JP2006338754A - 光ピックアップ装置および情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の種類の記録媒体からの波長の異なる反射光を受光した際に、フォーカス誤差信号を正確に検出可能な光ピックアップ装置および情報記録再生装置、を提供する。
【解決手段】この発明の光ピックアップ装置は、複数の光源から出射される波長の異なる光が記録媒体から反射された反射光を回折素子により所定数に分割するとともに、所定の方向の所定距離の位置に集光可能としたことで、集光手段の焦点距離と記録媒体の記録面と集光手段との間の距離が一致している状態において、波長の異なる光（ＬＡ３１、ＬＡ３３、ＬＢ３２、ＬＢ３４）を、異なる位置および焦点距離に集光できる。
【選択図】 図３

Description

この発明は、レーザ光を用いて情報の記録、消去または再生が可能な光ディスクに情報を記録し、または情報を消去し、もしくは情報を再生する情報記録再生装置（光ディスク装置）ならびに情報記録再生装置に用いられる光ピックアップ装置に関する。

情報の記録、再生ならびに消去（繰り返し記録）に適した記録媒体として、光ディスクが既に広く利用されている。反面、さまざまな規格の光ディスクが提案され、それぞれが実用化されている。なお、さまざまな規格の光ディスクは、記録容量で区別すると、ＣＤ規格やＤＶＤ規格に分類される。また、用途（データ記録形式）から見た場合、既に情報が記録されている（ＲＯＭと呼称される）再生専用タイプ、１回限りの情報記録が可能な（−Ｒと呼称される）ライトワンスタイプ（追記型）、あるいは記録と消去が繰り返し可能な（ＲＡＭまたはＲＷと呼称される）リライタブルタイプ（録再型または書換可能型）等に区分される。

光ディスクの規格および用途の多様化に伴って、光ディスク記録再生装置には、２以上の規格の光ディスクに情報を記録し、または記録されている情報を再生し、もしくは既に記録されている情報を消去可能であることが、望まれている。なお、光ディスク記録再生装置には、情報の記録および消去は困難であってもセットされた光ディスクの規格を識別可能であることは、必須の要件として要求されている。

このため、光ディスク情報記録再生装置に組み込まれる光ピックアップにおいては、光ディスクの規格（種類）にかかわりなく、少なくとも光ディスクに固有のトラックもしくは記録マーク列からの反射光を獲得し、少なくとも対物レンズ（光ピックアップ）のトラッキングおよびフォーカスが制御できることが必要である。

このような背景から、異なる波長の光ビームを出射する２つの光源からの光に対して、２つのホログラム素子を配置し、フォーカス誤差信号検出用光ビームが共通の受光素子の分割線上に位置するよう構成とした光ピックアップ装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
特開２０００−７６６８９号公報

しかしながら、特許文献１の光ピックアップ装置では、それぞれの波長に対応した回折格子を用いる必要があり、光源からの光ビームの波長の数だけ回折素子が必要になるために、コストアップとなる。

また、記録媒体からの反射光の±１次の回折光の回折角は、記録媒体の種類（使用光の波長によって異なる。

このため、複数の種類の記録媒体からの波長の異なる反射光を受光する光ピックアップ装置においては、フォーカス誤差信号を正確に検出できない問題がある。

この発明の目的は、複数の種類の記録媒体からの波長の異なる反射光を受光した際に、フォーカス誤差信号を正確に検出可能な光ピックアップ装置および情報記録再生装置、を提供することである。

この発明は、上記問題点に基づきなされたもので、波長の異なる光を出射する複数の光源と、前記複数の光源から出射される光を記録媒体の記録面に集光する集光手段と、前記記録媒体から反射された前記光である反射光を分割する分割手段と、前記分割手段によって分割された前記反射光を検出する光検出手段と、を備え、前記分割手段は複数の光分割領域を有し、その複数の光分割領域は前記記録媒体の記録面の半径方向に対称性を持つ少なくとも２組からなることを特徴とする光ピックアップ装置、を提供するものである。

以上説明したように本発明の光ピックアップ装置および情報記録再生装置においては、記録媒体の種類に基づいた複数の波長のレーザ光による反射光から、フォーカス誤差信号を正確に検出可能となる。

従って、記録媒体の規格や種類にかかわりなく光ピックアップのフォーカシング精度が向上され、正確にフォーカス制御でき、信号再生が安定化される。

以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態が適用された光ピックアップを含む光ディスク装置の構成の一例を示す。

図１に示す情報記録再生装置、すなわち光ディスク装置１は、光ピックアップ（ＰＵＨアクチュエータ）１１から出射されるレーザ光を、記録媒体すなわち光ディスクＤの情報記録層に集光することにより、光ディスクＤに情報を記録し、また光ディスクＤから情報を再生できる。

光ディスクＤは、図示しないディスクモータの図示しないターンテーブルに支持され、ディスクモータが所定の回転数で回転されることにより、所定の速度で回転される。

ＰＵＨ（光ピックアップ）１１は、図示しないピックアップ送り用モータにより情報の記録または再生もしくは消去の各動作時のそれぞれにおいて、光ディスクＤの径方向に、所定の速度で移動される。

ＰＵＨ１１には、後段に説明する第１および第２のレーザダイオードからの所定の波長の光ビーム（レーザ光）を光ディスクＤの記録面に集光する対物レンズ１３、対物レンズ１３により捕捉された光ディスクＤの記録面からの反射レーザ光を受光して、その強度に対応する大きさの電流（または電圧）を出力する光検出器（ＰＤ＝Photo Detector）１５が設けられている。なお、光検出器１５は、図３を用いて後段に詳述するが、第１および第２のレーザダイオードからの所定の波長の光ビーム（レーザ光）の光ディスク上の記録面でのスポット径が最小になっているオンフォーカス状態において、光検出器１５上で所定の大きさ（断面積）の光スポットが得られる（オンフォーカス状態を特定することのできる）位置に配置されている。

対物レンズ１３は、フォーカシング／トラッキングコイル１７により、光ディスクＤの記録面を含む面と直交する方向すなわちフォーカス方向ならびに光ディスクＤの記録面を含む面と平行な方向であって、光ディスクＤの半径方向すなわちトラック方向のそれぞれに対して、任意に移動される。なお、対物レンズ１３は、例えばプラスチック製で、その開口数ＮＡは、例えば０．６５である。

対物レンズ１３とＰＤ（光検出器）１５との間には、後述するレーザダイオードから光ディスクＤの記録面に案内されるレーザ光の偏光面の方向と光ディスクＤの記録面で反射された反射レーザ光の偏光面の方向を９０°変化させるためのλ／４板１９が位置されている。なお、λ／４板１９は、図１に示すように、対物レンズ１３およびフォーカシング／トラッキングコイル１７と一体的に設けられてもよい。また、λ／４板１９の対物レンズ１３と反対の側（レーザダイオードからの光ビームが入射する側）には、光ディスクＤで反射された反射レーザ光の波面に所定の特性を与える回折素子（波面分割素子、ＨＯＥすなわちホログラム光学素子）２１が一体的に形成されている。ここで、ＨＯＥ（回折素子）２１が反射レーザ光に与える特性は、複数の方向への回折および波面の複数の分割を含む。

λ／４板１９（およびＨＯＥ２１）とＰＤ（光検出器）１５との間には、レーザダイオードから光を、光ディスクＤ（対物レンズ１３）に向けて透過し、光ディスクＤの記録面で反射された反射レーザ光を、ＰＤ１５の受光面に向けて反射する偏光ビームスプリッタ２３が設けられている。

光検出器（ＰＤ）１５により検出された信号は、後段に設けられる信号処理部（演算回路）２５において、光ディスクＤに記録されている情報の再生に用いられるデータ信号として利用可能に処理される。また、演算回路２５から出力された信号の一部は、サーボ回路（レンズ位置制御装置）２７に供給され、対物レンズ１３（ＰＵＨ１１）の位置を、光ディスクＤの記録面に対して所定の位置関係に位置させるための制御信号として利用される。すなわちサーボ回路２７からフォーカシング／トラッキングコイル１７に、対物レンズ１３を、対物レンズ１３により光ディスクＤの記録面に集光される光スポットの位置が光ディスクＤの記録面の記録層上で最小になるよう、上述したフォーカス方向に移動させるためのフォーカシング制御信号が供給される。また、サーボ回路２７からフォーカシング／トラッキングコイル１７に、対物レンズ１３を、光スポットの中心が、光ディスクＤに記録されている記録マーク列もしくは予め形成されているトラック（案内溝）の中心に一致するよう、上述したトラック方向に移動させるためのトラッキング制御信号が供給される。

偏光ビームスプリッタ２１とＰＤ１５との間には、偏光ビームスプリッタ２３により反射された反射レーザ光をＰＤ１５の受光面に集光させるための結像レンズ２９が設けられている。

偏光ビームスプリッタ２３を介してレーザ光を対物レンズ１３に入射可能な方向には、第１の波長のレーザ光を出射する第１の半導体レーザ素子３１、第１の半導体レーザ素子３１から出射された光ビームをコリメートする第１のコリメートレンズ３３、ならびに第２の波長のレーザ光を出射する第２の半導体レーザ素子３５、第２の半導体レーザ素子から出射された光ビームをコリメートする第２のコリメートレンズ３７が設けられている。

なお、第１および第２の半導体レーザ素子３１，３５は、概ね９０°の角度で配置され、ダイクロイックミラー３９により、それぞれを出射されたレーザ光（光ビーム）の対物レンズ１３に向かう軸線（主光線の方向）が概ね同一となるよう、その光路が重ね合わせられる。

第１のレーザ素子３１は、その出射光（レーザ光）が、例えばダイクロイックミラー３９の波長選択膜（選択反射面）を通りぬける方向に位置される。従って、第２のレーザ素子３５は、例えばその出射光がダイクロイックミラー３９の波長選択膜で反射されて第１のレーザ素子から対物レンズ１３に向かう光の軸線に重ね合わせられるように、配置される。なお、第１のレーザ素子３１から出射されるレーザ光の波長は、概ね４０５ｎｍ（４００〜４１０ｎｍ）で、第２のレーザ素子３５から出射されるレーザ光の波長は、概ね６５０ｎｍ（６４０〜６７０ｎｍ）である。また、第１のレーザ素子３１から出射されるレーザ光の波長を、概ね４０５ｎｍ（４００〜４１０ｎｍ）、かつ第２のレーザ素子３５から出射されるレーザ光の波長を、概ね７８０ｎｍ（７７０〜７９０ｎｍ）、もしくは第１のレーザ素子３１から出射されるレーザ光の波長を、概ね６５０ｎｍ（６４０〜６７０ｎｍ）、かつ第２のレーザ素子３５から出射されるレーザ光の波長を、概ね７８０ｎｍ（７７０〜７９０ｎｍ）としてもよいことはいうまでもない。

図１に示したＰＵＨ１１（光ディスク装置１）においては、第１のレーザ素子３１からの波長４０５ｎｍの直線偏光のレーザ光は、コリメータレンズ３３で平行光化され、ダイクロイックミラー３９を透過し、偏光ビームスプリッタ２３を透過したあと、回折素子２１に入射する。回折素子２１は、例えば異方性光学結晶から形成されていて、ある方向の直線偏光に対しては回折光を生じさせるが、偏光方向が９０°回転した直線偏波の光に対しては回折光を生じない。第１の半導体レーザ３１を出射され、回折素子２１に入射した光の偏光方向は、回折光学素子２１に回折光を生じさせない方向であり、回折されずに回折素子２１を透過して、λ／４板（１／４波長板）１９に入射される。

λ／４板１９に入射された（波長４０５ｎｍの光の）レーザ光は、偏光面が円偏光に変換され、対物レンズ１３により光ディスクＤの記録層に集光される。光ディスクＤとしては、例えば新規格で現行のＤＶＤ規格の光ディスクに比較してさらに高密度の記録が可能な（次世代）ＤＶＤ（以下「ＨＤ ＤＶＤ」と呼称する）規格の光ディスクが利用可能である。また、現行のＤＶＤ規格で情報の記録と消去が可能なＤＶＤ−ＲＡＭディスクおよびＤＶＤ−ＲＷディスクや新たな情報の書き込みのみが可能なＤＶＤ−Ｒディスク、もしくは既に情報が記録されているＤＶＤ−ＲＯＭディスク等の、周知のさまざまな種類（規格）のディスクも利用可能であることはいうまでもない。

光ディスクＤの記録層において反射された（波長４０５ｎｍの光の）反射レーザ光は、対物レンズ１３で平行光化され、λ／４板１９を再び通過して、レーザ素子３１から光ディスクＤに向かうレーザ光の偏光の方向に対してその方向が９０°偏光方向が傾いた（回転された）直線偏光になり、回折素子２１を透過し、偏光ビームスプリッタ２３に戻される。

偏光ビームスプリッタ２３に戻された（波長４０５ｎｍの光の）反射レーザ光は、偏光ビームスプリッタ２３で反射され、光検出器１５の受光面上に、所定の分割数および集光パターンで、集光される。

第２のレーザ素子３５からの波長６５０ｎｍの直線偏光のレーザ光は、コリメータレンズ３７で平行光化され、ダイクロイックミラー３９のミラー面で反射されて、偏光ビームスプリッタ２３に案内され、偏光ビームスプリッタ２３を透過したあと、回折素子２１に入射する。回折素子２１に入射される第２の波長のレーザ光は、偏光面の方向が、第１の波長のレーザ光と同様に規定され、回折されずに回折素子２１を透過して、λ／４板１９に入射される。

λ／４板１９に入射された（波長６５０ｎｍの光の）レーザ光は、偏光面が円偏光に変換され、対物レンズ１３により光ディスクＤの記録層に集光される。

光ディスクＤの記録層において反射された（波長６５０ｎｍの光の）反射レーザ光は、対物レンズ１３で平行光化され、λ／４板１９を再び通過して、レーザ素子３５から光ディスクＤに向かうレーザ光の偏光の方向に対してその方向が９０°偏光方向が傾いた（回転された）直線偏光になり、回折素子２１を透過し、偏光ビームスプリッタ２３に戻される。

偏光ビームスプリッタ２３に戻された（波長６５０ｎｍの光の）反射レーザ光は、偏光ビームスプリッタ２３で反射され、光検出器１５の受光面上に、所定の分割数および集光パターンで、集光される。

ところで、図１に示した光ピックアップ（光ディスク装置）においては、既に説明したように、反射レーザ光は、偏光ビームスプリッタで反射され、フォトディテクタ（光検出器）１５の複数の検出（受光）領域の個数、およびそれぞれの検出領域の位置に応じて、回折素子２１によりそれぞれの検出領域に到達可能に、所定の回折特性が与えられる。

回折素子２１により、複数に分割され、所定の回折特性が与えられた反射レーザ光は、結像レンズ２９により、ＰＤ（フォトディテクタ）１５の予め所定の配列、および大きさが与えられている個々の受光領域に集光される。

回折素子２１は、図２（Ａ）に示すように、光ディスクＤからの反射レーザ光のうちの０次光（非回折光）と、位置と大きさが同じに規定された格子領域（分割パターン）２１−０を有する。

格子領域（分割パターン）２１−０は、ラジアル方向の概ね中心を通る境界線２１Ｒとその境界線２１Ｒと概ね中央で直交する第２の境界線２１Ｔ（接線（タンジェンシャル）方向）とにより、２１Ａ〜２１Ｄとして４分割されている。なお、４分割されたそれぞれの領域には、境界線２１Ｒと境界線２１Ｔとが交わる位置から、境界線２１Ｔが延びる方向に沿って不均一な間隔が規定された複数の曲線が与えられた曲面状パターンの格子溝が刻まれている。すなわち、回折素子２１のそれぞれの格子領域は、境界線２１Ｔに沿って中心から周縁部に向かう間に、曲率（パワー）が変化するレンズ作用も呈す。

回折素子２１のそれぞれの格子領域は、例えばブレーズ型回折素子であり、それぞれの領域を透過したレーザ光は、主に非回折光（０次光）および＋１次回折光に、分離される。

光検出器（ＰＤ）１５の受光面には、図２（Ｂ）または図２（Ｃ）に示すように、回折素子２１の境界線２１Ｒと境界線２１Ｔとに分割線が対応している４分割された第１ないし第４の検出領域１５−１Ａ〜１５−１Ｄを有するとともに、境界線２１Ｒと境界線２１Ｔとの交点が投影される位置が概ね中心となるよう形成された第１の検出セル１５−１と、１５−２Ａおよび１５−２Ｂに２分割された第２の検出セル１５−２と、１５−３Ａおよび１５−３Ｂに２分割された第３の検出セル１５−３と、所定の位置に、それぞれ独立して設けられた第４ないし第７の検出セル１５−４〜１５−７が設けられている。なお、第１の検出セル１５−１には、回折パターン２１−０を通過した０次光が結像される。また、第２ないし第７のセル１５−２〜１５−７には、それぞれ、回折素子２１の領域２１Ａ〜２１Ｄのそれぞれにより回折された１次回折光Ｓ２１Ａ〜Ｓ２１Ｄが集光される。それぞれのセルに集光される１次回折光Ｓ２１Ａ〜Ｓ２１Ｄの位置と、レーザ光の波長との関係は、後段に詳述する。

図３（Ａ）は、波長４０５ｎｍの第１の波長のレーザ光の光ディスク上の記録面でのスポット径が最小になっているオンフォーカス状態における、第１のレーザ光のうちの回折光と非回折光（０次光）とそれぞれを検出する光検出器の受光面との関係を示す。

同様に、図３（Ｂ）は、波長６５０ｎｍの第２の波長のレーザ光の光ディスク上の記録面でのスポット径が最小になっているオンフォーカス状態における、第２の波長のレーザ光のうちの回折光と非回折光（０次光）とそれぞれを検出する光検出器の受光面との関係を示す。

図２（Ａ）に示した回折素子２１の領域２１Ａ，２１Ｃの回折パターンは、不均一間隔の曲面状であり、図３（Ａ）に示す通り、波長４０５ｎｍの第１のレーザ光の光ディスク上の記録面でのスポット径が最小になっているオンフォーカス状態において、波長４０５ｎｍの第１のレーザ光ＬＡが回折素子２１の領域２１Ａ，２１Ｃで回折された１次回折光であるＬＡ３１またはＬＡ３３が、光検出器上１５の受光面に焦点を結ぶように、規定されている。また、回折素子２１の回折パターンにより回折されない０次光（非回折光）ＬＡ３０は、光検出器上１５の受光面には焦点を結ばない位置で所定の大きさ（断面積）のスポットが得られるように規定されている。

一方、回折素子２１の領域２１Ｂ，２１Ｄの回折パターンは、領域２１Ａおよび２１Ｃに形成される回折パターンとは異なる（不均一）間隔が与えられた不均一間隔の曲面状であり、波長６５０ｎｍの第２のレーザ光の光ディスク上の記録面でのスポット径が最小になっているオンフォーカス状態において、図３（Ｂ）に示す通り、波長６５０ｎｍの第２のレーザ光ＬＢの回折素子２１の領域２１Ｂ，２１Ｄで回折された１次回折光であるＬＢ３２またはＬＢ３４が、光検出器上１５の受光面に焦点を結ぶように、規定されている。また、回折素子２１の回折パターンにより回折されない０次光（非回折光）ＬＢ３０は、光検出器上１５の受光面には焦点を結ばない位置で所定の大きさ（断面積）のスポットが得られるように規定されている。

換言すると、図３（Ａ）に示される通り、波長４０５ｎｍのレーザ光の０次光（非回折光）ＬＡ３０の焦点位置ｆ（ＬＡ３０）は、光検出器１５の受光面の奥側（従って、受光面では集束前）になる。このとき、波長４０５ｎｍのレーザ光の回折素子２１の領域２１Ａ，２１Ｃにより回折された１次回折光ＬＡ３１の焦点位置ｆ（ＬＡ３１）と１次回折光ＬＡ３３の焦点位置ｆ（ＬＡ３３）は、光検出器１５の受光面に一致するように回折パターン２１Ａ，２１Ｃの格子溝のピッチおよび曲率が、それぞれ最適化されている。

同様に、図３（Ｂ）に示される通り、波長６５０ｎｍのレーザ光の０次光（非回折光）ＬＢ３０の焦点位置ｆ（ＬＢ３０）は、光検出器１５の受光面の奥側（従って、受光面では集束前）になる。このとき、波長６５０ｎｍのレーザ光の回折素子２１の領域２１Ｂ，２１Ｄにより回折された１次回折光ＬＢ３２の焦点位置ｆ（ＬＢ３２）と１次回折光ＬＢ３４の焦点位置ｆ（ＬＢ３４）は、光検出器１５の受光面に一致するように回折パターン２１Ｂ，２１Ｄの格子溝のピッチおよび曲率が、それぞれ最適化されている。

また、回折素子２１の領域２１Ａ，２１Ｃは、オンフォーカス状態にある場合に、波長４０５ｎｍのレーザ光を受光素子面に集光可能なパターンが与えられていることから、より波長の長い波長６５０ｎｍのレーザ光では、その回折角が大きくなり、光検出器１５の受光面の手前で焦点位置となる（従って、受光面では集束後）。

つまり、波長６５０ｎｍの第２のレーザ光の光ディスク上の記録面でのスポット径が最小になっているオンフォーカス状態において、図３（Ｂ）に示す通り、波長６５０ｎｍの第２のレーザ光ＬＢが回折素子２１の領域２１Ａ，２１Ｃで回折された１次回折光ＬＢ３１およびＬＢ３３は、光検出器１５の受光面の手前で焦点位置となる。

同様に、回折素子２１の領域２１Ｂ，２１Ｄは、オンフォーカス状態にある場合に、波長６５０ｎｍのレーザ光を受光素子面に集光可能なパターンが与えられていることから、より波長の短い波長４０５ｎｍのレーザ光では、その回折角が小さくなり、光検出器１５の受光面の奥で焦点位置となる（従って、受光面では集束前）。

つまり、波長４０５ｎｍの第１のレーザ光の光ディスク上の記録面でのスポット径が最小になっているオンフォーカス状態において、図３（Ａ）に示す通り、波長４０５ｎｍの第１のレーザ光ＬＡの回折素子２１の領域２１Ｂ，２１Ｄで回折された１次回折光ＬＡ３２およびＬＡ３４は、光検出器１５の受光面の奥で焦点位置となる。

再び、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）を参照する。

図２（Ｂ）は、波長４０５ｎｍの第１のレーザ光の光ディスク上の記録面でのスポット径が最小になっているオンフォーカス状態において、光検出器１５と波長４０５ｎｍの第１のレーザ光の非回折光と、回折光の光検出器１５上の集光位置を示している。

図２（Ａ）に示した回折パターン（分割領域）が与えられた回折素子２１を用いて、図２（Ｂ）および図２（Ｃ）に示した配列の検出領域が与えられた光検出器１５に対して、波長４０５ｎｍの第１のレーザ素子からのレーザ光ＬＡが光ディスクＤの記録面で反射された場合には、回折素子２１のそれぞれの領域２１Ａ〜２１Ｄを通過した反射レーザ光のうちの非回折光（０次光）は、波長４０５ｎｍの第１のレーザ光の光ディスク上の記録面でのスポット径が最小になっているオンフォーカス状態において、光検出器１５の４分割された第１の検出セル１５−１の概ね中央に集光される。

なお、第１の検出セル１５−１に集光される光スポットＳ０（Ｓ２１−０）の大きさは図３（Ａ）に、ＳＡ０として説明したように、オンフォーカス状態において所定の大きさとなる。

回折素子２１の領域２１Ａにより回折した波長４０５ｎｍの光は、光検出器１５の第２の検出セル１５−２の２つの検出領域１５−２Ａおよび１５−２Ｂの分割線上に、第１の検出セル１５−１に集光される光スポットＳ０の大きさに比較して１／ｍ（ｍは整数）の大きさの光スポットＳ２１Ａとして、集光される。なお、スポットＳ０とＳ２１Ａの大きさの違いは、光検出器１５の位置を、対物レンズ１３がオンフォーカスの状態で非回折光が所定の大きさのスポットＳ０となる位置としたこと、および先に説明したが、回折素子２１の格子を、不均一な間隔の曲面状のパターンとすることによって、非回折光と回折光の集光点を光軸方向にずらすことにより達成される。

なお、回折素子２１の領域２１Ｂにより回折した波長４０５ｎｍの光は、光検出器１５の第４の検出セル１５−４の所定の位置に、スポットＳ２１Ｂとして、結像される。

また、回折素子２１の領域２１Ｃにより回折した波長４０５ｎｍの光は、光検出器１５の第３の検出セル１５−３の２つの検出領域１５−３Ａおよび１５−３Ｂの分割線上に、第１の検出セル１５−１に集光される光スポットＳ０の大きさに比較して１／ｍ（ｍは整数）の大きさの光スポットＳ２１Ｃとして、集光される。なお、スポットＳ０とＳ２１Ｃの大きさの違いは、光検出器１５の位置を、対物レンズ１３がオンフォーカスの状態で非回折光が所定の大きさのスポットＳ０となる位置としたこと、および先に説明したが、回折素子２１の格子を、不均一な間隔の曲面状のパターンとすることによって、非回折光と回折光の集光点を光軸方向にずらすことにより、達成される。

一方、回折素子２１の領域２１Ｄにより回折した波長４０５ｎｍの光は、光検出器１５の第５の検出セル１５−５の所定の位置に、スポットＳ２１Ｄとして、結像される。

図３で示したように、回折格子２１の領域２１Ａ，２１Ｃを回折した光は、波長４０５ｎｍの第１のレーザ光の光ディスク上の記録面でのスポット径が最小になっているオンフォーカス状態において、受光素子１５上で焦点を結ぶ事から、第２の検出セル１５−２と第３の検出セル１５−３のそれぞれにおいて互いに分割線上に集光されるスポットＳ２１ＡおよびＳ２１Ｃを用いることで、個々の検出セルの出力Ｉ（セル番号）として示すセルの出力を、周知のダブルナイフエッジ法と同様に、
ＦＥＳ＝Ｉ（15-2A）−Ｉ（15-2B）−Ｉ（15-3A）＋Ｉ（15-3B）
・・・（１）
として求めることにより、フォーカスエラー信号（ＦＥＳ）が、得られる。

図２（Ｃ）は、波長６５０ｎｍの第２のレーザ光の光ディスク上の記録面でのスポット径が最小になっているオンフォーカス状態において、光検出器１５と波長６５０ｎｍの第２のレーザ光の非回折光と、回折光の光検出器１５上の集光位置を示している。

波長６５０ｎｍの第２のレーザ素子からのレーザ光が光ディスクＤの記録面で反射された場合には、回折素子２１のそれぞれの領域２１Ａ〜２１Ｄを通過した反射レーザ光のうちの非回折光（０次光）は、対物レンズ１３がオンフォーカス状態においては、光検出器１５の４分割の第１の検出セル１５−１の概ね中央に集光される。

なお、第１の検出セル１５−１に集光される光スポットＳ０（Ｓ２１−０）の大きさは図３（Ｂ）に、ＳＢ０として説明したように、オンフォーカス状態において所定の大きさとなる。

ところで、回折素子２１の領域２１Ｂにより回折した波長６５０ｎｍのレーザ光は、光検出器１５の第２の検出セル１５−２の２つの検出領域１５−２Ａおよび１５−２Ｂの分割線上に、同領域２１Ｄにより回折した光は、第３の検出セル１５−３の２つの検出領域１５−３Ａおよび１５−３Ｂの分割線上に、それぞれ、光スポットＳ２１Ｂ，Ｓ２１Ｄとして、結像される。

これに対し、回折素子２１の領域２１Ｂにより回折した波長６５０ｎｍのレーザ光は、図２（Ｃ）に示すように、光検出器１５の第６の検出セル１５−６の所定の位置に、スポット２１Ａとして、また、回折素子２１の領域２１Ｄにより回折した同波長６５０ｎｍのレーザ光は、同様に、光検出器１５の第７の検出セル１５−７の所定の位置に、スポット２Ｃとして、結像される。

このように、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）により説明した検出系においては、波長４０５ｎｍのレーザ光と波長６５０ｎｍのレーザ光の回折光のうちのフォーカスエラーの検出に用いられる回折光は、実質的に、０次光を受光する検出セル１５−１から概ね等しい距離に形成される第２および第３の検出セル１５−２，１５−３に集光され、検出される。

すなわち、フォーカスエラーについては、レーザ光の波長に拘わりなく、第２の検出セル１５−２と第３の検出セル１５−３のそれぞれにおいて分割線上に集光されるスポットＳ２およびＳ３を用いることで、検出可能である。また、１次回折光の０次回折光に対する光量比を小さくして１次回折光の光量を抑えたことにより、Ｓ／Ｎを高めることができる。

なお、プッシュプル信号は、通常、個々の検出セルの出力Ｉを、Ｉ（セル番号）として示すセルの出力とするとき、
［Ｉ（15-1D）＋Ｉ（15-1C）］−［Ｉ（15-1A）＋Ｉ（15-1B）］ ・・・（２）
として求めることができる。

しかしながら、ラジアル方向については、ピット（記録マーク）と集光スポットの位置が一致している場合でも、対物レンズ１３がラジアル方向に移動することで、プッシュ−プル信号が変動してしまう。なお、このレンズシフトの影響は、非回折光から得られる信号と、回折光から得られる信号では、その度合いが異なることが知られている。

このため、個々の検出セルの出力Ｉを、Ｉ（セル番号）として示すセルの出力とするとき、
Ｔ１＝［Ｉ（15-1D）＋Ｉ（15-1C）］−［Ｉ（15-1A）＋Ｉ（15-1B）］
・・・（（２）に同じ）
Ｔ２＝Ｉ（15-4）−Ｉ（15-5）＋Ｉ（15-6）−Ｉ（15-7） ・・・（３）
とし、
レーザ光の光ディスクＤの記録面上の半径方向の位置ｒ（すなわち半径）の関数として補償することを考える。

この場合、レンズシフトがない（レーザ素子３１（３５）から対物レンズ１３に向かうレーザ光の軸線（主光線）と対物レンズ１３の中心が一致している）場合のトラッキングエラー信号を、ｔ１（ｒ），ｔ２（ｒ）とし、それぞれについてレンズシフトによるトラッキングエラー信号の影響を、ｆ１（ｒ），ｆ２（ｒ）とすると、上述したＴ１とＴ２は、それぞれ、
Ｔ１＝ｔ１（ｒ）＋ｆ１（ｒ） ・・・（４）
Ｔ２＝ｔ２（ｒ）＋ｆ２（ｒ） ・・・（５）
と変形される。

このとき、ｔ２（ｒ）＝ａｔ１（ｒ），ｆ２（ｒ）＝ｂｆ１（ｒ）、かつａ≠ｂ
であるから、レンズシフトの影響のないトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）は、
ＴＥＳ＝Ｔ１−Ｔ２／ｂ ・・・（６）
により、求めることができる。なお、「ｂ」は、回折格子２１による非回折光と回折光の光量比、光ディスクＤのトラックピッチ、同トラック溝の深さ、同ピットピッチ、同深さ等に依存することから、光ディスクＤの種類に応じて、最適値を与えることができる。

よって、対物レンズ１３が移動した場合にも、その移動の影響を受けないトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）を得ることができる。

また、Ｔ２は、（３）のほかに、個々の検出セルの出力Ｉを、Ｉ（セル番号）として示すセルの出力とするとき、
Ｔ２＝Ｉ（15-3A）＋Ｉ（15-3B）−Ｉ（15-2A）−Ｉ（15-2B） ・・・（７）
によっても、求めることができる。

なお、光ディスクＤに記録されている情報の再生信号Ｓは、一般には、総ての検出セルから出力される信号の和、すなわち、
Ｓ＝Ｉ（15-1D）＋Ｉ（15-1C）＋Ｉ（15-1A）＋Ｉ（15-1B）
＋Ｉ（15-2A）＋Ｉ（15-2B）＋Ｉ（15-3A）＋Ｉ（15-3B）
＋Ｉ（15-4）＋Ｉ（15-5）＋Ｉ（15-6）＋Ｉ（15-7） ・・・（８）
により求めることができる。

しかしながら、単純に信号を加算する検出セルの数を増やすと、ノイズが増え、Ｓ／Ｎが悪化することは、広く知られている。

そのため、本発明では、１次回折光の０次回折光に対する光量比を小さくして１次回折光の光量を抑え、再生信号Ｓを、
Ｓ＝Ｉ（15-1D）＋Ｉ（15-1C）＋Ｉ（15-1A）＋Ｉ（15-1B） ・・・（９）
により、Ｓ／Ｎを高めている。

なお、信号を加算すべき検出セルの数を減らすことにより、詳述しないが、加算回路の数を減らすことができ、ＰＵＨ（光ピックアップ）のコストも低減される。

また、トラッキングエラー信号（ＴＥＳ）については、ＤＰＤ（Differential Phase Detection、位相差）法により、
ＴＥＳ＝［Ｉ（Ａ）］と［Ｉ（Ｂ）］との位相差：
Ｉ（Ａ）＝（15-1A）＋Ｉ（15-1C）；
Ｉ（Ｂ）＝（15-1B）＋Ｉ（15-1D）；
・・・（10）
により、時間的な位相差を用いても検出可能であることはいうまでもない。

以上説明したように、回折素子により光ディスクからの反射光を複数に分割し、ダブルナイフエッジ法を用いてフォーカスエラー信号を得る場合に、光ディスクの規格／種類に従って、波長の異なる２以上のレーザ光を利用する光ピックアップ装置において、フォーカスエラー信号を得るための光検出器の複数の検出（受光）セルを共通にすることができる。これにより、光検出器の検出セルの個数／面積が低減され、Ｓ／Ｎ（信号／ノイズ）が高く、コストの低いピックアップヘッド（ＰＵＨ）が得られる。

また、回折素子に与える格子を、不均一な間隔の曲面状のパターンとすることにより、光ディスクからの反射光のうち、回折光と非回折光の焦点位置を光軸方向で所定量ずらすことができ、トラッキングエラー信号に含まれるレンズシフトの成分による影響を除去できる。

なお、図２（Ｂ）および図２（Ｃ）に示した光検出器の検出領域は、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すように、変形されてもよい。なお、図２に示した例との識別のため、それぞれ、「１００」を加算した符号を用いる。この場合、回折格子のパターン（回折量）も、光検出器の検出領域の配列に合わせて僅かに変更される必要が生じるが、図面化した場合の差異はわずかであるから、回折格子のパターンについては、図面を省略する。

光検出器（ＰＤ）１１５の受光面には、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すように、概ね中央に位置された第１の検出セル１１５−１、第１の検出セル１１５−１を分割する分割線の方向と直交する方向に所定の距離を置いて、両側に（一対に）位置される第２および第３の検出セル１１５−２，１１５−３、第２および第３の検出セル１１５−２，１１５−３のさらに外側に（一対に）位置される第４および第５の検出セル１１５−４，１１５−５が設けられている。なお、第１の検出セル１１５−１は、回折素子２１の境界線２１Ｒに対応して２分割された検出セル１１５−１Ａ，１１５−１Ｂを含む。また、第４および第５の検出セル１１５−４，１１５−５は、それぞれ回折素子２１の境界線２１Ｔに対応して２分割された検出セル１１５−４Ａおよび１１５−４Ｂ、１１５−５Ａおよび１１５−５Ｂを含む。

第４および第５の検出セル１１５−４，１１５−５のさらに外側には、同様に、一対に位置される第６および第７の検出セル１１５−６，１１５−７が設けられている。また、第６および第７の検出セル１１５−６，１１５−７の外側には、さらに、同様に、一対に位置される第８および第９の検出セル１１５−８，１１５−９が設けられている。なお、第６および第７の検出セル１１５−６，１１５−７は、それぞれ回折素子２１の境界線２１Ｔに対応して２分割された検出セル１１５−６Ａおよび１１５−６Ｂ、１１５−７Ａおよび１１５−７Ｂを含む。

図４（Ａ）は、波長４０５ｎｍの第１のレーザ光の光ディスク上の記録面でのスポット径が最小になっているオンフォーカス状態において、光検出器１５と波長４０５ｎｍの第１のレーザ光の非回折光と、回折光の光検出器１５上の集光位置を示している。

上述した検出領域が与えられた光検出器１１５に対して、波長４０５ｎｍの第１のレーザ素子からのレーザ光が光ディスクＤの記録面で反射された場合には、回折素子２１のそれぞれの領域２１Ａ〜２１Ｄを通過した反射レーザ光のうちの非回折光（０次光）は、波長４０５ｎｍの第１のレーザ光の光ディスク上の記録面でのスポット径が最小になっているオンフォーカス状態においては、光検出器１１５の第１の検出セル１１５−１の概ね中央に、Ｓ０（Ｓ２１−０）として、集光される。なお、第１の検出セル１１５−１に集光される光スポットＳ０の大きさは、先に説明したように、オンフォーカス状態において所定の大きさとなる（図３（Ａ）にＳＡ０として説明している）。

回折素子２１の領域２１Ａにより回折した光は、図４（Ａ）に示すように、光検出器１１５の第６の検出セル１１５−６の２つの検出セル１１５−６Ａおよび１１５−６Ｂの分割線上に、第１の検出セル１１５−１に集光される光スポットＳ０（Ｓ２１−０）の大きさに比較して１／ｍ（ｍは整数）の大きさの光スポットＳ２１Ａ、として、集光される。なお、スポットＳ０とＳ２１Ａの大きさの違いは、光検出器１１５の位置を、対物レンズ１３がオンフォーカスの状態で非回折光が所定の大きさのスポットＳ０となる位置としたことと、先に説明したが、回折素子２１の格子を、不均一な間隔の曲面状のパターンとしたことにより達成される。

回折素子２１の領域２１Ｂにより回折した光は、光検出器１１５の第２の検出セル１１５−２の所定の位置に、Ｓ２１Ｂとして、結像される。

回折素子２１の領域２１Ｃにより回折した光は、図４（Ａ）に示すように、光検出器１１５の第７の検出セル１１５−７の２つの検出領域１１５−７Ａおよび１１５−７Ｂの分割線上に、第１の検出セル１１５−１に集光される光スポットＳ０の大きさに比較して１／ｍ（ｍは整数）の大きさの光スポットＳ２１Ｃとして、集光される。なお、スポットＳ０とＳ２１Ｃの大きさの違いは、光検出器１１５の位置を、対物レンズ１３がオンフォーカスの状態で非回折光が所定の大きさのスポットＳ０となる位置としたことと、回折素子２１の格子を、不均一な間隔の曲面状のパターンとしたことにより、達成される。

回折素子２１の領域２１Ｄにより回折した光は、光検出器１１５の第３の検出セル１１５−３の所定の位置に、Ｓ２１Ｄとして、結像される。

図４（Ｂ）は、波長６５０ｎｍの第１のレーザ光の光ディスク上の記録面でのスポット径が最小になっているオンフォーカス状態において、光検出器１５と波長６５０ｎｍの第２のレーザ光の非回折光と、回折光の光検出器１５上の集光位置を示している。

波長６５０ｎｍの第２のレーザ素子からのレーザ光が光ディスクＤの記録面で反射された場合には、回折素子２１のそれぞれの領域２１Ａ〜２１Ｄを通過した反射レーザ光のうちの非回折光（０次光）は、波長６５０ｎｍの第１のレーザ光の光ディスク上の記録面でのスポット径が最小になっているオンフォーカス状態においては、光検出器１１５の第１の検出セル１１５−１の概ね中央に、Ｓ０（Ｓ２１−０）として集光される。なお、第１の検出セル１１５−１に集光される光スポットＳ０の大きさは、先に説明したように、オンフォーカス状態において所定の大きさとなる（図３（Ｂ）にＳＢ０として説明している）。

回折素子２１の領域２１Ａにより回折した光は、光検出器１１５の第８の検出セル１１５−８の所定の位置に、Ｓ２１Ａとして、結像される。

また、回折素子２１の領域２１Ｂにより回折した光は、図４（Ｂ）に示すように、光検出器１１５の第４の検出セル１１５−４の２つの検出セル１１５−４Ａおよび１１５−４Ｂの分割線上に、第１の検出セル１１５−１に集光される光スポットＳ０の大きさに比較して１／ｍ（ｍは整数）の大きさの光スポットＳ２１Ｂとして、集光される。なお、スポットＳ０とＳ２１Ｂの大きさの違いは、光検出器１１５の位置を、対物レンズ１３がオンフォーカスの状態で非回折光が所定の大きさのスポットＳ０となる位置としたことと、先に説明したが、回折素子２１の格子を、不均一な間隔の曲面状のパターンとしたことにより達成される。

回折素子２１の領域２１Ｃにより回折した光は、光検出器１１５の第９の検出セル１１５−９の所定の位置に、Ｓ２１Ｃとして、結像される。

回折素子２１の領域２１Ｄにより回折した光は、図４（Ｂ）に示すように、光検出器１１５の第５の検出セル１１５−５の２つの検出領域１１５−５Ａおよび１１５−５Ｂの分割線上に、第１の検出セル１１５−１に集光される光スポットＳ０の大きさに比較して１／ｍ（ｍは整数）の大きさの光スポットＳ２１Ｄとして、集光される。なお、スポットＳ０とＳ２１Ｄの大きさの違いは、光検出器１１５の位置を、対物レンズ１３がオンフォーカスの状態で非回折光が所定の大きさのスポットＳ０となる位置としたことと、回折素子２１の格子を、不均一な間隔の曲面状のパターンとしたことにより、達成される。

図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示す光検出器を用いることで、個々の検出セルの出力Ｉ（セル番号）として示すセルの出力としたとき、周知のダブルナイフエッジ法と同様に、波長４０５ｎｍの第１のレーザ光の場合には、
ＦＥＳ＝Ｉ（115-6A）−Ｉ（115-6B）−Ｉ（115-7A）＋Ｉ（115-7B）・・・（11）
により、フォーカスエラー信号（ＦＥＳ）が、得られる。

波長６５０ｎｍの第２のレーザ光の場合には、同ＦＥＳは、
ＦＥＳ＝Ｉ（115-4A）−Ｉ（115-4B）−Ｉ（115-5A）＋Ｉ（115-5B）・・・（12）
により与えられる。

プッシュプル信号は、同様に、個々の検出セルの出力Ｉ（セル番号）として示すセルの出力としたとき、
Ｉ（115-1A）−Ｉ（115-1B） ・・・（13）
により得られるが、図２（Ｂ）および図２（Ｃ）に示した光検出器と同様、レンズシフトの影響を受けることから、波長４０５ｎｍの光の場合は、
Ｔ１＝Ｉ（115-1A）−Ｉ（115-1B） ・・・非回折光 ・・・（14）
Ｔ２＝［Ｉ（115-6A）＋Ｉ（115-6B）＋Ｉ（115-2）］
−［Ｉ（115-7A）＋Ｉ（115-7B）＋Ｉ（115-3）］
・・・回折光 ・・・（15）
とし、
レーザ光の光ディスクＤの記録面上の半径方向の位置ｒ（すなわち半径）の関数として補償することを考える。

この場合、レンズシフトがない（レーザ素子３１（３５）から対物レンズ１３に向かうレーザ光の軸線（主光線）と対物レンズ１３の中心が一致している）場合のトラッキングエラー信号を、ｔ１（ｒ），ｔ２（ｒ）とし、それぞれについてレンズシフトによる影響を考慮したトラッキングエラー信号を、ｆ１（ｒ），ｆ２（ｒ）とすると、上述したＴ１とＴ２は、それぞれ、
Ｔ１＝ｔ１（ｒ）＋ｆ１（ｒ） ・・・（16）
（（４）と同じ）
Ｔ２＝ｔ２（ｒ）＋ｆ２（ｒ） ・・・（17）
（（５）と同じ）
とおける。

このとき、ｔ２（ｒ）＝ａｔ１（ｒ），ｆ２（ｒ）＝ｂｆ１（ｒ）、かつａ≠ｂ
であるから、トラッキングエラー信号（ＴＥＳ）は、
ＴＥＳ＝Ｔ１−Ｔ２／ｂ ・・・（18）
（（６）と同じ）
により、求めることができる。なお、「ｂ」は、回折格子２１による非回折光と回折光の光量比、光ディスクＤのトラックピッチ、同トラック溝の深さ、同ピットピッチ、同深さ等に依存することから、光ディスクＤの種類に応じて、最適値を与えることができる。

よって、対物レンズ１３が移動した場合にも、その移動の影響を受けないトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）を得ることができる。

なお、Ｔ２は、（15）に換えて、
Ｔ２＝［Ｉ（115-6A）＋Ｉ（115-6B）］−［Ｉ（115-7A）＋Ｉ（115-7B）］
・・・（19）
または、
Ｔ２＝Ｉ（115-2）−Ｉ（115-3） ・・・（20）
であってもよい。

なお、光ディスクＤから再生信号Ｓは、総ての信号の和、すなわち、
Ｓ＝Ｉ（115-1A）＋Ｉ（115-1B）＋Ｉ（115-2）＋Ｉ（115-3）
＋Ｉ（115-4A）＋Ｉ（115-4B）＋Ｉ（115-5A）＋Ｉ（115-5B）
＋Ｉ（115-6A）＋Ｉ（115-6B）＋Ｉ（115-7A）＋Ｉ（115-7B）
＋Ｉ（115-8）＋Ｉ（115-9） ・・・（21）
により得ることができる。

ただし、信号を加算する受光セルの数を増やすと、ノイズが増えてしまい、光ディスクの記録再生信号のＳ／Ｎが悪化してしまう。

そのため、本発明では、１次回折光の０次回折光に対する光量比を小さくして１次回折光の光量を抑え、再生信号Ｓを、例えば
Ｓ＝Ｉ（115-1A）＋Ｉ（115-1B） ・・・（22）
により得ることもできる。

なお、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）は、ＤＰＤ（Differential Phase Detection）法によって、
ＴＥＳ＝［Ｉ（Ａ´）］と［Ｉ（Ｂ´）］との位相差：
Ｉ（Ａ´）＝Ｉ（115-6A）＋Ｉ（115-6B）＋Ｉ（115-7A）＋Ｉ（115-7B）；
Ｉ（Ｂ´）＝Ｉ（115-2）＋Ｉ（115-3）；
・・・（23）
により、時間的な位相差からも求めることが出来る。

以上のように、回折素子を使って光ディスクからの反射光を分割し、タンジェンシャル方向に光を対称に分割して、フォーカス信号およびトラッキング信号を取得することにより、図２（Ｂ）および図２（Ｃ）に示した光検出器を用いる信号処理系よりも、加算器の数が増加するが、異なる波長に対して独立に受光セルを設けることから、回折素子２１の領域２１Ａ、２１Ｃと２１Ｂ、２１Ｄの回折格子パターンと回折光の回折角を独立に決めることができる。これによって非回折光が入射する受光セル１１５の中心から、回折光が入射する最も離れた位置にある受光セルまでの距離を図２（Ｂ）および図２（Ｃ）に示した光検出器を用いる信号処理系よりも近くすることができる。そのために、受光素子の１５の表面積を小さくすることができ、搭載する光ピックアップヘッドを小型化することができコストを減らすことができる。

受光素子として、例えば可視光から近赤外の領域で受光感度（フォトダイオードから流れる電流／フォトダイオードに入射される光強度）が高い受光素子シリコンフォトダイオードを使う場合、シリコンフォトダイオードの受光感度は、波長９００ｎｍ以下の範囲において、短波長ほど光検出器からの出力信号が小さくなる特性を有する。

また、現行の波長６５０ｎｍのレーザを使ったＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）においては、光ディスクＤに照射される読み取り光強度は、光ディスク上で、約１ｍＷと規定されているに対して、波長４０５ｎｍのレーザを用いる次世代光ディスク規格ＨＤ ＤＶＤ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ＤＶＤ）では、光ディスクＤに照射される読み取り用のレーザ光の強度は、光ディスク上で、０．５ｍＷに規格されており、一層、再生信号の出力レベルが低くなる。

これは波長が短くなるほど、光ディスクＤ上でのスポット径が小さくなるために、波長にかかわらず同程度の光面密度にするためには、 波長の短いレーザでは強度を小さくしなければならないためであるが、このために、波長４０５ｎｍのレーザを用いる次世代光ディスク規格ＨＤ ＤＶＤ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ＤＶＤ）では一層、再生信号の出力レベルが低くなる。

また、図２（Ａ）に示した回折格子２１は、主に非回折光（０次光）と＋１次回折光を生成する回折パターンを与えているが、総ての光を、非回折光または＋１次回折光に回折することは不可能であり、−１次回折光や２次以上の高次の回折光も現れる。

このような光は、受光素子上の受光セルに入射されない光は信号に変換されず、損失になる。このような損失になる光の量は回折格子の溝構造によって変わるが、同一の溝構造であっても波長によって、変動する。

回折素子の有効効率（受光素子の上の受光セルに入射する非回折光と＋１次回折光の和の光量の反射光の回折格子に入射する光量に対する比率）は波長の短いレーザ光を用いる場合ほど上記の理由から光検出器からの出力信号レベルが小さくなることから、光検出器からの信号レベルの波長による変動を小さくして、いずれの波長においても一定の振幅以上の大きさの信号を得て、安定的なサーボを掛けて、光ディスクの記録情報を正確に再生するためには、回折格子の有効効率が短波長側で大きいことが望ましい。

なお、本実施例では、非回折光と＋１次回折光とを光検出器１５の検出セルに入射することにしているために、非回折光と＋１次回折光の回折素子の入射光への光量比を問題にしたが、−１次回折光や＋２次回折光等の、他の次数の回折光を光検出器の検出セル内に入射して、サーボ信号または情報再生信号として用いる場合には、これらの次数を含めた光量の和が短波長側で大きくなるように、回折素子を作成することが望ましいことは、いうまでもない。

図５（図５（Ａ）〜（Ｃ））は、それぞれ図２（図２（Ａ）〜（Ｃ）に示した回折素子および光検出器の検出セルの別の例を示す。なお、図２（図２（Ａ）〜（Ｃ））および図４（図４（Ａ）および図４（Ｂ））に示した例との識別のため、それぞれ、「２００」を加算した符号を用いる。

図５（Ａ）に示すように、回折素子２２１は、図２に示した回折素子と同様にして形成され、光ディスクＤからの反射レーザ光のうちの０次光（非回折光）と位置と大きさが、概ね同じに規定された格子領域（分割パターン）２２１−０を有する。

格子領域（分割パターン）２２１−０は、ラジアル方向の概ね中心を通る境界線２２１Ｒとその境界線２２１Ｒと概ね中央で直交する第２の境界線２２１Ｔ（接線（タンジェンシャル）方向）とにより、２２１Ａ〜２２１Ｄとして４分割されている。なお、４分割の領域の中心部には、同軸（同心）状に規定された分割線２２１Ｘにより、境界線２２１Ｒに平行となる方向に溝が形成された２分割の領域２２１Ｅと２２１Ｆが形成されている。また、４分割のそれぞれの領域には、境界線２２１Ｒと境界線２２１Ｔとが交わる位置から、境界線２２１Ｔが延びる方向に沿って不均一な間隔が規定された複数の曲線が与えられた曲面状のパターンの格子溝が刻まれている。例えば、平行光が入射にした場合に回折された光の方向が連続的に変化し集光するように、回折素子２２１の２２１Ａ〜２２１Ｄにはパワーを持ったレンズ作用を呈すように、不均一な間隔の曲面状のパターンの格子溝が刻まれている。

回折素子２２１のそれぞれの格子領域は、例えばブレーズ型回折素子であり、それぞれの領域を透過したレーザ光は、主に非回折光（０次光）と＋１次回折光に、分離される。

光検出器（ＰＤ）２１５の受光面には、図５（Ｂ）および図５（Ｃ）に示すように、回折素子２２１の境界線２２１Ｒと境界線２２１Ｔとに対応して４分割された第１ないし第４の検出領域２１５−１Ａ〜２１５−１Ｄを有するとともに境界線２２１Ｒと境界線２２１Ｔとの交点が投影される位置が概ね中心となるよう形成された第１の検出セル２１５−１と、２１５−２Ａ，２１５−２Ｂに２分割された第２の検出セル２１５−２と、２１５−３Ａ，２１５−３Ｂに２分割された第３の検出セル２１５−３と、第２および第３の検出セル２１５−２と２１５−３が配列される方向と直交する方向にそれぞれ独立して設けられた第４ないし第７の検出セル２１５−４〜２１５−７が設けられている。なお、第４ないし第７の検出セル２１５−４〜２１５−７は、回折素子２２１の同心状に２分割された第５および第６回折領域２２１Ｅ，２２１Ｆにより分割（回折）される光ビームに対応される。

図５（Ｂ）は、波長４０５ｎｍの第１のレーザ光の光ディスク上の記録面でのスポット径が最小になっているオンフォーカス状態において、光検出器２１５と波長４０５ｎｍの第１のレーザ光の非回折光と、回折光の光検出器２１５上の集光位置を示している。

上述した検出領域が与えられた光検出器２１５に対して、波長４０５ｎｍの第１のレーザ素子からのレーザ光が光ディスクＤの記録面で反射された場合には、回折素子２２１のそれぞれの領域２２１Ａ〜２２１Ｆを通過した反射レーザ光のうちの非回折光（０次光）は、波長４０５ｎｍの第１のレーザ光の光ディスク上の記録面でのスポット径が最小になっているオンフォーカス状態においては、光検出器２１５の第１の検出セル２１５−１の概ね中央に、Ｓ０（Ｓ２２１−０）として、集光される。なお、第１の検出セル２１５−１に集光される光スポットＳ０の大きさは、オンフォーカス状態において、所定の大きさとなることは既に説明した通りである。

回折素子２２１の領域２２１Ａにより回折した波長４０５ｎｍの光は、光検出器２１５の第２の検出セル２１５−２の２つの検出領域２１５−２Ａおよび２１５−２Ｂの分割線上に、第１の検出セル２１５−１に集光される光スポットＳ０の大きさに比較して１／ｍ（ｍは整数）の大きさの光スポットＳ２２１Ａ、として集光される。なお、スポットＳ０とＳ２２１Ａの大きさの違いは、光検出器２１５の位置を、対物レンズ１３がオンフォーカスの状態で非回折光が所定の大きさのスポットＳ０となる位置としたこと、および先に説明したが、回折素子２２１の格子を、不均一な間隔の曲面状のパターンとしたことにより達成される。

回折素子２２１の領域２２１Ｂにより回折した波長４０５ｎｍの光は、光検出器２１５においては、検出セルが形成されていないが、所定の位置に、Ｓ２２１Ｂとして結像される（この系では、信号として検出しない）。

回折素子２２１の領域２２１Ｃにより回折した波長４０５ｎｍの光は、光検出器２１５の第３の検出セル２１５−３の２つの検出領域２１５−３Ａおよび２１５−３Ｂの分割線上に、第１の検出セル２１５−１に集光される光スポットＳ０の大きさに比較して１／ｍ（ｍは整数）の大きさの光スポットＳ２２１Ｃ、として集光される。なお、スポットＳ０とＳ２２１Ｃの大きさの違いは、光検出器２１５の位置を、対物レンズ１３がオンフォーカスの状態で非回折光が所定の大きさのスポットＳ０となる位置としたこと、および先に説明したが、回折素子２２１の格子を、不均一な間隔の曲面状のパターンとしたことにより達成される。

回折素子２２１の領域２２１Ｄにより回折した波長４０５ｎｍの光は、光検出器２１５においては、検出セルが形成されていないが、所定の位置に、Ｓ２２１Ｄとして結像される（この系では、信号として検出しない）。

なお、回折素子２２１の第１ないし第４の領域２２１Ａ〜２２１Ｄは、境界線２２１Ｒと境界線２２１Ｔとが交わる位置を中心として点対称で回折格子２２１の領域２２１Ａと領域２２１Ｃのパワーが同じになるように、規定されていることから、回折光による２つのスポットＳ２２１ＡおよびＳ２２１Ｃの大きさは実質的に同一であることはいうまでもない。

すなわち、図５（Ａ）〜（Ｃ）に示す系においては、第２の検出セル２１５−２と第３の検出セル２１５−３のそれぞれにおいて、互いにそれぞれの検出セルの分割線上に集光されるスポットＳ２２１ＡおよびＳ２２１Ｃを用いることで、フォーカスエラー信号（ＦＥＳ）は、個々の検出セルの出力Ｉ（セル番号）として示すセルの出力を、周知のダブルナイフエッジ法と同様に、
ＦＥＳ＝Ｉ（215-2A）−Ｉ（215-2B）−Ｉ（215-4A）＋Ｉ（215-4B）
・・・（24）
（実質的に（２）と同じ）とすることにより、求められる。

なお、回折素子２２１の領域２２１Ｅおよび領域２２１Ｆにより回折した光のスポットＳ２２１ＥとＳ２２１Ｆは、第１の検出セル２１５−１に近い側の組の検出セル２１５−４，２１５−５に集光される。

また、トラッキングエラー信号は、通常、個々の検出セルの出力Ｉを、Ｉ（セル番号）として示すセルの出力とするとき、補償プッシュ−プル法により
［Ｉ（215-1D）＋Ｉ（215-1C）］−［Ｉ（215-1A）＋Ｉ（215-1B）］
＋ｍ［Ｉ（215-4）−Ｉ（215-5）］
ｍは倍率 ・・・（25）
として求めることができる。

これに対し、波長６５０ｎｍの第２のレーザ素子からのレーザ光が光ディスクＤの記録面で反射された場合には、回折素子２２１のそれぞれの領域２２１Ａ〜２２１Ｄを通過した反射レーザ光のうちの非回折光（０次光）は、図５（Ｂ）に示したと同様に、波長６５０ｎｍの第２のレーザ光の光ディスク上の記録面でのスポット径が最小になっているオンフォーカス状態においては、光検出器２１５の第１の検出セル２１５−１の概ね中央に、Ｓ０（Ｓ２２１−０）として、集光される。

図５（Ｃ）は、波長６５０ｎｍの第２のレーザ光の光ディスク上の記録面でのスポット径が最小になっているオンフォーカス状態において、光検出器２１５と波長６５０ｎｍの第２のレーザ光の非回折光と、回折光の光検出器２１５上の集光位置を示している。

また、回折素子２２１の領域２２１Ａ，領域２２１Ｃにより回折した波長６５０ｎｍの光によるスポットＳ２２１Ｂ，Ｓ２２１Ｄは、図５（Ｃ）に示すように、光検出器２１５の第２の検出セル２１５−２の２つの検出領域２１５−２Ａおよび２１５−２Ｂの分割線上と第３の検出セル２１５−３の２つの検出領域２１５−３Ａおよび２１５−３Ｂの分割線上に、それぞれ、集光される。

一方、回折素子２２１の領域２２１Ａおよび領域２２１Ｃにより回折した光は、光検出器２１５の検出セルが設けられていない所定の位置に集光される（この系では、利用しない）。

すなわち、フォーカスエラーについては、レーザ光の波長に拘わりなく、第２の検出セル２１５−２と第３の検出セル２１５−３のそれぞれにおいて分割線上に集光されるスポットＳ２およびＳ３を用いることで、検出可能である。また、１次回折光の０次回折光に対する光量比を小さくして１次回折光の光量を抑えることにより、Ｓ／Ｎを高めることができる。

なお、回折素子２２１の領域２２１Ｅおよび領域２２１Ｆにより回折した光のスポットＳ２２１ＥとＳ２２１Ｆは、波長６５０ｎｍの光に関しては、第１の検出セル２１５−１から離れた側の組の検出セル２１５−６，２１５−７に集光される。

また、トラッキングエラー信号は、通常、個々の検出セルの出力Ｉを、Ｉ（セル番号）として示すセルの出力とするとき、補償プッシュ−プル法により
［Ｉ（215-1D）＋Ｉ（215-1C）］−［Ｉ（215-1A）＋Ｉ（215-1B）］
＋ｎ［Ｉ（215-6）−Ｉ（215-7）］
ｎは，倍率 ・・・（25´）
として求めることができる。

なお、レーザ光の波長に拘わりなく、トラッキングエラー信号（ＴＥＳ）については、ＤＰＤ（Differential Phase Detection、位相差）法により、
ＴＥＳ＝［Ｉ（Ａ"）］と［Ｉ（Ｂ"）］との位相差：
Ｉ（Ａ"）＝（215-1A）＋Ｉ（215-1C）；
Ｉ（Ｂ"）＝（215-1B）＋Ｉ（215-1D）；
・・・（26）
により、時間的な位相差を用いても検出可能であることはいうまでもない。

一方、再生信号Ｓについては、図２（図２（Ａ）〜（Ｃ））あるいは図４（図４（Ａ）および（Ｂ））に示した例と実質的に同一の考え方により、
Ｓ＝Ｉ（215-1D）＋Ｉ（215-1C）＋Ｉ（215-1A）＋Ｉ（215-1B） ・・・（27）
により、改善されたＳ／Ｎで出力可能である。

なお、信号を加算すべき検出セルの数を減らすことにより、詳述しないが、加算回路の数を減らすことができ、ＰＵＨ（光ピックアップ）のコストも低減される。

以上説明したように、回折素子により光ディスクからの反射光を複数に分割し、ダブルナイフエッジ法を用いてフォーカスエラー信号を得る場合に、光ディスクの規格／種類に従って、波長の異なる２以上のレーザ光を利用する光ピックアップ装置において、フォーカスエラー信号を得るための光検出器の複数の検出（受光）セルを共通にすることができる。これにより、光検出器の検出セルの個数／面積が低減され、Ｓ／Ｎ（信号／ノイズ）が高く、コストの低いピックアップヘッド（ＰＵＨ）が得られる。

また、回折素子に与える格子を、不均一な間隔の曲面状のパターンとすることにより、光ディスクからの反射光のうち、回折光と非回折光の焦点位置を光軸方向で所定量ずらすことができ、トラッキングエラー信号に含まれるレンズシフトの成分による影響を除去できる。

さらに、トラッキングエラー信号の補償に用いる補償プッシュプル信号が容易に得られることから、信号処理系が簡素化できる。

図６（図６（Ａ）〜（Ｃ））は、図２、図４あるいは図５に示した回折素子および光検出器の検出セルのさらに別の例を示す。なお、図５（図４、図２）に示した例との識別のため、それぞれ、「２００（３００）」を加算した符号を用いる。

図６（Ａ）に示すように、回折素子３２１は、図２または図４もしくは図５に示した回折素子と同様に、光ディスクＤからの反射レーザ光のうちの０次光（非回折光）と位置と大きさが同じに規定された格子領域（分割パターン）３２１−０を有する。

格子領域（分割パターン）３２１−０は、ラジアル方向の概ね中心を通る境界線３２１Ｒとその境界線３２１Ｒと概ね中央で直交する第２の境界線３２１Ｔ（接線（タンジェンシャル）方向）とにより、３２１Ａ〜３２１Ｄとして４分割されている。なお、４分割の領域の中心部には、同軸（同心）状に規定された分割線３２１Ｘにより、境界線３２１Ｒに平行となる方向に溝が形成された２分割の領域３２１Ｅと３２１Ｆが形成されている。また、２分割の領域３２１Ｅと３２１Ｆにより規定される円（分割線３２１Ｘ）の領域の内側には、さらに同心円状の分割線３２１Ｙにより規定された第７の領域３２１Ｇが形成されている。なお、４分割のそれぞれの領域には、境界線３２１Ｒと境界線３２１Ｔとが交わる位置から、境界線３２１Ｔが延びる方向に沿って不均一な間隔が規定された複数の曲線が与えられた曲面状のパターンの格子溝が刻まれている。例えば、平行光が入射にした場合に回折された光の方向が連続的に変化し集光するように、回折素子３２１の３２１Ａ〜３２１Ｄにはパワーを持ったレンズ作用を呈すように、不均一な間隔の曲面状のパターンの格子溝が刻まれている。

回折素子３２１の格子領域３２１Ａ，３２１Ｂ，３２１Ｃ，３２１Ｄ、３２１Ｅ、３２１Ｆは、例えばブレーズ型回折素子であり、それぞれの領域を透過したレーザ光は、主に非回折光（０次光）と＋１次回折光に、分離される。

回折素子３２１の格子領域３２１Ｇは、例えばブレーズ型回折素子であり、この領域を透過したレーザ光は、ほぼ＋１次回折光に回折される。

光検出器（ＰＤ）３１５の受光面には、図６（Ｂ）に示すように、回折素子３２１の境界線３２１Ｒと境界線３２１Ｔとに対応して４分割された第１ないし第４の検出領域３１５−１Ａ〜３１５−１Ｄを有するとともに境界線３２１Ｒと境界線３２１Ｔとの交点が投影される位置が概ね中心となるよう形成された第１の検出セル３１５−１と、３１５−２Ａ，３１５−２Ｂに２分割された第２の検出セル３１５−２と、３１５−３Ａ，３１５−３Ｂに２分割された第３の検出セル３１５−３と、第２および第３の検出セル３１５−２と３１５−３が配列される方向と直交する方向にそれぞれ独立して設けられた第４ないし第７の検出セル３１５−４〜３１５−７、ならびに回折領域３２１Ｇにより回折された光が集光される第８および第９の検出セル３１５−８および３１５−９が設けられている。

なお、第４ないし第７の検出セル３１５−４〜３１５−７は、回折素子３２１の同心状に２分割された第５および第６の回折領域３２１Ｅ，３２１Ｆにより分割（回折）される光ビームに対応される。また、第８および第９の検出セル３１５−８，３１５−９は、回折素子３２１の最も内側に規定された第７の回折領域３２１Ｇにより回折（分離）される光ビームに対応される。

図６（Ｂ）は、波長４０５ｎｍの第１のレーザ光の光ディスク上の記録面でのスポット径が最小になっているオンフォーカス状態において、光検出器３１５と波長４０５ｎｍの第１のレーザ光の非回折光と、回折光の光検出器３１５上の集光位置を示している。

上述した検出領域が与えられた回折素子３２１および光検出器３１５に対して、波長４０５ｎｍの第１のレーザ素子からのレーザ光が光ディスクＤの記録面で反射された場合には、回折素子３２１のそれぞれの領域３２１Ａ〜３２１Ｆを通過した反射レーザ光のうちの非回折光（０次光）は、波長４０５ｎｍの第１のレーザ光の光ディスク上の記録面でのスポット径が最小になっているオンフォーカス状態においては、光検出器３１５の第１の検出セル３１５−１の概ね中央に，Ｓ０（Ｓ３２１−０）として、集光される。なお、第１の検出セル３１５−１に集光される光スポットＳ０の大きさは、先に説明したように、オンフォーカス状態において所定の大きさを有する。

回折素子３２１の領域３２１Ａにより回折した波長４０５ｎｍの光のスポットＳ３２１Ａは、光検出器３１５の第２の検出セル３１５−２の２つの検出領域３１５−２Ａおよび３１５−２Ｂの分割線上に、第１の検出セル３１５−１に集光される光スポットＳ０の大きさに比較して１／ｍ（ｍは整数）の大きさで、集光される。なお、スポットＳ０とＳ３２１Ａの大きさの違いは、光検出器３１５の位置を、対物レンズ１３がオンフォーカスの状態で非回折光が所定の大きさのスポットＳ０となる位置としたこと、および先に説明したが、回折素子３２１の格子を、不均一な間隔の曲面状のパターンとしたことにより達成される。

回折素子３２１の領域３２１Ｃにより回折した波長４０５ｎｍの光のスポットＳ３２１Ｃは、光検出器３１５の第３の検出セル３１５−３の２つの検出領域３１５−３Ａおよび３１５−３Ｂの分割線上に、第１の検出セル３１５−１に集光される光スポットＳ０の大きさに比較して１／ｍ（ｍは整数）の大きさで、集光される。なお、スポットＳ０とＳ３２１Ｃの大きさの違いは、光検出器３１５の位置を、対物レンズ１３がオンフォーカスの状態で非回折光が所定の大きさのスポットＳ０となる位置としたこと、および先に説明したが、回折素子３２１の格子を、不均一な間隔の曲面状のパターンとしたことにより、達成される。

また、回折素子３２１の第１ないし第４の領域３２１Ａ〜３２１Ｄは、境界線３２１Ｒと境界線３２１Ｔとが交わる位置を中心として点対称に規定されていて回折格子３２１の領域３２１Aと領域３２１Cのパワーが同じになるように規定されているから、回折光による２つのスポットＳ３２１ＡおよびＳ３２１Ｃの大きさは実質的に同一であることはいうまでもない。

回折素子３２１の領域３２１Ｂおよび領域３２１Ｄにより回折した波長４０５ｎｍの光は、光検出器３１５の検出セルが設けられていない、所定の位置に集光される（この系では、利用しない）。

すなわち、図６（Ａ）〜（Ｂ）に示す系においては、第２の検出セル３１５−２と第３の検出セル３１５−３のそれぞれにおいて、互いにそれぞれの検出セルの分割線上に集光されるスポットＳ３２１ＡおよびＳ３２１Ｃを用いることで、フォーカスエラー信号（ＦＥＳ）は、個々の検出セルの出力Ｉ（セル番号）として示すセルの出力を、周知のダブルナイフエッジ法と同様に、
ＦＥＳ＝Ｉ（315-2A）−Ｉ（315-2B）−Ｉ（315-3A）＋Ｉ（315-3B）
・・・（28）
（実質的に（２）と同じ）とすることにより、求められる。

なお、回折素子３２１の領域３２１Ｅおよび領域３２１Ｆにより回折した光のスポットＳ３２１ＥとＳ３２１Ｆは、第１の検出セル３１５−１に近い側の組の検出セル３１５−４，３１５−５に集光される。

また、トラッキングエラー信号は、通常、個々の検出セルの出力Ｉを、Ｉ（セル番号）として示すセルの出力とするとき、補償プッシュ−プル法により
［Ｉ（315-1D）＋Ｉ（315-1C）］−［Ｉ（315-1A）＋Ｉ（315-1B）］
＋ｍ［Ｉ（315-4）−Ｉ（315-5）］
ｍは倍率 ・・・（29）
として求めることができる。

なお、回折領域３２１Ｇにより回折した光によるスポットＳ３２１Ｇは、第１の検出セル３１５−１に近い側の第８の検出セル３１５−８に集光される。

図６（C）は、波長６５０ｎｍの第２レーザ光の光ディスク上の記録面でのスポット径が最小になっているオンフォーカス状態において、光検出器３１５と波長６５０ｎｍの第２のレーザ光の非回折光と、回折光の光検出器３１５上の集光位置を示している。

波長６５０ｎｍの第２のレーザ素子からのレーザ光が光ディスクＤの記録面で反射された場合には、回折素子３２１のそれぞれの領域３２１Ａ〜３２１Ｆを通過した反射レーザ光のうちの非回折光（０次光）は、図６（Ｂ）に示したと同様に、波長６５０ｎｍの第２のレーザ光の光ディスク上の記録面でのスポット径が最小になっているオンフォーカス状態においては、光検出器３１５の第１の検出セル３１５−１の概ね中央に、Ｓ０（Ｓ３２１−０）として、集光される。

また、回折素子３２１の領域３２１Ｂ，領域３２１Ｄにより回折した波長６５０ｎｍの光によるスポットＳ３２１Ｂ，Ｓ３２１Ｄは、図６（Ｃ）に示すように、光検出器３１５の第２の検出セル３１５−２の２つの検出領域３１５−２Ａおよび３１５−２Ｂの分割線上と第３の検出セル３１５−３の２つの検出領域３１５−３Ａおよび３１５−３Ｂの分割線上に、それぞれ、集光される。

なお、回折素子３２１の領域３２１Ａおよび領域３２１Ｃにより回折した光は、光検出器３１５の検出セルが設けられていない所定の位置に集光される（この系では、利用しない）。

また、回折領域３２１Ｇにより回折した光によるスポットＳ３２１Ｇは、第１の検出セル３１５−１から離れた第９の検出セル３１５−９に集光される。

すなわち、フォーカスエラーについては、レーザ光の波長に拘わりなく、第２の検出セル３１５−２と第３の検出セル３１５−３のそれぞれにおいて分割線上に集光されるスポットを用いることで、検出可能である。また、１次回折光の０次回折光に対する光量比を小さくして１次回折光の光量を抑えることにより、Ｓ／Ｎを高めることができる。

なお、回折素子３２１の領域３２１Ｅおよび領域３２１Ｆにより回折した光のスポットＳ３２１ＥとＳ３２１Ｆは、第１の検出セル３１５−１から離れた側の組の検出セル３１５−６，３１５−７に集光される。

また、トラッキングエラー信号は、通常、個々の検出セルの出力Ｉを、Ｉ（セル番号）として示すセルの出力とするとき、補償プッシュ−プル法により
［Ｉ（315-1D）＋Ｉ（315-1C）］−［Ｉ（315-1A）＋Ｉ（315-1B）］
＋ｎ［Ｉ（315-6）−Ｉ（315-7）］
ｎは，倍率 ・・・（29´）
として求めることができる。

なお、レーザ光の波長に拘わりなく、トラッキングエラー信号（ＴＥＳ）については、ＤＰＤ（Differential Phase Detection、位相差）法により、
ＴＥＳ＝［Ｉ（ａ´）］と［Ｉ（ｂ´）］との位相差：
Ｉ（ａ）＝（315-1A）＋Ｉ（315-1C）；
Ｉ（ｂ）＝（315-1B）＋Ｉ（315-1D）；
・・・（30）
により、時間的な位相差を用いても検出可能であることはいうまでもない。

一方、再生信号Ｓについては、図２に示した例と実質的に同一の考え方に、さらに比較的ノイズ成分が少ない第８または第９の検出セルにより検出されたＳ３２１Ｇのスポットによる出力を加算することにより、
Ｓ＝Ｉ（315-1D）＋Ｉ（315-1C）＋Ｉ（315-1A）＋Ｉ（315-1B）
＋Ｉ（315-8） ・・・（31）
または、
Ｓ＝Ｉ（315-1D）＋Ｉ（315-1C）＋Ｉ（315-1A）＋Ｉ（315-1B）
＋Ｉ（315-9） ・・・（31´）
により、改善されたＳ／Ｎで出力可能である。

なお、信号を加算すべき検出セルの数を必要最小とし、しかもノイズ成分の影響を受けにくい（光スポットの中央付近の）出力を加算することにより、詳述しないが、加算回路の数を減少させることでＰＵＨ（光ピックアップ）のコストを低減しつつ、Ｓ／Ｎの高い再生信号が得られる。

以上説明したように、回折素子により光ディスクからの反射光を複数に分割し、ダブルナイフエッジ法を用いてフォーカスエラー信号を得る場合に、光ディスクの規格／種類に従って、波長の異なる２以上のレーザ光を利用する光ピックアップ装置において、フォーカスエラー信号を得るための光検出器の複数の検出（受光）セルを共通にすることができる。これにより、光検出器の検出セルの個数／面積が低減され、Ｓ／Ｎ（信号／ノイズ）が高く、コストの低いピックアップヘッド（ＰＵＨ）が得られる。

また、回折素子に与える格子を、不均一な間隔の曲面状のパターンとすることにより、光ディスクからの反射光のうち、回折光と非回折光の焦点位置を光軸方向で所定量ずらすことができ、トラッキングエラー信号に含まれるレンズシフトの成分による影響を除去できる。

さらに、トラッキングエラー信号の補償に用いる補償プッシュプル信号が容易に得られることから、信号処理系が簡素化できる。

図７は、光ディスクＤが、２層の記録層を有する場合の対物レンズ１３へ入射する光ビーム（レーザ光）の特性（挙動）を示す。

図７に示すように、光ディスクＤが第１の記録層Ｌ０層と第２の記録層Ｌ１層とを有する場合、信号を再生したい層以外の層からの信号も反射されて、フォーカス誤差信号や、トラッキング誤差信号等のノイズになる場合がある。

例えば、波長４０５ｎｍのレーザ光を光ディスクＤの記録層に入射してＬ１層の信号を再生する場合、Ｌ１層にレーザ光を集光させていても、一部の光はＬ１層を透過し、Ｌ０層で反射される。

従って、Ｌ０層の情報を持った信号が、フォーカス誤差信号やトラッキング誤差信号に載ってしまう可能性がある。

このため、図６（Ａ）により先に説明した中心部に独立した回折領域が規定された回折素子の中心部の領域を、好適な回折パターンとすることによって、Ｌ０層からの反射光が図６（Ｂ）に示した光検出器の受光面に回折（分離）される際に、図８に示すように、反射レーザ光を受光する検出セルの周辺は、実質的にマスクされたような検出特性となる。

より詳細には、波長４０５ｎｍのレーザ光を光ディスクＤのＬ１層に集光させた場合のＬ０層から反射された光の受光素子１５上での光像Ｓ０（Ｓ３２１−０）およびＳ３２１Ａ〜Ｇは、図８に示されるようになっている。つまり、Ｌ０層からの反射光は、Ｌ０層にレーザ光が集光されていないために、受光素子１５上での光像は、図６（Ｂ）で示されるＬ１層からの光像に比べて大きくなっている。

また、光ディスクＤからの反射光の内、回折格子３２１の中心部３２１Ｇを透過する光によるスポットＳ３２１Ｇをほぼすべて、＋１次方向に回折させ、フォーカス誤差信号やトラッキング誤差信号を得るための信号を生成する受光セル３１５−１〜３１５−７に重ならない受光セル３１５−８を中心とした位置に集光させることによって、Ｌ０層からの反射光の回折格子３２１の非回折光および、３２１Ａ〜３２１Ｆの回折光の光像Ｓ３２１Ａ〜Ｓ３２１Ｆは、回折格子３２１の中心部３２１Ｇに対応する中心部分が抜けている。

このために、Ｌ０層からの反射光の回折格子３２１の非回折光（Ｓ０（Ｓ３２１−０））および、３２１Ａ〜３２１Ｆによる回折光のスポットＳ３２１Ａ〜Ｓ３２１Ｆは、受光素子の３１５のフォーカス誤差信号やトラッキング誤差信号を得るための信号を生成する受光セル３１５〜３１７のいずれにも入射されない。

よって、Ｌ０層の情報を持った信号が、フォーカス誤差信号やトラッキング誤差信号に載らない。もちろん、Ｌ０層とＬ１層との間のフォーカスが反転した状態においても、同様にして処理できることは、いうまでもない。

従って、複数の記録層を有する光ディスクの任意の記録層に対しても安定なフォーカス制御およびトラッキングをかけることができる。

なお、再生信号Ｓは、
Ｓ＝Ｉ（315-1）＋Ｉ（315-2）＋Ｉ（315-3）＋Ｉ（315-4）
＋Ｉ（315-5）＋Ｉ（315-6）＋Ｉ（315-7） ・・・（32）
により求めることができる。

また、再生したい記録層以外の層からの信号の漏れが少ない光ディスクに関しては、信号振幅を大きくするために、図６（Ｃ）に示した光検出器の総ての検出セルからの出力を用いて、再生信号Ｓを、
Ｓ＝Ｉ（315-1）＋Ｉ（315-2）＋Ｉ（315-3）＋Ｉ（315-4）＋Ｉ（315-5）
＋Ｉ（315-6）＋Ｉ（315-7）＋Ｉ（315-8）＋Ｉ（315-9） ・・・（33）
により求めることも可能である。

以上説明したように、好適な面積および個数の分割（溝）パターンを与えた回折格子を用いて光ディスクからの反射光を任意数に分割し、例えばダブルナイフエッジ法により、フォーカスエラー信号を得る場合に、光ディスクの規格／種類に従って、波長の異なる２以上のレーザ光を利用する光ピックアップ装置において、フォーカスエラー信号を得るための光検出器の複数の検出（受光）セルを共通にすることができる。これにより、光検出器の検出セルの個数／面積が低減され、Ｓ／Ｎ（信号／ノイズ）が高く、コストの低いピックアップヘッド（ＰＵＨ）が得られる。

また、回折素子に与える格子を、不均一な間隔の曲面状のパターンとすることにより、光ディスクからの反射光のうち、回折光と非回折光の焦点位置を光軸方向で所定量ずらすことができ、トラッキングエラー信号に含まれるレンズシフトの成分による影響を除去できる。

さらに、トラッキングエラー信号の補償に用いる補償プッシュプル信号が容易に得られることから、信号処理系が簡素化できる。

なお、上述した実施の形態においては、回折素子による反射レーザ光の光束を分割する分割パターンならびに対応する光検出器の検出セルの配列は一例であり、反射レーザ光の回折光と非回折光（０次光）のそれぞれを獲得できるものであれば、これに限るものではない。

この発明の実施の形態が適用された光ピックアップを含む光ディスク装置の構成の一例を示す概略図。 図１に示した光ディスク装置の光ピックアップに用いられる回折素子ならびに光検出器の特徴を説明する概略図。 図２に示した回折素子および光検出器において、光検出器の受光面と回折素子により回折される光ビームの波長との関係を説明する概略図。 図２に示した光ディスク装置の光ピックアップに用いられる回折素子に対応可能な別の光検出器の特徴を説明する概略図。 図２に示した回折素子ならびに光検出器の別の実施の形態およびその特徴を説明する概略図。 図２に示した回折素子ならびに光検出器のさらに別の実施の形態およびその特徴を説明する概略図。 光ディスクが２以上の記録層を有する場合の非再生層からの漏れ光の影響を説明する概略図。 図６に示した回折素子ならびに光検出器を用い、図７で説明した漏れ光の影響を低減する実施の形態を示す概略図。

符号の説明

１…光ディスク装置（情報記録再生装置）、１１…光ピックアップ（ＰＵＨ）、１３…対物レンズ、１５，１１５，２２５…フォトディテクタ（光検出器）、１７…フォーカシング／トラッキングコイル、１９…λ／４板、２１，１２１，２２１…回折素子（ＨＯＥ、波面分割素子）、２３…偏光ビームスプリッタ、２５…演算回路（信号処理部）、２７…サーボ回路（レンズ位置制御装置）、２９…結像レンズ、３１…第１の半導体レーザ素子（第１の光源）、３３…第１のコリメートレンズ、３５…第２の半導体レーザ素子（第２の光源）、３７…第２のコリメートレンズ、３９…ダイクロイックミラー、Ｄ…光ディスク、Ｌ０…（光ディスクＤの）第１の記録層、Ｌ１…（光ディスクＤの）第２の記録層。

Claims (11)

1. 波長の異なる光を出射する複数の光源と、
   前記複数の光源から出射される光を記録媒体の記録面に集光する集光手段と、
   前記記録媒体から反射された前記光である反射光を分割する分割手段と、
   前記分割手段によって分割された前記反射光を検出する光検出手段と、
   を備え、
   前記分割手段は複数の光分割領域を有し、その複数の光分割領域は前記記録媒体の記録面の半径方向に対称性を持つ少なくとも２組からなることを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 前記分割手段は、前記それぞれの光源からの異なる波長の前記光を、前記光検出手段上の同一の位置に集光させ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。
3. 前記検出手段上の同一の位置が、前記複数の光源から出射される光の前記集光手段によって集光される位置と前記記録媒体状の記録面との相対位置を制御するために利用可能な信号を発生させ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。
4. 前記分割手段の前記複数の光分割領域は所定のパワーを有することを特徴とする請求項１または２記載の光ピックアップ装置。
5. 前記分割手段は、ホログラム回折格子を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
6. 前記分割手段は、非回折光を、回折光とは異なる位置に集光させることを特徴とする請求項５記載の光ピックアップ装置。
7. 前記受光素子の上の受光セルに入射する非回折光と回折光の和の光量の、前記回折格子に入射する前記反射光の光量に対する比率が、短波長の光線に対してより大きい構成になっている回折格子を持つことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
8. 前記複数の光源から出射される光の波長は、好ましくは、４００〜４１０ｎｍならびに６５０〜６６０（６４０〜６７０）ｎｍ、または４００〜４１０ｎｍならびに７７０〜７９０ｎｍのいずれかであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
9. 前記光検出手段は、前記分割手段により分割された複数の前記反射光を検出可能な任意数の受光セルを含み、前記分割手段を通過した光のうちの回折光を検出する受光セルは、前記それぞれの光源が出射する前記光の波長に応じて、独立に設けられていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
10. 第１の波長の光を出射する第１のレーザ素子と、
    この第１のレーザ素子からの光とは異なる第２の波長の光を出射する第２のレーザ素子と、
    前記第１および第２のレーザ素子からの光を光ディスクの記録面に集光するとともに、前記光ディスクの前記記録面で反射された反射光を捕捉するレンズと、
    複数の領域を有し、少なくとも一部の領域が前記光ディスクの半径方向に関して対称性が与えられた回折パターンを含み、前記レンズで捕捉された前記反射光を、非回折光と任意数の回折光とに分割するとともに分割した前記回折光のうちの任意数の光を所定の方向に案内し、さらにその所定の方向に案内した前記回折光に、その波長に応じた所定の集束性を与える回折素子と、
    複数の光検出セルを有し、前記回折素子により分割された前記反射光のそれぞれを検出する光検出器と、
    を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
11. 波長の異なる光を出射する複数の光源と、前記複数の光源から出射される光を記録媒体の記録面に集光する集光手段と、前記記録媒体から反射された前記光である反射光を分割する分割手段と、前記分割手段によって分割された前記反射光を検出する光検出手段と、を備え、前記分割手段は複数の光分割領域を有し、その複数の光分割領域は前記記録媒体の記録面の半径方向に対称性を持つ少なくとも２組からなることを特徴とする光ピックアップ装置と、
    前記光検出手段により検出された前記記録媒体からの前記反射光から、前記記録媒体に記録されている情報を取り出す出力信号処理部と、
    前記光ピックアップ装置の前記集光手段の位置を制御する制御部と、
    を有することを特徴とする情報記録再生装置。

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