JP2003067956A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 受光部に工夫を加えることによりチルトエラ
ー信号を得ることが可能な光ピックアップ装置を提供す
る。 【解決手段】 レーザ素子５０からのレーザ光Ｌを対物
レンズ５８にて集光して記録媒体Ｄ上に微小なスポット
を形成し、前記記録媒体からの反射光をビームスプリッ
タ５６、集光レンズ６０及びホログラム素子６２を介し
てメインビームと複数のサブビームとよりなる複数の光
束に分割して多分割型の受光部６４により受光するよう
にした光ピックアップ装置において、前記多分割型の受
光部を、中央部に列状に配置されるメインビーム用の複
数のメイン素子ブロック７０Ｃと、このメイン素子ブロ
ックの両側に列状にそれぞれ配置されたサブビーム用の
複数のサブ素子ブロック７０Ｂとにより形成し、前記サ
ブ素子ブロックの一部を複数の素子片８０に分割し、前
記各素子片の出力に基づいてチルトエラー検出信号を得
るように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク等の円
盤状の記録媒体を回転駆動してこれに対してデジタルデ
−タの記録及び再生を行う光ピックアップ装置に係り、
特に、記録媒体の反りや装置自体の傾きに起因して発生
するチルトを修正する光ピックアップ装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】一般に、光ディスク等の円盤状の記録媒
体に対してデジタルデ−タの記録及び／または再生を行
う光ディスクドライブ装置は、回転駆動された光ディス
クに対して、光ピックアップ装置によりレ−ザ光を集光
することにより形成した微小スポットを所望の位置に照
射し、デジタルデ−タを記録及び／または再生する。こ
の時、光ピックアップ装置は、光ディスクに安定してデ
ジタルデ−タを記録したり、光ディスクに記録されたデ
ジタルデ−タを正確に再生するために、光ディスクの盤
面上に設けられたトラックにレ−ザ光を追従させて動作
する。光ディスクドライブ装置において、使用時及び／
保存時の温湿度の環境の影響や取り扱い状態による光デ
ィスクの反りや光ディスクドライブ装置における光ピッ
クアップ装置の傾きに起因して、ラジアルチルトが発生
する事がある。このチルトは、光スポットに収差をもた
らすことから、再生信号の歪みや、記録パワ−効率の低
下を引き起こすことが知られている。 【０００３】チルト検出については、ＤＶＤ−ＲＡＭの
場合は、ディスク上にアドレス信号であるＣＡＰＡ（Ｃ
ｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ａｌｌｏｃａｔｅｄ Ｐｉ
ｔＡｄｄｒｅｓｓ）が記録されており、これを利用して
トラッキングサ−ボをかけた状態で、トラッキングエラ
−残差（プッシュプル）信号をチルト成分とみなす事が
できるが、ＤＶＤ−ＲＷはディスクフォ−マットの違い
によりそのような手段を取る事ができないため、専用の
センサを用いてディスクチルトを検出する必要があり、
この種の従来の検出方法は、例えば特開２００１−５６
９４９号公報等に開示されている。図１７は一般的な光
ピックアップ装置のチルト補正機構を示す概略図であ
る。円盤状の記録媒体である光ディスクＤには、水分等
によって反りが発生しており、光ピックアップ装置２の
筐体４に、発光素子６とこの両側に発光素子６からの光
を受ける２個のチルトセンサ８を設け、上記発光素子６
からの光を光ディスクＤに当て、この反射光を２個のチ
ルトセンサ８で受けるようになっている。この筐体４は
移動ベース１０に支持アーム１２を介してチルト修正方
向へ回動自在に支持されており、この筐体４の一側に
は、上記移動ベース１０との間でスプリング１１と、こ
の中央に挿通した出没ロッド１２を介在させている。そ
して、この出没ロッド１２をチルト制御モータ１４によ
り出没させて、上記筐体４を矢印１６の方向に回動させ
て、チルト調整を行うようになっている。 【０００４】このチルト制御モータ１４は、上記２つの
チルトセンサ８の出力差を差動増幅器１８で増幅し、こ
の出力に基づいてドライバ２０によって制御される。ま
た、上記移動ベース１０にはラック２２が形成されてお
り、このラック２２に、フィードモータ２４によって回
転されるピニオン２６を歯合させて、移動ベース１０を
トラッキング方向へ高速、或いは低速で移動可能として
いる。すなわち、このフィードモータ２４は、高速送り
部２８、或いは通常送り部３０より出力される信号を受
けるドライバ３２によって駆動される。 【０００５】また、他の装置例として、トラッキング方
向、フォーカス方向及びチルト方向の３軸アクチュエー
タを用いて、それぞれの方向の制御を行うようにしたも
のもある。図１８はこのような３軸アクチュエータの一
例の斜視図を示している。図１８の３軸アクチュエータ
は、上記筐体４に収容されており、これに含まれるサス
ペンションベース３４からは４本のサスペンションワイ
ヤ３６が延びており、この先端にレンズホルダ３８をト
ラッキング方向及びフォーカス方向へ揺動可能に取り付
けている。そして、このレンズホルダ３８に対物レンズ
４０を取り付けてディスク表面に光スポットを形成する
ようになっている。また、このレンズホルダ３８には、
トラッキングコイル４２やフォーカスコイル４４が設け
られており、上記サスペンションワイヤ３４を介して供
給されるトラッキングエラー信号やフォーカスエラー信
号により、トラッキング制御及びフォーカス制御を行う
ようになっている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな従来の光ピックアップ装置にあっては、以下のよう
な問題点があった。まず、対物レンズ４０の近傍は狭
く、そのため、この近傍にはチルトセンサ８を配置し難
いことから、ピックアップの筐体にチルト検出部を設け
ており、対物レンズを通過した光でないため、チルト検
出が間接的にならざるを得なかった。また、光ピックア
ップ装置自体がより小型化される現状にあっては、チル
トセンサを配置するスペースを確保することが益々困難
になってきている。また、上述のようにチルトセンサ８
を別途独立した部品として設けなければならず、コスト
上及び組み立て工程数も増加する、といった問題もあっ
た。本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有
効に解決すべく創案されたものであり、その目的は、対
物レンズを通過したディスクからの反射光の受光部に工
夫を加えることによりチルトエラー信号を得ることが可
能な光ピックアップ装置を提供することにある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】請求項１に規定する発明
は、レーザ素子からのレーザ光を対物レンズにて集光し
て記録媒体上に微小なスポットを形成し、前記記録媒体
からの反射光をビームスプリッタ、集光レンズ及びホロ
グラム素子を介してメインビームと複数のサブビームと
よりなる複数の光束に分割して多分割型の受光部により
受光するようにした光ピックアップ装置において、前記
多分割型の受光部を、中央部に列状に配置されるメイン
ビーム用の複数のメイン素子ブロックと、このメイン素
子ブロックの両側に列状にそれぞれ配置されたサブビー
ム用の複数のサブ素子ブロックとにより形成し、前記サ
ブ素子ブロックの一部を複数の素子片に分割し、前記各
素子片の出力に基づいてチルトエラー検出信号を得るよ
うに構成したことを特徴とする光ピックアップ装置であ
る。 【０００８】 【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る光ピックア
ップ装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図
１は本発明の光ピックアップ装置の光学系を示すブロッ
ク図、図２はホログラム素子面を透過した後の光の軌跡
（一部）を示す図、図３は多分割型の受光部を示す平面
図である。図１において、５０はレーザ光Ｌを射出する
レーザ素子、５２は上記レーザ光Ｌを平行光にするコリ
メータレンズ、５４は回折格子、５６はビームスプリッ
タ、５８は光ディスクＤ上にレーザ光を集光させて光ス
ポットを形成する対物レンズ、６０は光ディスクＤから
の反射光を集光させる集光レンズ、６２は上記反射光を
分割してメインビームと複数のサブビームとよりなる光
束を形成するホログラム素子、６４は上記光束を受光し
て検出する本発明の特徴とする多分割型の受光部であ
る。尚、６６はモニタ用受光素子である。 【０００９】このような光学系において、レ−ザ素子５
０から照射されたレーザ光Ｌは、コリメ−タレンズ５２
を通過して平行光となり、３ビ−ムを形成するための回
折格子５４により３本の光束に分離し、ビ−ムスプリッ
タ５６を透過する。それらの光束は対物レンズ５８（駆
動装置は図示せず）により光ディスクＤ上に集光され
る。この光ディスクＤからの反射光は逆の経路をたど
り、ビ−ムスプリッタ５６により反射された後に、集光
レンズ６０を通過し、更にホログラム素子６２にてメイ
ンビームと複数のサブビームの光束に分離されて、多分
割型の受光部６４に入射する。その際、適切なビ−ムス
ポットの大きさになるよう集光レンズ６０の焦点距離が
設定される。この上記ホログラム素子６２はトラッキン
グエラ−の検出のため光束をラジアル方向に２分割し、
それらは±１次光に分かれる為に、都合４分割となる。
この４分割された光束の分割方向と３ビ−ムの分割方向
のなす角度はおおよそ９０度である。よって、受光部６
４上の光束は１２分割となる。 【００１０】上記ホログラム素子６４を透過した後の光
束は図２に示す軌跡をとり、多分割型の受光部６４によ
り受光される。尚、図２においてはサブビームの軌跡の
記載は省略している。この受光部６４は、半導体素子よ
りなり、その受光面は３行×４列の１２のブロック７０
に分割されている。図中、中央の列の４個のブロック７
０は、メインビームを受光するためのメイン素子ブロッ
ク７０Ｃであり、メインブロック群７２を形成してい
る。そして、このメインブロック群７２の上側の列及び
下側の列のそれぞれ４個のブロック７０は、サブビーム
を受光するためのサブ素子ブロック７０Ｂであり、サブ
ブロック群７４を形成している。そして、図３にも示す
ように、上記メインブロック群７２の４つのブロック７
０Ｃは、それぞれ水平に４分割されて複数の素子片７８
を形成している。 【００１１】これに対して、メインブロック群７２の上
側に位置するサブ素子ブロック７４内の４つのブロック
７０Ｂの内、右側の２つのブロック７０Ａ及び下側に位
置するサブ素子ブロック７４内の４つのブロック７０Ｂ
の内、右側の２つのブロック７０Ａは、共にそれぞれ水
平方向へ５分割されて素子片８０を形成している。従っ
て、この受光部６４の受光面は全体で４０分割されてい
ることになる。ここで、図３に示すように、メインブロ
ック群７２の４つのブロック７０Ｃは、フォ−カスエラ
ー検出（スポットサイズ法）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（ＤＰＤ
法）／ＤＶＤ−ＲＡＭ（プッシュプル法）のトラッキン
グエラー検出、ＤＶＤ−ＲＷのトラッキングエラー検出
（差動プッシュプル方式のメインビ−ム検出）、ＲＦ検
出を行うために使用される。また、上下のサブブロック
群７４のそれぞれ図中左側の２つのブロック７０Ｂは、
ＤＶＤ−ＲＷのトラッキング検出（差動プッシュプル方
式のサブビ−ム検出）を行うために用いられる。 【００１２】そして、上下のサブブロック群７４のそれ
ぞれ図中右側の２つのブロック７０Ａは、本発明の特徴
とするブロックであり、これらはＤＶＤ−ＲＷのチルト
エラー検出を行うために使用される。図３に示すよう
に、チルトエラー検出に用いる各ブロック７０Ａは、前
述したようにそれぞれ水平方向へ分割された５つの素子
片７８よりなり、その内の中央部に位置する３つの素子
片７８が実際にチルトエラー検出信号を得るために用い
られる。ここでチルトエラー検出信号の形成に用いる各
素子片７８に、図３に示すように符号ＦＧ〜ＦＩ、ＦＪ
〜ＦＬ、ＥＡ〜ＥＣ、ＥＤ〜ＥＦを付すと、チルトエラ
ー検出信号は、下記信号Ｔ１、Ｔ２の差分として表され
る。 Ｔ１＝ＥＡ＋ＥＣ＋ＥＤ＋ＥＦ＋ＦＨ＋ＦＫ Ｔ２＝ＥＢ＋ＥＥ＋ＦＧ＋ＦＩ＋ＦＪ＋ＦＬ 【００１３】次に、上記信号を用いたＤＶＤ−ＲＷのチ
ルトエラー検出について詳細を以下に説明する。記録再
生用に適切な瞳端強度と結合効率を設定した光学系によ
るピックアップを使用した場合、未記録のＤＶＤ−ＲＷ
トラック上にスポットがあり、且つディスクチルト、レ
ンズシフト（ＬＳ）は共にゼロであれば、上記スポット
の反射光の強度分布は図４に示すようになる。図４はチ
ルトがゼロ、レンズシフトがゼロの時のスポットの反射
光の強度分布を示す図である。尚、図中のラジアル方向
及びタンジェンシャル方向は、図４〜図１０まで共通で
ある。また、レンズシフトがゼロのままで、ディスクチ
ルトがラジアル方向に０．４度発生すると強度分布は図
５のように変化する（トラックは図の水平方向）。図５
はチルトが０．４度、レンズシフトがゼロの時のスポッ
トの反射光の強度分布を示す図である。 【００１４】次にレンズシフトの影響を見る。レンズシ
フトが０．４ｍｍあって、ディスクチルトがゼロの場
合、ディスクからの反射光の強度分布は図６のようにな
る（この場合のレンズシフトは図の上方向（＋））。更
に、この状態で、ディスクチルトが０．４度加わると、
強度分布は図７のように変化する。また更に、そのまま
レンズシフトを図の下方向（−）に０．４ｍｍとすると
図８のような強度分布となる。図６乃至図８から分かる
通り、単にプッシュプル信号によるだけで、レンズシフ
トとディスクチルトを分別し、チルト角を検出する事は
困難である。 【００１５】次にレンズシフトの条件を固定し、ディス
クチルトの有無による強度分布の差分を取ると、図９及
び図１０のようになって、瞳内の分布の変化にはっきり
した傾向が出る。図９はレンズシフトをゼロに固定し、
ディスクチルトがゼロの時と０．４ｍｍの時の分布の差
分を示す図、図１０はレンズシフトを０．４ｍｍに固定
し、ディスクチルトがゼロの時と０．４ｍｍの時の分布
の差分を示す図である。これを３次元的に表現すると図
１１のようになって、タンジェンシャル方向の変化が大
きくなっている。図１１はチルト差分の３次元表示を示
すグラフである。そこで、ディスクからの反射光の瞳径
に対し図１２のようなエリアを仮定的に設定する。 【００１６】図１２はチルトエラー検出の検討のために
仮定した瞳（センサ）の分割図を示す。ここで、四角形
の光センサ上に円形の瞳が投影されており、この光セン
サを水平に５分割し、中央の３つの短冊状のエリアを更
に中心にて左右に２分割して、全部で８つの分割片とし
ている。そして、中央の小さい分割片を、ａ、ｂ、ｃ、
ｄ、ｅ、ｆとする。ここでチルトエラー検出信号とし
て、次の式を定義する。 チルトエラー検出信号＝（ａ＋ｃ＋ｅ）−（ｂ＋ｄ＋
ｆ） また、ここで各分割片の幅を、図１２に示すようにそれ
ぞれＸ、Ｙ、Ｘとする。図１２のトラック方向の寸法
Ｘ、Ｙを適切な寸法に設定すれば、レンズシフト有無の
場合のチルト角度とチルトエラー信号の関係は図１３の
ようになる。すなわちチルト角度の変化に応じてチルト
エラー信号は直線的に増減する。これより、レンズシフ
トが０．４ｍｍの場合の検出誤差は０．０３５度であ
り、収差やジッタ−に問題となるレベル（０．２度程
度）に対し無視できる程十分小さいことが判明する。 【００１７】次に、チルトエラー信号に及ぼす光ディス
クの溝深さ及び溝幅の影響をみる。ＤＶＤ−ＲＷのディ
スクのバラツキとして溝深さは２５±５ｎｍ、溝幅は
０．３０±０．０５μｍ程度と予想される。ここで、溝
深さ、溝幅のバラツキの影響を見るために図１３と同
様、レンズシフト有無の場合のチルト角度とチルトエラ
ー信号の関係を求めた。代表例としてディスクの溝深さ
及び溝幅が共に最小の時（２０ｎｍ、０．２５μｍ）の
結果を図１４に示し、共に最大の時（３０ｎｍ、０．３
５μｍ）の結果を図１５に示す。レンズシフトが０．４
ｍｍの検出誤差はそれぞれ０．０１３１度（図１４参
照）、０．０１６１度（図１５参照）であり、収差やジ
ッタ−に問題となるレベルより十分小さいことが判明す
る。 【００１８】また、図示されていないが、他の組み合わ
せの条件でも検出値の差はこの範囲に収まる。これよ
り、チルトエラー信号に及ぼすＤＶＤ−ＲＷの光ディス
クの溝深さ、溝幅のバラツキの影響は十分小さい事が分
かる。最後に、チルトエラー信号に及ぼす多分割型の受
光部上のスポットズレの影響を調べた。図３においてス
ポットがラジアル方向とタンジェンシャル方向に移動し
た場合を考える。スポットがラジアル方向に移動した
時、スポットのズレ方向は多分割の素子片８０の分割方
向に対して垂直であるので、スポットズレが発生しても
チルトエラー検出信号には影響しにくい。 【００１９】一方、スポットがタンジェンシャル方向に
移動した時、スポットのズレ方向は多分割の素子片８０
の分割方向に対して平行である。この方向にスポットが
ずれると、各素子片８０の出力が変化するのでこの影響
を調べた。スポットサイズ法の場合、適切なフォ−カ
ス、Ｓカ−ブの間口を得る為と、機械的寸法精度の確保
という２点を両立させる為、通常、多分割型の受光部上
のスポット径は１００μｍ程度に設計される。このスポ
ットは経時変化や調整のバラツキにより多分割型の受光
部上で１０μｍ程度ずれる事が予想されるので、仮にス
ポット径を１１６μｍとしてタンジェンシャル方向に１
０μｍ移動した影響を、図１６のレンズシフト有無の場
合のチルト角度とチルトエラー信号の関係より求めた。 【００２０】図１６で示すように、レンズシフトが０．
４ｍｍの時、チルトエラー検出信号の検出誤差は０．０
８３３度であり、収差やジッタ−に問題となるレベルよ
り十分小さい。これより１０μｍ程度のスポットズレを
発生しても影響を受けない事が分かる。このように、図
１２に示す分割形態は、チルトエラー検出信号を得るた
めに有効であることが判るので、このような分割形態
が、図３に示す構成に適用されている。すなわち、図３
中の上側のサブブロック群７４の右側の２個のブロック
７０Ａで、図１２に示す構造を１つ形成しており、ま
た、図３中の下側のサブブロック群７４の右側の２個の
ブロック７０Ａで、同じく図１２に示す構造を１つ形成
していることになる。このように、図２または図３に示
すブロック７０Ａを用いて、ＤＶＤ−ＲＷのチルトエラ
ー検出信号を有効に得ることができる点が判明する。 【００２１】 【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ピック
アップ装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮
することができる。多分割型の受光部のサブ素子ブロッ
クを複数に分割して、各分割片からの信号によりチルト
エラー検出信号を得ることができるので、チルトセンサ
−として独立した部品を用意する事なく、しかも、対物
レンズを通過した光で直接的で正確なチルトエラー検出
信号を得ることができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の光ピックアップ装置の光学系を示すブ
ロック図である。 【図２】ホログラム素子面を透過した後の光の軌跡（一
部）を示す図である。 【図３】多分割型の受光部を示す平面図である。 【図４】チルトがゼロ、レンズシフトがゼロの時のスポ
ットの反射光の強度分布を示す図である。 【図５】チルトが０．４度、レンズシフトがゼロの時の
スポットの反射光の強度分布を示す図である。 【図６】レンズシフトが０．４ｍｍあって、ディスクチ
ルトがゼロの場合の反射光の強度分布を示す図である。 【図７】レンズシフトが０．４ｍｍあって、ディスクチ
ルトが０．４度の場合の反射光の強度分布を示す図であ
る。 【図８】レンズシフトが−０．４ｍｍあって、ディスク
チルトが０．４度の場合の反射光の強度分布を示す図で
ある。 【図９】レンズシフトをゼロに固定し、ディスクチルト
がゼロの時と０．４ｍｍの時の分布の差分を示す図であ
る。 【図１０】レンズシフトを０．４ｍｍに固定し、ディス
クチルトがゼロの時と０．４ｍｍの時の分布の差分を示
す図である。 【図１１】チルト差分の３次元表示を示すグラフであ
る。 【図１２】チルトエラー検出の検討のために仮定した瞳
（センサ）の分割図を示す。 【図１３】レンズシフトがチルトエラー信号に及ぼす影
響を示すグラフである。 【図１４】チルトエラー信号に及ぼすディスクの溝深
さ、溝幅の影響（最大の場合）を示すグラフである。 【図１５】チルトエラー信号に及ぼすディスクの溝深
さ、溝幅の影響（最小の場合）を示すグラフである。 【図１６】チルトエラー信号に及ぼすスポットズレの影
響を示すグラフである。 【図１７】一般的な光ピックアップ装置のチルト補正機
構を示す概略図である。 【図１８】３軸アクチュエータの一例を示す斜視図であ
る。 【符号の説明】 ５０…レーザ素子、５２…コリメータレンズ、５４…回
折格子、５６…ビームスプリッタ、５８…対物レンズ、
６０…集光レンズ、６２…ホログラム素子、６４…多分
割型の受光部、７０，７０Ａ…ブロック、７０Ｂ…サブ
素子ブロック、７０Ｃ…メイン素子ブロック、７２…メ
インブロック群、７４…サブブロック群、７８…素子
片、Ｄ…光ディスク（記録媒体）、Ｌ…レーザ光。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 入口 孝行 神奈川県横浜市神奈川区守屋町３丁目12番 地 日本ビクター株式会社内 Ｆターム(参考） 5D118 AA04 AA14 BA01 CC05 CD02 CD03 CD04 CF17 CG04 CG17 DA20 5D119 AA50 BA01 JA24 KA20 5D789 AA50 BA01 JA24 KA20

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 レーザ素子からのレーザ光を対物レンズ
   にて集光して記録媒体上に微小なスポットを形成し、前
   記記録媒体からの反射光をビームスプリッタ、集光レン
   ズ及びホログラム素子を介してメインビームと複数のサ
   ブビームとよりなる複数の光束に分割して多分割型の受
   光部により受光するようにした光ピックアップ装置にお
   いて、 前記多分割型の受光部を、中央部に列状に配置されるメ
   インビーム用の複数のメイン素子ブロックと、このメイ
   ン素子ブロックの両側に列状にそれぞれ配置されたサブ
   ビーム用の複数のサブ素子ブロックとにより形成し、前
   記サブ素子ブロックの一部を複数の素子片に分割し、前
   記各素子片の出力に基づいてチルトエラー検出信号を得
   るように構成したことを特徴とする光ピックアップ装
   置。