部内に集光スポットを形成することを特徴とする請求項３、５、７または８のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１１】
前記光源と前記第１の回折素子との光路中に設けられ、前記光源から出射された光束を主光束と第１および第２の副光束とに分割する第２の回折素子と、
前記第１の光検出器の前記第１の区分線にほぼ平行な区分線により２分割された２つの光検出部を有する第２の光検出器と、
前記第１の光検出器の前記第１の区分線にほぼ平行な区分線により２分割された２つの光検出部を有する第３の光検出器とをさらに備え、
前記第１の回折素子は、前記主光束に基づく前記光学記録媒体からの第１の帰還光束を回折して前記第１の光検出器に導き、前記第１および第２の副光束に基づく前記光学記録媒体からの第２および第３の帰還光束を回折してそれぞれ前記第２および第３の光検出器に導き、
前記第１の回折素子の前記第１および第２の領域で回折された前記第１の帰還光束は、前記第１の光検出器の前記第１および第２の区分線の交点を中心として前記第１の区分線上の互いに反対側の離れた位置にそれぞれ集光スポットを形成し、前記第１の回折素子の前記第３、第４、第５および第６の領域で回折された前記第１の帰還光束は、前記第１の光検出器の前記第２の区分線を中心として互いに反対側に離間した前記第１の区分線上または前記第１の区分線付近の４つの光検出部にそれぞれ集光スポットを形成し、
前記第１の回折素子の前記第１および第２の領域で回折された前記第２の帰還光束は、前記第２の光検出器の区分線上に集光スポットを形成し、前記第１の回折素子の前記第３、第４、第５および第６の領域で回折された前記第２の帰還光束は、前記第２の光検出器の２つの光検出部内に集光スポットを形成し、
前記第１の回折素子の前記第１および第２の領域で回折された前記第３の帰還光束は、前記第３の光検出器の区分線上に集光スポットを形成し、前記第１の回折素子の前記第３、第４、第５および第６の領域で回折された前記第３の帰還光束は、前記第３の光検出器の２つの光検出部内に集光スポットを形成することを特徴とする請求項４、６、７または９のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１２】
前記第１の回折素子の前記第１および第２の分割線は前記第１の光検出器の前記第１および第２の区分線に対してほぼ４５度の角度をなし、前記第１の回折素子の前記第３の分割線は前記第１の光検出器の前記第１の区分線にほぼ平行であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１３】
前記光源は楕円形状の遠視野像を有する光束を出射し、前記帰還光束は前記第１の回折素子に楕円形状の光スポットを形成し、
前記楕円形状の光スポットの短軸が前記第１の回折素子の前記第３の分割線にほぼ平行に延びかつ長軸が前記第１の回折素子の前記第１および第２の領域に延びるように前記光源と前記第１の回折素子との位置関係が設定されたことを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１４】
光学記録媒体を回転させる回転駆動部と、
前記光学記録媒体に光束を照射する請求項１〜１３のいずれかに記載の光ピックアップ装置と、
前記光ピックアップ装置を前記光学記録媒体の半径方向に移動させるピックアップ駆動部と、
前記光ピックアップ装置の前記光検出器からの出力信号を処理する信号処理部とを備えたことを特徴とする光学記録媒体駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラム光学素子、それを用いた光ピックアップ装置およびそれを備えた光学記録媒体駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクドライブ装置等の光学記録媒体駆動装置に用いられる光ピックアップ装置は、レーザ光を用いて光ディスク等の光学記録媒体への情報記録および情報読み出しあるいはサーボ信号検出を行う。
光ディスクドライブ装置等の光学記録媒体駆動装置に用いられる光ピックアップ装置は、レーザ光を用いて光ディスク等の光学記録媒体への情報記録および情報読み出しあるいはサーボ信号検出を行う。
【０００３】
サーボ信号には、光学記録媒体上におけるレーザ光の集光スポットの焦点ずれを示す焦点誤差信号と、光学記録媒体上のトラックからの集光スポットのずれを示すトラッキング誤差信号とがある。
【０００４】
焦点誤差信号の検出には非点収差法が多く用いられている。一方、トラッキング誤差信号の検出については、ＣＤ（Compact disc）、ＣＤ−ＲＯＭ（ＣＤ-read only memory ）等の再生専用光ディスクの場合には３ビーム法が多く用いられている。ＣＤ−Ｒ（ＣＤ-recordable ）、ＣＤ−ＲＷ（ＣＤ-rewritable ）等の記録可能型光ディスクの場合には、未記録状態でピットが存在しないので、３ビーム法を用いることができず、後述するプッシュプル法または差動プッシュプル法が用いられる。
【０００５】
図２０は記録可能型光ディスク用の従来の光ピックアップ装置の概略図である。半導体レーザ素子３０２はレーザ光（光束）を出射する。半導体レーザ素子３０２から出射された光束は、３分割用回折格子３０３により主光束および２つの副光束からなる３本の光束に分割され、コリメータレンズ３０４により平行光にされる。コリメータレンズ３０４を透過した３本の光束は、ビームスプリッタ３０５を透過し、対物レンズ３０６により光ディスク３０１の記録媒体面上に主スポットおよびその両側に位置する副スポットとして集光される。
【０００６】
対物レンズ３０６は、トラッキング動作のために光ディスク３０１の半径方向に移動可能かつフォーカス動作のために光ディスク３０１の記録媒体面に垂直な方向に移動可能にアクチュエータ３１０により支持されている。
【０００７】
光ディスク３０１からの３本の帰還光束（反射光束）は、対物レンズ３０６を透過し、ビームスプリッタ３０５により反射され、集光レンズ３０７およびシリンドリカルレンズ３０８を透過し、光検出器３０９により検出される。このとき、集光レンズ３０７およびシリンドリカルレンズ３０８の組み合わせにより３本の帰還光束に焦点誤差検出用の非点収差が与えられる。
【０００８】
図２１は図２０の光検出器３０９の一例を示す模式的平面図である。図２１（ａ）は対物レンズ３０６に対して光ディスク３０１が近すぎる場合の集光スポットの状態を示し、図２１（ｂ）は光ディスク３０１が対物レンズ３０６の合焦点（フォーカス）位置にある場合の集光スポットの状態を示し、図２１（ｃ）は対物レンズ３０６に対して光ディスク３０１が遠すぎる場合の集光スポットの状態を示す。
【０００９】
図２１に示すように、光検出器３０９は、中央部に設けられた４分割光検出部１６０と、４分割光検出部１６０の両側に設けられた２分割光検出部１６１，１６２とを含む。４分割光検出部１６０は４つの光検出部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに分割され、２分割光検出部１６１は２つの光検出部Ｅ１，Ｅ２に分割され、２分割光検出部１６２は２つの光検出部Ｆ１，Ｆ２に分割されている。４分割光検出部１６０の中心部には、光ディスク３０１からの３本の帰還光束のうち主光束が入射し、２分割光検出部１６１，１６２の中心部には光ディスク３０１からの帰還光束のうち副光束がそれぞれ入射する。
【００１０】
光ディスク３０１と対物レンズ３０６との間の距離が変化すると、帰還光束の焦点が変わり、光検出器３０９の４分割光検出部１６０および２分割光検出部１６１，１６２上での集光スポットの形状が図２１に示すように変化する。
【００１１】
対物レンズ３０６に対して光ディスク３０１が近すぎる場合には、図２１（ａ）に示すように、集光スポットＳは光検出部Ｂの中心と光検出部Ｄの中心とを結ぶ方向が長軸方向となる楕円形になる。
【００１２】
光ディスク３０１が対物レンズ３０６の合焦点位置にある場合には、図２１（ｂ）に示すように、集光スポットＳは光検出部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの中心で円形となる。
【００１３】
光ディスク３０１が対物レンズ３０６に対して遠すぎる場合には、図２１（ｃ）に示すように、集光スポットＳは光検出部Ａの中心と光検出部Ｃの中心とを結ぶ方向が長軸方向となる楕円形になる。
【００１４】
したがって、４分割光検出部１６０の各光検出部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの出力信号ＰＡ，ＰＢ，ＰＣ，ＰＤを用いて次式の焦点誤差信号ＦＥＳが得られる。
【００１５】
ＦＥＳ＝（ＰＡ＋ＰＣ）−（ＰＢ＋ＰＤ）  …（１）
上式の焦点誤差信号ＦＥＳは、光ディスク３０１が近すぎる場合に負となり、良好なフォーカス状態の場合に０となり、光ディスク３０１が遠すぎる場合に正となる。このように、焦点誤差信号ＦＥＳの符号に基づいて光ディスク３０１の合焦点位置からのずれの方向を判定することができる。
【００１６】
焦点誤差信号ＦＥＳはアクチュエータ３１０にフィードバックされ、光ディスク３０１に対して垂直な方向に対物レンズ３０６を移動させることにより光ディスク３０１上での集光状態が修正される。
【００１７】
半導体レーザ素子３０２の光軸が傾いた場合には、合焦点状態で光検出器３０９の集光スポット内に光強度分布の偏りが発生する。上記の４分割光検出部１６０を用いた非点収差法では、半導体レーザ素子３０２の光軸の傾きにより集光スポット内に光強度分布の偏りが生じた場合でも、焦点誤差信号ＦＥＳに誤差が発生しにくい。
【００１８】
図２２はプッシュプル法および差動プッシュプル法によるトラッキングサーボの原理を説明するための図である。図２２（ａ），（ｂ），（ｃ）の左側には光ディスク３０１と対物レンズ３０６との位置関係を示し、右側には光検出器３０９上でのファーフィールドパターン（遠視野像）の光強度分布を示す。図２２（ａ），（ｂ），（ｃ）の左側において、主光束を実線で示し、副光束を破線で示す。
【００１９】
ＣＤ−Ｒ等の記録可能型光ディスク３０１では、記録媒体面にトラッキング誤差の検出に用いられるプリグルーブ（溝）６００が形成されている。プリグルーブ６００は、凸状のランド部６０１および凹状のグルーブ部６０２からなる。情報の記録はランド部６０１に行われる。トラッキング誤差信号は、ランド部６０１に対する主光束のずれを表わしている。
【００２０】
帰還光束のうちの主光束のファーフィールドパターン７００は、ランド部６０１またはグルーブ部６０２のエッジでの光の回折効果により双峰の強度分布となる。
【００２１】
図２２（ｂ）に示すように、光ディスク３０１上での主光束の集光スポットがランド部６０１の中央に位置する場合には、主光束のファーフィールドパターン７００は対称な双峰の強度分布となる。この場合、４分割光検出部１６０の２つの光検出部Ａ，Ｄにおける光強度と他の２つの光検出部Ｂ，Ｃにおける光強度とが等しくなる。
【００２２】
図２２（ａ）に示すように、光ディスク３０１上での主光束の集光スポットがランド部６０１に対して相対的に右寄りにずれると、主光束のファーフィールドパターン７００は、非対称の双峰の強度分布となる。この場合、４分割光検出部１６０の２つの光検出部Ａ，Ｄにおける光強度が他の２つの光検出部Ｂ，Ｃにおける光強度よりも高くなる。
【００２３】
図２２（ｃ）に示すように、光ディスク３０１上での主光束の集光スポットがランド部６０１に対して相対的に左寄りにずれると、主光束のファーフィールドパターン７００は、非対称な双峰の強度分布となる。この場合、４分割光検出部１６０の２つの光検出部Ｂ，Ｃにおける光強度が他の２つの光検出部Ａ，Ｄにおける光強度よりも高くなる。
【００２４】
したがって、帰還光の主光束を検出する４分割光検出部１６０を光検出部Ａ，Ｄと光検出部Ｂ，Ｃとに分割された２分割光検出部とみなすと、光検出部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの出力信号ＰＡ，ＰＢ，ＰＣ，ＰＤを用いてプッシュプル法によるトラッキング誤差信号ＴＥＳを次式のように得ることができる。
【００２５】
ＴＥＳ＝（ＰＡ＋ＰＤ）−（ＰＢ＋ＰＣ）  …（２）
上式のトラッキング誤差信号ＴＥＳは、光ディスク３０１上での主光束による集光スポットがランド部６０１の中央に位置する場合に０となり、光ディスク３０１上での主光束による集光スポットがランド部６０１の中央から右寄りにずれた場合に正となり、光ディスク３０１上での主光束による集光スポットがランド部６０１の中央から左寄りにずれた場合に負となる。
【００２６】
しかしながら、光ディスク３０１が傾斜した場合には、光ディスク３０１上での主光束による集光スポットがランド部６０１の中央に位置するにもかかわらず、４分割光検出部１６０上でのファーフィールドパターン７００が非対称な双峰の強度分布となる。
【００２７】
また、対物レンズ３０６を含めた光学系を一体として駆動しない光ピックアップ装置において、トラッキングサーボのために対物レンズ３０６のみを移動させた場合にも、光ディスク３０１上での主光束による集光スポットがランド部６０１の中央に位置するにもかかわらず、４分割光検出部１６０上でのファーフィールドパターン７００が非対称な双峰の強度分布となる。
【００２８】
これらの場合、見かけ上、トラッキング誤差が発生する。この見かけ上のトラッキング誤差はトラッキング誤差オフセットと呼ばれる。
【００２９】
そこで、このような光ディスク３０１の傾斜時または対物レンズ３０６の移動時に発生するトラッキング誤差オフセットを低減するために、差動プッシュプル法が用いられる。差動プッシュプル法によるトラッキングサーボにおいては、４分割光検出部１６０の両側の２分割光検出部１６１，１６２が用いられる。
【００３０】
図２２に示すように、図２０の３分割用回折格子３０３により得られた副光束による集光スポットがランド部６０１の両側のグルーブ部６０２に形成される。それにより、帰還光束のうちの副光束のファーフィールドパターン７０１，７０２は、ランド部６０１またはグルーブ部６０２のエッジでの光の回折効果によりそれぞれ２分割光検出部１６１，１６２上での双峰の強度分布となる。
【００３１】
図２２（ａ）に示すように、光ディスク３０１が左寄りにずれた場合には、２分割検出部１６１の光検出部Ｅ２での強度が光検出部Ｅ１での光強度よりも高くなり、２分割光検出部１６２の光検出部Ｆ２での光強度が光検出部Ｆ１での光強度よりも高くなる。
【００３２】
図２２（ｃ）に示すように、光ディスク３０１が右寄りにずれた場合には、２分割光検出部１６１の光検出部Ｅ１での光強度が光検出部Ｅ２での光強度よりも高くなり、２分割光検出部１６２の光検出部Ｆ１での光強度が光検出部Ｆ２での光強度よりも高くなる。
【００３３】
このように、副光束によるファーフィールドパターン７０１，７０２の光強度分布の非対称性が主光束によるファーフィールドパターン７００の光強度分布の非対称性とは逆になる。したがって、光検出部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの出力信号ＰＡ，ＰＢ，ＰＣ，ＰＤおよび光検出部Ｅ１，Ｅ２，Ｆ１，Ｆ２の出力信号ＰＥ１，ＰＥ２，ＰＦ１，ＰＦ２を用いて差動プッシュプル法によるトラッキング誤差信号ＴＥＳを次式により得ることができる。
【００３４】
ＴＥＳ＝（ＰＡ＋ＰＤ）−（ＰＢ＋ＰＣ）
−ｋ｛（ＰＥ１＋ＰＦ１）−（ＰＥ２＋ＰＦ２）｝  …（３）
ここで、ｋは係数であり、初期的にトラッキング誤差オフセットが０となるように設定される。このように、差動プッシュプル法によれば、トラッキング誤差オフセットを補償することができる。
【００３５】
近年、記録可能型光ディスク用の光ピックアップ装置においても、従来の再生専用の光ピックアップ装置と同様に、ホログラム光学素子を用いて小型化を図る試みがなされている。
【００３６】
図２３は特開平３−７６０３５号公報に開示された透過型ホログラム光学素子を有する光ピックアップ装置の概略図である。
【００３７】
図２３において、光ディスク５０１の半径方向（ラジアル方向）をＸ方向とし、光ディスク５０１のトラック方向をＹ方向とし、光ディスク５０１のディスク面に垂直な方向をＺ方向とする。
【００３８】
図２３の光ピックアップ装置はホログラムユニット５２０および集光レンズ５１１により構成される。
【００３９】
ステム５０２上に放熱ブロック５０４が配置され、放熱ブロック５０４の側面にサブマウント５０５が取り付けられ、サブマウント５０５上に半導体レーザ素子５０６が取り付けられている。放熱ブロック５０４の上面には光検出器５０７が配置されている。放熱ブロック５０４を取り囲むようにキャップ５０３が設けられている。キャップ５０３の上面の開口部には、ホログラム光学素子５０８が配置されている。ホログラム光学素子５０８の下面には３分割用回折格子５０９が設けられ、ホログラム光学素子５０８の上面にはホログラム面５１０が形成されている。
【００４０】
半導体レーザ素子５０６はレーザ光（光束）をＺ方向に出射する。半導体レーザ素子５０６から出射された光束は、３分割用回折格子５０９によりほぼＹ方向およびＺ方向を含む面内で０次回折光束（主光束）、＋１次回折光束（副光束）および−１次光束（副光束）の３本の光束に分割され、ホログラム面５１０を透過する。
【００４１】
ホログラム面５１０を透過した３本の光束は、集光レンズ５１１により光ディスク５０１上に主スポットおよびその両側に位置する副スポットとして集光される。この集光レンズ５１１は、アクチュエータ５１２によりトラッキング動作のためにＸ方向に移動可能かつフォーカス動作のためにＺ方向に移動可能に支持されている。
【００４２】
光ディスク５０１からの３本の帰還光束（反射光束）は、ホログラム面５１０によりほぼＸ方向およびＺ方向を含む面内で回折され、光検出器５０７により検出される。ホログラム面５１０は、図２４に示すように、非対称なパターンを有し、光ディスク５０１からの３本の帰還光束にそれぞれ非点収差を与える。
【００４３】
なお、従来技術として、下記の特許文献がある。
【特許文献１】特開平７−５７２９５号公報
【特許文献２】特開平５−１２０７０５号公報  上記特許文献１は、  回折手段として用いるホログラム素子（３２１，３２２）が、回折される光ビームを所定の角度に回転させることにより、回折角が変わる光ビームがフォトダイオードの所定方向で動く。そして、ホログラム素子を通過するビームの波長変化により光スポットの形成される位置が変わる場合にも、回折される光ビームによる光スポットを受容できる形状のフォトダイオード（Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２）を用いる。周囲温度の変化にも拘らず、オフセットが入っていない焦点エラー及びトラッキングエラーを検出しうる光記録媒体から情報を読み出す光ヘッドを提供するというものである。
【００４４】
また、上記特許文献２は、被照射面からの反射光を集束させる直線状のフリンジパターンを有する第１及び第２の焦点距離を持った第１及び第２のフレネルゾーンプレートを交互に一体的に形成した光学手段により、被照射面からの反射光を非点光線束にし、集束形状の変化を光検出器により検出し、照射光の焦点誤差を検出する。作製時間が短く、容易であり、しかも廉価に作製可能な光ヘッドの誤差検出装置を提供するというものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４５】
ホログラム光学素子５０８を用いた図２３の光ピックアップ装置においても、図２１および図２２を用いて説明した動作を同様に実現することができる。この場合、光検出器５０７は、図２１の光検出器３０９と同様に、４分割光検出部１６０および２つの２分割光検出部１６１，１６２を有する。
【００４６】
このように、ホログラム光学素子５０８を用いると、半導体レーザ素子５０６および光検出器５０７をチップの状態で用いて光学系をユニット化することができる。それにより、光ピックアップ装置を小型化することが可能となる。
【００４７】
しかしながら、半導体レーザ素子５０６では、周囲温度に依存して発振波長の変動が生じる。この発振波長の変動によりホログラム面５１０での帰還光束の回折角度が変化する。
【００４８】
図２５は図２３の光ピックアップ装置における半導体レーザ素子５０６の発振波長の変動による光検出器５０７上での集光スポットの移動を示す模式的平面図である。
【００４９】
調整時には、図２５（ｂ）に示すように、主光束の集光スポットＳは４分割光検出部１６０の中心部に位置する。周囲温度が低くなって半導体レーザ素子５０６の発振波長が短くなると、図２５（ａ）に示すように、４分割光検出部１６０上の集光スポットＳが回折方向と逆の方向（−Ｘ方向）に移動する。逆に、周囲温度が高くなって半導体レーザ素子５０６の発振波長が長くなると、図２５（ｃ）に示すように、４分割光検出部１６０上の集光スポットＳが回折方向と同じ方向（＋Ｘ方向）に移動する。その結果、焦点誤差信号ＦＥＳのレベルが低下し、フォーカス状態の検出精度が低下する。
【００５０】
本発明の目的は、光源の波長変動により帰還光束の回折角度が変化した場合でも光学記録媒体でのフォーカス状態を正確に検出することができる光ピックアップ装置およびそれを用いた光学記録媒体駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【００５１】
第１の発明に係る光ピックアップ装置は、光束を出射する光源と、前記光源から出射された光束に基づく帰還光束を回折する第１の回折素子と、前記第１の回折素子により回折された帰還光束を検出する第１の光検出器とを備え、前記第１の回折素子は、互いに交差する第１および第２の分割線で分割された４つの領域のうち一方の対角位置の２つの領域を第１および第２の領域として有し、他方の対角位置の２つの領域が第３の分割線でさらに等分割されることにより得られる第３、第４、第５および第６の領域を有し、前記第１の回折素子の前記第１および第２の領域は、それぞれにより回折された帰還光束に非点収差を与え、前記第１の光検出器は、前記第１の回折素子により回折された帰還光束の集光スポットが前記光源の波長変動により移動する方向にほぼ平行な第１の区分線と前記第１の区分線に直交する第２の区分線とで区分された４つの光検出部を有し、前記第１の回折素子の前記第１および第２の領域で回折された帰還光束は、前記第１の光検出器の前記第１および第２の区分線の交点を中心として前記第１の区分線上の互いに反対側の離れた位置にそれぞれ集光スポットを形成し、前記第１の回折素子の前記第３、第４、第５および第６の領域で回折された帰還光束は、前記第１の光検出器の４つの光検出部のそれぞれまたは前記第１の区分線上に集光スポットを形成する。
【００５２】
ここで、「４つの光検出部のそれぞれまたは第１の区分線上」とは、４つの光検出部内のほぼ中央、４つの光検出部内の第１の区分線付近および第１の区分線上を含む。
【００５３】
光源の波長変動により帰還光束の回折角度が変化すると、第１の光検出器上で集光スポットが第１の区分線にほぼ平行に移動するが、第１の回折素子の第１および第２の領域からの帰還光束による集光スポットは、第１および第２の区分線の交点から互いに離れた第１の区分線上に形成されるので、第１の区分線に沿って移動しても第２の区分線を越えない。
【００５４】
そのため、集光スポットの移動による各光検出部の出力信号の変化が防止される。したがって、光源の波長変動時にも光学記録媒体でのフォーカス状態を正確に検出することができる。また、合焦点時における４つの光検出部の出力が均等になるので、調整が容易である。
【００５５】
第１の回折素子の第３、第４、第５および第６の領域は、第１の光検出器の４つの光検出部の出力の演算により光学記録媒体上のフォーカス状態の検出が可能となるようにフォーカス状態に対応した空間変動をそれぞれ各光束に与えてもよい。
【００５６】
この場合、第１の回折素子の第１および第２の領域で回折された帰還光束にフォーカス状態に対応した空間変動が与えられて第１の光検出器の第１の区分線の両側の光検出部で受光され、かつ第３、第４、第５および第６の領域で回折された帰還光束にフォーカス状態に対応した空間変動が与えられて第１の光検出器の４つの光検出部でそれぞれ受光される。
【００５７】
それにより、第１の光検出器の一方の対角位置の２つの光検出部の出力信号と他方の対角位置の２つの光検出部の出力信号とを比較することにより、光学記録媒体でのフォーカス状態を検出することができる。
【００５８】
第１の回折素子の第３、第４、第５および第６の領域で回折された帰還光束は第１の光検出器の４つの光検出部のそれぞれのほぼ中央にそれぞれ集光スポットを形成するものであってもよい。
【００５９】
光源の波長変動により帰還光束の回折角度が変化すると、第１の光検出器上で集光スポットが第１の区分線にほぼ平行に移動するが、第１の回折素子の第３、第４、第５および第６の領域からの帰還光束による集光スポットは、移動前に第１の光検出器の４つの光検出部のそれぞれのほぼ中央に形成されるので、第１の区分線にほぼ平行に移動しても第２の区分線を越えない。
【００６０】
そのため、集光スポットの移動による各光検出部の出力信号の変化がさらに防止される。したがって、光源の波長変動時にも光学記録媒体でのフォーカス状態をより正確に検出することができる。また、合焦点時における４つの光検出部の出力が均等になるので、調整が容易である。
【００６１】
また、フォーカス状態に対応した空間変動は、非点収差であってもよい。この場合には、光学記録媒体においてのフォーカス状態が合焦点状態から外れると、第１の光検出器上における集光スポットの形状が偏平に変化し、第１の光検出器の各光検出部の出力信号が変化する。したがって、第１の光検出器の一方の対角位置の２つの光検出部の出力信号の合計と他方の対角位置の２つの光検出部の出力信号の合計とを比較することにより、光学記録媒体におけるフォーカス状態を検出することができる。
【００６２】
第１の回折素子の第１、第２、第３、第４、第５および第６の領域は当該第１の回折素子の第１、第２および第３の分割線の交点を共通の原点として形成され、第１の回折素子の第１および第２の領域は、第１の光検出器の第１および第２の区分線の交点から互いに離れた第１の区分線上の２点を基準にそれぞれ設定された格子パターンを有し、第１の回折素子の第３、第４、第５および第６の領域は、第１および第２の領域で回折された帰還光束が形成する集光スポットが第１の光検出器の４つの光検出部のそれぞれのほぼ中央を基準にそれぞれ設定された格子パターンを有してもよい。
【００６３】
特に、第１の回折素子の第１および第２の領域は第１の回折素子により回折された帰還光束の集光スポットが光源の波長変動により移動する方向にほぼ垂直な方向に沿って配置されてもよい。
【００６４】
光源と第１の回折素子との光路中に設けられ、光源から出射された光束を主光束と第１および第２の副光束とに分割する第２の回折素子と、第１の光検出器の第１の区分線にほぼ平行な区分線により２分割された２つの光検出部を有する第２の光検出器と、第１の光検出器の第１の区分線にほぼ平行な区分線により２分割された２つの光検出部を有する第３の光検出器とをさらに備え、第１の回折素子は、主光束に基づく光学記録媒体からの第１の帰還光束を回折して第１の光検出器に導き、第１および第２の副光束に基づく光学記録媒体からの第２および第３の帰還光束を回折してそれぞれ第２および第３の光検出器に導き、第１の回折素子の第１および第２の領域で回折された第１の帰還光束は、第１の光検出器の第１および第２の区分線の交点を中心として第１の区分線上の互いに反対側の離れた位置にそれぞれ集光スポットを形成し、第１の回折素子の第３、第４、第５および第６の領域で回折された第１の帰還光束は、第１の光検出器の４つの光検出部のそれぞれのほぼ中央に集光スポットを形成し、第１の回折素子の第１および第２の領域で回折された第２の帰還光束は、第２の光検出器の区分線上に集光スポットを形成し、第１の回折素子の第３、第４、第５および第６の領域で回折された第２の帰還光束は、第２の光検出器の２つの光検出部内に集光スポットを形成し、第１の回折素子の第１および第２の領域で回折された第３の帰還光束は、第３の光検出器の区分線上に集光スポットを形成し、第１の回折素子の第３、第４、第５および第６の領域で回折された第３の帰還光束は、第３の光検出器の２つの光検出部内に集光スポットを形成してもよい。
【００６５】
この場合、第１の回折素子の第１および第２の領域で回折された第１の帰還光束による集光スポットが、第１の光検出器の第１および第２の区分線の交点を中心として第１の区分線上の互いに反対側の離れた位置にそれぞれ形成され、第１の回折素子の第３、第４、第５および第６の領域で回折された第１の帰還光束による集光スポットが、第１の光検出器の４つの光検出部のそれぞれのほぼ中央に形成される。また、第１の回折素子の第１および第２の領域で回折された第２および第３の帰還光束による集光スポットが、それぞれ第２および第３の光検出器の区分線上に形成され、第１の回折素子の第３、第４、第５および第６の領域で回折された第２および第３の帰還光束による集光スポットが、それぞれ第２および第３の光検出器の２つの光検出部内に形成される。
【００６６】
光源の波長変動により第１の帰還光束の回折角度が変化すると、第１の光検出器上で第１の帰還光束による集光スポットがそれぞれ第１の区分線とほぼ平行に移動するが、第１の回折素子の第１および第２の領域からの第１の帰還光束による集光スポットは、移動前に第１および第２の区分線の交点から互いに離れた第１の区分線上に形成されるので、第１の区分線に沿って移動しても第２の区分線を越えない。第１の回折素子の第３、第４、第５および第６の領域からの第１の帰還光束による集光スポットは、移動前に集光スポットが４つの光検出部のそれぞれのほぼ中央に形成されるので、第１の区分線にほぼ平行に移動しても第２の区分線を越えない。
【００６７】
また、第１の回折素子の第１および第２の領域からの第２の帰還光束による集光スポットは、第２の光検出器の区分線に沿って移動し、第１の回折素子の第３、第４、第５および第６の領域からの第２の帰還光束による集光スポットは、第２の光検出器の２つの光検出部内で区分線にほぼ平行に移動する。
【００６８】
さらに、第１の回折素子の第１および第２の領域からの第３の帰還光束による集光スポットは、第３の光検出器の区分線に沿って移動し、第１の回折素子の第３、第４、第５および第６の領域からの第３の帰還光束による集光スポットは、第３の光検出器の２つの光検出部内で区分線にほぼ平行に移動する。
【００６９】
そのため、集光スポットの移動による各光検出部の出力信号の変化が防止される。したがって、光源の波長変動時にも光学記録媒体でのフォーカス状態およびトラッキング状態を正確に検出することができる。
【００７０】
一方、第１の回折素子の第３、第４、第５および第６の領域で回折された帰還光束は、第１の光検出器の第２の区分線を中心として互いに反対側に離間した第１の区分線上または第１の区分線付近の４つの光検出部のそれぞれに集光スポットを形成するものであってもよい。
【００７１】
光源の波長変動により帰還光束の回折角度が変化すると、第１の光検出器上で集光スポットが第１の区分線にほぼ平行に移動するが、第１の回折素子の第３、第４、第５および第６の領域からの帰還光束による集光スポットは、移動前に第１および第２の区分線の交点から互いに離れた第１の区分線上または第１の区分線付近に形成されるので、第１の区分線にほぼ平行に移動しても第２の区分線を越えない。
【００７２】
そのため、集光スポットの移動による各光検出部の出力信号の変化がさらに防止される。したがって、光源の波長変動時にも光学記録媒体でのフォーカス状態をより正確に検出することができる。また、合焦点時における４つの光検出部の出力が均等になるので、調整が容易である。
【００７３】
第１の回折素子の前記第３、第４、第５および第６の領域において、前記フォーカス状態に対応した空間変動は、フーコー法に基づく前記第１の光検出器の４つの光検出部上での集光スポットの変化であってもよい。
【００７４】
この場合には、光学記録媒体においてフォーカス状態が合焦点状態から外れると、第１の光検出器上における第１の回折素子の第１および第２の領域からの帰還光束による集光スポットの形状が扁平に変化し、第１の光検出器の各光検出部の出力信号が変化する。また、第１の光検出器上における第１の回折素子の第３、第４、第５および第６の領域からの帰還光束における集光スポットの形状が、フーコー法に基づき変化し、第１の光検出器の各光検出部の出力信号が変化する。したがって、第１の光検出器の一方の対角位置の２つの光検出部の出力信号の合計と他方の対角位置の２つの光検出部の出力信号の合計とを比較することにより、光学記録媒体におけるフォーカス状態を検出することができる。
【００７５】
第１の回折素子の第１、第２、第３、第４、第５および第６の領域は当該第１の回折素子の第１、第２および第３の分割線の交点を共通の原点として形成され、第１の回折素子の第１および第２の領域は、第１の光検出器の第１および第２の区分線の交点から互いに離れた第１の区分線上の２点を基準にそれぞれ設定された格子パターンを有し、第１の回折素子の第３、第４、第５および第６の領域は、第１および第２の領域で回折された帰還光束が形成する集光スポットが第１の光検出器の第２の区分線を中心として互いに反対側に離間した第１の区分線上または第１の区分線付近の４つの光検出部にそれぞれ設定された格子パターンを有してもよい。
【００７６】
特に、第１の回折素子の第１および第２の領域は第１の回折素子により回折された帰還光束の集光スポットが光源の波長変動により移動する方向にほぼ垂直な方向に沿って配置されてもよい。
【００７７】
光源と第１の回折素子との光路中に設けられ、光源から出射された光束を主光束と第１および第２の副光束とに分割する第２の回折素子と、第１の光検出器の第１の区分線にほぼ平行な区分線により２分割された２つの光検出部を有する第２の光検出器と、第１の光検出器の第１の区分線にほぼ平行な区分線により２分割された２つの光検出部を有する第３の光検出器とをさらに備え、第１の回折素子は、主光束に基づく光学記録媒体からの第１の帰還光束を回折して第１の光検出器に導き、第１および第２の副光束に基づく光学記録媒体からの第２および第３の帰還光束を回折してそれぞれ第２および第３の光検出器に導き、第１の回折素子の第１および第２の領域で回折された第１の帰還光束は、第１の光検出器の第１および第２の区分線の交点を中心として第１の区分線上の互いに反対側の離れた位置にそれぞれ集光スポットを形成し、第１の回折素子の第３、第４、第５および第６の領域で回折された第１の帰還光束は、第１の光検出器の第２の区分線を中心として互いに離間した第１の区分線上または第１の区分線付近の４つの光検出部のそれぞれに集光スポットを形成し、第１の回折素子の第１および第２の領域で回折された第２の帰還光束は、第２の光検出器の区分線上に集光スポットを形成し、第１の回折素子の第３、第４、第５および第６の領域で回折された第２の帰還光束は、第２の光検出器の２つの光検出部内に集光スポットを形成し、第１の回折素子の第１および第２の領域で回折された第３の帰還光束は、第３の光検出器の区分線上に集光スポットを形成し、第１の回折素子の第３、第４、第５および第６の領域で回折された第３の帰還光束は、第３の光検出器の２つの光検出部内に集光スポットを形成してもよい。
【００７８】
この場合、第１の回折素子の第１および第２の領域で回折された第１の帰還光束による集光スポットが、第１の光検出器の第１および第２の区分線の交点を中心として第１の区分線上の互いに反対側の離れた位置にそれぞれ形成され、第１の回折素子の第３、第４、第５および第６の領域で回折された第１の帰還光束による集光スポットが、第１の光検出器の第１の区分線上または第１の区分線付近の４つの光検出部のそれぞれに形成される。また、第１の回折素子の第１および第２の領域で回折された第２および第３の帰還光束による集光スポットが、それぞれ第２および第３の光検出器の区分線上に形成され、第１の回折素子の第３、第４、第５および第６の領域で回折された第２および第３の帰還光束による集光スポットが、それぞれ第２および第３の光検出器の２つの光検出部内に形成される。
【００７９】
光源の波長変動により第１の帰還光束の回折角度が変化すると、第１の光検出器上で第１の帰還光束による集光スポットがそれぞれ第１の区分線とほぼ平行に移動する。この場合、第１の回折素子の第１および第２の領域からの第１の帰還光束による集光スポットは、移動前に第１および第２の区分線の交点から互いに離れた第１の区分線上に形成されるので、第１の区分線に沿って移動しても第２の区分線を越えない。第１の回折素子の第３、第４、第５および第６の領域からの第１の帰還光束による集光スポットは、移動前に前記第１および第２の領域で回折された帰還光束が形成する集光スポットが第１の光検出器の第１の区分線上または第１の区分線付近の４つの光検出部のそれぞれに形成されるので、第１の区分線にほぼ平行に移動しても第２の区分線を越えない。
【００８０】
また、第１の回折素子の第１および第２の領域からの第２の帰還光束による集光スポットは、第２の光検出器の区分線に沿って移動し、第１の回折素子の第３、第４、第５および第６の領域からの第２の帰還光束による集光スポットは、第２の光検出器の２つの光検出部内で区分線にほぼ平行に移動する。
【００８１】
さらに、第１の回折素子の第１および第２の領域からの第３の帰還光束による集光スポットは、第３の光検出器の区分線に沿って移動し、第１の回折素子の第３、第４、第５および第６の領域からの第３の帰還光束による集光スポットは、第３の光検出器の２つの光検出部内で区分線にほぼ平行に移動する。
【００８２】
そのため、集光スポットの移動による各光検出部の出力信号の変化が防止される。したがって、光源の波長変動時にも光学記録媒体でのフォーカス状態およびトラッキング状態を正確に検出することができるこの場合、第１の回折素子の第１および第２の領域に入射する帰還光束の面積が第３、第４、第５および第６の領域に入射する帰還光束の面積よりも大きくなる。それにより、第１の光検出器の第１の区分線上に形成される集光スポットの光強度が第１の光検出器の４つの光検出部のそれぞれに形成される集光スポットの光強度よりも高くなる。
【００８３】
したがって、光源の波長変動により第１の光検出器上での集光スポットが第１の区分線に沿って移動した場合に、第１の光検出器の各光検出部の出力信号の変化が小さくなる。この結果、光源の波長変動時にも光学記録媒体でのフォーカス状態をさらに正確に検出することができる。
【００８４】
非点収差は、第１の光検出器の第１および第２の区分線に対してほぼ４５度の方向に与えられてもよい。この場合、光学記録媒体でのフォーカス状態が合焦点状態から外れると、第１の光検出器上での集光スポットの形状が第１および第２の区分線に対してほぼ４５度の角度をなす長軸を有する楕円形状となる。
【００８５】
第１の回折素子の第１および第２の分割線は第１の光検出器の第１および第２の区分線に対してほぼ４５度の角度をなし、第１の回折素子の第３の分割線は第１の光検出器の第１の区分線にほぼ平行であってもよい。
【００８６】
光源は楕円形状の遠視野像を有する光束を出射し、帰還光束は第１の回折素子に楕円形状の光スポットを形成し、楕円形状の光スポットの短軸が第１の回折素子の第３の分割線にほぼ平行に延びかつ長軸が第１の回折素子の第１および第２の領域に延びるように光源と第１の回折素子との位置関係が設定されてもよい。
【００８７】
第２の発明に係る光学記録媒体駆動装置は、光学記録媒体を回転させる回転駆動部と、光学記録媒体に光束を照射する第１の発明に係る光ピックアップ装置と、光ピックアップ装置を光学記録媒体の半径方向に移動させるピックアップ駆動部と、光ピックアップ装置の光検出器からの出力信号を処理する信号処理部とを備えたものである。
【００８８】
本発明に係る光学記録媒体駆動装置においては、第１の発明に係る光ピックアップ装置を用いているので、光源の波長変動時にも光学記録媒体でのフォーカス状態を正確に検出することができる。
【００８９】
本発明に係るホログラム光学素子を光ピックアップ装置において回折素子として用いた場合、集光スポットの移動による各光検出部の出力信号の変化が防止される。したがって、光源の波長変動時にも光学記録媒体でのフォーカス状態を正確に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００９０】
（１）第１の実施の形態
図１は本発明の第１の実施の形態における光ピックアップ装置の概略図である。図１の光ピックアップ装置１００は、非点収差法によるフォーカスサーボおよび差動プッシュプル法によるトラッキングサーボを行う。
【００９１】
図１において、ＣＤ−Ｒ等の反射型光ディスク１の半径方向（ラジアル方向）をＸ方向とし、光ディスク１のトラック方向をＹ方向とし、光ディスク１のディスク面に垂直な方向をＺ方向とする。
【００９２】
光ピックアップ装置１００は、投受光ユニット１０および集光レンズ５を備える。投受光ユニット１０は、半導体レーザ素子２、透過型の３分割用回折格子３、透過型ホログラム光学素子および光検出器６からなる。
【００９３】
基台７上にブロック８が設けられ、ブロック８の側面にヒートシンク９が取り付けられている。半導体レーザ素子２はヒートシンク９の表面端に取り付けられている。３分割用回折格子３は光学ガラスまたは光学樹脂等からなり、ホルダ７１内にスペーサ７２を介して配設されている。また、透過型ホログラム光学素子４は、ホルダ７１の上面の開口部に配置されている。
【００９４】
半導体レーザ素子２はレーザ光（光束）をＺ方向に出射する。３分割用回折格子３は、半導体レーザ素子２から出射された光束をほぼＹ方向およびＺ方向を含む面内で０次回折光（主光束）、＋１次回折光束（副光束）および−１次回折光束（副光束）からなる３本の光束に分割し、透過型ホログラム光学素子４を透過させる。なお、図中、上記３本の光束は１本の光束として表される。
【００９５】
集光レンズ５は、アクチュエータ７３により、トラッキングサーボのために光ディスク１の半径方向（Ｘ方向）に移動可能に支持され、かつフォーカスサーボのために上下方向（Ｚ方向）に移動可能に支持されている。この集光レンズ５は、透過型ホログラム光学素子４を０次で回折透過した主光束および２本の副光束を光ディスク１に上にそれぞれ主スポットＭ０およびその両側に位置する副スポットＳ１，Ｓ２として集光させる。
【００９６】
透過型ホログラム光学素子４は、６分割ホログラム面４０を有し、光ディスク１からの３本の帰還光束（反射光束）をそれぞれ６分割するとともに、ほぼＸ方向およびＺ方向を含む面内で一次回折させて光検出器６に入射させる。このとき、透過型ホログラム光学素子４は、光ディスク１からの３本の帰還光束に非点収差をそれぞれ与える。
【００９７】
本実施の形態では、光ディスク１が光学記録媒体に相当し、半導体レーザ素子２が光源に相当し、透過型ホログラム光学素子４が第１の回折素子に相当し、３分割用回折格子３が第２の回折素子に相当する。また、４分割光検出部６０が第１の光検出器に相当し、２分割光検出部６１が第２の光検出器に相当し、２分割光検出部６２が第３の光検出器に相当する。
【００９８】
図２は第１の実施の形態に用いられる透過型ホログラム光学素子４および光検出器６の模式的平面図である。
【００９９】
透過型ホログラム光学素子４の６分割ホログラム面４０は、仮想の分割線４Ｌ，４Ｍ，４Ｎにより６つの領域Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｃ，Ｈｄ，Ｈｅ，Ｈｆに分割されている。分割線４Ｌ，４Ｍは互いに直交し、光ディスク１の半径方向（Ｘ方向）に対してほぼ４５度の角度をなしている。また、分割線４Ｎは光ディスク１の半径方向（Ｘ方向）に平行となっている。それにより、対向する２つの領域Ｈａ，Ｈｄは等面積を有する。また、対向する４つの領域Ｈｂ，Ｈｃ，Ｈｅ，Ｈｆは等面積を有する。
【０１００】
光検出器６は、非点収差法を用いたフォーカスサーボを行うために中心部に設けられた４分割光検出部６０と、差動プッシュプル法によるトラッキングサーボを行うために４分割光検出部６０の両側に設けられた２分割光検出部６１，６２とを含む。
【０１０１】
４分割光検出部６０は、互いに直交する区分線ＬＸ，ＬＹで等面積の４つの光検出部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに分割されている。区分線ＬＸは光ディスク１の半径方向（Ｘ方向）にほぼ平行に配置され、区分線ＬＹは光ディスク１のトラック方向（Ｙ方向）にほぼ平行に配置されている。
【０１０２】
２分割光検出部６１は、区分線ＬＥで等面積の２つの光検出部Ｅ１，Ｅ２に分割されている。区分線ＬＥは光ディスク１の半径方向（Ｘ方向）にほぼ平行に配置されている。
【０１０３】
２分割光検出部６２は、区分線ＬＦで等面積の２つの光検出部Ｆ１，Ｆ２に分割されている。区分線ＬＦは、光ディスク１の半径方向（Ｘ方向）にほぼ平行に配置されている。
【０１０４】
図３および図４は第１の実施の形態における透過型ホログラム光学素子４の６分割ホログラム面４０のホログラムパターンの設計方法を示す模式図である。ここでは、透過型ホログラム光学素子４に入射した光束が分割線４Ｌを対称軸として反転した形状で、光検出器６上にスポットを形成する非点収差の場合について示す。透過型ホログラム光学素子４の２つの領域Ｈａ，Ｈｄのホログラムパターンは、図３（ａ）および図４（ｄ）にそれぞれ示すように、４分割光検出部６０の区分線ＬＸ上の点Ｃ１，Ｃ４を基準としてそれぞれ設計されている。点Ｃ１，Ｃ４は中心点Ｃ０から所定の距離だけ離れた位置にある。
【０１０５】
領域Ｈａの設計については、図３（ａ）に示すように、４分割光検出部６０の区分線ＬＸ上の点Ｃ１を中心とする集光スポットＳＡを形成するホログラムパターンＨＡのうち４分割光検出部６０上の集光スポットＳａに対応する領域Ｈａのみを作成することにより行われる。領域Ｈｄの設計については、図４（ｄ）に示すように、４分割光検出部６０の区分線ＬＸ上の点Ｃ４を中心とする集光スポットＳＤを形成するホログラムパターンＨＤのうち４分割光検出部６０上の集光スポットＳｄに対応する部分のみを作成することにより行われる。
【０１０６】
また、透過型ホログラム光学素子４の４つの領域Ｈｂ，Ｈｃ，Ｈｅ，Ｈｆのホログラムパターンは、図３（ｂ），（ｃ）および図４（ｅ），（ｆ）にそれぞれ示すように、４分割光検出部６０の光検出部Ａ，Ｄ，Ｃ，Ｂのほぼ中心の点Ｃ２，Ｃ３，Ｃ５，Ｃ６を基準としてそれぞれ設計されている。
【０１０７】
領域Ｈｂの設計については、図３（ｂ）に示すように、光検出部Ａ上で点Ｃ２を中心とする集光スポットＳＢを形成するホログラムパターンＨＢのうち光検出部Ｂ上の集光スポットＳｂに対応する部分のみを作成することにより行われる。
【０１０８】
領域Ｈｃの設計については、図３（ｃ）に示すように、光検出部Ｄ上で点Ｃ３を中心とする集光スポットＳＣを形成するホログラムパターンＨＣのうち光検出部Ｃ上の集光スポットＳｃに対応する部分のみを作成することにより行われる。
【０１０９】
領域Ｈｅの設計については、図４（ｅ）に示すように、光検出部Ｃ上で点Ｃ５を中心とする集光スポットＳＥを形成するホログラムパターンＨＥのうち光検出部Ｄ上の集光スポットＳｅに対応する部分のみを作成することにより行われる。
【０１１０】
領域Ｈｆの設計については、図４（ｆ）に示すように、光検出部Ｂ上で点Ｃ６を中心とする集光スポットＳＦを形成するホログラムパターンＨＦのうち光検出部Ａ上の集光スポットＳｆに対応する部分のみを作成することにより行われる。
【０１１１】
６つの領域Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｃ，Ｈｄ，Ｈｅ，Ｈｆのホログラムパターンの作成上の原点は、共通に分割線４Ｌ，４Ｍ，４Ｎの交点（円の中心）である。
【０１１２】
図２に示すように、６分割ホログラム面４０の領域Ｈａ，Ｈｄで回折された主光束は、４分割光検出部６０の区分線ＬＸ上の点Ｃ１，Ｃ４を基準として互いに反対の位置にそれぞれ集光スポットＳａ，Ｓｄとして集光される。一方、６分割ホログラム面４０の領域Ｈｂ，Ｈｃ，Ｈｅ，Ｈｆで回折された主光束は、４分割光検出部６０の光検出部Ａ，Ｄ，Ｃ，Ｂのほぼ中央にそれぞれ集光スポットＳｂ，Ｓｃ，Ｓｅ，Ｓｆとして集光される。
【０１１３】
６分割ホログラム面４０の領域Ｈａ，Ｈｄで回折された一方の副光束は、２分割光検出部６１の区分線ＬＥ上に集光スポットＱａ，Ｑｄとしてそれぞれ集光される。６分割ホログラム面４０の領域Ｈｂ，Ｈｃで回折された一方の副光束は、光検出部Ｅ２上に集光スポットＱｂ，Ｑｃとして集光され、領域Ｈｅ，Ｈｆで回折された一方の副光束は、光検出部Ｅ１上に集光スポットＱｅ，Ｑｆとして集光される。
【０１１４】
６分割ホログラム面４０の領域Ｈａ，Ｈｄで回折された他方の副光束は、２分割光検出部６２の区分線ＬＦ上に集光スポットＲａ，Ｒｄとしてそれぞれ集光される。６分割ホログラム面４０の領域Ｈｂ，Ｈｃで回折された一方の副光束は、光検出部Ｆ２上に集光スポットＲｂ，Ｒｃとして集光され、領域Ｈｅ，Ｈｆで回折された一方の副光束は、光検出部Ｆ１上に集光スポットＲｅ，Ｒｆとして集光される。
【０１１５】
このように、集光スポットが６分割され、Ｘ方向に沿って配置された２つの集光スポットＳａ，Ｓｄが互いに逆方向にずれた位置に配置される。なお、点Ｃ１，Ｃ４は、半導体レーザ素子２の発振波長の変動により集光スポットＳａ，Ｓｄが区分線ＬＹを越えないように中心点Ｃ０から離れた位置に設定される。
【０１１６】
図５は第１の実施の形態における光検出器上での主光束および副光束の集光状態を示す模式的平面図である。
【０１１７】
光ディスク１が集光レンズ５から離れてフォーカスエラー状態になった場合には、図５（ａ）に示すように、集光スポットＳａが区分線ＬＸ上の点Ｃ１から光検出部Ｂ内に延びた形状となり、集光スポットＳｄが区分線ＬＸ上の点Ｃ４から光検出部Ｄ内に延びた形状となり、集光スポットＳｂ，Ｓｃ，Ｓｅ，Ｓｆがそれぞれ光検出部Ａ，Ｄ，Ｃ，Ｂ内で延びた形状となる。
【０１１８】
また、光ディスク１で主光束がフォーカスした場合（合焦点時）には、図５（ｂ）に示すように、集光スポットＳａが区分線ＬＸ上の点Ｃ１を中心として光検出部Ａ，Ｂにまたがった１／４円となり、集光スポットＳｄが区分線ＬＸ上の点Ｃ４を中心として光検出部Ｃ，Ｄにまたがった１／４円となり、集光スポットＳｂ，Ｓｃ，Ｓｅ，Ｓｆが光検出部Ａ，Ｄ，Ｃ，Ｂ内で１／８円となる。
【０１１９】
さらに、光ディスク１が集光レンズ５に接近してフォーカスエラー状態になった場合には、図５（ｃ）に示すように、集光スポットＳａが区分線ＬＸ上の点Ｃ１から光検出部Ａ内に延びた形状となり、集光スポットＳｄが区分線ＬＸ上の点Ｃ２から光検出部Ｃ内に延びた形状となり、集光スポットＳｂ，Ｓｃ，Ｓｅ，Ｓｆが光検出部Ａ，Ｄ，Ｃ，Ｂ内で延びた形状となる。
【０１２０】
このように、集光スポットＳｂ，Ｓｃ，Ｓｅ，Ｓｆは、図１６に示した従来のホログラム面５１０を用いた場合と全く同様に変化し、集光スポットＳａは、見かけ上、光検出部Ａ，Ｂ間を移動するように変化し、光スポットＳｄは、見かけ上、光検出部Ｃ，Ｄ間を移動するように変化する。
【０１２１】
したがって、４分割光検出部６０の各光検出部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの出力信号ＰＡ，ＰＢ，ＰＣ，ＰＤを用いて次式により焦点誤差信号ＦＥＳを得ることができる。
【０１２２】
ＦＥＳ＝（ＰＡ＋ＰＣ）−（ＰＢ＋ＰＤ）  …（１）
上式の焦点誤差信号ＦＥＳは、光ディスク１が近すぎる場合に正となり、良好なフォーカス状態の場合に０となり、光ディスク１が遠すぎる場合に負となる。このように、焦点誤差信号ＦＥＳの符号に基づいて光ディスク１の合焦点位置からのずれの方向を判定することができる。
【０１２３】
焦点誤差信号ＦＥＳはアクチュエータ７３にフィードバックされ、光ディスク１に対して垂直な方向に集光レンズ５を移動させることにより、光ディスク１上での集光状態を修正することができる。
【０１２４】
この場合、６分割ホログラム面４０の領域Ｈａ，Ｈｄからの主光束による集光スポットＳａ，Ｓｄが焦点誤差信号ＦＥＳに大きく寄与する。
【０１２５】
また、光検出部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの出力信号ＰＡ，ＰＢ，ＰＣ，ＰＤおよび光検出部Ｅ１，Ｅ２，Ｆ１，Ｆ２の出力信号ＰＥ１，ＰＥ２，ＰＦ１，ＰＦ２を用いて差動プッシュプル法によるトラッキング誤差信号ＴＥＳを次式により得ることができる。
【０１２６】
ＴＥＳ＝（ＰＡ＋ＰＤ）−（ＰＢ＋ＰＣ）
−ｋ｛（ＰＥ１＋ＰＦ１）−（ＰＥ２＋ＰＦ２）｝  …（３）
ここで、ｋは係数であり、初期的にトラッキング誤差オフセットが０となるように設定される。このように、差動プッシュプル法によれば、トラッキング誤差オフセットを補償することができる。
【０１２７】
図６（ａ）は周囲温度が高くなって発振波長が長くなった場合の集光スポットを示し、図６（ｂ）は調整時の集光スポットを示し、図６（ｃ）は周囲温度が低くなって発振波長が短くなった場合の集光スポットを示す。
【０１２８】
調整時には、図６（ｂ）に示すように、集光スポットＳａ，Ｓｄはそれぞれ光検出部Ａ，Ｂ間の中央部および光検出部Ｃ，Ｄ間の中央部に位置し、集光スポットＳｂ，Ｓｃ，Ｓｅ，Ｓｆはそれぞれ光検出部Ａ，Ｄ，Ｃ，Ｂの中央部に位置する。
【０１２９】
周囲温度に依存して半導体レーザ素子２の発振波長が変動すると、透過型ホログラム光学素子４での帰還光の回折角度が変化する。それにより、４分割光検出部６０上で集光スポットＳａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄ，Ｓｅ，Ｓｆは区分線ＬＸに平
行にＸ方向に移動する。
【０１３０】
周囲温度が高くなって半導体レーザ素子２の発振波長が長くなると、図６（ａ）に示すように、集光スポットＳａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄ，Ｓｅ，Ｓｆは４分割光
検出部６０の左辺に近づくように移動する。
【０１３１】
また、周囲温度が低くなって半導体レーザ素子２の発振波長が短くなると、図６（ｃ）に示すように、集光スポットＳａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄ，Ｓｅ，Ｓｆは４分割光検出部６０の右辺に近づくように移動する。
【０１３２】
このとき、集光スポットＳａは区分線ＬＸに沿って光検出部Ａ，Ｂの範囲内で移動し、集光スポットＳｄは区分線ＬＸに沿って光検出部Ｃ，Ｄの範囲内で移動するので、出力信号ＰＡ，ＰＢ，ＰＣ，ＰＤに影響を与えない。また、集光スポットＳｂ，Ｓｃ，Ｓｅ，Ｓｆはそれぞれ光検出部Ａ，Ｄ，Ｃ，Ｂ内で移動するので、出力信号ＰＡ，ＰＤ，ＰＣ，ＰＢに影響を与えない。
【０１３３】
（２）第２の実施の形態
次に、本発明の第２の実施の形態における光ピックアップ装置について説明する。第２の実施の形態の光ピックアップ装置の全体の構成は図１と同様である。
【０１３４】
図７は第２の実施の形態の光ピックアップ装置に用いられる透過型ホログラム光学素子４および光検出器６の平面図である。光検出器６の構造は図２の光検出器６と同じである。
【０１３５】
図７の透過型ホログラム光学素子４が図２の透過型ホログラム光学素子４と異なる点は、透過型ホログラム光学素子４の２つの領域Ｈａ，Ｈｄのみにそれぞれ同じ方向に非点収差が発生するようにホログラムパターンを作成し、残りの４つの領域Ｈｂ２，Ｈｃ２，Ｈｅ２，Ｈｆ２には非点収差を発生させずに光検出器６上に焦点を結ぶようなホログラムパターンを作成した６分割ホログラム面４１を用いることである。
【０１３６】
図８および図９は第２の実施の形態における透過型ホログラム素子４の６分割ホログラム面４１の設計方法を示す図である。ここでは、透過型ホログラム光学素子４に入射した光束が分割線４Ｌを対称軸として反転した形状で光検出器６上にスポットを形成する非点収差の場合について説明する。透過型ホログラム光学素子４の２つの領域Ｈａ，Ｈｄのホログラムパターンの設計方法は、図８（ａ）および図９（ｄ）に示すように、図３（ａ）および図４（ｄ）の２つの領域Ｈａ，Ｈｄの設計方法と同じである。
【０１３７】
また、透過型ホログラム光学素子４の４つの領域Ｈｂ２，Ｈｃ２，Ｈｅ２，Ｈｆ２のホログラムパターンは、図８（ｂ），（ｃ）および図９（ｅ），（ｆ）にそれぞれ示すように、４分割光検出部６０の光検出部Ａ，Ｄ，Ｃ，Ｂにおいて図８（ａ）の区分線ＬＸ上の点Ｃ１またはＣ４に近接したＣ２，Ｃ３，Ｃ５，Ｃ６を基準としてそれぞれ設計されている。
【０１３８】
領域Ｈｂ２の設計については、図８（ｂ）に示すように、光検出部Ａ上で点Ｃ２に点として焦点を結ぶホログラムパターンＨＢ２のうち１／８の部分のみを作成することにより行われる。
【０１３９】
領域Ｈｃ２の設計については、図８（ｃ）に示すように、光検出部Ｄ上で点Ｃ３に点として焦点を結ぶホログラムパターンＨＣ２のうち１／８の部分のみを作成することにより行われる。
【０１４０】
領域Ｈｅ２の設計については、図９（ｅ）に示すように、光検出部Ｃ上で点Ｃ５に点として焦点を結ぶホログラムパターンＨＥ２のうち１／８の部分のみを作成することにより行われる。
【０１４１】
領域Ｈｆ２の設計については、図９（ｆ）に示すように、光検出部Ｂ上で点Ｃ６に点として焦点を結ぶホログラムパターンＨＦ２のうち１／８の部分のみを作成することにより行われる。
【０１４２】
６つの領域Ｈａ，Ｈｂ２，Ｈｃ２，Ｈｄ，Ｈｅ２，Ｈｆ２のホログラムパターンの作成上の原点は、共通に分割線４Ｌ，４Ｍ，４Ｎの交点（円の中心）である。
【０１４３】
図７に示すように、６分割ホログラム面４１の領域Ｈａ，Ｈｄで回折された主光束は、４分割光検出部６０の区分線ＬＸ上の点Ｃ１，Ｃ４を基準として互いに反対の位置にそれぞれ集光スポットＳａ，Ｓｄとして集光される。一方、６分割ホログラム面４１の領域Ｈｂ２，Ｈｃ２，Ｈｅ２，Ｈｆ２で回折された主光束は、４分割光検出部６０の区分線ＬＸ付近にそれぞれ集光スポットＳｂ，Ｓｃ，Ｓｅ，Ｓｆとして集光される。
【０１４４】
６分割ホログラム面４１の領域Ｈａ，Ｈｄで回折された一方の副光束は、２分割光検出部６１の区分線ＬＥ上に集光スポットＱａ，Ｑｄとしてそれぞれ集光される。また、６分割ホログラム面４１の領域Ｈｂ２，Ｈｃ２で回折された一方の副光束は、光検出部Ｅ２上に集光スポットＱｂ，Ｑｃとして集光され、領域Ｈｅ２，Ｈｆ２で回折された一方の副光束は、光検出部Ｅ１上に集光スポットＱｅ，Ｑｆとして集光される。
【０１４５】
６分割ホログラム面４１の領域Ｈａ，Ｈｄで回折された他方の副光束は、２分割光検出部６２の区分線ＬＦ上に集光スポットＲａ，Ｒｄとしてそれぞれ集光される。６分割ホログラム面４１の領域Ｈｂ２，Ｈｃ２で回折された一方の副光束は、光検出部Ｆ２上に集光スポットＲｂ，Ｒｃとして集光され、領域Ｈｅ２，Ｈｆ２で回折された一方の副光束は、光検出部Ｆ１上に集光スポットＲｅ，Ｒｆとして集光される。
【０１４６】
このように、集光スポットが６分割され、Ｘ方向に沿って配置された２つの集光スポットＳａ，Ｓｄが互いに逆方向にずれた位置に配置される。なお、点Ｃ１，Ｃ４は、半導体レーザ素子２の発振波長の変動により集光スポットＳａ，Ｓｄが区分線ＬＹを越えないように中心点Ｃ０から離れた位置に形成される。
【０１４７】
図１０は第２の実施の形態における光検出器上での主光束および副光束の集光状態を示す模式的平面図である。
【０１４８】
光ディスク１が集光レンズ５に接近してフォーカスエラー状態になった場合には、図１０（ｃ）に示すように、集光スポットＳａが区分線ＬＸ上の点Ｃ１から光検出部Ａ内に延びた形状となり、集光スポットＳｄが区分線ＬＸ上の点Ｃ４から光検出部Ｃ内に延びた形状となり、集光スポットＳｂ，Ｓｃ，Ｓｅ，Ｓｆのそれぞれが拡大し、スポット形状は６分割ホログラム面４１の領域Ｈｂ２，Ｈｃ２，Ｈｅ２，Ｈｆ２と相似形状となる。
【０１４９】
また、光ディスク１で主光束がフォーカスした場合（合焦点時）には、図１０（ｂ）に示すように、集光スポットＳａが区分線ＬＸ上の点Ｃ１を中心として光検出部Ａ，Ｂにまたがった１／４円となり、集光スポットＳｄが区分線ＬＸ上の点Ｃ４を中心として光検出部Ｃ，Ｄにまたがった１／４円となり、集光スポットＳｂ，Ｓｃ，Ｓｅ，Ｓｆが光検出部Ａ，Ｄ，Ｃ，Ｂ内において点として焦点を結ぶ。
【０１５０】
さらに、光ディスク１が集光レンズ５から離れてフォーカスエラー状態になった場合には、図１０（ａ）に示すように、集光スポットＳａが区分線ＬＸ上の点Ｃ１から光検出部Ｂ内に延びた形状となり、集光スポットＳｄが区分線ＬＸ上の点Ｃ４から光検出部Ｄ内に延びた形状となり、集光スポットＳｂ，Ｓｃ，Ｓｅ，Ｓｆが拡大し、スポット形状は６分割ホログラム面４１の領域Ｈｂ２，Ｈｃ２，Ｈｅ２，Ｈｆ２の形状と相似形状となる。この場合の集光スポットＳｂ，Ｓｃ，Ｓｅ，Ｓｆは、それぞれ光ディスク１が集光レンズ５に接近してフォーカスエラー状態になった場合の図１０（ｃ）の集光スポットＳｂ，Ｓｃ，Ｓｅ，Ｓｆと点対称に形成される。
【０１５１】
このように集光スポットＳｂ，Ｓｃ，Ｓｅ，Ｓｆが変形するのは、フーコー法の原理に基づいているためである。
【０１５２】
本実施の形態では、第１の実施の形態における非点収差法および次に説明するフーコー法による焦点誤差検出を行う。図１１はフーコー法の原理を説明するため模式図である。
【０１５３】
図１１（ａ）において、レンズ９００により光束９０１が収束され、焦点９０２を結ぶ。ここで、図１１（ｂ）に示すように、光束９０１内の半分の領域に遮蔽板９０３を配置する。この場合、光束９０１の半分が遮蔽板９０３により遮蔽される。光束の一部が物体により遮蔽されることを「けられ」と呼ぶ。この「けられ」により、光束９０１のうち半分の光のみが焦点９０２を結ぶ。
【０１５４】
焦点９０２に２分割光検出器９０５を配置する。ここで、図１１（ｄ）に示すように、２分割光検出器９０５の２分割光検出部９１０Ａ，９１０Ｂ間の区分線９１１上に集光スポット９２０が形成されるように、２分割光検出器９０５を位置調整する。
【０１５５】
２分割光検出器９０５が焦点９０２に位置する場合には、集光スポット９１０は、小さな点状となる。２分割光検出器９０５が焦点９０２よりもレンズ９００に近い位置にある場合には、図１１（ｅ）に示すように、２分割光検出器９０５の光検出部９１０Ｂ上に半円形状の集光スポット９２０ｂが形成される。
【０１５６】
２分割光検出器９０５が焦点９０２よりもレンズ９００に対して遠い位置にある場合には、図１１（ｃ）に示すように、２分割光検出器９０５の光検出部９１０Ａ上に半円形状の集光スポット９２０ａが形成される。
【０１５７】
このように、２分割光検出器９０５が焦点９０２に対してレンズ９００から近い側に位置する場合と、２分割光検出器９０５が焦点９０２に対してレンズ９００から遠い側に位置する場合とで、２分割光検出器９０５の光検出部９１０Ａ，９１０Ｂ上に形成される集光スポット９２０ａ，９２０ｂが点対称になる。したがって、光検出部９１０Ａ，９１０Ｂの出力信号ｆａ，ｆｂを用いて次式により焦点誤差信号ＦＥＳを求めることができる。
【０１５８】
ＦＥＳ＝ｆａ−ｆｂ  …（４）
この焦点誤差信号ＦＥＳの正負の符号により２分割光検出器９０５が焦点９０２よりレンズに近い側に位置するか遠い側に位置するかを検出することができる。
【０１５９】
このように、光束の「けられ」による集光スポットの変化に基づいて焦点誤差を検出する方法をフーコー法またはナイフエッジ法と呼ぶ。
【０１６０】
図１２は本実施の形態において集光スポットＳｂがフーコー法に従った変形をする原理を説明した図である。
【０１６１】
図１２（ｂ）の合焦状態においては、６分割ホログラム面４１の領域Ｈｂ２からの光束が４分割光検出部６０上の点Ｃ２に焦点を結ぶが、光ディスク１がそれより接近すると６分割ホログラム面４１の領域Ｈｂ２からの光束の焦点が４分割光検出部６０の面の後方になるので、図１２（ａ）のように６分割ホログラム面４１の領域Ｈｂ２の相似形状の集光スポットＳｂが点Ｃ２を頂点として４分割光検出部６０上に形成される。
【０１６２】
また、光ディスク１が合焦状態より遠くなると、６分割ホログラム面４１の領域Ｈｂ２からの光束の焦点が４分割光検出部６０よりも手前になる。焦点よりも遠い位置においては、点Ｃ２を基準として集光スポットの形状が反転するため、図１２（ｃ）のように６分割ホログラム面４１の領域Ｈｂ２の相似形状の集光スポットＳｂが４分割光検出部６０上で点Ｃ２について光ディスク１が近い場合の図１２（ａ）の集光スポットＳｂと点対称になる位置に形成される。したがって、光ディスク１が遠い場合には、４分割光検出部６０における光検出部Ａの出力信号ＰＡのレベルが低下し、光検出部Ｂの出力信号ＰＢが上昇する。集光スポットＳｃ，ＳｅおよびＳｆの変形についても同様である。
【０１６３】
本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、式（１）による焦点誤差信号ＦＥＳの符号に基づいて光ディスク１の合焦点位置からのずれの方向を判定し、光ディスク１上における集光状態を修正することができる。この場合、６分割ホログラム面４１の領域Ｈａ，Ｈｄからの主光束による集光スポットＳａ，Ｓｄだけでなく、６分割ホログラム面４１上の領域Ｈｂ２，Ｈｃ２，Ｈｅ２，Ｈｆ２からの主光束による集光スポットＳｂ，Ｓｃ，Ｓｅ，Ｓｆも焦点誤差信号ＦＥＳに大きく寄与する。
【０１６４】
このように、焦点がずれたときは、ほとんどの集光スポットの光量が焦点誤差信号ＦＥＳに寄与するため、感度の高い焦点誤差の検出が可能となる。
【０１６５】
また、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、式（３）によるトラッキング誤差信号ＴＥＳをもとに、差動プッシュプル法により、トラッキング誤差オフセットを補償することができる。
【０１６６】
ここで、点Ｃ２，Ｃ３，Ｃ５，Ｃ６を光検出器６の区分線ＬＸ上に設定すると、フーコー法による効果はより顕著になるが、区分線ＬＸ上は不感帯であり、合焦状態におけるトータルの光量が減るため再生信号ＨＦＳの振幅が小さくなるという欠点がある。そのため、区分線ＬＸになるべく近い位置に点Ｃ２，Ｃ６または点Ｃ３，Ｃ５を設定している。
【０１６７】
図１３は半導体レーザ素子２の発振波長の変動による光検出器６上での集光スポットの移動を示す模式的平面図である。図１３（ａ）は周囲温度が高くなって発振波長が長くなった場合の集光スポットを示し、図１３（ｂ）は調整時の集光スポットを示し、図１３（ｃ）は周囲温度が低くなって発振波長が短くなった場合の集光スポットを示す。
【０１６８】
本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、周囲温度に依存して半導体レーザ素子２の発振波長が変動した場合、集光スポットＳａは区分線ＬＸに沿って光検出部Ａ，Ｂの範囲内で移動し、集光スポットＳｄは区分線ＬＸに沿って光検出部Ｃ，Ｄの範囲内で移動するので、出力信号ＰＡ，ＰＢ，ＰＣ，ＰＤに影響を与えない。また、集光スポットＳｂ，Ｓｃ，Ｓｅ，Ｓｆはそれぞれ光検出部Ａ，Ｄ，Ｃ，Ｂ内で移動するので、出力信号ＰＡ，ＰＤ，ＰＣ，ＰＢに影響を与えない。
【０１６９】
（３）第３の実施の形態
図１の半導体レーザ素子２から出射されるレーザ光の遠視野像（ビーム断面強度分布）スポットと６分割ホログラム面４０または４１との光学的位置関係を以下のように設定することにより、焦点誤差信号ＦＥＳの精度を向上することができる。
【０１７０】
図１４は図１の光ピックアップ装置１００における半導体レーザ素子２の上面図である。
【０１７１】
図１４に示すように、半導体レーザ素子２は、主としてクラッド層２１、活性層２２およびクラッド層２３を含む。通常、半導体レーザ素子２の活性層２２から出射されるレーザ光の垂直方向（活性層２２に垂直な方向）の広がり角は水平方向（活性層２２に平行な方向）の広がり角よりも大きい。したがって、レーザ光の遠視野像２０は長軸が活性層２２に垂直となる楕円形状になる。
【０１７２】
本実施の形態の光ピックアップ装置１００においては、半導体レーザ素子２の活性層２２がＹ方向に垂直となるようにヒートシンク９の側面に取り付けられている。したがって、レーザ光の遠視野像２０はＹ方向に平行な長軸およびＸ方向に平行な短軸を有する楕円形状となる。
【０１７３】
図１５は光ディスク１上の集光スポット、６分割ホログラム面４０上の光スポットおよび光検出器上の集光スポットの関係を示す模式的平面図である。
【０１７４】
図１５（ａ）に示すように、光ディスク１にはランド部６０１およびグルーブ部６０２からなるプリグルーブ６００が形成されている。光ディスク１のランド部６０１に主光束による主スポットＭ０が形成され、そのランド部６０１の両側のグルーブ部６０２に副光束による副スポットＳ１，Ｓ２が形成される。
【０１７５】
図１５（ｂ）に示すように、６分割ホログラム面４０に形成される帰還光束の光スポットＳＰは、領域Ｈａ，Ｈｄに延びる長軸および分割線４Ｎに沿って延びる短軸を有する楕円形状となる。これにより、領域Ｈａ，Ｈｄに入射する帰還光束の光量が領域Ｈｂ，Ｈｃ，Ｈｅ，Ｈｆに入射する帰還光束の光量よりも大きくなる。
【０１７６】
したがって、図１５（ｃ）に示すように、４分割光検出部６０上に形成される集光スポットＳａ，Ｓｄの光強度が集光スポットＳｂ，Ｓｃ，Ｓｅ，Ｓｆの光強度よりも大きくなる。このように、焦点誤差信号ＦＥＳに大きく寄与する集光スポットＳａ，Ｓｄの光量が高くなるので、十分な焦点誤差信号ＦＥＳのレベルを得ることができる。
【０１７７】
主スポットＭ０がランド部６０１の中央から光ディスク１の半径方向にずれた場合には、６分割ホログラム面４０上での光スポットＳＰが分割線４Ｎに沿って移動する。それにより、４分割光検出部６０上での集光スポットＳｂ，Ｓｃの合計の光量と集光スポットＳｅ，Ｓｆの合計の光量とに差が生じる。また、２分割光検出部６１上での集光スポットＱｂ，Ｑｃの合計の光量と集光スポットＱｅ，Ｑｆの合計の光量とに差が生じ、２分割光検出部６２上での集光スポットＲｂ，Ｒｃの合計の光量と集光スポットＲｅ，Ｒｆの合計の光量とに差が生じる。
【０１７８】
したがって、上式（３）により差動プッシュプル法によるトラッキング誤差信号ＴＥＳを得ることができる。
【０１７９】
この場合、４分割光検出部６０上の集光スポットＳｂ，Ｓｃ，Ｓｅ，Ｓｆ、２分割光検出部６１上の集光スポットＱｂ，Ｑｃ，Ｑｅ，Ｑｆおよび２分割光検出部６２上の集光スポットＲｂ，Ｒｃ，Ｒｅ，Ｒｆはトラッキング誤差信号ＴＥＳに大きく寄与する。
【０１８０】
第１の実施の形態の６分割ホログラム面４０によると、トラッキング誤差信号ＴＥＳに寄与する集光スポットＳｂ，Ｓｃ，Ｓｅ，Ｓｆが光検出部Ａ，Ｄ，Ｃ，Ｂの中央部に形成される。また、集光スポットＱｂ，Ｑｃが光検出部Ｅ２内に形成され、集光スポットＱｅ，Ｑｆが光検出部Ｅ１内に形成され、集光スポットＲｂ，Ｒｃが光検出部Ｆ２内に形成され、集光スポットＲｅ，Ｒｆが光検出部Ｆ１内に形成される。したがって、トラッキング誤差信号ＴＥＳが安定となる。その結果、高精度なトラッキングサーボが可能となる。第２の実施の形態における６分割ホログラム面４１を用いても同様の結果が得られる。
【０１８１】
図１６は第１あるいは第２の実施の形態の光ピックアップ装置におけるホログラムユニット１０の第１の配置例を示す概略図である。図１７は第１あるいは第２の実施の形態の光ピックアップ装置におけるホログラムユニット１０の第２の配置例を示す概略図である。
【０１８２】
図１６の例では、ホログラムユニット１０から光ディスク１に対して垂直にレーザ光が出射され、集光レンズ５により光ディスク１の記録媒体面に集光される。図１７の例では、ホログラムユニット１０から光ディスク１と平行にレーザ光が出射され、反射ミラー７５により光ディスク１に対して垂直に反射され、集光レンズ５により光ディスク１の記録媒体面上に集光される。図１７の例では、光ピックアップ装置を薄型化することができる。
【０１８３】
図１８は上記実施の形態の光ピックアップ装置１００を用いた光学記録媒体駆動装置２００の構成を示すブロック図である。図１８の光学記録媒体駆動装置２００は光ディスク１から情報を読み取る光ディスクドライブ装置である。
【０１８４】
光学記録媒体駆動装置２００は、光ピックアップ装置１００、モータ１１、送りモータ１２、回転制御系１３、信号処理系１４、ピックアップ制御系１５、送りモータ制御系１６およびドライブコントローラ１７を含む。
【０１８５】
モータ１１は、光ディスク１を所定の速度で回転させる。回転制御系１３は、モータ１１の回転動作を制御する。送りモータ１２は、光ピックアップ装置１００を光ディスク１の半径方向に移動させる。送りモータ制御系１６は、送りモータ１２の動作を制御する。光ピックアップ装置１００は、光ディスク１にレーザ光を照射するとともに光ディスク１からの帰還光束を受光する。ピックアップ制御系１５は、光ピックアップ装置１００の投受光動作を制御する。
【０１８６】
信号処理系１４は、光ピックアップ装置１００の光検出器６からの出力信号を受け、再生信号、焦点誤差信号およびトラッキング誤差信号を算出し、再生信号をドライブコントローラ１７に与え、焦点誤差信号およびトラッキング誤差信号をピックアップ制御系１５に与える。ドライブコントローラ１７は、ドライブインタフェース１８を介して与えられる指令に従って回転制御系１３、信号処理系１４、ピックアップ制御系１５および送りモータ制御系１６を制御するとともに、ドライブインタフェース１８を介して再生信号を出力する。
【０１８７】
本実施の形態では、モータ１１および回転制御系１３が回転駆動部に相当し、送りモータ１２および送りモータ制御系１６がピックアップ駆動部に相当し、信号処理系１４が信号処理部に相当する。
【０１８８】
図１８の光学記録媒体駆動装置２００においては、上記実施の形態の光ピックアップ装置１００が用いられているので、レーザ光の波長変動時にも正確な焦点誤差信号が得られる。それにより、フォーカスサーボが高精度に行われ、高品質の再生信号が得られる。
【０１８９】
上記実施の形態では、第１の回折素子として透過型ホログラム光学素子４を用いているが、第１の回折素子として反射型のホログラム光学素子等の反射型回折素子を用いてもよい。
【０１９０】
上記実施の形態においては、第２の回折素子として透過型の３分割用回折格子３を用いているが、本発明は、第２の回折素子として反射型の３分割用回折格子を用いた光ピックアップ装置にも同様に適用することができる。
【０１９１】
また、図１７に示したように、光源と光学記録媒体との間にミラー等の反射部材を介在させて光路を屈折させることもできる。
【０１９２】
さらに、３分割用回折格子３と透過型ホログラム光学素子４とを一体にした光学素子を用いてもよい。また、トラッキングサーボの方法として上記の差動プッシュプル法以外の方法を用いてもよい。ＣＤ−ＲＯＭ等の再生専用光ディスクにのみ用いるのであれば、３ビーム法を用いてもよい。図１９は３ビーム法を用いる場合の光検出器の模式的平面図である。図１９に示すように、光検出部６３および６４を有する光検出器６を用いる。この場合、光検出部ＥおよびＦの出力をそれぞれＰＥおよびＰＦとすると、トラッキング誤差信号ＴＥＳは以下に示す式として得られる。
【０１９３】
ＴＥＳ＝ＰＥ−ＰＦ  …（５）
また、光検出器６の中央の４分割光検出器６０のみを用いて、ＤＰＤ法（Differential Phase Detection法）を採用することも可能である。この場合、光検出部Ａ，Ｂ，ＣおよびＤの出力をＰＡ，ＰＢ，ＰＣおよびＰＤとすると再生信号ＨＦＳおよび対角線差信号ＤＤＳとしてそれぞれ以下に示す式が得られる。
【０１９４】
ＨＦＳ＝ＰＡ＋ＰＢ＋ＰＣ＋ＰＤ  …（６）
ＤＤＳ＝（ＰＡ＋ＰＣ）−（ＰＢ＋ＰＤ）  …（７）
そして、再生信号ＨＦＳを基準として対角線差信号ＤＤＳの位相を検出すれば、トラッキング誤差信号ＴＥＳが得られる。
【０１９５】
なお、透過型ホログラム光学素子４の開口形状は、以上の実施の形態においては円形開口としたが、正方形の開口形状等、他の形状のものを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１９６】
【図１】本発明の第１あるいは第２の実施の形態における光ピックアップ装置の概略図である。
【図２】第１の実施の形態に用いられる透過型ホログラム光学素子および光検出器の模式的平面図である。
【図３】第１の実施の形態における６分割ホログラム面のホログラムパターンの設計方法を示す模式図である。
【図４】第１の実施の形態における６分割ホログラム面のホログラムパターンの設計方法を示す模式図である。
【図５】第１の実施の形態における光検出器上での集光状態を示す模式的平面図である。
【図６】半導体レーザ素子の発振波長の変動による光検出器上での集光スポットの移動を示す模式的平面図である。
【図７】第２の実施の形態に用いられる透過型ホログラム光学素子および光検出器の模式的平面図である。
【図８】第２の実施の形態における６分割ホログラム面のホログラムパターンの設計方法を示す模式図である。
【図９】第２の実施の形態における６分割ホログラム面のホログラムパターンの設計方法を示す模式図である。
【図１０】第２の実施の形態における光検出器上での集光状態を示す模式的平面図である。
【図１１】フーコー法の原理を説明するための模式図である。
【図１２】第２の実施の形態において集光スポットがフーコー法に従った変形をする原理を説明した図である。
【図１３】半導体レーザ素子の発振波長の変動による光検出器上での集光スポットの移動を示す模式的平面図である。
【図１４】図１の光ピックアップ装置における半導体レーザ素子の上面図である。
【図１５】光ディスク上での集光スポット、６分割ホログラム面での光スポットおよび光検出器上での集光スポットの関係を示す模式的平面図である。
【図１６】図１の光ピックアップ装置におけるホログラムユニットの第１の配置例を示す図である。
【図１７】図１の光ピックアップ装置におけるホログラムユニットの第２の配置例を示す図である。
【図１８】図１の光ピックアップ装置を用いた光学記録媒体駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図１９】３ビーム法を用いる場合の光検出器の模式的平面図である。
【図２０】記録可能型光ディスク用の従来の光ピックアップ装置の概略図である。
【図２１】図２０の光ピックアップ装置における光検出器上での集光状態を示す模式的平面図である。
【図２２】プッシュプル法および差動プッシュプル法によるトラッキングサーボを説明するための図である。
【図２３】ホログラム光学素子を用いた従来の光ピックアップ装置の概略図である。
【図２４】図２３の光ピックアップ装置におけるホログラム光学素子のホログラム面の平面図である。
【図２５】図２３の光ピックアップ装置における半導体レーザ素子の発振波長の変動による光検出器上での集光スポットの移動を示す模式的平面図である。
【符号の説明】
【０１９７】
１  光ディスク
２  半導体レーザ素子
３  ３分割用回折格子
４  透過型ホログラム光学素子
４Ｌ，４Ｍ，４Ｎ  分割線
５  集光レンズ
６  光検出器
４０，４１  ６分割ホログラム面
６０  ４分割光検出部
６１，６２  ２分割光検出部
Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｃ，Ｈｄ，Ｈｅ，Ｈｆ，Ｈｂ２，Ｈｃ２，Ｈｅ２，Ｈｆ２  領域  ＬＸ，ＬＹ，ＬＥ，ＬＦ  区分線
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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