JP2011248957A - 光ピックアップ装置、光ディスク装置および光検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】ディスク接線方向に対して少なくとも２分割されている回折格子を搭載する場合に発生する分割線ずれの影響を受けず、安定したトラッキング誤差信号を得ることが出来る光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】主光束、副光束を検出する少なくとも３つの４分割受光面を有する光検出器を備え、光検出器の受光面のうち副光束を検出する少なくとも２つの４分割受光面の受光領域がディスク回折光の方向に対して垂直な方向に２つに分離された構成とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、光ピックアップ装置、光ディスク装置および光検出器に関する。

本技術分野の背景技術としては、例えば特開２００５−１２２８６９号公報がある。本公報には、課題として「ディスク状記録媒体の偏心等による影響を低減してトラッキング誤差信号の品質の向上を図る」と記載があり、解決手段として「使用波長が異なる複数の種類のディスク状記録媒体１００に対する情報信号の記録又は再生を可能とし、発光素子９から発光された波長の異なるレーザ光をそれぞれ主光束と一対の第１の副光束と一対の第２の副光束とに分割する複数の領域を有する回折素子１０を設け、任意の一種類のディスク状記録媒体の記録面上に該ディスク状記録媒体の略半径方向において離隔して形成される第１の副光束のスポット中心と第２の副光束のスポット中心との距離をＤとし、ｎを自然数とし、当該任意の一種類のディスク状記録媒体のトラックピッチをＰとしたときに、距離Ｄが略（２ｎ−１）×Ｐ／２となるようにした」と記載がある。

特開２００５−１２２８６９号公報 特開２００７−３１７３３１号公報 特開２００８−１５２８５３号公報 特開２００８−１９２１９９号公報

光ピックアップ装置は、一般に光ディスク内にある所定の記録トラック上に正しくスポットを照射するため、フォーカス誤差信号の検出により対物レンズをフォーカス方向に変位させてフォーカス方向に制御が行われる他、トラッキング誤差信号を検出して対物レンズを光ディスクの半径方向へ変位させてトラッキング制御が行われる。これらの信号により対物レンズの位置制御が行われる。

このうちトラッキング誤差信号検出方法として、プッシュプル方式が知られているが、対物レンズのトラッキング方向変位により大きな直流変動（以下ＤＣオフセットと呼ぶ）が生じやすいという問題がある。

そこで、このＤＣオフセットの低減を図ることのできる差動プッシュプル方式が広く用いられている。差動プッシュプル方式（ＤＰＰ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｐｕｓｈ Ｐｕｌｌ方式）は、回折格子によって光ビームをメインビームとサブビームに分割し、半径方向のメインスポットとサブスポットを用いてＤＣオフセットを低減している。

しかし、ＤＰＰ方式は３つのスポットがトラックに対して決まった配置でなければならないため、例えば光ディスクの偏心や回折格子の回転ズレが生じると、ＤＰＰ信号の振幅変化が生じ、安定したトラッキング制御を行うことが難しくなる。

そこで特許文献１では、発光素子から発光されたレーザ光をメインビームと一対の第１のサブビームと一対の第２のサブビームとに分割する複数の領域を有する回折素子を設け、ディスク状記録媒体の記録面上に該ディスク状記録媒体の略半径方向において離隔して形成される第１のサブスポットの中心と第２のサブスポットの中心との距離をＤとし、ｎを自然数とし、ディスク状記録媒体のトラックピッチをＰとしたときに、距離Ｄが略（２ｎ−１）×Ｐ／２となるようにすることで、ディスクの偏心や回折格子の回転ズレによる影響を低減している。この方式は回折格子によって５つの光ビームに分割されるので、以下説明を簡略化するため、このトラッキング誤差検出方式を従来５ビームＤＰＰ方式と呼ぶ。

しかしながら、上記従来５ビームＤＰＰ方式には以下に示すような問題点がある。上記特許文献によれば、５ビームＤＰＰ方式はサブスポットによるプッシュプル信号振幅は０となり、対物レンズがトラッキング方向へ変位する際に生ずるＤＣオフセット信号のみが検出されるため、これを用いてメインビームのＤＣオフセット信号をキャンセルするとしている。これは前方および後方の２つのビームのトラッキング誤差信号振幅が等しいときに実現することができる。特許文献１では、図３および図８で２つのビームを生成する回折格子パターンについて説明している。しかし、図３では、回折格子をディスク接線方向（Ｔａｎ方向）分離しているため、回折格子を回折して対物レンズに入射するまでの間に回折格子の分割線がＴａｎ方向にずれてしまう。また、図８ではディスク上のトラックに追従するために対物レンズがディスク半径方向（Ｒａｄ方向）に変位した場合に分割線がずれてしまう。このように、上記２つの方法では２つのビーム光量が変化し、これに伴って前方および後方の２つのビームに信号差が発生してしまうためトラッキング誤差信号の劣化を引き起こす。これについては特許文献１にも記載されており、特許文献１では対策として特許文献１の図９のように回折格子の領域を増やしている。ただし、実際のピックアップ装置では、回折格子上の有効径に対する回折格子の溝ピッチが大きいため、回折格子の領域を分割すると回折作用が低減してしまい、実用上において安定したトラッキング誤差信号を得ることができない課題がある。

また、このような課題については例えば、特開２００７−３１７３３１、特開２００８−１５２８５３、特開２００８−１９２１９９などのように回折格子をＴａｎ方向に分割している信号検出方式では分割線のずれは避けることができない課題となっている。

以上より本発明では、回折格子がディスク接線方向（Ｔａｎ方向）に領域分割された回折格子であっても安定したトラッキング誤差信号を検出可能な光ピックアップ装置及、光ディスク装置および光検出器を提供することを目的とする。

上記目的は、特許請求の範囲に記載の発明によって達成できる。

本発明によれば、安定したトラッキング誤差信号を検出することのできる光ピックアップ装置、光ディスク装置および光検出器を提供することができる。

実施例１における本発明の光学系を説明する図である。 実施例１における本発明の回折格子を示す図である。 実施例１における本発明のディスク上スポットを示す図である。 実施例１における本発明の受光部を示す図である。 実施例１における本発明の検出光を示す図である。 実施例１における従来の受光部を示す図である。 回折格子分割線のずれを説明する図である。 実施例１における検出信号を説明する図である。 実施例１における従来方式のトラッキング誤差信号の位相ずれを示す図である。 実施例１における本発明のトラッキング誤差信号位相ずれ抑制効果を示す図である。 実施例１における別の受光部を示す図である。 実施例２における本発明の受光部を示す図である。 実施例２における本発明のディスク上スポットを示す図である。 実施例２における別の受光部を示す図である。 実施例３における光学的再生装置を説明する図である。 実施例４における光学的記録再生装置を説明する図である。

図１は本発明の第１の実施例に係る光ピックアップ装置の光学系を示したものである。

半導体レーザ５０からは、波長略６６０ｎｍの光ビームが発散光として出射される。半導体レーザ５０から出射した光ビームは回折格子１１に入射する。図２は回折格子１１を示したものである。回折格子１１は、例えば文献１の図３の回折格子とおなじ構成となっており、回折格子はＴａｎ方向に分割線８００によって領域Ｉと領域ＩＩに分けられている。領域Ｉと領域ＩＩは、同じ溝ピッチで溝方向が異なっているため、領域Ｉを回折した光ビームと領域ＩＩを回折した光ビームは異なる方向に回折される。また、回折格子領域Ｉおよび領域ＩＩの回折効率は例えば−１次光：０次光：＋１次光が１：１０：１であるとする。このため、回折格子１１に入射した光ビームは、領域Ｉの±１次回折光（サブビーム）、領域ＩＩの±１次回折光（サブビーム）、領域Ｉと領域ＩＩの０次回折光（メインビーム）の５つの光ビームに分離される。

５つに分離された光ビームは、ビームスプリッタ５２を反射し、コリメートレンズ５１により略平行な光ビームに変換される。コリメートレンズ５１を透過した光ビームは立ち上げミラーを反射、１／４波長板５６を透過後、アクチュエータ５に搭載された対物レンズ２により光ディスク１００上に集光される。ここで光ディスク１００はＤＶＤ−ＲＡＭＩＩであるとする。ただし、本実施例は、光ディスクの種類は限定されず、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤ ＤＶＤ、ＢＤであっても問題ない。

この時、ディスク上には図３のように領域Ｉの＋１次回折光スポット２０ａ、領域ＩＩの＋１次回折光スポット２０ｂ、領域Ｉと領域ＩＩの０次光スポット２０ｃ、領域Ｉの−１次回折光スポット２０ｄ、領域ＩＩの−１次回折光スポット２０ｅが形成される。スポット２０ａ、２０ｂは、スポット２０ａのスポット中心と２０ｂのスポット中心との距離をＤとし、ｎを自然数とし、光ディスクのトラックピッチをＰとしたときに、距離Ｄが略（２ｎ−１）×Ｐ／２となっている。また、−１次光も同様にスポット２０ｄ、２０ｅは、スポット２０ｄのスポット中心と２０ｅのスポット中心との距離をＤとし、ｎを自然数とし、光ディスクのトラックピッチをＰとしたときに、距離Ｄが略（２ｎ−１）×Ｐ／２となっている。ここでは簡単のため、ｎ＝１にて説明を行う。

そして、光ディスク１００により反射した光ビームは、対物レンズ２、１／４波長板５６、立ち上げミラー、コリメートレンズ５１、ビームスプリッタ５２、検出レンズ５３を経て光検出器１０に入射する。

検出器１０には、例えば図４に示すように、３個の受光面１０ａ、１０ｂ、１０ｃが配置されている。受光面１０ａ、１０ｂ、１０ｃはそれぞれ４分割されており、受光面１０ａは、受光領域ａ１、ａ２、ａ３、ａ４に分けられ、受光面１０ｂは、受光領域ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４に分けられ、受光面１０ｃは、ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４に分けられる。このとき、受光面１０ａの受光領域ａ１とａ２、ａ３とａ４、受光面１０ｃの受光領域ｃ１とｃ２、ｃ３とｃ４が離れていることを本実施例の特徴としている。

そして、光ディスクを反射した５つの光ビームはそれぞれの受光面に入射し、図５のように検出光２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅが形成される。ここで、受光領域ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４、ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４から得られた信号Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４を以下の演算によりトラッキング誤差信号を生成する。

ＴＥＳ＝ＭＰＰ−ｋ×（ＳＰＰ１+ＳＰＰ２）
ＭＰＰ＝（Ｂ１＋Ｂ２）−（Ｂ３＋Ｂ４）
ＳＰＰ１＝（Ａ１＋Ａ２）−（Ａ３＋Ａ４）
ＳＰＰ２＝（Ｃ１＋Ｃ２）−（Ｃ３＋Ｃ４）

式中のＭＰＰ、ＳＰＰ１、ＳＰＰ２とは、受光面１０ｂ、１０ａ、１０ｃで検出されたプッシュプル信号を示す。また、式中のｋは、対物レンズが変位した場合に、トラッキング誤差信号にＤＣ成分を発生しないようにする係数である。ここで、５ビームＤＰＰ方式はＳＰＰ１信号、ＳＰＰ２信号のＡＣ成分が小さいことを特徴としている。

実際のドライブでは、対物レンズの変位や光ディスクの傾きなどが生じると、それに伴って各プッシュプル信号に所定のＤＣオフセット成分が発生するが、このオフセット成分は明らかにディスク面上のスポット位置に関係なくＭＰＰ、ＳＰＰ１、ＳＰＰ２のいずれも同じ極性で発生する。したがって上記演算を行うと、各プッシュプル信号に含まれるオフセット成分が打ち消し合い、結果的にオフセット成分が完全に除去または大幅に低減された良好なトラッキング誤差信号を検出することができる。

ここで、本実施例の効果を説明するために、特許文献１に示される従来５ビームＤＰＰ方式について簡単に説明する。本実施例と特許文献１の従来５ビームＤＰＰ方式との大きな違いは、受光面のパターンである。特許文献１では、受光面の形状については説明されていない。これは、従来技術の受光面配置であることが推測されるため、受光面は図６に示す従来のＤＰＰ方式の受光面で説明を行う。受光面は、３個の受光面１０ｄ、１０ｅ、１０ｆが配置されている。受光面１０ｄ、１０ｆはそれぞれ２分割されており、受光面１０ｅは４分割されている。受光面１０ｄは、受光領域ｄ１、ｄ２に分けられ、受光面１０ｆは受光領域ｆ１、ｆ２に分けられ、受光面１０ｅは受光領域ｅ１、ｅ２、ｅ３、ｅ４に分けられる。

そして、光ディスクを反射した５つの光ビームはそれぞれの受光面に入射し、図６のように検出光２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅが形成される。ここで、受光領域ｄ１、ｄ２、ｅ１、ｅ２、ｅ３、ｅ４、ｆ１、ｆ２から得られた信号Ｄ１、Ｄ２、Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｆ１、Ｆ２を以下の演算によりトラッキング誤差信号を生成する。

ＴＥＳ＝ＭＰＰ−ｋ×（ＳＰＰ１+ＳＰＰ２）
ＭＰＰ＝（Ｅ１＋Ｅ２）−（Ｅ３＋Ｅ４）
ＳＰＰ１＝Ｄ１−Ｄ２
ＳＰＰ２＝Ｆ１−Ｆ２

式中のＭＰＰ、ＳＰＰ１、ＳＰＰ２とは、受光面１０ｅ、１０ｄ、１０ｆで検出されたプッシュプル信号を示す。また、式中のｋは、対物レンズが変位した場合に、トラッキング誤差信号にＤＣ成分を発生しないようにする係数である。

図６に示す従来５ビームＤＰＰ方式に対し、図４または図５に示す本実施例ではサブビームを検出する受光面１０ａと受光面１０ｃのそれぞれの受光面の受光領域がディスク回折光の方向に対して垂直な方向に２つに分離された構成になっていることが大きな違いである。

次に従来５ビームＤＰＰ方式の課題について説明する。図７に課題となる回折光ついて示す。ここでは、簡単のためにレーザ５０、回折格子１１、対物レンズ２のみで説明する。

レーザ５０を出射した光ビームは回折格子１１に入射し、回折格子１１を回折する。回折格子１１を回折した光ビームは、Ｔａｎ方向に大きく分離される。図中の矢印７９、８０、８１は、それぞれ＋１次回折光、０次回折光、−１次回折光における回折格子分割線の位置を示している。このように、±１次回折光の分割線８００は対物レンズ上においてＴａｎ方向にずれて照射される。このため、分割線のずれた光ビームがそのまま受光面に入射してしまうのである。なお、図５、図６における光ビームの分割線９００は回折格子上の分割線８００に対応している。このように、本来中心にあるべき分割線がずれてしまうとトラッキング誤差信号の位相が変化してしまうことが問題となる。以下、その理由について説明する。図８は、従来５ビームＤＰＰ方式で得られる信号について示したものである。図８（ａ）は、検出光２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅのプッシュプル信号を個別に検出した波形イメージである。ただし、ここでは、説明のために検出光別に信号を出力している。また、図８（ｂ）は、ＭＰＰ信号、ＳＰＰ１信号、ＳＰＰ２信号、ＴＥＳ波形イメージを示したものである。

ここで、検出光２０Ａと２０Ｂは、スポット間隔が半トラックピッチであるため、プッシュプル信号の位相が反転している。しかし、分割線がＴａｎ方向ずれている分、検出光２０Ｂの信号が大きくなっている。また、検出光２０Ｄと２０Ｅでは分割線がずれている分、検出光２０Ｄの信号が大きくなっている。このため、それらから演算された図８（ｂ）のＳＰＰ１信号、ＳＰＰ２信号はＭＰＰ信号と異なる位相となってしまう。これについては、例えば５つの光ビームの角度を回転しても満足する回転角度は存在しない。このように、上記信号演算で得られたトラッキング誤差信号（ＴＥＳ）は位相がずれた波形となるため、大きなデトラックが発生し、安定したトラッキング制御が行えないのである。図９は、ＤＶＤ−ＲＡＭＩＩにおいてＭＰＰ信号、ｋ×（ＳＰＰ１＋ＳＰＰ２）信号、トラッキング誤差信号を計算した結果である。また、光学パラメータは以下に示す。

ディスク：ＤＶＤ−ＲＡＭＩＩ
スポット位置 ランド：１．２３×（ｍ−１）μｍ
グルーブ：１．２３×（ｍ−１）＋０．６１５μｍ
（ｍ：整数）
波長：６６０ｎｍ
対物レンズＮＡ：０．６０
トラックピッチ：１．２３μｍ
対物レンズ焦点距離：１．９ｍｍ

この図より、ｋ×（ＳＰＰ１＋ＳＰＰ２）信号の影響で、トラッキング誤差信号の位相ずれが大きく発生していることがわかる。この位相ずれは実用上大きな問題となる。

これに対し、特許文献１では、トラッキング誤差信号の位相ずれの対策として回折格子の領域を増やすことを明記している。ただし、実際のピックアップ装置では、回折格子上の有効径に対する回折格子の溝ピッチが大きいため、複数の領域に分割すると１つの領域に存在する溝本数が少なくなってしまう。そして各領域における溝本数が少なくなると、回折作用が低減してしまい、実用上において安定したトラッキング誤差信号を得ることができなくなってしまう。このため、回折格子の領域を増やすことで、トラッキング誤差信号を安定化することは難しいのである。

そこで本発明では、図４に示すように受光面１０ａと受光面１０ｃのそれぞれの受光面の受光領域がディスク回折光の方向に対して垂直な方向に２つに分離された構成としている。このような構成にすることで、検出光２０Ａと２０Ｂ、２０Ｄと２０Ｅの信号差を小さくすることができるため、ＳＰＰ１信号とＳＰＰ２信号のＡＣ成分を抑制できるのである。図１０は、２つの受光領域の間隔Ｌとトラッキング誤差信号の位相ずれに関して計算した結果ある。なお、条件は図９と同じ条件である。

この図より、２つの受光領域を離すことにより、トラッキング誤差信号の位相ずれ量が低減していることがわかる。このように、受光面１０ａと受光面１０ｃのそれぞれの受光面の受光領域がディスク回折光の方向に対して垂直な方向に２つに分離された構成とすることで、実用上問題のない安定したトラッキング誤差信号を検出することが可能となる。

ここで、本実施例では、Ｔａｎ方向の上下２分割の回折格子で説明したが、Ｔａｎ方向３分割以上の回折格子を用いていたとしても同様の効果が得られることは言うまでもない。また、本実施例のような５ビームＤＰＰ方式はＴａｎ方向に分割された回折格子を用いる光ピックアップ装置の一例であり、例えば、特開２００７−３１７３３１、特開２００８−１５２８５３、特開２００８−１９２１９９のように回折格子をＴａｎ方向に分割する信号検出方式では分割線のずれは避けられなく、本実施例と同様に±１次回折光を検出する受光面の受光領域がディスク回折光の方向に対して垂直な方向に２つに分離された構成とすることで安定したトラッキング誤差信号が得られることは言うまでもない。そして、本実施例では受光面１０ａと受光面１０ｃのそれぞれの受光面の受光領域がディスク回折光の方向に対して垂直な方向に２つに分離された構成になっていたが例えば、図１１のように受光領域を離さずに受光領域を分割して、受光領域ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４からトラッキング誤差信号を検出し、他のサーボ信号に中央領域の信号を使用しても良いことは言うまでもない。また、本実施例では、受光面の受光領域を離したが例えば、受光領域を遮光しても同様の効果が得られることは言うまでもない。

さらに本実施例ではＤＶＤについて説明したが、ＣＤやＢＤなどの他の方式であっても問題ない。さらに、ＣＤ／ＤＶＤ互換光ピックアップ装置やＣＤ／ＤＶＤ／ＢＤ互換光ピックアップ装置等に本方式を適用しても同様の効果が得られることは言うまでもない。

図１２は本発明の第２の実施例に係る光ピックアップ装置の光検出器１０の受光部を示したものである。実施例１との違いはレーザ５０が２波長レーザとなっていること、光検出器１０の受光部配置が異なっていることであり、それ以外は実施例１と同様の構成である。ここでは、２波長レーザをＤＶＤ／ＣＤ用レーザで説明を行うがそれ以外の波長であっても同様の効果が得られることは言うまでもない。

２波長レーザは、発光点が２つあり、ＤＶＤ用の約６６０ｎｍレーザを出射する発光点１とＣＤ用の約７８５ｎｍレーザを出射する発光点２がある。発光点１と発光点２は、所定の距離を置いて配置されている。

まずＣＤ光学系について説明する。半導体レーザ５０からは、波長略７８５ｎｍの光ビームが発散光として出射される。半導体レーザ５０から出射した光ビームは回折格子１１に入射する。図２は回折格子１１を示したものである。回折格子１１は、例えば特許文献１の図３の回折格子とおなじ構成となっており、回折格子はＴａｎ方向に分割線８００によって領域Ｉと領域ＩＩに分けられている。領域Ｉと領域ＩＩは、同じ溝ピッチで溝方向が異なっているため、領域Ｉを回折した光ビームと領域ＩＩを回折した光ビームは異なる方向に回折される。また、回折格子領域Ｉおよび領域ＩＩの回折効率は例えば−１次光：０次光：＋１次光が１：１０：１であるとする。このため、回折格子１１に入射した光ビームは、領域Ｉの±１次回折光（サブビーム）、領域ＩＩの±１次回折光（サブビーム）、領域Ｉと領域ＩＩの０次回折光（メインビーム）の５つの光ビームに分離される。

５つに分離された光ビームは、ビームスプリッタ５２を反射し、コリメートレンズ５１により略平行な光ビームに変換される。コリメートレンズ５１を透過した光ビームは立ち上げミラーを反射、１／４波長板５６を透過後、アクチュエータ５に搭載された対物レンズ２により光ディスク１００上に集光される。

この時、ディスク上には図１３（ａ）のように領域Ｉの＋１次回折光スポット３０ａ、領域ＩＩの＋１次回折光スポット３０ｂ、領域Ｉと領域ＩＩの０次光スポット３０ｃ、領域Ｉの−１次回折光スポット３０ｄ、領域ＩＩの−１次回折光スポット３０ｅが形成される。スポット３０ａ、３０ｂは、スポット３０ａのスポット中心と３０ｂのスポット中心との距離をＤとし、ｎを自然数とし、光ディスクのトラックピッチをＰとしたときに、距離Ｄが略（２ｎ−１）×Ｐ／２となっている。また、−１次光も同様にスポット３０ｄ、３０ｅは、スポット３０ｄのスポット中心と３０ｅとの距離をＤａとし、ｎを自然数とし、光ディスクのトラックピッチをＰとしたときに、距離Ｄａが略（２ｎ−１）×Ｐ／２となっている。ここでは、ＣＤのトラックピッチが約１．６μｍであることから距離Ｄａは０．８μｍ（ｎ＝１）として説明を行う。

そして、光ディスク１００により反射した光ビームは、対物レンズ２、１／４波長板５６、立ち上げミラー、コリメートレンズ５１、ビームスプリッタ５２、検出レンズ５３を経て光検出器１０に入射する。

検出器１０には、例えば図１２に示すように、６個の受光面１０ｇ、１０ｈ、１０ｉ、１０ｊ、１０ｋ、１０ｌが配置されている。受光面１０ｇ、１０ｈ、１０ｉ、１０ｊ、１０ｋ、１０ｌはそれぞれ４分割されており、受光面１０ｇは、受光領域ｇ１、ｇ２、ｇ３、ｇ４に分けられ、受光面１０ｈは、受光領域ｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４に分けられ、受光面１０ｉは、ｉ１、ｉ２、ｉ３、ｉ４に分けられ、受光面１０ｊは、ｊ１、ｊ２、ｊ３、ｊ４に分けられ、受光面１０ｋは、ｋ１、ｋ２、ｋ３、ｋ４に分けられ、受光面１０ｌは、ｌ１、ｌ２、ｌ３、ｌ４に分けられる。このとき、受光面１０ｇの受光領域ｇ１とｇ２、ｇ３とｇ４、受光面１０ｉの受光領域ｉ１とｉ２、ｉ３とｉ４、受光面１０ｊの受光領域ｊ１とｊ２、ｊ３とｊ４、受光面１０ｌの受光領域ｌ１とｌ２、ｌ３とｌ４が離れていることを本実施例の特徴としている。

そして、光ディスクを反射した５つの光ビームは受光面１０ｊ、１０ｋ、１０ｌに入射する。ここで、受光面１０ｊ、１０ｋ、１０ｌの受光領域ｊ１、ｊ２、ｊ３、ｊ４、ｋ１、ｋ２、ｋ３、ｋ４、ｌ１、ｌ２、ｌ３、ｌ４から得られた信号Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４を以下の演算によりトラッキング誤差信号を生成する。

ＴＥＳ＝ＭＰＰ−ｋ×（ＳＰＰ１+ＳＰＰ２）
ＭＰＰ＝（Ｋ１＋Ｋ２）−（Ｋ３＋Ｋ４）
ＳＰＰ１＝（Ｊ１＋Ｊ２）−（Ｊ３＋Ｊ４）
ＳＰＰ２＝（Ｌ１＋Ｌ２）−（Ｌ３＋Ｌ４）

式中のＭＰＰ、ＳＰＰ１、ＳＰＰ２とは、受光面１０ｋ、１０ｊ、１０ｌで検出されたプッシュプル信号を示す。また、式中のｋは、対物レンズが変位した場合に、トラッキング誤差信号にＤＣ成分を発生しないようにする係数である。ここで、５ビームＤＰＰ方式はＳＰＰ１信号、ＳＰＰ２信号のＡＣ成分が小さいことを特徴としている。

実際のドライブでは、対物レンズの変位や光ディスクの傾きなどが生じると、それに伴って各プッシュプル信号に所定のＤＣオフセット成分が発生するが、このオフセット成分は明らかにディスク面上のスポット位置に関係なくＭＰＰ、ＳＰＰ１、ＳＰＰ２のいずれも同じ極性で発生する。したがって上記演算を行うと、各プッシュプル信号に含まれるオフセット成分が打ち消し合い、結果的にオフセット成分が完全に除去または大幅に低減された良好なトラッキング誤差信号を検出することができる。

次にＤＶＤ光学系について説明する。半導体レーザ５０からは、波長略６６０ｎｍの光ビームが発散光として出射される。半導体レーザ５０から出射した光ビームは回折格子１１に入射する。回折格子１１を回折した光ビームはＣＤ同様、５つの光ビームに分離される。

５つに分離された光ビームは、ビームスプリッタ５２を反射し、コリメートレンズ５１により略平行な光ビームに変換される。コリメートレンズ５１を透過した光ビームは立ち上げミラーを反射、１／４波長板５６を透過後、アクチュエータ５に搭載された対物レンズ２により光ディスク１００上に集光される。

この時、ディスク上には図１３（ｂ）、（ｃ）のように領域Ｉの＋１次回折光スポット２５ａ、領域ＩＩの＋１次回折光スポット２５ｂ、領域Ｉと領域ＩＩの０次光スポット２５ｃ、領域Ｉの−１次回折光スポット２５ｄ、領域ＩＩの−１次回折光スポット２５ｅが形成される。スポット２５ａ、２５ｂは、スポット２５ａのスポット中心と２５ｂのスポット中心との距離をＤｂとするとＣＤとＤＶＤの波長の違いより、Ｄｂ＝（６６０／７８５）×Ｄａにより決定され、Ｄｂは０．６７μｍとなる。また、−１次光も同様にＤｂは０．６７μｍとなる。

そして、光ディスク１００により反射した光ビームは、対物レンズ２、１／４波長板５６、立ち上げミラー５５、コリメートレンズ５１、ビームスプリッタ５２、検出レンズ５３を経て光検出器１０の受光面１０ｇ、１０ｈ、１０ｉに入射する。受光面１０ｇ、１０ｈ、１０ｉのｇ１、ｇ２、ｇ３、ｇ４、ｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４、ｉ１、ｉ２、ｉ３、ｉ４から得られた信号Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４を以下の演算によりトラッキング誤差信号を生成する。

ＴＥＳ＝ＭＰＰ−ｋ×（ＳＰＰ１+ＳＰＰ２）
ＭＰＰ＝（Ｈ１＋Ｈ２）−（Ｈ３＋Ｈ４）
ＳＰＰ１＝（Ｇ１＋Ｇ２）−（Ｇ３＋Ｇ４）
ＳＰＰ２＝（Ｉ１＋Ｉ２）−（Ｉ３＋Ｉ４）

式中のＭＰＰ、ＳＰＰ１、ＳＰＰ２とは、受光面１０ｈ、１０ｇ、１０ｉで検出されたプッシュプル信号を示す。また、式中のｋは、対物レンズが変位した場合に、トラッキング誤差信号にＤＣ成分を発生しないようにする係数である。ここで、５ビームＤＰＰ方式はＳＰＰ１信号、ＳＰＰ２信号のＡＣ成分が小さいことを特徴としている。

ここで、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ±Ｒ／±ＲＷのトラックピッチが０．７４μｍであるため、ディスク上でスポット２５ａ、２５ｂ、２５ｄ、２５ｅはそれぞれスポット２５ｃに対し、半トラックピッチに近い位置に配置される。これは、従来のＤＰＰ方式と似たような構成となるためトラッキング誤差信号は検出可能である。

また、ＤＶＤ−ＲＡＭＩＩの場合にはトラックピッチが１．２３μｍであることから距離Ｄｂが半トラックピッチに近くなる。このため、ＣＤと同様、ＳＰＰ１信号、ＳＰＰ２信号のＡＣ成分が小さい信号を検出可能である。

実際のドライブでは、対物レンズの変位や光ディスクの傾きなどが生じると、それに伴って各プッシュプル信号に所定のＤＣオフセット成分が発生するが、このオフセット成分は明らかにディスク面上のスポット位置に関係なくＭＰＰ、ＳＰＰ１、ＳＰＰ２のいずれも同じ極性で発生する。したがって上記演算を行うと、各プッシュプル信号に含まれるオフセット成分が打ち消し合い、結果的にオフセット成分が完全に除去または大幅に低減された良好なトラッキング誤差信号を検出することができる。

本実施例では、実施例１同様に２つの受光領域が離れる構成とすることで、位相ずれの小さいトラッキング誤差信号を検出可能としている。具体的には、ＤＶＤ／ＣＤ用の６個の４分割受光面１０ｇ、１０ｈ、１０ｉ、１０ｊ、１０ｋ、１０ｌを配置し、受光面１０ｇ、１０ｉ、１０ｊ、１０ｌのそれぞれの受光面をディスク回折光の方向に対して垂直な方向に２つの受光領域が離れる構成とすることで、安定したトラッキング誤差信号を検出している。

ここで、本実施例では、Ｔａｎ方向の上下２分割の回折格子で説明したが、Ｔａｎ方向３分割以上の回折格子を用いていたとしても同様の効果が得られることは言うまでもない。また、本実施例のような５ビームＤＰＰ方式はＴａｎ方向に分割された回折格子を用いる光ピックアップ装置の一例であり、例えば、特開２００７−３１７３３１、特開２００８−１５２８５３、特開２００８−１９２１９９のように回折格子をＴａｎ方向に分割する信号検出方式では分割線のずれは避けられなく、本実施例と同様に±１次回折光を検出する受光面の受光領域がディスク回折光の方向に対して垂直な方向に２つに分離された構成とすることで安定したトラッキング誤差信号が得られることは言うまでもない。そして、本実施例で受光面１０ｇ、１０ｉ、１０ｊ、１０ｌのそれぞれの受光面の受光領域がディスク回折光の方向に対して垂直な方向に２つに分離された構成になっていたが例えば、図１４のように受光領域を離さずに、受光領域を分割して受光領域ｇ１、ｇ２、ｇ３、ｇ４、ｉ１、ｉ２、ｉ３、ｉ４、ｊ１、ｊ２、ｊ３、ｊ４、ｌ１、ｌ２、ｌ３、ｌ４からトラッキング誤差信号を検出し、他のサーボ信号に中央領域の信号を使用しても良いことは言うまでもない。また、本実施例では、受光面の受光領域を離したが例えば、受光領域を遮光しても同様の効果が得られることは言うまでもない。そして、ＣＤまたはＤＶＤのうち片方の方式の受光部のみ受光領域がディスク回折光の方向に対して垂直な方向に２つに分離された構成となっていても同様の効果が得られることは言うまでもない。

さらに本実施例ではＤＶＤについて説明したが、ＣＤやＢＤなどの他の方式であっても問題ない。さらに、ＣＤ／ＤＶＤ互換光ピックアップ装置やＣＤ／ＤＶＤ／ＢＤ互換光ピックアップ装置等に本方式を適用しても同様の効果が得られることは言うまでもない。

実施例３では、光ピックアップ装置１７０を搭載した、光学的再生装置について説明する。図１５は光学的再生装置の概略構成である。光ピックアップ装置１７０は、光ディスク１００のＲａｄ方向に沿って駆動できる機構が設けられており、アクセス制御回路１７２からのアクセス制御信号に応じて位置制御される。

レーザ点灯回路１７７からは所定のレーザ駆動電流が光ピックアップ装置１７０内の半導体レーザに供給され、半導体レーザからは再生に応じて所定の光量でレーザ光が出射される。なお、レーザ点灯回路１７７は光ピックアップ装置１７０内に組み込むこともできる。

光ピックアップ装置１７０内の光検出器１０から出力された信号は、サーボ信号生成回路１７４および情報信号再生回路１７５に送られる。サーボ信号生成回路１７４では前記光検出器１０からの信号に基づいてフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号ならびにチルト制御信号などのサーボ信号が生成され、これを基にアクチュエータ駆動回路１７３を経て光ピックアップ装置１７０内のアクチュエータを駆動して、対物レンズの位置制御がなされる。

前記情報信号再生回路１７５では、前記光検出器１０からの信号に基づいて光ディスク１００に記録されている情報信号が再生される。

前記サーボ信号生成回路１７４および情報信号再生回路１７５で得られた信号の一部はコントロール回路１７６に送られる。このコントロール回路１７６にはスピンドルモータ駆動回路１７１、アクセス制御回路１７２、サーボ信号生成回路１７４、レーザ点灯回路１７７などが接続され、光ディスク１００を回転させるスピンドルモータ１８０の回転制御、アクセス方向およびアクセス位置の制御、対物レンズのサーボ制御、光ピックアップ装置１７０内の半導体レーザ発光光量の制御などが行われる。

実施例４では、光ピックアップ装置１７０を搭載した、光学的記録再生装置について説明する。図１６は光学的記録再生装置の概略構成である。この装置で前記図１５に説明した光学的情報記録再生装置と相違する点は、コントロール回路１７６とレーザ点灯回路１７７の間に情報信号記録回路１７８を設け、情報信号記録回路１７８からの記録制御信号に基づいてレーザ点灯回路１７７の点灯制御を行って、光ディスク１００へ所望の情報を書き込む機能が付加されている点である。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

２：対物レンズ、５：アクチュエータ、１０：検出器、１０ａ〜１０ｌ：受光面、１１：回折格子、５０：半導体レーザ、５１：コリメートレンズ、５２：ビームスプリッタ、５３：検出レンズ、５６：１／４波長板、１００：光ディスク、１７０：光ピックアップ装置、１７１：スピンドルモータ、１７２：アクセス制御、１７３：アクチュエータ駆動回路、１７４：サーボ信号生成回路、１７５：情報信号再生回路、１７６：コントロール回路、１７７：レーザ点灯回路、１７８：情報記録回路、１８０：スピンドルモータ、８００：回折格子分割線

Claims (12)

1. 光ピックアップ装置であって、
   光束を出射する半導体レーザと、
   前記半導体レーザから出射した光束を主光束と少なくとも２つの副光束とに分岐する回折格子と、
   前記半導体レーザから出射された光束を集光して光ディスクに照射するための対物レンズと、
   前記光ディスクから反射および回折した光束を検出する少なくとも３つの４分割受光面を有する光検出器と、を備え、
   前記受光面のうち、副光束を検出する少なくとも２つの４分割受光面の受光領域は、ディスク回折光の方向に対して略垂直な方向に所定距離だけ離れて配置されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 光ピックアップ装置であって、
   光束を出射する半導体レーザと、
   前記半導体レーザから出射した光束を分岐する回折格子と、
   前記半導体レーザから出射された光束を集光して光ディスクに照射するための対物レンズと、
   前記光ディスクから反射および回折した光束を検出する少なくとも３つの４分割受光面を有する光検出器と、を備え、
   前記受光面のうち、副光束を検出する少なくとも２つの４分割受光面には、ディスク回折光の方向に対して略平行な方向に所定の幅の遮光帯が配置されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
3. 光ピックアップ装置であって、
   光束を出射する半導体レーザと、
   前記半導体レーザから出射した光束を主光束と少なくとも２つの副光束とに分岐する回折格子と、
   前記半導体レーザから出射された光束を集光して光ディスクに照射するための対物レンズと、
   前記光ディスクから反射および回折した光束を検出する少なくとも３つの受光面を有する光検出器と、を備え、
   前記受光面のうち、副光束を検出する少なくとも２つの受光面がそれぞれ受光領域１、受光領域２、受光領域３、受光領域４の４つの領域に分けられており、
   前記受光領域１と受光領域２、前記受光領域３と受光領域４は、ディスク回折光の方向に対して略平行な方向に並んで配置されており、
   前記受光領域１と受光領域４、前記受光領域２と受光領域３はディスク回折光の方向に対して略垂直な方向に所定距離だけ離れて配置されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
4. 請求項３記載の光ピックアップ装置において、
   前記受光領域１と受光領域４、前記受光領域２と受光領域３の間に受光領域５を配置していることを特徴とする光ピックアップ装置。
5. 請求項４記載の光ピックアップ装置において、
   前記受光領域５が複数の受光領域に分割されることを特徴とする光ピックアップ装置。
6. 請求項３から請求項５のいずれか一項記載の光ピックアップ装置において、
   主光束と副光束から検出されるトラッキング誤差信号のうち、副光束のトラッキング誤差信号成分は、前記受光領域１、受光領域２、受光領域３、受光領域４から生成することを特徴とする光ピックアップ装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項記載の光ピックアップ装置において、
   前記回折格子は、ディスク半径方向の分割線によって少なくとも２分割されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれか一項記載の光ピックアップ装置において、
   非点収差方式の信号検出であることを特徴とする光ピックアップ装置。
9. 光束の入射量に応じた電気信号を出力する光検出器であって、
   前記光検出器は、少なくとも受光面Ａ、受光面Ｂ、受光面Ｃの３つの４分割受光面を有しており、
   前記受光面Ｂは、受光面Ａと受光面Ｃの間に配置され、
   受光面Ａ、受光面Ｃは、それぞれ受光領域１、受光領域２、受光領域３、受光領域４の４つの領域に分けられており、
   前記受光領域１と受光領域２、前記受光領域３と受光領域４は、前記受光面Ａ、受光面Ｂ、受光面Ｃの中心を結ぶ直線と略平行な方向に配置されており、
   前記受光領域１と受光領域４、前記受光領域２と受光領域３は、前記受光面Ａ、受光面Ｂ、受光面Ｃの中心を結ぶ直線と略垂直な方向に所定距離だけ離れて配置されていることを特徴とする光検出器。
10. 請求項９記載の光検出器において、
    前記受光領域１と受光領域４、前記受光領域２と受光領域３の間に受光領域５を配置していることを特徴とする光検出器。
11. 請求項１０記載の光検出器において、
    前記受光領域５が複数の受光領域に分割されることを特徴とする光検出器。
12. 請求項１から請求項１１のいずれか一項記載の光ピックアップ装置と、前記光ピックアップ装置内における前記半導体レーザを駆動するレーザ点灯回路と、前記光ピックアップ装置内の前記光検出器から検出された信号を用いてフォーカス誤差信号やトラッキング誤差信号を生成するサーボ信号生成回路と、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回路とを搭載した光ディスク装置。

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