JP2007149204A - 回折格子、光ピックアップ、光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、組み立て工程の安易で、かつまたトラックピッチ変動に強いトラッキングエラー信号検出の手段、およびその手段を実現するための回折格子、光ピックアップ、光ディスク装置を提供することを目的とする。
【解決手段】
光ビームを出射するレーザ光源と、レーザ光源から出射された光ビームを１本のメイン光ビームと４本のサブ光ビームとに分岐する分岐部と、分岐部で分岐された光ビームを光ディスクに集光する対物レンズと、光ディスクで反射された光ビームを受光する光検出器と、を備える。分岐部は、４本のサブ光ビームの光ディスク上の集光位置が、メイン光ビームの光ディスク上の集光位置に対して光ディスク回転方向の前方又は後方のいずれか一方に配置されるように光ビームを分岐する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光ピックアップ、光ピックアップに搭載される回折格子、光ピックアップを搭載した光ディスク装置に関する。

光ディスクのトラッキングエラー信号の検出法として、特許文献１および特許文献２が公開されている。
特許文献１記載の技術は一般に差動プッシュプル法（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｐｕｓｈ Ｐｕｌｌ：以下ＤＰＰと記す）と呼ばれており、１本のメイン光ビームと、２本のサブ光ビームを光ディスク上に集光し、そのメイン光ビームの照射位置に対し２本のサブ光ビームの照射位置を光ディスク半径方向に案内溝間隔（以下案内溝をトラック、案内溝間隔をトラックピッチと記す）の±１／２開けて配置することでトラッキングエラー信号を検出している。

特許文献２記載の技術は、１本のメイン光ビームと４本のサブ光ビームを光ディスク上に集光し、２対のサブ光ビームを光ディスク半径方向に各々トラックピッチの１／２空け配置することでトラッキングエラー信号を検出している。

特公平４−３４２１２号公報（第６項、第７図） 特開２００５−１２２８６９号公報（第１６項、第４図）

しかしながら、特許文献１および２記載の技術には、光ディスクのトラックピッチが変動した場合に発生するトラッキングエラー信号の振幅変動およびこの振幅変動を解決するための技術は開示されていない。このため、特許文献１および２記載の技術では高精度なトラッキングエラー信号を得ることは困難である。

また、特許文献１および２記載の技術では、サブ光ビームをディスク上で最適な位置に集光させるため、サブ光ビームを発生させる回折格子を高精度に調整して光ピックアップに取り付け、かつ、取り付け後に回折格子の位置が変動しないようにする必要がある。回折格子を調整しない場合、高精度なトラッキングエラー信号を検出できないおそれがあるためである。このため、特許文献１および２記載の技術では、コスト低減する上で非常に重要な組み立て工程の簡素化を図ることが困難である。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、信頼性の高い光ピックアップ、回折格子、光ディスク装置を提供することを目的とする。

上記課題を達成するために、本発明は、光ビームを出射するレーザ光源と、レーザ光源から出射された光ビームを１本のメイン光ビームと４本のサブ光ビームとに分岐する分岐部と、分岐部で分岐された光ビームを光ディスクに集光する対物レンズと、光ディスクで反射された光ビームを受光する光検出器と、を備える。分岐部は、４本のサブ光ビームの光ディスク上の集光位置が、メイン光ビームの光ディスク上の集光位置に対して光ディスク回転方向の前方又は後方のいずれか一方に配置されるように光ビームを分岐する。

また、４本のサブ光ビームの光ディスク上の集光位置は、光ディスクのトラックピッチをｔとしたとき、それぞれ光ディスクの半径方向にｔ×０．５の間隔を空けて配置される。

また、４本のサブ光ビームの光ディスク上のそれぞれの集光位置は、０次光ビームの光ディスク上の集光位置に対し、光ディスクの回転方向に略一定の距離離れた位置に配置される。

また、４本のサブ光ビームをそれぞれ第１のサブ光ビーム、第２のサブ光ビーム、第３のサブ光ビーム、第４のサブ光ビームとし、光ディスクのトラックピッチをｔとしたとき、第１のサブ光ビームの光ディスク上の集光位置は、メイン光ビームの光ディスク上の集光位置に対して半径方向に略ｔ×０．２５だけ内側に配置され、第２のサブ光ビームの光ディスク上の集光位置は、メイン光ビームの光ディスク上の集光位置に対して半径方向に略ｔ×０．２５だけ外側に配置され、第３のサブ光ビームの光ディスク上の集光位置は、メイン光ビームの光ディスク上の集光位置に対して半径方向に略ｔ×０．７５だけ内側に配置され、第４のサブ光ビームの光ディスク上の集光位置は、メイン光ビームの光ディスク上の集光位置に対して半径方向に略ｔ×０．７５だけ外側に配置される。

また、４本のサブ光ビームをそれぞれ第１のサブ光ビーム、第２のサブ光ビーム、第３のサブ光ビーム、第４のサブ光ビームとし、光ディスクのトラックピッチをｔとし、ｍおよびｎを１以上の整数としたとき、第１のサブ光ビームの光ディスク上の集光位置は、メイン光ビームの光ディスク上の集光位置に対して半径方向に略ｔ×（０．２５＋ｍ）だけ内側に配置され、第２のサブ光ビームの光ディスク上の集光位置は、前記メイン光ビームの光ディスク上の集光位置に対して半径方向に略ｔ×（０．２５＋ｍ）だけ外側に配置され、第３のサブ光ビームの光ディスク上の集光位置は、前記メイン光ビームの光ディスク上の集光位置に対して半径方向に略ｔ×（０．７５＋ｎ）だけ内側に配置され、第４のサブ光ビームの光ディスク上の集光位置は、前記メイン光ビームの光ディスク上の集光位置に対して半径方向に略ｔ×（０．７５＋ｎ）だけ外側に配置される。

また、メイン光ビームは０次光ビームであり、サブ光ビームは１次回折光ビームである。

また、メイン光ビームは０次光ビームであり、４本のサブ光ビームは４本の＋１次回折光ビーム又は４本の−１次回折光ビームである。

本発明によれば、信頼性の高い光ピックアップ、回折格子、光ディスク装置を提供することが可能になる。

本発明の各実施例では、主にＢＤ（ブルーレイディスク）の記録または再生に対応した光ディスク装置、この光ディスクに搭載する光ピックアップ、この光ピックアップに搭載する回折格子を例に説明する。もちろん本発明の各実施例はＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）やＣＤ（コンパクトディスク）などの光ディスクにも適用することが出来る。

以下、図に示す実施例に基づいて詳細に説明するが、これによりこの本発明が限定されるものではない。

本発明における実施例１について図を用いて詳細に説明する。ここではトラックピッチ０．３２μｍの光ディスク（ＢＤ−Ｒ）の記録、または再生に対応した光ピックアップにおけるトラッキングエラー信号の検出法について説明する。もちろん本発明はＢＤ−Ｒに限るものではなく、トラックのある記録対応の光ディスク（例えばＢＤ−ＲＥやＤＶＤ−Ｒ／ＲＷやＣＤ−Ｒ／ＲＷ）に対応することができる。

図１は実施例１における光ピックアップと光ディスクとその光ディスク上の光スポット配置を示す図である。図１Ａは光ディスクと光ピックアップの概略配置図、図１Ｂが光ディスク上のスポット配置を示すものである。

まず図１Ａについて説明する。光ディスク００１は中心に小穴があり、通常の光ディスク装置では、スピンドル００２に光ディスク００１の小穴を介し固定している。スピンドル００２は光ディスク００１の中心を回転軸にして回転させる機能を持っている。光ディスク００１は図中矢印の方向に回転するものとする。光ピックアップ１００は光ディスク００１の裏側に配置させてあるものとする。点線００３は光ディスク００１の中心を通り光ディスク００１の半径方向に平行な軸である。通常光ピックアップ１００は光ディスク装置内部に配備されたレール００４上を移動させる機能を備えている。この光ピックアップを光ディスク半径方向に移動させることを一般的にシークと呼ぶ。また通常光ピックアップでは、光ピックアップ１００内の対物レンズ１０１の中心が点線００３に沿うようにシークさせている。このようにスピンドル００２にて光ディスク００１を回転させ、光ピックアップ１００を点線００３に沿ってシークさせることで、光ディスク００１内の全てのデータにアクセスさせることができる。

また光ピックアップ１００は、アクチュエータ１０２に搭載された対物レンズ１０１により光ピックアップ１００より出射した光ビームを光ディスクに集光する機能をもっている。一般的に光ピックアップではこの光ビームを介することで光ディスクの再生や記録を行っている。アクチュエータ１０２は、図中ｘ方向に対物レンズ１０１を高速に移動させる機能を有している。これは、光ディスク００１が回転しているときのｘ方向の変動に光ビームを追従させることを目的としている。また、ｘ方向の所望のデータにアクセスする場合、光ピックアップ１００のシークでは数十本単位の高精度アクセスが困難なので、対物レンズ１０１をｘ方向に移動させることで、所望のデータにアクセスすることができる。このように所望のデータにアクセスするため、対物レンズ１０１をｘ方向に移動させることを一般的に対物レンズシフトと呼ぶ。

次に図１Ｂについて説明する。図１Ｂは光ディスク００１の拡大図であり、対物レンズ１０１より光ディスク００１上に集光させた光スポット形成領域を拡大したものである。ＢＤ−Ｒのような記録型の光ディスクにはトラック１０４がトラックピッチＴＰ１の間隔で形成されている。なおＢＤ−Ｒではトラックピッチは０．３２μｍと規格で決められている。このため、トラックピッチＴＰ１は０．３２μｍとする。

光ディスク装置ではトラック１０４内に情報を記録するため、光ビームをトラック１０４に沿って照射しなければならない。しかし光ディスクが回転すると、光ディスク００１の偏芯によりトラック１０４は図中ｘ方向に変動する。このように変動するトラックに光ビームを追従させることを一般的にトラッキングと言い、そのトラッキングを行うためのエラー信号のことをトラッキングエラー信号と呼ぶ。

さて本実施例では、光ディスク上に図のように５個の光ビーム（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ）を集光させる。光ビームａをメイン光ビーム、光ビームｂ、ｃ、ｄ、ｅはサブ光ビームとする。メイン光ビームａは情報の記録および再生に使用されるだけでなく、トラッキングエラー信号の検出とフォーカシングエラー信号の検出にも使用される。サブ光ビームｂ、ｃ、ｄ、ｅは、主にトラッキングエラー信号の検出に使用されるものである。サブ光ビームｂ、ｃ、ｄ、ｅは光ディスク半径方向（図中ｘ方向）に各々トラックピッチＴＰ１の１／２（０．１６μｍ）だけ空けて配置させている。このため、サブ光ビームｂ、ｃは光ディスク００１の半径方向の間隔△１はトラックピッチＴＰ１の１／２（０．１６μｍ）、サブ光ビームｄ、ｅは光ディスク００１の半径方向の間隔△２はトラックピッチＴＰ１の３／２（０．４８μｍ）となっている。

また、図ではサブ光ビームｂ、ｃ、ｄ、ｅはメイン光スポットの光ディスク回転方向に対してメイン光スポットよりも先行する方向に配置してあるが、逆に後行する方向に配置しても良い。もちろん先行および後行する方向両方に配置しても良い。

また、サブ光ビームｂ、ｃの光強度（以下パワー）は略一致させ、サブ光ビームｄ、ｅのパワーは略一致させ、サブ光ビームｂ、ｃのパワーに対してサブ光ビームｄ、ｅのパワーを略３分の１とさせると良い。

上述したように光ディスク００１上に光ビーム（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ）を所定の割合のパワーにて配置させることで、高精度なトラッキングエラー信号が検出できる。このことを以下にて説明する。

図２は光ディスク００１上の光スポットと、その光スポットから得られるプッシュプル信号を示す図である。光ディスク００１上には光ビーム（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ）を上述したように所定の割合のパワーで配置させている。

光ディスク００１の偏芯により光ビーム（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ）は光ディスク００１にあるトラック１０４をｘ方向に横切るように変動する。この時、光ビーム（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ）が光ディスク００１から反射した光ビームをｘ方向に相当する方向に２分割された光検出器（以下ディテクタ）にて差信号を検出すると、トラック１０４を横切る毎に信号がプラスとマイナスを行ったり来たりする信号が得られる。このような信号をプッシュプル信号という。このようなプッシュプル信号は光ディスク装置では一般的であるため、詳細は割愛する。

さて、メイン光ビームａからは、トラック１０４を横切るときそのプッシュプル信号が得られる。このメイン光ビームａから得られるプッシュプル信号を以下プッシュプル信号ａと記す。また同様にサブ光ビームｂ、ｃ、ｄ、ｅから得えられるプッシュプル信号を各々プッシュプル信号とｂ、ｃ、ｄ、ｅ記す。

サブ光ビームｂはメイン光ビームａと較べｘ方向にトラックピッチＴＰ１の１／４だけ遅れた位置に配置されているため、その分プッシュプル信号ｂはプッシュプル信号ａと比べ１／４だけ位相の遅れた信号として検出される。

サブ光ビームｃはメイン光ビームａと較べｘ方向にトラックピッチＴＰ１の１／４だけ進んだ位置に配置されているため、その分プッシュプル信号ｃはプッシュプル信号ａと比べ１／４だけ位相の進んだ信号として検出される。

サブ光ビームｄはメイン光ビームａと較べｘ方向にトラックピッチＴＰ１の３／４だけ後れた位置に配置されているため、その分プッシュプル信号ｄはプッシュプル信号ａと比べ３／４だけ位相の遅れた信号として検出される。

サブ光ビームｅはメイン光ビームａと較べｘ方向にトラックピッチＴＰ１の３／４だけ後れた位置に配置されているため、その分プッシュプル信号ｅはプッシュプル信号ａと比べ３／４だけ位相の遅れた信号として検出される。

プッシュプル信号の振幅はパワーに比例するものである。このため、サブ光ビームｄ、ｅはサブ光ビームｂ、ｃに比べパワーが１／３であるため、プッシュプル信号ｄ、ｅの振幅は、プッシュプル信号ｂ、ｃに比べ１／３となっている。

図３は図２より検出されたプッシュプル信号ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅからトラッキングエラー信号の検出手段を示す図である。

プッシュプル信号ｂとｃを加算器０１０にて加算するとプッシュプル信号ｂ＋ｃが得られる。プッシュプル信号ｂとｃの位相が１／２だけずれているため、このプッシュプル信号ｂ＋ｃの振幅は０となる。

プッシュプル信号ｄとｅを加算器０２０にて加算するとプッシュプル信号ｄ＋ｅが得られる。プッシュプル信号ｄとｅの位相が３／２だけずれているため、このプッシュプル信号ｄ＋ｅの振幅は０となる。

プッシュプル信号ｂ＋ｃとプッシュプル信号ｄ＋ｅを加算器０３０にて加算するとプッシュプル信号ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅが得られる。このプッシュプル信号ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅも振幅が０の信号である。

プッシュプル信号ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅは係数器０４０にてｋ倍される。この係数ｋはメイン光ビームａとサブ光ビームｂ、ｃ、ｄ、ｅの合計のパワーが１：１となるような係数である。

トラッキングエラー信号はプッシュプル信号ａとプッシュプル信号ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅを減算器０５０にて引き算されたものより検出する。この時のトラッキングエラー信号はプッシュプル信号ａと同じ信号となっている。

さて、次に対物レンズシフトさせた場合のトラッキングエラー信号について説明する。

図４は所定の対物レンズシフトしたときのプッシュプル信号ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅから得られるトラッキングエラー信号を示す図である。

所定の対物レンズシフトがあると、２分割されたディテクタの分割線位置と光ビームの中心位置がずれることによりプッシュプル信号には所定のオフセットが発生する。以下では対物レンズシフトによって発生するオフセットのことをＤＣオフセットと記す。このＤＣオフセットは光ビームのパワーに比例するものである。

このため、所定の対物レンズシフトさせると、プッシュプル信号ａには、図４のようにＤＣオフセット△ａが発生した信号となる。この時のプッシュプル信号ａの位相は図３と変わらない。同様にプッシュプル信号ｂ、ｃ、ｄ、ｅにも各々ＤＣオフセット△ｂ、△ｃ、△ｄ、△ｅが発生する。またその位相も図３と変わらない。

さて、プッシュプル信号ｂとｃを加算器０１０にて加算して得られるプッシュプル信号ｂ＋ｃは、ＤＣオフセット△ｂ＋△ｃだけの信号となる。プッシュプル信号ｂとｃの位相が１／２だけずれているため、図３同様プッシュプル信号ｂ＋ｃの振幅は０となる。

プッシュプル信号ｄとｅを加算器０２０にて加算して得られるプッシュプル信号ｄ＋ｅは、ＤＣオフセット△ｄ＋△ｅだけの信号となる。プッシュプル信号ｄとｅの位相が１／２だけずれているため、図３同様プッシュプル信号ｄ＋ｅの振幅は０となる。

プッシュプル信号ｂ＋ｃとプッシュプル信号ｄ＋ｅを加算器０３０にて加算して得られるプッシュプル信号ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅは、ＤＣオフセット△ｂ＋△ｃ＋△ｄ＋△ｅのみの信号となる。図３同様にプッシュプル信号ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅも振幅が０の信号である。

プッシュプル信号ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅは係数器０４０にてｋ倍される。この係数ｋは光ビームａと光ビームｂ、ｃ、ｄ、ｅの和のパワーが１：１となるような係数である。このようにパワーが１：１となるように係数を掛けているのは、ＤＣオフセット△ａとＤＣオフセット△ｂ＋△ｃ＋△ｄ＋△ｅとが等しくなるようにしたものである。

トラッキングエラー信号はプッシュプル信号ａとプッシュプル信号ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅを減算器０５０にて引き算されたものより検出するため、トラッキングエラー信号はプッシュプル信号ａのＤＣオフセットだけ除去されたプッシュプル信号ａと等しくなる。つまり図３で得られるトラッキングエラー信号と図４で得られるトラッキングエラー信号は等しいものになる。

上述したように、対物レンズシフトがあった場合でもＤＣオフセットのないトラッキングエラー信号を検出することが出来る。

なお、トラッキングサーボでは、トラッキングエラー信号のある所定の出力レベル０の位置から誤差が発生しないように対物レンズをフィードバック制御するため、プッシュプル信号ａのようにトラッキングエラー信号にＤＣオフセットが発生していると、安定したトラッキングができなくなる。

さて、ＢＤ−Ｒのトラックピッチは０．３２μｍと規格で決められているが、実際に製造される光ディスクはトラックピッチなどがバラツクものである。そこで、次にトラックピッチが変化したときのトラッキングエラー信号について説明する。

図５は光ディスク００５上の光スポット配置を示したもので、光ディスク００５は光ディスク００１とはトラックピッチが異なり、光ディスク００５のトラックピッチＴＰ２はトラックピッチＴＰ１に対して２δだけ広い光ディスクを想定したものである。光ディスク上００５に集光された光スポットａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅの配置は図１Ｂと同じであるが、トラックピッチが変わったため、光スポットｂとｃ、ｄとｅの間隔△１と△２は式１、２のようになる。式１、２より光スポットｂとｃ、ｄとｅの間隔△１と△２は各々δ、３δだけ誤差が発生することが分かる。

△１＝１÷２×ＴＰ１＝１÷２×ＴＰ２＋δ （ＴＰ２＝ＴＰ１＋２×δ） （式１）
△２＝３÷２×ＴＰ１＝３÷２×ＴＰ２＋３δ （式２）

さて、図６は図５のようにトラックピッチが２δだけ変化した光ディスク００５より検出されたプッシュプル信号ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅより得られるトラッキングエラー信号を示す図である。

プッシュプル信号ｂとｃを加算器０１０にて加算するとプッシュプル信号ｂ＋ｃが得られる。プッシュプル信号ｂとｃの位相が１／２＋δだけずれているため、このプッシュプル信号ｂ＋ｃは振幅が０とならず、振幅Ａの信号となる。

プッシュプル信号ｄとｅを加算器０２０にて加算するとプッシュプル信号ｄ＋ｅが得られる。プッシュプル信号ｄとｅの位相が３／２＋３δだけずれているため、このプッシュプル信号ｄ＋ｅも振幅が０とならず、振幅Ｂの信号となり、位相はプッシュプル信号ｂ、ｃと較べて１８０度反転した信号である。

例えば、光ビームｂ、ｃ、ｄ、ｅのパワーが全て等しいとすると、プッシュプル信号ｂ＋ｃに対して、プッシュプル信号ｄ＋ｅは位相に３倍誤差があるので、振幅Ａに較べ３倍大きくなる。しかし本実施例のように光ビームｂ、ｃに対して光ビームｄ、ｅのパワーを１／３とすると、振幅Ａと振幅Ｂがほぼ等しくなる。

このため、プッシュプル信号ｂ＋ｃとプッシュプル信号ｄ＋ｅを加算器０３０にて加算すると、各々振幅が等しく位相が反転しているため、得られるプッシュプル信号ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅは振幅が０の信号となる。

プッシュプル信号ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅは係数器０４０にてｋ倍される。この係数ｋは光ビームａと光ビームｂ、ｃ、ｄ、ｅの和のパワーが１：１となるような係数である。

トラッキングエラー信号はプッシュプル信号ａとプッシュプル信号ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅを減算器０５０にて引き算されたものより検出する。この時のトラッキングエラー信号はプッシュプル信号ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅの振幅が０のため、プッシュプル信号ａと同じ振幅となっている。

以上説明したように、本実施例では、光ディスクのトラックピッチがわずかに変化しても安定したトラッキングエラー信号が得られる。

なお、特許文献２のように光ビームａ、ｂ、ｃのみ、光ディスクへ照射する構成では、トラックピッチが変動すると、プッシュプル信号ｂ＋ｃに振幅が発生するため、トラッキングエラー信号の振幅が変動するため、安定したトラッキングエラー信号の検出が困難になる。

また、サブ光ビームｂ、ｃ、ｄ、ｅを形成するのに回折格子を使用する場合、その回折格子の光ピックアップへの取り付け前後位置が変わると、トラックピッチに対する光スポットｂ、ｃ、ｄ、ｅの間隔が変動する。上述したように本実施例では、光スポットｂ、ｃ、ｄ、ｅの間隔が変化した場合においても安定したトラッキングエラー信号を検出することができる。言い換えると本実施例は、サブ光ビームを形成する回折格子の光ピックアップへの取り付け前後位置誤差に強い構成と言うことが出来る。このため、回折格子を調整することなく光ピックアップに搭載できるという効果が得られる。

図７はトラックピッチ変化に対するトラッキングエラー信号の振幅をシミュレーションしたグラフである。横軸はトラックピッチ、縦軸がトラッキングエラー信号の振幅であり、トラックピッチ０．３２μｍの時のトラッキングエラー信号の振幅を１として、規格化した規格化振幅である。光ディスクはＢＤ−Ｒを想定しているため、中心のトラックピッチを０．３２μｍとした。実線１５０は本実施例のトラッキングエラー信号、破線１５１は特許文献２のトラッキングエラー信号の振幅を示している。

特許文献２（破線１５１）では、トラックピッチの変化に伴い、トラッキングエラー信号の振幅は変化し、トラックピッチが±０．２μｍ変動するとトラッキングエラー信号の振幅は±２割程度変動する。それに対し、本実施例（実線１５０）は±０．２μｍ程度の変化では、ほぼ変動しないと言うことが出来る。

このように、本実施例のトラッキングエラー信号検出法では、トラックピッチが変動したときでも、安定したトラッキングエラー信号を検出することが出来る。

次に光ディスクに偏芯が有る場合のトラッキングエラー信号について説明する。図８は偏芯が有る場合の光ディスク００１上のトラックと光スポットとの関係を図示したものである。図１Ｂと異なり、偏芯があると、ある瞬間には図７のようにトラックが角度θでｚ軸周りに傾くことになる。光ディスクへ集光している光ビームは変化せず、光ディスクだけが、回転により角度θ傾くことになるので、光ディスク上に集光された光ビーム（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ）は図２の配置と変わらない。実線１２０は、光ピックアップのシーク方向と平行な直線である。偏芯が無い場合、トラック１０４は軸１２０と直交している。偏芯０の状態では（実線１２０の軸上）、サブ光ビームｂとｃ、サブ光ビームｄとｅの間隔は△１と△２と一致する。しかし、偏芯がある状態では、トラックが傾くことにより、トラックピッチに対して、サブ光ビームｂとｃ、サブ光ビームｄとｅの間隔は見かけ上△３、△４に変化することになる。つまり、△３、△４は△１、△２の方向余弦（ＣＯＳＩＮ）だけ小さくなることを意味する。なお、偏芯有無の状態の差△３−△１に比べ、△４−△２は３倍変化する。これは、△２よりも△１の方が３倍長いためである。

しかし前述したように本実施例では、トラックピッチが変動したときでも安定したトラッキングエラー信号を検出できるので、このように見かけ上のトラックピッチ変動に対しても安定したトラッキングエラー信号を検出することが出来る。つまり、本実施例では、光ディスクの偏芯によるトラック傾きがあっても安定したトラッキングエラー信号を検出することが出来る効果がある。

以上より、レーザ光源と、レーザ光源から出射した光ビームを１本のメイン光ビームと複数のサブ光ビームに分岐する分岐手段と、メイン光ビームとサブ光ビームを光ディスクに集光する対物レンズと、メイン光ビームとサブ光ビームの光ディスクからの反射光ビームを受光する光検出器とを備えた光ピックアップにおいて、分岐手段は４個のサブ光ビームに分岐させ、光ディスク上に対物レンズにより集光させた４個のサブ光ビームの集光位置は、光ディスク上に集光させたメイン光ビームの集光位置よりも光ディスク回転方向の前方または後方に配置させ、メイン光ビームの光ディスク上の集光位置と光ディスク上に対物レンズにより集光させた４個のサブ光ビームの各集光位置との間隔は、各々略一致した間隔で配置させ、光ディスク上に対物レンズにより集光させた４個のサブ光ビームの各集光位置は、ｎを整数、光ディスクの案内溝間隔をｔとしたとき、光ディスク半径方向にｔ×０．５だけ各々間隔を空け配置させ、かつまた、４個のサブ光ビームは、各々異なる光強度で前記対物レンズにより光ディスク上に集光させ、光ディスク上に集光させたメイン光ビームに対し光ディスク回転方向の前方または後方に集光させた４個のサブ光ビームのうち、光ディスク半径方向で最も内周に近い前方または後方のサブ光ビームと、光ディスク半径方向で最も外周に近い前方または後方のサブ光ビームは光強度が略一致しており、その光強度をＩとすると、その他のサブ光ビームの光強度は各々略３×Ｉとすることで、対物レンズシフト、光ディスクの偏芯、光ディスクのトラックピッチ変動などの外乱要因があっても、良好なトラッキングエラー信号を検出することが出来る。

実施例２では実施例１のトラッキングエラー信号を検出するための光ピックアップについて説明する。一例としてＢＤ−Ｒの記録および再生に対応した光ピックアップについて説明する。もちろん本発明はＢＤ−Ｒに限るものではなく、案内溝のある記録型の他の光ディスクに対応することができる。

図９は光ピックアップ１００の概略構成を示した図である。図中の１点鎖線は光ビームの光路を示したものである。点線００３は光ピックアップ１００のシーク方向と一致する軸である。通常ＢＤの記録または再生には、波長４０５ｎｍ帯の半導体レーザを用いる。このため半導体レーザ２００からは、波長約４０５ｎｍの光ビームが発散光として出射される。半導体レーザ２００から出射した光ビームは分岐素子２０１に入射する。分岐素子２０１は回折格子を想定しており、分岐素子２０１により光ビームは５本に分岐される。分岐素子２０１の詳細については後で説明する。分岐素子２０１を透過した光ビームはビームスプリッタ２０２を反射し、コリメートレンズ２０３により略平行な光ビームに変換される。なお一部の光ビームはビームスプリッタ２０２を透過しフロントモニタ２１０に入射する。一般的にＢＤ−Ｒなどの記録型の光ディスクに情報を記録する場合、光ディスクの記録面に所定のパワーを照射させるため、半導体レーザのパワーを高精度に制御する必要がある。このため、フロントモニタ２１０は記録型の光ディスクに信号を記録する際に、半導体レーザ２００のパワーの変化を検出し、半導体レーザ２００の駆動回路（図示せず）にフィードバックされる。

コリメートレンズ２０３を出射した光ビームは、ビームエキスパンダ２０４に入射する。ビームエキスパンダ２０４は、２つのレンズ２０５、２０６を搭載している。レンズ２０５は平行な光ビームを発散光ビームに広げる働きがあり、レンズ２０６はその発散光ビームを再び略平行な光ビームに変換する働きがある。また、レンズ２０６は、光軸に沿って（図中ｙ方向）平行に移動する機能を持っている。このため、レンズ２０６がレンズ２０５に近づく方向に移動すると、レンズ２０６からは弱発散光ビームが出射し、逆にレンズ２０６が２０５から遠ざかる方向に移動すると、レンズ２０６からは弱収束光ビームが出射する。このようにビームエキスパンダ２０４から出射する光ビームは、所望の発散、収束状態とすることができる。ＢＤでは、光ディスクのカバー層の厚み誤差により球面収差が大きく発生するが、ビームエキスパンダ２０４にて、光ビームの発散、収束状態を変えることで、カバー層の厚み誤差による球面収差を補償することができる。

ビームエキスパンダ２０４を出射した光ビームは立ち上げミラー２０７で図中ｚ軸方向に反射され、アクチュエータ１０２に搭載された対物レンズ１０１により光ディスク上に集光照射され、実施例１で説明したように光ディスク上に５個の集光スポットを形成する。光ディスクにより光ビームは反射し、対物レンズ１０１、立ち上げミラー２０７、ビームエキスパンダ２０４、コリメートレンズ２０３、ビームスプリッタ２０２、検出レンズ２０８を経てディテクタ２０９に到達する。検出レンズ２０８は光ビームが透過するとき所定の非点収差が与えられ、フォーカシングエラー信号の検出に使用される。また、検出レンズ２０８は非点収差の方向を任意の方向に回転させると同時にディテクタ２０９上での集光スポットの大きさを決める働きもある。ディテクタ２０９に導かれた光ビームは、光ディスク上に記録されている情報信号の検出と、トラッキングエラー信号およびフォーカシングエラー信号など光ディスク上に集光照射された集光スポットの位置制御信号の検出に使用される。

また、図９においては、立ち上げミラー２０７からディテクタ２０９に至る光路、およびレーザ光源２００からビームスプリッタ２０２にいたる光路とは直進した構成をとっているが、同光路中にミラーやプリズム等の光学部品を配置して光路を折り曲げた構成であってもなんら構わない。

次に図１０を用いて光ビームを５本に分岐する方法について説明する。図１０Ａは分岐素子２０１の概略構成を示す図である。図はビームスプリッタ２０２側から見た図である。分岐素子２００は光ビームを回折する回折格子であり、光ビームの出射面には４個の領域２５０、２５１、２５２、２５３があり、各々の領域には等しい間隔で、異なる角度でブレーズ化された格子溝が形成されている。なおｙ方向は光ディスク上の半径方向に相当する方向である。図のようにｙ方向に垂直に４個の領域を設けることで、対物レンズシフトによる強度分布の差がないという効果がある。

なお、通常の溝構造の回折格子では、±１次回折光ビームが発生するが、ブレーズ化された格子溝からは、＋１次回折光ビームのみを発生させることが出来る。

図１０Ｂは分岐素子２０１により光ビームの分岐の概略を示した図である。光ビーム２６０の光線中心が領域２５０と領域２５１との境界と一致するように分岐素子２０１に入射させる。入射した光ビーム２６０は回折されず透過する光ビーム２６１と、領域２５０にて分岐された回折光ビーム２６２と、領域２５１にて分岐された回折光ビーム２６３と、領域２５２にて分岐された回折光ビーム２６４と、領域２５３にて分岐された回折光ビーム２６５の５本の光ビームに分岐させることができる。

ここで検出した５個の光ビームのうち光ビーム２６１によりメイン光スポットａを形成し、回折光ビーム２６２によりサブ光スポットｂを形成し、回折光ビーム２６３によりサブ光スポットｃを形成し、回折光ビーム２６４によりサブ光スポットｄを形成し、回折光ビーム２６５によりサブ光スポットｅを形成する。

領域２５０と領域２５１のｚ方向の長さを等しくＬ１とする。また領域２５２と領域２５３のｚ方向の長さを等しくＬ２とする。このとき、入射する光ビームのパワーをｚ方向に８分割する領域を考えたときに、Ｌ１の長さは３個分に相当し、Ｌ２の長さは１個分に相当するように設定すると、サブ光スポットｂ、ｃのパワーと、サブ光スポットｄ、ｅのパワーとを等しくすることができ、かつサブ光スポットｄ、ｅのパワーはサブ光スポットｂ、ｃのパワーの１／３にすることが出来る。

このように。図１０Ａのような構成の分岐素子を用いることで、実施例１で説明したトラッキングエラー信号を検出することが出来る。

このような分岐素子を用いることで分岐素子の回転調整が必要なくなり、光ピックアップの組み立て工程を早くできる。

図１１はディテクタ２０９の検出面を図示したものである。ディテクタ２０９は２個の受光領域３００と３０１がある。受光領域３００は４個の検出面Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄがあり光ビーム２６１を受光する、受光領域３０１は検出面Ｅ、Ｆがり、回折光ビーム２６２、２６３、２６４、２６５を受光する。なお、トラッキングエラー信号は、式３の演算により検出し、フォーカスエラー信号は式４の演算により検出し、光ディスクの情報は式５の演算により検出する。

ＴＥＳ＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）−ｋ×（Ｅ―Ｆ） （式３）
ＦＥＳ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ） （式４）
ＲＦ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ （式５）

本実施例のトラッキングエラー信号検出方式では、ディテクタ２０９の検出面を６個とすることができ、回路規模の少ない簡素で安価なディテクタを実現することが出来る。

なお、本実施例では、光ディスク上に照射した各光ビームのプッシュプル信号を検出できる構成ならば、検出器のパターンも上記したものに限るものではない。

また、フォーカシングエラー信号の検出に非点収差検出方式を用いることで、図１１のように複数のサブ光ビームを１個の検出面で検出でき、簡素な検出面で出力ピン数の少ないディテクタを実現できるという効果も得られる。

上記より、回折格子は、回折格子に入射する光ビームの照射面を所定の方向に短冊状に４個の領域に分割させ、その４個の領域には等間隔の格子溝を各々形成させ、４個の領域の格子溝は異なる角度を持たせ形成させ、４個の領域は、回折格子に入射する光ビームの照射面における光ビームの中心を通る所定の方向の中心線に対して内側の２個の幅を等しく、外側の２個の幅を等しくさせ、内側の２個の領域と外側の２個の領域とは異なる角度の格子溝を形成させ、またその格子溝を鋸状のブレーズ化格子溝とすることで、本実施例のトラッキングエラー信号を検出するための光ビームに分岐することが出来る。

実施例３では実施例２で記載した方法とは異なる方法で光ビームを５本に分岐する方法について説明する。

図１２は実施例３における光ビームを５本に分岐する手段の概略を図示したものであり、実施例３においては、実施例２の分岐素子２０１の格子面パターンが異なるものである。図１２Ａは分岐素子２０１の概略構成を示す図である。図はビームスプリッタ２０２側から見た図である。分岐素子２００は光ビームを回折する回折格子であり、光ビームの出射面には８個の領域２７１から２７９があり、各々の領域には等しい間隔で、ブレーズ化された格子溝が形成されている。格子溝の角度は、領域２７１と２７４は同じ角度であり、領域２７２と２７３は同じ角度であり、領域２７５と２７９は同じ角度であり、領域２７６と２７８は同じ角度である。なおｙ方向は光ディスク上の半径方向に相当する方向である。図のようにｙ方向に垂直に４個の領域を設けることで、対物レンズシフトによる強度分布の差がないという効果がある。

図１２Ｂは分岐素子２０１により光ビームの分岐の概略を示した図である。光ビーム２６０の光線中心が領域２７１と領域２７２との境界と一致するように分岐素子２０１に入射させる。入射した光ビーム２６０は回折されず透過する光ビーム２６１と、領域２７１にて分岐された回折光ビーム２８１と、領域２７２にて分岐された回折光ビーム２８２と、領域２７３にて分岐された回折光ビーム２８３と、領域２７４にて分岐された回折光ビーム２８４と、領域２７５にて分岐された回折光ビーム２８５と、領域２７６にて分岐された回折光ビーム２８６と、領域２７６にて分岐された回折光ビーム２８６と、領域２７７にて分岐された回折光ビーム２８７と、領域２７８にて分岐された回折光ビーム２８８との９本の光ビームに分岐させることができる。この時、領域２７１と２７４の格子溝角度が等しいため、回折光ビーム２８１と２８４は同じ方向に回折され、サブ光ビーム２９１を形成する。領域２７２と２７３の格子溝角度が等しいため、回折光ビーム２８２と２８３は同じ方向に回折され、サブ光ビーム２９２を形成する。領域２７５と２７９の格子溝角度が等しいため、回折光ビーム２８５と２８９は同じ方向に回折され、サブ光ビーム２９３を形成する。領域２７６と２７７の格子溝角度が等しいため、回折光ビーム２８６と２８７は同じ方向に回折され、サブ光ビーム２９４を形成する。

ここで検出した光ビームのうち光ビーム２６１によりメイン光スポットａを形成し、サブ光ビーム２９１によりサブ光スポットｂを形成し、サブ光ビーム２９２によりサブ光スポットｃを形成し、サブ光ビーム２９３によりサブ光スポットｄを形成し、サブ光ビーム２９４によりサブ光スポットｅを形成する。

領域２７１、２７２、２７３、２７４のｚ方向の長さを等しくＬ３する。また領域２７５、２７６、２７７、２７８のｚ方向の長さを等しくＬ４とする。このとき、入射する光ビームのパワーをｚ方向に１６分割する領域を考えたときに、Ｌ１の長さは３個分に相当し、Ｌ２の長さは１個分に相当するように設定すると、サブ光スポットｂ、ｃのパワーと、サブ光スポットｄ、ｅのパワーとを等しくすることができ、かつサブ光スポットｄ、ｅのパワーはサブ光スポットｂ、ｃのパワーの１／３にすることが出来る。

このように。図１０Ａのような構成の分岐素子を用いることで、実施例１で説明したトラッキングエラー信号を検出することが出来る。

実施例３では、光ビーム２６０の光線中心が領域２７１と領域２７２との境界と一致するように分岐素子２０１に入射させているが、回折格子を光ピックアップに搭載するときのｚ方向の取り付け位置誤差があっても、例えば、回折光ビーム２８２のパワーが増え、回折光ビーム２８３のパワーが減るが、サブ光ビーム２９２のパワーは一定であるといえる。つまり、実施例２の分岐素子に比べ、ｚ方向に分割数を増やしたことで、回折格子を光ピックアップに搭載するときのｚ方向の取り付け位置誤差の影響を受けにくくなるため、ｚ方向の取り付け調整を省けるという効果が得られる。

このような分岐素子を用いることで分岐素子を調整する必要がなくなり、光ピックアップの組み立て工程を早くすることができるという効果が得られる。

上記より、回折格子は、回折格子に入射する光ビームの照射面を所定の方向に短冊状に８個の領域に分割させ、８個の領域には等間隔の格子溝を各々形成させ、８個の領域の格子溝は異なる角度を持たせ形成させ、その８個の領域は、回折格子に入射する光ビームの照射面における光ビームの中心を通る所定の方向の中心線に対して内側の４個の幅を等しく、外側の４個の幅を等しくさせ、内側の４個の領域と外側の４個の領域とは異なる角度の格子溝を形成させ、その格子溝をブレーズ格子とすることで、本実施例のトラッキングエラー信号を検出することができる。

実施例４では実施例１で記載した光ディスク上の光スポット配置の変形例について説明する。

図１３は、実施例４における光ディスク００１上に集光させた光スポット形成領域を拡大したものである。光ディスク００１はＢＤ−Ｒを想定している。光ディスク上に図のようにメイン光ビームａ以外に８個のサブ光ビーム（ｂ１、ｃ１、ｄ１、ｅ１、ｂ２、ｃ２、ｄ２、ｅ２）を集光させる。サブ光ビーム（ｂ１、ｃ１、ｄ１、ｅ１、ｂ２、ｃ２、ｄ２、ｅ２）は、主にトラッキングエラー信号の検出に使用されるものである。サブ光ビーム（ｂ１、ｃ１、ｄ１、ｅ１）は光ディスク半径方向（図中ｘ方向）に各々トラックピッチＴ１の１／２（０．１６μｍ）だけ空けて配置させている。このため、ｂ１とｃ１のは光ディスク００１の半径方向の間隔δ１はトラックピッチＴ１の１／２（０．１６μｍ）、ｄ１とｅ１は光ディスク００１の半径方向の間隔δ２はトラックピッチＴ１の３／２（０．４８μｍ）となっている。

サブ光ビーム（ｂ２、ｃ２、ｄ２、ｅ２）も光ディスク半径方向（図中ｘ方向）に各々トラックピッチＴ１の１／２（０．１６μｍ）だけ空けて配置させている。このため、ｂ２とｃ２は光ディスク００１の半径方向の間隔△１はトラックピッチＴ１の１／２（０．１６μｍ）、ｄ２とｅ２は光ディスク００１の半径方向の間隔△２はトラックピッチＴ１の３／２（０．４８μｍ）となっている。

また、図ではサブ光ビーム（ｂ１、ｃ１、ｄ１、ｅ１）はメイン光スポットの光ディスク回転方向に対してメイン光スポットよりも先行する方向に配置し、サブ光ビーム（ｂ２、ｃ２、ｄ２、ｅ２）はメイン光スポットの光ディスク回転方向に対してメイン光スポットよりも後行する方向に配置してあるが、逆方向に配置しても問題ない。図のように光ディスク上に光ビームを集光した場合、サブ光ビームｂ１とｃ１のパワーは略一致させ、サブ光ビームｄ１とｅ１のパワーは略一致させ、サブ光ビームｂ１とｃ１のパワーに対してサブ光ビームｄ１とｅ１のパワーを略３分の１とさせると良い。また、サブ光ビームｂ２とｃ２のパワーは略一致させ、サブ光ビームｄ２とｅ２のパワーは略一致させ、サブ光ビームｂ２とｃ２のパワーに対してサブ光ビームｄ２とｅ２のパワーを略３分の１とさせると良い。

上述したように光ディスク００１上に光ビーム（ａ、ｂ１、ｃ１、ｄ１、ｅ１、ｂ２、ｃ２、ｄ２、ｅ２）を所定の割合のパワーにて配置させると、サブ光ビーム（ｂ１、ｃ１、ｄ１、ｅ１）とサブ光ビーム（ｂ２、ｃ２、ｄ２、ｅ２）からは各々から実施例１で説明したのと同様のプッシュプル信号を検出することができる。つまり図１３のように光ディスク上に光スポットを配置しても実施例１で説明したのと同じトラッキングエラー信号を検出することが出来る。

また、実施例１に対し、実施例４のようにサブ光ビームはメイン光スポットの光ディスク回転方向に対してメイン光スポットよりも先行する方向と後行する方向の両方に配置したことで、光ディスクの傷、指紋、ゴミなどによるトラッキングの脱輪しにくいという効果が得られる。

次に実施例４の光ディスク上のスポットを形成する分岐素子について説明する。図１４は、実施例４の光ディスク上のスポットを形成する分岐素子の概略を図示したものである。
図１４はビームスプリッタ２０２側から分岐素子２０１を見た図である。分岐素子２０１は光ビームを回折する回折格子であり、回折格子の格子溝パターンは図１０Ａで示したものと同じであるが、実施例１の分岐素子はブレーズ化された格子溝であるのに対し、実施例４の分岐素子は通常の格子溝である。

図１４Ｂは分岐素子２０１により光ビームの分岐の概略を示した図である。光ビーム２６０の光線中心が領域２５０と領域２５１との境界と一致するように分岐素子２０１に入射させる。入射した光ビーム２６０は回折されず透過する光ビーム２６１と、領域２５０にて分岐された＋１次回折光ビーム３１１とー１次回折光ビーム３１２、領域２５１にて分岐された＋１次回折光ビーム３１３とー１次回折光ビーム３１４と、領域２５２にて分岐された＋１次回折光ビーム３１５とー１次回折光ビーム３１６と、領域２５３にて分岐された＋１次回折光ビーム３１７とー１次回折光ビーム３１８の９本の光ビームに分岐させることができる。

ここで検出した９本の光ビームのうち光ビーム２６１によりメイン光スポットａを形成し、＋１次回折光ビーム３１１によりサブ光スポットｂ１を形成し、＋１次回折光ビーム３１３によりサブ光スポットｃ１を形成し、＋１次回折光ビーム３１５によりサブ光スポットｄ１を形成し、＋１次回折光ビーム３１７によりサブ光スポットｅ１を形成し、―１次回折光ビーム３１２によりサブ光スポットｂ２を形成し、―１次回折光ビーム３１４によりサブ光スポットｃ２を形成し、―１次回折光ビーム３１６によりサブ光スポットｄ２を形成し、―１次回折光ビーム３１８によりサブ光スポットｅ２を形成する。

このように。図１０Ａのような構成の分岐素子を用いることで、実施例１で説明したトラッキングエラー信号を検出することが出来る。

このような分岐素子を用いることで分岐素子の回転調整が必要なくなり、光ピックアップの組み立て工程を早くできる。

図１５は実施例４におけるディテクタ４００の検出面を図示したものである。ディテクタ４００は従来使われている光ピックアップで汎用のディテクタである。ディテクタ４００は３個の受光領域４０１、４０２、４０３がある。受光領域４０１は４個の検出面Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄがあり光ビーム２６１を受光する、受光領域４０２は検出面Ｅ１、Ｆ１があり、＋１次回折光ビーム３１１、３１３、３１５、３１７を受光する。受光領域４０３は検出面Ｅ２、Ｆ２があり、ー１次回折光ビーム３１２、３１４、３１６、３１８を受光する。なお、トラッキングエラー信号は、式６の演算により検出する。

ＴＥＳ＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）−ｋ×（（Ｅ１―Ｆ１）＋（Ｅ２−Ｆ２）） （式６）

実施例４の光ディスク上スポット配置とすることで、このトラッキングエラー信号検出方式では、従来の光ピックアップで汎用のディテクタを使用することができる。

また、フォーカシングエラー信号の検出に非点収差検出方式を用いることで、図１５のように複数のサブ光ビームを１個の検出面で検出でき、簡素な検出面で出力ピン数の少ないディテクタを実現できるという効果も得られる。

上記より、回折格子は、回折格子に入射する光ビームの照射面を所定の方向に短冊状に４個の領域に分割させ、４個の領域には等間隔の格子溝を各々形成させ、４個の領域の格子溝は異なる角度を持たせ形成させ、その４個の領域は、回折格子に入射する光ビームの照射面における光ビームの中心を通る所定の方向の中心線に対して内側の２個の幅を等しく、外側の２個の幅を等しくさせ、内側の２個の領域と外側の２個の領域とは異なる角度の格子溝を形成させることで、このトラッキングエラー信号を検出するための光ビームに分岐することが出来る。

実施例５では、トラッキングエラー信号を用いた光ピックアップについて説明する。図１６は光ピックアップの概観を図示したものである。図１６Ａは従来の光ピックアップの概観図であり、図１６Ｂは本実施例の光ピックアップの概観図である。

まず図１６Ａについて説明する。従来のトラッキング方式では、シーク軸００３と対物レンズ１０１の中心を高精度で合わせなければならなかった。これは、従来のトラッキングエラー信号検出方式では、シーク軸と対物レンズの中心とがずれていると、光ディスク内周と外周で光ディスクのトラック角度が変化するため、トラッキングエラー信号の振幅が大きく変動してしまうという問題があったためである。このため、シャフト００４の中間付近に対物レンズを配置するのが一般的であった。しかしシャフト００４の中間付近に配置すると、光学設計領域４５５が小さくなってしまい、光学部品を各々小さくせざるを得なかった。光学部品が小さいと、部品の取り付け精度が厳しくなり、かつレーザ光源などの発熱部品の熱が光ピックアップの片側だけで発生するため、光ピックアップの変形により光学性能が劣化してしまうため、量産性が上がらず、低コスト化を妨げる要因となっていた。

なお、光学設計領域とは、光学部品が搭載可能な領域を意味する。特にノートパソコンなどに搭載する薄型光ピックアップでは、対物レンズを搭載したアクチュエータとレールの間にしか部品を配置することが出来ず、光学設計領域が小さい。

図１６Ｂの本実施例のトラッキングエラー方式を用いた光ピックアップでは、実施例１で説明したようにトラック角度の変化に対しトラッキングエラー信号の振幅は変動しないので、対物レンズの取り付け位置はシャフト００４の間ならばほぼ任意の位置に配置することができる。このため、例えばシーク軸とは平行な軸４５０の位置に対物レンズを取り付けても良い。このように対物レンズをシーク軸よりもシャフトに近い側に取り付けると、光学設計領域４５６が従来の光ピックアップよりも大きく取れることが分かる。このため、光学部品を大きくできるため、部品の取り付け精度を緩和することが出来る。さらに、発熱に寄与する光学部品をシーク軸の中心付近に配置することで、光ピックアップ全体的に熱を均等に伝達することができ、光ピックアップの変形を小さくすることができる。このため、従来低コスト化を妨げる要因となっていた、光学性能の劣化と取り付け精度を緩和できる効果が得られる。

実施例６では実施例１のトラッキングエラー信号を検出するための光ピックアップについて説明する。実施例２とは異なりＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤの３個のメディアに対応可能な光ピックアップについて説明する。

図１７は光ピックアップ５００の概略構成を示した図である。図中の１点鎖線は光ビームの光路を示したものである。点線４９５は光ディスクの中心を通り光ピックアップ５００のシーク軸と一致する線である。

まずＢＤの光学系について説明する。ＢＤレーザ５０１からは、波長約４０５ｎｍの光ビームが発散光として出射される。ＢＤレーザ５０１から出射した光ビームは分岐素子５０２に入射する。分岐素子５０２は実施例２にて記述した回折格子を想定しており、分岐素子５０２により光ビームは５本に分岐される。分岐素子５０２を透過した光ビームはビームスプリッタ５０３を反射し、コリメートレンズ５０４により略平行な光ビームに変換される。なお一部の光ビームはビームスプリッタ５０３を透過しＢＤフロントモニタ５１３に入射する。一般的にＢＤ−Ｒなどの記録型の光ディスクに情報を記録する場合、光ディスクの記録面に所定のパワーを照射させるため、半導体レーザのパワーを高精度に制御する必要がある。このため、フロントモニタ５１３は記録型の光ディスクに信号を記録する際に、ＢＤレーザ５０１のパワーの変化を検出し、ＢＤレーザ５０１の駆動回路（図示せず）にフィードバックされる。

コリメートレンズ５０４を出射した光ビームは、ビームエキスパンダ５０５に入射する。ビームエキスパンダ５０５は、光ビームの発散、収束状態を変えることで、カバー層の厚み誤差による球面収差を補償することに使用される。

ビームエキスパンダ５０５を出射した光ビームは立ち上げミラー５０６で図中ｚ軸方向に反射され、アクチュエータ５０７に搭載されたＢＤ対物レンズ５０８により光ディスク上に集光照射され、実施例１で説明したように光ディスク上に５個の集光スポットを形成する。この時ＢＤ対物レンズは光ディスクの中心を通る点線４９５とは異なる位置に配置されている。このような配置では、従来のトラッキングエラー信号の検出法を用いると、高精度なトラッキングエラー信号を得ることが出来なかったが、本実施例を用いると、図１７に示すような光学構成を実現することが出来る。

なお、ＤＶＤとＣＤの対物レンズを光ディスクの中心を通る点線４９５に合わせたことで、フォーカシングエラー信号の生成に差動非点収差方式を採用することができ、ＤＶＤ−ＲＡＭにおけるフォーカスエラー信号へのトラッキングエラー信号の漏れこみを除去でき良好なフォーカシングエラー信号の検出が可能となるという効果が得られる。

光ディスクにより光ビームは反射し、ＢＤ対物レンズ５０８、立ち上げミラー５０６、ビームエキスパンダ５０５、コリメートレンズ５０４、ビームスプリッタ５０３、ミラー５１０、検出レンズ５１１を経てディテクタ５１２に到達する。検出レンズ５１１は光ビームが透過するとき所定の非点収差が与えられ、フォーカシングエラー信号の検出に使用される。また、検出レンズ５１１は非点収差の方向を任意の方向に回転させると同時にディテクタ５１２上での集光スポットの大きさを決める働きもある。ディテクタ５１２に導かれた光ビームは、光ディスク上に記録されている情報信号の検出と、トラッキングエラー信号およびフォーカシングエラー信号など光ディスク上に集光照射された集光スポットの位置制御信号の検出に使用される。

次にＤＶＤの光学系について説明する。通常ＤＶＤの記録または再生には、波長６６０ｎｍ帯の半導体レーザを用いる。このためＤＶＤレーザ５２０からは、波長約６６０ｎｍの光ビームが発散光として出射される。ＤＶＤレーザ５２１から出射した光ビームは補正レンズ５２１に入射する。ＤＶＤとＣＤは一般的に最適な光学倍率（＝コリメートレンズの焦点距離／対物レンズの焦点距離）が異なるため、補正レンズ５２１はコリメートレンズ５２５との組み合わせにより、最適なＤＶＤの光学倍率に変換するために配置されている。補正レンズ５２１を出射した光ビームは分岐素子５２２に入射する。分岐素子５２２は実施例２にて記述した回折格子を想定しており、分岐素子５２２により光ビームは５本に分岐される。分岐素子５２２を透過した光ビームはビームスプリッタ５２３、ビームスプリッタ５２４を反射し、コリメートレンズ５２５により略平行な光ビームに変換される。なお一部の光ビームはビームスプリッタ５２４を透過しフロントモニタ５３１に入射する。一般的にＤＶＤ−Ｒなどの記録型の光ディスクに情報を記録する場合も、光ディスクの記録面に所定のパワーを照射させるため、半導体レーザのパワーを高精度に制御する必要がある。このため、フロントモニタ５３１は記録型の光ディスクに信号を記録する際に、ＤＶＤレーザ５４０のパワーの変化を検出し、ＤＶＤレーザ５２０の駆動回路（図示せず）にフィードバックされる。

コリメートレンズ５２５を出射した光ビームは、立ち上げミラー５２６で図中ｚ軸方向に反射され、アクチュエータ５２７に搭載されたＤＶＤとＣＤの互換対物レンズ５２８により光ディスク上に集光照射され、実施例１で説明したように光ディスク上に５個の集光スポットを形成する。ＤＶＤの光学系では、互換対物レンズ５２８は光ディスクの中心を通る点線４９５と一致する位置に配置されている。本実施例では、前述したトラッキングエラー信号検出法を使用することを想定したが、互換対物レンズ５２８を点線４０５と一致させているため、その他のトラッキングエラー信号検出法を用いてもなんら構わない。

なお、互換対物レンズは波長の異なるＤＶＤとＣＤの光ビームを各々所定の光ディスク上で絞る機能があり、一般的なＤＶＤとＣＤの互換光ピックアップに良く用いられている。

光ディスクにより光ビームは反射し、互換対物レンズ５２８、立ち上げミラー５２６、コリメートレンズ５２５、ビームスプリッタ５２４、検出レンズ５２９を経てディテクタ５３０に到達する。ビームスプリッタ５２４を光ビームが収束状態で透過するとき所定の非点収差が与えられ、フォーカシングエラー信号の検出に使用される。また、検出レンズ５２４は非点収差の方向を任意の方向に回転させると同時にディテクタ５３０上での集光スポットの大きさを決める働きもある。ディテクタ５３０に導かれた光ビームは、光ディスク上に記録されている情報信号の検出と、トラッキングエラー信号およびフォーカシングエラー信号など光ディスク上に集光照射された集光スポットの位置制御信号の検出に使用される。

次にＣＤの光学系について説明する。通常ＣＤの記録または再生には、波長７８５ｎｍ帯の半導体レーザを用いる。このためＣＤレーザ５４０からは、波長約７８５ｎｍの光ビームが発散光として出射される。ＣＤレーザ５４０から出射した光ビームは補正レンズ５４１に入射する。上述したようにＤＶＤとＣＤは一般的に最適な光学倍率が異なるため、補正レンズ５４１はコリメートレンズ５２５との組み合わせにより、最適なＣＤの光学倍率に変換するために配置されている。補正レンズ５４１を出射した光ビームは分岐素子５４２に入射する。分岐素子５４２は実施例２にて記述した回折格子を想定しており、分岐素子５４２により光ビームは５本に分岐される。分岐素子５４２を透過した光ビームはビームスプリッタ５２３を透過し、ビームスプリッタ５２４を反射し、コリメートレンズ５２５により略平行な光ビームに変換される。なお一部の光ビームはビームスプリッタ５２４を透過しフロントモニタ５３１に入射する。一般的にＣＤ−Ｒなどの記録型の光ディスクに情報を記録する場合も、光ディスクの記録面に所定のパワーを照射させるため、半導体レーザのパワーを高精度に制御する必要がある。このため、フロントモニタ５３１は記録型の光ディスクに信号を記録する際に、ＣＤレーザ５４０のパワーの変化を検出し、ＣＤレーザ５４０の駆動回路（図示せず）にフィードバックされる。

コリメートレンズ５２５を出射した光ビームは、立ち上げミラー５２６で図中ｚ軸方向に反射され、アクチュエータ５２７に搭載されたＤＶＤとＣＤの互換対物レンズ５２８により光ディスク上に集光照射され、実施例１で説明したように光ディスク上に５個の集光スポットを形成する。ＤＶＤの光学系では、互換対物レンズ５２８は光ディスクの中心を通る点線４９５と一致する位置に配置されている。本実施例では、前述したトラッキングエラー信号検出法を使用することを想定したが、互換対物レンズ５２８を点線４０５と一致させているため、その他のトラッキングエラー信号検出法を用いてもなんら構わない。

なお、互換対物レンズは波長の異なるＤＶＤとＣＤの光ビームを各々所定の光ディスク上で絞る機能があり、一般的なＤＶＤとＣＤの互換光ピックアップに良く用いられている。

光ディスクにより光ビームは反射し、互換対物レンズ５２８、立ち上げミラー５２６、コリメートレンズ５２５、ビームスプリッタ５２４、検出レンズ５２９を経てディテクタ５３０に到達する。ビームスプリッタ５２４を光ビームが収束状態で透過するとき所定の非点収差が与えられ、フォーカシングエラー信号の検出に使用される。また、検出レンズ５２４は非点収差の方向を任意の方向に回転させると同時にディテクタ５３０上での集光スポットの大きさを決める働きもある。ディテクタ５３０に導かれた光ビームは、光ディスク上に記録されている情報信号の検出と、トラッキングエラー信号およびフォーカシングエラー信号など光ディスク上に集光照射された集光スポットの位置制御信号の検出に使用される。

波長の異なるＤＶＤとＣＤとＢＤの光ビームを各々所定の光ディスクに集光させる３個の波長を互換させる対物レンズは作製が非常に困難である。このため、ＤＶＤとＣＤとＢＤの対物レンズを光ディスクの中心と一致した点線４９５上に配置することが出来なかった。また、従来のトラッキングエラー検出法では、２個のレンズを図１７のように配置することが出来なかった。しかし本実施例を用いることで、ＤＶＤとＣＤとＢＤの互換光ピックアップを実現することが出来るようになる。

なお、図１７においては、例えば、立ち上げミラー５２６からディテクタ５３０に至る光路や、レーザ光源５４０からフロントモニタ５３１にいたる光路とは直進した構成をとっているが、同光路中にミラーやプリズム等の光学部品を配置して光路を折り曲げた構成であってもなんら構わない。

実施例７では、光ピックアップ１００を搭載した、光ディスク装置９９９について説明する。図１８に光ピックアップ１００を搭載した記録および再生用光ディスク装置９９９の概略ブロック図を示す。光ピックアップ１００から検出された信号は光ディスク装置９９９内に配備されたサーボ信号検出回路０７２、フロントモニタ用回路０７３、情報信号再生回路０７８に送られる。サーボ信号検出回路０７２では、これら検出信号から各光ディスクに適したフォーカシングエラー信号やトラッキングエラー信号、球面収差エラー信号が検出され、検出されたサーボ信号はコントロール回路０８０から必要に応じて、アクチュエータ駆動回路０７１、ビームエキスパンダ駆動回路０７６へ送られ光ピックアップ１００内の対物レンズアクチュエータ、ビームエキスパンダを駆動し、対物レンズおよびビームエキスパンダの位置制御を行う。フロントモニタ用回路０７３では、フロントモニタからの検出信号からレーザ光源のパワーモニタ信号を検出し、これをもとにレーザ光源制御回路０７４を駆動し光ディスク００１上のパワーを正確に制御する。また情報信号再生回路０７８では前記検出信号から光ディスク１００に記録された情報信号が再生され、その情報信号は情報信号出力端子０８１へ出力される。

また記録情報が記録情報入力端子０８２から入力されると、記録情報信号変換回路０７９で所定のレーザ駆動用記録信号に変換される。このレーザ駆動用記録信号はコントロール回路０８０に送られ、レーザ光源制御回路０７４を駆動させレーザ光源のパワー制御を行い、光ディスク１００に記録信号を記録する。なお、このコントロール回路０８０にはアクセス制御回路０７５とスピンドルモータ駆動回路０８２が接続されており、それぞれ光ピックアップ１００のアクセス方向の位置制御や光ディスク１００のスピンドルモータ００２の回転制御が行われる。

なお各実施例では、トラッキングエラー信号の検出を実現するための回折格子の格子溝パターン（図１０Ａ、図１２Ａ、図１４Ａ）を説明したが、回折格子の格子溝パターンは本実施例に限るものでなく、図１Ｂや図１３のような光ディスク上のスポットを形成できる格子溝パターンならばなんら構わない。

実施例１における光ピックアップと光ディスクとその光ディスク上の光スポット配置を示す図である。 実施例１におけるトラッキングエラー信号を説明する図である。 実施例１におけるトラッキングエラー信号を説明する図である。 実施例１におけるトラッキングエラー信号を説明する図である。 実施例１におけるトラックピッチが変わったときの光ディスク上のスポット配置を示す図である。 実施例１におけるトラッキングエラー信号を説明する図である。 実施例１におけるトラックピッチの変化とトラッキングエラー信号振幅の関係を示したグラフである。 実施例１におけるトラックが傾いたときの光ディスク上のスポット配置を示す図である。 実施例２における光ピックアップを説明する図である。 実施例２における分岐素子を説明する図である。 実施例２におけるディテクタを説明する図である。 実施例３における分岐素子を説明する図である。 実施例３における光ディスク上のスポット配置を示す図である。 実施例４における分岐素子を説明する図である。 実施例４におけるディテクタを説明する図である。 実施例５における光ピックアップの対物レンズ位置を説明する図である。 実施例６における光ピックアップを説明する図である。 実施例７における光ディスク装置を説明する図である。

符号の説明

００１・・・光ディスク、１００・・・光ピックアップ、１０４・・・トラック、ａ・・・メイン光スポット、ｂ・・・サブ光スポットｂ、ｃ・・・サブ光スポットｃ、ｄ・・・サブ光スポットｄ、ｅ・・・サブ光スポットｅ。

Claims (19)

1. 光ビームを出射するレーザ光源と、
   前記レーザ光源から出射された光ビームを１本のメイン光ビームと４本のサブ光ビームとに分岐する分岐部と、
   前記分岐部で分岐された光ビームを光ディスクに集光する対物レンズと、
   前記光ディスクで反射された光ビームを受光する光検出器と、を備え、
   前記分岐部は、前記４本のサブ光ビームの光ディスク上の集光位置が、前記メイン光ビームの光ディスク上の集光位置に対して光ディスク回転方向の前方又は後方のいずれか一方に配置されるように光ビームを分岐することを特徴とする光ピックアップ。
2. 請求項１記載の光ピックアップにおいて、
   前記４本のサブ光ビームの光ディスク上の集光位置は、光ディスクのトラックピッチをｔとしたとき、それぞれ光ディスクの半径方向にｔ×０．５の間隔を空けて配置されたことを特徴とする光ピックアップ。
3. 請求項１記載の光ピックアップにおいて、
   前記４本のサブ光ビームの光ディスク上のそれぞれの集光位置は、前記０次光ビームの光ディスク上の集光位置に対し、光ディスクの回転方向に略一定の距離離れた位置に配置されることを特徴とする光ピックアップ。
4. 請求項１記載の光ピックアップにおいて、
   前記４本のサブ光ビームをそれぞれ第１のサブ光ビーム、第２のサブ光ビーム、第３のサブ光ビーム、第４のサブ光ビームとし、光ディスクのトラックピッチをｔとしたとき、
   前記第１のサブ光ビームの光ディスク上の集光位置は、前記メイン光ビームの光ディスク上の集光位置に対して半径方向に略ｔ×０．２５だけ内側に配置され、
   前記第２のサブ光ビームの光ディスク上の集光位置は、前記メイン光ビームの光ディスク上の集光位置に対して半径方向に略ｔ×０．２５だけ外側に配置され、
   前記第３のサブ光ビームの光ディスク上の集光位置は、前記メイン光ビームの光ディスク上の集光位置に対して半径方向に略ｔ×０．７５だけ内側に配置され、
   前記第４のサブ光ビームの光ディスク上の集光位置は、前記メイン光ビームの光ディスク上の集光位置に対して半径方向に略ｔ×０．７５だけ外側に配置されたことを特徴とする光ピックアップ。
5. 請求項１記載の光ピックアップにおいて、
   前記４本のサブ光ビームをそれぞれ第１のサブ光ビーム、第２のサブ光ビーム、第３のサブ光ビーム、第４のサブ光ビームとし、光ディスクのトラックピッチをｔとし、ｍおよびｎを１以上の整数としたとき、
   前記第１のサブ光ビームの光ディスク上の集光位置は、前記メイン光ビームの光ディスク上の集光位置に対して半径方向に略ｔ×（０．２５＋ｍ）だけ内側に配置され、
   前記第２のサブ光ビームの光ディスク上の集光位置は、前記メイン光ビームの光ディスク上の集光位置に対して半径方向に略ｔ×（０．２５＋ｍ）だけ外側に配置され、
   前記第３のサブ光ビームの光ディスク上の集光位置は、前記メイン光ビームの光ディスク上の集光位置に対して半径方向に略ｔ×（０．７５＋ｎ）だけ内側に配置され、
   前記第４のサブ光ビームの光ディスク上の集光位置は、前記メイン光ビームの光ディスク上の集光位置に対して半径方向に略ｔ×（０．７５＋ｎ）だけ外側に配置されたことを特徴とする光ピックアップ。
6. 請求項４又は５記載の光ピックアップにおいて、
   前記第１のサブ光ビームおよび前記第２のサブ光ビームの光量は略同一であり、
   前記第３のサブ光ビームおよび前記第４のサブ光ビームの光量は略同一であり、
   前記第１のサブ光ビームおよび前記第２のサブ光ビームの光量は、前記第３のサブ光ビームおよび前記第４のサブ光ビームの光量の略３倍であることを特徴とする光ピックアップ。
7. 請求項４又は５記載の光ピックアップにおいて、
   前記メイン光ビームは０次光ビームであり、
   前記サブ光ビームは１次回折光ビームであることを特徴とする光ピックアップ。
8. 請求項４又は５記載の光ピックアップにおいて、
   前記メイン光ビームは０次光ビームであり、
   前記４本のサブ光ビームは４本の＋１次回折光ビーム又は４本の−１次回折光ビームであることを特徴とする光ピックアップ。
9. 光ビームを出射するレーザ光源と、
   前記レーザ光源から出射された光ビームを１本のメイン光ビームと８本のサブ光ビームとに分岐する分岐部と、
   前記分岐部で分岐された光ビームを光ディスクに集光する対物レンズと、
   前記光ディスクで反射された光ビームを受光する光検出器と、を備え、
   前記分岐部は、前記８本のサブ光ビームのうち４本のサブ光ビームの光ディスク上の集光位置が、前記メイン光ビームの光ディスク上の集光位置に対して光ディスク回転方向の前方に配置され、前記８本のサブ光ビームのうち他の４本のサブ光ビームの光ディスク上の集光位置が、前記メイン光ビームの光ディスク上の集光位置に対して光ディスク回転方向の後方に配置されるように光ビームを分岐することを特徴とする光ピックアップ。
10. 請求項１から９の何れか記載の光ピックアップにおいて、
    前記光検出器は、前記メイン光ビームの光ディスクで反射された光ビームと、前記サブ光ビームの光ディスクで反射された光ビームとをそれぞれ受光する少なくとも２個の検出領域を有し、
    前記２個の検出領域は、それぞれ光ディスクのトラック方向に沿って分割された２個の検出面を少なくとも備え、
    前記検出領域毎に、前記２個の検出面から独立に検出された信号の差からプッシュプル方式によりトラッキングエラー信号を生成可能な信号を出力することを特徴とする光ピックアップ。
11. 入射された光ビームを複数に分岐する回折格子であって、
    回折格子に入射する光ビームの照射面を所定の方向に短冊状に４個の領域に分割し、前記４個の領域には等間隔の格子溝をそれぞれ形成させ、前記４個の領域の格子溝がそれぞれ異なる角度を備えるように形成されたことを特徴とする回折格子。
12. 請求項１１記載の回折格子であって、
    前記４個の領域は、回折格子に入射する光ビームの照射面における光ビームの中心を通る所定の方向の中心線に対して内側の２個の幅を等しく、外側の２個の幅を等しくさせ、前記内側の２個の領域と前記外側の２個の領域とは異なる角度の格子溝を形成させたことを特徴とする回折格子。
13. 入射された光ビームを複数に分岐する回折格子であって、
    回折格子に入射する光ビームの照射面を所定の方向に短冊状に８個の領域に分割し、前記８個の領域には等間隔の格子溝をそれぞれ形成させ、前記８個の領域の格子溝がそれぞれ異なる角度を備えるように形成されたことを特徴とする回折格子。
14. 請求項１３記載の回折格子であって、
    前記８個の領域は、回折格子に入射する光ビームの照射面における光ビームの中心を通る所定の方向の中心線に対して内側の４個の幅を等しく、外側の４個の幅を等しくさせ、前記内側の４個の領域と前記外側の４個の領域とは異なる角度の格子溝を形成させたことを特徴とする回折格子。
15. 請求項１１から１４の何れか記載の回折格子であって、前記格子溝を鋸状のブレーズ化格子溝としたことを特徴とする回折格子。
16. 光ビームを出射するレーザ光源と、
    前記レーザ光源から出射された光ビームを１本のメイン光ビームと４本のサブ光ビームとに分岐する請求項１１から１４の何れか記載の回折格子と、
    前記分岐部で分岐された光ビームを光ディスクに集光する対物レンズと、
    前記光ディスクで反射された光ビームを受光する光検出器と、を備え、
    前記回折格子は、前記４本のサブ光ビームの光ディスク上の集光位置が、前記メイン光ビームの光ディスク上の集光位置に対して光ディスク回転方向の前方又は後方のいずれか一方に配置されるように光ビームを分岐することを特徴とする光ピックアップ。
17. 請求項１から１０の何れか記載の光ピックアップにおいて、
    フォーカスエラー信号の検出に非点収差を用いることを特徴とする光ピックアップ。
18. 請求項１から１０の何れか記載の光ピックアップと、
    前記光ピックアップから出力された信号からフォーカス誤差信号又はトラッキング誤差信号を生成するサーボ信号生成部と、
    前記光ピックアップから出力された信号から光ディスクに記録された情報信号を再生する情報信号再生部と、を備えることを特徴とする光ディスク装置。
19. 請求項１から１０の何れか記載の光ピックアップと、
    前記光ピックアップの光検出器から出力した信号を用いて前記対物レンズを駆動するアクチュエータと、
    前記アクチュエータを制御するアクチュエータ制御部と、を備えることを特徴とする光ディスク装置。
    

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