JP2005108359A - 光ピックアップ装置及びディスクドライブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光検出器の位置調整手段を設けるのに、回路規模が小さくて済み、かつ誤差検出用信号のノイズ特性に悪影響を与えることがない光ピックアップ装置及びディスクドライブ装置を提供すること。
【解決手段】光源１と、光源１の出射光をディスク６に集光する対物レンズ５と、ディスク６の反射光を回折するホログラム光学素子４と、ホログラム光学素子４の回折光を検出する光検出器７を備えた光ピックアップ装置１０であって、光検出器７は、光源１の波長変動に基づくホログラム光学素子４の回折角変化による光検出器上の光スポットの移動方向に対して略直交する分割線を有する光検出パターンを有し、光検出パターンは、ホログラム光学素子４の一の回折光（例えば＋１次光）を検出する誤差検出用の第１の光検出パターンと、前記一の回折光とは異なる回折光（例えば−１次光）を検出する光検出器位置調整用の第２の光検出パターンＩ，Ｊとを含んで構成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ホログラム光学素子を用いた光学系、およびそれに用いられる光検出器を有した光ピックアップ装置およびディスクドライブ装置に関する。

従来、光ディスクドライブ装置の光ピックアップ装置にホログラム光学素子を用いたものが開発されている。ホログラム光学素子は、半導体レーザ、対物レンズ、光検出器と共に光ピックアップ装置を構成しており、フォーカスやトラッキングなどのサーボ制御のための誤差検出、及び再生信号の生成に用いられる。

半導体レーザを用いた光ピックアップ装置では、温度変化により光源の波長が変動する。
ホログラム光学素子を用いた光ピックアップ装置では、光源の波長変動によりホログラム光学素子の回折角が変化するため、光検出器上の光スポットが移動する。なお、光検出器は個別の複数のフォトディテクタと、各々のフォトディテクタで検出した信号を増幅する複数のアンプとで構成されている。光検出器の複数のフォトディテクタは、各々のフォトディテクタに対応した複数の光検出パターン（光検出領域）を有している。

このため、波長変動により光検出器上で光スポットが移動しても光スポットが検出パターンよりはみ出さないよう、光検出器の検出パターンは波長変動に基づく移動方向に対して長手の形状としてある。

そして、光ピックアップ装置のアセンブリ工程においては、光検出器の検出パターンの中心に光スポットがくるように調整する。

光ピックアップのアセンブリ工程において、光検出器の検出パターンの中心に光スポットを調整するため、誤差検出用信号を出力する光検出パターンのうち、前記波長変動による光スポット移動方向と直交する方向に分割線を設けた光検出パターンを設け、分割線上に光スポットを集光させて、分割線両側の光検出器出力の差分かゼロとなるよう光検出器を位置調整する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
特開平３−１３２９２４号公報

従来技術による調整方法では、誤差検出用信号を出力する光検出パターンを波長変動による光スポット移動方向と直交する方向に分割するため、光検出パターンの分割数が増えた分だけアンプの数が増加する。特に近年の高速対応の記録・再生光ピックアップ装置では、周波数帯域が広く、ノイズレベルを十分に抑えた高性能アンプが必要となるため、アンプの数が増えるとトランジスタ構成自体が大きくなって回路規模が大きくなり、コスト的にも不利になるという問題があった。

また、一般に再生信号は各検出パターンからの誤差検出用信号を加算して作られるが、光検出パターンの分割数が増えるとアンプの数も増加して、加算信号である再生信号のノイズレベルが高くなるという問題があった。

そこで、本発明は、上記の問題に鑑み、光検出器の位置調整手段を設けるのに、回路規模が小さくて済み、かつ誤差検出用信号のノイズ特性に悪い影響を与えることがない光ピックアップ装置及びディスクドライブ装置を提供することを目的とするものである。

本発明による光ピックアップ装置は、光源と、前記光源の出射光をディスクに集光する対物レンズと、前記ディスクの反射光を回折するホログラム光学素子と、前記ホログラム光学素子の回折光を検出する光検出器であって、前記光源の波長変動に基づく前記ホログラム光学素子の回折角変化による前記光検出器上の光スポットの移動方向に対して略直交する分割線を有する光検出パターンを有し、該光検出パターンは、前記ホログラム光学素子の一の回折光を検出する誤差検出用の第１の光検出パターンと、前記一の回折光とは異なる回折光を検出する第２の光検出パターンとを含んだ光検出器と、を具備したものである。

本発明の構成では、ホログラム光学素子の一の回折光を検出するメイン（誤差検出用）の光検出パターンのほかに、ホログラム光学素子の前記一の回折光とは異なる回折光を検出する第２の光検出パターンを設ける。第２の光検出パターンは、その第２の回折光の光スポット位置に光スポット移動方向と直交する分割線を有する。第２の光検出パターンは例えば光検出器位置調整用（位置合わせ用）にのみ使用されるので、メイン（誤差検出用）に用いる高性能アンプに比べて、その検出信号を増幅するアンプとしては、周波数帯域は数kHzあれば十分でありかつノイズレベルが高くても特に問題とならず、高速性も要しない簡単な構成のアンプを使用することができる。

また、誤差検出用の回折光とは異なる第２の回折光（例えば−１次光）を光検出器の位置調整手段に用いることにより、誤差検出用のメインの光検出パターンの分割数は変化しないため、誤差検出用のアンプ数は変わらず、誤差検出用信号の加算信号である再生信号のノイズレベルも変化しない。

本発明による光ピックアップ装置は、光源と、前記光源の出射光をディスクに集光する対物レンズと、前記ディスクの反射光を回折するホログラム光学素子と、前記ホログラム光学素子の回折光を検出する光検出器であって、前記光源の波長変動に基づく前記ホログラム光学素子の回折角変化による前記光検出器上の光スポットの移動方向に対して略直交する分割線を有する光検出パターンを有し、該光検出パターンは、前記ホログラム光学素子の一の回折光を検出する誤差検出用の第１の光検出パターンと、前記一の回折光とは異なる回折光を検出する第２の光検出パターンとを含んだ光検出器と、前記第１の光検出パターンによる検出信号を出力する第１の信号線端子と、前記第１の信号線端子とは別に設けられ、前記第２の光検出パターンよる検出信号を出力する第２の信号線端子と、を具備したものである。

この発明の構成では、前述の構成（第２の光検出パターンの構成）に加えて、サーボ制御用の誤差検出に用いる第１の光検出パターンによる検出信号を出力する第１の信号線端子とは別に、前記第２の光検出パターンよる検出信号を出力する第２の信号線端子を設けたので、第１の信号線端子のピン数を増やすことでメイン（誤差検出用）の信号線（通常、フレキシブル配線基板で構成される）の信号線数を増やす必要もない。第２の光検出パターンによる信号線が誤差検出用信号やこれを加算して得られる再生信号のノイズ特性に悪影響を与えることもない。

本発明において、前記第２の光検出パターンは、光検出器の位置調整のための光スポット検出に用いることが好ましい。

本発明において、 前記一の回折光及びこれとは異なる回折光は、±１次光であることを特徴とする。

本発明によるディスクドライブ装置は、上記の光ピックアップ装置を搭載したことを特徴とする。

本発明の光ピックアップ装置によれば、光検出器の位置調整手段を設けるのに、回路規模が小さくて済み、かつ誤差検出用信号のノイズ特性に悪影響を与えることがない光ピックアップ装置を実現することができる。

本発明のディスクドライブ装置によれば、光検出器の位置調整手段を設けるのに、回路規模が小さくて済み、かつ誤差検出用信号のノイズ特性にも悪影響を与えることがないディスクドライブ装置を提供できる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。

図１乃至図３は本発明の実施例１の光ピックアップ装置に係り、図１は光ピックアップ装置における光検出器の光検出パターンと、光検出パターン上の光スポットを説明する図である。図２は光ピックアップ装置の構成を説明する図である。図３は光ピックアップ装置におけるホログラム光学素子の分割パターンを説明する図である。

先ず、図２の光ピックアップ装置の構成から説明する。
図２において、光ピックアップ装置１０は、半導体レーザ（例えば波長６５５ｎｍ）で構成される光源１と、偏光ビームスプリッタ２と、コリメータレンズ３と、回折格子として機能するホログラム光学素子４と、光源からの光を光ディスク６に集光する対物レンズ５とを備えて構成されている。

光源１より出射された光ビームは、偏光ビームスプリッタ２を透過して、コリメータレンズ３で平行光となり、さらにホログラム光学素子４を透過して対物レンズ５で光ディスク６に集光されて、光ディスク６の記録・再生動作を行う。光ディスク６で反射した光は、対物レンズ５を透過後にホログラム光学素子４で回折され、その回折光はコリメータレンズ３を通過後、偏光ビームスプリッタ２で光路を変えて光検出器７に入射し、ホログラム光学素子の回折光による誤差検出用信号を検出する。

図３に示すようにホログラム光学素子４は１２分割されており、４つの領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ、２つの領域ＥＦ、３つの領域Ｇ、３つの領域Ｈが形成されている。また、光検出器７も、図１に示すように１２分割の光検出パターンＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ1，Ｅ2，Ｆ1，Ｆ2，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊを有している。これら１２個の光検出パターンは、１２個のフォトディテクタの光検出領域に対応している。

ホログラム光学素子４は１２分割された領域を有し、光検出器７は１２分割の光検出パターンを有し、該１２分割の光検出パターンのうち１０個の光検出パターンは第１の光検出パターンを構成して、ホログラム光学素子４の一の回折光（例えば＋１次光）による８個の光スポットを検出し、前記１２個の光検出パターンのうち２個の光検出パターンは第２の光検出パターンを構成して、前記一の回折光とは異なる回折光（例えば−１次光）による１つの光スポットを検出するものである。

ホログラム光学素子４は回折格子として機能するが、回折格子はその断面形状が矩形波状になっていると、出射光（回折光）として０次光，±１次光が出る。通常は、＋１次光を使用して−１次光は使用しない、使い方をしている。本願実施例１では、−１次光を光検出器位置調整用の光ビームとして用いる。

図１に示す光検出器７における１２個の光検出パターンのうち、光検出パターンＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ1，Ｅ2，Ｆ1，Ｆ2，Ｇ，Ｈは、ホログラム光学素子４の＋１次光を検出する誤差検出用に用いるメインの光検出パターンであり、光検出パターンＩ，Ｊは前記＋１次光とは異なる−１次光を検出する光検出器位置調整用の第２の検出パターンである。

図１の光検出器７において、符号７１はホログラム光学素子４の０次光が集光する点（図１の一点鎖線の十字部分）であり、符号７２はホログラム光学素子４の±１次光によって複数の光検出パターン上に形成される複数（図では１６個）の光スポットを示している。図１の図示上側の８つのスポットが＋１次光による光スポットであり、図示下側の８つのスポットが−１次光による光スポットである。光スポットの配置はホログラム光学素子４の回折格子設計によって光学的に一意的に決まってしまうものである。

ホログラム光学素子４の＋１次光は光検出器７の光検出パターンＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ1，Ｅ2，Ｆ1，Ｆ2，Ｇ，Ｈに入射する。図３におけるホログラム光学素子４のＥＦ領域は、図１における光検出器７の光検出パターンＦ1，Ｅ2の分割線７３および光検出パターンＥ1，Ｆ2の分割線７４（これは分割線７３の延長線上にある）にそれぞれ光スポット７２を形成することによって、所謂（ダブル）ナイフエッジ法にてフォーカスエラー信号を検出することができる。フォーカスエラー信号は、光検出パターンＥ1，Ｆ2，Ｆ1，Ｅ2の受光量をそれぞれＥ1，Ｆ2，Ｆ1，Ｅ2としたとき、（Ｅ1＋Ｅ2）−（Ｆ1＋Ｆ2）の光量差から検出される。なお、（Ｅ1＋Ｅ2＋Ｆ1＋Ｆ2）は再生信号（光検出パターンＩ，Ｈを除く光検出パターンＡ〜Ｈの受光量の和）の一部となる。

２つのスポット７２が図１の状態（分割線７３，７４上の真中にある状態）になるように対物レンズ５をディスク６に対して光軸方向に前後動させてフォーカス調整（ピンと合わせ）がなされる。

図３に示すホログラム光学素子４の領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは図１に示す光検出器７の光検出パターンＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのそれぞれに光スポット７２を形成することによって、ＤＰＤ（Differential Phase Detectionの略、トラッキングエラーの検出方式）信号やＰＰ（Push-Pullの略、トラッキングエラーの検出方式）信号などのトラッキングエラー信号を検出することができる。ホログラム光学素子４の領域Ｇ，Ｈは光検出器７の光検出パターンＧ，Ｈにそれぞれ光スポット７２を形成することによって、レンズシフトによるＰＰ信号のオフセットを抑制するためのトラッキングエラー補償信号を検出することができる。

図１に示すように、光検出器７には１０個の光検出パターンＡ〜Ｈのほかに２分割の光検出パターンＩ，Ｊを設けてある。光検出パターンＩ，Ｊは、ホログラム光学素子４の０次光が集光する点７１を通るＸ方向の軸に対して、検出パターンＨと線対称の位置にあり、かつ略Ｙ方向（略スポット移動方向）に分割線７５にて２分割して、光検出パターンＩ，Ｊの検出信号の差信号を出力する構成とされる。すなわち、光検出パターンＩ，Ｊのそれぞれの検出信号は、各アンプにて増幅後に、両検出信号の差分を演算増幅器にて演算し、差信号を出力する。光検出パターンＩ，Ｊには、Ｈ信号に対するホログラム光学素子４の−１次光が入射する。

次に、光検出器７の位置調整方法について説明する。
光源１の波長変動により、光検出器７上の光スポット７２は、光スポットとホログラム光学素子４の０次光が集光する点７１を結ぶ線上に移動する。これより光検出器７の位置調整工程において、光検出パターンＩ，Ｊの差信号をゼロとなるように位置を固定する。位置調整としては、Ｘ，Ｙ方向とこれらに対して直交するＺ方向にも調整する。Ｚ方向は、光検出器７の光検出面に対してレーザ光が入射する方向である。

調整工程において、＋１次光の８つの光スポットが光検出パターンＡ〜Ｄ，Ｇ，Ｈそれぞれの真中にかつ光検出パターンＥ1，Ｆ2，Ｆ1，Ｅ2の分割線７３，７４の真中に来るように調整する工程と、最後に−１次光の１つの光スポットを光検出パターンＩ，Ｊの分割線７５上に決める工程とは同一の調整工程として行なわれる。

調整時は、光検出パターンＡ〜Ｈで粗く調整して最後に光検出パターンＩ，ＪでＹ方向を検出パターン長手方向に調整することによって光検出パターンＩ，Ｊの差信号をゼロになるように光検出器７の位置を調整する。この調整は最後のＩ，Ｊ調整で差信号をゼロになっても各光検出パターンＡ〜Ｈの真中及び分割線７３，７４の真中に光スポットが来なければ再度調整することを繰り返すことによって達成され、その達成位置で光検出器７を光ピックアップ装置１０の基板（図示せず）などに接着剤にて固定する。すなわち、調整時に、図１に示すように、光スポットが光検出パターンＡ〜Ｈの真中及び分割線７３，７４の真中に来るようにし、かつ光スポットが光検出パターンＩ，Ｊの分割線７５の上に来るように光検出器の位置を調整する。

光検出器７の固定は、まず、位置固定する前の段階で、光検出器７のホルダをステージの付いた治具（チャック）で掴んで位置調整し、上述した適宜の決定位置でＵＶ硬化性樹脂を注入及びＵＶ照射して接着固定する。

このように光検出パターンＩ，Ｊの差信号をゼロとなるように光検出器７の位置を固定することにより、結果的には、光スポット７２は複数の光検出パターンのそれぞれの長手方向の中心に調整されるため、光源１の波長変動により光スポット７２が各光検出パターンよりはみ出したりすることはない。

本願実施例１においては、光検出器７の位置調整に必要な信号は−１次光より検出する。これに対して、光検出器７の位置調整に必要な信号は＋１次光により検出する構成とすれば、フォーカス，トラッキングなどのサーボ制御に必要な誤差検出用信号の検出は＋１次光より検出しているため、誤差検出用の光検出パターンの分割が増え、かつそれに必要なアンプの数が増加して、（誤差検出用光検出パターンの加算信号である）再生信号のノイズレベルが高くなる。しかしながら、光検出器７の位置調整に必要な信号はメイン（誤差検出用）とは別の−１次光により位置調整用として別個の光検出パターンＩ，Ｊにより検出しているので、光検出パターンＩ，Ｊの各アンプの帯域は数kHzあれば十分であり、かつノイズレベルが高くても問題とならない。従って簡単な回路でアンプを構成することができるため、＋１次光を利用して調整する方式と比較して回路規模を小さくすることができ、コスト的にも有利になる。

次に、以上のように構成された光ピックアップ装置１０とこれを駆動するドライブ回路部２０との接続構造及び信号線端子について図４を参照して説明する。

図４において、光ピックアップ装置１０は光ディスクドライブ装置２０とフレキシブル配線基板１１で接続するが、フレキシブル配線基板１１の信号線端子１２にはＩ−Ｊ信号は出力しないで、Ｉ−Ｊ信号の信号線端子として別の端子１３を設ける。

具体的には、光ピックアップ装置１０のＩ−Ｊ信号の出力端子１３としてピン接触可能なランド（電極）を形成しておいて、そこに針状の接続ピン（図示せず）２本を接触させて導通をとることにより、調整時にはＩ−Ｊ信号のみを検出できるようにしている。

図１乃至図３で説明した光ピックアップ装置１０の構成において、光検出器７の位置調整に必要なＩ−Ｊ信号は、光ピックアップ装置１０のアセンブリエ程では必要な信号であるが、位置調整後は不要な信号である。

従って、Ｉ−Ｊ信号の信号線（これは差信号線とグランド線の２線から成る）を、記録再生に常に必要とされる誤差検出用のＡ〜Ｈ信号の信号線１１（これは通常はフレキシブル配線基板で構成される）と一緒にして互いに束ねた信号配線とする必要がない。Ｉ−Ｊ信号を出力する信号線端子１３をＡ〜Ｈ信号を出力する第１の信号線端子１２と別にすることにより、第１の信号線端子１２のピン数を増やすことなく、これまで使用していた配線数のフレキシブル配線基板（ケーブル）を拡張せずにそのまま有効に使うことができるため、ドライブユニット２０を低コストに設計できる。

以上述べたように本実施例１によれば、光検出器の位置調整手段を設けるのに、回路規模が小さくて済み、かつ誤差検出用信号のノイズ特性にも悪影響を与えることがない光ピックアップ装置を実現することができる。

図５は本発明の実施例２に係るディスクドライブ装置の構成を説明する斜視図である。
図５において、ディスクドライブ装置３０は、扁平な長方体形状の箱型に構成されているディスクドライブ装置本体３１と、このディスクドライブ装置本体３１に出没可能な扁平なディスクトレー３２と、実施例１に示した光検出器位置を調整する機能（手段）を備えた光ピックアップユニット１０と、その光ピックアップユニット１０を駆動するドライブユニット２０とを有している。

ディスクドライブ装置本体３１のフロントパネル３３に水平状に形成されているトレー出入口３４からディスクトレー３２がディスクトレーローディング機構（図示せず）によってそのディスクドライブ装置本体３１の内外に矢印ａ、ｂ方向に水平状にローディング／アンローディングされる。

そして、このディスクドライブ装置３０の使用に際しては、ディスクトレー３２をディスクドライブ装置本体３０外へ矢印ｂ方向にアンローディングして、ＤＶＤ等の光ディスク３５をそのディスクトレー３２の上面に形成されているほぼ円形状のディスク位置決め用凹部３６内に装着収納する。ディスク位置決め用凹部３６内にはスピンドルモータ（図示せず）にて回転駆動されるターンテーブル３７が設けられている。このターンテーブル３７上に光ディスク３５を装着すると、この光ディスク３５がディスクトレー３２の凹所３６に回転可能とされる。

また、ディスク位置決め用凹部３６内には開口部３８が設けられており、この開口部３８には該開口部３８に沿って移動可能に光ピックアップユニット１０が配設されている。光ピックアップユニット１０は、実施例１に示した光検出器位置を調整する機能を備えた光ピックアップ装置である。光ピックアップユニット１０によって光ディスク３５の信号面にデータが記録及び／又は再生される。

そして、この光ディスク３５のデータの記録及び／又は再生後に、ディスクドライブ装置本体３１のフロントパネル３３に設けられているイジェクト釦３９を押すと、光ディスク３５がディスクトレー３２の凹所３６内のターンテーブル３７に装着載置された状態で、このディスクトレー３２がディスクドライブ装置本体３１外に矢印ｂ方向にアンローディングされる。

以上述べたように本実施例２によれば、光検出器の位置調整手段を設けるのに、回路規模が小さくて済み、かつ誤差検出用信号のノイズ特性にも悪影響を与えることがない光ピックアップ装置を搭載したディスクドライブ装置を実現することができる。

本発明は、図１乃至図３で説明したＤＶＤ記録再生装置に使用する光ピックアップ装置及びディスクドライブ装置に限らず、ＣＤ記録再生装置に使用する光ピックアップ装置及びディスクドライブ装置に適用することが可能である。

本発明の実施例１の光ピックアップ装置における光検出器の光検出パターンと、光検出パターン上の光スポットを説明する図。 本発明の実施例１の光ピックアップ装置の構成を説明する図。 本発明の実施例１の光ピックアップ装置におけるホログラム光学素子の分割パターンを説明する図。 本発明の実施例１の光ピックアップ装置とこれを駆動するドライブユニットとの接続構造及び信号線端子について説明する図。 本発明の実施例２に係るディスクドライブ装置の構成を説明する斜視図。

符号の説明

１…光源、４…ホログラム光学素子、５…対物レンズ、６…ディスク、７…光検出器、１０…光ピックアップ装置（光ピックアップユニット）、１２…第１の信号線端子、１３…第２の信号線端子、３０…ディスクドライブ装置、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ1，Ｅ2，Ｆ1，Ｆ2，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ…光検出パターン、７２…光スポット。

代理人 弁理士 伊 藤 進

Claims (5)

1. 光源と、
   前記光源の出射光をディスクに集光する対物レンズと、
   前記ディスクの反射光を回折するホログラム光学素子と、
   前記ホログラム光学素子の回折光を検出する光検出器であって、前記光源の波長変動に基づく前記ホログラム光学素子の回折角変化による前記光検出器上の光スポットの移動方向に対して略直交する分割線を有する光検出パターンを有し、該光検出パターンは、前記ホログラム光学素子の一の回折光を検出する誤差検出用の第１の光検出パターンと、前記一の回折光とは異なる回折光を検出する第２の光検出パターンとを含んだ光検出器と、
   を具備したことを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 光源と、
   前記光源の出射光をディスクに集光する対物レンズと、
   前記ディスクの反射光を回折するホログラム光学素子と、
   前記ホログラム光学素子の回折光を検出する光検出器であって、前記光源の波長変動に基づく前記ホログラム光学素子の回折角変化による前記光検出器上の光スポットの移動方向に対して略直交する分割線を有する光検出パターンを有し、該光検出パターンは、前記ホログラム光学素子の一の回折光を検出する誤差検出用の第１の光検出パターンと、前記一の回折光とは異なる回折光を検出する第２の光検出パターンとを含んだ光検出器と、
   前記第１の光検出パターンによる検出信号を出力する第１の信号線端子と、
   前記第１の信号線端子とは別に設けられ、前記第２の光検出パターンよる検出信号を出力する第２の信号線端子と、
   を具備したことを特徴とする光ピックアップ装置。
3. 前記第２の光検出パターンは、光検出器の位置調整のための光スポット検出に用いられることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置。
4. 前記一の回折光及びこれとは異なる回折光は、±１次光であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置を搭載したことを特徴とするディスクドライブ装置。
   

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