JP3954775B2 - 光ピックアップ装置・光情報処理方法・光情報処理装置 - Google Patents
光ピックアップ装置・光情報処理方法・光情報処理装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は光ピックアップ装置・光情報処理方法・光情報処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ピックアップ装置は、光ディスク等の光情報記録媒体に対して情報の記録や再生を行うための装置として知られている。
光ピックアップ装置では、光源からの光ビームが対物レンズにより、光情報記録媒体の記録面に光スポットとして集光され、記録面により反射された戻り光ビームが検出部へ導光され、検出部からの検出信号に基づき、フォーカスエラー信号及びトラックエラー信号や再生信号が形成される。
上記フォーカスエラー信号に基づき「光スポットを記録面に結像させるフォーカシング制御」が行われ、上記トラックエラー信号に基づき「光スポットがトラックを外れないようにするトラッキング制御」が行われる。
トラッキング制御として良く知られた「プッシュプル法」は、対物レンズがトラッキング制御により大きく移動した場合や、光情報記録媒体と対物レンズの間に相対的な傾きが生じた場合、トラックエラー信号にオフセットが発生してトラッキング制御の障害を来すことが知られ、このようなオフセットを除去できるトラッキング制御方法として「差動プッシュプル法」が知られている（特開平４−３４２１２号）。
この方法では、光源からの光ビームを回折素子の回折作用により、０次光ビームと±１次光ビームの３本の光ビームに分離し、これら３本の光ビームによる３つの光スポットが、光情報記録媒体の記録面上でトラック直交方向に、トラックピッチの１／２ずつ「ずれる」ようにする。
光ピックアップ装置の光源として一般に用いられる半導体レーザから放射される光ビームはファーフィールドパターンが楕円状であるので、この光ビームを記録面上に集光させると、形成される光スポットの形状も楕円状になる。光スポットの形状としては円形に近いものが望ましく、円形に近い光スポットを得るために「ビーム整形」が行われる。
【０００３】
ビーム整形の１方法として知られた「ビーム整形プリズムを用いる方法」は、プリズムの屈折を利用し、上記楕円状のファーフィールドパターンの短軸方向のビーム径のみを拡大して、長軸方向のビーム径に略等しくする方法である。このビーム整形方法は、光源からの光ビームの有する光エネルギを無駄にすることなくビーム整形できる点で優れている。
上記差動プッシュプル法でトラッキング制御を行う光ピックアップ装置で、上記ビーム整形プリズムを用いてビーム整形を行うと以下の如き問題が生じる。 即ち、回折素子により分離された３つの光ビームのうち０次光ビームが「ビーム整形プリズムの射出面から実質的に射出角：０で射出する」ようにすると、±１次光ビームの各射出角の絶対値が異なるものとなり、記録面上に形成される３つの光スポットのトラック直交方向の間隔が、前記「トラックピッチの１／２」からずれて、差動プッシュプル法の精度を低下させる原因となる。
また、光源としての半導体レーザの発光波長は、情報再生時の出力（３ｍＷ）と情報記録時の出力（３０ｍＷ）の差で２〜３ｎｍの波長変動を生じ、使用温度が変動すると温度差：５度で略１ｎｍの波長変動を生ずる。また、高周波重畳におけるマルチモード化に伴い、スペクトル幅がピーク間にして５ｎｍ程度増大する。このような波長変動により、回折素子とビーム整形プリズムで色収差が発生し、光情報記録媒体面上で光スポットの間隔が変動し、トラッキング制御の精度を低下させる原因となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、光ピックアップ装置において、ビーム整形プリズムによるビーム整形を行いつつ、差動プッシュプル方法により精度の良いトラッキング制御を実現することを課題とする。
この発明はまた、上記課題に加えて、光源として用いられる半導体レーザにおける波長変動のトラッキング制御への影響を有効に軽減することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の光ピックアップ装置は「光源としての半導体レーザからの光ビームを、回折素子の回折作用により０次光ビーム及び±１次光ビームに分離し、各光ビームを対物レンズにより光情報記録媒体の記録面に集光照射し、記録面により反射された各戻り光ビームに基づく差動プッシュプル法によりトラッキング制御を行いつつ、情報の記録・再生・消去の１以上を行う光ピックアップ装置」であって、ビーム整形プリズムを有する。
「ビーム整形プリズム」は、回折素子により分離した３本の光ビームの各々に対し、楕円状のファーフィールドパターンの短軸方向のビーム径のみを拡大し、円形に近いファーフィールドパターンを得るためのものである。
請求項１記載の光ピックアップ装置は、以下の如き特徴を有する。
即ち、回折素子へ光源側から入射する光ビームの主光線と、この光ビームにおける楕円状のファーフィールドパターンの短軸方向とを含む平面内において、回折素子を主光線に直交する方向に対して傾ける。
回折素子の傾き角は「ビーム整形プリズムからビーム整形されて射出する±１次光ビームの射出角の絶対値が、光源の基準波長において略等しくなる」ように設定される。
「光源の基準波長」は、出力差や温度差による波長変動の生じていない状態における発光波長である。
「回折素子」としては、透過型の回折素子を用いることも（請求項２）、反射型の回折素子を用いることも（請求項３）できる。
上記請求項１または２または３記載の光ピックアップ装置において「光情報記録媒体からの戻り光ビームを、半導体レーザから光情報記録媒体へ向かう光ビームの光路から検出部へ分離する光路分離手段」を、回折素子と対物レンズとの間に配置することができる。
この場合、光路分離手段を「ビーム整形プリズムと対物レンズとの間」に配置することができる（請求項５）。
【０００６】
この請求項５記載の光ピックアップ装置において、ビーム整形プリズムと対物レンズとの間に配置される光路分離手段を「ビーム整形プリズム側に配置される偏光ビームスプリッタと、対物レンズ側に配置される１／４波長板」で構成することができる（請求項６）。
また、上記請求項１〜６の任意の１に記載の光ピックアップ装置において、光源としての半導体レーザからの光ビームを、コリメートレンズにより平行光ビームに変換して回折素子へ入射させることができる（請求項７）。
上記請求項１〜６の任意の１に記載の光ピックアップ装置において、上記回折素子の傾き角を「ビーム整形プリズムからビーム整形されて射出する±１次光ビームの射出角の絶対値が、光源の基準波長において略等しくなり、且つ、光源の波長変化により大きく影響されなくなる」ように設定することができる（請求項８）。
この発明の光情報処理方法は「光源としての半導体レーザからの光ビームを、回折素子の回折作用により０次光ビーム及び±１次光ビームに分離し、各光ビームを対物レンズにより光情報記録媒体の記録面に集光照射し、記録面により反射された各戻り光ビームに基づく差動プッシュプル法によりトラッキング制御を行いつつ、情報の記録・再生・消去の１以上を行う光ピックアップ装置を用いる光情報処理方法」である。
請求項９記載の光情報処理方法は、光ピックアップ装置として前記請求項１〜７の任意の１に記載のものを用い「ビーム整形プリズムからビーム整形されて射出する±１次光ビームの射出角の絶対値が、光源の基準波長において略等しくなる状態で、情報の記録・再生・消去の１以上を行う」ことを特徴とする。
【０００７】
請求項１０記載の光情報処理方法は、ピックアップ装置として前記請求項８記載のものを用い「ビーム整形プリズムからビーム整形されて射出する±１次光ビームの射出角の絶対値が、光源の基準波長において略等しくなり、且つ光源の波長変化により大きく影響されない状態で、情報の記録・再生・消去の１以上を行う」ことを特徴とする。
この発明の光情報処理装置は「光情報記録媒体である光ディスクに対し、情報の記録・再生・消去の１以上を行う光情報処理装置であって、保持部と、駆動手段と、光ピックアップ装置と、変位駆動手段とを有する（請求項１１）。
「保持部」は、光ディスクをセットされて保持する。
「駆動手段」は、保持部にセットされた光ディスクを回転駆動する。
「光ピックアップ装置」は、セットされた光ディスクに対し、情報の記録・再生・消去の１以上を行う光ピックアップ装置であり、前記請求項１〜８の任意の１に記載のものを用いることができる。
「変位駆動手段」は、光ピックアップ装置の少なくとも一部を光ディスクの半径方向へ変位駆動する。
上記の「情報の記録・再生・消去の１以上を行う」とは、光情報記録媒体に対して、情報を記録すること、記録されている情報を再生すること、記録されている情報を消去すること、情報の記録と再生とを行うこと、情報の記録と消去とを行うこと、情報の再生と消去とを行うこと、情報の記録と再生と消去とを行うことを総称する。
また、上記請求項５記載の光ピックアップ装置は、光源である半導体レーザから１／４波長板までの部分を固定部として不動部材に固定し、１／４波長板と対物レンズの間に偏向プリズムを配置し、この偏向プリズムと対物レンズとを固定部に対してトラック直交方向へ独立に変位可能な可動部とする所謂「分離型光ピックアップ装置」として構成することもできる。上記請求項１１記載の「光ピックアップ装置の少なくとも一部を光ディスクの半径方向へ変位駆動する」とは、このような場合を言う。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１に、光ピックアップ装置の実施の１形態を要部のみ示す。
図１（ａ）において、光源としての半導体レーザ１からの出射された光ビームは、コリメートレンズ２により「平行光ビーム」に変換される。半導体レーザ１から放射される光ビームの「ファーフィールドパターン」は、図１（ａ）の図面に直交する方向を長手方向とする楕円形状である。従って上記ファーフィールドパターンの短軸方向は図面に平行な面内にある。
コリメートレンズ２から射出した平行光ビームは、透過型の回折素子３を透過し、回折作用により（図面に平行な面内で）３本の光ビーム、即ち、０次光ビーム、＋１次光ビーム、―１次光ビームに分離する。なお、繁雑を避けるため、図には「０次光ビーム（回折素子３を直進的に透過する）」のみを示す。上記３本の光ビームは何れも平行光ビームである。
回折素子３は透明な平行平板状であって「回折格子」を形成されており、光源側から入射してくる平行光ビームの主光線と、この平行光ビームにおける楕円状のファーフィールドパターンの短軸方向とを含む平面内（図１（ａ）で図面に平行な面内）において「上記主光線に直交する方向」に対して傾けて配置されている。この「傾き」の傾き角を図の如く「β（図において、時計回りの回転角を正とする）」とする。
回折素子３により分離した３本の光ビームは、続いてビーム整形プリズム４に入射し、各光ビームともビーム整形プリズム４を透過する際の屈折作用により、ファーフィールドパターンの短軸方向のビーム径のみが拡大され、略円形状のファーフィールドパターンを持った光ビームとなる。
このとき、ビーム整形プリズム４から射出する光ビームの射出角は、０次光ビームが実質的に射出角：０で、＋１次光ビームと−１次光ビームとは、０次光ビームを挟んで互いに逆の向きに微小角傾く。
【０００９】
ビーム整形された３本の光ビームは、続いて偏光ビームスプリッタ５と１／４波長板６とを順次に透過する。半導体レーザ１から放射される光ビームは「偏光ビームスプリッタ５に対してＰ偏光状態にある直線偏光」であり、対物レンズ７側へ向かって１／４波長板６を透過することにより各光ビームは「円偏光状態」となる。
３本の光ビームは次いで対物レンズ６を透過し、対物レンズ６の作用により、それぞれ集光され、光情報記録媒体としての光ディスク８の記録面８Ａ上に光スポットを形成する。
図１（ｂ）の左側の部分は、上記３本の光ビームが記録面８Ａ上に形成する光スポットの状態を示している。符号「Ｂｍ」で示すのは「０次光ビームが形成する光スポット」であり、符号「Ｂｓ」で示すのは「±１次光ビームにより形成される光スポットである。
図１（ｂ）に示すように、記録面にはグルーブ（溝）とランドが形成されており、０次光ビームによる光スポットＢｍはグルーブ部に照射され、±１次光ビームによる各光スポットＢｓは、光スポットＢｍを挟んで、トラック直交方向（図の左右方向）へ、光スポットＢｍに対して距離：Ｑ（トラックピッチＴｐの１／２）だけずれてランド部に照射される。
図１（ａ）に戻ると、記録面８Ａにより反射された３本の光ビームは、各々戻り光ビームとして対物レンズ７と１／４波長板６を透過し、当初とは偏光方向が９０度旋回した直線偏光状態になる。この直線偏光状態は偏光ビームスプリッタ５に対してＳ偏光である。従って、偏光ビームスプリッタ５は入射してくる各戻り光ビームを集光レンズ９に向けて反射する。
集光レンズ９は３本の戻り光ビームを、それぞれ集光光束に変換する。これら集光光束はシリンドリカルレンズ１０を透過して非点収差を与えられ、受光素子１１に入射する。
【００１０】
受光素子１１は図１（ｂ）に示すように、３つの受光部１１ｍ、１１ｓ１、１１ｓ２を有する。受光部１１ｍには０次光ビームの戻り光ビームが集光し、受光部１１ｓ１，１１ｓ２にはそれぞれ、＋１次光ビーム及び−１次光ビームの戻り光ビームが集光する。なお、フォーカシング制御は周知の「非点収差法」で実行されるので、各受光部１１ｍ、１１ｓ１、１１ｓ２は受光面を４分割されたものであるが、図面の繁雑をさけるため、２分割受光面として描いてある。
受光部１１ｍからはトラックエラー信号用の信号：Ｆ１とＥ１が出力され、受光部１１ｓ１からはトラックエラー信号用の信号：Ｆ２とＥ２が、受光部１１ｓ２からはトラックエラー信号用の信号：Ｆ３とＥ３がそれぞれ出力する。これら信号はそれぞれ減算器１２ｍ、１２ｓ１，１２ｓ２で減算される。減算器１２ｍ、１２ｓ１，１２ｓ２の各出力：ＴＥ１、ＴＥ２、ＴＥ３は図の如く、減算器１５で減算され、出力：ＴＥＤＰＰとなって出力する。
即ち、ＴＥ１＝Ｅ１―Ｆ１、ＴＥ２＝Ｅ２−Ｆ２、ＴＥ３＝Ｅ３−Ｆ３であり
ＴＥＤＰＰ＝ＴＥ１−（１／２）・（ＴＥ２＋ＴＥ３）
である。出力信号：ＴＥＤＰＰをトラックエラー信号とするプッシュプル法によるトラッキング制御が「差動プッシュプル法」である。
差動プッシュプル法では、０次光ビームによるプッシュプル信号：ＴＥ１と、±１次光ビームによるプッシュプル信号ＴＥ２、ＴＥ３は共に「対物レンズ７の光軸に対する入射光ビームの軸ずれや、対物レンズ７と光ディスク８との相対的なチルトによるオフセット量」に対して変化が等量であるため、上記のフォーカスエラー信号：ＴＥＤＰＰを用いることにより、上記オフセット発生をキャンセルすることができる。
なお、図１（ｂ）において、符号１３、１４は共に、信号のゲインを調整するゲイン調整回路である。これらゲイン調整回路による調整により、フォーカスエラー信号：ＴＥＤＰＰが０のときに、０次光ビームの光スポットＢｍが正しくグルーブ上に位置するように調整を行う。
【００１１】
図２は、回折素子３からの光ビーム（０次光ビームのみを代表させて描いてある）がビーム整形プリズム４によりビーム整形される状態を説明図的に示している。
回折素子３の回折角を「θ」、回折素子３の有する回折格子のピッチを「ｄ」、回折の次数を「ｍ」とすると、ｍ次の回折光ビームの回折角:θは、前記傾き角:β、回折次数：ｍ、ピッチ：ｄと共に次の関係を満足する。
ｍλ＝ｄ・（ｓｉｎθ±ｓｉｎβ） （１）
ここで、符号「±」は光源側からの回折素子３への入射光ビームと回折光ビームが回折格子の面の法線に対して同じ側にあれば正の符号、異なる側にあれば負の符号をとる。
また、ビーム整形プリズム４の屈折率を「ｎ」、頂角を「α」、ビーム整形プリズム４の入射面での入射角、屈折角をφ１、φ２とし、射出面の入射角、屈折角をそれぞれφ３、φ４とすると、これらの間には以下の関係が成り立つ。
ｓｉｎφ１＝ｎ・ｓｉｎφ２ （２）
φ３＝φ２−α （３）
ｎ・ｓｉｎφ３＝ｓｉｎφ４ （４）
ビーム整形プリズム４の材質が例えば「硝材のＢＫ７」の場合、基準波長：６６０ｎｍのときビーム整形プリズム４の屈折率：ｎは１．５１４２０７となる。ビーム整形プリズム４の頂角：αを３８．４度、０次光ビームのビーム整形プリズム４への入射角：φ1ｍ＝７０．２度とすると、ビーム整形されてビーム整形プリズム４から射出する０次光ビームの射出角：φｍ４は実質的に０となる。回折素子３は「傾き角：β＝０において、―１次光ビームの回折角が−０．８度、＋１次光ビームの回折角が＋０．８度となる」ように形成されているものとする。
【００１２】
このとき±１次光ビームのビーム整形プリズム４からの射出角：φ４ｓ１、φ４ｓ２はそれぞれ、φ４ｓ１＝―０．３１度、φ４ｓ２＝＋０．３５度となる。±１次光ビームのビーム整形プリズム４からの射出角：φ４ｓ１、φ４ｓ２は、互いに符号が逆で絶対値が等しいのが理想であるが、このように、φ４ｓ１とφ４ｓ２の絶対値に「かなり大きな差」があると、０次光ビームの光スポットと＋１次光ビームの光スポットとのトラック直交方向の間隔と、０次光ビームの光スポットと−１次光ビームの光スポットとのトラック直交方向の間隔とに、無視できない差が生じるため、差動プッシュプル法によるトラッキング制御の精度を低下させる原因になる。
発明者は、上記の条件において、回折素子３の傾き角：βを変化させることにより、±１次光ビームのビーム整形プリズム４からの射出角：φ４ｓ１、φ４ｓ２の絶対値が、図３の如くに変化することを見出した。
即ち、射出角：φ４ｓ１、φ４ｓ２は、回折素子の傾き角：βを正・負何れの向きに変化させても、符号は逆のままであるが、これらの絶対値の差は、特に傾き角：βを正の側に増大させるに従い、次第に減少し、β＝５０〜６０度の範囲では射出角：φ４ｓ１、φ４ｓ２の絶対値の差が０もしくは０に極めて近い値になる。
従って、回折素子３の傾き角：βを５０〜６０度の範囲内の適当な値に設定すれば、ビーム整形プリズム４からビーム整形されて射出する±１次光ビームの射出角：φ４ｓ１、φ４ｓ２の絶対値が、光源の基準波長（６６０ｎｍ）において略等しくなるようにすることができる。
そして、このようにすることにより、０次光ビームの光スポットと＋１次光ビームの光スポットとのトラック直交方向の間隔と、０次光ビームの光スポットと−１次光ビームの光スポットとのトラック直交方向の間隔とを、有効に近しいものとし、差動プッシュプル法によるトラッキング制御を精度良く行うことが可能になる。
【００１３】
【実施例】
ここで具体的な実施例を挙げる。
上記の条件において、回折素子３の傾き角：βを５６度に設定したところ、回折素子３による―１次光ビームの回折角：−５７．４度、＋１次光ビームの回折角：＋５４．７度であり、±１次光ビームのビーム整形プリズム４からの射出角：φ４ｓ１、φ４ｓ２はそれぞれ、φ４ｓ１＝―０．５９度、φ４ｓ２＝＋０．５８度となる。
従って、射出角：φ４ｓ１、φ４ｓ２の絶対値が、光源の基準波長において略等しく、差動プッシュプル法によるトラッキング制御を精度良く行うことが可能である。
発明者はまた、上記の条件下において、光源である半導体レーザ１の発光波長が、基準波長６６０ｎｍから６７０ｎｍに変化した状態において、回折素子３の傾き角：βの変化により、前記射出角：φ４ｓ１、φ４ｓ２がどのように変化するかを調べた。その結果は図４に示す如くである。
この結果から明らかなように、傾き角：βが０であるとき、波長が６７０ｎｍに変化したことに起因して、射出角：φ４ｓ１、φ４ｓ２はそれぞれ、φ４ｓ１＝―０．３０度、φ４ｓ２＝０．３６度となり、各絶対値の差は０．０６度であり、基準波長：６６０ｎｍにおける絶対値差：０．０４度に比して、さらに０．０２度大きくなっている。
これに対し、傾き角：βが５０〜６０度の領域では、射出角：φ４ｓ１、φ４ｓ２の絶対値の差は依然として小さい。特にβ＝６０度では、上記絶対値差は０である。
従って、上記実施例の場合のように、傾き角：βを６０度に近い５６度に設定した場合は、基準波長：６６０ｎｍの場合においても、また、発光波長が６７０ｎｍに変化したときにも、良好な精度で「差動プッシュプル法によるトラッキング制御」を実行することができる。
【００１４】
図５に、光ピックアップ装置の実施の別形態を示す。繁雑を避けるため、混同の虞がないと思われるものについては、図１（ａ）におけると同一の符号を付した。
図１の実施の形態との差異は、回折素子として反射型の回折素子３Ａが用いられていることである。
この実施の形態の場合にも「回折素子３Ａの傾き角：βを適当に設定する」ことにより、ビーム整形プリズムからビーム整形されて射出する±１次光ビームの射出角：φ４ｓ１、φ４ｓ２の絶対値が、光源の基準波長：６６０ｎｍにおいて略等しくなるように、また、波長変動が生じても上記射出角の絶対値の差が小さく、「差動プッシュプル法によるトラッキング制御」を精度良く実行することができるようにすることが可能である。
図１に示した実施の形態のように、透過型の回折素子３を用いる場合、これを入射光ビームに対して傾けて用いるので、回折素子３による±１次光ビームに非点収差が発生し、ビーム整形プリズム透過後に、収差が発生する。図５に示す実施の形態のように、反射型の回折素子３Ａを用いれば、このような収差の発生はない。
なお、上記非点収差の発生に対しては以下のように対処できる。
即ち、回折素子３の回折格子を「単純回折格子」即ち、回折分離方向をｙ軸とする直交座標(ｘ、ｙ)系に対し、適当な定数αによる位相伝達関数：α・ｙのみに従うパターンとするのでなく、高次の補正項：σ(ｘ、ｙ)を用い、
φ（ｘ、ｙ）＝α・ｙ＋σ(ｘ、ｙ)
に従うパターンに従う回折格子を形成し、補正項：σ(ｘ、ｙ)を最適化することにより、上記収差を抑制できる。
【００１５】
図１、図５に示す各実施の形態では、いずれも対物レンズ６と回折素子３との間の光路中に「光路分離手段」である偏光ビームスプリッタ５と１／４波長板６とを配置している。このようにすると、光ディスクからの各戻り光ビームが回折素子３を再透過しないので、不要な回折光の発生を防止できる。仮に、上記光路分離手段を光源と回折素子との間に配備したとすると、各戻り光ビームが回折素子３を再透過してしまい、各々０次・±１次光ビームを発生してしまうので「受光信号のクロストーク」などを発生させてしまう。
図６は、この発明の光情報処理装置の実施の１形態を説明図的に示している。この実施の形態の光情報処理装置は「光ディスクドライブ」であり、光情報記録媒体であるディスク１０７に対し、情報の記録・再生・消去の１以上を行うものであり、光ディスク１０７をセットされる保持部２００と、この保持部２００にセットされた光ディスク１０７を回転駆動する「駆動手段」としてのモータＭＴと、セットされた光ディスク１０７に対し、記録・再生・消去の１以上を行う光ピックアップ装置２０４と、この光ピックアップ装置の少なくとも一部（分離型のときの可動部）を光ディスク１０７の半径方向へ変位駆動する「変位駆動手段」としての駆動部２０２とを有する。そして、光ピックアップ装置２０４は、上に実施の形態を説明したものを用いることができる。
【００１６】
即ち、上に図１〜５に即して実施の形態を説明した光ピックアップ装置は、光源としての半導体レーザ１からの光ビームを、回折素子３の回折作用により０次光ビーム及び±１次光ビームに分離し、各光ビームを対物レンズ７により光情報記録媒体８の記録面８Ａに集光照射し、記録面８Ａにより反射された各戻り光ビームに基づく差動プッシュプル法によりトラッキング制御を行いつつ、情報の記録・再生・消去の１以上を行う光ピックアップ装置であって、回折素子３（３Ａ）により分離した３本の光ビームの各々に対し、楕円状のファーフィールドパターンの短軸方向のビーム径のみを拡大し、円形に近いファーフィールドパターンを得るビーム整形プリズム４を有し、回折素子３（３Ａ）へ光源側から入射する光ビームの主光線と、この光ビームにおける楕円状のファーフィールドパターンの短軸方向とを含む平面内において、回折素子３（３Ａ）を上記主光線に直交する方向に対して傾け、ビーム整形プリズム４からビーム整形されて射出する±１次光ビームの射出角：φ４ｓ１、φ４ｓ２の絶対値が、光源の基準波長（６６０ｎｍ）において略等しくなるように、回折素子３（３Ａ）の傾き角：βを設定したものである（請求項１）。
また、図１の実施の形態の光ピックアップ装置では、回折素子３が「透過型の回折素子」であり（請求項２）、図５の実施の形態の光ピックアップ装置では、回折素子３Ａは「反射型の回折素子」である（請求項３）。
また、図１、図５の実施の形態の光ピックアップ装置とも、光情報記録媒体８からの戻り光ビームを、半導体レーザ１から光情報記録媒体８へ向かう光ビームの光路から検出部１１へ分離する光路分離手段５，６を、回折素子３（３Ａ）と対物レンズ７との間に配置したものであり（請求項４）、光路分離手段５，６は「ビーム整形プリズム４と対物レンズ７との間」に配置され（請求項５）、光路分離手段は「ビーム整形プリズム４側に配置される偏光ビームスプリッタ５と、対物レンズ側７に配置される１／４波長板６」とで構成される(請求項６)。
【００１７】
さらに、図１、図５の実施の形態の光ピックアップ装置とも、光源としての半導体レーザ１からの光ビームは、コリメートレンズ２により平行光ビームに変換して回折素子３へ入射させられており（請求項７）、上記具体的な実施例で、ビーム整形プリズム４からビーム整形されて射出する±１次光ビームの射出角：φ４ｓ１、φ４ｓ２の絶対値が、光源の基準波長（６６０ｎｍ）において略等しくなり、且つ光源の波長変化により大きく影響されなくなるように、回折素子の傾き角を設定したものである（請求項８）。
従って、上記実施の形態の光ピックアップ装置によれば、光源としての半導体レーザ１からの光ビームを、回折素子３（３Ａ）の回折作用により０次光ビーム及び±１次光ビームに分離し、各光ビームを対物レンズ７により光情報記録媒体８の記録面８Ａに集光照射し、記録面８Ａにより反射された各戻り光ビームに基づく差動プッシュプル法によりトラッキング制御を行いつつ、情報の記録・再生・消去の１以上を行う光ピックアップ装置を用いる光情報処理方法であって、ビーム整形プリズム４からビーム整形されて射出する±１次光ビームの射出角の絶対値が、光源１の基準波長において略等しくなる状態で、情報の記録・再生・消去の１以上を行う光情報処理方法を実施することが出来（請求項９）、さらに、ビーム整形プリズム４からビーム整形されて射出する±１次光ビームの射出角：φ４ｓ１、φ４ｓ２の絶対値が、光源１の基準波長において略等しくなり、且つ光源の波長変化により大きく影響されない状態で、情報の記録・再生・消去の１以上を行う光情報処理方法を実施することができる（請求項１０）。
【００１８】
また、図６の実施の形態の光情報処理装置は、光情報記録媒体である光ディスク１０７に対し、情報の記録・再生・消去の１以上を行う光情報処理装置であって、光ディスク１０７をセットされて保持する保持部２００と、この保持部にセットされた光ディスクを回転駆動する駆動手段ＭＴと、セットされた光ディスク１０７に対し、情報の記録・再生・消去の１以上を行う光ピックアップ装置２０４と、この光ピックアップ装置の少なくとも一部を光ディスクの半径方向へ変位駆動する変位駆動手段２０２とを有し、光ピックアップ装置として、前記実施の形態や実施例に示したものを用いるものである（請求項１１）。
【００１９】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば新規な光ピックアップ装置・光情報処理方法・光情報処理装置を実現できる。この発明の光ピックアップ装置・光情報処理方法によれば、ビーム整形プリズムによるビーム整形を行いつつ、差動プッシュプル法によるトラッキング制御を精度良く行うことが可能であり、また光源における波長変動に影響されにくい。従って、このような光ピックアップ装置を用いることにより、光ディスクへの情報の記録・再生・消去の１以上を良好に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光ピックアップ装置の実施の１形態を説明するための図である。
【図２】図１の実施の形態における特徴部分を説明するための図である。
【図３】光源の基準波長：６６０ｎｍにおいて、回折素子の傾き角の変化に伴なう、±１次光ビームのビーム整形プリズムからの射出角の変化を説明するための図である。
【図４】光源の発光波長が６７０ｎｍとなったときの、回折素子の傾き角の変化に伴なう、±１次光ビームのビーム整形プリズムからの射出角の変化を説明するための図である。
【図５】光ピックアップ装置の実施の別形態を要部のみ示す図である。
【図６】光情報処理装置の実施の１形態を要部のみ示す図である。
【符号の説明】
１ 半導体レーザ（光源）
２ コリメートレンズ
３ 回折素子
４ ビーム整形プリズム
５ 偏光ビームスプリッタ
６ １／４波長板
７ 対物レンズ
８ 光ディスク（光情報記録媒体）
８Ａ 記録面
９ 集光レンズ
１０ シリンドリカルレンズ
１１ 受光素子
β 回折素子の傾き角
【発明の属する技術分野】
この発明は光ピックアップ装置・光情報処理方法・光情報処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ピックアップ装置は、光ディスク等の光情報記録媒体に対して情報の記録や再生を行うための装置として知られている。
光ピックアップ装置では、光源からの光ビームが対物レンズにより、光情報記録媒体の記録面に光スポットとして集光され、記録面により反射された戻り光ビームが検出部へ導光され、検出部からの検出信号に基づき、フォーカスエラー信号及びトラックエラー信号や再生信号が形成される。
上記フォーカスエラー信号に基づき「光スポットを記録面に結像させるフォーカシング制御」が行われ、上記トラックエラー信号に基づき「光スポットがトラックを外れないようにするトラッキング制御」が行われる。
トラッキング制御として良く知られた「プッシュプル法」は、対物レンズがトラッキング制御により大きく移動した場合や、光情報記録媒体と対物レンズの間に相対的な傾きが生じた場合、トラックエラー信号にオフセットが発生してトラッキング制御の障害を来すことが知られ、このようなオフセットを除去できるトラッキング制御方法として「差動プッシュプル法」が知られている（特開平４−３４２１２号）。
この方法では、光源からの光ビームを回折素子の回折作用により、０次光ビームと±１次光ビームの３本の光ビームに分離し、これら３本の光ビームによる３つの光スポットが、光情報記録媒体の記録面上でトラック直交方向に、トラックピッチの１／２ずつ「ずれる」ようにする。
光ピックアップ装置の光源として一般に用いられる半導体レーザから放射される光ビームはファーフィールドパターンが楕円状であるので、この光ビームを記録面上に集光させると、形成される光スポットの形状も楕円状になる。光スポットの形状としては円形に近いものが望ましく、円形に近い光スポットを得るために「ビーム整形」が行われる。
【０００３】
ビーム整形の１方法として知られた「ビーム整形プリズムを用いる方法」は、プリズムの屈折を利用し、上記楕円状のファーフィールドパターンの短軸方向のビーム径のみを拡大して、長軸方向のビーム径に略等しくする方法である。このビーム整形方法は、光源からの光ビームの有する光エネルギを無駄にすることなくビーム整形できる点で優れている。
上記差動プッシュプル法でトラッキング制御を行う光ピックアップ装置で、上記ビーム整形プリズムを用いてビーム整形を行うと以下の如き問題が生じる。 即ち、回折素子により分離された３つの光ビームのうち０次光ビームが「ビーム整形プリズムの射出面から実質的に射出角：０で射出する」ようにすると、±１次光ビームの各射出角の絶対値が異なるものとなり、記録面上に形成される３つの光スポットのトラック直交方向の間隔が、前記「トラックピッチの１／２」からずれて、差動プッシュプル法の精度を低下させる原因となる。
また、光源としての半導体レーザの発光波長は、情報再生時の出力（３ｍＷ）と情報記録時の出力（３０ｍＷ）の差で２〜３ｎｍの波長変動を生じ、使用温度が変動すると温度差：５度で略１ｎｍの波長変動を生ずる。また、高周波重畳におけるマルチモード化に伴い、スペクトル幅がピーク間にして５ｎｍ程度増大する。このような波長変動により、回折素子とビーム整形プリズムで色収差が発生し、光情報記録媒体面上で光スポットの間隔が変動し、トラッキング制御の精度を低下させる原因となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、光ピックアップ装置において、ビーム整形プリズムによるビーム整形を行いつつ、差動プッシュプル方法により精度の良いトラッキング制御を実現することを課題とする。
この発明はまた、上記課題に加えて、光源として用いられる半導体レーザにおける波長変動のトラッキング制御への影響を有効に軽減することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の光ピックアップ装置は「光源としての半導体レーザからの光ビームを、回折素子の回折作用により０次光ビーム及び±１次光ビームに分離し、各光ビームを対物レンズにより光情報記録媒体の記録面に集光照射し、記録面により反射された各戻り光ビームに基づく差動プッシュプル法によりトラッキング制御を行いつつ、情報の記録・再生・消去の１以上を行う光ピックアップ装置」であって、ビーム整形プリズムを有する。
「ビーム整形プリズム」は、回折素子により分離した３本の光ビームの各々に対し、楕円状のファーフィールドパターンの短軸方向のビーム径のみを拡大し、円形に近いファーフィールドパターンを得るためのものである。
請求項１記載の光ピックアップ装置は、以下の如き特徴を有する。
即ち、回折素子へ光源側から入射する光ビームの主光線と、この光ビームにおける楕円状のファーフィールドパターンの短軸方向とを含む平面内において、回折素子を主光線に直交する方向に対して傾ける。
回折素子の傾き角は「ビーム整形プリズムからビーム整形されて射出する±１次光ビームの射出角の絶対値が、光源の基準波長において略等しくなる」ように設定される。
「光源の基準波長」は、出力差や温度差による波長変動の生じていない状態における発光波長である。
「回折素子」としては、透過型の回折素子を用いることも（請求項２）、反射型の回折素子を用いることも（請求項３）できる。
上記請求項１または２または３記載の光ピックアップ装置において「光情報記録媒体からの戻り光ビームを、半導体レーザから光情報記録媒体へ向かう光ビームの光路から検出部へ分離する光路分離手段」を、回折素子と対物レンズとの間に配置することができる。
この場合、光路分離手段を「ビーム整形プリズムと対物レンズとの間」に配置することができる（請求項５）。
【０００６】
この請求項５記載の光ピックアップ装置において、ビーム整形プリズムと対物レンズとの間に配置される光路分離手段を「ビーム整形プリズム側に配置される偏光ビームスプリッタと、対物レンズ側に配置される１／４波長板」で構成することができる（請求項６）。
また、上記請求項１〜６の任意の１に記載の光ピックアップ装置において、光源としての半導体レーザからの光ビームを、コリメートレンズにより平行光ビームに変換して回折素子へ入射させることができる（請求項７）。
上記請求項１〜６の任意の１に記載の光ピックアップ装置において、上記回折素子の傾き角を「ビーム整形プリズムからビーム整形されて射出する±１次光ビームの射出角の絶対値が、光源の基準波長において略等しくなり、且つ、光源の波長変化により大きく影響されなくなる」ように設定することができる（請求項８）。
この発明の光情報処理方法は「光源としての半導体レーザからの光ビームを、回折素子の回折作用により０次光ビーム及び±１次光ビームに分離し、各光ビームを対物レンズにより光情報記録媒体の記録面に集光照射し、記録面により反射された各戻り光ビームに基づく差動プッシュプル法によりトラッキング制御を行いつつ、情報の記録・再生・消去の１以上を行う光ピックアップ装置を用いる光情報処理方法」である。
請求項９記載の光情報処理方法は、光ピックアップ装置として前記請求項１〜７の任意の１に記載のものを用い「ビーム整形プリズムからビーム整形されて射出する±１次光ビームの射出角の絶対値が、光源の基準波長において略等しくなる状態で、情報の記録・再生・消去の１以上を行う」ことを特徴とする。
【０００７】
請求項１０記載の光情報処理方法は、ピックアップ装置として前記請求項８記載のものを用い「ビーム整形プリズムからビーム整形されて射出する±１次光ビームの射出角の絶対値が、光源の基準波長において略等しくなり、且つ光源の波長変化により大きく影響されない状態で、情報の記録・再生・消去の１以上を行う」ことを特徴とする。
この発明の光情報処理装置は「光情報記録媒体である光ディスクに対し、情報の記録・再生・消去の１以上を行う光情報処理装置であって、保持部と、駆動手段と、光ピックアップ装置と、変位駆動手段とを有する（請求項１１）。
「保持部」は、光ディスクをセットされて保持する。
「駆動手段」は、保持部にセットされた光ディスクを回転駆動する。
「光ピックアップ装置」は、セットされた光ディスクに対し、情報の記録・再生・消去の１以上を行う光ピックアップ装置であり、前記請求項１〜８の任意の１に記載のものを用いることができる。
「変位駆動手段」は、光ピックアップ装置の少なくとも一部を光ディスクの半径方向へ変位駆動する。
上記の「情報の記録・再生・消去の１以上を行う」とは、光情報記録媒体に対して、情報を記録すること、記録されている情報を再生すること、記録されている情報を消去すること、情報の記録と再生とを行うこと、情報の記録と消去とを行うこと、情報の再生と消去とを行うこと、情報の記録と再生と消去とを行うことを総称する。
また、上記請求項５記載の光ピックアップ装置は、光源である半導体レーザから１／４波長板までの部分を固定部として不動部材に固定し、１／４波長板と対物レンズの間に偏向プリズムを配置し、この偏向プリズムと対物レンズとを固定部に対してトラック直交方向へ独立に変位可能な可動部とする所謂「分離型光ピックアップ装置」として構成することもできる。上記請求項１１記載の「光ピックアップ装置の少なくとも一部を光ディスクの半径方向へ変位駆動する」とは、このような場合を言う。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１に、光ピックアップ装置の実施の１形態を要部のみ示す。
図１（ａ）において、光源としての半導体レーザ１からの出射された光ビームは、コリメートレンズ２により「平行光ビーム」に変換される。半導体レーザ１から放射される光ビームの「ファーフィールドパターン」は、図１（ａ）の図面に直交する方向を長手方向とする楕円形状である。従って上記ファーフィールドパターンの短軸方向は図面に平行な面内にある。
コリメートレンズ２から射出した平行光ビームは、透過型の回折素子３を透過し、回折作用により（図面に平行な面内で）３本の光ビーム、即ち、０次光ビーム、＋１次光ビーム、―１次光ビームに分離する。なお、繁雑を避けるため、図には「０次光ビーム（回折素子３を直進的に透過する）」のみを示す。上記３本の光ビームは何れも平行光ビームである。
回折素子３は透明な平行平板状であって「回折格子」を形成されており、光源側から入射してくる平行光ビームの主光線と、この平行光ビームにおける楕円状のファーフィールドパターンの短軸方向とを含む平面内（図１（ａ）で図面に平行な面内）において「上記主光線に直交する方向」に対して傾けて配置されている。この「傾き」の傾き角を図の如く「β（図において、時計回りの回転角を正とする）」とする。
回折素子３により分離した３本の光ビームは、続いてビーム整形プリズム４に入射し、各光ビームともビーム整形プリズム４を透過する際の屈折作用により、ファーフィールドパターンの短軸方向のビーム径のみが拡大され、略円形状のファーフィールドパターンを持った光ビームとなる。
このとき、ビーム整形プリズム４から射出する光ビームの射出角は、０次光ビームが実質的に射出角：０で、＋１次光ビームと−１次光ビームとは、０次光ビームを挟んで互いに逆の向きに微小角傾く。
【０００９】
ビーム整形された３本の光ビームは、続いて偏光ビームスプリッタ５と１／４波長板６とを順次に透過する。半導体レーザ１から放射される光ビームは「偏光ビームスプリッタ５に対してＰ偏光状態にある直線偏光」であり、対物レンズ７側へ向かって１／４波長板６を透過することにより各光ビームは「円偏光状態」となる。
３本の光ビームは次いで対物レンズ６を透過し、対物レンズ６の作用により、それぞれ集光され、光情報記録媒体としての光ディスク８の記録面８Ａ上に光スポットを形成する。
図１（ｂ）の左側の部分は、上記３本の光ビームが記録面８Ａ上に形成する光スポットの状態を示している。符号「Ｂｍ」で示すのは「０次光ビームが形成する光スポット」であり、符号「Ｂｓ」で示すのは「±１次光ビームにより形成される光スポットである。
図１（ｂ）に示すように、記録面にはグルーブ（溝）とランドが形成されており、０次光ビームによる光スポットＢｍはグルーブ部に照射され、±１次光ビームによる各光スポットＢｓは、光スポットＢｍを挟んで、トラック直交方向（図の左右方向）へ、光スポットＢｍに対して距離：Ｑ（トラックピッチＴｐの１／２）だけずれてランド部に照射される。
図１（ａ）に戻ると、記録面８Ａにより反射された３本の光ビームは、各々戻り光ビームとして対物レンズ７と１／４波長板６を透過し、当初とは偏光方向が９０度旋回した直線偏光状態になる。この直線偏光状態は偏光ビームスプリッタ５に対してＳ偏光である。従って、偏光ビームスプリッタ５は入射してくる各戻り光ビームを集光レンズ９に向けて反射する。
集光レンズ９は３本の戻り光ビームを、それぞれ集光光束に変換する。これら集光光束はシリンドリカルレンズ１０を透過して非点収差を与えられ、受光素子１１に入射する。
【００１０】
受光素子１１は図１（ｂ）に示すように、３つの受光部１１ｍ、１１ｓ１、１１ｓ２を有する。受光部１１ｍには０次光ビームの戻り光ビームが集光し、受光部１１ｓ１，１１ｓ２にはそれぞれ、＋１次光ビーム及び−１次光ビームの戻り光ビームが集光する。なお、フォーカシング制御は周知の「非点収差法」で実行されるので、各受光部１１ｍ、１１ｓ１、１１ｓ２は受光面を４分割されたものであるが、図面の繁雑をさけるため、２分割受光面として描いてある。
受光部１１ｍからはトラックエラー信号用の信号：Ｆ１とＥ１が出力され、受光部１１ｓ１からはトラックエラー信号用の信号：Ｆ２とＥ２が、受光部１１ｓ２からはトラックエラー信号用の信号：Ｆ３とＥ３がそれぞれ出力する。これら信号はそれぞれ減算器１２ｍ、１２ｓ１，１２ｓ２で減算される。減算器１２ｍ、１２ｓ１，１２ｓ２の各出力：ＴＥ１、ＴＥ２、ＴＥ３は図の如く、減算器１５で減算され、出力：ＴＥＤＰＰとなって出力する。
即ち、ＴＥ１＝Ｅ１―Ｆ１、ＴＥ２＝Ｅ２−Ｆ２、ＴＥ３＝Ｅ３−Ｆ３であり
ＴＥＤＰＰ＝ＴＥ１−（１／２）・（ＴＥ２＋ＴＥ３）
である。出力信号：ＴＥＤＰＰをトラックエラー信号とするプッシュプル法によるトラッキング制御が「差動プッシュプル法」である。
差動プッシュプル法では、０次光ビームによるプッシュプル信号：ＴＥ１と、±１次光ビームによるプッシュプル信号ＴＥ２、ＴＥ３は共に「対物レンズ７の光軸に対する入射光ビームの軸ずれや、対物レンズ７と光ディスク８との相対的なチルトによるオフセット量」に対して変化が等量であるため、上記のフォーカスエラー信号：ＴＥＤＰＰを用いることにより、上記オフセット発生をキャンセルすることができる。
なお、図１（ｂ）において、符号１３、１４は共に、信号のゲインを調整するゲイン調整回路である。これらゲイン調整回路による調整により、フォーカスエラー信号：ＴＥＤＰＰが０のときに、０次光ビームの光スポットＢｍが正しくグルーブ上に位置するように調整を行う。
【００１１】
図２は、回折素子３からの光ビーム（０次光ビームのみを代表させて描いてある）がビーム整形プリズム４によりビーム整形される状態を説明図的に示している。
回折素子３の回折角を「θ」、回折素子３の有する回折格子のピッチを「ｄ」、回折の次数を「ｍ」とすると、ｍ次の回折光ビームの回折角:θは、前記傾き角:β、回折次数：ｍ、ピッチ：ｄと共に次の関係を満足する。
ｍλ＝ｄ・（ｓｉｎθ±ｓｉｎβ） （１）
ここで、符号「±」は光源側からの回折素子３への入射光ビームと回折光ビームが回折格子の面の法線に対して同じ側にあれば正の符号、異なる側にあれば負の符号をとる。
また、ビーム整形プリズム４の屈折率を「ｎ」、頂角を「α」、ビーム整形プリズム４の入射面での入射角、屈折角をφ１、φ２とし、射出面の入射角、屈折角をそれぞれφ３、φ４とすると、これらの間には以下の関係が成り立つ。
ｓｉｎφ１＝ｎ・ｓｉｎφ２ （２）
φ３＝φ２−α （３）
ｎ・ｓｉｎφ３＝ｓｉｎφ４ （４）
ビーム整形プリズム４の材質が例えば「硝材のＢＫ７」の場合、基準波長：６６０ｎｍのときビーム整形プリズム４の屈折率：ｎは１．５１４２０７となる。ビーム整形プリズム４の頂角：αを３８．４度、０次光ビームのビーム整形プリズム４への入射角：φ1ｍ＝７０．２度とすると、ビーム整形されてビーム整形プリズム４から射出する０次光ビームの射出角：φｍ４は実質的に０となる。回折素子３は「傾き角：β＝０において、―１次光ビームの回折角が−０．８度、＋１次光ビームの回折角が＋０．８度となる」ように形成されているものとする。
【００１２】
このとき±１次光ビームのビーム整形プリズム４からの射出角：φ４ｓ１、φ４ｓ２はそれぞれ、φ４ｓ１＝―０．３１度、φ４ｓ２＝＋０．３５度となる。±１次光ビームのビーム整形プリズム４からの射出角：φ４ｓ１、φ４ｓ２は、互いに符号が逆で絶対値が等しいのが理想であるが、このように、φ４ｓ１とφ４ｓ２の絶対値に「かなり大きな差」があると、０次光ビームの光スポットと＋１次光ビームの光スポットとのトラック直交方向の間隔と、０次光ビームの光スポットと−１次光ビームの光スポットとのトラック直交方向の間隔とに、無視できない差が生じるため、差動プッシュプル法によるトラッキング制御の精度を低下させる原因になる。
発明者は、上記の条件において、回折素子３の傾き角：βを変化させることにより、±１次光ビームのビーム整形プリズム４からの射出角：φ４ｓ１、φ４ｓ２の絶対値が、図３の如くに変化することを見出した。
即ち、射出角：φ４ｓ１、φ４ｓ２は、回折素子の傾き角：βを正・負何れの向きに変化させても、符号は逆のままであるが、これらの絶対値の差は、特に傾き角：βを正の側に増大させるに従い、次第に減少し、β＝５０〜６０度の範囲では射出角：φ４ｓ１、φ４ｓ２の絶対値の差が０もしくは０に極めて近い値になる。
従って、回折素子３の傾き角：βを５０〜６０度の範囲内の適当な値に設定すれば、ビーム整形プリズム４からビーム整形されて射出する±１次光ビームの射出角：φ４ｓ１、φ４ｓ２の絶対値が、光源の基準波長（６６０ｎｍ）において略等しくなるようにすることができる。
そして、このようにすることにより、０次光ビームの光スポットと＋１次光ビームの光スポットとのトラック直交方向の間隔と、０次光ビームの光スポットと−１次光ビームの光スポットとのトラック直交方向の間隔とを、有効に近しいものとし、差動プッシュプル法によるトラッキング制御を精度良く行うことが可能になる。
【００１３】
【実施例】
ここで具体的な実施例を挙げる。
上記の条件において、回折素子３の傾き角：βを５６度に設定したところ、回折素子３による―１次光ビームの回折角：−５７．４度、＋１次光ビームの回折角：＋５４．７度であり、±１次光ビームのビーム整形プリズム４からの射出角：φ４ｓ１、φ４ｓ２はそれぞれ、φ４ｓ１＝―０．５９度、φ４ｓ２＝＋０．５８度となる。
従って、射出角：φ４ｓ１、φ４ｓ２の絶対値が、光源の基準波長において略等しく、差動プッシュプル法によるトラッキング制御を精度良く行うことが可能である。
発明者はまた、上記の条件下において、光源である半導体レーザ１の発光波長が、基準波長６６０ｎｍから６７０ｎｍに変化した状態において、回折素子３の傾き角：βの変化により、前記射出角：φ４ｓ１、φ４ｓ２がどのように変化するかを調べた。その結果は図４に示す如くである。
この結果から明らかなように、傾き角：βが０であるとき、波長が６７０ｎｍに変化したことに起因して、射出角：φ４ｓ１、φ４ｓ２はそれぞれ、φ４ｓ１＝―０．３０度、φ４ｓ２＝０．３６度となり、各絶対値の差は０．０６度であり、基準波長：６６０ｎｍにおける絶対値差：０．０４度に比して、さらに０．０２度大きくなっている。
これに対し、傾き角：βが５０〜６０度の領域では、射出角：φ４ｓ１、φ４ｓ２の絶対値の差は依然として小さい。特にβ＝６０度では、上記絶対値差は０である。
従って、上記実施例の場合のように、傾き角：βを６０度に近い５６度に設定した場合は、基準波長：６６０ｎｍの場合においても、また、発光波長が６７０ｎｍに変化したときにも、良好な精度で「差動プッシュプル法によるトラッキング制御」を実行することができる。
【００１４】
図５に、光ピックアップ装置の実施の別形態を示す。繁雑を避けるため、混同の虞がないと思われるものについては、図１（ａ）におけると同一の符号を付した。
図１の実施の形態との差異は、回折素子として反射型の回折素子３Ａが用いられていることである。
この実施の形態の場合にも「回折素子３Ａの傾き角：βを適当に設定する」ことにより、ビーム整形プリズムからビーム整形されて射出する±１次光ビームの射出角：φ４ｓ１、φ４ｓ２の絶対値が、光源の基準波長：６６０ｎｍにおいて略等しくなるように、また、波長変動が生じても上記射出角の絶対値の差が小さく、「差動プッシュプル法によるトラッキング制御」を精度良く実行することができるようにすることが可能である。
図１に示した実施の形態のように、透過型の回折素子３を用いる場合、これを入射光ビームに対して傾けて用いるので、回折素子３による±１次光ビームに非点収差が発生し、ビーム整形プリズム透過後に、収差が発生する。図５に示す実施の形態のように、反射型の回折素子３Ａを用いれば、このような収差の発生はない。
なお、上記非点収差の発生に対しては以下のように対処できる。
即ち、回折素子３の回折格子を「単純回折格子」即ち、回折分離方向をｙ軸とする直交座標(ｘ、ｙ)系に対し、適当な定数αによる位相伝達関数：α・ｙのみに従うパターンとするのでなく、高次の補正項：σ(ｘ、ｙ)を用い、
φ（ｘ、ｙ）＝α・ｙ＋σ(ｘ、ｙ)
に従うパターンに従う回折格子を形成し、補正項：σ(ｘ、ｙ)を最適化することにより、上記収差を抑制できる。
【００１５】
図１、図５に示す各実施の形態では、いずれも対物レンズ６と回折素子３との間の光路中に「光路分離手段」である偏光ビームスプリッタ５と１／４波長板６とを配置している。このようにすると、光ディスクからの各戻り光ビームが回折素子３を再透過しないので、不要な回折光の発生を防止できる。仮に、上記光路分離手段を光源と回折素子との間に配備したとすると、各戻り光ビームが回折素子３を再透過してしまい、各々０次・±１次光ビームを発生してしまうので「受光信号のクロストーク」などを発生させてしまう。
図６は、この発明の光情報処理装置の実施の１形態を説明図的に示している。この実施の形態の光情報処理装置は「光ディスクドライブ」であり、光情報記録媒体であるディスク１０７に対し、情報の記録・再生・消去の１以上を行うものであり、光ディスク１０７をセットされる保持部２００と、この保持部２００にセットされた光ディスク１０７を回転駆動する「駆動手段」としてのモータＭＴと、セットされた光ディスク１０７に対し、記録・再生・消去の１以上を行う光ピックアップ装置２０４と、この光ピックアップ装置の少なくとも一部（分離型のときの可動部）を光ディスク１０７の半径方向へ変位駆動する「変位駆動手段」としての駆動部２０２とを有する。そして、光ピックアップ装置２０４は、上に実施の形態を説明したものを用いることができる。
【００１６】
即ち、上に図１〜５に即して実施の形態を説明した光ピックアップ装置は、光源としての半導体レーザ１からの光ビームを、回折素子３の回折作用により０次光ビーム及び±１次光ビームに分離し、各光ビームを対物レンズ７により光情報記録媒体８の記録面８Ａに集光照射し、記録面８Ａにより反射された各戻り光ビームに基づく差動プッシュプル法によりトラッキング制御を行いつつ、情報の記録・再生・消去の１以上を行う光ピックアップ装置であって、回折素子３（３Ａ）により分離した３本の光ビームの各々に対し、楕円状のファーフィールドパターンの短軸方向のビーム径のみを拡大し、円形に近いファーフィールドパターンを得るビーム整形プリズム４を有し、回折素子３（３Ａ）へ光源側から入射する光ビームの主光線と、この光ビームにおける楕円状のファーフィールドパターンの短軸方向とを含む平面内において、回折素子３（３Ａ）を上記主光線に直交する方向に対して傾け、ビーム整形プリズム４からビーム整形されて射出する±１次光ビームの射出角：φ４ｓ１、φ４ｓ２の絶対値が、光源の基準波長（６６０ｎｍ）において略等しくなるように、回折素子３（３Ａ）の傾き角：βを設定したものである（請求項１）。
また、図１の実施の形態の光ピックアップ装置では、回折素子３が「透過型の回折素子」であり（請求項２）、図５の実施の形態の光ピックアップ装置では、回折素子３Ａは「反射型の回折素子」である（請求項３）。
また、図１、図５の実施の形態の光ピックアップ装置とも、光情報記録媒体８からの戻り光ビームを、半導体レーザ１から光情報記録媒体８へ向かう光ビームの光路から検出部１１へ分離する光路分離手段５，６を、回折素子３（３Ａ）と対物レンズ７との間に配置したものであり（請求項４）、光路分離手段５，６は「ビーム整形プリズム４と対物レンズ７との間」に配置され（請求項５）、光路分離手段は「ビーム整形プリズム４側に配置される偏光ビームスプリッタ５と、対物レンズ側７に配置される１／４波長板６」とで構成される(請求項６)。
【００１７】
さらに、図１、図５の実施の形態の光ピックアップ装置とも、光源としての半導体レーザ１からの光ビームは、コリメートレンズ２により平行光ビームに変換して回折素子３へ入射させられており（請求項７）、上記具体的な実施例で、ビーム整形プリズム４からビーム整形されて射出する±１次光ビームの射出角：φ４ｓ１、φ４ｓ２の絶対値が、光源の基準波長（６６０ｎｍ）において略等しくなり、且つ光源の波長変化により大きく影響されなくなるように、回折素子の傾き角を設定したものである（請求項８）。
従って、上記実施の形態の光ピックアップ装置によれば、光源としての半導体レーザ１からの光ビームを、回折素子３（３Ａ）の回折作用により０次光ビーム及び±１次光ビームに分離し、各光ビームを対物レンズ７により光情報記録媒体８の記録面８Ａに集光照射し、記録面８Ａにより反射された各戻り光ビームに基づく差動プッシュプル法によりトラッキング制御を行いつつ、情報の記録・再生・消去の１以上を行う光ピックアップ装置を用いる光情報処理方法であって、ビーム整形プリズム４からビーム整形されて射出する±１次光ビームの射出角の絶対値が、光源１の基準波長において略等しくなる状態で、情報の記録・再生・消去の１以上を行う光情報処理方法を実施することが出来（請求項９）、さらに、ビーム整形プリズム４からビーム整形されて射出する±１次光ビームの射出角：φ４ｓ１、φ４ｓ２の絶対値が、光源１の基準波長において略等しくなり、且つ光源の波長変化により大きく影響されない状態で、情報の記録・再生・消去の１以上を行う光情報処理方法を実施することができる（請求項１０）。
【００１８】
また、図６の実施の形態の光情報処理装置は、光情報記録媒体である光ディスク１０７に対し、情報の記録・再生・消去の１以上を行う光情報処理装置であって、光ディスク１０７をセットされて保持する保持部２００と、この保持部にセットされた光ディスクを回転駆動する駆動手段ＭＴと、セットされた光ディスク１０７に対し、情報の記録・再生・消去の１以上を行う光ピックアップ装置２０４と、この光ピックアップ装置の少なくとも一部を光ディスクの半径方向へ変位駆動する変位駆動手段２０２とを有し、光ピックアップ装置として、前記実施の形態や実施例に示したものを用いるものである（請求項１１）。
【００１９】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば新規な光ピックアップ装置・光情報処理方法・光情報処理装置を実現できる。この発明の光ピックアップ装置・光情報処理方法によれば、ビーム整形プリズムによるビーム整形を行いつつ、差動プッシュプル法によるトラッキング制御を精度良く行うことが可能であり、また光源における波長変動に影響されにくい。従って、このような光ピックアップ装置を用いることにより、光ディスクへの情報の記録・再生・消去の１以上を良好に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光ピックアップ装置の実施の１形態を説明するための図である。
【図２】図１の実施の形態における特徴部分を説明するための図である。
【図３】光源の基準波長：６６０ｎｍにおいて、回折素子の傾き角の変化に伴なう、±１次光ビームのビーム整形プリズムからの射出角の変化を説明するための図である。
【図４】光源の発光波長が６７０ｎｍとなったときの、回折素子の傾き角の変化に伴なう、±１次光ビームのビーム整形プリズムからの射出角の変化を説明するための図である。
【図５】光ピックアップ装置の実施の別形態を要部のみ示す図である。
【図６】光情報処理装置の実施の１形態を要部のみ示す図である。
【符号の説明】
１ 半導体レーザ（光源）
２ コリメートレンズ
３ 回折素子
４ ビーム整形プリズム
５ 偏光ビームスプリッタ
６ １／４波長板
７ 対物レンズ
８ 光ディスク（光情報記録媒体）
８Ａ 記録面
９ 集光レンズ
１０ シリンドリカルレンズ
１１ 受光素子
β 回折素子の傾き角
Claims (11)
- 光源としての半導体レーザからの光ビームを、回折素子の回折作用により０次光ビーム及び±１次光ビームに分離し、各光ビームを対物レンズにより光情報記録媒体の記録面に集光照射し、上記記録面により反射された各戻り光ビームに基づく差動プッシュプル法によりトラッキング制御を行いつつ、情報の記録・再生・消去の１以上を行う光ピックアップ装置であって、
回折素子により分離した３本の光ビームの各々に対し、楕円状のファーフィールドパターンの短軸方向のビーム径のみを拡大し、円形に近いファーフィールドパターンを得るビーム整形プリズムを有し、
上記回折素子へ光源側から入射する光ビームの主光線と、この光ビームにおける楕円状のファーフィールドパターンの短軸方向とを含む平面内において、上記回折素子を上記主光線に直交する方向に対して傾け、
上記ビーム整形プリズムからビーム整形されて射出する±１次光ビームの射出角の絶対値が、光源の基準波長において略等しくなるように、上記回折素子の傾き角を設定したことを特徴とする光ピックアップ装置。 - 請求項１記載の光ピックアップ装置において、
回折素子が、透過型の回折素子であることを特徴とする光ピックアップ装置。 - 請求項１記載の光ピックアップ装置において、
回折素子が、反射型の回折素子であることを特徴とする光ピックアップ装置。 - 請求項１または２または３記載の光ピックアップ装置において、
光情報記録媒体からの戻り光ビームを、半導体レーザから光情報記録媒体へ向かう光ビームの光路から検出部へ分離する光路分離手段を、回折素子と対物レンズとの間に配置したことを特徴とする光ピックアップ装置。 - 請求項４記載の光ピックアップ装置において、
光路分離手段が、ビーム整形プリズムと対物レンズとの間に配置されることを特徴とする光ピックアップ装置。 - 請求項５記載の光ピックアップ装置において、
光路分離手段が、ビーム整形プリズム側に配置される偏光ビームスプリッタと、対物レンズ側に配置される１／４波長板であることを特徴とする光ピックアップ装置。 - 請求項１〜６の任意の１に記載の光ピックアップ装置において、
光源としての半導体レーザからの光ビームを、コリメートレンズにより平行光ビームに変換して回折素子へ入射させることを特徴とする光ピックアップ装置。 - 請求項１〜６の任意の１に記載の光ピックアップ装置において、
ビーム整形プリズムからビーム整形されて射出する±１次光ビームの射出角の絶対値が、光源の基準波長において略等しくなり、且つ上記光源の波長変化により大きく影響されなくなるように、回折素子の傾き角を設定したことを特徴とする光ピックアップ装置。 - 光源としての半導体レーザからの光ビームを、回折素子の回折作用により０次光ビーム及び±１次光ビームに分離し、各光ビームを対物レンズにより光情報記録媒体の記録面に集光照射し、上記記録面により反射された各戻り光ビームに基づく差動プッシュプル法によりトラッキング制御を行いつつ、情報の記録・再生・消去の１以上を行う光ピックアップ装置を用いる光情報処理方法であって、
光ピックアップ装置として請求項１〜７の任意の１に記載のものを用い、ビーム整形プリズムからビーム整形されて射出する±１次光ビームの射出角の絶対値が、光源の基準波長において略等しくなる状態で、情報の記録・再生・消去の１以上を行うことを特徴とする光情報処理方法。 - 光源としての半導体レーザからの光ビームを、回折素子の回折作用により０次光ビーム及び±１次光ビームに分離し、各光ビームを対物レンズにより光情報記録媒体の記録面に集光照射し、上記記録面により反射された各戻り光ビームに基づく差動プッシュプル法によりトラッキング制御を行いつつ、情報の記録・再生・消去の１以上を行う光ピックアップ装置を用いる光情報処理方法であって、
光ピックアップ装置として、請求項８記載のものを用い、ビーム整形プリズムからビーム整形されて射出する±１次光ビームの射出角の絶対値が、光源の基準波長において略等しくなり、且つ上記光源の波長変化により大きく影響されない状態で、情報の記録・再生・消去の１以上を行うことを特徴とする光情報処理方法。 - 光情報記録媒体である光ディスクに対し、情報の記録・再生・消去の１以上を行う光情報処理装置であって、
上記光ディスクをセットされて保持する保持部と、
この保持部にセットされた光ディスクを回転駆動する駆動手段と、
上記セットされた光ディスクに対し、情報の記録・再生・消去の１以上を行う光ピックアップ装置と、
この光ピックアップ装置の少なくとも一部を光ディスクの半径方向へ変位駆動する変位駆動手段とを有し、
光ピックアップ装置として、請求項１〜８の任意の１に記載のものを用いることを特徴とする光情報処理装置。
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