(57)【要約】 【課題】  副ビームによるプッシュプル信号に発生するオフセット成分を低減して、トラッキングサーボ制御特性を向上させることが可能な光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】  光ピックアップ装置の導光手段は、第１回折素子によって光記録媒体からの反射光を回折させて、受光素子の複数の受光領域に向かう回折光を生成し、光源および第１回折素子の間の光路上に設けられる第２回折素子によって、光源から出射された光を回折させて、少なくとも０次回折光および±１次回折光を生成し、±１次回折光のいずれか一方の回折効率を、±１次回折光の他方の回折効率よりも高くすることによって、受光素子の各受光領域に入射する±１次回折光の光量を調整する。【選択図】      図１
2009070518.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射する光源と、
トラッキングエラー信号を取得するための複数の受光領域を有し、各受光領域に照射される光量に応じた信号を出力する受光素子と、
前記光源からの光を、記録媒体が設けられるべき予め定める領域に導き、前記記録媒体によって反射された光を、前記受光素子に導く導光手段とを含み、
導光手段は、
光記録媒体からの反射光を回折させて、受光素子の前記複数の受光領域に向かう回折光を生成可能な第１回折素子と、
光源および第１回折素子の間の光路上に設けられ、光源から出射された光を回折させて、少なくとも０次回折光および±１次回折光を生成する第２回折素子を備えた光ピックアップ装置であって、
第１回折素子は、少なくともラジアル方向に平行な直線となるナイフエッジを備えたフォーカスエラー信号生成用の領域と、光軸中心を通ったタンジェンシャル方向に平行な直線とで分割されたトラッキングエラー信号生成用の領域とを備え、受光素子の異なる受光領域に回折し、
第２回折素子は、生成された±１次回折光のうち、光記録媒体からの反射光が第１回折素子のトラッキングエラー信号生成用の領域への入射面積が小さい回折光の回折効率が、もう一方の回折光の回折効率よりも高くなるように、前記受光素子の各受光領域に入射する±１次回折光の光量を調整することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記受光素子は、前記０次回折光および±１次回折光の３ビームを受光し、
前記受光素子が受光した受光量に応じてトラッキングエラー信号を生成するトラッキングエラー信号生成手段を含む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】
前記トラッキングエラー信号生成手段は、前記トラッキングエラー信号を、差動プッシュプル法に基づいて生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】
前記受光素子は、トラッキングエラー信号を取得するための受光領域を６つ有し、
０次回折光および±１次回折光は、各々２つの受光領域に分かれて受光され、＋１次回折光の受光領域のうち、受光量の多い領域から得られる信号をＳｅ、受光量の少ない領域から得られる信号をＳｆとし、−１次回折光の受光領域のうち、受光量の多い領域から得られる信号をＳｈ、受光量の少ない領域から得られる信号をＳｇとした場合において、Ｓｅ、Ｓｇ、Ｓｆ、およびＳｈが、Ｓｅ＋Ｓｇ≒Ｓｆ＋Ｓｈを満たすように、第２回折素子の回折効率が設定されていることを特徴とする請求項３の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記第２回折素子の回折面は、基材の一表面部に溝が成形されて成り、前記一表面部は、前記溝の延びる方向に垂直な方向の断面が周期的な鋸歯状に形成されて、前記±１次回折光のいずれかの回折効率を、±１次回折光の他方の回折効率よりも高くすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記第２回折素子の回折面は、基材の一表面部に溝が成形されて成り、前記一表面部は、前記断面における前記鋸歯状の部分の少なくとも一辺が、階段状に形成されることを特徴とする請求項５に記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
第１回折素子の分割領域を、少なくとも３つ以上備えたことを特徴とする請求項４〜６のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記第２回折素子は、回折光の一部に残余の部分に対して位相差を与える領域を備えることを特徴とする請求項５または６に記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
受光素子は、フォーカスエラー信号を取得するための複数の受光領域を有して、前記各受光領域に照射される光量に応じた信号を出力し、
前記第１回折素子は、トラッキングエラー信号を取得するための前記受光領域に向かう回折光を生成可能な領域と、ナイフエッジ法を利用したフォーカスエラー信号を取得するための前記受光領域に向かう回折光を生成可能な領域とを有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
前記第１回折素子および第２回折素子は、単一の光学素子に形成され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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光素子からの光ビームによって光記録媒体などの情報記録媒体上に微小なビームスポットを形成し、情報の記録および再生を行う光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報の記録または再生が可能な光記録媒体として、情報の記録および再生が行われる７８０ｎｍ近傍の赤外の波長域を使うＣＤ（Compact Disk）および、６５０ｎｍ近傍の赤色域の波長域を使うＤＶＤ（Digital Versatile Disk）が広く採用されている。近年、４０５ｎｍ近傍の青紫色の波長域を使用したもの、および複数の記録層を重ねたさらに大容量のものも広まりつつある。
【０００３】
光記録媒体の情報の再生および記録は、再生専用の光記録媒体であれば凹凸状のピットまたは、記録用の光記録媒体のランドおよびグルーブからなるトラックに、レーザ光を照射し、その反射光を受光素子で検出して、サーボ信号を検出してサーボ制御を行う。特に、記録系光記録媒体であるＣＤ-Ｒ（Compact Disk Recordable），ＣＤ-ＲＷ（Compact 
Disk Rewritable），ＤＶＤ-Ｒ（Digital Versatile Disk Recordable），ＤＶＤ-ＲＷ（
Digital Versatile Disk Rewritable），ＤＶＤ-ＲＡＭ（Digital Versatile Disk 
Random Access Memory）には、フォーカスサーボ制御にナイフエッジ法を、トラッキングサーボ制御に差動プッシュプル法（Differential Push-Pull Method、以下ＤＰＰ法と略す）が採用されている。
【０００４】
差動プッシュプル法は、３ビーム方式を採用するので、光源である半導体レーザ素子から出射された光を、回折素子を通って、主ビームとなる０次回折光と、副ビームとなる±１次回折光との３ビームに分離し、たとえばＤＶＤ−Ｒであれば、光記録媒体のグルーブトラックに０次回折光を集光して主ビームによるプッシュプル信号（メインプッシュプル信号、以下ＭＰＰ信号と略す）を生成し、グルーブトラックに隣接したランドトラックに±１次回折光を集光して副ビームによるプッシュプル信号（サブプッシュプル信号、以下ＳＰＰ信号と略す）を生成して、ＭＰＰ信号をＳＰＰ信号で補正することで、差動プッシュプル信号を得るものである。その際、ＳＰＰ信号の位相をＭＰＰ信号の逆位相にする必要があるので、光記録媒体に集光する±１次回折光の位置を、集光する０次回折光を中心に回転させることで、ランドトラック中央に±１次回折光の集光スポットを落射させることが可能となる。
【０００５】
しかし、ＭＰＰ信号とＳＰＰ信号にアンバランスなオフセットが入ると、ＤＰＰ信号にオフセットが入り、光記録媒体上に集光する０次回折光が、トラックの中央からオフセットした位置に集光され、安定して記録・再生できないおそれがある。
【０００６】
この課題を解決するために、２つの従来技術が提案されている。
まず、第１の従来技術では、記録時のトラックの反射率の変化を利用したものである。第１の従来技術では、ナイフエッジによる遮光率の低いほうの副ビームの記録媒体に対する照射位置を主ビームより記録方向に先行する位置に設定し、他方のサブビームの照射位置を主ビームより記録方向に後行する位置に設定する。これによって、遮光率を異ならせるナイフエッジが介在することによる２つのサブビームの光量のアンバランスは、記録媒体における未記録部と記録済み部との反射率を利用することで機械的に相殺され、トラッキングエラー信号用の受光部でのこれら２つの副ビームの受光量を均等にしている。
【０００７】
図１０は、第１の従来技術における光ピックアップ装置１５０の構成を簡略化して示す概略図である。図１１は、ナイフエッジミラーを透過する光軸方向から見た受光素子１１０の受光面を示す図である。図１２は、ナイフエッジミラーにより反射する光軸方向から見た受光素子１１１の受光面を示す図である。図１３は、回折素子１０２とナイフエッジ１０９とを同一光軸線上に配置した状態を示す図である。図１４は、光記録媒体１０７と、本発明の光ピックアップ装置によって、光記録媒体上に集光された集光スポットの平面図である。図１５は、回折素子１０２の断面図である。
【０００８】
ここで、図１０から図１５中に示すＸ−Ｙ−Ｚの３軸線方向、およびＳ−Ｔの２軸線方向について説明する。Ｚ方向は、半導体レーザ１５０から出射される光の光軸線１００に一致する方向と定義する。Ｙ軸線方向は、Ｚ軸線に直交する平面座標である２次元平面座標を表すＸ−Ｙ２軸線のうちの１軸線であり、このＹ軸線方向を、Ｚ方向に垂直かつ光ピックアップ装置１５０における集光レンズ１０８を通る光の光軸線１１５に一致する方向と定義する。Ｘ軸線方向は、Ｚ軸線に直交する平面座標である２次元平面座標を表す残りの１軸線であって、先のＹ軸線方向に直交する方向と定義する。さらにＸ方向に伸びる軸線を反時計まわりに角度θだけ回転した軸線の伸びる方向をＳ方向とし、同じくＹ方向に伸びる軸線を反時計まわりに角度θだけ回転した軸線の伸びる方向をＴ方向とする。
【０００９】
第１の従来技術の光ピックアップ装置１５０は、半導体レーザからなる光源１０１と、図１５に示すように、断面形状が、矩形の溝形状であって、主ビームと副ビームの３ビームの往路光を生成するための回折素子１０２と、回折素子１０２によって生成された３ビームの往路光を平行光にするコリメートレンズ１０３と、コリメートレンズ１０３を通った光のうち、Ｐ偏光を透過してＳ偏光を反射する偏光ビームスプリッター１０４と、偏光ビームスプリッター１０４を通ったＰ偏光を円偏光させる１／４波長板１０５と、１／４波長板１０５を通った光を光記録媒体１０７に向けて集光する対物レンズ１０６と、光記録媒体１０７からの反射復路光を受光素子１１０および１１１に向けて集光するための集光レンズ１０８と、集光レンズ１０８と受光素子１１０と１１１との間に設置されたナイフエッジミラー１０９とから構成され、受光素子１１０ａおよび１１０ｂから検出された光信号を、電気信号に変換している。対物レンズ１０６は、図示しないアクチュエータに支持されている。
【００１０】
たとえばＣＤ−Ｒのグルーブトラックの記録・再生を行うために、主ビームとなる０次回折光をグルーブトラックに集光させて記録・再生を行うが、副ビームとなる±１次回折光を、上記グルーブトラックに隣接したランドトラックに集光させて、トラッキングエラー信号を生成するために使用する。そのため、ＣＤ−Ｒ上では、グルーブトラックで集光している主ビームを中心としたトラックに対して、主ビームの軸線まわりに角度θだけ角変位した位置に集光される必要がある。つまり、図１３に示すように、グルーブトラックに対して、回折素子１０２を主ビームの軸線まわりに角度θだけ角変位した位置に配置する。
【００１１】
次に、第１の従来技術の光ピックアップ装置の動作原理について説明する。
光源１０１から出射された往路光が光記録媒体１０７までの光路は、上述のとおりである。光記録媒体１０７から反射された復路光は、１／４波長板１０５によって、Ｐ偏光になり、さらに偏光ビームスプリッター１０４によって、反射され、反射された光は集光レンズ１０８を通り、集光される。その光軸線上にナイフエッジミラー１０９のナイフエッジ部がラジアル方向に平行になるように配置される。ナイフエッジミラー１０９で反射しなかった復路光は受光素子１１０へ入射し、ナイフエッジミラー１０９で反射した復路光は、受光素子１１１へ入射する。
【００１２】
受光素子１１０は、２分割の受光領域１１０ａ，１１０ｂを備え、図１１に示すように、復路光のうち、ナイフエッジ法を利用して主ビームは受光領域１１０ａと受光領域１１０ｂとの中間位置に入射させ、それぞれの受光領域から検出された電気信号ＳａとＳｂから、フォーカスエラー信号を求める。フォーカスエラー信号をＦＥＳとすると、
ＦＥＳ＝Ｓａ−Ｓｂ
を生成することで、フォーカスサーボ制御を行っている。
【００１３】
また、受光素子１１１は、６分割の受光領域１１１ｃ〜１１１ｈを備え、復路光のうち、主ビームを受光領域１１１ｃと１１１ｄの中央に、＋１次回折光を１１１ｅ，１１１ｆの中央に、−１次回折光を１１１ｇ，１１１ｈの中央に入射させ、それぞれの受光領域から検出された電気信号Ｓｃ〜Ｓｈから、次のように差動プッシュプル法を利用して、トラッキングエラー信号を求める。トラッキングエラー信号をＴＥＳとすると、
ＴＥＳ＝（Ｓｃ，Sｄ）−ｋ×｛（Ｓｅ−Ｓｆ）＋（Ｓｇ−Ｓｈ）｝
を生成することで、トラッキングサーボ制御を行っている。第１項の（Ｓｃ，Ｓｄ）は、主ビームのプッシュプル信号であり、第２項の（Ｓｅ−Ｓｆ）および（Ｓｇ−Ｓｈ）は、副ビームのプッシュプル信号である。定数ｋは主ビームと副ビームとの光強度比であり、回折素子１０２の０次回折光と±１次回折光との回折効率比で設定する。
【００１４】
第１の従来技術では、記録によって、光記録媒体の反射率が低くなることを利用して、ナイフエッジミラー１０９による遮光率の高い＋１次回折光の集光スポットが、光記録媒体の反射率の高い未記録側のトラックに配置されるように回折素子の回転方向を設定することでＳｅ，Ｓｆとの検出信号を高くし、逆にナイフエッジミラー１０９による遮光率の低い−１次回折光の集光スポットが、光記録媒体の反射率の低い記録側のトラックに配置されるように回折素子の回転方向を設定することでＳｇとＳｈとの検出信号を低くして、ＳｅとＳｆとの大小関係および、ＳｇとＳｈとの大小関係を相殺している。すなわち、第１の従来技術は、図１４のように、光記録媒体上の記録トラックに集光する副ビーム１１４ｃからの反射光強度に比べて、未記録トラックに集光する副ビーム１１４ｂからの反射光強度が高くなるように回折素子の向きを決め、副ビームから生成されるＳＰＰ信号のオフセットを低減するものである（たとえば、特許文献１参照）。
【００１５】
第２の従来技術としては、第１の従来技術と同じように、トラッキングエラー信号を生成するために、往路光路に回折素子を配置して０次回折光および±１次回折を生成し、生成された±１次回折光が、その面内の所定領域で位相差を与えられるようにし、位相差を与える回折素子の面積比を設定する。これによって、主ビームによるプッシュプル信号に対する副ビームのプッシュプル信号の振幅比を低減し、曲率の大きなトラック部分においてもトラックオフセットの発生量を低減することを可能としている。
【００１６】
第２の従来技術における光ピックアップ装置の構造について説明する。構造上、第１の従来技術と異なるのは回折素子２０２のみで、その他は第１の従来技術と同一構造であるので、同一機能を有する部位については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００１７】
図１６は、第２の従来技術における光ピックアップ装置２５０の構成を簡略化して示す概略図である。図１７は、受光素子２１０をナイフエッジミラーを透過する光軸方向から見た側面図である。図１８は、受光素子２１１をナイフエッジミラーにより反射する光軸方向から見た平面図である。図１９は、第２の従来技術における光ピックアップ装置２５０に構成された回折素子２０２とナイフエッジ１０９とを同一光軸線上に配置した状態を示す図である。図２０は、回折素子２０２の断面図である。
【００１８】
第２の従来技術における回折素子２０２も、第１の従来技術における回折素子１０２と同様、光記録媒体１０７の主トラックおよび副トラックに往路光を集光するための回折素子である。図１９に示すように、回折素子２０２は、上面から見た外形は長方形であり、中心点Ｏを中心として反時計まわりに角度θだけ回転して、Ｘ−Ｙ方向が角度θだけ回転したＳ−Ｔ方向に平行に配置されている。さらに、回折素子２０２は、図１９に示すように、その面内でＳ方向に平行な分割線で分割され、領域２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃの３領域が配置されている。その断面は、図２０に示すように、凹凸の溝がＴ方向に沿って周期的に配置されており、さらに中央の領域２０２ａに対して、左右の領域２０２ｂおよび２０２ｃの凹凸は、１／２ピッチずれて配置されており、領域２０２ａによる発生した±１次回折光の位相に対して、領域２０２ｂおよび２０２ｃの位相が１８０°分だけずれるように変化が与えられている。回折素子２０２に入射した光は、主ビームである０次回折光と、副ビームである±１次回折光とを生成する。回折素子の溝は矩形形状であるので、生成される±１次回折光の回折効率が等しくなる。さらに、領域２０２ａ〜２０２ｃの面積は、それらによって、発生した副ビームから生成されるプッシュプル信号の振幅が小さくなるように、調整されている（たとえば、特許文献２参照）。
【００１９】
【特許文献１】特開平１０−２５５３１５号公報
【特許文献２】特開２００４−０９５０７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
第１の従来技術では、光記録媒体の記録時においては副ビームから生成されるＳＰＰ信号のオフセットを低減されるが、再生時には光記録媒体の反射率は一様もしくはそれに近いので、上記相殺は成り立たず、主ビームのプッシュプル信号のオフセットをキャンセルしても、副ビームによるプッシュプル信号のオフセットが残留してしまい、差動プッシュプル法を使用しても、トラッキングエラー信号にオフセットが残留するといった課題がある。
【００２１】
それは以下の理由による。受光素子１１１に向けて光記録媒体１０７から反射された復路回折光のうち、０次回折光の中央、すなわち、光軸線中心をとおり、ラジアル方向に平行にナイフエッジが配置される。このため、受光素子１１１の受光領域１１１ｃ，１１１ｄに入射する０次回折光の光スポット形状は半円状に、受光領域１１１ｇ，１１１ｈに入射する−１次回折光の光スポット形状は半円より大きくなるように切り取られた形状となり遮光率が低いが、受光領域１１１ｅ，１１１ｆに入射する−１次回折光の光スポット形状は半円より小さくなるように切り取られた形状となり遮光率が高い。
【００２２】
図１５に示すように、回折素子１０２の断面形状が、矩形の溝形状であるので、回折素子１０２によって、生成される±１次回折効率は同一となり、受光領域１１１ｅ〜１１１ｈに入射して検出される電気信号Ｓｅ〜Ｓｈは、光記録媒体の反射率が一様であれば、その光スポットの面積によって、大小関係が成り立つ。
【００２３】
次に、その大小関係を説明する。図２１は、回折素子１０２の０次回折光と±１次回折光が、受光素子１１１のどの受光領域に落射するかを示した図である。０次回折光１２０は、ナイフエッジミラー１０９のナイフエッジによる分割線１１３と受光素子１１１の受光領域１１１ｃ，１１１ｄの分割線１１２で分けられる各領域を通ることによって、分離される。分割線１１３は、０次回折光の中心軸線Ｏを通る。さらに分割線１１３よりもＸ方向の他方である＋Ｘ方向側の記載していない半円の光は、ナイフエッジミラー１０９によって、反射されないので、受光素子１１０の受光領域１１０ａ，１１０ｂに落射する。分割線１１２は軸線βに平行で、中心点Ｏを通るように分割するので、−Ｘ方向側の半円の光を軸線βに対して対称になるように分割され、受光素子１１１の受光領域１１１ｃ，１１１ｄに落射する光は、それぞれ１／４円の光となる。−Ｙ方向側の１／４円の光は、受光領域１１１ｃに落射し、＋Ｙ方向側の１／４円の光は、受光領域１１１ｄに落射する。したがって、受光領域１１１ｃ，１１１ｄでそれぞれ検出された電気信号Ｓｃ，Ｓｄは、等しくなる。
【００２４】
＋１次回折光１３０は、ナイフエッジミラー１０９のナイフエッジによる分割線１１３と受光素子１１１の受光領域１１１e，１１１ｆの分割線１２２で分けられる各領域を通ることによって、分離される。＋１次回折光１３０の中心点Ｏ’は、中心点Ｏよりも、Ｘ方向の他方である＋Ｘ方向かつ−Ｙ方向側に配置される。さらに＋１次回折光１３０における分割線１１３は、軸線αに平行で、＋１次回折光１３０の中心点Ｏ’よりも−Ｘ方向側の位置に配置され、分割線１２２は、軸線βに平行で、＋１次回折光の中心軸線Ｏ’よりも＋Ｙ方向側の位置に配置される。そのため、分割線１１３および１２２によって、分割された光で、−Ｘ方向かつ−Ｙ方向側の光は受光領域１１１ｅへ、−Ｘ方向かつ＋Ｙ方向側の光は受光領域１１１ｆに落射する。したがって、受光領域１１１ｅおよび受光領域１１１ｆに落射する光スポットの面積は、受光領域１１１ｃ，１１１ｄに落射する光スポットの面積よりも小さくなる。さらに、受光領域１１１ｆに落射する光スポットの面積に比べて、受光領域１１１ｅに落射する光スポットの面積が大きいので、受光領域１１１ｅ，１１１ｆでそれぞれ検出された電気信号Ｓｅ，Ｓｆは、光記録媒体の反射率が一様であれば、Ｓｅ＞Ｓｆの関係となる。
【００２５】
−１次回折光１４０も、ナイフエッジミラー１０９のナイフエッジによる分割線１１３と受光領域１１１ｇ，１１１ｈの分割線１３２で分けられる各領域を通ることによって分離される。＋１次回折光１１４の中心点Ｏ’’は、中心点Ｏよりも、−Ｘ方向かつ＋Ｙ方向側に配置される。さらに−１次回折光１４０の分割線１１３は、軸線αに平行で、−１次回折光の中心軸線Ｏ’’よりもＸ方向の他方である＋Ｘ方向側の位置に配置され、分割線１３２は、軸線βに平行で、−１次回折光の中心軸線Ｏ’’よりも−Ｙ方向側の位置に配置される。そのため、分割線１１３，１３２によって分割された光で、−Ｘ方向かつ−Ｙ方向側の光は受光領域１１１ｇへ、−Ｘ方向かつ＋Ｙ方向側の光は受光領域１１１ｈに落射する。したがって、受光領域１１１ｇおよび受光領域１１１ｈに落射する光スポットの面積は、受光領域１１１ｃ，１１１ｄに落射する光スポットの面積よりも大きくなる。さらに、受光領域１１１ｇに落射する光スポットの面積に比べて、受光領域１１１ｈに落射する光スポットの面積が大きいので、受光領域１１１ｇ，１１１ｈでそれぞれ検出された電気信号Ｓｇ，Ｓｈは、光記録媒体の反射率が一様であれば、Ｓｇ＜Ｓｈの関係となる。
【００２６】
つまり、第１の従来技術の光ピックアップ装置では、
Ｓｆ＜Ｓｅ＜Ｓｇ＜Ｓｈ
が成り立つ。したがって、ＴＥＳ信号の第２項は、Ｓｈが支配的であるので、
（Ｓｅ−Ｓｆ）＋（Ｓｇ−Ｓｈ）＜０
となり、結果として、ＴＥＳにオフセットが残留してしまう。
【００２７】
さらに、第２の従来技術では、回折素子の面内で、位相差を変化させて、副ビームとして生成する±１次回折光は干渉し合って、生成するプッシュプル信号の振幅成分を低減させているが、それぞれの副ビーム用の受光素子の受光領域からのオフセット成分のアンバランスが残留しているので、主ビームのプッシュプル信号のオフセットをキャンセルしても、副ビームによるプッシュプル信号のオフセットが残留してしまい、差動プッシュプル法を使用しても、トラッキングエラー信号にオフセットが残留してしまう。
【００２８】
それは以下の理由による。図２２は、光記録媒体１０７からの反射復路光で、回折素子２０２の０次回折光２２０と±１次回折光２３０，２４０が、それぞれ受光素子２１１のどの受光領域に落射するかを示した図である。
【００２９】
０次回折光２２０は、第１の従来技術と同様、ナイフエッジミラー１０９のナイフエッジによる分割線１１３と、受光素子２１１の受光領域２１１ｃ，２１１ｄの分割線２２２で分けられる各領域を通ることによって、分離される。分割線１１３は、０次回折光の中心軸線Ｏを通る。さらに分割線１１３よりもＸ方向の他方である＋Ｘ方向側の記載していない半円の光は、ナイフエッジミラー１０９によって、反射されないので、受光素子２１０の受光領域２１０ａ，２１０ｂに落射する。分割線２２２は軸線βに平行で、中心点Ｏを通るように分割するので、分割線２２２の−Ｘ方向側の半円の光を軸線βに対して対称になるように分割され、受光素子２１０の受光領域２１０ａ，２１０ｂに落射する光は、１／４円の光となる。分割線１１３の−Ｙ方向側の１／４円の光は、受光素子２１１の受光領域２１１ｃに落射し、分割線１１３の＋Ｙ方向側の１／４円の光は、受光素子２１１の受光領域２１１ｄに落射する。したがって、受光領域２１１ｃ，２１１ｄでそれぞれ検出された電気信号Ｓｃ，Ｓｄは、等しくなる。
【００３０】
＋１次回折光２３０は、図１９に示す回折素子２０２の領域２０２ａ〜２０２ｃによる副トラックの０次回折光と、その０次回折光に対して逆位相の±１次回折光とによって、重なり合う部分は干渉して、位相がキャンセルされた領域２３５と、位相が１８０度ずれた領域２３６に分かれ、結果として、＋１次回折光２３０が副トラックを横切る際に発生する位相成分を持つ信号の振幅は、第１の実施形態のものよりも低減されることになるが、その振幅成分およびオフセットはわずかに残存する。さらにそれは、＋１次回折光２３０における分割線１１３，２３２で分離される。＋１次回折光２３０の中心点Ｏ’は、中心点Ｏよりも、Ｘ方向の他方である＋Ｘ方向かつ−Ｙ方向側に配置される。さらに分割線１１３は、軸線αに平行で、＋１次回折光２３０の中心点Ｏ’よりも−Ｘ方向側の位置に配置され、分割線２３２は、軸線βに平行で、＋１次回折光の中心軸線Ｏ‘よりも＋Ｙ方向側の位置に配置される。そのため、分割線１１３，２３２によって分割された光で、分割線１１３の−Ｘ方向かつ分割線２３２の−Ｙ方向側の光は回折素子２１１の受光領域２１１ｅへ、分割線１１３の−Ｘ方向かつ分割線２３２の＋Ｙ方向側の光は回折素子２１１の受光領域２１１ｆに落射する。したがって、受光領域２１１ｅおよび受光領域２１１ｆに落射する光スポットの面積は、受光領域２１１ｃ，２１１ｄに落射する光スポットの面積よりも小さくなる。さらに、受光領域１１１ｆに落射する光スポットの面積に比べて、受光領域１１１ｅに落射する光スポットの面積が大きいので、受光領域１１１ｅ，１１１ｆでそれぞれ検出された電気信号Ｓｅ，Ｓｆは、光記録媒体１０７からの反射率が一様であれば、Ｓｅ＞Ｓｆの関係となる。さらに、光強度分布内で位相差を変化させているので、振幅成分は小さくなるが、オフセット成分は残る。
【００３１】
−１次回折光２４０も、図１９に示す回折素子２０２の領域２０２ａ〜２０２ｃによる副トラックの０次回折光と、その０次回折光に対して逆位相の±１次回折光とによって、重なり合う部分は干渉して、位相がキャンセルされた領域２４５と、位相が１８０度ずれた領域２４６に分かれ、結果として、−１次回折光２４０が副トラックを横切る際に発生する位相成分を持つ信号の振幅は、第１の実施形態のものよりも低減される。しかし、振幅成分およびオフセット成分は若干残る。さらにそれらは、−１次回折光２４０における分割線１１３，２４２で分離される。−１次回折光２４０の中心点Ｏ’’は、中心点Ｏよりも、−Ｘ方向かつ＋Ｙ方向側に配置される。さらに分割線１１３は、軸線αに平行で、−１次回折光の中心軸線Ｏ’’よりもＸ方向の他方である＋Ｘ方向側の位置に配置され、分割線２４２は、軸線βに平行で、−１次回折光の中心軸線Ｏ’’よりも−Ｙ方向側の位置に配置される。そのため、分割線１１３，２４２によって、分割された光で、分割線１１３より−Ｘ方向かつ分割線２４２より−Ｙ方向側の光は受光素子２１１の受光領域２１１ｇへ、分割線１１３より−Ｘ方向かつ分割線２４２より＋Ｙ方向側の光は受光素子２１１の受光領域２１１ｈに落射する。したがって、受光領域２１１ｇおよび受光領域２１１ｈに落射する光スポットの面積は、受光領域２１１ｃ，２１１ｄに落射する光スポットの面積よりも大きくなる。さらに、受光領域２１１ｇに落射する光スポットの面積に比べて、受光領域２１１ｈに落射する光スポットの面積が大きいので、受光領域２１１ｇ，２１１ｈでそれぞれ検出された電気信号Ｓｇ，Ｓｈは、光記録媒体の反射率が一様であれば、Ｓｇ＜Ｓｈの関係となる。さらに、第２の従来技術においては、＋および−１次回折光の一部に位相差を与える回折素子２０２を用いることによって、光強度分布内で位相差を変化させているので、振幅成分は小さくなっているが、オフセット成分は残る。すなわち、第１の従来技術と同様、光ピックアップ装置では、Ｓｆ＜Ｓｅ＜Ｓｇ＜Ｓｈが成り立つ。ＴＥＳ信号の第２項は、Ｓｈが支配的であるので、
（Ｓｅ−Ｓｆ）＋（Ｓｇ−Ｓｈ）＜０
となり、結果として、ＴＥＳにオフセットが残留するといった課題がある。
【００３２】
本発明の目的は、副ビームによるプッシュプル信号に発生するオフセット成分を低減して、トラッキングサーボ制御特性を向上させることが可能な光ピックアップ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
本発明は、光を出射する光源と、
トラッキングエラー信号を取得するための複数の受光領域を有し、各受光領域に照射される光量に応じた信号を出力する受光素子と、
前記光源からの光を、記録媒体が設けられるべき予め定める領域に導き、前記記録媒体によって反射された光を、前記受光素子に導く導光手段とを含み、
導光手段は、
光記録媒体からの反射光を回折させて、受光素子の前記複数の受光領域に向かう回折光を生成可能な第１回折素子と、
光源および第１回折素子の間の光路上に設けられ、光源から出射された光を回折させて、少なくとも０次回折光および±１次回折光を生成する第２回折素子を備えた光ピックアップ装置であって、
第１回折素子は、少なくともラジアル方向に平行な直線となるナイフエッジを備えたフォーカスエラー信号生成用の領域と、光軸中心を通ったタンジェンシャル方向に平行な直線とで分割されたトラッキングエラー信号生成用の領域とを備え、受光素子の異なる受光領域に回折し、
第２回折素子は、生成された±１次回折光のうち、光記録媒体からの反射光が第１回折素子のトラッキングエラー信号生成用の領域への入射面積が小さい回折光の回折効率が、もう一方の回折光の回折効率よりも高くなるように、前記受光素子の各受光領域に入射する±１次回折光の光量を調整することを特徴とする光ピックアップ装置である。
【００３４】
また本発明は、前記受光素子は、前記０次回折光および±１次回折光の３ビームを受光し、
前記受光素子が受光した受光量に応じてトラッキングエラー信号を生成するトラッキングエラー信号生成手段を含むことを特徴とする。
【００３５】
また本発明は、前記トラッキングエラー信号生成手段は、前記トラッキングエラー信号を、差動プッシュプル法に基づいて生成ことを特徴とする。
【００３６】
また本発明は、前記受光素子は、トラッキングエラー信号を取得するための受光領域を６つ有し、
０次回折光および±１次回折光は、各々２つの受光領域に分かれて受光され、＋１次回折光の受光領域のうち、受光量の多い領域から得られる信号をＳｅ、受光量の少ない領域から得られる信号をＳｆとし、−１次回折光の受光領域のうち、受光量の多い領域から得られる信号をＳｈ、受光量の少ない領域から得られる信号をＳｇとした場合において、Ｓｅ、Ｓｇ、Ｓｆ、およびＳｈが、Ｓｅ＋Ｓｇ≒Ｓｆ＋Ｓｈを満たすように、第２回折素子の回折効率が設定されていることを特徴とする。
【００３７】
また本発明は、前記第２回折素子の回折面は、基材の一表面部に溝が成形されて成り、前記一表面部は、前記溝の延びる方向に垂直な方向の断面が周期的な鋸歯状に形成されて、前記±１次回折光のいずれかの回折効率を、±１次回折光の他方の回折効率よりも高くすることを特徴とする。
【００３８】
また本発明は、前記第２回折素子の回折面は、基材の一表面部に溝が成形されて成り、前記一表面部は、前記断面における前記鋸歯状の部分の少なくとも一辺が、階段状に形成されることを特徴とする。
【００３９】
また本発明は、第１回折素子の分割領域を、少なくとも３つ以上備えたことを特徴とする。
【００４０】
また本発明は、前記第２回折素子は、回折光の一部に残余の部分に対して位相差を与える領域を備えることを特徴とする。
【００４１】
また本発明は、受光素子は、フォーカスエラー信号を取得するための複数の受光領域を有して、前記各受光領域に照射される光量に応じた信号を出力し、
前記第１回折素子は、トラッキングエラー信号を取得するための前記受光領域に向かう回折光を生成可能な領域と、ナイフエッジ法を利用したフォーカスエラー信号を取得するための前記受光領域に向かう回折光を生成可能な領域とを有することを特徴とする。
【００４２】
また本発明は、前記第１回折素子および第２回折素子は、単一の光学素子に形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、光源からの光は、導光手段によって記録媒体が設けられるべき予め定める領域に導かれ、記録媒体によって反射された光は、導光手段によって受光素子に導かれる。この導光手段は、第１回折素子によって光記録媒体からの反射光を回折させて、受光素子の複数の受光領域に向かう回折光を生成し、光源および第１回折素子の間の光路上に設けられる第２回折素子によって、光源から出射された光を回折させて、少なくとも０次回折光および±１次回折光を生成し、±１次回折光のいずれか一方の回折効率を、前記±１次回折光の他方の回折効率よりも高くすることによって、受光素子の各受光領域に入射する±１次回折光の光量を調整する。したがって、第２回折素子によって±１次回折光を生成し、受光素子の受光領域上への入射光面積が小さい±１次回折光のいずれか一方の回折効率を、第１回折素子によって高くすることが可能となる。このため、受光素子に入射して検出される＋１次回折光による信号と−１次回折光による信号とのアンバランスを低減し、トラッキングエラー信号に発生するオフセットを低減でき、安定してトラッキングサーボ制御を行うことができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
図１は、本発明の第１の実施の形態である光ピックアップ装置５０の構成を示す概略図である。図２は、光ピックアップ装置５０に備えられている第１回折素子３、および第１回折素子３側から見た第２回折素子２の平面図である。図３は、第１回折素子３に入射する光およびそれに対応する受光素子４の受光領域を簡略化して示す模式図である。図４は、光ピックアップ装置５０によって、記録媒体７に集光された集光スポットの平面図である。図５は、第２回折素子２の回折面の断面図である。図１〜３，５のいずれかに示されているＸ−Ｙ−Ｚの３軸線方向、およびＳ−Ｔの２軸線方向においては、Ｚ方向は、半導体レーザ５０から出射される光の光軸線８に一致する方向であり、Ｙ軸線方向は、Ｚ軸線に直交する平面座標である２次元平面座標を表すＸ−Ｙ２軸線のうちの一方の軸線の延びる方向であり、光ピックアップ装置５０における受光素子４が設けられる方向に一致する方向である。また、Ｘ軸線方向は、Ｚ軸線に直交する平面座標である２次元平面座標を表す他方の軸線の延びる方向であって、先のＹ軸線方向に直交する方向である。さらに、Ｘ方向をＺ方向の軸線まわりに反時計まわりに角度θだけ回転した軸線の延びる方向をＳ方向とし、同じくＹ方向をＺ方向の軸線まわりに反時計まわりに角度θだけ回転した軸線の延びる方向をＴ方向とする。
【００４５】
光ピックアップ装置５０は、半導体レーザからなる光を出射する光源１と、トラッキングエラー信号を取得するための複数の受光領域を有し、各受光領域に照射される光量に応じた信号を出力する受光素子４と、光源１からの光を、記録媒体７が設けられるべき予め定める領域に導き、記録媒体７によって反射された光を、受光素子４に導く導光手段である第１回折素子３、第２回折素子２、コリメートレンズ５、および対物レンズ６とを含む。
【００４６】
コリメートレンズ５は、光源１から出射された光を平行光にする。
対物レンズ６は、図示しないアクチュエータに支持され、コリメートレンズ５で平行光にされた光を記録媒体７に向けて集光する。
【００４７】
受光素子４は、後述する図３に示すように、８つの受光領域４ａ〜４ｈを備え、０次回折光および±１次回折光の３ビームを受光し、各受光領域に照射される光量に応じた電気信号（電流）を出力する。受光素子４は、８箇所の受光領域４ａ〜４ｈのうち、トラッキングエラー信号を取得するための受光領域を６つ有し、フォーカスエラー信号を取得するための受光領域を２つ有する。また、受光素子４は、受光素子が受光した受光量に応じてトラッキングエラー信号を生成するトラッキングエラー信号生成手段である図示しないサーボ信号生成部を含む。サーボ信号生成部は、トラッキングエラー信号を、差動プッシュプル法に基づいて生成する。
【００４８】
第１回折素子３は、記録媒体７からの反射光を回折させて、受光素子４の複数の受光領域に向かう回折光を生成するための回折素子であり、回折面は、凹凸形状に形成されている。図２に示すように、第１回折素子３は、円状の外形をしており、その中心点Ｏは、光ピックアップ装置５０の光軸線８を通る位置に配置される。また、第１回折素子は、領域Ａ〜Ｃの３箇所の領域に分割され、入射してきた光をそれぞれ異なる向きに集光するようなパターンが形成されている。さらに、第１回折素子３は、トラッキングエラー信号を取得するための受光素子４の受光領域に向かう回折光を生成可能な領域Ｂ及びＣと、ナイフエッジ法を利用したフォーカスエラー信号を取得するための受光素子４の受光領域に向かう回折光を生成可能な領域Ａとを有し、領域Ａと、領域Ｂ及びＣとの間の分割線によるナイフエッジが備えられている。したがって、フォーカス制御と共に、トラッキング制御を安定して行うことができる。
【００４９】
ここで、図２において、中心点Ｏをとおり、ラジアル方向（Ｙ軸線方向）に平行な軸線をαとし、同じく中心点Ｏをとおり、軸線αに対して直交する軸線をβとする。第１回折素子３に設けられた分割線は、第１回折素子３の外形である円周と軸線αとの交点を結んだ直線３ａと、中心点Ｏと、第１回折素子３の外形である円周と軸線βとの交点であって、中心点ＯよりもＸ方向の一方である−Ｘ方向側の交点とを結んだ直線３ｂとなる。以上の分割線によって、第１回折素子３の回折領域は、領域Ａ〜Ｃの３領域に分割される。
【００５０】
図３に示すように、第１回折素子３に落射する反射復路光の主ビームは、領域Ａからは受光素子４の受光領域４ａ，４ｂとの境界に向けて回折されて、スポット１０ａに集光され、領域Ｂからは受光領域４ｄに向けて回折されてスポット１０ｃに集光され、領域Ｃからは受光領域４ｃに向けて回折されてスポット１０ｂに集光される。各集光位置が異なるので、領域Ａ〜Ｃの凹凸の向き、形状、ピッチは異なる。
【００５１】
第２回折素子２は、図１に示すように、光源１および第１回折素子３の間の光路上に設けられ、光源１から出射された光を回折させて、少なくとも０次回折光および±１次回折光を生成し、±１次回折光のいずれか一方の回折効率を、前記±１次回折光の他方の回折効率よりも高くすることによって、受光素子４の各受光領域に入射する±１次回折光の光量を調整する。第２回折素子２は、記録媒体７の主トラックおよび副トラックに往路光を集光するための回折素子であり、図２に示すように、上面から見た外形は長方形であり、中心点Ｏを中心としてＺ方向の軸線まわりで、かつ反時計まわりに角度θだけ回転して配置されている。第２回折素子２は、フォトリソグラフィ法およびイオンミリング法を用いて、透明ガラス基材に鋸歯形状の溝を形成することによって作成される。第２回折素子２の回折面は、図５に示すように、基材の一表面部にＴ方向に平行に溝が成形されて成る。基材は、用いられる波長の光を透過し、および空気よりも屈折率が大きい必要がある。一表面部は、溝の延びる方向に垂直な方向の断面が周期的な鋸歯形状に形成され、その鋸歯形状一方の傾斜面２ａは、Ｓ方向に対して時計まわりに角度φだけ傾き、他方の傾斜面２ｂは、Ｚ方向に延びる。角度φを大きくすると＋１次回折光のほうが回折効率が高くなり、−１次回折光のほうが回折効率が低くなる。
【００５２】
また、鋸歯の深さはｔとなる。傾斜していることによって、生成される±１次回折光の一方は、回折効率が高く、もう一方は低くなる。これによって、±１次回折光のいずれかの回折効率を、±１次回折光の他方の回折効率よりも高くすることが可能となる。本実施形態においては、第２回折素子２によって、生成された２つの副ビームのうち、＋１次回折光の回折効率は高くなるように調整され、−１次回折光の回折効率は低くなるように調整される。
【００５３】
第１回折素子３によって、回折した０次回折光と±１次回折光のうち、＋１次回折光だけが受光素子４に向けて回折される。光源１から、たとえば、ＣＤ（Compact Disk）用の波長７８０ｎｍの赤外光が出射されると、第２回折素子２を通過して、主ビームおよび副ビームからなる３ビームを生成し、さらに第１回折素子３を通過して、第１回折素子３から回折した０次回折光のみが、コリメートレンズ５に入射する。コリメートレンズ５に入射した光は、対物レンズ６を通って記録媒体７に集光され、図４に示すように、その主ビームは主トラックに、副ビームは主トラックに隣接した副トラックの、主トラック方向に対して角度θだけ回転した位置に集光される。記録媒体７の主トラックおよび副トラックによって、反射された復路光は、再度対物レンズ６およびコリメートレンズ５を通って、第１回折素子３に入射する。図３に示すように、受光素子４は、８つの受光領域４ａ〜４ｈを備えており、受光領域４ａ〜４ｄで主ビームを、受光領域４ｅ〜４ｈで副ビームを受光する。受光領域４ａ，４ｂは、フォーカスエラー信号を取得するための受光領域であり、受光領域４ｃ〜４ｈは、トラッキングエラー信号を取得するための受光領域である。０次回折光および±１次回折光は、各々２つの受光領域に分かれて受光される。第１回折素子３上に入射した光は、主ビームは第１回折素子３の中心点Ｏを中心とした位置に落射し、４ａの位置に落射する。さらに、２つの副ビームの内、回折効率の高い＋１次回折光の中心軸線Ｏ’および回折効率の低い−１次回折光の中心軸線Ｏ’’は、それぞれ軸線βに対して、反時計まわりに角度θだけ回転した位置に落射する。第２回折素子２によって、生成された０次回折光と±１次回折光からなり、第１回折素子３の領域Ａ〜Ｃによって、それぞれ分離され、受光素子４に向けて回折され、記録媒体７からの復路光から得られる信号によって情報を読み取ることができる。
【００５４】
主トラックから反射された復路光のうち、上述のとおり、領域Ａによって、回折された光は受光領域４ａ，４ｂの境界に落射させ、領域Ｂによって、回折された光は受光領域４ｄに落射させ、領域Ｃによって、回折された光は受光領域４ｃに落射させる。副トラックよって、反射された復路光のうち、領域Ａによって、回折された光は受光領域４ａ，４ｂの両隣の受光領域以外の箇所に落射させ、領域Ｂによって、回折された光は受光領域４ｄの両隣の受光領域４ｆ，４ｈに落射させ、領域Ｃによって、回折された光は受光領域４ｃの両隣の受光領域４ｅ，４ｇに落射させている。
【００５５】
次に、受光素子４のそれぞれの受光領域４ａ〜４ｈで受光するそれぞれの光量について説明する。図６は、分離された復路光である第２回折素子２の０次回折光１２と±１次回折光２２，３２が、第１回折素子３の領域Ａ〜Ｃによって、それぞれ受光素子４のどの受光領域に落射するかを示した図である。図６に示されているＸ−Ｙ−Ｚの３軸線方向、およびＳ−Ｔの２軸線方向は、前記図１〜３，５のいずれかに示されているＸ−Ｙ−Ｚの３軸線方向、およびＳ−Ｔの２軸線方向と同様である。
【００５６】
０次回折光１２は、第１回折素子３の分割線３ａ，１３ｂでわ分けられる各領域を通ることによって分離される。分割線３ａは、０次回折光の中心軸線Ｏを通るので、分割線３ａよりもＸ方向の他方である＋Ｘ方向側の半円の光は、受光素子４の受光領域４ａ，４ｂに落射する。分割線３ｂは、軸線βに平行で、中心点Ｏを通るように分割するので、−Ｘ方向側の半円の光を軸線βに対して対称になるように分割され、受光素子４の受光領域４ｃ，４ｄに落射する光は、１／４円の光となる。Ｙ方向の一方である−Ｙ方向側の１／４円の光は、受光領域４ｃに落射し、Ｙ方向の他方である＋Ｙ方向側の１／４円の光は、受光領域４ｄに落射する。したがって、受光領域４ｃ，４ｄでそれぞれ検出された電気信号Ｓｃ，Ｓｄは、等しくなる。
【００５７】
＋１次回折光２２も、第１回折素子３における分割線３ａ，１３ｂで分けられる各領域を通ることによって、分離される。＋１次回折光２２の中心点Ｏ’は、中心点Ｏよりも、Ｘ方向の他方である＋Ｘ方向かつＹ方向側に配置されるので、＋１次回折光２２における分割線３ａは、軸線αに平行で、＋１次回折光の中心軸線Ｏ’よりも−Ｘ方向側の位置に配置され、分割線２３ｂは、軸線βに平行で、＋１次回折光の中心軸線Ｏ’よりも＋Ｙ方向側の位置に配置される。そのため、分割線３ａ，２３ｂによって、分割された光で、−Ｘ方向かつ−Ｙ方向側の光は受光領域４ｅに、−Ｘ方向かつ＋Ｙ方向側の光は受光領域４ｆに落射する。したがって、受光領域４ｅおよび受光領域４ｆに落射する光スポットの面積は、受光領域４ｃ，４ｄにそれぞれ落射する光スポットの面積よりも小さくなる。さらに、受光領域４ｆに落射する光スポットの面積に比べて、受光領域４ｅに落射する光スポットの面積が大きいので、受光領域４ｅ，４ｆでそれぞれ検出された電気信号Ｓｅ，Ｓｆは、Ｓｅ＞Ｓｆの関係となる。
【００５８】
−１次回折光３２も、第１回折素子３の分割線３ａ，３３ｂで分けられる各領域を通ることによって、分離される。−１次回折光３２の中心点Ｏ’’は、中心点Ｏよりも、−Ｘ方向かつ＋Ｙ方向側に配置されるので、−１次回折光３２における分割線３ａは、軸線αに平行で、−１次回折光の中心軸線Ｏ’’よりもＸ方向の他方である＋Ｘ方向側の位置に配置され、分割線３３ｂは、軸線βに平行で、−１次回折光の中心軸線Ｏ’’よりも−Ｙ方向側の位置に配置される。そのため、分割線３ａ，３３ｂによって分割された光で、−Ｘ方向かつＹ方向側の光は受光領域４ｇへ、−Ｘ方向かつ＋Ｙ方向側の光は受光領域４ｈに落射する。したがって、受光領域４ｇおよび受光領域４ｈに落射する光スポットの面積は、受光領域４ｃ，４ｄにそれぞれ落射する光スポットの面積よりも大きくなる。また、受光領域４ｇに落射する光スポットの面積に比べて、受光領域４ｈに落射する光スポットの面積が大きいので、受光領域４ｇ，４ｈでそれぞれ検出された電気信号Ｓｇ，Ｓｈは、Ｓｇ＜Ｓｈの関係となる。さらに、＋１次回折光２２と−１次回折光３２との光強度比を、受光領域４ｅ〜４ｈから検出される電気信号Ｓｅ〜Ｓｈの大小関係が、次式（１）を満たすような、第２回折素子２による±１次回折光の回折効率比になるように、鋸歯の傾斜角φおよびその深さｔとを設定する。
Ｓｅ＋Ｓｇ≒Ｓｆ＋Ｓｈ    （好ましくは、Ｓｅ＋Ｓｇ＝Ｓｆ＋Ｓｈ）…（１）
【００５９】
ここで、（Ｓｅ＋Ｓｇ）／（Ｓｆ＋Ｓｈ）が０．９〜１．１の範囲に選ぶ。
次に、光ピックアップ装置の動作原理について説明する。各受光領域から得られた光信号は、サーボ信号生成部９によって、フォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号を生成し、それらのサーボ信号によって、フォーカスサーボ制御およびトラッキングサーボ制御を行い、記録媒体７の所定トラックに対して対物レンズ６による集光点を追従するように、図示しないアクチュエータを搭載した対物レンズ６のフォーカス方向およびトラック方向の位置制御を行う。具体的には、フォーカスエラー信号ＦＥＳは、次式（２）によって受光領域４ａ，４ｂで検出された電気信号Ｓａ，Ｓｂの差から得られる。
ＦＥＳ＝Ｓａ−Ｓｂ                                              …（２）
【００６０】
これは、第１回折素子３の軸線α上の分割線３ａを境界としたナイフエッジを利用して、ナイフエッジ法によって、フォーカスサーボ制御を行うものである。
【００６１】
次に、トラッキングエラー信号ＴＥＳを、ＤＰＰ法で、受光領域４ｃ〜４ｈでそれぞれ検出された電気信号Ｓｃ〜Ｓｈから、次式（３）の演算を行うことで得られる。
ＴＥＳ＝（Ｓｃ，Sｄ）−ｋ×｛（Ｓｅ−Ｓｆ）＋（Ｓｇ−Ｓｈ）｝  …（３）
【００６２】
第１項の（Ｓｃ，Sｄ）は、０次回折光である主ビームのプッシュプル信号であり、第２項の（Ｓｅ−Ｓｆ）および（Ｓｇ−Ｓｈ）は、±１次回折光である副ビームのプッシュプル信号である。ｋは主ビームと副ビームとの光強度比であり、第２回折素子２の０次回折光と±１次回折光との回折効率比で決めることができる。さらに、主ビームから得られるプッシュプル信号に対して、副ビームから得られるプッシュプル信号の位相が、１８０度ずれている必要があり、たとえば、記録媒体７に集光されている主トラックとなるグルーブに集光されている主ビームに対して、副ビームはその隣接トラックとなるランドに集光するように、第２回折素子２の回折効率比によって、その鋸歯形状の凹凸のピッチを決めればよい。また、式３の第２項の副ビームのプッシュプル信号部分を書き換えると、次式（４）となる。
ＤＰＰ＝（Ｓｃ，Sｄ）−ｋ×｛（Ｓｅ＋Ｓｇ）−（Ｓｆ＋Ｓｈ）｝  …（４）
【００６３】
第２回折素子２の−１次回折光の回折効率に比べて、＋１次回折光の回折効率を高くするので、受光素子４から検出される＋１次回折光から得られる信号ＳeおよびＳｆと、−１次回折光から得られる信号Ｓｇ，Ｓｈとが、Ｓe＋Ｓｇ＝Ｓｆ＋Ｓｈ、すなわち、（Ｓｅ−Ｓｆ）＋（Ｓｇ−Ｓｈ）＝０もしくはそれに近くなるような関係となる。これによって、複数のトラックに集光することによって発生するプッシュプル信号は、発生するオフセット信号が低減するとともに、式（４）の第１項のＳｃ，Ｓｄとほぼ同等の信号が得られることになる。その結果、トラッキングエラー信号であるＤＰＰ信号のオフセットは低減され、安定したトラッキングサーボ制御を行うことができるので、記録媒体７の所望のトラックに集光させることができ、次式（５）の演算を行うことで、トラックのＲＦ信号を安定して再生することができる。
ＲＦ＝Ｓａ＋Ｓｂ＋Ｓｃ＋Ｓｄ                                    …（５）
【００６４】
本実施形態によれば、第２回折素子２によって±１次回折光を生成し、第１回折素子３によって、受光素子４の受光領域上への入射光面積が小さい±１次回折光のいずれか一方の回折効率を高くすることが可能となり、受光素子４に入射して検出される＋１次回折光信号と−１次回折光信号とのアンバランスを低減する。したがって、差動プッシュプル法によって、トラッキングサーボ制御を行う光ピックアップ装置において、主ビームである０次回折光によるトラッキングエラー信号と、副ビームである±１次回折光によるオフセットを低減したトラッキングエラー信号との双方を利用するので、オフセットの少ないトラッキングエラー信号を検出することができ、トラッキングサーボ制御特性を向上させることができる。
【００６５】
次に、本発明の第２実施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の実施の形態では、第１の実施の形態とは第２回折素子が異なる。第１の実施形態と異なる構造は、第２回折素子５２のみで、その他は第１の実施形態と同一構造であり、光ピックアップ装置の構成は、第１の実施形態に示したものと同一であり、説明の便宜上、第１の実施形態に示したものと同一機能を有する部位については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６６】
図７は、第２実施形態における光ピックアップ装置に備えられている第１回折素子３、および第１回折素子３側から見た第２回折素子５２である。図８は、第２回折素子５２の回折面の断面図である。図７，８に示されているＸ−Ｙ−Ｚの３軸線方向、およびＳ−Ｔの２軸線方向は、前記図１〜３，５のいずれかに示されているＸ−Ｙ−Ｚの３軸線方向、およびＳ−Ｔの２軸線方向と同様である。
【００６７】
第２の実施形態における第２回折素子５２も、第１の実施形態における第２の回折素子２と同様、記録媒体７の主トラックおよび副トラックに往路光を集光するための回折素子であり、図７に示すように、上面から見た外形は長方形であり、中心点Ｏを中心としてＺ方向の軸線まわりで、かつ反時計まわりに角度θだけ回転して配置されている。第２回折素子５２の回折面は、図８に示すように、一表面部は、溝の延びる方向に垂直な方向の断面が周期的な鋸歯形状に形成され、その鋸歯形状一方の傾斜面５２ａは、階段状に形成され、Ｓ方向に対して時計まわりに角度φだけ傾き、他方の傾斜面５２ｂは、Ｚ方向に延びる。角度φを大きくすると＋１次回折光のほうが回折効率が高くなり、−１次回折光のほうが回折効率が低くなる。
【００６８】
第２回折素子５２に入射した光は、主ビームである０次回折光と、副ビームである±１次回折光とを生成する。傾斜していることによって、生成される±１次回折光の一方は、回折効率が高く、もう一方は低くなる。これによって、±１次回折光のいずれかの回折効率を、±１次回折光の他方の回折効率よりも高くすることが可能となる。本実施形態においては、第２回折素子５２によって、生成された２つの副ビームのうち、＋１次回折光の回折効率は高くなるように調整され、−１次回折光の回折効率は低くなるように調整される。このため、ＳＰＰ信号のオフセットが低減され、ＤＰＰ信号のオフセットを低減でき、安定してトラッキングサーボ制御を行うことができる。
【００６９】
さらに、第２回折素子５２は、回折光の一部に残余の部分に対して位相差を与える領域を備えており、図７および図８に示すように、第２回折素子５２の中央の領域５２ａと、その左右の領域５２ｆ，５２ｇとの凹凸の周期を、１／２ピッチずらした位相差を持たせた形状となっており、後に詳述するように、発生した副ビームから生成されるプッシュプル信号のＡＣ（alternating current）成分およびＤＣ（Direct current）成分を低減することができ、安定してトラッキングエラー信号を生成できる。
【００７０】
第２回折素子５２は、フォトリソグラフィとエッチングを数回繰り返すことで、透明ガラス板上に形成することができる。また、金属をダイヤモンドバイトで切削加工を行って金型を成形し、透明樹脂で形成することも可能である。
【００７１】
次に、受光素子４の各受光領域４ａ〜４ｈで受光する光量について説明する。図９は、分離された復路光である第２回折素子２の０次回折光４２と±１次回折光６２，７２が、第１回折素子３の領域Ａ〜Ｃによって、それぞれ受光素子４のどの受光領域に落射するかを示した図である。図７，８に示されているＸ−Ｙ−Ｚの３軸線方向、およびＳ−Ｔの２軸線方向は、前記図１〜３，５のいずれかに示されているＸ−Ｙ−Ｚの３軸線方向、およびＳ−Ｔの２軸線方向と同様である。図９に示されているＸ−Ｙ−Ｚの３軸線方向、およびＳ−Ｔの２軸線方向は、前記図１〜３，５のいずれかに示されているＸ−Ｙ−Ｚの３軸線方向、およびＳ−Ｔの２軸線方向と同様である。
【００７２】
０次回折光４２は、第２回折素子５２の領域５２ｅと、領域５２ｆ，５２ｇの位相差の影響は受けないので、第１の実施形態と同様に、第１回折素子３の分割線３ａ，４３ｂで分けられる各領域を通ることによって、分離される。分割線３ａは、０次回折光の中心軸線Ｏを通るので、分割線３ａよりも＋Ｘ方向側の半円の光は、受光素子４の受光領域４ａ，４ｂに落射する。分割線３ｂは、軸線βに平行で、中心点Ｏを通るように分割するので、−Ｘ方向側の半円の光を軸線βに対して対称になるように分割され、受光素子４の受光領域４ｃ，４ｄに落射する光は、１／４円の光となる。−Ｙ方向側の１／４円の光は、受光領域４ｃに落射し、＋Ｙ方向側の１／４円の光は、受光領域４ｄに落射する。したがって、受光領域４ｃ，４ｄでそれぞれ検出された電気信号Ｓｃ，Ｓｄは、等しくなる。
【００７３】
＋１次回折光６２は、記録媒体７の副トラックに集光されて回折された±１次回折光が、第２回折素子５２の領域５２ａと５２ｂ，５２ａと５２ｃとの溝の位相を１８０度ずれるように構成されているので、領域５２ｅ〜５２ｇによる副トラックの０次回折光と、その０次回折光に対して逆位相の±１次回折光とによって、重なり合う部分は干渉して、位相がキャンセルされた領域２０ｂと、位相が１８０度ずれた領域２１ｂに分かれ、結果として、＋１次回折光６２が副トラックを横切る際に発生する位相成分を持つ信号の振幅は、第１の実施形態のものよりも低減される。さらにそれらは、＋１次回折光６２における分割線３ａ，６３ｂで分けられる各領域を通ることによって、分離される。＋１次回折光６２の中心点Ｏ’は、中心点Ｏよりも、Ｘ方向の他方である＋Ｘ方向かつＹ方向側に配置されるので、＋１次回折光６２における分割線３ａは、軸線αに平行で、＋１次回折光の中心軸線Ｏ’よりも−Ｘ方向側の位置に配置され、分割線６３ｂは、軸線βに平行で、＋１次回折光の中心軸線Ｏ‘よりも＋Ｙ方向側の位置に配置される。そのため、分割線３ａ，６３ｂによって分割された光で、−Ｘ方向かつＹ方向側の光は受光領域４ｅへ、−Ｘ方向かつ＋Ｙ方向側の光は受光領域４ｆに落射する。したがって、受光領域４ｅおよび受光領域４ｆに落射する光スポットの面積は、受光領域４ｃ，４ｄにそれぞれ落射する光スポットの面積よりも小さくなる。さらに、受光領域４ｆに落射する光スポットの面積に比べて、受光領域４ｅに落射する光スポットの面積が大きいので、受光領域４ｅ，４ｆでそれぞれ検出された電気信号Ｓｅ，Ｓｆは、位相情報込みで見ても、Ｓｅ＞Ｓｆの関係となる。
【００７４】
−１次回折光７２も同様に、記録媒体７の副トラックに集光されて回折された±１次回折光が、第２回折素子５２の領域５２ａと５２ｂ，５２ａと５２ｃとの溝の位相を１８０度ずれるように構成されているので、領域５２ｅ〜５２ｇによる副トラックの０次回折光と、その０次回折光に対して逆位相の±１次回折光とによって、重なり合う部分は干渉して、位相がキャンセルされた領域２０ｃと、位相が１８０度ずれた領域２１ｃに分かれ、結果として、−１次回折光７２が副トラックを横切る際に発生する位相成分を持つ信号の振幅は、第１の実施形態のものよりも低減される。さらにそれらは、第１回折素子１２の分割線３ａ，７３ｂで分けられる各領域を通ることによって、分離される。−１次回折光７２の中心点Ｏ’’は、中心点Ｏよりも、−Ｘ方向かつ＋Ｙ方向側に配置されるので、−１次回折光７２における分割線３ａは、軸線αに平行で、−１次回折光の中心軸線Ｏ’’よりも＋Ｘ方向側の位置に配置され、分割線７３ｂは、軸線βに平行で、−１次回折光の中心軸線Ｏ’’よりも−Ｙ方向側の位置に配置される。そのため、分割線３ａ，７３ｂによって分割された光で、−Ｘ方向かつＹ方向側の光は受光領域４ｇへ、−Ｘ方向かつ＋Ｙ方向側の光は受光領域４ｈに落射する。したがって、受光領域４ｇおよび受光領域４ｈに落射する光スポットの面積は、受光領域４ｃ，４ｄにそれぞれ射する光スポットの面積よりも大きくなる。さらに、受光領域４ｇに落射する光スポットの面積に比べて、受光領域４ｈに落射する光スポットの面積が大きいので、受光領域４ｇ，４ｈでそれぞれ検出された電気信号Ｓｇ，Ｓｈは、位相差が与えられた場合であっても、Ｓｇ＜Ｓｈの関係となる。さらに、＋１次回折光６２と−１次回折光７２との光強度比を、受光領域４ｅ〜４ｈから検出される電気信号Ｓｅ〜Ｓｈの大小関係が、第１の実施形態と同様、次式（６）が成り立つような、第２回折素子５２による±１次回折光の回折効率比になるように、鋸歯の傾斜角φおよびその深さｔとを設定すると、第１の実施形態と同様、トラッキングエラー信号であるＤＰＰ信号のオフセットは低減され、安定したトラッキングサーボ制御を行うことができ、安定してＲＦ信号を再生することができる。
Ｓｅ＋Ｓｇ≒Ｓｆ＋Ｓｈ                                          …（６）
【００７５】
第２の実施形態で示した位相差法を採用した第２回折素子は一例であり、これ以外の形態においても、光ピックアップ装置が上述の実施の形態と同様の構成を備えることによって、上述の実施の形態と同様の効果を達成することができる。
【００７６】
また、第１回折素子および第２回折素子は、単一の光学素子に形成されていてもよく、第１回折素子と第２回折素子とを一体化することで、光ピックアップ装置の小型化を図ることができ、上記と同様の効果を得ることができる。
【００７７】
本実施形態に示した例は、３ビーム生成用回折素子の向きを、一様に反時計まわりに設定したが、これ以外の向きにおいても、光ピックアップ装置が上述の実施の形態と同様の構成を備えることによって、上述の実施の形態と同様の効果を達成することができる。
【００７８】
さらに、第１回折素子については、ナイフエッジ法によるフォーカスサーボ制御を行うための回折領域と、トラッキングサーボ制御を行うための回折領域とを備えた構造であれば、それぞれの回折領域の形状に関わらず、上述の実施の形態と同様の第２回折素子を採用することで、同様の効果を得ることができる。また、従来技術のように、ナイフエッジを第一回折素子とは別体で、第一回折素子の第一回折素子復路側に形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の第１の実施の形態である光ピックアップ装置５０の構成を示す概略図である。
【図２】光ピックアップ装置５０に備えられている第１回折素子３、および第１回折素子３側から見た第２回折素子２の平面図である。
【図３】第１回折素子３に入射する光およびそれに対応する受光素子４の受光領域を簡略化して示す模式図である。
【図４】光ピックアップ装置５０によって、記録媒体７に集光された集光スポットの平面図である。
【図５】第２回折素子２の回折面の断面図である。
【図６】第２回折素子２の０次回折光１２と±１次回折光２２，３２が、それぞれ受光素子４のどの受光領域に落射するかを示した図である。
【図７】第２実施形態における光ピックアップ装置に備えられている第１回折素子３、および第１回折素子３側から見た第２回折素子５２である。
【図８】第２回折素子５２の回折面の断面図である。
【図９】第２回折素子２の０次回折光４２と±１次回折光６２，７２が、それぞれ受光素子４のどの受光領域に落射するかを示した図である。
【図１０】第１の従来技術における光ピックアップ装置１５０の構成を簡略化して示す概略図である。
【図１１】ナイフエッジミラーを透過する光軸方向から見た受光素子１１０の受光面を示す図である。
【図１２】ナイフエッジミラーにより反射する光軸方向から見た受光素子１１１の受光面を示す図である。
【図１３】回折素子１０２とナイフエッジ１０９とを同一光軸線上に配置した状態を示す図である。
【図１４】光記録媒体１０７と、本発明の光ピックアップ装置によって、光記録媒体上に集光された集光スポットの平面図である。
【図１５】回折素子１０２の断面図である。
【図１６】第２の従来技術における光ピックアップ装置２５０の構成を簡略化して示す概略図である。
【図１７】受光素子２１０をナイフエッジミラーを透過する光軸方向から見た側面図である。
【図１８】受光素子２１１をナイフエッジミラーにより反射する光軸方向から見た平面図である。
【図１９】第２の従来技術における光ピックアップ装置２５０に構成された回折素子２０２とナイフエッジ１０９とを同一光軸線上に配置した状態を示す図である。
【図２０】回折素子２０２の断面図である。
【００８０】
【図２１】回折素子１０２の０次回折光と±１次回折光が、受光素子１１１のどの受光領域に落射するかを示した図である。
【図２２】回折素子２０２の０次回折光２２０と±１次回折光２３０，２４０が、それぞれ受光素子２１１のどの受光領域に落射するかを示した図である。
【符号の説明】
【００８１】
１  光源
２，５２  第２回折素子
３  第１回折素子
４  受光素子４
５  コリメートレンズ
６  対物レンズ
７  記録媒体７
９  サーボ信号生成部
１２，４２  ０次回折光
２２，６２  ＋１次回折光
３２，７２  −１次回折光
５０  光ピックアップ装置
【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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