WO2014013719A1 - 光ピックアップ装置 - Google Patents

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WO2014013719A1
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laser
diffraction grating
diffracted light
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有希 古清水
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Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Electronic Device Sales Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Electronic Device Sales Co Ltd
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    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
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    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/125—Optical beam sources therefor, e.g. laser control circuitry specially adapted for optical storage devices; Modulators, e.g. means for controlling the size or intensity of optical spots or optical traces
    • G11B7/127—Lasers; Multiple laser arrays
    • G11B7/1275—Two or more lasers having different wavelengths

Definitions

  • the present invention relates to an optical pickup device, and is particularly suitable for use in an optical pickup device that irradiates an optical disc with laser light having a plurality of wavelengths.
  • a semiconductor laser that emits laser beams having different wavelengths By using a semiconductor laser that emits laser beams having different wavelengths in this way, the number of parts can be reduced. Furthermore, by aligning the optical axes of laser beams having different wavelengths on the photodetector, the sensor layout of the photodetector can be simplified.
  • a diffractive optical element is used as an optical element for matching the optical axes of the two laser beams (for example, Patent Document 2).
  • the diffractive optical element is usually designed to bend the optical axis of one of the three laser beams.
  • a so-called blazed diffractive optical element is used to increase the diffraction efficiency of each laser beam.
  • the blazed diffractive optical element is expensive because the structure of the diffractive groove is complicated, and this increases the cost of the optical pickup device.
  • a so-called two-step type diffraction grating used to split a laser beam into a main beam and two sub beams is a diffraction groove formed by a rectangular groove having one bottom surface. Therefore, the structure of the diffraction groove is simple, and it is considerably cheaper than a blazed diffractive optical element.
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problems. It is possible to match the optical axes of two of the three laser beams with an inexpensive diffraction grating while achieving a desired diffraction efficiency. An object is to provide a possible optical pickup device.
  • An optical pickup device includes a first light emitting unit that emits a first laser beam having a first wavelength, and a second laser beam that has a second wavelength longer than the first wavelength.
  • the second light emitting unit that emits light and the third light emitting unit that emits third laser light having a third wavelength longer than the second wavelength are arranged on one package so that they are arranged in a straight line.
  • the first, second, and third laser beams that are converged on the first, second, and third disks and reflected from the first, second, and third disks, respectively, are transmitted to the photodetector.
  • the optical system includes a diffraction grating on which the first, second, and third laser beams incident on the photodetector are incident, and the diffraction grating has a rectangular diffraction pattern having one bottom surface. Grooves are formed.
  • the diffraction grating is arranged so that the diffraction direction of the diffraction grating is parallel to the alignment direction of the optical axes of the first, second and third laser beams.
  • the photodetector is arranged at a position where the first laser light not diffracted by the diffraction grating and one of the second and third laser lights diffracted by the diffraction grating overlap each other.
  • a quadrant sensor, and a second quadrant sensor disposed at a position where the third laser beam diffracted by the diffraction grating is irradiated.
  • the diffraction grating has a zero-order diffraction efficiency of the first laser light higher than that of the other orders of the first laser light, and the first-order diffraction efficiency of the second and third laser lights.
  • the depth of the diffraction groove is set so as to be higher than the diffraction efficiency of the other orders of the second and third laser beams.
  • the optical pick-up apparatus which can make the optical axis of two laser beams match among three laser beams with an inexpensive diffraction grating can be provided, achieving desired diffraction efficiency.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the optical system of the optical pick-up apparatus which concerns on embodiment. It is a figure explaining the irradiation position of the laser beam on the light-receiving surface which concerns on a comparative example, and a figure which shows the 4-part dividing sensor distribute
  • the present invention is applied to an optical pickup device that irradiates a BD [Blu-ray (registered trademark) Disc], DVD (Digital Versatile Disc), and CD (Compact Disc) with laser light.
  • BD Blu-ray (registered trademark) Disc
  • DVD Digital Versatile Disc
  • CD Compact Disc
  • the light emitting units 101a, 101b, and 101c each correspond to “first, second, and third light emitting units” recited in the claims, and the semiconductor laser 101 includes the claims. This corresponds to the “laser light source”.
  • the diffraction grating 102 to the astigmatism plate 109 and the diffraction grating 200 correspond to the “optical system” recited in the claims.
  • Each of the four-divided sensor S1 and the four-divided sensor S2 corresponds to “first and second four-divided sensors” recited in the claims.
  • the configuration described in the embodiment exemplifies the configuration of the scope of claims, and does not limit the scope of claims.
  • FIGS. 1A and 1B are diagrams showing an optical system of an optical pickup device 1 according to an embodiment.
  • 1A is a plan view of the optical system as viewed from the front side of the optical pickup device 1 (in the positive y-axis direction), and
  • FIG. 1B is an internal perspective view of the peripheral portion of the objective lens actuator 122 as viewed from the side.
  • FIG. 1C is a diagram showing an arrangement state of the light emitting units in the semiconductor laser 101. In FIGS. 1A to 1C, three-dimensional coordinate axes orthogonal to each other are added.
  • the x-axis is parallel to the emission direction of the laser light source 101
  • the y-axis is parallel to the optical axis of the objective lens 108
  • the z-axis is parallel to the optical axis of the collimator lens 105.
  • an optical pickup device 1 includes a semiconductor laser 101, a diffraction grating 102, a PBS mirror 103, a quarter wavelength plate 104, a collimator lens 105, and a lens actuator 106.
  • a raising mirror 107, an objective lens 108, a diffraction grating 200, an astigmatism plate 109, and a photodetector 110 are provided.
  • the semiconductor laser 101 includes a laser beam with a wavelength of about 400 nm (hereinafter referred to as “BD light”), a laser beam with a wavelength of about 650 nm (hereinafter referred to as “DVD light”), and a laser beam with a wavelength of about 780 nm (hereinafter referred to as “CD light”). Light)) in the same direction.
  • BD light laser beam with a wavelength of about 400 nm
  • DVD light laser beam with a wavelength of about 650 nm
  • CD light laser beam with a wavelength of about 780 nm
  • the semiconductor laser 101 includes light emitting units 101a, 101b, and 101c that emit BD light, DVD light, and CD light, respectively, in one package.
  • the light emitting units 101b and 101c are integrally formed on the substrate 101e so that the interval is w2.
  • the substrates 101d and 101e are installed on the submount 101f.
  • the light emitting portions 101a to 101c are formed so as to be aligned on a straight line.
  • the optical system after the semiconductor laser 101 is adjusted so that its optical axis is aligned with the optical axis of the DVD light.
  • both w1 and w2 are designed to be 90 ⁇ m.
  • the light emitting unit 101a and the light emitting units 101b and 101c are formed on the substrates 101d and 101e, respectively, by a semiconductor manufacturing process. For this reason, the positional accuracy of the light emitting unit 101a on the substrate 101d and the positional accuracy of the light emitting units 101b and 101c on the substrate 101e are sufficiently enhanced.
  • the substrates 101d and 101e on which the light emitting portions are formed are bonded onto the submount 101f via electrodes, bonding layers, and the like. For this reason, the positional accuracy of the substrates 101d and 101e in the submount 101f is lowered.
  • w2 includes only an error of about ⁇ 1 to +1 ⁇ m, but w1 has an error of about ⁇ 10 to +10 ⁇ m.
  • the diffraction grating 102 mainly divides BD light out of BD light, DVD light, and CD light emitted from the semiconductor laser 101 into a main beam and two sub beams.
  • diffraction grating 102 diffraction grooves are formed so that the three beams of BD light follow the track of the disk.
  • DVD light and CD light are also diffracted by the diffraction grating 102, but the intensity of the sub-beams of these lights is extremely small.
  • the diffraction grating 102 is a composite element of a half-wave plate and a diffraction grating.
  • the PBS mirror 103 reflects the laser beam incident from the diffraction grating 102 side.
  • the PBS mirror 103 is a thin parallel plate having a square outline on the entrance surface and the exit surface, and a polarizing film is formed on the entrance surface.
  • the diffraction grating 102 is arranged so that the polarization directions of the BD light, DVD light, and CD light are S-polarized with respect to the PBS mirror 103.
  • the quarter-wave plate 104 converts the laser light reflected by the PBS mirror 103 into circularly polarized light, and converts the reflected light from the disk into linearly polarized light that is orthogonal to the polarization direction toward the disk. As a result, the laser light reflected by the disk passes through the PBS mirror 103 and is guided to the photodetector 110.
  • the collimator lens 105 converts the laser light reflected by the PBS mirror 103 into parallel light.
  • the lens actuator 106 drives the quarter wavelength plate 104 and the collimator lens 105 in the optical axis direction of the collimator lens 105. By moving the collimator lens 105, the aberration generated in the laser light is corrected.
  • the rising mirror 107 reflects the laser beam incident from the collimator lens 105 side in the direction toward the objective lens 108 (negative y-axis direction).
  • the objective lens 108 is held by a holder 121, and the holder 121 is driven by an objective lens actuator 122 in a focus direction (y-axis direction) and a tracking direction (radial direction of the disc). By driving the holder 121 in this way, the objective lens 108 is driven in the focus direction and the tracking direction.
  • the optical axis of the laser beam incident on the rising mirror 107 from the collimator lens 105 side is inclined by 67.5 degrees with respect to the tangential direction of the disk. Further, the alignment direction of the main beam and the two sub beams of the BD light traveling from the rising mirror 107 toward the disk coincides with the tangential direction of the disk.
  • the reflected light from the disk is converted into linearly polarized light that becomes P-polarized light with respect to the PBS mirror 103 by the quarter-wave plate 104. Thereby, the reflected light from the disk passes through the PBS mirror 103.
  • the diffraction grating 200 has a so-called two-step type diffraction groove. That is, the diffraction groove formed in the diffraction grating 200 is a rectangular groove having one bottom surface. The depth of the diffraction groove of the diffraction grating 200 is designed so that the zero-order diffraction efficiency is high for BD light and the first-order diffraction efficiency is high for CD light and DVD light.
  • the diffraction grating 200 is arranged so that the diffraction direction is parallel to the x-axis direction. The configuration of the diffraction grating 200 will be described in detail later with reference to FIG.
  • DVD light When DVD light enters the diffraction grating 200, it is diffracted in the first-order diffracted light diffracted in the direction approaching the optical axis of the BD light (x-axis negative direction) and in the direction away from the optical axis of the BD light (x-axis positive direction). 1st order diffracted light is generated.
  • the first-order diffracted light diffracted in the direction approaching the optical axis of the BD light (x-axis negative direction) and the direction away from the optical axis of the BD light (x-axis positive direction).
  • First-order diffracted light is diffracted into
  • the first-order diffracted light diffracted in the direction approaching the optical axis of the BD light is referred to as “+ 1st-order diffracted light” and is diffracted in the direction away from the optical axis of the BD light (x-axis positive direction).
  • the first-order diffracted light is expressed as “ ⁇ 1st-order diffracted light”.
  • the astigmatism plate 109 is a parallel plate and is arranged to be inclined by 45 degrees with respect to the optical axes of BD light, DVD light, and CD light. As a result, astigmatism is introduced to the BD light, DVD light, and CD light incident on the astigmatism plate 109 in a converged state. Since the PBS mirror 103 is a parallel plate and is inclined with respect to the optical axes of the BD light, DVD light, and CD light, the astigmatism is also caused by the PBS mirror 103 in each light. be introduced.
  • the astigmatism plate 109 has a thickness, a refractive index, and an inclination direction so that an appropriate astigmatism is introduced into each light by the astigmatism introduced by itself and the astigmatism introduced by the PBS mirror 103. It has been adjusted.
  • the light receiving surface of the photodetector 110 is parallel to the xy plane, and a four-divided sensor is disposed on the light receiving surface at a position where BD light, DVD light, and CD light are irradiated.
  • the sensor layout of the photodetector 110 will be described later with reference to FIG.
  • DOE 300 Prior to describing the configuration of the diffraction grating 200 and the photodetector 110 described above, first, the configuration of the diffractive optical element (DOE) 300 according to the comparative example and the sensor layout of the photodetector 110 when the DOE 300 is used. Will be described with reference to FIGS. 2 (a) and 2 (b). In this comparative example, the DOE 300 is used in place of the diffraction grating 200.
  • DOE 300 is used in place of the diffraction grating 200.
  • FIG. 2A is a diagram for explaining the diffraction action by the DOE 300.
  • the astigmatism plate 109 disposed between the DOE 300 and the light receiving surface of the photodetector 110 is not shown for convenience.
  • the BD light, the DVD light, and the CD light are incident on the DOE 300 in this order in the positive x-axis direction.
  • the BD light incident on the DOE 300 is divided into a main beam and a sub beam by a diffraction grating 102 disposed immediately after the semiconductor laser 101.
  • the alignment direction of these three beams is a direction corresponding to the tangential direction of the disk, and is slightly inclined with respect to the direction perpendicular to the diffraction direction (the positive x-axis direction) of the DOE 300.
  • the three beams of BD light incident on the DOE 300 are bent in the positive x-axis direction by the diffraction action of the DOE 300, and ⁇ 1st order diffracted light is generated.
  • the diffracted light other than the ⁇ 1st order of the BD light and the diffracted light other than the 0th order of the DVD light and the CD light are not shown for convenience.
  • the ⁇ 1st order diffracted light of the main beam diffracted by the DOE 300 overlaps the 0th order diffracted light of the DVD light on the light receiving surface of the photodetector 110.
  • the optical axis of the main beam of BD light and the optical axis of DVD light coincide on the light receiving surface.
  • FIG. 2 (b) is a diagram showing four-divided sensors S1 to S4 arranged on the light receiving surface of the photodetector 110.
  • FIG. FIG. 2B shows the four-divided sensors S1 to S4 when the photodetector 110 is viewed from the back surface (in the negative z-axis direction).
  • the 4-split sensor S1 receives the -1st-order diffracted light of the main beam of BD light and the 0th-order diffracted light of the DVD light, and the 4-split sensors S2 and S3 receive the -1st-order diffracted light of the two sub-beams of BD light.
  • the quadrant sensor S4 receives the 0th order diffracted light of the CD light.
  • the four-divided sensors S1 to S3 are arranged so as to be inclined so that the arrangement direction of the three four-divided sensors matches the arrangement direction of the three beams of BD light shown in FIG.
  • the quadrant sensor S4 is disposed adjacent to the quadrant sensor S1 in the same direction (x-axis direction) as the arrangement direction of the light emitting units 101a to 101c.
  • the quadrant sensors S1 to S4 are composed of sensors S11 to S14, sensors S21 to S24, sensors S31 to S34, and sensors S41 to S44, respectively.
  • the arrangement direction of the four-divided sensors S1 to S3 is the Y-axis direction
  • the direction perpendicular to the Y-axis direction is the X-axis direction
  • the X-axis direction and the Y-axis direction are respectively the radial direction of the disc.
  • the direction corresponds to the direction and the tangential direction.
  • the dividing lines of the four-divided sensors S1 to S4 are configured to coincide with the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • a reproduction RF signal, a focus error signal, and a tracking error signal are generated by outputs from the respective sensors constituting the four-divided sensors S1 to S4.
  • the distance between the optical axis of the 0th-order diffracted light of the DVD light and the optical axis of the 0th-order diffracted light of the CD light is equal to the distance w2 between the light emitting units 101b and 101c shown in FIG. For this reason, the interval between the center of the four-divided sensor S1 and the center of the four-divided sensor S4 is also w2.
  • the outlines of the quadrant sensors S1 and S4 are square, and the shapes of the sensors S11 to S14 and S41 to S44 constituting the quadrant sensors S1 and S4 are also square.
  • the outlines of the quadrant sensors S2 and S3 have a shape in which square corners are dropped.
  • Each of the four-divided sensors S1 and S4 is larger than the diameter of the spot (minimum circle of confusion) of the received laser beam.
  • FIG. 3A is a diagram schematically showing a cross-sectional view when the DOE 300 shown in FIG. 2A is cut along a plane parallel to the xz plane.
  • the DOE 300 includes a blazed diffraction structure. That is, a plurality of diffraction grooves 301 extending linearly in the y-axis direction are formed on the incident surface of the DOE 300 at a constant pitch.
  • the cross-sectional shape of each diffraction groove 301 is a triangle. Due to the diffraction groove 301, a sawtooth blaze is formed on the incident surface of the DOE 300. Strictly speaking, the slope of each diffraction groove 301 is formed in a stepped shape of 8 steps.
  • the DOE 300 is made of a glass material.
  • FIG. 3B is a diagram showing the diffraction efficiency of the DOE 300 when the depth of the diffraction groove 301 is changed.
  • the pitch of the diffraction grooves 301 is 21.2 ⁇ m and the refractive index of the DOE 300 for each light (the refractive index of the glass) is set as shown in the table on the right side of FIG.
  • the simulation results are shown.
  • the wavelengths of BD light, DVD light, and CD light are set to 405 nm, 660 nm, and 785 nm, respectively.
  • the emission power of BD light is weaker than that of DVD light and CD light.
  • the DOE 300 is set so that the ⁇ 1st-order diffraction efficiency of BD light is higher than the 0th-order diffraction efficiency of DVD light and CD light.
  • the diffraction efficiency for BD light is about 90%.
  • the ⁇ 1st-order diffraction efficiency of the BD light is 88%.
  • the zero-order diffraction efficiencies of DVD light and CD light can be set to 33% and 47%, respectively. Thereby, a desired diffraction efficiency can be achieved for each light.
  • corresponds to the structure of Claim 2, 4, and 5.
  • FIG. 4A is a diagram for explaining the diffraction action by the DOE 300.
  • the astigmatism plate 109 disposed between the diffraction grating 200 and the light receiving surface of the photodetector 110 is not shown for convenience.
  • the alignment direction of the main beam and the sub beam of the BD light is a direction corresponding to the tangential direction of the disk, and the diffraction direction of the diffraction grating 20000 (x-axis positive direction). It is slightly inclined with respect to the direction perpendicular to
  • the three beams of BD light incident on the diffraction grating 200 are not substantially diffracted by the diffraction grating 200 but pass through the diffraction grating 200 as they are.
  • DVD light and CD light are bent in the negative x-axis direction by the diffraction action of the diffraction grating 200.
  • the diffracted light other than the 0th order of the BD light and the diffracted light other than the + 1st order of the DVD light and the CD light are not shown for convenience.
  • the + 1st order diffracted light of the DVD light diffracted by the DOE 300 overlaps with the 0th order diffracted light of the main beam of the BD light on the light receiving surface of the photodetector 110.
  • the optical axis of the main beam of BD light and the optical axis of DVD light coincide on the light receiving surface.
  • FIG. 4B is a diagram showing the four-divided sensors S1 to S4 arranged on the light receiving surface of the photodetector 110.
  • FIG. 4B shows the four-divided sensors S1 to S4 when the photodetector 110 is viewed from the back surface (in the negative z-axis direction).
  • the light received by the four-divided sensors S1 to S4 is the same as in the comparative example.
  • the quadrant sensors S2 and S3 are configured in the same manner as in the comparative example.
  • the four-divided sensors S1 and S4 have a reduced width in the X-axis direction compared to the comparative example.
  • the distance between the optical axis of the 0th-order diffracted light of the DVD light and the optical axis of the 0th-order diffracted light of the CD light is the distance between the light emitting units 101b and 101c shown in FIG. Gradually smaller from w2. For this reason, the space
  • FIGS. 5A and 5B are diagrams showing diffraction states of BD light, DVD light, and CD light in the comparative example and the example, respectively.
  • the DVD light and the CD light travel straight without being diffracted by the DOE 300. Therefore, as described above, the interval w3 between the optical axis of the DVD light and the optical axis of the CD light on the light receiving surface of the photodetector 110 is the same as the interval w2 between the light emitting units 101b and 101c of the semiconductor laser 101. .
  • the DVD light and the CD light are each diffracted by the diffraction grating 200, and the + 1st order diffracted light enters the photodetector 110.
  • the diffraction angle ⁇ by the diffraction grating 200 is obtained by the following equation.
  • the diffraction angle ⁇ c of the + 1st order diffracted light of the CD light is larger than the diffraction angle ⁇ d of the + 1st order diffracted light of the DVD light. For this reason, the distance between the optical axis of the 0th-order diffracted light of the DVD light and the optical axis of the 0th-order diffracted light of the CD light gradually decreases as it advances from the diffraction grating 200 in the positive z-axis direction.
  • the interval w3 between the optical axis of the DVD light and the optical axis of the CD light on the light receiving surface of the photodetector 110 is smaller than the interval w2 between the light emitting portions 101b and 101c of the semiconductor laser 101.
  • the interval w3 is smaller than the interval w3 in the comparative example, so that the width in the X-axis direction of the four-divided sensors S1, S4 is reduced so that the four-divided sensors S1, S4 do not overlap.
  • the outlines of the four-divided sensors S1 and S4 are rectangles that are long in the Y-axis direction.
  • the four-divided sensors S1 and S4 are reduced only in the width in the X-axis direction and not reduced in the width in the Y-axis direction. This is for suppressing the influence of the lens shift of the objective lens 108. That is, during actual operation, when the objective lens 108 is displaced in the tracking direction (the radial direction of the disk), the beam spot of each light is displaced in the Y-axis direction in FIG. 4B on the photodetector 110. Thus, even when the beam spot is displaced, the width in the Y-axis direction of the four-divided sensors S1 and S4 is maintained at the same width as in the comparative example so that each beam spot can be properly covered.
  • FIG. 6A is a diagram schematically showing a cross-sectional view when the diffraction grating 200 shown in FIG. 4A is cut along a plane parallel to the xz plane.
  • the diffraction grating 200 includes a rectangular diffraction groove 201 having one bottom surface. That is, the diffraction grating 200 is a two-step type diffraction grating similar to the diffraction grating 102 shown in FIG.
  • a plurality of diffraction grooves 201 extending linearly in the y-axis direction are formed on the incident surface of the diffraction grating 200 at a constant pitch.
  • the diffraction groove 201 is formed by forming a protrusion 203 made of SiO 2 on the upper surface of the glass substrate 202.
  • the protrusion 203 is formed by forming an SiO 2 layer on the upper surface of the glass substrate 202 and then etching the SiO 2 layer. This configuration is generally used for a two-step type diffraction grating at present.
  • FIG. 6B shows the diffraction efficiency of the diffraction grating 200 when the depth of the diffraction groove 201 is changed.
  • the pitch of the diffraction grooves 201 is set to 34 ⁇ m
  • the refractive index of the projection 203 (the refractive index of SiO 2 ) for each light is set as shown in the table on the right side of FIG. 6B.
  • the refractive index of the glass substrate 202 is the same as the refractive index in the table on the right side of FIG.
  • the wavelengths of BD light, DVD light, and CD light are set to 405 nm, 660 nm, and 785 nm, respectively.
  • the width of the protrusion 203 in the x-axis direction and the width of the diffraction groove 201 in the x-axis direction are set to be equal.
  • the emission power of BD light is weaker than that of DVD light and CD light.
  • the diffraction grating 200 is set so that the zero-order diffraction efficiency of the BD light is higher than the + 1st-order diffraction efficiency of the DVD light and the CD light.
  • the diffraction efficiency for BD light is about 90%.
  • the zero-order diffraction efficiency of the BD light is set to 97 as shown in the table on the right side of FIG. %,
  • the + 1st order diffraction efficiency of DVD light and CD light can be set to 35% and 40%, respectively.
  • the distance in the x-axis direction between the center of the four-divided sensor S1 and the center of the four-divided sensor S4 is a design value (90 ⁇ m in this case) shown in FIG. ) Is set equal to the interval w3.
  • Is set equal to the interval w3.
  • an error of about ⁇ 10 ⁇ m may occur in the interval w1, and the position of the diffraction grating 200 in the z-axis direction needs to be adjusted according to this error.
  • FIG. 7A to 7D are diagrams illustrating a method for adjusting the position of the diffraction grating 200.
  • the diffraction grating 200 is positioned at the design position (design position).
  • the diffraction grating 200 is moved in the negative z-axis direction from the design position, and the spot of the DVD light and the spot of the CD light are moved in the negative x-axis direction.
  • the spot of the DVD light and the spot of the CD light are positioned at the centers of the four-divided sensors S1 and S4, respectively.
  • the case where the interval between the light emitting unit 101a and the light emitting unit 101b is larger than the design value w1 has been described.
  • the interval between the light emitting unit 101a and the light emitting unit 101b is smaller than the design value w1, diffraction is performed.
  • the grating 200 may be moved from the design position in the positive z-axis direction. Thereby, the spot of DVD light and the spot of CD light are positioned at the centers of the four-divided sensors S1 and S4, respectively.
  • FIGS. 8A and 8B are diagrams showing the state of the beam spot of each light when the sensor layout according to the comparative example is used, and FIGS. 8C and 8D are the sensors according to the example. It is a figure which shows the state of the beam spot of each light at the time of using a layout.
  • the beam spot of these lights is divided into four.
  • the size of the four-divided sensors S1 and S4 and the size of the beam spot of each light are adjusted so as to be within the sensors S1 and S4.
  • the size of the beam spot is adjusted by changing the magnification of the return path of the optical system shown in FIG. 1A and the magnitude of the astigmatism action by the astigmatism plate 109.
  • the main beam of BD light, the DVD light, and the CD light are minimally confused.
  • the beam spots of these lights fall within the four-divided sensors S1 and S4.
  • the sensor layout of the embodiment since the width in the X-axis direction of the four-divided sensors S1 and S4 is shortened as described above, the main beam of the BD light, the DVD light, and the CD light are converged to the focal line state. In this case, as shown in FIG.
  • the beam spot of the main beam of BD light and the beam spot of DVD light and CD light protrude from the four-divided sensors S1 and S4. For this reason, in the sensor layout of the embodiment, there is a concern about deterioration of the focus error signal.
  • FIGS. 9A to 9D are diagrams for explaining simulation conditions.
  • FIGS. 9A and 9B are diagrams showing the dimensions of the sensor layouts according to the comparative example and the example, respectively. In FIG.
  • D1 and D2 are the widths in the Y-axis direction and the X-axis direction of the quadrant sensor S1
  • D3 and D4 are the widths in the Y-axis direction and the X-axis direction of the quadrant sensor S4, and D5 is This is the distance between the center of the quadrant sensor S1 and the quadrant sensor S4 in the X-axis direction.
  • D11 and D12 are the widths in the Y-axis direction and the X-axis direction of the quadrant sensor S1
  • D13 and D14 are the widths in the Y-axis direction and the X-axis direction of the quadrant sensor S4, and D15. Is the distance between the center of the quadrant sensor S1 and the quadrant sensor S4 in the X-axis direction.
  • FIG. 9C is a diagram showing a state where the main beam and the sub beam of the BD light are the minimum circle of confusion.
  • Db is the diameter of the minimum circle of confusion of BD light.
  • FIG. 9D is a diagram illustrating a state when the DVD light and the CD light are each in a minimum circle of confusion.
  • Dd and Dc are the diameters of the minimum circle of confusion of DVD light and CD light, respectively.
  • D1 to D5 are set as follows.
  • D1 90 ⁇ m
  • D2 90 ⁇ m
  • D3 60 ⁇ m
  • D4 60 ⁇ m
  • D5 88 ⁇ m
  • D11 to D15 are set as follows.
  • Db, Dd, and Dc are set as follows.
  • Db, Dd, and Dc are set to the same value in both the comparative example and the example.
  • the length of the beam when the main beam of the BD light is in the focal line state is equal to the length of the diagonal line of the quadrant sensor S1 in the comparative example, and when the CD light is in the focal line state.
  • the length of the beam is equal to the length of the diagonal line of the quadrant sensor S4 in the comparative example.
  • 10 (a) to 10 (f) are diagrams showing simulation results of the focus error signal when BD light is used.
  • 10A to 10C are diagrams showing simulation results according to the comparative example
  • FIGS. 10D to 10F are diagrams showing simulation results according to the example. In this simulation, it is assumed that a focus search is performed on a BD having two recording layers.
  • FIG. 10A shows the waveform of the focus error signal (main FE) generated based on the output from the quadrant sensor S1 that receives the main beam of BD light.
  • FIG. 10B shows the waveform of the BD light.
  • FIG. 10C shows the waveform of the focus error signal (sub FE) generated based on the outputs from the four-divided sensors S2 and S3 that receive the sub beam.
  • FIG. 10C shows a focus error signal (main FE and sub FE added) ( The waveform of the FE signal) is shown.
  • FIGS. 10D, 10E, and 10F show main FE, sub FE, and FE signals according to the embodiment.
  • SL1 and SL2 are Peak-to-Peak values of S-shaped curves for the first recording layer and the second recording layer, respectively.
  • the S-shaped level SL1 in the example (the peak-to-peak value of the S-shaped curve for the first recording layer) is 97 of the S-shaped level SL1 in the comparative example. %Met. Therefore, it can be seen that the same focus error signal as in the comparative example can be obtained even if the width in the X-axis direction of the four-divided sensors S1 and S4 is reduced as in the embodiment.
  • S-shaped signals also appear in the areas A1 and A2.
  • the Fake signal is generated when stray light from the recording layer leaks into the 4-minute sensors S1 to S4. If the amplitude of the Fake signal is large, the Fake signal may be erroneously detected as an S-shaped signal for the second recording layer during focus search. Therefore, the amplitude of the Fake signal needs to be sufficiently smaller than the S-shaped level SL2 for the second recording layer.
  • the ratio of the Fake signal to the S-shaped level SL2 was 36%, and in the example, the ratio of the Fake signal to the S-shaped level SL2 was 34%. Therefore, it can be seen that the Fake signal is suppressed as compared with the comparative example by reducing the width in the X-axis direction of the four-divided sensors S1 and S4 as in the embodiment.
  • FIGS. 11 (a) and 11 (b) are diagrams showing simulation results of a focus error signal when DVD light is used. In this simulation, it is assumed that a focus search is performed on a DVD having two recording layers.
  • FIGS. 11C and 11D are diagrams showing simulation results of the focus error signal when CD light is used. In this simulation, it is assumed that a focus search is performed on a CD having one recording layer.
  • 11A and 11C are diagrams illustrating simulation results according to the comparative example
  • FIGS. 11B and 11D are diagrams illustrating simulation results according to the example.
  • the S-shaped level of the embodiment is slightly lower than the S-shaped level of the comparative example, a focus error signal substantially equivalent to that of the comparative example is obtained. . Therefore, it can be seen that the same focus error signal as in the comparative example can be obtained even if the width in the X-axis direction of the four-divided sensors S1 and S4 is reduced as in the embodiment.
  • the diffraction grating 200 Since the diffraction grating 200 has a simple structure in which a rectangular diffraction groove 201 having a single bottom surface is formed, it can be generated at a lower cost than the DOE 300 in the comparative example. Further, by diffracting DVD light and CD light without diffracting BD light, as shown in FIG. 6B, the diffraction efficiency for BD light, DVD light and CD light can be increased to the same level as the comparative example. A solution for the groove depth can be obtained. Furthermore, even if DVD light and CD light are diffracted in this way, as verified with reference to FIGS. 10 and 11, the quality of the focus error signal substantially equivalent to that of the comparative example can be obtained. Therefore, according to the present embodiment, the optical pickup device 1 capable of matching the optical axes of two of the three laser beams with an inexpensive diffraction grating 200 while achieving a desired diffraction efficiency. Can be realized.
  • the width of the quadrant sensor S1, S4 in the X-axis direction is reduced, so that the sensor layout can be made compact.
  • the quality of the focus error signal substantially equivalent to that of the comparative example can be obtained.
  • the width in the X-axis direction of the four-divided sensors S1 and S4 is not reduced, even if a lens shift occurs in the objective lens 108 as described above, the sensor output is deteriorated. It does not occur.
  • the objective lens is configured by configuring the four-divided sensors S1, S4 so that the width in the arrangement direction of the four-divided sensors S1, S4 is smaller than the width in the direction perpendicular to the arrangement direction.
  • the sensor layout can be made compact while suppressing the influence of the lens shift 108.
  • FIGS. 12A and 12B show the configuration of the photodetector 110a according to the first modification.
  • the same diffraction grating 200 as that in the first embodiment is used.
  • the first modification example exemplifies the configuration described in claim 6.
  • the first modification does not limit the configuration of claim 6 in any way.
  • the optical axis of the 0th-order diffracted light of the main beam of the BD light and the optical axis of the + 1st-order diffracted light of the CD light coincide on the light receiving surface of the photodetector 101a.
  • Two diffracted lights are received by the quadrant sensor S1.
  • ⁇ 1st order diffracted light is received by the four-divided sensor S4.
  • the photodetector 110a is arranged at a position away from the diffraction grating 200 in the z-axis positive direction as compared with the above embodiment so that each diffracted light can be received by the corresponding four-divided sensor in this way.
  • the four-divided sensor S4 receives DVD light having a spot diameter larger than that of CD light, and thus is larger in size than the comparative example. Further, since the interval w3 between the optical axis of the BD light and the optical axis of the DVD light on the light receiving surface is larger than that in the above-described example and the comparative example, the interval between the four-divided sensors S1 and S4 is also the above example and the comparative example. Is bigger than. For this reason, in the first modification, the sensor layout is larger than that in the above-described embodiment and the comparative example.
  • the size of the beam spot of CD light and DVD light can be set large.
  • the RF signal for the positional deviation in the xy plane of the photodetector 110a Degradation of the tracking error signal and the focus error signal can be suppressed.
  • the size of the beam spot can be adjusted by changing the magnification of the return path of the optical system shown in FIG. 1A and the magnitude of the astigmatism action by the astigmatism plate 109.
  • Modification 1 is preferable when the photodetector 110a can be increased in size.
  • the optical axes of two of the three laser beams can be made to coincide with each other by the inexpensive diffraction grating 200 while achieving the desired diffraction efficiency, as in the above embodiment.
  • the optical pickup device 1 can be realized.
  • FIGS. 13A and 13B show the configuration of the photodetector 110b according to the second modification.
  • the same diffraction grating 200 as that in the first embodiment is used.
  • the optical axis of the 0th-order diffracted light of the main beam of the BD light and the optical axis of the + 1st-order diffracted light of the DVD light are the light receiving surface of the photodetector 101b, as in the above embodiment. These two diffracted lights coincide with each other and are received by the four-divided sensor S1.
  • the ⁇ 1st order diffracted light of CD light is received by the four-divided sensor S4.
  • the photodetector 110a is separated from the diffraction grating 200 in the positive z-axis direction by the same distance as in the above embodiment.
  • the size of the four-divided sensors S1 and S4 is the same as that of the comparative example.
  • the interval w3 between the optical axis of the BD light and the optical axis of the CD light on the light receiving surface is larger than that of the above-described embodiment and the comparative example, the interval between the four-divided sensors S1, S4 is also the above-described embodiment and comparative example Is bigger than.
  • the sensor layout is larger than that in the above-described example and comparative example.
  • the size of the four-divided sensors S1 and S4 and the size of the beam spots of BD light, CD light, and DVD light are set large as in the first modification. can do.
  • the size of the beam spot can be adjusted by changing the magnification of the return path of the optical system shown in FIG. 1A and the magnitude of the astigmatism action by the astigmatism plate 109.
  • the configuration of the second modification is also preferable when the enlargement of the photodetector 110a is allowed, as in the first modification.
  • the optical axes of two of the three laser beams can be made to coincide with each other by the inexpensive diffraction grating 200 while achieving the desired diffraction efficiency, as in the above embodiment.
  • the optical pickup device 1 can be realized.
  • the semiconductor laser 101 is configured such that the BD light emitting unit 101a and the CD light emitting unit 101c sandwich the DVD light emitting unit 101b, but the arrangement order of the light emitting units 101a to 101c is not limited. May be changed to other orders.
  • the semiconductor laser 101 may be configured such that the light emitting unit 101a for BD light and the light emitting unit 101b for DVD light sandwich the light emitting unit 101c for CD light.
  • this arrangement order is not necessarily a desirable arrangement order. That is, in this arrangement order, when the optical axis of the CD light is made coincident with the optical axis of the objective lens 108, both the BD light and the DVD light are incident on the objective lens 108 with a predetermined angle of view.
  • the other laser light is incident on the objective lens 108 with a large angle of view. In this case, there is a possibility that a large aberration occurs in the BD light or DVD light.
  • the semiconductor laser 101 is preferably configured such that the light emitting unit 101a for BD light and the light emitting unit 101c for CD light sandwich the light emitting unit 101b for DVD light.
  • the so-called three-beam method is applied to the BD light.
  • the BD light may be a one-beam method, or the three-beam method is appropriately applied to laser light of other wavelengths. May be.
  • the angle between the optical axis of the laser beam incident on the rising mirror 107 from the collimator lens 105 side and the tangential direction of the disk is 67.5 degrees. It is not limited to.
  • the present invention can also be appropriately applied to an optical pickup device including an optical system having another configuration.
  • Optical pick-up apparatus 101 ... Semiconductor laser (laser light source) 101a ... Light emitting part (first light emitting part) 101b ... Light emitting part (second light emitting part) 101c ... Light emitting part (third light emitting part) 110, 110a, 110b ... Photodetector 200 ... Diffraction grating S1 ... Quadrant sensor (first quadrant sensor) S4: Quadrant sensor (second quadrant sensor)

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Description

光ピックアップ装置
　本発明は、光ピックアップ装置に関するものであり、特に、複数波長のレーザ光を光ディスクに照射する光ピックアップ装置に用いて好適なものである。
　従来、複数種類の光ディスクに対応した互換型の光ピックアップ装置が開発されている。かかる光ピックアップ装置では、異なる波長のレーザ光を用いて情報の読み書きが行われる。この種の光ピックアップ装置で用いられる半導体レーザとして、異なる波長の２つのレーザ光を出射する２波長レーザが知られている（たとえば、特許文献１）。さらに、近年では、異なる波長の３つのレーザ光を出射する３波長レーザが用いられつつある。
　このように異なる波長のレーザ光を出射する半導体レーザを用いることにより、部品点数の削減を図ることができる。さらに、異なる波長のレーザ光の光軸を光検出器上において一致させることにより、光検出器のセンサレイアウトを簡素化することができる。ここで、２つのレーザ光の光軸を一致させるための光学素子として、たとえば、回折光学素子が用いられる（たとえば、特許文献２）。
特開２００１－２３０５０１号公報 特開２００６－９９９４１号公報
　上記のように光源として３波長レーザが用いられる場合、回折光学素子は、通常、３つのレーザ光のうち一つのレーザ光の光軸を曲げるように設計される。この場合、各レーザ光の回折効率を高めるために、いわゆるブレーズ型の回折光学素子が用いられる。
　しかしながら、ブレーズ型の回折光学素子は、回折溝の構造が複雑であるため高価であり、このため、光ピックアップ装置のコストを引き上げる要因となる。これに対し、３ビーム方式の光ピックアップ装置において、レーザ光をメインビームと２つのサブビームに分割するために用いられる所謂２ステップ型の回折格子は、一つの底面を有する矩形状の溝によって回折溝が形成されているため、回折溝の構造がシンプルあり、ブレーズ型の回折光学素子に比べると、かなり安価である。しかしながら、この回折格子では、一つのレーザ光から同じ次数の２つの回折光（たとえば、＋１次回折光と－１次回折光）が生じるため、そのうち一方が光検出器に導かれるように光学系を構成すると、光検出器に導かれる回折光の回折効率が低くなるとの問題がある。
　本発明は、上記課題を解消するためになされたものであり、所望の回折効率を達成しながら、安価な回折格子により、３つのレーザ光のうち２つのレーザ光の光軸を一致させることが可能な光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
　本発明に係る光ピックアップ装置は、第１の波長を持つ第１のレーザ光を出射する第１の発光部と、前記第１の波長よりも長い第２の波長を持つ第２のレーザ光を出射する第２の発光部と、前記第２の波長よりも長い第３の波長を持つ第３のレーザ光を出射する第３の発光部とが直線状に並ぶように一つのパッケージ上に設置されたレーザ光源と、前記第１、第２および第３のレーザ光を受光する光検出器と、前記レーザ光源から出射された前記第１、第２および第３のレーザ光を、それぞれ、第１、第２および第３のディスク上に収束させるとともに、前記第１、第２および第３のディスクからそれぞれ反射された前記第１、第２および第３のレーザ光を、前記光検出器に導く光学系と、を備える。ここで、前記光学系は、前記光検出器へと向かう前記第１、第２および第３のレーザ光が入射する回折格子を備え、この回折格子には、一つの底面を有する矩形状の回折溝が形成されている。前記回折格子の回折方向が前記第１、第２および第３のレーザ光の光軸の並び方向に対して平行となるように、前記回折格子が配置される。前記光検出器は、前記回折格子によって回折されない前記第１のレーザ光と前記回折格子によって回折された前記第２および第３のレーザ光の何れか一方とが重なる位置に配置された第１の４分割センサと、前記回折格子によって回折された前記第３のレーザ光が照射される位置に配置された第２の４分割センサとを備える。
　前記回折格子は、前記第１のレーザ光の０次の回折効率が前記第１のレーザ光の他の次数の回折効率よりも高く、前記第２および第３のレーザ光の１次の回折効率が、それぞれ、前記第２および第３のレーザ光の他の次数の回折効率よりも高くなるよう、前記回折溝の深さが設定されている。
　本発明によれば、所望の回折効率を達成しながら、安価な回折格子により、３つのレーザ光のうち２つのレーザ光の光軸を一致させることが可能な光ピックアップ装置を提供することができる。
　本発明の特徴は、以下に示す実施の形態により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも本発明の一つの実施形態であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施の形態により何ら制限されるものではない。
実施の形態に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図である。 比較例に係る受光面上におけるレーザ光の照射位置を説明する図および受光面上に配される４分割センサを示す図である。 比較例に係る回折光学素子の構成と回折効率を示す図である。 実施例に係る受光面上におけるレーザ光の照射位置を説明する図および受光面上に配される４分割センサを示す図である。 比較例に係る回折光学素子と実施例に係る回折格子の回折作用と、光検出器の構成とを示す図である。 実施例に係る回折格子の構成と回折効率示す図である。 実施例に係る回折格子の調整方法を説明する図である。 比較例と実施例に係る受光面上のビームの状態を示す図である。 比較例と実施例に係るフォーカスエラー信号の検証に用いる４分割センサの構成とビーム径を示す図である。 比較例と実施例に係るフォーカスエラー信号の検証結果を示す図である。 比較例と実施例に係るフォーカスエラー信号の検証結果を示す図である。 変更例１に係る回折格子の回折作用と光検出器の構成とを示す図である。 変更例２に係る回折格子の回折作用と光検出器の構成とを示す図である。
　本実施の形態は、ＢＤ［Blu-ray（登録商標） Disc］、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）およびＣＤ（Compact Disc）にレーザ光を照射する光ピックアップ装置に本発明を適用したものである。
　本実施の形態において、発光部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃが、それぞれ、特許請求の範囲に記載の「第１、第２および第３の発光部」に相当し、半導体レーザ１０１が、特許請求の範囲に記載の「レーザ光源」に相当する。また、回折格子１０２～非点収差版１０９および回折格子２００が、特許請求の範囲に記載の「光学系」に相当する。また、４分割センサＳ１および４分割センサＳ２が、それぞれ、特許請求の範囲に記載の「第１および第２の４分割センサ」に相当する。ただし、実施の形態に記載の構成は、特許請求の範囲の構成を例示するものであって、特許請求の範囲を何ら限定するものではない。
　図１（ａ）、（ｂ）は、実施の形態に係る光ピックアップ装置１の光学系を示す図である。図１（ａ）は光学系を光ピックアップ装置１の表側から（ｙ軸正方向に）見た場合の平面図、図１（ｂ）は対物レンズアクチュエータ１２２周辺部分を側面側から見た内部透視図、図１（ｃ）は半導体レーザ１０１における発光部の配置状態を示す図である。なお、図１（ａ）～（ｃ）には、それぞれ、互いに直交する３次元座標軸が付記されている。これら座標軸のうち、ｘ軸は、レーザ光源１０１の出射方向に平行であり、ｙ軸は、対物レンズ１０８の光軸に平行であり、ｚ軸は、コリメータレンズ１０５の光軸に平行である。
　図１（ａ）を参照して、光ピックアップ装置１は、半導体レーザ１０１と、回折格子１０２と、ＰＢＳミラー１０３と、１／４波長板１０４と、コリメータレンズ１０５と、レンズアクチュエータ１０６と、立ち上げミラー１０７と、対物レンズ１０８と、回折格子２００と、非点収差板１０９と、光検出器１１０とを備える。
　半導体レーザ１０１は、波長４００ｎｍ程度のレーザ光（以下、「ＢＤ光」という）と、波長６５０ｎｍ程度のレーザ光（以下、「ＤＶＤ光」という）と、波長７８０ｎｍ程度のレーザ光（以下、「ＣＤ光」という）を同一方向に出射する。
　図１（ｃ）に示すように、半導体レーザ１０１は、一つのパッケージに、ＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光をそれぞれ出射する発光部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃを備える。発光部１０１ｂ、１０１ｃは、基板１０１ｅ上に間隔がｗ２となるように一体的に形成されている。発光部１０１ａは、基板１０１ｅとは異なる基板１０１ｄ上に、発光部１０１ａ、１０１ｂの間隔がｗ１（ｗ１＝ｗ２）となるように形成されている。基板１０１ｄ、１０１ｅは、サブマウント１０１ｆ上に設置されている。発光部１０１ａ～１０１ｃは、一直線上に並ぶように形成されている。本実施の形態において、半導体レーザ１０１以降の光学系は、その光軸がＤＶＤ光の光軸に整合するように調整されている。また、本実施の形態では、ｗ１、ｗ２は何れも９０μｍに設計されている。
　ここで、発光部１０１ａと、発光部１０１ｂ、１０１ｃは、それぞれ、半導体製造プロセスによって、基板１０１ｄ、１０１ｅ上に形成される。このため、基板１０１ｄにおける発光部１０１ａの位置精度と、基板１０１ｅにおける発光部１０１ｂ、１０１ｃの位置精度は、十分に高められたものとなる。しかしながら、発光部が形成された基板１０１ｄ、１０１ｅは、電極、接合層等を介して、サブマウント１０１ｆ上に接合される。このため、サブマウント１０１ｆにおける基板１０１ｄ、１０１ｅの位置精度は低くなる。以上の理由により、ｗ２には、－１～＋１μｍ程度の誤差しか含まれないが、ｗ１には、－１０～＋１０μｍ程度の誤差が生じてしまう。
　回折格子１０２は、半導体レーザ１０１から出射されたＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光のうち主としてＢＤ光をメインビームと２つのサブビームに分割する。回折格子１０２には、ＢＤ光の３つのビームがディスクのトラックに沿うよう回折溝が形成されている。なお、ＤＶＤ光とＣＤ光も回折格子１０２による回折作用を受けるが、これら光のサブビームの強度は、極めて小さくなっている。回折格子１０２は、１／２波長板と回折格子の複合素子である。
　ＰＢＳミラー１０３は、回折格子１０２側から入射されたレーザ光を反射する。ＰＢＳミラー１０３は、入射面と出射面が正方形の輪郭を有する薄板状の平行平板となっており、その入射面に、偏光膜が形成されている。回折格子１０２は、ＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光の偏光方向がＰＢＳミラー１０３に対してＳ偏光となるように配置されている。
　１／４波長板１０４は、ＰＢＳミラー１０３によって反射されたレーザ光を円偏光に変換するとともに、ディスクからの反射光を、ディスクへ向かうときの偏光方向に直交する直線偏光に変換する。これにより、ディスクによって反射されたレーザ光はＰＢＳミラー１０３を透過して光検出器１１０へと導かれる。
　コリメータレンズ１０５は、ＰＢＳミラー１０３によって反射されたレーザ光を平行光に変換する。レンズアクチュエータ１０６は、１／４波長板１０４とコリメータレンズ１０５を、コリメータレンズ１０５の光軸方向に駆動する。コリメータレンズ１０５が移動されることにより、レーザ光に生じる収差が補正される。
　立ち上げミラー１０７は、コリメータレンズ１０５側から入射されたレーザ光を対物レンズ１０８に向かう方向（ｙ軸負方向）に反射する。対物レンズ１０８は、ホルダ１２１に保持され、ホルダ１２１は、対物レンズアクチュエータ１２２によって、フォーカス方向（ｙ軸方向）およびトラッキング方向（ディスクのラジアル方向）に駆動される。このようにホルダ１２１が駆動されることにより、対物レンズ１０８が、フォーカス方向およびトラッキング方向に駆動される。
　なお、コリメータレンズ１０５側から立ち上げミラー１０７に入射するレーザ光の光軸は、ディスクのタンジェンシャル方向に対して６７．５度傾いている。また、立ち上げミラー１０７からディスクに向かうＢＤ光のメインビームと２つのサブビームの並び方向は、ディスクのタンジェンシャル方向と一致している。
　ディスクからの反射光は、１／４波長板１０４によりＰＢＳミラー１０３に対してＰ偏光となる直線偏光に変換される。これにより、ディスクからの反射光は、ＰＢＳミラー１０３を透過する。
　回折格子２００は、いわゆる２ステップ型の回折溝を有する。すなわち、回折格子２００に形成された回折溝は、一つの底面を有する矩形状の溝からなっている。回折格子２００の回折溝は、ＢＤ光に対しては０次の回折効率が高くなり、ＣＤ光とＤＶＤ光に対しては１次の回折効率が高くなるよう、深さが設計されている。回折格子２００は、回折方向がｘ軸方向に平行となるように配置される。回折格子２００の構成は、追って、図６（ａ）を参照して詳述する。
　ＤＶＤ光が回折格子２００に入射すると、ＢＤ光の光軸に近づく方向（ｘ軸負方向）に回折される１次回折光と、ＢＤ光の光軸から離れる方向（ｘ軸正方向）に回折される１次回折光が生じる。同様に、ＣＤ光が回折格子２００に入射すると、ＢＤ光の光軸に近づく方向（ｘ軸負方向）に回折される１次回折光と、ＢＤ光の光軸から離れる方向（ｘ軸正方向）に回折される１次回折光が生じる。以下では、ＢＤ光の光軸に近づく方向（ｘ軸負方向）に回折される１次回折光を「＋１次回折光」と表し、ＢＤ光の光軸から離れる方向（ｘ軸正方向）に回折される１次回折光を「－１次回折光」と表す。
　非点収差板１０９は、平行平板であり、ＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光の光軸に対して４５度傾くように配置されている。これにより、非点収差板１０９に収束状態で入射するＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光に対して、非点収差が導入される。なお、ＰＢＳミラー１０３は、平行平板であり、且つ、ＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光の光軸に対して傾いて配置されているため、各光には、ＰＢＳミラー１０３によっても非点収差が導入される。非点収差板１０９は、自身が導入する非点収差とＰＢＳミラー１０３によって導入される非点収差とによって、各光に適正な非点収差が導入されるよう、厚み、屈折率、傾き方向が調整されている。
　光検出器１１０の受光面は、ｘｙ平面に平行であり、かかる受光面上の、ＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光が照射される位置に、４分割センサが配置されている。光検出器１１０のセンサレイアウトについては、追って、図４（ｂ）を参照して説明する。
　＜比較例＞
　上述の回折格子２００および光検出器１１０の構成を説明するに先立って、まず、比較例に係る回折光学素子（ＤＯＥ）３００の構成と、当該ＤＯＥ３００が用いられる場合の光検出器１１０のセンサレイアウトについて、図２（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。この比較例では、ＤＯＥ３００が、上記回折格子２００に置き換えて用いられる。
　図２（ａ）は、ＤＯＥ３００による回折作用を説明する図である。なお、図２（ａ）では、ＤＯＥ３００と光検出器１１０の受光面との間に配される非点収差板１０９が、便宜上、図示省略されている。
　図２（ａ）に示すとおり、ＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光は、この順に、ｘ軸正方向に並んだ状態でＤＯＥ３００に入射する。ＤＯＥ３００に入射するＢＤ光は、半導体レーザ１０１の直後に配された回折格子１０２によって、メインビームとサブビームに分割されている。これら３つのビームの並び方向は、ディスクのタンジェンシャル方向に対応する方向となっており、ＤＯＥ３００の回折方向（ｘ軸正方向）に垂直な方向に対して僅かに傾いている。
　図２（ａ）に示すように、ＤＯＥ３００に入射するＢＤ光の３つのビームは、ＤＯＥ３００の回折作用によりｘ軸正方向に曲げられ、－１次の回折光が生成される。なお、図２（ａ）では、ＢＤ光の－１次以外の回折光と、ＤＶＤ光とＣＤ光の０次以外の回折光は、便宜上、図示されていない。
　ＤＯＥ３００により回折されたメインビームの－１次回折光は、光検出器１１０の受光面上において、ＤＶＤ光の０次回折光と重なる。こうして、ＢＤ光のメインビームの光軸と、ＤＶＤ光の光軸が、受光面上において一致する。
　図２（ｂ）は、光検出器１１０の受光面上に配される４分割センサＳ１～Ｓ４を示す図である。なお、図２（ｂ）は、光検出器１１０を裏面から（ｚ軸負方向に）見た場合の４分割センサＳ１～Ｓ４を示している。
　４分割センサＳ１は、ＢＤ光のメインビームの－１次回折光とＤＶＤ光の０次回折光を受光し、４分割センサＳ２、Ｓ３は、ＢＤ光の２つのサブビームの－１次回折光を受光する。また、４分割センサＳ４は、ＣＤ光の０次回折光を受光する。４分割センサＳ１～Ｓ３は、これら３つの４分割センサの並び方向が、図２（ａ）に示すＢＤ光の３つのビームの並び方向に一致するよう傾いて配置されている。４分割センサＳ４は、発光部１０１ａ～１０１ｃの並び方向と同じ方向（ｘ軸方向）に、４分割センサＳ１と隣り合うように配置される。
　４分割センサＳ１～Ｓ４は、それぞれ、センサＳ１１～Ｓ１４と、センサＳ２１～Ｓ２４と、センサＳ３１～Ｓ３４と、センサＳ４１～Ｓ４４から構成されている。図２（ｂ）において、４分割センサＳ１～Ｓ３の並び方向をＹ軸方向とし、Ｙ軸方向に垂直な方向をＸ軸方向とすると、Ｘ軸方向とＹ軸方向は、それぞれ、ディスクのラジアル方向とタンジェンシャル方向に対応する方向となる。４分割センサＳ１～Ｓ４の分割線は、Ｘ軸方向とＹ軸方向に一致するよう構成される。４分割センサＳ１～Ｓ４を構成する各センサからの出力により、再生ＲＦ信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号が生成される。
　なお、ＤＶＤ光の０次回折光の光軸とＣＤ光の０次回折光の光軸との間隔は、図１（ｃ）に示す発光部１０１ｂ、１０１ｃの間隔ｗ２に等しい。このため、４分割センサＳ１の中心と４分割センサＳ４の中心との間隔もｗ２である。
　比較例において、４分割センサＳ１、Ｓ４の輪郭は、正方形であり、４分割センサＳ１、Ｓ４を構成するセンサＳ１１～Ｓ１４、Ｓ４１～Ｓ４４の形状も、正方形である。４分割センサＳ２、Ｓ３の輪郭は、正方形の角が落とされた形状である。４分割センサＳ１、Ｓ４大きさは、それぞれ、受光するレーザ光のスポット（最小錯乱円）の径よりも広くなっている。
　図３（ａ）は、図２（ａ）に示すＤＯＥ３００をｘ－ｚ平面に平行な面で切断したときの断面図を模式的に示す図である。図３（ａ）に示すように、ＤＯＥ３００は、ブレーズ型の回折構造を備えている。すなわち、ＤＯＥ３００の入射面には、ｙ軸方向に直線状に延びる複数の回折溝３０１が一定のピッチで形成されている。図３（ａ）に示すように、各回折溝３０１の断面形状は三角形である。かかる回折溝３０１によって、ＤＯＥ３００の入射面に、鋸歯状のブレーズが形成されている。なお、厳密には、各回折溝３０１の斜面は、８段ステップの階段形状に形成されている。本比較例において、ＤＯＥ３００は、ガラス材料によって形成されている。
　図３（ｂ）は、回折溝３０１の深さを変えたときのＤＯＥ３００の回折効率を示す図である。図３（ｂ）の左側には、回折溝３０１のピッチを２１．２μｍとし、各光に対するＤＯＥ３００の屈折率（ガラスの屈折率）を図３（ｂ）の右側の表のように設定したときのシミュレーション結果が示されている。ここでは、ＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光の波長は、それぞれ、４０５ｎｍ、６６０ｎｍ、７８５ｎｍに設定されている。
　半導体レーザ１０１において、ＢＤ光の発光パワーは、ＤＶＤ光およびＣＤ光に比べて弱い。このため、ＤＯＥ３００は、ＢＤ光の－１次の回折効率がＤＶＤ光およびＣＤ光の０次の回折効率よりも高くなるよう設定される。通常、ＢＤ光に対する回折効率は、９０％程度であるのが望ましい。
　図３（ｂ）の矢印の値に回折溝３０１の深さｄを設定することにより、図３（ｂ）の右側の表に示すように、ＢＤ光の－１次の回折効率を８８％とすることができ、ＤＶＤ光とＣＤ光の０次の回折効率を、それぞれ、３３％、４７％に設定することができる。これにより、各光に対して望ましい回折効率を達成することができる。
　＜実施例＞
　次に、実施例に係る回折格子２００の構成と、光検出器１１０のセンサレイアウトについて、図４（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
　なお、本実施例は、請求項２、４、５に記載の構成に対応するものである。
　図４（ａ）は、ＤＯＥ３００による回折作用を説明する図である。なお、図４（ａ）では、回折格子２００と光検出器１１０の受光面との間に配される非点収差板１０９が、便宜上、図示省略されている。
　図２（ａ）の場合と同様、ＢＤ光のメインビームとサブビームのビームの並び方向は、ディスクのタンジェンシャル方向に対応する方向となっており、回折格子２００００の回折方向（ｘ軸正方向）に垂直な方向に対して僅かに傾いている。
　本実施例において、回折格子２００に入射するＢＤ光の３つのビームは、回折格子２００により略回折されず、回折格子２００をそのまま透過する。一方、ＤＶＤ光とＣＤ光は、回折格子２００の回折作用によりｘ軸負方向に曲げられる。図４（ａ）では、ＢＤ光の０次以外の回折光と、ＤＶＤ光とＣＤ光の＋１次以外の回折光は、便宜上、図示されていない。
　ＤＯＥ３００により回折されたＤＶＤ光の＋１次回折光は、光検出器１１０の受光面上において、ＢＤ光のメインビームの０次回折光と重なる。こうして、ＢＤ光のメインビームの光軸と、ＤＶＤ光の光軸が、受光面上において一致する。
　図４（ｂ）は、光検出器１１０の受光面上に配される４分割センサＳ１～Ｓ４を示す図である。なお、図４（ｂ）は、光検出器１１０を裏面から（ｚ軸負方向に）見た場合の４分割センサＳ１～Ｓ４を示している。
　４分割センサＳ１～Ｓ４が受光する光は、上記比較例と同様である。また、４分割センサＳ２、Ｓ３は、上記比較例と同様に構成されている。これに対し、４分割センサＳ１、Ｓ４は、上記比較例に比べ、Ｘ軸方向の幅が縮められている。
　ＤＶＤ光の０次回折光の光軸とＣＤ光の０次回折光の光軸との間隔は、回折格子２００からｚ軸正方向に進むにつれて、図１（ｃ）に示す発光部１０１ｂ、１０１ｃの間隔ｗ２から徐々に小さくなる。このため、４分割センサＳ１の中心と４分割センサＳ４の中心との間隔は、ｗ２よりも小さくなっている。
　図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、比較例と実施例におけるＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光の回折状態を示す図である。
　図５（ａ）に示すように、ＤＶＤ光とＣＤ光は、ＤＯＥ３００により回折されずに直進する。このため、上記のように、光検出器１１０の受光面上におけるＤＶＤ光の光軸とＣＤ光の光軸との間隔ｗ３は、半導体レーザ１０１の発光部１０１ｂ、１０１ｃの間隔ｗ２と同じである。
　これに対し、本実施例では、ＤＶＤ光とＣＤ光が、それぞれ、回折格子２００により回折され、＋１次回折光が、光検出器１１０に入射する。ここで、回折格子２００による回折角θは、以下の式によって求められる。
　　ｓｉｎθ＝ｍλ／ｄ　（ｍ：回折次数）
　したがって、ＣＤ光の＋１次回折光の回折角θｃは、ＤＶＤ光の＋１次回折光の回折角θｄよりも大きくなる。このため、ＤＶＤ光の０次回折光の光軸とＣＤ光の０次回折光の光軸との間隔は、回折格子２００からｚ軸正方向に進むにつれて、徐々に小さくなる。その結果、本実施例において、光検出器１１０の受光面上におけるＤＶＤ光の光軸とＣＤ光の光軸との間隔ｗ３は、半導体レーザ１０１の発光部１０１ｂ、１０１ｃの間隔ｗ２よりも小さくなる。
　このように、本実施例では、間隔ｗ３が比較例における間隔ｗ３よりも小さくなるため、４分割センサＳ１、Ｓ４が重なり合わないよう、４分割センサＳ１、Ｓ４のＸ軸方向の幅が縮められ、図４（ｂ）に示すように、４分割センサＳ１、Ｓ４の輪郭が、Ｙ軸方向に長い長方形となっている。
　なお、４分割センサＳ１、Ｓ４は、Ｘ軸方向の幅のみが縮められ、Ｙ軸方向の幅は縮められない。これは、対物レンズ１０８のレンズシフトによる影響を抑制するためのものである。すなわち、実動作時に、対物レンズ１０８がトラッキング方向（ディスクのラジアル方向）に変位すると、光検出器１１０上において、各光のビームスポットが、図４（ｂ）のＹ軸方向に変位する。このようにビームスポットが変位した場合にも、各ビームスポットを適正にカバーできるように、４分割センサＳ１、Ｓ４のＹ軸方向の幅は、比較例と同様の幅に維持されている。
　図６（ａ）は、図４（ａ）に示す回折格子２００をｘ－ｚ平面に平行な面で切断したときの断面図を模式的に示す図である。図３（ａ）に示すように、回折格子２００は、一つの底面を有する矩形状の回折溝２０１を備えている。すなわち、回折格子２００は、図１（ａ）に示す回折格子１０２と同様、２ステップ型の回折格子である。回折格子２００の入射面には、ｙ軸方向に直線状に延びる複数の回折溝２０１が一定のピッチで形成されている。
　なお、回折溝２０１は、ガラス基板２０２の上面に、ＳｉＯ２からなる突部２０３を形成することにより形成される。突部２０３は、ガラス基板２０２の上面にＳｉＯ２層を形成した後、ＳｉＯ２層をエッチングすることにより形成される。この構成は、現在、２ステップ型の回折格子に一般的に用いられるものである。
　図６（ｂ）は、回折溝２０１の深さを変えたときの回折格子２００の回折効率を示す図である。図６（ｂ）の左側には、回折溝２０１のピッチを３４μｍとし、各光に対する突部２０３の屈折率（ＳｉＯ２の屈折率）を図６（ｂ）の右側の表のように設定したときのシミュレーション結果が示されている。なお、ガラス基板２０２の屈折率は、図３（ｂ）の右側の表の屈折率と同様である。ここでは、ＢＤ光、ＤＶＤ光、ＣＤ光の波長は、それぞれ、４０５ｎｍ、６６０ｎｍ、７８５ｎｍに設定されている。また、突部２０３のｘ軸方向の幅と回折溝２０１のｘ軸方向の幅は等しく設定されている。
　上記のように、半導体レーザ１０１において、ＢＤ光の発光パワーは、ＤＶＤ光およびＣＤ光に比べて弱い。このため、本実施例においても、回折格子２００は、ＢＤ光の０次の回折効率がＤＶＤ光およびＣＤ光の＋１次の回折効率よりも高くなるよう設定される。通常、ＢＤ光に対する回折効率は、９０％程度であるのが望ましい。
　図６（ｂ）の矢印の値（８６２ｎｍ）に回折溝２０１の深さｄを設定することにより、図６（ｂ）の右側の表に示すように、ＢＤ光の０次の回折効率を９７％とすることができ、ＤＶＤ光とＣＤ光の＋１次の回折効率を、それぞれ、３５％、４０％に設定することができる。これにより、比較例に比べ、ＣＤ光の回折効率が１５％低下するものの、ＢＤ光とＤＶＤ光に対する回折効率が、それぞれ、１０％および１６％高められる。
　このように、２ステップ型の単純形状かつ安価な回折格子２００によっても、各光に対して望ましい回折効率を実現することができる。
　なお、本実施例おいて、４分割センサＳ１の中心と４分割センサＳ４の中心との間のｘ軸方向の距離は、図５（ｂ）に示す間隔ｗ１、ｗ２が設計値（ここでは９０μｍ）であるときの間隔ｗ３と等しく設定されている。しかしながら、上記のように、間隔ｗ１には、±１０μｍ程度の誤差が生じ得るため、この誤差に応じて、回折格子２００のｚ軸方向の位置を調整する必要がある。
　図７（ａ）～（ｄ）は、回折格子２００の位置調整方法を例示する図である。なお、回折格子２００の位置調整を行う前には、予め、ＢＤ光のメインビームと２つのサブビームがそれぞれ４分割センサＳ１～Ｓ３の中心に位置付けられるよう、光検出器１１０の位置調整が行われる。
　たとえば、図７（ｂ）のように、発光部１０１ａと発光部１０１ｂの間隔が、設計値ｗ１よりもΔｗだけ大きいと、図７（ａ）に示すように、ＤＶＤ光のスポットとＣＤ光のスポットが、それぞれ、４分割センサＳ１、Ｓ４の中心からｘ軸正方向にずれる。なお、図７（ｂ）では、回折格子２００が設計時の位置（設計位置）に位置付けられている。この場合、図７（ｄ）に示すように、回折格子２００を設計位置からｚ軸負方向に移動させて、ＤＶＤ光のスポットとＣＤ光のスポットをｘ軸負方向に移動させる。これにより、図７（ｃ）に示すように、ＤＶＤ光のスポットとＣＤ光のスポットが、それぞれ、４分割センサＳ１、Ｓ４の中心に位置付けられる。こうして、回折格子２００の位置調整が終了する。
　なお、ここでは、発光部１０１ａと発光部１０１ｂの間隔が、設計値ｗ１よりも大きい場合について説明したが、発光部１０１ａと発光部１０１ｂの間隔が、設計値ｗ１よりも小さい場合には、回折格子２００を設計位置からｚ軸正方向に移動させれば良い。これにより、ＤＶＤ光のスポットとＣＤ光のスポットが、それぞれ、４分割センサＳ１、Ｓ４の中心に位置付けられる。
　図８（ａ）、（ｂ）は、比較例に係るセンサレイアウトが用いられた場合の各光のビームスポットの状態を示す図、図８（ｃ）、（ｄ）は、実施例に係るセンサレイアウトが用いられた場合の各光のビームスポットの状態を示す図である。
　図８（ａ）、（ｂ）を参照して、比較例では、ＢＤ光のメインビームとＤＶＤ光およびＣＤ光が焦線状態に収束された場合にも、これらの光のビームスポットが４分割センサＳ１、Ｓ４内に収まるように、４分割センサＳ１、Ｓ４の大きさと、各光のビームスポットの大きさが調整されている。なお、ビームスポットの大きさは、図１（ａ）に示す光学系の復路の倍率と、非点収差板１０９による非点収差作用の大きさを変化させることにより調整される。
　図８（ｃ）を参照して、各光のビームスポットの大きさが比較例と同様に設定された場合、実施例のセンサレイアウトでは、ＢＤ光のメインビームとＤＶＤ光およびＣＤ光が最小錯乱円の状態にあるときは、これら光のビームスポットが、４分割センサＳ１、Ｓ４内に収まる。しかしながら、実施例のセンサレイアウトでは、上記のように、４分割センサＳ１、Ｓ４のＸ軸方向の幅が短縮されているため、ＢＤ光のメインビームとＤＶＤ光およびＣＤ光が焦線状態に収束された場合には、図８（ｄ）に示すように、ＢＤ光のメインビームのビームスポットとＤＶＤ光およびＣＤ光のビームスポットが、４分割センサＳ１、Ｓ４からはみ出すこととなる。このため、実施例のセンサレイアウトでは、フォーカスエラー信号の劣化が懸念される。
　そこで、本願発明者は、比較例と実施例との場合に生じるフォーカスエラー信号をシミュレーションにより求め、実施例におけるフォーカスエラー信号の劣化具合を評価した。図９（ａ）～（ｄ）は、シミュレーション条件を説明する図である。図９（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、比較例と実施例に係るセンサレイアウトの寸法を示す図である。図９（ａ）において、Ｄ１、Ｄ２は、４分割センサＳ１のＹ軸方向およびＸ軸方向の幅、Ｄ３、Ｄ４は、４分割センサＳ４のＹ軸方向およびＸ軸方向の幅、Ｄ５は、４分割センサＳ１の中心と４分割センサＳ４のＸ軸方向の間隔である。また、図９（ｂ）において、Ｄ１１、Ｄ１２は、４分割センサＳ１のＹ軸方向およびＸ軸方向の幅、Ｄ１３、Ｄ１４は、４分割センサＳ４のＹ軸方向およびＸ軸方向の幅、Ｄ１５は、４分割センサＳ１の中心と４分割センサＳ４のＸ軸方向の間隔である。
　図９（ｃ）は、ＢＤ光のメインビームとサブビームがそれぞれ最小錯乱円であるときの状態を示す図である。図９（ｃ）において、Ｄｂは、ＢＤ光の最小錯乱円の径である。図９（ｄ）は、ＤＶＤ光とＣＤ光がそれぞれ最小錯乱円であるときの状態を示す図である。図９（ｄ）において、Ｄｄ、Ｄｃは、それぞれ、ＤＶＤ光とＣＤ光の最小錯乱円の径である。
　本シミュレーションにおいて、Ｄ１～Ｄ５は、以下のように設定されている。
　　Ｄ１＝９０μｍ、
　　Ｄ２＝９０μｍ
　　Ｄ３＝６０μｍ
　　Ｄ４＝６０μｍ
　　Ｄ５＝８８μｍ
　また、Ｄ１１～Ｄ１５は、以下のように設定されている。
　　Ｄ１１＝９０μｍ
　　Ｄ１２＝７６μｍ
　　Ｄ１３＝６０μｍ
　　Ｄ１４＝４９μｍ
　　Ｄ１５＝７２μｍ
　さらに、Ｄｂ、Ｄｄ、Ｄｃは、以下のように設定されている。
　　Ｄｂ＝６３μｍ
　　Ｄｄ＝５３μｍ
　　Ｄｃ＝４０μｍ
　なお、Ｄｂ、Ｄｄ、Ｄｃは、比較例と実施例の両方に同じ値が設定されている。また、ＢＤ光のメインビームが焦線状態になったときのビームの長さは、比較例における４分割センサＳ１の対角線の長さに等しく、また、ＣＤ光が焦線状態になったときのビームの長さは、比較例における４分割センサＳ４の対角線の長さに等しい。
　図１０（ａ）～（ｆ）は、ＢＤ光を用いた場合のフォーカスエラー信号のシミュレーション結果を示す図である。図１０（ａ）～（ｃ）は、比較例に係るシミュレーション結果を示す図、図１０（ｄ）～（ｆ）は、実施例に係るシミュレーション結果を示す図である。かかるシミュレーションは、２つの記録層を持つＢＤに対してフォーカスサーチが行われたことが想定されている。
　図１０（ａ）は、ＢＤ光のメインビームを受光する４分割センサＳ１からの出力に基づいて生成されたフォーカスエラー信号（メインＦＥ）の波形を示し、図１０（ｂ）は、ＢＤ光のサブビームを受光する４分割センサＳ２、Ｓ３からの出力に基づいて生成されたフォーカスエラー信号（サブＦＥ）の波形を示し、図１０（ｃ）は、メインＦＥとサブＦＥを加算したフォーカスエラー信号（ＦＥ信号）の波形を示している。同様に、図１０（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は、実施例に係るメインＦＥ、サブＦＥおよびＦＥ信号を示している。
　図１０（ｃ）、（ｆ）を参照して、ＳＬ１、ＳＬ２は、それぞれ、１層目および２層目の記録層に対するＳ字カーブのPeak-to-Peak値である。図１０（ｃ）、（ｆ）を比較すると、実施例におけるＳ字レベルＳＬ１（１層目の記録層に対するＳ字カーブのPeak-to-Peak値）は、比較例におけるＳ字レベルＳＬ１の９７％であった。したがって、実施例のように４分割センサＳ１、Ｓ４のＸ軸方向の幅を縮めても、比較例と同様のフォーカスエラー信号が得られることが分かる。
　なお、図１０（ｃ）、（ｆ）では、領域Ａ１、Ａ２にも、Ｓ字信号（Ｆａｋｅ信号）が現れている。かかるＦａｋｅ信号は、記録層からの迷光が４分センサＳ１～Ｓ４に漏れ込むことにより生じるものである。Ｆａｋｅ信号の振幅が大きいと、フォーカスサーチ時に、Ｆａｋｅ信号が２層目の記録層に対するＳ字信号であると誤検出される惧れがある。したがって、Ｆａｋｅ信号の振幅は、２層目の記録層に対するＳ字レベルＳＬ２よりも十分に小さい必要がある。
　比較例では、Ｓ字レベルＳＬ２に対するＦａｋｅ信号の割合は３６％であり、実施例では、Ｓ字レベルＳＬ２に対するＦａｋｅ信号の割合は３４％であった。したがって、実施例のように４分割センサＳ１、Ｓ４のＸ軸方向の幅を縮めることにより、比較例に比べてＦａｋｅ信号が抑制されることが分かる。
　図１１（ａ）、（ｂ）は、ＤＶＤ光を用いた場合のフォーカスエラー信号のシミュレーション結果を示す図である。かかるシミュレーションは、２つの記録層を持つＤＶＤに対してフォーカスサーチが行われたことが想定されている。図１１（ｃ）、（ｄ）は、ＣＤ光を用いた場合のフォーカスエラー信号のシミュレーション結果を示す図である。かかるシミュレーションは、１つの記録層を持つＣＤに対してフォーカスサーチが行われたことが想定されている。図１１（ａ）、（ｃ）は、比較例に係るシミュレーション結果を示す図、図１１（ｂ）、（ｄ）は、実施例に係るシミュレーション結果を示す図である。
　図１１（ａ）～（ｄ）を参照すると、実施例のＳ字レベルは、比較例のＳ字レベルに比べてやや低下するものの、概ね、比較例と同等のフォーカスエラー信号が得られている。したがって、実施例のように４分割センサＳ１、Ｓ４のＸ軸方向の幅を縮めても、比較例と同様のフォーカスエラー信号が得られることが分かる。
　以上の検証より、実施例におけるセンサレイアウトによっても、比較例と略同様のフォーカスエラー信号が得られることが確認できた。
　＜実施例の効果＞
　本実施例によれば、以下の効果が奏され得る。
　回折格子２００は、一つの底面を有する矩形状の回折溝２０１が形成されたシンプルな構造を有するため、比較例におけるＤＯＥ３００に比べて、安価に生成することができる。また、ＢＤ光を回折させずにＤＶＤ光とＣＤ光を回折させることにより、図６（ｂ）に示すように、ＢＤ光、ＤＶＤ光およびＣＤ光に対する回折効率を比較例と同等にまで高め得る溝深さの解を得ることができる。さらに、このようにＤＶＤ光とＣＤ光を回折させるようにしても、図１０および図１１を参照して検証したとおり、比較例と略同等のフォーカスエラー信号の品質が得られる。よって、本実施例によれば、所望の回折効率を達成しながら、安価な回折格子２００により、３つのレーザ光のうち２つのレーザ光の光軸を一致させることが可能な光ピックアップ装置１を実現することができる。
　さらに、本実施例によれば、図４（ｂ）に示す如く、４分割センサＳ１、Ｓ４のＸ軸方向の幅が縮められているため、センサレイアウトをコンパクトにすることができる。図１０および図１１を参照して検証したとおり、このようなコンパクトなセンサレイアウトによっても、比較例と略同等のフォーカスエラー信号の品質を得ることができる。また、図４（ｂ）に示す如く、４分割センサＳ１、Ｓ４のＸ軸方向の幅が縮められていないため、上記の如く、対物レンズ１０８にレンズシフトが生じても、センサ出力に劣化が生じることがない。このように、本実施例によれば、４分割センサＳ１、Ｓ４の並び方向の幅が並び方向に垂直な方向の幅よりも小さくなるよう４分割センサＳ１、Ｓ４を構成することにより、対物レンズ１０８のレンズシフトによる影響を抑制しながら、センサレイアウトをコンパクトにすることができる。
　＜変更例１＞
　図１２（ａ）、（ｂ）に変更例１に係る光検出器１１０ａの構成を示す。本変更例１において、回折格子２００は、上記実施例１と同様のものが用いられる。
　なお、本変更例１は、請求項６に記載の構成を例示するものである。しかしながら、この変更例１は、請求項６の構成を何ら限定するものではない。
　図１２（ａ）に示すとおり、変更例１では、ＢＤ光のメインビームの０次回折光の光軸とＣＤ光の＋１次回折光の光軸が光検出器１０１ａの受光面上において一致し、これら２つの回折光が４分割センサＳ１により受光される。ＤＶＤ光は、－１次回折光が、４分割センサＳ４によって受光される。光検出器１１０ａは、このように各回折光を対応する４分割センサで受光できるよう、上記実施例に比べて、回折格子２００からｚ軸正方向に離れた位置に配置される。
　図１２（ｂ）に示すとおり、４分割センサＳ４は、ＣＤ光よりもスポット径が大きいＤＶＤ光を受光するため、上記比較例に比べて、サイズが大きくなっている。また、受光面上におけるＢＤ光の光軸とＤＶＤ光の光軸との間隔ｗ３が上記実施例および比較例よりも大きいため、４分割センサＳ１、Ｓ４間の間隔も、上記実施例および比較例よりも大きくなっている。このため、変更例１では、センサレイアウトが、上記実施例および比較例に比べて大きくなる。
　その一方、４分割センサＳ１、Ｓ４の間にスペースが生じるため、上記実施例および比較例に比べて、４分割センサＳ１、Ｓ４のサイズと、これら４分割センサＳ１、Ｓ４によって受光されるＢＤ光、ＣＤ光およびＤＶＤ光のビームスポットのサイズを大きく設定することができる。このように、４分割センサＳ１、Ｓ４のサイズと、ＢＤ光、ＣＤ光およびＤＶＤ光のビームスポットのサイズを大きくすることにより、光検出器１１０ａのｘ－ｙ平面内の位置ずれに対するＲＦ信号、トラッキングエラー信号およびフォーカスエラー信号の劣化を抑制することができる。上記のように、ビームスポットのサイズは、図１（ａ）に示す光学系の復路の倍率と、非点収差板１０９による非点収差作用の大きさを変化させることにより調整され得る。
　したがって、本変更例１の構成は、光検出器１１０ａの大型化が許容される場合に用いて好ましいものである。なお、本変更例においても、上記実施例と同様、所望の回折効率を達成しながら、安価な回折格子２００により、３つのレーザ光のうち２つのレーザ光の光軸を一致させることが可能な光ピックアップ装置１を実現することができる。
　＜変更例２＞
　図１３（ａ）、（ｂ）に変更例２に係る光検出器１１０ｂの構成を示す。本変更例２においても、回折格子２００は、上記実施例１と同様のものが用いられる。
　なお、本変更例２は、請求項７に記載の構成を例示するものである。しかしながら、この変更例２は、請求項７の構成を何ら限定するものではない。
　図１３（ａ）に示すとおり、変更例２では、上記実施例と同様、ＢＤ光のメインビームの０次回折光の光軸とＤＶＤ光の＋１次回折光の光軸が光検出器１０１ｂの受光面上において一致し、これら２つの回折光が４分割センサＳ１により受光される。本変更例２では、ＣＤ光の－１次回折光が、４分割センサＳ４によって受光される。光検出器１１０ａは、上記実施例と同様の距離だけ、回折格子２００からｚ軸正方向に離れている。
　図１３（ｂ）において、４分割センサＳ１、Ｓ４のサイズは、比較例と同じとなっている。また、受光面上におけるＢＤ光の光軸とＣＤ光の光軸との間隔ｗ３が上記実施例および比較例よりも大きいため、４分割センサＳ１、Ｓ４間の間隔も、上記実施例および比較例よりも大きくなっている。このため、変更例２では、上記変更例２と同様、センサレイアウトが、上記実施例および比較例に比べて大きくなる。
　その一方、４分割センサＳ１、Ｓ４の間にスペースが生じるため、上記変更例１と同様、４分割センサＳ１、Ｓ４のサイズと、ＢＤ光、ＣＤ光およびＤＶＤ光のビームスポットのサイズを大きく設定することができる。これにより、上記変更例１と同様、光検出器１１０ａのｘ－ｙ平面内の位置ずれに対するＲＦ信号、トラッキングエラー信号およびフォーカスエラー信号の劣化を抑制することができる。上記のように、ビームスポットのサイズは、図１（ａ）に示す光学系の復路の倍率と、非点収差板１０９による非点収差作用の大きさを変化させることにより調整され得る。
　したがって、本変更例２の構成も、上記変更例１と同様、光検出器１１０ａの大型化が許容される場合に用いて好ましいものである。なお、本変更例においても、上記実施例と同様、所望の回折効率を達成しながら、安価な回折格子２００により、３つのレーザ光のうち２つのレーザ光の光軸を一致させることが可能な光ピックアップ装置１を実現することができる。
　以上、本発明の実施の形態および実施例、変更例１、２について説明したが、本発明は、上記実施の形態および実施例、変更例１、２に何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施の形態も上記以外に種々の変更が可能である。
　たとえば、上記実施の形態では、ＢＤ光の発光部１０１ａとＣＤ光の発光部１０１ｃがＤＶＤ光の発光部１０１ｂを挟むように、半導体レーザ１０１が構成されたが、発光部１０１ａ～１０１ｃの並び順は、他の順序に変更されても良く、たとえば、ＢＤ光の発光部１０１ａとＤＶＤ光の発光部１０１ｂがＣＤ光の発光部１０１ｃを挟むように、半導体レーザ１０１が構成されても良い。
　なお、この並び順の場合、対物レンズ１０８に対する画角の制限が最も緩やかなＣＤ光の発光部１０１ｃが３つの発光部１０１ａ～１０１ｃの中央に位置付けられるため、現状の対物レンズ１０８の画角特性を考慮すると、この並び順は、必ずしも望ましい並び順とは言えない。すなわち、この並び順において、ＣＤ光の光軸を対物レンズ１０８の光軸に一致させると、ＢＤ光とＤＶＤ光の両方が所定の画角を持って対物レンズ１０８に入射することになり、ＢＤ光とＤＶＤ光の何れか一方の光軸を対物レンズ１０８の光軸に一致させると、他方のレーザ光は、大きな画角をもって対物レンズ１０８に入射することになる。こうなると、ＢＤ光またはＤＶＤ光に大きな収差が発生する惧れがある。
　よって、対物レンズ１０８に対する画角特性を考慮すると、ＢＤ光の発光部１０１ａとＣＤ光の発光部１０１ｃがＤＶＤ光の発光部１０１ｂを挟むように、半導体レーザ１０１が構成されるのが望ましい。
　また、上記実施の形態では、ＢＤ光に所謂３ビーム方式が適用されたが、ＢＤ光は１ビーム方式であっても良く、あるいは、他の波長のレーザ光に、適宜、３ビーム方式が適用されても良い。
　さらに、上記実施の形態では、コリメータレンズ１０５側から立ち上げミラー１０７に入射するレーザ光の光軸と、ディスクのタンジェンシャル方向との角度が６７．５度であったが、この角度は、これに限定されるものではない。本発明は、他の構成による光学系を備える光ピックアップ装置にも、適宜、適用可能である。
　この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
　　１　…　光ピックアップ装置
　　１０１　…　半導体レーザ（レーザ光源）
　　１０１ａ　…　発光部（第１の発光部）
　　１０１ｂ　…　発光部（第２の発光部）
　　１０１ｃ　…　発光部（第３の発光部）
　　１１０、１１０ａ、１１０ｂ　…　光検出器
　　２００　…　回折格子
　　Ｓ１　…　４分割センサ（第１の４分割センサ）
　　Ｓ４　…　４分割センサ（第２の４分割センサ）

Claims (8)

  1. 　第１の波長を持つ第１のレーザ光を出射する第１の発光部と、前記第１の波長よりも長い第２の波長を持つ第２のレーザ光を出射する第２の発光部と、前記第２の波長よりも長い第３の波長を持つ第３のレーザ光を出射する第３の発光部とが直線状に並ぶように一つのパッケージ上に設置されたレーザ光源と、
    　前記第１、第２および第３のレーザ光を受光する光検出器と、
    　前記レーザ光源から出射された前記第１、第２および第３のレーザ光を、それぞれ、第１、第２および第３のディスク上に収束させるとともに、前記第１、第２および第３のディスクからそれぞれ反射された前記第１、第２および第３のレーザ光を、前記光検出器に導く光学系と、を備え、
    　前記光学系は、前記光検出器へと向かう前記第１、第２および第３のレーザ光が入射する回折格子を備え、この回折格子には、一つの底面を有する矩形状の回折溝が形成され、
    　前記回折格子の回折方向が前記第１、第２および第３のレーザ光の光軸の並び方向に対して平行となるように前記回折格子が配置され、
    　前記光検出器は、前記回折格子によって回折されない前記第１のレーザ光と前記回折格子によって回折された前記第２および第３のレーザ光の何れか一方とが重なる位置に配置された第１の４分割センサと、前記回折格子によって回折された前記第３のレーザ光が照射される位置に配置された第２の４分割センサとを備える、
    ことを特徴とする光ピックアップ装置。
  2. 　請求項１に記載の光ピックアップ装置において、
    　前記回折格子は、前記第１のレーザ光の０次の回折効率が前記第１のレーザ光の他の次数の回折効率よりも高く、前記第２および第３のレーザ光の１次の回折効率が、それぞれ、前記第２および第３のレーザ光の他の次数の回折効率よりも高くなるよう、前記回折溝の深さが設定されている、
    ことを特徴とする光ピックアップ装置。
  3. 　請求項２に記載の光ピックアップ装置において、
    　前記第１、第２および第３の発光部は、前記第１および第３の発光部が前記第２の発光部を挟むように前記パッケージに設置されている、
    ことを特徴とする光ピックアップ装置。
  4. 　請求項３に記載の光ピックアップ装置において、
    　前記回折格子によって前記第２のレーザ光から生じる２つの１次回折光のうち、前記第１のレーザ光の０次回折光に近づく方を＋１次回折光と表し、前記０次回折光から離れる方を－１次回折光と表し、さらに、前記回折格子によって前記第３のレーザ光から生じる２つの１次回折光のうち、前記０次回折光に近づく方を＋１次回折光と表し、前記０次回折光から離れる方を－１次回折光と表す場合、
    　前記第１の４分割センサは、前記第１のレーザ光の前記０次回折光と前記第２のレーザ光の前記＋１次回折光とが重なる位置に配置され、前記第２の４分割センサは、前記第３のレーザ光の前記＋１次回折光が照射される位置に配置される、
    ことを特徴とする光ピックアップ装置。
  5. 　請求項４に記載の光ピックアップ装置において、
    　前記第１および第２の４分割センサは、それぞれ、２つの分割線のうち一方が前記回折格子による回折方向に平行となっており、
    　前記第２の４分割センサは、前記第１および第２の４分割センサの並び方向の幅が前記並び方向に垂直な方向の幅よりも小さくなっている、
    ことを特徴とする光ピックアップ装置。
  6. 　請求項３に記載の光ピックアップ装置において、
    　前記回折格子によって前記第２のレーザ光から生じる２つの１次回折光のうち、前記第１のレーザ光の０次回折光に近づく方を＋１次回折光と表し、前記０次回折光から離れる方を－１次回折光と表し、さらに、前記回折格子によって前記第３のレーザ光から生じる２つの１次回折光のうち、前記０次回折光に近づく方を＋１次回折光と表し、前記０次回折光から離れる方を－１次回折光と表す場合、
    　前記第１の４分割センサは、前記第１のレーザ光の前記０次回折光と前記第３のレーザ光の前記＋１次回折光とが重なる位置に配置され、前記第２の４分割センサは、前記第２のレーザ光の前記－１次回折光が照射される位置に配置される、
    ことを特徴とする光ピックアップ装置。
  7. 　請求項３に記載の光ピックアップ装置において、
    　前記回折格子によって前記第２のレーザ光から生じる２つの１次回折光のうち、前記第１のレーザ光の０次回折光に近づく方を＋１次回折光と表し、前記０次回折光から離れる方を－１次回折光と表し、さらに、前記回折格子によって前記第３のレーザ光から生じる２つの１次回折光のうち、前記０次回折光に近づく方を＋１次回折光と表し、前記０次回折光から離れる方を－１次回折光と表す場合、
    　前記第１の４分割センサは、前記第１のレーザ光の前記０次回折光と前記第２のレーザ光の前記＋１次回折光とが重なる位置に配置され、前記第２の４分割センサは、前記第３のレーザ光の前記－１次回折光が照射される位置に配置される、
    ことを特徴とする光ピックアップ装置。
  8. 　請求項１ないし７の何れか一項に記載の光ピックアップ装置において、
    　前記第１、第２および第３のディスクは、それぞれ、ＢＤ、ＤＶＤおよびＣＤである、
    ことを特徴とする光ピックアップ装置。
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