JP2004265467A - 光ピックアップ装置 - Google Patents
光ピックアップ装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004265467A JP2004265467A JP2003032673A JP2003032673A JP2004265467A JP 2004265467 A JP2004265467 A JP 2004265467A JP 2003032673 A JP2003032673 A JP 2003032673A JP 2003032673 A JP2003032673 A JP 2003032673A JP 2004265467 A JP2004265467 A JP 2004265467A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- light
- recording medium
- shaped recording
- disk
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/13—Optical detectors therefor
- G11B7/131—Arrangement of detectors in a multiple array
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
- G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
- G11B7/0901—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following for track following only
- G11B7/0903—Multi-beam tracking systems
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
- G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
- G11B7/0943—Methods and circuits for performing mathematical operations on individual detector segment outputs
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
- G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
- G11B7/095—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following specially adapted for discs, e.g. for compensation of eccentricity or wobble
- G11B7/0956—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following specially adapted for discs, e.g. for compensation of eccentricity or wobble to compensate for tilt, skew, warp or inclination of the disc, i.e. maintain the optical axis at right angles to the disc
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
- G11B7/1353—Diffractive elements, e.g. holograms or gratings
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Optical Head (AREA)
Abstract
【解決手段】発光素子11から発せられたレーザ光をコリメータレンズ12によって平行光に変換し、回折格子13によって、メインビーム20と、一部に位相差を有するサブビーム21,22に分割する。各光ビームは、ビームスプリッタを通過した後、対物レンズ15によってディスク状記録媒体18のトラック19に集光され、各光ビームの反射光を対物レンズ15を介してビームスプリッタ14で反射させ、集光レンズ16によって2分割光検出器31に集光する。信号処理手段17は、各2分割光検出器31のプッシュプル信号に基づいてトラッキング誤差信号を出力し、サブビーム21,22を受光する第2および第3の2分割光検出器31B,31Cの和信号に基づいて、チルト信号を出力する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスクおよび光カードなどのディスク状記録媒体に対して光学的に情報を記録再生する光ピックアップ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ディスク状記録媒体は、多量の情報を高密度で記録することができるため、オーディオ、ビデオおよびコンピュータなどの多くの分野において利用が進められている。特に、動画情報などのように、コンピュータなどで取り扱うデータ量が飛躍的に増大しており、それに伴って、記録ピットおよびトラックピッチの縮小化によるディスク状記録媒体の大容量化が進んでいる。
【0003】
前記ディスク状記録媒体からミクロン単位で記録された情報を読み出す、またはディスク状記録媒体にミクロン単位で情報を書込むために、トラックに対して光ビームを正確にトラッキングさせる必要がある。しかしながら、光ピックアップ装置の対物レンズの光軸に対して、ディスク状記録媒体が傾くと、ディスク状記録媒体から反射されるビーム光を検出することによって生成されるトラッキング誤差信号(Tracking Error Signal;略称TES)のオフセットが発生し、正確なトラッキングが妨げられてしまう。トラッキング誤差信号は、ディスク状記録媒体に照射される光ビームの所定トラックからのずれ量を表す。
【0004】
図23は、光ピックアップ装置1の一部を示す側面図であり、図24は図23の光ピックアップ装置1の一部を上方から見た平面図である。光ピックアップ装置1では、チルトサーボを設けてディスク状記録媒体2の、対物レンズの光軸に対する傾きを検出する。これによって、トラッキング誤差信号のオフセットをキャンセルしている。
【0005】
前記チルトサーボは、ディスク状記録媒体2の対物レンズの光軸に対する傾きを検出するために、チルトセンサ3を有する。以後、ディスク状記録媒体2の対物レンズの光軸に対する傾きをディスクチルトと記載する場合がある。
【0006】
チルトセンサ3は、発光ダイオード(Light Emitting Diode;略称LED)4および光検出器5,6を有する。発光ダイオード4は、ディスク状記録媒体2に光を照射する。発光ダイオード4の照射方向の軸線7は、光ピックアップ装置1の対物レンズの軸線と平行である。光検出器5,6は、発光ダイオード4の両側に、照射方向の軸線を含む一仮想平面に対して対象となる位置に設けられ、発光ダイオード4から照射されディスク状記録媒体2によって反射された光を受光する。
【0007】
ディスク状記録媒体2の対物レンズの光軸に対する傾きが無い場合、光検出器5,6の受光量は等しくなる。一方、ディスク状記録媒体2の対物レンズの光軸に対する傾きがある場合、光検出器5,6の受光量に差が生じる。これによってディスクチルトを検出することができ、ディスク状記録媒体2に対する対物レンズの光軸の傾きを垂直に補正して、トラッキング誤差信号のオフセットをキャンセルすることができる。
【0008】
光ピックアップ装置1のように、チルトセンサ3を用いてディスクチルトを検出する場合、対物レンズとチルトセンサ3とをディスク状記録媒体2の半径方向の同じ位置に配置することができない。したがって、光ピックアップ装置の対物レンズのディスク状記録媒体2に対する正しいディスクチルトを検出することができないという問題がある。また、対物レンズを支持するレンズホルダなどにチルトセンサ3を設ける必要があるので、部品点数が増えてしまい、光ピックアップ装置1の小形化および薄型化に不利であるという問題がある。
【0009】
このような問題に鑑み、第1の先行技術の光ピックアップ装置では、レーザ光をメインビームとサブビームとに分割してディスク状記録媒体に照射し、反射されたレーザ光を3つの光検出器によってそれぞれ受光する。メインビームは4分割光検出器によって受光され、サブビームは2分割光検出器によって受光され、位相差法(Differential Phase Detection;略称DPD)を用いて得られるDPD信号と、差動プッシュプル(Differential Push Pull;略称DPP)法を用いて得られるDPP信号とを同時に検出する。DPD信号は、4分割光検出器の対角信号同士の位相差を検出して得られる。
【0010】
この光ピックアップ装置では、DPD信号とDPP信号とを、それぞれの振幅で規格化した後、差動演算した値がディスク状記録媒体の対物レンズに対する傾きであるチルト角に比例するという原理を利用して、ディスクチルトを検出している(たとえば、特許文献1参照)。
【0011】
また第2の先行技術の光ピックアップ装置では、レーザ光をディスク状記録媒体に照射し、反射されたレーザ光を4分割光検出器によって受光する。4分割光検出器からプッシュプル法を用いて得られるプッシュプル信号と、位相差法を用いて得られるDPD信号とを同時に検出する。この光ピックアップ装置では、プッシュプル信号とDPD信号とから、ディスクチルト信号を換算している(たとえば、特許文献2参照)。
【0012】
ま第3の先行技術の光ピックアップ装置では、レーザ光をメインビームとサブビームとに分割してディスク状記録媒体に照射し、反射されたレーザ光を3つの光検出器によってそれぞれ受光する。この光ピックアップ装置では、各光検出器によって得られる電気信号を差動演算して得られる3つのプッシュプル信号からディスク状記録媒体の対物レンズに対する傾きを表すチルト角信号を生成している(たとえば、特許文献3参照)。
【0013】
【特許文献1】
特開2000−149298号公報
【特許文献2】
特開平9−245357号公報
【特許文献3】
特開平9−212891号公報
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
第1および第2の先行技術の光ピックアップ装置では、ディスク状記録媒体の対物レンズの光軸に対する傾きを検出する場合には、DPD信号を用いている。このDPD信号は、4分割光検出器を用いることによって得られる。4分割光検出器上でのビームのプロファイルが、ディスク状記録媒体のトラックの長手方向に相当する分割線して対称になる場合、4分割光検出器によって出力される信号に位相差は発生せず、このときにジャストトラックとなる。ビームがトラックより右または左にずれた場合、4分割光検出器上でのビームのプロファイルが、前記分割線に対して左右対称とならないので、4分割光検出器によって出力される信号に位相差が発生する。この場合、トラッキングサーボによって、ジャストトラックになるようにレーザ光の照射位置を修正することができる。
【0015】
しかしながらトラックしか形成されていないディスク状記録媒体では、4分割光検出器上でのビームのプロファイルに影響を与える構造が、前記分割線に平行にしかない。したがって、このようなディスク状記録媒体では、レーザ光がどの位置に照射されても、4分割光検出器上でのビームのプロファイルは、前記分割線に対して対称にしかならない。したがって、第3および第4の光ピックアップ装置では、DPD信号を検出することができるピットが形成されているディスク状記録媒体にしか用いることができないという問題がある。
【0016】
第3の先行技術の光ピックアップ装置では、サブビームのプッシュプル信号を用いてディスク状記録媒体の対物レンズの光軸に対する傾きを検出する。したがってチルト角信号は、ディスク状記録媒体に対する対物レンズの光軸が傾くことによる強度変調に加えて、ディスク状記録媒体のトラックおよびピットに依存する強度変調を受ける。このため、正しいディスクチルトを検出することが困難であるという問題がある。
【0017】
本発明の目的は、簡単な構成でトラッキング誤差信号およびチルト信号を確実に検出することができ、小形化可能な光ピックアップ装置を提供することである。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくとも3つ以上の光ビームを対物レンズによってディスク状記録媒体に集光し、対物レンズをディスク状記録媒体の半径方向に走査して情報を読出し、または書込む光ピックアップ装置であって、
ディスク状記録媒体の接線方向に相当する分割線によって2つに分割される受光部を有し、ディスク状記録媒体によって反射される各光ビームを受光し、各受光部によって受光した光ビームを電気信号に変換して出力する複数の2分割光検出器と、
前記各2分割光検出器の一方の受光部から出力される電気信号から、他方の受光部から出力される電気信号を減算し、差信号を生成して出力する複数の差信号生成手段と、
少なくとも1つの光ビームを除く残余の光ビームのうちの2つ以上の光ビームに対し、差信号生成手段によって出力される差信号の振幅がほぼ0となるように、一部に位相差を与える位相差付与手段と、
位相差付与手段によって位相差が与えられる光ビームに対し、差信号生成手段によって生成される差信号を用いて、位相差が与えられない光ビームに対し、差信号生成手段によって生成される差信号を補正して、トラッキング誤差信号を出力するトラッキング誤差出力手段と、
位相差付与手段によって位相差が与えられた光ビームを受光する各2分割光検出器の各受光部から出力される電気信号を加算し、和信号を差動演算して、ディスク状記録媒体の対物レンズの光軸に対する傾きを表すチルト信号を出力するチルト角出力手段を含むことを特徴とする光ピックアップ装置である。
【0019】
本発明に従えば、チルト角出力手段は、位相差付与手段によって位相差が与えられた光ビームを受光する各2分割光検出器の各受光部から出力される電気信号を加算して和信号を生成した後、この和信号を差動演算する。チルト角出力手段は、前記和信号を差動演算した結果をチルト信号として出力する。ディスク状記録媒体が対物レンズの光軸に対して傾斜した場合、前記傾斜に応じて、各2分割光検出器によって受光する光量には差が生じる。したがって、この光量の差を電気信号の差として算出することによって、簡単な構成でディスク状記録媒体の対物レンズの光軸に対する傾きを表すチルト信号を出力することができる。
【0020】
また位相差付与手段によって、差信号生成手段によって生成される差信号の振幅がほぼ0となるように、光ビームの一部に位相差が与えられる。この一部に位相差が与えられた光ビームは、ディスク状記録媒体のトラックおよびピットによって強度変調を受けないので、チルト角出力手段は、より正確なチルト角を表すチルト信号を検出することができる。
【0021】
トラッキング誤差出力手段は、位相差付与手段によって位相差が与えられる光ビームに対して差信号生成手段によって生成される差信号を用いて、位相差が与えられていない光ビームに対して差信号生成手段によって生成される差信号を補正して、トラッキング誤差信号を出力する。
【0022】
対物レンズシフトおよびディスク状記録媒体が傾斜した場合、位相差付与手段によって位相差が与えられる光ビームに対して差信号生成手段によって生成される差信号には、それぞれ光量に応じて同じ側にオフセットが発生する。したがって、これに基づいて位相差が与えられていない光ビームに対して差信号生成手段によって生成される差信号を補正することによって、オフセットが除去されたトラッキング誤差信号を出力することができる。
【0023】
また第1および第2の先行技術の光ピックアップ装置のように、DPD信号を用いないので、ピットが形成されているディスク状記録媒体だけでなく、トラックのみが形成されているディスク状記録媒体のトラッキング誤差信号およびチルト信号を検出することができる。
【0024】
また位相差が与えられた光ビームは、ディスク状記録媒体のトラックおよびピットによって強度変調を受けないので、チルト角出力手段によって用いられる和信号を生成するために対物レンズによってディスク状記録媒体に集光されて形成されるビームスポットを、ディスク状記録媒体のトラックおよびピットに関係なく配置することができる。したがって、たとえばコンパクトディスク(Compact Disk;略称CD)およびデジタルバーサタイルディスク(Digital Versatile Disk;略称DVD)など、異なるトラックピッチを有するディスク状記録媒体であっても、読出しおよび書込みを行うことができる。
【0025】
またチルト角出力手段は、たとえば加算回路および減算回路といった簡単な回路によって実現するとことができ、装置を小形化することができる。
【0026】
また本発明は、前記3つ以上の光ビームが対物レンズによってディスク状記録媒体に集光されて形成される各ビームスポットは、ディスク状記録媒体の半径方向に並んで配置されることを特徴とする。
【0027】
本発明に従えば、対物レンズによってディスク状記録媒体に集光される各ビームスポットは、ディスク状記録媒体の半径方向に並んで配置される。ディスク状記録媒体は半径方向に傾斜しやすいので、ビームスポットを前述の配置とすることによって、各2分割光検出器の各受光部から出力される電気信号を加算した和信号の差が大きくなる。したがって小さな傾きであっても、チルト角出力手段はチルト信号を出力することができ、ディスク状記録媒体の対物レンズの光軸に対する傾きを詳細に検出することができる。
【0028】
また本発明は、前記位相差付与手段は、回折格子によって構成され、
前記回折格子の光ビームの一部に位相差を与える領域は、残余の領域と異なる位相構造を有し、0次以外の回折光にのみ位相差を付与することを特徴とする。
【0029】
本発明に従えば、光ビームの一部に位相差を与える領域における山と溝とが周期的に繰返される格子周期の位相と、他の領域の格子周期の位相とを異ならせることによって、0次光以外の回折光にのみ位相差を付与することができる。たとえば、回折格子の一表面を、この一表面の中心で直交する2つの線によって4つの等しい領域に分割したときの1つの領域の格子間隔と、他の領域の格子間隔とを1/2ピッチだけずらして形成する。このように簡単な構成で、差信号生成手段によって出力される差信号の振幅をほぼ0とすることができる。
【0030】
また位相差付与手段は、回折格子によって構成されるので、1つの光源から発生する光ビームから、複数の光ビームを生成することができ、また0次光以外の回折光にのみ位相差を付与するので、この複数の光ビームを用いて光ピックアップ装置を構成することができる。したがって、光ピックアップ装置を小形化することができる。
【0031】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の実施の一形態の光ピックアップ装置10を示す図である。光ピックアップ装置10は、発光素子11と、コリメータレンズ12と、回折格子13と、ビームスプリッタ14と、対物レンズ15と、集光レンズ16と、信号出力手段17とを含む。光ピックアップ装置10は、少なくとも3つ以上の光ビームを対物レンズ15によってディスク状記録媒体18上に集光し、対物レンズ15をディスク状記録媒体18の半径方向に走査して情報を読出し、または書込む。前記ディスク状記録媒体18とは、たとえば光ディスクおよび光カードなどである。ディスク状記録媒体18には、少なくともトラック19を有する。
【0032】
ディスク状記録媒体18の半径方向をX方向とし、それに直交する接線方向、すなわちトラックの長さ方向をY方向とする。以後、ディスク状記録媒体18の半径方向をラジアル方向と記載し、それに直交する接線方向をトラック方向と記載する場合がある。
【0033】
発光素子11は、レーザ光を発する。発光素子11は、たとえば半導体レーザによって実現される。コリメータレンズ12は、発光素子11が発する光ビームを平行光に変換する。回折格子13は、コリメータレンズ12によって変換された平行光である光ビームを、0次光であるメインビーム20、+1次光および−1次光であるサブビーム21,22に分割する。
【0034】
ビームスプリッタ14は、回折格子13によって分割された光ビームを透過して対物レンズ15に導き、また対物レンズ15からの光ビームを反射して集光レンズ16へと導く。
【0035】
対物レンズ15は、ディスク状記録媒体18上に光ビームを集光し、ディスク状記録媒体18の表面で反射した光ビームをビームスプリッタ14に導く。前記メインビーム20は、対物レンズ15によってディスク状記録媒体18のトラック19に集光される。本実施の形態では、たとえば対物レンズ15は、その光軸L1がコリメータレンズ12の光軸および発光素子11から発生する光ビームの中心軸とほぼ等しくなるように配置される。集光レンズ16は、ビームスプリッタ12からの各光ビームを集光し、信号出力手段17に導く。
【0036】
信号出力手段17は、集光レンズ16によって集光された光ビームを電気信号に変換し、この電気信号を処理して、トラッキング誤差信号(Tracking Error
Signal;略称TES)とチルト信号(Tilt Signal;略称TS)とを出力する。トラッキング誤差信号は、メインビーム20のトラック19からのずれ量を示し、チルト信号は、ディスク状記録媒体18の対物レンズ15の光軸L1に対する傾きを示す。
【0037】
図2は、回折格子13の平面図であり、図1の上方から回折格子13を見た平面図を示す。回折格子13に、一方面の中心を原点とするX−Y座標軸を設定する。前記X軸は、ラジアル方向であるX方向に平行であり、Y軸は、トラック方向であるY方向に平行である。回折格子13の溝部24は、X方向に平行に延びる。
【0038】
回折格子13は、位相差付与手段である。回折格子13の溝部24は、たとえばX−Y平面の第1象限のみが他の第2〜第4象限に比べて、山と溝とが周期的に繰返される格子周期の位相が180°異なるように形成される。第1象限から第4象限における溝部24を、それぞれ第1〜第4溝部24A〜24Dとすると、第1〜第4象限内での溝部24A〜24Dの溝間隔は等しくしている。そして図2に示すように、第1象限の溝部24Aは、他の第2〜第4象限の溝部24B〜24Dから溝間隔の1/2だけずらした状態で形成している。回折格子13の一方面から見た形状は、この回折格子13に照射される光ビーム25の径よりも大きく形成される。本実施の形態では回折格子13の一方面から見た形状を、たとえば正方形に形成する。
【0039】
このような回折格子13の溝部24によって回折された光ビームであるサブビーム21,22には、前記第1象限の溝部24Aによって回折された部分にだけ180°の位相差が発生する。つまり光ビームの1/4円をなす領域に、他の領域と180°の位相差が発生する。
【0040】
ここで回折格子13の作成方法の一例について説明する。まず、石英などの基板にフォトレジストを塗布する。次に、回折格子13の溝形状部分が抜き穴となったフォトマスクを用いて密着露光を行う。密着露光とは、フォトレジスト上にフォトマスクを位置合わせして置き、フォトレジストにフォトマスクを介して紫外線を照射し、回折格子13のパターンをフォトレジストに転写することである。次に、4フッ化炭素(CF4)ガスによって、反応性イオンエッチングを行い、紫外線が照射されていないフォトレジスト部分をエッチングした後に、紫外線が照射された部分のフォトレジストを透明基板から除去することによって回折格子が形成される。前述したフォトマスクの作成は、たとえば基板にフォトレジストを塗布した後、フォトレジスト上に電子ビーム描画装置によって回折格子のパターンを描いていくことによって作成する。
【0041】
図3は、トラッキング誤差信号およびチルト信号を出力する信号出力手段17の構成を示すブロック図である。信号出力手段17は、第1〜第3の2分割光検出器31A,31B,31Cと、第1〜第3の差信号生成手段32A,32B,32Cと、トラッキング誤差出力手段33と、チルト角出力手段34とを含む。以後、第1〜第3の2分割光検出器31A,31B,31Cを総称する場合には、2分割光検出器31と記載し、第1〜第3の差信号生成手段32A,32B,32Cを総称する場合には、差信号生成手段32と記載する。
【0042】
第1の2分割光検出器31Aは、ディスク状記録媒体18のトラック方向に相当する分割線によって2つに分割される受光部35A,36Aをそれぞれ有する。第2の2分割光検出器31Bは、ディスク状記録媒体18のトラック方向に相当する分割線によって2つに分割される受光部35B,36Bをそれぞれ有する。第3の2分割光検出器31Cは、ディスク状記録媒体18のトラック方向に相当する分割線によって2つに分割される受光部35C,36Cをそれぞれ有する。前記トラック方向に相当する分割線は、トラック方向に平行であり、ラジアル方向に垂直な一仮想平面に含まれる。以後、第1〜第3の2分割光検出器31A〜31Cの受光部35A〜35Cを総称する場合には受光部35と記載し、受光部36A〜36Cを総称する場合には受光部36と記載する場合がある。前記2分割光検出器31の各受光部35,36は、物理的に分割されている。
【0043】
2分割光検出器31は、対物レンズ15、ビームスプリッタ14および集光レンズ16を介して、ディスク状記録媒体18によって反射される光ビームを受光する。前記集光レンズ16は、ビームスプリッタ14からの各光ビームを各2分割光検出器31に集光する。2分割光検出器31は、各受光部35,36によって受光した光ビームを電気信号に変換して出力する。
【0044】
第1の2分割光検出器31Aは、メインビーム20を受光する。第2の2分割光検出器31Bは、+1次光であるサブビーム21を受光する。第3の2分割光検出器は、−1次光であるサブビーム22を受光する。各2分割光検出器31の受光面は、この受光面に光ビームが集光レンズ16によって集光されて形成されるビームスポットよりも大きくなるように形成される。
【0045】
差信号生成手段32は、2分割光検出器31の一方の受光部35から出力される電気信号から、他方の受光部36から出力される電気信号を減算し、差信号であるプッシュプル(Push Pull;略称PP)信号を生成して出力する。差信号生成手段32は、差動演算器によって実現される。第1の差信号生成手段32Aは、第1の2分割光検出器31Aの一方の受光部35Aから出力される電気信号から、他方の受光部36Aから出力される電気信号を減算して、第1のプッシュプル信号PP40を出力する。第2の差信号生成手段32Bは、第2の2分割光検出器31Bの一方の受光部35Bから出力される電気信号から、他方の受光部36Bから出力される電気信号を減算して、第2のプッシュプル信号PP41を出力する。第3の差信号生成手段32Cは、第3の2分割光検出器31Cの一方の受光部35Cから出力される電気信号から、他方の受光部36Cから出力される電気信号を減算して、第3のプッシュプル信号PP42を出力する。
【0046】
トラッキング誤差出力手段33は、前述した第1〜第3のプッシュプル信号PP40〜PP42を入力し、トラッキング誤差信号を出力する。トラッキング誤差出力手段33は、加算器43、増幅器44、および差動演算器45とを含む。加算器43には、第2の差信号生成手段32Bから出力される第2のプッシュプル信号PP41と、第3の差信号生成手段32Cから出力される第3のプッシュプル信号PP42とが入力される。加算器43はこれらの第2および第3のプッシュプル信号PP41,PP42を加算して増幅器44に与える。増幅器44は、加算器43から与えられる信号を増幅して差動演算器45に与える。前記増幅器44によって、メインビーム20とサブビーム21,22との光強度の違いを補正することができる。増幅器44は、予め定めるゲインG1を有する。
【0047】
差動演算器45は、増幅器44から与えられる第2および第3のプッシュプル信号PP41,PP42を加算した信号を増幅した信号と、第1の差信号生成手段32Aから出力される第1のプッシュプル信号PP40とを入力し、これらの信号の差分を出力する。この差動演算器45から出力される信号が、トラッキング誤差信号である。
【0048】
このようにトラッキング誤差出力手段33は、サブビーム21,22に対して、第2および第3の差信号生成手段32B,32Cによって生成される第2および第3のプッシュプル信号PP41,PP42を用いて、メインビーム20に対して、第1の差信号生成手段32Aによって生成される第1のプッシュプル信号PP40を補正して、トラッキング誤差信号を出力する。
【0049】
チルト角出力手段34は、第1および第2の加算器46A,46Bと、増幅器47と、差動演算器48とを有する。第1の加算器46Aは、第2の2分割受光器31Bの一方の受光部35Bから出力される電気信号と、他方の受光部36Bから出力される電気信号と入力し、これらを加算して第1の和信号SUM51を出力する。第2の加算器46Bは、第3の2分割受光器31Cの一方の受光部35Cから出力される電気信号と、他方の受光部36Cから出力される電気信号とを入力し、これらを加算して第2の和信号SUM52を出力する。
【0050】
増幅器47は、前記第2の加算器46Bから出力される第2の和信号SUM52を入力し、増幅して出力する。増幅器47によって、サブビーム21,22の光強度の違いを補正することができる。増幅器47は、予め定めるゲインG2を有する。
【0051】
差動演算器48には、第1の加算器46Aから出力される第1の和信号SUM51と、増幅器47から出力される第2の和信号SUM52を増幅した電気信号とが入力され、差動演算器48は、これらの信号を減算して出力する。この差動演算器48から出力される信号が、チルト信号である。
【0052】
図4は、メインビーム20およびサブビーム21,22を対物レンズ15によって、ディスク状記録媒体18上に集光したビームスポット55,56,57を示す平面図である。図2に示すような回折格子13によって回折されたサブビーム21,22の、ディスク状記録媒体18上でのビームスポット56,57は、図4に示すようにそれぞれ4つのビームスポットから構成される。
【0053】
図5は、メインビーム20の対物レンズ15の焦点位置でのスペクトル分布を示す図であり、図6はサブビーム21,22の対物レンズ15の焦点位置でのスペクトル分布を示す図である。また図7は、サブビーム21,22を図4に示すX−Y軸に予め定める角度θだけ傾斜した方向のX’−Y’軸で切断したときのサブビーム21,22のスペクトル分布を示す図である。前記予め定める角度θは、45°である。
【0054】
対物レンズ15は、フーリエ変換器としての作用を有する。したがって、対物レンズ15から出射された光ビームは、対物レンズ15に入射する光ビームが持っている全ての空間周波数からなるスペクトル分布によって表される。対物レンズ15に入射する光ビームの波面を考えた場合、回折格子13によって位相差が与えられていないメインビーム20は、一様な位相の波面20Aを有する。したがって、メインビーム20が対物レンズ15によってフーリエ変換されると、対物レンズ15の焦点位置では、このメインビーム20は、図5に示すような主に1つの空間周波数をもつスペクトル分布58を有する。
【0055】
一方、回折格子13によって光ビームの一部に位相差が与えられたサブビーム21,22は、一部に位相遅れを有する波面21A,22Aを有する。この波面は、X−Y座標軸に対して、45°傾斜したX’−Y’座標軸を基準にした主に4つの空間周波数によって成り立っている。したがって、サブビーム21,22が対物レンズ15によってフーリエ変換されると、対物レンズ15の焦点位置では、このサブビーム21,22は、4つのピークを持つスペクトル分布59を有する。ただし、Y’方向に分布しているピークはかなり小さいので、図6ではこのスペクトル分布を省略して示している。
【0056】
図8は、ディスク状記録媒体18上でビームスポット55,56,57をラジアル方向に移動させたときに出力される第1〜第3のプッシュプル信号PP40,PP41,PP42を示す図である。図8(1)は、ディスク状記録媒体18の断面を示す図である。図8(2)は、ディスク状記録媒体18上のビームスポット55をラジアル方向に移動させたときに第1の差信号生成手段32Aによって出力される第1のプッシュプル信号PP40を示す図である。図8(3)は、ディスク状記録媒体18上のビームスポット56をラジアル方向に移動させたときに第2の差信号生成手段32Bによって出力される第2のプッシュプル信号PP41を示す図である。図8(4)は、ディスク状記録媒体18上のビームスポット57をラジアル方向に移動させたときに第3の差信号生成手段32Cによって出力される第3のプッシュプル信号PP42を示す図である。
【0057】
図8(2)〜図8(4)において、横軸は、ラジアル方向の位置を示し、図8(1)に示す位置に対応する。また図8(2)〜図8(4)において、縦軸は信号の強さを示す。
【0058】
前述したサブビーム21,22がディスク状記録媒体18によって反射されて、再び対物レンズ15に戻ってくる場合、対物レンズ15の瞳面でのファーフィールドパターンは、ディスク状記録媒体18のトラック19またはピット形成部分によって強度変調を受けない。このためサブビーム21,22を基づいて生成される第2および第3のプッシュプル信号PP41,PP42は、図8に示すようにメインビーム20を基づいて生成される第1のプッシュプル信号PP40に比べて、振幅が小さく、その振幅はほぼ0になる。
【0059】
ここで、第2および第3のプッシュプル信号PP41,PP42の振幅がほぼ0となる原理について説明する。第2のプッシュプル信号PP41の振幅と、第3のプッシュプル信号PP42の振幅とがほぼ0となる原理は同じであるので、ここでは第2のプッシュプル信号PP41の振幅がほぼ0となる原理についてのみ示す。
【0060】
図9は、対物レンズ15によってトラック19に集光されたサブビーム21,22を示す図であり、図10は対物レンズ15に入射するサブビーム21,22を示す図であり、図11はディスク状記録媒体18によって反射したサブビーム21の対物レンズ15瞳上のビームパターンを第2の分割光検出器31Bの受光面に投影して示す図である。
【0061】
図10に示すように、サブビーム21の中心を原点とするX−Y座標軸を設定し、図11に示すように、第2の2分割検出器31Bの受光面にサブビーム21の0次回折光60の中心を原点とするX−Y座標軸を設定する。図10および図11のX−Y座標軸は、互いに対応している。
【0062】
図9に示すように、対物レンズ15によってトラック19に集光されたサブビーム21は、0次回折光60と±1次回折光61,62に分かれて反射される。そして、0次回折光60および±1次回折光61,62が重なり合う領域n1,n2で互いに干渉して、対物レンズ15の瞳上で回折パターンを生じる。
【0063】
図2に示す回折格子13によって、図10に示すようにサブビーム21には、第1象限のみ入射光に180°の位相差、ここでは位相遅れが発生する。したがって、サブビーム21の反射光は、第3象限において0次回折光60が180°の位相遅れを有し、第4象限において±1回折光61,62が180°の位相遅れを有する。図11では、第3象限において0次回折光60が180°の位相遅れを有する領域を網目で示し、第4象限において±1回折光61,62が180°の位相遅れを有する領域を斜線で示す。
【0064】
ここで、仮にトラック方向に相当する分割線63で分割された第2の2分割光検出器31Bにラジアル方向の分割線64を仮想的に設定し、第1象限〜第4象限の検出領域をそれぞれ31B−a,31B−b,31B−c,31B−dとし、各領域の出力をIa,Ib,Ic,Idとする。
【0065】
光ビームの一部に位相差が与えられていない場合のディスク状記録媒体18からの反射光の回折パターンは、次式(1)〜式(3)ように表すことができる。式(1)〜式(3)において、0次光の複素振幅をA0とし、+1次光の複素振幅をA1とし、−1次光の複素振幅をA−1とする。
A0=E0・exp(2πi) …(1)
A1=E1・exp{(ψ1+2πvt/vp)i} …(2)
A−1=E1・exp{(ψ1−2πvt/vp)i} …(3)
【0066】
前記E0,E1,E−1はそれぞれ0次,1次,−1次光の振幅である。また前記ψ1は0次と±1次光の位相差である。前記vtはトラック溝中心からの変位量である。前記vpはトラック溝のピッチである。前記ψ1は、トラック溝の深さに関係する。
【0067】
光ビームの一部に位相差が与えられていない場合のプッシュプル信号PP41は、図11の第2の2分割光検出器31Bにおいて、{(31B−a)+(31B−d)}の出力(Ia+Id)と{(31B−b)+(31B−c)}の出力(Ib+Ic)との差から算出される。
(Ia+Id)=IRとすると、IRは、以下の式(4)によって表される。
【0068】
(Ib+Ic)=ILとすると、ILは以下の式(5)によって表される。
【0069】
ここで、S0は第1象限および第4象限において、±1次光がなく0次光のみ存在する領域の面積、または第3象限および第2象限において±1次光がなく0次光のみ存在する領域の面積である。S1は第1象限および第4象限において、0次光と±1次光が重なり合う部分の面積、または第3象限および第2象限において0次光と±1次光が重なり合う部分の面積である。これによって、光ビームの一部に位相差が与えられていない場合の第2のプッシュプル信号PP41は、以下の式(6)によって表される。
【0070】
次に、本実施の形態のように、回折格子13によって光ビームの一部に位相差を加えた場合に生成される第2のプッシュプル信号PP41について説明する。サブビーム21の反射光の0次光に加わる位相差、つまり図11の第4象限の位相差をθ1とし、図11の第3象限の位相差をθ−1とする。また、サブビーム21の反射光の1次回折光のうち0次回折光と干渉する部分に加わる位相差、つまり図11の第4象限の位相差をδ1とし、サブビーム21の反射光の−1次光のうち0次光と干渉する部分に加わる位相差、つまり図11の第3象限の位相差をδ−1とする。
【0071】
この場合、光ビームの一部に位相差が与えられた場合のディスク状記録媒体18からの反射光の複素振幅は、以下の式(7)〜(10)によって表される。ここで、第4象限の0次光の複素振幅A0は、式(7)によって表される。第3象限の0次光の複素振幅A0は、式(8)によって表される。第4象限の+1次光の複素振幅A1は、式(9)によって表される。第3象限の−1次光の複素振幅A−1は、式(10)によって表される。
A0=E1・exp{(2π+θ1)i} …(7)
A0=E1・exp{(2π+θ− 1)i} …(8)
A1=E1・exp{(ψ1+2πvt/vp+δ1)i} …(9)
A− 1=E1・exp{(ψ1−2πvt/vp+δ− 1)i …(10)
【0072】
図11に示すように、第4象限および第3象限のみに位相差が加わった場合のプッシュプル信号PPcd=Id−Icを求める。(31B−c)および(31B−d)の出力Ic,Idは、式(7)〜(10)を用いて、以下の式(11)および式(12)のように表される。
【0073】
ここで図11においては、θ1=0、θ−1=π(+180°)、δ1=π(+180°)、δ−1=0あるので、Id,Icは、それぞれ以下の式(13)および式(14)のように表される。
【0074】
したがって、プッシュプル信号PPcdは、以下の式(15)によって表される。
【0075】
位相差が関係しないPPabは、前記式(6)に1/2を乗算したものと同じとなり、式(16)のように表される。
PPab=2S1E0E1・sinψ1・sin(2πvt/vp) …(16)
【0076】
これは、位相差が関係しない光ビームによるビームスポットの面積が、前述した場合と比較して、半分になるためである。
【0077】
図11に示すように、PPabとPPcdとは、トラック19の溝深さψ1に関係なく、1/2ピッチずれた信号、すなわち位相が180°ずれた信号、言い換えれば逆位相の信号となる。したがって、最終的に得られる第2の差信号検出手段32Bからの第2のプッシュプル信号PP41は、以下の式(17)によって表される。
PP41=PPcd+PPab=0 …(17)
【0078】
したがって第2のプッシュプル信号PP41は、その振幅が常に0となる。このように、光ビームの一部に位相差が与えられたサブビーム21,22を用いると、ディスク状記録媒体18のトラック19の位置に関係なく、第2および第3のプッシュプル信号PP41,PP42の振幅が0となる。サブビーム21,22によって形成されるビームスポット56,57がディスク状記録媒体18上のどの位置に配置されても、プッシュプル信号の振幅がほぼ0となる。したがって、サブビーム21,22のビームスポット56,57をメインビーム20のビームスポット55と同じトラック上でも、異なるトラック上でも配置することができる。つまり、ビームスポット56,57の配置の自由度が高まり、これらのサブビームスポット56,57の配置を気にすることなく、装置を構成することができる。つまり回折格子などを光軸L1まわりに回転調整して、3つの光ビームの位置を調整することが不要となるので、光ピックアップ装置10の組立て調整を大幅に簡略化することができる。したがって、光ピックアップ装置10の歩留まりが向上し、生産効率が向上する。
【0079】
図12は、対物レンズ15がラジアル方向に移動する様子を模式的に示す図であり、図13は図12に示す2分割光検出器31上のビームスポットを模式的に示す図である。図12では、図が煩雑となるのを防ぐため、ディスク状記録媒体18と、対物レンズ15と、2分割光検出器31との関係のみを示している。
【0080】
図14は、対物レンズ15の光軸L1に対してディスク状記録媒体18が傾斜する様子を模式的に示す図であり、図15は図14に示す2分割光検出器31上のビームスポットを模式的に示す図である。図14では、図が煩雑となるのを防ぐため、ディスク状記録媒体18と、対物レンズ15と、2分割光検出器31との関係のみを示している。
【0081】
対物レンズ15によって集光される光ビームが、ディスク状記録媒体18のトラック19またはピット形成部分で反射されると、反射光に回折パターンが現れる。この反射光の対物レンズ15の瞳面でのファーフィールドパターンの強度分布の基準線に対する対称性を検出することによって、トラッキング誤差信号を算出する方法をプッシュプル法という。
【0082】
レンズシフトが発生した場合、図13に示すように、第1〜第3の2分割光検出器31A,31B,31Cの受光面での、光ビームのファーフィールドパターン61もラジアル方向に相当する方向に移動する。レンズシフトとは、対物レンズ15がその軸線L1に垂直方向に移動することである。この場合、たとえば2分割光検出器31のうち第1の2分割光検出器31Aのみを用いて、トラッキング誤差信号を出力しようとすると、ビームスポットはオントラック状態にもかかわらず、トラッキング誤差信号オフセットが発生する。
【0083】
またディスクチルトが発生した場合、コマ収差が発生し、図15に示すように、第1〜第3の2分割光検出器31A,31B,31Cの受光面における光ビームのファーフィールドパターン62の対称性が崩れてしまう。ディスクチルトとは、ディスク状記録媒体18が、対物レンズ15の光軸L1に対して傾斜することである。この場合、たとえば2分割光検出器31のうち第1の2分割光検出器31Aのみを用いて、トラッキング誤差信号を出力しようとすると、トラッキング誤差信号オフセットが発生する。
【0084】
つまり、第1の2分割光検出器31Aから出力される電気信号のみを用いて、この信号を差動演算してトラッキング誤差信号を出力する場合では、図12に示す対物レンズシフトと、図14に示すディスク状記録媒体18の傾斜を分離して出力することができない。つまり、レンズシフトが発生しているのか、ディスクチルトが発生しているのかがわからない。
【0085】
図16は、レンズシフトが発生したときに差信号生成手段32から出力される第1〜第3のプッシュプル信号PP40,PP41,PP42を示す図である。図16(1)〜図16(4)は、それぞれ図8(1)〜図8(4)に対応する。
【0086】
光ピックアップ装置10では、レンズシフトが発生した場合、図16に示すように第1〜第3のプッシュプル信号PP40,PP41,PP42には、それぞれ2分割光検出器31によって受光する光量に応じてΔpおよびΔp’だけ同じ側(同相)にオフセットが発生する。このため、トラッキング信号出力手段33によって、以下の式(18)に示す演算を行うことによって、前述したオフセットがキャンセルされたトラッキング誤差信号(TES)を出力することができる。
TES=PP40−G1・(PP41+PP42) …(18)
【0087】
式(18)において、PP40は、第1のプッシュプル信号PP40であり、PP41は、第2のプッシュプル信号PP41であり、PP42は、第3のプッシュプル信号PP42であり、G1は、増幅器44のゲインである。
【0088】
図17は、ディスクチルトが発生したときに、チルト角出力手段34の第1および第2の加算器46A,46Bから出力される和信号SUM51,SUM52の、ラジアルチルト角およびディテクタ受光量との関係を示す図である。図17において、横軸は半径方向の傾き角度を表すラジアルチルト角を示し、縦軸はディテクタ受光量、つまり第2および第3の2分割光検出器31B,31Cの受光量を示す。
【0089】
ディスクチルトが発生すると、第2および第3の2分割光検出器31B,31Cのいずれか一方がディスク状記録媒体18に接近し、第2および第3の2分割光検出器31B,31Cのいずれか他方がディスク状記録媒体18から離反する。これによって、第2および第3の2分割光検出器31B,31Cの受光量が変化する。チルト角出力手段34は、この第2および第3の2分割光検出器31B,31Cの受光量の差を検出することができる。したがって、ディスクチルトが発生したときには、第2および第3の2分割光検出器31B,31Cの受光量の差に基づいて、チルト信号を出力する。
【0090】
また、前述したように、サブビーム21,22は、ディスク状記録媒体18のトラック19およびピットに依存する強度変調を受けないので、第1および第2の加算器46A,46Bから出力される和信号SUM51,SUM52においても、ディスク状記録媒体18のトラック19およびピットに依存する強度変調を受けない。したがってチルト角出力手段34では、ディスクチルトに比例した面積の増減による光量変化のみを検出して、チルト信号を出力することができる。
【0091】
ディスクチルトが発生した場合には、図17に示すように、第2および第3の2分割光検出器31B,31Cのそれぞれで受光されるサブビーム21,22の受光量がディスクチルトに比例して増減する。したがって、第1および第2の和信号SUM51,SUM52の差動演算を行うことによって、以下に示す式(19)から、ラジアルチルト0度を原点とした傾きを持つチルト信号TSを得ることができる。
TS=SUM51−G2・SUM52 …(19)
【0092】
式(19)において、SUM51は、第1の和信号SUM51であり、SUM52は第2の和信号SUM52であり、G2は、増幅器47のゲインである。
【0093】
このように、光ピックアップ装置10では、トラッキング誤差信号と、チルト信号とを別々に出力することができる。つまり、対物レンズシフトとディスクチルトとを分離して検出することができる。また、第1および第2の先行技術の光ピックアップ装置のように、DPD信号を使用していないため、ディスク状記録媒体18の種類を問わずトラッキング誤差信号およびチルト信号を出力することができる。つまり、ディスク状記録媒体18には、ピットおよびトラック19の少なくともいずれか一方が形成されていれば、トラッキング誤差信号およびチルト信号を出力することができる。
【0094】
前述した増幅器44、47のゲインG1およびG2は、たとえば光強度の比が、メインビーム20:サブビーム21:サブビーム22=a:b:bで表されるとすると、以下の式(20)および式(21)によって表される。
G1≒a/(2b) …(20)
G2≒b/b=1 …(21)
【0095】
ただし、回折格子13および光学系の製造上の公差による光強度の違いもあるので、装置にあわせて正確に設定されることが望ましい。
【0096】
光ピックアップ装置10は、対物レンズ15をディスク状記録媒体18のラジアル方向に操作して、情報を読出しまたは書込む。信号出力手段17の出力は、光ピックアップ装置10の動作を制御する制御回路に与えられる。制御回路は、トラッキング誤差信号およびチルト信号に基づいてトラッキング誤差を修正するためのトラッキング誤差修正信号、およびチルト角を修正するためのチルト角修正信号を出力する。制御回路は、前記トラッキング誤差修正信号を、駆動回路に与える。対物レンズ15は、レンズホルダなどによって保持され、駆動回路は、トラッキング誤差修正信号に基づいて対物レンズ15を保持するレンズホルダを移動させる。これによって、光ビームをディスク状記録媒体18のトラック19に沿って照射し、情報の読出しおよび書込みを安定して行うことができるようになる。
【0097】
本実施の形態では、回折格子13として第1象限のみに位相遅れが発生する場合について説明したが、これに限らず、第2象限から第4象限の1つだけに位相遅れがある場合も当然同じ効果が得られる。また、与える位相差は位相遅れでも位相進みでも同様の結果となる。
【0098】
また図2の回折格子13においては、1つの象限全体に位相差がある場合を示したが、プッシュプル信号に関与する領域は、図9に示すディスク記録媒体18の溝部からの回折光の重なり合う領域n1,n2であるので、象限全体に位相差を加える必要はなく、たとえば第1象限の領域n1,n2の部分にのみ位相差を加えれば十分に効果が得られる。
【0099】
また、回折格子13は光ビーム全体に対して設けることができるので、メインビーム20の光強度分布が変化したり、光の利用効率が低下したりすることがない。
【0100】
以上のように光ピックアップ装置10では、対物レンズ15と離れた場所にチルトセンサを設けること無く、ディスク状記録媒体18のラジアルチルトを検出することができる。したがって、光ピックアップ装置10の小形化が可能となる。また、第1および第2の先行技術の光ピックアップ装置のように、位相差信号を使用していないため、ピットが形成されているディスク状記録媒体19だけでなく、トラックのみが形成されているディスク状記録媒体19のトラッキング誤差信号およびチルト信号を出力することができる。
【0101】
回折格子13によって一部に位相差を有する光ビームを生成する。この光ビームは、ディスク状記録媒体18のピットおよびトラック19による強度変調を受けないので、正確なチルト角度を検出することができる。また光ビームのサブビーム21,22によって形成されるビームスポット56,57をディスク状記録媒体18のどの位置に形成してもよいので、異なるトラックピッチのディスク状記録媒体18に対しても全く問題無く読み取りまたは書込みを行うことができる。異なるトラックピッチのディスク状記録媒体18とは、たとえばDVD−RディスクやDVD−RWディスクおよびDVD−RAMディスクなどである。
【0102】
図18は、本発明の実施の他の形態の光ピックアップ装置60の構成を示す図である。光ピックアップ装置60は、発光素子11と、コリメータレンズ12と、回折格子73と、ビームスプリッタ14と、対物レンズ15と、集光レンズ16と、信号出力手段17とを含む。光ピックアップ装置60は、前述した実施の形態の光ピックアップ装置10と同様な構成を有し、同様な構成には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【0103】
光ピックアップ装置60では、対物レンズ15によってディスク状記録媒体18に集光されて形成される各ビームスポット55,56,57が、ディスク状記録媒体18のラジアル方向に並んで配置されるように構成される。
【0104】
発光素子11から発せられたレーザ光をコリメータレンズ12により平行光に変換し、回折格子73によってメインビーム20、サブビーム21、サブビーム22に分割する。本実施の形態における回折格子73は、前述の実施形態と異なり、サブビーム21,22のビームスポット51,52が、メインビーム20のビームスポット50を中心に、ディスク状記録媒体18のラジアル方向に発生するように回折格子73の溝部24を形成している。
【0105】
図19は、回折格子73の平面図である。図19は、図18の上方から回折格子73を見た平面図である。図20は、ディスク状記録媒体18上に形成されるビームスポットを示す図である。回折格子73に、一方面の中心を原点とするX−Y座標軸を設定する。前記X軸は、ラジアル方向であるX方向に平行であり、Y軸は、トラック方向であるY方向に平行である。回折格子73の溝部24は、Y方向に平行に延びる。
【0106】
回折格子73の溝部24は、図19に示すように、X−Y平面の第4象限の第4の溝部24Dの格子周期の位相と、他の象限の溝部24A,24B,24Cの格子周期の位相とが180°異なっている。このような回折格子73によって分割されたサブビーム21,22を対物レンズ5によって、ディスク状記録媒体18上に集光したビームスポット56,57は、図20に示すような形状になる。図20に示すX−Y軸に予め定める角度θだけ傾斜した方向のX’−Y’軸で切断したときのサブビーム21,22のスペクトル分布は、図7に示すものと同様である。前記予め定める角度θは、45°である。
【0107】
ディスク状記録媒体18によって反射された光ビームは、対物レンズ15を介してビームスプリッタ14で反射され、集光レンズ16によって、第1〜第3の2分割光検出器31A,31B,31Cに集光される。
【0108】
メインビーム20、サブビーム21,22の反射光のファーフィールドパターンは、それぞれトラック方向に相当する分割線を有する第1〜第3の2分割光検出器31A,31B,31Cによって受光される。各2分割光検出器31の受光部から出力される電気信号から、プッシュプル信号PP40,PP41,PP42と和信号SUM51,SUM52とを得る。トラッキング誤差出力手段33は、第1〜第3のプッシュプル信号PP40,PP41,PP42から、前述したようにトラッキング誤差信号を出力する。チルト角検出手段34は、第1および第2の信号SUM51,SUM52から、前述したようにチルト信号を算出する。
【0109】
本実施の形態に光ピックアップ装置60では、各ビームスポット55,56,57が、ディスク状記録媒体18のラジアル方向に並んで配置されるので、ラジアルチルトの検出感度を、前述した実施の形態の光ピックアップ装置10よりも大きくすることができる。
【0110】
ビームスポットを前述の配置とすることによって、ディスク状記録媒体18上におけるビームスポット56、57の間隔がラジアル方向に広がるため、ディスク状記録媒体18がラジアル方向に傾斜したときに、和信号SUM51と和信号SUM52との差を大きくすることができる。したがってディスク状記録媒体18の対物レンズ15の光軸L1に対する傾きが小さくても、チルト角出力手段34はチルト信号を出力することができ、ディスクチルトを詳細に検出することができる。
【0111】
本発明の実施のさらに他の形態では、前述した各実施の形態における回折格子13,73を、位相差板80,81に代えてもよい。
【0112】
図21および図22は、位相差板80,81を示す斜視図である。位相差板80,81において、光ビームの1/4円となる領域に位相差を与える部分の厚みをH1とし、その他の部分の厚みとH2とする。前記厚み方向は、光ビームが透過する方向に平行である。図21の位相差板80は、H1<H2の場合を示し、図22の位相差板81は、H2<H1の場合を示す。位相差を与える部分の厚みH1と、その他の部分の厚みH2との差の絶対値は、以下の式(22)によって表される。
【0113】
式(22)において、位相差板80および81の材料となるガラス材の屈折率をnとし、入射する光の波長をλとする。
d=λ/2/(n−1) …(22)
【0114】
このような相差板80,81を用いることによって、位相差が与えられる部分を通過した光ビームの1/4円となる領域に180°の位相差を付与することができる。
【0115】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、チルト角出力手段は、少なくとも2つの2分割光検出器によって受光する光量の差を電気信号の差として算出することによって、簡単な構成でディスク状記録媒体の対物レンズの光軸に対する傾きを表すチルト信号を出力することができる。
【0116】
また位相差付与手段によって、差信号生成手段によって生成される差信号の振幅がほぼ0となるように、光ビームの一部に位相差が与えられる。この一部に位相差が与えられた光ビームは、ディスク状記録媒体のトラックおよびピットによって強度変調を受けないので、チルト角出力手段は、より正確なチルト角を表すチルト信号を出力することができる。
【0117】
対物レンズシフトおよびディスク状記録媒体が傾斜した場合、位相差付与手段によって位相差が与えられる光ビームに対して差信号生成手段によって生成される差信号には、それぞれ光量に応じて同じ側にオフセットが発生する。したがって、これに基づいて位相差が与えられていない光ビームに対して差信号生成手段によって生成される差信号を補正することによって、オフセットが除去されたトラッキング誤差信号を出力することができる。
【0118】
また第3および第4の先行技術の光ピックアップ装置のように、DPD信号を用いないので、ピットが形成されているディスク状記録媒体だけでなく、トラックのみが形成されているディスク状記録媒体のトラッキング誤差信号およびチルト信号を検出することができる。
【0119】
また位相差が与えられた光ビームは、ディスク状記録媒体のトラックおよびピットによって強度変調を受けないので、チルト角出力手段によって用いられる和信号を生成するために対物レンズによってディスク状記録媒体に集光されて形成されるビームスポットを、ディスク状記録媒体のトラックおよびピットに関係なく配置することができる。したがって、たとえばCDおよびDVDなど、異なるトラックピッチを有するディスク状記録媒体であっても、読出しおよび書込みを行うことができる。
【0120】
またチルト角出力手段は、たとえば加算回路および差動演算回路などの簡単な回路によって実現するとことができ、装置を小形化することができる。
【0121】
また本発明によれば、対物レンズによってディスク状記録媒体に集光される各ビームスポットは、ディスク状記録媒体の半径方向に並んで配置される。ディスク状記録媒体は半径方向に傾斜しやすいので、ビームスポットを前述の配置とすることによって、各2分割光検出器の各受光部から出力される電気信号を加算した和信号の差が大きくなる。したがって小さな傾きであっても、チルト角出力手段はチルト信号を出力することができ、ディスク状記録媒体の対物レンズの光軸に対する傾きを詳細に検出することができる。
【0122】
また本発明によれば、光ビームの一部に位相差を与える領域における山と溝とが周期的に繰返される格子周期の位相と、他の領域の格子周期の位相とを異ならせることによって、0次光以外の回折光にのみ位相差を付与することができ、簡単な構成で、差信号生成手段によって出力される差信号の振幅をほぼ0とすることができる。
【0123】
また位相差付与手段は、回折格子によって構成されるので、1つの光源から発生する光ビームから、複数の光ビームを生成することができ、また0次光以外の回折光にのみ位相差を付与するので、この複数の光ビームを用いて光ピックアップ装置を構成することができる。したがって、光ピックアップ装置を小形化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態の光ピックアップ装置10を示す図である。
【図2】回折格子13の平面図である。
【図3】トラッキング誤差信号およびチルト信号を出力する信号出力手段17の構成を示すブロック図である。
【図4】メインビーム20およびサブビーム21,22を対物レンズ15によって、ディスク状記録媒体18上に集光したビームスポット55,56,57を示す平面図である。
【図5】メインビーム20の対物レンズ15の焦点位置でのスペクトル分布を示す図である。
【図6】サブビーム21,22の対物レンズ15の焦点位置でのスペクトル分布を示す図である。
【図7】サブビーム21,22を図4に示すX−Y座標軸に予め定める角度θだけ傾斜した方向のX’−Y’軸で切断したときのサブビーム21,22のスペクトル分布を示す図である。
【図8】ディスク状記録媒体18上でビームスポットをラジアル方向に移動させたときに出力される第1〜第3のプッシュプル信号PP40、PP41,PP42を示す図である。
【図9】対物レンズ15によってトラック19に集光されたサブビーム21,22を示す図である。
【図10】対物レンズ15に入射するサブビーム21,22を示す図である。
【図11】ディスク状記録媒体18によって反射したサブビーム21の対物レンズ15瞳上のビームパターンを第2の分割光検出器31Bの受光面に投影して示す図である。
【図12】対物レンズ15がラジアル方向に移動する様子を模式的に示す図である。
【図13】図12に示す2分割光検出器31上のビームスポットを模式的に示す図である。
【図14】対物レンズ15の光軸L1に対してディスク状記録媒体18が傾斜する様子を模式的に示す図である。
【図15】図14に示す2分割光検出器31上のビームスポットを模式的に示す図である。
【図16】レンズシフトが発生したときに差信号生成手段32から出力される第1〜第3のプッシュプル信号PP40,PP41,PP42を示す図である。
【図17】ディスクチルトが発生したときに、チルト角出力手段34の第1および第2の加算器46A,46Bから出力される和信号SUM51,SUM52の、ラジアルチルト角およびディテクタ受光量との関係を示す図である。
【図18】本発明の実施の他の形態の光ピックアップ装置60の構成を示す図である。
【図19】回折格子73の平面図である。
【図20】ディスク状記録媒体18上に形成されるビームスポットを示す図である。
【図21】位相差板80を示す斜視図である。
【図22】位相差板81を示す斜視図である。
【図23】光ピックアップ装置1の一部を示す側面図である。
【図24】図23の光ピックアップ装置1の一部を上方から見た平面図である
【符号の説明】
10 光ピックアップ装置
13,73 回折格子
15 対物レンズ
17 信号検出器
18 ディスク状記録媒体
31 2分割光検出器
32 差信号生成手段
33 トラッキング誤差出力手段
34 チルト角出力手段
Claims (3)
- 少なくとも3つ以上の光ビームを対物レンズによってディスク状記録媒体に集光し、対物レンズをディスク状記録媒体の半径方向に走査して情報を読出し、または書込む光ピックアップ装置であって、
ディスク状記録媒体の接線方向に相当する分割線によって2つに分割される受光部を有し、ディスク状記録媒体によって反射される各光ビームを受光し、各受光部によって受光した光ビームを電気信号に変換して出力する複数の2分割光検出器と、
前記各2分割光検出器の一方の受光部から出力される電気信号から、他方の受光部から出力される電気信号を減算し、差信号を生成して出力する複数の差信号生成手段と、
少なくとも1つの光ビームを除く残余の光ビームのうちの2つ以上の光ビームに対し、差信号生成手段によって出力される差信号の振幅がほぼ0となるように、一部に位相差を与える位相差付与手段と、
位相差付与手段によって位相差が与えられる光ビームに対し、差信号生成手段によって生成される差信号を用いて、位相差が与えられない光ビームに対し、差信号生成手段によって生成される差信号を補正して、トラッキング誤差信号を出力するトラッキング誤差出力手段と、
位相差付与手段によって位相差が与えられた光ビームを受光する各2分割光検出器の各受光部から出力される電気信号を加算し、和信号を差動演算して、ディスク状記録媒体の対物レンズの光軸に対する傾きを表すチルト信号を出力するチルト角出力手段を含むことを特徴とする光ピックアップ装置。 - 前記3つ以上の光ビームが対物レンズによってディスク状記録媒体に集光されて形成される各ビームスポットは、ディスク状記録媒体の半径方向に並んで配置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。
- 前記位相差付与手段は、回折格子によって構成され、
前記回折格子の光ビームの一部に位相差を与える領域は、残余の領域と異なる位相構造を有し、0次以外の回折光にのみ位相差を付与することを特徴とする請求項1または2記載の光ピックアップ装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003032673A JP2004265467A (ja) | 2003-02-10 | 2003-02-10 | 光ピックアップ装置 |
PCT/JP2004/001314 WO2004070716A1 (ja) | 2003-02-10 | 2004-02-09 | 光ピックアップ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003032673A JP2004265467A (ja) | 2003-02-10 | 2003-02-10 | 光ピックアップ装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004265467A true JP2004265467A (ja) | 2004-09-24 |
Family
ID=32844342
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003032673A Pending JP2004265467A (ja) | 2003-02-10 | 2003-02-10 | 光ピックアップ装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004265467A (ja) |
WO (1) | WO2004070716A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4118869B2 (ja) * | 2004-11-12 | 2008-07-16 | シャープ株式会社 | 光ピックアップ装置 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0337837A (ja) * | 1989-07-04 | 1991-02-19 | Yamaha Corp | 光デイスクのチルト検出装置 |
JPH09219030A (ja) * | 1996-02-13 | 1997-08-19 | Hitachi Ltd | 光学ヘッドおよびトラッキングエラー信号検出方式 |
JPH11306571A (ja) * | 1998-04-24 | 1999-11-05 | Sony Corp | 光学記録媒体のドライブ装置 |
JP3527705B2 (ja) * | 1999-12-28 | 2004-05-17 | シャープ株式会社 | 光ピックアップ及びトラッキングサーボ方法 |
-
2003
- 2003-02-10 JP JP2003032673A patent/JP2004265467A/ja active Pending
-
2004
- 2004-02-09 WO PCT/JP2004/001314 patent/WO2004070716A1/ja active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2004070716A1 (ja) | 2004-08-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8107346B2 (en) | Optical head device and optical information processing device | |
JP3527705B2 (ja) | 光ピックアップ及びトラッキングサーボ方法 | |
JP2007052905A (ja) | 記録層の厚さ変化による球面収差を探知して補償する光ピックアップ装置 | |
US7573801B2 (en) | Optical pickup | |
JP4663723B2 (ja) | 光ピックアップ装置 | |
JP2007317331A (ja) | 光ピックアップ装置 | |
JP2004310840A (ja) | 光ピックアップ | |
JP2005135539A (ja) | 光ヘッドおよびそれを用いた光学的情報記録再生装置 | |
KR100557542B1 (ko) | 트래킹 에러 오프셋 보상용 광검출 영역이 형성된 광픽업장치 | |
JP4805292B2 (ja) | 光ピックアップ装置、再生装置、記録装置およびトラッキングエラー信号生成方法 | |
JP2006031913A (ja) | 光ヘッド装置、光情報装置及び光情報再生方法 | |
JP2007234175A (ja) | 回折格子、光ピックアップ装置、光ディスク装置 | |
JP2004265467A (ja) | 光ピックアップ装置 | |
JP2005293807A (ja) | 光ディスク記録再生装置及びその信号検出方法 | |
JP4205023B2 (ja) | 光ピックアップの位置調整方法及び光ピックアップの位置調整装置 | |
JP2005276358A (ja) | 光ピックアップ装置 | |
TWI332206B (en) | Tracking error detecting method, tracking error detecting apparatus and optical recording and reproducing apparatus | |
JP2007164910A (ja) | 光ピックアップ装置 | |
JP4465893B2 (ja) | チルト検出装置、チルト検出方法、および、光ディスク装置 | |
WO2010131406A1 (ja) | 光ヘッド装置、ホログラム素子、光集積素子、光情報処理装置および信号検出方法 | |
JP2004178771A (ja) | サーボ装置並びに光ディスク情報記録再生装置 | |
JP4765570B2 (ja) | 光学ピックアップ、光記録再生装置及びトラッキングエラー信号検出方法 | |
JP2006268974A (ja) | 光半導体装置 | |
JP2008027559A (ja) | 光ピックアップ装置 | |
JP2002100057A (ja) | 光ヘッド装置およびディスクドライブ装置ならびにトラック検出方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050810 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070417 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070618 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070711 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070807 |