JP2004047006A

JP2004047006A - 光ピックアップ装置及び光ディスク装置

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Publication number: JP2004047006A
Application number: JP2002205294A
Authority: JP
Inventors: Masaru Dowaki; 堂脇　優
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-07-15
Filing date: 2002-07-15
Publication date: 2004-02-12

Abstract

【課題】対物レンズの位置制御に必要な情報を含む信号を安定して出力することができる光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】光源から出射された光束は、対物レンズ６０を介して情報記録媒体１５の記録面に集光される。記録面で反射された戻り光束は、フィルタ８１及び回折素子７０を介して光検出器５９で受光される。光検出器からは対物レンズの光軸方向に関する位置情報を含む信号が出力される。フィルタにより回折効率の入射角依存性に対応して戻り光束の透過光量が調整されるため、光検出器では、入射角依存性による誤差が低減された戻り光束が受光されることとなる。そして、その結果複数の光検出器からの出力信号は入射角依存性による誤差が低減された信号となる。これにより、対物レンズの光軸方向に関する位置情報を含む信号を安定して出力することが可能となる。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ピックアップ装置及び光ディスク装置に係り、さらに詳しくは、情報記録媒体の記録面に光を照射し、その記録面からの反射光を受光する光ピックアップ装置及び該光ピックアップ装置を備えた光ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスク装置では、光ディスクなどの情報記録媒体が用いられ、そのスパイラル状又は同心円状のトラックが形成された記録面にレーザ光を照射することにより情報の記録及び消去を行い、記録面からの反射光に基づいて情報の再生などを行っている。そして、光ディスク装置には、情報記録媒体の記録面にレーザ光を照射して光スポットを形成するとともに、記録面からの反射光を受光するための装置として、光ピックアップ装置を備えている。
【０００３】
通常、光ピックアップ装置は、対物レンズを含み、光源から出射される光束を情報記録媒体の記録面に導くとともに、記録面で反射された戻り光束を所定の受光位置まで導く光学系、及び受光位置に配置された受光素子を含む検出系などを備えている。この検出系からは、記録面に記録されているデータの再生情報だけでなく、光ピックアップ装置自体及び対物レンズの位置制御に必要な情報を含む信号などが出力される。例えば光ディスク装置では、受光素子の出力信号からいわゆるフォーカスエラー信号を検出し、微小な光スポットを記録面に正確に形成するための最適な位置に対物レンズが保持されるように、その光軸方向（フォーカス方向）に関する対物レンズの位置制御（フォーカス制御）にフィードバックさせている。また、光ディスク装置では、受光素子の出力信号からいわゆるトラックエラー信号を検出し、光スポットが記録面の所定位置に正確に形成されるように、トラックの接線方向に直交する方向（トラッキング方向）に関する対物レンズの位置制御（トラッキング制御）にフィードバックさせている。
【０００４】
近年、パーソナルコンピュータ（以下「パソコン」と略述する）に代表される情報機器の小型化、軽量化及び低価格化が進み、特にモバイル型のパソコンが急速に普及しつつある。そして、それに伴って、パソコンの周辺機器の一つである光ディスク装置の小型化、軽量化及び低価格化への要求が高まっている。そこで、これらの要求に応える１つの手段として、光ディスク装置の構成要素の１つである光ピックアップ装置の小型化及び低コスト化が注目された。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
光ピックアップ装置の小型化及び低コスト化を図るため、記録面で反射された戻り光束を往路と復路の共通光路から分岐したり、戻り光束を複数の光束に分割する光学素子の１つとしてホログラム素子などの回折素子が用いられるようになってきた。一般的に回折素子では、その格子の溝の深さ（以下「溝深さ」と略述する）が深くなると、その回折効率は、入射角とブラッグ角とが一致するときにピーク値を示す入射角依存性を有することが知られている。
【０００６】
特に光利用効率を向上させ、高速度でのアクセスに対応するために、入射する光束の偏光方向に応じて回折効率が異なる偏光ホログラム素子が用いられるようになってきた。例えば特許第２５９４５４８号公報には、複屈折性を有する物質（以下「複屈折媒体」という）に形成された凹凸状の格子の少なくとも凹部を複屈折媒体の常光に対する屈折率（常光屈折率）又は異常光に対する屈折率（異常光屈折率）とほぼ等しい屈折率を有する物質で充填した偏光ホログラム素子が開示されている。このような偏光ホログラム素子を光ピックアップ装置に用いる場合に、例えば光源から出射される光束の偏光方向に対しては回折効率が低く、一方戻り光束の偏光方向に対しては回折効率が高くなるように設定すると、光利用効率を高めることができ、高速度でのアクセスに対応可能となる。しかしながら、偏光ホログラム素子は、その常光屈折率と異常光屈折率との差が小さいため、所定の回折効率を確保するには、偏光性を有しないホログラム（無偏光ホログラム）素子よりも溝深さを深くする必要があり、回折効率の入射角依存性が顕著となっている。
【０００７】
また、波長が異なる複数の光源を備えた光ピックアップ装置では、戻り光束を受光素子に導くためのホログラム素子が波長毎に配置されている場合がある。この場合に、光利用効率を向上させる目的で、それぞれ対応する波長の光束のみが回折されるように波長選択性を有するホログラム素子を用いることがある。一般的にホログラム素子に波長選択性を持たせるためには、波長選択性を持たないホログラム素子に比べて格子深さを深くする必要がある。例えばＣＤ用の光束を出射する光源のみを有する光ピックアップ装置では、格子深さが０．２μｍ程度のホログラム素子が用いられている。しかしながら、例えばＣＤ用の光束を出射する光源とＤＶＤ用の光束を出射する光源とを有する光ピックアップ装置において、ＣＤ用のホログラム素子に、ＤＶＤ用の光束は透過させ、かつＣＤ用の光束のみを回折するような波長選択性を持たせるには格子深さを１．３μｍ程度にする必要がある。そのため、このような波長選択性を有するホログラム素子は、格子のピッチにもよるが、その回折効率が入射角依存性を示す場合がある。
【０００８】
さらに、近年、小型化によりホログラム素子の狭ピッチ化が進み、前述したような偏光性や波長選択性を有しない場合でも、その回折効率が入射角依存性を示すことがある。
【０００９】
通常、光ピックアップ装置に用いられるホログラム素子は、フォーカスエラー信号を検出するための領域（以下「フォーカスエラー検出領域」という）とトラックエラー信号を検出するための領域（以下「トラックエラー検出領域」という）とを備えている。例えば、フォーカスエラー信号をいわゆるナイフエッジ法により検出する場合には、一例として図２０（Ａ）に示されるように、ホログラム素子ＨＭは、記録面からの戻り光束の一部をトラッキング方向に回折する回折領域ＨＭａをフォーカスエラー検出領域として備えている。このホログラム素子ＨＭに戻り光束が入射されると、回折領域ＨＭａで回折された＋１次回折光（又は−１次回折光）はトラッキング方向に対応する方向の分割線によって２分割された２分割受光素子で受光される。そして、光ディスク装置では、その２分割受光素子を構成する部分受光素子ＰＤ１及びＰＤ２からの出力信号の差信号に基づいてフォーカスエラー信号を検出する。なお、図２０（Ａ）では便宜上、トラックエラー信号を検出するための回折光については図示を省略している。
【００１０】
ここで、例えば、図２０（Ｂ）に示されるように、非平行の戻り光束がホログラム素子ＨＭに入射された場合に、戻り光束を複数の光束の集合体と考えると、回折領域ＨＭａでの各光束の入射角度は「−θｉ」〜「＋θｉ」（入射面の法線方向に対して右回りを＋とする）の範囲内にある。そこで、分割領域ＨＭａでの＋１次回折光における回折効率の入射角度依存性が、一例として図２１（Ａ）に示されるような曲線で与えられる場合には、回折領域ＨＭａでの各光束の回折効率はＥａ〜Ｅｂ（Ｅａ＜Ｅｂ）の範囲内となる。すなわち、例えば戻り光束におけるトラックの溝に起因して発生した２つの回折パターン（以下「トラックパターン」という）ＴＰ１，ＴＰ２が同一光量であっても、トラックパターンＴＰ１の回折光はトラックパターンＴＰ２の回折光よりも光量が少なくなる。そこで、トラッキング方向における対物レンズの位置ずれ量（以下「オフトラック量」という）と各トラックパターンの回折光の光量との関係は、一例として図２１（Ｂ）に示されるように、回折効率の入射角度依存性の影響を受ける。すなわち、トラックパターンＴＰ１の回折光による光電変換信号Ｓｔｐ１の平均信号レベルをＬγとすると、トラックパターンＴＰ２の回折光による光電変換信号Ｓｔｐ２の平均信号レベルはＬγよりも大きいＬβとなる。従って、例えば部分受光素子ＰＤ１からの出力信号は、一例として図２１（Ｃ）に示されるように、オフトラック量に対して振幅を有する信号となる。部分受光素子ＰＤ２からの出力信号も、部分受光素子ＰＤ１からの出力信号と同様にオフトラック量に対して振幅を有する信号となるが、それぞれの振幅の大きさは同一ではないためにフォーカスエラー信号に揺らぎが生じることとなる。そして、そのために、対物レンズのトラッキング制御に伴い、誤ったフォーカス制御が行われるおそれがあるという不都合があった。
【００１１】
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、対物レンズの位置制御に必要な情報を含む信号を安定して出力することができる光ピックアップ装置を提供することにある。
【００１２】
また、本発明の第２の目的は、情報記録媒体への高速度でのアクセスを精度良く安定して行うことができる光ディスク装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、スパイラル状又は同心円状のトラックが形成された情報記録媒体の記録面に光を照射し、前記記録面からの反射光を受光する光ピックアップ装置であって、光源と；該光源から出射される光束を前記記録面に集光する対物レンズと；前記記録面で反射され前記対物レンズを介した戻り光束が入射され、その回折効率が前記戻り光束の入射角に依存する入射角依存性を有する回折素子を含む光学素子と；前記回折素子による回折方向と所定の対応関係にある特定方向に沿って配置され、前記光学素子を介した戻り光束を受光し、前記対物レンズの光軸方向に関する位置情報を含む信号を出力する複数の光検出器と；を備え、前記光学素子のうちの特定光学素子及び前記複数の光検出器の少なくとも一部の特定光検出器の少なくともいずれかが、前記複数の光検出器から出力される信号が前記入射角依存性による誤差が低減された信号となるように構成されている光ピックアップ装置である。
【００１４】
これによれば、光源から出射された光束は、対物レンズを介して情報記録媒体の記録面に集光される。記録面で反射された戻り光束は、回折素子を含む光学素子を介して複数の光検出器で受光される。各光検出器からは、それぞれの受光量に対応し、対物レンズの光軸方向に関する位置情報を含む信号が出力される。ここで、入射角依存性による誤差が低減された信号が複数の光検出器から出力されるように、光学素子のうちの特定光学素子及び複数の光検出器の少なくとも一部の特定光検出器の少なくともいずれかが構成されていることにより、結果として対物レンズの光軸方向に関する位置情報を含む信号を安定して出力することが可能となる。
【００１５】
この場合において、請求項２に記載の光ピックアップ装置の如く、前記複数の光検出器から出力される信号は、ナイフエッジ法によって前記対物レンズの光軸方向に関する位置情報を検出するのに適した信号であり、前記特定方向は、前記トラックの接線方向に対応する方向であることとすることができる。
【００１６】
この場合において、請求項３に記載の光ピックアップ装置の如く、前記特定光学素子は、少なくとも１つのフィルタを含み、該フィルタは前記戻り光束に対する透過率が場所によって異なることとすることができる。かかる場合には、フィルタにより、回折効率の入射角依存性に対応して戻り光束の透過光量が調整される。これにより、複数の光検出器では、入射角依存性による誤差が低減された戻り光束が受光されることとなる。そして、その結果複数の光検出器からの出力信号は入射角依存性による誤差が低減された信号となる。
【００１７】
この場合において、請求項４に記載の光ピックアップ装置の如く、前記透過率は、前記トラックの接線方向に直交する方向に対応する方向の一側から他側に向かって変化していることとすることができる。
【００１８】
上記請求項３に記載の光ピックアップ装置において、請求項５に記載の光ピックアップ装置の如く、前記フィルタは、トラックの接線方向に対応する方向の分割線によって分割された複数の部分領域を含み、該複数の部分領域のうちの少なくとも２つの部分領域における透過率が互いに異なることとすることができる。
【００１９】
上記請求項２〜５に記載の各光ピックアップ装置において、請求項６に記載の光ピックアップ装置の如く、前記特定光学素子は、前記回折素子を含み、前記回折素子は前記戻り光束に対する回折特性が場所によって異なることとすることができる。かかる場合には、戻り光束の入射角に対応して回折素子における回折特性が調整される。これにより、複数の光検出器では、入射角依存性による誤差が低減された戻り光束が受光されることとなる。そして、その結果複数の光検出器からの出力信号は入射角依存性による誤差が低減された信号となる。
【００２０】
この場合において、請求項７に記載の光ピックアップ装置の如く、前記回折素子は、格子のデューティ比及び溝の深さのうちの少なくとも１つが、前記トラックの接線方向に直交する方向に対応する方向の一側から他側に向かって変化していることとすることができる。あるいは、請求項８に記載の光ピックアップ装置の如く、前記回折素子は、トラックの接線方向に対応する方向の分割線によって分割された複数の部分領域を含み、そのうちの少なくとも２つの部分領域は、格子のデューティ比及び溝の深さのうちの少なくとも１つが、互いに異なることとすることができる。かかる場合には、格子のデューティ比及び溝の深さのうちの少なくとも１つによって回折素子の回折特性が調整されることとなる。
【００２１】
上記請求項６〜８に記載の各光ピックアップ装置において、請求項９に記載の光ピックアップ装置の如く、前記回折素子は、格子が形成された第１の部材と該第１の部材の格子の溝に充填された第２の部材とを含み、前記第１の部材の屈折率と前記第２の部材の屈折率との差が場所によって異なることとすることができる。かかる場合には、第１の部材の屈折率と第２の部材の屈折率との差によって回折素子の回折特性が調整されることとなる。
【００２２】
上記請求項１に記載の光ピックアップ装置において、請求項１０に記載の光ピックアップ装置の如く、前記複数の光検出器から出力される信号は、ダブルビームサイズ法によって前記対物レンズの光軸方向に関する位置情報を検出するのに適した信号であり、前記特定方向は、前記トラックの接線方向に直交する方向に対応する方向であることとすることができる。
【００２３】
この場合において、請求項１１に記載の光ピックアップ装置の如く、前記特定光検出器は、前記特定方向に直交する方向の２本の分割線によって３つの受光素子に分割され、各受光素子での受光量の比が順におよそ１：２：１の関係にある３分割受光素子を２つ含むこととすることができる。かかる場合には、各３分割受光素子では、その３分割受光素子を構成する３つの受光素子での受光量の比がおよそ１：２：１の関係となるようにそれぞれ設定されていることにより、戻り光束に含まれる入射角依存性による誤差が低減されることとなる。そして、その結果複数の光検出器からの出力信号は入射角依存性による誤差が低減された信号となる。
【００２４】
上記請求項１〜１１に記載の各光ピックアップ装置において、請求項１２に記載の光ピックアップ装置の如く、前記光源と前記複数の光検出器とが、同一の筐体内に配置され、パッケージ化されていることとすることができる。かかる場合には、光ピックアップ装置の小型化及び低コスト化を促進することができる。
【００２５】
上記請求項１〜１２に記載の各光ピックアップ装置において、請求項１３に記載の光ピックアップ装置の如く、前記光源と前記複数の光検出器と前記回折素子とが、一体化されていることとすることができる。かかる場合には、組み付け時の構成部品の数が減少し、組み付け作業及び調整作業を簡略化することができ、作業コストを削減することが可能となる。
【００２６】
上記請求項１〜１３に記載の各光ピックアップ装置において、請求項１４に記載の光ピックアップ装置の如く、前記回折素子は、入射する光束の偏光方向によりその回折効率が異なる偏光回折素子であることとすることができる。かかる場合には、光利用効率が向上し、高速化に対応することができる。
【００２７】
この場合において、請求項１５に記載の光ピックアップ装置の如く、前記偏光回折素子は、表面に周期的な凹凸が格子として形成された複屈折性を有する複屈折媒体を含み、該複屈折媒体は、前記格子が形成された有機延伸膜であることとすることができる。かかる場合には、微細加工を容易に行うことができるため、狭ピッチ化が可能となる。すなわち、戻り光束の回折角を大きくすることができ、光ピックアップ装置の小型化を促進することが可能となる。
【００２８】
請求項１６に記載の発明は、情報記録媒体に対して、情報の記録、再生、及び消去のうち少なくとも再生を行なう光ディスク装置であって、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置と；前記複数の光検出器からの出力信号に基づいて前記対物レンズの光軸方向に関する位置情報を求め、前記対物レンズの光軸方向に関する位置を制御する位置制御手段と；前記光ピックアップ装置からの出力信号を用いて、前記情報の記録、再生、及び消去のうち少なくとも再生を行なう処理装置と；を備える光ディスク装置である。
【００２９】
これによれば、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置が用いられ、位置制御手段により、光ピックアップ装置からの出力信号に基づいて対物レンズの光軸方向に関する位置情報が精度良く検出され、その検出結果に基づいて対物レンズの光軸方向に関する位置が制御されるために、情報記録媒体の記録面に所定の光スポットを正確に形成することができる。従って、結果として情報記録媒体への高速度での情報の記録、再生、及び消去のうち少なくとも再生を含むアクセスを精度良く安定して行うことが可能となる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。
【００３１】
図１には、本発明の第１の実施形態に係る光ディスク装置の概略構成が示されている。
【００３２】
この図１に示される光ディスク装置２０は、情報記録媒体としての光ディスク１５を回転駆動するためのスピンドルモータ２２、光ピックアップ装置２３、レーザコントロール回路２４、エンコーダ２５、モータドライバ２７、再生信号処理回路２８、サーボコントローラ３３、バッファＲＡＭ３４、バッファマネージャ３７、インターフェース３８、ＲＯＭ３９、ＣＰＵ４０及びＲＡＭ４１などを備えている。なお、図１における矢印は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表すものではない。
【００３３】
前記光ピックアップ装置２３は、光ディスク１５のスパイラル状又は同心円状のトラックが形成された記録面にレーザ光を照射するとともに、記録面からの反射光を受光するための装置である。なお、この光ピックアップ装置２３の構成等については後に詳述する。
【００３４】
前記再生信号処理回路２８は、光ピックアップ装置２３からの出力信号に基づいてウォブル信号、ＲＦ信号及びサーボ信号（フォーカスエラー信号、トラックエラー信号）などを検出する。そして、再生信号処理回路２８はウォブル信号からアドレス情報及び同期信号等を抽出する。ここで抽出されたアドレス情報はＣＰＵ４０に出力され、同期信号はエンコーダ２５に出力される。さらに、再生信号処理回路２８はＲＦ信号に対して誤り訂正処理等を行なった後、バッファマネージャ３７を介してバッファＲＡＭ３４に格納する。また、サーボ信号は再生信号処理回路２８からサーボコントローラ３３に出力される。
【００３５】
前記サーボコントローラ３３は、サーボ信号に基づいて光ピックアップ装置２３を制御する各種制御信号を生成し、モータドライバ２７に出力する。
【００３６】
前記バッファマネージャ３７は、バッファＲＡＭ３４へのデータの入出力を管理し、蓄積されたデータ量が所定の値になるとＣＰＵ４０に通知する。
【００３７】
前記モータドライバ２７は、サーボコントローラ３３からの制御信号及びＣＰＵ４０の指示に基づいて、光ピックアップ装置２３及びスピンドルモータ２２を制御する。
【００３８】
前記エンコーダ２５は、ＣＰＵ４０の指示に基づいて、バッファＲＡＭ３４に蓄積されているデータをバッファマネージャ３７を介して取り出し、エラー訂正コードの付加などを行ない、光ディスク１５への書き込みデータを作成するとともに、再生信号処理回路２８からの同期信号に同期して書き込みデータをレーザコントロール回路２４に出力する。
【００３９】
前記レーザコントロール回路２４は、エンコーダ２５からの書き込みデータ及びＣＰＵ４０の指示に基づいて、光ピックアップ装置２３から出射されるレーザ光の出力を制御する。
【００４０】
前記インターフェース３８は、ホスト（例えばパソコン）との双方向の通信インターフェースであり、ＡＴＡＰＩ（ＡＴ　Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ　Ｐａｃｋｅｔ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）及びＳＣＳＩ（Ｓｍａｌｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）等の標準インターフェースに準拠している。
【００４１】
前記ＲＯＭ３９には、ＣＰＵ４０にて解読可能なコードで記述されたプログラムが格納されている。そして、ＣＰＵ４０は、ＲＯＭ３９に格納されているプログラムに従って上記各部の動作を制御するとともに、制御に必要なデータ等を一時的にＲＡＭ４１に保存する。
【００４２】
次に、前記光ピックアップ装置２３の構成等について図２に基づいて説明する。光ピックアップ装置２３は、図２に示されるように、光源ユニット５１、コリメートレンズ５２、ビームスプリッタ５４、対物レンズ６０、検出レンズ５８、回折素子としてのホログラム素子７０、光検出器としての受光器５９、フィルタ８１及び駆動系（フォーカシングアクチュエータ、トラッキングアクチュエータ及びシークモータ（いずれも図示省略））などを備えている。なお、以下では光ディスク１５のトラックの接線方向に対応する方向をタンジェンシャル方向（以下「Ｔ方向」ともいう）、該タンジェンシャル方向に直交する方向をラジアル方向（以下「Ｒ方向」ともいう）という。
【００４３】
前記光源ユニット５１は、所定の波長の光束を発光する光源としての半導体レーザ（図示省略）を含んで構成されている。なお、光源ユニット５１から出射される光束の最大強度出射方向を＋Ｘ方向とする。この光源ユニット５１の＋Ｘ側には、前記コリメートレンズ５２が配置され、光源ユニット５１から出射された光束を略平行光とする。
【００４４】
コリメートレンズ５２の＋Ｘ側には、光ディスク１５からの戻り光束を−Ｚ方向に分岐するための前記ビームスプリッタ５４が配置されている。このビームスプリッタ５４の＋Ｘ側には、ビームスプリッタ５４を透過した光束を集光し、光ディスク１５の記録面に光スポットを形成する前記対物レンズ６０が配置されている。
【００４５】
また、ビームスプリッタ５４の−Ｚ側には、ビームスプリッタ５４で分岐された戻り光束を集光する前記検出レンズ５８が配置されている。この検出レンズ５８の−Ｚ側には、戻り光束の光量を調整するための前記フィルタ８１が配置されている。なお、このフィルタ８１については後に詳述する。
【００４６】
フィルタ８１の−Ｚ側には、フィルタ８１を透過した戻り光束を回折する前記ホログラム素子７０が配置されている。本第１の実施形態では、ナイフエッジ法によりフォーカスエラー信号を検出し、いわゆるプッシュプル法によりトラックエラー信号を検出することとする。そこで、ホログラム素子７０は、一例として図３に示されるように、Ｒ方向（ここではＸ軸方向）の分割線ＤＬ１によって２つの領域に分割され、そのうち分割線ＤＬ１の−Ｙ側の領域は、更にＴ方向（ここではＹ軸方向）の分割線ＤＬ２によって２つの領域に分割されている。すなわち、ホログラム素子７０は、３つの回折領域７０ａ，７０ｂ，７０ｃから構成されている。ここでは、回折領域７０ａは分割線ＤＬ１の＋Ｙ側に位置し、回折領域７０ｂは分割線ＤＬ２の−Ｘ側に位置し、回折領域７０ｃは分割線ＤＬ２の＋Ｘ側に位置している。そこで、回折領域７０ａがフォーカスエラー検出領域となり、回折領域７０ｂ，７０ｃがトラックエラー検出領域となる。そして、ホログラム素子７０は、そのほぼ中央に戻り光束が入射するように配置されている。また、各回折領域に入射した光束はＲ方向（ここではＸ軸方向）に回折されるように設定されている。
【００４７】
なお、ここでは、＋Ｘ側に回折される１次回折光を＋１次回折光と呼ぶものとする。また便宜上、ホログラム素子の受光面、すなわちＸＹ平面上に回折光を写像した際の回折光の方向を用いて、ホログラム素子での回折方向を示すものとする。さらに、検出レンズ５８で集束された戻り光束は、一例として図４に示されるように、ホログラム素子７０の光軸方向と回折方向とを含む平面（ここではＸＺ平面）内における入射角（以下、便宜上「戻り光束入射角」ともいう）が「−θ１」〜「＋θ１」の範囲内となるように、ホログラム素子７０に入射されるものとする。これにより、回折領域７０ａにおける戻り光束入射角は、入射位置によって「−θ１」から「＋θ１」に変化することとなる。なお、例えばコリメートレンズ５２の開口数（Ｎ．Ａ．）が０．１程度の場合には、θ１は６°程度である。また、回折領域７０ａは、一例として図５に示されるような回折効率の入射角依存性を有することととする。なお、図５には＋１次回折光における回折効率の入射角依存性が示されている。従って、回折領域７０ａでの回折効率は、戻り光束の入射位置によってＥ１からＥ２（Ｅ１＜Ｅ２）に変化することとなる。
【００４８】
前記フィルタ８１は、回折領域７０ａでの回折効率の入射角依存性を補正する目的で用いられ、回折領域７０ａに入射する戻り光束が通過する位置に配置されている。そして、このフィルタ８１は、一例として図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示されるように、Ｔ方向の分割線によって２つの通過領域（部分領域）に分割されている。すなわち、フィルタ８１は、戻り光束入射角が「−θ１」〜「０」の範囲内の戻り光束が通過する通過領域８１ａと、戻り光束入射角が「０」〜「＋θ１」の範囲内の戻り光束が通過する通過領域８１ｂとから構成されている。そして、通過領域８１ａでの戻り光束の透過率は、通過領域８１ｂでの戻り光束の透過率よりも大きく設定されている。例えば、光ディスク１５の位置に反射ミラー（又は光源）を置き、通過領域８１ａを通過して回折領域７０ａで回折された光束の光量と、通過領域８１ｂを通過して回折領域７０ａで回折された光束の光量とがほぼ等しくなるように通過領域８１ａ，８１ｂでの透過率を決定する。これにより、回折領域７０ａに入射する戻り光束のうち、戻り光束入射角が「−θ１」〜「０」の範囲内の戻り光束の光量は、戻り光束入射角が「０」〜「＋θ１」の範囲内の戻り光束の光量よりも多くなる。そして、その結果として回折領域７０ａにおける回折効率の入射角依存性が補正されることとなる。
【００４９】
前記受光器５９は、一例として図７に示されるように、回折領域７０ａからの＋１次回折光を受光する受光素子５９ａと、回折領域７０ｂからの＋１次回折光を受光する受光素子５９ｂと、回折領域７０ｃからの＋１次回折光を受光する受光素子５９ｃとを含んで構成されている。受光素子５９ａは２分割受光素子であり、部分受光素子５９ａ_１と部分受光素子５９ａ_２とから構成されている。
【００５０】
これにより、一例として図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示されるように、オフトラック量と部分受光素子５９ａ_１からの出力信号との関係において、回折領域７０ａにおける回折効率の入射角依存性の影響が非常に小さくなる。すなわち、通過領域８１ａを通過した戻り光束の＋１次回折光による信号成分Ｓ８１ａと通過領域８１ｂを通過した戻り光束の＋１次回折光による信号成分Ｓ８１ｂとは、平均レベルがほぼ等しい逆相の信号となり、図８（Ｂ）に示されるように、部分受光素子５９ａ_１からの出力信号は、従来（図２１（Ｃ）参照）に比べてオフトラック量に対する揺らぎが極めて小さくなる。なお、部分受光素子５９ａ_２からの出力信号も同様に、オフトラック量に対する揺らぎが極めて小さくなる。
【００５１】
《対物レンズの位置制御》
次に、前述のようにして構成された光ディスク装置２０を用いて光ディスク１５をアクセスする際の対物レンズ６０の位置制御（トラッキング制御、フォーカス制御）について説明する。
【００５２】
光源ユニット５１から＋Ｘ方向に出射された光束は、コリメートレンズ５２で略平行光となった後、ビームスプリッタ５４に入射する。ビームスプリッタ５４を透過した光束は、対物レンズ６０を介して光ディスク１５の記録面に微小スポットとして集光される。
【００５３】
光ディスク１５の記録面で反射した光束は、戻り光束として対物レンズ６０で再び略平行光とされ、ビームスプリッタ５４に入射する。ビームスプリッタ５４で−Ｚ方向に分岐された戻り光束は、検出レンズ５８で集束され、フィルタ８１を介してホログラム素子７０に入射する。ホログラム素子７０の回折領域７０ａからの＋１次回折光は受光素子（２分割受光素子）５９ａで受光され、回折領域７０ｂからの＋１次回折光は受光素子５９ｂで受光され、回折領域７０ｃからの＋１次回折光は受光素子５９ｃで受光される。各受光素子は受光量に応じた信号を再生信号処理回路２８に出力する。
【００５４】
再生信号処理回路２８は、次の（１）式に基づいてフォーカスエラー信号ＦＥを検出する。ここで、Ｓ５９ａ_１は部分受光素子５９ａ_１からの出力信号を変換した電圧信号であり、Ｓ５９ａ_２は部分受光素子５９ａ_２からの出力信号を変換した電圧信号である。
【００５５】
ＦＥ＝Ｓ５９ａ_１−Ｓ５９ａ_２　……（１）
【００５６】
また、再生信号処理回路２８は、次の（２）式に基づいてトラックエラー信号ＴＥを検出する。ここで、Ｓ５９ｂは受光素子５９ｂからの出力信号を変換した電圧信号であり、Ｓ５９ｃは部分受光素子５９ｃからの出力信号を変換した電圧信号である。
【００５７】
ＴＥ＝Ｓ５９ｂ−Ｓ５９ｃ　……（２）
【００５８】
そして、再生信号処理回路２８は、検出したフォーカスエラー信号ＦＥ及びトラックエラー信号ＴＥをサーボコントローラ３３に出力する。サーボコントローラ３３は、フォーカスエラー信号ＦＥに基づいてモータドライバ２７を介して光ピックアップ装置２３のフォーカシングアクチュエータを駆動し、対物レンズ６０のフォーカスずれを補正する。また、サーボコントローラ３３は、トラックエラー信号ＴＥに基づいてモータドライバ２７を介して光ピックアップ装置２３のトラッキングアクチュエータを駆動し、対物レンズ６０のトラックずれを補正する。
【００５９】
《記録処理》
次に、前述の光ディスク装置２０を用いて、光ディスク１５にデータを記録する場合の処理動作について簡単に説明する。
【００６０】
ＣＰＵ４０はホストから記録要求のコマンドを受信すると、指定された記録速度に基づいてスピンドルモータ２２の回転を制御するための制御信号をモータドライバ２７に出力するとともに、ホストから記録要求のコマンドを受信した旨を再生信号処理回路２８に通知する。また、ＣＰＵ４０はホストから受信したデータをバッファマネージャ３７を介してバッファＲＡＭ３４に蓄積する。
【００６１】
光ディスク１５の回転が所定の線速度に達すると、前述の如くして、対物レンズ６０のトラッキング制御及びフォーカス制御が行われる。
【００６２】
再生信号処理回路２８は光ピックアップ装置２３からの出力信号に基づいてアドレス情報を取得し、ＣＰＵ４０に通知する。そして、ＣＰＵ４０はアドレス情報に基づいて、指定された書き込み開始地点に光ピックアップ装置２３が位置するように光ピックアップ装置２３のシーク動作を制御する信号をモータドライバ２７に出力する。
【００６３】
ＣＰＵ４０はバッファマネージャ３７からバッファＲＡＭ３４に蓄積されたデータ量が所定の値を超えたとの通知を受けると、エンコーダ２５に書き込みデータの作成を指示する。また、ＣＰＵ４０はアドレス情報に基づいて光ピックアップ装置２３の位置が書き込み開始地点であると判断すると、エンコーダ２５に通知する。そして、エンコーダ２５はレーザコントロール回路２４及び光ピックアップ装置２３を介して、書き込みデータを光ディスク１５に記録する。
【００６４】
《再生処理》
次に、前述した光ディスク装置２０を用いて、光ディスク１５に記録されているデータを再生する場合の処理動作について簡単に説明する。
【００６５】
ＣＰＵ４０はホストから再生要求のコマンドを受信すると、再生速度に基づいてスピンドルモータ２２の回転を制御するための制御信号をモータドライバ２７に出力するとともに、ホストから再生要求のコマンドを受信した旨を再生信号処理回路２８に通知する。そして、光ディスク１５の回転が所定の線速度に達すると、上記記録処理の場合と同様に、対物レンズ６０のトラッキング制御及びフォーカス制御が行われる。また、再生信号処理回路２８は上記記録処理の場合と同様に、アドレス情報を検出し、ＣＰＵ４０に通知する。
【００６６】
ＣＰＵ４０はアドレス情報に基づいて、指定された読み込み開始地点に光ピックアップ装置２３が位置するようにシーク動作を制御する信号をモータドライバ２７に出力する。ＣＰＵ４０はアドレス情報に基づいて、光ピックアップ装置２３の位置が読み込み開始地点であると判断すると、再生信号処理回路２８に通知する。
【００６７】
そして、再生信号処理回路２８は、光ピックアップ装置２３の出力信号に基づいてＲＦ信号を検出し、誤り訂正処理等を行った後、バッファＲＡＭ３４に蓄積する。バッファマネージャ３７は、バッファＲＡＭ３４に蓄積された再生データがセクタデータとして揃ったときに、インターフェース３８を介してホストに転送する。
【００６８】
なお、記録処理及び再生処理が終了するまで、対物レンズ６０のトラッキング制御及びフォーカス制御が随時行われる。
【００６９】
以上の説明から明らかなように、本第１の実施形態に係る光ディスク装置２０では、再生信号処理回路２８と、ＣＰＵ４０及び該ＣＰＵ４０によって実行されるプログラムとによって処理装置が実現されている。また、再生信号処理回路２８とサーボコントローラ３３とから位置制御手段が構成されている。
【００７０】
以上説明したように、本第１の実施形態に係る光ピックアップ装置２３によると、ホログラム素子７０のフォーカスエラー検出領域である回折領域７０ａに入射する戻り光束のうち、高い回折効率の領域に入射する光束の光量が低い回折効率の領域に入射する光束の光量よりも少なくなるように、フィルタ８１によって戻り光束の光量調整が行われている。それにより、回折領域７０ａにおける回折効率の入射角依存性が補正され、その結果としてオフトラック量に対する揺らぎが極めて低いフォーカスエラーに関する情報を含む信号が受光素子５９ａから安定して出力されることとなる。また、戻り光束を複数の光束に分割するための光学素子として、光学プリズムなどよりも小さくて安価なホログラム素子を用いているために、光ピックアップ装置の小型化及び低コスト化を促進することができる。さらに、小さくて安価なフィルタによって、回折効率の入射角依存性を補正しているために、光ピックアップ装置の大型化及び高コスト化を防止することができる。
【００７１】
また、本第１の実施形態に係る光ディスク装置２０によると、再生信号処理回路２８では、光ピックアップ装置２３からの出力信号に基づいて、オフトラック量に対する揺らぎが極めて低いフォーカスエラー信号を安定して検出することができるため、対物レンズのフォーカス制御を精度良く行うことができる。すなわち、情報記録媒体への高速度でのアクセスを精度良く安定して行うことが可能となる。さらに、光ピックアップ装置の小型化によって、光ディスク装置自体の小型化及び消費電力の低減も促進することができ、例えば携帯用として用いられる場合には、持ち運びが容易となり、さらに長時間の使用が可能となる。
【００７２】
なお、上記第１の実施形態では、フィルタ８１の両方の通過領域８１ａ，８１ｂにフィルタ機能を持たせる場合について説明したが、これに限らず、例えば通過領域８１ａの透過率をほぼ１００％とし、通過領域８１ｂにのみフィルタ機能を持たせても良い。
【００７３】
また、上記第１の実施形態では、フィルタ８１を検出レンズ５８とホログラム素子７０との間に配置する場合について説明したが、これに限らず、例えば、フィルタ８１をビームスプリッタ５４と検出レンズ５８との間に配置しても良く、あるいは、ホログラム素子７０と受光器５９との間に配置しても良い。この場合には、フィルタ８１は２分割受光素子５９ａの受光面上に貼り付けられても良い。
【００７４】
また、上記第１の実施形態では、１つのフィルタを用いる場合について説明したが、これに限らず、複数個のフィルタを用いても良い。
【００７５】
また、上記第１の実施形態では、フィルタを２つの通過領域に分割した場合について説明したが、これに限らず、例えば３つ以上の通過領域に分割しても良い。
【００７６】
なお、上記第１の実施形態では、フィルタ８１の各通過領域での透過率が一定の場合について説明したが、これに限らず、例えば図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示されるように、戻り光束入射角が−θ１の部分での透過率をＴＲ１、戻り光束入射角が＋θ１の部分での透過率をＴＲ２（＜ＴＲ１）とし、ＴＲ１からＴＲ２に徐々に透過率が小さくなっているフィルタ８２を用いても良い。そして、この場合に、ＴＲ１からＴＲ２に一定のステップで透過率が変化しても良いが、部分的にステップが異なっていても良い。この場合には、フィルタは分割されない。
【００７７】
また、フィルタが複数の通過領域から構成されている場合に、それらの通過領域のうちの少なくとも一つの通過領域で、＋Ｘ方向に向かって透過率が徐々に小さくなっていても良い。
【００７８】
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態を図１０〜図１２に基づいて説明する。
【００７９】
この第２の実施形態は、一例として図１０に示されるように、上記第１の実施形態におけるホログラム素子７０の代わりに、場所によってホログラム作用（回折特性）が異なるフォーカスエラー検出領域を有するホログラム素子７１が用いられる点に特徴を有する。そして、この場合には、第１の実施形態におけるフィルタ８１は不要である。なお、その他の光ピックアップ装置及び光ディスク装置の構成などは、上記第１の実施形態と同様である。従って、以下においては、上記第１の実施形態との相違点を中心に説明するとともに、上記第１の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一の符号を用い、その説明を簡略化し若しくは省略するものとする。また、前提条件についても上記第１の実施形態と同様とする。
【００８０】
ホログラム素子７１は、一例として図１１（Ａ）に示されるように、フォーカスエラー検出領域として回折領域７１ａ、トラックエラー検出領域として回折領域７１ｂ，７１ｃを有している。そして、回折領域７１ａはトラックの接線方向に対応する方向（ここではＹ軸方向）の分割線によって更に２つの部分領域７１ａ_１，７１ａ_２に分割されている。そして、部分領域７１ａ_１は分割線の−Ｘ側に位置し、部分領域７１ａ_２は分割線の＋Ｘ側に位置している。すなわち、部分領域７１ａ_１での戻り光束入射角は「−θ１」〜「０」の範囲内にあり、部分領域７１ａ_２での戻り光束入射角は「０」〜「＋θ１」の範囲内にある。
【００８１】
一般的にホログラム素子の回折効率は、格子の溝深さによって変化する。一例として図１２に示されるように、溝深さが２μｍのホログラム素子と３μｍのホログラム素子とを比較すると、実用的な入射角領域では溝深さが３μｍのホログラム素子のほうが２μｍのホログラム素子よりも回折効率が高い。すなわち、溝深さが深いほうが回折効率が高い。そこで、図１１（Ｂ）に示されるように、部分領域７１ａ_１での格子の溝深さＤａを部分領域７１ａ_２での格子の溝深さＤｂよりも深くしている。なお、溝深さＤａ及び溝深さＤｂは、理論計算あるいは実験及び経験などに基づいて最適な深さがそれぞれ設定される。
【００８２】
これにより、回折領域７１ａでは、戻り光束入射角が「−θ１」〜「０」の範囲内の領域での回折効率は、戻り光束入射角が「０」〜「＋θ１」の範囲内の領域での回折効率よりも大きくなり、その結果として、回折領域７１ａにおける回折効率の入射角依存性を小さくすることができる。
【００８３】
次に、上述のようにして構成された光ピックアップ装置２３を備えた光ディスク装置２０における対物レンズ６０のフォーカス制御について説明する。
【００８４】
光源ユニット５１から出射された光束は、上記第１の実施形態と同様にして記録面に微小スポットとして集光される。
【００８５】
記録面からの戻り光束は対物レンズ６０で再び略平行光とされ、ビームスプリッタ５４に入射する。ビームスプリッタ５４で−Ｚ方向に反射された戻り光束は、検出レンズ５８を介してホログラム素子７１に入射する。ホログラム素子７１の回折領域７１ａにおけるホログラム作用により生じた＋１次回折光は、２分割受光素子５９ａで受光される。
【００８６】
再生信号処理回路２８では、上記（１）式に基づいてフォーカスエラー信号ＦＥを検出する。そして、そのフォーカスエラー信号ＦＥに基づいて、上記第１の実施形態と同様にしてフォーカス制御が行われる。
【００８７】
以上の説明から明らかなように、本第２の実施形態に係る光ディスク装置では、上記第１の実施形態と同様に、再生信号処理回路２８と、ＣＰＵ４０及び該ＣＰＵ４０によって実行されるプログラムとによって処理装置が実現されており、上記第１の実施形態と同様にして、記録処理及び再生処理が行われる。また、再生信号処理回路２８とサーボコントローラ３３とから位置制御手段が構成されている。
【００８８】
以上説明したように、本第２の実施形態に係る光ピックアップ装置２３によると、部分領域７１ａ_１での格子の溝深さと部分領域７１ａ_２での格子の溝深さとが互いに異なるように設定されたホログラム素子７１を用いている。そして、ホログラム素子７１では、戻り光束の入射角の違いに起因する各部分領域での戻り光束の回折効率の差を小さくするように各部分領域での格子の溝深さが設定されているために、回折領域７１ａにおける回折効率の入射角依存性を小さくすることができる。また、ホログラム素子における格子の溝深さを調整することによって、回折効率の入射角依存性を補正しているために、新たな補正手段を必要とせず、大型化及び高コスト化を防止することができる。従って、上記第１の実施形態に係る光ピックアップ装置と同様な効果を得ることが可能となる。
【００８９】
また、本第２の実施形態に係る光ディスク装置２０によると、光ピックアップ装置２３からの出力信号に基づいて、オフトラック量に対する揺らぎが極めて低いフォーカスエラー信号を安定して検出することができるため、上記第１の実施形態に係る光ディスク装置と同様な効果を得ることが可能となる。
【００９０】
なお、上記第２の実施形態では、フォーカスエラー検出領域を２つの部分領域に分割した場合について説明したが、これに限らず、例えば３つ以上の部分領域に分割しても良い。
【００９１】
なお、上記第２の実施形態では、部分領域７１ａ_１での格子の溝深さが一定値Ｄａであり、部分領域７１ａ_２での格子の溝深さが一定値Ｄｂである場合について説明したが、これに限らず、回折効率が最も低い部分から回折効率が最も高い部分に向かって所定のステップで徐々に溝深さが浅くなっても良い。例えば図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示されるように、フォーカスエラー検出領域として回折領域７２ａ、トラックエラー検出領域として回折領域７２ｂ，７２ｃを有し、回折領域７２ａでは、戻り光束入射角が−θ１の部分（回折効率が最も低い部分）での溝深さをＤｃ、戻り光束入射角が＋θ１の部分（回折効率が最も高い部分）での溝深さをＤｄ（＜Ｄｃ）とし、ＤｃからＤｄに徐々に溝深さが浅くなっているホログラム素子７２を用いても良い。そして、この場合に、ＤｃからＤｄに一定のステップで溝深さが変化しても良いが、部分的にステップが異なっていても良い。この場合には、フォーカスエラー検出領域は分割されない。
【００９２】
また、フォーカスエラー検出領域が複数の部分領域から構成されている場合に、それらの部分領域のうちの少なくとも一つの部分領域で、その部分領域内における戻り光束の回折効率の低い部分から高い部分に向かって所定のステップで徐々に溝深さを浅くしても良い。
【００９３】
また、上記第２の実施形態では、溝深さを調整することにより、回折効率の入射角依存性を小さくする場合について説明したが、これに限らず、例えば格子における凹凸のデューティ比を変えても良い。ホログラム素子の回折効率はデューティ比が０．５の時に最大となるので、例えば図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）に示されるように、フォーカスエラー検出領域として回折領域７３ａ、トラックエラー検出領域として回折領域７３ｂ，７３ｃを有し、回折効率が低い部分領域７３ａ_１でのデューティ比を０．５、回折効率が高い部分領域７３ａ_２でのデューティ比を０．３３としたホログラム素子７３を用いても良い。
【００９４】
ここで、回折効率が最も低い部分から回折効率が最も高い部分に向かって所定のステップで徐々にデューティ比が小さくなっても良い。例えば図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示されるように、フォーカスエラー検出領域として回折領域７４ａ、トラックエラー検出領域として回折領域７４ｂ，７４ｃを有し、回折領域７４ａでは、戻り光束入射角が−θ１の部分（回折効率が最も低い部分）でのデューティ比を０．５、戻り光束入射角が＋θ１の部分（回折効率が最も高い部分）でのデューティ比を０．３３とし、０．５から０．３３に徐々にデューティ比が小さくなっているホログラム素子７４を用いても良い。
【００９５】
また、フォーカスエラー検出領域において格子の溝深さとデューティ比の両方によってホログラム作用を調整しても良い。
【００９６】
また、ホログラム素子がエッチングなどによって所定の深さの溝が形成された基板と該溝に充填された充填材とを有している場合には、基板の屈折率と充填材の屈折率との差を調整することにより、回折効率の入射角依存性を小さくしても良い。例えば図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示されるように、フォーカスエラー検出領域として回折領域７５ａ、トラックエラー検出領域として回折領域７５ｂ，７５ｃを有し、回折効率が低い部分領域７５ａ_１での基板Ｍａの屈折率と充填材Ｍｂの屈折率との差と、回折効率が高い部分領域７５ａ_２での基板Ｍａの屈折率と充填材Ｍｃの屈折率との差が互いに異なっているホログラム素子７５を用いても良い。
【００９７】
ホログラム素子などの周期的な凹凸が格子として形成されている回折素子では、最大の回折効率が得られるときの入射光の波長λと格子の溝の深さＴｍとは、一般的に次の（３）式で示される関係にあることが知られている。ここで、Δｎは溝が形成された基板の屈折率とその溝に充填されている充填材の屈折率との差（偏光ホログラムでは常光屈折率と異常光屈折率との差）である。
【００９８】
Δｎ×Ｔｍ＝λ／２　……（３）
【００９９】
そこで、基板Ｍａの屈折率と充填材Ｍｂの屈折率との差が上記（３）式を満たし、基板Ｍａの屈折率と充填材Ｍｃの屈折率との差が上記（３）式を満たさないように設定することにより、回折領域７５ａでの回折効率の入射角依存性を小さくすることができる。
【０１００】
なお、この場合において、充填材の屈折率を一定とし、基板の屈折率を場所によって変えても良い。さらに、基板と充填材の両方の屈折率を場所によって変えても良い。
【０１０１】
また、上記第２の実施形態において、上記第１の実施形態におけるフィルタと同様な機能を有するフィルタを併用しても良い。
【０１０２】
また、上記第１及び第２の実施形態では、上記（１）式及び（２）式の演算処理が再生信号処理回路２８にて行われる場合について説明したが、これに限らず、光ピックアップ装置２３に、上記（１）式及び（２）式の少なくとも一方の演算処理を行なう演算回路を付加しても良い。
【０１０３】
《第３の実施形態》
次に、本発明の第３の実施形態を図１７〜図１９に基づいて説明する。
【０１０４】
この第３の実施形態は、ダブルビームサイズ法を用いてフォーカスエラー信号を検出する点に特徴を有する。そして、この場合には、一例として図１７に示されるように、上記第１の実施形態におけるホログラム素子７０の代わりにホログラム素子７６が用いられ、受光器５９の代わりに受光器６９が用いられる。第１の実施形態におけるフィルタ８１は不要である。なお、その他の光ピックアップ装置及び光ディスク装置の構成などは、上記第１の実施形態と同様である。従って、以下においては、上記第１の実施形態との相違点を中心に説明するとともに、上記第１の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一の符号を用い、その説明を簡略化し若しくは省略するものとする。また、前提条件についても上記第１の実施形態と同様とする。
【０１０５】
ホログラム素子７６は、一例として図１８に示されるように、Ｒ方向（ここではＸ軸方向）の分割線ＤＬ３によって２つの領域に分割されている。すなわち、ホログラム素子７６は、２つの回折領域７６ａ，７６ｂから構成されている。ここでは、回折領域７６ａは分割線ＤＬ３の＋Ｙ側に位置し、回折領域７６ｂは分割線ＤＬ３の−Ｙ側に位置している。そして、ホログラム素子７６は、そのほぼ中央に戻り光束が入射するように配置されている。また、各回折領域に入射した光束はＴ方向（ここではＹ軸方向）に回折されるように設定されている。
【０１０６】
受光器６９は、一例として図１９に示されるように、回折領域７６ａからの回折光を受光する３分割受光素子６９Ａと、回折領域７６ｂからの回折光を受光する３分割受光素子６９Ｂとを含んで構成されている。３分割受光素子６９Ａは、Ｔ方向（ここでは、Ｙ軸方向）の２本の分割線によって３つの部分受光素子６９ａ，６９ｂ，６９ｃに分割されている。そして、３分割受光素子６９Ａでは、部分受光素子６９ａでの受光量と部分受光素子６９ｂでの受光量と部分受光素子６９ｃでの受光量との比がおおよそ１：２：１となるように設定されている。同様に３分割受光素子６９Ｂは、Ｔ方向の２本の分割線によって３つの部分受光素子６９ｄ，６９ｅ，６９ｆに分割されている。そして、３分割受光素子６９Ｂでは、部分受光素子６９ｄでの受光量と部分受光素子６９ｅでの受光量と部分受光素子６９ｆでの受光量との比がおおよそ１：２：１となるように設定されている。
【０１０７】
再生信号処理回路２８は、次の（４）式に基づいてフォーカスエラー信号ＦＥを検出する。ここでＳ６９ａは部分受光素子６９ａの出力信号を変換した電圧信号であり、Ｓ６９ｂは部分受光素子６９ｂの出力信号を変換した電圧信号であり、Ｓ６９ｃは部分受光素子６９ｃの出力信号を変換した電圧信号であり、Ｓ６９ｄは部分受光素子６９ｄの出力信号を変換した電圧信号であり、Ｓ６９ｅは部分受光素子６９ｅの出力信号を変換した電圧信号であり、Ｓ６９ｆは部分受光素子６９ｆの出力信号を変換した電圧信号である。
【０１０８】
ＦＥ＝（Ｓ６９ａ＋Ｓ６９ｃ＋Ｓ６９ｅ）−（Ｓ６９ｂ＋Ｓ６９ｄ＋Ｓ６９ｆ）　……（４）
【０１０９】
ここでは、ホログラム素子での回折方向が光ディスク１５のトラックの接線方向に対応する方向（ここではＹ軸方向）とほぼ一致しているため、部分受光素子６９ａの出力信号及び部分受光素子６９ｃの出力信号における信号振幅は互いにほぼ等しく、また部分受光素子６９ｄの出力信号及び部分受光素子６９ｆの出力信号における信号振幅も互いにほぼ等しくなる。従って、ナイフエッジ法を用いた場合に比べてフォーカスエラー信号におけるオフトラックに対する揺らぎは極めて低くなる。
【０１１０】
しかしながら、ホログラム素子７６に入射する戻り光束の強度分布中心が分割線ＤＬ３上に位置する場合に、対物レンズの位置がオフトラック位置でなくても、ホログラム素子における回折効率の入射角依存性の影響により、部分受光素子６９ａでの受光量と部分受光素子６９ｄでの受光量、部分受光素子６９ｂでの受光量と部分受光素子６９ｅでの受光量、及び部分受光素子６９ｃでの受光量と部分受光素子６９ｆでの受光量は、いずれも異なることとなる。例えば、回折領域７６ｂでの戻り光束の回折効率が回折領域７６ａでの戻り光束の回折効率の２倍であり、部分受光素子６９ａでの受光量及び部分受光素子６９ｃでの受光量がいずれもＡであり、部分受光素子６９ｂでの受光量がＢである場合について説明する。この場合には、フォーカスエラー信号ＦＥは上記（４）式に基づいて計算すると、ＦＥ＝（Ａ＋Ａ＋２Ｂ）−（Ｂ＋２Ａ＋２Ａ）＝Ｂ−２Ａとなる。ここで、Ｂ≠２Ａであれば、フォーカスエラー信号ＦＥにオフセットが生じることとなる。本第３の実施形態では、上述したように３分割受光素子６９Ａでは、部分受光素子６９ａでの受光量と部分受光素子６９ｂでの受光量と部分受光素子６９ｃでの受光量との比がおおよそ１：２：１となるように設定されており、同様に３分割受光素子６９Ｂでは、部分受光素子６９ｄでの受光量と部分受光素子６９ｅでの受光量と部分受光素子６９ｆでの受光量との比がおおよそ１：２：１となるように設定されているために、（Ｂ−２Ａ）はほとんど０となり、フォーカスエラー信号ＦＥのオフセットは極めて小さくなる。
【０１１１】
また、トラックエラー信号ＴＥは次の（５）式に基づいて検出される。
【０１１２】
ＴＥ＝（Ｓ６９ａ＋Ｓ６９ｆ）−（Ｓ６９ｃ＋Ｓ６９ｄ）　……（５）
【０１１３】
以上の説明から明らかなように、本第３の実施形態に係る光ディスク装置では、上記第１の実施形態と同様に、再生信号処理回路２８と、ＣＰＵ４０及び該ＣＰＵ４０によって実行されるプログラムとによって処理装置が実現されており、上記第１の実施形態と同様にして、記録処理及び再生処理が行われる。また、再生信号処理回路２８とサーボコントローラ３３とから位置制御手段が構成されている。
【０１１４】
以上説明したように、本第３の実施形態に係る光ピックアップ装置によると、ダブルビームサイズ法を用いてフォーカスエラー信号を検出するとともに、３分割受光素子６９Ａを構成する部分受光素子６９ａでの受光量と部分受光素子６９ｂでの受光量と部分受光素子６９ｃでの受光量との比がおおよそ１：２：１となるように設定されており、３分割受光素子６９Ｂを構成する部分受光素子６９ｄでの受光量と部分受光素子６９ｅでの受光量と部分受光素子６９ｆでの受光量との比がおおよそ１：２：１となるように設定されている。それにより、ホログラム素子における回折効率の入射角依存性に起因するオフセット成分がフォーカスエラー信号に付加されるのを抑制することができる。また、受光器における分割線の位置を設定することによって、ホログラム素子における回折効率の入射角依存性を補正しているために、新たな補正手段を必要とせず、大型化及び高コスト化を防止することができる。従って、上記第１の実施形態に係る光ピックアップ装置と同様な効果を得ることが可能となる。
【０１１５】
また、本第３の実施形態に係る光ディスク装置２０によると、光ピックアップ装置２３からの出力信号に基づいて、オフセット成分が極めて低いフォーカスエラー信号を安定して検出することができるため、上記第１の実施形態に係る光ディスク装置と同様な効果を得ることが可能となる。
【０１１６】
なお、上記第３の実施形態では、受光器における分割線の位置を設定することによって、回折効率の入射角依存性を補正する場合について説明したが、これに限らず、例えば、ホログラム素子における分割線の位置を設定することによって、回折効率の入射角依存性を補正しても良い。すなわち、対物レンズの位置がオフトラック位置でないときに、部分受光素子６９ａでの受光量と部分受光素子６９ｄでの受光量、部分受光素子６９ｂでの受光量と部分受光素子６９ｅでの受光量、及び部分受光素子６９ｃでの受光量と部分受光素子６９ｆでの受光量が、それぞれほぼ等しくなるようにホログラム素子における分割線の位置を設定しても良い。
【０１１７】
また、上記第３の実施形態では、上記（４）式及び（５）式の演算処理が再生信号処理回路２８にて行われる場合について説明したが、これに限らず、光ピックアップ装置２３に、上記（４）式及び（５）式の少なくとも一方の演算処理を行なう演算回路を付加しても良い。
【０１１８】
また、上記各実施形態では、ホログラム素子からの＋１次回折光を受光器で受光する場合について説明したが、これに限らず、−１次回折光を利用しても良い。但し、この場合には、入射角と回折効率との関係が逆になるため、ホログラム素子では、戻り光束入射角が「−θ１」の部分で回折効率が最大となり、戻り光束入射角が「＋θ１」の部分で回折効率が最小となる。
【０１１９】
なお、上記各実施形態では、ホログラム素子として、その回折効率が入射する光束の偏光方向に依存しない無偏光ホログラム素子が用いられる場合について説明したが、これに限らず、入射する光束の偏光方向に応じて回折効率が異なる偏光ホログラム素子を用いても良い。これにより、光ディスクの記録面に照射される光束の光量低下が極めて少なくなり、高速化に対応することが容易となる。また、受光器での受光量が増加し、受光器からの出力信号における信号レベル及びＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【０１２０】
一般に偏光ホログラム素子は複屈折性を有する材料を格子形状に加工することにより製造することができる。複屈折性を有する材料としてはＬｉＮｂＯ_３結晶や液晶などがあるが、薄い膜で複屈折性を有する透明な有機材料の延伸膜（有機延伸膜）、例えばポリイミドやＰＥＴは、Δｎ＝０．０６〜０．１程度の複屈折性を有し、屈折率が１．６程度であるため、オーバーコート材料も安価なものを用いることができ、低コスト化が容易である。また、有機延伸膜は、微細加工を容易に行うことができるため、狭ピッチ化が可能となる。すなわち、戻り光束の回折角を大きくすることができ、光ピックアップ装置の小型化を促進することが可能となる。
【０１２１】
また、上記各実施形態では、光源が１つの場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。例えば波長が４０５ｎｍの光束を出射する光源、波長が６５０ｎｍの光束を出射する光源及び波長が７８０ｎｍの光束を出射する光源のうち少なくとも２つの光源を備えていても良い。そして、この場合には、入射する光束の波長に応じて回折効率が異なる波長選択性ホログラム素子を用いても良い。また、この場合に例えば上記第１の実施形態のように、透過光量を調整するためのフィルタが用いられるときは、入射する光束の波長に応じて透過率が異なる波長選択性フィルタを用いても良い。
【０１２２】
さらに、上記各実施形態では、ホログラム素子が復路の光路上に配置される場合について説明したが、これに限らず、往路と復路の共通光路上に配置されても良い。但し、この場合に、各回折領域での格子のデューティ比及び溝深さのうちの少なくとも１つが異なるホログラム素子を用いるときは、偏光ホログラム素子であることが好ましい。無偏光ホログラム素子では波面が劣化することがあるからである。
【０１２３】
また、上記各実施形態では、半導体レーザと受光器とが個別に配置される場合について説明したが、これに限らず、受光器と半導体レーザとが同一筐体内に実装されパッケージ化されても良い。さらに、受光器と半導体レーザと回折素子とが一体化されても良い。かかる場合には、光ピックアップ装置の小型化を促進することができるとともに、組み付け時の構成部品の数が減少し、組み付け作業及び調整作業を簡略化することができ、作業コストを削減することが可能となる。
【０１２４】
なお、上記各実施形態では、情報の記録及び再生が可能な光ディスク装置について説明したが、これに限らず、情報の記録、再生及び消去のうち少なくとも１つが可能な光ディスク装置であれば良い。
【０１２５】
なお、上記各実施形態では、光源として半導体レーザを用いる場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。
【０１２６】
また、上記各実施形態では、光ディスクとして、ＣＤ、ＤＶＤ及び光磁気ディスクなど、光を利用して情報の記録、再生及び消去のうち少なくとも１つが行われる情報記録媒体を用いることができる。
【０１２７】
なお、上記各実施形態において、ＣＰＵ４０によるプログラムに従う処理によって実現した処理装置の少なくとも一部をハードウェアによって構成することとしても良いし、あるいは処理装置の全てをハードウェアによって構成することとしても良い。
【０１２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る光ピックアップ装置によれば、対物レンズの位置制御に必要な情報などを含む信号を安定して出力することができるという効果がある。
【０１２９】
また、本発明に係る光ディスク装置によれば、情報記録媒体への高速度でのアクセスを精度良く安定して行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光ディスク装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係る光ピックアップ装置の構成を説明するための図である。
【図３】図２におけるホログラム素子７０の回折領域を説明するための図である。
【図４】図２における受光素子５９とホログラム素子７０との関係を説明するための図である。
【図５】図２におけるホログラム素子７０での回折効率の入射角依存性を説明するための図である。
【図６】図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、それぞれ図２におけるフィルタ８１の構成を説明するための図である。
【図７】図２における受光器５９の構成を説明するための図である。
【図８】図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、それぞれオフトラック量に対する信号の揺らぎを説明するための図である。
【図９】図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、それぞれ第１の実施形態に係るフィルタの変形例を説明するための図である。
【図１０】第２の実施形態に係る光ピックアップ装置の構成を説明するための図である。
【図１１】図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は、それぞれ第２の実施形態に係るホログラム素子におけるフォーカスエラー検出領域を説明するための図である。
【図１２】ホログラム素子における格子の溝深さと回折効率との関係を説明するための図である。
【図１３】図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）は、それぞれ第２の実施形態に係るホログラム素子におけるフォーカスエラー検出領域の変形例（その１）を説明するための図である。
【図１４】図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）は、それぞれ第２の実施形態に係るホログラム素子におけるフォーカスエラー検出領域の変形例（その２）を説明するための図である。
【図１５】図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）は、それぞれ第２の実施形態に係るホログラム素子におけるフォーカスエラー検出領域の変形例（その３）を説明するための図である。
【図１６】図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）は、それぞれ第２の実施形態に係るホログラム素子におけるフォーカスエラー検出領域の変形例（その４）を説明するための図である。
【図１７】第３の実施形態に係る光ピックアップ装置の構成を説明するための図である。
【図１８】第３の実施形態に係るホログラム素子７６を説明するための図である。
【図１９】図１７における受光器６９の構成を説明するための図である。
【図２０】図２０（Ａ）及び図２１（Ｂ）は、それぞれホログラム素子を用いた従来例を説明するための図である。
【図２１】図２１（Ａ）は、図２０（Ａ）のホログラム素子における入射角度と回折効率との関係を説明するための図であり、図２１（Ｂ）及び図２１（Ｃ）は、それぞれフォーカスエラー信号におけるオフトラック量に対する揺らぎを説明するための図である。
【符号の説明】
１５…光ディスク（情報記録媒体）、２０…光ディスク装置、２３…光ピックアップ装置、２８…再生信号処理回路（処理装置の一部、位置制御手段の一部）、３３…サーボコントローラ（位置制御手段の一部）、４０…ＣＰＵ（処理装置の一部）、５９…受光器（光検出器）、６０…対物レンズ、６９…受光器（光検出器）、７０〜７６…ホログラム素子（回折素子）、８１，８２…フィルタ。

Claims

スパイラル状又は同心円状のトラックが形成された情報記録媒体の記録面に光を照射し、前記記録面からの反射光を受光する光ピックアップ装置であって、
光源と；
該光源から出射される光束を前記記録面に集光する対物レンズと；
前記記録面で反射され前記対物レンズを介した戻り光束が入射され、その回折効率が前記戻り光束の入射角に依存する入射角依存性を有する回折素子を含む複数の光学素子と；
前記回折素子による回折方向と所定の対応関係にある特定方向に沿って配置され、前記光学素子を介した戻り光束を受光し、前記対物レンズの光軸方向に関する位置情報を含む信号を出力する複数の光検出器と；を備え、
前記複数の光学素子のうちの特定光学素子及び前記複数の光検出器の少なくとも一部の特定光検出器の少なくともいずれかが、前記複数の光検出器から出力される信号が前記入射角依存性による誤差が低減された信号となるように構成されている光ピックアップ装置。
前記複数の光検出器から出力される信号は、ナイフエッジ法によって前記対物レンズの光軸方向に関する位置情報を検出するのに適した信号であり、前記特定方向は、前記トラックの接線方向に対応する方向であることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
前記特定光学素子は、少なくとも１つのフィルタを含み、
該フィルタは前記戻り光束に対する透過率が場所によって異なることを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ装置。
前記透過率は、前記トラックの接線方向に直交する方向に対応する方向の一側から他側に向かって変化していることを特徴とする請求項３に記載の光ピックアップ装置。
前記フィルタは、トラックの接線方向に対応する方向の分割線によって分割された複数の部分領域を含み、該複数の部分領域のうちの少なくとも２つの部分領域における透過率が互いに異なることを特徴とする請求項３に記載の光ピックアップ装置。
前記特定光学素子は、前記回折素子を含み、
前記回折素子は前記戻り光束に対する回折特性が場所によって異なることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
前記回折素子は、格子のデューティ比及び溝の深さのうちの少なくとも１つが、前記トラックの接線方向に直交する方向に対応する方向の一側から他側に向かって変化していることを特徴とする請求項６に記載の光ピックアップ装置。
前記回折素子は、トラックの接線方向に対応する方向の分割線によって分割された複数の部分領域を含み、そのうちの少なくとも２つの部分領域は、格子のデューティ比及び溝の深さのうちの少なくとも１つが、互いに異なることを特徴とする請求項６に記載の光ピックアップ装置。
前記回折素子は、格子が形成された第１の部材と該第１の部材の格子の溝に充填された第２の部材とを含み、前記第１の部材の屈折率と前記第２の部材の屈折率との差が場所によって異なることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
前記複数の光検出器から出力される信号は、ダブルビームサイズ法によって前記対物レンズの光軸方向に関する位置情報を検出するのに適した信号であり、前記特定方向は、前記トラックの接線方向に直交する方向に対応する方向であることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
前記特定光検出器は、前記特定方向に直交する方向の２本の分割線によって３つの受光素子に分割され、各受光素子での受光量の比が順におよそ１：２：１の関係にある３分割受光素子を２つ含むことを特徴とする請求項１０に記載の光ピックアップ装置。
前記光源と前記複数の光検出器とが、同一の筐体内に配置され、パッケージ化されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
前記光源と前記複数の光検出器と前記回折素子とが、一体化されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
前記回折素子は、入射する光束の偏光方向によりその回折効率が異なる偏光回折素子であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
前記偏光回折素子は、表面に周期的な凹凸が格子として形成された複屈折性を有する複屈折媒体を含み、該複屈折媒体は、前記格子が形成された有機延伸膜であることを特徴とする請求項１４に記載の光ピックアップ装置。
情報記録媒体に対して、情報の記録、再生、及び消去のうち少なくとも再生を行なう光ディスク装置であって、
請求項１〜１５のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置と；
前記複数の光検出器からの出力信号に基づいて前記対物レンズの光軸方向に関する位置情報を求め、前記対物レンズの光軸方向に関する位置を制御する位置制御手段と；
前記光ピックアップ装置からの出力信号を用いて、前記情報の記録、再生、及び消去のうち少なくとも再生を行なう処理装置と；を備える光ディスク装置。