JP2007149190A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回折素子と光検出器との位置合わせのμｍオーダーのずれを生じても良好なトラッキングエラー検出を行うことができるようにする。
【解決手段】レーザ光を光ディスクＤのトラックに集光して、このトラックで反射された反射光を回折素子６により回折光を生成した後、複数の受光領域を有する光検出器７で受光して光電変換された信号を用いてトラッキングエラー信号及びフォーカスエラー信号を得る際、回折素子６は、一方の面９Ａに反射光を回折して０次光及び±１次回折光を生成する第１回折部１０と、他方の面９Ｂに第１回折部１０で生成した０次光及び±１次回折光を回折又は射出する第２〜第４回折部１１〜１３と、を有し、光検出器７は、第２〜第４回折部１１〜１３で回折或いは射出された光を受光する第１〜第３受光部２１〜２３を有している。
【選択図】図２

Description

本発明は、対物レンズシフト及び回折素子と受光素子との位置合わせずれにより生じるトラッキングエラー信号を補正する光ピックアップ装置に関する。

トラッキングエラー信号を用いてトラッキングサーボを行う光ピックアップ装置は、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載されている光ピックアップ装置について、図９及び図１０を用いて説明する。
図９は、特許文献１に記載されている光ピックアップ装置の概略図である。図１０は、回折素子と第２光検出器との位置関係を示す斜視図である。
即ち、図９に示すように、特許文献１に記載の光ピックアップ装置は、光ディスクＥにレーザ光を出射する半導体レーザ１００と、レーザ光を平行にするコリメートレンズ１０１と、このコリメートレンズ１０１で平行にされたレーザ光を透過し、光ディスクＥで反射されたレーザ光を反射する偏光分離膜１０２Ａを有した第１偏光ビームスプリッタ１０２と、第１偏光ビームスプリッタ１０２の偏光分離膜１０２Ａを透過したレーザ光を光ディスクＥに集光する対物レンズ１０３と、第１偏光ビームスプリッタ１０２の偏光分離膜１０２Ａで反射された光ディスクＥからの反射光のうち光磁気信号を含んだ成分の光を反射し、それ以外の光を透過する偏光分離膜１０４Ａを有する第２偏光ビームスプリッタ１０４と、を有している。

更に、この光ピックアップ装置は、第２偏光ビームスプリッタ１０４の偏光分離膜１０４Ａで反射された光磁気信号を含んだ成分の光を２つの偏光成分に分離する分離膜１０５Ａを有するウォラストンプリズム１０５と、２つの受光素子１０６Ａ、１０６Ｂを有する第１光検出器１０６に集光するスポットレンズ１０７と、第２偏光ビームスプリッタ１０４の偏光分離膜１０４Ａを透過した光磁気信号を含まない光を回折する回折素子１０８と、回折素子１０８で回折された±１次回折光、０次光をシリンドリカルレンズ１０９、スポットレンズ１１０を介して検出する第２光検出器１１１と、を有している。
２つの受光素子１０６Ａ、１０６Ｂは、ウォラストンプリズム１０５の分離膜１０５Ａで分離された２つの偏光成分を検出して光ディスクＥの情報を再生する。
図１０に示すように、第２光検出器１１１は、中央部に十字状に分割された４つの受光領域Ｍ〜Ｐを有する第１受光部１１１Ａと、第１受光部１１１Ａの両側に所定の距離隔てて配置された一対の第２、第３受光部１１１Ｂ、１１１Ｃとを有している。

回折素子１０８は、格子ピッチが同一であり、かつ山部分の幅と谷部の幅とのデューティ比が一方向に減少又は増加しており、その比率が大きい方側では、±１次回折光は減少し、０次回折光は増加する構成を有している。

この光ピックアップ装置を用いたフォーカスエラー信号は、光ディスクから反射され、回折素子１０８で回折された光が第２光検出器１１１における第１の受光部１１１Ａの４つの受光領域で光電変換されて出力された信号から、非点収差法により求めることができる。

一方、トラッキングエラー信号は、以下のようにして求めることができる。
まずは、対物レンズ１０３のオフセットを補正するためのオフセット補正信号を求める。オフセット補正信号は、第１受光部１１１Ａの４つの受光領域Ｍ〜Ｐで光電変換された信号を加算して得られた第１加算値から第２、第３受光部１１１Ｂ、１１１Ｃで光電変換された信号を加算して得られた第２加算値に所定ゲインを乗算した乗算値を減算して求められる。
このオフセット補正信号は、対物レンズ１０３のシフトの方向と量によって正負に変化する。

次に、第１受光部１１１の４つの受光領域Ｍ〜Ｐのうち、光ディスクＥのトラック方向と平行に分割された一方の２つの受光領域で光電変換された信号同士を加算した第３加算値から他方の２つの受光領域で光電変換された信号同士を加算した第４加算値を減算してプッシュプル信号を求める。

次に、上記したプッシュプル信号からオフセット補正信号に所定の定数を乗算した乗算値を減算することにより、トラッキングエラー信号を得ることができる。
特開２００３−１２３２７９号公報

しかしながら、回折素子１０８で回折された０次光が第１受光部１１１Ａの４つの受光領域Ｍ〜Ｐ上に跨って入射する必要があるので、回折素子１０８と第１受光部１１１Ａの数μｍ程度の微小な位置合わせずれを生じた場合でも、トラッキングエラー信号のオフセットを解消できない。
また、フォーカスエラー検出を行うのに非点収差法を用いているため、ウォラストンプリズム１０５及び第１光検出器１０６が必要となり安価な光ピックアップ装置を提供することができなかった。
そこで、本発明は、前述の課題に鑑みて提案されるものであって、回折素子と光検出器との位置合わせにμｍオーダーのずれを生じても良好なトラッキングエラー検出を行うことができ、かつ安価な光ピックアップ装置を提供することを目的とする。

本願発明における第１の発明は、レーザ光を光ディスクのトラックに集光する対物レンズと、前記トラックで反射された反射光から回折光を生成する回折素子と、複数の受光領域を有し、前記回折光を受光して光電変換する光検出器と、を備え、前記各受光領域で光電変換された信号を用いてトラッキングエラー検出及びフォーカスエラー検出を行う光ピックアップ装置において、前記回折素子は、光透過性基板の一方の面に形成され、前記反射光を回折して０次光及び±１次回折光を生成する第１回折部と、前記光透過性基板の他方の面に形成された回折領域を有し、かつ前記第１回折部で生成された前記０次光を回折する第２回折部と、前記第１回折部で生成された前記±１次回折光を分岐する第３、第４回折部と、を備え、前記第２回折部の回折領域は、第１〜第８回折領域からなり、前記回折領域を前記光ディスクのトラック方向と平行に２等分割する分割線を第１分割線、前記トラック方向に平行で、かつ前記第１分割線から等距離に形成された分割線を第２、第３分割線、前記光ディスクのラジアル方向と平行に２等分割する分割線を第４分割線、前記ラジアル方向に平行で、かつ第４分割線から等距離に形成された分割線を第５、第６分割線とするとき、前記第１回折領域は、前記第２分割線、前記第４分割線、前記第５分割線及び前記回折領域の外周縁で囲まれた領域、前記第２回折領域は、前記第２分割線、前記第４分割線、前記第６分割線及び前記回折領域の外周縁で囲まれた領域、前記第３回折領域は、前記第３分割線、前記第４分割線、前記第５分割線及び前記回折領域の外周縁で囲まれた領域、第４回折領域は、前記第３分割線、前記第４分割線、前記第６分割線及び前記回折領域の外周縁で囲まれた領域、前記第５回折領域は、前記第１分割線、前記第５分割線、前記回折領域の外周縁で囲まれた第１領域、前記第６回折領域は、前記第１分割線、前記第６分割線、前記回折領域の外周縁で囲まれた第３領域、前記第７回折領域は、前記第１分割線、前記第５分割線及び前記回折領域の外周縁で囲まれた第２領域、前記第８回折領域は、前記第１分割線、前記第６分割線及び前記回折領域の外周縁で囲まれた第４領域であり、前記光検出器は、前記第１回折領域で回折された−１次回折光及び前記第７、第８回折領域で回折された＋１次回折光を検出する第１受光領域と、前記第２回折領域、前記第７回折領域及び前記第８回折領域で回折された−１次回折光を検出する第２受光領域と、前記第３回折領域、前記第５、第６回折領域で回折された＋１次回折光を検出する第３受光領域と、前記第４回折領域で回折された＋１次回折光及び前記第５、第６回折領域で回折された−１次回折光を検出する第４受光領域と、前記第３、第４回折部で分岐された分岐光を検出する第２、第３受光部と、を備えたことを特徴とする光ピックアップ装置を提供する。
第２の発明は、前記第３、第４回折部のそれぞれは、前記反射光のスポット径と同一の大きさの第１円形回折領域と、前記第１円形回折領域を取り囲むように形成された第２円形回折領域と、を有することを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置を提供する。
第３の発明は、前記２受光部は、ラジアル方向と平行に２等分割された第５、第６受光領域を有し、前記第５受光領域は、前記第３回折部における第１円形回折領域から射出された第１の射出光を検出し、前記第６受光領域は、前記第２円形回折領域から射出された第２の射出光を検出し、前記第３受光部は、ラジアル方向と平行に２等分割された第７、第８受光領域を有し、前記７受光領域は、前記第４回折部における第１円形回折領域から射出された第３の射出光を検出し、前記第８受光領域は、前記第２円形回折領域から射出された第４の射出光を検出することを特徴とする請求項２記載の光ピックアップ装置を提供する。
第４の発明は、前記第１回折部は、前記光ディスクの反射光から生成した前記±１次回折光のうちの一方を前記第３回折部或いは前記第４回折部の手前に集光させ、他方を前記第３回折部或いは前記第４回折部の前記光検出器側に集光させる回折領域を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光ピックアップ装置を提供する。

本発明によれば、第２回折部は、第１〜第８回折領域を有し、第１〜第８回折領域から回折された回折光を光検出器の第１〜第４受光領域で受光するようにしているので、回折素子と光検出器との位置合わせにμｍオーダーのずれを生じても良好なトラッキングエラー検出を行うことができ、かつ安価な光ピックアップ装置を提供することができる。また、第１回折部は、前記±１次回折光のうちの一方を前記第３回折部或いは前記第４回折部の手前に集光させ、他方を前記第３回折部或いは前記第４回折部の前記光検出器側に集光させる回折領域を有しているので、ＳＳＤ法を用いたフォーカスエラー信号を得ることができる。

以下、本発明に係る光ピックアップ装置の実施例について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係る光ピックアップ装置を示す概略図である。図２は、回折素子と光検出器との関係を示す斜視図である。図３は、回折素子の第２回折部の各領域で回折される回折光の位置と光検出器の各受光領域に到達する位置との関係を示し、（Ａ）は、第２回折部の分割された複数の回折領域を示す図、（Ｂ）は、第１検出部の各受光領域に到達する回折素子の各回折領域から出射された光との関係を示す図である。図４は、光検出器とプッシュプル回路との接続関係を示す図である。図５は、対物レンズシフトが０μｍの場合のトラッキングエラー信号を示す図である。図６は、対物レンズシフトが１５０μｍの場合のトラッキングエラー信号を示す図である。図７は、対物レンズシフトが３００μｍの場合のトラッキングエラー信号を示す図である。図８は、フォーカスエラー信号によるＳ字カーブを示す図である。

図１に示すように、本発明に係る光ピックアップ装置１は、光ディスクＤのトラックを照射するレーザ光を射出する半導体レーザ２と、半導体レーザ２から射出したレーザ光を平行光にするコリメートレンズ３と、レーザ光を透過し、光ディスクＤからの反射光を反射させる偏光分離膜４Ａを有する偏光ビームスプリッタ４と、偏光ビームスプリッタ４を透過したレーザ光を光ディスクＤのトラックに集光させる対物レンズ５とから構成されている。対物レンズ５は、トラック方向に直交する方向（ラジアル方向）に移動可能である。

更に、光ピックアップ装置１は、偏光ビームスプリッタ４で反射された光ディスクＤのトラックの反射光から回折光を生成する回折素子６と、回折素子６で生成された回折光を検出して光電変換する複数の受光領域を有する光検出器７と、光検出器で光電変換された信号からトラッキングエラー信号及びフォーカスエラー信号を生成するプッシュプル回路８とから構成されている。光ディスクＤには、グルーブＱとグルーブＲが形成され、この場合のトラックは、グルーブＱである。

以下に、回折素子６と光検出器７の構成及び配置関係について図２及び図３を用いて詳細に説明する。
まずは、回折素子６の構成について説明する。
図２に示すように、直方体状の光透過性基板９の一面９Ａには、光ディスクＤのトラックで反射された円形状の反射光から円形状の０次光と円形状の±１次回折光を生成する第１回折部１０が形成され、他方の面９Ｂには、第１回折部１０で生成された円形状の０次光から±１次回折光を生成する第２回折部１１と、第１回折部１０で生成された円形状の＋１次回折光を所定角度で射出する第３回折部１２と、第１回折部１０で生成された円形状の−１次回折光を所定角度で射出する第４回折部１３とから構成されている。

更に、第１回折部１０には、光ディスクＤの反射光から生成した円形状の±１次回折光のうちの一方を他方の面９Ｂの手前で焦点を結び、他方を他方の面９Ｂの後方で焦点を結ぶように回折領域が形成されている。このため、フォーカスエラー検出は、ＳＳＤ法を用いることができるようになっている。

ここで、第１回折部１０に入射する光ディスクＤからの反射光について説明する。
光ディスクＤのトラックを照射するレーザ光の光強度は、中央部では光強度が強く、周辺部で弱いガウス分布を有している。このため、光ディスクＤのトラックからの反射光は、このガウス分布を保持した状態で、かつグルーブＱとランドＲの境界部で回折を生じた状態の光となる。

グルーブＱの中央部からの反射光は、光強度が強いレーザ光がそのまま第１回折部１０に入射し、グルーブＱとこのグルーブＱに隣接する両側のランドＲとの境界部で回折した光は、グルーブＱの中央部からの反射光の一部に重畳した状態で第１回折部１０に入射する。この結果、図２に示すように、第１回折部１０に入射する光ディスクＤからの反射光は、グルーブＱの中央部からの反射光Ｌ１と、グルーブＱの中央部からの反射光の一部にグルーブＱとこのグルーブＱに隣接する両側のランドＲとの境界部で回折した光が重畳した一対の反射光Ｌ２、Ｌ３とからなる。反射光Ｌ１及びグルーブＱとランドＲの境界部で回折した光も円形状であるので、一対の反射光Ｌ２、Ｌ３は、反射光Ｌ１とグルーブＱとこのグルーブＱに隣接するランドＲの境界部で回折した光の共通部分で切り取られた光となり、ラグビーボール形状となる。

図３（Ａ）に示すように、第２回折部１１は、中央部に矩形開口部１４Ａ（回折領域でない領域）を有した正方形状の回折領域１４からなる。
回折領域１４は、第１〜第８回折領域Ｓ１１〜Ｓ１４、Ｓ２１〜Ｓ２４を有している。
第１〜第８回折領域Ｓ１１〜Ｓ１４、Ｓ２１〜Ｓ２４は以下の第１〜第６分割線１５〜２０で分割されている。

各分割線について以下に説明する。
第１分割線１５は、光ディスクＤのトラック方向に２等分割する分割線であり、第２分割線１６は、光ディスクＤのトラック方向に平行で、かつな矩形状開口部１４Ａの一方の辺に接する分割線であり、第３分割線１７は、光ディスクＤのトラック方向に平行で、かつ矩形状開口部１４Ａの他方の辺に接する分割線であり、第４分割線１８は、光ディスクＤのラジアル方向に２等分割する分割線であり、第５分割線１９は、光ディスクＤのラジアル方向に平行で、かつ矩形状開口部１４Ａの一方の辺と直交する辺に接する分割線であり、第６分割線２０は、光ディスクＤのラジアル方向に平行で、かつ矩形状開口部１４Ａの他方の辺と直交する辺に接する分割線である。

第１回折領域Ｓ１１は、第２分割線１６、第４分割線１８、第５分割線１９及び回折領域１４の第１外周縁１４ａとで囲まれた領域である。
第２回折領域Ｓ１２は、第２分割線１６、第４分割線１８、第６分割線２０及び回折領域１４の第１外周縁１４ａで囲まれた領域である。
第３回折領域Ｓ２１は、第３分割線１７、第４分割線１８、第５分割線１９及び回折領域１４の第２外周縁１４ｂとで囲まれた領域である。
第４回折領域Ｓ２２は、第３分割線１７、第４分割線１８、第６分割線２０及び回折領域１４の第２外周縁１４ｂとで囲まれた領域である。

第５回折領域Ｓ１３は、第１分割線１５、第５分割線１９及び回折領域１４の第１、第３外周縁１４ａ、１４ｃで囲まれた領域である。
第６回折領域Ｓ１４は、第１分割線１５、第６分割線２０及び回折領域１４の第１、第４外周縁１４ａ、１４ｄで囲まれた領域である。
第７回折領域Ｓ２３は、第１分割線１５、第５分割線１９及び回折領域１４の第２、第３外周縁１４ｂ、１４ｃで囲まれた領域である。
第８回折領域Ｓ２４は、第１分割線１５、第６分割線２０及び回折領域１４の第２、第４外周縁１４ｂ、１４ｄで囲まれた領域である。

第２回折部１１には、第１回折部１０で生成された円形状の０次光、即ち反射光Ｌ１と、円形状の一対の反射光Ｌ２、Ｌ３がそのまま入射する。第１〜第８回折領域Ｓ１１〜Ｓ１４、Ｓ２１〜Ｓ２４の各回折領域には、第１反射光Ｌ１が入射し、第１、第２回折領域Ｓ１１、Ｓ１２には、反射光Ｌ２が入射し、第３、第４回折領域Ｓ２１、Ｓ２２には、反射光Ｌ３が入射するように形成されている。そして、矩形状開口部１４Ａの面する側の第１、第２回折領域Ｓ１１、Ｓ１２及び第３、第４回折領域の辺のそれぞれは、反射光Ｌ２、Ｌ３の接線となっている。

レーザ光の波長をλとするとき、回折領域１４は、一辺が６０００λであり、第１分割線１５から第２分割線１６及び第３分割線１７までの距離は、共に２０００λである。第４分割線１８から第５分割線１９及び第６分割線２０までの距離は、１０００λである。
即ち、第１〜第４回折領域Ｓ１１〜Ｓ１４は、２０００λ×２０００λの正方形であり、第５〜第８回折領域Ｓ２１〜Ｓ２４は、３０００λ×１０００λの長方形である。

第３回折部１２は、レーザ光が光ディスクＤのトラックにジャストフォーカスした時の反射光が第１回折部１０で生成された＋１次回折光のスポット径と同じ大きさの第１円形回折部１２Ａと、第１円形回折部１２Ａを取り囲む第２円形回折部１２Ｂとを有している。
第１回折部１０で回折された＋１次回折光は、第１、第２円形回折部１２Ａ、１２Ｂに入射する。

第４回折部１３は、レーザ光が光ディスクＤのトラックにジャストフォーカスした時の反射光が第１回折部１０で生成された−１次回折光のスポット径と同じ大きさの第１円形回折部１３Ａと、第１円形回折部１３Ａを取り囲む第２円形回折部１３Ｂとを有している。
第１回折部１０で回折された−１次回折光は、第１、第２円形回折部１３Ａ、１３Ｂに入射する。

図２に示すように、光検出器７は、第２回折部１１で生成された±１次回折光を検出する第１受光部２１と、第３、第４回折部１２から射出した射出光をそれぞれ検出する第２、第３受光部２２、２３とから構成される。
第１受光部２１は、トラック方向と平行な方向の分割線２４と、トラック方向と直交する方向の分割線２５とで４等分割された第１〜第４受光領域Ａ〜Ｄを有している。

第１〜第８スポット光Ｔ１ａ〜Ｔ８ｂを以下のように定義する。
第１スポット光Ｔ１ｂは、第１回折領域Ｓ１１で回折された−１次回折光が第１受光領域Ａに入射するスポット光であり、第１スポット光Ｔ１ａは、第１回折領域Ｓ１１で回折された＋１次回折光が第１〜第４受光領域Ａ〜Ｄ以外の領域に入射するスポット光である。
第２スポット光Ｔ２ｂは、第２回折領域Ｓ１２で回折された−１次回折光が第２受光領域Ｂに入射するスポット光であり、第２スポット光Ｔ２ｂは、第２回折領域Ｓ１２で回折された+１次回折光が第１〜第４受光領域Ａ〜Ｄ以外の領域に入射するスポット光である。

第３スポット光Ｔ３ａは、第３回折領域Ｓ２１で回折された＋１次回折光が第３受光領域Ｃに入射するスポット光であり、第３スポット光Ｔ３ｂは、第３回折領域Ｓ１２で回折された−１次回折光が第１〜第４受光領域Ａ〜Ｄ以外の領域に入射するスポット光である。
第４スポット光Ｔ４ａは、第４回折領域Ｓ２２で回折された＋１次回折光が第４受光領域Ｄに入射するスポット光であり、第４スポット光Ｔ４ｂは、第４回折領域Ｓ２２で回折された−１次回折光が第１〜第４受光領域以外の領域に入射するスポット光である。

第５スポット光Ｔ５ａは、第５回折領域Ｓ１３で回折された＋１次回折光が第３受光領域Ｃに入射するスポット光であり、第５スポット光Ｔ５ｂは、第５回折領域Ｓ１３で回折された−１次回折光が第４受光領域Ｄに入射するスポット光である。
第６スポット光Ｔ６ａは、第６回折領域Ｓ１４で回折された＋１次回折光が第３受光領域Ｃに入射するスポット光であり、第６スポット光Ｔ６ｂは、第６回折領域Ｓ１４で回折された−１次回折光が第４受光領域Ｄに入射するスポット光である。

第７スポット光Ｔ７ａは、第７回折領域Ｓ２３で回折された＋１次回折光が第１受光領域Ａに入射するスポット光であり、第７スポット光Ｔ７ｂは、第７回折領域Ｓ２３で回折された−１次回折光が第２受光領域Ｂに入射するスポット光である。
第８スポット光Ｔ８ａは、第４回折領域Ｓ２４で回折された＋１次回折光が第１受光領域Ａに入射するスポット光であり、第８スポット光Ｔ８ｂは、第２回折領域Ｓ２４で回折された−１次回折光が第２受光領域Ｂに入射するスポット光である。

従って、各受光領域Ａ〜Ｄには、以下のようにスポット光が照射される。
第１受光領域Ａは、第１スポット光Ｔ１ｂ、第７スポットＴ７ａ及び第８スポット光Ｔ８ａを検出する。
第２受光領域Ｂは、第２スポット光Ｔ２ｂ、第７スポット光Ｔ７ｂ、第８スポット光Ｔ８ｂを検出する。

第３受光領域Ｃは、第３スポット光Ｔ３ａ、第５スポット光Ｔ５ａ、第６スポット光Ｔ６ａを検出する。
第４受光領域Ｄは、第４スポット光Ｔ４ａ、第５スポット光Ｔ５ｂ、第６スポット光Ｔ６ｂを検出する。

このため、第１回折領域Ｓ１１及び第２回折領域Ｓ１２で回折された+１次回折光の第１、第２スポット光Ｔ１ａ，Ｔ２ａ、第３回折領域Ｓ２１及び第４回折領域Ｓ２２で回折された−１次回折光の第３、第４スポット光Ｔ３ｂ，Ｔ４ｂは、第１〜第４受光領域Ａ〜Ｄ以外の領域に入射することになり、第１〜第４受光領域Ａ〜Ｄでは検出されない。

第２受光部２２は、ラジアル方向に平行な分割線２６で２等分割された第５、第６受光領域Ｇ、Ｈを有している。
第５受光領域Ｇは、第２円形回折部１２Ｂから射出された第１射出スポット光Ｕ１を検出し、第６受光領域Ｈは、第１円形回折部１２Ａから射出された第２射出スポット光Ｕ２を検出する。

第３受光部２３は、ラジアル方向に平行な分割線２７で２等分割された第７、第８受光領域Ｉ、Ｊを有している。
第７受光領域Ｉは、第１円形回折部１３Ａから射出された第３射出スポット光Ｕ３を検出し、第８受光領域Ｊは、第２円形回折部１２Ｂから射出された第４射出スポットＵ４光を検出する。

上記した第２回折部１１の中央部に矩形状開口部１４Ａが形成されているのは、回折素子６と光検出器７との位置ずれがあった場合に、第１〜第４受光領域Ａ〜Ｄのそれぞれに入射する第１〜第８スポット光Ｔ１ｂ〜Ｔ８ｂの受光面積が等しくならず、検出信号の補正ができなくなるのを防止するためである。

また、上記した第３回折部１２の第１円形回折部１２Ａの直径をジャストフォーカスした時の第１回折部１０で生成された＋１次回折光のスポット径と同じ大きさの径にしているのは、ジャストフォーカスからずれた場合に、第３回折部１２の第１円形回折部１２Ａから射出する第２射出スポット光Ｕ２の径が広って、第５受光領域Ｇで検出されるようにして、フォーカスエラー信号を得るようにしてフォーカスエラー検出を行うためである。
第４回折部１３の第１円形回折部１３Ａの直径をジャストフォーカスした時の第１回折部１０で生成された−１次回折光のスポット径と同じ大きさの径にしていることも同様の理由である。従って、第６受光領域Ｈと第７受光領域Ｉに第３、第４回折部１２、１３から射出される第２、第３射出スポット光Ｕ２、Ｕ３が照射されたときがジャストフォーカス時である。

図４に示すように、プッシュプル回路８は、第１オペアンプ２８と第２オペアンプ２９とからなる。第１オペアンプ２８は、光検出器７の第１、第２受光領域Ａ、Ｂに共通接続された+入力端子２８Ａ、第３、第４受光領域Ｃ、Ｄに共通接続された−入力端子２８Ｂ及び１つの出力端子２８Ｃを有している。第２オペアンプ２９は、第６、第７受光領域Ｈ、Ｉに共通接続された＋入力端子２９Ａ、第５、第８受光領域Ｇ、Ｊに共通接続された−入力端子２９Ｂ及び１つの出力端子２９Ｃを有している。

次に、トラッキング検出及びフォーカスエラー検出について図５〜図７を用いて詳細に説明する。
まずは、トラッキングエラー信号ＴＥについて図５〜図７を用いて説明する。
図５〜図７中では、第１スポット光Ｔ１ａ、第２スポット光Ｔ２ａ、第３スポット光Ｔ３ｂ、第４スポット光Ｔ４ｂを除いた以外の第１〜第１２スポット光Ｔ１ｂ〜Ｔ８ｂを第１〜第４受光領域Ａ〜Ｄで得られた信号として扱うことにする。

図５〜図７中の横軸は、１トラックピッチでのグルーブＱ中心からのレーザスポットずれ量（μｍ）を示し、縦軸は、各受光領域Ａ〜Ｄから得られる信号を規格化した値を示している。
ここでは、１トラックピッチは、０．７４μｍである。
トラッキングエラー信号ＴＥ、ＴＥ１及び補正信号ＴＥ２は、以下の式で示される。

図５〜図７中、◇は、Ｔ１ｂ＋Ｔ２ｂ、□は、Ｔ３ａ＋Ｔ４ａ、＋は、ＴＥ１、×は、Ｔ５ａ＋Ｔ５ｂ＋Ｔ６ａ＋Ｔ６ｂ、○は、Ｔ７ａ＋Ｔ７ｂ＋Ｔ８ａ＋Ｔ８ｂ、＊は、補正信号ＴＥ２、△は、トラッキングエラー信号ＴＥである。

（対物レンズ５のシフト量が０μｍである場合）
図２中で対物レンズ５のシフト量が０μｍ（対物レンズのシフトなし）である場合には、図５に示すように、トラッキングエラー信号は、グルーブＱとランドＲ上では、０で、かつランドＲとランドＲと隣接するグルーブＱとの間では、大きさが等しく正負に対称であり、オフセットは生じていない。

（対物レンズのシフト量が１５０μｍである場合）
図２中で対物レンズ５のシフト量が１５０μｍである場合には、図６に示すように、（対物レンズ５のシフト量が０μｍである場合）と同様に、トラッキングエラー信号は、グルーブＱとランドＲ上では０で、かつランドＲとランドＲに隣接するグルーブＱとの間では、大きさが等しく正負に対称であり、オフセットは生じていない。

（対物レンズのシフト量が３００μｍである場合）
図２中で対物レンズ５のシフト量が３００μｍであった場合も同様に、図７に示すように、（対物レンズのシフト量が１５０μｍである場合）と同様に、トラッキングエラー信号にオフセットは生じていない。
以上のようにして、対物レンズ５のシフトを生じてもトラッキング検出を行うことができる。また、第１〜第８スポット光Ｔ１ｂ〜Ｔ８ｂは、光検出器７の各受光領域Ａ〜Ｂの分割線２４、２５上には入射しないので、回折素子６と第１光検出器７との位置合わせにμｍオーダーのずれがあった場合でも、トラッキングエラー検出に影響を与えることはない。

次に、フォーカスエラー信号について図８を用いて説明する。
図８中では、第１〜第４射出スポット光Ｕ１〜Ｕ４を第５〜第８受光領域Ｇ〜Ｊで得られた信号として扱うことにし、光検出器７の各受光領域Ｇ〜Ｊからは、Ｕ１〜Ｕ４の信号が得られることを示す。
図７中の横軸は、対物レンズ５がジャストフォーカス位置から光ディスクＤに近づく方向への距離（μｍ）を示し、縦軸は、各受光領域から得られる信号の相対値を示し、○は、Ｕ１、◇は、Ｕ２、△は、Ｕ３、＊は、Ｕ４、□は、フォーカスエラー信号ＦＥである。

図８に示すように、対物レンズ５がジャストフォーカス位置から光ディスク側に近づいた際のフォーカスエラー信号のカーブは、Ｓ字カーブの半分の曲線を示している。
図８では、対物レンズ５がジャストフォーカス位置から光ディスクＤに近づく方向に対しての曲線のみを示しているが、遠ざかる方向に対しての曲線は、近づく方向に対しての曲線に対して原点を中心とする点対称の関係を有する。このため、フォーカスエラー信号は、対物レンズ５が光ディスクＤに近づく場合と遠ざかる場合を示すＳ字曲線を描き、このような第５〜第８受光領域で第１〜第４射出スポット光Ｕ１〜Ｕ４を検出することによりＳＳＤ法によるフォーカスエラー検出を行うことができる。

次に、その動作について説明する。
半導体レーザ２からレーザ光は、コリメートレンズ３で平行光されて、偏光ビームスプリッタ４に入射する。偏光ビームスプリッタ４に入射した平行光は、偏光分離膜４Ａを透過し、対物レンズ５により光ディスクＤのトラックに集光する。
この後、光ディスクＤに集光されたレーザ光は、トラックで反射されて円形状の反射光を生じる。この反射光は、偏光ビームスプリッタ４に入射し、偏光分離膜４Ａで反射され、回折素子６に入射する。

回折素子６の第１回折部１０で円形状の０次光と±１次回折光が生成され、０次光は、第２回折部１１に、＋１次回折光は、第３回折部１２に、−１次回折光は、第４回折部１３に入射する。
このとき、第１回折部１０には、上記したように±１次回折光のうちの一方を他方の面９Ｂの手前で焦点を結び、他方を他方の面９Ｂの後方で焦点を結ぶように回折領域が形成されているので、ＳＳＤ法によるフォーカスエラー検出を行うことができる。

第２回折部１１に入射した０次光の中には、反射光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３が含まれる。
第２回折部１１の第１〜第８回折領域Ｓ１１〜Ｓ１４、Ｓ２１〜Ｓ２４には、第１反射光Ｌ１が入射し、第１、第２回折領域Ｓ１１、Ｓ１２には、反射光Ｌ２が入射し、第３、第４回折領域Ｓ２１、Ｓ２２には、反射光Ｌ３が入射する。

第２回折部１１の第１回折領域Ｓ１１で回折された第１スポット光Ｔ１ｂ及び第７回折領域Ｓ２３及び第８回折領域Ｓ２４で回折された＋１次回折光をそれぞれ第７、第８スポット光Ｔ７ａ、Ｔ８ａは、第１受光領域Ａに入射する。
第２回折領域Ｓ１２及び第７回折領域Ｓ２３及び第８回折領域Ｓ２４で回折された第２スポット光Ｔ２ｂ、第７、第８スポット光Ｔ７ｂ、Ｔ８ｂは、第２受光領域Ｂに入射する。

第３回折領域Ｓ２１、第５回折領域Ｓ１３及び第６回折領域Ｓ１４で回折された第３スポット光Ｔ３ａ、第５、第６スポット光Ｔ５ａ、Ｔ６ａは、第３受光領域Ｃに入射する。
第４回折領域Ｓ２２で回折された第４スポット光Ｔ４ａ及び第５回折領域Ｓ１３及び第６回折領域Ｓ１４で回折された第５、第６スポット光Ｔ５ｂ、Ｔ６ｂは、第４受光領域Ｄに入射する。

第３回折部１２の第２円形回折部１２Ｂから射出された第１射出スポット光Ｕ１は、第５受光領域Ｇに入射する。第１円形回折部１２Ａから射出された第２射出スポット光Ｕ２は、第６受光領域Ｈに入射する。
第４回折部１３の第１円形回折部１３Ａから射出された第３射出スポット光Ｕ３は、第７受光領域Ｉに入射する。第２円形回折部１２Ｂから射出された第４射出スポット光Ｕ４は、第８受光領域Ｊに入射する。

第１、第２受光領域Ａ、Ｂで光電変換された第１スポット光Ｔ１ｂ、第２スポット光Ｔ２ｂ、第７スポット光Ｔ７ａ，Ｔ７ｂ、第８スポット光Ｔ８ａ，Ｔ８ｂを加算した信号を第１オペアンプ２８の＋入力端子２８Ａに入力し、第３、第４受光領域Ｃ、Ｄで光電変換された第３スポット光Ｔ３ａ、第４スポット光Ｔ４ａ、第５スポット光Ｔ５ａ，Ｔ５ｂ、第６スポット光Ｔ６ａ，Ｔ６ｂを加算した信号を−入力端子２８Ｂに入力して、その差を演算して出力端子２８Ｃから出力してトラッキングエラー信号を得る。

第６、第７受光領域Ｈ、Ｉで光電変換された第１、第２射出スポット光Ｕ２、Ｕ３を加算した信号を第２オペアンプ２９の＋入力端子２９Ａに入力し、第５、第８受光領域Ｇ、Ｊで光電変換された第３、第４スポット光Ｕ１、Ｕ４を加算した信号を−入力端子２９Ｂに入力して、その差を演算して出力端子２９Ｃから出力してフォーカスエラー信号を得る。

以上のように、本発明の実施例によれば、第１回折部１０は、光ディスクＤの反射光から生成した円形状の±１次回折光のうちの一方を他方の面９Ｂの手前で焦点を結び、他方を他方の面９Ｂの後方で焦点を結ぶように回折領域が形成され、第２回折部１１は、中央部に矩形状開口部１４Ａを有した正方形状の回折領域１４からなるので、対物レンズ５のシフトや回折素子６と光検出器７との位置合わせずれを生じても、正確なトラッキングエラー検出を行うことができ、かつＳＳＤ法によるフォーカスエラー検出を行うことができる。また、３ビーム法を用いて、ＨＤ−ＤＶＤ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）とＢＤ（Ｂｌｕ Ｒａｙ Ｄｉｓｃ）を１台のピックアップで記録再生する場合には、２つの対物レンズが必要となる。この場合、２つの対物レンズに対してオフセンター調整を行う必要がある。この点、本発明の実施例のように１ビームで行う場合には、オフセンター調整を行う必要がない。

なお、実施例では、第２回折部１１には矩形状開口部１４Ａを有するようにしたが、円形状の開口部でも多角形状の開口部でも良い。また、第１〜第４回折領域Ｓ１１〜Ｓ１４を正方形、Ｓ２１〜Ｓ２４を長方形としたが、多角形状でも良い。第２円形回折部１２Ｂ、１３Ｂは、円形に限らず多角形状や楕円形状でも良い。実施例では、トラックをグルーブＱとしたが、ランドＲにしても同様である。

本発明に係る光ピックアップ装置を示す概略図である。 回折素子と光検出器との関係を示す斜視図である。 回折素子の第２回折部の各領域で回折される回折光の位置と光検出器の各受光領域に到達する位置との関係を示す図である。 光検出器とプッシュプル回路との接続関係を示す図である。 対物レンズシフトが０μｍの場合のトラッキングエラー信号を示す図である。 対物レンズシフトが１５０μｍの場合のトラッキングエラー信号を示す図である。 対物レンズシフトが３００μｍの場合のトラッキングエラー信号を示す図である。 フォーカスエラー信号によるＳ字カーブを示す図である。 特許文献１に記載されている光ピックアップ装置の概略図である。 回折素子と第２光検出器との位置関係を示す斜視図である。

符号の説明

１…光ピックアップ装置、２…半導体レーザ、３…コリメートレンズ、４…偏光ビームスプリッタ、４Ａ…偏光分離膜、５…対物レンズ、６…回折素子、７…光検出器、８…プッシュプル回路、９…光透過性基板、９Ａ…一方の面、９Ｂ…他方の面、１０…第１回折部、１１…第２回折部、１２…第３回折部、１３…第４回折部、１２Ａ、１３Ａ…第１円形回折部、１２Ａ、１３Ｂ…第２円形回折部、１４…回折領域、１４Ａ…矩形状開口部、１５…第１分割線、１６…第２分割線、１７…第３分割線、１８…第４分割線、１９…第５分割線、２０…第６分割線、２１…第１受光部、２２…第２受光部、２３…第３受光部、２４、２５、２６、２７…分割線、２８…第１オペアンプ、２９…第２オペアンプ、Ｓ１１…第１回折領域、Ｓ１２…第２回折領域、Ｓ２１…第３回折領域、Ｓ２２…第４回折領域、Ｓ１３…第５回折領域、Ｓ１４…第６回折領域、Ｓ２３…第７回折領域、Ｓ２４…第８回折領域、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３…反射光、Ａ…第１受光領域、Ｂ…第２受光領域、Ｃ…第３受光領域、Ｄ…第４受光領域、Ｇ…第５受光領域、Ｈ…第６受光領域、Ｉ…第７受光領域、Ｊ…第８受光領域

Claims (4)

1. レーザ光を光ディスクのトラックに集光する対物レンズと、前記トラックで反射された反射光から回折光を生成する回折素子と、複数の受光領域を有し、前記回折光を受光して光電変換する光検出器と、を備え、前記各受光領域で光電変換された信号を用いてトラッキングエラー検出及びフォーカスエラー検出を行う光ピックアップ装置において、
   前記回折素子は、
   光透過性基板の一方の面に形成され、前記反射光を回折して０次光及び±１次回折光を生成する第１回折部と、
   前記光透過性基板の他方の面に形成された回折領域を有し、かつ前記第１回折部で生成された前記０次光を回折する第２回折部と、
   前記第１回折部で生成された前記±１次回折光を分岐する第３、第４回折部と、を備え、
   前記第２回折部の回折領域は、第１〜第８回折領域からなり、前記回折領域を前記光ディスクのトラック方向と平行に２等分割する分割線を第１分割線、前記トラック方向に平行で、かつ前記第１分割線から等距離に形成された分割線を第２、第３分割線、前記光ディスクのラジアル方向と平行に２等分割する分割線を第４分割線、前記ラジアル方向に平行で、かつ第４分割線から等距離に形成された分割線を第５、第６分割線とするとき、
   前記第１回折領域は、前記第２分割線、前記第４分割線、前記第５分割線及び前記回折領域の外周縁で囲まれた領域、前記第２回折領域は、前記第２分割線、前記第４分割線、前記第６分割線及び前記回折領域の外周縁で囲まれた領域、前記第３回折領域は、前記第３分割線、前記第４分割線、前記第５分割線及び前記回折領域の外周縁で囲まれた領域、第４回折領域は、前記第３分割線、前記第４分割線、前記第６分割線及び前記回折領域の外周縁で囲まれた領域、前記第５回折領域は、前記第１分割線、前記第５分割線、前記回折領域の外周縁で囲まれた第１領域、前記第６回折領域は、前記第１分割線、前記第６分割線、前記回折領域の外周縁で囲まれた第３領域、前記第７回折領域は、前記第１分割線、前記第５分割線及び前記回折領域の外周縁で囲まれた第２領域、前記第８回折領域は、前記第１分割線、前記第６分割線及び前記回折領域の外周縁で囲まれた第４領域であり、
   前記光検出器は、
   前記第１回折領域で回折された−１次回折光及び前記第７、第８回折領域で回折された＋１次回折光を検出する第１受光領域と、
   前記第２回折領域、前記第７回折領域及び前記第８回折領域で回折された−１次回折光を検出する第２受光領域と、
   前記第３回折領域、前記第５、第６回折領域で回折された＋１次回折光を検出する第３受光領域と、
   前記第４回折領域で回折された＋１次回折光及び前記第５、第６回折領域で回折された−１次回折光を検出する第４受光領域と、
   前記第３、第４回折部で分岐された分岐光を検出する第２、第３受光部と、を備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 前記第３、第４回折部のそれぞれは、前記反射光のスポット径と同一の大きさの第１円形回折領域と、前記第１円形回折領域を取り囲むように形成された第２円形回折領域と、を有することを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
3. 前記２受光部は、ラジアル方向と平行に２等分割された第５、第６受光領域を有し、前記第５受光領域は、前記第３回折部における第１円形回折領域から射出された第１の射出光を検出し、前記第６受光領域は、前記第２円形回折領域から射出された第２の射出光を検出し、前記第３受光部は、ラジアル方向と平行に２等分割された第７、第８受光領域を有し、前記７受光領域は、前記第４回折部における第１円形回折領域から射出された第３の射出光を検出し、前記第８受光領域は、前記第２円形回折領域から射出された第４の射出光を検出することを特徴とする請求項２記載の光ピックアップ装置。
4. 前記第１回折部は、前記光ディスクの反射光から生成した±１次回折光のうちの一方を前記第３回折部或いは前記第４回折部の手前に集光させ、他方を前記第３回折部或いは前記第４回折部の前記光検出器側に集光させる回折領域を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
   
   

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