(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ素子からのレーザ光を対物レンズにて集光して記録媒体上に微小なスポットを形成し、前記記録媒体からの反射光をビームスプリッタ、集光レンズ及びホログラム素子を介してメインビームと複数のサブビームとよりなる複数の光束に分割して多分割型の受光部により受光するようにした光ピックアップ装置において、
前記多分割型の受光部は、前記対物レンズのレンズシフトの影響を余り受けない前記ホログラム素子のファーフィールドの位置にあって、且つチルトエラーの有無による強度分布の差が出る位置に設置されており、
前記多分割型の受光部を、中央部に列状に配置されるメインビーム用の複数のメイン素子ブロックと、このメイン素子ブロックの両側に列状にそれぞれ配置されたサブビーム用の複数のサブ素子ブロックとにより形成し、前記サブビーム用の複数のサブ素子ブロックの一部を構成し、且つ前記メイン素子ブロックを介して互いに対向する位置にある一対の前記サブ素子ブロックのそれぞれを水平方向に複数の素子片に分割し、前記各素子片の出力に基づいてチルトエラー検出信号を得るように構成したことを特徴とする光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスク等の円盤状の記録媒体を回転駆動してこれに対してデジタルデ−タの記録及び再生を行う光ピックアップ装置に係り、特に、記録媒体の反りや装置自体の傾きに起因して発生するチルトを修正する光ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、光ディスク等の円盤状の記録媒体に対してデジタルデ−タの記録及び／または再生を行う光ディスクドライブ装置は、回転駆動された光ディスクに対して、光ピックアップ装置によりレ−ザ光を集光することにより形成した微小スポットを所望の位置に照射し、デジタルデ−タを記録及び／または再生する。この時、光ピックアップ装置は、光ディスクに安定してデジタルデ−タを記録したり、光ディスクに記録されたデジタルデ−タを正確に再生するために、光ディスクの盤面上に設けられたトラックにレ−ザ光を追従させて動作する。
光ディスクドライブ装置において、使用時及び／保存時の温湿度の環境の影響や取り扱い状態による光ディスクの反りや光ディスクドライブ装置における光ピックアップ装置の傾きに起因して、ラジアルチルトが発生する事がある。このチルトは、光スポットに収差をもたらすことから、再生信号の歪みや、記録パワ−効率の低下を引き起こすことが知られている。
【０００３】
チルト検出については、ＤＶＤ−ＲＡＭの場合は、ディスク上にアドレス信号であるＣＡＰＡ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ａｌｌｏｃａｔｅｄ  Ｐｉｔ  Ａｄｄｒｅｓｓ）が記録されており、これを利用してトラッキングサ−ボをかけた状態で、トラッキングエラ−残差（プッシュプル）信号をチルト成分とみなす事ができるが、ＤＶＤ−ＲＷはディスクフォ−マットの違いによりそのような手段を取る事ができないため、専用のセンサを用いてディスクチルトを検出する必要があり、この種の従来の検出方法は、例えば特開２００１−５６９４９号公報等に開示されている。
図１７は一般的な光ピックアップ装置のチルト補正機構を示す概略図である。円盤状の記録媒体である光ディスクＤには、水分等によって反りが発生しており、光ピックアップ装置２の筐体４に、発光素子６とこの両側に発光素子６からの光を受ける２個のチルトセンサ８を設け、上記発光素子６からの光を光ディスクＤに当て、この反射光を２個のチルトセンサ８で受けるようになっている。この筐体４は移動ベース１０に支持アーム１２を介してチルト修正方向へ回動自在に支持されており、この筐体４の一側には、上記移動ベース１０との間でスプリング１１と、この中央に挿通した出没ロッド１２を介在させている。そして、この出没ロッド１２をチルト制御モータ１４により出没させて、上記筐体４を矢印１６の方向に回動させて、チルト調整を行うようになっている。
【０００４】
このチルト制御モータ１４は、上記２つのチルトセンサ８の出力差を差動増幅器１８で増幅し、この出力に基づいてドライバ２０によって制御される。
また、上記移動ベース１０にはラック２２が形成されており、このラック２２に、フィードモータ２４によって回転されるピニオン２６を歯合させて、移動ベース１０をトラッキング方向へ高速、或いは低速で移動可能としている。すなわち、このフィードモータ２４は、高速送り部２８、或いは通常送り部３０より出力される信号を受けるドライバ３２によって駆動される。
【０００５】
また、他の装置例として、トラッキング方向、フォーカス方向及びチルト方向の３軸アクチュエータを用いて、それぞれの方向の制御を行うようにしたものもある。図１８はこのような３軸アクチュエータの一例の斜視図を示している。図１８の３軸アクチュエータは、上記筐体４に収容されており、これに含まれるサスペンションベース３４からは４本のサスペンションワイヤ３６が延びており、この先端にレンズホルダ３８をトラッキング方向及びフォーカス方向へ揺動可能に取り付けている。そして、このレンズホルダ３８に対物レンズ４０を取り付けてディスク表面に光スポットを形成するようになっている。また、このレンズホルダ３８には、トラッキングコイル４２やフォーカスコイル４４が設けられており、上記サスペンションワイヤ３４を介して供給されるトラッキングエラー信号やフォーカスエラー信号により、トラッキング制御及びフォーカス制御を行うようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような従来の光ピックアップ装置にあっては、以下のような問題点があった。
まず、対物レンズ４０の近傍は狭く、そのため、この近傍にはチルトセンサ８を配置し難いことから、ピックアップの筐体にチルト検出部を設けており、対物レンズを通過した光でないため、チルト検出が間接的にならざるを得なかった。また、光ピックアップ装置自体がより小型化される現状にあっては、チルトセンサを配置するスペースを確保することが益々困難になってきている。また、上述のようにチルトセンサ８を別途独立した部品として設けなければならず、コスト上及び組み立て工程数も増加する、といった問題もあった。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものであり、その目的は、対物レンズを通過したディスクからの反射光の受光部に工夫を加えることによりチルトエラー信号を得ることが可能な光ピックアップ装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に規定する発明は、レーザ素子からのレーザ光を対物レンズにて集光して記録媒体上に微小なスポットを形成し、前記記録媒体からの反射光をビームスプリッタ、集光レンズ及びホログラム素子を介してメインビームと複数のサブビームとよりなる複数の光束に分割して多分割型の受光部により受光するようにした光ピックアップ装置において、前記多分割型の受光部は、前記対物レンズのレンズシフトの影響を余り受けない前記ホログラム素子のファーフィールドの位置にあって、且つチルトエラーの有無による強度分布の差が出る位置に設置されており、前記多分割型の受光部を、中央部に列状に配置されるメインビーム用の複数のメイン素子ブロックと、このメイン素子ブロックの両側に列状にそれぞれ配置されたサブビーム用の複数のサブ素子ブロックとにより形成し、前記サブビーム用の複数のサブ素子ブロックの一部を構成し、且つ前記メイン素子ブロックを介して互いに対向する位置にある一対の前記サブ素子ブロックのそれぞれを水平方向に複数の素子片に分割し、前記各素子片の出力に基づいてチルトエラー検出信号を得るように構成したことを特徴とする光ピックアップ装置である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る光ピックアップ装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明の光ピックアップ装置の光学系を示すブロック図、図２はホログラム素子面を透過した後の光の軌跡（一部）を示す図、図３は多分割型の受光部を示す平面図である。
図１において、５０はレーザ光Ｌを射出するレーザ素子、５２は上記レーザ光Ｌを平行光にするコリメータレンズ、５４は回折格子、５６はビームスプリッタ、５８は光ディスクＤ上にレーザ光を集光させて光スポットを形成する対物レンズ、６０は光ディスクＤからの反射光を集光させる集光レンズ、６２は上記反射光を分割してメインビームと複数のサブビームとよりなる光束を形成するホログラム素子、６４は上記光束を受光して検出する本発明の特徴とする多分割型の受光部である。尚、６６はモニタ用受光素子である。
【０００９】
このような光学系において、レ−ザ素子５０から照射されたレーザ光Ｌは、コリメ−タレンズ５２を通過して平行光となり、３ビ−ムを形成するための回折格子５４により３本の光束に分離し、ビ−ムスプリッタ５６を透過する。それらの光束は対物レンズ５８（駆動装置は図示せず）により光ディスクＤ上に集光される。
この光ディスクＤからの反射光は逆の経路をたどり、ビ−ムスプリッタ５６により反射された後に、集光レンズ６０を通過し、更にホログラム素子６２にてメインビームと複数のサブビームの光束に分離されて、多分割型の受光部６４に入射する。その際、適切なビ−ムスポットの大きさになるよう集光レンズ６０の焦点距離が設定される。
この上記ホログラム素子６２はトラッキングエラ−の検出のため光束をラジアル方向に２分割し、それらは±１次光に分かれる為に、都合４分割となる。この４分割された光束の分割方向と３ビ−ムの分割方向のなす角度はおおよそ９０度である。よって、受光部６４上の光束は１２分割となる。
【００１０】
上記ホログラム素子６４を透過した後の光束は図２に示す軌跡をとり、多分割型の受光部６４により受光される。尚、図２においてはサブビームの軌跡の記載は省略している。
この受光部６４は、半導体素子よりなり、その受光面は３行×４列の１２のブロック７０に分割されている。図中、中央の列の４個のブロック７０は、メインビームを受光するためのメイン素子ブロック７０Ｃであり、メインブロック群７２を形成している。そして、このメインブロック群７２の上側の列及び下側の列のそれぞれ４個のブロック７０は、サブビームを受光するためのサブ素子ブロック７０Ｂであり、サブブロック群７４を形成している。
そして、図３にも示すように、上記メインブロック群７２の４つのブロック７０Ｃは、それぞれ水平に４分割されて複数の素子片７８を形成している。
【００１１】
これに対して、メインブロック群７２の上側に位置するサブ素子ブロック７４内の４つのブロック７０Ｂの内、右側の２つのブロック７０Ａ及び下側に位置するサブ素子ブロック７４内の４つのブロック７０Ｂの内、右側の２つのブロック７０Ａは、共にそれぞれ水平方向へ５分割されて素子片８０を形成している。従って、この受光部６４の受光面は全体で４０分割されていることになる。
ここで、図３に示すように、メインブロック群７２の４つのブロック７０Ｃは、フォ−カスエラー検出（スポットサイズ法）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（ＤＰＤ法）／ＤＶＤ−ＲＡＭ（プッシュプル法）のトラッキングエラー検出、ＤＶＤ−ＲＷのトラッキングエラー検出（差動プッシュプル方式のメインビ−ム検出）、ＲＦ検出を行うために使用される。また、上下のサブブロック群７４のそれぞれ図中左側の２つのブロック７０Ｂは、ＤＶＤ−ＲＷのトラッキング検出（差動プッシュプル方式のサブビ−ム検出）を行うために用いられる。
【００１２】
そして、上下のサブブロック群７４のそれぞれ図中右側の２つのブロック７０Ａは、本発明の特徴とするブロックであり、これらはＤＶＤ−ＲＷのチルトエラー検出を行うために使用される。
図３に示すように、チルトエラー検出に用いる各ブロック７０Ａは、前述したようにそれぞれ水平方向へ分割された５つの素子片７８よりなり、その内の中央部に位置する３つの素子片７８が実際にチルトエラー検出信号を得るために用いられる。
ここでチルトエラー検出信号の形成に用いる各素子片７８に、図３に示すように符号ＦＧ〜ＦＩ、ＦＪ〜ＦＬ、ＥＡ〜ＥＣ、ＥＤ〜ＥＦを付すと、チルトエラー検出信号は、下記信号Ｔ１、Ｔ２の差分として表される。
Ｔ１＝ＥＡ＋ＥＣ＋ＥＤ＋ＥＦ＋ＦＨ＋ＦＫ
Ｔ２＝ＥＢ＋ＥＥ＋ＦＧ＋ＦＩ＋ＦＪ＋ＦＬ
【００１３】
次に、上記信号を用いたＤＶＤ−ＲＷのチルトエラー検出について詳細を以下に説明する。
記録再生用に適切な瞳端強度と結合効率を設定した光学系によるピックアップを使用した場合、未記録のＤＶＤ−ＲＷトラック上にスポットがあり、且つディスクチルト、レンズシフト（ＬＳ）は共にゼロであれば、上記スポットの反射光の強度分布は図４に示すようになる。図４はチルトがゼロ、レンズシフトがゼロの時のスポットの反射光の強度分布を示す図である。尚、図中のラジアル方向及びタンジェンシャル方向は、図４〜図１０まで共通である。
また、レンズシフトがゼロのままで、ディスクチルトがラジアル方向に０．４度発生すると強度分布は図５のように変化する（トラックは図の水平方向）。図５はチルトが０．４度、レンズシフトがゼロの時のスポットの反射光の強度分布を示す図である。
【００１４】
次にレンズシフトの影響を見る。レンズシフトが０．４ｍｍあって、ディスクチルトがゼロの場合、ディスクからの反射光の強度分布は図６のようになる（この場合のレンズシフトは図の上方向（＋））。更に、この状態で、ディスクチルトが０．４度加わると、強度分布は図７のように変化する。また更に、そのままレンズシフトを図の下方向（−）に０．４ｍｍとすると図８のような強度分布となる。
図６乃至図８から分かる通り、単にプッシュプル信号によるだけで、レンズシフトとディスクチルトを分別し、チルト角を検出する事は困難である。
【００１５】
次にレンズシフトの条件を固定し、ディスクチルトの有無による強度分布の差分を取ると、図９及び図１０のようになって、瞳内の分布の変化にはっきりした傾向が出る。図９はレンズシフトをゼロに固定し、ディスクチルトがゼロの時と０．４ｍｍの時の分布の差分を示す図、図１０はレンズシフトを０．４ｍｍに固定し、ディスクチルトがゼロの時と０．４ｍｍの時の分布の差分を示す図である。これを３次元的に表現すると図１１のようになって、タンジェンシャル方向の変化が大きくなっている。図１１はチルト差分の３次元表示を示すグラフである。
そこで、ディスクからの反射光の瞳径に対し図１２のようなエリアを仮定的に設定する。
【００１６】
図１２はチルトエラー検出の検討のために仮定した瞳（センサ）の分割図を示す。
ここで、四角形の光センサ上に円形の瞳が投影されており、この光センサを水平に５分割し、中央の３つの短冊状のエリアを更に中心にて左右に２分割して、全部で８つの分割片としている。そして、中央の小さい分割片を、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆとする。
ここでチルトエラー検出信号として、次の式を定義する。
チルトエラー検出信号＝（ａ＋ｃ＋ｅ）−（ｂ＋ｄ＋ｆ）
また、ここで各分割片の幅を、図１２に示すようにそれぞれＸ、Ｙ、Ｘとする。
図１２のトラック方向の寸法Ｘ、Ｙを適切な寸法に設定すれば、レンズシフト有無の場合のチルト角度とチルトエラー信号の関係は図１３のようになる。すなわちチルト角度の変化に応じてチルトエラー信号は直線的に増減する。これより、レンズシフトが０．４ｍｍの場合の検出誤差は０．０３５度であり、収差やジッタ−に問題となるレベル（０．２度程度）に対し無視できる程十分小さいことが判明する。
【００１７】
次に、チルトエラー信号に及ぼす光ディスクの溝深さ及び溝幅の影響をみる。ＤＶＤ−ＲＷのディスクのバラツキとして溝深さは２５±５ｎｍ、溝幅は０．３０±０．０５μｍ程度と予想される。ここで、溝深さ、溝幅のバラツキの影響を見るために図１３と同様、レンズシフト有無の場合のチルト角度とチルトエラー信号の関係を求めた。
代表例としてディスクの溝深さ及び溝幅が共に最小の時（２０ｎｍ、０．２５μｍ）の結果を図１４に示し、共に最大の時（３０ｎｍ、０．３５μｍ）の結果を図１５に示す。レンズシフトが０．４ｍｍの検出誤差はそれぞれ０．０１３１度（図１４参照）、０．０１６１度（図１５参照）であり、収差やジッタ−に問題となるレベルより十分小さいことが判明する。
【００１８】
また、図示されていないが、他の組み合わせの条件でも検出値の差はこの範囲に収まる。
これより、チルトエラー信号に及ぼすＤＶＤ−ＲＷの光ディスクの溝深さ、溝幅のバラツキの影響は十分小さい事が分かる。
最後に、チルトエラー信号に及ぼす多分割型の受光部上のスポットズレの影響を調べた。図３においてスポットがラジアル方向とタンジェンシャル方向に移動した場合を考える。
スポットがラジアル方向に移動した時、スポットのズレ方向は多分割の素子片８０の分割方向に対して垂直であるので、スポットズレが発生してもチルトエラー検出信号には影響しにくい。
【００１９】
一方、スポットがタンジェンシャル方向に移動した時、スポットのズレ方向は多分割の素子片８０の分割方向に対して平行である。この方向にスポットがずれると、各素子片８０の出力が変化するのでこの影響を調べた。
スポットサイズ法の場合、適切なフォ−カス、Ｓカ−ブの間口を得る為と、機械的寸法精度の確保という２点を両立させる為、通常、多分割型の受光部上のスポット径は１００μｍ程度に設計される。
このスポットは経時変化や調整のバラツキにより多分割型の受光部上で１０μｍ程度ずれる事が予想されるので、仮にスポット径を１１６μｍとしてタンジェンシャル方向に１０μｍ移動した影響を、図１６のレンズシフト有無の場合のチルト角度とチルトエラー信号の関係より求めた。
【００２０】
図１６で示すように、レンズシフトが０．４ｍｍの時、チルトエラー検出信号の検出誤差は０．０８３３度であり、収差やジッタ−に問題となるレベルより十分小さい。これより１０μｍ程度のスポットズレを発生しても影響を受けない事が分かる。
このように、図１２に示す分割形態は、チルトエラー検出信号を得るために有効であることが判るので、このような分割形態が、図３に示す構成に適用されている。すなわち、図３中の上側のサブブロック群７４の右側の２個のブロック７０Ａで、図１２に示す構造を１つ形成しており、また、図３中の下側のサブブロック群７４の右側の２個のブロック７０Ａで、同じく図１２に示す構造を１つ形成していることになる。
このように、図２または図３に示すブロック７０Ａを用いて、ＤＶＤ−ＲＷのチルトエラー検出信号を有効に得ることができる点が判明する。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光ピックアップ装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
多分割型の受光部のサブ素子ブロックを複数に分割して、各分割片からの信号によりチルトエラー検出信号を得ることができるので、チルトセンサ−として独立した部品を用意する事なく、しかも、対物レンズを通過した光で直接的で正確なチルトエラー検出信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ピックアップ装置の光学系を示すブロック図である。
【図２】ホログラム素子面を透過した後の光の軌跡（一部）を示す図である。
【図３】多分割型の受光部を示す平面図である。
【図４】チルトがゼロ、レンズシフトがゼロの時のスポットの反射光の強度分布を示す図である。
【図５】チルトが０．４度、レンズシフトがゼロの時のスポットの反射光の強度分布を示す図である。
【図６】レンズシフトが０．４ｍｍあって、ディスクチルトがゼロの場合の反射光の強度分布を示す図である。
【図７】レンズシフトが０．４ｍｍあって、ディスクチルトが０．４度の場合の反射光の強度分布を示す図である。
【図８】レンズシフトが−０．４ｍｍあって、ディスクチルトが０．４度の場合の反射光の強度分布を示す図である。
【図９】レンズシフトをゼロに固定し、ディスクチルトがゼロの時と０．４ｍｍの時の分布の差分を示す図である。
【図１０】レンズシフトを０．４ｍｍに固定し、ディスクチルトがゼロの時と０．４ｍｍの時の分布の差分を示す図である。
【図１１】チルト差分の３次元表示を示すグラフである。
【図１２】チルトエラー検出の検討のために仮定した瞳（センサ）の分割図を示す。
【図１３】レンズシフトがチルトエラー信号に及ぼす影響を示すグラフである。
【図１４】チルトエラー信号に及ぼすディスクの溝深さ、溝幅の影響（最大の場合）を示すグラフである。
【図１５】チルトエラー信号に及ぼすディスクの溝深さ、溝幅の影響（最小の場合）を示すグラフである。
【図１６】チルトエラー信号に及ぼすスポットズレの影響を示すグラフである。
【図１７】一般的な光ピックアップ装置のチルト補正機構を示す概略図である。
【図１８】３軸アクチュエータの一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
５０…レーザ素子、５２…コリメータレンズ、５４…回折格子、５６…ビームスプリッタ、５８…対物レンズ、６０…集光レンズ、６２…ホログラム素子、６４…多分割型の受光部、７０，７０Ａ…ブロック、７０Ｂ…サブ素子ブロック、７０Ｃ…メイン素子ブロック、７２…メインブロック群、７４…サブブロック群、７８…素子片、Ｄ…光ディスク（記録媒体）、Ｌ…レーザ光。
【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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