JP2007305274A - 光ピックアップ - Google Patents

Abstract

【課題】案内溝ピッチが互いに異なる光ディスクに対し、トラッキング誤差信号及びフォーカス誤差信号の両方を検出することが可能な光ピックアップを実現する。
【解決手段】本発明の光ピックアップは、光源と集光素子との間に配置され、主ビーム３０及び副ビーム３１・３２に分割する光回折素子３Ａを備え、案内溝ピッチが互いに異なる複数の光ディスク６に対応し、光回折素子３Ａの格子構造面は、光ビームに位相差を与え、相対的に案内溝ピッチが小さい第１のディスクに対しては、副ビーム３１・３２におけるプッシュプル信号振幅が略０になる一方、相対的に案内溝ピッチが大きい第２の光ディスクに対しては、副ビームにおけるプッシュプル信号の振幅が検出されるように設計されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、光ピックアップに関するものである。

近年、光ディスクや光カード等の記録媒体は、多量の情報信号を高密度で記録することができるため、オーディオ、ビデオ、コンピュータ等の多くの機器で利用されている。

特に、最近では、コンピュータ等で用いられる動画情報などにおいて、取り扱うデータ量が飛躍的に増大している。これに伴って、記録ピットや案内溝ピッチの縮小化による光ディスクの大容量化が進んでいる。

上記の光ディスクのような記録媒体では、ミクロン単位で記録された情報信号を再生するため、記録用の案内溝に対して、光ビームを正確にフォーカシング及びトラッキングさせる必要がある。

図２７（ａ）に、従来から広く用いられている光ピックアップ装置の概略構成図を示す。

図２７（ａ）に示されるように、光ピックアップ装置１００は、半導体レーザ１と、コリメータレンズ２と、光回折素子３００Ａと、ビームスプリッタ４と、対物レンズ５と、集光レンズ７と、シリンドリカルレンズ８と、受光部９とを備えている。また、図３（ｂ）に示すように、受光部９は、４分割受光素子９Ａ〜９Ｃを含む。光ピックアップ装置１００は、光ディスク６に形成された案内溝６１に情報を記録再生するものである。

半導体レーザ１から出射された光ビーム３０Ｐは、コリメータレンズ２を通過して、平行光に変換される。この平行光は、光分岐素子としての光回折素子３００Ａにより、主ビーム３０と２つの副ビーム３１・３２とに分割される。光ピックアップ装置１００においては、主ビーム３０が記録再生及びサーボ信号検出に用いられ、２つの副ビーム３１・３２がトラッキングに用いられる。

これら３つのビーム３０〜３２は、ビームスプリッタ４を透過し、対物レンズ５によって記録媒体である光ディスク６の案内溝６１に集光される。そして、３つのビーム３０〜３２は、光ディスク６の案内溝６１にてビーム３０’〜３２’となって、対物レンズ５側へ反射する。

これら３つのビーム３０’〜３２’は、再び対物レンズ５を通過し、ビームスプリッタ４で反射される。ビームスプリッタ４で反射された３つのビーム３０’〜３２’は、集光レンズ７およびシリンドリカルレンズ８を通過して、３つの４分割受光素子９Ａ〜９Ｃにそれぞれ入射する。４分割受光素子９Ａ〜９Ｃはそれぞれ、光ディスク６のトラック溝（案内溝６１）方向に相当するｘ方向に沿った分割線と、ｘ方向に直交するｙ方向の分割線とによって分割領域Ａ１〜Ａ４、分割領域Ｂ１〜Ｂ４、及び分割領域Ｃ１〜Ｃ４に分割されている。（ここで、各分割領域から出力される信号をそれぞれＳＡ１〜ＳＡ４、ＳＢ１〜ＳＢ４、ＳＣ１〜ＳＣ４とする。）
ここで、図２７（ｂ）を用いて、光ピックアップ装置１００において検出される、フォーカシング誤差信号について詳しく説明する。図２７（ｂ）は、従来の光ピックアップ装置１００におけるフォーカス誤差信号検出原理を説明するためのブロック図である。このフォーカス誤差信号の検出は、図２７（ｂ）に示されるように、主ビーム３０が光ディスク６にて反射したビーム３０’を用いて行われる。すなわち、フォーカス誤差信号は、ビーム３０’を受光する４分割受光素子９Ａにおける、分割領域Ａ１〜Ａ４それぞれから出力されるＳＡ１〜ＳＡ４に対し所定の演算を行うことにより検出される。このフォーカス誤差信号検出のための演算について、以下に説明する。

主ビーム３０は、シリンドリカルレンズ８により、非点収差が付加される。それゆえ、図２７（ｂ）に示されるように、光ピックアップ装置１００では、非点収差法を用いて、次の演算を行うことでフォーカス誤差信号ＦＥが得られる。
ＦＥ＝（ＳＡ１＋ＳＡ３）−（ＳＡ２＋ＳＡ４）
次に、トラッキング誤差信号について示す。トラッキング誤差信号の検出方法としては主ビーム及び２つの副ビームの３つのビームを用いた差動プッシュプル（ＤＰＰ：Differential Push-Pull）法が挙げられる。この差動プッシュプル法は、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ（Compact Disk-Recordable/Rewritable）やＤＶＤ−Ｒ／ＲＷなど、様々な記録型光ディスクのトラッキングのためのトラッキング誤差信号の検出方法に広く用いられている。この検出方法について、図２７（ｃ）及び図２８を用いて詳しく説明する。図２７（ｃ）は、従来の光ピックアップ装置１００におけるトラッキング誤差信号検出原理を説明するためのブロック図である。また、図２８は、従来の光ピックアップ装置を用いた場合の光ディスク上のビームスポット形状（主ビームおよび副ビームの配置）を示した説明図である。

ＤＰＰ法によりトラッキング誤差信号を検出する場合、光ディスク６上のビームスポット形状は、図２８に示すようになる。すなわち、ビームスポット形状は、案内溝６１上に位置する主ビーム３０のビームスポットを中心として、副ビーム３１および３２それぞれのビームスポットが互いに点対称の位置になるように配置された形状になる。また、副ビーム３１および３２それぞれのビームスポットは、案内溝６１から、ちょうど案内溝６１間のピッチ（以下、単に案内溝ピッチと記す）の１／２分だけずれた位置に配置されている。

ＤＰＰ法によるトラッキング誤差信号の検出は、図２７（ｃ）に示されるように、主ビーム３０〜３２が光ディスク６にて反射したビーム３０’〜３２’を用いて行われる。すなわち、トラッキング誤差信号は、ビーム３０’〜３２’を受光する４分割受光素子９Ａ〜９Ｃの分割領域から出力される信号を用いて、主ビーム３０のプッシュプル信号ＭＰＰ、副ビーム３１および３２のプッシュプル信号ＳＰＰ１およびＳＰＰ２が演算される。プッシュプル信号ＭＰＰ、ＳＰＰ１及びＳＰＰ２は、分割領域Ａ１〜Ａ４、分割領域Ｂ１〜Ｂ４、及び分割領域Ｃ１〜Ｃ４それぞれから出力される信号ＳＡ１〜ＳＡ４、ＳＢ１〜ＳＢ４、及びＳＣ１〜ＳＣ４について下記の演算を行うことにより検出される。
ＭＰＰ ＝（ＳＡ１＋ＳＡ２）−（ＳＡ３＋ＳＡ４）
ＳＰＰ１＝（ＳＢ１＋ＳＢ２）−（ＳＢ３＋ＳＢ４）
ＳＰＰ２＝（ＳＣ１＋ＳＣ２）−（ＳＣ３＋ＳＣ４）
さらに、ＤＰＰ法では、プッシュプル信号ＭＰＰ、ＳＰＰ１及びＳＰＰ２について、下記の演算を行うにより、トラッキング誤差信号ＴＥ１が得られる。
ＴＥ１＝ＭＰＰ−α・（ＳＰＰ１＋ＳＰＰ２）
ここで、αは主ビーム３０と副ビーム３１・３２との光量差を補正する係数である。また、α・（ＳＰＰ１＋ＳＰＰ２）を合成副ビームプッシュプル信号ＳＰＰと表わすことができる。

しかしながら、これらフォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号の検出方法にはそれぞれ、後述する問題がある。

まず、非点収差法を用いたフォーカス誤差信号の検出方法に関する問題について説明する。

主ビーム３０が光ディスク６の案内溝６１にて反射したビーム３０’は４分割受光素子９Ａにより受光される。４分割受光素子９Ａにおけるビーム３０’の干渉パターンは、光ディスク６上のビームスポットと案内溝６１との相対的な位置関係によって変化することになる。一般には、光ピックアップを構成する部品の組立公差などにより、図２７（ｂ）に示されるように、４分割受光素子９Ａの中心と反射光（ビーム３０’）の光軸とを完全に一致させることはきわめて困難であり、両者の間でずれが生じる。これにより、４分割受光素子９Ａにおける反射光の干渉パターンに変化が生じた場合、すなわち、ビーム３０’のビームスポットが光ディスク６の案内溝６１を横断した（ビーム３０’のビームスポットがトラック方向と垂直なラジアル方向に移動した）場合、フォーカス誤差信号が一定の値とならず、ビームスポットの案内溝横断に関連して変動することにある。このため、上記のフォーカス誤差信号の検出方法では、クロスノイズが発生し、安定した情報の書き込みや再生特性が得られないという問題がある。

そこで、この問題を解決する手段として、例えば、特許文献１に開示された光ピックアップ装置（以下、従来例１の光ピックアップ装置と記す）が提案されている。従来例１の光ピックアップ装置について、図２９及び図３０を用いて説明する。図２９は、従来例１の光ピックアップ装置におけるフォーカス誤差信号検出原理を説明するためのブロック図である。

従来例１の光ピックアップ装置では、フォーカス誤差信号検出は、主ビーム３０〜３２が光ディスク６にて反射したビーム３０’〜３２’を用いて行われる。図２９に示すように、光ディスク６上に集光されている主ビーム３０のスポットに対しては、図２７（ｂ）に示されたものと同様の演算で主ビームフォーカス誤差信号ＭＦＥを算出する。一方、２つの副ビーム３１および３２のスポットについては、以下の演算により、副ビームフォーカス誤差信号ＳＦＥ１およびＳＦＥ２を検出する。
ＭＦＥ ＝（ＳＡ１＋ＳＡ３）−（ＳＡ２＋ＳＡ４）
ＳＦＥ１＝（ＳＢ１＋ＳＢ３）−（ＳＢ２＋ＳＢ４）
ＳＦＥ２＝（ＳＣ１＋ＳＣ３）−（ＳＣ２＋ＳＣ４）
ここで、従来例１の光ピックアップ装置においても、光ディスク６上のビームスポットの形状は、図２８に示されたものと同様の形状になる。すなわち、ビームスポット形状は、案内溝６１上に位置する主ビーム３０のビームスポットを中心として、副ビーム３１および３２それぞれのビームスポットが互いに点対称の位置になるように配置され、かつ副ビーム３１および３２それぞれのビームスポットが、案内溝６１から、ちょうど案内溝ピッチの１／２分だけずれた位置に配置された形状である。

このため、主ビームフォーカス誤差信号ＭＦＥ、副ビームフォーカス誤差信号ＳＦＥ１およびＳＦＥ２の信号波形は、図３０に示す信号波形になる。図３０に示すように、副ビーム３１・３２のビームスポットに対する副ビームフォーカス誤差信号ＳＦＥ１・ＳＦＥ２にのるクロスノイズの位相は一致している。その一方で、副ビームフォーカス誤差信号ＳＦＥ１・ＳＦＥ２は、主ビームフォーカス誤差信号ＭＦＥに対し、位相が反転している。

従来例１の光ピックアップ装置では、上記主ビームフォーカス誤差信号ＭＦＥ、副ビームフォーカス誤差信号ＳＦＥ１およびＳＦＥ２を用いて、以下の演算により、フォーカス誤差信号ＦＥ２を生成する。
ＦＥ２＝ＭＦＥ−β・（ＳＦＥ１＋ＳＦＥ２）
ここで、βは主ビーム３０と副ビーム３１・３２との光量差を補正する係数である。また、β・（ＳＦＥ１＋ＳＦＥ２）を合成副ビームのフォーカス誤差信号ＳＦＥと表わすことができる。

これにより、従来例１の光ピックアップ装置では、クロスノイズがキャンセルでき、安定したフォーカス誤差信号（ＦＥ２）を得ることが可能になる。

次に、ＤＰＰ法を用いたトラッキング誤差信号の検出方法に関する問題について説明する。

ＤＰＰ法を用いたトラッキング誤差信号の検出方法では、上述のように、光ディスク６上の主ビーム３０、及び副ビーム３１・３２のビームスポットを、図２８に示されるように、正確に配置する必要がある。すなわち、主ビーム３０、及び副ビーム３１・３２のビームスポットを、案内溝６１上に位置する主ビーム３０のビームスポットを中心として、副ビーム３１および３２それぞれのビームスポットが互いに点対称の位置になり、かつ副ビーム３１および３２それぞれのビームスポットが、案内溝６１から、ちょうど案内溝ピッチの１／２分だけずれた位置に配置する必要がある。

そのため、案内溝ピッチが光ディスク６と異なる他の種類の光ディスクを記録再生した場合、トラッキング誤差信号が劣化してしまうという問題が生じる。

そこで、この問題を解決する手段として、例えば特許文献２に開示された光ピックアップ（以下、従来例２の光ピックアップ装置と記す）が提案されている。

従来例２の光ピックアップ装置の構成は、回折格子の格子形状が異なる以外、図２７（ａ）に示された光ピックアップ装置の構成と同様であるため、説明を省略する。従来例２の光ピックアップ装置においては、回折格子の格子の周期構造に特徴がある。以下、従来例２の光ピックアップ装置における光回折素子３００Ｂの格子の周期構造について、図３１〜３９を用いて説明する。図３１（ａ）は、従来例２の光ピックアップ装置における光回折素子３００Ｂの格子構造面を示した平面図であり、図３１（ｂ）は、図３１（ａ）に示された回折格子の点線円部を拡大した拡大図である。

図３１（ａ）に示されるように、光回折素子３００Ｂは、光ディスク６の案内溝６１の方向に相当するＸ方向の分割線３００ｘとそれに直交するＹ方向の分割線３００ｙとにより、第１格子形成領域３００ａと第２格子形成領域３００ｂとに分割されている。なお、図３１（ａ）においては、光回折素子３００Ｂに受光される光ビームを実線円部として示している。

また、図３１（ｂ）に示されるように、第１格子形成領域３００ａ及び第２格子形成領域３００ｂにはそれぞれ、案内溝６１の方向（Ｘ方向）に垂直なＹ方向に沿った、ランド部及びグルーブ部からなる凹凸状の周期構造が形成されている。また、第１格子形成領域３００ａ及び第２格子形成領域３００ｂの周期構造は、互いに位相が１８０°異なっている。すなわち、第１格子形成領域３００ａは、第２格子形成領域３００ｂにおける格子溝に対し、格子溝が１／２ピッチ（格子溝のピッチ）ずれた構造になっている。以下、第１格子形成領域３００ａのように、格子溝が１／２ピッチずれた領域を位相シフト領域と記す。また、この位相シフト領域を有する回折格子を位相シフト回折格子と記す。

図３２は、従来例２の光ピックアップ装置を用いた場合の光ディスク上のビームスポット形状（主ビームおよび副ビームの配置）を示した説明図である。

光回折素子３００Ｂの周期構造によって回折された副ビーム３１・３２は、各ビームの１／４円領域に１８０°の光学的な位相差が付加される。この結果、図３２に示されるように、副ビーム３１・３２のビームスポットは、光ディスク６の案内溝６１上に形成される。また、副ビーム３１・３２のビームスポットは、複数の強度ピークを有する集光スポット形状となる。そして、副ビーム３１・３２が光ディスク６の案内溝６１を横断するときの４分割受光素子９Ｂ・９Ｃ上での干渉パターンは、図３３に示すようになる。すなわち４分割受光素子９Ｂにおいては、分割領域Ｂ１・Ｂ３の強度変化（明暗）と分割領域Ｂ２・Ｂ４の強度変化（明暗）とが互いに逆になっている。また、４分割受光素子９Ｃにおいては、分割領域Ｃ１・Ｃ３の強度変化（明暗）と分割領域Ｃ２・Ｃ４の強度変化（明暗）とが互いに逆になっている。

図３４は、従来例２の光ピックアップ装置における、主ビームのプッシュプル信号ＭＰＰ、副ビームのプッシュプル信号ＳＰＰ１・ＳＰＰ２、及びトラッキング誤差信号ＴＥ２を示す波形図である。なお、図３３に示されるように、従来例２の光ピックアップ装置においては、プッシュプル信号ＭＰＰ、プッシュプル信号ＳＰＰ１・ＳＰＰ２、及びトラッキング誤差信号ＴＥ２はそれぞれ、上述したＤＰＰ法と同様の演算を行うことにより算出される。

図３４に示されるように、プッシュプル信号ＳＰＰ１・ＳＰＰ２の波形は、副ビーム３１・３２のビームスポットが光ディスク６の案内溝６１を横断する場合においても、その信号変化が発生しない。一方、主ビーム３０のプッシュプル信号ＭＰＰの波形は、通常の回折格子（光回折素子３００Ａ）を用いた場合と全く同じ波形になっている。それゆえ、トラッキング誤差信号ＴＥ２は、プッシュプル信号ＭＰＰとほぼ同じ信号となる（以下、このような位相シフト回折格子を用いたトラッキング誤差信号の検出方法を位相シフトＤＰＰ法と記す）。

位相シフトＤＰＰ法では、副ビーム３１・３２のビームスポットが光ディスク６の案内溝６１を横断した時でも、副ビームのプッシュプル信号ＳＰＰ１・ＳＰＰ２に振幅変化が生じない。このため、従来例２の光ピックアップ装置では、主ビーム３０のビームスポットに対し、副ビーム３１・３２のビームスポットを、光ディスク６上の任意の位置に配置することが可能になる。それゆえ、図３２に示されるような、副ビーム３１・３２のビームスポットと主ビーム３０のビームスポットとが同じ案内溝６１上に配置された場合においても、本来のトラッキング誤差信号ＴＥ２を検出することが可能になる。したがって、従来例２の光ピックアップ装置では、案内溝ピッチが光ディスク６のものと異なる別の種類の光ディスクにも対応することが可能になる。

また、対物レンズ５がラジアル方向にシフトした場合には、図３５に示すように、プッシュプル信号ＭＰＰは、Δｐだけオフセットが発生する。このとき、合成副ビームプッシュプル信号ＳＰＰは、Δｐだけオフセットが発生することになる。このため、トラッキング誤差信号ＴＥ２はオフセットがキャンセルされ、正常なトラッキング誤差信号が得られる。この効果については、従来のＤＰＰ法と同じである。

以上のように、上記位相シフトＤＰＰ法を用いた従来例２の光ピックアップ装置では、案内溝ピッチが互いに異なる光ディスクに対して、正常なトラッキング誤差信号が得られる。
特開平４−１６９６３１号公報（平成 ４(1992)年 ６月１６日公開） 特許第３５２７７０５号公報（平成１６(2004)年 ２月２７日登録）

しかしながら、上記従来例１及び従来例２の光ピックアップ装置では、以下の問題を生じる。

まず、従来例１は、案内溝６１上に位置する主ビーム３０のビームスポットを中心として、副ビーム３１および３２それぞれのビームスポットが互いに点対称の位置になり、かつ副ビーム３１および３２それぞれのビームスポットが、案内溝６１から、ちょうど案内溝ピッチの１／２分だけずれた位置に配置させた光ピックアップ装置においては、ビームスポットが案内溝６１を横断した場合に、フォーカス誤差信号に発生するクロスノイズを副ビームのフォーカス誤差信号を用いてキャンセルすることが可能である。

しかしながら、案内溝ピッチが光ディスク６と異なる他の種類の光ディスクに対し光ビームを照射した場合、主ビーム及び副ビームのビームスポットと案内溝との相対的な位置関係が異なってしまい、最適な副ビームの位置が異なる。すなわち、案内溝が異なる他の種類の光ディスクに対し光ビームを照射した場合、副ビームのビームスポットが案内溝ピッチの１／２分だけずれた位置に配置されなくなる。

このため、副ビームのビームスポットに対する副ビームフォーカス誤差信号ＳＦＥ１・ＳＦＥ２にのるクロスノイズの、主ビームフォーカス誤差信号ＭＦＥに対する位相の反転状態がずれてしまう。そして、副ビームフォーカス誤差信号ＳＦＥ１・ＳＦＥ２の位相と主ビームフォーカス誤差信号ＭＦＥとが完全に打ち消されなくなる。その結果、フォーカス誤差信号は、一定の値にならず、ビームスポットの案内溝横断に応じて値が変動し、クロスノイズが残留することになる。

従って、従来例１の光ピックアップ装置では、案内溝ピッチが異なる他の種類の光ディスクに対し光ビームを照射した場合、安定した情報の書き込みや再生特性が得られないという問題が生じる。すなわち、従来例１の光ピックアップ装置では、案内溝ピッチが互いに異なる２つの光ディスク両方に対応させてフォーカス誤差信号を検出できず、一方の光ディスクに対応したフォーカス誤差信号しか検出することができないという問題がある。

一方、従来例２の光ピックアップ装置では、案内溝ピッチが光ディスク６と異なる別の種類の光ディスクに対し、正常なトラッキング誤差信号を得ることが可能である。すなわち、案内溝ピッチが互いに異なる２つの光ディスク両方に対応させてトラッキング誤差信号を検出することが可能になる。

また、図３０に示されるように、４分割受光素素子９Ｂ・９Ｃにおける、副ビーム３１・３２のビームスポットからの反射光（ビーム３１’・３２’）の干渉パターンは、主ビーム３０のビームスポットからの反射光（ビーム３０’）の干渉パターンと大きく異なっている。また、副ビーム３１・３２のプッシュプル信号ＳＰＰ１・ＳＰＰ２は、光ディスク上の副ビーム３１・３２のビームスポットと案内溝との相対的な位置関係によって、変化しない（振幅が略０になる）。このため、従来例２のように位相シフトＤＰＰ法を用いてトラッキング誤差信号を検出するような光ピックアップ装置では、フォーカス誤差信号を検出するに際し、特許文献１（従来例１）で示したようなフォーカス誤差信号のクロスノイズのキャンセル方法を適用することができなくなるおそれがある。

特に、光ディスクとして各種ＤＶＤディスクを適用する場合、ＤＶＤ−ＲＡＭディスクは、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷディスクに比べて、案内溝のピッチが大きくなっている（ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷディスクの案内溝が０．７４μｍであるのに対し、ＤＶＤ−ＲＡＭディスクの案内溝は１．２３μｍである）。このため、ＤＶＤ−ＲＡＭディスクとＤＶＤ−Ｒ／ＲＷディスクとの両方を記録再生する光ディスク装置においては、フォーカス誤差信号のクロスノイズが大きくなる傾向がある。また、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷディスクの記録再生の際に、フォーカス誤差信号のクロスノイズのキャンセルが不要である場合であっても、ＤＶＤ−ＲＡＭディスクを記録再生する際に、対策が必要となる場合が多い。このような場合において、従来例２のような位相シフトＤＰＰ法では、フォーカス誤差信号のクロスノイズをキャンセルすることができなくなるおそれがある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、案内溝ピッチが互いに異なる光ディスクに対し、正常な（または安定した）トラッキング誤差信号及びフォーカス誤差信号の両方を検出することが可能な光ピックアップを実現することにある。

本発明に係る光ピックアップは、上記の課題を解決するために、光ビームを出射するレーザ光源と、該光ビームを光記録媒体上に集光させる集光素子と、上記光源と集光素子との間に配置され、少なくとも主ビーム及び２つの副ビームの３ビームに分割するための光回折素子と、上記光記録媒体からの３ビームの反射光を受光する受光素子を有し、かつ３ビームのそれぞれの反射光からプッシュプル信号を検出する光検出部とを備え、光情報記録媒体として、案内溝ピッチが互いに異なる複数の光情報記録媒体に対応した光ピックアップであって、光回折素子は、通過する光ビームに位相差を与える格子構造面を備え、該格子構造面が、複数の光情報記録媒体のうち相対的に案内溝ピッチが小さい第１の光情報記録媒体に対しては、副ビームにおけるプッシュプル信号の振幅が略０になる一方、複数の光情報記録媒体のうち相対的に案内溝ピッチが大きい第２の光情報記録媒体に対しては、副ビームにおけるプッシュプル信号の振幅が検出されるように設計されていることを特徴としている。

上記の構成によれば、光回折素子の格子構造面が、複数の光情報記録媒体のうち相対的に案内溝ピッチが小さい第１の光情報記録媒体に対しては、副ビームにおけるプッシュプル信号の振幅が略０になる一方、複数の光情報記録媒体のうち相対的に案内溝ピッチが大きい第２の光情報記録媒体に対しては、副ビームにおけるプッシュプル信号の振幅が検出されるように設計されているので、第１の光情報記録媒体を記録再生する際には、位相シフトＤＰＰ法によるトラッキングサーボを行うことかでき、第２の光情報記録媒体を記録再生する際には、通常のＤＰＰ法によるトラッキングサーボ法を適用することが可能とななる。その結果、上記の構成によれば、案内溝ピッチが互いに異なる複数の光情報記録媒体それぞれに対し、安定したトラッキング誤差信号を検出することができる。

そして、特にフォーカス誤差信号のクロスノイズが大きくなる、案内溝ピッチが相対的に大きい第２の光ディスクに対しては、副ビームのビームスポットを用いたクロスノイズキャンセル法を使うことができる。従って、上記の構成によれば、案内溝ピッチが互いに異なる複数の光情報記録媒体それぞれに対し、正確なフォーカス誤差信号を検出することができる。

以上のように、上記の構成によれば、案内溝ピッチが互いに異なる光ディスクに対して、安定したトラッキングサーボおよびフォーカスサーボが実現できる。

本発明に係る光ピックアップでは、上記光回折素子の格子構造面は、第２の光情報記録媒体において、副ビームのビームスポットが主ビームのビームスポットと同一案内溝に配置された場合に、副ビームにおけるプッシュプル信号の位相が、主ビームにおけるプッシュプル信号と１８０°異なるように設計されていることが好ましい。

上記の構成によれば、第２の光情報記録媒体に対し、３ビームのビームスポットが同一案内溝上に配置された構成であっても、通常のＤＰＰ法によるトラッキングサーボ法を適用し、より確実にトラッキング誤差信号を検出することが可能になる。それゆえ、上記の構成によれば、案内溝ピッチが互いに異なる複数の光ディスクに対しても、３ビームの最適調整が不要になる。

本発明に係る光ピックアップでは、上記光回折素子は、その格子構造面に、第１の格子パターンが形成された第１格子形成領域と、第１の格子パターンの格子溝に対し１／２ピッチだけずれた格子溝を有する第２の格子パターンが形成された第２格子形成領域とを有し、格子構造面を、光ビームが通過する領域の中心を通過しかつ格子溝の方向に対し垂直な分割線により分割したとき、分割線に対して少なくとも片方側に、第１格子形成領域及び第２格子形成領域が格子溝の方向に沿って交互に配置された、格子配置領域を有することが好ましい。

第２格子形成領域は、第１の格子パターンの格子溝に対し１／２ピッチだけずれた格子溝を有する第２の格子パターンが形成された構成になっている。すなわち、第１格子形成領域と第２格子形成領域とでは、パターン溝である凸部のランドと凹部のグルーブとが反転した領域となっている。このような構成とすることによって、第１格子形成領域と第２格子形成領域とでは、位相差が１８０°異なった領域が形成できる。したがって、位相差を付加しない領域を第２格子形成領域とした場合、位相差が１８０度付加された領域は第１格子形成領域（位相シフト領域）となる。

上記の構成によれば、光回折素子は、格子構造面を、光ビームが通過する領域の中心を通過しかつ格子溝の方向に対し垂直な分割線により分割したとき、分割線に対して少なくとも片方側に、第１格子形成領域及び第２格子形成領域が格子溝の方向に沿って交互に配置された、格子配置領域を有するので、格子配置領域で回折された副ビームでは、第１の格子パターンである第１格子形成領域で回折された場合と、第２の格子パターンである第２格子形成領域で回折された場合とで、位相差が１８０°異なることになる。

その結果、光回折素子により分割された、主ビーム及び副ビームのビームスポット形状は、第１の光情報記録媒体に対しては、副ビームにおけるプッシュプル信号の振幅が略０になるようなビームスポット形状になり、第２の光情報記録媒体に対しては、副ビームにおけるプッシュプル信号の振幅が検出されるようなビームスポット形状になる。

また、上記格子配置領域では、第１格子形成領域及び第２格子形成領域が、光ビーム半径の１／２毎に交互に配置されていることが好ましい。

また、上記光回折素子は、格子構造面を、光ビームが通過する領域の中心を通過しかつ格子溝の方向に対し垂直な分割線により２つの領域に分割したとき、上記格子配置領域は、分割線に対して片方側の領域全域に形成されている構成であってもよい。

また、上記光回折素子は、格子構造面を、光ビームが通過する領域の中心を通過しかつ格子溝の方向に対し垂直な分割線により分割したとき、上記格子配置領域は、分割線に対して両側に形成されている構成であってもよい。

また、上記光回折素子は、上記光回折素子の格子構造面全面に、第１格子形成領域及び第２格子形成領域が格子溝の方向に沿って交互に配置された格子配置領域が形成されている構成であってもよい。

本発明に係る光ピックアップでは、上記光回折素子の格子構造面は、上記第２の光情報記録媒体に対して、主ビームのビームスポットが案内溝上に配置されたときに、副ビームのビームスポットの位置が、主ビームのビームスポットが配置された案内溝から１／２ピッチだけずれた位置になるように設定されていることが好ましい。

これにより、第２の光情報記録媒体に対し、通常のＤＰＰ法によるトラッキングサーボ法を適用するとき、より正確にトラッキング誤差信号を検出することが可能になる。

本発明に係る光ピックアップでは、上記光回折素子の格子構造面は、第１および第２の光情報記録媒体の両方に対して、主ビームのビームスポットが案内溝上に配置されたときに、副ビームのビームスポットの位置が、主ビームのビームスポットが配置された案内溝と同一の案内溝に配置されるように設定されていることが好ましい。

上記光回折素子が、上記光回折素子の格子構造面全面に、第１格子形成領域及び第２格子形成領域が格子溝の方向に沿って交互に配置された格子配置領域が形成されている構成である場合、上記の構成により、案内溝ピッチが相対的に大きい第２の光ディスクに対しては、通常のＤＰＰ法でトラッキング誤差信号を検出することができる。一方、案内溝ピッチが相対的に小さい第１の光ディスクに対しては、副ビームのビームスポットの位置に依存しない、位相シフトＤＰＰ法を適用することにより、トラッキング誤差信号を検出することができる。

本発明に係る光ピックアップでは、上記光検出部は、第２の光情報記録媒体に対しては、差動プッシュプル法によりトラッキング誤差信号を検出する一方、第１の光情報記録媒体に対しては、位相シフト差動プッシュプル法によりトラッキング誤差信号を検出することが好ましい。

本発明に係る光ピックアップでは、上記光検出部は、第１の光情報記録媒体に対しては、主ビームだけを用いてフォーカス誤差信号を検出する一方、第２の光ディスクに対しては、主ビームと副ビームとの両方を用いてフォーカス誤差信号を検出することが好ましい。

本発明に係る光ピックアップは、以上のように、光回折素子は、通過する光ビームに位相差を与える格子構造面を備え、該格子構造面が、複数の光情報記録媒体のうち相対的に案内溝ピッチが小さい第１の光情報記録媒体に対しては、副ビームにおけるプッシュプル信号の振幅が略０になる一方、複数の光情報記録媒体のうち相対的に案内溝ピッチが大きい第２の光情報記録媒体に対しては、副ビームにおけるプッシュプル信号の振幅が検出されるように設計されている構成である。

それゆえ、案内溝ピッチが相対的に大きい第２の光ディスクに対しては、通常のＤＰＰ法でトラッキング誤差信号を検出することができる。一方、案内溝ピッチが相対的に小さい第１の光ディスクに対しては、副ビームのビームスポットの位置に依存しない、位相シフトＤＰＰ法を適用することにより、トラッキング誤差信号を検出することができる。

特にフォーカス誤差信号のクロスノイズが大きくなる、案内溝ピッチが相対的に大きい第２の光ディスクに対しては、副ビームのビームスポットを用いたクロスノイズキャンセル法を使うことができる。よって、案内溝ピッチが互いに異なる光ディスクに対して、安定したトラッキングサーボおよびフォーカスサーボが実現できる。

〔実施の形態１〕
本発明は、光ディスクや光カード等の情報記録媒体に対して光学的に情報を記録再生する光学的記録再生装置に使用可能な光ピックアップに関するものである。

本発明の一実施の形態について図１〜図１１に基づいて説明すれば、以下の通りである。図１は、本実施形態の光ピックアップ装置１０の光学系を示した概略構成図である。なお、図１では、従来の光ピックアップ装置を示す図２７（ａ）と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

本実施の形態の光ピックアップとしてのピックアップ装置１０は、図１に示されるように、光ビーム３０Ｐを出射する半導体レーザ１（レーザ光）と、光ビーム３０Ｐを光ディスク６（光記録媒体）上に集光させる対物レンズ５（集光素子）と、半導体レーザ１と対物レンズ５との間に配置され、少なくとも主ビーム３０及び２つの副ビーム３０・３１の３ビームに分割するための光回折素子３Ａと、光ディスク６から反射した主ビーム３０及び副ビーム３１・３２の反射光３０’・３１’・３２’（光情報記録媒体からの３ビームの反射光）それぞれからプッシュプル信号を検出する光検出部９とを備えている。光検出部９は、反射光３０’・３１’・３２’を受光する４分割受光素子９Ａ・９Ｂ・９Ｃ（受光素子）を有している。

また、図１に示されるように、コリメータレンズ２は、半導体レーザ１から出射した光ビーム３０Ｐを平行光に変換するものである。また、光回折素子３Ａにより分割された主ビーム３０及び副ビーム３１・３２は、ビームスプリッタ４を通過後、対物レンズ５により光ディスク６上の案内溝６１に集光される。そして、光ディスク６の案内溝６１にて反射された主ビーム３０及び副ビーム３１・３２の反射光（ビーム３０’・３１’・３２’）は、ビームスプリッタ４により反射され、集光レンズ７及びシリンドリカルレンズ９を通過した後、４分割受光素子９Ａ・９Ｂ・９Ｃに導かれる。

主ビーム３０及び副ビーム３１・３２の反射光（ビーム３０’・３１’・３２’）の干渉パターンはそれぞれ、４分割受光素子９Ａ及び４分割受光素子９Ｂ・９Ｃで受光される。４分割受光素子９Ａ・９Ｂ・９Ｃは、それぞれ光ディスク６のトラック溝（案内溝６１）方向に相当するｘ方向に沿った分割線と、ｘ方向に直交するｙ方向の分割線とによって分割領域Ａ１〜Ａ４、分割領域Ｂ１〜Ｂ４、及び分割領域Ｃ１〜Ｃ４に分割されている。そして、ピックアップ装置１０では、各４分割受光素子からの信号に基づいて、フォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号が検出される。

本実施形態のピックアップ装置１０は、光回折素子３Ａの格子構造面に特徴を有する構成となっている。ピックアップ装置１０では、この光回折素子３Ａの格子構造面により、案内溝ピッチの異なる複数の光ディスクに対し、トラッキング誤差信号及びフォーカス誤差信号の両方を検出することが可能な光ピックアップを実現している。

以下、本実施形態において特徴的な光回折素子３Ａの格子構造面について、図２（ａ）・（ｂ）に基づいて説明する。図２（ａ）は、図１の光ピックアップ装置１０における光回折素子３Ａの格子構造面を示した平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示された光回折素子３Ａの点線円部を拡大した拡大図である。なお、図２（ａ）では、光回折素子３Ａにおける、光ビーム３０Ｐが通過する領域を実線円部として示している。また、以下では、光ディスク６の案内溝６１の長さ方向をｘ方向と定義し、ｘ方向に直交する方向をｙ方向と定義する。そして、光回折素子３Ａの光ビーム３０Ｐが通過する領域の中心を原点Ｏとし、上記ｘ方向、上記ｙ方向に設定されたｘｙ座標系を用いて、この光回折素子３Ａの凹凸面の構造について説明する。なお、ここで定義されたｘ方向、及びｙ方向はそれぞれ、トラック方向（タンジェンタル方向ともいう）、及びラジアル方向ともいえる。

図２（ａ）に示すように、光回折素子３Ａは、格子の周期構造に特徴がある。光回折素子３Ａは、ｙ方向に沿った分割線３Ａｙ（ｙ軸）により分割された２つの領域のうち、片方の領域３Ａｍ（格子配置領域）に、かつｘ方向に沿った分割線３ｘ（ｘ軸）に平行に、第１の格子パターンである第１格子形成領域３ａ…と第２の格子パターンである第２格子形成領域３ｂ…とが形成されている。また、第１格子形成領域３ａと第２格子形成領域３ｂとは、ｙ方向に交互に形成されており、ｙ方向における幅Ｌが互いに等しくなっている。そして、この幅Ｌは、光回折素子３Ａを通過する光ビーム３０Ｐの半径の略１／２に設定されている。なお、第１の格子パターンと第２の格子パターンとは、互いに異なる格子パターンとなっている。一方、他方の領域３Ａｎには、第２の格子パターンである第２格子形成領域３ｂが形成されている。

上記第１の格子パターンである第１格子形成領域３ａ…は、図２（ｂ）に示すように、光回折素子３Ａの凹凸溝がトラック方向（ｙ軸方向）に対して垂直に形成されている。一方、第２の格子パターンである第２格子形成領域３ｂ…は、光回折素子３Ａの凹凸溝ピッチは第１格子形成領域３ａと同じであるが、格子溝が１/２ピッチだけずれた構成となっている。すなわち、第１格子形成領域３ａと第２格子形成領域３ｂとでは、パターン溝である凸部のランドと凹部のグルーブとが反転した領域となっている。このような構成とすることによって、第１格子形成領域３ａと第２格子形成領域３ｂとでは、位相差が１８０°異なった領域が形成できる。したがって、位相差を付加しない領域を第２格子形成領域３ｂとした場合、位相差が１８０度付加された領域は第１格子形成領域３ａ（位相シフト領域）となる。

ところで、ピックアップ装置１０を用いて記録再生される光ディスク６は、案内溝ピッチの異なる複数種類の光ディスクである。従来（従来例１及び２）では、案内溝ピッチの異なる複数種類の光ディスクを１つの光ピックアップで再生するに際し、各光ディスクに対し、フォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号の両方を良好に検出することできないという問題があった。本実施形態のピックアップ装置１０では、光回折素子として図２（ａ）に示された光回折素子３Ａを採用することにより、案内溝ピッチの異なる複数種類の光ディスクそれぞれに対し、フォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号の両方を良好に検出することが可能になっている。

以下、ピックアップ装置１０を案内溝ピッチの異なる複数種類の光ディスクに対応させた場合について説明する。

半導体レーザ１から出射した光ビーム３０Ｐが、光回折素子３Ａにより主ビーム３０及び副ビーム３１・３２に分割されるとき、０次回折光である主ビーム３０は、位相を変化させることなく、光回折素子３Ａを通過する。一方、±１次回折光である副ビーム３１・３２は、光回折素子３Ａの凹凸面によって回折されるので、それぞれ±１８０°の位相差が付加されることになる。つまり、光回折素子３Ａの凹凸面によって回折された副ビーム３１・３２では、第１の格子パターンである第１格子形成領域３ａで回折された場合と、第２の格子パターンである第２格子形成領域３ｂで回折された場合とで、位相差が１８０°異なることになる。それゆえ、第２格子形成領域３ｂで回折された光には、位相差が付加されていないとすれば、第１格子形成領域３ａで回折された光には、位相差が１８０°付加されることになる。

その結果、光回折素子３Ａにより分割された、主ビーム３０及び副ビーム３１・３２のビームスポット形状は、図３及び図４のようになる。図３は、案内溝ピッチの異なる複数種類の光ディスクのうち、相対的に案内溝ピッチが小さい第１の光ディスク６ａ上のビームスポット形状（主ビーム３０および副ビーム３１・３２のビームスポット配置）を示した説明図である。図４は、相対的に案内溝ピッチが大きい第２の光ディスク６ｂ上のビームスポット形状（主ビーム３０および副ビーム３１・３２のビームスポット配置）を示した説明図である。

図３及び図４に示されるように、光ディスク（第１の光ディスク６ａ及び第２の光ディスク６ｂ）上の副ビーム３１・３２のビームスポット形状は、案内溝（案内溝６１ａ及び案内溝６１ｂ）の長さ方向であるｘ方向に対し略垂直な方向（ｙ方向）に分布したビームスポット形状になっている。また、副ビーム３１・３２のビームスポット形状は、略３つの強度ピークを有した分布になっている。

また、本実施形態のピックアップ装置１０においては、図４に示されるように、案内溝ピッチが相対的に小さい第１の光ディスク６ａに対して、主ビーム３０のビームスポットが案内溝６１ａ上に位置している。このとき、副ビーム３１・３２のビームスポット形状の中心ピーク（上記略３つの強度ピークを有する分布うち中心に位置する強度ピーク）の位置がともに、主ビーム３０のビームスポットが形成された案内溝６１ａと隣接する２つ案内溝６１ａの中間に位置するようになっている。また、図４に示されるような副ビーム３１・３２のビームスポットの配置は、角度φを決定することで可能になる。なお、角度φは、主ビーム３０のビームスポットと副ビーム３１・３２のビームスポット形状の中心ピークとを結ぶ３ビーム列と、案内溝６１ａとのなす角度である。

このようなビームスポット形状において、副ビーム３１・３２のビームスポットが光ディスクの案内溝を横断するときの４分割受光素子９Ａ・９Ｂ・９Ｃ上での干渉パターン、及びサーボ信号（フォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号）の演算方法を、図５〜図８に示す。

図５は、第１のディスク６ａを記録再生する場合における、ピックアップ装置１０によるトラッキング誤差信号検出原理を説明するための図である。図６は、第１のディスク６ａを記録再生する場合における、ピックアップ装置１０によるフォーカス誤差信号検出原理を説明するための図である。図７は、第２のディスク６ｂを記録再生する場合における、ピックアップ装置１０によるトラッキング誤差信号検出原理を説明するための図である。図８は、第２のディスク６ｂを記録再生する場合における、ピックアップ装置１０によるフォーカス誤差信号検出原理を説明するための図である。

まず、３ビーム（主ビーム３０、及び副ビーム３１・３２）のビームスポットが第１の光ディスク６ａの案内溝６１ａを横断した場合、４分割受光素子９Ｂ・９Ｃ上での干渉パターンは、図５に示すようになる。すなわち、４分割受光素子９Ｂにおいては、分割領域Ｂ１と分割領域Ｂ２との間、及び分割領域Ｂ３と分割領域Ｂ４との間で強度変化が互いに逆になっている。また、４分割受光素子９Ｃにおいては、分割領域Ｃ１と分割領域Ｃ２との間、及び分割領域Ｃ３と分割領域Ｃ４との間で強度変化が互いに逆になっている。

この干渉パターンは、図３３に示された４分割受光素子９Ｂ・９Ｃ上での干渉パターンと同様のパターンとなっており、位相シフトＤＰＰ法によるトラッキング誤差信号の検出が可能になる。すなわち、プッシュプル信号ＭＰＰ、ＳＰＰ１及びＳＰＰ２は、分割領域Ａ１〜Ａ４、分割領域Ｂ１〜Ｂ４、及び分割領域Ｃ１〜Ｃ４それぞれから出力される信号ＳＡ１〜ＳＡ４、ＳＢ１〜ＳＢ４、及びＳＣ１〜ＳＣ４について下記の演算を行うことにより検出される。
ＭＰＰ ＝（ＳＡ１＋ＳＡ２）−（ＳＡ３＋ＳＡ４）
ＳＰＰ１＝（ＳＢ１＋ＳＢ２）−（ＳＢ３＋ＳＢ４）
ＳＰＰ２＝（ＳＣ１＋ＳＣ２）−（ＳＣ３＋ＳＣ４）
さらに、プッシュプル信号ＭＰＰ、ＳＰＰ１及びＳＰＰ２について、下記の演算を行うにより、トラッキング誤差信号ＴＥ２が得られる。
ＴＥ２＝ＭＰＰ−α・（ＳＰＰ１＋ＳＰＰ２）
ここで、αは主ビーム３０と副ビーム３１・３２との光量差を補正する係数である。また、α・（ＳＰＰ１＋ＳＰＰ２）を合成副ビームプッシュプル信号ＳＰＰと表わすことができる。

図９は、第１のディスク６ａを記録再生する場合における、主ビームのプッシュプル信号ＭＰＰ、合成副ビームのプッシュプル信号ＳＰＰ、及びトラッキング誤差信号ＴＥ２を示す波形図である。図９に示されるように、プッシュプル信号ＳＰＰ１・ＳＰＰ２（合成副ビームのプッシュプル信号ＳＰＰ）は、副ビーム３１・３２のビームスポットが光ディスク６ａの案内溝６１ａを横断する場合においても、その信号変化が発生せず、図３４と同様の波形になっている。

よって、副ビーム３１・３２のビームスポットが光ディスク６の案内溝６１を横断した時でも、合成副ビームのプッシュプル信号ＳＰＰに振幅変化が生じない（プッシュプル信号ＳＰＰの振幅が略０になる）。このため、主ビーム３０のビームスポットに対し、副ビーム３１・３２のビームスポットを、第１の光ディスク６ａ上の任意の位置に配置することが可能になる。

また、フォーカス誤差信号については、図６に示すように、非点収差法による検出を行うことが可能である。具体的には、次の演算を行うことでフォーカス誤差信号ＦＥが得られる。
ＦＥ＝（ＳＡ１＋ＳＡ３）−（ＳＡ２＋ＳＡ４）
一方、３ビーム（主ビーム３０、及び副ビーム３１・３２）のビームスポットが第２の光ディスク６ｂの案内溝６１ｂを横断した場合、４分割受光素子９Ｂ・９Ｃ上での干渉パターンは、図７に示すようになる。すなわち、４分割受光素子９Ｂ・９Ｃにおける各分割領域の強度変化の逆転は、図５に示されるような強度変化の逆転ではない。さらに換言すると、４分割受光素子９Ｂにおいては、分割領域Ｂ１・Ｂ２の強度変化（明暗）と分割領域Ｂ３・Ｂ４の強度変化（明暗）とが互いに逆になっている。また、４分割受光素子９Ｃにおいては、分割領域Ｃ１・Ｃ２の強度変化（明暗）と分割領域Ｃ３・Ｃ４の強度変化（明暗）とが互いに逆になっている。

この干渉パターンは、図２７（ｃ）に示された４分割受光素子９Ｂ・９Ｃ上での干渉パターンと同様であり、ＤＰＰ法によるトラッキング誤差信号の検出が可能になる。

図１０は、第２のディスク６ｂを記録再生する場合における、主ビームのプッシュプル信号ＭＰＰ、合成副ビームのプッシュプル信号ＳＰＰ、及びトラッキング誤差信号ＴＥ２を示す波形図である。図１０に示されるように、合成副ビームのプッシュプル信号ＳＰＰは、通常のＤＰＰ法を行った場合と同様に、主ビーム３０のプッシュプル信号ＭＰＰと位相が１８０°反転した波形となっている。

上述のように、案内溝ピッチが相対的に大きい第２の光ディスク６ｂでは、プッシュプル振幅（合成副ビームのプッシュプル信号ＳＰＰ）が大きくなっている。そのため、第１の光ディスク６ａと第２の光ディスク６ｂとの両方を記録再生する光ディスク装置においては、第２の光ディスク６ｂを記録再生する際に、フォーカス誤差信号のクロスノイズが大きくなる傾向にある。位相シフトＤＰＰ法を用いた従来例２の光ピックアップ装置では、副ビーム３１・３２の干渉パターンは、主ビーム３０の干渉パターンと大きく異なっている（副ビーム３１・３２の干渉パターンは、主ビーム３０の干渉パターンを反転したようなパターンではない）ため、このフォーカス誤差信号のクロスノイズをキャンセルすることができなくなっていた。

これに対して、本実施形態のピックアップ装置１０では、図７及び図８に示されるように、第２のディスク６ｂを記録再生する場合における、副ビーム３１・３２のビームスポットに対する干渉パターンは、主ビーム３０のビームスポットに対する干渉パターンを反転したようなパターンになっている。この干渉パターンは、図２９に示された干渉パターンと類似したパターンになっており、従来例１に示されたフォーカス誤差信号のクロスノイズのキャンセル方法を適用することが可能になる。

具体的には、下記演算により、主ビームフォーカス誤差信号ＭＦＥ、副ビームフォーカス誤差信号ＳＦＥ１およびＳＦＥ２を検出する。
ＭＦＥ ＝（ＳＡ１＋ＳＡ３）−（ＳＡ２＋ＳＡ４）
ＳＦＥ１＝（ＳＢ１＋ＳＢ３）−（ＳＢ２＋ＳＢ４）
ＳＦＥ２＝（ＳＣ１＋ＳＣ３）−（ＳＣ２＋ＳＣ４）
このとき、主ビームフォーカス誤差信号ＭＦＥ、副ビームフォーカス誤差信号ＳＦＥ１およびＳＦＥ２の波形は、図１１に示される波形になっている。図１１に示すように、副ビーム３１・３２のビームスポットに対する副ビームフォーカス誤差信号ＳＦＥ１・ＳＦＥ２にのるクロスノイズの位相は一致している。その一方で、副ビームフォーカス誤差信号ＳＦＥ１・ＳＦＥ２は、主ビームフォーカス誤差信号ＭＦＥに対し、位相が反転している。上記主ビームフォーカス誤差信号ＭＦＥ、副ビームフォーカス誤差信号ＳＦＥ１およびＳＦＥ２を用いて、以下の演算により、フォーカス誤差信号ＦＥ２を生成する。これにより、第２の光ディスク６ｂに対しても、フォーカス誤差信号のクロスノイズをキャンセルでき、安定したフォーカス誤差信号（ＦＥ２）を得ることが可能になる。。
ＦＥ２＝ＭＦＥ−β・（ＳＦＥ１＋ＳＦＥ２）
ここで、βは主ビーム３０と副ビーム３１・３２との光量差を補正する係数である。また、β・（ＳＦＥ１＋ＳＦＥ２）を合成副ビームのフォーカス誤差信号ＳＦＥと表わすことができる。

すなわち、ピックアップ装置１０における光回折素子３Ａ（位相シフト光回折素子）の格子構造面は、案内溝ピッチが相対的に小さい第１の光ディスク６ａに対しては、副ビームのプッシュプル信号の振幅が略０になる一方、案内溝ピッチが相対的に大きい第２の光ディスク６ｂに対しては、副ビームのプッシュプル信号の振幅が検出可能になるように設定されている。よって、案内溝ピッチが相対的に大きい第２の光ディスク６ｂに対しては、副ビームのビームスポットを、主ビームのビームスポットが位置する案内溝から１／２ピッチ分隣接させて配置させることで、通常のＤＰＰ法でトラッキング誤差信号を検出することができる。一方、案内溝ピッチが相対的に小さい第１の光ディスク６ａに対しては、副ビームのビームスポットが、主ビームのビームスポットが位置する案内溝から１／２ピッチ分隣接した位置から外れた場所に配置される。しかしながら、この場合、副ビームのビームスポットの位置に依存しない、位相シフトＤＰＰ法を適用することにより、トラッキング誤差信号を検出することができる。

そして、特にフォーカス誤差信号のクロスノイズが大きくなる、案内溝ピッチが相対的に大きい第２の光ディスクに対しては、副ビームのビームスポットを用いたクロスノイズキャンセル法を使うことができる。よって、案内溝ピッチが互いに異なる光ディスクに対して、安定したトラッキングサーボおよびフォーカスサーボが実現できる。

〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図１２（ａ）・（ｂ）〜図１６に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施の形態のピックアップ装置（以下、本光ピックアップ装置と記す）は、上記実施の形態１にて説明した構成のうち、光回折素子３Ａに代えて、図１２（ａ）・（ｂ）に示す光回折素子３Ｂを備えている。図１２（ａ）は、本光ピックアップ装置における光回折素子３Ｂの格子構造面を示した平面図であり、図２（ｂ）は、図１２（ａ）に示された光回折素子３Ｂの点線円部を拡大した拡大図である。なお、図１２（ａ）では、光回折素子３Ｂにおける、光ビーム３０Ｐが通過する領域を実線円部として示している。

光回折素子３Ｂは、図１２（ａ）に示されるように、上記光ディスク６のトラック方向に対応するｙ方向に延びる２つの分割線３Ｂｙ１・３Ｂｙ２により、３つの領域３Ｂｍ・３Ｂｐ・３Ｂｎに分割され、これら領域３Ｂｍ・３Ｂｐ・３Ｂｎに対応して、別個の格子が形成されている。

領域３Ｂｍ及び領域３Ｂｎ（格子配置領域）には、第１の格子パターンである第１格子形成領域３ａ…と第２の格子パターンである第２格子形成領域３ｂ…とが形成されている。また、第１格子形成領域３ａと第２格子形成領域３ｂとは、ｙ方向に交互に形成されており、ｙ方向における幅Ｌが互いに等しくなっている。そして、この幅Ｌは、光回折素子３Ａを通過する光ビーム３０Ｐの半径の略１／２に設定されている。なお、第１の格子パターンと第２の格子パターンとは、互いに異なる格子パターンとなっている。また、領域３Ｂｍと領域３Ｂｎにおける、第１格子形成領域３及び第２格子形成領域３ｂの配置は、原点Ｏに対し点対称の位置関係になっている。

一方、領域３Ｂｐには、第２の格子パターンである第２格子形成領域３ｂが形成されている。

この回折素子３Ｂの構成は、格子構造面を光ビームが通過する領域の中心Ｏを通過しかつ格子溝の方向に対し垂直な分割線３Ａｙにより分割したとき、分割線３Ａｙに対して片方の側に格子配置領域としての領域３Ｂｍが形成され、他方の側に領域３Ｂｎが形成されている構成であるともいえる。

上記第１の格子パターンである第１格子形成領域３ａ…は、図１２（ｂ）に示すように、光回折素子３Ａの凹凸溝がトラック方向（ｙ軸方向）に対して垂直に形成されている。一方、第２の格子パターンである第２格子形成領域３ｂ…は、光回折素子３Ａの凹凸溝ピッチは第１格子形成領域３ａと同じであるが、格子溝が１/２ピッチだけずれた構成となっている。すなわち、第１格子形成領域３ａと第２格子形成領域３ｂとでは、パターン溝である凸部のランドと凹部のグルーブとが反転した領域となっている。このような構成とすることによって、第１格子形成領域３ａと第２格子形成領域３ｂとでは、位相差が１８０°異なった領域が形成できる。したがって、位相差を付加しない領域を第２格子形成領域３ｂとした場合、位相差が１８０°付加された領域は第１格子形成領域３ａ（位相シフト領域）となる。

この光回折素子３Ｂの格子の周期構造によって回折された副ビーム３１，３２は、第１格子形成領域３ａを通過した部分だけ１８０°の位相差が付加されることになる。この結果、光回折素子３Ｂにより分割された、主ビーム３０及び副ビーム３１・３２のビームスポット形状は、図１３及び図１４のようになる。

図１３は、案内溝ピッチの異なる複数種類の光ディスクのうち、相対的に案内溝ピッチが小さい第１の光ディスク６ａ上のビームスポット形状（主ビーム３０および副ビーム３１・３２のビームスポット配置）を示した説明図である。図１４は、相対的に案内溝ピッチが大きい第２の光ディスク６ｂ上のビームスポット形状（主ビーム３０および副ビーム３１・３２のビームスポット配置）を示した説明図である。

図１３及び図１４に示されるように、光ディスク（第１の光ディスク６ａ及び第２の光ディスク６ｂ）上の副ビーム３１・３２のビームスポット形状は、案内溝（案内溝６１ａ及び案内溝６１ｂ）の長さ方向であるｘ方向に対し略垂直な方向（ｙ方向）に分布したビームスポット形状になっている。また、副ビーム３１・３２のビームスポット形状は、略５つの強度ピークを有した分布になっている。

本ピックアップ装置においては、図１４に示されるように、案内溝ピッチが相対的に小さい第１の光ディスク６ａに対して、主ビーム３０のビームスポットが案内溝６１ａ上に位置している。このとき、副ビーム３１・３２のビームスポット形状の中心ピーク（上記略５つの強度ピークを有する分布うち中心に位置する強度ピーク）の位置がともに、主ビーム３０のビームスポットが形成された案内溝６１ａと隣接する２つ案内溝６１ａの中間に位置するようになっている。また、図１４に示されるような副ビーム３１・３２のビームスポットの配置は、角度φを決定することで可能になる。この角度φが決定される点は、上記実施の形態１と同様の方法である。

このようなビームスポット形状において、主ビーム３０及び副ビーム３１・３２のビームスポットが光ディスクの案内溝を横断するときの４分割受光素子９Ａ・９Ｂ・９Ｃ上での干渉パターンを図１５及び図１６に示す。図１５は、第１のディスク６ａを記録再生する場合における干渉パターンを示し、図１６は、第２のディスク６ｂを記録再生する場合における干渉パターンを示す。

まず、３ビーム（主ビーム３０、及び副ビーム３１・３２）のビームスポットが第１の光ディスク６ａの案内溝６１ａを横断した場合、４分割受光素子９Ｂ・９Ｃ上での干渉パターンは、図１５に示すようになる。すなわち、４分割受光素子９Ｂにおいては、分割領域Ｂ１と分割領域Ｂ２との間、及び分割領域Ｂ３と分割領域Ｂ４との間それぞれについて、常に強度変化が互いに逆になっている。また、４分割受光素子９Ｃにおいては、分割領域Ｃ１と分割領域Ｃ２との間、及び分割領域Ｃ３と分割領域Ｃ４との間それぞれについて、常に強度変化が互いに逆になっている。なお、この干渉パターンは、領域３Ｂｐにおけるｘ方向の幅を設定することで、干渉部分（０次光と±１次光が重なる領域）において、その面積をほぼ同じにすることができる。

この干渉パターンは、図５に示された４分割受光素子９Ｂ・９Ｃ上での干渉パターンと同様の効果となり、位相シフトＤＰＰ法によるトラッキング誤差信号の検出が可能になる。

また、フォーカス誤差信号については、非点収差法による検出を行うことが可能である。

一方、３ビーム（主ビーム３０、及び副ビーム３１・３２）のビームスポットが第２の光ディスク６ｂの案内溝６１ｂを横断した場合、４分割受光素子９Ｂ・９Ｃ上での干渉パターンは、図１６に示すようになる。すなわち、４分割受光素子９Ｂ・９Ｃにおける各分割領域の強度変化の逆転現象は、図１５のものと比較して小さくなっている。それゆえ、この干渉パターンにより、通常のＤＰＰ法によるトラッキング誤差信号の検出が可能になる。

また、同図に示されるように、第２のディスク６ｂを記録再生する場合においては、副ビーム３１・３２のビームスポットに対する干渉パターンは、主ビーム３０のビームスポットに対する干渉パターンを反転したようなパターンになっている。この干渉パターンは、図２９に示された干渉パターンと類似したパターンになっており、従来例１に示されたフォーカス誤差信号のクロスノイズのキャンセル方法を適用することが可能になる。

以上のように、本光ピックアップ装置では、実施の形態１と同様に、案内溝ピッチが相対的に大きい第２の光ディスク６ｂに対しては、副ビームのビームスポットを、主ビームのビームスポットが位置する案内溝から１／２ピッチ分隣接させて配置させることで、通常のＤＰＰ法でトラッキング誤差信号を検出することができる。一方、案内溝ピッチが相対的に小さい第１の光ディスク６ａに対しては、副ビームのビームスポットが、主ビームのビームスポットが位置する案内溝から１／２ピッチ分隣接した位置から外れた場所に配置される。しかしながら、この場合、副ビームのビームスポットの位置に依存しない、位相シフトＤＰＰ法を適用することにより、トラッキング誤差信号を検出することができる。

そして、特にフォーカス誤差信号のクロスノイズが大きくなる、案内溝ピッチが相対的に大きい第２の光ディスクに対しては、副ビームのビームスポットを用いたクロスノイズキャンセル法を使うことができる。よって、案内溝ピッチが互いに異なる光ディスクに対して、安定したトラッキングサーボおよびフォーカスサーボが実現できる。

また、光回折素子３Ｂ（位相シフト光回折素子）は、図１２に示されるように、ｙ方向から見て両側の位置に、第１格子形成領域３ａ（位相シフト領域）が形成された、領域３Ｂｍと領域３Ｂｎとが設けられている。このため、光回折素子３Ｂは、図２に示された光回折素子３Ａ（位相シフト光回折素子）と比較して、ｘ方向の回折格子の位置ずれに対して特性変化が少ないという利点がある。

〔実施の形態３〕
本発明のさらに他の実施の形態について図１７（ａ）・（ｂ）〜図２１に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記の実施の形態１及び２の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施の形態のピックアップ装置（以下、本光ピックアップ装置と記す）は、上記実施の形態１にて説明した構成のうち、光回折素子３Ａに代えて、図１７（ａ）・（ｂ）に示す光回折素子３Ｃを備えている。図１７（ａ）は、本光ピックアップ装置における光回折素子３Ｃの格子構造面を示した平面図であり、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）に示された光回折素子３Ｂの点線円部を拡大した拡大図である。なお、図１７（ａ）では、光回折素子３Ｃにおける、光ビーム３０Ｐが通過する領域を実線円部として示している。

光回折素子３Ｃは、図１７（ａ）に示されるように、上記光ディスク６のトラック方向に対応するｙ方向に延びる５つの分割線３Ｃｙ１・３Ｃｙ２・３Ｃｙ３・３Ｃｙ４・３Ｃｙ５により、６つの領域３Ｃｍ・３Ｃｎ・３Ｃｏ・３Ｃｐ・３Ｃｑ・３Ｃｒに分割され、これら領域３Ｃｍ・３Ｃｎ・３Ｃｏ・３Ｃｐ・３Ｃｑ・３Ｃｒに対応して、別個の格子が形成されている。

これら領域のうち、領域３Ｃｎ、領域３Ｃｐ、及び領域３ｒ（格子配置領域）には、第１の格子パターンである第１格子形成領域３ａ…と第２の格子パターンである第２格子形成領域３ｂ…とが形成されている。また、第１格子形成領域３ａと第２格子形成領域３ｂとは、ｙ方向に交互に形成されており、ｙ方向における幅Ｌが互いに等しくなっている。そして、この幅Ｌは、光回折素子３Ａを通過する光ビーム３０Ｐの半径の略１／２に設定されている。なお、第１の格子パターンと第２の格子パターンとは、互いに異なる格子パターンとなっている。また、領域３Ｃｎ、領域３Ｃｐ、及び領域３ｒは、ｘ方向からこの順に形成されており、各領域における第１格子形成領域３ａと第２格子形成領域３ｂとが、ｘ方向から互い違いに設けられた構成になっている。

また、領域３Ｃｍ及び領域３Ｃｑには、第１の格子パターンである第１格子形成領域３ａが形成されている。また、領域３Ｃｏには、第２の格子パターンである第２格子形成領域３ｂが形成されている。

この回折素子３Ｃの構成は、格子構造面を光ビームが通過する領域の中心Ｏを通過しかつ格子溝の方向に対し垂直な分割線３Ｃｙ３（３Ａｙ）により分割したとき、分割線３Ｃｙ３に対して片方の側に格子配置領域としての領域３Ｃｎが形成され、他方の側に格子配置領域としての領域３Ｃｐ及び領域３Ｃｒが形成されている構成であるともいえる。

上記第１の格子パターンである第１格子形成領域３ａ…は、図１７（ｂ）に示すように、光回折素子３Ａの凹凸溝がトラック方向（ｙ軸方向）に対して垂直に形成されている。一方、第２の格子パターンである第２格子形成領域３ｂ…は、光回折素子３Ａの凹凸溝ピッチは第１格子形成領域３ａと同じであるが、格子溝が１/２ピッチだけずれた構成となっている。すなわち、第１格子形成領域３ａと第２格子形成領域３ｂとでは、パターン溝である凸部のランドと凹部のグルーブとが反転した領域となっている。このような構成とすることによって、第１格子形成領域３ａと第２格子形成領域３ｂとでは、位相差が１８０°異なった領域が形成できる。したがって、位相差を付加しない領域を第２格子形成領域３ｂとした場合、位相差が１８０°付加された領域は第１格子形成領域３ａ（位相シフト領域）となる。

この光回折素子３Ｃの格子の周期構造によって回折された副ビーム３１，３２は、第１格子形成領域３ａを通過した部分だけ１８０°の位相差が付加されることになる。この結果、光回折素子３Ｂにより分割された、主ビーム３０及び副ビーム３１・３２のビームスポット形状は、図１８及び図１９のようになる。

図１８は、案内溝ピッチの異なる複数種類の光ディスクのうち、相対的に案内溝ピッチが小さい第１の光ディスク６ａ上のビームスポット形状（主ビーム３０および副ビーム３１・３２のビームスポット配置）を示した説明図である。図１９は、相対的に案内溝ピッチが大きい第２の光ディスク６ｂ上のビームスポット形状（主ビーム３０および副ビーム３１・３２のビームスポット配置）を示した説明図である。

図１８及び図１９に示されるように、光ディスク（第１の光ディスク６ａ及び第２の光ディスク６ｂ）上の副ビーム３１・３２のビームスポット形状は、案内溝（案内溝６１ａ及び案内溝６１ｂ）の長さ方向であるｘ方向に対し略垂直な方向（ｙ方向）に分布したビームスポット形状になっている。また、副ビーム３１・３２のビームスポット形状は、略６つの強度ピークを有した分布になっている。

本ピックアップ装置においては、図１９に示されるように、案内溝ピッチが相対的に小さい第１の光ディスク６ａに対して、主ビーム３０のビームスポットが案内溝６１ａ上に位置している。このとき、副ビーム３１・３２のビームスポット形状の中心ピーク（上記略６つの強度ピークを有する分布うち中心に位置する強度ピーク）の位置がともに、主ビーム３０のビームスポットが形成された案内溝６１ａと隣接する２つ案内溝６１ａの中間に位置するようになっている。また、図１９に示されるような副ビーム３１・３２のビームスポットの配置は、角度φを決定することで可能になる。この角度φが決定される点は、上記実施の形態１及び２と同様の方法である。

このようなビームスポット形状において、主ビーム３０及び副ビーム３１・３２のビームスポットが光ディスクの案内溝を横断するときの４分割受光素子９Ａ・９Ｂ・９Ｃ上での干渉パターンを図２０及び図２１に示す。図２０は、第１のディスク６ａを記録再生する場合における干渉パターンを示し、図２１は、第２のディスク６ｂを記録再生する場合における干渉パターンを示す。

まず、３ビーム（主ビーム３０、及び副ビーム３１・３２）のビームスポットが第１の光ディスク６ａの案内溝６１ａを横断した場合、４分割受光素子９Ｂ・９Ｃ上での干渉パターンは、図２０に示すようになる。すなわち、４分割受光素子９Ｂにおいては、分割領域Ｂ１と分割領域Ｂ３との間、及び分割領域Ｂ２と分割領域Ｂ４との間それぞれについて、強度変化（明暗）パターンが同じになっている。また、４分割受光素子９Ｃにおいては、分割領域Ｃ１と分割領域Ｃ３との間、及び分割領域Ｃ２と分割領域Ｃ４との間それぞれについて、強度変化（明暗）パターンが同じになっている。また、この干渉パターンは、干渉部分（０次光と±１次光が重なる領域）において、明部と暗部との面積がほぼ同じになっている。この干渉パターンは、図５に示された４分割受光素子９Ｂ・９Ｃ上での干渉パターンと同様の効果となり、位相シフトＤＰＰ法によるトラッキング誤差信号の検出が可能になる。

また、フォーカス誤差信号については、非点収差法による検出を行うことが可能である。

一方、３ビーム（主ビーム３０、及び副ビーム３１・３２）のビームスポットが第２の光ディスク６ｂの案内溝６１ｂを横断した場合、４分割受光素子９Ｂ・９Ｃ上での干渉パターンは、図２１に示すようになる。すなわち、４分割受光素子９Ｂ・９Ｃにおける各分割領域の強度変化の逆転現象は、図２０のものと比較して小さくなっている。それゆえ、この干渉パターンにより、通常のＤＰＰ法によるトラッキング誤差信号の検出が可能になる。

また、同図に示されるように、第２のディスク６ｂを記録再生する場合においては、副ビーム３１・３２のビームスポットに対する干渉パターンは、主ビーム３０のビームスポットに対する干渉パターンを反転したようなパターンになっている。この干渉パターンは、図２９に示された干渉パターンと類似したパターンになっており、従来例１に示されたフォーカス誤差信号のクロスノイズのキャンセル方法を適用することが可能になる。

以上のように、本光ピックアップ装置では、実施の形態１と同様に、案内溝ピッチが相対的に大きい第２の光ディスク６ｂに対しては、副ビームのビームスポットを、主ビームのビームスポットが位置する案内溝から１／２ピッチ分隣接させて配置させることで、通常のＤＰＰ法でトラッキング誤差信号を検出することができる。一方、案内溝ピッチが相対的に小さい第１の光ディスク６ａに対しては、副ビームのビームスポットが、主ビームのビームスポットが位置する案内溝から１／２ピッチ分隣接した位置から外れた場所に配置される。しかしながら、この場合、副ビームのビームスポットの位置に依存しない、位相シフトＤＰＰ法を適用することにより、トラッキング誤差信号を検出することができる。

そして、特にフォーカス誤差信号のクロスノイズが大きくなる、案内溝ピッチが相対的に大きい第２の光ディスクに対しては、副ビームのビームスポットを用いたクロスノイズキャンセル法を使うことができる。よって、案内溝ピッチが互いに異なる光ディスクに対して、安定したトラッキングサーボおよびフォーカスサーボが実現できる。

また、光回折素子３Ｃ（位相シフト光回折素子）は、図１７に示されるように、ｙ方向から見て多分割に、第１格子形成領域３ａ（位相シフト領域）が形成されている。このため、光回折素子３Ｃは、図２に示された光回折素子３Ａ（位相シフト光回折素子）と比較して、ｘ方向の回折格子の位置ずれに対して特性変化が少ないという利点がある。

〔実施の形態４〕
本発明のさらに他の実施の形態について図２２（ａ）・（ｂ）〜図２６に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記の実施の形態１及び２の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施の形態のピックアップ装置（以下、本光ピックアップ装置と記す）は、上記実施の形態１にて説明した構成のうち、光回折素子３Ａに代えて、図２２（ａ）・（ｂ）に示す光回折素子３Ｄを備えている。図２２（ａ）は、本光ピックアップ装置における光回折素子３Ｄの格子構造面を示した平面図であり、図２２（ｂ）は、図２２（ａ）に示された光回折素子３Ｂの点線円部を拡大した拡大図である。なお、図２２（ａ）では、光回折素子３Ｄにおける、光ビーム３０Ｐが通過する領域を実線円部として示している。

光回折素子３Ｄは、図２２（ａ）に示されるように、上記光ディスク６のラジアル方向に対応するｘ方向に延びる４つの分割線３Ｄｘ１・３Ｄｘ２・３Ｄｘ３・３Ｄｘ４により、５つの領域３Ｄｍ・３Ｄｎ・３Ｄｏ・３Ｄｐ・３Ｄｑに分割され、これら領域３Ｄｍ・３Ｄｎ・３Ｄｏ・３Ｄｐ・３Ｄｑに対応して、別個の格子が形成されている。

領域３Ｄｍ、領域３Ｄｏ及び領域３Ｄｑには、第１の格子パターンである第１格子形成領域３ａが形成されている。また、領域３Ｄｎ、及び領域３Ｄｐには、第２の格子パターンである第２格子形成領域３ｂが形成されている。つまり、光回折素子３Ｄは、領域３Ｄｍ・３Ｄｎ・３Ｄｏ・３Ｄｐ・３Ｄｑがそれぞれ、ｘ方向に一様に形成されたものであり、ｙ方向からみて第１格子形成領域３ａと第２格子形成領域３ｂとが交互に形成された構成であるといえる。

上記第１の格子パターンである第１格子形成領域３ａ…は、図２２（ｂ）に示すように、光回折素子３Ａの凹凸溝がトラック方向（ｙ軸方向）に対して垂直に形成されている。一方、第２の格子パターンである第２格子形成領域３ｂ…は、光回折素子３Ａの凹凸溝ピッチは第１格子形成領域３ａと同じであるが、格子溝が１/２ピッチだけずれた構成となっている。すなわち、第１格子形成領域３ａと第２格子形成領域３ｂとでは、パターン溝である凸部のランドと凹部のグルーブとが反転した領域となっている。このような構成とすることによって、第１格子形成領域３ａと第２格子形成領域３ｂとでは、位相差が１８０°異なった領域が形成できる。したがって、位相差を付加しない領域を第２格子形成領域３ｂとした場合、位相差が１８０°付加された領域は第１格子形成領域３ａ（位相シフト領域）となる。

光回折素子３Ｄでは、第２格子形成領域３ｂが形成された領域３Ｄｎのｙ方向の幅が、光回折素子３Ｄを通過する光ビームの半径の略１／３に設定されている。

また、領域３Ｄｍ・３Ｄｑは、対物レンズ５が光回折素子３Ｄの中心に位置している場合に、光ビームが通過する領域外に配置させることが好ましい。これにより、対物レンズシフト時にも特性変化を小さくすることができる。

この光回折素子３Ｄの格子の周期構造によって回折された副ビーム３１，３２は、第１格子形成領域３ａを通過した部分だけ１８０°の位相差が付加されることになる。この結果、光回折素子３Ｄにより分割された、主ビーム３０及び副ビーム３１・３２のビームスポット形状は、図２３及び図２４のようになる。

図２３は、案内溝ピッチの異なる複数種類の光ディスクのうち、相対的に案内溝ピッチが小さい第１の光ディスク６ａ上のビームスポット形状（主ビーム３０および副ビーム３１・３２のビームスポット配置）を示した説明図である。図２４は、相対的に案内溝ピッチが大きい第２の光ディスク６ｂ上のビームスポット形状（主ビーム３０および副ビーム３１・３２のビームスポット配置）を示した説明図である。

図２３及び図２４に示されるように、光ディスク（第１の光ディスク６ａ及び第２の光ディスク６ｂ）上の副ビーム３１・３２のビームスポット形状は、案内溝（案内溝６１ａ及び案内溝６１ｂ）の長さ方向であるｘ方向に対し略垂直な方向（ｙ方向）に分布したビームスポット形状になっている。また、副ビーム３１・３２のビームスポット形状は、略２つの強度ピークを有した分布になっている。

本ピックアップ装置においては、図２３及び図２４に示されるように、第１の光ディスク６ａと第２の光ディスク６ｂとの両方に対して、主ビーム３０のビームスポットが案内溝６１ａ上に位置している。このとき、副ビーム３１・３２のビームスポット形状の２つの強度ピークの位置が、主ビーム３０のビームスポットが形成された案内溝６１ａと同じ案内溝６１ａに位置するようになっている。この副ビーム３１・３２のビームスポットの配置は、実施の形態１〜３のものと異なる。

このようなビームスポット形状において、主ビーム３０及び副ビーム３１・３２のビームスポットが光ディスクの案内溝を横断するときの４分割受光素子９Ａ・９Ｂ・９Ｃ上での干渉パターンを図２５及び図２６に示す。図２５は、第１のディスク６ａを記録再生する場合における干渉パターンを示し、図２６は、第２のディスク６ｂを記録再生する場合における干渉パターンを示す。

まず、３ビーム（主ビーム３０、及び副ビーム３１・３２）のビームスポットが第１の光ディスク６ａの案内溝６１ａを横断した場合、４分割受光素子９Ｂ・９Ｃ上での干渉パターンは、図２５に示すようになる。すなわち、４分割受光素子９Ｂ及び９Ｃにおいては、ｘ方向から見ると明暗パターンが一定になっている。すなわち、４分割受光素子９Ｂ及び９Ｃにおいては、明暗パターンが、ｘ軸に対して線対称になるようなパターンになっている。また、この干渉パターンは、干渉部分（０次光と±１次光が重なる領域）において、明部と暗部との面積がほぼ同じになっている。この干渉パターンは、図５に示された４分割受光素子９Ｂ・９Ｃ上での干渉パターンと同様の効果となり、位相シフトＤＰＰ法によるトラッキング誤差信号の検出が可能になる。

また、フォーカス誤差信号については、非点収差法による検出を行うことが可能である。

一方、３ビーム（主ビーム３０、及び副ビーム３１・３２）のビームスポットが第２の光ディスク６ｂの案内溝６１ｂを横断した場合、４分割受光素子９Ｂ・９Ｃ上での干渉パターンは、図２６に示すようになる。すなわち、４分割受光素子９Ｂ・９Ｃにおける各分割領域の強度変化の逆転現象は、図２５のものと比較して小さくなっている。それゆえ、この干渉パターンにより、プッシュプル信号を検出できるので、通常のＤＰＰ法によるトラッキング誤差信号の検出が可能になる。

ここで、副ビーム３１・３２のビームスポットと主ビーム３０のビームスポットとが同一案内溝に配置しているにもかかわらず、４分割受光素子９Ｂ・９Ｃ上の副ビーム３１・３２の明暗パターンは、４分割受光素子９Ａ上の主ビーム３０の明暗パターンと逆になっている。これは、図２２（ａ）に示された領域３Ｄｏ（位相シフト領域）のｙ方向の幅が光ビームの半径の２／３程度を占めているためである。これにより、プッシュプル信号の位相が反転する。これにより、３ビームが同一記録トラックに位置しているにもかかわらず、ほぼ通常のＤＰＰ法を適用することができる。

以上のように、本光ピックアップ装置では、実施の形態１と同様に、案内溝ピッチが相対的に大きい第２の光ディスク６ｂに対しては、通常のＤＰＰ法でトラッキング誤差信号を検出することができる。一方、案内溝ピッチが相対的に小さい第１の光ディスク６ａに対しては、副ビームのビームスポットの位置に依存しない、位相シフトＤＰＰ法を適用することにより、トラッキング誤差信号を検出することができる。

そして、特にフォーカス誤差信号のクロスノイズが大きくなる、案内溝ピッチが相対的に大きい第２の光ディスクに対しては、副ビームのビームスポットを用いたクロスノイズキャンセル法を使うことができる。よって、案内溝ピッチが互いに異なる光ディスクに対して、安定したトラッキングサーボおよびフォーカスサーボが実現できる。

また、光回折素子３Ｃ（位相シフト光回折素子）は、図２２に示されるように、光回折素子３Ｄは、領域３Ｄｍ・３Ｄｎ・３Ｄｏ・３Ｄｐ・３Ｄｑがそれぞれ、ｘ方向に一様に形成されたものであり、ｙ方向からみて第１格子形成領域３ａと第２格子形成領域３ｂとが交互に形成された構成である。このため、光回折素子３Ｄは、図２に示された光回折素子３Ａ（位相シフト光回折素子）と比較して、ｘ方向に対する回折格子の位置ずれには全く影響が無い。さらに、本光ピックアップ装置では、３ビームのビームスポットを同一案内溝上に配置することができるため、案内溝ピッチが互いに異なる複数の光ディスクに対しても、３ビームの最適調整が不要になるという利点がある。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の光ピックアップは、以上のように、案内溝ピッチが互いに異なる光ディスクに対して、安定したトラッキングサーボおよびフォーカスサーボが実現できるので、光ディスクを記録再生するオーディオ、ビデオ、コンピュータ等の多くの機器の産業に適用できる。

本発明の実施の形態１の光ピックアップ装置の光学系を示した概略構成図である。 （ａ）は、図１の光ピックアップ装置における回折格子の格子構造面を示した平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示された回折格子の点線円部を拡大した拡大図である。 案内溝ピッチの異なる複数種類の光ディスクのうち、相対的に案内溝ピッチが小さい第１の光ディスク上のビームスポット形状（主ビームおよび副ビームのビームスポット配置）を示した説明図である。 案内溝ピッチの異なる複数種類の光ディスクのうち、相対的に案内溝ピッチが大きい第２の光ディスク上のビームスポット形状（主ビームおよび副ビームのビームスポット配置）を示した説明図である。 第１のディスクを記録再生する場合における、図１のピックアップ装置によるトラッキング誤差信号検出原理を説明するための図である。 第１のディスクを記録再生する場合における、図１のピックアップ装置によるフォーカス誤差信号検出原理を説明するための図である。 第２のディスクを記録再生する場合における、図１のピックアップ装置によるトラッキング誤差信号検出原理を説明するための図である。 第２のディスクを記録再生する場合における、図１のピックアップ装置によるフォーカス誤差信号検出原理を説明するための図である。 案内溝ピッチの小さい光ディスク６を再生した場合のプッシュプル信号ＭＰＰ，ＳＰＰ，ＴＥ２の波形を示した図である。 案内溝ピッチの大きい光ディスク６を再生した場合のプッシュプル信号ＭＰＰ，ＳＰＰ，ＴＥ２の波形を示した図である。 案内溝ピッチの大きい光ディスク６を再生した場合のフォーカス誤差信号ＭＦＥ，ＳＦＥ１またはＳＦＥ２，ＦＥ２の波形を示した図である。 （ａ）は、本発明の実施の形態２の光ピックアップ装置における光回折素子の格子構造面を示した平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示された光回折素子の点線円部を拡大した拡大図である。 案内溝ピッチの異なる複数種類の光ディスクのうち、相対的に案内溝ピッチが小さい第１の光ディスク上のビームスポット形状（主ビームおよび副ビームのビームスポット配置）を示した説明図である。 案内溝ピッチの異なる複数種類の光ディスクのうち、相対的に案内溝ピッチが大きい第２の光ディスク上のビームスポット形状（主ビームおよび副ビームのビームスポット配置）を示した説明図である。 主ビーム及び副ビームのビームスポットが第１の光ディスクの案内溝を横断するときの４分割受光素子上での干渉パターンを示す説明図である。 主ビーム及び副ビームのビームスポットが第２の光ディスクの案内溝を横断するときの４分割受光素子上での干渉パターンを示す説明図である。 （ａ）は、実施の形態３の光ピックアップ装置における光回折素子の格子構造面を示した平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示された光回折素子の点線円部を拡大した拡大図である。 案内溝ピッチの異なる複数種類の光ディスクのうち、相対的に案内溝ピッチが小さい第１の光ディスク上のビームスポット形状（主ビームおよび副ビームのビームスポット配置）を示した説明図である。 案内溝ピッチの異なる複数種類の光ディスクのうち、相対的に案内溝ピッチが大きい第２の光ディスク上のビームスポット形状（主ビームおよび副ビームのビームスポット配置）を示した説明図である。 主ビーム及び副ビームのビームスポットが第１の光ディスクの案内溝を横断するときの４分割受光素子上での干渉パターンを示す説明図である。 主ビーム及び副ビームのビームスポットが第２の光ディスクの案内溝を横断するときの４分割受光素子上での干渉パターン示す説明図である。 （ａ）は、実施の形態４の光ピックアップ装置における光回折素子の格子構造面を示した平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示された光回折素子の点線円部を拡大した拡大図である。 案内溝ピッチの異なる複数種類の光ディスクのうち、相対的に案内溝ピッチが小さい第１の光ディスク上のビームスポット形状（主ビームおよび副ビームのビームスポット配置）を示した説明図である。 案内溝ピッチの異なる複数種類の光ディスクのうち、相対的に案内溝ピッチが大きい第２の光ディスク上のビームスポット形状（主ビームおよび副ビームのビームスポット配置）を示した説明図である。 主ビーム及び副ビームのビームスポットが第１の光ディスクの案内溝を横断するときの４分割受光素子上での干渉パターンを示す説明図である。 主ビーム及び副ビームのビームスポットが第２の光ディスクの案内溝を横断するときの４分割受光素子上での干渉パターンを示す説明図である。 （ａ）は、従来の光ピックアップ装置の光学系を示した概略構成図であり、（ｂ）は、従来の光ピックアップ装置におけるフォーカス誤差信号検出原理を説明するためのブロック図であり、（ｃ）は、従来の光ピックアップ装置におけるトラッキング誤差信号検出原理を説明するためのブロック図である。 従来の光ピックアップ装置を用いた場合の光ディスク上のビームスポット形状（主ビームおよび副ビームのビームスポット配置）を示した説明図である。 従来例１の光ピックアップ装置におけるフォーカス誤差信号検出原理を説明するためのブロック図である。 従来例１の光ピックアップ装置における主ビームフォーカス誤差信号ＭＦＥ、副ビームフォーカス誤差信号ＳＦＥ１またはＳＦＥ２、及びフォーカス誤差信号ＦＥ２の波形を示す波形図である。 （ａ）は、従来例２の光ピックアップ装置における光回折素子３００Ｂの格子構造面を示した平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示された回折格子の点線円部を拡大した拡大図である。 従来例２の光ピックアップ装置を用いた場合の光ディスク上のビームスポット形状（主ビームおよび副ビームの配置）を示した説明図である。 従来例２の光ピックアップ装置におけるトラッキング誤差信号検出原理を説明するためのブロック図である。 従来例２の光ピックアップ装置における、主ビームのプッシュプル信号ＭＰＰ、副ビームのプッシュプル信号ＳＰＰ１・ＳＰＰ２、及びトラッキング誤差信号ＴＥ２を示す波形図である。 対物レンズが移動した状態の光ディスク６を再生した場合のプッシュプル信号ＭＰＰ，ＳＰＰ，ＴＥ２の波形を示した図である。

符号の説明

１ 半導体レーザ（光源）
２ コリメータレンズ
３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３００Ａ 光回折素子
４ ビームスプリッタ
５ 対物レンズ（集光素子）
６ 光ディスク（第１の光情報記録媒体，第２の光情報記録媒体）
６ａ 第１の光ディスク（第１の光情報記録媒体）
６ｂ 第２の光ディスク（第２の光情報記録媒体）
６１，６１ａ，６１ｂ 案内溝
７ 集光レンズ
８ シリンドリカルレンズ
９ 光検出部
１０ ピックアップ装置（光ピックアップ）

Claims (11)

1. 光ビームを出射するレーザ光源と、
   該光ビームを光記録媒体上に集光させる集光素子と、
   上記光源と集光素子との間に配置され、少なくとも主ビーム及び２つの副ビームの３ビームに分割するための光回折素子と、
   上記光記録媒体からの３ビームの反射光を受光する受光素子を有し、かつ３ビームのそれぞれの反射光からプッシュプル信号を検出する光検出部とを備え、
   光情報記録媒体として、案内溝ピッチが互いに異なる複数の光情報記録媒体に対応した光ピックアップであって、
   光回折素子は、通過する光ビームに位相差を与える格子構造面を備え、該格子構造面が、
   複数の光情報記録媒体のうち相対的に案内溝ピッチが小さい第１の光情報記録媒体に対しては、副ビームにおけるプッシュプル信号の振幅が略０になる一方、
   複数の光情報記録媒体のうち相対的に案内溝ピッチが大きい第２の光情報記録媒体に対しては、副ビームにおけるプッシュプル信号の振幅が検出されるように設計されていることを特徴とする光ピックアップ。
2. 上記光回折素子の格子構造面は、
   第２の光情報記録媒体において、副ビームのビームスポットが主ビームのビームスポットと同一案内溝に配置された場合に、副ビームにおけるプッシュプル信号の位相が、主ビームにおけるプッシュプル信号と１８０°異なるように設計されていることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
3. 上記光回折素子は、その格子構造面に、
   第１の格子パターンが形成された第１格子形成領域と、
   第１の格子パターンの格子溝に対し１／２ピッチだけずれた格子溝を有する第２の格子パターンが形成された第２格子形成領域とを有し、
   格子構造面を、光ビームが通過する領域の中心を通過しかつ格子溝の方向に対し垂直な分割線により分割したとき、
   分割線に対して少なくとも片方側に、第１格子形成領域及び第２格子形成領域が格子溝の方向に沿って交互に配置された、格子配置領域を有することを特徴とする請求項１または２に記載の光ピックアップ。
4. 上記格子配置領域では、第１格子形成領域及び第２格子形成領域が、光ビーム半径の１／２毎に交互に配置され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。
5. 格子構造面を、光ビームが通過する領域の中心を通過しかつ格子溝の方向に対し垂直な分割線により２つの領域に分割したとき、
   上記格子配置領域は、分割線に対して片方側の領域全域に形成されていることを特徴とする請求項３または４に記載の光ピックアップ。
6. 格子構造面を、光ビームが通過する領域の中心を通過しかつ格子溝の方向に対し垂直な分割線により分割したとき、
   上記格子配置領域は、分割線に対して両側に形成されていることを特徴とする請求項３また４に記載の光ピックアップ。
7. 上記光回折素子の格子構造面全面に、第１格子形成領域及び第２格子形成領域が格子溝の方向に沿って交互に配置された格子配置領域が形成され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。
8. 上記光回折素子の格子構造面は、
   上記第２の光情報記録媒体に対して、主ビームのビームスポットが案内溝上に配置されたときに、副ビームのビームスポットの位置が、主ビームのビームスポットが配置された案内溝から１／２ピッチだけずれた位置になるように設定されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の光ピックアップ。
9. 上記光回折素子の格子構造面は、
   第１および第２の光情報記録媒体の両方に対して、主ビームのビームスポットが案内溝上に配置されたときに、副ビームのビームスポットの位置が、主ビームのビームスポットが配置された案内溝と同一の案内溝に配置されるように設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光ピックアップ。
10. 上記光検出部は、
    第２の光情報記録媒体に対しては、差動プッシュプル法によりトラッキング誤差信号を検出する一方、第１の光情報記録媒体に対しては、位相シフト差動プッシュプル法によりトラッキング誤差信号を検出することを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に光ピックアップ。
11. 上記光検出部は、
    第１の光情報記録媒体に対しては、主ビームだけを用いてフォーカス誤差信号を検出する一方、第２の光ディスクに対しては、主ビームと副ビームとの両方を用いてフォーカス誤差信号を検出することを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載の光ピックアップ。