光ピックアップ装置
【課題】光ピックアップ装置において、受光素子数の少ない、簡易で小型、かつ、低ノイズな１ビーム検出光学系を提供する。
【解決手段】光ピックアップ装置の１ビーム検出光学系において、回折光学素子８によりトラッキングエラーのメインプッシュプル（ＭＰＰ）信号領域とサブプッシュプル（ＳＰＰ）信号領域とに戻り光束を分割し、どちらか一方にのみ非点収差を与え、４分割受光素子９により受光する。ラジアル方向の差動と、タンジェンシャル方向の差動を用いて、ディファレンシャルプッシュプル（ＤＰＰ）相当のトラッキングエラー信号を生成するとともに、非点収差法によるフォーカスエラー信号など、必要な信号を全て得ることができる。
【解決手段】光ピックアップ装置の１ビーム検出光学系において、回折光学素子８によりトラッキングエラーのメインプッシュプル（ＭＰＰ）信号領域とサブプッシュプル（ＳＰＰ）信号領域とに戻り光束を分割し、どちらか一方にのみ非点収差を与え、４分割受光素子９により受光する。ラジアル方向の差動と、タンジェンシャル方向の差動を用いて、ディファレンシャルプッシュプル（ＤＰＰ）相当のトラッキングエラー信号を生成するとともに、非点収差法によるフォーカスエラー信号など、必要な信号を全て得ることができる。
【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におけるサーボ信号検出方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、情報記録媒体として「ＣＤ」（Comapct Disk）や「ＤＶＤ」（Digital Versatile Disk）などの光ディスクが提案されている。近年、さらに大容量の記録が可能な「ＢＤ」（Blu-ray Disk）も提案されている。「ＢＤ」には、記録層が１層のみの単層ディスクのほか、記録層が２層ある２層ディスクが存在し、「ＢＤ」では、どちらのディスクも同様に普及している。
【０００３】
光ディスクの記録または再生時には、光ピックアップ装置の対物レンズを透過した光束が、光ディスクのトラック、フォーカス方向ともに正しい位置に集光される必要がある。そのため、トラッキングサーボ、フォーカスサーボによる制御が行なわれている。トラッキングサーボ方法としては、ＤＰＰ（Differential Push-Pull）法が一般的であり、ＤＰＰ法はレーザ光源からの光束を、グレーティングを使って、中央のメインビームと、２つのサブビームに分岐し、メインビームのプッシュプル信号（以下、ＭＰＰという）に生じたレンズシフトによるＤＣオフセットを、サブビームのプッシュプル信号（以下、ＳＰＰという）でキャンセルする方法である。なお、「ＢＤ」では特にレーザパワー不足の問題があるため、光倍速対応などのためサブビームの強度は、メインビームの強度に対して１０％程度と弱く設定されていることが多い。
【０００４】
ところで、２層ディスクを再生する場合は、再生していない（フォーカスが合っていない）層からの反射光がクロストーク光として信号に混入し、トラッキングエラー信号を乱すという問題があった。前述のＤＰＰ法によるトラッキングサーボにおいては、ＭＰＰのクロストーク光が、パワーの弱いＳＰＰに与える影響が特に顕著である。そのため、ビームを３つに分岐するＤＰＰ法ではなく、１つのビームをホログラムやビームスプリッタなどで必要に応じて分岐し、領域分割して各サーボ信号に対して個別の受光素子で受光する、１ビーム検出が提案されている。１ビーム検出は、レーザ光源と受光素子を集積化する際に有効である。そのため、１ビーム検出は、車載用などに用いられ、また、光学系の許容誤差（トレランス）が多く得られる集積ユニットへの応用開発も求められている。
【０００５】
非特許文献１では、光束をフォーカスエラー信号検出用及びトラッキングエラー信号検出用に２分岐する回折光学素子を用いる。この回折光学素子により、フォーカスエラー用の光束には非点収差が与えられ、４分割セルを用いて、一般的な非点収差法によるフォーカスエラー検出が行われる。一方、トラッキングエラー用の光束は、ＭＰＰに当たる２領域と、ＳＰＰに当たる２領域からなり、フォーカスエラー検出信号用とは異なる４分割セルに集光され、ＤＰＰ法に相当するトラッキングエラー信号を検出する。
【０００６】
特許文献１では、ラジアル方向及びタンジェンシャル方向に非対称な領域を有する回折光学素子を用いて、対物レンズシフトの影響を低減している。この方法によれば、ＳＳＤ（Spot Size Detection）法によるフォーカスエラー信号検出とＤＰＰ法によるトラッキングエラー信号検出が可能である。
【０００７】
特許文献２では、３本の分割線をもつ回折光学素子により６つに分割された光束を、適切な位置関係で配置された８つの受光素子で受光することにより、非点収差法によるフォーカスエラー信号検出と、ＤＰＰ法に相当するトラッキングエラー信号検出の両方を行うことが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２６５５９５公報
【特許文献２】特開２００８−１７１４７０公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Kousei SANO,et.al.,“Novel One-Beam Tracking Detection Method for Dual-Layer Blu-ray Discs",Japanese Journal of Applied Physics Vol.45,No.2B,2006,pp.1174-1177
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、非特許文献１においては、トラッキングエラー信号及びフォーカスエラー信号検出用に、光束を２分岐する上に、受光素子が多く必要となるためノイズが多く、メイン信号のＳ／Ｎが取りにくいという問題がある。さらには、シリンドリカルレンズと回折光学素子の両方が必要となり、部品点数が増えるほか、検出系が大きくなるという課題もある。また、受光素子や回折光学素子の位置精度を示す信号としてポジション信号を得る場合、サーボ信号には用いられない別の信号を検出する必要があるため、出力端子数が増加する。
【００１１】
また、特許文献１においては、フォーカスエラー信号とＳＰＰを同一光束で検出する場合、ＭＰＰとＳＰＰの検出用に光束を２分岐する必要があり、ＳＰＰとＭＰＰを同一光束で検出する場合は、フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号の検出用に光束を２分岐する必要がある。そのため、前述のいずれの構成であっても、光束を分岐する素子や受光素子の数が増え、ノイズが多くなり、また装置の大型化や、構成の複雑化を伴う。また、受光素子の位置精度を示す信号としてポジション信号を得る場合、サーボ信号には用いられない別の信号を検出する必要があるため、出力端子数が増加する。
【００１２】
さらに、特許文献２においては、複雑な形状の受光素子が８つ必要なため、依然としてノイズが多く、構成の複雑化を伴う他、受光素子の形状が複雑な上に、受光素子のそれぞれは大きく離れているので、位置調整が困難であるという問題があった。
【００１３】
そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、光ディスクからの反射光束を分岐することなく、また、少ない受光素子数および出力端子数でフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号及び位置調整のためのポジション信号を得ることができる簡易、かつ、小型な光ピックアップ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】
【００１４】
前述の従来の技術の課題を解決するため、本発明に係る光ピックアップ装置は、以下の構成のいずれかを有するものである。
【００１５】
〔構成１〕
光ディスクに光束を照射するレーザ光源と、光ディスクの記録トラックにより回折される成分と回折しない成分の重なる光束が入射される第１の回折領域と光ディスクの記録トラックにより回折しない成分の光束が入射される第２の回折領域とを設け光ディスクより反射された光束を第１の回折領域及び第２の回折領域において所定次数で回折し、かつ、第１の回折領域または第２の回折領域のいずれか一方で非点収差を与える回折光学素子と、光ディスクの記録トラック方向に対応する方向の分割線と記録トラック方向に垂直な方向に対応する方向の分割線とにより４個の受光領域に分割され第１の回折領域及び第２の回折領域で回折された光を受光する受光素子とを有することを特徴とするものである。
【００１６】
〔構成２〕
構成１を有する光ピックアップ装置において、回折光学素子の第１の回折領域は、光ディスクの記録トラックにより＋１次で回折される成分と回折しない成分が重なる光束が入射され、かつ、光ディスクの記録トラック方向に対応する方向の分割線で分割される領域と、光ディスクの記録トラックにより−１次で回折される成分と回折しない成分が重なる光束が入射され、かつ、光ディスクの記録トラック方向に垂直な方向に対応する分割線で分割される領域とからなり、各領域は入射された光束をそれぞれ異なる方向へ回折する４個の分割領域を有し、回折光学素子の第２の回折領域は、光ディスクの記録トラックにより回折しない成分の光束が入射され、かつ、記録トラック方向に垂直な方向に対応する分割線で分割されてそれぞれ異なる方向へ回折する２個の分割領域を有し、第１の回折領域の４個の分割領域でそれぞれ回折される光は、受光素子のそれぞれ異なる受光領域にて受光され、第２の回折領域の２個の分割領域でそれぞれ回折される光は、受光素子の４個の領域のうち、記録トラック方向に垂直な方向に対応する分割線で分割した場合に同じ側に含まれる２個ずつの領域にてそれぞれ受光されることを特徴とするものである。
【００１７】
〔構成３〕
構成１を有する光ピックアップ装置において、回折光学素子の第１の回折領域は、光ディスクの記録トラックにより＋１次で回折される成分と回折しない成分が重なる光束が入射される領域と、光ディスクの記録トラックにより−１次で回折される成分と回折しない成分が重なる光束が入射される領域とからなり、各領域は入射された光束をそれぞれ異なる方向へ回折する２個の分割領域を有し、回折光学素子の第２の回折領域は、光ディスクの記録トラックにより回折しない成分の光束が入射され、かつ、記録トラック方向に対応する方向と記録トラック方向に垂直な方向に対応する分割線とで分割されてそれぞれ異なる方向へ回折する４個の分割領域を有し、第１の回折領域の２個の分割領域でそれぞれ回折される光は、受光素子の４個の領域のうち、記録トラック方向に垂直な方向に対応する分割線で分割した場合に同じ側に含まれる２個ずつの領域にてそれぞれ受光され、第２の回折領域の４個の分割領域でそれぞれ回折される光は、受光素子のそれぞれ異なる受光領域にて受光されることを特徴とするものである。
【００１８】
〔構成４〕
構成１ないし構成３のいずれか一を有する光ピックアップ装置において、受光素子の４個の受光領域のうち、光ディスクの記録トラック方向に対応する方向の分割線で分割した場合に同じ側に含まれる受光領域の光検出信号をそれぞれ加算して第１及び第２の加算信号を得て、第１の加算信号から第２の加算信号を減算して第１の差分信号を算出し、受光素子の４個の受光領域のうち、光ディスクの記録トラック方向に垂直な方向に対応する方向の分割線で分割した場合に同じ側に含まれる受光領域の光検出信号をそれぞれ加算して第３及び第４の加算信号を得て、第３の加算信号から第４の加算信号を減算して第２の差分信号を算出し、第１及び第２の差分信号を用いてトラッキングエラー信号を算出する第１の制御部を有することを特徴とするものである。
【００１９】
〔構成５〕
構成１ないし構成４のいずれか一を有する光ピックアップ装置において、受光素子の４個の受光領域のうち、対角線上に配置される受光領域の光検出信号をそれぞれ加算して第５及び第６の加算信号を得て、第５の加算信号から第６の加算信号を減算してフォーカスエラー信号を算出する第２の制御部を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る光ピックアップ装置においては、全てのサーボ信号を、第１の領域乃至第４の受光領域を有する受光素子のみで検出できるため、光束を２つに分岐する必要はない。よって、特許文献１及び非特許文献１に記載された従来の技術のように検出光学系で２光束に分岐する必要がなく、また、受光素子数も削減できるため、低ノイズ化や小型化、構成の簡素化が期待できる。
【００２１】
さらに、トラッキングエラー信号のＭＰＰ、ＳＰＰがそのままポジション信号になるので、端子数を削減することもできる。
【００２２】
さらに、特許文献２に記載された従来の技術と比較しても、受光素子のセル数削減の他、互いに隣接、もしくは近接した第１の受光領域乃至第４の受光領域を有する受光素子のみで検出できるため、受光素子の位置合わせを容易にすることができる。
【００２３】
すなわち、本発明は、光ディスクからの反射光束を分岐することなく、また、少ない受光素子数及び出力端子数でフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号及び位置調整のためのポジション信号を得ることができる簡易、かつ、小型な光ピックアップ装置を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施形態の光ピックアップ装置の全体構成を摸式的に示した図である。
【図２】回折光学素子の構造の例を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の回折光学素子と受光素子との位置関係を説明する図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の回折光学素子と受光素子のパターンを説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の光ピックアップ装置の全体構成を摸式的に示した図である。
【図６】回折光学素子の構造の別の例を示す構成図である。
【図７】本発明の第２の実施形態の回折光学素子と受光素子との位置関係を説明する図である。
【図８】本発明の第２の実施形態の回折光学素子と受光素子のパターンを説明する図である。
【図９】本発明の第３の実施形態の回折光学素子と受光素子のパターンを説明する図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態の光ピックアップ装置の全体構成を摸式的に示した図である。
【図１１】回折光学素子の構造のさらに別の例を示す構成図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態の回折光学素子と受光素子との位置関係を説明する図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態の回折光学素子と受光素子のパターンを説明する図である。
【図１４】本発明の第５の実施形態の回折光学素子と受光素子のパターンを説明する図である。
【図１５】本発明の第６の実施形態の回折光学素子と受光素子のパターンを説明する図である。
【図１６】本発明の第７の実施形態の回折光学素子と受光素子のパターンを説明する図である。
【図１７】本発明の第８の実施形態の回折光学素子と受光素子のパターンを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２６】
＜第１の実施形態＞
第１の実施形態について、図１乃至図４を参照して説明する。図１は、第１の実施形態の光ピックアップ装置の全体構成を摸式的に示す図である。
【００２７】
本発明に係る光ピックアップ装置においては、図１に示すように、レーザ光源１から射出された発散光は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２を透過し、４分の１波長板３を透過して円偏光となる。４分の１波長板３を透過した発散光は、コリメータレンズ４により略平行光に変換され、立ち上げミラー５により光束の方向を偏向される。立ち上げミラー５により光束の方向を偏向された光は、対物レンズ６により集光され、光ディスク７の信号記録面上に集光する。光ディスク７の信号記録面で反射された光は、往路とは逆の順に、対物レンズ６を透過し、立ち上げミラー５で偏向され、コリメータレンズ４を透過する。コリメータレンズ４を透過した光は、４分の１波長板３を再び透過することで、レーザ１からの射出光に対して偏光方向が９０度回転した直線偏光となる。４分の１波長板３を透過した直線偏光は、ＰＢＳ２で反射され、回折光学素子８にて分割され、かつ、回折されて受光素子９上に集光する。受光素子９で受光された光は、スポットを形成された後、不図示の制御部により所定の演算処理がなされ、フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号が検出される。
【００２８】
なお、回折光学素子８における回折に用いる回折次数は種々存在し得るが、本発明における以後の説明では、最も回折効率の高い次数で回折された光を、受光素子９で検出し、各信号に用いることとする。また、回折光学素子８は、対物レンズ６から見て、４分の１波長板３よりも光源側にあればよく、図１の構成に限定されない。また、対物レンズ６、４分の１波長板３、回折光学素子８を全てアクチュエータに組み込む構成も考えられる。ただし、この場合には、回折光学素子８は、偏光選択性を有している必要がある。
【００２９】
図２は、回折光学素子８の構造の例を示す断面図である。
【００３０】
図２に示すように、回折光学素子８の構造は、鋸型状であり、溝の深さは＋１次回折光が１００％となる深さに設定している。ただし、必要な光量が得られ、かつ、迷光の影響が小さくなる構造であれば、これに限ったものではない。
【００３１】
図３は、第１の実施形態の回折光学素子８と受光素子９との位置関係を説明する図である。
【００３２】
図３に示すように、回折光学素子８に光ディスク７からの反射光が垂直に入射した場合、回折光学素子８の中心８Ｐと受光素子の中心９Ｐは光軸方向に一致する。すなわち、回折光学素子８で回折しない０次光が存在する場合、その０次光は受光素子９の中心９Ｐに入射する。
【００３３】
図４は、第１の実施形態の回折光学素子８と受光素子９のパターンを説明する図である。図４（ａ）は、回折光学素子８の各領域の回折パターンを示したものである。
【００３４】
図４（ａ）に示すように、回折光学素子８は、第１乃至第３の領域８ａ１，８ａ２，８ｂの３領域に分割され、領域毎に異なる回折パターンを有する。
【００３５】
図４（ｂ）は、図４（ａ）の回折パターンを省略して、回折光学素子８上のスポットを示している。図４（ｂ）に示す破線で囲まれる領域は、対物レンズ６のレンズシフト（以下、単にレンズシフトという）がない場合の回折光学素子８上の光束を示している。そして、破線で示す領域のうち、ハッチングで示す光束８ｓ１，８ｓ２は、光ディスク７の記録トラックによる回折成分、すなわち、記録トラックで回折した０次光と１次光との重なりによる光束である。また、ハッチングされない光束８ｓ３は、記録トラックによる回折成分を含まない、すなわち、記録トラックで回折した０次光のみの光束である。
【００３６】
光ディスク７の信号記録面の記録トラックによる回折成分、すなわち、光束８ｓ１，８ｓ２を主に含む第１及び第２の領域８ａ１，８ａ２と、それ以外の第３の領域８ｂとに回折光学素子８の領域を分けた場合、第１及び第２の領域８ａ１，８ａ２の両方を含む領域、または、第３の領域８ｂのどちらか一方の領域のみが非点収差を与える領域であり、もう一方の領域は、非点収差を与えない領域とする。第１の実施形態では、第３の領域８ｂにおいて非点収差を与えるものとする。
【００３７】
次に、図４（ｃ）を用いて、受光素子９上に入射する光束のスポット形状を説明する。図４（ｃ）は、受光素子９の分割パターン及びスポット形状を示したものである。
【００３８】
受光素子９は、ラジアル方向に２分割され、タンジェンシャル方向にも２分割されていて、第１乃至第４の領域９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄに４分割されたセルより構成される。
【００３９】
また、図４の一点鎖線で囲まれる領域は、スポット形状を示す。第１のスポット９ａ１は、第１の領域８ａ１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第２のスポット９ａ２は、第２の領域８ａ２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第３のスポット９ｂは、第３の領域８ｂで回折される＋１次回折光により形成されるスポットである。
【００４０】
図４（ｃ）のハッチングで示す領域は、図４（ｂ）のハッチングで示す光束に対応している。すなわち、図４（ｂ）のハッチングで示す光束９ｓ１，９ｓ２は、それぞれ回折光学素子８上でそれぞれ光束８ｓ１，８ｓ２を形成していた光によるものである。また、回折光学素子８上で光束８ｓ３を形成した光のうち、第１の領域８ａ１に重なる光束は、第１のスポット９ａ１に含まれ、第２の領域８ａ２に重なる光束は、第２のスポット９ａ２に含まれ、第３の領域８ｂに重なる光束は、第３のスポット９ｂに含まれる。
【００４１】
回折光学素子８の第１乃至第３の領域と受光素子９でのスポットとの関係について、さらに詳細に説明する。
【００４２】
非点収差を与える第３の領域８ｂで回折される＋１次回折光は、受光素子９上のラジアル方向とタンジェンシャル方向の関係が逆転され、図４（ｃ）の第３のスポット９ｂに示す形状で受光素子９上に入射する。一方、非点収差の与えらない第１及び第２の領域８ａ１，８ａ２で回折される＋１次回折光は、ラジアル方向とタンジェンシャル方向の関係に変化はなく、スポット９ｂとは重ならず、かつ、第１及び第２の領域８ａ１，８ａ２とは大きさと位置関係が若干異なるように、受光素子９上で第１及び第２のスポット９ａ１，９ａ２となる。
【００４３】
ここで、受光素子９での第１乃至第４の領域９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄにより検出される光量をそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとする。不図示の制御部は、記録トラックによる回折成分が主に含まれる第１及び第２のスポット９ａ１，９ａ２より、ＭＰＰを算出することが可能である。ＭＰＰは、以下の式（１）で表される。
ＭＰＰ＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ） ・・・（１）
【００４４】
一方、回折光学素子８の第３の領域８ｂとそれに対応する受光素子９上の第３のスポット９ｂは、ラジアル方向とタンジェンシャル方向とが入れ替わる。そして、不図示の制御部は、レンズシフトによるオフセット成分が主に含まれる第３のスポット９ｂより、オフセット成分をキャンセルするＳＰＰを算出することが可能である。ＳＰＰは、以下の式（２）で表される。
ＳＰＰ＝（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ） ・・・（２）
【００４５】
さらに、レンズシフトによるオフセット成分をキャンセルするパラメータをｋとすれば、不図示の制御部は、ＤＰＰ法を改良したトラッキングエラー信号ＡＰＰ（Advanced Push Pull）は、以下の式（３）によって与えられる。
ＡＰＰ＝ＭＰＰ＋ｋ＊ＳＰＰ ・・・（３）
【００４６】
また、図４（ｂ）の第３のスポット９ｂには、前述のように非点収差が付与されているので、非点収差法によるフォーカス検出か可能である。そして、不図示の制御部は、フォーカスエラー信号ＦＥＳを算出することが可能である。ＦＥＳは、以下の式（４）で与えられる。
ＦＥＳ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ） ・・・（４）
【００４７】
さらに、受光素子９上の第１乃至第３のスポット９ａ１，９ａ２，９ｂのラジアル方向の位置を示すポジション信号ＰｏｓＸ，及びタンジェンシャル方向の位置を示すポジション信号ＰｏｓＹは、それぞれＭＰＰ，ＳＰＰと同一であり、不図示の制御部は、それぞれ以下の式（５），（６）により、ポジション信号ＰｏｓＸ，ＰｏｓＹを算出する。
ＰｏｓＸ＝ＭＰＰ ・・・（５）
ＰｏｓＹ＝ＳＰＰ ・・・（６）
【００４８】
さらに、再生専用ディスク（ＲＯＭ）ではＤＰＤ（Differential Phase Detection）法によるトラッキング検出が必要になるが、ＤＰＤ法では４つの受光素子の対角成分の位相差で表されるため、ｘの位相をφ（ｘ）と表記することにすれば、トラッキングエラー信号ＤＰＤは、以下の式（７）で表される。
ＤＰＤ＝φ（Ａ＋Ｃ）−φ（Ｂ＋Ｄ）・・・（７）
【００４９】
なお、回折光学素子８、受光素子９のパターンは、原理的に同様であれば、図２に限定されない。さらに、記録トラックによる回折成分、すなわち、光束８ｓ１，８ｓ２を主に含む第１及び第２の領域８ａ１、８ａ２の両方の領域に非点収差を与え、それ以外の第３の領域８ｂに非点収差を与えない場合は、ＭＰＰとＳＰＰとを入れ換えてトラッキングエラー信号ＡＰＰの演算をすることで対応可能である。
【００５０】
以上説明したように、光束を分岐することなく、一つの回折光学素子８と、４つのセルを有する受光素子９のみで、受光素子９の位置検出用の信号も含めた全てのサーボ信号検出を行うことができるため、ノイズの少ない信号で、かつ、小型で簡易な光学構成の光ピックアップ装置を提供することができる。
【００５１】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について図５乃至図８を参照して説明する。図５は、第２の実施形態の光ピックアップ装置の全体構成を摸式的に示す図である。
【００５２】
図５に示す第２の実施形態の光学構成について、第１の実施形態の図１との相違点を中心に説明する。
【００５３】
第２の実施形態における光学構成は、ＰＢＳ２に替わって分岐プリズム１０、回折光学素子８に替わって回折光学素子１８、受光素子９に替わって受光素子１９を省スペースに配置したものである。その他の光学構成は、第１の実施形態と同様である。
【００５４】
図６は、第２の実施形態の回折光学素子１８の構造の例を示す断面図である。
【００５５】
図６に示すように、回折光学素子１８の構造は、階段状であり、溝の深さは、レーザ光源１から射出される光の１波長相当分を４分割した４段構造である。階段状の回折光学素子１８は金型の製作が容易であるが、＋１次回折効率は最大９６％となり、また溝の深さや階段状の形状誤差などによりさらに低下する。また、理論的にも−３次回折光が僅かに発生し、また形状誤差があった場合には回折作用を受けない０次光なども発生する。これらの−３次回折光や０次光は、迷光となって、各信号を劣化させる要因となる。
【００５６】
図７は、第２の実施形態の回折光学素子１８と受光素子１９の位置関係を説明する図である。
【００５７】
図７に示すように、第２の実施形態の回折光学素子１８と受光素子１９とは、迷光の影響を低減する位置関係となっている。すなわち、回折光学素子１８に光ディスク７からの反射光が垂直に入射した場合、回折光学素子１８の中心１８Ｐを通る光軸方向への延長線上から所定の距離ｄ離れたところに受光素子１９の中心１９Ｐがある。すなわち、回折光学素子１８で回折しない０次光が存在した場合、受光素子１９には０次光は入射せず、また、−３次回折光は、信号検出に用いる＋１次回折光とは光軸を挟んで１８０°反対方向に回折するので、受光素子１９には入射しない。よって、図７に示す第２の実施形態の回折光学素子１８と受光素子１９の位置関係によれば、前述の迷光の影響を抑制することができる。ただし、迷光の影響が少ないとみなせる場合には、図３に示す回折光学素子８と受光素子９の位置関係を回折光学素子１８と受光素子１９の位置関係に適用してもよい。
【００５８】
図８は、第２の実施形態の回折光学素子１８と受光素子１９のパターンを説明する図である。図８（ａ）は、回折パターンを省略して、回折光学素子１８上のスポットを示している。
【００５９】
図８（ａ）に示すように、回折光学素子１８は、第１乃至第６の領域１８ａ１１，１８ａ１２，１８ａ２１，１８ａ２２，１８ｂ１，１８ｂ２の６領域に分割され、領域毎に異なる回折パターンを有する。
【００６０】
図８（ａ）に示す破線で囲まれる領域は、レンズシフトがない場合の回折光学素子１８上の光束を示している。そして、破線で示す領域のうち、図８（ａ）のハッチングで示す光束１８ｓ１，１８ｓ２は、光ディスク７の記録トラックによる回折成分、すなわち、記録トラックで回折した０次光と１次光の重なりによる光束である。また、ハッチングされない光束１８ｓ３は、記録トラックによる回折成分を含まない、すなわち、記録トラックで回折した０次光のみの光束である。第２の実施形態では、第５及び第６領域１８ｂ１，１８ｂ２において非点収差を与えるものとする。
【００６１】
次に、図８（ｂ）を用いて、受光素子１９上に入射する光束のスポット形状を説明する。図８（ｂ）は、受光素子１９の分割パターンとスポット形状を示す。
【００６２】
受光素子１９は、ラジアル方向に２分割され、タンジェンシャル方向にも２分割されていて、第１乃至第４の領域１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄに４分割されたセルで構成される。また、図８（ｂ）の一点鎖線で囲まれる領域は、スポット形状を示す。第１のスポット１９ａ１１は、第１の領域１８ａ１１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第２のスポット１９ａ１２は、第２の領域１８ａ１２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第３のスポット１９ａ２１は、第３の領域１８ａ２１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第４のスポット１９ａ２２は、第４の領域１８ａ２２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第５のスポット１９ｂ１は、第５の領域１８ｂ１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第６のスポット１９ｂ２は、第６の領域１８ｂ２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットである。
【００６３】
図８（ａ）の回折光学素子１８上のハッチングで示す光束１８ｓ１のうち、第１の領域１８ａ１１と重なる光束は、第１のスポット１９ａ１１に、第２の領域１８ａ１２と重なる光束は、第２のスポット１９ａ１２に含まれる。また、図８（ａ）の回折光学素子１８上のハッチングで示す光束１８ｓ２のうち、第３の領域１８ａ２１と重なる光束は、第３のスポット１９ａ２１に、第４の領域１８ａ２２と重なる光束は、第４のスポット１９ａ２２に含まれる。
【００６４】
回折光学素子１８の各領域と受光素子１９での各スポットの関係について、さらに詳細に説明する。
【００６５】
非点収差を与える第５及び第６の領域１８ｂ１，１８ｂ２で回折される＋１次回折光は、受光素子１９上ではラジアル方向とタンジェンシャル方向の関係が逆転され、それぞれ第５及び第６のスポット１９ｂ１，１９ｂ２に示す形状で受光素子１９上に入射する。一方、非点収差の与えられない第１乃至第４の領域１８ａ１１，１８ａ１２，１８ａ２１，１８ａ２２で回折される＋１次回折光は、ラジアル方向とタンジェンシャル方向の関係に変化はなく、第５及び第６のスポット１９ｂ１，１９ｂ２とは重ならず、かつ、受光素子１９上でほぼフォーカスを結ぶようにそれぞれ第１乃至第４のスポット１９ａ１１，１９ａ１２，１９ａ２１，１９ａ２２となる。
【００６６】
ここで、受光素子１９での第１乃至第４の領域１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄにより検出される光量をそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとすると、第１の実施形態と同様の演算により、各サーボ信号及び位置検出信号が得られる。
【００６７】
以上説明したように、光束を分岐することなく、一つの回折光学素子と、４つのセルをもつ受光素子のみで、受光素子の位置検出用の信号も含めた全てのサーボ信号検出を行うことができるため、ノイズの少ない信号で、かつ、小型で簡易な光ピックアップ装置を提供することができる。
【００６８】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について図９を参照して説明する。第３の実施形態の光学構成は、図５に示した第２の実施形態の光学構成と同一であるが、回折光学素子１８に替わって回折光学素子２８、受光素子１９に替わって受光素子２９を用いる。
【００６９】
図９は、発明の第３の実施形態の回折光学素子と受光素子のパターンを説明する図である。図９（ａ）は、回折パターンを省略して、回折光学素子２８上のスポットを示している。
【００７０】
図９（ａ）に示すように、回折光学素子２８は、第１乃至第６の領域２８ａ１１，２８ａ１２，２８ａ２１，２８ａ２２，２８ｂ１，２８ｂ２の６領域に放射状に分割され、領域毎に異なる回折パターンを有する。
【００７１】
図９（ａ）に示す破線で囲まれる領域は、レンズシフトがない場合の回折光学素子２８上の光束を示している。そして、破線で示す領域のうち、図９（ａ）のハッチングで示す光束２８ｓ１，２８ｓ２は、光ディスク７の記録トラックによる回折成分、すなわち、記録トラックで回折した０次光と１次光の重なりによる光束である。また、ハッチングされない光束１８ｓ３は、記録トラックによる回折成分を含まない、すなわち、記録トラックで回折した０次光のみの光束である。第３の実施形態では、第５及び第６領域２８ｂ１，２８ｂ２において非点収差を与えるものとする。
【００７２】
次に、図９（ｂ）を用いて、受光素子２９上に入射する光束のスポット形状を説明する。図９（ｂ）は、受光素子２９の分割パターンとスポット形状を示す。
【００７３】
受光素子２９は、ラジアル方向に２分割され、タンジェンシャル方向にも２分割されていて、第１乃至第４の領域２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄに４分割されたセルで構成される。また、図９（ｂ）の一点鎖線で囲まれる領域は、スポット形状を示す。第１のスポット２９ａ１１は、第１の領域２８ａ１１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第２のスポット２９ａ１２は、第２の領域２８ａ１２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第３のスポット２９ａ２１は、第３の領域２８ａ２１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第４のスポット２９ａ２２は、第４の領域２８ａ２２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第５のスポット２９ｂ１は、第５の領域２８ｂ１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第６のスポット２９ｂ２は、第６の領域２８ｂ２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットである。
【００７４】
図９（ａ）の回折光学素子２８上のハッチングで示す光束２８ｓ１のうち、第１の領域２８ａ１１と重なる光束は、第１のスポット２９ａ１１に、第２の領域２８ａ１２と重なる光束は、第２のスポット２９ａ１２に含まれる。また、図９（ａ）の回折光学素子２８上のハッチングで示す光束２８ｓ２のうち、第３の領域２８ａ２１と重なる光束は、第３のスポット２９ａ２１に、第４の領域２８ａ２２と重なる光束は、第４のスポット２９ａ２２に含まれる。
【００７５】
回折光学素子２８の各領域と受光素子２９での各スポットの関係について、さらに詳細に説明する。
【００７６】
非点収差を与える第５及び第６の領域２８ｂ１，２８ｂ２で回折される＋１次回折光は、受光素子２９上ではラジアル方向とタンジェンシャル方向の関係が逆転され、それぞれ第５及び第６のスポット２９ｂ１，２９ｂ２に示す形状で受光素子２９上に入射する。一方、非点収差の与えられない第１乃至第４の領域２８ａ１１，２８ａ１２，２８ａ２１，２８ａ２２で回折される＋１次回折光は、ラジアル方向とタンジェンシャル方向の関係に変化はなく、第５及び第６のスポット２９ｂ１，２９ｂ２とは重ならず、かつ、受光素子２９上でほぼフォーカスを結ぶようにそれぞれ第１乃至第４のスポット２９ａ１１，２９ａ１２，２９ａ２１，２９ａ２２となる。
【００７７】
ここで、受光素子２９での第１乃至第４の領域２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄにより検出される光量をそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとすると、第１の実施形態と同様の演算により、各サーボ信号及び位置検出信号が得られる。
【００７８】
＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態について図１０乃至図１３を参照して説明する。図１０は、本発明の第４の実施形態の光ピックアップ装置の全体構成を摸式的に示した図である。
【００７９】
図１０に示す第４の実施形態の光学構成について、第１の実施形態の図１との相違点を中心に説明する。
【００８０】
第４の実施形態における光学構成においては、レーザ光源１と受光素子３９，４０とは、少ない面積に集積化されて光集積ユニットを構成している。この第４の実施形態においては、第２の実施形態の光学系と比較しても、さらに小型化を図ることができる。
【００８１】
この光学系は、回折光学素子８に替わって回折光学素子３８を有し、この回折光学素子３８がＰＢＳ２に替わる機能も有する。すなわち、この光学系においては、ＰＢＳ２は用いられない。また、受光素子９に替わって受光素子３９，４０を省スペースに配置したものである。その他の光学構成は、第１の実施形態と同様である。
【００８２】
図１１は、第４の実施形態の回折光学素子３８の構造の例を示す断面図である。
【００８３】
図１１に示すように、回折光学素子３８の構造は、金型の製作が容易なバイナリー構造であり、溝の深さは、レーザ光源１から射出される光の１波長相当分を２分割した２段構造である。バイナリー構造の回折光学素子３８は金型の製作が容易であるが、＋１次回折効率は最大４０％となり、また溝の深さやバイナリー構造の形状誤差などによりさらに低下する。また、理論的にも−１次回折光が同じ回折効率で発生する。また、形状誤差があった場合には回折作用を受けない０次光なども発生する。この０次光は、迷光となって、各信号を劣化させる要因となる。
【００８４】
図１２は、第４の実施形態の回折光学素子３８と受光素子３９，４０の位置関係を説明する図である。
【００８５】
回折光学素子３８に光ディスク７からの反射光が垂直に入射した場合、回折光学素子３８の中心３８Ｐを通る光軸方向への延長線上から所定の距離ｄ離れたところで、光軸を挟んで左右対称に各受光素子３９，４０の中心３９Ｐ，４０Ｐがある。すなわち、回折光学素子３８で回折しない０次光が存在した場合、受光素子３９，４０には０次光は入射せず、また、信号検出に用いる±１次回折光は、光軸を挟んで１８０°反対方向に回折する。そのため、回折光学素子３８で回折しない０次光による迷光は受光素子３９，４０に入射しない構成となっている。また、光軸中心から見て反対側配置された同様の構成を有する受光素子３９，４０により、±１次回折光の両方を受光することができる。
【００８６】
第４の実施の形態においては、受光素子３９，４０のセル数は倍になるが、図１１に示す製造が容易なバイナリー形状の回折光学素子３８を用いながら、一定の光量を得ることができる。また、図１２に示す第４の実施形態の回折光学素子３８と受光素子３９，４０の位置関係によれば、前述の迷光の影響を抑制することができる。
【００８７】
図１３は、第４の実施形態の回折光学素子３８と受光素子３９，４０のパターンを説明する図である。図１３（ａ）は、回折パターンを省略して、回折光学素子３８上のスポットを示している。
【００８８】
図１３（ａ）に示すように、回折光学素子３８は、第１乃至第６の領域３８ａ１１，３８ａ１２，３８ａ２１，３８ａ２２，３８ｂ１，３８ｂ２の６領域に分割され、領域毎に異なる回折パターンを有する。
【００８９】
図１３（ａ）に示す破線で囲まれる領域は、レンズシフトがない場合の回折光学素子３８上の光束を示している。そして、破線で示す領域のうち、図１３（ａ）のハッチングで示す光束３８ｓ１，３８ｓ２は、光ディスク７の記録トラックによる回折成分、すなわち、記録トラックで回折した０次光と１次光の重なりによる光束である。また、ハッチングされない光束３８ｓ３は、記録トラックによる回折成分を含まない、すなわち、記録トラックで回折した０次光のみの光束である。第４の実施形態では、第５及び第６領域３８ｂ１，３８ｂ２において非点収差を与えるものとする。
【００９０】
次に、図１３（ｂ）を用いて、受光素子３９，４０上に入射する光束のスポット形状を説明する。図１３（ｂ）は、受光素子３９，４０の分割パターンとスポット形状を示す。
【００９１】
受光素子３９，４０は、それぞれがラジアル方向に２分割され、タンジェンシャル方向にも２分割されていて、それぞれが第１乃至第４の領域３９Ａ，３９Ｂ，３９Ｃ，３９Ｄ、４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄに４分割されたセルで構成される。また、図１３（ｂ）の一点鎖線で囲まれる領域は、スポット形状を示す。一方の受光素子３９には、回折光学素子３８で回折される＋１次回折光が入射し、他方の受光素子４０には、回折光学素子３８で回折される−１次回折光が入射する。これら受光素子３９，４０には、光軸中心に対して点対称な位置にスポットが入射する。そのため、受光素子３９，４０の各セル名を、一方の受光素子３９において第１乃至第４の領域３９Ａ乃至３９Ｄとし、他方の受光素子４０において第１乃至第４の領域４０Ａ乃至４０Ｄとすると、３９Ａと４０Ｃ、３９Ｂと４０Ｄ、３９Ｃと４０Ａ、３９Ｄと４０Ｂがそれぞれ、光軸中心を挟んで対応する位置に配置されている。
【００９２】
一方の受光素子３９において、第１のスポット３９ａ１１は、第１の領域３８ａ１１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第２のスポット３９ａ１２は、第２の領域３８ａ１２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第３のスポット３９ａ２１は、第３の領域３８ａ２１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第４のスポット３９ａ２２は、第４の領域３８ｂ２２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第５のスポット３９ｂ１は、第５の領域３８ｂ１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第６のスポット３９ｂ２は、第６の領域３８ｂ２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットである。
【００９３】
図１３（ａ）の回折光学素子３８上のハッチングで示す光束３８ｓ１のうち、第１の領域３８ａ１１と重なる光束は、第１のスポット３９ａ１１に、第２の領域３８ａ１２と重なる光束は、第２のスポット３９ａ１２に含まれる。また、図１３（ａ）の回折光学素子３８上のハッチングで示す光束３８ｓ２のうち、第３の領域３８ａ２１と重なる光束は、第３のスポット３９ａ２１に、第４の領域３８ａ２２と重なる光束は、第４のスポット３９ａ２２に含まれる。
【００９４】
他方の受光素子４０において、第１のスポット４０ａ１１は、第１の領域３８ａ１１で回折される−１次回折光により形成されるスポットであり、第２のスポット４０ａ１２は、第２の領域３８ａ１２で回折される−１次回折光により形成されるスポットであり、第３のスポット４０ａ２１は、第３の領域３８ａ２１で回折される−１次回折光により形成されるスポットであり、第４のスポット４０ａ２２は、第４の領域３８ｂ２２で回折される−１次回折光により形成されるスポットであり、第５のスポット４０ｂ１は、第５の領域３８ｂ１で回折される−１次回折光により形成されるスポットであり、第６のスポット４０ｂ２は、第６の領域３８ｂ２で回折される−１次回折光により形成されるスポットである。
【００９５】
図１３（ａ）の回折光学素子３８上のハッチングで示す光束３８ｓ１のうち、第１の領域３８ａ１１と重なる光束は、第１のスポット４０ａ１１に、第２の領域３８ａ１２と重なる光束は、第２のスポット４０ａ１２に含まれる。また、図１３（ａ）の回折光学素子３８上のハッチングで示す光束３８ｓ２のうち、第３の領域３８ａ２１と重なる光束は、第３のスポット４０ａ２１に、第４の領域３８ａ２２と重なる光束は、第４のスポット４０ａ２２に含まれる。
【００９６】
回折光学素子３８の各領域と各受光素子３９，４０での各スポットの関係について、さらに詳細に説明する。
【００９７】
非点収差を与える第５及び第６の領域３８ｂ１，３８ｂ２で回折される±１次回折光は、受光素子３９，４０上ではラジアル方向とタンジェンシャル方向の関係が逆転され、それぞれ第５及び第６のスポット３９ｂ１，３９ｂ２、４０ｂ１，４０ｂ２に示す形状で各受光素子３９，４０上に入射する。一方、非点収差の与えられない第１乃至第４の領域３８ａ１１，３８ａ１２，３８ａ２１，３８ａ２２で回折される±１次回折光は、ラジアル方向とタンジェンシャル方向の関係に変化はなく、第５及び第６のスポット３９ｂ１，３９ｂ２、４０ｂ１，４０ｂ２とは重ならず、かつ、受光素子３９，４０上でほぼフォーカスを結ぶようにそれぞれ第１乃至第４のスポット３９ａ１１，３９ａ１２，３９ａ２１，３９ａ２２、４０ａ１１，４０ａ１２，４０ａ２１，４０ａ２２となる。
【００９８】
ここで、各受光素子３９，４０での第１乃至第４の領域３９Ａ，３９Ｂ，３９Ｃ，３９Ｄ、４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄにより検出される光量をそれぞれＡ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１，Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２とし、受光素子からの出力Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを、以下の式（８）で定義する。
Ａ＝Ａ１＋Ａ２
Ｂ＝Ｂ１＋Ｂ２
Ｃ＝Ｃ１＋Ｃ２
Ｄ＝Ｄ１＋Ｄ２ ・・・（８）
【００９９】
式（８）に示すように、各受光素子３９，４０により検出される光量をそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄと定義することにより、第１の実施形態と同様の演算により、各サーボ信号及び位置検出信号が得られる。
【０１００】
以上説明したように、光束を分岐することなく、一つの回折光学素子と、それぞれ４つのセルをもつ２つの受光素子のみで、受光素子の位置検出用の信号も含めた全てのサーボ信号検出を行うことができるため、ノイズの少ない信号で、かつ、小型で簡易な光ピックアップ装置を提供することができる。
【０１０１】
＜第５の実施形態＞
次に、本発明の第５の実施形態について図１４を参照して説明する。第５の実施形態の光学構成は、図５に示した第２の実施形態の光学構成と同一であるが、回折光学素子１８に替わって回折光学素子４８、受光素子１９に替わって受光素子４９を用いる。
【０１０２】
図１４は、発明の第５の実施形態の回折光学素子と受光素子のパターンを説明する図である。図１４（ａ）は、回折パターンを省略して、回折光学素子４８上のスポットを示している。
【０１０３】
図１４（ａ）に示すように、回折光学素子４８は、第１乃至第８の領域４８ａ１１，４８ａ１２，４８ａ２１，４８ａ２２，４８ｂ１１，４８ｂ１２，４８ｂ２１，４８ｂ２２の８領域に放射状に分割され、領域毎に異なる回折パターンを有する。
【０１０４】
図１４（ａ）に示す破線で囲まれる領域は、レンズシフトがない場合の回折光学素子４８上の光束を示している。そして、破線で示す領域のうち、図１４（ａ）のハッチングで示す光束４８ｓ１，４８ｓ２は、光ディスク７の記録トラックによる回折成分、すなわち、記録トラックで回折した０次光と１次光の重なりによる光束である。また、ハッチングされない光束１８ｓ３は、記録トラックによる回折成分を含まない、すなわち、記録トラックで回折した０次光のみの光束である。第５の実施形態では、第５乃至第８領域４８ｂ１１，４８ｂ１２，４８ｂ２１，４８ｂ２２において非点収差を与えるものとする。
【０１０５】
次に、図１４（ｂ）を用いて、受光素子４９上に入射する光束のスポット形状を説明する。図１４（ｂ）は、受光素子４９の分割パターンとスポット形状を示す。
【０１０６】
受光素子４９は、ラジアル方向に２分割され、タンジェンシャル方向にも２分割されていて、第１乃至第４の領域４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃ，４９Ｄに４分割されたセルで構成される。また、図１４（ｂ）の一点鎖線で囲まれる領域は、スポット形状を示す。第１のスポット４９ａ１１は、第１の領域４８ａ１１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第２のスポット４９ａ１２は、第２の領域４８ａ１２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第３のスポット４９ａ２１は、第３の領域４８ａ２１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第４のスポット４９ａ２２は、第４の領域４８ａ２２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第５のスポット４９ｂ１１は、第５の領域４８ｂ１１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第６のスポット４９ｂ１２は、第６の領域４８ｂ１２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第７のスポット４９ｂ２１は、第７の領域４８ｂ２１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第８のスポット４９ｂ２２は、第８の領域４８ｂ２２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットである。
【０１０７】
図１４（ａ）の回折光学素子４８上のハッチングで示す光束４８ｓ１のうち、第１の領域４８ａ１１と重なる光束は、第１のスポット４９ａ１１に、第２の領域４８ａ１２と重なる光束は、第２のスポット４９ａ１２に含まれる。また、図１４（ａ）の回折光学素子４８上のハッチングで示す光束４８ｓ２のうち、第３の領域４８ａ２１と重なる光束は、第３のスポット４９ａ２１に、第４の領域４８ａ２２と重なる光束は、第４のスポット４９ａ２２に含まれる。
【０１０８】
回折光学素子４８の各領域と受光素子４９での各スポットの関係について、さらに詳細に説明する。
【０１０９】
非点収差を与える第５乃至第８の領域４８ｂ１１，４８ｂ１２，４８ｂ２１，４８ｂ２２で回折される＋１次回折光は、受光素子４９上ではラジアル方向とタンジェンシャル方向の関係が逆転され、それぞれ第５乃至第８のスポット４９ｂ１１，４９ｂ１２４９ｂ２１，４９ｂ２２に示す形状で受光素子４９上に入射する。一方、非点収差の与えられない第１乃至第４の領域４８ａ１１，４８ａ１２，４８ａ２１，４８ａ２２で回折される＋１次回折光は、ラジアル方向とタンジェンシャル方向の関係に変化はなく、第５乃至第８のスポット４９ｂ１１，４９ｂ１２，４９ｂ２１，４９ｂ２２とは重ならず、かつ、受光素子４９上でほぼフォーカスを結ぶようにそれぞれ第１乃至第４のスポット４９ａ１１，４９ａ１２，４９ａ２１，４９ａ２２となる。
【０１１０】
ここで、受光素子４９での第１乃至第４の領域４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃ，４９Ｄにより検出される光量をそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとすると、第１の実施形態と同様の演算により、各サーボ信号及び位置検出信号が得られる。
【０１１１】
なお、この実施形態においては、図１４（ｂ）に示すように、回折光学素子４８の第５乃至第８の領域４８ｂ１１，４８ｂ１２，４８ｂ２１，４８ｂ２２を経た第５乃至第８のスポット４９ｂ１１，４９ｂ１２，４９ｂ２１，４９ｂ２２が互いに離れていることにより、受光素子４９上でスポットが移動した場合においても、サーボ信号に不要なオフセットが乗ることを抑制することができる。
【０１１２】
＜第６の実施形態＞
次に、本発明の第６の実施形態について図１５を参照して説明する。第６の実施形態の光学構成は、図５に示した第２の実施形態の光学構成と同一であるが、回折光学素子１８に替わって回折光学素子５８、受光素子１９に替わって受光素子５９を用いる。
【０１１３】
図１５は、本発明の第６の実施形態の回折光学素子と受光素子のパターンを説明する図である。図１５（ａ）は、回折パターンを省略して、回折光学素子５８上のスポットを示している。
【０１１４】
図１５（ａ）に示すように、回折光学素子５８は、第１乃至第８の領域５８ａ１１，５８ａ１２，５８ａ２１，５８ａ２２，５８ｂ１１，５８ｂ１２，５８ｂ２１，５８ｂ２２の８領域に放射状に分割され、領域毎に異なる回折パターンを有する。
【０１１５】
図１５（ａ）に示す破線で囲まれる領域は、レンズシフトがない場合の回折光学素子５８上の光束を示している。そして、破線で示す領域のうち、図１５（ａ）のハッチングで示す光束５８ｓ１，５８ｓ２は、光ディスク７の記録トラックによる回折成分、すなわち、記録トラックで回折した０次光と１次光の重なりによる光束である。また、ハッチングされない光束１８ｓ３は、記録トラックによる回折成分を含まない、すなわち、記録トラックで回折した０次光のみの光束である。第６の実施形態では、第５乃至第８領域５８ｂ１１，５８ｂ１２，５８ｂ２１，５８ｂ２２において非点収差を与えるものとする。
【０１１６】
次に、図１５（ｂ）を用いて、受光素子５９上に入射する光束のスポット形状を説明する。図１５（ｂ）は、受光素子５９の分割パターンとスポット形状を示す。
【０１１７】
受光素子５９は、ラジアル方向に２分割され、タンジェンシャル方向にも２分割されていて、第１乃至第４の領域５９Ａ，５９Ｂ，５９Ｃ，５９Ｄに４分割されたセルで構成される。
【０１１８】
第６の実施形態においては、受光素子５９の第１乃至第４の領域５９Ａ，５９Ｂ，５９Ｃ，５９Ｄは、互いに離間されて配置されており、各領域５９Ａ，５９Ｂ，５９Ｃ，５９Ｄの間には、光量を検出しない不感帯が形成されている。
【０１１９】
図１５（ｂ）の一点鎖線で囲まれる領域は、スポット形状を示す。第１のスポット５９ａ１１は、第１の領域５８ａ１１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第２のスポット５９ａ１２は、第２の領域５８ａ１２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第３のスポット５９ａ２１は、第３の領域５８ａ２１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第４のスポット５９ａ２２は、第４の領域５８ａ２２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第５のスポット５９ｂ１１は、第５の領域５８ｂ１１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第６のスポット５９ｂ１２は、第６の領域５８ｂ１２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第７のスポット５９ｂ２１は、第７の領域５８ｂ２１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第８のスポット５９ｂ２２は、第８の領域５８ｂ２２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットである。
【０１２０】
図１５（ａ）の回折光学素子５８上のハッチングで示す光束５８ｓ１のうち、第１の領域５８ａ１１と重なる光束は、第１のスポット５９ａ１１に、第２の領域５８ａ１２と重なる光束は、第２のスポット５９ａ１２に含まれる。また、図１５（ａ）の回折光学素子５８上のハッチングで示す光束５８ｓ２のうち、第３の領域５８ａ２１と重なる光束は、第３のスポット５９ａ２１に、第４の領域５８ａ２２と重なる光束は、第４のスポット５９ａ２２に含まれる。
【０１２１】
回折光学素子５８の各領域と受光素子５９での各スポットの関係について、さらに詳細に説明する。
【０１２２】
非点収差を与える第５乃至第８の領域５８ｂ１１，５８ｂ１２，５８ｂ２１，５８ｂ２２で回折される＋１次回折光は、受光素子５９上ではラジアル方向とタンジェンシャル方向の関係が逆転され、それぞれ第５乃至第８のスポット５９ｂ１１，５９ｂ１２５９ｂ２１，５９ｂ２２に示す形状で受光素子５９上に入射する。一方、非点収差の与えられない第１乃至第４の領域５８ａ１１，５８ａ１２，５８ａ２１，５８ａ２２で回折される＋１次回折光は、ラジアル方向とタンジェンシャル方向の関係に変化はなく、第５乃至第８のスポット５９ｂ１１，５９ｂ１２，５９ｂ２１，５９ｂ２２とは重ならず、かつ、受光素子５９上でほぼフォーカスを結ぶようにそれぞれ第１乃至第４のスポット５９ａ１１，５９ａ１２，５９ａ２１，５９ａ２２となる。
【０１２３】
ここで、受光素子５９での第１乃至第４の領域５９Ａ，５９Ｂ，５９Ｃ，５９Ｄにより検出される光量をそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとすると、第１の実施形態と同様の演算により、各サーボ信号及び位置検出信号が得られる。
【０１２４】
なお、第６の実施形態においては、図１５（ｂ）に示すように、回折光学素子５８の第５乃至第８の領域５８ｂ１１，５８ｂ１２，５８ｂ２１，５８ｂ２２を経た第５乃至第８のスポット５９ｂ１１，５９ｂ１２，５９ｂ２１，５９ｂ２２が互いに離れており、さらに、受光素子５９の第１乃至第４の領域５９Ａ，５９Ｂ，５９Ｃ，５９Ｄが互いに離間されていることにより、受光素子５９上でスポットが移動した場合においても、サーボ信号に不要なオフセットが乗ることを抑制することができる。
【０１２５】
＜第７の実施形態＞
次に、本発明の第７の実施形態について図１６を参照して説明する。第７の実施形態の光学構成は、図５に示した第２の実施形態の光学構成と同一であるが、回折光学素子１８に替わって回折光学素子６８、受光素子１９に替わって受光素子６９を用いる。
【０１２６】
図１６は、本発明の第７の実施形態の回折光学素子と受光素子のパターンを説明する図である。図１６（ａ）は、回折パターンを省略して、回折光学素子６８上のスポットを示している。
【０１２７】
図１６（ａ）に示すように、回折光学素子６８は、第１乃至第６の領域６８ａ１，６８ａ２，６８ｂ１１，６８ｂ１２，６８ｂ２１，６８ｂ２２の６領域に光ディスク７による回折成分を含む領域に合わせて分割され、領域毎に異なる回折パターンを有する。
【０１２８】
図１６（ａ）に示す破線で囲まれる領域は、レンズシフトがない場合の回折光学素子６８上の光束を示している。そして、破線で示す領域のうち、図１６（ａ）のハッチングで示す光束６８ｓ１，６８ｓ２は、光ディスク７の記録トラックによる回折成分、すなわち、記録トラックで回折した０次光と１次光の重なりによる光束である。また、ハッチングされない光束１８ｓ３は、記録トラックによる回折成分を含まない、すなわち、記録トラックで回折した０次光のみの光束である。第７の実施形態では、第１及び第２領域６８ａ１，６８ａ２において非点収差を与えるものとする。
【０１２９】
次に、図１６（ｂ）を用いて、受光素子６９上に入射する光束のスポット形状を説明する。図１６（ｂ）は、受光素子６９の分割パターンとスポット形状を示す。
【０１３０】
受光素子６９は、ラジアル方向に２分割され、タンジェンシャル方向にも２分割されていて、第１乃至第４の領域６９Ａ，６９Ｂ，６９Ｃ，６９Ｄに４分割されたセルで構成される。また、図１６（ｂ）の一点鎖線で囲まれる領域は、スポット形状を示す。第１のスポット６９ａ１は、第１の領域６８ａ１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第２のスポット６９ａ２は、第２の領域６８ａ２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第３のスポット６９ｂ１１は、第３の領域６８ｂ１１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第４のスポット６９ｂ１２は、第４の領域６８ｂ１２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第５のスポット６９ｂ２１は、第５の領域６８ｂ２１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第６のスポット６９ｂ２２は、第６の領域６８ｂ２２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットである。
【０１３１】
図１６（ｂ）のハッチングで示す領域は、図１６（ａ）のハッチングで示す光束に対応している。すなわち、図１６（ｂ）のハッチングで示す光束６９ｓ１，６９ｓ２は、それぞれ回折光学素子６８上でそれぞれ光束６８ｓ１，６８ｓ２を形成していた光によるものである。また、回折光学素子６８上で光束６８ｓ３を形成した光のうち、第１の領域６８ａ１に重なる光束は、第１のスポット６９ａ１に含まれ、第２の領域６８ａ２に重なる光束は、第２のスポット６９ａ２に含まれる。
【０１３２】
回折光学素子６８の各領域と受光素子６９での各スポットの関係について、さらに詳細に説明する。
【０１３３】
非点収差を与える第１及び第２の領域６８ａ１，６８ａ２で回折される＋１次回折光は、受光素子６９上ではラジアル方向とタンジェンシャル方向の関係が逆転され、それぞれ第１及び第２のスポット６９ａ１，６９ａ２に示す形状で受光素子６９上に入射する。一方、非点収差の与えられない第３乃至第６の領域６８ｂ１１，６８ｂ１２，６８ｂ２１，６８ｂ２２で回折される＋１次回折光は、ラジアル方向とタンジェンシャル方向の関係に変化はなく、第１及び第２のスポット６９ａ１，６９ａ２とは重ならず、かつ、受光素子６９上でほぼフォーカスを結ぶようにそれぞれ第３乃至第６のスポット６９ｂ１１，６９ｂ１２，６９ｂ２１，６９ｂ２２となる。
【０１３４】
ここで、受光素子６９での第１乃至第４の領域６９Ａ，６９Ｂ，６９Ｃ，６９Ｄにより検出される光量をそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとすると、第１の実施形態と同様の演算により、各サーボ信号が得られる。
【０１３５】
第７の実施形態においても、ポジション信号ＰｏｓＸ（ラジアル方向），ＰｏｓＹ（タンジェンシャル方向）は、ＳＰＰ，ＭＰＰそのものである。しかし、図１６に示すように、回折光学素子の第１及び第２の領域６８ａ１，６８ａ２で回折される＋１次回折光は、受光素子６９上で９０°回転したスポットとなる。そのため、第１〜第６の実施形態とは異なり、以下の式（９），（１０）で表される。
ＰｏｓＸ＝ＳＰＰ ・・・（９）
ＰｏｓＹ＝ＭＰＰ ・・・（１０）
【０１３６】
＜第８の実施形態＞
次に、本発明の第８の実施形態について図１７を参照して説明する。第８の実施形態の光学構成は、図５に示した第２の実施形態の光学構成と同一であるが、回折光学素子１８に替わって回折光学素子７８、受光素子１９に替わって受光素子７９を用いる。
【０１３７】
図１７は、本発明の第８の実施形態の回折光学素子と受光素子のパターンを説明する図である。図１７（ａ）は、回折パターンを省略して、回折光学素子７８上のスポットを示している。
【０１３８】
図１７（ａ）に示すように、回折光学素子７８は、第１乃至第６の領域７８ａ１，７８ａ２，７８ｂ１１，７８ｂ１２，７８ｂ２１，７８ｂ２２の６領域に放射状に分割され、領域毎に異なる回折パターンを有する。
【０１３９】
図１７（ａ）に示す破線で囲まれる領域は、レンズシフトがない場合の回折光学素子７８上の光束を示している。そして、破線で示す領域のうち、図１７（ａ）のハッチングで示す光束７８ｓ１，７８ｓ２は、光ディスク７の記録トラックによる回折成分、すなわち、記録トラックで回折した０次光と１次光の重なりによる光束である。また、ハッチングされない光束１８ｓ３は、記録トラックによる回折成分を含まない、すなわち、記録トラックで回折した０次光のみの光束である。第８の実施形態では、第１及び第２領域７８ａ１，７８ａ２において非点収差を与えるものとする。
【０１４０】
次に、図１７（ｂ）を用いて、受光素子７９上に入射する光束のスポット形状を説明する。図１７（ｂ）は、受光素子７９の分割パターンとスポット形状を示す。
【０１４１】
受光素子７９は、ラジアル方向に２分割され、タンジェンシャル方向にも２分割されていて、第１乃至第４の領域７９Ａ，７９Ｂ，７９Ｃ，７９Ｄに４分割されたセルで構成される。また、図１７（ｂ）の一点鎖線で囲まれる領域は、スポット形状を示す。第１のスポット７９ａ１は、第１の領域７８ａ１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第２のスポット７９ａ２は、第２の領域７８ａ２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第３のスポット７９ｂ１１は、第３の領域７８ｂ１１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第４のスポット７９ｂ１２は、第４の領域７８ｂ１２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第５のスポット７９ｂ２１は、第５の領域７８ｂ２１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第６のスポット７９ｂ２２は、第６の領域７８ｂ２２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットである。
【０１４２】
図１７（ｂ）のハッチングで示す領域は、図１７（ａ）のハッチングで示す光束に対応している。すなわち、図１７（ｂ）のハッチングで示す光束７９ｓ１，７９ｓ２は、それぞれ回折光学素子７８上でそれぞれ光束７８ｓ１，７８ｓ２を形成していた光によるものである。また、回折光学素子７８上で光束７８ｓ３を形成した光のうち、第１の領域７８ａ１に重なる光束は、第１のスポット７９ａ１に含まれ、第２の領域７８ａ２に重なる光束は、第２のスポット７９ａ２に含まれる。
【０１４３】
回折光学素子７８の各領域と受光素子７９での各スポットの関係について、さらに詳細に説明する。
【０１４４】
非点収差を与える第１及び第２の領域７８ａ１，７８ａ２で回折される+１次回折光は、受光素子７９上ではラジアル方向とタンジェンシャル方向の関係が逆転され、それぞれ第１及び第２のスポット７９ａ１，７９ａ２に示す形状で受光素子７９上に入射する。一方、非点収差の与えられない第３乃至第６の領域７８ｂ１１，７８ｂ１２，７８ｂ２１，７８ｂ２２で回折される+１次回折光は、ラジアル方向とタンジェンシャル方向の関係に変化はなく、第１及び第２のスポット７９ａ１，７９ａ２とは重ならず、かつ、受光素子７９上でほぼフォーカスを結ぶようにそれぞれ第３乃至第６のスポット７９ｂ１１，７９ｂ１２，７９ｂ２１，７９ｂ２２となる。
【０１４５】
ここで、受光素子７９での第１乃至第４の領域７９Ａ，７９Ｂ，７９Ｃ，７９Ｄにより検出される光量をそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとすると、第１の実施形態と同様の演算により、各サーボ信号が得られる。
【０１４６】
第８の実施形態においても、図１７に示すように、回折光学素子の第１及び第２の領域７８ａ１，７８ａ２で回折される＋１次回折光は、受光素子７９上で９０°回転したスポットとなる。そのため、第７の実施形態と同様の式（９），（１０）で表される。
【０１４７】
以上、本発明の第１乃至第８の実施形態について説明した。各実施形態は、光学構成（図１、図５及び図１０に示す）、回折光学素子の構造（図３、図６及び図１１に示す）、回折光学素子及び受光素子の位置関係、並びに、受光素子の構成（図４、図７及び図１２に示す）、回折光学素子の分割方法及び受光素子の対応付け（図２、図８、図９、図１３乃至図１７に示す）の組み合わせにより構成しているが、本発明の効果は、いずれの組み合わせによっても成立するものであり、各実施形態で示した組み合わせのみに限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１４８】
本発明は、光ディスクの再生及び／又は記録を行う光ピックアップ装置に適用される。
【符号の説明】
【０１４９】
１ レーザ光源
２ 偏光ビームスプリッタ
３ ４分の１波長板
４ コリメータレンズ
５ 立ち上げミラー
６ 対物レンズ
７ ディスク
８ 回折光学素子
９ 受光素子
１０ 分岐プリズム
１８ 回折光学素子
１９ 受光素子
２８ 回折光学素子
２９ 受光素子
３８ 回折光学素子
３９ 受光素子
４０ 受光素子
４８ 回折光学素子
４９ 受光素子
５８ 回折光学素子
５９ 受光素子
６８ 回折光学素子
６９ 受光素子
７８ 回折光学素子
７９ 受光素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ピックアップ装置におけるサーボ信号検出方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、情報記録媒体として「ＣＤ」（Comapct Disk）や「ＤＶＤ」（Digital Versatile Disk）などの光ディスクが提案されている。近年、さらに大容量の記録が可能な「ＢＤ」（Blu-ray Disk）も提案されている。「ＢＤ」には、記録層が１層のみの単層ディスクのほか、記録層が２層ある２層ディスクが存在し、「ＢＤ」では、どちらのディスクも同様に普及している。
【０００３】
光ディスクの記録または再生時には、光ピックアップ装置の対物レンズを透過した光束が、光ディスクのトラック、フォーカス方向ともに正しい位置に集光される必要がある。そのため、トラッキングサーボ、フォーカスサーボによる制御が行なわれている。トラッキングサーボ方法としては、ＤＰＰ（Differential Push-Pull）法が一般的であり、ＤＰＰ法はレーザ光源からの光束を、グレーティングを使って、中央のメインビームと、２つのサブビームに分岐し、メインビームのプッシュプル信号（以下、ＭＰＰという）に生じたレンズシフトによるＤＣオフセットを、サブビームのプッシュプル信号（以下、ＳＰＰという）でキャンセルする方法である。なお、「ＢＤ」では特にレーザパワー不足の問題があるため、光倍速対応などのためサブビームの強度は、メインビームの強度に対して１０％程度と弱く設定されていることが多い。
【０００４】
ところで、２層ディスクを再生する場合は、再生していない（フォーカスが合っていない）層からの反射光がクロストーク光として信号に混入し、トラッキングエラー信号を乱すという問題があった。前述のＤＰＰ法によるトラッキングサーボにおいては、ＭＰＰのクロストーク光が、パワーの弱いＳＰＰに与える影響が特に顕著である。そのため、ビームを３つに分岐するＤＰＰ法ではなく、１つのビームをホログラムやビームスプリッタなどで必要に応じて分岐し、領域分割して各サーボ信号に対して個別の受光素子で受光する、１ビーム検出が提案されている。１ビーム検出は、レーザ光源と受光素子を集積化する際に有効である。そのため、１ビーム検出は、車載用などに用いられ、また、光学系の許容誤差（トレランス）が多く得られる集積ユニットへの応用開発も求められている。
【０００５】
非特許文献１では、光束をフォーカスエラー信号検出用及びトラッキングエラー信号検出用に２分岐する回折光学素子を用いる。この回折光学素子により、フォーカスエラー用の光束には非点収差が与えられ、４分割セルを用いて、一般的な非点収差法によるフォーカスエラー検出が行われる。一方、トラッキングエラー用の光束は、ＭＰＰに当たる２領域と、ＳＰＰに当たる２領域からなり、フォーカスエラー検出信号用とは異なる４分割セルに集光され、ＤＰＰ法に相当するトラッキングエラー信号を検出する。
【０００６】
特許文献１では、ラジアル方向及びタンジェンシャル方向に非対称な領域を有する回折光学素子を用いて、対物レンズシフトの影響を低減している。この方法によれば、ＳＳＤ（Spot Size Detection）法によるフォーカスエラー信号検出とＤＰＰ法によるトラッキングエラー信号検出が可能である。
【０００７】
特許文献２では、３本の分割線をもつ回折光学素子により６つに分割された光束を、適切な位置関係で配置された８つの受光素子で受光することにより、非点収差法によるフォーカスエラー信号検出と、ＤＰＰ法に相当するトラッキングエラー信号検出の両方を行うことが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２６５５９５公報
【特許文献２】特開２００８−１７１４７０公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Kousei SANO,et.al.,“Novel One-Beam Tracking Detection Method for Dual-Layer Blu-ray Discs",Japanese Journal of Applied Physics Vol.45,No.2B,2006,pp.1174-1177
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、非特許文献１においては、トラッキングエラー信号及びフォーカスエラー信号検出用に、光束を２分岐する上に、受光素子が多く必要となるためノイズが多く、メイン信号のＳ／Ｎが取りにくいという問題がある。さらには、シリンドリカルレンズと回折光学素子の両方が必要となり、部品点数が増えるほか、検出系が大きくなるという課題もある。また、受光素子や回折光学素子の位置精度を示す信号としてポジション信号を得る場合、サーボ信号には用いられない別の信号を検出する必要があるため、出力端子数が増加する。
【００１１】
また、特許文献１においては、フォーカスエラー信号とＳＰＰを同一光束で検出する場合、ＭＰＰとＳＰＰの検出用に光束を２分岐する必要があり、ＳＰＰとＭＰＰを同一光束で検出する場合は、フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号の検出用に光束を２分岐する必要がある。そのため、前述のいずれの構成であっても、光束を分岐する素子や受光素子の数が増え、ノイズが多くなり、また装置の大型化や、構成の複雑化を伴う。また、受光素子の位置精度を示す信号としてポジション信号を得る場合、サーボ信号には用いられない別の信号を検出する必要があるため、出力端子数が増加する。
【００１２】
さらに、特許文献２においては、複雑な形状の受光素子が８つ必要なため、依然としてノイズが多く、構成の複雑化を伴う他、受光素子の形状が複雑な上に、受光素子のそれぞれは大きく離れているので、位置調整が困難であるという問題があった。
【００１３】
そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、光ディスクからの反射光束を分岐することなく、また、少ない受光素子数および出力端子数でフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号及び位置調整のためのポジション信号を得ることができる簡易、かつ、小型な光ピックアップ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】
【００１４】
前述の従来の技術の課題を解決するため、本発明に係る光ピックアップ装置は、以下の構成のいずれかを有するものである。
【００１５】
〔構成１〕
光ディスクに光束を照射するレーザ光源と、光ディスクの記録トラックにより回折される成分と回折しない成分の重なる光束が入射される第１の回折領域と光ディスクの記録トラックにより回折しない成分の光束が入射される第２の回折領域とを設け光ディスクより反射された光束を第１の回折領域及び第２の回折領域において所定次数で回折し、かつ、第１の回折領域または第２の回折領域のいずれか一方で非点収差を与える回折光学素子と、光ディスクの記録トラック方向に対応する方向の分割線と記録トラック方向に垂直な方向に対応する方向の分割線とにより４個の受光領域に分割され第１の回折領域及び第２の回折領域で回折された光を受光する受光素子とを有することを特徴とするものである。
【００１６】
〔構成２〕
構成１を有する光ピックアップ装置において、回折光学素子の第１の回折領域は、光ディスクの記録トラックにより＋１次で回折される成分と回折しない成分が重なる光束が入射され、かつ、光ディスクの記録トラック方向に対応する方向の分割線で分割される領域と、光ディスクの記録トラックにより−１次で回折される成分と回折しない成分が重なる光束が入射され、かつ、光ディスクの記録トラック方向に垂直な方向に対応する分割線で分割される領域とからなり、各領域は入射された光束をそれぞれ異なる方向へ回折する４個の分割領域を有し、回折光学素子の第２の回折領域は、光ディスクの記録トラックにより回折しない成分の光束が入射され、かつ、記録トラック方向に垂直な方向に対応する分割線で分割されてそれぞれ異なる方向へ回折する２個の分割領域を有し、第１の回折領域の４個の分割領域でそれぞれ回折される光は、受光素子のそれぞれ異なる受光領域にて受光され、第２の回折領域の２個の分割領域でそれぞれ回折される光は、受光素子の４個の領域のうち、記録トラック方向に垂直な方向に対応する分割線で分割した場合に同じ側に含まれる２個ずつの領域にてそれぞれ受光されることを特徴とするものである。
【００１７】
〔構成３〕
構成１を有する光ピックアップ装置において、回折光学素子の第１の回折領域は、光ディスクの記録トラックにより＋１次で回折される成分と回折しない成分が重なる光束が入射される領域と、光ディスクの記録トラックにより−１次で回折される成分と回折しない成分が重なる光束が入射される領域とからなり、各領域は入射された光束をそれぞれ異なる方向へ回折する２個の分割領域を有し、回折光学素子の第２の回折領域は、光ディスクの記録トラックにより回折しない成分の光束が入射され、かつ、記録トラック方向に対応する方向と記録トラック方向に垂直な方向に対応する分割線とで分割されてそれぞれ異なる方向へ回折する４個の分割領域を有し、第１の回折領域の２個の分割領域でそれぞれ回折される光は、受光素子の４個の領域のうち、記録トラック方向に垂直な方向に対応する分割線で分割した場合に同じ側に含まれる２個ずつの領域にてそれぞれ受光され、第２の回折領域の４個の分割領域でそれぞれ回折される光は、受光素子のそれぞれ異なる受光領域にて受光されることを特徴とするものである。
【００１８】
〔構成４〕
構成１ないし構成３のいずれか一を有する光ピックアップ装置において、受光素子の４個の受光領域のうち、光ディスクの記録トラック方向に対応する方向の分割線で分割した場合に同じ側に含まれる受光領域の光検出信号をそれぞれ加算して第１及び第２の加算信号を得て、第１の加算信号から第２の加算信号を減算して第１の差分信号を算出し、受光素子の４個の受光領域のうち、光ディスクの記録トラック方向に垂直な方向に対応する方向の分割線で分割した場合に同じ側に含まれる受光領域の光検出信号をそれぞれ加算して第３及び第４の加算信号を得て、第３の加算信号から第４の加算信号を減算して第２の差分信号を算出し、第１及び第２の差分信号を用いてトラッキングエラー信号を算出する第１の制御部を有することを特徴とするものである。
【００１９】
〔構成５〕
構成１ないし構成４のいずれか一を有する光ピックアップ装置において、受光素子の４個の受光領域のうち、対角線上に配置される受光領域の光検出信号をそれぞれ加算して第５及び第６の加算信号を得て、第５の加算信号から第６の加算信号を減算してフォーカスエラー信号を算出する第２の制御部を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る光ピックアップ装置においては、全てのサーボ信号を、第１の領域乃至第４の受光領域を有する受光素子のみで検出できるため、光束を２つに分岐する必要はない。よって、特許文献１及び非特許文献１に記載された従来の技術のように検出光学系で２光束に分岐する必要がなく、また、受光素子数も削減できるため、低ノイズ化や小型化、構成の簡素化が期待できる。
【００２１】
さらに、トラッキングエラー信号のＭＰＰ、ＳＰＰがそのままポジション信号になるので、端子数を削減することもできる。
【００２２】
さらに、特許文献２に記載された従来の技術と比較しても、受光素子のセル数削減の他、互いに隣接、もしくは近接した第１の受光領域乃至第４の受光領域を有する受光素子のみで検出できるため、受光素子の位置合わせを容易にすることができる。
【００２３】
すなわち、本発明は、光ディスクからの反射光束を分岐することなく、また、少ない受光素子数及び出力端子数でフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号及び位置調整のためのポジション信号を得ることができる簡易、かつ、小型な光ピックアップ装置を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施形態の光ピックアップ装置の全体構成を摸式的に示した図である。
【図２】回折光学素子の構造の例を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の回折光学素子と受光素子との位置関係を説明する図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の回折光学素子と受光素子のパターンを説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の光ピックアップ装置の全体構成を摸式的に示した図である。
【図６】回折光学素子の構造の別の例を示す構成図である。
【図７】本発明の第２の実施形態の回折光学素子と受光素子との位置関係を説明する図である。
【図８】本発明の第２の実施形態の回折光学素子と受光素子のパターンを説明する図である。
【図９】本発明の第３の実施形態の回折光学素子と受光素子のパターンを説明する図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態の光ピックアップ装置の全体構成を摸式的に示した図である。
【図１１】回折光学素子の構造のさらに別の例を示す構成図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態の回折光学素子と受光素子との位置関係を説明する図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態の回折光学素子と受光素子のパターンを説明する図である。
【図１４】本発明の第５の実施形態の回折光学素子と受光素子のパターンを説明する図である。
【図１５】本発明の第６の実施形態の回折光学素子と受光素子のパターンを説明する図である。
【図１６】本発明の第７の実施形態の回折光学素子と受光素子のパターンを説明する図である。
【図１７】本発明の第８の実施形態の回折光学素子と受光素子のパターンを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２６】
＜第１の実施形態＞
第１の実施形態について、図１乃至図４を参照して説明する。図１は、第１の実施形態の光ピックアップ装置の全体構成を摸式的に示す図である。
【００２７】
本発明に係る光ピックアップ装置においては、図１に示すように、レーザ光源１から射出された発散光は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２を透過し、４分の１波長板３を透過して円偏光となる。４分の１波長板３を透過した発散光は、コリメータレンズ４により略平行光に変換され、立ち上げミラー５により光束の方向を偏向される。立ち上げミラー５により光束の方向を偏向された光は、対物レンズ６により集光され、光ディスク７の信号記録面上に集光する。光ディスク７の信号記録面で反射された光は、往路とは逆の順に、対物レンズ６を透過し、立ち上げミラー５で偏向され、コリメータレンズ４を透過する。コリメータレンズ４を透過した光は、４分の１波長板３を再び透過することで、レーザ１からの射出光に対して偏光方向が９０度回転した直線偏光となる。４分の１波長板３を透過した直線偏光は、ＰＢＳ２で反射され、回折光学素子８にて分割され、かつ、回折されて受光素子９上に集光する。受光素子９で受光された光は、スポットを形成された後、不図示の制御部により所定の演算処理がなされ、フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号が検出される。
【００２８】
なお、回折光学素子８における回折に用いる回折次数は種々存在し得るが、本発明における以後の説明では、最も回折効率の高い次数で回折された光を、受光素子９で検出し、各信号に用いることとする。また、回折光学素子８は、対物レンズ６から見て、４分の１波長板３よりも光源側にあればよく、図１の構成に限定されない。また、対物レンズ６、４分の１波長板３、回折光学素子８を全てアクチュエータに組み込む構成も考えられる。ただし、この場合には、回折光学素子８は、偏光選択性を有している必要がある。
【００２９】
図２は、回折光学素子８の構造の例を示す断面図である。
【００３０】
図２に示すように、回折光学素子８の構造は、鋸型状であり、溝の深さは＋１次回折光が１００％となる深さに設定している。ただし、必要な光量が得られ、かつ、迷光の影響が小さくなる構造であれば、これに限ったものではない。
【００３１】
図３は、第１の実施形態の回折光学素子８と受光素子９との位置関係を説明する図である。
【００３２】
図３に示すように、回折光学素子８に光ディスク７からの反射光が垂直に入射した場合、回折光学素子８の中心８Ｐと受光素子の中心９Ｐは光軸方向に一致する。すなわち、回折光学素子８で回折しない０次光が存在する場合、その０次光は受光素子９の中心９Ｐに入射する。
【００３３】
図４は、第１の実施形態の回折光学素子８と受光素子９のパターンを説明する図である。図４（ａ）は、回折光学素子８の各領域の回折パターンを示したものである。
【００３４】
図４（ａ）に示すように、回折光学素子８は、第１乃至第３の領域８ａ１，８ａ２，８ｂの３領域に分割され、領域毎に異なる回折パターンを有する。
【００３５】
図４（ｂ）は、図４（ａ）の回折パターンを省略して、回折光学素子８上のスポットを示している。図４（ｂ）に示す破線で囲まれる領域は、対物レンズ６のレンズシフト（以下、単にレンズシフトという）がない場合の回折光学素子８上の光束を示している。そして、破線で示す領域のうち、ハッチングで示す光束８ｓ１，８ｓ２は、光ディスク７の記録トラックによる回折成分、すなわち、記録トラックで回折した０次光と１次光との重なりによる光束である。また、ハッチングされない光束８ｓ３は、記録トラックによる回折成分を含まない、すなわち、記録トラックで回折した０次光のみの光束である。
【００３６】
光ディスク７の信号記録面の記録トラックによる回折成分、すなわち、光束８ｓ１，８ｓ２を主に含む第１及び第２の領域８ａ１，８ａ２と、それ以外の第３の領域８ｂとに回折光学素子８の領域を分けた場合、第１及び第２の領域８ａ１，８ａ２の両方を含む領域、または、第３の領域８ｂのどちらか一方の領域のみが非点収差を与える領域であり、もう一方の領域は、非点収差を与えない領域とする。第１の実施形態では、第３の領域８ｂにおいて非点収差を与えるものとする。
【００３７】
次に、図４（ｃ）を用いて、受光素子９上に入射する光束のスポット形状を説明する。図４（ｃ）は、受光素子９の分割パターン及びスポット形状を示したものである。
【００３８】
受光素子９は、ラジアル方向に２分割され、タンジェンシャル方向にも２分割されていて、第１乃至第４の領域９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄに４分割されたセルより構成される。
【００３９】
また、図４の一点鎖線で囲まれる領域は、スポット形状を示す。第１のスポット９ａ１は、第１の領域８ａ１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第２のスポット９ａ２は、第２の領域８ａ２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第３のスポット９ｂは、第３の領域８ｂで回折される＋１次回折光により形成されるスポットである。
【００４０】
図４（ｃ）のハッチングで示す領域は、図４（ｂ）のハッチングで示す光束に対応している。すなわち、図４（ｂ）のハッチングで示す光束９ｓ１，９ｓ２は、それぞれ回折光学素子８上でそれぞれ光束８ｓ１，８ｓ２を形成していた光によるものである。また、回折光学素子８上で光束８ｓ３を形成した光のうち、第１の領域８ａ１に重なる光束は、第１のスポット９ａ１に含まれ、第２の領域８ａ２に重なる光束は、第２のスポット９ａ２に含まれ、第３の領域８ｂに重なる光束は、第３のスポット９ｂに含まれる。
【００４１】
回折光学素子８の第１乃至第３の領域と受光素子９でのスポットとの関係について、さらに詳細に説明する。
【００４２】
非点収差を与える第３の領域８ｂで回折される＋１次回折光は、受光素子９上のラジアル方向とタンジェンシャル方向の関係が逆転され、図４（ｃ）の第３のスポット９ｂに示す形状で受光素子９上に入射する。一方、非点収差の与えらない第１及び第２の領域８ａ１，８ａ２で回折される＋１次回折光は、ラジアル方向とタンジェンシャル方向の関係に変化はなく、スポット９ｂとは重ならず、かつ、第１及び第２の領域８ａ１，８ａ２とは大きさと位置関係が若干異なるように、受光素子９上で第１及び第２のスポット９ａ１，９ａ２となる。
【００４３】
ここで、受光素子９での第１乃至第４の領域９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄにより検出される光量をそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとする。不図示の制御部は、記録トラックによる回折成分が主に含まれる第１及び第２のスポット９ａ１，９ａ２より、ＭＰＰを算出することが可能である。ＭＰＰは、以下の式（１）で表される。
ＭＰＰ＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ） ・・・（１）
【００４４】
一方、回折光学素子８の第３の領域８ｂとそれに対応する受光素子９上の第３のスポット９ｂは、ラジアル方向とタンジェンシャル方向とが入れ替わる。そして、不図示の制御部は、レンズシフトによるオフセット成分が主に含まれる第３のスポット９ｂより、オフセット成分をキャンセルするＳＰＰを算出することが可能である。ＳＰＰは、以下の式（２）で表される。
ＳＰＰ＝（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ） ・・・（２）
【００４５】
さらに、レンズシフトによるオフセット成分をキャンセルするパラメータをｋとすれば、不図示の制御部は、ＤＰＰ法を改良したトラッキングエラー信号ＡＰＰ（Advanced Push Pull）は、以下の式（３）によって与えられる。
ＡＰＰ＝ＭＰＰ＋ｋ＊ＳＰＰ ・・・（３）
【００４６】
また、図４（ｂ）の第３のスポット９ｂには、前述のように非点収差が付与されているので、非点収差法によるフォーカス検出か可能である。そして、不図示の制御部は、フォーカスエラー信号ＦＥＳを算出することが可能である。ＦＥＳは、以下の式（４）で与えられる。
ＦＥＳ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ） ・・・（４）
【００４７】
さらに、受光素子９上の第１乃至第３のスポット９ａ１，９ａ２，９ｂのラジアル方向の位置を示すポジション信号ＰｏｓＸ，及びタンジェンシャル方向の位置を示すポジション信号ＰｏｓＹは、それぞれＭＰＰ，ＳＰＰと同一であり、不図示の制御部は、それぞれ以下の式（５），（６）により、ポジション信号ＰｏｓＸ，ＰｏｓＹを算出する。
ＰｏｓＸ＝ＭＰＰ ・・・（５）
ＰｏｓＹ＝ＳＰＰ ・・・（６）
【００４８】
さらに、再生専用ディスク（ＲＯＭ）ではＤＰＤ（Differential Phase Detection）法によるトラッキング検出が必要になるが、ＤＰＤ法では４つの受光素子の対角成分の位相差で表されるため、ｘの位相をφ（ｘ）と表記することにすれば、トラッキングエラー信号ＤＰＤは、以下の式（７）で表される。
ＤＰＤ＝φ（Ａ＋Ｃ）−φ（Ｂ＋Ｄ）・・・（７）
【００４９】
なお、回折光学素子８、受光素子９のパターンは、原理的に同様であれば、図２に限定されない。さらに、記録トラックによる回折成分、すなわち、光束８ｓ１，８ｓ２を主に含む第１及び第２の領域８ａ１、８ａ２の両方の領域に非点収差を与え、それ以外の第３の領域８ｂに非点収差を与えない場合は、ＭＰＰとＳＰＰとを入れ換えてトラッキングエラー信号ＡＰＰの演算をすることで対応可能である。
【００５０】
以上説明したように、光束を分岐することなく、一つの回折光学素子８と、４つのセルを有する受光素子９のみで、受光素子９の位置検出用の信号も含めた全てのサーボ信号検出を行うことができるため、ノイズの少ない信号で、かつ、小型で簡易な光学構成の光ピックアップ装置を提供することができる。
【００５１】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について図５乃至図８を参照して説明する。図５は、第２の実施形態の光ピックアップ装置の全体構成を摸式的に示す図である。
【００５２】
図５に示す第２の実施形態の光学構成について、第１の実施形態の図１との相違点を中心に説明する。
【００５３】
第２の実施形態における光学構成は、ＰＢＳ２に替わって分岐プリズム１０、回折光学素子８に替わって回折光学素子１８、受光素子９に替わって受光素子１９を省スペースに配置したものである。その他の光学構成は、第１の実施形態と同様である。
【００５４】
図６は、第２の実施形態の回折光学素子１８の構造の例を示す断面図である。
【００５５】
図６に示すように、回折光学素子１８の構造は、階段状であり、溝の深さは、レーザ光源１から射出される光の１波長相当分を４分割した４段構造である。階段状の回折光学素子１８は金型の製作が容易であるが、＋１次回折効率は最大９６％となり、また溝の深さや階段状の形状誤差などによりさらに低下する。また、理論的にも−３次回折光が僅かに発生し、また形状誤差があった場合には回折作用を受けない０次光なども発生する。これらの−３次回折光や０次光は、迷光となって、各信号を劣化させる要因となる。
【００５６】
図７は、第２の実施形態の回折光学素子１８と受光素子１９の位置関係を説明する図である。
【００５７】
図７に示すように、第２の実施形態の回折光学素子１８と受光素子１９とは、迷光の影響を低減する位置関係となっている。すなわち、回折光学素子１８に光ディスク７からの反射光が垂直に入射した場合、回折光学素子１８の中心１８Ｐを通る光軸方向への延長線上から所定の距離ｄ離れたところに受光素子１９の中心１９Ｐがある。すなわち、回折光学素子１８で回折しない０次光が存在した場合、受光素子１９には０次光は入射せず、また、−３次回折光は、信号検出に用いる＋１次回折光とは光軸を挟んで１８０°反対方向に回折するので、受光素子１９には入射しない。よって、図７に示す第２の実施形態の回折光学素子１８と受光素子１９の位置関係によれば、前述の迷光の影響を抑制することができる。ただし、迷光の影響が少ないとみなせる場合には、図３に示す回折光学素子８と受光素子９の位置関係を回折光学素子１８と受光素子１９の位置関係に適用してもよい。
【００５８】
図８は、第２の実施形態の回折光学素子１８と受光素子１９のパターンを説明する図である。図８（ａ）は、回折パターンを省略して、回折光学素子１８上のスポットを示している。
【００５９】
図８（ａ）に示すように、回折光学素子１８は、第１乃至第６の領域１８ａ１１，１８ａ１２，１８ａ２１，１８ａ２２，１８ｂ１，１８ｂ２の６領域に分割され、領域毎に異なる回折パターンを有する。
【００６０】
図８（ａ）に示す破線で囲まれる領域は、レンズシフトがない場合の回折光学素子１８上の光束を示している。そして、破線で示す領域のうち、図８（ａ）のハッチングで示す光束１８ｓ１，１８ｓ２は、光ディスク７の記録トラックによる回折成分、すなわち、記録トラックで回折した０次光と１次光の重なりによる光束である。また、ハッチングされない光束１８ｓ３は、記録トラックによる回折成分を含まない、すなわち、記録トラックで回折した０次光のみの光束である。第２の実施形態では、第５及び第６領域１８ｂ１，１８ｂ２において非点収差を与えるものとする。
【００６１】
次に、図８（ｂ）を用いて、受光素子１９上に入射する光束のスポット形状を説明する。図８（ｂ）は、受光素子１９の分割パターンとスポット形状を示す。
【００６２】
受光素子１９は、ラジアル方向に２分割され、タンジェンシャル方向にも２分割されていて、第１乃至第４の領域１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄに４分割されたセルで構成される。また、図８（ｂ）の一点鎖線で囲まれる領域は、スポット形状を示す。第１のスポット１９ａ１１は、第１の領域１８ａ１１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第２のスポット１９ａ１２は、第２の領域１８ａ１２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第３のスポット１９ａ２１は、第３の領域１８ａ２１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第４のスポット１９ａ２２は、第４の領域１８ａ２２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第５のスポット１９ｂ１は、第５の領域１８ｂ１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第６のスポット１９ｂ２は、第６の領域１８ｂ２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットである。
【００６３】
図８（ａ）の回折光学素子１８上のハッチングで示す光束１８ｓ１のうち、第１の領域１８ａ１１と重なる光束は、第１のスポット１９ａ１１に、第２の領域１８ａ１２と重なる光束は、第２のスポット１９ａ１２に含まれる。また、図８（ａ）の回折光学素子１８上のハッチングで示す光束１８ｓ２のうち、第３の領域１８ａ２１と重なる光束は、第３のスポット１９ａ２１に、第４の領域１８ａ２２と重なる光束は、第４のスポット１９ａ２２に含まれる。
【００６４】
回折光学素子１８の各領域と受光素子１９での各スポットの関係について、さらに詳細に説明する。
【００６５】
非点収差を与える第５及び第６の領域１８ｂ１，１８ｂ２で回折される＋１次回折光は、受光素子１９上ではラジアル方向とタンジェンシャル方向の関係が逆転され、それぞれ第５及び第６のスポット１９ｂ１，１９ｂ２に示す形状で受光素子１９上に入射する。一方、非点収差の与えられない第１乃至第４の領域１８ａ１１，１８ａ１２，１８ａ２１，１８ａ２２で回折される＋１次回折光は、ラジアル方向とタンジェンシャル方向の関係に変化はなく、第５及び第６のスポット１９ｂ１，１９ｂ２とは重ならず、かつ、受光素子１９上でほぼフォーカスを結ぶようにそれぞれ第１乃至第４のスポット１９ａ１１，１９ａ１２，１９ａ２１，１９ａ２２となる。
【００６６】
ここで、受光素子１９での第１乃至第４の領域１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄにより検出される光量をそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとすると、第１の実施形態と同様の演算により、各サーボ信号及び位置検出信号が得られる。
【００６７】
以上説明したように、光束を分岐することなく、一つの回折光学素子と、４つのセルをもつ受光素子のみで、受光素子の位置検出用の信号も含めた全てのサーボ信号検出を行うことができるため、ノイズの少ない信号で、かつ、小型で簡易な光ピックアップ装置を提供することができる。
【００６８】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について図９を参照して説明する。第３の実施形態の光学構成は、図５に示した第２の実施形態の光学構成と同一であるが、回折光学素子１８に替わって回折光学素子２８、受光素子１９に替わって受光素子２９を用いる。
【００６９】
図９は、発明の第３の実施形態の回折光学素子と受光素子のパターンを説明する図である。図９（ａ）は、回折パターンを省略して、回折光学素子２８上のスポットを示している。
【００７０】
図９（ａ）に示すように、回折光学素子２８は、第１乃至第６の領域２８ａ１１，２８ａ１２，２８ａ２１，２８ａ２２，２８ｂ１，２８ｂ２の６領域に放射状に分割され、領域毎に異なる回折パターンを有する。
【００７１】
図９（ａ）に示す破線で囲まれる領域は、レンズシフトがない場合の回折光学素子２８上の光束を示している。そして、破線で示す領域のうち、図９（ａ）のハッチングで示す光束２８ｓ１，２８ｓ２は、光ディスク７の記録トラックによる回折成分、すなわち、記録トラックで回折した０次光と１次光の重なりによる光束である。また、ハッチングされない光束１８ｓ３は、記録トラックによる回折成分を含まない、すなわち、記録トラックで回折した０次光のみの光束である。第３の実施形態では、第５及び第６領域２８ｂ１，２８ｂ２において非点収差を与えるものとする。
【００７２】
次に、図９（ｂ）を用いて、受光素子２９上に入射する光束のスポット形状を説明する。図９（ｂ）は、受光素子２９の分割パターンとスポット形状を示す。
【００７３】
受光素子２９は、ラジアル方向に２分割され、タンジェンシャル方向にも２分割されていて、第１乃至第４の領域２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄに４分割されたセルで構成される。また、図９（ｂ）の一点鎖線で囲まれる領域は、スポット形状を示す。第１のスポット２９ａ１１は、第１の領域２８ａ１１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第２のスポット２９ａ１２は、第２の領域２８ａ１２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第３のスポット２９ａ２１は、第３の領域２８ａ２１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第４のスポット２９ａ２２は、第４の領域２８ａ２２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第５のスポット２９ｂ１は、第５の領域２８ｂ１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第６のスポット２９ｂ２は、第６の領域２８ｂ２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットである。
【００７４】
図９（ａ）の回折光学素子２８上のハッチングで示す光束２８ｓ１のうち、第１の領域２８ａ１１と重なる光束は、第１のスポット２９ａ１１に、第２の領域２８ａ１２と重なる光束は、第２のスポット２９ａ１２に含まれる。また、図９（ａ）の回折光学素子２８上のハッチングで示す光束２８ｓ２のうち、第３の領域２８ａ２１と重なる光束は、第３のスポット２９ａ２１に、第４の領域２８ａ２２と重なる光束は、第４のスポット２９ａ２２に含まれる。
【００７５】
回折光学素子２８の各領域と受光素子２９での各スポットの関係について、さらに詳細に説明する。
【００７６】
非点収差を与える第５及び第６の領域２８ｂ１，２８ｂ２で回折される＋１次回折光は、受光素子２９上ではラジアル方向とタンジェンシャル方向の関係が逆転され、それぞれ第５及び第６のスポット２９ｂ１，２９ｂ２に示す形状で受光素子２９上に入射する。一方、非点収差の与えられない第１乃至第４の領域２８ａ１１，２８ａ１２，２８ａ２１，２８ａ２２で回折される＋１次回折光は、ラジアル方向とタンジェンシャル方向の関係に変化はなく、第５及び第６のスポット２９ｂ１，２９ｂ２とは重ならず、かつ、受光素子２９上でほぼフォーカスを結ぶようにそれぞれ第１乃至第４のスポット２９ａ１１，２９ａ１２，２９ａ２１，２９ａ２２となる。
【００７７】
ここで、受光素子２９での第１乃至第４の領域２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄにより検出される光量をそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとすると、第１の実施形態と同様の演算により、各サーボ信号及び位置検出信号が得られる。
【００７８】
＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態について図１０乃至図１３を参照して説明する。図１０は、本発明の第４の実施形態の光ピックアップ装置の全体構成を摸式的に示した図である。
【００７９】
図１０に示す第４の実施形態の光学構成について、第１の実施形態の図１との相違点を中心に説明する。
【００８０】
第４の実施形態における光学構成においては、レーザ光源１と受光素子３９，４０とは、少ない面積に集積化されて光集積ユニットを構成している。この第４の実施形態においては、第２の実施形態の光学系と比較しても、さらに小型化を図ることができる。
【００８１】
この光学系は、回折光学素子８に替わって回折光学素子３８を有し、この回折光学素子３８がＰＢＳ２に替わる機能も有する。すなわち、この光学系においては、ＰＢＳ２は用いられない。また、受光素子９に替わって受光素子３９，４０を省スペースに配置したものである。その他の光学構成は、第１の実施形態と同様である。
【００８２】
図１１は、第４の実施形態の回折光学素子３８の構造の例を示す断面図である。
【００８３】
図１１に示すように、回折光学素子３８の構造は、金型の製作が容易なバイナリー構造であり、溝の深さは、レーザ光源１から射出される光の１波長相当分を２分割した２段構造である。バイナリー構造の回折光学素子３８は金型の製作が容易であるが、＋１次回折効率は最大４０％となり、また溝の深さやバイナリー構造の形状誤差などによりさらに低下する。また、理論的にも−１次回折光が同じ回折効率で発生する。また、形状誤差があった場合には回折作用を受けない０次光なども発生する。この０次光は、迷光となって、各信号を劣化させる要因となる。
【００８４】
図１２は、第４の実施形態の回折光学素子３８と受光素子３９，４０の位置関係を説明する図である。
【００８５】
回折光学素子３８に光ディスク７からの反射光が垂直に入射した場合、回折光学素子３８の中心３８Ｐを通る光軸方向への延長線上から所定の距離ｄ離れたところで、光軸を挟んで左右対称に各受光素子３９，４０の中心３９Ｐ，４０Ｐがある。すなわち、回折光学素子３８で回折しない０次光が存在した場合、受光素子３９，４０には０次光は入射せず、また、信号検出に用いる±１次回折光は、光軸を挟んで１８０°反対方向に回折する。そのため、回折光学素子３８で回折しない０次光による迷光は受光素子３９，４０に入射しない構成となっている。また、光軸中心から見て反対側配置された同様の構成を有する受光素子３９，４０により、±１次回折光の両方を受光することができる。
【００８６】
第４の実施の形態においては、受光素子３９，４０のセル数は倍になるが、図１１に示す製造が容易なバイナリー形状の回折光学素子３８を用いながら、一定の光量を得ることができる。また、図１２に示す第４の実施形態の回折光学素子３８と受光素子３９，４０の位置関係によれば、前述の迷光の影響を抑制することができる。
【００８７】
図１３は、第４の実施形態の回折光学素子３８と受光素子３９，４０のパターンを説明する図である。図１３（ａ）は、回折パターンを省略して、回折光学素子３８上のスポットを示している。
【００８８】
図１３（ａ）に示すように、回折光学素子３８は、第１乃至第６の領域３８ａ１１，３８ａ１２，３８ａ２１，３８ａ２２，３８ｂ１，３８ｂ２の６領域に分割され、領域毎に異なる回折パターンを有する。
【００８９】
図１３（ａ）に示す破線で囲まれる領域は、レンズシフトがない場合の回折光学素子３８上の光束を示している。そして、破線で示す領域のうち、図１３（ａ）のハッチングで示す光束３８ｓ１，３８ｓ２は、光ディスク７の記録トラックによる回折成分、すなわち、記録トラックで回折した０次光と１次光の重なりによる光束である。また、ハッチングされない光束３８ｓ３は、記録トラックによる回折成分を含まない、すなわち、記録トラックで回折した０次光のみの光束である。第４の実施形態では、第５及び第６領域３８ｂ１，３８ｂ２において非点収差を与えるものとする。
【００９０】
次に、図１３（ｂ）を用いて、受光素子３９，４０上に入射する光束のスポット形状を説明する。図１３（ｂ）は、受光素子３９，４０の分割パターンとスポット形状を示す。
【００９１】
受光素子３９，４０は、それぞれがラジアル方向に２分割され、タンジェンシャル方向にも２分割されていて、それぞれが第１乃至第４の領域３９Ａ，３９Ｂ，３９Ｃ，３９Ｄ、４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄに４分割されたセルで構成される。また、図１３（ｂ）の一点鎖線で囲まれる領域は、スポット形状を示す。一方の受光素子３９には、回折光学素子３８で回折される＋１次回折光が入射し、他方の受光素子４０には、回折光学素子３８で回折される−１次回折光が入射する。これら受光素子３９，４０には、光軸中心に対して点対称な位置にスポットが入射する。そのため、受光素子３９，４０の各セル名を、一方の受光素子３９において第１乃至第４の領域３９Ａ乃至３９Ｄとし、他方の受光素子４０において第１乃至第４の領域４０Ａ乃至４０Ｄとすると、３９Ａと４０Ｃ、３９Ｂと４０Ｄ、３９Ｃと４０Ａ、３９Ｄと４０Ｂがそれぞれ、光軸中心を挟んで対応する位置に配置されている。
【００９２】
一方の受光素子３９において、第１のスポット３９ａ１１は、第１の領域３８ａ１１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第２のスポット３９ａ１２は、第２の領域３８ａ１２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第３のスポット３９ａ２１は、第３の領域３８ａ２１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第４のスポット３９ａ２２は、第４の領域３８ｂ２２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第５のスポット３９ｂ１は、第５の領域３８ｂ１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第６のスポット３９ｂ２は、第６の領域３８ｂ２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットである。
【００９３】
図１３（ａ）の回折光学素子３８上のハッチングで示す光束３８ｓ１のうち、第１の領域３８ａ１１と重なる光束は、第１のスポット３９ａ１１に、第２の領域３８ａ１２と重なる光束は、第２のスポット３９ａ１２に含まれる。また、図１３（ａ）の回折光学素子３８上のハッチングで示す光束３８ｓ２のうち、第３の領域３８ａ２１と重なる光束は、第３のスポット３９ａ２１に、第４の領域３８ａ２２と重なる光束は、第４のスポット３９ａ２２に含まれる。
【００９４】
他方の受光素子４０において、第１のスポット４０ａ１１は、第１の領域３８ａ１１で回折される−１次回折光により形成されるスポットであり、第２のスポット４０ａ１２は、第２の領域３８ａ１２で回折される−１次回折光により形成されるスポットであり、第３のスポット４０ａ２１は、第３の領域３８ａ２１で回折される−１次回折光により形成されるスポットであり、第４のスポット４０ａ２２は、第４の領域３８ｂ２２で回折される−１次回折光により形成されるスポットであり、第５のスポット４０ｂ１は、第５の領域３８ｂ１で回折される−１次回折光により形成されるスポットであり、第６のスポット４０ｂ２は、第６の領域３８ｂ２で回折される−１次回折光により形成されるスポットである。
【００９５】
図１３（ａ）の回折光学素子３８上のハッチングで示す光束３８ｓ１のうち、第１の領域３８ａ１１と重なる光束は、第１のスポット４０ａ１１に、第２の領域３８ａ１２と重なる光束は、第２のスポット４０ａ１２に含まれる。また、図１３（ａ）の回折光学素子３８上のハッチングで示す光束３８ｓ２のうち、第３の領域３８ａ２１と重なる光束は、第３のスポット４０ａ２１に、第４の領域３８ａ２２と重なる光束は、第４のスポット４０ａ２２に含まれる。
【００９６】
回折光学素子３８の各領域と各受光素子３９，４０での各スポットの関係について、さらに詳細に説明する。
【００９７】
非点収差を与える第５及び第６の領域３８ｂ１，３８ｂ２で回折される±１次回折光は、受光素子３９，４０上ではラジアル方向とタンジェンシャル方向の関係が逆転され、それぞれ第５及び第６のスポット３９ｂ１，３９ｂ２、４０ｂ１，４０ｂ２に示す形状で各受光素子３９，４０上に入射する。一方、非点収差の与えられない第１乃至第４の領域３８ａ１１，３８ａ１２，３８ａ２１，３８ａ２２で回折される±１次回折光は、ラジアル方向とタンジェンシャル方向の関係に変化はなく、第５及び第６のスポット３９ｂ１，３９ｂ２、４０ｂ１，４０ｂ２とは重ならず、かつ、受光素子３９，４０上でほぼフォーカスを結ぶようにそれぞれ第１乃至第４のスポット３９ａ１１，３９ａ１２，３９ａ２１，３９ａ２２、４０ａ１１，４０ａ１２，４０ａ２１，４０ａ２２となる。
【００９８】
ここで、各受光素子３９，４０での第１乃至第４の領域３９Ａ，３９Ｂ，３９Ｃ，３９Ｄ、４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄにより検出される光量をそれぞれＡ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１，Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２とし、受光素子からの出力Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを、以下の式（８）で定義する。
Ａ＝Ａ１＋Ａ２
Ｂ＝Ｂ１＋Ｂ２
Ｃ＝Ｃ１＋Ｃ２
Ｄ＝Ｄ１＋Ｄ２ ・・・（８）
【００９９】
式（８）に示すように、各受光素子３９，４０により検出される光量をそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄと定義することにより、第１の実施形態と同様の演算により、各サーボ信号及び位置検出信号が得られる。
【０１００】
以上説明したように、光束を分岐することなく、一つの回折光学素子と、それぞれ４つのセルをもつ２つの受光素子のみで、受光素子の位置検出用の信号も含めた全てのサーボ信号検出を行うことができるため、ノイズの少ない信号で、かつ、小型で簡易な光ピックアップ装置を提供することができる。
【０１０１】
＜第５の実施形態＞
次に、本発明の第５の実施形態について図１４を参照して説明する。第５の実施形態の光学構成は、図５に示した第２の実施形態の光学構成と同一であるが、回折光学素子１８に替わって回折光学素子４８、受光素子１９に替わって受光素子４９を用いる。
【０１０２】
図１４は、発明の第５の実施形態の回折光学素子と受光素子のパターンを説明する図である。図１４（ａ）は、回折パターンを省略して、回折光学素子４８上のスポットを示している。
【０１０３】
図１４（ａ）に示すように、回折光学素子４８は、第１乃至第８の領域４８ａ１１，４８ａ１２，４８ａ２１，４８ａ２２，４８ｂ１１，４８ｂ１２，４８ｂ２１，４８ｂ２２の８領域に放射状に分割され、領域毎に異なる回折パターンを有する。
【０１０４】
図１４（ａ）に示す破線で囲まれる領域は、レンズシフトがない場合の回折光学素子４８上の光束を示している。そして、破線で示す領域のうち、図１４（ａ）のハッチングで示す光束４８ｓ１，４８ｓ２は、光ディスク７の記録トラックによる回折成分、すなわち、記録トラックで回折した０次光と１次光の重なりによる光束である。また、ハッチングされない光束１８ｓ３は、記録トラックによる回折成分を含まない、すなわち、記録トラックで回折した０次光のみの光束である。第５の実施形態では、第５乃至第８領域４８ｂ１１，４８ｂ１２，４８ｂ２１，４８ｂ２２において非点収差を与えるものとする。
【０１０５】
次に、図１４（ｂ）を用いて、受光素子４９上に入射する光束のスポット形状を説明する。図１４（ｂ）は、受光素子４９の分割パターンとスポット形状を示す。
【０１０６】
受光素子４９は、ラジアル方向に２分割され、タンジェンシャル方向にも２分割されていて、第１乃至第４の領域４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃ，４９Ｄに４分割されたセルで構成される。また、図１４（ｂ）の一点鎖線で囲まれる領域は、スポット形状を示す。第１のスポット４９ａ１１は、第１の領域４８ａ１１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第２のスポット４９ａ１２は、第２の領域４８ａ１２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第３のスポット４９ａ２１は、第３の領域４８ａ２１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第４のスポット４９ａ２２は、第４の領域４８ａ２２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第５のスポット４９ｂ１１は、第５の領域４８ｂ１１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第６のスポット４９ｂ１２は、第６の領域４８ｂ１２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第７のスポット４９ｂ２１は、第７の領域４８ｂ２１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第８のスポット４９ｂ２２は、第８の領域４８ｂ２２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットである。
【０１０７】
図１４（ａ）の回折光学素子４８上のハッチングで示す光束４８ｓ１のうち、第１の領域４８ａ１１と重なる光束は、第１のスポット４９ａ１１に、第２の領域４８ａ１２と重なる光束は、第２のスポット４９ａ１２に含まれる。また、図１４（ａ）の回折光学素子４８上のハッチングで示す光束４８ｓ２のうち、第３の領域４８ａ２１と重なる光束は、第３のスポット４９ａ２１に、第４の領域４８ａ２２と重なる光束は、第４のスポット４９ａ２２に含まれる。
【０１０８】
回折光学素子４８の各領域と受光素子４９での各スポットの関係について、さらに詳細に説明する。
【０１０９】
非点収差を与える第５乃至第８の領域４８ｂ１１，４８ｂ１２，４８ｂ２１，４８ｂ２２で回折される＋１次回折光は、受光素子４９上ではラジアル方向とタンジェンシャル方向の関係が逆転され、それぞれ第５乃至第８のスポット４９ｂ１１，４９ｂ１２４９ｂ２１，４９ｂ２２に示す形状で受光素子４９上に入射する。一方、非点収差の与えられない第１乃至第４の領域４８ａ１１，４８ａ１２，４８ａ２１，４８ａ２２で回折される＋１次回折光は、ラジアル方向とタンジェンシャル方向の関係に変化はなく、第５乃至第８のスポット４９ｂ１１，４９ｂ１２，４９ｂ２１，４９ｂ２２とは重ならず、かつ、受光素子４９上でほぼフォーカスを結ぶようにそれぞれ第１乃至第４のスポット４９ａ１１，４９ａ１２，４９ａ２１，４９ａ２２となる。
【０１１０】
ここで、受光素子４９での第１乃至第４の領域４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃ，４９Ｄにより検出される光量をそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとすると、第１の実施形態と同様の演算により、各サーボ信号及び位置検出信号が得られる。
【０１１１】
なお、この実施形態においては、図１４（ｂ）に示すように、回折光学素子４８の第５乃至第８の領域４８ｂ１１，４８ｂ１２，４８ｂ２１，４８ｂ２２を経た第５乃至第８のスポット４９ｂ１１，４９ｂ１２，４９ｂ２１，４９ｂ２２が互いに離れていることにより、受光素子４９上でスポットが移動した場合においても、サーボ信号に不要なオフセットが乗ることを抑制することができる。
【０１１２】
＜第６の実施形態＞
次に、本発明の第６の実施形態について図１５を参照して説明する。第６の実施形態の光学構成は、図５に示した第２の実施形態の光学構成と同一であるが、回折光学素子１８に替わって回折光学素子５８、受光素子１９に替わって受光素子５９を用いる。
【０１１３】
図１５は、本発明の第６の実施形態の回折光学素子と受光素子のパターンを説明する図である。図１５（ａ）は、回折パターンを省略して、回折光学素子５８上のスポットを示している。
【０１１４】
図１５（ａ）に示すように、回折光学素子５８は、第１乃至第８の領域５８ａ１１，５８ａ１２，５８ａ２１，５８ａ２２，５８ｂ１１，５８ｂ１２，５８ｂ２１，５８ｂ２２の８領域に放射状に分割され、領域毎に異なる回折パターンを有する。
【０１１５】
図１５（ａ）に示す破線で囲まれる領域は、レンズシフトがない場合の回折光学素子５８上の光束を示している。そして、破線で示す領域のうち、図１５（ａ）のハッチングで示す光束５８ｓ１，５８ｓ２は、光ディスク７の記録トラックによる回折成分、すなわち、記録トラックで回折した０次光と１次光の重なりによる光束である。また、ハッチングされない光束１８ｓ３は、記録トラックによる回折成分を含まない、すなわち、記録トラックで回折した０次光のみの光束である。第６の実施形態では、第５乃至第８領域５８ｂ１１，５８ｂ１２，５８ｂ２１，５８ｂ２２において非点収差を与えるものとする。
【０１１６】
次に、図１５（ｂ）を用いて、受光素子５９上に入射する光束のスポット形状を説明する。図１５（ｂ）は、受光素子５９の分割パターンとスポット形状を示す。
【０１１７】
受光素子５９は、ラジアル方向に２分割され、タンジェンシャル方向にも２分割されていて、第１乃至第４の領域５９Ａ，５９Ｂ，５９Ｃ，５９Ｄに４分割されたセルで構成される。
【０１１８】
第６の実施形態においては、受光素子５９の第１乃至第４の領域５９Ａ，５９Ｂ，５９Ｃ，５９Ｄは、互いに離間されて配置されており、各領域５９Ａ，５９Ｂ，５９Ｃ，５９Ｄの間には、光量を検出しない不感帯が形成されている。
【０１１９】
図１５（ｂ）の一点鎖線で囲まれる領域は、スポット形状を示す。第１のスポット５９ａ１１は、第１の領域５８ａ１１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第２のスポット５９ａ１２は、第２の領域５８ａ１２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第３のスポット５９ａ２１は、第３の領域５８ａ２１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第４のスポット５９ａ２２は、第４の領域５８ａ２２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第５のスポット５９ｂ１１は、第５の領域５８ｂ１１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第６のスポット５９ｂ１２は、第６の領域５８ｂ１２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第７のスポット５９ｂ２１は、第７の領域５８ｂ２１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第８のスポット５９ｂ２２は、第８の領域５８ｂ２２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットである。
【０１２０】
図１５（ａ）の回折光学素子５８上のハッチングで示す光束５８ｓ１のうち、第１の領域５８ａ１１と重なる光束は、第１のスポット５９ａ１１に、第２の領域５８ａ１２と重なる光束は、第２のスポット５９ａ１２に含まれる。また、図１５（ａ）の回折光学素子５８上のハッチングで示す光束５８ｓ２のうち、第３の領域５８ａ２１と重なる光束は、第３のスポット５９ａ２１に、第４の領域５８ａ２２と重なる光束は、第４のスポット５９ａ２２に含まれる。
【０１２１】
回折光学素子５８の各領域と受光素子５９での各スポットの関係について、さらに詳細に説明する。
【０１２２】
非点収差を与える第５乃至第８の領域５８ｂ１１，５８ｂ１２，５８ｂ２１，５８ｂ２２で回折される＋１次回折光は、受光素子５９上ではラジアル方向とタンジェンシャル方向の関係が逆転され、それぞれ第５乃至第８のスポット５９ｂ１１，５９ｂ１２５９ｂ２１，５９ｂ２２に示す形状で受光素子５９上に入射する。一方、非点収差の与えられない第１乃至第４の領域５８ａ１１，５８ａ１２，５８ａ２１，５８ａ２２で回折される＋１次回折光は、ラジアル方向とタンジェンシャル方向の関係に変化はなく、第５乃至第８のスポット５９ｂ１１，５９ｂ１２，５９ｂ２１，５９ｂ２２とは重ならず、かつ、受光素子５９上でほぼフォーカスを結ぶようにそれぞれ第１乃至第４のスポット５９ａ１１，５９ａ１２，５９ａ２１，５９ａ２２となる。
【０１２３】
ここで、受光素子５９での第１乃至第４の領域５９Ａ，５９Ｂ，５９Ｃ，５９Ｄにより検出される光量をそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとすると、第１の実施形態と同様の演算により、各サーボ信号及び位置検出信号が得られる。
【０１２４】
なお、第６の実施形態においては、図１５（ｂ）に示すように、回折光学素子５８の第５乃至第８の領域５８ｂ１１，５８ｂ１２，５８ｂ２１，５８ｂ２２を経た第５乃至第８のスポット５９ｂ１１，５９ｂ１２，５９ｂ２１，５９ｂ２２が互いに離れており、さらに、受光素子５９の第１乃至第４の領域５９Ａ，５９Ｂ，５９Ｃ，５９Ｄが互いに離間されていることにより、受光素子５９上でスポットが移動した場合においても、サーボ信号に不要なオフセットが乗ることを抑制することができる。
【０１２５】
＜第７の実施形態＞
次に、本発明の第７の実施形態について図１６を参照して説明する。第７の実施形態の光学構成は、図５に示した第２の実施形態の光学構成と同一であるが、回折光学素子１８に替わって回折光学素子６８、受光素子１９に替わって受光素子６９を用いる。
【０１２６】
図１６は、本発明の第７の実施形態の回折光学素子と受光素子のパターンを説明する図である。図１６（ａ）は、回折パターンを省略して、回折光学素子６８上のスポットを示している。
【０１２７】
図１６（ａ）に示すように、回折光学素子６８は、第１乃至第６の領域６８ａ１，６８ａ２，６８ｂ１１，６８ｂ１２，６８ｂ２１，６８ｂ２２の６領域に光ディスク７による回折成分を含む領域に合わせて分割され、領域毎に異なる回折パターンを有する。
【０１２８】
図１６（ａ）に示す破線で囲まれる領域は、レンズシフトがない場合の回折光学素子６８上の光束を示している。そして、破線で示す領域のうち、図１６（ａ）のハッチングで示す光束６８ｓ１，６８ｓ２は、光ディスク７の記録トラックによる回折成分、すなわち、記録トラックで回折した０次光と１次光の重なりによる光束である。また、ハッチングされない光束１８ｓ３は、記録トラックによる回折成分を含まない、すなわち、記録トラックで回折した０次光のみの光束である。第７の実施形態では、第１及び第２領域６８ａ１，６８ａ２において非点収差を与えるものとする。
【０１２９】
次に、図１６（ｂ）を用いて、受光素子６９上に入射する光束のスポット形状を説明する。図１６（ｂ）は、受光素子６９の分割パターンとスポット形状を示す。
【０１３０】
受光素子６９は、ラジアル方向に２分割され、タンジェンシャル方向にも２分割されていて、第１乃至第４の領域６９Ａ，６９Ｂ，６９Ｃ，６９Ｄに４分割されたセルで構成される。また、図１６（ｂ）の一点鎖線で囲まれる領域は、スポット形状を示す。第１のスポット６９ａ１は、第１の領域６８ａ１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第２のスポット６９ａ２は、第２の領域６８ａ２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第３のスポット６９ｂ１１は、第３の領域６８ｂ１１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第４のスポット６９ｂ１２は、第４の領域６８ｂ１２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第５のスポット６９ｂ２１は、第５の領域６８ｂ２１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第６のスポット６９ｂ２２は、第６の領域６８ｂ２２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットである。
【０１３１】
図１６（ｂ）のハッチングで示す領域は、図１６（ａ）のハッチングで示す光束に対応している。すなわち、図１６（ｂ）のハッチングで示す光束６９ｓ１，６９ｓ２は、それぞれ回折光学素子６８上でそれぞれ光束６８ｓ１，６８ｓ２を形成していた光によるものである。また、回折光学素子６８上で光束６８ｓ３を形成した光のうち、第１の領域６８ａ１に重なる光束は、第１のスポット６９ａ１に含まれ、第２の領域６８ａ２に重なる光束は、第２のスポット６９ａ２に含まれる。
【０１３２】
回折光学素子６８の各領域と受光素子６９での各スポットの関係について、さらに詳細に説明する。
【０１３３】
非点収差を与える第１及び第２の領域６８ａ１，６８ａ２で回折される＋１次回折光は、受光素子６９上ではラジアル方向とタンジェンシャル方向の関係が逆転され、それぞれ第１及び第２のスポット６９ａ１，６９ａ２に示す形状で受光素子６９上に入射する。一方、非点収差の与えられない第３乃至第６の領域６８ｂ１１，６８ｂ１２，６８ｂ２１，６８ｂ２２で回折される＋１次回折光は、ラジアル方向とタンジェンシャル方向の関係に変化はなく、第１及び第２のスポット６９ａ１，６９ａ２とは重ならず、かつ、受光素子６９上でほぼフォーカスを結ぶようにそれぞれ第３乃至第６のスポット６９ｂ１１，６９ｂ１２，６９ｂ２１，６９ｂ２２となる。
【０１３４】
ここで、受光素子６９での第１乃至第４の領域６９Ａ，６９Ｂ，６９Ｃ，６９Ｄにより検出される光量をそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとすると、第１の実施形態と同様の演算により、各サーボ信号が得られる。
【０１３５】
第７の実施形態においても、ポジション信号ＰｏｓＸ（ラジアル方向），ＰｏｓＹ（タンジェンシャル方向）は、ＳＰＰ，ＭＰＰそのものである。しかし、図１６に示すように、回折光学素子の第１及び第２の領域６８ａ１，６８ａ２で回折される＋１次回折光は、受光素子６９上で９０°回転したスポットとなる。そのため、第１〜第６の実施形態とは異なり、以下の式（９），（１０）で表される。
ＰｏｓＸ＝ＳＰＰ ・・・（９）
ＰｏｓＹ＝ＭＰＰ ・・・（１０）
【０１３６】
＜第８の実施形態＞
次に、本発明の第８の実施形態について図１７を参照して説明する。第８の実施形態の光学構成は、図５に示した第２の実施形態の光学構成と同一であるが、回折光学素子１８に替わって回折光学素子７８、受光素子１９に替わって受光素子７９を用いる。
【０１３７】
図１７は、本発明の第８の実施形態の回折光学素子と受光素子のパターンを説明する図である。図１７（ａ）は、回折パターンを省略して、回折光学素子７８上のスポットを示している。
【０１３８】
図１７（ａ）に示すように、回折光学素子７８は、第１乃至第６の領域７８ａ１，７８ａ２，７８ｂ１１，７８ｂ１２，７８ｂ２１，７８ｂ２２の６領域に放射状に分割され、領域毎に異なる回折パターンを有する。
【０１３９】
図１７（ａ）に示す破線で囲まれる領域は、レンズシフトがない場合の回折光学素子７８上の光束を示している。そして、破線で示す領域のうち、図１７（ａ）のハッチングで示す光束７８ｓ１，７８ｓ２は、光ディスク７の記録トラックによる回折成分、すなわち、記録トラックで回折した０次光と１次光の重なりによる光束である。また、ハッチングされない光束１８ｓ３は、記録トラックによる回折成分を含まない、すなわち、記録トラックで回折した０次光のみの光束である。第８の実施形態では、第１及び第２領域７８ａ１，７８ａ２において非点収差を与えるものとする。
【０１４０】
次に、図１７（ｂ）を用いて、受光素子７９上に入射する光束のスポット形状を説明する。図１７（ｂ）は、受光素子７９の分割パターンとスポット形状を示す。
【０１４１】
受光素子７９は、ラジアル方向に２分割され、タンジェンシャル方向にも２分割されていて、第１乃至第４の領域７９Ａ，７９Ｂ，７９Ｃ，７９Ｄに４分割されたセルで構成される。また、図１７（ｂ）の一点鎖線で囲まれる領域は、スポット形状を示す。第１のスポット７９ａ１は、第１の領域７８ａ１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第２のスポット７９ａ２は、第２の領域７８ａ２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第３のスポット７９ｂ１１は、第３の領域７８ｂ１１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第４のスポット７９ｂ１２は、第４の領域７８ｂ１２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第５のスポット７９ｂ２１は、第５の領域７８ｂ２１で回折される＋１次回折光により形成されるスポットであり、第６のスポット７９ｂ２２は、第６の領域７８ｂ２２で回折される＋１次回折光により形成されるスポットである。
【０１４２】
図１７（ｂ）のハッチングで示す領域は、図１７（ａ）のハッチングで示す光束に対応している。すなわち、図１７（ｂ）のハッチングで示す光束７９ｓ１，７９ｓ２は、それぞれ回折光学素子７８上でそれぞれ光束７８ｓ１，７８ｓ２を形成していた光によるものである。また、回折光学素子７８上で光束７８ｓ３を形成した光のうち、第１の領域７８ａ１に重なる光束は、第１のスポット７９ａ１に含まれ、第２の領域７８ａ２に重なる光束は、第２のスポット７９ａ２に含まれる。
【０１４３】
回折光学素子７８の各領域と受光素子７９での各スポットの関係について、さらに詳細に説明する。
【０１４４】
非点収差を与える第１及び第２の領域７８ａ１，７８ａ２で回折される+１次回折光は、受光素子７９上ではラジアル方向とタンジェンシャル方向の関係が逆転され、それぞれ第１及び第２のスポット７９ａ１，７９ａ２に示す形状で受光素子７９上に入射する。一方、非点収差の与えられない第３乃至第６の領域７８ｂ１１，７８ｂ１２，７８ｂ２１，７８ｂ２２で回折される+１次回折光は、ラジアル方向とタンジェンシャル方向の関係に変化はなく、第１及び第２のスポット７９ａ１，７９ａ２とは重ならず、かつ、受光素子７９上でほぼフォーカスを結ぶようにそれぞれ第３乃至第６のスポット７９ｂ１１，７９ｂ１２，７９ｂ２１，７９ｂ２２となる。
【０１４５】
ここで、受光素子７９での第１乃至第４の領域７９Ａ，７９Ｂ，７９Ｃ，７９Ｄにより検出される光量をそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとすると、第１の実施形態と同様の演算により、各サーボ信号が得られる。
【０１４６】
第８の実施形態においても、図１７に示すように、回折光学素子の第１及び第２の領域７８ａ１，７８ａ２で回折される＋１次回折光は、受光素子７９上で９０°回転したスポットとなる。そのため、第７の実施形態と同様の式（９），（１０）で表される。
【０１４７】
以上、本発明の第１乃至第８の実施形態について説明した。各実施形態は、光学構成（図１、図５及び図１０に示す）、回折光学素子の構造（図３、図６及び図１１に示す）、回折光学素子及び受光素子の位置関係、並びに、受光素子の構成（図４、図７及び図１２に示す）、回折光学素子の分割方法及び受光素子の対応付け（図２、図８、図９、図１３乃至図１７に示す）の組み合わせにより構成しているが、本発明の効果は、いずれの組み合わせによっても成立するものであり、各実施形態で示した組み合わせのみに限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１４８】
本発明は、光ディスクの再生及び／又は記録を行う光ピックアップ装置に適用される。
【符号の説明】
【０１４９】
１ レーザ光源
２ 偏光ビームスプリッタ
３ ４分の１波長板
４ コリメータレンズ
５ 立ち上げミラー
６ 対物レンズ
７ ディスク
８ 回折光学素子
９ 受光素子
１０ 分岐プリズム
１８ 回折光学素子
１９ 受光素子
２８ 回折光学素子
２９ 受光素子
３８ 回折光学素子
３９ 受光素子
４０ 受光素子
４８ 回折光学素子
４９ 受光素子
５８ 回折光学素子
５９ 受光素子
６８ 回折光学素子
６９ 受光素子
７８ 回折光学素子
７９ 受光素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ディスクに光束を照射するレーザ光源と、
前記光ディスクの記録トラックにより回折される成分と回折しない成分の重なる光束が入射される第１の回折領域と、前記光ディスクの記録トラックにより回折しない成分の光束が入射される第２の回折領域とを設け、前記光ディスクより反射された光束を、前記第１の回折領域及び第２の回折領域において所定次数で回折し、かつ前記第１の回折領域または前記第２の回折領域のいずれか一方で非点収差を与える回折光学素子と、
前記光ディスクの記録トラック方向に対応する方向の分割線と、前記記録トラック方向に垂直な方向に対応する方向の分割線とにより４個の受光領域に分割され、前記第１の回折領域及び前記第２の回折領域で回折された光を受光する受光素子と
を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記回折光学素子の第１の回折領域は、前記光ディスクの記録トラックにより＋１次で回折される成分と回折しない成分が重なる光束が入射され、かつ、前記光ディスクの記録トラック方向に対応する方向の分割線で分割される領域と、前記光ディスクの記録トラックにより−１次で回折される成分と回折しない成分が重なる光束が入射され、かつ、前記光ディスクの記録トラック方向に垂直な方向に対応する分割線で分割される領域とからなり、各領域は入射された光束をそれぞれ異なる方向へ回折する４個の分割領域を有し、
前記回折光学素子の第２の回折領域は、前記光ディスクの記録トラックにより回折しない成分の光束が入射され、かつ、前記記録トラック方向に垂直な方向に対応する分割線で分割されてそれぞれ異なる方向へ回折する２個の分割領域を有し、
前記第１の回折領域の４個の分割領域でそれぞれ回折される光は、前記受光素子のそれぞれ異なる受光領域にて受光され、前記第２の回折領域の２個の分割領域でそれぞれ回折される光は、前記受光素子の４個の領域のうち、前記記録トラック方向に垂直な方向に対応する分割線で分割した場合に同じ側に含まれる２個ずつの領域にてそれぞれ受光されることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記回折光学素子の第１の回折領域は、前記光ディスクの記録トラックにより＋１次で回折される成分と回折しない成分が重なる光束が入射される領域と、前記光ディスクの記録トラックにより−１次で回折される成分と回折しない成分が重なる光束が入射される領域とからなり、各領域は入射された光束をそれぞれ異なる方向へ回折する２個の分割領域を有し、
前記回折光学素子の第２の回折領域は、前記光ディスクの記録トラックにより回折しない成分の光束が入射され、かつ、前記記録トラック方向に対応する方向と前記記録トラック方向に垂直な方向に対応する分割線とで分割されてそれぞれ異なる方向へ回折する４個の分割領域を有し、
前記第１の回折領域の２個の分割領域でそれぞれ回折される光は、前記受光素子の４個の領域のうち、前記記録トラック方向に垂直な方向に対応する分割線で分割した場合に同じ側に含まれる２個ずつの領域にてそれぞれ受光され、前記第２の回折領域の４個の分割領域でそれぞれ回折される光は、前記受光素子のそれぞれ異なる受光領域にて受光されることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記受光素子の４個の受光領域のうち、前記光ディスクの記録トラック方向に対応する方向の分割線で分割した場合に同じ側に含まれる受光領域の光検出信号をそれぞれ加算して第１及び第２の加算信号を得て、前記第１の加算信号から前記第２の加算信号を減算して第１の差分信号を算出し、前記受光素子の４個の受光領域のうち、前記光ディスクの記録トラック方向に垂直な方向に対応する方向の分割線で分割した場合に同じ側に含まれる受光領域の光検出信号をそれぞれ加算して第３及び第４の加算信号を得て、前記第３の加算信号から前記第４の加算信号を減算して第２の差分信号を算出し、第１及び第２の差分信号を用いてトラッキングエラー信号を算出する第１の制御部を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記受光素子の４個の受光領域のうち、対角線上に配置される受光領域の光検出信号をそれぞれ加算して第５及び第６の加算信号を得て、前記第５の加算信号から前記第６の加算信号を減算してフォーカスエラー信号を算出する第２の制御部を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１】
光ディスクに光束を照射するレーザ光源と、
前記光ディスクの記録トラックにより回折される成分と回折しない成分の重なる光束が入射される第１の回折領域と、前記光ディスクの記録トラックにより回折しない成分の光束が入射される第２の回折領域とを設け、前記光ディスクより反射された光束を、前記第１の回折領域及び第２の回折領域において所定次数で回折し、かつ前記第１の回折領域または前記第２の回折領域のいずれか一方で非点収差を与える回折光学素子と、
前記光ディスクの記録トラック方向に対応する方向の分割線と、前記記録トラック方向に垂直な方向に対応する方向の分割線とにより４個の受光領域に分割され、前記第１の回折領域及び前記第２の回折領域で回折された光を受光する受光素子と
を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記回折光学素子の第１の回折領域は、前記光ディスクの記録トラックにより＋１次で回折される成分と回折しない成分が重なる光束が入射され、かつ、前記光ディスクの記録トラック方向に対応する方向の分割線で分割される領域と、前記光ディスクの記録トラックにより−１次で回折される成分と回折しない成分が重なる光束が入射され、かつ、前記光ディスクの記録トラック方向に垂直な方向に対応する分割線で分割される領域とからなり、各領域は入射された光束をそれぞれ異なる方向へ回折する４個の分割領域を有し、
前記回折光学素子の第２の回折領域は、前記光ディスクの記録トラックにより回折しない成分の光束が入射され、かつ、前記記録トラック方向に垂直な方向に対応する分割線で分割されてそれぞれ異なる方向へ回折する２個の分割領域を有し、
前記第１の回折領域の４個の分割領域でそれぞれ回折される光は、前記受光素子のそれぞれ異なる受光領域にて受光され、前記第２の回折領域の２個の分割領域でそれぞれ回折される光は、前記受光素子の４個の領域のうち、前記記録トラック方向に垂直な方向に対応する分割線で分割した場合に同じ側に含まれる２個ずつの領域にてそれぞれ受光されることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記回折光学素子の第１の回折領域は、前記光ディスクの記録トラックにより＋１次で回折される成分と回折しない成分が重なる光束が入射される領域と、前記光ディスクの記録トラックにより−１次で回折される成分と回折しない成分が重なる光束が入射される領域とからなり、各領域は入射された光束をそれぞれ異なる方向へ回折する２個の分割領域を有し、
前記回折光学素子の第２の回折領域は、前記光ディスクの記録トラックにより回折しない成分の光束が入射され、かつ、前記記録トラック方向に対応する方向と前記記録トラック方向に垂直な方向に対応する分割線とで分割されてそれぞれ異なる方向へ回折する４個の分割領域を有し、
前記第１の回折領域の２個の分割領域でそれぞれ回折される光は、前記受光素子の４個の領域のうち、前記記録トラック方向に垂直な方向に対応する分割線で分割した場合に同じ側に含まれる２個ずつの領域にてそれぞれ受光され、前記第２の回折領域の４個の分割領域でそれぞれ回折される光は、前記受光素子のそれぞれ異なる受光領域にて受光されることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記受光素子の４個の受光領域のうち、前記光ディスクの記録トラック方向に対応する方向の分割線で分割した場合に同じ側に含まれる受光領域の光検出信号をそれぞれ加算して第１及び第２の加算信号を得て、前記第１の加算信号から前記第２の加算信号を減算して第１の差分信号を算出し、前記受光素子の４個の受光領域のうち、前記光ディスクの記録トラック方向に垂直な方向に対応する方向の分割線で分割した場合に同じ側に含まれる受光領域の光検出信号をそれぞれ加算して第３及び第４の加算信号を得て、前記第３の加算信号から前記第４の加算信号を減算して第２の差分信号を算出し、第１及び第２の差分信号を用いてトラッキングエラー信号を算出する第１の制御部を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記受光素子の４個の受光領域のうち、対角線上に配置される受光領域の光検出信号をそれぞれ加算して第５及び第６の加算信号を得て、前記第５の加算信号から前記第６の加算信号を減算してフォーカスエラー信号を算出する第２の制御部を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１０−２１１８５９（Ｐ２０１０−２１１８５９Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５６０４４（Ｐ２００９−５６０４４）
【出願日】平成２１年３月１０日（２００９．３．１０）
【出願人】（０００００４３２９）日本ビクター株式会社 (3,896)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１０日（２００９．３．１０）
【出願人】（０００００４３２９）日本ビクター株式会社 (3,896)
【Ｆターム（参考）】
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