JPH0421928A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

光ピックアップ装置

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JPH0421928A
JPH0421928A JP2125139A JP12513990A JPH0421928A JP H0421928 A JPH0421928 A JP H0421928A JP 2125139 A JP2125139 A JP 2125139A JP 12513990 A JP12513990 A JP 12513990A JP H0421928 A JPH0421928 A JP H0421928A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、いわゆるコンパクトディスク、レーザディス
ク等の再生専用型光ディスクの再生を行う光学的再生装
置又は追記型、書換え可能型等の光ディスクに記録再生
を行う光学的記録再生装置において使用される光ピック
アップ装置に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、光ピックアップ装置として第7図に示すものが知
られている。半導体レーザ1からの出射光は回折素子2
によって回折され、0次回指光(メインビーム)と、こ
の0次回指光から図の紙面と直交する方向に離間する±
1次回折光(1対のサブビーム)とに分割される。
上記メインビーム及びサブビームは回折素子3によって
更に回折され、各ビームの0次回折光がコリメートレン
ズ4を通過し、対物レンズ5によって記録担体6上に集
光される。ここで、記録担体6に情報が物理的なピット
により記録されているものとすると、メインビームは情
報を読み取るべく、上記ピットに集光され、その反射強
度から情報信号が検出される。
又、2つのサブビームは、上記メインビームに関して対
称な位置であって、トラック方向に大きく、かつ、ラジ
アル方向に僅かにずれて集光され、2つのサブビームの
反射強度からトラッキング誤差信号を得るようになって
いる。
情報信号、トラッキング誤差信号及びフォーカス誤差信
号を得るため、記録担体6からの戻り光は対物レンズ5
、コリメートレンズ4を通過し、回折素子3にて回折さ
れ、その1次回折光が受光素子7に導かれる。
回折素子3は、記録担体6側から見ると、第8図に示す
ように、2つの分割領域3a・3bに分割され、各分割
領域3a・3bには互いに異なるピッチで格子3c・3
c・・・、3d・3d・・・が分割線3eに対し直角方
向に形成されている。なお、分割線3eの方向は記録担
体6のラジアル方向と同方向に設定されている。
一方、受光素子7は第9図に示すように、5つの受光領
域7a〜7eに分割されている。
ここで、半導体レーザ1から出射された光ビームが記録
担体6に対して合焦状態の時、回折素子3の分割領域3
aで回折されたメインビームは受光素子7における受光
領域7a・7b間の分割線7f上に集光されてスポット
状のビームQIを形成し、分割領域3bで回折されたメ
インビームは受光領域7C上に集光されてスポット状の
ビームQ2を形成する。又、2つのサブビームは受光領
域7d・7eにそれぞれ2つのスポット状ビームQ3 
・Q4、Qs  ・Q6を形成する。
受光領域7a〜7eから得られる出力信号をそれぞれ3
1□〜S1とすると、フォーカス誤差信号は(S、、 
 S+b)の演算で、トラッキング誤差信号は(S +
 a  S +、)の演算で、又、情報信号は(S 1
−+ S +b+ S +c)の演算でそれぞれ求めら
れる。
又、従来、第10図に示すような構成の光ピックアップ
装置も知られている。
ここでは、第7図の装置における回折素子2をなくして
ザブビームを生成しないようにし、コリメートレンズ4
及び対物レンズ5を通過した光ビームを記録担体6上の
1点に集光して、その反射強度分布からトラッキング誤
差信号を得るようにしている。
すなわち、第13図ら)に示すように、記録担体6上の
ビット列或いは案内溝等により形成されるトラック8の
中央に光ビームBが照射された場合、記録担体6からの
戻り光の強度分布(強度の低い部分をハツチングで示す
)は、第14図(ト))に示すように、上記光ビームB
の中心線ρ1−!、に対応する中心線1 z  l z
に対して線対称となり一方、第13図(a)又は(C)
に示すように、トラック8の中央から外周側又は内周側
にずれた位置に光ビームBが照射された場合は、戻り光
の強度分布は第14図(a)又は(C)に示すように、
上記中心線42z  42zに対して非対称となる。
このような現象を利用し、回折素子3” (第11図)
における分割線3e’の方向をトラック方向、つまり、
ラジアル方向と直交する方向とし、分割領域3a”で回
折される記録担体6からの戻り光の光量と分割WI3t
4sb’ で回折される戻り光の光量とを比較すること
により、トラッキング誤差信号を得ることができる。な
お、この場合、第12図に示すように、受光素子7゛は
3個の受光領域7a’〜7C”を備えており、分割領域
3aで回折された戻り光が、受光領域7a′ ・7b“
間の分割線7d”上に集光されてビームQ、゛を形成す
る一方、分割領域3b’で回折された戻り光が受光g域
7C′に集光されてビームQ2゛を形成するようになっ
ている。
受光領域7a”〜7C1から得られる出力信号をそれぞ
れ32m””” S 2cとすると、フォーカス誤差信
号は(Sz−5zb)の演算で、トラッキング誤差信号
は(Sza十5zb)  s2cの演算で、情報信号は
(Szs+Szh+5zc)の演算でそれぞれ求められ
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところが、まず、第7図の従来例では、回折素子2によ
り半導体レーザ1からの光ビームを3つのビームに分割
するので、例えば、追記型又は書換え可能型等の記録を
必要とする記録担体6を使用する場合、記録を行うメイ
ンビームに充分な光パワーを確保することが困難になる
問題がある。
更に、メインビームの光パワーが不充分になるので、受
光素子7上でも情報信号、フォーカス誤差信号の感度が
低下し、正確な情報の記録再生が困難になるものである
又、第10図に示す従来例においては、記録担体6上で
の合焦時に理論上は受光素子7“上のビームQ、゛ ・
Q2゛がスポットを形成する筈であるが、実際に光ピッ
クアップ装置を構成する場合、各種光学部品の性能上の
ばらつき、組立公差或いは半導体レーザ1の波長のばら
つき等により、第15図(a)に示すように、合焦時の
ビームQ・Qz’がある程度拡がるものである。従って
、合焦時にフォーカス誤差信号にオフセットが発生する
この場合、第15図(b)に示す如く、合焦時にビーム
Q、′が受光領域7a’  ・7b”上に均等に形成さ
れ、受光領域7a’  ・7b’の受光量が等しくなる
ように回折素子3゛を微調整すれば、上記のオフセット
が除去されるかのように思われる。
ところが、第13図(a)又は(C)のように、光ビー
ムBがトラック8の中央からずれると、第14図(a)
又は(C)に示す戻り光の強度分布から分かるように、
回折素子3゛上での戻り光の強度分布が分割w4域3a
’ と3b′とで不均一になるので、ビームQ、“の強
度分布も変化し、受光領域7a“と7b’ との受光量
が一致しなくなる。従って、トラッキング誤差があれば
合焦時にもフォーカス誤差信号にオフセットが発生し、
正確にフォーカス調整を行うことが不可能になる。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に係る光ピックアップ装置は、上記の課題を解決
するために、光源と、光源からの光を記録担体上に集光
させるとともに記録担体からの戻り光を回折素子に導く
光学系と、上記戻り光を受光素子側に回折させる回折素
子と、回折素子で回折された戻り光に基づいて少なくと
もフォーカス誤差及びトラッキング誤差の検出を行う受
光素子とを備えた光ピックアップ装置において、上記回
折素子は記録担体のトラック方向に対応する方向に延び
る分割線により互いに分割された少なくとも2つのトラ
ッキング用分割領域と、記録担体のラジアル方向に対応
する方向に延びる分割線により上記トラッキング用分割
領域と分割された少なくとも1つのフォーカス用分割領
域とを備える一方、上記受光素子は上記各トラッキング
用分割領域で回折された戻り光をそれぞれ受光する少な
くとも2つのトラッキング用受光領域と、上記フォーカ
ス用分割領域で回折された戻り光を受光する互いに隣接
する少なくとも2つのフォーカス用受光領域とを備えて
いることを特徴とするものであ〔作 用〕 上記の構成によれば、回折素子の少なくとも2つのトラ
ッキング用分割領域で回折され、受光素子における各ト
ラッキング用受光領域でそれぞれ受光される戻り光の光
量同士を比較することによりトラッキング誤差を検出す
ることができる。
又、回折素子におけるフォーカス用分割領域で回折され
、受光素子における互いに隣接する2つのフォーカス用
受光領域で受光される戻り光の光量同士を比較すること
によりフォーカス誤差を検出することができる。
又、各種光学部品の性能上のばらつき、組立公差、半導
体レーザの波長のばらつき等によりある程度拡がった受
光素子上のフォーカス誤差検出用ビームを微調整した時
でも、そのフォーカス誤差検出用ビームは回折素子上の
戻り光ビームのうち、トラックに対する光ビーム照射位
置によって変化する光強度分布の影響を受けないように
分割された部分のビームの回折光であるため、トラッキ
ング誤差がある場合でも常にほぼ一定のビーム強度を持
ち、フォーカス誤差信号にオフセットが発生することも
ない。
又、上記の構成によれば、光源からの光をメインビーム
及びサブビームに分割しないので、記録担体が記録を行
う形式のものであっても、記録に要する光パワーを充分
に確保できるものである。
〔実施例1〕 本発明の一実施例を第1図乃至第5図に基づいて説明す
れば、以下の通りである。
第3図及び第4図に示すように、光源としての半導体レ
ーザ11からの出射光は回折素子12により回折され、
その内のO次回指光がコリメートレンズ13を介して成
形プリズム14に入射する。成形プリズム14は、半導
体レーザ11からのほぼ楕円形の強度分布を有する光ビ
ームをほぼ円形の強度分布に成形して光パワーを有効利
用を図るための光学部品であって、半導体レーザ11の
出射光における短軸方向(X方向)を拡大するようにな
っている。
■ 成形プリズム14で成形された光ビームは対物レンズ1
5を介して記録担体16上に集光される。記録担体16
としては、再生専用型、追記型、書換え可能型等、各種
の方式のものを使用でき、記録担体16にはピット列又
は案内溝等によるトラック(具体的に図示せず)が形成
されている。
なお、コリメートレンズ13、成形プリズム14及び対
物レンズ15は光学系を構成する。
記録担体16からの戻り光は、対物レンズ15を経て成
形プリズム14で再びX方向が短軸となるほぼ楕円形の
強度分布とされ、コリメートレンズ13を介して回折素
子12に導かれて、第1図に示す如く、ビームRを形成
する。回折素子12は記録担体16側から見ると、記録
担体16のラジアル方向に対応するX方向に延びる分割
線12gと、この分割線12gの中心から記録担体16
のラジアル方向と直交するX方向、つまり、記録担体1
6のトラック方向に対応する方向に延びる分割線12h
とにより3つの分割領域12a〜12cに分割され、各
分割領域12a〜12cにそれぞれ格子12d・12d
・・・〜12f・12f・・・が形成されている。なお
、分割領域12b及び12c(トラッキング用分割領域
)の面積は互いに等しく、かつ、分割領域12b及び1
2cを合わせた面積と分割領域12a(フォーカス用分
割領域)の面積とが等しく設定されている。
分割領域12aの格子12d・12d・・・は分割線1
2gに対し直交する方向に延びる一方、分割領域12b
及び12cの格子12 e ・12 e −・・、12
f・12f・・・は分割線12hに対し互いに逆向きに
傾斜した方向に延びている。又、各格子12d・12d
・・・〜12f・12f・・・のピッチ及び上記格子の
傾きは、各分割領域12a〜12cと、後述する受光素
子17上での各分割領域12a〜12cからの回折光に
よるビームP、〜P3との相対位置によってそれぞれ決
定される。なお、収差を補正するため、各格子12d・
12d・・・〜12f・12f・・・の格子線は必要に
応じて緩やかな曲線を描いていても良い。
第2図(a)にも示すように、受光素子17は記録担体
16のトラック方向に対応するX方向に配列された4つ
の矩形状の受光領域17a〜17dに分割されている。
中央の2つの受光領域17a・17b(フォーカス用受
光領域)は、記録担体16のラジアル方向に対応するX
方向に延びる分割線17eにより分割される一方、両側
の受光領域17c・17d()ラッキング用受光領域)
は受光領域17a・17bとの間にX方向に所定の間隔
を隔てて設けられ、各受光領域17a〜17dは記録担
体16のラジアル方向に対応するX方向に延びている。
そして、半導体レーザ11からの出射光が記録担体16
に対して合焦状態の時に回折素子12の分割領域12a
で回折された戻り光が分割線17e上にスポット状のビ
ームP1 (第1図)を形成し、分割領域12bで回折
された戻り光が受光領域17c上にスポット状のビーム
P2を形成し、かつ、分割領域12cで回折された戻り
光が受光領域17d上にスポット状のビームP3を形成
するようになっている。
ここで、受光領域17a−176の出力信号をそれぞれ
5a−3dとすると、ビームP、はフォーカス誤差が生
じていない合焦時には、受光領域17a及び17’bに
等分に、理想的には分割線17e上にスポットとして形
成され、フォーカス誤差が生じた時にはいずれかの受光
領域17a又は17b上に拡がるので、フォーカス誤差
信号はシングルナイフェツジ法により(Sa−3b)の
演算で求められる。又、トラッキング誤差信号は、記録
担体16のトラック方向に対応するX方向の分割線12
hで分割された分割領域12b・12Cからの回折光同
士を比較することにより、プッシュプル法にて(Sc−
3d)の演算で求められる。更に、情報信号は(Sa+
Sb+Sc+Sd)の演算で求められる。
上記の構成において、合焦時にビームP、が分割線17
e上にスポットを形成せず、各種公差に起因しである程
度の拡がりを有する場合は、第2図(b)に示すように
、ビームPI゛が受光領域17a′および17b°に等
分に形成され、受光領域17a′及び17b′の出力信
号Sa及びsbが互いに等しくなるように回折素子12
を微調整すれば良い。その場合、本実施例では、トラッ
キング誤差により回折素子12上でのビームRの光強度
分布が変化したとしても、変化の方向は分割線12gと
平行方向であり、従って、変化の有無に係わらず分割領
域12aで回折されたビームP。
の受光領域17a及び17bでのそれぞれの受光量は変
化しない。そのため、トラッキング誤差に基づいてフォ
ーカス誤差信号にオフセットが生じることはない。
又、本実施例では、半導体レーザ11からの出射光をメ
インビームとサブビームに分割することなく記録担体1
6に導くようにしたので、光パワーを効率的に利用でき
、記録担体16が記録を必要とするものである場合に光
パワーを確保しやすくなる。
なお、上記の実施例では、回折素子12における分割領
域12aの面積と分割領域12b及び12Cを合わせた
面積とを等しくしたが、分割領域12aの面積と分割領
域12b及び12cを合わせた面積とは必ずしも等しく
しなくて良い。又、回折素子12に導かれる戻り光はほ
ぼ楕円形の強度分布を有するので、回折素子12もそれ
に対応させて楕円形状としても良い。
更に、上記の実施例では、回折素子12に導かれた戻り
光の長袖方向(X方向)が記録担体16のラジアル方向
に対応していたが、回折素子12に導かれた戻り光の長
軸方向が記録担体16のラジアル方向と直交する方向(
トラ・ンク方向)に対応している場合、第5図に示すよ
うに、回折素子12を上記の実施例とは90°回転させ
て配置するとともに、半導体レーザ11を基準とする受
光素子17の配置を上記の実施例とは90°回転させた
配置とすれば良い。
〔実施例2〕 本発明の他の実施例を第6図に基づいて説明する。
この実施例の光ピックアップ装置は光磁気ディスク記録
再生装置に組み込んで使用されるものであって、第1実
施例の成形プリズム14に代えてビーム成形機能を有す
る偏光ビームスプリッタ14′を備えている。なお、第
1実施例と等価の構成を有する部位には、図に同一の参
照番号を付して示す。
半導体レーザ11から出射された光ビームは回折素子1
2及びコリメートレンズ13を介して偏光ビームスブリ
ック14”に導かれ、ここで、はぼ楕円形の強度分布が
ほぼ円形の強度分布に成形された後、対物レンズ15を
介して、光磁気ディスクからなる記録担体16上に集光
される。
記録担体16からの戻り光は、いわゆるカー効果に基づ
き、記録担体16上の単位記録領域である各スポット領
域の磁化の向きが上向きの場合と下向きの場合とで互い
に逆方向に偏光面の回転を受けた後、対物レンズ15を
介して偏光ビームスプリンタ14′の面14a“に入射
する。そして、スプリット面14b′で上記偏光面の回
転変調を受けた情報成分を含んだ偏光成分がa1方向に
直角に反射されて情報信号検出光学系18に導かれ、こ
こで、情報信号が検出される。
又、戻り光における他方の、つまり、変調情報成分を含
まない偏光成分はスプリット面14b′をa2方向に透
過し、面14c′で再度はぼ楕円形の強度分布とされた
後、コリメートレンズ13を介して回折素子12に導か
れる。回折素子12及び受光素子17は第1実施例と同
様に構成され、回折素子12の各分割領域12a〜12
c(第6図には具体的に図示せず)で回折された戻り光
が受光素子17に導かれて、第1実施例と同様にしてフ
ォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号が得られる
。なお、本実施例では、受光素子17で情報信号の検出
は行われない。
〔発明の効果〕
本発明に係る光ピックアップ装置は、以上のように、回
折素子は記録担体のトラック方向に対応する方向に延び
る分割線により互いに分割された少なくとも2つのトラ
ッキング用分割領域と、記録担体のラジアル方向に対応
する方向に延びる分割線により上記トラッキング用分割
領域と分割された少なくとも1つのフォーカス用分割領
域とを備える一方、上記受光素子は上記各トラッキング
用分割領域で回折された戻り光をそれぞれ受光する少な
くとも2つのトラッキング用受光領域と、上記フォーカ
ス用分割領域で回折された戻り光を受光する互いに隣接
する少なくとも2つのフォーカス用受光領域とを備えて
いる構成である。
これにより、回折素子の少なくとも2つのトラッキング
用分割領域で回折され、受光素子における各トラッキン
グ用受光領域でそれぞれ受光される戻り光の光量同士を
比較することによりトラッキング誤差を検出することが
できる一方、回折素子におけるフォーカス用分割領域で
回折され、受光素子における互いに隣接する2つのフォ
ーカス用受光領域で受光される戻り光の光量同士を比較
することによりフォーカス誤差を検出することができる
又、各種光学部品の性能上のばらつき、組立公差、半導
体レーザの波長のばらつき等によりある程度波がった受
光素子上のフォーカス誤差検出用ビームを微調整した時
でも、そのフォーカス誤差検出用ビームは回折素子上の
戻り光ビームのうち、トラックに対する光ビーム照射位
置によって変化する光強度分布の影響を受けないように
分割された部分のビームの回折光であるため、トラッキ
ング誤差がある場合でも常にほぼ一定のビーム強度を持
ち、フォーカス誤差信号にオフセットが発生することも
ない。従って、フォーカス誤差の検出が正確に行える。
又、上記の構成によれば、光源からの光をメインビーム
及びサブビームに分割しないので、記録担体が記録を行
う形式のものであっても、記録に要する光パワーを充分
に確保できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第5図は本発明の一実施例を示すものである
。 第1図は回折素子の概略平面図である。 第2図(a)は受光素子の概略平面図である。 同図(b)は受光素子上でビームが拡がりを有する場合
の概略平面図である。 第3図は光ピックアップ装置の概略正面図である。 第4図は同概略側面図である。 第5図は変形例における回折素子の概略平面図である。 第6図は本発明の他の実施例における光ピックアップ装
置の概略正面図である。 第7図乃至第9図は第1の従来例を示すものである。 第7図は光ピックアップ装置の概略正面図である。 第8図は回折素子の概略平面図である。 第9図は受光素子の概略平面図である。 第10図乃至第15図は第2の従来例を示すものである
。 第10図は光ピックアップ装置の概略正面図である。 第11図は回折素子の概略平面図である。 第12図は受光素子の概略平面図である。 第13図(a)〜(C)はそれぞれトラックと光ビーム
との相対位置関係を示す説明図である。 第14図(a)〜(C)はそれぞれ第13図(a)〜(
C)の相対位置関係に対応する戻り光の強度分布を示す
説明図である。 第15図(a)は受光素子上のビームが拡がりを有する
状態を示す概略平面図である。 同図(b)は回折素子の微調整を行った状態を示す回折
素子の概略平面図である。 11は半導体レーザ(光源)、12は回折素子、12a
は分割領域(フォーカス用分割領域)、12b・12c
は分割領域(トラッキング用分割領域)、12g・12
hは分割線、13はコリメートレンズ(光学系)、14
は成形プリズム(光学系)、14“は偏光ビームスプリ
ッタ(光学系)、15は対物レンズ(光学系)、16は
記録担体、17は受光素子、17a・17bは受光領域
(フォーカス用受光領域)、17c・17dは受光領域
(トラッキング用受光領域)である。 第 図 第 図 第 図 第9 図 第 15図(a) 第 図(b) 第 図(C) 第 図(C)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、光源と、光源からの光を記録担体上に集光させると
    ともに記録担体からの戻り光を回折素子に導く光学系と
    、上記戻り光を受光素子側に回折させる回折素子と、回
    折素子で回折された戻り光に基づいて少なくともフォー
    カス誤差及びトラッキング誤差の検出を行う受光素子と
    を備えた光ピックアップ装置において、 上記回折素子は記録担体のトラック方向に対応する方向
    に延びる分割線により互いに分割された少なくとも2つ
    のトラッキング用分割領域と、記録担体のラジアル方向
    に対応する方向に延びる分割線により上記トラッキング
    用分割領域と分割された少なくとも1つのフォーカス用
    分割領域とを備える一方、上記受光素子は上記各トラッ
    キング用分割領域で回折された戻り光をそれぞれ受光す
    る少なくとも2つのトラッキング用受光領域と、上記フ
    ォーカス用分割領域で回折された戻り光を受光する互い
    に隣接する少なくとも2つのフォーカス用受光領域とを
    備えていることを特徴とする光ピックアップ装置。
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