JP4729418B2 - 回折格子、光ピックアップ装置、光ディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は、回折格子、光ピックアップ装置、光ディスク装置に関する。

本技術分野の背景技術としては、例えば特開２００５−１２２８６９号公報がある。本公報には、課題として「ディスク状記録媒体の偏心等による影響を低減してトラッキング誤差信号の品質の向上を図る」と記載があり、解決手段として「使用波長が異なる複数の種類のディスク状記録媒体１００に対する情報信号の記録又は再生を可能とし、発光素子９から発光された波長の異なるレーザ光をそれぞれ主光束と一対の第１の副光束と一対の第２の副光束とに分割する複数の領域を有する回折素子１０を設け、任意の一種類のディスク状記録媒体の記録面上に該ディスク状記録媒体の略半径方向において離隔して形成される第１の副光束のスポット中心と第２の副光束のスポット中心との距離をＤとし、ｎを自然数とし、当該任意の一種類のディスク状記録媒体のトラックピッチをＰとしたときに、距離Ｄが略（２ｎ−１）×Ｐ／２となるようにした」と記載がある。

また、本技術分野の背景技術としては、日経エレクトロニクス２００４年１０月２５日号Ｐ．４７がある。

特開２００５−１２２８６９号公報 日経エレクトロニクス、２００４年１０月２５日号Ｐ．４７

光ピックアップ装置は、一般に光ディスク内にある所定の記録トラック上に正しくスポットを照射するため、フォーカス誤差信号の検出により対物レンズをフォーカス方向に変位させてフォーカス方向に調整が行われる他、トラッキング誤差信号を検出して対物レンズを光ディスク状記録媒体の半径方向へ変位させてトラッキング調整が行われる。これらの信号により対物レンズの位置制御が行われる。

このうちトラッキング誤差信号検出方法として、プッシュプル方式が知られているが、対物レンズのトラッキング方向変位により大きな直流変動（以下ＤＣオフセットと呼ぶ）が生じやすいという問題がある。

そこで、このＤＣオフセットの低減を図ることのできる差動プッシュプル方式が広く用いられている。

差動プッシュプル方式（ＤＰＰ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｐｕｓｈ Ｐｕｌｌ方式）は、回折格子によって光束を主光束と副光束に分割し、半径方向の主光束のスポット（以下メインスポットと呼ぶ）と副光束のスポット（以下サブスポットと呼ぶ）を用いてＤＣオフセットを低減している。

しかし、ＤＰＰ方式は３つのスポットがトラックに対して決まった配置でなければならないため、例えば光ディスクの偏心や回折格子の回転ズレが生じると、ＤＰＰ信号の振幅変化が生じ、安定したトラッキング制御を行うことが難しくなる。

そこで特許文献１では、発光素子から発光されたレーザ光を主光束と一対の第１の副光束と一対の第２の副光束とに分割する複数の領域を有する回折素子を設け、ディスク状記録媒体の記録面上に該ディスク状記録媒体の略半径方向において離隔して形成される第１の副光束のスポット中心と第２の副光束のスポット中心との距離をＤとし、ｎを自然数とし、ディスク状記録媒体のトラックピッチをＰとしたときに、距離Ｄが略（２ｎ−１）×Ｐ／２となるようにすることで、ディスクの偏心や回折格子の回転ズレによる影響を低減している。この方式は回折格子によって５つのビームに分割されるので、以下説明を簡略化するため、このトラッキング誤差検出方式を従来５ビームＤＰＰ方式と呼ぶ。

この技術を用いると対物レンズは光ディスクの中心を通って半径方向に伸びる直線上から外れた位置（以下オフセンタと呼ぶ）を走査することになってもトラッキング誤差信号を得ることができる。そのため、非特許文献１のように対物レンズ２つを光ディスク接線方向に並べる配置を実現可能としている。

しかしながら、上記従来５ビームＤＰＰ方式には以下に示すような課題点がある。上記特許文献によれば、従来５ビームＤＰＰ方式は副（以下サブと呼ぶ）光束のプッシュプル信号振幅は０となり、対物レンズがトラッキング方向へ変位する際に生ずるＤＣオフセット信号のみが検出されるため、これを用いて主光束のＤＣオフセット信号をキャンセルするとしている。ところがオフセンタ量を大きくしてしまうとサブ光束のプッシュプル信号振幅が検出され、光ディスクの内外周位置によってトラッキング誤差信号が大きく変動してしまう。このため特許文献１の方式を用いて実用的なトラッキング誤差信号を得るためには、オフセンタ量を非常に狭い範囲に限定せざるを得ないことがわかった。また、オフセンタ量をある程度小さくしても光ディスクの内外周位置でトラッキング誤差信号が変動してしまうため、光ピックアップ装置の実用性能が大きく阻害されるのことが課題点であった。

例えば非特許文献１のような光ピックアップの場合、１つのアクチュエータに２つの対物レンズを搭載することが必須となる。このためアクチュエータの性能が出しにくいという課題がある。２つの対物レンズを用いて記録再生の高速化に対応するにはアクチュエータは２つ別個に設けることが望ましく、この場合オフセンタ量を大きくする必要が出てくる。

上記課題、すなわち従来５ビームＤＰＰ方式のトラッキング誤差信号がオフセンタ量に依存するという課題についてはどの公知文献も一切言及しておらず、従って当然のことながらその改善手段も一切開示されていないのが現状である。

そこで本発明の目的は、上記従来５ビームＤＰＰ方式における課題であるトラッキング誤差信号がオフセンタ量に依存するという点を改善することである。具体的にはオフセンタ量が大きくなってもＤＣオフセット信号が良好に除去された実用的なトラッキング誤差信号を検出することができる新しいトラッキング誤差検出手段を用いた光ピックアップ装置、光学的情報再生装置、光学的情報記録再生装置あるいはそれに用いられる回折格子を提供することである。

つまるところ、回折格子、光ピックアップ装置、光ディスク装置の性能向上を目的とする。

上記目的は、特許請求の範囲に記載の発明によって達成できる。

本発明によれば、回折格子、光ピックアップ装置、光ディスク装置の性能が向上できる。

以下、本発明の実施形態の詳細について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の第１の実施例に係る光ピックアップ装置の一例を示した概略構成図である。

光ピックアップ装置１は、図１のように駆動機構７によって光ディスク１００の半径方向に駆動することができるように構成されており、アクチュエータ５、アクチュエータ６にそれぞれ対物レンズ２、対物レンズ３が搭載されている。対物レンズ２のレンズ中心が前記光ディスク１００の中心を通って光ピックアップ装置の半径方向の駆動方向に伸びる軸の軸上に配置している。また対物レンズ３のレンズ中心は光ピックアップ装置の半径方向の駆動方向に対して略垂直な方向に配置している。

上記のような光ピックアップ装置において、図２はオフセンタする側の光学系について示している。ここではＢＤの光学系で説明する。なお、簡略化のためにオフセンタする側の光学系を図２のように示したがセンタ・オフセンタする側の光学系を共通光路化してあってもなんら構わない。

半導体レーザ５０からは、波長略４０５ｎｍの光束が発散光として出射される。半導体レーザ５０から出射した光束は図３に示す回折格子５１により５本の光束に分岐される。回折格子５１を透過した光束はビームスプリッタ５２を反射し、コリメートレンズ５３により略平行な光束に変換される。なお一部の光束はビームスプリッタ５２を透過しフロントモニタ５４に入射する。一般的にＢＤ−ＲＥなどの記録型の光ディスクに情報を記録する場合には、光ディスクの記録面に所定の光量を照射させるため、半導体レーザの光量を高精度に制御する必要がある。このため、フロントモニタ５４は記録型の光ディスク１００に信号を記録する際に、半導体レーザ５０の光量の変化を検出し、半導体レーザ５０の駆動回路（図示せず）にフィードバックされる。これにより光ディスク１００上の光量をモニタすることが可能となる。

コリメートレンズ５３を出射した光束は、ビームエキスパンダ５５に入射する。ビームエキスパンダ５５は、光束の発散・収束状態を変えることで、光ディスク１００のカバー層の厚み誤差による球面収差を補償することに使用される。

ビームエキスパンダ５５を出射した光ビームは立ち上げミラー５６を反射し、アクチュエータ６に搭載されたＢＤ用対物レンズ３により光ディスク１００上に集光される。光ディスク１００上では５つのスポットが形成される。

光ディスク１００により反射した光束は、ＢＤ用対物レンズ３、立ち上げミラー５６、ビームエキスパンダ５５、コリメートレンズ５３、ビームスプリッタ５２、検出レンズ５７を経て光検出器５８に入射する。検出レンズ５７は光束が透過するときに所定の非点収差が与えられ、フォーカス誤差信号検出に用いられる。

ところで、上記した本発明の実施例１は、図４で示した従来５ビームＤＰＰ方式を用いた光ピックアップ装置とほぼ同一の光学系構成及び集光スポット配置になっているが半導体レーザ５０とビームスプリッタ５２の間に設けられた回折格子５１の格子パターンが異なっている。一方、図５（ａ）、（ｂ）は従来５ビームＤＰＰ方式の回折格子５９パターンである。

次に、なぜ従来５ビームＤＰＰ方式と全く同様の手段でトラッキング誤差信号を検出しても、本実施例を用いることによって従来５ビームＤＰＰ方式よりもトラッキング誤差信号のオフセンタ量依存性が改善されるかその理由を以下に説明する。

まず初めに、５ビームＤＰＰ方式の信号検出原理について簡単に説明する。図６は回折格子５１（または５９）により分岐された光束の光ディスク１００上のメインスポットａ、サブスポット＋１次光ｂ、ｃと−１次光ｄ、ｅの位置とそれぞれのスポットから検出されるプッシュプル信号ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅを示したものである。

回折格子５１の作用により、図３に示す第１の領域１０１と第３の領域１０３を回折した光束がそれぞれ図６の光ディスク１００上にサブスポットｂ、ｅとサブスポットｃ、ｄを形成している。また図５に示す従来５ビームＤＰＰ方式の回折格子５９では領域２０１（３０２、３０４）と領域２０２（３０１、３０３）を回折した光束がそれぞれ図６の光ディスク１００上にサブスポットｂ、ｅとサブスポットｃ、ｄを形成している。

ここで図６中の光スポットａ〜ｅが光ディスク半径方向（図中右）に移動することを考える。

メインスポットａが図中の位置から光ディスク半径方向に移動すると、光ディスク１００のトラックに沿って図６下部に示すようなプッシュプル信号ａが検出できる。また、サブスポットｂ、ｄからはプッシュプル信号ｂ、ｄが検出できる。さらにサブスポットｃ、ｅからはプッシュプル信号ｂ、ｄに対して位相が略１８０度反転したプッシュプル信号ｃ、ｅが検出できる。ここでプッシュプル信号ａをＭＰＰ、プッシュプル信号ｂ、ｃ、ｄ、ｅを全て加算した信号をＳＰＰ信号とすると、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）は次の演算で得られる。

なお、式中のｋはメインスポットとサブスポットの光量差を補正する係数である。プッシュプル信号ｂ、ｃ、ｄ、ｅを全て加算すると０になることは図６より明らかであり、[数１]の演算を行うことでトラッキング誤差信号とＭＰＰ信号が等しくなる。本演算はＤＰＰ信号演算と同じ演算を行うため、対物レンズシフト時のオフセットをキャンセルできるのが利点である。

次に従来５ビームＤＰＰ方式のトラッキング誤差信号がオフセンタ量に依存する理由について簡単に説明する。オフセンタするとトラックの傾きが光ディスク半径位置に依存する。図７はオフセンタ量に対するトラック角度変化量（光ディスク内周位置（半径位置２２ｍｍ）のトラック角度に対する外周位置（半径位置５７．５ｍｍ）のトラック角度）を示したグラフである。例えばオフセンタ量を５ｍｍとすると光ディスクの内外周で約８度変化することがわかる。このようにオフセンタ量を増やすことによってトラック角度変化量が増えるのである。

まず従来５ビームＤＰＰ方式の回折格子５９を用いた場合のトラッキング誤差信号について説明する。図８（１）、（２）は図５（ａ）の回折格子を用いた場合の対物レンズ上及び検出面上のサブ＋１次光を模式的に示したものである。図８（１）は回折格子５９の領域の分割線がトラックに対して垂直に配置した場合を示しており、図８（２）はそれに対し垂直からある角度を持った場合を示したものである。つまり図８（２）はオフセンタしたときのサブ＋１次光を模式的に示している。

プッシュプル信号は光ディスク１００上のトラックで回折されたディスク±１次光とディスク０次光の干渉を検出することで生成される（回折格子の回折光と混同しないようにディスクで回折した光束の＋１次光をディスク＋１次光、−１次光をディスク−１次光、０次光をディスク０次光と呼ぶ）。ここで、プッシュプル信号生成原理に関しては既に公知であるので説明は省略する。なお、フォーカス検出方式として非点収差方式を採用した例を示しているため、検出器の受光面上のスポットは強度分布が光軸回りに略９０度回転している。このためプッシュプル信号は図示するように光ディスクの接線方向に対応する方向に２分割された受光面からの出力信号の差から検出するようになっている。

最初に図８（１）のように回折格子５９の領域の分割線がトラックに対して垂直な場合を考える。ディスク回折光はトラックに垂直に回折されるのでサブスポットｂに対する回折光はディスク＋１次光２１１、ディスク−１次光２０９のようになる。ここで、サブスポットｂに対するディスク±１次光２１１、２０９とディスク０次光２１０の干渉によるプッシュプル信号ｂが検出される。またサブスポットｃに対してもディスク±１次光２２１、２１９とディスク０次光２２０の干渉によるプッシュプル信号ｃが検出される。上記したように、プッシュプル信号ｂ、プッシュプル信号ｃは位相が反転しているので加算した信号の振幅は０となる。サブスポットｄ、ｅでも同様に考えられるので結局トラッキング誤差信号はＭＰＰ信号と等しくなる。

次に図８（２）のように回折格子５９の領域の分割線がトラックに対し垂直からある角度を持った場合を考える。同様に考えると、ディスク回折光はトラックに垂直に回折されるのでサブスポットｂに対する回折光はディスク＋１次光２３１、ディスク−１次光２２９のようになる。またサブスポットｃに対する回折光はディスク＋１次光２４１、ディスク−１次光２３９のようになる。ここで、サブスポットｂに対するディスク±１次光２３１、２２９とディスク０次光２３０の干渉によるプッシュプル信号とサブスポットｃに対するディスク±１次光２４１、２３９とディスク０次光２４０の干渉によるプッシュプル信号は反転しているので加算した信号の振幅は０となる。ところが同時にサブスポットｂに対するディスク０次光２３０とサブスポットｃに対する＋１次光２４１の干渉、サブスポットｃに対する０次光２４０とサブスポットｂに対する−１次光２２９の干渉が起こる。この領域では、プッシュプル演算をしてもキャンセルしない。結果的に、トラッキング誤差信号に影響してしまう。これが従来５ビームＤＰＰ方式の課題点である。なお、図５（ｂ）の回折格子を用いても同様であることは明らかなので説明は省略する。

次に本発明の回折格子５１を用いた場合のトラック角度依存性について説明する。図９は本発明の図３の３分割回折格子を用いた場合の対物レンズ上及び検出面上でのサブ＋１次光を模式的に示したものである。

最初に図９（１）のように回折格子５１の領域の分割線がトラックに対して垂直な場合を考える。ディスク回折光はトラックに垂直に回折されるのでサブスポットｂに対する回折光はディスク＋１次光１１１、ディスク−１次光１０９のようになる。ここで、サブスポットｂに対するディスク±１次光１１１、１０９とディスク０次光１１０の干渉によるプッシュプル信号ｂが検出される。またサブスポットｃに対してもディスク±１次光１２１、１１９とディスク０次光１２０の干渉によるプッシュプル信号ｃが検出される。上記したように、プッシュプル信号ｂ、プッシュプル信号ｃは位相が反転しているので加算した信号の振幅は０となる。サブスポットｄ、ｅでも同様に考えられるので結局トラッキング誤差信号はＭＰＰ信号と等しくなる。

次に図９（２）のように分割線がトラックに対し垂直からある角度を持った場合を考える。同様に考えると、ディスク回折光はトラックに垂直に回折されるのでサブスポットｂに対する回折光はディスク＋１次光１３１、ディスク−１次光１２９のようになる。またサブスポットｃに対する回折光はディスク＋１次光１４１、ディスク−１次光１３９のようになる。ここで、サブスポットｂに対するディスク±１次光１３１、１２９とディスク０次光１３０の干渉によるプッシュプル信号とサブスポットｃに対するディスク±１次光１４１、１３９とディスク０次光１４０の干渉によるプッシュプル信号は反転しているので加算した信号の振幅は０となる。図から明らかなように問題となっている干渉領域が発生しない。これにより、オフセンタしてもＳＰＰ信号振幅発生が抑制できる。また、対物レンズシフト時のオフセットについては光量差を補正する係数ｋを変えることで対応可能である。さらに図１０のように、２つのサブスポットをメインスポットに対して前方または後方に配置するだけであっても同様の効果が得られることは言うまでもない。

これを踏まえ、本発明の効果を説明する。図１１はトラック角度変化に対するトラッキング誤差信号振幅変動量について従来５ビームＤＰＰ方式と本方式を比較した計算シミュレーション結果である。なお、計算シミュレーションに用いた光ピックアップ装置の主要なパラメータは以下の通りである。

（１）レーザ波長：４０５ｎｍ
（２）対物レンズＮＡ：０．８５
（３）トラックピッチ：０．３２μｍ（ＢＤ−ＲＥ想定）
図５（ａ）、（ｂ）の格子を用いた従来５ビームＤＰＰ方式（図１１◆印）ではトラック角度変化量が大きくなるに従ってトラッキングエラー信号振幅変動量が急激に大きくなっているが、図３の３分割格子を用いた本方式（図１１■印）ではそれが抑制されていることがわかる。このためトラックの角度変化が大きくなっても常にＤＣオフセット信号が良好に除去された実用的なトラッキング誤差信号を検出することができる。本発明を用いれば安定したトラッキング誤差信号を検出できるだけでなく、オフセンタ量を大きくできるのでアクチュエータ１つに対物レンズ１つで２つの対物レンズを搭載することが可能となり、高速化が可能となる。なお説明はＢＤで行ったが他の再生／記録方式であってもなんら構わない。また、図１２のような回折格子であっても同様の効果が得られることは言うまでもない。

図１３は本発明の第２の実施例に係るオフセンタ側の光学系概略図を示している。図中示された各光学部品については、図２に示した本発明実施例１と同じ光学部品には同じ番号を付している。

図２に示した本発明の実施例１と異なる点は回折格子６０である。図１４は格子６０を示したものである。回折格子６０は実施例１と同じように３分割の領域を持っており、領域４０１を回折した光束の光ディスク１００上での集光位置と領域４０３を回折した光束の光ディスク１００上での集光位置はｎを整数、光ディスク１００の案内溝間隔をｔとしたとき、光ディスク半径方向に（２ｎ−１）×ｔ／２離れている。しかし、領域４０２に関しては本発明の実施例１とは異なり、減光フィルターとなっている。実施例１のような場合、回折格子を透過した主光束は領域４０１、領域４０３で回折した分光比だけ回折格子を透過する前と光束の形状が変化する。領域４０１、領域４０３の分光比が大きくすると対物レンズに入射する光束の形状が本来の光束の形状と大きく異なるために書き込み精度が低下することが考えられる。これを抑制するために領域４０１、領域４０３の分光比分だけ領域４０２の光量を落とすのである。これにより安定した書き込みが行える。なお、簡略化のためにオフセンタ側の光学系を図１３のように示したがセンタ・オフセンタを共通光路化してあってもよいことは言うまでない。

図１５は本発明の第３の実施例に係るオフセンタ側の光学系概略図を示している。

半導体レーザ５０からは、波長略４０５ｎｍの光束が発散光として出射される。半導体レーザ５０から出射した光束は図１６に示す回折格子６１により６または７本の光束に分岐される。回折格子６１を透過した５本の光束はビームスプリッタ６２を反射し、コリメートレンズ５３により略平行な光束に変換される。なお１または２本の光束は回折格子６１を回折しフロントモニタ５４に入射する。一般的にＢＤ−ＲＥなどの記録型の光ディスクに情報を記録する場合には、光ディスクの記録面に所定の光量を照射させるため、半導体レーザの光量を高精度に制御する必要がある。このため、フロントモニタ５４は記録型の光ディスク１００に信号を記録する際に、半導体レーザ５０の光量の変化を検出し、半導体レーザ５０の駆動回路（図示せず）にフィードバックされる。これにより光ディスク１００上の光量をモニタすることが可能となる。

コリメートレンズ５３を出射した光束は、ビームエキスパンダ５５に入射する。ビームエキスパンダ５５は、光束の発散・収束状態を変えることで、カバー層の厚み誤差による球面収差を補償することに使用される。

ビームエキスパンダ５５を出射した光ビームは立ち上げミラー５６を反射し、アクチュエータ６に搭載されたＢＤ用対物レンズ３により光ディスク１００上に集光される。光ディスク１００上では５つのスポットが形成される。

光ディスク１００により反射した光束は、ＢＤ用対物レンズ３、立ち上げミラー５６、ビームエキスパンダ５５、コリメートレンズ５３、ビームスプリッタ６２、検出レンズ５７を経て光検出器５８に入射する。検出レンズ５７は光束が透過するときに所定の非点収差が与えられ、フォーカス誤差信号検出に用いられる。

回折格子６１は、図１６に示すように実施例１と同じく３分割の領域を持っており、領域６０１を回折した光束のディスク１００上での集光位置と領域６０３を回折した光束のディスク１００上での集光位置はｎを整数、光ディスク１００の案内溝間隔をｔとしたとき、光ディスク半径方向に（２ｎ−１）×ｔ／２離れている。しかし、領域６０２に関しては本発明の実施例１とは異なり、格子構造となっている。この領域６０２を回折した光束は図１５中のフロントモニタ５４に入射する。

なお、ここでは領域６０２の回折光をフロントモニタに入射させたが光ディスク１００上に照射してフォーカス誤差信号等のサーボ信号生成に用いてもなんら構わない。

図１７は本発明の第４の実施例に係るＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤの３種類の光ディスクに対応可能な光ピックアップ装置を示している。図中示された各光学部品については、図２に示した本発明実施例１と同じ光学部品には同じ番号を付している。図中の１点鎖線はＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤの光路を示したものである。また点線５０２は光ディスクの中心を通り光ピックアップ装置１のシーク軸と一致する線である。ＢＤの光学系は実施例１と同様であるので以下でＤＶＤ及びＣＤの光学系について説明する。なお、ＢＤの光学系は実施例２（図１３）、実施例３（図１５）の光学系であってもなんら構わない。

まずＤＶＤの光学系について説明する。半導体レーザ１５０からは波長略６６０ｎｍの光束が発散光として出射される。半導体レーザ１５０から出射した光束は補正レンズ１５１を透過し回折格子１５２に入射する。回折格子１５２を透過した光束はビームスプリッタ１５３、ビームスプリッタ１５４を経てコリメートレンズ１５５に入射し、平行光に変換される。ビームスプリッタ１５４に入射した光束の一部は透過し、フロントモニタ１６１に入射する。コリメートレンズ１５５を透過した光束は立ち上げミラー１５６を反射し、アクチュエータ１５７に搭載されたＣＤ・ＤＶＤ用互換対物レンズ１５８により光ディスク上に集光される。光ディスク上では実施例１のように５つのスポットが形成される。このとき、ＣＤ・ＤＶＤ用互換対物レンズ１５８は光ディスクの中心を通る点線５０２の位置に配置されている。

光ディスクにより反射した光束は、ＣＤ・ＤＶＤ用互換対物レンズ１５８、立ち上げミラー１５６、コリメートレンズ１５５、ビームスプリッタ１５４、検出レンズ１５９を経て光検出器１６０に入射する。検出レンズ１５９は光束が透過するときに所定の非点収差が与えられ、フォーカス誤差信号検出に用いられる。

なお、ここでは実施例１で説明したトラッキング誤差方式を用いたが、従来の３ビームを用いたトラッキング誤差検出方式であってもなんら構わない。

次にＣＤの光学系について説明する。半導体レーザ２５０からは波長略７８０ｎｍの光束が発散光として出射される。半導体レーザ２５０から出射した光束は補正レンズ２５１を透過し、回折格子２５２に入射する。回折格子２５２を透過した光束はビームスプリッタ１５３、ビームスプリッタ１５４を経てコリメートレンズ１５５に入射し、平行光に変換される。ビームスプリッタ１５４に入射した光束の一部は透過し、フロントモニタ１６１に入射する。コリメートレンズ１５５を透過した光束は立ち上げミラー１５６を反射し、アクチュエータ１５７に搭載されたＣＤ・ＤＶＤ用互換対物レンズ１５８により光ディスク上に集光される。光ディスク上では実施例１のように５つのスポットが形成される。このとき、ＣＤ・ＤＶＤ用互換対物レンズ１５８は光ディスクの中心を通る点線５０２の位置に配置されている。

光ディスクにより反射した光束は、ＣＤ・ＤＶＤ用互換対物レンズ１５８、立ち上げミラー１５６、コリメートレンズ１５５、ビームスプリッタ１５４、検出レンズ１５９を経て光検出器１６０に入射する。検出レンズ１５９は光束が透過するときに所定の非点収差が与えられ、フォーカス誤差信号検出に用いられる。

なお、ここでは実施例１で説明したトラッキング誤差方式を用いたが、従来の３ビームを用いたトラッキング誤差検出方式であってもなんら構わない。

波長の異なるＤＶＤとＣＤとＢＤの光ビームを１つの対物レンズを用いて各々所定の光ディスクに集光させる３波長を互換対物レンズは作製が非常に困難である。このため、ＤＶＤとＣＤとＢＤの対物レンズを光ディスクの中心と一致した点線５０２上に配置することが出来なかった。また、従来５ビームＤＰＰ方式では、オフセンタ量を大きくすることができないため、図１７のように２個のレンズを２つのアクチュエータに搭載することが出来なかった。しかし本発明を用いることで、ＤＶＤとＣＤとＢＤの互換光ピックアップを実現することができ、高速化も可能となる。

実施例５では、光ピックアップ装置１７０を搭載した、光学的再生装置について説明する。図１８は光学的再生装置の概略構成である。光ピックアップ装置１７０は、光ディスク１００の半径方向に沿って駆動できる機構が設けられており、アクセス制御回路１７２からのアクセス制御信号に応じて位置制御される。
レーザ点灯回路１７７からは所定のレーザ駆動電流が光ピックアップ装置１７０内の半導体レーザに供給され、半導体レーザからは再生に応じて所定の光量でレーザ光が出射される。なお、レーザ点灯回路１７７は光ピックアップ装置１７０内に組み込むこともできる。

光ピックアップ装置１７０内の光検出器から出力された信号は、サーボ信号生成回路１７４および情報信号再生回路１７５に送られる。サーボ信号生成回路１７４では前記光検出器からの信号に基いてフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号ならびにチルト制御信号などのサーボ信号が生成され、これを基にアクチュエータ駆動回路１７３を経て光ピックアップ装置１７０内のアクチュエータを駆動して、対物レンズの位置制御がなされる。

前記情報信号再生回路１７５では、前記光検出器からの信号に基づいて光ディスク１００に記録されている情報信号が再生される。
前記サーボ信号生成回路１７４および情報信号再生回路１７５で得られた信号の一部はコントロール回路１７６に送られる。このコントロール回路１７６にはスピンドルモータ駆動回路１７１、アクセス制御回路１７２、サーボ信号生成回路１７４、レーザ点灯回路１７７などが接続され、光ディスク１００を回転させるスピンドルモータ１８０の回転制御、アクセス方向およびアクセス位置の制御、対物レンズのサーボ制御、光ピックアップ装置１７０内の半導体レーザ発光光量の制御などが行われる。

実施例６では、光ピックアップ１７０を搭載した、光学的記録再生装置について説明する。図１９は光学的記録再生装置の概略構成である。この装置で前記図１８に説明した光学的情報記録再生装置と相違する点は、コントロール回路１７６とレーザ点灯回路１７７の間に情報信号記録回路１７８を設け、情報信号記録回路１７８からの記録制御信号に基づいてレーザ点灯回路１７７の点灯制御を行って、光ディスク１００へ所望の情報を書き込む機能が付加されている点である。

実施例１における光ピックアップ装置と光ディスクの配置を示す図である。 実施例１における光ピックアップ装置を説明する図である。 実施例１における回折格子を説明する図である。 実施例１における従来５ビームＤＰＰ方式を用いた光ピックアップ装置を説明する図である。 実施例１における従来５ビームＤＰＰ方式の回折格子を説明する図である。 実施例１における５ビームＤＰＰ方式の原理を説明する図である。 実施例１におけるオフセンタ量とトラックの角度変化量を示した図である。 実施例１における従来５ビームＤＰＰ方式がトラック角度依存することを説明する図である。 実施例１における本発明がトラック角度に依存しないことを説明する図である。 実施例１におけるディスク上のスポット配置を示す図である。 実施例１における本方式と従来５ビームＤＰＰ方式についてオフセンタ量に対するトラッキング誤差信号変動量を比較した図である。 実施例１における回折格子を説明する図である。 実施例２における光ピックアップ装置を説明する図である。 実施例２における回折格子を説明する図である。 実施例３における光ピックアップ装置を説明する図である。 実施例３における回折格子を説明する図である。 実施例４における光ピックアップ装置を説明する図である。 実施例５における光学的再生装置を説明する図である。 実施例６における光学的記録再生装置を説明する図である。

符号の説明

１：光ピックアップ装置、２：対物レンズ、３：対物レンズ、５：駆動装置、６、アクチュエータ、７：駆動機構、１０：スピンドル、５０：半導体レーザ、５１：回折格子、５２：ビームスプリッタ、５３：コリメートレンズ、５４：フロントモニタ、５５：ビームエキスパンダ、５６：立ち上げミラー、５７：検出レンズ、５８：光検出器、５９：回折格子、６０：回折格子、６１：回折格子、６２：ビームスプリッタ、１００：光ディスク、１５０：半導体レーザ、１５１：補助レンズ、１５２：回折格子、１５３：ビームスプリッタ、１５４：ビームスプリッタ、１５５：コリメートレンズ、１５６：立ち上げミラー、１５７：アクチュエータ、１５８：ＣＤ・ＤＶＤ用互換対物レンズ、１５９：検出レンズ、１６０：光検出器、１６１：フロントモニタ、１７０：光ピックアップ装置、１７１：スピンドルモータ、１７２：アクセス制御、１７３：アクチュエータ駆動回路、１７４：サーボ信号生成回路、１７５：情報信号再生回路、１７６：コントロール回路、１７７：レーザ点灯回路、１７８：情報記録回路、１８０：スピンドルモータ、５００：トラック、５１０：検出面（サブ）、ａ：本発明のメイン光スポット、ｂ：本発明の第１領域から回折された＋１次光スポット、ｃ：本発明の第２領域から回折された＋１次光スポット、ｄ：本発明の第１領域から回折された−１次光スポット、ｅ：本発明の第２領域から回折された−１次光スポット

Claims (6)

1. 半導体レーザと、
   前記半導体レーザから出射された光束を少なくとも５本の光束に分岐する分岐手段と、
   前記５本の光束を集光して光ディスクの記録面上に各々独立した５個の集光スポットを照射する集光光学系と、
   前記５個の集光スポットの前記光ディスクからの反射光を各々２分割以上に分割された少なくとも３つの受光面で受光するように配置された光検出器と、
   を備え、ＤＰＰ方式によるトラッキング誤差信号の検出が可能な光ピックアップ装置であって、
   前記分岐手段は、第１及び第２及び第３の少なくとも３つの領域に分割された回折格子であって、前記第１の領域と前記第３の領域は前記第２の領域を挟み、
   前記第１の領域を回折した光束の光ディスク上での集光位置と前記第３領域を回折した光束の光ディスク上での集光位置はｎを整数、光ディスクの案内溝間隔をｔとしたとき、光ディスク半径方向に略（２ｎ−１）×ｔ／２だけ各々間隔を空け配置させたことを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 半導体レーザと、
   前記半導体レーザから出射された光束を少なくとも３本の光束に分岐する分岐手段と、
   前記３本の光束を集光して光ディスクの記録面上に各々独立した３個の集光スポットを照射する集光光学系と、
   前記３個の集光スポットの前記光ディスクからの反射光を各々２分割以上に分割された少なくとも３つの受光面で受光するように配置された光検出器と、
   を備え、ＤＰＰ方式によるトラッキング誤差信号の検出が可能な光ピックアップ装置であって、
   前記分岐手段は、第１及び第２及び第３の少なくとも３つの領域に分割された回折格子であって、前記第１の領域と前記第３の領域は前記第２の領域を挟み、
   前記第１の領域を回折した光束の光ディスク上での集光位置と前記第３領域を回折した光束の光ディスク上での集光位置はｎを整数、光ディスクの案内溝間隔をｔとしたとき、光ディスク半径方向に略（２ｎ−１）×ｔ／２だけ各々間隔を空け配置させたことを特徴とする光ピックアップ装置。
3. 請求項１または請求項２いずれか記載の光ピックアップ装置であって、
   前記回折格子の第１及び第２及び第３の３領域の分割方向は対物レンズがシフトする方向に対応していることを特徴とする光ピックアップ装置。
4. 請求項１ないし請求項３いずれか記載の光ピックアップ装置であって、
   前記分岐手段である回折格子の第２の領域は格子構造でないことを特徴とする光ピックアップ装置。
5. 請求項１ないし請求項３いずれか記載の光ピックアップ装置であって、
   前記分岐手段である回折格子の第２の領域は減光フィルターであることを特徴とする光ピックアップ装置。
6. 請求項１ないし５いずれか記載の光ピックアップ装置と、
   前記光ピックアップ装置内における前記半導体レーザを駆動するレーザ点灯回路と、
   前記光ピックアップ装置内の前記光検出器から検出された信号を用いてフォーカス誤差信号やトラッキング誤差信号を生成するサーボ信号生成回路と、
   光ディスクに記録された情報信号を再生する情報信号再生回路とを搭載した光学的情報再生装置または光学的情報記録再生装置。

Images