(57)【要約】      （修正有）【課題】相異なる複数種類の波長を、規格の異なる光記録媒体で反射した反射光を検出する検出系を簡素化した光ピックアップを提供する。【解決手段】光源１から照射した光ビームは、コリメートレンズ４及びミラー５を経て、対物レンズ７で、基板厚みが異なる光記録媒体の記録面８及び１２それぞれに、光源１の波長に応じて集光する。記録面８または１２で反射した反射光は対物レンズ７を透過し、偏光ホログラム素子６により±１次回折光を発生し、光検出器２で受光する。光検出器２の検出面はそれぞれ２分割されており、一方の光検出面では反射光が当該光検出面とコリメートレンズ４との間に焦点を結び、他の検出面は検出面を透過した位置に焦点を結ぶ。光源１が照射する光ビームの波長に応じて焦点位置が異なるが、同一光検出系で基板厚みが異なる光記録媒体のフォーカスエラー信号を検知できる。【選択図】図１
2005310298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源とレーザ光源からの光を光情報媒体に集光する集光レンズと光情報媒体からの反射光を回折分岐する分岐素子と前記分岐素子により分岐された光を受光する光検出器とを備え、前記分岐素子が光軸中心を通る直線で光ビームの光束断面を２分割して各々別の検出領域に導くとともに、２分割された一方の光ビームを前記光検出器面より集光レンズに近い側に収束させ、もう一方の光ビームを光検出器面より集光レンズから遠い側に収束させ、各々の検出領域から複数の信号を出力することを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２】
フォーカスエラー検出を行う光検出器が短冊状に分かれた３つの検出器ａ，ｂ，ｃ（ただしｂはａとｃとに挟まれた領域）と、同じく短冊状に分かれた３つの検出器ｄ，ｅ，ｆ（ただしｅはｄとｆとに挟まれた領域）とを並べた６つの検出領域でなり、分岐素子により光束断面を２分割された光が各々光検出器ａ，ｂ，ｃの組み合わせと光検出器ｄ、ｅ，ｆの組み合わせとで受光されるとともに、検出器面で形成される光スポットの大きさが変化することで生ずるａとｃとｅの出力和の変化量と、ｄとｆとｂの出力和の変化量との複数の信号を出力することを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項３】
フォーカスエラー検出を行う光検出器が短冊状に分かれた３つの検出器ａ，ｂ，ｃ（ただしｂはａとｃとに挟まれた領域）と、同じく短冊状に分かれた３つの検出器ｄ、ｅ，ｆ（ただしeはｄとｆとに挟まれた領域）とを並べた６つの検出領域でなり、分岐素子により光束断面を２分割された光が各々光検出器ａ，ｂ，ｃの組み合わせと光検出器ｄ、ｅ，ｆの組み合わせとで受光されるとともに、検出器面で形成される光スポットの大きさが変化することで生ずるａとｃの出力和とｂの出力との差分の変化量をａとｂとｃの出力和で正規化した値をＡと、ｅとｇの出力和とｆの出力との差分の変化量をｄとｅとｆの出力和で正規化した値をＢとの複数の信号を出力することを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項４】
分岐素子が光束断面を２分割する分割線方向が光情報媒体のトラック方向に相当する方向と一致することを特徴とする請求項１〜３何れかに記載の光ピックアップ。
【請求項５】
分岐素子が偏光性のホログラムであって、レーザ光源から光情報媒体までの往路と光情報媒体から光検出器までの復路との共通する部分に設けられいることを特徴とする請求項１〜４何れかに記載の光ピックアップ。
【請求項６】
分岐素子で生ずる＋１次回折光および−１次回折光のうち一方をフォーカスエラー検出に用い、他方をトラッキングエラー検出に用いるとともに、前記分岐素子により光軸中心を通る直線で光ビームの光束断面を２分割されたトラッキングエラー検出用の光が各々別の検出領域に導かれ、各々の検出領域から複数の信号を出力することを特徴とする請求項１〜５何れかに記載の光ピックアップ。
【請求項７】
レーザ光源から出射されたレーザ光を０次光のメインビームと±１次光のサブビームとに分岐させる回折格子をさらに有し、これにより回折されたサブビームの光が光情報媒体で反射した反射光を受光する光検出器を別途有することを特徴とする請求項１〜６何れかに記載の光ピックアップ。
【請求項８】
サブビームの光が光情報媒体で反射した光が分岐素子でその光束断面を２分割されて分岐し、分岐された光をそれぞれ独立した検出器で受光することを特徴とする請求項７記載の光ピックアップ。
【請求項９】
異なる波長の光を出力するモノリシックレーザ光源ないし互いに波長の異なる光を出力する複数のレーザチップを近接して配置してなるレーザ光源と、前記レーザ光源からの光を光情報媒体に集光させる集光レンズと、前記光情報媒体からの反射光を回折分岐する分岐素子と、前記分岐素子により分岐された光を受光する光検出器とを備え、前記分岐素子が光軸中心を通る直線で光ビームの光束断面を２分割して各々別の検出領域に導くとともに、２分割された一方の光ビームを前記光検出器面より集光レンズに近い側に収束させ、もう一方の光ビームを光検出器面より集光レンズから遠い側に収束させ、各々の検出領域から複数の信号を出力することを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１０】
フォーカスエラー検出を行う光検出器が短冊状に分かれた３つの検出器ａ，ｂ，ｃ（ただしｂはａとｃとに挟まれた領域）と、同じく短冊状に分かれた３つの検出器ｄ，ｅ，ｆ（ただしｅはｄとｆとに挟まれた領域）とを並べた６つの検出領域でなり、分岐素子により光束断面を２分割された光が各々光検出器ａ，ｂ，ｃの組み合わせと光検出器ｄ、ｅ，ｆの組み合わせとで受光されるとともに、検出器面で形成される光スポットの大きさが変化することで生ずるａとｃとｅの出力和の変化量と、ｄとｆとｂの出力和の変化量との複数の信号を出力することを特徴とする請求項９記載の光ピックアップ。
【請求項１１】
フォーカスエラー検出を行う光検出器が短冊状に分かれた３つの検出器ａ，ｂ，ｃ（ただしｂはａとｃとに挟まれた領域）と、同じく短冊状に分かれた３つの検出器ｄ、ｅ，ｆ（ただしeはｄとｆとに挟まれた領域）とを並べた６つの検出領域でなり、分岐素子により光束断面を２分割された光が各々光検出器ａ，ｂ，ｃの組み合わせと光検出器ｄ、ｅ，ｆの組み合わせとで受光されるとともに、検出器面で形成される光スポットの大きさが変化することで生ずるａとｃの出力和とｂの出力との差分の変化量をａとｂとｃの出力和で正規化した値をＡと、ｅとｇの出力和とｆの出力との差分の変化量をｄとｅとｆの出力和で正規化した値をＢとの複数の信号を出力することを特徴とする請求項９記載の光ピックアップ。
【請求項１２】
光軸中心を通る直線の方向が光情報媒体のトラック方向に相当する方向と一致することを特徴とする請求項９〜１１何れかに記載の光ピックアップ。
【請求項１３】
分岐素子が偏光性のホログラムであって、レーザ光源から光情報媒体までの往路と光情報媒体から光検出器までの復路との共通する部分に設けられていることを特徴とする請求項９〜１２何れかに記載の光ピックアップ。
【請求項１４】
集光レンズを駆動する駆動手段を備え、分岐素子が集光レンズと一体化されて前記駆動手段に搭載されていることを特徴とする請求項９〜１３何れかに記載の光ピックアップ。
【請求項１５】
分岐素子で生ずる＋１次回折光および−１次回折光のうち一方をフォーカスエラー検出に用い、他方をトラッキングエラー検出に用いるとともに、前記分岐素子により光軸中心を通る直線で光ビームの光束断面を２分割されたトラッキングエラー検出用の光が各々別の検出領域に導かれ、各々の検出領域での出力を差分してトラッキングエラー検出を行うことを特徴とする請求項９〜１４何れかに記載の光ピックアップ。
【請求項１６】
レーザ光源から出射されたレーザ光を０次光のメインビームと±１次光のサブビームとに分岐させる回折格子をさらに有し、これにより回折されたサブビームの光が光情報媒体で反射した反射光を受光する光検出器を別途有することを特徴とする請求項９〜１５何れかに記載された光ピックアップ。
【請求項１７】
回折格子で回折されたサブビームの光が光情報媒体で反射した反射光もホログラム素子でその光束断面を光情報媒体の動径方向に２分割されて分岐し、各々の領域を分岐した光をそれぞれ独立したトラッキング検出器で受光し、メインビームについての別々の検出領域での出力の差分とサブビームについての別々の検出領域での出力の差分に一定の係数を乗じた値との差分によりトラッキングエラー信号を得ることを特徴とする請求項１６記載の光ピックアップ。
【請求項１８】
異なる波長の光を出力するモノリシックレーザチップないし近接配置された複数のレーザチップに隣接して光検出器とが一体に形成されていることを特徴とする請求項９〜１７何れかに記載の光ピックアップ。
【請求項１９】
レーザ光源の発光点を挟む両側にフォーカス検出器、トラッキング検出器をそれぞれ配置したことを特徴とする請求項１８記載の光ピックアップ。
【請求項２０】
光ピックアップの光軸方向に直交する面内で波長の異なる複数のレーザ光のそれぞれの発光点を結ぶ線の方向をｘ方向としたとき、発光点を挟んでｘ方向にフォーカス検出器、トラッキング検出器が配置されていることを特徴とする請求項１９記載の光ピックアップ。
【請求項２１】
光軸に沿った方向から見てフォーカス検出器の短冊の長手方向とホログラム素子による回折方向がともにトラック方向と直交する方向に一致することを特徴とする請求項９〜２０何れかに記載の光ピックアップ。
【請求項２２】
請求項１〜２１何れかに記載の光ピックアップと、前記光ピックアップから出力する複数の信号の差分を算出する差分算出手段と、前記差分算出手段の出力に基づき前記光ピックアップが備えるフォーカス駆動手段を制御するフォーカス制御手段とを備えることを特徴とする光情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光ディスク等の光情報処理装置、特に、異なる規格・仕様の複数種類の光ディスクに信号を記録再生する光ピックアップに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータの外部記憶装置やビデオレコーダー等に用いられる光ディスク装置として、例えばＣＤ−ＲＯＭディスク、ＣＤ−Ｒディスク、ＣＤ−ＲＷディスク等のいわゆるＣＤディスク、ＤＶＤ−ＲＯＭディスク、ＤＶＤ−ＲＡＭディスク、ＤＶＤ−Ｒディスク、ＤＶＤ−ＲＷディスク、ＤＶＤ＋Ｒディスク、ＤＶＤ＋ＲＷディスク等のいわゆるＤＶＤディスク、ブルーレイ・ディスクと称される青色レーザ光源を対称とするＢＤ等のように、記録密度・容量および溝仕様・基材厚等、規格が異なる様々な記録媒体に１台の装置で対応したマルチディスク用途の製品が増えつつある。
【０００３】
このような装置においては、光ディスクへ情報を記録・再生するインターフェース部である光ピックアップに、波長の異なるレーザ光源や、光ディスクから反射した光を受光してＲＦ信号やフォーカス、トラッキング等の制御信号を得るための光検出器などが複数個搭載されており、各々のレーザ光源、光検出器等を用いてそれが適した媒体への書き込みや消去、読み出しを行っている。
【０００４】
このように様々な異なる規格のディスクに対して記録および再生を行う機能を担いつつ、装置の小型化・低コスト化を図るためには、種類が違うディスクに対する適応性と、光ピックアップの光学系のコンパクト化とを両立させる技術が重要となる。
【０００５】
種類が違うディスクに対する適応性を得るための一つの条件として、異なる装置間で記録、再生互換が取れるようにフォーカス、トラッキングなどの集光スポット位置制御精度を確保することが必要であり、光学系をコンパクトにするためには光学部品点数を極力減らして小さいスペースで構成することが必要である。この複数の記録媒体に対応し、コンパクトな光学系構成を有する光ピックアップとして特許文献１で開示されたものがある。
【０００６】
図７は特許文献１における光ピックアップの構成を基本要件部のみ簡略して示したものである。図７において光ピックアップは、再生媒体であるＤＶＤ−ＲＯＭ及び記録媒体であるＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ等のように、基材厚が０．６ｍｍの各種媒体に信号を記録再生するために用いる波長６５０ｎｍ近傍（波長λ１とする）の光を放射するレーザ光源１０１と、再生媒体であるＣＤ−ＲＯＭや記録媒体であるＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等のように基材厚が１．２ｍｍの媒体に信号を記録再生するために用いる波長８００ｎｍ近傍（波長λ２とする）の光を放射するレーザ光源１０２とを別々に具備している。
【０００７】
また、レーザ光源１０１，１０２に近接して、それぞれの波長の光に適した媒体で反射された光を受光する光検出器１１２，１１５が各々設けられている。すなわち、レーザ光源と光検出器とは一体化されたユニットとして構成され、互いに波長の異なるレーザ光源を有する２種類のユニットを用いて光ピックアップが構成されている。以降、このようなレーザ光源と光検出器とが一体化された構成体をレーザユニットと称する。
【０００８】
次に、複数のレーザユニットを有する図７の従来の光ピックアップの動作について説明する。レーザ光源１０１を出射した波長λ１の直線偏光の光は、波長選択性薄膜１０３ａが表面に形成された波長選択プリズム１０３により反射され、コリメートレンズ１０４で平行光となり、立ち上げミラー１０５で光路を折り曲げられ、アクチュエータ１０６に搭載された偏光性ホログラム１０７と波長板１０８とを組み合わせてなる偏光素子１０９を透過する。この際、ホログラム１０７の偏光依存性により光は回折されずにそのまま透過する。
【０００９】
波長板１０８は波長λ１の光に対して５λ１／４のレタデーションを有しており、偏光素子１０９を透過した光を直線偏光から円偏光に変換する。この円偏光の光は、対物レンズ１１０でＤＶＤ等の基材厚０．６ｍｍの光ディスクの記録面１１１に集光される。記録面１１１を反射した光は、再び対物レンズ１１０を経て偏光素子１０９に入射するが、今度は波長板１０８を逆方向に円偏光の光が通過することで、レーザ光源側からの光の偏光方向と直交する偏光方向の直線偏光に変換され、偏光性ホログラム１０７により回折される。この回折光がコリメートレンズ１０４を経て波長選択プリズム１０３で反射され、レーザ光源１０１に近接して配置された光検出器１１２に入射することによって、フォーカス、トラッキングなどの制御信号やＲＦ信号などを得る。
【００１０】
一方、レーザ光源１０２を出射した波長λ２の光は、樹脂などの透明部材に凹凸状のグレーティングが形成されてなる偏光依存性のないホログラム１１３を経て、一部が回折され大部分は０次光として透過する。この０次光は波長選択プリズム１０３を透過し、コリメートレンズ１０４により発散光が収束された後、立ち上げミラー１０５を経て偏光素子１０９を透過する。この際、偏光性ホログラム１０７の偏光依存性により波長λ１の光と同様、波長λ２の光は回折されずにそのまま透過する。
【００１１】
波長板１０８は、前述したようにＤＶＤに用いられる波長λ１の光に対しては４分の５波長板である。すなわち、波長板のレタデーションは、６５０×５／４＝８１２．５≒８００ｎｍであることから、ＣＤに用いられる８００ｎｍ近傍の波長λ２の光にとってはほぼ１波長板である。このためほぼ直線偏光のまま波長板１０８を透過する。透過光は、対物レンズ１１０によりＣＤの基材厚１．２ｍｍの光ディスクの記録面１１４に集光される。なお、図では示していないが、偏光素子１０９の表面には波長選択性の開口制限膜が形成されており、ＣＤ用の波長λ２の光に対しては低ＮＡ（Ｎｕｍｅｒａｌ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ）にして記録面上のスポット径が最適になるように設定してある。
【００１２】
記録面１１４を反射した光は、対物レンズ１１０を経て再び偏光素子１０９に入射する。この際、波長板１０８は、上述したように１波長板であるため復路においてもそのままの直線偏光状態で波長板１０８を透過する。したがって、偏光性ホログラム１０７で回折作用を受けずにそのまま透過する。この透過光が立ち上げミラー１０５，コリメートレンズ１０４、波長選択プリズム１０３を経て、偏光依存性のないホログラム１１３で一部が回折分岐され、この回折光がレーザ光源１０２に近接して配置された光検出器１１５に入射することによって、フォーカス、トラッキングなどの制御信号やＲＦ信号などを得る。
【００１３】
このようにレーザ光源と光検出器とをユニット化することで、光源と光検出器とが別々の構成体である場合に比べて光ピックアップの光学系構成を簡素化できる。また、レーザチップの実装精度でレーザ光源と光検出器との相対位置関係が決まるのでピックアップの  組立調整も簡素化され生産性も高くなる。
【００１４】
特許文献１で提案されているような光ピックアップでは、レーザ光源と光検出器とを一体化することにより異なる規格の光記録媒体に対応した光ピックアップを、コンパクトに構成できる。なぜなら、レーザ光源から光記録媒体に至る光路（往路）と光記録媒体から光検出器に至る光路（復路）とが共通であるため、往復路で分岐する構成、すなわち光源と検出器とが分離している場合より光学系の部品点数を削減でき、小さなスペースで光学系が収納できるためである。また、異なる波長の光に対して一つの対物レンズで集光する構成になっているので、波長選択プリズムから光ディスクに至る光学系は２つの波長で共通になっている。これによって、さらに光学部品点数の削減と小スペース化が実現できている。
【特許文献１】特開２００１−１４７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、光ピックアップの需要拡大に伴い、その生産性をさらに高めるとともに、コストをいっそう大幅に低減する必要が生じている。このためには、光ピックアップのさらなる簡素化が必要となる。上述の光ピックアップでは、互いに異なる波長の光源を有する２つのレーザユニットが独立して存在するため、各々について光学的な調整が必要となる。これよりさらに生産性を高めるためには、異なる波長の光源の一体化により部品点数をさらに削減し、光学調整を低減する必要がある。また、上述の光ピックアップでは、２つのレーザユニットに対してレーザの駆動電流を流すための配線や、それぞれの光検出器によって受光され電流変換された電気信号をＬＳＩなどに導くための配線などが多く、これらをつなぐ配線パターンの引き回しが複雑であるとともに、配線パターンを形成したフレキＰ板が大きくなる。また、異なる波長の光を用いる各種の光ディスクに対して、各々レーザユニットの光検出器パターンや、信号の取り出し方などが異なっており、ＬＳＩでの信号処理も複雑となる。
【００１６】
近年１チップで異なる波長のレーザ光を出射するレーザ光源（以降モノリシックレーザとよぶ）や、異なる波長の複数のレーザチップを集積化したレーザ光源（以降ハイブリッドレーザとよぶ）が新たに開発され、商品化されつつある。このようなレーザを用いる光ピックアップにおいて、複数の波長のレーザ光を１個の光検出器で受光すること、すなわち光源だけでなく検出器も異なる波長に対して一つにまとめれば、より部品点数の削減、光学系の簡素化が図れることが明らかである。
【００１７】
しかしながら、これら複数の波長のレーザ光を用い、異なる規格の光情報媒体からの反射光に対して共用化できる簡素な光検出パターンがなかった。これは、一般にモノリシックレーザ等のレーザ光源が、異なる波長の光を発生させる相対的に距離が離れた２つの発光点をもつため、光検出器上の結像位置もそれぞれの発光点に対応して相対的にずれることや、回折素子などを用いて光検出器に光を分岐させる場合に波長の違いで回折素子による回折角が異なるため、検出器パターンを異なる波長で完全に共有化するのが困難であるなどの理由によるものである。
【００１８】
本発明は係る従来の課題に鑑み、相異なる複数種類の波長を、規格の異なる光記録媒体で反射した反射光を検出する検出系を簡素化し、光ピックアップのコストを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
請求項１記載の発明は、レーザ光源とレーザ光源からの光を光情報媒体に集光する集光レンズと光情報媒体からの反射光を回折分岐する分岐素子と前記分岐素子により分岐された光を受光する光検出器とを備え、前記分岐素子が光軸中心を通る直線で光ビームの光束断面を２分割して各々別の検出領域に導くとともに、２分割された一方の光ビームを前記光検出器面より集光レンズに近い側に収束させ、もう一方の光ビームを光検出器面より集光レンズから遠い側に収束させ、各々の検出領域から複数の信号を出力する光ピックアップである。
【００２０】
請求項２記載の発明は、フォーカスエラー検出を行う光検出器が短冊状に分かれた３つの検出器ａ，ｂ，ｃ（ただしｂはａとｃとに挟まれた領域）と、同じく短冊状に分かれた３つの検出器ｄ，ｅ，ｆ（ただしｅはｄとｆとに挟まれた領域）とを並べた６つの検出領域でなり、分岐素子により光束断面を２分割された光が各々光検出器ａ，ｂ，ｃの組み合わせと光検出器ｄ、ｅ，ｆの組み合わせとで受光されるとともに、検出器面で形成される光スポットの大きさが変化することで生ずるａとｃとｅの出力和の変化量と、ｄとｆとｂの出力和の変化量との複数の信号を出力する光ピックアップである。
【００２１】
請求項３記載の発明は、フォーカスエラー検出を行う光検出器が短冊状に分かれた３つの検出器ａ，ｂ，ｃ（ただしｂはａとｃとに挟まれた領域）と、同じく短冊状に分かれた３つの検出器ｄ、ｅ，ｆ（ただしeはｄとｆとに挟まれた領域）とを並べた６つの検出領域でなり、分岐素子により光束断面を２分割された光が各々光検出器ａ，ｂ，ｃの組み合わせと光検出器ｄ、ｅ，ｆの組み合わせとで受光されるとともに、検出器面で形成される光スポットの大きさが変化することで生ずるａとｃの出力和とｂの出力との差分の変化量をａとｂとｃの出力和で正規化した値をＡと、ｅとｇの出力和とｆの出力との差分の変化量をｄとｅとｆの出力和で正規化した値をＢとの複数の信号を出力する光ピックアップである。
【００２２】
請求項４記載の発明は、分岐素子が光束断面を２分割する分割線方向が光情報媒体のトラック方向に相当する方向と一致する請求項１〜３何れかに記載の光ピックアップである。
【００２３】
請求項５記載の発明は、分岐素子が偏光性のホログラムであって、レーザ光源から光情報媒体までの往路と光情報媒体から光検出器までの復路との共通する部分に設けられいることを特徴とする請求項１〜４何れかに記載の光ピックアップである。
【００２４】
請求項６記載の発明は、分岐素子で生ずる＋１次回折光および−１次回折光のうち一方をフォーカスエラー検出に用い、他方をトラッキングエラー検出に用いるとともに、前記分岐素子により光軸中心を通る直線で光ビームの光束断面を２分割されたトラッキングエラー検出用の光が各々別の検出領域に導かれ、各々の検出領域から複数の信号を出力することを特徴とする請求項１〜５何れかに記載の光ピックアップである。
【００２５】
請求項７記載の発明は、レーザ光源から出射されたレーザ光を０次光のメインビームと±１次光のサブビームとに分岐させる回折格子をさらに有し、これにより回折されたサブビームの光が光情報媒体で反射した反射光を受光する光検出器を別途有することを特徴とする請求項１〜６何れかに記載の光ピックアップである。
【００２６】
請求項８記載の発明は、サブビームの光が光情報媒体で反射した光が分岐素子でその光束断面を２分割されて分岐し、分岐された光をそれぞれ独立した検出器で受光することを特徴とする請求項７記載の光ピックアップである。
【００２７】
請求項９記載の発明は、異なる波長の光を出力するモノリシックレーザ光源ないし互いに波長の異なる光を出力する複数のレーザチップを近接して配置してなるレーザ光源と、前記レーザ光源からの光を光情報媒体に集光させる集光レンズと、前記光情報媒体からの反射光を回折分岐する分岐素子と、前記分岐素子により分岐された光を受光する光検出器とを備え、前記分岐素子が光軸中心を通る直線で光ビームの光束断面を２分割して各々別の検出領域に導くとともに、２分割された一方の光ビームを前記光検出器面より集光レンズに近い側に収束させ、もう一方の光ビームを光検出器面より集光レンズから遠い側に収束させる作用を有し、各々の検出領域から複数の信号を出力することを特徴とする光ピックアップである。
【００２８】
請求項１０記載の発明は、フォーカスエラー検出を行う光検出器が短冊状に分かれた３つの検出器ａ，ｂ，ｃ（ただしｂはａとｃとに挟まれた領域）と、同じく短冊状に分かれた３つの検出器ｄ，ｅ，ｆ（ただしｅはｄとｆとに挟まれた領域）とを並べた６つの検出領域でなり、分岐素子により光束断面を２分割された光が各々光検出器ａ，ｂ，ｃの組み合わせと光検出器ｄ、ｅ，ｆの組み合わせとで受光されるとともに、検出器面で形成される光スポットの大きさが変化することで生ずるａとｃとｅの出力和の変化量と、ｄとｆとｂの出力和の変化量との複数の信号を出力することを特徴とする請求項９記載の光ピックアップである。
【００２９】
請求項１１記載の発明は、フォーカスエラー検出を行う光検出器が短冊状に分かれた３つの検出器ａ，ｂ，ｃ（ただしｂはａとｃとに挟まれた領域）と、同じく短冊状に分かれた３つの検出器ｄ、ｅ，ｆ（ただしeはｄとｆとに挟まれた領域）とを並べた６つの検出領域でなり、分岐素子により光束断面を２分割された光が各々光検出器ａ，ｂ，ｃの組み合わせと光検出器ｄ、ｅ，ｆの組み合わせとで受光されるとともに、検出器面で形成される光スポットの大きさが変化することで生ずるａとｃの出力和とｂの出力との差分の変化量をａとｂとｃの出力和で正規化した値をＡと、ｅとｇの出力和とｆの出力との差分の変化量をｄとｅとｆの出力和で正規化した値をＢとの複数の信号を出力することを特徴とする請求項９記載の光ピックアップである。
【００３０】
請求項１２記載の発明は、光軸中心を通る直線の方向が光情報媒体のトラック方向に相当する方向と一致することを特徴とする請求項９〜１１何れかに記載の光ピックアップである。
【００３１】
請求項１３記載の発明は、  分岐素子が偏光性のホログラムであって、レーザ光源から光情報媒体までの往路と光情報媒体から光検出器までの復路との共通する部分に設けられていることを特徴とする請求項９〜１２何れかに記載の光ピックアップである。
【００３２】
請求項１４記載の発明は、集光レンズを駆動する駆動手段を備え、分岐素子が集光レンズと一体化されて前記駆動手段に搭載されていることを特徴とする請求項９〜１３何れかに記載の光ピックアップである。
【００３３】
請求項１５記載の発明は、分岐素子で生ずる＋１次回折光および−１次回折光のうち一方をフォーカスエラー検出に用い、他方をトラッキングエラー検出に用いるとともに、前記分岐素子により光軸中心を通る直線で光ビームの光束断面を２分割されたトラッキングエラー検出用の光が各々別の検出領域に導かれ、各々の検出領域での出力を差分してトラッキングエラー検出を行うことを特徴とする請求項９〜１４記載の光ピックアップである。
【００３４】
請求項１６記載の発明は、レーザ光源から出射されたレーザ光を０次光のメインビームと±１次光のサブビームとに分岐させる回折格子をさらに有し、これにより回折されたサブビームの光が光情報媒体で反射した反射光を受光する光検出器を別途有することを特徴とする請求項９〜１５何れかに記載された光ピックアップである。
【００３５】
請求項１７記載の発明は、回折格子で回折されたサブビームの光が光情報媒体で反射した反射光もホログラム素子でその光束断面を光情報媒体の動径方向に２分割されて分岐し、各々の領域を分岐した光をそれぞれ独立したトラッキング検出器で受光し、メインビームについての別々の検出領域での出力の差分とサブビームについての別々の検出領域での出力の差分に一定の係数を乗じた値との差分によりトラッキングエラー信号を得ることを特徴とする請求項１６記載の光ピックアップである。
【００３６】
請求項１８記載の発明は、異なる波長の光を出力するモノリシックレーザチップないし近接配置された複数のレーザチップに隣接して光検出器とが一体に形成されていることを特徴とする請求項９から請求項１７記載の光ピックアップおよび光情報処理装置である。
【００３７】
請求項１９記載の発明は、レーザ光源の発光点を挟む両側にフォーカス検出器、トラッキング検出器をそれぞれ配置したことを特徴とする請求項１８記載の光ピックアップである。
【００３８】
請求項２０記載の発明は、光ピックアップの光軸方向に直交する面内で波長の異なる複数のレーザ光のそれぞれの発光点を結ぶ線の方向をｘ方向としたとき、発光点を挟んでｘ方向にフォーカス検出器、トラッキング検出器が配置されていることを特徴とする請求項１９記載の光ピックアップである。
【００３９】
請求項２１記載の発明は、光軸に沿った方向から見てフォーカス検出器の短冊の長手方向とホログラム素子による回折方向がともにトラック方向と直交する方向に一致することを特徴とする請求項９〜２０何れかに記載の光ピックアップである。
【００４０】
請求項２２記載の発明は、請求項１〜２１何れかに記載の光ピックアップと、前記光ピックアップから出力する複数の信号の差分を算出する差分算出手段と、前記差分算出手段の出力に基づき前記光ピックアップが備えるフォーカス駆動手段を制御するフォーカス制御手段とを備える光情報処理装置である。
【発明の効果】
【００４１】
本発明により異なる波長の光を用いて基材厚や面密度の異なる光情報媒体に対して記録再生を行う光ピックアップの光検出器を簡素な検出パターンにて実現し、さらに光源と光検出器との一体化により光ピックアップをより簡素な構成にすることができるので、その生産性の向上やコストの大幅な低減をはかることができる。
【００４２】
また、光情報媒体の記録トラックと対物レンズによる集光スポットとの相対位置を最適に制御するための制御アルゴリズムも簡素化でき、光情報処理装置の回路規模が小さくできる。
【００４３】
さらに対物レンズシフトやディスクチルトなどの外乱要因に対するトラッキングエラー信号のオフセットも低減でき、安定した記録再生品質と高い装置間の互換性を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
（実施の形態１）
本発明の光ピックアップおよび光情報処理装置の一実施形態について、図１および図２を用いて説明する。なお、同一の構成体については同じ番号を付す。図１は複数の異なる波長の光を放射するモノリシックレーザチップ１と、レーザチップ１に隣接して形成された光検出器２とを一体化したレーザユニット３を用いている。図１において、レーザチップ１を出射した波長６５０ｎｍの赤色光ないし波長８００ｎｍの赤外光は、コリメートレンズ４により平行光となり、立ち上げミラー５で光路が折り曲げられ、偏光ホログラム素子６および１／４波長板９を透過する。なお、このとき、ホログラム６の偏光依存性により、レーザ光源１から出射される直線偏光の光に対して光は回折されない。また、偏光ホログラム素子６及び１／４波長板９は、集光レンズとともにアクチュエータ１１に搭載されており、対物レンズの制御移動に伴って一体となって移動するようになっている。
【００４５】
１／４波長板９により円偏光となった光は、対物レンズ７により集光され、ＤＶＤ等の光ディスクの記録面８あるいはＣＤ等の基材厚の異なる光ディスクの記録面１２上に集光して信号マークを形成したり、あらかじめ形成された信号を読みとったりするのに用いられる。特に信号マークを記録形成する際には、他の装置との互換性を確保する必要があるため、この集光されたスポットと光記録媒体との相対位置を高精度に保つことが重要である。このため光情報媒体の記録面８あるいは１２の面ぶれなどに対して、対物レンズ７との距離を保つためのフォーカス制御や、光情報媒体の偏心に伴う記録トラック位置の揺らぎに追従して、集光スポットをトラック上に位置させるトラッキング制御の検出精度が要求される。
【００４６】
光情報媒体の記録面８あるいは１２で反射された光は、波長板９を透過する際、円偏光から往路と直交する偏光方向の直線偏光に変換される。なお、従来技術で示した光ピックアップとは異なり、本実施形態の場合は、異なる２つの波長のいずれについても、復路では偏光ホログラム６により複数の光束に回折分岐される。これは後述するが、異なる波長の光を共通する光検出器パターンで受光し、同様の信号処理を行うためである。また、発光点から光ディスクまでの光路が異なる波長の光について共通なので、従来技術で示した光ピックアップのように、各々の波長に対してそれぞれ別の分岐素子を設けることができないということもある。回折分岐された複数の光束は、立ち上げミラー６を経てコリメートレンズ４を通ることで、光検出器２上に集光されつつ投射される。
【００４７】
本実施形態によれば、複数の波長の光を照射するレーザ光源１と光検出器２とが一体に形成されており、光学系の往路と復路とが共通するだけでなく、異なる波長の光についてもその光路が共通で復路の分岐素子も両方の光に対応しているため、光学部品点数が極めて少なく、光学系が極めて簡素化される。また、光学調整軸数も少なく、光ピックアップの生産性が高まり、コストも低減化される。
【００４８】
さらに、図２を用いて本実施形態である光ピックアップを実現する光検出器のパターンについて説明する。図２Ａは、偏光ホログラム素子６を光軸方向（紙面に垂直方向）から見た平面図を示す。偏光ホログラム６には、光軸中心ｏを通る直線Ｙ１−Ｙ２で図面上左右２つの領域Ｄ１，Ｄ２があり、それぞれの領域で互いに回折格子のピッチを異ならせている。このため、光ディスクからの帰還光がＤ１を通る部分とＤ２を通る部分とで、異なる角度でそれぞれ＋１次の光、−１次の光に回折される。したがって＋１次の光についても−１次の光についても、光束断面が半円状に２つに分かれつつそれぞれ別々の光検出器に導かれることになる。なお、直線Ｙ１−Ｙ２は、光ディスクのトラック方向（半径方向と直交する方向）と一致する。
【００４９】
図２Ｂは、偏光ホログラムによる回折光が、光検出器へと向かう光線を示す図である。なお、簡単のため同図では、立ち上げミラーやコリメートレンズを省略している。検出器は２分割された光検出器１０ａ、１０ｂおよび同じく２分割された光検出器１０ｃ、１０ｄが、レーザ光源１を挟む形で両側に形成されている。同図において、例えば光検出器１０ａ、１０ｂ側に回折する光を＋１次光、１０ｃ、１０ｄ側に回折する光を−１次光とする。また、実線で示された光線はＤＶＤ用の波長λ１の光、破線で示された光線はＣＤ用の赤外の波長λ２の光をそれぞれ示す。＋１次回折光の内、領域Ｄ１を回折した波長λ１の光は光検出器１０ａに落射するが、このときこの半円状の光束は偏光ホログラム６から見て光検出器１０ａ面より遠い側に収束点Ｐ１（波長λ２の光についてはＰ２）を持ち、領域Ｄ２を回折した波長λ１の光は光検出器１０ｂに落射するが、このときこの半円状の光束は偏光ホログラム６から見て光検出器１０ａ面より近い側に収束点Ｐ３（波長λ２の光についてはＰ４）を持つ。この収束点の位置の違いは、ホログラムのピッチが異なることによるものである。光ディスクと対物レンズとの光学距離が何らかの要因で変化し、ディフォーカス状態になったときには、復路光学系による集光スポットの結像点（Ｐ１からＰ４）が光軸方向に移動することになる。
【００５０】
図２Ｃは、光検出器１０ａ〜１０ｄ、およびレーザ光源１の平面図を示す。図に示すように、光軸（紙面と直交する方向）からみた波長の異なる光の２つの発光点は、直線Ｘ１−Ｘ２上に並んでいて、かつ検出器１０ａ、１０ｂおよび検出器１０ｃ、１０ｄも直線Ｘ１−Ｘ２上に並んでいる。検出器１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０には、それぞれホログラム６で分割され回折した光束が落射し、波長λ１の光により幾何的に半円状のスポット１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ（波長λ２の光では、半円状スポット１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）が形成される。同図において、２分割された光検出器１０ａおよび１０ｂはフォーカスエラー検出器であり、ディフォーカス時には、例えば波長λ１の光の収束点Ｐ１およびＰ３（波長λ２の光では収束点Ｐ３およびＰ４）がホログラムから見て遠い方向に移動することで検出器１０ａ上のスポットサイズは大きくなり、検出器１０ａで蹴られる光量が多くなるため１０ａからの出力は減少し、逆に検出器１０ｂ上のスポットは小さくなることで検出器１０ｂ内に入る光量がより多くなるので出力は増加する。したがって、これらの出力の差分をとることでフォーカスエラー信号が得られる。波長λ２の光についても、波長λ１の光の発光点Ｗ１の位置に対して発光点Ｗ２の位置が直線Ｘ１−Ｘ２上でずれていること、波長誤差によるホログラムの回折方向がＸ方向であることから、波長λ１の光に対してややずれた位置であるが、同じく光検出器１０ａ、１０ｂ上でそれぞれ半円状の光スポット１３ａおよび１３ｂを形成する。したがって、異なる波長の光についても同一の光検出器、同じ出力演算でフォーカスエラー信号を得ることができる。
【００５１】
同図において、２分割された光検出器１０ｃおよび１０ｄはトラッキングエラー検出器であり、光ディスクのトラック中心に対する光量バランスを、１０ｃの出力および１０ｄの出力の差分をとることで検出することができる。このトラッキング検出器も直線Ｘ１−Ｘ２上にあるので、波長の差をそれぞれ１０ｃおよび１０ｄ内で吸収することができる。
また、図１で示したように、偏光ホログラム６が対物レンズとともにアクチュエータに搭載されていれば、ディスクの偏芯などによるトラック位置の揺らぎに追従し、対物レンズが光ディスクの径方向にシフトしても、ホログラムの分割線は常に対物レンズ中心を通る線と一致しており、かつ偏光ホログラムが移動しても分割された光スポットが、光検出器１０ｃおよび１０ｄ内でそれぞれシフトするだけなので、トラッキングエラー信号のオフセットとなって現れることがない。
【００５２】
以上のように本実施形態によれば、異なる波長の光を出射するレーザ光源と光検出器とを集積化でき、かつ波長の差および発光点位置の差を同一検出器内で吸収できるため、異なる波長の光を用いるＣＤ、ＤＶＤ等の種類の異なるディスクに対して同じ出力演算でフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号を得ることができる。なお、ＲＦ信号は、例えば１０ｃおよび１０ｄの出力の和をとることで得ることができる。また、本実施形態ではトラッキングエラー検出器を２分割したものを示したが、直線Ｘ１−Ｘ２でさらに図面上で上下に２分割し４分割検出器とすることで、一般に位相差法により検出されるＤＶＤ−ＲＯＭなどのトラッキング信号も得ることができる。
【００５３】
（発明の形態２）
図３は、フォーカス側検出器の別の実施形態を示す図である。図３（ａ）において、フォーカス検出器は短冊状に３つに分かれた検出器を２組並べた６つの領域からなり、各組にホログラムで分けられた半円領域からの光束がそれぞれ投射される。この構成の場合、ディフォーカスによるスポット径の変化に伴い、光量が増加する領域と光量が減少する領域とのそれぞれの和の差分を取ることで、フォーカスエラー信号（ＦＥ）として、
ＦＥ＝（ａ＋ｃ＋ｅ）−（ｂ＋ｄ＋ｆ）
のような演算で得られる。
【００５４】
また、同図（ｂ）は検出器パターン自体は同様ではあるが、その演算方法が異なる。一般に、再生時や上書き記録時などで、光ディスク上の集光スポットがトラック上を走査される際、既に形成されたマーク上を通ることになる。このとき、トラック方向のマークエッジ境界での回折や、光量バランス差がトラック方向に生ずる。これは、同図でｙ方向の強度変化となって現れるため、この変化がディフォーカス成分以外の成分としてフォーカス信号に乗ることになる。実際には、周波数の帯域差などにより影響は小さいが、精度をさらに高めるためには、この誤差要因も取り除いた方が望ましい。具体的には、各々半円スポットの大きさ変化により、各短冊状の３つの領域間で生ずる変化量の差分を各々の全体光量で正規化する。すなわち、例えば
ＦＥ＝（ａ＋ｃ−ｂ）／（ａ＋ｂ＋ｃ）−（ｄ＋ｆ−ｅ）／（ｄ＋ｅ＋ｆ）
のような演算を行う。
【００５５】
これにより、マークエッジ境界での光量バランス差があってもその成分は正規化されるので、これが誤差としてフォーカスエラー信号に乗ることがない。このためフォーカス制御の安定性が向上し、記録マークの形成で高い精度の要求される場合に好都合である。
【００５６】
（発明の形態３）
図４は、本発明の別の実施形態を示す図である。図４Ａは、本実施形態における光ピックアップの構成を示す図である。上記した実施形態１の光ピックアップと構成上異なる点は、レーザ光源１からのレーザ光を０次光と±１次光の３つのビームに分岐させる回折素子１５を備えている点である。すなわち、本実施形態では、一般に３ビーム法やＤＰＰ法（Differential Push-Pull法）とよばれるトラッキング検出方式にも簡単に拡張できることを示したものである。回折素子１５により発生した３つのビームは、光ディスクの記録面８または１２に各々集光され、３つのスポットを形成する。３つのスポットうち±１次回折光によるスポットをサブビーム、０次回折光をメインビームとよぶ。これらの光は、それぞれ偏光ホログラム素子６で光束が領域分割されながら光検出器２に入射する。
【００５７】
図４Ｂは、このサブビームを受光する検出器ｌおよびｍを別途有する。したがって、ＣＤ−ＲＯＭなど一般に３ビーム法が用いられるディスクに対しては、トラッキングエラー信号ＴＥを
ＴＥ＝ｌ−ｍ
によって得ることができ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷや、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭなどのディスクに案内溝のついたディスクに対しては、溝回折の光量をディスク内外周で比較するファーフィールド法で、
ＴＥ＝（ｇ＋ｈ）−（ｉ＋ｋ）
で得られ、位相差法が一般的なＤＶＤ−ＲＯＭ装置では、例えばＴＥを（ｇ＋ｋ）と（ｉ＋ｈ）との位相比較で検出することができる。
【００５８】
図４Ｃは、サブビームも偏光ホログラム６でトラック方向の中心線で２分割されることを用い、ＤＰＰ方式のトラッキング検出法を行えるようにしたものである。ＤＰＰ方式はディスクの偏芯などにより対物レンズが移動しても、それに起因するトラッキングエラー信号のオフセットをメインビームとサブビームとの演算でキャンセルできるため、トラッキング制御精度が高い。サブビームの受光領域は、それぞれｎ，ｐおよびｑ、ｒのように２分割されている。この場合、ＣＤ−ＲＯＭやＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷのトラッキングエラー信号をＤＰＰ方式、すなわち、Ｋを演算係数とすると
ＴＥ＝（ｇ＋ｈ）−（ｉ＋ｋ）−Ｋ｛（ｎ＋ｑ）−（ｐ＋ｒ）｝
の演算で得られ、ＤＶＤ−ＲＡＭについては、プッシュプル法で、
ＴＥ＝（ｇ＋ｈ）−（ｉ＋ｋ）
で得られ、ＤＶＤ−ＲＯＭについてはＴＥを（ｇ＋ｋ）と（ｉ＋ｈ）との位相比較で検出することができる。
【００５９】
以上のように本実施形態によれば、簡素な検出器構成で、異なる波長、および異なる仕様の光ディスクに対して、それぞれ最適なトラッキング検出方式を選んで採用できる。なお、回折素子１５は、波長の異なる光の一方のみを回折させる素子であってもよい。
【００６０】
（発明の形態４）
図５は、本発明の他の実施形態における光源及び光検出器のパターン配置を示す図である。同図に示すように、本実施形態ではレーザ光源５１は異なる３つの波長の光、例えばＤＶＤ用の赤色レーザ、ＣＤ用の赤外光レーザ、ＢＤ用の青色レーザ等のような３種類を出射する。光軸方向から見た各々の発光点Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３は直線Ｘ１−Ｘ２上に並んでおり、Ｘ１−Ｘ２上に上記した実施の形態３に示す検出器パターンが同じように形成されている。各々の波長の光が偏光ホログラム素子などにより回折分岐され、光検出器上に集光されて形成される幾何的に半円形状のスポットは同図のように形成され、実施形態１で示したように、発光点位置ずれおよびホログラムでの回折角度の差を３つの波長に対して吸収した形になっており、全て同じ検出器からの出力を同じ演算することでフォーカス、トラッキング信号を得ることができる。
【００６１】
（発明の形態５）
図６は、本発明の別の実施形態を示す図である。図６Ａに示す光ピックアップの構成においては、異なる波長の光を出射するモノリシックレーザ光源２１と、光ディスクの記録面８または１２を反射した光を受光する光検出器２３とが別々の構成体からなる。偏光ビームスプリッタ２２により、光学系の往路と復路とを分岐させる。このような構成であっても、例えば上記実施形態３で説明した検出器パターンを適用することができる。すなわち、光軸方向から見た座標上で波長の異なる光の発光点乖離方向、ホログラムの回折方向および検出器パターンの配置方向を一致させることで、実施形態３と同様の制御信号検出方法で、異なる波長に対する共用化を実現することができる。図６Ｂに示す検出パターンにおいて、短冊状の光検出器ａ、ｂ、ｃおよび同ｄ、ｅ、ｆはフォーカス用光検出器であり、ｇからｒはトラッキング用光検出器であり、演算方法は実施形態３と同じである。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明による光ピックアップは、１台の装置で複数の異なる光記録媒体への記録再生を行う光情報記録装置のデバイスとして、特に異なる波長の光源と光検出器とを一体化して形成することで小型で低コストであることが要求されるＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイといった記録型の光ディスク装置等の用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施形態における光ピックアップの要部構成図
【図２Ａ】同実施形態における偏光ホログラムの平面図
【図２Ｂ】同実施形態におけるホログラムから光検出器への光路図
【図２Ｃ】同実施形態における光源−光検出器パターン図
【図３】本発明の他の実施形態の要部構成図で、（ａ）は光検出器のパターンと検出原理の一例を説明する図、（ｂ）は光検出器のパターンと検出原理の他の例を説明する図
【図４Ａ】本発明の別の実施形態における光ピックアップの要部構成図
【図４Ｂ】同実施形態における光源−光検出器パターンの一例を説明する図
【図４Ｃ】同実施形態における光源−光検出器の他の例を説明する図
【図５】本発明の他の実施形態に於ける光源−光検出器パターンの例を説明する図
【図６Ａ】本発明の別の実施形態に於ける光ピックアップの構成図
【図６Ｂ】同実施形態における光検出器パターン図
【図７】従来技術における光ピックアップの要部構成図
【符号の説明】
【００６４】
１  レーザ光源
２  光検出器
３  レーザユニット
４  コリメートレンズ
５  立ち上げミラー
６  偏光ホログラム素子
７  対物レンズ
９  波長板
【図１】
2005310298.tif 000003
【図２Ａ】
2005310298.tif 000004
【図２Ｂ】
2005310298.tif 000005
【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2005310298.tif 000009
【図４Ｃ】
2005310298.tif 000010
【図５】
2005310298.tif 000011
【図６Ａ】
2005310298.tif 000012
【図６Ｂ】
2005310298.tif 000013
【図７】
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