JP2003242664A - 焦点誤差検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 光軸方向の調整が不要で光検出手段の位置調
整精度も大幅に緩和可能な焦点誤差検出装置を提供す
る。 【解決手段】サブビーム発生手段１４により光ビームの
一部からメインビームの集光点の手前側と奥側に略対称
なデフォーカス位置に集束する２つのサブビームを形成
する。ディスク１で反射したサブビームは、フォーカス
状態に応じて光量変化手段への入射状態（位置、形状）
が変化するので、光検出手段１８への入射光量が変化す
る。この入射光量を２つのサブビームについて独立して
検出して差信号を演算することで、メインビームの集光
点でゼロクロスする焦点誤差信号が得られる。したがっ
て、ＲＡＭディスクに対してもピット領域を設けるよう
な特殊フォーマットが不要である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光情報記録媒体へ
の情報の記録及び光情報記録媒体からの情報の再生を行
なう光ピックアップ装置に備えられ、情報媒体に対する
光ピックアップ装置の焦点制御に適用される焦点誤差検
出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、いわゆるマルチメディアの興隆に
伴い、デジタルの静止画や動画などの大容量のデータが
モバイル機器で取り扱われるようになってきている。そ
のような大容量のデータを取り扱うためには、モバイル
機器に大容量かつランダムアクセスが可能な情報記憶媒
体を搭載する必要があるが、光ディスクはランダムアク
セスが可能でかつフレキシブル磁気ディスクなどの磁気
記録媒体よりも記録密度が高いため、モバイル機器用の
記録媒体として特に好適である。

【０００３】モバイル機器に搭載される光ディスク装置
としては、直径３０ｍｍ〜５０ｍｍの小径の光ディスク
に超小型の光ピックアップ装置を用いて情報の記録再生
を行なうものが従来より開発されている。例えば、日経
エレクトロニクス２００１年７月１６日号には、半導体
レーザ、光検出器、ミラーなどが集積された「Ｓｉサブ
マウント」と、対物レンズ、１／４波長板、偏光ビーム
スプリッタなどの光学部品から成る「光学ブロック」と
を合体した構造を有し、外形寸法４．９３ｍｍ×３．３
ｍｍ×ｌ．４ｍｍを実現した光ピックアップ装置が掲載
されている。

【０００４】データの書き換えが可能な光ディスクとし
ては、一例として相変化媒体が実用化されている。相変
化媒体は、記録膜上に光ビームを集光させ、それにより
発生する熱によって記録膜に結晶質の部分と非晶質の部
分とを選択的に形成することで記録を行なう。記録され
た情報の再生は、結晶質の部分からの反射光量と非晶質
の部分からの反射光量に差が生じることを利用して行な
う。

【０００５】光ピックアップ装置は、光ディスクへの光
ビームの集光と光ディスクからの反射光の検出とを行う
ものであって、半導体レーザを光源として対物レンズに
より微小な光スポットを光ディスクに照射する。例え
ば、対物レンズの開口数が０．６０、半導体レーザの波
長が０．６５５μｍの場合、直径約０．９μｍの集光ス
ポットが光ディスクの記録膜上に形成される。この集光
スポットを用いて記録膜に対するデータの記録と記録膜
からのデータの再生を行なう。

【０００６】ところで、光ディスクは、データの記録再
生時にスピンドルモータにより回転されるが、その際、
面振れによる焦点誤差が発生する。面振れにより光ディ
スクがレーザビームの焦点位置からずれると、光ディス
ク面上のスポット径が大きくなるため、再生時において
は信号の変調度が低下して正確な情報読み取りが出来な
くなり、記録時においては微小領域に所望の温度上昇が
得られず正確な情報記録が出来なくなる。そこで、光ピ
ックアップ装置には、光ディスクの焦点誤差を光学的に
検出する焦点誤差検出装置と、対物レンズにて絞り込ま
れた光ビームの集光位置を光ディスクに追従させるレン
ズアクチュエータ等を備えた自動焦点制御機構が必要に
なる。例えば対物レンズの開口数が０．６０、波長が
０．６５５μｍの場合、焦点深度は±１μｍとなるの
で、この範囲に集光位置を制御する必要がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】光ピックアップ装置の
小形化を実現するためには、光源（半導体レーザ）、光
検出器及び光学部品を一体に集積化した構造を採用する
方が有利である。しかしながら、かかる構成にすると、
各部品間の位置調整を個別に行うことが出来なくなるた
め、焦点誤差信号のオフセット調整が困難になる。そこ
で、従来の技術の項で説明した日経エレクトロニクス２
００１年７月１６日号に掲載の超小型光ピックアップ装
置では、光ピックアップ装置を構成する各部品を「Ｓｉ
サブマウント」と「光学ブロック」とに分割し、これら
「Ｓｉサブマウント」と「光学ブロック」との合体時に
実際に半導体レーザを発光させ、これを光検出器でとら
えながら最適位置への調整を行うという手法がとられて
いる。

【０００８】しかし、この手法では、位置調整の作業が
複雑であるために調整コストが増加するばかりでなく、
調整時の部品性能の劣化による歩留まりの低下という別
の不都合が発生するおそれがある。また、この超小型光
ピックアップ装置では、焦点誤差信号の検出にはビーム
サイズ法、トラッキング誤差信号の検出にはプッシュプ
ル法という一般的な手法が採用されているが、スポット
サイズ法、非点収差法、フーコー法等の他の一般的な焦
点誤差信号検出方式を採る場合には、焦点誤差信号のオ
フセット調整に光軸方向の調整が必要であり、小型化の
ために調整用光学部品を省略すると、光学的調整ではオ
フセットが除去出来なくなるという不都合もあった。な
お、電気的なオフセット調整によっても、ある程度の補
正は可能であるが、調整可能な範囲が光学的な調整に比
べて小さいため、焦点誤差信号のオフセットを低減する
ためには光学部品の位置精度を初期状態で厳しく管理す
る必要が生じ、光ピックアップ装置の組立コストが増加
する。

【０００９】そこで、光ピックアップ装置の往路光学系
にサブビームの発生手段を備え、当該手段によって生成
されたサブビームのトータル光量を検出することで光検
出器の調整精度を緩和する手法が提案されている。特開
平１−３０３６３２号公報には、回折格子を用いて収束
位置が異なる２つのサブビームを形成し、各サブビーム
から検出されるピット信号の変調度を比較することで焦
点誤差信号を生成する技術が記載されている。また、特
開平４−１５６１８号公報には、正と負の非点収差を有
する２つのサブビームを形成し、各サブビームから検出
されるピット信号の変調度を比較することで焦点誤差信
号を生成する技術が記載されている。

【００１０】しかし、特開平１−３０３６３２号公報に
開示されている従来技術では、トラッキング方向のサブ
ビームとピットとの相対位置ずれによる変調度の低下に
よってゲイン不足となり、焦点制御の引込み動作が不安
定になるという不都合があった。本来焦点制御はトラッ
キング制御をする前に動作していなければならないの
で、トラッキング誤差の影響を受けてはならない。ま
た、ディスクのピット信号から変調度を検出するために
エンべロープ検波回路が必要になり、回路構成が複雑に
なるという不都合もある。さらに、ピット信号を利用す
るため、ＲＡＭディスクの場合にもフォーカス誤差信号
生成用のピット領域が必要になる。したがって、ディス
クのフォーマットが特殊になり、ピット領域分だけ記録
容量が低下して、サンプルサーボ方式のためサーボの精
度が低下するという不都合がある。加えて、変調度を利
用してフォーカス信号を生成するので、ピット信号から
変調度が検出できる範囲である焦点深度によってフォー
カス引込み範囲が制限され、引込み範囲を大きくするこ
とが出来ないという課題がある。

【００１１】一方、特開平４−１５９６１８号公報に開
示されている従来技術では、サブビームを非点収差ビー
ムとしてトラッキング方向が長径となる楕円スポットを
光ディスク上に形成するので、トラッキング誤差の影響
は小さくなるものの、その他の不都合は依然として残っ
たままである。

【００１２】本発明は、このような従来技術の不備を解
決するためになされたものであり、光ディスクに特殊な
フォーマットが不要で、装置側にも特殊な回路が不要で
あり、光ピックアップ装置の光軸方向の調整が不要で光
検出手段の位置調整精度も大幅に緩和可能な焦点誤差検
出装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、光源から出射した光ビームを集光手段に
より情報媒体に集光する往路光学系と、上記情報媒体で
反射した光ビームを上記集光手段より光検出手段に導い
て信号を生成する復路光学系とで構成される焦点誤差検
出装置において、上記往路光学系に、メインビームの集
光点に対して略対称なデフォーカス位置に集束する２つ
のサブビームを発生するサブビーム発生手段を備え、上
記復路光学系に、上記情報媒体で反射した光ビームに光
量変化を与える光量変化手段と、当該光量変化手段を通
過した上記２つのサブビームの光量を独立して検出する
２つの受光部を有する光検出手段と、上記２つの受光部
からの出力信号の差信号を出力する信号演算手段とを備
えるという構成にした。

【００１４】また、本発明は、上記の目的を達成するた
め、上記サブビーム発生手段が回折格子で構成され、か
つ、上記光量変化手段を兼ねるという構成にした。

【００１５】また、本発明は、上記の目的を達成するた
め、上記サブビーム発生手段が回折格子で構成され、上
記光量変化手段が振幅フィルターで構成されるという構
成にした。

【００１６】また、本発明は、上記の目的を達成するた
め、上記サブビーム発生手段が回折格子で構成され、上
記光量変化手段が散乱フィルターで構成されるという構
成にした。

【００１７】また、本発明は、上記の目的を達成するた
め、上記サブビーム発生手段が回折格子で構成され、上
記光量変化手段がくさびプリズムで構成されるという構
成にした。

【００１８】また、本発明は、上記の目的を達成するた
め、上記サブビーム発生手段を構成する回折格子が、当
該回折格子の回折方向を長辺とする矩形に形成され、か
つ、上記メインビームの光軸を含まず、当該メインビー
ムの光軸に対して点対称の位置に配置されるという構成
にした。

【００１９】また、本発明は、上記の目的を達成するた
め、上記光検出手段として、上記光量変化手段で回折し
た２つのサブビームを２つの受光部で検出するものを備
えるという構成にした。

【００２０】また、本発明は、上記の目的を達成するた
め、上記光検出手段として、上記光量変化手段を透過し
た２つのサブビームを２つの受光部で検出するものを備
えるという構成にした。

【００２１】また、本発明は、上記の目的を達成するた
め、光源から出射した光ビームを集光手段により情報媒
体に集光する往路光学系と、上記情報媒体で反射した光
ビームを上記集光手段より光検出手段に導いて信号を生
成する復路光学系とで構成される焦点誤差検出装置にお
いて、上記往路光学系に、メインビームの集光点に対し
て略対称なデフォーカス位置に集束する２つのサブビー
ムを発生するサブビーム発生手段を備え、上記復路光学
系に、上記情報媒体を反射した光ビームに光量変化を与
える光量変化手段と、当該光量変化手段を通過した２つ
のサブビームの光量を独立して検出する２つの受光部及
び上記情報媒体で反射したメインビームの光量を検出す
る受光部を備えた光検出手段と、上記２つのサブビーム
の光量を独立して検出する２つの受光部の出力信号の差
信号を出力する信号演算手段と、メインビームの出力信
号を所定の閾値レベルと比較して判別信号を出力する焦
点引込み範囲判別手段とを備えるという構成にした。

【００２２】また、本発明は、上記の目的を達成するた
め、上記集光手段が、上記サブビーム発生手段及び上記
光量変化手段と一体化して構成されるという構成にし
た。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る焦点誤差検出
装置およびそれを用いた光ピックアップ装置の実施の形
態を図１ないし図１７に基づいて説明する。なお、以下
の実施形態においては、本発明に係る装置を光ディスク
装置に適用した場合を例にとって説明するが、本発明の
要旨はこれに限定されるものではなく、カード状又はシ
ート状といった他の形状の光記録媒体を装着して情報の
記録再生を行う装置にも適用可能である。

【００２４】（第１実施形態）図１は、第１実施形態に
係る光ピックアップ装置１０の構成図であって、１は光
ディスク、１１は半導体レーザ、１２はコリメータレン
ズ、１３はビームスプリッタ、１４はサブビーム発生手
段および光量変化手段を兼ねる回折素子、１５ａ、１５
ｂは上記回折素子１４に形成された回折格子、１６は対
物レンズ、１７はレンズ、１８は光検出器（光検出手
段）を示している。

【００２５】半導体レーザ１１としては、波長λ＝６５
５ｎｍのものが使用される。半導体レーザ１１から放射
された光ビームは、コリメータレンズ１２に発散光ビー
ムとして入射し、コリメータレンズ１２により平行光ビ
ームとされる。コリメータレンズ１２としては、焦点距
離５．５ｍｍ、開口数０．１２のものが使用される。し
たがって、平行光ビームの直径は１．３２ｍｍとなる。
この平行光ビームは、ビームスプリッタ１３とサブビー
ム発生手段としての回折素子１４とを通過し、対物レン
ズ１６により光ディスク１に集光される。対物レンズ１
６としては、焦点距離１ｍｍ、開口数０．６０のものが
使用される。したがって、対物レンズ１６に入射する平
行光ビームの直径は１．２ｍｍとなる。集光スポット
は、直径が約０．９μｍの略円形である。光ディスク１
で反射した光ビームは、再び対物レンズ１６に入射して
光量変化手段としての回折素子１４を通過し、しかる後
にビームスプリッタ１３に入射する。ビームスブリッタ
１３で反射した光ビームは、レンズ１７により集光され
て光検出器（光検出手段）１８に入射する。光検出器１
８は複数の受光部を備えており、焦点誤差信号（以下、
ＦＥＳと表す）、トラッキング誤差信号（以下、ＴＥＳ
と表す）、情報再生信号（以下、ＲＦ信号と表す）等が
検出される。

【００２６】回折素子１４は、ガラス、プラスチック等
の透明基板の表面に、光ビームの一部の領域から２つの
サブビームを発生させるホログラムパターン（回折格
子）を形成してなる。２つのサブビーム（±１次回折
光）はメインビーム（０次回折光）の集光点に対して、
Ｘ方向にａμｍ、Ｚ方向（光軸方向）にｂμｍずれた位
置に集光するようになっている。メインビームの自動焦
点制御は、光検出器１８から検出されたＦＥＳに基づい
て図示しない駆動機構を駆動し、対物レンズ１６単体あ
るいは光ピックアップ装置１０全体をＺ方向に移動させ
ることにより行われる。

【００２７】図２に、回折素子１４を光ディスク１側か
ら見た図を示す。点線で示した領域２０は、対物レンズ
１６の有効径に対応する光ビーム入射領域であり、直径
１．２ｍｍの円形である。この光ビーム入射領域２０の
一部に回折格子１５ａ、１５ｂが形成されている。回折
格子の形状は、Ｘ方向が長辺、Ｙ方向が短辺となる矩形
であり、Ｘ方向が回折方向となっている。具体的には、
回折格子１５ａは光軸中心からＸ方向に０ｍｍ、Ｙ方向
に０．４ｍｍずれた位置が中心で、Ｘ方向の幅が０．７
５ｍｍ、Ｙ方向の幅が０．１ｍｍの矩形であり、回折格
子１５ｂは光軸中心からＸ方向に０ｍｍ、Ｙ方向に−
０．４ｍｍずれた位置が中心で、Ｘ方向の幅が０．７５
ｍｍ、Ｙ方向の幅が０．１ｍｍの矩形である。そして、
回折格子１５ａ、１５ｂには、メインビーム（０次回折
光）の集光点に対して手前側と奥側に略対称にデフォー
カスした位置に２つのサブビーム（±１次回折光）を集
光させるホログラムパターンが形成されている。具体的
には、Ｘ方向に５０μｍ、Ｚ方向（光軸方向）に１５μ
ｍずれた位置に集光するようになっている。図１の表記
に対応させると、ａ＝５０μｍ、ｂ＝１５μｍとなる。
サブビームはメインビームの集光点に対してデフォーカ
スしており、トラックの影響を受けないので、光ディス
ク１の任意の位置に配置できる。しかし、２つのサブビ
ームが反射率の異なる領域にまたがると、ＦＥＳにオフ
セットが発生して集光点が焦点深度の範囲外となる原因
になるので、回折方向（Ｘ方向）はトラックに沿った方
向（タンジェンシャル方向）とすることが好ましい。

【００２８】図３に、光検出器１８の受光部パターンと
受光部に集光されるスポットの位置関係を示す。図３に
示すように、光検出器１８は５つの受光部３１〜３５で
構成される。受光部３１には、往路の＋１次回折光であ
りかつ復路の＋１次回折光である１対のスポットＳＰ１
が集光される。受光部３２には、往路の＋１次回折光で
ありかつ復路の０次回折光である１対のスポットＳＰ２
と、往路の０次回折光でありかつ復路の＋１次回折光で
ある１対のスポットＳＰ３が集光される。受光部３３に
は、往路の０次回折光でありかつ復路の０次回折光であ
るスポットＳＰ４と、往路の＋１次回折光でありかつ復
路の−１次回折光である１対のスポットＳＰ５と、往路
の−１次回折光でありかつ復路の＋１次回折光である１
対のスポットＳＰ６が集光される。受光部３４には、往
路の−１次回折光でありかつ復路の０次回折光である１
対のスポットＳＰ７と、往路の０次回折光でありかつ復
路の−１次回折光である１対のスポットＳＰ８が集光さ
れる。受光部３５には、往路の−１次回折光でありかつ
復路の−１次回折光である１対のスポットＳＰ９が集光
される。したがって、５つの受光部に対して９つのスポ
ットが形成される。図３から明らかなように、スポット
ＳＰ２とスポットＳＰ３、スポットＳＰ５とスポットＳ
Ｐ６、スポットＳＰ７とスポットＳＰ８は、受光部３
２、３３、３４上のほぼ同じ位置に集光する。

【００２９】受光部３１〜３５からの出力信号をＡ〜Ｅ
で表すと、ＦＥＳは差動増幅器２１（信号演算手段）の
出力信号であり、ＦＥＳ＝Ｂ−Ｄで演算される。したが
って、受光部３１、３３、３５は、ＦＥＳの生成には不
要であり省略可能であるが、ＴＥＳやＲＦ信号の検出や
光検出器１８の位置調整に利用される。ＲＦ信号は、受
光部３３の出力信号Ｃから検出されるが、出力信号Ｃに
は本来情報信号として利用すべきスポットＳＰ４以外に
スポットＳＰ５、ＳＰ６の情報が混入している。しか
し、往路の±１次回折光はメインビームに対して１５μ
ｍ程度デフォーカスしており、情報信号の変調を受けな
いように設計されている。したがって、スポットＳＰ
５、ＳＰ６は、ＲＦ信号の検出にほとんど影響を与えな
い。

【００３０】次に、図４を用いて、本実施形態に係る焦
点誤差検出装置のＦＥＳ検出の動作原理を説明する。な
お、図４（ａ）〜（ｃ）においては、説明のために図１
の光学系を簡略化し、復路光学系を展開して光ビームが
光ディスク１を透過するように表わしている。また、往
路光学系の回折素子１４で発生する２つのサブビームの
うちの一方のみを示している。

【００３１】半導体レーザ１１から出射された光ビーム
は、コリメータレンズ１２で平行光に変換される。平行
光は、回折素子１４上に形成された回折格子１５ａ、１
５ｂに入射した後に、対物レンズ１６を通過して光ディ
スクに集光される。その後、光ディスク１を通過して
（実際は反射して）、再び対物レンズ１６を通過し、回
折素子１４に入射する。回折格子１５ａ、１５ｂを透過
した光ビームは、レンズ１７により光検出器１８に集光
される。

【００３２】図４（ａ）、（ｄ）は光ディスク１が対物
レンズ１６の焦点にある場合を示しており、往路光学系
の回折格子１５ａで発生した光ビーム２２（斜線領域）
は、回折格子１５ａの回折方向（Ｘ方向）に相対的な位
置ずれが生じるものの、ほぼ全光量が復路光学系の回折
格子１５ｂに入射し、その後レンズ１７で集光されて光
検出器１８に入射する。また、往路光学系の回折格子１
５ｂで発生した光ビーム２２も、ほぼ全光量が復路光学
系の回折格子１５ａに入射し、その後レンズ１７で集光
されて光検出器１８に入射する。また、図４（ｂ）、
（ｅ）は光ディスク１が焦点より近くにある場合を示し
ており、往路光学系の回折格子１５ａで発生した光ビー
ム２２は、Ｘ方向およびそれと直角のＹ方向に位置ずれ
を生じ、一部の光量のみが復路光学系の回折格子１５ｂ
に入射し、その後レンズ１７で集光されて光検出器１８
に入射する。また、往路光学系の回折格子１５ｂで発生
した光ビーム２２も、一部の光量のみが復路光学系の回
折格子１５ａに入射し、その後レンズ１７で集光されて
光検出器１８に入射する。さらに、図４（ｃ）、（ｆ）
は光ディスク１が焦点より遠くにある場合を示してお
り、この場合にも、往路光学系の回折格子１５ａで発生
した光ビーム２２は、Ｘ方向およびそれと直角のＹ方向
に位置ずれを生じ、一部の光量のみが復路光学系の回折
格子１５ｂに入射し、その後レンズ１７で集光されて光
検出器１８に入射する。また、往路光学系の回折格子１
５ｂで発生した光ビーム２２も、一部の光量のみが復路
光学系の回折格子１５ａに入射し、その後レンズ１７で
集光されて光検出器１８に入射する。

【００３３】光ビーム２２は、回折格子１５ａ、１５ｂ
の領域内では回折の影響で光量が減少する。例えば、０
次回折効率を２０％、１次回折効率を４０％（＋１次と
−１次がそれぞれ４０％）に設定すると、領域内では入
射光量の２０％しか透過しないが、領域外では回折が生
じず、ほぼ１００％の光量が透過する。その結果、図４
（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）において、回折格子１５ａ、１
５ｂと光ビーム２２の重なった部分で光量が減少する。
したがって、光ディスク１が焦点に位置するときに光量
が最小となり、焦点に近い方向と焦点から遠い方向のい
ずれの方向でも、焦点からのずれが大きいほど光量が増
加することになる。

【００３４】もう一方のサブビームについても同様に、
光ディスク１の位置に応じて復路光学系で光量変化手段
である回折格子１５ａ、１５ｂを透過する光量が変化す
る。２つのサブビームはメインビームの焦点位置に対し
て対称にデフォーカスした位置に焦点を形成するように
なっているので、これら２つのサブビームについてトー
タル光量の差信号を演算することで、メインビームの焦
点位置でゼロクロスするＳ字曲線状のＦＥＳが得られ
る。

【００３５】光検出器１８とスポットＳＰｌ〜ＳＰ９の
位置調整は、光量が最大であるＳＰ４が受光部３３の中
央に入射するようにすればよい。ただし、各受光部３１
〜３５は分割されておらず、所定のデフォーカス範囲内
でスポットのはみ出しが無ければ微調整は不要である。

【００３６】図５（ａ）に実際に得られるＦＥＳを、出
力信号Ｂ、出力信号Ｄと共に示す。横軸は光ディスクの
焦点位置からのずれ量（焦点誤差）、縦軸は信号強度
（任意単位）を示している。

【００３７】出力信号Ｂには、不要回折光であるスポッ
トＳＰ３が入射しており、出力信号Ｄには不要回折光で
あるスポットＳＰ８が混入している。これらの不要回折
光の影響を検討するためにスポットＳＰ３、ＳＰ８を除
去してスポットＳＰ２、ＳＰ７のみが入射した場合のＦ
ＥＳを計算すると、図５（ｂ）のような信号が得られ
た。図５（ｂ）のＦＥＳは原理通りにサーブビームのデ
フォーカス量（±１５μｍ）と出力信号Ｂ、Ｄが最小と
なる焦点誤差が一致している。一方、実際の信号に対応
する図５（ａ）では、出力信号Ｂ、Ｄが最小となる焦点
誤差とサブビームのデフォーカス量が対応していない。
しかし、不要回折光であるスポットＳＰ３とスポットＳ
Ｐ８は、どちらも往路の０次回折光から発生するので、
フォーカス状態の変化による光量変化が略一致してお
り、ＦＥＳへの影響は差信号の演算時にキャンセルされ
る。その結果、図５（ａ）と図５（ｂ）とで、ほぼ同様
なＦＥＳ曲線が得られる。

【００３８】本実施形態では、出力信号Ｂ、Ｄはサブビ
ームの焦点位置で最小となり焦点からずれるほど大きく
なるという変化をする。しかし、焦点からのずれが大き
くなるとスポットＳＰ２とＳＰ７が大きくなり過ぎて受
光部３２、３４からはみ出してしまう。この場合は出力
信号Ｂ、Ｄが逆に小さくなる。この影響でＳ字曲線が変
化し、所望のＦＥＳの引込み範囲が得られなくなる恐れ
がある。また、不要回折光の影響は差信号の演算時にキ
ャンセルされるが、光検出器１８の調整誤差を考慮する
と除去する方が好ましい。

【００３９】（第２実施形態）次に、本発明に係る焦点
誤差検出装置の第２実施形態を、図６ないし図８を用い
て説明する。本実施形態に係る焦点誤差検出装置は、受
光部からのスポットはみ出しの影響と不要回折光の入射
を除去する手法に関するものであり、第１実施形態と同
一部分については説明を省略または簡略化する。

【００４０】光ピックアップ装置１０の構成で第１実施
形態と異なるのは、ＦＥＳの演算方法である。本実施形
態では、図６に示すように、往路の＋１次回折光であり
かつ復路の＋１次回折光のスポットＳＰｌと往路の−１
次回折光でありかつ復路の−１次回折光のスポットＳＰ
９を用いる。受光部３１の出力信号Ａと受光部３５の出
力信号Ｅを差動増幅器２３（信号演算手段）で差動演算
して、出力信号ＦＥＳ＝Ａ−Ｅを出力する。したがっ
て、受光部３２〜３４は、ＦＥＳ生成には不要であり省
略可能であるが、ＴＥＳやＲＦ信号の検出や光検出器１
８の位置調整に利用される。

【００４１】次に、図７を用いて、本実施形態に係る焦
点誤差検出装置のＦＥＳ検出の動作原理を説明する。な
お、図７（ａ）〜（ｃ）においても、原理説明をするた
めに図１の光学系を簡略化し、復路光学系を展開して光
ビームがディスクを透過するように表わしている。ま
た、往路光学系の回折素子１４で発生した２つのサブビ
ームの一方のみを示している。第１実施形態（図４）と
の違いは、光検出器１８で信号検出に往路の＋１次回折
光でありかつ復路の＋１次回折光のスポットＳＰｌと往
路の−１次回折光でありかつ復路の−１次回折光のスポ
ットＳＰ９を利用している点である。

【００４２】図７（ａ）、（ｄ）は光ディスク１が対物
レンズ１６の焦点にある場合、図７（ｂ）、（ｅ）は光
ディスク１が焦点より近くにある場合、図７（ｃ）、
（ｆ）は光ディスク１が焦点より遠くにある場合を示し
ている。本例の焦点誤差検出装置においても、第１実施
形態に係る焦点誤差検出装置と同様に、光ディスク１が
対物レンズ１６の焦点にある場合には、往路光学系の回
折格子１５ａで発生した光ビーム２４（斜線領域）は、
ほぼ全光量が復路光学系の回折格子１５ｂに入射し、さ
らにレンズ１７で集光されて光検出器１８に入射する。
また、往路光学系の回折格子１５ｂで発生した光ビーム
２４は、ほぼ全光量が復路光学系の回折格子１５ａに入
射し、さらにレンズ１７で集光されて光検出器１８に入
射する。これに対して、光ディスク１が焦点より近くに
ある場合および光ディスク１が焦点より遠くにある場合
には、往路光学系の回折格子１５ａで発生した光ビーム
２４は、Ｘ方向およびそれと直角のＹ方向に位置ずれを
生じ、一部の光量のみが復路光学系の回折格子１５ｂに
入射し、その後レンズ１７で集光されて光検出器１８に
入射する。また、往路光学系の回折格子１５ｂで発生し
た光ビーム２４も、一部の光量のみが復路光学系の回折
格子１５ａに入射し、その後レンズ１７で集光されて光
検出器１８に入射する。光ビーム２４のうち、回折格子
１５ａ、１５ｂの領域内に入射した光量が回折されて信
号検出に利用される。例えば、０次回折効率を２０％、
１次回折効率を４０％（＋１次と−１次がそれぞれ４０
％）に設定すると、領域内では入射光量の４０％が回折
し、領域外では回折が生じない。したがって、光ディス
ク１が焦点に位置するときに回折光量が最大となり、焦
点に近い方向と焦点から遠い方向のいずれの方向でも、
焦点からのずれが大きいほど回折光量が減少することに
なる。光ビーム２４と回折格子１５ａ、１５ｂとの重な
りが無くなると、回折光量はゼロになる。

【００４３】もう一方のサブビームについても同様に、
光ディスク１の位置に応じて復路光学系で回折素子１４
（光量変化手段）で回折する光量が変化する。２つのサ
ブビームはメインビームの焦点位置に対して対称にデフ
ォーカスした位置に焦点を形成するようになっているの
で、これら２つのサブビームについてトータル光量の差
信号を演算することで、メインビームの焦点位置でゼロ
クロスするＳ字曲線状のＦＥＳが得られる。

【００４４】図８に実際に得られるＦＥＳを、出力信号
Ａ、出力信号Ｅと共に示す。横軸は光ディスクの焦点位
置からのずれ量（焦点誤差）、縦軸は信号強度（任意単
位）を示している。本実施の形態では、出力信号Ａ、Ｅ
はサブビームの焦点位置で最大となり焦点からずれるほ
ど小さくなるという変化をする。しかし、焦点からのず
れが大きくなるとスポットＳＰｌ、ＳＰ９が大きくなり
過ぎて受光部３１、３５からはみ出してしまう。しか
し、出力信号Ａ、Ｅは元々小さくなる方向に変化してい
るので影響は小さい。さらに、受光部３１、３５からは
み出すより前に、光ビーム２４が回折素子１４の回折格
子１５ａ、１５ｂに入射しなくなるように設計すれば、
受光部３１、３５からのスポットのはみ出しは発生しな
くなる。

【００４５】また、図６に示すように、受光部３１、３
５には不要回折光が入射していないので、不要回折光の
入射を除去するという効果も得られる。

【００４６】（第３実施形態）次に、本発明に係る焦点
誤差検出装置の第３実施形態を、図９および図１０を用
いて説明する。本実施形態に係る焦点誤差検出装置は、
第１および第２実施形態に係る焦点誤差検出装置におい
てＦＥＳに生じるセカンドゼロクロス（本来サーボをか
けるべき位置以外のゼロクロス点）の影響を除去する手
法に関するものであり、第１および第２実施形態と同一
部分については説明を省略または簡略化する。

【００４７】光ピックアップ装置１０の構成は、図１と
同じであり、第１および第２実施形態と異なる点は、光
検出器１８の受光部３３の出力信号Ｃを用いて焦点引込
み範囲判別信号を生成することである。図９（ａ）は、
第１実施形態１に対応しており、図５（ａ）に示すＦＥ
Ｓと出力信号Ｃを示した図である。図９（ｂ）は、第２
実施形態に対応しており、図８に示すＦＥＳと出力信号
Ｃを示した図である。したがって、出力信号Ｃを所定の
閾値２５と比較し、閾値２５より大きい範囲で焦点引込
みを行なうようにすれば、セカンドゼロクロスの影響を
受けずに焦点位置に引込むことが可能になる。

【００４８】図１０に、焦点引込み範囲判別手段の構成
を示す。焦点引込み範囲判別手段２９は、比較回路２６
で出力信号Ｃをシステムコントローラ２８で設定される
閾値２５と比較して、判別信号２７を出力するようにな
っている。出力信号Ｃが閾値２５より大きい場合には、
判別信号２７は引込み可能を指示し、出力信号Ｃが閾値
２５より小さい場合には、判別信号２７は引込み不可能
を指示する。出力信号Ｃをモニターしておき、閾値２５
より小さくなった場合には焦点はずれが生じたと判断し
て再引込みをするように利用してもよい。

【００４９】（第４実施形態）次に、本発明に係る焦点
誤差検出装置の第４実施形態を、図１１ないし図１３を
用いて説明する。本実施形態に係る焦点誤差検出装置
は、第１実施形態に係る焦点誤差検出装置において信号
感度を向上する手法に関するものであり、第１実施形態
と同一部分については説明を省略または簡略化する。本
実施形態に係る焦点誤差検出装置は、回折素子１４の代
わりに、サブビーム発生手段としての回折格子と光量変
化手段としての振幅フィルターを備えた複合素子４０を
用いていることを特徴とする。

【００５０】図１１に複合素子４０を光ディスク１側か
ら見た図を示す。点線で示した領域２０は、対物レンズ
１６の有効径に対応する光ビーム入射領域であり、回折
格子４１（サブビーム発生手段）と振幅フィルター４２
（光量変化手段）が表面に形成されている。振幅フィル
ター４２は、ガラスまたはプラスチック等の透明基板の
表面にＣｒ、Ａｌ等の金属膜をコーティングすることに
より作製される。光の透過率は、金属膜の厚さを制御す
ることにより任意に設定できる。また、振幅フィルター
４２は、回折格子４１よりもＸ方向の大きさがやや大き
い矩形となっており、回折による位置ずれがあっても光
ビームがはみ出さないようになっている。その結果、フ
ォーカス状態の変化が正確に検出できる。また、焦点誤
差の検出に関して振幅フィルター４２を往路光学系では
利用していないので、透過率を０％まで減らすことが可
能である。したがって、第１実施形態に係る焦点誤差検
出装置と比べて、光量変化を大きくすることができる。

【００５１】図１２に示すように、光検出器１８は３つ
の受光部３１〜３３で構成される。受光部３１には、往
路の回折格子４１の＋１次回折光でありかつ復路の振幅
フィルター４２の透過光であるスポットＳＰｌと、往路
の振幅フィルター４２の透過光でありかつ復路の回折格
子４１の＋１次回折光であるスポットＳＰ２が集光され
る。また、受光部３２には、往路の複合素子４０の透過
光でありかつ復路の複合素子４０の透過光であるＳＰ３
が集光される。さらに、受光部３３には、往路の回折格
子４１の−１次回折光でありかつ復路の振幅フィルター
４２の透過光であるＳＰ４と、往路の振幅フィルター４
２の透過光でありかつ復路の回折格子４１の−１次回折
光であるスポットＳＰ５が集光される。したがって、３
つの受光部に対して５つのスポットが形成される。受光
部３１〜３３の出力信号をＡ〜Ｃで表すと、ＦＥＳは差
動増幅器４４の出力信号であり、ＦＥＳ＝Ｃ−Ａで演算
される。スポットＳＰ２、ＳＰ５はＦＥＳの検出には関
係しない不要光である。これは受光部３１、３３の大き
さを制限することで除去することができる。

【００５２】次に、図１３を用いて、本実施形態に係る
焦点誤差検出装置のＦＥＳ検出の動作原理を説明する。
図１３（ａ）〜（ｃ）においては、原理説明をするため
に図１の光学系を簡略化し、復路光学系を展開して光ビ
ームがディスクを透過するように表わしている。また、
往路光学系の複合素子４０の回折格子４１で発生した２
つのサブビームの一方のみを示している。

【００５３】第１実施形態（図４）との違いは、サブビ
ーム発生手段（回折格子４１）が光量変化手段（振幅フ
ィルター４２）を兼ねていない点である。そのため、光
量変化手段についての設計の自由度を向上することがで
きる。

【００５４】図１３（ａ）、（ｄ）は光ディスク１が対
物レンズ１６の焦点にある場合、図１３（ｂ）、（ｅ）
は光ディスク１が焦点より近くにある場合、図１３
（ｃ）、（ｆ）は光デイスク１が焦点より遠くにある場
合を示している。本例の焦点誤差検出装置においても、
光ディスク１が対物レンズ１６の焦点にある場合には、
往路光学系の回折格子４１で発生した光ビーム４３（斜
線領域）は、ほぼ全光量が復路光学系の振幅フィルター
４２に入射し、さらにレンズ１７で集光されて光検出器
１８に入射する。これに対して、光ディスク１が焦点よ
り近くにある場合および光ディスク１が焦点より遠くに
ある場合には、往路光学系の回折格子４１で発生した光
ビーム４３は、Ｘ方向およびそれと直角のＹ方向に位置
ずれを生じ、一部の光量のみが復路光学系の振幅フィル
ター４２に入射し、その後レンズ１７で集光されて光検
出器１８に入射する。光ビーム４３のうち振幅フィルタ
ー４２の領域内に入射した光量は透過率が減少する。例
えば、エネルギー透過率を０％に設定すると、領域内で
は入射光量の０％、領域外では入射光の１００％が透過
する。したがって、光ディスク１が焦点に位置するとき
に回折光量が最小となり、焦点に近い方向と焦点から遠
い方向のいずれの方向でも焦点からのずれが大きいほど
透過光量が増加することになる。

【００５５】もう一方のサブビームについても同様に、
光ディスク１の位置に応じて復路光学系で振幅フィルタ
ー４２（光量変化手段）を透過する光量が変化する。２
つのサブビームはメインビームの焦点位置に対して対称
にデフォーカスした位置に焦点を形成するようになって
いるので、これら２つのサブビームについてトータル光
量の差信号を演算することで、メインビームの焦点位置
でゼロクロスするＳ字曲線状のＦＥＳが得られる。実際
のＦＥＳ曲線は図５（ａ）と同様な信号波形となる。受
光部３１、３３の大きさを制限して不要光を除去した場
合には、図５（ｂ）と同様な信号波形となる。

【００５６】なお、上記振幅フィルター４２を散乱フィ
ルターに変更することも可能である。具体的には透明基
板の表面に微小の凹凸を設けて散乱させることで透過光
量を変化させる。この場合は、散乱フィルターのパター
ンを回折格子４１のパターンと一緒に作成した金型を用
いて一体成形することが可能になり、２つのパターンの
位置精度が確保しやすくなるし、製造コストも低下す
る。

【００５７】（第５実施形態）次に、本発明に係る焦点
誤差検出装置の第５実施形態を、図１４ないし図１６を
用いて説明する。本実施形態に係る焦点誤差検出装置
は、第１実施形態に係る焦点誤差検出装置において信号
感度を向上する手法に関するものであり、第１実施形態
と同一部分については説明を省略または簡略化する。本
実施形態に係る焦点誤差検出装置は、回折素子１４の代
わりに、サブビーム発生手段としての回折格子と光量変
化手段としてのくさびプリズムを備えた複合素子５０を
用いていることを特徴とする。

【００５８】図１４（ａ）に複合素子５０を光ディスク
１側から見た図を示す。点線で示した領域２０、対物レ
ンズ１６の有効径に対応する光ビーム入射領域であり、
回折格子５１（サブビーム発生手段）とくさびプリズム
５２（光量変化手段）が表面に形威されている。図１４
（ｂ）に示す複合素子５０の側面図から判るように、く
さびプリズム５２は、複合素子５０の表面に対して傾斜
した入射面を有している。そのため、くさびプリｌズム
５２を通過する光ビームは傾斜方向に屈折が生じる。回
折格子５１の回折方向をＸ方向、くさびプリズム５２の
屈折方向をＹ方向に設定すると、往路の０次回折光であ
りかつ復路の±１次回折光とは異なる方向に屈折させる
ことができるので、不要回折光の入射が回避できる。

【００５９】くさびプリズム５２は、図１４（ａ）に示
すように、回折格子５１よりもＸ方向の大きさがやや大
きい矩形に形成され、回折による位置ずれが生じても光
ビームがはみ出さないようになっている。その結果、フ
ォーカス状態の変化が正確に検出できる。また、くさび
プリズム５２は屈折により光ビームの進行方向を変える
ので、透過率を１００％とすることが可能である。した
がって、第１実施形態に係る焦点誤差検出装置に比べ
て、光量変化を大きくすることができる。なお、ＦＥＳ
の信号極性が第１実施形態とは反転しているので、第２
実施形態と同様に受光部からスポットがはみ出したとき
の影響は小さい。

【００６０】図１５に示すように、光検出器１８は５つ
の受光部３１〜３５で構成される。受光部３１には、往
路の複合素子５０の透過光でありかつ復路の回折格子５
１の＋１次回折光であるスポットＳＰｌが集光される。
受光部３２には、往路の回折格子５１の＋１次回折光で
ありかつくさびプリズム５２の屈折光であるスポットＳ
Ｐ２が集光される。受光部３３には、往路の複合素子５
０の透過光でありかつ復路の複合素子５０の透過光であ
るＳＰ３が集光される。受光部３４には、往路の回折格
子５１の−１次回折光でありかつくさびプリズム５２の
屈折光であるスポットＳＰ４が集光される。受光部３５
には、往路の複合素子５０の透過光でありかつ復路の回
折格子５１の−１次回折光であるスポットＳＰ５が集光
される。したがって、上記５つの受光部３１〜３５に対
して５つのスポットが形成される。受光部３１〜３５の
出力信号をＡ〜Ｅで表すと、ＦＥＳは差動増幅器５４の
出力信号であり、ＦＥＳ＝Ｂ−Ｄで演算される。スポッ
トＳＰｌ、ＳＰ５は、焦点誤差信号の検出には関係しな
い不要光であるが、くさびプリズム５２の屈折方向を選
択することで、信号演算に利用するスポットＳＰ２、Ｓ
Ｐ４と分離可能である。

【００６１】次に、図１６を用いて、本実施形態に係る
焦点誤差検出装置のＦＥＳ検出の動作原理を説明する。
図１６（ａ）〜（ｃ）は、原理説明をするために図１の
光学系を簡略化し、復路光学系を展開して光ビームがデ
ィスクを透過するように表わしている。また、往路光学
系の複合素子５０の回折格子５１で発生した２つのサブ
ビームの一方のみを示している。

【００６２】第１実施形態（図４）との違いは、サブビ
ーム発生手段（回折格子５１）が光量変化手段（くさび
プリズム５２）を兼ねていない点である。そのため、光
量変化手段についての設計の自由度を向上することがで
きる。

【００６３】図１６（ａ）、（ｄ）は光ディスク１が対
物レンズ１６の焦点にある場合、図１６（ｂ）、（ｅ）
は光ディスク１が焦点より近くにある場合、図１６
（ｃ）、（ｆ）は光デイスク１が焦点より遠くにある場
合を示している。本例の焦点誤差検出装置においても、
光ディスク１が対物レンズ１６の焦点にある場合には、
往路光学系の回折格子５１で発生した光ビーム５３（斜
線領域）は、ほぼ全光量が復路光学系のくさびプリズム
５２に入射し、さらにレンズ１７で集光されて光検出器
１８に入射する。これに対して、光ディスク１が焦点よ
り近くにある場合および光ディスク１が焦点より遠くに
ある場合には、往路光学系の回折格子５１で発生した光
ビーム５３は、Ｘ方向およびそれと直角のＹ方向に位置
ずれを生じ、一部の光量のみが復路光学系のくさびプリ
ズム５２に入射し、その後レンズ１７で集光されて光検
出器１８に入射する。光ビーム５３のうちくさびプリズ
ム５２の領域内に入射した光量のみが屈折されて進行方
向が変化する。したがって、光ディスク１が焦点に位置
するときに屈折光量が最大となり、焦点に近い方向と焦
点から遠い方向のいずれの方向でも焦点からのずれが大
きいほど屈折光量が減少することになる。光ビーム５３
とくさびプリズム５２の重なりが無くなると屈折光量は
ゼロになる。

【００６４】もう一方のサブビームについても同様に光
ディスク１の位置に応じて復路光学系でくさびプリズム
５２（光量変化手段）で屈折する光量が変化する。２つ
のサブビームはメインビームの焦点位置に対して対称に
デフォーカスした位置に焦点を形成するようになってい
るので、これら２つのサブビームについてトータル光量
の差信号を演算することで、メインビームの焦点位置で
ゼロクロスするＳ字曲線状のＦＥＳが得られる。実際の
ＦＥＳ曲線は図８と同様な信号波形となる。

【００６５】本実施の形態では、出力信号Ｂ、Ｄがサブ
ビームの焦点位置で最大となり、焦点からずれるほど小
さくなる。焦点からのずれが大きくなると、スポットＳ
Ｐ２、ＳＰ４が大きくなり過ぎて受光部３２、３４から
はみ出すことになるが、出力信号Ｂ、Ｄは元々小さくな
る方向に変化しているので影響は小さい。さらに、受光
部３２、３４からはみ出すより前に、光ビーム５３が複
合素子５０のくさびプリズム５２に入射しなくなるよう
に設計すれば、受光部３２、３４からのスポットのはみ
出しは発生しなくなる。

【００６６】（実施の形態６）次に、図１７を用いて、
上記焦点誤差検出装置を超小型の光ピックアップ装置に
適用した場合の実施例を説明する。上記第１ないし第５
実施形態では、コリメータレンズ１２から出射した平行
光を入射する、いわゆる無限系仕様の対物レンズ１６を
用いた場合を例にとって説明したが、コリメータレンズ
１２を省略した有限系仕様としても同じ効果が得られ
る。したがって、ここでは有限系仕様の対物レンズ１１
６を使用している。また、装置の薄型化のために、光路
を折り曲げるプリズムミラー１１３を使用している。こ
の光ピックアップ装置１００は、複合プリズム１１２が
接着固定され、サブマウント１０３を介して半導体レー
ザ１１１が搭載された基板表面に光検出器１０４、１０
５が形成されたＳｉ基板１０２と、スペーサ１１７を介
して回折素子１１４（表面に回折格子１１５ａ、１１５
ｂが形成されている）上に固定された対物レンズ１１６
が搭載されたプリズムミラー１１３の２つのブロックで
構成されており、Ｓｉ基板１０２とプリズムミラー１１
３が基板１０１上に固定されている。図示しない自動制
御機構により光ピックアップ装置１００全体を焦点方向
とトラッキング方向に移動して制御がなされる。

【００６７】以下に、その動作を説明する。半導体レー
ザ１１１から出射した光ビームは、複合プリズム１１２
の表面で一部反射してプリズムミラー１１３に向かう。
プリズムミラー１１３で反射した光ビームは、回折素子
１１４を通過して光ディスク１に集光される。回折素子
１１４に形成された回折格子１１５ａ、１１５ｂにより
メインビームの集光点に対して略対称にデフオーカスし
た２つのサブビームが形成される。光ディスク１からの
反射光は、回折素子１１４、プリズムミラー１１３を介
して複合プリズム１１２に戻る。複合プリズム１１２に
入射した光は、光検出器１０５でプッシュプル法により
トラッキング誤差信号が検出される。光検出器１０５の
表面では光ビームの一部が反射し、さらに複合プリズム
１１２で反射した後、光検出器１０４に入射し、第１な
いし第５実施形態で説明した手法により焦点誤差信号が
検出される。光検出器１０４に結像するように複合プリ
ズム１１２の形状と設置位置を設計すると、光検出器１
０５上には、ある程度の大きさを有したスポットが形成
されるので、光検出器１０５を２分割した受光部で構成
すると、ＴＥＳは通常のプッシュプル法で検出可能であ
る。また、ＲＦ信号は光検出器１０４でメインビームの
出力信号から検出する。

【００６８】上記第１ないし第５実施形態で説明した手
法は、２つのサブビームについて、それぞれのトータル
光量を検出し差信号を演算することで焦点誤差信号を検
出するので、光ビームと光検出器の受光部との相対位置
精度を大幅に緩和可能である。その結果、本実施の形態
に示すような半導体レーザ１１１と光検出器１０４、１
０５と複合プリズム１１２を一体化した集積構造による
超小型の光ピックアップ装置が、機械精度で組み立て可
能になる。

【００６９】なお、以上の説明では、回折格子が設けら
れた回折素子と対物レンズが別部品で構成されている場
合で説明したが、図１８（ａ）、（ｂ）に示すように、
対物レンズ１１６の表面に回折格子１１５ａ、１１５ｂ
を一体形成すれば、２つのパターンの光軸に対する対称
性が確保しやすいし、組立後の相対的な位置ずれが生じ
ないので、安定した焦点誤差検出が可能になる。図１８
（ａ）は側面図、図１８（ｂ）は光ディスク１の反対側
から見た図である。回折格子１１５ａ、１１５ｂは対物
レンズ１１６の裏面または内部に設けても構わない。ま
た、集光手段としてグレーティングレンズや反射型グレ
ーティングレンズを用いると、マスク精度での回折格子
の形状精度や位置精度が実現できる。

【００７０】また、半導体レーザとして波長が４０５ｎ
ｍ帯の青紫色半導体レーザを用いた光学系や、対物レン
ズとしてＮＡ０．８５程度の高ＮＡのレンズや二枚組み
レンズを用いた光学系に対しても、本発明の焦点誤差検
出装置は適用可能である。

【００７１】さらに、光ディスクとしてはＲＡＭディス
クとして相変化媒体を例にして説明したが、光磁気媒体
にも適用可能であり、ピットで信号が記録されたＲＯＭ
ディスクや、ＲＯＭ領域とＲＡＭ領域の両方を備えたハ
イブリッド型ディスクに対しても適用可能であることは
言うまでも無い。

【００７２】

【発明の効果】本発明では、２つのサブビームについ
て、それぞれトータル光量を検出し、それらの差信号を
演算することで焦点誤差信号が検出できる。したがっ
て、光検出器に分割線を設ける必要が無く受光部内にビ
ームが入射しているだけでよいので、光検出器の光軸垂
直面内での微調整が不要になる。

【００７３】また、サブビーム発生手段として回折素子
を用いているので、２つのサブビーム（＋１次回折光と
−１次回折光）はメインビームの集光点に対して略対称
なデフォーカス位置に集束することになり、メインビー
ムの集光点でゼロクロスするＦＥＳが自動的に形成され
る。したがって、光検出器の光軸方向の調整が不要にな
る。その結果、光軸方向の調整用光学部品が不要であ
り、光学系の構成が簡素化され、小型化が可能になる。

【００７４】また、光量変化手段により焦点誤差を光量
変化に変換して焦点誤差信号を生成しているので、焦点
誤差の検出にピット信号が不要になる。その結果、ＲＡ
Ｍディスクに対してサンプルサーボ方式のようなピット
を設けた特殊領域が不要になり、記録容量の低下が生じ
ないし、特殊フォーマットが不要なので光ディスクの製
造コストが安価になる。さらに、サンプルサーボでは無
く連続サーボが可能になり、サーボの精度が高くなる。
また、変調度を測定するためのエンべロープ検波回路の
ような特殊回路が不要であり、装置回路のコストも低価
格で済む。

【００７５】さらに、サブビームは光ビームの１部領域
から形成されるのでメインビームと比較して集光され
ず、さらにデフォーカス状態となっているので、ピット
の影響や隣接トラックの影響を受けずに焦点誤差信号が
検出可能である。

【００７６】加えて、ピット信号の変調度を利用しない
ので、サブビームの焦点深度と無関係に焦点引込み範囲
が設計できる。

【００７７】光量変化手段の形状をサブビーム発生手段
の形状よりも大きくした場合には、復路光学系でのサブ
ビームのはみ出しが小さくなり、フォーカス状態の変化
が正確に検出できるようになる。

【００７８】焦点引込み範囲の判別信号を出力するよう
にした場合には、焦点誤差信号にセカンドゼロクロスが
発生していても、その影響を除去して確実な焦点引き込
みが可能になる。

【００７９】対物レンズ等の集光手段をサブビーム発生
手段および光量変化手段と一体化した場合には、２つの
パターンの光軸に対する対称性が確保しやすいし、組立
後の相対的な位置ずれが生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係る光ピックアップ装置の構成
を示す図である。

【図２】第１実施形態に係る光ピックアップ装置に備え
られる回折素子１４上の回折格子１５ａ、１５ｂの形状
を説明する図である。

【図３】第１実施形態に係る光ピックアップ装置に備え
られる光検出器１８上の受光部３１〜３５の配置とスポ
ットＳＰｌ〜ＳＰ９との位置関係および焦点誤差信号の
演算回路を説明する図である。

【図４】第１実施形態に係る光ピックアップ装置の焦点
誤差信号検出の原理を説明する図である。

【図５】第１実施形態に係る光ピックアップ装置から得
られる焦点誤差信号波形と焦点誤差の関係を説明する図
である。

【図６】第２実施形態に係る光ピックアップ装置に備え
られる光検出器１８上の受光部３１〜３５の配置とスポ
ットＳＰｌ〜ＳＰ９との位置関係および焦点誤差信号の
演算回路を説明する図である。

【図７】第２実施形態に係る光ピックアップ装置の焦点
誤差信号検出の原理を説明する図である。

【図８】第２実施形態に係る光ピックアップ装置から得
られる焦点誤差信号波形と焦点誤差の関係を説明する図
である。

【図９】第３実施形態に係る光ピックアップ装置から得
られる焦点引き込み範囲判別信号波形と誤差信号波形お
よび焦点誤差との関係を説明する図である。

【図１０】焦点引き込み範囲判別手段の構成を説明する
図である。

【図１１】第４実施形態に係る光ピックアップ装置に備
えられる複合素子４０上の回折格子４１と振幅フィルタ
ー４２の形状を説明する図である。

【図１２】第４実施形態に係る光ピックアップ装置に備
えられる光検出器１８上の受光部３１〜３５の配置とス
ポットＳＰｌ〜ＳＰ５との位置関係および焦点誤差信号
の演算回路を説明する図である。

【図１３】第４実施形態に係る光ピックアップ装置の焦
点誤差信号検出の原理を説明する図である。

【図１４】第５実施形態に係る光ピックアップ装置に備
えられる複合素子５０上の回折格子５１とくさびプリズ
ム５２の形状を説明する図である。

【図１５】第５実施形態に係る光ピックアップ装置に備
えられる光検出器１８上の受光部３１〜３５の配置とス
ポットＳＰｌ〜ＳＰ５との位置関係および焦点誤差信号
の演算回路を説明する図である。

【図１６】第５実施形態に係る光ピックアップ装置の焦
点誤差信号検出の原理を説明する図である。

【図１７】第６実施形態に係る光ピックアップ装置の構
成を説明する図である。

【図１８】本発明の光ピックアップ装置に用いられる集
光手段の変形例を説明する図である。

【符号の説明】

１ 光ディスク １１ 半導体レーザ １２ コリメータレンズ １３ ビームスプリッタ １４ 回折素子 １５ａ、１５ｂ 回折格子 １６ 対物レンズ １７ レンズ １８ 光検出器 ２０ 受光領域 ２１ 差動増幅器 ３１〜３５ 受光部 ＳＰｌ〜ＳＰ９ スポット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清岡 千晶 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 5D118 AA06 AA07 AA14 BA01 CA22 CD06 CF02 CG04 CG14 CG24 DA33 DA42 DB09 DB13 FB16 5D119 AA36 AA38 AA39 BA01 DA12 EA03 EB12 EC40 JA22 JA24 LB03 5D789 AA36 AA38 AA39 BA01 DA12 EA03 EB12 EC40 JA22 JA24 LB03

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源から出射した光ビームを集光手段に
   より情報媒体に集光する往路光学系と、上記情報媒体で
   反射した光ビームを上記集光手段より光検出手段に導い
   て信号を生成する復路光学系とで構成される焦点誤差検
   出装置において、 上記往路光学系に、メインビームの集光点に対して略対
   称なデフォーカス位置に集束する２つのサブビームを発
   生するサブビーム発生手段を備え、 上記復路光学系に、上記情報媒体で反射した光ビームに
   光量変化を与える光量変化手段と、当該光量変化手段を
   通過した上記２つのサブビームの光量を独立して検出す
   る２つの受光部を有する光検出手段と、上記２つの受光
   部からの出力信号の差信号を出力する信号演算手段とを
   備えたことを特徴とする焦点誤差検出装置。
2. 【請求項２】 上記サブビーム発生手段が回折格子で構
   成され、かつ、上記光量変化手段を兼ねることを特徴と
   する請求項１に記載の焦点誤差検出装置。
3. 【請求項３】 上記サブビーム発生手段が回折格子で構
   成され、上記光量変化手段が振幅フィルターで構成され
   ることを特徴とする請求項１に記載の焦点誤差検出装
   置。
4. 【請求項４】 上記サブビーム発生手段が回折格子で構
   成され、上記光量変化手段が散乱フィルターで構成され
   ることを特徴とする請求項１に記載の焦点誤差検出装
   置。
5. 【請求項５】 上記サブビーム発生手段が回折格子で構
   成され、上記光量変化手段がくさびプリズムで構成され
   ることを特徴とする請求項１に記載の焦点誤差検出装
   置。
6. 【請求項６】 上記サブビーム発生手段を構成する回折
   格子が、当該回折格子の回折方向を長辺とする矩形に形
   成され、かつ、上記メインビームの光軸を含まず、当該
   メインビームの光軸に対して点対称の位置に配置される
   ことを特徴とする請求項２ないし請求項５に記載の焦点
   誤差検出装置。
7. 【請求項７】 上記光検出手段として、上記光量変化手
   段で回折した２つのサブビームを２つの受光部で検出す
   るものを備えたことを特徴とする請求項１に記載の焦点
   誤差検出装置。
8. 【請求項８】 上記光検出手段として、上記光量変化手
   段を透過した２つのサブビームを２つの受光部で検出す
   るものを備えたことを特徴とする請求項１に記載の焦点
   誤差検出装置。
9. 【請求項９】 光源から出射した光ビームを集光手段に
   より情報媒体に集光する往路光学系と、上記情報媒体で
   反射した光ビームを上記集光手段より光検出手段に導い
   て信号を生成する復路光学系とで構成される焦点誤差検
   出装置において、 上記往路光学系に、メインビームの集光点に対して略対
   称なデフォーカス位置に集束する２つのサブビームを発
   生するサブビーム発生手段を備え、 上記復路光学系に、上記情報媒体を反射した光ビームに
   光量変化を与える光量変化手段と、当該光量変化手段を
   通過した２つのサブビームの光量を独立して検出する２
   つの受光部及び上記情報媒体で反射したメインビームの
   光量を検出する受光部を備えた光検出手段と、上記２つ
   のサブビームの光量を独立して検出する２つの受光部の
   出力信号の差信号を出力する信号演算手段と、メインビ
   ームの出力信号を所定の閾値レベルと比較して判別信号
   を出力する焦点引込み範囲判別手段とを備えたことを特
   徴とする焦点誤差検出装置。
10. 【請求項１０】 上記集光手段が、上記サブビーム発生
    手段及び上記光量変化手段と一体化して構成されること
    を特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれかに記載
    の焦点誤差検出装置。