JP2002100063A

JP2002100063A - 光ピックアップ装置用の回折素子・フォーカスエラー信号生成方法および装置・光ピックアップ装置・光情報処理装置

Info

Publication number: JP2002100063A
Application number: JP2000290260A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Inoue; 浩之井上
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-09-25
Filing date: 2000-09-25
Publication date: 2002-04-05

Abstract

(57)【要約】【課題】トラッキング制御による対物レンズの移動に起
因するフォーカスエラー信号のオフセットを有効に軽減
する。【解決手段】光情報記録媒体８の記録面８Ａにより反射
された戻り光束２０を回折素子１２により互いに回折角
の異なる２光束に分離し、分離した光束の一方を集束途
上の状態で受光素子４４により受光し、他方を、集束後
の発散状態で受光素子４３により受光し、受光素子４
３、４４の出力に基づきフォーカスエラー信号を発生さ
せる方式の光ピックアップ装置において、回折素子１２
は、互いに回折角の異なる２種の回折エレメントをそれ
ぞれ細部に分け、細部１２ａ、１２ｂ同士を規則的もし
くはランダムな配置で稠密に組み合わせ、全体として単
体化してなり、全体としての回折領域が、戻り光束２０
の入射位置の変動範囲をカバーする広さを持ち、互いに
回折角の異なる２つの１次回折光の光量が実質的に等し
くなるように、各細部１２ａ、１２ｂが組み合わせられ
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光ピックアップ
装置用の回折素子・フォーカスエラー信号生成方法およ
び装置・光ピックアップ装置・光情報処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】光ピックアップ装置は、ＣＤ（コンパク
トディスク）やＤＶＤ（デジタルビデオディスク）とい
った光情報記録媒体に対し、情報の記録や再生を行う装
置として広く知られ、種々のものが実施されている。

【０００３】光ピックアップ装置では、光スポットが光
情報記録媒体のトラックから逸れないように制御するト
ラッキング制御と、光スポットが光情報記録媒体の記録
面上に合焦するようにするフォーカシング制御とが行わ
れ、これら制御も種々の方式のものが知られている。

【０００４】フォーカシング制御は一般に、記録面によ
り反射された戻り光束によりフォーカスエラー信号を発
生させ、フォーカスエラー信号を０とするようなサーボ
制御を行うことにより行われる。

【０００５】フォーカスエラー信号を生成する方法とし
て、図１３に示す如きものの実施が意図されている。図
１３（ａ）において、光源としての半導体レーザ１から
放射された光束は発散しつつ回折素子１１を透過し、対
物レンズ７に入射する。対物レンズ７は入射光束を集束
性の光束に変換する。この集束性の光束は光情報記録媒
体８の透明基板を透過して記録面８Ａ上に光スポットと
して結像する。

【０００６】記録面８Ａにより反射された光束は「戻り
光束」となり、対物レンズ７を透過すると集束性の光束
となり、集束途上において回折素子１１に入射する。回
折素子１１は、図１３（ｂ）に示すように、受光部が２
つの受光領域１１ａ、１１ｂに分割され、各受光領域１
１ａ、１１ｂは異なる「回折エレメント」となってい
る。

【０００７】図１３（ｂ）に示すように、戻り光束２０
は「回折エレメント１１ａ、１１ｂの分割部により２等
分される」ようにして回折素子１１に入射する。回折エ
レメント１１ａ、１１ｂは、戻り光束２０の入射部分に
対して回折作用を及ぼすが、各回折エレメント１１ａ、
１１ｂの回折作用は以下の２点において異なっている。
即ち、第１は「回折角が互いに異なる」ことである。

【０００８】図１３（ａ）に示すように、回折エレメン
ト１１ａからは１次回折光３１が生じ、回折エレメント
１１ｂからは１次回折光３２が発生する。第２に、回折
エレメント１１ａ、１１ｂは「回折光に対するレンズ作
用」を持っており、このレンズ作用が互いに異なってい
る。この「レンズ作用の差異」により１次回折光の集束
位置は１次回折光３１と３２とで互いに異なり、１次回
折光３１に比して、１次回折光３２は回折素子１１から
「より遠方」で集束する。

【０００９】図１３（ａ）において符号４１、４２で示
す受光素子はそれぞれ、１次回折光３１、３２を受光す
るが、図示のように、受光素子４２は１次回折光３２を
「集束の途上」即ち、集束状態において受光する。逆
に、受光素子４１は１次回折光３１を「一旦集束後の発
散状態」において受光する。

【００１０】図１３（ｃ）は、受光素子４１、４２上に
おける１次回折光３１、３２の「入射スポット」を示し
ている。受光素子４１、４２の位置を調整することによ
り、記録面８Ａ上に光スポットが適正に結像している
「合焦状態」のとき、図１３（ｄ）真中図のように、受
光素子４１、４２上における１次回折光３１、３２の
「入射スポットの大きさ」が実質的に等しくなるように
する。

【００１１】デフォーカスにより対物レンズ７による集
束光束が「記録面８Ａの後側」に結像する場合（即ち
「記録面が対物レンズ７に近い」場合）、戻り光は「恰
も記録面の手前に発散の起点を持つ光束」のように振舞
うから、対物レンズ７を透過した後は、合焦状態よりも
集束性が弱くなり、１次回折光３１、３２の集束位置
は、図１３（ａ）に示す各位置よりも「回折素子１１か
ら離れる側」に移動する。

【００１２】このため、１次回折光３１、３２の受光素
子４１、４２への入射スポットは、図１３（ｄ）上図の
ように、受光素子４１の受光する１次回折光３１の入射
スポットが、受光素子４２の受光する１次回折光３２の
入射スポットよりも小さくなる。

【００１３】逆に、デフォーカスにより、対物レンズ７
による集束光束が記録面８Ａの手前で結像する場合（即
ち「記録面が対物レンズ７から遠い」場合）、戻り光は
「恰も記録面の後方に発散の起点を持つ光束」のように
振舞うから、対物レンズ７を透過した後は、合焦状態よ
りも集束性が強くなり、１次回折光３１、３２の集束位
置は、図１３（ａ）よりも回折素子１１側へ移動する。

【００１４】このため、１次回折光３１、３２の受光素
子４１、４２上の入射スポットは、図１３（ｄ）下図の
ように、受光素子４１の受光する１次回折光３１の入射
スポットが、受光素子４２の受光する１次回折光３２の
入射スポットよりも大きくなる。このように、デフォー
カスにより受光素子４１、４２に入射する１次回折光３
１、３２の入射スポットの大きさが変化するので、この
ことを利用してフォーカスエラー信号を生成できる。

【００１５】図１３（ｃ）に示すように、受光素子４１
は「合焦状態において受光する光束の径（上記１次回折
光３１の入射スポットの径）」よりも幅の狭い細帯状受
光領域４１ｂを真中にし、その両側にサイド受光領域４
１ａ、４１ｃを対称的に配置し、各受光領域から独立に
受光信号を出力するものである。符号４１ｐは「細帯状
受光領域４１ｂとサイド受光領域４１ａ、４１ｃを分離
する分割線」を示す。

【００１６】受光素子４２は「合焦状態において受光す
る光束の径（上記１次回折光３２の入射スポット径）」
よりも幅の狭い細帯状受光領域４２ｂを真中にし、その
両側にサイド受光領域４２ａ、４２ｃを対称的に配置
し、各受光領域から独立に受光信号を出力するものであ
る。符号４２ｐは「細帯状受光領域４２ｂとサイド受光
領域４２ａ、４２ｃを分離する分割線」を示す。

【００１７】上記の各受光領域から出力される受光信号
をそれぞれ、Ｓ４１ａ、Ｓ４１ｂ、Ｓ４１ｃ、Ｓ４２
ａ、Ｓ４２ｂ、Ｓ４２ｃとすると、フォーカスエラー信
号：ＦＥＳを、演算：FES＝(Ｓ４１ａ＋Ｓ４１ｃ＋Ｓ４
２ｂ)−(Ｓ４１ｂ＋Ｓ４２ａ＋Ｓ４２ｃ)により生成で
きる。このフォーカスエラー信号は周知の「Ｓ字カー
ブ」を描く。

【００１８】上記のように、回折素子により、戻り光束
から２本の１次回折光を発生させ、一方の１次回折光を
集束途上で受光し、他方の１次回折光を集束後の発散状
態で受光し、受光された各１次回折光の入射スポットの
径の大小でフォーカスエラー信号を生成させるフォーカ
スエラー信号生成方式を以下、便宜上「回折ビーム径差
方式」と呼ぶことにする。

【００１９】図１３に示すような「２分割の回折素子１
１を用いる光ピックアップ装置」では、トラッキング制
御に伴ない、対物レンズ７が、図１４（ａ）に示すよう
に、光情報記録媒体８に対し、そのトラック配列方向
（トラックに直交する方向）へ変位する。図において、
破線は「基準の状態」を示し、実線は「トラキング制御
により対物レンズ７が変位した状態」を示す。

【００２０】対物レンズ７が上記のように変位すると戻
り光束も変位し、回折素子１１への入射位置が変位す
る。図１４（ｂ）において、破線は「戻り光束２０が回
折素子１１の適正な位置に入射している状態」を示し、
実線は「トラッキング制御に伴ない、戻り光束２０の回
折素子１１への入射位置が適正な位置から変位した状
態」を示す。

【００２１】回折素子１１への戻り光束２０の入射位置
が図１４（ｂ）の実線の如くであると、図１４（ａ）に
示す如く、回折エレメント１１ａによる１次回折光３１
は光束径が太く、回折エレメント１１ｂによる１次回折
光３２は光束径が細くなる。このため、受光素子４１、
４２が受光する１次回折光３１、３２の入射スポットの
形態は、図１４（ｃ）に示す如くなる。このようになる
と「光スポットが記録面８Ａ位置に正しく合焦して」い
ても、１次回折光３１、３２の強度に不均衡が生じるた
め、上のフォーカスエラー信号：ＦＥＳは０にならず
「恰もデフォーカスが発生しているような信号」にな
り、前述のＳ字カーブ特性にも大きな影響がでる。

【００２２】図１４の例で、トラッキング制御に伴なう
対物レンズ７の変位（トラック配列方向へのシフト）に
よるフォーカスエラー信号：ＥＦＳの変化を図１５に示
す。対物レンズのシフトがないとき、Ｓ字カーブはデフ
ォーカス：０に対し「０」であるが、シフトがあるとデ
フォーカス：０に対するフォーカスエラー信号は０とな
らず、有限の値となる。これを「フォーカスエラー信号
のオフセット」と呼んでいる。

【００２３】このように、２分割の回折素子１１を用い
る「回折ビーム径差方式」では、トラッキング制御に伴
なう対物レンズの変位により、フォーカスエラー信号に
オフセットが生じる。

【００２４】回折ビーム径差方式ではまた、別の原因で
も「フォーカスエラー信号のオフセット」が生じる。即
ち、光ピックアップ装置の光源として「半導体レーザ」
を用いた場合、良く知られたように、半導体レーザの発
光波長は温度変化等の影響で変動する。このような波長
変動が生じると、回折素子１１により回折される１次回
折光３１、３２の回折角が変化することになる。

【００２５】上に、図１３〜１５に即して説明した例で
は、回折素子１１の回折エレメント１１ａ、１１ｂは
「互いに異なるレンズ作用」を持っているが、波長変動
があると各回折エレメントのレンズ作用の「レンズパワ
ー」が変化するため、これが、各受光素子が受光する１
次回折光の入射スポットを変化させ、対物レンズの変位
の場合と同様に「フォーカスエラー信号のオフセット」
が生じるのである。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上述したと
ころに鑑み、「回折光ビーム径差方式」において、トラ
ッキング制御による対物レンズの変位に起因するフォー
カスエラー信号のオフセットを有効に軽減することを課
題とする。

【００２７】この発明はまた、上記トラッキング制御に
伴なうフォーカスエラー信号のオフセットの軽減と共
に、光源として半導体レーザを用いる場合、波長変動に
起因するフォーカスエラー信号のオフセットを補正可能
とすることを課題とする。

【００２８】

【課題を解決するための手段】この発明の回折素子は
「光情報記録媒体に対して情報の記録・再生・消去の１
以上を行い、光情報記録媒体の記録面により反射された
戻り光束を回折素子により互いに回折角の異なる２光束
に分離し、分離した光束の一方を集束途上の状態で第１
の受光素子により受光し、分離した光束の他方を集束後
の発散状態で第２の受光素子により受光し、第１及び第
２の受光素子の出力に基づきフォーカスエラー信号を発
生させる方式の光ピックアップ装置において、戻り光束
を互いに回折角の異なる２光束に分離するための回折素
子」である。

【００２９】請求項１記載の回折素子は、以下の点を特
徴とする。即ち、回折素子は「互いに回折角の異なる２
種の回折エレメント」をそれぞれ細部に分け、２種の回
折エレメントの細部同士を規則的もしくはランダムな配
置で稠密に組み合わせ、全体として単体化してなる。

【００３０】そして、全体としての回折領域が「戻り光
束の入射位置の変動範囲をカバーする広さ」を持ち、互
いに回折角の異なる２つの１次回折光の光量が実質的に
等しくなるように、各細部が組み合わせられる。

【００３１】請求項２記載の回折素子は、請求項１記載
の光ピックアップ装置用の回折素子において「２種の回
折エレメントの細部同士を、規則的な配置で稠密に組み
合わせた」ことを特徴とする。この場合、２種の回折エ
レメントの細部を「略同形状の短冊形状」とし、各回折
エレメントの短冊形状の細部を短冊の幅方向に交互に配
置することができる（請求項３）。

【００３２】この請求項３記載の回折素子は、短冊形状
の細部の長手方向に「光情報記録媒体におけるトラック
方向に対する傾き角：θ」を持たせることができる（請
求項４）。この場合、傾き角：θを略４５度に設定でき
る（請求項５）。

【００３３】上記請求項３または５記載の回折素子は、
２種の回折エレメントによる各１次回折光の光量変動の
許容度をＬとするとき、回折素子への戻り光束の入射位
置の変動に起因する２つの１次回折光の最大光量変動：
ΔＳｍａｘが条件：Ｌ＞ΔＳｍａｘを満足するように各
短冊状の細部の幅が設定される（請求項６）。

【００３４】また、請求項４記載の回折素子において
は、２種の回折エレメントによる各１次回折光の光量変
動の許容度をＬとするとき、回折素子への戻り光束の入
射位置の変動に起因する２つの１次回折光の最大光量変
動：ΔＳｍａｘが条件：Ｌ＞ΔＳｍａｘを満足するよう
に、各短冊状の「細部の幅」と傾き角：θとが設定され
る（請求項７）。

【００３５】請求項２記載の回折格子においては、２種
の回折エレメントの細部を「略同形状の矩形形状」と
し、各回折エレメントの矩形形状の細部を「矩形の各幅
方向に交互に配置」することができる（請求項８）。

【００３６】上記請求項１〜８の任意の１に記載の回折
素子において、一方の回折エレメントを構成する細部を
同一の回折パラメータで形成し、他方の回折エレメント
を構成する細部を同一の回折パラメータで形成し、これ
ら回折パラメータが２つの回折エレメントで互いに異な
るようにすることができる（請求項９）。「回折パラメ
ータ」は、回折エレメントの回折特性を特定する「位相
多項式の各係数」を言う。

【００３７】また、上記請求項１〜８の任意の１に記載
の回折素子において、一方の回折エレメントを構成する
細部を「位置に応じた回折パラメータ」で形成し、他方
の回折エレメントを構成する細部を「位置に応じた回折
パラメータ」で形成することができる（請求項１０）。

【００３８】この請求項１０記載の光ピックアップ装置
用の回折素子においては「各細部による１次回折光が、
回折素子への戻り光束の入射位置にかかわらず、各回折
エレメントごとに所定の位置において重なり合う」よう
に、各回折エレメントを構成する各細部の回折パラメー
タを設定できる（請求項１１）。

【００３９】上記請求項１〜１１の任意の１に記載の回
折素子は「２つの回折エレメントが共にレンズ作用を有
する」ようにすることができ（請求項１２）、この場
合、２つの回折エレメントのレンズ作用を「互いに異な
らせる」ことができる（請求項１３）。

【００４０】上記請求項１〜１３の任意の１に記載の回
折素子は「互いに偏光方向が直交する直線偏向光束の一
方を透過させ、他方に対して回折作用を及ぼす偏光ホロ
グラム回折素子」として構成することができる（請求項
１４）。

【００４１】更に、請求項１〜１４の任意の１に記載
の、光ピックアップ装置用の回折格子は、各回折エレメ
ントの各細部を「＋１次回折光の回折効率を最も高くす
るようにブレーズ化」することができる（請求項１
５）。

【００４２】この発明のフォーカスエラー信号生成方法
は「光情報記録媒体に対して、情報の記録・再生・消去
の１以上を行う光ピックアップ装置において、フォーカ
スエラー信号を生成する方法」であって、光情報記録媒
体の記録面により反射された戻り光束を回折素子により
互いに回折角の異なる２光束に分離し、分離した光束の
一方を集束途上の状態で第１の受光素子により受光し、
分離した光束の他方を集束後の発散状態で第２の受光素
子により受光し、第１及び第２の受光素子の出力に基づ
きフォーカスエラー信号を発生させ、戻り光束を互いに
回折角の異なる２光束に分離するための回折素子として
前記請求項１〜１５の任意の１に記載のものを用いるこ
とを特徴とする（請求項１６）。

【００４３】この場合、戻り光束が「集束途上において
回折素子に入射する」ようにすることができる（請求項
１７）。この発明のフォーカスエラー信号生成装置は
「光情報記録媒体に対して、情報の記録・再生・消去の
１以上を行う光ピックアップ装置において、フォーカス
エラー信号を生成する装置」であって、回折素子と、第
１および第２の受光素子と、演算手段とを有する(請求
項１８)。

【００４４】「回折素子」は、光情報記録媒体の記録面
により反射された戻り光束を回折により、互いに回折角
の異なる２光束に分離する回折素子で、前記請求項１〜
１５の任意の１に記載のものが用いられる。

【００４５】「第１の受光素子」は、回折素子による回
折で分離した光束の一方を集束途上の状態で受光する。

【００４６】「第２の受光素子」は、回折により分離し
た光束の他方を集束後の発散状態で受光する。

【００４７】「演算手段」は、第１および第２の受光素
子の出力に基づきフォーカスエラー信号を演算する。

【００４８】即ち、上記フォーカスエラー信号生成方法
・フォーカスエラー信号生成装置は「回折ビーム径差方
式」でフォーカスエラー信号を生成する。

【００４９】上記請求項１８記載のフォーカスエラー信
号生成装置において、回折素子として請求項１３記載の
もの（２つの回折エレメントのレンズ作用が互いに異な
る）を用いることにより、回折素子により分離した２光
束の集束位置を異ならせ、略同一面に配備された第１及
び第２の受光素子を、上記２光束の各集束位置の間に配
備することにより、回折素子の回折により分離した一方
の光束が「集束途上」で第１の受光素子に入射し、他方
の光束が「集束後の発散状態」で第２の受光素子に入射
するようにすることができる（請求項１９）。

【００５０】この請求項１９記載のフォーカスエラー信
号生成装置においては第１および第２の受光素子が略同
一面に配置されるので「第１および第２の受光素子を一
体化する」ことが容易にできる（請求項２０）。

【００５１】上記請求項１８〜２０の任意の１に記載の
フォーカスエラー信号生成装置において、第１および第
２の受光素子として、「合焦状態において受光する光束
の径（前述の入射スポットの径）よりも幅の狭い細帯状
受光領域を真中にして、その両側に偶数個のサイド受光
領域を対称的に配置し、各受光領域から独立に受光信号
を出力するもの」を用いることができる（請求項２
１）。

【００５２】上記「偶数個のサイド受光領域」は、受光
素子全体として偶数個という意味である。従って、細帯
状受光領域の両側に各１個ずつのサイド受光領域を設
け、全体として３つの受光領域を持つ受光素子を用いる
ことができる。サイド受光領域の形状は、帯状とするこ
ともできるし、半円形状や半楕円形状、さらには台形形
状等とすることもできる。

【００５３】上記請求項２１記載のフォーカスエラー信
号生成装置において「第１および第２の受光素子の、各
細帯状受光領域からの受光信号の差としてフォーカスエ
ラー信号を生成する演算」と、「（第１の受光素子の細
幅状受光領域からの受光信号と、第２の受光素子の偶数
個のサイド受光領域からの受光信号の和）を第１和、
（第２の受光素子の細幅状受光領域からの受光信号と、
第１の受光素子の偶数個のサイド受光領域からの受光信
号の和）を第２和として、第１和と第２和との差として
フォーカスエラー信号を生成する演算」とを切り換え可
能とすることができる（請求項２２）。

【００５４】請求項２１または２２記載のフォーカスエ
ラー信号生成装置においては、第１および第２の受光素
子における「各受光領域間を分離する分割線」を、互い
に平行で、且つ、光情報記録媒体におけるトラック方向
と直交的に対応させることが好ましい（請求項２３）。

【００５５】請求項２１または２２または２３記載のフ
ォーカスエラー信号生成装置が「半導体レーザを光源と
する光ピックアップ装置」に用いられる場合、「光源に
おける波長変動により、回折素子で分離された各１次回
折光の移動する方向」が、第１および第２の受光素子に
おける「各受光領域間を分離する分割線の方向」となる
ように、回折素子を形成することができる（請求項２
４）。

【００５６】上記請求項１８〜２４の任意の１に記載の
フォーカスエラー信号生成装置はまた「半導体レーザを
光源とする光ピックアップ装置」に用いられる場合、波
長変動量検出手段と、補正手段とを有することができる
（請求項２５）。

【００５７】「波長変動量検出手段」は、光源の波長変
動量を検出する手段である。

【００５８】「補正手段」は、波長変動量検出手段によ
り検出された波長変動量に基づき、波長変動量に伴なう
フォーカスエラー信号の変動を補正する手段である。

【００５９】この請求項２５記載のフォーカスエラー信
号生成装置においては「光源における波長変動により、
回折素子により分離された各１次回折光の移動する方向
において、第１および第２の受光素子の受光領域を分割
し、適正波長のときに各１次回折光の中心（前記入射ス
ポットの中心）が、対応する受光素子の上記分割部に入
射するようにし、第１および第２の受光素子の上記分割
線に関する各同じ側の出力信号和の差により、波長変動
量を演算する波長変動量演算手段を有する」構成とする
ことができる（請求項２６）。この場合、第１および第
２の受光素子と、波長変動量演算手段とが「波長変動量
検出手段」を構成する。

【００６０】上記請求項１８〜２６の任意の１に記載の
フォーカスエラー信号生成装置においては「第１および
第２の受光素子を同一基板により一体化し、フォーカス
エラー信号を演算する演算手段を同一基板に内蔵する」
ことができ（請求項２７）、この場合、第１および第２
の受光素子として上記「請求項２６記載のもの」を用
い、その波長変動量演算手段を「第１および第２の受光
素子を一体化した同一基板」に、フォーカスエラー信号
を演算する演算手段とともに内蔵することができる（請
求項２８）。

【００６１】この発明の光ピックアップ装置は「光情報
記録媒体に対して、情報の記録・再生・消去の１以上を
行い、光情報記録媒体の記録面により反射された戻り光
束を回折素子により互いに回折角の異なる２光束に分離
し、分離した光束の一方を集束途上の状態で第１の受光
素子により受光し、分離した光束の他方を集束後の発散
状態で第２の受光素子により受光し、第１及び第２の受
光素子の出力に基づきフォーカスエラー信号を発生させ
る方式の光ピックアップ装置」である。

【００６２】請求項２９記載の光ピックアップ装置は
「フォーカスエラー信号生成装置として、請求項１８〜
２８の任意の１に記載のものを用いる」ことを特徴とす
る。

【００６３】この場合、光源として半導体レーザを用
い、請求項２４または２５または２６または２７または
２８記載のフォーカスエラー信号生成装置を用いること
ができる（請求項３０）。また、請求項２９または３０
記載の光ピックアップ装置は「光源側からの光束を発散
状態で対物レンズに入射させ、対物レンズにより光情報
記録媒体の記録面上に集光し、戻り光束が対物レンズに
より集束状態とされて回折素子に入射する」ように構成
することもできるし（請求項３１）、「光源からの光束
をコリメートレンズにより平行光束化して対物レンズに
入射させ、戻り光束が少なくとも対物レンズを介して回
折素子に入射する」ように構成することもできる（請求
項３２）。

【００６４】上記請求項２９〜３２の任意の１に記載の
光ピックアップ装置において、回折素子を「光源と対物
レンズとの間に配置する」ことができる（請求項３
３）。また、請求項２９〜３３の任意の１に記載の光ピ
ックアップ装置において、第１および第２の受光素子の
他に「回折素子により回折される＋１次光以外の戻り光
束成分を受光するための１以上の受光素子」を設けても
良い（請求項３４）。

【００６５】この発明の光情報処理装置は「光ディスク
として形成された光情報記録媒体に対し、情報の記録・
再生・消去の１以上を行う光情報処理装置」であって、
保持部と、駆動手段と、光ピックアップ装置と、変位駆
動手段とを有する（請求項３５)。

【００６６】「保持部」は、光ディスクをセットされて
保持する。「駆動手段」は、保持部にセットされた光デ
ィスクを回転駆動する。「光ピックアップ装置」は、セ
ットされた光ディスクに対し、情報の記録・再生・消去
の１以上を行うものであり、上記請求項２９〜３４の任
意の１に記載のものが用いられる。

【００６７】「変位駆動手段」は、光ピックアップ装置
を光ディスクの半径方向へ変位駆動する手段である。回
折素子の使用は、光ピックアップ装置の「小型化・薄型
化・低コスト化」に有利であり、この発明により、良好
なフォーカスエラー信号を生成できる光ピックアップ装
置を、小型・薄型化してコンパクトに、且つ低価格で実
現することが可能になる。

【００６８】

【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態を説明す
る。

【００６９】図１（ａ）は、光ピックアップ装置の実施
の１形態を要部のみ略示している。繁雑を避けるため、
混同の虞がないとおもわれるものについては、図１３に
おけると同一の符号を付した。

【００７０】図１（ａ）において、光源としての半導体
レーザ１から放射された光束は、発散しつつ回折素子１
２を透過して対物レンズ７に入射する。対物レンズ７は
入射光束を集束性の光束に変換する。この集束性の光束
は光情報記録媒体８の透明基板を透過して記録面８Ａ上
に光スポットとして結像する。この光スポットにより光
情報記録媒体８に対して「情報の記録・再生・消去の１
以上」が行われる。なお、光情報記録媒体８は、この実
施の形態において「光ディスク」である。

【００７１】記録面８Ａにより反射された光束は「戻り
光束」となり、対物レンズ７を透過すると集束性の光束
となって集束途上において回折素子１２に入射する。回
折素子１２は、図１（ｂ）に示すような構成となってい
る。

【００７２】図１（ｂ）において、符号１２ａ、１２ｂ
は「互いに回折角の異なる２種の回折エレメントをそれ
ぞれ細部に分けた各細部」を示している。細部１２ａは
一方の回折エレメントの細部で、この「一方の回折エレ
メント」は戻り光束を回折させて１次回折光３３を生じ
させるような回折光学素子である。また、細部１２ｂは
他方の回折エレメントの細部で、この「他方の回折エレ
メント」は戻り光束を回折させて１次回折光３４を生じ
させるような回折光学素子である。

【００７３】これら２種の回折エレメントの細部１２
ａ、１２ｂは、互いに規則的な配置で稠密に組み合わせ
られ、全体として単体化されている。そして図１（ｂ）
に示すように、全体としての回折領域は戻り光束２０に
対して十分に広く、戻り光束が変動しても、戻り光束の
入射位置の変動範囲をカバーする広さを持つ。

【００７４】各細部１２ａ、１２ｂは、互いに回折角の
異なる２つの１次回折光３３、３４の光量が実質的に等
しくなるように組み合わせられている（請求項１）。

【００７５】回折素子１２における２種の回折エレメン
トの細部同士は、規則的な配置で稠密に組み合わせられ
（請求項２）ているが、２種の回折エレメントの細部１
２ａ、１２ｂは「略同形の短冊形状」で、短冊の幅方向
に交互に配置されている（請求項３）。

【００７６】従って、図１（ｂ）に示すように、戻り光
束２０が回折素子１２に入射すると、入射した戻り光束
２０がカバーする範囲内にある「細部１２ａの集合」に
より１次回折光３３が発生し、入射光束２０がカバーす
る範囲内にある「細部１２ｂの集合」により１次回折光
３４が発生する。

【００７７】細部１２ａに係る回折エレメントと、細部
１２ｂに係る回折エレメントは共に「レンズ作用」を有
し（請求項１２）、かつ、２つの回折エレメントのレン
ズ作用が互いに異なる（請求項１３）。即ち「細部１２
ａに係る回折エレメント」は正のパワーのレンズ作用を
有し、１次回折光３３の集束性を、回折素子１２に入射
してくる戻り光束の集束状態より更に強める。

【００７８】他方、細部１２ｂに係る回折エレメントは
負のパワーのレンズ作用を有し、１次回折光３４の集束
性を、入射してくる戻り光束の集束性よりも弱める。こ
のようにして、１次回折光３３、３４には「互いに異な
る集束性」が付与され、１次回折光３３は回折素子１２
に近い側で、１次回折光３４は回折素子１２から遠い側
でそれぞれ集束する。

【００７９】受光素子４３は１次回折光３３を受光す
る。１次回折光３３は「一旦集束した後の発散状態」で
受光素子４３に入射する。受光素子４４は１次回折光３
４を受光する。１次回折光３４は「集束途上」で受光素
子４４に入射する。

【００８０】図１（ｄ）は、受光素子４３、４４にそれ
ぞれ１次回折光３３、３４が入射している状態を示す。
この図の状態は「光スポットが記録面８Ａに合焦してい
る状態」であり、受光素子４３、４４が受光している１
次回折光３３、３４の入射スポット（受光している光束
形状）は互いに大きさが等しくなっている。

【００８１】図１３に即して説明したのと同様、受光素
子４３、４４に入射する１次回折光３３、３４の入射ス
ポットは、デフォーカスにより、記録面が対物レンズに
近いと、図１（ｅ）上図のように「１次回折光３３の入
射スポットの径が小さく、１次回折光３４の入射スポッ
トの径が大きく」なる。逆に、対物レンズが記録面から
遠ざかると、同図下図のように「１次回折光３３の入射
スポットの径が大きく、１次回折光３４の入射スポット
の径が小さく」なる。

【００８２】受光素子４３は、合焦状態において受光す
る１次回折光３３の光束径（上記入射スポットの径）よ
りも幅の狭い細帯状受光領域４３ｂを真中に、その両側
に偶数個のサイド受光領域４３ａ、４３ｃを対称的に配
置し、各受光領域４３ａ、４３ｂ、４３ｃから独立に受
光信号を出力するものである。

【００８３】受光素子４４は、合焦状態において受光す
る１次回折光３４の光束径（上記入射スポットの径）よ
りも幅の狭い細帯状受光領域４４ｂを真中に、その両側
に偶数個のサイド受光領域４４ａ、４４ｃを対称的に配
置し、各受光領域４４ａ、４４ｂ、４４ｃから独立に受
光信号を出力するものである（請求項２１）。

【００８４】なお、図１（ｄ）において符号４３Ｐ、４
４Ｐは「受光素子４３、４４における各受光領域を分離
する分割線」を示している。図１２に即した説明と同
様、受光領域４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４４ａ、４４
ｂ、４４ｃから出力される受光信号をそれぞれ、Ｓ４３
ａ、Ｓ４３ｂ、Ｓ４３ｃ、Ｓ４４ａ、Ｓ４４ｂ、Ｓ４４
ｃとすると、フォーカスエラー信号：ＦＥＳを、FES＝
(Ｓ４３ａ＋Ｓ４３ｃ＋Ｓ４４ｂ)−(Ｓ４４ａ＋Ｓ４４
ｃ＋Ｓ４３ｂ)なる演算により生成できる。

【００８５】従って、上記各受光領域からの出力を「加
算回路と減算回路」とからなる演算手段に入力させて、
上記の演算を実行すればフォーカスエラー信号を生成す
ることができる。

【００８６】即ち、図１に実施の形態を示した光ピック
アップ装置は、光情報記録媒体８に対して情報の記録・
再生・消去の１以上を行う光ピックアップ装置であるが
「フォーカスエラー信号を生成する装置」が、光情報記
録媒体８の記録面８Ａにより反射された戻り光束を、回
折により互いに回折角の異なる２光束に分離する回折素
子１２と、この回折素子による回折で分離した光束の一
方を集束途上の状態で受光する第１の受光素子４４と、
回折により分離した光束の他方を集束後の発散状態で受
光する第２の受光素子４３と、第１および第２の受光素
子の出力に基づきフォーカスエラー信号を演算する演算
手段（図示されず）とを有し、回折素子１２は請求項１
に記載のものである（請求項１８）。

【００８７】回折素子１２は各回折エレメントのレンズ
作用が異なり（請求項１３）、回折素子１２により分離
した２光束の集束位置が異なるので、第１及び第２の受
光素子４４、４３は略同一面に配備され、２光束の各集
束位置の間に配置され、回折素子１２の回折により分離
した一方の光束が集束途上で第１の受光素子４４に入射
し、他方の光束が集束後の発散状態で第２の受光素子４
３に入射する（請求項１９）。

【００８８】図１（ｅ）を見れば分かる様に、対物レン
ズが記録面に近づくと「細帯状受光領域４３ｂの受光量
が増大する一方、細帯状受光領域４４ｂの受光量が減
少」し、対物レンズが記録面から遠ざかると「細帯状受
光領域４３ｂの受光量が減少する一方、細帯状受光領域
４４ｂの受光量が増大」するから、この点に着目すれば
フォーカスエラー信号：ＦＥＳを演算：ＦＥＳ＝Ｓ４３ｂ−Ｓ４４ｂにより生成することもできる。

【００８９】但し、感度（Ｓ字カーブの傾き）の点から
すれば、先の演算； FES＝(Ｓ４３ａ＋Ｓ４３ｃ＋Ｓ４４ｂ)−(Ｓ４４ａ＋Ｓ
４４ｃ＋Ｓ４３ｂ) の方が感度は良い。

【００９０】図２に上記演算を行う演算手段を３例示
す。

【００９１】図２（ａ）は前記演算： FES＝(Ｓ４３ａ＋Ｓ４３ｃ＋Ｓ４４ｂ)−(Ｓ４４ａ＋Ｓ
４４ｃ＋Ｓ４３ｂ) を実行する演算手段であり、受光領域４３ａ、４３ｃの
出力を加算器９１で加算し、その出力と受光領域４４ｂ
の出力を加算器９２で加算する。また、受光領域４４
ａ、４４ｃの出力を加算器９３で加算し、その出力と受
光領域４３ｂの出力を加算器９４で加算する。そして、
加算器９２、９４の出力を減算器９５により減算してフ
ォーカスエラー信号：ＦＥＳとして出力する。

【００９２】図２（ｂ）は前記演算：ＦＥＳ＝Ｓ４３ｂ−Ｓ４４ｂを実行する演算手段であり、受光領域４３ｂ、４４ｂの
出力を減算器９６により減算してフォーカスエラー信
号：ＦＥＳとして出力する。

【００９３】図２（ｃ）は上の２つの演算結果を切り換
え可能とした演算手段である。

【００９４】即ち、図２（ｃ）の演算手段では、第１お
よび第２の受光素子４４、４３の、各細帯状受光領域４
４ｂ、４３ｂからの受光信号の差としてフォーカスエラ
ー信号を生成する演算（減算器９６で行う）と、第１の
受光素子４４の細幅状受光領域４４ｂからの受光信号
と、第２の受光素子４３の偶数個のサイド受光領域４３
ａ、４３ｃからの受光信号の和（加算器９１、９２で行
う）を第１和、第２の受光素子４３の細幅状受光領域４
３ｂからの受光信号と、第１の受光素子４４の偶数個の
サイド受光領域４４ａ、４４ｃからの受光信号の和（加
算器９３、９４で行う）を第２和として、第１和と第２
和との差としてフォーカスエラー信号を生成する演算
（減算器９５で行う）とがスイッチＳｗにより「切り換
え可能」である（請求項２２）。

【００９５】図２（ａ）の演算手段で得られるフォーカ
スエラー信号はＳ字カーブ直線部の「傾きがきつい（感
度が高い）」のに対し、図７(ｂ)の演算手段で得られる
フォーカスエラー信号はＳ字カーブの直線部の傾斜が緩
い（感度が低い）。

【００９６】図２（ｃ）の演算手段のように、上記２つ
の演算の結果を切り換え可能とすることにより、光情報
記録媒体８の種類（ＣＤ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ等）や、光
ピックアップ装置の記録再生速度などに好適な感度のフ
ォーカシング制御を選択することが可能となる。

【００９７】この場合、各受光素子の受光領域の分割数
を５つ以上にすることで、中央の受光領域の幅を段階的
に可変にすることが可能となり、分割数に応じたわずか
な演算回路の追加のみで、フォーカス感度選択の幅を広
げることが可能となる。

【００９８】ここで、回折素子につき、図３を参照して
説明する。図３（ａ）において、符号２００Ａ、２００
Ｂはそれぞれ「回折エレメント」を示す。回折エレメン
ト２００Ａ、２００Ｂはそれぞれが独自の回折特性（回
折角・レンズ機能）を有する。

【００９９】図３（ｂ）は、これら回折エレメント２０
０Ａ、２００Ｂをそれぞれ「同一形状の短冊状の細部」
に分けた状態を示している。分けられた細部に符号を振
り、回折エレメント２００Ａの各細部を、図の如くＡ
１，Ａ２，Ａ３，．．.Ａｉ，．．とし、回折エレメン
ト２００Ｂの各細部をＢ１，Ｂ２，Ｂ３，．．．Ｂ
ｊ，．．とする。

【０１００】図３（ｃ）は回折素子２００を示してい
る。回折素子２００は、回折エレメント２００Ａを分割
した細部Ａ１，Ａ２，Ａ３，．．.Ａｉ，．．から偶数
番目の細部Ａ２，Ａ４，Ａ６，．．．を抜き出し、回折
エレメント２００Ｂからは奇数番目の細部Ｂ１，Ｂ３，
Ｂ５，．．を抜き出し、これらを短冊状の細部の幅方向
に交互に稠密に組み合わせて一体化して構成されてい
る。

【０１０１】即ち、回折素子２００は、互いに回折角の
異なる２種の回折エレメント２００Ａ、２００Ｂを、そ
れぞれ細部Ａ１，Ａ２，Ａ３，．．，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ
３，．．に分け、２種の回折エレメントの細部同士を規
則的な配置で稠密に組み合わせ、全体として単体化した
ものである（請求項１、２）。

【０１０２】また２種の回折エレメントの細部Ａ２，Ａ
４，．．，Ｂ１，Ｂ３，．．が、略同形の短冊形状であ
り、各回折エレメントの短冊形状の細部が短冊幅方向に
交互に配置されている（請求項３）。図１（ｂ）に示す
回折素子１２は図２（ｃ）に示す型の回折素子である。

【０１０３】ここで付言すると、図３（ａ）〜（ｃ）は
「回折素子２００の構造」を説明したものであり、実際
に回折格子２００を製造するのに、上に説明したような
方法が取られるわけではない。実際には、回折エレメン
ト２００Ａ、２００Ｂに求められる回折特性を特定した
後、回折エレメントの設計を行う。続いて、細部をどの
ように組み合わせるかの組み合わせのパターンを確定す
る。

【０１０４】この段階で図３（ｃ）に示す回折素子２０
０における細部Ａ２，Ａ４，．．，Ｂ１，Ｂ３，．．の
組み合わせパターンが決定される。このように決定され
たパターンに基づき、フォトリソグラフィとエッチング
とにより所望の回折素子を作製するのである。回折素子
２００における細部Ａ２，Ｂ１等の幅は１０〜３０μｍ
程度、好適には２０μｍ程度である。

【０１０５】先に説明したように、トラッキング制御に
伴ない対物レンズが変位すると、戻り光束もそれと共に
変動し、回折素子への戻り光束の入射位置も変動する。
従って、回折素子の「全体としての回折領域」は戻り光
束の入射位置の変動範囲をカバーする広さを持たねばな
らない。また、上記各細部の組み合わせは「互いに回折
角の異なる２つの１次回折光の光量が実質的に等しくな
る」ように行われる。このことは、戻り光束が回折素子
に入射するとき、入射光束断面内に各回折エレメントの
細部が実質的に同数含まれることを意味し、このような
条件が満足されるならば、２種の回折エレメントの「細
部の組合せ」は、規則的でなくランダムであってもよ
い。

【０１０６】また、互いに組み合わせる「回折エレメン
トの細部の形状」は短冊形状には限らない。例えば、図
１（ｃ）に示す回折素子１２０では、２種の回折エレメ
ントの細部１２０ａ、１２０ｂが「略同形状の矩形形
状」で、各回折エレメントの矩形形状の細部は（市松模
様のように）「矩形の各幅方向に交互に配置」されてい
る（請求項８）。

【０１０７】図１（ｂ）の「短冊型の細部１２ａ、１２
ｂを組合せた回折素子」や、（ｃ）の「市松模様状に細
部１２０ａ、１２０ｂを組合せた回折素子」は、組み合
わせられる細部同士が互いに平行な分割線で分割されて
おり、曲線部がなく平行な直線のみで細部の分割が可能
であり、回折素子を簡便に低コストで作成することが可
能である。

【０１０８】また回折素子の分割線部分における回折は
不安定でフレア光や迷光の原因になりやすいため、「反
射光２０に掛かる分割線の割合」は少ない方が望まし
い。

【０１０９】図１の実施の形態において、回折素子１２
を構成する２種の回折エレメントは回折角が異なるのみ
ならず、その有するレンズ機能が異なり、このため１次
回折光３３の集束性が強められ、１次回折光３４の集束
性が弱められている。

【０１１０】回折素子にはしかし、必ずしもレンズ機能
は要求されない。即ち、回折素子はレンズ機能を持たな
くても良い。例えば、図３（ｃ）に示す回折素子２００
がレンズ機能を持たなくても、図３（ｄ）のように、集
束状態にある戻り光束２０を入射させれば、１次回折光
２１０、２２０は、それ自身の集束性で集束するので、
受光素子４３、４４を図の如く配置すれば、受光素子４
４は１次回折光２２０を集束途上で受光し、受光素子４
３は１次回折光２１０を一旦集束した後の発散状態で受
光することができる。

【０１１１】従って、図１の実施の形態と同様にしてフ
ォーカスエラー信号を生成することができる。レンズ機
能のない回折エレメントは単なる回折格子であるから、
製造も容易で低コストに実現できる。

【０１１２】回折素子を構成する一方の回折エレメント
を構成する細部を「同一の回折パラメータ」で形成し、
他方の回折エレメントを構成する細部も「同一の回折パ
ラメータ」で形成し、これら回折パラメータを２つの回
折エレメントで互いに異なるようにすることができる
（請求項９）。

【０１１３】このようにすると、回折素子の設計は「２
種の回折エレメントの回折パラメータのみ」を設計すれ
ばよく、この２つの回折パラメータに基づいた回折パタ
ーンを、必要とする複数の細部に分割して配置すれば所
望の回折素子が得られる。

【０１１４】これとは逆に、一方の回折エレメントを構
成する細部を「位置に応じた回折パラメータ」で形成
し、他方の回折エレメントを構成する細部を「位置に応
じた回折パラメータ」で形成することもできる（請求項
１０）。

【０１１５】この場合には、回折素子の設計を複数の領
域に分割された各細部毎に行うことになるが、各細部毎
に異なる回折パラメータを設定できるため「戻り光束を
集束させる場合の光学的収差補正」が容易になり、かつ
回折素子設計の自由度が著しく増大する。また、このよ
うに回折素子の設計を複数の領域に分割された各細部毎
に行うと、図３（ｅ）に示す実施の形態のように、各回
折エレメントによる１次回折光が、回折素子への戻り光
束の入射位置（実線・破線・鎖線）にかかわらず、各回
折エレメントごとに所定の位置において重なり合うよう
に、各回折エレメントを構成する各細部Ａ２，Ａ
４，．．．、Ｂ１，Ｂ３，．．，の回折パラメータを設
定することができる（請求項１１）。

【０１１６】図１の実施の形態において、光源である半
導体レーザ１からの光束は回折素子１２を透過して対物
レンズ７に入射する。即ち、光源側から対物レンズ７へ
入射するのは回折素子１２を透過する０次光であり、対
物レンズ７の側へ向かって回折素子１２を透過する際、
回折される光は無駄になってしまう。

【０１１７】図１の回折素子１２として「互いに偏光方
向が直交する直線偏向光束の一方を透過させ、他方に対
して回折作用を及ぼす偏光ホログラム回折素子」を用い
ると（請求項１４）、半導体レーザから放射される光を
光情報記録媒体に最大限に照射することができる。ま
た、回折素子における各回折エレメントの細部を「＋１
次回折光の回折効率を最も高くするようにブレーズ化」
する（請求項１５）と、受光素子４３、４４の受光量を
有効に大きくでき、１次回折光の検出精度が向上し、フ
ォーカスエラー信号の信頼性を高めることができる。

【０１１８】ここで再び、図１に示した実施の形態の説
明に戻る。図４（ａ）は、トラッキング動作により対物
レンズ７が「トラック方向に直交する方向」に移動（シ
フト）するのに伴ない、回折素子１２上での戻り光束２
０が移動する様子を示している。破線は戻り光束の正規
の入射位置であり、実線はトラッキングに起因して変位
した入射位置を示している。

【０１１９】回折素子１２を構成する２種の回折エレメ
ントの細部１２ａ、１２ｂは細かいので、戻り光束２０
の光束断面内には「細部１２ａと細部１２ｂが略同数存
在」し、戻り光束２０の入射位置が変動しても、細部１
２ａと１２ｂに入射する戻り光束の光量は略同じ比率に
なる。

【０１２０】従って、受光素子４３、４４上での１次回
折光３３、３４の光量も略同一となり、図１（ｄ）の
「受光形態」をほぼ維持する。このため、トラッキング
制御に伴い対物レンズ７が移動しても、フォーカスエラ
ー信号に劣化やオフセットが生じない。図１のピックア
ップ装置で、対物レンズ７を移動させた場合のフォーカ
スエラー特性（Ｓ字カーブ）を図４（ｂ）に示す。

【０１２１】比較を容易にするため、図４（ｂ）でも、
対物レンズの移動量を「図１５と同一」にしてある。図
４（ｂ）を図１５と比較すれば直ちに明らかなように、
図４（ｂ）では、対物レンズがシフトした場合でもＳ字
カーブにほとんど変化がなく「劣化やオフセットのない
安定したフォーカスエラー特性」が得られている。

【０１２２】図４（ｃ）左図はトラッキング制御に伴う
対物レンズ７の移動（光情報記録媒体８におけるトラッ
ク方向に直交する方向に生じる）により、受光素子４３
に入射する１次回折光３３の移動を示している。また、
右図はトラッキング制御に伴う対物レンズ７の移動によ
り、受光素子４４に入射する１次回折光３４の移動を示
している。

【０１２３】図示のように、トラッキングに共ない、１
次回折光３３、３４はトラック方向に直交する方向に
（互いに逆向きに）変位する。図４（ｄ）に、受光素子
４３をもって例示するように、受光素子４３、４４は共
に、各受光領域間を分離する分割線４３Ｐ、４４Ｐが互
いに平行で、且つ、光情報記録媒体８におけるトラック
方向と直交的に対応する（請求項２３）ので、トラッキ
ング制御に伴ない１次回折光３３、３４の入射位置が受
光素子４３、４４に対して移動しても、移動の方向が分
割線４３Ｐ、４４Ｐの方向に平行であるので、受光素子
４３、４４による１次回折光３３、３４の検出に影響を
与えない。

【０１２４】この場合、図３（ｅ）で説明した「請求項
１１記載の回折素子」を用いれば、各回折エレメントご
との１次回折光の、受光素子への入射位置が実質的に変
動しないので、この場合は、各受光素子の受光領域間を
分離する分割線の方向を、光情報記録媒体８のトラック
方向と直交的に対応させる必要は必ずしもない。

【０１２５】図５（ａ）は、図１（ｂ）に示した回折素
子１２と光情報記録媒体８におけるトラック方向との関
係を示している。即ち、図１の実施の形態において、回
折素子１２における短冊状の細部１２ａ、１２ｂの長手
方向は、トラック方向と直交する方向になっている。

【０１２６】このため、トラッキング制御に伴ない対物
レンズが変位すると、戻り光束２０の入射位置は、回折
素子１２上で「短冊の幅方向」に変位する。この変位量
をＸとする。回折素子１２上における戻り光束２０が
「正規の位置（破線の位置）」にあるとき、戻り光束２
０の光束径内に含まれる短冊型の細部の数（細部１２ａ
の数と細部１２ｂの数の和）を「分割数」と呼ぶことに
すると、細部１２ａに入射する戻り光束の光量と、細部
１２ｂに入射する戻り光束の光量との変動量の比（変動
比という）は、上記変位量：Ｘにより変化する。

【０１２７】「変動比」は、以下のように定義される。
一方の１次回折光につき、その強度を考え、２つの１次
回折光が等しいときの回折光量を「Ｓｘ」とする。そし
て、この１次回折光につき、戻り光束２０が変位量：Ｘ
だけ変位したときの光量を「Ｓ₀」とする。

【０１２８】このとき、変動比：｜Δｓ｜は、｜Δｓ｜＝（Ｓx−Ｓ₀）／Ｓ₀ で定義される。Δｓは、一方の１次回折光と他方の１次
回折光とで対称的に発生するから、一方の１次回折光に
つき変動比を見れば十分である。変動比の「変位量：
Ｘ」に対する変化を、分割数をパラメータとして描いて
みると図５（ｂ）の如きものとなる。

【０１２９】図５（ｂ）において２分割とあるのは、図
１３に即して説明した場合である。図４（ａ）に示す場
合は「８分割」である。図５（ｂ）において「前」とあ
るのは、１次回折光が「受光素子前で集光」する場合を
意味している。

【０１３０】図示のように「変動比」は、分割数を多く
するに従い小さくなるが、分割数を無限にしない限り０
にはならない。しかし分割数を大きくすることには、回
折素子の製造の困難性やコストの面から自ずと限界があ
る。分割数を徒に増大させることなく変動比を小さくす
るには、細部を短冊形状とした回折素子１２において
「短冊形状の細部の長手方向」に、光情報記録媒体にお
けるトラック方向に対して傾き角：θを持たせればよい
（請求項４）。

【０１３１】図６（ａ）はこの場合の実施の１形態を示
している。図示のように回折素子１２に傾き角：θを持
たせると、戻り光束２０の「回折素子１２上におけるト
ラッキング制御に伴なう変位量：Ｘ」は短冊型の細部１
２ａ、１２ｂの配列方向に対しては「Ｘ・ｃｏｓθ」に
減少する。従って、傾き角：θを持たせることにより、
変動比の変数となる変位量：Ｘを実質的に減少させるこ
とにより、上記変動比の最大値を「ｃｏｓθ倍」に減少
させることができる。

【０１３２】この点のみを考えると、傾き角：θを９０
度に設定すれば、変動比が分割数に関わりなく０になる
ので、このようにするのが良いように考えられるが、傾
き角：θを９０度に設定することには以下の如き問題が
ある。

【０１３３】回折素子１２は、略同形状の短冊型の細部
１２ａと１２ｂを交互に配列しているので、受光素子４
３、４４が受光する１次回折光３３、３４の入射スポッ
トは、図１（ｄ）等に示したように「短冊形の光束断面
が纏まったもの」となり、光束断面は断続している。

【０１３４】このため、傾き角：θを９０度に設定する
と、受光素子４３、４４上における１次回折光３３、３
４の入射スポットと分割線４４Ｐ等との関係が、図６
（ｂ）に示す如きものとなる。

【０１３５】このような状態で、入射スポットの径が変
化して、光束スポットの不連続部分が分割線４３ｐ、４
４ｐにかかると、その間「光束径の変化を検出できない
無反応部分」が生じることになり、受光素子４３、４４
の検出信号の変化が階段状になり、フォーカスエラー信
号も階段的なものとなってＳ字カーブの直線部分のリニ
アリティが損なわれる。

【０１３６】このような状況を避けるには、図６（ｃ）
に示すように、傾き角：θを略４５度に設定するのが良
い（請求項５）。

【０１３７】傾き角：θを略４５°にすることで、各１
次回折光のスポットは、その不連続部分が分割線４３
Ｐ、４４Ｐに対し略４５度に傾くので、スポットの不連
続部分が全て分割線に掛かることがなく、入射スポット
の径を検出できない無反応部分がなくなる。また変位量
も、傾き角：θ＝の場合に比してｃｏｓθ倍、即ち０．
７０７倍に小さくなる。

【０１３８】ここで再び図５（ｂ）に戻ると、４分割以
上の分割数では変動比に最大値が存在する。この最大値
を最大変動比：Δｓｍａｘと呼ぶと、最大変動比は分割
数をｎとして図５（ｃ）の如き曲線となる。

【０１３９】この曲線は「Δｓｍａｘ＝２．７・
ｎ^-1.4」という式で近似できる。ここで「回折素子への
戻り光束の入射位置の変動に起因する２つの１次回折光
の最大光量変動：ΔＳｍａｘ」を、上記最大変動比：Δ
ｓｍａｘとｃｏｓθの積により、次式で定義する。

【０１４０】ΔＳｍａｘ＝Δｓｍａｘ×ｃｏｓθ ２種の回折エレメントによる各１次回折光の光量変動の
許容度をＬとすると、許容度：Ｌは、フォーカスエラー
信号生成装置、引いては光ピックアップ装置の設計の条
件として定まる。

【０１４１】そこで、傾き角：θが０である場合や、θ
＝略４５度に設定された場合であれば、回折素子１２に
対する設計の自由度は各短冊状の細部１２ａ、１２ｂの
幅になるので、この幅を上記最大光量変動：ΔＳｍａｘ
が条件：Ｌ＞ΔＳｍａｘを満足するように設定すればよい（請求項６）。

【０１４２】また、上記以外の場合であれば、最大光量
変動：ΔＳｍａｘが条件：Ｌ＞ΔＳｍａｘを満足するよ
うに、各短冊状の細部１２ａ、１２ｂの「幅と傾き角：
θ」とを設定すれば良い（請求項７）。

【０１４３】なお、図１（ｃ）に示した回折素子１２０
のように、２種の回折エレメントの細部１２０ａ、１２
０ｂを市松模様のように組合せた場合には、トラッキン
グ制御に伴ない戻り光束の入射位置が回折素子上で変動
しても、各１次回折光の光量には殆ど変動が生じない。
また、回折素子の傾き角：θの変化による光量変動も殆
どないため、傾き角：θを考慮する必要がない。

【０１４４】上に説明した実施の各形態では光源として
半導体レーザ１が用いられている。周知の如く、半導体
レーザの発光波長は温度等の環境の変化により変化す
る。一方、回折素子による回折角は入射光の波長に依存
する。

【０１４５】図７（ａ）に示すように、回折素子１３に
光束１４が垂直に入射したとき、回折光１５の回折角：
θ_Rは次のように表せる。

【０１４６】ｓｉｎθ_R＝ｍ・λ／ｐここでｍは「回折次数」、ｐは回折素子の「格子ピッ
チ」である。即ち、波長λが短く（長く）なると、回折
角：θ_Rは小さく（大きく）なる。

【０１４７】従って、上に説明した実施の各形態の場合
で言えば、半導体レーザ１の発光波長が変動すると、受
光素子４３、４４に入射する１次回折光３３、３４の入
射位置も受光素子上で移動する。このような波長変動に
伴なう受光素子への入射位置の変動は請求項１１記載の
回折素子を用いても避けることができない。

【０１４８】この場合、図７（ｂ）に受光素子４３によ
り例示するように、受光素子４３、４４の受光領域の分
割線４３Ｐ、４４Ｐが「光源における波長変動により、
回折素子で分離された各光束の移動する方向となるよう
に回折素子を形成する（請求項２４）なり、各受光素子
の配置態位を調整するなりすれば、光源における波長変
動が「受光素子での光検出」に与える影響を軽減もしく
は防止できる。

【０１４９】回折素子がレンズ作用を持たないような場
合には、各受光素子の受光する１次回折光のスポットは
波長変動により入射位置を変位させるだけであり、この
ような場合には、上記の如く受光素子の分割線の方向を
１次回折光の「波長変動による移動方向」に平行にする
のみで良いが、上に説明した実施の形態で用いられてい
る回折素子１２は、これを構成する細部１２Ａ、１２Ｂ
にレンズ作用があり、しかもレンズ作用が互いに異なっ
ているため、光源における波長変動は、受光素子４３、
４４に入射する１次回折光の入射位置のみならず、その
スポット径も変動させてしまう。

【０１５０】図８（ａ）は、光源の波長が変化したとき
の受光素子４３、４４上における１次回折光３３、３４
の入射スポットの形状変化を模式的に示す。図８（ａ）
真中図は、所定波長即ち設計上の波長であるときの合焦
状態を示している。このとき、受光素子４３、４４に入
射する１次回折光３３、３４の入射スポットの径は互い
に等しい。

【０１５１】光源での発光波長が所定波長より長く（短
く）なると、次光素子４３、４４上の１次回折光３３、
３４のスポット形状は「合焦状態」においても、図８
（ａ）上図（下図）のようになる。従って、波長の変動
が生じると、実際には合焦状態にあっても「デフォーカ
スを表すフォーカスエラー信号」が発生してしまう。光
源における発光波長の変動が、フォーカスエラー信号の
Ｓ字カーブに与える影響を図８（ｂ）に示す。

【０１５２】光源における発光波長が変動すると、Ｓ字
カーブの形状に大きな変化はないが、Ｓ字カーブが全体
として横軸（デフォーカス）方向に移動し、オフセット
が生じることがわかる。

【０１５３】このような波長変動の影響を補正するに
は、図８（ｃ）に示す実施の形態のように、光源の波長
変動を検出する波長変動検出手段８１により光源におけ
る波長の変動量（波長変動量検出信号）を検出し、フォ
ーカスエラー信号生成装置８０により生成されるフォー
カスエラー原信号を、補正手段であるフォーカスオフセ
ット補正回路８２により補正するようにすれば良い（請
求項２５）。

【０１５４】上述の如く、波長変動はＳ字カーブの形状
には殆ど影響せず、波長変動に伴うオフセットは波長の
変動量に比例的であるので、フォーカスオフセットの補
正は、検出される波長変動量に応じてフォーカスエラー
信号の原点を補正するのみで足りる。

【０１５５】また、波長変動量検出手段は例えば「半導
体レーザの後方射出光をグレーティングで回折させ、回
折光をラインセンサや位置センサで検出する構成のも
の」として容易に実現できる。

【０１５６】図９は、第１および第２の受光素子を工夫
することにより、これら受光素子の出力により波長変動
量を検出できるようにした実施の形態を示している。

【０１５７】即ち、受光素子４５、４６は上に説明した
各実施の形態における受光素子４３、４４の代わりに用
いられる。これら受光素子４５、４６は、光源における
波長変動により、回折素子により分離された各１次回折
光の移動する方向（図９の左右方向）において、第１お
よび第２の受光素子４６、４５の受光領域を（分割線４
６ｐ、４５ｐで）Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに分割したものであ
る。

【０１５８】図の如く、適正波長のときに各１次回折光
３４、３３の中心が、対応する受光素子４６、４５の分
割部４６ｐ、４５ｐに入射するようにし、第１及び第２
の受光素子４６、４５の分割線４６ｐ、４５ｐに関する
各同じ側（ＡとＣ、ＢとＤ）の出力信号和の差により、
波長変動量を（図示されない「波長変動量演算手段」に
より）演算する（請求項２６）。

【０１５９】波長変動検出信号Δλは演算： Δλ＝（ＳＡ＋ＳＣ）−（ＳＢ＋ＳＤ）により得ることができる。ここに、ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、
ＳＤは、受光素子４５および４６の各受光領域４５ａ、
４５ｂ、４５ｃ、４５ｄ、４５ｅ、４５ｆおよび４６
ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ、４６ｅ、４６ｆからの出
力信号をそれぞれ、Ｓ４５ａ、Ｓ４５ｂ、Ｓ４５ｃ、Ｓ
４５ｄ、Ｓ４５ｅ、Ｓ４５ｆおよびＳ４６ａ、Ｓ４６
ｂ、Ｓ４６ｃ、Ｓ４６ｄ、Ｓ４６ｅ、Ｓ４６ｆとすると
き、以下のように与えられる。

【０１６０】ＳＡ＝Ｓ４５ａ＋Ｓ４５ｂ＋Ｓ４５ｃ、ＳＢ＝Ｓ４５ｄ＋Ｓ４５ｅ＋Ｓ４５ｆ、ＳＣ＝Ｓ４６ａ＋Ｓ４６ｂ＋Ｓ４６ｃ、ＳＤ＝Ｓ４６ｄ＋Ｓ４６ｅ＋Ｓ４６ｆこの関係を見れば、波長変動量演算手段をどのように構
成すべきかは自明であろう。このようにして得られる
「波長変動量検出信号（波長変動量）」を用いて、波長
変動に起因するフォーカスエラー信号のオフセットを電
気的に補正することができる。

【０１６１】なお、対物レンズの移動によっても受光素
子上のスポットは移動するが、この場合の回折光スポッ
トの移動方向は、図４（ｃ）に示したように、２つの受
光素子上で「互いに変位の向きが逆」であるので、上の
演算式：Δλ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）においては第１
項と第２項で互いに相殺する関係にある。従って、対物
レンズの移動による「Δλ検出」への影響は少ない。

【０１６２】上に説明した実施の各形態においては、回
折素子による＋１次回折光のみを受光してフォーカスエ
ラー信号を検出している。受光素子４３、４４等の出力
は、情報再生信号の一部として利用できる。回折素子で
は、通常は＋１次回折光だけでなく高次回折光やマイナ
ス次数の回折光も同時に発生している。そこで、図１０
の実施の形態では、回折素子１２によるマイナス次数の
回折光３５を受光素子２５で受光し、その出力を再生信
号の一部として利用できるようにした（請求項３５）。
このように構成することにより、光情報記録媒体８から
の戻り光束の光利用効率を向上させ、より「Ｓ／Ｎ比の
良」い情報再生信号を得ることが可能となる。

【０１６３】上に説明した実施の形態の光ピックアップ
装置は、光源側からの光束が発散状態で対物レンズ７に
入射し、対物レンズ７により光情報記録媒体８の記録面
８Ａ上に集光され、戻り光束が、対物レンズ７により集
束状態とされて回折素子に入射する（請求項３２）構成
となっている。

【０１６４】しかし、この発明の光ピックアップ装置の
構成はこのような構成のみに限られるものではなく、図
１１に実施の形態を示す光ピックアップ装置のように、
光源１からの光束が、コリメートレンズ２により平行光
束化されて対物レンズ７に入射し、戻り光束が、少なく
とも対物レンズ７を介して回折素子１２に入射するよう
な構成（請求項３３）とすることもできる。図１以下に
即して説明した実施の各形態は、何れも図１１のような
光学配置に対して適用できるものである。即ち、回折素
子やフォーカスエラー信号生成装置は、図１等の実施の
形態において説明したものを適宜、図１１の光ピックア
ップ装置に用いることができる。

【０１６５】図１や図１０、図１１の光ピックアップ装
置では、回折素子は「光源と対物レンズとの間」に配置
されている（請求項３４）。しかし、例えば、図１１の
ようにコリメートレンズを用いる場合、コリメートレン
ズ２と対物レンズ７との間にビームスプリッタを配置し
て戻り光束を「光源から対物レンズへ向かう光路」から
分離し、分離された戻り光束をレンズ機能を持つ回折素
子へ導くように構成してもよい。

【０１６６】上に説明した実施の各形態において、回折
素子による１次回折光を受光する第１及び第２の受光素
子は、図には「互いに別体のもの」として描いたが、こ
れら第１及び第２の受光素子を互いに一体化することも
できる（請求項２０）。

【０１６７】特に、図１、図１０、図１１に示す光ピッ
クアップ装置では、受光素子４３、４４は略同一面に配
置されるので、これらを同一基板により一体化すること
は容易であり、その際、フォーカスエラー信号を演算す
る演算手段を上記同一基板に内蔵することにより（請求
項２７）光ピックアップ装置をよりコンパクト化でき
る。更には、第１および第２の受光素子が、図９に示す
如きものである場合、前述の波長変動量演算手段をも、
第１および第２の受光素子４６、４５を一体化した同一
基板に、フォーカスエラー信号を演算する演算手段とと
もに内蔵することができる（請求項２８）。

【０１６８】上に説明した各実施の形態の光ピックアッ
プ装置には、上述の如く、請求項１〜１５に記載された
フォーカスエラー信号生成装置が適宜に用いられてい
る。

【０１６９】従って、これら光ピックアップ装置は、光
情報記録媒体８に対して情報の記録・再生・消去の１以
上を行う光ピックアップ装置であって、フォーカスエラ
ー信号を生成する方法として、光情報記録媒体８の記録
面８Ａにより反射された戻り光束を回折素子１２により
互いに回折角の異なる２光束に分離し、分離した光束の
一方を集束途上の状態で第１の受光素子４４（４６）に
より受光し、分離した光束の他方を集束後の発散状態で
第２の受光素子４３（４５）により受光し、第１及び第
２の受光素子４４（４６）、４３（４５）の出力に基づ
きフォーカスエラー信号を発生させるフォーカス誤差生
成方法が実施され（請求項１６）、また、戻り光束２０
は集束途上において回折素子１２に入射する（請求項１
７）。

【０１７０】上に実施の形態を説明した光ピックアップ
装置はまた、光情報記録媒体８に対して情報の記録・再
生・消去の１以上を行い、光情報記録媒体８の記録面８
Ａにより反射された戻り光束を回折素子１２等により互
いに回折角の異なる２光束に分離し、分離した光束の一
方を集束途上の状態で第１の受光素子４４等により受光
し、分離した光束の他方を集束後の発散状態で第２の受
光素子４３等により受光し、第１及び第２の受光素子の
出力に基づきフォーカスエラー信号を発生させる方式の
光ピックアップ装置であって、フォーカスエラー信号生
成装置として請求項１８〜２８に記載された適宜のもの
が用いられ（請求項２９）、図７〜図９に即して説明し
た実施の形態では、光源が半導体レーザで、請求項２４
または２５または２６または２７または２８記載のフォ
ーカスエラー信号生成装置が適宜に用いられる（請求項
３０）。

【０１７１】図１２は、この発明の光情報記録処理装置
の実施の１形態を示す図である。

【０１７２】光情報処理装置は、光ディスクとして形成
された光情報記録媒体８に対し情報の記録・再生・消去
の１以上を行う装置であって、光ディスク８をセットさ
れる保持部１２１と、保持部１２１にセットされた光デ
ィスク８を回転駆動する駆動手段トしてのモータＭと、
セットされた光ディスク８に対し、情報の記録・再生・
消去の１以上を行う光ピックアップ装置ＰＵと、この光
ピックアップ装置ＰＵを光ディスク８の半径方向へ変位
駆動する変位駆動手段１２２とを有する。

【０１７３】光ピックアップ装置ＰＵとしては上に各種
の実施の形態を説明した請求項２９〜３４の任意の１に
記載のものが用いられる。「制御手段」は、光情報処理
装置の各部を制御する。

【０１７４】

【発明の効果】以上に説明したようにこの発明によれ
ば、新規な光ピックアップ装置用の回折素子・フォーカ
スエラー信号生成方法および装置・光ピックアップ装置
・光情報処理装置を実現できる。

【０１７５】この発明の光ピックアップ装置用の回折素
子は上記の如き構成となっており、トラッキング制御に
より対物レンズが変位し、戻り光束の回折素子への入射
位置が変動しても、回折素子で発生する２つの１次回折
光の光量が大きく変動しないため、良好なフォーカスエ
ラー信号を生成することが可能となる。

【０１７６】また、この発明のフォーカスエラー信号生
成方法および装置は上記回折素子を用いることにより、
対物レンズの変位あるいは更に光源の発光波長変動に起
因するフォーカスエラー信号のオフセットを有効に軽減
もしくは補正して良好なフォーカスエラー信号を生成で
きる。

【０１７７】従って、このようなフォーカスエラー信号
生成装置を用いる光ピックアップ装置は、良好なフォー
カスエラー信号により、適正なフォーカシング制御を実
現でき、かかる光ピックアップ装置を用いる光情報処理
装置では、良好な光情報処理が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の光ピックアップ装置の実施の１形態
を説明するための図である。

【図２】図１の実施の形態におけるフォーカスエラー信
号を演算する演算手段を３例示す図である。

【図３】この発明の回折素子を説明するための図であ
る。

【図４】トラッキング制御に伴なう、対物レンズの変位
の影響を説明するための図である。

【図５】トラッキング制御に伴なう、対物レンズの変位
の影響を説明するための図である。

【図６】回折素子の傾き角を説明するための図である。

【図７】光源における発光波長の変化の影響を説明する
ための図である。

【図８】光源における発光波長の変化の影響とその補正
を説明するための図である。

【図９】光源における発光波長の変化を検出できるよう
にした受光素子を説明するための図である。

【図１０】戻り光束の光利用効率を高める構成とした光
ピックアップ装置の実施の１形態を示す図である。

【図１１】光ピックアップ装置の実施の別形態を説明す
るための図である。

【図１２】光情報処理装置の実施の１形態を示す図であ
る。

【図１３】従来、実施を意図されている光ピックアップ
装置を説明するための図である。

【図１４】図１３の光ピックアップ装置における問題点
を説明するための図である。

【図１５】図１３の光ピックアップ装置における問題点
を説明するための図である。

【符号の説明】

１半導体レーザ（光源）７対物レンズ８光情報記録媒体８Ａ記録面１２回折素子３４、３５１次回折光４３、４４受光素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H049 AA04 AA14 AA26 AA50 AA57 AA63 AA66 CA15 CA20 5D118 AA18 BA01 BB02 BF02 BF03 CD02 CD03 CF04 CG02 DA20 DC03 5D119 AA04 AA29 BA01 CA09 DA01 DA05 EA02 EA03 JA15 JA43 KA02 KA18 LB07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光情報記録媒体に対して、情報の記録・再
生・消去の１以上を行い、上記光情報記録媒体の記録面
により反射された戻り光束を回折素子により互いに回折
角の異なる２光束に分離し、分離した光束の一方を、集
束途上の状態で第１の受光素子により受光し、上記分離
した光束の他方を、集束後の発散状態で第２の受光素子
により受光し、上記第１及び第２の受光素子の出力に基
づきフォーカスエラー信号を発生させる方式の光ピック
アップ装置において、戻り光束を互いに回折角の異なる
２光束に分離するための回折素子であって、互いに回折角の異なる２種の回折エレメントをそれぞれ
細部に分け、上記２種の回折エレメントの細部同士を規
則的もしくはランダムな配置で稠密に組み合わせ、全体
として単体化してなり、全体としての回折領域が、戻り光束の入射位置の変動範
囲をカバーする広さを持ち、互いに回折角の異なる２つ
の１次回折光の光量が実質的に等しくなるように、上記
各細部が組み合わせられていることを特徴とする光ピク
アップ装置用の回折素子。
【請求項２】請求項１記載の光ピックアップ装置用の回
折素子において、２種の回折エレメントの細部同士が、規則的な配置で稠
密に組み合わせられたことを特徴とする光ピックアップ
装置用の回折素子。
【請求項３】請求項２記載の光ピックアップ装置用の回
折素子において、２種の回折エレメントの細部が略同形の短冊形状であ
り、各回折エレメントの短冊形状の細部が、短冊の幅方
向へ交互に配置されていることを特徴とする、光ピック
アップ装置用の回折素子。
【請求項４】請求項３記載の光ピックアップ装置用の回
折素子において、短冊形状の細部の長手方向が、光情報記録媒体における
トラック方向に対して傾き角：θを持っていることを特
徴とする光ピックアップ装置用の回折素子。
【請求項５】請求項４記載の光ピックアップ装置用の回
折素子において、傾き角：θが略４５度であることを特徴とする光ピック
アップ装置用の回折素子。
【請求項６】請求項３または５記載の光ピックアップ装
置用の回折素子において、２種の回折エレメントによる各１次回折光の光量変動の
許容度をＬとするとき、回折素子への戻り光束の入射位
置の変動に起因する２つの１次回折光の最大光量変動：
ΔＳｍａｘが条件：Ｌ＞ΔＳｍａｘを満足するように各短冊状の細部の幅が設定されたこと
を特徴とする光ピックアップ装置用の回折素子。
【請求項７】請求項４記載の光ピックアップ装置用の回
折素子において、２種の回折エレメントによる各１次回折光の光量変動の
許容度をＬとするとき、回折素子への戻り光束の入射位
置の変動に起因する２つの１次回折光の最大光量変動：
ΔＳｍａｘが条件：Ｌ＞ΔＳｍａｘを満足するように各短冊状の細部の幅と傾き角：θとが
設定されたことを特徴とする光ピックアップ装置用の回
折素子。
【請求項８】請求項２記載の光ピックアップ装置用の回
折格子において、２種の回折エレメントの細部が略同形状の矩形形状であ
り、各回折エレメントの矩形形状の細部が、矩形の各幅
方向に交互に配置されていることを特徴とする光ピック
アップ装置用の回折素子。
【請求項９】請求項１〜８の任意の１に記載の光ピック
アップ装置用の回折素子において、一方の回折エレメントを構成する細部が同一の回折パラ
メータで形成され、他方の回折エレメントを構成する細部が同一の回折パラ
メータで形成され、上記回折パラメータは、２つの回折エレメントで互いに
異なることを特徴とする光ピックアップ装置用の回折素
子。
【請求項１０】請求項１〜８の任意の１に記載の光ピッ
クアップ装置用の回折素子において、一方の回折エレメントを構成する細部が、位置に応じた
回折パラメータで形成され、他方の回折エレメントを構成する細部が、位置に応じた
回折パラメータで形成されていることを特徴とする光ピ
ックアップ装置用の回折素子。
【請求項１１】請求項１０記載の光ピックアップ装置用
の回折素子において、各細部による１次回折光が、回折素子への戻り光束の入
射位置に拘わらず、各回折エレメントごとに所定の位置
において重なり合うように、各回折エレメントを構成す
る各細部の回折パラメータが設定されていることを特徴
とする光ピックアップ装置用の回折素子。
【請求項１２】請求項１〜１１の任意の１に記載の光ピ
ックアップ用の回折素子において、２つの回折エレメントが共にレンズ作用を有することを
特徴とする光ピックアップ装置用の回折素子。
【請求項１３】請求項１２記載の光ピックアップ装置用
の回折素子において、２つの回折エレメントのレンズ作用が互いに異なること
を特徴とする光ピックアップ装置の回折素子。
【請求項１４】請求項１〜１３の任意の１に記載の、光
ピックアップ装置用の回折素子において、互いに偏光方向が直交する直線偏向光束の一方を透過さ
せ、他方に対して回折作用を及ぼす偏光ホログラム回折
素子であることを特徴とする光ピックアップ装置用の回
折素子。
【請求項１５】請求項１〜１４の任意の１に記載の、光
ピックアップ装置用の回折格子において、各回折エレメントの細部が、＋１次回折光の回折効率を
最も高くするようにブレーズ化されていることを特徴と
する光ピックアップ装置用の回折素子。
【請求項１６】光情報記録媒体に対して、情報の記録・
再生・消去の１以上を行う光ピックアップ装置におい
て、フォーカスエラー信号を生成する方法であって、光情報記録媒体の記録面により反射された戻り光束を回
折素子により互いに回折角の異なる２光束に分離し、分
離した光束の一方を集束途上の状態で第１の受光素子に
より受光し、上記分離した光束の他方を集束後の発散状
態で第２の受光素子により受光し、上記第１及び第２の
受光素子の出力に基づきフォーカスエラー信号を発生さ
せ、上記戻り光束を互いに回折角の異なる２光束に分離する
ための回折素子として、請求項１〜１５の任意の１に記
載のものを用いることを特徴とするフォーカスエラー信
号生成方法。
【請求項１７】請求項１６記載のフォーカスエラー信号
生成方法において、戻り光束が、集束途上において回折素子に入射すること
を特徴とするフォーカスエラー信号生成方法。
【請求項１８】光情報記録媒体に対して、情報の記録・
再生・消去の１以上を行う光ピックアップ装置におい
て、フォーカスエラー信号を生成する装置であって、光情報記録媒体の記録面により反射された戻り光束を、
回折により互いに回折角の異なる２光束に分離する回折
素子と、この回折素子による回折で分離した光束の一方を、集束
途上の状態で受光する第１の受光素子と、上記回折で分離した光束の他方を、集束後の発散状態で
受光する第２の受光素子と、上記第１および第２の受光素子の出力に基づきフォーカ
スエラー信号を演算する演算手段とを有し、上記回折素子として、請求項１〜１５の任意の１に記載
のものが用いられることを特徴とするフォーカスエラー
信号生成装置。
【請求項１９】請求項１８記載のフォーカスエラー信号
生成装置において、回折素子として請求項１３記載のものを用いることによ
り、回折素子により分離した２光束の集束位置を異なら
せ、略同一面に配備された第１および第２の受光素子を、上
記２光束の各集束位置の間に配備することにより、回折素子の回折により分離した一方の光束が集束途上で
上記第１の受光素子に入射し、他方の光束が集束後の発
散状態で上記第２の受光素子に入射するようにしたこと
を特徴とするフォーカスエラー信号生成装置。
【請求項２０】請求項１９記載のフォーカスエラー信号
生成装置において、第１および第２の受光素子が一体化されていることを特
徴とするフォーカスエラー信号生成装置。
【請求項２１】請求項１８〜２０の任意の１に記載の、
フォーカスエラー信号生成装置において、第１および第２の受光素子が、合焦状態において受光す
る光束の径よりも幅の狭い細帯状受光領域を真中にし
て、その両側に偶数個のサイド受光領域が対称的に配置
され、各受光領域から独立に受光信号を出力するもので
あることを特徴とするフォーカスエラー信号生成装置。
【請求項２２】請求項２１記載のフォーカスエラー信号
生成装置において、第１および第２の受光素子の、各細帯状受光領域からの
受光信号の差としてフォーカスエラー信号を生成する演
算と、第１の受光素子の細幅状受光領域からの受光信号と、第
２の受光素子の偶数個のサイド受光領域からの受光信号
の和を第１和、第２の受光素子の細幅状受光領域からの
受光信号と、第１の受光素子の偶数個のサイド受光領域
からの受光信号の和を第２和として、上記第１和と第２
和との差としてフォーカスエラー信号を生成する演算と
を、切り換え可能としたことを特徴とするフォーカスエ
ラー信号生成装置。
【請求項２３】請求項２１または２２記載のフォーカス
エラー信号生成装置において、第１および第２の受光素子における、各受光領域間を分
離する分割線が互いに平行で、且つ、光情報記録媒体に
おけるトラック方向と直交的に対応することを特徴とす
るフォーカスエラー信号生成装置。
【請求項２４】請求項２１または２２または２３記載
の、フォーカスエラー信号生成装置において、半導体レーザを光源とする光ピックアップ装置に用いら
れ、光源における波長変動により、回折素子で分離された各
１次回折光の移動する方向が、第１および第２の受光素
子における各受光領域間を分離する分割線の方向となる
ように、上記回折素子が形成されていることを特徴とす
るフォーカスエラー信号生成装置。
【請求項２５】請求項１８〜２４の任意の１に記載の、
フォーカスエラー信号生成装置において、半導体レーザを光源とする光ピックアップ装置に用いら
れ、光源の波長変動量を検出する波長変動検出手段と、この波長変動量検出手段により検出された波長変動量に
基づき、上記波長変動量に伴なうフォーカスエラー信号
の変動を補正する補正手段を有することを特徴とするフ
ォーカスエラー信号生成装置。
【請求項２６】請求項２５記載のフォーカスエラー信号
生成装置において、光源における波長変動により、回折素子により分離され
た各１次回折光の移動する方向において、第１および第
２の受光素子の受光領域を分割し、適正波長のときに各１次回折光の中心が、対応する受光
素子の上記分割部に入射するようにし、上記第１および
第２の受光素子の、上記分割線に関する各同じ側の出力
信号和の差により、波長変動量を演算する波長変動量演
算手段を有することを特徴とするフォーカスエラー信号
生成装置。
【請求項２７】請求項１８〜２６の任意の１に記載の、
フォーカスエラー信号生成装置において、第１および第２の受光素子を同一基板により一体化し、
フォーカスエラー信号を演算する演算手段が、上記同一
基板に内蔵されたことを特徴とするフォーカスエラー信
号生成装置。
【請求項２８】請求項２７記載のフォーカスエラー信号
生成装置において、第１および第２の受光素子が請求項２６記載のものであ
り、請求項２６記載の波長変動量演算手段を有し、この
波長変動量演算手段が、上記第１および第２の受光素子
を一体化した同一基板に、フォーカスエラー信号を演算
する演算手段とともに内蔵されていることを特徴とする
フォーカスエラー信号生成装置。
【請求項２９】光情報記録媒体に対して、情報の記録・
再生・消去の１以上を行い、上記光情報記録媒体の記録
面により反射された戻り光束を回折素子により互いに回
折角の異なる２光束に分離し、分離した光束の一方を集
束途上の状態で第１の受光素子により受光し、上記分離
した光束の他方を集束後の発散状態で第２の受光素子に
より受光し、上記第１及び第２の受光素子の出力に基づ
きフォーカスエラー信号を発生させる方式の光ピックア
ップ装置において、フォーカスエラー信号生成装置として、請求項１８〜２
８の任意の１に記載のものを用いることを特徴とする光
ピックアップ装置。
【請求項３０】請求項２９記載の光ピックアップ装置に
おいて、光源が半導体レーザであって、請求項２４または２５ま
たは２６または２７または２８記載のフォーカスエラー
信号生成装置を有することを特徴とする光ピックアップ
装置。
【請求項３１】請求項２９または３０記載の光ピックア
ップ装置において、光源側からの光束が発散状態で対物レンズに入射し、上
記対物レンズにより光情報記録媒体の記録面上に集光さ
れ、戻り光束が、上記対物レンズにより集束状態とされ
て回折素子に入射することを特徴とする光ピックアップ
装置。
【請求項３２】請求項２９または３０記載の光ピックア
ップ装置において、光源からの光束がコリメートレンズにより平行光束化さ
れて対物レンズに入射し、戻り光束が、少なくとも上記
対物レンズを介して回折素子に入射することを特徴とす
る光ピックアップ装置。
【請求項３３】請求項２９〜３２の任意の１に記載の光
ピックアップ装置において、回折素子が、光源と対物レンズとの間に配置されること
を特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３４】請求項２９〜３３の任意の１に記載の光
ピックアップ装置において、第１および第２の受光素子の他に、回折素子により回折
される＋１次光以外の戻り光束成分を受光するための１
以上の受光素子を有することを特徴とする光ピックアッ
プ装置。
【請求項３５】光ディスクとして形成された光情報記録
媒体に対し、情報の記録・再生・消去の１以上を行う光
情報処理装置であって、上記光ディスクをセットされる保持部と、この保持部にセットされた光ディスクを回転駆動する駆
動手段と、上記セットされた光ディスクに対し、情報の記録・再生
・消去の１以上を行う光ピックアップ装置と、この光ピックアップ装置を光ディスクの半径方向へ変位
駆動する変位駆動手段とを有し、光ピックアップ装置として、請求項２９〜３４の任意の
１に記載のものを用いることを特徴とする光情報処理装
置。