JP2003346355A - 光ピックアップ装置のフォーカス及びトラッキング制御方法 - Google Patents

光ピックアップ装置のフォーカス及びトラッキング制御方法

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JP2003346355A JP2003020013A JP2003020013A JP2003346355A JP 2003346355 A JP2003346355 A JP 2003346355A JP 2003020013 A JP2003020013 A JP 2003020013A JP 2003020013 A JP2003020013 A JP 2003020013A JP 2003346355 A JP2003346355 A JP 2003346355A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型光ディスクの記録再生に使用され安定的
なフォーカス制御とトラッキング制御とを行うことがで
きる光ピックアップ装置のフォーカス及びトラッキング
制御方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 光源と、対物レンズ39と、4分割の受
光パターン161〜164と、4分割のホログラム領域
131〜134とを有し、接線方向に2つにグループ分
けされたホログラム領域131〜134を経て、半径方
向に2つにグループ分けされた受光パターン161〜1
64について、半径方向のグループ相互間の差信号に基
づいてフォーカス制御を行うフォーカス制御方法、およ
び接線方向のグループ相互間の差信号に基づいてトラッ
キング制御を行うトラッキング制御方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスクの記録
及び再生に適した光信号の検出を行う光ピックアップ装
置を用いたフォーカス及びトラッキングの制御方法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】光ディスク装置はその記憶容量が大容量
であることと取り扱いが容易なことからコンピュータ装
置の記憶装置に広く利用されている。そして、コンピュ
ータ装置の小型化と可搬(モバイル)型への展開に伴っ
て、使用される光ディスク装置もまた同様に大幅な小型
化を達成してきた。例えば、ミニディスク(MD)はそ
の好例であって、MD装置に使用するピックアップには
集積型の光ガイド部材等が提案され、実用化された(例
えば、特許文献1および2参照。)。
【0003】他方、ハードディスク装置においても大容
量化と小型化とが進展し、可搬型のコンピュータ装置に
広く使用されている。このようなハードディスク装置に
おいてもヘッドの構造や書き込み制御が使用されている
(例えば、特許文献3参照。)。
【0004】なお、本発明の光ディスクとは、光ビーム
を利用して情報を記録しまたは再生することのできる記
録媒体を総称するものとし、記録密度の疎密や光ビーム
に使用する波長の如何や磁気を併用するか否かの記録方
式の如何や、円盤状か名刺型かと言った形状の如何、お
よび、固定型か交換可能かあるいはジャケットに収納さ
れているかどうかと言った実装形態の如何は問わない意
味において総称して使用するものである。
【0005】
【特許文献1】特開平7−311989号公報
【特許文献2】特開平8−161768号公報
【特許文献3】特開2001−250343号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、可搬型
コンピュータ装置の普及や携帯型の通信装置の発達並び
に新しいITビジネスの提案に伴って、さらなる小型化
への要求が市場からなされている。
【0007】そこで、本発明はこのような市場の要求に
応えて、新たな観点から光ピックアップ装置の制御方法
を提案するものであって、安定的なフォーカス制御とト
ラッキング制御とを行うことができる優れた光ピックア
ップ装置のフォーカス及びトラッキングの制御方法を提
供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためになされたものであって、光源と、対物レンズ
と、分割された4つの受光領域を有し記録媒体からの反
射光を受光する受光手段と、分割された4つの格子領域
を有し対物レンズと受光手段との間に配置された偏光手
段とを有し、反射光が4つの格子領域を経てそれぞれ4
つの受光領域に入射するとき、半径方向に平行な分割線
によって接線方向に2つにグループ分けされた4つの格
子領域を経て、接線方向に平行な分割線によって半径方
向に2つにグループ分けされた4つの受光領域につい
て、半径方向のグループ相互間の差信号に基づいてフォ
ーカス制御を行うことを特徴とする光ピックアップ装置
のフォーカス制御方法である。
【0009】以上の構成により、小型の光ディスクの記
録及び再生に適した光信号の検出を行い、光ディスクの
傾きの影響や環境温度変化の影響を受けることなく光ピ
ックアップ装置のフォーカス及びトラッキングの制御方
法を提供し、併せて、それらの制御方法を用いた光ディ
スク装置を提供することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】上記課題を解決するためになされ
た第1の発明は、記録媒体に記録しあるいは記録媒体か
ら情報を再生する光ピックアップ装置のフォーカス及び
トラッキング制御方法であって、光源と、光源の光束を
記録媒体に集光する対物レンズと、記録媒体の半径方向
に平行な線と記録媒体の接線方向に平行な線とによって
分割された4つの受光領域を有し記録媒体からの反射光
を受光する受光手段と、半径方向に平行な線と接線方向
に平行な線とによって4つの格子領域に分割された回折
格子を有し対物レンズと受光手段との間に配置されて記
録媒体からの反射光を受光手段に導く偏光手段とを有
し、反射光が4つの格子領域を経てそれぞれ4つの受光
領域に入射するとき、半径方向に平行な分割線によって
接線方向に2つにグループ分けされた4つの格子領域を
経て、接線方向に平行な分割線によって半径方向に2つ
にグループ分けされた4つの受光領域にそれぞれ導くよ
うに4つの格子領域を形成するとともに、接線方向に平
行な分割線によって半径方向に2つにグループ分けされ
た4つの受光領域について、半径方向のグループ相互間
の差信号に基づいてフォーカス制御を行うことを特徴と
する光ピックアップ装置のフォーカス制御方法である。
特に、半径方向に平行な分割線によって接線方向に2つ
にグループ分けされた4つの受光領域について、接線方
向のグループ相互間の差信号に基づいてトラッキング制
御を行うことを特徴とする請求項1記載の光ピックアッ
プ装置のトラッキング制御方法としたものである。本発
明によれば、光ディスクの傾きの影響や環境温度変化の
影響を受けることなくフォーカス制御とトラッキング制
御とを行うことができる。
【0011】上記課題を解決するためになされた第2の
発明は、記録媒体に記録しあるいは記録媒体から情報を
再生する光ピックアップ装置のフォーカス及びトラッキ
ング制御方法であって、光源と、光源の光束を記録媒体
に集光する対物レンズと、記録媒体の半径方向に平行な
線と記録媒体の接線方向に平行な線とによって分割され
た4つの受光領域を有し記録媒体からの反射光を受光す
る受光手段と、半径方向に平行な線と接線方向に平行な
線とによって4つの格子領域に分割された回折格子を有
し対物レンズと受光手段との間に配置されて記録媒体か
らの反射光を受光手段に導く偏光手段とを有し、反射光
が4つの格子領域を経てそれぞれ4つの受光領域に入射
するとき、半径方向に平行な分割線によって接線方向に
2つにグループ分けされた4つの格子領域を経て、接線
方向に平行な分割線によって半径方向に2つにグループ
分けされた4つの受光領域にそれぞれ導くように4つの
格子領域を形成するとともに、半径方向に2つにグルー
プ分けされた1のグループの2つの受光領域は受光手段
の表面よりも対物レンズに近い側に合焦し、他のグルー
プの2つの受光領域は受光手段の表面よりも対物レンズ
から遠い側に合焦するように4つの格子領域を形成し、
接線方向に平行な分割線によって半径方向に2つにグル
ープ分けされた4つの受光領域について、半径方向のグ
ループ相互間の差信号に基づいてフォーカス制御を行う
ことを特徴とする光ピックアップ装置のフォーカス制御
方法である。
【0012】特に、受光領域のそれぞれは半径方向に平
行な線によって接線方向にさらに分割された2つの受光
素子によって構成し、 FE(フォーカスエラー)=(A+C)−(B+D) で表されるフォーカス制御信号を、ゼロとなるようにフ
ォーカス制御を行うことを特徴とするフォーカス制御方
法としたものである。
【0013】さらに、受光領域のそれぞれは半径方向に
平行な線によって接線方向にさらに分割された2つの受
光素子によって構成し、 TE(トラッキングエラー)=((A+B)−(C+
D))−k×(E−F) で表されるトラッキング制御信号を、ゼロとなるように
トラッキング制御を行うことを特徴とするトラッキング
制御方法としたものである。本発明によれば、光ディス
クの傾きの影響や環境温度変化の影響を受けることなく
フォーカス制御とトラッキング制御とを行うことができ
る。
【0014】(実施の形態1)以下、本発明の実施の形
態について、図に従って説明する。図1は本発明の実施
の形態1における光ディスク装置の要部斜視図である。
本発明の主題を明瞭にするために、筐体を破断して主要
構成要素を示すものである。まず、10は本発明の光デ
ィスク装置11に使用する光ディスクである。モバイル
使用に便利なように、MDよりもさらに小さな外径を有
する。12は筐体であって、光ディスク装置11全体を
保護すると共に各構成要素を保持する。また、光ディス
ク10を着脱可能に開口部(図示省略)を有する。
【0015】13はスピンドルモータであって、光ディ
スク10を装着して所定の回転数で回転駆動する。14
はIFユニットであって、光ディスク10に記録しある
いは光ディスク10から再生する信号を外部の装置に送
受信する。有線接続用のコネクタやモデム(MODE
M)であってもよいし、無線通信のユニットであっても
よい。15は基板であって、装置全体の動作を制御し、
各構成要素を駆動する。
【0016】20は光ピックアップ(スウィングアー
ム)であって、装着された光ディスク10の記録面の表
面上を内周から外周の間を揺動する。なお、機能として
表現するとき光ピックアップと称し、機構的動作の観点
から表現するときスウィングアームと称する。図2は図
1の光ピックアップ(スウィングアーム)20の要部斜
視図である。図2において、21は揺動手段であるアー
ムである。光学系の正確な位置を確保するためにアーム
21全体は剛体となるように形成される。22はシャフ
トであって、アーム21の揺動動作の支点となる。スウ
ィングアーム20はシャフト22を介して筐体12に軸
支される。23はヒンジであって、剛体に形成されたア
ーム21の唯一の屈曲部である。これによって、アーム
21の光ディスク10に対する離接動作(フォーカシン
グ動作)を正確に制御することができる。
【0017】24は揺動駆動手段であるトラッキングコ
イル、25は離接駆動手段であるフォーカスコイルであ
る。トラッキングコイルに24に通電することによっ
て、筐体12に配置されたマグネット(図示省略)との
間に吸引・反発力を生じ、シャフト22を支点としてア
ーム21を光ディスク10の内周から外周の間を揺動さ
せる。フォーカスコイル25によって、筐体12に配置
されたマグネット(図示省略)との間に吸引・反発力を
生じ、ヒンジ23を屈曲点としてアーム21をフォーカ
シング動作させる。27はフレキシブルケーブルである
(以下、FPCと略称する)。トラッキングコイル2
4、フォーカスコイル25、および後述する光ヘッドの
信号を基板15に接続する。
【0018】アーム21の先端部は矩形状に開口部21
aが形成され、光ヘッド30が固定される。図3は図2
の光ヘッド30の全体構成図である。図3(a)は図2
のA方向矢視側面図であって、先端の開口部21aにお
けるA矢印手前部分のアーム21の構造体を一部破断し
て表示するものである。図中紙面垂直方向が光ディスク
10の半径方向、紙面左右方向は光ディスク10の接線
方向を示す。図3(b)は図3(a)の分解斜視図であ
って、表示を分かり易くするためにアーム21を省略し
て表示する。
【0019】31はホルダ部材であるレンズホルダであ
って、アーム21に固定すると共に対物レンズ39を始
め全ての光学部品を保持する主要な構造体である。レン
ズホルダ31の両側には水平に膨出した平板状のフラン
ジ部32が形成される。フランジ部の下面33はアーム
21の開口部21aに接着などによって固定される。な
お、説明を簡単にするために光ディスク10に対向する
側を表面側とし、その逆方向を裏面側と表現するものと
する。
【0020】レンズホルダ31の先端部は光ディスク1
0の方向に突出した門型に形成され、門型の先端部は円
形の段差部と円形貫通孔35とが形成される。段差部は
対物レンズ39を固定するホルダ部34である。円形貫
通孔35は対物レンズ39を通過する光の導光路とな
る。
【0021】この円形貫通孔35の直径は対物レンズ3
9が所望のNAとなるように設定される。従って、円形
貫通孔35は対物レンズ39に対するレンズ開口部材を
兼ねることができる。さらに、対物レンズ39を固定す
るホルダ部34と一体化されるため、対物レンズ39と
レンズ開口部材との位置調整が不要となり、安い製造コ
ストにて精度の高い組立てが可能となる。
【0022】突出した門型の両脚間は円形貫通孔35と
直交する空間が形成される。この空間は後述する偏光板
71を装着する偏光板実装部36である。レンズホルダ
31の裏面側は先端部に段差部と中央部に平面部とが形
成される。先端の段差部は後述する反射ミラー65を固
定するミラー固定部37である。平面部には受光手段で
あるOEIC41が実装される。OEIC41は平板に
形成され、レンズホルダ31に固定される固定面42と
その裏面に配線面43とを有する。
【0023】OEIC41にはさらに放熱部材であるサ
ブマウント51が実装される。サブマウント51は先端
部に傾斜部52を有する平板に形成される。平板状の一
面はOEIC41に固定される固定面53とその裏面の
実装面54である。さらに、実装面54には光源である
半導体レーザ61とHFM(高周波モジュール)63と
が実装される。HFM63は半導体レーザ61を高周波
変調して駆動するためのモジュールである。高周波駆動
電流を扱うために信号検出系から離隔したりシールドを
したりする実装方法が一般にとられるが、サブマウント
51に実装することによって離隔とシールドの両機能を
兼ね備えることができる。
【0024】図4はOEIC41の配線面43の拡大図
であって、図3(b)におけるB方向矢視図である。図
4において、44はモニタ受光部であって、半導体レー
ザ61が射出する光ビームの出力(光パワ)を検出し、
半導体レーザ61の出力制御に使用する。45は電源及
び信号線を配線するための端子である。端子45を端子
部46にまとめて配置し、ワイヤボンディング作業の効
率を向上させる。47は受光手段である検出受光部であ
って、部分拡大図に示すように複数の受光素子を配置
し、光ディスク10からの反射光に基づいて再生信号と
フォーカス及びトラッキングの制御信号を生成する。
【0025】なお、OEIC41は、例えばシリコン基
板(シリコンウェーハ)から長方形に切り出して形成し
てもよい。こうすることによって、予め、シリコン基板
(OEIC41)内部に、必要な受光素子(モニタ受光
手段であるモニタ受光部44および受光手段である検出
受光部47)とそれらの電流−電圧変換素子(例えば抵
抗器)や信号増幅器並びに必要な内部配線などを形成し
ておくことができる。
【0026】また、HFM(高周波モジュール)63を
サブマウント51に実装する例を説明したが、HFM6
3はOEIC41に実装してもよいし、さらに、OEI
C41のシリコン基板内部に集積回路として形成しても
よい。48は基準マーカであって、サブマウント51及
び半導体レーザ61の実装位置を正確に位置決めするた
めに使用する。中央部の平面空間はマウント実装部49
であって、サブマウント51の固定面53を接着固定す
る。
【0027】図5は光ヘッド30の裏面拡大斜視図であ
って、図3(b)におけるB方向矢視図である。図5に
おいて、サブマウント51の傾斜部52は2つの傾斜面
で構成される。1つは半導体レーザ61の射出光を避け
るための射出傾斜面55である。射出傾斜面55はレン
ズホルダ31の表面に向かって緩やかな傾斜面に形成さ
れる。
【0028】他の1つは受光傾斜面56である。受光傾
斜面56は実装面54から見て逆傾斜に形成され、光デ
ィスク10からの反射光を受光傾斜面56で反射させて
検出受光部47に導くものである。なお、受光傾斜面5
6は反射膜をコーティングする。光ディスク10からの
反射光を効率よく反射させるためである。あるいは受光
傾斜面56の傾斜角度を光ディスク10からの反射光に
対して全反射する角度に形成することによっても、効率
よく反射させることができる。ここでの光学的反射特性
としてはP偏光に対する反射率が高いことが必要であ
る。後述するように、光ディスクからの反射光はこの受
光傾斜面56においてはP偏光での反射であるからであ
る。
【0029】サブマウント51は半導体レーザ61を実
装するから、半導体レーザ61と同じ熱膨張係数を有し
高い熱伝導率を有する材料で構成される。例えば、シリ
コン材料(SiN)あるいは窒化アルミ(Al32)等
が好適に使用される。そして、サブマウント51は機械
加工、或いはエッチング等で成型される。こうして、発
熱に伴う接合面の破壊を防止すると共に半導体レーザ6
1の発光熱を効率よく放熱することができる。また、レ
ンズホルダ31にサブマウント51が接合する受け面
(図示省略)を設けてもよい。これによって、半導体レ
ーザ61からの発熱をサブマウント51介してレンズホ
ルダ31へ放熱させる構造も実現することができる。
【0030】反射ミラー65は三角柱状に形成されたプ
リズムであって、半導体レーザ61の射出光が入射する
入射面67と対物レンズ39に向かって反射する反射面
68とを有する。OEIC41とサブマウント51とが
共に平行平板に形成されているので、反射面68は正確
に45度に形成される。また、反射面68に反射膜を、
入射面67には反射防止膜をそれぞれコーティングす
る。光ディスク10からの反射光を効率よく反射し迷光
の侵入を防止するためである。入射面67と反射面68
との光学的反射特性としてはS偏光、P偏光共に高い反
射率が必要である。理由は半導体レーザ61からの出射
光はS偏光であり、光ディスク10からの反射光はP偏
光であるからである。また、誘電体多層膜によりこの光
学的反射特性を実現するためには反射ミラー65の形状
として反射面68がガラスと空気の界面となる三角柱状
であることが望ましい。
【0031】図6は偏光板71の内部構造を説明する断
面図であって、光ビームの進行方向で切断した状態を表
す。図6において、紙面上側が光ディスク10側で、紙
面下側が光源側である。従って、紙面の下から上へ往路
光が、上から下へ光ディスク10からの反射光がそれぞ
れ進行する。偏光手段である偏光板71は多層積層して
平行平板に形成した複合偏光ホログラムである。まず、
表裏両面は導光部材72である。導光部材72の材質は
高透過性樹脂材料や光学ガラスが用いられる。とりわ
け、SFL−1.6やBK−7の光学ガラスは高い屈折
率を有するから、回折格子や膜の設計余裕を大きくとる
ことができ、透過するときの波長シフトも起こしにくい
特徴を有する。中でも、BK−7−1.5は入手が容易
で加工性にも優れるために好都合である。
【0032】内部の第1層は1/4波長板73である。
この1/4波長板73は光の位相を変化させる際の光学
軸方向が往路光の偏光方向に対して90度になるように
配置される。
【0033】内部の第2層はホログラムフィルム74で
ある。高透過性樹脂材料を薄膜フィルムに形成して、こ
れにイオンビーム照射等によって、導光特性を選択的に
変化させたものである。この導光特性として、往路光の
偏光方向に対してはイオンビーム照射等の処置を施した
部分とそうでない部分の屈折率が同じ、光ディスク10
からの反射光の偏光方向に対してはイオンビーム照射等
の処置を施した部分とそうでない部分の屈折率が異なる
ようにし、かつ格子状にイオンビーム照射等の処置を行
うと偏光性回折格子として作用することが出来る。ま
た、この格子形状を、光ディスク10からの反射光が検
出受光部47の所定の受光素子上へ導かれるような形状
とする。こうして、偏光ホログラムとして往路光と光デ
ィスク10からの反射光を光路上分離させる作用を持た
せることができる。
【0034】こうして形成された回折格子を図6の部分
拡大図に示す。本発明の場合は4分割された回折格子7
5〜78に形成したものである。即ち、記録媒体の半径
方向(ラジアル方向)に平行な線と記録媒体の接線方向
(タンジェンシャル方向)に平行な線とによって回折格
子75〜78は十字状に4分割され、分割された4つの
格子領域はそれぞれ異なる格子形状(つまり回折条件)
に形成される。なお、偏光板71に着目して回折格子を
表現するとき回折格子75〜78と表示し、分割された
各格子領域に着目して回折機能を表現するときホログラ
ム領域131〜134と表示する。4分割された回折格
子75〜78の中心(線の十字状の交点)は偏光板71
をレンズホルダ31に装着するときに、正確に光軸に一
致するように配置される。
【0035】偏光板71を複合偏光ホログラムに構成す
ることによって、制作が容易になる。とりわけ、導光部
材72をエッチングして回折格子を形成する場合に比べ
て、加工が容易で、正確な回折格子75〜78を形成す
ることができる。さらに、回折格子75〜78の凹凸の
ない薄膜フィルムであるから、確実に相互に接合するこ
とができる。
【0036】なお、本実施の形態では1/4波長板73
とホログラムフィルム74との2層に形成したものであ
る。そこで、1/4波長板73をホログラムフィルム7
4と同じ材料によって構成すれば、1/4波長板73に
直接イオンビーム照射を行って、ホログラム1/4波長
板に構成することができる。こうして、構成部品点数を
削減することができる。
【0037】以上に説明した各構成要素は以下のように
組み立てる。図7は光ヘッド30の組み立てを説明する
斜視図である。図7において、予めレンズホルダ31に
FPC27を接着しておく。また予め、サブマウント5
1には半導体レーザ61とHFM(高周波モジュール)
63とを接着しておく。サブマウント51を1個のユニ
ットとして管理する場合は、上記接着後に半導体レーザ
61とサブマウント51との間、およびとHFM63と
サブマウント51との間をボンディングワイヤで接続し
て、1個のユニットとして動作試験を済ませておくこと
ができる(図7)。
【0038】次に、レンズホルダ31にOEIC41を
接着し(図7)、OEIC41のマウント実装部49
に1個のユニットとなったサブマウント51を接着する
(図7)。ここで、OEIC41の端子部46とHF
M63とをボンディングワイヤで接続する。また、この
とき同時に前述のサブマウント51のワイヤボンディン
グを行ってもよい。
【0039】さらに、レンズホルダ31のミラー固定部
37に反射ミラー65を接着し(図7)、レンズホル
ダ31のホルダ部34に対物レンズ39を接着する(図
7)。最後に、光ディスク10に代えて模擬反射ミラ
ーを配置して、半導体レーザ61を試験発光させ、反射
光の受光状態をモニタしながらレンズホルダ31の偏光
板実装部36に偏光板71を位置調整の上接着固定する
(図7)。
【0040】以上に説明したように、全ての光学部品は
レンズホルダ31に固定され、あるいは積み上げ固定さ
れるから、簡単な組み立て手順で済み、制作が容易で工
数の削減を図ることができる。また、組み立て調整は偏
光板71の位置調整の1箇所に過ぎないので、調整も容
易に済む利点がある。さらに、上述の通り部品点数もわ
ずかに9点に過ぎないから、部品点数と部品費用も大幅
に削減される。加えて上述の工数削減が図られるので、
安価に光ヘッド30を提供することができる。
【0041】以上のように構成された本発明の光ヘッド
30について、その光学構成について説明する。図8は
本発明の光ヘッド30の光学構成を説明する図であっ
て、図2の光ヘッド30を半導体レーザ61の射出光の
光軸(後述する光軸T)に沿って各光学部品を切断した
状態を表すものである。図8において、光の透過経路を
表すために、半導体レーザ61から射出されて光ディス
ク10へ向かう光ビーム(以下、往路光101と略称す
る)を実線で表示する。また、光ディスク10から反射
されて受光手段である検出受光部47へ向かう光ビーム
(以下、戻り光103と略称する)を点線で表示する。
さらに、往路光のうちモニタ受光手段であるモニタ受光
部44に検出される領域の光ビーム(以下、モニタ光1
02と略称する)を2点鎖線で表示する。なお、光軸を
表現するに当たり、半導体レーザ61の射出光の光軸を
光軸Tと表示し、対物レンズ39と反射ミラー65とを
結ぶ光ビームの光軸を光軸Zとして図中に表示する。
【0042】いま、半導体レーザ61から直線偏光の光
ビームを射出したものとする、即ち往路光101であ
る。光ビームは拡散しつつ光軸Tに沿って進行する。反
射ミラー65に達すると、反射面68で反射して光軸Z
に沿って進行する。
【0043】往路光101が偏光板71に入射すると、
導光部材72を透過してホログラムフィルム74に入射
する。このとき、ホログラムフィルム74の回折格子は
往路光101の偏光方向については何も作用しないよう
に形成されているから、往路光101はホログラムフィ
ルム74を透過して、次の1/4波長板73に入射す
る。
【0044】1/4波長板73を透過する過程で、直線
偏光の往路光101は位相を90度回転した円偏光に変
換される。円偏光の往路光101は、導光部材72を透
過し、対物レンズ39で集光されて、光ディスク10の
記録層に結像する。
【0045】光ディスク10の記録層で反射された光ビ
ームは戻り光103となって光軸Zに沿って逆の光路を
たどる。また、往路光101の円偏光は記録層で反射し
たときに逆回転の円偏光を有する戻り光103となる。
そこで、戻り光103が偏光板71に入射すると、導光
部材72を透過して1/4波長板73に入射する。1/
4波長板73を透過する過程で、円偏光の戻り光103
は位相を90度回転した直線偏光に変換される。つま
り、往路光101の直線偏光に対して90度の位相差を
有する直線偏光の戻り光103となる。
【0046】次に、ホログラムフィルム74に入射す
る。このとき、ホログラムフィルム74の回折格子は戻
り光103の偏光方向に対して作用するように形成され
ているため、戻り光103は回折格子75〜78の作用
を受けて、透過回折光として反射ミラー65に入射す
る。このとき、戻り光103の透過回折光は、より厳密
には光軸Zに対してわずかに変位して反射面68で反射
する。
【0047】こうして、戻り光103は光軸Tを離れ
て、サブマウント51の受光傾斜面56に入射する。戻
り光103は受光傾斜面56で再び反射して検出受光部
47に入射する。特に、往路光101の半導体レーザ6
1から光ディスク10に至る光路と、戻り光103の光
ディスク10から検出受光部47に至る光路とをホログ
ラムフィルム74とサブマウント51の受光傾斜面56
だけで分離しているため極めて単純な光学系を構成する
ことができる。
【0048】例えばサブマウント51の受光傾斜面56
に代えて、偏光分離型の反射ミラーを用いることも可能
である。しかし戻り光103はP偏光となるため一般的
に高い反射率を得ることは困難である。そこで、1/2
波長板を反射膜の両面に挟む構成として反射面に入射す
る際に往路光をP偏光、戻り光をS偏光とすることも実
現可能である。しかし、光学系が複雑となり、反射率等
の特性の確保も必要となる可能性がある。
【0049】往路光101のうち拡散した領域の光ビー
ムは光軸Tに沿って反射ミラー65に入射するが、拡散
光の周辺部分であるから入射角度が光軸Tの中心部分と
は大きく異なっている。従って、反射面68で反射して
光軸Zに向かって進行するが、さらに光軸Zから離れて
モニタ受光部44に入射する。即ち、往路光101の拡
散した周辺領域のうちモニタ受光部44に検出される領
域の光ビームであって、モニタ光102となる。特に、
半導体レーザ61の射出光の一部分をレーザパワ制御用
のモニタとして検出するフロントモニタ方式であるか
ら、光軸中心部分である主たる光ビームの光パワと正確
に比例するので、レーザパワ制御を正確に行うことがで
きる。
【0050】次に、フォーカス及びトラッキングの制御
方法並びにその制御特性について詳細に説明する。前述
の図6においてホログラムフィルム74は4分割ホログ
ラムであることを説明した。また、図4において検出受
光部47は8領域に分割された受光素子(つまり8個の
受光素子)であることを図示した。従って、フォーカス
制御にスポットサイズ法を用いて制御し、トラッキング
制御に1ビームP−P(プッシュプル)法を用いて制御
することができる。これらの制御方法について詳細に説
明するものである。
【0051】図9は、光ディスクとホログラム領域(格
子領域)と受光パターン(受光領域)との関係を説明す
る図であって、光ディスク10のトラッキング方向(接
線方向T)とラジアル方向(半径方向R)に基づいて、
ホログラム領域131〜134の分割パターンとOEI
C41の受光検出部47の受光パターン161〜164
とを示すものである。ここで、受光素子を複合した機能
を有する受光領域(図4部分拡大図、並びに図10参
照)としての受光パターンであって、ホログラム領域の
分割パターンに対応して受光パターンと表現するもので
ある。図9に示すOEIC41は、戻り光103の進行
方向から偏光板71を見て、反射ミラー65とサブマウ
ント51に形成された受光傾斜面56との2つの鏡を経
て受光検出部47を見たイメージを示すものである。以
下、OEIC41と受光検出部47を図示するに当た
り、上述のイメージに従って表すものとする。
【0052】対物レンズ39により集光された光は光デ
ィスク10の記録層にて反射し、再び対物レンズ39を
通り偏光板71へ入射する。偏光板71内部にはホログ
ラムフィルム74が挿入されている(図6参照)。この
ホログラムフィルム74は図9に示すように4つの領域
に分割された回折格子75〜78が形成されている。こ
の分割されたそれぞれの回折格子75〜78をホログラ
ム領域131〜134と称する。分割の態様は、接線方
向(T)と半径方向(R)とにそれぞれ平行な線で十字
に分割されている。以下、RまたはT方向に平行な線に
よる分割を分割線と略称するものとする。図示している
ように、R方向に平行な分割線にて分割された領域は、
ホログラム領域131、134と132、133であ
る。他方、T方向に平行な分割線にて分割された領域
は、ホログラム領域131、132と133、134で
ある。
【0053】ホログラム領域131〜134に入射した
戻り光103は回折して反射ミラー65と受光傾斜面5
6とを経てOEIC41の検出受光部47に導かれる。
この検出受光部47は図9(図4参照)に示すように大
別すると4つの受光パターンに分割されている。分割の
態様はホログラム領域131〜134の場合と同様にT
方向とR方向に平行な分割線で十字に分割されている。
R方向平行な分割線で分割されている受光パターンは1
61、162と163、164である。他方、T方向に
平行な分割線で分割されている受光パターンは161、
164と162、163である。後述するように、ホロ
グラム領域131、132、133、134を通過した
それぞれの戻り光103はOEIC41の受光パターン
161、162、163、164にそれぞれ同順に導か
れるように設計されている。
【0054】図10は、受光パターンと入射戻り光との
関係を説明する図であって、偏光板71を透過した戻り
光103が検出受光部47に入射する様子を示すもので
ある。図の右側は、先述のとおり、反射ミラー65と受
光傾斜面56との2つの鏡を経て検出受光部47を見た
イメージである。図の左側は、T方向から見た検出受光
部47の断面図である。光ディスク10の方向について
はR方向、T方向をそれぞれ図中に示す。
【0055】OEIC41の検出受光部47は先述のと
おり大別すると4つの受光領域である受光パターン16
1〜164に分割されている。更に、各々の受光パター
ン161〜164はR方向に平行な分割線によってT方
向に2分割されて、合計8つの領域に分割される。具体
的には、受光パターン161はR方向に平行な分割線に
よりそれぞれ受光パターン161受光素子A1、受光パ
ターン161受光素子A2に分割される(以下、表現を
簡単にするために受光パターン161受光素子A1を受
光素子A1と、受光パターン161受光素子A2を受光
素子A2と省略して表現する)。以下同様に、受光パタ
ーン162は受光素子B1、B2に、受光パターン16
3は受光素子C1、C2に、受光パターン164は受光
素子D1、D2にそれぞれ分割されている。
【0056】ホログラム領域131は受光パターン16
1に、ホログラム領域132は受光パターン162に、
ホログラム領域133は受光パターン163に、ホログ
ラム領域134は受光パターン164にそれぞれ到達す
るように設計されている。また、ホログラム領域131
〜134からの回折光した戻り光103がそれぞれ受光
パターン161〜164の各々略中心に到達し入射する
ように、回折格子75〜78と受光パターン161〜1
64とが設計され反射ミラー65と受光傾斜面56とが
配置されている。
【0057】さらに、図10の断面図に示すように受光
パターン162、163に到達する戻り光103(つま
り、入射戻り光152、153)は受光パターン表面よ
りも対物レンズ39から遠い側の焦点に集光される。他
方、受光パターン161、164に到達する戻り光10
3(つまり、入射戻り光151、154)は受光パター
ン表面よりも対物レンズ39に近づいた側の焦点に集光
される。
【0058】このように回折格子75〜78が設計され
ているから、入射戻り光151〜154は受光パターン
161〜164に入射すると、スポット状ではなく各ホ
ログラム領域131〜134を透過する戻り光103の
形状の相似形となる。なお図示したように、受光パター
ン161上の入射戻り光151と受光パターン164上
の入射戻り光154とは、受光パターン表面よりも対物
レンズ39に近づく点で集光されているため、各ホログ
ラム領域131、134を透過する戻り光103の形状
をホログラム中心、即ちホログラム領域131、134
を十字に分割する十字の交点に相当する入射戻り光15
1、154の点を対称とした点対称形状で受光パターン
161、164上に反転した形状となっている。
【0059】以上まとめると次のようになる。R方向に
平行な分割線で分けられるホログラム領域131、13
4と132、133について、ホログラム領域131、
134はT方向に平行な分割線で分けられる受光パター
ン161、164に導かれる。同時に、受光パターン表
面よりも対物レンズ39に近づいた側の焦点に集光され
る。他方、ホログラム領域132、133は同じくT方
向に平行な分割線で分けられる受光パターン162、1
63に導かれる。かつ、受光パターン表面よりも対物レ
ンズ39から遠い側の焦点に集光される。
【0060】また、T方向に平行な分割線で分けられる
ホログラム領域131、132と133、134とにつ
いて、ホログラム領域131、132はR方向に平行な
分割線で分けられる受光パターン161、162に導か
れる。ホログラム領域133、134は同じくR方向に
平行な分割線で分けられる受光パターン163、164
に導かれる。
【0061】即ち、R方向に平行な分割線で分けられる
ホログラムの一方の2領域と他方の2領域は、一方の2
領域は受光パターン表面よりも光路的に対物レンズに近
づく点に集光され、他方の2領域は受光パターン表面よ
りも光路的に対物レンズから遠ざかる点に集光される。
かつ、T方向に平行な分割線で分けられる受光領域の一
方の2領域と他方の2領域にそれぞれ導かれ、また、T
方向に平行な分割線で分けられるホログラムの一方の2
領域と他方の2領域はR方向に平行な分割線に分けられ
る受光領域の一方の2領域と他方の2領域にそれぞれ導
かれるようにホログラムが設計されている。
【0062】従って、受光パターン161〜164の配
置に注目した表現をすると、R方向に平行な分割線によ
ってT方向にグループ分けされたホログラム領域13
1、134グループとホログラム領域132、133グ
ループは、検出受光部47においてT方向に平行な分割
線によってR方向にグループ分けされた受光パターン1
61、164グループと受光パターン162、163グ
ループとに入射する。
【0063】換言すれば、偏光板71に配置された回折
格子75〜78(ホログラム領域131〜134)を透
過した戻り光103は入射戻り光151〜154に変換
されて受光パターン161〜164入射するときに、ホ
ログラム領域131〜134の配置(図9において反時
計方向の配置)に対して逆回転した受光パターン161
〜164の配置(図9において時計方向の配置)に入射
する。
【0064】そして、受光パターン161、164グル
ープにおける対物レンズ39に近づいた側の焦点と、受
光パターン162、163グループにおける対物レンズ
39に遠い側の焦点とにそれぞれ集光(合焦)する。
【0065】そこでさらに、R方向にグループ分けされ
た受光パターン161、164グループと受光パターン
162、163グループとを検出受光部47のT方向に
グループ分けすると、対物レンズ39に近づいた側の焦
点と遠い側の焦点との2つの組み合わせ(受光パターン
161、162の組み合わせと受光パターン163、1
64の組み合わせ)を構成することができる。
【0066】以上の性質を利用すると、フォーカス制御
とトラッキング制御とを実現することができる。併せ
て、光ディスク10の傾きの影響や環境温度の影響を自
己補正する機能(セルフキャンセラー)をフォーカス制
御とトラッキング制御とに組み込むことができる。その
結果、偏光板71の位置調整だけで、全ての光学系の調
整を完了することのできる優れた光学系を提供すること
ができる。
【0067】そこでまず、フォーカス制御方法について
説明する。図11はフォーカス制御方法を説明する図で
あって、光ディスク10が対物レンズ39から遠ざかる
方向へデフォーカスした場合における光ディスク上の焦
点の変化と入射戻り光との変化を説明するものである。
図11(a)は、光ディスク付近の焦点の変化を示す図
とその断面図であり、図11(b)は、入射戻り光の変
化を示す図である。
【0068】まず、光ディスク10が対物レンズ39か
ら遠ざかる方向へデフォーカスしてデフォーカス位置1
12に移動したとする。ディスク焦点113はデフォー
カス後のデフォーカス位置112による鏡像114が発
生する。光ディスク10からの反射光である戻り光10
3はこの鏡像114を焦点として対物レンズ39へ戻る
ため受光パターン上の焦点も変化を生じる。即ち、光デ
ィスク10が対物レンズ39から遠ざかることにより戻
り光103としての検出受光部側焦点115も遠ざかる
ため、検出受光部側焦点115は対物レンズ39に近づ
く方向へ移動する。
【0069】図11(a)において、光ディスク10が
対物レンズ39から遠ざかることにより検出受光部側焦
点115が対物レンズ39に近づく方向のデフォーカス
焦点116に移動する様子を示している。この場合、図
11(b)において、受光パターン161〜164の表
面よりも対物レンズ39から遠い方に焦点を持つ入射戻
り光152、153はデフォーカス焦点116に移動す
るから、小さなデフォーカス入射戻り光172、173
に変化する。他方、受光パターン161〜164の表面
よりも対物レンズ39に近い方に焦点を持つ入射戻り光
151、154はデフォーカス焦点116に移動するか
ら、大きなデフォーカス入射戻り光171、174に変
化する。デフォーカス入射戻り光171〜174は4分
の1円の形状を保ったまま変化するが、回折格子75〜
78の分割線に相当する4分の1円の直線部分は移動せ
ず、円弧部分(前述のように戻り光103が対物レンズ
39を透過した周辺の透過光)の境界線が移動すること
により4分の1円の大きさが変化する。
【0070】上述のデフォーカス入射戻り光171〜1
74の変化によって以下のように入射光量(受光パター
ン161〜164の受光量)が変化する。受光パターン
161〜164の表面よりも対物レンズ39から遠い方
に焦点を持つ入射戻り光152、153は、デフォーカ
ス焦点116に移動するとデフォーカス入射戻り光17
2、173は小さな受光面積に変化する。このときの受
光領域の受光量変化をデフォーカス前と比較すると、受
光素子B1と受光素子C1は減少、受光素子B2と受光
素子C2は増加する結果となる(図11(b)参照)。
【0071】他方、受光パターン161〜164の表面
よりも対物レンズ39に近い方に焦点を持つ入射戻り光
151、154は、デフォーカス焦点116に移動する
とデフォーカス入射戻り光171、174は大きな受光
面積に変化する。このときの受光領域の受光量変化をデ
フォーカス前と比較すると、受光素子A1と受光素子D
1は増加、受光素子A2と受光素子D2は減少する結果
となる(図11(b)参照)。
【0072】図12はフォーカス制御方法を説明する図
であって、光ディスク10が対物レンズ39へ近づく方
向へデフォーカスした場合における光ディスク上の焦点
の変化と入射戻り光との変化を説明するものである。図
12(a)は、光ディスク付近の焦点の変化を示す図と
その断面図であり、図12(b)は、入射戻り光の変化
を示す図である。
【0073】まず、光ディスク10が対物レンズ39へ
近づく方向へデフォーカスしてデフォーカス位置112
に移動したとする。ディスク焦点113はデフォーカス
後のデフォーカス位置112による鏡像114が発生す
る。光ディスク10からの反射光である戻り光103は
この鏡像114を焦点として対物レンズ39へ戻るため
受光パターン上の焦点も変化を生じる。即ち、光ディス
ク10が対物レンズ39へ近づくことにより戻り光10
3としての検出受光部側焦点115も近づくため、検出
受光部側焦点115は対物レンズ39に近づく方向へ移
動する。
【0074】即ち、光ディスク10が対物レンズ39へ
近づくことにより戻り光103としての検出受光部側焦
点115も近づくため、検出受光部側焦点115は対物
レンズ39へ近づく方向へ移動する。図12(a)にお
いて、光ディスク10が対物レンズ39へ近づくことに
より検出受光部側焦点115が対物レンズ39へ近づく
方向のデフォーカス焦点116に移動する様子を示して
いる。
【0075】この場合、図12(b)において、受光パ
ターン161〜164の表面よりも対物レンズ39から
遠ざかる方向に焦点を持つ入射戻り光152、153は
デフォーカス焦点116に移動するから、大きなデフォ
ーカス入射戻り光172、173に変化する。他方、受
光パターン161〜164の表面よりも対物レンズ39
に近づく(受光パターン161〜164の表面に近づ
く)方向に焦点を持つ入射戻り光151、154はデフ
ォーカス焦点116に移動するから、小さなデフォーカ
ス入射戻り光171、174に変化する。図11の場合
と同様に、デフォーカス入射戻り光171〜174は4
分の1円の形状を保ったまま変化するが、回折格子75
〜78の分割線に相当する4分の1円の直線部分は移動
せず、円弧部分(前述のように戻り光103が対物レン
ズ39を透過した周辺の透過光)の境界線が移動するこ
とにより4分の1円の大きさが変化する。
【0076】上述のデフォーカス入射戻り光171〜1
74の変化によって以下のように入射光量(受光パター
ン161〜164の受光量)が変化する。受光パターン
161〜164の表面よりも対物レンズ39から遠い方
に焦点を持つ入射戻り光152、153は、デフォーカ
ス焦点116に移動するとデフォーカス入射戻り光17
2、173は大きな受光面積に変化する。このときの受
光領域の受光量変化をデフォーカス前と比較すると、受
光素子B1と受光素子C1は増加、受光素子B2と受光
素子C2は減少する結果となる(図12(b)参照)。
【0077】他方、受光パターン161〜164の表面
よりも対物レンズ39に近い方に焦点を持つ入射戻り光
151、154は、デフォーカス焦点116に移動する
とデフォーカス入射戻り光171、174は小さな受光
面積に変化する。このときの受光領域の受光量変化をデ
フォーカス前と比較すると、受光素子A1と受光素子D
1は減少し、受光素子A2と受光素子D2は増加する結
果となる(図12(b)参照)。
【0078】各受光パターン161〜164の受光素子
A1〜D2に入射した光は、光信号をOEIC41によ
り変換して入射光量に比例した電圧信号として取り出さ
れる。いま、OEIC41の出力電圧信号をVとする
と、受光素子A1からはVA1、受光素子A2からはV
A2がそれぞれ取り出される。以下同様に、受光素子B
1からはVB1、受光素子B2からはVB2、受光素子
C1からはVC1、受光素子C2からはVC2、受光素
子D1からはVD1、受光素子D2からはVD2がそれ
ぞれ取り出される。
【0079】そこで、それぞれの出力電圧信号をそれぞ
れ組み合わせて、数式を定義すると、 A=VA1+VB2 ・・・(数1) B=VA2+VB1 ・・・(数2) C=VC2+VD1 ・・・(数3) D=VC1+VD2 ・・・(数4) と表現することができる。
【0080】さらに、上記各数式において、前述のデフ
ォーカスの影響による受光領域の受光量変化を反映させ
る。まず、光ディスク10が対物レンズ39から遠ざか
る場合、受光量が増加する領域は、受光素子A1、受光
素子B2、受光素子C2、受光素子D1である。逆に、
受光量が減少する領域は、受光素子A2、受光素子B
1、受光素子C1、受光素子D2、となる。従って、出
力電圧信号の各々は、A(数1)、C(数3)は増加
し、B(数2)、D(数4)は減少する。
【0081】他方、光ディスク10が対物レンズ39に
近づく場合、同様にして、受光量が増加する領域は、受
光素子A2、受光素子B1、受光素子C1、受光素子D
2である。逆に、受光量が減少する領域は、受光素子A
1、受光素子B2、受光素子C2、受光素子D1、とな
る。従って、出力電圧信号の各々は、B(数2)、D
(数4)は増加し、A(数1)、C(数3)は減少す
る。
【0082】そこで、フォーカス制御信号をFE(フォ
ーカスエラー)として表すと、 FE=(A+C)−(B+D) ・・・(数5) と定義するものとする。すると、FE(数5)は光ディ
スク10が合焦点となる場合はゼロとなる。光ディスク
10が対物レンズ39から遠ざかる場合プラスとなる。
逆に、光ディスク10が対物レンズ39へ近づく場合マ
イナスとなるためフォーカス制御信号として使用するこ
とができる。従って、FE(数5)がゼロとなるように
フォーカスサーボ制御を行うことができる。
【0083】次に、トラッキング制御方法について説明
する。図13は、光ディスクの案内溝による回折光を説
明する図であって、拡大断面図で表わした光ディスク1
0の表面にディスク焦点113を合焦した場合に、戻り
光103が案内溝121によって受ける影響を説明する
ものである。図13において、光ディスク10にはトラ
ッキング制御用の案内溝121が形成されている。対物
レンズ39から光ディスク10を見て案内溝121で挟
まれた凸部分の中心に、データの記録或いは再生を行わ
なければならない。そのためディスク焦点113は正確
にこれら案内溝121の中間、即ち凸部の中心に結像さ
れる必要がある。
【0084】光ディスク10の表面に集光されたディス
ク焦点113は反射されると共に、案内溝121による
回折の影響を受けて、凸部で反射された0次光を基に±
1次光の案内溝回折光122を含んだ戻り光103とな
って対物レンズ39へ戻る。対物レンズ39に入射しな
い光は「けられ」て、以降の戻り光103には寄与しな
い。従って、回折格子75〜78を含む偏光板71に
は、図のように、案内溝回折光122が対物レンズ39
にて「けられ」た光形状の回折戻り光123となって偏
光板71上に到達する。偏光板71上に到達した対物レ
ンズ39を通過した後の案内溝121による回折戻り光
123は±1次光の光量比が等しいため同量の光量を持
つ。
【0085】次にプッシュプル法によるトラッキング制
御方法について図14を用いて説明する。図14はトラ
ッキング制御の原理を説明する図である。図14(a)
はディスク焦点113が凸部の中心から右側に変位した
状態を表し、図14(b)はディスク焦点113が凸部
の中心から左側に変位した状態を表すものである。い
ま、図14(a)において、ディスク焦点113が図中
点線で示される光ディスク10の案内溝121の中間、
即ち凸部の中心から右側に変位したとすると、案内溝1
21による±1次光による回折光の光量比が変化して図
に示すように偏光板71上の左側の回折戻り光123が
明るくなり、逆に右側の回折戻り光123(斜線表示)
が暗くなる。
【0086】逆に、図14(b)において、ディスク焦
点113が図中点線で示される光ディスク10の案内溝
121の中間、即ち凸部の中心から左側に変位したとす
ると、案内溝121による±1次光による回折光の光量
比が逆に変化して偏光板71上の右側の回折戻り光12
3が明るくなり、逆に左側の回折戻り光123が暗くな
る。
【0087】従って、T方向に平行な分割線で分けられ
る一方の2領域(ホログラム領域131、132)と他
方の2領域(ホログラム領域133、134)によりそ
れぞれ導かれる一方の側の2つの受光パターン(16
1、162)と他方の側の2つの受光パターン(16
3、164)により得られる電気信号の差動を演算すれ
ばトラッキング制御信号として用いることができる。以
上が、プッシュプル法によるトラッキング制御方法の原
理説明である。なお、本実施の形態ではT方向に平行な
分割線で分けられたホログラム領域131〜134を用
いてプッシュプル信号を得ているが、このホログラム領
域131〜134の代わりに直接T方向に平行な分割線
で分けられた検出受光器を直接配置してその電気信号に
よりトラッキング制御信号を得ることもできる。
【0088】次に本実施の形態におけるプッシュプル法
について説明する。図15は入射戻り光とトラッキング
制御との関係を説明する図である。前述のように、偏光
板71上に回折戻り光123が到達する。これが更に4
分割されたホログラム領域131〜134により検出受
光部47(受光パターン161〜164)へ導かれる。
そのために、回折戻り光123は受光パターン161〜
164上では更に半分に分割された形状となる。前述の
ように、プッシュプル信号を得るためにはT方向に平行
な分割線で分けられたホログラム領域の信号の差動をと
ればよいので、この場合R方向に平行な分割線で分けら
れた受光パターンの差動をとれば良い。
【0089】即ち、受光素子A1、受光素子A2、受光
素子B1、受光素子B2に入射する光量から得られる電
気信号のグループと、受光素子C1、受光素子C2、受
光素子D1、受光素子D2に入射する光量から得られる
電気信号グループとの差動をとることとなる。従ってプ
ッシュプル信号をPPとすると次式の演算によりプッシ
ュプル信号、 PP=(A+B)−(C+D) ・・・(数6) を得る。なお、A、B、C、およびDは前述の(数1)
〜(数4)である。
【0090】次に、上述のプッシュプル法によるトラッ
キング制御方法について、実際の使用環境による影響を
検証し説明する。図16は光ディスクが傾いた場合の影
響を説明する図であって、図16(a)はホログラム領
域の入射戻り光の分布を表し、図16(b)は受光パタ
ーンへ入射する入射戻り光の影響を表す。いま、図16
(a)に示すように、光ディスク10が水平装着(図中
点線表示)からR方向に傾斜(図中実線で表示)した状
態になるものとする。ディスク焦点113が光ディスク
10の記録層で反射すると、戻り光103は光ディスク
10の傾斜角度に比例してR方向に変位して対物レンズ
39に戻る。
【0091】戻り光103は対物レンズ39を通過して
R方向に変位したまま偏光板71上のホログラム領域1
31〜134に到達する。図に示すように、4分割され
たホログラム領域131〜134の分割線の交点に対し
て戻り光103の中心がR方向に変位するため、T方向
に平行な分割線で分けられる一方のホログラム領域13
1、132に入射する光量と他方のホログラム領域13
3、134に入射する光量との間に差が生じる。
【0092】この結果、図16(b)に示すように、受
光パターン161〜164に到達する入射戻り光151
〜154にも影響が現れる。図16(b)は以上の影響
を説明するものであって、上記R方向に平行な分割線に
分けられる一方の受光パターン161、162と他方の
受光パターン163、164との間に受光量の差が生じ
る。即ち、上記(数6)の演算によるプッシュプル信号
は、光ディスク10のR方向の傾斜に応じてプラス、あ
るいはマイナスの電気信号を生じる。そのため、ディス
ク焦点113が光ディスク上案内溝121の中間に位置
するか否かに関わらず、R方向の光ディスク傾斜がトラ
ッキングオフセットの原因となる。
【0093】そこで、受光素子A1、B1、C1、D1
上の光分布について考える。先述の図16(b)におい
て、R方向に平行な分割線で分けられる一方の受光パタ
ーン(161、162)と他方の受光パターン(16
3、164)との間で受光光量の差が生じる。より詳細
には、入射戻り光153、154は形状が小さく、入射
戻り光151、152は形状が大きくなっている。従っ
て、受光素子A1、B1に入射する光量から得られる電
気信号と受光素子C1、D1に入射する光量から得られ
る電気信号に差が生じることとなる。この差は、光ディ
スク10がR方向に逆に傾くと符号が逆になり、絶対値
も光ディスク10のR方向の傾斜角度に略比例するか
ら、光ディスク10のR方向に関する傾き検知信号とし
て使用することが可能である。
【0094】なお、図16(b)に示すように、各受光
素子A1、B1、C1、D1に入射する光には案内溝1
21からの回折戻り光123が含まれない。そのため
に、各受光素子A1、B1、C1、D1は案内溝121
(トラッキング)の影響を全く受けることがなくなる。
つまり、プッシュプル信号(数6)を各受光素子A1、
B1、C1、D1の受光信号を用いて補正演算すると、
各受光素子A1、B1、C1、D1の補正演算は、光デ
ィスク10の案内溝121(トラッキング)の影響を全
く受けること無く、傾き検知信号として補正演算が可能
となる。
【0095】そこで、受光素子A1、B1の入射戻り光
151、152の光量から得られる電気信号を、 E=VA1+VB1 ・・・(数7) 同様に、受光素子C1、D1の入射戻り光153、15
4の光量から得られる電気信号を、 F=VC1+VD1 ・・・(数8)とする。
【0096】いま、(数6)、(数7)、(数8)に基
づいて、トラッキング制御信号をTEとすると、 TE=PP−k×(E−F) ・・・(数9) 但し、kは動作設定に応じて定まる定数と定義 すると、(数9)は、光ディスク10のR方向の傾斜に
よって発生するトラッキングオフセットを差し引いてキ
ャンセルすることができる。従って、(数9)に基づく
トラッキング制御信号を用いてトラッキング制御を行う
と安定的に誤差の少ない制御を行うことができる。
【0097】なお、上記定数kは次の方法で決定され
る。光ディスク10のR方向傾きが無い場合はプッシュ
プル信号PP(数6)も(E−F)(数9第2項)もオ
フセットが無い。しかし、光ディスク10がR方向に傾
斜するとそれぞれ異なる量のオフセットが生じる。通
常、R方向に反りがある光ディスクはその内周と外周で
反り量、即ちR方向の光ディスクの傾きが異なる。
【0098】この違いを利用すると、先ず内周における
プッシュプル信号PP(数6)のオフセットと(E−
F)(数9第2項)のオフセットを測定する。次に、外
周における上記両オフセットを測定する。そして、内外
周のオフセットの差をとり、更にプッシュプル信号PP
(数6)のオフセットと(E−F)(数9第2項)のオ
フセットの比を計算する。こうして、定数kを決定する
ことができる。これら一連の作業は光ディスク装置とし
て使用する際に1度だけ実行して記憶させ、学習するこ
とにより、以降は同じ定数kを用いて全ての光ディスク
のR方向傾斜に対応させることができる。こうして、R
方向の傾斜の影響を受けることのない正確なトラッキン
グ制御信号を得ることができる。
【0099】なお、以上の説明はR方向の傾斜について
説明した。これは通常光ディスクの反りはその回転の結
果R方向の傾きとなって現れるから、R方向の傾斜を検
証することによって足りるからである。
【0100】さらに、(数9)に基づくトラッキング制
御について、環境温度による影響を検証し説明する。一
般に、周りの環境温度が変化すると半導体レーザ61か
ら射出される光の波長が変化する。偏光板71に入射す
る戻り光103の波長が変化すると、偏光板71内部の
ホログラム領域131〜134を通過した後の回折角が
変化するから検出受光部47上に到達する入射戻り光1
24、125の位置が変化する。
【0101】図17は、温度変化の影響を説明する図で
あって、環境温度が変化して温度が高くなる方に変動し
波長が長くなった場合にサーボ制御が受ける影響につい
て説明するものである。先ず、光の波長の変動が無い場
合を図中点線で示す。OEIC41上の各受光パターン
161〜164の略中心にホログラム領域131〜13
4からの入射戻り光124が入射する。環境温度が高く
なって光の波長が長く変化した場合を図中実線で示す。
各受光パターン161〜164をT方向に入射戻り光1
25が移動し、受光パターン161〜164の中心から
T方向にずれた位置に到達し入射する。回折光がT方向
にずれる理由はホログラム領域131〜134の回折方
向が略T方向であるためである。
【0102】図17において、受光素子A1、B1、C
1、D1、は波長変動(長波長変化)により受光量が増
加する。逆に、受光素子A2、B2、C2、D2、は受
光量が減少する。ここで、受光素子A1にて増加した受
光量と受光素子B2にて減少した受光量はほぼ等価であ
るから、電気信号A(数1)は環境温度が変化しても殆
ど変化することはない。また同様に、電気信号B(数
2)、C(数3)、D(数4)も環境温度が変化しても
殆ど変化しない。よって、(数1)から(数4)に基づ
いて組み立てられたフォーカス制御信号FE(数5)と
プッシュプル信号PP(数6)も共に環境温度が変化し
ても変化することはない。
【0103】また、受光素子A1、受光素子B1、受光
素子C1、受光素子D1のそれぞれの増加量はほぼ等し
いから、信号E(数7)と信号F(数8)も温度変化の
影響を受けず、電気信号(E−F)も温度変化の影響を
受けず殆ど変化しない。以上の検証によって、トラッキ
ング制御信号TE(数9)は温度変化の影響を受けず殆
ど変化することがないことがわかる。従って、フォーカ
ス制御信号FE(数5)とトラッキング制御信号TE
(数9)とは、環境の温度変化、即ち光の波長変動によ
って影響を受けることのない安定的なフォーカス制御と
トラッキング制御とを行うことが出来る。
【0104】なお、フォーカス制御に基づくフォーカス
コイル25の駆動、トラッキング制御に基づくトラッキ
ングコイル24の駆動、およびモニタ受光部44に基づ
く半導体レーザ61のレーザパワ制御については、公知
の技術であるサーボ制御とコイル駆動回路等によって容
易に実現することができる。従って、これらの技術内容
については本発明の主題とするところではないので、公
知の技術によって実施可能であることを示唆して説明を
割愛するものである。
【0105】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、光ディスクの傾きの影響や環境温度変化の影響を
受けることなくフォーカス制御とトラッキング制御とを
行うことができる光ピクアップ装置のフォーカス及びト
ラッキングの制御方法、並びにそれらの制御方法を用い
た光ディスク装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】光ディスク装置の要部斜視図
【図2】図1の光ピックアップ(スウィングアーム)の
要部斜視図
【図3】図2の光ヘッドの全体構成図
【図4】OEICの配線面の拡大図
【図5】光ヘッドの裏面拡大斜視図
【図6】偏光板の内部構造を説明する断面図
【図7】光ヘッドの組み立てを説明する斜視図
【図8】本発明の光ヘッドの光学構成を説明する図
【図9】光ディスクとホログラム領域と受光パターンと
の関係を説明する図
【図10】受光パターンと入射戻り光との関係を説明す
る図
【図11】フォーカス制御方法を説明する図
【図12】フォーカス制御方法を説明する図
【図13】光ディスクの案内溝による回折光を説明する
【図14】トラッキング制御の原理を説明する図
【図15】入射戻り光とトラッキング制御との関係を説
明する図
【図16】光ディスクが傾いた場合の影響を説明する図
【図17】温度変化の影響を説明する図
【符号の説明】
10 光ディスク 11 光ディスク装置 12 筐体 13 スピンドルモータ 14 IFユニット 15 基板 20 スウィングアーム(光ピックアップ) 21 アーム 21a 開口部 22 シャフト 23 ヒンジ 24 トラッキングコイル 25 フォーカスコイル 26 マグネット 27 FPC(フレキシブルケーブル) 30 光ヘッド 31 レンズホルダ 32 フランジ部 33 下面 34 ホルダ部 35 円形貫通孔 36 偏光板実装部 37 ミラー固定部 39 対物レンズ 41 OEIC 42 固定面 43 配線面 44 モニタ受光部 45 端子 46 端子部 47 検出受光部 48 基準マーカ 49 マウント実装部 51 サブマウント 52 傾斜部 53 固定面 54 実装面 55 射出傾斜面 56 受光傾斜面 61 半導体レーザ 63 HFM(高周波モジュール) 65 反射ミラー 67 入射面 68 反射面 71 偏光板 72 導光部材 73 1/4波長板 74 ホログラムフィルム 75、76、77、78 回折格子 101 往路光 102 モニタ光 103、141、142、143、144 戻り光 112 デフォーカス位置 113 ディスク焦点 114 鏡像 115 検出受光部側焦点 116 デフォーカス焦点 121 案内溝 122 案内溝回折光 123 回折戻り光 124、125、151、152、153、154 入
射戻り光 131、132、133、134 ホログラム領域 161、162、163、164 受光パターン 171、172、173、174 デフォーカス入射戻
り光
フロントページの続き (72)発明者 堀之内 昇吾 福岡市博多区美野島4丁目1番62号 パナ ソニック コミュニケーションズ株式会社 内 (72)発明者 石橋 真 福岡市博多区美野島4丁目1番62号 パナ ソニック コミュニケーションズ株式会社 内 (72)発明者 古川 文信 福岡市博多区美野島4丁目1番62号 パナ ソニック コミュニケーションズ株式会社 内 Fターム(参考) 5D118 AA13 AA16 BA01 CF06 CF17 DA20 DB04 DB12 EA02 FA05 FA13 5D119 AA50 BA01 CA10 EA01 JA15 JC03 KA19 KA24 MA05

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】記録媒体に記録しあるいは記録媒体から情
    報を再生する光ピックアップ装置のフォーカス及びトラ
    ッキング制御方法であって、 光源と、前記光源の光束を記録媒体に集光する対物レン
    ズと、 記録媒体の半径方向に平行な線と記録媒体の接線方向に
    平行な線とによって分割された4つの受光領域を有し記
    録媒体からの反射光を受光する受光手段と、 前記半径方向に平行な線と前記接線方向に平行な線とに
    よって4つの格子領域に分割された回折格子を有し前記
    対物レンズと前記受光手段との間に配置されて記録媒体
    からの反射光を前記受光手段に導く偏光手段とを有し、 前記反射光が前記4つの格子領域を経てそれぞれ前記4
    つの受光領域に入射するとき、前記半径方向に平行な分
    割線によって前記接線方向に2つにグループ分けされた
    前記4つの格子領域を経て、前記接線方向に平行な分割
    線によって前記半径方向に2つにグループ分けされた前
    記4つの受光領域にそれぞれ導くように前記4つの格子
    領域を形成するとともに、 前記接線方向に平行な分割線によって前記半径方向に2
    つにグループ分けされた前記4つの受光領域について、
    前記半径方向の前記グループ相互間の差信号に基づいて
    フォーカス制御を行うことを特徴とする光ピックアップ
    装置のフォーカス制御方法。
  2. 【請求項2】前記半径方向に平行な分割線によって前記
    接線方向に2つにグループ分けされた前記4つの受光領
    域について、前記接線方向の前記グループ相互間の差信
    号に基づいてトラッキング制御を行うことを特徴とする
    請求項1記載の光ピックアップ装置のトラッキング制御
    方法。
  3. 【請求項3】請求項1記載のフォーカス制御方法と請求
    項2記載のトラッキング制御方法とを用いた光ピックア
    ップ装置を使用したことを特徴とする光ディスク装置。
  4. 【請求項4】記録媒体に記録しあるいは記録媒体から情
    報を再生する光ピックアップ装置のフォーカス及びトラ
    ッキング制御方法であって、 光源と、前記光源の光束を記録媒体に集光する対物レン
    ズと、 記録媒体の半径方向に平行な線と記録媒体の接線方向に
    平行な線とによって分割された4つの受光領域を有し記
    録媒体からの反射光を受光する受光手段と、 前記半径方向に平行な線と前記接線方向に平行な線とに
    よって4つの格子領域に分割された回折格子を有し前記
    対物レンズと前記受光手段との間に配置されて記録媒体
    からの反射光を前記受光手段に導く偏光手段とを有し、 前記反射光が前記4つの格子領域を経てそれぞれ前記4
    つの受光領域に入射するとき、前記半径方向に平行な分
    割線によって前記接線方向に2つにグループ分けされた
    前記4つの格子領域を経て、前記接線方向に平行な分割
    線によって前記半径方向に2つにグループ分けされた前
    記4つの受光領域にそれぞれ導くように前記4つの格子
    領域を形成するとともに、 前記半径方向に2つにグループ分けされた1のグループ
    の2つの前記受光領域は前記受光手段の表面よりも前記
    対物レンズに近い側に合焦し、他のグループの2つの前
    記受光領域は前記受光手段の表面よりも前記対物レンズ
    から遠い側に合焦するように4つの前記格子領域を形成
    し、 前記接線方向に平行な分割線によって前記半径方向に2
    つにグループ分けされた前記4つの受光領域について、
    前記半径方向の前記グループ相互間の差信号に基づいて
    フォーカス制御を行うことを特徴とする光ピックアップ
    装置のフォーカス制御方法。
  5. 【請求項5】前記半径方向に平行な分割線によって前記
    接線方向に2つにグループ分けされた前記4つの受光領
    域について、前記接線方向の前記グループ相互間の差信
    号に基づいてトラッキング制御を行うことを特徴とする
    請求項4記載の光ピックアップ装置のトラッキング制御
    方法。
  6. 【請求項6】請求項4記載のフォーカス制御方法と請求
    項5記載のトラッキング制御方法とを用いた光ピックア
    ップ装置を使用したことを特徴とする光ディスク装置。
  7. 【請求項7】前記受光領域のそれぞれは前記半径方向に
    平行な線によって前記接線方向にさらに分割された2つ
    の受光素子によって構成し、 FE(フォーカスエラー)=(A+C)−(B+D) で表されるフォーカス制御信号を、ゼロとなるようにフ
    ォーカス制御を行うことを特徴とする請求項4記載の光
    ピックアップ装置のフォーカス制御方法。
  8. 【請求項8】前記受光領域のそれぞれは前記半径方向に
    平行な線によって前記接線方向にさらに分割された2つ
    の受光素子によって構成し、 TE(トラッキングエラー)=((A+B)−(C+
    D))−k×(E−F) で表されるトラッキング制御信号を、ゼロとなるように
    トラッキング制御を行うことを特徴とする請求項5記載
    の光ピックアップ装置のトラッキング制御方法。
  9. 【請求項9】前記定数kは、使用の際に1度実行して動
    作設定に応じて定める定数であって、内外周のオフセッ
    トの差を求め、次にTE式第1項のオフセットとTE式
    第2項のオフセットの比とに基づいて前記定数kを決定
    することを特徴とする請求項8記載の光ピックアップ装
    置のトラッキング制御方法。
  10. 【請求項10】請求項7記載のフォーカス制御方法と請
    求項8記載のトラッキング制御方法とを用いた光ピック
    アップ装置を使用したことを特徴とする光ディスク装
    置。
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