(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の波長の光を出射する光源と、
上記光源から出射された光ビームと光ディスクで反射された戻り光との光路を分離するとともに、上記戻り光の光路中において非点収差量を補正するビームスプリッタと、
上記光ディスクに上記光源から出射された出射光を集光するとともに上記光ディスクからの戻り光を集光する対物レンズと、
上記ビームスプリッタで分離された戻り光が略合焦位置で入射される位置に配置され、上記戻り光を上記略合焦位置で複数に分割する光分割手段と、
上記光分割手段により分割され導かれた複数の戻り光を複数の受光領域で受光する受光手段とを備え、
上記光分割手段は、複数の平面又は曲面により構成されたプリズムであり、それぞれに対応する上記受光領域の領域内にビームスポットを形成するように上記戻り光を複数に分割して上記受光手段に導く光ピックアップ装置。
【請求項２】
上記プリズムは、上記ビームスプリッタで分離された戻り光の各面への入射角が４５°以下となるようにされている請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
更に、上記光源と上記ビームスプリッタとの間の光路上に配置され、上記光源から出射された出射光を０次光及び±１次光に３分割する更に他の回折素子を備える請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
上記ビームスプリッタは、第１の面及び第２の面からなる略平板状に形成され、上記光源から出射された出射光を上記第１の面で反射するとともに、戻り光を上記第１の面及び第２の面ともに透過させる請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
上記ビームスプリッタは、第１の面及び第２の面からなる略平板状に形成され、上記光源から出射された出射光を上記第１の面で反射するとともに、戻り光を上記第１の面から入射させ上記第２の面で反射して再び上記第１の面を透過させる請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
上記ビームスプリッタは、少なくとも第１の面、第２の面及び第３の面からなり、これらの面を略二等辺三角形状に配設して形成され、上記光源から出射された出射光を上記第１の面で反射するとともに、戻り光を上記第１の面から入射させ上記第２の面で反射して上記第３の面を透過させる請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
更に、上記光源と上記ビームスプリッタとの間に上記光源から出射された出射光の光路中で有効光束以外の光束を遮光する遮光手段を備える請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
更に、上記ビームスプリッタにより分離された戻り光の光路中で有効光束以外の光束を遮光する遮光手段を備える請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
光ディスクに対して情報を記録及び／又は再生する光ピックアップと、上記光ディスクを回転駆動するディスク回転駆動手段とを備え、
上記光ピックアップは、所定の波長の光を出射する光源と、
上記光源から出射された光ビームと上記光ディスクで反射された戻り光との光路を分離するとともに、上記戻り光の光路中において非点収差量を補正するビームスプリッタと、
上記光ディスクに上記光源から出射された出射光を集光するとともに上記光ディスクからの戻り光を集光する対物レンズと、
上記ビームスプリッタで分離された戻り光が略合焦位置で入射される位置に配置され、上記戻り光を上記略合焦位置で複数に分割する光分割手段と、
上記光分割手段により分割され導かれた複数の戻り光を複数の受光領域で受光する受光手段とを備え、
上記光分割手段は、複数の平面又は曲面により構成されたプリズムであり、それぞれに対応する上記受光領域の領域内にビームスポットを形成するように上記戻り光を複数に分割して上記受光手段に導く光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光磁気ディスク、相変化型の光ディスク等の光学的に情報の記録再生が行われる光ディスクに対して情報を記録及び／又は再生する光ピックアップ装置及び光ピックアップ装置を備える光ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、光磁気ディスク、相変化型の光ディスク等の光学的に情報の記録再生が行われる光ディスクに対して情報を記録及び／又は再生する光ピックアップ装置が知られている。
【０００３】
図３２に示すように、この種の光ピックアップ装置が備える光学系２０１は、光路順に、光ディスク２０４に照射されるレーザ光を出射する光源２１１と、この光源２１１から出射された出射光を３分割する３ビーム用回折格子２１２ａ及び出射光と光ディスク２０４からの戻り光とを分離するビームスプリッタ用回折格子２１２ｂを有する複合光学素子２１２と、出射光を所定の開口数ＮＡに絞るための開口絞り２１４と、光ディスク２０４に出射光を集光する対物レンズ２１５と、光ディスク２０４からの戻り光を受光する受光部２１６とを有している。
【０００４】
光源２１１は、半導体レーザが用いられており、レーザ光を出射する。複合光学素子２１２は、３ビーム用回折格子２１２ａと、ビームスプリッタ用回折格子２１２ｂとが一体に形成された光学素子である。３ビーム用回折格子２１２ａは、いわゆる３ビーム法によってトラッキングエラー信号を得るために、光源２１１から出射された出射光を０次光及び±１次光からなる３ビームに分割する。ビームスプリッタ用回折格子２１２ｂは、光ディスク２０４からの戻り光を回折させ０次光及び±１次光に分割し、例えば＋１次光を受光部２１６へ導く戻り光として出射光と分離する。
【０００５】
受光部２１６は、図示しないが、戻り光のうち３ビーム用回折格子２１２ａで分割された０次光を受光するメインビーム用フォトディテクタと、戻り光のうち３ビーム用回折格子２１２ａで分割された±１次光をそれぞれ受光する一組のサイドビーム用フォトディテクタとを有している。
【０００６】
光学系２０１には、フォーカシングエラー信号を検出する検出方法として、いわゆる非点収差法が用いられている。このため、図３３（ａ）、図３３（ｂ）、図３３（ｃ）に示すように、メインビーム用フォトディテクタ２２１は、戻り光を受光する受光面が略方形状に形成されており、受光面の中央を通り互いに直交する一組の分割線により４等分割された各受光領域ａ５，ｂ５，ｃ５，ｄ５を有する分割パターンとされている。また、図示しないが、サイドビーム用フォトディテクタは、メインビーム用フォトディテクタ２２１を間に挟んで対向する位置にそれぞれ配設されている。
【０００７】
そして、光学系２０１は、図３２に示すように、光源２１１から光ディスク２０４までの往路において、光源２１１の発光点を物点として、その共役点である像点が、光ディスク２０４の記録面２０５上に位置するように各光学部品がそれぞれ配設されている。
【０００８】
また、光学系２０１は、光ディスク２０４から受光部２１６までの復路において、光ディスク２０４の記録面２０５上の点を物点として、その共役点である像点が受光部２１６のメインビーム用フォトディテクタ２２１の受光面上に位置するように各光学部品がそれぞれ配設されている。
【０００９】
したがって、光学系２０１は、光源２１１の発光点と受光部２１６のメインビーム用フォトディテクタ２２１の受光面上における点も、また互いに共役な関係とされている。
【００１０】
上述したメインビーム用フォトディテクタ２２１の各受光領域ａ５，ｂ５，ｃ５，ｄ５により、フォーカシングエラー信号を得る方法を以下説明する。
【００１１】
まず、光ディスク２０４の記録面２０５に対して対物レンズ２１５が最適な位置とされて、光ディスク２０４の記録面２０５に対して合焦された、いわゆるジャストフォーカスの状態であれば、メインビーム用フォトディテクタ２２１の受光面上におけるビームスポットの形状は、図３３（ｂ）に示すように、円形となる。
【００１２】
しかし、対物レンズ２１５が光ディスク２０４の記録面２０５に近づき過ぎた場合、ジャストフォーカスの状態から外れて、ビームスプリッタ用回折格子２１２ｂで分離された戻り光が複合光学素子２１２を通過することによって発生した非点収差によって、メインビーム用フォトディテクタ２２１の受光面上におけるビームスポットの形状は、図３３（ａ）に示すように長軸が受光領域ａ５及び受光領域ｃ５に跨った楕円形状になる。
【００１３】
さらに、対物レンズ２１５が光ディスク２０４の記録面２０５から遠ざかり過ぎた場合、ジャストフォーカスの状態から外れて、ビームスプリッタ用回折格子２１２ｂで分離された戻り光が複合光学素子２１２を通過することによって発生した非点収差によって、メインビーム用フォトディテクタ２２１の受光面上におけるビームスポットの形状は、図３３（ｃ）に示すように長軸が受光領域ｂ５及び受光領域ｄ５に跨った楕円形状になり、上述した図３３（ａ）に示すビームスポットの形状に比して長軸方向が９０度だけ傾いた楕円形状になる。
【００１４】
メインビーム用フォトディテクタ２２１は、各受光領域ａ５，ｂ５，ｃ５，ｄ５による戻り光の出力を各々Ｓａ５，Ｓｂ５，Ｓｃ５，Ｓｄ５とすると、フォーカシングエラー信号ＦＥは、以下に示す式２３で計算される。
【００１５】
ＦＥ＝（Ｓａ５＋Ｓｃ５）−（Ｓｂ５＋Ｓｄ５）・・・・（式２３）
すなわち、図３３（ｂ）に示すように、メインビーム用フォトディテクタ２２１は、対物レンズ２１５が合焦位置に位置された、いわゆるジャストフォーカスの状態の場合、上述した式２３により演算されるフォーカシングエラー信号ＦＥが０となる。
【００１６】
また、メインビーム用フォトディテクタ２２１は、対物レンズ２１５が光学ディスク２０４の記録面２０５に近づき過ぎた場合、フォーカシングエラー信号ＦＥが正となり、また対物レンズ２１５が光学ディスク２０４の記録面２０５から遠ざかり過ぎた場合、フォーカシングエラー信号ＦＥが負となる。
【００１７】
トラッキングエラー信号ＴＥは、３ビーム用回折格子２１２ａで分割された±１次光をサイドビーム用フォトディテクタがそれぞれ受光して、各サイドビーム用フォトディテクタの各出力の差分を演算することにより得られる。
【００１８】
以上のように構成された光学系２０１を備える光ピックアップ装置は、受光部２１６のメインビーム用フォトディテクタ２２１によって得られたフォーカシングエラー信号ＦＥ、及びサイドビーム用フォトディテクタによって得られたトラッキングエラー信号ＴＥに基づいて、対物レンズ２１５を駆動変位させることによって、光学ディスク２０４の記録面２０５に対して対物レンズ２１５が合焦位置に移動されて、出射光が光学ディスク２０４の記録面２０５上に合焦されて、光学ディスク２０４から情報が再生される。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般的に半導体レーザの如き光源２１１は、レーザ光の発振波長が周囲の温度に依存するという性質を有している。周囲の温度がＴである場合、半導体レーザによるレーザ光の発振波長は、温度Ｔでの発振波長をλＴ、常温での発振波長をλ０、常温からの変化温度をΔＴ、温度係数をｃとして、以下に示す式２４で近似的に表すことができる。
【００２０】
λＴ＝λ０＋ｃ・ΔＴ・・・・（式２４）
また、レーザ光が上述したビームスプリッタ用回折格子２１２ｂのような回折格子に入射して回折する場合、入射角をθ、回折角をθ’として、入射角θと回折角をθ’との関係は、以下に示す式２５で表すことができる。
【００２１】
ｎ’・ｓｉｎθ’−ｎ・ｓｉｎθ＝ｍ・λ／ｄ・・・・（式２５）
なお、λはレーザ光の波長、ｄは回折格子の格子定数、ｍは回折次数、ｎは入射側媒質の屈折率、ｎ’は出射側媒質の屈折率である。
【００２２】
上述した光学系２０１において、複合光学素子２１２のビームスプリッタ用回折格子２１２ｂで回折する戻り光の場合は、メインビームに関してｎ＝１、θ＝０であるので、回折次数を＋１次とすれば、式２５を以下に示す式２６とすることができる。
【００２３】
ｎ’・ｓｉｎθ’＝λ／ｄ・・・・（式２６）
上述した式２４乃至式２６より、この光学系２０１が置かれた周囲の温度が変化した場合には、温度Ｔにおける回折角をθ’Ｔとして式２６に式２４を代入すると以下に示す式２７を得ることができる。
【００２４】
ｎ’・ｓｉｎθ’Ｔ＝（λ０＋ｃ・ΔＴ）／ｄ・・・・（式２７）
さらに、常温での回折角をθ’０として回折角θ’０を用いて式２７から以下に示す式２８を得ることができる。
【００２５】
ｎ’・ｓｉｎθ’Ｔ＝ｎ’・ｓｉｎθ’０＋ｃ・ΔＴ／ｄ・・・・（式２８）
式２８より、温度Ｔでの回折角θ’Ｔは、以下に示す式２９で表すことができる。
【００２６】
θ’Ｔ＝θ’０＋ｓｉｎ−１（（ｃ・ΔＴ）／（ｄ・ｎ’））・・・・（式２９）
式２９より、戻り光の温度Ｔにおける回折角θ’Ｔは、ΔＴに依存する、すなわち光学系２０１の周囲の温度変化に依存することがわかる。
【００２７】
次に、光ピックアップ装置においては、製造工程が常温で行われているので、受光部２１６の位置が戻り光の回折角をθ’０であるとして調整されている。しかし、受光部２１６の位置を調整した後に、周囲の温度が変化すると、式２２に示すように戻り光の回折角が変化して、図３４に示すように、受光部２１６のメインビーム用フォトディテクタ２２１の受光面上に照射されるビームスポットの中心は、所定の位置からずれることとなる。
【００２８】
上述した光ピックアップ装置が備える光学系２０１は、上述した受光部２１６によってフォーカシングエラー信号ＦＥを得る場合、メインビーム用フォトディテクタ２２１の受光面上に照射されるビームスポットの中心が、メインビーム用フォトディテクタ２２１の中央からいずれかの方向に少しでも外れることにより、ジャストフォーカス状態の場合の出力が０でなくなるため、結果的にフォーカシングエラー信号ＦＥにオフセットがかかることになる。
【００２９】
上述したように光ピックアップ装置では、フォーカシングエラー信号ＦＥが０になるようにフォーカシング制御が行われるため、対物レンズ２１５を正確な合焦位置に駆動制御することができなくなるという問題がある。
【００３０】
また、上述のように光を透過させる光学ブロックを有する光ピックアップ装置では、光学ブロックで発生する非点収差により、戻り光を所望の位置に適切に集光することができず、受光部２１６のメインビーム用フォトディテクタ２２１の受光面上に照射されるビームスポットの形状が、適切な略円形からずれることとなる。
【００３１】
この場合にも、光ピックアップ装置では、フォーカシングエラー信号ＦＥが適切に生成されなくなってしまうという問題がある。
【００３２】
そこで、本発明は、光学ディスクからの戻り光を適切な位置に導き、フォーカシングエラー信号の信頼性を向上することができる光ピックアップ装置及び光学ディスク装置、並びにこれら装置に用いられる光学装置及び複合光学素子を提供することを目的とする。
【００３３】
また、本発明は、光学ディスクからの戻り光が光学系で受ける非点収差よるビームスポットの形状の変形を抑制し、フォーカシングエラー信号の信頼性を向上することができる光ピックアップ装置及び光学ディスク装置、並びにこれら装置に用いられる光学装置及び複合光学素子、を提供することを目的とする。
【００３４】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するため、本発明に係る光ピックアップ装置は、所定の波長の光を出射する光源と、上記光源から出射された光ビームと光ディスクで反射された戻り光との光路を分離するとともに、上記戻り光の光路中において非点収差量を補正するビームスプリッタと、上記光ディスクに上記光源から出射された出射光を集光するとともに上記光ディスクからの戻り光を集光する対物レンズと、上記ビームスプリッタで分離された戻り光が略合焦位置で入射される位置に配置され、上記戻り光を上記略合焦位置で複数に分割する光分割手段と、上記光分割手段により分割され導かれた複数の戻り光を複数の受光領域で受光する受光手段とを備え、上記光分割手段は、複数の平面又は曲面により構成されたプリズムであり、それぞれに対応する上記受光領域の領域内にビームスポットを形成するように上記戻り光を複数に分割して上記受光手段に導く。
【００３７】
以上のように構成された本発明に係る光ピックアップ装置は、光源から出射された出射光を光学ディスクに導き、光学ディスクからの戻り光をビームスプリッタにより出射光と異なる光路に分離し、戻り光の非点収差量を適切に補正することで、光分割手段に入射する戻り光のビーム形状を調整する。
【００４０】
本発明に係る光ディスク装置は、光ディスクに対して情報を記録及び／又は再生する光ピックアップと、上記光ディスクを回転駆動するディスク回転駆動手段とを備え、上記光ピックアップは、所定の波長の光を出射する光源と、上記光源から出射された光ビームと上記光ディスクで反射された戻り光との光路を分離するとともに、上記戻り光の光路中において非点収差量を補正するビームスプリッタと、上記光ディスクに上記光源から出射された出射光を集光するとともに上記光ディスクからの戻り光を集光する対物レンズと、上記ビームスプリッタで分離された戻り光が略合焦位置で入射される位置に配置され、上記戻り光を上記略合焦位置で複数に分割する光分割手段と、上記光分割手段により分割され導かれた複数の戻り光を複数の受光領域で受光する受光手段とを備え、上記光分割手段は、複数の平面又は曲面により構成されたプリズムであり、それぞれに対応する上記受光領域の領域内にビームスポットを形成するように上記戻り光を複数に分割して上記受光手段に導く。
【００４１】
以上のように構成された本発明に係る光学ディスク装置は、光源から出射された出射光を光学ディスクに導き、光学ディスクからの戻り光をビームスプリッタにより出射光と異なる光路に分離し、戻り光の非点収差量を適切に補正することで、光分割手段に入射する戻り光のビーム形状を調整する。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が適用された光学ディスク装置について、図面を参照して説明する。
【００４９】
光学ディスク装置１は、図１に示すように、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)、情報の書き換えが可能とされるＣＤ−ＲＷ(ReWritable)等の光学ディスクや、光磁気ディスク等の光学ディスク２に対して情報の記録及び／又は再生（以下では記録再生と記述する。）を行うことができるようにされている。
【００５０】
光学ディスク装置１は、光学ディスク２から情報の記録再生を行う光ピックアップ３と、光学ディスク２を回転駆動するディスク回転駆動機構４と、光ピックアップ３を光学ディスク２の径方向に移動させる送り機構５と、これら光ピックアップ３、ディスク回転駆動機構４、送り機構５を制御する制御部６とを備えている。
【００５１】
ディスク回転駆動機構４は、光学ディスク２が載置されるディスクテーブル７と、このディスクテーブル７を回転駆動するスピンドルモータ８とを有している。送り機構５は、図示しないが、光ピックアップ３を支持する支持ベースと、この支持ベースを移動可能に支持する主軸及び副軸と、支持ベースを移動させるスレッドモータとを有している。
【００５２】
制御部６は、図１に示すように、送り機構５を駆動制御して光学ディスク２の径方向に対する光ピックアップ３の位置を制御するアクセス制御回路９と、光ピックアップ３の二軸アクチュエータを駆動制御するサーボ回路１０と、これらアクセス制御回路９、サーボ回路１０を制御するドライブコントローラ１１とを有している。また、この制御部６は、光ピックアップ３からの信号を復調処理する信号復調回路１２と、復調処理された信号を誤り訂正する誤り訂正回路１３と、誤り訂正された信号を外部コンピュータ等の電子機器に出力するためのインターフェース１４とを有している。
【００５３】
以上のように構成された光学ディスク装置１は、ディスク回転駆動機構４のスピンドルモータ８によって、光学ディスク２が載置されたディスクテーブル７を回転駆動し、制御部６のアクセス制御回路９からの制御信号に応じて送り機構５を駆動制御し、光ピックアップ３を光学ディスク２の所望の記録トラックに対応する位置に移動することで、光学ディスク２に対して情報の記録再生を行う。
【００５４】
ここで、上述した光ピックアップ３について詳しく説明する。
【００５５】
光ピックアップ３は、例えば、図２に示すように、光学ディスク２から情報を再生する光学系３０と、この光学系３０が有する後述する対物レンズを駆動変位させる図示しないレンズ駆動機構とを有している。
【００５６】
光ピックアップ３が有する光学系３０は、光路順に、レーザ光を出射する光源と光学ディスク２からの戻り光を受光する受光素子とが一体に形成された受発光一体型素子３１と、この受発光一体型素子３１から出射された出射光を分割し、光学ディスク２からの戻り光を出射光と分離する複合光学素子３２と、受発光一体型素子３１から出射され複合光学素子３２を透過した出射光を所定の開口数ＮＡに絞る開口絞り３３と、この開口絞り３３により絞られた出射光を光学ディスク２の記録面２ａに集光させる対物レンズ３４とを有している。
【００５７】
受発光一体型素子３１は、波長が例えば７８０ｎｍ程度のレーザ光を出射する半導体レーザと、詳細を後述する受光領域が分割された受光素子とを有している。
【００５８】
複合光学素子３２は、図２乃至図４に示すように、例えば樹脂材料を射出成型することでブロック状に形成されており、受発光一体型素子３１に臨まされるとともにこの受発光一体型素子３１から出射される出射光の光軸に直交する第１の面４１と、この第１の面４１と平行に対向する第２の面４２とを有している。
【００５９】
第１の面４１には、受発光一体型素子３１から出射された出射光を、０次光及び±１次光からなる３ビームに分割する第１の回折格子４５が設けられている。光学系３０は、トラッキングエラー信号ＴＥを得るために、いわゆる３スポット法（３ビーム法）が適用されており、第１の回折格子４５により分割された±１次光を受発光一体型素子３１で受光し±１次光の各出力の差分を検出することによってトラッキングサーボを行うように構成されている。
【００６０】
第２の面４２には、光学ディスク２からの各戻り光のうち第１の回折格子４５で分割された０次光及び±１次光を回折させて、それぞれをさらに０次光及び±１次光に分割して、例えば、この＋１次光を戻り光として出射光の光路と分離する第２の回折格子４６が設けられている。
【００６１】
また、第１の面４１には、第２の回折格子４６によって分離された戻り光の光路上に位置して、この戻り光を回折させて、さらに０次光及び±１次光に分割して、例えばこの−１次光を受発光一体型素子３１に導く第３の回折格子４７が設けられている。この第３の回折格子４７は、第１の回折格子４５に対して同一面内で一方側に隣接して配設されている。
【００６２】
また、複合光学素子３２は、第２の回折格子４６で分離された戻り光が通過することによって、第３の回折格子４７に入射される戻り光に非点収差を所定量だけ付与する。複合光学素子３２は、受発光一体型素子３１から出射された出射光の光軸方向の位置を調動することによって、光学ディスク２に対するデフォーカスを容易に調整することが可能とされる。
【００６３】
複合光学素子３２は、上述したように樹脂材料を射出成型することにより形成される。また、その他の形成方法としては、エッチング加工により上述の第１の回折格子４５、第２の回折格子４６及び第３の回折格子４７を形成しても良いし、機械加工により形成してもかまわない。なお、複合光学素子３２を形成する材料としては、樹脂材料に限定されるものではなく、硝材等の透光性を有する光学材料を用いることができ、さらにこれらの光学材料の組み合わせにより、部分的に材料構成を変えるようにしてもよい。
【００６４】
また、複合光学素子３２は、内部に反射面を有する用に設計してもよく、反射面を利用して光路を曲げることにより光学設計の自由度を向上させることができる。
【００６５】
ここで、複合光学素子３２内において、光源３１から出射される出射光の波長変動により、光学ディスク２からの戻り光に発生する光路変動について説明する。
【００６６】
複合光学素子３２は、図４に示すように、光学ディスク２からの戻り光をＬとして、戻り光Ｌを第２の回折格子４６で＋１次光として回折させて出射光の光路と分離し、第２の回折格子４６で光路が分離された戻り光Ｌを第３の回折格子４７で−１次光として回折させて受発光一体型素子３１に導くように構成されている。
【００６７】
ここで、複合光学素子３２内では、図５に示すように、戻り光の波長をλ、第２の回折格子４６での回折角をθ１、第３の回折格子４７での回折角をθ２、第２の回折格子４６の格子定数をｄ１、第３の回折格子４７の格子定数をｄ２、第２の回折格子４６での回折次数を＋１、第３の回折格子４７での回折次数を−１、第２の回折格子４６と第３の回折格子４７との間の媒質の屈折率をｎ、すなわち複合光学素子３２を形成する樹脂材料の屈折率をｎとすると、式１８より以下の式１及び式２が導き出される。
【００６８】
ｎ・ｓｉｎθ１＝λ／ｄ１・・・・（式１）
ｓｉｎθ２−ｎ・ｓｉｎθ１＝−λ／ｄ２・・・・（式２）
次に、式１及び式２より、ｓｉｎθ１及びｓｉｎθ２は、以下の式３及び式４に示すように表すことができる。
【００６９】
ｓｉｎθ１＝λ／（ｄ１・ｎ）・・・・（式３）
ｓｉｎθ２＝λ・（１／ｄ１−１／ｄ２）・・・・（式４）
次に、式３及び式４より、ｃｏｓθ１及びｃｏｓθ２は、以下の式５及び式６に示すように表すことができる。
【００７０】
ｃｏｓθ１＝（１−λ２／（ｄ１・ｎ）２）１／２・・・・（式５）
ｃｏｓθ２＝（１−λ２・（１／ｄ１−１／ｄ２）２）１／２・・・・（式６）
次に、第２の面４２をｘ＝０として第２の面４２から垂直に第１の面４１側へｘ軸をとり、このｘ軸からのずれをｙ軸にとり、第２の回折格子４６で＋１次光として回折された光学ディスク２からの戻り光のうち第１の回折格子４５で０次光とされたメインビームを光線ｌ１とすると、この光線ｌ１の光路は、以下の式７に示すように表すことができる。
【００７１】
ｙ＝ｔａｎθ１・ｘ・・・・（式７）
次に、第１の面４１と第２の面４２との間隔をａとして、光線ｌ１と第１の面４１とが交差する、すなわち第３の回折格子４７に入射する位置は、以下の式８に示すように表すことができる。
【００７２】
ｘ＝ａ，ｙ＝ａ・ｔａｎθ１・・・・（式８）
従って、第３の回折格子４７で−１次光として回折された戻り光を光線ｌ２とすると、この光線ｌ２の光路は、以下の式９で表すことができる。
【００７３】
ｙ＝ｔａｎθ２・ｘ＋ａ（ｔａｎθ１−ｔａｎθ２）・・・・（式９）
次に、光線ｌ２とｘ軸とが交差する点をＢとして、Ｂ点の位置は、以下の式１０に示すように表すことができる。
【００７４】
ｘ＝ａ（１−ｔａｎθ１／ｔａｎθ２），ｙ＝０・・・・（式１０）
式１０より、ｘ軸上の位置ｘが第２の回折格子４６の回折角θ１に依存していることがわかる。回折角θ１が式１より波長λの関数であるので、上述した例の場合は、λが変化すれば回折角θ１が変化してＢ点の座標が変わることとなり、出射光の波長変動により受発光一体型素子３１の受光領域でのビームスポットの位置が変わることとなる。
【００７５】
従って、受発光一体型素子３１の受光領域でのビームスポットの位置が波長変動にかかわらず一定であるために、式１０のｘを表す式の右辺第２項を、式３乃至式６を用いてλで表すと、以下の式１１に示すように表すことができる。
【００７６】
ｄ２<ｄ１ とすると、
ｔａｎθ１／ｔａｎθ２
＝（ｓｉｎθ１／ｃｏｓθ１）／（ｓｉｎθ２／ｃｏｓθ２）
＝−（（ｄ１２ｄ２２／（ｄ２−ｄ１）２−λ２）／（ｎ２ｄ１２−λ２））１／２・・（式１１）
ここで、式１１は、例えば、以下の式１２に示すような条件を代入して整理すると以下の式１３に示すように表すことができる。
【００７７】
（ｎ＋１）ｄ２＝ｎｄ１・・・・（式１２）
ｔａｎθ１／ｔａｎθ２＝−１・・・・（式１３）
式１２及び式１３より、第３の回折格子４７のＢ点のｘ座標はλによらず一定となることがわかる。
【００７８】
すなわち、例えば、第２の回折格子４６の格子定数ｄ１と第３の回折格子４７の格子定数ｄ２とが式１２を満たすように複合光学素子３２を設計することで、波長変動により受発光一体型素子３１の受光領域でのビームスポットの位置を一定にすることができる。
【００７９】
このように複合光学素子３２は、例えば、第２の回折格子４６の格子定数ｄ１と第３の回折格子４７の格子定数ｄ２とを定めることで、受発光一体型素子３１から出射される出射光の波長変動により、光学ディスク２からの戻り光が第２の回折格子４６で＋１次光として回折されて出射光と分離される際に、この分離された戻り光の光路が変動しても、この戻り光を第３の回折格子４７で−１次光として回折させることにより、光学ディスク２からの戻り光を常に受発光一体型素子３１の受光領域の所定の位置に適切に導くことができるようにされている。
【００８０】
開口絞り３３は、複合光学素子３２の第２の回折格子４６を通過した出射光の光軸上に位置して配設されている。
【００８１】
対物レンズ３４は、少なくとも１つの凸レンズにより構成され、受発光一体型素子３１から出射され開口絞り３３で絞られた出射光を光学ディスク２に集光するように配設されている。
【００８２】
受発光一体型素子３１は、図６に示すように、第１の回折格子４５で分割された０次光であるメインビームを受光する略方形状のメインビーム用フォトディテクタ５１と、第１の回折格子４５で分割された±１次光である２つのサイドビームをそれぞれ受光する一組の略帯状のサイドビーム用フォトディテクタ５２，５３とを有している。受発光一体型素子３１は、複合光学素子３２の第３の回折格子４７によって光路変動が補正された戻り光が入射される位置に対応するように配設されている。受発光一体型素子３１には、中央に位置して略方形状のメインビーム用フォトディテクタ５１が配設されるとともに、このメインビーム用フォトディテクタ５１を間に挟み込んで両側に位置して一組の略帯状のサイドビーム用フォトディテクタ５２，５３がそれぞれ配設されている。
【００８３】
また、受発光一体型素子３１のメインビーム用フォトディテクタ５１は、図６に示すように、互いに直交する一組の分割線によって４等分割された各受光領域ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１を有している。これら各受光領域ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１には、第３の回折格子４７によって光路変動が補正された戻り光が入射される。
【００８４】
光ピックアップ３が有するレンズ駆動機構は、図示しないが、対物レンズ３４を保持するレンズホルダと、このレンズホルダを対物レンズ３４の光軸に平行なフォーカシング方向及び対物レンズ３４の光軸に直交するトラッキング方向との二軸方向に変位可能に支持するホルダ支持部材と、レンズホルダを二軸方向に電磁力により駆動変位させる電磁駆動部とを有している。
【００８５】
レンズ駆動機構は、受発光一体型素子３１のメインビーム用フォトディテクタ５１が検出するフォーカシングエラー信号及びサイドビーム用フォトディテクタ５２，５３が検出するトラッキングエラー信号に基づいて、対物レンズ３４をフォーカシング方向及びトラッキング方向にそれぞれ駆動変位させて、光学ディスク２の記録面２ａの記録トラックに出射光を合焦させる。
【００８６】
なお、複合光学素子３２は、第１の回折格子４５、第２の回折格子４６及び第３の回折格子４７がそれぞれホログラム素子として所定のホログラムパターンをエッチング処理等によって形成するとしてもよい。また、ホログラム素子を用いる場合には、表面レリーフ型ホログラムが好ましく、また、ブレーズ化ホログラムとすることで回折効率を向上させるようにしてもよい。
【００８７】
以上のように構成された光学ディスク装置１は、光学ディスク２からの戻り光によって光ピックアップ３が検出したフォーカシングエラー信号及びトラッキングエラー信号に基づいて、サーボ回路１０から光ピックアップ３の二軸アクチュエータに制御信号が出力されて、対物レンズ３４がフォーカシング方向及びトラッキング方向にそれぞれ駆動変位されることにより、出射光が対物レンズ３４を介して光学ディスク２の所望の記録トラックに合焦される。そして、光学ディスク装置１は、光ピックアップ３によって読み取られた信号が信号復調回路１２及び誤り訂正回路１３により、復調処理及び誤り訂正処理された後、インターフェース１４から再生信号として出力される。
【００８８】
ここで、光学ディスク装置１について、光ピックアップ３内の出射光及び戻り光の光路を図面を参照して説明する。
【００８９】
光学ディスク装置１は、図２に示すように、光学ディスク２の記録面２ａから情報を再生する場合、受発光一体型素子３１から出射された出射光が、複合光学素子３２の第１の回折格子４５によって０次光及び±１次光からなる３ビームにそれぞれ分割される。３ビームに分割された出射光は、複合光学素子３２の第２の回折格子４６を透過し、対物レンズ３４により光学ディスク２の記録面２ａにそれぞれ集光される。
【００９０】
光学ディスク２の記録面２ａからの戻り光は、複合光学素子３２の第２の回折格子４６により回折され、０次光及び±１次光に分割され、この＋１次光が戻り光として出射光と分離されて第３の回折格子４７に入射される。第３の回折格子４７に入射された戻り光は、第３の回折格子４７により回折され、さらに０次光及び±１次光に分割され、この−１次光が戻り光として受発光一体型素子３１のメインビーム用フォトディテクタ５１の各受光領域ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１にそれぞれ入射する。
【００９１】
ここで、複合光学素子３２内では、第２の回折格子４６で発生する戻り光の光路変動は第３の回折格子４７により補正されることとなり、戻り光が受発光一体型素子３１のメインビーム用フォトディテクタ５１の各受光領域ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１に適切に入射する。
【００９２】
ここで、光学ディスク２の記録面２ａに対して対物レンズ３４が最適な位置とされて、光学ディスク２の記録面２ａに対して合焦された、いわゆるジャストフォーカスの状態であれば、メインビーム用フォトディテクタ５１の各受光領域ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１に入射した戻り光によるビームスポットの形状は、図７（ｂ）に示すように円形となる。
【００９３】
また、図７（ｂ）に示すような円形のビームスポットである場合、メインビーム用フォトディテクタ５１は、それぞれ対向する各受光領域ａ１，ｃ１と各受光領域ｂ１，ｄ１の各受光量が等しくなる。
【００９４】
しかし、対物レンズ３２が光学ディスク２の記録面２ａに近づき過ぎた場合、ジャストフォーカスの状態から外れて、第２の回折格子４６で分離された戻り光が複合光学素子３２を通過することによって発生した非点収差によって、メインビーム用フォトディテクタ５１の各受光領域ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１に入射した戻り光によるビームスポットの形状は、図７（ａ）に示すように長軸が受光領域ａ１及び受光領域ｃ１に跨った楕円形状になる。
【００９５】
さらに、対物レンズ３４が光学ディスク２の記録面２ａから遠ざかり過ぎた場合、ジャストフォーカスの状態から外れて、第２の回折格子４６で分離された戻り光が複合光学素子３２を通過することによって発生した非点収差によって、メインビーム用フォトディテクタ５１の各受光領域ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１に入射した戻り光によるビームスポットの形状は、図７（ｃ）に示すように長軸が受光領域ｂ１及び受光領域ｄ１に跨った楕円形状になり、上述した図７（ａ）に示すビームスポットの形状に比して長軸方向が９０度だけ傾いた楕円形状になる。
【００９６】
このため、図７（ａ）及び図７（ｃ）に示すような楕円形状のビームスポットである場合、メインビーム用フォトディテクタ５１の互いに対向する二組の各受光領域ａ１，ｃ１と各受光領域ｂ１，ｄ１とでは、一方の組の各受光領域が受光する受光量が多くなるとともに、他方の組の各受光領域が受光する受光量が少なくなる。
【００９７】
したがって、メインビーム用フォトディテクタ５１において各受光領域ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１がそれぞれ検出する各出力をＳａ１，Ｓｂ１，Ｓｃ１，Ｓｄ１とすると、フォーカシングエラー信号ＦＥは、以下に示す式１４で計算することができる。
ＦＥ＝（Ｓａ１＋Ｓｃ１）−（Ｓｂ１＋Ｓｄ１）・・・・（式１４）
すなわち、メインビーム用フォトディテクタ５１では、光学ディスク２の記録面２ａに対して対物レンズ３４が合焦位置に位置された場合、式１４によって演算されるフォーカシングエラー信号ＦＥが０となる。また、メインビーム用フォトディテクタ５１では、光学ディスク２の記録面２ａに対して対物レンズ３４が近づき過ぎた場合、フォーカシングエラー信号ＦＥが正となり、また光学ディスク２の記録面２ａに対して対物レンズ３４が遠ざかり過ぎた場合、フォーカシングエラー信号ＦＥが負となる。
【００９８】
上述のように受発光一体型素子３１のメインビーム用フォトディテクタ５１は、各受光領域ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１にそれぞれ入射された各ビームスポットの出力により、フォーカシングエラー信号ＦＥを得るとともに再生信号を得る。
【００９９】
また、一組の各サイドビーム用フォトディテクタ５２，５３は、第１の回折格子４５で±１次光に分割されたサイドビームが、光学ディスク２で反射されて戻り光とされ、第２の回折格子４６で＋１次光として出射光と分離され、第３の回折格子４７で光路変動を補正されて入射され各受光領域の各受光量を検出し、これら±１次光の各出力の差分を演算することによってトラッキングエラー信号ＴＥを得る。
【０１００】
なお、光ピックアップ３は、例えば、図８に示すように、光学ディスク２から情報を再生する光学系６０と、この光学系６０が有する後述する対物レンズを駆動変位させる図示しないレンズ駆動機構とを有するとしてもよい。以下で、光学系６０を有する光ピックアップ３について説明するが、光学系３０を有する光ピックアップ３と略同等の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
光ピックアップ３が有する光学系６０は、光路順に、レーザ光を光学ディスク２に出射する光源６１と、この光源６１から出射された出射光を分割し、光学ディスク２からの戻り光を出射光と分離するとともに、出射光と分離された戻り光をさらに分割する複合光学素子６２と、光源６１から出射され複合光学素子６２を透過した出射光を所定の開口数ＮＡに絞る開口絞り３３と、この開口絞り３３により絞られた出射光を光学ディスク２の記録面２ａに集光させる対物レンズ３４と、光学ディスク２からの戻り光を受光する受光部６３とを有している。また、光学系６０は、光源６１と複合光学素子６２との間に出射光の有効光束以外の不要な光束を遮光する第１の遮光板６４と、複合光学素子６２と受光部６３との間に戻り光の有効光束以外の不要な光束を遮光する第２の遮光板６５とを有している。
【０１０１】
光源６１は、波長が例えば７８０ｎｍ程度のレーザ光を発光点６１ａから出射する半導体レーザを有している。
【０１０２】
複合光学素子６２は、図８及び図９に示すように、例えば樹脂材料を射出成型することでブロック状に形成されており、光源６１に臨まされるとともにこの光源６１の発光点６１ａから出射される出射光の光軸に直交する第１の面８１と、この第１の面８１と平行に対向する第２の面８２と、第２の面８２に対して所定の角度だけ傾斜して対向する第３の面８３と、第１の面８１及び第２の面８２に対して垂直且つ第３の面８３に対して所定の角度だけ傾斜して対向する第４の面８４とを有している。
【０１０３】
第１の面８１には、光源６１の発光点６１ａから出射された出射光を、０次光及び±１次光からなる３ビームに分割する第１の回折格子７５が設けられている。光学系６０は、トラッキングエラー信号ＴＥを得るために、いわゆる３スポット法（３ビーム法）が適用されており、第１の回折格子７５により分割された±１次光を受光部６３で受光し±１次光の各出力の差分を検出することによってトラッキングサーボを行うように構成されている。
【０１０４】
第２の面８２には、光学ディスク２からの各戻り光のうち第１の回折格子７５で分割された０次光及び±１次光を回折させて、それぞれをさらに０次光及び±１次光に分割して、例えば、この＋１次光を戻り光として出射光の光路と分離する第２の回折格子７６が設けられている。
【０１０５】
第３の面８３には、第２の回折格子７６によって分離された戻り光の光路上に位置して、この戻り光を反射及び回折させて、さらに０次光及び±１次光に分割して、例えばこの−１次光を戻り光として第２の回折格子７６で発生する光路変動を補正する第３の回折格子７７が設けられている。
【０１０６】
この第３の回折格子７７は、入射された戻り光が全反射するように第３の面８３に所定の反射膜が設けられており、いわゆる反射型の回折格子として機能する。
【０１０７】
第４の面８４には、第３の回折格子７７によって光路変動が補正された戻り光の光路上に位置して、この戻り光を４分割する分割プリズム７８が設けられている。
【０１０８】
この分割プリズム７８は、図１０及び図１１に示すように、略正四角錐をなす形状に形成されており、第３の回折格子７７によって反射及び回折された−１次光が、この回折光の焦点又は焦点近傍で、回折光の中心が正四角錐の頂角の中心に入射されるように配設されている。
【０１０９】
また、分割プリズム７８は、複合光学素子６２の内方に位置して、この内方側に頂角を向けて設けられている。すなわち、分割プリズム７８は、第１の回折格子７５で分割された３ビームにおける０次光が、第２の回折格子７６で回折され、第３の回折格子７７で反射及び回折されて、頂角に入射されるように配設されている。なお、分割プリズム７８は、正四角錐の底面が、第３の回折格子７７で反射及び回折された−１次光の光軸に対して直交するように配設されている。
【０１１０】
また、複合光学素子６２は、第２の回折格子７６で分離された戻り光が通過することによって、分割プリズム７８に入射される戻り光に非点収差を所定量だけ付与する。複合光学素子６２は、光源６１から出射された出射光の光軸方向の位置を調動することによって、光学ディスク２に対するデフォーカスを容易に調整することが可能とされる。
【０１１１】
複合光学素子６２は、上述したように樹脂材料を射出成型することにより形成される。また、その他の形成方法としては、エッチング加工により上述の第１の回折格子７５、第２の回折格子７６、第３の回折格子７７及び分割プリズム７８を形成しても良いし、機械加工により形成してもかまわない。なお、複合光学素子６２を形成する材料としては、樹脂材料に限定されるものではなく、硝材等の透光性を有する光学材料を用いることができ、さらにこれらの光学材料の組み合わせにより、部分的に材料構成を変えるようにしてもよい。
【０１１２】
ここで、複合光学素子３２で説明した場合と同様に、例えば、第２の回折格子７６及び第３の回折格子７７の格子定数や第３の面８３と第２の面８２とがなす角度などを計算して複合光学素子６２を設計することで、波長変動による戻り光の光路変動を補正し分割プリズム７８の頂角にこの戻り光を正確に導くことができる。
【０１１３】
このように設計された複合光学素子６２は、光源６１から出射される出射光の波長変動により、光学ディスク２からの戻り光が第２の回折格子７６で＋１次光として回折されて出射光と分離される際に、この分離された戻り光の光路が変動しても、この戻り光を第３の回折格子７７で−１次光として反射及び回折させることにより、光学ディスク２からの戻り光を常に分割プリズム７８の頂角に導き、分割プリズム７８で分割された各戻り光を受光部６３の受光領域の所定の位置に正確に導くことができるようにされている。
【０１１４】
開口絞り３３は、複合光学素子６２の第２の回折格子７６を通過した出射光の光軸上に位置して配設されている。
【０１１５】
対物レンズ３４は、少なくとも１つの凸レンズにより構成され、光源６１から出射され開口絞り３３で絞られた出射光を光学ディスク２に集光するように配設されている。
【０１１６】
受光部６３は、図１２に示すように、第１の回折格子７５で分割された０次光であるメインビームを受光する略方形状のメインビーム用フォトディテクタ９１と、第１の回折格子７５で分割された±１次光である２つのサイドビームをそれぞれ受光する一組の略帯状のサイドビーム用フォトディテクタ９２，９３とを有している。受光部６３は、複合光学素子６２の分割プリズム７８によって分割された各戻り光に対応する位置に配設されている。受光部６３には、中央に位置して略方形状のメインビーム用フォトディテクタ９１が配設されるとともに、このメインビーム用フォトディテクタ９１を間に挟み込んで両側に位置して一組の略帯状のサイドビーム用フォトディテクタ９２，９３がそれぞれ配設されている。
【０１１７】
また、受光部６３のメインビーム用フォトディテクタ９１は、互いに直交する一組の分割線によって４等分割された各受光領域ａ２，ｂ２，ｃ２，ｄ２を有している。これら各受光領域ａ２，ｂ２，ｃ２，ｄ２には、分割プリズム７８によって４分割された各戻り光がそれぞれ照射される。
【０１１８】
第１の遮光板６４は、光源６１と複合光学素子６２との間に出射光の有効光束に対応する略円形状の開口部が設けられており、有効光束以外の不要な光束を開口制限することで遮光するようにされており、複合光学素子６２内に迷光が入り込まないようにすることができる。
【０１１９】
第２の遮光板６５は、複合光学素子６２と受光部６３との間に戻り光の有効光束に対応する略円形状の開口部が設けられており、有効光束以外の不要な光束を開口制限することで遮光するようにされており、複合光学素子６２内の分割プリズム７８を透過しない迷光が受光部６３に入り込まないようにすることができる。
【０１２０】
なお、第１の遮光板６４及び第２の遮光板６５は、開口部の形状が略円形に限定されるものではなく、略楕円形状や略多角形状等の他の形状とされていてもよい。
【０１２１】
また、第１の遮光板６４及び第２の遮光板６５は、図８及び図９中において、第１の回折格子７５により分割された０次光、すなわちメインビームに対応する開口部のみが設けられた形状を示しているが、±１次光、すなわちサイドビームに対応する開口部を設けるか、開口部の形状を変形させる必要がある。
【０１２２】
光ピックアップ３が有するレンズ駆動機構は、図示しないが、対物レンズ３４を保持するレンズホルダと、このレンズホルダを対物レンズ３４の光軸に平行なフォーカシング方向及び対物レンズ３４の光軸に直交するトラッキング方向との二軸方向に変位可能に支持するホルダ支持部材と、レンズホルダを二軸方向に電磁力により駆動変位させる電磁駆動部とを有している。
【０１２３】
レンズ駆動機構は、受光部６３のメインビーム用フォトディテクタ９１が検出するフォーカシングエラー信号及びサイドビーム用フォトディテクタ９２，９３が検出するトラッキングエラー信号に基づいて、対物レンズ３４をフォーカシング方向及びトラッキング方向にそれぞれ駆動変位させて、光学ディスク２の記録面２ａの記録トラックに出射光を合焦させる。
【０１２４】
なお、上述した複合光学素子６２は、分割プリズム７８が例えば八角錐に形成されるとしてもよい。この場合には、受光部６３のメインビーム用フォトディテクタ９１が、受光面の中央から放射状の分割線によって８分割されるように構成されてもよい。また、複合光学素子６２は、分割プリズム７８が、第４の面８４に対して内方側に設けられたが、第４の面８４に対して外方側に突設されてもよい。さらに、複合光学素子６２は、分割プリズム７８が、平面を有する角錐に限定されずに、複数の曲面を有する形状とされていてもよい。この場合には、受光部６３のメインビーム用フォトディテクタ９１の分割領域を対応するように設けることとなる。さらに、複合光学素子６２は、第１の回折格子７５、第２の回折格子７６、及び第３の回折格子７７がそれぞれホログラム素子として所定のホログラムパターンをエッチング処理等によって形成する構成とされてもよい。また、ホログラム素子を用いる場合には、表面レリーフ型ホログラムが好ましく、また、ブレーズ化ホログラムとすることで回折効率を向上させるようにしてもよい。
【０１２５】
また、複合光学素子６２は、分割プリズム７８の代わりに、図１３に示すように、４つの領域に分割されたグレーティング７９を用いても同等の効果を得ることができる。この場合に、グレーティング７９は、分割プリズム７８と同等の効果が得られるように、分割領域ｙ１，ｙ２，ｙ３，ｙ４が設けられ、各分割領域ｙ１，ｙ２，ｙ３，ｙ４において溝を形成する方向がそれぞれ異なっている。具体的には、分割領域ｙ１とｙ３との溝を形成する方向と、分割領域ｙ２とｙ４との溝を形成する方向とが互いに直交するようにされている。グレーティング７９は、入射した光学ディスク２からの戻り光を、各分割領域ｙ１，ｙ２，ｙ３，ｙ４におけるそれぞれの溝の向き及び格子定数に応じて回折させて４分割し、受光部６３のメインビーム用フォトディテクタ９１に導く。グレーティング７９は、ホログラム素子として所定のホログラムパターンをエッチング処理等によって形成される。また、ホログラム素子を用いる場合には、表面レリーフ型ホログラムが好ましく、また、ブレーズ化ホログラムとすることで回折効率を向上させるようにしてもよい。
【０１２６】
さらに、複合光学素子６２は、内部に反射面を有する設計にしてもよく、反射面を利用して光路を曲げることにより光学設計の自由度を向上させることができる。
【０１２７】
さらにまた、複合光学素子６２は、分割プリズム７８に入射する光学ディスク２からの戻り光の入射角が分割プリズム７８の各面に対して４５°以下となるようにする、すなわち分割プリズム７８の各面の傾角を４５°以下とすることで、入射する戻り光が全反射条件に入らないように、屈折角を大きくすることができるので、分割された各戻り光のビームスポット間隔を離すことができ、メインビーム用フォトディテクタ９１内の各分割領域の間隔や、メインビーム用フォトディテクタ９１とサイドビーム用フォトディテクタ９２，９３との間隔を広く取ることができ、光ピックアップ３の組立精度を緩くすることができる。
【０１２８】
以上のような光学系６０を有する光ピックアップ３を備える光学ディスク装置１は、光学ディスク２からの戻り光によって光ピックアップ３が検出したフォーカシングエラー信号及びトラッキングエラー信号に基づいて、サーボ回路１０から光ピックアップ３の二軸アクチュエータに制御信号が出力されて、対物レンズ３４がフォーカシング方向及びトラッキング方向にそれぞれ駆動変位されることにより、出射光が対物レンズ３４を介して光学ディスク２の所望の記録トラックに合焦される。そして、光学ディスク装置１は、光ピックアップ３によって読み取られた信号が信号復調回路１２及び誤り訂正回路１３により、復調処理及び誤り訂正処理された後、インターフェース１４から再生信号として出力される。
【０１２９】
ここで、上述した光学系６０を有する光ピックアップ３を備える光学ディスク装置１について、光ピックアップ３内の出射光及び戻り光の光路を、図面を参照して説明する。
【０１３０】
光学ディスク装置１が、図８に示すように、光学ディスク２の記録面２ａから情報を再生する場合、光源６１から出射された出射光は、第１の遮光板６４に不要光を遮光されて有効光束のみ複合光学素子６２に入射し、複合光学素子６２の第１の回折格子７５によって０次光及び±１次光からなる３ビームにそれぞれ分割される。３ビームに分割された出射光は、複合光学素子６２の第２の回折格子７６を透過されて、対物レンズ３４により光学ディスク２の記録面２ａに集光される。
【０１３１】
光学ディスク２の記録面２ａからの戻り光は、複合光学素子６２の第２の回折格子７６により回折し、第３の面８３に向かう光路に導かれて、＋１次光が第３の回折格子７７に入射される。第３の回折格子７７に入射された第２の回折格子７６からの＋１次光は、第３の回折格子７７により反射及び回折し、−次光が分割プリズム７８の頂角に入射される。分割プリズム７８の正四角錐の頂角に入射された−１次光は、正四角錐の各周面にそれぞれ入射されることにより、互いに異なる方向にそれぞれ屈折し、４本の戻り光に４分割されて、第２の遮光板６５により不要光が遮光されて有効光束のみ受光部６３のメインビーム用フォトディテクタ９１の各受光領域ａ２，ｂ２，ｃ２，ｄ２にそれぞれ照射される。
【０１３２】
第３の回折格子７７で回折された回折光が分割プリズム７８の頂角に入射されるとき、図１４（ｂ）に示すように、光学ディスク２の記録面２ａに対して対物レンズ３４が合焦位置に位置されている場合、分割プリズム７８の頂角には、ほぼ円形とされた回折光が入射される。
【０１３３】
一方、回折光が分割プリズム７８の頂角に入射されるとき、図１４（ａ）に示すように、光学ディスク２の記録面２ａに対して対物レンズ３４が近づき過ぎた場合、対物レンズ３４が合焦位置から外れるため、回折光が複合光学素子６２を通過することにより発生する非点収差によって、分割プリズム７８の頂角には、長軸が図中右上がりの楕円形とされた回折光が入射される。
【０１３４】
また、回折光が分割プリズム７８の頂角に入射されるとき、図１４（ｃ）に示すように、光学ディスク２の記録面２ａに対して対物レンズ３４が遠ざかり過ぎた場合、対物レンズ３４が合焦位置から外れるため、回折光が複合光学素子６２を通過することにより発生する非点収差によって、分割プリズム７８の頂角には、長軸が図中左上がりの楕円形とされた回折光が入射される。
【０１３５】
したがって、対物レンズ３４が合焦位置から外れた状態で、分割プリズム７８の頂角に回折光が入射するとき、分割プリズム７８の互いに対向する二組の周面ｘ１，ｘ３と周面ｘ２，ｘ４には、一方の組の各周面に回折光の大部分が入射するとともに、他方の組の各周面に回折光のごく僅かが入射するように分かれる。
【０１３６】
すなわち、図１４（ａ）に示すように楕円形とされた回折光が入射する分割プリズム７８には、回折光の大部分が一組の対向する各周面ｘ１，ｘ３に入射するとともに、回折光のごく僅かが一組の対向する各周面ｘ２，ｘ４に入射する。また、図１４（ｃ）に示すように楕円形とされた回折光が入射する分割プリズム７８には、回折光の大部分が一組の各周面ｘ２，ｘ４に入射するとともに、回折光のごく僅かが一組の対向する各周面ｘ１，ｘ３に入射する。
【０１３７】
そして、第１の回折格子７５で分割された０次光のうち光学ディスク２からの戻り光は、第２の回折格子７６で回折され−１次光とされて、この−１次光が分割プリズム７８の各周面ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４にそれぞれ入射されることにより、互いに異なる方向に屈折されるため、４本の戻り光に分割されて、受光部６３のメインビーム用フォトディテクタ９１の各受光領域ａ２，ｂ２，ｃ２，ｄ２にそれぞれ入射する。
【０１３８】
このため、図１５（ａ）及び図１５（ｃ）に示すように、メインビーム用フォトディテクタ９１の互いに対向する二組の各受光領域ａ２，ｃ２と各受光領域ｂ２，ｄ２とでは、一方の組の各受光領域が受光する受光量が多くなるとともに、他方の組の各受光領域が受光する受光量が少なくなる。
【０１３９】
すなわち、図１４（ａ）に示すような楕円形の回折光が分割プリズム７８に入射した場合、メインビーム用フォトディテクタ９１は、図１５（ａ）に示すように、対向する各受光領域ａ２，ｃ２が受光する受光量が多くなるとともに、対向する各受光領域ｂ２，ｄ２が受光する受光量が少なくなる。また、図１４（ｃ）に示すような楕円形の回折光が分割プリズム７８に入射した場合、メインビーム用フォトディテクタ９１は、図１５（ｃ）に示すように、対向する各受光領域ｂ２，ｄ２が受光する受光量が多くなるとともに、対向する各受光領域ａ２，ｃ２が受光する受光量が少なくなる。
【０１４０】
また、図１４（ｂ）に示すような円形の回折光が分割プリズム７８の頂角に入射した場合、メインビーム用フォトディテクタ９１は、図１５（ｂ）に示すように、対向する各受光領域ａ２，ｃ２と各受光領域ｂ２，ｄ２の各受光量が等しくなる。
【０１４１】
したがって、メインビーム用フォトディテクタ９１は、各受光領域ａ２，ｂ２，ｃ２，ｄ２がそれぞれ検出する各出力をＳａ２，Ｓｂ２，Ｓｃ２，Ｓｄ２とすると、フォーカシングエラー信号ＦＥは、以下の式１５に示すように計算することができる。
【０１４２】
ＦＥ＝（Ｓａ２＋Ｓｃ２）−（Ｓｂ２＋Ｓｄ２）・・・・（式１５）
すなわち、メインビーム用フォトディテクタ９１では、光学ディスク２の記録面２ａに対して対物レンズ３４が合焦位置に位置された場合、式１５によって演算されるフォーカシングエラー信号ＦＥが０となる。また、メインビーム用フォトディテクタ９１では、光学ディスク２の記録面２ａに対して対物レンズ３４が近づき過ぎた場合、フォーカシングエラー信号ＦＥが正となり、また光学ディスク２の記録面２ａに対して対物レンズ３４が遠ざかり過ぎた場合、フォーカシングエラー信号ＦＥが負となる。
【０１４３】
上述のように受光部６３のメインビーム用フォトディテクタ９１は、各受光領域ａ２，ｂ２，ｃ２，ｄ２にそれぞれ入射された各ビームスポットの出力により、フォーカシングエラー信号ＦＥを得るとともに再生信号を得る。
【０１４４】
また、一組の各サイドビーム用フォトディテクタ９２，９３は、第１の回折格子７５で分割された±１次光のうち光学ディスク２からの戻り光の各受光量を検出し、これら±１次光の各出力の差分を演算することによってトラッキングエラー信号ＴＥを得る。
【０１４５】
以上のように光学ディスク装置１は、光学系３０又は光学系６０を有する光ピックアップ３により得られたフォーカシングエラー信号ＦＥ及びトラッキングエラー信号ＴＥに基づいて、サーボ回路１０がレンズ駆動機構を制御して対物レンズ３４をフォーカシング方向及びトラッキング方向にそれぞれ駆動変位させることにより、光学ディスク２の記録面２ａに出射光を合焦させて、光学ディスク２から情報を再生する。
【０１４６】
上述したように、光学ディスク装置１は、光学系３０を有する光ピックアップ３が、光学ディスク２からの戻り光を回折する第２の回折格子４６と、この第２の回折格子４６により回折された＋１次光を戻り光として、この戻り光をさらに回折する第３の回折格子４７とが設けられた複合光学素子３２を有することにより、周囲の温度変化により受発光一体型素子３１から出射される出射光の発振波長が変動しても適切な位置に導くことができる。
【０１４７】
このため、光学ディスク装置１は、従来の光学系と比して部品点数の増加もなく簡単な構造の光ピックアップを用いることで、得られるフォーカシングエラー信号ＦＥの信頼性を向上することができる。
【０１４８】
また、光学ディスク装置１は、光学系６０を有する光ピックアップ３が、光学ディスク２からの戻り光を回折する第２の回折格子７６と、この第２の回折格子７６により回折された＋１次光を戻り光として、この戻り光をさらに回折する第３の回折格子７７と、この第３の回折格子７７により回折された−１次光を戻り光としてこの戻り光を４分割する分割プリズム７８とが設けられた複合光学素子６２を有することにより、周囲の温度変化により光学素子６１から出射される出射光の発振波長が変動しても適切な位置に導くことができる。
【０１４９】
このため、光学ディスク装置１は、従来の光学系と比して部品点数の増加もなく簡単な構造の光ピックアップを用いることで、得られるフォーカシングエラー信号ＦＥの信頼性を向上することができる。
【０１５０】
また、光学ディスク装置１は、光学系３０を有する光ピックアップ３において、複合光学素子３２のみで、出射光と戻り光とを分離し、受発光一体型素子３１から出射される出射光の波長変動により発生する光路変動を補正する機能を備えているため、光学部品の点数を必要最小限に留めて、光学系３０の構成を簡素化、小型化を図るとともに製造コストを低減することが可能とされる。
【０１５１】
したがって、光学ディスク装置１は、光ピックアップ３内の光学系３０が複合光学素子３２有することで、生産性が向上し、製造コストの低減を図り、信頼性を向上させることができる。
【０１５２】
また、光学ディスク装置１は、光学系６０を有する光ピックアップ３において、複合光学素子６２のみで、出射光と戻り光とを分離し、光源６１から出射される出射光の波長変動により発生する光路変動を補正する機能を備えているため、光学部品の点数を必要最小限に留めて、光学系６０の構成を簡素化、小型化を図るとともに製造コストを低減することが可能とされる。
【０１５３】
したがって、光学ディスク装置１は、光ピックアップ３内の光学系６０が複合光学素子６２有することで、生産性が向上し、製造コストの低減を図り、信頼性を向上させることができる。
【０１５４】
さらに、光学ディスク装置１は、光学系３０を有する光ピックアップ３を用いる場合、光源と受光素子とが一体化された受発光一体型素子３１を用いた光学ユニットとされているので、さらに部品点数を削減し、製造コストの低減を実現することが可能とされる。
【０１５５】
さらに、光学ディスク装置１は、光学系６０を有する光ピックアップ３が、光学ディスク２からの戻り光を分割する分割プリズム７８を有する複合光学素子６２を有することにより、メインビーム用フォトディテクタの分割線によってビームスポットを分割する形式に比して光路上で戻り光が分割されるため、分割プリズム７８で分割された４本の各戻り光を受光するようにメインビーム用フォトディテクタ９１の各受光領域ａ２，ｂ２，ｃ２，ｄ２を所定の大きさに確保することで、メインビーム用フォトディテクタの分割位置等に要求される精度が緩和される。
【０１５６】
このため、光学ディスク装置１は、光ピックアップ３におけるメインビーム用フォトディテクタ９１の製造コストを低減するとともに、光ピックアップ３の製造工程でメインビーム用フォトディテクタ９１の位置調整を容易に行うことが可能とされて、得られるフォーカシングエラー信号ＦＥの信頼性を向上することができる。
【０１５７】
さらに、光学ディスク装置１は、光学系６０を有する光ピックアップ３が、光源６１から出射された出射光の有効光束のみを複合光学素子６２に導く第１の遮光板６４を有することにより、複合光学素子６２内に入射する不要光を遮光し、複合光学素子６２内における迷光の乱反射を低減させることができる。また、光学ディスク装置１は、光学系６０を有する光ピックアップ３が、複合光学素子６２を透過する戻り光の有効光束のみを受光部６３に導く第２の遮光板６５を有することにより、受光部６３に入射する不要光を遮光し、受光部６３における光検出レベルの信頼性を向上させることができる。
【０１５８】
なお、光学ディスク装置１は、光学系６０を有する光ピックアップが、図８及び図９に示すように、第１の遮光板６４及び第２の遮光板６５を有する例に限定されず、例えば、複合光学素子６２の表面に光を吸収する塗料を塗布したり、複合光学素子６２の表面に光を透過しない膜を蒸着したり、若しくは、複合光学素子６２の表面を粗面化することで、不要光を遮光するようにしてもよい。
【０１５９】
また、光学ディスク装置１は、上述した光ピックアップ３においてフォーカシングエラー信号ＦＥを得るために、いわゆる非点収差法が採用されたが、フーコー法等の他の検出方法が用いられてもよい。
【０１６０】
さらに、光学ディスク装置１は、上述した複合光学素子３２及び複合光学素子６２のように１つの素子を構成することが難しい場合、各光学素子を個別に上述と同じような配置とする光学系とすることで同様の機能を得ることができることは言うまでもない。
【０１６１】
そこで、以下では、複合光学素子３２及び複合光学素子６２のように１つの素子により構成せずに各光学素子を上述と同じような配置とする光学系を備える光ピックアップ３の構成例について説明する。なお、上述の複合光学素子３２又は複合光学素子６２を有する光ピックアップ３では、光路変動を補正する光学系を有していたが、以下での例に示す光ピックアップ３では、非点収差を補正する光学系を有する例を説明する。
【０１６２】
まず第１の例として、光ピックアップ３は、例えば、図１６に示すように、光学ディスク２から情報を再生する光学系１００と、この光学系１００が有する後述する対物レンズを駆動変位させる図示しないレンズ駆動機構とを有する。以下で、光学系１００を有する光ピックアップ３について説明するが、光学系３０又は６０を有する光ピックアップ３と略同等の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
光ピックアップ３が有する光学系１００は、光路順に、レーザ光を光学ディスク２に出射する光源１０１と、この光源１０１から出射された出射光を３分割する回折格子１０２と、回折格子１０２により３分割された出射光を反射させるとともに光学ディスク２からの戻り光を透過させるビームスプリッタ１０３と、ビームスプリッタ１０３で反射された出射光を所定の開口数ＮＡに絞る開口絞り１０４と、この開口絞り１０４により絞られた出射光を光学ディスク２の記録面２ａに集光させる対物レンズ１０５と、ビームスプリッタ１０３を透過した光学ディスク２からの戻り光を４分割する分割プリズム１０６と、分割プリズム１０６で分離された戻り光を受光する受光部１０７とを有している。
【０１６３】
光源１０１は、波長が例えば７８０ｎｍ程度のレーザ光を発光点１０１ａから出射する半導体レーザを有している。
【０１６４】
回折格子１０２は、光源１０１から出射された出射光を０次光及び±１次光となるように３分割する回折素子であり、出射光の分散方向は、光学ディスク２の記録トラック方向に対応するようにされている。光学系１００は、トラッキングエラー信号ＴＥを得るために、いわゆるＤＰＰ（Differential Push-Pull）法が適用されており、回折格子１０２により分割された±１次光を受光部１０７で受光してトラッキングサーボを行うように構成されている。
【０１６５】
ビームスプリッタ１０３は、第１の面１０３ａと第２の面１０３ｂとからなる透光性を有する平行平板部材であり、光源１０１から出射された出射光に対して第１の面１０３ａと第２の面１０３ｂとが所定の角度を有するように配置され、光源１０１から出射された出射光を第１の面１０３ａで反射して光学ディスク２側に導くとともに、光学ディスク２で反射された戻り光を第１の面１０３ａ及び第２の面１０３ｂを透過させて分割プリズム１０６に導くようになっている。
【０１６６】
また、ビームスプリッタ１０３は、光学ディスク２からの戻り光が通過することによって、分割プリズム１０６に入射される戻り光に非点収差を所定量だけ付与する。ビームスプリッタ１０３は、光源１０１から出射された出射光の光軸方向の位置を調動することによって、光学ディスク２に対するデフォーカスを容易に調整することが可能とされる。
【０１６７】
ここで、ビームスプリッタ１０３の第１の面１０３ａには、２波長光源１０１から出射された出射光を反射し、光学ディスク２からの戻り光を透過させるハーフミラー面が設けられている。また、ビームスプリッタ１０３の第２の面１０３ｂには、光学ディスク２からの戻り光の非点収差量を補正する回折素子が設けられており、ビームスプリッタ１０３を透過する戻り光の非点収差量がフォーカス調整に適切となるように補正する。このような回折素子は、ホログラム素子として所定のホログラムパターンをエッチング処理等によって形成するとしてもよい。また、ホログラム素子を用いる場合には、表面レリーフ型ホログラムが好ましく、また、ブレーズ化ホログラムとすることで回折効率を向上させるようにしてもよい。
【０１６８】
開口絞り１０４は、所定の開口数となるように出射光を絞るために、ビームスプリッタ１０３の第１の面１０３ａで反射した出射光の光軸上に位置して配設されている。
【０１６９】
対物レンズ１０５は、少なくとも１つの凸レンズにより構成され、光源１０１から出射され開口絞り１０４で絞られた出射光を光学ディスク２に集光するように配設されている。
【０１７０】
分割プリズム１０６は、図１７及び図１８に示すように、略正四角錐をなす形状に形成されており、ビームスプリッタ１０３を透過した戻り光の焦点又は焦点近傍で、戻り光の中心が正四角錐の頂角の中心に入射されるように配設されている。分割プリズム１０６は、ビームスプリッタ１０３を透過した戻り光の光路上に位置して、この戻り光を４分割する。
【０１７１】
また、分割プリズム１０６は、回折格子１０２で分割された３ビームにおける０次光が、頂角に入射されるように配設されている。なお、分割プリズム１０６は、正四角錐の底面が、回折格子１０２で分割された３ビームにおける０次光の光軸に対して直交するように配設されている。
【０１７２】
分割プリズム１０６は、樹脂材料を射出成型することにより形成される。なお、分割プリズム１０６を形成する材料としては、樹脂材料に限定されるものではなく、硝材等の透光性を有する光学材料を用いることができ、さらにこれらの光学材料の組み合わせにより、部分的に材料構成を変えるようにしてもよい。
【０１７３】
受光部１０７は、図１９に示すように、回折格子１０２で分割された０次光であるメインビームを受光する略方形状のメインビーム用フォトディテクタ１１１と、回折格子１０２で分割された±１次光である２つのサイドビームをそれぞれ受光する一組の略帯状のサイドビーム用フォトディテクタ１１２，１１３とを有している。受光部１０７は、分割プリズム１０６によって分割された各戻り光に対応する位置に配設されている。受光部１０７には、中央に位置して略方形状のメインビーム用フォトディテクタ１１１が配設されるとともに、このメインビーム用フォトディテクタ１１１を間に挟み込んで両側に位置して一組の略方形状のサイドビーム用フォトディテクタ１１２，１１３がそれぞれ配設されている。
【０１７４】
受光部１０７のメインビーム用フォトディテクタ１１１は、互いに直交する一組の分割線によって４等分割された各受光領域ａ３，ｂ３，ｃ３，ｄ３を有している。これら各受光領域ａ３，ｂ３，ｃ３，ｄ３には、分割プリズム１０６によって４分割された各戻り光がそれぞれ照射される。
【０１７５】
受光部１０７のサイドビーム用フォトディテクタ１１２，１１３は、それぞれ分割線によって２等分割された受光領域ｅ３，ｆ３，受光領域ｇ３，ｈ３を有している。これら各受光領域ｅ３，ｆ３には、回折格子１０２で分割された±１次光に対応する光学ディスク２からの戻り光の一方が照射され、これら各受光領域ｇ３，ｈ３には、回折格子１０２で分割された±１次光に対応する光学ディスク２からの戻り光の他方が照射される。
【０１７６】
光ピックアップ３が有するレンズ駆動機構は、図示しないが、対物レンズ１０５を保持するレンズホルダと、このレンズホルダを対物レンズ１０５の光軸に平行なフォーカシング方向及び対物レンズ１０５の光軸に直交するトラッキング方向との二軸方向に変位可能に支持するホルダ支持部材と、レンズホルダを二軸方向に電磁力により駆動変位させる電磁駆動部とを有している。
【０１７７】
レンズ駆動機構は、受光部１０７のメインビーム用フォトディテクタ１１１が検出するフォーカシングエラー信号及びサイドビーム用フォトディテクタ１１２，１１３が検出するトラッキングエラー信号に基づいて、対物レンズ１０５をフォーカシング方向及びトラッキング方向にそれぞれ駆動変位させて、光学ディスク２の記録面２ａの記録トラックに出射光を合焦させる。
【０１７８】
以上のような光学系１００を有する光ピックアップ３を備える光学ディスク装置１は、光学ディスク２からの戻り光によって光ピックアップ３が検出したフォーカシングエラー信号及びトラッキングエラー信号に基づいて、サーボ回路１０から光ピックアップ３の二軸アクチュエータに制御信号が出力されて、対物レンズ１０５がフォーカシング方向及びトラッキング方向にそれぞれ駆動変位されることにより、出射光が対物レンズ１０５を介して光学ディスク２の所望の記録トラックに合焦される。そして、光学ディスク装置１は、光ピックアップ３によって読み取られた信号が信号復調回路１２及び誤り訂正回路１３により、復調処理及び誤り訂正処理された後、インターフェース１４から再生信号として出力される。
【０１７９】
ここで、上述した光学系１００を有する光ピックアップ３内の出射光及び戻り光の光路を、図面を参照して説明する。
【０１８０】
光学ディスク装置１が、光学ディスク２の記録面２ａから情報を再生する場合、図１６に示すように、光源１０１から出射された出射光は、回折格子１０２によって０次光及び±１次光からなる３ビームにそれぞれ分割される。３ビームに分割された出射光は、ビームスプリッタ１０３の第１の面１０３ａで反射されて、開口絞り１０４により所定の開口数に絞られ、対物レンズ１０５により光学ディスク２の記録面２ａに集光される。
【０１８１】
光学ディスク２の記録面２ａからの戻り光は、ビームスプリッタ１０３の第１の面１０３ａで屈折してビームスプリッタ１０３内を透過して、第２の面１０３ｂで屈折し、さらに非点収差量を補正されて、回折格子１０２で分割された０次光に対応する戻り光が分割プリズム１０６の頂角に入射される。分割プリズム１０６の正四角錐の頂角に入射された戻り光は、正四角錐の各周面にそれぞれ入射されることにより、互いに異なる方向にそれぞれ屈折し、４本の戻り光に４分割されて、受光部１０７のメインビーム用フォトディテクタ１１１の各受光領域ａ３，ｂ３，ｃ３，ｄ３にそれぞれ照射される。また、回折格子１０２で分割された±１次光に対応するビームスプリッタ１０３を透過した戻り光の一方は、受光部１０７のサイドビーム用フォトディテクタ１１２の各受光領域ｅ３，ｆ３にそれぞれ照射され、他方は、受光部１０７のサイドビーム用フォトディテクタ１１３の各受光領域ｇ３，ｈ３にそれぞれ照射される。
【０１８２】
ここで、ビームスプリッタ１０３を透過した戻り光が分割プリズム１０６の頂角に入射されるとき、図２０（ｂ）に示すように、光学ディスク２の記録面２ａに対して対物レンズ１０５が合焦位置に位置されている場合、分割プリズム１０６の頂角には、ほぼ円形とされた戻り光が入射される。
【０１８３】
一方、戻り光が分割プリズム１０６の頂角に入射されるとき、図２０（ａ）に示すように、光学ディスク２の記録面２ａに対して対物レンズ１０５が近づき過ぎた場合、対物レンズ１０５が合焦位置から外れるため、戻り光がビームスプリッタ１０３を通過することにより発生する非点収差によって、分割プリズム１０６の頂角には、長軸が図中右上がりの楕円形とされた戻り光が入射される。
【０１８４】
また、戻り光が分割プリズム１０６の頂角に入射されるとき、図２０（ｃ）に示すように、光学ディスク２の記録面２ａに対して対物レンズ１０５が遠ざかり過ぎた場合、対物レンズ１０５が合焦位置から外れるため、戻り光がビームスプリッタ１０３を通過することにより発生する非点収差によって、分割プリズム１０６の頂角には、長軸が図中左上がりの楕円形とされた戻り光が入射される。
【０１８５】
したがって、対物レンズ１０５が合焦位置から外れた状態で、分割プリズム１０６の頂角に戻り光が入射するとき、分割プリズム１０６の互いに対向する二組の周面ｘ５，ｘ７と周面ｘ６，ｘ８には、一方の組の各周面に戻り光の大部分が入射するとともに、他方の組の各周面に戻り光のごく僅かが入射するように分かれる。
【０１８６】
すなわち、図２０（ａ）に示すように楕円形とされた戻り光が入射する分割プリズム１０６には、戻り光の大部分が一組の対向する各周面ｘ５，ｘ７に入射するとともに、戻り光のごく僅かが一組の対向する各周面ｘ６，ｘ８に入射する。また、図２０（ｃ）に示すように楕円形とされた戻り光が入射する分割プリズム１０６には、戻り光の大部分が一組の各周面ｘ６，ｘ８に入射するとともに、戻り光のごく僅かが一組の対向する各周面ｘ５，ｘ７に入射する。
【０１８７】
そして、光学ディスク２からの戻り光のうち回折格子１０２で分割された０次光は、分割プリズム１０６の各周面ｘ５，ｘ６，ｘ７，ｘ８にそれぞれ入射されることにより、互いに異なる方向に屈折されるため、４本の戻り光に分割されて、受光部１０７のメインビーム用フォトディテクタ１１１の各受光領域ａ３，ｂ３，ｃ３，ｄ３にそれぞれ入射する。
【０１８８】
このため、図２１（ａ）及び図２１（ｃ）に示すように、メインビーム用フォトディテクタ１１１の互いに対向する二組の各受光領域ａ３，ｃ３と各受光領域ｂ３，ｄ３とでは、一方の組の各受光領域が受光する受光量が多くなるとともに、他方の組の各受光領域が受光する受光量が少なくなる。
【０１８９】
すなわち、図２０（ａ）に示すような楕円形の戻り光が分割プリズム１０６に入射した場合、メインビーム用フォトディテクタ１１１は、図２１（ａ）に示すように、対向する各受光領域ａ３，ｃ３が受光する受光量が多くなるとともに、対向する各受光領域ｂ３，ｄ３が受光する受光量が少なくなる。また、図２０（ｃ）に示すような楕円形の戻り光が分割プリズム１０６に入射した場合、メインビーム用フォトディテクタ１１１は、図２１（ｃ）に示すように、対向する各受光領域ｂ３，ｄ３が受光する受光量が多くなるとともに、対向する各受光領域ａ３，ｃ３が受光する受光量が少なくなる。
【０１９０】
また、図２０（ｂ）に示すような円形の戻り光が分割プリズム１０６の頂角に入射した場合、メインビーム用フォトディテクタ１１１は、図２１（ｂ）に示すように、対向する各受光領域ａ３，ｃ３と各受光領域ｂ３，ｄ３の各受光量が等しくなる。
【０１９１】
したがって、メインビーム用フォトディテクタ１１１は、各受光領域ａ３，ｂ３，ｃ３，ｄ３がそれぞれ検出する各出力をＳａ３，Ｓｂ３，Ｓｃ３，Ｓｄ３とすると、フォーカシングエラー信号ＦＥは、以下の式１６に示すように計算することができる。
【０１９２】
ＦＥ＝（Ｓａ３＋Ｓｃ３）−（Ｓｂ３＋Ｓｄ３）・・・・（式１６）
すなわち、メインビーム用フォトディテクタ１１１は、光学ディスク２の記録面２ａに対して対物レンズ１０５が合焦位置に位置された場合、式１６によって演算されるフォーカシングエラー信号ＦＥが０となる。また、メインビーム用フォトディテクタ１１１は、光学ディスク２の記録面２ａに対して対物レンズ１０５が近づき過ぎた場合、フォーカシングエラー信号ＦＥが正となり、また光学ディスク２の記録面２ａに対して対物レンズ１０５が遠ざかり過ぎた場合、フォーカシングエラー信号ＦＥが負となる。
【０１９３】
上述のように受光部１０７のメインビーム用フォトディテクタ１１１では、各受光領域ａ３，ｂ３，ｃ３，ｄ３にそれぞれ入射された各ビームスポットの出力により、フォーカシングエラー信号ＦＥを得るとともに再生信号を得る。
【０１９４】
また、一組の各サイドビーム用フォトディテクタ１１２，１１３では、光学ディスク２からの戻り光うち回折格子１０２で分割された±１次光の各受光量を各受光領域ｅ３，ｆ３，ｇ３，ｈ３で受光する。
【０１９５】
したがって、サイドビーム用フォトディテクタ１１２，１１３は、各受光領域ｅ３，ｆ３，ｇ３，ｈ３がそれぞれ検出する各出力をＳｅ３，Ｓｆ３，Ｓｇ３，Ｓｈ３とすると、トラッキングエラー信号ＴＥは、以下の式１７に示すように計算することができる。
【０１９６】
ＴＥ＝（Ｓａ３＋Ｓｃ３）−（Ｓｂ３＋Ｓｄ３）
−α（（Ｓｅ３−Ｓｆ３）＋（Ｓｇ３−Ｓｈ３））・・・（式１７）
以上のように構成された光学系１００を有する光ピックアップ３では、ビームスプリッタ１０３の第２の面１０３ｂにより非点収差量を適切に補正することができ、分割プリズム１０６により戻り光を４分割することができるので、受光部１０７の各受光領域に戻り光を適切に導くことができる。
【０１９７】
次に、第２の例として、光ピックアップ３は、例えば、図２２に示すように、光学ディスク２から情報を再生する光学系１２０と、この光学系１２０が有する後述する対物レンズを駆動変位させる図示しないレンズ駆動機構とを有する。以下で、光学系１２０を有する光ピックアップ３について説明するが、光学系１００を有する光ピックアップ３と略同等の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
光ピックアップ３が有する光学系１２０は、光路順に、レーザ光を光学ディスク２に出射する光源１０１と、この光源１０１から出射された出射光を３分割する回折格子１０２と、回折格子１０２により３分割された出射光と光学ディスク２からの戻り光との光路を分離するビームスプリッタ１２３と、ビームスプリッタ１２３で分離された出射光を所定の開口数ＮＡに絞る開口絞り１０４と、この開口絞り１０４により絞られた出射光を光学ディスク２の記録面２ａに集光させる対物レンズ１０５と、ビームスプリッタ１２３を通過した光学ディスク２からの戻り光を４分割する分割プリズム１０６と、分割プリズム１０６で分離された戻り光を受光する受光部１０７とを有している。
【０１９８】
ビームスプリッタ１２３は、第１の面１２３ａと第２の面１２３ｂとからなる透光性を有する平行平板部材であり、光源１０１から出射された出射光に対して第１の面１２３ａと第２の面１２３ｂとが所定の角度を有するように配置され、光源１０１から出射されたレーザ光を第１の面１２３ａで反射して光学ディスク２側に導くとともに、光学ディスク２で反射された戻り光を第１の面１２３ａを透過させ第２の面１２３ｂで反射させ、さらに第１の面１２３ａを透過させて分割プリズム１０６に導くようになっている。ビームスプリッタ１２３は、第２の面１２３ｂが全反射面とされており、この第２の面１２３ｂが、例えば反射膜を蒸着するなどの手法で形成され、戻り光を全反射するようになっている。
【０１９９】
また、ビームスプリッタ１２３は、光学ディスク２からの戻り光が通過することによって、分割プリズム１０６に入射される戻り光に非点収差を所定量だけ付与する。ビームスプリッタ１２３は、光源１０１から出射された出射光の光軸方向の位置を調動することによって、光学ディスク２に対するデフォーカスを容易に調整することが可能とされる。
【０２００】
ここで、ビームスプリッタ１２３の第１の面１２３ａには、２波長光源１０１から出射された出射光を反射し、光学ディスク２からの戻り光を透過させるハーフミラー面が設けられている。また、ビームスプリッタ１２３の第１の面１２３ａにおける光学ディスク２からの戻り光の出射領域には、光学ディスク２からの戻り光の非点収差量を補正する回折素子が設けられており、ビームスプリッタ１２３を透過する戻り光の非点収差量がフォーカス調整に適切となるように補正する。このような回折素子は、ホログラム素子として所定のホログラムパターンをエッチング処理等によって形成するとしてもよい。また、ホログラム素子を用いる場合には、表面レリーフ型ホログラムが好ましく、また、ブレーズ化ホログラムとすることで回折効率を向上させるようにしてもよい。
【０２０１】
分割プリズム１０６は、図１７及び図１８に示すように、略正四角錐をなす形状に形成されており、ビームスプリッタ１２３を透過した戻り光の焦点又は焦点近傍で、戻り光の中心が正四角錐の頂角の中心に入射されるように配設されている。分割プリズム１０６は、ビームスプリッタ１２３を通過した戻り光の光路上に位置して、この戻り光を４分割する。
【０２０２】
以上のような光学系１２０を有する光ピックアップ３を備える光学ディスク装置１は、光学ディスク２からの戻り光によって光ピックアップ３が検出したフォーカシングエラー信号及びトラッキングエラー信号に基づいて、サーボ回路１０から光ピックアップ３の二軸アクチュエータに制御信号が出力されて、対物レンズ１０５がフォーカシング方向及びトラッキング方向にそれぞれ駆動変位されることにより、出射光が対物レンズ１０５を介して光学ディスク２の所望の記録トラックに合焦される。そして、光学ディスク装置１は、光ピックアップ３によって読み取られた信号が信号復調回路１２及び誤り訂正回路１３により、復調処理及び誤り訂正処理された後、インターフェース１４から再生信号として出力される。
【０２０３】
ここで、上述した光学系１２０を有する光ピックアップ３内の出射光及び戻り光の光路を、図面を参照して説明する。
【０２０４】
光学ディスク装置１が、光学ディスク２の記録面２ａから情報を再生する場合、図２２に示すように、光源１０１から出射された出射光は、回折格子１０２によって０次光及び±１次光からなる３ビームにそれぞれ分割される。３ビームに分割された出射光は、ビームスプリッタ１２３の第１の面１２３ａで反射されて、開口絞り１０４により所定の開口数に絞られ、対物レンズ１０５により光学ディスク２の記録面２ａに集光される。
【０２０５】
光学ディスク２の記録面２ａからの戻り光は、ビームスプリッタ１２３の第１の面１２３ａで屈折してビームスプリッタ１２３内を透過して、第２の面１２３ｂで反射され、第１の面１２３ａの入射領域とは異なる出射領域において非点収差量を補正されるとともに透過し、回折格子１０２で分割された０次光に対応する戻り光が分割プリズム１０６の頂角に入射される。分割プリズム１０６の正四角錐の頂角に入射された戻り光は、正四角錐の各周面にそれぞれ入射されることにより、互いに異なる方向にそれぞれ屈折し、４本の戻り光に４分割されて、受光部１０７のメインビーム用フォトディテクタ１１１の各受光領域ａ３，ｂ３，ｃ３，ｄ３にそれぞれ照射される。また、回折格子１０２で分割された±１次光に対応するビームスプリッタ１２３を透過した戻り光の一方は、受光部１０７のサイドビーム用フォトディテクタ１１２の各受光領域ｅ３，ｆ３にそれぞれ照射され、他方は、受光部１０７のサイドビーム用フォトディテクタ１１３の各受光領域ｇ３，ｈ３にそれぞれ照射される。
【０２０６】
以上のように構成された光学系１２０を有する光ピックアップ３では、ビームスプリッタ１２３の第１の面１２３ａにおける出射領域に設けられた回折素子により非点収差量を適切に補正することができ、分割プリズム１０６により戻り光を４分割することができるので、受光部１０７の各受光領域に戻り光を適切に導くことができる。
【０２０７】
次に、第３の例として、光ピックアップ３は、例えば、図２３に示すように、光学ディスク２から情報を再生する光学系１３０と、この光学系１３０が有する後述する対物レンズを駆動変位させる図示しないレンズ駆動機構とを有する。以下で、光学系１３０を有する光ピックアップ３について説明するが、光学系１００を有する光ピックアップ３と略同等の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
【０２０８】
光ピックアップ３が有する光学系１３０は、光路順に、レーザ光を光学ディスク２に出射する光源１０１と、この光源１０１から出射された出射光を３分割する回折格子１０２と、回折格子１０２により３分割された出射光と光学ディスク２からの戻り光との光路を分離するビームスプリッタ１３３と、ビームスプリッタ１３３で分離された出射光を所定の開口数ＮＡに絞る開口絞り１０４と、この開口絞り１０４により絞られた出射光を光学ディスク２の記録面２ａに集光させる対物レンズ１０５と、ビームスプリッタ１３３を透過した光学ディスク２からの戻り光を４分割する分割プリズム１０６と、分割プリズム１０６で分離された戻り光を受光する受光部１０７とを有している。
【０２０９】
ビームスプリッタ１３３は、第１の面１３３ａと、この第１の面１３３ａに対して平行な第２の面１３３ｂと、第１の面１３３ａ及び第２の面１３３ｂとの間に出射光の光軸に対して所定の角度だけ傾いた第３の面１３３ｃと、第１の面１３３ａ及び第２の面１３３ｂと直交する第４の面１３３ｄと、第３の面１３３ｃと略平行とされた第５の面１３３ｅとからなる透光性を有する部材である。ビームスプリッタ１３３は、光源１０１から出射された出射光に対して第１の面１３３ａと第２の面１３３ｂとが略直交するように配置され、光源１０１から出射された出射光を第１の面１３３ａを透過させ、第３の面１３３ｃで反射して第４の面１３３ｄを透過させて光学ディスク２側に導くとともに、光学ディスク２で反射された戻り光を第４の面１３３ｄ及び第３の面１３３ｃを透過させ第５の面１３３ｅで反射させ、第１の面１３３ａの出射領域を透過させて分割プリズム１０６に導くようになっている。
【０２１０】
ビームスプリッタ１３３は、第５の面１３３ｅが全反射面とされており、この第５の面１３３ｅが、例えば反射膜を蒸着するなどの手法で形成され、戻り光を全反射するようになっている。
【０２１１】
また、ビームスプリッタ１３３は、光学ディスク２からの戻り光が通過することによって、分割プリズム１０６に入射される戻り光に非点収差を所定量だけ付与する。ビームスプリッタ１３３は、光源１０１から出射された出射光の光軸方向の位置を調動することによって、光学ディスク２に対するデフォーカスを容易に調整することが可能とされる。
【０２１２】
ここで、ビームスプリッタ１３３の第３の面１３３ｃには、２波長光源１０１から出射された出射光を反射し、光学ディスク２からの戻り光を透過させるハーフミラー面が設けられている。また、ビームスプリッタ１３３の第１の面１３３ａにおける光学ディスク２からの戻り光の出射領域には、光学ディスク２からの戻り光の非点収差量を補正する回折素子が設けられており、ビームスプリッタ１３３を通過する戻り光の非点収差量がフォーカス調整に適切となるように補正する。このような回折素子は、ホログラム素子として所定のホログラムパターンをエッチング処理等によって形成するとしてもよい。また、ホログラム素子を用いる場合には、表面レリーフ型ホログラムが好ましく、また、ブレーズ化ホログラムとすることで回折効率を向上させるようにしてもよい。
【０２１３】
分割プリズム１０６は、図１７及び図１８に示すように、略正四角錐をなす形状に形成されており、ビームスプリッタ１３３を透過した戻り光の焦点又は焦点近傍で、戻り光の中心が正四角錐の頂角の中心に入射されるように配設されている。分割プリズム１０６は、ビームスプリッタ１３３を通過した戻り光の光路上に位置して、この戻り光を４分割する。
【０２１４】
以上のような光学系１３０を有する光ピックアップ３を備える光学ディスク装置１は、光学ディスク２からの戻り光によって光ピックアップ３が検出したフォーカシングエラー信号及びトラッキングエラー信号に基づいて、サーボ回路１０から光ピックアップ３の二軸アクチュエータに制御信号が出力されて、対物レンズ１０５がフォーカシング方向及びトラッキング方向にそれぞれ駆動変位されることにより、出射光が対物レンズ１０５を介して光学ディスク２の所望の記録トラックに合焦される。そして、光学ディスク装置１は、光ピックアップ３によって読み取られた信号が信号復調回路１２及び誤り訂正回路１３により、復調処理及び誤り訂正処理された後、インターフェース１４から再生信号として出力される。
【０２１５】
ここで、上述した光学系１３０を有する光ピックアップ３内の出射光及び戻り光の光路を、図面を参照して説明する。
【０２１６】
光学ディスク装置１が、光学ディスク２の記録面２ａから情報を再生する場合、図２３に示すように、光源１０１から出射された出射光は、回折格子１０２によって０次光及び±１次光からなる３ビームにそれぞれ分割される。３ビームに分割された出射光は、ビームスプリッタ１３３の第１の面１３３ａを透過して第３の面１３３ｃで反射され第４の面１３３ｄを透過して、開口絞り１０４により所定の開口数に絞られ、対物レンズ１０５により光学ディスク２の記録面２ａに集光される。
【０２１７】
光学ディスク２の記録面２ａからの戻り光は、ビームスプリッタ１３３の第４の面１３３ｄ及び第３の面１３３ｃを透過し第５の面１３３ｅで反射され、第１の面１３３ａの入射領域とは異なる出射領域において非点収差量を補正されるとともに透過し、回折格子１０２で分割された０次光に対応する戻り光が分割プリズム１０６の頂角に入射される。分割プリズム１０６の正四角錐の頂角に入射された戻り光は、正四角錐の各周面にそれぞれ入射されることにより、互いに異なる方向にそれぞれ屈折し、４本の戻り光に４分割されて、受光部１０７のメインビーム用フォトディテクタ１１１の各受光領域ａ３，ｂ３，ｃ３，ｄ３にそれぞれ照射される。また、回折格子１０２で分割された±１次光に対応するビームスプリッタ１３３を透過した戻り光の一方は、受光部１０７のサイドビーム用フォトディテクタ１１２の各受光領域ｅ３，ｆ３にそれぞれ照射され、他方は、受光部１０７のサイドビーム用フォトディテクタ１１３の各受光領域ｇ３，ｈ３にそれぞれ照射される。
【０２１８】
以上のように構成された光学系１３０を有する光ピックアップ３では、ビームスプリッタ１３３の第１の面１３３ａにおける出射領域に設けられた回折素子により非点収差量を適切に補正することができ、分割プリズム１０６により戻り光を４分割することができるので、受光部１０７の各受光領域に戻り光を適切に導くことができる。
【０２１９】
次に、第４の例として、光ピックアップ３は、例えば、図２４に示すように、光学ディスク２から情報を再生する光学系１４０と、この光学系１４０が有する後述する対物レンズを駆動変位させる図示しないレンズ駆動機構とを有する。以下で、光学系１４０を有する光ピックアップ３について説明するが、光学系１００を有する光ピックアップ３と略同等の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
【０２２０】
光ピックアップ３が有する光学系１４０は、光路順に、レーザ光を光学ディスク２に出射する光源１０１と、この光源１０１から出射された出射光を３分割する回折格子１０２と、回折格子１０２により３分割された出射光と光学ディスク２からの戻り光との光路を分離するビームスプリッタ１４３と、ビームスプリッタ１４３で分離された出射光を所定の開口数ＮＡに絞る開口絞り１０４と、この開口絞り１０４により絞られた出射光を光学ディスク２の記録面２ａに集光させる対物レンズ１０５と、ビームスプリッタ１４３を透過した光学ディスク２からの戻り光を４分割する分割プリズム１０６と、分割プリズム１０６で分離された戻り光を受光する受光部１０７とを有している。
【０２２１】
ビームスプリッタ１４３は、第１の面１４３ａと、この第１の面１４３ａに垂直な第２の面１４３ｂと、第１の面１４３ａ及び第２の面１４３ｂと接する第３の面が略二等辺三角形をなす略三角柱形状された透光性を有する部材である。ビームスプリッタ１４３は、光源１０１から出射された出射光を第１の面１４３ａで反射して光学ディスク２側に導くとともに、光学ディスク２で反射された戻り光を第１の面１４３ａを透過させ第３の面１４３ｃで反射させ、第２の面１４３ｂを透過させて分割プリズム１０６に導くようになっている。ビームスプリッタ１４３は、第３の面１４３ｃが全反射面とされており、この第３の面１４３ｃが、例えば反射膜を蒸着するなどの手法で形成され、戻り光を全反射するようになっている。
【０２２２】
また、ビームスプリッタ１４３は、光学ディスク２からの戻り光が通過することによって、分割プリズム１０６に入射される戻り光に非点収差を所定量だけ付与する。ビームスプリッタ１４３は、光源１０１から出射された出射光の光軸方向の位置を調動することによって、光学ディスク２に対するデフォーカスを容易に調整することが可能とされる。
【０２２３】
ここで、ビームスプリッタ１４３の第１の面１４３ａには、２波長光源１０１から出射された出射光を反射し、光学ディスク２からの戻り光を透過させるハーフミラー面が設けられている。また、ビームスプリッタ１４３の第２の面１４３ｂには、光学ディスク２からの戻り光の非点収差量を補正する回折素子が設けられており、ビームスプリッタ１４３を透過する戻り光の非点収差量がフォーカス調整に適切となるように補正する。このような回折素子は、ホログラム素子として所定のホログラムパターンをエッチング処理等によって形成するとしてもよい。また、ホログラム素子を用いる場合には、表面レリーフ型ホログラムが好ましく、また、ブレーズ化ホログラムとすることで回折効率を向上させるようにしてもよい。
【０２２４】
分割プリズム１０６は、図１７及び図１８に示すように、略正四角錐をなす形状に形成されており、ビームスプリッタ１４３を通過した戻り光の焦点又は焦点近傍で、戻り光の中心が正四角錐の頂角の中心に入射されるように配設されている。分割プリズム１０６は、ビームスプリッタ１４３を通過した戻り光の光路上に位置して、この戻り光を４分割する。
【０２２５】
以上のような光学系１４０を有する光ピックアップ３を備える光学ディスク装置１は、光学ディスク２からの戻り光によって光ピックアップ３が検出したフォーカシングエラー信号及びトラッキングエラー信号に基づいて、サーボ回路１０から光ピックアップ３の二軸アクチュエータに制御信号が出力されて、対物レンズ１０５がフォーカシング方向及びトラッキング方向にそれぞれ駆動変位されることにより、出射光が対物レンズ１０５を介して光学ディスク２の所望の記録トラックに合焦される。そして、光学ディスク装置１は、光ピックアップ３によって読み取られた信号が信号復調回路１２及び誤り訂正回路１３により、復調処理及び誤り訂正処理された後、インターフェース１４から再生信号として出力される。
【０２２６】
ここで、上述した光学系１４０を有する光ピックアップ３内の出射光及び戻り光の光路を、図面を参照して説明する。
【０２２７】
光学ディスク装置１が、光学ディスク２の記録面２ａから情報を再生する場合、図２３に示すように、光源１０１から出射された出射光は、回折格子１０２によって０次光及び±１次光からなる３ビームにそれぞれ分割される。３ビームに分割された出射光は、ビームスプリッタ１４３の第１の面１４３ａで反射され、開口絞り１０４により所定の開口数に絞られ、対物レンズ１０５により光学ディスク２の記録面２ａに集光される。
【０２２８】
光学ディスク２の記録面２ａからの戻り光は、ビームスプリッタ１４３の第１の面１４３ａを透過し第３の面１４３ｃで反射され、第２の面１４３ｂにおいて非点収差量を補正されるとともに透過し、回折格子１０２で分割された０次光に対応する戻り光が分割プリズム１０６の頂角に入射される。分割プリズム１０６の正四角錐の頂角に入射された戻り光は、正四角錐の各周面にそれぞれ入射されることにより、互いに異なる方向にそれぞれ屈折し、４本の戻り光に４分割されて、受光部１０７のメインビーム用フォトディテクタ１１１の各受光領域ａ３，ｂ３，ｃ３，ｄ３にそれぞれ照射される。また、回折格子１０２で分割された±１次光に対応するビームスプリッタ１４３を透過した戻り光の一方は、受光部１０７のサイドビーム用フォトディテクタ１１２の各受光領域ｅ３，ｆ３にそれぞれ照射され、他方は、受光部１０７のサイドビーム用フォトディテクタ１１３の各受光領域ｇ３，ｈ３にそれぞれ照射される。
【０２２９】
以上のように構成された光学系１４０を有する光ピックアップ３では、ビームスプリッタ１４３の第１の面１４３ａにおける出射領域に設けられた回折素子により非点収差量を適切に補正することができ、分割プリズム１０６により戻り光を４分割することができるので、受光部１０７の各受光領域に戻り光を適切に導くことができる。
【０２３０】
以上のように第１乃至第４の例に示す光ピックアップ３を備える光学ディスク装置１は、光学系１００，１２０，１３０，又は１４０を有する光ピックアップ３により得られたフォーカシングエラー信号ＦＥ及びトラッキングエラー信号ＴＥに基づいて、サーボ回路１０がレンズ駆動機構を制御して対物レンズ１０５をフォーカシング方向及びトラッキング方向にそれぞれ駆動変位させることにより、光学ディスク２の記録面２ａに出射光を合焦させて、光学ディスク２から情報を再生する。
【０２３１】
上述したように、光学ディスク装置１は、光ピックアップ３が、光学ディスク２からの戻り光をビームスプリッタ１０３，１２３，１３３，１３４により非点収差量が適切なものとなるように補正することができるので、ビームスポットの形状の変形を抑制して戻り光を分割プリズム１０６に入射させることで、フォーカシングエラー信号の信頼性を向上することができる。
【０２３２】
また、光学ディスク装置１は、光ピックアップ３が、従来の光ピックアップと同様の構成を用いることができ、製造コストの低減を図ることができるとともに、光学素子の配置の自由度が広がり、光学系の設計を容易とすることができる。
【０２３３】
さらに、光学ディスク装置１は、図１６、図２２乃至図２４に示す光ピックアップ３が、光学ディスク２からの戻り光を分割する分割プリズム１０６を有することにより、メインビーム用フォトディテクタの分割線によってビームスポットを分割する形式に比して光路上で戻り光が分割されるため、分割プリズム１０６で分割された４本の各戻り光を受光するようにメインビーム用フォトディテクタ１０７の各受光領域ａ３，ｂ３，ｃ３，ｄ３を所定の大きさに確保することで、メインビーム用フォトディテクタの分割位置等に要求される精度が緩和される。
【０２３４】
このため、光学ディスク装置１は、光ピックアップ３におけるメインビーム用フォトディテクタ１０７の製造コストを低減するとともに、光ピックアップ３の製造工程でメインビーム用フォトディテクタ１０７の位置調整を容易に行うことが可能とされて、得られるフォーカシングエラー信号ＦＥの信頼性を向上することができる。
【０２３５】
なお、光学ディスク装置１は、上述した分割プリズム１０６を、例えば八角錐に形成されるとしてもよい。この場合には、受光部１０７のメインビーム用フォトディテクタ１１１が、受光面の中央から放射状の分割線によって８分割されるように構成されてもよい。また、分割プリズム１０６は、平面を有する角錐に限定されずに、複数の曲面を有する形状とされていてもよい。この場合には、受光部１０７のメインビーム用フォトディテクタ１１１の分割領域を対応するように設けることとなる。
【０２３６】
また、光学ディスク装置１は、分割プリズム１０６を、略平板形状の光透過部材上にホログラム素子として所定のホログラムパターンをエッチング処理等によって形成する構成とされてもよい。また、ホログラム素子を用いる場合には、表面レリーフ型ホログラムが好ましく、また、ブレーズ化ホログラムとすることで回折効率を向上させるようにしてもよい。
【０２３７】
さらに、光学ディスク装置１は、分割プリズム１０６の代わりに、図１３に示すように、４つの領域に分割されたグレーティング７９を用いても同等の効果を得ることができる。この場合に、グレーティング７９は、分割プリズム１０６と同等の効果が得られるように、分割領域ｙ１，ｙ２，ｙ３，ｙ４が設けられ、各分割領域ｙ１，ｙ２，ｙ３，ｙ４において溝を形成する方向がそれぞれ異なっている。具体的には、分割領域ｙ１とｙ３との溝を形成する方向と、分割領域ｙ２とｙ４との溝を形成する方向とが互いに直交するようにされている。グレーティング７９は、入射した光学ディスク２からの戻り光を、各分割領域ｙ１，ｙ２，ｙ３，ｙ４におけるそれぞれの溝の向き及び格子定数に応じて回折させて４分割し、受光部１０７のメインビーム用フォトディテクタ１１１に導く。グレーティング７９は、ホログラム素子として所定のホログラムパターンをエッチング処理等によって形成される。また、ホログラム素子を用いる場合には、表面レリーフ型ホログラムが好ましく、また、ブレーズ化ホログラムとすることで回折効率を向上させるようにしてもよい。
【０２３８】
さらに、光学ディスク装置１は、光路中に反射面を有する設計にしてもよく、反射面を利用して光路を曲げることにより光学設計の自由度を向上させることができる。
【０２３９】
さらに、光学ディスク装置１は、分割プリズム１０６に入射する光学ディスク２からの戻り光の入射角が分割プリズム１０６の各面に対して４５°以下となるようにする、すなわち分割プリズム１０６の各面の傾角を４５°以下とすることで、入射する戻り光が全反射条件に入らないように、屈折角を大きくすることができるので、分割された各戻り光のビームスポット間隔を離すことができ、メインビーム用フォトディテクタ１１１内の各分割領域の間隔や、メインビーム用フォトディテクタ１１１とサイドビーム用フォトディテクタ１１２，１１３との間隔を広く取ることができ、光ピックアップ３の組立精度を緩くすることができる。
【０２４０】
なお、光学ディスク装置１は、上述した光ピックアップ３においてフォーカシングエラー信号ＦＥを得るために、いわゆる非点収差法が採用されたが、フーコー法等の他の検出方法が用いられてもよい。また、光学ディスク装置１は、上述した光ピックアップ３においてトラッキングエラー信号ＴＥを得るために、いわゆるＤＰＰ法が採用されたが、ＤＰＤ（Differential Phase Detection）法等の他の検出方法が用いられてもよい。
【０２４１】
また、光学ディスク装置１は、上述した光ピックアップ３において、非点収差量を補正する素子を、ビームスプリッタ１０３，１２３，１３３，１３４の戻り光の出射面に設ける構成としたが、他の場所に設けるようにしてもよい。非点収差量を補正する素子を設ける場所としては、分割プリズム１０６の戻り光の入射面若しくは出射面が好ましい。
【０２４２】
さらに、光学ディスク装置１は、上述した光ピックアップ３において、非点収差量を補正する素子を、回折素子としたが、これに限定されるものではなく、シリンドリカル面等を設けるとしてもよい。
【０２４３】
上述では、光路変動を補正する光学系３０及び６０を有する場合と、非点収差量を補正する光学系１００，１２０，１３０及び１４０を有する場合とで、光ピックアップ３の構成及び動作について説明したが、光路変動を補正し且つ非点収差量を補正する光学系を有するとしてもよい。
【０２４４】
そこで、以下では、光路変動を補正し且つ非点収差量を補正する光学系を備える光ピックアップ３の構成例について説明する。なお、光学系３０及び光学系６０を有する光ピックアップ３と略同等の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
【０２４５】
光ピックアップ３が有する光学系１５０は、図２５に示すように、光路順に、レーザ光を光学ディスク２に出射する光源６１と、この光源６１から出射された出射光を分割し、光学ディスク２からの戻り光を出射光と分離するとともに、出射光と分離された戻り光をさらに分割する複合光学素子１５１と、光源６１から出射され複合光学素子１５１を透過した出射光を所定の開口数ＮＡに絞る開口絞り３３と、この開口絞り３３により絞られた出射光を光学ディスク２の記録面２ａに集光させる対物レンズ３４と、光学ディスク２からの戻り光を受光する受光部１５２とを有している。
【０２４６】
光源６１は、波長が例えば７８０ｎｍ程度のレーザ光を発光点６１ａから出射する半導体レーザを有している。
【０２４７】
複合光学素子１５１は、図２５及び図２６に示すように、例えば樹脂材料を射出成型することでブロック状に形成されており、光源６１に臨まされるとともにこの光源６１の発光点６１ａから出射される出射光の光軸に直交する第１の面１５３と、この第１の面１５３と平行に対向する第２の面１５４と、第２の面１５４に対して所定の角度だけ傾斜して対向する第３の面１５５と、第１の面１５３及び第２の面１５４に対して垂直且つ第３の面１５５に対して所定の角度だけ傾斜して対向する第４の面１５６とを有している。
【０２４８】
第１の面１５３には、光源６１の発光点６１ａから出射された出射光を、０次光及び±１次光からなる３ビームに分割する第１の回折格子１６１が設けられている。光学系１５０は、トラッキングエラー信号ＴＥを得るために、いわゆるＤＰＰ法が適用されており、第１の回折格子１６１により分割された±１次光を受光部１５２で受光することによってトラッキングサーボを行うように構成されている。
【０２４９】
第２の面１５４には、光学ディスク２からの各戻り光のうち第１の回折格子１６１で分割された０次光及び±１次光を回折させて、それぞれをさらに０次光及び±１次光に分割して、例えば、この＋１次光を戻り光として出射光の光路と分離する第２の回折格子１６２が設けられている。
【０２５０】
第３の面１５５には、第２の回折格子１６２によって分離された戻り光の光路上に位置して、この戻り光を反射及び回折させて、さらに０次光及び±１次光に分割して、例えばこの−１次光を戻り光として第２の回折格子１６２で発生する光路変動を補正し、さらに非点収差量を補正するホログラム素子１６３が設けられている。
【０２５１】
このホログラム素子１６３は、入射された戻り光が全反射するように第３の面１５５に所定の反射膜が設けられており、いわゆる反射型のホログラム素子として機能する。ホログラム素子１６３は、所定のホログラムパターンをエッチング処理することにより形成される。ホログラム素子１６３を用いる場合には、表面レリーフ型ホログラムが好ましく、また、ブレーズ化ホログラムとすることで回折効率を向上させるようにしてもよい。
【０２５２】
第４の面１５６には、ホログラム素子１６３によって光路変動が補正され、且つ戻り光の光路上に位置して、この戻り光を４分割する分割プリズム１６４が設けられている。
【０２５３】
この分割プリズム１６４は、図２７及び図２８に示すように、略正四角錐をなす形状に形成されており、ホログラム素子１６３によって反射及び回折された−１次光が、この回折光の焦点又は焦点近傍で、回折光の中心が正四角錐の頂角の中心に入射されるように配設されている。
【０２５４】
また、分割プリズム１６４は、複合光学素子１５１の内方に位置して、この内方側に頂角を向けて設けられている。すなわち、分割プリズム１６４は、第１の回折格子１６１で分割された３ビームにおける０次光が、第２の回折格子１６２で回折され、ホログラム素子１６３で反射及び回折されて、頂角に入射されるように配設されている。なお、分割プリズム１６４は、正四角錐の底面が、ホログラム素子１６３で反射及び回折された−１次光の光軸に対して直交するように配設されている。
【０２５５】
また、複合光学素子１５１は、第２の回折格子１６２で分離された戻り光が通過することによって、分割プリズム１６４に入射される戻り光に非点収差を所定量だけ付与する。複合光学素子１５１は、光源６１から出射された出射光の光軸方向の位置を調動することによって、光学ディスク２に対するデフォーカスを容易に調整することが可能とされる。
【０２５６】
複合光学素子１５１は、樹脂材料を射出成型することにより形成される。また、その他の形成方法としては、エッチング加工により上述の第１の回折格子１６１、第２の回折格子１６２、ホログラム素子１６３及び分割プリズム１６４を形成しても良いし、機械加工により形成してもかまわない。なお、複合光学素子１５１を形成する材料としては、樹脂材料に限定されるものではなく、硝材等の透光性を有する光学材料を用いることができ、さらにこれらの光学材料の組み合わせにより、部分的に材料構成を変えるようにしてもよい。
【０２５７】
ここで、複合光学素子１５１は、複合光学素子３２及び複合光学素子６２で説明した場合と同様に、例えば、第２の回折格子１６２及びホログラム素子１６３の格子定数や第３の面１５５と第２の面１５４とがなす角度などを計算して複合光学素子１５１を設計することで、波長変動による戻り光の光路変動を補正し、分割プリズム１６４の頂角にこの戻り光を正確に導くことができる。
【０２５８】
また、複合光学素子１５１は、上述の光学系１００，１２０，１３０，１４０で説明した場合と同様に、第３の面１５５に設けられたホログラム素子１６７によりフォーカシングサーボに最適な非点収差量となるように補正することができる。
【０２５９】
このように設計された複合光学素子１５１は、光源６１から出射される出射光の波長変動により、光学ディスク２からの戻り光が第２の回折格子１６２で＋１次光として回折されて出射光と分離される際に、この分離された戻り光の光路が変動しても、この戻り光をホログラム素子１６３で−１次光として反射及び回折させることにより、光学ディスク２からの戻り光を常に分割プリズム１６４の頂角に導き、分割プリズム１６４で分割された各戻り光を受光部１５２の受光領域の所定の位置に正確に導くことができるようにされている。
【０２６０】
開口絞り３３は、複合光学素子１５１の第２の回折格子１６２を通過した出射光の光軸上に位置して配設されている。
【０２６１】
対物レンズ３４は、少なくとも１つの凸レンズにより構成され、光源６１から出射され開口絞り３３で絞られた出射光を光学ディスク２に集光するように配設されている。
【０２６２】
受光部１５２は、図２９に示すように、第１の回折格子１６１で分割された０次光であるメインビームを受光する略方形状のメインビーム用フォトディテクタ１７１と、第１の回折格子１６１で分割された±１次光である２つのサイドビームをそれぞれ受光する一組の略方形状のサイドビーム用フォトディテクタ１７２，１７３とを有している。受光部１５２は、複合光学素子１５１の分割プリズム１６４によって分割された各戻り光に対応する位置に配設されている。受光部１５２には、中央に位置して略方形状のメインビーム用フォトディテクタ１７１が配設されるとともに、このメインビーム用フォトディテクタ１７１を間に挟み込んで両側に位置して一組の略方形状のサイドビーム用フォトディテクタ１７２，１７３がそれぞれ配設されている。
【０２６３】
また、受光部１５２のメインビーム用フォトディテクタ１７１は、互いに直交する一組の分割線によって４等分割された各受光領域ａ４，ｂ４，ｃ４，ｄ４を有している。これら各受光領域ａ４，ｂ４，ｃ４，ｄ４には、分割プリズム１６４によって４分割された各戻り光がそれぞれ照射される。
【０２６４】
受光部１５２のサイドビーム用フォトディテクタ１７２，１７３は、それぞれ分割線によって２等分割された受光領域ｅ４，ｆ４，受光領域ｇ４，ｈ４を有している。これら各受光領域ｅ４，ｆ４には、第１の回折格子１６１で分割された±１次光に対応する光学ディスク２からの戻り光の一方が照射され、これら各受光領域ｇ４，ｈ４には、第１の回折格子１６１で分割された±１次光に対応する光学ディスク２からの戻り光の他方が照射される。
【０２６５】
光ピックアップ３が有するレンズ駆動機構は、図示しないが、対物レンズ３４を保持するレンズホルダと、このレンズホルダを対物レンズ３４の光軸に平行なフォーカシング方向及び対物レンズ３４の光軸に直交するトラッキング方向との二軸方向に変位可能に支持するホルダ支持部材と、レンズホルダを二軸方向に電磁力により駆動変位させる電磁駆動部とを有している。
【０２６６】
レンズ駆動機構は、受光部１５２のメインビーム用フォトディテクタ１７１が検出するフォーカシングエラー信号及びサイドビーム用フォトディテクタ１７２，１７３が検出するトラッキングエラー信号に基づいて、対物レンズ３４をフォーカシング方向及びトラッキング方向にそれぞれ駆動変位させて、光学ディスク２の記録面２ａの記録トラックに出射光を合焦させる。
【０２６７】
なお、上述した複合光学素子１５１は、分割プリズム１６４が例えば八角錐に形成されるとしてもよい。この場合には、受光部１５２のメインビーム用フォトディテクタ１７１が、受光面の中央から放射状の分割線によって８分割されるように構成されてもよい。また、複合光学素子１５１は、分割プリズム１６４が、第４の面１５６に対して内方側に設けられたが、第４の面１５６に対して外方側に突設されてもよい。さらに、複合光学素子１５１は、分割プリズム１６４が、平面を有する角錐に限定されずに、複数の曲面を有する形状とされていてもよい。この場合には、受光部１５２のメインビーム用フォトディテクタ１７１の分割領域を対応するように設けることとなる。さらに、複合光学素子１５１は、第１の回折格子１６１及び第２の回折格子１６２がそれぞれホログラム素子として所定のホログラムパターンをエッチング処理等によって形成する構成とされてもよい。ホログラム素子を用いる場合には、表面レリーフ型ホログラムが好ましく、また、ブレーズ化ホログラムとすることで回折効率を向上させるようにしてもよい。
【０２６８】
複合光学素子１５１は、分割プリズム１６４の代わりに、図１３に示すように、４つの領域に分割されたグレーティング７９を用いても同等の効果を得ることができる。この場合に、グレーティング７９は、分割プリズム１６４と同等の効果が得られるように、分割領域ｙ１，ｙ２，ｙ３，ｙ４が設けられ、各分割領域ｙ１，ｙ２，ｙ３，ｙ４において溝を形成する方向がそれぞれ異なっている。具体的には、分割領域ｙ１とｙ３との溝を形成する方向と、分割領域ｙ２とｙ４との溝を形成する方向とが互いに直交するようにされている。グレーティング７９は、入射した光学ディスク２からの戻り光を、各分割領域ｙ１，ｙ２，ｙ３，ｙ４におけるそれぞれの溝の向き及び格子定数に応じて回折させて４分割し、受光部１５２のメインビーム用フォトディテクタ１７１に導く。グレーティング７９は、ホログラム素子として所定のホログラムパターンをエッチング処理等によって形成される。また、ホログラム素子を用いる場合には、表面レリーフ型ホログラムが好ましく、また、ブレーズ化ホログラムとすることで回折効率を向上させるようにしてもよい。
【０２６９】
さらに、複合光学素子１５１は、内部に反射面を有する設計にしてもよく、反射面を利用して光路を曲げることにより光学設計の自由度を向上させることができる。
【０２７０】
さらにまた、複合光学素子１５１は、分割プリズム１６４に入射する光学ディスク２からの戻り光の入射角が分割プリズム１６４の各面に対して４５°以下となるようにする、すなわち分割プリズム１６４の各面の傾角を４５°以下とすることで、入射する戻り光が全反射条件に入らないように、屈折角を大きくすることができるので、分割された各戻り光のビームスポット間隔を離すことができ、メインビーム用フォトディテクタ１７１内の各分割領域の間隔や、メインビーム用フォトディテクタ１７１とサイドビーム用フォトディテクタ１７２，１７３との間隔を広く取ることができ、光ピックアップ３の組立精度を緩くすることができる。
【０２７１】
以上のような光学系１５０を有する光ピックアップ３を備える光学ディスク装置１は、光学ディスク２からの戻り光によって光ピックアップ３が検出したフォーカシングエラー信号及びトラッキングエラー信号に基づいて、サーボ回路１０から光ピックアップ３の二軸アクチュエータに制御信号が出力されて、対物レンズ３４がフォーカシング方向及びトラッキング方向にそれぞれ駆動変位されることにより、出射光が対物レンズ３４を介して光学ディスク２の所望の記録トラックに合焦される。そして、光学ディスク装置１は、光ピックアップ３によって読み取られた信号が信号復調回路１２及び誤り訂正回路１３により、復調処理及び誤り訂正処理された後、インターフェース１４から再生信号として出力される。
【０２７２】
ここで、上述した光学系１５０を有する光ピックアップ３を備える光学ディスク装置１について、光ピックアップ３内の出射光及び戻り光の光路を、図面を参照して説明する。
【０２７３】
光学ディスク装置１は、図２５に示すように、光学ディスク２の記録面２ａから情報を再生する場合、光源６１から出射された出射光が、複合光学素子１５１の第１の回折格子１６１によって０次光及び±１次光からなる３ビームにそれぞれ分割される。３ビームに分割された出射光は、複合光学素子１５１の第２の回折格子１６２を透過されて、対物レンズ３４により光学ディスク２の記録面２ａに集光される。
【０２７４】
光学ディスク２の記録面２ａからの戻り光は、複合光学素子１５１の第２の回折格子１６２により回折し、第３の面１５５に向かう光路に導かれて、＋１次光がホログラム素子１６３に入射される。ホログラム素子１６３に入射された第２の回折格子１６２からの＋１次光は、ホログラム素子１６３により反射及び回折し、−１次光が分割プリズム１６４の頂角に入射される。ここで、ホログラム素子１６３において、第２の回折格子１６２からの＋１次光は、第２の回折格子１６２により発生する光路変動が補正されるとともに、非点収差量が補正される。分割プリズム１６４の正四角錐の頂角に入射された−１次光は、正四角錐の各周面にそれぞれ入射されることにより、互いに異なる方向にそれぞれ屈折し、４本の戻り光に４分割されて、受光部１５２のメインビーム用フォトディテクタ１７１の各受光領域ａ４，ｂ４，ｃ４，ｄ４にそれぞれ照射される。
【０２７５】
ホログラム素子１６３で回折された回折光が分割プリズム１６４の頂角に入射されるとき、図３０（ｂ）に示すように、光学ディスク２の記録面２ａに対して対物レンズ３４が合焦位置に位置されている場合、分割プリズム１６４の頂角には、ほぼ円形とされた回折光が入射される。
【０２７６】
一方、回折光が分割プリズム１６４の頂角に入射されるとき、図３０（ａ）に示すように、光学ディスク２の記録面２ａに対して対物レンズ３４が近づき過ぎた場合、対物レンズ３４が合焦位置から外れるため、回折光が複合光学素子１５１を通過することにより発生する非点収差によって、分割プリズム１６４の頂角には、長軸が図中右上がりの楕円形とされた回折光が入射される。
【０２７７】
また、回折光が分割プリズム１６４の頂角に入射されるとき、図３０（ｃ）に示すように、光学ディスク２の記録面２ａに対して対物レンズ３４が遠ざかり過ぎた場合、対物レンズ３４が合焦位置から外れるため、回折光が複合光学素子１５１を通過することにより発生する非点収差によって、分割プリズム１６４の頂角には、長軸が図中左上がりの楕円形とされた回折光が入射される。
【０２７８】
したがって、対物レンズ３４が合焦位置から外れた状態で、分割プリズム１６４の頂角に回折光が入射するとき、分割プリズム１６４の互いに対向する二組の周面ｘ９，ｘ１１と周面ｘ１０，ｘ１２には、一方の組の各周面に回折光の大部分が入射するとともに、他方の組の各周面に回折光のごく僅かが入射するように分かれる。
【０２７９】
すなわち、図３０（ａ）に示すように楕円形とされた回折光が入射する分割プリズム１６４には、回折光の大部分が一組の対向する各周面ｘ９，ｘ１１に入射するとともに、回折光のごく僅かが一組の対向する各周面ｘ１０，ｘ１２に入射する。また、図３０（ｃ）に示すように楕円形とされた回折光が入射する分割プリズム１６４には、回折光の大部分が一組の各周面ｘ１０，ｘ１２に入射するとともに、回折光のごく僅かが一組の対向する各周面ｘ９，ｘ１１に入射する。
【０２８０】
そして、第１の回折格子１６１で分割された０次光のうち光学ディスク２からの戻り光は、第２の回折格子１６２で回折され−１次光とされて、この−１次光が分割プリズム１６４の各周面ｘ９，ｘ１０，ｘ１１，ｘ１２にそれぞれ入射されることにより、互いに異なる方向に屈折されるため、４本の戻り光に分割されて、受光部１５２のメインビーム用フォトディテクタ１７１の各受光領域ａ４，ｂ４，ｃ４，ｄ４にそれぞれ入射する。
【０２８１】
このため、図３１（ａ）及び図３１（ｃ）に示すように、メインビーム用フォトディテクタ１７１の互いに対向する二組の各受光領域ａ４，ｃ４と各受光領域ｂ４，ｄ４とでは、一方の組の各受光領域が受光する受光量が多くなるとともに、他方の組の各受光領域が受光する受光量が少なくなる。
【０２８２】
すなわち、図３１（ａ）に示すような楕円形の回折光が分割プリズム１６４に入射した場合、メインビーム用フォトディテクタ１７１は、図３１（ａ）に示すように、対向する各受光領域ａ４，ｃ４が受光する受光量が多くなるとともに、対向する各受光領域ｂ４，ｄ４が受光する受光量が少なくなる。また、図３１（ｃ）に示すような楕円形の回折光が分割プリズム１６４に入射した場合、メインビーム用フォトディテクタ１７１は、図３１（ｃ）に示すように、対向する各受光領域ｂ４，ｄ４が受光する受光量が多くなるとともに、対向する各受光領域ａ４，ｃ４が受光する受光量が少なくなる。
【０２８３】
また、図３０（ｂ）に示すような円形の回折光が分割プリズム１６４の頂角に入射した場合、メインビーム用フォトディテクタ１７１は、図３１（ｂ）に示すように、対向する各受光領域ａ４，ｃ４と各受光領域ｂ４，ｄ４の各受光量が等しくなる。
【０２８４】
したがって、メインビーム用フォトディテクタ１７１は、各受光領域ａ４，ｂ４，ｃ４，ｄ４がそれぞれ検出する各出力をＳａ４，Ｓｂ４，Ｓｃ４，Ｓｄ４とすると、フォーカシングエラー信号ＦＥは、以下に示す式１８で計算することができる。
【０２８５】
ＦＥ＝（Ｓａ４＋Ｓｃ４）−（Ｓｂ４＋Ｓｄ４）・・・・（式１８）
すなわち、メインビーム用フォトディテクタ１７１は、光学ディスク２の記録面２ａに対して対物レンズ３４が合焦位置に位置された場合、式１６によって演算されるフォーカシングエラー信号ＦＥが０となる。また、メインビーム用フォトディテクタ１７１は、光学ディスク２の記録面２ａに対して対物レンズ３４が近づき過ぎた場合、フォーカシングエラー信号ＦＥが正となり、また光学ディスク２の記録面２ａに対して対物レンズ３４が遠ざかり過ぎた場合、フォーカシングエラー信号ＦＥが負となる。
【０２８６】
上述のように受光部１５２のメインビーム用フォトディテクタ１７１は、各受光領域ａ４，ｂ４，ｃ４，ｄ４にそれぞれ入射された各ビームスポットの出力により、フォーカシングエラー信号ＦＥを得るとともに再生信号を得る。
【０２８７】
また、一組の各サイドビーム用フォトディテクタ１７２，１７３は、光学ディスク２からの戻り光うち第１の回折格子１６１で分割された±１次光の各受光量を各受光領域ｅ４，ｆ４，ｇ４，ｈ４で受光する。
【０２８８】
したがって、サイドビーム用フォトディテクタ１７２，１７３は、各受光領域ｅ４，ｆ４，ｇ４，ｈ４がそれぞれ検出する各出力をＳｅ４，Ｓｆ４，Ｓｇ４，Ｓｈ４とすると、トラッキングエラー信号ＴＥは、以下の式２０に示すように計算することができる。
【０２８９】
ＴＥ＝（Ｓａ４＋Ｓｃ４）−（Ｓｂ４＋Ｓｄ４）
−α（（Ｓｅ４−Ｓｆ４）＋（Ｓｇ４−Ｓｈ４））・・・（式２０）
以上のように光学ディスク装置１は、光学系１５０を有する光ピックアップ３により得られたフォーカシングエラー信号ＦＥ及びトラッキングエラー信号ＴＥに基づいて、サーボ回路１０がレンズ駆動機構を制御して対物レンズ３４をフォーカシング方向及びトラッキング方向にそれぞれ駆動変位させることにより、光学ディスク２の記録面２ａに出射光を合焦させて、光学ディスク２から情報を再生する。
【０２９０】
上述したように、光学ディスク装置１は、光学系１５０を有する光ピックアップ３が、光学ディスク２からの戻り光を回折する第２の回折格子１６２と、この第２の回折格子１６２により回折された＋１次光を戻り光として、この戻り光をさらに回折するホログラム素子１６３とが設けられた複合光学素子１５１を有することにより、周囲の温度変化により光源６１から出射される出射光の発振波長が変動しても適切な位置に導くことができるとともに、ホログラム素子１６３により非点収差量が適切に補正することができる。
【０２９１】
このため、光学ディスク装置１は、複合光学素子１５１のように部品点数の増加もなく簡単な構造の光ピックアップを用いることで、得られるフォーカシングエラー信号ＦＥの信頼性を向上することができる。
【０２９２】
また、光学ディスク装置１は、光学系１５０を有する光ピックアップ３において、複合光学素子１５１のみで、出射光と戻り光とを分離し、光源６１から出射される出射光の波長変動により発生する光路変動を補正するとともに非点収差量を補正する機能を備えているため、光学部品の点数を必要最小限に留めて、光学系１５０の構成を簡素化、小型化を図るとともに製造コストを低減することが可能とされる。
【０２９３】
したがって、光学ディスク装置１は、光ピックアップ３内の光学系１５０が複合光学素子１５１を有することで、生産性が向上し、製造コストの低減を図り、信頼性を向上させることができる。
【０２９４】
さらに、光学ディスク装置１は、図２５に示す光ピックアップ３が、光学ディスク２からの戻り光を分割する分割プリズム１６４を有する複合光学素子１５１を有することにより、メインビーム用フォトディテクタの分割線によってビームスポットを分割する形式に比して光路上で戻り光が分割されるため、分割プリズム１６４で分割された４本の各戻り光を受光するようにメインビーム用フォトディテクタ１７１の各受光領域ａ４，ｂ４，ｃ４，ｄ４を所定の大きさに確保することで、メインビーム用フォトディテクタの分割位置等に要求される精度が緩和される。
【０２９５】
このため、光学ディスク装置１は、光ピックアップ３におけるメインビーム用フォトディテクタ１７１の製造コストを低減するとともに、光ピックアップ３の製造工程でメインビーム用フォトディテクタ１７１の位置調整を容易に行うことが可能とされて、得られるフォーカシングエラー信号ＦＥの信頼性を向上することができる。
【０２９６】
なお、光学ディスク装置１は、上述した光ピックアップ３においてフォーカシングエラー信号ＦＥを得るために、いわゆる非点収差法が採用されたが、フーコー法等の他の検出方法が用いられてもよい。
【０２９７】
また、光学ディスク装置１は、上述した複合光学素子１５１のように１つの素子を構成することが難しい場合、各光学素子を個別に上述と同じような配置とする光学系とすることで同様の機能を得ることができることは言うまでもない。
【０２９８】
【発明の効果】
上述したように、本発明に係る光ピックアップ装置によれば、光学ディスク装置においてこの複合光学素子を光ピックアップに用いることで、生産性を向上し、製造コストの低減を図り、フォーカシングエラー信号の信頼性を向上することができる。
【０２９９】
さらに、本発明に係る光学ディスク装置によれば、この複合光学素子を光ピックアップに用いることで、生産性を向上し、製造コストの低減を図り、フォーカシングエラー信号の信頼性を向上することができる。
【０３０３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光学ディスク装置の構成を示す概略図である。
【図２】同光学ディスク装置が備える光ピックアップの光学系の概略を示す図である。
【図３】上記光ピックアップの光学系に設けられた複合光学素子の斜視図である。
【図４】上記光ピックアップの光学系に設けられた複合光学素子内の戻り光の光路を示す斜視図である。
【図５】上記光ピックアップの光学系に設けられた複合光学素子内における戻り光の光路変動を説明する図である。
【図６】上記光ピックアップの光学系に設けられた受光部のメインビーム用フォトディテクタ及びサイドビーム用フォトディテクタを説明する図である。
【図７】上記光ピックアップが有するメインビーム用フォトディテクタの各受光領域のビームスポットを示し、（ａ）は対物レンズが光学ディスクに近い状態を示し、（ｂ）は対物レンズが合焦位置に位置する状態を示し、（ｃ）は対物レンズが光学ディスクから遠い状態を示す図である。
【図８】上記光学ディスク装置が備える光ピックアップにおける他の光学系の概略を示す図である。
【図９】図８に示す光ピックアップの他の光学系に設けられた複合光学素子の斜視図である。
【図１０】図８に示す光ピックアップの他の光学系に設けられた複合光学素子内の分割プリズムを説明する斜視図である。
【図１１】図８に示す光ピックアップの他の光学系に設けられた複合光学素子内の分割プリズムを戻り光の入射面側から見た図である。
【図１２】図８に示す光ピックアップの他の光学系に設けられた受光部のメインビーム用フォトディテクタ及びサイドビーム用フォトディテクタを説明する図である。
【図１３】図８に示す光ピックアップの他の光学系における複合光学素子が有する分割プリズムと同等の機能を有するグレーティングを示す平面図である。
【図１４】図８に示す光ピックアップにおける複合光学素子が有する分割プリズムに入射される回折光を示し、（ａ）は対物レンズが光学ディスクに近い状態を示し、（ｂ）は対物レンズが合焦位置に位置する状態を示し、（ｃ）は対物レンズが光学ディスクから遠い状態を示す図である。
【図１５】図８に示す光ピックアップが有するメインビーム用フォトディテクタの各受光領域のビームスポットを示し、（ａ）は対物レンズが光学ディスクに近い状態を示し、（ｂ）は対物レンズが合焦位置に位置する状態を示し、（ｃ）は対物レンズが光学ディスクから遠い状態を示す図である。
【図１６】上記光学ディスク装置が備える光ピックアップにおける他の光学系の概略を示す図である。
【図１７】図１６に示す光ピックアップの他の光学系に設けられた分割プリズムを説明する斜視図である。
【図１８】図１６に示す光ピックアップの他の光学系に設けられた分割プリズムを説明する側面図である。
【図１９】図１６に示す光ピックアップの他の光学系に設けられた受光部のメインビーム用フォトディテクタ及びサイドビーム用フォトディテクタを説明する図である。
【図２０】図１６に示す光ピックアップにおける複合光学素子が有する分割プリズムに入射される回折光を示し、（ａ）は対物レンズが光学ディスクに近い状態を示し、（ｂ）は対物レンズが合焦位置に位置する状態を示し、（ｃ）は対物レンズが光学ディスクから遠い状態を示す図である。
【図２１】図１６に示す光ピックアップが有するメインビーム用フォトディテクタの各受光領域のビームスポットを示し、（ａ）は対物レンズが光学ディスクに近い状態を示し、（ｂ）は対物レンズが合焦位置に位置する状態を示し、（ｃ）は対物レンズが光学ディスクから遠い状態を示す図である。
【図２２】上記光学ディスク装置が備える光ピックアップにおける他の光学系の概略を示す図である。
【図２３】上記光学ディスク装置が備える光ピックアップにおける他の光学系の概略を示す図である。
【図２４】上記光学ディスク装置が備える光ピックアップにおける他の光学系の概略を示す図である。
【図２５】上記光学ディスク装置が備える光ピックアップにおける他の光学系の概略を示す図である。
【図２６】図２５に示す光ピックアップの他の光学系に設けられた複合光学素子の斜視図である。
【図２７】図２５に示す光ピックアップの他の光学系に設けられた複合光学素子内の分割プリズムを説明する斜視図である。
【図２８】図２５に示す光ピックアップの他の光学系に設けられた複合光学素子内の分割プリズムを戻り光の入射面側から見た図である。
【図２９】図２５に示す光ピックアップの他の光学系に設けられた受光部のメインビーム用フォトディテクタ及びサイドビーム用フォトディテクタを説明する図である。
【図３０】図２５に示す光ピックアップにおける複合光学素子が有する分割プリズムに入射される回折光を示し、（ａ）は対物レンズが光学ディスクに近い状態を示し、（ｂ）は対物レンズが合焦位置に位置する状態を示し、（ｃ）は対物レンズが光学ディスクから遠い状態を示す図である。
【図３１】図２５に示す光ピックアップが有するメインビーム用フォトディテクタの各受光領域のビームスポットを示し、（ａ）は対物レンズが光学ディスクに近い状態を示し、（ｂ）は対物レンズが合焦位置に位置する状態を示し、（ｃ）は対物レンズが光学ディスクから遠い状態を示す図である。
【図３２】従来の光ピックアップ装置が備える光学系を示す模式図である。
【図３３】従来の光学系が有するメインビーム用フォトディテクタの各受光領域のビームスポットを示し、（ａ）は対物レンズが光学ディスクに近い状態を示し、（ｂ）は対物レンズが合焦位置に位置する状態を示し、（ｃ）は対物レンズが光学ディスクから遠い状態を示す図である。
【図３４】従来の光学系のメインビーム用フォトディテクタにおける受光面の中央に対してビームスポットの中心が外れた状態を示す図である。
【符号の説明】
１  光学ディスク装置、  ２  光学ディスク、  ３  光ピックアップ、  ３０光学系、  ３１  受発光一体型素子、  ３２  複合光学素子、  ３３  開口絞り、  ３４  対物レンズ、  ４１  第１の面、  ４２  第２の面、  ４５  第１の回折格子、  ４６  第２の回折格子、  ４７  第３の回折格子、  ６０  光学系、  ６１  光源、  ６２  複合光学素子、  ６３  受光部、  ６４  遮光板、６５  遮光板、  ７５  第１の回折格子、  ７６  第２の回折格子、  ７７  第３の回折格子、  ７８  分割プリズム、  ８１  第１の面、  ８２  第２の面、  ８３  第３の面、  ８４  第４の面
【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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【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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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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