JP2008027565A - 光ピックアップ - Google Patents

Abstract

【課題】その中心が光ディスク中心軸から光ピックアップ送り軸方向に延びる中心線からオフセットされた対物レンズを備えた構成であっても、安定したトラッキング制御を実現する。
【解決手段】光ディスクの半径方向に移動可能な光ピックアップであって、ビームを出射する光源２１と、光源２１からのビームを、ＭＢ及びＳＢ１・２の３ビームに分割するための第２の回折格子２３と、３ビームを光ディスクに集光する第２の対物レンズ２５と、３ビームの反射光からプッシュプル信号を検出する光検出器２８とを有する第２の光学系２を備え、第２の対物レンズ２５は、中心線Ｌ１からオフセットされたオフセット位置に配置され、第２の回折格子２３は、通過する光ビームに位相差を与える格子構造面を有し、この格子構造面が、ＳＢ１・２の反射光におけるプッシュプル信号の振幅が略０になるように設計されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ピックアップに関するものであり、より詳しくは、光ディスク等の光記録媒体に対し、光学的に情報を記録または再生する光ピックアップに関するものである。

近年、光ディスクは、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分野において利用が進められている。最近は、ＢＤ（Blu-ray Disc）、ＤＶＤ、ＣＤなどの複数の光ディスクに対し、情報を記録再生する記録再生機器がある。

この記録再生機器においては、装置自体が大きいため、複数の光ディスクに対する情報の記録再生は、装置内にＢＤに対応した光ピックアップとＤＶＤ／ＣＤに対応した光ピックアップとをそれぞれ独立して構成させることにより実現する。

一方、ノートパソコン等の電子機器に組み込まれる場合には、薄型、小型の光ディスクドライブが必要であるため、上述したような、ＢＤに対応した光ピックアップとＤＶＤ／ＣＤに対応した光ピックアップとが独立した光学系の配置は非常に困難であるという問題がある。この問題を解決するために、例えば、対物レンズを２つ備えた構成で、複数の光ディスクに対応させた光ピックアップが、例えば特許文献１に開示されている。

図２６を用いて、特許文献１に開示された光ピックアップについて説明する。図２６は、特許文献１に開示された光ピックアップの構成を示す概略図である。なお、同図に示された符号６９は、カバー層が互いに異なる２つの光ディスクを示す。

図２６に示されるように、光源６１から出射した光は、コリメータレンズ６２で平行光にされた後、ビームスプリッタ６３により２つのビームに分けられる。該２つのビームのうち一方のビームは、ビームスプリッタ６３で反射されたビームであり、１／４波長板６５を透過し、対物レンズ６７を介して光ディスク６９に集光される。

一方、ビームスプリッタ６３にて分けられた２つのビームのうち他方のビームは、ビームスプリッタ６３を透過したビームであり、ミラー６４で反射され、１／４波長板６６を透過し、対物レンズ６８を介して光ディスク６９に集光される。ここで、対物レンズ６７と対物レンズ６８とは、互いに開口数（ＮＡ）が異なり、カバー層の厚みが互いに異なる光ディスクに集光することができる。光ディスク６９からの反射光は、集光レンズ７０で集光され光検出器７１に集光される。

また、従来の光ピックアップにおいて、ビームスポットを光ディスクのディスク溝（トラック）に追従するためのトラッキング制御には、ＤＰＰ（Differential push-pull）法が一般的に用いられている。ＤＰＰ法については、例えば特許文献２に開示されている。このＤＰＰ法は、光源から光ディスクまでの光路に回折格子を設置し、０次回折光をメインビーム、±１次回折光をサブビームとして、３ビームを用いるトラッキング方式である。

図２７は、光ディスク上に照射されている０次回折光のスポットおよび±１次回折光のスポットの状態を示す図である。ＤＰＰ法では、０次回折光を構成するメインビーム（以後、ＭＢと略記する）のスポットは、情報が記録されるべきトラックまたは再生されるべき情報が記録されているトラックの幅方向中央に位置するように、トラッキング制御される。このとき、＋１次回折光を構成する第１サブビーム（以後、ＳＢ１と略記する）のスポットおよび−１次回折光を構成する第２サブビーム（以後、ＳＢ２と略記する）のスポットは、ＭＢのスポットが位置するトラックに対して、両側に配置される（ＭＢに対し点対称になるように配置される）。そして、ＳＢ１・２のスポットはそれぞれ、ＭＢのあるトラックに対して、２分の１トラックピッチ分だけずれた位置に配置される。

光ディスクに照射されたＭＢ、ＳＢ１およびＳＢ２は、反射されて光検出器に受光される。図２８は、光検出器による検出信号に基づいて、ＤＰＰ法によりトラッキング信号を算出する回路の概略構成を示す図である。

図２８に示されるように、光検出器は、３つの受光部１・２・３を備えたものである。受光部１は、ＭＢを受光するものであり、受光部１・３はそれぞれ、ＳＢ１・２を受光するものである。受光部２は、装着される光ディスクに形成されるトラックが延びる方向（以下、トラック方向と記す）に平行な分割線と、トラック方向に直交する方向に延びる分割線とにより分割された４つの受光素子を有するものである。受光部１・３はそれぞれ、トラック方向に対し垂直方向に延びる分割線により分割された２つの受光素子を有するものである。

受光部２にて検出されるＭＢの受光信号と減算器とによって、ＭＢのプッシュプル信号ＭＰＰ（Main Push Pull）が得られる。受光部１にて検出されるＳＢ１の受光信号と減算器とによって、ＳＢ１のプッシュプル信号ＳＰＰ１（Sub Push Pull-１）が得られる。受光部３にて検出されるＳＢ２の受光信号と減算器とによって、ＳＢ２のプッシュプル信号ＳＰＰ２（Sub Push Pull-２）が得られる。そして、プッシュプル信号ＳＰＰ１およびプッシュプル信号ＳＰＰ２と加算器とによって、加算信号ＳＰＰ（＝ＳＰＰ１＋ＳＰＰ２）が得られる。ＤＰＰ信号は、加算信号ＳＰＰを増幅器によってさらに増幅した信号と前述のＭＰＰとに基づいて減算器で演算される。すなわち、ＤＰＰ信号は、次の式によって与えられる。
ＤＰＰ＝ＭＰＰ−ｋ（ＳＰＰ１＋ＳＰＰ２）
ここで、増幅器における増幅率であるｋは、０次回折光と±１次回折光との光強度の違いを補正するために用いられる係数であり、各回折光の光強度比が、０次回折光の光強度：＋１次回折光の光強度：−１次回折光の光強度＝ａ：ｂ：ｂであるとき、ｋ＝ａ／（２ｂ）で与えられる。

前述のように、ＳＢ１のスポットおよびＳＢ２のスポットは、ＭＢのスポットが位置するトラックに対して、両側に配置される（ＭＢに対し点対称になるように配置される）。そして、ＳＢ１・２のスポットはそれぞれ、２分の１トラックピッチ分だけずれた位置に配置される。このため、プッシュプル信号ＳＰＰ１およびＳＰＰ２の位相は、プッシュプル信号ＭＰＰの位相に対して１８０度ずれた位相になる。

図２９は、ＤＰＰ法により検出されたプッシュプル信号の１例を示す波形図である。同図に示されるように、プッシュプル信号ＳＰＰ１とプッシュプル信号ＳＰＰ２との光強度が等しいので、プッシュプル信号ＳＰＰ１とプッシュプル信号ＳＰＰ２とは互いに重複した波形になっている。また、プッシュプル信号ＭＰＰとプッシュプル信号ＳＰＰとは位相が１８０度ずれた逆位相であるので、プッシュプル信号ＭＰＰとプッシュプル信号ＳＰＰとの振幅の絶対値を加えた信号が、ＤＰＰ信号として得られる。
特許２６２６２０５号公報（平成９年（１９９７）４月１１日登録） 特開平７−９３７６４号公報（平成７年（１９９５）４月７日公開）

しかしながら、特許文献１記載の対物レンズを２つ備えた光ピックアップにおいて、トラッキング制御としてＤＰＰ法を採用した場合、以下の問題が生じる。

特許文献１記載の対物レンズを２つ備えた光ピックアップにおいては、２つの対物レンズのうち一方の対物レンズは、その中心が光ディスク中心軸から光ピックアップ送り軸方向に延びる中心線上に乗るように配置されている（以下、一方の対物レンズを第１の対物レンズと記す）。その一方で、他方の対物レンズは、中心線からオフセットした（はずれた）位置になるように配置されている（以下、他方の対物レンズを第２の対物レンズと記す）。このため、第２の対物レンズにて集光されるＭＢ及びＳＢ１・２のスポットから得られたＤＰＰ信号は、光ディスクの内周から外周にわたって、振幅が安定せず変化してしまう。このため、第２の対物レンズにて集光されるＭＢ及びＳＢ１・２のスポットでのトラッキング制御が不安定になるといった問題がある。以下、この問題について、図３０〜図３２に基づいて説明する。

図３０は、上記第２の対物レンズにて集光されたスポットを光ディスクの内周から外周（半径方向）へ移動させたときに検出されるＤＰＰ信号の振幅変化を示すグラフである。なお、横軸は、光ディスクの半径方向における半径位置を示す。また、図３０は、光ディスクのトラックピッチとして、０．７４μｍ、メインビームとサブビームとの間隔を１５μｍの場合における結果を示している。また、ディスク半径位置４０ｍｍで回折格子の回転調整を行うことで、ＭＢとＳＢ１・２とが逆位相となるように調整されている。図３０に示された、ＤＰＰ振幅比は、各半径位置でのＤＰＰ振幅をディスク半径位置４０ｍｍでのＤＰＰ振幅で割った値を示している。

図３０に示されるように、ＤＰＰ信号の振幅比（ＤＰＰ振幅比）は、光ディスクの半径位置の変化に依存して、変化が大きくなっている。特に、半径位置３２ｍｍ付近または５５ｍｍ付近では、ＤＰＰの信号振幅がほとんど得られない。このため、光ディスクの半径位置よってはトラッキング制御が行えない場合がある。

この理由について、図３２に基づいて以下に説明する。図３２（ａ）及び（ｂ）は、第２の対物レンズにより集光される、光ディスク上のＭＢ及びＳＢ１・２のスポットの配置を示す模式図である。

図３２（ａ）及び（ｂ）に示すように、ＳＢ１・２のスポットの位置は、光ディスクの曲率半径の影響を受けやすくなり、光ディスクの内周から外周（半径方向）の半径位置によっては、ＳＢ１・２のスポットが、ＭＢのスポットが配置されたトラックに対し両側に２分の１トラックピッチ分だけずれた位置に配置されない。

図３１は、第２の対物レンズにより集光される、光ディスク上のＭＢ及びＳＢ１・２のスポットから得られる信号を示す波形図である。図３１に示されるように、半径位置により、ＭＰＰとＳＰＰ１及びＳＰＰ２との位相が変化している。すなわち、逆位相であったＭＰＰとＳＰＰとの位相関係が変化することが分かる。その結果、第２の対物レンズにより集光される、光ディスク上のＭＢ及びＳＢ１・２のスポットから得られるＤＰＰ信号は、安定せず振幅低下を招くことが分かる。

この問題は、２つの対物レンズを備えた構成に限定されず、その中心が光ディスク中心軸から光ピックアップ送り軸方向に延びる中心線からオフセットされた対物レンズを備えた光ピックアップ全般に招来するものである。

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、その中心が光ディスク中心軸から光ピックアップ送り軸方向に延びる中心線からオフセットされた対物レンズを備えた構成であっても、安定したトラッキング制御が可能な光ピックアップを提供することにある。

本発明の光ピックアップは、上記の課題を解決するために、光記録媒体の半径方向に移動可能な光ピックアップであって、第１の波長を有する第１のビームを出射する第１の光源と、上記第１のビームを上記光記録媒体に集光する第１の集光素子と、光記録媒体から反射した第１のビーム反射光からプッシュプル信号を検出する第１の光検出器とを有する第１の光学系と、第２の波長を有する第２のビームを出射する第２の光源と、上記第２のビームを上記光記録媒体に集光する第２の集光素子と、光記録媒体から反射した第２のビーム反射光からプッシュプル信号を検出する第２の光検出器とを有する第２の光学系とを備え、上記第１の集光素子は、光記録媒体の中心軸から光ピックアップが移動する半径方向に延びる中心線を引いたとき、この中心線上に配置されている一方、上記第２の集光素子は、上記中心線からオフセットされたオフセット位置に配置されているとともに、上記第１の光学系及び第２の光学系の少なくとも何れか一方には、ビームが光記録媒体に集光される光路中に、メインビームと少なくとも１つのサブビームとに分割する回折素子が設けられ、上記回折素子は、通過するビームに位相差を与える位相シフト領域を有することを特徴としている。また、本発明の光ピックアップでは、上記位相シフト領域が、サブビームの反射光におけるプッシュプル信号の振幅が略０になるように設計されていることが好ましい。

本発明の光ピックアップは、上記第１の集光素子は、光記録媒体の中心軸から光ピックアップが移動する半径方向に延びる中心線を引いたとき、この中心線上に配置されている一方、上記第２の集光素子は、上記中心線からオフセットされたオフセット位置に配置されている。従来、このような第１の集光素子及び第２の集光素子を備えた光ピックアップでは、オフセット位置に配置された集光素子にて集光されるメインビーム及びサブビームのスポットから得られたトラッキング誤差信号の振幅が、光記録媒体の内周から外周にわたって安定せず変化してしまい、トラッキング制御が不安定になるといった問題があった。この問題は、サブビームのスポットの位置が、光記録媒体の曲率半径の影響を受けやすくなり、光ピックアップが光記録媒体の内周から外周へ半径方向に移動する半径位置で、メインビームのスポットとサブビームのスポットとの位置関係が安定せず、メインビームの反射光におけるプッシュプル信号とサブビームの反射光におけるプッシュプル信号とが、光記録媒体の内周から外周にわたって、常に逆位相の関係にならないことに起因する。

上記の構成によれば、上記第１の光学系及び第２の光学系の少なくとも何れか一方には、ビームが光記録媒体に集光される光路中に、メインビームと少なくとも１つのサブビームとに分割する回折素子が設けられ、上記回折素子は、通過する光ビームに位相差を与える位相シフト領域を有し、該位相シフト領域が、サブビームの反射光におけるプッシュプル信号の振幅が略０になるように設計されているので、サブビームの反射光におけるプッシュプル信号は、光記録媒体の内周から外周にわたって、常に略０になり安定する。

それゆえ、上記の構成によれば、オフセット位置に配置された集光素子にて集光されるメインビーム及びサブビームのスポットから得られたトラッキング誤差信号の振幅が光記録媒体の内周から外周にわたって変化せず、安定したトラッキング制御を実現することができる。

上記では、オフセット位置に配置された第２の集光素子を含む第２の光学系に、位相シフト領域を有する回折素子が設けられた構成について、説明してきた。しかしながら、本発明の光ピックアップは、中心線上に配置された第１の集光素子を含む第１の光学系に回折素子が設けられた構成であってもよい。第１の光学系に回折素子が設けられた場合、第１の集光素子を中心線上に位置するよう位置調整する際に、調整許容量を増大させることができる。

本発明の光ピックアップでは、上記第１の光学系は、第１の光源と第１の光検出器とが一体となった光集積ユニットを備えたことが好ましい。また、本発明の光ピックアップでは、上記第２の光学系は、第２の光源と第２の光検出器とが一体となったホログラムレーザユニットを備えたことが好ましい。これにより、光ピックアップを小型化することができる。

本発明の光ピックアップでは、上記第２の光学系では、上記第２の光源から出射された第２のビームの１ビームのみが、上記光記録媒体に集光するようになっていることが好ましい。

上記の構成によれば、オフセット位置に配置された第２の集光素子を有する第２の光学系においては、上記第２の光源から出射された第２のビームの１ビームのみが、上記記録媒体に集光するようになっている。すなわち、上記の構成によれば、第２の光学系は、ビームが光記録媒体に集光される光路中に、メインビームと少なくとも１つのサブビームとに分割する回折素子（３ビーム生成用の回折素子）が設けられていない構成になっている。さらに換言すると、上記の構成によれば、第２の光学系に対して、１ビーム法によるトラッキング制御を採用している。それゆえ、第２の光学系においては、記録媒体からの反射光は１ビーム（メインビーム）のみであり、サブビームの反射光は発生しない。従って、トラッキング誤差信号の振幅が光記録媒体の内周から外周にわたって変化せず、安定したトラッキング制御を実現することができる。

本発明の光ピックアップでは、さらに、第２の集光素子の光記録媒体の半径方向のシフト量を検出するためのホログラム素子が設けられていることが好ましい。これにより、１ビーム法によるトラッキング制御の際に、受光素子の分割を増やすことなく、シフト量を検出できる。

本発明の光ピックアップでは、球面収差信号を検出するための分割線が設けられていることが好ましい。これにより、光記録媒体のカバーガラス厚誤差によって発生する球面収差量を受光素子で検出できるため、短時間で球面収差を補正することができる。

本発明の光ピックアップでは、上記第１の波長は、上記第２の波長よりも短波長になっていることが好ましい。

一般的に、光源から出射されるビームの波長が短いほど、そのビームにより記録再生するための光記録媒体のトラックピッチは狭くなる。光記録媒体のトラックピッチが狭くなることは、トラッキング誤差信号検出に大きな影響を与えることになる。上記の構成によれば、上記第１の波長は、上記第２の波長よりも短波長になっている、すなわち、相対的に波長が短いビームを出射する光源を含む光学系として、光ピックアップが移動する半径方向に延びる中心線上に配置された第１の集光素子を含む第１の光学系を採用しているので、（相対的に波長が短いビームを出射する光源を含む光学系として）上記オフセット位置に配置された第２の集光素子を採用した場合と比較して、トラッキング制御を安定にすることができる。

本発明の光ピックアップでは、上記第１の光検出器は、球面収差収誤差信号を検出する球面収差収誤差信号検出部を備えていることが好ましい。

ＢＤでは、相対的に高い開口数の集光素子を使用するため、光記録媒体のカバーガラス厚さ誤差に起因する球面収差の影響が大きくなる。それゆえ、第１の光源としてＢＤを出射する光源を使用する場合、球面収差を補正する必要がある。上記の構成によれば、第１の光検出器は、球面収差収誤差信号を検出する球面収差収誤差信号検出部を備えているので、短時間で球面収差を補正することができる。

本発明の光ピックアップでは、上記第１の光検出器は、上記球面収差収誤差信号検出部にて検出された球面収差誤差信号に基づいて、球面収差を補正する球面収差補正部を備えていることが好ましい。

上記の構成によれば、上記球面収差収誤差信号検出部にて検出された球面収差誤差信号に基づいて、球面収差を補正する球面収差補正部を備えているので、光記録媒体毎のカバーガラス厚のばらつきや１枚の光記録媒体内で発生するばらつきに起因する球面収差を補正することが可能となる。

本発明の光ピックアップでは、上記第１の光学系及び上記第２の光学系には、ただ１つの光検出器が設けられ、該光検出器が、第１の光学系及び第２の光学系における光記録媒体からの反射光を受光するようになっていることが好ましい。この構成により、光ピックアップをさらに小型化することができる。

本発明の光ピックアップでは、第３の波長を有する第３のビームを出射する第３の光源と、第３の光源からの第３のビームを、メインビームと少なくとも１つのサブビームとに分割するための第３の回折素子と、光記録媒体からの３ビームの反射光を受光し、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第３の光検出器とを有する第３の光学系をさらに備え、上記第２の光学系と上記第３の光学系とには、上記第２の集光素子が、ただ１つ設けられ、第３の回折素子にて分割された３ビームを光記録媒体に集光するようになっているとともに、上記第３の回折素子は、通過する光ビームに位相差を与える位相シフト領域を有し、該位相シフト領域が、サブビームの反射光におけるプッシュプル信号の振幅が略０になるように設計されていることが好ましい。

上記第３の回折素子は、通過する光ビームに位相差を与える位相シフト領域を有し、該位相シフト領域が、サブビームの反射光におけるプッシュプル信号の振幅が略０になるように設計されているので、サブビームの反射光におけるプッシュプル信号は、光記録媒体の内周から外周にわたって、常に略０になり安定する。それゆえ、上記の構成によれば、第２の集光素子にて集光されるメインビーム及びサブビームのスポットから得られたトラッキング誤差信号の振幅が光記録媒体の内周から外周にわたって変化せず、安定したトラッキング制御を実現することができる。

本発明の光ピックアップでは、上記第３の光学系は、第３の光源と第３の回折格子と第３の光検出器が一体となったホログラムレーザユニットを備えていることが好ましい。これにより、光ピックアップを小型化することができる。

このように、上記の構成によれば、第１の光学系、第２の光学系、または第３の光学系によるトラッキング制御に、位相シフトＤＰＰ法を採用している。

このような位相シフトＤＰＰ法を採用したときにおける、回折素子の位相シフト領域としては、以下の構成が好ましい。

すなわち、本発明の光ピックアップでは、上記回折素子は、第１の格子パターンが形成された第１の領域と、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の領域とに分割されていることが好ましい。

上記の構成によれば、上記回折素子は、第２の領域に第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の領域と第２の領域とでは、パターン溝であるランドと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の領域と第２の領域とでは、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の領域とした場合、位相差が１８０度付加された領域は第１の領域（位相シフト領域）となる。

上記第１、第２、または第３の光源から出射したビームが、回折素子によりメインビーム及び２つのサブビームに分割されるとき、０次回折光であるメインビームは、位相を変化させることなく、回折素子を通過する。一方、±１次回折光である２つのサブビームは、回折素子の位相シフト領域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、回折素子の位相シフト領域によって回折された２つのサブビームでは、第１の格子パターンである第１の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の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。このため、このような２つのサブビームの反射光からプッシュプル信号を検出すると、プッシュプル信号の振幅が略０になる。それゆえ、上記の構成によれば、第２の集光素子にて集光されるメインビーム及び２つのサブビームのスポットから得られたトラッキング誤差信号の振幅が、光記録媒体の内周から外周にわたって変化せず、安定したトラッキング制御を実現することができる。

本発明の光ピックアップでは、上記第２の光源は、波長が互いに異なるビームを出射する２波長レーザであることが好ましい。これにより、光ピックアップをさらに小型化することができる。

本発明の光ピックアップは、以上のように、第１の波長を有する第１のビームを出射する第１の光源と、上記第１のビームを上記光記録媒体に集光する第１の集光素子と、光記録媒体から反射した第１のビーム反射光からプッシュプル信号を検出する第１の光検出器とを有する第１の光学系と、第２の波長を有する第２のビームを出射する第２の光源と、上記第２のビームを上記光記録媒体に集光する第２の集光素子と、光記録媒体から反射した第２のビーム反射光からプッシュプル信号を検出する第２の光検出器とを有する第２の光学系とを備え、上記第１の集光素子は、光記録媒体の中心軸から光ピックアップが移動する半径方向に延びる中心線を引いたとき、この中心線上に配置されている一方、上記第２の集光素子は、上記中心線からオフセットされたオフセット位置に配置されているとともに、上記第１の光学系及び第２の光学系の少なくとも何れか一方には、ビームが光記録媒体に集光される光路中に、メインビームと少なくとも１つのサブビームとに分割する回折素子が設けられ、上記回折素子は、通過するビームに位相差を与える位相シフト領域を有する構成である。

それゆえ、サブビームの反射光におけるプッシュプル信号は、光記録媒体の内周から外周にわたって、常に略０になり安定する。このため、オフセット位置に配置された集光素子にて集光されるメインビーム及びサブビームのスポットから得られたトラッキング誤差信号の振幅が、光記録媒体の内周から外周にわたって変化せず、安定したトラッキング制御を実現することができる。

また、中心線上に配置された第１の集光素子を含む第１の光学系に回折素子が設けられた場合、第１の集光素子を中心線上に位置するよう位置調整する際に、調整許容量を増大させることができる。

また、本発明の光ピックアップは、上記第２の光学系では、上記第２の光源から出射された第２のビームの１ビームのみが、上記光記録媒体に集光するようになっている構成である。

このように、第２の光学系に対し１ビーム法によるトラッキング制御を行う構成であるので、内周から外周にわたりトラッキング誤差信号の振幅変化はないことから、安定したトラッキング制御が実現できる。

〔実施の形態１〕
本実施の形態の光ピックアップ（本光ピックアップと記す）は、ＢＤ（Blu-ray Disc）、ＤＶＤ、ＣＤなどの複数の光ディスク（光記録媒体）に対し、ビームを照射することにより、情報を書き込んだり、読み出したりすることができる光情報記録再生装置に組み込まれるものである。具体的には、複数の対物レンズと複数の光源とを有する光ピックアップにおいて、正確なトラッキング制御が可能な光ピックアップである。

本発明の実施の一形態について、図１〜図７に基づいて説明すると、以下の通りである。図１は、本実施形態の光ピックアップ（以下、本光ピックアップと記す）が組み込まれた光情報記録装置（以下、本光情報記録再生装置と記す）の概略構成を示す平面図である。

本光情報記録再生装置は、図１に示すように、光記録媒体の半径方向（Ｘ方向）に本光ピックアップを移動させるための移動手段（図示せず）と、光記録媒体を回転させるためのスピンドルモータ４とを備えている。なお、図１では、スピンドルモータ４の回転軸Ｐを、互いに直交する一点鎖線Ｌ１・Ｌ２の交点で示している。このＬ１は光記録媒体の回転軸を通り、かつＸ方向に延びる中心線である。なお、以下の図面では、光ピックアップが移動可能な光記録媒体の半径方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸方向に垂直な焦点方向（フォーカス方向）をＹ軸方向とし、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに垂直な光記録媒体のトラック方向をＺ軸方向としている。

また、対物レンズホルダ１０２には、第１の対物レンズ１５と第２の対物レンズ２５とが取り付けられている。第１の対物レンズ１５は、第１の光ディスク（第１の光記録媒体）に集光するためのものである。第２の対物レンズ２５は、第２の光ディスク（第２の光記録媒体）に集光するためのものである。なお、第１の光ディスク及び第２の光ディスクは、カバー層が互いに異なる光ディスクである。図１に示されるように、第１の対物レンズ１５は、Ｙ軸方向から見て、その中心が中心線Ｌ１上に乗るように配置されている一方、第２の対物レンズ２５は、その中心が中心線Ｌ１からオフセットされた（はずれた）位置になるように配置されている。また、第１の対物レンズ１５及び第２の対物レンズ２５は、同一のＸＺ平面内に取り付けられている。

第１の対物レンズ１５及び第２の対物レンズ２５の位置関係は、以下のように換言することができる。すなわち、該位置関係は、第１の対物レンズ１５の中心を通りかつＸ軸方向に平行な直線を引いたとき、該直線がスピンドルモータ４の回転軸（光記録媒体の回転軸）と交わる一方、第２の対物レンズ２５の中心を通りかつＸ軸方向に平行な直線を引いたとき、該直線がスピンドルモータ４の回転軸（光記録媒体の回転軸）と交わらないような位置関係である。

上記のような、対物レンズを２つ備えた光ピックアップにおいては、第２の対物レンズにて集光されるＭＢ及びＳＢ１・２のスポットから得られたＤＰＰ信号の振幅が、光ディスクの内周から外周にわたって安定せず変化してしまい、第２の対物レンズにて集光されるＭＢ及びＳＢ１・２のスポットのトラッキング制御が不安定になるといった問題があった。

本光ピックアップにおいては、第２の対物レンズを含む第２の光学系によるトラッキング制御に、位相シフトＤＰＰ法を採用することで、上記の問題を解決している。以下、本光ピックアップの具体的な構成について、説明する。

本光ピックアップは、第１の対物レンズ１５を含む第１の光学系１と、第２の対物レンズ２５を含む第２の光学系２と、共通光学系１０とを備えている。本光ピックアップでは、第１の光学系１から出射したビームと第２の光学系２から出射したビームとは、共通光学系１０に入射するようになっている。

第１の光学系１は、光源（第１の光源）１１と、コリメータレンズ１２と、第１の回折格子（第１の回折素子）１３と、偏光ビームスプリッタ１４と、第１の対物レンズ（第１の集光素子）１５と、集光レンズ１６と、シリンドリカルレンズ１７と、光検出器（第１の光検出器）１８とを備えている。

図１に示されるように、光源１１から出射したビームは、コリメータレンズ１２により平行光になる。そして、このビームは、第１の回折格子１３により第１の光ディスクの記録再生に用いられる０次光（ＭＢ）と、トラッキング誤差信号生成に用いられる±１次光（ＳＢ１・２）との３ビームに分割される。第１の回折格子１３にて分割された３ビームは、偏光ビームスプリッタ１４を通過し、共通光学系１０へ入射する。

共通光学系１０は、ダイクロイックプリズム１００と１／４波長板１０１とを備えたものである。第１の光学系１における偏光ビームスプリッタ１４を通過し、共通光学系１０へ入射した上記３ビームは、ダイクロイックプリズム１００を通過し、１／４波長板１０１により直線偏光から円偏光に変換される。そして、立上げミラー（図示せず）によって反射し、第１の対物レンズ１５を介して第１の光ディスクに集光される。なお、ダイクロイックプリズム１００は、後述する第２の光学系２からのビームを、第１の光学系１からのビームと同一の光軸の方向に導くためのものである。

第１の光ディスクにて集光されたビームは、反射し、第１の光学系１へ戻る戻り光となる。この戻り光は、再び第１の対物レンズ１５を介して、共通光学系１０の１／４波長板１０１で円偏光から直線偏光に変換される。そして、ダイクロイックプリズム１００を透過した後、第１の光学系１へ入射する。第１の光学系１にて、戻り光は、偏光ビームスプリッタ１４によって、出射光軸（光源１１から出射したビームの光軸）とは異なる光軸の光路に曲げられる。そして、集光レンズ１６、及びシリンドリカルレンズ１７を経て、光検出器１８に集光される。なお、集光レンズ１６は、戻り光を光検出器１８に集光するためのレンズであり、シリンドリカルレンズ１７は、戻り光に非点収差を発生させるためのものである。本光ピックアップでは、第１の光ディスクにて反射される戻り光を光検出器１８にて検出することにより、第１の光ディスク記録再生時のフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号、及び再生信号が得られるようになっている。

なお、本光ピックアップでは、光源１１として波長４０５ｎｍ程度のビームを出射する短波長光源を採用し、第１の対物レンズ１５としてＮＡ０．８５程度の高ＮＡ対物レンズを採用している。これにより、第１の光ディスクのトラック上の情報を、高密度で記録再生することが可能になっている。しかしながら、光源１１、及び第１の対物レンズ１５は、この構成に限定されるものではない。

また、このように光源１１として短波長光源を採用し、第１の対物レンズ１５として高ＮＡ対物レンズを採用した場合、第１の光ディスクのカバー層の厚み誤差により大きな球面収差が発生することになる。そこで、本光ピックアップでは、このカバー層の厚み誤差で生じる球面収差を補正するために、コリメータレンズ１２を光軸方向に位置調整するコリメータレンズ駆動機構（図示せず）が設けられている構成になっていてもよい。あるいは、本光ピックアップは、コリメートレンズ１２と第１の対物レンズ１５との間に、２枚のレンズ群で構成されるビームエキスパンダ（図示せず）が配置された構成であってもよい。ビームエキスパンダが配置された構成では、２枚のレンズ群の間隔を調整するビームエキスパンダ駆動機構（図示せず）により、カバー層の厚み誤差で生じる球面収差を補正するようになっている。

次に、本光ピックアップにおける、第２の光学系２について説明する。第２の光学系２は、図１に示されるように、光源（第２の光源）２１と、コリメータレンズ２２と、第２の回折格子（第２の回折素子）２３と、偏光ビームスプリッタ２４と、第２の対物レンズ（第２の集光素子）２５と、集光レンズ２６と、シリンドリカルレンズ２７と、光検出器（第２の光検出器）２８とを備えている。

光源２１から出射したビームは、コリメータレンズ２２により平行光になる。そして、このビームは、第２の回折格子２３により第２の光ディスクの記録再生に用いられる０次光（ＭＢ）と、トラッキング誤差信号生成に用いられる±１次光（ＳＢ１・２）との３ビームに分割される。第２の回折格子２３にて分割された３ビームは、偏光ビームスプリッタ２４を通過し、共通光学系１０へ入射する。そして、第２の回折格子２３にて分割された３ビームは、共通光学系１０のダイクロイックプリズム１００により、その光軸が第１の光学系１からのビームと同一の光軸になるように反射され、１／４波長板１０１にて直線偏光から円偏光に変換された後、第２の対物レンズ２５を介して第２の光ディスクに集光される。

第２の光ディスクにて集光されたビームは、反射し、第２の光学系２へ戻る戻り光となる。この戻り光は、再び第２の対物レンズ２５を介して、共通光学系１０の１／４波長板１０１で円偏光から直線偏光に変換される。そして、ダイクロイックプリズム１００を反射した後、第２の光学系２へ入射する。第２の光学系２にて、戻り光は、偏光ビームスプリッタ２４によって、出射光軸（光源２１から出射したビームの光軸）とは異なる光軸の光路に曲げられる。そして、集光レンズ２６、及びシリンドリカルレンズ２７を経て、光検出器２８に集光される。なお、集光レンズ２６は、戻り光を光検出器２８に集光するためのレンズであり、シリンドリカルレンズ２７は、戻り光に非点収差を発生させるためのものである。本光ピックアップでは、第２の光ディスクにて反射される戻り光を光検出器２８にて検出することにより、第２の光ディスク記録再生時のフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号、及び再生信号が得られるようになっている。なお、図示していないが、光検出器２８には、第２の光ディスクにて反射される戻り光を受光するための第２の受光素子が設けられている。

ここで、本光ピックアップでは、第１の光学系１の光源１１から出射したビームの波長は、第２の光学系２の光源２１から出射されるビームの波長よりも短くなっている。そして、共通光学系１０のダイクロイックプリズム１００は、光源１１からの出射される相対的に短波長であるビームに対して透過する一方、光源２１から出射される相対的に長波長であるビームに対しては反射する構成になっている。

また、上述のように、第１の対物レンズ１５は、対物レンズホルダ１０２に取り付けられている。さらに、この対物レンズホルダ１０２には、光源２１からの出射光（すなわち、第２の光学系２からの出射光）を集光するための第２の対物レンズ２５も取り付けられている。

第１の対物レンズ１５は、その中心が光ディスク（第１及び第２の光ディスク）の回転軸を通り、かつＸ方向（光ピックアップの光ディスク半径方向への送り軸の方向）に延びる中心線（図１に示された中心線Ｌ１）上に乗るように配置されている。一方、第２の対物レンズ２５は、その中心が中心線（図１に示された中心線Ｌ１）からオフセットされた（はずれた）位置になるように配置されている。すなわち、第２の対物レンズ２５は、その中心が第１の対物レンズ１５中心からＺ軸方向（光ディスクのＴａｎ．方向）にオフセットした位置になるように配置されている。

本光ピックアップでは、上記第２の対物レンズ２５を含む第２の光学系２によるトラッキング誤差信号検出に位相シフトＤＰＰ法を採用しており、第２の回折格子２３の格子面は、第２の光ディスクに集光されるＳＢのスポットから得られるプッシュプル信号の振幅が略０になるように設計されている。このような格子面により、第２の対物レンズにて集光されるＭＢ及びＳＢ１・２のスポットの安定したトラッキング制御を実現している。以下、図２及び図３に基づき、本光ピックアップにおける３ビーム生成用回折格子である、第１の回折格子１３及び第２の回折格子２３の格子面について詳細に説明する。

図２は、第１の光学系１の光源１１から出射されるビームを３ビームに回折するための第１の回折格子１３の格子面を示す平面図である。図２に示されるように、第１の回折格子１３は、格子面（格子構造面）が形成されたホログラムパターン１１１を有している。このホログラムパターン１１１は、光源１１から出射されコリメータレンズ１２により平行光になった有効光束１１０が入射するのに十分な面積になっている。すなわち、ホログラムパターン１１１は、有効光束１１０の光束径を直径とした円を十分に含むような構成になっている。

また、ホログラムパターン１１１には、Ｘ軸方向に延びた複数の格子溝が形成されており、格子溝同士の間隔が一定になっている。すなわち、ホログラムパターン１１１におけるＸ軸方向に延びた格子溝は、周期的な間隔で形成されている。この構成により、光源１１から出射されコリメータレンズ１２により平行光になったビームを、０次光（ＭＢ）と±１次光（ＳＢ１・２）との３ビームに分割することが可能になる。

次に、第２の光学系２における第２の回折格子２３について説明する。上述のように、第２の対物レンズ２５を含む第２の光学系２によるトラッキング誤差信号検出に位相シフトＤＰＰ法を採用している。図３は、第２の光学系２の光源２１から出射されるビームを３ビームに回折するための第２の回折格子２３の格子面の一例を示す平面図である。

なお、図３は、位相シフトＤＰＰ法として、例えば特開２００１−２５０２５０号公報に開示されている位相シフトＤＰＰ法を採用した場合における第２の回折格子２３の格子面を示しているが、第２の回折格子２３の格子面（位相シフト領域）は、図３に示された構成に限定されるものではない。この格子面は、位相シフトＤＰＰ法を採用することにより、第２の光ディスクに集光されるＳＢのスポットから得られるプッシュプル信号の振幅が略０になるような格子面であればよい。

図３に示されるように、第２の回折格子２３のホログラムパターンは、第１のパターンである第１の領域１２１及び第１のパターンである第１の領域１２２の２つの領域で形成されている。上記第１の格子パターンである第１の領域１２１は、図３に示すように、第２の回折格子２３の格子溝が半径方向（Ｘ軸方向）に対して垂直なＺ軸方向に形成されている。一方、第２の格子パターンである第２の領域１２２は、第２の回折格子２３の格子溝ピッチは第１の領域１２１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の領域１２１と第２の領域１２２とでは、パターン溝であるランド部とグルーブ部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の領域１２１と第２の領域１２２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１の領域１２１とした場合、位相差が１８０度付加された領域は第２の領域１２２（位相シフト領域）となる。

光源２１から出射したビーム（有効光束１２０）が、第２の回折格子２３により主ビーム（ＭＢ）及び副ビーム（ＳＢ１・２）に分割されるとき、０次回折光である主ビーム（ＭＢ）は、位相を変化させることなく、第２の回折格子２３を通過する。一方、±１次回折光である副ビーム（ＳＢ１・２）は、第１の回折格子２３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、第２の回折格子２３によって回折された副ビーム（ＳＢ１・２）では、第１の格子パターンである第１の領域１２１で回折された場合と、第２の格子パターンである第２の領域１２２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の領域１２２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の領域１２１で回折された光には、位相差が１８０°付加されることになる。

このように、第２の回折格子２３にて回折される±１次回折光（ＳＢ１・２）に関して、第１の領域１２１で回折された場合と第２の領域１２２で回折された場合とで、位相差が１８０°異なるように、ホログラムパターンを設計することで、光検出器２８にて検出されるＳＢ１・２のプッシュプル信号の振幅が略０になる。そして、対物レンズシフトやディスクチルトで発生するオフセットに対して、一般的なＤＰＰ法と同様にキャンセル可能になる。

また、第２の回折格子２３の格子溝ピッチは、光検出器２８上に所定の間隔をもって形成された受光素子に戻り光が入射するように設計されている。

以下、本光ピックアップにより得られるトラッキング誤差信号について説明する。図４は、第１の光ディスクにて集光されたＭＢ，ＳＢ１・２のスポットから得られるプッシュプル信号を示す波形図である。このプッシュプル信号は、第１の光学系１の光検出器１８により検出される。図４（ａ）は、第１の光ディスクの中心から半径方向（Ｘ軸方向）の線上の位置（以下、半径位置と記す）４０ｍｍにおける信号出力を示し、図４（ｂ）は、半径位置２５ｍｍにおける信号出力を示す。なお、第１の回折格子１３は、半径位置４０ｍｍで回転調整が行われている。それゆえ、第１の光ディスクの半径位置４０ｍｍでは、ＭＢのスポットが配置されたトラックに対し両側に２分の１トラックピッチ分だけずれた位置に配置されており、ＭＢのスポットとＳＢ１・２のスポットとで、得られるプッシュプル信号が互いに逆位相の関係になっている。

ここで、図４（ａ）及び（ｂ）では、０次光であるＭＢのスポットから得られた出力プッシュプル信号をＭＰＰとし、ＳＢ１のスポットから得られたプッシュプル信号をＳＰＰ１とし、ＳＢ２のスポットから得られたプッシュプル信号をＳＰＰ２とし、ＳＰＰ１とＳＰＰ２との和信号をＳＰＰとし、トラッキング誤差信号であるＤＰＰ信号をＤＰＰとして示している。

第１の対物レンズ１５はその中心が第１の光ディスクの回転軸を通り、かつＸ方向に延びる中心線（図１に示された中心線Ｌ１）上に乗るように配置されているので、図４（ａ）及び（ｂ）から分かるように、ＤＰＰ信号は、光ディスクの半径位置に依らず、振幅変化が見られない。

また、図５は、本光ピックアップを第１の光ディスクの内周から外周へ半径方向（Ｘ軸方向）に移動したときに得られる、ＤＰＰの振幅変化を示すグラフである。図５に示されるように、ＤＰＰの信号振幅は、第１の光ディスクの内周から外周にわたって変化が見らない。これにより、第１の光ディスクの内周から外周にわたって安定なトラッキング制御が可能であることがわかる。

図６は、第２の光ディスクにて集光されたＭＢ，ＳＢ１・２のスポットから得られるプッシュプル信号を示す波形図である。このプッシュプル信号は、第２の光学系２の光検出器２８により検出される。図６（ａ）は、第２の光ディスクの半径位置４０ｍｍにおける信号出力を示し、図６（ｂ）は、半径位置２５ｍｍにおける信号出力を示す。なお、第２の回折格子２３は、半径位置４０ｍｍで回転調整が行われている。それゆえ、第２の光ディスクの半径位置４０ｍｍでは、ＭＢのスポットが配置されたトラックに対し両側に２分の１トラックピッチ分だけずれた位置に配置されている。

ここで、図６（ａ）及び（ｂ）では、０次光であるＭＢのスポットから得られた出力プッシュプル信号をＭＰＰとし、ＳＢ１のスポットから得られたプッシュプル信号をＳＰＰ１とし、ＳＢ２のスポットから得られたプッシュプル信号をＳＰＰ２とし、ＳＰＰ１とＳＰＰ２との和信号をＳＰＰとし、トラッキング誤差信号であるＤＰＰ信号をＤＰＰとして示している。

本光ピックアップでは、第２の回折格子２３を備えた第２の光学系２によるトラッキング誤差信号検出に位相シフトＤＰＰ法を採用することで、ＳＰＰ１及びＳＰＰ２の信号振幅を略０にすることが可能になっている。

第２の対物レンズ２５は、その中心が第２の光ディスクの回転軸を通り、かつＸ方向に延びる中心線（図１に示された中心線Ｌ１）からオフセットした位置になるように配置されている。第２の対物レンズ２５のこのような配置にもかかわらず、図６（ａ）及び（ｂ）に示されるように、ＤＰＰ信号は、光ディスクの半径位置に依らず、振幅変化が見られない。

また、図７は、本光ピックアップを第２の光ディスクの内周から外周へ半径方向（Ｘ軸方向）に移動したときに得られる、ＤＰＰの振幅変化を示すグラフである。図７に示されるように、ＤＰＰの信号振幅は、第２の光ディスクの内周から外周にわたって変化が見らない。これにより、第２の光ディスクの内周から外周にわたって安定なトラッキング制御が可能であることがわかる。

以上のように、光ディスクの中心軸から半径方向に延びた中心線から外れたオフセット位置に配置された対物レンズを有する第２の光学系において、トラッキング誤差信号として、位相シフトＤＰＰ法によって検出するため、光ピックアップを光ディスクの内周から外周に送っても、トラッキング誤差信号であるＤＰＰ信号の信号振幅に変化が見られないため、安定したトラッキング制御を行うことができるという効果を有する。

したがって、本光ピックアップにおいては、対物レンズを２つ有し、２つの異なる波長の光源からの出射光をそれぞれ独立に集光する光ピックアップにおいても、いずれの光学系から得られるトラッキング誤差信号は、光ディスクの内外周でＤＰＰ信号幅の変化が発生しないことから、安定したトラッキング制御が可能となる。

また、本光ピックアップにおいて、光ディスクからの反射光を光検出器にて受光する際、第１の対物レンズ１５（第１の集光素子）により集光されたスポットからの反射光は、第１の光学系１の第１の光検出器１８にて受光するようになっている。しかしながら、本光ピックアップでは、第１の対物レンズ１５により集光されたスポットからの反射光を第２の光学系の第２の光検出器２８で受光するようになっていてもよい。また、逆に、第１の対物レンズ２５（第２の集光素子）により集光されたスポットからの反射光を第１の光学系の第１の光検出器１８で受光するようになっていてもよい。

このような本光ピックアップの構成は、偏光ビームスプリッタ１００の反射特性、透過特性を最適化することにより実現することができる。これにより、集光レンズ、シリンドリカルレンズ、受光素子などの部品点数を削減することができ、光ピックアップの低コスト化及び小型化を実現することができる。

〔実施の形態２〕
本発明の実施の他の形態について、図８〜図１０に基づいて説明すると、以下の通りである。図８は、本実施形態の光ピックアップ（以下、本光ピックアップと記す）の光路を示す系統図である。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。さらに、本実施形態においても、第２の対物レンズと第１の対物レンズとの位置関係は、上記実施の形態１における図１と同様であるので、説明を省略する。

本光ピックアップは、図８に示されるように、上記実施の形態１の光ピックアップにおける第２の光学系２の構成に替えて、第２の光学系２’とすることで、安定したトラッキング制御を実現している。すなわち、本光ピックアップは、光源（第２の光源）２１’とホログラム素子２３’と光検出器（第２の光検出器）２８’とが一体となったホログラムレーザユニット２０’を用いている点で実施の形態１と異なる。

図８に示されるように、ホログラム素子２３’の光源２１’側の面には、ホログラムパターン２４’が形成されている一方、光源２１’と反対側の面には、ホログラムパターン２５’が形成されている。第２の光学系２’においては、光源２１’から出射したビームは、ホログラムパターン（第２の回折素子）２４’により、第２の光ディスクの記録再生に用いられる０次光（ＭＢ）とトラッキング誤差信号生成に用いられる±１次光（ＳＢ１・２）との３ビームに分割される。ホログラムパターン２４’にて分割された３ビームは、コリメータレンズ２２’と通過し、共通光学系１０へ入射する。

ホログラムパターン２４’にて分割された３ビームは、共通光学系１０のダイクロイックプリズム１００により、その光軸が第１の光学系１からのビームと同一の光軸になるように反射され、１／４波長板１０１にて直線偏光から円偏光に変換された後、第２の対物レンズ２５を介して第２の光ディスクに集光される。

第２の光ディスクにて集光されたビームは、反射し、第２の光学系２’へ戻る戻り光となる。この戻り光は、再び第２の対物レンズ２５を介して、共通光学系１０の１／４波長板１０１で円偏光から直線偏光に変換される。そして、ダイクロイックプリズム１００を反射した後、第２の光学系２’へ入射する。第２の光学系２’にて、戻り光は、コリメータレンズ２２’を通過後、ホログラムレーザユニット２０’のホログラム素子２３’に形成されたホログラムパターン２５’にて回折し、光検出器２８’に導かれる。光検出器２８’では、フォーカス誤差信号、ラジアル誤差信号、及び再生信号が検出される。

なお、図８では示されていないが、ホログラム素子２３’に形成されたホログラムパターン２４’は、上記実施の形態１と同様に、第２の光ディスクに集光されるＳＢのスポットから得られるプッシュプル信号の振幅が略０になるように設計されている。具体的なホログラムパターン２４’の構成としては、例えば上記実施の形態１にて説明した図３に示された構成が挙げられる。

以下、本光ピックアップにおける、フォーカス誤差信号、ラジアル誤差信号、及び再生信号の生成動作について、図９、及び図１０に基づいて説明する。図９は、ホログラム素子２３’に形成されたホログラムパターン２５’を示す平面図である。図９に示されるように、ホログラムパターン２５’は、３つの領域２５’ａ，２５’ｂ，２５’ｃに分割されている。

図１０は、光検出器２８’の受光部形状と受光状態を示した説明図である。なお、図１０では、ホログラムパターン２５’の３つの領域２５’ａ，２５’ｂ，及び２５’ｃと、これら領域で回折される光を受光する受光部とを対応付けて示している。

図１０に示されるように、領域２５’ａにて回折されたビーム（３ビーム）は、受光部（第２の受光素子）２８’ａ及び２８’ｂで受光されるようになっている。また、領域２５’ｂにて回折されたビーム（３ビーム）は、受光部（第２の受光素子）２８’ｃ、２８’ｅ及び２８’ｇで受光されるようになっている。また、領域２５’ｃにて回折されたビーム（３ビーム）は、受光部（第２の受光素子）２８’ｄ、２８’ｆ及び２８’ｈで受光されるようになっている。ここで、受光部２８’ａ〜２８’ｈにて出力される信号をＳａ〜Ｓｈと表す。

第２の光ディスク記録再生時における、ＲＦ信号（ＲＦ）は、以下の演算式により検出することができる。
ＲＦ＝Ｓａ＋Ｓｂ＋Ｓｃ＋Ｓｄ
また、第２の光ディスク記録再生時における、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ２）は、位相シフトＤＰＰ法を用いて、以下の演算式で検出される。
ＴＥＳ２＝（Ｓｃ−Ｓｄ）−α｛（Ｓｅ−Ｓｆ）＋（Ｓｇ−Ｓｈ）｝
ここで、αは、対物レンズシフトや光ディスクチルトによるオフセットをキャンセルするのに最適な係数に設定される。

第２の光ディスク記録再生時における、フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）は、ナイフエッジ法を用いて、以下の演算式により検出することができる。
ＦＥＳ＝Ｓａ−Ｓｂ
この構成においても、対物レンズ１５側から出射される光学系においては、上記実施の形態１と同様の波形が得られるため、光ディスクの内外周にわたって安定したトラッキング制御が可能となる。また、光源２１’から出射され、対物レンズ２５で集光される光学系においても、上記実施の形態１と同様の波形が得られるため、内外周にわたって安定なトラッキング制御が可能であることを示している。

さらに、本光ピックアップでは、第２の光学系として、光学部品が一体となったホログラムレーザユニットを用いているため、光ピックアップを小型化することができる。

〔実施の形態３〕
本発明の実施のさらに他の形態について、図１１に基づいて説明すると、以下の通りである。図１１は、本実施形態の光ピックアップ（以下、本光ピックアップと記す）の概略構成を示す図である。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。

本光ピックアップは、第２の光学系２と共通光学系１０’への光路中に、さらに第３の光学系３を備えた点で上記実施の形態１と異なる。この第３の光学系３は、第２の対物レンズ３５により、第３の光ディスクにビームを集光するものである。本光ピックアップでは、第２の光学系２も同様に、第２の対物レンズ３５により、第２の光ディスクにビームを集光する。すなわち、本光ピックアップでは、第２の光学系２及び第３の光学系３において、共通の集光手段としての第２の対物レンズ３５が設けられている。

図１１に示されるように、第１の対物レンズ１５及び第２の対物レンズ３５は、対物レンズホルダ１０２に取り付けられている。第１の光ディスクに集光するためのものである。第２の対物レンズ３５は、第２の光ディスク及び第３の光ディスクに集光するためのものである。なお、第１の光ディスク、第２の光ディスク及び第３の光ディスクは、カバー層が互いに異なる光ディスクである。なお、第１の対物レンズ１５と第２の対物レンズ３５との位置関係は、図１１に示されるような位置関係になっている。すなわち、第１の対物レンズ１５は、Ｙ軸方向から見て、その中心が中心線Ｌ１上に乗るように配置されている一方、第２の対物レンズ３５は、その中心が中心線Ｌ１からオフセットされた（はずれた）位置になるように配置されている。

第３の光学系３は、光源３１と、コリメータレンズ３２と、第３の回折格子３３と、偏光ビームスプリッタ３４と、第２の対物レンズ３５と、集光レンズ３６と、シリンドリカルレンズ３７と、光検出器３８とを備えている。

図１１に示されるように、第３の光学系３において、光源３１から出射したビームはコリメータレンズ３２により平行光になる。そして、このビームは、第３の回折格子３３により第３の光ディスクの記録再生に用いられる０次光（ＭＢ）と、トラッキング誤差信号生成に用いられる±１次光（ＳＢ１・２）との３ビームに分割される。第３の回折格子３３にて分割された３ビームは、偏光ビームスプリッタ３４を透過し、共通光学系１０’へ入射する。

本光ピックアップにおいては、共通光学系１０’は、ダイクロイックプリズム１０４と別のダイクロイックプリズム１０５と、１／４波長板１０６とを備えた構成になっている。共通光学系１０’に入射してきた上記３ビームは、まずダイクロイックプリズム１０５へ入射することになる。ダイクロイックプリズム１０５は、第３の光学系３からのビームを第２の光学系２からのビームと同一の光軸の方向に導くためのものである。また、ダイクロイックプリズム１０５は、第２の光学系２からのビームをそのまま透過し、ダイクロイックプリズム１０４へ導くようになっている。

共通光学系１０’のダイクロイックプリズム１０５により、第２の光学系２からのビームと同一の光軸の方向に反射した上記３ビームは、再びダイクロイックプリズム１０４により、その光軸が第１の光学系１からのビームと同一の光軸になるように反射され、１／４波長板１０１にて直線偏光から円偏光に変換される。そして、第２の対物レンズ３５を介して第３の光ディスクに集光される。ここで、第２の対物レンズ３５は、互いにカバー層の厚さが異なる第２の光ディスク及び第３の光ディスクにそれぞれ集光可能になるように設計されている。

第３の光ディスクにて集光されたビームは、反射し、第３の光学系３へ戻る戻り光となる。この戻り光は、再び第２の対物レンズ３５を介して、共通光学系１０’の１／４波長板１０６で円偏光から直線偏光に変換される。そして、ダイクロイックプリズム１０４・１０５を反射した後、第３の光学系３へ入射する。第３の光学系３にて、戻り光は、偏光ビームスプリッタ３４によって、出射光軸（光源３１から出射したビームの光軸）とは異なる光軸の光路に曲げられる。そして、集光レンズ３６、及びシリンドリカルレンズ３７を経て、光検出器３８に集光される。なお、集光レンズ３６は、戻り光を光検出器３８に集光するためのレンズであり、シリンドリカルレンズ３７は、戻り光に非点収差を発生させるためのものである。本光ピックアップでは、第３の光ディスクにて反射される戻り光を光検出器３８にて検出することにより、第３の光ディスク記録再生時のフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号、及び再生信号が得られるようになっている。

ここで、本光ピックアップでは、第３の光学系３の光源３１から出射したビームの波長は、第１の光学系１の光源、及び第２の光学系２の光源２１から出射されるビームの波長と異なっている。また、第３の光学系３の第３の回折格子３３の格子面は、第３の光ディスクに集光されるＳＢのスポットから得られるプッシュプル信号の振幅が略０になるような格子面であればよい。例えば、第３の回折格子３３の格子面のホログラムパターンとしては、例えば図３に示された第２の回折格子２３の格子面と同様のパターンが挙げられる。また、第３の回折格子３３の格子溝ピッチは、上記実施の形態１と同様に、光検出器３８上に所定の間隔をもって形成された受光素子に戻り光が入射するように設計されている。

この構成においても、対物レンズ１５側から出射される光学系においては、実施の形態１と同様の波形が得られるため、光ディスクの内外周にわたって安定したトラッキング制御が可能となる。また、光源２１または光源３１から出射され、対物レンズ３５によって光ディスクに集光する光学系においても、実施の形態１と同様の波形が得られるため、内外周にわたって安定なトラッキング制御が可能であることを示している。

〔実施の形態４〕
本発明の実施のさらに他の形態について、図１２に基づいて説明すると、以下の通りである。図１２は、本実施形態の光ピックアップ（以下、本光ピックアップと記す）の光路を示す系統図である。なお、説明の便宜上、前記の実施の形態１〜３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。さらに、本実施形態においても、第２の対物レンズと第１の対物レンズとの位置関係は、上記実施の形態３における図１１と同様であるので、説明を省略する。

本光ピックアップは、第２及び第３の光学系がともに、光源と回折格子と光検出器とが一体となったホログラムレーザユニットを備えた点で、上記の実施の形態３と異なる。

図１２に示されるように、本光ピックアップは、第１の対物レンズ１５を含む第１の光学系１と、第２の対物レンズ３５を含む第２の光学系２’及び第３の光学系３’と、共通光学系１０’とを備えている。第２の光学系２’及び第３の光学系３’はそれぞれ、共通の第２の対物レンズ３５により、第２の光ディスク及び第３の光ディスクに集光するようになっている。

なお、本光ピックアップにおいては、第１の光学系１は図１に示されたものと同様であり、第２の光学系２’は図８に示されたものと同様であり、共通光学系１０’は図１１に示されたものと同様であるので、説明を省略する。以下、本光ピックアップの特徴である第３の光学系３’について説明する。

図１２に示されるように、第３の光学系３’は、光源７１と光検出器７２とホログラム素子７３とが一体となったホログラムレーザユニット７０と、コリメータレンズ７４とを備えている。

図１２に示されるように、ホログラム素子７３の光源７１側の面には、ホログラムパターン７３ａが形成されている一方、光源７１と反対側の面には、ホログラムパターン７３ｂが形成されている。第３の光学系３’においては、光源７１から出射したビームは、ホログラムパターン７３ａにより、第３の光ディスクの記録再生に用いられる０次光（ＭＢ）とトラッキング誤差信号生成に用いられる±１次光（ＳＢ１・２）との３ビームに分割される。ホログラムパターン７３ａにて分割された３ビームは、コリメータレンズ７４と通過し、共通光学系１０’へ入射する。共通光学系１０’へ入射した上記３ビームが第３の光ディスクに集光するまでの光路、及び第３の光ディスクにて集光されたビームが戻り光になって第３の光学系３’に入射するまでの光路は、図１１のものと同様であるので、説明を省略する。

第３の光学系３’に入射した戻り光は、コリメータレンズ７４と通過後、ホログラムレーザユニット７０のホログラム素子７３に形成されたホログラムパターン７３ｂにて回折し、光検出器７２に導かれる。光検出器７２では、フォーカス誤差信号、ラジアル誤差信号、及び再生信号が検出される。

なお、図１２では示されていないが、ホログラム素子７３に形成されたホログラムパターン７３ａは、上記実施の形態１と同様に、第３の光ディスクに集光されるＳＢのスポットから得られるプッシュプル信号の振幅が略０になるように設計されている。具体的なホログラムパターン７３ａの構成としては、例えば上記実施の形態１にて説明した図３に示された構成が挙げられる。また、ホログラム素子７３に形成されたホログラムパターン７３ｂは、図９と同様であり、本光ピックアップにおける、フォーカス誤差信号、ラジアル誤差信号、及び再生信号の生成動作についても、図１０と同様であるので、説明を省略する。

この構成においても、対物レンズ１５側から出射される光学系においては、実施の形態１と同様の波形が得られるため、光ディスクの内外周にわたって安定したトラッキング制御が可能となる。また、光源２１’または光源７１から出射され、対物レンズ３５で集光される光学系においても、実施の形態１と同様の波形が得られるため、内外周にわたって安定なトラッキング制御が可能であることを示している。

さらに、本光ピックアップでは、第２及び第３の光学系として、光学部品が集積されたホログラムレーザユニットを用いているため、光ピックアップを小型化することができる。

〔実施の形態５〕
本発明の実施のさらに他の形態について、図１３に基づいて説明すると、以下の通りである。図１３は、本実施形態の光ピックアップ（以下、本光ピックアップと記す）の光路を示す系統図である。なお、説明の便宜上、前記の実施の形態１〜４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。さらに、本実施形態においても、第２の対物レンズと第１の対物レンズとの位置関係は、上記実施の形態３における図１１と同様であるので、説明を省略する。

本光ピックアップは、図１に示された第２の光学系２に替えて、異なる波長のビームを１つのパッケージから出射可能な光源を備えた第２の光学系を備えたことで、安定したトラッキング制御を実現している。

図１３に示されるように、第２の光学系２’’は、光源４１と、コリメータレンズ４２と、第２の回折格子４３と、偏光ビームスプリッタ４４と、第２の対物レンズ３５と、補正用回折格子４５と、集光レンズ４６と、シリンドリカルレンズ４７と、光検出器４８とを備えている。

光源４１から出射したビームは、コリメータレンズ４２により平行光になる。そして、このビームは、第２の回折格子４３により第２及び第３の光ディスクの記録再生に用いられる０次光（ＭＢ）と、トラッキング誤差信号生成に用いられる±１次光（ＳＢ１・２）との３ビームに分割される。第２の回折格子４３にて分割された３ビームは、偏光ビームスプリッタ４４を通過し、ダイクロイックプリズム１０４へ入射する。

そして、上記３ビームは、ダイクロイックプリズム１０４にて、その光軸が第１の光学系１からのビームと同一の光軸になるように反射され、１／４波長板１０６にて直線偏光から円偏光に変換された後、第２の対物レンズ３５を介して第２及び第３の光ディスクに集光される。ここで、対物レンズ３５は、光源４１から出射される互いに波長が異なる２つのビームが、互いにカバー層の厚さが異なる第２の光ディスク及び第３の光ディスクにそれぞれ集光可能になるように設計されている。

第２及び第３の光ディスクにて集光されたビームは、反射し、第２の光学系２’’へ戻る戻り光となる。この戻り光は、再び第２の対物レンズ３５を介して、１／４波長板１０６で円偏光から直線偏光に変換される。そして、ダイクロイックプリズム１０４を反射した後、第２の光学系２’’へ入射する。第２の光学系２’’にて、戻り光は、偏光ビームスプリッタ４４によって、出射光軸（光源４１から出射したビームの光軸）とは異なる光軸の光路に曲げられる。そして、集光レンズ４６、及びシリンドリカルレンズ４７を経て、光検出器２８に集光される。なお、集光レンズ４６は、戻り光を光検出器４８に集光するためのレンズであり、シリンドリカルレンズ４７は、戻り光に非点収差を発生させるためのものである。本光ピックアップでは、第２及び第３の光ディスクにて反射される戻り光を光検出器４８にて検出することにより、第２及び第３の光ディスク記録再生時のフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号、及び再生信号が得られるようになっている。

また、本光ピックアップにおいては、第２の光学系２’’の光源４１は互いに異なる波長を有する２つのビームを出射するようになっている。それゆえ、光源４１においては、互いに異なる波長を有する２つのビームの発光点位置に差が生じる（２つのビームが同一位置で発光するのではなく、異なる位置で発光する）。そのため、戻り光を検出する光検出器４８においても、２つのビーム間で集光位置が異なり、波長の違いによる光軸のずれが生じる。このような光軸のずれを補正するために、補正用回折格子４５が、偏光ビームスプリッタ４４と集光レンズ４６との間に配置されている。この補正用回折格子４５によって、互いに異なる２つの波長を有するビームは、光検出器４８上のほぼ同じ位置に集光される。

ここで、第２の光学系２’’の第２の回折格子４３の格子面は、第２及び第３の光ディスクに集光されるＳＢのスポットから得られるプッシュプル信号の振幅が略０になるような格子面であればよい。例えば、第２の回折格子４３の格子面のホログラムパターンとしては、例えば図３に示された第２の回折格子２３の格子面と同様のパターンが挙げられる。また、第２の回折格子４３の格子溝ピッチは、上記実施の形態１と同様に、光検出器４８上に所定の間隔をもって形成された受光素子に戻り光が入射するように設計されている。

この構成においても、対物レンズ１５側から出射される光学系においては、実施の形態１と同様の波形が得られるため、光ディスクの内外周にわたって安定したトラッキング制御が可能となる。また、光源４１から出射され、対物レンズ３５で集光される光学系においても、実施の形態１と同様の波形が得られるため、内外周にわたって安定なトラッキング制御が可能である。

〔実施の形態６〕
本発明の実施のさらに他の形態について、図１４に基づいて説明すると、以下の通りである。図１４は、本実施形態の光ピックアップ（以下、本光ピックアップと記す）の光路を示す系統図である。なお、説明の便宜上、前記の実施の形態１〜５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。さらに、本実施形態においても、第１の対物レンズと第２の対物レンズとの位置関係は、上記実施の形態１における図１と同様であるので、説明を省略する。

本実施の形態において、光源８１とホログラム素子８３と光検出器８２とが一体となったホログラムレーザユニット８０を用いている点が実施の形態５とは異なる。ここで光源８１は、異なる２つの波長の光が出射できる２波長レーザである。

光源８１から出射した光はホログラム素子８３の片面に形成された回折格子８３ａによって記録再生に用いる０次光とトラッキング誤差信号生成に用いられる±１次光に分けられ、ダイクロイックプリズム１０４でもう一方の光源から出射された光と同一光軸に導かれる。その後、１／４波長板１０６と対物レンズ３５を介して光ディスクに集光される。そして、光ディスクからの反射光は再び対物レンズ３５とダイクロイックプリズム１０４で反射され、ホログラムレーザユニット８０のホログラム素子８３に形成されているホログラム面８３ｂ、８３ｃで回折され光検出器８２に導かれ、サーボ信号、ＲＦ信号が検出される。ここでホログラム素子８３ｂ、８３ｃは、第２の波長、第３の波長のいずれかの光のみ回折する構成になっている。

この構成においても、対物レンズ１５側から出射される光学系においては、実施の形態１と同様の波形が得られるため、光ディスクの内外周にわたって安定したトラッキング制御が可能となる。また、光源８１から出射され、対物レンズ３５で集光される光学系においても、実施の形態１と同様の波形が得られるため、内外周にわたって安定なトラッキング制御が可能である。

〔実施の形態７〕
本発明の実施のさらに他の形態について、図１５〜図１８（ａ）及び（ｂ）に基づいて説明すると、以下の通りである。図１５は、本実施形態の光ピックアップ（以下、本光ピックアップと記す）の光路を示す系統図である。なお、説明の便宜上、前記の実施の形態１〜６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。さらに、本実施形態においても、第１の対物レンズと第２の対物レンズとの位置関係は、上記実施の形態３における図１１と同様であるので、説明を省略する。

本光ピックアップは、図１に示された第１の光学系１に替えて、光学部材が集積化された光集積ユニットを備えた第１の光学系を備えた点で、上記の実施の形態１と異なる。さらに、本光ピックアップでは、第２の光学系として、異なる波長のビームを１つのパッケージから出射可能な光源を備えた構成（図３に示された第２の光学系２’’）を採用している。しかしながら、本光ピックアップの第２の光学系は、この構成に限定されるものではない。

なお、本光ピックアップにおける第２の光学系は、図１３に示された第２の光学系２’’と機能が同一であるので、ここでは説明を省略する。以下、本光ピックアップの特徴的構成である第１の光学系について説明する。

図１５に示されるように、第１の光学系１’は、光集積ユニット２００と、コリメータレンズ１２とを備えている。

光集積ユニット２００から出射したビーム（後述の第２の偏光ホログラム素子５３ａにより分割された３ビーム（ＭＢ及びＳＢ１・２））は、コリメータレンズ１２により平行光にされた後、ダイクロイックプリズム１０４を透過し、１／４波長板１０６により直線偏光から円偏光に変換される。そして、対物レンズ１５を介して、第１の光ディスクに集光される。

第１の光ディスクにて集光されたビームは、反射し、第１の光学系１’へ戻る戻り光となる。この戻り光は、再び第１の対物レンズ１５を介して、１／４波長板１０６で円偏光から直線偏光に変換される。そして、ダイクロイックプリズム１０４を透過した後、第１の光学系１’へ入射する。第１の光学系１’にて、戻り光は、光集積ユニット２００に搭載された光検出器上５４に集光される。本光ピックアップでは、第１の光ディスクにて反射される戻り光を光検出器５４にて検出することにより、第１の光ディスク記録再生時のフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号、球面収差信号及び再生信号が得られるようになっている。

次に、第１の光学系１’に備えられた光集積ユニット２００の構造について、詳細に説明する。光集積ユニット２００は、光源５１、光検出器５４、偏光ビームスプリッタ５２、偏光回折素子５３、及び保持部材５５で構成される。保持部材５５には、光源５１が搭載されている。さらに、保持部材５５には、光源５１から出射されたビームを第１の光ディスクへ導くためのビーム出射口５５ａが設けられている。また、保持部材５５は、光源５１を挿入可能な構成になっており、偏光ビームスプリッタ５２を固定可能な形状になっている。

なお、以下の説明において、説明の便宜上、偏光ビームスプリッタ５２における光源５１から出射されたビームが入射する面を、偏光ビームスプリッタ５２のビーム入射面とし、偏光ビームスプリッタ５２における戻り光が入射する面を、偏光ビームスプリッタ５２の戻り光入射面とする。

偏光ビームスプリッタ５２は、図１５に示されるように、保持部材５５上に配置されている。そして、偏光ビームスプリッタ５２のビーム入射面が、ビーム出射口５５ａを覆うように保持部材５５上に配置されている。また、偏光ビームスプリッタ５２の戻り光入射面には、偏光回折素子５３が設けられており、光源５１から出射するビームの光軸上に配置されている。また、光検出器５４は、偏光ビームスプリッタ５２のビーム入射面に設けられている。光集積ユニット２００では、光源５１から出射するビームの光路と、光検出器５４にて受光される戻り光の光路とが確保されるように、光源５１のビーム出射部及び光検出器５４の受光部が配置されている。

次に、光集積ユニット２００の内部でのビームの通過経路を説明する。

光源５１は、Ｐ偏光の直線偏光としてビームを放射するものである。光源５１からＰ偏光の直線偏光として放射されたビームは、偏光ビームスプリッタ５２を透過して、偏光回折素子５３に入射する。

偏光回折素子５３の互いに対向する面にはそれぞれ、第２のホログラム領域を有する第２の偏光回折素子５３ａと、第１のホログラム領域を有する第１の偏光回折素子５３ｂとが形成されている。

第２の偏光回折素子５３ａ及び第１の偏光回折素子５３ｂは、ビームの光軸上に配置されており、第１の偏光回折素子５３ｂは、第２の偏光回折素子５３ａよりも光源５１側に配置された構成となっている。

第２の偏光回折素子５３ａはＰ偏光を回折させてＳ偏光を透過させる第２のホログラム領域を備えている。また、第１の偏光回折素子５３ｂは、Ｓ偏光を回折させてＰ偏光を透過させる第１のホログラム領域を備えている。これら偏光の回折は、各偏光回折素子のホログラム領域に形成された溝構造（格子）により行われ、回折角度は、上記溝構造（格子）のピッチ（以下、格子ピッチと記す）により規定される。なお、第２の偏光回折素子５３ａ及び第１の偏光回折素子５３ｂにおける、ホログラム領域の詳細なホログラムパターンについては、後述する。

このため、偏光ビームスプリッタ５２を透過したＰ偏光のビームは、第１の偏光回折素子５３ｂをそのまま透過し、第２の偏光回折素子５３ａに入射する。また、第２の偏光回折素子５３ｂには、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）を検出するための３ビーム生成用のホログラムパターンが形成されている。３ビームを用いたＴＥＳ検出方法としては３ビーム法、差動プッシュプル（ＤＰＰ）法、位相シフトＤＰＰ法等が採用される。

第２の偏光回折素子５３ａでは、Ｐ偏光は回折し、Ｓ偏光はそのまま透過する。具体的には、第２の偏光回折素子５３ａは、入射したＰ偏光を、０次回折光（ＭＢ）と、±１次回折光（ＳＢ１・２）とに回折する。すなわち、第１の偏光回折素子５４ｂを出射したＰ偏光のビームは、第２の偏光回折素子５３ａに入射し、０次回折光（ＭＢ）と、±１次回折光（ＳＢ１・２）とに回折されて、該第２の偏光回折素子５３ａを出射する。

このように光集積ユニット２００から出射したビーム（３ビーム）は、上述したように、１／４波長板１０６にて直線偏光（Ｐ偏光）から円偏光に変換された後、第１の光ディスクに集光される。そして、第１の光ディスクにて反射した戻り光は、再び１／４波長板１０６にて円偏光から直線偏光（Ｓ偏光）となって、再び光集積ユニットに入射する。すなわち、本光ピックアップは、光集積ユニット２００から出射されたビーム（３ビーム）はＰ偏光の直線偏光になる一方、光集積ユニット２００に入射する戻り光（３ビーム）はＳ偏光の直線偏光になるような構成になっている。

したがって、Ｓ偏光の戻り光は、第２の偏光ホログラム素子５３ａを透過し、第１の偏光ホログラム素子５３ｂに入射する。そして、第１の偏光回折素子５３ｂに入射すると、Ｓ偏光の戻り光は、回折され０次回折光（非回折光）と±１次回折光（回折光）とに分離されて、偏光ビームスプリッタ５２に入射する。そして、０次回折光（非回折光）と１次回折光（回折光）に分離された戻り光は、偏光ビームスプリッタ５２で反射して光検出器５４に入射する。

次に、図１６を用いて、第２の偏光ホログラム素子５３ａに形成されるホログラムパターンを説明する。格子ピッチは、光検出器５４上で３ビームが十分分離されるように設計されている。

第２の偏光ホログラム素子５３ａのホログラムパターンは、第１のパターンである第１の領域３１ａ及び第２のパターンである第２の領域３１ｂの２つの領域で形成されている。上記第１の格子パターンである第１の領域３１ａは、図１６に示すように、第２の偏光ホログラム素子５３ａの格子溝が半径方向（Ｘ軸方向）に形成されている。一方、第２の格子パターンである第２の領域３１ｂは、第２の偏光ホログラム素子５３ａの格子溝ピッチは第１の領域３１ａ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の領域３１ａと第２の領域３１ｂ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の領域３１ａと第２の領域３１ｂ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１の領域３１ａとした場合、位相差が１８０度付加された領域は第２の領域３１ｂ（位相シフト領域）となる。

このような周期構造を有するホログラムパターンにすることで、光検出器５４にて検出されるＳＢ１・２のプッシュプル信号の振幅が略０になる。そして、対物レンズシフトやディスクチルトに対してオフセットがキャンセル可能になる。サブビームのプッシュプル信号振幅がほぼ０となり、対物レンズシフトやディスクチルトに対してオフセットがキャンセル可能になる。

次に、図１７を用いて、第１の偏光ホログラム素子５３ｂに形成されるホログラムパターンを説明する。図１７は、第１の偏光回折素子５３ｂのホログラムパターンを示した模式図である。

図１７に示すように、第１の偏光回折素子５３ｂのホログラムパターンは、３つの領域１２３、１２４、１２５で構成される。具体的には、トラッキング方向に対応するＸ方向の境界線１２６によって２分割された一方の半円領域１２５と、他方の半円領域がさらに円弧状の境界線によって分割された内周領域１２３と外周領域１２４とである。

第１の偏光回折素子５３ｂの各領域における格子ピッチは、領域１２４が一番小さく（回折角が最大）、領域１２３が一番大きく（回折角が最小）、領域１２５はこれらの中間の数値となっている。球面収差を補正するために用いられる球面収差誤差信号（ＳＡＥＳ）は、領域１２３と領域１２４と（球面収差収誤差信号検出部）からの±１次回折光の少なくとも１つを用いて検出できる。また、焦点位置ずれを補正するために用いられる焦点誤差信号（ＦＥＳ）は、領域１２５からの±１次回折光の少なくとも１つを用いたナイフエッジ法によって検出できる。

また、第２の偏光ホログラム素子５３ａと第１の偏光ホログラム素子５３ｂはマスク精度で正確な位置決めをして一体的に作成することが可能である。したがって、所定のサーボ信号が得られるように第１の偏光ホログラム素子５３ｂの位置調整を行うと同時に第２の偏光ホログラム素子５３ａの位置調整が完了する。したがって、光集積ユニット２００の組立調整が容易になる共に、調整精度が高いという効果が得られる。

次に、図１８（ａ）及び図１８（ｂ）を用いて、第１の偏光回折素子５３ｂの分割パターンと光検出器５４の受光部パターンの関係を説明する。

図１８（ａ）は、光ディスクのカバー層の厚みに対して第１の対物レンズ１５による集光ビームに球面収差が発生しないようにコリメータレンズ１２の光軸方向の位置調整がなされている状態で記録層上に合焦状態に集光している場合の、光検出器５４での光ビームを示している。さらに第１の偏光ホログラム素子５３ｂの３つの領域１２３〜１２５と１次回折光の進行方向の関係も示している。実際には第１の偏光ホログラム素子５３ｂの中心位置は受光部５４ａ〜５４ｄの中心位置に対応する位置に設置されるが、説明のためｙ方向にずらして図示している。

光検出器５４は５４ａ〜５４ｎの１４個の受光部で構成されている。往路光学系において第２の偏光ホログラム素子５３ａで形成された３つの光ビームは、光ディスクで反射して復路光学系において第１の偏光ホログラム素子５３ｂにより非回折光（０次回折光）と回折光（＋１次回折光）に分離される。そして、光検出器５４は、ＲＦ信号やサーボ信号の検出を検出できる。具体的には、第１の偏光ホログラム素子５４ｂの３つの非回折光（０次回折光）と、９つの＋１次回折光の合計１２個のビームが形成される。そのうち、非回折光（０次回折光）はプッシュプル法によるＴＥＳ検出ができるように、ある程度の大きさを持った光ビームとなるように設計される。したがって、光検出器５４は非回折光の集光点に対して若干手前側または奥側にずれた位置に設置される。ここでは奥側にずれるように配置している。このように、ある程度の大きさを持った光ビームが受光部５４ａ〜５４ｄの境界部に集光されるので、これらの４つの受光部の出力が等しくなるように調整することで、非回折光と受光素子１３の位置調整が可能である。

図１８（ｂ）は、図１８（ａ）の状態から第１の対物レンズ１５が光ディスクに近づいた場合の、光検出器５４上での光ビームを示している。光ビームが大きくなるが受光部からのはみ出しは発生していない。

図１８を用いて、サーボ信号生成の動作を説明する。受光部５４ａ〜５４ｎの出力信号をＳａ〜Ｓｎと表す。

ＲＦ信号（ＲＦ）は非回折光を用いて検出する。
ＲＦ＝Ｓａ＋Ｓｂ＋Ｓｃ＋Ｓｄ
ＤＰＤ法によるトラッキング誤差信号（ＴＥＳ１）、Ｓａ〜Ｓｄの位相比較を行うことにより検出される。

位相シフトＤＰＰ法によるトラッキング誤差信号（ＴＥＳ２）は以下の演算式で検出される。
ＴＥＳ２＝｛（Ｓａ＋Ｓｂ）−（Ｓｃ＋Ｓｄ）｝
−α｛（Ｓｅ−Ｓｆ）＋（Ｓｇ−Ｓｈ）｝
ここで、αは対物レンズシフトや光ディスクチルトによるオフセットをキャンセルするのに最適な係数に設定される。

フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）はダブルナイフエッジ法を用いて検出する。
ＦＥＳ＝（Ｓｍ−Ｓｎ）−｛（Ｓｋ＋Ｓｉ）−（Ｓｌ＋Ｓｊ）｝
球面収差誤差信号（ＳＡＥＳ）は内外周に分離した光ビームからの検出信号を用いて検出される。
ＳＡＥＳ＝（Ｓｋ−Ｓｌ）−β（Ｓｍ−Ｓｎ）
ここで、βはＳＡＥＳのオフセットをキャンセルするのに最適な係数に設定される。

この構成においても、対物レンズ１５側から出射される光学系においては、実施の形態１と同様の波形が得られるため、光ディスクの内外周にわたって安定したトラッキング制御が可能となる。また、光源４１から出射され、対物レンズ３５から出射される光学系においても、実施の形態１と同様の波形が得られるため、内外周にわたって安定なトラッキング制御が可能であることを示している。

〔実施の形態８〕
本発明の実施のさらに他の形態について、図１９に基づいて説明すると、以下の通りである。図１９は、本実施形態の光ピックアップ（以下、本光ピックアップと記す）の光路を示す系統図である。なお、説明の便宜上、前記の実施の形態１〜７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。さらに、本実施形態においても、第１の対物レンズと第１の対物レンズとの位置関係は、上記実施の形態３における図１１と同様であるので、説明を省略する。

本光ピックアップは、第１の光学系として光源とホログラム素子と光検出器とが一体となったホログラムレーザユニットを用いている点で実施の形態７と異なる。

なお、本光ピックアップにおいては、第１の光学系は図１５に示されたものと同様であるので、説明を省略する。第１の光学系は図１４に示されたものと同様であるので、説明を省略する。

この構成においても、対物レンズ１５側から出射される光学系においては、実施の形態１と同様の波形が得られるため、光ディスクの内外周にわたって安定したトラッキング制御が可能となる。また、光源８１から出射され、対物レンズ３５で集光される光学系においても、実施の形態１と同様の波形が得られるため、内外周にわたって安定なトラッキング制御が可能である。
〔実施の形態９〕
本発明の実施のさらに他の形態について、図２０〜図２２に基づいて説明すると、以下の通りである。図２０は、本実施形態の光ピックアップ（以下、本光ピックアップと記す）の光路を示す系統図である。なお、説明の便宜上、前記の実施の形態１〜８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。

上記の実施の形態では、オフセット位置に配置された第２の対物レンズを含む第２の光学系に対し、位相シフトＤＰＰ法を採用した構成であった。これに対し、本実施形態では、第１の光学系に対し、位相シフトＤＰＰ法を採用している。なお、第１の光学系に備えられた第１の対物レンズは、光ディスクの中心軸から光ピックアップが移動する半径方向に延びる中心線上に配置されている（オフセット位置に配置されていない）。

本光ピックアップでは、第２の光学系に対し、位相シフトＤＰＰ法を採用する代わりに、１ビーム法を採用した構成になっている。図２０に示されるように、第２の光学系２Ａには、光源１１から第２の対物レンズ２５に到る往路に３ビーム生成用の回折格子が設けられていない。この点が、受光素子の前にホログラム素子（３ビーム生成用回折格子）が設けられた上記実施の形態１〜８の構成と異なる点である。

また、図２０に示された第１の光学系１Ａは、第１の対物レンズ１５を備えている点を除いて、図１に示された第２の光学系２と同様であるため、説明を省略する。

なお、本光ピックアップにおいては、第１の光学系に対し通常のＤＰＰ法を採用した構成であってもよい。すなわち、図２０に示された第２の回折格子２３は、位相シフト領域を有さない３ビーム生成用の回折格子を備えた構成（例えば図２に示された構成）であってもよい。しかしながら、第１の対物レンズ１５の位置調整の際に、Ｚ軸方向の調整許容量が増大するとの観点から、第１の光学系に対し位相シフトＤＰＰ法を採用することが好ましい。

上述のように、対物レンズを２つ備えた光ピックアップにおいては、オフセット位置に配置された第２の対物レンズにて集光されるＭＢ及びＳＢ１・２のスポットから得られたＤＰＰ信号の振幅が、光ディスクの内周から外周にわたって安定せず変化してしまい、第２の対物レンズにて集光されるＭＢ及びＳＢ１・２のスポットのトラッキング制御が不安定になるといった問題があった。

本ピックアップにおいては、第２の対物レンズを含む第２の光学系によるトラッキング制御にＳＢ１・２を用いない１ビーム法を採用することで上記問題を解決している。そして、第１の対物レンズを含む第１の光学系によるトラッキング制御に、位相シフトＤＰＰ法を採用することで、第１の対物レンズ位置調整時におけるＺ軸方向の調整許容量の拡大を図っている。以下、本光ピックアップの構成について、さらに詳細に説明する。

本光ピックアップは、第１の対物レンズ１５を含む第１の光学系１Ａと、第２の対物レンズ２５を含む第２の光学系２Ｂと、共通光学系４０とを備えている。本光ピックアップでは、第１の光学系１Ａから出射したビームと第２の光学系２Ｂから出射したビームとは、共通光学系４０に入射するようになっている。

第２の光学系２Ａは、第１の回折格子１３に替えてホログラム素子１９を備えている点を除いて、図１に示された第１の光学系１と同様の構成になっている。すなわち、第２の光学系２Ａは、光源１１と、コリメータレンズ１２と、偏光ビームスプリッタ１４と、第２の対物レンズ２５と、ホログラム素子１９と、集光レンズ１６と、シリンドリカルレンズ１７と、光検出器１８’とを備えている。本光ピックアップでは、ホログラム素子１９が、第２の対物レンズの光記録媒体の半径方向のシフト量を検出するためのホログラム素子となっている。

図２０に示されるように、光源１１から出射したビームは、コリメータレンズ１２により平行光になる。そして、偏光ビームスプリッタ１４と透過し、共通光学系４０へ入射する。共通光学系４０に入射した光は、ダイクロイックプリズム１００により第１光学系１からのビームと同一光軸になるように透過し、１／４波長板１０１にて直線偏光から円偏光に変換された後、第２の対物レンズ２５を介して第２の光ディスクに集光される。

第２の光ディスクにて集光されたビームは、反射し、第２の光学系２Ａへ戻る戻り光となる。この戻り光は、再び第２の対物レンズ２５を介して、共通光学系４０の１／４波長板１０１で円偏光から直線偏光に変換される。そして、ダイクロイックプリズム１００を透過した後、第２の光学系２Ａへ入射する。第２の光学系２Ａにて、戻り光は、偏光ビームスプリッタ１４で反射し、ホログラム素子１９にて回折され、集光レンズ１６、シリンドリカルレンズ１７を介して、光検出器１８’に導かれる。光検出器１８’では、フォーカス誤差信号、ラジアル誤差信号、及び再生信号が検出される。

以下、本光ピックアップにおける、フォーカス誤差信号、ラジアル誤差信号、及び再生信号の生成動作について、図２１から図２２に基づいて説明する。図２１は、ホログラム素子１９に形成されたホログラムパターンを示す図である。図２１に示されるように、ホログラムパターン１９’は、５つの領域１９’ａ〜１９’ｅに分割されている。５つの領域１９’ａ〜１９’ｅのうち、領域１９’ｂ〜１９’ｅが、第２の対物レンズの光記録媒体の半径方向のシフト量を検出するシフト信号検出に必要な領域になっている。

すなわち、図２１に示されるように、ホログラムパターン１９’は、ラジアル方向（Ｚ方向）に平行に延びる２つの分割線により分割されており、該２つの分割線間にある領域（２つの分割線により形成された領域）が領域１９’ａとなっている。そして、分割により、領域１９ａ’の外側に形成された２つの領域は、Ｚ方向に垂直な（図２１ではＹ方向）分割線により分割され、４つの領域１９’ｂ〜１９’ｅになっている。なお、４つの領域１９’ｂ〜１９’ｅに分割するＺ方向に垂直な分割線は、領域１９ａ’を通過していない。このように分割された５つの領域１９’ａ〜１９’ｅのうち、第２の対物レンズの光記録媒体の半径方向のシフト量を検出するシフト信号検出に必要な領域になっている。

図２２は、光検出器１８’の受光部形状と受光状態を示した説明図である。図２２に示されるように、ホログラム素子１９のホログラムパターン１９’にて回折された戻り光のうち、０次光（非回折光）（すなわち、ホログラム素子１９’を通過する戻り光）は、受光部１８’ａ〜１８’ｄで受光されるようになっている。また、領域１９’ｂ及び１９’ｅで回折された戻り光のうち±１次光はそれぞれ、受光部１８’ｅ及び１８’ｈで受光されるようになっている。そして、領域１９’ｃ及び１９’ｄで回折された戻り光のうち±１次光はそれぞれ、受光部１８’ｆ及び１８’ｇで受光されるようになっている。ここで、受光部１８’ａ〜１９’ｈにて出力される信号をＳａ〜Ｓｈと表す。

第２の光ディスクの記録再生時における、ＲＦ信号（ＲＦ）は、以下の演算式により検出することができる。
ＲＦ＝Ｓａ＋Ｓｂ＋Ｓｃ＋Ｓｄ
また、第２の光ディスクの記録再生時における、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ３）は、以下の演算式により検出することができる。
ＴＥＳ３＝｛（Ｓａ＋Ｓｂ）―（Ｓｃ＋Ｓｄ）｝―γ｛（Ｓｅ−Ｓｆ）＋（Ｓｇ−Ｓｈ）｝
ここで、γは、対物レンズシフトによるオフセットをキャンセルするのに最適な係数に設定される。

第２の光ディスクの記録再生時における、フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）は、非点収差法を用いて、以下の演算式により検出することができる。
ＦＥＳ＝（Ｓａ＋Ｓｃ）−（Ｓｂ＋Ｓｄ）
本光ピックアップにおいては、第２の光学系は、ＳＢ１・２のビームを生成せず、ＭＢのみを生成する構成になっている。このため、トラッキング誤差信号は、図４の実施の形態１に示されているＭＰＰと同様の信号が得られる。そして、このＭＰＰは、ＳＰＰの影響がないため、信号振幅にも変化が表れない。

また、対物レンズシフトに対応する信号は、受光部１８’ｅ〜１８’ｈで生成しており、対物レンズシフトの影響もキャンセルすることが可能である。したがって、第２の対物レンズ２５側から戻り光が出射される光学系（第２の光学系）においては、光ディスクの内周から外周にわたって安定なトラッキング制御が可能となる。

また、光源１１から出射され、第１の対物レンズ１５で集光される光学系（第１の光学系）においても、上記実施の形態１と同様の波形が得られるため、内外周にわたって安定なトラッキング制御が可能であることを示している。

さらに、オフセット位置に配置された第２の対物レンズを含む第２の光学系に対し１ビーム法を採用するとともに、中心軸上に配置された第１の対物レンズを含む第１の光学系に対し位相シフトＤＰＰを採用している。それゆえ、いずれの光学系のトラッキング制御法も、Ｚ軸方向において位置誤差に対する影響が小さい。従って、光ピックアップを記録再生装置のメカニズム（光ディスクの半径方向に送る機構部）に搭載する際に、調整許容量を緩和することができる。

〔実施の形態１０〕
本発明の実施のさらに他の形態について、図２３〜図２５に基づいて説明すると、以下の通りである。図２３は、本実施形態の光ピックアップ（以下、本光ピックアップと記す）の光路を示す系統図である。なお、説明の便宜上、前記の実施の形態１〜９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。本実施形態においては、第１の対物レンズと第２の対物レンズとの位置関係は、上記実施の形態９の図２０と同様であるので、説明を省略する。

本光ピックアップは、図２０に示された第２の光学系２Ａに替えて、光学部材が集積化された光集積ユニットを備えた点で、上記の実施の形態９と異なる。さらに、本光ピックアップでは、第１の光学系として、異なる波長のビームを１つのパッケージから出射可能な光源を備えた構成（図１４に示された第１の光学系）を採用している。しかしながら、本光ピックアップにおける第１の光学系は、この構成に限定されるものではない。

なお、本光ピックアップにおける第１の光学系１Ｂは、図１４に示されるような、光源８１とホログラム素子８３と光検出器８２とが一体となったホログラムレーザユニット８０を備えた構成になっている。それゆえ、第１の光学系１Ｂは、実施の形態６で説明したホログラムレーザユニット８０を備えた光学系と機能が同一であるので、ここでは説明を省略する。以下、本光ピックアップの特徴的構成である第２の光学系２Ｂについて説明する。

図２３に示されるように、第２の光学系２Ｂは、光集積ユニット５０’と、コリメータレンズ１２とを備えている。

光集積ユニット５０’から出射したビームは、コリメータレンズ１２により平行光にされた後、ダイクロイックプリズム１０４を透過し、１／４波長板１０６により直線偏光から円偏光に変換される。そして、第２の対物レンズ２５を介して、第２の光ディスクに集光される。

第２の光ディスクにて集光されたビームは、反射し、第２の光学系２Ｂへ戻る戻り光となる。この戻り光は、再び第２の対物レンズ２５を介して、１／４波長板１０６で円偏光から直線偏光に変換される。そして、ダイクロイックプリズム１０４を透過した後、第２の光学系２Ｂへ入射する。第２の光学系２Ｂにて、戻り光は、光集積ユニット５０’に搭載された光検出器上５４’に集光される。本光ピックアップでは、第２の光ディスクにて反射される戻り光を光検出器５４’にて検出することにより、第２の光ディスクの記録再生時におけるフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号、球面収差信号及び再生信号が得られるようになっている。

次に、第２の光学系２Ｂに備えられた光集積ユニット５０’の構造について、詳細に説明する。光集積ユニット５０’は、光源５１、光検出器５４’、偏光ビームスプリッタ５２、ホログラム素子５６、及び保持部材５５で構成される。保持部材５５には、光源５１が搭載されている。さらに、保持部材５５には、光源５１から出射されたビームを第１の光ディスクへ導くためのビーム出射口５５ａが設けられている。また、保持部材５５は、光源５１を挿入可能な構成になっており、偏光ビームスプリッタ５２を固定可能な形状になっている。

なお、以下の説明において、説明の便宜上、偏光ビームスプリッタ５２における光源５１から出射されたビームが入射する面を、偏光ビームスプリッタ５２のビーム入射面とし、偏光ビームスプリッタ５２における戻り光が入射する面を、偏光ビームスプリッタ５２の戻り光入射面とする。

偏光ビームスプリッタ５２は、図２３に示されるように、保持部材５５上に配置されている。そして、偏光ビームスプリッタ５２のビーム入射面が、ビーム出射口５５ａを覆うように保持部材５５上に配置されている。また、偏光ビームスプリッタ５２の戻り光入射面には、ホログラム素子５６が設けられており、光源５１から出射するビームの光軸上に配置されている。また、光検出器５４は、偏光ビームスプリッタ５２のビーム入射面に設けられている。光集積ユニット５０’では、光源５１から出射するビームの光路と、光検出器５４’にて受光される戻り光の光路とが確保されるように、光源５１のビーム出射部及び光検出器５４’の受光部が配置されている。

次に、光集積ユニット５０’の内部でのビームの通過経路を説明する。

光源５１は、Ｐ偏光の直線偏光としてビームを放射するものである。光源５１からＰ偏光の直線偏光として放射されたビームは、偏光ビームスプリッタ５２を透過する。

なお、ホログラム素子５６のホログラム領域の詳細なホログラムパターンについては、後述する。

このように光集積ユニット５０’から出射したビームは、上述したように、１／４波長板１０６にて直線偏光から円偏光に変換された後、第２の光ディスクに集光される。そして、第２の光ディスクにて反射した戻り光は、再び１／４波長板１０６にて円偏光から直線偏光となって、再び光集積ユニット５０’に入射する。

そして、ホログラム素子５６に入射すると、戻り光は、回折され０次回折光（非回折光）と±１次回折光（回折光）とに分離されて、偏光ビームスプリッタ５２に入射する。そして、０次回折光（非回折光）と１次回折光（回折光）に分離された戻り光は、偏光ビームスプリッタ５２で反射して光検出器５４’に入射する。

次に、図２４を用いて、ホログラム素子５６に形成されるホログラムパターンを説明する。

図２４に示すように、ホログラム素子５６のホログラムパターンは、７つの領域５６ａ〜５６ｇで構成される。

球面収差を補正するために用いられる球面収差誤差信号（ＳＡＥＳ）は、領域５６ａと領域５６ｂと（球面収差収誤差信号検出部）からの±１次回折光の少なくとも１つを用いて検出できる。また、焦点位置ずれを補正するために用いられる焦点誤差信号（ＦＥＳ）は、領域５６ｃからの±１次回折光の少なくとも１つを用いたナイフエッジ法によって検出できる。

次に、図２５を用いて、ホログラム素子５６の分割パターンと光検出器５４’の受光部パターンの関係を説明する。

図２５は、光ディスクのカバー層の厚みに対して第２の対物レンズ２５による集光ビームに球面収差が発生しないようにコリメータレンズ１２の光軸方向の位置調整がなされている状態で記録層上に合焦状態に集光している場合の、光検出器５４’での光ビームを示している。実際にはホログラム素子５６の中心位置は受光部５４’ａ〜５４’ｄの中心位置に対応する位置に設置されるが、説明のためＹ方向にずらして図示している。

光検出器５４’は５４’ａ〜５４’ｎの１４個の受光部で構成されている。第２の光ディスクで反射して復路光学系においてホログラム素子５６により非回折光（０次回折光）と回折光（＋１次回折光）に分離される。そして、光検出器５４’は、ＲＦ信号やサーボ信号の検出を検出できる。非回折光（０次回折光）はプッシュプル法によるＴＥＳ検出ができるように、ある程度の大きさを持った光ビームとなるように設計される。したがって、光検出器５４は非回折光の集光点に対して若干手前側または奥側にずれた位置に設置される。ここでは奥側にずれるように配置している。このように、ある程度の大きさを持った光ビームが受光部５４’ａ〜５４’ｄの境界部に集光されるので、これらの４つの受光部の出力が等しくなるように調整することで、非回折光と受光素子１３の位置調整が可能である。また、領域５６’ｄ〜５６’ｇで回折される光は、実施の形態９と同様に受光されるため省略する。

図２５を用いて、サーボ信号生成の動作を説明する。受光部５４’ａ〜５４’ｎの出力信号をＳａ〜Ｓｎと表す。

ＲＦ信号（ＲＦ）は非回折光を用いて検出する。
ＲＦ＝Ｓａ＋Ｓｂ＋Ｓｃ＋Ｓｄ
ＤＰＤ法によるトラッキング誤差信号（ＴＥＳ１）、Ｓａ〜Ｓｄの位相比較を行うことにより検出される。

位相シフトＤＰＰ法によるトラッキング誤差信号（ＴＥＳ２）は以下の演算式で検出される。
ＴＥＳ２＝｛（Ｓａ＋Ｓｂ）−（Ｓｃ＋Ｓｄ）｝
−α｛（Ｓｅ−Ｓｆ）＋（Ｓｇ−Ｓｈ）｝
ここで、αは対物レンズシフトや光ディスクチルトによるオフセットをキャンセルするのに最適な係数に設定される。

フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）はダブルナイフエッジ法を用いて検出する。
ＦＥＳ＝（Ｓｍ−Ｓｎ）−｛（Ｓｋ＋Ｓｉ）−（Ｓｌ＋Ｓｊ）｝
球面収差誤差信号（ＳＡＥＳ）は内外周に分離した光ビームからの検出信号を用いて検出される。
ＳＡＥＳ＝（Ｓｋ−Ｓｌ）−β（Ｓｍ−Ｓｎ）
ここで、βはＳＡＥＳのオフセットをキャンセルするのに最適な係数に設定される。

この構成においても、対物レンズ２５側から出射される光学系においては、実施の形態９と同様の波形が得られるため、光ディスクの内外周にわたって安定したトラッキング制御が可能となる。また、光源４１’から出射され、対物レンズ３５から出射される光学系においても、実施の形態１と同様の波形が得られるため、内外周にわたって安定なトラッキング制御が可能であることを示している。

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。

本発明は、複数の対物レンズを有する光学系においても、光ディスクの内外周にわたって安定なトラッキング制御が可能とする光ピックアップに適用することができる。

実施の形態１の光ピックアップが組み込まれた光情報記録装置の概略構成を示す平面図である。 第１の光学系の光源から出射されるビームを３ビームに回折するための第１の回折格子の格子面を示す平面図である。 位相シフトＤＰＰ法を採用した場合における第２の回折格子の格子面を示す平面図である。 （ａ）は、第１の光ディスクの半径位置４０ｍｍにおける信号出力を示し、（ｂ）は、半径位置２５ｍｍにおける信号出力を示す図である。 図１の光ピックアップを第１の光ディスクの内周から外周へ半径方向に移動したときに得られる、ＤＰＰの振幅変化を示すグラフである。 第２の光ディスクにて集光されたＭＢ，ＳＢ１・２のスポットから得られるプッシュプル信号を示す波形図であり、（ａ）は、第２の光ディスクの半径位置４０ｍｍにおける信号出力を示し、（ｂ）は、半径位置２５ｍｍにおける信号出力を示す。 図１の本光ピックアップを第２の光ディスクの内周から外周へ半径方向（Ｘ軸方向）に移動したときに得られる、ＤＰＰの振幅変化を示すグラフである。 実施の形態２の光ピックアップが組み込まれた光情報記録装置の概略構成を示す平面図である。 図８に光ピックアップにおけるホログラム素子に形成されたホログラムパターンを示す平面図である。 図９のホログラムを用いたときの光検出器の受光部形状と演算を説明する説明図である。 実施の形態３の光ピックアップが組み込まれた光情報記録装置の概略構成を示す平面図である。 実施の形態４の光ピックアップが組み込まれた光情報記録装置の概略構成を示す平面図である。 実施の形態５の光ピックアップが組み込まれた光情報記録装置の概略構成を示す平面図である。 実施の形態６の光ピックアップが組み込まれた光情報記録装置の概略構成を示す平面図である。 実施の形態７の光ピックアップが組み込まれた光情報記録装置の概略構成を示す平面図である。 図１５の光ピックアップに用いる第２の偏光ホログラム素子のホログラムパターンを説明する説明図である。 図１５の光ピックアップに用いる第１の偏光ホログラム素子のホログラムパターンを説明する説明図である。 （ａ）は、光ディスクのカバー層の厚みに対して第１の対物レンズによる集光ビームに球面収差が発生しないようにコリメータレンズの光軸方向の位置調整がなされている状態で記録層上に合焦状態に集光している場合の、光検出器での光ビームを示す図であり、（ｂ）は、（ａ）の状態から第１の対物レンズが光ディスクに近づいた場合の、光検出器上での光ビームを示す図である。 実施の形態８の光ピックアップが組み込まれた光情報記録装置の概略構成を示す平面図である。 実施の形態９の光ピックアップの光路を示す系統図である。 図２０の光ピックアップに用いるホログラム素子のホログラムパターンを説明する説明図である。 図２１のホログラムを用いたときの光検出器の受光部形状と演算を説明する説明図である。 実施の形態１０の光ピックアップの光路を示す系統図である。 図２３の光ピックアップに用いるホログラム素子のホログラムパターンを説明する説明図である。 図２４のホログラムを用いたときの光検出器の受光部形状と演算を説明する説明図である。 従来の光ピックアップの構成を示す概略図である。 光ディスク上に照射されている０次回折光のスポットおよび±１次回折光のスポットの状態を示す図である。 光検出器による検出信号に基づいて、ＤＰＰ法によりトラッキング信号を算出する回路の概略構成を示す図である。 ＤＰＰ法により検出されたプッシュプル信号の１例を示す波形図である。 従来の光ピックアップにおける第２の対物レンズにて集光されたスポットを光ディスクの内周から外周（半径方向）へ移動させたときに検出されるＤＰＰ信号の振幅変化を示すグラフである。 第２の対物レンズにより集光される、光ディスク上のＭＢ及びＳＢ１・２のスポットから得られる信号を示す波形図である。 （ａ）及び（ｂ）は、第２の対物レンズにより集光される、光ディスク上のＭＢ及びＳＢ１・２のスポットの配置を示す模式図である。

符号の説明

１，１’ 第１の光学系
２，２’，２’’ 第２の光学系
３ 第３の光学系
１１ 光源（第１の光源）
１３ 第１の回折格子（第１の回折素子）
１５ 第１の対物レンズ（第１の集光素子）
１８ 光検出器（第１の光検出器）
２１ 光源（第２の光源）
２３ 第２の回折格子（第２の回折素子）
２５，３５ 第２の対物レンズ（第２の集光素子）
２８ 光検出器（第２の光検出器）
３１ 光源（第３の光源）
３３ 第３の回折格子（第３の回折素子）
３８ 光検出器（第３の光検出器）

Claims (15)

1. 光記録媒体の半径方向に移動可能な光ピックアップであって、
   第１の波長を有する第１のビームを出射する第１の光源と、
   上記第１のビームを上記光記録媒体に集光する第１の集光素子と、
   光記録媒体から反射した第１のビームの反射光からプッシュプル信号を検出する第１の光検出器とを有する第１の光学系と、
   第２の波長を有する第２のビームを出射する第２の光源と、
   上記第２のビームを上記光記録媒体に集光する第２の集光素子と、
   光記録媒体から反射した第２のビームの反射光からプッシュプル信号を検出する第２の光検出器とを有する第２の光学系とを備え、
   上記第１の集光素子は、光記録媒体の中心軸から光ピックアップが移動する半径方向に延びる中心線を引いたとき、この中心線上に配置されている一方、上記第２の集光素子は、上記中心線からオフセットされたオフセット位置に配置されているとともに、
   上記第１の光学系及び第２の光学系の少なくとも何れか一方には、ビームが光記録媒体に集光される光路中に、メインビームと少なくとも１つのサブビームとに分割する回折素子が設けられ、
   上記回折素子は、通過するビームに位相差を与える位相シフト領域を有することを特徴とする光ピックアップ。
2. 上記位相シフト領域は、サブビームの反射光におけるプッシュプル信号の振幅が略０に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. 上記第１の光学系は、第１の光源と第１の光検出器とが一体となった光集積ユニットを備えた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. 上記第２の光学系は、第２の光源と第２の光検出器とが一体となったホログラムレーザユニットを備えたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の光ピックアップ。
5. 上記第２の光学系では、上記第２の光源から出射された第２のビームの１ビームのみが、上記光記録媒体に集光するようになっ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。
6. さらに、前記第２の集光素子の光記録媒体の半径方向のシフト量を検出するためのホログラム素子が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の光ピックアップ。
7. 前記ホログラム素子には、球面収差信号を検出するための分割線が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の光ピックアップ。
8. 上記第１の波長は、上記第２の波長よりも短波長になっていることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の光ピックアップ。
9. 上記第１の光検出器は、球面収差収誤差信号を検出する球面収差収誤差信号検出部を備えたことを特徴する請求項１〜８の何れか１項に記載の光ピックアップ。
10. 上記第１の光検出器は、上記球面収差収誤差信号検出部にて検出された球面収差誤差信号に基づいて、球面収差を補正する球面収差補正部を備えたことを特徴とする請求項９に記載の光ピックアップ。
11. 上記第１の光学系及び上記第２の光学系には、ただ１つの光検出器が設けられ、該光検出器が、第１の光学系及び第２の光学系における光記録媒体からの反射光を受光するようになってい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。
12. 第３の波長を有する第３のビームを出射する第３の光源と、
    第３の光源からの第３のビームを、メインビームと少なくとも１つのサブビームとに分割するための第３の回折素子と、
    光記録媒体からの反射光からプッシュプル信号を検出する第３の光検出器とを有する第３の光学系をさらに備え、
    上記第２の光学系と上記第３の光学系とには、上記第２の集光素子が、ただ１つ設けられ、第３の回折素子にて分割されたビームを光記録媒体に集光するようになっているとともに、
    上記第３の回折素子は、通過するビームに位相差を与える位相シフト領域を有し、該位相シフト領域が、サブビームの反射光におけるプッシュプル信号の振幅が略０になるように設計されていることを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載の光ピックアップ。
13. 上記第３の光学系は、第３の光源と第３の回折素子と第３の光検出器が一体となったホログラムレーザユニットを備えたことを特徴とする請求項１２に記載の光ピックアップ。
14. 上記回折素子は、
    第１の格子パターンが形成された第１の領域と、
    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の領域とに分割されていることを特徴とする請求項１〜１３の何れか１項に記載の光ピックアップ。
15. 上記第２の光源は、波長が互いに異なるビームを出射する２波長レーザであることを特徴とする請求項１〜１４の何れか１項に記載の光ピックアップ。

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