JPH0770084B2

JPH0770084B2 - 光ピックアップ装置

Info

Publication number: JPH0770084B2
Application number: JP19723089A
Authority: JP
Inventors: 勝裕久保; 隆浩三宅; 幸夫倉田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1989-07-28
Filing date: 1989-07-28
Publication date: 1995-07-31
Anticipated expiration: 2010-07-31
Also published as: JPH0362327A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、再生専用型、追記型等の各種光ディスクへの
情報の記録、再生等に使用する光ピックアップ装置に関
するものである。

〔従来の技術〕

第14図に示すように、従来の光ピックアップ装置におい
て、半導体レーザ１の出射光は第１回折素子２により０
次回折光（以下、メインビームと呼ぶ）と、紙面とほぼ
直交する平面内で上記メインビームに対し所定の角度を
成して離間する±１次回折光（以下、１対のサブビーム
と呼ぶ）とに分割され、第２回折素子３に導かれる。こ
こで、３つのビームはそれぞれ更に回折され、各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
って光ディスク６上に集光される。

その際、メインビームは、例えば、光ディスク６がコン
パクトディスクであれば、ピットとして記録された記録
情報を読み取るべく、光ディスク６上のピットに集光さ
れ、その反射強度に基づいて記録情報の再生が行われ
る。又、メインビームに基づいて、後述の如く、フォー
カスエラー信号が得られる。

一方、１対のサブビームは、上記のメインビームに対
し、光ディスク６のトラック方向に互いに逆向きに比較
的大きく離れ、かつ、光ディスク６のラジアル方向には
メインビームから互いに逆向きに僅かずつずれた位置に
集光される。そして、１対のサブビームの反射強度から
トラッキングエラー信号が得られる。

光ディスク６から反射されたメインビーム及びサブビー
ムは、対物レンズ５及びコリメートレンズ４を通過し、
第２回折素子３にて回折され、各１次回折光が光検出器
７に導かれる。

第15図（ａ）に示すように、第２回折素子３は、この第
２回折素子３の回折方向に延びる分割線3cにより２つの
領域3a・3bに分割されている。各領域3a・3bには、それ
ぞれ格子3d・3d…、3e・3e…が互いに異なるピッチで分
割線3cに対し直角方向に形成されている。

一方、第15図（ｂ）に示すように、光検出器７は、それ
ぞれ第２回折素子３における回折方向に延びる６つの光
検出部7a〜7fに分割されている。そして、フォーカスエ
ラーがない合焦状態では、第２回折素子３の領域3aで回
折されたメインビームは分割線7g上に集光されて光スポ
ットP₁′を形成し、領域3bで回折されたメインビームは
分割線7h上に集光されて光スポットP₂′を形成する。
又、第２回折格子３で回折された１対のサブビームはそ
れぞれ光検出部7e・7fに集光される。

そして、各光検出部7a〜7fから得られる出力信号Sa〜Sf
に基づいて、フォーカスエラー信号FESはFES＝（Sa＋S
d）−（Sb＋Sc）の演算で得られ、トラッキングエラー
信号RESはRES＝Se−Sfの演算で得られ、ピット信号（記
録情報）RFはRF＝Sa＋Sb＋Sc＋Sdの演算で得られる。

なお、第２回折素子３における格子3d・3d…、3e・3e…
の断面形状としては、従来から利用されている第16図
（ａ）に示すような矩形断面の他に、同図（ｂ）に示す
如く光の利用効率の高いのこぎり形のブレーズ形状も検
討されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記の構成では、第15図（ｂ）において、フ
ォーカスエラーの検出のために光検出部7aと7c及び7bと
7dをそれぞれ長手方向に並べて配置し、２つの光スポッ
トP₁′・P₂′を第２回折素子３の回折方向にかなり大き
く離して集光するようになっているので、光検出部7a〜
7fが第２回折素子３での回折方向に見てかなり縦長とな
る。しかもトラッキングエラー検出用の光検出部7e・7f
をフォーカスエラー及び記録情報の検出用の光検出部7a
〜7dとは別途設けているので、光検出部7a〜7fの個数が
増大する。その結果、光検出部7a〜7fの占有面積が大き
くなるとともに、製造コストも増大する不具合がある。

又、第２回折素子３における格子3d・3d…、3e・3e…の
断面形状として第16図（ｂ）に示すブレーズ形状を採用
する場合、第２回折素子３の２つの領域3a・3bでの回折
角の差がかなり大きいので、格子3d・3d…と格子3e・3e
…のピッチを大幅に相違させる必要がある。そのため、
領域3aと3bとで同一断面のブレーズ形状への加工が困難
となるので、格子3d・3d…、3e・3e…の加工作業が煩雑
となるばかりでなく、２つの領域3a・3b間で格子3d・3d
…、3e・3e…の断面形状の相違により光の利用効率に差
が生じ、フォーカスエラーの検出が正確に行えなくなる
という問題が生じる。なお、領域3aと3bでの光の利用効
率の差を低減させるためには、両領域3a・3bにおけるブ
レーズ形状をそれぞれ最適形状とは異なる形状に変化さ
せる必要があるが、その場合は、充分に高い光の利用効
率が得られなくなる。

更に、上記の光ピックアップ装置では、いわゆる、３ビ
ーム法を採用しているため、半導体レーザ１の出射光を
３ビームに分割する第１回折素子２が必要となり、部品
点数の増加を招くという不具合を有していた。

〔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、光発生手段と、この光発生手段から出射さ
れる光を光ディスク上に集光させるとともに光ディスク
からの反射光を回折素子に導く光学系と、光ディスクか
らの反射光を光検出器側に回折させる回折素子と、上記
回折素子からの回折光を受光して電気信号に変換する光
検出器とを備えた光ピックアップ装置において、上記回
折素子はほぼ光ディスクのトラック方向に延びる分割線
と、ほぼ光ディスクのラジアル方向に延びる分割線とを
境界として４つの領域に分割され、かつ、対角線位置の
各２つの領域での回折光の焦点位置までの距離がそれぞ
れほぼ一致するように設定されるとともに、フォーカス
エラーの生じていない時に一方の対角線位置の２つの領
域での回折光の焦点位置が光検出器の手前側に位置し、
他方の対角線位置の２つの領域での回折光の焦点位置が
光検出器より遠方に位置し、両焦点位置のほぼ中間位置
に光検出器が位置するように設定されており、上記光検
出器には上記回折素子の各領域に対応する少なくとも各
１つの光検出部を含む少なくとも４つの光検出部が設け
られており、かつ、上記光検出器の全ての光検出部の出
力信号の和に基づいて光ディスク上に記録された情報の
検出を行う記録情報検出手段と、上記回折素子における
対角線位置の各２つの領域にそれぞれ対応する光検出部
の出力信号の和同士の差に基づいてフォーカスエラーを
検出するフォーカスエラー検出手段と、上記回折素子に
おける対角線位置の各２つの領域にそれぞれ対応する光
検出部の出力信号の和同士の差と、全ての光検出部の出
力信号の和との位相を比較することによりトラッキング
エラーを検出するトラッキングエラー検出手段とを備え
ていることを特徴とするものである。

〔作用〕

上記の構成によれば、光学系の合焦時に回折素子におけ
る一方の対角線位置の２つの領域からの回折光は光検出
器より手前側で焦点を形成し、他方の対角線位置の２つ
の領域からの回折光は光検出器より遠方側で焦点を形成
するようにしているので、光学系の合焦時にいずれも光
検出器上で所定の面積を有する光スポットを形成するも
のである。そして、フォーカスエラーが生じると、一方
の対角線位置の２つの領域からの回折光による光スポッ
トが拡大又は縮小し、他方の対角線位置の２つの領域対
からの回折光による光スポットは逆に縮小又は拡大する
ことにより光検出器の各光検出部での受光量が変化する
ので、それに基づいて、フォーカスエラーの検出が行わ
れるものである。

又、トラッキングエラーの生じていない時には、光ディ
スク上のピット等の記録情報により回折素子上で生じる
光ディスクからの反射光の明暗パターンは、光ディスク
のトラック方向に延びる分割線を境界として左右対称と
なるので、対角線位置の各２つの領域にそれぞれ対応す
る光検出部の出力信号の和同士は等しくなり、その差は
“0"となる。

一方、トラッキングエラーが生じて、光ディスク上の光
スポットがトラック中央からいずれかの方向にずれる
と、光ディスクからの反射光の回折素子上での明暗パタ
ーンは、光ディスクのトラック方向の分割線を境界とし
て左右非対称となる。従って、対角線位置の各２つの領
域にそれぞれ対応する光検出部の出力信号の和同士は相
違し、その差は正又は負の値を持つ。その場合、上記回
折素子上での明暗パターンは、光ディスク上の光スポッ
トがトラック中央からずれる方向により反転するので、
上記回折素子の対角線位置の各２つの領域にそれぞれ対
応する光検出部の出力信号の和同士の差の極性は、光デ
ィスク上の光スポットがトラック中央からずれる方向に
より反転する。

なお、トラッキングエラーが生じている場合、上記回折
格子上の明暗パターンは、光ディスク上の光スポットが
ピット等の記録情報に沿って移動するに伴って変化し、
それに伴って、上記回折素子の対角線位置の各２つの領
域にそれぞれ対応する光検出部の出力信号の和同士の差
はほぼ正弦波を描く。この正弦波の位相は光ディスク上
の光スポットがトラック中央からずれ方向に応じて変化
する。一方、全ての光検出部の出力信号の和も、光ディ
スク上の光スポットがピット等の記録情報に沿って移動
するに伴って正弦波を描くが、この正弦波の位相はトラ
ッキングエラーが生じるか否かにかかわらずほぼ一定で
ある。従って、上記回折素子の対角線位置の各２つの領
域にそれぞれ対応する光検出部の出力信号の和同士の差
が描く正弦波と、全ての光検出部の出力信号の和が描く
正弦波との位相を比較することにより、トラッキングエ
ラーの検出を行うことができる。

そして、上記の構成では、回折素子の各光検出部からの
回折光を受光する光検出器の各光検出部を互いに比較的
接近した位置に設けることができ、かつ、フォーカスエ
ラー及び記録情報の検出とトラッキングエラーの検出と
を共通の光検出部で行うことにより光検出部の個数を削
減することができるので、光検出器の占有面積の減少及
び製造コストの低減を図ることができる。

又、光検出器における各光検出部が比較的接近した位置
に設けられるので、回折素子における各領域での回折角
の差を充分に小さくすることができる。それにより、回
折格子の各領域における格子の断面形状をブレーズ形状
とする場合、各領域のブレーズ形状をほぼ等しくするこ
とができるので、格子の製造が容易に行えるようになる
とともに、各領域での光の利用効率を充分高く、かつ、
利用効率の差を充分小さくすることができるようにな
る。

又、上記の構成では、光発生手段の出射光をメインビー
ム及びサブビームに分割することなくフォーカスエラー
及びトラッキングエラーの検出を行うようにしているの
で、上記出射光をメインビームとサブビームとに分割す
る回折素子が不要となり、部品点数の削減を図ることが
できる。

〔実施例１〕本発明の一実施例を第１図乃至第８図に基づいて説明す
れば、以下の通りである。

本実施例に係る光ピックアップ装置11はコンパクトディ
スク、ビデオディスク等の再生専用型の光ディスクの再
生装置として使用されるものである。第２図に示すよう
に、光発生手段としての半導体レーザ12の出射光は回折
素子13を介してコリメートレンズ14に到り、コリメート
レンズ14で平行光とされた後、対物レンズ15に到達す
る。上記のコリメートレンズ14及び対物レンズ15は光学
系を構成する。

対物レンズ15を透過した光束は、光ディスク16上に予め
ピットとして記録された記録情報を読み取るべく、光デ
ィスク16上のピットに集光される。

光ディスク16から反射された光束は、対物レンズ15及び
コリメートレンズ14を通過し、回折素子13にてＸ方向に
回折された１次回折光が光検出器17に導かれるようにな
っている。

第１図（ｂ）に示すように、光検出器17は、光ディスク
16のトラック方向であるＹ方向に延びる分割線17hと、
光ディスク16のラジアル方向であるＸ方向に延びる分割
線17gとにより、それぞれ矩形状を成す４つの光検出部1
7a〜17dに分割されている。光検出部17a〜17dは、それ
ぞれ回折素子13の後述する各領域13a〜13dに対応し、各
領域13a〜13dからの回折光を受光するようになってい
る。

第３図に示すように、回折素子13は、光ディスク16のト
ラック方向に延びる分割線13iと、光ディスク16のラジ
アル方向に延びる分割線13jとにより４つの領域13a〜13
dに分割されている。

回折素子13の各領域13a〜13dには、光ディスク16からの
反射光をそれぞれＸ方向に回折させるための格子13e・1
3e…〜13h・13hが形成されている。半導体レーザ12と光
ディスク16とを結ぶ光軸L₁を中心とする一方の対角線位
置の２つの領域13a・13cの格子13e・13e…、13g・13g…
は、フォーカスエラーのない上記光学系の合焦時に、光
ディスク16から反射され、領域13a・13cで回折された光
束が光検出器17の手前の同一の点f₁で焦点を結ぶよう
に、方向及びピッチが定められている。

一方、上記光軸L₁を中心とする他方の対角線位置の２つ
の領域13b・13dにおける格子13f・13f…、13h・13h…
は、上記の合焦時に光ディスク16から反射され、領域13
b・13dで回折された光束が光検出器17より遠方の同一の
点f₂で焦点を結ぶように方向及びピッチが定められてい
る。上記の焦点位置f₁とf₂とはともに、上記の光軸L₁と
回折素子13との交点と、光検出器17上の分割線17g・17h
同士の交点とを結ぶ回折光の光軸L₂上に位置し、かつ、
上記の合焦時に、光検出器17が焦点位置f₁・f₂のほぼ中
間位置に存在するように設定されている。

上記のように、一方の対角線位置の２つの領域13a・13c
からの回折光の焦点位置f₁までの距離と、他方の対角線
位置の２つの領域13b・13dからの回折光の焦点位置f₂ま
での距離を相違させるために、例えば、領域13a・13cに
は光の収束機能（凸レンズ機能）が付与され、領域13b
・13dには光の発散機能（凹レンズ機能）が付与されて
いる。

なお、各領域13a〜13dの格子13e・13e…〜13h・13h…
は、良く知られた２光束干渉法により作成するか、又は
電子計算機により干渉縞の形状を求め、電子ビーム露光
装置により乾板に直接干渉縞を描いて作成することがで
きる。その場合、格子13e・13e…〜13h・13h…の断面形
状は、第16図（ａ）に示す矩形形状、又は第16図（ｂ）
に示すブレーズ形状とすることができる。

以下、記録情報、フォーカスエラー信号及びトラッキン
グエラー信号の検出につき述べる。

半導体レーザ12から出射され、光ディスク16で反射され
て、回折素子13の領域13aで回折された光束は焦点位置f
₁で一旦収束し、反転することにより、光検出器17にお
ける光検出部17aに扇形の光スポットP₁を形成する。
又、光ディスク16から反射され、領域13aと同一対角線
上の領域13cで回折された光束は、上記と同一の焦点位
置f₁で一旦収束し、反転することにより、光検出器17の
光検出部17cに扇形の光スポットP₃を形成する。

一方、光ディスク16から反射され、回折素子13の領域13
bで回折された光束は、光検出器17の手前側で収束する
ことなく、光検出部17b上に扇形の光スポットP₂を形成
する。更に、光ディスク16から反射され、回折素子13に
おける領域13bと同一対角線上の領域13dで回折された光
束は光検出器17の手前側で収束することなく、光検出部
17d上に扇形の光スポットP₄を形成する。

そして、対物レンズ15と光ディスク16間の距離が適正な
合焦状態では、光検出器17が２つの焦点位置f₁・f₂のほ
ぼ中間位置に存在しているので、第１図（ｂ）に示すよ
うに、各光スポットP₁〜P₄の大きさは等しくなる。従っ
て、各光検出部17a〜17dの出力信号Sa〜Sdは等しくな
る。

一方、光ディスク16が対物レンズ15に接近し過ぎてフォ
ーカスエラー状態になると、上記の焦点位置f₁が光検出
器17に接近する一方、焦点位置f₂が光検出器17から遠ざ
かるので、第１図（ａ）のように、光スポットP₁・P₃は
縮小し、逆に、光スポットP₂・P₄は拡大する。その場
合、個々の光スポットP₁〜P₄の光量自体は大きさにより
変化しないが、実際には、第４図の如く、分割線17g・1
7hが所定の幅（例えば、５μｍ程度）を有し、かつ、各
光スポットP₁〜P₄の扇形の弦の部分が分割線17g・17hの
中央線上に位置するとともに、分割線17g・17h上では光
信号に対する感度がなくされるか又は減衰させられてい
る。そして、第１図（ａ）及び第４図の状態では、光ス
ポットP₁・P₃の方が光スポットP₂・P₄に比して分割線17
g・17h上にはみ出している割合（面積率）が大きいた
め、光検出部17a・17cの出力信号Sa・Scが光検出部17b
・17dの出力信号Sb・Sdより小さくなる。

逆に、光ディスク16が対物レンズ15から離れ過ぎてフォ
ーカスエラー状態となると、第１図（ｃ）のように、光
スポットP₁・P₃が拡大する一方、光スポットP₂・P₄が縮
小するため、光検出部17a・17cの出力信号Sa・Scが光検
出部17b・17dの出力信号Sb・Sdより大きくなる。

従って、フォーカスエラー信号FESは、回折素子13の一
方の対角線位置の２つの領域13a・13cに対応する光検出
部17a・17cの出力信号Sa・Scの和と、回折素子13の他方
の対角線位置の２つの領域13b・13dに対応する光検出部
17b・17dの出力信号Sb・Sdの和との差（以下、対角線差
信号と呼ぶ）により求められる。すなわち、フォーカス
エラー信号FESは、図示しないフォーカスエラー検出手
段によりFES＝（Sa＋Sc）−（Sb＋Sd）の演算により求
められ、このFESが“0"となるように図示しないフォー
カスサーボ系により対物レンズ15が駆動される。一方、
ピットとして記録された記録情報RFは、図示しない記録
情報検出手段により全ての光検出部17a〜17dの出力信号
Sa〜Sdの和（以下、和信号と呼ぶ）として、RF＝Sa＋Sb
＋Sc＋Sdの演算により得られる。

なお、後述の如く、光ディスク16からの反射光の回折素
子13上での光束Ｅ（第７図（ａ）〜（ｃ）参照）の明暗
パターンは、光ディスク16上の光スポットＤ（第６図
（ａ）〜（ｃ）参照）がピットＣ上を矢印Ａ方向に通過
する際にピットＣ上の位置により変動し、その結果、各
光検出部17a〜17dの出力信号Sa〜Sdの値も光スポットＤ
がピットＣ上を移動するに伴って変動する。従って、フ
ォーカスエラー信号FESの生成に当たっては、各光検出
部17a〜17dの出力信号Sa〜Sdの値は、例えば、光スポッ
トＤがピットＣを通過する間の平均値とすれば良い。

次に、トラッキングエラー信号RESは、いわゆるヘテロ
ダイン法により求められる。

すなわち、第６図（ｂ）に示すように、光ディスク16上
のピットＣが整列されたトラックの中央に光スポットＤ
が照射されていて、トラッキングエラーが生じていない
場合、光スポットＤがピットＣ上に差し掛かった時点、
つまり、ピットＣ上を通過し始めた時点での光ディスク
16からの反射光の回折素子13上での光束Ｅの明暗パター
ンは第７図（ｂ）の如くに、図中上部と下部で明るく、
中央部で暗くなる。この場合、光束Ｅの明暗パターンは
左右対称であるため、上記の対角線差信号は“0"とな
る。

第６図（ａ）の如く、光ディスク16上で光スポットＤが
トラック中央から図中左側にずれてトラッキングエラー
を生じた場合、光スポットＤがピットＣ上に差し掛かっ
た時点での回折素子13上での光束Ｅの明暗パターンは第
７図（ａ）の如く、図中左上部と右下部で明るくなり、
中央部で暗くなる。この時、光検出器17上の光検出部17
a・17cの受光量は相対的に大きくなり、一方、光検出部
17b・17dの受光量は相対的に小さくなるので、上記の対
角線差信号（Sa＋Sc）−（Sb＋Sd）は正の値となる。

又、光スポットＤがトラック中央から左側にずれている
状態で光スポットＤがピットＣを通過し終える時点での
回折素子13上での光束Ｅの明暗パターンは第７図（ｃ）
の如く、図中右上部と左下部で明るく、中央部で暗くな
る。この時、光検出部17a・17cの受光量は相対的に小さ
くなり、光検出部17b・17dの受光量は相対的に大きくな
るので、上記の対角線差信号（Sa＋Sc）−（Sb＋Sd）は
負の値となる。

従って、光ディスク16上の光スポットＤがピットＣに対
し左側にずれている場合、上記の対角線差信号（Sa＋S
c）−（Sb＋Sd）は、光ディスク16上の光スポットＤが
ピットＣ上を矢印Ａ方向に移動するに伴って概略第８図
中（ｂ）の如くに、ほぼ正弦波状の曲線を描く。

一方、第６図（ｃ）の如く、光ディスク16上で光スポッ
トＤがトラック中央から図中右側にずれてトラッキング
エラーを生じた場合、光スポットＤがピットＣ上に差し
掛かった時点での回折素子13上での光束Ｅの明暗パター
ンは第７図（ｃ）の如くになる。この時、光検出部17a
・17cの受光量は相対的に小さくなり、光検出部17b・17
dの受光量は相対的に大きくなるので、上記の対角線差
信号は負の値となる。

又、光スポットＤがトラック中央から右側にずれている
状態で光スポットＤがピットＣを通過し終える時点での
回折素子13上での光束Ｅの明暗パターンは第７図（ａ）
の如くになる。この時、光検出部17a・17cの受光量は相
対的に大きくなり、光検出部17b・17dの受光量は相対的
に小さくなるので、上記の対角線差信号は正の値とな
る。

従って、光ディスク16上の光スポットＤがピットＣに対
し右側にずれている場合、上記の対角線差信号（Sa＋S
c）−（Sb＋Sd）は、光スポットＤがピットＣ上を矢印
Ａ方向に移動するに伴って概略第８図中（ｃ）の如く
に、ほぼ正弦波状の曲線を描く。但し、この場合の正弦
波の位相は、光スポットＤがピットＣに対し左側にずれ
ている場合とは180°異なっている。

一方、上記の和信号Sa＋Sb＋Sc＋Sdは、光ディスク16上
で光スポットＤがピットＣを通過するに伴って、第８図
中（ａ）に示す如くの正弦波状の曲線を描く。この正弦
波の位相はフォーカスエラーが生じているか否かにかか
わらずほぼ一定である。そして、光ディスク16上で光ス
ポットＤが左側にずれている場合に対角線差信号が描く
正弦波（第８図中（ｂ））は、和信号の正弦波（第８図
中（ａ））に対し位相が90°遅れており、一方、光ディ
スク16上で光スポットＤが右側にずれている場合に対角
線差信号が描く正弦波（第８図中（ｃ））は、和信号の
正弦波に対し位相が90°進んでいる。

従って、図示しないトラッキングエラー検出手段にて対
角線差信号と和信号の位相を比較することにより、光ス
ポットＤがいずれの側にずれているかの検出が行える。
上記の位相の比較は、例えば、ヘテロダイン検波回路に
より行うことができる。一方、トラッキングエラーが生
じていない時は、上記の如く、対角線差信号が“0"とな
る。なお、第７図の明暗パターンは、ピットＣの深さが
使用するレーザ光の波長の1/4である場合のものであ
る。

ここで、半導体レーザ11から出射されるレーザ光の波長
の変動により、上記レーザ光の波長が、回折素子13で回
折された光束が点f₁及びf₂で収束するように設定した基
準波長より短くなった場合、領域13a・13cからの回折光
は点f₁よりも光検出器17に近い位置で収束し、領域13b
・13dからの回折光は点f₂よりも光検出器17に近い位置
で収束するため、光検出器17上での各光スポットP₁〜P₄
はともに上記の基準波長時より小さくなる。そのため、
半導体レーザ11の波長変動により、フォーカスエラー信
号FESに影響を与えることはない。同様に、上記レーザ
光の波長が基準波長より長くなると、各光スポットP₁〜
P₄はともに上記の基準波長時より大きくなるので、フォ
ーカスエラー信号FESに誤差は生じない。

又、上記レーザ光に周波数変動が生じると、第５図
（ａ）及び（ｂ）に示すように、光スポットP₁〜P₄が光
検出器17上でＸ方向、つまり、回折素子13における回折
方向に移動する。ところが、この場合、光検出部17aの
出力信号Saの増減量と光検出部17cの出力信号Scの増減
量とが互いに相殺し合い、かつ、光検出部17bの出力信
号Sbの増減量と光検出部17dの出力信号Sdの増減量とが
互いに相殺し合うので、全体としてフォーカスエラー信
号FESに誤差は生じない。

なお、本実施例では、光検出器17の各光検出部17a〜17d
を互いに接近させて形成するようにし、かつ、フォーカ
スエラーの検出とトラッキングエラーの検出を共通の光
検出部17a〜17dで行って光検出部17a〜17dの個数を減少
させるようにしたので、光検出部17a〜17dの占有面積を
減少させ、かつ、製造コストの低廉化も図ることができ
るようになる。

又、光検出部17a〜17dが互いに接近することにより、回
折素子13の各領域13a〜13dにおける回折角がほぼ等しく
なり、従って、格子13e・13e…〜13h・13h…の断面形状
を第16図（ｂ）に示すブレーズ形状とする場合、格子13
e・13e…〜13h・13h…のピッチをほぼ等しくできるの
で、回折素子13の加工を円滑に行えるようになり、か
つ、光の利用効率の差がなく、充分に高い利用効率が得
られる最適なブレーズ形状に形成できる。

なお、回折素子13からの回折光は擬似的に非点収差の性
質を有しているため、その焦点制御手法は、公知の非点
収差法を利用した手法を用いても良い。

〔実施例２〕次に、第９図及び第10図に基づいて、第２実施例を説明
する。

第９図に示すように、第２実施例では光検出器17が、第
１実施例と同様、それぞれ光ディスク16のトラック方向
及びラジアル方向に延びる分割線17h・17gにより４個の
光検出部17a〜17dに分割されている。但し、各光検出部
17a〜17dは第１実施例に比してＸ方向の幅が拡張されて
いる。そして、光検出部17a〜17dで光スポットP₁・P₂と
光スポットP₃・P₄とがＸ方向の間隔を隔てて分離される
ように回折素子13が構成されている。

すなわち、回折素子13は第１実施例と同様、第３図の如
く、光ディスク16のトラック方向及びラジアル方向に延
びる分割線13i及び13jにより４個の領域13a〜13dに分割
されている。第10図にも示すように、回折素子13の領域
13aで回折された光束は、光検出器17における光検出部1
7a・17bの手前側の焦点位置f_1bで焦点を結んだ後、反転
して光検出部17a上に光スポットP₁を形成するように、
領域13aの格子13e・13e…が設計されている。

又、回折素子13の領域13cで回折された光束は、光検出
器17の光検出部17c・17dの手前側の焦点位置f_1aで焦点
を結んだ後、反転して光検出部17c上に光スポットP₃を
形成するようになっている。

更に、回折素子13の領域13bは、この領域13bで回折され
た光束の焦点位置が光検出器17の光検出部17a・17bの後
方の点f_2bとなるように形成され、それにより、領域13b
からの回折光は反転することなく、光検出部17bに光ス
ポットP₂を形成するようになっている。又、回折素子13
の領域13dは、この領域13dからの回折光の焦点位置が光
検出器17の光検出部17c・17dの後方側の点f_2aとなるよ
うに形成され、領域13dからの回折光が反転することな
く、光検出器17の光検出部17dに光スポットP₄を形成す
るようになっている。

この第２実施例で、フォーカスエラー信号FESは第１実
施例と同様、各光検出部17a〜17dの出力信号をSa〜Sdと
して、対角線差信号（Sa＋Sc）−（Sb＋Sd）により求め
られる。

又、トラッキングエラー信号RESも第１実施例と同様、
上記対角線差信号の位相と、和信号Sa＋Sb＋Sc＋Sdの位
相とを比較することにより求められ、ピットとして記録
された記録情報の再生信号RFは上記和信号により求めら
れる。

そして、第２実施例では、光スポットP₁・P₂と光スポッ
トP₃・P₄とをＸ方向の間隔を隔てて分離したので、半導
体レーザ11からのレーザ光の周波数変動により光スポッ
トP₁〜P₄が仮想線の如くＸ方向に移動しても、各光スポ
ットP₁〜P₄が対応する光検出部17a〜17d内に集光される
ようになる。なお、第２実施例では、回折素子13の領域
13a・13bにおける回折角と領域13c・13dにおける回折角
とが若干相違することになるが、従来のものよりはかな
り回折角の差が減少する。

〔実施例３〕次に、第11図に基づいて第３実施例を説明する。

第３実施例では、光検出器20は光ディスク16のラジアル
方向であるＸ方向に延びる分割線20iによりＹ方向に２
分割されるとともに、光ディスク16のトラック方向であ
るＹ方向に延びる３本の分割線20j〜20lによりＸ方向に
４分割され、８つの光検出部20a〜20hが設けられてい
る。

一方、回折素子13は第１実施例と同様に、第３図の如
く、４分割され、領域13aで回折された回折光は焦点位
置f₁（第２図）で一旦焦点を結んだ後、反転して光検出
器20上の光検出部20h・20g上に光スポットP₁を形成する
ようになっている。

又、回折素子13の領域13cで回折された回折光は、焦点
位置f₁で一旦焦点を結んだ後、反転して光検出器20上の
光検出部20a・20b上に光スポットP₃を形成するようにな
っている。

一方、回折素子13の領域13b及び13dで回折される回折光
の焦点位置はf₂に設定されている。従って、領域13bで
回折された回折光は反転することなく、光検出部20c・2
0d上に光スポットP₂を形成し、又、光検出部20dで回折
された回折光は反転することなく光検出部20e・20f上に
光スポットP₄を形成するようになっている。

今、光検出部20a〜20hの出力信号をそれぞれSa〜Shとす
ると、フォーカスエラー信号FESは、回折素子13の各領
域13a〜13dにそれぞれ対応する各２個の光検出部のうち
の内側に位置する光検出部20b・20c・20f・20gの出力信
号による対角線差信号により、FES＝（Sc＋Sf）−（Sb
＋Sg）の演算で求められ、又、ピット信号RFは、和信号
によりRF＝Sa＋Sb＋Sc＋Sd＋Se＋Sf＋Sg＋Shの演算で求
められる。

次に、トラッキングエラー信号RESは、上記回折素子13
の各領域13a〜13dにそれぞれ対応する各２個の光検出部
のうちの内側に位置する光検出部20b・20c・20f・20gの
出力信号による対角線差信号（Sc＋Sf）−（Sb＋Sg）の
位相と、上記和信号の位相とを比較することにより求め
られる。なお、この場合も、レーザ光の周波数変動によ
り光スポットP₁〜P₄がＸ方向に移動しても、フォーカス
エラー信号RESに誤差は生じない。

〔実施例４〕次に、第12図に基づいて第４実施例を説明する。

第４実施例の光検出器21は全体として円形に形成されて
いる。この光検出器21は光ディスク16のトラック方向及
びラジアル方向に延びる２つの分割線21j・21i及び円形
の分割線21kにより８つの光検出部21a〜21hに分割され
ている。

一方、回折素子13は第１実施例と同様、第３図の４分割
構成を有し、領域13aからの回折光が第３実施例と同様
に反転して光検出部21g・21hに光スポットP₁を形成し、
領域13cからの回折光が反転して光検出部21a・21bに光
スポットP₃を形成するようになっている。

又、回折素子13の領域13bからの回折光は反転すること
なく、光検出器21の光検出部21c・21dに光スポットP₂を
形成し、領域13dからの回折光は反転することなく、光
検出部21e・21fに光スポットP₄を形成するようになって
いる。

各光検出部21a〜21hの出力信号をSa〜Shとすると、フォ
ーカスエラー信号FESは、回折素子13の各領域13a〜13d
にそれぞれ対応する光検出器21の各２つの光検出部のう
ち、内側に位置する光検出部21b・21c・21f・21gの対角
線差信号として、FES＝（Sc＋Sf）−（Sb＋Sg）の演算
で求められる。

又、光学系の合焦時に、Sa＋Sd＋Se＋Sh＝Sb＋Sc＋Sf＋
Sgとなるように光検出器21上の光スポットP₁〜P₄の径を
調整しておくと、FES＝（Sd−Sc）＋（Se−Sf）＋（Sg
−Sh）＋（Sb−Sa）＝（Sd＋Se＋Sg＋Sb）−（Sc＋Sf＋
Sh＋Sa）の演算によってもフォーカスエラー信号FESが
求められる。この場合も、レーザ光の周波数変動により
光スポットP₁〜P₄がＸ方向に移動しても、フォーカスエ
ラー信号FESに誤差は生じない。

一方、ピットとして記録された記録情報の再生信号はRF
は和信号として、RF＝Sa＋Sb＋Sc＋Sd＋Se＋Sf＋Sg＋Sh
の演算で求められる。

次に、トラッキングエラー信号RESは、上記の対角線差
信号（Sc＋Sf）−（Sb＋Sg）の位相と、上記和信号の位
相とを比較することにより求められる。

〔実施例５〕次に、第13図に基づいて第５実施例を説明する。

第５実施例では、光検出器22が光ディスク16のトラック
方向に延びる５本の分割線22g〜22kにより６つの光検出
部22a〜22fに分割されている。

一方、回折素子13は第３図の如く４個の領域13a〜13dに
分割されている。そして、領域13aでの回折光は、光検
出器22の光検出部22a〜22cの手前側の焦点位置で一旦焦
点を結び、反転した後、光検出部22b及び22c上に光スポ
ットP₁を形成するように、領域13aの格子13e・13e…が
設計されている。又、回折素子13の領域13cでの回折光
は上記と同一の焦点位置で一旦焦点を結び、反転して光
検出器22の光検出部22a及び22b上に光スポットP₃を形成
するようになっている。

一方、回折素子13の領域13b及び13dで回折された回折光
の焦点位置は光検出器22の光検出部22d〜22fより遠方側
に設定され、従って、領域13b及び13dでの回折光は反転
することなく、光検出部22d〜22f上に光スポットP₂・P₄
を形成するようになっている。

本実施例においては、各光検出部22a〜22fの出力信号を
それぞれSa〜Sfとして、フォーカスエラー信号FESはFES
＝Sb−Se又はFES＝（Sb＋Sd＋Sf）−（Sa＋Sc＋Se）の
演算で求められる。一方、ピットとして記録された記録
情報の再生信号RFは、和信号としてRF＝Sa＋Sb＋Sc＋Sd
＋Se＋Sfの演算で求められる。

次に、トラッキングエラー信号RESは、例えば、回折素
子13の各領域13a〜13dにそれぞれ対応する光検出部であ
る光検出部22a・22c・22d・22fの出力信号の対角線差信
号（Sa＋Sc）−（Sd＋Sf）の位相と、上記和信号の位相
とを比較することにより求められる。

本実施例では、光スポットP₁・P₃と光スポットP₂・P₄と
をＸ方向の間隔を隔てて分離したので、レーザ光の周波
数変動により光スポットP₁〜P₄がＸ方向に移動しても、
光スポットP₁・P₃は光検出部22a〜22cで受光され、光ス
ポットP₂・P₄は光検出部22d〜22fで受光されるようにな
る。

なお、本発明を具体化するに当たり、回折素子13及び光
検出器17・20・21・22の分割は、上記の各実施例で例示
した以外の方法で行っても良い。

又、上記の各実施例では、再生専用型の光ディスク用の
光ピックアップ装置について述べたが、本発明は、いわ
ゆる追記型の光ディスク用の光ピックアップ装置にも適
用できるものである。

〔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、光
発生手段と、この光発生手段から出射される光を光ディ
スク上に集光させるとともに光ディスクからの反射光を
回折素子に導く光学系と、光ディスクからの反射光を光
検出器側に回折させる回折素子と、上記回折素子からの
回折光を受光して電気信号に変換する光検出器とを備え
た光ピックアップ装置において、上記回折装置はほぼ光
ディスクのトラック方向に延びる分割線と、ほぼ光ディ
スクのラジアル方向に延びる分割線とを境界として４つ
の領域に分割され、かつ、対角線位置の各２つの領域で
の回折光の焦点位置までの距離がそれぞれほぼ一致する
ように設定されるとともに、フォーカスエラーの生じて
いない時に一方の対角線位置の２つの領域での回折光の
焦点位置が光検出器の手前側に位置し、他方の対角線位
置の２つの領域での回折光の焦点位置が光検出器より遠
方に位置し、両焦点位置のほぼ中間位置に光検出器が位
置するように設定されており、上記光検出器には上記回
折素子の各領域に対応する少なくとも各１つの光検出部
を含む少なくとも４つの光検出部が設けられており、か
つ、上記光検出器の全ての光検出部の出力信号の和に基
づいて光ディスク上に記録された情報の検出を行う記録
情報検出手段と、上記回折素子における対角線位置の各
２つの領域にそれぞれ対応する光検出部の出力信号の和
同士の差に基づいてフォーカスエラーを検出するフォー
カスエラー検出手段と、上記回折素子における対角線位
置の各２つの領域にそれぞれ対応する光検出部の出力信
号の和同士の差と、全ての光検出部の出力信号の和との
位相を比較することによりトラッキングエラーを検出す
るトラッキングエラー検出手段とを備えている構成であ
る。

これにより、光学系の合焦時に回折素子における一方の
対角線位置の２つの領域からの回折光は光検出器より手
前側で焦点を形成し、他方の対角線位置の２つの領域か
らの回折光は光検出器より遠方側で焦点を形成するよう
にしているので、光学系の合焦時にいずれも光検出器上
で所定の面積を有する光スポットを形成するものであ
る。そして、フォーカスエラーが生じると、一方の対角
線位置の２つの領域からの回折光による光スポットが拡
大又は縮小し、他方の対角線位置の２つの領域対からの
回折光による光スポットは逆に縮小又は拡大することに
より光検出器の各光検出部での受光量が変化するので、
それに基づいて、フォーカスエラーの検出が行われるも
のである。

なお、トラッキングエラーが生じている場合、上記回折
格子上の明暗パターンは、光ディスク上の光スポットが
ピット等の記録情報に沿って移動するに伴って変化し、
それに伴って、上記回折素子の対角線位置の各２つの領
域にそれぞれ対応する光検出部の出力信号の和同士の差
はほぼ正弦波を描く。この正弦波の位相は光ディスク上
の光スポットがトラック中央からずれ方向に応じて変化
する。一方、全ての光検出部の出力信号の和も、光ディ
スク上の光スポットがピット等の記録情報に沿って移動
するに伴って正弦波を描くが、この正弦波の位相はトラ
ッキングエラーが生じか否かにかかわらずほぼ一定であ
る。従って、上記回折素子の対角線位置の各２つの領域
にそれぞれ対応する光検出部の出力信号の和同士の差が
描く正弦波と、全ての光検出部の出力信号の和が描く正
弦波との位相を比較することにより、トラッキングエラ
ーの検出を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第８図は本発明の一実施例を示すものであ
る。第１図（ａ）〜（ｃ）は対物レンズを光軸方向に移動さ
せた場合の光検出器上の光スポットの変化を示す概略説
明図である。第２図は光ピックアップ装置の概略正面図である。第３図は回折素子の概略平面図である。第４図は第１図（ａ）の要部を拡大して示す部分拡大説
明図である。第５図（ａ）及び（ｂ）は半導体レーザのレーザ光に周
波数変動が生じた場合を示す概略説明図である。第６図（ａ）〜（ｃ）は光ディスク上の光ポットとピッ
トとの位置関係を示す説明図である。第７図（ａ）〜（ｃ）は回折素子上の光スポットの明暗
パターンを示す説明図である。第８図は光スポットがピット上を移動する際の再生信号
等の推移を示すグラフである。第９図及び第10図は第２実施例を示すものである。第９図は光検出器を示す概略説明図である。第10図は光ピックアップ装置の部分正面図である。第11図乃至第13図はそれぞれ第３〜第５実施例における
光検出器を示す概略説明図である。第14図乃至第16図は従来例を示すものである。第14図は光ピックアップ装置の概略正面図である。第15図（ａ）は第２回折素子の概略平面図である。第15図（ｂ）は光検出器の概略説明図である。第16図（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ第２回折素子の格子
の断面形状を示す部分縦断面図である。 12は半導体レーザ（光発生手段）、13は回折素子、13a
〜13dは領域、13i・13jは分割線、14はコリメートレン
ズ（光学系）、15は対物レンズ（光学系）、16は光ディ
スク、17・20・21・22は光検出器、17a〜17d・20a〜20h
・21a〜21h・22a〜22fは光検出部である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光発生手段と、この光発生手段から出射さ
れる光を光ディスク上に集光させるとともに光ディスク
からの反射光を回折素子に導く光学系と、光ディスクか
らの反射光を光検出器側に回折させる回折素子と、上記
回折素子からの回折光を受光して電気信号に変換する光
検出器とを備えた光ピックアップ装置において、上記回折素子はほぼ光ディスクのトラック方向に延びる
分割線と、ほぼ光ディスクのラジアル方向に延びる分割
線とを境界として４つの領域に分割され、かつ、対角線
位置の各２つの領域での回折光の焦点位置までの距離が
それぞれほぼ一致するように設定されるとともに、フォ
ーカスエラーの生じていない時に一方の対角線位置の２
つの領域での回折光の焦点位置が光検出器の手前側に位
置し、他方の対角線位置の２つの領域での回折光の焦点
位置が光検出器より遠方に位置し、両焦点位置のほぼ中
間位置に光検出器が位置するように設定されており、上記光検出器には上記回折素子の各領域に対応する少な
くとも各１つの光検出部を含む少なくとも４つの光検出
部が設けられており、かつ、上記光検出器の全ての光検出部の出力信号の和に
基づいて光ディスク上に記録された情報の検出を行う記
録情報検出手段と、上記回折素子における対角線位置の各２つの領域にそれ
ぞれ対応する光検出部の出力信号の和同士の差に基づい
てフォーカスエラーを検出するフォーカスエラー検出手
段と、上記回折素子における対角線位置の各２つの領域にそれ
ぞれ対応する光検出部の出力信号の和同士の差と、全て
の光検出部の出力信号の和との位置を比較することによ
りトラッキングエラーを検出するトラッキングエラー検
出手段とを備えていることを特徴とする光ピックアップ
装置。