JP2001023195A - 安定した誤差信号を検出可能な光ピックアップ装置 - Google Patents
安定した誤差信号を検出可能な光ピックアップ装置Info
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Abstract
プ装置を提供する。 【解決手段】 記録媒体で反射され入射される光を回折
及び/または集束する複数のパターン領域を具備するホ
ログラム部材、ホログラム部材で回折された光を受光し
て光電変換する複数の受光領域を具備する光検出器及び
光検出器の検出信号からフォーカス誤差信号及び/また
はトラック誤差信号を生成する信号演算部を含んで構成
された信号検出ユニットを採用して光検出器の歪み、光
源から出射される光波長の変化及び/または対物レンズ
のような集束手段のシフト時にも安定しサーボ具現が可
能で、記録媒体に高密度で情報を記録及び/または再生
できる。
Description
に係り、詳細には対物レンズのような集束手段の揺れ、
光検出器の歪み及び/または温度変化時にもオフセット
が低減された安定した誤差信号を検出できるようになっ
た光ピックアップ装置に関する。
アップ装置において、フォーカス及び/またはトラック
誤差信号の検出は安定したサーボ機能を遂行するのに必
須である。一般的に光ピックアップ装置は光源と、前記
光源からのビームをディスクの記録面に集束させる対物
レンズと、前記ディスクで反射され、対物レンズを経由
した光から情報信号及び誤差信号を検出する信号検出ユ
ニットとを含んで構成される。
出するようになった光ピックアップ装置の場合、信号検
出ユニットは図1に示したような光学的構成を有する。
図1を参照すれば、ディスク(図示せず)で反射された
ビームは対物レンズ(図示せず)を経由して検出レンズ
2により集束され、非点収差を発生する非点収差レンズ
4を経由して光検出器6に受光される。この時、前記光
検出器6は2×2行列配置を有する4個の受光領域A、
B、C、Dよりなっている。
の検出信号を同一記号で表示すれば、情報信号(Radio
Frequency Signal:RFS)は数式1に示したように、
前記受光領域A、B、C、Dの検出信号を合算して検出
される。
cus Error Signal:FES)は数式2に示したように、
対角線方向の受光領域の検出信号を各々合算した後、こ
れを差動して検出される。
(Track Error Signal:TES)は、数式3に示したよ
うにトラック方向と並んだ受光領域の検出信号を各々合
算した後、これを差動して検出される。
用した光ピックアップ装置でランド/グルーブ記録方式
の高密度記録及び/または再生用ディスク、例えば、D
VD−RAMディスクを記録/再生する場合、オンフォ
ーカス状態でも隣接トラックの影響により非点収差法に
よるフォーカス誤差信号にクロストークが大きく発生
し、これによってランド/グルーブの最適フォーカス位
置が異に示される。
ットの場合、光検出器に結ばれる光スポットが小さいた
め、フォーカス誤差信号及びトラック誤差信号は光検出
器の歪みに敏感に変化し、これによりオンフォーカス及
びオントラック位置でフォーカス及びトラック誤差信号
が0以外の値になるフォーカス及びトラックオフセット
が発生できる。
って光源から出射される光波長が変わり、これにより集
束手段、例えば、対物レンズのような光学素子に色収差
が発生すれば(大部分の光学素子は波長が長くなれば屈
折率が小さくなる)、オンフォーカス状態でもフォーカ
ス誤差信号が0以外の値になるフォーカスオフセットが
発生する。
偏心により本来の位置でシフトする場合、光検出器上で
もビームがシフトするのでプッシュプル信号にオフセッ
トが発生する。
な問題点を勘案して案出されたものであって、対物レン
ズのような集束手段の揺れによってもトラック誤差信号
にオフセットが発生せずに高密度記録及び/または再生
が可能で、光検出器の歪み及び/または温度変化時にも
フォーカス誤差信号にオフセットが発生しない安定した
誤差信号を検出できるようになった光ピックアップ装置
を提供することにその目的がある。
に本発明は、光を生成出射する第1光源と、入射光の進
行経路を変換する第1光経路変換手段と、前記第1光経
路変換手段側から入射される光を記録媒体に集束する集
束手段と、前記記録媒体で反射され、集束手段及び第1
光経路変換手段を経由した光を受光して情報信号及び/
または誤差信号を検出する第1信号検出ユニットとを含
む光ピックアップ装置において、前記第1信号検出ユニ
ットは、前記記録媒体で反射されて入射される光を回折
するホログラム部材と、前記ホログラム部材で回折され
た光を受光して光電変換する光検出器と、前記光検出器
の検出信号からフォーカス誤差信号及び/またはトラッ
ク誤差信号を生成する信号演算部とを含み、前記ホログ
ラム部材は、お互い所定間隔離隔して配置され、入射さ
れた光を回折し集束する第1及び第2パターン部と、前
記第1及び第2パターン部の周辺に各々配置されて入射
された光を相異なる方向に回折する第3及び第4パター
ン部とを具備し、前記第1及び第2パターン部は±1次
回折光が相異なる第1または第2焦点f1、f2に結ば
れるように備えられ、前記光検出器は、オンフォーカス
状態で前記第1及び第2焦点f1、f2間に位置し、前
記第1及び第2パターン部により各々回折され集束され
た光を受光する第1及び第2受光部と、前記第3及び第
4パターン部により各々回折された光を受光する第3及
び第4受光部とを具備することを特徴とする。
2パターン領域A、Dよりなり、前記第2パターン部は
前記第1及び第2パターン領域A、Dに各々向かい合う
第3及び第4パターン領域B、Cよりなり、前記第1及
び第4パターン領域A、Cで回折された±1次回折光中
で一回折光は前記第1焦点、他の回折光は前記第2焦点
に各々結ばれ、前記第2及び第4パターン領域D、Bで
回折された±1次回折光中で一回折光は前記第2焦点、
他の回折光は前記第1焦点に各々結ばれるように備えら
れたことが望ましい。
ーン領域Aにより回折された±1次回折光中一つの回折
光を受光する2分割受光領域をなす第1及び第2分割受
光領域A1、A2と、前記第2パターン領域Dにより回
折された±1次回折光中一つの回折光を受光する2分割
受光領域をなす第3及び第4分割受光領域D1、D2と
を含み、前記第2受光部は、前記第3パターン領域Bに
より回折された±1次回折光中一つの回折光を受光する
2分割受光領域をなす第5及び第6分割受光領域B1、
B2と、前記第4パターン領域Cにより回折された±1
次回折光中一つの回折光を受光する2分割受光領域をな
す第7及び第8分割受光領域C1、C2とを含んで構成
され得る。
向に分割され、第2及び第8分割受光領域A2、C2と
第5及び第3分割受光領域B1、D1は各々第1及び第
7分割受光領域A1、C1と第6及び第4分割受光領域
B2、D2の内側に配置されることが望ましい。
及び第7分割受光領域A1、B1、C1、D1の検出信
号の和信号と、第2、第4、第6及び第8分割受光領域
A2、B2、C2、D2の検出信号の和信号の差動信号
でフォーカス誤差信号を検出する。
2パターン領域により回折された他の回折光を受光する
第1及び第2単一受光領域A、Dをさらに具備し、前記
第2受光部は、前記第3及び第4パターン領域により回
折された他の回折光を受光する第3及び第4単一受光領
域B、Cをさらに具備することが望ましい。
1及び第2パターン部間及び/または外側に備えられ
る。
間隔及び第1及び第2パターン部の各々の幅は、集束手
段の移動に対してトラック誤差信号にオフセット発生が
抑制されるように最適化される。
セットが相殺されたプッシュプル信号を検出するため
に、前記第1受光部の検出信号と前記第2受光部の検出
信号を差動する第1差動部と、前記第3及び第4受光部
の検出信号を差動する第2差動部と、前記第1及び第2
差動部側から入力される信号を各々所定ゲインに増幅す
る第1及び第2増幅部と、前記第1及び第2増幅部側か
ら入力される信号を差動する第3差動部とを含み、前記
第1及び第2増幅部のゲインは第3差動部の差動信号に
直流成分のオフセットが相殺される条件を満たすことが
望ましい。
発明の望ましい実施形態に対して詳細に説明する。
示したような光ピックアップ装置に採用されて、その光
ピックアップ装置が記録媒体、例えば、ディスクの正し
いトラック位置を追従しながら情報信号を記録/再生す
るように光源で照射され、前記記録媒体で反射された光
を受光してフォーカス誤差信号及び/またはトラック誤
差信号を検出する。また記録再生時には情報信号を検出
する。
信号検出ユニットは、記録媒体(図示せず)から反射さ
れて入射される収斂光を回折するホログラム部材10
と、前記ホログラム部材10により回折された光を受光
して光電変換する光検出器30と、前記光検出器30の
検出信号から情報信号及び/または誤差信号を生成する
信号演算部50とを含んで構成される。ここで、参照符
号21は、記録媒体で反射されて信号検出ユニット側に
入射される光を集束する光検出レンズを示す。
隔離隔して配置され入射された光を回折し集束する第1
及び第2パターン部と、前記第1及び第2パターン部の
周辺に各々配置されて入射された光を相異なる方向に回
折する第3及び第4パターン部とを具備する。
び第2パターン領域A、D、第2パターン部は前記第1
及び第2パターン領域A、Dに各々向い合う第3及び第
4パターン領域B、Cよりなる。この時、前記第1及び
第2パターン領域A、Dの境界線と第3及び第4パター
ン領域B、Cの境界線は概略一直線上にあり、その幅W
1は相互ほぼ同一である。従って、前記パターン領域
A、B、C、Dは2×2行列配置をなし、時計方向に配
置される。
パターン部間に前記第1パターン部に近接に配置された
パターン領域E1と、これに対向に前記第1パターン部
の外側に配置されたパターン領域E2とよりなる。同じ
く、前記第4パターン部は前記パターン領域E1と第2
パターン部との間に配置されたパターン領域F1と、こ
れに対向して前記第2パターン部の外側に配置されたパ
ターン領域F2とよりなる。ここで、前記第3及び第4
パターン部のパターン領域は、前記第1及び第2パター
ン部間及び外側中いずれか一側にだけ備えられる場合も
ある。
は、入射光を相異なる方向に回折し集束するパターン領
域A、B、C、Dとその間及び/または外側に配置され
て入射光を回折する少なくとも2つのパターン領域(E
1、E2)(F1、F2)を具備し、少なくとも6つの
パターン領域よりなる。従って、パターン領域(A)
(B)(C)(D)(E1、E2)(F1、F2)は入
射光を少なくとも6分割して各々±1に回折する。
A、D、B、Cに形成されたホログラムパターンは、入
射光を相異なる方向に回折するように相互所定角度をな
し、その少なくとも一部パターン領域のパターンは相異
なる回折角で入射光を回折するように相異なるピッチを
有する。ここで、各パターン領域A、D、B、Cに形成
されたホログラムパターンのピッチ間隔及びその配置方
向による入射光の回折角及び入射光を回折する方向は、
後述する前記光検出器30の受光領域の配置と関連され
て誤差信号のオフセットを低減できるように最適化され
る。
A、Dには入射光を回折して、図4に示した座標に対し
て概略1四分面に+1次回折光、概略3四分面に−1次
回折光が位置するようにパターンが形成されている。第
3及び第4パターン領域B、Cには入射光を回折して概
略4四分面に+1次回折光、概略2四分面に−1次回折
光が位置するようにパターンが形成されている。この
時、前記各パターン領域A、D、B、Cのパターンは、
その各パターンにより回折された光がx軸に対してなす
回折方向の組合が、記録モード時や温度変化により光ピ
ックアップ装置の光源から出射される光の波長が変わる
場合にもフォーカスオフセットが発生しないようにする
配置方向を有することが望ましい。
変わり、これにより光ピックアップ装置をなす少なくと
も一部光学素子、例えば、集束手段の屈折率が変わり回
折ビームの焦点位置が変わってフォーカス誤差信号にオ
フセットが発生する。また、温度変化に従って光源の出
射光波長が変われば、ホログラム部材10で回折された
光の回折角度が変わってフォーカス誤差信号にオフセッ
トが発生する。従って、図4に示したように、光検出器
30上に落ちるビームの位置が最適化されるようにパタ
ーン領域A、B、C、Dのパターン方向を適当に設計し
てx軸に対するビームの隔離距離のα,β,γ値を最適
化すれば、前記のようなフォーカス誤差信号オフセット
をお互い相殺することができる。ここで、前記α,β,
γは、x軸と後述する2分割受光領域A1、A2、2分
割受光領域C1、C2、2分割受光領域B1、B2に各
々受光される光スポットとの最短距離である。
Cは入射光を回折する同時に一回折光、例えば、+1次
回折光に対しては(−)パワー、−1次回折光に対して
は(+)パワーを有するレンズ役割をするように備えら
れる。前記第2及び第3パターン領域D、Bは入射光を
回折すると同時に一回折光、例えば+1次回折光に対し
ては(+)パワー、−1次回折光に対しては(−)パワ
ーを有するレンズ役割をするように備えられる。
A、Cで回折された−1次回折光と第2及び第3パター
ン領域D、Bで回折された+1次回折光は、相対的に短
い焦点距離を有し第1焦点f1に集束される。前記第1
及び第4パターン領域A、Cで回折された+1次回折光
と第2及び第3パターン領域B、Dで回折された−1次
回折光は相対的に長い焦点距離を有し、記録媒体側から
見て第1焦点f1より遠く位置した第2焦点f2に集束
される。
に、オンフォーカス状態の場合に前記第1及び第2焦点
f1、f2がその前後に位置するように第1及び第2焦
点f1、f2間、望ましくは、その間の中心に位置す
る。従って、オンフォーカス位置では図4に示したよう
に、前記光検出器30上に受光される第1乃至第4パタ
ーン領域A、B、C、Dによる±1次回折光の光スポッ
トの大きさはほぼ同一である。
A、D、B、Cは入射される光スポットを分割して各々
その領域内に入射される光だけを回折するので、±1次
回折光の光スポットは図4に示したようにお互い倒像に
なりその姿は同一である。
ーン領域(E1、E2)(F1、F2)は、前記第1及
び第2パターン部とは違って入射光を相異なる方向に回
折する役割だけする。従って、前記パターン領域(E
1、E2)(F1、F2)により回折された+1次回折
光はオンフォーカス状態の時、望ましくは前記第1及び
第2焦点f1、f2間の中心の焦点fに集束され、−1
次回折光も同じである。
ラム部材10において、前記第1及び第2パターン部間
の間隔、望ましくはその間に位置した前記第3及び第4
パターン部のパターン領域E1、F1の幅W2と前記第
1及び第2パターン部各々の幅W1は、光ピックアップ
装置の集束手段の移動に対してトラック誤差信号にオフ
セット発生が抑制されるように最適化される。ここで、
前記第3及び第4パターン部のパターン領域E1、F1
の幅はお互い同一である。従って、ホログラム部材10
は前記第3及び第4パターン部間を中心軸として概略対
称構造を有する。
30との間に焦点調整レンズ25、例えば、凹レンズを
さらに具備することが望ましい。この焦点調整レンズ2
5はホログラム部材10と前記第1焦点f1との間に配
置されることが望ましく、焦点距離を変化、例えば伸ば
す役割をする。従って、このような焦点調整レンズ25
を採用すれば、光検出器30設置の自由度が増える。
フォーカス状態の時前記第3及び第4パターン部による
回折光が集束される焦点fに位置する。この光検出器3
0は図4に示したように、前記第1及び第2パターン部
により各々回折され集束された光を受光する第1及び第
2受光部と、前記第3及び第4パターン部により各々回
折された光を受光する第3及び第4受光部とを含んでな
る。
ーン領域A、Dにより回折された±1次回折光中、例え
ば、+1次回折光を各々受光する一対の2分割受光領域
(A1、A2)(D1、D2)を具備する。前記第2受
光部は、前記第3及び第4パターン領域B、Cにより回
折された±1次回折光中、例えば+1次回折光を各々受
光する一対の2分割受光領域(B1、B2)(C1、C
2)を具備する。ここで、便宜上パターン領域の参照符
号とそのパターン領域により回折された光が受光される
受光領域の参照符号を一貫的に表示した。
2分割受光領域(A1、A2)(D1、D2)(B1、
B2)(C1、C2)は、例えば、図4に示したような
配置構造を有する。即ち、前記2分割受光領域(A1、
A2)(D1、D2)と2分割受光領域(B1、B2)
(C1、C2)は、前記パターン領域A、B、C、Dの
設計と関連して概略第1及び第4四分面に配置される。
この時、前記2分割受光領域D1、D2はx軸と隣接さ
れる。また、前記2分割受光領域(A1、A2)(B
1、B2)(C1、C2)(D1、D2)の各々はその
分割境界線が、例えばx軸と平行に分割される。そし
て、分割受光領域A2、C2、B1、D1の各々が分割
受光領域A1、C1、B2、D2よりx軸に近く配置さ
れる。即ち、分割受光領域A2、C2と分割受光領域B
1、D1は各々分割受光領域A1、C1と分割受光領域
B2、D2の内側に配置される。
(A1、A2)(B1、B2)(C1、C2)(D1、
D2)の検出信号は、後述するように主にフォーカス誤
差信号を検出するのに使われ、トラック誤差信号及び情
報信号検出に使われる場合もある。
パターン領域A、Dとパターン領域B、Cにより各々回
折された他の回折光、例えば、−1次回折光を受光する
単一受光領域A、Dと単一受光領域B、Cをさらに具備
することが望ましい。この時、前記単一受光領域A、D
は、図4の座標軸上の原点Oに対して前記の2分割受光
領域(A1、A2)(D1、D2)と対称になるように
3四分面に位置し、同じように前記単一受光領域B、C
は2分割受光領域(B1、B2)(C1、C2)に対称
になるように2四分面に位置する。
号は情報信号の検出に主に使われ、トラック誤差信号検
出にも使われる場合がある。
ン部のパターン領域E1、E2により回折された、例え
ば+1次回折光を受光するように2四分面に位置した受
光領域E1+E2よりなり、前記第4受光部は前記第4
パターン部のパターン領域F1、F2により回折され
た、例えば+1次回折光を受光するように1四分面に位
置した受光領域F1+F2よりなる。ここで、前記第3
及び第4受光部は第3及び第4パターン部により回折さ
れた−1次回折光を受光するように備えられる場合もあ
る。
ス状態の時、概略前記第1及び第2焦点f1、f2間の
中心、即ち、焦点f上に位置するので、オンフォーカス
位置で前記2分割受光領域(A1、A2)(B1、B
2)(C1、C2)(D1、D2)及び単一受光領域
A、B、C、Dに受光される光スポットの形状及び大き
さはほぼ同一である。また、第3及び第4受光部の受光
領域(E1+E2)(F1+F2)には光スポットが焦
点を結ぶ。
出器30の検出信号からトラック誤差信号及び/または
フォーカス誤差信号を検出し、再生時には情報信号を検
出する。
記録/再生モード及び記録媒体の種類に従って選択的に
プッシュプル信号または位相差信号を検出してトラック
誤差信号を検出するように備えられることが望ましい。
ここで、トラック誤差信号は記録/再生モード及び記録
媒体の種類に従ってその検出方法を異にする。
生時やDVD−R/RWディスク再生時には前記信号演
算部50は、ホログラム部材10の一対角線方向のパタ
ーン領域A、Cにより回折された光が受光される単一受
光領域A、Cの検出信号の和信号と、他の対角線方向の
パターン領域B、Dにより回折された光が受光される単
一受光領域(B)(D)の検出信号の位相信号とを比較
して位相差信号を作る。ここで、これに対応する2分割
受光領域の検出信号の位相信号を比較して位相差信号を
作る場合もある。この時、位相差信号は検出信号の位相
を比較するのでオフセットがほとんど発生しない。
VD−R/RWディスク再生時には、前記信号演算部5
0はプッシュプル信号を検出するように作動される。
ディスク状記録媒体の偏心により対物レンズのような集
束手段が本来の位置でシフトした場合にもプッシュプル
信号にオフセットが発生しないようにプッシュプル信号
を検出できるが、その原理は次の通りである。
セットは、主にビームの中心領域、即ち、パターン領域
E1、F1に入射される部分と外郭領域、即ち、パター
ン領域E2、F2に入射される部分で主に発生する。従
って、パターン領域E1、F1の幅W2及びパターン領
域A、Bの幅W1を適当な値を有するようにホログラム
部材10を形成すれば、後述する図6(a)に示したよ
うにパターン領域A、D、B、Cによるプッシュプル信
号(PP1:PP1=a+d−b−c)は、前記パター
ン領域(E1、E2)(F1、F2)によるプッシュプ
ル信号(PP2:PP2=e1+e2−f1−f2)に
比べて相対的に交流成分は大きいが、直流成分のオフセ
ット発生量は小さい。反対に、図6Bに示したように前
記PP2信号は前記PP1信号に比べて交流成分は小さ
いが、直流成分のオフセット発生量は大きくなる。従っ
て、前記PP1信号とPP2信号を分離検出して各々に
適当な係数をかけ、この二つの信号を差動すれば集束手
段の移動時にもオフセットが発生しないプッシュプル信
号を作ることができる。
50のプッシュプル信号検出部分は、図5に示したよう
に第1及び第2受光部の検出信号を差動する第1差動部
51a、第3及び第4受光部の検出信号を差動する第2
差動部51b、前記第1及び第2差動部51a、51b
の出力信号を各々所定ゲインで増幅する第1及び第2増
幅部53a、53b及び前記第1及び第2増幅部53
a、53b側から入力される信号を差動する第3差動部
55を含んでなる。
受光部の検出信号、望ましくは単一受光領域A、Dの検
出信号a、dの和信号a+dが入力され、−入力端には
第2受光部の検出信号、望ましくは単一受光領域B、C
の検出信号b、cの和信号b+cが入力される。ここ
で、前記第1差動部51aに2分割受光領域(A1、A
2)(D1、D2)の検出信号(a1、a2)(d1、
d2)の和信号a1+a2+d1+d2と2分割受光領
域(B1、B2)(C1、C2)の検出信号(b1、b
2)(c1、c2)の和信号(b1+b2+c1+c
2)を入力する場合もある。
(PP1=D+Esin(wt))は図6(a)のよう
なオフセットDを有する。この第1差動部51aの出力
信号は第1増幅部53aでゲインk1で増幅された後、
第3差動部55の+入力端に入力される。
端には各々第3及び第4受光部の受光領域(E1+E
2)(F1+F2)の検出信号(e1+e2)(f1+
f2)が入力され、その出力信号(PP2=D’+E’
sin(wt))は図6BのようなオフセットD’を有
する。同じく、この第2差動部51bの出力信号は第2
増幅部53bでゲインk2で増幅された後、第3差動部
55の−入力端に入力される。
4のように表現できる。
流成分、即ち、オフセットが数式5のように0の条件を
満足すれば、第3差動部では数式6のようにオフセット
が除去されたプッシュプル信号PPが出力される。ここ
で、図6Cはオフセットが除去されたプッシュプル信号
PPを示すグラフである。
ようにフォーカス誤差信号を検出する。
領域(A1、A2)(B1、B2)(C1、C2)(D
1、D2)の検出信号を差動し、これらを合算してフォ
ーカス誤差信号を検出する。第1及び第4パターン領域
A、Cにより回折された光の場合には、x軸に対して遠
いところに配置された分割受光領域A1、C1の検出信
号a1、c1でx軸に近いところに配置された分割受光
領域A2、C2の検出信号a2、c2を差動し、第2及
び第3パターン領域D、Bにより回折された光の場合に
は、x軸に近いところに配置された分割受光領域B1、
D1の検出信号b1、d1でx軸から遠いところに配置
された分割受光領域B2、D2の検出信号b2、d2を
差動した後これを合算すればよい。従って、フォーカス
誤差信号FESは数式7と同じである。
値がa1=a2、b1=b2、c1=c2、d1=d2
になりフォーカス誤差信号は0になる(FES=0)。
このような結果は前記ホログラム部材10と関連して各
2分割受光領域の分割境界線の位置及びその間隔を適切
にしたり、信号演算部50で各分割受光領域の検出信号
を適切に増幅することによって得られる。
焦点距離より近い時はホログラム部材10により回折さ
れた光の焦点が全体的に後ろに移動するので、2分割受
光領域(A1、A2)(C1、C2)に受光される光ス
ポットは大きくなり、2分割受光領域(B1、B2)
(D1、D2)に受光される光スポットは小さくなっ
て、フォーカス誤差信号は0より大きい値になる(FE
S>0)。
手段の焦点距離より遠い時は、ホログラム部材10によ
り回折された光の焦点が全体的に前に移動して2分割受
光領域(A1、A2)(C1、C2)に受光される光ス
ポットは小さくなり、2分割受光領域(B1、B2)
(D1、D2)に受光される光スポットは大きくなって
フォーカス誤差信号は0より小さな値になる(FES<
0)。
0が、その一部パターン領域A、D、B、Cに入射され
る光を分割して各々独立的に回折すると同時にその回折
光を相異なる焦点に集束するので、記録媒体と集束手段
との距離に従って前記回折光の焦点が移動して光検出器
30に受光される光スポットの大きさが変わるのでフォ
ーカス誤差信号を検出できる。
は、2分割受光領域(A1、A2)(D1、D2)(B
1、B2)(C1、C2)の受光面積がこれに受光され
る光スポットに比べて大きいため、光検出器30の歪み
によるフォーカス誤差信号の劣化が従来に比べて小さ
く、またこのように光検出器30が歪んだ場合にも次の
ようにオフセットがほとんど発生しないフォーカス誤差
信号を検出できる。
て2分割受光領域(A1、A2)(D1、D2)(B
1、B2)(C1、C2)がy−軸方向に分割されてい
るので、オフセットが発生しない。
30が歪めばオンフォーカス状態で2分割受光領域(A
1、A2)(C1、C2)での検出信号差はa1−a2
=−S、c1−c2=Sになり、他の2分割受光領域
(B1、B2)(D1、D2)での検出信号差はb1−
b2=−T、d1−d2=Tになる。従って、フォーカ
ス誤差信号は(a1−a2)+(c1−c2)+(b1
−b2)+(d1−d2)=−S+S−T+T=0にな
ってオフセットが発生しない。反対方向への歪みに対し
ても逆に相殺されるため、オフセットが発生しない。
録時または温度変化に従う光源の出射光波長変化時にも
オフセットがほとんど発生しないフォーカス誤差信号を
検出できる。
ば、光学素子、例えば集束手段の屈折率が変わり、光源
から光検出器30までの全体光学系を考慮する時、オン
フォーカス状態でホログラム部材10により回折された
光の焦点f1、f、f2は図7に示したように、全体的
に焦点調整レンズ25側に移動して焦点がf1’、
f’、f2’に変わる。
回折角度変化を考慮しないと、オンフォーカス位置で焦
点調整レンズ25側への焦点シフトによって2分割受光
領域(A1、A2)(C1、C2)に結ばれる光スポッ
トが小さくなって、その検出信号はa1<a2、c1<
c2になり、他の2分割受光領域(B1、B2)(D
1、D2)に結ばれる光スポットは大きくなってその検
出信号はb1<b2、d1<d2になり、フォーカス誤
差信号FESは(a1+b1+c1+d1)−(a2+
b2+c2+d2)<0になるオフセットが発生する。
ログラム部材10により回折された光で、この回折光の
回折角度θは波長λとsinθ=λ/p(p:ホログラ
ム部材10の各パターン領域のピッチ)との関係がある
ので、波長λが長くなれば回折角度θは大きくなる。従
って、2分割受光領域(A1、A2)(B1、B2)
(C1、C2)(D1、D2)に受光された±1次回折
光は図4の原点Oに対して遠ざかる方向にシフトされ
る。
(C1、C2)に受光される+1次回折光は、各々分割
受光領域A2、C2側から分割受光領域A1、C1側に
移動、即ち、焦点調整レンズ25側への焦点シフトによ
り発生したオフセットを減らす方向に移動する。
受光される+1次回折光は、分割受光領域B1から分割
受光領域B2側に移動、即ち、前記焦点シフトにより発
生したオフセットを増やす方向に移動する。また、2分
割受光領域D1、D2に受光される+1次回折光は分割
受光領域D1から分割受光領域D2側に移動、即ち、焦
点シフトにより発生したオフセットを増やす方向に移動
する。
パターン領域A、Dによる入射光の回折方向がx軸とな
す絶対角度が、第2及び第3回折パターンD、Cによる
回折方向よりx軸となす絶対角度よりさらに大きく、そ
の各々の絶対角度が適当な値を有するようにパターンが
形成されれば、前記2分割受光領域(B1、B2)(D
1、D2)でのオフセット増加量を2分割受光領域(A
1、A2)(C1、C2)でのオフセット減少量より小
さくすることができるので、回折角度変化時オフセット
は減少する。
記と反対になる。
により発生するフォーカス誤差信号オフセットは、本発
明に係るホログラム部材10及び光検出器30の採用に
よりほとんど相殺される。
生する場合、信号演算部50は第1乃至第4受光部の検
出信号を合算して情報信号RFSを検出する。ここで、
情報信号RFSは数式8に示したように、第1及び第2
受光部の単一受光領域A、B、C、Dの検出信号a、
b、c、dと第3及び第4受光部の受光領域(E1+E
2)(F1+F2)の検出信号(e1+e2)(f1+
f2)とを合算して検出される。
+E2)(F1+F2)の検出信号に2分割受光領域
(A1、A2)(B1、B2)(C1、C2)(D1、
D2)の検出信号を合算したり、全ての検出信号を合算
して検出される場合もある。
ホログラム部材10の第1及び第2パターン部が各々2
個のパターン領域よりなる場合に対して説明及び示した
が、前記第1及び第2パターン部が各々一つのパターン
領域よりなり、これに対応して光検出器の受光領域及び
信号演算部が備えられることもでき、以上の説明により
十分に類推できるのでその詳細な説明及び図示は省略す
る。
用した光ピックアップ装置の一実施形態を図8を参照し
て説明する。
光源101と、入射光の進行経路を変換する光経路変換
手段103と、前記光経路変換手段103側から入射さ
れる光を記録媒体100aに集束する対物レンズのよう
な集束手段110と、記録媒体100aの情報信号及び
/または誤差信号を検出する信号検出ユニット120と
を含んで構成される。また、光経路変換手段103と集
束手段110との間に光源101から出射された発散光
を平行光に変えるコリメーティングレンズ107をさら
に具備する。
ーのように相対的に薄い記録媒体100aを記録及び/
または再生するのに適した波長領域λ1の光を出射し、
前記光経路変換手段103を経由して集束手段110に
より記録媒体100aに集束される。
る光をその偏光方向に沿って透過及び反射させる偏光ビ
ームスプリッタを具備した例を示す。この場合、前記偏
光ビームスプリッタと集束手段110との間には入射光
の偏光を変える波長板109がさらに具備される。ここ
で、前記波長板109は前記光源101の出射波長に対
して四分波長板(quarter wave plate)であることが望
ましく、前記光源101が相異なる波長の記録用及び再
生用光を選択的に出射する場合には再生用光波長に対し
て四分波長板であることが望ましい。
リッタは光源101側から入射される一線偏光の光は透
過させて記録媒体100aに向かわせ、これに直交する
他の線偏光の光は反射させる。従って、偏光ビームスプ
リッタを透過した一線偏光の光は四分波長板により一円
偏光に変わり、集束手段110により記録媒体100a
上に集束される。記録媒体100aで反射された光は集
束手段110を経由した後四分波長板により他の線偏光
に変わり、偏光ビームスプリッタで反射されて信号検出
ユニット120に入射される。
10との間にはコリメーティングレンズ107を配置し
て信号検出ユニット120に収斂光を入射する。この
時、前記コリメーティングレンズ107は光検出レンズ
の機能を有する。ここで、前記コリメーティングレンズ
107を光源101と偏光ビームスプリッタとの間に配
置し、偏光ビームスプリッタと信号検出ユニット120
との間に入射光を集束する光検出レンズ(図示せず)を
別に具備する場合もある。
10、焦点調整レンズ25及び光検出器30を含んでな
り、図2乃至図7を参照して説明したことと実質上同一
である。
装置は、相対的に薄いディスク状記録媒体100aの記
録及び/または再生時、図3に示したような少なくとも
6つのパターン領域を有するホログラム部材10により
記録媒体100aで反射されて入射された光を回折及び
/または集束し、その回折光を図4に示したように前記
各パターン領域により回折された光を受光する複数の受
光領域を具備する光検出器30を通じて検出するので、
誤差信号を正確に検出できる。即ち、光検出器30の歪
み、対物レンズのような集束手段110のシフト及び記
録時や温度変化により光源101から出射される光波長
が変わる場合にも、オフセットがほとんどない安定した
フォーカス誤差信号及びトラック誤差信号を検出でき
る。
ックアップ装置は、CDファミリーのように相対的に厚
いディスク状記録媒体100bの記録及び/または再生
に適した波長領域λ2の光を出射しその記録媒体100
bから反射された光を受光する光モジュール131と、
前記光モジュール131から出射された光の進行経路を
変換する光経路変換手段140とをさらに具備し、相異
なる厚さの記録媒体を互換採用するように備えられるこ
とが望ましい。
ず)、この光源側から入射される光は大部分直進させ、
CDファミリーのように相対的に厚いディスク状記録媒
体100bに反射され入射される光を+1次及び/また
は−1次で回折するホログラム(図示せず)と、前記光
源の一側に配置されて前記ホログラムにより回折され入
射される光を受光して情報信号及び/または誤差信号を
検出する光検出器(図示せず)とを含む構成を有する。
ここで、前記のような光モジュール131の構成は公知
であるのでその図示は省略する。
に、本発明は光源101と、この光源101と前記光経
路変換手段140との間に配置されたビームスプリッタ
(図示せず)と、本発明に係る信号検出ユニット120
とを具備する場合もある。
薄い記録媒体100aの記録及び/または再生用光の損
失を最小化できるように、前記光源101から出射され
た波長領域λ1の光は大部分通過させ、前記光モジュー
ル131から出射された波長領域λ2の光は反射させる
二色フィルタを具備することが望ましい。ここで、参照
符号137は光モジュール131と二色フィルタとの間
の光経路上に配置された集束レンズである。
記録媒体を互換採用するように備えられる場合に、集束
手段110に入射される光の開口を調節する手段をさら
に具備することが望ましい。図8は、開口調節手段で記
録及び/または再生する記録媒体の厚さに従って入射光
ビームの透過大きさを調節する液晶シャッターのような
開口フィルタ115を具備した例を示す。ここで、参照
符号108は入射光を反射させてその進行方向を変える
ミラーである。
装置は、相対的に薄いディスク状記録媒体の記録及び/
または再生時オフセットが発生しないフォーカス誤差信
号及びトラック誤差信号を検出できるので、安定したサ
ーボ具現が可能になる。
光ピックアップ装置に採用されてフォーカス誤差信号及
びトラック誤差信号を安定的に検出する実施形態を図8
を参照して説明したが、本発明の技術的思想の範囲内で
多様な構成の光ピックアップ装置に採用できることはも
ちろんである。
ットは、入射光を回折及び集束する4個のパターン領域
及び入射光を回折する少なくとも2個のパターン領域で
構成されたホログラム部材及びこれに対応するように備
えられた光検出器を具備して、光検出器の歪み及び/ま
たは光源から出射される光波長の変化時にもオフセット
が低減された安定したフォーカス誤差信号を検出でき
る。
対物レンズのような集束手段のシフトにもオフセットが
除去されたプッシュプル信号を検出できる。
従来の非点収差法の代りに入射光を回折し、相異なる焦
点に集束する複数のパターン領域が形成されたホログラ
ム部材を採用しその回折光を受光する2分割受光領域が
形成された光検出器でフォーカス誤差信号を検出するの
で、ランド/グルーブ記録方式の高密度記録及び/また
は再生用ディスク状記録媒体を記録/再生する場合にも
フォーカス誤差信号にグルーブの影響によるクロストー
クが大きく発生しない。
置は安定したサーボ具現が可能で、高密度記録及び/ま
たは再生が可能である。
ットの構成を概略的に示す図である。
的に示す図である。
平面図。
図。
分の実施形態を示す図である。
P1、PP2及びPP信号を各々示すグラフである。
長変化時、本発明に係る信号検出ユニットで回折光の焦
点位置変化を示す図である。
ピックアップ装置の一実施形態を示す図である。
Claims (19)
- 【請求項1】 光を生成出射する第1光源と、 入射光の進行経路を変換する第1光経路変換手段と、 前記第1光経路変換手段側から入射される光を記録媒体
に集束させる集束手段と、 前記記録媒体で反射されて入射される光を回折するホロ
グラム部材と、前記ホログラム部材で回折された光を受
光して光電変換する光検出器及び、前記光検出器の検出
信号からフォーカス誤差信号及び/またはトラック誤差
信号を生成する信号演算部とを具備して、前記記録媒体
で反射され集束手段及び第1光経路変換手段を経由した
光を受光して情報信号及び/または誤差信号を検出する
第1信号検出ユニットとを含み、 前記ホログラム部材は、 お互い所定間隔離隔して配置され、入射された光を回折
し集束する第1及び第2パターン部と、前記第1及び第
2パターン部の周辺に各々配置されて入射された光を相
異なる方向に回折する第3及び第4パターン部とを具備
し、前記第1及び第2パターン部は±1次回折光が相異
なる第1または第2焦点f1、f2に結ばれるように備
えられ、 前記光検出器は、 オンフォーカス状態で前記第1及び第2焦点f1、f2
間に位置し、前記第1及び第2パターン部により各々回
折され集束された光を受光する第1及び第2受光部と、
前記第3及び第4パターン部により各々回折された光を
受光する第3及び第4受光部とを具備することを特徴と
する光ピックアップ装置。 - 【請求項2】 前記第1パターン部は第1及び第2パタ
ーン領域A、Dよりなり、 前記第2パターン部は、前記第1及び第2パターン領域
A、Dに各々向かい合う第3及び第4パターン領域B、
Cよりなり、 前記第1及び第4パターン領域A、Cで回折された±1
次回折光中で一回折光は前記第1焦点、他の回折光は前
記第2焦点に各々結ばれ、前記第2及び第4パターン領
域D、Bで回折された±1次回折光中で一回折光は前記
第2焦点、他の回折光は前記第1焦点に各々結ばれるこ
とを特徴とする請求項1に記載の光ピックアップ装置。 - 【請求項3】 前記第1受光部は、 前記第1パターン領域Aにより回折された±1次回折光
中一つの回折光を受光する2分割受光領域をなす第1及
び第2分割受光領域A1、A2と、前記第2パターン領
域Dにより回折された±1次回折光中一つの回折光を受
光する2分割受光領域をなす第3及び第4分割受光領域
D1、D2とを含み、 前記第2受光部は、 前記第3パターン領域Bにより回折された±1次回折光
中一つの回折光を受光する2分割受光領域をなす第5及
び第6分割受光領域B1、B2と、前記第4パターン領
域Cにより回折された±1次回折光中一つの回折光を受
光する2分割受光領域をなす第7及び第8分割受光領域
C1、C2とを含む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。 - 【請求項4】 前記信号演算部は、 前記第1、第3、第5及び第7分割受光領域A1、B
1、C1、D1の検出信号の和信号と、その他の第2、
第4、第6及び第8分割受光領域A2、B2、C2、D
2の検出信号の和信号の差動信号でフォーカス誤差信号
を検出することを特徴とする請求項3に記載の光ピック
アップ装置。 - 【請求項5】 前記2分割受光領域は概略お互い並んだ
方向に分割され、 第2及び第8分割受光領域A2、C2と第5及び第3分
割受光領域B1、D1は各々第1及び第7分割受光領域
A1、C1と第6及び第4分割受光領域B2、D2の内
側に配置されたことを特徴とする請求項3に記載の光ピ
ックアップ装置。 - 【請求項6】 前記信号演算部は、 前記第1、第3、第5及び第7分割受光領域A1、B
1、C1、D1の検出信号の和信号と、第2、第4、第
6及び第8分割受光領域A2、B2、C2、D2の検出
信号の和信号の差動信号でフォーカス誤差信号を検出す
ることを特徴とする請求項5に記載の光ピックアップ装
置。 - 【請求項7】 前記第1受光部は、前記第1及び第2パ
ターン領域により回折された他の回折光を受光する第1
及び第2単一受光領域A、Dをさらに具備し、 前記第2受光部は、前記第3及び第4パターン領域によ
り回折された他の回折光を受光する第3及び第4単一受
光領域B、Cをさらに具備することを特徴とする請求項
3に記載の光ピックアップ装置。 - 【請求項8】 前記第1受光部は、前記第1パターン部
により回折された±1次回折光中で一回折光を受光する
2分割受光領域をなす第1及び第2分割受光領域A1、
A2を含み、 前記第2受光部は、前記第2パターン部により回折され
た±1次回折光中で一回折光を受光する2分割受光領域
をなす第3及び第4分割受光領域B1、B2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。 - 【請求項9】 前記信号演算部は、 前記第1及び第3分割受光領域A1、B1の検出信号の
和信号と第2及び第4分割受光領域A2、B2の検出信
号の和信号の差動信号でフォーカス誤差信号を検出する
ことを特徴とする請求項8に記載の光ピックアップ装
置。 - 【請求項10】 前記2分割受光領域はお互い並んだ方
向に分割され、 第2及び第3分割受光領域A2、B1は第1及び第4分
割受光領域A1、B2間に配置されたことを特徴とする
請求項8に記載の光ピックアップ装置。 - 【請求項11】 前記信号演算部は、 前記第1及び第3分割受光領域A1、B1の検出信号の
和信号と第2及び第4分割受光領域A2、B2の和信号
の差動信号でフォーカス誤差信号を検出することを特徴
とする請求項10に記載の光ピックアップ装置。 - 【請求項12】 前記第1及び第2受光部は、各々前記
第1及び第2パターン部により回折された他の回折光を
受光する単一受光領域A、Bをさらに具備することを特
徴とする請求項8に記載の光ピックアップ装置。 - 【請求項13】 前記第3及び第4パターン部は、各々
前記第1及び第2パターン部間及び/または外側に備え
られる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。 - 【請求項14】 前記第1及び第2パターン部間の間隔
及び第1及び第2パターン部の各々の幅は、集束手段の
移動に対してトラック誤差信号にオフセット発生が抑制
されるように最適化されることを特徴とする請求項13
に記載の光ピックアップ装置。 - 【請求項15】 前記第1及び第2パターン部間の間隔
及び第1及び第2パターン部の各々の幅は、集束手段の
移動に対してトラック誤差信号にオフセット発生が抑制
されるように最適化される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。 - 【請求項16】 前記信号演算部は、 記録/再生モード及び記録媒体の種類に従って選択的に
プッシュプル信号または位相差信号を検出することを特
徴とする請求項1に記載の光ピックアップ装置。 - 【請求項17】 前記信号演算部は、直流成分のオフセ
ットが相殺されたプッシュプル信号を検出するために、 前記第1受光部の検出信号と前記第2受光部の検出信号
を差動する第1差動部と、 前記第3及び第4受光部の検出信号を差動する第2差動
部と、 前記第1及び第2差動部側から入力される信号を各々所
定ゲインに増幅する第1及び第2増幅部と、 前記第1及び第2増幅部側から入力される信号を差動す
る第3差動部とを含み、前記第1及び第2増幅部のゲイ
ンは第3差動部の差動信号に直流成分のオフセットが相
殺される条件を満たす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。 - 【請求項18】 前記第1光源は、相対的に薄い記録媒
体の記録及び/または再生に適した第1波長領域の光を
出射し、 相対的に厚い記録媒体の記録及び/または再生に適した
第2波長領域の光を出射する第2光源と、 前記第1光源と集束手段との間の光経路上に配置されて
前記第2光源から出射された光の進行経路を変換する第
2光経路変換手段とをさらに具備して、厚さが相異なる
ディスクを互換採用できるようになったことを特徴とす
る請求項1に記載の光ピックアップ装置。 - 【請求項19】 前記第2光経路変換手段は、前記第1
光経路変換手段と集束手段との間の光経路上に配置され
て前記第1波長領域の光は通過させ、前記第2波長領域
の光は反射させる二色フィルタで、 前記第2光源から出射され記録媒体から反射された光を
受光して、相対的に厚い記録媒体の記録及び/または再
生時情報信号及び/または誤差信号を検出する第2信号
検出ユニットをさらに具備することを特徴とする請求項
18に記載の光ピックアップ装置。
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