(57)【要約】【課題】受光素子を小型にかつ簡素に構成することが可能で、かつ正確にフォーカシングサーボ動作が実現可能な光ピックアップ装置を安価に提供する。【解決手段】光ピックアップ装置は、半導体レーザ１と、受光部を含む受光素子６と、半導体レーザ１から出射された光ビームを光ディスクＤ上に集光させるとともに光ディスクＤからの戻り光を受光素子６の受光部に導く光学系５とを備える。受光素子は４つの受光部を有し、４つの受光部はそれぞれ分割線によって分割された２分割受光領域を含んでいる。光学系５は、戻り光を４つの光ビームに分割して回折するとともに回折した４つの光ビームを４つの受光部のそれぞれの分割線上に対応付けて集光するホログラム素子２を含んでいる。フォーカス誤差信号およびラジアル誤差信号は、いずれも４つの受光部の各々の２分割受光領域のうちのそれぞれ片側の２分割受光領域から得られる信号のみを用いて生成される。【選択図】図１
2007287258.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、受光部を含む受光素子と、前記光源から出射された光ビームを記録担体上に集光させるとともに記録担体からの戻り光を前記受光部に導く光学系と、前記受光部から出力される信号に基づいてフォーカス誤差信号およびラジアル誤差信号を生成する誤差信号生成手段とを備えたピックアップ装置であって、
前記受光素子は、第１ないし第４の４つの受光部を有し、
前記第１ないし第４の４つの受光部は、それぞれ分割線によって分割された２分割受光領域を含み、
前記光学系は、前記戻り光を４つの光ビームに分割して回折するとともに回折した前記４つの光ビームを前記第１ないし第４の４つの受光部のそれぞれの分割線上に対応付けて集光する回折素子を含み、
前記誤差信号生成手段は、前記第１ないし第４の４つの受光部の各々の２分割受光領域のうち、それぞれ片側の２分割受光領域から得られる信号のみを用いてフォーカス誤差信号およびラジアル誤差信号の両方を生成する、光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記回折素子は、前記戻り光を記録担体のラジアル方向に対応する方向および記録担体のタンジェンシャル方向に対応する方向の双方にそれぞれ２分割することによって合計４つの光ビームに分割し、分割した４つの光ビームをそれぞれ前記第１ないし第４の４つの受光部に集光する、請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記誤差信号生成手段は、前記第１ないし第４の４つの受光部のそれぞれ片側の２分割受光領域から得られる信号を用いてダブルナイフエッジ法によりフォーカス誤差信号を生成するとともに、前記第１ないし第４の４つの受光部のそれぞれ片側の２分割受光領域から得られる信号を用いてプッシュプル法または位相差法のいずれかによりラジアル誤差信号を生成する、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】
前記誤差信号生成手段は、前記回折素子の、記録担体のラジアル方向に対応する方向および記録担体のタンジェンシャル方向に対応する方向の双方において反対側に位置する領域から導出される光ビームが集光される２組の一対の受光部のそれぞれ片側の２分割受光領域から得られる信号のそれぞれの組の和の差を検出することによってフォーカス誤差信号を生成する、請求項３に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記受光素子は、前記第１ないし第４の４つの受光部の各々の２分割受光領域のうちのフォーカス誤差信号およびラジアル誤差信号の生成に用いる側の２分割受光領域から所定の間隔もって前記第１ないし第４の４つの受光部のそれぞれに対応付けて設けられた第１ないし第４の補助受光部を有し、
前記誤差信号生成手段は、前記第１ないし第４の４つの受光部のそれぞれ片側の２分割受光領域から得られる信号を用いてフォーカス誤差信号を生成するに際し、前記第１ないし第４の４つの補助受光部から得られる信号を当該フォーカス誤差信号の生成の補正に利用する、請求項１から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１ないし第４の４つの受光部のうち、前記回折素子の、記録担体のラジアル方向に対応する方向において同じ側に位置する領域から導出される光ビームが集光される一対の受光部の、各々の２分割受光領域のうちのフォーカス誤差信号およびラジアル誤差信号の生成に用いる側の２分割受光領域は、それぞれ前記一対の受光部の相手側の受光部に対応付けて設けられた補助受光部に前記受光素子の内部において電気的に接続されている、請求項５に記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記第１ないし第４の４つの受光部のうち、前記回折素子の、記録担体のラジアル方向に対応する方向において同じ側に位置する領域から導出される光ビームが集光される一対の受光部は、各々の２分割受光領域のうちのフォーカス誤差信号およびラジアル誤差信号の生成に用いる側の２分割受光領域が互いに隣り合って位置するように、隣接して設けられている、請求項１から４のいずれか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、光ディスクや光カード等の情報記録担体に記録された情報を光学的に読み取りこれを再生する光ピックアップ装置に関するものであり、特に、複数の再生層を有する光ディスクに対しても正確なサーボ動作が可能な光ピックアップ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ディスクや光カード等の情報記録担体が注目を集めている。これら情報記録担体は、高密度に多量の情報を記録することができるものであるため、コンピュータの外部メモリとしてだけではなく、様々なデジタルＡＶ（Audio and Visual）機器の間でもその利用が拡大している。近年においては、さらなる記録容量の増大のために、１枚のディスク中に複数の再生層を有するいわゆる２層ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）ディスクに代表されるような複層記録担体の開発が盛んに行なわれている。これら情報記録担体からの情報の読み出しには、光ピックアップ装置が利用される。
【０００３】
光ピックアップ装置は、光源からの光ビームを情報記録担体の再生層に対して照射し、その戻り光を受光素子によって受光することにより、再生動作を行なうものである。このような光ピックアップ装置においては、情報記録担体に照射される光ビームが適切に再生層に照射されているか否かを検知し、適切に照射されていない場合に光ピックアップ装置と情報記録担体との相対的な位置を補正することによって情報記録担体に照射される光ビームが適切に再生層に照射されるようにするサーボ機構が設けられる。通常、サーボ機構による制御には、フォーカス制御とトラッキング制御が含まれる。フォーカス制御には、非点収差法と呼ばれる制御方法やナイフエッジ法と呼ばれる制御方法が存在し、トラッキング制御には、プッシュプル法と呼ばれる制御方法や位相差法と呼ばれる制御方法が存在する。
【０００４】
図９は、個別の光学部品を組合わせることによって構成された従来のディスクリート型の光ピックアップ装置を示す概念図であり、図１０は、図９に示す受光素子に集光された光ビームが合焦状態あるいはデフォーカス状態にある場合の集光状態を示す図である。図９に示す光ピックアップ装置においては、半導体レーザ２０１から出射された光ビームは、コリメートレンズ２０３およびビームスプリッタ２１０を介して対物レンズ２０４により光ディスクＤ上に集光される。その戻り光は、対物レンズ２０４を通過してビームスプリッタ２１０で反射され、集光レンズ２１１およびシリンドリカルレンズ２１２を介して受光素子２０６の受光面上に集光される。
【０００５】
上記構成の光ピックアップ装置において非点収差法を用いてフォーカス制御を行なうためには、図１０（Ａ）ないし図１０（Ｃ）に示すように、受光素子２０６の受光部を４つの受光領域２０６ａ〜２０６ｄに分割し、分割線が交差する部分に戻り光の光ビームを集光させる。４分割された受光部に照射される光ビームには、シリンドリカルレンズ２１２によって非点収差が付与されているため、図１０（Ａ）に示すように合焦状態において真円形であったビームスポットＰ５が、図１０（Ｂ）および図１０（Ｃ）に示すようにデフォーカス状態において楕円形となる。したがって、各受光領域２０６ａ〜２０６ｄの出力信号をそれぞれＡ〜Ｄとした場合に、フォーカス誤差信号ＦＥＳは、ＦＥＳ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）の演算によって得られる。通常、このような演算は、受光素子に電気的に接続される汎用的なサーボ信号処理ＩＣにて実行される。
【０００６】
なお、上記構成の光ピックアップ装置において、プッシュプル法にてラジアル誤差信号（トラッキング誤差信号）ＲＥＳを得る場合には、上記出力信号Ａ〜Ｄを用いてＲＥＳ＝（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）の演算によって求められ、位相差法にてラジアル誤差信号ＲＥＳを得る場合には、上記出力信号Ａ〜Ｄを用いて（Ａ＋Ｃ）と（Ｂ＋Ｄ）との間の位相差を検出することによって求められる。
【０００７】
上記光ピックアップ装置とは異なり、各光学素子等を集積化することによって構成された集積型の光ピックアップ装置として、たとえば特開平９−１６１２８２号公報（特許文献１）に開示のものがある。図１１は、上記特許文献１に記載される従来の集積型の光ピックアップ装置の構成を示す概念図であり、図１２は、ホログラム素子と受光素子との相関関係を示す図である。なお、図１１および図１２に示す従来の集積型の光ピックアップ装置は、上述の複層記録担体を再生する場合にも正確なフォーカシングサーボ動作を行なうことが可能となるように構成されたものである。
【０００８】
図１１に示すように、光ピックアップ装置は、半導体レーザ１０１と、ホログラム素子１０２、コリメートレンズ１０３および対物レンズ１０４を含む光学系１０５と、受光部および補助受光部を含む受光素子１０６とを備える。半導体レーザ１０１から出射された光ビームは、ホログラム素子１０２を通過し、コリメートレンズ１０３を介して対物レンズ１０４により光ディスクＤ上に集光される。その戻り光は、対物レンズ１０４、コリメートレンズ１０３を通り、ホログラム素子１０２によって３つの光ビームに分割・回折されて受光素子１０６に導かれる。
【０００９】
図１１および図１２に示すように、ホログラム素子１０２は、光ディスクＤのラジアル方向に対応するｙ方向に延びる分割線１０２ｙと、この分割線１０２ｙの中心から光ディスクＤのタンジェンシャル方向（ラジアル方向と直交する方向）に対応するｘ方向、つまりトラック方向に対応する方向に延びる分割線１０２ｘとにより、３つの分割領域１０２ａ〜１０２ｃに分割されている。ホログラム素子１０２には、これら各分割領域１０２ａ〜１０２ｃに対応して別個の格子が形成されている。
【００１０】
一方、受光素子１０６は、光ディスクＤのタンジェンシャル方向に対応するｘ方向に配列された３つの矩形状の受光部１０７ａ〜１０７ｃを有している。中央に位置する受光部１０７ａは、光ディスクＤのラジアル方向に対応するｙ方向に延びる分割線１０７ｙによって分割されることにより、２分割受光領域１０７ａ１，１０７ａ２を有している。受光部１０７ａの両外側に配置される受光部１０７ｂ，１０７ｃは、受光部１０７ａとｘ方向において所定の間隔を隔てて設けられている。
【００１１】
また、受光部１０７ａの両外側には、受光部１０７ａとｘ方向において所定の間隔を隔ててそれぞれ補助受光部１０８ａ１，１０８ａ２が設けられている。このうち補助受光部１０８ａ１は、受光部１０７ａと受光部１０７ｃとの間に設けられており、補助受光部１０８ａ２は、受光部１０７ａと受光部１０７ｂとの間に設けられている。なお、補助受光部１０８ａ１，１０８ａ２は、分割線１０７ｙに対して対称な位置に配置されている。
【００１２】
ホログラム素子１０２によって分割されて回折された３つの光ビームは、それぞれ受光部１０７ａ〜１０７ｃ上に集光される。ここで、その相関関係は、ホログラム素子１０２の分割領域１０２ａにて回折された光ビームが受光部１０７ａの分割線１０７ｙ上に集光され、ホログラム素子１０２の分割領域１０２ｂにて回折された光ビームが受光部１０７ｂ上に集光され、ホログラム素子１０２の分割領域１０２ｃにて回折された光ビームが受光部１０７ｃ上に集光される。
【００１３】
それぞれの受光部（２分割受光領域）１０７ａ１，１０７ａ２，１０７ｂ，１０７ｃから得られる出力信号をそれぞれＡ１，Ａ２，Ｂ，Ｃとし、補助受光部１０８ａ１，１０８ａ２から得られる出力信号をそれぞれＳＡ１，ＳＡ２とすると、フォーカス誤差信号ＦＥＳは、シングルナイフエッジ法により、ＦＥＳ＝（Ａ１＋ＳＡ１）−（Ａ２＋ＳＡ２）の演算によって求められる。また、ラジアル誤差信号ＲＥＳは、プッシュプル法により、ＲＥＳ＝Ｂ−Ｃの演算によって求められる。
【００１４】
次に、フォーカス誤差信号ＦＥＳの検出原理について詳細に説明する。図１３および図１４は、光ディスクに集光された光ビームが合焦状態（対物レンズの焦点位置に光ディスクの記録層がある状態）およびデフォーカス状態(対物レンズの焦点位置と光ディスクの記録層の位置がずれている状態)にある場合の受光面上での集光状態を示す図である。ここで、図１３（Ａ）および図１４（Ａ）は、合焦状態での受光面上での集光状態を示しており、図１３（Ｂ）および図１３（Ｃ）は、光ディスクの記録層が対物レンズの焦点位置より遠い側にデフォーカスした状態を示しており、図１４（Ｂ）および図１４（Ｃ）は、逆に近い側にデフォーカスした状態を示している。
【００１５】
合焦状態にある場合には、図１２、図１３（Ａ）および図１４（Ａ）に示すように、ホログラム素子１０２の分割領域１０２ａで回折された光ビームが、受光部１０７ａの分割線１０７ｙ上に集光し、ドット状のビームスポットＰ１を形成する。このとき、図１２に示すように、ホログラム素子１０２の分割領域１０２ｂで回折された光ビームは受光部１０７ｂ上に集光し、ビームスポットＰ２を形成する。また、ホログラム素子１０２の分割領域１０２ｃで回折された光ビームは受光部１０７ｃ上に集光し、ビームスポットＰ３を形成する。
【００１６】
一方、光ディスクＤが対物レンズの焦点位置よりも遠ざかった場合には、受光部１０７ａでは集光位置が受光面よりも近い側に位置することになるため、図１３（Ｂ）に示すように、光ビームは受光部１０７ａの２分割受光領域１０７ａ２上に集光されることになり、そのビームスポットＰ１も合焦状態に比べて大きくなる。また反対に、光ディスクＤが対物レンズの焦点位置よりも近づいた場合には、受光部１０７ａでは集光位置が受光面よりも遠い側に位置することになるため、図１４（Ｂ）に示すように、光ビームは受光部１０７ａの２分割受光領域１０７ａ１上に集光されることになり、そのビームスポットＰ１も合焦状態に比べて大きくなる。さらに大きくデフォーカスした場合には、図１３（Ｃ）および図１４（Ｃ）に示すように、そのビームスポットＰ１は２分割受光領域１０７ａ２上または２分割受光領域１０７ａ１上からはみ出し、これら２分割受光領域１０７ａ２，１０７ａ１の外側に設けられた補助受光部１０８ａ１上または補助受光部１０８ａ２上にまで拡がることになる。
【００１７】
図１５は、上記構成の光ピックアップ装置において、受光部から得られる信号に基づいたフォーカス誤差信号ＦＥＳの出力値とデフォーカス量との相関関係を示すグラフである。なお、図１５において実線で示す曲線ＦＥＳ１が上記構成の光ピックアップ装置におけるものであり、破線で示す曲線ＦＥＳ２は、上記構成の光ピックアップ装置において補助受光部を設けなかった場合のものである。
【００１８】
図１５に示すように、受光素子１０６に補助受光部１０８ａ１，１０８ａ２を設けなかった場合には、シングルナイフエッジ法により、図１５において破線で示す曲線ＦＥＳ２のようなフォーカス誤差信号特性が得られる。ここで、合焦状態からビームスポットＰ１が受光部１０７ａ上からはみ出すまでのデフォーカス量をダイナミックレンジＤｙと呼ぶ。
【００１９】
上記構成のように、受光素子１０６に補助受光部１０８ａ１，１０８ａ２を設けた場合にも、ビームスポットＰ１が受光部１０７ａ上からはみ出し、図１３（Ｂ）および図１４（Ｂ）のように補助受光部１０８ａ１上または補助受光部１０８ａ２上にまで達しない間は、フォーカス誤差信号特性を示す曲線ＦＥＳ１は、図１５において破線で示す曲線ＦＥＳ２と合致する。しかしながら、図１３（Ｃ）および図１４（Ｃ）に示すように補助受光部１０８ａ１上または補助受光部１０８ａ２上にビームスポットＰ１が達すると、２分割受光領域１０７ａ１および補助受光部１０８ａ１から得られる出力信号の和（Ａ１＋ＳＡ１）と、２分割受光領域１０７ａ２および補助受光部１０８ａ２から得られる出力信号の和（Ａ２＋ＳＡ２）との差が急激に変化する。すなわち、光ディスクＤ上の集光ビームが合焦状態からダイナミックレンジＤｙを越えて光ディスクＤから遠ざかった場合には、２分割受光領域１０７ａ２（出力信号Ａ２）に加えて補助受光部１０８ａ１（出力信号ＳＡ１）においても受光が始まるため、フォーカス誤差信号ＦＥＳ＝（Ａ１＋ＳＡ１）−（Ａ２＋ＳＡ２）は急激に変化することになり、また、焦点が合焦状態からダイナミックレンジＤｙを越えて光ディスクＤに近づいた場合には、２分割受光領域１０７ａ１（出力信号Ａ１）に加えて補助受光部１０８ａ２（出力信号ＳＡ２）においても受光が始まるため、フォーカス誤差信号ＦＥＳ＝（Ａ１＋ＳＡ１）−（Ａ２＋ＳＡ２）は急激に変化することになる。
【００２０】
このように、上記構成の光ピックアップ装置においては、１つの２分割受光領域の出力信号に、フォーカスによる光ビームのビームスポットの形状変化の方向に対して逆方向に配置された補助受光部の出力信号を加えてフォーカス誤差信号ＦＥＳを求めることにより、図１５に示す曲線ＦＥＳ１の如く、ダイナミックレンジＤｙを越えた直後に急激に出力誤差信号が０に近づくフォーカス誤差信号特性が実現される。
【００２１】
上記構成の光ピックアップ装置において、多層記録担体を再生した場合のフォーカス誤差信号ＦＥＳの出力特性を図１６に示す。なお、図１６においては、多層記録担体の再生層の層間距離をｄ２と想定した場合を示している。図１６に示すように、上記に示した補助受光部を設けることにより、各記録層に対応する独立した、すなわちオフセットの発生しない２つのＦＥＳカーブが検出可能になる。仮に、補助受光部を設けなかった場合には、層間距離ｄ２の２層記録媒体において大きなオフセットが発生することになるが、上述の補助受光部により、それぞれのオフセットは十分に小さくなり、検出感度もほとんど変化しなくなるため、正常なフォーカスサーボを行なうことが可能になる。
【特許文献１】特開平９−１６１２８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
上記特許文献１に記載の光ピックアップ装置においては、戻りビームの半円部分を用いてフォーカス誤差信号ＦＥＳを検出し、残りの半円部分を用いてラジアル誤差信号ＲＥＳを検出するいわゆるシングルナイフエッジ法を用いている。そのため、構成が簡略化できるメリットはあるものの、フォーカス誤差信号ＦＥＳを光ビームの半円部分で検出するため、光ディスクの盤面に生じた傷等に対するプレイヤビリティが低くなってしまうという課題を有している。
【００２３】
上記プレイヤビリティを向上させるためには、戻りビームの全体を用いてフォーカス誤差信号を得るいわゆるダブルナイフエッジ法を採用することが考えられるが、この場合には、受光素子の構成が複雑化・大型化するデメリットが生じることになる。この点について以下に詳説する。
【００２４】
図１７は、上記特許文献１に開示の光ピックアップ装置において、ダブルナイフエッジ法によるフォーカス誤差信号の検出を可能にした場合のホログラム素子と受光素子との相関関係を示す図である。図１７に示すように、ダブルナイフエッジ法を採用するためには、ホログラム素子２を、光ディスクＤのラジアル方向に対応するｙ方向に延びる分割線２ｙと、光ディスクＤのタンジェンシャル方向に対応するｘ方向に延びる分割線２ｘとにより４つの分割領域１０２ａ〜１０２ｄに分割するとともに、これら各分割領域１０２ａ〜１０２ｄ毎に別個の格子を形成する。
【００２５】
一方、受光素子１０６には、光ディスクＤのタンジェンシャル方向に対応するｘ方向および光ディスクＤのラジアル方向に対応するｙ方向において行列状に配置された４つの受光部１０７ａ〜１０７ｄを形成し、これら受光部１０７ａ〜１０７ｄのそれぞれを、光ディスクＤのラジアル方向に対応するｙ方向に延びる分割線１０７ｙ１〜１０７ｙ４にて２分割し、２分割受光領域１０７ａ１，１０７ａ２，１０７ｂ１，・・・，１０７ｄ２を形成する。また、それぞれの受光部１０７ａ〜１０７ｄの両外側にｘ方向において所定の間隔を隔てて補助受光部１０８ａ１，１０８ａ２，１０８ｂ１，・・・，１０８ｄ２を形成する。そして、ホログラム素子１０２によって分割されて回折された４つの光ビームのそれぞれを、受光部１０７ａ〜１０７ｄの各分割線１０７ｙ１〜１０７ｙ４上に集光する。
【００２６】
上記のように構成した場合、それぞれの２分割受光領域１０７ａ１，１０７ａ２，１０７ｂ１，・・・，１０７ｄ２から得られる出力信号をそれぞれＡ１，Ａ２，Ｂ１，・・・，Ｄ２とし、補助受光部１０８ａ１，１０８ａ２，１０８ｂ１，・・・，１０８ｄ２から得られる出力信号をそれぞれＳＡ１，ＳＡ２，ＳＢ１，・・・，ＳＤ２とすると、フォーカス誤差信号ＦＥＳは、ＦＥＳ＝（Ａ１＋Ｂ２＋Ｃ１＋Ｄ２＋ＳＡ１＋ＳＢ２＋ＳＣ１＋ＳＤ２）−（Ａ２＋Ｂ１＋Ｃ２＋Ｄ１＋ＳＡ２＋ＳＢ１＋ＳＣ２＋ＳＤ１）の演算によって求められる。また、ラジアル誤差信号ＲＥＳは、プッシュプル法を用いた場合には、ＲＥＳ＝（Ａ１＋Ａ２＋Ｄ１＋Ｄ２）−（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｃ１＋Ｃ２）の演算によって求められ、位相差法を用いた場合には、（Ａ１＋Ａ２＋Ｃ１＋Ｃ２）と（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｄ１＋Ｄ２）との間の位相差を検出することによって求められる。この場合にも、補助受光部１０８ａ１，１０８ａ２，１０８ｂ１，・・・，１０８ｄ２を設けることにより、図１５および図１６に示した如くのフォーカス誤差信号の出力特性を得ることが可能になる。
【００２７】
しかしながら、このように構成した場合には、上述のように各受光部に対して２つの補助受光部を設ける必要が生じるため、シングルナイフエッジ法を採用した場合に比べて受光部の数が増加する。受光部の数が増加すると、その分出力端子の数を増やすことが必要になるため、受光素子の構成が複雑化するとともに受光面積を大型化させなければならない。したがって、受光素子の大型化や製造コストの増加につながるデメリットが生じる。
【００２８】
また、上述の如くのナイフエッジ法を採用してフォーカス誤差信号を検出することとした場合には、広く一般に用いられている非点収差法によるフォーカス誤差信号の演算と異なる演算を行なうことが必要になるため、特別な信号処理ＩＣを準備することが必要になり、製造コストが増大するというデメリットも生じる。特に、ダブルナイフエッジ法を採用すれば、演算の複雑化に伴って信号処理ＩＣの製造コストも大幅に増加することになる。
【００２９】
したがって、本発明は、上述の問題点を解決すべくなされたものであり、受光素子を小型にかつ簡素に構成することが可能で、かつ正確にフォーカシングサーボ動作が実現可能な光ピックアップ装置を安価に提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本発明に基づく光ピックアップ装置は、光源と、受光部を含む受光素子と、上記光源から出射された光ビームを記録担体上に集光させるとともに記録担体からの戻り光を上記受光部に導く光学系と、上記受光部から出力される信号に基づいてフォーカス誤差信号およびラジアル誤差信号を生成する誤差信号生成手段とを備える。上記受光素子は、第１ないし第４の４つの受光部を有し、上記第１ないし第４の４つの受光部は、それぞれ分割線によって分割された２分割受光領域を含む。上記光学系は、上記戻り光を４つの光ビームに分割して回折するとともに回折した上記４つの光ビームを上記第１ないし第４の４つの受光部のそれぞれの分割線上に対応付けて集光する回折素子を含む。上記誤差信号生成手段は、上記第１ないし第４の４つの受光部の各々の２分割受光領域のうち、それぞれ片側の２分割受光領域から得られる信号のみを用いてフォーカス誤差信号およびラジアル誤差信号の両方を生成する。
【００３１】
このように構成することにより、４分割した戻り光を有効利用してフォーカス誤差信号およびラジアル誤差信号を生成することが可能になるとともに、受光素子の簡素化および受光面積の小型化が可能になるため、光ピックアップ装置を小型化および低コスト化することができる。また、受光面積の小型化によるノイズの低減や高速応答化も可能になり、高性能の光ピックアップ装置とすることができる。さらには、光ビームのトラック横断時の回折の影響が少ないという利点を有するナイフエッジ法を用いながら、一般的な非点収差法と互換性のある演算方法を可能とすることで、汎用的な低コストのサーボ信号処理ＩＣの適用が可能となる。したがって、複層記録担体の再生に適した光ピックアップ装置とすることができる。
【００３２】
また、上記本発明に基づく光ピックアップ装置においては、上記回折素子が、上記戻り光を記録担体のラジアル方向に対応する方向および記録担体のタンジェンシャル方向に対応する方向の双方にそれぞれ２分割することによって合計４つの光ビームに分割し、分割した４つの光ビームをそれぞれ上記第１ないし第４の４つの受光部に集光することが好ましい。
【００３３】
また、上記本発明に基づく光ピックアップ装置においては、上記誤差信号生成手段が、上記第１ないし第４の４つの受光部のそれぞれ片側の２分割受光領域から得られる信号を用いてダブルナイフエッジ法によりフォーカス誤差信号を生成するとともに、上記第１ないし第４の４つの受光部のそれぞれ片側の２分割受光領域から得られる信号を用いてプッシュプル法または位相差法のいずれかによりラジアル誤差信号を生成することが好ましい。
【００３４】
また、上記本発明に基づく光ピックアップ装置においては、上記誤差信号生成手段が、上記回折素子の、記録担体のラジアル方向に対応する方向および記録担体のタンジェンシャル方向に対応する方向の双方において反対側に位置する領域から導出される光ビームが集光される２組の一対の受光部のそれぞれ片側の２分割受光領域から得られる信号のそれぞれの組の和の差を検出することによってフォーカス誤差信号を生成することが好ましい。
【００３５】
また、上記本発明に基づく光ピックアップ装置においては、上記受光素子が、上記第１ないし第４の４つの受光部の各々の２分割受光領域のうちのフォーカス誤差信号およびラジアル誤差信号の生成に用いる側の２分割受光領域から所定の間隔もって上記第１ないし第４の４つの受光部のそれぞれに対応付けて設けられた第１ないし第４の補助受光部を有していることが好ましく、その場合に、上記誤差信号生成手段が上記第１ないし第４の４つの受光部のそれぞれ片側の２分割受光領域から得られる信号を用いてフォーカス誤差信号を生成するに際し、上記第１ないし第４の４つの補助受光部から得られる信号をフォーカス誤差信号の生成の補正に利用することが好ましい。
【００３６】
また、上記本発明に基づく光ピックアップ装置においては、上記第１ないし第４の４つの受光部のうち、上記回折素子の、記録担体のラジアル方向に対応する方向において同じ側に位置する領域から導出される光ビームが集光される一対の受光部の、各々の２分割受光領域のうちのフォーカス誤差信号およびラジアル誤差信号の生成に用いる側の２分割受光領域が、それぞれ上記一対の受光部の相手側の受光部に対応付けて設けられた補助受光部に上記受光素子の内部において電気的に接続されていることが好ましい。
【００３７】
また、上記本発明に基づく光ピックアップ装置においては、上記第１ないし第４の４つの受光部のうち、上記回折素子の、記録担体のラジアル方向に対応する方向において同じ側に位置する領域から導出される光ビームが集光される一対の受光部が、各々の２分割受光領域のうちのフォーカス誤差信号およびラジアル誤差信号の生成に用いる側の２分割受光領域が互いに隣り合って位置するように、隣接して設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、受光素子を小型にかつ簡素に構成することが可能で、かつ正確にフォーカシングサーボ動作が実現可能な光ピックアップ装置を安価に提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態は、２層ＤＶＤに代表される多層記録担体の再生に際して正確なフォーカシングサーボ動作が実現可能となるように構成された光ピックアップ装置を例示すものである。
【００４０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における光ピックアップ装置の構成を示す概念図であり、図２は、図１に示す光ピックアップ装置におけるホログラム素子と受光素子の相関関係を示す図である。また、図３および図４は、本実施の形態における光ピックアップ装置において、光ディスクに集光された光ビームが合焦状態（対物レンズの焦点位置に光ディスクの記録層がある状態）およびデフォーカス状態(対物レンズの焦点位置と光ディスクの記録層の位置がずれている状態)にある場合の受光面上での集光状態を示す図である。ここで、図３（Ａ）および図４（Ａ）は、合焦状態での受光面上での集光状態を示しており、図３（Ｂ）および図３（Ｃ）は、光ディスクの記録層が対物レンズの焦点位置より遠い側にデフォーカスした状態を示しており、図４（Ｂ）および図４（Ｃ）は、逆に近い側にデフォーカスした状態を示している。
【００４１】
まず、図１および図２を参照して、本実施の形態における光ピックアップ装置の構成について説明する。図１に示すように、本実施の形態における光ピックアップ装置は、光源としての半導体レーザ１と、光学系５と、受光素子６とを備える。このうち光学系５は、回折素子としてのホログラム素子２と、コリメートレンズ３と対物レンズ４とを含んでいる。半導体レーザ１から出射された光ビームは、ホログラム素子２を通過し、コリメートレンズ３を介して対物レンズ４により記録担体としての光ディスクＤ上に集光される。その戻り光は、対物レンズ４、コリメートレンズ３を通り、ホログラム素子２によって４つの光ビームに分割・回折されて受光素子６に導かれる。
【００４２】
図１および図２に示すように、ホログラム素子２は、光ディスクＤのラジアル方向に対応するｙ方向に延びる分割線２ｙと、光ディスクＤのタンジェンシャル方向（ラジアル方向と直交する方向）に対応するｘ方向、つまりトラック方向に対応する方向に延びる分割線２ｘとにより、４つの分割領域２ａ〜２ｄに分割されている。図示するホログラム素子２にあっては、分割線２ｘと分割線２ｙとがホログラフィックパターンの実質的な中心位置において直交している。ホログラム素子２には、これら各分割領域２ａ〜２ｄに対応して別個の格子が形成されている。
【００４３】
一方、受光素子６は、光ディスクＤのタンジェンシャル方向に対応するｘ方向および光ディスクＤのラジアル方向に対応するｙ方向に行列状に配置された４つの矩形状の受光部７ａ〜７ｄを有している。それぞれの受光部７ａ〜７ｄは、光ディスクＤのラジアル方向に対応するｙ方向に延びる分割線７ｙ１〜７ｙ４によって分割されている。このため、受光部７ａは２分割受光領域７ａ１，７ａ２を有し、受光部７ｂは２分割受光領域７ｂ１，７ｂ２を有し、受光部７ｃは２分割受光領域７ｃ１，７ｃ２を有し、受光部７ｄは２分割受光領域７ｄ１，７ｄ２を有している。
【００４４】
また、受光部７ａ〜７ｄのｘ方向における片側の端部の外側には、それぞれ当該端部から所定の距離を隔てて補助受光部８ａ〜８ｄが設けられている。より具体的には、受光部７ａの２分割受光領域７ａ１側の外側には補助受光部８ａが設けられており、受光部７ｂの２分割受光領域７ｂ１側の外側には補助受光部８ｂが設けられており、受光部７ｃの２分割受光領域７ｃ１側の外側には補助受光部８ｃが設けられており、受光部７ｄの２分割受光領域７ｄ１側の外側には補助受光部８ｄが設けられている。補助受光部８ａ〜８ｄは、いずれも矩形状に形成されている。
【００４５】
ホログラム素子２によって分割されて回折された４つの光ビームは、それぞれ受光部７ａ〜７ｄ上に集光される。ここで、その相関関係は、図２に示すように、ホログラム素子２の分割領域２ａにて回折された光ビームが受光部７ａの分割線７ｙ１上に集光され、ホログラム素子２の分割領域２ｂにて回折された光ビームが受光部７ｂの分割線７ｙ２上に集光され、ホログラム素子２の分割領域２ｃにて回折された光ビームが受光部７ｃの分割線７ｙ３上に集光され、ホログラム素子２の分割領域２ｄにて回折された光ビームが受光部７ｄの分割線７ｙ４上に集光されるように構成されている。
【００４６】
次に、図２ないし図４を参照して、本実施の形態における光ピックアップ装置において、光ディスクＤに集光された光ビームが合焦状態およびデフォーカス状態にある場合の集光状態について説明する。合焦状態にある場合には、図２、図３（Ａ）および図４（Ａ）に示すように、ホログラム素子２の分割領域２ａ〜２ｄで回折されたそれぞれの光ビームは、受光部７ａ〜７ｄの分割線７ｙ１〜７ｙ４上のそれぞれに集光し、ドット状のビームスポットＰ１〜Ｐ４をそれぞれ形成する。
【００４７】
一方、光ディスクＤが対物レンズ４の焦点位置よりも遠ざかった場合には、受光部７ａ〜７ｄでは集光位置が受光面よりも近い側に位置することになるため、図３（Ｂ）に示すように、光ビームはそれぞれ２分割受光領域７ａ２，７ｂ１，７ｃ２，７ｄ１上にそれぞれ集光されることになり、そのビームスポットＰ１〜Ｐ４も合焦状態に比べて大きくなる。さらに大きくデフォーカスした場合には、図３（Ｃ）に示すように、そのビームスポットＰ１〜Ｐ４は２分割受光領域７ａ２，７ｂ１，７ｃ２，７ｄ１からはみ出し、その一部は補助受光部８ｂ，８ｄ上にまで拡がることになる。
【００４８】
また反対に、光ディスクＤが対物レンズ４の焦点位置よりも近づいた場合には、受光部７ａ〜７ｄでは集光位置が受光面よりも近い側に位置することになるため、図４（Ｂ）に示すように、光ビームは２分割受光領域７ａ１，７ｂ２，７ｃ１，７ｄ２上に集光されることになり、そのビームスポットＰ１〜Ｐ４も合焦状態に比べて大きくなる。さらに大きくデフォーカスした場合には、図４（Ｃ）に示すように、そのビームスポットＰ１〜Ｐ４は２分割受光領域７ａ１，７ｂ２，７ｃ１，７ｄ２からはみ出し、その一部は補助受光部８ａ，８ｃ上にまで拡がることになる。
【００４９】
本実施の形態における光ピックアップ装置は、誤差信号生成手段としての図示しない差動増幅器を含んだサーボ信号処理ＩＣを有している。サーボ信号処理ＩＣは、受光部７ａ〜７ｄの各２分割受光領域７ａ１，７ａ２，７ｂ１，・・・，７ｄ２および補助受光部８ａ〜８ｄのそれぞれに対応して設けられた受光素子６の出力端子に接続される入力端子を有しており、受光素子６から入力された信号に基づいてフォーカス誤差信号およびラジアル誤差信号を上記の差動増幅器等を用いて生成し、この誤差信号に基づいてサーボ機構を駆動することによって光ディスクＤと光ピックアップ装置との相対的な位置関係を補正する。
【００５０】
ここで、本実施の形態における光ピックアップ装置においては、４つの受光部７ａ〜７ｄの各々の２分割受光領域７ａ１，７ａ２，７ｂ１，・・・，７ｄ２のうち、それぞれ片側の２分割受光領域７ａ１，７ｂ１，７ｃ１，７ｄ１から得られる信号のみを用いてフォーカス誤差信号およびラジアル誤差信号の両方が生成される。すなわち、サーボ信号処理ＩＣに設けられた誤差信号生成手段としての差動増幅器には、４つの受光部７ａ〜７ｄの片側の２分割受光領域７ａ１，７ｂ１，７ｃ１，７ｄ１のみが接続され、残る２分割受光領域７ａ２，７ｂ２，７ｃ２，７ｄ２は接続されていない。そして、上記片側の２分割受光領域７ａ１，７ｂ１，７ｃ１，７ｄ１から得られる信号と、補助受光部８ａ〜８ｄから得られる信号に基づいてフォーカス誤差信号ＦＥＳおよびラジアル誤差信号ＲＥＳが生成される。
【００５１】
具体的には、それぞれの２分割受光領域７ａ１，７ａ２，７ｂ１，・・・，７ｄ２から得られる出力信号をそれぞれＡ１，Ａ２，Ｂ１，・・・，Ｄ２とし、補助受光部８ａ〜８ｄから得られる出力信号をそれぞれＳＡ〜ＳＤとすると、フォーカス誤差信号ＦＥＳは、ダブルナイフエッジ法により、ＦＥＳ＝（Ａ１＋Ｃ１＋ＳＢ＋ＳＤ）−（Ｂ１＋Ｄ１＋ＳＡ＋ＳＣ）の演算によって求められる。また、ラジアル誤差信号ＲＥＳは、プッシュプル法を採用する場合には、ＲＥＳ＝（Ａ１＋Ｄ１）−（Ｂ１＋Ｃ１）の演算によって求められ、位相差法を採用する場合には、（Ａ１＋Ｃ１）と（Ｂ１＋Ｄ１）との間の位相差を検出することによって求められる。
【００５２】
ここで、合焦状態においては、光ビームが受光部７ａ〜７ｄの分割線７ｙ１〜７ｙ４上に集光されるため、各２分割受光領域７ａ１，７ａ２，７ｂ１，・・・，７ｄ２から得られる出力信号Ａ１，Ａ２，Ｂ１，・・・，Ｄ１は、実質的にＡ１＝Ａ２、Ｂ１＝Ｂ２、Ｃ１＝Ｃ２およびＤ１＝Ｄ２の関係を満たす。したがって、２分割受光領域７ａ２，７ｂ２，７ｃ２，７ｄ２から得られる出力信号を用いずに、２分割受光領域７ａ１，７ｂ１，７ｃ１，７ｄ１から得られる出力信号のみを用いてフォーカス誤差信号ＦＥＳおよびラジアル誤差信号ＲＥＳの演算を行なっても差し支えない。
【００５３】
また、たとえば図３（Ｂ）に示すデフォーカス状態においては、誤差信号の生成に用いない２分割受光領域７ａ２から得られる信号出力Ａ２は、誤差信号の生成に用いる２分割受光領域７ｄ１の信号出力Ｄ１と同等であり、誤差信号の生成に用いない２分割受光領域７ｃ２から得られる信号出力Ｃ２は、誤差信号の生成に用いる２分割受光領域７ｂ１の信号出力Ｂ１と同等である。同様に、図４（Ｂ）に示すデフォーカス状態においては、誤差信号の生成に用いない２分割受光領域７ｂ２から得られる信号出力Ｂ２は、誤差信号の生成に用いる２分割受光領域７ｃ１の信号出力Ｃ１と同等であり、誤差信号の生成に用いない２分割受光領域７ｄ２から得られる信号出力Ｄ２は、誤差信号の生成に用いる２分割受光領域７ａ１の信号出力Ａ１と同等である。したがって、２分割受光領域７ａ２，７ｂ２，７ｃ２，７ｄ２から得られる出力信号を用いずに、２分割受光領域７ａ１，７ｂ１，７ｃ１，７ｄ１から得られる出力信号のみを用いてフォーカス誤差信号ＦＥＳおよびラジアル誤差信号ＲＥＳの演算を行なっても差し支えない。
【００５４】
以上により、フォーカス誤差信号およびラジアル誤差信号の生成のための上記演算を、それぞれ片側の２分割受光領域７ａ１，７ｂ１，７ｃ１，７ｄ１から得られる信号のみを用いて行なっても、十分なサーボ動作が実現可能になる。また、それぞれ片側の２分割受光領域７ａ２，７ｂ２，７ｃ２，７ｄ２は誤差信号の生成のために用いないため、補助受光部も受光部に対応して１つずつ設けることで足り、各受光部に対して一対設ける必要はなく、その場合にも２層ＤＶＤに代表される複層記録担体の再生に際して、フォーカス誤差信号にオフセットの発生しない正常なサーボ動作を行なうことが可能である。したがって、補助受光部の数を低減することが可能であり、受光素子の簡素化および受光面積の小型化が可能になる。また、受光面積の小型化によるノイズの低減や高速応答も実現できる。
【００５５】
また、上述のダブルナイフエッジ法によるフォーカス誤差信号ＦＥＳの演算に際しては、その基本式はＦＥＳ＝（Ａ１＋Ｃ１）−（Ｂ１＋Ｄ１）となる。すなわち、上記構成を採用することにより、光ディスクのラジアル方向に対応するｙ方向および光ディスクのタンジェンシャル方向に対応するｘ方向の双方において反対側に位置する（すなわち斜交いに位置する）２組の一対の受光部のそれぞれ片側の２分割受光領域から得られる信号のそれぞれの組の和の差を検出することによってフォーカス誤差信号ＦＥＳの生成が可能になることが分かる。したがって、非点収差法による演算式と同様の演算処理によってフォーカス誤差信号ＦＥＳの生成が可能になるため、ナイフエッジ法に基づく特別な演算処理を可能とするサーボ信号処理ＩＣを別途製作する必要がなくなり、汎用のサーボ信号処理ＩＣを利用することが可能になる。そのため、安価に光ピックアップ装置を製作することが可能になるとともに、その汎用性が広がることになる。
【００５６】
なお、誤差信号の生成のために用いない片側の２分割受光領域７ａ２，７ｂ２，７ｃ２，７ｄ２から得られる出力信号Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２は、誤差信号の生成のために用いる片側の２分割受光領域７ａ１，７ｂ１，７ｃ１，７ｄ１から得られる出力信号Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１と加算することにより、情報再生信号ＲＦとして用いられる。すなわち、情報再生信号ＲＦは、ＲＦ＝Ａ１＋Ａ２＋Ｂ１＋Ｂ２＋Ｃ１＋Ｃ２＋Ｄ１＋Ｄ２によって実現される。
【００５７】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における光ピックアップ装置におけるホログラム素子と受光素子の相関関係を示す図である。なお、上述の実施の形態１における光ピックアップ装置と同様の部分については図中同一の符号を付し、その説明はここでは繰り返さない。
【００５８】
本実施の形態における光ピックアップ装置は、上述の実施の形態１における光ピックアップ装置とほぼ同様の構成を有している。異なる点は、図５に示すように、受光素子６に設けられる受光部の構成にある。具体的には、本実施の形態における光ピックアップ装置においては、４つの受光部７ａ〜７ｄのうち、ホログラム素子２の、光ディスクＤのラジアル方向に対応するｙ方向において同じ側に位置する分割領域から導出される光ビームが集光される一対の受光部の、各々の２分割受光領域のうちのフォーカス誤差信号およびラジアル誤差信号の生成に用いる側の２分割受光領域と、それぞれ一対の受光部の相手側の受光部に対応付けて設けられた補助受光部とが、受光素子６内において内部接続されている。
【００５９】
すなわち、図５に示すように、受光部７ａの２分割受光領域７ａ１は、受光部７ａと対をなす受光部７ｂの補助受光部８ｂに電気的に内部接続線９ａによって接続されており、受光部７ｂの２分割受光領域７ｂ１は、受光部７ｂと対をなす受光部７ａの補助受光部８ａに電気的に内部接続線９ｂによって接続されており、受光部７ｃの２分割受光領域７ｃ１は、受光部７ｃと対をなす受光部７ｄの補助受光部８ｄに電気的に内部接続線９ｃによって接続されており、受光部７ｄの２分割受光領域７ｄ１は、受光部７ｄと対をなす受光部７ｃの補助受光部８ｃに電気的に内部接続線９ｄによって接続されている。
【００６０】
このように構成した場合には、２分割受光領域７ａ１，７ｂ１，７ｃ１，７ｄ１から得られる出力信号に予め補助受光部８ａ〜８ｄから得られる出力信号がそれぞれ加算されるため、その加算後の出力信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを用いてフォーカス誤差信号ＦＥＳは、ＦＥＳ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）によって演算される。したがって、完全に非点収差法による演算式と一致するため非点収差法との互換性が保たれ、汎用のサーボ信号処理ＩＣの適用が容易となる。なお、ナイフエッジ法は、非点収差法に比べて光ビームがトラックを横断した場合に発生する回折の影響が小さいため、特性的に優れている利点がある。したがって、上記構成を採用すれば、上記利点を確保しつつ汎用のサーボ信号処理ＩＣの適用が可能になるという大きな効果を得ることが可能になる。
【００６１】
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３における光ピックアップ装置におけるホログラム素子と受光素子の相関関係を示す図であり、図７および図８は、本実施の形態における光ピックアップ装置において、光ディスクに集光された光ビームが合焦状態（対物レンズの焦点位置に光ディスクの記録層がある状態）およびデフォーカス状態(対物レンズの焦点位置と光ディスクの記録層の位置がずれている状態)にある場合の受光面上での集光状態を示す図である。ここで、図７（Ａ）および図８（Ａ）は、合焦状態での受光面上での集光状態を示しており、図７（Ｂ）および図７（Ｃ）は、光ディスクの記録層が対物レンズの焦点位置より遠い側にデフォーカスした状態を示しており、図８（Ｂ）および図８（Ｃ）は、逆に近い側にデフォーカスした状態を示している。なお、上述の実施の形態１における光ピックアップ装置と同様の部分については図中同一の符号を付し、その説明はここでは繰り返さない。
【００６２】
本実施の形態における光ピックアップ装置は、上述の実施の形態１における光ピックアップ装置とほぼ同様の構成を有している。異なる点は、図６に示すように、受光素子６に設けられる受光部の構成にある。具体的には、本実施の形態における光ピックアップ装置においては、４つの受光部７ａ〜７ｄのうち、ホログラム素子２の、光ディスクＤのラジアル方向に対応するｙ方向において同じ側に位置する分割領域から導出される光ビームが集光される一対の受光部が、各々の２分割受光領域のうちのフォーカス誤差信号およびラジアル誤差信号の生成に用いる側の２分割受光領域同士が互いに隣り合って位置するように、隣接して設けられている。また、本実施の形態における光ピックアップ装置においては、補助受光部も設けられていない。
【００６３】
すなわち、図６に示すように、受光部７ａの２分割受光領域７ａ１は、受光部７ａと対をなす受光部７ｂの２分割受光領域７ｂ１と隣合うように配置され、受光部７ｃの２分割受光領域７ｃ１は、受光部７ｃと対をなす受光部７ｄの２分割受光領域７ｄ１と隣合うように配置されている。ここで、２分割受光領域７ａ１と２分割受光領域７ｂ１とは、所定の距離を隔てて配置され、２分割受光領域７ｃ１と２分割受光領域７ｄ１とは、所定の距離を隔てて配置される。
【００６４】
ホログラム素子２によって分割されて回折された４つの光ビームは、それぞれ受光部７ａ〜７ｄ上に集光される。ここで、その相関関係は、図６に示すように、ホログラム素子２の分割領域２ａにて回折された光ビームが受光部７ａの分割線７ｙ１上に集光され、ホログラム素子２の分割領域２ｂにて回折された光ビームが受光部７ｂの分割線７ｙ２上に集光され、ホログラム素子２の分割領域２ｃにて回折された光ビームが受光部７ｃの分割線７ｙ３上に集光され、ホログラム素子２の分割領域２ｄにて回折された光ビームが受光部７ｄの分割線７ｙ４上に集光されるように構成されている。
【００６５】
次に、図６ないし図８を参照して、本実施の形態における光ピックアップ装置において、光ディスクＤ上に集光された光ビームが合焦状態およびデフォーカス状態にある場合の集光状態について説明する。合焦状態にある場合には、図６、図７（Ａ）および図８（Ａ）に示すように、ホログラム素子２の分割領域２ａ〜２ｄで回折されたそれぞれの光ビームは、受光部７ａ〜７ｄの分割線７ｙ１〜７ｙ４上のそれぞれに集光し、ドット状のビームスポットＰ１〜Ｐ４をそれぞれ形成する。
【００６６】
一方、光ディスクＤが対物レンズ４の焦点位置よりも遠ざかった場合には、受光部７ａ〜７ｄでは集光位置が受光面よりも近い側に位置することになるため、図７（Ｂ）に示すように、光ビームはそれぞれ２分割受光領域７ａ２，７ｂ１，７ｃ２，７ｄ１上にそれぞれ集光されることになり、そのビームスポットＰ１〜Ｐ４も合焦状態に比べて大きくなる。さらに大きくデフォーカスした場合には、図７（Ｃ）に示すように、そのビームスポットＰ１〜Ｐ４は２分割受光領域７ａ２，７ｂ１，７ｃ２，７ｄ１からはみ出し、そのうちの誤差信号を生成する側の２分割受光領域７ｂ１，７ｄ１に照射されたビームスポットＰ２，Ｐ４は、当該２分割受光領域７ｂ１，７ｄ１と所定の距離を隔てて隣り合う２分割受光領域７ａ１，７ｃ１上にまで拡がることになる。
【００６７】
また反対に、光ディスクＤが対物レンズ４の焦点位置よりも近づいた場合には、受光部７ａ〜７ｄでは集光位置が受光面よりも近い側に位置することになるため、図８（Ｂ）に示すように、光ビームは２分割受光領域７ａ１，７ｂ２，７ｃ１，７ｄ２上に集光されることになり、そのビームスポットＰ１〜Ｐ４も合焦状態に比べて大きくなる。さらに大きくデフォーカスした場合には、図８（Ｃ）に示すように、そのビームスポットＰ１〜Ｐ４は２分割受光領域７ａ１，７ｂ２，７ｃ１，７ｄ２からはみ出し、そのうちの誤差信号を生成する側の２分割受光領域７ａ１，７ｃ１に照射されたビームスポットＰ１，Ｐ３は、当該２分割受光領域７ａ１，７ｃ１と所定の距離を隔てて隣り合う２分割受光領域７ｂ１，７ｄ１上にまで拡がることになる。
【００６８】
このように構成した場合には、隣り合うように配置された、誤差信号の生成に用いる側の２分割受光領域７ａ１，７ｂ１，７ｃ１，７ｄ１がそれぞれ上述の実施の形態１における補助受光部と同等の働きをするため、それぞれの２分割受光領域７ａ１，７ａ２，７ｂ１，・・・，７ｄ２から得られる出力信号をそれぞれＡ１，Ａ２，Ｂ１，・・・，Ｄ２とすると、フォーカス誤差信号ＦＥＳは、ダブルナイフエッジ法により、ＦＥＳ＝（Ａ１＋Ｃ１）−（Ｂ１＋Ｄ１）の演算によって求められる。また、ラジアル誤差信号ＲＥＳは、プッシュプル法を採用する場合には、ＲＥＳ＝（Ａ１＋Ｄ１）−（Ｂ１＋Ｃ１）の演算によって求められ、位相差法を採用する場合には、（Ａ１＋Ｃ１）と（Ｂ１＋Ｄ１）との間の位相差を検出することによって求められる。したがって、上述の実施の形態１における光ピックアップ装置と同様の効果が得られるとともに、さらなる受光素子の簡素化および受光面積の小型化が可能になる。また、上述の実施の形態２における光ピックアップ装置と同様に、完全に非点収差法による演算式と一致するため非点収差法との互換性が保たれ、汎用のサーボ信号処理ＩＣの適用が容易となる。
【００６９】
上述の実施の形態１ないし３においては、情報記録担体としての光ディスクに記録された情報を再生する再生動作を行なう光ピックアップ装置を例示して説明を行なったが、情報記録担体としての光ディスクに情報を記録する記録動作を兼ね備えた光ピックアップ装置に本発明を適用することも当然に可能である。
【００７０】
このように、今回開示した上記各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。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施の形態１における光ピックアップ装置の構成を示す概念図である。
【図２】本発明の実施の形態１における光ピックアップ装置におけるホログラム素子と受光素子の相関関係を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１における光ピックアップ装置において、光ディスクに集光された光ビームが合焦状態およびデフォーカス状態にある場合の受光面上での集光状態を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１における光ピックアップ装置において、光ディスクに集光された光ビームが合焦状態およびデフォーカス状態にある場合の受光面上での集光状態を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２における光ピックアップ装置におけるホログラム素子と受光素子の相関関係を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態３における光ピックアップ装置におけるホログラム素子と受光素子の相関関係を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態３における光ピックアップ装置において、光ディスクに集光された光ビームが合焦状態およびデフォーカス状態にある場合の受光面上での集光状態を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態３における光ピックアップ装置において、光ディスクに集光された光ビームが合焦状態およびデフォーカス状態にある場合の受光面上での集光状態を示す図である。
【図９】従来のディスクリート型の光ピックアップ装置を示す概念図である。
【図１０】図９に示す光ピックアップ装置において、受光素子に集光された光ビームが合焦状態あるいはデフォーカス状態にある場合の集光状態を示す図である。
【図１１】従来の集積型の光ピックアップ装置の構成を示す概念図である。
【図１２】図１１に示す光ピックアップ装置におけるホログラム素子と受光素子の相関関係を示す図である。
【図１３】図１１に示す光ピックアップ装置において、光ディスクに集光された光ビームが合焦状態あるいはデフォーカス状態にある場合の受光面上での集光状態を示す図である。
【図１４】図１１に示す光ピックアップ装置において、光ディスクに集光された光ビームが合焦状態あるいはデフォーカス状態にある場合の受光面上での集光状態を示す図である。
【図１５】図１１に示す光ピックアップ装置において、受光部から得られる信号に基づいたフォーカス誤差信号ＦＥＳの出力値とデフォーカス量との相関関係を示すグラフである。
【図１６】図１１に示す光ピックアップ装置において、多層記録担体を再生した場合のフォーカス誤差信号ＦＥＳの出力特性を示すグラフである。
【図１７】図１１に示す光ピックアップ装置において、ダブルナイフエッジ法によるフォーカス誤差信号の検出を可能にした場合のホログラム素子と受光素子との相関関係を示す図である。
【符号の説明】
【００７２】
１  半導体レーザ、２  ホログラム素子、２ａ〜２ｄ  分割領域、２ｘ，２ｙ  分割線、３  コリメートレンズ、４  対物レンズ、５  光学系、６  受光素子、７ａ〜７ｄ  受光部、７ａ１，７ａ２，７ｂ１，７ｂ２，７ｃ１，７ｃ２，７ｄ１，７ｄ２  ２分割受光領域、７ｙ１〜７ｙ４  分割線、８ａ〜８ｄ  補助受光部、９ａ〜９ｄ  内部接続線、Ｄ  光ディスク、Ｐ１〜Ｐ４  ビームスポット。
【図１】
2007287258.tif 000003
【図２】
2007287258.tif 000004
【図３】
2007287258.tif 000005
【図４】
2007287258.tif 000006
【図５】
2007287258.tif 000007
【図６】
2007287258.tif 000008
【図７】
2007287258.tif 000009
【図８】
2007287258.tif 000010
【図９】
2007287258.tif 000011
【図１０】
2007287258.tif 000012
【図１１】
2007287258.tif 000013
【図１２】
2007287258.tif 000014
【図１３】
2007287258.tif 000015
【図１４】
2007287258.tif 000016
【図１５】
2007287258.tif 000017
【図１６】
2007287258.tif 000018
【図１７】
2007287258.tif 000019