JP2012094213A - 光ピックアップおよび光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素なホログラム素子１個でＣＤとＤＶＤに互換可能な光ピックアップおよびこれを搭載した光ディスク装置を提供すること。
【解決手段】半導体レーザ１はＣＤとＤＶＤ用の２波長のレーザ光を出射し、対物レンズ８を介して光ディスクに照射する。ホログラム素子９は、光ディスクから反射した光ビームを０次回折光および正負の次数の回折光に分離するとともに、正の次数の回折光と負の次数の回折光には略対称なデフォーカス収差を与える。光検出器１０の各受光部は、正負の次数の回折光に対し一方の回折光については収束状態で受光し、他方の回折光についてはぼけた状態で受光するよう配置する。そして、収束状態の回折光からフォーカス誤差信号を生成し、ぼけた状態の回折光からトラッキング誤差信号を生成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＣＤ、ＤＶＤなどの光ディスクに情報を記録または再生するための光ピックアップ、及びこれを用いた光ディスク装置に関する。

従来、光ディスク装置のサーボ制御のため、光ピックアップに対してホログラム素子を採用してエラー信号を取得している。ホログラム素子は、光ディスクからの反射光を所定数に分割し、分割した反射光のそれぞれを所定の方向に回折することができる。そこでこれらの回折光を受光できる位置に受光部を設け、各受光部の出力を利用することにより、フォーカスエラー信号（ＦＥＳ）やトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）などのサーボ信号を取得することができる。

これに関連する技術として、特許文献１には２波長レーザを搭載した光ピックアップが開示される。特許文献１では、安定したフォーカス制御を行うことを目的とし、レーザ光源の第１の発光点からの光束を、略合焦で受光センサに入射する光束と合焦後に入射する光束と合焦前に入射する光束とに分離する第１のホログラムと、第２の発光点からの光束を、略合焦で受光センサに入射する光束と合焦後に入射する光束と合焦前に入射する光束とに分離する第２のホログラムと、を備えた構成となっている。

また、特許文献２には、偏光ホログラム光学素子（ＨＯＥ）を用いた光学ヘッド装置が開示される。特許文献２では、サーボ信号を取得するためのフォトディテクターの数に制約を設けることなく、ＲＦ信号に混入するノイズを低減することを目的とし、ＦＥ信号およびＴＥ信号についてはＨＯＥによる一次回折光を利用する一方、ＲＦ信号についてはＨＯＥを直進する０次回折光を利用する構成となっている。

特開２００７−６６４８６号公報 特開２００９−１８１６７０号公報

近年、複数の波長を出射可能な半導体レーザの実用化により、光ピックアップの小型化と低コスト化が実現可能となった。例えば、波長略７８０ｎｍの半導体レーザと波長略６５０ｎｍの半導体レーザを１つの半導体基板上に集積化した半導体レーザ（以下、２波長レーザ）が実用化されたことで、ＣＤとＤＶＤの光学部品の共用化が図られている。

特許文献１では、回折素子、第１のホログラム素子、第２のホログラム素子を搭載することで、２波長レーザ（ＣＤ／ＤＶＤ）に対する各種信号を検出している。しかし、回折格子および第２のホログラム素子はＣＤの各種信号検出用に搭載され、第１のホログラム素子はＤＶＤの各種信号検出用に搭載されている。この点から、特許文献１においては２波長レーザを用いているにも関わらず、ＣＤとＤＶＤで光学部品が共通化できていないため、小型化と低コスト化に関して課題がある。

また、特許文献２のようにホログラム素子を用いてデフォーカス収差を加え、受光面上で収束した光ビームを用いてフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号を検出する方法もあるが、特許文献２のように往復路光学系にホログラム素子を配置する場合には偏光性ホログラム素子を用いることが必須となる。偏光性ホログラム素子は無偏光性ホログラム素子と比較し、構造が複雑で低コスト化の点で不利となる。

特許文献２の構成に関連して言えば、復路光学系に無偏光ホログラム素子を配置することも考えられる。この場合には、ＣＤとＤＶＤの発光点位置が違うため、回折格子上の光ビーム中心がＣＤとＤＶＤでずれてしまう。このため、それぞれの光ビームに対する分割線が必要となり、ホログラム素子のパターンが複雑化してしまう。またそれに伴って、ホログラム素子の各領域の光ビームを検出するための受光部を配置しなければならないため、光検出器の複雑化は避けられない。

本発明は、簡素なホログラム素子１個でＣＤとＤＶＤに互換可能な光ピックアップおよびこれを搭載した光ディスク装置を提供することを目的とする。

本発明による光ピックアップは、レーザ光の光ビームを出射する半導体レーザと、半導体レーザから出射された光ビームを光ディスクに照射する対物レンズと、光ディスクから反射した光ビームを分離するホログラム素子と、ホログラム素子により分離された光ビームを受光する複数の受光部を有する光検出器とを備え、ホログラム素子は、光ビームを０次回折光および正負の次数の回折光に分離するとともに、正の次数の回折光と負の次数の回折光には略対称なデフォーカス収差を与え、光検出器の各受光部は、正負の次数の回折光に対し一方の回折光については収束状態で受光し、他方の回折光についてはぼけた状態で受光するよう配置した構成とする。

ここに半導体レーザは、第１の波長の光ビームと第２の波長の光ビームの少なくとも２つの波長の光ビームを出射可能である。また光検出器の各受光部は、前記正負の次数の回折光のうち収束状態の回折光からフォーカス誤差信号を生成するための信号を検出し、ぼけた状態の回折光からトラッキング誤差信号を生成するための信号を検出する。

本発明によれば、複数の波長のレーザ光を出射可能で低コストかつ小型化可能な光ピックアップおよびこれを搭載した光ディスク装置を提供することができる。

本発明に係る光ピックアップの一実施例を示す概略構成図。 実施例１におけるホログラム素子９の形状を示す図。 実施例１における光検出器１０の受光部の配置を示す図。 ＤＶＤの２層ディスクに適した受光部の配置を示す図。 ＤＶＤとＣＤのビーム径が重ならない受光部の配置を示す図。 ＤＶＤとＣＤのビーム位置を一致させる受光部の配置を示す図。 ホログラム素子９を３個の領域に分割した形状を示す図。 実施例２における光検出器１０の受光部の配置を示す図。 図８における受光部のパターンの一部を変更した場合を示す図。 実施例３における光検出器１０の受光部の配置を示す図。 図１０における０次回折光の受光部を分割した構成を示す図。 実施例４におけるホログラム素子９の領域分割を示す図。 実施例４における光検出器１０の受光部の配置を示す図。 図１２のホログラム素子９の分割数を増加した構成を示す図。 実施例５における光検出器１０の受光部の配置を示す図。 本発明に係る光ディスク装置の一実施例を示す概略構成図。

以下、本発明のいくつかの実施形態を図面を用いながら説明する。

図１は、本発明に係る光ピックアップの一実施例を示す概略構成図である。なお、以下の説明において、光ディスクとしてＤＶＤとＣＤを例に取り上げ、それぞれ記録型光ディスク（ＤＶＤ±Ｒ、ＤＶＤ±ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ）と再生専用光ディスク（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ）を含むものとする。

半導体レーザ１は２波長レーザであり、ＤＶＤの記録／再生用として波長略６５０ｎｍの光ビームが、またＣＤの記録／再生用として波長略７８０ｎｍの光ビームが発散光として出射される。なお、波長略６５０ｎｍのレーザ発光点と波長略７８０ｎｍのレーザ発光点は所定量ずれている。ここでは、２つの発光点の間隔は一般的な１１０μｍとする。半導体レーザ１から出射した光ビームはビームスプリッタ２を反射する。なお一部の光ビームはビームスプリッタ２を透過しフロントモニタ３に入射する。一般に記録型の光ディスクに情報を記録する場合には、光ディスクの記録面に所定の光量を照射させるため、半導体レーザの光量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３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１の光量の変化を検出し、半導体レーザ１の駆動回路（図示せず）にフィードバックされる。これにより光ディスク上の光量をモニタすることが可能となる。

ビームスプリッタ２を反射した光ビームはコリメートレンズ４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４を透過した光ビームは立ち上げミラー５を反射、１／４波長板６を透過後、アクチュエータ７に搭載された対物レンズ８により光ディスク（不図示）上に集光して照射される。

光ディスクを反射した光ビームは、対物レンズ８、１／４波長板６、立ち上げミラー５、コリメートレンズ４、ビームスプリッタ２を経て、ホログラム素子９に入射する。すなわちホログラム素子９は、ビームスプリッタ２を経た後の光ビームの復路に配置しており、対物レンズ８と一体駆動しない固定部に配置されている。

ホログラム素子９は復路に配置しているので無偏光性の回折素子とすることができ、後述するように複数領域に分割されている。そして、各領域ごとに入射した光ビームを回折し、各次数の回折光に分離する。さらに本実施例では、正負の次数の回折光に対し略対称のデフォーカス収差を与える構造となっている。ホログラム素子９により分離された光ビームは、それぞれ異なった方向に出射して光検出器１０に入射する。

光検出器１０上には複数の受光部が形成されており、それぞれの受光部にはホログラム素子９によって分離された光ビームが照射される。光検出器１０は、各受光部に照射された光量に応じた電気信号を出力し、これらの出力を演算することで再生信号であるＲＦ信号やフォーカス誤差信号やトラッキング誤差信号が生成される。

図２は、本実施例におけるホログラム素子９の形状を示す図であり、光ビームの照射側から見た図である。直線２０はホログラム素子９の領域の分割線を示し、鎖線円３０はＤＶＤの光ビームの外形を示し、点線円４０はＣＤの光ビームの外形を示している。ホログラム素子９は、ＤＶＤ、ＣＤの各光ビーム３０、４０の略中心を通り、ディスク半径方向（Ｒａｄ）に略平行な分割線２０で、ディスク接線方向（Ｔａｎ方向）に領域１、領域２の２領域に分割されている。

ホログラム素子９は入射する光ビームを回折し、領域１、領域２ごとに０次回折光、＋１次回折光、−１次回折光、さらには高次の回折光に分離して出射する。各回折光の回折効率（光量比）は、例えば６５０ｎｍの波長の場合、０次回折光：＋１次回折光：−１次回折光＝５：２：２の割合である。その際、回折光の次数によって出射角が異なるだけでなく、分割した領域１、領域２によっても出射方向がずれるように構成している。さらには、０次回折光を基準としたとき±１次回折光には、互いに逆方向（逆極性）のデフォーカス収差を与える。例えばホログラム素子９から光検出器１０に向かって、＋１次回折光は０次回折光よりも近い位置で収束し、−１次回折光は０次回折光よりも遠い位置で収束するようデフォーカス収差を与える構造としている。

図３は、本実施例における光検出器１０の受光部の配置を示す図であり、光ビームの照射側から見た図である。光検出器１０はホログラム素子９から出射された各光ビームの位置と大きさに合わせて、符号ａ１、ａ２等で示す多数の矩形状の受光部から構成している。

実線円３１、３２に囲まれた斜線領域はＤＶＤの光ビームの外形を示しており、光ビーム３１はホログラム素子９の領域１から、光ビーム３２は領域２から入射したものである。さらに回折光の次数を区別するため、０次回折光には添字（０）を、＋１次回折光には（＋１）を、−１次回折光には（−１）を付けている。一方点線円４１、４２に囲まれた領域はＣＤの光ビームの外形を示しており、光ビーム４１はホログラム素子９の領域１から、光ビーム４２は領域２から入射したものである。回折光の次数については、同様に添字（０）、（＋１）、（−１）を付けて区別している。本実施例では、光検出器１０の光軸方向の位置を＋１次回折光３１（＋１）〜４２（＋１）が収束状態となるように配置することで、０次回折光３１（０）〜４２（０）および−１次回折光３１（−１）〜４２（−１）をビームが大きくぼけている状態で入射させている。

ここで、ホログラム素子９の各領域で回折した各回折光が光検出器１０のどの受光部に入射するか、その対応関係を説明する。
ＤＶＤの場合、領域１、領域２からの０次光３１（０）、３２（０）は受光部ｏ１に入射する。領域１からの＋１次光３１（＋１）は、受光部ｒ、ｓに、領域２からの＋１次光３２（＋１）は受光部ｔ、ｕに入射する。また、領域１からの−１次光３１（−１）は受光部ａ１、ａ２、ａ３、ｃ１、ｃ２に、領域２からの−１次光３２（−１）は受光部ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｄ１、ｄ２、ｄ３に入射する。

一方ＣＤの場合、領域１、領域２からの０次光４１（０）、４２（０）は受光部ｏ２に入射する。領域１からの＋１次光４１（＋１）は受光部ｔ、ｕに、領域２からの＋１次光４２（＋１）は受光部ｖ、ｗに入射する。また、領域１からの−１次光４１（−１）は受光部ａ２、ａ３、ｃ２、ｃ３に、領域２からの−１次光４２（−１）は受光部ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｄ２、ｄ３に入射する。

ここで、ＤＶＤとＣＤの光ビームの集光位置の違いは、発光点の違いおよび波長の差によるものである。特に、０次回折光の中心位置の間隔は半導体レーザ内のＤＶＤとＣＤの発光点の間隔にほぼ等しく、受光部ｏ１、ｏ２のずれ量もその間隔に対応させている。

本実施例では、ＲＦ信号（ＲＦ）の検出には０次回折光３１（０）〜４２（０）を、フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）の検出には受光面で収束状態にある＋１次回折光３１（＋１）〜４２（＋１）を、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）の検出には受光面でぼけた状態にある−１次回折光３１（−１）〜４２（−１）を用いている。その理由は、特許文献２のようにトラッキング誤差信号の検出に０次回折光を用いる場合には、０次回折光３１（０）〜４２（０）のビーム径は、ＤＶＤ、ＣＤの０次回折光受光部ｏ１、ｏ２が物理的に干渉してしまうために大きくできない。このため、トラッキング誤差信号に−１次回折光を用いることで、光検出器上の光ビームの径を大きくでき光検出器の位置ずれに強い構成としている。

各受光部ａ１、ａ２、ａ３、ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｒ、ｓ、ｔ、ｕ、ｖ、ｗ、ｏ１、ｏ２から得られた信号を、それぞれＡ１、Ａ２、Ａ３、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｕ、Ｖ、Ｗ、Ｏ１、Ｏ２とする。ＤＶＤとＣＤのフォーカス誤差信号（ＦＥＳ）、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）、ＲＦ信号（ＲＦ）は、以下の演算式（１）（２）により生成する。

ここに、式中のｋｔｄ、ｋｔｃは、対物レンズが変位した際にトラッキング誤差信号にＤＣ成分を発生させないようにする補正係数である。またφはＤＰＤ信号を検出する際の位相差の演算を示す。

フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）の検出にはナイフエッジ方式を用いているが、本方式は公知であるため説明を省略する。

トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）の検出には、１ビームＤＰＰ方式と位相差検出方式（ＤＰＤ方式）がある。ＤＶＤの場合、ＤＶＤ±Ｒなどの記録型ディスクでは１ビームＤＰＰ方式が用いられ、ＤＶＤ−ＲＯＭなどの再生専用ディスクではＤＰＤ方式が用いられる。ＣＤの場合には１ビームＤＰＰ方式が用いられる。

１ビームＤＰＰ方式では、例えばＤＶＤの場合には、受光部ａ１、ｂ１の加算信号（Ａ１＋Ｂ１）と受光部ａ２、ａ３、ｂ２、ｂ３の加算信号（Ａ２＋Ａ３＋Ｂ２＋Ｂ３）の差動信号から、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）を生成している。ただし、光ディスク上のトラックに追従するために対物レンズが変位すると、それに伴って受光部上の光ビーム外形も変化し、トラッキング誤差信号にＤＣオフセットが発生する。トラッキング誤差信号にＤＣオフセットが発生するとディスク上のスポットは、トラックをずれて走査するため、記録／再生信号が劣化する。またＤＣオフセット量が大きくなるとトラックに追従できなくなる。そこで本実施例ではＤＣオフセットを抑制するために、主にＤＣ信号成分を検出する受光部ｃ１、ｄ１の加算信号（Ｃ１＋Ｄ１）と受光部ｃ２、ｃ３、ｄ２、ｄ３の加算信号（Ｃ２＋Ｃ３＋Ｄ２＋Ｄ３）の差動信号に、係数ｋｔｄ（ＣＤの場合はｋｔｃ）を掛けて補正を行う。これによりトラッキング誤差信号のＤＣオフセットを抑制し、安定したトラッキング制御を可能としている。

ここで、ＤＶＤ側に最良にデフォーカス調整を行うと、ＣＤ側では原理的にレーザの発光波長の分だけデフォーカスが発生してしまう。この現象については、フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）に対し初期的にオフセットを加えて制御することで解消できる。また、ＣＤ側の独立受光部をずらすことで初期的にオフセットを与えても良い。そして、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）のＤＣオフセットを補正する受光部ｃ１、ｃ２、ｃ３（もしくは、ｄ１、ｄ２、ｄ３）の受光量（光ビーム全体に対する割合）は、ＤＶＤに対しＣＤでは小さくなるが、これについては係数ｋｔｃを大きくすることで対応可能である。

また、±１次光でトラッキング誤差信号、フォーカス誤差信号を検出し、０次光で再生（ＲＦ）信号を検出することで再生信号に必要なＳ／Ｎを満足することが可能となる。それは、トラッキング誤差信号用の受光部で再生信号を検出する場合には受光部数が多くなってしまうため、光ビームを電気信号に変換する際のノイズが大きくなりＳ／Ｎの観点から不利となる。また、フォーカス誤差信号受光部は、ナイフエッジ方式の都合上暗線部が大きくなり、必要な周波数特性が得られない。このため、０次光で再生信号を検出することはＳ／Ｎの観点から非常に有効となる。特に本実施例では、回折格子で分光していることから再生信号光量が小さくなっているが、受光部の数を１つとすることで必要なＳ／Ｎを十分満足することが可能となる。

以上のように本実施例では、光ビームの復路に１個の無偏光性のホログラム素子を用いただけで、ＣＤ、ＤＶＤともに安定したサーボ信号、再生信号を得ることが可能となる。これより、低コストかつ小型化可能な光ピックアップを提供できる。

上記実施例では、ビーム収束状態にある＋１次回折光でフォーカス誤差信号を検出し、ぼけた状態にある−１次回折光でトラッキング誤差信号を検出したが、これを逆の構成とすることもできる。すなわち、光検出器１０の光軸方向の位置を−１次回折光が収束状態になるよう配置して、−１次回折光でフォーカス誤差信号を検出し、＋１次回折光でトラッキング誤差信号を検出しても良い。このように本実施例の特徴は、復路光学系に配置したホログラム素子により±１次回折光に略対称なデフォーカス収差を与え、収束状態にある一方の回折光を用いてフォーカス制御し、ぼけた状態の他方の回折光を用いてトラッキング制御することであり、回折光とサーボ信号の関係については限定するものではない。これは、後に述べる実施例においても同様である。

さらに光検出器１０の受光部のパターンは、以下に述べるような変形が可能である。
図４は、ＤＶＤの２層ディスクに適した受光部の配置を示す図である。２層ディスクの場合、記録層が２層あるため、信号光の他に他層からの迷光がぼけて入射する。この迷光によるトラッキング誤差信号のＤＣオフセットを抑制する観点から、新たな受光部ｅ１、ｆ１、ｇ１、ｈ１を追加している。これらの受光部から得られる信号をＥ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１とし、演算式（３）によりＤＶＤのトラッキング誤差信号（ＴＥＳ）を生成する。

この構成により、２層ディスクの記録／再生時の迷光によるトラッキング誤差信号のＤＣオフセットを抑制することができるため、安定したトラッキング誤差信号が得られる。

図５は、ＤＶＤとＣＤのビーム径が重ならない受光部の配置を示す図である。トラッキング誤差信号用のＤＶＤとＣＤの−１次光ビーム３１（−１）と４１（−１）、３２（−１）と４２（−１）が重ならないように、受光部の形状と境界線５１を与えている。これにより、トラッキング誤差信号の演算に用いる補正係数ｋｔｄ、ｋｔｃを最適化することができる。

この場合には、−１次回折光の照射する受光部ａ１〜ａ３、ｂ１〜ｂ３、ｃ１〜ｃ３、ｄ１〜ｄ３から得られたＡ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３、Ｃ１〜Ｃ３、Ｄ１〜Ｄ３の信号をもとに、以下の演算式（４）（５）によりＤＶＤ、ＣＤのトラッキング誤差信号（ＴＥＳ）を生成する。

このような構成とすることでＤＶＤ、ＣＤにおける係数ｋｔｄ、ｋｔｃを最適化できトラッキング誤差信号の精度が向上する。
なお、ＤＶＤとＣＤの両方のビームが存在する受光部ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２については、さらにＤＶＤとＣＤの領域に分割しても良い。

図６は、ＤＶＤとＣＤのビーム位置を一致させる受光部の配置を示す図である。すなわち、ホログラム素子９の一方の領域から入射するＤＶＤとＣＤの−１次回折光、ここでは領域２から受光部ｂ１、ｂ２、ｄ１、ｄ２に入射するＤＶＤとＣＤの光ビーム３２（−１）、４２（−１）を一致させている。この場合には、図３における受光部ｂ３、ｄ３とそれから得られる信号Ｂ３、Ｄ３が不要になり、以下の演算式（６）（７）によりＤＶＤ、ＣＤのトラッキング誤差信号（ＴＥＳ）を生成する。

このような構成とすることで、受光部数や光ピックアップの出力ピン数を減らすことが可能となる。

図７は、ホログラム素子９を３個の領域に分割した形状を示す図である。ここでは図２の分割線２０に略平行な２本の分割線２１、２２により、領域１と領域２の境界部に光ビームの略中心が通過する領域３を構成し、領域３の回折光がフォーカス誤差信号受光部に入射させないようにしている。この場合、領域３は透過させても良いし、回折させても良い。この構成によれば、フォーカス誤差信号の検出範囲を調整し、もしくはフォーカス誤差信号の対称性を維持することができる。

以上述べた図４〜図７に示した変形例は、後に述べる実施例においても有効である。さらにその他の変形として次のものが可能である。
本実施例では１ビームＤＰＰ信号とＤＰＤ信号を同じ受光部から検出したが、０次回折光の受光部ｏ１、ｏ２を４分割とし、そこから１ビームＤＰＰ信号とＤＰＤ信号を検出しても良い。また、ホログラム素子はＣＤとＤＶＤの波長差を補正する色収差補正機能を有していても良い。また、光ディスク上に１つの光ビームを照射したが、複数のビームを照射して、復路光学系のホログラム素子でデフォーカス収差を与え、光検出器上のぼけたスポットからトラッキング誤差信号を検出しても同様の効果が得られる。これらの変形についても、後に述べる実施例において有効である。

実施例１では、ホログラム素子９の回折方向が分割領域１、２によりディスク半径方向（Ｒａｄ方向）に差を持つのに対し、実施例２では、ホログラム素子９の回折方向が分割領域１、２によりディスク接線方向（Ｔａｎ方向）に差を持つようにした。また実施例１と同様に、０次回折光に対し±１次回折光には、それぞれ反対のデフォーカス収差を与えている。

図８は、本実施例における光検出器１０の受光部の配置を示す図である。ホログラム素子９の各領域からの回折光と光検出器１０の受光部との対応関係は以下となる。
ＤＶＤの場合、領域１、領域２からの０次光３１（０）、３２（０）は受光部ｏ１に入射する。領域１からの＋１次光３１（＋１）は、受光部ｒ１、ｓ１に、領域２からの＋１次光３２（＋１）は受光部ｒ２、ｓ２に入射する。また、領域１からの−１次光３１（−１）は受光部ａ１、ａ２、ａ３、ｃ１、ｃ２に、領域２からの−１次光３２（−１）は受光部ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｄ１、ｄ２に入射する。

一方ＣＤの場合、領域１、領域２からの０次光４１（０）、４２（０）は受光部ｏ２に入射する。領域１からの＋１次光４１（＋１）は受光部ｔ１、ｕ１に、領域２からの＋１次光４２（＋１）は受光部ｔ２、ｕ２に入射する。また、領域１からの−１次光４１（−１）は受光部ａ２、ａ３、ｃ２、ｃ３に、領域２からの−１次光４２（−１）は受光部ｂ２、ｂ３、ｄ２、ｄ３に入射する。

本実施例においても、光検出器１０の光軸方向の位置を＋１次回折光３１（＋１）〜４２（＋１）が収束するように配置することで、０次回折光３１（０）〜４２（０）および−１次回折光３１（−１）〜４２（−１）をビームが大きくぼけた状態で入射させている。

本実施例では新たな受光部ｒ１、ｓ１、ｒ２、ｓ２、ｔ１、ｕ１、ｔ２、ｕ２から得られた信号をＲ１、Ｓ１、Ｒ２、Ｓ２、Ｔ１、Ｕ１、Ｔ２、Ｕ２とし、以下の演算式（８）（９）によりＤＶＤ、ＣＤのフォーカス誤差信号（ＦＥＳ）、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）、ＲＦ信号（ＲＦ）を生成する。

図９は、図８における受光部のパターンの一部を変更した場合を示す図である。この例では、受光部ｒ１とｓ１、ｒ２とｓ２、ｔ１とｕ１、ｔ２とｕ２の分割線５２をスポットの移動方向に傾けている。このように受光部パターンを変えることで、例えば、温度変化やレーザ出力強度変化などに伴う波長シフトによって発生するホログラム素子９の回折角の変化に対応させることができる、

実施例３では、ホログラム素子９の回折方向が回折光の次数によってＴａｎ方向に分離するようにした。本実施例でも、０次回折光に対し±１次回折光には、それぞれ反対のデフォーカス収差を与えている。

図１０は、本実施例における光検出器１０の受光部の配置を示す図である。ホログラム素子９の各領域からの回折光と光検出器１０の受光部との対応関係は以下となる。
ＤＶＤの場合、領域１、領域２からの０次光３１（０）、３２（０）は受光部ｏ１に入射する。領域１からの＋１次光３１（＋１）は、受光部ｒ１、ｓ１に、領域２からの＋１次光３２（＋１）は受光部ｒ２、ｓ２に入射する。また、領域１からの−１次光３１（−１）は受光部ａ１、ａ２、ｃ１、ｃ２に、領域２からの−１次光３２（−１）は受光部ｂ１、ｂ２、ｄ１、ｄ２に入射する。

一方ＣＤの場合、領域１、領域２からの０次光４１（０）、４２（０）は受光部ｏ２に入射する。領域１からの＋１次光４１（＋１）は受光部ｔ１、ｕ１に、領域２からの＋１次光４２（＋１）は受光部ｔ２、ｕ２に入射する。また、領域１からの−１次光４１（−１）は受光部ａ２、ａ３、ｅ２、ｅ３に、領域２からの−１次光４２（−１）は受光部ｂ２、ｂ３、ｆ２、ｆ３に入射する。

本実施例においても、光検出器１０の光軸方向の位置を＋１次回折光３１（＋１）〜４２（＋１）が収束するように配置することで、０次回折光３１（０）〜４２（０）および−１次回折光３１（−１）〜４２（−１）をビームが大きくぼけた状態で入射させている。

本実施例では新たな受光部ｅ２、ｅ３、ｆ２、ｆ３から得られた信号をＥ２、Ｅ３、Ｆ２、Ｆ３とし、以下の演算式（１０）（１１）によりＤＶＤ、ＣＤのフォーカス誤差信号（ＦＥＳ）、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）、ＲＦ信号（ＲＦ）を生成する。

本実施例では、１ビームＤＰＰ信号とＤＰＤ信号を生成するために−１次回折光を用いたが、さらに０次回折光からの信号を用いて生成することもできる。
図１１は、図１０における０次回折光の受光部を分割した構成を示す図である。０次回折光３１（０）と３２（０）、４１（０）と４２（０）が入射する受光部ｏ１、ｏ２をそれぞれ４分割し、そこからＤＰＰ信号とＤＰＤ信号を検出するようにした。この場合には、新たな受光部ｏａ１、ｏｂ１、ｏｃ１、ｏｄ１、ｏａ２、ｏｂ２、ｏｃ２、ｏｄ２から得られた信号をＯＡ１、ＯＢ１、ＯＣ１、ＯＤ１、ＯＡ２、ＯＢ２、ＯＣ２、ＯＤ２とし、以下の演算式（１２）（１３）によりＤＶＤ、ＣＤのトラッキング誤差信号（ＴＥＳ）、ＲＦ信号（ＲＦ）を生成する。

実施例４は、ホログラム素子９の分割数を増加させた場合である。
図１２は、本実施例におけるホログラム素子９の領域分割を示す図である。
ホログラム素子９は、ＤＶＤ、ＣＤの光ビーム３０、４０の略中心を通るＲａｄ方向の分割線２０で領域１と領域２にＴａｎ方向に２分割する。さらに、ＤＶＤ、ＣＤの光ビーム３０、４０のそれぞれの略中心を通るＴａｎ方向の２本の分割線２３、２４で領域ａ、ｂ、ｃにＲａｄ方向に３分割している。その結果ホログラム素子９は、領域１ａ、１ｂ、１ｃ、２ａ、２ｂ、２ｃの６領域となる。本実施例でも、各領域において０次回折光に対し±１次回折光には、それぞれ反対のデフォーカス収差を与えている。

図１３は、図１２のホログラム素子９に対応する光検出器１０の受光部の配置を示す図である。ホログラム素子９の分割数の増加に伴い、受光部ｒ１、ｓ１、ｒ２、ｓ２・・・ｒ８、ｓ８を増やしている。ホログラム素子９の各領域からの回折光と光検出器１０の受光部との対応関係は以下となる。

ＤＶＤの場合、領域１ａ〜１ｃ、領域２ａ〜２ｃからの０次光３１（０）、３２（０）は受光部ｏ１に入射する。領域１ａ、Ｉｂ、Ｉｃからの＋１次光３１ａ（＋１）、３１ｂ（＋１）、３１ｃ（＋１）は、それぞれ受光部ｒ５とｓ５、ｒ１とｓ１、ｒ３とｓ３に入射する。領域２ａ、２ｂ、２ｃからの＋１次光３２ａ（＋１）、３２ｂ（＋１）、３２ｃ（＋１）は、それぞれ受光部ｒ６とｓ６、ｒ２とｓ２、ｒ４とｓ４に入射する。また、領域１ａ、Ｉｂ、Ｉｃからの−１次光３１ａ（−１）、３１ｂ（−１）、３１ｃ（−１）は、それぞれ受光部ａ１とｃ１、ａ３とｃ３、ａ２とｃ２に入射する。領域２ａ、２ｂ、２ｃからの−１次光３２ａ（−１）、３２ｂ（−１）、３２ｃ（−１）は、それぞれ受光部ｂ１とｄ１、ｂ３とｄ３、ｂ２とｄ２に入射する。

一方ＣＤの場合、領域１ａ〜１ｃ、領域２ａ〜２ｃからの０次光４１（０）、４２（０）は受光部ｏ２に入射する。領域１ａ、Ｉｂ、Ｉｃからの＋１次光４１ａ（＋１）、４１ｂ（＋１）、４１ｃ（＋１）は、それぞれ受光部ｒ７とｓ７、ｒ３とｓ３、ｒ５とｓ５に入射する。領域２ａ、２ｂ、２ｃからの＋１次光４２ａ（＋１）、４２ｂ（＋１）、４２ｃ（＋１）は、それぞれ受光部ｒ８とｓ８、ｒ４とｓ４、ｒ６とｓ６に入射する。また、領域１ａ、Ｉｂ、Ｉｃからの−１次光４１ａ（−１）、４１ｂ（−１）、４１ｃ（−１）は、それぞれ受光部ａ１とｃ１、ａ３とｃ３、ａ２とｃ２に入射する。領域２ａ、２ｂ、２ｃからの−１次光４２ａ（−１）、４２ｂ（−１）、４２ｃ（−１）は、それぞれ受光部ｂ１とｄ１、ｂ３とｄ３、ｂ２とｄ２に入射する。

本実施例でも光検出器１０の光軸方向の位置を＋１次回折光３１（＋１）〜４２（＋１）が収束するように配置することで、０次回折光３１（０）〜４２（０）および−１次回折光３１（−１）〜４２（−１）をビームが大きくぼけた状態で入射させている。

増やした受光部ｒ１、ｓ１、ｒ２、ｓ２、・・・ｒ８、ｓ８から得られた信号をＲ１、Ｓ１、・・・Ｒ８、Ｓ８とし、以下の演算式（１４）（１５）によりＤＶＤ、ＣＤのフォーカス誤差信号（ＦＥＳ）、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）、ＲＦ信号（ＲＦ）を生成する。

図１４は、図１２のホログラム素子９の分割数をさらに増加した構成を示す図である。すなわち図１２における領域１ａ、１ｂ、１ｃと領域２ａ、２ｂ、２ｃの間に分割線２１、２２により領域３を追加し、領域３の回折光がフォーカス誤差信号受光部に入射しないようにしている。この場合、領域３は透過させても良いし、回折させても良い。この構成によれば、フォーカス誤差信号の検出範囲を調整し、もしくはフォーカス誤差信号の対称性を維持することができる。

実施例５では、図２の領域分割を施したホログラム素子９において、０次回折光に対し±１次回折光に与えるデフォーカス収差を大きくして、光検出器１０におけるビーム径を拡大させたものである。

図１５は、本実施例における光検出器１０の受光部の配置を示す図である。ホログラム素子９の各領域からの回折光と光検出器１０の受光部との対応関係は以下となる。
ＤＶＤの場合、領域１、領域２からの０次光３１（０）、３２（０）は受光部ｏに入射する。領域１からの＋１次光３１（＋１）は、受光部ｒ、ｓに、領域２からの＋１次光３２（＋１）は受光部ｔ、ｕに入射する。また、領域１からの−１次光３１（−１）は受光部ａ１、ａ２、ａ３、ｃ１、ｃ２、ｃ３に、領域２からの−１次光３２（−１）は受光部ｂ１、ｂ２、ｄ１、ｄ２に入射する。

一方ＣＤの場合、領域１、領域２からの０次光４１（０）、４２（０）は受光部ｏに入射する。すなわち、ＤＶＤの０次光の受光部ｏと同一である。領域１からの＋１次光４１（＋１）は受光部ｔ、ｕに、領域２からの＋１次光４２（＋１）は受光部ｖ、ｗに入射する。また、領域１からの−１次光４１（−１）は受光部ａ１、ａ２、ａ３、ｃ１、ｃ２、ｃ３に、領域２からの−１次光４２（−１）は受光部ｂ１、ｂ２、ｄ１、ｄ２に入射する。

本実施例においても、光検出器１０の光軸方向の位置を＋１次回折光３１（＋１）〜４２（＋１）が収束するように配置することで、０次回折光３１（０）〜４２（０）および−１次回折光３１（−１）〜４２（−１）のビーム径をさらに拡大させて入射させている。

本実施例では、以下の演算式（１６）（１７）によりＤＶＤ、ＣＤのフォーカス誤差信号（ＦＥＳ）、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）、ＲＦ信号（ＲＦ）を生成する。

本実施例では、０次回折光の受光部ｏをＣＤとＤＶＤで共有化することで、実施例１に比較して光検出器上の０次回折光および−１次回折光の光ビーム径を大きくしている。これにより、光検出器の位置ずれに強い構成とすることが可能となる。

さらに、トラッキング誤差信号性能向上を得るために、信号出力方法および受光部パターンを変えても良い。例えば、本実施例では受光部ｂ１、ｂ２、ｄ１、ｄ２に入射する半分の光ビーム３２（−１）、４２（−１）のディスク半径方向（Ｒａｄ方向）の略中心をＣＤとＤＶＤで一致させたが、一致していなくとも受光部を分割すれば同様の効果が得られる。

以上の実施例１〜５で述べたホログラム素子や光検出器の構成とその変形例については、各実施例の間で相互に適用して一部を置き換えることが可能である。

また、各実施例では光ディスクとしてＤＶＤとＣＤの記録再生を想定し、半導体レーザはこれらに対応した２つの波長の光ビームを出射する構成としたが、光ディスクの種類はこれに限定せず例えばＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ）の場合にも適用でき、これに対応する波長略４０５ｎｍの光ビームを追加すれば良い。また、ホログラム素子や光検出器における回折光として０次回折光、＋１次回折光、−１次回折光を取り上げたが、さらに±２次以上の高次の回折光を用いる場合にも拡張できる。

実施例６では、前記各実施例で説明した光ピックアップ１００を搭載した光ディスク装置について述べる。
図１６は、本発明に係る光ディスク装置の一実施例を示す概略構成図である。光ピックアップ１００は、光ディスク２００の半径方向（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１０２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１０７からは所定のレーザ駆動電流が光ピックアップ１００内の半導体レーザに供給され、半導体レーザからは記録再生動作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１０７は光ピックアップ１００内に組み込むこともできる。

光ピックアップ１００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１０４および情報信号記録再生回路１０５に送られる。サーボ信号生成回路１０４では前記光検出器１０の各受光部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１０３を経て光ピックアップ１００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。

情報信号記録再生回路１０５は、記録モードにおいては記録制御信号に基づいてレーザ点灯回路１０７の点灯制御を行って、光ディスク２００へ所望の情報を書き込む。また再生モードにおいては、前記光検出器１０からの信号に基づいて光ディスク２００に記録されている情報信号を読み出す。当該装置が再生装置の場合は、再生モードの機能のみとする。

前記サーボ信号生成回路１０４および情報信号記録再生回路１０５で得られた信号の一部はコントロール回路１０６に送られる。このコントロール回路１０６にはスピンドルモータ駆動回路１０１、アクセス制御回路１０２、サーボ信号生成回路１０４、レーザ点灯回路１０７などが接続され、光ディスク２００を回転させるスピンドルモータ１０８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１００内の半導体レーザ発光量の制御などが行われる。

なお、本発明は上記した各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。

１：半導体レーザ、２：ビームスプリッタ、３：フロントモニタ、４：コリメートレンズ、５：立ち上げミラー、６：１／４波長板、７：アクチュエータ、８：対物レンズ、９：ホログラム素子、１０：光検出器、２０〜２４：分割線、３０〜３２：光ビーム（ＤＶＤ)、４０〜４２：光ビーム（ＣＤ）、１００：光ピックアップ、１０１：スピンドルモータ駆動回路、１０２：アクセス制御回路、１０３：アクチュエータ駆動回路、１０４：サーボ信号生成回路、１０５：情報信号記録再生回路、１０６：コントロール回路、１０７：レーザ点灯回路、１０９：スピンドルモータ、２００：光ディスク。

Claims (12)

1. レーザ光を光ディスクに照射し、該光ディスクからの反射光を検出する光ピックアップにおいて、
   レーザ光の光ビームを出射する半導体レーザと、
   該半導体レーザから出射された光ビームを前記光ディスクに照射する対物レンズと、
   前記光ディスクから反射した光ビームを分離するホログラム素子と、
   該ホログラム素子により分離された光ビームを受光する複数の受光部を有する光検出器とを備え、
   前記ホログラム素子は、光ビームを０次回折光および正負の次数の回折光に分離するとともに、該正の次数の回折光と該負の次数の回折光には略対称なデフォーカス収差を与え、
   前記光検出器の各受光部は、前記正負の次数の回折光に対し一方の回折光については収束状態で受光し、他方の回折光についてはぼけた状態で受光するよう配置されたことを特徴とする光ピックアップ。
2. 請求項１に記載の光ピックアップにおいて、
   前記光検出器の各受光部は、前記正負の次数の回折光のうち収束状態の回折光からフォーカス誤差信号を生成するための信号を検出し、ぼけた状態の回折光からトラッキング誤差信号を生成するための信号を検出することを特徴とする光ピックアップ。
3. 請求項１または２に記載の光ピックアップにおいて、
   前記半導体レーザは、第１の波長の光ビームと第２の波長の光ビームの少なくとも２つの波長の光ビームを出射可能であることを特徴とする光ピックアップ。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の光ピックアップにおいて、
   前記ホログラム素子は、該ホログラム素子上の光ビームの略中心を通り、光ディスク半径方向に略平行な分割線で第１、第２の領域に分割されていることを特徴とする光ピックアップ。
5. 請求項４に記載の光ピックアップにおいて、
   前記ホログラム素子は、前記分割線に略平行な２本の分割線により、前記第１、第２の領域の境界部に光ビームの略中心が通過する第３の領域を設けたことを特徴とする光ピックアップ。
6. 請求項５に記載の光ピックアップにおいて、
   前記ホログラム素子の前記第３の領域を通過した光ビームの回折光は、前記光検出器のフォーカス誤差信号生成用の受光部に入射させないことを特徴とする光ピックアップ。
7. 請求項４から６のいずれか１項記載の光ピックアップにおいて、
   前記半導体レーザが、第１の波長の光ビームと第２の波長の光ビームを出射可能であるとき、
   前記ホログラム素子は、該ホログラム素子上の前記第１の波長の光ビームの略中心と前記第２の波長の光ビームの略中心をそれぞれ通り、光ディスク接線方向に略平行な２本の分割線により、前記第１、第２の領域がそれぞれ３個の領域に分割されていることを特徴とする光ピックアップ。
8. 請求項３に記載の光ピックアップにおいて、
   前記光検出器が受光する前記第１の波長の光ビームの０次回折光の中心位置と、前記第２の波長の光ビームの０次回折光の中心位置との間隔は、前記半導体レーザの前記２つの波長の光ビームの発光点間隔に等しいことを特徴とする光ピックアップ。
9. 請求項８に記載の光ピックアップにおいて、
   前記光検出器は、前記第１の波長の光ビームの０次回折光と前記第２の波長の光ビームの０次回折光とを、同一の受光部で受光することを特徴とする光ピックアップ。
10. 請求項３に記載の光ピックアップにおいて、
    前記光検出器は、前記正負の次数の回折光のうちぼけた状態で受光する回折光については、前記第１の波長の光ビームと前記第２の波長の光ビームとを同一の受光部にて受光することを特徴とする光ピックアップ。
11. 請求項１から１０のいずれか１項に記載の光ピックアップにおいて、
    前記０次回折光から再生信号を生成することを特徴とする光ピックアップ装置。
12. 請求項１から１１のいずれか１項に記載の光ピックアップを搭載する光ディスク装置において、
    前記光ピックアップ内の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内の前記光検出器から出力された信号を用いてフォーカス誤差信号と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、
    前記光ディスクに情報信号を記録し該光ディスクから情報信号を再生する情報信号記録再生回路と、
    を備えたことを特徴とする光ディスク装置。

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