JP3988442B2 - 光学装置、複合光学素子、光ピックアップ装置及び光学ディスク装置 - Google Patents
光学装置、複合光学素子、光ピックアップ装置及び光学ディスク装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、往復光路を分離する光学装置及び複合光学素子に関し、並びにこの複合光学素子を有する、例えば、光磁気ディスク、光ディスク等の光学ディスクに対して情報を記録及び／又は再生する光ピックアップ装置に関し、並びにこの光ピックアップ装置を備える光学ディスク装置とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば光ディスク、光磁気ディスク等の光学ディスクに対して情報を記録及び／又は再生する光ピックアップ装置が知られている。
【０００３】
図１３に示すように、この種の光ピックアップ装置が備える光学系１０１は、光路順に、光学ディスク１０４にレーザ光を出射する光源１１１と、この光源１１１から出射された出射光を分割する回折格子１１２と、出射光と光学ディスク１０４からの戻り光とを分離するビームスプリッタ１１３と、出射光を所定の開口数ＮＡに絞るための開口絞り１１４と、光学ディスク１０４に出射光を集光する対物レンズ１１５と、光学ディスク１０４からの戻り光を受光する受光部１１６とを有している。
【０００４】
光源１１１は、半導体レーザが用いられており、レーザ光を出射する。回折格子１１２は、いわゆる３ビーム法によってトラッキングエラー信号を得るために、光源１１１から出射された出射光を０次光及び±１次光からなる３ビームに分割する。ビームスプリッタ１１３は、光源１１１からの出射光を反射するとともに光学ディスク１０４からの戻り光を透過するハーフミラー１１９を有し、出射光と戻り光とを分離する。
【０００５】
受光部１１６は、図示しないが、戻り光のうち回折格子１１２で分割された０次光を受光するメインビーム用フォトディテクタと、戻り光のうち回折格子１１２で分割された±１次光をそれぞれ受光する一組のサイドビーム用フォトディテクタとを有している。
【０００６】
光学系１０１には、フォーカシングエラー信号を検出する検出方法として、いわゆる非点収差法が用いられている。このため、図１４（ａ），図１４（ｂ），図１４（ｃ）に示すように、メインビーム用フォトディテクタ１２１は、戻り光を受光する受光面が略方形状に形成されており、受光面の中央を通り互いに直交する一組の分割線により４等分割された各受光領域ａ２，ｂ２，ｃ２，ｄ２を有する分割パターンとされている。また、図示しないが、サイドビーム用フォトディテクタは、メインビーム用フォトディテクタ１２１を間に挟んで対向する位置にそれぞれ配設されている。
【０００７】
そして、光学系１０１は、図１３に示すように、光源１１１から光学ディスク１０４までの往路において、光源１１１の発光点を物点として、その共役点である像点が、光学ディスク１０４の記録面１０５上に位置するように各光学部品がそれぞれ配設されている。
【０００８】
また、光学系１０１は、光学ディスク１０４から受光部１１６までの復路において、光学ディスク１０４の記録面１０５上の点を物点として、その共役点である像点が受光部１１６のメインビーム用フォトディテクタ１２１の受光面上に位置するように各光学部品がそれぞれ配設されている。
【０００９】
したがって、光学系１０１は、光源１１１の発光点と受光部１１６のメインビーム用フォトディテクタ１２１の受光面上の点も、また互いに共役な関係とされている。
【００１０】
上述したメインビーム用フォトディテクタ１２１の各受光領域ａ２，ｂ２，ｃ２，ｄ２により、フォーカシングエラー信号を得る方法を以下説明する。
【００１１】
まず、光学ディスク１０４の記録面１０５に対して対物レンズ１１５が最適な位置とされて、光学ディスク１０４の記録面１０５に対して合焦された、いわゆるジャストフォーカスの状態であれば、メインビーム用フォトディテクタ１２１の受光面上のビームスポットの形状は、図１４（ｂ）に示すように、円形となる。
【００１２】
しかし、対物レンズ１１５が光学ディスク１０４の記録面１０５に近づき過ぎた場合、ジャストフォーカスの状態から外れて、戻り光がビームスプリッタ１１３を通過することによって発生した非点収差によって、メインビーム用フォトディテクタ１２１の受光面上のビームスポットの形状は、図１４（ａ）に示すように長軸が受光領域ａ２及び受光領域ｃ２に跨った楕円形状になる。
【００１３】
さらに、対物レンズ１１５が光学ディスク１０４の記録面１０５から遠ざかり過ぎた場合、ジャストフォーカスの状態から外れて、戻り光がビームスプリッタ１１３を通過することによって発生した非点収差によって、メインビーム用フォトディテクタ１２１の受光面上のビームスポットの形状は、図１４（ｃ）に示すように長軸が受光領域ｂ２及び受光領域ｄ２に跨った楕円形状になり、上述した図１４（ａ）に示すビームスポットの形状に比して長軸方向が９０度だけ傾いた楕円形状になる。
【００１４】
メインビーム用フォトディテクタ１２１は、各受光領域ａ２，ｂ２，ｃ２，ｄ２による戻り光の出力を各々Ｓａ２，Ｓｂ２，Ｓｃ２，Ｓｄ２とすると、フォーカシングエラー信号ＦＥは、以下に示す式Ａで計算される。
ＦＥ＝（Ｓａ２＋Ｓｃ２）−（Ｓｂ２＋Ｓｄ２）・・・・（式Ａ）
すなわち、図１４（ｂ）に示すように、メインビーム用フォトディテクタ１２１は、対物レンズ１１５が合焦位置に位置された、いわゆるジャストフォーカスの状態の場合、上述した式Ａにより演算されるフォーカシングエラー信号ＦＥが０となる。
【００１５】
また、メインビーム用フォトディテクタ１２１は、対物レンズ１１５が光学ディスク１０４の記録面１０５に近づき過ぎた場合、フォーカシングエラー信号ＦＥが正となり、また対物レンズ１１５が光学ディスク１０４の記録面１０５から遠ざかり過ぎた場合、フォーカシングエラー信号ＦＥが負となる。
【００１６】
トラッキングエラー信号ＴＥは、回折格子１１２で分割された±１次光をサイドビーム用フォトディテクタがそれぞれ受光して、各サイドビーム用フォトディテクタの各出力の差分を演算することにより得られる。
【００１７】
以上のように構成された光学系１０１を備える光ピックアップ装置は、受光部１１６のメインビーム用フォトディテクタ１２１によって得られたフォーカシングエラー信号ＦＥ、及びサイドビーム用フォトディテクタによって得られたトラッキングエラー信号ＴＥに基づいて、対物レンズ１１５を駆動変位させることによって、光学ディスク１０４の記録面１０５に対して対物レンズ１１５が合焦位置に移動されて、出射光が光学ディスク１０４の記録面１０５上に合焦されて、光学ディスク１０４から情報が再生される。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した光ピックアップ装置が備える光学系１０１は、上述した受光部１１６によってフォーカシングエラー信号ＦＥを得る場合、メインビーム用フォトディテクタ１２１の受光面上に照射されるビームスポットの中心が、図１５に示すように、メインビーム用フォトディテクタ１２１の中央からいずれかの方向に少しでも外れることにより、ジャストフォーカスの状態の場合の出力が０でなくなるため、結果的にフォーカシングエラー信号ＦＥにオフセットがかかることになる。
【００１９】
光学系１０１は、フォーカシングエラー信号ＦＥが０になるようにフォーカシング制御が行われるため、対物レンズ１１５を正確な合焦位置に駆動制御することができなくなるという問題がある。
【００２０】
したがって、上述した光ピックアップ装置は、対物レンズ１１５を適正な位置に制御することが可能とされる適正なフォーカシングエラー信号ＦＥを得るために、光源１１１の発光点に対して共役な位置に高精度にメインビーム用フォトディテクタ１２１の受光面が４分割される中心を位置させるように配設する必要がある。
【００２１】
上述したように光源１１１に対する受光部１１６の位置精度を高く確保するためには、メインビーム用フォトディテクタ１２１の製造時に、例えばパッケージの位置基準に対してメインビーム用フォトディテクタ１２１の受光面の位置精度を厳密に管理する等の必要がある。
【００２２】
このため上述したような光学系１０１は、メインビーム用フォトディテクタ１２１等の受光素子の製造コストを低減する妨げになるとともに、光ピックアップ装置の組立工程の生産性を向上する妨げにもなり、結果的に光ピックアップ装置自体の製造コストの低下の妨げや品質低下の大きな要因となり得るという問題がある。
【００２３】
そこで、本発明は、生産性を向上し、製造コストの低減を図り、フォーカスエラー信号の信頼性を向上することができる複合光学素子、光ピックアップ装置及び光学ディスク装置を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するため、本発明に係る光学装置は、光源から光学ディスクに出射された出射光を主ビーム及び２つの副ビームに３分割する第１の回折素子と、第１の回折素子で３分割された各出射光を透過させ光学ディスクからの各戻り光を回折させる第２の回折素子と、第２の回折素子で回折された各戻り光のうち主ビームが略合焦位置で入射される位置に配置されるとともに各戻り光のうち副ビームが入射される位置に配置され、各戻り光のうち主ビームを略合焦位置で複数に分割して透過させ、各戻り光のうち副ビームを複数に分割された主ビームよりも大きい偏向角となるように透過させ、複数の受光領域を有する受光手段に導く光分割手段とを備え、上記光分割手段は、それぞれに対応する上記受光領域の領域内にビームスポットを形成するように主ビームを複数に分割することを特徴とする。
【００２５】
以上のように構成された本発明に係る光学装置は、光源から出射された出射光を第１の回折素子で主ビーム及び２つの副ビームに３分割して光学ディスクに導き、光学ディスクからの各戻り光を第２の回折素子により回折させて各出射光の光路と分離し、第２の回折素子で回折された各戻り光のうち主ビームを光分割手段で複数に分割して透過させ、副ビームを複数に分割された主ビームよりも大きい偏向角となるように透過させ、光分割手段でその略合焦位置で分割された主ビームを光ピックアップ装置がフォーカシングエラー信号を得るために複数の受光領域を有する受光手段に導き、光分割手段を透過した副ビームを光ピックアップ装置がトラッキングエラー信号を得るために複数の受光領域を有する受光手段に導く。
【００２６】
また、上述した目的を達成するため、本発明に係る複合光学素子は、光源から光学ディスクに出射された出射光を主ビーム及び２つの副ビームに３分割する第１の回折素子と、第１の回折素子で３分割された各出射光を透過させ光学ディスクからの各戻り光を回折させる第２の回折素子と、第２の回折素子で回折された各戻り光のうち主ビームが略合焦位置で入射される位置に配置されるとともに各戻り光のうち副ビームが入射される位置に配置され、各戻り光のうち主ビームを略合焦位置で複数に分割して透過させ、各戻り光のうち副ビームを複数に分割された主ビームよりも大きい偏向角となるように透過させ、複数の受光領域を有する受光手段に導く光分割手段とを備え、上記光分割手段は、それぞれに対応する上記受光領域の領域内にビームスポットを形成するように主ビームを複数に分割することを特徴とする。
【００２７】
以上のように構成された本発明に係る複合光学素子は、光源から出射された出射光を第１の回折素子で主ビーム及び２つの副ビームに３分割して光学ディスクに導き、光学ディスクからの各戻り光を第２の回折素子により回折させて各出射光の光路と分離し、第２の回折素子で回折された各戻り光のうち主ビームを光分割手段で複数に分割して透過させ、副ビームを複数に分割された主ビームよりも大きい偏向角となるように透過させ、光分割手段でその略合焦位置で分割された主ビームを光ピックアップ装置がフォーカシングエラー信号を得るために複数の受光領域を有する受光手段に導き、光分割手段を透過した副ビームを光ピックアップ装置がトラッキングエラー信号を得るために複数の受光領域を有する受光手段に導く。
【００２８】
さらに、上述した目的を達成するため、本発明に係る光ピックアップ装置は、所定の波長の光を出射する光源と、光学ディスクに光源から出射された出射光を集光するとともに光学ディスクからの戻り光を集光する対物レンズと、光源から光学ディスクに出射された出射光を主ビーム及び２つの副ビームに３分割する第１の回折素子と第１の回折素子で３分割された各出射光を透過させ光学ディスクからの各戻り光を回折させる第２の回折素子と第２の回折素子で回折された各戻り光のうち主ビームが略合焦位置で入射される位置に配置されるとともに各戻り光のうち副ビームが入射される位置に配置され、各戻り光のうち主ビームを略合焦位置で複数に分割して透過させ、各戻り光のうち副ビームを複数に分割された主ビームよりも大きい偏向角となるように透過させ、各戻り光を所定の位置に導く光分割手段とを有する複合光学素子と、光分割手段で分割された主ビームをフォーカシングエラー信号を得るために複数の受光領域で受光し、副ビームをトラッキングエラー信号を得るために受光する受光手段とを備え、上記光分割手段は、それぞれに対応する上記受光領域の領域内にビームスポットを形成するように主ビームを複数に分割することを特徴とする。
【００２９】
以上のように構成された光ピックアップ装置は、光源から出射した出射光を第１の回折素子により主ビーム及び副ビームに分割して対物レンズにより光学ディスクに集光し、光学ディスクからの各戻り光を複合光学素子内の第２の回折素子により回折させて出射光と分離する。そして、光ピックアップ装置は、第２の回折素子で回折された各戻り光のうち主ビームを光分割手段で複数に分割して透過させ、副ビームを複数に分割された主ビームよりも大きい偏向角となるように透過させ、光分割手段でその略合焦位置で分割された主ビームを光ピックアップ装置がフォーカシングエラー信号を得るために複数の受光領域を有する受光手段に導き、光分割手段を透過した副ビームを光ピックアップ装置がトラッキングエラー信号を得るために複数の受光領域を有する受光手段に導くことで、良好なフォーカシングエラー信号及びトラッキングエラー信号を得る。
【００３０】
さらにまた、上述した目的を達成するため、本発明に係る光学ディスク装置は、光学ディスクに対して情報を記録及び／又は再生する光ピックアップと、光学ディスクを回転駆動するディスク回転駆動手段とを備える光学ディスク装置において、光ピックアップは、所定の波長の光を出射する光源と、光学ディスクに光源から出射された出射光を集光するとともに光学ディスクからの戻り光を集光する対物レンズと、光源から光学ディスクに出射された出射光を主ビーム及び２つの副ビームに３分割する第１の回折素子と第１の回折素子で３分割された各出射光を透過させ光学ディスクからの各戻り光を回折させる第２の回折素子と第２の回折素子で回折された各戻り光のうち主ビームが略合焦位置で入射される位置に配置されるとともに各戻り光のうち副ビームが入射される位置に配置され、各戻り光のうち主ビームを略合焦位置で複数に分割して透過させ、各戻り光のうち副ビームを複数に分割された主ビームよりも大きい偏向角となるように透過させ各戻り光を所定の位置に導く光分割手段とを有する複合光学素子と、光分割手段で分割された主ビームをフォーカシングエラー信号を得るために複数の受光領域で受光し、副ビームをトラッキングエラー信号を得るために受光する受光手段とを有し、上記光分割手段は、それぞれに対応する上記受光領域の領域内にビームスポットを形成するように主ビームを複数に分割することを特徴とする。
【００３１】
以上のように構成された光学ディスク装置は、ディスク回転駆動手段により光学ディスクが回転駆動されて、光ピックアップにより情報の記録及び／又は再生が行われる。このとき光学ディスク装置は、光ピックアップが、光源から出射した出射光を第１の回折素子により主ビーム及び２つの副ビームに３分割して対物レンズにより光学ディスクに集光し、光学ディスクからの各戻り光を複合光学素子の第２の回折素子により回折させて出射光と分離する。そして、光学ディスク装置は、光ピックアップが、第２の回折素子で回折された各戻り光のうち主ビームを光分割手段で複数に分割して透過させ、副ビームを複数に分割された主ビームよりも大きい偏向角となるように透過させ、光分割手段でその略合焦位置で分割された主ビームを光ピックアップ装置がフォーカシングエラー信号を得るために複数の受光領域を有する受光手段に導き、光分割手段を透過した副ビームを光ピックアップ装置がトラッキングエラー信号を得るために複数の受光領域を有する受光手段に導くことで、良好なフォーカシングエラー信号及びトラッキングエラー信号を得る。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が適用された光学ディスク装置について、図面を参照して説明する。
【００３３】
光学ディスク装置１は、図１に示すように、例えば、ＣＤ(Compact Disc)、ＤＶＤ(Digital Varsatile Disc)、情報の追記が可能とされるＣＤ−Ｒ(Recordable)、情報の書き換えが可能とされるＣＤ−ＲＷ(ReWritable)等の光ディスクや、光磁気ディスク等の光学ディスク２に対して情報の記録及び／又は再生（以下では記録再生と記述する。）を行うことができるようにされている。
【００３４】
光学ディスク装置１は、光学ディスク２から情報の記録再生を行う光ピックアップ３と、光学ディスク２を回転駆動するディスク回転駆動機構４と、光ピックアップ３を光学ディスク２の径方向に移動させる送り機構５と、これら光ピックアップ３、ディスク回転駆動機構４、送り機構５を制御する制御部６とを備えている。
【００３５】
ディスク回転駆動機構４は、光学ディスク２が載置されるディスクテーブル７と、このディスクテーブル７を回転駆動するスピンドルモータ８とを有している。送り機構５は、図示しないが、光ピックアップ３を支持する支持ベースと、この支持ベースを移動可能に支持する主軸及び副軸と、支持ベースを移動させるスレッドモータとを有している。
【００３６】
制御部６は、図１に示すように、送り機構５を駆動制御して光学ディスク２の径方向に対する光ピックアップ３の位置を制御するアクセス制御回路９と、光ピックアップ３の二軸アクチュエータを駆動制御するサーボ回路１０と、これらアクセス制御回路９、サーボ回路１０を制御するドライブコントローラ１１とを有している。また、この制御部６は、光ピックアップ３からの信号を復調処理する信号復調回路１２と、復調処理された信号を誤り訂正する誤り訂正回路１３と、誤り訂正された信号を外部コンピュータ等の電子機器に出力するためのインターフェース１４とを有している。
【００３７】
以上のように構成された光学ディスク装置１は、ディスク回転駆動機構４のスピンドルモータ８によって、光学ディスク２が載置されたディスクテーブル７を回転駆動し、制御部６のアクセス制御回路９からの制御信号に応じて送り機構５を駆動制御し、光ピックアップ３を光学ディスク２の所望の記録トラックに対応する位置に移動することで、光学ディスク２に対して情報の記録再生を行う。
【００３８】
ここで、上述した光ピックアップ３について詳しく説明する。
【００３９】
光ピックアップ３は、図２に示すように、光学ディスク２から情報を再生する光学系３０と、この光学系３０が有する後述する対物レンズを駆動変位させる図示しないレンズ駆動機構とを有している。
【００４０】
光ピックアップ３が有する光学系３０は、光路順に、レーザ光を出射する光源３１と、この光源３１から出射された出射光を分割し、光学ディスク２からの戻り光を回折するとともに、さらに戻り光を分割する複合光学素子３２と、光源３１から出射され複合光学素子３２を透過した出射光を所定の開口数ＮＡに絞る開口絞り３３と、この開口絞り３３により絞られた出射光を光学ディスク２の記録面２ａに集光させる対物レンズ３４と、複合光学素子３２を透過した光学ディスク２からの戻り光を受光する受光部３５とを有している。
【００４１】
光源３１は、波長が例えば７８０ｎｍ程度のレーザ光を出射する半導体レーザを有している。
【００４２】
複合光学素子３２は、図３に示すように、例えば樹脂材料を用いた射出成形によってブロック状に形成されており、光源３１に臨まされるとともにこの光源３１から出射される出射光の光軸に直交する第１の面４１と、この第１の面４１と平行に対向する第２の面４２と、第２の面４２に対して所定の角度だけ傾斜して対向する第３の面４３と、第１の面４１及び第２の面４２に対して垂直且つ第３の面４３に対して所定の角度だけ傾斜して対向する第４の面４４とを有している。なお、図３においては、各戻り光のうちメインビームをＬ１として、Ｌ１の光路のみを示している。
【００４３】
第１の面４１には、光源３１から出射された出射光を、０次光（以下では、メインビームと称する。）及び±１次光（以下では、サイドビームと称する。）からなる３ビームに分割する第１の回折格子４５が設けられている。光学系３０は、トラッキングエラー信号ＴＥを得るために、いわゆる３スポット法（３ビーム法）が適用されており、サイドビームの各出力の差分を検出することによってトラッキングサーボを行うように構成されている。
【００４４】
第２の面４２には、光学ディスク２からの各戻り光のうち第１の回折格子４５で分割されたメインビーム及びサイドビームを回折させ、さらに０次光及び±１次光に分割して、例えば＋１次光を戻り光として出射光の光路と分離する第２の回折格子４６が設けられている。
【００４５】
第３の面４３には、第２の回折格子４６によって分離された各戻り光の光路上に位置して、第２の回折格子４６によって分離された各戻り光を回折させ、さらに０次光及び±１次光に分割して、例えば−１次光を戻り光として、光源３１から出射される出射光の波長変動により第２の回折格子４６で発生する光路変動を補正する第３の回折格子４７が設けられている。
【００４６】
この第３の回折格子４７は、入射された各戻り光が全反射するように第３の面４３に所定の反射膜が設けられており、いわゆる反射型の回折格子として機能する。第３の回折素子４７は、反射型の回折格子とされているため、複合光学素子３２内で、上述した光路変動を補正することができる。
【００４７】
第４の面４４には、第３の回折格子４７によって光路変動が補正された各戻り光の光路上に位置して、この各戻り光のうちメインビームを４分割するとともに、サイドビームをメインビームよりも大きい偏向角で透過させる分割プリズム４８が設けられている。
【００４８】
この分割プリズム４８は、図４及び図５に示すように、略正四角錐をなす形状に形成された頂上部４８ａと、この頂上部４８ａを囲む４つの側面ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４と、これら４つの側面ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４の傾斜角に対して急峻な傾斜角とされた急峻面ｘ５，ｘ６とが設けられている。分割プリズム４８は、第３の回折格子４７によって反射及び回折された各戻り光のうち、メインビームが、焦点又は焦点近傍で頂上部４８ａの中心に入射され、サイドビームがそれぞれ急峻面ｘ５，ｘ６に入射されるように配設されている。なお、図４及び図５においては、各戻り光のうち、メインビームをＬ１、サイドビームをＬ２，Ｌ３として、各光路を示している。
【００４９】
また、分割プリズム４８は、複合光学素子６２の内方に位置して、この内方側に頂上部４８ａを向けて凹形状に設けられている。すなわち、分割プリズム４８は、第１の回折格子４５で分割されたメインビームが、第２の回折格子４６で回折され、第３の回折格子４７で反射及び回折されて、頂上部４８ａに入射されるように配設されている。なお、分割プリズム４８は、底面が、第３の回折格子４７で反射及び回折されたメインビームの光軸に対して直交するように配設されている。
【００５０】
また、複合光学素子３２は、第２の回折格子４６で分離された各戻り光が通過することによって、分割プリズム４８に入射される各戻り光に非点収差を所定量だけ付与する。複合光学素子３２は、光源３１から出射された出射光の光軸方向の位置を調動することによって、光学ディスク２に対するデフォーカスを容易に調整することが可能とされる。
【００５１】
複合光学素子３２は、上述したように樹脂材料を射出成型することにより形成される。また、その他の形成方法としては、エッチング加工により上述の第１の回折格子４５、第２の回折格子４６、第３の回折格子４７及び分割プリズム４８を形成しても良いし、機械加工により形成してもかまわない。なお、複合光学素子３２を形成する材料としては、樹脂材料に限定されるものではなく、硝材等の透光性を有する光学材料を用いることができ、さらにこれらの光学材料の組み合わせにより、部分的に材料構成を変えるようにしてもよい。
【００５２】
このように設計された複合回折素子３２は、光源３１周辺の温度変化等により光源３１から出射される出射光の波長変動し、この波長変動により光学ディスク２からの戻り光が第２の回折格子４６で＋１次光として回折されて出射光と分離される際に、この分離された戻り光の光路が変動しても、この戻り光を第３の回折格子４７で−１次光として反射及び回折させることにより、光学ディスク２からの戻り光を常に分割プリズム４８の頂上部４８ａに導き、分割プリズム４８で分割された各戻り光を受光部３５の受光領域の所定の位置に正確に導くことができるようにされている。
【００５３】
開口絞り３３は、複合光学素子３２の第２の回折格子４６を通過した出射光の光軸上に位置して配設されている。
【００５４】
対物レンズ３４は、少なくとも１つの凸レンズにより構成され、光源３１から出射され開口絞り３３で絞られた出射光を光学ディスク２に集光するとともに、光学ディスク２からの戻り光を集光するように配設されている。
【００５５】
受光部３５は、図６に示すように、第１の回折格子４５で分割されたメインビームを受光する略方形状のメインビーム用フォトディテクタ５１と、第１の回折格子４５で分割されたサイドビームをそれぞれ受光する一組の略帯状のサイドビーム用フォトディテクタ５２，５３とを有している。受光部３５は、複合光学素子３２の分割プリズム４８によって分割された各戻り光に対応する位置に配設されている。受光部３５には、中央に位置して略方形状のメインビーム用フォトディテクタ５１が配設されるとともに、このメインビーム用フォトディテクタ５１を間に挟み込んで両側に位置して一組の略帯状のサイドビーム用フォトディテクタ５２，５３がそれぞれ配設されている。
【００５６】
また、受光部３５のメインビーム用フォトディテクタ５１は、互いに直交する一組の分割線によって４等分割された各受光領域ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１を有している。これら各受光領域ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１には、分割プリズム４８によって４分割されたメインビームがそれぞれ照射される。
【００５７】
光ピックアップ３が有するレンズ駆動機構は、図示しないが、対物レンズ３４を保持するレンズホルダと、このレンズホルダを対物レンズ３４の光軸に平行なフォーカシング方向及び対物レンズ３４の光軸に直交するトラッキング方向との二軸方向に変位可能に支持するホルダ支持部材と、レンズホルダを二軸方向に電磁力により駆動変位させる電磁駆動部とを有している。
【００５８】
レンズ駆動機構は、受光部３５のメインビーム用フォトディテクタ５１が検出するフォーカシングエラー信号及びサイドビーム用フォトディテクタ５２，５３が検出するトラッキングエラー信号に基づいて、対物レンズ３４をフォーカシング方向及びトラッキング方向にそれぞれ駆動変位させて、光学ディスク２の記録面２ａの記録トラックに出射光を合焦させる。
【００５９】
なお、上述した複合光学素子３２は、分割プリズム４８の頂上部４８ａが例えば略八角錐状に形成されるとしてもよい。この場合には、受光部３５のメインビーム用フォトディテクタ５１が、受光面の中央から放射状の分割線によって８分割されるように構成されてもよい。また、複合光学素子３２は、分割プリズム４８が、第４の面４４に対して内方側に凹形状に設けられたが、第４の面４４に対して外方側に突設されてもよい。さらに、複合光学素子３２は、分割プリズム４８が、平面を有する略角錐に限定されずに、複数の曲面を有する形状とされていてもよい。この場合には、受光部３５のメインビーム用フォトディテクタ５１の分割領域を対応するように設けることとなる。さらに、複合光学素子３２は、第１の回折格子４５、第２の回折格子４６及び第３の回折格子４７がそれぞれホログラム素子として所定のホログラムパターンをエッチング処理等によって形成する構成とされてもよい。このようなホログラムは、例えば、表面レリーフ型ホログラムとすることで、回折効率が向上し迷光が低減するので特に好ましい。
【００６０】
また、複合光学素子３２は、分割プリズム４８の代わりに、図７に示すように、６つの領域に分割されたグレーティング４９を用いても同等の効果を得ることができる。この場合に、グレーティング４９は、分割プリズム４８と同等の効果が得られるように、分割領域ｙ１，ｙ２，ｙ３，ｙ４，ｙ５，ｙ６が設けられ、各分割領域ｙ１，ｙ２，ｙ３，ｙ４，ｙ５，ｙ６において溝を形成する方向がそれぞれ異なっている。具体的には、分割領域ｙ１とｙ３との溝を形成する方向と、分割領域ｙ２とｙ４との溝を形成する方向とが互いに直交するようにされている。グレーティング４９は、入射した光学ディスク２からの各戻り光のうちメインビームを、各分割領域ｙ１，ｙ２，ｙ３，ｙ４におけるそれぞれの溝の向き及び格子定数に応じて回折させて４分割し、サイドビームを、各分割領域ｙ５，ｙ６におけるそれぞれの溝の向き及び格子定数に応じて分割されたメインビームよりも大きい偏向角となるように回折させて受光部３５のサイドビーム用フォトディテクタ５２，５３に導く。また、グレーティング４９は、ホログラムであっても良く、例えば、表面レリーフ型ホログラムを用いることで、回折効率が向上し迷光が低減するので特に好ましい。
【００６１】
さらに、複合光学素子３２は、内部に反射面を有する設計にしてもよく、反射面を利用して光路を曲げることにより光学設計の自由度を向上させることができる。
【００６２】
さらにまた、複合光学素子３２は、分割プリズム４８に入射する光学ディスク２からの各戻り光のうちメインビームの入射角が分割プリズム４８の各側面ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４に対して２０°以下となるようにする、すなわち分割プリズム４８の各側面ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４の傾斜角を２０°以下とすることで、入射するメインビームが全反射条件に入らずに屈折による分割されたメインビームの偏向角を大きくすることができ、メインビーム用フォトディテクタ５１内の各分割領域の間隔を広く取ることができ、光ピックアップ３の組立精度を緩くすることができる。また、複合光学素子３２は、分割プリズム４８に入射する光学ディスク２からの各戻り光のうちサイドビームの入射角が分割プリズム４８の各急峻面ｘ５，ｘ６に対して３５°以下となるようにする、すなわち分割プリズム４８の各急峻面ｘ５，ｘ６の傾斜角を３５°以下とすることで、メインビームよりもサイドビームの偏向角が大きくなるため、メインビーム用フォトディテクタ５１とサイドビーム用フォトディテクタ５２，５３との間隔を広く取ることができ、光ピックアップ３の組立精度を緩くすることができる。
【００６３】
以上のように構成された光学ディスク装置１は、光学ディスク２からの各戻り光によって光ピックアップ３が検出したフォーカシングエラー信号及びトラッキングエラー信号に基づいて、サーボ回路１０から光ピックアップ３の二軸アクチュエータに制御信号が出力されて、対物レンズ３４がフォーカシング方向及びトラッキング方向にそれぞれ駆動変位されることにより、出射光が対物レンズ３４を介して光学ディスク２の所望の記録トラックに合焦される。そして、光学ディスク装置１は、光ピックアップ３によって読み取られた信号が信号復調回路１２及び誤り訂正回路１３により、復調処理及び誤り訂正処理された後、インターフェース１４から再生信号として出力される。
【００６４】
ここで、光学ディスク装置１について、光ピックアップ３内の出射光及び戻り光の光路を図面を参照して説明する。
【００６５】
光学ディスク装置１は、図２に示すように、光学ディスク２の記録面２ａから情報を再生する場合、光源３１から出射されたレーザ光が、複合光学素子３２の第１の回折格子４５によってメインビーム及びサイドビームからなる３ビームにそれぞれ分割される。３ビームに分割された各出射光は、複合光学素子３２の第２の回折格子４６を透過されて、対物レンズ３４により光学ディスク２の記録面２ａに集光される。
【００６６】
光学ディスク２の記録面２ａからの各戻り光は、再び対物レンズ３４で集光され、複合光学素子３２の第２の回折格子４６により回折し、＋１次光が戻り光として第３の面４３に向かう光路に導かれて、各戻り光が第３の回折格子４７に入射される。第３の回折格子４７に入射された各戻り光は、第３の回折格子４７により反射及び回折し、−１次光が戻り光として、分割プリズム４８の頂上部４８ａにメインビームが入射され、各急峻面ｘ５，ｘ６にサイドビームがそれぞれ入射される。分割プリズム４８の頂上部４８ａに入射されたメインビームは、各側面ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４に入射されることにより、互いに異なる方向にそれぞれ屈折し、４本の光束に４分割されて、受光部３５のメインビーム用フォトディテクタ５１の各受光領域ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１にそれぞれ照射される。また、分割プリズム４８の各急峻面ｘ５，ｘ６に入射されたサイドビームは、メインビームよりも大きい偏向角で透過し、受光部３５のサイドビーム用フォトディテクタ５２，５３にそれぞれ照射される。
【００６７】
第３の回折格子４７で反射及び回折されたメインビームが分割プリズム４８の頂上部４８ａに入射されるとき、図８（ｂ）に示すように、光学ディスク２の記録面２ａに対して対物レンズ３４が合焦位置に位置されている場合、分割プリズム４８の頂上部４８ａには、ほぼ円形とされたメインビームが入射される。
【００６８】
一方、メインビームが分割プリズム４８の頂上部４８ａに入射されるとき、図８（ａ）に示すように、光学ディスク２の記録面２ａに対して対物レンズ３４が近づき過ぎた場合、対物レンズ３４が合焦位置から外れるため、メインビームが複合光学素子３２を通過することにより発生する非点収差によって、分割プリズム４８の頂上部４８ａには、長軸が図中右上がりの楕円形とされたメインビームが入射される。
【００６９】
また、メインビームが分割プリズム４８の頂上部４８ａに入射されるとき、図８（ｃ）に示すように、光学ディスク２の記録面２ａに対して対物レンズ３４が遠ざかり過ぎた場合、対物レンズ３４が合焦位置から外れるため、メインビームが複合光学素子３２を通過することにより発生する非点収差によって、分割プリズム４８の頂上部４８ａには、長軸が図中左上がりの楕円形とされたメインビームが入射される。
【００７０】
したがって、対物レンズ３４が合焦位置から外れた状態で、分割プリズム４８の頂上部４８ａにメインビームが入射するとき、分割プリズム４８の互いに対向する二組の側面ｘ１，ｘ３と側面ｘ２，ｘ４には、一方の組の各側面にメインビームの大部分が入射するとともに、他方の組の各側面にメインビームのごく僅かが入射するように分かれる。
【００７１】
すなわち、図８（ａ）に示すように楕円形とされたメインビームが入射する分割プリズム４８には、メインビームの大部分が一組の対向する各側面ｘ１，ｘ３に入射するとともに、メインビームのごく僅かが一組の対向する各側面ｘ２，ｘ４に入射する。また、図８（ｃ）に示すように楕円形とされたメインビームが入射する分割プリズム４８には、メインビームの大部分が一組の各側面ｘ２，ｘ４に入射するとともに、メインビームのごく僅かが一組の対向する各側面ｘ１，ｘ３に入射する。
【００７２】
このように、第１の回折格子４５で分割されたメインビームは、光学ディスク２で反射され、第２の回折格子４６で回折され＋１次光とされて、第３の回折格子４７で反射及び回折されて、分割プリズム４８の各側面ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４にそれぞれ入射されることにより、互いに異なる方向に屈折されるため、４本の光束に分割されて、受光部３５のメインビーム用フォトディテクタ５１の各受光領域ａ２，ｂ２，ｃ２，ｄ２にそれぞれ入射する。
【００７３】
また、第１の回折格子４５で分割されたサイドビームは、光学ディスク２で反射され、第２の回折格子４６で回折され＋１次光とされて、第３の回折格子４７で反射及び回折されて、分割プリズム４８の各急峻面ｘ５，ｘ６にそれぞれ入射されることにより、異なる方向に屈折され、受光部３５のサイドビーム用フォトディテクタ５２，５３の各受光領域にそれぞれ入射する。
【００７４】
このため、図９（ａ）及び図９（ｃ）に示すように、メインビーム用フォトディテクタ５１の互いに対向する二組の各受光領域ａ２，ｃ２と各受光領域ｂ２，ｄ２とでは、一方の組の各受光領域が受光する受光量が多くなるとともに、他方の組の各受光領域が受光する受光量が少なくなる。
【００７５】
すなわち、図８（ａ）に示すような楕円形のメインビームが分割プリズム４８に入射した場合、メインビーム用フォトディテクタ５１は、図９（ａ）に示すように、対向する各受光領域ａ２，ｃ２が受光する受光量が多くなるとともに、対向する各受光領域ｂ２，ｄ２が受光する受光量が少なくなる。また、図８（ｃ）に示すような楕円形のメインビームが分割プリズム４８に入射した場合、メインビーム用フォトディテクタ５１は、図９（ｃ）に示すように、対向する各受光領域ｂ２，ｄ２が受光する受光量が多くなるとともに、対向する各受光領域ａ２，ｃ２が受光する受光量が少なくなる。
【００７６】
また、図８（ｂ）に示すような円形のメインビームが分割プリズム４８の頂上部４８ａに入射した場合、メインビーム用フォトディテクタ５１は、図９（ｂ）に示すように、対向する各受光領域ａ２，ｃ２と各受光領域ｂ２，ｄ２の各受光量が等しくなる。
【００７７】
したがって、メインビーム用フォトディテクタ５１は、各受光領域ａ２，ｂ２，ｃ２，ｄ２がそれぞれ検出する各出力をＳａ２，Ｓｂ２，Ｓｃ２，Ｓｄ２とすると、フォーカシングエラー信号ＦＥは、以下に示す式１で計算することができる。
ＦＥ＝（Ｓａ２＋Ｓｃ２）−（Ｓｂ２＋Ｓｄ２）・・・・（式１）
すなわち、メインビーム用フォトディテクタ５１は、光学ディスク２の記録面２ａに対して対物レンズ３４が合焦位置に位置された場合、式１によって演算されるフォーカシングエラー信号ＦＥが０となる。また、メインビーム用フォトディテクタ５１は、光学ディスク２の記録面２ａに対して対物レンズ３４が近づき過ぎた場合、フォーカシングエラー信号ＦＥが正となり、また光学ディスク２の記録面２ａに対して対物レンズ３４が遠ざかり過ぎた場合、フォーカシングエラー信号ＦＥが負となる。
【００７８】
上述のように受光部３５のメインビーム用フォトディテクタ５１は、各受光領域ａ２，ｂ２，ｃ２，ｄ２にそれぞれ入射された各ビームスポットの出力により、フォーカシングエラー信号ＦＥを得るとともに再生信号を得る。
【００７９】
また、一組の各サイドビーム用フォトディテクタ５２，５３は、第１の回折格子４５で分割されたサイドビームのうち光学ディスク２からの各戻り光の各受光量を検出し、サイドビームの各出力の差分を演算することによってトラッキングエラー信号ＴＥを得る。
【００８０】
以上のように光学ディスク装置１は、光ピックアップ３により得られたフォーカシングエラー信号ＦＥ及びトラッキングエラー信号ＴＥに基づいて、サーボ回路１０がレンズ駆動機構を制御して対物レンズ３４をフォーカシング方向及びトラッキング方向にそれぞれ駆動変位させることにより、光学ディスク２の記録面２ａに出射光を合焦させて、光学ディスク２から情報を再生する。
【００８１】
上述したように、光学ディスク装置１は、光ピックアップ３が、光学ディスク２からの各戻り光を回折する第２の回折格子４６と、この第２の回折格子４６により回折された＋１次光を戻り光として、この戻り光をさらに回折する第３の回折素子４７と、この第３の回折格子４７で回折された−１次光を戻り光として、この戻り光をさらに分割する分割プリズム４８とが設けられた複合光学素子３２を有することにより、従来に述べた光学系１０１のようにメインビーム用フォトディテクタの分割線によってビームスポットを分割する形式に比して光路上で戻り光が分割されるため、分割プリズム４８で分割された４本のメインビームを受光するようにメインビーム用フォトディテクタ５１の各受光領域ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１を所定の大きさに確保することで、メインビーム用フォトディテクタの分割位置等に要求される精度が緩和される。このため、光学ディスク装置１は、光ピックアップ３におけるメインビーム用フォトディテクタ５１の製造コストを低減するとともに、光ピックアップ３の製造工程でメインビーム用フォトディテクタ５１の位置調整を容易に行うことが可能とされて、得られるフォーカシングエラー信号ＦＥの信頼性を向上することができる。また、光学ディスク装置１は、分割プリズム４８に入射されるメインビームよりもサイドビームの偏向角が大きいので、メインビームとサイドビームとが受光部３５に形成するビームスポットが重なることなく離れるので、メインビーム用フォトディテクタ５１とサイドビーム用フォトディテクタ５２，５３との間隔を大きくすることができ、光ピックアップ３におけるサイドビーム用フォトディテクタ５２，５３の製造コストを低減するとともに、光ピックアップ３の製造工程でサイドビーム用フォトディテクタ５２，５３の位置調整を容易に行うことが可能とされて、得られるトラッキングエラー信号ＴＥの信頼性を向上することができる。
【００８２】
また、光学ディスク装置１は、光ピックアップ３において、複合光学素子３２のみで、従来に述べた光学系１０１が有する回折格子１１２及びビームスプリッタ１１３の各機能を備えているため、光学部品の点数を必要最小限に留めて、光学系３０の構成を簡素化、小型化を図るとともに製造コストを低減することが可能とされる。
【００８３】
したがって、光学ディスク装置１は、光ピックアップ３内の光学系３０が複合光学素子３２有することで、生産性が向上し、製造コストの低減を図り、信頼性を向上させることができる。
【００８４】
さらに、光学ディスク装置１は、図示しないが、光ピックアップ３を光源３１と受光部３５とが一体化された光学ユニットとして構成することにより、さらに部品点数を削減し、製造コストの低減を実現することが可能とされる。
【００８５】
なお、光学ディスク装置１は、上述した光ピックアップ３においてフォーカシングエラー信号ＦＥを得るために、いわゆる非点収差法が採用されたが、フーコー法等の他の検出方法が用いられてもよい。
【００８６】
また、複合光学素子３２を１つの素子により構成せずに、各光学素子を上述と同じような配置とすることで同様の機能を得ることができることは言うまでもない。
【００８７】
ここで、複合光学素子３２の分割プリズム４８が上述とは異なる形状とされている場合について説明する。なお、上述で説明したもの略同等のものには同じ符号を付して説明を省略する。
【００８８】
図１０及び図１１に示すよに、分割プリズム６０は、略四角錐状をなす形状に形成された頂上部６０ａと、この頂上部６０ａを囲む４つの側面ｚ１，ｚ２，ｚ３，ｚ４と、これら４つの側面ｚ１，ｚ２，ｚ３，ｚ４の傾斜角に対して急峻な傾斜角とされ各側面ｚ１，ｚ２，ｚ３，ｚ４にそれぞれ連続した各急峻面ｚ５，ｚ６，ｚ７，ｚ８とが設けられた形状とされている。複合光学素子３２のその他の構成は、上述したものと同様であるので、この分割プリズム６０には、第３の回折格子４７で反射及び回折された各戻り光が入射されることとなる。この場合、分割プリズム６０は、第３の回折格子４７によって反射及び回折された各戻り光のうち、メインビームが、焦点又は焦点近傍で頂上部６０ａの中心に入射され、サイドビームがそれぞれ各急峻面ｚ５，ｚ６，ｚ７、ｚ８に入射されるように配設されている。なお、図１０及び図１１においては、各戻り光のうち、メインビームをＬ１、サイドビームをＬ２，Ｌ３として、各光路を示している。
【００８９】
また、分割プリズム６０は、複合光学素子３２の内方に位置して、この内方側に頂上部６０ａを向けて凹形状に設けられている。すなわち、分割プリズム６０は、第１の回折格子４５で分割されたメインビームが、第２の回折格子４６で回折され、第３の回折格子４７で反射及び回折されて、頂上部６０ａに入射されるように配設されている。なお、分割プリズム６０は、底面が、第３の回折格子４７で反射及び回折されたメインビームの光軸に対して直交するように配設されている。
【００９０】
さらにまた、複合光学素子３２は、分割プリズム６０に入射する光学ディスク２からの各戻り光のうちメインビームの入射角が分割プリズム６０の各側面ｚ１，ｚ２，ｚ３，ｚ４に対して２０°以下となるようにする、すなわち分割プリズム６０の各側面ｚ１，ｚ２，ｚ３，ｚ４の傾斜角を２０°以下とすることで、入射するメインビームが全反射条件に入らずに屈折による分割されたメインビームの偏向角を大きくすることができ、メインビーム用フォトディテクタ５１内の各分割領域の間隔を広く取ることができ、光ピックアップ３の組立精度を緩くすることができる。また、複合光学素子３２は、分割プリズム６０に入射する光学ディスク２からの各戻り光のうちサイドビームの入射角が分割プリズム６０の各急峻面ｚ５，ｚ６，ｚ７，ｚ８に対して３５°以下となるようにする、すなわち分割プリズム６０の各急峻面ｚ５，ｚ６，ｚ７，ｚ８の傾斜角を３５°以下とすることで、メインビームよりもサイドビームの偏向角が大きくなるため、メインビーム用フォトディテクタ５１とサイドビーム用フォトディテクタ５２，５３との間隔を広く取ることができ、光ピックアップ３の組立精度を緩くすることができる。
【００９１】
上述のような、分割プリズム６０に各戻り光が入射される場合は、メインビームが頂上部６０ａに入射され、各側面ｚ１，ｚ２，ｚ３，ｚ４により４分割されて、図１２に示すように、メインビーム用フォトディテクタ５１に導かれる。また、サイドビームが各急峻面ｚ５，ｚ６，ｚ７，ｚ８に入射されて、メインビームよりも大きい偏向角で透過するので、メインビーム用フォトディテクタ５１より離れたサイドビーム用フォトディテクタ５２，５３に導かれる。この際に、一方のサイドビームは、Ｌ２の光路に示すように、急峻面ｚ５，ｚ６に跨って入射するので、急峻面ｚ５，ｚ６により異なる方向に屈折し、サイドビーム用フォトディテクタ５２，５３の一方に２つのビームスポットを生成する。また、他方のサイドビームは、Ｌ３の光路に示すように、急峻面ｚ７，ｚ８に跨って入射するので、急峻面ｚ７，ｚ８により異なる方向に屈折し、サイドビーム用フォトディテクタ５２，５３の他方に２つのビームスポットを生成する。
【００９２】
なお、上述したような分割プリズム６０を有する場合のフォーカシングエラー信号ＦＥ及びトラッキングエラー信号ＴＥの生成方法については、上述した分割プリズム４８を有する場合と同様である。
【００９３】
このように、分割プリズム６０を有する複合光学素子３２を光ピックアップに用いた光学ディスク装置１は、従来に述べた光学系１０１のようにメインビーム用フォトディテクタの分割線によってビームスポットを分割する形式に比して光路上で戻り光が分割されるため、分割プリズム６０で分割された４本のメインビームを受光するようにメインビーム用フォトディテクタ５１の各受光領域ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１を所定の大きさに確保することで、メインビーム用フォトディテクタ５１の分割位置等に要求される精度が緩和される。このため、光学ディスク装置１は、光ピックアップ３におけるメインビーム用フォトディテクタ５１の製造コストを低減するとともに、光ピックアップ３の製造工程でメインビーム用フォトディテクタ５１の位置調整を容易に行うことが可能とされて、得られるフォーカシングエラー信号ＦＥの信頼性を向上することができる。また、光学ディスク装置１は、分割プリズム６０に入射されるメインビームよりもサイドビームの偏向角が大きいので、メインビームとサイドビームとが受光部３５に形成するビームスポットが重なることなく離れるので、メインビーム用フォトディテクタ５１とサイドビーム用フォトディテクタ５２，５３との間隔を大きくすることができ、光ピックアップ３におけるサイドビーム用フォトディテクタ５２，５３の製造コストを低減するとともに、光ピックアップ３の製造工程でサイドビーム用フォトディテクタ５２，５３の位置調整を容易に行うことが可能とされて、得られるトラッキングエラー信号ＴＥの信頼性を向上することができる。
【００９４】
また、光学ディスク装置１は、光ピックアップ３において、複合光学素子３２のみで、従来に述べた光学系１０１が有する回折格子１１２及びビームスプリッタ１１３の各機能を備えているため、光学部品の点数を必要最小限に留めて、光学系３０の構成を簡素化、小型化を図るとともに製造コストを低減することが可能とされる。
【００９５】
したがって、光学ディスク装置１は、光ピックアップ３内の光学系３０が複合光学素子３２有することで、生産性が向上し、製造コストの低減を図り、信頼性を向上させることができる。
【００９６】
さらに、光学ディスク装置１は、図示しないが、光ピックアップ３を光源３１と受光部３５とが一体化された光学ユニットとして構成することにより、さらに部品点数を削減し、製造コストの低減を実現することが可能とされる。
【００９７】
なお、光学ディスク装置１は、上述した光ピックアップ３においてフォーカシングエラー信号ＦＥを得るために、いわゆる非点収差法が採用されたが、フーコー法等の他の検出方法が用いられてもよい。
【００９８】
また、複合光学素子３２を１つの素子により構成せずに、各光学素子を上述と同じような配置とすることで同様の機能を得ることができることは言うまでもない。
【００９９】
【発明の効果】
上述したように本発明に係る光学装置によれば、光学ディスク装置においてこの光学装置を光ピックアップに用いることで、生産性を向上し、製造コストの低減を図り、フォーカシングエラー信号及びトラッキングエラー信号の信頼性を向上することができる。
【０１００】
上述したように本発明に係る複合光学素子によれば、光学ディスク装置においてこの複合光学素子を光ピックアップに用いることで、生産性を向上し、製造コストの低減を図り、フォーカシングエラー信号及びトラッキングエラー信号の信頼性を向上することができる。
【０１０１】
また、本発明に係る光ピックアップ装置によれば、光学ディスク装置においてこの光ピックアップ装置を用いることで、生産性を向上し、製造コストの低減を図り、フォーカシングエラー信号及びトラッキングエラー信号の信頼性を向上することができる。
【０１０２】
さらに、本発明に係る光学ディスク装置によれば、生産性を向上し、製造コストの低減を図り、フォーカシングエラー信号及びトラッキングエラー信号の信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光学ディスク装置の構成を示す概略図である。
【図２】同光学ディスク装置が備える光ピックアップの概略を示す図である。
【図３】上記光ピックアップが有する複合光学素子を示す斜視図である。
【図４】上記光ピックアップにおける複合光学素子が有する分割プリズムを示す平面図である。
【図５】上記光ピックアップにおける複合光学素子が有する分割プリズムを示す斜視図である。
【図６】上記光ピックアップが有する受光部の各受光領域を示す図である。
【図７】上記光ピックアップにおける複合光学素子が有する分割プリズムと同等の機能を有するグレーティングを示す平面図である。
【図８】上記光ピックアップにおける複合光学素子が有する分割プリズムに入射されるメインビームを示し、（ａ）は対物レンズが光学ディスクに近い状態を示し、（ｂ）は対物レンズが合焦位置に位置する状態を示し、（ｃ）は対物レンズが光学ディスクから遠い状態を示す図である。
【図９】上記光ピックアップが有するメインビーム用フォトディテクタの各受光領域のビームスポットを示し、（ａ）は対物レンズが光学ディスクに近い状態を示し、（ｂ）は対物レンズが合焦位置に位置する状態を示し、（ｃ）は対物レンズが光学ディスクから遠い状態を示す図である。
【図１０】上記光ピックアップにおける複合光学素子が有する他の分割プリズムを示す平面図である。
【図１１】上記光ピックアップにおける複合光学素子が有する他の分割プリズムを示す斜視図である。
【図１２】上記光ピックアップが有する受光部の他の各受光領域を示す図である。
【図１３】従来の光ピックアップ装置が備える光学系を示す模式図である。
【図１４】従来の光学系が有するメインビーム用フォトディテクタの各受光領域のビームスポットを示し、（ａ）は対物レンズが光学ディスクに近い状態を示し、（ｂ）は対物レンズが合焦位置に位置する状態を示し、（ｃ）は対物レンズが光学ディスクから遠い状態を示す図である。
【図１５】従来の光学系のメインビーム用フォトディテクタの受光面の中央に対してビームスポットの中心が外れた状態を示す図である。
【符号の説明】
１ 光学ディスク装置、２ 光学ディスク、３０ 光学系、３１ 光源、３２複合光学素子、３４ 対物レンズ、３５ 受光部、４１ 第１の面、４２ 第２の面、４３ 第３の面、４４ 第４の面、４５ 第１の回折格子、４６ 第２の回折格子、４７ 第３の回折格子、４８ 分割プリズム
【発明の属する技術分野】
本発明は、往復光路を分離する光学装置及び複合光学素子に関し、並びにこの複合光学素子を有する、例えば、光磁気ディスク、光ディスク等の光学ディスクに対して情報を記録及び／又は再生する光ピックアップ装置に関し、並びにこの光ピックアップ装置を備える光学ディスク装置とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば光ディスク、光磁気ディスク等の光学ディスクに対して情報を記録及び／又は再生する光ピックアップ装置が知られている。
【０００３】
図１３に示すように、この種の光ピックアップ装置が備える光学系１０１は、光路順に、光学ディスク１０４にレーザ光を出射する光源１１１と、この光源１１１から出射された出射光を分割する回折格子１１２と、出射光と光学ディスク１０４からの戻り光とを分離するビームスプリッタ１１３と、出射光を所定の開口数ＮＡに絞るための開口絞り１１４と、光学ディスク１０４に出射光を集光する対物レンズ１１５と、光学ディスク１０４からの戻り光を受光する受光部１１６とを有している。
【０００４】
光源１１１は、半導体レーザが用いられており、レーザ光を出射する。回折格子１１２は、いわゆる３ビーム法によってトラッキングエラー信号を得るために、光源１１１から出射された出射光を０次光及び±１次光からなる３ビームに分割する。ビームスプリッタ１１３は、光源１１１からの出射光を反射するとともに光学ディスク１０４からの戻り光を透過するハーフミラー１１９を有し、出射光と戻り光とを分離する。
【０００５】
受光部１１６は、図示しないが、戻り光のうち回折格子１１２で分割された０次光を受光するメインビーム用フォトディテクタと、戻り光のうち回折格子１１２で分割された±１次光をそれぞれ受光する一組のサイドビーム用フォトディテクタとを有している。
【０００６】
光学系１０１には、フォーカシングエラー信号を検出する検出方法として、いわゆる非点収差法が用いられている。このため、図１４（ａ），図１４（ｂ），図１４（ｃ）に示すように、メインビーム用フォトディテクタ１２１は、戻り光を受光する受光面が略方形状に形成されており、受光面の中央を通り互いに直交する一組の分割線により４等分割された各受光領域ａ２，ｂ２，ｃ２，ｄ２を有する分割パターンとされている。また、図示しないが、サイドビーム用フォトディテクタは、メインビーム用フォトディテクタ１２１を間に挟んで対向する位置にそれぞれ配設されている。
【０００７】
そして、光学系１０１は、図１３に示すように、光源１１１から光学ディスク１０４までの往路において、光源１１１の発光点を物点として、その共役点である像点が、光学ディスク１０４の記録面１０５上に位置するように各光学部品がそれぞれ配設されている。
【０００８】
また、光学系１０１は、光学ディスク１０４から受光部１１６までの復路において、光学ディスク１０４の記録面１０５上の点を物点として、その共役点である像点が受光部１１６のメインビーム用フォトディテクタ１２１の受光面上に位置するように各光学部品がそれぞれ配設されている。
【０００９】
したがって、光学系１０１は、光源１１１の発光点と受光部１１６のメインビーム用フォトディテクタ１２１の受光面上の点も、また互いに共役な関係とされている。
【００１０】
上述したメインビーム用フォトディテクタ１２１の各受光領域ａ２，ｂ２，ｃ２，ｄ２により、フォーカシングエラー信号を得る方法を以下説明する。
【００１１】
まず、光学ディスク１０４の記録面１０５に対して対物レンズ１１５が最適な位置とされて、光学ディスク１０４の記録面１０５に対して合焦された、いわゆるジャストフォーカスの状態であれば、メインビーム用フォトディテクタ１２１の受光面上のビームスポットの形状は、図１４（ｂ）に示すように、円形となる。
【００１２】
しかし、対物レンズ１１５が光学ディスク１０４の記録面１０５に近づき過ぎた場合、ジャストフォーカスの状態から外れて、戻り光がビームスプリッタ１１３を通過することによって発生した非点収差によって、メインビーム用フォトディテクタ１２１の受光面上のビームスポットの形状は、図１４（ａ）に示すように長軸が受光領域ａ２及び受光領域ｃ２に跨った楕円形状になる。
【００１３】
さらに、対物レンズ１１５が光学ディスク１０４の記録面１０５から遠ざかり過ぎた場合、ジャストフォーカスの状態から外れて、戻り光がビームスプリッタ１１３を通過することによって発生した非点収差によって、メインビーム用フォトディテクタ１２１の受光面上のビームスポットの形状は、図１４（ｃ）に示すように長軸が受光領域ｂ２及び受光領域ｄ２に跨った楕円形状になり、上述した図１４（ａ）に示すビームスポットの形状に比して長軸方向が９０度だけ傾いた楕円形状になる。
【００１４】
メインビーム用フォトディテクタ１２１は、各受光領域ａ２，ｂ２，ｃ２，ｄ２による戻り光の出力を各々Ｓａ２，Ｓｂ２，Ｓｃ２，Ｓｄ２とすると、フォーカシングエラー信号ＦＥは、以下に示す式Ａで計算される。
ＦＥ＝（Ｓａ２＋Ｓｃ２）−（Ｓｂ２＋Ｓｄ２）・・・・（式Ａ）
すなわち、図１４（ｂ）に示すように、メインビーム用フォトディテクタ１２１は、対物レンズ１１５が合焦位置に位置された、いわゆるジャストフォーカスの状態の場合、上述した式Ａにより演算されるフォーカシングエラー信号ＦＥが０となる。
【００１５】
また、メインビーム用フォトディテクタ１２１は、対物レンズ１１５が光学ディスク１０４の記録面１０５に近づき過ぎた場合、フォーカシングエラー信号ＦＥが正となり、また対物レンズ１１５が光学ディスク１０４の記録面１０５から遠ざかり過ぎた場合、フォーカシングエラー信号ＦＥが負となる。
【００１６】
トラッキングエラー信号ＴＥは、回折格子１１２で分割された±１次光をサイドビーム用フォトディテクタがそれぞれ受光して、各サイドビーム用フォトディテクタの各出力の差分を演算することにより得られる。
【００１７】
以上のように構成された光学系１０１を備える光ピックアップ装置は、受光部１１６のメインビーム用フォトディテクタ１２１によって得られたフォーカシングエラー信号ＦＥ、及びサイドビーム用フォトディテクタによって得られたトラッキングエラー信号ＴＥに基づいて、対物レンズ１１５を駆動変位させることによって、光学ディスク１０４の記録面１０５に対して対物レンズ１１５が合焦位置に移動されて、出射光が光学ディスク１０４の記録面１０５上に合焦されて、光学ディスク１０４から情報が再生される。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した光ピックアップ装置が備える光学系１０１は、上述した受光部１１６によってフォーカシングエラー信号ＦＥを得る場合、メインビーム用フォトディテクタ１２１の受光面上に照射されるビームスポットの中心が、図１５に示すように、メインビーム用フォトディテクタ１２１の中央からいずれかの方向に少しでも外れることにより、ジャストフォーカスの状態の場合の出力が０でなくなるため、結果的にフォーカシングエラー信号ＦＥにオフセットがかかることになる。
【００１９】
光学系１０１は、フォーカシングエラー信号ＦＥが０になるようにフォーカシング制御が行われるため、対物レンズ１１５を正確な合焦位置に駆動制御することができなくなるという問題がある。
【００２０】
したがって、上述した光ピックアップ装置は、対物レンズ１１５を適正な位置に制御することが可能とされる適正なフォーカシングエラー信号ＦＥを得るために、光源１１１の発光点に対して共役な位置に高精度にメインビーム用フォトディテクタ１２１の受光面が４分割される中心を位置させるように配設する必要がある。
【００２１】
上述したように光源１１１に対する受光部１１６の位置精度を高く確保するためには、メインビーム用フォトディテクタ１２１の製造時に、例えばパッケージの位置基準に対してメインビーム用フォトディテクタ１２１の受光面の位置精度を厳密に管理する等の必要がある。
【００２２】
このため上述したような光学系１０１は、メインビーム用フォトディテクタ１２１等の受光素子の製造コストを低減する妨げになるとともに、光ピックアップ装置の組立工程の生産性を向上する妨げにもなり、結果的に光ピックアップ装置自体の製造コストの低下の妨げや品質低下の大きな要因となり得るという問題がある。
【００２３】
そこで、本発明は、生産性を向上し、製造コストの低減を図り、フォーカスエラー信号の信頼性を向上することができる複合光学素子、光ピックアップ装置及び光学ディスク装置を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するため、本発明に係る光学装置は、光源から光学ディスクに出射された出射光を主ビーム及び２つの副ビームに３分割する第１の回折素子と、第１の回折素子で３分割された各出射光を透過させ光学ディスクからの各戻り光を回折させる第２の回折素子と、第２の回折素子で回折された各戻り光のうち主ビームが略合焦位置で入射される位置に配置されるとともに各戻り光のうち副ビームが入射される位置に配置され、各戻り光のうち主ビームを略合焦位置で複数に分割して透過させ、各戻り光のうち副ビームを複数に分割された主ビームよりも大きい偏向角となるように透過させ、複数の受光領域を有する受光手段に導く光分割手段とを備え、上記光分割手段は、それぞれに対応する上記受光領域の領域内にビームスポットを形成するように主ビームを複数に分割することを特徴とする。
【００２５】
以上のように構成された本発明に係る光学装置は、光源から出射された出射光を第１の回折素子で主ビーム及び２つの副ビームに３分割して光学ディスクに導き、光学ディスクからの各戻り光を第２の回折素子により回折させて各出射光の光路と分離し、第２の回折素子で回折された各戻り光のうち主ビームを光分割手段で複数に分割して透過させ、副ビームを複数に分割された主ビームよりも大きい偏向角となるように透過させ、光分割手段でその略合焦位置で分割された主ビームを光ピックアップ装置がフォーカシングエラー信号を得るために複数の受光領域を有する受光手段に導き、光分割手段を透過した副ビームを光ピックアップ装置がトラッキングエラー信号を得るために複数の受光領域を有する受光手段に導く。
【００２６】
また、上述した目的を達成するため、本発明に係る複合光学素子は、光源から光学ディスクに出射された出射光を主ビーム及び２つの副ビームに３分割する第１の回折素子と、第１の回折素子で３分割された各出射光を透過させ光学ディスクからの各戻り光を回折させる第２の回折素子と、第２の回折素子で回折された各戻り光のうち主ビームが略合焦位置で入射される位置に配置されるとともに各戻り光のうち副ビームが入射される位置に配置され、各戻り光のうち主ビームを略合焦位置で複数に分割して透過させ、各戻り光のうち副ビームを複数に分割された主ビームよりも大きい偏向角となるように透過させ、複数の受光領域を有する受光手段に導く光分割手段とを備え、上記光分割手段は、それぞれに対応する上記受光領域の領域内にビームスポットを形成するように主ビームを複数に分割することを特徴とする。
【００２７】
以上のように構成された本発明に係る複合光学素子は、光源から出射された出射光を第１の回折素子で主ビーム及び２つの副ビームに３分割して光学ディスクに導き、光学ディスクからの各戻り光を第２の回折素子により回折させて各出射光の光路と分離し、第２の回折素子で回折された各戻り光のうち主ビームを光分割手段で複数に分割して透過させ、副ビームを複数に分割された主ビームよりも大きい偏向角となるように透過させ、光分割手段でその略合焦位置で分割された主ビームを光ピックアップ装置がフォーカシングエラー信号を得るために複数の受光領域を有する受光手段に導き、光分割手段を透過した副ビームを光ピックアップ装置がトラッキングエラー信号を得るために複数の受光領域を有する受光手段に導く。
【００２８】
さらに、上述した目的を達成するため、本発明に係る光ピックアップ装置は、所定の波長の光を出射する光源と、光学ディスクに光源から出射された出射光を集光するとともに光学ディスクからの戻り光を集光する対物レンズと、光源から光学ディスクに出射された出射光を主ビーム及び２つの副ビームに３分割する第１の回折素子と第１の回折素子で３分割された各出射光を透過させ光学ディスクからの各戻り光を回折させる第２の回折素子と第２の回折素子で回折された各戻り光のうち主ビームが略合焦位置で入射される位置に配置されるとともに各戻り光のうち副ビームが入射される位置に配置され、各戻り光のうち主ビームを略合焦位置で複数に分割して透過させ、各戻り光のうち副ビームを複数に分割された主ビームよりも大きい偏向角となるように透過させ、各戻り光を所定の位置に導く光分割手段とを有する複合光学素子と、光分割手段で分割された主ビームをフォーカシングエラー信号を得るために複数の受光領域で受光し、副ビームをトラッキングエラー信号を得るために受光する受光手段とを備え、上記光分割手段は、それぞれに対応する上記受光領域の領域内にビームスポットを形成するように主ビームを複数に分割することを特徴とする。
【００２９】
以上のように構成された光ピックアップ装置は、光源から出射した出射光を第１の回折素子により主ビーム及び副ビームに分割して対物レンズにより光学ディスクに集光し、光学ディスクからの各戻り光を複合光学素子内の第２の回折素子により回折させて出射光と分離する。そして、光ピックアップ装置は、第２の回折素子で回折された各戻り光のうち主ビームを光分割手段で複数に分割して透過させ、副ビームを複数に分割された主ビームよりも大きい偏向角となるように透過させ、光分割手段でその略合焦位置で分割された主ビームを光ピックアップ装置がフォーカシングエラー信号を得るために複数の受光領域を有する受光手段に導き、光分割手段を透過した副ビームを光ピックアップ装置がトラッキングエラー信号を得るために複数の受光領域を有する受光手段に導くことで、良好なフォーカシングエラー信号及びトラッキングエラー信号を得る。
【００３０】
さらにまた、上述した目的を達成するため、本発明に係る光学ディスク装置は、光学ディスクに対して情報を記録及び／又は再生する光ピックアップと、光学ディスクを回転駆動するディスク回転駆動手段とを備える光学ディスク装置において、光ピックアップは、所定の波長の光を出射する光源と、光学ディスクに光源から出射された出射光を集光するとともに光学ディスクからの戻り光を集光する対物レンズと、光源から光学ディスクに出射された出射光を主ビーム及び２つの副ビームに３分割する第１の回折素子と第１の回折素子で３分割された各出射光を透過させ光学ディスクからの各戻り光を回折させる第２の回折素子と第２の回折素子で回折された各戻り光のうち主ビームが略合焦位置で入射される位置に配置されるとともに各戻り光のうち副ビームが入射される位置に配置され、各戻り光のうち主ビームを略合焦位置で複数に分割して透過させ、各戻り光のうち副ビームを複数に分割された主ビームよりも大きい偏向角となるように透過させ各戻り光を所定の位置に導く光分割手段とを有する複合光学素子と、光分割手段で分割された主ビームをフォーカシングエラー信号を得るために複数の受光領域で受光し、副ビームをトラッキングエラー信号を得るために受光する受光手段とを有し、上記光分割手段は、それぞれに対応する上記受光領域の領域内にビームスポットを形成するように主ビームを複数に分割することを特徴とする。
【００３１】
以上のように構成された光学ディスク装置は、ディスク回転駆動手段により光学ディスクが回転駆動されて、光ピックアップにより情報の記録及び／又は再生が行われる。このとき光学ディスク装置は、光ピックアップが、光源から出射した出射光を第１の回折素子により主ビーム及び２つの副ビームに３分割して対物レンズにより光学ディスクに集光し、光学ディスクからの各戻り光を複合光学素子の第２の回折素子により回折させて出射光と分離する。そして、光学ディスク装置は、光ピックアップが、第２の回折素子で回折された各戻り光のうち主ビームを光分割手段で複数に分割して透過させ、副ビームを複数に分割された主ビームよりも大きい偏向角となるように透過させ、光分割手段でその略合焦位置で分割された主ビームを光ピックアップ装置がフォーカシングエラー信号を得るために複数の受光領域を有する受光手段に導き、光分割手段を透過した副ビームを光ピックアップ装置がトラッキングエラー信号を得るために複数の受光領域を有する受光手段に導くことで、良好なフォーカシングエラー信号及びトラッキングエラー信号を得る。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が適用された光学ディスク装置について、図面を参照して説明する。
【００３３】
光学ディスク装置１は、図１に示すように、例えば、ＣＤ(Compact Disc)、ＤＶＤ(Digital Varsatile Disc)、情報の追記が可能とされるＣＤ−Ｒ(Recordable)、情報の書き換えが可能とされるＣＤ−ＲＷ(ReWritable)等の光ディスクや、光磁気ディスク等の光学ディスク２に対して情報の記録及び／又は再生（以下では記録再生と記述する。）を行うことができるようにされている。
【００３４】
光学ディスク装置１は、光学ディスク２から情報の記録再生を行う光ピックアップ３と、光学ディスク２を回転駆動するディスク回転駆動機構４と、光ピックアップ３を光学ディスク２の径方向に移動させる送り機構５と、これら光ピックアップ３、ディスク回転駆動機構４、送り機構５を制御する制御部６とを備えている。
【００３５】
ディスク回転駆動機構４は、光学ディスク２が載置されるディスクテーブル７と、このディスクテーブル７を回転駆動するスピンドルモータ８とを有している。送り機構５は、図示しないが、光ピックアップ３を支持する支持ベースと、この支持ベースを移動可能に支持する主軸及び副軸と、支持ベースを移動させるスレッドモータとを有している。
【００３６】
制御部６は、図１に示すように、送り機構５を駆動制御して光学ディスク２の径方向に対する光ピックアップ３の位置を制御するアクセス制御回路９と、光ピックアップ３の二軸アクチュエータを駆動制御するサーボ回路１０と、これらアクセス制御回路９、サーボ回路１０を制御するドライブコントローラ１１とを有している。また、この制御部６は、光ピックアップ３からの信号を復調処理する信号復調回路１２と、復調処理された信号を誤り訂正する誤り訂正回路１３と、誤り訂正された信号を外部コンピュータ等の電子機器に出力するためのインターフェース１４とを有している。
【００３７】
以上のように構成された光学ディスク装置１は、ディスク回転駆動機構４のスピンドルモータ８によって、光学ディスク２が載置されたディスクテーブル７を回転駆動し、制御部６のアクセス制御回路９からの制御信号に応じて送り機構５を駆動制御し、光ピックアップ３を光学ディスク２の所望の記録トラックに対応する位置に移動することで、光学ディスク２に対して情報の記録再生を行う。
【００３８】
ここで、上述した光ピックアップ３について詳しく説明する。
【００３９】
光ピックアップ３は、図２に示すように、光学ディスク２から情報を再生する光学系３０と、この光学系３０が有する後述する対物レンズを駆動変位させる図示しないレンズ駆動機構とを有している。
【００４０】
光ピックアップ３が有する光学系３０は、光路順に、レーザ光を出射する光源３１と、この光源３１から出射された出射光を分割し、光学ディスク２からの戻り光を回折するとともに、さらに戻り光を分割する複合光学素子３２と、光源３１から出射され複合光学素子３２を透過した出射光を所定の開口数ＮＡに絞る開口絞り３３と、この開口絞り３３により絞られた出射光を光学ディスク２の記録面２ａに集光させる対物レンズ３４と、複合光学素子３２を透過した光学ディスク２からの戻り光を受光する受光部３５とを有している。
【００４１】
光源３１は、波長が例えば７８０ｎｍ程度のレーザ光を出射する半導体レーザを有している。
【００４２】
複合光学素子３２は、図３に示すように、例えば樹脂材料を用いた射出成形によってブロック状に形成されており、光源３１に臨まされるとともにこの光源３１から出射される出射光の光軸に直交する第１の面４１と、この第１の面４１と平行に対向する第２の面４２と、第２の面４２に対して所定の角度だけ傾斜して対向する第３の面４３と、第１の面４１及び第２の面４２に対して垂直且つ第３の面４３に対して所定の角度だけ傾斜して対向する第４の面４４とを有している。なお、図３においては、各戻り光のうちメインビームをＬ１として、Ｌ１の光路のみを示している。
【００４３】
第１の面４１には、光源３１から出射された出射光を、０次光（以下では、メインビームと称する。）及び±１次光（以下では、サイドビームと称する。）からなる３ビームに分割する第１の回折格子４５が設けられている。光学系３０は、トラッキングエラー信号ＴＥを得るために、いわゆる３スポット法（３ビーム法）が適用されており、サイドビームの各出力の差分を検出することによってトラッキングサーボを行うように構成されている。
【００４４】
第２の面４２には、光学ディスク２からの各戻り光のうち第１の回折格子４５で分割されたメインビーム及びサイドビームを回折させ、さらに０次光及び±１次光に分割して、例えば＋１次光を戻り光として出射光の光路と分離する第２の回折格子４６が設けられている。
【００４５】
第３の面４３には、第２の回折格子４６によって分離された各戻り光の光路上に位置して、第２の回折格子４６によって分離された各戻り光を回折させ、さらに０次光及び±１次光に分割して、例えば−１次光を戻り光として、光源３１から出射される出射光の波長変動により第２の回折格子４６で発生する光路変動を補正する第３の回折格子４７が設けられている。
【００４６】
この第３の回折格子４７は、入射された各戻り光が全反射するように第３の面４３に所定の反射膜が設けられており、いわゆる反射型の回折格子として機能する。第３の回折素子４７は、反射型の回折格子とされているため、複合光学素子３２内で、上述した光路変動を補正することができる。
【００４７】
第４の面４４には、第３の回折格子４７によって光路変動が補正された各戻り光の光路上に位置して、この各戻り光のうちメインビームを４分割するとともに、サイドビームをメインビームよりも大きい偏向角で透過させる分割プリズム４８が設けられている。
【００４８】
この分割プリズム４８は、図４及び図５に示すように、略正四角錐をなす形状に形成された頂上部４８ａと、この頂上部４８ａを囲む４つの側面ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４と、これら４つの側面ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４の傾斜角に対して急峻な傾斜角とされた急峻面ｘ５，ｘ６とが設けられている。分割プリズム４８は、第３の回折格子４７によって反射及び回折された各戻り光のうち、メインビームが、焦点又は焦点近傍で頂上部４８ａの中心に入射され、サイドビームがそれぞれ急峻面ｘ５，ｘ６に入射されるように配設されている。なお、図４及び図５においては、各戻り光のうち、メインビームをＬ１、サイドビームをＬ２，Ｌ３として、各光路を示している。
【００４９】
また、分割プリズム４８は、複合光学素子６２の内方に位置して、この内方側に頂上部４８ａを向けて凹形状に設けられている。すなわち、分割プリズム４８は、第１の回折格子４５で分割されたメインビームが、第２の回折格子４６で回折され、第３の回折格子４７で反射及び回折されて、頂上部４８ａに入射されるように配設されている。なお、分割プリズム４８は、底面が、第３の回折格子４７で反射及び回折されたメインビームの光軸に対して直交するように配設されている。
【００５０】
また、複合光学素子３２は、第２の回折格子４６で分離された各戻り光が通過することによって、分割プリズム４８に入射される各戻り光に非点収差を所定量だけ付与する。複合光学素子３２は、光源３１から出射された出射光の光軸方向の位置を調動することによって、光学ディスク２に対するデフォーカスを容易に調整することが可能とされる。
【００５１】
複合光学素子３２は、上述したように樹脂材料を射出成型することにより形成される。また、その他の形成方法としては、エッチング加工により上述の第１の回折格子４５、第２の回折格子４６、第３の回折格子４７及び分割プリズム４８を形成しても良いし、機械加工により形成してもかまわない。なお、複合光学素子３２を形成する材料としては、樹脂材料に限定されるものではなく、硝材等の透光性を有する光学材料を用いることができ、さらにこれらの光学材料の組み合わせにより、部分的に材料構成を変えるようにしてもよい。
【００５２】
このように設計された複合回折素子３２は、光源３１周辺の温度変化等により光源３１から出射される出射光の波長変動し、この波長変動により光学ディスク２からの戻り光が第２の回折格子４６で＋１次光として回折されて出射光と分離される際に、この分離された戻り光の光路が変動しても、この戻り光を第３の回折格子４７で−１次光として反射及び回折させることにより、光学ディスク２からの戻り光を常に分割プリズム４８の頂上部４８ａに導き、分割プリズム４８で分割された各戻り光を受光部３５の受光領域の所定の位置に正確に導くことができるようにされている。
【００５３】
開口絞り３３は、複合光学素子３２の第２の回折格子４６を通過した出射光の光軸上に位置して配設されている。
【００５４】
対物レンズ３４は、少なくとも１つの凸レンズにより構成され、光源３１から出射され開口絞り３３で絞られた出射光を光学ディスク２に集光するとともに、光学ディスク２からの戻り光を集光するように配設されている。
【００５５】
受光部３５は、図６に示すように、第１の回折格子４５で分割されたメインビームを受光する略方形状のメインビーム用フォトディテクタ５１と、第１の回折格子４５で分割されたサイドビームをそれぞれ受光する一組の略帯状のサイドビーム用フォトディテクタ５２，５３とを有している。受光部３５は、複合光学素子３２の分割プリズム４８によって分割された各戻り光に対応する位置に配設されている。受光部３５には、中央に位置して略方形状のメインビーム用フォトディテクタ５１が配設されるとともに、このメインビーム用フォトディテクタ５１を間に挟み込んで両側に位置して一組の略帯状のサイドビーム用フォトディテクタ５２，５３がそれぞれ配設されている。
【００５６】
また、受光部３５のメインビーム用フォトディテクタ５１は、互いに直交する一組の分割線によって４等分割された各受光領域ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１を有している。これら各受光領域ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１には、分割プリズム４８によって４分割されたメインビームがそれぞれ照射される。
【００５７】
光ピックアップ３が有するレンズ駆動機構は、図示しないが、対物レンズ３４を保持するレンズホルダと、このレンズホルダを対物レンズ３４の光軸に平行なフォーカシング方向及び対物レンズ３４の光軸に直交するトラッキング方向との二軸方向に変位可能に支持するホルダ支持部材と、レンズホルダを二軸方向に電磁力により駆動変位させる電磁駆動部とを有している。
【００５８】
レンズ駆動機構は、受光部３５のメインビーム用フォトディテクタ５１が検出するフォーカシングエラー信号及びサイドビーム用フォトディテクタ５２，５３が検出するトラッキングエラー信号に基づいて、対物レンズ３４をフォーカシング方向及びトラッキング方向にそれぞれ駆動変位させて、光学ディスク２の記録面２ａの記録トラックに出射光を合焦させる。
【００５９】
なお、上述した複合光学素子３２は、分割プリズム４８の頂上部４８ａが例えば略八角錐状に形成されるとしてもよい。この場合には、受光部３５のメインビーム用フォトディテクタ５１が、受光面の中央から放射状の分割線によって８分割されるように構成されてもよい。また、複合光学素子３２は、分割プリズム４８が、第４の面４４に対して内方側に凹形状に設けられたが、第４の面４４に対して外方側に突設されてもよい。さらに、複合光学素子３２は、分割プリズム４８が、平面を有する略角錐に限定されずに、複数の曲面を有する形状とされていてもよい。この場合には、受光部３５のメインビーム用フォトディテクタ５１の分割領域を対応するように設けることとなる。さらに、複合光学素子３２は、第１の回折格子４５、第２の回折格子４６及び第３の回折格子４７がそれぞれホログラム素子として所定のホログラムパターンをエッチング処理等によって形成する構成とされてもよい。このようなホログラムは、例えば、表面レリーフ型ホログラムとすることで、回折効率が向上し迷光が低減するので特に好ましい。
【００６０】
また、複合光学素子３２は、分割プリズム４８の代わりに、図７に示すように、６つの領域に分割されたグレーティング４９を用いても同等の効果を得ることができる。この場合に、グレーティング４９は、分割プリズム４８と同等の効果が得られるように、分割領域ｙ１，ｙ２，ｙ３，ｙ４，ｙ５，ｙ６が設けられ、各分割領域ｙ１，ｙ２，ｙ３，ｙ４，ｙ５，ｙ６において溝を形成する方向がそれぞれ異なっている。具体的には、分割領域ｙ１とｙ３との溝を形成する方向と、分割領域ｙ２とｙ４との溝を形成する方向とが互いに直交するようにされている。グレーティング４９は、入射した光学ディスク２からの各戻り光のうちメインビームを、各分割領域ｙ１，ｙ２，ｙ３，ｙ４におけるそれぞれの溝の向き及び格子定数に応じて回折させて４分割し、サイドビームを、各分割領域ｙ５，ｙ６におけるそれぞれの溝の向き及び格子定数に応じて分割されたメインビームよりも大きい偏向角となるように回折させて受光部３５のサイドビーム用フォトディテクタ５２，５３に導く。また、グレーティング４９は、ホログラムであっても良く、例えば、表面レリーフ型ホログラムを用いることで、回折効率が向上し迷光が低減するので特に好ましい。
【００６１】
さらに、複合光学素子３２は、内部に反射面を有する設計にしてもよく、反射面を利用して光路を曲げることにより光学設計の自由度を向上させることができる。
【００６２】
さらにまた、複合光学素子３２は、分割プリズム４８に入射する光学ディスク２からの各戻り光のうちメインビームの入射角が分割プリズム４８の各側面ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４に対して２０°以下となるようにする、すなわち分割プリズム４８の各側面ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４の傾斜角を２０°以下とすることで、入射するメインビームが全反射条件に入らずに屈折による分割されたメインビームの偏向角を大きくすることができ、メインビーム用フォトディテクタ５１内の各分割領域の間隔を広く取ることができ、光ピックアップ３の組立精度を緩くすることができる。また、複合光学素子３２は、分割プリズム４８に入射する光学ディスク２からの各戻り光のうちサイドビームの入射角が分割プリズム４８の各急峻面ｘ５，ｘ６に対して３５°以下となるようにする、すなわち分割プリズム４８の各急峻面ｘ５，ｘ６の傾斜角を３５°以下とすることで、メインビームよりもサイドビームの偏向角が大きくなるため、メインビーム用フォトディテクタ５１とサイドビーム用フォトディテクタ５２，５３との間隔を広く取ることができ、光ピックアップ３の組立精度を緩くすることができる。
【００６３】
以上のように構成された光学ディスク装置１は、光学ディスク２からの各戻り光によって光ピックアップ３が検出したフォーカシングエラー信号及びトラッキングエラー信号に基づいて、サーボ回路１０から光ピックアップ３の二軸アクチュエータに制御信号が出力されて、対物レンズ３４がフォーカシング方向及びトラッキング方向にそれぞれ駆動変位されることにより、出射光が対物レンズ３４を介して光学ディスク２の所望の記録トラックに合焦される。そして、光学ディスク装置１は、光ピックアップ３によって読み取られた信号が信号復調回路１２及び誤り訂正回路１３により、復調処理及び誤り訂正処理された後、インターフェース１４から再生信号として出力される。
【００６４】
ここで、光学ディスク装置１について、光ピックアップ３内の出射光及び戻り光の光路を図面を参照して説明する。
【００６５】
光学ディスク装置１は、図２に示すように、光学ディスク２の記録面２ａから情報を再生する場合、光源３１から出射されたレーザ光が、複合光学素子３２の第１の回折格子４５によってメインビーム及びサイドビームからなる３ビームにそれぞれ分割される。３ビームに分割された各出射光は、複合光学素子３２の第２の回折格子４６を透過されて、対物レンズ３４により光学ディスク２の記録面２ａに集光される。
【００６６】
光学ディスク２の記録面２ａからの各戻り光は、再び対物レンズ３４で集光され、複合光学素子３２の第２の回折格子４６により回折し、＋１次光が戻り光として第３の面４３に向かう光路に導かれて、各戻り光が第３の回折格子４７に入射される。第３の回折格子４７に入射された各戻り光は、第３の回折格子４７により反射及び回折し、−１次光が戻り光として、分割プリズム４８の頂上部４８ａにメインビームが入射され、各急峻面ｘ５，ｘ６にサイドビームがそれぞれ入射される。分割プリズム４８の頂上部４８ａに入射されたメインビームは、各側面ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４に入射されることにより、互いに異なる方向にそれぞれ屈折し、４本の光束に４分割されて、受光部３５のメインビーム用フォトディテクタ５１の各受光領域ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１にそれぞれ照射される。また、分割プリズム４８の各急峻面ｘ５，ｘ６に入射されたサイドビームは、メインビームよりも大きい偏向角で透過し、受光部３５のサイドビーム用フォトディテクタ５２，５３にそれぞれ照射される。
【００６７】
第３の回折格子４７で反射及び回折されたメインビームが分割プリズム４８の頂上部４８ａに入射されるとき、図８（ｂ）に示すように、光学ディスク２の記録面２ａに対して対物レンズ３４が合焦位置に位置されている場合、分割プリズム４８の頂上部４８ａには、ほぼ円形とされたメインビームが入射される。
【００６８】
一方、メインビームが分割プリズム４８の頂上部４８ａに入射されるとき、図８（ａ）に示すように、光学ディスク２の記録面２ａに対して対物レンズ３４が近づき過ぎた場合、対物レンズ３４が合焦位置から外れるため、メインビームが複合光学素子３２を通過することにより発生する非点収差によって、分割プリズム４８の頂上部４８ａには、長軸が図中右上がりの楕円形とされたメインビームが入射される。
【００６９】
また、メインビームが分割プリズム４８の頂上部４８ａに入射されるとき、図８（ｃ）に示すように、光学ディスク２の記録面２ａに対して対物レンズ３４が遠ざかり過ぎた場合、対物レンズ３４が合焦位置から外れるため、メインビームが複合光学素子３２を通過することにより発生する非点収差によって、分割プリズム４８の頂上部４８ａには、長軸が図中左上がりの楕円形とされたメインビームが入射される。
【００７０】
したがって、対物レンズ３４が合焦位置から外れた状態で、分割プリズム４８の頂上部４８ａにメインビームが入射するとき、分割プリズム４８の互いに対向する二組の側面ｘ１，ｘ３と側面ｘ２，ｘ４には、一方の組の各側面にメインビームの大部分が入射するとともに、他方の組の各側面にメインビームのごく僅かが入射するように分かれる。
【００７１】
すなわち、図８（ａ）に示すように楕円形とされたメインビームが入射する分割プリズム４８には、メインビームの大部分が一組の対向する各側面ｘ１，ｘ３に入射するとともに、メインビームのごく僅かが一組の対向する各側面ｘ２，ｘ４に入射する。また、図８（ｃ）に示すように楕円形とされたメインビームが入射する分割プリズム４８には、メインビームの大部分が一組の各側面ｘ２，ｘ４に入射するとともに、メインビームのごく僅かが一組の対向する各側面ｘ１，ｘ３に入射する。
【００７２】
このように、第１の回折格子４５で分割されたメインビームは、光学ディスク２で反射され、第２の回折格子４６で回折され＋１次光とされて、第３の回折格子４７で反射及び回折されて、分割プリズム４８の各側面ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４にそれぞれ入射されることにより、互いに異なる方向に屈折されるため、４本の光束に分割されて、受光部３５のメインビーム用フォトディテクタ５１の各受光領域ａ２，ｂ２，ｃ２，ｄ２にそれぞれ入射する。
【００７３】
また、第１の回折格子４５で分割されたサイドビームは、光学ディスク２で反射され、第２の回折格子４６で回折され＋１次光とされて、第３の回折格子４７で反射及び回折されて、分割プリズム４８の各急峻面ｘ５，ｘ６にそれぞれ入射されることにより、異なる方向に屈折され、受光部３５のサイドビーム用フォトディテクタ５２，５３の各受光領域にそれぞれ入射する。
【００７４】
このため、図９（ａ）及び図９（ｃ）に示すように、メインビーム用フォトディテクタ５１の互いに対向する二組の各受光領域ａ２，ｃ２と各受光領域ｂ２，ｄ２とでは、一方の組の各受光領域が受光する受光量が多くなるとともに、他方の組の各受光領域が受光する受光量が少なくなる。
【００７５】
すなわち、図８（ａ）に示すような楕円形のメインビームが分割プリズム４８に入射した場合、メインビーム用フォトディテクタ５１は、図９（ａ）に示すように、対向する各受光領域ａ２，ｃ２が受光する受光量が多くなるとともに、対向する各受光領域ｂ２，ｄ２が受光する受光量が少なくなる。また、図８（ｃ）に示すような楕円形のメインビームが分割プリズム４８に入射した場合、メインビーム用フォトディテクタ５１は、図９（ｃ）に示すように、対向する各受光領域ｂ２，ｄ２が受光する受光量が多くなるとともに、対向する各受光領域ａ２，ｃ２が受光する受光量が少なくなる。
【００７６】
また、図８（ｂ）に示すような円形のメインビームが分割プリズム４８の頂上部４８ａに入射した場合、メインビーム用フォトディテクタ５１は、図９（ｂ）に示すように、対向する各受光領域ａ２，ｃ２と各受光領域ｂ２，ｄ２の各受光量が等しくなる。
【００７７】
したがって、メインビーム用フォトディテクタ５１は、各受光領域ａ２，ｂ２，ｃ２，ｄ２がそれぞれ検出する各出力をＳａ２，Ｓｂ２，Ｓｃ２，Ｓｄ２とすると、フォーカシングエラー信号ＦＥは、以下に示す式１で計算することができる。
ＦＥ＝（Ｓａ２＋Ｓｃ２）−（Ｓｂ２＋Ｓｄ２）・・・・（式１）
すなわち、メインビーム用フォトディテクタ５１は、光学ディスク２の記録面２ａに対して対物レンズ３４が合焦位置に位置された場合、式１によって演算されるフォーカシングエラー信号ＦＥが０となる。また、メインビーム用フォトディテクタ５１は、光学ディスク２の記録面２ａに対して対物レンズ３４が近づき過ぎた場合、フォーカシングエラー信号ＦＥが正となり、また光学ディスク２の記録面２ａに対して対物レンズ３４が遠ざかり過ぎた場合、フォーカシングエラー信号ＦＥが負となる。
【００７８】
上述のように受光部３５のメインビーム用フォトディテクタ５１は、各受光領域ａ２，ｂ２，ｃ２，ｄ２にそれぞれ入射された各ビームスポットの出力により、フォーカシングエラー信号ＦＥを得るとともに再生信号を得る。
【００７９】
また、一組の各サイドビーム用フォトディテクタ５２，５３は、第１の回折格子４５で分割されたサイドビームのうち光学ディスク２からの各戻り光の各受光量を検出し、サイドビームの各出力の差分を演算することによってトラッキングエラー信号ＴＥを得る。
【００８０】
以上のように光学ディスク装置１は、光ピックアップ３により得られたフォーカシングエラー信号ＦＥ及びトラッキングエラー信号ＴＥに基づいて、サーボ回路１０がレンズ駆動機構を制御して対物レンズ３４をフォーカシング方向及びトラッキング方向にそれぞれ駆動変位させることにより、光学ディスク２の記録面２ａに出射光を合焦させて、光学ディスク２から情報を再生する。
【００８１】
上述したように、光学ディスク装置１は、光ピックアップ３が、光学ディスク２からの各戻り光を回折する第２の回折格子４６と、この第２の回折格子４６により回折された＋１次光を戻り光として、この戻り光をさらに回折する第３の回折素子４７と、この第３の回折格子４７で回折された−１次光を戻り光として、この戻り光をさらに分割する分割プリズム４８とが設けられた複合光学素子３２を有することにより、従来に述べた光学系１０１のようにメインビーム用フォトディテクタの分割線によってビームスポットを分割する形式に比して光路上で戻り光が分割されるため、分割プリズム４８で分割された４本のメインビームを受光するようにメインビーム用フォトディテクタ５１の各受光領域ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１を所定の大きさに確保することで、メインビーム用フォトディテクタの分割位置等に要求される精度が緩和される。このため、光学ディスク装置１は、光ピックアップ３におけるメインビーム用フォトディテクタ５１の製造コストを低減するとともに、光ピックアップ３の製造工程でメインビーム用フォトディテクタ５１の位置調整を容易に行うことが可能とされて、得られるフォーカシングエラー信号ＦＥの信頼性を向上することができる。また、光学ディスク装置１は、分割プリズム４８に入射されるメインビームよりもサイドビームの偏向角が大きいので、メインビームとサイドビームとが受光部３５に形成するビームスポットが重なることなく離れるので、メインビーム用フォトディテクタ５１とサイドビーム用フォトディテクタ５２，５３との間隔を大きくすることができ、光ピックアップ３におけるサイドビーム用フォトディテクタ５２，５３の製造コストを低減するとともに、光ピックアップ３の製造工程でサイドビーム用フォトディテクタ５２，５３の位置調整を容易に行うことが可能とされて、得られるトラッキングエラー信号ＴＥの信頼性を向上することができる。
【００８２】
また、光学ディスク装置１は、光ピックアップ３において、複合光学素子３２のみで、従来に述べた光学系１０１が有する回折格子１１２及びビームスプリッタ１１３の各機能を備えているため、光学部品の点数を必要最小限に留めて、光学系３０の構成を簡素化、小型化を図るとともに製造コストを低減することが可能とされる。
【００８３】
したがって、光学ディスク装置１は、光ピックアップ３内の光学系３０が複合光学素子３２有することで、生産性が向上し、製造コストの低減を図り、信頼性を向上させることができる。
【００８４】
さらに、光学ディスク装置１は、図示しないが、光ピックアップ３を光源３１と受光部３５とが一体化された光学ユニットとして構成することにより、さらに部品点数を削減し、製造コストの低減を実現することが可能とされる。
【００８５】
なお、光学ディスク装置１は、上述した光ピックアップ３においてフォーカシングエラー信号ＦＥを得るために、いわゆる非点収差法が採用されたが、フーコー法等の他の検出方法が用いられてもよい。
【００８６】
また、複合光学素子３２を１つの素子により構成せずに、各光学素子を上述と同じような配置とすることで同様の機能を得ることができることは言うまでもない。
【００８７】
ここで、複合光学素子３２の分割プリズム４８が上述とは異なる形状とされている場合について説明する。なお、上述で説明したもの略同等のものには同じ符号を付して説明を省略する。
【００８８】
図１０及び図１１に示すよに、分割プリズム６０は、略四角錐状をなす形状に形成された頂上部６０ａと、この頂上部６０ａを囲む４つの側面ｚ１，ｚ２，ｚ３，ｚ４と、これら４つの側面ｚ１，ｚ２，ｚ３，ｚ４の傾斜角に対して急峻な傾斜角とされ各側面ｚ１，ｚ２，ｚ３，ｚ４にそれぞれ連続した各急峻面ｚ５，ｚ６，ｚ７，ｚ８とが設けられた形状とされている。複合光学素子３２のその他の構成は、上述したものと同様であるので、この分割プリズム６０には、第３の回折格子４７で反射及び回折された各戻り光が入射されることとなる。この場合、分割プリズム６０は、第３の回折格子４７によって反射及び回折された各戻り光のうち、メインビームが、焦点又は焦点近傍で頂上部６０ａの中心に入射され、サイドビームがそれぞれ各急峻面ｚ５，ｚ６，ｚ７、ｚ８に入射されるように配設されている。なお、図１０及び図１１においては、各戻り光のうち、メインビームをＬ１、サイドビームをＬ２，Ｌ３として、各光路を示している。
【００８９】
また、分割プリズム６０は、複合光学素子３２の内方に位置して、この内方側に頂上部６０ａを向けて凹形状に設けられている。すなわち、分割プリズム６０は、第１の回折格子４５で分割されたメインビームが、第２の回折格子４６で回折され、第３の回折格子４７で反射及び回折されて、頂上部６０ａに入射されるように配設されている。なお、分割プリズム６０は、底面が、第３の回折格子４７で反射及び回折されたメインビームの光軸に対して直交するように配設されている。
【００９０】
さらにまた、複合光学素子３２は、分割プリズム６０に入射する光学ディスク２からの各戻り光のうちメインビームの入射角が分割プリズム６０の各側面ｚ１，ｚ２，ｚ３，ｚ４に対して２０°以下となるようにする、すなわち分割プリズム６０の各側面ｚ１，ｚ２，ｚ３，ｚ４の傾斜角を２０°以下とすることで、入射するメインビームが全反射条件に入らずに屈折による分割されたメインビームの偏向角を大きくすることができ、メインビーム用フォトディテクタ５１内の各分割領域の間隔を広く取ることができ、光ピックアップ３の組立精度を緩くすることができる。また、複合光学素子３２は、分割プリズム６０に入射する光学ディスク２からの各戻り光のうちサイドビームの入射角が分割プリズム６０の各急峻面ｚ５，ｚ６，ｚ７，ｚ８に対して３５°以下となるようにする、すなわち分割プリズム６０の各急峻面ｚ５，ｚ６，ｚ７，ｚ８の傾斜角を３５°以下とすることで、メインビームよりもサイドビームの偏向角が大きくなるため、メインビーム用フォトディテクタ５１とサイドビーム用フォトディテクタ５２，５３との間隔を広く取ることができ、光ピックアップ３の組立精度を緩くすることができる。
【００９１】
上述のような、分割プリズム６０に各戻り光が入射される場合は、メインビームが頂上部６０ａに入射され、各側面ｚ１，ｚ２，ｚ３，ｚ４により４分割されて、図１２に示すように、メインビーム用フォトディテクタ５１に導かれる。また、サイドビームが各急峻面ｚ５，ｚ６，ｚ７，ｚ８に入射されて、メインビームよりも大きい偏向角で透過するので、メインビーム用フォトディテクタ５１より離れたサイドビーム用フォトディテクタ５２，５３に導かれる。この際に、一方のサイドビームは、Ｌ２の光路に示すように、急峻面ｚ５，ｚ６に跨って入射するので、急峻面ｚ５，ｚ６により異なる方向に屈折し、サイドビーム用フォトディテクタ５２，５３の一方に２つのビームスポットを生成する。また、他方のサイドビームは、Ｌ３の光路に示すように、急峻面ｚ７，ｚ８に跨って入射するので、急峻面ｚ７，ｚ８により異なる方向に屈折し、サイドビーム用フォトディテクタ５２，５３の他方に２つのビームスポットを生成する。
【００９２】
なお、上述したような分割プリズム６０を有する場合のフォーカシングエラー信号ＦＥ及びトラッキングエラー信号ＴＥの生成方法については、上述した分割プリズム４８を有する場合と同様である。
【００９３】
このように、分割プリズム６０を有する複合光学素子３２を光ピックアップに用いた光学ディスク装置１は、従来に述べた光学系１０１のようにメインビーム用フォトディテクタの分割線によってビームスポットを分割する形式に比して光路上で戻り光が分割されるため、分割プリズム６０で分割された４本のメインビームを受光するようにメインビーム用フォトディテクタ５１の各受光領域ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１を所定の大きさに確保することで、メインビーム用フォトディテクタ５１の分割位置等に要求される精度が緩和される。このため、光学ディスク装置１は、光ピックアップ３におけるメインビーム用フォトディテクタ５１の製造コストを低減するとともに、光ピックアップ３の製造工程でメインビーム用フォトディテクタ５１の位置調整を容易に行うことが可能とされて、得られるフォーカシングエラー信号ＦＥの信頼性を向上することができる。また、光学ディスク装置１は、分割プリズム６０に入射されるメインビームよりもサイドビームの偏向角が大きいので、メインビームとサイドビームとが受光部３５に形成するビームスポットが重なることなく離れるので、メインビーム用フォトディテクタ５１とサイドビーム用フォトディテクタ５２，５３との間隔を大きくすることができ、光ピックアップ３におけるサイドビーム用フォトディテクタ５２，５３の製造コストを低減するとともに、光ピックアップ３の製造工程でサイドビーム用フォトディテクタ５２，５３の位置調整を容易に行うことが可能とされて、得られるトラッキングエラー信号ＴＥの信頼性を向上することができる。
【００９４】
また、光学ディスク装置１は、光ピックアップ３において、複合光学素子３２のみで、従来に述べた光学系１０１が有する回折格子１１２及びビームスプリッタ１１３の各機能を備えているため、光学部品の点数を必要最小限に留めて、光学系３０の構成を簡素化、小型化を図るとともに製造コストを低減することが可能とされる。
【００９５】
したがって、光学ディスク装置１は、光ピックアップ３内の光学系３０が複合光学素子３２有することで、生産性が向上し、製造コストの低減を図り、信頼性を向上させることができる。
【００９６】
さらに、光学ディスク装置１は、図示しないが、光ピックアップ３を光源３１と受光部３５とが一体化された光学ユニットとして構成することにより、さらに部品点数を削減し、製造コストの低減を実現することが可能とされる。
【００９７】
なお、光学ディスク装置１は、上述した光ピックアップ３においてフォーカシングエラー信号ＦＥを得るために、いわゆる非点収差法が採用されたが、フーコー法等の他の検出方法が用いられてもよい。
【００９８】
また、複合光学素子３２を１つの素子により構成せずに、各光学素子を上述と同じような配置とすることで同様の機能を得ることができることは言うまでもない。
【００９９】
【発明の効果】
上述したように本発明に係る光学装置によれば、光学ディスク装置においてこの光学装置を光ピックアップに用いることで、生産性を向上し、製造コストの低減を図り、フォーカシングエラー信号及びトラッキングエラー信号の信頼性を向上することができる。
【０１００】
上述したように本発明に係る複合光学素子によれば、光学ディスク装置においてこの複合光学素子を光ピックアップに用いることで、生産性を向上し、製造コストの低減を図り、フォーカシングエラー信号及びトラッキングエラー信号の信頼性を向上することができる。
【０１０１】
また、本発明に係る光ピックアップ装置によれば、光学ディスク装置においてこの光ピックアップ装置を用いることで、生産性を向上し、製造コストの低減を図り、フォーカシングエラー信号及びトラッキングエラー信号の信頼性を向上することができる。
【０１０２】
さらに、本発明に係る光学ディスク装置によれば、生産性を向上し、製造コストの低減を図り、フォーカシングエラー信号及びトラッキングエラー信号の信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光学ディスク装置の構成を示す概略図である。
【図２】同光学ディスク装置が備える光ピックアップの概略を示す図である。
【図３】上記光ピックアップが有する複合光学素子を示す斜視図である。
【図４】上記光ピックアップにおける複合光学素子が有する分割プリズムを示す平面図である。
【図５】上記光ピックアップにおける複合光学素子が有する分割プリズムを示す斜視図である。
【図６】上記光ピックアップが有する受光部の各受光領域を示す図である。
【図７】上記光ピックアップにおける複合光学素子が有する分割プリズムと同等の機能を有するグレーティングを示す平面図である。
【図８】上記光ピックアップにおける複合光学素子が有する分割プリズムに入射されるメインビームを示し、（ａ）は対物レンズが光学ディスクに近い状態を示し、（ｂ）は対物レンズが合焦位置に位置する状態を示し、（ｃ）は対物レンズが光学ディスクから遠い状態を示す図である。
【図９】上記光ピックアップが有するメインビーム用フォトディテクタの各受光領域のビームスポットを示し、（ａ）は対物レンズが光学ディスクに近い状態を示し、（ｂ）は対物レンズが合焦位置に位置する状態を示し、（ｃ）は対物レンズが光学ディスクから遠い状態を示す図である。
【図１０】上記光ピックアップにおける複合光学素子が有する他の分割プリズムを示す平面図である。
【図１１】上記光ピックアップにおける複合光学素子が有する他の分割プリズムを示す斜視図である。
【図１２】上記光ピックアップが有する受光部の他の各受光領域を示す図である。
【図１３】従来の光ピックアップ装置が備える光学系を示す模式図である。
【図１４】従来の光学系が有するメインビーム用フォトディテクタの各受光領域のビームスポットを示し、（ａ）は対物レンズが光学ディスクに近い状態を示し、（ｂ）は対物レンズが合焦位置に位置する状態を示し、（ｃ）は対物レンズが光学ディスクから遠い状態を示す図である。
【図１５】従来の光学系のメインビーム用フォトディテクタの受光面の中央に対してビームスポットの中心が外れた状態を示す図である。
【符号の説明】
１ 光学ディスク装置、２ 光学ディスク、３０ 光学系、３１ 光源、３２複合光学素子、３４ 対物レンズ、３５ 受光部、４１ 第１の面、４２ 第２の面、４３ 第３の面、４４ 第４の面、４５ 第１の回折格子、４６ 第２の回折格子、４７ 第３の回折格子、４８ 分割プリズム
Claims (42)
- 光源から光学ディスクに出射された出射光を主ビーム及び２つの副ビームに３分割する第１の回折素子と、
上記第１の回折素子で３分割された各出射光を透過させ、上記光学ディスクからの各戻り光を回折させる第２の回折素子と、
上記第２の回折素子で回折された各戻り光のうち主ビームが略合焦位置で入射される位置に配置されるとともに上記各戻り光のうち副ビームが入射される位置に配置され、上記各戻り光のうち主ビームを上記略合焦位置で複数に分割して透過させ、上記各戻り光のうち副ビームを複数に分割された主ビームよりも大きい偏向角となるように透過させ、複数の受光領域を有する受光手段に導く光分割手段とを備え、
上記光分割手段は、それぞれに対応する上記受光領域の領域内にビームスポットを形成するように主ビームを複数に分割する光学装置。 - 上記第１の回折素子は、ホログラムであることを特徴とする請求項１記載の光学装置。
- 上記第２の回折素子は、ホログラムであることを特徴とする請求項１記載の光学装置。
- 上記光分割手段は、複数の平面又は曲面により構成されたプリズムであることを特徴とする請求項１記載の光学装置。
- 上記プリズムは、略四角錐状に形成された頂上部に主ビームが略合焦位置で入射されるとともに、副ビームが入射される側面部の一部が当該側面部の傾斜角よりも急峻となる傾斜角で形成されてなることを特徴とする請求項４記載の光学装置。
- 更に、上記第２の回折素子と上記光分割手段との間の光路上に配置され、上記光源から出射される出射光の波長変動により上記第２の回折素子で発生する各戻り光の光路変動を補正し、上記光分割手段の所定の位置に各戻り光を導く光路変動補正手段を備えることを特徴とする請求項１記載の光学装置。
- 上記光路変動補正手段は、回折素子であり、上記第２の回折素子で回折された各戻り光を更に回折させることを特徴とする請求項６記載の光学装置。
- 上記回折素子は、反射型回折素子であることを特徴とする請求項７記載の光学装置。
- 上記回折素子は、ホログラムであることを特徴とする請求項７記載の光学装置。
- 光源から光学ディスクに出射された出射光を主ビーム及び２つの副ビームに３分割する第１の回折素子と、
上記第１の回折素子で３分割された各出射光を透過させ、上記光学ディスクからの各戻り光を回折させる第２の回折素子と、
上記第２の回折素子で回折された各戻り光のうち主ビームが略合焦位置で入射される位置に配置されるとともに上記各戻り光のうち副ビームが入射される位置に配置され、上記各戻り光のうち主ビームを上記略合焦位置で複数に分割して透過させ、上記各戻り光のうち副ビームを複数に分割された主ビームよりも大きい偏向角となるように透過させ、複数の受光領域を有する受光手段に導く光分割手段とを備え、
上記光分割手段は、それぞれに対応する上記受光領域の領域内にビームスポットを形成するように主ビームを複数に分割する複合光学素子。 - 上記第１の回折素子と上記第２の回折素子と上記光分割手段とが樹脂材料により一体成型されてなることを特徴とする請求項１０記載の複合光学素子。
- 上記第１の回折素子は、ホログラムであることを特徴とする請求項１０記載の複合光学素子。
- 上記第２の回折素子は、ホログラムであることを特徴とする請求項１０記載の複合光学素子。
- 上記光分割手段は、複数の平面又は曲面により構成されたプリズムであることを特徴とする請求項１０記載の複合光学素子。
- 上記プリズムは、略四角錐状に形成された頂上部に主ビームが略合焦位置で入射されるとともに、副ビームが入射される側面部の一部が当該側面部の傾斜角よりも急峻となる傾斜角で形成されてなることを特徴とする請求項１４記載の複合光学素子。
- 更に、上記第２の回折素子と上記光分割手段との間の光路上に配置され、上記光源から出射される出射光の波長変動により上記第２の回折素子で発生する各戻り光の光路変動を補正し、上記光分割手段の所定の位置に各戻り光を導く光路変動補正手段を備えることを特徴とする請求項１０記載の複合光学素子。
- 上記第１の回折素子と上記第２の回折素子と上記光分割手段と上記光路変動補正手段とが樹脂材料により一体成型されてなることを特徴とする請求項１６記載の複合光学素子。
- 上記光路変動補正手段は、回折素子であり、上記第２の回折素子で回折された各戻り光を更に回折させることを特徴とする請求項１６記載の複合光学素子。
- 上記回折素子は、反射型回折素子であることを特徴とする請求項１８記載の複合光学素子。
- 上記回折素子は、ホログラムであることを特徴とする請求項１８記載の複合光学素子。
- 所定の波長の光を出射する光源と、
光学ディスクに上記光源から出射された出射光を集光するとともに上記光学ディスクからの戻り光を集光する対物レンズと、
上記光源から上記光学ディスクに出射された出射光を主ビーム及び２つの副ビームに３分割する第１の回折素子と、上記第１の回折素子で３分割された各出射光を透過させ、上記光学ディスクからの各戻り光を回折する第２の回折素子と、上記第２の回折素子で回折された各戻り光のうち主ビームが略合焦位置で入射される位置に配置されるとともに上記各戻り光のうち副ビームが入射される位置に配置され、上記各戻り光のうち主ビームを上記略合焦位置で複数に分割して透過させ、上記各戻り光のうち副ビームを複数に分割された主ビームよりも大きい偏向角となるように透過させ、各戻り光を所定の位置に導く光分割手段とを有する複合光学素子と、
上記光分割手段で分割された主ビームをフォーカシングエラー信号を得るために複数の受光領域で受光し、副ビームをトラッキングエラー信号を得るために複数の受光領域で受光する受光手段とを備え、
上記光分割手段は、それぞれに対応する上記受光領域の領域内にビームスポットを形成するように主ビームを複数に分割する光ピックアップ装置。 - 上記複合光学素子は、上記第１の回折素子と上記第２の回折素子と上記光分割手段とが樹脂材料により一体成型されてなることを特徴とする請求項２１記載の光ピックアップ装置。
- 上記第１の回折素子は、ホログラムであることを特徴とする請求項２１記載の光ピックアップ装置。
- 上記第２の回折素子は、ホログラムであることを特徴とする請求項２１記載の光ピックアップ装置。
- 上記光分割手段は、複数の平面又は曲面により構成されたプリズムであることを特徴とする請求項２１記載の光ピックアップ装置。
- 上記プリズムは、略四角錐状に形成された頂上部に主ビームが略合焦位置で入射されるとともに、副ビームが入射される側面部の一部が当該側面部の傾斜角よりも急峻となる傾斜角で形成されてなり、上記第２の回折素子で回折された各戻り光のうち主ビームを４分割するとともに、
上記受光手段は、上記４分割された主ビームを受光する上記受光領域が４分割されたことを特徴とする請求項２５記載の光ピックアップ装置。 - 更に、上記複合光学素子は、上記第２の回折素子と上記光分割手段との間の光路上に配置され、上記光源から出射される出射光の波長変動により上記第２の回折素子で発生する各戻り光の光路変動を補正し、上記光分割手段の所定の位置に各戻り光を導く光路変動補正手段を有することを特徴とする請求項２１記載の光ピックアップ装置。
- 上記複合光学素子は、上記第１の回折素子と上記第２の回折素子と上記光分割手段と上記光路変動補正手段とが樹脂材料により一体成型されてなることを特徴とする請求項２７記載の光ピックアップ装置。
- 上記光路変動補正手段は、回折素子であり、上記第２の回折素子で回折された各戻り光を更に回折させることを特徴とする請求項２７記載の光ピックアップ装置。
- 上記回折素子は、反射型回折素子であることを特徴とする請求項２９記載の光ピックアップ装置。
- 上記回折素子は、ホログラムであることを特徴とする請求項２９記載の光ピックアップ装置。
- 光学ディスクに対して情報を記録及び／又は再生する光ピックアップと、上記光学ディスクを回転駆動するディスク回転駆動手段とを備える光学ディスク装置において、
上記光ピックアップは、所定の波長の光を出射する光源と、
上記光学ディスクに上記光源から出射された出射光を集光するとともに上記光学ディスクからの戻り光を集光する対物レンズと、
上記光源から上記光学ディスクに出射された出射光を主ビーム及び２つの副ビームに３分割する第１の回折素子と、上記第１の回折素子で３分割された各出射光を透過させ、上記光学ディスクからの各戻り光を回折させる第２の回折素子と、上記第２の回折素子で回折された各戻り光のうち主ビームが略合焦位置で入射される位置に配置されるとともに上記各戻り光のうち副ビームが入射される位置に配置され、上記各戻り光のうち主ビームを上記略合焦位置で複数に分割して透過させ、上記各戻り光のうち副ビームを複数に分割された主ビームよりも大きい偏向角となるように透過させ、各戻り光を所定の位置に導く光分割手段とを有する複合光学素子と、
上記光分割手段で分割された主ビームをフォーカシングエラー信号を得るために複数の受光領域で受光し、副ビームをトラッキングエラー信号を得るために複数の受光領域で受光する受光手段とを有し、
上記光分割手段は、それぞれに対応する上記受光領域の領域内にビームスポットを形成するように主ビームを複数に分割する光学ディスク装置。 - 上記複合光学素子は、上記第１の回折素子と上記第２の回折素子と上記光分割手段とが樹脂材料により一体成型されてなることを特徴とする請求項３２記載の光学ディスク装置。
- 上記第１の回折素子は、ホログラムであることを特徴とする請求項３２記載の光学ディスク装置。
- 上記第２の回折素子は、ホログラムであることを特徴とする請求項３２記載の光学ディスク装置。
- 上記光分割手段は、複数の平面又は曲面により構成されたプリズムであることを特徴とする請求項３２記載の光学ディスク装置。
- 上記プリズムは、略四角錐状に形成された頂上部に主ビームが略合焦位置で入射されるとともに、副ビームが入射される側面部の一部が当該側面部の傾斜角よりも急峻となる傾斜角で形成されてなり、上記第２の回折素子で回折された各戻り光のうち主ビームを４分割するとともに、
上記受光手段は、上記４分割された主ビームを受光する上記受光領域が４分割されたことを特徴とする請求項３６記載の光学ディスク装置。 - 更に、上記複合光学素子は、上記第２の回折素子と上記光分割手段との間の光路上に配置され、上記光源から出射される出射光の波長変動により上記第２の回折素子で発生する各戻り光の光路変動を補正し、上記光分割手段の所定の位置に各戻り光を導く光路変動補正手段を有することを特徴とする請求項３２記載の光学ディスク装置。
- 上記複合光学素子は、上記第１の回折素子と上記第２の回折素子と上記光分割手段と上記光路変動補正手段とが樹脂材料により一体成型されてなることを特徴とする請求項３８記載の光学ディスク装置。
- 上記光路変動補正手段は、回折素子であり、上記第２の回折素子で回折された各戻り光を更に回折させることを特徴とする請求項３８記載の光学ディスク装置。
- 上記回折素子は、反射型回折素子であることを特徴とする請求項４０記載の光学ディスク装置。
- 上記回折素子は、ホログラムであることを特徴とする請求項４０記載の光学ディスク装置。
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