(57)【要約】【課題】  ビーム分割手段として平行平板型ハーフミラーを用いた場合にも、非点収差法以外の検出方法にて円滑にフォーカスエラー信号を生成し得る光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】  サーボ用ホログラム１０４には、フーコー法に従うビーム分割作用と、平行平板型ハーフミラー１０２にて導入される波面収差（非点収差、コマ収差、球面収差、等）を打ち消すための逆収差作用の両方を同時に反射ビームに付与するホログラムが形成されている。これにより、光検出器１０８上のビームスポットに生じる不要な収差を抑制することができ、フォーカスエラー信号の生成を適正かつ円滑に行うことができる。また、逆収差作用導入のための光学部品を別途は配置する必要がないため、光学系の複雑化とコストの上昇を抑制することができる。【選択図】    図１
2006185541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビーム分割手段として平行平板を用いる光ピックアップ装置において、
前記平行平板を通過することによってビームに導入される収差を打ち消すホログラムがビーム光路中に配置されている、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記ホログラムは、ビーム光路中に配置されている光学部品のビーム入射面またはビーム出射面に形成されている、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記ホログラムは、ビーム光路中に配置されている光学部品のうち、ホログラムによってビームに回折作用を導入する光学部品の当該ホログラムに重畳されている、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れかにおいて、
前記ホログラムは、前記平行平板と光検出器の間の光路中に配置されている、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５】
請求項１ないし３の何れかにおいて、
前記ホログラムは、偏光選択性を有するとともに前記平行平板と対物レンズの間の光路中に配され、且つ、該ホログラムと前記対物レンズの間の光路中にλ／４板が配置されている、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れかにおいて、
前記ホログラムは、前記平行平板を通過することによってビームに導入される収差のうち、少なくとも非点収差を打ち消すよう構成されている、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ピックアップ装置に関し、特に、ビーム分割手段として平行平板を用いる場合に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
光ピックアップ装置におけるフォーカスエラーの検出方法として、古くから非点収差法が用いられている。しかし、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等、ランド−グルーブ方式の光ディスクに非点収差法を用いると、「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（たとえば、以下の特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、「トラッキング干渉」とは、ビームスポットがトラックを横断した際にフォーカスエラー信号に大きな変化が起こる現象のことであり、「トラッキング横断ノイズ」とは、ビームスポットが光ディスクのランド上にあるかグルーブ上にあるかによってフォーカスエラー信号が異なる値をとることに起因して生ずるノイズのことである。
【０００４】
このため、ランド−グルーブ方式の光ディスクに記録／再生を行う光ピックアップ装置では、フォーカスエラー検出方法としてフーコー法等、他の検出手法を用いることが検討されている。
【０００５】
図８は、フーコー法のフォーカスエラー検出原理を示すものである。
【０００６】
同図を参照して、遮蔽板を通過した光は収束レンズによって２分割センサー上に収束される。対物レンズがディスク面に対してオンフォーカス位置にあるとき、ディスクからの反射光は、２分割センサー上の収束スポットが各センサーにほぼ等しく掛かるよう収束される。これに対し、対物レンズがディスク面に対してオンフォーカス位置から接近あるいは離間したデフォーカス位置にあるとき、ディスクからの反射光は、２分割センサー上の収束スポットが何れか一方のセンサーに多く掛かるよう収束される。したがって、各センサーからの出力を減算することにより、フォーカスエラー信号を生成することができる。
【０００７】
ところで、光ピックアップ装置の光学系を構成する場合、ビーム分割用の光学素子として、偏光ビームスプリッタに代えて平行平板型のハーフミラーを用いることがしばしば行われる。ビーム分割用の光学素子として平行平板型ハーフミラーを用いると、光ピックアップ装置のコスト削減と光学系の簡素化を図ることができる。しかしその一方で、平行平板通過時にレーザ光に非点収差等の波面収差が導入されるため、上記のようにフォーカスエラー検出手法として非点収差法を用いない場合には、かかる波面収差によってフォーカスエラーの検出精度が劣化するとの問題が生じる。
【０００８】
図９は、センサー上のビームスポットが平行平板によってどのように歪むかをシミュレーションしたものである。なお、ここでは、対物レンズがディスク面に対してオンフォーカス位置から一定量だけ近づいたときの状態が示されている。
【０００９】
同図（ａ）を参照して、光学系に平行平板が挿入されていない場合（図８）には、ビームスポットは仮想４象限のうち右上の象限に位置づけられる。したがって、同図の如く２分割センサーの分割線を設定すると、フォーカスエラー信号を適正に生成できる。
【００１０】
これに対し、図８の収束レンズの後段に、レーザ光軸に対して４５°傾けた状態で平行平板を挿入すると、ビームスポットは同図（ｂ）のように歪み、さらに４象限の原点よりにシフトする。この場合、同図のように２分割センサーの分割線を設定すると、フォーカスエラー信号を円滑に生成することができない。
【００１１】
そこで、以下の特許文献２では、平行平板とセンサーの間に、非点収差を打ち消すようにしてもう一つ平行平板が挿入されている。しかし、この場合には、光学系に平行平板を追加する分だけコストが上昇し、また、光学系の構成が複雑になるとの問題が生じる。また、この場合には、平行平板によって導入された非点収差以外の収差を打ち消すことはできず、かかる収差によるフォーカスエラー検出精度の影響まで除去することはできない。さらに、追加される平行平板をビーム分割用平行平板に対し捩れの位置となるように配置しなければならないため、追加される平行平板の配置が複雑になるとの問題も生じる。
【特許文献１】特開２００１−１０１６８１号公報
【特許文献２】特開２００２−１２３９６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで、本発明は、これらの問題を解消し、ビーム分割手段として平行平板型ハーフミラーを用いた場合にも、非点収差法以外の検出方法にて円滑にフォーカスエラー信号を生成し得る光ピックアップ装置を提供することを課題とする。また、コストの低減と光学系の簡素化を図りながら、当該課題を同時に達成し得る光ピックアップ装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題に鑑み本発明は、以下の特徴を有する。
【００１４】
請求項１の発明は、ビーム分割手段として平行平板を用いる光ピックアップ装置において、前記平行平板を通過することによってビームに導入される収差を打ち消すホログラムがビーム光路中に配置されていることを特徴とする。
【００１５】
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、前記ホログラムは、ビーム光路中に配置されている光学部品のビーム入射面または出射面に形成されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の光ピックアップ装置において、前記ホログラムは、ビーム光路中に配置されている光学部品のうち、ホログラムによってビームに回折作用を導入する光学部品の当該ホログラムに重畳されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項１ないし３の何れかに記載の光ピックアップ装置において、前記ホログラムは、前記平行平板と光検出器の間の光路中に配置されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項１ないし３の何れかにおいて、前記ホログラムは、偏光選択性を有するとともに前記平行平板と対物レンズの間の光路中に配され、且つ、該ホログラムと前記対物レンズの間の光路中にλ／４板が配置されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項６の発明は、請求項１ないし５の何れかにおいて、前記ホログラムは、前記平行平板を通過することによってビームに導入される収差のうち、少なくとも非点収差を打ち消すよう構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、平行平板の通過によってレーザ光に導入される収差を打ち消すホログラムをビーム光路中に配置するものであるため、光検出器上のビームスポットに生じる不要な収差を抑制することができ、もって、フォーカスエラー信号を適正かつ円滑に生成することができる。
【００２１】
また、このとき、請求項２のように、かかるホログラムをビーム光路中に配置されている光学部品上に形成するようにすれば、収差を打ち消すための光学部品を別途準備する必要が無くなり、光学系の複雑化やコストの上昇を抑制することができる。
【００２２】
さらに、請求項３のように、かかるホログラムを、ビーム光路中に配置されている光学部品のうちホログラムによってビームに回折作用を導入する光学部品の当該ホログラムに重畳するようにすれば、かかるホログラムの形成を当該光学部品上のホログラムの形成にマージさせることができ、ホログラムの形成工程を簡略化することができる。
【００２３】
本発明の効果ないし特徴は、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。
【００２４】
なお、上記請求項における「平行平板」は以下の実施形態では「平行平板型ハーフミラー１０２」として示されている。また、上記請求項における「ホログラム」は、以下の実施形態では「サーボ用ホログラム１０４」上のホログラムに、ビーム分割用のホログラムとともに重畳されている。
【００２５】
ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明の一つの実施形態であって、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１に、実施の形態に係る光ピックアップ装置の光学系を示す。なお、かかる光学系は、フーコー法によってフォーカスずれを検出するものである。
【００２７】
図示の如く、光ピックアップ装置の光学系は、半導体レーザ１０１と、平行平板型ハーフミラー１０２と、コリメータレンズ１０３と、サーボ用ホログラム１０４と、立ち上げミラー１０５と、λ／４板１０６と、対物レンズ１０７と、光検出器１０８を備えている。
【００２８】
半導体レーザ１０１から出射された直線偏光のレーザ光は、平行平板型ハーフミラー１０２にて反射された後、コリメータレンズ１０３にて平行光に変換される。さらに、サーボ用ホログラム１０４を通過した後、立ち上げミラー１０５にて反射され、λ／４板１０６にて円偏光に変換される。
【００２９】
ここで、サーボ用ホログラム１０４には、偏光選択性のホログラムが形成されている。かかるサーボ用ホログラム１０４は、コリメータレンズ１０３から立ち上げミラー１０５へと向かう直線偏光レーザ光にはホログラムによる回折作用を及ぼさず、立ち上げミラー１０５からコリメータレンズ１０３へと向かう直線偏光レーザ光にはホログラムによる回折作用を及ぼすようにして配置されている。
【００３０】
λ／４板１０６にて円偏光に変換されたレーザ光は、対物レンズ１０７によってディスク上に収束される。このとき、対物レンズ１０７は、図示省略のサーボ機構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。これにより、レーザ光はディスク上のトラックに追従するよう収束される。
【００３１】
ディスクからの反射光は、λ／４板１０６を通過することによって入射時に比べ偏光面が直交する直線偏光に変換される。さらに、立ち上げミラー１０５によってサーボ用ホログラム１０４方向へと反射される。このとき、レーザ光は、サーボ用ホログラム１０４によって回折作用が導入されるような直線偏光となっている。よって、レーザ光は、サーボ用ホログラム１０４による回折作用を受けた後、コリメータレンズ１０３にて収束される。
【００３２】
ここで、サーボ用ホログラム１０４は、レーザ光に対し、フーコー法に従うビーム分割作用と、平行平板型ハーフミラー１０２等によってレーザ光に導入される非点収差等の波面収差を打ち消すための波面収差作用をホログラムによる回折により導入する。
【００３３】
コリメータレンズ１０３にて収束されたレーザ光は、平行平板型ハーフミラー１０２を通過した後、光検出器１０８上に収束される。なお、平行平板型ハーフミラー１０２通過時に、レーザ光に非点収差等の波面収差作用が導入される。
【００３４】
図２に、サーボ用ホログラム１０４の設計例を示す。なお、本設計例においては、レーザ光の波長は６６０ｎｍとされ、また、サーボ用ホログラム１０４とコリメータレンズ１０３の間の光路長は１２ｍｍ、コリメータレンズ１０３の焦点距離は１０ｍｍとされている。さらに、平行平板型ハーフミラー１０２の厚みは１ｍｍに設定されている。
【００３５】
サーボ用ホログラム１０４を光学系から省略した場合、光検出器１０８上に収束されるレーザ光の収差は、他の光学ファクターを考慮して、同図（ａ）のようにシミュレーションされる。これに対し、同図（ｂ）に示すような位相伝達関数Φの係数を有するホログラムパターンをサーボ用ホログラム１０４の片面に形成すると、このホログラムパターンによって、レーザ光には、同図（ｃ）に示すような、上記収差に対して逆収差を与える収差が付与される。従って、かかるサーボ用ホログラム１０４を上記の如く光学系に挿入すると、かかるホログラムによる逆収差によって収差が打ち消され、光検出器１０８上に収束されるレーザ光の収差は、同図（ｄ）に示すものに抑制される。
【００３６】
図３（ａ）に、かかる場合のホログラムパターンを示す。なお、同図（ｂ）は、上記作用に加え、さらに、レーザ光をＹ方向に１°だけ回折させる場合のホログラムパターンを示すものである。
【００３７】
上記図１に示すサーボ用ホログラム１０４は、図４に示す如く、左半分の領域に上述の逆収差作用とＹ方向に０．５°回折させる作用を導入するホログラムパターンを形成し、右半分の領域に上述の逆収差作用とＹ方向に１°回折させる作用を導入するホログラムパターンを形成するようにして構成することができる。
【００３８】
図５は、かかるサーボ用ホログラム１０４を用いたときのレーザ光の分離状態を示すものである。図示の如く、ディスクからの反射光は、サーボ用ホログラム１０４の左右の領域に入射されことにより、上述の逆収差作用が導入され、同時に、０．５°および１°の回折作用を受ける。左半分の領域に入射されたレーザ光の±１次光は、コリメータレンズ１０３によって、それぞれ光検出器１０８上の一方のＦＥ用センサーとＴＥ用センサーに収束される。また、右半分の領域に入射されたレーザ光の±１次光は、コリメータレンズ１０３によって、それぞれ光検出器１０８上の他方のＦＥ用センサーとＴＥ用センサーに収束される。
【００３９】
図６は、光検出器１０８上の各センサーからの出力を演算する演算回路の構成を示すものである。センサーＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ、Ｄからの出力をそれぞれＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ、Ｄとしたとき、図示の如く、ＦＥ＝（Ａ１＋Ｂ２）−（Ａ２＋Ｂ１）によりフォーカスエラー信号を生成することができる。また、ＴＥ＝Ｃ−Ｄ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。さらに、ＲＦ＝Ａ１＋Ａ２＋Ｂ１＋Ｂ２＋Ｃ＋Ｄにより再生ＲＦ信号を生成することができる。
【００４０】
以上の如く、本実施の形態によれば、平行平板型ハーフミラー１０２を通過することによってレーザ光に導入される収差を打ち消すサーボ用ホログラム１０４を光学系の光路中に配置することにより、非点収差の他、光検出器１０８上のビームスポットに生じる不要な収差（コマ収差、球面収差、等）を抑制することができ、もって、フォーカスエラー信号の生成を適正かつ円滑に行うことができる。
【００４１】
また、このとき、収差を打ち消すためのホログラムを、フーコー法に従うサーボ用ホログラム１０４に同時に重畳するようにしたため、収差を打ち消すための光学部品を別途準備する必要が無く、よって、光学系の複雑化やコストの上昇を抑制することができる。
【００４２】
このように本実施の形態によれば、コストの低減と光学系の簡素化を図りながら、ビーム分割手段として平行平板型ハーフミラー１０２を用い得る光ピックアップ装置を実現することができる。
【００４３】
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。
【００４４】
たとえば、上記実施の形態では、コリメータレンズ１０３と立ち上げミラー１０５の間にサーボ用ホログラム１０４を配置するようにしたが、図７のように、平行平板型ハーフミラー１０２と光検出器１０８の間にサーボ用ホログラム１０４を配置するようにしても良い。この場合、サーボ用ホログラム１０４は偏光選択型にする必要はないため、λ／４板を省略することができる。よって、上記実施の形態に比べ、更なるコストの低減と構成の簡素化を図ることができる。
【００４５】
また、上記実施の形態では、サーボ用ホログラム１０４の片面に、ビーム分割作用と逆収差導入作用の両方を同時に付与するホログラムを形成したが、片方の面にビーム分割作用を付与するホログラムを形成し、もう一方の面に逆収差導入作用を付与するホログラムを形成するようにすることもできる。さらには、収差導入作用を付与するホログラムをλ／４板１０６や平行平板型ハーフミラー１０２のビーム通過面、あるいは、立ち上げミラー１０５の反射面等、他の光学部品の面上に形成することもできる。但し、こうすると、ホログラムの形成工程が１面分増えるとのデメリットがある。
【００４６】
また、上記実施の形態では、平行平板型ハーフミラーによって導入される非点収差の他、コマ収差や球面収差も同時に打ち消すようサーボ用ホログラム１０４のパターンを設計したが、図２（ａ）に示すように、非点収差の大きさは他の収差に比べて飛び抜けて大きいため、少なくとも非点収差のみを打ち消すように設計しても良い。これにより、フォーカスエラー検出精度に対する収差の影響をかなりの程度まで抑制することができる。
【００４７】
この他、サーボ用ホログラム１０４によるビーム分割形態と光検出器上のセンサーパターンは上記に限定されるものではなく、他のビーム分割形態とセンサー配置に適宜変更可能である。さらに、フーコー法以外のフォーカスエラー検出手法に従う光ピックアップ装置にも適宜適用可能である。
【００４８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】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
【図２】実施の形態に係るサーボ用ホログラムの設計例を示す図
【図３】実施の形態に係るホログラムパターンの構成例を示す図
【図４】実施の形態に係るホログラムパターンの構成例を示す図
【図５】実施の形態に係るレーザ光の分割状態と各センサーの関係を示す図
【図６】実施の形態に係る各センサーと演算回路の構成例を示す図
【図７】他の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
【図８】フーコー法によるフォーカスエラー検出原理を説明する図
【図９】従来技術の課題を説明する図
【符号の説明】
【００５０】
１０２  ハーフミラー
１０４  サーボ用ホログラム
１０６  λ／４板
【図１】
2006185541.tif 000003
【図２】
2006185541.tif 000004
【図３】
2006185541.tif 000005
【図４】
2006185541.tif 000006
【図５】
2006185541.tif 000007
【図６】
2006185541.tif 000008
【図７】
2006185541.tif 000009
【図８】
2006185541.tif 000010
【図９】
2006185541.tif 000011