JP4841401B2 - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Description

本発明は、波長の異なる第１レーザ光及び第２レーザ光を光ディスクに導く往路上の共通光路に配置される回折格子により前記第１レーザ光及び第２レーザ光をそれぞれ回折させて回折光を光ディスクに照射する光ピックアップ装置に関し、特に、回折格子に第１レーザ光に対して回折作用を有する第１格子が形成されると共に、第２レーザ光に対して回折作用を有する第２格子が形成される光ピックアップ装置に関する。

ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ(Digital Versatile Disc)等の光ディスクに対してレーザ光を用いて光学的に信号の記録再生を行う光ピックアップ装置において、ディスクに照射されるレーザ光をディスクの信号層に合焦させるフォーカス制御は非点収差法及びその応用の差動非点収差法が主流となっている。

一方、ディスクに照射されるレーザ光をディスクの信号トラックに追従させるトラッキング制御には、ディスクの規格方式に対応させて３ビーム法、プッシュプル法、位相差法及びその応用のいずれかが採用されている。

記録再生のＣＤ各種及びＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ±Ｒ/ＲＷに対応した光ピックアップ
装置は実例として、例えば、フォーカス制御方式は記録再生のＣＤ各種に非点収差法、記録再生のＤＶＤ各種に非点収差法の応用形の差動非点収差法を採用し、トラッキング制御方式はＤＶＤ−ＲＯＭに位相差法、ＤＶＤ±Ｒ/ＲＷ及びＣＤにプッシュプル法の応用形
の差動プッシュプル法を採用する。

フォーカス制御の基本形及び応用形の非点収差法を採用する場合、ディスクからの反射レーザ光に非点収差を発生させるアナモフィックレンズや光軸に対して傾けて配置された平行平板などの非点収差発生光学系を備えると共に、非点収差の発生方向に対してそれぞれ４５°の角度を有する互いに直交する２つの分割線により４分割される受光領域を備える光検出器が用いられる。

一方、フォーカス制御方式の差動非点収差法、トラッキング制御方式の差動プッシュプル法あるいは３ビーム法は、ディスクに照射するレーザ光として３ビームを必要とするので、これらの方式を採用する光ピックアップ装置においては、周知の如く、半導体レーザから出射されるレーザ光を回折して０次光及び±１次回折光の３ビームに分離するべく回折格子を備えると共に、これら３ビームがディスクにより反射された３ビームの反射レーザ光をそれぞれ受光する３つの受光部を備える光検出器が用いられる。

ところで、光ピックアップ装置としては、ＣＤの記録密度に適した波長のレーザ光及びＤＶＤの記録密度に適した波長のレーザ光の相違する少なくとも２種類のレーザ光を発光するマルチレーザユニットを用いて光学経路を簡略化することが行われている。このマルチレーザユニットは、単一のレーザチップにより、あるいは各々別々に形成された複数のレーザチップを単一の半導体ベースに設置することにより波長の相違する複数のレーザ光をそれぞれ発光する複数のレーザ発光点を備えている。

このようなマルチレーザユニットが用いられる光ピックアップ装置としては、３ビームを形成するために光ディスクに導く往路上に２波長対応のマルチレーザユニットが発光する波長の相違する第１レーザ光及び第２レーザ光に対してそれぞれ別の格子を形成して各レーザ光の波長に対応させた２波長対応の回折格子が配置されている。２波長対応の回折
格子は、第１レーザ光及び第２レーザ光に対してそれぞれ別の格子を形成するので、回折効率や回折角度などの点で光学設計上有利である。その為、マルチレーザユニットを用いた場合、このレーザユニットから発光される全てのレーザ光の各波長に対して最適設計された複数波長対応の回折格子を使用することが好ましい。（特許文献１参照）
特開２００３−１６２８３１号公報

しかしながら、上述の複数波長対応の回折格子を使用すると、マルチレーザユニットから発光される第１レーザ光及び第２レーザ光が前記回折格子のいずれの格子も通過することになるので、回折格子を通過させるレーザ光に対応していない格子において不要な回折光が発生する。その為、不要な回折光の不要回折光スポットが光検出器の受光領域上に投影され、３ビームのメインビームの前方及び後方にそれぞれ位置する前方サブビーム及び後方サブビーム（一般的に±１次回折光）に対応する受光領域上の各サブ受光部から得られる受光出力を乱す要因となった。

ＣＤ及びＤＶＤに対応した光ピックアップ装置であり、マルチレーザユニットがＣＤに適合する赤外波長帯７６５ｎｍ〜８０５ｎｍのレーザ光を発光すると共に、ＤＶＤに適合する赤色波長帯６４５ｎｍ〜６７５ｎｍのレーザ光を発光する場合、ＣＤ及びＤＶＤに対応した２波長対応の回折格子を使用すると、ＣＤ用のレーザ光が回折格子のＤＶＤ対応の格子を通過した場合に不要回折光スポットがＣＤ用受光領域の各サブ受光部のメイン受光部側の位置に投影されることにより前記各サブ受光部から得られる受光出力が乱される影響が大きかった。特に、マルチレーザユニットを用いた場合、マルチレーザユニットから発光される各レーザ光に対応させた各受光領域を光検出器に形成しており、前記各受光領域の各受光部の位置がマルチレーザユニットの各レーザ発光点の位置に対応して制約を受け、不要回折光スポットが各受光領域の各サブ受光部から得られる受光出力に与える影響が顕著であった。

本発明は、長波長側波長の第１レーザ光が発光される際にこの第１レーザ光における光ディスクにより反射される反射光を受光する光検出器の第１受光領域に第１レーザ光のメインビーム、前方サブビーム及び後方サブビームにおける各反射光をそれぞれ受光するメイン受光部、前方サブ受光部及び後方サブ受光部を設けると共に、第１レーザ光と相違する短波長側波長の第２レーザ光が発光される際にこの第２レーザ光における光ディスクにより反射される反射光を受光する光検出器の第２受光領域に第２レーザ光のメインビーム、前方サブビーム及び後方サブビームにおける各反射光をそれぞれ受光するメイン受光部、前方サブ受光部及び後方サブ受光部を設け、かつ前記第１受光領域におけるメイン受光部、前方サブ受光部及び後方サブ受光部を前記第２受光領域におけるメイン受光部、前方サブ受光部及び後方サブ受光部に比べて面積を小さく設定し、回折格子に第１レーザ光に対して回折作用を有する第１格子を形成すると共に、第２レーザ光に対して回折作用を有する第２格子を形成し、第１レーザ光が前記第２格子を通過する際に生じる不要回折光が前記第１受光領域上に投影される第１レーザ光の不要回折光スポットを略回避する位置に第１受光領域の前方サブ受光部及び後方サブ受光部を形成するべく前記第１格子のピッチを設定すると共に、第２レーザ光が前記第１格子を通過する際に生じる不要回折光が前記第２受光領域上に投影される第２レーザ光の不要回折光スポットを略回避する位置に第２受光領域の前方サブ受光部及び後方サブ受光部を形成するべく前記第２格子のピッチを設定している。これにより第１受光領域の前方サブ受光部及び後方サブ受光部を外して前記第１レーザ光の不要回折光スポットが投影されるようにすると共に、第２受光領域の前方サブ受光部及び後方サブ受光部を外して前記第２レーザ光の不要回折光スポットが投影されるようにしている。

本発明の光ピックアップ装置に依れば、第１レーザ光が回折格子の第１レーザ光とは相違する波長の第２レーザ光に適合させた第２格子を通過する際に生じる不要回折光が光検出器の第１受光領域上に投影される第１レーザ光の不要回折光スポットを略回避する位置に第１受光領域の前方サブ受光部及び後方サブ受光部が配置されることになると共に、第２レーザ光が第１レーザ光に適合させた第１格子を通過する際に生じる不要回折光が光検出器の第２受光領域上に投影される第２レーザ光の不要回折光スポットを略回避する位置に第２受光領域の前方サブ受光部及び後方サブ受光部が配置されることになるので、前記第１レーザ光の不要回折光スポットが前記第１受光領域の前方サブ受光部及び後方サブ受光部を外れて投影されようになり、これらの各サブ受光部から得られる受光出力が前記第１レーザ光の不要回折光スポットにより乱されるのが防止され、前記第２レーザ光の不要回折光スポットが前記第２受光領域の前方サブ受光部及び後方サブ受光部を外れて投影されようになり、これらの各サブ受光部から得られる受光出力が前記第２レーザ光の不要回折光スポットにより乱されるのが防止される。
特に、長波長側の第１レーザ光に対応する第１受光領域における各受光部を短波長側の第２レーザ光に対応する第２受光領域における各受光部に比べて面積を小さく設定しているので、第１受光領域における各サブ受光部から得られる各受光出力に第１レーザ光の不要回折光スポットの影響を減らすのに有効である。

この場合、信号トラックのピッチが広い光ディスクに適合する長波長側のレーザ光に対
応する受光領域において回折格子の短波長側のレーザ光に適合する格子により回折された長波長側のレーザ光の不要回折光に起因する不要回折光スポットが及ぼす影響が大きいことが確認されているので、一方の波長のレーザ光のみに対して不要回折光スポットに対する悪影響を対策する場合は長波長側のレーザ光に対して対策することにより効率的である。波長の異なる各レーザ光に対してそれぞれ不要回折光スポットに対する悪影響を対策すれば、性能的にはより好ましい。

また、波長の異なる各レーザ光に対応する各受光領域を備える単一の光検出器の場合、この光検出器を配置する位置及び各受光領域の配置位置の自由度が小さいので、不要回折光スポットに対する悪影響が大きくなる傾向にあるが、本発明の光ピックアップ装置に依れば、単一の光検出器を採用する場合でも不要回折光スポットにより光検出器の各サブ受光部の受光出力が乱されるのが防止出来る。

また、回折格子に第１レーザ光に対して有効に回折作用を発生させる第１格子と、第２レーザ光に対して有効に回折作用を発生させる第２格子とを一体的に設けているので、回折格子を設置するのに有利である。

また、第１格子及び第２格子のうち、少なくとも一方を前方サブビーム及び後方サブビームにおいてそれぞれ一部に逆相となる位相シフトを発生させて光ディスクの同一信号トラック上に照射すべく回折する位相シフト格子とすることにより少なくとも一方のレーザ光におけるメインビーム、前方サブビーム及び後方サブビームの配列間隔及び信号トラックに対する配列角度を考慮する必要がないので、第１レーザ光及び第２レーザ光のそれぞれのメインビーム、前方サブビーム及び後方サブビームの間隔を設定する際の自由度が高く、第１受光領域及び第２受光領域のそれぞれの前方サブ受光部及び後方サブ受光部の配置位置を設定する際に有利である。

図１は本発明に係る光ピックアップ装置の一実施例を示す光学配置図であり、この光ピックアップ装置は、ＣＤ及びＤＶＤに対応する構成となっている。

レーザユニット１は同一半導体基板上にＣＤに適した赤外波長帯７６５ｎｍ〜８０５ｎｍの第１波長、例えば７８２ｎｍの第１レーザ光を発光する第１発光点２と、ＤＶＤに適した赤色波長帯６４５ｎｍ〜６７５ｎｍの第２波長、例えば６５５ｎｍの第２レーザ光を発光する第２発光点３とを有するレーザダイオードにより構成され、ＣＤ記録再生及びＤＶＤ記録再生に適合する２波長のレーザ光を発光する、いわゆるマルチレーザユニットになっている。

レーザユニット１の第１発光点２及び第２発光点３からそれぞれ出射される第１レーザ光及び第２レーザ光は、それぞれ２波長対応の３ビーム分離用回折格子４により差動プッシュプル法のトラッキング制御及び差動非点収差法のフォーカス制御に使用される±１次回折光を形成するべく回折され、その後、カップリングレンズ５により広がり角が調整されてプレート型の偏光ビームスプリッタ６の偏光フィルタ面により反射される。

偏光ビームスプリッタ６により反射されたレーザ光は、コリメータレンズ７より平行光になされた後、１／４波長板８を通過して円偏光に変換されて、更に、反射ミラー９によ
り光軸が折曲されて対物レンズ１０に入射され、該対物レンズ１０により収束されてディスクＤに照射される。

対物レンズ１０は、各光ディスクに使用する波長の各レーザ光をそれぞれの光学特性に合わせて回折する回折格子（図示せず）が入射面に光軸を中心として輪帯状に形成され、この回折格子により回折される所定次数の回折光が各光ディスクに対して球面収差を補正して適切に集光作用を有するように設計される。

このような光学系によりレーザユニット１の第１発光点２及び第２発光点３からそれぞれ発光されるＣＤ用の第１レーザ光及びＤＶＤ用の第２レーザ光は、単一の対物レンズ１０に入射され、該対物レンズ１０をフォーカス方向及びトラッキング方向に駆動することによりディスクＤの信号層に合焦されると共に、所定の信号トラックに追従されるように照射される。

ディスクＤの信号層により変調されて反射されたレーザ光は対物レンズ１０に戻り、来た光路を経由して戻されて偏光ビームスプリッタ６に至る。この偏光ビームスプリッタ６に戻されるレーザ光は、ディスクＤへの往路と復路で１／４波長板８を２度通過するので、前記偏光ビームスプリッタ６に戻されたレーザ光は偏光方向が１／２波長回転されている。その為、ディスクＤへの往路ではｓ偏光であったレーザ光がｐ偏光となって偏光ビームスプリッタ６に入射される。

したがって、前記偏光ビームスプリッタ６に戻されたレーザ光は、偏光フィルタ面を透過し、前記偏光ビームスプリッタ６を透過する際に発生される有害な非点収差を補正すべく傾けて配置された第１平行平板１１を透過し、更に第２平行平板１２によりディスクＤに照射されるレーザ光のフォーカスエラー成分となる非点収差が付与されると共に、偏光ビームスプリッタ６及び第１平行平板１１により発生されるコマ収差を補正されて光検出器１３に導かれる。

前記光検出器１３には、図２に示す如く、同一受光面にＣＤの記録再生に用いられるＣＤ受光領域２１及びＤＶＤの記録再生に用いられるＤＶＤ受光領域２２が並べて形成されており、ＣＤ受光領域２１にはそれぞれＣＤ用の第１レーザ光の３ビーム、すなわち０次光のメインビームとこのメインビームの前後に配置される±１次回折光の前方サブビーム及び後方サブビームにそれぞれ対応してメイン受光部２１ａ、前方サブ受光部２１ｂ及び後方サブ受光部２１ｃが形成されており、ＤＶＤ受光領域２２にはそれぞれＤＶＤ用の第２レーザ光の３ビーム、すなわち０次光のメインビームとメインビームの前後に配置される±１次回折光の前方サブビーム及び後方サブビームにそれぞれ対応してメイン受光部２２ａ、前方サブ受光部２２ｂ及び後方サブ受光部２２ｃが形成されている。

ＣＤ受光領域２１の各受光部間距離はＣＤの信号面上における３ビームの各光スポットの間隔に対応し、ＤＶＤ受光領域２２の各受光部間距離はＤＶＤの信号面上における３ビームの各光スポットの間隔に対応する。

前記光検出器１３におけるＣＤ受光領域２１のメイン受光部２１ａ、前方サブ受光部２１ｂ及び後方サブ受光部２１ｃとＤＶＤ受光領域２２のメイン受光部２２ａ、前方サブ受光部２２ｂ及び後方サブ受光部２２ｃとは、それぞれ十字状に４分割されてそれぞれ４つのセグメントにより構成されている。前記ＣＤ受光領域２１のメイン受光部２１ａ、前方サブ受光部２１ｂ及び後方サブ受光部２１ｃには、レーザユニット１から出射された第１レーザ光が光ディスクに照射される際にそれぞれ各受光部の分割線の向きに対して有効なフォーカスエラー成分及びトラッキングエラー成分を含んだ受光スポットが受光され、前記ＤＶＤ受光領域２２のメイン受光部２２ａ、前方サブ受光部２２ｂ及び後方サブ受光部
２２ｃには、レーザユニット１から出射された第２レーザ光が光ディスクに照射される際にそれぞれ各受光部の分割線の向きに対して有効なフォーカスエラー成分及びトラッキングエラー成分を含んだ受光スポットが受光される。

その為、ＣＤ受光領域２１のメイン受光部２１ａ、前方サブ受光部２１ｂ及び後方サブ受光部２１ｃを構成する各セグメントから得られる各受光出力を各種信号を得る所定の演算式に基づいて演算することによりＣＤの記録再生時のメイン情報信号、フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号が得られる。

一方、ＤＶＤ受光領域２２のメイン受光部２２ａ、前方サブ受光部２２ｂ及び後方サブ受光部２２ｃを構成する各セグメントから得られる各受光出力を各種信号を得る所定の演算式に基づいて演算することによりＤＶＤの記録再生時のメイン情報信号、フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号、あるいはチルトエラー信号が得られる。

ところで、図３に示す如く、回折格子４はレーザユニット１から出射される第１レーザ光に対して回折作用を有する第１格子４ａが形成される第１回折格子部材４１と、第２レーザ光に対して回折作用を有する第２格子４ｂが形成される第２回折格子部材４２とが直接接着されて一体化されている。この場合、一体化された際に第１格子４ａ及び第２格子４ｂがそれぞれ表裏の面となるように格子が形成されていない面同士を合わせるように第１回折格子部材４１と第２回折格子部材４２とを接着する。また、第１回折格子部材４１及び第２回折格子部材４２を成型時から一体化した基材としてこの基材の表裏にそれぞれ第１格子４ａ及び第２格子４ｂを直接形成して回折格子４を構成することも好適である。

あるいは、図４に示す如く、回折格子４は第１回折格子部材４１と第２回折格子部材４２とが光路用の孔４３が形成された変形円筒状のホルダ４０の各面にそれぞれ接着されて一体化されている。この場合、第１回折格子部材４１と第２回折格子部材４２とが直接接しないので、格子が形成される側をどちらに配置させる設計でも良い。

ここで、第２格子４ｂは、前方サブビーム及び後方サブビームにおいてそれぞれ互いに逆相となる光スポットの各領域を均等に光ディスクの同一信号トラック上に照射すべく位相シフトを発生させて回折する位相シフト格子である。一方、第１格子４ａは、各サブビームに位相シフトを発生させない一般的な回折作用を有する。

回折格子４の第１格子４ａにより回折されて光ディスク上に照射されるＣＤ用の第１レーザ光のメインビーム、前方サブビーム及び後方サブビームにおけるメインスポットＳｍ１、前方サブスポットＳｆ１及び後方サブスポットＳｒ１は、図５に示す如く、信号トラックに対して所定の角度θを有して光ディスクに配置され、この角度θと各スポットの間隔ｉ１によりメインスポットＳｍ１が信号トラックＴｎ上にオントラックされる状態で前方サブスポットＳｆ１及び後方サブスポットＳｒ１がそれぞれ前記信号トラックＴｎと内周側の信号トラックＴ（ｎ−１）との中間及び前記信号トラックＴｎと外周側の信号トラックＴ（ｎ＋１）との中間に配置される。

一方、回折格子４の第２格子４ｂにより回折されて光ディスク上に照射されるＤＶＤ用の第２レーザ光のメインビームＳｍ２、前方サブビームＳｆ２及び後方サブビームＳｒ２におけるメインスポットＳｍ２、前方サブスポットＳｆ２及び後方サブスポットＳｒ２は、図６に示す如く、信号トラック上に１列に並ぶように光ディスクに配置され、各スポットの間隔ｉ２に無関係にメインスポットＳｍ２が信号トラックＴ上にオントラックされる状態で前方サブスポットＳｆ２及び後方サブスポットＳｒ２がそれぞれ前記信号トラックＴ上にオントラックされるように配置される。そして、前記第２格子４ｂは信号トラック方向に２分割して一方の領域に対して他方の領域を通過したレーザ光を逆相、すなわち、
１８０度の位相シフトを発生させるように構成されている。その為、前方サブスポットＳｆ２及び後方サブスポットＳｒ２は第２格子４ｂに形成される位相シフト領域のためにそれぞれ信号トラックと直交する方向に２つ並んで形成される互いに逆相のツインスポットとして投影される。

ところで、光検出器１３におけるＣＤ受光領域２１のメイン受光部２１ａ、前方サブ受光部２１ｂ及び後方サブ受光部２１ｃの各一方の分割線はＣＤの信号トラックの方向に一致されている。その為、各受光部における前記分割線により分割される半分半分の各領域にある各セグメントからの各受光出力を合算したそれぞれの領域の各合算受光出力の差分を演算することにより各受光部ごとに各プッシュプル信号が得られ、これらの各プッシュプル信号を用いて差動プッシュプル信号を演算して差動プッシュプル法に基づくトラッキングエラー信号が得られる。

一方、光検出器１３におけるＤＶＤ受光領域２２のメイン受光部２２ａ、前方サブ受光部２２ｂ及び後方サブ受光部２２ｃとの各一方の分割線はＤＶＤの信号トラックの方向に一致されている。その為、ＣＤ受光領域２１と同様に各受光部における前記分割線により分割される半分半分の各領域にある各セグメントからの各受光出力を合算したそれぞれの領域の各合算受光出力の差分を演算することにより各受光部ごとに各プッシュプル信号が得られ、これらの各プッシュプル信号を用いて差動プッシュプル信号を演算して差動プッシュプル法に基づくトラッキングエラー信号が得られる。

ところで、レーザユニット１から出射される第１レーザ光及び第２レーザ光のいずれも回折格子４の第１格子４ａ及び第２格子４ｂを通過し、回折格子４を通過するレーザ光に対応していない格子において無視できない不要な回折光（通常±１次回折光）が発生し、その不要な回折光の不要回折光スポットＳｕ１，Ｓｕ２が光検出器の受光領域上に投影されることになる。

前記光検出器１３のＣＤ受光領域２１の各受光部及びＤＶＤ受光領域２２の各受光部の配置は、図２のとおりであり、ＣＤ用の第１レーザ光がＤＶＤに対応する第２格子４ｂを通過する際に生じる不要回折光がＣＤ受光領域２１上に投影される不要回折光スポットＳｕ１，Ｓｕ２を回避する位置にＣＤ受光領域２１の前方サブ受光部２１ｂ及び後方サブ受光部２１ｃが配置されるように第１レーザ光を回折すべくＣＤに対応する第１格子４ａが設定されている。

この場合、ＤＶＤ用の第２レーザ光がＤＶＤに対応する第２格子４ｂを通過する際に発生される所望の０次回折光及び±１次回折光がそれぞれＤＶＤ受光領域２２上に投影される回折光スポットの間隔、すなわちＤＶＤ受光領域２２のメイン受光部２２ａ、前方サブ受光部２２ｂ及び後方サブ受光部２２ｃがそれぞれ配置される間隔ｄ２にＣＤ用の第１レーザ光の波長７８２ｎｍとＤＶＤ用の第２レーザ光の波長６５５ｎｍとの比率＝７８２／６５５＝約１．１９を乗じた値に略等しいｄ２’の間隔で±１次回折光の各不要回折光スポットＳｕ１，Ｓｕ２が投影されることになる。

したがって、この各不要回折光スポットＳｕ１，Ｓｕ２を回避するように、回折格子４の第１格子４ａを設定してＣＤ受光領域２１の前方サブ受光部２１ｂ及び後方サブ受光部２１ｃは配置されており、また、前方サブ受光部２１ｂ及び後方サブ受光部２１ｃの各面積をＤＶＤ受光領域２２の前方サブ受光部２２ｂ及び後方サブ受光部２２ｃの各面積に比べて小さく設定しており、この面積を加味してＣＤ受光領域２１の前方サブ受光部２１ｂ及び後方サブ受光部２１ｃを配置する位置が設定されている。

尚、光検出器１３上において、ＣＤ用の第１レーザ光とＤＶＤ用の第２レーザ光とでは
対物レンズに有効な開口径の違いにより同一割合のレーザ強度において第２レーザ光の受光スポットの有効径に比べて第１レーザ光の受光スポットの有効径が小さくなるので、ＣＤ受光領域２１の各受光部がＤＶＤ受光領域２２の各受光部に比べて小さい面積とすることは合理的である。

図１に示す光ピックアップ装置の光学系において、光学倍率を往路及び復路とも例えば６倍に設定し、ＤＶＤ受光領域２２のメイン受光部２２ａと前方サブ受光部２２ｂ及び後方サブ受光部２２ｃとの間隔ｄ２を１３５μｍとした場合、ＣＤ用の第１レーザ光がＤＶＤに対応する第２格子４ｂを通過する際に発生される±１次回折光の各不要回折光スポットのＣＤ受光領域２１のメイン受光部２１ａの中心からの間隔ｄ２’は１３５μｍ×（７８２／６５５＝）１．１９＝約１６１μｍとなる。

したがって、この各不要回折光スポットがＣＤ受光領域２１の前方サブ受光部２１ｂ及び後方サブ受光部２１ｃに受光されるのを回避するために、前記各不要回折光スポットのメイン受光部２１ａの中心からの間隔ｄ２’＝約１６１μｍに不要回折光スポットの半径を考慮し、回折格子４の第１格子４ａを設定してＣＤ受光領域２１のメイン受光部２２ａと前方サブ受光部２２ｂ及び後方サブ受光部２２ｃとの間隔、及びＣＤ受光領域２１の各受光部のサイズが設定されている。

ＤＶＤ受光領域２２のメイン受光部２２ａ、前方サブ受光部２２ｂ及び後方サブ受光部２２ｃの各受光部の大きさを各受光部に受光される受光スポット径に基づいて例えば９０μｍ×９０μｍに設定される。ＣＤ受光領域２１の各受光部に受光される第１レーザ光に基づく各受光スポット径はＤＶＤ用の第２レーザ光に対してＤＶＤの開口径、例えば０．６６に対するＣＤの開口径、例えば０．５１の比である０．５１／０．６６＝約０．７７と想定できる。その為、ＣＤ受光領域２１の各受光部のサイズは、ＤＶＤの開口径に対するＣＤの開口径の比である約０．７７をＤＶＤ受光領域２２の各受光部のサイズ９０μｍ×９０μｍに乗じた値の６９μｍ×６９μｍで受光スポット径に対する各受光部サイズの割合がＤＶＤ受光領域２２とＣＤ受光領域２１とで略等しくなる。各受光部のサイズが小さくなると、各受光部の各セグメントにおける受光感度の点やフォーカス制御用の非点収差による受光スポットの変形への対応の点で不利であるので、ＣＤ受光領域２１の各受光部のサイズを５〜６％程度上乗せして例えば７３μｍ×７３μｍにする。但し、不要回折光スポットに対する影響度はＣＤ受光領域２１の各受光部のサイズを小さくした方が有利であるので、ＣＤ受光領域２１の各受光部のサイズは前述の不利な点との兼ね合いで設定され、ＤＶＤ受光領域２２の各受光部のサイズを基準にしてＤＶＤの開口径に対するＣＤの開口径の比の±１０％程度以下が適当である。

このようにＤＶＤ受光領域２２のメイン受光部２２ａと前方サブ受光部２２ｂ及び後方サブ受光部２２ｃとの間隔ｄ２を１３５μｍとすると共に、ＤＶＤ受光領域２２の各受光部のサイズを９０μｍ×９０μｍとし、ＣＤ受光領域２１の各受光部のサイズを７３μｍ×７３μｍとした場合において、ＣＤ受光領域２１のメイン受光部２１ａと前方サブ受光部２１ｂ及び後方サブ受光部２１ｃとの間隔ｄ１を２２０μｍとすると、図２に示す如く、ＣＤ用の第１レーザ光がＤＶＤに対応する第２格子４ｂを通過する際に発生される±１次回折光の各不要回折光スポットＳｕ１，Ｓｕ２を外側に略回避した位置及びサイズにＣＤ受光領域２１の前方サブ受光部２１ｂ及び後方サブ受光部２１ｃが形成されることになる。

ＤＶＤ受光領域２２のメイン受光部２２ａと前方サブ受光部２２ｂ及び後方サブ受光部２２ｃとの間隔ｄ２を基準にしたＣＤ受光領域２１のメイン受光部２１ａと前方サブ受光部２１ｂ及び後方サブ受光部２１ｃとの間隔ｄ１の割合である受光部間距離比ｄ１／ｄ２をｘ軸にとってＣＤ受光領域２１の前方サブ受光部２１ｂ及び後方サブ受光部２１ｃにお
ける全てのセグメントからの受光出力の総和Ｐｓを基準にした各不要回折光スポットＳｕ１，Ｓｕ２の合成不要回折光量Ｐｕの割合である不要回折光量率Ｐｕ／Ｐｓ（％）をｙ軸にとって表したグラフを図７に示す。図７において、ＤＶＤ受光領域２２の各受光部のサイズは９０μｍ×９０μｍとし、ＣＤ受光領域２１の各受光部のサイズは７３μｍ×７３μｍとした場合でシミュレーションしており、黒丸印は対物レンズ１０をトラッキング方向にシフトさせていない状態を示し、三角印は対物レンズ１０をトラッキング方向に０．３ｍｍシフトさせた状態を示し、四角印は対物レンズ１０をトラッキング方向に０．５ｍｍシフトさせた状態を示している。光検出器上の３ビームの並びは復路光学系により光ディスク上とは９０度向きが変換されるため、対物レンズ１０をトラッキング方向にシフトすると、各不要回折光スポットＳｕ１，Ｓｕ２はＣＤ受光領域２１のメイン受光部２１ａと前方サブ受光部２１ｂ及び後方サブ受光部２１ｃの並び方向に変位されることになる。

実際のトラッキング制御時に対物レンズ１０をトラッキング方向にシフトする変位量は０．３ｍｍ程度を設定している。その為、図７に示す如く、対物レンズ１０をトラッキング方向にシフトさせた場合における前記受光部間距離比ｄ１／ｄ２に対する前記不要回折光量率Ｐｕ／Ｐｓの値の変化は大勢に影響がなく、前記受光部間距離比ｄ１／ｄ２≧約１．５５であれば前記不要回折光量率Ｐｕ／Ｐｓ≦１０％であるので、各不要回折光スポットＳｕ１，Ｓｕ２がＣＤ受光領域２１の前方サブ受光部２１ｂ及び後方サブ受光部２１ｃから略回避されたと見なせる。

光ディスク上に配置される３ビームのメインスポット、前方サブスポット及び後方サブスポットのそれぞれの間隔を無闇に広げると、各光スポットを信号トラックに対して適切に配置させる際の回折格子の回転方向の調整に対して各サブスポットの光ディスクのラジアル方向への変位が大となり、前記各光スポットの配置調整が困難となるので、ＣＤ受光領域２１のメイン受光部２１ａと前方サブ受光部２１ｂ及び後方サブ受光部２１ｃとの間隔の上限はＤＶＤ受光領域２２のそれを基準にして２．００倍程度となる。

したがって、各不要回折光スポットＳｕ１，Ｓｕ２がＣＤ受光領域２１の前方サブ受光部２１ｂ及び後方サブ受光部２１ｃから略回避されたと見なせる場合において、ＤＶＤ受光領域２２のメイン受光部２２ａと前方サブ受光部２２ｂ及び後方サブ受光部２２ｃとの間隔ｄ２を基準にしたＣＤ受光領域２１のメイン受光部２１ａと前方サブ受光部２１ｂ及び後方サブ受光部２１ｃとの間隔ｄ１の割合である受光部間距離比ｄ１／ｄ２は約１．５５〜２．００程度が適切となる。

因みに、前記受光部間距離比ｄ１／ｄ２はＤＶＤ受光領域２２のメイン受光部２２ａと前方サブ受光部２２ｂ及び後方サブ受光部２２ｃとの間隔ｄ２を１３５μｍとした場合、前記不要回折光量率Ｐｕ／Ｐｓ＝略１０％であると、ＣＤ受光領域２１のメイン受光部２１ａと前方サブ受光部２１ｂ及び後方サブ受光部２１ｃとの間隔ｄ１は略２１１μｍとなり、前記不要回折光量率Ｐｕ／Ｐｓ＝略０％であると、前記受光部間距離比ｄ１／ｄ２＝略１．７０であり、前記間隔ｄ１は略２３０μｍとなる。

ところで、ＣＤ用の第１レーザ光が回折格子４のＤＶＤに対応する第２格子４ｂを通過する際に発生される±１次回折光の各不要回折光スポットＳｕ１，Ｓｕ２だけでなく、ＤＶＤ用の第２レーザ光が回折格子４のＣＤに対応する第１格子４ａを通過する際に発生される±１次回折光の各不要回折光スポットＳｕ３，Ｓｕ４がＤＶＤ受光領域２２の前方サブ受光部２２ｂ及び後方サブ受光部２２ｃに影響を与える。

ＣＤ受光領域２１のメイン受光部２１ａと前方サブ受光部２１ｂ及び後方サブ受光部２１ｃとの間隔ｄ１を２２０μｍとすると、ＤＶＤ用の第２レーザ光がＣＤに対応する第１格子４ａを通過する際に発生される±１次回折光の各不要回折光スポットＳｕ３，Ｓｕ４
のＤＶＤ受光領域２２のメイン受光部２２ａの中心からの間隔ｄ１’は前記間隔ｄ１にＤＶＤ用の第２レーザ光の波長６５５ｎｍとＣＤ用の第１レーザ光の波長７８２ｎｍとの比率＝６５５／７８２＝約０．８４を乗じた値２２０μｍ×０．８４＝約１８４μｍとなる。

ＤＶＤ受光領域２２のメイン受光部２２ａ、前方サブ受光部２２ｂ及び後方サブ受光部２２ｃが回折格子４の第２格子４ｂの設定によりそれぞれ配置される間隔ｄ２＝１３５μｍに設定してあると、この間隔ｄ２と前記間隔ｄ１’とは１８４μｍ−１３５μｍ＝４９μｍの差がある。先述の例ではＤＶＤ受光領域２２の各受光部のサイズ９０μｍ×９０μｍであるので、前方サブ受光部２２ｂ及び後方サブ受光部２２ｃのそれぞれの外側端辺より４９μｍ−９０μｍ／２＝４μｍ中心が外れて各不要回折光スポットＳｕ３，Ｓｕ４が前方サブ受光部２２ｂ及び後方サブ受光部２２ｃのそれぞれの外側に配置されることになる。したがって、各不要回折光スポットＳｕ３，Ｓｕ４の中心を内側に略回避した位置にＤＶＤ受光領域２２の前方サブ受光部２２ｂ及び後方サブ受光部２２ｃが配置されていることになる。但し、各不要回折光スポットＳｕ３，Ｓｕ４のサイズから各不要回折光スポットＳｕ３，Ｓｕ４の一部がそれぞれ前方サブ受光部２２ｂ及び後方サブ受光部２２ｃの外側にかかる。その為、前方サブ受光部２２ｂ及び後方サブ受光部２２ｃに対する各不要回折光スポットＳｕ３，Ｓｕ４の影響度を抑制するためにはＤＶＤ受光領域２２の各受光部の間隔ｄ２を１３５μｍより狭めれば良い。この場合、ＤＶＤ受光領域２２の各受光部のサイズ９０μｍ×９０μｍであるので、各受光部間に適切な隙間が確保されるように各受光部間の間隔ｄ２を例えば１００μｍ≦ｄ２＜１３５μｍとする。

また、図８に図２とは別の例を示す。図８において先述の図２の例と同じにＤＶＤ受光領域３２の各受光部のサイズを９０μｍ×９０μｍとし、ＣＤ受光領域３１の各受光部のサイズを７３μｍ×７３μｍとし、ＤＶＤ受光領域３２のメイン受光部３２ａと前方サブ受光部３２ｂ及び後方サブ受光部３２ｃとの間隔ｄ３を先述の例より広げて１５０μｍとした場合において、各不要回折光スポットのメイン受光部２１ａの中心からの間隔ｄ３’は１５０μｍ×（７８２／６５５＝）１．１９＝約１７９μｍとなる。この場合において、不要回折光スポットの半径を考慮してＣＤ受光領域３１のメイン受光部３１ａと前方サブ受光部３１ｂ及び後方サブ受光部３１ｃとの間隔ｄ４を１２０μｍとし、この各受光部の間隔ｄ４に合わせるように回折格子４の第１格子４ａを設定すると、図８の破線に示す如く、各不要回折光スポットＳｕ５，Ｓｕ６を内側に略回避した位置及びサイズにＣＤ受光領域３１の前方サブ受光部３１ｂ及び後方サブ受光部３１ｃが形成されることになる。

尚、前述の実施例においては、２波長対応のマルチレーザユニット１を用いた例を示しているが、波長が相違する複数のレーザ光を光ディスクへの往路上の共通光路に導いてその共通光路上に配置される各レーザ光に対してそれぞれ回折作用を有する回折格子を通過させる構成とすれば良く、第１レーザ光及び第２レーザ光を発光するレーザユニットがそれぞれ別で共通光路上に導かれる構成であっても良いし、あるいは３波長以上対応のマルチレーザユニットを用いる構成に採用することも可能である。

また、前述の実施例においては、回折格子４の第２格子４ｂを各サブビームに位相シフトを発生させる位相シフト格子としたが、前記第２格子４ｂを第１格子４ａと同様な位相シフトを発生させない一般的な回折作用を有する格子を用いることでも一向に差し支えないのはもちろんである。

本発明に係る光ピックアップ装置の一実施例を示す光学配置図である。 本発明に係る光ピックアップ装置における光検出器の受光領域の各受光部配置及び受光領域上での光スポット配置の一例を示す説明図である。 回折格子４の構成の一例を説明する説明図である。 回折格子４の図３とは相違する構成の例を説明する説明図である。 第１レーザ光の光ディスク上での光スポット配置を示す説明図である。 第２１レーザ光の光ディスク上での光スポット配置を示す説明図である。 受光部間距離比ｄ１／ｄ２に対する不要回折光量率Ｐｕ／Ｐｓを示すグラフである。 光検出器の受光領域における各受光部の配置及び受光領域上での光スポット配置の図２とは別の例を示す説明図である。

符号の説明

１ レーザユニット
４ 回折格子
４ａ 第１格子
４ｂ 第２格子
１０ 対物レンズ
１３ 光検出器
２１ ＣＤ受光領域（第１受光領域）
２１ａ メイン受光部
２１ｂ 前方サブ受光部
２１ｃ 後方サブ受光部
２２ ＤＶＤ受光領域（第２受光領域）
２２ａ メイン受光部
２２ｂ 前方サブ受光部
２２ｃ 後方サブ受光部

Claims (6)

1. 互いに波長が相違する長波長側の第１レーザ光及び短波長側の第２レーザ光を光ディスクに導く往路上の共通光路に前記第１レーザ光及び第２レーザ光に対してそれぞれ回折作用を有する格子が形成される回折格子が配置され、前記第１レーザ光及び第２レーザ光をそれぞれ前記回折格子によりメインビームとこのメインビームの前後に形成される前方サブビーム及び後方サブビームとに回折して光ディスクに照射する光ピックアップ装置であって、前記第１レーザ光における光ディスクにより反射される反射光を受光する光検出器の第１受光領域には第１レーザ光のメインビーム、前方サブビーム及び後方サブビームにおける各反射光をそれぞれ受光するメイン受光部、前方サブ受光部及び後方サブ受光部が設けられ、第２レーザ光における光ディスクにより反射される反射光を受光する前記光検出器の第２受光領域には第２レーザ光のメインビーム、前方サブビーム及び後方サブビームにおける各反射光をそれぞれ受光するメイン受光部、前方サブ受光部及び後方サブ受光部が設けられ、かつ前記第１受光領域におけるメイン受光部、前方サブ受光部及び後方サブ受光部を前記第２受光領域におけるメイン受光部、前方サブ受光部及び後方サブ受光部に比べて面積を小さく設定し、前記回折格子には第１レーザ光に対して回折作用を有する第１格子が形成されると共に、第２レーザ光に対して回折作用を有する第２格子が形成され、第１レーザ光が前記第２格子を通過する際に生じる不要回折光が前記第１受光領域上に投影される不要回折光スポットを略回避する位置に第１受光領域の前方サブ受光部及び後方サブ受光部を形成するべく前記第１格子を設定し、前記第２レーザ光が回折格子の第１格子を通過する際に生じる不要回折光が前記第２受光領域上に投影される不要回折光スポットを略回避する位置に第２受光領域の前方サブ受光部及び後方サブ受光部を形成するべく前記第２格子を設定したことを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 第１受光領域の前方サブ受光部及び後方サブ受光部における全ての受光出力の総和Ｐｓを基準にした各不要回折光スポットの合成不要回折光量Ｐｕの割合である不要回折光量率Ｐｕ／Ｐｓが１０％以下になるときの第２受光領域のメイン受光部と前方サブ受光部及び後方サブ受光部との間隔ｄ２を基準にした第１受光領域のメイン受光部と前方サブ受光部及び後方サブ受光部との間隔ｄ１の割合である受光部間距離比ｄ１／ｄ２にすることにより不要回折光スポットを略回避する位置に第１受光領域の前方サブ受光部及び後方サブ受光部を配置した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. 前記受光部間距離比ｄ１／ｄ２を１．５５以上に設定した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. 互いに波長が相違する第１レーザ光及び第２レーザ光を発光するマルチレーザユニットを用いて前記回折格子が配置される光路に第１レーザ光及び第２レーザ光を導くようにしたことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
5. マルチレーザユニットから発光される第２レーザ光における光ディスクにより反射される反射光を受光する第２受光領域を光検出器に設け、前記第２受光領域には第２レーザ光のメインビーム、前方サブビーム及び後方サブビームにおける各反射光をそれぞれ受光するメイン受光部、前方サブ受光部及び後方サブ受光部が設けられ、第１受光領域及び第２受光領域をそれぞれメイン受光部、前方サブ受光部及び後方サブ受光部の並び方向との直交方向に、第１レーザ光を発光するマルチレーザユニットの第１レーザ発光点及び第２レーザ光を発光するマルチレーザユニットの第２レーザ発光点の間隔に対応させて光検出器に並べて設けたことを特徴とする請求項４記載の光ピックアップ装置。
6. 前記回折格子は第１格子及び第２格子のうち、少なくとも一方を前方サブビーム及び後方サブビームにおいてそれぞれ一部に略逆相となる位相シフトを発生させて光ディスクの同一信号トラック上に照射すべく回折する位相シフト格子としたことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。

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