JP2006079785A - 光ピックアップ装置および光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な構成にて円滑にビームサイズ法に従ってフォーカスエラーの検出を行い得る光ピックアップ装置および光ディスク装置を提供する。
【解決手段】 光学素子１１１によってレーザ光を第１の偏光成分と第２の偏光成分に分離し、同時に、分離したそれぞれのレーザ光に、偏光レンズ１１１ａによるレンズ効果と、偏光ホログラム素子１１１ｂによる分離効果を付与する。この構成によれば、第１の偏光成分に大きなレンズ効果を付与することができ、第１の偏光成分の焦点位置を光軸方向に大きくずらすことができる。よって、第２の偏光成分の±１次回折光のビーム形状が略同一サイズとなる光検出面から第１の偏光成分の焦点位置を光軸方向に大きくずらすことができ、この検出面上における第１の偏光成分のビーム形状を、光センサーにて検出するに十分な広がりを持つビーム形状とすることができる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、光ピックアップ装置および光ディスク装置に関し、特に、ランド／グルーブ記録方式の光ディスクに記録／再生を行う際に用いて好適なものである。

従来、光ピックアップ装置のフォーカスエラー検出方法として非点収差法が知られており、既に、ＣＤやＭＤ用の光ピックアップ装置において広く用いられている。しかし、ＤＶＤ−ＲＡＭ等のランド／グルーブ記録方式の光ディスクでは、非点収差法をそのまま用いると「トラッキング干渉」と呼ばれる現象が生じ、フォーカスエラー信号に「トラッキング横断ノイズ」と呼ばれるノイズが発生することが知られている（たとえば、以下の特許文献１参照）。このため、この種のディスクに対しては、一般に、フォーカスエラー検出方法としてビームサイズ法などの他のフォーカスエラー検出方法を用いるのが好ましいとされている。

図１２に、ビームサイズ法を用いた場合の光学系の構成例を示す。

図において、光ディスクからの反射光は、ホログラム素子によって０次回折光と±１次回折光に分割され、それぞれ対応する光センサーに受光される。ホログラム素子には、±１次回折光の焦点位置がそれぞれ光軸方向に前後するようなレンズ効果（ホログラムパターン）が与えられている。このとき、０次回折光の焦点位置は、±１次回折光の焦点位置の中間位置に位置することとなる。このため、±１次回折光のビームスポットが略同サイズの真円形状となる位置（±１次回折光の検出位置）は、同時に０次回折光の焦点位置ともなり、この位置に、分割センサー等、０次回折光に対応する光センサーを配置すると、０次回折光のスポットサイズを十分な大きさにすることができない。

これに対し、以下の特許文献２では、図１２において、光センサーの直前に、０次回折光のみ拡大または収束させる光学素子を配し、０次回折光の焦点位置を光軸方向に前後させるようにしている。具体的には、図１３に示すように、光学素子の０次回折光入射位置に凹レンズ部または凸レンズ部を形成し、あるいは、この入射位置に段差部を設けてその厚みを他の部分に比べて厚くまたは薄くしている。こうすると、±１次回折光の検出位置において０次回折光のビームスポットが十分な広がりを有することとなり、この位置に分割センサー等を配しても、各分割領域にビームスポットをバランスよく位置づけることができるようになる。
特開２００１−１０１６８１号公報 特開２００３−６９１７号公報

しかし、通常、±１次回折光の回折角は数度程度であるため、上記光学素子に対する０次回折光と±１次回折光の入射位置は極めて接近する。このため、厚みの異なる段差部分を突出させる場合（図１３(d)参照）には、この段差部分に±１次回折光が掛からないようにするために、段差部分の高さをかなり小さく設定しなければならなくなる。

しかし、このように段差部分の高さを小さくすると、±１次回折光に対する０次回折光の屈折差を大きくできないため、０次回折光の焦点位置を±１次回折光の焦点位置の中間位置から光軸方向に大きくずらすことができなくなる。逆に、屈折率差を大きくするために段差部分の高さを大きくすると、±１次回折光が段差部分に掛からなくするために、段差部分の幅をかなり小さく設定しなければならなくなる。この場合には、段差部分の加工形成が極めて難しくなることに加え、０次回折光を段差部分の上面に位置付けるのがかなり困難になるとの問題が生じる。

これと同様、光学素子に凸レンズ部（図１３(b)参照）を形成する場合にも、±１次回折光が掛からないようにするために、凸レンズ部の高さを小さく形成しなければならず、加工形成が極めて難しくなるとの問題が生じる。また、この場合には、上記段差部分の場合よりもさらに厳格に０次回折光を凸レンズ部に位置あわせをしなければならず、調整作業がかなり煩雑となるとの問題が生じる。

また、光学素子に凹んだ段差部分（図１３(c)参照）や凹レンズ部（図１３(a)参照）を形成する場合には、これらの幅を、±１次回折光の入射位置に掛からない程度に小さく設定する必要がある。この場合にも、段差部分や凹レンズ部の加工形成が難しく、また、０次回折光をこれらに入射するよう位置付けるのが困難になるとの問題が生じる。また、０次回折光の焦点位置を大きくずらすためには、光学素子の厚みをかなり大きくする必要がある。

そこで、本発明は、このような問題を解消し、簡易な構成にて円滑にフォーカスエラーの検出を行い得る光ピックアップ装置および光ディスク装置を提供することを課題としている。また、この他にも、以下に示す課題を発展的に解決することを企図している。
（１）トラッキングエラー信号のＤＣオフセットを抑制する。
（２）複数波長のレーザ光を出射する互換型ピックアップ装置において、光検出器のパターン配置を容易に行えるようにする。
（３）レーザ光の波長シフトによって回折角に変動が生じても回折光を良好に受光できるようなセンサーパターンを提供する。

請求項１の発明は、光ピックアップ装置に関するものであって、記録媒体からのレーザ光を受光する光検出器と、該光検出器と対物レンズの間に配されるとともに前記記録媒体のレーザ光を分離して前記光検出器に導く光学素子とを備え、前記光学素子は、前記レーザ光のうち第１の偏光成分にレンズ効果を付与する第１の光学手段と、前記第１の偏光成分とは異なる第２の偏光成分を回折により分離するとともに分離された回折光に光軸方向に前後する焦点位置を与える第２の光学手段を具備することを特徴とする。

本発明によれば、光学素子によってレーザ光を第１の偏光成分と第２の偏光成分に分離し、同時に、分離したそれぞれのレーザ光に、レンズ効果と、回折による分離効果を付与するものであるから、第１の偏光成分に大きなレンズ効果を付与することができ、このレンズ効果によって第１の偏光成分の焦点位置を光軸方向に大きくずらすことができる。よって、回折によって分離された第２の偏光成分の各焦点位置間において、第１の偏光成分の焦点位置を光軸方向に大きく変位させることができ、たとえば、第２の偏光成分の±１次回折光のビーム形状が略同一サイズとなる検出面から第１の偏光成分の焦点位置を光軸方向に大きくずらすに十分なレンズ効果を付与すれば、この検出面上における第１の偏光成分のビーム形状を、光センサーにて検出するに十分な広がりを持つビーム形状とすることができる。その結果、請求項２の発明のように、第１の偏光成分を受光する第１のセンサー手段の光検出面と、分離された回折光を受光する第２のセンサー手段の光検出面を同一平面上に配置することができるようになる。

このように、本発明によれば、上記特許文献２の発明のような微細な段差加工やレンズ部の加工を必要とすることなく、簡単な構成にて、且つ、効果的に、分離光の光検出面から他のレーザ光の焦点位置を光軸方向にずらすことができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の光ピックアップ装置において、前記光検出器は、前記第１の偏光成分を受光する第１のセンサー手段と、前記分離された回折光を受光する第２のセンサー手段とを有し、これら第１のセンサー手段と第２のセンサー手段の光検出面が同一平面上に配置されていることを特徴とする。

この発明によれば、第１のセンサー手段の光検出面と第２のセンサー手段の光検出面を光軸方向に前後させる必要がないため、光検出器の構成を簡素化することができる。

請求項３の発明は、請求項２に記載の光ピックアップ装置において、前記第２のセンサー手段は、前記分離された±１次回折光をそれぞれ受光する２組のセンサー群を具備するとともに、それぞれのセンサー群はトラック方向に沿う２本の平行な分割線によって分割された３つのセンサー領域を備え、該３つのセンサー領域のうち中央のセンサー領域の幅方向中央に前記±１次回折光のビームスポットの中心が位置づけられるよう、前記センサー群と前記±１次回折光の光軸が位置調整されていることを特徴とする。

このようにして光検出器のセンサーパターンを構成することにより、ビームサイズ法によるフォーカスエラーの検出を行うことができる。

請求項４の発明は、請求項３に記載の光ピックアップ装置において、前記第１のセンサー手段は、前記２組のセンサー群の間に配置されており、前記第２の光学手段は、前記第１のセンサー手段を前記２組のセンサー群の間に配置できるようにして前記±１次回折光を分離することを特徴とする。

こうすると、光検出器のセンサーパターンを簡素化ないし集積化することができ、光検出器の実効サイズを小型化することができる。

請求項５の発明は、請求項３または４に記載の光ピックアップ装置において、前記第２の光学手段は、前記回折によるレーザ光の分離方向が前記トラック方向に沿うよう位置調整されていることを特徴とする。

こうすると、温度変化等によってレーザ光に波長シフトが生じ、その結果、回折によるレーザ光の分離角度が変動しても、分離された±１次回折光のビームスポットは対応するセンサー群上において分割線方向に変位することとなり、よって、各分割領域に対するビームスポットの掛かり量は変化しない。よって、各分割領域からの検出信号に誤差が生じることはなく、この検出信号をもとに適正なサーボ信号を生成することができる。

請求項６の発明は、請求項３ないし５の何れかに記載の光ピックアップ装置において、数種のレーザ光を出射するレーザ手段を備え、前記レーザ光の光軸ズレ方向と前記第２の分離手段によるレーザ光の分離方向が互いに略直交するよう、前記第２の分離手段の位置が調整されていることを特徴とする。

こうすると、光軸毎のセンサーパターンを光軸ズレ方向にずらして配置することができ、一つの光検出器上にそれぞれのセンサーパターンを集積化することができるようになる。

請求項７の発明は、請求項３ないし６の何れか一項に記載の光ピックアップ装置を内蔵する光ディスク装置であって、前記２組のセンサー群の３つのセンサー領域のうち中央のセンサー領域を領域１、該領域１から前記分割線に直交する一方の方向にある領域を領域２、領域１から前記分割線に直交する他方の方向にある領域を領域３としたとき、前記２組のセンサー群のうち一方のセンサー群の領域１からの検出信号と他方のセンサー群の領域２および３からの検出信号を加算し、さらに、該加算の結果得られた２つの信号をそれぞれ減算することによってフォーカスエラー信号生成する手段を備えることを特徴とする。

本発明によれば、上記光ピックアップ装置の構成を利用しながら、ビームサイズ法により、フォーカスエラー信号を生成することができる。

請求項８の発明は、請求項３ないし６の何れか一項に記載の光ピックアップ装置を内蔵する光ディスク装置であって、前記２組のセンサー群の３つのセンサー領域のうち中央のセンサー領域を領域１、該領域１から前記分割線に直交する一方の方向にある領域を領域２、領域１から前記分割線に直交する他方の方向にある領域を領域３としたとき、前記２組のセンサー群のうち一方のセンサー群の領域２からの検出信号と他方のセンサー群の領域３からの検出信号を加算し、さらに、該加算の結果得られた２つの信号をそれぞれ減算することによってトラッキングエラー信号生成する手段を備えることを特徴とする。

本発明によれば、トラッキングエラー信号のＤＣオフセットを抑制することができる。すなわち、このようにしてトラッキングエラー信号を生成すると、減算時に、ＤＣ成分がキャンセルされ、適正なトラッキングエラー信号を生成することができる。その結果、安定したトラッキングサーボを実現できる。

請求項９の発明は、請求項３ないし６の何れか一項に記載の光ピックアップ装置を内蔵する光ディスク装置であって、前記２組のセンサー群の３つのセンサー領域のうち中央のセンサー領域を領域１、該領域１から前記分割線に直交する一方の方向にある領域を領域２、領域１から前記分割線に直交する他方の方向にある領域を領域３としたとき、前記２組のセンサー群のうち一方のセンサー群の領域１からの検出信号と他方のセンサー群の領域２および３からの検出信号を加算し、さらに、該加算の結果得られた２つの信号をそれぞれ減算することによってフォーカスエラー信号生成する手段と、前記２組のセンサー群のうち一方のセンサー群の領域２からの検出信号と他方のセンサー群の領域３からの検出信号を加算し、さらに、該加算の結果得られた２つの信号をそれぞれ減算することによってトラッキングエラー信号生成する手段を備えることを特徴とする。

本発明によれば、上記光ピックアップ装置の構成を利用しながら、ビームサイズ法によるフォーカスエラー信号の生成を行うことができ、且つ、トラッキングエラー信号のＤＣオフセットの抑制を図ることができる。

本発明によれば、簡易な構成にて円滑にフォーカスエラーの検出を行い得る光ピックアップ装置および光ディスク装置を提供することができる。また、上記に示した（１）ないし（３）の課題を解決することができる。

本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施形態は、本発明の一つの例示形態であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。

以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。

図１に実施の形態に係る光ピックアップ装置の構成を示す。なお、この光ピックアップ装置は、ＣＤ／ＤＶＤ／次世代ＤＶＤの互換型ピックアップとして用いられるものである。

この光ピックアップ装置は、３波長レーザ１０１と、λ／２板１０２と、光軸補正用回折格子１０３と、偏光ＢＳ（ビームスプリッタ）１０４と、コリメータレンズ１０５と、ミラー１０６と、波面補正用の液晶レンズ１０７、λ／４板１０８と、波長選択性の開口制限素子１０９と、対物レンズ１１０と、光学素子１１１と、光検出器１１２を備えている。

３波長レーザ１０１は、ＣＤ用のレーザ光（波長７８０ｎｍ）、ＤＶＤ用のレーザ光（波長６５５ｎｍ）、次世代ＤＶＤ用のレーザ光（波長４０８ｎｍ）をそれぞれ出射する３つのレーザ素子を同一ＣＡＮ内に収容している。ここで、それぞれのレーザ素子は一つの直線上に並ぶよう所定のギャップをおいて配置されている。また、各素子から出射されるレーザ光は互いに偏光面が平行となっている。なお、各レーザ素子の配置については後述する。

λ／２板１０２は、各波長のレーザ光の偏光面を９０度回転させるとともに、各波長のレーザ光が偏光ＢＳ１０４に対して全透過となるよう、光軸を軸とした回転位置が調整される。

光軸補正用回折格子１０３は、３波長レーザ１０１から出射されるレーザ光のうち、ＤＶＤ用レーザ光の光軸を、回折作用によって、次世代ＤＶＤ用レーザ光の光軸に整合させる。すなわち、光軸補正用回折格子１０３には、ＤＶＤ用レーザ光の光軸ずれを補正できるよう設計されたパターンが形成されている。なお、回折格子の構成および光軸ずれの補正作用については後述する。

偏光ＢＳ１０４は、３波長レーザ１０１からのレーザ光を全透過するとともに、ディスク１００からのレーザ光を全反射する。

コリメータレンズ１０５は、偏光ＢＳ１０４から入射された各波長のレーザ光を平行光に変換する。ここで、コリメータレンズ１０５は、たとえば、各波長のレーザ光に対し色消し効果を実現できるよう、アッベ数と曲率（球面）が調整された複数枚のレンズを貼り合わせて形成されている。

ミラー１０６は、偏光ＢＳ１０４からのレーザ光の光路を対物レンズ１１０方向に立ち上げる。

液晶レンズ１０７は、サーボ回路（図示せず）からのサーボ信号に応じて、レーザ光の波面状態を補正する。上述の如く、３波長レーザ１０１から出射される各波長のレーザ光は、コリメータレンズ１０５によって平行光とされている。これに対し、対物レンズ１１０が、たとえば、所定波長のレーザ光にのみ有限系となるよう設計されている場合には、当該波長のレーザ光の波面状態をそれに応じて補正する必要がある。液晶レンズ１０７は、かかる場合に、当該波長のレーザ光の波面状態が適正状態となるよう、当該波長のレーザ光に波面補正作用を付与する。

本実施の形態では、対物レンズ１１０は、ＤＶＤ用のレーザ光（波長６５５ｎｍ）と次世代ＤＶＤ用のレーザ光（波長４０８ｎｍ）に対しては無限系、ＣＤ用のレーザ光（波長７８０ｎｍ）に対しては有限系となるよう設計されている。したがって、液晶レンズ１０７は、ＣＤ用レーザ光を用いる場合に駆動され、ＣＤ用レーザ光の波面状態を、対物レンズ１１０の仕様に合うような波面状態に補正する。

なお、液晶レンズ１０７の具体的構成は、たとえば、特許第２８９５１５０号公報に記載されている。すなわち、液晶素子を光軸方向に挟むようにして同心リング状の透明電極を複数配するとともに、レーザ光の光軸が同心リング状の透明電極の中心を貫くよう液晶素子を配置する。この透明電極に電圧を印加することで、液晶素子の屈折率をリング状に相違せしめ、これにより、レーザ光の波面状態を湾曲させる。ここで、透明電極位置の屈折率は、印加する電圧の大きさによって調整できる。すなわち印加電圧を調整することによって、レーザ光の波面状態を適正状態に調整することができる。

λ／４板１０８は、コリメータレンズ１０５によって平行光に変換されたレーザ光（直線偏光）を円偏光に変換する。また、ディスク１００から反射されたレーザ光（円偏光）を、入射時の偏光方向に直交する直線偏光に変換する。したがって、ディスクから反射されたレーザ光は、偏光ビームＢＳ１０４によってほぼ全反射される。

開口制限素子１０９は、各ディスクの基板厚に応じてレーザ光の外周を遮光し、これにより、対物レンズ１１０に対する各レーザ光の開口数（ＮＡ）を調整する。すなわち、対物レンズ１１０の開口数は、ディスク毎の基板厚に応じて、あらかじめレーザ光毎に決められている。開口制限素子１０９は、ディスクの基板厚に対応する開口数となるようレーザ光の外周部を遮光し、各レーザ光を適正な有効径にて対物レンズ１１０に入射させる。

本実施の形態のように光ピックアップ装置がＣＤ／ＤＶＤ／次世代ＤＶＤ（基板厚０．６ｍｍ）互換用である場合には、ＣＤの基板厚（１．２ｍｍ）のみが他のディスクに比べて大きく、このためＣＤ用レーザ光のＮＡのみが他に比べて小さく設定さている。開口制限素子１０９は、ＣＤ用レーザ光のみ外周部を遮光し、対物レンズ１１０に対するＣＤ用レーザ光の有効径を調整する。これにより、ＣＤ用レーザ光の開口数を設定値に調整する。

なお、開口制限素子１０９としては、たとえば、回折素子を用いることができる。この回折素子には、レーザ光の外周部が入射する位置に波長選択性の回折パターンが形成されており、このパターンの回折作用によって、当該波長のレーザ光の外周部を発散させる。本実施の形態の場合には、ＣＤ用レーザ光（波長７８０ｎｍ）のみを回折させる回折パターンが、外周部入射位置に形成されている。これにより、ＣＤ用レーザ光の外周部が回折により発散され、中央部のみが対物レンズ１１０方向に導かれる。この他、開口制限素子１０９として、波長選択性のダイクロフィルタを用いることもできる。

対物レンズ１１０は、各波長のレーザ光を記録層上に適正に収束させるよう設計されている。対物レンズ１１０は、対物レンズアクチュエータ（図示せず）によって、フォーカス方向およびトラッキング方向に駆動される。すなわち、サーボ回路からのサーボ信号（トラッキングサーボ信号およびフォーカスサーボ信号）に応じて、フォーカス方向およびトラッキング方向に駆動される。なお、対物レンズアクチュエータの構成は、従来周知であるので、説明を省略する。

光学素子１１１は、偏光成分に応じてレーザ光を分離し、同時に、分離したそれぞれのレーザ光に、レンズ効果と、回折による分離効果を付与する。なお、光学素子１１１の詳細については追って詳述する。

光検出器１１２は、受光したレーザ光の強度分布から再生ＲＦ信号、フォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号を導出するためのセンサーパターンを有している。各センサーからの信号は、ディスク装置側の再生回路およびサーボ回路に出力される。なお、光検出器１１２のセンサーパターンおよびエラー信号の生成については追って詳述する。

図２に、３波長レーザ１０１の構成を示す。なお、同図（ｂ）は、同図（ａ）を右側から見た右側面図である。

図において、１０１ａ〜１０１ｃは、レーザ素子である。図示のとおり、レーザ素子１０１ａ〜１０１ｃは、出射口側から見て一直線上に並ぶよう、基体１０１ｄにマウントされている。ここで、各レーザ素子間の間隔は、レーザ素子１０１ａ（波長：６５５ｎｍ）から出射されるレーザ光が、上記光軸補正用回折格子１０３によって、レーザ素子１０１ｂから出射されるレーザ光（波長：４０８ｎｍ）の光軸に一致するよう回折される間隔に設定されている。

図３に、レーザ素子１０１ａ〜１０１ｃと光軸補正用回折格子１０３の関係を示す。

図示の如く、光軸補正用回折格子１０３には、レーザ光が入射する側の面に、ホログラム格子パターンが形成されている。なお、同図には、ステップ数＝３の格子パターンが示されている。ここで、格子ピッチをｐとすると、レーザ光の１次光の回折角θと波長λの関係は、
λ＝ｐ ｓｉｎθ …（１）
θ＝ｓｉｎ^-1λ／ｐ …（２）
と規定される。したがって、レーザ素子１０１ａからのレーザ光の光軸を光軸補正用回折格子１０３による回折にてレーザ素子１０１ｂからのレーザ光の光軸に一致させようとすると、レーザ素子間の発光点間隔ｄ１は、
ｄ１＝Ｌｔａｎθ１ …（３）
と規定されるから、レーザ素子１０１ａの出射波長λａと、光軸補正用回折格子１０３の格子ピッチｐから、レーザ素子間の発光点間隔ｄ１は、
ｄ１＝Ｌｔａｎ（ｓｉｎ^-1λａ／ｐ） …（４）
として設定される。従って、出射波長λａと発光点間隔ｄ１から単純光路長Ｌを求め、この位置に光軸補正用回折格子１０３を配置することにより、レーザ素子１０１ａから出射されるレーザ光（１次回折光）の光軸を、レーザ素子１０１ｂから出射されるレーザ光に整合させることができる。

図４に、各波長のレーザ光の光軸を示す。ＤＶＤ用レーザ光（波長：６５５ｎｍ）の光軸は、光軸補正用回折格子１０３によって次世代ＤＶＤ用レーザ光（波長：４０８ｎｍ）の光軸に整合され、その後、光検出器１１２までの光路において光軸の整合状態が保たれる。一方、ＣＤ用レーザ光（波長：７８０ｎｍ）の光軸は、全光路において次世代ＤＶＤ用レーザ光（波長：４０８ｎｍ）の光軸からずれている。したがって、ＣＤ用レーザ光は、他のレーザ光との間で光軸ずれが生じた状態のまま、光検出器１１２へ入射する。

次に、図５を参照して、光学素子１１１について説明する。

図示の如く、光学素子１１１は、偏光レンズ１１１ａと偏光ホログラム素子１１１ｂを重ね合わせることにより構成されている。このうち、偏光レンズ１１１ａは、入射されるレーザ光のうち特定の偏光成分（第１の偏光成分）にのみ収束レンズとしてのレンズ効果を与える。また、偏光ホログラム素子１１１ｂは、入射されるレーザ光のうち特定の偏光成分（第２の偏光成分）にのみ、回折作用と、±１次回折光の焦点位置がそれぞれ光軸方向に前後するようなレンズ効果を与える。すなわち、偏光ホログラム１１１ｂには、このような光学作用を付与するホログラムパターンが形成されている。

ここで、偏光レンズ１１１ａと偏光ホログラム素子１１１ｂは、第１の偏光成分の偏光方向と第２の偏光成分の偏光方向が互いに直交するようにして重ね合わせられている。そして、ディスク１００にて反射されたレーザ光の偏光方向が、第１の偏光成分の偏光方向と第２の偏光成分の偏光成分の両方に対して４５°となるようにして光路中に配置される。したがって、レーザ光は、光学素子１１１を透過することによって、均等な光量の第１の偏光成分と第２の偏光成分に分離され、同時に、第１の偏光成分には、偏光レンズ１１１ａによってレンズ効果が与えられ、また、第２の偏光成分には、偏光ホログラム素子１１１ｂによって回折作用と、±１次回折光の焦点位置がそれぞれ光軸方向に前後するようなレンズ効果が付与される。

なお、偏光ホログラム素子１１１ｂのホログラムパターンは、０次回折光の回折効率を０％とし、±１次回折光の回折効率を１００％とするようなパターンとされている。また、±１次回折光の分離方向は、０次回折光の光軸を挟んで対称で、且つ、ディスクのトラック方向に沿う方向となっている。

偏光レンズ１１１ａは、偏光ホログラム素子によって構成することができる。この場合、偏光ホログラム素子には、第１の偏光成分にのみレンズ効果を与えるホログラムパターンが形成される。

光検出器１１２には、偏光レンズ１１１ａによって収束されたレーザ光（第１の偏光成分）を受光するセンサー群と、偏光ホログラム素子１１１ｂによって分離された±１次回折光をそれぞれ受光する２組のセンサー群を保持している。ここで、各センサー群の光検出面は同一平面上に置かれている。すなわち、各センサー群の光検出面は、偏光ホログラム素子１１１ｂによって分離された±１次回折光（第２の偏光成分）のビームスポットが互いに略同一サイズとなる位置に置かれている。このとき、偏光レンズ１１１ａによって収束されたレーザ光（第１の偏光成分）は、偏光レンズ１１１ａによるレンズ効果によって、当該光検出面上に合焦せず、一定の広がりをもったビームスポットとなる。

図６に、光検出器１１２のセンサーパターンを示す。

図示の如く、光検出器１１２には、ＣＤ用レーザ光を受光するセンサー群Ａ１、Ｂ１、Ｃ１と、次世代ＤＶＤ用レーザ光を受光するセンサー群Ａ２、Ｂ２、Ｃ２と、ＤＶＤ用レーザ光を受光するセンサー群Ａ２、Ｂ３、Ｃ３が配されている。これらのうち、偏光レンズ１１１ａによって収束されたレーザ光（第１の偏光成分）は、４分割センサーＡ１、Ａ２によって受光され、偏光ホログラム素子１１１ｂによって分離された±１次回折光（第２の偏光成分）は、それぞれ、３分割センサーＢ１、Ｂ２、Ｂ３とＣ１、Ｃ２、Ｃ３によって受光される。

ここで、３分割センサーＢ１〜Ｂ３、Ｃ１〜Ｃ３は、ディスク１００のトラック方向に沿った２本の平行な分割線によって分割されている。したがって、分割線の方向は、偏光ホログラム素子１１１ｂによる±１次回折光の分離方向と同一方向となっている。

なお、上述した３波長レーザ１０１は、次世代ＤＶＤ用レーザ光（波長：４０８ｎｍ）のレーザ光とＣＤ用レーザ光（波長：７８０ｎｍ）のレーザ光の間の光軸ズレ方向が、光検出器１１２上において、３分割センサーＢ１〜Ｂ３、Ｃ１〜Ｃ３の分割線方向（トラック方向）に直交する方向となるようにして配置されている。ＣＤ用レーザ光を受光するセンサー群Ａ１、Ｂ１、Ｃ１は、次世代ＤＶＤ用レーザ光およびＤＶＤ用レーザ光を受光するセンサー群Ａ２、Ｂ２、Ｃ２およびＡ２、Ｂ３、Ｃ３から光軸ズレに応じた距離だけ離れた位置に配置されている。

同図（ｂ）に示すように、３波長レーザ１０１から次世代ＤＶＤ用レーザ光が出射されたとき、偏光レンズ１１１ａによって収束されたレーザ光（第１の偏光成分）は、４分割センサーＡ２によって受光され、偏光ホログラム素子１１１ｂによって分離された±１次回折光（第２の偏光成分）は、それぞれ、３分割センサーＢ２とＣ２によって受光される。

これに対し、３波長レーザ１０１からＤＶＤ用レーザ光が出射されたときには、レーザ波長が次世代ＤＶＤ用レーザ光よりも大きいため、上記（２）式から、±１次回折光の回折各θが大きくなる。このため、光検出面上における±１次回折光のスポット位置は、同図（ｂ）の場合よりも、４分割センサーＡ２の中心位置から離れる。この場合、同図（ｃ）に示すように、±１次回折光は、４分割センサーＡ２の中心位置からさらに離れた位置に配された３分割センサーＢ３とＣ３によってそれぞれ受光される。

また、３波長レーザ１０１からＣＤ用レーザ光が出射されたときには、次世代ＤＶＤ用レーザ光に対する光軸ズレの分だけ、光検出面上におけるレーザ光の照射位置ずれる。また、レーザ波長が大きい分、光検出面上における±１次回折光のスポット位置は、同図（ｃ）の場合よりも、４分割センサーの中心位置からさらに離れる。この場合、同図（ａ）に示すように、偏光レンズ１１１ａによって収束されたレーザ光（第１の偏光成分）は、光軸ズレに応じた距離だけ離れた位置に配された４分割センサーＡ１によって受光される。また、±１次回折光は、４分割センサーＡ１の中心位置から大きく離れた位置に配された３分割センサーＢ１とＣ１によってそれぞれ受光される。

図７に、光検出器１１２からの検出信号からフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号および再生ＲＦ信号を生成する演算回路の構成を示す。

なお、同図には、便宜上、次世代ＤＶＤ用のセンサー群（４分割センサーＡ２と、３分割センサーＢ２、Ｃ２）に対する演算回路のみを示してある。ＤＶＤ用センサー群（４分割センサーＡ２と、３分割センサーＢ３、Ｃ３）とＣＤ用センサー群（４分割センサーＡ１と、３分割センサーＢ１、Ｃ１）に対しても同様の構成をとることにより、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号および再生ＲＦ信号を生成することができる。

図示の如く、３分割センサーＢ２の中央のセンサー領域からの信号と３分割センサーＣ２の両端のセンサー領域からの信号を加算して信号Ｆ１を生成し、また、３分割センサーＣ２の中央のセンサー領域からの信号と３分割センサーＢ２の両端のセンサー領域からの信号を加算して信号Ｆ２を生成し、さらに、信号Ｆ１から信号Ｆ２を減算することにより、ビームサイズ法に従うフォーカスエラー信号を生成することができる。

また、３分割センサーＢ２の左端のセンサー領域からの信号と３分割センサーＣ２の右端のセンサー領域からの信号を加算して信号Ｔ１を生成し、３分割センサーＢ２の右端のセンサー領域からの信号と３分割センサーＣ２の左端のセンサー領域からの信号を加算して信号Ｔ２を生成し、さらに、信号Ｔ１から信号Ｔ２を減算することにより、トラッキングエラー信号を生成することができる。

なお、ここでは、信号Ｔ１と信号Ｔ２を算出する際に、各３分割センサーの両端のセンサー領域からの信号のうち、左右反対のセンサー領域からの信号を互いに足し合わせるようにしたが、これは、＋１次光と−１次光ではスポット上におけるビームパターン（トラックに応じた明暗領域の分布パターン）が反転することに起因するものである。すなわち、このように構成することにより、プッシュプル法に従ったトラキングエラー信号を生成することができる。

さらに、４分割センサーＡ２からの各センサー出力を加算することにより、再生ＲＦ信号が生成される。なお、４分割センサーＡ２からの出力は、この他、レーザ光の光軸調整に利用される。すなわち、次世代ＤＶＤ用レーザ光を発光させながら、４分割センサーＡ２の各分割領域からのセンサー出力をモニターし、各分割領域からのセンサー出力が均等となるよう、レーザ光の光軸と光検出器１１２の相対位置が微調整される。

最後に、図８を参照しながら、本実施の形態における効果を説明する。

（１）本実施の形態によれば、±１次回折光の分離方向を３分割センサーの分割線方向（ディスクのトラック方向）に一致させるようにしたことから、レーザ素子の温度変化等に起因してレーザ光に波長変動が生じ、これにより±１次回折光の分離角が変動しても、３分割センサー上における±１次回折光のスポット変位は、図８（ａ）に示すように分割線に平行な方向となり、各センサー領域に対するビームスポットの掛かり量は何ら変化しない。よって、波長変動が生じても、各センサー領域からの出力は変化せず、フォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号を適正に生成出力することができる。

（２）対物レンズにレンズシフトが生じても、図８（ｂ）に示すように、±１次回折光のスポットは、対応する３分割センサー上において同一方向にシフトするため、上記に示すトラッキングエラー信号の演算の際に、レンズシフトに基づくＤＣ成分がキャンセルされる。よって、トラッキングエラー信号のＤＣオフセットを抑制することができ、安定したトラッキングサーボを実現することができる。

（３）図５に示す如く、偏光レンズ１１１ａによって個別にレンズ効果を付与するようにしたことから、４分割センサー上におけるスポット形状に十分な広がりを持たせることができる。

（４）図６に示す如く、センサーパターンの簡素化・集積化を図ることができる。さらに、レーザ光の光軸ズレ方向を、３分割センサーの分割線方向ないし±１次回折光の分離方向に直交させることにより、ＣＤ用レーザ光のセンサーパターンを、次世代ＤＶＤおよびＤＶＤ用のセンサーパターンの隣に配置することができ、一つの光検出器上に全てのレーザ光に応じたセンサーパターンを効率よく配置することができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、他に種々の変更が可能であることは言うまでもない。

例えば、上記実施の形態では、図６に示すように、次世代ＤＶＤ用レーザ光（±１次回折光）を受光する３分割センサーＢ２、Ｃ２と、ＤＶＤ用レーザ光（±１次回折光）を受光する３分割センサーＢ３、Ｃ３を個別に配するようにしたが、図９に示すように、これらを一体化するようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、ＣＤ用レーザ光の光軸のみが他のレーザ光の光軸に対してずれているものとしたが、この他、全ての光軸を整合させ、あるいは、全ての光軸が整合されていないような形態とすることもできる。全ての光軸が整合している場合には、たとえば、センサーパターンを図１０のように構成することができる。このとき、３分割センサーＢ２の各センサー領域と、これに対応する３分割センサーＢ３の各センサー領域を一体化するようにしてもよく、あるいは、３分割センサーＢ３の各センサー領域を、ＤＶＤ用レーザ光を受光する領域と、ＣＤ用レーザ光を受光する領域に個別に分離するようにしてもよい。また、全ての光軸が整合していない場合には、図１１のように構成することができる。

さらに、上記実施の形態では、ＣＤ／ＤＶＤ／次世代ＤＶＤ用の互換型光ピックアップ装置を例示したが、ＣＤ／ＤＶＤ互換型、ＤＶＤ／次世代ＤＶＤ互換型など、他の互換型光ピックアップ装置にも適宜適用可能である。また、上記では、光軸補正用回折格子１０３を用いて光軸補正を行ったが、これ以外の補正素子を用いるようにしても良い。さらに、光軸補正素子は、光検出器１１２の直前に配置するようにしても良い。

本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

実施の形態に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図 実施の形態に係る３波長レーザの構成を示す図 実施の形態に係る光軸補正用回折格子の作用を説明する図 実施の形態に係る各波長のレーザ光の光軸を示す図 実施の形態に係る光学素子の構成および作用を説明する図 実施の形態に係る光検出器のセンサーパターンを示す図 実施の形態に係る演算回路の構成を示す図 実施の形態の効果について説明する図 実施の形態に係るセンサーパターンの変更例を示す図 実施の形態に係るセンサーパターンの変更例を示す図 実施の形態に係るセンサーパターンの変更例を示す図 従来例に係る光ピックアップ装置の構成を示す図 従来例に係る光ピックアップ装置の構成を示す図

符号の説明

１０１ ３波長レーザ
１１１ 光学素子
１１１ａ 偏光レンズ
１１１ｂ 偏光ホログラム素子
１１２ 光検出器

Claims (9)

1. 記録媒体からのレーザ光を受光する光検出器と、該光検出器と対物レンズの間に配されるとともに前記記録媒体のレーザ光を分離して前記光検出器に導く光学素子とを備え、
   前記光学素子は、前記レーザ光のうち第１の偏光成分にレンズ効果を付与する第１の光学手段と、前記第１の偏光成分とは異なる第２の偏光成分を回折により分離するとともに分離された回折光に光軸方向に前後する焦点位置を与える第２の光学手段を具備する、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 請求項１において、
   前記光検出器は、前記第１の偏光成分を受光する第１のセンサー手段と、前記分離された回折光を受光する第２のセンサー手段とを有し、これら第１のセンサー手段と第２のセンサー手段の光検出面が同一平面上に配置されている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
3. 請求項２において、
   前記第２のセンサー手段は、前記分離された±１次回折光をそれぞれ受光する２組のセンサー群を具備するとともに、それぞれのセンサー群はトラック方向に沿う２本の平行な分割線によって分割された３つのセンサー領域を備え、該３つのセンサー領域のうち中央のセンサー領域の幅方向中央に前記±１次回折光のビームスポットの中心が位置づけられるよう、前記センサー群と前記±１次回折光の光軸が位置調整されている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
4. 請求項３において、
   前記第１のセンサー手段は、前記２組のセンサー群の間に配置されており、
   前記第２の光学手段は、前記第１のセンサー手段を前記２組のセンサー群の間に配置できるようにして前記±１次回折光を分離する、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
   
5. 請求項３または４において、
   前記第２の光学手段は、前記回折によるレーザ光の分離方向が前記トラック方向に沿うよう位置調整されている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
6. 請求項３ないし５の何れかにおいて、
   数種のレーザ光を出射するレーザ手段を備え、前記レーザ光の光軸ズレ方向と前記第２の分離手段によるレーザ光の分離方向が互いに略直交するよう、前記第２の分離手段の位置が調整されている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
7. 請求項３ないし６の何れか一項に記載の光ピックアップ装置を内蔵する光ディスク装置であって、
   前記２組のセンサー群の３つのセンサー領域のうち中央のセンサー領域を領域１、該領域１から前記分割線に直交する一方の方向にある領域を領域２、領域１から前記分割線に直交する他方の方向にある領域を領域３としたとき、
   前記２組のセンサー群のうち一方のセンサー群の領域１からの検出信号と他方のセンサー群の領域２および３からの検出信号を加算し、さらに、該加算の結果得られた２つの信号をそれぞれ減算することによってフォーカスエラー信号生成する手段を備える、
   ことを特徴とする光ディスク装置。
8. 請求項３ないし６の何れか一項に記載の光ピックアップ装置を内蔵する光ディスク装置であって、
   前記２組のセンサー群の３つのセンサー領域のうち中央のセンサー領域を領域１、該領域１から前記分割線に直交する一方の方向にある領域を領域２、領域１から前記分割線に直交する他方の方向にある領域を領域３としたとき、
   前記２組のセンサー群のうち一方のセンサー群の領域２からの検出信号と他方のセンサー群の領域３からの検出信号を加算し、さらに、該加算の結果得られた２つの信号をそれぞれ減算することによってトラッキングエラー信号生成する手段を備える、
   ことを特徴とする光ディスク装置。
9. 請求項３ないし６の何れか一項に記載の光ピックアップ装置を内蔵する光ディスク装置であって、
   前記２組のセンサー群の３つのセンサー領域のうち中央のセンサー領域を領域１、該領域１から前記分割線に直交する一方の方向にある領域を領域２、領域１から前記分割線に直交する他方の方向にある領域を領域３としたとき、
   前記２組のセンサー群のうち一方のセンサー群の領域１からの検出信号と他方のセンサー群の領域２および３からの検出信号を加算し、さらに、該加算の結果得られた２つの信号をそれぞれ減算することによってフォーカスエラー信号生成する手段と、
   前記２組のセンサー群のうち一方のセンサー群の領域２からの検出信号と他方のセンサー群の領域３からの検出信号を加算し、さらに、該加算の結果得られた２つの信号をそれぞれ減算することによってトラッキングエラー信号生成する手段を備える、
   ことを特徴とする光ディスク装置。

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