(57)【要約】【課題】簡単な構成でトラッキング誤差信号およびチルト信号を検出することができ、小形化可能な光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】発光素子１１から発せられたレーザ光をコリメータレンズ１２によって平行光に変換し、回折格子１３によって、メインビーム２０と、一部に位相差を有するサブビーム２１，２２に分割する。各光ビームは、ビームスプリッタを通過した後、対物レンズ１５によってディスク状記録媒体１８のトラック１９に集光され、各光ビームの反射光を対物レンズ１５を介してビームスプリッタ１４で反射させ、集光レンズ１６によって２分割光検出器３１に集光する。信号処理手段１７は、各２分割光検出器３１のプッシュプル信号に基づいてトラッキング誤差信号を出力し、サブビーム２１，２２を受光する第２および第３の２分割光検出器３１Ｂ，３１Ｃの和信号に基づいて、チルト信号を出力する。【選択図】      図１
2004265467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも３つ以上の光ビームを対物レンズによってディスク状記録媒体に集光し、対物レンズをディスク状記録媒体の半径方向に走査して情報を読出し、または書込む光ピックアップ装置であって、
ディスク状記録媒体の接線方向に相当する分割線によって２つに分割される受光部を有し、ディスク状記録媒体によって反射される各光ビームを受光し、各受光部によって受光した光ビームを電気信号に変換して出力する複数の２分割光検出器と、
前記各２分割光検出器の一方の受光部から出力される電気信号から、他方の受光部から出力される電気信号を減算し、差信号を生成して出力する複数の差信号生成手段と、
少なくとも１つの光ビームを除く残余の光ビームのうちの２つ以上の光ビームに対し、差信号生成手段によって出力される差信号の振幅がほぼ０となるように、一部に位相差を与える位相差付与手段と、
位相差付与手段によって位相差が与えられる光ビームに対し、差信号生成手段によって生成される差信号を用いて、位相差が与えられない光ビームに対し、差信号生成手段によって生成される差信号を補正して、トラッキング誤差信号を出力するトラッキング誤差出力手段と、
位相差付与手段によって位相差が与えられた光ビームを受光する各２分割光検出器の各受光部から出力される電気信号を加算し、和信号を差動演算して、ディスク状記録媒体の対物レンズの光軸に対する傾きを表すチルト信号を出力するチルト角出力手段を含むことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記３つ以上の光ビームが対物レンズによってディスク状記録媒体に集光されて形成される各ビームスポットは、ディスク状記録媒体の半径方向に並んで配置され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】
前記位相差付与手段は、回折格子によって構成され、
前記回折格子の光ビームの一部に位相差を与える領域は、残余の領域と異なる位相構造を有し、０次以外の回折光にのみ位相差を付与することを特徴とする請求項１または２記載の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、光ディスクおよび光カードなどのディスク状記録媒体に対して光学的に情報を記録再生する光ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディスク状記録媒体は、多量の情報を高密度で記録することができるため、オーディオ、ビデオおよびコンピュータなどの多くの分野において利用が進められている。特に、動画情報などのように、コンピュータなどで取り扱うデータ量が飛躍的に増大しており、それに伴って、記録ピットおよびトラックピッチの縮小化によるディスク状記録媒体の大容量化が進んでいる。
【０００３】
前記ディスク状記録媒体からミクロン単位で記録された情報を読み出す、またはディスク状記録媒体にミクロン単位で情報を書込むために、トラックに対して光ビームを正確にトラッキングさせる必要がある。しかしながら、光ピックアップ装置の対物レンズの光軸に対して、ディスク状記録媒体が傾くと、ディスク状記録媒体から反射されるビーム光を検出することによって生成されるトラッキング誤差信号（Ｔｒａｃｋｉｎｇ  Ｅｒｒｏｒ  Ｓｉｇｎａｌ；略称ＴＥＳ）のオフセットが発生し、正確なトラッキングが妨げられてしまう。トラッキング誤差信号は、ディスク状記録媒体に照射される光ビームの所定トラックからのずれ量を表す。
【０００４】
図２３は、光ピックアップ装置１の一部を示す側面図であり、図２４は図２３の光ピックアップ装置１の一部を上方から見た平面図である。光ピックアップ装置１では、チルトサーボを設けてディスク状記録媒体２の、対物レンズの光軸に対する傾きを検出する。これによって、トラッキング誤差信号のオフセットをキャンセルしている。
【０００５】
前記チルトサーボは、ディスク状記録媒体２の対物レンズの光軸に対する傾きを検出するために、チルトセンサ３を有する。以後、ディスク状記録媒体２の対物レンズの光軸に対する傾きをディスクチルトと記載する場合がある。
【０００６】
チルトセンサ３は、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ；略称ＬＥＤ）４および光検出器５，６を有する。発光ダイオード４は、ディスク状記録媒体２に光を照射する。発光ダイオード４の照射方向の軸線７は、光ピックアップ装置１の対物レンズの軸線と平行である。光検出器５，６は、発光ダイオード４の両側に、照射方向の軸線を含む一仮想平面に対して対象となる位置に設けられ、発光ダイオード４から照射されディスク状記録媒体２によって反射された光を受光する。
【０００７】
ディスク状記録媒体２の対物レンズの光軸に対する傾きが無い場合、光検出器５，６の受光量は等しくなる。一方、ディスク状記録媒体２の対物レンズの光軸に対する傾きがある場合、光検出器５，６の受光量に差が生じる。これによってディスクチルトを検出することができ、ディスク状記録媒体２に対する対物レンズの光軸の傾きを垂直に補正して、トラッキング誤差信号のオフセットをキャンセルすることができる。
【０００８】
光ピックアップ装置１のように、チルトセンサ３を用いてディスクチルトを検出する場合、対物レンズとチルトセンサ３とをディスク状記録媒体２の半径方向の同じ位置に配置することができない。したがって、光ピックアップ装置の対物レンズのディスク状記録媒体２に対する正しいディスクチルトを検出することができないという問題がある。また、対物レンズを支持するレンズホルダなどにチルトセンサ３を設ける必要があるので、部品点数が増えてしまい、光ピックアップ装置１の小形化および薄型化に不利であるという問題がある。
【０００９】
このような問題に鑑み、第１の先行技術の光ピックアップ装置では、レーザ光をメインビームとサブビームとに分割してディスク状記録媒体に照射し、反射されたレーザ光を３つの光検出器によってそれぞれ受光する。メインビームは４分割光検出器によって受光され、サブビームは２分割光検出器によって受光され、位相差法（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｐｈａｓｅ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；略称ＤＰＤ）を用いて得られるＤＰＤ信号と、差動プッシュプル（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｐｕｓｈ  Ｐｕｌｌ；略称ＤＰＰ）法を用いて得られるＤＰＰ信号とを同時に検出する。ＤＰＤ信号は、４分割光検出器の対角信号同士の位相差を検出して得られる。
【００１０】
この光ピックアップ装置では、ＤＰＤ信号とＤＰＰ信号とを、それぞれの振幅で規格化した後、差動演算した値がディスク状記録媒体の対物レンズに対する傾きであるチルト角に比例するという原理を利用して、ディスクチルトを検出している（たとえば、特許文献１参照）。
【００１１】
また第２の先行技術の光ピックアップ装置では、レーザ光をディスク状記録媒体に照射し、反射されたレーザ光を４分割光検出器によって受光する。４分割光検出器からプッシュプル法を用いて得られるプッシュプル信号と、位相差法を用いて得られるＤＰＤ信号とを同時に検出する。この光ピックアップ装置では、プッシュプル信号とＤＰＤ信号とから、ディスクチルト信号を換算している（たとえば、特許文献２参照）。
【００１２】
ま第３の先行技術の光ピックアップ装置では、レーザ光をメインビームとサブビームとに分割してディスク状記録媒体に照射し、反射されたレーザ光を３つの光検出器によってそれぞれ受光する。この光ピックアップ装置では、各光検出器によって得られる電気信号を差動演算して得られる３つのプッシュプル信号からディスク状記録媒体の対物レンズに対する傾きを表すチルト角信号を生成している（たとえば、特許文献３参照）。
【００１３】
【特許文献１】
特開２０００−１４９２９８号公報
【特許文献２】
特開平９−２４５３５７号公報
【特許文献３】
特開平９−２１２８９１号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
第１および第２の先行技術の光ピックアップ装置では、ディスク状記録媒体の対物レンズの光軸に対する傾きを検出する場合には、ＤＰＤ信号を用いている。このＤＰＤ信号は、４分割光検出器を用いることによって得られる。４分割光検出器上でのビームのプロファイルが、ディスク状記録媒体のトラックの長手方向に相当する分割線して対称になる場合、４分割光検出器によって出力される信号に位相差は発生せず、このときにジャストトラックとなる。ビームがトラックより右または左にずれた場合、４分割光検出器上でのビームのプロファイルが、前記分割線に対して左右対称とならないので、４分割光検出器によって出力される信号に位相差が発生する。この場合、トラッキングサーボによって、ジャストトラックになるようにレーザ光の照射位置を修正することができる。
【００１５】
しかしながらトラックしか形成されていないディスク状記録媒体では、４分割光検出器上でのビームのプロファイルに影響を与える構造が、前記分割線に平行にしかない。したがって、このようなディスク状記録媒体では、レーザ光がどの位置に照射されても、４分割光検出器上でのビームのプロファイルは、前記分割線に対して対称にしかならない。したがって、第３および第４の光ピックアップ装置では、ＤＰＤ信号を検出することができるピットが形成されているディスク状記録媒体にしか用いることができないという問題がある。
【００１６】
第３の先行技術の光ピックアップ装置では、サブビームのプッシュプル信号を用いてディスク状記録媒体の対物レンズの光軸に対する傾きを検出する。したがってチルト角信号は、ディスク状記録媒体に対する対物レンズの光軸が傾くことによる強度変調に加えて、ディスク状記録媒体のトラックおよびピットに依存する強度変調を受ける。このため、正しいディスクチルトを検出することが困難であるという問題がある。
【００１７】
本発明の目的は、簡単な構成でトラッキング誤差信号およびチルト信号を確実に検出することができ、小形化可能な光ピックアップ装置を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくとも３つ以上の光ビームを対物レンズによってディスク状記録媒体に集光し、対物レンズをディスク状記録媒体の半径方向に走査して情報を読出し、または書込む光ピックアップ装置であって、
ディスク状記録媒体の接線方向に相当する分割線によって２つに分割される受光部を有し、ディスク状記録媒体によって反射される各光ビームを受光し、各受光部によって受光した光ビームを電気信号に変換して出力する複数の２分割光検出器と、
前記各２分割光検出器の一方の受光部から出力される電気信号から、他方の受光部から出力される電気信号を減算し、差信号を生成して出力する複数の差信号生成手段と、
少なくとも１つの光ビームを除く残余の光ビームのうちの２つ以上の光ビームに対し、差信号生成手段によって出力される差信号の振幅がほぼ０となるように、一部に位相差を与える位相差付与手段と、
位相差付与手段によって位相差が与えられる光ビームに対し、差信号生成手段によって生成される差信号を用いて、位相差が与えられない光ビームに対し、差信号生成手段によって生成される差信号を補正して、トラッキング誤差信号を出力するトラッキング誤差出力手段と、
位相差付与手段によって位相差が与えられた光ビームを受光する各２分割光検出器の各受光部から出力される電気信号を加算し、和信号を差動演算して、ディスク状記録媒体の対物レンズの光軸に対する傾きを表すチルト信号を出力するチルト角出力手段を含むことを特徴とする光ピックアップ装置である。
【００１９】
本発明に従えば、チルト角出力手段は、位相差付与手段によって位相差が与えられた光ビームを受光する各２分割光検出器の各受光部から出力される電気信号を加算して和信号を生成した後、この和信号を差動演算する。チルト角出力手段は、前記和信号を差動演算した結果をチルト信号として出力する。ディスク状記録媒体が対物レンズの光軸に対して傾斜した場合、前記傾斜に応じて、各２分割光検出器によって受光する光量には差が生じる。したがって、この光量の差を電気信号の差として算出することによって、簡単な構成でディスク状記録媒体の対物レンズの光軸に対する傾きを表すチルト信号を出力することができる。
【００２０】
また位相差付与手段によって、差信号生成手段によって生成される差信号の振幅がほぼ０となるように、光ビームの一部に位相差が与えられる。この一部に位相差が与えられた光ビームは、ディスク状記録媒体のトラックおよびピットによって強度変調を受けないので、チルト角出力手段は、より正確なチルト角を表すチルト信号を検出することができる。
【００２１】
トラッキング誤差出力手段は、位相差付与手段によって位相差が与えられる光ビームに対して差信号生成手段によって生成される差信号を用いて、位相差が与えられていない光ビームに対して差信号生成手段によって生成される差信号を補正して、トラッキング誤差信号を出力する。
【００２２】
対物レンズシフトおよびディスク状記録媒体が傾斜した場合、位相差付与手段によって位相差が与えられる光ビームに対して差信号生成手段によって生成される差信号には、それぞれ光量に応じて同じ側にオフセットが発生する。したがって、これに基づいて位相差が与えられていない光ビームに対して差信号生成手段によって生成される差信号を補正することによって、オフセットが除去されたトラッキング誤差信号を出力することができる。
【００２３】
また第１および第２の先行技術の光ピックアップ装置のように、ＤＰＤ信号を用いないので、ピットが形成されているディスク状記録媒体だけでなく、トラックのみが形成されているディスク状記録媒体のトラッキング誤差信号およびチルト信号を検出することができる。
【００２４】
また位相差が与えられた光ビームは、ディスク状記録媒体のトラックおよびピットによって強度変調を受けないので、チルト角出力手段によって用いられる和信号を生成するために対物レンズによってディスク状記録媒体に集光されて形成されるビームスポットを、ディスク状記録媒体のトラックおよびピットに関係なく配置することができる。したがって、たとえばコンパクトディスク（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｋ；略称ＣＤ）およびデジタルバーサタイルディスク（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ；略称ＤＶＤ）など、異なるトラックピッチを有するディスク状記録媒体であっても、読出しおよび書込みを行うことができる。
【００２５】
またチルト角出力手段は、たとえば加算回路および減算回路といった簡単な回路によって実現するとことができ、装置を小形化することができる。
【００２６】
また本発明は、前記３つ以上の光ビームが対物レンズによってディスク状記録媒体に集光されて形成される各ビームスポットは、ディスク状記録媒体の半径方向に並んで配置されることを特徴とする。
【００２７】
本発明に従えば、対物レンズによってディスク状記録媒体に集光される各ビームスポットは、ディスク状記録媒体の半径方向に並んで配置される。ディスク状記録媒体は半径方向に傾斜しやすいので、ビームスポットを前述の配置とすることによって、各２分割光検出器の各受光部から出力される電気信号を加算した和信号の差が大きくなる。したがって小さな傾きであっても、チルト角出力手段はチルト信号を出力することができ、ディスク状記録媒体の対物レンズの光軸に対する傾きを詳細に検出することができる。
【００２８】
また本発明は、前記位相差付与手段は、回折格子によって構成され、
前記回折格子の光ビームの一部に位相差を与える領域は、残余の領域と異なる位相構造を有し、０次以外の回折光にのみ位相差を付与することを特徴とする。
【００２９】
本発明に従えば、光ビームの一部に位相差を与える領域における山と溝とが周期的に繰返される格子周期の位相と、他の領域の格子周期の位相とを異ならせることによって、０次光以外の回折光にのみ位相差を付与することができる。たとえば、回折格子の一表面を、この一表面の中心で直交する２つの線によって４つの等しい領域に分割したときの１つの領域の格子間隔と、他の領域の格子間隔とを１／２ピッチだけずらして形成する。このように簡単な構成で、差信号生成手段によって出力される差信号の振幅をほぼ０とすることができる。
【００３０】
また位相差付与手段は、回折格子によって構成されるので、１つの光源から発生する光ビームから、複数の光ビームを生成することができ、また０次光以外の回折光にのみ位相差を付与するので、この複数の光ビームを用いて光ピックアップ装置を構成することができる。したがって、光ピックアップ装置を小形化することができる。
【００３１】
【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１０を示す図である。光ピックアップ装置１０は、発光素子１１と、コリメータレンズ１２と、回折格子１３と、ビームスプリッタ１４と、対物レンズ１５と、集光レンズ１６と、信号出力手段１７とを含む。光ピックアップ装置１０は、少なくとも３つ以上の光ビームを対物レンズ１５によってディスク状記録媒体１８上に集光し、対物レンズ１５をディスク状記録媒体１８の半径方向に走査して情報を読出し、または書込む。前記ディスク状記録媒体１８とは、たとえば光ディスクおよび光カードなどである。ディスク状記録媒体１８には、少なくともトラック１９を有する。
【００３２】
ディスク状記録媒体１８の半径方向をＸ方向とし、それに直交する接線方向、すなわちトラックの長さ方向をＹ方向とする。以後、ディスク状記録媒体１８の半径方向をラジアル方向と記載し、それに直交する接線方向をトラック方向と記載する場合がある。
【００３３】
発光素子１１は、レーザ光を発する。発光素子１１は、たとえば半導体レーザによって実現される。コリメータレンズ１２は、発光素子１１が発する光ビームを平行光に変換する。回折格子１３は、コリメータレンズ１２によって変換された平行光である光ビームを、０次光であるメインビーム２０、＋１次光および−１次光であるサブビーム２１，２２に分割する。
【００３４】
ビームスプリッタ１４は、回折格子１３によって分割された光ビームを透過して対物レンズ１５に導き、また対物レンズ１５からの光ビームを反射して集光レンズ１６へと導く。
【００３５】
対物レンズ１５は、ディスク状記録媒体１８上に光ビームを集光し、ディスク状記録媒体１８の表面で反射した光ビームをビームスプリッタ１４に導く。前記メインビーム２０は、対物レンズ１５によってディスク状記録媒体１８のトラック１９に集光される。本実施の形態では、たとえば対物レンズ１５は、その光軸Ｌ１がコリメータレンズ１２の光軸および発光素子１１から発生する光ビームの中心軸とほぼ等しくなるように配置される。集光レンズ１６は、ビームスプリッタ１２からの各光ビームを集光し、信号出力手段１７に導く。
【００３６】
信号出力手段１７は、集光レンズ１６によって集光された光ビームを電気信号に変換し、この電気信号を処理して、トラッキング誤差信号（Ｔｒａｃｋｉｎｇ  Ｅｒｒｏｒ
Ｓｉｇｎａｌ；略称ＴＥＳ）とチルト信号（Ｔｉｌｔ  Ｓｉｇｎａｌ；略称ＴＳ）とを出力する。トラッキング誤差信号は、メインビーム２０のトラック１９からのずれ量を示し、チルト信号は、ディスク状記録媒体１８の対物レンズ１５の光軸Ｌ１に対する傾きを示す。
【００３７】
図２は、回折格子１３の平面図であり、図１の上方から回折格子１３を見た平面図を示す。回折格子１３に、一方面の中心を原点とするＸ−Ｙ座標軸を設定する。前記Ｘ軸は、ラジアル方向であるＸ方向に平行であり、Ｙ軸は、トラック方向であるＹ方向に平行である。回折格子１３の溝部２４は、Ｘ方向に平行に延びる。
【００３８】
回折格子１３は、位相差付与手段である。回折格子１３の溝部２４は、たとえばＸ−Ｙ平面の第１象限のみが他の第２〜第４象限に比べて、山と溝とが周期的に繰返される格子周期の位相が１８０°異なるように形成される。第１象限から第４象限における溝部２４を、それぞれ第１〜第４溝部２４Ａ〜２４Ｄとすると、第１〜第４象限内での溝部２４Ａ〜２４Ｄの溝間隔は等しくしている。そして図２に示すように、第１象限の溝部２４Ａは、他の第２〜第４象限の溝部２４Ｂ〜２４Ｄから溝間隔の１／２だけずらした状態で形成している。回折格子１３の一方面から見た形状は、この回折格子１３に照射される光ビーム２５の径よりも大きく形成される。本実施の形態では回折格子１３の一方面から見た形状を、たとえば正方形に形成する。
【００３９】
このような回折格子１３の溝部２４によって回折された光ビームであるサブビーム２１，２２には、前記第１象限の溝部２４Ａによって回折された部分にだけ１８０°の位相差が発生する。つまり光ビームの１／４円をなす領域に、他の領域と１８０°の位相差が発生する。
【００４０】
ここで回折格子１３の作成方法の一例について説明する。まず、石英などの基板にフォトレジストを塗布する。次に、回折格子１３の溝形状部分が抜き穴となったフォトマスクを用いて密着露光を行う。密着露光とは、フォトレジスト上にフォトマスクを位置合わせして置き、フォトレジストにフォトマスクを介して紫外線を照射し、回折格子１３のパターンをフォトレジストに転写することである。次に、４フッ化炭素（ＣＦ４）ガスによって、反応性イオンエッチングを行い、紫外線が照射されていないフォトレジスト部分をエッチングした後に、紫外線が照射された部分のフォトレジストを透明基板から除去することによって回折格子が形成される。前述したフォトマスクの作成は、たとえば基板にフォトレジストを塗布した後、フォトレジスト上に電子ビーム描画装置によって回折格子のパターンを描いていくことによって作成する。
【００４１】
図３は、トラッキング誤差信号およびチルト信号を出力する信号出力手段１７の構成を示すブロック図である。信号出力手段１７は、第１〜第３の２分割光検出器３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃと、第１〜第３の差信号生成手段３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃと、トラッキング誤差出力手段３３と、チルト角出力手段３４とを含む。以後、第１〜第３の２分割光検出器３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃを総称する場合には、２分割光検出器３１と記載し、第１〜第３の差信号生成手段３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃを総称する場合には、差信号生成手段３２と記載する。
【００４２】
第１の２分割光検出器３１Ａは、ディスク状記録媒体１８のトラック方向に相当する分割線によって２つに分割される受光部３５Ａ，３６Ａをそれぞれ有する。第２の２分割光検出器３１Ｂは、ディスク状記録媒体１８のトラック方向に相当する分割線によって２つに分割される受光部３５Ｂ，３６Ｂをそれぞれ有する。第３の２分割光検出器３１Ｃは、ディスク状記録媒体１８のトラック方向に相当する分割線によって２つに分割される受光部３５Ｃ，３６Ｃをそれぞれ有する。前記トラック方向に相当する分割線は、トラック方向に平行であり、ラジアル方向に垂直な一仮想平面に含まれる。以後、第１〜第３の２分割光検出器３１Ａ〜３１Ｃの受光部３５Ａ〜３５Ｃを総称する場合には受光部３５と記載し、受光部３６Ａ〜３６Ｃを総称する場合には受光部３６と記載する場合がある。前記２分割光検出器３１の各受光部３５，３６は、物理的に分割されている。
【００４３】
２分割光検出器３１は、対物レンズ１５、ビームスプリッタ１４および集光レンズ１６を介して、ディスク状記録媒体１８によって反射される光ビームを受光する。前記集光レンズ１６は、ビームスプリッタ１４からの各光ビームを各２分割光検出器３１に集光する。２分割光検出器３１は、各受光部３５，３６によって受光した光ビームを電気信号に変換して出力する。
【００４４】
第１の２分割光検出器３１Ａは、メインビーム２０を受光する。第２の２分割光検出器３１Ｂは、＋１次光であるサブビーム２１を受光する。第３の２分割光検出器は、−１次光であるサブビーム２２を受光する。各２分割光検出器３１の受光面は、この受光面に光ビームが集光レンズ１６によって集光されて形成されるビームスポットよりも大きくなるように形成される。
【００４５】
差信号生成手段３２は、２分割光検出器３１の一方の受光部３５から出力される電気信号から、他方の受光部３６から出力される電気信号を減算し、差信号であるプッシュプル（Ｐｕｓｈ  Ｐｕｌｌ；略称ＰＰ）信号を生成して出力する。差信号生成手段３２は、差動演算器によって実現される。第１の差信号生成手段３２Ａは、第１の２分割光検出器３１Ａの一方の受光部３５Ａから出力される電気信号から、他方の受光部３６Ａから出力される電気信号を減算して、第１のプッシュプル信号ＰＰ４０を出力する。第２の差信号生成手段３２Ｂは、第２の２分割光検出器３１Ｂの一方の受光部３５Ｂから出力される電気信号から、他方の受光部３６Ｂから出力される電気信号を減算して、第２のプッシュプル信号ＰＰ４１を出力する。第３の差信号生成手段３２Ｃは、第３の２分割光検出器３１Ｃの一方の受光部３５Ｃから出力される電気信号から、他方の受光部３６Ｃから出力される電気信号を減算して、第３のプッシュプル信号ＰＰ４２を出力する。
【００４６】
トラッキング誤差出力手段３３は、前述した第１〜第３のプッシュプル信号ＰＰ４０〜ＰＰ４２を入力し、トラッキング誤差信号を出力する。トラッキング誤差出力手段３３は、加算器４３、増幅器４４、および差動演算器４５とを含む。加算器４３には、第２の差信号生成手段３２Ｂから出力される第２のプッシュプル信号ＰＰ４１と、第３の差信号生成手段３２Ｃから出力される第３のプッシュプル信号ＰＰ４２とが入力される。加算器４３はこれらの第２および第３のプッシュプル信号ＰＰ４１，ＰＰ４２を加算して増幅器４４に与える。増幅器４４は、加算器４３から与えられる信号を増幅して差動演算器４５に与える。前記増幅器４４によって、メインビーム２０とサブビーム２１，２２との光強度の違いを補正することができる。増幅器４４は、予め定めるゲインＧ１を有する。
【００４７】
差動演算器４５は、増幅器４４から与えられる第２および第３のプッシュプル信号ＰＰ４１，ＰＰ４２を加算した信号を増幅した信号と、第１の差信号生成手段３２Ａから出力される第１のプッシュプル信号ＰＰ４０とを入力し、これらの信号の差分を出力する。この差動演算器４５から出力される信号が、トラッキング誤差信号である。
【００４８】
このようにトラッキング誤差出力手段３３は、サブビーム２１，２２に対して、第２および第３の差信号生成手段３２Ｂ，３２Ｃによって生成される第２および第３のプッシュプル信号ＰＰ４１，ＰＰ４２を用いて、メインビーム２０に対して、第１の差信号生成手段３２Ａによって生成される第１のプッシュプル信号ＰＰ４０を補正して、トラッキング誤差信号を出力する。
【００４９】
チルト角出力手段３４は、第１および第２の加算器４６Ａ，４６Ｂと、増幅器４７と、差動演算器４８とを有する。第１の加算器４６Ａは、第２の２分割受光器３１Ｂの一方の受光部３５Ｂから出力される電気信号と、他方の受光部３６Ｂから出力される電気信号と入力し、これらを加算して第１の和信号ＳＵＭ５１を出力する。第２の加算器４６Ｂは、第３の２分割受光器３１Ｃの一方の受光部３５Ｃから出力される電気信号と、他方の受光部３６Ｃから出力される電気信号とを入力し、これらを加算して第２の和信号ＳＵＭ５２を出力する。
【００５０】
増幅器４７は、前記第２の加算器４６Ｂから出力される第２の和信号ＳＵＭ５２を入力し、増幅して出力する。増幅器４７によって、サブビーム２１，２２の光強度の違いを補正することができる。増幅器４７は、予め定めるゲインＧ２を有する。
【００５１】
差動演算器４８には、第１の加算器４６Ａから出力される第１の和信号ＳＵＭ５１と、増幅器４７から出力される第２の和信号ＳＵＭ５２を増幅した電気信号とが入力され、差動演算器４８は、これらの信号を減算して出力する。この差動演算器４８から出力される信号が、チルト信号である。
【００５２】
図４は、メインビーム２０およびサブビーム２１，２２を対物レンズ１５によって、ディスク状記録媒体１８上に集光したビームスポット５５，５６，５７を示す平面図である。図２に示すような回折格子１３によって回折されたサブビーム２１，２２の、ディスク状記録媒体１８上でのビームスポット５６，５７は、図４に示すようにそれぞれ４つのビームスポットから構成される。
【００５３】
図５は、メインビーム２０の対物レンズ１５の焦点位置でのスペクトル分布を示す図であり、図６はサブビーム２１，２２の対物レンズ１５の焦点位置でのスペクトル分布を示す図である。また図７は、サブビーム２１，２２を図４に示すＸ−Ｙ軸に予め定める角度θだけ傾斜した方向のＸ’−Ｙ’軸で切断したときのサブビーム２１，２２のスペクトル分布を示す図である。前記予め定める角度θは、４５°である。
【００５４】
対物レンズ１５は、フーリエ変換器としての作用を有する。したがって、対物レンズ１５から出射された光ビームは、対物レンズ１５に入射する光ビームが持っている全ての空間周波数からなるスペクトル分布によって表される。対物レンズ１５に入射する光ビームの波面を考えた場合、回折格子１３によって位相差が与えられていないメインビーム２０は、一様な位相の波面２０Ａを有する。したがって、メインビーム２０が対物レンズ１５によってフーリエ変換されると、対物レンズ１５の焦点位置では、このメインビーム２０は、図５に示すような主に１つの空間周波数をもつスペクトル分布５８を有する。
【００５５】
一方、回折格子１３によって光ビームの一部に位相差が与えられたサブビーム２１，２２は、一部に位相遅れを有する波面２１Ａ，２２Ａを有する。この波面は、Ｘ−Ｙ座標軸に対して、４５°傾斜したＸ’−Ｙ’座標軸を基準にした主に４つの空間周波数によって成り立っている。したがって、サブビーム２１，２２が対物レンズ１５によってフーリエ変換されると、対物レンズ１５の焦点位置では、このサブビーム２１，２２は、４つのピークを持つスペクトル分布５９を有する。ただし、Ｙ’方向に分布しているピークはかなり小さいので、図６ではこのスペクトル分布を省略して示している。
【００５６】
図８は、ディスク状記録媒体１８上でビームスポット５５，５６，５７をラジアル方向に移動させたときに出力される第１〜第３のプッシュプル信号ＰＰ４０，ＰＰ４１，ＰＰ４２を示す図である。図８（１）は、ディスク状記録媒体１８の断面を示す図である。図８（２）は、ディスク状記録媒体１８上のビームスポット５５をラジアル方向に移動させたときに第１の差信号生成手段３２Ａによって出力される第１のプッシュプル信号ＰＰ４０を示す図である。図８（３）は、ディスク状記録媒体１８上のビームスポット５６をラジアル方向に移動させたときに第２の差信号生成手段３２Ｂによって出力される第２のプッシュプル信号ＰＰ４１を示す図である。図８（４）は、ディスク状記録媒体１８上のビームスポット５７をラジアル方向に移動させたときに第３の差信号生成手段３２Ｃによって出力される第３のプッシュプル信号ＰＰ４２を示す図である。
【００５７】
図８（２）〜図８（４）において、横軸は、ラジアル方向の位置を示し、図８（１）に示す位置に対応する。また図８（２）〜図８（４）において、縦軸は信号の強さを示す。
【００５８】
前述したサブビーム２１，２２がディスク状記録媒体１８によって反射されて、再び対物レンズ１５に戻ってくる場合、対物レンズ１５の瞳面でのファーフィールドパターンは、ディスク状記録媒体１８のトラック１９またはピット形成部分によって強度変調を受けない。このためサブビーム２１，２２を基づいて生成される第２および第３のプッシュプル信号ＰＰ４１，ＰＰ４２は、図８に示すようにメインビーム２０を基づいて生成される第１のプッシュプル信号ＰＰ４０に比べて、振幅が小さく、その振幅はほぼ０になる。
【００５９】
ここで、第２および第３のプッシュプル信号ＰＰ４１，ＰＰ４２の振幅がほぼ０となる原理について説明する。第２のプッシュプル信号ＰＰ４１の振幅と、第３のプッシュプル信号ＰＰ４２の振幅とがほぼ０となる原理は同じであるので、ここでは第２のプッシュプル信号ＰＰ４１の振幅がほぼ０となる原理についてのみ示す。
【００６０】
図９は、対物レンズ１５によってトラック１９に集光されたサブビーム２１，２２を示す図であり、図１０は対物レンズ１５に入射するサブビーム２１，２２を示す図であり、図１１はディスク状記録媒体１８によって反射したサブビーム２１の対物レンズ１５瞳上のビームパターンを第２の分割光検出器３１Ｂの受光面に投影して示す図である。
【００６１】
図１０に示すように、サブビーム２１の中心を原点とするＸ−Ｙ座標軸を設定し、図１１に示すように、第２の２分割検出器３１Ｂの受光面にサブビーム２１の０次回折光６０の中心を原点とするＸ−Ｙ座標軸を設定する。図１０および図１１のＸ−Ｙ座標軸は、互いに対応している。
【００６２】
図９に示すように、対物レンズ１５によってトラック１９に集光されたサブビーム２１は、０次回折光６０と±１次回折光６１，６２に分かれて反射される。そして、０次回折光６０および±１次回折光６１，６２が重なり合う領域ｎ１，ｎ２で互いに干渉して、対物レンズ１５の瞳上で回折パターンを生じる。
【００６３】
図２に示す回折格子１３によって、図１０に示すようにサブビーム２１には、第１象限のみ入射光に１８０°の位相差、ここでは位相遅れが発生する。したがって、サブビーム２１の反射光は、第３象限において０次回折光６０が１８０°の位相遅れを有し、第４象限において±１回折光６１，６２が１８０°の位相遅れを有する。図１１では、第３象限において０次回折光６０が１８０°の位相遅れを有する領域を網目で示し、第４象限において±１回折光６１，６２が１８０°の位相遅れを有する領域を斜線で示す。
【００６４】
ここで、仮にトラック方向に相当する分割線６３で分割された第２の２分割光検出器３１Ｂにラジアル方向の分割線６４を仮想的に設定し、第１象限〜第４象限の検出領域をそれぞれ３１Ｂ−ａ，３１Ｂ−ｂ，３１Ｂ−ｃ，３１Ｂ−ｄとし、各領域の出力をＩａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄとする。
【００６５】
光ビームの一部に位相差が与えられていない場合のディスク状記録媒体１８からの反射光の回折パターンは、次式（１）〜式（３）ように表すことができる。式（１）〜式（３）において、０次光の複素振幅をＡ０とし、＋１次光の複素振幅をＡ１とし、−１次光の複素振幅をＡ−１とする。
Ａ０＝Ｅ０・ｅｘｐ（２πｉ）                              …（１）
Ａ１＝Ｅ１・ｅｘｐ｛（ψ１＋２πｖｔ／ｖｐ）ｉ｝              …（２）
Ａ−１＝Ｅ１・ｅｘｐ｛（ψ１−２πｖｔ／ｖｐ）ｉ｝              …（３）
【００６６】
前記Ｅ０，Ｅ１，Ｅ−１はそれぞれ０次，１次，−１次光の振幅である。また前記ψ１は０次と±１次光の位相差である。前記ｖｔはトラック溝中心からの変位量である。前記ｖｐはトラック溝のピッチである。前記ψ１は、トラック溝の深さに関係する。
【００６７】
光ビームの一部に位相差が与えられていない場合のプッシュプル信号ＰＰ４１は、図１１の第２の２分割光検出器３１Ｂにおいて、｛（３１Ｂ−ａ）＋（３１Ｂ−ｄ）｝の出力（Ｉａ＋Ｉｄ）と｛（３１Ｂ−ｂ）＋（３１Ｂ−ｃ）｝の出力（Ｉｂ＋Ｉｃ）との差から算出される。
（Ｉａ＋Ｉｄ）＝ＩＲとすると、ＩＲは、以下の式（４）によって表される。
2004265467.tif 000003
【００６８】
（Ｉｂ＋Ｉｃ）＝ＩＬとすると、ＩＬは以下の式（５）によって表される。
2004265467.tif 000004
【００６９】
ここで、Ｓ０は第１象限および第４象限において、±１次光がなく０次光のみ存在する領域の面積、または第３象限および第２象限において±１次光がなく０次光のみ存在する領域の面積である。Ｓ１は第１象限および第４象限において、０次光と±１次光が重なり合う部分の面積、または第３象限および第２象限において０次光と±１次光が重なり合う部分の面積である。これによって、光ビームの一部に位相差が与えられていない場合の第２のプッシュプル信号ＰＰ４１は、以下の式（６）によって表される。
2004265467.tif 000005
【００７０】
次に、本実施の形態のように、回折格子１３によって光ビームの一部に位相差を加えた場合に生成される第２のプッシュプル信号ＰＰ４１について説明する。サブビーム２１の反射光の０次光に加わる位相差、つまり図１１の第４象限の位相差をθ１とし、図１１の第３象限の位相差をθ−１とする。また、サブビーム２１の反射光の１次回折光のうち０次回折光と干渉する部分に加わる位相差、つまり図１１の第４象限の位相差をδ１とし、サブビーム２１の反射光の−１次光のうち０次光と干渉する部分に加わる位相差、つまり図１１の第３象限の位相差をδ−１とする。
【００７１】
この場合、光ビームの一部に位相差が与えられた場合のディスク状記録媒体１８からの反射光の複素振幅は、以下の式（７）〜（１０）によって表される。ここで、第４象限の０次光の複素振幅Ａ０は、式（７）によって表される。第３象限の０次光の複素振幅Ａ０は、式（８）によって表される。第４象限の＋１次光の複素振幅Ａ１は、式（９）によって表される。第３象限の−１次光の複素振幅Ａ−１は、式（１０）によって表される。
Ａ０＝Ｅ１・ｅｘｐ｛（２π＋θ１）ｉ｝                    …（７）
Ａ０＝Ｅ１・ｅｘｐ｛（２π＋θ−１）ｉ｝                    …（８）
Ａ１＝Ｅ１・ｅｘｐ｛（ψ１＋２πｖｔ／ｖｐ＋δ１）ｉ｝      …（９）
Ａ−１＝Ｅ１・ｅｘｐ｛（ψ１−２πｖｔ／ｖｐ＋δ−１）ｉ      …（１０）
【００７２】
図１１に示すように、第４象限および第３象限のみに位相差が加わった場合のプッシュプル信号ＰＰｃｄ＝Ｉｄ−Ｉｃを求める。（３１Ｂ−ｃ）および（３１Ｂ−ｄ）の出力Ｉｃ，Ｉｄは、式（７）〜（１０）を用いて、以下の式（１１）および式（１２）のように表される。
2004265467.tif 000006
【００７３】
ここで図１１においては、θ１＝０、θ−１＝π（＋１８０°）、δ１＝π（＋１８０°）、δ−１＝０あるので、Ｉｄ，Ｉｃは、それぞれ以下の式（１３）および式（１４）のように表される。
2004265467.tif 000007
【００７４】
したがって、プッシュプル信号ＰＰｃｄは、以下の式（１５）によって表される。
2004265467.tif 000008
【００７５】
位相差が関係しないＰＰａｂは、前記式（６）に１／２を乗算したものと同じとなり、式（１６）のように表される。
ＰＰａｂ＝２Ｓ１Ｅ０Ｅ１・ｓｉｎψ１・ｓｉｎ（２πｖｔ／ｖｐ）  …（１６）
【００７６】
これは、位相差が関係しない光ビームによるビームスポットの面積が、前述した場合と比較して、半分になるためである。
【００７７】
図１１に示すように、ＰＰａｂとＰＰｃｄとは、トラック１９の溝深さψ１に関係なく、１／２ピッチずれた信号、すなわち位相が１８０°ずれた信号、言い換えれば逆位相の信号となる。したがって、最終的に得られる第２の差信号検出手段３２Ｂからの第２のプッシュプル信号ＰＰ４１は、以下の式（１７）によって表される。
ＰＰ４１＝ＰＰｃｄ＋ＰＰａｂ＝０                          …（１７）
【００７８】
したがって第２のプッシュプル信号ＰＰ４１は、その振幅が常に０となる。このように、光ビームの一部に位相差が与えられたサブビーム２１，２２を用いると、ディスク状記録媒体１８のトラック１９の位置に関係なく、第２および第３のプッシュプル信号ＰＰ４１，ＰＰ４２の振幅が０となる。サブビーム２１，２２によって形成されるビームスポット５６，５７がディスク状記録媒体１８上のどの位置に配置されても、プッシュプル信号の振幅がほぼ０となる。したがって、サブビーム２１，２２のビームスポット５６，５７をメインビーム２０のビームスポット５５と同じトラック上でも、異なるトラック上でも配置することができる。つまり、ビームスポット５６，５７の配置の自由度が高まり、これらのサブビームスポット５６，５７の配置を気にすることなく、装置を構成することができる。つまり回折格子などを光軸Ｌ１まわりに回転調整して、３つの光ビームの位置を調整することが不要となるので、光ピックアップ装置１０の組立て調整を大幅に簡略化することができる。したがって、光ピックアップ装置１０の歩留まりが向上し、生産効率が向上する。
【００７９】
図１２は、対物レンズ１５がラジアル方向に移動する様子を模式的に示す図であり、図１３は図１２に示す２分割光検出器３１上のビームスポットを模式的に示す図である。図１２では、図が煩雑となるのを防ぐため、ディスク状記録媒体１８と、対物レンズ１５と、２分割光検出器３１との関係のみを示している。
【００８０】
図１４は、対物レンズ１５の光軸Ｌ１に対してディスク状記録媒体１８が傾斜する様子を模式的に示す図であり、図１５は図１４に示す２分割光検出器３１上のビームスポットを模式的に示す図である。図１４では、図が煩雑となるのを防ぐため、ディスク状記録媒体１８と、対物レンズ１５と、２分割光検出器３１との関係のみを示している。
【００８１】
対物レンズ１５によって集光される光ビームが、ディスク状記録媒体１８のトラック１９またはピット形成部分で反射されると、反射光に回折パターンが現れる。この反射光の対物レンズ１５の瞳面でのファーフィールドパターンの強度分布の基準線に対する対称性を検出することによって、トラッキング誤差信号を算出する方法をプッシュプル法という。
【００８２】
レンズシフトが発生した場合、図１３に示すように、第１〜第３の２分割光検出器３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃの受光面での、光ビームのファーフィールドパターン６１もラジアル方向に相当する方向に移動する。レンズシフトとは、対物レンズ１５がその軸線Ｌ１に垂直方向に移動することである。この場合、たとえば２分割光検出器３１のうち第１の２分割光検出器３１Ａのみを用いて、トラッキング誤差信号を出力しようとすると、ビームスポットはオントラック状態にもかかわらず、トラッキング誤差信号オフセットが発生する。
【００８３】
またディスクチルトが発生した場合、コマ収差が発生し、図１５に示すように、第１〜第３の２分割光検出器３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃの受光面における光ビームのファーフィールドパターン６２の対称性が崩れてしまう。ディスクチルトとは、ディスク状記録媒体１８が、対物レンズ１５の光軸Ｌ１に対して傾斜することである。この場合、たとえば２分割光検出器３１のうち第１の２分割光検出器３１Ａのみを用いて、トラッキング誤差信号を出力しようとすると、トラッキング誤差信号オフセットが発生する。
【００８４】
つまり、第１の２分割光検出器３１Ａから出力される電気信号のみを用いて、この信号を差動演算してトラッキング誤差信号を出力する場合では、図１２に示す対物レンズシフトと、図１４に示すディスク状記録媒体１８の傾斜を分離して出力することができない。つまり、レンズシフトが発生しているのか、ディスクチルトが発生しているのかがわからない。
【００８５】
図１６は、レンズシフトが発生したときに差信号生成手段３２から出力される第１〜第３のプッシュプル信号ＰＰ４０，ＰＰ４１，ＰＰ４２を示す図である。図１６（１）〜図１６（４）は、それぞれ図８（１）〜図８（４）に対応する。
【００８６】
光ピックアップ装置１０では、レンズシフトが発生した場合、図１６に示すように第１〜第３のプッシュプル信号ＰＰ４０，ＰＰ４１，ＰＰ４２には、それぞれ２分割光検出器３１によって受光する光量に応じてΔｐおよびΔｐ’だけ同じ側（同相）にオフセットが発生する。このため、トラッキング信号出力手段３３によって、以下の式（１８）に示す演算を行うことによって、前述したオフセットがキャンセルされたトラッキング誤差信号（ＴＥＳ）を出力することができる。
ＴＥＳ＝ＰＰ４０−Ｇ１・（ＰＰ４１＋ＰＰ４２）          …（１８）
【００８７】
式（１８）において、ＰＰ４０は、第１のプッシュプル信号ＰＰ４０であり、ＰＰ４１は、第２のプッシュプル信号ＰＰ４１であり、ＰＰ４２は、第３のプッシュプル信号ＰＰ４２であり、Ｇ１は、増幅器４４のゲインである。
【００８８】
図１７は、ディスクチルトが発生したときに、チルト角出力手段３４の第１および第２の加算器４６Ａ，４６Ｂから出力される和信号ＳＵＭ５１，ＳＵＭ５２の、ラジアルチルト角およびディテクタ受光量との関係を示す図である。図１７において、横軸は半径方向の傾き角度を表すラジアルチルト角を示し、縦軸はディテクタ受光量、つまり第２および第３の２分割光検出器３１Ｂ，３１Ｃの受光量を示す。
【００８９】
ディスクチルトが発生すると、第２および第３の２分割光検出器３１Ｂ，３１Ｃのいずれか一方がディスク状記録媒体１８に接近し、第２および第３の２分割光検出器３１Ｂ，３１Ｃのいずれか他方がディスク状記録媒体１８から離反する。これによって、第２および第３の２分割光検出器３１Ｂ，３１Ｃの受光量が変化する。チルト角出力手段３４は、この第２および第３の２分割光検出器３１Ｂ，３１Ｃの受光量の差を検出することができる。したがって、ディスクチルトが発生したときには、第２および第３の２分割光検出器３１Ｂ，３１Ｃの受光量の差に基づいて、チルト信号を出力する。
【００９０】
また、前述したように、サブビーム２１，２２は、ディスク状記録媒体１８のトラック１９およびピットに依存する強度変調を受けないので、第１および第２の加算器４６Ａ，４６Ｂから出力される和信号ＳＵＭ５１，ＳＵＭ５２においても、ディスク状記録媒体１８のトラック１９およびピットに依存する強度変調を受けない。したがってチルト角出力手段３４では、ディスクチルトに比例した面積の増減による光量変化のみを検出して、チルト信号を出力することができる。
【００９１】
ディスクチルトが発生した場合には、図１７に示すように、第２および第３の２分割光検出器３１Ｂ，３１Ｃのそれぞれで受光されるサブビーム２１，２２の受光量がディスクチルトに比例して増減する。したがって、第１および第２の和信号ＳＵＭ５１，ＳＵＭ５２の差動演算を行うことによって、以下に示す式（１９）から、ラジアルチルト０度を原点とした傾きを持つチルト信号ＴＳを得ることができる。
ＴＳ＝ＳＵＭ５１−Ｇ２・ＳＵＭ５２                      …（１９）
【００９２】
式（１９）において、ＳＵＭ５１は、第１の和信号ＳＵＭ５１であり、ＳＵＭ５２は第２の和信号ＳＵＭ５２であり、Ｇ２は、増幅器４７のゲインである。
【００９３】
このように、光ピックアップ装置１０では、トラッキング誤差信号と、チルト信号とを別々に出力することができる。つまり、対物レンズシフトとディスクチルトとを分離して検出することができる。また、第１および第２の先行技術の光ピックアップ装置のように、ＤＰＤ信号を使用していないため、ディスク状記録媒体１８の種類を問わずトラッキング誤差信号およびチルト信号を出力することができる。つまり、ディスク状記録媒体１８には、ピットおよびトラック１９の少なくともいずれか一方が形成されていれば、トラッキング誤差信号およびチルト信号を出力することができる。
【００９４】
前述した増幅器４４、４７のゲインＧ１およびＧ２は、たとえば光強度の比が、メインビーム２０：サブビーム２１：サブビーム２２＝ａ：ｂ：ｂで表されるとすると、以下の式（２０）および式（２１）によって表される。
Ｇ１≒ａ／（２ｂ）                                      …（２０）
Ｇ２≒ｂ／ｂ＝１                                        …（２１）
【００９５】
ただし、回折格子１３および光学系の製造上の公差による光強度の違いもあるので、装置にあわせて正確に設定されることが望ましい。
【００９６】
光ピックアップ装置１０は、対物レンズ１５をディスク状記録媒体１８のラジアル方向に操作して、情報を読出しまたは書込む。信号出力手段１７の出力は、光ピックアップ装置１０の動作を制御する制御回路に与えられる。制御回路は、トラッキング誤差信号およびチルト信号に基づいてトラッキング誤差を修正するためのトラッキング誤差修正信号、およびチルト角を修正するためのチルト角修正信号を出力する。制御回路は、前記トラッキング誤差修正信号を、駆動回路に与える。対物レンズ１５は、レンズホルダなどによって保持され、駆動回路は、トラッキング誤差修正信号に基づいて対物レンズ１５を保持するレンズホルダを移動させる。これによって、光ビームをディスク状記録媒体１８のトラック１９に沿って照射し、情報の読出しおよび書込みを安定して行うことができるようになる。
【００９７】
本実施の形態では、回折格子１３として第１象限のみに位相遅れが発生する場合について説明したが、これに限らず、第２象限から第４象限の１つだけに位相遅れがある場合も当然同じ効果が得られる。また、与える位相差は位相遅れでも位相進みでも同様の結果となる。
【００９８】
また図２の回折格子１３においては、１つの象限全体に位相差がある場合を示したが、プッシュプル信号に関与する領域は、図９に示すディスク記録媒体１８の溝部からの回折光の重なり合う領域ｎ１，ｎ２であるので、象限全体に位相差を加える必要はなく、たとえば第１象限の領域ｎ１，ｎ２の部分にのみ位相差を加えれば十分に効果が得られる。
【００９９】
また、回折格子１３は光ビーム全体に対して設けることができるので、メインビーム２０の光強度分布が変化したり、光の利用効率が低下したりすることがない。
【０１００】
以上のように光ピックアップ装置１０では、対物レンズ１５と離れた場所にチルトセンサを設けること無く、ディスク状記録媒体１８のラジアルチルトを検出することができる。したがって、光ピックアップ装置１０の小形化が可能となる。また、第１および第２の先行技術の光ピックアップ装置のように、位相差信号を使用していないため、ピットが形成されているディスク状記録媒体１９だけでなく、トラックのみが形成されているディスク状記録媒体１９のトラッキング誤差信号およびチルト信号を出力することができる。
【０１０１】
回折格子１３によって一部に位相差を有する光ビームを生成する。この光ビームは、ディスク状記録媒体１８のピットおよびトラック１９による強度変調を受けないので、正確なチルト角度を検出することができる。また光ビームのサブビーム２１，２２によって形成されるビームスポット５６，５７をディスク状記録媒体１８のどの位置に形成してもよいので、異なるトラックピッチのディスク状記録媒体１８に対しても全く問題無く読み取りまたは書込みを行うことができる。異なるトラックピッチのディスク状記録媒体１８とは、たとえばＤＶＤ−ＲディスクやＤＶＤ−ＲＷディスクおよびＤＶＤ−ＲＡＭディスクなどである。
【０１０２】
図１８は、本発明の実施の他の形態の光ピックアップ装置６０の構成を示す図である。光ピックアップ装置６０は、発光素子１１と、コリメータレンズ１２と、回折格子７３と、ビームスプリッタ１４と、対物レンズ１５と、集光レンズ１６と、信号出力手段１７とを含む。光ピックアップ装置６０は、前述した実施の形態の光ピックアップ装置１０と同様な構成を有し、同様な構成には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【０１０３】
光ピックアップ装置６０では、対物レンズ１５によってディスク状記録媒体１８に集光されて形成される各ビームスポット５５，５６，５７が、ディスク状記録媒体１８のラジアル方向に並んで配置されるように構成される。
【０１０４】
発光素子１１から発せられたレーザ光をコリメータレンズ１２により平行光に変換し、回折格子７３によってメインビーム２０、サブビーム２１、サブビーム２２に分割する。本実施の形態における回折格子７３は、前述の実施形態と異なり、サブビーム２１，２２のビームスポット５１，５２が、メインビーム２０のビームスポット５０を中心に、ディスク状記録媒体１８のラジアル方向に発生するように回折格子７３の溝部２４を形成している。
【０１０５】
図１９は、回折格子７３の平面図である。図１９は、図１８の上方から回折格子７３を見た平面図である。図２０は、ディスク状記録媒体１８上に形成されるビームスポットを示す図である。回折格子７３に、一方面の中心を原点とするＸ−Ｙ座標軸を設定する。前記Ｘ軸は、ラジアル方向であるＸ方向に平行であり、Ｙ軸は、トラック方向であるＹ方向に平行である。回折格子７３の溝部２４は、Ｙ方向に平行に延びる。
【０１０６】
回折格子７３の溝部２４は、図１９に示すように、Ｘ−Ｙ平面の第４象限の第４の溝部２４Ｄの格子周期の位相と、他の象限の溝部２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃの格子周期の位相とが１８０°異なっている。このような回折格子７３によって分割されたサブビーム２１，２２を対物レンズ５によって、ディスク状記録媒体１８上に集光したビームスポット５６，５７は、図２０に示すような形状になる。図２０に示すＸ−Ｙ軸に予め定める角度θだけ傾斜した方向のＸ’−Ｙ’軸で切断したときのサブビーム２１，２２のスペクトル分布は、図７に示すものと同様である。前記予め定める角度θは、４５°である。
【０１０７】
ディスク状記録媒体１８によって反射された光ビームは、対物レンズ１５を介してビームスプリッタ１４で反射され、集光レンズ１６によって、第１〜第３の２分割光検出器３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃに集光される。
【０１０８】
メインビーム２０、サブビーム２１，２２の反射光のファーフィールドパターンは、それぞれトラック方向に相当する分割線を有する第１〜第３の２分割光検出器３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃによって受光される。各２分割光検出器３１の受光部から出力される電気信号から、プッシュプル信号ＰＰ４０，ＰＰ４１，ＰＰ４２と和信号ＳＵＭ５１，ＳＵＭ５２とを得る。トラッキング誤差出力手段３３は、第１〜第３のプッシュプル信号ＰＰ４０，ＰＰ４１，ＰＰ４２から、前述したようにトラッキング誤差信号を出力する。チルト角検出手段３４は、第１および第２の信号ＳＵＭ５１，ＳＵＭ５２から、前述したようにチルト信号を算出する。
【０１０９】
本実施の形態に光ピックアップ装置６０では、各ビームスポット５５，５６，５７が、ディスク状記録媒体１８のラジアル方向に並んで配置されるので、ラジアルチルトの検出感度を、前述した実施の形態の光ピックアップ装置１０よりも大きくすることができる。
【０１１０】
ビームスポットを前述の配置とすることによって、ディスク状記録媒体１８上におけるビームスポット５６、５７の間隔がラジアル方向に広がるため、ディスク状記録媒体１８がラジアル方向に傾斜したときに、和信号ＳＵＭ５１と和信号ＳＵＭ５２との差を大きくすることができる。したがってディスク状記録媒体１８の対物レンズ１５の光軸Ｌ１に対する傾きが小さくても、チルト角出力手段３４はチルト信号を出力することができ、ディスクチルトを詳細に検出することができる。
【０１１１】
本発明の実施のさらに他の形態では、前述した各実施の形態における回折格子１３，７３を、位相差板８０，８１に代えてもよい。
【０１１２】
図２１および図２２は、位相差板８０，８１を示す斜視図である。位相差板８０，８１において、光ビームの１／４円となる領域に位相差を与える部分の厚みをＨ１とし、その他の部分の厚みとＨ２とする。前記厚み方向は、光ビームが透過する方向に平行である。図２１の位相差板８０は、Ｈ１＜Ｈ２の場合を示し、図２２の位相差板８１は、Ｈ２＜Ｈ１の場合を示す。位相差を与える部分の厚みＨ１と、その他の部分の厚みＨ２との差の絶対値は、以下の式（２２）によって表される。
【０１１３】
式（２２）において、位相差板８０および８１の材料となるガラス材の屈折率をｎとし、入射する光の波長をλとする。
ｄ＝λ／２／（ｎ−１）                                  …（２２）
【０１１４】
このような相差板８０，８１を用いることによって、位相差が与えられる部分を通過した光ビームの１／４円となる領域に１８０°の位相差を付与することができる。
【０１１５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、チルト角出力手段は、少なくとも２つの２分割光検出器によって受光する光量の差を電気信号の差として算出することによって、簡単な構成でディスク状記録媒体の対物レンズの光軸に対する傾きを表すチルト信号を出力することができる。
【０１１６】
また位相差付与手段によって、差信号生成手段によって生成される差信号の振幅がほぼ０となるように、光ビームの一部に位相差が与えられる。この一部に位相差が与えられた光ビームは、ディスク状記録媒体のトラックおよびピットによって強度変調を受けないので、チルト角出力手段は、より正確なチルト角を表すチルト信号を出力することができる。
【０１１７】
対物レンズシフトおよびディスク状記録媒体が傾斜した場合、位相差付与手段によって位相差が与えられる光ビームに対して差信号生成手段によって生成される差信号には、それぞれ光量に応じて同じ側にオフセットが発生する。したがって、これに基づいて位相差が与えられていない光ビームに対して差信号生成手段によって生成される差信号を補正することによって、オフセットが除去されたトラッキング誤差信号を出力することができる。
【０１１８】
また第３および第４の先行技術の光ピックアップ装置のように、ＤＰＤ信号を用いないので、ピットが形成されているディスク状記録媒体だけでなく、トラックのみが形成されているディスク状記録媒体のトラッキング誤差信号およびチルト信号を検出することができる。
【０１１９】
また位相差が与えられた光ビームは、ディスク状記録媒体のトラックおよびピットによって強度変調を受けないので、チルト角出力手段によって用いられる和信号を生成するために対物レンズによってディスク状記録媒体に集光されて形成されるビームスポットを、ディスク状記録媒体のトラックおよびピットに関係なく配置することができる。したがって、たとえばＣＤおよびＤＶＤなど、異なるトラックピッチを有するディスク状記録媒体であっても、読出しおよび書込みを行うことができる。
【０１２０】
またチルト角出力手段は、たとえば加算回路および差動演算回路などの簡単な回路によって実現するとことができ、装置を小形化することができる。
【０１２１】
また本発明によれば、対物レンズによってディスク状記録媒体に集光される各ビームスポットは、ディスク状記録媒体の半径方向に並んで配置される。ディスク状記録媒体は半径方向に傾斜しやすいので、ビームスポットを前述の配置とすることによって、各２分割光検出器の各受光部から出力される電気信号を加算した和信号の差が大きくなる。したがって小さな傾きであっても、チルト角出力手段はチルト信号を出力することができ、ディスク状記録媒体の対物レンズの光軸に対する傾きを詳細に検出することができる。
【０１２２】
また本発明によれば、光ビームの一部に位相差を与える領域における山と溝とが周期的に繰返される格子周期の位相と、他の領域の格子周期の位相とを異ならせることによって、０次光以外の回折光にのみ位相差を付与することができ、簡単な構成で、差信号生成手段によって出力される差信号の振幅をほぼ０とすることができる。
【０１２３】
また位相差付与手段は、回折格子によって構成されるので、１つの光源から発生する光ビームから、複数の光ビームを生成することができ、また０次光以外の回折光にのみ位相差を付与するので、この複数の光ビームを用いて光ピックアップ装置を構成することができる。したがって、光ピックアップ装置を小形化することができる。
【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１０を示す図である。
【図２】回折格子１３の平面図である。
【図３】トラッキング誤差信号およびチルト信号を出力する信号出力手段１７の構成を示すブロック図である。
【図４】メインビーム２０およびサブビーム２１，２２を対物レンズ１５によって、ディスク状記録媒体１８上に集光したビームスポット５５，５６，５７を示す平面図である。
【図５】メインビーム２０の対物レンズ１５の焦点位置でのスペクトル分布を示す図である。
【図６】サブビーム２１，２２の対物レンズ１５の焦点位置でのスペクトル分布を示す図である。
【図７】サブビーム２１，２２を図４に示すＸ−Ｙ座標軸に予め定める角度θだけ傾斜した方向のＸ’−Ｙ’軸で切断したときのサブビーム２１，２２のスペクトル分布を示す図である。
【図８】ディスク状記録媒体１８上でビームスポットをラジアル方向に移動させたときに出力される第１〜第３のプッシュプル信号ＰＰ４０、ＰＰ４１，ＰＰ４２を示す図である。
【図９】対物レンズ１５によってトラック１９に集光されたサブビーム２１，２２を示す図である。
【図１０】対物レンズ１５に入射するサブビーム２１，２２を示す図である。
【図１１】ディスク状記録媒体１８によって反射したサブビーム２１の対物レンズ１５瞳上のビームパターンを第２の分割光検出器３１Ｂの受光面に投影して示す図である。
【図１２】対物レンズ１５がラジアル方向に移動する様子を模式的に示す図である。
【図１３】図１２に示す２分割光検出器３１上のビームスポットを模式的に示す図である。
【図１４】対物レンズ１５の光軸Ｌ１に対してディスク状記録媒体１８が傾斜する様子を模式的に示す図である。
【図１５】図１４に示す２分割光検出器３１上のビームスポットを模式的に示す図である。
【図１６】レンズシフトが発生したときに差信号生成手段３２から出力される第１〜第３のプッシュプル信号ＰＰ４０，ＰＰ４１，ＰＰ４２を示す図である。
【図１７】ディスクチルトが発生したときに、チルト角出力手段３４の第１および第２の加算器４６Ａ，４６Ｂから出力される和信号ＳＵＭ５１，ＳＵＭ５２の、ラジアルチルト角およびディテクタ受光量との関係を示す図である。
【図１８】本発明の実施の他の形態の光ピックアップ装置６０の構成を示す図である。
【図１９】回折格子７３の平面図である。
【図２０】ディスク状記録媒体１８上に形成されるビームスポットを示す図である。
【図２１】位相差板８０を示す斜視図である。
【図２２】位相差板８１を示す斜視図である。
【図２３】光ピックアップ装置１の一部を示す側面図である。
【図２４】図２３の光ピックアップ装置１の一部を上方から見た平面図である
【符号の説明】
１０  光ピックアップ装置
１３，７３  回折格子
１５  対物レンズ
１７  信号検出器
１８  ディスク状記録媒体
３１  ２分割光検出器
３２  差信号生成手段
３３  トラッキング誤差出力手段
３４  チルト角出力手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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