JP3977234B2 - 光ピックアップ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスクや光カード等の情報記録媒体に対して光学的に情報を記録再生する光ピックアップに関するものである。また、トラッキング誤差信号に発生するオフセットを、容易にかつ低コストで補正するトラッキングサーボ方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ディスクは多量の情報信号を高密度で記録することができるため、オーディオ、ビデオ、コンピュータ等の多くの分野において利用が進められている。特に最近は、動画情報などのように、コンピュータ等で取り扱うデータ量が飛躍的に増大しており、それに伴って、記録ピットやトラックピッチの縮小化による光ディスクの大容量化が進んでいる。
【０００３】
上記情報記録媒体においては、ミクロン単位で記録された情報信号を再生するために、情報トラックに対して光ビームを正確にトラッキングさせる必要がある。トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）の検出方法としては、種々の方法が知られているが、最も単純な方法として、プッシュプル法が知られている。しかしプッシュプル法は、トラッキング時などに対物レンズが半径方向にシフトした場合や、ディスクがチルトした場合などに、ＴＥＳにオフセットが発生する。そこで、このオフセットをキャンセルする方法として、３ビームを用いた方法（差動プッシュプル（ＤＰＰ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｐｕｓｈ Ｐｕｌｌ）法）が、第１７５６７３９号に記載されている。
【０００４】
またこのＤＰＰ法を改善し、３ビームのディスク上での回転調整を省略するために、特開２００１−２５０２５０号公報において、新しいトラッキング方法（これを「位相シフトＤＰＰ法」と呼ぶ）を提案した。この方法について、図３１乃至図３４を用いて説明する。
【０００５】
例えば図３１に示す如く、半導体レーザ１から出たレーザ光をコリメータレンズ２により平行光に変換し、グレーティング３によってメインビーム３０、サブビーム（＋１次光）３１、サブビーム（−１次光）３２に分割する。ビームスプリッタ４を通過した後、対物レンズ５により光ディスク６のトラック６１上に集光させ、反射光を対物レンズ５を介してビームスプリッタ４で反射させ、集光レンズ７で光検出器８（８Ａ，８Ｂ，８Ｃ）に導く。メインビーム３０、サブビーム３１，３２の反射光のファーフィールドパターンは、図３２に示すが如く、それぞれトラック方向に相当する分割線を有する２分割光検出器８Ａ，８Ｂ，８Ｃで受光される。そして、各２分割光検出器８Ａ，８Ｂ，８Ｃからの差信号すなわちプッシュプル信号ＰＰ３０，ＰＰ３１，ＰＰ３２を得る。ここで、図３１に示すが如くビームの中心を原点とし、ディスクのラジアル方向をｘ方向、それに直交するトラック方向をｙ方向とするｘｙ座標系を設定する。グレーティング３において、例えば第１象限のトラック溝の周期構造の位相差が１８０°異なっている。これにより、溝部によって回折されたサブビーム３１，３２においては、第１象限の部分だけ１８０°の位相差が発生する。このとき、サブビーム３１，３２を用いたプッシュプル信号ＰＰ３１，ＰＰ３２は、図３３に示すように、位相差が加わらないメインビームのプッシュプル信号ＰＰ３０に比べて、振幅がほぼ０になる。これは、トラックの位置に関係なく、プッシュプル信号が検出されないので、サブビーム３１，３２をメインビーム３０と同じトラック上に配置しても、また異なるトラック上に配置してもほぼ同じ信号になる。
【０００６】
一方、対物レンズシフトやディスクの傾きによるＴＥＳのオフセットに対しては、図３４に示すように、ＰＰ３０とＰＰ３１（ＰＰ３２）はそれぞれ光量に応じてΔｐおよびΔｐ‘だけ同じ側（同相）にオフセットが発生する。ゆえに、
ＰＰ３４＝ＰＰ３０−ｋ（ＰＰ３１＋ＰＰ３２）
＝ＰＰ３０−ｋ・ＰＰ３３
の演算を行うことにより、上記オフセットをキャンセルした差動プッシュプル信号ＰＰ３４を検出することができる。ここで、係数ｋは０次光３０と＋１次光３１および−１次光３２の光強度の違いを補正するためのもので、強度比が０次光：＋１次光：−１次光＝ａ：ｂ：ｂならば、係数ｋ＝ａ／（２ｂ）である。ＰＰ３３はサブビーム３１及び３２のプッシュプル信号の和である。サブビームのプッシュプル信号が発生しない（振幅０）原理については省略する。これにより、サブビームのプッシュプル信号は溝深さに関係なく、振幅が０になる。すなわち、トラック上のどの位置にあっても振幅が０であるので、３ビームの位置調整（回折格子等の回転調整）が不要となるため、ピックアップの組立て調整を大幅に簡略化することができる。
【０００７】
またホログラムレーザユニットを用いた場合、特に半導体レーザ光源の近傍に位相シフト回折格子を配置した場合には、実質的なサブビームの通過領域とメインビームの通過領域が回折格子上でずれるため、２つのサブビームに共通の最適位相シフトを付加することができない。またある光ディスクのピッチや深さに最適な位相シフトパターンを付加できたとしても、異なるピッチの光ディスクには適用できないという問題点があり、それに対応した位相シフトパターンも、この従来例の中で提案されている。
【０００８】
【特許文献１】
特許第１７５６７３９号公報（第１−４頁、第１−３図）
【特許文献２】
特開２００１−２５０２５０号公報（第６−１０頁、第１−３図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した位相シフトグレーティングを用いた場合、位相シフトを付加する領域は、プッシュプルパターンに合わせて、すなわち光ディスクのピッチや深さ、ピックアップの光学系倍率や光源側の使用ＮＡ（開口数）に合わせて、最適設計を行う必要がある。よって作製誤差により位相シフト領域の幅や位置が設計からずれた場合や、このグレーティングを搭載するピックアップの光学パラメータが変更になった場合、特性が悪化してしまう。
【００１０】
また異なるピッチのディスクにも対応できるように設計したパターンでも、従来例で示された構成では、２種類のピッチしか対応できず、ピッチがずれた場合やさらに別のピッチのディスクでは、特性が大きく悪化してしまう。
【００１１】
また組み立て時に対物レンズの相対位置がずれた場合にも特性が悪化する。トラッキング時の対物レンズシフト特性についても変化が大きく限界がある。よって組み立て公差を小さくしたり、光学系やディスクに適した個別の位相シフトパターン設計を行う必要があり、汎用性や量産性に問題があった。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、異なる仕様の光ピックアップ光学系にも搭載可能で、異なる種々のピッチや溝深さの光ディスクにも適用でき、大きな組立公差や設計公差がある場合でも特性低下が少なく、しかも対物レンズシフト特性も拡大することができる位相シフトＤＰＰ法を用いた低コストのＴＥＳ検出法およびそれを搭載した光ピックアップを提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では以下の構成を有する。
【００１４】
本願の第１の発明は、発光素子と、前記発光素子から出射される光ビームを光記録媒体上に集光させる集光手段と、発光素子と集光手段の間に設けられ、発光素子から出射する光ビームをメインビームとサブビームの３ビーム以上に分割するための光回折素子と、光記録媒体からの反射光を光記録媒体のトラック方向とほぼ一致する分割線で分割して受光する受光素子を有する光検出系と、を備えた光ピックアップにおいて、光回折素子は、前記光記録媒体のトラック方向とほぼ垂直な凹凸を有する第１のグレーティングパターンと第１のグレーティングに対して凹凸のピッチがずれて形成されている第２のグレーティングパターンをそれぞれ複数有し、第１のグレーティングパターンと前記第２のグレーティングパターンが傾斜して形成されていることを特徴とする。
【００１５】
また上記第１のグレーティングパターンと第２のグレーティングパターンのピッチは略１／２ピッチずれて形成されていることを特徴とする。
【００１６】
また光記録媒体のトラックにほぼ平行となるように前記光回折素子の第１、第２グレーティングパターンの傾斜角度の境界を設けたことを特徴とする。
【００１７】
またトラックにほぼ平行な境界によってほぼ対称に各々のグレーティングパターンが形成されていることを特徴とする。
【００１８】
またトラックにほぼ平行な境界に対して、非対称に各々のグレーティングパターンが形成されていることを特徴とする。
【００１９】
また上記光回折素子の第１のグレーティングパターンと第２のグレーティングパターンの傾斜角度はトラックに対して３５度から５５度の範囲に設定していることを特徴とする。
【００２０】
また上記トラックにほぼ平行な境界に対して両側に設けられた上記第１のグレーティングパターンと第２のグレーティングパターンの境界に対する傾斜角度の和が、ほぼ９０度に設定していることを特徴とする。
【００２１】
また未記録領域と既記録領域を有する記録型光ディスクに適応する光ピックアップであって、上記光回折素子の第１のグレーティングパターンと第２のグレーティングパターンの傾斜角度はトラックに対して５５度から７５度の範囲に設定していることを特徴とする。
【００２２】
また光回折素子の第１のグレーティングパターンと第２のグレーティングパターンの傾斜角度はトラックに対して３５度から７５度の範囲に設定していることを特徴とする。
【００２３】
また複数の第１のグレーティングパターンと第２のグレーティングパターンの光記録媒体のトラック方向に平行な幅が一定であり、各パターンが等間隔に周期的に配置されていることを特徴とする。
【００２４】
また複数の第１のグレーティングパターンと第２のグレーティングパターンの光記録媒体のトラック方向に平行な幅が一定であり、各パターンが不等間隔に配置されていることを特徴とする。
【００２５】
また複数の第１のグレーティングパターンと第２のグレーティングパターンの光記録媒体のトラック方向に平行な幅が連続的に変化していることを特徴とする。
【００２６】
また複数の第１のグレーティングパターンと第２のグレーティングパターンの形状が同心円状または曲線状であることを特徴とする。
【００２７】
また上記複数の第１のグレーティングパターンと第２のグレーティングパターンは、上記発光素子から出射される光ビームが通過する領域の端部領域に形成されていることを特徴とする。
【００２８】
また上記端部領域は、上記トラックに平行な境界を中心に、トラック方向に垂直な方向に一定距離Ｌだけ離れていることを特徴とする。
【００２９】
また上記複数の第１のグレーティングパターンと第２のグレーティングパターンが形成されている以外の領域であり、かつ光ビームが通過する領域には、上記第１及び第２のグレーティングパターンに形成されているグレーティング（凹凸）と同じピッチであり、かつトラック方向とほぼ垂直な方向のグレーティングが形成されていることを特徴とする。
【００３０】
また上記複数の第１のグレーティングパターンと第２のグレーティングパターンが離れている距離Ｌは、通過する光ビームの直径の１０％から６０％の範囲であることを特徴とする。
【００３１】
また上記回折素子により、分割されたサブビームの前記光記録媒体上でのスポット形状において、中央部分に強度ピークが発生するように、グレーティングおよびグレーティングパターンを形成することを特徴とする。
【００３２】
また上記メインビーム及び上記サブビームを光記録媒体のトラック方向とほぼ一致する分割線で分割して受光する受光素子からの出力をもとに、プッシュプル信号を用いたトラッキング信号を生成する光検出系において、
上記メインビーム及び上記サブビームの各プッシュプル信号を、各々メインビームの全光量及びサブビームの全光量で規格化した後、規格化後のプッシュプル信号を減算して、トラッキング信号を生成することを特徴とする。
【００３３】
また発光素子から出射した光ビームをメインビームとサブビームに分割して、対物レンズにより光記録媒体に集光し、その反射光をほぼトラック方向に平行な分割線により分割して受光して光信号を検出し、メインビームのトラッキング誤差信号オフセットを，位相差を与えたサブビームのプッシュプル信号を用いて補正する光ピックアップであって、サブビームのプッシュプル信号に関与する領域の中で、光記録媒体の溝による０次回折光の位相差付加領域と、±１次回折光の位相差付加領域が重なるように、位相差を与えたことを特徴とする。
【００３４】
また位相差付加領域が重なることにより、上記サブビームのプッシュプル信号の振幅がほぼ０になるように、位相差を与えることを特徴とする。
【００３５】
またサブビームに付加する位相差は略１８０°であることを特徴とする。
【００３６】
また発光素子、上記光回折素子、反射光を光記録媒体のトラック方向とほぼ一致する分割線で分割して受光するホログラムおよび受光素子からなる光検出系を１つのパッケージに集積化したホログラムレーザユニットを搭載していることを特徴とする。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明するが、上述した従来例と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００３８】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態について、図１乃至図７を用いて詳細に説明する。図１において、図１（ａ）は本発明のピックアップの模式的な断面図であり、図１（ｂ）は本発明において、もっとも特徴的なグレーティング３の上面図であり、円内は一部を拡大した詳細図を示す。本発明の光ピックアップの構成を光ビームの光路を中心に説明する。半導体レーザ１から出たレーザ光をコリメータレンズ２により平行光に変換し、グレーティング３によってメインビーム３０、サブビーム（＋１次光）３１、サブビーム（−１次光）３２に分割する。その後、ビームスプリッタ４を通過し、対物レンズ５により光ディスク６のトラック６１上に集光させる。光ディスクの反射光を再び対物レンズ５を介してビームスプリッタ４で反射させ、集光レンズ７で光検出器８（８Ａ，８Ｂ，８Ｃ）に導く。図２は、メインビーム３０、サブビーム３１，３２の反射光のファーフィールドパターン及びその検出回路を模式的に示した図であり。集光されたそれぞれの光ビームは、トラック方向に相当する分割線を有する２分割光検出器８Ａ，８Ｂ，８Ｃで受光され、各２分割光検出器８Ａ，８Ｂ，８Ｃからの差信号すなわちプッシュプル信号ＰＰ３０，ＰＰ３１，ＰＰ３２を得る。
【００３９】
ここで、本実施形態においては、３ビームを生成する回折格子としてのグレーティング３の溝部の構造に特徴を有しており、これを図１（ｂ）を用いて説明する。グレーティング３において光ビームが通過する領域の中心を原点として光ディスクの半径方向に相当するラジアル方向をｘ方向、トラック方向をｙ方向とするｘｙ座標系を設定する。ここでは、ｙ軸すなわち光ディスクのトラック方向を境界として、両側を反対方向に傾斜させた複数のグレーティングパターンに分割している。図中、第１のグレーティングパターンであるＡの領域は、グレーティングの凹凸溝がトラック方向に対して垂直に形成されており、第２のグレーティングパターンであるＢの領域はグレーティングの凹凸溝ピッチはＡ領域と同じであるが、格子溝の相対位置が１／２ピッチだけずれた構成となっている。すなわち、Ａ領域とＢ領域では、パターン溝であるランドとグルーブが反転した領域となっている。このような構成とすることでＡ領域とＢ領域では、位相差が１８０度異なった領域が形成できる。したがって、位相差を付加しない領域をＡとした場合、位相差が１８０°付加された領域はＢとなる。ここでは、この第１のグレーティングパターンであるＡ領域と第２のグレーティングパターンであるＢ領域を、ほぼ等間隔の幅で交互に形成している。
【００４０】
以上に説明を行ったグレーティング３を通過した光ビームはメインビームとサブビームに分割され、光ディスクの凹凸溝すなわちトラックによって生成されたそれぞれの±一次光には、±１８０°の位相差が付加されることになる。
【００４１】
このビームを対物レンズ５により光ディスク６上に集光したスポットは、図３に示すように主に４つのピークからなる形状になる。このとき、サブビーム３１，３２を用いたプッシュプル信号ＰＰ３１，ＰＰ３２は、従来例の図３３に示したと同様、位相差が加わらないメインビームのプッシュプル信号ＰＰ３０に比べて、振幅がほぼ０になる。
【００４２】
ここで、上記のサブビームのプッシュプル信号が発生しない（振幅０）原理について説明する。図４に示すように、対物レンズにより周期構造をもつトラック６１に集光された光ビーム（サブビーム３１）は、０次回折光３１０と±１次回折光３１１，３１２に分かれて反射され、その重なり合う領域ｎ１，ｎ２で互いに干渉して対物レンズ瞳上で回折パターン（プッシュプルパターン）を生じる。
【００４３】
図５は光ディスクで反射して対物レンズに入射するビームを示したもので、図１（ｂ）のグレーティング３を用いた場合には、各反射回折光においてそれぞれ図５のハッチング部分が他の領域に比べて位相が１８０°シフトしている。回折光３１１と３１２が重なる領域ｎ１，ｎ２では、この位相シフト領域が、３１０と３１１、３１０と３１２でクロスするように重なることになる。たとえば回折光が重なる領域、即ちビームのオフトラックによって明暗が生じる領域（プッシュプル信号領域）ｎ１において、位相シフトの影響を受けない部分Ａ１，３１０と３１１の位相シフト領域が重なる部分（マス目状のハッチング部分）Ａ２，０次回折光のみ位相シフトが付加された部分Ｂ１，＋１次回折光のみ位相シフトが付加された部分Ｂ２の４つの種類の領域に分割される。ここで、領域Ａ２は０次回折光と＋１次回折光の両方に位相差１８０°が付加されているので、相対的には両者の間に位相差が付加されないことになる。そして、０次回折光３１０と＋１次回折光３１１の間に１８０°の位相差が付加された「領域Ｂ１及びＢ２」と、位相差がない「領域Ａ１及びＡ２」において、プッシュプルの明暗が逆になる。
【００４４】
本発明においては、図１（ｂ）に示したように、位相シフト領域を傾斜させて多分割しているため、光ディスクからの反射光において、プッシュプルの明暗が発生する領域ｎ１とｎ２において、いずれも位相シフト領域がクロスし、位相シフト領域が小さく分割され、その結果、明暗が反転する領域「領域Ａ１及びＡ２」と「領域Ｂ１及びＢ２」がほぼ等しい面積になる。よって、ｎ１だけを考えた場合、どのようなオフトラック状態にあっても常に明暗が逆になる領域がほぼ等しくなり、全体を加算すると最終的にはプッシュプル成分が検出されない。よって図５の２分割検出器８Ｂで差動信号（プッシュプル信号）を検出した場合、トラックの回折によるプッシュプル成分は常に０となる。
【００４５】
また図６に示すように、対物レンズがトラッキングによってラジアル方向にシフトした場合、グレーティング３との相対位置がずれ、位相シフト領域もずれるが、プッシュプルの明暗が発生する領域ｎ１とｎ２においては、対物レンズシフトがない状態とほぼ同じように、位相シフト領域がクロスするので、全体としてはプッシュプル信号の振幅が０の状態が保持される。よって対物レンズシフトに対して特性が悪化せず、シフト特性が向上する。これはグレーティング３が組み立て時にｘ方向にずれた場合も同様の現象が発生するが、位相シフト領域がクロスしている範囲では、ほぼ特性は一定で常にプッシュプル振幅は０に抑制できる。組み立て時に、グレーティング３がｙ方向にずれた場合も、位相シフト部が多分割されているため、ほぼ特性は一定であるため、位置調整は不要である。
【００４６】
また０次回折光３１０と＋１次回折光３１１または、０次回折光３１０と−１次回折光３１２の位相シフト領域をクロスさせて重ねることにより、全体としてサブビームのプッシュプル振幅を０に抑制させることが、本発明の主旨であるが、位相シフト領域の傾斜角度については、お互いの交差角度が９０°になる場合が、もっとも分割数が多くなるので、抑制効果が高い。ｙ軸すなわち光ディスクのトラック方向を境界として、両側を対称に反対方向に傾斜させた複数のグレーティングパターンに分割する場合、その傾斜角度θ１及びθ２はお互いほぼ４５°±１０°に傾斜して形成すれば、高い抑制効果が得られる。ただしｙ軸を境界として対称にグレーティングパターンを形成する必要はなく、非対称な傾斜角度で、例えばθ１＝３５°とθ２＝５５°などの組合せにより、交差角度がほぼ９０°になるように設定すれば、高いプッシュプル振幅抑制効果が得られる。
【００４７】
また、位相シフト部分をクロスさせて重ねているので、位相シフト部分の幅が設計とずれていたり、光学系のレンズ倍率などが変化し、相対的に対物レンズ出射ビームの位相シフトパターンが変化しても、影響は小さく特性変化はほとんどないので、設計公差や組立公差の許容量は大きくできるため、量産性や汎用性に優れている。
【００４８】
次にプッシュプルパターンが変化した場合の影響について説明する。図７にプッシュプルパターンの概略図を示す。同じ光学系のピックアップを用いても、光ディスクの溝のピッチが異なるとディスクからの回折パターンが変化し、例えば、ピッチの狭い光ディスクでは図７（ａ）のようなプッシュプルパターンになり、異なる規格でピッチの広い光ディスクでは図７（ｂ）のようになる。このように大幅にプッシュプルパターンが異なるディスクに対しても、本発明の位相シフトパターンを用いれば、常に位相シフト領域がクロスして重なり合う状態は同じなので、常にプッシュプル振幅は０に抑制できる。対物レンズのＮＡ（開口数）が異なる場合も、プッシュプルパターンが同様に変化するが、この場合も同じ効果が得られ、常にプッシュプル振幅を抑制できる。
【００４９】
本実施形態により、サブビームのプッシュプル信号は溝深さに関係なく、振幅が０になる。すなわち、トラック上のどの位置にあっても振幅が０であるので、３ビームの位置調整（回折格子等の回転調整）が不要となるため、ピックアップの組立て調整を大幅に簡略化することができる。
【００５０】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態について、図８乃至図１２を用いて詳細に説明する。本実施形態の光ピックアップの構成は、第１の実施の形態に示したものと同じであるが、第１のグレーティングパターンＡと第２のグレーティングパターンＢの形状は異っている。それらのグレーティングパターンを図８に示す。第２の実施の形態のグレーティングパターンはｙ軸を中心に両側を反対方向に傾斜させた複数のグレーティングパターンに分割し、交互に凹凸溝の周期構造に１８０°の位相差を付加するところは第１の実施の形態と同様である。しかし、第２の実施の形態では、さらに位相差を付加しない領域すなわち第１のグレーティングパターンＡと、位相差を１８０°付加する領域すなわち第２のグレーティングパターンＢの幅を不等間隔に形成しているところが第１の実施の形態と異なる。ここで、グレーティングパターンを不等間隔に形成した第２の実施の形態をグレーティングパターンを等間隔に形成した第１の実施の形態と比較して説明する。ここでは、特に、本発明による効果が大きい溝のピッチが比較的広い光ディスクに適用した場合、また、対物レンズシフトが発生した場合を例にとって説明する。
【００５１】
第１の実施の形態で示した図１のグレーティング３を用いた場合の問題点について示す。グレーティングパターンを等間隔に形成した第１の実施の形態のグレーティング３を用いた場合のディスク溝が比較的広い光ディスクの反射光のプッシュプルパターンを図９に示す。このようにディスク溝が比較的広い光ディスクを用いた場合は、プッシュプルパターンのｎ１とｎ２がビームの中央で重なり合う状態になる。この場合、位相シフト領域がクロスして重なり合う「クロス部」ｍ１と位相シフト領域がクロスしない「非クロス部」ｍ２が発生する。特に対物レンズがシフトした場合、図９のように「非クロス部」ｍ２が大きくなることになる。
【００５２】
ここで「非クロス部」の特性について説明する。例えば、第１、第２のグレーティングパターンのトラック方向の幅すなわち位相シフトパターンの分割幅と光ディスクの溝ピッチや光学系倍率などがある条件になった場合、図９及び図１０で示すように、非クロス部で０次回折光３１０と＋１次回折光３１１の位相シフト部分が重ならない状態が起こる。位相シフト分割幅が一定の場合、非クロス部全体が、第１の実施の形態で説明した「領域Ｂ１及びＢ２」になる。したがって、この場合、非クロス部全体がプッシュプルの明か暗となり、プッシュプル信号の振幅の抑制効果がなくなる。
【００５３】
また、グレーティングパターンを不等間隔に形成した本実施の形態を適応した場合のプッシュプルパターンを図１１に示す。この図からわかるように、非クロス部で、位相シフト領域どうしがまったく重ならない状態やまた完全に重なるような状態が発生しなくなることがわかる。また、対物レンズシフトが大きい場合を図１２に示す。このように、対物レンズが大きくシフトした場合でも、非クロス部の影響をあまり受けにくくなる。したがって、上記グレーティングパターンを等間隔に形成した場合と比較して、プッシュプルの明暗を常に抑制するように働くため、対物レンズシフトが発生した場合でもプッシュプル信号の振幅の抑制が可能となる。
【００５４】
よって対物レンズシフトが大きくなった場合やグレーティングずれ量が大きくなった場合、また溝のピッチが非常に広い光ディスクに対しても、サブビームのプッシュプル振幅の抑制効果が大きくなり、位相シフトＤＰＰの特性が向上する。
【００５５】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態について、図１３乃至図１５を用いて説明する。本実施形態の光ピックアップの構成は、図１に示したものと同じであるが、グレーティング３の溝部の構造が異なる。まず第１の実施の形態で示した図１のグレーティング３を用いた場合の問題点については、第２の実施形態の中で説明したので省略する。第２の実施形態と同様、溝のピッチが非常に広い光ディスクや対物レンズシフトが大きい場合などに問題となる位相シフト領域がクロスしない「非クロス部」の特性を向上させる他の方法について説明する。図１３にグレーティング３の他のグレーティングパターンを示す。これはｙ軸を中心に両側を反対方向に傾斜させた複数のグレーティングパターンを形成して、交互に溝の周期構造に１８０°の位相差を付加する点は、第１および第２の実施形態と同じであるが、光記録媒体のトラックに平行なグレーティングパターンの幅がｙ軸の中央から端に向かうにしたがって連続的に変化している点で異なる。このようにグレーティングパターンの幅を連続的に変化させることで、第２実施例と同様、非クロス部で、位相シフト領域どうしがまったく重ならない状態やまた完全に重なるような状態が発生しなくなる。
【００５６】
よって対物レンズシフトが大きくなった場合やグレーティングずれ量が大きくなった場合、また溝のピッチが非常に広い光ディスクに対しても、サブビームのプッシュプル振幅の抑制効果が大きくなり、位相シフトＤＰＰの特性が向上する。
さらに同様の目的で、図１４に示すような同心円状または図１５に示すような曲線状に分割領域を設定し、交互に位相差を付加させた位相シフトパターンを用いても、まったく同様の効果が得られる。
【００５７】
また、上記第１から第３の実施の形態においては、光記録媒体のトラック方向に平行な境界によってほぼ対称にグレーティングパターンを形成したが、上記に説明を行ったサブビームのプッシュプル信号が発生しない原理の説明やプッシュプルパターンの違いによる原理的な説明により、グレーティングパターンを傾斜させて、常に第１のグレーティングと第２のグレーティングをプッシュプルパターンにおいて重複させるような構成とすれば、本発明の効果が得られる。特に、第２、第３の実施の形態で示したグレーティングパターンを用いた場合、光記録媒体のトラック方向に平行な境界によってほぼ対称にグレーティングパターンを設けなくても、サブビームのプッシュプル振幅の抑制効果が得られることは容易に理解できる。また、ここで示したパターンの例は一例であり、本発明の構成を限定するものではない。
【００５８】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態について、図１６乃至図２１を用いて説明する。本実施形態の光ピックアップの構成は、図１に示したものと同じであるが、グレーティング３の溝部の構造が異なる。まず第１の実施の形態の説明の中で、図１（ｂ）に示したグレーティング３を用いた場合、対物レンズ５により光ディスク６上に集光したスポットは、図３に示すように主に４つのピークからなる形状になる。サブビームのプッシュプル振幅抑制効果が最も高い４５°に傾斜させた場合は、４つのピークはほぼ正方形の４つの頂点の位置に発生する。これを記録型光ディスクに適用した場合の課題について説明する。相変化ディスクや追記型ディスクを用いる場合、未記録領域と既記録領域では反射率変化した記録ピットによりトラック部分の反射率が異なる。例えば、図１６に示すように、トラック６１から外周側（ｘ軸の＋方向）が既記録領域で、内周側（ｘ軸の−方向）が未記録領域の光ディスクに対して、光ビームが内周側から外周側に向かって移動する場合（アクセスする場合）を考える。
【００５９】
特に対物レンズシフトが大きくなりメインビームのプッシュプル信号ＰＰ３０のオフセット量Δｐが大きい場合のプッシュプル信号波形を次に示す。図１７は位相シフトを付加しない従来のグレーティングを用いた場合のメインビーム３０のプッシュプル信号ＰＰ３０，サブビーム３１，３２のプッシュプル信号ＰＰ３１，ＰＰ３２の和信号ＰＰ３３（＝ｋ（ＰＰ３１＋ＰＰ３２））、メインビーム３０の全光量信号ＴＴ３０及びサブビーム３１とサブビーム３２の全光量信号ＴＴ３３、ＰＰ３０からＰＰ３３を減算した差動プッシュプル信号ＰＰ３４の変化を示したもので、図１８は図１に示した位相シフトを付加したグレーティング３を用いた場合の各プッシュプル信号と全光量信号を示す。
【００６０】
図１７において、光ビームが未記録領域から既記録領域に移動すると、メインビームのプッシュプル信号ＰＰ３０は、反射率変化による振幅低下に加えて、ＤＣ的なオフセット量も変化する。サブビームのプッシュプル信号ＰＰ３３においても、ほぼ同じ変化をするため、両者を減算した差動プッシュプル信号ＰＰ３４においては、反射率変動による振幅低下は発生するものの、ＤＣ的なオフセットはほぼ補正できる。
【００６１】
しかし図１８において、光ビームが未記録領域から既記録領域に移動すると、メインビームのプッシュプル信号ＰＰ３０は、図１７の場合と同じであるが、サブビームのプッシュプル信号ＰＰ３３は、トラック横断によって発生するプッシュプル信号振幅は抑制されてほぼ０であるが、ＤＣ的なオフセット変化はメインビームのプッシュプル信号ＰＰ３０と異なる。これにより、両者を減算した差動プッシュプル信号ＰＰ３４においては、反射率変動による振幅低下に加えて、未記録と既記録領域の境界付近でＤＣ的なオフセットが発生する。これはサブビームの光ディスク６上に集光したスポットのビーム強度が、図３及び図１６に示すように全体的に広がっているために、メインビーム３０に比べて、未記録と既記録領域の反射率変動の影響を緩やかに受けるために発生する。このＤＣ的オフセットは、光ディスクの溝の形状や記録媒体の反射率変動によって異なり、無視できる程度に小さいものもあるが、発生量が大きく補正が必要な媒体も存在する。
【００６２】
そこで位相シフトを付加させたグレーティングを用いた場合でも、光ディスク６上に集光したスポットのビーム強度が、ラジアル方向に広がらないように設計した方が、上記ＤＣ的なオフセット発生量が小さくなる。それを考慮した本実施例のグレーティング３を図１９に示す。
【００６３】
これは図１に示したグレーティングパターンと基本的に同じであるが、特にｙ軸すなわち光ディスクのトラック方向を境界として、対称に反対方向に傾斜させた複数のグレーティングパターンの傾斜角度θを６５°に設定している。この場合の光ディスク６上に集光したスポットの形状は、図２０のようになり、サブビームの４つのピークがラジアル方向（ｘ方向）に近づいた配置になる。
【００６４】
これを用いた場合の各プッシュプル信号を図２１に示す。サブビームのプッシュプル信号ＰＰ３３において、未記録領域から既記録領域に移動した場合のＤＣ的なオフセット変化が、図１８の場合に比べて、急峻になりメインビーム３０のプッシュプル信号ＰＰ３０の変化に近づく。よってＰＰ３０からＰＰ３３を減算した差動プッシュプル信号ＰＰ３４においては、反射率変動による振幅低下は発生するものの、ＤＣ的なオフセットはほぼ補正できる。
【００６５】
傾斜角度を４５°から大きくするにつれて、光ディスク６上でのサブビームの強度分布が全体的にラジアル方向に小さくなるため、このＤＣ的オフセットも小さくなるが、逆に９０°に近づくと、サブビームのプッシュプル振幅抑制効果が小さくなり、振幅が大きくなるので、本来の３ビームの回転無調整の効果が小さくなり、望ましくない。傾斜角度を５５°から７５°の範囲であれば、サブビームのプッシュプル振幅抑制効果と、既記録未記録境界付近でのＤＣ的オフセット低減効果の両方が得られる。
【００６６】
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態について、図２２乃至図２３を用いて説明する。本実施形態の光ピックアップの構成は、図１に示したものと同じであるが、グレーティング３の溝部の構造が異なる。第４の実施の形態で説明した未記録領域と既記録領域でのＤＣ的オフセットを低減するための、別の位相シフトグレーティングの形態を図２２に示す。
【００６７】
これは図１に示したグレーティングパターンに対して、ラジアル方向の中央部分には交互に凹凸溝がずれた第１のグレーティングパターンと第２のグレーティングパターンを形成した領域分割を行っていない。しかしメインビーム３０とサブビーム３１，３２に分割するためのトラック方向に垂直な回折格子としての凹凸溝は設けている。この領域を第３のグレーティングパターンとする。第３のグレーティングパターンの凹凸溝のピッチは、第１及び第２のグレーティングパターンと同じピッチであることが望ましく、その凹凸溝の位置関係は、第１または第２のグレーティングパターンの何れかにあわせておくことが望ましい。
【００６８】
この場合の光ディスク６上に集光したスポットの形状は、図２３のようになり、サブビーム３１及び３２においては、４つのピークの中央に強度ピークが発生する。これを用いた場合の各プッシュプル信号は第４の実施の形態で示した図２１と同じようなり、メインビームのプッシュプル信号ＰＰ３０からサブビームのプッシュプル信号ＰＰ３３を減算した差動プッシュプル信号ＰＰ３４においては、反射率変動による振幅低下は発生するものの、ＤＣ的なオフセットはほぼ補正できる。
【００６９】
第３のグレーティング領域のラジアル方向の幅を大きくするにつれて、光ディスク６上でのサブビームの中心部の強度が大きくなるので、このＤＣ的オフセットが小さくなるが、逆に、サブビームのプッシュプル振幅抑制効果が小さくなるので、本来の３ビームの回転無調整の効果が小さくなり、望ましくない。グレーティングに入射する光ビームの直径の１０％から６０％程度であれば、サブビームのプッシュプル振幅抑制効果と、既記録未記録境界付近でのＤＣ的オフセット低減効果の両方が得られる。
【００７０】
ここでは、図２２に示すように第１及び第２のグレーティングパターンを形成する領域をトラックに対して平行な直線距離Ｌだけ離して光ビームが通過する領域の端部に形成しているが、これに限るものではなく、光ビームが通過する領域の中央部分以外に位相シフトを付加するグレーティングパターンを設ければよい。例えば、トラックに対して平行に分離する必要はなく、円形状や、矩形状などの形状としても、同様の効果が得られる。すなわち、分割されたサブビームの中央部に強度ピークが発生するような構成にすることで、反射率変動による振幅低下とＤＣ的オフセットなる課題を高いレベルで両立することが可能となる。また本実施例の形態を第２から第４の実施の形態と組み合わせても同様の効果が得られる。
【００７１】
（第６の実施の形態）
本発明の第６の実施の形態について、図２４、図２５、図２６を用いて詳細に説明する。本実施形態の光ピックアップの構成は、図１に示したものと同じであるが、第４の実施の形態で説明した未記録領域と既記録領域の境界部分で発生するＤＣ的オフセットを低減するために、各ビームのプッシュプル信号の演算方法を工夫した点に特徴がある。
【００７２】
第４の実施の形態で示した図１７及び図１８において、全光量信号ＴＴ３０及びＴＴ３３の比較を行う。光ビームが未記録領域から既記録領域に移動すると、位相シフトを付加しない従来のグレーティングを用いた場合（図１７）に比べて、図１に示した位相シフトを付加したグレーティング３を用いた場合（図１８）には、境界付近で、メインビームのプッシュプル信号ＰＰ３０からサブビームのプッシュプル信号ＰＰ３３を減算した差動プッシュプル信号ＰＰ３４にＤＣ的なオフセットが発生することは、第４の実施の形態において説明した。これは図１に示した位相シフトを付加したグレーティング３を用いた場合には、サブビームのプッシュプル信号ＰＰ３３は、トラック横断によって発生するプッシュプル信号振幅は抑制されてほぼ０であるが、ＤＣ的なオフセット変化がメインビームのプッシュプル信号ＰＰ３０と異なるために発生している。
【００７３】
ここで全光量信号ＴＴ３３について、図１７と図１８を比較すると、位相シフトを付加しない従来のグレーティングを用いた場合（図１７）に比べて、図１に示した位相シフトを付加したグレーティング３を用いた場合（図１８）には、ＴＴ３３も緩やかに変化している。ここで、差動プッシュプル信号ＰＰ３５を図２４に示すように、
ＰＰ３５＝ＰＰ３０／ＴＴ３０−ｋ（ＰＰ３３／ＴＴ３３）
の演算により算出する。即ち、メインビーム３０の全光量ＴＴ３０及びサブビームの全光量ＴＴ３３でそれぞれのプッシュプル信号を割算して規格化してから、減算することにより、上記ＤＣ的オフセットを大幅に低減できる。
【００７４】
図２５に、図１に示した位相シフトを付加したグレーティング３を用いた場合の規格化した各プッシュプル信号ＰＰ３０／ＴＴ３０，ＰＰ３３／ＴＴ３３及びＰＰ３５を示す。図１８で示した差動プッシュプル信号ＰＰ３４に比べて大幅にＤＣ的なオフセットを低減できている。
【００７５】
また図２６に示すように、差動プッシュプル信号ＰＰ３６を、
ＰＰ３６＝ＰＰ３０／ＴＴ３０−ｋ（ＰＰ３１／ＴＴ３１＋ＰＰ３２／ＴＴ３２）
の演算により、各サブビームのプッシュプル信号を個々に規格化してから、メインビームのプッシュプル信号から減算しても、同様の効果が得られる。
【００７６】
さらに、上記規格化を演算処理で行う以外にＡＧＣ（Ａｕｔｏ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）により、全光量の値を一定化するフィードバック処理を行っても、同様の効果が得られることは明らかである。
【００７７】
（第７の実施の形態）
本発明の第７の実施の形態について、図２７乃至図３０を用いて詳細に説明する。ここでは、ピックアップ装置として、光源としての半導体レーザ、３ビーム用グレーティング、サーボ信号生成用ホログラムおよび光検出器を集積化したホログラムレーザユニットに適用した場合の例について説明する。
【００７８】
図２７に示すように、半導体レーザ１から出射した光は、グレーティング３で３ビーム（メインビームと±１次光のサブビーム）に分割され、ホログラム素子９の０次回折光が、コリメートレンズ２と対物レンズ５を介して光ディスク６上に集光される。そして、その戻り光はホログラム素子９により回折されて、光検出器に導かれる。
【００７９】
ここで、ホログラム素子９は、図２８に示すように、光ディスク６のラジアル方向に対応するｘ方向に延びる分割線９ｇと、この分割線９ｇの中心から光ディスク６のラジアル方向と直交するｙ方向、つまり光ディスク６のトラック方向に対応する方向に延びる分割線９ｈとにより、３つの分割領域９ａ，９ｂ，９ｃに分割され、それぞれこれら各分割領域９ａ，９ｂ，９ｃに対応して、別個の格子が形成されている。
【００８０】
受光素子１０は、フォーカス用２分割受光領域１０ａ，１０ｂとトラッキング用受光領域１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈとからなる。
【００８１】
上記に示す半導体レーザ１からなる発光素子、上記グレーティング３の光回折素子、反射光を光記録媒体のトラック方向とほぼ一致する分割線で分割して受光するホログラム素子９および受光素子１０からなる光検出系を１つのパッケージに集積化している。これを図２９に示す。
【００８２】
合焦状態の時に、ホログラム素子９の分割領域９ａで回折されたメインビームが、分割線１０ｙ上にビームＰ１を形成し、分割領域９ｂ，９ｃで回折されたメインビームが、それぞれ受光領域１０ｃ，１０ｄ上にビームＰ２，Ｐ３を形成する。
【００８３】
また、分割領域９ａで回折された±１次のサブビームは、それぞれ２分割受光領域１０ａ，１０ｂの外側にビームＰ４，Ｐ５を形成し、分割領域９ｂ，９ｃで回折された±１次のサブビームは、それぞれ受光領域１０ｅ，１０ｆ上にビームＰ６，Ｐ７を、受光領域１０ｇ，１０ｈ上にビームＰ８，Ｐ９を形成する。
【００８４】
受光領域１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈの出力信号を、それぞれＩａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄ，Ｉｅ，Ｉｆ，Ｉｇ，Ｉｈとすると、フォーカス誤差信号ＦＥＳを、シングルナイフエッジ法により、
（Ｉａ−Ｉｂ）
の演算で求める。また、トラッキング誤差信号ＴＥＳは、
ＴＥＳ＝（Ｉｃ−Ｉｄ）−ｋ（（Ｉｆ−Ｉｈ）＋（Ｉｅ−Ｉｇ））
により求める。
【００８５】
ここで、ＴＥＳの（Ｉｃ−Ｉｄ）はメインビームのプッシュプル信号、（Ｉｆ−Ｉｈ），（Ｉｅ−Ｉｇ）はそれぞれサブビーム±１次光のプッシュプル信号である。
【００８６】
上記第１の実施の形態と異なるのは、プッシュプル信号をビームの半分の光（ホログラム素子の分割領域９ｂ，９ｃのみの光）を用いている点である。図１７において、例えば復路にあるホログラム素子の分割領域９ｂ，９ｃに入射する光を第１象限及び第２象限とすると、この第１象限と第２象限の光出力の減算でのみプッシュプル信号振幅を打ち消して０にする必要がある。
ホログラムレーザの構成では、光源とグレーティングの距離が短いため、実質的に対物レンズ５に入射するサブビーム光は、図３０に示すように、グレーティング３上及びホログラム９上で、メインビーム３０とずれた部分の光を利用することになる。
【００８７】
このずれ量は、グレーティングやホログラムの光軸方向の位置によって異なるが、小型に集積化したホログラムレーザユニットなどにおいては、比較的大きな値になる。ずれ量がビーム径に対して無視できる程度に小さい場合は、光軸中心に位相差分布を与えれば、±１次光に同じ位相分布が加わるとみなせるが、ずれ量が大きい場合は、これを考慮して設計する必要がある。
【００８８】
従来例においてはこのような場合に最適な位相差パターンの例を示していたが、本発明においては、第１の実施形態から第３の実施形態に示した位相差パターンがそのまま適用できる。
【００８９】
図３０は、第１実施例で示した同じパターンをホログラムレーザに搭載したもので、グレーティング上で実質的なサブビームの位置がメインビームに対して大きくずれるような場合で、しかも３分割ホログラムで、ビームの一部だけでプッシュプル信号を検出する構成においても、プッシュプル振幅の抑制効果がある。よってホログラムレーザにおいて、特にホログラムレーザユニットとして集積化されている場合に、本発明は特に有効となる。
【００９０】
なお、上記実施の形態においては、３ビームの±１次光に位相差を与える方法として、グレーティングの溝の周期構造を部分的にずらす方法について示したが、本発明はこれに限ることはなく、実際に透過ガラス板や位相差板を用いても良い。
【００９１】
【発明の効果】
本発明によれば、位相シフトＤＰＰ法を用いたトラッキングサーボ法において、対物レンズシフトやグレーティングの位置ずれが大きい場合、ディスクの溝構造のピッチが大きく違う異なる規格ディスクを用いた場合、レンズ倍率や対物レンズの開口数など光学系のパラメータが変化した場合、さらにホログラムレーザユニットなど集積化ピックアップにおいて、ＴＥＳを光ビームの一部で検出する場合などでも、サブビームのプッシュプル信号振幅を抑制することができる。それによりサブビームの位置調整、即ち３ビームの回転調整が不要な低コストのピックアップを実現することができる。組立公差が大きい場合や種々のディスクや光学系でも適用できるので、特に量産性や汎用性に優れている。また反射率が変化する記録型光ディスクにおいても、トラッキング信号に発生する反射率変化によるオフセットを補正することができるので、記録型光ディスクへの適応も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の光ピックアップの光学系を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の光ピックアップにおける検出系の構成を示す説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の光ピックアップを用いた場合の光ディスク上でのビームスポット形状を示す説明図である。
【図４】光ディスクからの反射ビームの回折パターンを示す説明図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態における検出器上のビームの回折パターンを示す説明図である。
【図６】対物レンズがシフトした場合の検出器上のビームの回折パターンを示す説明図である。
【図７】異なる規格のディスクにおけるプッシュプルパターンを示す説明図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態の回折格子の構造を示す説明図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態における検出器上のビームの回折パターンを示す説明図である。
【図１０】対物レンズがシフトした場合の検出器上のビームの回折パターンを示す説明図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態における検出器上のビームの回折パターンを示す説明図である。
【図１２】対物レンズがシフトした場合の検出器上のビームの回折パターンを示す説明図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態の回折格子の構造を示す説明図である。
【図１４】本発明の第３の実施の形態の別の回折格子の構造を示す説明図である。
【図１５】本発明の第３の実施の形態のさらに別の回折格子の構造を示す説明図である。
【図１６】本発明の第１の実施の形態の光ピックアップを用いた場合の未記録領域と既記録領域を有する光ディスク上でのビームスポット形状を示す説明図である。
【図１７】従来のＤＰＰ法において対物レンズがシフトした場合の各プッシュプル信号等を示す説明図である。
【図１８】本発明の第１の実施の形態の光ピックアップを用いた時に、対物レンズがシフトした場合の各プッシュプル信号等を示す説明図である。
【図１９】本発明の第４の実施の形態の回折格子の構造を示す説明図である。
【図２０】本発明の第４の実施の形態の光ピックアップを用いた場合の光ディスク上でのビームスポット形状を示す説明図である。
【図２１】本発明の第４の実施の形態の光ピックアップを用いた時に、対物レンズがシフトした場合の各プッシュプル信号等を示す説明図である。
【図２２】本発明の第５の実施の形態の回折格子の構造を示す説明図である。
【図２３】本発明の第５の実施の形態の光ピックアップを用いた場合の光ディスク上でのビームスポット形状を示す説明図である。
【図２４】本発明の第６の実施の形態の光ピックアップにおける検出系の構成を示す説明図である。
【図２５】本発明の第６の実施の形態の光ピックアップを用いた時に、対物レンズがシフトした場合の各プッシュプル信号等を示す説明図である。
【図２６】本発明の第６の実施の形態の光ピックアップにおける別の検出系の構成を示す説明図である。
【図２７】本発明の第７の実施の形態の光ピックアップの光学系を示す概略構成図である。
【図２８】本発明の第７の実施の形態のホログラムレーザピックアップにおけるホログラムと光検出器の構造を示す説明図である。
【図２９】本発明の第７の実施の形態の集積化ホログラムレーザピックアップの構造を示す説明図である。
【図３０】本発明の第７の実施の形態の回折格子及びホログラムの構造を示す説明図である。
【図３１】従来例の光ピックアップの光学系を示す概略構成図である。
【図３２】従来例の光ピックアップにおける検出系の構成を示す説明図である。
【図３３】位相シフトＤＰＰ法におけるプッシュプル信号について説明するための図である。
【図３４】位相シフトＤＰＰ法において対物レンズがシフトした場合のプッシュプル信号を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 半導体レーザ
２ コリメータレンズ
３ ３ビーム用回折格子
４ ビームスプリッタ
５ 対物レンズ
６ ディスク
７ 集光レンズ
８ 光検出器
９ ホログラム
１０ ホロレーザ用検出器
３０ ０次回折光
３１ ＋１次回折光
３２ −１次回折光
６１ トラック
３１０ サブビームの０次反射回折光
３１１ サブビームの＋１次回折光
３１２ サブビームの−１次回折光
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスクや光カード等の情報記録媒体に対して光学的に情報を記録再生する光ピックアップに関するものである。また、トラッキング誤差信号に発生するオフセットを、容易にかつ低コストで補正するトラッキングサーボ方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ディスクは多量の情報信号を高密度で記録することができるため、オーディオ、ビデオ、コンピュータ等の多くの分野において利用が進められている。特に最近は、動画情報などのように、コンピュータ等で取り扱うデータ量が飛躍的に増大しており、それに伴って、記録ピットやトラックピッチの縮小化による光ディスクの大容量化が進んでいる。
【０００３】
上記情報記録媒体においては、ミクロン単位で記録された情報信号を再生するために、情報トラックに対して光ビームを正確にトラッキングさせる必要がある。トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）の検出方法としては、種々の方法が知られているが、最も単純な方法として、プッシュプル法が知られている。しかしプッシュプル法は、トラッキング時などに対物レンズが半径方向にシフトした場合や、ディスクがチルトした場合などに、ＴＥＳにオフセットが発生する。そこで、このオフセットをキャンセルする方法として、３ビームを用いた方法（差動プッシュプル（ＤＰＰ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｐｕｓｈ Ｐｕｌｌ）法）が、第１７５６７３９号に記載されている。
【０００４】
またこのＤＰＰ法を改善し、３ビームのディスク上での回転調整を省略するために、特開２００１−２５０２５０号公報において、新しいトラッキング方法（これを「位相シフトＤＰＰ法」と呼ぶ）を提案した。この方法について、図３１乃至図３４を用いて説明する。
【０００５】
例えば図３１に示す如く、半導体レーザ１から出たレーザ光をコリメータレンズ２により平行光に変換し、グレーティング３によってメインビーム３０、サブビーム（＋１次光）３１、サブビーム（−１次光）３２に分割する。ビームスプリッタ４を通過した後、対物レンズ５により光ディスク６のトラック６１上に集光させ、反射光を対物レンズ５を介してビームスプリッタ４で反射させ、集光レンズ７で光検出器８（８Ａ，８Ｂ，８Ｃ）に導く。メインビーム３０、サブビーム３１，３２の反射光のファーフィールドパターンは、図３２に示すが如く、それぞれトラック方向に相当する分割線を有する２分割光検出器８Ａ，８Ｂ，８Ｃで受光される。そして、各２分割光検出器８Ａ，８Ｂ，８Ｃからの差信号すなわちプッシュプル信号ＰＰ３０，ＰＰ３１，ＰＰ３２を得る。ここで、図３１に示すが如くビームの中心を原点とし、ディスクのラジアル方向をｘ方向、それに直交するトラック方向をｙ方向とするｘｙ座標系を設定する。グレーティング３において、例えば第１象限のトラック溝の周期構造の位相差が１８０°異なっている。これにより、溝部によって回折されたサブビーム３１，３２においては、第１象限の部分だけ１８０°の位相差が発生する。このとき、サブビーム３１，３２を用いたプッシュプル信号ＰＰ３１，ＰＰ３２は、図３３に示すように、位相差が加わらないメインビームのプッシュプル信号ＰＰ３０に比べて、振幅がほぼ０になる。これは、トラックの位置に関係なく、プッシュプル信号が検出されないので、サブビーム３１，３２をメインビーム３０と同じトラック上に配置しても、また異なるトラック上に配置してもほぼ同じ信号になる。
【０００６】
一方、対物レンズシフトやディスクの傾きによるＴＥＳのオフセットに対しては、図３４に示すように、ＰＰ３０とＰＰ３１（ＰＰ３２）はそれぞれ光量に応じてΔｐおよびΔｐ‘だけ同じ側（同相）にオフセットが発生する。ゆえに、
ＰＰ３４＝ＰＰ３０−ｋ（ＰＰ３１＋ＰＰ３２）
＝ＰＰ３０−ｋ・ＰＰ３３
の演算を行うことにより、上記オフセットをキャンセルした差動プッシュプル信号ＰＰ３４を検出することができる。ここで、係数ｋは０次光３０と＋１次光３１および−１次光３２の光強度の違いを補正するためのもので、強度比が０次光：＋１次光：−１次光＝ａ：ｂ：ｂならば、係数ｋ＝ａ／（２ｂ）である。ＰＰ３３はサブビーム３１及び３２のプッシュプル信号の和である。サブビームのプッシュプル信号が発生しない（振幅０）原理については省略する。これにより、サブビームのプッシュプル信号は溝深さに関係なく、振幅が０になる。すなわち、トラック上のどの位置にあっても振幅が０であるので、３ビームの位置調整（回折格子等の回転調整）が不要となるため、ピックアップの組立て調整を大幅に簡略化することができる。
【０００７】
またホログラムレーザユニットを用いた場合、特に半導体レーザ光源の近傍に位相シフト回折格子を配置した場合には、実質的なサブビームの通過領域とメインビームの通過領域が回折格子上でずれるため、２つのサブビームに共通の最適位相シフトを付加することができない。またある光ディスクのピッチや深さに最適な位相シフトパターンを付加できたとしても、異なるピッチの光ディスクには適用できないという問題点があり、それに対応した位相シフトパターンも、この従来例の中で提案されている。
【０００８】
【特許文献１】
特許第１７５６７３９号公報（第１−４頁、第１−３図）
【特許文献２】
特開２００１−２５０２５０号公報（第６−１０頁、第１−３図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した位相シフトグレーティングを用いた場合、位相シフトを付加する領域は、プッシュプルパターンに合わせて、すなわち光ディスクのピッチや深さ、ピックアップの光学系倍率や光源側の使用ＮＡ（開口数）に合わせて、最適設計を行う必要がある。よって作製誤差により位相シフト領域の幅や位置が設計からずれた場合や、このグレーティングを搭載するピックアップの光学パラメータが変更になった場合、特性が悪化してしまう。
【００１０】
また異なるピッチのディスクにも対応できるように設計したパターンでも、従来例で示された構成では、２種類のピッチしか対応できず、ピッチがずれた場合やさらに別のピッチのディスクでは、特性が大きく悪化してしまう。
【００１１】
また組み立て時に対物レンズの相対位置がずれた場合にも特性が悪化する。トラッキング時の対物レンズシフト特性についても変化が大きく限界がある。よって組み立て公差を小さくしたり、光学系やディスクに適した個別の位相シフトパターン設計を行う必要があり、汎用性や量産性に問題があった。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、異なる仕様の光ピックアップ光学系にも搭載可能で、異なる種々のピッチや溝深さの光ディスクにも適用でき、大きな組立公差や設計公差がある場合でも特性低下が少なく、しかも対物レンズシフト特性も拡大することができる位相シフトＤＰＰ法を用いた低コストのＴＥＳ検出法およびそれを搭載した光ピックアップを提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では以下の構成を有する。
【００１４】
本願の第１の発明は、発光素子と、前記発光素子から出射される光ビームを光記録媒体上に集光させる集光手段と、発光素子と集光手段の間に設けられ、発光素子から出射する光ビームをメインビームとサブビームの３ビーム以上に分割するための光回折素子と、光記録媒体からの反射光を光記録媒体のトラック方向とほぼ一致する分割線で分割して受光する受光素子を有する光検出系と、を備えた光ピックアップにおいて、光回折素子は、前記光記録媒体のトラック方向とほぼ垂直な凹凸を有する第１のグレーティングパターンと第１のグレーティングに対して凹凸のピッチがずれて形成されている第２のグレーティングパターンをそれぞれ複数有し、第１のグレーティングパターンと前記第２のグレーティングパターンが傾斜して形成されていることを特徴とする。
【００１５】
また上記第１のグレーティングパターンと第２のグレーティングパターンのピッチは略１／２ピッチずれて形成されていることを特徴とする。
【００１６】
また光記録媒体のトラックにほぼ平行となるように前記光回折素子の第１、第２グレーティングパターンの傾斜角度の境界を設けたことを特徴とする。
【００１７】
またトラックにほぼ平行な境界によってほぼ対称に各々のグレーティングパターンが形成されていることを特徴とする。
【００１８】
またトラックにほぼ平行な境界に対して、非対称に各々のグレーティングパターンが形成されていることを特徴とする。
【００１９】
また上記光回折素子の第１のグレーティングパターンと第２のグレーティングパターンの傾斜角度はトラックに対して３５度から５５度の範囲に設定していることを特徴とする。
【００２０】
また上記トラックにほぼ平行な境界に対して両側に設けられた上記第１のグレーティングパターンと第２のグレーティングパターンの境界に対する傾斜角度の和が、ほぼ９０度に設定していることを特徴とする。
【００２１】
また未記録領域と既記録領域を有する記録型光ディスクに適応する光ピックアップであって、上記光回折素子の第１のグレーティングパターンと第２のグレーティングパターンの傾斜角度はトラックに対して５５度から７５度の範囲に設定していることを特徴とする。
【００２２】
また光回折素子の第１のグレーティングパターンと第２のグレーティングパターンの傾斜角度はトラックに対して３５度から７５度の範囲に設定していることを特徴とする。
【００２３】
また複数の第１のグレーティングパターンと第２のグレーティングパターンの光記録媒体のトラック方向に平行な幅が一定であり、各パターンが等間隔に周期的に配置されていることを特徴とする。
【００２４】
また複数の第１のグレーティングパターンと第２のグレーティングパターンの光記録媒体のトラック方向に平行な幅が一定であり、各パターンが不等間隔に配置されていることを特徴とする。
【００２５】
また複数の第１のグレーティングパターンと第２のグレーティングパターンの光記録媒体のトラック方向に平行な幅が連続的に変化していることを特徴とする。
【００２６】
また複数の第１のグレーティングパターンと第２のグレーティングパターンの形状が同心円状または曲線状であることを特徴とする。
【００２７】
また上記複数の第１のグレーティングパターンと第２のグレーティングパターンは、上記発光素子から出射される光ビームが通過する領域の端部領域に形成されていることを特徴とする。
【００２８】
また上記端部領域は、上記トラックに平行な境界を中心に、トラック方向に垂直な方向に一定距離Ｌだけ離れていることを特徴とする。
【００２９】
また上記複数の第１のグレーティングパターンと第２のグレーティングパターンが形成されている以外の領域であり、かつ光ビームが通過する領域には、上記第１及び第２のグレーティングパターンに形成されているグレーティング（凹凸）と同じピッチであり、かつトラック方向とほぼ垂直な方向のグレーティングが形成されていることを特徴とする。
【００３０】
また上記複数の第１のグレーティングパターンと第２のグレーティングパターンが離れている距離Ｌは、通過する光ビームの直径の１０％から６０％の範囲であることを特徴とする。
【００３１】
また上記回折素子により、分割されたサブビームの前記光記録媒体上でのスポット形状において、中央部分に強度ピークが発生するように、グレーティングおよびグレーティングパターンを形成することを特徴とする。
【００３２】
また上記メインビーム及び上記サブビームを光記録媒体のトラック方向とほぼ一致する分割線で分割して受光する受光素子からの出力をもとに、プッシュプル信号を用いたトラッキング信号を生成する光検出系において、
上記メインビーム及び上記サブビームの各プッシュプル信号を、各々メインビームの全光量及びサブビームの全光量で規格化した後、規格化後のプッシュプル信号を減算して、トラッキング信号を生成することを特徴とする。
【００３３】
また発光素子から出射した光ビームをメインビームとサブビームに分割して、対物レンズにより光記録媒体に集光し、その反射光をほぼトラック方向に平行な分割線により分割して受光して光信号を検出し、メインビームのトラッキング誤差信号オフセットを，位相差を与えたサブビームのプッシュプル信号を用いて補正する光ピックアップであって、サブビームのプッシュプル信号に関与する領域の中で、光記録媒体の溝による０次回折光の位相差付加領域と、±１次回折光の位相差付加領域が重なるように、位相差を与えたことを特徴とする。
【００３４】
また位相差付加領域が重なることにより、上記サブビームのプッシュプル信号の振幅がほぼ０になるように、位相差を与えることを特徴とする。
【００３５】
またサブビームに付加する位相差は略１８０°であることを特徴とする。
【００３６】
また発光素子、上記光回折素子、反射光を光記録媒体のトラック方向とほぼ一致する分割線で分割して受光するホログラムおよび受光素子からなる光検出系を１つのパッケージに集積化したホログラムレーザユニットを搭載していることを特徴とする。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明するが、上述した従来例と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００３８】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態について、図１乃至図７を用いて詳細に説明する。図１において、図１（ａ）は本発明のピックアップの模式的な断面図であり、図１（ｂ）は本発明において、もっとも特徴的なグレーティング３の上面図であり、円内は一部を拡大した詳細図を示す。本発明の光ピックアップの構成を光ビームの光路を中心に説明する。半導体レーザ１から出たレーザ光をコリメータレンズ２により平行光に変換し、グレーティング３によってメインビーム３０、サブビーム（＋１次光）３１、サブビーム（−１次光）３２に分割する。その後、ビームスプリッタ４を通過し、対物レンズ５により光ディスク６のトラック６１上に集光させる。光ディスクの反射光を再び対物レンズ５を介してビームスプリッタ４で反射させ、集光レンズ７で光検出器８（８Ａ，８Ｂ，８Ｃ）に導く。図２は、メインビーム３０、サブビーム３１，３２の反射光のファーフィールドパターン及びその検出回路を模式的に示した図であり。集光されたそれぞれの光ビームは、トラック方向に相当する分割線を有する２分割光検出器８Ａ，８Ｂ，８Ｃで受光され、各２分割光検出器８Ａ，８Ｂ，８Ｃからの差信号すなわちプッシュプル信号ＰＰ３０，ＰＰ３１，ＰＰ３２を得る。
【００３９】
ここで、本実施形態においては、３ビームを生成する回折格子としてのグレーティング３の溝部の構造に特徴を有しており、これを図１（ｂ）を用いて説明する。グレーティング３において光ビームが通過する領域の中心を原点として光ディスクの半径方向に相当するラジアル方向をｘ方向、トラック方向をｙ方向とするｘｙ座標系を設定する。ここでは、ｙ軸すなわち光ディスクのトラック方向を境界として、両側を反対方向に傾斜させた複数のグレーティングパターンに分割している。図中、第１のグレーティングパターンであるＡの領域は、グレーティングの凹凸溝がトラック方向に対して垂直に形成されており、第２のグレーティングパターンであるＢの領域はグレーティングの凹凸溝ピッチはＡ領域と同じであるが、格子溝の相対位置が１／２ピッチだけずれた構成となっている。すなわち、Ａ領域とＢ領域では、パターン溝であるランドとグルーブが反転した領域となっている。このような構成とすることでＡ領域とＢ領域では、位相差が１８０度異なった領域が形成できる。したがって、位相差を付加しない領域をＡとした場合、位相差が１８０°付加された領域はＢとなる。ここでは、この第１のグレーティングパターンであるＡ領域と第２のグレーティングパターンであるＢ領域を、ほぼ等間隔の幅で交互に形成している。
【００４０】
以上に説明を行ったグレーティング３を通過した光ビームはメインビームとサブビームに分割され、光ディスクの凹凸溝すなわちトラックによって生成されたそれぞれの±一次光には、±１８０°の位相差が付加されることになる。
【００４１】
このビームを対物レンズ５により光ディスク６上に集光したスポットは、図３に示すように主に４つのピークからなる形状になる。このとき、サブビーム３１，３２を用いたプッシュプル信号ＰＰ３１，ＰＰ３２は、従来例の図３３に示したと同様、位相差が加わらないメインビームのプッシュプル信号ＰＰ３０に比べて、振幅がほぼ０になる。
【００４２】
ここで、上記のサブビームのプッシュプル信号が発生しない（振幅０）原理について説明する。図４に示すように、対物レンズにより周期構造をもつトラック６１に集光された光ビーム（サブビーム３１）は、０次回折光３１０と±１次回折光３１１，３１２に分かれて反射され、その重なり合う領域ｎ１，ｎ２で互いに干渉して対物レンズ瞳上で回折パターン（プッシュプルパターン）を生じる。
【００４３】
図５は光ディスクで反射して対物レンズに入射するビームを示したもので、図１（ｂ）のグレーティング３を用いた場合には、各反射回折光においてそれぞれ図５のハッチング部分が他の領域に比べて位相が１８０°シフトしている。回折光３１１と３１２が重なる領域ｎ１，ｎ２では、この位相シフト領域が、３１０と３１１、３１０と３１２でクロスするように重なることになる。たとえば回折光が重なる領域、即ちビームのオフトラックによって明暗が生じる領域（プッシュプル信号領域）ｎ１において、位相シフトの影響を受けない部分Ａ１，３１０と３１１の位相シフト領域が重なる部分（マス目状のハッチング部分）Ａ２，０次回折光のみ位相シフトが付加された部分Ｂ１，＋１次回折光のみ位相シフトが付加された部分Ｂ２の４つの種類の領域に分割される。ここで、領域Ａ２は０次回折光と＋１次回折光の両方に位相差１８０°が付加されているので、相対的には両者の間に位相差が付加されないことになる。そして、０次回折光３１０と＋１次回折光３１１の間に１８０°の位相差が付加された「領域Ｂ１及びＢ２」と、位相差がない「領域Ａ１及びＡ２」において、プッシュプルの明暗が逆になる。
【００４４】
本発明においては、図１（ｂ）に示したように、位相シフト領域を傾斜させて多分割しているため、光ディスクからの反射光において、プッシュプルの明暗が発生する領域ｎ１とｎ２において、いずれも位相シフト領域がクロスし、位相シフト領域が小さく分割され、その結果、明暗が反転する領域「領域Ａ１及びＡ２」と「領域Ｂ１及びＢ２」がほぼ等しい面積になる。よって、ｎ１だけを考えた場合、どのようなオフトラック状態にあっても常に明暗が逆になる領域がほぼ等しくなり、全体を加算すると最終的にはプッシュプル成分が検出されない。よって図５の２分割検出器８Ｂで差動信号（プッシュプル信号）を検出した場合、トラックの回折によるプッシュプル成分は常に０となる。
【００４５】
また図６に示すように、対物レンズがトラッキングによってラジアル方向にシフトした場合、グレーティング３との相対位置がずれ、位相シフト領域もずれるが、プッシュプルの明暗が発生する領域ｎ１とｎ２においては、対物レンズシフトがない状態とほぼ同じように、位相シフト領域がクロスするので、全体としてはプッシュプル信号の振幅が０の状態が保持される。よって対物レンズシフトに対して特性が悪化せず、シフト特性が向上する。これはグレーティング３が組み立て時にｘ方向にずれた場合も同様の現象が発生するが、位相シフト領域がクロスしている範囲では、ほぼ特性は一定で常にプッシュプル振幅は０に抑制できる。組み立て時に、グレーティング３がｙ方向にずれた場合も、位相シフト部が多分割されているため、ほぼ特性は一定であるため、位置調整は不要である。
【００４６】
また０次回折光３１０と＋１次回折光３１１または、０次回折光３１０と−１次回折光３１２の位相シフト領域をクロスさせて重ねることにより、全体としてサブビームのプッシュプル振幅を０に抑制させることが、本発明の主旨であるが、位相シフト領域の傾斜角度については、お互いの交差角度が９０°になる場合が、もっとも分割数が多くなるので、抑制効果が高い。ｙ軸すなわち光ディスクのトラック方向を境界として、両側を対称に反対方向に傾斜させた複数のグレーティングパターンに分割する場合、その傾斜角度θ１及びθ２はお互いほぼ４５°±１０°に傾斜して形成すれば、高い抑制効果が得られる。ただしｙ軸を境界として対称にグレーティングパターンを形成する必要はなく、非対称な傾斜角度で、例えばθ１＝３５°とθ２＝５５°などの組合せにより、交差角度がほぼ９０°になるように設定すれば、高いプッシュプル振幅抑制効果が得られる。
【００４７】
また、位相シフト部分をクロスさせて重ねているので、位相シフト部分の幅が設計とずれていたり、光学系のレンズ倍率などが変化し、相対的に対物レンズ出射ビームの位相シフトパターンが変化しても、影響は小さく特性変化はほとんどないので、設計公差や組立公差の許容量は大きくできるため、量産性や汎用性に優れている。
【００４８】
次にプッシュプルパターンが変化した場合の影響について説明する。図７にプッシュプルパターンの概略図を示す。同じ光学系のピックアップを用いても、光ディスクの溝のピッチが異なるとディスクからの回折パターンが変化し、例えば、ピッチの狭い光ディスクでは図７（ａ）のようなプッシュプルパターンになり、異なる規格でピッチの広い光ディスクでは図７（ｂ）のようになる。このように大幅にプッシュプルパターンが異なるディスクに対しても、本発明の位相シフトパターンを用いれば、常に位相シフト領域がクロスして重なり合う状態は同じなので、常にプッシュプル振幅は０に抑制できる。対物レンズのＮＡ（開口数）が異なる場合も、プッシュプルパターンが同様に変化するが、この場合も同じ効果が得られ、常にプッシュプル振幅を抑制できる。
【００４９】
本実施形態により、サブビームのプッシュプル信号は溝深さに関係なく、振幅が０になる。すなわち、トラック上のどの位置にあっても振幅が０であるので、３ビームの位置調整（回折格子等の回転調整）が不要となるため、ピックアップの組立て調整を大幅に簡略化することができる。
【００５０】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態について、図８乃至図１２を用いて詳細に説明する。本実施形態の光ピックアップの構成は、第１の実施の形態に示したものと同じであるが、第１のグレーティングパターンＡと第２のグレーティングパターンＢの形状は異っている。それらのグレーティングパターンを図８に示す。第２の実施の形態のグレーティングパターンはｙ軸を中心に両側を反対方向に傾斜させた複数のグレーティングパターンに分割し、交互に凹凸溝の周期構造に１８０°の位相差を付加するところは第１の実施の形態と同様である。しかし、第２の実施の形態では、さらに位相差を付加しない領域すなわち第１のグレーティングパターンＡと、位相差を１８０°付加する領域すなわち第２のグレーティングパターンＢの幅を不等間隔に形成しているところが第１の実施の形態と異なる。ここで、グレーティングパターンを不等間隔に形成した第２の実施の形態をグレーティングパターンを等間隔に形成した第１の実施の形態と比較して説明する。ここでは、特に、本発明による効果が大きい溝のピッチが比較的広い光ディスクに適用した場合、また、対物レンズシフトが発生した場合を例にとって説明する。
【００５１】
第１の実施の形態で示した図１のグレーティング３を用いた場合の問題点について示す。グレーティングパターンを等間隔に形成した第１の実施の形態のグレーティング３を用いた場合のディスク溝が比較的広い光ディスクの反射光のプッシュプルパターンを図９に示す。このようにディスク溝が比較的広い光ディスクを用いた場合は、プッシュプルパターンのｎ１とｎ２がビームの中央で重なり合う状態になる。この場合、位相シフト領域がクロスして重なり合う「クロス部」ｍ１と位相シフト領域がクロスしない「非クロス部」ｍ２が発生する。特に対物レンズがシフトした場合、図９のように「非クロス部」ｍ２が大きくなることになる。
【００５２】
ここで「非クロス部」の特性について説明する。例えば、第１、第２のグレーティングパターンのトラック方向の幅すなわち位相シフトパターンの分割幅と光ディスクの溝ピッチや光学系倍率などがある条件になった場合、図９及び図１０で示すように、非クロス部で０次回折光３１０と＋１次回折光３１１の位相シフト部分が重ならない状態が起こる。位相シフト分割幅が一定の場合、非クロス部全体が、第１の実施の形態で説明した「領域Ｂ１及びＢ２」になる。したがって、この場合、非クロス部全体がプッシュプルの明か暗となり、プッシュプル信号の振幅の抑制効果がなくなる。
【００５３】
また、グレーティングパターンを不等間隔に形成した本実施の形態を適応した場合のプッシュプルパターンを図１１に示す。この図からわかるように、非クロス部で、位相シフト領域どうしがまったく重ならない状態やまた完全に重なるような状態が発生しなくなることがわかる。また、対物レンズシフトが大きい場合を図１２に示す。このように、対物レンズが大きくシフトした場合でも、非クロス部の影響をあまり受けにくくなる。したがって、上記グレーティングパターンを等間隔に形成した場合と比較して、プッシュプルの明暗を常に抑制するように働くため、対物レンズシフトが発生した場合でもプッシュプル信号の振幅の抑制が可能となる。
【００５４】
よって対物レンズシフトが大きくなった場合やグレーティングずれ量が大きくなった場合、また溝のピッチが非常に広い光ディスクに対しても、サブビームのプッシュプル振幅の抑制効果が大きくなり、位相シフトＤＰＰの特性が向上する。
【００５５】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態について、図１３乃至図１５を用いて説明する。本実施形態の光ピックアップの構成は、図１に示したものと同じであるが、グレーティング３の溝部の構造が異なる。まず第１の実施の形態で示した図１のグレーティング３を用いた場合の問題点については、第２の実施形態の中で説明したので省略する。第２の実施形態と同様、溝のピッチが非常に広い光ディスクや対物レンズシフトが大きい場合などに問題となる位相シフト領域がクロスしない「非クロス部」の特性を向上させる他の方法について説明する。図１３にグレーティング３の他のグレーティングパターンを示す。これはｙ軸を中心に両側を反対方向に傾斜させた複数のグレーティングパターンを形成して、交互に溝の周期構造に１８０°の位相差を付加する点は、第１および第２の実施形態と同じであるが、光記録媒体のトラックに平行なグレーティングパターンの幅がｙ軸の中央から端に向かうにしたがって連続的に変化している点で異なる。このようにグレーティングパターンの幅を連続的に変化させることで、第２実施例と同様、非クロス部で、位相シフト領域どうしがまったく重ならない状態やまた完全に重なるような状態が発生しなくなる。
【００５６】
よって対物レンズシフトが大きくなった場合やグレーティングずれ量が大きくなった場合、また溝のピッチが非常に広い光ディスクに対しても、サブビームのプッシュプル振幅の抑制効果が大きくなり、位相シフトＤＰＰの特性が向上する。
さらに同様の目的で、図１４に示すような同心円状または図１５に示すような曲線状に分割領域を設定し、交互に位相差を付加させた位相シフトパターンを用いても、まったく同様の効果が得られる。
【００５７】
また、上記第１から第３の実施の形態においては、光記録媒体のトラック方向に平行な境界によってほぼ対称にグレーティングパターンを形成したが、上記に説明を行ったサブビームのプッシュプル信号が発生しない原理の説明やプッシュプルパターンの違いによる原理的な説明により、グレーティングパターンを傾斜させて、常に第１のグレーティングと第２のグレーティングをプッシュプルパターンにおいて重複させるような構成とすれば、本発明の効果が得られる。特に、第２、第３の実施の形態で示したグレーティングパターンを用いた場合、光記録媒体のトラック方向に平行な境界によってほぼ対称にグレーティングパターンを設けなくても、サブビームのプッシュプル振幅の抑制効果が得られることは容易に理解できる。また、ここで示したパターンの例は一例であり、本発明の構成を限定するものではない。
【００５８】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態について、図１６乃至図２１を用いて説明する。本実施形態の光ピックアップの構成は、図１に示したものと同じであるが、グレーティング３の溝部の構造が異なる。まず第１の実施の形態の説明の中で、図１（ｂ）に示したグレーティング３を用いた場合、対物レンズ５により光ディスク６上に集光したスポットは、図３に示すように主に４つのピークからなる形状になる。サブビームのプッシュプル振幅抑制効果が最も高い４５°に傾斜させた場合は、４つのピークはほぼ正方形の４つの頂点の位置に発生する。これを記録型光ディスクに適用した場合の課題について説明する。相変化ディスクや追記型ディスクを用いる場合、未記録領域と既記録領域では反射率変化した記録ピットによりトラック部分の反射率が異なる。例えば、図１６に示すように、トラック６１から外周側（ｘ軸の＋方向）が既記録領域で、内周側（ｘ軸の−方向）が未記録領域の光ディスクに対して、光ビームが内周側から外周側に向かって移動する場合（アクセスする場合）を考える。
【００５９】
特に対物レンズシフトが大きくなりメインビームのプッシュプル信号ＰＰ３０のオフセット量Δｐが大きい場合のプッシュプル信号波形を次に示す。図１７は位相シフトを付加しない従来のグレーティングを用いた場合のメインビーム３０のプッシュプル信号ＰＰ３０，サブビーム３１，３２のプッシュプル信号ＰＰ３１，ＰＰ３２の和信号ＰＰ３３（＝ｋ（ＰＰ３１＋ＰＰ３２））、メインビーム３０の全光量信号ＴＴ３０及びサブビーム３１とサブビーム３２の全光量信号ＴＴ３３、ＰＰ３０からＰＰ３３を減算した差動プッシュプル信号ＰＰ３４の変化を示したもので、図１８は図１に示した位相シフトを付加したグレーティング３を用いた場合の各プッシュプル信号と全光量信号を示す。
【００６０】
図１７において、光ビームが未記録領域から既記録領域に移動すると、メインビームのプッシュプル信号ＰＰ３０は、反射率変化による振幅低下に加えて、ＤＣ的なオフセット量も変化する。サブビームのプッシュプル信号ＰＰ３３においても、ほぼ同じ変化をするため、両者を減算した差動プッシュプル信号ＰＰ３４においては、反射率変動による振幅低下は発生するものの、ＤＣ的なオフセットはほぼ補正できる。
【００６１】
しかし図１８において、光ビームが未記録領域から既記録領域に移動すると、メインビームのプッシュプル信号ＰＰ３０は、図１７の場合と同じであるが、サブビームのプッシュプル信号ＰＰ３３は、トラック横断によって発生するプッシュプル信号振幅は抑制されてほぼ０であるが、ＤＣ的なオフセット変化はメインビームのプッシュプル信号ＰＰ３０と異なる。これにより、両者を減算した差動プッシュプル信号ＰＰ３４においては、反射率変動による振幅低下に加えて、未記録と既記録領域の境界付近でＤＣ的なオフセットが発生する。これはサブビームの光ディスク６上に集光したスポットのビーム強度が、図３及び図１６に示すように全体的に広がっているために、メインビーム３０に比べて、未記録と既記録領域の反射率変動の影響を緩やかに受けるために発生する。このＤＣ的オフセットは、光ディスクの溝の形状や記録媒体の反射率変動によって異なり、無視できる程度に小さいものもあるが、発生量が大きく補正が必要な媒体も存在する。
【００６２】
そこで位相シフトを付加させたグレーティングを用いた場合でも、光ディスク６上に集光したスポットのビーム強度が、ラジアル方向に広がらないように設計した方が、上記ＤＣ的なオフセット発生量が小さくなる。それを考慮した本実施例のグレーティング３を図１９に示す。
【００６３】
これは図１に示したグレーティングパターンと基本的に同じであるが、特にｙ軸すなわち光ディスクのトラック方向を境界として、対称に反対方向に傾斜させた複数のグレーティングパターンの傾斜角度θを６５°に設定している。この場合の光ディスク６上に集光したスポットの形状は、図２０のようになり、サブビームの４つのピークがラジアル方向（ｘ方向）に近づいた配置になる。
【００６４】
これを用いた場合の各プッシュプル信号を図２１に示す。サブビームのプッシュプル信号ＰＰ３３において、未記録領域から既記録領域に移動した場合のＤＣ的なオフセット変化が、図１８の場合に比べて、急峻になりメインビーム３０のプッシュプル信号ＰＰ３０の変化に近づく。よってＰＰ３０からＰＰ３３を減算した差動プッシュプル信号ＰＰ３４においては、反射率変動による振幅低下は発生するものの、ＤＣ的なオフセットはほぼ補正できる。
【００６５】
傾斜角度を４５°から大きくするにつれて、光ディスク６上でのサブビームの強度分布が全体的にラジアル方向に小さくなるため、このＤＣ的オフセットも小さくなるが、逆に９０°に近づくと、サブビームのプッシュプル振幅抑制効果が小さくなり、振幅が大きくなるので、本来の３ビームの回転無調整の効果が小さくなり、望ましくない。傾斜角度を５５°から７５°の範囲であれば、サブビームのプッシュプル振幅抑制効果と、既記録未記録境界付近でのＤＣ的オフセット低減効果の両方が得られる。
【００６６】
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態について、図２２乃至図２３を用いて説明する。本実施形態の光ピックアップの構成は、図１に示したものと同じであるが、グレーティング３の溝部の構造が異なる。第４の実施の形態で説明した未記録領域と既記録領域でのＤＣ的オフセットを低減するための、別の位相シフトグレーティングの形態を図２２に示す。
【００６７】
これは図１に示したグレーティングパターンに対して、ラジアル方向の中央部分には交互に凹凸溝がずれた第１のグレーティングパターンと第２のグレーティングパターンを形成した領域分割を行っていない。しかしメインビーム３０とサブビーム３１，３２に分割するためのトラック方向に垂直な回折格子としての凹凸溝は設けている。この領域を第３のグレーティングパターンとする。第３のグレーティングパターンの凹凸溝のピッチは、第１及び第２のグレーティングパターンと同じピッチであることが望ましく、その凹凸溝の位置関係は、第１または第２のグレーティングパターンの何れかにあわせておくことが望ましい。
【００６８】
この場合の光ディスク６上に集光したスポットの形状は、図２３のようになり、サブビーム３１及び３２においては、４つのピークの中央に強度ピークが発生する。これを用いた場合の各プッシュプル信号は第４の実施の形態で示した図２１と同じようなり、メインビームのプッシュプル信号ＰＰ３０からサブビームのプッシュプル信号ＰＰ３３を減算した差動プッシュプル信号ＰＰ３４においては、反射率変動による振幅低下は発生するものの、ＤＣ的なオフセットはほぼ補正できる。
【００６９】
第３のグレーティング領域のラジアル方向の幅を大きくするにつれて、光ディスク６上でのサブビームの中心部の強度が大きくなるので、このＤＣ的オフセットが小さくなるが、逆に、サブビームのプッシュプル振幅抑制効果が小さくなるので、本来の３ビームの回転無調整の効果が小さくなり、望ましくない。グレーティングに入射する光ビームの直径の１０％から６０％程度であれば、サブビームのプッシュプル振幅抑制効果と、既記録未記録境界付近でのＤＣ的オフセット低減効果の両方が得られる。
【００７０】
ここでは、図２２に示すように第１及び第２のグレーティングパターンを形成する領域をトラックに対して平行な直線距離Ｌだけ離して光ビームが通過する領域の端部に形成しているが、これに限るものではなく、光ビームが通過する領域の中央部分以外に位相シフトを付加するグレーティングパターンを設ければよい。例えば、トラックに対して平行に分離する必要はなく、円形状や、矩形状などの形状としても、同様の効果が得られる。すなわち、分割されたサブビームの中央部に強度ピークが発生するような構成にすることで、反射率変動による振幅低下とＤＣ的オフセットなる課題を高いレベルで両立することが可能となる。また本実施例の形態を第２から第４の実施の形態と組み合わせても同様の効果が得られる。
【００７１】
（第６の実施の形態）
本発明の第６の実施の形態について、図２４、図２５、図２６を用いて詳細に説明する。本実施形態の光ピックアップの構成は、図１に示したものと同じであるが、第４の実施の形態で説明した未記録領域と既記録領域の境界部分で発生するＤＣ的オフセットを低減するために、各ビームのプッシュプル信号の演算方法を工夫した点に特徴がある。
【００７２】
第４の実施の形態で示した図１７及び図１８において、全光量信号ＴＴ３０及びＴＴ３３の比較を行う。光ビームが未記録領域から既記録領域に移動すると、位相シフトを付加しない従来のグレーティングを用いた場合（図１７）に比べて、図１に示した位相シフトを付加したグレーティング３を用いた場合（図１８）には、境界付近で、メインビームのプッシュプル信号ＰＰ３０からサブビームのプッシュプル信号ＰＰ３３を減算した差動プッシュプル信号ＰＰ３４にＤＣ的なオフセットが発生することは、第４の実施の形態において説明した。これは図１に示した位相シフトを付加したグレーティング３を用いた場合には、サブビームのプッシュプル信号ＰＰ３３は、トラック横断によって発生するプッシュプル信号振幅は抑制されてほぼ０であるが、ＤＣ的なオフセット変化がメインビームのプッシュプル信号ＰＰ３０と異なるために発生している。
【００７３】
ここで全光量信号ＴＴ３３について、図１７と図１８を比較すると、位相シフトを付加しない従来のグレーティングを用いた場合（図１７）に比べて、図１に示した位相シフトを付加したグレーティング３を用いた場合（図１８）には、ＴＴ３３も緩やかに変化している。ここで、差動プッシュプル信号ＰＰ３５を図２４に示すように、
ＰＰ３５＝ＰＰ３０／ＴＴ３０−ｋ（ＰＰ３３／ＴＴ３３）
の演算により算出する。即ち、メインビーム３０の全光量ＴＴ３０及びサブビームの全光量ＴＴ３３でそれぞれのプッシュプル信号を割算して規格化してから、減算することにより、上記ＤＣ的オフセットを大幅に低減できる。
【００７４】
図２５に、図１に示した位相シフトを付加したグレーティング３を用いた場合の規格化した各プッシュプル信号ＰＰ３０／ＴＴ３０，ＰＰ３３／ＴＴ３３及びＰＰ３５を示す。図１８で示した差動プッシュプル信号ＰＰ３４に比べて大幅にＤＣ的なオフセットを低減できている。
【００７５】
また図２６に示すように、差動プッシュプル信号ＰＰ３６を、
ＰＰ３６＝ＰＰ３０／ＴＴ３０−ｋ（ＰＰ３１／ＴＴ３１＋ＰＰ３２／ＴＴ３２）
の演算により、各サブビームのプッシュプル信号を個々に規格化してから、メインビームのプッシュプル信号から減算しても、同様の効果が得られる。
【００７６】
さらに、上記規格化を演算処理で行う以外にＡＧＣ（Ａｕｔｏ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）により、全光量の値を一定化するフィードバック処理を行っても、同様の効果が得られることは明らかである。
【００７７】
（第７の実施の形態）
本発明の第７の実施の形態について、図２７乃至図３０を用いて詳細に説明する。ここでは、ピックアップ装置として、光源としての半導体レーザ、３ビーム用グレーティング、サーボ信号生成用ホログラムおよび光検出器を集積化したホログラムレーザユニットに適用した場合の例について説明する。
【００７８】
図２７に示すように、半導体レーザ１から出射した光は、グレーティング３で３ビーム（メインビームと±１次光のサブビーム）に分割され、ホログラム素子９の０次回折光が、コリメートレンズ２と対物レンズ５を介して光ディスク６上に集光される。そして、その戻り光はホログラム素子９により回折されて、光検出器に導かれる。
【００７９】
ここで、ホログラム素子９は、図２８に示すように、光ディスク６のラジアル方向に対応するｘ方向に延びる分割線９ｇと、この分割線９ｇの中心から光ディスク６のラジアル方向と直交するｙ方向、つまり光ディスク６のトラック方向に対応する方向に延びる分割線９ｈとにより、３つの分割領域９ａ，９ｂ，９ｃに分割され、それぞれこれら各分割領域９ａ，９ｂ，９ｃに対応して、別個の格子が形成されている。
【００８０】
受光素子１０は、フォーカス用２分割受光領域１０ａ，１０ｂとトラッキング用受光領域１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈとからなる。
【００８１】
上記に示す半導体レーザ１からなる発光素子、上記グレーティング３の光回折素子、反射光を光記録媒体のトラック方向とほぼ一致する分割線で分割して受光するホログラム素子９および受光素子１０からなる光検出系を１つのパッケージに集積化している。これを図２９に示す。
【００８２】
合焦状態の時に、ホログラム素子９の分割領域９ａで回折されたメインビームが、分割線１０ｙ上にビームＰ１を形成し、分割領域９ｂ，９ｃで回折されたメインビームが、それぞれ受光領域１０ｃ，１０ｄ上にビームＰ２，Ｐ３を形成する。
【００８３】
また、分割領域９ａで回折された±１次のサブビームは、それぞれ２分割受光領域１０ａ，１０ｂの外側にビームＰ４，Ｐ５を形成し、分割領域９ｂ，９ｃで回折された±１次のサブビームは、それぞれ受光領域１０ｅ，１０ｆ上にビームＰ６，Ｐ７を、受光領域１０ｇ，１０ｈ上にビームＰ８，Ｐ９を形成する。
【００８４】
受光領域１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈの出力信号を、それぞれＩａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄ，Ｉｅ，Ｉｆ，Ｉｇ，Ｉｈとすると、フォーカス誤差信号ＦＥＳを、シングルナイフエッジ法により、
（Ｉａ−Ｉｂ）
の演算で求める。また、トラッキング誤差信号ＴＥＳは、
ＴＥＳ＝（Ｉｃ−Ｉｄ）−ｋ（（Ｉｆ−Ｉｈ）＋（Ｉｅ−Ｉｇ））
により求める。
【００８５】
ここで、ＴＥＳの（Ｉｃ−Ｉｄ）はメインビームのプッシュプル信号、（Ｉｆ−Ｉｈ），（Ｉｅ−Ｉｇ）はそれぞれサブビーム±１次光のプッシュプル信号である。
【００８６】
上記第１の実施の形態と異なるのは、プッシュプル信号をビームの半分の光（ホログラム素子の分割領域９ｂ，９ｃのみの光）を用いている点である。図１７において、例えば復路にあるホログラム素子の分割領域９ｂ，９ｃに入射する光を第１象限及び第２象限とすると、この第１象限と第２象限の光出力の減算でのみプッシュプル信号振幅を打ち消して０にする必要がある。
ホログラムレーザの構成では、光源とグレーティングの距離が短いため、実質的に対物レンズ５に入射するサブビーム光は、図３０に示すように、グレーティング３上及びホログラム９上で、メインビーム３０とずれた部分の光を利用することになる。
【００８７】
このずれ量は、グレーティングやホログラムの光軸方向の位置によって異なるが、小型に集積化したホログラムレーザユニットなどにおいては、比較的大きな値になる。ずれ量がビーム径に対して無視できる程度に小さい場合は、光軸中心に位相差分布を与えれば、±１次光に同じ位相分布が加わるとみなせるが、ずれ量が大きい場合は、これを考慮して設計する必要がある。
【００８８】
従来例においてはこのような場合に最適な位相差パターンの例を示していたが、本発明においては、第１の実施形態から第３の実施形態に示した位相差パターンがそのまま適用できる。
【００８９】
図３０は、第１実施例で示した同じパターンをホログラムレーザに搭載したもので、グレーティング上で実質的なサブビームの位置がメインビームに対して大きくずれるような場合で、しかも３分割ホログラムで、ビームの一部だけでプッシュプル信号を検出する構成においても、プッシュプル振幅の抑制効果がある。よってホログラムレーザにおいて、特にホログラムレーザユニットとして集積化されている場合に、本発明は特に有効となる。
【００９０】
なお、上記実施の形態においては、３ビームの±１次光に位相差を与える方法として、グレーティングの溝の周期構造を部分的にずらす方法について示したが、本発明はこれに限ることはなく、実際に透過ガラス板や位相差板を用いても良い。
【００９１】
【発明の効果】
本発明によれば、位相シフトＤＰＰ法を用いたトラッキングサーボ法において、対物レンズシフトやグレーティングの位置ずれが大きい場合、ディスクの溝構造のピッチが大きく違う異なる規格ディスクを用いた場合、レンズ倍率や対物レンズの開口数など光学系のパラメータが変化した場合、さらにホログラムレーザユニットなど集積化ピックアップにおいて、ＴＥＳを光ビームの一部で検出する場合などでも、サブビームのプッシュプル信号振幅を抑制することができる。それによりサブビームの位置調整、即ち３ビームの回転調整が不要な低コストのピックアップを実現することができる。組立公差が大きい場合や種々のディスクや光学系でも適用できるので、特に量産性や汎用性に優れている。また反射率が変化する記録型光ディスクにおいても、トラッキング信号に発生する反射率変化によるオフセットを補正することができるので、記録型光ディスクへの適応も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の光ピックアップの光学系を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の光ピックアップにおける検出系の構成を示す説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の光ピックアップを用いた場合の光ディスク上でのビームスポット形状を示す説明図である。
【図４】光ディスクからの反射ビームの回折パターンを示す説明図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態における検出器上のビームの回折パターンを示す説明図である。
【図６】対物レンズがシフトした場合の検出器上のビームの回折パターンを示す説明図である。
【図７】異なる規格のディスクにおけるプッシュプルパターンを示す説明図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態の回折格子の構造を示す説明図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態における検出器上のビームの回折パターンを示す説明図である。
【図１０】対物レンズがシフトした場合の検出器上のビームの回折パターンを示す説明図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態における検出器上のビームの回折パターンを示す説明図である。
【図１２】対物レンズがシフトした場合の検出器上のビームの回折パターンを示す説明図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態の回折格子の構造を示す説明図である。
【図１４】本発明の第３の実施の形態の別の回折格子の構造を示す説明図である。
【図１５】本発明の第３の実施の形態のさらに別の回折格子の構造を示す説明図である。
【図１６】本発明の第１の実施の形態の光ピックアップを用いた場合の未記録領域と既記録領域を有する光ディスク上でのビームスポット形状を示す説明図である。
【図１７】従来のＤＰＰ法において対物レンズがシフトした場合の各プッシュプル信号等を示す説明図である。
【図１８】本発明の第１の実施の形態の光ピックアップを用いた時に、対物レンズがシフトした場合の各プッシュプル信号等を示す説明図である。
【図１９】本発明の第４の実施の形態の回折格子の構造を示す説明図である。
【図２０】本発明の第４の実施の形態の光ピックアップを用いた場合の光ディスク上でのビームスポット形状を示す説明図である。
【図２１】本発明の第４の実施の形態の光ピックアップを用いた時に、対物レンズがシフトした場合の各プッシュプル信号等を示す説明図である。
【図２２】本発明の第５の実施の形態の回折格子の構造を示す説明図である。
【図２３】本発明の第５の実施の形態の光ピックアップを用いた場合の光ディスク上でのビームスポット形状を示す説明図である。
【図２４】本発明の第６の実施の形態の光ピックアップにおける検出系の構成を示す説明図である。
【図２５】本発明の第６の実施の形態の光ピックアップを用いた時に、対物レンズがシフトした場合の各プッシュプル信号等を示す説明図である。
【図２６】本発明の第６の実施の形態の光ピックアップにおける別の検出系の構成を示す説明図である。
【図２７】本発明の第７の実施の形態の光ピックアップの光学系を示す概略構成図である。
【図２８】本発明の第７の実施の形態のホログラムレーザピックアップにおけるホログラムと光検出器の構造を示す説明図である。
【図２９】本発明の第７の実施の形態の集積化ホログラムレーザピックアップの構造を示す説明図である。
【図３０】本発明の第７の実施の形態の回折格子及びホログラムの構造を示す説明図である。
【図３１】従来例の光ピックアップの光学系を示す概略構成図である。
【図３２】従来例の光ピックアップにおける検出系の構成を示す説明図である。
【図３３】位相シフトＤＰＰ法におけるプッシュプル信号について説明するための図である。
【図３４】位相シフトＤＰＰ法において対物レンズがシフトした場合のプッシュプル信号を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 半導体レーザ
２ コリメータレンズ
３ ３ビーム用回折格子
４ ビームスプリッタ
５ 対物レンズ
６ ディスク
７ 集光レンズ
８ 光検出器
９ ホログラム
１０ ホロレーザ用検出器
３０ ０次回折光
３１ ＋１次回折光
３２ −１次回折光
６１ トラック
３１０ サブビームの０次反射回折光
３１１ サブビームの＋１次回折光
３１２ サブビームの−１次回折光
Claims (20)
- 発光素子と、前記発光素子から出射される光ビームを光記録媒体上に集光させる集光手段と、前記発光素子と集光手段の間に設けられ、発光素子から出射する光ビームをメインビームとサブビームの３ビーム以上に分割するための光回折素子と、前記光記録媒体からの反射光を光記録媒体のトラック方向とほぼ一致する分割線で分割して受光する受光素子を有する光検出系と、を備えた光ピックアップにおいて、
前記光回折素子は、前記光記録媒体のトラック方向とほぼ垂直な凹凸を有する第１のグレーティングパターンと前記第１のグレーティングに対して凹凸のピッチがずれて形成されている第２のグレーティングパターンをそれぞれ複数有し、
上記第１のグレーティングパターンと第２のグレーティングパターンのピッチは略１／２ピッチずれて形成されており、
前記第１のグレーティングパターンと前記第２のグレーティングパターンが、光ディスクのトラック方向を中心に両側を反対方向に傾斜させて形成されていることを特徴とする光ピックアップ。 - 上記光記録媒体のトラックにほぼ平行となるように前記光回折素子の第１、第２グレーティングパターンの傾斜角度の境界を設けたことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
- 上記トラックにほぼ平行な境界に対して、ほぼ対称に各々のグレーティングパターンが形成されていることを特徴とする請求項２記載の光ピックアップ。
- 上記トラックにほぼ平行な境界に対して、非対称に各々のグレーティングパターンが形成されていることを特徴とする請求項２記載の光ピックアップ。
- 上記光回折素子の第１のグレーティングパターンと第２のグレーティングパターンの傾斜角度はトラックに対して３５度から５５度の範囲に設定していることを特徴とする請求項１乃至４何れかに記載の光ピックアップ。
- 上記トラックにほぼ平行な境界に対して両側に設けられた上記第１のグレーティングパターンと第２のグレーティングパターンの境界に対する傾斜角度の和が、ほぼ９０度に設定していることを特徴とする請求項２乃至５記載の光ピックアップ。
- 未記録領域と既記録領域を有する記録型光ディスクに適応する光ピックアップであって、上記光回折素子の第１のグレーティングパターンと第２のグレーティングパターンの傾斜角度はトラックに対して５５度から７５度の範囲に設定していることを特徴とする請求項１乃至４何れかに記載の光ピックアップ。
- 上記複数の第１のグレーティングパターンと第２のグレーティングパターンの光記録媒体のトラック方向に平行な幅が一定であり、各パターンが等間隔に周期的に配置されていることを特徴とする請求項１乃至７何れかに記載の光ピックアップ。
- 上記複数の第１のグレーティングパターンと第２のグレーティングパターンの光記録媒体のトラック方向に平行な幅が一定であり、各パターンが不等間隔に配置されていることを特徴とする請求項１乃至７何れかに記載の光ピックアップ。
- 上記複数の第１のグレーティングパターンと第２のグレーティングパターンの光記録媒体のトラック方向に平行な幅が連続的に変化していることを特徴とする請求項１乃至７何れかに記載の光ピックアップ。
- 上記複数の第１のグレーティングパターンと第２のグレーティングパターンの形状が同心円状または曲線状であることを特徴とする請求項１乃至７何れかに記載の光ピックアップ。
- 上記複数の第１のグレーティングパターンと第２のグレーティングパターンは、上記発光素子から出射される光ビームが通過する領域の端部領域に形成されていることを特徴とする請求項１乃至１１何れかに記載の光ピックアップ。
- 上記端部領域は、上記トラックに平行な境界を中心に、トラック方向に垂直な方向に一定距離Ｌだけ離れていることを特徴とする請求項１２記載の光ピックアップ。
- 上記複数の第１のグレーティングパターンと第２のグレーティングパターンが形成されている以外の領域であり、かつ光ビームが通過する領域には、上記第１及び第２のグレーティングパターンに形成されているグレーティング（凹凸）と同じピッチであり、かつトラック方向とほぼ垂直な方向のグレーティングが形成されていることを特徴とする請求項１２あるいは１３何れかに記載の光ピックアップ。
- 上記複数の第１のグレーティングパターンと第２のグレーティングパターンが離れている距離Ｌは、通過する光ビームの直径の１０％から６０％の範囲であることを特徴とする請求項１２乃至１４何れかに記載の光ピックアップ。
- 上記回折素子により、分割されたサブビームの前記光記録媒体上でのスポット形状において、中央部分に最大の強度ピークが発生するように、グレーティングおよびグレーティングパターンを形成することを特徴とする請求項１乃至１５何れかに記載の光ピックアップ。
- 上記メインビーム及び上記サブビームを光記録媒体のトラック方向とほぼ一致する分割線で分割して受光する受光素子からの出力をもとに、プッシュプル信号を用いたトラッキング信号を生成する光検出系において、
上記メインビーム及び上記サブビームの各プッシュプル信号を、各々メインビームの全光量及びサブビームの全光量で規格化した後、規格化後のプッシュプル信号を減算して、トラッキング信号を生成することを特徴とする請求項１乃至１６何れかに記載の光ピックアップ。 - 発光素子から出射した光ビームをメインビームとサブビームに分割して、対物レンズにより光記録媒体に集光し、その反射光をほぼトラック方向に平行な分割線により分割して受光して光信号を検出し、メインビームのトラッキング誤差信号オフセットを，位相差を与えたサブビームのプッシュプル信号を用いて補正する光ピックアップであって、
前記サブビームの回折光が重なる領域の中で、光記録媒体の溝による０次回折光の位相差付加領域と、±１次回折光の位相差付加領域が重なることにより、上記サブビームのプッシュプル信号の振幅がほぼ０になるように、位相差を与えたことを特徴とする光ピックアップ。 - 上記サブビームに付加する位相差は略１８０°であることを特徴とする請求項１８に記載の光ピックアップ。
- 上記発光素子、上記光回折素子、反射光を光記録媒体のトラック方向とほぼ一致する分割線で分割して受光するホログラムおよび受光素子からなる光検出系を１つのパッケージに集積化したホログラムレーザユニットを搭載していることを特徴とする請求項１乃至１９何れかに記載の光ピックアップ。
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