WO2006087843A1

WO2006087843A1 - 光ピックアップ

Info

Publication number: WO2006087843A1
Application number: PCT/JP2005/017338
Authority: WO
Inventors: Masayuki Ono; Masahiko Nishimoto; Tatsuya Nakamori; Naoki Nakanishi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2005-02-15
Filing date: 2005-09-21
Publication date: 2006-08-24
Also published as: JP2006228260A; US20080074966A1; EP1860653A1; CN1981332A; KR20070104208A; TW200629259A

Abstract

　ディスク上にメインビームと少なくとも２つのサブビームとを集光し、それぞれのプッシュプル信号からトラッキング誤差信号を検出する光ピックアップである。第１のサブビームから生成されるプッシュプル信号の位相と、第２のサブビームから生成されるプッシュプル信号の位相とが略１８０°ずれている。第１のサブビーム１０と第２のサブビーム１１とを生成する回折光学素子２によって、第１のサブビーム１０および第２のサブビーム１１の一部分に位相差が与えられる。

Description

明細書

光ピックアップ

技術分野

[0001] 本発明は光ピックアップに関し、特に、光ディスクなどの情報記録媒体に情報の記録、再生、消去などを行なう光ピックアップに関する。

背景技術

[0002] (背景技術 1)

この種の光ピックアップにおけるトラッキング誤差信号の検出方法として、 3ビームを用いた差動プッシュプル法（DPP (Differential Push Pull)法）が、 JP— A— 61

- 94246に記載されて、る。

[0003] これについて、図 13を用いて説明する。

[0004] 半導体レーザ 101からの出射光を回折光学素子 102によって 3ビームに分割した後、コリメータレンズ 103と対物レンズ 105により光ディスク 106上に集光させる。そして、光ディスク 106からの反射光をビームスプリッタ 104で反射させ、集光レンズ 107 を通して光検出器 108に導く。ここで、図 14に示すように、上記の 3ビームを用いて、光ディスク 106上のトラックの接線方向にメインビーム 109、 + 1次光のサブビーム 11 0、—1次光のサブビーム 111を配列させる。図 14において X方向は光ディスク 106 のトラックに垂直な方向、 Y方向は光ディスク 106のトラックに平行な方向である。

[0005] ここで、メインビーム 109が集光するトラック Tに対して、サブビーム 110、 111は、 1 Z2トラックピッチだけ半径方向にずれた位置に配置させる。そして、メインビーム 10 9、サブビーム 110、 111の反射光を、図 15に示すようにそれぞれトラックに平行な方向の分割線を有する 2分割光検出器 112、 113、 114で受光する。そして、各 2分割光検出器 112、 113、 114のそれぞれからの差信号すなわちプッシュプル信号 MPP 、 SPP1、 SPP2を生成する。

[0006] 上記のようにサブビーム 110とサブビーム 111はメインビーム 109に対して 1 /2トラックピッチだけ半径方向にずれているため、図 16に示すように、サブビーム 110とサブビーム 111のプッシュプル信号 SPP1、 SPP2は、メインビーム 109のプッシュプル信号 MPPに対して、位相が 180° ずれた信号となる。

[0007] したがって、図 15の回路によって

DPP = MPP-k (SPPl + SPP2) (1)

の演算を行なうことにより、対物レンズシフトやディスクの傾きにより発生するオフセット信号をキャンセルしたプッシュプル信号を生成することができる。ここで、係数 kは、メインビーム 109の光強度を a、サブビーム 110およびサブビーム 111の光強度を bとしたとき

k=a/ (2b) (2)

で与えられる。

[0008] しかしながら、この DPP法は、サブビーム 110およびサブビーム 111をメインビーム 109に対してディスクの半径方向（X方向）にちようど 1Z2トラックピッチだけずらして配置させる必要があるため、トラックピッチの異なる複数の種類の光ディスクを、 1つの光ピックアップで記録、再生する場合には問題となる。

[0009] (背景技術 2)

この問題を解決する手段として、 JP-A- 10— 162383には、上記背景技術 1とは異なる方法でプッシュプルオフセットをキャンセルすることができる光ディスクの記録再生方法が提案されている。

[0010] 図 17を用いてこの方法を説明する。図外の半導体レーザ力も出射された光を、回折光学素子 102で 3ビームに分割し、対物レンズ 105で光ディスク 106上に集光させる。回折光学素子 102の溝部 102aは、有効光束の中央部にのみ形成されている。 1 02bは平坦部で、回折光学素子 102における溝部 102aの周囲に形成されている。

[0011] この構成により、溝部 102aにより生成されるサブビーム 110およびサブビーム 111 のビーム径は、有効光束径 (対物レンズ 105の開口径）に比べて小さくなる。したがつて、回折光学素子 102の ± 1次光については回折された光に対する対物レンズ 105 の開口数が実質小さくなつたことになるが、回折光学素子 102の 0次光は、対物レンズ 105の開口よりも大きく設定されているので光ディスク 106上には対物レンズ 105 の開口数で決まる回折限界のビームスポットが形成される。

[0012] 図 18に示すように、メインビーム 109としてトラックピッチに対し適正な大きさのビームスポットが形成されるような光学系を用いている場合は、サブビーム 110、 111はトラックピッチに対して大きなビームスポットが形成される。半径方向の開口率によって定まる光学カットオフ周波数がトラックピッチの空間周波数よりも大きくなるように、回折光学素子 102の溝部 102aの半径を決めることにより、サブビーム 110、 111としての + 1次および 1次光からはトラッキング誤差信号 (プッシュプル信号)を得ることができなくなる。

[0013] し力し、対物レンズシフトなどによるオフセット信号は得られるため、上述の（1)式の演算により、同様にオフセットキャンセルは可能である。これによれば、トラック横断による変調信号が出ないため、サブビーム 110、 111をメインビーム 109に対してちょうど 1Z2トラックピッチだけディスク 106の半径方向にずらせて配置させる必要がなぐトラックピッチの異なる複数の種類の光ディスクを、 1つの光ピックアップで再生することが可能である。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0014] し力しながら、上述した図 17の回折光学素子 102を用いた場合は、 0次光を含むメインビーム 109の光強度は、回折光学素子 102の溝部 102aでは平坦部 102bに対して回折効率の分だけ減ってしまうため、回折光学素子 102の外周部である平坦部 102bの光強度が相対的に強くなる。また、 0次光の位相に関しても、溝部 102aでは平坦部 102bに対して光学的位相差が発生する。これによつて、メインビーム 109の光ディスク 106上での集光ビーム形状が変化し、記録再生特性が劣化する。これを補正する方法として、平坦部 102bにも中央部とは回折方向の異なる回折格子を設け、 0次光の強度分布や位相差を均一にする方法も提案されている。しかし、その部分の回折光は利用しなヽ（0次光のみ用、る）ため、光が無駄になる。

[0015] 本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、光の利用効率を低下させずに、プッシュプル法を利用したトラッキング誤差信号のオフセットを容易にかつ低コストで補正できるようにすることを目的とする。

課題を解決するための手段

[0016] 上記目的を達成するために、本発明は、以下の特徴を有する。 [0017] 第 1に本発明は、ディスク上にメインビームと少なくとも 2つのサブビームとを集光し、それぞれのプッシュプル信号からトラッキング誤差信号を検出する光ピックアップにおいて、第 1のサブビームから生成されるプッシュプル信号の位相と、第 2のサブビームカも生成されるプッシュプル信号の位相とが略 180° ずれて、ることを特徴とする

[0018] 第 2に本発明は、第 1および第 2のサブビームを生成する回折光学素子を備え、この回折光学素子によって前記第 1および第 2のサブビームの一部分に位相差を与えるものであることを特徴とする。

[0019] 第 3に本発明は、回折光学素子により、第 1のサブビームはディスクのトラックに平行な方向の分割線で分割された略半面に略 90° の位相差が与えられ、第 2のサブビームは前記分割線で分割された略半面のうち第 1のサブビームとは異なる方の略半面に略 90° の位相差が与えられるものであることを特徴とする。

[0020] 第 4に本発明は、回折光学素子は、メインビームが通る部分において回折機能発生要素が設けられて、な、ことを特徴とする。

[0021] 第 5に本発明は、波長の異なる少なくとも 2つの光源を備え、回折光学素子は、それぞれの光源から出射された光ビームよりメインビームと少なくとも 2つのサブビームを生成するための周期構造を備え、前記周期構造は、各光源ごとに、第 1のサブビームにはディスクのトラックに平行な方向の分割線で分割された略半面に略 90° の位相差を与え、第 2のサブビームには前記分割線で分割された略半面のうち第 1のサブビームとは異なる方の略半面に略 90° の位相差を与えることが可能なものであることを特徴とする。

[0022] 第 6に本発明は、回折光学素子はディスクのトラックに平行な方向の分割線によつて前記ディスクの半径方向に少なくとも 3つの領域に分割され、分割された互いに隣り合う各領域の周期構造の位相が略 90° 異なり、前記分割線は各サブビームの中央部を通って、ることを特徴とする。

発明の効果

[0023] 本発明によれば、トラックピッチの異なる複数のディスクに対して、光の利用効率を低下させずに、プッシュプル法を利用したトラッキング誤差信号のオフセットを、容易にかつ低コストで補正することができる。

図面の簡単な説明

[0024] [図 1]本発明の光ピックアップの第 1の実施例の構成を示す図

[図 2]図 1における光検出器の詳細図

[図 3]図 1における回折光学素子の周期構造を示す概略図

[図 4]図 1における回折光学素子の他の周期構造を示す概略図

[図 5]図 3の回折光学素子による光ディスク上のスポットの配列図

[図 6]図 4の回折光学素子による光ディスク上のスポットの配列図

[図 7]図 2の光検出器より得られる信号波形の図

[図 8]本発明の光ピックアップの第 2の実施例の構成を示す図

[図 9]図 8における回折光学素子の周期構造を示す概略図

[図 10]図 8における回折光学素子の他の周期構造を示す概略図

[図 11]図 9の回折光学素子による光ディスク上のスポットの配列図

[図 12]図 10の回折光学素子による光ディスク上のスポットの配列図

[図 13]背景技術 1の光ピックアップの構成図

[図 14]図 13の光ピックアップにおける光ディスク上のスポットの配列図

[図 15]図 13の光ピックアップにおける光検出器の詳細図

[図 16]図 13の光検出器より得られる信号波形の図

[図 17]背景技術 2の光ピックアップの要部の構成図

[図 18]図 17の光ピックアップにおける光ディスク上のスポットの配列図

発明を実施するための最良の形態

[0025] 以下、本発明の実施例について説明する。

[0026] (第 1の実施例）

図 1は、本発明の光ピックアップの第 1の実指例の構成図である。半導体レーザ 1からの出射光を回折光学素子 2によってメインビームと 2つのサブビームとに分割した後コリメータレンズ 3によってほぼ平行光とする。その後、対物レンズ 5により光ディスク 6 上に集光させ、反射光を対物レンズ 5を介して再度ほぼ平行光とし、ビームスプリッタ 4で反射させ、集光レンズ 7で光検出器 8に導く。 [0027] 図 2は光検出器 8の構成を示す図である。メインビームと 2つのサブビームとは、それぞれ、トラック方向（Y方向）に平行な分割線を有する 2分割光検出器 12、 13、 14 で受光される。そして、各 2分割光検出器 12、 13、 14からの差信号プッシュプル信号 MPP、 SPP1、 SPP2を得る。

[0028] ここで、本第 1の実施例においては、回折光学素子 2に形成された周期構造に特徴を有する。その周期構造を図 3に示す。回折光学素子 2の周期構造は、光ディスク 6 の半径方向（X方向）の分割線 D1と光ディスク 6のトラック方向（Y方向）の分割線 D2 とによって 4つの領域 17〜20に分割されている。そして、そのうちの 1つの領域 17に対して X方向に隣り合う領域 18の周期構造の位相が、領域 17の周期構造と + 90° 異なっており、また領域 18と Y方向に隣り合う領域 19に対して X方向に隣り合う領域 20の周期構造の位相力領域 19の周期構造と + 90° 異なっている。

[0029] 図 3において、 9はメインビーム、 10、 11はサブビームである。 2つのサブビーム 10 、 11のうち一方のサブビーム 10は、図 3における互いに X方向に隣り合う 2つの領域 (すなわち領域 17および領域 18)のみから生成され、他方のサブビーム 11は、前記 2つの領域 17、 18と Y方向に隣り合!/、かつ互いに X方向に隣り合う他の 2つの領域（すなわち領域 19および領域 20)のみから生成されるように、周期構造のピッチが設定されている。かつ Y方向の分割線 D2がサブビーム生成領域の略中心になるような構成とされている。

[0030] これにより、周期構造によって生成された 2つのサブビームのうち、一方のサブビームについては、 Y方向の分割線 D2で分割された略半面に略 90° の位相差が与えられる。他方のサブビームについては、分割線 D2で分割された略半面のうち前記一方のサブビームとは異なる方の略半面に、略 90° の位相差が与えられる。

[0031] 図 3の構成に代えて、図 4に示すように、メインビーム 9が通過する領域の周期構造力 Sカットされるとともに、サブビーム 10、 11が略半円のような円ではない構成となるように、これらサブビーム 10、 11を生成する領域 17〜20が配置された構成となっていてもよい。図 4の構成にすれば、周期構造によるメインビーム 9の光量のロスが抑えられ、メインビーム 9の光利用効率を向上させることができる。

[0032] 図 3の構成の回折光学素子 2によって生成されたメインビーム 9とサブビーム 10、 1 1との光ディスク 6上のスポットは、図 5の形状になる。また、図 4の構成の回折光学素子 2によって生成されたメインビーム 9とサブビーム 10、 11の光ディスク 6上のスポットは、図 6の形状になる。

[0033] これらの場合において、サブビーム 10、 11を用いたプッシュプル信号 SPP1と SPP 2は、図 7に示すように位相が 180° ずれた信号となる。そして、図 2の回路により得られるところの、 SPP1と SPP2の和のプッシュプル信号 SPPは、図 7に示すように振幅がほぼ 0となる。

[0034] 一方、対物レンズ 5のラジアルシフトや光ディスク 6の傾きによる MPP、 SPP1、 SPP 2のオフセット成分に対しては、対物レンズ 5のラジアルシフトや光ディスク 6の傾きに対してそれぞれ同じ側（同相）にオフセットが発生する。したがって、図 2の回路によつて、

DPP = MPP-k (SPPl + SPP2) (1)

の演算を行なうことにより、上記オフセットをキャンセルした DPP信号を検出することができる。ここで、係数 kはメインビーム 9とサブビーム 10、 11の光強度の違いを補正するためのもので、強度比が、メインビーム 9 :サブビーム 10 :サブビーム l l = a :b :b ならば、係数 k=aZ (2b)である。

[0035] 以上のように、回折光学素子 2において、サブビーム 10、 11を生成する周期構造を、ラジアル方向 (X方向）に平行な直線構造をトラックに平行な方向 (y方向）に周期性をもたせた構造とすることで、背景技術 1のようにサブビームをメインビームに対してちょうど 1Z2トラックピッチだけラジアル方向にずらせて配置させる必要がなぐトラックピッチの異なる複数の種類の光ディスクを、 1つの光ピックアップで再生することが可能である。しかも、背景技術 2のように光ディスク 6上でのメインビームの集光スポット形状が変化することもない。

[0036] (第 2の実施例）

図 8は、本発明の光ピックアップの第 2の実施例の構成を示す図である。この光ピックアップは、ラジアル方向（X方向）に発光点が並んだ波長の異なる 2つの半導体レ一ザ 1、 21を備えている。これらの半導体レーザ 1、 21は、ディスク 6の半径方向に沿つたたとえば 200 μ m以内の狭い領域に並べられたものであるのが好適である。図示の光ピックアップは、 2つの半導体レーザ 1、 21からのそれぞれの出射光を回折光学素子 2によってメインビームと 2つのサブビームに分割した後、コリメータレンズ 3によってほぼ平行光とする。その後、対物レンズ 5により光ディスク 6上に集光させ、反射光を対物レンズ 5を介して再度ほぼ平行光とし、ビームスプリッタ 4で反射させ、集光レンズ 7で光検出器 8に導く。ここでは、波長の異なる 2つの光線を、実線と破線とによって表している。

[0037] 図 8における光検出器 8の構成は、図 2に示したものと同じである。図 9に示すメインビーム 9、 28と 2つのサブビーム 10、 11、 29、 30とは、図 2に示すようにそれぞれトラック方向 (Y方向）に平行な分割線を有する 2分割光検出器 12、 13、 14で受光される。そして、各 2分割光検出器 12、 13、 14からの差信号プッシュプル信号 MPP、 SPP 1、 SPP2を得る。

[0038] 第 2の実施例においては、回折光学素子 2に形成された周期構造に特徴を有する。その周期構造を図 9に示す。回折光学素子 2の周期構造は、光ディスク 6の半径方向（X方向）の分割線 D1と光ディスク 6のトラック方向（Y方向）の分割線 D21、 D22とによって 6つの領域 22〜27に分割されている。そのうちの 1つの領域 22に対して X 方向に隣り合う領域 23の周期構造の位相が、領域 22の周期構造と + 90° 異なっており、さらに領域 23に対して X方向に隣り合う他の領域 24の周期構造の位相が、領域 23の周期構造と— 90° 異なっている。また領域 22と Y方向に隣り合う領域 27に対して X方向に隣り合う領域 26の周期構造の位相が、領域 27の周期構造と— 90° 異なっており、さらに領域 26に対して X方向に隣り合う他の領域 25の周期構造の位相が、領域 26の周期構造と + 90° 異なっている。あるいは、領域 24の周期構造の位相が領域 23の周期構造と + 90° 異なっており、領域 25の周期構造の位相が領域 26の周期構造と一 90° 異なって、る構成となって、てもよ!/、。

[0039] すると、 2つの半導体レーザ 1、 21からのそれぞれの出射光に対して生成される 2つのサブビーム 10、 11、 29、 30のうち一方のサブビーム 10、 29は互いに X方向に隣り合う 2つの領域 23、 24および 2つの領域 22、 23のみから生成される。そして、他方のサブビーム 11、 30は、前記 2つの領域と Y方向に隣り合いかつ互いに X方向に隣り合う 2つ領域 25、 26および 2つの領域 26、 27のみから生成されるように、周期構造のピッチが設定され、かつ X方向の分割線 D1がサブビーム生成領域の略中心になるような構成となってヽる。

[0040] これにより、 2つの半導体レーザ 1、 21からのそれぞれの出射光に対して周期構造によって生成された 2つのサブビームのうち、一方のサブビームは Y方向の分割線 D 21、 D22で分割された略半面に略 90° の位相差が与えられ、他方のサブビームについては分割線 D21、 D22で分割された略半面のうち前記一方のサブビームとは異なる略半面に略 90° の位相差が与えられる。

[0041] なお、図 9の構成に代えて、図 10に示すように、メインビーム 9、 28が通過する領域の周期構造がカットされ、サブビーム 10、 11、 29、 30が例えば略半円のような円ではない構成となるように、これらサブビーム 10、 11、 29、 30を生成する領域 22〜27 が配置された構成となっていてもよい。図 10の構成にすれば、周期構造によるメインビーム 9、 28の光量のロスが抑えられ、メインビーム 9、 28の光利用効率を向上させることができる。

[0042] 図 9の構成の回折光学素子 2によって生成されたメインビーム 9、 28とサブビーム 1 0、 11、 29、 30との光ディスク 6上のスポットは、図 11の形状になる。また、図 10の構成の回折光学素子によって生成されたメインビーム 9、 28とサブビーム 10、 11、 29、 30との光ディスク 6上のスポットは、図 12の形状になる。このとき、サブビーム 10、 11 またはサブビーム 29、 30を用いたプッシュプル信号 SPP1と SPP2は、図 7に示すように位相が 180° ずれた信号となり、 SPP1と SPP2の和のプッシュプル信号 SPPは振幅がほぼ 0となる。

[0043] 一方、図 8における対物レンズ 5のラジアルシフトや光ディスク 6の傾きによる MPP、 SPP1、 SPP2のオフセット成分に対しては、対物レンズ 5のラジアルシフトや光デイスク 6の傾きに対してそれぞれ同じ側（同相）にオフセットが発生する。したがって、図 2 の回路によって、

DPP = MPP-k (SPPl + SPP2) (1)

の演算を行なうことにより、上記オフセットをキャンセルした DPP信号を検出することができる。ここで、係数 kは、メインビーム 9、 28とサブビーム 10、 11、 29, 30との光強度の違いを補正するためのもので、強度比が、メインビーム 9 :サブビーム 10 :サブビーム 11 = a : b : b、またメインビーム 28：サブビーム 29：サブビーム 30 = a： b： bならば、係数 k=aZ (2b)である。

[0044] 回折光学素子 2において、サブビーム 10、 11、 29、 30を生成する周期構造に関し、ラジアル方向 (X方向）に平行な直線構造をトラックに平行な方向 (Y方向）に周期性をもたせた構造とすることで、背景技術 1のようにサブビームをメインビームに対してちょうど 1Z2トラックピッチだけラジアル方向にずらせて配置させる必要がなぐトラックピッチの異なる複数の種類の光ディスクを、 1つの光ピックアップで再生することが可能である。また、背景技術 2のように光ディスク 6上でメインビームの集光スポット形状が変化することもない。

[0045] また、上記のようにディスク半径方向に沿ったたとえば 200 μ m以内の狭!、領域に異なる波長をもつ 2つの半導体レーザ 1、 21の発光点が並べられたものであることにより、回折光学素子 2において 90° の位相差を与える領域 22、 23、 24や領域 25、 2 6、 27をディスク半径方向に交互に 3つ配置し、中央の領域 23、 26を 2つの波長のビームで共用する構成とすれば、背景技術 1のようにサブビームをメインビームに対してちょうど 1Z2トラックピッチだけラジアル方向にずらせて配置させる必要がなぐトラックピッチの異なる複数の種類の光ディスクを、 1つの光ピックアップで再生することが可能となると同時に、背景技術 2のように光ディスク 6上でのメインビームの集光スポット形状が変化することがな、光ピックアップを、容易に実現することができる。

[0046] のみならず、異なる波長をもつ半導体レーザの発光点がディスク 6の半径方向に 3 つ以上並べられた光ピックアップにおいても、回折光学素子 2において 90° の位相差を与える領域をディスク半径方向に交互に配置させることにより、同様の効果を得ることがでさる。

産業上の利用可能性

[0047] 本発明の光ピックアップは、光の利用効率を低下させずに、プッシュプル法を利用したトラッキング誤差信号のオフセットを容易にかつ低コストで補正することができるものであり、トラックピッチの異なる複数のディスクに対して用いることができる光ピックァップとして有用である。

Claims

請求の範囲

[1] ディスク上にメインビームと少なくとも 2つのサブビームとを集光し、それぞれのプッシュプル信号からトラッキング誤差信号を検出する光ピックアップにであって、第 1のサブビームから生成されるプッシュプル信号の位相と、第 2のサブビームから生成されるプッシュプル信号の位相とが略 180° ずれて!/、る。

[2] 請求項 1に記載の光ピックアップであって、第 1および第 2のサブビームを生成する回折光学素子を備え、この回折光学素子によって前記第 1および第 2のサブビームの一部分に位相差を与えるものである。

[3] 請求項 2記載の光ピックアップであって、回折光学素子により、第 1のサブビームはディスクのトラックに平行な方向の分割線で分割された略半面に略 90° の位相差が与えられ、第 2のサブビームは前記分割線で分割された略半面のうち第 1のサブビームとは異なる方の略半面に略 90° の位相差が与えられるものである。

[4] 請求項 1に記載の光ピックアップであって、回折光学素子は、メインビームが通る部分にお、て回折機能発生要素が設けられて!/、な!/、ものである。

[5] 請求項 1に記載の光ピックアップであって、

波長の異なる少なくとも 2つの光源を備え、

回折光学素子は、それぞれの光源から出射された光ビームよりメインビームと少なくとも 2つのサブビームを生成するための周期構造を備え、

前記周期構造は、各光源ごとに、第 1のサブビームにはディスクのトラックに平行な方向の分割線で分割された略半面に略 90° の位相差を与え、第 2のサブビームには前記分割線で分割された略半面のうち第 1のサブビームとは異なる方の略半面に略 90° の位相差を与えることが可能なものである。

[6] 請求項 5に記載のピックアップであって、回折光学素子はディスクのトラックに平行な方向の分割線によって前記ディスクの半径方向に少なくとも 3つの領域に分割され、分割された互いに隣り合う各領域の周期構造の位相が略 90° 異なり、前記分割線は各サブビームの中央部を通っている。