JP2012104179A - 光ピックアップ - Google Patents

Abstract

【課題】戻り光が通過する光路に回折光学素子を備え、汎用の受光パターンを有する光検出器を使用してトラッキングエラー信号を適切に得られる光ピックアップを提供する。
【解決手段】光ピックアップ１は、光ディスクからの反射光を光検出部２４に導く光路中に、特定の波長の光に対して作用する第１の回折光学素子２２を有する。光検出部２４は、田の字型に分割された第１のメイン受光部２４１ａを含む第１の検出部２４１と、田の字型に分割された第２のメイン受光部２４２ａを含み、第１の検出部２４１に並列配置される第２の検出部２４２と、を備える。前記特定の波長の光が使用される場合には、第１の回折光学素子２２の０次光が第１のメイン受光部２４１ａで受光され、第１の回折光学素子２２で回折された＋１次光が第２のメイン受光部２４２ａで受光され、第２のメイン受光部２４２ａからの出力信号を用いてトラッキングエラー信号が生成される。
【選択図】図５

Description

本発明は、光ディスクに記録される情報の読み取りや光ディスクへの情報の書き込みを行う際に用いられる光ピックアップに関する。

従来、ブルーレイディスク（以下ＢＤと記載）、デジタル多用途ディスク（以下ＤＶＤと記載）、コンパクトディスク（以下ＣＤと記載）等の光ディスクに対して、情報を読み取ったり、情報を書き込んだりする目的で使用される光ピックアップが知られている。この光ピックアップには、光源から出射される光を光ディスクの情報記録面に集光するための対物レンズが含まれる。

光ピックアップによって、光ディスクの情報を読み取ったり、光ディスクに情報を書き込んだりする場合には、対物レンズによって集光される光スポットの位置を次のように制御する必要がある。第１に、対物レンズによって集光される光スポットが、光ディスクの情報記録面上に常に存在するように制御（フォーカシング制御）する必要がある。第２に、対物レンズによって情報記録面に集光された光スポットが、光ディスクに形成されるトラックに常に追従するように制御（トラッキング制御）する必要がある。

このために、光ピックアップは、光ディスクで反射される反射光（戻り光）を受光する光検出器（ＰＤＩＣ）を備える。光ピックアップにおいては、光検出器から出力される信号に基づいて、光スポットと情報記録面（目標の情報記録面）とのズレ量を表すフォーカスエラー（ＦＥ）信号と、光スポットとトラック（目標のトラック）とのズレ量を表すトラッキングエラー（ＴＥ）信号とを算出する。そして、ＦＥ信号に基づいて対物レンズのフォーカス方向の位置を動かす制御（フォーカシング制御）が行われ、ＴＥ信号に基づいて対物レンズのトラッキング方向の位置を動かす制御（トラッキング制御）が行われる。

なお、フォーカス方向は、光ディスクの情報記録面に垂直な方向であり、トラッキング方向は、光ディスクの半径方向（ラジアル方向；Ｒａｄ方向）に平行な方向である。

ところで、ＴＥ信号を算出する方法としては、従来、ＰＰ（Push-Pull）法やＤＰＰ（Differential Push-Pull）法等が知られている。その他、例えば特許文献１に示されるように、戻り光が通過する光路に配置されるホログラム素子（回折光学素子）を利用してＴＥ信号を生成する方法もある。

特開２０１０−４４８４７号公報

ＤＰＰ法は、レンズシフト（対物レンズのトラッキング方向へのオフセット）の影響を抑制してＴＥ信号を得る方式であり、従来、光ピックアップに広く採用されている。しかしながら、例えば、対物レンズを２つ有し、２つの対物レンズがタンジェンシャル方向（Ｔａｎ方向）に並列配置される光ピックアップにおいては、ＤＰＰ法を用いてＴＥ信号を生成できない場合がある。これについて、以下、図９及び図１０を参照して説明する。なお、Ｔａｎ方向は、光ディスクのトラックに対する接線と平行な方向で、Ｒａｄ方向に垂直な方向である。

図９（ａ）は、２つの対物レンズ１０１、１０２がＴａｎ方向に並列配置（以下、単にＴａｎ配置ということがある）された構成を示す図である。一方、図９（ｂ）は、２つの対物レンズ１０１、１０２がＲａｄ方向に並列配置（以下、単にＲａｄ配置ということがある）された構成を示す図であり、比較用に示したものである。なお、図９において、１０３は光ピックアップで、この光ピックアップ１０３はＲａｄ方向に移動可能となっている。また、１０４は光ディスクＤを回転させるターンテーブルを示している。

２つの対物レンズ１０１、１０２がＲａｄ配置される構成の場合（図９（ｂ）参照）には、第１対物レンズ１０１に比べて、第２対物レンズ１０２は光ディスクＤの中心Ｏに近づきにくくなる。このため、第２対物レンズ１０２を用いて情報の読み取りや書き込みが行われる光ディスクＤにおいては、内周側に、使用することができない無駄な領域が増えてしまうことになる。この点、図９（ａ）に示すように２つの対物レンズ１０１、１０２がＴａｎ配置される構成を採用すると、第１対物レンズ１０１と第２対物レンズ１０２とを同等に光ディスクＤの中心側に近づけることができる。

２つの対物レンズ１０１、１０２がＴａｎ配置される構成の場合、通常、図９（ａ）に示すように、ターンテーブル１０４の中心（光ディスクの中心Ｏと一致）を通る基準面Ｒ上に、一方の対物レンズ（ここでは第１対物レンズ１０１）の中心ＴＯ１が載るように構成する。なお、基準面Ｒは、光ピックアップ１０３の移動方向（Ｒａｄ方向）に平行であるとともに、光ディスクＤの板面に垂直な面である。

この場合、図１０（ａ）に示すように、光ピックアップ１０３がＲａｄ方向に移動されても、トラックＴＲと、基準面Ｒ上にその中心がある対物レンズ（第１対物レンズ１０１）により集光される光スポットＳＰと、の相対的な位置関係は変わらない。

一方、基準面Ｒからずれた位置にその中心がある対物レンズ（第２対物レンズ１０２）を使用する場合には、光ピックアップ１０３のＲａｄ方向の位置によって、対物レンズによって集光される光スポットＳＰと、トラックＴＲとの相対的な位置関係が変化する（図１０（ｂ）参照）。すなわち、例えば光ピックアップ１０３が内周側から外周側に移動すると、光スポットＳＰに対してトラックＴＲの接線方向が回転（図１０（ｂ）において時計方向に回転）する。

ＤＰＰ法では、光源から出射される光を回折格子（グレーティング）によって主光（メインビーム）と２つの副光（サブビーム）とからなる３つの光に分けて光ディスクに照射する。グレーティングによって生成されるサブビームについては、トラックＴＲを横切る方向（ピッチ方向）の位置調整が、正確に行われる必要がある。しかしながら、上述のように、２つの対物レンズ１０１、１０２をＴａｎ配置した場合には、基準面Ｒからずれた位置にその中心がある対物レンズ（上述の例では第２対物レンズ１０２）を使用する場合に、光ピックアップ１０３の位置によって光スポットＳＰとトラックＴＲとの相対的な位置関係が変化する。このため、２つの対物レンズ１０１、１０２がＴａｎ配置される構成では、基準面Ｒからずれた位置にその中心がある対物レンズを使用する場合に、従来知られているＤＰＰ法は採用できないことになる。

ＤＰＰ法と異なる方法でＴＥ信号を得る方式として、例えば特許文献１に示される、ホログラム素子（回折光学素子）を使用する方式の適用が考えられる。しかし、特許文献１における構成では、従来ＤＰＰ法等で使用される受光部の構成（田の字型に４分割されたメイン受光部と、メイン受光部を挟むように設けられる２つのサブ受光部と、が一列に並ぶ構成）とは異なる構成を有する特殊な光検出器（ＰＤＩＣ）を準備する必要が生じてしまう。すなわち、新たに光検出器を作製する必要があり、多額のコストと、長期の製作期間が必要になるといった問題がある。

ただし、光ディスクからの反射光を光検出器に導く光路中に配置される回折光学素子を利用してＴＥ信号を得るという方式は、光利用効率を向上等の利点がある。このために、回折光学素子を利用しつつ、従来使用される汎用の光検出器が利用できれば大変有用である。

以上の点に鑑みて、本発明の目的は、戻り光が通過する光路に回折光学素子を備え、汎用の受光パターンを有する光検出器を使用してトラッキングエラー信号を適切に得られる光ピックアップを提供することである。

上記目的を達成するために本発明の光ピックアップは、光ディスクからの反射光を光検出部に導く光路中に、特定の波長の光に対して作用する第１の回折光学素子を有する光ピックアップであって、前記光検出部は、田の字型に分割された第１のメイン受光部を含む第１の検出部と、田の字型に分割された第２のメイン受光部を含み、前記第１の検出部に並列配置される第２の検出部と、を備え、前記特定の波長の光が使用される場合には、前記第１の回折光学素子の０次光が前記第１のメイン受光部で受光され、前記第１の回折光学素子で回折された±１次光のうち、いずれか一方の１次光が前記第２のメイン受光部で受光され、前記第２のメイン受光部からの出力信号を用いてトラッキングエラー信号が生成される。

本構成によれば、特定の波長の光が使用される場合に、回折光学素子を利用して生成するトラッキングエラー（ＴＥ）信号を、汎用の受光パターンを有する光検出器によって実現可能である。また、特定の波長の光が使用される場合に、戻り光が通過する光路中に配置される回折光学素子を使用してＴＥ信号を得る構成であるために、例えばＤＰＰ法を用いてＴＥ信号を生成する場合に比べて光利用効率を高められる。

上記構成の光ピックアップにおいて、前記第１の検出部においては、前記第１のメイン受光部と、前記第１のメイン受光部を挟むように配置される２つの第１のサブ受光部と、が一列に並んでおり、前記第２の検出部においては、前記第２のメイン受光部と、前記第２のメイン受光部を挟むように配置される２つの第２のサブ受光部と、が一列に並んでおり、前記第１のメイン受光部と前記第２のメイン受光部とが隣り合っている、こととしてもよい。本構成は、従来用いられる汎用の受光パターンを有する光検出器が適用される場合の一例に該当する。

上記構成の光ピックアップにおいて、前記光ディスクで反射された反射光には、０次光と±１次光とが含まれ、前記第１の回折光学素子は、前記反射光に含まれる０次光と＋１次光とが重なる光が入射する第１の回折領域と、前記反射光に含まれる０次光と−１次光とが重なる光が入射するとともに、前記第１の回折領域に対して対称配置される第２の回折領域と、前記反射光に含まれる±１次光は全く又はほぼ入射せず、０次光が入射し、且つ、対称配置される前記第１の回折領域と前記第２の回折領域との間の対称線を基準として、前記第１の回折領域と同じ側にある第３の回折領域と、前記反射光に含まれる±１次光は全く又はほぼ入射せず、０次光が入射し、且つ、前記対称線を基準として前記第２の回折領域と同じ側にある第４の回折領域と、を有し、前記第１の回折光学素子の各回折領域で回折される±１次光のうちの一方の１次光は、それぞれ、前記第２のメイン検出部の別々の領域に至る、のが好ましい。本構成によれば、レンズシフトや光ディスクのチルト等の影響が抑制された、適切なＴＥ信号が得られる。

上記構成の光ピックアップにおいて、前記第１の回折光学素子と前記光検出部との間に配置され、シリンドリカル面を有するレンズを更に備え、前記第１の回折光学素子の各回折領域は、前記各回折領域で回折されて前記第２のメイン検出部に至る１次光に対して、前記シリンドリカル面によって与えられる非点収差と逆極性の非点収差が与えられるように設けられている、のが好ましい。このように構成することにより、第１の回折光学素子から第２のメイン検出部に至る１次光（回折光）について、狙いの領域からはみ出すことなく集光できる。

上記構成の光ピックアップにおいて、第１の波長の光を出射する第１の光源と、第２の波長の光を出射する第２の光源と、第３の波長の光を出射する第３の光源と、を更に備え、前記第１の波長の光が使用される場合には、トラッキングエラー信号が前記第１の検出部から出力される信号を用いて生成され、前記第２の波長の光が使用される場合には、トラッキングエラー信号が前記第２の検出部から出力される信号を用いて生成され、前記第３の波長の光が、前記特定の波長の光であることとしてもよい。このような構成においては、例えば、第１の光源をＤＶＤ対応の光源、第２の光源をＣＤ対応の光源、第３の光源をＢＤ対応の光源とできる。

上記構成の光ピックアップにおいて、前記第１の光源から出射される第１の波長の光は、第２の回折光学素子によって主光と２つの副光とに分けられて前記光ディスクに入射し、前記第１の波長の光が使用される場合には、ＤＰＰ（Differential Push-Pull）法によってトラッキングエラー信号が得られることとしてもよい。本構成では、ＤＶＤ対応の場合に、第１の回折光学素子による影響を抑制して、ＤＰＰ法によるＴＥ信号を適切に得られる。

上記構成の光ピックアップにおいて、前記第１の波長の光と前記第２の波長の光とを前記光ディスクの情報記録面に集光する第１の対物レンズと、前記第３の波長の光を前記光ディスクの情報記録面に集光する第２の対物レンズと、を更に備えることとしてもよい。そして、この構成の場合に、前記第１の対物レンズと前記第２の対物レンズとは、前記光ディスクのトラックの接線方向と平行な方向に並列配置されていることとしてもよい。本構成は、２つの対物レンズがいわゆるＴａｎ配置される構成であり、本発明はこのような構成の光ピックアップに対して好適である。

本発明によれば、戻り光が通過する光路に回折光学素子を備え、汎用の受光パターンを有する光検出器を使用してトラッキングエラー信号を適切に得られる光ピックアップを提供できる。本発明は、２つの対物レンズがＴａｎ配置された光ピックアップに対して好適である。

本実施形態の光ピックアップの構成を示す概略平面図 本実施形態の光ピックアップの光学構成を示す概略平面図 本実施形態の光ピックアップが備える光検出器に形成される受光パターンの構成を示す概略平面図 本実施形態の光ピックアップが備える回折光学素子について説明するための図 本実施形態の光ピックアップにおいて、ＢＤ用のレーザ光の戻り光が光検出器に形成する光スポットのイメージを示した模式図 本実施形態の光ピックアップにおける、回折光学素子と、回折光学素子で回折された＋１次光が集光される第２のメイン受光部との関係を示した模式図 本実施形態の光ピックアップにおいて、ＤＶＤ用のレーザ光の戻り光が光検出器に形成する光スポットのイメージを示した模式図 本実施形態の光ピックアップが備える回折光学素子の回折領域の構成に関する変形例を説明するための図 対物レンズを２つ有する光ピックアップの従来の構成例を説明するための模式図 ２つの対物レンズがＴａｎ方向に並列配置される場合について説明する図で、光ディスク上に集光される光スポットと、トラックとの関係を示した模式図

以下、本発明の光ピックアップの実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態の光ピックアップは、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤの３種類の光ディスクに対応する。

図１は、本実施形態の光ピックアップの構成を示す概略平面図で、図１（ａ）は光ピックアップの上面図、図１（ｂ）は光ピックアップの側面図である。なお、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す矢印Ａに沿って見た図である。また、図１（ｂ）には、理解を容易とするために、光ディスクＤも併せて示している。

図１に示すように、本実施形態の光ピックアップ１は、ピックアップベース１０と、ピックアップベース１０上に固定配置される対物レンズアクチュエータ３０と、を備えた構成となっている。

ピックアップベース１０の左右の端部には軸受け部１０ａ、１０ｂが設けられている。ピックアップベース１０は、この軸受け部１０ａ、１０ｂによって、光ディスク装置（光ディスクＤの再生や記録を行うための装置）に設けられるガイドシャフト１００（図１（ａ）に破線で示す）に摺動可能に支持されることになる。光ディスク装置に設けられるガイドシャフト１００は、ラジアル方向（Ｒａｄ方向）に延びるように配置されている。ガイドシャフト１００に対して摺動可能とされる光ピックアップ１は、回転する光ディスクＤの所望のアドレスにアクセスして情報の読み取りや書き込みを行うことができる。

対物レンズアクチュエータ３０は、光ピックアップ１の光学系に備えられる２つの対物レンズ１８、２１をフォーカス方向及びトラッキング方向（Ｒａｄ方向に同じ）に移動可能とする装置である。

光ピックアップ１においては、情報の読み取りや書き込みを行う際に、対物レンズ１８、２１の焦点位置が光ディスクＤの情報記録面ＲＳに合うようにフォーカシング制御を行う必要がある。また、光ピックアップ１においては、情報の読み取りや書き込みを行う際に、対物レンズ１８、２１によって光ディスクＤの情報記録面ＲＳに集光される光スポットの位置が、光ディスクＤのトラックに追随するようにトラッキング制御を行う必要がある。対物レンズアクチュエータ３０は、これらフォーカシング制御及びトラッキング制御を可能とするものである。

なお、本実施形態の対物レンズアクチュエータ３０は、対物レンズ１８、２１の光軸に対する傾きを調整するチルト機能も発揮できるようになっている。対物レンズアクチュエータ３０は、対物レンズ１８、２１を保持するレンズホルダを有し、レンズホルダをワイヤで揺動可能に支持する構成のものである。このようなタイプの対物レンズアクチュエータは公知であるので、ここでは、詳細な説明は省略する。

図２は、本実施形態の光ピックアップの光学構成を示す概略平面図である。第１の半導体レーザ１１は２波長レーザとなっており、ＤＶＤ用のレーザ光（例えば波長６５０ｎｍ帯のレーザ光；本発明の第１の波長の光の一例）を発光する発光点（本発明の第１の光源の一例）と、ＣＤ用のレーザ光（例えば波長７８０ｎｍ帯のレーザ光；本発明の第２の波長の光の一例）を発光する発光点（本発明の第２の光源の一例）とを有する。ＤＶＤ用のレーザ光とＣＤ用のレーザ光とは切り替えて出射可能となっている。このような２波長レーザは、例えばモノリシックタイプのものでも、ハイブリッドタイプのものでも構わない。

第１の半導体レーザ１１から出射されたレーザ光は、グレーティング１２（本発明の第２の回折光学素子の一例）を通過してビームスプリッタ１３に至る。なお、グレーティング１２は、ＤＶＤ用のレーザ光を主光と２つの副光との３つの光に分けるために配置されている。ビームスプリッタ１３で反射されたレーザ光は、偏光ビームスプリッタ１４、１／４波長板１５、コリメートレンズ１６を通過し、第１の立ち上げミラー１７によって反射され、第１の立ち上げミラー１７の上方にある第１の対物レンズ１８へと至る。第１の対物レンズ１８は、入射したレーザ光を光ディスクＤの情報記録面ＲＳ（図１（ｂ）参照）に集光する機能を有する。

第１の対物レンズ１８によって情報記録面ＲＳに集光されたレーザ光は、情報記録面ＲＳで反射される。この反射光（戻り光）は、第１の対物レンズ１８を通過後、第１の立ち上げミラー１７で反射され、コリメートレンズ１６、１／４波長板１５、偏光ビームスプリッタ１４、ビームスプリッタ１３を順に透過する。そして、ビームスプリッタ１３を透過したレーザ光は、回折光学素子２２（本発明の第１の回折光学素子の一例）と、シリンドリカル面を含むセンサーレンズ２３と、からなるセンサー光学系を介して光検出器２４へと集光する。光検出器２４は、受光した光信号を電気信号に変換する光電変換手段として機能する。光検出器２４から出力された電気信号は、信号処理部２５に送られる。信号処理部２５においては、再生信号、ＦＥ信号、ＴＥ信号等が生成される。

なお、信号処理部２５で生成されたＦＥ信号及びＴＥ信号に基づいて、光ピックアップ１の制御部（図示せず）は、フォーカシング制御及びトラッキング制御を行うべく、対物レンズアクチュエータ３０の駆動を制御する。

第２の半導体レーザ１９は、ＢＤ用のレーザ光（例えば波長４０５ｎｍ帯のレーザ光；本発明の第３の波長の光の一例）を出射可能となっている。第２の半導体レーザ１９は、単一の波長の光を出射する光源であり、本発明の第３の光源の一例である。第２の半導体レーザ１９から出射されたレーザ光は、偏光ビームスプリッタ１４によって反射され、１／４波長板１５、コリメートレンズ１６、第１の立ち上げミラー１７を透過し、第２の立ち上げミラー２０によって反射される。第２の立ち上げミラー２０で反射されたレーザ光は、第２の立ち上げミラー２０の上方にある第２の対物レンズ２１へと至る。第２の対物レンズ２１は、入射したレーザ光を光ディスクＤの情報記録面ＲＳ（図１（ｂ）参照）に集光する機能を有する。

第２の対物レンズ２１によって情報記録面ＲＳに集光されたレーザ光は、情報記録面ＲＳで反射される。この反射光（戻り光）は、第２の対物レンズ２１を通過後、第２の立ち上げミラー２０で反射され、第１の立ち上げミラー１７を通過し、この後は、第１の半導体レーザ１１から出射されたレーザ光が光ディスクＤで反射された場合と同様に、光検出器２４へと至る。また、光検出器２４で光電変換されて得られた電気信号は信号処理部２５へと出力される。

なお、偏光ビームスプリッタ１４は、ＢＤ用のレーザ光に作用する光学部材である。また、コリメートレンズ１６は、光軸方向Ｍ（図２の左右方向）に移動可能となっており、その位置は光ディスクＤの種類等に応じて適宜移動される。また、第１の立ち上げミラー１７はダイクロイックミラーである。また、センサーレンズ２３にシリンドリカル面を設けて非点収差が与えられるように構成しているのは、ＦＥ信号を公知の手法である非点収差法によって得られるようにするためである。

図３は、本実施形態の光ピックアップが備える光検出器に形成される受光パターンの構成を示す概略平面図である。本実施形態では、ＤＶＤ用のレーザ光とＣＤ用のレーザ光とを２波長レーザ１１を用いて出射する構成となっている。２波長レーザ１１では、ＤＶＤ用のレーザ光の発光点位置と、ＣＤ用のレーザ光の発光点位置とがずれている。すなわち、詳細にはＤＶＤ用のレーザ光とＣＤ用のレーザ光とでは光軸がずれており、光検出器２４における受光位置が、ＤＶＤ用のレーザ光とＣＤ用のレーザ光とでは異なる。このために、光検出器２４には、ＤＶＤ用に使用される第１の検出部２４１と、ＣＤ用に使用される第２の検出部２４２とが設けられている。

なお、本実施形態の光ピックアップ４では、ＢＤ用のレーザ光の光軸はＤＶＤ用のレーザ光の光軸に略一致するように設けられている。ただし、後述のように、ＢＤ用のレーザ光は、第１の検出部２４１と第２の検出部２４２との両方で検出されるようになっている。

第１の検出部２４１は、いずれも田の字型に４分割された、第１のメイン受光部２４１ａと、２つの第１のサブ受光部２４１ｂ、２４１ｃと、を有する。３つの受光部２４１ａ〜２４１ｃは、第１のメイン受光部２４１ａを真ん中として一列に配置されている。また、第２の検出部２４２は、田の字型に４分割された第２のメイン受光部２４２ａと、日の字型に２分割された２つの第２のサブ受光部２４２ｂ、２４２ｃと、を有する。３つの受光部２４２ａ〜２４２ｃは、第２のメイン受光部２４２ａを真ん中として、第１の検出部２４１の並びと平行となるように、一列に配置されている。第２の検出部２４２は、第１の検出部２４１と並列配置されており、第２のメイン受光部２４２ａと第１のメイン受光部２４１ａとは隣り合っている。第１の検出部２４１及び第２の検出部２４２は、従来ＤＰＰ法等で使用される汎用の受光パターンを有している。

なお、図３においては、左右方向が、対物レンズ１８がトラッキング方向に移動した場合に光スポットが動く方向に該当する。また、本実施形態では、第１の検出部２４１と第２の検出部２４２とが異なる構成（受光パターンが異なる構成）となっているが、いずれの検出部２４１、２４２についても、第１の検出部２４１に採用された構成、或いは、第２の検出部２４２に採用された構成が採用されるようにしてもよい。また、第１の検出部２４１と第２の検出部２４２とに採用される構成が、本実施形態の場合と逆であっても構わない。また、第２の検出部２４２は、田の字型に４分割されたメイン受光部のみからなる構成であっても構わない。

このような構成の光ピックアップ１においては、ＤＶＤに対応する場合には、式（１）に示す演算式で、いわゆる非点収差法によるＦＥ信号を得ることができる。また、式（２）に示す演算式で、ＤＰＰ法によるＴＥ信号を得ることができる。そして、これらの信号を利用して、対物レンズアクチュエータ３０を用いたフォーカシング制御及びトラッキング制御が行われる。
ＦＥ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ） （１）
ＴＥ＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）−ｋ（（Ｅ＋Ｈ＋Ｉ＋Ｌ）−（Ｆ＋Ｇ＋Ｊ＋Ｋ））（２）
なお、式（１）、（２）におけるアルファベットは、図３に示した受光部２４１ａ〜２４１ｃ（第１の検出部２４１の受光部）の各領域から出力される信号を示している。また、ｋは適宜決定される係数である。また、ＦＥ信号及びＴＥ信号は、信号処理部２５によって生成される。

また、光ピックアップ１において、ＣＤに対応する場合には、式（３）に示す演算式で、いわゆる非点収差法によるＦＥ信号が得られる。
ＦＥ＝（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ） （３）
なお、式（３）におけるアルファベットは、図３に示した第２のメイン受光部２４２ａ（第２の検出部２４１の受光部）の各領域から出力される信号を示している。

また、ＣＤに対応する場合のＴＥ信号は、第２のメイン受光部２４２ａから得られる信号を用いて、公知の位相差検出法（ＤＰＤ（Differential Phase Detection）法）によって得られる。ただし、ＣＤに対応する場合のＴＥ信号は、いわゆる３ビーム法で得てもよい。得られたＦＥ信号およびＴＥ信号を利用して、対物レンズアクチュエータ３０を用いたフォーカシング制御及びトラッキング制御が行われる。

ところで、本実施形態の光ピックアップ１では、２つの対物レンズ１８、２１がＴａｎ配置され、ＢＤ対応の場合に用いられる第２の対物レンズ２１の中心が、上述した基準面Ｒ（図９（ａ）参照）からずれた位置にある。このために、ＢＤ対応の場合にはＤＰＰ法を用いてＴＥ信号を得ることができない。この点と、光利用効率の向上を図ることとを考慮して、光ピックアップ１では、ＢＤに対応する場合には、回折光学素子２２による回折光を利用してＴＥ信号を得るようになっている。ＴＥ信号を得るための演算については、回折光学素子２２の構成を説明した後に示す。

なお、ＢＤ対応の場合においても、ＦＥ信号はＤＶＤ対応の場合と同様に非点収差法を用いて得られる。

図４は、本実施形態の光ピックアップが備える回折光学素子について説明するための図で、図４（ａ）は回折光学素子に入射する戻り光の構成を示す模式図、図４（ｂ）は回折光学素子の構成を示す概略平面図である。図４（ｂ）においては、回折光学素子と、それに入射する戻り光との関係がわかり易くなるように、戻り光が破線で示されている。

光ディスクＤに形成されるトラックは、光ディスクＤに入射する光に対して回折格子として作用する。このために、光ディスクＤの情報記録面ＲＳで反射される戻り光（反射光）は分光され、戻り光には０次光と±１次光とが含まれる。図４（ａ）に示すように、０次光と±１次光とは一部が重なっており、回折光学素子２２には、この０次光と±１次光とが重なった光が入射する。

０次光と±１次光とが重なった部分（Ｒａｄ方向の両端側に存在）は、光ディスクＤに入射する光がトラックを横切る際に発生する交流信号（トラック横断信号）成分を含む領域に該当する。一方、０次光の±１次光が重ならない部分は、光ディスクＤの反射率に応じた光量を示す領域である。すなわち、この部分は、トラック横断信号成分は含まず、例えばレンズシフトや光ディスクＤのチルト等によって生じるオフセット成分を含む領域に該当する。

ＢＤ用の波長の光に対して作用する回折光学素子２２は、図４（ｂ）に示すように、それぞれ異なる作用を示す複数の回折領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４を有する。各回折領域Ｒ１〜Ｒ４に形成される回折パターンは、例えば矩形の回折溝から成るレリーフ格子タイプのものとできる。なお、各回折領域Ｒ１〜Ｒ４に形成される回折パターンは、例えばブレーズド格子等であってもよい。

略矩形状の第１の回折領域Ｒ１は、光ディスクＤ上のトラックにより回折された０次光と＋１次光とが重なる光が入射するように設けられている。略矩形状の第２の回折領域Ｒ２は、光ディスクＤ上のトラックにより回折された０次光と−１次光とが重なる光が入射するように設けられている。なお、Ｒａｄ方向に並ぶ第１の回折領域Ｒ１と第２の回折領域Ｒ２との間には、回折作用を有さない矩形状の領域Ｎが存在する。また、第１の回折領域Ｒ１と第２の回折領域Ｒ２とは、対称線ＣＸを基準として線対称に配置されており、ほぼ同一の面積を有する。

略矩形状の２つの領域で構成される第３の回折領域Ｒ３は、光ディスクＤにより回折された±１次光がほぼ入射せず、０次光が入射するように設けられている。また、第３の回折領域Ｒ３を構成する２つの領域は、第１の回折領域Ｒ１をＲａｄ方向に垂直な方向から挟むように隣接配置されている。略矩形状の２つの領域で構成される第４の回折領域Ｒ４は、光ディスクＤにより回折された±１次光がほぼ入射せず、０次光が入射するように設けられている。また、第４の回折領域Ｒ４を構成する２つの領域は、第２の回折領域Ｒ２をＲａｄ方向に垂直な方向から挟むように隣接配置されている。第３の回折領域Ｒ３と第４の回折領域Ｒ４とは互いに隣接した状態で、対称線ＣＸを基準として対称配置されており、両者の面積は、ほぼ同一となっている。

なお、第３の回折領域Ｒ３と第４の回折領域Ｒ４とには、光ディスクＤにより回折された±１次光が全く入射しないようにするのが好ましい。

次に、図５及び図６を参照して、光ピックアップ１が備える回折光学素子２２の機能について説明する。図５は、本実施形態の光ピックアップにおいて、ＢＤ用のレーザ光の戻り光が光検出器に形成する光スポットのイメージを示した模式図である。図６は、本実施形態の光ピックアップにおける、回折光学素子と、回折光学素子で回折された＋１次光が集光される第２のメイン受光部との関係を示した模式図である。

図５に示すように、ＢＤ用のレーザ光の戻り光のうち、回折光学素子２０における０次光（回折光学素子２０を透過した光）は、第１の検出部２４１の第１のメイン受光部２４１ａに光スポットを形成する。なお、第１のメイン受光部２４１ａの各領域（Ａ〜Ｄ）から出力される信号を用いて非点収差法によるＦＥ信号が生成される。

また、ＢＤ用のレーザ光の戻り光のうち、回折光学素子２２で回折される＋１次光は、第２の検出部２４２の第２のメイン受光部２４２ａに光スポットを形成する。詳細には、図６に示すように、第１の回折領域Ｒ１で回折された＋１次光は、第２のメイン受光部２４２ａの領域ａに集光する。第２の回折領域Ｒ２で回折された＋１次光は第２のメイン受光部２４２ａの領域ｂに集光する。第３の回折領域Ｒ３で回折された＋１次光は第２のメイン受光部２４２ａの領域ｄに集光する。第４の回折領域Ｒ４で回折された＋１次光は第２のメイン受光部２４２ａの領域ｃに集光する。

すなわち、領域ａ及び領域ｂは、トラック横断信号成分（プッシュプル成分）を含む光を受光する領域となっている。また、領域ｃ及び領域ｄは、プッシュプル成分はほとんど含まず、主としてオフセット成分を含む光を受光する領域となっている。

なお、各回折領域Ｒ１〜Ｒ４は、回折光学素子２２で回折されて得られる＋１次光に対して、センサーレンズ２３のシリンドリカル面によって与えられる非点収差と逆極性の非点収差が与えられるように設けられている。このために、回折光学素子２２の各回折領域Ｒ１〜Ｒ４で回折された＋１次光は、第２のメイン受光部２４２ａの各領域ａ〜ｄにビームが絞られて集光することになる。

これにより、各回折領域Ｒ１〜Ｒ４で回折された＋１次光が第２のメイン受光部２４２ａの各領域ａ〜ｄからはみ出すことがなく、受光バランスずれが生じないようにできる。また、例えば、温度変化や振動・衝撃等によって光検出器２４の位置が若干ずれることが起こり得るが、本実施形態のように構成しておけば、このような位置ずれによって受光バランスずれが生じる可能性が低くなる。

また、ＢＤ用のレーザ光の戻り光のうち、回折光学素子２２で回折される−１次光は、第１のメイン受光部２４１ａを基準として、＋１次光が光スポットを形成する位置と反対側に光スポットが形成される。この−１次光は迷光となり、光検出器２４上のいずれの受光部でも受光されず、信号生成には使用されない。

上述のように、回折光学素子２２の各回折領域Ｒ１〜Ｒ４が、＋１次光に対してセンサーレンズ２３のシリンドリカル面によって与えられる非点収差と逆極性の非点収差が与えられるように設けられている。このために、＋１次光と共役な−１次光は、＋１次光と比較して大きな光スポットとなる。この大きくなった光スポットが、いずれかの受光部で受光されないように光ピックアップ１は形成されている。

なお、以上においては、＋１次光が第２のメイン受光部２４２ａで受光され、−１次光が迷光となることとしたが、１次光のいずれがプラスで、いずれがマイナスであるかは基準の取り方で変わるものである。このために、−１次光が第２のメイン受光部２４２ａで受光され、＋１次光が迷光となるというように言い換えてもよい。また、回折領域Ｒ１〜Ｒ４に形成される回折パターンをブレーズド格子からなる構成とし、±１次光のうち、一方の１次光の光量が略ゼロとされる場合には、他方の１次光について第２のメイン受光部２４２ａに受光されるようにすればよい。

以上のような構成により、ＢＤ対応の場合には、以下の式（４）によって、レンズシフトや光ディスクＤにおけるチルト等のオフセットの影響を抑制したＴＥ信号を得ることができる。
ＴＥ＝（ａ−ｂ）−ｋ´（ｄ−ｃ） （４）
式（４）におけるアルファベットは、例えば図３に示した第２のメイン受光部２４２ａ（第２の検出部２４１の受光部）の各領域から出力される信号を示している。また、ｋ´は適宜決定される係数である。また、このＴＥ信号は信号処理部２５によって生成される。

なお、式（４）における係数ｋ´は、例えば、実験的にレンズシフト等のオフセットを発生させ、そのオフセットをキャンセルできるような適当な値に決定すればよい。

また、本実施形態の光ピックアップ１では、第１の検出部２４１はＤＶＤ対応の場合とＢＤ対応の場合とで共用され、第２の検出部２４２はＣＤ対応の場合とＢＤ対応の場合とで共用されることになる。このため、光ディスクの種類に応じた信号出力が行えるように、図示しない切り替えスイッチが適宜設けられている。

本実施形態の光ピックアップ１によれば、第１の対物レンズ１８と第２の対物レンズ２１とがＴａｎ配置されているにもかかわらず、いずれの対物レンズが使用される場合にも、適切にＴＥ信号を得て、適切なトラッキング制御を行うことができる。そして、戻り光のみが通過する位置に配置される回折光学素子２２を利用してＴＥ信号を得る構成にかかわらず、従来ＤＰＰ法や３ビーム法等において使用される汎用の受光パターン（光検出器）が利用できるために、コスト面で非常に有利である。また、ＢＤ対応の場合において、光ディスクＤに照射するレーザ光が１ビーム（回折光学素子によって３ビームに分けて照射しない構成）であるために、光利用効率に優れる。

また、本実施形態の光ピックアップ１では、戻り光が通過する光路中に回折光学素子２２を配置しているが、ＤＶＤ対応の場合において、この回折光学素子２２による影響を抑制してＴＥ信号を生成できるといったメリットを有する。これについて、図７を参照して説明する。なお、図７は、本実施形態の光ピックアップにおいて、ＤＶＤ用のレーザ光の戻り光が光検出器に形成する光スポットのイメージを示した模式図である。

ＤＶＤ対応の場合、第１の半導体レーザ１１から出射されたＤＶＤ用のレーザ光は、グレーティング１２によって主光と２つの副光とからなる３つの光に分けられて、光ディスクＤに照射される。そして、光ディスクＤで反射された後に、主光は第１のメイン受光部２４１ａで受光され、２つの副光のうちの一方（＋１次光）は第１のサブ受光部２４１ｂ、他方（−１次光）は第１のサブ受光部２４１ｃで受光される。

ところで、回折光学素子２２は、ＢＤ用のレーザ光に対して作用するように構成されている。この場合、回折光学素子２２における、ＤＶＤ用のレーザ光の回折比率は小さくできるものの、完全にゼロとするのは困難である。このために、ＤＶＤ用のレーザ光が使用される場合にも、回折光学素子２２によって回折される光（迷光）が発生する。しかしながら、これらの回折光（迷光）は、図７に示すように、ＢＤ用のレーザ光について説明した場合と同様に（ただし、波長の違いより回折角は変化する）、第１の検出部２４１では受光されない。このために、ＤＶＤ対応の場合において、回折光学素子２２による影響を抑制して、ＤＰＰ法によるＴＥ信号を生成できる。

以上に示した実施形態は本発明の一例であり、本発明の光ピックアップは以上に示した構成に限定されるものではない。

例えば、各回折領域Ｒ１〜Ｒ４で回折された＋１次光が集光される第２のメイン受光部２４２ａの位置（領域）は、本実施形態の構成に限らず、適宜変更可能である。第２のメイン受光部２４２ａの各領域ａ〜ｄから出力される信号の演算構成を本実施形態の場合から変更することで対応できるからである。

また、以上に示した回折光学素子２２の回折領域の構成（パターン）は一例にすぎず、回折領域の構成は適宜変更可能である。例えば図８（ａ）に示すように、本実施形態の回折光学素子２２の中央部にある回折溝が形成されない領域Ｎ（図４（ｂ）参照）を２分割（対称線ＣＸに沿って分割）して、一方を第３の回折領域Ｒ３に含め、他方を第４の回折領域Ｒ４に含めるようにしても構わない。図８（ａ）に示す構成においては、第１の回折領域Ｒ１と第２の回折領域Ｒ２は、本実施形態の場合（図４に示す構成）と同様である。

また、例えば図８（ｂ）に示すように、本実施形態の回折光学素子２２の中央部にある回折溝が形成されない領域Ｎを２分割（対称線ＣＸに沿って分割）して、一方を第１の回折領域Ｒ１に含め、他方を第２の回折領域Ｒ２に含めるようにしても構わない。図８（ｂ）に示す構成においては、第３の回折領域Ｒ３と第４の回折領域Ｒ４は、本実施形態の場合（図４に示す構成）と同様である。

また、以上に示した実施形態では、ＤＶＤ対応の場合にはＤＰＰ法でＴＥ信号を得るようにし、ＢＤ対応の場合には回折光学素子２２からの回折光を利用してＴＥ信号を得るようにした。しかし、これと反対の構成（ＢＤ対応でＤＰＰ法を利用し、ＤＶＤ対応で回折光学素子２２を利用する）としても構わない。この場合には、例えば、本実施形態のグレーティング１２がＢＤ用のレーザ光を出射する第２の半導体レーザ１９の前に配置されるように変更することになる。

また、以上に示した実施形態では、第１の対物レンズ１８と第２の対物レンズ２１とがＴａｎ配置される構成としたが、本発明の適用範囲はこの構成に限らない。すなわち、例えば、２つの対物レンズ１８、２１がＲａｄ配置される場合等にも本発明は適用可能である。また、光ピックアップが備える対物レンズの数が２つ以外の場合にも、本発明は適用可能である。

その他、本発明が適用される光ピックアップによって対象となる光ディスクの種類は、以上に示した実施形態のものに限定されないのは言うもでもない。

本発明は、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤを互換する光ピックアップに対して好適である。

１ 光ピックアップ
１１ 第１の半導体レーザ（第１の光源と第２の光源とを含む）
１２ グレーティング（第２の回折光学素子）
１９ 第２の半導体レーザ（第２の光源）
１８ 第１の対物レンズ
２１ 第２の対物レンズ
２２ 回折光学素子（第１の回折光学素子）
２３ センサーレンズ（シリンドリカル面を有するレンズ）
２４ 光検出器（光検出部）
２５ 信号処理部
２４１ 第１の検出部
２４１ａ 第１のメイン受光部
２４１ｂ、２４１ｃ 第１のサブ受光部
２４２ 第２の検出部
２４２ａ 第２のメイン受光部
２４２ｂ、２４２ｃ 第２のサブ受光部
ＣＸ 対称線
Ｄ 光ディスク
ＲＳ 情報記録面
Ｒ１ 第１の回折領域
Ｒ２ 第２の回折領域
Ｒ３ 第３の回折領域
Ｒ４ 第４の回折領域

Claims (8)

1. 光ディスクからの反射光を光検出部に導く光路中に、特定の波長の光に対して作用する第１の回折光学素子を有する光ピックアップであって、
   前記光検出部は、
   田の字型に分割された第１のメイン受光部を含む第１の検出部と、
   田の字型に分割された第２のメイン受光部を含み、前記第１の検出部に並列配置される第２の検出部と、
   を備え、
   前記特定の波長の光が使用される場合には、
   前記第１の回折光学素子の０次光が前記第１のメイン受光部で受光され、
   前記第１の回折光学素子で回折された±１次光のうち、いずれか一方の１次光が前記第２のメイン受光部で受光され、
   前記第２のメイン受光部からの出力信号を用いてトラッキングエラー信号が生成される、光ピックアップ。
2. 前記第１の検出部においては、前記第１のメイン受光部と、前記第１のメイン受光部を挟むように配置される２つの第１のサブ受光部と、が一列に並んでおり、
   前記第２の検出部においては、前記第２のメイン受光部と、前記第２のメイン受光部を挟むように配置される２つの第２のサブ受光部と、が一列に並んでおり、
   前記第１のメイン受光部と前記第２のメイン受光部とが隣り合っている、請求項１に記載の光ピックアップ。
3. 前記光ディスクで反射された反射光には、０次光と±１次光とが含まれ、
   前記第１の回折光学素子は、
   前記反射光に含まれる０次光と＋１次光とが重なる光が入射する第１の回折領域と、
   前記反射光に含まれる０次光と−１次光とが重なる光が入射するとともに、前記第１の回折領域に対して対称配置される第２の回折領域と、
   前記反射光に含まれる±１次光は全く又はほぼ入射せず、０次光が入射し、且つ、対称配置される前記第１の回折領域と前記第２の回折領域との間の対称線を基準として、前記第１の回折領域と同じ側にある第３の回折領域と、
   前記反射光に含まれる±１次光は全く又はほぼ入射せず、０次光が入射し、且つ、前記対称線を基準として前記第２の回折領域と同じ側にある第４の回折領域と、
   を有し、
   前記第１の回折光学素子の各回折領域で回折される±１次光のうちの一方の１次光は、それぞれ、前記第２のメイン検出部の別々の領域に至る、請求項１又は２に記載の光ピックアップ。
4. 前記第１の回折光学素子と前記光検出部との間に配置され、シリンドリカル面を有するレンズを更に備え、
   前記第１の回折光学素子の各回折領域は、前記各回折領域で回折されて前記第２のメイン検出部に至る１次光に対して、前記シリンドリカル面によって与えられる非点収差と逆極性の非点収差が与えられるように設けられている、請求項３に記載の光ピックアップ。
5. 第１の波長の光を出射する第１の光源と、
   第２の波長の光を出射する第２の光源と、
   第３の波長の光を出射する第３の光源と、
   を更に備え、
   前記第１の波長の光が使用される場合には、トラッキングエラー信号が前記第１の検出部から出力される信号を用いて生成され、
   前記第２の波長の光が使用される場合には、トラッキングエラー信号が前記第２の検出部から出力される信号を用いて生成され、
   前記第３の波長の光が、前記特定の波長の光である、請求項１から４のいずれかに記載の光ピックアップ。
6. 前記第１の光源から出射される第１の波長の光は、第２の回折光学素子によって主光と２つの副光とに分けられて前記光ディスクに入射し、
   前記第１の波長の光が使用される場合には、ＤＰＰ（Differential Push-Pull）法によってトラッキングエラー信号が得られる、請求項５に記載の光ピックアップ。
7. 前記第１の波長の光と前記第２の波長の光とを前記光ディスクの情報記録面に集光する第１の対物レンズと、
   前記第３の波長の光を前記光ディスクの情報記録面に集光する第２の対物レンズと、を更に備える、請求項５又は６に記載の光ピックアップ。
8. 前記第１の対物レンズと前記第２の対物レンズとは、前記光ディスクのトラックの接線方向と平行な方向に並列配置されている、請求項７に記載の光ピックアップ。

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