(57)【要約】【課題】再生信号のＳ／Ｎが高く小型化に適した簡素な光学系の光ピックアップ装置を提供すること。【解決手段】半導体レーザ５０から出射した光ビームを偏光ビームスプリッタ５２で第１と第２の光ビームに分岐し、第１の光ビームを光ディスクに照射し信号光を得、第２の光ビームを反射素子５３で反射して参照光を得る。信号光と参照光の光ビームを合成し、回折格子１２と分割波長板１３と偏光回折格子１４を含む位相差形成部２０により４つの光ビームに分離するとともに、それぞれの光ビームに含まれる信号光と参照光に対し異なる位相差を与える。４つの光ビームを１つの光検出器１０Ａで検出して、再生信号を生成する。【選択図】図１
2012174290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を光ディスクに照射し、該光ディスクからの反射光を検出する光ピックアップ装置において、
レーザ光の光ビームを出射する半導体レーザと、
前記半導体レーザから出射した光ビームを第１の光ビームと第２の光ビームに分岐するとともに、該第１の光ビームから得た信号光と該第２の光ビームから得た参照光を合成する偏光ビームスプリッタと、
前記第１の光ビームを前記光ディスクに照射して信号光を得る対物レンズと、
前記第２の光ビームを前記光ディスクに照射せずに反射して参照光を得る反射素子と、
前記偏光ビームスプリッタにて合成された光ビームを複数の光ビームに分離するとともに、それぞれの光ビームに含まれる信号光と参照光に対し異なる位相差を与える位相差形成部と、
前記分離された複数の光ビームを受光する複数の受光部を有する共通の光検出器と、を備え、
前記位相差形成部は、回折格子と、分割波長板と、偏光回折格子を含んで構成したことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
請求項１記載の光ピックアップ装置において、
前記回折格子は、入射した光ビームを回折することで２つ以上の光ビームに分離し、
前記分割波長板は、入射した光ビームに所定の位相差を与える１／４波長板と１／２波長板を含む２つ以上の領域に分割されており、
前記偏光回折格子は、入射した特定の偏光の光ビームを回折することで２つ以上の光ビームに分離するものであって、
前記回折格子により分離された２つ以上の光ビームは、前記分割波長板の異なる領域にそれぞれ入射し、
前記分割波長板の各領域を通過した光ビームは、それぞれ前記偏光回折格子の異なる領域に入射することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３】
請求項２記載の光ピックアップ装置において、
前記回折格子は入射した光ビームを２つに分離し、
前記分割波長板は、前記回折格子により分離された２つの光ビームを入射する２つの領域を有し、
前記偏光回折格子は、前記分割波長板を通過した２つの光ビームを入射し、それぞれ２つの光ビームに分離することで全部で４つの光ビームに分離し、
前記光検出器は、前記偏光回折格子から出射された４つの光ビームを４個の受光部で検出して再生信号生成用の検出信号とすることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４】
請求項２記載の光ピックアップ装置において、
前記回折格子は入射した光ビームを３つに分離し、
前記分割波長板は、前記回折格子により分離された３つの光ビームを入射する３つの領域を有し、
前記偏光回折格子は、前記分割波長板を通過した３つの光ビームを入射し、それぞれ２つの光ビームに分離することで全部で６つの光ビームに分離し、
前記光検出器は、前記偏光回折格子から出射された６つの光ビームを６個の受光部で検出して再生信号生成用の検出信号とすることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５】
請求項２記載の光ピックアップ装置において、
前記回折格子は入射した光ビームを２つに分離し、
前記分割波長板は、前記回折格子により分離された２つの光ビームを入射する２つの領域を有し、
前記偏光回折格子は、前記分割波長板を通過した２つの光ビームを入射し、それぞれ３つの光ビームに分離することで全部で６つの光ビームに分離し、
前記光検出器は、前記偏光回折格子から出射された６つの光ビームを６個の受光部で検出して再生信号生成用の検出信号とすることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項６】
請求項３ないし５のいずれか１項記載の光ピックアップ装置において、
前記位相差形成部は、分離した各光ビームの信号光と参照光に対し、４通りの位相差０°、９０°、１８０°、２７０°を与えることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項７】
請求項２記載の光ピックアップ装置において、
前記回折格子は入射した光ビームを３つに分離し、
前記分割波長板は、前記回折格子により分離された３つの光ビームを入射する３つの領域を有し、
前記偏光回折格子は、前記分割波長板を通過した３つの光ビームを入射する第１の領域、第２の領域、及びこれらに挟まれる第３の領域を有し、
前記光検出器は、前記偏光回折格子の第１の領域、第２の領域から出射された光ビームを検出して再生信号生成用の検出信号とするとともに、前記偏光回折格子の第３の領域から出射された光ビームを検出してフォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号生成用の検出信号とすることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項８】
請求項７記載の光ピックアップ装置において、
前記偏光回折格子の第３の領域は、領域Ｘ、領域Ｙ、領域Ｚの３つの領域を有し、
前記光ディスク上のトラックにより回折されたディスク回折光のうち、０次ディスク回折光は前記領域Ｘに入射し、０次、±１次ディスク回折光は前記領域Ｙに入射し、０次ディスク回折光の略中心は前記領域Ｚに入射することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項９】
請求項７または８記載の光ピックアップ装置において、
前記偏光回折格子と前記光検出器の間に、中央部がレンズ領域で外周部が平板領域である検出レンズを配置し、
前記偏光回折格子の第３の領域から出射された光ビームのうち、前記検出レンズのレンズ領域を通過させて非点収差を与えた光ビームから前記フォーカス誤差信号生成用の検出信号を得、前記検出レンズの平板領域を通過させた光ビームから前記トラッキング誤差信号生成用の検出信号を得ることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項記載の光ピックアップ装置において、
前記回折格子はホログラム素子であり、入射した光ビームを回折するときデフォーカス収差を与えることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１１】
請求項１ないし９のいずれか１項記載の光ピックアップ装置において、
前記光検出器のうち再生信号を生成するための受光部は、それぞれ４分割されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれか１項記載の光ピックアップ装置を搭載した光ディスク装置であって、
前記光ピックアップ装置内の前記半導体レーザを駆動するレーザ点灯回路と、
前記光ピックアップ装置内の前記光検出器による検出信号を用いて光ディスクに記録された情報の再生信号を生成する情報信号再生回路と、
前記光ピックアップ装置内の前記光検出器による検出信号を用いてフォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号を生成するサーボ信号生成回路と、
を備えたことを特徴とする光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＶＤ、ＢＤなどの光ディスクから情報を再生するための光ピックアップ装置およびこれを用いた光ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＶＤ、ＢＤなどの光ディスクにおいては、記録層を２層以上有する多層ディスクとすることで記録容量を増やしている。今後さらに記録層数を増やすことで記録容量が増大すると見込まれる。しかしながら、記録層数を増やして各記録層から信号光を得るためには、１層当たりの反射率を小さくせざるを得ない。その結果、再生信号のＳ／Ｎが十分確保できず、安定した再生ができなくなる。また、大容量化に伴って高速再生も必要となるため、再生信号の高Ｓ／Ｎ化が必須となる。
【０００３】
再生信号の高Ｓ／Ｎ化に関する技術として、光源からの出射光を光ディスクに照射する前に分岐して、光ディスクに照射しない光を光ディスクからの反射光と合成して干渉させることにより、光ディスクからの検出信号の振幅を増幅する技術が知られている。例えば特許文献１では、光源から出射した光束を第１の光束と第２の光束とに分割し、第１の光束を光ディスク上に集光して照射し、光ディスクから反射した信号光を４つの検出器に導き、第２の光束を光ディスクには集光せず参照光として４つの検出器に導いている。そして、４つの検出器上で信号光と参照光を、信号光と参照光の間の位相関係が互いに異なる状態で光学的に干渉させ、４つの検出器からの出力の全部又は一部を選択的に演算して再生信号を得る構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−６５９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の構成によれば、高Ｓ／Ｎの信号を検出できるとともに、２つの光が所定の位相関係とするための光路差の調整が原理的に不要であり、信号増幅効果が高く、光学系の小型化に適した干渉型の検出系となることが述べられている。
【０００６】
しかしながら特許文献１の構成では、４個の光検出器を配設するとともに、光ビームを４個の光検出器に入射させるための光分岐素子が必要とされる。このため、光ピックアップ装置の光学系が複雑になり、小型化のためには改善の余地がある。また、光検出器や光分岐素子など複数の光学部品を用いるために、コストアップの要因となっている。
【０００７】
そこで本発明の目的は、再生信号のＳ／Ｎが高く小型化に適した簡素な光学系の光ピックアップ装置およびそれを用いた光ディスク装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の光ピックアップ装置は、レーザ光の光ビームを出射する半導体レーザと、半導体レーザから出射した光ビームを第１の光ビームと第２の光ビームに分岐するとともに、第１の光ビームから得た信号光と第２の光ビームから得た参照光を合成する偏光ビームスプリッタと、第１の光ビームを光ディスクに照射して信号光を得る対物レンズと、第２の光ビームを光ディスクに照射せずに反射して参照光を得る反射素子と、偏光ビームスプリッタにて合成された光ビームを複数の光ビームに分離するとともに、それぞれの光ビームに含まれる信号光と参照光に対し異なる位相差を与える位相差形成部と、分離された複数の光ビームを受光する複数の受光部を有する共通の光検出器とを備える。ここで位相差形成部は、回折格子と、分割波長板と、偏光回折格子を含む構成とし、回折格子は、入射した光ビームを回折することで２つ以上の光ビームに分離し、分割波長板は、入射した光ビームに所定の位相差を与える１／４波長板と１／２波長板を含む２つ以上の領域に分割されており、偏光回折格子は、入射した特定の偏光の光ビームを回折することで２つ以上の光ビームに分離する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、信号光と参照光との干渉により再生信号のＳ／Ｎを向上させるとともに、光学系の部品数を削減して小型化に適した光ピックアップ装置および光ディスク装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図である。
【図２】図１における位相差形成部２０の構成部品を示す図である。
【図３】図１における光検出器１０Ａの受光部配置を示す図である。
【図４】図１における回折格子１１の形状を示す図である。
【図５】図１における光検出器１０Ｂの受光部配置を示す図である。
【図６】図１における光学系の変形例を示す図である。
【図７】図３における光検出器１０Ａの変形例を示す図である。
【図８】実施例２における位相差形成部２０の構成部品を示す図である。
【図９】実施例２における光検出器１０Ａの構成を示す図である。
【図１０】実施例３における位相差形成部２０の構成部品を示す図である。
【図１１】実施例３における光検出器１０Ａの構成を示す図である。
【図１２】実施例４に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図である。
【図１３】図１２における位相差形成部２０の構成部品を示す図である。
【図１４】図１２における光検出器１０の受光部配置を示す図である。
【図１５】実施例５に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図である。
【図１６】図１５における光検出器１０の受光部配置を示す図である。
【図１７】実施例６に係る光ディスク装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明をいくつかの実施例に分け、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明の第１の実施例に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図である。本実施例ではＢＤ多層ディスクの再生を対象とするが、それ以外の光ディスクであっても良いし、単層ディスクであっても良い。
【００１３】
半導体レーザ５０からは、波長略４０５ｎｍの光ビームが発散光として出射される。出射した光ビームは１／２波長板７を経て、コリメートレンズ５１により略平行な光ビームに変換され、偏光ビームスプリッタ５２に入射する。偏光ビームスプリッタ５２は、Ｓ偏光を略１００％反射し、Ｐ偏光を略１００％透過する機能を有する光分岐素子である。
【００１４】
偏光ビームスプッリタ５２を反射したＳ偏光の光ビームは立ち上げミラー５５を反射し、１／４波長板５６に入射して円偏光に変換される。そして、円偏光の光ビームはアクチュエータ５に搭載された対物レンズ２により、光ディスク（ＢＤ多層ディスク）の所定の記録層に集光される。光ディスクの記録層を反射した円偏光の光ビームは、対物レンズ２を経て１／４波長板５６に入射してＰ偏光に変換され、立ち上げミラー５５を経て偏光ビームスプリッタ５２に戻る。この光ビームはＰ偏光であり、偏光ビームスプリッタ５２を透過して「信号光」となる。
【００１５】
一方、半導体レーザ５０を出射し、偏光ビームスプリッタ５２を透過したＰ偏光の光ビームは、１／４波長板８に入射して円偏光に変換され、反射素子であるコーナーキューブ５３に入射する。ここでコーナーキュープ５３は、光ビームをどのような入射角で入射させても、光ビームを同一方向に反射させる光学素子である。コーナーキューブ５３を反射した円偏光の光ビームは、１／４波長板８に入射してＳ偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ５２に戻る。この光ビームはＳ偏光であり、偏光ビームスプリッタ５２で反射されて「参照光」となる。
【００１６】
偏光ビームスプリッタ５２では、前記光ディスクから反射した光ビーム（信号光）とコーナーキューブ５３を反射した光ビーム（参照光）とが合成される。このとき、Ｐ偏光である信号光とＳ偏光である参照光とは、互いに偏光方向が直交した状態で合成される。以下では、信号光と参照光は同じ光ビームとして光路の説明を行う。
【００１７】
偏光ビームスプリッタ５２で合成された光ビームは、検出レンズ５７にて収束され、光分岐素子である偏光ビームスプリッタ５８に入射する。偏光ビームスプリッタ５８は、Ｓ偏光の参照光の反射率が高く設定され、ここではＳ偏光の参照光を略１００％反射し、Ｐ偏光の信号光の略半分を反射（残りを透過）するものとする。偏光ビームスプリッタ５８を反射した光ビーム（信号光と参照光）からは再生信号が生成され、偏光ビームスプリッタ５８を透過した光ビーム（信号光）からはサーボ信号が生成される。
【００１８】
偏光ビームスプリッタ５８を反射した光ビーム（信号光と参照光）は、位相差形成部２０（破線で示す）に入射する。位相差形成部２０は、回折格子（無偏光）１２と分割波長板１３と偏光回折格子１４を含んで構成され、入射した光ビームを４つの光ビームに分離するとともに、それぞれの光ビームに含まれる信号光と参照光に対し異なる位相差を与える機能を有する。回折格子１２は光ビームを２つの光ビームに分離し、分割波長板１３は分離された２つの光ビームに位相差を与え、偏光回折格子１４はさらに４つの光ビームに分離する。４つの光ビームは、検出器１０Ａ上に設けられた４つの受光部でそれぞれ別々に検出され、４つの受光部からの検出信号を演算することで再生信号を生成する。位相差形成部２０と検出器１０Ａの詳細は後述する。
【００１９】
一方、偏光ビームスプリッタ５８を透過した光ビーム（信号光）は、複数の領域を有する回折格子１１に入射し、各領域からそれぞれ異なる方向に分離されて出射し、光検出器１０Ｂ上に焦点を結ぶ。光検出器１０Ｂ上には複数の受光部が形成されており、回折格子１１によって分離された各光ビームが照射される。各受光部からは照射された光量に応じて検出信号が出力され、これらの出力を演算してフォーカス誤差信号やトラッキング誤差信号などのサーボ信号が生成される。そして、フォーカス誤差信号により対物レンズ２を搭載したアクチュエータ５を光軸方向に駆動し、フォーカス制御を行う。その際、前記検出器１０Ａの検出信号から安定した再生信号を生成するために、フォーカス誤差信号を用いてコーナーキューブ５３も光軸方向に駆動しても良い。
【００２０】
以下、位相差形成部２０と検出器１０Ａの構成と動作を詳細に説明する。
図２は、位相差形成部２０の構成部品を示す図で、（ａ）は回折格子１２、（ｂ）は分割波長板１３、（ｃ）は偏光回折格子１４である。図中の点線は光ビームの外形を示し、Ｒａｄはディスク半径方向を、Ｔａｎはディスク接線方向を示す。
【００２１】
まず、回折格子（無偏光）１２では入射した光ビームは２つの光ビームに分離される。ここで、回折格子１２の０次回折光、＋１次回折光、−１次回折光の回折効率を、例えば０：１：１とする。ただし回折効率の比はこれに限定されず、１：１：０でも良いし他の比でも良い。なお、光ビームは検出レンズ５７により収束光となっているため、２つのビームは回折により分離されると同時に光ビームの有効径も小さくなる。回折格子１２を出射した２つの光ビーム（＋１次光、−１次光）は、分割波長板１３に入射する。
【００２２】
分割波長板１３は、回折格子１２からの２つの光ビームが分離したところに配置している。分割波長板１３は領域Ａと領域Ｂに２分割されており、２つの光ビーム、＋１次光１３Ａ、−１次光１３Ｂは、領域Ａ、領域Ｂにそれぞれ入射する。領域Ａは、１／２波長板、領域Ｂは１／４波長板で構成する。この分割波長板１３はフォトニック結晶の波長板であっても良いし、領域分割された液晶の波長板であっても良い。さらに、２つの波長板を貼り付けた波長板であっても良い。領域Ａに入射した光ビーム１３Ａは、１／２波長板によって偏光方向を４５度回転させられる。また、領域Ｂに入射した光ビーム１３Ｂは、１／４波長板によって位相差が与えられる。分割波長板１３を透過した２つの光ビームは、偏光回折格子１４に入射する。
【００２３】
偏光回折格子１４には、分割波長板１３を通過した２つの光ビーム１４Ａ、１４Ｂがそれぞれ異なる領域に入射する。これらの光ビーム１４Ａ、１４Ｂには、信号光と参照光とが含まれている。ここで偏光回折格子１４は、特定の偏光、例えばＳ偏光が入射した場合のみ回折作用が起こるとする。そのときの０次回折光、＋１次回折光、−１次回折光の回折効率を例えば０：１：０とする。このため、偏光回折格子１４にＰ偏光とＳ偏光が入射すると、透過光としてＰ偏光が得られ、＋１次光としてＳ偏光が得られる。その結果、各光ビーム１４Ａ、１４Ｂはそれぞれ直交する２つの直線偏光に分離され、全部で４つの光ビームが出射される。その際、各光ビームにおける信号光と参照光の位相差は、０°、９０°、１８０°、２７０°の４通りとなる。４つの光ビームは、光検出器１０Ａに入射する。
【００２４】
図３は、光検出器１０Ａの受光部配置を示す図である。光検出器１０Ａは、４つの受光部ａ、ｂ、ｃ、ｄを有している。偏光回折格子１４によって光ビーム１４Ａから分離された直交する２つの直線偏光１０ａ、１０ｂは、光検出器１０Ａの受光部ａ、ｂに入射する。また、偏光回折格子１４によって光ビーム１４Ｂから分離された直交する２つの直線偏光１０ｃ、１０ｄは、光検出器１０Ａの受光部ｃ、ｄに入射する。その際、偏光回折格子１４を透過したＰ偏光は受光部ａ、ｃに入射し、偏光回折格子１４の＋１次回折光であるＳ偏光は受光部ｂ、ｄに入射する。
【００２５】
ここで、光検出器１０Ａ上の光ビーム１０ａは参照光と信号光の位相差が０°、光ビーム１０ｂは参照光と信号光の位相差が１８０°で干渉する。また、光検出器１０Ａ上の光ビーム１０ｃは参照光と信号光の位相差が９０°、光ビーム１０ｄは参照光と信号光の位相差が２７０°で干渉する。このため、信号光の電界ベクトルをＥｓ、参照光の電界ベクトルをＥｒとすると、光検出器１０Ａ上の受光部ａ、ｂ、ｃ、ｄで得られる信号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは以下の式で示せる。
【００２６】
【数１】
2012174290.tif 000003
【００２７】
ここで（θｓ―θｒ）は、信号光の電界ベクトルＥｓと参照光の電界ベクトルＥｒの位相差を示している。ここでは簡単のために、信号光と参照光はコヒーレントな光としている。ここで、信号Ａと信号Ｂ、信号Ｃと信号Ｄの差動信号を演算すると以下の式に示される。
【００２８】
【数２】
2012174290.tif 000004
【００２９】
ここで、（１）と（２）の２乗和の平方根を演算することで、本実施例の再生信号（ＲＦ）を生成する。
【００３０】
【数３】
2012174290.tif 000005
【００３１】
このような演算を行うことで、再生信号ＲＦは信号光と参照光の位相差（θｓ―θｒ）に関係なく安定した信号を検出することが可能となる。そして、通常の方式で検出した場合の信号光は｜Ｅｓ｜の２乗で示されることから、本実施例による再生信号の増幅率Ａｍは以下の式で示される。
【００３２】
【数４】
2012174290.tif 000006
【００３３】
このように本実施例の増幅率Ａｍは、参照光の電界振幅｜Ｅｒ｜と信号光の電界振幅｜Ｅｓ｜の比のみで決定される。例えば、偏光ビームスプリッタ５２で光ディスクへ向かう光とコーナーキューブ５３へ向かう光が同量であり、多層ディスクの反射率が１％である場合、光検出器１０Ａ上では信号光の光強度に対して参照光の光強度が約１００倍となる。ここで、光強度は電界振幅の２乗で示されるので、再生信号の増幅率Ａｍは、√１００＝１０倍となる。すなわち本実施例の構成により、再生信号を略１０倍に増幅し高Ｓ／Ｎの再生信号を得ることができる。これにより、特に多層光ディスクなどで各記録層の反射率が低い場合や、高速再生で高Ｓ／Ｎ化が要求される場合などに有効となる。
【００３４】
また本実施例の構成では、回折格子１２、分割波長板１３、偏光回折格子１４を組み合わせることで、１つの光検出器１０Ａで再生信号の振幅を増幅する効果が得られる。これより、従来の方式に対し部品数を削減し、光学系を大幅に小型化することが可能となる。
【００３５】
なお、本実施例の構成では、信号光と参照光を含む光ビームをそれらの位相差が異なる４つの光ビームに分離して再生信号を生成したが、分離する光ビームの数はこれに限定されず、位相差の異なる複数の光ビームに分離することで、同様の効果を得ることができる。
【００３６】
次に、本実施例におけるサーボ信号（フォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号）の生成方法について説明する。サーボ信号は、偏光ビームスプリッタ５８を透過した光ビーム（信号光）を回折格子１１で複数に分離し、光検出器１０Ｂで受光する。
【００３７】
図４は、回折格子１１の形状を示す図である。実線は領域の境界線を示し、２点鎖線はレーザ光の光ビームの外形を示し、斜線部は光ディスクのトラックによって回折された０次回折光と±１次回折光との干渉領域（プッシュプルパターン）を示している。回折格子１１は、ディスク上のトラックを回折したディスク回折光の０次回折光のみが入射する領域Ｇｅ、Ｇｆ、Ｇｇ、Ｇｈと、ディスク回折光の０次回折光、±１次光が入射する領域Ｇａｂ、Ｇｃｄと、０次回折光の略中心を含む領域Ｇｉで形成されている。ここで回折格子１１は、０次回折光、＋１次回折光、−１次回折光の回折効率を例えば０：１：１とする。
【００３８】
図５は、光検出器１０Ｂの受光部配置を示す図である。光検出器１０Ｂは、ａｂ１、ａｂ２等で示す複数の受光部を配置しており、図中の黒点は、信号光を示している。回折格子１１の領域と光検出器１０Ｂの各受光部との関係は次のとおりである。回折格子１１の領域Ｇａｂ、Ｇｃｄを回折した＋１次光はそれぞれ、光検出器１０Ｂの受光部ａｂ１、ｃｄ１に入射し、領域Ｇｅ、Ｇｆ、Ｇｇ、Ｇｈを回折した＋１次光はフォーカス誤差信号検出用の受光部ｒｅ、ｓｅ、ｔｇ、ｕｇ、ｔｆ、ｕｆ、ｒｈ、ｓｈに入射する。また、領域Ｇａｂ、Ｇｃｄ、Ｇｅ、Ｇｆ、Ｇｇ、Ｇｈを回折した−１次光はそれぞれ、受光部ａｂ２、ｃｄ２、ｅ２、ｆ２、ｇ２、ｈ２に入射する。
【００３９】
受光部ａｂ１、ｃｄ１、ｒｅ、ｓｅ、ｔｆ、ｕｆ、ｔｇ、ｕｇ、ｒｈ、ｓｈ、ａｂ２、ｃｄ２、ｅ２、ｆ２、ｇ２、ｈ２から得られた信号をＡＢ１、ＣＤ１、ＲＥ、ＳＥ、ＴＦ、ＵＦ、ＴＧ、ＵＧ、ＲＨ、ＳＨ、ＡＢ２、ＣＤ２、Ｅ２、Ｆ２、Ｇ２、Ｈ２とすると、以下の演算によりフォーカス誤差信号（ＦＥＳ）、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）を生成する。
【００４０】
【数５】
2012174290.tif 000007
【００４１】
ここでｋｔは、対物レンズが変位した際にトラッキング誤差信号にＤＣ成分を発生させないようにする係数である。ここで、フォーカス誤差検出方式はナイフエッジ方式であり、本方式は公知であるため説明は省略する。また、式中で信号ＡＢ１、ＣＤ１は信号ＡＢ２、ＣＤ２と同様の成分であることから演算上省略しても良いし、回折格子１１の領域Ｄａｂ、Ｄｃｄの０次回折光、＋１次回折光、−１次回折光の回折効率を、例えば０：１：０として、片側の受光部（受光部ａｂ１、ｃｄ１）で検出しても良い。
【００４２】
以上のように、本実施例の光ピックアップ装置の光学系は、収束光中に回折格子１２、分割波長板１３、偏光回折格子１４からなる位相差形成部２０を配置することで、１つの光検出器１０Ａで再生信号の増幅効果を得ることが可能となり、従来の方式と比較して部品数を削減し、大幅に小型化することが可能となる。これに用いる無偏光の回折格子、分割波長板、偏光回折格子は汎用部品であり、光検出器などの電子部品よりも安価なためコスト面でも非常に有利となる。
【００４３】
上記実施例において、以下のような変形が可能である。
図６は、図１における光学系の変形例を示す図である。この例では、図１の検出レンズ５７を、偏光ビームスプリッタ５８より光検出器１０Ａ、１０Ｂ側に移し、それぞれ検出レンズ１５、６０として配置している。また、検出レンズ１５を回折格子１２の後に配置した構成でも良い。その際、検出レンズ１５、回折格子１２、分割波長板１３、偏光回折格子１４をモジュール化しても良い。さらに、光検出器１０Ａを組み合わせたモジュールとしても良い。
【００４４】
また図７は、図３における光検出器１０Ａの変形例を示す図である。この例では、光検出器１０Ａの受光部ａ、ｂ、ｃ、ｄをそれぞれ４分割し、同じ信号成分である受光部ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１の信号、受光部ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２の信号、受光部ａ３、ｂ３、ｃ３、ｄ３の信号、受光部ａ４、ｂ４、ｃ４、ｄ４の信号の組み合わせで上記演算と同じ演算を行い、再生信号を増幅することができる。この方式では、得られた４つの信号の位相差からトラッキング誤差信号（プッシュプル信号やＤＰＤ信号）を生成することができる。
【００４５】
図１では、参照光の反射素子としてコーナーキューブ５３を用いたが、これに代えてミラーを用いても良い。また、コーナーキューブ５３はアクチュエータ５により駆動しなくとも、本実施例の効果は得られる。
【００４６】
図２に示した回折格子１２と偏光回折格子１４の溝方向はこれに限定されず、回折した光ビームが分割波長板１３、光検出器１０Ａ上で重なり合わなければどの方向でも良い。また、偏光回折格子１４の代わりにウォラストンプリズムなどの偏光分岐素子を用いても同様の効果が得られる。また、回折格子１２、分割波長板１３、偏光回折格子１４を個別に配置せずにモジュール化しても良い。さらに、光検出器１０Ａを組み合わせたモジュールとしても良い。また、分割波長板１３と偏光回折格子１４を一体となるように張り合わせても良いし、同機能を有する１つの光学素子として配置しても良い。
【００４７】
信号出力の観点から信号の飽和を防ぐために、光ディスクに応じて１／２波長板を光軸方向に回転して増幅率Ａｍを変化させても良い。また、それは高倍速記録を実現するためであっても同様である。そのための構成は、例えば液晶による動的な偏光変換素子を用いても良いし、動的に波長板を挿入する構成でも良い。
【００４８】
本実施例において、フォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号の検出方式は限定しない。例えば、検出精度を改善するため、特開２００４−２８１０２６号公報（トラック溝作成時の誤差に伴うトラッキング誤差信号振幅変動の低減）、特開２００８−１３５１５５号公報（異なる種類の光ディスクに対して好適にトラッキング誤差信号を検出）、特開２０１０−６１７５１号公報（多層光ディスクにおいて他層からの迷光の影響を受けず安定したサーボ信号を得る）などに記載の技術を採用しても良い。
【実施例２】
【００４９】
実施例１の光学系では、信号光と参照光を含む光ビームを４つの光ビームに分離して再生信号を生成したが、実施例２では、６つの光ビームに分離して再生信号を生成する構成としている。そのために、実施例１とは、位相差形成部２０（回折格子１２、分割波長板１３、偏光回折格子１４）の光学特性および光検出器１０Ａの受光部配置が異なっている。
【００５０】
本実施例では、偏光ビームスプリッタ５８を反射した光ビームは、回折格子１２により３つの光ビームに分離される。３つの光ビームは、分割波長板１３の３つの領域を透過し、偏光回折格子１４により６つの光ビームに分離される。６つの光ビームは、検出器１０Ａ上に設けられた６つの受光部でそれぞれ別々に検出され、この６つの受光部の検出信号を基に再生信号を生成する。
【００５１】
図８は、本実施例における位相差形成部２０の構成部品を示す図で、（ａ）は回折格子１２、（ｂ）は分割波長板１３、（ｃ）は偏光回折格子１４である。図中の点線は光ビームの外形を示す。
【００５２】
まず、回折格子１２に入射した光ビームは３つの光ビームに分離される。そのために、回折格子１２の０次回折光、＋１次回折光、−１次回折光の回折効率を、例えば１：２：１とする。ただし回折効率の比はこれに限定されず、１：１：１でも良いし他の比でも良い。回折格子１２を出射した３つの光ビーム（０次光、＋１次光、−１次光）は、分割波長板１３に入射する。
【００５３】
分割波長板１３は領域Ａ、領域Ｂ１、領域Ｂ２に３分割されており、３つの光ビーム、０次光１３Ａ、＋１次光１３Ｂ１、−１次光１３Ｂ２は、それぞれ領域Ａ、領域Ｂ１、領域Ｂ２に入射する。領域Ａは、１／２波長板、領域Ｂ１とＢ２は１／４波長板である。領域Ａに入射した光ビーム１３Ａは、１／２波長板によって偏光方向を４５度回転させられる。領域Ｂ１に入射した光ビーム１３Ｂ１は、１／４波長板によって位相差が与えられる。同様に、領域Ｂ２に入射した光ビーム１３Ｂ２は、１／４波長板によって位相差が与えられる。分割波長板１３を透過した３つの光ビームは、偏光回折格子１４に入射する。
【００５４】
偏光回折格子１４には、分割波長板１３からの３つの光ビーム１４Ａ、１４Ｂ１、１４Ｂ２が入射する。これらの光ビーム１４Ａ、１４Ｂ１、１４Ｂ２には、信号光と参照光とが含まれている。ここで偏光回折格子１４は、例えばＳ偏光が入射した場合のみ回折作用が起こるとする。そのときの０次回折光、＋１次回折光、−１次回折光の回折効率を例えば０：１：０とする。このため、偏光回折格子１４にＰ偏光とＳ偏光が入射すると、透過光としてＰ偏光が得られ、＋１次光としてＳ偏光が得られる。その結果、各光ビーム１４Ａ、１４Ｂ１、１４Ｂ２はそれぞれ直交する２つの直線偏光に分離し、全部で６つの光ビームが出射される。その際、各光ビームにおける信号光と参照光の位相差は、０°、９０°、１８０°、２７０°の４通りとなる。６つの光ビームは、光検出器１０Ａに入射する。
【００５５】
図９は、本実施例における光検出器１０Ａの構成を示す図である。光検出器１０Ａは、６つの受光部ａ、ｂ、ｃａ、ｄａ、ｃｂ、ｄｂを有している。偏光回折格子１４によって光ビーム１４Ａから分離された直交する２つの直線偏光１０ａ、１０ｂは、光検出器１０Ａの受光部ａ、ｂに入射する。また、偏光回折格子１４によって光ビーム１４Ｂ１から分離された直交する２つの直線偏光１０ｃａ、１０ｄａは、光検出器１０Ａの受光部ｃａ、ｄａに入射する。また、偏光回折格子１４によって光ビーム１４Ｂ２から分離された直交する２つの直線偏光１０ｃｂ、１０ｄｂは、光検出器１０Ａの受光部ｃｂ、ｄｂに入射する。その際、偏光回折格子１４を透過したＰ偏光は受光部ａ、ｃａ、ｃｂに入射し、偏光回折格子１４の＋１次回折光であるＳ偏光は受光部ｂ、ｄａ、ｄｂに入射する。
【００５６】
ここで、光検出器１０Ａ上の光ビーム１０ａは参照光と信号光の位相差が０°、光ビーム１０ｂは参照光と信号光の位相差が１８０°で干渉する。また、光検出器１０Ａ上の光ビーム１０ｃａ、１０ｃｂは参照光と信号光の位相差が９０°、光ビーム１０ｄａ、１０ｄｂは参照光と信号光の位相差が２７０°で干渉する。このため、信号光の電界ベクトルをＥｓ、参照光の電界ベクトルをＥｒとすると、光検出器１０Ａ上の受光部ａ、ｂ、ｃａ、ｃｂ、ｄａ、ｄｂで得られる信号Ａ、Ｂ、ＣＡ、ＣＢ、ＤＡ、ＤＢは以下の式で示せる。
【００５７】
【数６】
2012174290.tif 000008
【００５８】
ここで（θｓ―θｒ）は、信号光の電界ベクトルＥｓと参照光の電界ベクトルＥｒの位相差を示している。ここで、信号Ａと信号Ｂ、信号（ＣＡ＋ＣＢ）と信号（ＤＡ＋ＤＢ）の差動信号を演算すると以下の式に示される。
【００５９】
【数７】
2012174290.tif 000009
【００６０】
ここで、（３）と（４）の２乗和の平方根を演算することで、本実施例の再生信号（ＲＦ）を生成する。
【００６１】
【数８】
2012174290.tif 000010
【００６２】
このように再生信号ＲＦは実施例１の数式３と同様となり、再生信号の増幅率Ａｍも数式４と同様に与えられる。なお、実施例２の回折格子１２は単純な矩形の回折格子構造であるため、実施例１の回折格子に比べ作り易い特徴がある。
【００６３】
実施例２においても、回折格子１２、分割波長板１３、偏光回折格子１４を組み合わせることで、１つの光検出器１０Ａで再生信号の振幅を増幅する効果が得られる。これより、従来の方式に対し部品数を削減し、光学系を大幅に小型化することが可能となる。
【実施例３】
【００６４】
実施例３の光学系では、信号光と参照光を含む光ビームを６つの光ビームに分離して再生信号を生成するが、実施例２とは、位相差形成部２０（回折格子１２、分割波長板１３、偏光回折格子１４）の光学特性および光検出器１０Ａの受光部配置が異なっている。
【００６５】
本実施例では、偏光ビームスプリッタ５８を反射した光ビームは、回折格子１２により２つの光ビームに分離される。２つの光ビームは、分割波長板１３の２つの領域を透過し、偏光回折格子１４により６つの光ビームに分離される。６つの光ビームは、検出器１０Ａ上に設けられた６つの受光部でそれぞれ別々に検出され、この６つの受光部の検出信号を基に再生信号を生成する。
【００６６】
図１０は、本実施例における位相差形成部２０の構成部品を示す図で、（ａ）は回折格子１２、（ｂ）は分割波長板１３、（ｃ）は偏光回折格子１４である。図中の点線は光ビームの外形を示す。
【００６７】
まず、回折格子１２に入射した光ビームは２つの光ビームに分離される。そのために、回折格子１２の０次回折光、＋１次回折光、−１次回折光の回折効率を、例えば０：１：１とする。ただし回折効率の比はこれに限定されず、１：１：０でも良いし他の比でも良い。回折格子１２を出射した２つの光ビーム（＋１次光、−１次光）は、分割波長板１３に入射する。
【００６８】
分割波長板１３は領域Ａと領域Ｂに２分割されており、２つの光ビーム、＋１次光１３Ａ、−１次光１３Ｂは、領域Ａ、領域Ｂにそれぞれ入射する。領域Ａは、１／２波長板、領域Ｂは１／４波長板である。領域Ａに入射した光ビーム１３Ａは、１／２波長板によって偏光方向を４５度回転させられる。また、領域Ｂに入射した光ビーム１３Ｂは、１／４波長板によって位相差が与えられる。分割波長板１３を透過した２つの光ビームは、偏光回折格子１４に入射する。
【００６９】
偏光回折格子１４には、分割波長板１３からの２つの光ビーム１４Ａ、１４Ｂが入射する。ここで偏光回折格子１４は、例えばＳ偏光が入射した場合のみ回折作用が起こるとする。そのときの０次回折光、＋１次回折光、−１次回折光の回折効率を例えば０：１：１とする。このため、偏光回折格子１４にＰ偏光とＳ偏光が入射すると、透過光としてＰ偏光が得られ、＋１次光及び−１次光としてＳ偏光が得られる。その結果、各光ビーム１４Ａ、１４Ｂはそれぞれ直交する３つの直線偏光に分離し、全部で６つの光ビームが出射される。その際、各光ビームにおける信号光と参照光の位相差は、０°、９０°、１８０°、２７０°の４通りとなる。６つの光ビームは、光検出器１０Ａに入射する。
【００７０】
図１１は、本実施例における光検出器１０Ａの構成を示す図である。光検出器１０Ａは、６つの受光部ａ、ｂａ、ｂｂ、ｃ、ｄａ、ｄｂを有している。
【００７１】
偏光回折格子１４によって光ビーム１４Ａから分離された直交する３つの直線偏光１０ａ、１０ｂａ、１０ｂｂは、光検出器１０Ａの受光部ａ、ｂａ、ｂｂに入射する。また、偏光回折格子１４によって光ビーム１４Ｂから分離された直交する３つの直線偏光１０ｃ、１０ｄａ、１０ｄｂは、光検出器１０Ａの受光部ｃ、ｄａ、ｄｂに入射する。その際、偏光回折格子１４を透過したＰ偏光は受光部ａ、ｃに入射し、偏光回折格子１４の＋１次回折光であるＳ偏光は受光部ｂａ、ｄａに入射し、偏光回折格子１４の−１次回折光であるＳ偏光は受光部ｂｂ、ｄｂに入射する。
【００７２】
ここで、光検出器１０Ａ上の光ビーム１０ａは参照光と信号光の位相差が０°、光ビーム１０ｂａ、１０ｂｂは参照光と信号光の位相差が１８０°で干渉する。また、光検出器１０Ａ上の光ビーム１０ｃは参照光と信号光の位相差が９０°、光ビーム１０ｄａ、１０ｄｂは参照光と信号光の位相差が２７０°で干渉する。このため、信号光の電界ベクトルをＥｓ、参照光の電界ベクトルをＥｒとすると、光検出器１０Ａ上の受光部ａ、ｂａ、ｂｂ、ｃ、ｄａ、ｄｂで得られる信号Ａ、ＢＡ、ＢＢ、Ｃ、ＤＡ、ＤＢは以下の式で示せる。
【００７３】
【数９】
2012174290.tif 000011
【００７４】
ここで（θｓ―θｒ）は、信号光の電界ベクトルＥｓと参照光の電界ベクトルＥｒの位相差を示している。ここで、信号Ａと（ＢＡ＋ＢＢ）、信号Ｃと（ＤＡ＋ＤＢ）の差動信号を演算すると以下の式に示される。
【００７５】
【数１０】
2012174290.tif 000012
【００７６】
ここで、（５）と（６）の２乗和の平方根を演算することで、本実施例の再生信号（ＲＦ）を生成する。
【００７７】
【数１１】
2012174290.tif 000013
【００７８】
このように再生信号ＲＦは実施例１の数式３と同様となり、再生信号の増幅率Ａｍも数式４と同様に与えられる。なお、実施例３の偏光回折格子１４は単純な矩形の回折格子構造であるため、実施例１の偏光回折格子に比べ作り易い特徴がある。
【００７９】
実施例３においても、回折格子１２、分割波長板１３、偏光回折格子１４を組み合わせることで、１つの光検出器１０Ａで再生信号の振幅を増幅する効果が得られる。これより、従来の方式に対し部品数を削減し、光学系を大幅に小型化することが可能となる。
【実施例４】
【００８０】
実施例１では、再生信号とサーボ信号（フォーカス誤差信号／トラッキング誤差信号）を別々の光検出器の検出信号から生成したが、実施例４ではそれらを共通の１つの検出器の検出信号から生成する構成としている。
【００８１】
図１２は、本発明の第４の実施例に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図である。実施例１（図１）とは、偏光ビームスプリッタ５２から光検出器１０までの構成が異なっている。
【００８２】
偏光ビームスプリッタ５２を出射した光ビームは検出レンズ５７を経て位相差形成部２０へ入射する。位相差形成部２０では、回折格子２２により３つの光ビームに分離される。そして３つに分離された光ビームは、分割波長板２３の３つの領域を透過し、偏光回折格子２４により複数の光ビームに分離される。複数の光ビームは、検出器１０上に設けられた複数の受光部でそれぞれ別々に検出される。これらの受光部の検出信号を基に、再生信号及びサーボ信号（フォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号）を生成する。フォーカス誤差信号により対物レンズ２を搭載したアクチュエータ５を光軸方向に駆動し、フォーカス制御を行う。その際、前記検出器１０の検出信号から安定した再生信号を生成するために、フォーカス誤差信号を用いてコーナーキューブ５３も光軸方向に駆動しても良い。
【００８３】
以下、位相差形成部２０と検出器１０の構成と動作を詳細に説明する。
図１３は、位相差形成部２０の構成部品を示す図で、（ａ）は回折格子２２、（ｂ）は分割波長板２３、（ｃ）は偏光回折格子２４である。また図中の点線は光ビームの外形を示す。
【００８４】
まず、回折格子２２に入射した光ビームは３つの光ビームに分離される。そのために、回折格子２２の０次回折光、＋１次回折光、−１次回折光の回折効率を、例えば１：１：１とする。ただし回折効率の比はこれに限定されず、他の比でも良い。また、回折格子２２はホログラム素子となっており、回折される±１次光にはそれぞれ反対方向のデフォーカス収差が与えられる。回折格子２２を出射した３つの光ビーム（０次光、＋１次光、−１次光）は、分割波長板２３に入射する。
【００８５】
分割波長板２３は領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃに分割されており、３つの光ビーム、＋１次光２３Ａ、−１次光２３Ｂ、０次光２３Ｃは、それぞれ領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃに入射する。領域Ａは１／２波長板、領域Ｂは１／４波長板、領域Ｃは１／２波長板となっている。領域Ａに入射した光ビーム２３Ａは、１／２波長板によって偏光方向を４５度回転させられる。領域Ｂに入射した光ビーム２３Ｂは、１／４波長板によって位相差が与えられる。領域Ｃに入射した光ビーム２３Ｃは、１／２波長板によって偏光方向を９０度回転させられ、信号光がＳ偏光、参照光がＰ偏光となる。分割波長板２３を透過した３つの光ビームは、偏光回折格子２４に入射する。
【００８６】
偏光回折格子２４は、回折格子領域ＧＡ、ＧＢ、ＧＣに分割されている。このうち領域ＧＣは、ディスク上のトラックを回折したディスク回折光の０次回折光のみが入射する領域Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈ（領域Ｘ）と、ディスク回折光の０次回折光、±１次光が入射する領域Ｄａｂ、Ｄｃｄ（領域Ｙ）と、０次回折光の略中心を含む領域Ｄｉ（領域Ｚ）で形成されている。各領域ＧＡ、ＧＢ、ＧＣには、それぞれ分割波長板２３の領域Ａ、Ｂ、Ｃから出射された光ビーム２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃが入射する。偏光回折格子２４は、例えばＳ偏光が入射した場合のみ回折作用が起こるとする。そのとき、領域ＧＡ、ＧＢの０次回折光、＋１次回折光、−１次回折光の回折効率を０：１：０とし、領域ＧＣの０次回折光、＋１次回折光、−１次回折光の回折効率を０：１：１とする。このため、領域ＧＡ、ＧＢではＰ偏光とＳ偏光が入射すると、透過光としてＰ偏光が得られ、＋１次光としてＳ偏光が得られるため、直交する２つの直線偏光に分離する。領域ＧＣの各領域では、直交する直線偏光に分離される。偏光回折格子２４で分離された各光ビームは、光検出器１０に入射する。
【００８７】
図１４は、本実施例における光検出器１０の受光部配置を示す図である。図中の黒点および斜線領域は、信号光を示している。
【００８８】
再生信号検出用の受光部ａ、ｂ、ｃ、ｄには、偏光回折格子２４の領域ＧＡ、ＧＢから出射された光ビーム１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが入射する。領域ＧＡから出射された光ビームのうち、透過成分（Ｐ偏光）１０ａは受光部ａに、＋１次回折光（Ｓ偏光）１０ｂは受光部ｂに入射する。領域ＧＢから出射された光ビームのうち、透過成分（Ｐ偏光）１０ｃは受光部ｃに、＋１次回折光（Ｓ偏光）１０ｄは受光部ｄに入射する。これらの光ビーム１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、回折格子２２で与えられたデフォーカス収差の影響で受光面上でぼけている。
【００８９】
その他のサーボ信号検出用の受光部には、偏光回折格子２４の領域ＧＣから出射された光ビームが入射する。フォーカス誤差信号検出用の受光部ｒｅ、ｓｅ、ｔｆ、ｕｆ、ｔｇ、ｕｇ、ｒｈ、ｓｈには、偏光回折格子２４の領域Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈを回折した＋１次光が入射する。トラッキング誤差信号検出用の受光部ａｂ１、ｃｄ１には、偏光回折格子２４の領域Ｄａｂ、Ｄｃｄを回折した＋１次光が入射し、トラッキング誤差信号検出用の受光部ａｂ２、ｃｄ２には、領域Ｄａｂ、Ｄｃｄを回折した−１次光が入射する。トラッキング誤差信号検出用の受光部ｅ２、ｆ２、ｇ２、ｈ２には、領域Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈを回折した−１次光が入射する。
【００９０】
各受光部ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ａｂ１、ｃｄ１、ｒｅ、ｓｅ、ｔｆ、ｕｆ、ｔｇ、ｕｇ、ｒｈ、ｓｈ、ａｂ２、ｃｄ２、ｅ２、ｆ２、ｇ２、ｈ２から得られた信号をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、ＡＢ１、ＣＤ１、ＲＥ、ＳＥ、ＴＦ、ＵＦ、ＴＧ、ＵＧ、ＲＨ、ＳＨ、ＡＢ２、ＣＤ２、Ｅ２、Ｆ２、Ｇ２、Ｈ２とすると、以下の演算によりフォーカス誤差信号（ＦＥＳ）、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）、再生信号（ＲＦ）を生成する。
【００９１】
【数１２】
2012174290.tif 000014
【００９２】
ここでｋｔは、対物レンズが変位した際にトラッキング誤差信号にＤＣ成分を発生させないようにする係数である。ここで、フォーカス誤差検出方式はナイフエッジ方式であり、本方式は公知であるため説明は省略する。また、式中で信号ＡＢ１、ＣＤ１は信号ＡＢ２、ＣＤ２と同様の成分であることから演算上省略しても良いし、偏光回折格子２４の領域Ｄａｂ、Ｄｃｄの０次回折光、＋１次回折光、−１次回折光の回折効率を、例えば０：０：１として、片側の受光部（受光部ａｂ２、ｃｄ２）で検出しても良い。
【００９３】
ここで、本実施例で得られる再生信号（ＲＦ）は、実施例１の数式３と等しく、同じ信号増幅効果が得られる。また、サーボ信号（ＦＥＳ、ＴＥＳ）についても実施例１の数式５と同じ結果が得られる。本実施例では、収束光中に回折格子２２、分割波長板２３、偏光回折格子２４を配置し、分割波長板２３、偏光回折格子２４を３分割することで、１つの光検出器の検出信号から再生信号とサーボ信号の両方を得ることが可能となり、従来の方式に対し、大幅に小型化することが可能となる。
【００９４】
なお、本実施例は回折格子２２により３つの光ビームに分離し、回折格子２２から回折した２つの光ビームを再生信号用とし、回折格子２２から回折した１つの光ビームをサーボ信号用としたことが特徴となっている。このため、本実施例に１つの光ビームを用いたトラッキング誤差信号検出方式を組み合わせても同じ効果が得られる。また、往路に回折格子を配置し、３ビームでのＤＰＰ方式を使っても同様の効果が得られる。
【００９５】
本実施例では、受光部ａ、ｂ、ｃ、ｄ上で信号光と参照光の位置ずれに強くする目的で、回折格子２２によりデフォーカス収差を与えた。これは、調整ずれによって信号光と参照光の光軸ずれが発生してしまうと収束位置が一致しないため、受光部上でぼかした方がより干渉領域を増やすことができるからである。このため、ディスク上でぼかす方法はデフォーカス収差だけには限定されず、他の収差を与えても良いし、物理的にデフォーカスを加えても良い。さらに、デフォーカス収差を偏光回折格子２４で与える構成でも良い。
【００９６】
本実施例では再生信号を４つの受光部にて検出したが、これには限定されず、例えば偏光回折格子２４の領域ＧＡ、ＧＢの０次回折光、＋１次回折光、−１次回折光の回折効率を０：１：１として、それに対応した受光部を配置して再生信号を検出しても良い。
【００９７】
また、偏光回折格子２４の領域ＧＣを参照光が透過する構成で説明を行ったが、不要な光ビームが入射しないよう、偏光回折格子２４から光検出器１０の間に分割偏光子を配置し、領域ＧＣの参照光成分を遮光しても良い。なお、分割偏光子にはフォトニック結晶などを用いることができる。
【実施例５】
【００９８】
実施例４では、再生信号とサーボ信号（フォーカス誤差信号／トラッキング誤差信号）を共通の１つの検出器の検出信号から生成する構成としたが、実施例５では、さらに位相差形成部２０の光学特性の一部を変更するとともに、非点収差を与える検出レンズを追加する構成とした。
【００９９】
図１５は、本発明の第５の実施例に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図である。実施例４（図１２）とは、位相差形成部２０から光検出器１０までの構成が異なっている。
【０１００】
偏光ビームスプリッタ５２を出射した光ビームは検出レンズ５７を経て位相差形成部２０へ入射する。位相差形成部２０では、回折格子２２により３つの光ビームに分離され、３つの光ビームは分割波長板２３の３つの領域を透過し、偏光回折格子２４により複数の光ビームに分離される。その後、追加した検出レンズ６１により所定のビームにのみ非点収差が与えられ、光検出器１０上に設けられた複数の受光部でそれぞれ別々に検出される。これらの受光部の検出信号を基に、再生信号及びサーボ信号（フォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号）を生成する。
【０１０１】
ここで、位相差形成部２０（回折格子２２、分割波長板２３、偏光回折格子２４）は、実施例４（図１３）と同様の形状であるが、光学特性が一部異なっている。
【０１０２】
まず、回折格子２２に入射した光ビームは３つの光ビームに分割される。ここで回折格子２２の０次回折光、＋１次回折光、−１次回折光の回折効率を、例えば１：１：１とする。回折格子２２を回折した３つの光ビームは、分割波長板２３に入射する。
【０１０３】
分割波長板２３は領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃに分割されており、領域Ａは１／２波長板、領域Ｂは１／４波長板、領域Ｃは１／２波長板となっている。領域Ａに入射した光ビーム２３Ａは、１／２波長板によって偏光方向を４５度回転させられる。領域Ｂに入射した光ビーム２３Ｂは、１／４波長板によって位相差が与えられる。領域Ｃに入射した光ビーム２３Ｃは、１／２波長板によって、偏光方向を所定角度回転させられる。ここでは、信号光のＳ偏光と参照光のＰ偏光が１：１となっているとする。分割波長板２３を透過した３つの光ビームは、偏光回折格子２４に入射する。
【０１０４】
偏光回折格子２４は、回折格子領域ＧＡ、ＧＢ、ＧＣに分割されている。領域ＧＣは、入射するディスク回折光の種類（０次光、±１次光）により領域がさらに分割されている。偏光回折格子２４は、例えばＳ偏光が入射した場合のみ回折作用が起こるとし、そのときの各領域ＧＡ、ＧＢ、ＧＣの０次回折光、＋１次回折光、−１次回折光の回折効率を０：１：０とする。このため、各領域ＧＡ、ＧＢ、ＧＣにＰ偏光とＳ偏光が入射すると、透過光としてＰ偏光が得られ、＋１次光としてＳ偏光が得られるため、直交する２つの直線偏光に分離する。偏光回折格子２４で分離された各光ビームは、検出レンズ６１に入射する。
【０１０５】
検出レンズ６１はその中央部がレンズ領域となっており、透過した光ビームに非点収差を与える。また、検出レンズ６１の外周部は平行平板領域となっている。
【０１０６】
図１６は、本実施例における光検出器１０の受光部配置を示す図である。図中の黒点および斜線領域は、信号光を示している。
【０１０７】
再生信号検出用の受光部ａ、ｂ、ｃ、ｄには、偏光回折格子２４の領域ＧＡ、ＧＢから出射された光ビーム１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが、検出レンズ６１の平行平板領域を透過し入射する。領域ＧＡから出射された光ビームのうち、透過成分（Ｐ偏光）１０ａは受光部ａに、＋１次回折光（Ｓ偏光）１０ｂは受光部ｂに入射する。領域ＧＢから出射された光ビームのうち、透過成分（Ｐ偏光）１０ｃは受光部ｃに、＋１次回折光（Ｓ偏光）１０ｄは受光部ｄに入射する。これらの光ビーム１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、回折格子２２で与えられたデフォーカス収差の影響で受光面上でぼけている。
【０１０８】
その他のサーボ信号検出用の受光部には、偏光回折格子２４の領域ＧＣ内の各領域から出射された光ビームが、検出レンズ６１を介して入射する。その際、Ｐ偏光成分は検出レンズ６１のレンズ領域にて非点収差が与えられ、フォーカス誤差信号検出用の受光部ｉａ〜ｉｄに入射する。また、Ｓ偏光成分は検出レンズ６１の平行平板領域を透過し、トラッキング誤差信号検出用の受光部ａｂ１、ｃｄ１、ｅ１、ｆ１、ｇ１、ｈ１に入射する。そのうち、領域ＧＣ内の領域Ｄａｂ、Ｄｃｄを回折した＋１次光は、受光部ａｂ１、ｃｄ１に入射し、領域Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈを回折した＋１次光は、受光部ｅ１、ｆ１、ｇ１、ｈ１に入射する。
【０１０９】
各受光部ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｉａ、ｉｂ、ｉｃ、ｉｄ、ａｂ１、ｃｄ１、ｅ１、ｆ１、ｇ１、ｈ１から得られた信号をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、ＩＡ、ＩＢ、ＩＣ、ＩＤ、ＡＢ１、ＣＤ１、Ｅ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１とすると、以下の演算によりフォーカス誤差信号（ＦＥＳ）、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）、再生信号（ＲＦ）を生成する。
【０１１０】
【数１３】
2012174290.tif 000015
【０１１１】
ここでｋｔは、対物レンズが変位した際にトラッキング誤差信号にＤＣ成分を発生させないようにする係数である。ここで、フォーカス誤差検出方式は非点収差方式としているが、本方式は公知であるため説明は省略する。
【０１１２】
ここで、本実施例で得られる再生信号（ＲＦ）は、実施例１の数式３と等しく、同じ信号増幅効果が得られる。本実施例においても、収束光中に回折格子２２、分割波長板２３、偏光回折格子２４を配置し、分割波長板２３、偏光回折格子２４を３分割することで、１つの光検出器の検出信号から再生信号とサーボ信号の両方を得ることが可能となり、従来の方式に対し、大幅に小型化することが可能となる。なお、本実施例では回折格子領域ＧＡの回折光、ＧＢの回折光、領域ＧＣの＋１次回折光は平行平板を透過したがこれには限定されず、例えば回折格子がホログラム素子となっており、検出レンズ６１で発生する非点収差を抑制するようにホログラム素子により非点収差を発生させても良い。
【実施例６】
【０１１３】
実施例６では、前記した各実施例１〜実施例５による光ピックアップ装置１７０を搭載した光ディスク装置について説明する。
【０１１４】
図１７は、第６の実施例に係る光ディスク装置の概略構成を示す図である。光ピックアップ装置１７０は、前記の各実施例１〜５のいずれかの構成を有する。光ピックアップ装置１７０には、光ディスク１００のＲａｄ方向に沿って駆動できる機構が設けられており、アクセス制御回路１７２からのアクセス制御信号に応じて位置制御される。
【０１１５】
レーザ点灯回路１７７は、光ピックアップ装置１７０内の半導体レーザに所定のレーザ駆動電流を供給し、半導体レーザからは記録または再生に応じて所定の光量でレーザ光が出射される。なお、レーザ点灯回路１７７は光ピックアップ装置１７０内に組み込むこともできる。
【０１１６】
情報再生時には、光ピックアップ装置１７０内の光検出器１０から出力された信号は、サーボ信号生成回路１７４および情報信号再生回路１７５に送られる。サーボ信号生成回路１７４では、光検出器１０からの検出信号に基づいてフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号ならびにチルト制御信号などのサーボ信号を生成し、これを基にアクチュエータ駆動回路１７３を経て光ピックアップ装置１７０内のアクチュエータを駆動して、対物レンズの位置制御を行う。情報信号再生回路１７５では、光検出器１０からの検出信号に基づいて、光ディスク１００に記録されている情報の再生信号を生成する。
【０１１７】
情報記録時には、情報信号記録回路１７８はコントロール回路１７６から受けた情報に基づき記録制御信号を生成し、レーザ点灯回路１７７を制御して、光ディスク１００へ所望の情報を書き込む。
【０１１８】
前記サーボ信号生成回路１７４および情報信号再生回路１７５で得られた信号の一部は、コントロール回路１７６に送られる。コントロール回路１７６にはスピンドルモータ駆動回路１７１、アクセス制御回路１７２、サーボ信号生成回路１７４、レーザ点灯回路１７７などが接続され、光ディスク１００を回転させるスピンドルモータ１８０の回転制御、アクセス方向およびアクセス位置の制御、対物レンズのサーボ制御、光ピックアップ装置１７０内の半導体レーザ発光光量の制御などが行われる。
【０１１９】
なお、上記構成において情報信号記録回路１７８を削除すれば、情報再生機能のみを有する光ディスク装置とすることができる。
【０１２０】
本実施例の光ディスク装置では、前記した各実施例１〜５による光ピックアップ装置を搭載しているので、再生信号のＳ／Ｎを向上させるとともに、光ピックアップ装置および光ディスク装置の小型化を図ることができる。
【０１２１】
以上、本発明による様々な実施例を説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【０１２２】
２：対物レンズ、５：アクチュエータ、７：１／２波長板、８，５６：１／４波長板、１０，１０Ａ，１０Ｂ：光検出器、１１，１２，２２：回折格子、１３，２３：分割波長板、１４，２４：偏光回折格子、１５，５７，６０，６１：検出レンズ、２０：位相差形成部、５０：半導体レーザ、５１：コリメートレンズ、５２，５８：偏光ビームスプリッタ、５３：コーナーキューブ、５５：立ち上げミラー、１７０：光ピックアップ装置、１７１：スピンドルモータ駆動回路、１７２：アクセス制御回路、１７３：アクチュエータ駆動回路、１７４：サーボ信号生成回路、１７５：情報信号再生回路、１７６：コントロール回路、１７７：レーザ点灯回路、１７８：情報記録回路、１８０：スピンドルモータ。
【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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