JP2000276742A - 光ピックアップの焦点誤差検出装置、及び光ピックアップの焦点誤差検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トラック横切りノイズや光ディスク厚み誤差
の影響を受けにくく３ビーム方式やＤＰＤ方式との併用
が可能な光ピックアップの焦点誤差検出装置、及び光ピ
ックアップの焦点誤差検出方法を提供する。 【解決手段】 ホログラム素子８により、光ディスクか
らの戻り光を第１光路Ｐ１と第２光路Ｐ２に分割すると
ともに、各分割光路の光に所定の非点収差を付与すると
ともに所定の焦点を付与し、第１ディテクタ１１と第２
ディテクタ１２で受光検出し、所定の演算によりフォー
カスエラー信号を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光源からの出射光
により光ディスクに情報を書き込み又は光ディスクから
の戻り光により光ディスクから情報を読み取る光ピック
アップにおいて光の焦点誤差を検出する光ピックアップ
の焦点誤差検出装置、及び光ピックアップの焦点誤差検
出方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＣＤ（Compact Disk）、ＣＤ−ＲＯＭ、
ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の光ディスクの表
面の情報記録面に、光源から出射された出射光を照射し
て音楽やデータ等の光ディスク記録情報を書き込み、又
は光ディスクの情報記録面で反射されて戻ってきた戻り
光から光ディスク記録情報を読み取るために、光源と光
授受光学系と光検出系を備えた光ピックアップが用いら
れている。

【０００３】この光ピックアップにおいては、情報を光
ディスクに確実に書き込み又は光ディスクから情報を確
実に読み取るため、出射光をつねに光ディスクの情報記
録面の記録箇所（例えばトラック）上に照射するように
制御（以下、「トラッキングサーボ制御」という。）
し、かつ出射光がスポット状の点となって記録箇所に収
束するように制御（以下、「フォーカシングサーボ制
御」という。）する必要がある。

【０００４】フォーカシングサーボ制御の方式として
は、例えば「非点収差法」と「スポットサイズ法」が知
られている。

【０００５】非点収差法は、光授受光学系の中にシリン
ドリカルレンズや平行平板等を配置し、戻り光を４分割
ディテクタで受光し検出する方式である。

【０００６】この構成により、出射光が光ディスクの情
報記録面上に焦点を結んでいる（以下、「合焦してい
る」という。）場合には、戻り光は４分割ディテクタの
中央に円状に受光され、４分割ディテクタの各受光面の
受光強度が均衡する。しかし、出射光が光ディスク上で
合焦状態ではない場合には、戻り光が４分割ディテクタ
上で傾斜した長円状となり、ディテクタの各受光面の受
光強度が不均衡となる。このことから、各受光面で光電
変換された光検出電気信号に所定の演算を施して得られ
た信号（以下、「フォーカスエラー信号」という。）に
より、出射光の光ディスク上での合焦又は非合焦を検出
することができ、フォーカスエラー信号をフィードバッ
クするように光授受光学系の対物レンズ等を制御するこ
とにより、フォーカシングサーボ制御を行うことができ
る。

【０００７】非点収差法は、非合焦の検出感度が高い。
また、光検出に４分割ディテクタを用いるため、ＤＰＤ
（Differential Phase Detection）方式でのトラッキ
ングサーボ制御のためのトラッキングエラー信号を演算
しやすい。また、光ピックアップ全体を小型化できるた
め、３つの光スポットを用いる３ビーム方式の光ピック
アップにも適用しやすい、という利点がある。

【０００８】スポットサイズ法は、光検出系で戻り光を
２つの光路に分割し、前方のディテクタに結ぶ焦点（以
下、「前焦点」という。）と、後方のディテクタに結ぶ
焦点（以下、「後焦点」という。）を生じるように構成
する方式である。

【０００９】この構成により、出射光が光ディスク上で
合焦状態の場合には、前方ディテクタと後方ディテクタ
の戻り光スポットの大きさが等しくなる。しかし、出射
光が光ディスク上で合焦状態ではない場合には、前方デ
ィテクタと後方ディテクタの戻り光スポットの大きさが
異なり、各ディテクタの受光強度が不均衡となる。この
ことから、各ディテクタで光電変換された光検出電気信
号に所定の演算を施して得られたフォーカスエラー信号
により、出射光の光ディスク上での合焦又は非合焦を検
出することができ、フォーカスエラー信号をフィードバ
ックするように光授受光学系の対物レンズ等を制御する
ことにより、フォーカシングサーボ制御を行うことがで
きる。

【００１０】スポットサイズ法では、フォーカスエラー
信号は、前方ディテクタからの光検出電気信号と後方デ
ィテクタからの光検出電気信号との差分により演算され
る。したがって、出射光スポットが光ディスクのトラッ
クを横切る際にフォーカスエラー信号に与えるノイズ
（以下、「トラック横切りノイズ」という。）は２つの
ディテクタの差をとることにより相殺されるため、トラ
ック横切りノイズの影響は受けない、という利点があ
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の光ピックアップの焦点誤差検出方法において
は、以下のような問題があった。

【００１２】１）非点収差法では、光ピックアップに収
差（例えば非点収差など）がある場合には、トラック横
切りノイズの影響を受ける。また、非点収差法では、光
ディスクの厚みが一定でなく箇所によって厚み誤差があ
る場合には、ディテクタ上の戻り光スポットの形状がゆ
がみ、本来受光されるはずのない光が他の受光面に漏れ
出し又は回り込むことがあり、フォーカスエラー信号に
誤差が生じる。

【００１３】２）スポットサイズ法では、戻り光を複数
の光路に分離するため、光ピックアップが大型化する。
また、３ビーム方式との併用は構造が複雑となり困難で
ある。

【００１４】本発明は上記の問題を解決するためになさ
れたものであり、本発明の解決しようとする課題は、ト
ラック横切りノイズや光ディスク厚み誤差の影響を受け
にくく３ビーム方式やＤＰＤ方式との併用が可能な光ピ
ックアップの焦点誤差検出装置、及び光ピックアップの
焦点誤差検出方法を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の光ピックアップの焦点誤差検出装置
は、光源から出射された出射光により光ディスクの情報
記録面に光ディスク記録情報を書き込み、又は前記光源
から出射され前記光ディスクの情報記録面で反射されて
戻った戻り光から前記光ディスク記録情報を読み取る光
ピックアップにおいて前記出射光の焦点誤差を検出する
光ピックアップの焦点誤差検出装置であって、前記戻り
光の光軸に垂直な平面上の第１象限領域及び第３象限領
域に存在する光を第１光路に分離するとともに前記光軸
垂直面上の第２象限領域及び第４象限領域に存在する光
を第２光路に分離する光路分離手段と、前記第１光路の
光に第１の非点収差を付与して第１処理光とするととも
に前記第２光路の光に前記第１の非点収差に対し９０度
の方向となる第２の非点収差を付与して第２処理光とす
る第１光学処理手段と、前記第１処理光に第１の焦点を
付与して第３処理光とするとともに前記第２処理光に第
２の焦点を付与して第４処理光とする第２光学処理手段
を有する焦点誤差検出用光学素子と、受光領域が平行線
で４分割されて形成された矩形状の４つの第１受光部を
有するとともに前記第３処理光を受光して検出する第１
光検出器と、受光領域が平行線で４分割されて形成され
た矩形状の４つの第２受光部を有するとともに前記第４
処理光を受光して検出する第２光検出器と、前記第１受
光部の４つの部分が受光した各光の強度と前記第２受光
部の４つの部分が受光した各光の強度に所定の演算を行
い焦点誤差判別値を出力する焦点誤差判別値演算手段を
備えることを特徴とする。

【００１６】また、請求項２記載の光ピックアップの焦
点誤差検出装置は、請求項１記載の光ピックアップの焦
点誤差検出装置において、前記光路分離手段はプリズム
機能を有する第１ホログラム部であり、前記第１光学処
理手段は前記第１光路の光に対して第１の方向を長軸と
するシリンドリカルレンズ機能を有するとともに前記第
２光路の光に対して前記第１の方向に対し９０度の方向
を長軸とするシリンドリカルレンズ機能を有する第２ホ
ログラム部であり、前記第２光学処理手段は前記第１処
理光に対して凸レンズ機能を有するとするとともに前記
第２処理光に対して凸レンズ機能を有する第３ホログラ
ム部であって、前記第１処理光に対する凸レンズと前記
第２処理光に対する凸レンズの焦点距離が異なることを
特徴とする。

【００１７】また、請求項３記載の光ピックアップの焦
点誤差検出装置は、請求項１記載の光ピックアップの焦
点誤差検出装置において、前記第１光検出器及び第２光
検出器の側方に、＋１次サブビーム用の第３光検出器
と、−１次サブビーム用の第４光検出器を備え、３ビー
ム方式による制御を行うことを特徴とする。

【００１８】また、請求項４記載の光ピックアップの焦
点誤差検出装置は、請求項１記載の光ピックアップの焦
点誤差検出装置において、ＤＰＤ方式による制御を行う
ことを特徴とする。

【００１９】また、請求項５記載の光ピックアップの焦
点誤差検出方法は、光源から出射された出射光により光
ディスクの情報記録面に光ディスク記録情報を書き込
み、又は前記光源から出射され前記光ディスクの情報記
録面で反射されて戻った戻り光から前記光ディスク記録
情報を読み取る光ピックアップにおいて前記出射光の焦
点誤差を検出する光ピックアップの焦点誤差検出方法で
あって、前記戻り光の光軸に垂直な平面上の第１象限領
域及び第３象限領域に存在する光を第１光路に分離する
とともに前記光軸垂直面上の第２象限領域及び第４象限
領域に存在する光を第２光路に分離する光路分離手段
と、前記第１光路の光に第１の非点収差を付与して第１
処理光とするとともに前記第２光路の光に前記第１の非
点収差に対し９０度の方向となる第２の非点収差を付与
して第２処理光とする第１光学処理手段と、前記第１処
理光に第１の焦点を付与して第３処理光とするとともに
前記第２処理光に第２の焦点を付与して第４処理光とす
る第２光学処理手段を有する焦点誤差検出用光学素子
と、受光領域が平行線で４分割されて形成された矩形状
の４つの第１受光部を有するとともに前記第３処理光を
受光して検出する第１光検出器と、受光領域が平行線で
４分割されて形成された矩形状の４つの第２受光部を有
するとともに前記第４処理光を受光して検出する第２光
検出器を設け、前記第１受光部の４つの部分が受光した
各光の強度と前記第２受光部の４つの部分が受光した各
光の強度に所定の演算を行い焦点誤差判別値を出力する
ことを特徴とする。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光ピックアッ
プの焦点誤差検出装置の実施形態について、図面を参照
しながら説明を行う。

【００２１】図１は、本発明の一実施形態である光ピッ
クアップの構成を示す図である。図１（Ａ）に示すよう
に、この光ピックアップ１００は、光源である半導体レ
ーザ１と、グレーティング２と、ビームスプリッタ３
と、コリメータレンズ４と、ミラー５と、１／４波長板
６と、対物レンズ７と、ホログラム素子８と、光検出部
９を備えて構成されている。また、対物レンズ７には、
対物レンズ７を光軸方向の前後に移動可能な対物レンズ
駆動機構（図示せず）が設けられている。

【００２２】また、光検出部９は、第１ディテクタ１１
と、第２ディテクタ１２を有している（図４参照）が、
これについては後述する。光検出部９には、第１ディテ
クタ及び第２ディテクタから出力された光検出電気信号
に基づき所定の演算を行う加算器や減算器からなる演算
回路（図示せず）が接続されている。

【００２３】半導体レーザ１から出射されたレーザ光Ｌ
は、グレーティング２を経てビームスプリッタ３に入射
する。ビームスプリッタ３は、ハーフミラー（半透鏡）
を有しており、入射したレーザ光Ｌはビームスプリッタ
３を通過し、コリメータレンズ４を経て、ミラー５によ
り光路を直角に変えられ、１／４波長板６を通過し、対
物レンズ７から図の上方に位置する光ディスク（図示せ
ず）の情報記録面に照射される。この照射光により、光
ディスクの情報記録面に光ディスク記録情報を書き込む
ことができる。

【００２４】レーザ光Ｌは、光ディスクの情報記録面で
反射されて同じ光路を戻り、対物レンズ７と１／４波長
板６とミラー５とコリメータレンズ４を経て再びビーム
スプリッタ３に入射する。この場合には、戻り光はビー
ムスプリッタ３により半導体レーザ１への方向とは異な
る方向へ光路を変えられ、ホログラム素子８を通過して
光検出部９に入射する。光検出部９は、受光した光を光
電変換して光検出電気信号を出力する。光検出電気信号
から光ディスク記録情報を読み取ることができる。

【００２５】次に、この光ピックアップ１００における
焦点誤差検出方法について説明する。この光ピックアッ
プ１００は、ビームスプリッタ７で分離された戻り光
を、ホログラム素子８によって第１光路Ｐ１と第２光路
Ｐ２に分割し、第１光路Ｐ１の戻り光を後述する第１デ
ィテクタ１１（図４参照）で受光し、第２光路Ｐ２の戻
り光を後述する第２ディテクタ１２（図４）で受光し、
光電変換により出力された光検出電気信号に所定の演算
を行ってフォーカスエラー信号を生成する。

【００２６】次に、ホログラム素子８の構成について説
明する。ホログラム素子８は、第１ホログラム部１５
と、第２ホログラム部１６と、第３ホログラム部１９を
有している。図２は、上記の光ピックアップ１００にお
けるホログラム素子８のうち、第１ホログラム部１５
と、第２ホログラム部１６の構成を説明する図である。
また、図３は、上記の光ピックアップ１００におけるホ
ログラム素子８のうち、第３ホログラム部１９の構成を
説明する図である。

【００２７】第１ホログラム部１５は、図２（Ａ）に示
すように、戻り光の光軸に垂直な平面上の第１象限領域
１５Ｑ１と第３象限領域１５Ｑ３に存在する光を第１光
路（図２（Ａ）において上向き方向に図示）に分離する
プリズムと等価な機能を有している。また、同時に、第
１ホログラム部１５は、戻り光の光軸に垂直な平面上の
第２象限領域１５Ｑ２と第４象限領域１５Ｑ４に存在す
る光を第２光路（図２（Ａ）において下向き方向に図
示）に分離するプリズムと等価な機能を有している。こ
の場合、第１ホログラム部１５は、光路分離手段に相当
している。

【００２８】第２ホログラム部１６のうち、第１象限領
域１６Ｑ１と第３象限領域１６Ｑ３は、上記した第１光
路の光に第１の非点収差を付与して第１処理光とする。
この機能は、例えば、図２（Ｃ）に示すシリンドリカル
レンズ１７を第１象限領域１６Ｑ１と第３象限領域１６
Ｑ３に配置した光学素子と等価である。

【００２９】また、第２ホログラム部１６のうち、第２
象限領域１６Ｑ２と第４象限領域１６Ｑ４は、上記した
第２光路の光に第２の非点収差を付与して第２処理光と
する。第２の非点収差は、第１の非点収差に対し９０度
の方向となっている。この機能は、例えば、図２（Ｄ）
に示すシリンドリカルレンズ１８を第２象限領域１６Ｑ
２と第４象限領域１６Ｑ４に配置した光学素子と等価で
ある。すなわち、シリンドリカルレンズ１８の長軸（図
２（Ｄ）における水平方向の軸）は、シリンドリカルレ
ンズ１７の長軸（図２（Ｃ）における上下方向の軸）に
対して角度９０度だけ傾斜している。この第２ホログラ
ム部１６は、第１光学処理手段に相当している。

【００３０】第３ホログラム部１９のうち、第１象限領
域１９Ｑ１と第３象限領域１９Ｑ３は、上記した第１処
理光に第１の焦点を付与して第３処理光とする。また、
第３ホログラム部１９のうち、第２象限領域１９Ｑ２と
第４象限領域１９Ｑ４は、上記した第２処理光に第２の
焦点を付与して第４処理光とする。この第３ホログラム
部１９は、第２光学処理手段に相当している。また、ホ
ログラム素子８は、焦点誤差検出用光学素子に相当して
いる。

【００３１】上記において、第１象限領域とは、平面を
水平方向のＸ軸と、Ｘ軸に垂直な上下方向のＹ軸とによ
り４つの領域に分割した場合に、Ｘ座標及びＹ座標がと
もに正の値となる領域をいう。また、第２象限領域と
は、上記した４領域のうち、第１象限領域に隣接する領
域であり、Ｘ座標が負の値でＹ座標が正の値となる領域
をいう。また、第３象限領域とは、上記した４領域のう
ち、第２象限領域に隣接する領域であり、Ｘ座標及びＹ
座標がともに負の値となる領域をいう。また、第４象限
領域とは、上記した４領域のうち、第１象限領域及び第
３象限領域に隣接する領域であり、Ｘ座標が正の値でＹ
座標が負の値となる領域をいう。

【００３２】次に、図４に基づき、光ピックアップ１０
０における第１ディテクタ及び第２ディテクタの構成と
作用を説明する。

【００３３】図４（Ａ）に示すように、第１ディテクタ
１１は、受光領域が矩形状となっており、４つの第１受
光部Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２を有している。これらの４
つの第１受光部Ａ１等を区画する受光部境界線６１、６
２、６３は、上記した第１象限領域〜第４象限領域１５
Ｑ１〜１５Ｑ４又は１６Ｑ１〜１６Ｑ４又は１９Ｑ１〜
１９Ｑ４の象限区画線のうちＹ軸方向線（垂直方向線）
に平行な直線である。このため、第１受光部Ａ１、Ａ
２、Ｂ１、Ｂ２は、全体の受光領域が平行線で４分割さ
れ、それぞれが矩形状になっている。

【００３４】また、第１ディテクタ１１には、ホログラ
ム素子８から出射した第１光路Ｐ１の光（第３ホログラ
ム部１９の第１象限領域１９Ｑ１と第３象限領域１９Ｑ
３で第１の焦点を付与された第３処理光）が入射する。
この第３処理光のうち、第３ホログラム部１９の第１象
限領域１９Ｑ１から出射した光は、第１受光部Ｂ１と
Ｂ２にまたがるように入射する。また、第３処理光のう
ち、第３ホログラム部１９の第３象限領域１９Ｑ３から
出射した光は、第１受光部Ａ１とＡ２にまたがるよう
に入射する。ここに、第１ディテクタ１１は、第１光検
出器に相当している。

【００３５】図４（Ｂ）に示すように、第２ディテクタ
１２は、受光領域が矩形状となっており、４つの第２受
光部Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２を有している。これらの４
つの第２受光部Ｃ１等を区画する受光部境界線６４、６
５、６６は、上記した第１象限領域〜第４象限領域１５
Ｑ１〜１５Ｑ４又は１６Ｑ１〜１６Ｑ４又は１９Ｑ１〜
１９Ｑ４の象限区画線のうちＹ軸方向線（垂直方向線）
に平行な直線である。このため、第２受光部Ｃ１、Ｃ
２、Ｄ１、Ｄ２は、全体の受光領域が平行線で４分割さ
れ、それぞれが矩形状になっている。

【００３６】また、第２ディテクタ１２には、ホログラ
ム素子８から出射した第２光路Ｐ２の光（第３ホログラ
ム部１９の第２象限領域１９Ｑ２と第４象限領域１９Ｑ
４で第２の焦点を付与された第４処理光）が入射する。
この第４処理光のうち、第３ホログラム部１９の第２象
限領域１９Ｑ２から出射した光は、第２受光部Ｃ１と
Ｃ２にまたがるように入射する。また、第４処理光のう
ち、第３ホログラム部１９の第４象限領域１９Ｑ４から
出射した光は、第２受光部Ｄ１とＤ２にまたがるよう
に入射する。ここに、第２ディテクタ１２は、第２光検
出器に相当している。

【００３７】次に、図５を参照しつつ、この光ピックア
ップ１００における焦点位置変化時の作用を説明する。
図５（Ｂ）は、この光ピックアップ１００からの出射光
が光ディスクの情報記録面上で合焦状態となっている場
合に、第１ディテクタ１１及び第２ディテクタ１２にお
ける戻り光スポットの状態を示した図である。

【００３８】図５（Ｂ）の上段に示すように、合焦時に
は、レンズ素子８の第１象限領域からの第３処理光が
第１ディテクタ１１の第１受光部Ｂ１及びＢ２に線状の
光スポットとなって入射し、レンズ素子８の第３象限領
域からの第３処理光が第１ディテクタ１１の第１受光
部Ａ１及びＡ２に線状の光スポットとなって入射する。

【００３９】また、図５（Ｂ）の下段に示すように、合
焦時には、レンズ素子８の第２象限領域からの第４処理
光が第１ディテクタ１２の第２受光部Ｃ１及びＣ２に
線状の光スポットとなって入射し、レンズ素子８の第４
象限領域からの第４処理光が第２ディテクタ１２の第
２受光部Ｄ１及びＤ２に線状の光スポットとなって入射
する。

【００４０】この場合、合焦時には、第１受光部Ａ１の
出力する光検出電気信号Ａ１と、第１受光部Ｂ１の出力
する光検出電気信号Ｂ１、第２受光部Ｃ１の出力する光
検出電気信号Ｃ１、第２受光部Ｄ１の出力する光検出電
気信号Ｄ１はそれぞれ等しい。また、合焦時には、第１
受光部Ａ２の出力する光検出電気信号Ａ２と、第１受光
部Ｂ２の出力する光検出電気信号Ｂ２、第２受光部Ｃ２
の出力する光検出電気信号Ｃ２、第２受光部Ｄ２の出力
する光検出電気信号Ｄ２はそれぞれ等しい。

【００４１】したがって、下式（１） Ａ１＝Ｂ１＝Ｃ１＝Ｄ１ ………（１） と、下式（２） Ａ２＝Ｂ２＝Ｃ２＝Ｄ２ ………（２） が成立する。

【００４２】このことから、下式（３） ＦＥ＝（Ａ２＋Ｂ２＋Ｃ１＋Ｄ１）−（Ａ１＋Ｂ１＋Ｃ２＋Ｄ２） ……（３） で表される値ＦＥを、光検出部９の出力側に接続された
演算回路（図示せず）によって演算すると、合焦時には
ＦＥの値は零となる。

【００４３】図５（Ａ）は、この光ピックアップ１００
からの出射光が光ディスクの情報記録面上で非合焦状態
となっており、光ディスクが合焦時よりも近い場合に、
第１ディテクタ１１及び第２ディテクタ１２における戻
り光スポットの状態を示した図である。

【００４４】図５（Ａ）の上段に示すように、光ディス
クが合焦時よりも近い場合には、レンズ素子８の第１象
限領域からの第３処理光は、第１ディテクタ１１の第
１受光部Ｂ１、Ｂ２上に楕円の１／４の形状の光スポッ
トとなって入射し、レンズ素子８の第３象限領域からの
第３処理光は、第１ディテクタ１１の第１受光部Ａ
１、Ａ２上に楕円の１／４の形状の光スポットとなって
入射する。

【００４５】この場合、第１ディテクタ１１上の１／４
楕円状の２つの光スポットは、それぞれ同一の形状と大
きさ（面積）を有している。また、第１受光部Ｂ１の出
力する光検出電気信号Ｂ１と、第１受光部Ｂ２の出力す
る光検出電気信号Ｂ２との比Ｂ１：Ｂ２は、例えば６：
４となっている。Ａ１、Ａ２においても同様である。し
たがって、光ディスクが合焦時よりも近い場合には、第
１ディテクタ１１においては、下式（４）、（５） Ａ１＝Ｂ１＝６ｋ ………（４） Ａ２＝Ｂ２＝４ｋ ………（５） が成立する。ここに、ｋは任意の正数値である。

【００４６】また、図５（Ａ）の下段に示すように、光
ディスクが合焦時よりも近い場合には、レンズ素子８の
第２象限領域からの第４処理光は、第２ディテクタ１
２の第２受光部Ｃ２上に楕円の１／４の形状の光スポッ
トとなって入射し、第２ディテクタ１２の第２受光部Ｃ
１上には入射しない。また、レンズ素子８の第４象限領
域からの第４処理光は、第２ディテクタ１２の第２受
光部Ｄ２上に楕円の１／４の形状の光スポットとなって
入射し、第２ディテクタ１２の第２受光部Ｄ１上には入
射しない。

【００４７】この場合、第２受光部Ｃ１の出力する光検
出電気信号Ｃ１と第２受光部Ｄ１の出力する光検出電気
信号Ｄ１は等しく零とみなせる。したがって、光ディス
クが合焦時よりも遠い場合には、第２ディテクタ１２に
おいては、下式（６）、（７） Ｃ２＝Ｄ２＝１０ｋ ………（６） Ｃ１＝Ｄ１＝０ ………（７） が成立する。

【００４８】このことから、上式（３）に上記条件式
（４）、（５）、（６）、（７）を代入すると、この場
合のＦＥ値であるＦＥ１は、下式（８） ＦＥ１＝（Ａ２＋Ｂ２＋Ｃ１＋Ｄ１）−（Ａ１＋Ｂ１＋Ｃ２＋Ｄ２） ＝（４ｋ＋４ｋ）−（６ｋ＋６ｋ＋１０ｋ＋１０ｋ） ＝−２４ｋ ………（８） となり、光ディスクが合焦時よりも近い場合には、ＦＥ
の値は負の値となる。

【００４９】図５（Ｃ）は、この光ピックアップ１００
からの出射光が光ディスクの情報記録面上で非合焦状態
となっており、光ディスクが合焦時よりも遠い場合に、
第１ディテクタ１１及び第２ディテクタ１２における戻
り光スポットの状態を示した図である。

【００５０】図５（Ｃ）の上段に示すように、光ディス
クが合焦時よりも遠い場合には、レンズ素子８の第１象
限領域からの第３処理光は、第１ディテクタ１１の第
１受光部Ｂ２上に楕円の１／４の形状の光スポットとな
って入射し、第１ディテクタ１１の第１受光部Ｂ１上に
は入射しない。また、レンズ素子８の第３象限領域から
の第３処理光は、第１ディテクタ１１の第１受光部Ａ
２上に楕円の１／４の形状の光スポットとなって入射
し、第１ディテクタ１１の第１受光部Ｂ１上には入射し
ない。

【００５１】この場合、第１受光部Ｂ１の出力する光検
出電気信号Ｂ１と第１受光部Ａ１の出力する光検出電気
信号Ａ１は等しく零とみなせる。したがって、光ディス
クが合焦時よりも遠い場合には、第２ディテクタ１２に
おいては、下式（９）、（１０） Ａ２＝Ｂ２＝１０ｋ ………（９） Ａ１＝Ｂ１＝０ ………（１０） が成立する。

【００５２】また、図５（Ｃ）の下段に示すように、光
ディスクが合焦時よりも遠い場合には、レンズ素子８の
第２象限領域からの第４処理光は、第２ディテクタ１
２の第２受光部Ｃ１、Ｃ２上に楕円の１／４の形状の光
スポットとなって入射し、レンズ素子８の第４象限領域
からの第４処理光は、第２ディテクタ１２の第２受光
部Ｄ１、Ｄ２上に楕円の１／４の形状の光スポットとな
って入射する。

【００５３】この場合、第２ディテクタ１２上の１／４
楕円状の２つの光スポットは、それぞれ同一の形状と大
きさ（面積）を有している。また、第２受光部Ｃ１の出
力する光検出電気信号Ｃ１と、第２受光部Ｃ２の出力す
る光検出電気信号Ｃ２との比Ｃ１：Ｃ２は、例えば６：
４となっている。Ｄ１、Ｄ２においても同様である。し
たがって、光ディスクが合焦時よりも遠い場合には、第
２ディテクタ１２においては、下式（１１）、（１２） Ｃ１＝Ｄ１＝６ｋ ………（１１） Ｃ２＝Ｄ２＝４ｋ ………（１２） が成立する。

【００５４】このことから、上式（３）に上記条件式
（９）〜（１２）を代入すると、この場合のＦＥ値であ
るＦＥ２は、下式（１３） ＦＥ２＝（Ａ２＋Ｂ２＋Ｃ１＋Ｄ１）−（Ａ１＋Ｂ１＋Ｃ２＋Ｄ２） ＝（１０ｋ＋１０ｋ＋６ｋ＋６ｋ）−（４ｋ＋４ｋ） ＝２４ｋ ………（１３） となり、光ディスクが合焦時よりも遠い場合には、ＦＥ
の値は正の値となる。

【００５５】したがって、上式（３）で表される値ＦＥ
をフォーカスエラー信号として用いれば、ＦＥ値が零の
ときが合焦であり、ＦＥ値が負の値のときは光ディスク
が合焦時よりも近く、ＦＥ値が正の値のときは光ディス
クが合焦時よりも遠いと判別することができる。したが
って、フォーカスエラー信号ＦＥの正負符号を反転させ
た電気信号をフィードバックするようにし、ＦＥ値が零
になるように光ピックアップ１００の対物レンズ７に設
けられた対物レンズ駆動機構（図示せず）を制御するこ
とにより、確実なフォーカシングサーボ制御を行うこと
ができる。この場合、光検出部９の出力側に接続された
演算回路（図示せず）は焦点誤差判別値演算手段に相当
し、フォーカスエラー信号値ＦＥは焦点誤差判別値に相
当している。

【００５６】なお、上記した第１ディテクタ１１及び第
２ディテクタ１２の出力を用いて、下式（１２） ＲＦ＝Ａ１＋Ａ２＋Ａ３＋Ａ４＋Ｂ１＋Ｂ２＋Ｂ３＋Ｂ４ ………（１４） で表される値ＲＦを演算すれば、このＲＦ信号から、光
ディスクに記録された光ディスク記録情報を読み取るこ
とができる。

【００５７】また、下式（１５）、（１６）、（１
７）、（１８） ＤＰＤ１＝Ａ１＋Ａ２ ………（１５） ＤＰＤ２＝Ｂ１＋Ｂ２ ………（１６） ＤＰＤ３＝Ｃ１＋Ｃ２ ………（１７） ＤＰＤ４＝Ｄ１＋Ｄ２ ………（１８） で表される値ＤＰＤ１、ＤＰＤ２、ＤＰＤ３、ＤＰＤ４
を演算すれば、これらの信号により、ＤＰＤ方式のトラ
ッキングサーボ制御を行うことができる。

【００５８】また、下式（１９） ＰＰ＝（Ａ１＋Ａ２＋Ｃ１＋Ｃ２）−（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｄ１＋Ｄ２） …（１９） で表される値ＰＰを演算すれば、プッシュプル（Push−
Pull）法によるトラッキングサーボ制御を行うことがで
きる。

【００５９】また、図示はしていないが、第１ディテク
タ１１、第２ディテクタ１２の両側に第３ディテクタと
第４ディテクタを配置し、いずれか一方を＋１次サブビ
ーム用とし、他方を−１次サブビーム用とすることによ
り、３ビーム方式にも対応可能である。この場合、第３
ディテクタは第３光検出器に相当し、第４ディテクタは
第４光検出器に相当している。

【００６０】上記した光ピックアップ１００における焦
点誤差検出方法では、以下のような利点を有している。

【００６１】（１）ディテクタ上では、戻り光の各象限
間の干渉がない。このため、光ディスクの厚みが一定で
なく箇所によって厚み誤差がある場合であっても、象限
間での光の漏れ出し等がない。

【００６２】（２）トラック横切り信号の漏れ出しが少
ない。

【００６３】（３）検出系がコンパクトであり、３ビー
ム方式との併用も支障なく行うことができる。

【００６４】（４）ＤＰＤトラッキングエラーの検出が
可能である。

【００６５】上記した光ピックアップ１００において、
レンズ素子８と、第１ディテクタ１１と、第２ディテク
タ１２と、演算回路（図示せず）は、焦点誤差検出装置
を構成している。

【００６６】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同
一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いか
なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

【００６７】例えば、上記実施形態においては、焦点誤
差検出用光学素子として、ホログラム素子８を例に挙げ
て説明したが、本発明はこの例には限定されず、他の構
成の焦点誤差検出用光学素子、例えば、プリズムや凸レ
ンズ等を組み合わせて構成した光学素子であってもよ
い。要は、戻り光の光軸に垂直な平面上の第１象限領域
及び第３象限領域に存在する光を第１光路に分離すると
ともに光軸垂直面上の第２象限領域及び第４象限領域に
存在する光を第２光路に分離する光路分離手段と、第１
光路の光に第１の非点収差を付与して第１処理光とする
とともに第２光路の光に第１の非点収差に対し９０度の
方向となる第２の非点収差を付与して第２処理光とする
第１光学処理手段と、第１処理光に第１の焦点を付与し
て第３処理光とするとともに第２処理光に第２の焦点を
付与して第４処理光とする第２光学処理手段を有する焦
点誤差検出用光学素子であれば、どのような構成のもの
であってもよいのである。

【００６８】また、上記実施形態では、図１のように、
レンズ素子８が光検出部９の手前に配置されているが、
レンズ素子８と同様の機能を有し偏光作用を有する偏光
レンズ素子を、ミラー５と１／４波長板６の間に設けて
もよい。

【００６９】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、光ディスクからの戻り光を２光路に分割するととも
に、各分割光路の光に所定の非点収差を付与し、所定の
焦点を付与するようにしたので、トラック横切りノイズ
や光ディスク厚み誤差の影響を受けにくく、３ビーム方
式やＤＰＤ方式との併用が可能であり、非合焦検出の感
度が高く、光ピックアップの小型化も可能である、とい
う利点を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である光ピックアップの構
成を示す図である。

【図２】本発明の一実施形態の光ピックアップにおける
ホログラム素子の構成を説明する図（１）である。

【図３】本発明の一実施形態の光ピックアップにおける
ホログラム素子の構成を説明する図（２）である。

【図４】本発明の一実施形態の光ピックアップにおける
第１ディテクタ及び第２ディテクタの構成と作用を説明
する図である。

【図５】本発明の一実施形態の光ピックアップにおける
焦点位置変化時の作用を説明する図である。

【符号の説明】

１ 半導体レーザ ２ グレーティング ３ ビームスプリッタ ４ コリメータレンズ ５ ミラー ６ １／４波長板 ７ 対物レンズ ８ ホログラム素子 ９ 光検出部 １１ 第１ディテクタ １２ 第２ディテクタ １５ 第１ホログラム部 １５Ｑ１ 第１象限領域 １５Ｑ２ 第２象限領域 １５Ｑ３ 第３象限領域 １５Ｑ４ 第４象限領域 １６ 第２ホログラム部 １６Ｑ１ 第１象限領域 １６Ｑ２ 第２象限領域 １６Ｑ３ 第３象限領域 １６Ｑ４ 第４象限領域 １７、１８ シリンドリカルレンズ １９ 第３ホログラム部 １９Ｑ１ 第１象限領域 １９Ｑ２ 第２象限領域 １９Ｑ３ 第３象限領域 １９Ｑ４ 第４象限領域 ６１〜６６ 受光部境界線 １００ 光ピックアップ Ｌ レーザ光 Ｐ１ 第１光路 Ｐ２ 第２光路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5D118 AA13 AA26 BA01 CA22 CD02 CF05 DA02 5D119 AA28 AA41 EA03 EC07 EC41 JA09 JA24 JB01 KA04

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源から出射された出射光により光ディ
   スクの情報記録面に光ディスク記録情報を書き込み、又
   は前記光源から出射され前記光ディスクの情報記録面で
   反射されて戻った戻り光から前記光ディスク記録情報を
   読み取る光ピックアップにおいて前記出射光の焦点誤差
   を検出する光ピックアップの焦点誤差検出装置であっ
   て、 前記戻り光の光軸に垂直な平面上の第１象限領域及び第
   ３象限領域に存在する光を第１光路に分離するとともに
   前記光軸垂直面上の第２象限領域及び第４象限領域に存
   在する光を第２光路に分離する光路分離手段と、前記第
   １光路の光に第１の非点収差を付与して第１処理光とす
   るとともに前記第２光路の光に前記第１の非点収差に対
   し９０度の方向となる第２の非点収差を付与して第２処
   理光とする第１光学処理手段と、前記第１処理光に第１
   の焦点を付与して第３処理光とするとともに前記第２処
   理光に第２の焦点を付与して第４処理光とする第２光学
   処理手段を有する焦点誤差検出用光学素子と、 受光領域が平行線で４分割されて形成された矩形状の４
   つの第１受光部を有するとともに前記第３処理光を受光
   して検出する第１光検出器と、 受光領域が平行線で４分割されて形成された矩形状の４
   つの第２受光部を有するとともに前記第４処理光を受光
   して検出する第２光検出器と、 前記第１受光部の４つの部分が受光した各光の強度と前
   記第２受光部の４つの部分が受光した各光の強度に所定
   の演算を行い焦点誤差判別値を出力する焦点誤差判別値
   演算手段を備えることを特徴とする光ピックアップの焦
   点誤差検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の光ピックアップの焦点誤
   差検出装置において、 前記光路分離手段はプリズム機能を有する第１ホログラ
   ム部であり、前記第１光学処理手段は前記第１光路の光
   に対して第１の方向を長軸とするシリンドリカルレンズ
   機能を有するとともに前記第２光路の光に対して前記第
   １の方向に対し９０度の方向を長軸とするシリンドリカ
   ルレンズ機能を有する第２ホログラム部であり、前記第
   ２光学処理手段は前記第１処理光に対して凸レンズ機能
   を有するとするとともに前記第２処理光に対して凸レン
   ズ機能を有する第３ホログラム部であって、前記第１処
   理光に対する凸レンズと前記第２処理光に対する凸レン
   ズの焦点距離が異なることを特徴とする光ピックアップ
   の焦点誤差検出装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の光ピックアップの焦点誤
   差検出装置において、 前記第１光検出器及び第２光検出器の側方に、＋１次サ
   ブビーム用の第３光検出器と、−１次サブビーム用の第
   ４光検出器を備え、３ビーム方式による制御を行うこと
   を特徴とする光ピックアップの焦点誤差検出装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の光ピックアップの焦点誤
   差検出装置において、 ＤＰＤ方式による制御を行うことを特徴とする光ピック
   アップの焦点誤差検出装置。
5. 【請求項５】 光源から出射された出射光により光ディ
   スクの情報記録面に光ディスク記録情報を書き込み、又
   は前記光源から出射され前記光ディスクの情報記録面で
   反射されて戻った戻り光から前記光ディスク記録情報を
   読み取る光ピックアップにおいて前記出射光の焦点誤差
   を検出する光ピックアップの焦点誤差検出方法であっ
   て、 前記戻り光の光軸に垂直な平面上の第１象限領域及び第
   ３象限領域に存在する光を第１光路に分離するとともに
   前記光軸垂直面上の第２象限領域及び第４象限領域に存
   在する光を第２光路に分離する光路分離手段と、前記第
   １光路の光に第１の非点収差を付与して第１処理光とす
   るとともに前記第２光路の光に前記第１の非点収差に対
   し９０度の方向となる第２の非点収差を付与して第２処
   理光とする第１光学処理手段と、前記第１処理光に第１
   の焦点を付与して第３処理光とするとともに前記第２処
   理光に第２の焦点を付与して第４処理光とする第２光学
   処理手段を有する焦点誤差検出用光学素子と、 受光領域が平行線で４分割されて形成された矩形状の４
   つの第１受光部を有するとともに前記第３処理光を受光
   して検出する第１光検出器と、 受光領域が平行線で４分割されて形成された矩形状の４
   つの第２受光部を有するとともに前記第４処理光を受光
   して検出する第２光検出器を設け、 前記第１受光部の４つの部分が受光した各光の強度と前
   記第２受光部の４つの部分が受光した各光の強度に所定
   の演算を行い焦点誤差判別値を出力することを特徴とす
   る光ピックアップの焦点誤差検出方法。