(57)【要約】【課題】光ピックアップ装置の提供。【解決手段】本発明に係る光ピックアップ装置は、異なるトラックピッチを有する光ディスク上に集光される光線を放出する発光手段、該発光手段から放出された光線を前記光ディスク上に集光させ、前記光ディスクから反射された光線を多数の回折光線に分割して外部に伝達する光学手段、及び前記光学手段から伝達される前記多数の回折光線を受光してフォーカシングエラー信号及びトラッキングエラー信号を演算する受光手段を含む。【選択図】図５
2005251366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なるトラックピッチの光ディスク上に集光される光線を放出する発光手段；
前記光ディスクから反射された光線を多数の回折光線に分割して外部に伝達するホログラム光学素子を含み、前記発光手段から放出された光線を前記光ディスク上に集光させる光学手段；及び
前記光学手段から伝達される前記多数の回折光線を受光するための所定の光検出パターンが形成されており、前記所定の光検出パターンに受光された前記多数の回折光線の分布によってフォーカシングエラー信号及びトラッキングエラー信号を演算する受光手段；を含むことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記光学手段は、
前記発光手段から放出された光線を前記光ディスク上に集光させる対物レンズ；
前記発光手段から放出された光線を平行光線に変えるコリメートレンズ；
前記発光手段から放出された光線を分岐して前記光ディスクに伝達し、前記光ディスクから反射され、前記ホログラム光学素子で分割されて入射する多数の回折光線の光軸を屈折させることによって前記多数の回折光線を前記受光手段に伝達するビームスプリッター；及び
前記ビームスプリッターから伝達される前記多数の回折光線を前記受光手段に集光する受光レンズ；をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記ホログラム光学素子と前記対物レンズは、お互い光軸の中心が一致し、一体化して駆動されることを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記受光手段は、
前記多数の回折光線を受光するための所定の光検出パターンが形成されているフォトダイオード；及び
前記所定の光検出パターンに受光された前記多数の回折光線の分布によってフォーカシングエラー信号及びトラッキングエラー信号を演算するエラー信号抽出部；を含むことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記ホログラム光学素子は、２分割された回折パターンを含み、
前記回折パターンにおいて多数に分割されてお互い隣接している０次回折光線、及び前記回折パターンにおいて多数に分割されてお互い分離されている１次回折光線を前記受光手段に伝達することを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記０次回折光線と、前記１次回折光線のうち一つは前記受光手段に正像を形成し、
前記１次回折光線のうち残りの一つは前記受光手段に逆像を形成することを特徴とする請求項５に記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記受光手段は、
前記２分割された０次回折光線をそれぞれ受光するように２分割された０次光検出パターンが形成され、
前記２分割された１次回折光線をそれぞれ受光するように２分割されたパターンを形成し、前記１次回折光線を受光する２分割されたパターンがそれぞれ多数に分割された１次光検出パターンが形成されることを特徴とする請求項５に記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記受光手段は、
前記１次光検出パターンに受光された前記１次回折光線の分布に対してＳＳＤ(Spot Size Detection)方式を利用してフォーカシングエラー信号を演算することを特徴とする請求項７に記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
前記受光手段は、
前記０次光検出パターンに受光された前記０次回折光線の分布に対してＰＰ(Push-Pull)方式を利用して０次トラッキングエラー信号を演算し、前記１次光検出パターンに受光された前記１次回折光線の分布に対してＣＦＦ(Correct Far Field)方式を利用して１次トラッキングエラー信号を演算し、
前記０次トラッキングエラー信号と１次トラッキングエラー信号とを組合わせてトラッキングエラー信号を演算することを特徴とする請求項７に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
前記受光手段は、
前記２分割された０次回折光線をそれぞれ受光するように２分割されたパターンを形成し、前記０次回折光線を受光する２分割されたパターンがそれぞれ多数に分割された０次光検出パターンが形成され、
前記２分割された１次回折光線をそれぞれ受光するように２分割されたパターンを形成し、前記１次回折光線を受光する２分割されたパターンがそれぞれ多数に分割された１次光検出パターンが形成されることを特徴とする請求項５に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１１】
前記受光手段は、
前記１次光検出パターンに受光された前記１次回折光線の分布に対してＳＳＤ方式を利用してフォーカシングエラー信号を演算することを特徴とする請求項１０に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１２】
前記受光手段は、
前記０次光検出パターンに受光された前記０次回折光線の分布に対してＰＰ方式を利用して０次トラッキングエラー信号を演算し、前記１次光検出パターンに受光された前記１次回折光線の分布に対してＣＦＦ方式を利用して１次トラッキングエラー信号を演算し、
前記０次トラッキングエラー信号と１次トラッキングエラー信号とを組合わせてトラッキングエラー信号を演算することを特徴とする請求項１０に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１３】
前記ホログラム光学素子は、
２分割された回折パターンを含み、
前記回折パターンにおいて多数に分割されてお互い隣接している０次回折光線、前記回折パターンにおいて多数に分割されてお互い分離されている＋１次回折光線、及び前記回折パターンにおいてそれぞれ多数に分割されてお互い分離されている−１次回折光線を前記受光手段に伝達することを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１４】
前記０次回折光線と、前記＋１次回折光線のうち一つ及び前記−１次回折光線のうち一つは前記受光手段に正像を形成し、
前記＋１次回折光線のうち残りの一つ及び前記−１次回折光線のうち残りの一つは前記受光手段に逆像を形成することを特徴とする請求項１３に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１５】
前記受光手段は、
前記２分割された０次回折光線をそれぞれ受光するように２分割された０次光検出パターンが形成され、
前記２分割された＋１次回折光線をそれぞれ受光するように２分割されたパターンを形成し、前記＋１次回折光線を受光する２分割されたパターンがそれぞれ多数に分割された＋１次光検出パターンが形成され、
前記２分割された−１次回折光線をそれぞれ受光するように２分割された−１次光検出パターンが形成されることを特徴とする請求項１３に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１６】
前記受光手段は、
前記＋１次光検出パターンに受光された前記＋１次回折光線の分布に対してＳＳＤ方式を利用してフォーカシングエラー信号を演算することを特徴とする請求項１５に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１７】
前記受光手段は、
前記０次光検出パターンに受光された前記０次回折光線の分布に対してＰＰ方式を利用して０次トラッキングエラー信号を演算し、前記−１次光検出パターンに受光された前記−１次回折光線の分布に対してＣＦＦ方式を利用して−１次トラッキングエラー信号を演算し、
前記０次トラッキングエラー信号と−１次トラッキングエラー信号とを組合わせてトラッキングエラー信号を演算することを特徴とする請求項１５に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１８】
前記受光手段は、
前記２分割された０次回折光線をそれぞれ受光するように２分割されたパターンを形成し、前記０次回折光線を受光する２分割されたパターンがそれぞれ多数に分割された０次光検出パターンが形成され、
前記２分割された＋１次回折光線をそれぞれ受光するように２分割されたパターンを形成し、前記＋１次回折光線を受光する２分割されたパターンがそれぞれ多数に分割された＋１次光検出パターンが形成され、
前記２分割された−１次回折光線をそれぞれ受光するように２分割された−１次光検出パターンが形成されることを特徴とする請求項１３に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１９】
前記受光手段は、
前記＋１次光検出パターンに受光された前記＋１次回折光線の分布に対してＳＳＤ方式を利用してフォーカシングエラー信号を演算することを特徴とする請求項１８に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２０】
前記受光手段は、
前記０次光検出パターンに受光された前記０次回折光線の分布に対してＰＰ方式を利用して０次トラッキングエラー信号を演算し、前記−１次光検出パターンに受光された前記−１次回折光線の分布に対してＣＦＦ方式を利用して−１次トラッキングエラー信号を演算し、
前記０次トラッキングエラー信号と−１次トラッキングエラー信号とを組合わせてトラッキングエラー信号を演算することを特徴とする請求項１８に記載の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、さらに詳細には、多様な光ディスクの異なるトラックピッチ(track pitch)によって発生されるトラッキングオフセットをトラッキングエラー信号を検出して補償することによって、トラックピッチが異なる光ディスクに互換できる光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近来、情報データの大容量化に伴って光の透過率・反射率・位相・偏光などを変化させる光学的な方式でデータを貯蔵し、貯蔵されたデータの変化を読み取る光ディスクが開発されつつある。かかる光ディスクは円板状のディスクからなり、レーザーの波長の大きさ程度の微細な溝(groove)が形成されている。
【０００３】
このような光ディスクは、通常、ＣＤ(Compact Disk)とＤＶＤ(Digital Versatile Disc)とに大別され、ＣＤは、ＣＤ-ＲＯＭ(Read Only Memory)とＣＤ-ＲＡＭ(Random Access Memory)などに区分され、ＤＶＤは、ＤＶＤ-Ｒ(Recordable)、ＤＶＤ-ＲＷ(Recordable&Writable)、ＤＶＤ+Ｒ、ＤＶＤ+ＲＷ、ＤＶＤ-ＲＯＭ、ＤＶＤ-ＲＡＭなどに区分される。光ディスクの種類によるトラックピッチの特性は下記の表１に示すとおりである。
［表１］
2005251366.tif 000003
【０００４】
表１に示すような多様な光ディスク上の信号を読み取るためには、対物レンズが光ディスクのトラックに沿って追従できるようにトラッキングサーボ(tracking servo)をしなければならなく、このようなトラッキングサーボ用エラー信号を発生させる方法としては、通常、図１に示すようなＰＰ(Push-Pull)方式が使用されてきている。
図１に示すように、ＰＰ方式は、通常、４分割(ａ、ｂ、ｃ、ｄ)されたフォトダイオード(photo-diode)に受光される光量の差をトラッキングエラー信号(Tracking Error Signal；ＴＥＳ)として使用するものであって、トラッキングエラー信号(ＴＥＳ)は下記の数学式１で示される。
【０００５】
【数１】
2005251366.tif 000004
【０００６】
このようなＰＰ方式を利用してトラッキングエラー信号を検出方法は、光ディスクに集光される光線がトラックの中心を追従する場合、フォトダイオードの光分布は均一に現れるので、上記の数学式１のＴＥＳ＝０になる。しかし、光ディスクに集光される光線がトラックの中心を外れて追従する場合、フォトダイオードの光分布は不均一に現れるので、数学式１のＴＥＳ≠０になる。
【０００７】
このようなＰＰ方式は、理論的にあらゆる光ディスクに適用できるが、対物レンズの光軸が移動する場合、トラッキングエラーのオフセット(offset)が発生してしまうので、記録用には使用できない問題点があった。
【０００８】
そこで、光ディスク上のトラッキングエラー信号を検出する他の方式として、ＰＰ方式を補完したＤＰＰ(Differential Push-Pull)方式が提案された。このＤＰＰ方式は大韓民国特許公開公報第２００１−００９８６０２号に開示されている。
【０００９】
図２に示すように、大韓民国特許公開公報第２００１−００９８６０２号は、光線(Ｂ)を発生するレーザー光源２、前記レーザー光源２から放出された光線(Ｂ)を回折させる回折手段３、光線(Ｂ)を透過または所定の方向に反射させるビームスプリッター(beam splitter)４、平行光束を形成するコリメートレンズ(collimate lens)５、光学ディスク６の信号面に光線(Ｂ)を集光させる対物レンズ７、及び、光学ディスク６からの帰還光を受光するフォトディテクター８を備えた光ピックアップ装置１が開示されている。
【００１０】
図３に示すように、光ピックアップ装置１を構成するフォトディテクター８は、メインフォトディテクター８ａと２個のサイドフォトディテクター８ｂ、８ｃとからなり、メインフォトディテクター８ａは縦横の４個に分割されてメインスポット(Main Spot；ＭＳ)を受光し、サイドフォトディテクター８ｂ、８ｃは左右２個にそれぞれ分割されてサイドスポット(Side Spot；ＳＳ)を受光する。
【００１１】
この時、前記フォトディテクター(８ａ、８ｂ、８ｃ)の各分割素子の出力信号はＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈで表される。これらフォトディテクター(８ａ、８ｂ、８ｃ)の出力信号(Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ)間の演算を通じてトラッキングエラー信号を検出すると、下記の数学式２のように示される。
【００１２】
【数２】
2005251366.tif 000005
【００１３】
ここで、ＭＰＰはメインフォトディテクター８ａのメインＰＰ信号を表し、ＳＰＰ１とＳＰＰ２は左右のサイドフォトディテクター８ｂ、８ｃのサイドＰＰ信号を表し、ｋは係数を表す。
【００１４】
すなわち、メインフォトディテクター８ａ及び左右２個のサイドフォトディテクター８ｂ、８ｃがそれぞれＰＰ信号を生成することによって、トラッキングエラー信号が生成すると同時にＤＰＰ信号のＤＣオフセット(Direct Current Offset)が発生しなくなるので、高精度のサーボを可能にし、記録密度を向上させることができる。
【００１５】
しかし、このようなＤＰＰ方式は、図４ａに示すようなトラックピッチが０.７４μmであるＤＶＤ-Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ+Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ-ＲＯＭなどのトラックピッチの中心にメインビーム(Main Beam；ＭＢ)とサイドビーム(Side Beam；ＳＢ)を集光させてトラッキングエラー信号を検出する場合、図４ｂに示すように、トラックピッチが０.６１５μmであるＤＶＤ-ＲＡＭ(version2.0)ではサイドビーム(ＳＢ)がトラックピッチの中心に集光されず、サイドビームの信号が顕著に減少する問題点があった。
【００１６】
したがって、ＤＰＰ方式は、トラックピッチが異なる光ディスクを互換できる光ピックアップ装置に適用し難い問題点があった。
【００１７】
【特許文献１】大韓民国特許公開公報第２００１−００９８６０２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
したがって、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その技術的課題は、トラックピッチが相異なる光ディスクに互換できる光ピックアップ装置を提供することにある。
【００１９】
本発明の他の技術的課題は、トラックピッチが相異なる光ディスクのトラッキングエラー信号に適用できる検出方法を利用する光ピックアップ装置を提供することにある。
【００２０】
本発明のさらに他の技術的課題は、フォーカシングエラー信号のクロストーク(crosstalk)及び温度変化によるデフォーカシング(defocusing)が発生しない検出方法を使用する光ピックアップ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記の技術的課題を解決するために、本発明に係る光ピックアップ装置は、異なるトラックピッチの光ディスク上に集光される光線を放出する発光手段；前記光ディスクから反射された光線を多数の回折光線に分割して外部に伝達するホログラム光学素子を含み、前記発光手段から放出された光線を前記光ディスク上に集光させる光学手段；及び、前記光学手段から伝達される前記多数の回折光線を受光するための所定の光検出パターンが形成されており、前記所定の光検出パターンに受光された前記多数の回折光線の分布によってフォーカシングエラー信号及びトラッキングエラー信号を演算する受光手段；を含むことを特徴とする。
【００２２】
本発明に係る光ピックアップ装置の前記光学手段は、前記発光手段から放出された光線を前記光ディスク上に集光させる対物レンズ；前記発光手段から放出された光線を平行光線に変えるコリメートレンズ；前記発光手段から放出された光線を分岐して前記光ディスクに伝達し、前記光ディスクから反射され、前記ホログラム光学素子で分割されて入射する多数の回折光線の光軸を屈折させることによって前記多数の回折光線を前記受光手段に伝達するビームスプリッター；及び、前記ビームスプリッターから伝達される前記多数の回折光線を前記受光手段に集光する受光レンズ；をさらに含むことを特徴とする。
【００２３】
本発明に係る光ピックアップ装置の前記ホログラム光学素子と前記対物レンズは、お互い光軸の中心が一致し、一体化して駆動されることを特徴とする。
【００２４】
好ましくは、本発明の一実施例に係る光ピックアップ装置の前記ホログラム光学素子は、２分割された回折パターンを含み、前記回折パターンにおいて多数に分割されてお互い隣接している０次回折光線、及び前記回折パターンにおいて多数に分割されてお互い分離されている１次回折光線を前記受光手段に伝達する。
【００２５】
好ましくは、本発明の一実施例に係る光ピックアップ装置の前記受光手段は、前記２分割された０次回折光線をそれぞれ受光するように２分割された０次光検出パターンが形成され、前記２分割された１次回折光線をそれぞれ受光するように２分割されたパターンを形成し、前記１次回折光線を受光する２分割されたパターンがそれぞれ多数に分割された１次光検出パターンが形成される。
【００２６】
好ましくは、本発明の一実施例に係る光ピックアップ装置の前記受光手段は、前記１次光検出パターンに受光された前記１次回折光線の分布に対してＳＳＤ(Spot Size Detection)方式を利用してフォーカシングエラー信号を演算する。
【００２７】
好ましくは、本発明の一実施例に係る光ピックアップ装置の前記受光手段は、前記０次光検出パターンに受光された前記０次回折光線の分布に対してＰＰ(Push-Pull)方式を利用して０次トラッキングエラー信号を演算し、前記１次光検出パターンに受光された前記１次回折光線の分布に対してＣＦＦ(Correct Far Field)方式を利用して１次トラッキングエラー信号を演算し、前記０次トラッキングエラー信号と１次トラッキングエラー信号とを組合わせてトラッキングエラー信号を演算する。
【００２８】
好ましくは、本発明の他の実施例に係る光ピックアップ装置の前記受光手段は、前記２分割された０次回折光線をそれぞれ受光するように２分割されたパターンを形成し、前記０次回折光線を受光する２分割されたパターンがそれぞれ多数に分割された０次光検出パターンが形成され、前記２分割された１次回折光線をそれぞれ受光するように２分割されたパターンを形成し、前記１次回折光線を受光する２分割されたパターンがそれぞれ多数に分割された１次光検出パターンが形成される。
【００２９】
好ましくは、本発明の他の実施例に係る光ピックアップ装置の前記受光手段は、前記１次光検出パターンに受光された前記１次回折光線の分布に対してＳＳＤ方式を利用してフォーカシングエラー信号を演算する。
【００３０】
好ましくは、本発明の他の実施例に係る光ピックアップ装置の前記受光手段は、前記０次光検出パターンに受光された前記０次回折光線の分布に対してＰＰ方式を利用して０次トラッキングエラー信号を演算し、前記１次光検出パターンに受光された前記１次回折光線の分布に対してＣＦＦ方式を利用して１次トラッキングエラー信号を演算し、前記０次トラッキングエラー信号と１次トラッキングエラー信号とを組合わせてトラッキングエラー信号を演算する。
【発明の効果】
【００３１】
本発明は、従来のＤＰＰ方式とは違い一つの光線だけを利用するため、トラックピッチが異なる光ディスクに互換できる光ピックアップ装置を提供する。
【００３２】
したがって、本発明に係る光ピックアップ装置は、対物レンズ移動距離にしたがってそれぞれ線形的に増加する特性を持つＰＰ方式とＣＦＦ方式とを組合わせてオフセットを相殺させるので、トラックピッチが異なる光ディスクのトラッキングエラー信号を高精度に検出する効果がある。
【００３３】
また、本発明に係る光ピックアップ装置は、フォーカシングエラー信号に補正項を付加することによって、フォーカスクロストーク(focus crosstalk)の影響を低減させる効果もある。
【００３４】
且つ、本発明に係る光ピックアップ装置は、温度変化に影響を受けない１次回折光線を利用してフォーカシングエラー信号を検出するので、温度変化によるデフォーカシング(defocusing)が発生しない効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、添付図面を参照しつつ本発明に係る光ピックアップ装置を詳細に説明する。
【００３６】
図５は、本発明の一実施例に係る光ピックアップ装置の構成を示す概略図である。
【００３７】
図５に示すように、本発明に係る光ピックアップ装置１００は、発光手段１１０、光学手段１２０及び受光手段１３０とを含む。
【００３８】
発光手段１１０は、短波長レーザーダイオードなどの素子であって、所定のトラックピッチが形成された光ディスク２００上に音声及び映像データを書き込み、書き込まれたデータを読み出すために光線を放出する役割を果たす。
【００３９】
光学手段１２０は、コリメートレンズ(collimate lens)１２１、ビームスプリッター(beam splitter)１２２、アクチュエーター(actuator)１２３、及び受光レンズ１２４を含み、発光手段１１０から放出された光線を光ディスク２００上に形成されたトラックピッチに集光させ、光ディスク２００から反射された光線を受光手段１３０に伝達する役割を果たす。
【００４０】
コリメートレンズ１２１は、発光手段１１０から放出された光線を平行光線に変える役割を果たす。このコリメートレンズ１２１を採用しない、より簡素な光学手段１２０を構成することもできるが、こうすると、球面収差が大きく発生し、光ディスク２００に集光される光線の強度が弱いという点において欠点がある。
【００４１】
ビームスプリッター１２２は、発光手段１１０から伝えられた光線を分岐して光ディスク２００に伝達し、光ディスク２００から反射された光線の光軸を９０°だけ屈折させることによって反射された光線を受光手段１３０に伝達する。
【００４２】
アクチュエーター１２３は、ホログラム光学素子(hologram optical element)１２３ａ及び対物レンズ１２３ｂを含む。このアクチュエーター１２３は、フォーカシングエラー信号(Focusing Error Signal；ＦＥＳ)及びトラッキングエラー信号(Tracking Error Signal；ＴＥＳ)に基づいて高精度に光線を光ディスク２００上にフォーカシング及びトラッキングできるには、ホログラム光学素子１２３ａと対物レンズ１２３ｂの光軸の中心が一致しなければならない。したがって、アクチュエーター１２３のホログラム光学素子１２３ａと対物レンズ１２３ｂは一体化して駆動する必要がある。
【００４３】
ホログラム光学素子１２３ａは、フォーカシング及びトラッキングエラー信号を生成できるように所定のパターンに分割されている。つまり、光ディスク２００から反射された光線を０次と１次、または０次と±１次回折光線に分割した後、受光手段１３０に伝達する。
【００４４】
対物レンズ１２３ｂは、コリメートレンズ１２１から平行光線を受信し、これを相異なるトラックピッチの光ディスク２００上に集光する役割を果たす。
【００４５】
受光レンズ１２４は、光ディスク２００から反射されてビームスプリッター１２２により屈折された光線を受光手段１３０に集光する役割を果たす。
【００４６】
受光手段１３０は、所定の光検出パターンが形成されているフォトダイオードなどの素子であって、光検出パターンに受光されるスポットの光強度分布に対する演算を行うことによって、トラックピッチが相異なる光ディスク２００のフォーカシング及びトラッキングエラー信号を検出する役割を果たす。
【００４７】
すなわち、受光手段１３０は、光学手段１２０のホログラム光学素子１２３ａを通じて分割された０次と１次または０次と±１次回折光線を受光し、所定の光検出パターンに集光された回折光線の分布に基づいてフォーカシング及びトラッキングエラー信号を検出し演算する。この受光手段１３０は、フォーカシング及びトラッキングエラー信号を演算するためのマイクロ・コンピュータなどのエラー信号抽出部が含まれている。
【００４８】
次に、図５に示した本発明に係る光ピックアップ装置１００のフォーカシング及びトラッキングエラー信号の検出過程をより具体的に説明する。
【００４９】
発光手段１１０から放出された光線はコリメートレンズ１２１を通りながら平行光線となる。この平行光線は、ビームスプリッター１２２で分岐され、アクチュエーター１２３の対物レンズ１２３ｂによって光ディスク２００上のトラックピッチに集光された後反射される。反射された光線は、再び対物レンズ１２３ｂを通過し、所定のパターンが形成されたホログラム光学素子１２３ａによって０次と１次、または０次と±１次回折光線に分割される。この分割された回折光線は、再びビームスプリッター１２２で光軸が９０°だけ屈折された後、受光レンズ１２４を通じて受光手段１３０に集光され、受光手段１３０はフォーカシング及びトラッキングエラー信号を検出し演算する。その後、フォーカシング及びトラッキングエラー信号に基づいて光ディスク２００のトラックピッチ上に高精度にスポットが形成されるようにフォーカシングサーボ及びトラッキングサーボが駆動される。
【００５０】
以下、本発明に係るホログラム光学素子１２３ａ及び受光手段１３０におけるパターンを利用したフォーカシング及びトラッキングエラー信号の検出方法を詳細に説明する。
【００５１】
図６ａは、本発明の第１実施例に係るホログラム光学素子１２３ａのパターンと受光手段１３０に形成される光スポットのパターンとの関係を示す概略図であり、図６ｂは本発明の第１実施例に係る受光手段１３０と光スポットとの関係を示す概略図であり、図６ｃは、温度変化によって移動する１次光検出パターンを示す概略図である。
【００５２】
図６ａに示すように、本発明の第１実施例に係るホログラム光学素子１２３ａは、２分割(１Ａ、１Ｂ)されている。光ディスク２００から反射された光線は、このホログラム光学素子１２３ａを通過して０次と１次回折光線に分割された後、受光手段１３０にそれぞれ集光される。ここで、０次回折光線と１次回折光線の一側は受光手段１３０の後方にフォーカシングされるので、受光手段１３０に正像(upright image)が形成され、１次回折光線の他側は受光手段１３０の前方にフォーカシングされるので、受光手段１３０に逆像(inverted image)が形成される。受光手段１３０に集光された０次と１次回折光線は、図６ｂに示したような所定のパターンによって光検出パターンを形成する。
【００５３】
ここで、０次回折光線を受光する領域は、ホログラム光学素子１２３ａの２分割されたパターン(１Ａ、１Ｂ)に対応するように左右に２分割(１Ａ１、１Ｂ１)されている。一方、１次回折光線を受光する領域は、ホログラム光学素子１２３ａの２分割されたパターン(１Ａ、１Ｂ)に対応するように左右に２分割され、また、２分割された領域はそれぞれ上下に３分割されることから総６個の領域(１Ｃ１、１Ｃ２、１Ｃ３、１Ｄ１、１Ｄ２、１Ｄ３)を形成する。
【００５４】
このように分割された光検出パターンの出力信号間の演算を通じてフォーカシングエラー信号(ＦＥＳ)を検出すると、下記の数学式３で示される。
【００５５】
【数３】
2005251366.tif 000006
【００５６】
上記の数学式３は、通常的なＳＳＤ(Spot Size Detection)方式である。しかし、１次回折光線の一側(例えば、ホログラム光学素子の１Ａに対応する部分)は、受光手段１３０の後方にフォーカシングされ、１次回折光線の他側(例えば、ホログラム光学素子の１Ｂに対応する部分)は受光手段１３０の前方にフォーカシングされるので、光ディスク２００のトラックの中心に光線が集光されない場合、光検出パターンの１Ｃ２と１Ｄ２領域に集光されるベースボールパターン(baseball pattern)の光線強度が異なってくる。このため、数学式３の通常的なＳＳＤ方式を利用してフォーカシングエラー信号を検出すると、フォーカスクロストーク(focus crosstalk)が生じるという短所がある。
【００５７】
これを改善するためには、下記の数学式４を利用してフォーカシングエラー信号(ＦＥＳ)を検出することが好ましい。
【００５８】
【数４】
2005251366.tif 000007
【００５９】
ここで、kf1は最適化したフォーカシングエラー信号の補正定数である。
【００６０】
上記数学式４のように、通常的なＳＳＤ方式でkf1×(1C2-1D2)の補正項を除去することによって、フォーカスクロストークの影響は減少するようになる。
【００６１】
再び図６ｂを参照すれば、２分割(１Ａ１、１Ｂ１)された０次光検出パターンと６分割(１Ｃ１、１Ｃ２、１Ｃ３、１Ｄ１、１Ｄ２、１Ｄ３)された１次光検出パターンの出力信号の演算を通じてトラッキングエラー信号(ＴＥＳ)を検出すると、下記の数学式５で示される。
【００６２】
【数５】
2005251366.tif 000008
【００６３】
ここで、ＴＥＳ０はトラッキングエラー信号の０次光検出パターンに関連した項であって、ＰＰ(Push-Pull)方式を使用し、ＴＥＳ１はトラッキングエラー信号の１次光検出パターンに関連した項であって、ＣＦＦ(Correct Far Field)方式を使用した。一方、ｋｔ１は最適化したトラッキングエラー信号の補正定数である。
【００６４】
ＴＥＳ０のＰＰ方式においては対物レンズ１２３ｂの移動によるオフセットが発生し、ＴＥＳ１のＣＦＦ方式においてもＴＥＳ０のＰＰ方式に比べて小さく発生するものの、対物レンズ１２３ｂの移動によるオフセットが発生する。
【００６５】
しかし、ＴＥＳ０のＰＰ方式とＴＥＳ１のＣＦＦ方式は、対物レンズ１２３ｂの移動の許容範囲(例えば、トラック方向に沿って約３００μmの範囲)内で、対物レンズ１２３ｂ移動距離にしたがってそれぞれ線形的に増加する特性がある。したがって、ｋｔ１のような最適化したトラッキングエラー信号の補正定数を利用してＴＥＳ０のＰＰ方式とＴＥＳ１のＣＦＦ方式を組合わせると、対物レンズ１２３ｂの移動によるオフセットを相殺させることができる。
【００６６】
したがって、本発明に係るフォーカシング及びトラッキングエラー信号検出方法は、従来のＤＰＰ方式とは違い、一つの光線を利用するＰＰ方式とＣＦＦ方式とが組合わせられた方式を使用するので、異なるトラックピッチを持つ光ディスク２００に全て適用することができる。
【００６７】
一方、温度が変化するにつれて受光手段１３０に受光される回折光線が平行に移動する現象が発生するため、回折光線が受光手段１３０にデフォーカシング(defocusing)される問題点が発生する。
【００６８】
しかし、本発明は、０次回折光線でない１次回折光線を利用してフォーカシングエラー信号を検出しているため、図６ｃに示すように、温度が変化して受光手段１３０に受光される回折光線が元来の位置(図６ｃにおいて点線で表した部分)から他の位置(図６ｃにおいて実線で表した部分)に平行に移動しても、トラッキングエラー信号の出力に変化がない。
【００６９】
したがって、本発明に係る光ピックアップ装置１００は、温度変化によって受光手段１３０に受光される回折光線のデフォーカシングが発生しないという長所がある。
【００７０】
図７ａは、本発明の第２実施例に係るホログラム光学素子１２３ａのパターンと受光手段１３０に形成される光スポットのパターンとの関係を示す概略図であり、図７ｂは本発明の第２実施例に係る受光手段１３０と光スポットとの関係を示す概略図である。
【００７１】
図７ａに示すように、本発明の第２実施例に係るホログラム光学素子１２３ａは、２分割(２Ａ、２Ｂ)されている。光ディスク２００から反射された光線は、このホログラム光学素子１２３ａを通過して０次と±１次回折光線に分割された後、受光手段１３０にそれぞれ集光される。ここで、０次回折光線と±１次回折光線の一側は、受光手段１３０の後方にフォーカシングされるので、受光手段１３０に正像が形成され、±１次回折光線の他側は受光手段１３０の前方にフォーカシングされるので、受光手段１３０に逆像が形成される。受光手段１３０に集光された０次と±１次回折光線は、図７ｂに示したような所定のパターンによって光検出パターンを形成する。
【００７２】
ここで、０次回折光線を受光する領域は、ホログラム光学素子１２３ａの２分割されたパターン(２Ａ、２Ｂ)に対応するように左右に２分割(２Ａ１、２Ｂ１)されている。一方、＋１次回折光線を受光する領域は、ホログラム光学素子１２３ａの２分割されたパターン(２Ａ、２Ｂ)に対応するように左右に２分割され、２分割された領域はそれぞれ上下に３分割されることから総６個の領域(２Ｃ１、２Ｃ２、２Ｃ３、２Ｄ１、２Ｄ２、２Ｄ３)を形成する。また、−１次回折光線を受光する領域は、ホログラム光学素子１２３ａの２分割されたパターン(２Ａ、２Ｂ)に対応するように左右に２分割された領域(２Ｅ１、２Ｆ１)を形成する。
【００７３】
このように分割された光検出パターンの出力信号間の演算を通じてフォーカシングエラー信号(ＦＥＳ)及びトラッキングエラー信号(ＴＥＳ)を検出すると、それぞれ下記の数学式６及び数学式７のように示される。
【００７４】
【数６】
2005251366.tif 000009
【００７５】
【数７】
2005251366.tif 000010
【００７６】
ここで、ＴＥＳ０はトラッキングエラー信号の０次光検出パターンに関連した項であって、ＰＰ方式を使用し、ＴＥＳ１はトラッキングエラー信号の−１次光検出パターンに関連した項であって、ＣＦＦ方式を使用した。一方、ｋｆ２及びｋｔ２はそれぞれ、最適化したフォーカシング及びトラッキングエラー信号の補正定数である。
【００７７】
図７ａ及び図７ｂに示した第２実施例は、図６ａ及び図６ｂに示した第１実施例と比べて、ホログラム光学素子１２３ａから−１次回折光線が放出されることによって受光手段１３０に２分割された光検出パターンを形成する点において違いがある。また、トラッキングエラー信号を検出するために、第１実施例は０次と＋１次光検出パターンを使用したに比べて、第２実施例は０次と−１次光検出パターンを使用する。
【００７８】
図８ａは、本発明の第３実施例に係るホログラム光学素子１２３ａのパターンと受光手段１３０に形成される光スポットのパターンとの関係を示す概略図であり、図８ｂは、本発明の第３実施例に係る受光手段１３０と光スポットとの関係を示す概略図である。
【００７９】
図８ａに示すように、本発明の第３実施例に係るホログラム光学素子１２３ａは、２分割(３Ａ、３Ｂ)されている。光ディスク２００から反射された光線は、このホログラム光学素子１２３ａを通過して０次と１次回折光線に分割された後、受光手段１３０にそれぞれ集光される。ここで、０次回折光線と１次回折光線の一側は受光手段１３０の後方にフォーカシングされるので、受光手段１３０に正像が形成され、１次回折光線の他側は受光手段１３０の前方にフォーカシングされるので、受光手段１３０に逆像が形成される。受光手段１３０に集光された０次と１次回折光線は、図８ｂに示したような所定のパターンによって光検出パターンを形成する。
【００８０】
ここで、０次回折光線を受光する領域は、ホログラム光学素子１２３ａの２分割されたパターン(３Ａ、３Ｂ)に対応するように左右に２分割され、この２分割された領域はそれぞれ上下に２分割されて総４個の領域(３Ａ１、３Ａ２、３Ｂ１、３Ｂ２)を形成する。一方、１次回折光線を受光する領域は、ホログラム光学素子１２３ａの２分割されたパターン(３Ａ、３Ｂ)に対応するように左右に２分割され、この２分割された領域はそれぞれ上下に３分割されて総６個の領域(３Ｃ１、３Ｃ２、３Ｃ３、３Ｄ１、３Ｄ２、３Ｄ３)を形成する。
【００８１】
このように分割された光検出パターンの出力信号間の演算を通じてフォーカシングエラー信号(ＦＥＳ)及びトラッキングエラー信号(ＴＥＳ)を検出すると、それぞれ下記の数学式８及び数学式９のように示される。
【００８２】
【数８】
2005251366.tif 000011
【００８３】
【数９】
2005251366.tif 000012
【００８４】
ここで、ＴＥＳ０はトラッキングエラー信号の０次光検出パターンに関連した項であって、ＰＰ方式を使用し、ＴＥＳ１はトラッキングエラー信号の１次光検出パターンに関連した項であって、ＣＦＦ方式を使用した。一方、ｋｆ３及びｋｔ３はそれぞれ最適化したフォーカシング及びトラッキングエラー信号の補正定数である。
【００８５】
図８ａ及び図８ｂの第３実施例は、受光手段１３０の０次光検出パターンが２分割(１Ａ１、１Ｂ１)されている図６ａ及び図６ｂの第１実施例と比べて、受光手段１３０の０次光検出パターンが４分割(３Ａ１、３Ａ２、３Ｂ１、３Ｂ２)されている点に違いがある。
【００８６】
因みに、本発明の第３実施例に係るトラッキングエラー信号検出方法は、光ディスク２００がＤＶＤ-ＲＯＭの場合、下記のようなＤＰＤ(Differential Phase Detection)方式の数学式１０を利用してトラッキングエラー信号(ＴＥＳ’)を検出することもできる。
【００８７】
【数１０】
2005251366.tif 000013
【００８８】
図９ａは、本発明の第４実施例に係るホログラム光学素子１２３ａのパターンと受光手段１３０に形成される光スポットのパターンとの関係を示す概略図であり、図９ｂは本発明の第４実施例に係る受光手段１３０と光スポットとの関係を示す概略図である。
【００８９】
図９ａに示すように、本発明の第４実施例に係るホログラム光学素子１２３ａは、２分割(４Ａ、４Ｂ)されている。光ディスク２００から反射された光線は、このホログラム光学素子１２３ａを通過して０次と±１次回折光線に分割された後、受光手段１３０にそれぞれ集光される。ここで、０次回折光線と±１次回折光線の一側は受光手段１３０の後方にフォーカシングされるので、受光手段１３０に正像が形成され、±１次回折光線の他側は受光手段１３０の前方にフォーカシングされるので、受光手段１３０に逆像が形成される。受光手段１３０に集光された０次と±１次回折光線は、図９ｂに示したような所定のパターンによって光検出パターンを形成する。
【００９０】
ここで、０次回折光線を受光する領域は、ホログラム光学素子１２３ａの２分割されたパターン(４Ａ、４Ｂ)に対応するように左右に２分割され、この２分割された領域はそれぞれ上下に２分割されて総４個の領域(４Ａ１、４Ａ２、４Ｂ１、４Ｂ２)を形成する。一方、＋１次回折光線を受光する領域は、ホログラム光学素子１２３ａの２分割されたパターン(４Ａ、４Ｂ)に対応するように左右に２分割され、この２分割された領域はそれぞれ上下に３分割されて総６個の領域(４Ｃ１、４Ｃ２、４Ｃ３、４Ｄ１、４Ｄ２、４Ｄ３)を形成する。また、−１次回折光線を受光する領域は、ホログラム光学素子１２３ａの２分割されたパターン(４Ａ、４Ｂ)に対応するように左右に２分割された領域(４Ｅ１、４Ｆ１)を形成する。
【００９１】
このように分割された光検出パターンの出力信号間の演算を通じてフォーカシングエラー信号(ＦＥＳ)及びトラッキングエラー信号(ＴＥＳ)を検出すると、それぞれ下記の数学式１１及び数学式１２のように示される。
【００９２】
【数１１】
2005251366.tif 000014
【００９３】
【数１２】
2005251366.tif 000015
【００９４】
ここで、ＴＥＳ０はトラッキングエラー信号の０次光検出パターンに関連した項であって、ＰＰ方式を使用し、ＴＥＳ１はトラッキングエラー信号の−１次光検出パターンに関連した項であって、ＣＦＦ方式を使用した。一方、ｋｆ４及びｋｔ４はそれぞれ最適化したフォーカシング及びトラッキングエラー信号の補正定数である。
【００９５】
図９ａ及び図９ｂの第４実施例は、受光手段１３０の０次光検出パターンが２分割(２Ａ１、２Ｂ１)されている図７ａ及び図７ｂの第２実施例と比べて、受光手段１３０の０次光検出パターンが４分割(４Ａ１、４Ａ２、４Ｂ１、４Ｂ２)されている点に違いがある。
【００９６】
図８ａ及び図８ｂにおけると同様に、図９ａ及び図９ｂの本発明の第４実施例に係るトラッキングエラー信号検出方法は、光ディスク２００がＤＶＤ-ＲＯＭの場合、下記のようなＤＰＤ方式の数学式１３を利用してトラッキングエラー信号(ＴＥＳ’)を検出することができる。
【００９７】
【数１３】
2005251366.tif 000016
【００９８】
図１０ａは、本発明の第５実施例に係るホログラム光学素子１２３ａのパターンと受光手段１３０に形成される光スポットのパターンとの関係を示す概略図であり、図１０ｂは、本発明の第５実施例に係る受光手段１３０と光スポットとの関係を示す概略図である。
【００９９】
図１０ａに示すように、本発明の第５実施例に係るホログラム光学素子１２３ａは、左右に３分割(５Ａ、５Ｂ、５Ｃ)されている。光ディスク２００から反射された光線はこのホログラム光学素子１２３ａを通過して０次と１次回折光線に分割された後、受光手段１３０にそれぞれ集光される。ここで、ホログラム光学素子１２３ａの中心領域(５Ｂ)から放出される０次回折光線とホログラム光学素子１２３ａの一側(５Ｃ)から放出される１次回折光線は、受光手段１３０の後方にフォーカシングされるので、受光手段１３０に正像が形成され、ホログラム光学素子１２３ａの他側(５Ａ)から放出される１次回折光線は、受光手段１３０の前方にフォーカシングされるので、受光手段１３０に逆像が形成される。受光手段１３０に集光された０次と１次回折光線は、図１０ｂに示したような所定のパターンによって光検出パターンを形成する。
【０１００】
ここで、０次回折光線を受光する領域は、ホログラム光学素子１２３ａの中心領域(５Ｂ)に対応して左右に２分割(５Ａ１、５Ｂ１)されている。一方、１次回折光線を受光する領域はホログラム光学素子１２３ａの両側(５Ａ、５Ｃ)に対応するように左右に２分割され、この２分割された領域はそれぞれ上下に３分割されて総６個の領域(５Ｃ１、５Ｃ２、５Ｃ３、５Ｄ１、５Ｄ２、５Ｄ３)を形成する。
【０１０１】
このように分割された光検出パターンの出力信号間の演算から、フォーカシングエラー信号(ＦＥＳ)及びトラッキングエラー信号(ＴＥＳ)を下記の数学式１４及び数学式１５を利用してそれぞれ検出する。
【０１０２】
【数１４】
2005251366.tif 000017
【０１０３】
【数１５】
2005251366.tif 000018
【０１０４】
ここで、ＴＥＳ０はトラッキングエラー信号の０次光検出パターンに関連した項であって、ＰＰ方式を使用し、ＴＥＳ１はトラッキングエラー信号の１次光検出パターンに関連した項であって、ＣＦＦ方式を使用した。一方、ｋｆ５及びｋｔ５はそれぞれ最適化したフォーカシング及びトラッキングエラー信号の補正定数である。
【０１０５】
上述した第１乃至第４実施例とは違い、本発明に係る第５実施例は、ホログラム光学素子１２３ａが３分割(５Ａ、５Ｂ、５Ｃ)されており、その中心領域(５Ｂ)は０次光検出パターンとして使用し、両側領域(５Ａ、５Ｃ)は１次光検出パターンとして使用する点に特徴がある。
【０１０６】
以上では具体的な実施例に上げて本発明について説明してきたが、これらの実施例によって本発明が限定されるのではなく、本発明の技術的思想を外れない範囲内で多様な変化及び変形が可能なことは当業者にとっては自明な事実であろう。したがって、本発明の技術的範囲は特許請求の範囲及び特許請求の範囲と均等なものによってのみ定められるべきであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】従来の４分割されたフォトダイオードの構造を示す平面図。
【図２】従来の光ピックアップ装置の構成を示す概略図。
【図３】従来のフォトディテクターと光スポットとの関係を示す概略図。
【図４ａ】異なるトラックピッチを有する光ディスクに集光される光スポットをそれぞれ示す平面図。
【図４ｂ】異なるトラックピッチを有する光ディスクに集光される光スポットをそれぞれ示す平面図。
【図５】本発明に係る光ピックアップ装置の構成を示す概略図。
【図６ａ】本発明の第１実施例に係るホログラム光学素子のパターンと受光手段に形成される光スポットのパターンとの関係を示す概略図。
【図６ｂ】本発明の第１実施例に係る受光手段と光スポットとの関係を示す概略図。
【図６ｃ】本発明の第１実施例において温度変化にしたがって移動する１次光検出パターンを示す概略図。
【図７ａ】本発明の第２実施例に係るホログラム光学素子のパターンと受光手段に形成される光スポットのパターンとの関係を示す概略図。
【図７ｂ】本発明の第２実施例に係る受光手段と光スポットとの関係を示す概略図。
【図８ａ】本発明の第３実施例に係るホログラム光学素子のパターンと受光手段に形成される光スポットのパターンとの関係を示す概略図。
【図８ｂ】本発明の第３実施例に係る受光手段と光スポットとの関係を示す概略図。
【図９ａ】本発明の第４実施例に係るホログラム光学素子のパターンと受光手段に形成される光スポットのパターンとの関係を示す概略図。
【図９ｂ】本発明の第４実施例に係る受光手段と光スポットとの関係を示す概略図。
【図１０ａ】本発明の第５実施例に係るホログラム光学素子のパターンと受光手段に形成される光スポットのパターンとの関係を示す概略図。
【図１０ｂ】本発明の第５実施例に係る受光手段と光スポットとの関係を示す概略図。
【符号の説明】
【０１０８】
１００:光ピックアップ装置            １１０:発光手段
１２０:光学手段                      １２１:コリメートレンズ
１２２:ビームスプリッター            １２３:アクチュエーター
１２３ａ:ホログラム光学素子          １２３ｂ:対物レンズ
１２４:受光レンズ                    １３０:受光手段
２００:光ディスク
【図１】
2005251366.tif 000019
【図２】
2005251366.tif 000020
【図３】
2005251366.tif 000021
【図４ａ】
2005251366.tif 000022
【図４ｂ】
2005251366.tif 000023
【図５】
2005251366.tif 000024
【図６ａ】
2005251366.tif 000025
【図６ｂ】
2005251366.tif 000026
【図６ｃ】
2005251366.tif 000027
【図７ａ】
2005251366.tif 000028
【図７ｂ】
2005251366.tif 000029
【図８ａ】
2005251366.tif 000030
【図８ｂ】
2005251366.tif 000031
【図９ａ】
2005251366.tif 000032
【図９ｂ】
2005251366.tif 000033
【図１０ａ】
2005251366.tif 000034
【図１０ｂ】
2005251366.tif 000035