JP5002445B2 - 光ピックアップ装置および光ディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ピックアップ装置および光ディスク装置に関する発明である。

本技術分野の背景技術としては、例えば特許文献１（特開２００４−２８１０２６号公報）がある。本特許文献１には、課題として「ＴＥ信号振幅の変動量をΔＰＰ＝（振幅ａ−振幅ｂ）／（振幅ａ＋振幅ｂ）と定義し、上記のような従来の構成によってＴＥ信号を検出する場合、変動量ΔＰＰは０．６９、ずれｏｆｔ１は＋３３ｎｍ、ずれｏｆｔ２は−３３ｎｍと、大きな値を示す。このようにＴＥ信号振幅の変動量ΔＰＰが大きく変動すると、トラックＴｎ−１及びＴｎではトラッキング制御の利得が低下して、トラッキング制御が不安定になり、情報を信頼性高く記録及び再生することができないという問題があった。」にと記載があり、解決手段として「本発明に係るさらに他の光情報装置は、光ビームを出射する光源と、前記光源から出射された光ビームをトラックを有する光記憶媒体上に集光する集光手段と、前記光記憶媒体で反射・回折された光ビームを分岐する分岐手段と、前記分岐された光ビームを複数の領域によって分割する分割手段と、前記分割手段で分割された光ビームを検出し、検出した光量に応じて電流信号を出力する複数の検出領域を有する光検出手段と、前記光検出手段から出力された電流信号を電圧信号に変換する複数の変換手段と、前記分割手段に配置された前記複数の領域のうち、トラッキング誤差信号成分を主に含む領域を第１の領域とし、トラッキング誤差信号のオフセット成分を主に含む領域を第２の領域とし、前記第１の領域から得られる電圧信号から、前記第２の領域から得られる電圧信号に係数をかけて差し引くことでトラッキング誤差信号を生成するトラッキング誤差信号生成手段とを備え、前記第１の領域を通った光ビームが前記光検出手段に到達する効率に比べて、前記第２の領域を通った光ビームが前記光検出手段に到達する効率が高いことを特徴とする。」と記載がある。

特開２００４−２８１０２６号公報

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。

特許文献１では光ディスク上に１つの光ビームを照射し、ディスクによる回折光を回折格子で分割して検出している。これにより２層ディスクであっても安定したトラッキング制御が行えると記載している。ところが、特許文献１のような構成ではフォーカス誤差信号にノイズが発生してしまい問題となる。

そこで本発明の目的は、フォーカス誤差信号のノイズを低減し、２層以上の記録面を有するディスクに対して安定したフォーカス制御およびトラッキング制御可能な光ピックアップ装置あるいは光ディスク装置を提供することである。

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。
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば次のとおりである。

本発明に従う光ピックアップ装置は、半導体レーザと、該半導体レーザから出射した光束を集光して光ディスクに照射するための対物レンズと、集光された前記光束を前記光ディスク上の所定の位置に照射するために前記対物レンズを移動させるためのアクチュエータと、前記光ディスク上のトラックから回折した前記光束を受光する光検出器を備える。前記光検出器は第１領域、第２領域、第３領域、第４領域の４領域を有する受光部があり、前記第１領域と第３領域は前記受光部の中心軸に対して線対称であり、前記第２領域と第４領域は前記受光部の中心軸に対して線対称であり、前記第２領域と第４領域は前記受光部の中心軸から離れても同じ幅であるもしくは離れるにしたがって幅が狭くなり、前記光ディスク上のトラックにより回折された回折光のうち、前記第１領域、第３領域には、０次回折光が入射し、前記第２領域、第４領域には、０次、±１次回折光が入射し、前記光ディスクから得られる非点収差方式によるフォーカス誤差信号は、前記第１領域、第３領域で検出される信号により生成する。

本発明によれば複数の情報記録面を有する情報記録媒体を記録再生する場合に、安定したサーボ信号を得ることが可能な光ピックアップおよびこれを搭載した光ディスク装置を提供することができる。

以下に、本発明の実施の形態を説明する。

図５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５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いる。また光ピックアップ装置上のアクチュエータ５には対物レンズ２が搭載されており、この対物レンズ２から光ディスク上に光が照射される。対物レンズ２から出射した光は光ディスク１００上にスポットを形成し、光ディスク１００を反射する。この反射光を検出することでフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号が生成される。

上記のような光ピックアップ装置において、図６は光学系について示している。ここではＢＤについて説明するが、ＨＤ ＤＶＤや他の記録方式で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の光ビームが発散光として出射される。半導体レーザ５０から出射した光ビームはビームスプリッタ５２を反射する。なお一部の光ビームはビームスプリッタ５２を透過しフロントモニタ５３に入射する。一般的にＢＤ−ＲＥ、ＢＤ−Ｒ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５３は記録型の光ディスク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上の光量をモニタすることが可能となる。

ビームスプリッタ５２を反射した光ビームはコリメートレンズ５１により略平行な光ビームに変換される。コリメートレンズ５１を透過した光ビームはビームエキスパンダ５４に入射する。ビームエキスパンダ５４は、光ビームの発散・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５４を出射した光ビームは立ち上げミラー５５を反射、１／４波長板５６を透過後、アクチュエータ５に搭載された対物レンズ２により光ディスク１００上に集光される。

光ディスク１００により反射した光ビームは、対物レンズ２、１／４波長板５６、立ち上げミラー５５、ビームエキスパンダ５４、コリメートレンズ５１、ビームスプリッタ５２を透過する。ビームスプリッタ５２を透過した光ビームは検出レンズ５７を経て、検出器１０に入射する。このとき、検出レンズ５７によって所定の非点収差が与えられるため、非点収差方式によってフォーカス誤差信号を検出できる構成となっている。

まず、トラッキング誤差信号検出の問題について説明を行う。一般的なトラッキング誤差信号検出方法として、差動プッシュプル方式が知られている。この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ビームをメインビームとサブビーム＋１次、サブビーム−１次に分割し、半径方向のメインビームから得られるプッシュプル（ＭＰＰ）信号とサブビーム＋１次とサブビーム−１次から得られるプッシュプル（ＳＰＰ）信号を以下の演算を行うことでＤＣオフセットを低減している。

なお、ｋはメインビームとサブビームの光量比を補正する係数である。

ところが、ＤＰＰ方式はＢＤやＨＤ ＤＶＤなどの２層ディスクを再生した場合に問題が起こる。これについて説明を行う。

２層ディスクは記録面が２面存在する光ディスクであり、それぞれの記録面で反射光が発生する。このため、２層ディスクではビームは光ディスクによって２つに分離され、２つの光路を辿って検出器に入射する。例えば片方の層に焦点を合わせた場合、その光ビームは検出器面上にスポット（信号光）を形成し、もう片方の層を反射した光ビーム（迷光）が検出器上にぼけた状態で入射する。この時、検出器上ではそれぞれの層を反射した信号光と迷光とが検出器面上で重なり合い、干渉が発生する。本来、周波数の同じレーザを出射したビームは時間的に変化しないが、光ディスクの回転によりそれぞれの層の間隔が変化するため、２つの光の位相関係が時間的に変化し、トラッキング誤差信号であるＤＰＰ信号の変動を引き起こす。このＤＰＰ信号の変動は主にＳＰＰ信号に大きく起因している。これは、メインビームとサブビーム＋１次光とサブビーム−１次の光量比は一般的に１０：１：１〜２０：１：１であり、メインビームに対して光量が小さいため、サブビームの信号光とメインビームの迷光との干渉が信号光に対して大きく発生してしまうのである。干渉については公知であるため説明は省略する。これにより、ＳＰＰ信号が大きく変動してしまい、結果としてトラッキング誤差信号であるＤＰＰ信号が大きく変動してしまうのである。トラッキング誤差信号の変動が発生すると、光ディスク上のスポットがトラックに沿って追従できなくなり、主に記録・再生信号劣化の問題が起こる。

この問題に対し、特許文献１では光ディスク上に１つのスポットを形成し、その反射光を複数の領域に分けることで信号光と迷光を分離して検出することで安定したトラッキング誤差信号を検出している。また、特許文献１ではフォーカス誤差信号および再生信号となるＲＦ信号を同時に検出するため非点収差方式のフォーカス誤差検出を採用している。ところが、非点収差方式は、トラック接線方向の検出器面ずれや非点収差によってフォーカス誤差信号にノイズ成分が発生することが問題となる。以下、非点収差方式の原理を含め簡単に説明する。

図１に非点収差方式の検出系を示す。ディスク１００を反射し、対物レンズ７１、コリメートレンズ７２、検出レンズ７３を透過し、検出器７４に入射する。ここでフォーカス誤差信号検出に着目すると検出レンズ７３は、シリンドリカル面を有しているため、光ディスク１００上スポットのフォーカスが合っているときの検出器面上のスポットは図２（２）のように円形となる。それに対し、フォーカスがあっていないときには、図２（１）、（３）のように検出器面上のスポットが対角方向に楕円状のスポットとなる。なお、図２（１）がフォーカス位置よりも対物レンズ７１が光ディスク１００に近づいた状態で、図２（３）がフォーカス位置よりも遠ざかった状態を示している。

ここでフォーカス誤差信号（ＦＥＳ）は以下の式で表される。

Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄはそれぞれ検出面ａ、ｂ、ｃ、ｄから得られた信号強度を示している。このように検出することでフォーカス誤差信号を得ることができる。

ところが上記したように非点収差方式は、トラック接線方向の検出器面ずれや非点収差によってフォーカス誤差信号にノイズ成分が発生し、安定したフォーカス誤差信号を生成できない問題がある。この点について以下説明を行っていく。

検出器７３に入射したスポットには、光ディスク１００を反射した信号光の他に、光ディスク１００の溝を回折した回折光も入射する。これにより、信号光と回折光の干渉が発生する。図３は光ディスク１００を反射した信号光と光ディスク１００を回折した回折光の干渉状態について示したものである。領域Ｚ１と領域Ｚ２が干渉領域である。この干渉領域を含む、以下の式で検出するとトラッキング誤差信号（ＴＥＳ）であるプッシュプル信号（ＰＰ）が得られる。

このＰＰ信号は溝横断を横断したときに発生する溝横断信号であり、ディスク上のトラックに追従するためには必要となる信号である。しかし、この信号がフォーカス誤差信号に発生することが問題となる。

ここで、図４は光ディスク上スポットのフォーカスが合っているときの検出器面上を示しており、（１）は検出器中心に入射した場合であり、（２）は光ディスク接線方向に対応する方向にずれて入射した場合を示している。図４（１）のように、検出器中心に入射したスポットでのフォーカス誤差信号は、ＡとＢを減算すると０、ＣとＤを減算すると０となるためプッシュプル信号は検出されない。ところが、図４（２）のようにスポットに対して検出器面ずれが起こるとＡとＢを減算しても、ＣとＤを減算しても領域Ｚ３が領域Ｚ４に相当する領域が残ることとなる。結果として、領域Ｚ３と領域Ｚ４の信号を減算することとなりＤＣ的なオフセットは発生しないもののＰＰ信号に相当するＡＣ的な信号を検出する。このＡＣ的な信号はノイズ成分（以下漏れ込みと呼ぶ）となり、光ディスク１００上をシークするときなどにおいてフォーカスサーボが追従できず、その回路が発振する問題が起こる。

また、非点収差の場合には検出器面上でフォーカス制御時のスポットが円ではなく楕円になってしまうことから漏れ込みが発生する。
このように、検出器面ずれや非点収差が発生するとフォーカスサーボが発振してしまう問題が起こる。

そしてさらに、近年実用化が期待されている、低コストで作製可能な有機色素のＢＤ、ＨＤ ＤＶＤディスクはＰＰ信号の変調度が大きいディスクなので、フォーカス誤差信号への溝横断信号の漏れ込みはさらに増加してしまう。

このため、特許文献１のような光学系構成では、フォーカス誤差信号への漏れ込みが課題となる。この漏れ込みを光学的に低減するためには、ピックアップの調整精度を向上する必要があり、コストアップにつながる。ただし、経時的な変化により検出器がずれてしまえば漏れ込みが発生するため、根本的な対策が必要となる。

フォーカス誤差信号への漏れ込み低減という観点では、特開８−６３７６１（以下特許文献２と呼ぶ）がある。これは、ディスク上トラックに依存した干渉領域である領域１と領域２をフォーカス誤差信号として検出していない。ただし、特許文献２のような構成では、対物レンズが変位した場合に、フォーカス誤差信号で検出される領域に干渉領域が入射することから漏れ込みが発生してしまうことが明らかである。またそれと同時に、トラッキング誤差信号検出において課題がある。特許文献２の構成は、１ビームまたは３ビームの構成が考えられる。１ビームの構成にした場合、干渉領域である領域１と領域２を含む領域の差動でトラッキング誤差信号を検出すると記載されているが、光ビームの強度分布を考慮すると実際には対物レンズの変位に伴ってＤＣオフセットが発生してしまい安定したトラッキング制御ができない問題がある。またこれに対し、対物レンズの変位に伴うＤＣオフセットを抑制するため３ビームを用いた場合（ＤＰＰ方式）には、上記したように２層ディスクでトラッキング誤差信号が変動するため問題となる。

このように、特許文献１、特許文献２のような構成ではＢＤの２層ディスク等でフォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号を満足するサーボ信号検出方式できない課題がある。

この課題に対し、本実施形態では、一例として、図７に示されるような８分割された構造の検出器１０を用いる。図７に示す検出器１０おいては、検出面ａ1、ｄ1（第１領域）とｂ1、ｃ1（第３領域）により構成される領域には光ディスク上のトラックにより回折された回折光のうち、０次回折光のみが照射され、検出面ｅ1、ｈ1（第２領域）とｆ1、ｇ1（第４領域）により構成される領域には、０次回折光と±１次回折光が照射される。第１領域と第３領域は、中心軸５００に対して線対称となっている。また、第１領域と第３領域は、中心軸５００に対して線対称となっている。ここで、中心軸５００は、検出器１０の受光面全体の中心を通り、受光面全体の１辺に平行な直線であり、光ピックアップが光ディスクドライブに組み込まれたときに、光ディスクのトラック半径方向に直交する方向になっている。図７に示されるように、検出面a１、ｄ1から構成される第１領域と検出面ｂ１、ｃ１から構成される第３領域は中心軸５００に接し、検出面ｅ１、ｈ1から構成される第２領域と検出面ｆ１、ｇ１から構成される第４領域は中心軸５００には接しないように配置されている。

さらに検出器１０の検出面ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１、ｅ１、ｆ１、ｇ１、ｈ１から得られたＡ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１、Ｅ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１の信号を以下の演算によりフォーカス誤差信号（ＦＥＳ）、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）、ＲＦ信号を生成する。

なお、ｋｔ１は対物レンズが変位した際にトラッキング誤差信号でＤＣ成分を発生させないようにする係数である。

上記演算式からわかるようにディスク上トラックに依存した干渉領域である領域１と領域２をフォーカス誤差信号の検出信号として用いていない。これにより、漏れ込みの少ない安定したフォーカス誤差信号検出が可能となる。また対物レンズが変位しても干渉領域がフォーカス誤差信号として検出されないことから、対物レンズが変位しても漏れ込みの少ない安定したフォーカス誤差信号検出が可能となる。

トラッキング誤差信号は、対物レンズの変位に対して（Ｅ１＋Ｈ１）−（Ｆ１＋Ｇ１）の信号はＡＣ成分とＤＣ成分を発生するのに対し、（Ａ１＋Ｄ１）−（Ｂ１＋Ｃ１）の信号はＤＣ成分のみを発生する。このため、対物レンズが変位してもＤＣ成分の発生しない安定した、トラッキング誤差信号が得られる。また、ＤＰＰ方式のようにサブの信号を用いないことから２層ディスクによる干渉信号の影響も受けにくい。

なお、ここでは検出器のパターンをトラック半径方向と平行に分割したが、図８のように半径方向から角度があってもよい。すなわち、図８に示すように、検出面ａ1とｅ1の境界線、検出面ｂ1とｆ１の境界線、検出面ｃ１とｇ１の境界線、検出面ｄ１とｈ１の境界線が、それぞれ、ディスク半径方向と平行ではなく、所定の角度を有するように構成されていても良い。図８に示した例では、検出面ｅ1、ｆ１、ｇ1、ｈ1の中心軸方向の幅が、中心軸から遠ざかるにしたがって狭くなるような角度で各検出面の境界線が形成されている。

図９は本発明の第２の実施例に係る光ピックアップの光学系の一例を示した概略構成図である。実施例１との違いは復路光学系に回折格子１１を設けていることを特徴としている。また、検出器１０のパターンが異なることも特徴となる。

回折格子１１は、例えば図１０のようなパターンになっており、回折格子１１に入射した光ビームは０次光および＋１次光を出射する。回折格子１１の分光比は例えば０次光：＋１次光＝７：３であるとする。

図１０に示すパターンの回折格子１１では、格子領域Ｄａ、Dｄ（第１領域）とDｂ、Dｃ（第３領域）により構成される領域には光ディスク上のトラックにより回折された回折光のうち、０次回折光のみが照射され、格子領域Ｄｅｈ（第２領域）、Ｄｆｇ（第４領域）により構成される領域には、０次回折光と±１次回折光が照射される。格子領域ＤａとＤｃとから構成される領域は、格子領域ＤｂとＤｄとから構成される領域と、中心軸５０１に対して線対称となっている。また、格子領域Ｄｅｈは、格子領域Ｄｆｇと中心軸５０１に対して線対称となっている。ここで、中心軸５０１は、回折格子１１の中心を通り、回折格子の１辺に平行な直線であり、光ピックアップが光ディスクドライブに組み込まれたときに、光ディスクのトラック半径方向に直交する方向になっている。図１０に示されるように、格子領域Ｄａ、Dｂ、Dｃ、Dｄは中心軸５０１に接し、格子領域Ｄｅｈ、Ｄｆｇは中心軸５０１には接しないように構成されている。

また、回折格子１１のＤａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ、Ｄｅｈ、Ｄｆｇ領域を回折した＋１次光はそれぞれ、図１１に示す検出器の検出面ａ１２、ｂ１２、ｃ１２、ｄ１２、ｅｈ１２、ｆｇ１２に入射し、０次光は、８分割検出面ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２、ｅ２、ｆ２、ｇ２、ｈ２に入射する。
検出面ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２、ｅ２、ｆ２、ｇ２、ｈ２、ａ１２、ｂ１２、ｃ１２、ｄ１２、ｅｈ１２、ｆｇ１２から得られたＡ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２、Ｅ２、Ｆ２、Ｇ２、Ｈ２、Ａ１２、Ｂ１２、Ｃ１２、Ｄ１２、ＥＨ１２、ＦＧ１２の信号を以下の演算によりフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号、ＲＦ信号を生成する。

なお、ｋｔ２は対物レンズが変位した際にトラッキング誤差信号でＤＣ成分を発生させないようにする係数である。また、例えば検出面ａ２とｃ２、ｂ２とｄ２、ｅ２とｇ２、ｆ２、ｈ２を結線してもよい。

このようにディスク上のトラックに依存した干渉領域を検出しないことにより、安定したフォーカス誤差信号が検出できる。また対物レンズが変位しても干渉領域がフォーカス誤差信号として検出されないことから、対物レンズが変位しても漏れ込みの少ない安定したフォーカス誤差信号検出が可能となる。

トラッキング誤差信号は、対物レンズの変位に対して（ＥＨ２―ＦＧ２）の信号はＡＣ成分とＤＣ成分を発生するのに対し、（Ａ２＋Ｄ２）―（Ｂ２＋Ｃ２）の信号はＤＣ成分のみを発生する。このため、対物レンズが変位してもＤＣ成分を発生しない安定した、トラッキング誤差信号が得られる。また、トラッキング誤差信号を検出する検出面は他層からの迷光を入射させない構成となるためトラッキング誤差信号の変動が大きく抑制できる。

以上のような構成とすることで安定したフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号を検出することが可能となる。

なお、ここでは検出器のパターンをトラック半径方向と平行に分割したが、図１２（ａ）のように、ディスク半径方向と平行ではなく、所定の角度を有するように構成されていても良い。また図１２（ｂ）、（ｃ）のようにX領域（第５領域）を有する回折格子パターンとなってもよい。
さらに回折格子の分光比についてはあくまでも参考値であり、これ以外の分光比であってもよい。また、説明では＋１次光を用いたがー１次光であってもよい。

図１３は本発明の第３の実施例に係る光ピックアップの検出器の一例を示した概略構成図である。光学系は図９と同様の構成であり、実施例２との違いは復路光学系に回折格子１１が偏光回折格子であることを特徴としている。また、検出器１０のパターンが異なることも特徴となる。

偏光回折格子１１は、例えば図１０や図１２のようなパターンになっており、偏光回折格子１１に入射した光ビームはその偏光方向に応じて透過光と回折＋１次光、−1次光として出射する。このため、偏光回折格子１１を透過した光と回折した光の偏光面が直交することになる。さらに、偏光回折格子の光軸方向の回転角度により分光比を変えることができる。ここで、分光比を例えば透過光：＋１次光（または−1次光）＝７：３となる回転角度であるとする。ここで偏光回折格子１１のＤａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ領域は＋１次光を出射、Ｄｅｈ、Ｄｆｇ領域は−１次光を出射するとする。さらに、偏光回折格子１１のＤａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ、Ｄｅｈ、Ｄｆｇ領域を回折した＋１次光（または−１次光）はそれぞれ、図１３に示す検出器の検出面ａ１３、ｂ１３、ｃ１３、ｄ１３、ｅｈ１３、ｆｇ１３に入射し、透過は、８分割検出面ａ３、ｂ３、ｃ３、ｄ３、ｅ３、ｆ３、ｇ３、ｈ３に入射する。

検出面ａ３、ｂ３、ｃ３、ｄ３、ｅ３、ｆ３、ｇ３、ｈ３、ａ１３、ｂ１３、ｃ１３、ｄ１３、ｅｈ１３、ｆｇ１３から得られたＡ３、Ｂ３、Ｃ３、Ｄ３、Ｅ３、Ｆ３、Ｇ３、Ｈ３、Ａ１３、Ｂ１３、Ｃ１３、Ｄ１３、ＥＨ１３、ＦＧ１３の信号を以下の演算によりフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号、ＲＦ信号を生成する。

なお、ｋｔ３は対物レンズが変位した際にトラッキング誤差信号でＤＣ成分を発生させないようにする係数である。また、例えば検出面ａ３とｃ３、ｂ３とｄ３、ｅ３とｇ３、ｆ３とｈ３を結線してもよい。

トラッキング誤差信号検出には２つの直交する直線偏光は干渉しないという偏光特性を利用している。例えば、図１３中の０次光は検出器ａ１３、ｂ１３、ｆｇ１３、ｅｈ１３に入射しているが透過光と回折＋１次光、透過と回折−１次光の偏光が直交しているため干渉は発生しなく、安定したトラッキング誤差信号を検出できる。また、検出面を近づけることで検出器が小型になる。これにより、単純に部品コストだけでなく検出器および回折格子の調整が簡単になり、調整によるコストアップを防ぐことが可能となる。

以上のような構成とすることで安定したフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号を検出することが可能となる。

ここで、偏光回折格子１１の光軸方向の回転角による分光比はあくまでも参考値であり、これ以外の分光比であってもよい。

図１４は本発明の第４の実施例に係る光ピックアップの検出器の一例を示した概略構成図である。光学系は図９と同様の構成であり、実施例２との違いは復路光学系の回折格子１１がブレーズ回折格子であることを特徴としている。また、検出器１０のパターンが異なることも特徴となる。
ブレーズ回折格子１１は、例えば図１０や図１２のようなパターンになっており、ＤｆｇとＤｅｈは格子形状、それ以外は格子形状となっていない。このため、ＤｆｇとＤｅｈ以外の領域に入射した光ビームは、そのまま透過する。それに対し、ＤｆｇとＤｅｈ領域に入射した光ビームは回折される。ここで例えば、ＤｆｇとＤｅｈ領域の分光比０次光：−１次光：−２次光＝２０：５４：２０とする。また、ブレーズ回折格子１１のＤｆｇとＤｅｈ領域を回折したー１次光は、図１４に示す検出器の検出面ｓ４に入射し、−２次光は検出面ｉ４、ｊ４、ｋ４、ｌ４に入射する。そして、ＤｆｇとＤｅｈ以外の領域の光はそのまま透過し、検出面ａ４、ｂ４、ｃ４、ｄ４に入射する。
検出器１０の検出面ａ４、ｂ４、ｃ４、ｄ４、ｉ４、ｊ４、ｋ４、ｌ４、ｓ４から得られたＡ４、Ｂ４、Ｃ４、Ｄ４、Ｉ４、Ｊ４、Ｋ４、Ｌ４、Ｓ４の信号を以下の演算によりフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号、ＲＦ信号を生成する。

なお、ｋｔ４は対物レンズが変位した際にトラッキング誤差信号でＤＣ成分を発生させないようにする係数である。

トラッキング誤差信号は検出面ａ４、ｂ４、ｃ４、ｄ４と検出面Ｉ４、Ｊ４、Ｋ４、Ｌ４から得られる信号で検出される。ここで、検出面ａ４、ｂ４、ｃ４、ｄ４に入射する光ビームは検出器上で迷光と重なるが、信号光の光量が大きいため、変動がほとんど発生しない。また、検出面Ｉ４、Ｊ４、Ｋ４、Ｌ４上では信号光と迷光とが重ならないため、トラッキング誤差信号の変動は発生しない。

フォーカス誤差信号は、検出面ａ４、ｂ４、ｃ４、ｄ４で検出される。この検出面では、ディスク上トラックに依存した干渉領域を含む領域ｗ１の光量が小さいためフォーカス誤差信号の漏れ込みを低減することが可能となる。

以上のような構成とすることで安定したフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号を検出することが可能となる。

ここで、ブレーズ回折格子１１の分光比はあくまでも参考値であり、これ以外の分光比であってもよい。また、説明ではー１次光を用いたが＋１次光であってもよい。

図１５は本発明の第４の実施例に係る光ピックアップの検出器の一例を示した概略構成図である。光学系は図９と同様の構成であり、実施例２との違いは復路光学系の回折格子１１が部分波長板と偏光回折格子の一体型素子であることを特徴としている。また、検出器１０のパターンが異なることも特徴となる。

回折格子１１の部分波長板は、例えば図１６のようなパターンになっており、領域ＨＷ１、ＨＷ２は１／２波長板になっており、この領域ＨＷ１、ＨＷ２を透過した光ビームは、その他の領域を透過した光ビームと偏光がほぼ直交する構成となっている。また、偏光回折格子は領域ＨＷ１、ＨＷ２の波長板によって変換された偏光のみを回折する回折格子となっている。ここで例えば、偏光回折格子の分光比０次光：＋１次光：−１次光＝０：７：３とする。

回折格子１１の部分波長板ＨＷ１とＨＷ２領域を回折した＋１次光は、図１５に示す検出器の検出面ｓ５に入射し、−１次光は検出面ｉ５、ｊ５、ｋ５、ｌ５に入射する。そして、ＨＷ１とＨＷ２以外の領域の光はそのまま透過し、検出面ａ５、ｂ５、ｃ５、ｄ５に入射する。

検出器１０の検出面ａ５、ｂ５、ｃ５、ｄ５、ｉ５、ｊ５、ｋ５、ｌ５、ｓ５から得られたＡ５、Ｂ５、Ｃ５、Ｄ５、Ｉ５、Ｊ５、Ｋ５、Ｌ５、Ｓ５の信号を以下の演算によりフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号、ＲＦ信号を生成する。

なお、ｋｔ５は対物レンズが変位した際にトラッキング誤差信号でＤＣ成分を発生させないようにする係数である。

トラッキング誤差信号は検出面ａ５、ｂ５、ｃ５、ｄ５と検出面Ｉ５、Ｊ５、Ｋ５、Ｌ５から得られる信号で検出される。ここで、検出面ａ５、ｂ５、ｃ５、ｄ５に入射する光ビームは検出器上で信号光と迷光と重なるが、信号光の光量が大きいため、変動がほとんど発生しない。また、検出面Ｉ５、Ｊ５、Ｋ５、Ｌ５上では信号光と迷光とが重なるが偏光が直交しているため、変動は発生しない。このような構成にすることでトラッキング誤差信号の変動を低減することが可能となる。

フォーカス誤差信号は、検出面ａ５、ｂ５、ｃ５、ｄ５で検出される。この検出面には、ディスク上トラックに依存した干渉領域を検出しないためフォーカス誤差信号の漏れ込みを低減することが可能となる。

以上のような構成とすることで安定したフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号を検出することが可能となる。

ここで、偏光回折格子１１の分光比はあくまでも参考値であり、これ以外の分光比であってもよい。また、ここでは１／２波長板で説明したが、他の波長板を用いてもよい。さらに、偏光回折格子の回折しない一部の偏光を検出面ａ５、ｂ５、ｃ５、ｄ５に入射させてもよい。加えて、波長板と偏光回折格子が分離されていてもよい。

図１７は本発明の第３の実施例に係る光ピックアップの検出器の一例を示した概略構成図である。光学系は図９と同様の構成であり、実施例２との違いは復路光学系に回折格子１１が偏光回折格子であることを特徴としている。また、検出器１０のパターンが異なることも特徴となる。

偏光回折格子１１は、例えば図１０や図１２のようなパターンになっており、偏光回折格子１１に入射した光ビームはその偏光方向に応じて透過光・回折光となる。ここで、偏光回折格子１１の光軸方向の回転角度により分光比を変えることができるので、例えば透過光：＋１次光：−１次光＝１５：１：１となる回転角度であるとする。また、透過光と回折光は偏光が直交している。

ここで偏光回折格子１１のＤａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ領域を回折した光ビームは信号光、迷光ともに検出器に入射しない。また、Ｄｅｈ、Ｄｆｇ領域を回折した＋１次光は検出面ｍ６、ｎ６、ｏ６、ｐ６に入射し、−１次光は検出面ｉ６、ｊ６、ｋ６、ｌ６に入射する。さらに、偏光回折格子により回折されなかった光ビームは、検出面ａ６、ｂ６、ｃ６、ｄ６に入射する。

検出面ａ６、ｂ６、ｃ６、ｄ６、ｉ６、ｊ６、ｋ６、ｌ６、ｍ６、ｎ６、ｏ６、ｐ６から得られたＡ６、Ｂ６、Ｃ６、Ｄ６、Ｅ６、Ｉ６、Ｊ６、Ｋ６、Ｌ６、Ｍ６、Ｎ６、Ｏ６、Ｐ６の信号を以下の演算によりフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号、ＲＦ信号を生成する。

なお、ｋｆ６は偏光回折格子の分光比によって生ずる光量差を補正する係数である。ｋｔ６は対物レンズが変位した際にトラッキング誤差信号でＤＣ成分を発生させないようにする係数である。また、例えば検出面Ｉ６とＭ６、Ｊ６とＮ６、Ｋ６とＯ６、Ｌ６とＰ６を結線してもよい。

トラッキング誤差信号は検出面ａ６、ｂ６、ｃ６、ｄ６と検出面Ｉ６、Ｊ６、Ｋ６、Ｌ６、Ｍ６、Ｎ６、Ｏ６、Ｐ６から得られる信号で検出される。ここで、検出面ａ６、ｂ６、ｃ６、ｄ６に入射する光ビームは検出器上で信号光と迷光と重なるが、信号光の光量が大きいため、変動がほとんど発生しない。また、検出面Ｉ６、Ｊ６、Ｋ６、Ｌ６、Ｍ６、Ｎ６、Ｏ６、Ｐ６上では信号光と迷光とが重なるが偏光が直交しているため、変動は発生しない。このような構成にすることでトラッキング誤差信号の変動を低減することが可能となる。

フォーカス誤差信号は、検出面ａ５、ｂ５、ｃ５、ｄ５と検出面Ｉ６、Ｊ６、Ｋ６、Ｌ６、Ｍ６、Ｎ６、Ｏ６、Ｐ６から得られる信号で検出される。ここで、検出面ａ６、ｂ６、ｃ６、ｄ６から得られる信号は通常の非点収差方式のために漏れ込みが発生する。しかし、検出面Ｉ６、Ｊ６、Ｋ６、Ｌ６、Ｍ６、Ｎ６、Ｏ６、Ｐ６から得られる信号は、ディスク上トラックに依存した干渉領域を検出しないためフォーカス誤差信号の漏れ込みが発生しない。このため、最終的に得られる信号は、通常の非点収差方式に対し漏れ込みが低減しているのである。

以上のような構成とすることで安定したフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号を検出することが可能となる。

ここで、偏光回折格子１１の光軸方向の回転角による分光比はあくまでも参考値であり、これ以外の分光比であってもよい。

実施例７では、光ピックアップ装置１を搭載した、光学的情報再生装置について説明する。図１８は光学的情報再生装置の概略構成である。光ピックアップ装置１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１７３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１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１内に組み込むこともできる。

光ピックアップ装置１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づ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１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１７３、サーボ信号生成回路１７４、レーザ点灯回路１７７、球面収差補正素子駆動回路１７９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１内の半導体レーザ発光光量の制御、ディスク基板厚さの違いによる球面収差の補正などが行われる。

実施例８では、光ピックアップ装置１を搭載した光学的情報記録再生装置（光ディスク装置）について説明する。図１９は光学的情報記録再生装置の概略構成である。この装置で前記図１９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。

以上、本発明に従う光ピックアップ及び光ディスク装置の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良や変形を行うことができる。

非点収差方式のフォーカス誤差信号検出を説明する図である。 非点収差方式のフォーカス誤差信号検出を説明する図である。 フォーカス誤差信号検出の漏れ込みを説明する図である。 フォーカス誤差信号検出の漏れ込みを説明する図である。 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説明する図である。 実施例１における本発明の光学系を説明する図である。 実施例1における本発明の受光部を示す図である。 実施例1における図７以外の受光部を示す図である。 実施例２における本発明の光学系を説明する図である。 実施例２における本発明の回折格子面を示す図である。 実施例２における本発明の検出部を示す図である。 実施例２における図１０以外の回折格子面を示す図である。 実施例３における本発明の検出部を示す図である。 実施例４における本発明の検出部を示す図である。 実施例５における本発明の検出部を示す図である。 実施例５における本発明の部分波長板を示す図である。 実施例６における本発明の検出部を示す図である。 実施例７における光学的情報再生装置を説明する図である。 実施例８における光学的情報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、５：アクチュエータ、７：駆動機構、１０：検出器、１１：回折格子、５０：半導体レーザ、５１：コリメートレンズ、５２：ビームスプリッタ、５３：フロントモニタ、５４：ビームエキスパンダ、５５：立ち上げミラー、５６：１／４波長板、５７：検出レンズ、１００：光ディスク、１７１：スピンドルモータ回路、１７２：アクセス制御回路、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、１７９：球面収差補正素子駆動回路、１８０：スピンドルモータ

Claims (4)

1. 光ピックアップ装置であって、
   半導体レーザと、
   該半導体レーザから出射した光束を集光して光ディスクに照射するための対物レンズと、
   集光された前記光束を前記光ディスク上の所定の位置に照射するために前記対物レンズを移動させるためのアクチュエータと、
   前記光ディスクから回折した前記光束を回折する偏光回折格子と、
   前記偏光回折格子によって回折された前記光束を受光する光検出器を備え、
   前記偏光回折格子は第１領域、第２領域、第３領域、第４領域の４領域を有し、
   前記第１領域と第３領域は前記偏光回折格子の中心軸に対して線対称であり、
   前記第２領域と第４領域は前記偏光回折格子の中心軸に対して線対称であり、
   前記第２領域と第４領域は前記中心軸から離れても同じ幅であるもしくは離れるにしたがって幅が狭くなり、
   前記光ディスク上のトラックにより回折された回折光のうち、
   前記第１領域、第３領域には、０次回折光が入射し、
   前記第２領域、第４領域には、０次、±１次回折光が入射し、
   前記偏光回折格子の第１領域、第３領域を回折または透過した前記光束を前記光検出器で検出することで得られる信号によりフォーカス誤差信号を生成し、
   前記偏光回折格子を透過した光束の偏光と回折した光束の偏光が略直交していることを特徴とした光ピックアップ装置。
2. 光ピックアップ装置であって、
   半導体レーザと、
   該半導体レーザから出射した光束を集光して光ディスクに照射するための対物レンズと、
   集光された光束を前記光ディスク上の所定の位置に照射するために前記対物レンズを移動させるためのアクチュエータと、
   前記光ディスクから回折した前記光束を回折する偏光回折格子と、
   前記偏光回折格子によって回折された前記光束を受光する光検出器を備え、
   前記偏光回折格子は第１領域、第２領域、第３領域、第４領域、第５領域の５領域を有し、
   前記第１領域と第３領域は前記偏光回折格子の中心軸に対して線対称であり、
   前記第２領域と第４領域は前記偏光回折格子の中心軸に対して線対称であり、
   前記第２領域と第４領域は前記中心軸から離れても同じ幅であるもしくは離れるにしたがって幅が狭くなり、
   前記光ディスク上のトラックにより回折された回折光のうち、
   前記第１領域、第３領域には、０次回折光が入射し、
   前記第２領域、第４領域には、０次、±１次回折光が入射し、
   前記偏光回折格子の第１領域、第３領域を回折または透過した前記光束を前記光検出器で検出することで得られる信号によりフォーカス誤差信号を生成し、
   前記偏光回折格子を透過した光束の偏光と回折した光束の偏光が略直交していることを特徴とした光ピックアップ装置。
3. 光ディスク装置であって、
   半導体レーザと、
   該半導体レーザから出射した光束を集光して光ディスクに照射するための対物レンズと、
   集光された前記光束を前記光ディスク上の所定の位置に照射するために前記対物レンズを移動させるためのアクチュエータと、
   前記光ディスクから回折した前記光束を回折する偏光回折格子と、
   前記偏光回折格子によって回折された前記光束を受光する光検出器を備え、
   前記偏光回折格子は第１領域、第２領域、第３領域、第４領域の４領域を有し、
   前記第１領域と第３領域は前記偏光回折格子の中心軸に対して線対称であり、
   前記第２領域と第４領域は前記偏光回折格子の中心軸に対して線対称であり、
   前記第２領域と第４領域は前記中心軸から離れても同じ幅であるもしくは離れるにしたがって幅が狭くなり、
   前記光ディスク上のトラックにより回折された回折光のうち、前記第１領域、第３領域には、０次回折光が入射し、
   前記第２領域、第４領域には、０次、±１次回折光が入射し、前記偏光回折格子の第１領域、第３領域を回折または透過した前記光束を前記光検出器で検出することで得られる信号によりフォーカス誤差信号を生成し、
   前記偏光回折格子を透過した光束の偏光と回折した光束の偏光が略直交している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ディスク装置。
4. 光ディスク装置であって、
   半導体レーザと、該半導体レーザから出射した光束を集光して光ディスクに照射するための対物レンズと、集光された光束を前記光ディスク上の所定の位置に照射するために前記対物レンズを移動させるためのアクチュエータと、前記光ディスクから回折した前記光束を回折する偏光回折格子と、前記偏光回折格子によって回折された前記光束を受光する光検出器を備え、
   前記偏光回折格子は第１領域、第２領域、第３領域、第４領域、第５領域の５領域を有し、
   前記第１領域と第３領域は前記偏光回折格子の中心軸に対して線対称であり、
   前記第２領域と第４領域は前記偏光回折格子の中心軸に対して線対称であり、
   前記第２領域と第４領域は前記中心軸から離れても同じ幅であるもしくは離れるにしたがって幅が狭くなり、
   前記光ディスク上のトラックにより回折された回折光のうち、前記第１領域、第３領域には、０次回折光が入射し、
   前記第２領域、第４領域には、０次、±１次回折光が入射し、
   前記偏光回折格子の第１領域、第３領域を回折または透過した前記光束を前記光検出器で検出することで得られる信号によりフォーカス誤差信号を生成し、
   前記偏光回折格子を透過した光束の偏光と回折した光束の偏光が略直交している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ディスク装置。

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