(57)【要約】【課題】メインビームの光量が、サブビームを形成するために変化しない光ピックアップ装置を提供することである。また良好なＳ／Ｎ比を得ることができる光ピックアップ装置を提供することである。また光源から楕円錐状に発散する光を、高効率に利用することができる光ピックアップ装置を提供することである。【解決手段】サブビーム形成体２１では、メインビームが形成される領域とは異なる領域の光を回折するための回折格子２２を備えるので、メインビームが形成される領域とは異なる領域の光を回折させて、サブビームを形成することができる。したがってサブビームを形成してもメインビームの光量が減少させることがなく、半導体レーザ素子２３からの光を情報の記録および再生のために高効率に用いることできる。【選択図】      図１
2004185671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体にメインビームおよびサブビームを照射して、少なくともサブビームによって照射位置を位置決めし、メインビームによって記録媒体に情報を記録しまたは記録媒体に記録される情報を再生する光ピックアップ装置であって、
光源と、
光源からの光を記録媒体に導くための導光手段と、
回折格子を備え、光源からの光のうち、メインビームが形成される領域とは異なる領域の光を回折させることによって、このメインビームが形成される領域とは異なる領域の光を利用してサブビームを形成するサブビーム形成体とを含むことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
サブビーム形成体は、光源と導光手段との間に設けられてい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。
【請求項３】
導光手段は、光源からの光である発散光を平行光に変換するコリメータレンズと、コリメータレンズからの平行光を記録媒体に集光する対物レンズとを有し、
サブビーム形成体は、光源とコリメータレンズとの間に設けられ、
コリメータレンズの焦点距離ｆ１、コリメータレンズの有効開口数ＮＡ１、光源から出射される光の波長λ、サブビーム形成体と光源との距離Ｚｇを用いて、サブビーム形成体における回折格子の格子ピッチＰｇが、
【数１】
2004185671.tif 000010
を満たすように決定され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。
【請求項４】
光源は、楕円錐状に発散する光を出射し、
前記楕円錐の軸線を中心軸線としてメインビームとして利用する領域が設定され、
サブビーム形成体の回折格子は、前記楕円錐の軸線から楕円の長軸方向に隣接する領域に設けられ、前記楕円の短軸方向に延びる格子が形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
導光手段は、光源からの光である発散光を平行光に変換するコリメータレンズと、コリメータレンズからの平行光を記録媒体に集光する対物レンズとを有し、
サブビーム形成体の回折格子は、サブビームが対物レンズに入射するときの波面収差が小さくなるように、格子ピッチおよび格子曲率が決定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
導光手段は、光源からの光である発散光を平行光に変換するコリメータレンズと、コリメータレンズからの平行光を記録媒体に集光する対物レンズとを有し、
サブビーム形成体の回折格子は、対物レンズを透過するときのサブビームのビーム径が、対物レンズの開口径よりも小さくなる領域内に形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
記録媒体にメインビームおよびサブビームを照射して、サブビームによって照射位置を位置決めし、メインビームによって記録媒体に情報を記録しまたは記録媒体に記録される情報を再生する光ピックアップ装置であって、光源からの光のうち、メインビームが形成される領域とは異なる領域の光だけを利用してサブビームを形成することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項８】
記録媒体にメインビームおよびサブビームを照射して、少なくともサブビームによって照射位置を位置決めし、メインビームによって記録媒体に情報を記録しまたは記録媒体に記録される情報を再生する光ピックアップ装置であって、
光源と、
光源からの光を記録媒体に導くための導光手段と、
回折格子を備え、光源からの光のうち、メインビームが形成される領域とは異なる領域の光だけでサブビームが形成されるように、回折格子の格子ピッチおよび配置が決定されるサブビーム形成体とを含む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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録媒体にメインビームおよびサブビームを照射して、記録媒体に情報を記録しまたは記録媒体に記録される情報を再生する光ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術の光ピックアップ装置は、記録媒体に記録される情報を再生するために、光源からの光を、たとえば対物レンズなどの光学素子を介して、記録媒体の情報が記録される記録面部に照射する。記録媒体の記録面部には、記録マークによってデジタル情報が記録されている。前記記録マークは、反射率の差や反射光の光磁気効果によってデジタル情報を検出可能に構成されている。記録媒体の記録面部にて反射した光は、光学素子を介して、光検出器が受光する。この光検出器の受光量の変化を検出することによって、記録媒体に記憶される情報を再生することができる。
【０００３】
記録面部における記録マークの列であるトラックに、光源からの光を正確に照射させるために、照射位置のトラックに対するずれを示すトラッキング誤差を検出する必要がある。このトラッキング誤差を検出する方法として、プッシュプル法がある。プッシュプル法は、光源からの光を、記録媒体の記録面部に照射し、記録面部にて反射した光を、２つの光検出器で受光し、各光検出器の受光量の差を求めることによって、トラッキング誤差を検出する。
【０００４】
プッシュプル法を用いる構成では、記録面部における照射位置のトラックに対するずれを修正するために、光学素子を変位させているが、光学素子を変位させると、各光検出器が固定されているので、トラックと照射位置とが一致する場合でも、各光検出器の受光量に差が生じ、トラックと照射位置とがずれていると誤検出してしまう場合があった。また光軸と記録面部との角度が、９０度からずれる、いわゆるスキューを生じると、トラックと照射位置とが一致している場合でも、各光検出器の受光量の差が生じ、トラックと照射位置がずれていると検出されてしまう場合があった。このような誤検出を防止している方法として、差動プッシュプル法がある。
【０００５】
図１３は、従来の技術の光ピックアップ装置に用いられる回折格子体１を、回折格子体１の厚み方向一方に見て示す正面図である。回折格子体１は、長方形状であって、回折格子体１には回折格子２が形成される。回折格子２に入射した光は、回折格子２によって回折される。
【０００６】
図１４は、前記回折格子体１を用いた他の従来の技術の光ピックアップ装置３の概略図である。この光ピックアップ装置３は、光源４、コリメータレンズ５、回折格子体１、ビームスプリッタ６、対物レンズ７、集光レンズ８および３つの２分割光検出器９を含んで構成される。光源４が出射する光は、順次、コリメータレンズ５、回折格子体１、ビームスプリッタ６を経由して対物レンズ７によって記録媒体１０の記録面部１０ａに焦点を結ぶ。この光の経路途中に回折格子体１があることによって、１つの光線が３つに分割され、記録媒体１０に記憶される情報を読取るためのメインビームと、トラッキング誤差を検出するための２つのサブビームとが形成される。メインビームと２つのサブビームとの光量の比は、たとえば１０：１：１と設定される。このように分割された光は記録面部１０ａにおいて、近接した３点に焦点１１を結ばせる。
【０００７】
記録面部１０ａで反射した３つの光は、順次、対物レンズ７、ビームスプリッタ６、集光レンズ８を経由して、それぞれ異なる２分割光検出器９に受光される。ここで３つの光の受光量に基づいて演算し、トラッキング誤差を検出することができる（たとえば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特公平４―３４２１２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１の光ピックアップ装置では、回折格子体を用いて光源からの光を３つに分割しているので、メインビームの光量が回折格子体を用いない光ピックアップ装置の光量より少なくなってしまう。メインビームの光量が少なくなると、記録媒体に情報を記録する速度である記録速度および情報を記録する精度である記録品質が低下するので、光源からの光を分割すると、記録速度の高速化および記録品質の向上の障害となる。
【００１０】
また光源からの光をメインビームとサブビームとに分割する場合、サブビームの光量を減少させて、メインビームの光量を増加させることができるが、サブビームの光量を減少しすぎると、照射位置の位置合わせをするためのサーボ系の信号対雑音比（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ：略称Ｓ／Ｎ比）が悪くなる。
【００１１】
光源はたとえば半導体レーザ素子が用いられ、半導体レーザ素子の特性に起因して、光源から出射する光が楕円錐状に発散する場合がある。この場合は、記録媒体の記録面部にて円形状の焦点を結ばせるため、楕円錐状に発散する光のうち、メインビームおよびサブビームに用いられる光は、楕円錐の軸線を中心軸線とする円錐状の領域の光であった。したがって光源から楕円錐状に発散する光のうち、円錐状の領域の光しか利用されていないので、光源からの光を利用する効率が低く、光が無駄になっていた。
【００１２】
したがって本発明の目的は、メインビームの光量が、サブビームを形成するために変化しない光ピックアップ装置を提供することである。また良好なＳ／Ｎ比を得ることができる光ピックアップ装置を提供することである。また光源から楕円錐状に発散する光を、高効率に利用することができる光ピックアップ装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、記録媒体にメインビームおよびサブビームを照射して、少なくともサブビームによって照射位置を位置決めし、メインビームによって記録媒体に情報を記録しまたは記録媒体に記録される情報を再生する光ピックアップ装置であって、
光源と、
光源からの光を記録媒体に導くための導光手段と、
回折格子を備え、光源からの光のうち、メインビームが形成される領域とは異なる領域の光を回折させることによって、このメインビームが形成される領域とは異なる領域の光を利用してサブビームを形成するサブビーム形成体とを含むことを特徴とする光ピックアップ装置である。
【００１４】
本発明に従えば、光源からの光を用いて、メインビームおよびサブビームが形成され、メインビームおよびサブビームは、導光手段によって記録媒体に導かれる。メインビームは、記録媒体に情報を記録しまたは記録媒体に記録される情報を再生するために用いられ、少なくともサブビームは、メインビームが記録媒体に照射される位置を、位置決めするために用いられる。サブビーム形成体は、メインビームが形成される領域とは異なる領域の光（以下、「周辺光」という場合がある）を回折するための回折格子を備えるので、周辺光を回折させて、サブビームを形成することができる。このように周辺光を用いてサブビームを形成するので、サブビームを形成してもメインビームの光量が減少させることがなく、光源からの光を情報の記録および再生のために高効率に用いることできる。また周辺光を利用することによって、メインビームの光量に関わらず、サブビームの光量を確保することができ、良好なＳ／Ｎ比を得ることができる。
【００１５】
また本発明は、サブビーム形成体は、光源と導光手段との間に設けられていることを特徴とする。
【００１６】
本発明に従えば、サブビーム形成体は、このサブビーム形成体がなければ導かれない領域の光を、サブビーム形成体の回折格子によって回折して、導光手段に導くことができる。
【００１７】
また本発明は、導光手段は、光源からの光である発散光を平行光に変換するコリメータレンズと、コリメータレンズからの平行光を記録媒体に集光する対物レンズとを有し、
サブビーム形成体は、光源とコリメータレンズとの間に設けられ、
コリメータレンズの焦点距離ｆ１、コリメータレンズの有効開口数ＮＡ１、光源から出射される光の波長λ、サブビーム形成体と光源との距離Ｚｇを用いて、サブビーム形成体における回折格子の格子ピッチＰｇが、
【００１８】
【数２】
2004185671.tif 000003
を満たすように決定されることを特徴とする。
【００１９】
本発明に従えば、サブビーム形成体における回折格子の格子ピッチＰｇが、前述の式である格子ピッチ関係式を満たすことによって、周辺光を利用してサブビームを形成する構成を実現することができる。
【００２０】
また本発明は、光源は、楕円錐状に発散する光を出射し、
前記楕円錐の軸線を中心軸線としてメインビームとして利用する領域が設定され、
サブビーム形成体の回折格子は、前記楕円錐の軸線から楕円の長軸方向に隣接する領域に設けられ、前記楕円の短軸方向に延びる格子が形成されることを特徴とする。
【００２１】
本発明に従えば、光源は、楕円錐状に発散する光を出射し、サブビーム形成体の回折格子は、前記楕円錐の軸線から楕円の長軸方向に隣接する領域に設けられ、前記楕円の短軸方向に延びる格子が形成される。したがって光源からの楕円錐状に発散する光のうち、光源から円錐状に発散する光を利用してメインビームが形成され、残余の光は、サブビーム形成体の回折格子によって回折されるので、残余の光を利用してサブビームを形成することができる。これによって光源から楕円錐状に発散する光を、メインビームおよびサブビームを形成するために、高効率に用いることができる。
【００２２】
また本発明は、導光手段は、光源からの光である発散光を平行光に変換するコリメータレンズと、コリメータレンズからの平行光を記録媒体に集光する対物レンズとを有し、
サブビーム形成体の回折格子は、サブビームが対物レンズに入射するときの波面収差が小さくなるように、格子ピッチおよび格子曲率が決定されていることを特徴とする。
【００２３】
本発明に従えば、サブビーム形成体の回折格子は、サブビームが対物レンズに入射するときの波面収差が小さくなるように、格子ピッチおよび格子曲率が決定されるので、対物レンズによって記録媒体に照射されるサブビームの波面収差を小さくすることができる。したがってサブビームによって、高精度に照射位置の位置決めをすることができる。
【００２４】
また本発明は、導光手段は、光源からの光である発散光を平行光に変換するコリメータレンズと、コリメータレンズからの平行光を記録媒体に集光する対物レンズとを有し、
サブビーム形成体の回折格子は、対物レンズを透過するときのサブビームのビーム径が、対物レンズの開口径よりも小さくなる領域内に形成されることを特徴とする。
【００２５】
本発明に従えば、サブビーム形成体の回折格子は、対物レンズを透過するときのサブビームのビーム径が、対物レンズの開口径よりも小さくなる領域内に形成される。これによって、周辺光のうち、回折されて対物レンズに導かれる最低限の光によってサブビームが形成されるので、対物レンズに導かれない光の影響を確実に排除することができる。
【００２６】
また本発明は、記録媒体にメインビームおよびサブビームを照射して、サブビームによって照射位置を位置決めし、メインビームによって記録媒体に情報を記録しまたは記録媒体に記録される情報を再生する光ピックアップ装置であって、光源からの光のうち、メインビームが形成される領域とは異なる領域の光だけを利用してサブビームを形成することを特徴とする光ピックアップ装置である。
【００２７】
本発明に従えば、光源からの光のうち、メインビームが形成される領域とは異なる領域の光だけを利用してサブビームを形成するので、サブビームを形成しても、メインビームの光量が減少されることがなく、光源からの光を情報の記録および再生のために高効率に用いることができる。
【００２８】
また本発明は、記録媒体にメインビームおよびサブビームを照射して、少なくともサブビームによって照射位置を位置決めし、メインビームによって記録媒体に情報を記録しまたは記録媒体に記録される情報を再生する光ピックアップ装置であって、
光源と、
光源からの光を記録媒体に導くための導光手段と、
回折格子を備え、光源からの光のうち、メインビームが形成される領域とは異なる領域の光だけでサブビームが形成されるように、回折格子の格子ピッチおよび配置が決定されるサブビーム形成体とを含むことを特徴とする光ピックアップ装置である。
【００２９】
本発明に従えば、サブビーム形成体は、メインビームが形成される領域とは異なる領域の光だけでサブビームが形成されるように、回折格子の格子ピッチおよび配置が決定されるので、サブビームを形成しても、メインビームの光量が減少されることがなく、光源からの光を情報の記録および再生のために高効率に用いることができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態の光ピックアップ装置２０を構成するサブビーム形成体２１を、サブビーム形成体２１の厚み方向一方に見て示す正面図である。サブビーム形成体２１は、たとえば平板状であって、サブビーム形成体の厚み方向一端面部の一部に、光を通過時に回折する回折格子２２を備え、残余の部分は、光が回折することなく透過可能に構成される。サブビーム形成体２１の厚み方向両端面部は、長方形状であって、サブビーム形成体２１の回折格子２２は、長手方向両端部の領域に設けられ、短手方向に延びる格子が形成される。
【００３１】
図２は、光ピックアップ装置２０の構成を示す概略図である。光ピックアップ装置２０は、サブビーム形成体２１、半導体レーザ素子２３、導光手段２４、ビームスプリッタ２５、集光レンズ２６および光検出器２７を含んで構成される。半導体レーザ素子２３は、光源であって、楕円錐状に発散する光を出射する。導光手段２４は、半導体レーザ素子２３からの光を記録媒体である光ディスク３１に導く。導光手段２４は、たとえばコリメータレンズ２８および対物レンズ２９を含んで構成される。コリメータレンズ２８は、コリメータレンズ２８に入射する発散光を平行光に変換する。対物レンズ２９は、対物レンズ２９に入射する平行光を集光させ、対物レンズ２９に入射する発散光を平行光に変換する。ビームスプリッタ２５は、一方から入射する光を透過し、他方から入射する光を反射角９０度で全反射する。集光レンズ２６は、集光レンズ２６に入射する平行光を集光する。光検出器２７は、３つの２分割光検出部３０からなり、受光した受光量に基づく情報を、図示しない光ピックアップ装置２０全体を制御する制御手段に与える。
【００３２】
本実施の形態の光ピックアップ装置２０によって、情報が再生される記録媒体は、光を用いて情報の記録および情報の再生が可能な光ディスク３１であって、たとえばコンパクトディスク（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｋ略称：ＣＤ）などである。光ディスク３１は、厚み方向の軸線まわりに回転可能に配置して設けられる。光ディスク３１の厚み方向一端面部が、情報が記録される記録面部３１ａである。記録面部３１ａは、ピットと呼ばれる記録マークによってデジタル情報が記録されている。前記記録マークは、例えば光の反射率の差によってデジタル情報を検出可能に構成されている。記録マークは、記録マークの列であるトラックとして記録面部３１ａに設けられる。以下、半導体レーザ素子２３が出射する光の光軸方向をｚ方向、光ディスク３１の厚み方向一端面部内でｚ方向に直交し、トラックに平行な方向をｙ方向、ｚ方向およびｙ方向に直交する方向をｘ方向とする。
【００３３】
半導体レーザ素子２３の光軸方向であるｚ方向一方には、順次、サブビーム形成体２１、コリメータレンズ、ビームスプリッタ２５、対物レンズ２９を介して光ディスク３１が配置される。したがって、サブビーム形成体２１は、半導体レーザ素子２３と導光手段２４との間に設けられている。ビームスプリッタ２５のｙ方向一方には、集光レンズ２６を介して光検出器２７が配置される。
【００３４】
半導体レーザ素子２３が出射する光は、順次、サブビーム形成体２１、コリメータレンズ２８、ビームスプリッタ２５、対物レンズ２９を経由して光ディスク３１の記録面部３１ａに導かれる。この光の経路途中に、サブビーム形成体２１を、サブビーム形成体２１の長手方向とｙ方向とが略平行であって、サブビーム形成体２１の厚み方向とｚ方向とが略平行になるよう配置する。サブビーム形成体２１は、半導体レーザ素子２３が出射する光のうち、メインビームが形成される領域とは異なる領域の光を回折させることによって、メインビームが形成される領域とは異なる領域の光を利用してサブビームを形成する。サブビーム形成体２１の回折格子２２に入射する光は回折されて、回折された光のうち、コリメータレンズ２８に導かれる光が、サブビームとして用いられる。サブビーム形成体２１において回折されてコリメータレンズ２８に導かれる領域であるサブビーム利用領域３３は、導光手段２４の形状に起因して円形状の領域であり、回折されずにコリメータレンズ２８に導かれる領域であるメインビーム利用領域３２は、導光手段２４の形状に起因して円形状の領域である。半導体レーザ素子２３から出射された光は、サブビーム形成体２１の回折格子２２によって第１サブビームを形成する＋１次光と、第２サブビームを形成する−１次光とに分割され、回折格子２２を通過しないで、コリメータレンズ２８に導かれる光によってメインビームが形成される。以下、不特定のサブビームを示す場合、「第１」および「第２」を省略する。コリメータレンズ２８に導かれたメインビームおよびサブビームは、コリメータレンズ２８によって平行光に変換される。変換された平行光は、ビームスプリッタ２５を経由して、対物レンズ２９によって光ディスク３１の記録面部３１ａに一列に並ぶ３つの光スポット３４として集光される。
【００３５】
メインビームおよびサブビームは、光ディスク３１の記録面部３１ａにて反射し、その反射光は、順次、対物レンズ２９、ビームスプリッタ２５、集光レンズ２６を経由して光検出器２７に導かれる。反射光は、対物レンズ２９によって平行光に変換される。変換された平行光は、ビームスプリッタ２５によって反射角９０度で全反射され、集光レンズ２６に導かれる。集光レンズ２６に導かれた光は、集光レンズ２６によって、光検出器２７の各２分割光検出部３０に集光される。
【００３６】
図３は、光ディスク３１に光ピックアップ装置２０から照射された３つの光スポット３４の位置関係を、光ディスク３１の厚み方向一方に見て示す正面図である。光ディスク３１の記録面部３１ａに一列に並ぶ３つの光スポット３４のうち、中央の光スポット３４は、メインビームによって形成され、両端の光スポット３４は、第１および第２サブビームによってそれぞれ形成される。メインビームは、記録面部３１ａに記憶される情報を再生し、サブビームは、メインビームの照射位置を位置決めする。光ディスク３１の記録面部３１ａに一列に並ぶ３つの光スポット３４のうち、隣接する一対の光スポット３４のｘ方向に関しての間隔は、光ディスク３１の記録面部３１ａにおけるトラック３５の間隔であるトラックピッチの１／２の値になるように予め調整される。したがって調整された一列に並ぶ３つの光スポット３４のうち、中央の光スポット３４がトラック３５に重なるとき、両端の光スポット３４は、ｘ方向に関して、トラック３５からトラックピッチの１／２だけずれた位置にある。
【００３７】
図４は、光検出器２７の構成を示すブロック線図である。光検出器２７は、３つの２分割光検出部３０と、さらに４つの差動増幅器３６および可変利得増幅器３７を含んで構成される。光ディスク３１の記録面部３１ａにおける３つの光スポット３４からの反射光が、それぞれ対応する位置にある２分割光検出部３０に導かれる。１列に並ぶ３つの２分割光検出部３０のうち、中央の２分割光検出部３０は、メインビームの反射光が導かれ、両端の２分割光検出部３０は、第１および第２サブビームの反射光がそれぞれ導かれる。２分割光検出部３０の受光する領域は、記録面部３１ａにおけるｙ方向と対応する方向に延びる分割線３０ａによって、２つの領域に分割される。各２分割光検出部３０は、分割される領域の受光量に基づく受光値を、各２分割光検出部３０に接続される差動増幅器３６に与える。第１および第２サブビームの反射光が導かれる２つの２分割光検出部３０に接続される差動増幅器３６は、各領域の受光量に基づく受光値の差を演算して、その演算した値を受光差値とし、第１および第２サブビームのそれぞれの受光差値の和を演算して、演算した値を可変利得増幅器３７に与える。可変利得増幅器３７は、与えられた値に、予め定められる値を乗じて、乗じた値を光検出器２７の出力側に接続される他の差動増幅器３６に与える。メインビームの反射光が導かれる２つの２分割光検出部３０に対応する差動増幅器３６は、与えられた受光値の差を演算して、その演算した値を受光差値として、光検出器２７の出力側に接続される他の差動増幅器３６に与える。光検出器２７の出力側の他の差動増幅器３６は、可変利得増幅器３７から与えられた値と、メインビームの反射光に基づく差動増幅器３６から与えられた受光差値との差を演算し、演算した受光差値がトラッキング誤差値となり、光検出器２７はトラッキング誤差値を出力する。
【００３８】
図５は、光ディスク３１におけるメインビームの光スポット３４の位置と、光検出器２７のメインビームおよびサブビームの各受光差値ＰＰ０〜ＰＰ２との関係を示す図である。図５（ａ）は、光ディスク３１の記録面部３１ａにおけるｘ方向の断面図であり、図５（ｂ）は、メインビームに対応する受光差値を示すグラフＰＰ０であり、図５（ｃ）および図５（ｄ）は、それぞれサブビームに対応する受光差値ＰＰ１，ＰＰ２を示すグラフである。受光差値ＰＰ０の振幅は振幅ａであり、受光差値ＰＰ１，ＰＰ２の振幅は振幅ｂである。
【００３９】
サブビームの光スポット３４は、ｘ方向に関して、メインビームの光スポット３４からトラックピッチの１／２だけずれた位置にあるので、メインビームの受光差値ＰＰ０に対して、サブビームの受光差値ＰＰ１，ＰＰ２は位相が１８０度ずれた、換言すると逆位相の信号となる。メインビームの受光差値をＰＰ０、第１および第２サブビームの受光差値をＰＰ１およびＰＰ２、メインビームおよびサブビームの光量に基づく係数をｋとして、トラッキング誤差値ＰＰは、受光差値ＰＰ１と受光差値ＰＰ２との和に係数ｋを乗じた値を、受光差値ＰＰ０から減算することによって求められる。よってトラッキング誤差値ＰＰは、次式（１）で表される。
ＰＰ＝ＰＰ０−ｋ（ＰＰ１＋ＰＰ２）                      …（１）
ここで、係数ｋはメインビームと第１サブビームおよび第２サブビームの光強度の違いを補正するためのもので、光の強度比が、メインビーム：第１サブビーム：第２サブビーム＝Ａ：Ｂ：Ｂならば、係数ｋは、Ｂを２倍した値で、Ａを除して求められる。よって係数ｋは、次式（２）で表される。
ｋ＝Ａ／（２Ｂ）
【００４０】…（２）
図６は、図１の光ピックアップ装置２０の構成を簡略化して示す図である。サブビーム形成体２１は、その全面に回折格子を備えると仮定する。半導体レーザ素子２３は、その特性に起因して、楕円状に発散する光を出射し、出射された光はサブビーム形成体２１の回折格子によってメインビームを形成する０次光と、第１サブビームを形成する＋１次光と、第２サブビームを形成する−１次光とに分割される。分割された光は、コリメータレンズ２８を介し、対物レンズ２９によって、光ディスク３１の記録面部３１ａに集光され、光スポット３４が形成される。光スポット３４を形成する光は、コリメータレンズ２８の開口径および対物レンズ２９の開口径に基づいて、半導体レーザ素子２３から導かれる光が制限される。光スポット３４に導かれる＋１次光と−１次光とを、サブビーム形成体２１から半導体レーザ素子２３寄りに延長すると、あたかも半導体レーザ素子２３とは別の光源である仮想光源３９が出射した光と仮定することができる。
【００４１】
図７は、図６の光ピックアップ装置２０を構成するサブビーム形成体２１を簡略化して示す正面図である。サブビーム形成体２１には、半導体レーザ素子２３から光ディスク３１に形成される光スポット３４に導かれる０次光と＋１次光と−１次光とが、サブビーム形成体２１を通過するときの領域であるメインビーム利用領域３２および第１および第２サブビーム利用領域３３が、円形状に示されている。
【００４２】
図８は、図６の光ピックアップ装置２０の構成を示す概略図の一部を、メインビームと第１サブビームと第２サブビームとを別々にして示す図である。サブビーム形成体２１の回折格子２２が、サブビーム形成体２１の全面に形成されると仮定する。図８（ａ）は、メインビームに関する図であり、半導体レーザ素子２３からの光が、サブビーム形成体２１の回折格子に回折されず通過し、０次光のうちコリメータレンズ２８に導かれる光がメインビームである。図８（ｂ）は、第２サブビームに関する図であり、半導体レーザ素子２３からの光が、サブビーム形成体２１の回折格子２２に回折されて通過し、−１次光のうちコリメータレンズ２８に導かれる光が、第２サブビームである。図８（ｃ）は、第１サブビームに関する図であり、半導体レーザ素子２３からの光が、サブビーム形成体の回折格子２２に回折されて通過し、＋１次光のうちコリメータレンズ２８に導かれる光が第１サブビームである。
【００４３】
コリメータレンズ２８の焦点距離をｆ１、コリメータレンズ２８の有効開口数をＮＡ１、対物レンズ２９の焦点距離をｆ０、対物レンズ２９の有効開口数をＮＡ０とすると、コリメータレンズ２８の開口径と、対物レンズ２９の開口径とは等しくなるよう構成されるので、コリメータレンズ２８の焦点距離ｆ０に有効開口数ＮＡ０を乗じた値と、対物レンズ２９の焦点距離ｆ１に有効開口数ＮＡ１を乗じた値とは等しくなる。これらの値の関係は次式（３）で表される。
ｆ０×ＮＡ０＝ｆ１×ＮＡ１                              …（３）
サブビーム形成体２１における回折格子２２の格子ピッチをＰｇ、半導体レーザ素子２３から出射される光の波長をλとして、回折格子２２に回折された光の回折角θは、波長λを格子ピッチＰｇで除した値である波長対格子ピッチ比（λ／Ｐｇ）を求め、波長対格子ピッチ比の逆正弦関数の値によって表せる。したがって回折角θは、次式（４）で表される。ここでｓｉｎ―１は正弦関数の逆関数を示す。
【００４４】
【数３】
2004185671.tif 000004
【００４５】
光ディスク３１におけるのメインビームによって形成される光スポット３４とサブビームによって形成される光スポット３４との中心間距離をＴｄ、サブビームの仮想光源３９と半導体レーザ素子２３との直線距離をＴ１、サブビーム形成体２１と半導体レーザ素子２３との距離をＺｇとして、これらの値の関係を、半導体レーザ素子２３とサブビーム形成体２１とコリメータレンズ２８と対物レンズ２９との位置関係から、距離Ｔ１は、距離Ｚｇに回折角θの正接関数の値を乗じて表される。また距離Ｔｄは、焦点距離ｆ０を焦点距離ｆ１で除した値に、距離Ｔ１を乗じて表される。したがって距離Ｔ１および距離Ｔｄは、次式（５）および（６）で表される。ここでｔａｎは、正接関数を示す。
Ｔ１＝Ｚｇ×ｔａｎθ                                    …（５）
【数４】
2004185671.tif 000005
【００４６】
サブビーム形成体２１における対物レンズ２９に導かれるメインビームとサブビームとの円形状の領域の中心間距離をＬとすると、半導体レーザ素子２３とサブビーム形成体２１とコリメータレンズ２８との位置関係から、中心間距離Ｌは、距離Ｚｇを焦点距離ｆ１で除した値を１から減算し、減算した値に距離Ｔ１を乗じて表される。したがって中心間距離Ｌは、次式（７）で表される。
【００４７】
【数５】
2004185671.tif 000006
【００４８】
式（７）に式（５）を代入すると、中心間距離Ｌは、距離Ｚｇを焦点距離ｆ１で除した値を１から減算し、減算した値に距離Ｚｇと回折角θの正接関数の値とを乗じて表される。したがって中心間距離Ｌは、次式（８）で表される。
【００４９】
【数６】
2004185671.tif 000007
【００５０】
式（８）に式（４）を代入すると、中心間距離Ｌは、距離Ｚｇを焦点距離ｆ１で除した値を１から減算し、減算した値に距離Ｚｇと、波長対格子ピッチ比の逆正弦関数の値の正接関数の値とを乗じて表される。したがって中心間距離Ｌは、次式（９）で表される。
【００５１】
【数７】
2004185671.tif 000008
【００５２】
ここでメインビーム利用領域３２とサブビーム利用領域３３とが互いに重複しないように、メインビーム利用領域３２とサブビーム利用領域３３との中心間距離Ｌが、少なくとも利用領域の半径の２倍より大きくなるよう構成する。サブビーム利用領域３３の半径をｒ１とすると、半径ｒ１は、距離Ｚｇに有効開口数ＮＡ１を乗じて表される。したがって半径ｒ１は、次式（１０）で表される。また半径ｒ１と中心間距離Ｌとの関係は、中心間距離Ｌは半径ｒ１の２倍より大きいので、次式（１１）で表される。
ｒ１＝Ｚｇ×ＮＡ１                                      …（１０）
２ｒ１＜Ｌ                                              …（１１）
式（１１）に式（９）および式（１０）を代入すると、距離Ｚｇに有効開口数ＮＡ１を乗じて２倍した値よりも、距離Ｚｇを焦点距離ｆ１で除した値を１から減算し、減算した値に距離Ｚｇと、波長対格子ピッチ比の逆正弦関数の値の正接関数の値とを乗じた値の方が大きいことを示す式になる。したがって各値の関係は、次式（１２）で表される。
【００５３】
【数８】
2004185671.tif 000009
【００５４】
式（１２）である格子ピッチ関係式を満たすように格子ピッチＰｇは決定される。格子ピッチ関係式から、回折格子２２の格子ピッチＰｇの値が小さくなると、回折角θの値が大きくなり、中心間距離Ｌの値が大きくなる。したがって、光ディスク３１における３つの光スポット３４のうち、中央の光スポット３４から両端の光スポット３４までの距離が大きくなるので、３つの光スポット３４を予め定める位置に形成するための位置調整が難しくなるので、格子ピッチＰｇの値は格子ピッチ関係式を満たす範囲で、できるだけ大きい値に決定される。また格子ピッチ関係式から、光ディスク３１における３つの光スポット３４の位置を一定に保ち、距離Ｚｇの値を小さくすると、中心間距離Ｌは大きくなるので、光スポット３４の位置を一定に保ち、中心間距離Ｌの値を調節することができる。
【００５５】
前述のような本実施の形態の光ピックアップ装置２０によれば、半導体レーザ素子２３からの光を用いて、メインビームおよびサブビームが形成され、メインビームおよびサブビームは、導光手段２４によって光ディスク３１に導かれる。メインビームは、光ディスク３１に情報を記録しまたは光ディスク３１に記録される情報を再生するために用いられ、少なくともサブビームは、メインビームが光ディスク３１に照射される位置を、位置決めするために用いられる。サブビーム形成体２１では、周辺光を回折するための回折格子２２を備えるので、周辺光を回折させて、サブビームを形成することができる。このように周辺光を用いてサブビームを形成するので、サブビームを形成してもメインビームの光量が減少させることがなく、半導体レーザ素子２３からの光を情報の記録および再生のために高効率に用いることできる。また周辺光を利用することによって、メインビームの光量に関わらず、サブビームの光量を確保することができ、良好なＳ／Ｎ比を得ることができる。
【００５６】
さらにサブビーム形成体２１は、このサブビーム形成体２１がなければ導かれない領域の光を、サブビーム形成体２１の回折格子２２によって回折して、導光手段２４に導くことができる。
【００５７】
本実施の形態の光ピックアップ装置２０では、サブビーム形成体２１における回折格子２２の格子ピッチＰｇが、格子ピッチ関係式を満たすことによって、周辺光を利用してサブビームを形成する構成を実現することができる。
【００５８】
前述のように半導体レーザ素子２３は、楕円錐状に発散する光を出射し、サブビーム形成体２１の回折格子２２は、前記楕円錐の軸線から楕円の長軸方向に隣接する領域に設けられ、前記楕円の短軸方向に延びる格子が形成される。したがって半導体レーザ素子２３からの楕円錐状に発散する光のうち、半導体レーザ素子２３から円錐状に発散する光を利用してメインビームが形成され、残余の光は、サブビーム形成体２１の回折格子２２によって回折されるので、残余の光を利用してサブビームを形成することができる。したがって、半導体レーザ素子２３から楕円錐状に発散する光を、メインビームおよびサブビームを形成するために、高効率に用いることができる。
【００５９】
図９は、本発明の実施の他の形態の光ピックアップ装置５０を構成するサブビーム形成体５１を、サブビーム形成体５１の厚み方向一方に見て示す正面図である。本実施の形態の光ピックアップ装置は、前述した図１〜図８の実施の形態における光ピックアップ装置２０と類似しており、対応する構成に同一の参照符を付し、異なる構成についてだけ説明し、同様の構成については説明を省略する。本実施の形態を構成するサブビーム形成体５１は、前述のサブビーム形成体２１とは、サブビーム形成体５１の回折格子５２の形状が異なる。本実施の形態のサブビーム形成体の回折格子５２は、サブビームが対物レンズ２９に入射するときの波面収差が小さくなるように、格子ピッチおよび格子曲率が決定されている。
【００６０】
本実施の形態の光ピックアップ装置５０は、前述のようにサブビーム形成体５１の回折格子５２は、サブビームが対物レンズ２９に入射するときの波面収差が小さくなるように、格子ピッチおよび格子曲率が決定されるので、対物レンズ２９によって光ディスク３１に照射されるサブビームの波面収差を小さくすることができる。したがってサブビームによって、高精度に照射位置の位置決めをすることができる。また、その他前記実施の形態と同様の効果を達成することができる。
【００６１】
図１０は、本発明の実施のさらに他の形態の光ピックアップ装置６０を構成するサブビーム形成体６１を、サブビーム形成体６１の厚み方向一方に見て示す正面図である。本実施の形態の光ピックアップ装置６０は、前述した図１〜図８の実施の形態における光ピックアップ装置２０と類似しており、対応する構成に同一の参照符を付し、異なる構成についてだけ説明し、同様の構成については説明を省略する。本実施の形態を構成するサブビーム形成体６１は、前述のサブビーム形成体２１とは、サブビーム形成体６１の回折格子６２の領域が異なる。本実施の形態のサブビーム形成体６１の回折格子６２は、メインビーム利用領域３２とは異なる領域であって、サブビーム利用領域３３の一部に重複するように、ｙ方向に隣接する領域に設けられ、ｘ方向に延びる格子が形成される。
【００６２】
本実施の形態の光ピックアップ装置６０よれば、光ディスク３１におけるサブビームの光スポット３４は、ｙ方向に関して軸対象な形状になるので、サブビームに関する受光差値ＰＰ１，ＰＰ２を検出することができる。また対物レンズ２９がｘ方向に移動した場合の受光差値ＰＰ０〜ＰＰ２を検出することができる。その他前記実施の形態と同様の効果を達成することができる。
【００６３】
図１１は、本発明の実施のさらに他の形態の光ピックアップ装置７０を構成するサブビーム形成体７１を、サブビーム形成体７１の厚み方向一方に見て示す正面図である。本実施の形態の光ピックアップ装置７０は、前述した図１〜図８の実施の形態における光ピックアップ装置２０と類似しており、対応する構成に同一の参照符を付し、異なる構成についてだけ説明し、同様の構成については説明を省略する。本実施の形態を構成するサブビーム形成体７１は、前述のサブビーム形成体２１とは、サブビーム形成体７１の回折格子７２の領域が異なる。本実施の形態のサブビーム形成体７１の回折格子７２は、メインビーム利用領域３２とは異なる全領域にわたって設けられ、ｘ方向に延びる格子が形成される。
【００６４】
本実施の形態の光ピックアップ装置７０によれば、メインビーム利用領域３２とサブビーム利用領域３３とが重複する部分がある場合、メインビーム利用領域３２とは異なる領域に回折格子７２を設けるので、周辺光を導光手段２４に導くことができ、周辺光を用いてサブビームを形成することができる。したがって、その他前記実施の形態と同様の効果を達成することができる。
【００６５】
図１２は、本発明の実施のさらに他の形態の光ピックアップ装置８０を構成するサブビーム形成体８１を、サブビーム形成体８１の厚み方向一方に見て示す正面図である。本実施の形態の光ピックアップ装置８０は、前述した図１〜図８の実施の形態における光ピックアップ装置２０と類似しており、対応する構成に同一の参照符を付し、異なる構成についてだけ説明し、同様の構成については説明を省略する。本実施の形態を構成するサブビーム形成体８１は、前述のサブビーム形成体２１とは、サブビーム形成体８１の回折格子８２の領域が異なる。本実施の形態のサブビーム形成体８１の回折格子８２は、サブビーム利用領域３３の中心部分に設けられ、ｘ方向に延びる格子が形成される。
【００６６】
本実施の形態の光ピックアップ装置８１によれば、対物レンズ２９がｘ方向に移動した場合の受光差値ＰＰ０〜ＰＰ２を検出することができ、トラッキング誤差値ＰＰを検出することができる。したがって、その他前記実施の形態と同様の効果を達成することができる。
【００６７】
またサブビーム形成体の回折格子は、対物レンズ２９を透過するときのサブビームのビーム径が、対物レンズ２９の開口径よりも小さくなる領域内に形成してもよい。これによってサブビーム形成体の回折格子は、対物レンズ２９を透過するときのサブビームのビーム径が、対物レンズ２９の開口径よりも小さくなる領域内に形成される。これによって、周辺光のうち、回折されて対物レンズ２９に導かれる最低限の光によってサブビームが形成されるので、対物レンズ２９に導かれない光の影響を確実に排除することができる。
【００６８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、サブビーム形成体は、周辺光を回折するための回折格子を備えるので、周辺光を回折させて、サブビームを形成することができる。このように周辺光を用いてサブビームを形成するので、サブビームを形成してもメインビームの光量が減少させることがなく、光源からの光を情報の記録および再生のために高効率に用いることできる。また周辺光を利用することによって、メインビームの光量に関わらず、サブビームの光量を確保することができ、良好なＳ／Ｎ比を得ることができる。
【００６９】
また本発明によれば、サブビーム形成体は、このサブビーム形成体がなければ導かれない領域の光を、サブビーム形成体の回折格子によって回折して、導光手段に導くことができる。
【００７０】
また本発明によれば、格子ピッチ関係式の各値が、格子ピッチ関係式を満たすことによって、周辺光を利用してサブビームを形成する構成を実現することができる。
【００７１】
また本発明によれば、光源からの楕円錐状に発散する光のうち、光源から円錐状に発散する光を利用してメインビームが形成され、残余の光は、サブビーム形成体の回折格子によって回折されるので、残余の光を利用してサブビームを形成することができる。したがって、光源から楕円錐状に発散する光を、メインビームおよびサブビームを形成するために、高効率に用いることができる。
【００７２】
また本発明によれば、対物レンズによって記録媒体に照射されるサブビームの波面収差を小さくすることができる。したがってサブビームによって、高精度に照射位置の位置決めをすることができる。
【００７３】
また本発明によれば、周辺光のうち、回折されて対物レンズに導かれる最低限の光によってサブビームが形成されるので、対物レンズに導かれない光の影響を確実に排除することができる。
【００７４】
また本発明によれば、サブビームを形成しても、メインビームの光量が減少されることがなく、光源からの光を情報の記録および再生のために高効率に用いることができる。
【００７５】
また本発明によれば、サブビームを形成しても、メインビームの光量が減少されることがなく、光源からの光を情報の記録および再生のために高効率に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の光ピックアップ装置２０を構成するサブビーム形成体２１を、サブビーム形成体２１の厚み方向一方に見て示す正面図である。
【図２】光ピックアップ装置２０の構成を示す概略図である。
【図３】光ディスク３１に光ピックアップ装置２０から照射された３つの光スポット３４の位置関係を、光ディスク３１の厚み方向一方に見て示す正面図である。
【図４】光ピックアップ装置２０の光検出器２７の構成を示すブロック線図である。
【図５】光ディスク３１に光ピックアップ装置２０から照射されたメインビームの光スポット３４の位置と、光検出器２７のメインビームおよびサブビームの各差信号ＰＰ０〜ＰＰ２との関係を示す図である。
【図６】光ピックアップ装置２０の構成を簡略化して示す図である。
【図７】光ピックアップ装置２０を構成するサブビーム形成体２１を簡略化して示す正面図である。
【図８】光ピックアップ装置２０の構成を示す概略図の一部を、メインビームと第１サブビームと第２サブビームとを別々にして示す図である。
【図９】本発明の実施の他の形態の光ピックアップ装置５０を構成するサブビーム形成体５１を、サブビーム形成体５１の厚み方向一方に見て示す正面図である。
【図１０】本発明の実施のさらに他の形態の光ピックアップ装置６０を構成するサブビーム形成体６１を、サブビーム形成体６１の厚み方向一方に見て示す正面図である。
【図１１】本発明の実施のさらに他の形態の光ピックアップ装置７０を構成するサブビーム形成体７１を、サブビーム形成体７１の厚み方向一方に見て示す正面図である。
【図１２】本発明の実施のさらに他の形態の光ピックアップ装置８０を構成するサブビーム形成体８１を、サブビーム形成体８１の厚み方向一方に見て示す正面図である。
【図１３】従来の技術の光ピックアップ装置に用いられる回折格子体１を、回折格子体１の厚み方向一方に見て示す正面図である。
【図１４】従来の技術の光ピックアップ装置３の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
２０，５０，６０，７０，８０  光ピックアップ装置
２１，５１，６１，７１，８１  サブビーム形成体
２２，５２，６２，７２，８２  回折格子
２３  半導体レーザ素子
２４  導光手段
２８  コリメータレンズ
２９  対物レンズ
３１  光ディスク
【図１】
2004185671.tif 000011
【図２】
2004185671.tif 000012
【図３】
2004185671.tif 000013
【図４】
2004185671.tif 000014
【図５】
2004185671.tif 000015
【図６】
2004185671.tif 000016
【図７】
2004185671.tif 000017
【図８】
2004185671.tif 000018
【図９】
2004185671.tif 000019
【図１０】
2004185671.tif 000020
【図１１】
2004185671.tif 000021
【図１２】
2004185671.tif 000022
【図１３】
2004185671.tif 000023
【図１４】
2004185671.tif 000024