JP3964209B2 - 光ピックアップ装置及び光ディスク装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ピックアップ装置及び光ディスク装置に係り、さらに詳しくは、高速度で情報の記録、再生、及び消去のうち少なくとも再生を行うのに好適な光ピックアップ装置及び該光ピックアップ装置を備えた光ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスク装置では、例えばＣＤ（compact disc）、ＤＶＤ（digital versatile disc）などの光記録媒体のスパイラル状又は同心円状のトラックが形成された記録面にレーザ光の微小スポットを照射することにより情報の記録を行い、記録面からの反射光に基づいて情報の再生などを行っている。そして、光ディスク装置には、光記録媒体の記録面にレーザ光を照射するとともに、記録面からの反射光を受光するために、光ピックアップ装置が設けられている。
【０００３】
通常、光ピックアップ装置は、光源と、対物レンズを含み、光源から出射される光束を光記録媒体の記録面に導くとともに、記録面で反射された戻り光束を所定の受光位置まで導く光学系及び、受光位置に配置された受光素子などを備えている。この受光素子からは、記録面に記録されているデータの再生情報だけでなく、光ピックアップ装置自体及び対物レンズの位置制御などに必要な情報を含む信号が出力される。そして例えば、微小スポットを記録面の所定位置に正確に照射するために対物レンズをトラックの接線方向に直交する方向（トラッキング方向）に駆動する、いわゆるトラッキング制御では、受光素子の出力信号からトラックの溝に起因して発生する２つの回折パターン（トラックパターン）の強度差をトラックエラー信号（トラックサーボ信号）として検出し、対物レンズのトラッキング方向に関する位置制御にフィードバックさせている。
【０００４】
この場合に、トラックの接線方向に対応する方向の分割線によって２分割された受光素子の第１の受光領域からの信号と第２の受光領域からの信号との差信号からトラックエラー信号を検出する方法は、一般的にプッシュプル法と呼ばれている。
【０００５】
通常、受光素子は、対物レンズがトラッキング方向に関する所定の基準位置（以下、「基準位置」と略述する）にあるときにその受光面の中央部で戻り光束が受光されるように配置されている。ここで、トラックエラー信号に基づいて微小スポットが記録面の所定位置からずれていると判断されると、そのずれを補正するために対物レンズがトラッキング方向に駆動される。これによって対物レンズがトラッキング方向にシフトするとそれに応じて受光素子の受光面における戻り光束の受光位置もシフトする。戻り光束の受光位置がシフトすると、上述のプッシュプル法によって検出されるトラックエラー信号にオフセット成分が含まれるため、誤ったトラッキング制御が行われるという不具合があった。
【０００６】
そこで、この不具合を改善すべく、例えば特許第１７５６７３９号では、プッシュプル法を改良した、いわゆる差動プッシュプル法によるトラッキング誤差検出方式が開示されている。
【０００７】
この差動プッシュプル法では、光源から出射される光束は１つの主ビームと２つの副ビームとに３分割され、記録面において主ビームと各副ビームとがトラッキング方向に関しトラックピッチ（トラッキング方向に隣接するトラック間の距離）の１／２だけずれるように照射される。記録面で反射された主ビーム及び２つの副ビームの戻り光束は３つの２分割受光素子でそれぞれ受光されるとともに、２分割受光素子毎にそれぞれの出力信号に基づいてプッシュプル信号が求められる。そして、２つの副ビームに関するプッシュプル信号の和信号と主ビームに関するプッシュプル信号との差を求めることにより、対物レンズのトラッキング方向に関するシフト（以下、適宜「対物レンズのシフト」と略述する）に起因するオフセット成分が除去されたトラックエラー信号が検出される。また、差動プッシュプル法では、主ビームに関するプッシュプル信号と２つの副ビームに関するプッシュプル信号とを加算することによりオフセット成分だけを抽出することができる。このオフセット成分は対物レンズのシフト量に比例するため、抽出されたオフセット成分に基づいて対物レンズのトラッキング方向に関する位置を検出することが可能である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特許第１７５６７３９号に開示されているトラッキング誤差検出方式では、光源から出射される光束を複数の光束に分割しているために、記録及び再生に利用できる光量が減少し、記録速度の高速化に対応できないという不都合があった。またプッシュプル信号を検出するための２分割受光素子が３個も必要となり、光ピックアップ装置の小型化及び低コスト化が阻害されるという不都合があった。
【０００９】
そこで、これら不具合を改善すべく、例えば特許第２６７５５５５号では、記録面からの戻り光束を回折し受光素子に導くためのホログラム素子と対物レンズとが一体的に駆動される光ピックアップ装置が開示されている。これによれば、対物レンズがトラッキング方向にシフトしても、検出されるトラックエラー信号にオフセット成分が含まれることはなく、しかも光源からの出射光束が分割されることなくそのまま光記録媒体の記録面に集光されるため、記録速度の高速化に対応できる。また、受光素子数の低減が可能となり、光ピックアップ装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。しかしながら、この光ピックアップ装置では、受光素子の出力信号から対物レンズのトラッキング方向に関する位置が検出できないという不都合があった。
【００１０】
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、光源からの出射光束を分割せず、しかも大型化及び高コスト化を招くことなく、対物レンズの位置制御に関する情報を精度良く求めることができる光ピックアップ装置を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の第２の目的は、大型化及び高コスト化を招くことなく、光記録媒体への高速アクセスを精度良くしかも安定して行うことができる光ディスク装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１の観点からすると、スパイラル状又は同心円状のトラックが形成された光記録媒体の記録面に光スポットを照射し、情報の記録、再生、及び消去のうち少なくとも再生を行なうために用いられる光ピックアップ装置であって、光源と複数の受光素子とを含む受発光モジュールと；前記光源から出射される光束を前記光記録媒体の記録面に集光する対物レンズと、前記記録面で反射され前記対物レンズを介した戻り光束の光路上に配置され、前記戻り光束を複数の光束に分割する複数の分割領域を有し、分割された複数の分割光束を前記戻り光束の光路上から分岐する分岐光学素子とを含む対物レンズアクチュエータと；前記対物レンズアクチュエータを駆動することで、前記対物レンズアクチュエータと前記受発光モジュールとの相対的な位置関係を変化させる駆動装置と；を備え、前記複数の受光素子は、前記トラックの接線方向に対応する第１の方向に直交する第２の方向の分割線によって分割され、前記複数の分割光束のうち少なくとも１つの分割光束を受光し、フォーカスエラー信号生成に用いられる第１の受光素子と、前記トラックの接線方向に対応する第１の方向に直交する第２の方向とは異なる第３の方向の分割線によって分割され、残りの分割光束のうち少なくとも１つの分割光束を前記分割線上で受光し、レンズ位置信号の生成に用いられる第２の受光素子とを含むとともに、前記第１の受光素子で受光される少なくとも１つの分割光束の前記分岐光学素子での分岐方向は、前記第１の受光素子における分割線の方向に対応する方向であり、前記第２の受光素子で受光される少なくとも１つの分割光束の前記分岐光学素子での分岐方向は、前記第２の受光素子における分割線の方向に対応する方向であることを特徴とする光ピックアップ装置である。
【００１３】
本明細書では、「連動させて駆動する」とは、分岐光学素子と対物レンズとが一体となって駆動される場合は勿論、分岐光学素子と対物レンズとがそれぞれ個別に同一方向に同一駆動量だけ駆動される場合をも含む。
【００１４】
これによれば、光源から出射される光束は、分割されずに対物レンズを介して光記録媒体の記録面に集光される。従って、光源から出射される光束は、その光量が殆ど低下することなく光記録媒体の記録面に照射されることとなり高速記録に必要な照射光量を確保することができる。また、記録面で反射された戻り光束は対物レンズを介して分岐光学素子に入射され複数の光束に分割されるとともに、分割された複数の分割光束は戻り光束の光路上から分岐される。そして、複数の分割光束のうち少なくとも１つの分割光束はフォーカスエラー信号生成に用いられる第１の受光素子で受光され、残りの分割光束のうち少なくとも１つの分割光束はレンズ位置信号の生成に用いられる第２の受光素子の分割線上で受光される。そして、第１の受光素子は、トラックの接線方向に対応する第１の方向に直交する第２の方向の分割線によって分割されているため、対物レンズの光軸方向の位置に関する情報、いわゆるフォーカスエラーに関する情報を求めることができる。また、第２の受光素子の分割線は、トラックの接線方向に対応する第１の方向に直交する第２の方向とは異なる第３の方向の分割線によって分割されているため、対物レンズと分岐光学素子とが連動してトラッキング方向に移動しても、第２の受光素子からの出力信号に基づいて対物レンズのトラッキング方向の位置に関する情報を求めることができる。すなわち、光源からの出射光束を分割せず、しかも大型化及び高コスト化を招くことなく、対物レンズの位置制御に関する情報を精度良く求めることが可能となる。
【００２２】
本発明は、第２の観点からすると、光記録媒体に対して、情報の記録、再生、及び消去のうち少なくとも再生を行なう光ディスク装置であって、本発明の光ピックアップ装置と；前記光ピックアップ装置を構成する前記受光素子の出力信号を用いて、前記情報の記録、再生、及び消去のうち少なくとも再生を行なう処理装置と；を備える光ディスク装置である。
【００２３】
これによれば、本発明の光ピックアップ装置からの出力信号によって、処理装置ではフォーカスエラー信号、トラックエラー信号及び対物レンズのトラッキング方向に関する位置信号（以下、適宜「レンズ位置信号」ともいう）などを精度良く安定して求めることができるため、光ピックアップ装置の位置制御を高精度に行うことが可能となる。従って、結果的に、光記録媒体への高速アクセスを精度良くしかも安定して行うことが可能となる。また、トラッキング制御中に、レンズ位置信号に基づいて光ピックアップ装置自体を駆動する、いわゆるシーク動作の開始タイミングを精度良く求めることができる。さらに、光ピックアップ装置がシーク動作中に、レンズ位置信号に基づいて対物レンズを基準位置に正確にホールドすることが可能となる。しかも、光ピックアップ装置の小型化によって、光ディスク装置自体の小型化及び消費電力の低減も促進することができ、例えば、携帯用として用いられる場合には、持ち運びが容易となり、さらに長時間の使用が可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。
【００２５】
図１には、本発明に係る光ピックアップ装置を備える一実施形態に係る光ディスク装置２０の概略構成が示されている。
【００２６】
この図１に示される光ディスク装置２０は、光記録媒体としての光ディスク１５を回転駆動するためのスピンドルモータ２２、光ピックアップ装置２３、レーザコントロール回路２４、エンコーダ２５、モータドライバ２７、再生信号処理回路２８、サーボコントローラ３３、バッファＲＡＭ３４、バッファマネージャ３７、インターフェース３８、ＲＯＭ３９、ＣＰＵ４０及びＲＡＭ４１などを備えている。なお、図１における矢印は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表すものではない。
【００２７】
前記光ピックアップ装置２３は、光ディスク１５のスパイラル状又は同心円状のトラックが形成された記録面にレーザ光を照射するとともに、記録面からの反射光を受光するための装置である。なお、この光ピックアップ装置２３の構成等については後に詳述する。
【００２８】
前記再生信号処理回路２８では、光ピックアップ装置２３の出力信号である電流信号を電圧信号に変換し、該電圧信号に基づいてウォブル信号、再生情報を含むＲＦ信号及びサーボ信号（フォーカスエラー信号、トラックエラー信号、レンズ位置信号）などを検出する。そして、再生信号処理回路２８では、ウォブル信号からアドレス情報及び同期信号などを抽出する。ここで抽出されたアドレス情報はＣＰＵ４０に出力され、同期信号はエンコーダ２５に出力される。さらに、再生信号処理回路２８では、ＲＦ信号に対して誤り訂正処理等を行なった後、バッファマネージャ３７を介してバッファＲＡＭ３４に格納する。なお、フォーカスエラー信号及びトラックエラー信号は再生信号処理回路２８からサーボコントローラ３３に出力され、レンズ位置信号はＣＰＵ４０及びサーボコントローラ３３に出力される。
【００２９】
前記サーボコントローラ３３では、サーボ信号に基づいて光ピックアップ装置２３を制御する制御信号を生成し、モータドライバ２７に出力する。モータドライバ２７では、サーボコントローラ３３からの制御信号及びＣＰＵ４０の指示に基づいて光ピックアップ装置２３及びスピンドルモータ２２を制御する。
【００３０】
前記バッファマネージャ３７では、バッファＲＡＭ３４へのデータの入出力を管理し、蓄積されたデータ量が所定の値になるとＣＰＵ４０に通知する。
【００３１】
前記エンコーダ２５では、ＣＰＵ４０の指示に基づいてバッファＲＡＭ３４に蓄積されているデータをバッファマネージャ３７を介して取り出し、エラー訂正コードの付加などを行ない、光ディスク１５への書き込みデータを作成する。そして、エンコーダ２５では、ＣＰＵ４０からの指示に基づいて、再生信号処理回路２８からの同期信号に同期して書き込みデータをレーザコントロール回路２４に出力する。レーザコントロール回路２４では、エンコーダ２５からの書き込みデータに基づいて光ピックアップ装置２３からのレーザ光出力を制御する。
【００３２】
前記インターフェース３８は、ホスト（例えば、パーソナルコンピュータ）との双方向の通信インターフェースであり、ＡＴＡＰＩ（AT Attachment Packet Interface）及びＳＣＳＩ（Small Computer System Interface）等の標準インターフェースに準拠している。
【００３３】
前記ＲＯＭ３９には、ＣＰＵ４０にて解読可能なコードで記述されたプログラムが格納されている。ＣＰＵ４０は、ＲＯＭ３９に格納されている前記プログラムに従って上記各部の動作を制御するとともに、制御に必要なデータ等を一時的にＲＡＭ４１に保存する。
【００３４】
次に、前記光ピックアップ装置２３の構成等について図２に基づいて説明する。
【００３５】
光ピックアップ装置２３は、図２に示されるように、ピックアップハウジング５３、受発光モジュール６１、対物レンズアクチュエータ６２、カップリングレンズ５２、立ち上げミラー５４及びシークモータ６９などを備えている。
【００３６】
受発光モジュール６１は、光源としての半導体レーザ５１と第１の受光器５９とを含んで構成されている。
【００３７】
ピックアップハウジング５３は、シャーシ（図示省略）に固定されたシークシャフト５８により光ディスク１５の半径方向（Ｚ軸方向）へ移動自在に支持され、シークモータ６９により駆動される。
【００３８】
対物レンズアクチュエータ６２は、対物レンズ６０、λ/4板５５及び第１の偏光ホログラム素子５７（分岐光学素子）を含んで構成されている。対物レンズアクチュエータ６２は、ピックアップハウジング５３に固定された固定部６５と支持ワイヤー６７を介して連結されている。対物レンズアクチュエータ６２は、支持ワイヤー６７が撓むことによってピックアップハウジング５３に対してトラッキング方向（Ｚ軸方向）と光ディスク１５の記録面に対して垂直方向（Ｙ軸方向、以下、適宜「フォーカス方向」ともいう）に移動可能となっている。
【００３９】
第１の偏光ホログラム素子５７は、図３（Ａ）に示されるように、対物レンズ６０のトラッキング方向の分割線ＤＹ１によって２つの回折領域（分割領域）に分割され、さらに分割線ＤＹ１の＋Ｘ側の回折領域がトラッキング方向に直交するＸ方向の２本の分割線によって３つの回折領域に分割されている。すなわち、第１の偏光ホログラム素子５７は、分割線ＤＹ１の−Ｘ側の回折領域５７ａと分割線ＤＹ１の＋Ｘ側の３つの回折領域５７ｂ、５７ｃ、５７ｄとから構成されている。従って、第１の偏光ホログラム素子５７では、入射される光束は４つの光束に分割される。４つの分割光束それぞれの回折方向（分岐方向）は互いに異なり、例えば回折領域５７ａからの分割光束は、図４（Ａ）に示されるように、ＹＺ平面内において−Ｚ方向に回折される。なお、ここでは便宜上、図４（Ｂ）において矢印Ｄａで示されるように、第１の偏光ホログラム素子５７の受光面、すなわちＸＺ平面上に分割光束を写像した際の分割光束の方向を用いて、回折領域５７ａからの分割光束の回折方向を示すものとする。同様にして回折領域５７ｂからの分割光束の回折方向をＤｂ、回折領域５７ｃからの分割光束の回折方向をＤｃ、回折領域５７ｄからの分割光束の回折方向をＤｄで示す。また図６〜図８においても、偏光ホログラム素子の各回折領域内の矢印は、分割光束の回折方向を示すものとする。そして、回折領域５７ｄは分割光束（回折光）の発散の度合いを変更するレンズ作用を有している。また、第１の偏光ホログラム素子５７は、図３（Ｂ）に示されるように、光ディスク１５の記録面にて反射された光束（戻り光束）が、その受光面のほぼ中央部で受光されるように配置されている。なお、本第１の実施形態では、第１の偏光ホログラム素子５７はＳ偏光の光束に対しては低い回折効率を有し、Ｐ偏光の光束に対しては高い回折効率を有するものとする。
【００４０】
第１の受光器５９は、一例として図３（Ｃ）に示されるように、回折領域５７ａからの回折光を受光する受光素子５９ａ、回折領域５７ｂからの回折光を受光する受光素子５９ｂ、回折領域５７ｃからの回折光を受光する受光素子５９ｃ及び回折領域５７ｄからの回折光を受光する受光素子５９ｄを含んで構成されている。ここで受光素子５９ａは、トラッキング方向に対応する方向（第２の方向）の分割線によって２分割された２分割受光素子（部分受光素子５９ａ１、部分受光素子５９ａ２）である。また受光素子５９ｄ（第２の受光素子）は、その受光面の中心を含みトラッキング方向に対応する方向とは異なる方向（第３の方向）の分割線によって２分割された２分割受光素子（部分受光素子５９ｄ１、部分受光素子５９ｄ２）である。受光素子５９ｂ、５９ｃそれぞれは分割されていない受光素子である。なお、回折領域５７ａでは、回折光の分岐方向が受光素子５９ａの分割線の方向に対応する方向とほぼ一致するように設定されている。同様に回折領域５７ｄでは、回折光の分岐方向が受光素子５９ｄの分割線の方向に対応する方向とほぼ一致するように設定されている。さらに、回折領域５７ｄでは、対物レンズ６０がトラッキング方向にシフトした際に、そのシフトが所定の移動可能範囲内であれば、受光素子５９ｄの受光面における光スポットが常に分割線に掛かるように戻り光束の発散の度合いを変更する。すなわち、回折領域５７ｄからの回折光はデフォーカス状態で受光される。なお、各受光素子は、対物レンズ６０が基準位置にあり、さらに対物レンズ６０の焦点位置に光ディスク１５の記録面がある場合に、その受光面の中央部で回折光が受光されるように配置されている。
【００４１】
次に、前述のようにして構成された光ディスク装置２０を用いて光ディスク１５をアクセスする際の対物レンズ６０の位置制御について説明する。
【００４２】
半導体レーザ５１から出射された直線偏光（Ｓ偏光）の光束は、カップリングレンズ５２で略平行光となり、立ち上げミラー５４にてその光軸が＋Ｙ方向に折り曲げられ、第１の偏光ホログラム素子５７に入射される。第１の偏光ホログラム素子５７ではＳ偏光の光束に対する回折効率が低いので、その入射光束の殆どは透過される。第１の偏光ホログラム素子５７を透過した光束は、さらにλ／４板５５にて円偏光とされた後、対物レンズ６０を介して光ディスク１５の記録面に微小スポットとして集光される。
【００４３】
光ディスク１５の記録面にて反射された光束（戻り光束）は、往路とは反対回りの円偏光となり、対物レンズ６０で再び略平行光とされ、λ／４板５５にて円偏光から直線偏光（Ｐ偏光）に変換された後、第１の偏光ホログラム素子５７に入射される。第１の偏光ホログラム素子５７ではＰ偏光の光束に対する回折効率が高いので、戻り光束は高効率で回折される。各回折領域からの回折光は、それぞれ立ち上げミラー５４にてその光軸が＋Ｘ方向に折り曲げられ、カップリングレンズ５２を介して第１の受光器５９に入射される。第１の受光器５９を構成する各受光素子では、光電変換による光電変換信号として、受光量に応じた電流（電流信号）をそれぞれ再生信号処理回路２８に出力する。
【００４４】
再生信号処理回路２８では、各受光素子からの電流信号を電圧信号に変換し、次の（１）式に基づいてフォーカスエラー信号ＦＥを検出する。すなわち、いわゆるナイフエッジ法によりフォーカスエラー信号ＦＥを検出する。ここでＳａ１は部分受光素子５９ａ１の出力信号であり、Ｓａ２は部分受光素子５９ａ２の出力信号である。
【００４５】
FE=Sa1-Sa2 ……（１）
【００４６】
そして、再生信号処理回路２８では、そのフォーカスエラー信号ＦＥをサーボコントローラ３３に出力する。サーボコントローラ３３では、再生信号処理回路２８からのフォーカスエラー信号ＦＥに基づいて、モータドライバ２７を介して光ピックアップ装置２３の対物レンズアクチュエータ６２をフォーカス方向に駆動し、フォーカスずれを補正する。すなわち、フォーカス制御が行われる。
【００４７】
さらに、再生信号処理回路２８では、次の（２）式に基づいてトラックエラー信号ＴＥを検出する。ここでＳｂは受光素子５９ｂの出力信号であり、Ｓｃは受光素子５９ｃの出力信号である。
【００４８】
TE=Sb-Sc ……（２）
【００４９】
そして、再生信号処理回路２８では、そのトラックエラー信号ＴＥをサーボコントローラ３３に出力する。サーボコントローラ３３では、再生信号処理回路２８からのトラックエラー信号ＴＥに基づいて、モータドライバ２７を介して光ピックアップ装置２３の対物レンズアクチュエータ６２をトラッキング方向に駆動し、トラックずれを補正する。すなわち、トラッキング制御が行われる。
【００５０】
また、再生信号処理回路２８では、次の（３）式に基づいて対物レンズ６０のレンズ位置信号ＬＰを検出する。このレンズ位置信号ＬＰは、再生信号処理回路２８からＣＰＵ４０及びサーボコントローラ３３に出力される。ここでＳｄ１は部分受光素子５９ｄ１の出力信号であり、Ｓｄ２は部分受光素子５９ｄ２の出力信号である。
【００５１】
LP=Sd1-Sd2 ……（３）
【００５２】
次に、前述の光ディスク装置２０を用いて、光ディスク１５にデータを記録する場合の処理動作について簡単に説明する。
【００５３】
ＣＰＵ４０では、ホストから記録要求を受信すると、記録速度に基づいてスピンドルモータ２２の回転を制御するための制御信号をモータドライバ２７に出力するとともに、ホストから記録要求を受信した旨を再生信号処理回路２８に通知する。そして光ディスク１５の回転が所定の線速度に達すると、再生信号処理回路２８では光ピックアップ装置２３からの出力信号に基づいてアドレス情報、フォーカスエラー信号ＦＥ、トラックエラー信号ＴＥ及びレンズ位置信号ＬＰを検出する。アドレス情報は再生信号処理回路２８からＣＰＵ４０に出力される。フォーカスエラー信号ＦＥ及びトラックエラー信号ＴＥはサーボコントローラ３３に出力され、上述の如くトラッキング制御及びフォーカス制御が行われる。また、レンズ位置信号ＬＰは、再生信号処理回路２８からＣＰＵ４０及びサーボコントローラ３３に出力される。
【００５４】
ＣＰＵ４０では、ホストからデータを受信すると、バッファマネージャ３７を介してバッファＲＡＭ３４にその受信データを蓄積する。バッファＲＡＭ３４に蓄積されたデータ量が所定の値を超えると、バッファマネージャ３７はＣＰＵ４０に通知する。
【００５５】
ＣＰＵ４０では、バッファマネージャ３７からの通知を受け取ると、エンコーダ２５に書き込みデータの作成を指示する。そして、ＣＰＵ４０では、再生信号処理回路２８からのアドレス情報に基づいて所定の書き込み開始地点に光ピックアップ装置２３が位置するように光ピックアップ装置２３のシーク動作を指示する信号をモータドライバ２７に出力する。なお、サーボコントローラ３３では、再生信号処理回路２８からのレンズ位置信号ＬＰに基づいて、シーク動作中に対物レンズ６０が基準位置にホールドされるように、モータドライバ２７を介して対物レンズアクチュエータ６２を制御する。
【００５６】
ＣＰＵ４０では、再生信号処理回路２８からのアドレス情報に基づいて、光ピックアップ装置２３の位置が書き込み開始地点であると判断すると、エンコーダ２５に通知する。そして、エンコーダ２５では、レーザコントロール回路２４及び光ピックアップ装置２３を介して書き込みデータを光ディスク１５に記録する。
【００５７】
なお、記録処理が終了するまで、トラッキング制御及びフォーカス制御が随時行われる。また、ＣＰＵ４０では随時、再生信号処理回路２８からのレンズ位置信号ＬＰを参照し、対物レンズ６０のシフト量が所定の値よりも大きくなると、シークモータ６９を駆動するとともに対物レンズ６０を基準位置に戻すようにサーボコントローラ３３に指示する。
【００５８】
次に、前述した光ディスク装置２０を用いて、光ディスク１５に記録されているデータを再生する場合の処理動作について簡単に説明する。
【００５９】
ＣＰＵ４０では、ホストから再生要求を受信すると、再生速度に基づいてスピンドルモータ２２の回転を制御するための制御信号をモータドライバ２７に出力するとともに、ホストから再生要求を受信した旨を再生信号処理回路２８に通知する。そして、光ディスク１５の回転が所定の線速度に達すると、再生信号処理回路２８では、光ピックアップ装置２３からの出力信号に基づいてアドレス情報、フォーカスエラー信号ＦＥ、トラックエラー信号ＴＥ及びレンズ位置信号ＬＰを検出する。アドレス情報は再生信号処理回路２８からＣＰＵ４０に通知される。また、フォーカスエラー信号ＦＥ及びトラックエラー信号ＴＥはサーボコントローラ３３に出力され、トラッキング制御及びフォーカス制御が行われる。レンズ位置信号ＬＰは、再生信号処理回路２８からＣＰＵ４０及びサーボコントローラ３３に出力される。
【００６０】
ＣＰＵ４０では、再生信号処理回路２８からのアドレス情報に基づいて所定の読み込み開始地点に光ピックアップ装置２３が位置するようにシーク動作を指示する信号をモータドライバ２７に出力する。なお、サーボコントローラ３３では、再生信号処理回路２８からのレンズ位置信号ＬＰに基づいて、シーク動作中に対物レンズ６０が基準位置にホールドされるように、モータドライバ２７を介して対物レンズアクチュエータ６２を制御する。
【００６１】
ＣＰＵ４０では、再生信号処理回路２８からのアドレス情報に基づいて読み込み開始地点であるか否かをチェックし、光ピックアップ装置２３の位置が読み込み開始地点であると判断すると、再生信号処理回路２８に通知する。そして、再生信号処理回路２８では、光ピックアップ装置２３の出力信号に基づいてＲＦ信号を検出し、誤り訂正処理等を行った後、バッファＲＡＭ３４に蓄積する。
【００６２】
バッファマネージャ３７では、バッファＲＡＭ３４に蓄積されたデータがセクタデータとして揃ったときに、インターフェース３８を介してホストに転送する。
【００６３】
なお、再生処理が終了するまで、トラッキング制御及びフォーカス制御が行われる。また、ＣＰＵ４０では、随時再生信号処理回路２８からのレンズ位置信号ＬＰを参照し、対物レンズ６０のシフト量が所定の値よりも大きくなると、シークモータ６９を駆動するとともに対物レンズ６０を基準位置に戻すようにサーボコントローラ３３に指示する。
【００６４】
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る光ディスク装置では、ＣＰＵ４０と再生信号処理回路２８とから処理装置が構成されている。
【００６５】
以上説明したように、本第１の実施形態に係る光ピックアップ装置によると、半導体レーザ５１から出射される光束は、分割されずに対物レンズ６０を介して光ディスク１５の記録面に集光される。従って、半導体レーザ５１から出射される光束は、その光量が殆ど低下することなく光ディスク１５の記録面に照射されることとなり高速記録に必要な照射光量を確保することができる。また、記録面で反射された戻り光束は対物レンズ６０を介して第１の偏光ホログラム素子５７に入射され、各回折領域で回折される。第１の偏光ホログラム素子５７からの複数の回折光は第１の受光器５９で受光される。ここで、受光素子５９ａはトラッキング方向に対応する方向の分割線によって２分割されているために、対物レンズ６０が基準位置からトラッキング方向にシフトしても、一例として図５（Ａ）に示されるように、受光素子５９ａの受光面では回折光による光スポットは分割線に沿って移動する。すなわち、部分受光素子５９ａ１，５９ａ２それぞれからの出力信号に対物レンズ６０のシフトに起因するオフセット成分（以下、適宜「レンズシフトによるオフセット成分」という）は含まれないため、フォーカスエラーに関する情報を精度良く求めることができる。また、第１の偏光ホログラム素子５７は対物レンズ６０と連動してシフトするため、常に戻り光束の同一部分が回折領域５７ｂ及び回折領域５７ｃに入射されることとなり、受光素子５９ｂ、５９ｃそれぞれにおける受光量には対物レンズ６０のシフトに依存する成分は含まれない。すなわち、受光素子５９ｂ、５９ｃそれぞれからの出力信号にレンズシフトによるオフセット成分は含まれないため、トラックエラーに関する情報を精度良く求めることができる。さらに、受光素子５９ｄはトラッキング方向に対応する方向と異なる方向の分割線によって分割されているために、対物レンズ６０と第１の偏光ホログラム素子５７とが連動してトラッキング方向に移動しても、対物レンズ６０のトラッキング方向の位置に関する情報を含む信号を精度良く求めることができる。従って、光源からの光束を分割せず、しかも大型化及び高コスト化を招くことなく、対物レンズの位置制御に関する情報を精度良く求めることが可能となる。
【００６６】
また、本第１の実施形態によると、回折領域５７ｄでは、一例として図５（Ａ）に示されるように、対物レンズ６０がトラッキング方向にシフトした際に、そのシフトが所定の移動可能範囲内であれば、受光素子５９ｄの受光面における光スポットが常に分割線に掛かるように戻り光束の発散の度合いを変更しているために、対物レンズ６０のシフト量が大きくても対物レンズ６０のトラッキング方向の位置に関する情報を求めることが可能となる。
【００６７】
さらに、半導体レーザ５１は温度変化等に起因して出力波長が変動する場合がある。前述の如く第１の偏光ホログラム素子５７では、入射される戻り光束の波長が変動すると回折方向が変化し、それによって、第１の受光器５９における各回折光の受光位置も変化する。しかしながら、本第１の実施形態によると、図５（Ｂ）に矢印で示されるように、受光素子５９ａ、５９ｄでは、光スポットはそれぞれ分割線に沿って移動するために、受光素子５９ａ、５９ｄからの出力信号には戻り光束の波長変動によるオフセット成分は含まれない。また、受光素子５９ｂ及び受光素子５９ｃでは、戻り光束の波長変動があっても光スポットは受光面内を移動するだけなので、受光素子５９ｂ、５９ｃからの出力信号にもオフセット成分は含まれない。従って、対物レンズの位置制御に関する情報を精度良く安定して求めることが可能となる。
【００６８】
また、本第１の実施形態に係る光ディスク装置によると、フォーカスエラー信号ＦＥ、トラッキングエラー信号ＴＥ及びレンズ位置信号ＬＰを精度良く安定して求めることができるため、正確な情報の記録及び再生を安定して行うことが可能となる。また、光源から出射される光束を分割することなく光ディスク１５の記録面に照射することが可能なため、光ディスク１５への高速アクセスを安定して行うことができる。さらに、光ピックアップ装置２３の小型化によって、光ディスク装置自体の小型化及び消費電力の低減も促進することができ、例えば、携帯用として用いられる場合には、持ち運びが容易となり、さらに長時間の使用が可能となる。
【００６９】
さらに、ＣＰＵ４０では、記録及び再生中に再生信号処理回路２８からのレンズ位置信号ＬＰを随時参照し、対物レンズ６０のシフト量が所定の値よりも大きくなると、シークモータ６９を駆動してピックアップハウジング５３自体を移動させるとともに、対物レンズ６０を基準位置に戻すようにサーボコントローラ３３に指示している。一般的に、ピックアップハウジング５３に対する対物レンズ６０の可動範囲は狭く、光ディスク１５の半径全域をカバーできないため、トラッキング制御においてピックアップハウジング５３自体を移動させる場合がある。ピックアップハウジング５３自体を移動させるタイミングを求める方法の一つとして、対物レンズアクチュエータ６２をトラッキング方向に駆動するための電流（駆動電流）又は電圧（駆動電圧）の低周波成分を監視する方法がある。例えば駆動電圧の中心を０Vに設定し、駆動電圧の低周波成分が所定の閾値を超えたときにピックアップハウジング５３自体を移動させる方法では、光ディスク装置２０の設置方向によって対物レンズ６０の自重の影響が異なり、駆動電圧が０Vの位置が必ずしも対物レンズ６０の基準位置とはならない場合がある。しかしながら、本第１の実施形態では光学的に対物レンズ６０のトラッキング方向に関する位置を検出しているため、光ディスク装置２０の設置方向に関わらず、ピックアップハウジング５３自体を移動させるタイミングを精度良く求めることができる。
【００７０】
また、光ピックアップ装置２３のシーク動作時には、トラックエラー信号ＴＥに基づいてトラックの横断本数をカウントし、ピックアップハウジング５３の移動量を制御している。この際にピックアップハウジング５３に対する対物レンズ６０のトラッキング方向に関する位置が定まっていないとトラック横断本数のカウント値に誤差が生じる。また、対物レンズ６０はピックアップハウジング５３に対して弾性的に支持されているので、ピックアップハウジング５３の移動が終了しても、しばらくは対物レンズ６０は振動しており、この振動が整定されないとトラックへの追従が開始できない。本第１の実施形態では、光学的に対物レンズ６０のトラッキング方向に関する位置を検出しているので、ピックアップハウジング５３の移動中に対物レンズ６０の位置を正確にホールドすることができ、トラック横断本数を正確にカウントすることが可能となる。また、ピックアップハウジング５３の移動中に対物レンズ６０の位置を正確にホールドしているために、ピックアップハウジング５３の移動が停止した後の対物レンズ６０の整定時間を短縮することが可能となり、短時間でトラック追従動作へ移行することができる。
【００７１】
なお、上記第１の実施形態では、上記（１）〜（３）式の演算処理が再生信号処理回路２８にて行われる場合について説明しているが、これに限らず、光ピックアップ装置２３に、上記（１）〜（３）式のうちの少なくとも１つの演算処理を行なう演算回路などを付加しても良い。これにより、再生信号処理回路２８を簡略化することができるとともに、組み付け時の配線作業などが容易となり、作業性の向上及び作業コストの低減を図ることができる。
【００７２】
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態を図６に基づいて説明する。
【００７３】
この第２の実施形態は、図６に示されるように、前述した第１の偏光ホログラム素子５７の代わりに、第２の偏光ホログラム素子７１を用いる点に特徴を有する。その他、光ピックアップ装置、光ディスク装置の構成などは、前述した第１の実施形態と同様である。従って、以下においては、第１の実施形態との相違点を中心に説明するとともに、前述した第１の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一の符号を用い、その説明を簡略化し若しくは省略するものとする。
【００７４】
第２の偏光ホログラム素子７１は、図６（Ａ）に示されるように、対物レンズ６０のトラッキング方向（Ｙ方向）の分割線ＤＹ２によって２つの回折領域に分割され、さらに分割線ＤＹ２の＋Ｘ側の回折領域がＸ方向の分割線によって２つの回折領域に分割されている。すなわち、第２の偏光ホログラム素子７１は、分割線ＤＹ２の−Ｘ側の回折領域７１ａ（第１の分割領域）と分割線ＤＹ２の＋Ｘ側の２つの回折領域７１ｂ（第２の分割領域）、回折領域７１ｃ（第３の分割領域）とから構成されている。従って、第２の偏光ホログラム素子７１では、入射される光束は３つの光束に分割される。各回折領域ではそれぞれの回折方向が異なるように設定されている。なお、回折領域７１ｂ、７１ｃは、前述した第１の実施形態における回折領域５７ｄと同様にそれぞれレンズ作用を有している。また、第２の偏光ホログラム素子７１は、戻り光束が、その受光面のほぼ中央部で受光されるように配置されている。さらに、第２の偏光ホログラム素子７１は、本第２の実施形態では、Ｓ偏光の光束に対しては低い回折効率を有し、Ｐ偏光の光束に対しては高い回折効率を有するものとする。
【００７５】
これに伴い、第１の受光器５９の代わりに、一例として図６（Ｂ）に示される第２の受光器７２が用いられる。第２の受光器７２は、回折領域７１ａからの回折光を受光する受光素子７２ａ（第１の受光素子）、回折領域７１ｂからの回折光を受光する受光素子７２ｂ（第２の受光素子）、回折領域７１ｃからの回折光を受光する受光素子７２ｃ（第３の受光素子）を含んで構成されている。ここで受光素子７２ａは、トラッキング方向に対応する方向（第２の方向）の分割線によって２分割された２分割受光素子（部分受光素子６９ａ１、部分受光素子６９ａ２）である。また受光素子７２ｂは、その受光面の中心を含みトラッキング方向に対応する方向とは異なる方向（第３の方向）の分割線によって２分割された２分割受光素子（部分受光素子７２ｂ１、部分受光素子７２ｂ２）である。同様に受光素子７２ｃは、その受光面の中心を含みトラッキング方向に対応する方向とは異なる方向（第４の方向）の分割線によって２分割された２分割受光素子（部分受光素子７２ｃ１、部分受光素子７２ｃ２）である。そして、回折領域７１ｂでは、回折光の分岐方向が受光素子７２ｂの分割線の方向に対応する方向とほぼ一致するように設定されている。同様に回折領域７１ｃでは、回折光の分岐方向が受光素子７２ｃの分割線の方向に対応する方向とほぼ一致するように設定されている。なお、回折領域７１ｂでは、対物レンズ６０がトラッキング方向にシフトした際に、そのシフトが所定の移動可能範囲内であれば、受光素子７２ｂの受光面における光スポットが常に分割線に掛かるように戻り光束の発散の度合いを変更する。同様に回折領域７１ｃでは、対物レンズ６０がトラッキング方向にシフトした際に、そのシフトが所定の移動可能範囲内であれば、受光素子７２ｃの受光面における光スポットが常に分割線に掛かるように戻り光束の発散の度合いを変更する。すなわち、受光素子７２ｂ及び受光素子７２ｃにはデフォーカス状態の回折光がそれぞれ受光される。また、各受光素子は、対物レンズ６０がトラッキング方向に関して基準位置にあり、さらに対物レンズ６０の焦点位置に光ディスク１５の記録面がある場合に、その受光面の中央部で光スポットが受光されるように配置されている。
【００７６】
次に、前述のようにして構成された光ディスク装置２０を用いて光ディスク１５をアクセスする際の対物レンズ６０の位置制御について説明する。
【００７７】
半導体レーザ５１から出射された直線偏光（Ｓ偏光）の光束は、カップリングレンズ５２で略平行光となり、立ち上げミラー５４にてその光軸が＋Ｙ方向に折り曲げられ、第２の偏光ホログラム素子７１に入射される。第２の偏光ホログラム素子７１では、Ｓ偏光の光束に対する回折効率が低いので、その入射光束の殆どは透過される。第２の偏光ホログラム素子７１を透過した光束は、さらにλ／４板５５にて円偏光とされた後、対物レンズ６０を介して光ディスク１５の記録面に微小スポットとして集光される。
【００７８】
光ディスク１５の記録面にて反射した反射光束は、往路とは反対回りの円偏光となり、対物レンズ６０で再び略平行光とされ、λ／４板５５にて円偏光から直線偏光（Ｐ偏光）に変換された後、第２の偏光ホログラム素子７１に入射される。第２の偏光ホログラム素子７１ではＰ偏光の光束に対する回折効率が高いので、反射光束は高効率で回折される。各回折領域からの回折光は、それぞれ立ち上げミラー５４にてその光軸が＋Ｘ方向に折り曲げられ、カップリングレンズ５２を介して第２の受光器７２に入射される。第２の受光器７２を構成する各受光素子では、光電変換による光電変換信号として、受光量に応じた電流信号をそれぞれ再生信号処理回路２８に出力する。
【００７９】
再生信号処理回路２８では、各受光素子からの電流信号を電圧信号に変換し、次の（４）式に基づいてフォーカスエラー信号ＦＥを検出する。ここでＳ７２ａ１は部分受光素子７２ａ１の出力信号であり、Ｓ７２ａ２は部分受光素子７２ａ２の出力信号である。
【００８０】
FE=S72a1-S72a2 ……（４）
【００８１】
そして、再生信号処理回路２８では、そのフォーカスエラー信号ＦＥをサーボコントローラ３３に出力する。サーボコントローラ３３は、再生信号処理回路２８からのフォーカスエラー信号ＦＥに基づいて、モータドライバ２７を介して光ピックアップ装置２３の対物レンズアクチュエータ６２をフォーカス方向に駆動し、フォーカスずれを補正する。
【００８２】
さらに、再生信号処理回路２８では、次の（５）式に基づいてトラックエラー信号ＴＥを検出する。ここでＳ７２ｂ１は部分受光素子７２ｂ１の出力信号であり、Ｓ７２ｂ２は部分受光素子７２ｂ２の出力信号であり、Ｓ７２ｃ１は部分受光素子７２ｃ１の出力信号であり、Ｓ７２ｃ２は部分受光素子７２ｃ２の出力信号である。すなわち、受光素子７２ｂの受光量と受光素子７２ｃの受光量との差に基づいてトラックエラー信号ＴＥを検出する。
【００８３】
TE=(S72b1+S72b2)-(S72c1+S72c2) ……（５）
【００８４】
そして、再生信号処理回路２８では、そのトラックエラー信号ＴＥをサーボコントローラ３３に出力する。サーボコントローラ３３は、再生信号処理回路２８からのトラックエラー信号ＴＥに基づいて、モータドライバ２７を介して光ピックアップ装置２３の対物レンズアクチュエータ６２をトラッキング方向に駆動し、トラックずれを補正する。
【００８５】
また、再生信号処理回路２８では、次の（６）式に基づいて対物レンズのレンズ位置信号ＬＰを検出する。
【００８６】
LP=(S72b1+S72c1)-(S72b2+S72c2) ……（６）
【００８７】
また、本第２の実施形態に係る光ディスク装置２０を用いて、前述した第１の実施形態と同様にして、光ディスク１５に対する記録処理及び再生処理を行うことができる。
【００８８】
以上説明したように、本第２の実施形態に係る光ピックアップ装置によると、第２の偏光ホログラム素子７１は、対物レンズ６０のトラッキング方向（Ｙ方向）の分割線ＤＹ２によって２つの回折領域に分割され、さらに分割線ＤＹ２の＋Ｘ側の回折領域がＸ方向の分割線によって２つの回折領域７１ｂ、７１ｃに分割されている。そして、第２の受光器７２は、トラッキング方向とは異なる方向の分割線によって分割された受光素子７２ｂ、７２ｃを備え、回折領域７１ｂにて回折された光束が受光素子７２ｂで受光され、回折領域７１ｃにて回折された光束が受光素子７２ｃで受光される。これによって、対物レンズ６０のトラッキング方向の位置に関する情報を求めるための回折光をトラックエラーに関する情報を求めるための回折光と兼用しているため、光利用効率が向上し、受光素子７２ｂ、７２ｃからの出力信号におけるＳ／Ｎ比を向上させることができる。また、対物レンズ６０のトラッキング方向の位置に関する情報を求めるための受光素子をトラックエラーに関する情報を求めるための受光素子と兼用しているため、受光素子の数も削減することができ、光ピックアップ装置２３の小型化及び低コスト化を促進することが可能となる。
【００８９】
また、受光素子７２ａはトラッキング方向に対応する方向の分割線によって２分割されているために、対物レンズ６０が基準位置からトラッキング方向にシフトしていても、受光素子７２ａの受光面では光スポットは分割線に沿って移動する。すなわち、部分受光素子７２ａ１、７２ａ２の出力信号にレンズシフトによるオフセット成分は含まれないために、フォーカスエラーに関する情報を精度良く求めることができる。さらに、第２の偏光ホログラム素子７１は対物レンズ６０と連動してシフトするため、常に戻り光束の同一部分が回折領域７１ｂ及び回折領域７１ｃに入射されることとなり、受光素子７２ｂでの受光量（部分受光素子７２ｂ１での受光量と部分受光素子７２ｂ２での受光量との和）及び受光素子７２ｃでの受光量（部分受光素子７２ｃ１での受光量と部分受光素子７２ｃ２での受光量との和）には対物レンズ６０のシフトに依存する成分は含まれない。それによりトラックエラーに関する情報を精度良く求めることができる。そして、受光素子７２ｂ、７２ｃはトラッキング方向に対応する方向と異なる方向の分割線によって分割されているために、対物レンズ６０と第２の偏光ホログラム素子７１とが連動してトラッキング方向に移動しても、対物レンズ６０のトラッキング方向の位置に関する情報を含む信号を精度良く求めることができる。従って、光源からの光束を分割せず、しかも大型化及び高コスト化を招くことなく、対物レンズの位置制御に関する情報を精度良く求めることが可能となる。
【００９０】
さらに、本第２の実施形態によると、回折領域７１ｂ、７１ｃでは、対物レンズ６０がトラッキング方向にシフトした際に、そのシフトが所定の移動可能範囲内であれば、受光素子７２ｂ、７２ｃの受光面における光スポットが常に分割線に掛かるように戻り光束の発散の度合いを変更しているために、対物レンズ６０のシフト量が大きくても対物レンズ６０のトラッキング方向の位置に関する情報を求めることが可能となる。
【００９１】
そして、半導体レーザ５１の出力波長が変動しても、各受光素子では、光スポットはそれぞれ分割線に沿って移動するために、各受光素子からの出力信号には戻り光束の波長変動によるオフセット成分は含まれない。従って、対物レンズの位置制御に関する情報を精度良く安定して求めることが可能となる。
【００９２】
また、本第２の実施形態に係る光ディスク装置によると、光源から出射される光束を分割することなく光ディスク１５の記録面に照射することができるとともに、光ピックアップ装置２３からの出力信号に基づいてフォーカスエラー信号ＦＥ、トラッキングエラー信号ＴＥ及びレンズ位置信号ＬＰを精度良く安定して求めることができるため、前述の第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００９３】
なお、上記第２の実施形態では、上記（４）〜（６）式の演算処理が再生信号処理回路２８にて行われる場合について説明しているが、これに限らず、光ピックアップ装置２３に、上記（４）〜（６）式のうちの少なくとも１つの演算処理を行なう演算回路などを付加しても良い。これにより、再生信号処理回路２８を簡略化することができるとともに、組み付け時の配線作業などが容易となり、作業性の向上及び作業コストの低減を図ることができる。
【００９４】
また、上記第２の実施形態では、フォーカスエラー信号ＦＥをナイフエッジ法に基づいて検出する場合について説明しているが、例えば第２の偏光ホログラム素子７１に代えて、図７（Ａ）に示されるように、第２の偏光ホログラム素子７１の回折領域７１ａをレンズ作用を有する回折領域７１ｄとした第３の偏光ホログラム素子７１’を用いることにより、いわゆるダブルビームサイズ法によって、フォーカスエラー信号を検出することができる。なお、この場合には、第２の受光器７２に代えて、一例として図７（Ｂ）に示されるような第３の受光器７３が用いられることとなる。
【００９５】
第３の受光器７３は、回折領域７１ｄからの＋１次回折光を受光する受光素子７３ａと、回折領域７１ｄからの−１次回折光を受光する受光素子７３ｂと、回折領域７１ｂからの回折光を受光する受光素子７３ｂ、回折領域７１ｃからの回折光を受光する受光素子７３ｃを含んで構成されている。ここで受光素子７３ａは、トラッキング方向に対応する方向の２本の分割線により３分割された３分割受光素子（部分受光素子７３ａ１、部分受光素子７３ａ２、部分受光素子７３ａ３）である。同様に受光素子７３ｄは、トラッキング方向に対応する方向の２本の分割線により３分割された３分割受光素子（部分受光素子７３ｄ１、部分受光素子７３ｄ２、部分受光素子７３ｄ３）である。また受光素子７３ｂは、第２の受光器７２の受光素子７２ｂと同様に、トラッキング方向に対応する方向と異なる方向（第３の方向）の分割線によって２分割された２分割受光素子（部分受光素子７３ｂ１、部分受光素子７３ｂ２）である。さらに受光素子７３ｃは、第２の受光器７２の受光素子７２ｃと同様に、トラッキング方向に対応する方向と異なる方向（第４の方向）の分割線によって２分割された２分割受光素子（部分受光素子７３ｃ１、部分受光素子７３ｃ２）である。
【００９６】
また、回折領域７１ｄからの＋１次回折光は、受光素子７３ａの受光面の手前で焦点を結び、−１次回折光は、受光素子７３ｄの受光面の後方で焦点を結ぶように設定されている。すなわち、受光素子７３ａ、７３ｄでは回折光はそれぞれデフォーカス状態で受光される。
【００９７】
この場合には、再生信号処理回路２８では、次の（７）式に基づいてフォーカスエラー信号ＦＥが求められる。ここでＳ７３ａ１は部分受光素子７３ａ１の出力信号であり、Ｓ７３ａ２は部分受光素子７３ａ２の出力信号であり、Ｓ７３ａ３は部分受光素子７３ａ３の出力信号である。また、Ｓ７３ｄ１は部分受光素子７３ｄ１の出力信号であり、Ｓ７３ｄ２は部分受光素子７３ｄ２の出力信号であり、Ｓ７３ｄ３は部分受光素子７３ｄ３の出力信号である。
【００９８】
FE=(S73a1+S73d2+S73a3)-(S73d1+S73a2+S73d3) ……（７）
【００９９】
なお、光ピックアップ装置２３に上記（７）の演算処理を行なう演算回路を付加しても良い。また、トラックエラー信号ＴＥ及びレンズ位置信号ＬＰは、上記第２の実施形態と同様に、受光素子７３ｂ及び受光素子７３ｃの出力信号に基づいて検出される。
【０１００】
《第３の実施形態》
次に、本発明の第３の実施形態を図８に基づいて説明する。
【０１０１】
この第３の実施形態は、図８（Ａ）に示されるように、前述した第１の偏光ホログラム素子５７の代わりに、第４の偏光ホログラム素子７４を用いる点に特徴を有する。その他、光ピックアップ装置、光ディスク装置の構成などは、前述した第１の実施形態と同様である。従って、以下においては、第１の実施形態との相違点を中心に説明するとともに、前述した第１の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一の符号を用い、その説明を簡略化し若しくは省略するものとする。
【０１０２】
第４の偏光ホログラム素子７４は、図８（Ａ）に示されるように、Ｙ方向の分割線とＸ方向の分割線によって分割された４つの回折領域７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄから構成されている。従って、第４の偏光ホログラム素子７４では、入射される光束は４つの光束に分割される。各回折領域ではそれぞれの回折方向が異なるように設定されている。なお、回折領域７４ｂ、７４ｃはそれぞれレンズ作用を有している。そして、第４の偏光ホログラム素子７４は、一例として図８（Ｂ）に示されるように、戻り光束が、その受光面のほぼ中央部で受光されるように配置されている。また、第４の偏光ホログラム素子７４は、本第３の実施形態では、Ｓ偏光の光束に対しては低い回折効率を有し、Ｐ偏光の光束に対しては高い回折効率を有するものとする。
【０１０３】
これに伴い、第１の受光器５９の代わりに、一例として図８（Ｃ）に示されるような第４の受光器７５が用いられる。第４の受光器７５は、回折領域７４ａからの回折光を受光する受光素子７５ａ（第１の受光素子）、回折領域７４ｂからの回折光を受光する受光素子７５ｂ（第２の受光素子）、回折領域７４ｃからの回折光を受光する受光素子７５ｃ（第３の受光素子）、回折領域７４ｄからの回折光を受光する受光素子７５ｄ（第４の受光素子）を含んで構成されている。ここで受光素子７５ａはトラッキング方向に対応する方向（第２の方向）の分割線によって２分割された２分割受光素子（部分受光素子７５ａ１、部分受光素子７５ａ２）であり、受光素子７５ｄはトラッキング方向に対応する方向の分割線によって２分割された２分割受光素子（部分受光素子７５ｄ１、部分受光素子７５ｄ２）である。また受光素子７５ｂは、その受光面の中心を含みトラッキング方向に対応する方向とは異なる方向（第３の方向）の分割線によって２分割された２分割受光素子（部分受光素子７５ｂ１、部分受光素子７５ｂ２）である。同様に受光素子７５ｃは、その受光面の中心を含みトラッキング方向に対応する方向とは異なる方向（第４の方向）の分割線によって２分割された２分割受光素子（部分受光素子７５ｃ１、部分受光素子７５ｃ２）である。そして、回折領域７４ｂでは、回折光の分岐方向が受光素子７５ｂの分割線の方向に対応する方向とほぼ一致するように設定されている。同様に回折領域７４ｃでは、回折光の分岐方向が受光素子７５ｃの分割線の方向に対応する方向とほぼ一致するように設定されている。なお、回折領域７４ｂでは、対物レンズ６０がトラッキング方向にシフトした際に、そのシフトが所定の移動可能範囲内であれば、受光素子７５ｂの受光面における光スポットが常に分割線に掛かるように戻り光束の発散の度合いを変更する。同様に回折領域７４ｃでは、対物レンズ６０がトラッキング方向にシフトした際に、そのシフトが所定の移動可能範囲内であれば、受光素子７５ｃの受光面における光スポットが常に分割線に掛かるように戻り光束の発散の度合いを変更する。すなわち、受光素子７５ｃ及び受光素子７５ｄにはデフォーカス状態で回折光がそれぞれ受光される。また、各受光素子は、対物レンズ６０がトラッキング方向に関して基準位置にあり、さらに対物レンズ６０の焦点位置に光ディスク１５の記録面がある場合に、その受光面の中央部で各光スポットが受光されるように配置されている。
【０１０４】
次に、前述のようにして構成された光ディスク装置２０を用いて光ディスク１５をアクセスする際の対物レンズ６０の位置制御について説明する。
【０１０５】
半導体レーザ５１から出射された直線偏光（Ｓ偏光）の光束は、カップリングレンズ５２で略平行光となり、立ち上げミラー５６にてその光軸が＋Ｙ方向に折り曲げられ、第４の偏光ホログラム素子７４に入射される。第４の偏光ホログラム素子７４では、Ｓ偏光の光束に対する回折効率が低いので、その入射光束の殆どは透過される。第４の偏光ホログラム素子７４を透過した光束は、さらにλ／４板５５にて円偏光とされた後、対物レンズ６０を介して光ディスク１５の記録面に微小スポットとして集光される。
【０１０６】
光ディスク１５の記録面にて反射した反射光束は、往路とは反対回りの円偏光となり、対物レンズ６０で再び略平行光とされ、λ／４板５５にて円偏光から直線偏光（Ｐ偏光）に変換された後、第４の偏光ホログラム素子７４に入射される。反射光束はＰ偏光であるため、その殆どが第４の偏光ホログラム素子７４の各回折領域で所定の方向に回折される。各回折光は、立ち上げミラー５６にてその光軸が＋Ｘ方向に折り曲げられ、カップリングレンズ５２を介して第４の受光器７５に照射される。第４の受光器７５を構成する各受光素子では、光電変換による光電変換信号として、受光量に応じた電流信号を再生信号処理回路２８に出力する。
【０１０７】
再生信号処理回路２８では、各受光素子からの電流信号を電圧信号に変換し、次の（８）式に基づいてフォーカスエラー信号ＦＥを検出する。ここでＳ７５ａ１は部分受光素子７５ａ１の出力信号であり、Ｓ７５ａ２は部分受光素子７５ａ２の出力信号である。また、Ｓ７５ｄ１は部分受光素子７５ｄ１の出力信号であり、Ｓ７５ｄ２は部分受光素子７５ｄ２の出力信号である。
【０１０８】
FE=(S75a1+S75d1)-(S75a2+S75d2) ……（８）
【０１０９】
そして、再生信号処理回路２８では、そのフォーカスエラー信号ＦＥをサーボコントローラ３３に出力する。サーボコントローラ３３は、再生信号処理回路２８からのフォーカスエラー信号ＦＥに基づいて、モータドライバ２７を介して光ピックアップ装置２３の対物レンズアクチュエータ６４をフォーカス方向に駆動し、フォーカスずれを補正する。
【０１１０】
さらに、再生信号処理回路２８では、次の（９）式に基づいてトラックエラー信号ＴＥを検出する。ここでＳ７５ｂ１は部分受光素子７５ｂ１の出力信号であり、Ｓ７５ｂ２は部分受光素子７５ｂ２の出力信号であり、Ｓ７５ｃ１は部分受光素子７５ｃ１の出力信号であり、Ｓ７５ｃ２は部分受光素子７５ｃ２の出力信号である。
【０１１１】
TE=(S75a1+S75a2+S75b1+S75b2)-(S75d1+S75d2+S75c1+S75c2) ……（９）
【０１１２】
なお、上記トラックエラー信号ＴＥは、いわゆるプッシュプル法によって算出されているが、いわゆる位相差法によって算出することができる。すなわち、受光素子７５ａの出力信号と受光素子７５ｃの出力信号の和信号と、受光素子７５ｂの出力信号と受光素子７５ｄの出力信号の和信号との位相差に基づいてトラックエラー信号ＴＥを算出しても良い。
【０１１３】
そして、再生信号処理回路２８では、そのトラックエラー信号ＴＥをサーボコントローラ３３に出力する。サーボコントローラ３３は、再生信号処理回路２８からのトラックエラー信号ＴＥに基づいて、モータドライバ２７を介して光ピックアップ装置２３の対物レンズアクチュエータ６４をトラッキング方向に駆動し、トラックずれを補正する。
【０１１４】
また、再生信号処理回路２８では、次の（１０）式に基づいて対物レンズのレンズ位置信号ＬＰを検出する。
【０１１５】
LP=(S75b1+S75c1)-(S75b2+S75c2) ……（１０）
【０１１６】
また、本第３の実施形態に係る光ディスク装置２０を用いて、前述した第１の実施形態と同様にして、光ディスク１５に対する記録処理及び再生処理を行うことができる。
【０１１７】
以上説明したように、本第３の実施形態に係る光ピックアップ装置によると、第４の偏光ホログラム素子７４は、トラッキング方向及びトラックの接線方向の分割線によって４分割された４つの回折領域７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄを有し、第４の受光器７５は、トラッキング方向に対応する方向とは異なる方向の分割線によって分割された受光素子７５ｂ、７５ｃと、トラッキング方向に対応する方向の分割線によって分割された受光素子７５ａ、７５ｄとを備えている。そして、４つの回折領域のうちトラッキング方向に隣接する２つの回折領域７４ｂ、７４ｃにて回折された光束が受光素子７５ｂ、７５ｃでそれぞれ受光され、回折領域７４ａ、７４ｄにて回折された光束が受光素子７５ａ、７５ｄでそれぞれ受光される。ここで、受光素子７５ａ、７５ｄはトラッキング方向に対応する方向の分割線によって２分割されているために、対物レンズ６０が基準位置からトラッキング方向にシフトしても、受光素子７５ａ、７５ｄの受光面では回折光による光スポットは分割線に沿って移動する。すなわち、受光素子７５ａ、７５ｄからの出力信号にレンズシフトによるオフセット成分は含まれないため、フォーカスエラーに関する情報を精度良く求めることができる。さらに、受光素子７５ｂ、７５ｃはトラッキング方向に対応する方向と異なる方向の分割線によって分割されているために、対物レンズ６０と第４の偏光ホログラム素子７４とが連動してトラッキング方向に移動しても、対物レンズ６０のトラッキング方向の位置に関する情報を含む信号を精度良く求めることができる。また、第４の偏光ホログラム素子７４は対物レンズ６０と連動してシフトするため、常に戻り光束の同一部分が各回折領域に入射されることとなり、受光素子７５ａでの受光量（部分受光素子７５ａ１での受光量と部分受光素子７５ａ２での受光量との和）、受光素子７５ｂでの受光量（部分受光素子７５ｂ１での受光量と部分受光素子７５ｂ２での受光量との和）、受光素子７５ｃでの受光量（部分受光素子７５ｃ１での受光量と部分受光素子７５ｃ２での受光量との和）及び、受光素子７５ｄでの受光量（部分受光素子７５ｄ１での受光量と部分受光素子７５ｄ２での受光量との和）には対物レンズ６０のシフトに依存する成分は含まれない。従って、光源からの光束を分割せず、しかも大型化及び高コスト化を招くことなく、対物レンズの位置制御に関する情報を精度良く求めることが可能となる。
【０１１８】
また、本第３の実施形態によると、回折領域７４ｂでは、対物レンズ６０がトラッキング方向にシフトした際に、そのシフトが所定の移動可能範囲内であれば、受光素子７５ｂの受光面における光スポットが常に分割線に掛かるように戻り光束の発散の度合いを変更し、回折領域７４ｃでは、対物レンズ６０がトラッキング方向にシフトした際に、そのシフトが所定の移動可能範囲内であれば、受光素子７５ｃの受光面における光スポットが常に分割線に掛かるように戻り光束の発散の度合いを変更している。従って、対物レンズ６０のシフト量が大きくても対物レンズ６０のトラッキング方向の位置に関する情報を求めることが可能となる。
【０１１９】
さらに、半導体レーザ５１の出力波長が変動しても、各受光素子では、光スポットはそれぞれ分割線に沿って移動するために、各受光素子からの出力信号には戻り光束の波長変動によるオフセット成分は含まれない。従って、対物レンズの位置制御に関する情報を精度良く安定して求めることが可能となる。
【０１２０】
また、本第３の実施形態に係る光ディスク装置によると、光源から出射される光束を分割することなく光ディスク１５の記録面に照射することができるとともに、光ピックアップ装置２３からの出力信号に基づいてフォーカスエラー信号ＦＥ、トラッキングエラー信号ＴＥ及びレンズ位置信号ＬＰを精度良く安定して求めることができるため、前述の第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【０１２１】
さらに、各受光素子からの出力信号にはトラックエラーに関する情報が含まれることとなり、例えばＤＶＤ−ＲＯＭのようにプッシュプル信号ではトラックエラー信号が検出しにくい光ディスクに対しては位相差法でトラックエラー信号を検出し、記録可能な光ディスクの未記録領域のように位相差法ではトラッキングエラー信号が検出しにくい場合にはプッシュプル法でトラッキングエラー信号を検出することが可能となり、複数種類の光ディスクに対応することができる。
【０１２２】
なお、上記第３の実施形態では、上記（８）〜（１０）式の演算処理が再生信号処理回路２８にて行われる場合について説明しているが、これに限らず、光ピックアップ装置２３に、上記（８）〜（１０）式のうちの少なくとも１つの演算処理を行なう演算回路などを付加しても良い。これにより、再生信号処理回路２８を簡略化することができるとともに、組み付け時の配線作業などが容易となり、作業性の向上及び作業コストの低減を図ることができる。
【０１２３】
また、上記各実施形態によると、分岐光学素子としてホログラム素子を用いているために、分岐光学素子を小さくすることができ、光ピックアップ装置の小型化を促進することが可能となる。
【０１２４】
さらに、ホログラムとして光源から出射される光束の偏光方向に対して低い回折効率を有する偏光ホログラム素子を用いているために、光源から出射された光束は偏光ホログラム素子を高効率で透過し、光ディスク１５の記録面に照射される光の光量低下が極めて少なくなる。従って、記録速度の高速化に対応することが容易となる。さらに、偏光ホログラム素子は戻り光束の偏光方向に対して高い回折効率を有しているために、戻り光束の回折時における光量のロスが減少するため、各受光素子での受光量が増加し、結果として信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。従って、対物レンズの位置制御に関する情報を精度良く求めることが可能となる。なお、上記各実施形態では、光源から出射される光束がＳ偏光であり、Ｓ偏光の光束に対しては低い回折効率を有し、Ｐ偏光の光束に対しては高い回折効率を有する偏光ホログラム素子を用いているが、本発明がこれに限定されるものではなく、光源から出射される光束がＰ偏光の場合には、勿論、Ｐ偏光の光束に対しては低い回折効率を有し、Ｓ偏光の光束に対しては高い回折効率を有する偏光ホログラム素子が用いられることとなる。
【０１２５】
一般に偏光ホログラム素子は複屈折性を有する材料を格子形状に加工することにより、あるいは波長よりピッチの小さい格子を加工することにより製造することができる。複屈折性を有する材料としてはＬｉＮｂＯ３結晶や液晶があるが、薄い膜で複屈折性を有する透明な有機材料の延伸膜、例えばポリイミドやＰＥＴは、Δｎ＝０．０６〜０．１程度の複屈折性を有し、屈折率が１．６程度であるため、格子加工後のオーバーコート材料も安価なものを用いることができ、低コスト化が容易である。
【０１２６】
なお、上記各実施形態では、分岐光学素子として偏光方向によって回折効率が異なる偏光ホログラム素子を用いる場合について説明しているが、これに限らず無偏光のホログラム素子を用いても良い。但し、無偏光のホログラム素子を対物レンズ６０の近くに配置すると、ホログラム素子で回折された光も光ディスク１５の記録面に照射され、その反射光が受光素子に戻ってきて正規の戻り光束の検出に悪影響を与える場合がある。また、ホログラム素子以外の分岐光学素子を用いても良い。
【０１２７】
また、上記各実施形態における偏光ホログラム素子は、それらに限定されるものではなく、同様な効果が得られるものであれば良い。
【０１２８】
さらに、上記第２及び第３の実施形態では、第３の方向と第４の方向とが異なる場合について説明しているが、これに限らず、第３の方向と第４の方向とが同一であっても良い。
【０１２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る光ピックアップ装置によれば、光源からの光束を分割せず、しかも大型化及び高コスト化を招くことなく、対物レンズの位置制御に関する情報を精度良く検出することができるという効果がある。
【０１３０】
また、本発明に係る光ディスク装置によれば、大型化及び高コスト化を招くことなく、光記録媒体への高速アクセスを精度良くしかも安定して行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光ディスク装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】光ピックアップ装置の構成を示す斜視図である。
【図３】図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、それぞれ第１の実施形態におけるホログラム素子の構成を説明するための図であり、図３（Ｃ）は第１の実施形態における受光器の構成を説明するための図である。
【図４】図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、それぞれホログラム素子を構成する各回折領域での回折方向を説明するための図である。
【図５】図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、それぞれ受光器を構成する各受光素子における光スポットの受光位置を説明するための図である。
【図６】図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、それぞれ第２の実施形態におけるホログラム素子の構成を説明するための図であり、図６（Ｃ）は第２の実施形態における受光器の構成を説明するための図である。
【図７】図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、それぞれ第２の実施形態の変形例を説明するための図である。
【図８】図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、それぞれ第３の実施形態におけるホログラム素子の構成を説明するための図であり、図８（Ｃ）は第３の実施形態における受光器の構成を説明するための図である。
【符号の説明】
１５…光ディスク（光記録媒体）、２０…光ディスク装置、２３…光ピックアップ装置、２８…再生信号処理回路（処理装置の一部）、４０…ＣＰＵ（処理装置の一部）、５１…半導体レーザ（光源）、５７…第１のホログラム素子（分岐光学素子）、５９ｄ…部分受光素子（第２の受光素子）、６０…対物レンズ、７１…第２のホログラム素子（分岐光学素子）、７１’…第３のホログラム素子（分岐光学素子）、７２ａ…部分受光素子（第１の受光素子）、７２ｂ…部分受光素子（第２の受光素子）、７２ｃ…部分受光素子（第３の受光素子）、７４…第４のホログラム素子（分岐光学素子）、７５ａ…部分受光素子（第１の受光素子）、７５ｂ…部分受光素子（第２の受光素子）、７５ｃ…部分受光素子（第３の受光素子）、７５ｄ…部分受光素子（第４の受光素子）。
【発明の属する技術分野】
本発明は光ピックアップ装置及び光ディスク装置に係り、さらに詳しくは、高速度で情報の記録、再生、及び消去のうち少なくとも再生を行うのに好適な光ピックアップ装置及び該光ピックアップ装置を備えた光ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスク装置では、例えばＣＤ（compact disc）、ＤＶＤ（digital versatile disc）などの光記録媒体のスパイラル状又は同心円状のトラックが形成された記録面にレーザ光の微小スポットを照射することにより情報の記録を行い、記録面からの反射光に基づいて情報の再生などを行っている。そして、光ディスク装置には、光記録媒体の記録面にレーザ光を照射するとともに、記録面からの反射光を受光するために、光ピックアップ装置が設けられている。
【０００３】
通常、光ピックアップ装置は、光源と、対物レンズを含み、光源から出射される光束を光記録媒体の記録面に導くとともに、記録面で反射された戻り光束を所定の受光位置まで導く光学系及び、受光位置に配置された受光素子などを備えている。この受光素子からは、記録面に記録されているデータの再生情報だけでなく、光ピックアップ装置自体及び対物レンズの位置制御などに必要な情報を含む信号が出力される。そして例えば、微小スポットを記録面の所定位置に正確に照射するために対物レンズをトラックの接線方向に直交する方向（トラッキング方向）に駆動する、いわゆるトラッキング制御では、受光素子の出力信号からトラックの溝に起因して発生する２つの回折パターン（トラックパターン）の強度差をトラックエラー信号（トラックサーボ信号）として検出し、対物レンズのトラッキング方向に関する位置制御にフィードバックさせている。
【０００４】
この場合に、トラックの接線方向に対応する方向の分割線によって２分割された受光素子の第１の受光領域からの信号と第２の受光領域からの信号との差信号からトラックエラー信号を検出する方法は、一般的にプッシュプル法と呼ばれている。
【０００５】
通常、受光素子は、対物レンズがトラッキング方向に関する所定の基準位置（以下、「基準位置」と略述する）にあるときにその受光面の中央部で戻り光束が受光されるように配置されている。ここで、トラックエラー信号に基づいて微小スポットが記録面の所定位置からずれていると判断されると、そのずれを補正するために対物レンズがトラッキング方向に駆動される。これによって対物レンズがトラッキング方向にシフトするとそれに応じて受光素子の受光面における戻り光束の受光位置もシフトする。戻り光束の受光位置がシフトすると、上述のプッシュプル法によって検出されるトラックエラー信号にオフセット成分が含まれるため、誤ったトラッキング制御が行われるという不具合があった。
【０００６】
そこで、この不具合を改善すべく、例えば特許第１７５６７３９号では、プッシュプル法を改良した、いわゆる差動プッシュプル法によるトラッキング誤差検出方式が開示されている。
【０００７】
この差動プッシュプル法では、光源から出射される光束は１つの主ビームと２つの副ビームとに３分割され、記録面において主ビームと各副ビームとがトラッキング方向に関しトラックピッチ（トラッキング方向に隣接するトラック間の距離）の１／２だけずれるように照射される。記録面で反射された主ビーム及び２つの副ビームの戻り光束は３つの２分割受光素子でそれぞれ受光されるとともに、２分割受光素子毎にそれぞれの出力信号に基づいてプッシュプル信号が求められる。そして、２つの副ビームに関するプッシュプル信号の和信号と主ビームに関するプッシュプル信号との差を求めることにより、対物レンズのトラッキング方向に関するシフト（以下、適宜「対物レンズのシフト」と略述する）に起因するオフセット成分が除去されたトラックエラー信号が検出される。また、差動プッシュプル法では、主ビームに関するプッシュプル信号と２つの副ビームに関するプッシュプル信号とを加算することによりオフセット成分だけを抽出することができる。このオフセット成分は対物レンズのシフト量に比例するため、抽出されたオフセット成分に基づいて対物レンズのトラッキング方向に関する位置を検出することが可能である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特許第１７５６７３９号に開示されているトラッキング誤差検出方式では、光源から出射される光束を複数の光束に分割しているために、記録及び再生に利用できる光量が減少し、記録速度の高速化に対応できないという不都合があった。またプッシュプル信号を検出するための２分割受光素子が３個も必要となり、光ピックアップ装置の小型化及び低コスト化が阻害されるという不都合があった。
【０００９】
そこで、これら不具合を改善すべく、例えば特許第２６７５５５５号では、記録面からの戻り光束を回折し受光素子に導くためのホログラム素子と対物レンズとが一体的に駆動される光ピックアップ装置が開示されている。これによれば、対物レンズがトラッキング方向にシフトしても、検出されるトラックエラー信号にオフセット成分が含まれることはなく、しかも光源からの出射光束が分割されることなくそのまま光記録媒体の記録面に集光されるため、記録速度の高速化に対応できる。また、受光素子数の低減が可能となり、光ピックアップ装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。しかしながら、この光ピックアップ装置では、受光素子の出力信号から対物レンズのトラッキング方向に関する位置が検出できないという不都合があった。
【００１０】
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、光源からの出射光束を分割せず、しかも大型化及び高コスト化を招くことなく、対物レンズの位置制御に関する情報を精度良く求めることができる光ピックアップ装置を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の第２の目的は、大型化及び高コスト化を招くことなく、光記録媒体への高速アクセスを精度良くしかも安定して行うことができる光ディスク装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１の観点からすると、スパイラル状又は同心円状のトラックが形成された光記録媒体の記録面に光スポットを照射し、情報の記録、再生、及び消去のうち少なくとも再生を行なうために用いられる光ピックアップ装置であって、光源と複数の受光素子とを含む受発光モジュールと；前記光源から出射される光束を前記光記録媒体の記録面に集光する対物レンズと、前記記録面で反射され前記対物レンズを介した戻り光束の光路上に配置され、前記戻り光束を複数の光束に分割する複数の分割領域を有し、分割された複数の分割光束を前記戻り光束の光路上から分岐する分岐光学素子とを含む対物レンズアクチュエータと；前記対物レンズアクチュエータを駆動することで、前記対物レンズアクチュエータと前記受発光モジュールとの相対的な位置関係を変化させる駆動装置と；を備え、前記複数の受光素子は、前記トラックの接線方向に対応する第１の方向に直交する第２の方向の分割線によって分割され、前記複数の分割光束のうち少なくとも１つの分割光束を受光し、フォーカスエラー信号生成に用いられる第１の受光素子と、前記トラックの接線方向に対応する第１の方向に直交する第２の方向とは異なる第３の方向の分割線によって分割され、残りの分割光束のうち少なくとも１つの分割光束を前記分割線上で受光し、レンズ位置信号の生成に用いられる第２の受光素子とを含むとともに、前記第１の受光素子で受光される少なくとも１つの分割光束の前記分岐光学素子での分岐方向は、前記第１の受光素子における分割線の方向に対応する方向であり、前記第２の受光素子で受光される少なくとも１つの分割光束の前記分岐光学素子での分岐方向は、前記第２の受光素子における分割線の方向に対応する方向であることを特徴とする光ピックアップ装置である。
【００１３】
本明細書では、「連動させて駆動する」とは、分岐光学素子と対物レンズとが一体となって駆動される場合は勿論、分岐光学素子と対物レンズとがそれぞれ個別に同一方向に同一駆動量だけ駆動される場合をも含む。
【００１４】
これによれば、光源から出射される光束は、分割されずに対物レンズを介して光記録媒体の記録面に集光される。従って、光源から出射される光束は、その光量が殆ど低下することなく光記録媒体の記録面に照射されることとなり高速記録に必要な照射光量を確保することができる。また、記録面で反射された戻り光束は対物レンズを介して分岐光学素子に入射され複数の光束に分割されるとともに、分割された複数の分割光束は戻り光束の光路上から分岐される。そして、複数の分割光束のうち少なくとも１つの分割光束はフォーカスエラー信号生成に用いられる第１の受光素子で受光され、残りの分割光束のうち少なくとも１つの分割光束はレンズ位置信号の生成に用いられる第２の受光素子の分割線上で受光される。そして、第１の受光素子は、トラックの接線方向に対応する第１の方向に直交する第２の方向の分割線によって分割されているため、対物レンズの光軸方向の位置に関する情報、いわゆるフォーカスエラーに関する情報を求めることができる。また、第２の受光素子の分割線は、トラックの接線方向に対応する第１の方向に直交する第２の方向とは異なる第３の方向の分割線によって分割されているため、対物レンズと分岐光学素子とが連動してトラッキング方向に移動しても、第２の受光素子からの出力信号に基づいて対物レンズのトラッキング方向の位置に関する情報を求めることができる。すなわち、光源からの出射光束を分割せず、しかも大型化及び高コスト化を招くことなく、対物レンズの位置制御に関する情報を精度良く求めることが可能となる。
【００２２】
本発明は、第２の観点からすると、光記録媒体に対して、情報の記録、再生、及び消去のうち少なくとも再生を行なう光ディスク装置であって、本発明の光ピックアップ装置と；前記光ピックアップ装置を構成する前記受光素子の出力信号を用いて、前記情報の記録、再生、及び消去のうち少なくとも再生を行なう処理装置と；を備える光ディスク装置である。
【００２３】
これによれば、本発明の光ピックアップ装置からの出力信号によって、処理装置ではフォーカスエラー信号、トラックエラー信号及び対物レンズのトラッキング方向に関する位置信号（以下、適宜「レンズ位置信号」ともいう）などを精度良く安定して求めることができるため、光ピックアップ装置の位置制御を高精度に行うことが可能となる。従って、結果的に、光記録媒体への高速アクセスを精度良くしかも安定して行うことが可能となる。また、トラッキング制御中に、レンズ位置信号に基づいて光ピックアップ装置自体を駆動する、いわゆるシーク動作の開始タイミングを精度良く求めることができる。さらに、光ピックアップ装置がシーク動作中に、レンズ位置信号に基づいて対物レンズを基準位置に正確にホールドすることが可能となる。しかも、光ピックアップ装置の小型化によって、光ディスク装置自体の小型化及び消費電力の低減も促進することができ、例えば、携帯用として用いられる場合には、持ち運びが容易となり、さらに長時間の使用が可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。
【００２５】
図１には、本発明に係る光ピックアップ装置を備える一実施形態に係る光ディスク装置２０の概略構成が示されている。
【００２６】
この図１に示される光ディスク装置２０は、光記録媒体としての光ディスク１５を回転駆動するためのスピンドルモータ２２、光ピックアップ装置２３、レーザコントロール回路２４、エンコーダ２５、モータドライバ２７、再生信号処理回路２８、サーボコントローラ３３、バッファＲＡＭ３４、バッファマネージャ３７、インターフェース３８、ＲＯＭ３９、ＣＰＵ４０及びＲＡＭ４１などを備えている。なお、図１における矢印は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表すものではない。
【００２７】
前記光ピックアップ装置２３は、光ディスク１５のスパイラル状又は同心円状のトラックが形成された記録面にレーザ光を照射するとともに、記録面からの反射光を受光するための装置である。なお、この光ピックアップ装置２３の構成等については後に詳述する。
【００２８】
前記再生信号処理回路２８では、光ピックアップ装置２３の出力信号である電流信号を電圧信号に変換し、該電圧信号に基づいてウォブル信号、再生情報を含むＲＦ信号及びサーボ信号（フォーカスエラー信号、トラックエラー信号、レンズ位置信号）などを検出する。そして、再生信号処理回路２８では、ウォブル信号からアドレス情報及び同期信号などを抽出する。ここで抽出されたアドレス情報はＣＰＵ４０に出力され、同期信号はエンコーダ２５に出力される。さらに、再生信号処理回路２８では、ＲＦ信号に対して誤り訂正処理等を行なった後、バッファマネージャ３７を介してバッファＲＡＭ３４に格納する。なお、フォーカスエラー信号及びトラックエラー信号は再生信号処理回路２８からサーボコントローラ３３に出力され、レンズ位置信号はＣＰＵ４０及びサーボコントローラ３３に出力される。
【００２９】
前記サーボコントローラ３３では、サーボ信号に基づいて光ピックアップ装置２３を制御する制御信号を生成し、モータドライバ２７に出力する。モータドライバ２７では、サーボコントローラ３３からの制御信号及びＣＰＵ４０の指示に基づいて光ピックアップ装置２３及びスピンドルモータ２２を制御する。
【００３０】
前記バッファマネージャ３７では、バッファＲＡＭ３４へのデータの入出力を管理し、蓄積されたデータ量が所定の値になるとＣＰＵ４０に通知する。
【００３１】
前記エンコーダ２５では、ＣＰＵ４０の指示に基づいてバッファＲＡＭ３４に蓄積されているデータをバッファマネージャ３７を介して取り出し、エラー訂正コードの付加などを行ない、光ディスク１５への書き込みデータを作成する。そして、エンコーダ２５では、ＣＰＵ４０からの指示に基づいて、再生信号処理回路２８からの同期信号に同期して書き込みデータをレーザコントロール回路２４に出力する。レーザコントロール回路２４では、エンコーダ２５からの書き込みデータに基づいて光ピックアップ装置２３からのレーザ光出力を制御する。
【００３２】
前記インターフェース３８は、ホスト（例えば、パーソナルコンピュータ）との双方向の通信インターフェースであり、ＡＴＡＰＩ（AT Attachment Packet Interface）及びＳＣＳＩ（Small Computer System Interface）等の標準インターフェースに準拠している。
【００３３】
前記ＲＯＭ３９には、ＣＰＵ４０にて解読可能なコードで記述されたプログラムが格納されている。ＣＰＵ４０は、ＲＯＭ３９に格納されている前記プログラムに従って上記各部の動作を制御するとともに、制御に必要なデータ等を一時的にＲＡＭ４１に保存する。
【００３４】
次に、前記光ピックアップ装置２３の構成等について図２に基づいて説明する。
【００３５】
光ピックアップ装置２３は、図２に示されるように、ピックアップハウジング５３、受発光モジュール６１、対物レンズアクチュエータ６２、カップリングレンズ５２、立ち上げミラー５４及びシークモータ６９などを備えている。
【００３６】
受発光モジュール６１は、光源としての半導体レーザ５１と第１の受光器５９とを含んで構成されている。
【００３７】
ピックアップハウジング５３は、シャーシ（図示省略）に固定されたシークシャフト５８により光ディスク１５の半径方向（Ｚ軸方向）へ移動自在に支持され、シークモータ６９により駆動される。
【００３８】
対物レンズアクチュエータ６２は、対物レンズ６０、λ/4板５５及び第１の偏光ホログラム素子５７（分岐光学素子）を含んで構成されている。対物レンズアクチュエータ６２は、ピックアップハウジング５３に固定された固定部６５と支持ワイヤー６７を介して連結されている。対物レンズアクチュエータ６２は、支持ワイヤー６７が撓むことによってピックアップハウジング５３に対してトラッキング方向（Ｚ軸方向）と光ディスク１５の記録面に対して垂直方向（Ｙ軸方向、以下、適宜「フォーカス方向」ともいう）に移動可能となっている。
【００３９】
第１の偏光ホログラム素子５７は、図３（Ａ）に示されるように、対物レンズ６０のトラッキング方向の分割線ＤＹ１によって２つの回折領域（分割領域）に分割され、さらに分割線ＤＹ１の＋Ｘ側の回折領域がトラッキング方向に直交するＸ方向の２本の分割線によって３つの回折領域に分割されている。すなわち、第１の偏光ホログラム素子５７は、分割線ＤＹ１の−Ｘ側の回折領域５７ａと分割線ＤＹ１の＋Ｘ側の３つの回折領域５７ｂ、５７ｃ、５７ｄとから構成されている。従って、第１の偏光ホログラム素子５７では、入射される光束は４つの光束に分割される。４つの分割光束それぞれの回折方向（分岐方向）は互いに異なり、例えば回折領域５７ａからの分割光束は、図４（Ａ）に示されるように、ＹＺ平面内において−Ｚ方向に回折される。なお、ここでは便宜上、図４（Ｂ）において矢印Ｄａで示されるように、第１の偏光ホログラム素子５７の受光面、すなわちＸＺ平面上に分割光束を写像した際の分割光束の方向を用いて、回折領域５７ａからの分割光束の回折方向を示すものとする。同様にして回折領域５７ｂからの分割光束の回折方向をＤｂ、回折領域５７ｃからの分割光束の回折方向をＤｃ、回折領域５７ｄからの分割光束の回折方向をＤｄで示す。また図６〜図８においても、偏光ホログラム素子の各回折領域内の矢印は、分割光束の回折方向を示すものとする。そして、回折領域５７ｄは分割光束（回折光）の発散の度合いを変更するレンズ作用を有している。また、第１の偏光ホログラム素子５７は、図３（Ｂ）に示されるように、光ディスク１５の記録面にて反射された光束（戻り光束）が、その受光面のほぼ中央部で受光されるように配置されている。なお、本第１の実施形態では、第１の偏光ホログラム素子５７はＳ偏光の光束に対しては低い回折効率を有し、Ｐ偏光の光束に対しては高い回折効率を有するものとする。
【００４０】
第１の受光器５９は、一例として図３（Ｃ）に示されるように、回折領域５７ａからの回折光を受光する受光素子５９ａ、回折領域５７ｂからの回折光を受光する受光素子５９ｂ、回折領域５７ｃからの回折光を受光する受光素子５９ｃ及び回折領域５７ｄからの回折光を受光する受光素子５９ｄを含んで構成されている。ここで受光素子５９ａは、トラッキング方向に対応する方向（第２の方向）の分割線によって２分割された２分割受光素子（部分受光素子５９ａ１、部分受光素子５９ａ２）である。また受光素子５９ｄ（第２の受光素子）は、その受光面の中心を含みトラッキング方向に対応する方向とは異なる方向（第３の方向）の分割線によって２分割された２分割受光素子（部分受光素子５９ｄ１、部分受光素子５９ｄ２）である。受光素子５９ｂ、５９ｃそれぞれは分割されていない受光素子である。なお、回折領域５７ａでは、回折光の分岐方向が受光素子５９ａの分割線の方向に対応する方向とほぼ一致するように設定されている。同様に回折領域５７ｄでは、回折光の分岐方向が受光素子５９ｄの分割線の方向に対応する方向とほぼ一致するように設定されている。さらに、回折領域５７ｄでは、対物レンズ６０がトラッキング方向にシフトした際に、そのシフトが所定の移動可能範囲内であれば、受光素子５９ｄの受光面における光スポットが常に分割線に掛かるように戻り光束の発散の度合いを変更する。すなわち、回折領域５７ｄからの回折光はデフォーカス状態で受光される。なお、各受光素子は、対物レンズ６０が基準位置にあり、さらに対物レンズ６０の焦点位置に光ディスク１５の記録面がある場合に、その受光面の中央部で回折光が受光されるように配置されている。
【００４１】
次に、前述のようにして構成された光ディスク装置２０を用いて光ディスク１５をアクセスする際の対物レンズ６０の位置制御について説明する。
【００４２】
半導体レーザ５１から出射された直線偏光（Ｓ偏光）の光束は、カップリングレンズ５２で略平行光となり、立ち上げミラー５４にてその光軸が＋Ｙ方向に折り曲げられ、第１の偏光ホログラム素子５７に入射される。第１の偏光ホログラム素子５７ではＳ偏光の光束に対する回折効率が低いので、その入射光束の殆どは透過される。第１の偏光ホログラム素子５７を透過した光束は、さらにλ／４板５５にて円偏光とされた後、対物レンズ６０を介して光ディスク１５の記録面に微小スポットとして集光される。
【００４３】
光ディスク１５の記録面にて反射された光束（戻り光束）は、往路とは反対回りの円偏光となり、対物レンズ６０で再び略平行光とされ、λ／４板５５にて円偏光から直線偏光（Ｐ偏光）に変換された後、第１の偏光ホログラム素子５７に入射される。第１の偏光ホログラム素子５７ではＰ偏光の光束に対する回折効率が高いので、戻り光束は高効率で回折される。各回折領域からの回折光は、それぞれ立ち上げミラー５４にてその光軸が＋Ｘ方向に折り曲げられ、カップリングレンズ５２を介して第１の受光器５９に入射される。第１の受光器５９を構成する各受光素子では、光電変換による光電変換信号として、受光量に応じた電流（電流信号）をそれぞれ再生信号処理回路２８に出力する。
【００４４】
再生信号処理回路２８では、各受光素子からの電流信号を電圧信号に変換し、次の（１）式に基づいてフォーカスエラー信号ＦＥを検出する。すなわち、いわゆるナイフエッジ法によりフォーカスエラー信号ＦＥを検出する。ここでＳａ１は部分受光素子５９ａ１の出力信号であり、Ｓａ２は部分受光素子５９ａ２の出力信号である。
【００４５】
FE=Sa1-Sa2 ……（１）
【００４６】
そして、再生信号処理回路２８では、そのフォーカスエラー信号ＦＥをサーボコントローラ３３に出力する。サーボコントローラ３３では、再生信号処理回路２８からのフォーカスエラー信号ＦＥに基づいて、モータドライバ２７を介して光ピックアップ装置２３の対物レンズアクチュエータ６２をフォーカス方向に駆動し、フォーカスずれを補正する。すなわち、フォーカス制御が行われる。
【００４７】
さらに、再生信号処理回路２８では、次の（２）式に基づいてトラックエラー信号ＴＥを検出する。ここでＳｂは受光素子５９ｂの出力信号であり、Ｓｃは受光素子５９ｃの出力信号である。
【００４８】
TE=Sb-Sc ……（２）
【００４９】
そして、再生信号処理回路２８では、そのトラックエラー信号ＴＥをサーボコントローラ３３に出力する。サーボコントローラ３３では、再生信号処理回路２８からのトラックエラー信号ＴＥに基づいて、モータドライバ２７を介して光ピックアップ装置２３の対物レンズアクチュエータ６２をトラッキング方向に駆動し、トラックずれを補正する。すなわち、トラッキング制御が行われる。
【００５０】
また、再生信号処理回路２８では、次の（３）式に基づいて対物レンズ６０のレンズ位置信号ＬＰを検出する。このレンズ位置信号ＬＰは、再生信号処理回路２８からＣＰＵ４０及びサーボコントローラ３３に出力される。ここでＳｄ１は部分受光素子５９ｄ１の出力信号であり、Ｓｄ２は部分受光素子５９ｄ２の出力信号である。
【００５１】
LP=Sd1-Sd2 ……（３）
【００５２】
次に、前述の光ディスク装置２０を用いて、光ディスク１５にデータを記録する場合の処理動作について簡単に説明する。
【００５３】
ＣＰＵ４０では、ホストから記録要求を受信すると、記録速度に基づいてスピンドルモータ２２の回転を制御するための制御信号をモータドライバ２７に出力するとともに、ホストから記録要求を受信した旨を再生信号処理回路２８に通知する。そして光ディスク１５の回転が所定の線速度に達すると、再生信号処理回路２８では光ピックアップ装置２３からの出力信号に基づいてアドレス情報、フォーカスエラー信号ＦＥ、トラックエラー信号ＴＥ及びレンズ位置信号ＬＰを検出する。アドレス情報は再生信号処理回路２８からＣＰＵ４０に出力される。フォーカスエラー信号ＦＥ及びトラックエラー信号ＴＥはサーボコントローラ３３に出力され、上述の如くトラッキング制御及びフォーカス制御が行われる。また、レンズ位置信号ＬＰは、再生信号処理回路２８からＣＰＵ４０及びサーボコントローラ３３に出力される。
【００５４】
ＣＰＵ４０では、ホストからデータを受信すると、バッファマネージャ３７を介してバッファＲＡＭ３４にその受信データを蓄積する。バッファＲＡＭ３４に蓄積されたデータ量が所定の値を超えると、バッファマネージャ３７はＣＰＵ４０に通知する。
【００５５】
ＣＰＵ４０では、バッファマネージャ３７からの通知を受け取ると、エンコーダ２５に書き込みデータの作成を指示する。そして、ＣＰＵ４０では、再生信号処理回路２８からのアドレス情報に基づいて所定の書き込み開始地点に光ピックアップ装置２３が位置するように光ピックアップ装置２３のシーク動作を指示する信号をモータドライバ２７に出力する。なお、サーボコントローラ３３では、再生信号処理回路２８からのレンズ位置信号ＬＰに基づいて、シーク動作中に対物レンズ６０が基準位置にホールドされるように、モータドライバ２７を介して対物レンズアクチュエータ６２を制御する。
【００５６】
ＣＰＵ４０では、再生信号処理回路２８からのアドレス情報に基づいて、光ピックアップ装置２３の位置が書き込み開始地点であると判断すると、エンコーダ２５に通知する。そして、エンコーダ２５では、レーザコントロール回路２４及び光ピックアップ装置２３を介して書き込みデータを光ディスク１５に記録する。
【００５７】
なお、記録処理が終了するまで、トラッキング制御及びフォーカス制御が随時行われる。また、ＣＰＵ４０では随時、再生信号処理回路２８からのレンズ位置信号ＬＰを参照し、対物レンズ６０のシフト量が所定の値よりも大きくなると、シークモータ６９を駆動するとともに対物レンズ６０を基準位置に戻すようにサーボコントローラ３３に指示する。
【００５８】
次に、前述した光ディスク装置２０を用いて、光ディスク１５に記録されているデータを再生する場合の処理動作について簡単に説明する。
【００５９】
ＣＰＵ４０では、ホストから再生要求を受信すると、再生速度に基づいてスピンドルモータ２２の回転を制御するための制御信号をモータドライバ２７に出力するとともに、ホストから再生要求を受信した旨を再生信号処理回路２８に通知する。そして、光ディスク１５の回転が所定の線速度に達すると、再生信号処理回路２８では、光ピックアップ装置２３からの出力信号に基づいてアドレス情報、フォーカスエラー信号ＦＥ、トラックエラー信号ＴＥ及びレンズ位置信号ＬＰを検出する。アドレス情報は再生信号処理回路２８からＣＰＵ４０に通知される。また、フォーカスエラー信号ＦＥ及びトラックエラー信号ＴＥはサーボコントローラ３３に出力され、トラッキング制御及びフォーカス制御が行われる。レンズ位置信号ＬＰは、再生信号処理回路２８からＣＰＵ４０及びサーボコントローラ３３に出力される。
【００６０】
ＣＰＵ４０では、再生信号処理回路２８からのアドレス情報に基づいて所定の読み込み開始地点に光ピックアップ装置２３が位置するようにシーク動作を指示する信号をモータドライバ２７に出力する。なお、サーボコントローラ３３では、再生信号処理回路２８からのレンズ位置信号ＬＰに基づいて、シーク動作中に対物レンズ６０が基準位置にホールドされるように、モータドライバ２７を介して対物レンズアクチュエータ６２を制御する。
【００６１】
ＣＰＵ４０では、再生信号処理回路２８からのアドレス情報に基づいて読み込み開始地点であるか否かをチェックし、光ピックアップ装置２３の位置が読み込み開始地点であると判断すると、再生信号処理回路２８に通知する。そして、再生信号処理回路２８では、光ピックアップ装置２３の出力信号に基づいてＲＦ信号を検出し、誤り訂正処理等を行った後、バッファＲＡＭ３４に蓄積する。
【００６２】
バッファマネージャ３７では、バッファＲＡＭ３４に蓄積されたデータがセクタデータとして揃ったときに、インターフェース３８を介してホストに転送する。
【００６３】
なお、再生処理が終了するまで、トラッキング制御及びフォーカス制御が行われる。また、ＣＰＵ４０では、随時再生信号処理回路２８からのレンズ位置信号ＬＰを参照し、対物レンズ６０のシフト量が所定の値よりも大きくなると、シークモータ６９を駆動するとともに対物レンズ６０を基準位置に戻すようにサーボコントローラ３３に指示する。
【００６４】
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る光ディスク装置では、ＣＰＵ４０と再生信号処理回路２８とから処理装置が構成されている。
【００６５】
以上説明したように、本第１の実施形態に係る光ピックアップ装置によると、半導体レーザ５１から出射される光束は、分割されずに対物レンズ６０を介して光ディスク１５の記録面に集光される。従って、半導体レーザ５１から出射される光束は、その光量が殆ど低下することなく光ディスク１５の記録面に照射されることとなり高速記録に必要な照射光量を確保することができる。また、記録面で反射された戻り光束は対物レンズ６０を介して第１の偏光ホログラム素子５７に入射され、各回折領域で回折される。第１の偏光ホログラム素子５７からの複数の回折光は第１の受光器５９で受光される。ここで、受光素子５９ａはトラッキング方向に対応する方向の分割線によって２分割されているために、対物レンズ６０が基準位置からトラッキング方向にシフトしても、一例として図５（Ａ）に示されるように、受光素子５９ａの受光面では回折光による光スポットは分割線に沿って移動する。すなわち、部分受光素子５９ａ１，５９ａ２それぞれからの出力信号に対物レンズ６０のシフトに起因するオフセット成分（以下、適宜「レンズシフトによるオフセット成分」という）は含まれないため、フォーカスエラーに関する情報を精度良く求めることができる。また、第１の偏光ホログラム素子５７は対物レンズ６０と連動してシフトするため、常に戻り光束の同一部分が回折領域５７ｂ及び回折領域５７ｃに入射されることとなり、受光素子５９ｂ、５９ｃそれぞれにおける受光量には対物レンズ６０のシフトに依存する成分は含まれない。すなわち、受光素子５９ｂ、５９ｃそれぞれからの出力信号にレンズシフトによるオフセット成分は含まれないため、トラックエラーに関する情報を精度良く求めることができる。さらに、受光素子５９ｄはトラッキング方向に対応する方向と異なる方向の分割線によって分割されているために、対物レンズ６０と第１の偏光ホログラム素子５７とが連動してトラッキング方向に移動しても、対物レンズ６０のトラッキング方向の位置に関する情報を含む信号を精度良く求めることができる。従って、光源からの光束を分割せず、しかも大型化及び高コスト化を招くことなく、対物レンズの位置制御に関する情報を精度良く求めることが可能となる。
【００６６】
また、本第１の実施形態によると、回折領域５７ｄでは、一例として図５（Ａ）に示されるように、対物レンズ６０がトラッキング方向にシフトした際に、そのシフトが所定の移動可能範囲内であれば、受光素子５９ｄの受光面における光スポットが常に分割線に掛かるように戻り光束の発散の度合いを変更しているために、対物レンズ６０のシフト量が大きくても対物レンズ６０のトラッキング方向の位置に関する情報を求めることが可能となる。
【００６７】
さらに、半導体レーザ５１は温度変化等に起因して出力波長が変動する場合がある。前述の如く第１の偏光ホログラム素子５７では、入射される戻り光束の波長が変動すると回折方向が変化し、それによって、第１の受光器５９における各回折光の受光位置も変化する。しかしながら、本第１の実施形態によると、図５（Ｂ）に矢印で示されるように、受光素子５９ａ、５９ｄでは、光スポットはそれぞれ分割線に沿って移動するために、受光素子５９ａ、５９ｄからの出力信号には戻り光束の波長変動によるオフセット成分は含まれない。また、受光素子５９ｂ及び受光素子５９ｃでは、戻り光束の波長変動があっても光スポットは受光面内を移動するだけなので、受光素子５９ｂ、５９ｃからの出力信号にもオフセット成分は含まれない。従って、対物レンズの位置制御に関する情報を精度良く安定して求めることが可能となる。
【００６８】
また、本第１の実施形態に係る光ディスク装置によると、フォーカスエラー信号ＦＥ、トラッキングエラー信号ＴＥ及びレンズ位置信号ＬＰを精度良く安定して求めることができるため、正確な情報の記録及び再生を安定して行うことが可能となる。また、光源から出射される光束を分割することなく光ディスク１５の記録面に照射することが可能なため、光ディスク１５への高速アクセスを安定して行うことができる。さらに、光ピックアップ装置２３の小型化によって、光ディスク装置自体の小型化及び消費電力の低減も促進することができ、例えば、携帯用として用いられる場合には、持ち運びが容易となり、さらに長時間の使用が可能となる。
【００６９】
さらに、ＣＰＵ４０では、記録及び再生中に再生信号処理回路２８からのレンズ位置信号ＬＰを随時参照し、対物レンズ６０のシフト量が所定の値よりも大きくなると、シークモータ６９を駆動してピックアップハウジング５３自体を移動させるとともに、対物レンズ６０を基準位置に戻すようにサーボコントローラ３３に指示している。一般的に、ピックアップハウジング５３に対する対物レンズ６０の可動範囲は狭く、光ディスク１５の半径全域をカバーできないため、トラッキング制御においてピックアップハウジング５３自体を移動させる場合がある。ピックアップハウジング５３自体を移動させるタイミングを求める方法の一つとして、対物レンズアクチュエータ６２をトラッキング方向に駆動するための電流（駆動電流）又は電圧（駆動電圧）の低周波成分を監視する方法がある。例えば駆動電圧の中心を０Vに設定し、駆動電圧の低周波成分が所定の閾値を超えたときにピックアップハウジング５３自体を移動させる方法では、光ディスク装置２０の設置方向によって対物レンズ６０の自重の影響が異なり、駆動電圧が０Vの位置が必ずしも対物レンズ６０の基準位置とはならない場合がある。しかしながら、本第１の実施形態では光学的に対物レンズ６０のトラッキング方向に関する位置を検出しているため、光ディスク装置２０の設置方向に関わらず、ピックアップハウジング５３自体を移動させるタイミングを精度良く求めることができる。
【００７０】
また、光ピックアップ装置２３のシーク動作時には、トラックエラー信号ＴＥに基づいてトラックの横断本数をカウントし、ピックアップハウジング５３の移動量を制御している。この際にピックアップハウジング５３に対する対物レンズ６０のトラッキング方向に関する位置が定まっていないとトラック横断本数のカウント値に誤差が生じる。また、対物レンズ６０はピックアップハウジング５３に対して弾性的に支持されているので、ピックアップハウジング５３の移動が終了しても、しばらくは対物レンズ６０は振動しており、この振動が整定されないとトラックへの追従が開始できない。本第１の実施形態では、光学的に対物レンズ６０のトラッキング方向に関する位置を検出しているので、ピックアップハウジング５３の移動中に対物レンズ６０の位置を正確にホールドすることができ、トラック横断本数を正確にカウントすることが可能となる。また、ピックアップハウジング５３の移動中に対物レンズ６０の位置を正確にホールドしているために、ピックアップハウジング５３の移動が停止した後の対物レンズ６０の整定時間を短縮することが可能となり、短時間でトラック追従動作へ移行することができる。
【００７１】
なお、上記第１の実施形態では、上記（１）〜（３）式の演算処理が再生信号処理回路２８にて行われる場合について説明しているが、これに限らず、光ピックアップ装置２３に、上記（１）〜（３）式のうちの少なくとも１つの演算処理を行なう演算回路などを付加しても良い。これにより、再生信号処理回路２８を簡略化することができるとともに、組み付け時の配線作業などが容易となり、作業性の向上及び作業コストの低減を図ることができる。
【００７２】
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態を図６に基づいて説明する。
【００７３】
この第２の実施形態は、図６に示されるように、前述した第１の偏光ホログラム素子５７の代わりに、第２の偏光ホログラム素子７１を用いる点に特徴を有する。その他、光ピックアップ装置、光ディスク装置の構成などは、前述した第１の実施形態と同様である。従って、以下においては、第１の実施形態との相違点を中心に説明するとともに、前述した第１の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一の符号を用い、その説明を簡略化し若しくは省略するものとする。
【００７４】
第２の偏光ホログラム素子７１は、図６（Ａ）に示されるように、対物レンズ６０のトラッキング方向（Ｙ方向）の分割線ＤＹ２によって２つの回折領域に分割され、さらに分割線ＤＹ２の＋Ｘ側の回折領域がＸ方向の分割線によって２つの回折領域に分割されている。すなわち、第２の偏光ホログラム素子７１は、分割線ＤＹ２の−Ｘ側の回折領域７１ａ（第１の分割領域）と分割線ＤＹ２の＋Ｘ側の２つの回折領域７１ｂ（第２の分割領域）、回折領域７１ｃ（第３の分割領域）とから構成されている。従って、第２の偏光ホログラム素子７１では、入射される光束は３つの光束に分割される。各回折領域ではそれぞれの回折方向が異なるように設定されている。なお、回折領域７１ｂ、７１ｃは、前述した第１の実施形態における回折領域５７ｄと同様にそれぞれレンズ作用を有している。また、第２の偏光ホログラム素子７１は、戻り光束が、その受光面のほぼ中央部で受光されるように配置されている。さらに、第２の偏光ホログラム素子７１は、本第２の実施形態では、Ｓ偏光の光束に対しては低い回折効率を有し、Ｐ偏光の光束に対しては高い回折効率を有するものとする。
【００７５】
これに伴い、第１の受光器５９の代わりに、一例として図６（Ｂ）に示される第２の受光器７２が用いられる。第２の受光器７２は、回折領域７１ａからの回折光を受光する受光素子７２ａ（第１の受光素子）、回折領域７１ｂからの回折光を受光する受光素子７２ｂ（第２の受光素子）、回折領域７１ｃからの回折光を受光する受光素子７２ｃ（第３の受光素子）を含んで構成されている。ここで受光素子７２ａは、トラッキング方向に対応する方向（第２の方向）の分割線によって２分割された２分割受光素子（部分受光素子６９ａ１、部分受光素子６９ａ２）である。また受光素子７２ｂは、その受光面の中心を含みトラッキング方向に対応する方向とは異なる方向（第３の方向）の分割線によって２分割された２分割受光素子（部分受光素子７２ｂ１、部分受光素子７２ｂ２）である。同様に受光素子７２ｃは、その受光面の中心を含みトラッキング方向に対応する方向とは異なる方向（第４の方向）の分割線によって２分割された２分割受光素子（部分受光素子７２ｃ１、部分受光素子７２ｃ２）である。そして、回折領域７１ｂでは、回折光の分岐方向が受光素子７２ｂの分割線の方向に対応する方向とほぼ一致するように設定されている。同様に回折領域７１ｃでは、回折光の分岐方向が受光素子７２ｃの分割線の方向に対応する方向とほぼ一致するように設定されている。なお、回折領域７１ｂでは、対物レンズ６０がトラッキング方向にシフトした際に、そのシフトが所定の移動可能範囲内であれば、受光素子７２ｂの受光面における光スポットが常に分割線に掛かるように戻り光束の発散の度合いを変更する。同様に回折領域７１ｃでは、対物レンズ６０がトラッキング方向にシフトした際に、そのシフトが所定の移動可能範囲内であれば、受光素子７２ｃの受光面における光スポットが常に分割線に掛かるように戻り光束の発散の度合いを変更する。すなわち、受光素子７２ｂ及び受光素子７２ｃにはデフォーカス状態の回折光がそれぞれ受光される。また、各受光素子は、対物レンズ６０がトラッキング方向に関して基準位置にあり、さらに対物レンズ６０の焦点位置に光ディスク１５の記録面がある場合に、その受光面の中央部で光スポットが受光されるように配置されている。
【００７６】
次に、前述のようにして構成された光ディスク装置２０を用いて光ディスク１５をアクセスする際の対物レンズ６０の位置制御について説明する。
【００７７】
半導体レーザ５１から出射された直線偏光（Ｓ偏光）の光束は、カップリングレンズ５２で略平行光となり、立ち上げミラー５４にてその光軸が＋Ｙ方向に折り曲げられ、第２の偏光ホログラム素子７１に入射される。第２の偏光ホログラム素子７１では、Ｓ偏光の光束に対する回折効率が低いので、その入射光束の殆どは透過される。第２の偏光ホログラム素子７１を透過した光束は、さらにλ／４板５５にて円偏光とされた後、対物レンズ６０を介して光ディスク１５の記録面に微小スポットとして集光される。
【００７８】
光ディスク１５の記録面にて反射した反射光束は、往路とは反対回りの円偏光となり、対物レンズ６０で再び略平行光とされ、λ／４板５５にて円偏光から直線偏光（Ｐ偏光）に変換された後、第２の偏光ホログラム素子７１に入射される。第２の偏光ホログラム素子７１ではＰ偏光の光束に対する回折効率が高いので、反射光束は高効率で回折される。各回折領域からの回折光は、それぞれ立ち上げミラー５４にてその光軸が＋Ｘ方向に折り曲げられ、カップリングレンズ５２を介して第２の受光器７２に入射される。第２の受光器７２を構成する各受光素子では、光電変換による光電変換信号として、受光量に応じた電流信号をそれぞれ再生信号処理回路２８に出力する。
【００７９】
再生信号処理回路２８では、各受光素子からの電流信号を電圧信号に変換し、次の（４）式に基づいてフォーカスエラー信号ＦＥを検出する。ここでＳ７２ａ１は部分受光素子７２ａ１の出力信号であり、Ｓ７２ａ２は部分受光素子７２ａ２の出力信号である。
【００８０】
FE=S72a1-S72a2 ……（４）
【００８１】
そして、再生信号処理回路２８では、そのフォーカスエラー信号ＦＥをサーボコントローラ３３に出力する。サーボコントローラ３３は、再生信号処理回路２８からのフォーカスエラー信号ＦＥに基づいて、モータドライバ２７を介して光ピックアップ装置２３の対物レンズアクチュエータ６２をフォーカス方向に駆動し、フォーカスずれを補正する。
【００８２】
さらに、再生信号処理回路２８では、次の（５）式に基づいてトラックエラー信号ＴＥを検出する。ここでＳ７２ｂ１は部分受光素子７２ｂ１の出力信号であり、Ｓ７２ｂ２は部分受光素子７２ｂ２の出力信号であり、Ｓ７２ｃ１は部分受光素子７２ｃ１の出力信号であり、Ｓ７２ｃ２は部分受光素子７２ｃ２の出力信号である。すなわち、受光素子７２ｂの受光量と受光素子７２ｃの受光量との差に基づいてトラックエラー信号ＴＥを検出する。
【００８３】
TE=(S72b1+S72b2)-(S72c1+S72c2) ……（５）
【００８４】
そして、再生信号処理回路２８では、そのトラックエラー信号ＴＥをサーボコントローラ３３に出力する。サーボコントローラ３３は、再生信号処理回路２８からのトラックエラー信号ＴＥに基づいて、モータドライバ２７を介して光ピックアップ装置２３の対物レンズアクチュエータ６２をトラッキング方向に駆動し、トラックずれを補正する。
【００８５】
また、再生信号処理回路２８では、次の（６）式に基づいて対物レンズのレンズ位置信号ＬＰを検出する。
【００８６】
LP=(S72b1+S72c1)-(S72b2+S72c2) ……（６）
【００８７】
また、本第２の実施形態に係る光ディスク装置２０を用いて、前述した第１の実施形態と同様にして、光ディスク１５に対する記録処理及び再生処理を行うことができる。
【００８８】
以上説明したように、本第２の実施形態に係る光ピックアップ装置によると、第２の偏光ホログラム素子７１は、対物レンズ６０のトラッキング方向（Ｙ方向）の分割線ＤＹ２によって２つの回折領域に分割され、さらに分割線ＤＹ２の＋Ｘ側の回折領域がＸ方向の分割線によって２つの回折領域７１ｂ、７１ｃに分割されている。そして、第２の受光器７２は、トラッキング方向とは異なる方向の分割線によって分割された受光素子７２ｂ、７２ｃを備え、回折領域７１ｂにて回折された光束が受光素子７２ｂで受光され、回折領域７１ｃにて回折された光束が受光素子７２ｃで受光される。これによって、対物レンズ６０のトラッキング方向の位置に関する情報を求めるための回折光をトラックエラーに関する情報を求めるための回折光と兼用しているため、光利用効率が向上し、受光素子７２ｂ、７２ｃからの出力信号におけるＳ／Ｎ比を向上させることができる。また、対物レンズ６０のトラッキング方向の位置に関する情報を求めるための受光素子をトラックエラーに関する情報を求めるための受光素子と兼用しているため、受光素子の数も削減することができ、光ピックアップ装置２３の小型化及び低コスト化を促進することが可能となる。
【００８９】
また、受光素子７２ａはトラッキング方向に対応する方向の分割線によって２分割されているために、対物レンズ６０が基準位置からトラッキング方向にシフトしていても、受光素子７２ａの受光面では光スポットは分割線に沿って移動する。すなわち、部分受光素子７２ａ１、７２ａ２の出力信号にレンズシフトによるオフセット成分は含まれないために、フォーカスエラーに関する情報を精度良く求めることができる。さらに、第２の偏光ホログラム素子７１は対物レンズ６０と連動してシフトするため、常に戻り光束の同一部分が回折領域７１ｂ及び回折領域７１ｃに入射されることとなり、受光素子７２ｂでの受光量（部分受光素子７２ｂ１での受光量と部分受光素子７２ｂ２での受光量との和）及び受光素子７２ｃでの受光量（部分受光素子７２ｃ１での受光量と部分受光素子７２ｃ２での受光量との和）には対物レンズ６０のシフトに依存する成分は含まれない。それによりトラックエラーに関する情報を精度良く求めることができる。そして、受光素子７２ｂ、７２ｃはトラッキング方向に対応する方向と異なる方向の分割線によって分割されているために、対物レンズ６０と第２の偏光ホログラム素子７１とが連動してトラッキング方向に移動しても、対物レンズ６０のトラッキング方向の位置に関する情報を含む信号を精度良く求めることができる。従って、光源からの光束を分割せず、しかも大型化及び高コスト化を招くことなく、対物レンズの位置制御に関する情報を精度良く求めることが可能となる。
【００９０】
さらに、本第２の実施形態によると、回折領域７１ｂ、７１ｃでは、対物レンズ６０がトラッキング方向にシフトした際に、そのシフトが所定の移動可能範囲内であれば、受光素子７２ｂ、７２ｃの受光面における光スポットが常に分割線に掛かるように戻り光束の発散の度合いを変更しているために、対物レンズ６０のシフト量が大きくても対物レンズ６０のトラッキング方向の位置に関する情報を求めることが可能となる。
【００９１】
そして、半導体レーザ５１の出力波長が変動しても、各受光素子では、光スポットはそれぞれ分割線に沿って移動するために、各受光素子からの出力信号には戻り光束の波長変動によるオフセット成分は含まれない。従って、対物レンズの位置制御に関する情報を精度良く安定して求めることが可能となる。
【００９２】
また、本第２の実施形態に係る光ディスク装置によると、光源から出射される光束を分割することなく光ディスク１５の記録面に照射することができるとともに、光ピックアップ装置２３からの出力信号に基づいてフォーカスエラー信号ＦＥ、トラッキングエラー信号ＴＥ及びレンズ位置信号ＬＰを精度良く安定して求めることができるため、前述の第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００９３】
なお、上記第２の実施形態では、上記（４）〜（６）式の演算処理が再生信号処理回路２８にて行われる場合について説明しているが、これに限らず、光ピックアップ装置２３に、上記（４）〜（６）式のうちの少なくとも１つの演算処理を行なう演算回路などを付加しても良い。これにより、再生信号処理回路２８を簡略化することができるとともに、組み付け時の配線作業などが容易となり、作業性の向上及び作業コストの低減を図ることができる。
【００９４】
また、上記第２の実施形態では、フォーカスエラー信号ＦＥをナイフエッジ法に基づいて検出する場合について説明しているが、例えば第２の偏光ホログラム素子７１に代えて、図７（Ａ）に示されるように、第２の偏光ホログラム素子７１の回折領域７１ａをレンズ作用を有する回折領域７１ｄとした第３の偏光ホログラム素子７１’を用いることにより、いわゆるダブルビームサイズ法によって、フォーカスエラー信号を検出することができる。なお、この場合には、第２の受光器７２に代えて、一例として図７（Ｂ）に示されるような第３の受光器７３が用いられることとなる。
【００９５】
第３の受光器７３は、回折領域７１ｄからの＋１次回折光を受光する受光素子７３ａと、回折領域７１ｄからの−１次回折光を受光する受光素子７３ｂと、回折領域７１ｂからの回折光を受光する受光素子７３ｂ、回折領域７１ｃからの回折光を受光する受光素子７３ｃを含んで構成されている。ここで受光素子７３ａは、トラッキング方向に対応する方向の２本の分割線により３分割された３分割受光素子（部分受光素子７３ａ１、部分受光素子７３ａ２、部分受光素子７３ａ３）である。同様に受光素子７３ｄは、トラッキング方向に対応する方向の２本の分割線により３分割された３分割受光素子（部分受光素子７３ｄ１、部分受光素子７３ｄ２、部分受光素子７３ｄ３）である。また受光素子７３ｂは、第２の受光器７２の受光素子７２ｂと同様に、トラッキング方向に対応する方向と異なる方向（第３の方向）の分割線によって２分割された２分割受光素子（部分受光素子７３ｂ１、部分受光素子７３ｂ２）である。さらに受光素子７３ｃは、第２の受光器７２の受光素子７２ｃと同様に、トラッキング方向に対応する方向と異なる方向（第４の方向）の分割線によって２分割された２分割受光素子（部分受光素子７３ｃ１、部分受光素子７３ｃ２）である。
【００９６】
また、回折領域７１ｄからの＋１次回折光は、受光素子７３ａの受光面の手前で焦点を結び、−１次回折光は、受光素子７３ｄの受光面の後方で焦点を結ぶように設定されている。すなわち、受光素子７３ａ、７３ｄでは回折光はそれぞれデフォーカス状態で受光される。
【００９７】
この場合には、再生信号処理回路２８では、次の（７）式に基づいてフォーカスエラー信号ＦＥが求められる。ここでＳ７３ａ１は部分受光素子７３ａ１の出力信号であり、Ｓ７３ａ２は部分受光素子７３ａ２の出力信号であり、Ｓ７３ａ３は部分受光素子７３ａ３の出力信号である。また、Ｓ７３ｄ１は部分受光素子７３ｄ１の出力信号であり、Ｓ７３ｄ２は部分受光素子７３ｄ２の出力信号であり、Ｓ７３ｄ３は部分受光素子７３ｄ３の出力信号である。
【００９８】
FE=(S73a1+S73d2+S73a3)-(S73d1+S73a2+S73d3) ……（７）
【００９９】
なお、光ピックアップ装置２３に上記（７）の演算処理を行なう演算回路を付加しても良い。また、トラックエラー信号ＴＥ及びレンズ位置信号ＬＰは、上記第２の実施形態と同様に、受光素子７３ｂ及び受光素子７３ｃの出力信号に基づいて検出される。
【０１００】
《第３の実施形態》
次に、本発明の第３の実施形態を図８に基づいて説明する。
【０１０１】
この第３の実施形態は、図８（Ａ）に示されるように、前述した第１の偏光ホログラム素子５７の代わりに、第４の偏光ホログラム素子７４を用いる点に特徴を有する。その他、光ピックアップ装置、光ディスク装置の構成などは、前述した第１の実施形態と同様である。従って、以下においては、第１の実施形態との相違点を中心に説明するとともに、前述した第１の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一の符号を用い、その説明を簡略化し若しくは省略するものとする。
【０１０２】
第４の偏光ホログラム素子７４は、図８（Ａ）に示されるように、Ｙ方向の分割線とＸ方向の分割線によって分割された４つの回折領域７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄから構成されている。従って、第４の偏光ホログラム素子７４では、入射される光束は４つの光束に分割される。各回折領域ではそれぞれの回折方向が異なるように設定されている。なお、回折領域７４ｂ、７４ｃはそれぞれレンズ作用を有している。そして、第４の偏光ホログラム素子７４は、一例として図８（Ｂ）に示されるように、戻り光束が、その受光面のほぼ中央部で受光されるように配置されている。また、第４の偏光ホログラム素子７４は、本第３の実施形態では、Ｓ偏光の光束に対しては低い回折効率を有し、Ｐ偏光の光束に対しては高い回折効率を有するものとする。
【０１０３】
これに伴い、第１の受光器５９の代わりに、一例として図８（Ｃ）に示されるような第４の受光器７５が用いられる。第４の受光器７５は、回折領域７４ａからの回折光を受光する受光素子７５ａ（第１の受光素子）、回折領域７４ｂからの回折光を受光する受光素子７５ｂ（第２の受光素子）、回折領域７４ｃからの回折光を受光する受光素子７５ｃ（第３の受光素子）、回折領域７４ｄからの回折光を受光する受光素子７５ｄ（第４の受光素子）を含んで構成されている。ここで受光素子７５ａはトラッキング方向に対応する方向（第２の方向）の分割線によって２分割された２分割受光素子（部分受光素子７５ａ１、部分受光素子７５ａ２）であり、受光素子７５ｄはトラッキング方向に対応する方向の分割線によって２分割された２分割受光素子（部分受光素子７５ｄ１、部分受光素子７５ｄ２）である。また受光素子７５ｂは、その受光面の中心を含みトラッキング方向に対応する方向とは異なる方向（第３の方向）の分割線によって２分割された２分割受光素子（部分受光素子７５ｂ１、部分受光素子７５ｂ２）である。同様に受光素子７５ｃは、その受光面の中心を含みトラッキング方向に対応する方向とは異なる方向（第４の方向）の分割線によって２分割された２分割受光素子（部分受光素子７５ｃ１、部分受光素子７５ｃ２）である。そして、回折領域７４ｂでは、回折光の分岐方向が受光素子７５ｂの分割線の方向に対応する方向とほぼ一致するように設定されている。同様に回折領域７４ｃでは、回折光の分岐方向が受光素子７５ｃの分割線の方向に対応する方向とほぼ一致するように設定されている。なお、回折領域７４ｂでは、対物レンズ６０がトラッキング方向にシフトした際に、そのシフトが所定の移動可能範囲内であれば、受光素子７５ｂの受光面における光スポットが常に分割線に掛かるように戻り光束の発散の度合いを変更する。同様に回折領域７４ｃでは、対物レンズ６０がトラッキング方向にシフトした際に、そのシフトが所定の移動可能範囲内であれば、受光素子７５ｃの受光面における光スポットが常に分割線に掛かるように戻り光束の発散の度合いを変更する。すなわち、受光素子７５ｃ及び受光素子７５ｄにはデフォーカス状態で回折光がそれぞれ受光される。また、各受光素子は、対物レンズ６０がトラッキング方向に関して基準位置にあり、さらに対物レンズ６０の焦点位置に光ディスク１５の記録面がある場合に、その受光面の中央部で各光スポットが受光されるように配置されている。
【０１０４】
次に、前述のようにして構成された光ディスク装置２０を用いて光ディスク１５をアクセスする際の対物レンズ６０の位置制御について説明する。
【０１０５】
半導体レーザ５１から出射された直線偏光（Ｓ偏光）の光束は、カップリングレンズ５２で略平行光となり、立ち上げミラー５６にてその光軸が＋Ｙ方向に折り曲げられ、第４の偏光ホログラム素子７４に入射される。第４の偏光ホログラム素子７４では、Ｓ偏光の光束に対する回折効率が低いので、その入射光束の殆どは透過される。第４の偏光ホログラム素子７４を透過した光束は、さらにλ／４板５５にて円偏光とされた後、対物レンズ６０を介して光ディスク１５の記録面に微小スポットとして集光される。
【０１０６】
光ディスク１５の記録面にて反射した反射光束は、往路とは反対回りの円偏光となり、対物レンズ６０で再び略平行光とされ、λ／４板５５にて円偏光から直線偏光（Ｐ偏光）に変換された後、第４の偏光ホログラム素子７４に入射される。反射光束はＰ偏光であるため、その殆どが第４の偏光ホログラム素子７４の各回折領域で所定の方向に回折される。各回折光は、立ち上げミラー５６にてその光軸が＋Ｘ方向に折り曲げられ、カップリングレンズ５２を介して第４の受光器７５に照射される。第４の受光器７５を構成する各受光素子では、光電変換による光電変換信号として、受光量に応じた電流信号を再生信号処理回路２８に出力する。
【０１０７】
再生信号処理回路２８では、各受光素子からの電流信号を電圧信号に変換し、次の（８）式に基づいてフォーカスエラー信号ＦＥを検出する。ここでＳ７５ａ１は部分受光素子７５ａ１の出力信号であり、Ｓ７５ａ２は部分受光素子７５ａ２の出力信号である。また、Ｓ７５ｄ１は部分受光素子７５ｄ１の出力信号であり、Ｓ７５ｄ２は部分受光素子７５ｄ２の出力信号である。
【０１０８】
FE=(S75a1+S75d1)-(S75a2+S75d2) ……（８）
【０１０９】
そして、再生信号処理回路２８では、そのフォーカスエラー信号ＦＥをサーボコントローラ３３に出力する。サーボコントローラ３３は、再生信号処理回路２８からのフォーカスエラー信号ＦＥに基づいて、モータドライバ２７を介して光ピックアップ装置２３の対物レンズアクチュエータ６４をフォーカス方向に駆動し、フォーカスずれを補正する。
【０１１０】
さらに、再生信号処理回路２８では、次の（９）式に基づいてトラックエラー信号ＴＥを検出する。ここでＳ７５ｂ１は部分受光素子７５ｂ１の出力信号であり、Ｓ７５ｂ２は部分受光素子７５ｂ２の出力信号であり、Ｓ７５ｃ１は部分受光素子７５ｃ１の出力信号であり、Ｓ７５ｃ２は部分受光素子７５ｃ２の出力信号である。
【０１１１】
TE=(S75a1+S75a2+S75b1+S75b2)-(S75d1+S75d2+S75c1+S75c2) ……（９）
【０１１２】
なお、上記トラックエラー信号ＴＥは、いわゆるプッシュプル法によって算出されているが、いわゆる位相差法によって算出することができる。すなわち、受光素子７５ａの出力信号と受光素子７５ｃの出力信号の和信号と、受光素子７５ｂの出力信号と受光素子７５ｄの出力信号の和信号との位相差に基づいてトラックエラー信号ＴＥを算出しても良い。
【０１１３】
そして、再生信号処理回路２８では、そのトラックエラー信号ＴＥをサーボコントローラ３３に出力する。サーボコントローラ３３は、再生信号処理回路２８からのトラックエラー信号ＴＥに基づいて、モータドライバ２７を介して光ピックアップ装置２３の対物レンズアクチュエータ６４をトラッキング方向に駆動し、トラックずれを補正する。
【０１１４】
また、再生信号処理回路２８では、次の（１０）式に基づいて対物レンズのレンズ位置信号ＬＰを検出する。
【０１１５】
LP=(S75b1+S75c1)-(S75b2+S75c2) ……（１０）
【０１１６】
また、本第３の実施形態に係る光ディスク装置２０を用いて、前述した第１の実施形態と同様にして、光ディスク１５に対する記録処理及び再生処理を行うことができる。
【０１１７】
以上説明したように、本第３の実施形態に係る光ピックアップ装置によると、第４の偏光ホログラム素子７４は、トラッキング方向及びトラックの接線方向の分割線によって４分割された４つの回折領域７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄを有し、第４の受光器７５は、トラッキング方向に対応する方向とは異なる方向の分割線によって分割された受光素子７５ｂ、７５ｃと、トラッキング方向に対応する方向の分割線によって分割された受光素子７５ａ、７５ｄとを備えている。そして、４つの回折領域のうちトラッキング方向に隣接する２つの回折領域７４ｂ、７４ｃにて回折された光束が受光素子７５ｂ、７５ｃでそれぞれ受光され、回折領域７４ａ、７４ｄにて回折された光束が受光素子７５ａ、７５ｄでそれぞれ受光される。ここで、受光素子７５ａ、７５ｄはトラッキング方向に対応する方向の分割線によって２分割されているために、対物レンズ６０が基準位置からトラッキング方向にシフトしても、受光素子７５ａ、７５ｄの受光面では回折光による光スポットは分割線に沿って移動する。すなわち、受光素子７５ａ、７５ｄからの出力信号にレンズシフトによるオフセット成分は含まれないため、フォーカスエラーに関する情報を精度良く求めることができる。さらに、受光素子７５ｂ、７５ｃはトラッキング方向に対応する方向と異なる方向の分割線によって分割されているために、対物レンズ６０と第４の偏光ホログラム素子７４とが連動してトラッキング方向に移動しても、対物レンズ６０のトラッキング方向の位置に関する情報を含む信号を精度良く求めることができる。また、第４の偏光ホログラム素子７４は対物レンズ６０と連動してシフトするため、常に戻り光束の同一部分が各回折領域に入射されることとなり、受光素子７５ａでの受光量（部分受光素子７５ａ１での受光量と部分受光素子７５ａ２での受光量との和）、受光素子７５ｂでの受光量（部分受光素子７５ｂ１での受光量と部分受光素子７５ｂ２での受光量との和）、受光素子７５ｃでの受光量（部分受光素子７５ｃ１での受光量と部分受光素子７５ｃ２での受光量との和）及び、受光素子７５ｄでの受光量（部分受光素子７５ｄ１での受光量と部分受光素子７５ｄ２での受光量との和）には対物レンズ６０のシフトに依存する成分は含まれない。従って、光源からの光束を分割せず、しかも大型化及び高コスト化を招くことなく、対物レンズの位置制御に関する情報を精度良く求めることが可能となる。
【０１１８】
また、本第３の実施形態によると、回折領域７４ｂでは、対物レンズ６０がトラッキング方向にシフトした際に、そのシフトが所定の移動可能範囲内であれば、受光素子７５ｂの受光面における光スポットが常に分割線に掛かるように戻り光束の発散の度合いを変更し、回折領域７４ｃでは、対物レンズ６０がトラッキング方向にシフトした際に、そのシフトが所定の移動可能範囲内であれば、受光素子７５ｃの受光面における光スポットが常に分割線に掛かるように戻り光束の発散の度合いを変更している。従って、対物レンズ６０のシフト量が大きくても対物レンズ６０のトラッキング方向の位置に関する情報を求めることが可能となる。
【０１１９】
さらに、半導体レーザ５１の出力波長が変動しても、各受光素子では、光スポットはそれぞれ分割線に沿って移動するために、各受光素子からの出力信号には戻り光束の波長変動によるオフセット成分は含まれない。従って、対物レンズの位置制御に関する情報を精度良く安定して求めることが可能となる。
【０１２０】
また、本第３の実施形態に係る光ディスク装置によると、光源から出射される光束を分割することなく光ディスク１５の記録面に照射することができるとともに、光ピックアップ装置２３からの出力信号に基づいてフォーカスエラー信号ＦＥ、トラッキングエラー信号ＴＥ及びレンズ位置信号ＬＰを精度良く安定して求めることができるため、前述の第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【０１２１】
さらに、各受光素子からの出力信号にはトラックエラーに関する情報が含まれることとなり、例えばＤＶＤ−ＲＯＭのようにプッシュプル信号ではトラックエラー信号が検出しにくい光ディスクに対しては位相差法でトラックエラー信号を検出し、記録可能な光ディスクの未記録領域のように位相差法ではトラッキングエラー信号が検出しにくい場合にはプッシュプル法でトラッキングエラー信号を検出することが可能となり、複数種類の光ディスクに対応することができる。
【０１２２】
なお、上記第３の実施形態では、上記（８）〜（１０）式の演算処理が再生信号処理回路２８にて行われる場合について説明しているが、これに限らず、光ピックアップ装置２３に、上記（８）〜（１０）式のうちの少なくとも１つの演算処理を行なう演算回路などを付加しても良い。これにより、再生信号処理回路２８を簡略化することができるとともに、組み付け時の配線作業などが容易となり、作業性の向上及び作業コストの低減を図ることができる。
【０１２３】
また、上記各実施形態によると、分岐光学素子としてホログラム素子を用いているために、分岐光学素子を小さくすることができ、光ピックアップ装置の小型化を促進することが可能となる。
【０１２４】
さらに、ホログラムとして光源から出射される光束の偏光方向に対して低い回折効率を有する偏光ホログラム素子を用いているために、光源から出射された光束は偏光ホログラム素子を高効率で透過し、光ディスク１５の記録面に照射される光の光量低下が極めて少なくなる。従って、記録速度の高速化に対応することが容易となる。さらに、偏光ホログラム素子は戻り光束の偏光方向に対して高い回折効率を有しているために、戻り光束の回折時における光量のロスが減少するため、各受光素子での受光量が増加し、結果として信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。従って、対物レンズの位置制御に関する情報を精度良く求めることが可能となる。なお、上記各実施形態では、光源から出射される光束がＳ偏光であり、Ｓ偏光の光束に対しては低い回折効率を有し、Ｐ偏光の光束に対しては高い回折効率を有する偏光ホログラム素子を用いているが、本発明がこれに限定されるものではなく、光源から出射される光束がＰ偏光の場合には、勿論、Ｐ偏光の光束に対しては低い回折効率を有し、Ｓ偏光の光束に対しては高い回折効率を有する偏光ホログラム素子が用いられることとなる。
【０１２５】
一般に偏光ホログラム素子は複屈折性を有する材料を格子形状に加工することにより、あるいは波長よりピッチの小さい格子を加工することにより製造することができる。複屈折性を有する材料としてはＬｉＮｂＯ３結晶や液晶があるが、薄い膜で複屈折性を有する透明な有機材料の延伸膜、例えばポリイミドやＰＥＴは、Δｎ＝０．０６〜０．１程度の複屈折性を有し、屈折率が１．６程度であるため、格子加工後のオーバーコート材料も安価なものを用いることができ、低コスト化が容易である。
【０１２６】
なお、上記各実施形態では、分岐光学素子として偏光方向によって回折効率が異なる偏光ホログラム素子を用いる場合について説明しているが、これに限らず無偏光のホログラム素子を用いても良い。但し、無偏光のホログラム素子を対物レンズ６０の近くに配置すると、ホログラム素子で回折された光も光ディスク１５の記録面に照射され、その反射光が受光素子に戻ってきて正規の戻り光束の検出に悪影響を与える場合がある。また、ホログラム素子以外の分岐光学素子を用いても良い。
【０１２７】
また、上記各実施形態における偏光ホログラム素子は、それらに限定されるものではなく、同様な効果が得られるものであれば良い。
【０１２８】
さらに、上記第２及び第３の実施形態では、第３の方向と第４の方向とが異なる場合について説明しているが、これに限らず、第３の方向と第４の方向とが同一であっても良い。
【０１２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る光ピックアップ装置によれば、光源からの光束を分割せず、しかも大型化及び高コスト化を招くことなく、対物レンズの位置制御に関する情報を精度良く検出することができるという効果がある。
【０１３０】
また、本発明に係る光ディスク装置によれば、大型化及び高コスト化を招くことなく、光記録媒体への高速アクセスを精度良くしかも安定して行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光ディスク装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】光ピックアップ装置の構成を示す斜視図である。
【図３】図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、それぞれ第１の実施形態におけるホログラム素子の構成を説明するための図であり、図３（Ｃ）は第１の実施形態における受光器の構成を説明するための図である。
【図４】図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、それぞれホログラム素子を構成する各回折領域での回折方向を説明するための図である。
【図５】図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、それぞれ受光器を構成する各受光素子における光スポットの受光位置を説明するための図である。
【図６】図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、それぞれ第２の実施形態におけるホログラム素子の構成を説明するための図であり、図６（Ｃ）は第２の実施形態における受光器の構成を説明するための図である。
【図７】図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、それぞれ第２の実施形態の変形例を説明するための図である。
【図８】図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、それぞれ第３の実施形態におけるホログラム素子の構成を説明するための図であり、図８（Ｃ）は第３の実施形態における受光器の構成を説明するための図である。
【符号の説明】
１５…光ディスク（光記録媒体）、２０…光ディスク装置、２３…光ピックアップ装置、２８…再生信号処理回路（処理装置の一部）、４０…ＣＰＵ（処理装置の一部）、５１…半導体レーザ（光源）、５７…第１のホログラム素子（分岐光学素子）、５９ｄ…部分受光素子（第２の受光素子）、６０…対物レンズ、７１…第２のホログラム素子（分岐光学素子）、７１’…第３のホログラム素子（分岐光学素子）、７２ａ…部分受光素子（第１の受光素子）、７２ｂ…部分受光素子（第２の受光素子）、７２ｃ…部分受光素子（第３の受光素子）、７４…第４のホログラム素子（分岐光学素子）、７５ａ…部分受光素子（第１の受光素子）、７５ｂ…部分受光素子（第２の受光素子）、７５ｃ…部分受光素子（第３の受光素子）、７５ｄ…部分受光素子（第４の受光素子）。
Claims (8)
- スパイラル状又は同心円状のトラックが形成された光記録媒体の記録面に光スポットを照射し、情報の記録、再生、及び消去のうち少なくとも再生を行なうために用いられる光ピックアップ装置であって、
光源と複数の受光素子とを含む受発光モジュールと；
前記光源から出射される光束を前記光記録媒体の記録面に集光する対物レンズと、前記記録面で反射され前記対物レンズを介した戻り光束の光路上に配置され、前記戻り光束を複数の光束に分割する複数の分割領域を有し、分割された複数の分割光束を前記戻り光束の光路上から分岐する分岐光学素子とを含む対物レンズアクチュエータと；
前記対物レンズアクチュエータを駆動することで、前記対物レンズアクチュエータと前記受発光モジュールとの相対的な位置関係を変化させる駆動装置と；を備え、
前記複数の受光素子は、
前記トラックの接線方向に対応する第１の方向に直交する第２の方向の分割線によって分割され、前記複数の分割光束のうち少なくとも１つの分割光束を受光し、フォーカスエラー信号生成に用いられる第１の受光素子と、
前記トラックの接線方向に対応する第１の方向に直交する第２の方向とは異なる第３の方向の分割線によって分割され、残りの分割光束のうち少なくとも１つの分割光束を前記分割線上で受光し、レンズ位置信号の生成に用いられる第２の受光素子とを含むとともに、
前記第１の受光素子で受光される少なくとも１つの分割光束の前記分岐光学素子での分岐方向は、前記第１の受光素子における分割線の方向に対応する方向であり、
前記第２の受光素子で受光される少なくとも１つの分割光束の前記分岐光学素子での分岐方向は、前記第２の受光素子における分割線の方向に対応する方向であることを特徴とする光ピックアップ装置。 - 前記分岐光学素子はホログラム素子であることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
- 前記分岐光学素子は、前記第１の方向の直線に対して対称関係にある少なくとも１組の分割領域を有し、該少なくとも１組の分割領域のうちの少なくとも１つの分割領域からの分割光束が前記第２の受光素子で受光されることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置。
- 前記第２の受光素子で受光される分割光束は、前記分岐光学素子にて発散の度合いが変更されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
- 前記複数の受光素子は、前記第２の方向と異なる第４の方向の分割線によって分割された第３の受光素子を更に含み、
前記分岐光学素子は、前記第２の方向の分割線によって第１の分割領域と他の分割領域とに分割され、該他の分割領域が前記第１の方向の分割線によって第２の分割領域と第３の分割領域とに更に分割され、
前記第１の受光素子は、前記第２の方向の分割線によって分割された分割受光素子であり、
前記第１の分割領域からの分割光束は前記第１の受光素子で受光され、前記第２の分割領域及び第３の分割領域からの分割光束は前記第２の受光素子及び第３の受光素子でそれぞれ受光されることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置。 - 前記複数の受光素子は、前記第２の方向と異なる第４の方向の分割線によって分割された第３の受光素子と、前記第２の方向の分割線によって分割された第４の受光素子とを更に含み、
前記分岐光学素子は、前記第１の方向及び第２の方向の分割線によって４分割された４つの分割領域を有し、
前記第１の受光素子は、前記第２の方向の分割線によって分割された分割受光素子であり、
前記４つの分割領域のうち前記第２の方向に隣接する２つの特定分割領域からの分割光束は前記第２の受光素子及び第３の受光素子でそれぞれ受光され、前記特定分割領域以外の分割領域からの分割光束は前記第１の受光素子及び第４の受光素子でそれぞれ受光されることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置。 - 前記第２の受光素子及び第３の受光素子の少なくとも一方で受光される分割光束は、前記分岐光学素子にて発散の度合いが変更されることを特徴とする請求項５又は６に記載の光ピックアップ装置。
- 光記録媒体に対して、情報の記録、再生、及び消去のうち少なくとも再生を行なう光ディスク装置であって、
請求項１〜７のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置と；
前記光ピックアップ装置を構成する前記受光素子の出力信号を用いて、前記情報の記録、再生、及び消去のうち少なくとも再生を行なう処理装置と；を備える光ディスク装置。
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