(57)【要約】      （修正有）【課題】２波長マルチレーザ光源を用いたＤＶＤ／ＣＤ互換光ピックアップ装置を含む光ピックアップ装置において、簡素な１ビーム光学系構成で部品コストを低減し、安定なサーボ信号およびＲＦ信号を生成する。【解決手段】光ピックアップ装置は、レーザ光源と、対物レンズと、光ディスクの情報層を反射した光束を分割する光分割素子と、情報層で反射した光束を受光する複数の受光素子を備えた光検出器とを備え、光分割素子は、少なくとも光束を０次光と±１次回折光に分割するとともに、±１次回折光に共役なデフォーカス収差を与え、光検出器は、０次光を受光する第１の受光面と、±１次回折光のうちどちらか一方の光束を受光する第２の受光面の、少なくとも２つの光束を受光する受光面を配置し、第１および第２の受光面でスポットサイズディテクション方式によってフォーカス誤差信号を検出し、第１の受光面でトラッキング誤差信号を検出する。【選択図】図１
2013004112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源と、
前記レーザ光源を出射した光束を光ディスクの情報層に集光する対物レンズと、
前記光ディスクの情報層を反射した光束が進行する復路光路中に配置される、光束を分割する光分割素子と、
前記光ディスクの情報層を反射した光束を受光する複数の受光面を備えた光検出器と、を備えた光ピックアップ装置において、
前記光分割素子は、少なくとも光束を０次光と±１次回折光に分割するとともに、前記±１次回折光に互いに共役なデフォーカス収差を与え、
前記光検出器は、前記０次光を受光する第１の受光面と、前記±１次回折光うちどちらか一方の光束を受光する第２の受光面との、少なくとも２つの光束を受光する受光面を配置し、
第１および第２の受光面で、スポットサイズディテクション方式によってフォーカス誤差信号を検出し、
第１の受光面で、トラッキング誤差信号を検出する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に記載の光ピックアップ装置であって、
前記光検出器の前記第１および第２の受光面は、前記０次光の光束径と、前記±１次回折光のうちどちらか一方の光束径とが略同じ大きさとなる位置に配置する
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光ピックアップ装置であって、
前記光検出器の前記第１と第２の受光面は、前記光ディスクのトラック方向に相当する方向に略垂直な方向の分割線により少なくとも３分割される
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４】
請求項１に記載の光ピックアップ装置であって、
前記光検出器の前記第１の受光面は、前記光ディスクのトラック方向に相当する方向の分割線により少なくとも２分割される
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５】
請求項１に記載の光ピックアップ装置であって、
前記光分割素子は、所定のパターンを持つ不等間隔曲線状の格子溝が形成されたホログラフィック回折格子である
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項６】
請求項５に記載の光ピックアップ装置であって、
前記ホログラフィック回折格子で回折される回折光の回折方向は、前記光ディスクのトラック方向に相当する方向に略垂直な方向である
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項７】
請求項１に記載の光ピックアップ装置であって、
前記光分割素子は、光束を少なくとも光束を０次光と±１次回折光に分岐するとともに前記±１次回折光に互いに共役なデフォーカス収差を与えるホログラフィック面と、
光束の所定の方向のみ屈折力を与えるシリンドリカル面との、２つの面を備える
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項８】
少なくとも互いに独立した光束を出射する第１のレーザ光源および第２のレーザ光源を共通の筐体に格納したレーザ光源ユニットと、
前記第１のレーザ光源を出射した第１の光束および前記第２のレーザ光源を出射した第２の光束を光ディスクの情報層に集光する対物レンズと、
前記光ディスクの情報層を反射した光束が進行する復路光路中に配置される、光束を分割する光分割素子と、
前記光ディスクの情報層を反射した光束を受光する複数の受光面を備えた光検出器と、を備えた光ピックアップ装置において、
前記光分割素子は、少なくとも光束を０次光と±１次回折光に分割するとともに、前記±１次回折光に互いに共役なデフォーカス収差を与え、
前記光検出器は、前記第１の光束の０次光を受光する第１の受光面と、前記第１の光束の±１次回折光のうちどちらか一方の光束を受光する第２の受光面と、前記第２の光束の０次光を受光する第３の受光面と、前記第２の光束の±１次回折光のうちどちらか一方の光束を受光する第４の受光面の、少なくとも４つの光束を受光する受光面を配置し、
第１および第２の受光面または第３および第４の受光面で、スポットサイズディテクション方式によってフォーカス誤差信号を検出し、
第１の受光面または第３の受光面で、トラッキング誤差信号を検出する
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項９】
請求項８に記載の光ピックアップ装置であって、
前記光検出器の前記第１および第２の受光面または前記第３および第４の受光面は、前記０次光の光束径と、前記±１次回折光のうちどちらか一方の光束径とが略同じ大きさとなる位置に配置する
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の光ピックアップ装置であって、
前記光検出器の前記第１乃至第４の受光面は、前記光ディスクのトラック方向に相当する方向に略垂直な方向の分割線により少なくとも３分割される
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１１】
請求項８に記載の光ピックアップ装置であって、
前記光検出器の前記第１と第３の受光面は、前記光ディスクのトラック方向に相当する方向の分割線により少なくとも２分割される
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１２】
請求項８に記載の光ピックアップ装置であって、
前記光分割素子は、所定のパターンを持つ不等間隔曲線状の格子溝が形成されたホログラフィック回折格子である
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の光ピックアップ装置であって、
前記ホログラフィック回折格子で回折される回折光の回折方向は、前記光ディスクのトラック方向に相当する方向に略垂直な方向である
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１４】
請求項８に記載の光ピックアップ装置であって、
前記光分割素子は、光束を少なくとも光束を０次光と±１次回折光に分岐するとともに前記±１次回折光に互いに共役なデフォーカス収差を与えるホログラフィック面と、
光束の所定の方向のみ屈折力を与えるシリンドリカル面との、２つの面を備える
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１４のいずれかに記載の光ピックアップ装置と、
前記光ピックアップ装置の前記レーザ光源を駆動するためのレーザ点灯回路と、
前記光ピックアップ装置の前記光検出器が生成した検出信号に基づき前記光学的情報記録媒体に対してサーボ信号を生成するためのサーボ信号生成回路と、
前記光ピックアップ装置の前記光検出器が生成した検出信号に基づき前記光学的情報記録媒体に記録された情報信号を再生するための情報信号再生回路と、
前記レーザ点灯回路、前記サーボ信号生成回路、前記情報信号再生回路を含む前記光ディスク装置の構成要素を制御するコントロール回路と、
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、光ピックアップ装置およびそれを搭載した光ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術に関する背景技術として、例えば特開２００３−２７２２１８号公報（特許文献１）、または特開２００３−１８７４６９号公報（特許文献２）がある。
【０００３】
特許文献１には、「保護層の厚さおよび情報の記録密度が異なり且つ記録再生に用いるレーザ光の波長が異なる２種類の光記録媒体（例えばＣＤとＤＶＤ）に記録された信号を、２つのレーザ光発光部を１つのパッケージに組み込んだ２波長光源および対物レンズを含めて各波長で共通の光学系を用いて、安定かつ良好に再生できるようにする。」とあり、解決手段として「２波長レーザ光源１１から放射されたレーザ光を光記録媒体１ａ，１ｂの情報記録面に集光して読み取りスポットを形成する対物レンズ１６は、正のパワーを有するレンズと同心円輪帯状のホログラムとを有しており、各光記録媒体１ａ，１ｂの保護層の厚みで生ずる球面収差を補正する。センサレンズ１７によって光検出器１８の各受光部１８ａ，１８ｂに各ディスク１ａ，１ｂからの読み出し光の合焦するように共役調整をするとともに、読み出し光に非点収差を付与する。焦点誤差検出には非点収差法を用いる。」と記載されている。
また、特許文献２には、「ＳＳＤ方式でフォーカスエラー信号を得る光ピックアップ装置において、対称性の良いＳ字信号を検出できるようにし、動作の安定化を図る。」とあり、解決手段として「光記録媒体にレーザ光を照射すると共に、少なくとも光記録媒体からの反射光を回折素子を介して受光素子部に導き、上記回折素子によって発生した回折光を用いたスポットサイズディテクション法によってフォーカスエラー信号検出を行う光ピックアップ装置において、上記受光素子部の位置が、上記回折素子を透過した０次光の焦点位置から、上記回折素子側へオフセットさせた位置に設定されているようにする。」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２７２２１８号公報
【特許文献２】特開２００３−１８７４６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、例えばＣＤとＤＶＤのような互いに波長の異なる規格の光学的情報記録媒体（以下、光ディスクと記す。）を記録再生するとき、光ディスク装置に搭載された光ピックアップ装置は、ＣＤ用半導体レーザとＤＶＤ用半導体レーザを共通の筐体に格納した２波長マルチレーザ光源をレーザ光源に用いている。２波長マルチレーザ光源を用いると、レーザ光源の配置スペースを半分にできる、２波長合成用のプリズムを削除できる、レンズや光検出器などの光学部品を共用化できるなど、小型化や低コスト化の面で有利となる。
【０００６】
従来、２波長マルチレーザ光源を用いたＤＶＤ／ＣＤ互換光ピックアップ装置は、例えば特許文献１のように３ビーム光学系を用いるのが一般的である。３ビーム光学系では、レーザ光源を出射した光束を往路回折格子で３つの光束に分離して光ディスクの情報層上に集光し、情報層を反射した３つの光束を非点収差方式で検出することにより、サーボ信号であるフォーカス誤差信号（ＦＥＳ：Ｆｏｃｕｓｉｎｇ  Ｅｒｒｏｒ  Ｓｉｇｎａｌ）やトラッキング誤差信号（ＴＥＳ：Ｔｒａｃｋｉｎｇ  Ｅｒｒｏｒ  Ｓｉｇｎａｌ）、または再生信号であるＲＦ信号（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を生成する。
【０００７】
しかしながら、３ビーム光学系は光ディスクの情報層に集光する３つの光束の配置方向を光ディスクのトラック方向に対して非常に高い精度で取り付ける必要がある。２波長マルチレーザ光源を使用する場合、２つレーザが単一の筐体に格納されているために各光束で調整を行うことは困難である。また、非点収差方式は光ディスクの情報層に集光した光束に対してトラックピッチの大きい光ディスクに対して、位置ずれなどの外乱が生じたときにフォーカス誤差信号にプッシュプルが漏れ込み、制御が不安定になるという課題がある。
【０００８】
この問題を解決する方法として、光ディスクの情報層上に１つの光束を集光し、その反射光束を用いてサーボ信号やＲＦ信号を生成する、いわゆる１ビーム光学系がある。１ビーム光学系であれば、光ディスクの情報層に集光する光束は１つであるため、光ディスクのトラック方向に対する取り付け精度は不要となり、調整が容易である。また、１ビーム光学系でフォーカス誤差信号を検出する方式として、例えば特許文献２のようにスポットサイズディテクション方式（以下、ＳＳＤ方式と略す。）がある。ＳＳＤ方式であれば、位置ずれなどの外乱に対しても、フォーカス誤差信号へのプッシュプルの漏れ込みをキャンセルすることができる。
【０００９】
しかしながら、特許文献２のようなＳＳＤ方式の場合、復路の回折素子で回折した３つの光束を受光面で受光する必要がある。光検出器上の光束サイズが異なり、かつサイズの大きい光束を受光するため、光検出器が大きくなることが懸念される。ＤＶＤ／ＣＤ互換光ピックアップ装置をさらに低コスト化するためには、現行よりも部品点数を低減することだけでなく、光学部品サイズを小型化すること必要であるが、非点収差方式よりも部品コストが高くなってしまうことが課題となる。
【００１０】
このような状況に鑑み、本発明は２波長マルチレーザ光源を用いたＤＶＤ／ＣＤ互換光ピックアップ装置を含む光ピックアップ装置において、簡素な１ビーム光学系構成で部品コストを低減するとともに、安定なサーボ信号およびＲＦ信号を生成することが可能な光ピックアップ装置およびそれを搭載した光ディスク装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的は、その一例として特許請求の範囲に記載する構成により達成できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、２波長マルチレーザ光源を用いたＤＶＤ／ＣＤ互換光ピックアップ装置を含む光ピックアップ装置において、簡素な１ビーム光学系構成で部品コストを低減するとともに、安定なサーボ信号およびＲＦ信号を生成することが可能な光ピックアップ装置およびそれを搭載した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】
【００１３】
【図１】実施例１における光ピックアップ装置の光学系を示した図である。
【図２】実施例１におけるホログラフィック回折格子の光束の斜視図である。
【図３】実施例１におけるホログラフィック回折格子を、光束入射方向から見た概略平面図である。
【図４】実施例１におけるホログラフィック回折格子を回折した光束が光検出器に入射する様子を、Ｔａｎ方向から見た概略平面図である。
【図５】実施例１におけるホログラフィック回折格子を、Ｒａｄ方向から見た概略平面図である。
【図６】実施例１における光検出器の受光面構成を示した図である。
【図７】実施例１における光検出器の受光面に入射する光束を示した図である。
【図８】実施例１におけるホログラフィック回折格子を回折した光束が光検出器に入射する別の構成を、Ｔａｎ方向から見た概略平面図である。
【図９】実施例１におけるホログラフィック回折格子の別の構成を、Ｒａｄ方向から見た概略平面図である。
【図１０】実施例１における光検出器の別の受光面構成を示した図である。
【図１１】実施例２における光ピックアップ装置の光学系を示した図である。
【図１２】実施例２におけるホログラフィック回折格子の光束の斜視図である。
【図１３】実施例２におけるホログラフィック回折格子を、光束入射方向から見た概略平面図である。
【図１４】実施例２における光ホログラフィック回折格子を回折した光束が光検出器に入射する様子を、Ｔａｎ方向から見た概略平面図である。
【図１５】実施例２におけるホログラフィック回折格子を、Ｒａｄ方向から見た概略平面図である。
【図１６】実施例２における光検出器の受光面構成を示した図である。
【図１７】実施例２における光検出器の受光面に入射するＤＶＤ光束を示した図である。
【図１８】実施例２における光検出器の受光面に入射するＣＤ光束を示した図である。
【図１９】実施例２における光ホログラフィック回折格子を回折した光束が光検出器に入射する別の構成を、Ｔａｎ方向から見た概略平面図である。
【図２０】実施例２におけるホログラフィック回折格子の別の構成を、Ｒａｄ方向から見た概略平面図である。
【図２１】実施例２における光検出器の別の受光面構成を示した図である。
【図２２】実施例３における光ピックアップ装置を搭載した光学的情報再生装置または光学的情報記録再生装置の概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明を適用した光ピックアップ装置および光ディスク装置の実施形態の一例について、以下図面を用いて説明する。なお、各図において、同じ作用を示す構成要素には同じ符号を用いている。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明の実施例１に係る光ピックアップ装置の光学系を示している。
【００１６】
レーザ光源１０は、所定の波長の光束１００を発散光で出射する。光束１００は実線で記す。半導体レーザは直線偏光の光束を出射するのが一般的であり、レーザ光源１０からも直線偏光の光束を出射することを想定する。
【００１７】
レーザ光源１０から出射された光束１００は、ビームスプリッタミラー（以下、ＢＳミラーと略す。）１１を反射する。ＢＳミラーとは、所定の方向の直線偏光を透過し、その方向と直交する方向の直線偏光を反射するように偏光を制御することが可能なミラーである。
【００１８】
一部の光束はＢＳミラー１１を反射し、残りの光束はＢＳミラー１１を透過し、フロントモニタ１２に入射する。一般的に光ディスクの記録再生動作の精度を良くするためには、光ディスクに照射される光束の光量を所望の値に制御することが必須となる。フロントモニタ１２はレーザ光源１０からの光量変化を制御回路にフィードバックすることにより、光束の光量を制御することを可能とする。なお、簡略化のために図１にはフロントモニタ１２に入射する光束を図示していない。
【００１９】
ＢＳミラー１１を反射した光束は、コリメートレンズ１３に入射し光軸と略平行な光束となる。コリメートレンズ１３を透過した光束は、１／４波長板１４を透過、立ち上げミラー１５を反射後、アクチュエータ（図示せず）に搭載された対物レンズ１６を透過して、光ディスク１７の情報層上に集光される。往路光路中に光を分割する素子はないため、情報層に入射する光束は１つ、すなわち１ビームである。
【００２０】
光ディスクの情報層上より反射した光束は、対物レンズ１６、立ち上げミラー１５、１／４波長板１４、コリメートレンズ１３を透過し、ＢＳミラー１１に入射する。このとき、光束は１／４波長板１４を２回通過したために、往路のときと直交する方向の直線偏光となっている。従って、光束の一部はＢＳミラー１１を透過する。ＢＳミラー１１を透過した光束は、ホログラフィック回折格子１８を通り、光検出器１９上に集光する。
【００２１】
ホログラフィック回折格子１８は、光束を複数に分割する素子である。詳細は図２以降にて述べる。
【００２２】
光検出器１９は、光束を受光できるような受光面構成となっており、受光面に照射された光量に従ってフォーカス誤差信号やトラッキング誤差信号、ＲＦ信号などが生成される。詳細は図６以降にて述べる。
【００２３】
図２は、本発明のホログラフィック回折格子１８の斜視図を示したものである。光束１００は、図中の矢印のようにホログラフィック回折格子１８に入射する。ホログラフィック回折格子１８の入射面２０はホログラフィック面となっており、所定のパターンを持つ不等間隔曲線状の格子溝が形成されている。また、出射面２１はシリンドリカル面となっており、光束の所定の方向のみ屈折力を与える。このように、ホログラフィック回折格子１８は、ホログラフィック面２０とシリンドリカル面２１の２面を、それぞれ入射面、出射面に備えている。
【００２４】
図３は、本発明のホログラフィック回折格子１８を、光束入射方向から見た概略平面図を示したものである。実線の円は光束１００の外形を示している。ホログラフィック面２０は複数の領域には分割されておらず、入射した光束を少なくとも光束を０次光と±１次回折光に分岐するとともに±１次回折光に共役なデフォーカス収差を与える。
【００２５】
図４は、本発明のホログラフィック回折格子１８を回折した光束が光検出器１９に入射する様子について、光ディスクのトラック方向に相当する方向、つまり光ディスク接線方向（以下、Ｔａｎ方向と略す。）から見た概略平面図を示したものである。本発明のホログラフィック面２０によって、入射光束はそのまま透過する０次光１００と、回折しながら０次光よりも奥に集光するようなデフォーカスを与えられた＋１次回折光１０１と、回折しながら０次光よりも手前に集光するようなデフォーカスを与えられた−１次回折光１０２とに分割される。
【００２６】
また、ホログラフィック回折格子１８の回折効率は、レーザ光源１０の所定の波長に対して、例えば０次光：＋１次回折光：−１次回折光＝７：１：１〜１１：１：１となるような格子溝深さとなっている。
【００２７】
また、光検出器１９は、０次光１００と＋１次回折光１０１の光検出器１９上でのスポット径が略同じとなるように、０次光１００が集光した後の位置に配置される。これは、０次光１００と＋１次回折光１０１を用いて、フォーカス誤差信号の生成にスポットサイズディテクション方式（以下、ＳＳＤ方式と略す。）を使用するためである。ＳＳＤ方式とは、デフォーカスに対する受光面上のスポットの大きさを制御することで、フォーカス誤差信号を生成する方式である。ＳＳＤ方式は公知の技術であるため、これ以上の説明は省略する。本実施例では、このＳＳＤ方式を用いることで、光検出器１９の受光面サイズを小さくし、光検出器コストを低減することを特徴としている。詳細については後述する。
【００２８】
図５は、本発明のホログラフィック回折格子１８について、光ディスクのトラック方向に略垂直な方向、つまり光ディスク半径方向（以下、Ｒａｄ方向と略す。）から見た概略平面図を示したものである。図のようにシリンドリカル面２１は、Ｔａｎ方向に沿った方向の光束についてのみ、屈折力を与えて発散するような形状となっている。これは、ＢＳミラー１１を通ることによって発生した非点収差を、コストアップしないで効果的に除去するためである。光束を往路と復路で分割するビームスプリッタは、図１に示した平板のＢＳミラー１１以外にも、例えば偏光ビームスプリッタプリズム（以下、ＰＢＳと略す。）といった四角形プリズムを使用することも可能である。しかし、ＰＢＳは非点収差などの波面収差を発生しないメリットがある一方で、ＢＳミラーよりも部品コストが高いために、低コスト化のためにはプリズムではなく平板のＢＳミラーを用いることが必要となる。
【００２９】
ところが、ＢＳミラーを用いて、非点収差を除去する素子を別に設けると、部品点数が１つ増えるので、増えた部品のコストがかかる、部品搭載の時間がかかる、といった別の課題が発生する。
【００３０】
本実施例は、復路に配置したホログラフィック回折格子１８にシリンドリカル面２１を設けることで、１つの部品で回折格子と非点収差除去の２つの機能を備えていることが特徴である。このため、部品コストが高くなることもなく、また部品搭載時間が増加することもなく、所望の光束を光検出器１９に入射させることが可能である。
【００３１】
図６は、図１における光検出器１９の受光面構成の一例である。光検出器１９は、ホログラフィック回折格子１８によって回折した光束を受光する複数の受光面を形成している。受光面はＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６、Ｄ１３、Ｄ１４、Ｄ１５、まで、計９面ある。図中の左右方向がＲａｄ方向、上下方向がＴａｎ方向である。
【００３２】
図７は、光束が光検出器１９に入射するときの受光位置を示す。光検出器１９上に入射する０次光１００、＋１次回折光１０１、−１次回折光１０２については、それぞれ斜線でハッチングし実線で囲んだ領域で示す。
【００３３】
０次光１００は光検出器１９の手前で集光し、光検出器１９上ではデフォーカスして所定の光束径で受光面Ｄ１〜Ｄ６に入射する。
【００３４】
＋１次回折光１０１は光検出器１９の奥で集光するため、光検出器１９上ではデフォーカスして所定の光束径で受光面Ｄ１３〜Ｄ１５に入射する。
【００３５】
−１次回折光１０２は光検出器１９上で大きくデフォーカスして入射する。このため、受光する場合受光面のサイズが大きくなり信号ノイズが大きくなる問題が発生する。また、光検出器サイズの増加となって、部品コストの観点からも不利となる。よって、光束入射位置に受光面を配置せず、不要光として扱う。
【００３６】
光検出器１９の受光面Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６、Ｄ１３、Ｄ１４、Ｄ１５でそれぞれ検出される信号を、順に、信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５とする、これら各受光面に入射した信号光を用いて、サーボ信号や再生信号等を生成することができる。
【００３７】
フォーカス誤差信号の検出には、前述したようにＳＳＤ方式を使用する。本実施例の場合、０次光１００は光検出器１９の手前に集光するように、そして＋１次回折光１０１は光検出器１９の奥で集光するように、デフォーカスおよび光検出器位置を調整する。そして、光検出器１９上において、２つの光束は略同じスポットサイズとなるように調整する。これにより、ある方向にデフォーカスすると、０次光１００はより小さなスポットに、＋１次回折光１０１はより大きなスポットになり、反対方向にデフォーカスすると、０次光１００はより大きなスポットに、＋１次回折光１０１はより小さなスポットになる。これを利用して、信号Ｓ１からＳ６とＳ１３からＳ１５より数１に示す演算式でフォーカス誤差信号（ＦＥＳ）を生成する。
【００３８】
（数１）
ＦＥＳ＝（Ｓ１＋Ｓ４＋Ｓ３＋Ｓ６＋Ｓ１４）−（Ｓ２＋Ｓ５＋Ｓ１３＋Ｓ１５）
本実施例の光検出器１９は、１つの入射光束をＲａｄ方向に略平行な分割線によって少なくとも３分割される。この構成により、安定なＳＳＤ方式によるＦＥＳを検出することが可能となっている。数１のＦＥＳ演算より、ＦＥＳの光量ずれはＲａｄ方向に略平行な分割線に依存する。そのため、光検出器１９がＲａｄ方向に位置ずれした場合、ＦＥＳのアンバランスは生じない。よって、光検出器１９のＲａｄ方向ずれに強い構成である。また、光検出器１９がＲａｄ方向に位置ずれした場合も、光量ずれがＦＥＳの差動をとる両方の信号で同じだけ生じるため、光検出器１９のＴａｎ方向ずれにも強い構成である。また、波長変動した場合、＋１次回折光は回折方向に光束は変位するという特性があるが、本実施例は、図４に示すように回折光の回折方向はＲａｄ方向である。そのため光束はＲａｄ方向に略平行に変位するので、分割線の影響を受けずＦＥＳも安定する。また、プッシュプル成分は図７の入射光束の左右方向に発生するため、ＦＥＳへのプッシュプル成分の漏れ込みもキャンセルすることができる構成となっている。
【００３９】
トラッキング誤差信号の検出には、例えば１ビームディファレンシャルプッシュプル方式（以下、ＤＰＰ方式と略す。）を使用する。
【００４０】
ＤＰＰ方式とは、レンズシフトをしたときにオフセットが発生しないようにプッシュプル信号を生成する方法である。プッシュプル成分を含んだ信号のみでは、対物レンズがＲａｄ方向に対物レンズ変位、すなわちレンズシフトしたときに、光量アンバランスが生じて直流成分のオフセットが発生し、不安定なトラッキング誤差信号となってしまう。そこで、オフセット成分含んだ信号を用いて、オフセットをキャンセルする演算を行うことにより、安定なトラッキング誤差信号を得ることができる。ＤＰＰ方式を１ビームで行うことを１ビームＤＰＰ方式と呼ぶ。なお、１ビームＤＰＰ方式は公知の技術であるため、これ以上の説明は省略する。
【００４１】
本発明では、ホログラフィック回折格子１８を透過した０次光を用いて、１ビームＤＰＰ方式にてトラッキング誤差信号を検出する。＋１次回折光を用いた場合、回折した光束のために波長変動やホログラフィック回折格子１８の位置ずれによって受光面上のスポットが変位する。これにより、安定なトラッキング誤差信号を検出することができなくなる。一方、０次光はホログラフィック回折格子１８を透過した光束なので、レーザ光源の熱による波長変動やホログラフィック回折格子１８の位置ずれによる影響が小さい。従って、安定したトラッキング誤差信号を検出することができる。
【００４２】
以上より、０次光から得た信号Ｓ１からＳ６より、数２に示す演算式でトラッキング誤差信号（ＴＥＳ）を生成する。なお、プッシュプル成分を含んだ信号をメインプッシュプル（以下、ＭＰＰと略す。）信号とし、ＭＰＰ信号のオフセット成分をキャンセルする信号をオフセットキャンセル（以下、ＯＣと略す。）信号とする。
【００４３】
（数２）
ＭＰＰ＝（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３）−（Ｓ４＋Ｓ５＋Ｓ６）
ＯＣ＝（Ｓ１＋Ｓ３）−（Ｓ４＋Ｓ６）
ＴＥＳ＝ＭＰＰ−ｋ１・ＯＣ
数２のｋ１は、対物レンズがレンズシフトした際に、ＴＥＳの式中第１項の信号に含まれるオフセット成分と、式中第２項の信号に含まれるオフセット成分とを補正するための係数である。このような演算を行うことによって、対物レンズがレンズシフトした際であってもオフセットのない安定したトラッキング誤差信号を生成することが可能である。
【００４４】
また、別のトラッキング誤差信号検出方式として、ディファレンシャルフェイズディテクション方式（以下、ＤＰＤ方式と略す。）を使用することも可能である。ＤＰＤ方式とは、ピット通過時に生じる位相差を利用してトラッキング誤差信号を生成する方式である。光ディスクのピット列上で光束が、ピット列の中心より右側を通過するときと、ピット列の中心より左側を通過するときでは、反射光の対角成分の強度分布変化は時間的にずれが生じる。この変化を利用し、反射光の対角成分から得られる信号の位相を比較して、位相ずれを検出することでトラッキング誤差信号を検出する。ＤＰＤ方式は公知の技術であるため、これ以上の説明は省略する。
【００４５】
本実施例では、ホログラフィック回折格子１８を透過した０次光が入射した受光面から得た信号のうち、Ｓ１、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ６を用いて数３に示す演算式でＤＰＤ方式によってトラッキング誤差信号（ＴＥＳ）を生成する。
【００４６】
（数３）
ＴＥＳ＝φ［Ｓ１、Ｓ４、Ｓ３、Ｓ６］
ここでφ［Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄ］とは、例えば、ＳａとＳｂの位相差信号と、ＳｃとＳｄの位相差信号との差動を求めて得た信号である。
【００４７】
また、数４に示す演算式のように０次光で得られた信号でＲＦ信号を生成する。
【００４８】
（数４）
ＲＦ＝Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４＋Ｓ５＋Ｓ６
このように、本実施例の光検出器１９の受光面構成は、０次光と＋１次回折光の合計２つの光束のみを用いて、安定なサーボ信号およびＲＦ信号を生成することができる。
【００４９】
さて、本実施例の構成は、所定の波長の光束に対して、ホログラフィック回折格子１８を透過した０次光と、回折した＋１次回折光の２つ光束を光検出器の受光面に受光して、０次光と＋１次回折光を用いてＳＳＤ方式によってフォーカス誤差信号を生成し、０次光を用いてトラッキング誤差信号を生成することを特徴としている。
【００５０】
従来のＳＳＤ方式は、ホログラフィック回折格子を用いる場合、例えば特許文献２のように、ホログラフィック回折格子を回折した＋１次回折光と−１次回折光がデフォーカスした位置に受光面を配置し、＋１次回折光と−１次回折光にてフォーカス誤差信号を生成する構成が一般的である。
【００５１】
このとき、＋１次回折光または−１次回折光でトラッキング誤差信号を生成する場合、ＳＳＤを生成する分割線とは略垂直方向の分割線が必要となるが、波長変動によって光束の位置ずれが生じてしまい、トラッキング誤差信号の性能が劣化する課題がある。０次光をデフォーカスした状態で受光面を配置して、０次光でトラッキング誤差信号を生成する場合も、０次光と＋１次回折光と−１次回折光の３つの光束を受光する受光面が必要となり、光束のサイズが大きくなるほど、光検出器が大きくなってしまう。その結果、部品コストが高くなる課題がある。
【００５２】
本構成は０次光と＋１次回折光でＳＳＤ方式によってフォーカス誤差信号を生成しているので、従来と同様の性能のフォーカス誤差信号を得られるとともに、０次光を用いてトラッキング誤差信号を生成するので、波長変動による光束の位置ずれという課題も生じない。さらに、−１次回折光を必要としない構成であるため、光検出器の小型化に有利であり、部品コストも安くすることが可能である。
【００５３】
また、例えば特許文献１に記載しているような非点収差方式を用いた３ビーム光学系では、０次光と±１次回折光の合計３つの光束を用いている。そのため、３つの光束を受光するような受光面構成が必要となる。一方、本実施例の光検出器１９は２つの光束を受光するような受光面構成となっており、３つの場合と比べて光検出器サイズを小さくすることができる。従って、本実施例の光検出器１９の受光面構成は光検出器１９の小型化を実現できる構成ため、部品コストを低減することが可能である。
また、本実施例の光学系構成は、３ビーム光学系に対して部品点数を減らすことができ、かつ回折格子の調整精度を緩和することができるという特徴をもつ。３ビーム光学系は、光ディスクの情報層に集光する３つの光束の配置方向を光ディスクのトラック方向に対して非常に高い精度で取り付ける必要があるため、往路回折格子の回転調整を精密に行うことが求められる。また、往路回折格子が複数に分割している場合、分割線ずれに対して信号性能の劣化が見られるため、面内調整も精密に行うことが求められる。さらに、フォーカス誤差信号検出に非点収差方式を用いているため、復路に所望の方向の非点収差を与える、例えば検出レンズを配置する必要がある。
【００５４】
一方、本光学系構成は、往路中に光束を分割する素子を持たないため、光ディスク上での精密調整は不要となる。また、復路のホログラフィック回折格子１８が位置ずれした場合も、光検出器を調整することによって信号劣化を改善できる。つまり、ホログラフィック回折格子１８の搭載精度は、往路回折格子と比較して緩和することが可能である。
【００５５】
さらに、３ビーム光学系では往路回折格子と復路検出レンズの２つ以上の光学素子が必要であるが、本光学系は往路に回折格子がないため、復路にホログラフィック面２０とシリンドリカル面２１を設けたホログラフィック回折格子１つを配置することで性能を確保できるため、部品点数も１つに低減することが可能である。
【００５６】
以上のように、図１のような光学系で、図２から図５のようなホログラフィック回折格子１８を備え、図６から図７のような光検出器１９を設けることで、光ピックアップ装置において、簡素な１ビーム光学系構成で部品コストを低減するとともに、安定なサーボ信号およびＲＦ信号を生成することができる。
【００５７】
なお、ホログラフィック回折格子１８を回折した光束と光検出器１９の位置の関係は、図４に限定されないことは言うまでもない。例えば図８のように、＋１次回折光１０１に０次光よりも手前に集光するようなデフォーカスを与えて、光検出器１９は０次光１００が集光する前の位置に配置してもよい。安定したＳＳＤ方式によるフォーカス誤差信号を生成できる構成であれば構わない。
【００５８】
また、ホログラフィック回折格子１８の回折効率は、例えば０次光：＋１次回折光：−１次回折光＝７：１：１〜１１：１：１となると記載したが、これには限定されないことは言うまでもない。例えば、０次光：＋１次回折光：−１次回折光＝１：１：０のように格子溝を制御し、不要光として扱う−１次回折光の光量を小さくして、受光面で受光する０次光と＋１次回折光の光量を大きくしても何ら構わない。
【００５９】
また、ホログラフィック回折格子１８のホログラフィック面２０とシリンドリカル面２１は、図５に限定されないことは言うまでもない。図９のように、入射面をシリンドリカル面２１に、出射面をホログラフィック面２０にしてもよい。非点収差の除去とデフォーカス収差を与えた回折を実現できれば何ら構わない。
【００６０】
また、光検出器１９の受光面構成は、図１０のように０次光受光面を６分割ではなく８分割にしても構わない。このとき、ＤＰＤ方式によるトラッキング誤差信号は、信号Ｓ１からＳ６および受光面Ｄ１９、Ｄ２０で検出される信号Ｓ１９、Ｓ２０を用いて、数５に示す演算式で生成する。
【００６１】
（数５）
ＴＥＳ＝φ［（Ｓ１＋Ｓ２）、（Ｓ４＋Ｓ５）、（Ｓ３＋Ｓ１９）、（Ｓ６＋Ｓ２１）］
数５のような演算式にすることで、入射全光束を４分割した信号でＤＰＤ信号を生成できるため、安定したＤＰＤ信号を実現することが可能である。
【実施例２】
【００６２】
本実施例では、ＣＤとＤＶＤについて説明するが、実施例に記載の記録方式には限定されず、他の記録方式であっても何ら構わない。
【００６３】
図１１は、本発明の実施例１に係る光ピックアップ装置の光学系を示している。
【００６４】
２波長マルチレーザ光源３０は、例えば波長略６６０ｎｍの光束を出射するＤＶＤ用半導体レーザ光源３０ａと、波長略７８５ｎｍの光束を出射するＣＤ用半導体レーザ光源３０ｂを備える。
【００６５】
ＤＶＤを記録再生する場合は、ＤＶＤ用半導体レーザ光源３０ａからＤＶＤ光束３００ａを発散光で出射し、ＣＤを記録再生する場合は、ＣＤ用半導体レーザ光源３０ｂからＣＤ光束３００ｂを発散光で出射する。
なお、ＤＶＤ光束３００ａを実線で、ＣＤ光束３００ｂを点線で、それぞれ記す。
半導体レーザは直線偏光の光束を出射するのが一般的であり、２波長マルチレーザ光源３０からも直線偏光の光束を出射することを想定する。
【００６６】
また、ＤＶＤ用半導体レーザ光源３０ａとＣＤ用半導体レーザ光源３０ｂは、図１１に示すように発光点間隔がＴａだけ離れた位置にそれぞれ配置されているとする。
【００６７】
２波長マルチレーザ光源３０から出射された光束３００ａもしくは３００ｂは、ビームスプリッタミラー（以下、ＢＳミラーと略す。）１１を反射する。ＢＳミラーとは、所定の方向の直線偏光を透過し、その方向と直交する方向の直線偏光を反射するように偏光を制御することが可能なミラーである。
【００６８】
一部の光束はＢＳミラー１１を反射し、残りの光束はＢＳミラー１１を透過し、フロントモニタ１２に入射する。一般的に光ディスクの記録再生動作の精度を良くするためには、光ディスクに照射される光束の光量を所望の値に制御することが必須となる。フロントモニタ１２は２波長マルチレーザ光源３０からの光量変化を制御回路にフィードバックすることにより、光束の光量を制御することを可能とする。なお、簡略化のために図１１にはフロントモニタ１２に入射する光束を図示していない。
【００６９】
ＢＳミラー１１を反射した光束は、コリメートレンズ１３に入射し光軸と略平行な光束となる。コリメートレンズ１３を透過した光束は、１／４波長板１４を透過、立ち上げミラー１５を反射後、アクチュエータ（図示せず）に搭載された対物レンズ１６を透過して、光ディスク１７の情報層上に集光される。往路光路中に光を分割する素子はないため、情報層に入射する光束は１つ、すなわち１ビームである。
【００７０】
光ディスクの情報層上より反射した光束は、対物レンズ１６、立ち上げミラー１５、１／４波長板１４、コリメートレンズ１３を透過し、ＢＳミラー１１に入射する。このとき、光束は１／４波長板１４を２回通過したために、往路のときと直交する方向の直線偏光となっている。従って、光束の一部はＢＳミラー１１を透過する。ＢＳミラー１１を透過した光束は、ホログラフィック回折格子１８を通り、光検出器１９上に集光する。
【００７１】
ホログラフィック回折格子１８は、光束を複数に分割する素子である。詳細は図１２以降にて述べる。
【００７２】
光検出器１９は、光束を受光できるような受光面構成となっており、受光面に照射された光量に従ってフォーカス誤差信号やトラッキング誤差信号、ＲＦ信号などが生成される。詳細は図１６以降にて述べる。
【００７３】
なお、ＤＶＤ用半導体レーザ光源３０ａからのＤＶＤ光束３００ａの光束中心が光学部品の中心を通るように描かれているが、これに限定されるものではない。ＣＤ光束３００ｂの光束中心が光学部品の中心を通ってもよく、またＤＶＤ光束３００ａの光束中心とＣＤ光束３００ｂの光束中心の間に光学部品の中心があっても何ら構わない。
【００７４】
図１２は、本発明のホログラフィック回折格子１８の斜視図を示したものである。ＤＶＤ光束３００ａまたはＣＤ光束３００ｂは、図中の矢印のようにホログラフィック回折格子１８に入射する。ホログラフィック回折格子１８の入射面２０はホログラフィック面となっており、所定のパターンを持つ不等間隔曲線状の格子溝が形成されている。また、出射面２１はシリンドリカル面となっており、光束の所定の方向のみ屈折力を与える。このように、ホログラフィック回折格子１８は、ホログラフィック面２０とシリンドリカル面２１の２面を、それぞれ入射面、出射面に備えている。
【００７５】
図１３は、本発明のホログラフィック回折格子１８を、光束入射方向から見た概略平面図を示したものである。実線の円はＤＶＤ光束３００ａの外形を示しており、点線の円はＣＤ光束３００ｂの外形を示している。ホログラフィック面２０は複数の領域には分割されておらず、入射した光束を少なくとも光束を０次光と±１次回折光に分岐するとともに±１次回折光に共役なデフォーカス収差を与える。本実施例において、ＤＶＤ用半導体レーザ光源３０ａとＣＤ用半導体レーザ光源３０ｂは、光ディスクのトラック方向に略垂直な方向、つまり光ディスク半径方向（以下、Ｒａｄ方向と略す。）にＴａだけ離れているため、ホログラフィック回折格子１８上でも、ＤＶＤ光束３００ａの光束中心とＣＤ光束３００ｂの光束中心は、Ｒａｄ方向に沿った方向に所定の距離乖離している。光ディスクのトラック方向に相当する方向、つまり光ディスク接線方向（以下、Ｔａｎ方向と略す。）の乖離はない。
【００７６】
図１４は、本発明のホログラフィック回折格子１８を回折した光束が光検出器１９に入射する様子について、Ｔａｎ方向から見た概略平面図を示したものである。ここでは、ＤＶＤ光束３００ａが入射したときの様子を説明する。本発明のホログラフィック面２０によって、入射光束はそのまま透過する０次光３００ａと、回折しながら０次光よりも奥に集光するようなデフォーカスを与えられた＋１次回折光３０１ａと、回折しながら０次光よりも手前に集光するようなデフォーカスを与えられた−１次回折光３０２ａとに分割される。
【００７７】
また、ホログラフィック回折格子１８の回折効率は、例えば６６０ｎｍのＤＶＤ波長に対して、０次光：＋１次回折光：−１次回折光＝７：１：１〜１１：１：１となるような格子溝深さとなっている。
【００７８】
また、光検出器１９は、０次光３００ａと＋１次回折光３０１ａの光検出器１９上でのスポット径が略同じとなるように、０次光３００ａが集光した後の位置に配置される。これは、０次光３００ａと＋１次回折光３０１ａを用いて、フォーカス誤差信号の生成にスポットサイズディテクション方式（以下、ＳＳＤ方式と略す。）を使用するためである。ＳＳＤ方式とは、デフォーカスに対する受光面上のスポットの大きさを制御することで、フォーカス誤差信号を生成する方式である。ＳＳＤ方式は公知の技術であるため、これ以上の説明は省略する。本実施例では、このＳＳＤ方式を用いることで、光検出器１９の受光面サイズを小さくし、光検出器コストを低減することを特徴としている。詳細については後述する。
【００７９】
なお、ＣＤ光束３００ｂが入射したときもＤＶＤ光束３００ａが入射したときと同様の現象となることは言うまでもない。
【００８０】
図１５は、本発明のホログラフィック回折格子１８について、Ｒａｄ方向から見た概略平面図を示したものである。図のようにシリンドリカル面２１は、Ｔａｎ方向に沿った方向の光束についてのみ、屈折力を与えて発散するような形状となっている。これは、ＢＳミラー１１を通ることによって発生した非点収差を、コストアップしないで効果的に除去するためである。光束を往路と復路で分割するビームスプリッタは、図１１に示した平板のＢＳミラー１１以外にも、例えば偏光ビームスプリッタプリズム（以下、ＰＢＳと略す。）といった四角形プリズムを使用することも可能である。しかし、ＰＢＳは非点収差などの波面収差を発生しないメリットがある一方で、ＢＳミラーよりも部品コストが高いために、低コスト化のためにはプリズムではなく平板のＢＳミラーを用いることが必要となる。
【００８１】
ところが、ＢＳミラーを用いて、非点収差を除去する素子を別に設けると、部品点数が１つ増えるので、増えた部品のコストがかかる、部品搭載の時間がかかる、といった別の課題が発生する。
【００８２】
本実施例は、復路に配置したホログラフィック回折格子１８にシリンドリカル面２１を設けることで、１つの部品で回折格子と非点収差除去の２つの機能を備えていることが特徴である。このため、部品コストが高くなることもなく、また部品搭載時間が増加することもなく、所望の光束を光検出器１９に入射させることが可能である。
【００８３】
図１６は、図１１における光検出器１９の受光面構成の一例である。光検出器１９は、ホログラフィック回折格子１８によって回折した光束を受光する複数の受光面を形成している。受光面はＤ１からＤ１８まで、計１８面ある。図中の左右方向がＲａｄ方向、上下方向がＴａｎ方向である。
【００８４】
図１７は、ＤＶＤ光束が光検出器１９に入射するときの受光位置を示す。光検出器１９上に入射する０次光３００ａ、＋１次回折光３０１ａ、−１次回折光３０２ａについては、それぞれ斜線でハッチングし実線で囲んだ領域で示す。
【００８５】
０次光３００ａは光検出器１９の手前で集光し、光検出器１９上ではデフォーカスして所定の光束径で受光面Ｄ１〜Ｄ６に入射する。
【００８６】
＋１次回折光３０１ａは光検出器１９の奥で集光するため、光検出器１９上ではデフォーカスして所定の光束径で受光面Ｄ１３〜Ｄ１５に入射する。
【００８７】
−１次回折光３０２ａは光検出器１９上で大きくデフォーカスして入射する。このため、受光する場合受光面のサイズが大きくなり信号ノイズが大きくなる問題が発生する。また、光検出器サイズの増加となって、部品コストの観点からも不利となる。よって、光束入射位置に受光面を配置せず、不要光として扱う。
【００８８】
図１８は、ＣＤ光束が光検出器１９に入射するときの受光位置を示す。光検出器１９上に入射するＣＤ０次光３００ｂ、ＣＤ＋１次回折光３０１ｂ、−１次回折光３０２ｂについては、それぞれ斜線でハッチングし点線で囲んだ領域で示す。
【００８９】
０次光３００ｂは光検出器１９の手前で集光し、光検出器１９上ではデフォーカスして所定の光束径で受光面Ｄ７〜Ｄ１２に入射する。
【００９０】
＋１次回折光３０１ｂは光検出器１９の奥で集光するため、光検出器１９上ではデフォーカスして所定の光束径で受光面Ｄ１６〜Ｄ１８に入射する。
【００９１】
−１次回折光３０２ｂは光検出器１９上で大きくデフォーカスして入射する。このため、受光する場合受光面のサイズが大きくなり信号ノイズが大きくなる問題が発生する。また、光検出器サイズの増加となって、部品コストの観点からも不利となる。よって、光束入射位置に受光面を配置せず、不要光として扱う。
【００９２】
光検出器１９の受光面Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６、Ｄ７、Ｄ８、Ｄ９、Ｄ１０、Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ１３、Ｄ１４、Ｄ１５、Ｄ１６、Ｄ１７、Ｄ１８でそれぞれ検出される信号を、順に、信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８、Ｓ９、Ｓ１０、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１６、Ｓ１７、Ｓ１８とする、これら各受光面に入射した信号光を用いて、サーボ信号や再生信号等を生成することができる。
【００９３】
フォーカス誤差信号の検出には、前述したようにＳＳＤ方式を使用する。本実施例の場合、０次光３００ａは光検出器１９の手前に集光するように、そして＋１次回折光３０１ａは光検出器１９の奥で集光するように、デフォーカスおよび光検出器位置を調整する。そして、光検出器１９上において、２つの光束は略同じスポットサイズとなるように調整する。これにより、ある方向にデフォーカスすると、０次光３００ａはより小さなスポットに、＋１次回折光３０１ａはより大きなスポットになり、反対方向にデフォーカスすると、０次光３００ａはより大きなスポットに、＋１次回折光３０１ａはより小さなスポットになる。これを利用して、信号Ｓ１からＳ１８より数６に示す演算式でフォーカス誤差信号（ＦＥＳ）を生成する。
【００９４】
（数６）
ＤＶＤ＿ＦＥＳ＝（Ｓ１＋Ｓ４＋Ｓ３＋Ｓ６＋Ｓ１４）−（Ｓ２＋Ｓ５＋Ｓ１３＋Ｓ１５）
ＣＤ＿ＦＥＳ＝（Ｓ７＋Ｓ１０＋Ｓ９＋Ｓ１２＋Ｓ１７）−（Ｓ８＋Ｓ１１＋Ｓ１６＋Ｓ１８）
本実施例の光検出器１９は、１つの入射光束をＲａｄ方向に略平行な分割線によって少なくとも３分割される。この構成により、安定なＳＳＤ方式によるＦＥＳを検出することが可能となっている。数６のＦＥＳ演算より、ＦＥＳの光量ずれはＲａｄ方向に略平行な分割線に依存する。そのため、光検出器１９がＲａｄ方向に位置ずれした場合、ＦＥＳのアンバランスは生じない。よって、光検出器１９のＲａｄ方向ずれに強い構成である。また、光検出器１９がＲａｄ方向に位置ずれした場合も、光量ずれがＦＥＳの差動をとる両方の信号で同じだけ生じるため、光検出器１９のＴａｎ方向ずれにも強い構成である。また、波長変動した場合、＋１次回折光は回折方向に光束は変位するという特性があるが、本実施例は、図１４に示すように回折光の回折方向はＲａｄ方向である。そのため光束はＲａｄ方向に略平行に変位するので、分割線の影響を受けずＦＥＳも安定する。また、プッシュプル成分は図１７および図１８中の入射光束の左右方向に発生するため、ＦＥＳへのプッシュプル成分の漏れ込みもキャンセルすることができる構成となっている。
【００９５】
トラッキング誤差信号の検出には、例えば１ビームディファレンシャルプッシュプル方式（以下、ＤＰＰ方式と略す。）を使用する。
【００９６】
ＤＰＰ方式とは、レンズシフトをしたときにオフセットが発生しないようにプッシュプル信号を生成する方法である。プッシュプル成分を含んだ信号のみでは、対物レンズがＲａｄ方向に対物レンズ変位、すなわちレンズシフトしたときに、光量アンバランスが生じて直流成分のオフセットが発生し、不安定なトラッキング誤差信号となってしまう。そこで、オフセット成分含んだ信号を用いて、オフセットをキャンセルする演算を行うことにより、安定なトラッキング誤差信号を得ることができる。ＤＰＰ方式を１ビームで行うことを１ビームＤＰＰ方式と呼ぶ。なお、１ビームＤＰＰ方式は公知の技術であるため、これ以上の説明は省略する。
【００９７】
本発明では、ホログラフィック回折格子１８を透過した０次光を用いて、１ビームＤＰＰ方式にてトラッキング誤差信号を検出する。＋１次回折光を用いた場合、回折した光束のために波長変動やホログラフィック回折格子１８の位置ずれによって受光面上のスポットが変位する。これにより、安定なトラッキング誤差信号を検出することができなくなる。一方、０次光はホログラフィック回折格子１８を透過した光束なので、レーザ光源の熱による波長変動やホログラフィック回折格子１８の位置ずれによる影響が小さい。従って、安定したトラッキング誤差信号を検出することができる。
【００９８】
以上より、０次光から得た信号Ｓ１からＳ１２より、数７に示す演算式でＤＶＤとＣＤのトラッキング誤差信号（ＴＥＳ）を生成する。なお、プッシュプル成分を含んだ信号をメインプッシュプル（以下、ＭＰＰと略す。）信号とし、ＭＰＰ信号のオフセット成分をキャンセルする信号をオフセットキャンセル（以下、ＯＣと略す。）信号とする。
【００９９】
（数７）
ＤＶＤ＿ＭＰＰ＝（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３）−（Ｓ４＋Ｓ５＋Ｓ６）
ＣＤ＿ＭＰＰ＝（Ｓ７＋Ｓ８＋Ｓ９）−（Ｓ１０＋Ｓ１１＋Ｓ１２）
ＤＶＤ＿ＯＣ＝（Ｓ１＋Ｓ３）−（Ｓ４＋Ｓ６）
ＣＤ＿ＯＣ＝（Ｓ７＋Ｓ９）−（Ｓ１０＋Ｓ１２）
ＤＶＤ＿ＴＥＳ＝ＤＶＤ＿ＭＰＰ−ｋ１・ＤＶＤ＿ＯＣ
ＣＤ＿ＴＥＳ＝ＣＤ＿ＭＰＰ−ｋ２・ＣＤ＿ＯＣ
数７のｋ１およびｋ２は、対物レンズがレンズシフトした際に、ＴＥＳの式中第１項の信号に含まれるオフセット成分と、式中第２項の信号に含まれるオフセット成分とを補正するための係数である。このような演算を行うことによって、対物レンズがレンズシフトした際であってもオフセットのない安定したトラッキング誤差信号を生成することが可能である。
【０１００】
また、別のトラッキング誤差信号検出方式として、ディファレンシャルフェイズディテクション方式（以下、ＤＰＤ方式と略す。）を使用することも可能である。ＤＰＤ方式とは、ピット通過時に生じる位相差を利用してトラッキング誤差信号を生成する方式である。光ディスクのピット列上で光束が、ピット列の中心より右側を通過するときと、ピット列の中心より左側を通過するときでは、反射光の対角成分の強度分布変化は時間的にずれが生じる。この変化を利用し、反射光の対角成分から得られる信号の位相を比較して、位相ずれを検出することでトラッキング誤差信号を検出する。ＤＰＤ方式は公知の技術であるため、これ以上の説明は省略する。
【０１０１】
本実施例では、ホログラフィック回折格子１８を透過した０次光が入射した受光面から得た信号のうち、ＤＶＤのときはＳ１、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ６を用いて、ＣＤのときはＳ７、Ｓ９、Ｓ１０、Ｓ１２を用いて、それぞれ数８に示す演算式でＤＰＤ方式によってＤＶＤとＣＤのトラッキング誤差信号（ＴＥＳ）を生成する。
【０１０２】
（数８）
ＤＶＤ＿ＴＥＳ＝φ［Ｓ１、Ｓ４、Ｓ３、Ｓ６］
ＣＤ＿ＴＥＳ＝φ［Ｓ７、Ｓ１０、Ｓ９、Ｓ１２］
ここでφ［Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄ］とは、例えば、ＳａとＳｂの位相差信号と、ＳｃとＳｄの位相差信号との差動を求めて得た信号である。
【０１０３】
また、数９に示す演算式のように０次光で得られた信号でＲＦ信号を生成する。
【０１０４】
（数９）
ＤＶＤ＿ＲＦ＝Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４＋Ｓ５＋Ｓ６
ＣＤ＿ＲＦ＝Ｓ７＋Ｓ８＋Ｓ９＋Ｓ１０＋Ｓ１１＋Ｓ１２
このように、本実施例の光検出器１９の受光面構成は、ＤＶＤとＣＤでそれぞれ０次光と＋１次回折光の合計４つの光束を用いて、安定なサーボ信号およびＲＦ信号を生成することができる。
【０１０５】
さて、本実施例の構成は、所定の波長の光束に対して、ホログラフィック回折格子１８を透過した０次光と、回折した＋１次回折光の２つ光束を光検出器の受光面に受光して、０次光と＋１次回折光を用いてＳＳＤ方式によってフォーカス誤差信号を生成し、０次光を用いてトラッキング誤差信号を生成することを特徴としている。
【０１０６】
従来のＳＳＤ方式は、ホログラフィック回折格子を用いる場合、例えば特許文献２のように、ホログラフィック回折格子を回折した＋１次回折光と−１次回折光がデフォーカスした位置に受光面を配置し、＋１次回折光と−１次回折光にてフォーカス誤差信号を生成する構成が一般的である。
【０１０７】
このとき、＋１次回折光または−１次回折光でトラッキング誤差信号を生成する場合、ＳＳＤを生成する分割線とは略垂直方向の分割線が必要となるが、波長変動によって光束の位置ずれが生じてしまい、トラッキング誤差信号の性能が劣化する課題がある。０次光をデフォーカスした状態で受光面を配置して、０次光でトラッキング誤差信号を生成する場合も、０次光と＋１次回折光と−１次回折光の３つの光束を受光する受光面が必要となり、光束のサイズが大きくなるほど、光検出器が大きくなってしまう。その結果、部品コストが高くなる課題がある。
【０１０８】
本構成は０次光と＋１次回折光でＳＳＤ方式によってフォーカス誤差信号を生成しているので、従来と同様の性能のフォーカス誤差信号を得られるとともに、０次光を用いてトラッキング誤差信号を生成するので、波長変動による光束の位置ずれという課題も生じない。さらに、−１次回折光を必要としない構成であるため、光検出器の小型化に有利であり、部品コストも安くすることが可能である。
【０１０９】
また、例えば特許文献１に記載しているような非点収差方式を用いた３ビーム光学系では、ＤＶＤとＣＤでそれぞれ０次光と±１次回折光の合計６つの光束を用いている。そのため、６つの光束を受光するような受光面構成が必要となる。一方、本実施例の光検出器１９は４つの光束を受光するような受光面構成となっており、６つの場合と比べて光検出器サイズを小さくすることができる。従って、本実施例の光検出器１９の受光面構成は光検出器１９の小型化を実現できる構成ため、部品コストを低減することが可能である。
【０１１０】
また、本実施例の光学系構成は、３ビーム光学系に対して部品点数を減らすことができ、かつ回折格子の調整精度を緩和することができるという特徴をもつ。３ビーム光学系は、光ディスクの情報層に集光する３つの光束の配置方向を光ディスクのトラック方向に対して非常に高い精度で取り付ける必要があるため、往路回折格子の回転調整を精密に行うことが求められる。また、往路回折格子が複数に分割している場合、分割線ずれに対して信号性能の劣化が見られるため、面内調整も精密に行うことが求められる。さらに、フォーカス誤差信号検出に非点収差方式を用いているため、復路に所望の方向の非点収差を与える、例えば検出レンズを配置する必要がある。
【０１１１】
一方、本光学系構成は、往路中に光束を分割する素子を持たないため、光ディスク上での精密調整は不要となる。また、復路のホログラフィック回折格子１８が位置ずれした場合も、光検出器を調整することによって信号劣化を改善できる。つまり、ホログラフィック回折格子１８の搭載精度は、往路回折格子と比較して緩和することが可能である。
【０１１２】
さらに、３ビーム光学系では往路回折格子と復路検出レンズの２つ以上の光学素子が必要であるが、本光学系は往路に回折格子がないため、復路にホログラフィック面２０とシリンドリカル面２１を設けたホログラフィック回折格子１つを配置することで性能を確保できるため、部品点数も１つに低減することが可能である。
【０１１３】
以上のように、図１１のような光学系で、図１２から図１５のようなホログラフィック回折格子１８を備え、図１６から図１８のような光検出器１９を設けることで、２波長マルチレーザ光源を用いたＤＶＤ／ＣＤ互換光ピックアップ装置において、簡素な１ビーム光学系構成で部品コストを低減するとともに、安定なサーボ信号およびＲＦ信号を生成することができる。
【０１１４】
なお、ホログラフィック回折格子１８を回折した光束と光検出器１９の位置の関係は、図１４に限定されないことは言うまでもない。例えば図１９のように、＋１次回折光３０１ａに０次光よりも手前に集光するようなデフォーカスを与えて、光検出器１９は０次光３００ａが集光する前の位置に配置してもよい。安定したＳＳＤ方式によるフォーカス誤差信号を生成できる構成であれば構わない。
【０１１５】
また、ホログラフィック回折格子１８の回折効率は、例えば、０次光：＋１次回折光：−１次回折光＝７：１：１〜１１：１：１となると記載したが、これには限定されないことは言うまでもない。例えば、０次光：＋１次回折光：−１次回折光＝１：１：０のように格子溝を制御し、不要光として扱う−１次回折光の光量を小さくして、受光面で受光する０次光と＋１次回折光の光量を大きくしても何ら構わない。
【０１１６】
また、ホログラフィック回折格子１８のホログラフィック面２０とシリンドリカル面２１は、図１５に限定されないことは言うまでもない。図２０のように、入射面をシリンドリカル面２１に、出射面をホログラフィック面２０にしてもよい。非点収差の除去とデフォーカス収差を与えた回折を実現できれば何ら構わない。
【０１１７】
また、光検出器１９の受光面構成は、図２１のように０次光受光面を６分割ではなく８分割にしても構わない。このとき、ＤＰＤ方式によるトラッキング誤差信号は、信号Ｓ１からＳ１２および受光面Ｄ１９からＤ２２で検出される信号Ｓ１９からＳ２２を用いて、数１０に示す演算式で生成する。
【０１１８】
（数１０）
ＤＶＤ＿ＴＥＳ＝φ［（Ｓ１＋Ｓ２）、（Ｓ４＋Ｓ５）、（Ｓ３＋Ｓ１９）、（Ｓ６＋Ｓ２１）］
ＣＤ＿ＴＥＳ＝φ［（Ｓ７＋Ｓ８）、（Ｓ１０＋Ｓ１１）、（Ｓ９＋Ｓ２１、（Ｓ１２＋Ｓ２２）］
数１０のような演算式にすることで、入射全光束を４分割した信号でＤＰＤ信号を生成できるため、安定したＤＰＤ信号を実現することが可能である。
【実施例３】
【０１１９】
実施例３では、実施例１または実施例２で説明した光ピックアップ装置を搭載した光ディスク装置（光学的情報再生装置または光学的情報記録再生装置）について、図２２を用いて説明する。
【０１２０】
図２２は、光ディスク１７に記録および再生を行う光ディスク装置の概略ブロック図を示している。光ディスク装置は、光ピックアップ装置２００、サーボ信号生成回路２０１、情報信号再生回路２０２、アクチュエータ駆動回路２０３、コントロール回路２０４、レーザ点灯回路２０５、スピンドルモータ駆動回路２０６、アクセス制御回路２０７、スピンドルモータ２０８、情報信号記録回路２０９を備えて構成される。
【０１２１】
光ディスク再生動作について説明する。光ピックアップ装置２００内の光検出器から検出された信号は、サーボ信号生成回路２０１および情報信号再生回路２０２に送られる。
【０１２２】
サーボ信号生成回路２０１では、光ピックアップ装置２００より検出された信号に基づいて光ディスク１７に適したフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号が生成され、これらの信号を基にアクチュエータ駆動回路２０３を経て光ピックアップ装置２００内の対物レンズアクチュエータを駆動して、対物レンズ１６の位置制御が行われる。
【０１２３】
情報信号再生回路２０２では、光ピックアップ装置２００より検出された信号から光ディスク１７に記録された情報信号が再生される。
【０１２４】
また、サーボ信号生成回路２０１および情報信号再生回路２０２にて得られた信号の一部は、コントロール回路２０４に送られる。コントロール回路２０４からはレーザ駆動用信号が送られ、レーザ点灯回路２０５を駆動して光ピックアップ装置２００内の半導体レーザに適切なレーザ駆動電流を供給する。なお、レーザ点灯回路２０５は光ピックアップ装置２００内に組み込むことも可能である。
【０１２５】
コントロール回路２０４には、サーボ信号生成回路２０１、レーザ点灯回路２０５の他にスピンドルモータ駆動回路２０６、アクセス制御回路２０７が接続されており、それぞれ光ディスク１７を回転させるスピンドルモータ２０８の回転制御、光ピックアップ装置２００のアクセス方向位置制御が行われる。
【０１２６】
光ディスク記録時は、コントロール回路２０４とレーザ点灯回路２０５の間に設けられている情報信号記録回路２０９からの記録制御信号に基づいて、レーザ点灯回路２０５を駆動させて光ディスク１７に情報を記録する。
【０１２７】
なお、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。
【符号の説明】
【０１２８】
１０…レーザ光源、１１…ＢＳミラー、１２…フロントモニタ、１３…コリメートレンズ、１４…１／４波長板、１５…立ち上げミラー、１６…対物レンズ、１７…光ディスク、１８…ホログラフィック回折格子、１９…光検出器、３０…２波長マルチレーザ光源、２００…光ピックアップ装置、２０１…サーボ信号生成回路、２０２…情報信号再生回路、２０３…アクチュエータ駆動回路、２０４…コントロール回路、２０５…レーザ点灯回路、２０６…スピンドルモータ駆動回路、２０７…アクセス制御回路、２０８…スピンドルモータ、２０９…情報信号記録回路。
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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