JP4018646B2 - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ピックアップ装置に関する。

光によって情報が記録／再生される光記録媒体には、コンパクトディスク（略称ＣＤ）、デジタルバーサタイルディスク（略称ＤＶＤ）などがあり、これらの光記録媒体を操作対象とする光情報記録再生装置は、据置型機器にとどまらずポータブルＣＤプレーヤ、ポータブルＤＶＤプレーヤ、またノート型パーソナルコンピュータなどの携帯型機器に搭載されるに至っている。したがって、光情報記録再生装置に用いられる光ピックアップ装置には、携帯利便性を向上するべく一層の小型化、薄型化および高信頼性化が要求されている。

光ピックアップ装置を小型、薄型化及び高信頼性化を図る手段の一つとして、レンズとしての機能と光分岐機能との両方を有する光学部材であるホログラムを用いるものがある（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に開示される光ピックアップ装置では、ホログラムが、光記録媒体の半径方向に２分割され、かつ２分割されたそれぞれの領域が光記録媒体に形成されるトラックの接線方向にさらに２分割されている。すなわち、ホログラムが４つの領域に分割されている。このホログラムに入射する光記録媒体からの反射光ビームの半分でフォーカシングエラー信号（略称ＦＥＳ）を検出し、反射光ビームの全体で情報信号を検出する。トラッキングエラー信号（略称ＴＥＳ）は、対角位置にあるホログラムの２つの分割領域に導かれて同じく対角位置にある２つの検出器で受光された信号の和信号と、もう一方の対角位置にあるホログラムの２つの分割領域に導かれて同じくもう一方の対角位置にある２つの検出器で受光された信号の和信号との位相差を比較演算することによって、トラックに対する位置信号であるディファレンシャルフェイスディテクション信号（位相差信号；略称ＤＰＤ信号）として検出される。

しかしながら、特許文献１の技術では、ＴＥＳとしてＤＰＤ信号を用いるけれども、ＤＰＤ信号は、光記録媒体の情報記録面に既に記録されているピットからの回折パターンを用いるので、未だ情報が記録されていない光記録媒体に対するトラックサーボとして適用することができないという問題がある。

未だ情報が記録されていない光記録媒体をも含めたトラックサーボには、一般的にプッシュプル法（略称ＰＰ法）または３ビーム法、ディファレンシャルプッシュプル法（略称ＤＰＰ法）が用いられる。これらの方法は、いずれも複数の光受光部の光量差を検出することによって、ディトラック量を検出する手法であり、光量差が無い場合をジャストオントラックと判定している。

たとえば、ＰＰ法の場合、光記録媒体からの反射光における左右の光量差を、２分割検出器で検出してトラッキング信号を生成するけれども、対物レンズが光記録媒体の半径方向に移動した場合、光記録媒体からの反射光の光軸がずれるのに伴って、２分割検出器の中心からも光ビーム中心がずれる。また、光記録媒体が傾いた場合も、同様に反射光の光軸がずれるので、検出器における光ビーム中心がずれる。いずれの場合も、トラッキングが合っているにもかかわらず、２分割検出器の差動信号にオフセットが発生するので、ディトラックと判定されてしまうという問題がある。

一方、３ビーム法およびＤＰＰ法は、ビームを３個に分割することで、前述のＰＰ法の場合に発生するオフセットを抑えることができるので、トラッキング法として広く用いられている。しかしながら、光記録媒体に対して情報を記録する場合、１個の光源から光分岐して３個の光ビームを生成することによって、記録に用いられるメインビームの光量が低下するので、記録速度が遅くなり、記録の高速化の妨げとなっている。

また、他の従来技術では、ＰＰ法の２分割検出器の代わりに４分割検出器を用いて、４分割検出器で得られる信号から所定の周波数成分を出力し、それらを演算することによって対物レンズのオフセット信号を取得し、ＴＥＳからオフセットを除去する方式が、提案されている（特許文献２参照）。

図８は、従来技術の光ピックアップ装置における信号検出回路を示す図である。特許文献２に開示される光ピックアップ装置に備わる信号検出回路１は、４つに分割されたフォトディテクタ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと、加算器１１，１２と、直流カット回路２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄと、減算器１３，１４，１５，１６，１９と、ピークホールド回路２０，２１とを含む構成である。

信号検出回路１では、４つのフォトディテクタ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの出力を、加算器１１，１２と減算器１５とによって演算し、オフセット量を含むＴＥＳを得る。次いで、光記録媒体の回転に伴って直流カット回路２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄから出力されるウォッブル周波数成分を、ピークホールド回路２０，２１と減算器１３，１４，１６とで信号処理することによってオフセット量が得られる。さらに減算器１５と減算器１６との出力を減算器１９で減算することによって、オフセット量の除去されたＴＥＳが得られる。

この信号検出回路１を備える光ピックアップ装置では、対物レンズが光記録媒体の半径方向に移動しても、対物レンズのオフセット信号を取得することができるので、ＴＥＳからオフセット分を除去することができる。また、ＤＰＰ法などとは異なり、１個の光源から３個の光ビームを生成することがないので、記録に用いられるメインビームの光量低下がない。

しかしながら、特許文献２で提案される光ピックアップ装置には、以下のような問題がある。図９は、４分割された受光素子に光ビームが照射される場合の受光感度を模式的に示す図である。

図９（ａ）では、不感帯を有する受光素子２５について例示する。図９（ａ）に示す受光素子２５は、光記録媒体の半径方向に４分割された４つの受光部２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄを有し、受光部は、互いに間隙が形成されるようにして配列される。したがって、受光素子２５は、受光部と受光部との間に形成される間隙部分において受光感度の無い、いわゆる不感帯を有するように構成される。たとえば、受光素子２５に光ビームスポット２６が照射される場合について、受光素子２５を半径方向に横断するラインＬ１における各受光部２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄの受光感度を、参照符号にアルファベット「Ｇ」を付して示すと、図９（ａ）中に示すＧ２５ａ，Ｇ２５ｂ，Ｇ２５ｃ，Ｇ２５ｄとなり、受光部同士の間隙において受光感度が零（０）となる。

また図９（ｂ）では、受光部のエッジにおいて受光感度が傾斜分布を有する受光素子２７について例示する。図９（ｂ）に示す受光素子２７は、光記録媒体の半径方向に４分割された４つの受光部２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄを有し、受光部は、互いに間隙が生じないようにして配列されるけれども、各受光部２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄのエッジ部分において、受光感度が傾斜分布を有するように構成される。たとえば、受光素子２７に光ビームスポット２８が照射される場合について、受光素子２７を半径方向に横断するラインＬ２における各受光部２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄの受光感度を、アルファベット「Ｇ」を付して示すと、図９（ｂ）中に示すＧ２７ａ，Ｇ２７ｂ，Ｇ２７ｃ，Ｇ２７ｄとなり、受光部同士が接するエッジ部分と、受光素子２７の前記半径方向のエッジ部分において受光感度が低下する領域が生じる。

このような不感帯または受光感度低下部分を有する受光素子を用いる場合、受光素子に照射される光ビームスポット径の増減または光ビームスポットの移動によって、光ビームスポットに占める不感帯部分または感度低下部分の割合が変化するので、各受光部からの出力信号が変化するという問題がある。

特開平１０−２６９５８８号公報 特許第３２３７２３７号公報

本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、メインビームの光量低下が無く、かつ対物レンズの移動またはディスクの傾きによるオフセットを発生することのない安定したトラックサーボ性能が得られる光ピックアップ装置において、受光素子からの出力信号が、光ビームスポット径の増減および光ビームスポットの移動による影響を受けにくい光ピックアップ装置を提供することである。

本発明は、光記録媒体に対する情報の記録および／または再生に用いられ、レーザ光を出射する光源と光源から出射され光記録媒体で反射された光を回折するホログラムとホログラムで回折された光を受光する受光素子とを備える光集積化ユニットと、光集積化ユニットから出射されるレーザ光を光記録媒体の情報記録面に集光する対物レンズとを備える光ピックアップ装置において、
対物レンズとホログラムとの間に設けられ、第１の直線偏光状態に対して９０度回転した第２の直線偏光状態の光を回折する偏光異方性を有し、光記録媒体による反射光を光記録媒体の半径方向に回折することによって少なくとも３つの第１〜第３光に分岐する第１光学素子と、
第１光学素子と対物レンズとの間に設けられ、光記録媒体による反射光の偏光状態を第２の直線偏光状態に変換する第２光学素子とを含むことを特徴とする光ピックアップ装置である。

また本発明は、第１光学素子は、
偏光性回折格子であり、
格子の延びる方向が、光記録媒体に形成されるトラックの接線方向に対して平行になるように配置されることを特徴とする。

また本発明は、第１光学素子は偏光性回折格子であり、
偏光性回折格子が、
光集積化ユニットの光軸上に位置するように第１光を回折し、第１光に関して反対方向であって回折角度が同一になるように第２光と第３光とを回折するように形成され、
偏光性回折格子とホログラムとは、
偏光性回折格子で回折された第２光の一部分と第３光の一部分とが、ホログラム上で重畳するように配置されることを特徴とする。

また本発明は、第２光学素子は、
第１の直線偏光状態を円偏光状態に変換し、かつ円偏光状態を第２の直線偏光状態に変換する４分の１波長板であることを特徴とする。

また本発明は、ホログラムは、光記録媒体のトラックの接線方向に第１領域と残余の領域とに分割され、かつ残余の領域が光記録媒体の半径方向に第２領域と第３領域とにさらに分割されて、３つの第１〜第３領域が形成されることを特徴とする。

また本発明は、ホログラムは、第１の直線偏光状態に対して９０度回転した第２の直線偏光状態の光を回折する偏光異方性を有することを特徴とする。

また本発明は、ホログラムが、
第２光および第３光のうち光記録媒体による反射光と光記録媒体の案内溝による回折光との干渉パターン部分に対応する光であって、ホログラムの外縁部またはホログラムを光記録媒体の半径方向に分割する分割線によって分割される干渉パターン部分に対応する光の一部を回折することを特徴とする。

また本発明は、ホログラムで回折された第２光または第３光のうちいずれか一方の光が受光素子で受光されることによって検出される第１検出信号のピーク値をホールドして第１ピークホールド信号を出力する第１ピークホールド回路と、
ホログラムで回折された第２光または第３光のうちいずれか他方の光が受光素子で受光されることによって検出される第２検出信号のピーク値をホールドして第２ピークホールド信号を出力する第２ピークホールド回路と、
第１ピークホールド信号と第２ピークホールド信号との差を演算し、演算結果を対物レンズシフト信号として出力する減算器とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、光ピックアップ装置には、対物レンズとホログラムとの間に、第１の直線偏光状態に対して９０度回転した第２の直線偏光状態の光を回折する偏光異方性を有し、光記録媒体による反射光を光記録媒体の半径方向に回折することによって少なくとも３つの第１〜第３光に分岐する第１光学素子が設けられ、第１光学素子と対物レンズとの間に、光記録媒体による反射光の偏光状態を第２の直線偏光状態に変換する第２光学素子が設けられる。このことによって、光記録媒体による反射光から、トラッキングサーボに係わるメインプッシュプル信号を得るための光ととともに、対物レンズシフト信号を生成するための光をも得ることが可能となる。

また本発明によれば、第１光学素子である偏光性回折格子の格子の延びる方向が、光記録媒体に形成されるトラックの接線方向に対して平行になるように配置されるので、光記録媒体の半径方向に光を分岐することが容易になる。

また本発明によれば、偏光性回折格子が、光集積化ユニットの光軸上に位置するように第１光を回折し、第１光に関して反対方向であって回折角度が同一になるように第２光と第３光とを回折するように形成される。このことによって、第１光をメインプッシュプル信号生成用に利用し、第２光および第３光を対物レンズシフト信号生成の光として利用できる。また、偏光性回折格子とホログラムとは、偏光性回折格子で回折された第２光の一部分と第３光の一部分とが、ホログラム上で重畳するように配置されるので、ホログラム素子の寸法を小さくすることができる。

また本発明によれば、第２光学素子として４分の１（１／４）波長板が用いられるので、第１の直線偏光状態を円偏光状態に変換し、かつ円偏光状態を第２の直線偏光状態に変換することを、簡単な構成で実現することができる。

また本発明によれば、ホログラムは、光記録媒体のトラックの接線方向に第１領域と残余の領域とに分割され、かつ残余の領域が光記録媒体の半径方向に第２領域と第３領域とにさらに分割されて、３つの第１〜第３領域が形成される。このことによって、ホログラムの各領域によって第１〜第３光をさらに複数の光に分割することができるので、これらの分割される光の出力を利用し、サーボ動作に必要な種々の信号を生成することが可能になる。

また本発明によれば、ホログラムが、第１の直線偏光状態に対して９０度回転した第２の直線偏光状態の光を回折する偏光異方性を有するので、第２光学素子として用いられる１／４波長板と組合せて設けられる場合、特に直線偏光のレーザ光を出射する光源において、光記録媒体を照射する光の利用効率を向上することができる。

また本発明によれば、ホログラムが、第２光および第３光のうち光記録媒体による反射光と光記録媒体の案内溝による回折光との干渉パターン部分に対応する光であって、ホログラムの外縁部またはホログラムを光記録媒体の半径方向に分割する分割線によって分割される干渉パターン部分に対応する光の一部を回折するので、新たに分割線を設けることなく、干渉パターンの一部を選択的に回折させることができる。

また本発明によれば、ホログラムで回折された第２光または第３光のうちいずれか一方から第１ピークホールド信号を得、ホログラムで回折された第２光または第３光のうちいずれか他方から第２ピークホールド信号を得、さらに第１ピークホールド信号と第２ピークホールド信号との差から対物レンズシフト信号を得ることができる。

図１は、本発明の実施の一形態である光ピックアップ装置３０の構成を簡略化して示す図である。光ピックアップ装置３０は、光記録媒体３１に対する情報の記録および／または再生に用いられ、大略、光集積化ユニット３２と、対物レンズ３３と、第２光学素子３４とを含んで構成される。ここで、図１中に記載するＸ−Ｙ−Ｚ方向について、以下のように定義する。不図示のディスクドライブ装置に光記録媒体３１が装着された状態で、Ｘ方向は、光記録媒体３１の半径方向（以後、このＸ方向を単に半径方向と呼ぶことがある）であり、Ｙ方向は、Ｘ方向に直交する方向であって光記録媒体３１に形成されるトラックの接線方向（以後、このＹ方向を単にトラック方向と呼ぶことがある）である。また、Ｚ方向は、Ｘ方向とＹ方向とに直交する方向である。これらのＸ−Ｙ−Ｚ方向は、本明細書を通じて共通に用いられる。

光集積化ユニット３２は、レーザ光を出射するたとえば半導体レーザからなる光源３５と、光源３５から出射され光記録媒体３１で反射された光を回折するホログラム４６を備えるホログラム素子３６と、第１光学素子３７と、ホログラム４６で回折された光を受光する第１および第２受光素子３８ａ，３８ｂ（第１および第２受光素子を総称する場合は受光素子３８と表記する）とを備える。光源３５および受光素子３８はステム３９に一体的に装着される。ホログラム素子３６と第１光学素子３７とは、ホログラム素子３６が光源３５寄りに、第１光学素子３７が光記録媒体３１寄りに位置するようにステム３９上に設けられる。

図２は、第１光学素子３７の構成を示す平面図である。第１光学素子３７は、対物レンズ３３とホログラム素子３６との間に設けられ、本実施の形態では、偏光性回折格子４２が、たとえば透明基板４１の光記録媒体３１寄りの面に形成される構成である。偏光性回折格子４２は、平面形状が長方形であり、格子の山４３および谷４４がトラック方向（Ｙ方向）に延びるように配置される。偏光性回折格子４２は、半径方向に格子の山４３と谷４４とが交互に連続し、格子の山幅に対する谷幅の比であるデューティ比および格子の谷深さがトラック方向で一定であり、また格子ピッチｐが半径方向で一定であるように構成される。

この偏光性回折格子４２は、第１の直線偏光状態に対して９０度回転した第２の直線偏光状態の光を回折する偏光異方性を有するので、光源３５から出射される第１の直線偏光状態の光を回折することなく透過し、後述する第２光学素子３４である１／４波長板を往復透過することによって第２の直線偏光状態に変換された光記録媒体３１による反射光を、少なくとも０次回折光と±１次回折光との３つの光に回折し、分岐する。ここで、０次回折光が第１光を、＋１次回折光が第２光を、−１次回折光が第３光を構成する。

光記録媒体３１による反射光は、偏光性回折格子４２によって半径方向に回折される。第１光である０次回折光は、光集積化ユニット３２の光軸上に位置するように回折され、第２光および第３光である±１次回折光は、０次回折光に関して互いに反対方向であって回折角度が同一になるように、すなわち０次回折光に関して対称になるように半径方向に回折される。これらの０次回折光および±１次回折光は、ホログラム素子３６によって所定の光にそれぞれ分岐される。

前述のように、偏光性回折格子４２は、デューティ比および格子の谷深さがトラック方向で一定になり、また格子ピッチｐが半径方向で一定になるように構成されるので、図２に示すように、偏光性回折格子４２上で、光記録媒体３１による反射光のビームスポット４５ａが、半径方向に異なる位置たとえばビームスポット４５ｂの位置またはビームスポット４５ｃの位置に移動しても、回折される光量を常に一様とすることができる。

また、透明基板４１上に形成される偏光性回折格子４２が形成される領域（寸法）は、対物レンズ３３が移動することによって光記録媒体３１による反射光が半径方向に移動して前述の位置４５ｂ，４５ｃに移動する場合においても、また対物レンズ３３、その他の構成部品の取付け誤差によって光記録媒体３１による反射光がトラック方向にシフトする場合においても、反射光が回折格子面から逸脱しないように形成される。したがって、対物レンズ３３の移動によって反射光がシフトした状態であっても回折効率および回折角度を常に一様とすることができる。

なお、本実施の形態の偏光性回折格子４２では、０次回折光および±１次回折光の回折効率の比が、０次：＋１次：−１次＝１：１：１に設定されるけれども、これに限定されることなく、適宜設計されてよい。

図３は、ホログラム素子３６の構成を示す平面図である。ホログラム素子３６は、たとえば透明ガラス基板４５と、透明ガラス基板４５の光源３５寄りの面に設けられるホログラム４６とを含む構成である。ホログラム４６は、前述のようにレンズとしての機能と光分岐機能との両方を有する光学部材であり、偏光性回折格子４２による回折光をさらに光分岐して、受光素子３８に備わる所定の受光部へと導く。

ホログラム４６は、平面形状が略円形であり、半径方向に延びる第１の分割線４７によって、半円状の第１領域４６ａと残余の半円状領域とにトラック方向に２分割され、残余の半円状領域が、トラック方向に延びる第２の分割線４８によって１／４円状の第２領域４６ｂと第３領域４６ｃとにさらに半径方向に２分割されて、３つの領域からなる。これらの第１〜第３領域４６ａ、４６ｂ、４６ｃは、それぞれ異なる回折格子で構成され、偏光性回折格子４２で回折されて３つの各領域にそれぞれ入射する光を、第１および第２受光素子３８ａ，３８ｂに備わる所定の受光部へ導くように回折する。

図３のホログラム素子３６上に太実線および太破線にて示す円は、偏光性回折格子４２によって回折された光のビームスポットの配置を示す。第１光学素子３７とホログラム素子３６との配置は、偏光性回折格子４２で回折される光ビームスポットとホログラム４６との相対位置が、以下のように設定される。０次回折光のビームスポット５１（以後、０次回折光のビームスポット５１を略称して０次回折光５１と呼ぶことがある）は、その光軸がホログラム４６の光軸４９（光集積化ユニット３２の光軸でもある）と一致するように、また＋１次回折光のビームスポット５２（以後、＋１次回折光のビームスポット５２を略称して＋１次回折光５２と呼ぶことがある）および−１次回折光のビームスポット５３（以後、−１次回折光のビームスポット５３を略称して−１次回折光５３と呼ぶことがある）は、光記録媒体３１の案内溝で反射された光の回折パターンのうち、それぞれ光軸４９側の回折パターン同士が光軸４９上で重畳して図３中にハッチングにて示す重畳領域５４を形成するように、第１光学素子３７とホログラム素子３６とが配置される。すなわち、偏光性回折格子４２で回折される０次および±１次回折光５１，５２，５３は、ホログラム４６上で、０次回折光５１と＋１次回折光５２とが一部重畳し、０次回折光５１と−１次回折光５３とが一部重畳し、さらに＋１次回折光５２と−１次回折光５３とが、光軸４９上で重畳領域５４を形成し、光軸４９に関して対称になるように位置する。

＋１次回折光５２のうち第３領域４６ｃに入射する部分は、第３領域４６ｃで回折されて第２受光素子３８ｂに備わる受光部Ｂで検出される。−１次回折光５３のうち第２領域４６ｂに入射する部分は、第２領域４６ｂで回折されて第１受光素子３８ａに備わる受光部Ｅで検出される。０次回折光５１のうち第２領域４６ｂに入射する部分は、第２領域４６ｂで回折されて第１受光素子３８ａに備わる受光部Ｃで検出され、０次回折光５１のうち第３領域４６ｃに入射する部分は、第３領域４６ｃで回折されて第２受光素子３８ｂに備わる受光部Ｄで検出される。

各受光部が検出する信号を、各受光部を表すアルファベットの頭にアルファベット「Ｓ」を付して表すと、受光部Ｃおよび受光部Ｄが検出する信号の差動：（ＳＣ−ＳＤ）によって、ＴＥＳのメインプッシュプル（略称ＭＰＰ）信号を生成することができる。

また、０次回折光のビームスポット５１のうち第１領域４６ａに入射する部分は、第１領域４６ａで、さらに＋１次回折光と−１次回折光とに回折される。第１領域４６ａで回折された−１次回折光は、第２受光素子３８ｂに備わる受光部Ｊおよび受光部Ｋによって検出され、両受光部Ｊ，Ｋが検出する信号の差動：（ＳＫ−ＳＪ）によって、ＦＥＳを生成することができる。第１領域４６ａで回折された＋１次回折光は、第１受光素子３８ａに備わる受光部Ｉによって検出される。再生信号（ＲＦ信号）は、この受光部Ｉで検出される信号ＳＩと、前述の信号ＳＣおよび信号ＳＤとの和信号である（ＳＣ＋ＳＤ＋ＳＩ）によって生成することができる。

図１に戻って、光源３５から出射される光を光記録媒体３１の情報記録面に集光する対物レンズ３３は、光記録媒体３１を臨んで設けられる。本実施の形態では、第２光学素子３４は、１／４波長板である。１／４波長板３４は、光源３５から出射されて光記録媒体３１へ向う第１の直線偏光状態の光を透過させることによって円偏光状態に変換し、光記録媒体３１で反射されて光集積化ユニット３２へ向う円偏光状態の光を透過させることによって、第１の直線偏光状態に対して９０度回転した第２の直線偏光状態の光に変換する。すなわち１／４波長板３４は、光源３５から出射される光を往復透過させることによって、第１の直線偏光状態から第２の直線偏光状態へと変換する。

１／４波長板３４は、対物レンズ３３と光集積化ユニット３２との間に配置される。したがって、対物レンズ３３、１／４波長板３４および光集積化ユニット３２は、光記録媒体３１から離反するのに伴って、この順に配置される。対物レンズ３３と１／４波長板３４とは、いずれもホルダ４０に装着されるので、フォーカシングおよびトラッキングに際しては、一体的に駆動される。

ところで、光記録媒体３１は、その情報記録面に形成される案内溝を、ある一定の周波数で光記録媒体３１の半径方向に蛇行（以後、ウォブリングと呼ぶことがある）させることによって、光記録媒体３１上におけるアドレス情報を予め記録するように構成されている。この光記録媒体３１の案内溝上を、対物レンズ３３によって集光される集光ビームが移動する場合、トラッキングサーボの帯域に対してウォブリング周波数が高いと、トラッキングサーボが追従できないので、光記録媒体３１による反射光は、案内溝のウォブリングによって変調を受けたものとなる。

案内溝のウォブリングによる変調成分は、光記録媒体３１による０次回折光と、光記録媒体３１の案内溝による±１回折光との干渉パターン部分に現れるので、ウォブリングの周波数に対応したバンドパスフィルタ（略称ＢＰＦ）を用いることによって、光記録媒体３１による０次回折光と光記録媒体３１の案内溝による±１回折光との干渉パターン部分に対応した信号を取り出すことができる。

図４は、光ピックアップ装置３０に備わる信号検出回路６０の電気的構成を示すブロック図である。信号検出回路６０は、受光素子３８に接続され、大略、第１および第２ＢＰＦ６１，６２、第１〜第３ピークホールド回路６３，６４，６５、ボトムホールド回路６６、第１〜第３加算器６７，６８，６９、増幅器７０、第１〜第４減算器７１，７２，７３，７４を含んで構成される。

光ピックアップ装置３０では、対物レンズ３３が半径方向にシフトした場合、ホログラム４６上においても、０次回折光５１および±１次回折光５２，５３が半径方向に移動する。したがって、対物レンズ３３の半径方向の移動に伴い、受光部Ｂで受光される＋１次回折光５２および受光部Ｅで受光される−１次回折光５３の干渉パターン領域の面積が増減するので、その増減分を、ＢＰＦ通過後の受光部Ｂおよび受光部Ｅからの出力信号の増減から求め、それらを演算することによって対物レンズシフト信号を検出することができる。

具体的には、以下のようにして対物レンズシフト信号が検出される。ホログラム４６で回折された−１次回折光５３が第１受光素子３８ａの受光部Ｅで受光されることによって検出される第１検出信号ＳＥは、第１ＢＰＦ６１によって、案内溝のウォブリング周波数に対応した帯域の周波数のみが取出される。第１ピークホールド回路６３は、第１ＢＰＦ６１を通過した第１検出信号ＳＥのピーク値をホールドし、第１ピークホールド信号ＳＥｐとして出力する。ホログラム４６で回折された＋１次回折光５２が第２受光素子３８ｂの受光部Ｂで受光されることによって検出される第２検出信号ＳＢは、第２ＢＰＦ６２によって、案内溝のウォブリング周波数に対応した帯域の周波数のみが取出される。第２ピークホールド回路６４は、第２ＢＰＦ６２を通過した第２検出信号ＳＢのピーク値をホールドし、第２ピークホールド信号ＳＢｐとして出力する。

第１減算器７１は、第１ピークホールド信号と第２ピークホールド信号との差：（ＳＥｐ−ＳＢｐ）を演算し、演算結果を対物レンズシフト信号として出力することができる。また第１減算器７１による出力のピーク値を第３ピークホールド回路６５がホールドし、第１減算器７１による出力のボトム値をボトムホールド回路６６がホールドし、第１加算器６７で両者によるホールド値を加算し、それを１／２倍することによって、前記差（ＳＥｐ−ＳＢｐ）がランダムノイズにより出力幅を持っている場合、その出力値の中心値を取ることができるので、一層正確な対物レンズシフト信号を得ることができる。もちろん、ピークホールド信号差（ＳＥｐ−ＳＢｐ）の演算の仕方については、上記に限定されることなく、単位時間当りの平均値を採用する方法であっても良く、また光記録媒体における傷等によるエラー部分を検出し、その部分のピークホールド信号差（ＳＥｐ−ＳＢｐ）、すなわち対物レンズシフト信号を用いないようにしても良い。

前述のようにして得られる対物レンズシフト信号：（ＳＥｐ−ＳＢｐ）を、増幅器７０によってＫ倍（Ｋは増幅率であり、適宜設定可能）し、受光部Ｃによる検出信号ＳＣと受光部Ｄによる検出信号ＳＤとを第３減算器７３で減算して得られる前述のＭＰＰ信号（＝ＳＣ−ＳＤ）から、第４減算器７４で次式（１）の演算をすることによって、対物レンズ３３がシフトしてもオフセットが生じないＴＥＳを得ることができる。このことによって、安定したトラックサーボ性能を発現する光ピックアップ装置３０を提供することが可能になる。
ＴＥＳ＝（ＳＣ−ＳＤ）−Ｋ（ＳＥｐ−ＳＢｐ） …（１）

なお、前述のＦＥＳ（＝ＳＫ−ＳＪ）は、受光部Ｋで検出される信号ＳＫと、受光部Ｊで検出される信号ＳＪとを、第２減算器７２で減算することによって生成される。また、ＲＦ信号（＝ＳＣ＋ＳＤ＋ＳＩ）は、受光部Ｃ，Ｄ，Ｉで検出される各信号ＳＣ，ＳＤ，ＳＩを、第２および第３加算器６８，６９で加算することによって生成される。

図５は、本発明の実施の第２形態である光ピックアップ装置８０の構成を簡略化して示す図である。本実施の形態の光ピックアップ装置８０は、実施の第１形態の光ピックアップ装置３０に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。本実施の形態の光ピックアップ装置８０は、実施の第１形態の光ピックアップ装置３０と比較して、ホログラム素子８１ならびに第１および第２受光素子８３ａ，８３ｂ（第１および第２受光素子を総称する場合は、受光素子８３と表記する）の構成が異なることを特徴とする。

図６は、ホログラム素子８１の構成を示す平面図である。ホログラム素子８１は、透明ガラス基板４５の光源３５寄りの面にホログラム８２が設けられる。ホログラム８２は、平面形状が略長方形であり、半径方向に延びる第１の分割線４７によって、矩形状の第１領域８２ａと残余の矩形状領域とにトラック方向に２分割され、残余の矩形状領域が、トラック方向に延びる第２〜第４の分割線４８，８４，８５によって、半径方向に配列する第２〜第５領域８２ｂ，８２ｃ，８２ｄ，８２ｅにさらに４分割されて、５つの領域からなる。これらの第１〜第５領域８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄ，８２ｅは、それぞれ異なる回折格子で構成され、偏光性回折格子４２で回折されて５つの各領域にそれぞれ入射する光を、第１および第２受光素子８３ａ，８３ｂに備わる所定の受光部へ導くように回折する。

受光素子８３は、実施の第１形態の光ピックアップ装置３０に備わる受光素子３８に比較して、第１受光素子８３ａが、受光部Ｃ，Ｅ，Ｉに加えて受光部Ａを備え、第２受光素子８３ｂが、受光部Ｂ，Ｄ，Ｊ，Ｋに加えて受光部Ｆを備える点が異なる。

図６のホログラム素子８１上に太実線および太破線にて示す円は、実施の第１形態と同様に、偏光性回折格子４２によって回折された光のビームスポットの配置を示す。０次回折光５１は、その光軸がホログラム８２の光軸４９と一致するように位置する。また＋１次回折光５２および−１次回折光５３は、光記録媒体３１の案内溝で反射された光の回折パターンのうち、それぞれ光軸４９側の回折パターン同士が光軸４９上で重畳して第１重畳領域５４を形成するように位置する。光軸４９から離反した側の回折パターン同士については、トラック方向に延びる第３の分割線８４上および第４の分割線８５上にそれぞれ第２および第３重畳領域８６，８７を形成するように位置する。

＋１次回折光５２のうち、第３領域８２ｃに入射する部分は、第３領域８２ｃで回折されて第２受光素子８３ｂに備わる受光部Ｂで検出され、第４領域８２ｄに入射する部分は、第４領域８２ｄで回折されて第１受光素子８３ａに備わる受光部Ａで検出される。−１次回折光５３のうち、第２領域８２ｂに入射する部分は、第２領域８２ｂで回折されて第１受光素子８３ａに備わる受光部Ｅで検出され、第５領域８２ｅに入射する部分は、第５領域８２ｅで回折されて第２受光素子８３ｂに備わる受光部Ｆで検出される。

０次回折光５１のうち、第２領域８２ｂに入射する部分は、第２領域８２ｂで回折されて第１受光素子８３ａに備わる受光部Ｃで検出され、第３領域８２ｃに入射する部分は、第３領域８２ｃで回折されて第２受光素子８３ｂに備わる受光部Ｄで検出される。また、０次回折光５１のうち第１領域８２ａに入射する部分は、第１領域８２ａで、さらに＋１次回折光と−１次回折光とに回折され、−１次回折光が第２受光素子８３ｂに備わる受光部Ｊ，Ｋで検出され、＋１次回折光が第１受光素子８３ａに備わる受光部Ｉで検出される。

本実施の形態の光ピックアップ装置８０においても、対物レンズ３３が光記録媒体３１の半径方向にシフトした場合、受光部Ｂ，Ｆおよび受光部Ｅ，Ａで受光される＋１次回折光５２および−１次回折光５３の干渉パターン領域の面積の増減分を、ＢＰＦ通過後の受光部Ｂ，Ｆおよび受光部Ｅ，Ａからの出力信号の増減から求め、それらを演算することによって、対物レンズシフト信号を検出することができる。

図７は、光ピックアップ装置８０に備わる信号検出回路９０の電気的構成を示すブロック図である。信号検出回路９０は、実施の第１形態の光ピックアップ装置３０に備わる信号検出回路６０に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。

信号検出回路９０は、第１ＢＰＦ６１の前に、受光部Ａ，Ｅによる検出信号ＳＡ，ＳＥを加算する第４加算器９１と、第２ＢＰＦ６２の前に、受光部Ｂ，Ｆによる検出信号ＳＢ，ＳＦを加算する第５加算器９２とを含むことを特徴とする。すなわち、信号検出回路９０では、受光部Ａ，Ｅで検出された検出信号ＳＡ，ＳＥの和（＝ＳＡ＋ＳＥ）のピーク値をホールドして第１のピークホールド信号とし、受光部Ｂ，Ｆで検出された検出信号ＳＢ，ＳＦの和（＝ＳＢ＋ＳＦ）のピーク値をホールドして第２のピークホールド信号とし、第１のピークホールド信号から第２のピークホールド信号を減算することによって対物レンズシフト信号を生成することができる。

このように光ピックアップ装置８０では、ホログラム８２に第１〜第３領域８２ａ，８２ｂ，８２ｃに加えて、第２および第３領域８２ｂ，８２ｃの半径方向にそれぞれ隣接して第４および第５領域８２ｄ，８２ｅが形成されるので、第４および第５領域８２ｄ，８２ｅで回折されて受光部Ａ，Ｆで検出される信号ＳＡ，ＳＦを、対物レンズシフト信号の演算に利用することができる。このことによって、対物レンズシフト信号の演算に利用する信号の受光量が増えるので、対物レンズシフト信号のＳＮ比を高くすることが可能である。

信号検出回路９０におけるＭＰＰ信号、ＦＥＳおよびＲＦ信号の生成は、実施の第１形態の光ピックアップ装置３０に備わる信号検出回路６０の場合と同様であり、受光部Ｃ，Ｄで検出される信号の差動：（ＳＣ−ＳＤ）によってＴＥＳのＭＰＰ信号を生成し、受光部Ｊ，Ｋで検出される信号の差動：（ＳＫ−ＳＪ）によってＦＥＳを生成し、受光部Ｃ，Ｄ，Ｉで検出される信号の和（ＳＣ＋ＳＤ＋ＳＩ）によってＲＦ信号を生成する。

なお、光ピックアップ装置８０においては、以下のような変形が許される。ホログラム８２の第４および第５領域８２ｄ，８２ｅでの回折角度を変更し、＋１次回折光５２のうち第４領域８２ｄに入射する光が受光部Ｅで検出されるようにし、−１次回折光５３のうち第５領域８２ｅに入射する光が受光部Ｂで検出されるようにすることも適宜可能である。このように変形した構成の場合、受光部Ａおよび受光部Ｆを形成する必要がなく、信号検出回路における受光部Ａおよび受光部Ｆからの出力信号を、受光部Ｅおよび受光部Ｂからの出力信号に加算する回路を不要にすることができる。

以上に述べたように、本実施の形態では、受光素子が２つの部分で構成されるけれども、これに限定されることなく、偏光性を有するホログラムで回折される光の回折方向を、一方向（たとえば図面右方向のみまたは奥行き方向等）に設定することによって、一体化した受光素子とすることができるのは言うまでもない。また、ホログラム素子に設けるホログラムについても偏光異方性を持たせることは適宜可能である。ホログラムに偏光異方性を持たせることによって、光源から出射されて光記録媒体へ向う光が、ホログラムで回折されなくなるので、光量損失が抑制される。したがって、光記録媒体に照射される光の利用効率の観点からは、ホログラムにも偏光異方性を持たせることが望ましい。

本発明の実施の一形態である光ピックアップ装置３０の構成を簡略化して示す図である。 第１光学素子３７の構成を示す平面図である。 ホログラム素子３６の構成を示す平面図である。 光ピックアップ装置３０に備わる信号検出回路６０の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施の第２形態である光ピックアップ装置８０の構成を簡略化して示す図である。 ホログラム素子８１の構成を示す平面図である。 光ピックアップ装置８０に備わる信号検出回路９０の電気的構成を示すブロック図である。 従来技術の光ピックアップ装置における信号検出回路を示す図である。 ４分割された受光素子に光ビームが照射される場合の受光感度を模式的に示す図である。

符号の説明

３０，８０ 光ピックアップ装置
３１ 光記録媒体
３２ 光集積化ユニット
３３ 対物レンズ
３４ 第２光学素子
３５ 光源
３６，８１ ホログラム素子
３７ 第１光学素子
３８，８３ 受光素子
４２ 偏光性回折格子
４６，８２ ホログラム
６０，９０ 信号検出回路
６１，６２ ＢＰＦ
６３，６４，６５ ピークホールド回路
６６ ボトムホールド回路
６７，６８，６９，９１，９２ 加算器
７０ 増幅器
７１，７２，７３，７４ 減算器

Claims (8)

1. 光記録媒体に対する情報の記録および／または再生に用いられ、レーザ光を出射する光源と光源から出射され光記録媒体で反射された光を回折するホログラムとホログラムで回折された光を受光する受光素子とを備える光集積化ユニットと、光集積化ユニットから出射されるレーザ光を光記録媒体の情報記録面に集光する対物レンズとを備える光ピックアップ装置において、
   対物レンズとホログラムとの間に設けられ、第１の直線偏光状態に対して９０度回転した第２の直線偏光状態の光を回折する偏光異方性を有し、光記録媒体による反射光を光記録媒体の半径方向に回折することによって少なくとも３つの第１〜第３光に分岐する第１光学素子と、
   第１光学素子と対物レンズとの間に設けられ、光記録媒体による反射光の偏光状態を第２の直線偏光状態に変換する第２光学素子とを含むことを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 第１光学素子は、
   偏光性回折格子であり、
   格子の延びる方向が、光記録媒体に形成されるトラックの接線方向に対して平行になるように配置されることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
3. 第１光学素子は偏光性回折格子であり、
   偏光性回折格子が、
   光集積化ユニットの光軸上に位置するように第１光を回折し、第１光に関して反対方向であって回折角度が同一になるように第２光と第３光とを回折するように形成され、
   偏光性回折格子とホログラムとは、
   偏光性回折格子で回折された第２光の一部分と第３光の一部分とが、ホログラム上で重畳するように配置されることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
4. 第２光学素子は、
   第１の直線偏光状態を円偏光状態に変換し、かつ円偏光状態を第２の直線偏光状態に変換する４分の１波長板であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置。
5. ホログラムは、
   光記録媒体のトラックの接線方向に第１領域と残余の領域とに分割され、かつ残余の領域が光記録媒体の半径方向に第２領域と第３領域とにさらに分割されて、３つの第１〜第３領域が形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置。
6. ホログラムは、
   第１の直線偏光状態に対して９０度回転した第２の直線偏光状態の光を回折する偏光異方性を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置。
7. ホログラムが、
   第２光および第３光のうち光記録媒体による反射光と光記録媒体の案内溝による回折光との干渉パターン部分に対応する光であって、ホログラムの外縁部またはホログラムを光記録媒体の半径方向に分割する分割線によって分割される干渉パターン部分に対応する光の一部を回折することを特徴とする請求項５または６記載の光ピックアップ装置。
8. ホログラムで回折された第２光または第３光のうちいずれか一方の光が受光素子で受光されることによって検出される第１検出信号のピーク値をホールドして第１ピークホールド信号を出力する第１ピークホールド回路と、
   ホログラムで回折された第２光または第３光のうちいずれか他方の光が受光素子で受光されることによって検出される第２検出信号のピーク値をホールドして第２ピークホールド信号を出力する第２ピークホールド回路と、
   第１ピークホールド信号と第２ピークホールド信号との差を演算し、演算結果を対物レンズシフト信号として出力する減算器とを含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置。

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