JPH09223325A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で薄型の集積型光ピックアップ装置に適
した光集積素子を提供することにある。 【解決手段】 光を射出する発光素子１と、前記射出さ
れた光が光記録媒体５０で反射されて得られる反射光を
受光し、第１ないし第４の光検出部からなる受光センサ
３と、前記発光素子１から照射された光を反射させる第
１反射部１３と、前記第１反射部１３からの光を略平行
光もしくは収束光に変換して反射する第２反射部１２
と、前記第２反射部１２からの光を光記録媒体５０上に
集光させるとともに光記録媒体５０からの反射光を前記
第２反射部１２へ導く集光部１１と、前記第２反射部１
２から再び前記第１反射部１３へ戻された光を回折さ
せ、この回折した＋１次光を前記受光センサ３の第１な
いし第４の光検出部上に導く回折素子１３ａ、１３ｂと
を備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光記録媒体にレー
ザ光を微小スポットに集光して光学的に情報を再生する
光集積素子及び光ピックアップ装置に係り、特に読み出
し専用コンパクトディスク（ＣＤ−ＲＯＭ）等に適した
光集積素子よび光ピックアップ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】読出し専用コンパクトディスクメモリ
（ＣＤ−ＲＯＭ）等のディスク面上の信号の読み出しに
使用される光ピックアップは、発光素子として半導体レ
ーザを使用し、半導体レーザにより射出されたレーザ光
を集光レンズ等によってディスク面上に微小スポットに
集光させ、ディスク面からの反射光をプリズム等によっ
て受光センサに導いた光信号を電気信号に変換してデー
タを再生することにより情報の読み出しを行っている。

【０００３】これらと並行してデータを安定して読み出
すために、ディスクの面振れや偏心等の変動に対してス
ポット微小に保つためのフォーカス機能とスポットをデ
ータトラックに追従させるためのトラッキング機能が搭
載されている。

【０００４】このような光ピックアップを用いた光情報
再生装置は、データ転送速度の向上や携帯型のパソコン
等に搭載を可能にするために薄型化、低消費電力化等が
要望されている。

【０００５】小型、軽量化を狙った新しい光ピックアッ
プ装置として、特開平０５−０１２７０６号公報に記載
のものが提案されている。

【０００６】図６、図７を用いて、本従来例の光ピック
アップ装置を説明する。図６は従来の光ピックアップ装
置の斜視図である。

【０００７】図６において光学材料により形成された透
明基板１１０の一面である面ａの一端には非球面対物レ
ンズ１１５が形成され、非球面対物レンズ１１５が形成
された面の対向面である面ｂにはホログラムコリメート
レンズ１１４が形成されている。

【０００８】また、透明基板１１０の非球面対物レンズ
１１５が形成された面ａ側には、２種類のホログラムビ
ームスプリッタ１１３が形成されており、ホログラムコ
リメートレンズ１１４が形成された面側には、３ビーム
発生用回折格子１１２とミラー１１６が隣接して形成さ
れている。

【０００９】さらに、非球面対物レンズ１１５が形成さ
れた一端とは異なる一端側の端面には傾斜面１２０が形
成されており、この傾斜面１２０には、シリコン基板１
１８を介して半導体レーザ素子１１１が固定されるとと
もに、多分割受光センサ１１７が固定されている。

【００１０】透明基板１１０の面ｃ側には、フォーカス
用コイル１７０が固定されており、フォーカス用コイル
１７０の側面にはトラッキング用コイル１７１が固定さ
れている。

【００１１】上記従来の光学素子の動作を図７を用いて
説明する。図７は従来の光学素子内の伝搬光の光路を示
す図である。なお、図７において、フォーカス用コイル
１７０及びトラッキング用コイル１７１の図示は省略し
ている。

【００１２】半導体レーザ１１１から透明基板１１０の
内部に向けて射出されたレーザ光は３ビーム発生用回折
格子１１２によって０次光と±１次光の３つの回折光に
振り分けられ、ホログラムビームスプリッタ１１３側に
反射される。

【００１３】これらの回折光は、ホログラムビームスプ
リッタ１１３に反射され、さらにホログラムコリメート
レンズ１１４により反射され、非球面対物レンズ１１５
を透過する。

【００１４】これによりレーザ光の回折光は透明基板１
１０の上方に位置する光記録媒体５０に集光される。

【００１５】光記録媒体５０により反射された光は往路
と逆経路で伝搬し、非球面対物レンズ１１５を透過して
透明基板１１０内に入射し、ホログラムコリメートレン
ズ１１４により反射される。

【００１６】ホログラムコリメートレンズ１１４により
反射された光のうち、ホログラムビームスプリッタ１１
３によって回折された＋１次光のみがミラー１１６によ
り反射され、多分割受光センサ１１７によりデータ信
号、フォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号として
検出される。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の光学素子では、３ビーム発生用回折格子１１２、ホ
ログラムビームスプリッタ１１３、ホログラムコリメー
トレンズ１１４の３つの反射面でジグザグの光路が形成
されるので、光学基板が長さ方向（図７中、左右方向）
に長くなってしまうという不具合があった。

【００１８】また、ホログラムコリメートレンズ１１４
に入射する光の方向と反射する光の方向とのなす角度が
大きいために波長変動に弱く、環境温度の変化などによ
って半導体レーザの波長が変動すると、色収差が大きく
なり過ぎ、ジッタ特性が劣化してデータを読み出す際に
エラーが発生する可能性があるという不具合があった。

【００１９】さらに、データ信号、フォーカス誤差信
号、トラッキング誤差信号の検出にはホログラムビーム
スプリッタ１１３による回折光の内、０次光及び±１次
光のうち＋１次光のみを用いるため、多分割受光センサ
１１７上での光量が減少してしまうので、特にデータ信
号出力が低下することにより、十分な特性が得られない
可能性があるという不具合があった。

【００２０】そこで、本発明第１の目的は、再生出力信
号が十分得られ、温度変化等による発光素子の波長変動
にも強く、長さ方向の寸法も小さくでき、小型で薄型の
集積型光ピックアップ装置に適した光集積素子を提供す
ることにある。

【００２１】また、本発明の第２の目的は、小型化およ
び薄型化が図れると共に、信頼性が高く、組立易い、光
ディスク装置に適した集積型光ピックアップ装置を提供
することにある。

【００２２】

【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、光を射出する発光素子と、前記射出された
光が光記録媒体で反射されて得られる反射光を受光し、
第１ないし第４の光検出部からなる受光センサと、前記
発光素子から照射された光を反射させる第１の反射部
と、前記第１の反射部からの光を略平行光もしくは収束
光に変換して反射する第２の反射部と、前記第２の反射
部からの光を光記録媒体上に集光させるとともに光記録
媒体からの反射光を前記第２の反射部へ導く集光部と、
前記第２の反射部から再び前記第１の反射部へ戻された
光を回折させ、この回折した＋１次光を前記受光センサ
の第１ないし第４の光検出部上に導く回折素子とを備え
たものである。この本発明によれば、光ピックアップ装
置の光学系に必要な発光素子や受光センサや偏向ミラー
や対物レンズ等のほとんど全ての部品を集積化すること
ができ、小型薄型で量産性にすぐれた光集積素子を提供
できる。さらに、光学部材に入射されて伝搬する球面波
は第２反射部、具体的には球面あるいは回転楕円体によ
って、略平面波あるいは収束する球面波に変換された
後、集光部、具体的には回折格子レンズによって集光さ
れる。このように、第２反射部が、コリメータレンズと
して作用し、また回折格子レンズはほぼ軸対称であるの
で、波長変動に対して強い構成が実現できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１記載の発明は、
回折素子は、０次の回折方向と＋１次の回折方向を含む
面と回折素子が形成された面とが交差する方向で第１お
よび第２の領域に分割されると共に、前記集光部により
集光された光が光記録媒体の記録面上において合焦とな
る時に、前記第１領域で回折された＋１次光が前記受光
センサより先側で焦点を結ぶように形成され、前記第２
領域で回折された＋１次光は受光センサの手前側で焦点
を結ぶよう形成され、前記受光センサは、前記回折素子
の分割方向とほぼ平行な方向と、ほぼ垂直な方向とに配
置された少なくとも第１から第４の光検出部を備え、前
記集光部により集光された光が光記録媒体の記録面上に
おいて合焦となる時に、前記第１領域で回折された＋１
次光が前記受光センサの第１および第２の光検出部にス
ポットを形成し、かつ、第１および第２の光検出部の出
力信号がほぼ等しくなるように第１と第２の光検出部の
境界が設定されると共に、前記第２領域で回折された＋
１次光が前記受光センサの第３および第４の光検出部に
前記回折素子の第１領域によるスポットとほぼ同一サイ
ズのスポットを形成するようにし、かつ、第３および第
４の光検出部の出力信号がほぼ等しくなるように第３と
第４の光検出部の境界が設定されるものである。このよ
うに本発明は、発光素子からの出射光が入射平面から入
射されて、第１反射部で反射されて第２反射部に伝搬さ
れ、第２反射部でほぼ平行な光あるいは収束する光に変
換されて、集光部に伝搬され光記録媒体に集光され、光
記録媒体からの反射光が回折素子で偏向されて受光セン
サへ導かれる。このように光ピックアップ装置の光学系
に必要な発光素子や受光センサや偏向ミラーや対物レン
ズ等のほとんど全ての部品を集積化することができ、小
型薄型で量産性にすぐれた光集積素子を提供できる。さ
らに、光学部材に入射されて伝搬する球面波は第２反射
部、具体的には球面あるいは回転楕円体によって、略平
面波あるいは収束する球面波に変換された後、集光部、
具体的には回折格子レンズによって集光される。このよ
うに、第２反射部が、コリメータレンズとして作用し、
また回折格子レンズはほぼ軸対称であるので、波長変動
に対して強い構成が実現できる。

【００２４】本発明の請求項２記載の発明は、受光セン
サにおける第１および第４光検出部の出力信号の和と第
２および第３光検出部の出力信号の和との比較により、
フォーカス誤差信号の検出を行うフォーカス誤差信号検
出手段を備えるものである。このように本発明によれ
ば、回折素子の第１の領域で回折された部分が受光セン
サの第１および第２の光検出部に結ぶスポットと、回折
素子の第２の領域で回折された部分が受光センサの第３
および第４の光検出部に結ぶスポットのサイズが、フォ
ーカスの状態で変化することにより、第１および第４の
光検出部の信号の和と第２および第３光検出部の出力信
号の和との比較により、フォーカス誤差信号の検出を行
うことができる。

【００２５】本発明の請求項３記載の発明は、回折素子
は、０次の回折方向と＋１次の回折方向を含む面と回折
素子が形成された面とが交差する方向で第１および第２
の領域に分割されると共に、前記集光部により集光され
た光が光記録媒体の記録面上において合焦となる時に、
前記第１領域で回折された＋１次光が前記受光センサよ
り先側で焦点を結ぶように形成され、前記第２領域で回
折された＋１次光は受光センサの手前側で焦点を結ぶよ
う形成され、前記受光センサは、前記回折素子の分割方
向とほぼ平行な方向と、ほぼ垂直な方向とに配置された
少なくとも第１から第４の光検出部と、−１次の回折方
向に第５および第６の光検出部を備え、前記集光部によ
り集光された光が光記録媒体の記録面上において合焦と
なる時に、前記第１領域で回折された＋１次光が前記受
光センサの第１および第２の光検出部にスポットを形成
し、かつ、第１および第２の光検出部の出力信号がほぼ
等しくなるように第１と第２の光検出部の境界が設定さ
れ、前記第２領域で回折された＋１次光が受光センサの
第３および第４の光検出部に前記回折素子の第１領域に
よるスポットとほぼ同一サイズのスポットを形成するよ
うにし、かつ、第３および第４の光検出部の出力信号が
ほぼ等しくなるように第３と第４の光検出部の境界が設
定され、さらに、前記回折素子の第１および第２の領域
で回折された−１次光が、前記受光センサ面上に照射さ
れる位置に第５および第６の光検出部が配置されてお
り、受光センサにおける第１から第６の光検出部の出力
信号の和を検出し、記録信号の再生出力信号として検出
する手段を備えたものである。このように本発明によれ
ば、前記請求項１の場合と同様に、小型薄型で量産性に
すぐれた光集積素子の提供、波長変動に対して強い構成
の実現、といった作用を有する。さらに受光センサに第
５および第６の光検出部を加え、回折素子の第１および
第２の領域で回折された−１次光を検出することによ
り、回折素子による光利用効率の低下を補い、記録信号
を効率的に検出する作用を有する。

【００２６】次に図面を参照して本発明の好適な実施形
態を説明する。図１は本発明の実施の形態による光ピッ
クアップ装置の斜視図、図２は同光ピックアップ装置の
光伝播光路を示す図である。

【００２７】光ピックアップ装置は、図１及び図２に示
すように、発光手段としての半導体レーザ１と、半導体
レーザ１から射出されたレーザ光を導くための立上ミラ
ー２と、受光手段としての受光センサ３を備えて構成さ
れている。この場合において、半導体レーザ１は、受光
センサ３に固定され、立上ミラー２は、受光センサ３に
固定されている。さらに受光センサ３はＦＰＣ４に固定
され、半導体レーザ１、受光センサ３と電気的に接続さ
れ、外部回路に接続される。

【００２８】ところで、半導体レーザ１の出力は、温度
等によって変動するため、照射される光をモニタして駆
動電流を制御する方法が一般に用いられている。本実施
の形態の場合には、立上ミラー２の立上ミラーの面２ａ
から僅かに立上ミラー２内に透過し、対向する立上ミラ
ーの面２ｂにより、受光センサ３方向へ反射された光
を、立上ミラー２の下面の受光センサ３上に形成された
モニタ用センサ３ｈにより検出し、半導体レーザ１から
出射される光出力が一定になるように制御している。

【００２９】立上ミラー２の立上ミラーの面２ａは取付
面に対して４５度よりも大きい角度になるように形成さ
れている。

【００３０】ここで、図５を参照して受光センサ３につ
いて詳細に説明する。受光センサ３は、図５（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｅ）に示すように、受光センサ３には後述す
る回折素子１３ａ又は１３ｂの分割方向とほぼ平行な方
向と垂直な方向とに分割された第１〜第４受光部として
の第１〜第４光検出部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄと、第
５、第６受光部としての第５光検出部３ｇ及び第６光検
出部３ｇ'と、トラッキング誤差信号を生成するため副
ビーム検出用（３ビーム法）の光検出部３ｅ、３ｅ'、
３ｆ、３ｆ'と、モニタ用センサ３ｈが半導体プロセス
等によって形成されている。

【００３１】また、受光センサ３には、必要に応じ、半
導体プロセス等によって光検出部３ａ〜３ｇの光電流を
電圧に変換する電流−電圧変換回路を形成してもよい。

【００３２】さらに光ピックアップ装置は、光透過率の
高い光学用樹脂を用いて一体成型された光学部材１０を
備えている。

【００３３】光学部材１０は、光記録媒体５０と対向す
る面に形成された集光部１１と、集光部１１が形成され
た面に対して対向する面に形成された第２反射部１２
と、回折素子であり、反射膜がコーティングされている
第１反射部１３と、集光部１１が形成された面に対して
所定角度傾斜した面に形成されている入射部１４と、入
射部１４に設けられ、３ビームを発生する３ビーム発生
用回折格子１５と、を備えて構成されている。

【００３４】本実施の形態においては、集光部１１とし
て回折格子型レンズが形成されており、この回折格子型
レンズは略軸対称で、外周の方がピッチが短くなるよう
なパターンとなっており、その断面形状は矩形形状をな
している。

【００３５】第２反射部１２は、球面形状を有し、反射
膜がコーティングされている。第１反射部１３は、第１
回折部として機能する回折素子１３ａが形成されている
第１領域と、回折素子１３ａとは異なる第２回折部とし
て機能する回折素子１３ｂが形成されている第２領域
と、の２つの領域に分けられる。その分割方向は図１に
示すように、０次の回折方向と＋１次の回折方向とを含
む面と回折素子が形成された面とが交差する方向にほぼ
平行に設定されている。さらに集光部１１により集光さ
れた３ビームの光が光記録媒体５０の記録面上において
合焦となる時に、回折素子１３ａが形成された第１領域
で回折された＋１次光が受光センサ３より先側で焦点を
結び、回折素子１３ｂが形成された第２領域で回折され
た＋１次光は受光センサの手前側で焦点を結び、かつ、
両者の受光センサ３上でのスポットサイズがほぼ等しく
なるよう回折素子１３ａ、１３ｂが形成されている。

【００３６】この場合において第１反射部１３の＋１次
の回折方向は往路の光軸を含む面内で、光学部材１０の
ほぼ幅方向（Ｙ方向；図１参照）に設定され、第１反射
部１３における回折素子１３ａ及び回折素子１３ｂの分
割方向は、０次の回折方向と＋１次の回折方向とを含む
面と回折素子が形成された面とが交差する方向にほぼ平
行であるから、Ｙ方向にほぼ平行となる。

【００３７】次に光ピックアップ装置の動作を説明す
る。まず、半導体レーザ１から出射された光（以下、出
射レーザ光という。）がディスク５０の記録面に集光さ
れるまでの光路、すなわち往路の光路について図２を用
いて説明する。

【００３８】出射レーザ光は、光路２０のように伝搬
し、立上ミラー２の立上ミラーの面２ａで反射される。

【００３９】そして、さらに出射レーザ光は、光路２１
のように伝搬し、光学部材１０の入射部１４に導かれ
る。

【００４０】出射レーザ光は、３ビーム発生用回折格子
１５を通過する際に回折し、０次光及び±１次光の３本
のビーム（以下、３ビーム光という。）が生成され、光
路２２のように伝搬する。

【００４１】本実施の形態では光記録媒体のトラッキン
グ方向をＸ方向としており、副ビームの回折方向がＸ方
向になるよう、３ビーム発生用回折格子１５を配置して
いる。

【００４２】第１反射部１３に到達した３ビーム光は反
射されて光路２３のように伝搬し第２反射部１２に導か
れる。

【００４３】第２反射部１２に導かれた３ビーム光は、
第２反射部１２によって略平行光に変換されて、光路２
４のように伝搬して集光部１１に導かれる。

【００４４】３ビーム光は、集光部１１としての回折格
子型レンズによって、光路２５のように光記録媒体５０
の記録面に集光される。

【００４５】集光部１１に導かれた３ビーム光は、集光
部１１で集光されると、光記録媒体５０の記録面には、
３つの光スポットが形成される。この場合において、３
ビーム光全体としての光軸と集光部１１で集光された０
次光の光軸とはほぼ一致している。

【００４６】図３に本発明の実施の形態による光ピック
アップ装置における光記録媒体面上の集光スポット状態
を説明する図を示す。

【００４７】図３において、光記録媒体５０上に形成さ
れたデータトラック５１の近傍には、光記録媒体上の主
ビームのスポット（０次光）３０ａ及び光記録媒体上の
副ビームのスポット（±１次光）３０ｂ、３０ｃが形成
されている。

【００４８】そして光記録媒体上の副ビームのスポット
３０ｂ、３０ｃがデータトラック５１を挟むように制御
することによりトラッキング制御を行うことができるの
である。

【００４９】次に、光記録媒体５０からの反射光が受光
センサ３の光検出部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３
ｅ'、３ｆ、３ｆ'、３ｇ、３ｇ'に導かれるまでの光
路、すなわち復路の光路について、図４を参照して説明
する。

【００５０】図４は本発明の実施の形態による光集積素
子内の伝搬光の光路を示す図である。

【００５１】光記録媒体５０で反射した３ビーム光は、
往路の光路とほぼ同じ光路をたどって回折素子１３ａか
１３ｂに到達する。

【００５２】この場合において、回折素子１３ａか１３
ｂに到達した３ビーム光は、集光部１１により集光され
た３ビーム光が光記録媒体５０の記録面上において合焦
となる時に、回折素子１３ａが形成された第１領域で回
折された＋１次光が受光センサ３より先側で焦点を結び
（光路２６ａ）、回折素子１３ｂが形成された第２領域
で回折された＋１次光は受光センサの手前側で焦点を結
び（光路２６ｂ）、かつ、両者の受光センサ３上でのス
ポットサイズがほぼ等しくなるようになっている。

【００５３】回折素子１３ａ、１３ｂに到達した光は２
つの収束光に分離され、光路２６ａおよび光路２６ｂを
たどり、３ビーム発生用回折格子１５を避けて入射部１
４を透過した後に、受光センサ３面上の光検出部３ａ、
３ｂ、３ｃ、３ｄに照射される。

【００５４】この場合において、光検出部３ａ、３ｂ、
３ｃ、３ｄは、回折素子１３ａ、１３ｂの分割方向とほ
ぼ平行な方向と、ほぼ垂直な方向とに配置されており、
集光部１１により集光された光が光記録媒体５０の記録
面上において合焦となる時に、回折素子１３ａで回折さ
れた＋１次光のスポットによる光検出部３ａ、３ｂの出
力信号がほぼ等しくなるように光検出部３ａ、３ｂの境
界が設定され、一方、回折素子１３ｂで回折された＋１
次光のスポットによる光検出部３ｃ、３ｄの出力信号が
ほぼ等しくなるように光検出部３ｃ、３ｄの境界が設定
されている。

【００５５】また、第１反射部１３で回折された−１次
光は受光センサ３の手前側で焦点を結び、往路の光軸に
対して光検出部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄとほぼ対称な位
置にある光検出部３ｇ、３ｇ'、に照射される（光路２
６ａ'、２６ｂ'）。

【００５６】更に、３ビーム発生用回折格子１５により
生成された光記録媒体上の副ビームのスポット３０ｂ、
３０ｃは、第１反射部１３で回折され、光路２６ａおよ
び光路２６ｂとほぼ同じ経路をたどって光検出部３ａ、
３ｂ、３ｃ、３ｄに隣接する光検出部３ｅ、３ｅ'、３
ｆ、３ｆ'に照射される。

【００５７】次に、光検出部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、
３ｅ、３ｅ、３ｆ、３ｆ'、３ｇ、３ｇ'におけるフォー
カス誤差信号、トラッキング誤差信号および記録データ
信号の検出方法について、図５（Ａ）〜（Ｅ）を参照し
て説明する。

【００５８】図５（Ａ）は本発明の実施の形態による光
集積素子の受光センサを示す平面図であり、図５（Ｂ）
〜（Ｅ）は、同光集積素子の受光センサと受光スポット
との関係を示す平面図である。

【００５９】光検出部の具体的寸法としては例えば、光
検出部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの幅（Ｘ方向）が２０μ
ｍ、長さ（Ｙ方向）は１６０μｍとする。

【００６０】また、光検出部３ａと光検出部３ｂ、ある
いは、光検出部３ｃと光検出部３ｄの境界が５μｍ、光
検出部３ａと光検出部３ｃ、あるいは、光検出部３ｂと
光検出部３ｄの境界は４０μｍとする。

【００６１】さらに、光検出部３ｅ、３ｅ'、３ｆ、３
ｆ'の幅が６０μｍ、長さが１６０μｍとする。

【００６２】光検出部３ｅと光検出部３ａ、光検出部３
ｅ’と光検出部３ｃ、光検出部３ｆと光検出部と光検出
部３ｂ、あるいは、光検出部３ｆ’と光検出部３ｄとの
境界は１０μｍとする。

【００６３】さらにまた光検出部３ｇ、３ｇ'は幅４０
μｍ、長さ２００μｍとし、Ｙ軸に対して数度の傾きを
持つように配置する。

【００６４】図５（Ａ）〜（Ｄ）において、ＳＰ１、Ｓ
Ｐ２は、光記録媒体５０で反射し回折素子１３で＋１次
側に回折されて戻ってきた主ビームの受光スポットであ
り、ＳＰ１ｅ、ＳＰ２ｅ、ＳＰ１ｆ、ＳＰ２ｆはそれぞ
れ副ビームの受光スポットである。

【００６５】また、ＳＰ１ｇ、ＳＰ２ｇは回折素子１３
で−１次側に回折されて戻ってきた主ビームの受光スポ
ットである。

【００６６】まず、フォーカス誤差信号の検出法につい
て説明する。図５（Ｂ）に集光部１１により集光された
光が光記録媒体で合焦した時の受光センサ面上の受光ス
ポットを示す。

【００６７】この時、光検出部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ
で検出される光量は等しくなる。図５（Ｃ）は光記録媒
体が合焦点の位置より光集積素子１０から遠ざかる方向
（ｆａｒ方向）にずれた場合を示しており、光検出部３
ａ、３ｂ上の受光スポットＳＰ１は合焦した場合（図５
（Ｂ））よりもスポットが小さくなり、逆に光検出部３
ｃ、３ｄ上の受光スポットＳＰ２は大きくなっている。
このため、光検出部３ａ、３ｄに照射される光量が減少
し、逆に光検出部３ｂ、３ｃに照射される光量は増加す
る。

【００６８】一方、図５（Ｄ）は光記録媒体が合焦点の
位置より光集積素子１０から近づく方向（ｎｅａｒ方
向）にずれた場合を示しており、図５（Ｃ）の場合とは
逆に光検出部３ａ、３ｂ上の受光スポットＳＰ１の方が
大きくなり、光検出部３ｃ、３ｄ上の受光スポットＳＰ
２が小さくなる。このため、光検出部３ａ、３ｄに照射
される光量が増加し、逆に光検出部３ｂ、３ｃに照射さ
れる光量は減少する。

【００６９】従ってフォーカス誤差信号は光検出部３
ａ、３ｄの出力信号と光検出部３ｂ、３ｃの出力信号と
の差信号をとることによって検出することができる。

【００７０】次に、トラッキング誤差信号の検出方法に
ついて図３および図５（Ｂ）を用いて説明する。

【００７１】トラッキング誤差信号は、一般的な方法で
ある３ビーム検出法を用いている。図３はデータトラッ
ク５１に光記録媒体上の主ビームのスポット３０ａがオ
ントラックしている状態であり、光記録媒体上の副ビー
ムのスポット３０ｂ及び光記録媒体上の副ビームのスポ
ット３０ｃはデータトラック５１にほぼ同じ面積だけ重
なっている。

【００７２】光記録媒体上の副ビームのスポット３０ｂ
は受光スポットＳＰ１ｅ及び受光スポットＳＰ２ｅに対
応しており、光記録媒体上の副ビームのスポット３０ｃ
は受光スポットＳＰ１ｆ及び受光スポットＳＰ２ｆに対
応している。

【００７３】もし仮に光記録媒体上の主ビームのスポッ
ト３０ａがデータトラック５１から光記録媒体上の副ビ
ームのスポット３０ｂの方向側にずれると、光記録媒体
上の副ビームのスポット３０ｃとデータトラック５１の
重なる面積は、光記録媒体上の副ビームのスポット３０
ｂの重なる面積よりも大きくなり、受光スポットＳＰ１
ｆと受光スポットＳＰ２ｆの光量の和は、受光スポット
ＳＰ１ｅと受光スポットＳＰ２ｅの光量の和よりも大き
くなる。

【００７４】逆に光記録媒体上の主ビームのスポット３
０ａが反対方向にずれると、光記録媒体上の副ビームの
スポット３０ｂとデータトラック５１の重なる面積が、
光記録媒体上の副ビームのスポット３０ｃの重なる面積
よりも大きくなり、受光スポットＳＰ１ｅと受光スポッ
トＳＰ２ｅの光量の和が、受光スポットＳＰ１ｆと受光
スポットＳＰ２ｆの光量の和よりも大きくなる。

【００７５】従って、光検出部３ｅ、３ｅ'の出力信号
と、光検出部３ｆ、３ｆ'の出力信号との差信号をとる
ことによって、トラッキング誤差信号を検出することが
できる。

【００７６】データ信号は光記録媒体上の主ビームのス
ポット３０ａの反射光を受光して検出すればよいので、
光検出部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの受光量の和信号をと
ることによって検出することができるが、更に本実施の
形態においては、第１反射部１３により回折された−１
次回折光も、図５（Ｅ）に示したように、光検出部３
ｇ、３ｇ'により受光できるため、光検出部３ａ、３
ｂ、３ｃ、３ｄの受光量と光検出部３ｇ、３ｇ'の受光
量の和信号とることによって検出することができる。

【００７７】この結果、回折素子を光路中に設けたこと
による光量損失を補うことができ、より良好な信号再生
が可能である。

【００７８】上記実施の形態においては、球面形状を有
する第２反射部１２を用いているが、第２反射部１２に
回転楕円体面の一部をなす面形状を形成しても良い。

【００７９】この時、第２反射部１２で反射された光２
２を収束光（ほぼ球面波）になるようにその形状を選ぶ
ことによって、集光部１１を形成している回折格子型レ
ンズの格子ピッチを大きくすることができるので、さら
に波長変動に強くすることができる。

【００８０】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、発光素子
からの出射光が、入射平面から入射されて、第１反射部
で反射されて第２反射部に伝搬され、第２反射部でほぼ
平行な光あるいは収束する光に変換されて、集光部に伝
搬され光記録媒体に集光され、光記録媒体からの反射光
が、回折素子で偏向されて受光センサへ導かれることか
ら、光ピックアップ装置の光学系に必要な発光素子や受
光センサや偏向ミラーや対物レンズ等のほとんど全ての
部品を集積化することができ、小型薄型で量産性にすぐ
れた光集積素子を提供できる。さらに、光学部材に入射
されて伝搬する球面波は第２反射部、具体的には球面あ
るいは回転楕円体によって、略平面波あるいは収束する
球面波に変換された後、集光部、具体的には回折格子レ
ンズによって集光される。このように、第２反射部が、
コリメータレンズとして作用し、また回折格子レンズは
ほぼ軸対称であるので、波長変動に対して強い構成が実
現できるという効果を有する。

【００８１】請求項２記載の発明によれば、回折素子の
第１の領域で回折された部分が受光センサの第１および
第２の光検出部に結ぶスポットと、回折素子の第２の領
域で回折された部分が受光センサの第３および第４の光
検出部に結ぶスポットのサイズが、フォーカスの状態で
変化することにより、第１および第４の光検出部の信号
の和と第２および第３光検出部の出力信号の和との比較
により、フォーカス誤差信号の検出を行うことができる
という効果を有する。

【００８２】請求項３記載の発明によれば、前記請求項
１の場合と同様に、小型薄型で量産性にすぐれた光集積
素子の提供、波長変動に対して強い構成の実現、といっ
た作用を有する。さらに受光センサに第５および第６の
光検出部を加え、回折素子の第１および第２の領域で回
折された−１次光を検出することにより、回折素子によ
る光利用効率の低下を補い、記録信号を効率的に検出す
る作用を有するという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による光ピックアップ装置
の斜視図

【図２】本発明の実施の形態による光ピックアップ装置
の光伝播光路を示す図

【図３】本発明の実施の形態による光ピックアップ装置
における光記録媒体面上の集光スポット状態を説明する
図

【図４】本発明の実施の形態による光集積素子内の伝搬
光の光路を示す図

【図５】（Ａ）本発明の実施の形態による光集積素子の
受光センサを示す平面図 （Ｂ）本発明の実施の形態による光集積素子の受光セン
サと受光スポットの関係を示す平面図 （Ｃ）本発明の実施の形態による光集積素子の受光セン
サと受光スポットの関係を示す平面図 （Ｄ）本発明の実施の形態による光集積素子の受光セン
サと受光スポットの関係を示す平面図 （Ｅ）本発明の実施の形態による光集積素子の受光セン
サと受光スポットの関係を示す平面図

【図６】従来の光ピックアップ装置の斜視図

【図７】従来の光学素子内の伝搬光の光路を示す図

【符号の説明】

１ 半導体レーザ ２ 立上ミラー ２ａ、２ｂ 立上ミラーの面 ３ 受光センサ ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ 光検出部 ３ｅ、３ｅ、３ｆ、３ｆ' 光検出部 ３ｇ、３ｇ 光検出部 ３ｈ モニタ用センサ ４ ＦＰＣ １０ 光学部材 １１ 集光部 １２ 第２反射部 １３ 第１反射部 １３ａ、１３ｂ 回折素子 １４ 入射部 １５ ３ビーム発生用回折格子 ２０、２１、２２ 光路（往路） ２３、２４、２５ 光路（往復路） ２６ａ、２６ａ'、２６ｂ、２６ｂ' 光路（復路） ３０ａ 光記録媒体上の主ビームのスポット ３０ｂ、３０ｃ 光記録媒体上の副ビームのスポット ５０ 光記録媒体 ５１ データトラック １１０ 透明基板 １１１ 半導体レーザ素子 １１２ ３ビーム発生用回折格子 １１３ ホログラムビームスプリッタ １１４ ホログラムコリメートレンズ １１５ 非球面対物レンズ １１６ ミラー １１７ 多分割受光センサ １１８ 受光センサ １７０ フォーカス用コイル １７１ トラッキング用コイル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光を射出する発光素子と、前記射出された
   光が光記録媒体で反射されて得られる反射光を受光する
   受光センサと、前記発光素子から照射された光を反射さ
   せる第１の反射部と、前記第１の反射部からの光を略平
   行光もしくは収束光に変換して反射する第２の反射部
   と、前記第２の反射部からの光を光記録媒体上に集光さ
   せるとともに光記録媒体からの反射光を前記第２の反射
   部へ導く集光部と、前記第２の反射部から再び前記第１
   の反射部へ戻された光を前記受光センサ上に導く回折素
   子とを備えた光ピックアップ装置において、前記回折素
   子は、０次の回折方向と＋１次の回折方向を含む面と回
   折素子が形成された面とが交差する方向で第１および第
   ２の領域に分割されると共に、前記集光部により集光さ
   れた光が光記録媒体の記録面上において合焦となる時
   に、前記第１領域で回折された＋１次光が前記受光セン
   サより先側で焦点を結ぶように形成され、前記第２領域
   で回折された＋１次光は受光センサの手前側で焦点を結
   ぶよう形成され、前記受光センサは、前記回折素子の分
   割方向とほぼ平行な方向と、ほぼ垂直な方向とに配置さ
   れた少なくとも第１から第４の光検出部を備え、前記集
   光部により集光された光が光記録媒体の記録面上におい
   て合焦となる時に、前記第１領域で回折された＋１次光
   が前記受光センサの第１および第２の光検出部にスポッ
   トを形成し、かつ、第１および第２の光検出部の出力信
   号がほぼ等しくなるように第１と第２の光検出部の境界
   が設定されると共に、前記第２領域で回折された＋１次
   光が前記受光センサの第３および第４の光検出部に前記
   回折素子の第１領域によるスポットとほぼ同一サイズの
   スポットを形成するようにし、かつ、第３および第４の
   光検出部の出力信号がほぼ等しくなるように第３と第４
   の光検出部の境界が設定されることを特徴とする光ピッ
   クアップ装置。
2. 【請求項２】前記請求項１に記載の光ピックアップ装置
   において、前記受光センサにおける第１および第４光検
   出部の出力信号の和と第２および第３光検出部の出力信
   号の和との比較により、フォーカス誤差信号の検出を行
   うフォーカス誤差信号検出手段を備えることを特徴とす
   る光ピックアップ装置。
3. 【請求項３】光を射出する発光素子と、前記射出された
   光が光記録媒体で反射されて得られる反射光を受光する
   受光センサと、前記発光素子から照射された光を反射さ
   せる第１の反射部と、前記第１の反射部からの光を略平
   行光もしくは収束光に変換して反射する第２の反射部
   と、前記第２の反射部からの光を光記録媒体上に集光さ
   せるとともに光記録媒体からの反射光を前記第２の反射
   部へ導く集光部と、前記第２の反射部から再び前記第１
   の反射部へ戻された光を前記受光センサ上に導く回折素
   子とを備えた光ピックアップ装置において、前記回折素
   子は、０次の回折方向と＋１次の回折方向を含む面と回
   折素子が形成された面とが交差する方向で第１および第
   ２の領域に分割されると共に、前記集光部により集光さ
   れた光が光記録媒体の記録面上において合焦となる時
   に、前記第１領域で回折された＋１次光が前記受光セン
   サより先側で焦点を結ぶように形成され、前記第２領域
   で回折された＋１次光は受光センサの手前側で焦点を結
   ぶよう形成され、前記受光センサは、前記回折素子の分
   割方向とほぼ平行な方向と、ほぼ垂直な方向とに配置さ
   れた少なくとも第１から第４の光検出部と、−１次の回
   折方向に第５および第６の光検出部を備え、前記集光部
   により集光された光が光記録媒体の記録面上において合
   焦となる時に、前記第１領域で回折された＋１次光が前
   記受光センサの第１および第２の光検出部にスポットを
   形成し、かつ、第１および第２の光検出部の出力信号が
   ほぼ等しくなるように第１と第２の光検出部の境界が設
   定され、前記第２領域で回折された＋１次光が受光セン
   サの第３および第４の光検出部に前記回折素子の第１領
   域によるスポットとほぼ同一サイズのスポットを形成す
   るようにし、かつ、第３および第４の光検出部の出力信
   号がほぼ等しくなるように第３と第４の光検出部の境界
   が設定され、さらに、前記回折素子の第１および第２の
   領域で回折された−１次光が、前記受光センサ面上に照
   射される位置に第５および第６の光検出部が配置されて
   おり、受光センサにおける第１から第６の光検出部の出
   力信号の和を検出し、記録信号の再生出力信号として検
   出する手段を備えたことを特徴とする光ピックアップ装
   置。