(57)【要約】【課題】  オフセットがキャンセルされたトラッキング誤差信号を安定的に生成でき、かつ高い光利用効率を有する光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】  第１のグレーディング７は、光ディスク５からの反射光を回折させ、メインビーム（０次光）ＭＢとサブビーム（＋１次光）ＳＢ１およびサブビーム（−１次光）ＳＢ２とに分離する。第１のグレーディング７の周期構造の一部に配された位相差によって、サブビームＳＢ１，ＳＢ２の一部には位相差が生じる。第１の集光レンズ８の焦点位置に配置される第２のグレーディング９は、集光された各ビームをさらに回折させて分離する。回折されたビームは、第２の集光レンズ１０とシリンドリカルレンズ１１と経て、光検出部１２に導かれる。２分割光検出器１２Ａ〜１２Ｂは、対応するビームの光強度差であるプッシュプル信号をそれぞれ出力する。【選択図】        図１
2005276358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ディスクに対して情報を記録再生する光ピックアップ装置であって、
前記光ディスクからの反射光を第１の光ビームと第２の光ビームとに分離する第１の回折手段と、
前記第１および第２の光ビームを集光する第１の集光レンズと、
集光された前記第１および第２の光ビームをそれぞれ回折させる第２の回折手段と、
回折された前記第１および第２の光ビームを集光する第２の集光レンズと、
前記第２の集光レンズから入射された前記第１および第２の光ビームの光強度分布に基づいてトラッキング誤差信号を検出する光検出手段とを備え、
前記光検出手段は、
光検出領域がトラック方向に分割され、前記第１および第２の光ビームをそれぞれ受光する第１および第２の２分割光検出器と、
前記第１および第２の光ビームについて、前記第１および第２の２分割光検出器の前記光検出領域の光強度差に基づいて、第１および第２のプッシュプル信号をそれぞれ生成するプッシュプル信号生成手段と、
前記第１および第２のプッシュプル信号から前記トラッキング誤差信号を検出する誤差信号検出手段とを含み、
前記第１の回折手段は、
前記第２のプッシュプル信号の振幅が０となるように、前記第２の光ビームの一部分に位相差を与える位相差付加手段を含む、光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記誤差信号検出手段は、前記第２のプッシュプル信号を用いて前記第１のプッシュプル信号に生じたオフセットを相殺する、請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記位相差付加手段は、前記第２の光ビームの一部分を、前記第２の光ビームの中心を原点とし、かつ前記光ディスクのラジアル方向およびトラック方向をそれぞれＸ方向およびＹ方向としたときに形成される４象限のうちのいずれか１象限とし、前記１象限に１８０°の位相差を与える、請求項１または２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記第１の回折手段は、第１の周期構造を有し、入射光を０次光と１次光とに分離する回折格子をさらに含み、
前記位相差付加手段は、前記回折格子の前記第１の周期構造において、前記１象限を他の３象限に対して１／２周期ずらせることにより、前記第２の光ビームの前記１象限に１８０°の位相差を与える、請求項３に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記第２の回折手段は、前記第１の集光レンズの焦点位置に配置される、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】
前記第２の回折手段は、第２の周期構造からなる直線回折格子を含み、各前記第１および第２の光ビームを回折して生じる０次回折光と１次回折光とにおいて、両者の回折効率が等しくなるように前記第２の周期構造が設定される、請求項５に記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記第２の回折手段は、前記第２の集光レンズ瞳上において、前記０次回折光と前記１次回折光とが重なり合う領域と、前記光ディスクからの反射光に生じるボールパターン領域とが干渉し合うように、前記第２の周期構造が設定される、請求項６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】
この発明は、光ピックアップ装置に関し、より特定的には、光ピックアップ装置のトラッキングサーボに必要なトラッキング誤差信号の検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学記録媒体である光ディスクの記録再生を行なう光記録再生装置においては、ディスク媒体上に安定して情報を記録し、それを忠実に再生するための装置として、光ピックアップ装置を備える。
【０００３】
光ピックアップ装置は、半導体レーザからのレーザ光を集光してディスク媒体上の目標の位置に照射する対物レンズをディスクの面の振れに追従させるフォーカシングサーボおよびトラック振れに追従させるトラッキングサーボを行なう対物レンズ駆動機構を搭載して、ディスク媒体上の目標位置とレーザ光スポットの相対的位置関係を常に一定に維持するように自動調整する。
【０００４】
ここで、光ピックアップ装置におけるトラッキングサーボに関しては、レーザ光を的確に走査させるための誤差情報であるトラッキング誤差信号が必要となる。このトラッキング誤差信号（以下、ＴＥＳとも称する）の検出方法としては、従来より、３ビーム法とプッシュプル法とが主として用いられている。
【０００５】
最初に、３ビーム法とは、光ディスク１０８に３本の光束を照射することで、トラッキング誤差信号を検出する方法である。詳細には、図８に示すように、光ディスク１０８の信号記録面上に、中央の信号を読み取るメインビームＭＢと、メインビームの前後にずらせた２つのサブビームＳＢ１，ＳＢ２とを配置する。図８のようにメインビームＭＢがトラックの真上にあるという最も好ましい状態において、サブビームＳＢ１，ＳＢ２は、グルーブにかかっている部分以外に、いわゆるミラー面であるランドにかかっている部分があり、この部分の光がディスクで反射されて光検出器２１０，２１１に達する。各光検出器２１０，２１１に入射した戻り光は、差動演算回路２００においてその光量差が増幅されて、トラッキング誤差信号が生成される。
【０００６】
図８のように、サブビームＳＢ１，ＳＢ２から同じ量の戻り光が検出される場合には、トラッキング誤差信号はゼロとなる。一方、メインビームＭＢがトラック真上からずれると、そのずれの方向および量の情報を含む両極性のトラッキング誤差信号が得られる。
【０００７】
次に、プッシュプル法とは、図９に示すように、分割線Ｐｘによって１／２に分割された２分割光検出器１０２Ｐを用い、ピット（またはトラック）形成部分により回折、反射されて再び対物レンズ１０７に入射された光の強度差（以下、プッシュプル信号とも称する）を取ることによって、両極性のトラッキング誤差信号を得る方法である。この方法は、先の３ビーム法がトラッキング誤差信号の生成に３つのスポットを要したのに対して、１ビームでトラッキング誤差信号が得られる簡易な方法である。
【０００８】
以上のように、３ビーム法およびプッシュプル法はそれぞれ、動作が確実もしくは構成が簡易といった利点を有する。一方、これらの方法は、以下に掲げる問題点をも有することが知られている。
【０００９】
まず、図８に示す３ビーム法については、トラッキング誤差信号となるべきサブビームＳＢ１，ＳＢ２の間隔が大きく開いている。このため、光ディスク１０８に情報が記録されていないところから情報が記録されている部分に至るときのトラッキングを行なおうとしたときに、サブビームＳＢ１とＳＢ２との間の反射光量の差が大きくなる。これにより、光検出器２１０，２１１の差動信号に対してトラッキングずれ信号以外の反射光量差の影響を受け、トラッキング誤差信号にオフセットが発生する。
【００１０】
また、光ピックアップ装置の組立ての段階において、サブビームＳＢ１，ＳＢ２が所定のトラックを照射するように正確に位置調整する必要があることから、組立てに時間を要するといった問題がある。
【００１１】
さらに、３ビーム法では、１つの光源から３つのビームを生成していることより、メインビームＭＢに記録再生に十分な光量を確保するためには、光源出力を大きくする必要があり、光源の負担が大きくなるとともに消費電力が増えるという問題がある。
【００１２】
次に、プッシュプル法については、２分割光検出器１０２Ｐは、光ディスク１０８からの反射光について、分割線Ｐｘを中心として左右対称な位置における光強度差を検出し、これをトラッキング誤差信号とする。
【００１３】
ここで、図１０（ａ）に示すように、光ディスク１０８に偏芯がある場合（点線）には、偏芯がない場合（実線）に対して、光ディスク１０８からの反射光の光軸がずれ、ビーム中心が２分割検出器１０２Ｐの中心からずれてしまうことになる。このとき、２分割光検出器１０２Ｐに照射される光の強度分布は、分割線Ｐｘを境に左右非対称となる。
【００１４】
また、図１０（ｂ）に示すように、光ディスク面が傾いているとき（チルト）においても、光ディスク１０８からの反射光が対物レンズ１０７に対して傾いて戻ってくるため、対物レンズ１０７に対して反射光の中心がずれてしまう。この場合においても、光検出器１０２Ｐに照射される光の強度分布は、分割線Ｐｘを境に左右非対称となる。
【００１５】
図１１は、光ディスク１０８に偏芯またはチルトが存在する場合におけるプッシュプル信号の変化を説明するための図である。
【００１６】
図１１を参照して、光ディスク１０８に偏芯またはチルトが存在しない場合のプッシュプル信号ＰＰ０は、振幅変化がプラス方向とマイナス方向とで平衡している。
【００１７】
これに対し、光ディスク１０８に偏芯またはチルトが存在する場合のプッシュプル信号ＰＰ１は、振幅変化がプラス方向にシフトする。結果として、プッシュプル信号ＰＰ１においては、ＤＣオフセットΔｐが生じる。
【００１８】
プッシュプル法では、このプッシュプル信号に生じたオフセットΔｐにより、トラッキングが合っているにもかかわらず、うまくトラッキングできないという問題がある。
【００１９】
ここで、以上に掲げた問題点のうち、トラッキング誤差信号に発生するオフセットに関しては、これをキャンセルするための手段として、差動プッシュプル（ＤＰＰ：Differential Push Pull）法を用いたトラッキング誤差信号の検出方法が最近提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００２０】
図１２は、差動プッシュプル法を用いた従来の光ピックアップ装置の概略的な構成を示す図である。
【００２１】
図１２を参照して、レーザ１０１から出射されたレーザ光は、コリメータレンズ１０５によって平行光にされた後、回折格子（以下、グレーディングとも称する）１１３によって、メインビームＭＢ（実線）およびサブビームＳＢ１，ＳＢ２（いずれも点線）からなる３ビームに分かれる。これらの３ビームは、ビームスプリッタ１１５を透過すると、対物レンズ１０７によってそれぞれ光ディスクに集光される。
【００２２】
さらに、光ディスク１０８を反射した光は、それぞれ対物レンズ１０７を介してビームスプリッタ１１５で反射されると、集光レンズ１１４によって光検出部１０２Ｄに導かれる。
【００２３】
詳細には、光検出部１０２Ｄは、各々がトラック方向に平行な分割線を有する２分割光検出器２３０〜２３２を備える。メインビームＭＢは２分割光検出器２３０に入射され、サブビームＳＢ１は２分割光検出器２３１に入射され、サブビームＳＢ２は２分割光検出器２３２に入射される。
【００２４】
図１３は、光ディスク１０８の案内溝８１０における３ビームの配置の一例を示す図である。
【００２５】
図１３を参照して、メインビームＭＢは案内溝８１０のグルーブに、サブビームＳＢ１，ＳＢ２は案内溝８１０のランドにそれぞれ位置する。メインビームＭＢが案内溝８１０のグルーブに位置する場合、図１２のグレーディング１１３を回転調整することによって、サブビームＳＢ１，ＳＢ２をランドの位置にもってくることができる。
【００２６】
図１４は、図１２における光検出部１０２Ｄの電気的な構成を説明するための回路図である。
【００２７】
図１４を参照して、光検出部１０２Ｄは、２分割光検出器２３０〜２３２と、差動演算回路２４０〜２４２と、加算器２５０と、ゲイン調整回路２５１と、減算回路２６０とを含む。
【００２８】
２分割光検出器２３０〜２３２上には、それぞれ対応するビームのボールパターンが現われる。このとき、図１４に示すように、メインビームＭＢを受ける２分割光検出器２３０上でのボールパターン（斜線部分に相当）は、サブビームＳＢ１，ＳＢ２を受ける２分割光検出器２３１，２３２上でのボールパターン（斜線部分に相当）に対して、左右対称となる。
【００２９】
差動演算回路２４０は、２分割光検出器２３０から出力される２信号の差分を演算し、これをプッシュプル信号ＰＰ３０として出力する。差動演算回路２４１は、２分割光検出器２３１から出力される２信号の差分を演算し、これをプッシュプル信号ＰＰ３１として出力する。差動演算回路２４２は、２分割光検出器２３２から出力される２信号の差分を演算し、これをプッシュプル信号ＰＰ３２として出力する。
【００３０】
図１５は、プッシュプル信号ＰＰ３０，ＰＰ３１，ＰＰ３２の各波形を示す波形図である。
【００３１】
図１５に示すように、メインビームＭＢのプッシュプル信号ＰＰ３０に対して、サブビームＳＢ１，ＳＢ２のプッシュプル信号ＰＰ３１，ＰＰ３２は逆相となる。
【００３２】
再び図１４に戻って、加算器２５０は、２分割光検出器２４１，２４２から出力されるプッシュプル信号ＰＰ３１，ＰＰ３２を加算する。ゲイン調整回路２５１は、加算器２５０によって加算されたプッシュプル信号（ＰＰ３１＋ＰＰ３２）のゲインＧ１を調整する。減算回路２６０は、式（１）に従って、プッシュプル信号ＰＰ０からゲイン調整回路２５１の出力信号を減算し、減算結果をトラッキング誤差信号ＴＥＳとして出力する。
【００３３】
ＴＥＳ＝ＰＰ０−Ｇ１（ＰＰ１＋ＰＰ２）  （１）
このように差動プッシュプル法を用いてトラッキング誤差信号を生成することにより、メインビームＭＢに生じたオフセットをサブビームＳＢ１，ＳＢ２に生じるオフセットでキャンセルすることができる。
【特許文献１】特開２００１−２５０２５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３４】
しかしながら、差動プッシュプル法を用いたトラッキング誤差信号の検出方法では、レーザ１０１から照射されるレーザ光をメインビームＭＢ、サブビームＳＢ１，ＳＢ２の３ビームに分割することから、記録に使用するメインビームＭＢのパワーが低下する傾向にあり、高い光利用効率を得ることができない。そのため、高出力レーザが比較的安価で使用できる記録型ＣＤ（Compact Disk）用の光学系では広く利用されているが、高出力かが比較的難しい赤色レーザを使用するＤＶＤ（Digital Versatile Disk）用光学系でこの方法を使用する場合、光ディスクの高速化が図れないのが現状である。
【００３５】
また、メインビームＭＢに対するサブビームＳＢ１，ＳＢ２の位置を案内溝８１０に合わせて正確に調整しないと、プッシュプル信号ＰＰ３０とプッシュプル信号ＰＰ３１，ＰＰ３２との間の逆相関係が崩れ、トラッキング誤差信号の交流振幅が著しく減少してしまうことから、案内溝構造の異なる光ディスクを互換できないという問題があった。
【００３６】
さらに、メインビームＭＢとサブビームＳＢ１，ＳＢ２との間で、記録部分および未記録部分を照射するタイミングのずれが生じることによって、トラッキング誤差信号にオフセットが発生する、またはサーボが不安定になるといった不具合が生じていた。
【００３７】
それゆえ、この発明の目的は、オフセットがキャンセルされたトラッキング誤差信号を安定的に生成でき、かつ高い光利用効率を有する光ピックアップ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３８】
この発明のある局面によれば、光ディスクに対して情報を記録再生する光ピックアップ装置であって、光ディスクからの反射光を第１の光ビームと第２の光ビームとに分離する第１の回折手段と、第１および第２の光ビームを集光する第１の集光レンズと、集光された第１および第２の光ビームをそれぞれ回折させる第２の回折手段と、回折された第１および第２の光ビームを集光する第２の集光レンズと、第２の集光レンズから入射された第１および第２の光ビームの光強度分布に基づいてトラッキング誤差信号を検出する光検出手段とを備える。光検出手段は、光検出領域がトラック方向に分割され、第１および第２の光ビームをそれぞれ受光する第１および第２の２分割光検出器と、第１および第２の光ビームについて、第１および第２の２分割光検出器の光検出領域の光強度差に基づいて、第１および第２のプッシュプル信号をそれぞれ生成するプッシュプル信号生成手段と、第１および第２のプッシュプル信号からトラッキング誤差信号を検出する誤差信号検出手段とを含む。第１の回折手段は、第２のプッシュプル信号の振幅が０となるように、第２の光ビームの一部分に位相差を与える位相差付加手段を含む。
【００３９】
好ましくは、誤差信号検出手段は、第２のプッシュプル信号を用いて第１のプッシュプル信号に生じたオフセットを相殺する。
【００４０】
好ましくは、位相差付加手段は、第２の光ビームの一部分を、第２の光ビームの中心を原点とし、かつ光ディスクのラジアル方向およびトラック方向をそれぞれＸ方向およびＹ方向としたときに形成される４象限のうちのいずれか１象限とし、１象限に１８０°の位相差を与える。
【００４１】
好ましくは、第１の回折手段は、第１の周期構造を有し、入射光を０次光と１次光とに分離する回折格子をさらに含む。位相差付加手段は、回折格子の第１の周期構造において、１象限を他の３象限に対して１／２周期ずらせることにより、第２の光ビームの１象限に１８０°の位相差を与える。
【００４２】
好ましくは、第２の回折手段は、第１の集光レンズの焦点位置に配置される。
【００４３】
好ましくは、第２の回折手段は、第２の周期構造からなる直線回折格子を含み、各第１および第２の光ビームを回折して生じる０次回折光と１次回折光とにおいて、両者の回折効率が等しくなるように第２の周期構造が設定される。
【００４４】
好ましくは、第２の回折手段は、第２の集光レンズ瞳上において、０次回折光と１次回折光とが重なり合う領域と、光ディスクからの反射光に生じるボールパターン領域とが干渉し合うように、第２の周期構造が設定される。
【発明の効果】
【００４５】
この発明のある局面によれば、従来の光ピックアップ装置において問題とされていたトラッキング誤差信号のオフセットを完全に除去することができる。
【００４６】
また、光ディスクに対しては、１ビームを照射する構成であることから、従来の３ビーム法および差動プッシュプル法に対して、ピックアップの光利用効率を改善することができる。これによって、レーザの負担を軽減することができるとともに、低消費電力を実現することができる。
【００４７】
また、サブビームから生成されるプッシュプル信号は、光ディスクの溝深さに関係なく、常に振幅が０となることから、従来の３ビーム法における３ビームの位置調整が不要となり、ピックアップ装置の組立て調整を大幅に簡略化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【００４９】
図１は、この発明の実施の形態に従う光ピックアップ装置の全体構成図である。なお、本図において、光ディスク５の半径方向に相当する方向（以下、ラジアル方向とも称する）をＸ方向とし、これに直交するタンジェンシャル方向であって、トラックの長さ方向（以下、トラック方向とも称する）をＹ方向とする。
【００５０】
図１を参照して、光ピックアップ装置は、レーザ１と、レーザ１から照射されたレーザ光を平行光に変換するコリメータレンズ２と、ビームスプリッタ３と、ビームスプリッタ３を透過した平行光を集光する対物レンズ４とを備える。
【００５１】
対物レンズ４で集光されたレーザ光は、光ディスク５の案内溝６に入射される。なお、対物レンズ４は、フォーカス方向及びトラッキング方向に駆動され、これにより、信号記録面上の集光スポットのサイズや位置が最適となるように制御される。
【００５２】
光ディスク５からの反射光は、再び対物レンズ４を経て平行光となり、ビームスプリッタ３に入射される。ビームスプリッタ３は、入射してきた反射光を入射光とほぼ直交する方向に反射させ、往路光（光ディスク５に向かう方向）と分離する。
【００５３】
ビームスプリッタ３によって分離された反射光は、さらに、以下に示すレンズ群を透過することにより分離または集光され、光検出部１２に導かれる。
【００５４】
光ピックアップ装置は、さらに、入射された反射光を選択的に回折させて、直進するメインビーム（０次光）ＭＢと所定の角度方向に向かうサブビーム（＋１次光）ＳＢ１およびサブビーム（−１次光）ＳＢ２とに分離する第１のグレーディング７と、各ビームを集光する第１の集光レンズ８と、集光されたビームをさらに回折させて分離する第２のグレーディング９と、回折されたビームを集光する第２の集光レンズ１０と、シリンドリカルレンズ１１と、光検出部１２とを備える。
【００５５】
第２の集光レンズ１０とシリンドリカルレンズ１１とは、光ディスク５からの反射光に対して２分割光検出器１２Ａ上に最小錯乱円を形成し、非点収差法によるフォーカスエラー信号を生成する。
【００５６】
光検出部１２は、メインビームＭＢの光強度分布を検出する２分割光検出器１２Ａと、サブビームＳＢ１の光強度分布を検出する２分割光検出器１２Ｂと、サブビームＳＢ２の光強度分布を検出するための２分割光検出器１２Ｃとを含む。
【００５７】
２分割光検出器１２Ａ〜１２Ｃは、トラック方向に相当する分割線を有し、この分割線を中心として左右対称な位置における光強度差を検出し、プッシュプル信号ＰＰ１０〜ＰＰ１２を生成する。なお、図面上では、２分割光検出器１２Ａ〜１２Ｃの位置において、トラック方向はシリンドリカルレンズ１１によって９０°回転している。
【００５８】
なお、図１では、図示上の煩雑さを避けるため、光ディスク５で反射した後の復路光のうち、第２のグレーディング９以降の光路については、回折光の０次光のみを図示し、他の次数（±１次）の光については図示を省略している。すなわち、光検出部１２の２分割光検出器１２Ａ〜１２Ｃは、実際には、０次光と±１次光とに分離されたメインビームＭＢおよびサブビームＳＢ１，ＳＢ２をそれぞれ受光することになる。
【００５９】
図２は、図１における光検出部１２の電気的な構成を示す回路図である。
【００６０】
図２を参照して、光検出部１２は、２分割光検出器１２Ａ〜１２Ｃと、差動演算回路１３Ａ〜１３Ｃと、加算器１４と、ゲイン調整回路１５と、減算回路１６とを含む。
【００６１】
２分割光検出器１２Ａ〜１２Ｃは、図２に示すように、トラック方向に相当する分割線を有し、受光したメインビームＭＢおよびサブビームＳＢ１，ＳＢ２の回折パターン（プッシュプルパターン）がそれぞれ現われる。
【００６２】
差動演算回路１３Ａは、２分割光検出器１２Ａから出力される２信号の差分を求め、これをプッシュプル信号ＰＰ１０として出力する。差動演算回路１３Ｂは、２分割光検出器１２Ｂから出力される２信号の差分を求め、これをプッシュプル信号ＰＰ１１として出力する。差動演算回路１３Ｃは、２分割光検出器１２Ｃから出力される２信号の差分を求め、これをプッシュプル信号ＰＰ１２として出力する。
【００６３】
加算器１４は、サブビームＳＢ１，ＳＢ２から生成されるプッシュプル信号ＰＰ１１，ＰＰ１２を加算する。
【００６４】
ゲイン調整回路１５は、加算器１４によって加算されたプッシュプル信号のゲインｋを調整する。減算回路１６は、メインビームＭＢのプッシュプル信号ＰＰ１０からゲイン調整回路１５の出力信号を減算し、減算結果をプッシュプル信号ＰＰ１として出力する。
【００６５】
図３は、プッシュプル信号ＰＰ１０，ＰＰ１１，ＰＰ１２の各波形を示す波形図である。
【００６６】
図３を参照して、メインビームＭＢに基づくプッシュプル信号ＰＰ１０に対して、サブビームＳＢ１，ＳＢ２に基づくプッシュプル信号ＰＰ１１，ＰＰ１２は、振幅が数分の１に減少していることが分かる。このサブビームＳＢ１，ＳＢ２の振幅がメインビームＭＢに対して減少する理由については、後に詳述する。
【００６７】
また、プッシュプル信号ＰＰ１０，ＰＰ１１，ＰＰ１２はいずれも、それぞれの光量に応じてΔＰ，ΔＰ’だけ同じ側（同相）にオフセットが生じている。これらのオフセットは、先述のプッシュプル法において説明したのと同様に、光ディスク５に偏芯またはチルトが存在することに起因するものである。
【００６８】
したがって、光検出部１２において、
ＰＰ１＝ＰＰ１０−ｋ（ＰＰ１１＋ＰＰ１２）  （２）
の演算を行なうことにより、オフセットΔＰ，ΔＰ’をキャンセルしたプッシュップル信号ＰＰ１を得ることができる。
【００６９】
ここで、係数ｋは、第１のグレーディング７を回折する０次光（メインビームＭＢに相当）と±１次光（サブビームＳＢ１，ＳＢ２に相当）との光強度の違いを補正するためのものである。例えば、強度比が、０次光：＋１次光：−１次光＝ａ：ｂ：ｂならば、係数ｋは、ｋ＝ａ／２ｂとなる。
【００７０】
なお、本実施の形態では、各サブビームＳＢ１，ＳＢ２の振幅が小さいため、ＰＰ１１，ＰＰ１２の２つの信号を用いて演算する必要はなく、ＰＰ１１およびＰＰ１２のいずれか一方を用いて、
ＰＰ１＝ＰＰ１０−２ｋ（ＰＰ１１）  （３）
または、
ＰＰ１＝ＰＰ１０−２ｋ（ＰＰ１２）  （４）
の演算によって、オフセットをキャンセルしたプッシュプル信号ＰＰ１を得ることができる。
【００７１】
また、各サブビームＳＢ１，ＳＢ２のプッシュプル信号ＰＰ１１，ＰＰ１２は、対物レンズ４のラジアル方向の位置検出信号としても利用することができる。
【００７２】
再び図１を参照して、本実施の形態に係る光ピックアップ装置は、図１２に示す差動プッシュプル法を用いた従来の光ピックアップ装置に対して、グレーディングの配置位置が異なっている。
【００７３】
詳細には、従来の光ピックアップ装置では、グレーディング１１３は、往路光側にあって、コリメータレンズ１０５とビームスプリッタ１１５との間に配される。すなわち、平行光となったレーザ光を回折させて３分割した後に光ディスク１０８に入射させる構成となっている。
【００７４】
これに対して、本実施の形態に係る光ピックアップ装置は、２つのグレーディング（第１のグレーディング７および第２のグレーディング９）を備える点と、いずれのグレーディングも復路光側のビームスプリッタ３と光検出部１２との間に配され、光ディスク５からの反射光を回折させて分離する構成となっている点とにおいて異なる。
【００７５】
まず、第１のグレーディング７を反射光に対して配置する構成とした大きな理由として、光ディスク５に照射するビームを１ビームとする１ビーム方式を採用することで、本方式のメリットである高い光利用効率を得ることが挙げられる。これによれば、レーザ１の光出力を抑えることができるため、レーザ１が長寿命化されるとともに、２層ディスクや倍速記録再生など高いレーザ出力を要する光ピックアップ装置においても、レーザ１の負担を軽減することができる。
【００７６】
次に、本願発明に特有の第１のグレーディング７および第２のグレーディング９の詳細についてさらに説明する。
【００７７】
図４は、図１における第１のグレーディング７の溝部の構造を示す図である。
【００７８】
図４を参照して、第１のグレーディング７は、溝部の形状においてその特徴を有する。  
【００７９】
詳細には、ラジアル方向をＸ方向とし、かつトラック方向をＹ方向とすると、第１のグレーディング７の溝部は、Ｘ−Ｙ平面上の第１象限と他の３つの象限とでは、格子溝が１／２ピッチずれた形状となっている。
【００８０】
光ディスク５からの反射光は、先述のように、第１のグレーディング７に入射されると、直進する０次光（メインビームＭＢに相当）と、所定の角度方向に向かう±１次光（サブビームＳＢ１，ＳＢ２に相当）とに分離される。
【００８１】
このとき、溝部で回折されたサブビームＳＢ１，ＳＢ２には、第１象限と第２〜第４象限との間で、格子溝の１／２ピッチずれに相当する１８０°の位相差が生じる。この位相差が、後に述べるように、サブビームＳＢ１，ＳＢ２を用いたプッシュプル信号ＰＰ１１，ＰＰ１２の振幅を、位相差を持たないメインビームＭＢのプッシュプル信号ＰＰ０に対して減少させることになる。
【００８２】
再び図１を参照して、第１のグレーディング７にて生成されたメインビームＭＢとサブビームＳＢ１，ＳＢ２とは、ともに第１の集光レンズ８によって集光された後、第１の集光レンズ８の焦点位置に配された第２のグレーディング９に入射される。
【００８３】
ここで、第１の集光レンズ８によって３つのビームを集光させて第２のグレーディング９に入射する構成としたのは、第２のグレーディング９を配置したときに生じるチルトの影響を除去するためである。
【００８４】
第２のグレーディング９は、直線状の溝部が所定の格子ピッチｐ（ｐは正数）にしたがって形成された直線格子である。
【００８５】
第２のグレーディング９に入射したメインビームＭＢとサブビームＳＢ１，ＳＢ２とは、溝部においてそれぞれ回折され、０次回折光、＋１次回折光および−１次回折光に分離される。このとき、ビームごとに回折光同士が重なり合って干渉するため、回折光が入射する第２の集光レンズ１０のレンズ瞳面上には回折パターン（プッシュプルパターン）が形成される。
【００８６】
図５は、第２のグレーディング９によって第２の集光レンズ瞳上に生じる回折パターンである。なお、本図においては、第２のグレーディング９に入射される３つのビームのうち、サブビームＳＢ１の回折パターンを例示する。
【００８７】
図５を参照して、第２のグレーディング９の溝部に集光されたサブビームＳＢ１は、０次回折光１１０、＋１次回折光１１１および−１次回折光１１２とに分離される。
【００８８】
このとき、＋１次回折光１１１と−１次回折光１１２とは、溝部のピッチｐに応じた回折角の方向に進行する。この回折角が所定の範囲にあれば、第２の集光レンズ１０のレンズ瞳上には、図５に示すような０次回折光１１０と±１次回折光１１１，１１２とが重なり合う領域Ｎ１，Ｎ２が生じる。この重なり合う領域Ｎ１，Ｎ２が、光検出部１２の２分割光検出器１２Ｂおけるプッシュプル信号ＰＰ１１の生成に寄与することになる。
【００８９】
ここで、第２のグレーディング９の回折光が重なり合う領域Ｎ１，Ｎ２は、光ディスク５の案内溝６における回折光によって生じるボールパターン領域よりも大きいことが望ましい。
【００９０】
以下に、その理由および回折光の重なり合う領域Ｎ１，Ｎ２をボールパターン領域よりも大きくするための措置について説明する。
【００９１】
再び図１を参照して、光ディスク５の案内溝６に光スポットが焦点を結んだ場合、光ディスク５の信号記録面に形成されたグルーブおよびランドは、反射型の回折格子として機能し、入射光を０次回折光と±１次回折光とに回折する。回折光はそれぞれ光ディスク５からの反射光として、対物レンズ４の方向に向かう。これにより、対物レンズ瞳上の回折パターンには、０次回折光と±１次回折光とが重なり合う領域であるボールパターンが現われる。このボールパターンは、対物レンズ瞳上の光強度分布（明暗のパターン）に大きく影響する。なお、ボールパターンにおける回折光の重なり方は、±１次回折光の回折角によって一意的に決まる。この回折角は、案内溝６のピッチと入射されるレーザ光の波長との関係から求められる。
【００９２】
ボールパターンが発生した光ディスク５からの反射光は、第１のグレーディング７で３つのビームに分離されることにより、メインビームＭＢおよびサブビームＳＢ１，ＳＢ２においても、それぞれボールパターンによる光強度分布が生じることになる。
【００９３】
このため、サブビームＳＢ１，ＳＢ２を用いてプッシュプル信号ＰＰ１，ＰＰ２を生成すると、ボールパターンによる光強度分布の影響を受けて、プッシュプル信号ＰＰ１，ＰＰ２には、オフセットが現われる。したがって、プッシュプル信号ＰＰ１，ＰＰ２からオフセット成分を除くためには、サブビームＳＢ１，ＳＢ２の光強度分布をなくすことが望ましい。
【００９４】
そこで、本実施の形態では、第２のグレーディング９によってサブビームＳＢ１，ＳＢ２をさらに回折させ、回折光同士の重なり合う領域Ｎ１，Ｎ２とボールパターンの領域とを干渉させることによって、サブビームＳＢ１，ＳＢ２の持つ光強度分布をなくすこととする。
【００９５】
光強度分布をなくすための第１の手段としては、第１の集光レンズ８の焦点距離および第２のグレーディング９の格子ピッチを、回折光の重なり合う領域Ｎ１，Ｎ２がボールパターン領域よりも大きくなるように設計することが挙げられる。
【００９６】
詳細には、領域Ｎ１，Ｎ２は、第１の集光レンズ８の焦点距離が短いほど、あるいは第２のグレーディング９の格子ピッチｐが大きいほど、増加することが知られている。そこで、最初に、対物レンズ４の開口数ＮＡと光ディスク５の案内溝６のピッチとを用いた回折計算によってボールパターン領域の大きさを算出し、得られたボールパターン領域を領域Ｎ１，Ｎ２がカバーするように、焦点距離および格子ピッチを設定する。
【００９７】
光強度分布をなくすための第２の手段としては、第２のグレーディング９において、０次回折光と±１次回折光との回折効率が等しくなるように設定することが挙げられる。
【００９８】
これは、０次回折光と±１次回折光との光強度が異なると、両者を干渉させたときに光強度の大きいほうの成分が残存することになり、十分にボールパターンを消すことができないためである。
【００９９】
そこで、両者の回折効率を等しくするためには、第２のグレーディング９の溝深さと、溝：山のデューティとを適当に設定しなければならない。一般に、直線回折格子に入射した光ビームは０次回折光と±１次回折光とに分離するが、矩形上の格子溝断面を持つ回折格子の場合、０次回折光の光強度Ｉ０、＋１次回折光の光強度Ｉ１は、入射光の光強度を１としたときに、次式で表わすことができる。
【０１００】
Ｉ０＝１＋２β（β−１）（１−ｃｏｓα）  （５）
Ｉ１＝２／π２・ｓｉｎ２（πβ）（１−ｃｏｓα）  （６）
α＝２π／λ・（ｎ−１）ｈ  （７）
β＝ｗ／ｐ  （８）
ここで、ｗは回折格子の格子溝幅、ｐは格子周期、ｈは格子溝深さである。また、ｎは直線回折格子が刻まれる透明部材の屈折率、λはレーザ光の波長である。
【０１０１】
今、式（８）のβの取り得る範囲が０＜β＜１であることを考えると、式（５）〜（８）から、βが０．５に近いほど、つまり格子溝幅が格子周期の半分に近づくほど、±１次回折光の光強度Ｉ１が強くなり、０次回折光の光強度Ｉ０が弱くなることが分かる。
【０１０２】
以上に述べたように、第２のグレーディング９によって、サブビームＳＢ１，ＳＢ２を３つの回折光に分離して干渉させることにより、サブビームＳＢ１，ＳＢ２の持つ光強度分布をなくすことができ、プッシュプル信号ＰＰ１，ＰＰ２に生じるオフセットをキャンセルすることができる。
【０１０３】
なお、第２のグレーディング９を直線回折格子としたことによって、グレーディングのどの位置にスポットを照射しても同じ回折光が発生することとなり、第２のグレーディング９の配置位置公差の影響をなくすことができる。
【０１０４】
図６は、光検出部１２において受光されるサブビームＳＢ１のビームパターンを示す図である。なお、図６のビームパターンは、図５に示すサブビームＳＢ１の回折光１１０，１１１，１１２がシリンドリカルレンズ１１を経て２分割光検出器１２Ｂに投影されたものである。
【０１０５】
図６を参照して、サブビームＳＢ１は、第３象限において０次回折光１１０が１８０°の位相進みを有する（網目領域に相当）。また、第４象限においては、＋１次回折光１１１が１８０°の位相進みを持つようになる（斜線領域に相当）。
【０１０６】
ここで、トラック方向の分割線ｍで分割された２分割光検出器１２Ｂにラジアル方向の分割線ｎを仮想的に考え、第１象限〜第４象限の検出領域をそれぞれ１２Ｂ−ａ，１２Ｂ−ｂ，１２Ｂ−ｃ，１２Ｂ−ｄとし、各領域の出力をＩａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄとする。
【０１０７】
通常、プッシュプル信号ＰＰ１１は、式（９）のように、図６の２分割光検出器１２Ｂの検出領域１２Ｂ−ａおよび１２Ｂ−ｂの出力の和である（Ｉａ＋Ｉｂ）と、検出領域１２Ｂ−ｃおよび１２Ｂ−ｄの出力の和である（Ｉｃ＋Ｉｄ）との差を算出して求められる。
【０１０８】
ＰＰ１１＝（Ｉａ＋Ｉｂ）−（Ｉｃ＋Ｉｄ）  （９）
また、検出領域１２Ｂ−ｂ，１２Ｂ−ｃの出力Ｉｂ，Ｉｃの差分から得られるプッシュプル信号ＰＰｂｃは、ＰＰｂｃ＝（Ｉｂ−Ｉｃ）となる。検出領域１２Ｂ−ａ，１２Ｂ−ｄの出力Ｉａ，Ｉｄの差分から得られるプッシュプル信号ＰＰｂｃは、ＰＰａｄ＝（Ｉａ−Ｉｄ）となる。
【０１０９】
図７は、２分割光検出器１２Ｂにおけるプッシュプル信号ＰＰａｄ，ＰＰｂｃ，ＰＰ１１の各波形を示した波形図である。
【０１１０】
ここで、検出領域１２Ｂ−ｂ，１２Ｂ−ｃにおける０次回折光１１０と＋１次回折光１１１とが重なる領域は、図６に示すように、検出領域１２Ｂ−ａ，１２Ｂ−ｄにおける０次回折光１１０と−１次回折光１１２とが重なる領域に対して、それぞれ１８０°の位相差を有する。
【０１１１】
これにより、検出領域１２Ｂ−ｂ，１２Ｂ−ｃの出力の差分から得られるプッシュプル信号ＰＰｂｃ＝（Ｉｂ−Ｉｃ）と、検出領域１２Ｂ−ａ，１２Ｂ−ｄから得られるプッシュプル信号ＰＰａｄ＝（Ｉａ−Ｉｄ）とは、１８０°の位相差を持つ逆相の信号となる。
【０１１２】
ここで、式（９）は、次式のように書き換えられることから、
ＰＰ１１＝（Ｉａ−Ｉｄ）＋（Ｉｂ−Ｉｃ）＝ＰＰａｄ＋ＰＰｂｃ  （１０）
結果として、２分割光検出器１２Ｂから得られるプッシュプル信号Ｐ１１は、ＰＰ１１＝ＰＰａｄ＋ＰＰｂｃ＝０となり、振幅が常に０となる。同様に、サブビームＳＢ２から得られるプッシュプル信号ＰＰ１２においても、振幅が常に０となる。
【０１１３】
これは、トラックの位置に関係なくプッシュプル信号が検出されないので、サブビームＳＢ１，ＳＢ２をメインビームＭＢと同じトラック上に配置しても、異なるトラック上に配置しても、ほぼ同じ信号となることを意味する。
【０１１４】
また、対象となる光ディスクの溝深さに対しても、溝深さの大小に関わらず、サブビームのプッシュプル信号は常に振幅が０となることを指示する。
【０１１５】
なお、本実施の形態では、第１のグレーディング７において、第１象限のみに位相差が生じる場合について説明したが、これに限らず、第２〜第４象限のいずれかに位相差がある場合においても同様の効果を得ることができる。
【０１１６】
さらに、本実施の形態では、第１のグレーディング７において、１つの象限の全体に位相差がある場合を示したが、プッシュップル信号に関与する領域は、図５に示す第２のグレーディング９からの回折光の重なり合う領域Ｎ１，Ｎ２であるため、象限全体に位相差を加える必要はなく、第１象限の対応部分に位相差を加えれば十分に効果を得ることができる。
【０１１７】
以上のように、この発明の実施の形態によれば、従来の光ピックアップ装置において問題とされていたトラッキング誤差信号のオフセットを完全に除去することができる。
【０１１８】
また、光ディスクに対しては、１ビームを照射する構成であることから、従来の３ビーム法および差動プッシュプル法に対して、ピックアップの光利用効率を改善することができる。これによって、レーザの負担を軽減することができるとともに、低消費電力を実現することができる。
【０１１９】
また、サブビームから生成されるプッシュプル信号は、光ディスクの溝深さに関係なく、常に振幅が０となることから、従来の３ビーム法における３ビームの位置調整が不要となり、ピックアップ装置の組立て調整を大幅に簡略化することができる。
【０１２０】
さらに、本実施の形態に係る光ピックアップ装置は、再生専用のピットディスク、記録再生消去が可能な相変化ディスク、光磁気ディスク、あるいは記録再生可能な追記型ディスク等のように、光を使って再生／記録を行なう光ディスク全般を対象とするが、サーボ時の光ディスクの偏芯量が大きい大量生産されたピットディスクにおいても、トラッキング誤差信号にオフセットが発生せず、安定的に信号を再生することができる。
【０１２１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】図１は、この発明の実施の形態に従う光ピックアップ装置の全体構成図である。
【図２】図１における光検出部１２の電気的な構成を示す回路図である。
【図３】プッシュプル信号ＰＰ１０，ＰＰ１１，ＰＰ１２の各波形を示す波形図である。
【図４】図１における第１のグレーディング７の溝部の構造を示す図である。
【図５】第２のグレーディング９によって第２の集光レンズ瞳上に生じる回折パターンである。
【図６】光検出部１２において受光される回折光のビームパターンを示す図である。
【図７】２分割光検出器１２Ｂにおけるプッシュプル信号ＰＰａｄ，ＰＰｂｃ，ＰＰ１１の各波形を示した波形図である。
【図８】３ビーム法を用いたトラッキング誤差信号の検出方法を説明する図である。
【図９】プッシュプル法を用いたトラッキング誤差信号の検出方法を説明する図である。
【図１０】光ディスク１０８に偏芯またはチルトが存在する場合における２分割光検出器１０２Ｐ上の光強度分布を模式的に示す図である。
【図１１】光ディスク１０８に偏芯またはチルトが存在する場合におけるプッシュプル信号の変化を説明するための図である。
【図１２】差動プッシュプル法を用いた従来の光ピックアップ装置の概略的な構成を示す図である。
【図１３】光ディスク１０８の案内溝８１０における３ビームの配置の一例を示す図である。
【図１４】図１２における光検出部１０２Ｄの電気的な構成を説明するための回路図である。
【図１５】プッシュプル信号ＰＰ３０，ＰＰ３１，ＰＰ３２の各波形を示す波形図である。
【符号の説明】
【０１２３】
１，１０１  レーザ、２，１０５  コリメータレンズ、３，１１５  ビームスプリッタ、４，１０７  対物レンズ、５，１０８  光ディスク、６，８１０  案内溝、７  第１のグレーディング、８  第１の集光レンズ、９  第２のグレーディング、１０  第２の集光レンズ、１１  シリンドリカルレンズ、１２  光検出部、１２Ａ〜１２Ｃ，１０２Ｐ，２３０〜２３２  ２分割光検出器、１３Ａ〜１３Ｃ，２００，２４０  差動演算回路、１４，２５０  加算器、１５，２５１  ゲイン調整回路、１６，２６０  減算回路、１１０  ０次回折光、１１１  ＋１次回折光、１１２  −１次回折光、１１３  グレーディング、１１４  集光レンズ、２１０，２１１  光検出器、
【図１】
2005276358.tif 000003
【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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