JP2011034652A - 光ピックアップ装置およびこれを備える光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 安定したフォーカシングサーボを行うことのできる光ピックアップ装置および光ピックアップ装置を搭載した光ディスク装置を提供することである。
【解決手段】 光ピックアップ装置２０において受光素子３０には、複数の受光領域の一部として、フォーカス用受光領域３２が形成される。回折素子３１には複数の回折領域のうちの一部として、フォーカス用回折領域３３が形成される。フォーカス用回折領域３３を規定する分割線の一部は、復路光が入射する回折素子３１上の入射範囲の中心６２に対して、外方から内方に向けて凸を成す形状に形成される。外方から内方に向けて凸を成す形状に形成される分割線の一部は、フォーカスエラーの有無に関わらず、復路光が入射する回折素子３１上の入射範囲５８を分割する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光ディスクの記録層に光を照射する光ピックアップ装置と、光ピックアップ装置を備え、光ディスクに対して情報の再生、記録、書換えおよび消去の少なくともいずれか１つを行う光ディスク装置に関する。

従来技術に係る光ピックアップ装置として、ダブルナイフエッジ法によってフォーカシングサーボを行う装置が知られる。この装置では、フォーカスエラーが増減することによって、回折素子に入射する光線束のスポットの断面は、拡径または縮径する。ダブルナイフエッジ法では、回折素子で回折して回折素子から出射される光のうち、±１次回折光の一部をフォーカシングサーボに利用する。回折素子には、複数の回折領域が形成され、複数の回折領域の一部が、フォーカシングサーボに用いられる±１次回折光を出射する回折領域となる。すなわち、複数の回折領域のうちの一部が、フォーカシングサーボに利用される。

回折素子に入射する光線束のスポット全体の光強度に対して、フォーカシングサーボに利用される回折領域に入射する光の光強度が占める割合は、回折素子上におけるスポットの拡径または縮径によって変化する。

従来技術に係る光ピックアップ装置は、光集積化ユニットを含み、光集積化ユニットを図示すれば、本発明の一実施形態に係る光集積化ユニットの斜視図である図１と同様の図となる。従来技術において光集積化ユニットは、２層光ディスクに向けて光を出射する半導体レーザチップと、２層光ディスクからの復路光を０次回折光と±１次回折光とに回折分岐する偏光ホログラムと、前記０次回折光および前記±１次回折光を受光する光検出部と、偏光ホログラムからの回折光を光検出部に導く光分岐素子とを含んで構成される。この技術において、偏光ホログラムは、回折素子である。

図１１は、従来技術に係る偏光ホログラム３の平面図である。図１２は、従来技術に係る光ピックアップ装置において、対物レンズが２層光ディスクに近接したときの、回折素子および受光素子の平面図である。光検出部５には、偏光ホログラム３からの０次回折光を受光する第１受光部と、±１次回折光を受光する第２受光部とが形成される。第１および第２受光部には、それぞれ複数の受光領域が形成される。

半導体レーザチップは、板状に形成されるステム６の厚み方向に垂直な方向の一表面部に設けられる。半導体レーザチップとしては、ＤＶＤに対する情報の記録および再生に用いられる発振波長が６５０ｎｍ付近の赤色光を発するものが挙げられるが、特にこれに限定されるものではなく、たとえばブルーレイディスクに対応する発振波長が４０５ｎｍ付近の青紫光を発するものや、ＣＤに対応する発振波長が７８０ｎｍ付近の赤色光を発するものなどを挙げることができる。半導体レーザチップは光源に相当する。

偏光ホログラム３は、ガラス基板の厚み方向一表面部に設けられ、ガラス基板は光分岐素子の上部に設けられる。偏光ホログラム３は、偏光方向によって光の透過作用または回折作用を選択的に行う素子であり、半導体レーザチップから２層光ディスクに向けて放射されるラジアル方向Ｘの直線偏光である出射光を透過し、２層光ディスクにより反射され、１／４波長板によってトラック方向Ｙの直線偏光に変換された復路光を回折分岐する。

偏光ホログラム３は、ラジアル方向Ｘに平行な３つの分割線１１，１２，１３によって第１回折領域９と、第２回折領域１０と他の領域とに分割される。ラジアル方向Ｘに平行な３つの分割線のうち、第２分割線１２は、偏光ホログラム３のトラック方向Ｙ中央に形成され、第１分割線１１は、第２分割線１２よりもトラック方向一方Ｙ１に形成され、第３分割線１３は、第２分割線１２よりもトラック方向他方Ｙ２に形成される。

第３分割線１３よりもさらにトラック方向他方Ｙ２の領域は、ラジアル方向Ｘに延びる第４分割線１４によって２つの回折領域に分割され、第１分割線１１よりもさらにトラック方向一方Ｙ１の領域は、ラジアル方向Ｘに延びる第５分割線１５によって２つの回折領域に分割される。第１分割線１１と第２分割線１２との間に形成される回折領域を「第１回折領域」（９）とし、第２分割線１２と第３分割線１３との間に形成される回折領域を「第２回折領域」（１０）とする。第４分割線１４によって分割されることによって形成される２つの回折領域のうち、ラジアル方向他方Ｘ２の回折領域を「第３回折領域」（１６）とし、ラジアル方向一方Ｘ１の回折領域を「第４回折領域」（１７）とする。第５分割線１５によって分割されることによって形成される２つの回折領域のうち、ラジアル方向他方Ｘ２の回折領域を「第５回折領域」（１８）とし、ラジアル方向一方Ｘ１の回折領域を「第６回折領域」（１９）とする。フォーカシングには、回折素子に形成される複数の回折領域のうち第１および第２回折領域９，１０に入射し、回折した±１次回折光が利用される。

従来技術に係る光集積化ユニットは、受光素子を含み、従来技術における受光素子を図示するならば、本発明の一実施形態に係る光集積化ユニットの斜視図である図１と同様の図となる。受光素子は、ステムの厚み方向一方Ｚ１の一表面部に設けられる。第１および第２受光部は、たとえばフォトダイオードによって実現される光電変換素子であり、受光した光に基づく光電変換によって光強度を電気信号に変換して、２層光ディスクに形成されるピットの信号を検出する。従来技術における受光素子において、第１受光部は、受光素子を厚み方向Ｚに見たときの中央部に設けられる。第２受光部に含まれる複数の受光領域は、第１受光部を中心にラジアル方向Ｘおよびトラック方向Ｙに、互いに離れて形成される。

回折素子のうち、第１および第２回折領域９，１０で回折した±１次回折光は、第２受光部に含まれる第１〜第４受光領域とに入射する。±１次回折光のうち＋１次回折光は、第１および第２受光領域に入射し、−１次回折光は、第３および第４受光領域に入射する。フォーカシングにエラーがないとき、すなわち対物レンズと２層光ディスクの記録層との距離が最適値であるとき、＋１次回折光は、第１および第２受光領域の境界線近傍に、最小のスポット径として入射する。また−１次回折光は、第３および第４受光領域の境界線近傍に、最小のスポット径として入射する。以下、この状態を、対物レンズと２層光ディスクの記録層との距離、回折素子に入射する復路光のスポット径および各受光領域に入射する光線束のスポット径に関して「最適状態」と称する。

図１２には、対物レンズと２層光ディスクの記録層との距離が最適値よりも小さいときの、回折素子および受光素子を示している。フォーカスエラーが生じているとき、すなわち対物レンズと２層光ディスクの記録層との距離が最適値よりも大きいあるいは小さいときには、＋１次回折光は、第１および第２受光領域の境界線近傍からずれた位置に、最小のスポット径よりも大きいスポットとして入射する。また−１次回折光は、第３および第４受光領域の境界線近傍からずれた位置に、最小のスポット径よりも大きいスポットとして入射する。

フォーカスエラーが生じている場合のうち、対物レンズと２層光ディスクの記録層との距離が最適値よりも小さいときには、回折領域に入射する光線束のスポット径Ｃ１は、最適状態におけるスポット径Ｃ２よりも大きいスポット径となる。これによって、回折領域に入射する光線束は、第１および第２回折領域９，１０を越えて、第３〜第６回折領域１６，１７，１８，１９にまで広がる。

したがって、第１および第２回折領域９，１０のそれぞれの領域で回折した後に、受光素子に到達する光のスポットは、半円形のスポットからさらに一部が欠かれた、直径と直径に平行な弦とに規定される台形に近い形状のスポットとなる。以下、この状態を、対物レンズと２層光ディスクの記録層との距離、回折素子に入射する復路光のスポット径および各受光領域に入射する光線束のスポット径に関して「近接状態」と称する。

図１３は、従来技術に係る光ピックアップ装置において、対物レンズが２層光ディスクに離隔したときの、回折素子および受光素子の平面図である。詳細には、図１３には、対物レンズと２層光ディスクの記録層との距離が最適値よりも大きいときの、回折素子および受光素子を示している。フォーカスエラーが生じている場合のうち、対物レンズと２層光ディスクの記録層との距離が最適値よりも大きいときには、回折領域に入射する光線束のスポット径Ｃ３は、最適状態におけるスポット径Ｃ２よりも小さいスポット径となる。これによって、回折領域に入射する光線束は、第１および第２回折領域９，１０内にしか到達しない。

したがって、第３〜第６回折領域１６，１７，１８，１９にまで広がることはなく、第１および第２回折領域９，１０のそれぞれの領域で回折した後に、受光素子に到達する光のスポットは、半円形のスポットとなる。以下、この状態を、対物レンズと２層光ディスクの記録層との距離、回折素子に入射する復路光のスポット径および各受光領域に入射する光線束のスポット径に関して「離隔状態」と称する。

従来技術に係る光ピックアップ装置は、演算器をさらに含んで構成される。演算器は、受光素子の第１および第２受光素子に含まれる各受光領域に電気的に接続され、これらの受光領域から出力される出力信号に基づいて演算を行い、メインプッシュプル信号、フォーカスエラー信号、対物レンズシフト信号、トラッキング誤差信号などの各信号を生成する。

特開２００８−１９２２５１号公報

従来技術において、第１および第２回折領域９，１０で回折した±１次回折光は、受光素子によって検出されないか、または検出される場合には、最適状態および近接状態における、受光素子から出力される信号強度の変化量と、最適状態および離隔状態における受光素子から出力される信号強度の変化量との間に差異が生じるという問題点がある。

図１４は、近接状態、最適状態および離隔状態における受光素子からの信号強度変化の依存性を表す図である。具体的には、図１４には、近接状態から最適状態を超えて離隔状態まで変化するときの、対物レンズと２層光ディスクの記録層との距離に対する受光素子からの信号強度変化の依存性を表している。最適状態に対して均等な差異を示すはずの近接状態と離隔状態との間での変化において、近接状態と離隔状態との中間状態における信号強度と、最適状態における信号強度とがずれ、いわゆるオフセット状態が生じる。これは、近接状態において受光素子が、台形に近い形状のスポットしか検出しないのに対して、離隔状態において受光素子は、半円形のスポットを検出するので、検出される光強度に差異が生じることに起因する。

したがって、フォーカスエラー信号の変化に非対称性が生じてしまうという問題点がある。さらにフォーカスエラー信号の変化に非対称性が発生すると、振動などの外乱が発生した場合、フォーカシングサーボが、はずれやすくなる可能性がある。

本発明の目的は、安定したフォーカシングサーボを行うことのできる光ピックアップ装置および光ピックアップ装置を搭載した光ディスク装置を提供することである。

本発明は、光ディスクの記録層に向けて光を発する光源と、
光源から発せられた光を光ディスクの記録層に集光する対物レンズと、
前記光源から出射され、光ディスクの記録層で反射された後の復路光を受光する複数の受光領域が形成される受光素子であって、各受光領域は、受光した光強度に応じて出力を行い、前記複数の受光領域の一部として、フォーカシングサーボに利用されるフォーカス用受光領域が形成される受光素子と、
分割線によって分割されることによって複数の回折領域が形成される回折素子であって、
各回折領域は、前記複数の受光領域のうち、対応する受光領域に向けて前記復路光の少なくとも一部を回折させ、
前記複数の回折領域の一部として、前記フォーカス用受光領域に向けて復路光の少なくとも一部を回折させるフォーカス用回折領域が形成される回折素子とを含み、
前記フォーカス用回折領域を規定する分割線の一部は、復路光が入射する回折素子上の入射範囲の中心に対して、外方から内方に向けて凸を成す形状に形成され、
外方から内方に向けて凸を成す形状に形成される前記分割線の一部は、フォーカスエラーの有無に関わらず、復路光が入射する回折素子上の入射範囲を分割することを特徴とする光ピックアップ装置である。

また本発明は、前記分割線の一部は、
前記入射範囲の中心に関して予め定められる半径に、予め定める交点において直交する直交線分と、
前記直交線分に対して、前記入射範囲の中心から離れる向きに連なる傾斜線分であって、前記予め定める交点よりも前記入射範囲の中心側で、前記予め定められる半径を含む直線に交差する直線の一部を成す傾斜線分とを含むことを特徴とする。

また本発明は、前記分割線の一部は、前記予め定められる半径を含む直線に関して対称な形状に形成されることを特徴とする。

また本発明は、前記フォーカス用回折領域は、２つの回折領域を含み、
前記２つの回折領域は、前記予め定められる半径に前記入射範囲の中心において直交する直径分割線を介して互いに隣合うことを特徴とする。

また本発明は、前記分割線の一部は、前記予め定められる半径を含む直線に関して対称な形状に形成され、
前記フォーカス用回折領域は、前記直径分割線を含む直線に関して対称な形状に形成され、
前記各傾斜線分の、前記入射範囲の中心から遠い側の端には、前記直径分割線に平行な平行線分が連なり、
フォーカスエラーがないときの回折素子上の入射範囲の直径をＤＨとし、前記入射範囲の中心と前記平行線分を含む直線との距離をＤａとすると、前記Ｄａを前記ＤＨで割った値は、０．２５を超え０．３５未満の値に設定されることを特徴とする。

また本発明は、前記入射範囲の中心と前記予め定める交点との距離をＤｂとすると、前記Ｄａは、前記Ｄｂよりも大きく、ＤａとＤｂとの差は、ＤＨの５％よりも小さく設定されることを特徴とする。

また本発明は、前記各受光領域には、復路光の少なくとも一部を受光する受光面が形成され、
前記フォーカス用回折領域で回折した光は、回折後の光線の中心の進行方向に垂直な断面の面積が、前記受光面に垂直な方向に前記受光面からずれた位置において最小となるように集光される収束光線束であることを特徴とする。

また本発明は、前記フォーカス用回折領域で回折した光は、回折後の光線の中心の進行方向に垂直な断面の面積が、前記受光面よりも回折素子側で最小となる収束光線束であり、
回折後の光の前記断面の面積が最小となる位置と前記受光面との距離は、５０マイクロメートルを超え、１００マイクロメートル未満に設定されることを特徴とする。

また本発明は、前記光ピックアップ装置と、
前記光ディスクを回転させる回転駆動部と、
前記光ピックアップ装置および前記回転駆動部を制御する制御部とを備えることを特徴とする光ディスク装置である。

本発明によれば、受光素子には、複数の受光領域の一部として、フォーカス用受光領域が形成される。回折素子には複数の回折領域のうちの一部として、フォーカス用回折領域が形成される。フォーカス用回折領域を規定する分割線の一部は、復路光が入射する回折素子上の入射範囲の中心に対して、外方から内方に向けて凸を成す形状に形成される。外方から内方に向けて凸を成す形状に形成される分割線の一部は、フォーカスエラーの有無に関わらず、復路光が入射する回折素子上の入射範囲を分割する。

これによって、フォーカス用回折領域を、凸を成す分割線の一部によって欠けた形状に形成することができる。またフォーカス用回折領域の欠けた部分の形状を、外方から内方に向かうにつれて先細状となる形状とすることができる。フォーカシングサーボが行われる範囲で対物レンズから光ディスクの記録層までの距離が変化するときには、回折素子上の入射範囲は、拡大または縮小する。分割線の一部によってフォーカス用回折領域を欠けた形状に形成するので、回折素子上の入射範囲が拡大または縮小しても、フォーカス用回折領域で回折した光の、進行方向に垂直な断面の形状を、欠けた形状とすることができる。

したがって、フォーカス用受光領域に入射する光の光強度の、回折領域に入射する光全体の光強度に対する割合が、回折素子上の入射範囲の拡大または縮小に伴って変化することを、従来技術に比べて抑制することができる。これによって、回折素子上の入射範囲が拡大したときの、フォーカシングサーボに利用される光の光強度と、回折素子上の入射範囲が縮小したときの、フォーカシングサーボに利用される光の光強度とを、同等な光強度とすることができる。

したがって、対物レンズと光ディスクとの距離が最適値を境に大小両側に変化したときの、フォーカスエラー信号の変化が、前記最適値を中心に非対称となってしまうことを抑制することができる。これによって、フォーカスエラー信号の変化の非対称性によって、フォーカシングサーボが、はずれやすくなることを抑制することができる。したがって、安定したフォーカシングサーボを行うことができる。

また本発明によれば、前記分割線の一部は、直交線分と傾斜線分とを含む。直交線分は、入射範囲の中心に関して予め定められる半径に、予め定める交点において直行する。傾斜線分は、直交線分に対して、入射範囲の中心から離れる向きに連なる線分である。また傾斜線分は、予め定める交点よりも入射範囲の中心側で、予め定められる半径を含む直線に交差する直線の一部を成す。

これによって、回折素子に入射する光の光強度全体に対する、フォーカス用回折領域に入射する光の光強度の割合を、回折素子上の入射範囲が拡大したときにも縮小したときにも、同等とすることができる。フォーカス用回折領域に隣接する回折領域のうち、凸を成す形状に形成される分割線の一部によって規定される部分を「隣接領域」と称するならば、隣接領域は、傾斜線分が予め定められる半径に対して傾斜することによって、入射範囲の中心から外方に向かうにつれて末広がりの形状となる。したがって、回折素子上の入射範囲が拡大すれば、入射範囲とフォーカス用回折領域とが重なる部分の面積も拡大し、かつ入射範囲と隣接領域とが重なる部分の面積も拡大する。これによって、入射範囲の面積の増減に伴って、復路光全体の光強度に対してフォーカシングサーボに利用される光の光強度の割合が変化することを抑制することができる。

また本発明によれば、前記分割線の一部は、予め定められる半径を含む直線に関して対称な形状に形成される。これによって、回折素子上の入射範囲が拡大したときにも縮小したときにも、回折素子に入射する光強度全体に対する、フォーカス用回折領域に入射する光の光強度の割合を、予め定められる半径を含む直線の両側において、同様に制御することができる。したがって、回折素子上の入射範囲が拡大するときにも縮小するときにも、フォーカシングサーボに利用される光の光強度の設定を、容易にすることができる。

また本発明によれば、フォーカス用回折領域は、２つの回折領域を含み、この２つの回折領域は、直径分割線を介して互いに隣合う。直径分割線は、予め定められる半径に入射範囲の中心において直交する。これによって、直径分割線の両側の回折領域を、フォーカシングサーボに利用することができる。したがって、ダブルナイフエッジ法によってフォーカシングサーボを行うことができる。

また本発明によれば、前記分割線の一部は、予め定められる半径を含む直線に関して対称な形状に形成され、フォーカス用回折領域は、直径分割線を含む直線に関して対称な形状に形成される。各傾斜線分の、入射範囲の中心から遠い側の端には、直径分割線に平行な平行線分が連なる。フォーカスエラーがないときの回折素子上の入射範囲の直径をＤＨとし、入射範囲の中心と平行線分を含む直線との距離をＤａとすると、ＤａをＤＨで割った値は、０．２５を超え０．３５未満の値に設定される。

これによって、フォーカシングサーボに利用される光の光強度を充分に確保し、かつ入射範囲全体における光強度に対するフォーカス用回折領域における光強度の割合を、容易に制御することができる。ＤａをＤＨで割った値を０．２５を超える値に設定することによって、フォーカシングサーボに利用される光の光強度を充分に確保することができる。またＤａをＤＨで割った値を０．３５未満の値に設定することによって、隣接領域の位置を入射範囲の中心に近い位置に配置することができる。入射範囲のうち中心に近い位置の光線の密度は、外縁に近い位置の光線の密度よりも大きいので、入射範囲全体における光強度に対するフォーカス用回折領域における光強度の割合を、隣接領域と入射範囲とが重なる面積の増減によって制御することが、容易になる。これによって、フォーカシングサーボの精度を充分に確保することができる。

また本発明によれば、入射範囲の中心と予め定める交点との距離をＤｂとすると、ＤａはＤｂよりも大きく、ＤａとＤｂとの差は、ＤＨの５％よりも小さく設定される。これによって、回折素子上の入射範囲が拡大および縮小した場合にも、フォーカス用回折領域に入射する光の光強度を充分に確保することができる。したがって、入射範囲全体における光強度に対するフォーカス用回折領域における光強度の割合を制御することが、容易になる。したがって、フォーカスエラー信号の変化の非対称性を抑制することを、容易にすることができる。

また本発明によれば、各受光領域には、復路光の少なくとも一部を受光する受光面が形成される。フォーカス用回折領域で回折した光は、収束光線束である。この収束光線束は、回折後の光線の中心の進行方向に垂直な断面の面積が、受光面からずれた位置において最小となるように集光される。収束光線束の断面の面積が最小となる位置は、受光面に垂直な方向に、受光面からずれる。これによって、ナイフエッジ法によってフォーカシングサーボを行うときに、収束光線束を受光する２つの受光領域において、各受光領域に入射する光の光強度を、高い精度で同一とすることができる。したがって、フォーカシングサーボを高い精度で行うことができる。

また本発明によれば、フォーカス用回折領域で回折した光は、回折後の光線の中心の進行方向に垂直な断面の面積が、受光面よりも回折素子側で最小となる収束光線束である。回折後の光の断面の面積が最小となる位置と受光面との距離は、５０マイクロメートルを超え、１００マイクロメートル未満に設定される。これによって、ナイフエッジ法によるフォーカシングサーボを高い精度で行うことと、回折素子上の入射範囲の拡大および縮小に伴って、入射範囲全体の光強度に対するフォーカス用回折領域に入射する光強度の割合が変化することを、抑制することができる。

また本発明によれば、光ディスク装置は、前記光ピックアップ装置と、回転駆動部と、制御部とを備える。回転駆動部は、光ディスクを回転させ、制御部は、光ピックアップ装置および回転駆動部を制御する。これによって、対物レンズと光ディスクとの距離が最適値を境に大小両側に変化しても、フォーカスエラー信号の変化が最適値を中心として非対称となることを抑制することができる。したがって、フォーカスエラー信号の変化の非対称性によって、フォーカシングサーボが、はずれやすくなることを抑制することができる。これによって、安定したフォーカシングサーボを行うことができる。

本発明の一実施形態における集積ユニット２２の斜視図である。 本発明の一実施形態に係る光ディスク装置２１の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る光ピックアップ装置２０の構成を示すブロック図である。 光ピックアップ装置２０の構成を示す側面図である。 本発明の一実施形態における回折素子３１の平面図および側面図である。 本発明の一実施形態および比較例における差異を表す図である。 本発明の一実施形態における回折素子３１の設計方法を表す、回折領域の斜視図である。 本発明の一実施形態における回折素子３１の設計方法の工程を表すフローチャートである。 本発明の一実施形態において、集光点位置を変更する設計を行ったときの、フォーカスエラー信号の変化を表す図である。 本発明の一実施形態における受光素子３０の平面図である。 従来技術に係る偏光ホログラムの平面図である。 従来技術に係る光ピックアップ装置において、対物レンズが２層光ディスクに近接したときの、回折素子および受光素子の平面図である。 従来技術に係る光ピックアップ装置において、対物レンズが２層光ディスクに離隔したときの、回折素子および受光素子の平面図である。 近接状態、最適状態および離隔状態における受光素子からの信号強度変化の依存性を表す図である。

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態について説明する。以下に示す実施形態は、本発明に係る技術を具体化するために例示するものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。本発明に係る技術内容は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることが可能である。以下の説明は、光ピックアップ装置２０、光ディスク装置２１についての説明をも含む。

図１は、本発明の一実施形態における集積ユニット２２の斜視図である。光ピックアップ装置２０は、光ディスクの記録層４０に対して、少なくとも光の照射を行う装置である。本実施形態において、光ピックアップ装置２０は、光ディスク２６からの反射光の受光および反射光に基づく出力をも行う。光ディスク装置２１は、光ピックアップ装置２０を備え、光ディスク２６に対して情報の再生、記録、書換えおよび消去の少なくともいずれか１つを行う。

後に説明する図４に示すように、光ピックアップ装置２０は、光源２７と、対物レンズ２８と、受光素子３０と、回折素子３１とを含んで構成される。光源２７は、光ディスクの記録層４０に向けて光を発する。詳細には、光源２７は、光ディスクの記録層４０に照射される光を発する。必ずしも光源２７近傍の光路を直線的に延長した延長線上に光ディスク２６が位置していなくてもよい。対物レンズ２８は、光源２７から発せられた光を光ディスクの記録層４０に集光する。受光素子３０は、複数の受光領域を含み、複数の受光領域は、光源２７から出射され光ディスクの記録層４０で反射された後の復路光を受光する。各受光領域は、受光した光強度に応じて出力を行う。

受光素子３０には、複数の受光領域の一部として、フォーカス用受光領域３２が形成される。フォーカス用受光領域３２は、フォーカシングサーボに利用される。回折素子３１は、分割線によって分割されることによって、複数の回折領域が形成される。各回折領域は、複数の受光領域のうち対応する受光領域に向けて復路光の少なくとも一部を回折させる。回折素子３１には複数の回折領域のうちの一部として、フォーカス用回折領域３３が形成される。フォーカス用回折領域３３は、フォーカス用受光領域３２に向けて復路光の少なくとも一部を回折させる。

図２は、本発明の一実施形態に係る光ディスク装置２１の構成を示すブロック図である。図３は、本発明の一実施形態に係る光ピックアップ装置２０の構成を示すブロック図である。図２および図３に示すように、光ディスク装置２１は、光情報記録媒体である光ディスク２６に対して情報の記録および再生を行うための光ピックアップ装置２０と、光ディスク２６を回転させる回転駆動部３４と、制御部３６とを含んで構成される。回転駆動部３４は、スピンドルモータを含む。制御部３６は、光ディスク装置２１の各部を制御する制御部３６を備えている。制御部３６の詳細については後述する。

光ディスク装置２１には、本明細書本文中において詳述しない機能、たとえば光ディスク２６への情報の記録、光ディスク２６の情報の再生、および光ディスク２６に記録される情報の書換えに必要な機能も、多く備わっている。

図４は、光ピックアップ装置２０の構成を示す側面図である。本実施形態では、図４に示すように、記録層４０が２層である光ディスク２６に対して情報の記録および再生を行うための光ディスク装置２１を例に挙げて説明する。ただし他の実施形態において光ディスク２６は、３層以上の記録層４０を有するものであってもよい。

光ディスク２６は、光透過層３８、第１の記録層４１、第２の記録層４２および基板４４を備えている。第１の記録層４１は、第２の記録層４２よりも対物レンズ２８から遠く、基板４４に近い位置に形成されるものとする。第１の記録層４１と第２の記録層４２との間隔は、たとえば２５マイクロメートル（micrometers, 略号「μｍ」）と定められ、光ディスク２６のうち対物レンズ２８側の表面４６から第１の記録層４１までの光透過層３８の厚みは、たとえば１００μｍと定められ、光ディスク２６のうち対物レンズ２８側の表面４６から第２の記録層４２までの光透過層３８の厚みは、たとえば７５μｍと定められる。

図４に示すように、光ピックアップ装置２０は、集積ユニット２２、コリメートレンズ４８、対物レンズユニット４９を備えている。集積ユニット２２は、光源２７と、受光素子３０と、回折素子３１と、光分岐素子を含む。光分岐素子は、光源２７からの光を集積ユニット２２の外に出射するとき、および光ディスク２６からの復路光を受光素子３０に入射させるときの光路の一部を規定する。

対物レンズユニット４９は、１／４波長板５１、対物レンズ２８、アクチュエータ５２、開口絞り５４を備えている。１／４波長板５１、対物レンズ２８および開口絞り５４は、アクチュエータ５２のホルダ５６に固定されている。光ディスク２６の第１の記録層４１または第２の記録層４２の目標トラックに対する、対物レンズ２８のフォーカシング動作およびトラッキング動作を行うときには、１／４波長板５１、対物レンズ２８および開口絞り５４は一体となってアクチュエータ５２によって駆動される。

対物レンズ２８は、光源２７である半導体レーザチップからの光束を、光ディスク２６が有する複数の記録層４０のうちの１つである対象記録層に集光させる。コリメートレンズ４８は、光源２７である半導体レーザチップを備える集積ユニット２２と対物レンズ２８との間に配置されており、本実施形態においてコリメートレンズ４８は、対物レンズ２８と合わせて色収差補正された回折型のコリメートレンズ４８である。

図１および図４に示すように、集積ユニット２２は、光源２７、受光素子３０、光分岐素子、および回折素子３１を含む。回折素子３１は、平板状に形成されるホログラム素子であり、偏光ホログラムと称されることもある。本実施形態において光源２７は、４０５ｎｍ帯の光を出射する半導体レーザチップによって実現される。受光素子３０は、複数の受光領域を有し、光源２７と偏光ホログラムとの間に設けられている。光源２７から出射されたレーザ光は、光ディスク２６の対象記録層で反射され、回折素子３１で回折された後の復路光を、複数の受光領域にて受光する。受光素子３０の詳細については後述する。

光分岐素子は、光源２７と受光素子３０との間に設けられており、入射する偏光の偏光方向に応じて光を透過または反射させることによって、光源２７から光ディスク２６に向かう往路光と、光ディスク２６から受光素子３０に向かう復路光との進路を規定する。

回折素子３１は複数の回折領域を含み、各回折領域は、入射する光の偏光方向に応じて、選択的に光を透過させたり、回折させたりする。回折素子３１は、対物レンズ２８と受光素子３０との間、より具体的には、コリメートレンズ４８と受光素子３０との間に配置され、ガラス基板５７に支持されている。この各回折領域で回折する＋１次回折光、０次回折光および−１次回折光の効率は、１：８：１から１：１２：１の範囲にあることが好ましい。

図５は、本発明の一実施形態における回折素子３１の平面図および側面図である。図５（ａ）には、回折素子３１の回折領域を示している。図５（ａ）では、回折素子３１上に復路光が入射する範囲も併せて図示している。回折素子３１上に復路光が入射する範囲を「入射範囲」（５８）と称する。回折素子３１上における入射範囲５８は、光ディスク２６の対象記録層と対物レンズ２８との距離が変化することによって、拡大することも縮小することもある。

入射範囲の中心６２の位置は、光ディスク２６の対象記録層と対物レンズ２８との距離が変化することによって変位することはない。すなわち、フォーカスエラーの有無によって、入射範囲の中心６２の位置は、変位しない。ただしトラッキングエラーが生じているとき、すなわち目標トラックと対物レンズ２８との位置が、理想的な位置からずれているときには、回折素子３１上に復路光が入射する範囲の中心位置は、回折素子３１上において変位することもある。以下、光ディスク２６の対象記録層と対物レンズ２８との距離が理想的な距離にあり、かつ目標トラックと対物レンズ２８との相対位置が理想的な位置関係にあるときの入射範囲の中心６２を、単に「入射範囲の中心」（６２）と称する。本実施形態において回折素子３１および入射範囲５８は、円形に形成される。

回折素子３１は、複数の分割線によって複数の回折領域に分割される。複数の分割線のうち、入射範囲の中心６２を通る分割線は、入射範囲５８の直径を含む分割線となるので、この分割線を「直径分割線」（６３）と称する。回折素子３１に形成される複数の分割線は、直径分割線６３に対して間隔を隔てて直径分割線６３の両側にそれぞれ位置する第１および第２分割線ＳＰ１，ＳＰ２と、直径分割線６３に垂直な方向に延びる第３および第４分割線ＳＰ３，ＳＰ４とを含む。第３分割線ＳＰ３は、第１分割線ＳＰ１よりも入射範囲の中心６２から遠い位置に形成され、第４分割線ＳＰ４は、第２分割線ＳＰ２よりも入射範囲の中心６２から遠い位置に形成される。

直径分割線６３に平行な方向は、光ディスク２６の半径方向に対応しており、回折素子３１および受光素子３０に関して、光ディスク２６の半径方向に対応する方向を「ラジアル方向」（Ｘ）と称する。回折素子３１上および受光素子３０上において、ラジアル方向Ｘに直交する方向は、光ディスク２６のトラックの、光が集光される点における接線方向Ｙに対応する。この方向を「接線方向」（Ｙ）と称する。ラジアル方向Ｘおよび接線方向Ｙに垂直な方向は、すなわち受光素子３０の受光面および回折素子３１に垂直な方向であり、この方向を「垂直方向」（Ｚ）と称する。

第３および第４分割線ＳＰ３，ＳＰ４は、入射範囲の中心６２を通り、接線方向Ｙに延びる仮想的な直線に一致する位置に形成される。第３分割線ＳＰ３は、第１分割線ＳＰ１よりも接線方向一方Ｙ１に位置し、第３分割線ＳＰ３のうち接線方向他方Ｙ２の端は、第１分割線ＳＰ１のラジアル方向Ｘ中央に接する。第４分割線ＳＰ４は、第２分割線ＳＰ２よりも接線方向他方Ｙ２に位置し、第４分割線ＳＰ４のうち接線方向一方Ｙ１の端は、第２分割線ＳＰ２のラジアル方向Ｘ中央に接する。回折素子３１は、これら第１〜第４分割線ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３，ＳＰ４および直径分割線６３によって、６つの回折領域に分割される。

第１分割線ＳＰ１よりも接線方向一方Ｙ１かつ第３分割線ＳＰ３よりもラジアル方向一方Ｘ１に位置する回折領域を、第１回折領域ｄｒ１とする。第１分割線ＳＰ１よりも接線方向一方Ｙ１かつ第３分割線ＳＰ３よりもラジアル方向他方Ｘ２に位置する回折領域を、第２回折領域ｄｒ２とする。直径分割線６３よりも接線方向一方Ｙ１かつ第１分割線ＳＰ１よりも接線方向他方Ｙ２に位置する回折領域を第３回折領域ｄｒ３とし、直径分割線６３よりも接線方向他方Ｙ２かつ第２分割線ＳＰ２よりも接線方向一方Ｙ１に位置する回折領域を第４回折領域ｄｒ４とする。第２分割線ＳＰ２よりも接線方向他方Ｙ２かつ第４分割線ＳＰ４よりもラジアル方向一方Ｘ１に位置する回折領域を、第５回折領域ｄｒ５とする。第２分割線ＳＰ２よりも接線方向他方Ｙ２かつ第４分割線ＳＰ４よりもラジアル方向他方Ｘ２に位置する回折領域を、第６回折領域ｄｒ６とする。

これら６つの回折領域のうち、回折素子３１を透過した光でメインプッシュプル信号を生成し、第１、第２、第５および第６回折領域ｄｒ１，ｄｒ２，ｄｒ５，ｄｒ６の４つの回折領域で回折した光を演算することにより、対物レンズシフト信号を生成する。また、第３および第４回折領域ｄｒ３，ｄｒ４を用いてフォーカスエラー信号を生成する。本明細書本文中において、回折領域に入射し、回折によって進路の向きが変更されることなく回折領域から出射される０次回折光と、回折領域に入射し回折によって進路の向きが変更されて回折領域から出射される±次回折光との両方について、「透過する」という用語を用いることとする。

第１〜第６回折領域ｄｒ１，ｄｒ２，ｄｒ３，ｄｒ４，ｄｒ５，ｄｒ６は、光ディスク２６からの復路光を、それぞれ互いに異なる方向に回折させる。それぞれの領域から回折された光は、±１次回折光とも受光素子３０上に導かれ、信号生成に利用される。その結果、０次回折光を含め、偏光ホログラムにて計１３個のビームが発生する。すなわち、回折素子３１は、複数種類の信号を生成するための複数の領域に分割されている。図５（ａ）に示すように、偏光ホログラムの分割線と分割線は、５本の直線でそれぞれ構成されている。

フォーカス用回折領域３３を規定する分割線の一部は、復路光が入射する回折素子３１上の入射範囲の中心６２に向けて凸を成す形状に形成される。入射範囲の中心６２に向けて凸を成す形状に形成される分割線の一部は、フォーカスエラーの有無に関わらず、復路光が入射する回折素子３１上の入射範囲５８を分割する。

フォーカス用回折領域３３のみを仮想的に取出したならば、フォーカス用回折領域３３には、入射範囲５８のスポットの、半径方向外方から半径方向内方に向けて切欠きが形成され、この切欠きを挟んで周方向に向かい合う回折領域の端部間の距離は、半径方向内方に向かうにつれて小さくなる。

前記分割線の一部は、直交線分６６と傾斜線分６８とを含む。直交線分６６は、入射範囲の中心６２に関して予め定められる半径６９に、予め定める交点７２において直交する。傾斜線分６８は、直交線分６６に対して、入射範囲の中心６２から離れる向きに連なる線分である。また傾斜線分６８は、予め定める交点７２よりも入射範囲の中心６２側で、予め定められる半径６９を含む直線に交差する直線の一部を成す。

前記分割線の一部は、予め定められる半径６９を含む直線に関して対称な形状に形成される。

フォーカス用回折領域３３は、２つの回折領域を含み、この２つの回折領域は、直径分割線６３を介して互いに隣合う。直径分割線６３は、予め定められる半径６９に入射範囲の中心６２において直交する。

フォーカス用回折領域３３は、直径分割線６３を含む直線に関して対称な形状に形成される。各傾斜線分６８の、入射範囲の中心６２から遠い側の端には、直径分割線６３に平行な平行線分７４が連なる。フォーカスエラーがないときの回折素子３１上の入射範囲５８の直径を「ＤＨ」とし、入射範囲の中心６２と平行線分７４との距離を「Ｄａ」とすると、ＤａをＤＨで割った値は、０．２５を超え０．３５未満の値に設定される。

入射範囲の中心６２と予め定める交点７２との距離を「Ｄｂ」とすると、ＤａはＤｂよりも大きく、ＤａとＤｂとの差は、ＤＨの５％よりも小さく設定される。

入射範囲の中心６２との距離、Ｄｂに関して、ＤｂをＤＨで割った値は、０．２５を超え０．３未満の値に設定される。

第１分割線ＳＰ３と第３分割線ＳＰ３とは、第１分割線ＳＰ１上の予め定める交点７２において接する。第２分割線ＳＰ２と第４分割線ＳＰ４とは、第２分割線ＳＰ２上の予め定める交点７２において接する。第１および第２分割線ＳＰ１，ＳＰ２に含まれる直行線分は、直径分割線６３に平行である。第１分割線ＳＰ１に含まれる平行線分７４であって、第１分割線ＳＰ１に含まれる直交線分６６よりもラジアル方向一方Ｘ１およびラジアル方向他方Ｘ２に位置する２つの平行線分７４も、直径分割線６３に平行である。また第２分割線ＳＰ２に含まれる平行線分７４であって、第２分割線ＳＰ２に含まれる直交線分６６よりもラジアル方向一方Ｘ１およびラジアル方向他方Ｘ２に位置する２つの平行線分７４も、直径分割線６３に平行である。

本明細書本文中において、「平行」は「略平行」を含むものとする。第１および第２分割線ＳＰ１，ＳＰ２に含まれる直交線分６６は、ラジアル方向Ｘに延びて形成される。各直交線分６６の長さをＬａとする。図５（ａ）に示すように、予め定める交点７２は、第１および第３分割線ＳＰ１，ＳＰ３の互いの接点と、第２および第４分割線ＳＰ２，ＳＰ４の互いの接点との２つであり、予め定められる半径６９は、入射領域の中心と各予め定める交点７２とを結ぶ線分であり、図５（ａ）では、２つの予め定められる半径６９が示される。

傾斜線分６８の方向とラジアル方向Ｘとが成す角度をθとすると、θは、０度を超え４５度未満に設定されることが好ましい。ＤａとＤＨとの関係は、式（１）を満たす関係とする。
０．２５＜（Ｄａ／ＤＨ）＜０．３５ …（１）

ＤａとＤＨとの関係を、式（１）を満たす関係とすることによって、光ディスク２６からの復路光に含まれる干渉パターンの、対物レンズシフト信号への影響を最小限とすることができる。

回折素子３１上の入射範囲５８のうち、ラジアル方向一方Ｘ１およびラジアル方向他方Ｘ２の端付近には、復路光のうち、干渉パターンを含む光が入射する。この領域を回折素子３１上において「干渉パターン領域」（７５）と称すると、各干渉パターン領域７５は、およそ接線方向Ｙに長く形成される。各干渉パターン領域７５の最も接線方向一方Ｙ１および接線方向他方Ｙ２の端に向けて、入射範囲の中心６２から仮想的な直線を引けば、各干渉パターン領域７５を挟む仮想的な直線は、各干渉パターン領域７５に関して互いに４５度程度の角度を成す。回折素子３１における干渉パターン領域７５で回折した後の光は、その光強度にムラが生じる可能性があるので、光強度の調整に利用される隣接領域および凸を成す分割線が、干渉パターン領域７５に配置されることは、避けることが好ましい。

フォーカス用回折領域３３を規定する分割線の一部であって、復路光が入射する回折素子上の入射範囲の中心６２に向けて凸を成す形状に形成される分割線の一部は、直交線分６６と傾斜線分６８とを含み、平行線分７４のうち傾斜線分６８に近接した一部を含む。これによってフォーカス用回折領域３３は、凸を成す分割線の一部によって欠けた形状に形成される。フォーカス用回折領域３３の欠けた部分の形状は、外方から内方に向かうにつれて先細状の形状となる。

フォーカシングサーボが行われる範囲で対物レンズ２８から光ディスクの記録層４０までの距離が変化するときには、回折素子３１上の入射範囲５８は、拡大または縮小する。分割線の一部によってフォーカス用回折領域３３を欠けた形状に形成されることによって、回折素子３１上の入射範囲５８が拡大または縮小しても、フォーカス用回折領域３３で回折した光の、進行方向に垂直な断面の形状をは、欠けた形状となる。

従来技術のように、光ディスクの記録層４０と対物レンズ２８との距離が近接したときにフォーカス用受光領域３２に入射する光の断面が台形に近い形状となり、光ディスクの記録層４０と対物レンズ２８との距離が離隔したときにフォーカス用受光領域３２に入射する光の断面が半円形となる場合には、光ディスクの記録層４０と対物レンズ２８との距離の変化に伴って、フォーカス用受光領域３２に入射する光の光強度の、回折領域に入射する光全体の光強度に対する割合が変化する。

回折領域に入射する光全体の光強度に対する、フォーカス用受光領域３２に入射する光の光強度の割合を、「光強度割合」と称し、光ディスクの記録層４０と対物レンズ２８との距離の変化に伴う光強度割合の変化を、「光強度割合変化」と称する。光ディスクの記録層４０と対物レンズ２８との距離が最適値にある場合を「理想状態」と称し、光ディスクの記録層４０と対物レンズ２８との距離が理想状態よりも近接した状態を「近接状態」と称し、光ディスクの記録層４０と対物レンズ２８との距離が位相状態よりも離隔した状態を「離隔状態」と称する。従来技術のように、近接状態と離隔状態とでフォーカシング用受光領域に入射する光の断面形状が変化すれば、光強度割合変化が生じる。

光ディスクの記録層４０と対物レンズ２８との距離の変化に対して、フォーカス用受光領域３２からの出力は変化し、フォーカス用受光領域３２からの出力の変化によって、対物レンズ２８のシフト量を算出することができる。したがって、光ディスクの記録層４０と対物レンズ２８との距離の変化に対する、フォーカス用受光領域３２からの出力変化の変化割合は、近接状態と離隔状態とで同等であることが好ましい。しかし、仮に光強度割合変化が生じると、前記変化割合は、近接状態と離隔状態とで同等とはならず、図１４で示したように、いわゆるオフセットが発生する。

これに対し本実施形態では、近接状態と離隔状態とでフォーカシング用受光領域に入射する光の断面形状を、ほぼ同様なものとする。これによって、回折素子３１上の入射範囲５８が拡大したときの、フォーカシングサーボに利用される光の光強度と、回折素子３１上の入射範囲５８が縮小したときの、フォーカシングサーボに利用される光の光強度とを、同等な光強度とする。したがって、対物レンズ２８と光ディスク２６との距離が最適値を境に大小両側に変化したときの、フォーカスエラー信号の変化が、前記最適値を中心に非対称となってしまうことを抑制することができる。

特にＤａとＤＨとの関係において、ＤａをＤＨで割った値を０．２５を超える値に設定することによって、フォーカシングサーボに利用される光の光強度が、充分に大きく確保される。またＤａをＤＨで割った値を０．３５未満の値に設定することによって、隣接領域の位置を入射範囲の中心６２に近い位置に配置することができる。入射範囲５８のうち中心に近い位置の光線の密度は、外縁に近い位置の光線の密度よりも大きいので、隣接領域の位置を入射範囲の中心６２に近い位置に配置することで、光強度割合を制御することが容易になる。

また、Ｄａ、ＤｂおよびＤＨの関係を、式（２）を満たす関係とする。
０＜（Ｄａ−Ｄｂ）＜（０．０５×ＤＨ） …（２）

Ｄａ，ＤｂおよびＤＨの関係を、式（２）を満たす関係とすることによって、式（１）および式（２）から、ＤｂとＤＨとの理想的な関係も導かれる。

式（１）から、Ｄｂ＜Ｄａであるので、式（２）を変形すると、式（３）となる。
（Ｄｂ／ＤＨ）＜（Ｄａ／ＤＨ）＜（Ｄｂ／ＤＨ＋０．０５） …（３）

ここで、ＤｂとＤＨとの関係を、式（４）を示される関係とする。
０．２５＜（Ｄｂ／ＤＨ）＜０．３ …（４）

式（３）および式（４）から、式（５）が導かれる。
０．２５＜（Ｄｂ／ＤＨ）＜（Ｄａ／ＤＨ）＜（Ｄｂ／ＤＨ＋０．０５）＜０．３５
…（５）

したがって、式（１）によって規定される（Ｄａ／ＤＨ）の範囲は、式（３）および式（４）が両立するときに許容される（Ｄａ／ＤＨ）の範囲に一致する。したがって、ＤｂとＤＨとの関係においては、式（４）を満たすことが好ましい。

すなわち、Ｄｂは、０．２５＜（Ｄｂ／ＤＨ）＜０．３の関係を満足する。Ｄｂをこの範囲とすることで、対物レンズ２８がシフトした時の光強度割合に発生するオフセットを、無視可能なほどに小さくすることができる。

図６は、本発明の一実施形態および比較例における差異を表す図である。第１および第２分割線ＳＰ１，ＳＰ２のそれぞれが、直径分割線６３に平行な線分として形成している場合を比較例とし、図６（ａ）においては、比較例についてのオフセット量を左側に示し、本実施形態におけるオフセット量を右側に示している。図６（ｂ）には、フォーカス用受光領域３２に入射する光の光強度についての、本実施形態と比較例との差異を表している。

回折素子３１上の各回折領域が、図１１〜図１３に示されるような形状に形成される比較例では、図６（ａ）および図１４に示すように、５％を超えるオフセットが発生する。図６（ａ）および図１４では、光ディスクの記録層４０と対物レンズ２８との距離を変化させたときのフォーカス用受光領域３２からの出力の、最大値と最小値との差分を１００％として表している。図６（ａ）の縦軸として示される値は、理想状態におけるフォーカス用受光領域３２からの出力と、フォーカス用受光領域３２からの出力の最大値および最小値の中央値との差分について示している。この最大値および最小値の中央値を、「フォーカス用信号範囲の中央値」（７６）と称することがある。

図６（ａ）に示すように、第１および第２分割線ＳＰ１，ＳＰ２および直径分割線６３が直線状に形成される比較例では５％を超えるフォーカスエラー信号の非対称性が発生する。これに対し、本実施形態によれば比較例における差分の割合に対して、０．５〜１％改善することが可能となる。図６（ｂ）に示すように、第３および第４回折領域ｄｒ３，ｄｒ４の面積は、比較例と比較して５％程度減少するため、フォーカスエラー信号振幅も５％程度低下する。この程度のフォーカスエラー信号振幅の変化は、フォーカス用受光領域３２からの信号品質について問題が生じるような差異ではない。

直交線分６６の長さＬａは、回折素子３１上において、光情報記録媒体からの復路光に含まれる干渉パターン領域７５と重ならないように設定されている。たとえば、上述のＤａ、Ｄｂの条件を満足し、Ｌａ＜０．２７ＤＨとすることにより、対物レンズ２８がシフトした場合でも、光ディスク２６からの復路光に含まれる干渉パターン領域７５を避けることができるので、対物レンズ２８シフト信号に影響を与えることなく、フォーカスエラー信号の非対称性を補正することが可能となる。

傾斜線分６８が直径分割線６３に平行な直線に対して成す角度は、０度を超え４５度未満の角度に設定され、この範囲のうちでは、４５度に近い角度に設定されることが好ましい。これによって、回折素子上に入射する入射範囲５８が拡大および縮小したときの光強度割合の変化を、オフセットの発生が抑制されるのに適した値とすることができる。

各受光領域には、復路光の少なくとも一部を受光する受光面が形成される。フォーカス用回折領域３３で回折した光は、収束光線束である。この収束光線束は、回折後の光線の中心の進行方向に垂直な断面の面積が、受光面からずれた位置において最小となるように集光される。収束光線束の断面の面積が最小となる位置は、受光面に垂直な方向、すなわち垂直方向Ｚに、受光面からずれる。

フォーカス用回折領域３３で回折した光は、回折後の光線の中心の進行方向に垂直な断面の面積が、受光面よりも回折素子３１側で最小となる収束光線束である。回折後の光の断面の面積が最小となる位置と受光面との距離は、５０μｍを超え、１００μｍ未満に設定される。光ディスク装置２１は、前記光ピックアップ装置２０と、回転駆動部３４とを備える。

また、さらにフォーカスエラー信号の変化の非対称性を改善するために、本実施形態の回折素子３１においては、図５（ｂ）に示すように、第３および第４回折領域ｄｒ３，ｄｒ４で回折した後の±１次回折光の集光点の位置を、フォーカス用受光領域３２の受光面からずれた位置に設定する。第３および第４回折領域ｄｒ３，ｄｒ４で回折した後の±１次回折光は、各フォーカス用受光領域３２に入射する。また第３および第４回折領域ｄｒ３，ｄｒ４で回折した後の±１次回折光は、収束光線束であり、この集光点位置は、受光面から回折素子３１側にΔｚずれた位置に設定される。

これによって図１４で従来技術について示したフォーカスエラー信号のゼロクロス点と理想状態における合焦点とのオフセット量を低減することができる。したがって、ゼロクロス点を中心に、近接状態となったときと離隔状態となったときとで、フォーカシングサーボの仕方を異ならせる必要がない。これによって、フォーカスエラー信号の信号波形のバランスを改善することができ、またフォーカシングサーボ自体を安定したものとすることもできる。

図７は、本発明の一実施形態における回折素子３１の設計方法を表す、回折領域の斜視図である。図８は、本発明の一実施形態における回折素子３１の設計方法の工程を表すフローチャートである。回折素子３１の各回折領域のパターンは、参照点光源Ｌと、受光面上の集光点（以降記録光源）Ｐの２つの点からの発散光の、回折領域上での干渉縞となる。受光面上の集光点を、以下、「記録光源」と称する。

参照点光源Ｌは、回折素子３１を設計するときに基準となる位置として設定される。参照点光源Ｌと回折素子３１との距離は、ホログラム上に入射するスポット径が極力大きくなるように、設定される。回折素子３１上におけるスポット径は、大きく設定されればされるほど、回折素子に入射するスポットの位置に対する各回折領域の位置ずれが許容される。

回折領域に形成されるパターンの各グルーブは、参照点光源Ｌからの光路長と記録光源からの光路長との光路差が、光ピックアップ装置２０で利用される光源波長の正数倍となる点の軌跡として形成される。この条件を満たす回折領域上の点を注目点Ｈとすると、参照点光源Ｌから注目点Ｈまでの距離ＬＨと、記録光源Ｐから注目点Ｈまでの距離ＰＨと、光源波長λとの間には、屈折率を１とすれば、ＬＨ−ＰＨ＝ｎλの関係が成立つ。ｎは整数である。

従来技術では、フォーカス用回折領域３３で回折した後の収束光線束の集光点位置は、フォーカス用受光領域３２の受光面上の位置に設定される。±１次回折光に関して、本実施形態における集光点位置をＰ１およびＰ２とし、従来技術における集光点位置をＰ１ｃおよびＰ２ｃとすると、Ｐ１およびＰ２は、Ｐ１ｃおよびＰ２ｃからそれぞれ回折素子３１側にΔｚ、ずれた位置に設定される。これによって、第３および第４回折領域ｄｒ３，ｄｒ４で回折した後の光は、フォーカス用受光素子の受光面上では集光されず、光線束の断面がやや拡大した状態で、フォーカス用受光素子の受光面に入射する。本実施形態における集光点位置Ｐ１，Ｐ２から受光面までの垂直方向Ｚの距離を、「集光点シフト量」と称する。

第３および第４回折領域ｄｒ３，ｄｒ４で回折した後の光が、フォーカス用受光素子の受光面上で集光される状態を基準状態とし、集光点の位置を垂直方向Ｚにのみ設計変更すると、理想状態におけるフォーカスエラー信号が、後述する図９に示すようにフォーカス用信号範囲の中央値７６からずれた状態となるので、さらに回折素子３１の姿勢を角変位させる設計変更を行う。この設計変更は、入射範囲の中心６２を通り垂直方向Ｚに延びる直線まわりの回折素子３１の角変位である。これによって、ナイフエッジ法によってフォーカシングサーボを行うときに、収束光線束を受光する２つの受光領域において、各受光領域に入射する光の光強度を、高い精度で同一とする。

フォーカス用受光領域３２からの出力に応じてフォーカスエラーを定量的に計測したときの、計測結果の信号を「フォーカスエラー信号」と称する。フォーカスエラーが生じているときには、フォーカスエラー信号は、零ではない。ただし理想状態において、フォーカスエラー信号が零として出力されるときにも、フォーカスエラーに係る計測および出力と同様の処理によって出力された信号を「フォーカスエラー信号」と称する。また理想状態におけるフォーカスエラー信号の値を、「理想状態信号値」（７８）と称する。

図９は、本発明の一実施形態において、集光点位置を変更する設計を行ったときの、フォーカスエラー信号の変化を表す図である。図９（ａ）には、フォーカス用信号範囲の中央値７６と理想状態信号値７８とのずれを表しており、図９（ｂ）には、集光点シフト量Δｚを１００μｍとしたときの、近接状態および離隔状態におけるフォーカスエラー信号を表している。

図９（ａ）および図９（ｂ）には、回折素子３１の角変位によって理想状態信号値７８を零に設定した状態における、フォーカス用信号範囲の中央値７６と理想状態信号値７８とのずれを示している。図９（ａ）に示すように、集光点シフト量Δｚを１００μｍとすると、フォーカス用信号範囲の中央値７６と理想状態信号値７８とのずれを、ほぼ零とすることができる。図９（ｂ）に示すように、集光点シフト量を１００μｍに設定したときには、近接状態および離隔状態にわたって対物レンズ２８がシフトしたときのフォーカスエラー信号のプロファイルが、理想状態におけるフォーカスエラー信号を中心として対称なプロファイルとなる。

すなわち、第３および第４回折領域ｄｒ３，ｄｒ４を規定する分割線の一部を、外方から内方に向けて凸となる形状に設計するだけでは零にできないフォーカス用信号範囲の中央値７６と理想状態信号値７８とのずれを、集光点シフト量を有意な値に設定することによって、零とすることができる。これによって、図９（ｂ）に示すように、フォーカスエラー信号の非対称性を、ほぼ零とすることができる。

本実施形態において、光路途中の物質を空気として換算したときには、回折素子３１の回折領域と受光素子３０の受光面との間の光路の長さをＺＨとすると、ＺＨは、５．３ミリメートル（millimeters, 略号「ｍｍ」）に設定される。この場合に、ＺＨは、設定される長さに対する公差として、±２００μｍか、またはこれよりも零に近い値であることが好ましい。

これは、部品公差、組立公差を考慮したときに、経験的に必然と考えられる規定値である。このとき、Δｚの値は、５０μｍを超え１００μｍ未満の値に設定されることが好ましい。

仮に、回折領域で回折した後の光の集光点位置Ｐ１，Ｐ２と、受光面の位置とを垂直方向Ｚにずらすために、受光素子３０全体を垂直方向Ｚに変位させる設計変更を行うと、フォーカス用受光領域３２以外の受光領域、たとえばトラッキングサーボに利用される受光領域も垂直方向Ｚに変位してしまうので、好ましくない。これに対し本実施形態では、回折領域に形成されるホログラムパターンのグルーブを設計変更することによって、フォーカスエラー信号に関与するフォーカス用受光領域３２のみに関して集光点位置Ｐ１，Ｐ２を受光面からずれた位置に設定することができる。

図１０は、本発明の一実施形態における受光素子３０の平面図である。図１０に示すように、受光素子３０は、復路光を受光して再生信号を出力するとともに、フォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号を出力する。トラッキングエラー信号は、メインプッシュプル信号と対物レンズシフト信号とを利用して生成される。メインプッシュプル信号は、回折領域を透過した後の０次回折光を受光する第１〜第４受光領域ｒｒ１，ｒｒ２，ｒｒ３，ｒｒ４を利用して生成される。

第１および第２受光領域ｒｒ１，ｒｒ２は、接線方向Ｙに隣接して並び、第１受光領域ｒｒ１は、第２受光領域ｒｒ２よりも接線方向一方Ｙ１に配置される。第３および第４受光領域ｒｒ３，ｒｒ４は、第１および第２受光領域ｒｒ１，ｒｒ２よりもラジアル方向一方Ｘ１に配置され、第３受光領域ｒｒ３は第２受光領域ｒｒ２に隣接し、第４受光領域ｒｒ４は第１受光領域ｒｒ１に隣接して配置される。第３および第４受光領域ｒｒ３，ｒｒ４は、接線方向Ｙに隣接して並び、第４受光領域ｒｒ４は、第３受光領域ｒｒ３よりも接線方向一方Ｙ１に配置される。第１〜第４受光領域ｒｒ１，ｒｒ２，ｒｒ３，ｒｒ４からの出力を、それぞれＳ１〜Ｓ４とする。回折素子３１上の入射領域からの０次回折光は全て、第１〜第４受光領域ｒｒ１，ｒｒ２，ｒｒ３，ｒｒ４のいずれかによって受光される。

フォーカスエラー信号は、回折素子３１で回折された±１次回折光を受光する第５〜８受光領域ｒｒ５，ｒｒ６，ｒｒ７，ｒｒ８を利用して生成される。第５〜第８受光領域ｒｒ５，ｒｒ６，ｒｒ７，ｒｒ８は、フォーカス用受光領域３２である。第５および第６受光領域ｒｒ５，ｒｒ６は、第１〜第４受光領域ｒｒ１，ｒｒ２，ｒｒ３，ｒｒ４よりもラジアル方向他方Ｘ２に、第１〜第４受光領域ｒｒ１，ｒｒ２，ｒｒ３，ｒｒ４から離れて配置され、第５および第６受光領域ｒｒ５，ｒｒ６は、接線方向Ｙに並んで互いに隣接して配置される。第５受光領域ｒｒ５は、第６受光領域ｒｒ６よりも接線方向一方Ｙ１に配置される。

第７および第８受光領域ｒｒ７，ｒｒ８は、第１〜第４受光領域ｒｒ１，ｒｒ２，ｒｒ３，ｒｒ４よりもラジアル方向一方Ｘ１に、第１〜第４受光領域ｒｒ１，ｒｒ２，ｒｒ３，ｒｒ４から離れて配置され、第７および第８受光領域ｒｒ７，ｒｒ８は、接線方向Ｙに並んで互いに隣接して配置される。第７受光領域ｒｒ７は、第８受光領域ｒｒ８よりも接線方向一方Ｙ１に配置される。

第３回折領域ｄｒ３からの±１次回折光のうちの一方は、第７および第８受光領域ｒｒ７，ｒｒ８に入射する。理想状態においては、第７および第８受光領域ｒｒ７，ｒｒ８の境界線近傍に入射し、フォーカシングエラーが生じると、第７および第８受光領域ｒｒ７，ｒｒ８からの出力に差異が生じる。第４回折領域ｄｒ４からの±１次回折光のうちの一方は、第５および第６受光領域ｒｒ５，ｒｒ６に入射する。理想状態においては、第５および第６受光領域ｒｒ５，ｒｒ６の境界線近傍に入射し、フォーカシングエラーが生じると、第５および第６受光領域ｒｒ５，ｒｒ６からの出力に差異が生じる。

対物レンズシフト信号は、回折素子３１で回折された±１次回折光を受光する第９〜第１２受光領域ｒｒ９，ｒｒ１０，ｒｒ１１，ｒｒ１２を利用して生成される。第９受光領域ｒｒ９および第１１受光領域ｒｒ１１は、第１〜第４受光領域ｒｒ１，ｒｒ２，ｒｒ３，ｒｒ４よりもラジアル方向一方Ｘ１側に、第１〜第４受光領域ｒｒ１，ｒｒ２，ｒｒ３，ｒｒ４から離れて配置され、かつ第７および第８受光領域ｒｒ７，ｒｒ８よりも接線方向一方Ｙ１側に、第７および第８受光領域ｒｒ７，ｒｒ８から離れて配置される。第９受光領域ｒｒ９および第１１受光領域ｒｒ１１は、ラジアル方向Ｘに並び互いに離れて配置される。第１１受光領域ｒｒ１１は、第９受光領域ｒｒ９よりもラジアル方向一方Ｘ１に配置される。

第１０受光領域ｒｒ１０および第１２受光領域ｒｒ１２は、第１〜第４受光領域ｒｒ１，ｒｒ２，ｒｒ３，ｒｒ４よりもラジアル方向一方Ｘ１側に、第１〜第４受光領域ｒｒ１，ｒｒ２，ｒｒ３，ｒｒ４から離れて配置され、かつ第７および第８受光領域ｒｒ７，ｒｒ８よりも接線方向他方Ｙ２側に、第７および第８受光領域ｒｒ７，ｒｒ８から離れて配置される。第１０受光領域ｒｒ１０および第１２受光領域ｒｒ１２は、ラジアル方向Ｘに並び互いに離れて配置される。第１２受光領域ｒｒ１２は、第１０受光領域ｒｒ１０よりもラジアル方向一方Ｘ１に配置される。

図１０では、第９および第１１受光領域ｒｒ９，ｒｒ１１は右上に配置され、第９受光領域ｒｒ９は、第１１受光領域ｒｒ１１よりも内側寄りに配置される。第１０および第１２受光領域ｒｒ１０，ｒｒ１２は右下に配置され、第１０受光領域ｒｒ１０は、第１２受光領域ｒｒ１２よりも内側寄りに配置される。

第１３受光領域ｒｒ１３および第１５受光領域ｒｒ１５は、第１〜第４受光領域ｒｒ１，ｒｒ２，ｒｒ３，ｒｒ４よりもラジアル方向他方Ｘ２側に、第１〜第４受光領域ｒｒ１，ｒｒ２，ｒｒ３，ｒｒ４から離れて配置され、かつ第５および第６受光領域ｒｒ５，ｒｒ６よりも接線方向他方Ｙ２側に、第５および第６受光領域ｒｒ５，ｒｒ６から離れて配置される。第１３受光領域ｒｒ１３および第１５受光領域ｒｒ１５は、ラジアル方向Ｘに並び互いに離れて配置される。第１３受光領域ｒｒ１３は、第１５受光領域ｒｒ１５よりもラジアル方向一方Ｘ１に配置される。

第１４受光領域ｒｒ１４および第１６受光領域ｒｒ１６は、第１〜第４受光領域ｒｒ１，ｒｒ２，ｒｒ３，ｒｒ４よりもラジアル方向他方Ｘ２側に、第１〜第４受光領域ｒｒ１，ｒｒ２，ｒｒ３，ｒｒ４から離れて配置され、かつ第５および第６受光領域ｒｒ５，ｒｒ６よりも接線方向一方Ｙ１側に、第５および第６受光領域ｒｒ５，ｒｒ６から離れて配置される。第１４受光領域ｒｒ１４および第１６受光領域ｒｒ１６は、ラジアル方向Ｘに並び互いに離れて配置される。第１４受光領域ｒｒ１４は、第１６受光領域ｒｒ１６よりもラジアル方向一方Ｘ１に配置される。

図１０を参照すると、第１３および第１５受光領域ｒｒ１３，ｒｒ１５は左下に配置され、第１３受光領域ｒｒ１３は、第１５受光領域ｒｒ１３よりも内側寄りに配置される。第１４および第１６受光領域ｒｒ１４，ｒｒ１６は左上に配置され、第１４受光領域ｒｒ１４は、第１６受光領域ｒｒ１６よりも内側寄りに配置される。

第１回折領域ｄｒ１からの±１次光のうちの一方は、図１０、右上内側の第９受光領域ｒｒ９に入射し、他方は、左下内側の第１３受光領域ｒｒ１３に入射する。第２回折領域ｄｒ２からの±１次回折光のうち一方は、図１０、右下内側の第１０受光領域ｒｒ１０に入射し、他方は、左上内側の第１４受光領域ｒｒ１４に入射する。第５回折領域ｄｒ５からの±１次回折光のうちの一方は、図１０、右上外側の第１１受光領域ｒｒ１１に入射し、他方は、左下外側の第１５受光領域ｒｒ１５に入射する。第６回折領域ｄｒ６からの±１次光のうちの一方は、図１０、右下外側の第１２受光領域ｒｒ１２に入射し、他方は、左上外側の第１６受光領域ｒｒ１６に入射する。

図１０、右上内側の第９受光領域ｒｒ９と左下内側の第１３受光領域ｒｒ１３とは、内部で結線され、これらの受光領域からの出力は、加算された後に、後述する対物レンズシフト信号生成部８４に伝送される。図１０、右下内側の第１０受光領域ｒｒ１０と左上内側の第１４受光領域ｒｒ１４とは、内部で結線され、これらの受光領域からの出力は、加算された後に、後述する対物レンズシフト信号生成部８４に伝送される。

図１０、右上外側の第１１受光領域ｒｒ１１と左下外側の第１５受光領域ｒｒ１５とは、内部で結線され、これらの受光領域からの出力は、加算された後に、後述する対物レンズシフト信号生成部８４に伝送される。図１０、右下外側の第１２受光領域ｒｒ１２と左上外側の第１６受光領域ｒｒ１６とは、内部で結線され、これらの受光領域からの出力は、加算された後に、後述する対物レンズシフト信号生成部８４に伝送される。

図２に示すように、制御部３６は、回転駆動部３４および光ピックアップ装置２０を制御する。具体的には、制御部３６は、回転駆動部３４を制御する回転制御部と、光ピックアップ装置２０を制御する光ピックアップ制御部とを有する。回転制御部は、光ピックアップ制御部の制御下で、スピンドルモータを駆動させることによって光ディスク２６を回転させる。

光ピックアップ制御部は、光ピックアップ装置２０を制御することにより光ディスク２６に記録された情報を再生する再生制御手段であり、図３に示すように、フォーカスエラー信号生成部８８、メインプッシュプル信号生成部９２、対物レンズシフト信号生成部８４、トラックエラー信号生成部９３および再生信号生成部９４を備えている。光ピックアップ制御部には、フォーカシングサーボ、トラッキングサーボ等を行うための他の機能、たとえばアクチュエータ５２およびこれを制御する機能も備わっている。

フォーカスエラー信号生成部８８は、フォーカス用受光素子、具体的には、第５〜第８受光領域ｒｒ５，ｒｒ６，ｒｒ７，ｒｒ８から出力された信号に基づいてフォーカスエラー信号ＦＥＳを生成する。第５〜第８受光領域ｒｒ５，ｒｒ６，ｒｒ７，ｒｒ８での受光量に基づいた出力信号をそれぞれＳ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８とすると、フォーカスエラー信号生成部８８は、（Ｓ５＋Ｓ８）−（Ｓ６＋Ｓ７）という演算によってフォーカスエラー信号を生成する。

メインプッシュプル信号生成部９２は、プッシュプル信号用受光素子、具体的には、第１〜第４受光領域ｒｒ１，ｒｒ２，ｒｒ３，ｒｒ４から出力された信号に基づいてメインプッシュプル信号を生成する。第１〜第４受光領域ｒｒ１，ｒｒ２，ｒｒ３，ｒｒ４での受光量に基づいた出力信号をそれぞれＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４とすると、メインプッシュプル信号生成部９２は、（Ｓ１＋Ｓ２）−（Ｓ３＋Ｓ４）という演算によりメインプッシュプル信号を生成する。

対物レンズシフト信号生成部８４は、対物レンズシフト信号用受光素子、具体的には、第９〜第１６受光領域ｒｒ９〜ｒｒ１６から出力された信号に基づいて対物レンズシフト信号を生成する。第９および第１３受光領域ｒｒ９，ｒｒ１３からの出力信号の和をＳ９とし、第１０および第１４受光領域ｒｒ１０，ｒｒ１４からの出力信号の和をＳ１０とし、第１１および第１５受光領域ｒｒ１１，ｒｒ１５からの出力信号の和をＳ１１とし、第１２および第１６受光領域ｒｒ１２，ｒｒ１６からの出力信号の和をＳ１２とすると、対物レンズシフト信号生成部８４は、（Ｓ９＋Ｓ１１）−（Ｓ１０＋Ｓ１２）という演算によって対物レンズシフト信号を生成する。

トラックエラー信号生成部９３は、メインプッシュプル信号生成部９２が生成したメインプッシュプル信号と、対物レンズシフト信号生成部８４が生成した対物レンズシフト信号とに基づいてトラックエラー信号を生成する。具体的には、トラックエラー信号生成部９３は、｛（Ｓ１＋Ｓ２）−（Ｓ３＋Ｓ４）｝−α｛（Ｓ９＋Ｓ１１）−（Ｓ１０＋Ｓ１２）｝という演算によりトラックエラー信号を生成する。ここでαは、所定の係数であり、実験、製造時の公差の統計などの結果に基づいて、適宜設定される値である。

再生信号生成部９４は、プッシュプル信号用受光素子から出力された信号に基づいて再生信号を生成する。具体的には、再生信号生成部９４は、（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４）という演算を行うことによって再生信号を生成する。

ここで、対物レンズシフト信号用受光素子およびフォーカス用受光素子の配置について説明する。光ディスク２６の記録または再生時には、情報の記録または再生の対象となる記録層４０（対象記録層と称する）以外の記録層４０（対象外記録層と称する）からの復路光が受光素子３０上の受光領域に入射する場合がある。

例えば、第１の記録層４１の再生時において、第２の記録層４２からの復路光が、偏光ホログラムを透過（０次回折）して受光素子３０に入射する場合がある。

偏光ホログラムで０次回折された、対象外記録層からの復路光が、±１次回折光を受光する対物レンズシフト信号用受光素子およびフォーカス用受光素子に入射すると、信号光に対する迷光の比率が高くなり、Ｓ／Ｎ比が低下する。

そこで、このような対象外記録層からの復路光が、対物レンズシフト信号用受光素子およびフォーカス用受光素子に入射する可能性が低い位置に、これらの受光素子３０を配置することが好ましい。

具体的には、対物レンズ２８の焦点距離をｆ１、コリメートレンズ４８の焦点距離をｆ２、光ディスクの記録層４０間隔をＤｉｓ、光透過層３８の屈折率をｍとした場合に、受光素子３０へ入射する０次回折光の光軸と受光素子３０の基板９５との交点を中心として、半径Ｒ２＝（２×Ｄｉｓ／ｍ）（ｆ２／ｆ１）の円領域の外側に、対物レンズシフト信号用受光素子およびフォーカス用受光素子を配置することが好ましい。

この構成によって、対象外記録層からの復路光が受光素子３０に入射する可能性を低減でき、対象外記録層からの復路光によりフォーカスエラー信号および／またはトラック誤差信号の信号品質が低下する可能性を低減できる。

光透過層３８の厚みがたとえば０．１〜０．０７５ｍｍ程度であり、光透過層表面４６での復路光の影響が無視できなくなる場合には、対物レンズシフト信号用受光素子およびフォーカス用受光素子は、光透過層表面４６での復路光が入射する可能性の低い位置に、配置されることが好ましい。

具体的には、対物レンズ２８の焦点距離をｆ１、コリメートレンズ４８の焦点距離をｆ２、光透過層３８の厚みの最大値をｔ、光透過層３８の屈折率をｍとした場合に、受光素子３０へ入射する０次回折光の光軸と受光素子３０の基板９５との交点を中心として、半径Ｒ３＝（２×ｔ／ｎ）（ｆ２／ｆ１）の円領域の外側に、対物レンズシフト信号用受光素子およびフォーカス用受光素子を配置することが好ましい。

光透過層３８の屈折率は、例えば、１．５９であり、光透過層３８の厚みの最大値とは、光透過層表面４６と光入射面からみて最も離れた記録層４０との距離を指し、ここでは光透過層表面４６と第１の記録層４１との層間隔０．１ｍｍとなる。

ここで、光透過層３８厚みの最大値ｔを用いる理由は、光透過層表面４６からの復路光の、受光素子３０上でのスポットの大きさを考えた場合、光透過層３８の厚みがより大きい場合（ここでは第１の記録層４１の情報を再生する場合）の方が、受光素子３０上における光透過層表面４６からの復路光の照射範囲が大きくなるためである。なお、第２の記録層４２と第１の記録層４１との間の層も光透過層３８としての役割を有している。

本実施形態によれば、受光素子３０には、複数の受光領域の一部として、フォーカス用受光領域３２が形成される。回折素子３１には複数の回折領域のうちの一部として、フォーカス用回折領域３３が形成される。フォーカス用回折領域３３を規定する分割線の一部は、復路光が入射する回折素子３１上の入射範囲の中心６２に対して、外方から内方に向けて凸を成す形状に形成される。外方から内方に向けて凸を成す形状に形成される分割線の一部は、フォーカスエラーの有無に関わらず、復路光が入射する回折素子３１上の入射範囲５８を分割する。

これによって、フォーカス用回折領域３３を、凸を成す分割線の一部によって欠けた形状に形成することができる。またフォーカス用回折領域３３の欠けた部分の形状を、外方から内方に向かうにつれて先細状となる形状とすることができる。フォーカシングサーボが行われる範囲で対物レンズ２８から光ディスクの記録層４０までの距離が変化するときには、回折素子３１上の入射範囲５８は、拡大または縮小する。分割線の一部によってフォーカス用回折領域３３を欠けた形状に形成するので、回折素子３１上の入射範囲５８が拡大または縮小しても、フォーカス用回折領域３３で回折した光の、進行方向に垂直な断面の形状を、欠けた形状とすることができる。

したがって、フォーカス用受光領域３２に入射する光の光強度の、回折領域に入射する光全体の光強度に対する割合が、回折素子３１上の入射範囲５８が拡大または縮小に伴って変化することを、従来技術に比べて抑制することができる。これによって、回折素子３１上の入射範囲５８が拡大したときの、フォーカシングサーボに利用される光の光強度と、回折素子３１上の入射範囲５８が縮小したときの、フォーカシングサーボに利用される光の光強度とを、同等な光強度とすることができる。

したがって、対物レンズ２８と光ディスク２６との距離が最適値を境に大小両側に変化したときの、フォーカスエラー信号の変化が、前記最適値を中心に非対称となってしまうことを抑制することができる。これによって、フォーカスエラー信号の変化の非対称性によって、フォーカシングサーボが、はずれやすくなることを抑制することができる。したがって、安定したフォーカシングサーボを行うことができる。

また本実施形態によれば、前記分割線の一部は、直交線分６６と傾斜線分６８とを含む。直交線分６６は、入射範囲の中心６２に関して予め定められる半径６９に、予め定める交点７２において直行する。傾斜線分６８は、直交線分６６に対して、入射範囲の中心６２から離れる向きに連なる線分である。また傾斜線分６８は、予め定める交点７２よりも入射範囲の中心６２側で、予め定められる半径６９を含む直線に交差する直線の一部を成す。

これによって、回折素子３１に入射する光の光強度全体に対する、フォーカス用回折領域３３に入射する光の光強度の割合を、回折素子３１上の入射範囲５８が拡大したときにも縮小したときにも、同等とすることができる。フォーカス用回折領域３３に隣接する回折領域のうち、凸を成す形状に形成される分割線の一部によって規定される部分、すなわち隣接領域は、傾斜線分６８が予め定められる半径６９に対して傾斜することによって、入射範囲の中心６２から外方に向かうにつれて末広がりの形状となる。したがって、回折素子３１上の入射範囲５８が拡大すれば、入射範囲５８とフォーカス用回折領域３３とが重なる部分の面積も拡大し、かつ入射範囲５８と隣接領域とが重なる部分の面積も拡大する。これによって、入射範囲５８の面積の増減に伴って、復路光全体の光強度に対してフォーカシングサーボに利用される光の光強度の割合が変化することを抑制することができる。

また本実施形態によれば、前記分割線の一部は、予め定められる半径６９を含む直線に関して対称な形状に形成される。これによって、回折素子３１上の入射範囲５８が拡大したときにも縮小したときにも、回折素子３１に入射する光強度全体に対する、フォーカス用回折領域３３に入射する光の光強度の割合を、予め定められる半径６９を含む直線の両側において、同様に制御することができる。したがって、回折素子３１上の入射範囲５８が拡大するときにも縮小するときにも、フォーカシングサーボに利用される光の光強度の設定を、容易にすることができる。

また本実施形態によれば、フォーカス用回折領域３３は、２つの回折領域を含み、この２つの回折領域は、直径分割線６３を介して互いに隣合う。直径分割線６３は、予め定められる半径６９に入射範囲の中心６２において直交する。これによって、直径分割線６３の両側の回折領域、すなわち第３および第４回折領域ｄｒ３，ｄｒ４を、フォーカシングサーボに利用することができる。したがって、ダブルナイフエッジ法によってフォーカシングサーボを行うことができる。

また本実施形態によれば、前記分割線の一部は、予め定められる半径６９を含む直線に関して対称な形状に形成され、フォーカス用回折領域３３は、直径分割線６３を含む直線に関して対称な形状に形成される。各傾斜線分６８の、入射範囲の中心６２から遠い側の端には、直径分割線６３に平行な平行線分７４が連なる。フォーカスエラーがないときの回折素子３１上の入射範囲５８の直径をＤＨとし、入射範囲の中心６２と平行線分７４を含む直線との距離をＤａとすると、ＤａをＤＨで割った値は、０．２５を超え０．３５未満の値に設定される。

これによって、フォーカシングサーボに利用される光の光強度を充分に確保し、かつ入射範囲５８全体における光強度に対するフォーカス用回折領域３３における光強度の割合を、容易に制御することができる。ＤａをＤＨで割った値を０．２５を超える値に設定することによって、フォーカシングサーボに利用される光の光強度を充分に確保することができる。またＤａをＤＨで割った値を０．３５未満の値に設定することによって、隣接領域の位置を入射範囲の中心６２に近い位置に配置することができる。入射範囲５８のうち中心に近い位置の光線の密度は、外縁に近い位置の光線の密度よりも大きいので、入射範囲５８全体における光強度に対するフォーカス用回折領域３３における光強度の割合を、隣接領域と入射範囲５８とが重なる面積の増減によって制御することが、容易になる。これによって、フォーカシングサーボの精度を充分に確保することができる。

また本実施形態によれば、入射範囲の中心６２と予め定める交点７２との距離をＤｂとすると、ＤａはＤｂよりも大きく、ＤａとＤｂとの差は、ＤＨの５％よりも小さく設定される。これによって、回折素子３１上の入射範囲５８が拡大および縮小した場合にも、フォーカス用回折領域３３に入射する光の光強度を充分に確保することができる。したがって、入射範囲５８全体における光強度に対するフォーカス用回折領域３３における光強度の割合を制御することが、容易になる。したがって、フォーカスエラー信号の変化の非対称性を抑制することを、容易にすることができる。

また本実施形態によれば、各受光領域には、復路光の少なくとも一部を受光する受光面が形成される。フォーカス用回折領域３３で回折した光は、収束光線束である。この収束光線束は、回折後の光線の中心の進行方向に垂直な断面の面積が、受光面からずれた位置において最小となるように集光される。収束光線束の断面の面積が最小となる位置は、受光面に垂直な方向に、受光面からずれる。これによって、ナイフエッジ法によってフォーカシングサーボを行うときに、収束光線束を受光する２つの受光領域において、各受光領域に入射する光の光強度を、高い精度で同一とすることができる。したがって、フォーカシングサーボを高い精度で行うことができる。

また本実施形態によれば、フォーカス用回折領域３３で回折した光は、回折後の光線の中心の進行方向に垂直な断面の面積が、受光面よりも回折素子３１側で最小となる収束光線束である。回折後の光の断面の面積が最小となる位置と受光面との距離は、５０マイクロメートルを超え、１００マイクロメートル未満に設定される。これによって、ナイフエッジ法によるフォーカシングサーボを高い精度で行うことと、回折素子３１上の入射範囲５８の拡大および縮小に伴って、入射範囲５８全体の光強度に対するフォーカス用回折領域３３に入射する光強度の割合が変化することを、抑制することとができる。

また本実施形態によれば、光ディスク装置２１は、前記光ピックアップ装置２０と、回転駆動部３４と、制御部３６とを備える。回転駆動部３４は、光ディスク２６を回転させ、制御部３６は、光ピックアップ装置２０および回転駆動部３４を制御する。これによって、対物レンズ２８と光ディスク２６との距離が最適値を境に大小両側に変化しても、フォーカスエラー信号の変化が最適値を中心として非対称となることを抑制することができる。したがって、フォーカスエラー信号の変化の非対称性によって、フォーカシングサーボが、はずれやすくなることを抑制することができる。これによって、安定したフォーカシングサーボを行うことができる。

また本実施形態によれば、直径分割線６３に平行な平行線分７４を含む直線と、入射範囲の中心６２との距離をＤｂとすると、ＤｂをＤＨで割った値は、０．２５を超え０．３未満の値に設定される。これによって、フォーカシングサーボに利用される光の光強度を充分に確保し、かつ入射範囲５８と隣接領域とが重なる面積を十分に確保することができる。具体的には、ＤｂをＤＨで割った値を０．２５を超える値とすることによって、フォーカシングサーボに利用される光の光強度を充分に確保することができる。またＤｂをＤＨで割った値を０．３５未満の値とすることによって、入射範囲５８と隣接領域とが重なる部分の面積を充分に確保することができる。これによって、回折素子３１上の入射範囲５８が拡大および縮小することに伴って、入射範囲５８全体における光強度に対するフォーカス用回折領域３３における光強度の割合が大きく変化することを、抑制することができる。

先の説明では、対物レンズシフト信号用受光素子およびフォーカス用受光素子に光透過層表面４６からの復路光が入らない配置について説明を行ったが、少なくとも対物レンズシフト信号用受光素子を、半径Ｒ３＝（２×ｔ／ｎ）（ｆ２／ｆ１）の円領域の外側に配置することが好ましい。

その理由は、フォーカス用受光素子では、仮に光透過層表面４６で反射した復路光が入射したとしても、光透過層表面４６での復路光量による変化分にδを付して表すと、フォーカスエラー信号ＦＥＳは、（Ｓ５＋δＡ＋Ｓ８＋δＢ）−（Ｓ６＋δＣ＋Ｓ７＋δＤ）となり、δＡ≒δＣ、δＢ≒δＤである為、光透過層表面４６で反射した復路光の影響はキャンセルされる。

一方、対物レンズシフト信号用受光素子の場合には、対物レンズシフト信号は、（Ｓ９＋δＥ＋Ｓ１１＋δＦ）−（Ｓ１０＋δＧ＋Ｓ１２＋δＨ）となり、δＥ、δＦに対して、δＧ、δＨの増減が逆になる。具他的には、δＥ、δＦの値が正の場合、δＧ、δＨの値は負となり、δＥ、δＦの値が負の場合、δＧ、δＨの値は正となる。このことから、光透過層表面４６で反射した復路光の影響は、キャンセルされない。

その為、対物レンズ２８がシフトするときに光透過層表面４６での復路光の位置が対物レンズシフト信号用受光素子上で移動した場合には、フォーカスエラー信号ＦＥＳに比べて対物レンズシフト信号にオフセットが発生しやすくなる。それゆえ、対物レンズシフト信号用受光素子を半径Ｒ３＝（２×ｔ／ｍ）（ｆ２／ｆ１）の円領域の外側に配置することが好ましい。

なお、フォーカス用受光素子は、対物レンズシフト信号用受光素子に比べて復路光の影響を受けにくいが、光透過層３８の厚みが１００μｍを中心として数μｍばらついた場合には、受光素子３０上での光透過層表面４６からの復路光の照射範囲および強度が変化することから、フォーカスエラー信号に対しての外乱となる。この点では、光透過層表面４６での復路光がフォーカス用受光素子によって受光されないようにすることが好ましい。

本実施形態の光ディスク装置２１は、前記光ピックアップ装置２０、回転駆動部３４および制御部３６に加えて、光情報記録媒体に記録される情報を、再生信号に基づいて再生する手段をも具備している。

また他の実施形態においては、フォーカスエラー信号生成部８８が、計算によって理想状態信号値７８を算出する構成とすることも、可能である。回折素子３１の構成によってフォーカス用信号範囲の中央値７６と理想状態信号値７８とを一致させる構成としているので、さらに計算によって理想状態信号値７８を算出する構成とすれば、たとえば経時変化に伴って回折素子３１および受光素子３０の相対位置に位置ずれが生じたとしても、この位置ずれを計算によって相殺することも可能となる。計算によってのみ位置ずれの相殺する構成に比較すれば、相殺できる位置ずれの範囲を大きくすることができるので、経時変化に対して耐久性のある、光ピックアップ装置とすることができる。

２０ 光ピックアップ装置
２１ 光ディスク装置
２２ 集積ユニット
２６ 光ディスク
２７ 光源
２８ 対物レンズ
３０ 受光素子
３１ 回折素子
３２ フォーカス用受光領域
３３ フォーカス用回折領域
３４ 回転駆動部
３６ 制御部
５８ 入射範囲
６２ 入射範囲の中心
６３ 直径分割線
６６ 直交線分
６８ 傾斜線分
６９ 予め定められる半径
７２ 予め定める交点
７４ 平行線分
７６ フォーカス用信号範囲の中央値
７８ 理想状態信号値
８４ 対物レンズシフト信号生成部
８８ フォーカスエラー信号生成部
９２ メインプッシュプル信号生成部
９３ トラックエラー信号生成部
９４ 再生信号生成部

Claims (9)

1. 光ディスクの記録層に向けて光を発する光源と、
   光源から発せられた光を光ディスクの記録層に集光する対物レンズと、
   前記光源から出射され、光ディスクの記録層で反射された後の復路光を受光する複数の受光領域が形成される受光素子であって、各受光領域は、受光した光強度に応じて出力を行い、前記複数の受光領域の一部として、フォーカシングサーボに利用されるフォーカス用受光領域が形成される受光素子と、
   分割線によって分割されることによって複数の回折領域が形成される回折素子であって、
   各回折領域は、前記複数の受光領域のうち、対応する受光領域に向けて前記復路光の少なくとも一部を回折させ、
   前記複数の回折領域の一部として、前記フォーカス用受光領域に向けて復路光の少なくとも一部を回折させるフォーカス用回折領域が形成される回折素子とを含み、
   前記フォーカス用回折領域を規定する分割線の一部は、復路光が入射する回折素子上の入射範囲の中心に対して、外方から内方に向けて凸を成す形状に形成され、
   外方から内方に向けて凸を成す形状に形成される前記分割線の一部は、フォーカスエラーの有無に関わらず、復路光が入射する回折素子上の入射範囲を分割することを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 前記分割線の一部は、
   前記入射範囲の中心に関して予め定められる半径に、予め定める交点において直交する直交線分と、
   前記直交線分に対して、前記入射範囲の中心から離れる向きに連なる傾斜線分であって、前記予め定める交点よりも前記入射範囲の中心側で、前記予め定められる半径を含む直線に交差する直線の一部を成す傾斜線分とを含むことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
3. 前記分割線の一部は、前記予め定められる半径を含む直線に関して対称な形状に形成されることを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ装置。
4. 前記フォーカス用回折領域は、２つの回折領域を含み、
   前記２つの回折領域は、前記予め定められる半径に前記入射範囲の中心において直交する直径分割線を介して互いに隣合うことを特徴とする請求項２または３に記載の光ピックアップ装置。
5. 前記分割線の一部は、前記予め定められる半径を含む直線に関して対称な形状に形成され、
   前記フォーカス用回折領域は、前記直径分割線を含む直線に関して対称な形状に形成され、
   前記各傾斜線分の、前記入射範囲の中心から遠い側の端には、前記直径分割線に平行な平行線分が連なり、
   フォーカスエラーがないときの回折素子上の入射範囲の直径をＤＨとし、前記入射範囲の中心と前記平行線分を含む直線との距離をＤａとすると、前記Ｄａを前記ＤＨで割った値は、０．２５を超え０．３５未満の値に設定されることを特徴とする請求項４に記載の光ピックアップ装置。
6. 前記入射範囲の中心と前記予め定める交点との距離をＤｂとすると、前記Ｄａは、前記Ｄｂよりも大きく、ＤａとＤｂとの差は、ＤＨの５％よりも小さく設定されることを特徴とする請求項５に記載の光ピックアップ装置。
7. 前記各受光領域には、復路光の少なくとも一部を受光する受光面が形成され、
   前記フォーカス用回折領域で回折した光は、回折後の光線の中心の進行方向に垂直な断面の面積が、前記受光面に垂直な方向に前記受光面からずれた位置において最小となるように集光される収束光線束であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置。
8. 前記フォーカス用回折領域で回折した光は、回折後の光線の中心の進行方向に垂直な断面の面積が、前記受光面よりも回折素子側で最小となる収束光線束であり、
   回折後の光の前記断面の面積が最小となる位置と前記受光面との距離は、５０マイクロメートルを超え、１００マイクロメートル未満に設定されることを特徴とする請求項７に記載の光ピックアップ装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置と、
   前記光ディスクを回転させる回転駆動部と、
   前記光ピックアップ装置および前記回転駆動部を制御する制御部とを備えることを特徴とする光ディスク装置。

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