JP2003187469A - 光ピックアップ装置 - Google Patents
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- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＳＳＤ方式でフォーカスエラー信号を得る光
ピックアップ装置において、対称性の良いＳ字信号を検
出できるようにし、動作の安定化を図る。 【解決手段】 光記録媒体にレーザ光を照射すると共
に、少なくとも光記録媒体からの反射光を回折素子を介
して受光素子部に導き、上記回折素子によって発生した
回折光を用いたスポットサイズディテクション法によっ
てフォーカスエラー信号検出を行う光ピックアップ装置
において、上記受光素子部の位置が、上記回折素子を透
過した０次光の焦点位置から、上記回折素子側へオフセ
ットさせた位置に設定されているようにする。
ピックアップ装置において、対称性の良いＳ字信号を検
出できるようにし、動作の安定化を図る。 【解決手段】 光記録媒体にレーザ光を照射すると共
に、少なくとも光記録媒体からの反射光を回折素子を介
して受光素子部に導き、上記回折素子によって発生した
回折光を用いたスポットサイズディテクション法によっ
てフォーカスエラー信号検出を行う光ピックアップ装置
において、上記受光素子部の位置が、上記回折素子を透
過した０次光の焦点位置から、上記回折素子側へオフセ
ットさせた位置に設定されているようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回折素子によって
発生した回折光を用いてスポットサイズディテクション
法（Spot Size Detection：ＳＳＤ）によってフォーカ
スエラー信号検出を行う光ピックアップ装置に関するも
のである。
発生した回折光を用いてスポットサイズディテクション
法（Spot Size Detection：ＳＳＤ）によってフォーカ
スエラー信号検出を行う光ピックアップ装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】回折素子によって発生した回折光を用い
てスポットサイズディテクション法（ＳＳＤ法）によっ
てフォーカスエラー信号検出を行う光ピックアップ装置
が知られており、まずこのような光ピックアップ装置に
関して、図６〜図８で説明する。
てスポットサイズディテクション法（ＳＳＤ法）によっ
てフォーカスエラー信号検出を行う光ピックアップ装置
が知られており、まずこのような光ピックアップ装置に
関して、図６〜図８で説明する。
【０００３】図６は、ＳＳＤ法でフォーカスエラー信号
検出を行う光ピックアップ装置の構成例を示している。
レーザダイオード等のレーザ光源２１から出力されたレ
ーザ光は、ビームスプリッタ２２を透過して対物レンズ
２３に進み、対物レンズ２３を介して光ディスク等の光
記録媒体１０の情報記録面に照射される。光記録媒体１
０からの反射光は、対物レンズ２３を介してビームスプ
リッタ２２に戻り、ビームスプリッタ２２によって光路
が屈折されて回折素子２４に導かれる。そして反射光は
回折素子２４により、これを透過する０次光と、回折素
子２４により回折される＋１次光（回折光）、−１次光
（回折光）が得られる。そして０次光、＋１次光、−１
次光は、それぞれ受光素子部２５に至る。
検出を行う光ピックアップ装置の構成例を示している。
レーザダイオード等のレーザ光源２１から出力されたレ
ーザ光は、ビームスプリッタ２２を透過して対物レンズ
２３に進み、対物レンズ２３を介して光ディスク等の光
記録媒体１０の情報記録面に照射される。光記録媒体１
０からの反射光は、対物レンズ２３を介してビームスプ
リッタ２２に戻り、ビームスプリッタ２２によって光路
が屈折されて回折素子２４に導かれる。そして反射光は
回折素子２４により、これを透過する０次光と、回折素
子２４により回折される＋１次光（回折光）、−１次光
（回折光）が得られる。そして０次光、＋１次光、−１
次光は、それぞれ受光素子部２５に至る。
【０００４】受光素子部２５には、例えば図８のような
受光パターンが形成されている。受光素子３１は、０次
光に対応する受光領域Ｅを有する。受光素子３２は、３
分割とされた受光領域Ａ，Ｓ１，Ｂを有し、＋１次光に
対応する。受光素子３３は、同じく３分割とされた受光
領域Ｃ，Ｓ２，Ｄを有し、−１次光に対応する。各受光
素子３１，３２，３３の受光領域Ｅ，Ａ，Ｓ１，Ｂ，
Ｃ，Ｓ２，Ｄは、それぞれ入射された光の光強度に応じ
た電流レベルとなる電気信号を出力する。
受光パターンが形成されている。受光素子３１は、０次
光に対応する受光領域Ｅを有する。受光素子３２は、３
分割とされた受光領域Ａ，Ｓ１，Ｂを有し、＋１次光に
対応する。受光素子３３は、同じく３分割とされた受光
領域Ｃ，Ｓ２，Ｄを有し、−１次光に対応する。各受光
素子３１，３２，３３の受光領域Ｅ，Ａ，Ｓ１，Ｂ，
Ｃ，Ｓ２，Ｄは、それぞれ入射された光の光強度に応じ
た電流レベルとなる電気信号を出力する。
【０００５】この各受光素子３１，３２，３３から出力
される電気信号は、図示しないマトリクスアンプに供給
され、電流／電圧変換、増幅、マトリクス演算等の処理
が行われて、所要の信号が生成されることになる。即
ち、光記録媒体１０に記録されている情報に対応する再
生信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信
号などが生成される。
される電気信号は、図示しないマトリクスアンプに供給
され、電流／電圧変換、増幅、マトリクス演算等の処理
が行われて、所要の信号が生成されることになる。即
ち、光記録媒体１０に記録されている情報に対応する再
生信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信
号などが生成される。
【０００６】対物レンズ２３は、フォーカスコイル及び
トラッキングコイルを有する図示しない二軸機構によっ
て光記録媒体１０に接離する方向（フォーカス方向）及
び光記録媒体のトラック進行方向に直交する方向（トラ
ッキング方向）に変位可能に保持されている。そしてフ
ォーカスエラー信号に基づいて図示しないサーボ回路で
フォーカスドライブ信号が生成され、二軸機構のフォー
カスコイルが駆動されることで、対物レンズ２３がフォ
ーカス方向に駆動され、光記録媒体１０に対して合焦状
態を保つようにする。またトラッキングエラー信号に基
づいてサーボ回路でトラッキングドライブ信号が生成さ
れ、二軸機構のトラッキングコイルが駆動されること
で、対物レンズ２３がトラッキング方向に駆動され、光
記録媒体１０に対するトラッキング状態を保つようにす
る。
トラッキングコイルを有する図示しない二軸機構によっ
て光記録媒体１０に接離する方向（フォーカス方向）及
び光記録媒体のトラック進行方向に直交する方向（トラ
ッキング方向）に変位可能に保持されている。そしてフ
ォーカスエラー信号に基づいて図示しないサーボ回路で
フォーカスドライブ信号が生成され、二軸機構のフォー
カスコイルが駆動されることで、対物レンズ２３がフォ
ーカス方向に駆動され、光記録媒体１０に対して合焦状
態を保つようにする。またトラッキングエラー信号に基
づいてサーボ回路でトラッキングドライブ信号が生成さ
れ、二軸機構のトラッキングコイルが駆動されること
で、対物レンズ２３がトラッキング方向に駆動され、光
記録媒体１０に対するトラッキング状態を保つようにす
る。
【０００７】ＳＳＤ法の場合、フォーカスエラー信号は
回折光のスポットサイズに応じて生成されることにな
る。合焦状態の場合、受光素子３２に入射する＋１次光
のスポットサイズと、受光素子３３に入射する−１次光
のスポットサイズは、図８（ａ）に示すように同等とな
る。一方、デフォーカス状態、即ち対物レンズ２３の位
置が光記録媒体１０に対して近すぎる状態、もしくは遠
すぎる状態では、受光素子３２に入射する＋１次光のス
ポットサイズと、受光素子３３に入射する−１次光のス
ポットサイズは、図８（ｂ）（ｃ）に示すように異なる
ものとなる。つまり、受光素子３２、３３のスポットサ
イズを比較することで、フォーカスエラー信号を生成で
きる。具体的には、後段のマトリクスアンプにおいて、
受光領域Ａ，Ｓ１，Ｂ，Ｃ，Ｓ２，Ｄの出力に対して、
（Ａ＋Ｂ＋Ｓ２）−（Ｃ＋Ｄ＋Ｓ１）の演算を行うこと
でフォーカスエラー信号が生成される。
回折光のスポットサイズに応じて生成されることにな
る。合焦状態の場合、受光素子３２に入射する＋１次光
のスポットサイズと、受光素子３３に入射する−１次光
のスポットサイズは、図８（ａ）に示すように同等とな
る。一方、デフォーカス状態、即ち対物レンズ２３の位
置が光記録媒体１０に対して近すぎる状態、もしくは遠
すぎる状態では、受光素子３２に入射する＋１次光のス
ポットサイズと、受光素子３３に入射する−１次光のス
ポットサイズは、図８（ｂ）（ｃ）に示すように異なる
ものとなる。つまり、受光素子３２、３３のスポットサ
イズを比較することで、フォーカスエラー信号を生成で
きる。具体的には、後段のマトリクスアンプにおいて、
受光領域Ａ，Ｓ１，Ｂ，Ｃ，Ｓ２，Ｄの出力に対して、
（Ａ＋Ｂ＋Ｓ２）−（Ｃ＋Ｄ＋Ｓ１）の演算を行うこと
でフォーカスエラー信号が生成される。
【０００８】一般に、対物レンズ２３を光記録媒体１０
に対して最も遠い位置から最も近い位置まで移動させた
場合、フォーカスエラー信号としては、合焦位置近辺
で、図７に示すようないわゆるＳ字カーブが観測される
ことが知られている。そして、Ｓ字カーブにおけるピー
クＰ１からピークＰ２までの間の略リニアな領域が、い
わゆるフォーカス引き込み範囲となる。つまりフォーカ
ス引き込み範囲内に対物レンズ２３が位置しているとき
に、フォーカスエラー信号に基づいてＳ字原点となる位
置（つまりフォーカスエラー＝０の位置）に対物レンズ
２３の位置を制御することがフォーカスサーボの基本動
作となる。
に対して最も遠い位置から最も近い位置まで移動させた
場合、フォーカスエラー信号としては、合焦位置近辺
で、図７に示すようないわゆるＳ字カーブが観測される
ことが知られている。そして、Ｓ字カーブにおけるピー
クＰ１からピークＰ２までの間の略リニアな領域が、い
わゆるフォーカス引き込み範囲となる。つまりフォーカ
ス引き込み範囲内に対物レンズ２３が位置しているとき
に、フォーカスエラー信号に基づいてＳ字原点となる位
置（つまりフォーカスエラー＝０の位置）に対物レンズ
２３の位置を制御することがフォーカスサーボの基本動
作となる。
【０００９】今、図７に示すように、Ｓ字信号における
フォーカス引き込み範囲の距離をｄとする。つまり、
「ｄ」をＳ字信号がピークＰ１からピークＰ２までの変
化するときの、光記録媒体の移動距離（対物レンズ位置
に対する光記録媒体の変動距離）と定義する。またＳ字
原点に対してそれぞれ片側Ｓ字引き込み範囲ｄ１、ｄ２
を、それぞれＳ字信号がＳ字原点からＳ字ピークＰ１、
Ｐ２まで変化するときの、光記録媒体の移動距離と定義
する。このとき、 ｄ=ｄ１＋ｄ２ ・・・（式１） が成り立つ。
フォーカス引き込み範囲の距離をｄとする。つまり、
「ｄ」をＳ字信号がピークＰ１からピークＰ２までの変
化するときの、光記録媒体の移動距離（対物レンズ位置
に対する光記録媒体の変動距離）と定義する。またＳ字
原点に対してそれぞれ片側Ｓ字引き込み範囲ｄ１、ｄ２
を、それぞれＳ字信号がＳ字原点からＳ字ピークＰ１、
Ｐ２まで変化するときの、光記録媒体の移動距離と定義
する。このとき、 ｄ=ｄ１＋ｄ２ ・・・（式１） が成り立つ。
【００１０】Ｓ字原点は、光記録媒体上での焦点位置と
一致する。これは、通常のＳＳＤ方式では、回折素子２
４で回折されたそれぞれの回折光（＋１次光、−１次
光）が図８（ａ）のように同じスポット径ｒとなったと
きであり、０次光の焦点位置とほぼ一致する（ただし厳
密にはL・cosθ（θ：回折角、Ｌ：回折素子２４と受光
素子部２５との距離)だけ回折素子２４側へずれる）。
一致する。これは、通常のＳＳＤ方式では、回折素子２
４で回折されたそれぞれの回折光（＋１次光、−１次
光）が図８（ａ）のように同じスポット径ｒとなったと
きであり、０次光の焦点位置とほぼ一致する（ただし厳
密にはL・cosθ（θ：回折角、Ｌ：回折素子２４と受光
素子部２５との距離)だけ回折素子２４側へずれる）。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ここで、対物レンズ２
３のＮＡ（Numerical Aperture：開口率）を ＮＡ[L]と
する。また、受光素子部２５に集光される集光光のう
ち、回折素子２４を透過した０次光のＮＡをＮＡ[0]と
する。さらに、回折素子２４で回折された＋１次光、−
１次光のそれぞれのＮＡをＮＡ[+1]’、ＮＡ[-1]’とす
る。また各NAは十分に小さく、NA＝sinθ＝tanθ＝θの
近似が成り立つものとする。
３のＮＡ（Numerical Aperture：開口率）を ＮＡ[L]と
する。また、受光素子部２５に集光される集光光のう
ち、回折素子２４を透過した０次光のＮＡをＮＡ[0]と
する。さらに、回折素子２４で回折された＋１次光、−
１次光のそれぞれのＮＡをＮＡ[+1]’、ＮＡ[-1]’とす
る。また各NAは十分に小さく、NA＝sinθ＝tanθ＝θの
近似が成り立つものとする。
【００１２】このとき、
ＮＡ[-1]’＜ＮＡ[+1]’ ・・・（式２）
であり、
ＮＡ[-1]’＋ＮＡ[+1]’＝２・ ＮＡ[L] ・・・（式３）
の関係が成り立つ。
【００１３】図６に示すように、受光素子部２５の位置
（０次光の焦点位置）から、回折素子２４で回折された
回折光（＋１次光、−１次光）のそれぞれの焦点位置ま
での距離を、それぞれＤ11、Ｄ12とする。すると、上述
した片側Ｓ字引込み範囲ｄ１、ｄ２は、 ｄ１＝｛（1/2）・Ｄ11・（ＮＡ[+1]’）2｝／（ＮＡ[L]）2 ・・・（式４） ｄ２＝｛（1/2）・Ｄ12・（ＮＡ[-1]’）2｝／（ＮＡ[L]）2 ・・・（式５） と近似できる。
（０次光の焦点位置）から、回折素子２４で回折された
回折光（＋１次光、−１次光）のそれぞれの焦点位置ま
での距離を、それぞれＤ11、Ｄ12とする。すると、上述
した片側Ｓ字引込み範囲ｄ１、ｄ２は、 ｄ１＝｛（1/2）・Ｄ11・（ＮＡ[+1]’）2｝／（ＮＡ[L]）2 ・・・（式４） ｄ２＝｛（1/2）・Ｄ12・（ＮＡ[-1]’）2｝／（ＮＡ[L]）2 ・・・（式５） と近似できる。
【００１４】このとき、Ｓ字原点において受光素子３
２，３３上での各回折光のスポット径ｒが等しいことか
ら、 ｒ／２＝Ｄ11・ＮＡ[+1]’ ＝Ｄ12・ＮＡ[-1]’ ・・・（式６） となる。よって、式６より、以下の関係が成り立つ。 Ｄ11／Ｄ12＝ＮＡ[-1]’／ＮＡ[+1]’ ・・・（式７） 従って、ＮＡ[0]＝ＮＡ[+1]’＝ＮＡ[-1]’と近似でき
る場合、Ｄ11＝Ｄ12となり、式４、式５より、 ｄ１／ｄ２＝１ ・・・（式８） となる。
２，３３上での各回折光のスポット径ｒが等しいことか
ら、 ｒ／２＝Ｄ11・ＮＡ[+1]’ ＝Ｄ12・ＮＡ[-1]’ ・・・（式６） となる。よって、式６より、以下の関係が成り立つ。 Ｄ11／Ｄ12＝ＮＡ[-1]’／ＮＡ[+1]’ ・・・（式７） 従って、ＮＡ[0]＝ＮＡ[+1]’＝ＮＡ[-1]’と近似でき
る場合、Ｄ11＝Ｄ12となり、式４、式５より、 ｄ１／ｄ２＝１ ・・・（式８） となる。
【００１５】ここで、回折光（＋１次光、−１次光）と
0次光との間には以下の関係が成り立つ。 ＮＡ[+1]’＝Ｌ／（Ｌ−Ｄ11）・ＮＡ[0] ・・・（式９） ＮＡ[-1]’＝Ｌ／（Ｌ＋Ｄ12）・ＮＡ[0] ・・・（式１０） 従って、回折素子２４と受光素子部２５との距離Ｌが十
分に大きい場合、あるいは距離Ｄ11、Ｄ12が十分に小さ
い場合には、式８は成り立つこととなる。しかし、この
近似が成り立たなくなると、ＮＡ[0]＝ＮＡ[+1]’＝Ｎ
Ａ[-1]’の関係が成り立たなくなり、式８は以下の式１
１のようになる。 ｄ１／ｄ２＝（ＮＡ[+1]’）2／（ＮＡ[-1]’）2・（Ｄ11／Ｄ12） ＝ＮＡ[+1]’／ＮＡ[-1]’ ・・・（式１１） 従ってこの場合、Ｓ字引き込み範囲に非対称性が生じて
くる。つまり図７に示したようになる。Ｓ字カーブが非
対称となることは、フォーカスサーボ信号のゲインが不
安定化することや、フォーカスマージンが非対称となる
ことを意味し、これによって光記録媒体に対する記録再
生の安定性という面で不利となる。
0次光との間には以下の関係が成り立つ。 ＮＡ[+1]’＝Ｌ／（Ｌ−Ｄ11）・ＮＡ[0] ・・・（式９） ＮＡ[-1]’＝Ｌ／（Ｌ＋Ｄ12）・ＮＡ[0] ・・・（式１０） 従って、回折素子２４と受光素子部２５との距離Ｌが十
分に大きい場合、あるいは距離Ｄ11、Ｄ12が十分に小さ
い場合には、式８は成り立つこととなる。しかし、この
近似が成り立たなくなると、ＮＡ[0]＝ＮＡ[+1]’＝Ｎ
Ａ[-1]’の関係が成り立たなくなり、式８は以下の式１
１のようになる。 ｄ１／ｄ２＝（ＮＡ[+1]’）2／（ＮＡ[-1]’）2・（Ｄ11／Ｄ12） ＝ＮＡ[+1]’／ＮＡ[-1]’ ・・・（式１１） 従ってこの場合、Ｓ字引き込み範囲に非対称性が生じて
くる。つまり図７に示したようになる。Ｓ字カーブが非
対称となることは、フォーカスサーボ信号のゲインが不
安定化することや、フォーカスマージンが非対称となる
ことを意味し、これによって光記録媒体に対する記録再
生の安定性という面で不利となる。
【００１６】また、高密度記録媒体に対応する装置の場
合、対物レンズ２３を高ＮＡ化することが行われるが、
従前と同じＳ字引き込み範囲ｄを得ようとした場合、対
物レンズ２３の開口率（ＮＡ[L]）が大きくなるほど、
回折素子２４による焦点変換距離Ｄ11（Ｄ12）を大きく
することが必要であることが、式４、式５より理解され
る。これに伴って、式９、式１０より、０次光に対し
て、回折素子２４で回折された回折光のＮＡの変化量も
大きくなる。このため、対物レンズ２３のＮＡが大きい
光ピックアップ装置の場合、Ｓ字引込み範囲の非対称性
がより大きくなってしまう。
合、対物レンズ２３を高ＮＡ化することが行われるが、
従前と同じＳ字引き込み範囲ｄを得ようとした場合、対
物レンズ２３の開口率（ＮＡ[L]）が大きくなるほど、
回折素子２４による焦点変換距離Ｄ11（Ｄ12）を大きく
することが必要であることが、式４、式５より理解され
る。これに伴って、式９、式１０より、０次光に対し
て、回折素子２４で回折された回折光のＮＡの変化量も
大きくなる。このため、対物レンズ２３のＮＡが大きい
光ピックアップ装置の場合、Ｓ字引込み範囲の非対称性
がより大きくなってしまう。
【００１７】さらに、光ピックアップ装置の小型化のた
めには、回折素子２４から受光素子部２５までの距離Ｌ
を小さくしたい。しかしながら式９、式１０からわかる
ように、回折素子２４から受光素子部２５までの距離Ｌ
が小さくなると、０次光に対して、回折素子２４で回折
された回折光のＮＡの変化量が増加する。つまりこの場
合もＳ字引込み範囲の非対称性が大きくなる。
めには、回折素子２４から受光素子部２５までの距離Ｌ
を小さくしたい。しかしながら式９、式１０からわかる
ように、回折素子２４から受光素子部２５までの距離Ｌ
が小さくなると、０次光に対して、回折素子２４で回折
された回折光のＮＡの変化量が増加する。つまりこの場
合もＳ字引込み範囲の非対称性が大きくなる。
【００１８】以上のように回折素子を用いたＳＳＤ法で
フォーカスエラー信号を得る光ピックアップ装置の場
合、上記のようなS字引き込み範囲の非対称性の問題が
ある。特に、対物レンズ２３のＮＡが大きく、回折素子
２４から受光素子部２５までの距離Ｌが小さい光ピック
アップ装置、すなわち、高密度な光記録媒体向けの小型
の光ピックアップ装置では、Ｓ字引き込み範囲の非対称
性が顕著となり大きな問題となってくる。
フォーカスエラー信号を得る光ピックアップ装置の場
合、上記のようなS字引き込み範囲の非対称性の問題が
ある。特に、対物レンズ２３のＮＡが大きく、回折素子
２４から受光素子部２５までの距離Ｌが小さい光ピック
アップ装置、すなわち、高密度な光記録媒体向けの小型
の光ピックアップ装置では、Ｓ字引き込み範囲の非対称
性が顕著となり大きな問題となってくる。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような問題
に鑑みて、ＳＳＤ方式でフォーカスエラー信号を得る光
ピックアップ装置において、フォーカスエラー信号のＳ
字カーブとして対称性のよい信号を検出できるようにす
ることを目的とする。
に鑑みて、ＳＳＤ方式でフォーカスエラー信号を得る光
ピックアップ装置において、フォーカスエラー信号のＳ
字カーブとして対称性のよい信号を検出できるようにす
ることを目的とする。
【００２０】このため本発明では、光記録媒体にレーザ
光を照射すると共に、少なくとも光記録媒体からの反射
光を回折素子を介して受光素子部に導き、上記回折素子
によって発生した回折光を用いたスポットサイズディテ
クション法によってフォーカスエラー信号検出を行う光
ピックアップ装置において、上記受光素子部の位置が、
上記回折素子を透過した０次光の焦点位置から、上記回
折素子側へオフセットさせた位置に設定されているよう
にする。
光を照射すると共に、少なくとも光記録媒体からの反射
光を回折素子を介して受光素子部に導き、上記回折素子
によって発生した回折光を用いたスポットサイズディテ
クション法によってフォーカスエラー信号検出を行う光
ピックアップ装置において、上記受光素子部の位置が、
上記回折素子を透過した０次光の焦点位置から、上記回
折素子側へオフセットさせた位置に設定されているよう
にする。
【００２１】また特に、上記受光素子部の位置は、
（ＮＡ[+1]／ＮＡ[-1]）＜（Ｄ２／Ｄ１）≦（ＮＡ[+1]
／ＮＡ[-1]）2 が成り立つ範囲で、上記回折素子を透過した０次光の焦
点位置から上記回折素子側へオフセットされているよう
にする。または、上記受光素子部の位置は、 （Ｄ２／Ｄ１）＝（ＮＡ[+1]／ＮＡ[-1]）2 が、ほぼ成り立つように、上記回折素子を透過した０次
光の焦点位置から上記回折素子側へオフセットされてい
るようにする。なお、これらの場合、ＮＡ[+1]、ＮＡ[-
1]、Ｄ１、Ｄ２は次の通りである。 ＮＡ[+1]は上記回折素子による＋１次回折光の開口率 ＮＡ[-1]は上記回折素子による−１次回折光の開口率 Ｄ１は上記回折素子による＋１次回折光の焦点位置から
上記受光素子部までの距離 Ｄ２は上記回折素子による−１次回折光の焦点位置から
上記受光素子部までの距離
／ＮＡ[-1]）2 が成り立つ範囲で、上記回折素子を透過した０次光の焦
点位置から上記回折素子側へオフセットされているよう
にする。または、上記受光素子部の位置は、 （Ｄ２／Ｄ１）＝（ＮＡ[+1]／ＮＡ[-1]）2 が、ほぼ成り立つように、上記回折素子を透過した０次
光の焦点位置から上記回折素子側へオフセットされてい
るようにする。なお、これらの場合、ＮＡ[+1]、ＮＡ[-
1]、Ｄ１、Ｄ２は次の通りである。 ＮＡ[+1]は上記回折素子による＋１次回折光の開口率 ＮＡ[-1]は上記回折素子による−１次回折光の開口率 Ｄ１は上記回折素子による＋１次回折光の焦点位置から
上記受光素子部までの距離 Ｄ２は上記回折素子による−１次回折光の焦点位置から
上記受光素子部までの距離
【００２２】また、上記受光素子部における、上記＋１
次回折光に対応する受光素子、及び上記−１次回折光に
対応する受光素子は、３分割又は５分割の受光領域が形
成されていると共に、上記＋１次回折光に対応する受光
素子の中央受光領域の分割幅と、上記−１次回折光に対
応する受光素子の中央受光領域の分割幅は、上記光記録
媒体上での焦点位置と上記フォーカスエラー信号の原点
位置とのずれ補正するための異なるサイズとされている
ようにする。また特に、上記＋１次回折光に対応する受
光素子の中央受光領域の分割幅（ｓ１）と、上記−１次
回折光に対応する受光素子の中央受光領域の分割幅（ｓ
２）の比が、概略、 ｓ１：ｓ２＝（Ｄ１／ＮＡ[-1]）：（Ｄ２／ＮＡ[+1]） とされているようにする。又は、上記＋１次回折光に対
応する受光素子の中央受光領域の分割幅（ｓ１）と、上
記−１次回折光に対応する受光素子の中央受光領域の分
割幅（ｓ２）の比が、概略、 ｓ１：ｓ２＝ＮＡ[-1]：ＮＡ[+1] とされているようにする。
次回折光に対応する受光素子、及び上記−１次回折光に
対応する受光素子は、３分割又は５分割の受光領域が形
成されていると共に、上記＋１次回折光に対応する受光
素子の中央受光領域の分割幅と、上記−１次回折光に対
応する受光素子の中央受光領域の分割幅は、上記光記録
媒体上での焦点位置と上記フォーカスエラー信号の原点
位置とのずれ補正するための異なるサイズとされている
ようにする。また特に、上記＋１次回折光に対応する受
光素子の中央受光領域の分割幅（ｓ１）と、上記−１次
回折光に対応する受光素子の中央受光領域の分割幅（ｓ
２）の比が、概略、 ｓ１：ｓ２＝（Ｄ１／ＮＡ[-1]）：（Ｄ２／ＮＡ[+1]） とされているようにする。又は、上記＋１次回折光に対
応する受光素子の中央受光領域の分割幅（ｓ１）と、上
記−１次回折光に対応する受光素子の中央受光領域の分
割幅（ｓ２）の比が、概略、 ｓ１：ｓ２＝ＮＡ[-1]：ＮＡ[+1] とされているようにする。
【００２３】即ち本発明では、受光素子部の位置を、回
折光を透過した０次光の焦点位置から、回折素子側へオ
フセットさせることによって、フォーカスエラー信号
（S字信号）の形状非対称性を補正するものである。さ
らには、受光素子部をオフセットした場合には光記録媒
体に対する焦点位置と、フォーカスエラー信号のＳ字原
点とにズレが生じてしまうが、これを、３分割又は５分
割の受光領域の中央受光領域の分割幅を、＋１次回折光
に対応する受光素子と−１次回折光に対応する受光素子
とで異なるサイズとすることで解消する。
折光を透過した０次光の焦点位置から、回折素子側へオ
フセットさせることによって、フォーカスエラー信号
（S字信号）の形状非対称性を補正するものである。さ
らには、受光素子部をオフセットした場合には光記録媒
体に対する焦点位置と、フォーカスエラー信号のＳ字原
点とにズレが生じてしまうが、これを、３分割又は５分
割の受光領域の中央受光領域の分割幅を、＋１次回折光
に対応する受光素子と−１次回折光に対応する受光素子
とで異なるサイズとすることで解消する。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の光ピ
ックアップ装置について説明していく。図１は、ＳＳＤ
法でフォーカスエラー信号検出を行う本発明の実施の形
態の光ピックアップ装置の構成例を示している。レーザ
ダイオード等のレーザ光源１から出力されたレーザ光
は、ビームスプリッタ２を透過して対物レンズ３に進
み、対物レンズ３を介して光ディスク等の光記録媒体１
０の情報記録面に照射される。光記録媒体１０からの反
射光は、対物レンズ３を介してビームスプリッタ２に戻
り、ビームスプリッタ２によって光路が分離されて回折
素子４に導かれる。そして反射光は回折素子４により、
これを透過する０次光と、回折素子４により回折される
＋１次光（回折光）、−１次光（回折光）が得られる。
そして０次光、＋１次光、−１次光は、それぞれ受光素
子部５に至る。特に本例の光ピックアップ装置において
は、この受光素子部５の配置位置が図６に示した従来例
と比較して、回折素子４側にオフセットされた位置とさ
れているものである。これについては後述する。
ックアップ装置について説明していく。図１は、ＳＳＤ
法でフォーカスエラー信号検出を行う本発明の実施の形
態の光ピックアップ装置の構成例を示している。レーザ
ダイオード等のレーザ光源１から出力されたレーザ光
は、ビームスプリッタ２を透過して対物レンズ３に進
み、対物レンズ３を介して光ディスク等の光記録媒体１
０の情報記録面に照射される。光記録媒体１０からの反
射光は、対物レンズ３を介してビームスプリッタ２に戻
り、ビームスプリッタ２によって光路が分離されて回折
素子４に導かれる。そして反射光は回折素子４により、
これを透過する０次光と、回折素子４により回折される
＋１次光（回折光）、−１次光（回折光）が得られる。
そして０次光、＋１次光、−１次光は、それぞれ受光素
子部５に至る。特に本例の光ピックアップ装置において
は、この受光素子部５の配置位置が図６に示した従来例
と比較して、回折素子４側にオフセットされた位置とさ
れているものである。これについては後述する。
【００２５】受光素子部５には、例えば図３のような受
光パターンが形成されている。受光素子１１は、０次光
に対応する受光領域Ｅを有する。受光素子１２は、３分
割とされた受光領域Ａ，Ｓ１，Ｂを有し、＋１次光に対
応する。受光素子１３は、同じく３分割とされた受光領
域Ｃ，Ｓ２，Ｄを有し、−１次光に対応する。各受光素
子１１，１２，１３の受光領域Ｅ，Ａ，Ｓ１，Ｂ，Ｃ，
Ｓ２，Ｄは、それぞれ入射された光の光強度に応じた電
流レベルとなる電気信号を出力する。
光パターンが形成されている。受光素子１１は、０次光
に対応する受光領域Ｅを有する。受光素子１２は、３分
割とされた受光領域Ａ，Ｓ１，Ｂを有し、＋１次光に対
応する。受光素子１３は、同じく３分割とされた受光領
域Ｃ，Ｓ２，Ｄを有し、−１次光に対応する。各受光素
子１１，１２，１３の受光領域Ｅ，Ａ，Ｓ１，Ｂ，Ｃ，
Ｓ２，Ｄは、それぞれ入射された光の光強度に応じた電
流レベルとなる電気信号を出力する。
【００２６】この各受光素子１１，１２，１３から出力
される電気信号は、図示しないマトリクスアンプに供給
され、電流／電圧変換、増幅、マトリクス演算等の処理
が行われて、所要の信号が生成されることになる。即
ち、光記録媒体１０に記録されている情報に対応する再
生信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信
号などが生成される。
される電気信号は、図示しないマトリクスアンプに供給
され、電流／電圧変換、増幅、マトリクス演算等の処理
が行われて、所要の信号が生成されることになる。即
ち、光記録媒体１０に記録されている情報に対応する再
生信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信
号などが生成される。
【００２７】対物レンズ３は、フォーカスコイル及びト
ラッキングコイルを有する図示しない二軸機構によっ
て、光記録媒体１０に接離する方向（フォーカス方向）
及び光記録媒体のトラック進行方向に直交する方向（ト
ラッキング方向）に変位可能に保持されている。そして
フォーカスエラー信号に基づいて図示しないサーボ回路
でフォーカスドライブ信号が生成され、二軸機構のフォ
ーカスコイルが駆動されることで、対物レンズ３がフォ
ーカス方向に駆動され、光記録媒体１０に対して合焦状
態を保つようにする。またトラッキングエラー信号に基
づいてサーボ回路でトラッキングドライブ信号が生成さ
れ、二軸機構のトラッキングコイルが駆動されること
で、対物レンズ３がトラッキング方向に駆動され、光記
録媒体１０に対するトラッキング状態を保つようにす
る。
ラッキングコイルを有する図示しない二軸機構によっ
て、光記録媒体１０に接離する方向（フォーカス方向）
及び光記録媒体のトラック進行方向に直交する方向（ト
ラッキング方向）に変位可能に保持されている。そして
フォーカスエラー信号に基づいて図示しないサーボ回路
でフォーカスドライブ信号が生成され、二軸機構のフォ
ーカスコイルが駆動されることで、対物レンズ３がフォ
ーカス方向に駆動され、光記録媒体１０に対して合焦状
態を保つようにする。またトラッキングエラー信号に基
づいてサーボ回路でトラッキングドライブ信号が生成さ
れ、二軸機構のトラッキングコイルが駆動されること
で、対物レンズ３がトラッキング方向に駆動され、光記
録媒体１０に対するトラッキング状態を保つようにす
る。
【００２８】ＳＳＤ法の場合のフォーカスエラー信号は
回折光のスポットサイズに応じて生成されることにな
り、後段のマトリクスアンプにおいて、受光領域Ａ，Ｓ
１，Ｂ，Ｃ，Ｓ２，Ｄの出力に対して、（Ａ＋Ｂ＋Ｓ
２）−（Ｃ＋Ｄ＋Ｓ１）の演算を行うことでフォーカス
エラー信号が生成されることは従来と同様である。つま
りフォーカシングの状態（合焦／デフォーカス）によっ
て変動する、受光素子１２に入射する＋１次光のスポッ
トサイズと、受光素子１３に入射する−１次光のスポッ
トサイズを利用する原理は同様である。
回折光のスポットサイズに応じて生成されることにな
り、後段のマトリクスアンプにおいて、受光領域Ａ，Ｓ
１，Ｂ，Ｃ，Ｓ２，Ｄの出力に対して、（Ａ＋Ｂ＋Ｓ
２）−（Ｃ＋Ｄ＋Ｓ１）の演算を行うことでフォーカス
エラー信号が生成されることは従来と同様である。つま
りフォーカシングの状態（合焦／デフォーカス）によっ
て変動する、受光素子１２に入射する＋１次光のスポッ
トサイズと、受光素子１３に入射する−１次光のスポッ
トサイズを利用する原理は同様である。
【００２９】但し、本例の場合、受光素子部５の位置が
オフセットされることで、合焦状態において、受光素子
１２に入射する＋１次光のスポットサイズと、受光素子
１３に入射する−１次光のスポットサイズは同等とはな
らない。このため、図３に示すように、受光素子１２と
受光素子１３は、異なるサイズとされている。特に言え
ば、３分割のうちの中央受光領域となる受光領域Ｓ１と
Ｓ２の分割方向の幅のサイズが異なるように設計され
る。この意味についても後述する。
オフセットされることで、合焦状態において、受光素子
１２に入射する＋１次光のスポットサイズと、受光素子
１３に入射する−１次光のスポットサイズは同等とはな
らない。このため、図３に示すように、受光素子１２と
受光素子１３は、異なるサイズとされている。特に言え
ば、３分割のうちの中央受光領域となる受光領域Ｓ１と
Ｓ２の分割方向の幅のサイズが異なるように設計され
る。この意味についても後述する。
【００３０】本例の場合、フォーカスエラー信号として
は、図２のようなＳ字カーブが観測されることになる。
図２と図７を比較してわかるように、本例の場合は、対
称性のよいＳ字カーブ（Ｓ字引き込み範囲）が得られる
ものとなる。図７の場合と同様に、Ｓ字信号におけるフ
ォーカス引き込み範囲の距離をｄとする。つまり、
「ｄ」をＳ字信号がピークＰ１からピークＰ２までの変
化するときの、光記録媒体の移動距離（対物レンズ位置
に対する光記録媒体の変動距離）と定義する。図２のＳ
字引き込み範囲の対称性が改善された本例の場合は、Ｓ
字原点に対してそれぞれ片側Ｓ字引き込み範囲は同等と
なり、これをｄ０として示している。つまり、ｄ０＝ｄ
／２となる。
は、図２のようなＳ字カーブが観測されることになる。
図２と図７を比較してわかるように、本例の場合は、対
称性のよいＳ字カーブ（Ｓ字引き込み範囲）が得られる
ものとなる。図７の場合と同様に、Ｓ字信号におけるフ
ォーカス引き込み範囲の距離をｄとする。つまり、
「ｄ」をＳ字信号がピークＰ１からピークＰ２までの変
化するときの、光記録媒体の移動距離（対物レンズ位置
に対する光記録媒体の変動距離）と定義する。図２のＳ
字引き込み範囲の対称性が改善された本例の場合は、Ｓ
字原点に対してそれぞれ片側Ｓ字引き込み範囲は同等と
なり、これをｄ０として示している。つまり、ｄ０＝ｄ
／２となる。
【００３１】以下、次のように定義して説明を進める。
ＮＡ[+1]：回折素子４による＋１次光のＮＡ
ＮＡ[-1]：回折素子４による−１次光のＮＡ
ＮＡ[0]：回折素子４を透過した０次光のＮＡ
ＮＡ[L]：対物レンズ３のＮＡ
Ｄ１：回折素子４による＋１次回折光の焦点位置から受
光素子部５までの距離 Ｄ２：回折素子４による−１次回折光の焦点位置から受
光素子部５までの距離 ｓ１：＋１次光に対応する受光素子１２の中央受光領域
Ｓ１の分割幅 ｓ２：−１次光に対応する受光素子１３の中央受光領域
Ｓ２の分割幅 ｒ１：受光素子１２に到達する＋１次光のスポット径 ｒ２：受光素子１３に到達する−１次光のスポット径
光素子部５までの距離 Ｄ２：回折素子４による−１次回折光の焦点位置から受
光素子部５までの距離 ｓ１：＋１次光に対応する受光素子１２の中央受光領域
Ｓ１の分割幅 ｓ２：−１次光に対応する受光素子１３の中央受光領域
Ｓ２の分割幅 ｒ１：受光素子１２に到達する＋１次光のスポット径 ｒ２：受光素子１３に到達する−１次光のスポット径
【００３２】対称性のよいＳ字引き込み範囲とするに
は、図２に示したように片側Ｓ字引き込み範囲ｄ０＝ｄ
／２となるような設計が必要である。回折素子４によっ
て、回折光（＋１次光、−１次光）がＮＡ[+1]、ＮＡ[-
1]に変換されたとき、片側Ｓ字引込み範囲ｄ０(＝ｄ／
２)を得るために必要な、回折光の焦点変換距離Ｄ１、
Ｄ２は以下のようになる。 Ｄ１＝２ｄ０・（ＮＡ[L]）2／（ＮＡ[+1]）2｝ ・・・（式１２） Ｄ２＝２ｄ０・（ＮＡ[L]）2／（ＮＡ[-1]）2｝ ・・・（式１３）
は、図２に示したように片側Ｓ字引き込み範囲ｄ０＝ｄ
／２となるような設計が必要である。回折素子４によっ
て、回折光（＋１次光、−１次光）がＮＡ[+1]、ＮＡ[-
1]に変換されたとき、片側Ｓ字引込み範囲ｄ０(＝ｄ／
２)を得るために必要な、回折光の焦点変換距離Ｄ１、
Ｄ２は以下のようになる。 Ｄ１＝２ｄ０・（ＮＡ[L]）2／（ＮＡ[+1]）2｝ ・・・（式１２） Ｄ２＝２ｄ０・（ＮＡ[L]）2／（ＮＡ[-1]）2｝ ・・・（式１３）
【００３３】これらの関係から、
ｄ０＝(1/2)・Ｄ１・（ＮＡ[+1]）2／（ＮＡ[Ｌ]）2
＝(1/2)・Ｄ２・（ＮＡ[-1]）2／（ＮＡ[Ｌ]）2
・・・（式１４）
となり、焦点変換距離Ｄ１、Ｄ２の比は、
Ｄ１／Ｄ２＝（ＮＡ[-1]／ＮＡ[+1]）2 ・・・（式１５）
となる。
【００３４】従来では、上述した式７のように、このＤ
１／Ｄ２に相当する焦点変換距離の比（Ｄ11／Ｄ12）＝
ＮＡ[-1]’／ＮＡ[+1]’としていたところ、本例では、
式１５の位置関係になるように、受光素子部５を０次光
の焦点位置から回折素子４側に補正（オフセット）する
ことで、Ｓ字引込み範囲の対称性を向上するものであ
る。即ち、Ｄ１／Ｄ２＝ＮＡ[-1]／ＮＡ[+1]となるのが
従来の位置関係であるが、これを、 ＮＡ[+1]／ＮＡ[-1]＜（Ｄ２／Ｄ１）≦（ＮＡ[+1]／Ｎ
Ａ[-1]）2 が成り立つ範囲で、受光素子部５の位置を、本来０次光
の焦点位置とされていた位置から回折素子４側へオフセ
ットされているようにする。これによってＳ字信号のそ
れぞれ片側Ｓ字引き込み範囲は、図７におけるｄ１，ｄ
２より、図２のｄ０，ｄ０に近づくものとなる。つまり
Ｓ字引き込み範囲の対称性が改善される。また特に、式
１５のＤ１／Ｄ２＝（ＮＡ[-1]／ＮＡ[+1]）2 は、ｄ０
＝ｄ／２に基づいて導かれた式であるため、Ｄ１／Ｄ２
が、ほぼ（ＮＡ[-1]／ＮＡ[+1]） 2とされるような位置
関係（受光素子部５のオフセット設定）とされること
で、Ｓ字引き込み範囲の対称性が最適化される。
１／Ｄ２に相当する焦点変換距離の比（Ｄ11／Ｄ12）＝
ＮＡ[-1]’／ＮＡ[+1]’としていたところ、本例では、
式１５の位置関係になるように、受光素子部５を０次光
の焦点位置から回折素子４側に補正（オフセット）する
ことで、Ｓ字引込み範囲の対称性を向上するものであ
る。即ち、Ｄ１／Ｄ２＝ＮＡ[-1]／ＮＡ[+1]となるのが
従来の位置関係であるが、これを、 ＮＡ[+1]／ＮＡ[-1]＜（Ｄ２／Ｄ１）≦（ＮＡ[+1]／Ｎ
Ａ[-1]）2 が成り立つ範囲で、受光素子部５の位置を、本来０次光
の焦点位置とされていた位置から回折素子４側へオフセ
ットされているようにする。これによってＳ字信号のそ
れぞれ片側Ｓ字引き込み範囲は、図７におけるｄ１，ｄ
２より、図２のｄ０，ｄ０に近づくものとなる。つまり
Ｓ字引き込み範囲の対称性が改善される。また特に、式
１５のＤ１／Ｄ２＝（ＮＡ[-1]／ＮＡ[+1]）2 は、ｄ０
＝ｄ／２に基づいて導かれた式であるため、Ｄ１／Ｄ２
が、ほぼ（ＮＡ[-1]／ＮＡ[+1]） 2とされるような位置
関係（受光素子部５のオフセット設定）とされること
で、Ｓ字引き込み範囲の対称性が最適化される。
【００３５】そしてこのようにＳ字引き込み範囲の対称
性が改善されることで、フォーカスサーボ信号のゲイン
の安定化や、フォーカスマージンの対称性を実現でき、
光記録媒体に対する記録再生動作の安定性が得られる。
また、高密度記録媒体に対応する光ピックアップ装置
や、小型の光ピックアップ装置において、Ｓ字引き込み
範囲の非対称状態が顕著となると述べたが、受光素子部
５のオフセットによって対称性が改善されることで、こ
れらの光ピックアップ装置としても好適なものとなる。
性が改善されることで、フォーカスサーボ信号のゲイン
の安定化や、フォーカスマージンの対称性を実現でき、
光記録媒体に対する記録再生動作の安定性が得られる。
また、高密度記録媒体に対応する光ピックアップ装置
や、小型の光ピックアップ装置において、Ｓ字引き込み
範囲の非対称状態が顕著となると述べたが、受光素子部
５のオフセットによって対称性が改善されることで、こ
れらの光ピックアップ装置としても好適なものとなる。
【００３６】ところで、光記録媒体１０に対してフォー
カス合焦状態にあるときの、受光素子１２，１３に到達
する各回折光（＋１次光、−１次光）のスポット径ｒ
１，ｒ２はそれぞれ、 ｒ１＝２・Ｄ１・ＮＡ[+1] ・・・（式１６） ｒ２＝２・Ｄ２・ＮＡ[-1] ・・・（式１７） となる。
カス合焦状態にあるときの、受光素子１２，１３に到達
する各回折光（＋１次光、−１次光）のスポット径ｒ
１，ｒ２はそれぞれ、 ｒ１＝２・Ｄ１・ＮＡ[+1] ・・・（式１６） ｒ２＝２・Ｄ２・ＮＡ[-1] ・・・（式１７） となる。
【００３７】通常のＳＳＤ方式の場合、光記録媒体１０
に対してフォーカス合焦状態にあるとき、回折素子４で
回折された各回折光（＋１次光、−１次光）の、受光素
子１２，１３上でのスポット径は同じであり、 ｒ１／ｒ２＝１ ・・・（式１８） となる。したがってこれらの回折光を、受光素子によっ
て同じ比率に光分割しＳＳＤ法による信号演算を行うこ
とで、Ｓ字原点と、光記録媒体１０の焦点位置とが一致
していた。
に対してフォーカス合焦状態にあるとき、回折素子４で
回折された各回折光（＋１次光、−１次光）の、受光素
子１２，１３上でのスポット径は同じであり、 ｒ１／ｒ２＝１ ・・・（式１８） となる。したがってこれらの回折光を、受光素子によっ
て同じ比率に光分割しＳＳＤ法による信号演算を行うこ
とで、Ｓ字原点と、光記録媒体１０の焦点位置とが一致
していた。
【００３８】ところが本例の場合、光記録媒体１０が焦
点位置にあるとき、回折素子４で回折されたそれぞれの
回折光の受光素子１２，１３上でのスポット径の比は、
式１６、式１７、および式１２、式１３より、 ｒ１／ｒ２＝Ｄ１・ＮＡ[+1]／Ｄ２・ＮＡ[-1] ＝ＮＡ[-1]／ＮＡ[+1] ・・・（式１９） となる。
点位置にあるとき、回折素子４で回折されたそれぞれの
回折光の受光素子１２，１３上でのスポット径の比は、
式１６、式１７、および式１２、式１３より、 ｒ１／ｒ２＝Ｄ１・ＮＡ[+1]／Ｄ２・ＮＡ[-1] ＝ＮＡ[-1]／ＮＡ[+1] ・・・（式１９） となる。
【００３９】この場合、受光素子１２，１３において通
常と同様な方式で光分割を行うと、光記録媒体の焦点位
置とS字原点とにずれが生じてしまう。そこで本例で
は、図３に示したように、各回折光がそれぞれ到達する
受光素子１２，１３の各中央受光領域Ｓ１，Ｓ２の幅の
比ｓ１／ｓ２を、 ｓ１／ｓ２＝ＮＡ[-1]／ＮＡ[+1] ・・・（式２０） とする。或いは、 ｓ１／ｓ２＝Ｄ１・ＮＡ[+1]／Ｄ２・ＮＡ[-1] ・・・（式２１） とする。
常と同様な方式で光分割を行うと、光記録媒体の焦点位
置とS字原点とにずれが生じてしまう。そこで本例で
は、図３に示したように、各回折光がそれぞれ到達する
受光素子１２，１３の各中央受光領域Ｓ１，Ｓ２の幅の
比ｓ１／ｓ２を、 ｓ１／ｓ２＝ＮＡ[-1]／ＮＡ[+1] ・・・（式２０） とする。或いは、 ｓ１／ｓ２＝Ｄ１・ＮＡ[+1]／Ｄ２・ＮＡ[-1] ・・・（式２１） とする。
【００４０】図３においては各受光素子１１，１２，１
３上に、円形斜線部として、それぞれ０次光、＋１次
光、−１次光のスポットを示しているが、受光素子部５
の位置が０次光の焦点位置よりも回折素子４側にオフセ
ットされていることで、合焦状態においては図示するよ
うに、受光素子１２，１３上に照射される各回折光のス
ポットサイズは異なるものとなる。従って、図８に示し
た受光素子３２，３３を用いた場合、（Ａ＋Ｂ＋Ｓ２）
−（Ｃ＋Ｄ＋Ｓ１）の演算を行なって得たフォーカスエ
ラー信号については、合焦状態の時にゼロレベル（Ｓ字
原点）とならない。ここで、図３の３分割パターンとし
ての受光素子１２，１３の中央受光領域Ｓ１，Ｓ２の分
割方向の幅ｓ１，ｓ２の比が、式２０又は式２１をほぼ
満たすように形成されていることで、合焦状態において
（Ａ＋Ｂ＋Ｓ２）−（Ｃ＋Ｄ＋Ｓ１）の演算を行なって
得たフォーカスエラー信号はゼロレベル（Ｓ字原点）と
なる。つまりスポットサイズは異なっていても、受光領
域Ｓ１とＳ２で検出される光強度は同等となるためであ
る。従って、このように受光素子１２，１３を設定する
ことで、見かけ上、合焦状態の際に各回折光について検
出されるスポットサイズが異なってしまうが、通常と同
様にＳＳＤ方式での（Ａ＋Ｂ＋Ｓ２）−（Ｃ＋Ｄ＋Ｓ
１）の演算によってフォーカスエラー信号を得ることが
できる。このため後段のマトリクスアンプ等の回路系の
設計変更は不要である。
３上に、円形斜線部として、それぞれ０次光、＋１次
光、−１次光のスポットを示しているが、受光素子部５
の位置が０次光の焦点位置よりも回折素子４側にオフセ
ットされていることで、合焦状態においては図示するよ
うに、受光素子１２，１３上に照射される各回折光のス
ポットサイズは異なるものとなる。従って、図８に示し
た受光素子３２，３３を用いた場合、（Ａ＋Ｂ＋Ｓ２）
−（Ｃ＋Ｄ＋Ｓ１）の演算を行なって得たフォーカスエ
ラー信号については、合焦状態の時にゼロレベル（Ｓ字
原点）とならない。ここで、図３の３分割パターンとし
ての受光素子１２，１３の中央受光領域Ｓ１，Ｓ２の分
割方向の幅ｓ１，ｓ２の比が、式２０又は式２１をほぼ
満たすように形成されていることで、合焦状態において
（Ａ＋Ｂ＋Ｓ２）−（Ｃ＋Ｄ＋Ｓ１）の演算を行なって
得たフォーカスエラー信号はゼロレベル（Ｓ字原点）と
なる。つまりスポットサイズは異なっていても、受光領
域Ｓ１とＳ２で検出される光強度は同等となるためであ
る。従って、このように受光素子１２，１３を設定する
ことで、見かけ上、合焦状態の際に各回折光について検
出されるスポットサイズが異なってしまうが、通常と同
様にＳＳＤ方式での（Ａ＋Ｂ＋Ｓ２）−（Ｃ＋Ｄ＋Ｓ
１）の演算によってフォーカスエラー信号を得ることが
できる。このため後段のマトリクスアンプ等の回路系の
設計変更は不要である。
【００４１】図４に受光素子部５の受光素子の変形例を
示す。これは、特に０次光に対応する受光素子１１を４
分割ディテクタとした例である。上述したように受光素
子部５は、０次光の焦点位置から回折素子４側にオフセ
ットされる。これは、０次光用の受光素子１１に入射す
る０次光のスポットサイズが大きくなることをも意味す
る。従って、受光素子１１を、受光領域Ｅ１，Ｅ２，Ｅ
３，Ｅ４を有する４分割の受光素子としても、各受光領
域Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４において適切な光検出が可能
となる。つまり受光素子１１を４分割の受光素子とする
ことで、いわゆるプッシュプル信号やトラッキングエラ
ー信号を０次光用の受光素子１１によって検出すること
が可能となる。
示す。これは、特に０次光に対応する受光素子１１を４
分割ディテクタとした例である。上述したように受光素
子部５は、０次光の焦点位置から回折素子４側にオフセ
ットされる。これは、０次光用の受光素子１１に入射す
る０次光のスポットサイズが大きくなることをも意味す
る。従って、受光素子１１を、受光領域Ｅ１，Ｅ２，Ｅ
３，Ｅ４を有する４分割の受光素子としても、各受光領
域Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４において適切な光検出が可能
となる。つまり受光素子１１を４分割の受光素子とする
ことで、いわゆるプッシュプル信号やトラッキングエラ
ー信号を０次光用の受光素子１１によって検出すること
が可能となる。
【００４２】プッシュプル信号は、例えば光記録媒体１
０が、ウォブリンググルーブが形成された光ディスクで
ある場合に、ウォブル情報として検出される。またトラ
ッキングエラー信号をプッシュプル信号から生成する場
合もある。このようなプッシュプル信号は、例えば４分
割の受光素子１１の出力に対して、（Ｅ１＋Ｅ４）−
（Ｅ２＋Ｅ３）の演算で得ることができる。
０が、ウォブリンググルーブが形成された光ディスクで
ある場合に、ウォブル情報として検出される。またトラ
ッキングエラー信号をプッシュプル信号から生成する場
合もある。このようなプッシュプル信号は、例えば４分
割の受光素子１１の出力に対して、（Ｅ１＋Ｅ４）−
（Ｅ２＋Ｅ３）の演算で得ることができる。
【００４３】また、４分割の受光素子１１により、いわ
ゆるＤＰＤ（Differential Phase Detection：位相差
法）によるトラッキングエラー信号を得ることもでき
る。この場合、トラッキングエラー信号は、信号（Ｅ１
＋Ｅ３）と、信号（Ｅ２＋Ｅ４）を受光素子１１の出力
から得るようにする。そしてこの信号（Ｅ１＋Ｅ３）
と、信号（Ｅ２＋Ｅ４）の位相誤差を検出して、位相誤
差に応じた値としてのトラッキングエラー信号が生成さ
れるものである。
ゆるＤＰＤ（Differential Phase Detection：位相差
法）によるトラッキングエラー信号を得ることもでき
る。この場合、トラッキングエラー信号は、信号（Ｅ１
＋Ｅ３）と、信号（Ｅ２＋Ｅ４）を受光素子１１の出力
から得るようにする。そしてこの信号（Ｅ１＋Ｅ３）
と、信号（Ｅ２＋Ｅ４）の位相誤差を検出して、位相誤
差に応じた値としてのトラッキングエラー信号が生成さ
れるものである。
【００４４】図５は、受光素子部５において受光素子１
２，１３を５分割ディテクタとした例である。この場
合、受光素子１２は、Ｆ，Ａ，Ｓ１，Ｂ、Ｇという５個
の受光領域を有する。また受光素子１３は、Ｈ，Ｄ，Ｓ
２，Ｃ、Ｋという５個の受光領域を有する。ＳＳＤ方の
場合、このような５分割の受光素子１２，１３によりフ
ォーカスエラー信号を得るようにする例もある。この場
合、受光素子１２，１３の出力に対して、｛（Ｓ１＋Ｆ
＋Ｇ）＋Ｃ＋Ｄ｝−｛（Ｓ２＋Ｈ＋Ｋ）＋Ａ＋Ｂ｝の演
算によりフォーカスエラー信号を得ることができる。そ
してこの場合も、受光素子部５のオフセットに伴って、
中央受光領域Ｓ１，Ｓ２の幅の比ｓ１／ｓ２が、上述し
た式２０又は式２１をほぼ満たすように形成されている
ことで、合焦状態において｛（Ｓ１＋Ｆ＋Ｇ）＋Ｃ＋
Ｄ｝−｛（Ｓ２＋Ｈ＋Ｋ）＋Ａ＋Ｂ｝の演算を行なって
得たフォーカスエラー信号はゼロレベル（Ｓ字原点）と
なる。
２，１３を５分割ディテクタとした例である。この場
合、受光素子１２は、Ｆ，Ａ，Ｓ１，Ｂ、Ｇという５個
の受光領域を有する。また受光素子１３は、Ｈ，Ｄ，Ｓ
２，Ｃ、Ｋという５個の受光領域を有する。ＳＳＤ方の
場合、このような５分割の受光素子１２，１３によりフ
ォーカスエラー信号を得るようにする例もある。この場
合、受光素子１２，１３の出力に対して、｛（Ｓ１＋Ｆ
＋Ｇ）＋Ｃ＋Ｄ｝−｛（Ｓ２＋Ｈ＋Ｋ）＋Ａ＋Ｂ｝の演
算によりフォーカスエラー信号を得ることができる。そ
してこの場合も、受光素子部５のオフセットに伴って、
中央受光領域Ｓ１，Ｓ２の幅の比ｓ１／ｓ２が、上述し
た式２０又は式２１をほぼ満たすように形成されている
ことで、合焦状態において｛（Ｓ１＋Ｆ＋Ｇ）＋Ｃ＋
Ｄ｝−｛（Ｓ２＋Ｈ＋Ｋ）＋Ａ＋Ｂ｝の演算を行なって
得たフォーカスエラー信号はゼロレベル（Ｓ字原点）と
なる。
【００４５】また元来、５分割ディテクタを用いるの
は、図２に示したようなフォーカスエラー信号のフェイ
ク部分Ｆを低減することを目的としている。ところが、
従来のようにＳ字カーブの非対称性があると、一方のフ
ェイクが低減できなくなるという現象がある。しかしな
がら、本例のように受光素子部５をオフセットさせてＳ
字カーブを対称とすることで、５分割ディテクタを用い
た場合のフェイクの低減が有効に機能するという利点も
ある。
は、図２に示したようなフォーカスエラー信号のフェイ
ク部分Ｆを低減することを目的としている。ところが、
従来のようにＳ字カーブの非対称性があると、一方のフ
ェイクが低減できなくなるという現象がある。しかしな
がら、本例のように受光素子部５をオフセットさせてＳ
字カーブを対称とすることで、５分割ディテクタを用い
た場合のフェイクの低減が有効に機能するという利点も
ある。
【００４６】以上、実施の形態の光ピックアップ装置を
説明してきたが、光ピックアップ装置の構成、特に用い
られる光学素子の種類、数などは、各種の変形例が考え
られる。また本発明の光ピックアップ装置は、光ディス
ク、光磁気ディスク、光カードなどの各種光学記録媒体
に対応する記録装置、再生装置に搭載できるものであ
る。特に高密度光記録媒体に対する装置への搭載に好適
である。
説明してきたが、光ピックアップ装置の構成、特に用い
られる光学素子の種類、数などは、各種の変形例が考え
られる。また本発明の光ピックアップ装置は、光ディス
ク、光磁気ディスク、光カードなどの各種光学記録媒体
に対応する記録装置、再生装置に搭載できるものであ
る。特に高密度光記録媒体に対する装置への搭載に好適
である。
【００４７】
【発明の効果】以上の説明から理解されるように、本発
明の光ピックアップ装置は、受光素子部を、０次光の焦
点位置よりも所定量回折素子側にオフセットさせた位置
に配するようにしたことで、ＳＳＤ方式で検出されるフ
ォーカスエラー信号のＳ字信号の対称性を改善できる。
これによって、フォーカスエラー信号のゲインが一定と
なり、光記録媒体の記録再生動作を安定させることがで
きる。また、Ｓ字信号が対称になることでフォーカスマ
ージンも対称になる。これによって全体のフォーカスマ
ージンが大きくなり、これによっても光記録媒体の記録
再生動作が安定する。また、結果的には回折素子と受光
素子部の間の距離を短くすることができるという利点も
あり、従って光ピックアップ装置の小型化に好適であ
る。
明の光ピックアップ装置は、受光素子部を、０次光の焦
点位置よりも所定量回折素子側にオフセットさせた位置
に配するようにしたことで、ＳＳＤ方式で検出されるフ
ォーカスエラー信号のＳ字信号の対称性を改善できる。
これによって、フォーカスエラー信号のゲインが一定と
なり、光記録媒体の記録再生動作を安定させることがで
きる。また、Ｓ字信号が対称になることでフォーカスマ
ージンも対称になる。これによって全体のフォーカスマ
ージンが大きくなり、これによっても光記録媒体の記録
再生動作が安定する。また、結果的には回折素子と受光
素子部の間の距離を短くすることができるという利点も
あり、従って光ピックアップ装置の小型化に好適であ
る。
【００４８】さらに、Ｓ字信号の非対称性は、特に、高
ＮＡの対物レンズを用いた高密度光記録媒体に対応する
光ピックアップ装置や、小型の光ピックアップ装置にお
いて顕著となるが、本発明の光ピックアップ装置によ
り、その場合のＳ字信号の非対称性も改善できるため、
高密度記録再生ようの光ピックアップ装置として好適と
なる。
ＮＡの対物レンズを用いた高密度光記録媒体に対応する
光ピックアップ装置や、小型の光ピックアップ装置にお
いて顕著となるが、本発明の光ピックアップ装置によ
り、その場合のＳ字信号の非対称性も改善できるため、
高密度記録再生ようの光ピックアップ装置として好適と
なる。
【００４９】また、＋１次回折光に対応する受光素子の
中央受光領域の分割幅と、−１次回折光に対応する受光
素子の中央受光領域の分割幅は、光記録媒体上での焦点
位置とフォーカスエラー信号の原点位置とのずれ補正す
るために異なるサイズとされている。これによって、受
光素子部のオフセットにも関わらず、光記録媒体に対す
る焦点位置と、フォーカスエラー信号のＳ字原点とにズ
レを解消でき、従前と同様の演算方式でフォーカスエラ
ー信号を得ることができるため、後段の演算回路構成の
変更は必要ないという利点もある。
中央受光領域の分割幅と、−１次回折光に対応する受光
素子の中央受光領域の分割幅は、光記録媒体上での焦点
位置とフォーカスエラー信号の原点位置とのずれ補正す
るために異なるサイズとされている。これによって、受
光素子部のオフセットにも関わらず、光記録媒体に対す
る焦点位置と、フォーカスエラー信号のＳ字原点とにズ
レを解消でき、従前と同様の演算方式でフォーカスエラ
ー信号を得ることができるため、後段の演算回路構成の
変更は必要ないという利点もある。
【図１】本発明の実施の形態の光ピックアップ装置の構
成の説明図である。
成の説明図である。
【図２】実施の形態の光ピックアップ装置で得られるフ
ォーカスエラー信号の説明図である。
ォーカスエラー信号の説明図である。
【図３】実施の形態の光ピックアップ装置の受光素子部
の受光素子の説明図である。
の受光素子の説明図である。
【図４】実施の形態の受光素子部の変形例の説明図であ
る。
る。
【図５】実施の形態の受光素子部の変形例の説明図であ
る。
る。
【図６】従来の光ピックアップ装置の構成の説明図であ
る。
る。
【図７】従来の光ピックアップ装置で得られるフォーカ
スエラー信号の説明図である。
スエラー信号の説明図である。
【図８】従来の光ピックアップ装置の受光素子部の受光
素子の説明図である。
素子の説明図である。
１ 光源、２ ビームスプリッタ、３ 対物レンズ、４
回折素子、５ 受光素子部、１０ 光記録媒体、１
１，１２，１３ 受光素子
回折素子、５ 受光素子部、１０ 光記録媒体、１
１，１２，１３ 受光素子
Claims (6)
- 【請求項１】 光記録媒体にレーザ光を照射すると共
に、少なくとも光記録媒体からの反射光を回折素子を介
して受光素子部に導き、上記回折素子によって発生した
回折光を用いたスポットサイズディテクション法によっ
てフォーカスエラー信号検出を行う光ピックアップ装置
において、 上記受光素子部の位置が、上記回折素子を透過した０次
光の焦点位置から、上記回折素子側へオフセットさせた
位置に設定されていることを特徴とする光ピックアップ
装置。 - 【請求項２】 上記受光素子部の位置は、 （ＮＡ[+1]／ＮＡ[-1]）＜（Ｄ２／Ｄ１）≦（ＮＡ[+1]
／ＮＡ[-1]）2 が成り立つ範囲で、上記回折素子を透過した０次光の焦
点位置から上記回折素子側へオフセットされていること
を特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。但
し、 ＮＡ[+1]は上記回折素子による＋１次回折光の開口率 ＮＡ[-1]は上記回折素子による−１次回折光の開口率 Ｄ１は上記回折素子による＋１次回折光の焦点位置から
上記受光素子部までの距離 Ｄ２は上記回折素子による−１次回折光の焦点位置から
上記受光素子部までの距離 - 【請求項３】 上記受光素子部の位置は、 （Ｄ２／Ｄ１）＝（ＮＡ[+1]／ＮＡ[-1]）2 が、ほぼ成り立つように、上記回折素子を透過した０次
光の焦点位置から上記回折素子側へオフセットされてい
ることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装
置。但し、 ＮＡ[+1]は上記回折素子による＋１次回折光の開口率 ＮＡ[-1]は上記回折素子による−１次回折光の開口率 Ｄ１は上記回折素子による＋１次回折光の焦点位置から
上記受光素子部までの距離 Ｄ２は上記回折素子による−１次回折光の焦点位置から
上記受光素子部までの距離 - 【請求項４】 上記受光素子部における、上記＋１次回
折光に対応する受光素子、及び上記−１次回折光に対応
する受光素子は、３分割又は５分割の受光領域が形成さ
れていると共に、上記＋１次回折光に対応する受光素子
の中央受光領域の分割幅と、上記−１次回折光に対応す
る受光素子の中央受光領域の分割幅は、上記光記録媒体
上での焦点位置と上記フォーカスエラー信号の原点位置
とのずれ補正するための異なるサイズとされていること
を特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。 - 【請求項５】 上記＋１次回折光に対応する受光素子の
中央受光領域の分割幅（ｓ１）と、上記−１次回折光に
対応する受光素子の中央受光領域の分割幅（ｓ２）の比
が、概略、 ｓ１：ｓ２＝（Ｄ１／ＮＡ[-1]）：（Ｄ２／ＮＡ[+1]） とされてい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。但し、 ＮＡ[+1]は上記回折素子による＋１次回折光の開口率 ＮＡ[-1]は上記回折素子による−１次回折光の開口率 Ｄ１は上記回折素子による＋１次回折光の焦点位置から
上記受光素子部までの距離 Ｄ２は上記回折素子による−１次回折光の焦点位置から
上記受光素子部までの距離 - 【請求項６】 上記＋１次回折光に対応する受光素子の
中央受光領域の分割幅（ｓ１）と、上記−１次回折光に
対応する受光素子の中央受光領域の分割幅（ｓ２）の比
が、概略、 ｓ１：ｓ２＝ＮＡ[-1]：ＮＡ[+1] とされてい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。但し、 ＮＡ[+1]は上記回折素子による＋１次回折光の開口率 ＮＡ[-1]は上記回折素子による−１次回折光の開口率
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| PCT/JP2002/013227 WO2003054866A1 (en) | 2001-12-20 | 2002-12-18 | Optical pickup apparatus |
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| JP2007149278A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-14 | Sony Corp | 光ピックアップ装置、および光ディスク装置 |
| JP2007220228A (ja) * | 2006-02-17 | 2007-08-30 | Sharp Corp | 光ピックアップ装置 |
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| JP5002445B2 (ja) * | 2007-12-26 | 2012-08-15 | 株式会社日立メディアエレクトロニクス | 光ピックアップ装置および光ディスク装置 |
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| DE68919922T2 (de) * | 1988-06-23 | 1995-06-22 | Sharp Kk | Optische Abtastvorrichtung. |
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| JPH1064078A (ja) * | 1996-08-20 | 1998-03-06 | Mitsubishi Electric Corp | 光ヘッド |
| JP3455399B2 (ja) * | 1997-07-22 | 2003-10-14 | ペンタックス株式会社 | 光ディスク用センサシステム |
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