JP2007299495A - 光ピックアップ装置及び情報処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成でサブビームによるスポットを拡大して、トラッキング時のレンズシフトのオフセット成分を除去できるようにした光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】光ピックアップ装置１Ａは、レーザビームを出射する半導体レーザ２と、半導体レーザ２から出射されたレーザビームを、メインビームと２本のサブビームに分割するグレーティング素子８と、グレーティング素子８で分割されたメインビームと各サブビームを集光する対物レンズ４と、対物レンズ４を移動させてトラッキング動作及びフォーカス動作を行うアクチュエータ６と、情報が記録されるディスク３で反射したメインビームとサブビームの戻り光を受光するフォトディテクタ７を備える。そして、グレーティング素子８は、一様に湾曲した格子パターンを有し、メインビームの焦点位置に対して各サブビームの焦点位置を光軸方向に沿ってずらすレンズ機能を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ディスク状の記録媒体にレーザビームを照射して情報の記録及び再生を行う光ピックアップ装置及びこの光ピックアップ装置を備えた情報処理装置に関する。詳しくは、簡単な構成でトラッキング時のレンズシフトのオフセット成分を除去できるようにしたものである。

光ディスクや光磁気ディスク等のディスク状の記録媒体に対して、情報の記録及び再生を行うディスクシステムにおいて、主として記録系のメディアでは、トラッキングサーボ方式として、通常プッシュプル信号を利用する。その際、レンズシフト等によるオフセット成分のキャンセル方法として、レーザビームをメインビームと２本のサブビームに３ビーム化し、サブビームにより形成されるサブスポットで半トラックずらしたプッシュプル信号を生成し、メインビームのスポットとの間で演算することによってオフセット成分を差し引く、いわゆるＤＰＰ（ディファレンシャルプッシュプル）法を用いるのが一般的である。

但し、３ビームＤＰＰ法では、サブスポットを半トラックずらした位置に精密に調整する必要性、及び対物レンズの動線をディスクのラジアル線上に精密に配置する必要性があり、メカ精度、調整精度の確保が必要となり、工程複雑化、コストアップ等の要因となっている。

一方、レンズシフトのオフセット成分のキャンセルの方法として、１ビームの光学系のままで、電気的にキャンセルする方法（ＴＰＰ；Top-hold-Push-Pull）等や、１スポットをフォトディテクタ上で分割する演算法（ＤＣＰＰ；Differential-Compasated-Push- Pull，ＡＰＰ；Advanced-Push-Pull）等の方法があるが、メディアのばらつきに影響されやすかったり、対応視野範囲が広くとりにくかったり等の問題がある。

そこで、サブビームにより形成されるサブスポット径を拡大することで、サブスポットからはトラッキングエラー信号を得られないようにした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−６３５６８号公報

しかし、特許文献１に開示された従来の技術では、ｓｉｎ曲線等の波型に蛇行した格子パターンを有した回折格子で拡大されたサブビームを生成しているので、回折格子の設計が難しく、サブビームにより形成されるサブスポット内の強度分布を一様にするのが困難であるという問題がある。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、簡単な構成でサブビームによるサブスポットを拡大して、トラッキング時のレンズシフトのオフセット成分を除去できるようにした光ピックアップ装置及びこの光ピックアップ装置を備えた情報処理装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明の光ピックアップ装置は、レーザビームを出射する光源と、光源から出射されたレーザビームを、メインビームと２本のサブビームに分割する回折手段と、回折手段で分割されたメインビームと各サブビームを集光する集光手段と、集光手段を移動させてトラッキング動作及びフォーカス動作を行う駆動手段と、情報が記録されるディスクで反射したメインビームの戻り光を受光する主受光手段と、ディスクで反射した各サブビームの戻り光を受光する副受光手段とを備え、回折手段は、一様に湾曲した格子パターンを有し、メインビームの焦点位置に対して各サブビームの焦点位置を光軸方向に沿ってずらすレンズ機能を備えたことを特徴とする。

また、本発明の情報処理装置は、情報が記録されるディスクに照射するレーザビームをトラックに追従させるトラッキング動作と、レーザビームをディスクに合焦点させるフォーカス動作が行われる光ピックアップ装置を備えた情報処理装置において、光ピックアップ装置は、ディスクに照射するレーザビームを出射する光源と、光源から出射されたレーザビームを、メインビームと２本のサブビームに分割する回折手段と、回折手段で分割されたメインビームと各サブビームを集光する集光手段と、集光手段を移動させてトラッキング動作及びフォーカス動作を行う駆動手段と、ディスクで反射したメインビームの戻り光を受光する主受光手段と、ディスクで反射した各サブビームの戻り光を受光する副受光手段とを備え、回折手段は、一様に湾曲した格子パターンを有し、メインビームの焦点位置に対して各サブビームの焦点位置を光軸方向に沿ってずらすレンズ機能を備えたことを特徴とする。

本発明の光ピックアップ装置及びこの光ピックアップ装置を備えた情報処理装置では、光源から出射されたレーザビームは、回折手段でメインビームと２本のサブビームに分割され、メインビームがディスクの盤面（記録面）に合焦点するように集光手段で集光されてディスクを照射する。

メインビームの焦点位置をディスクの盤面に合わせると、各サブビームはディスクの盤面では合焦点しないので、各サブビームによってディスクの盤面に形成されるサブスポットの径は拡大され、トラックを認識できなくなる。

これにより、ディスクで反射したサブビームの戻り光を副受光手段で受光すると、副受光手段の出力からトラッキングエラー信号は得られない。これに対して、トラッキング動作により集光手段を移動させると、副受光手段におけるサブスポットのパターンが変位することで、サブビームの戻り光を受光した副受光手段の出力から、オフセット成分を得ることができる。

ディスクで反射したメインビームの戻り光を主受光手段で受光すると、主受光手段の出力からオフセット成分が含まれたトラッキングエラー信号が得られる。従って、サブビームの戻り光を受光した副受光手段の出力から得たオフセット成分を減算することで、オフセット成分を除去したトラッキングエラー信号が得られる。

本発明の光ピックアップ装置によれば、簡単な構成の回折手段を用いてサブビームによるサブスポット径を拡大し、サブスポットでトラックを認識しないようにできるので、トラッキング動作におけるオフセット成分を検出し、このオフセット成分を除去したトラッキングエラー信号を得ることができる。

このように、サブスポットでトラックを認識しないため、サブスポットがトラックに沿う必要はなく、ディスク上の任意の位置にサブスポットを配置でき、サブスポットの位置調整を必要としない。そのため、光学系の調整が容易で、工程簡素化及び低コスト化に寄与する。

また、サブスポットの配置が任意で良いため、集光手段の動線をラジアル線上に配置する必要がない。従って、メカ精度や組み立て精度、配置設計に対して柔軟であり、やはり、工程簡素化及び低コスト化に寄与する。

更に、サブスポット位置に制約がないので、集積光学系設計の自由度が高い。従って、作製の容易性及び低コスト化に寄与する。

このような光ピックアップ装置を備えた情報処理装置によれば、安定したトラッキング性能を有した装置を低コストで提供できる。

以下、図面を参照して本発明の光ピックアップ装置及び情報処理装置の実施の形態について説明する。

＜第１の実施の形態の光ピックアップ装置及び情報処理装置の構成例＞
図１は第１の実施の形態の光ピックアップ装置の一例を示す構成図である。第１の実施の形態の光ピックアップ装置１Ａは、レーザビームを出射する半導体レーザ２と、半導体レーザ２から出射されたレーザビームをディスク３へ集光する対物レンズ４を有した光学素子群５を備える。また、対物レンズ４等を移動させ、トラッキング動作及びフォーカス動作を行うアクチュエータ６と、ディスク３で反射した戻り光を受光するフォトディテクタ７を備える。

そして、光ピックアップ装置１Ａは、半導体レーザ２から出射したレーザビームでディスク３を照射して、ディスク３への情報の記録を行う。また、光ピックアップ装置１Ａは、半導体レーザ２から出射され、ディスク３で反射した戻り光をフォトディテクタ７で受光して、ディスク３に記録された情報の再生を行う信号を検出する。

更に、光ピックアップ装置１Ａは、半導体レーザ２から出射されたレーザビームを、メインビームと２本のサブビームに分割するグレーティング素子８を備え、ディスク３で反射したメインビームの戻り光をフォトディテクタ７で受光して、トラッキング及びフォーカスを行う信号を検出する。また、ディスク３で反射したサブビームの戻り光をフォトディテクタ７で受光して、対物レンズ４を移動（シフト）させた際のオフセット成分を除去するための信号を検出する。

半導体レーザ２は光源の一例で、電気信号を光信号に変換して出力する。ディスク３は、光ディスクや光磁気ディスク等の記録媒体の一例で、例えば、所定のパワーのレーザビームの照射で記録マーク（ピット）が形成されて情報が記録される。また、ディスク３に情報の記録時より低い所定のパワーでレーザビームを照射すると、記録マークの有無に応じて戻り光が変調されることで、記録された情報を再生するための信号を検出することができる。

光学素子群５は、半導体レーザ２から出射されたレーザビームをコリメート（平行光化）して対物レンズ４に入射するコリメータレンズ９を備える。対物レンズ４は集光手段の一例で、コリメータレンズ９でコリメートされたレーザビームを集光する。

また、光学素子群５は、半導体レーザ２から出射されたレーザビームをディスク３へ向けて反射して、コリメータレンズ９に入射させると共に、ディスク３で反射した戻り光を透過してフォトディテクタ７へ入射させるビームスプリッタ１０を備える。

アクチュエータ６は駆動手段の一例で、対物レンズ４をディスク３の半径方向であるトラッキング方向に移動させるトラッキングコイルと、対物レンズ４を光軸方向であるフォーカス方向に移動させるフォーカスコイル等を備える。

フォトディテクタ７は主受光手段及び副受光手段の一例で、ディスク３で反射した戻り光のパターンに合わせて分割された受光面を有し、各受光面に光信号が入射すると、電気信号に変換して出力する。

図２はフォトディテクタ７の一例を示す構成図である。フォトディテクタ７は、主受光手段として、トラッキング方向に沿った分割線とトラッキング方向に直交した分割線で分割された４個の受光面Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを有し、メインビームの戻り光を受光する４分割フォトディテクタ１１を備える。

また、フォトディテクタ７は、副受光手段として、トラッキング方向に直交した分割線Ｓ１で分割された２個の受光面Ｅ，Ｆを有し、一方のサブビームの戻り光を受光する２分割サブフォトディテクタ１２ａと、トラッキング方向に直交した分割線Ｓ２で分割された２個の受光面Ｇ，Ｈを有し、他方のサブビームの戻り光を受光する２分割サブフォトディテクタ１２ｂを備える。

フォトディテクタ７は、各受光面に光（戻り光）が入射すると、入射した光の強度に応じた電流値で各受光面毎に電気信号が出力される。

トラッキングエラー信号ＴＥは、ＤＰＰ法を用いる場合、入射した光の強度に応じた各受光面の出力から、図示しない演算回路で（１）式を演算することで求められる。
ＴＥ＝［（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）］−α［（Ｅ−Ｆ）＋（Ｇ−Ｈ）］・・・（１）

また、フォーカスエラー信号ＦＥは、非点収差法を用いる場合、図示しない演算回路で（２）式を演算することで求められる。
ＦＥ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ−Ｄ）・・・（２）

なお、情報信号ＲＦは、図示しない演算回路で（３）式を演算することで求められる。
ＲＦ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ・・・（３）

図１に戻り、グレーティング素子８は回折手段の一例で、分割するメインビームとサブビームの焦点位置を光軸方向にそってずらすレンズ機能を有する。これにより、メインビームの焦点位置をディスク３の盤面に合わせると、各サブビームはディスク３の盤面では合焦点せず、ディスク３の盤面におけるサブビームのスポット径が拡大する。

図３はグレーティング素子８の機能例を示す説明図で、図３（ａ）は、グレーティング素子８の構成の一例を示す平面図、図３（ｂ）は、グレーティング素子８で分割されたメインビームとサブビームの光路説明図、図３（ｃ）は、グレーティング素子８で分割されたメインビームとサブビームのディスク盤面でのスポット形状を示す平面図である。なお、図３（ｂ）では、グレーティング素子８で分割されたメインビームと各サブビームを集光する対物レンズ等の光学素子群は図示していない。

グレーティング素子８は、図３（ａ）に示すように、複数本の溝部８ａによって二次曲線状の格子パターン８ｂが一様に形成され、レンズ機能を有している。このような格子パターンを有したグレーティング素子８は、図１に示す半導体レーザ２から出射されたレーザビームＢが透過すると、図３（ｂ）に示すように、メインビームＭＢ（０次光）と２本のサブビームＳＢ１，ＳＢ２（±１次光）の３本に分割される。

また、二次曲線状に湾曲した溝部８ａの内周側へ向けて回折する一方のサブビームＳＢ１は、メインビームＭＢの焦点位置Ｐ１に対して光源に近い側に焦点位置Ｐ２がずれる。更に、湾曲した溝部８ａの外周側へ向けて回折する他方のサブビームＳＢ２は、メインビームＭＢの焦点位置Ｐ１に対して光源から遠い側に焦点位置Ｐ３がずれる。

これにより、０次光であるメインビームＭＢが合焦点する０次光結像面Ｌでは、±１次光であるサブビームＳＢ１，ＳＢ２は合焦点しない。従って、メインビームＭＢの焦点位置Ｐ１をディスク３の盤面に合わせてメインスポットＭＰを形成すると、図３（ｃ）に示すように、ディスク３の盤面に形成されるサブビームＳＢ１のサブスポットＳＰ１の径及びサブビームＳＢ２のサブスポットＳＰ２の径が拡大する。

本実施の形態の情報処理装置５１は、図１に示す光ピックアップ装置１Ａを備える。また、情報処理装置５１は、ディスク３が装着される図示しないスピンドルに取り付けられてディスク３を回転駆動するスピンドルモータ５２と、情報信号、トラッキングエラー信号及びフォーカスエラー信号等の処理を行う信号回路５３と、トラッキングエラー信号等に基づいてアクチュエータ６等を駆動するドライバ回路５４を備える。

＜第１の実施の形態の光ピックアップ装置及び情報処理装置の動作例＞
図４はディスク３の盤面とフォトディテクタ７の各受光面におけるレーザビームのスポットのパターンを示す説明図、図５はフォトディテクタ７の各受光面におけるサブビームのスポットのパターンを示す説明図で、次に、各図を参照して第１の実施の形態の光ピックアップ装置１Ａ及び情報処理装置５１の動作について説明する。

ここで、図４（ａ）は、オントラック時にディスク３の盤面に形成されるスポットのパターン、図４（ｂ）は、オントラック時にフォトディテクタ７の各受光面に入射するスポットのパターンを示す。また、図５（ａ）は、オフトラック時に２分割フォトディテクタ１２ａ，１２ｂに入射するスポットのパターン、図５（ｂ）は、レンズシフト時に２分割フォトディテクタ１２ａ，１２ｂに入射するスポットのパターンを示す。

半導体レーザ２から出射されたレーザビームＢは、グレーティング素子８を透過することで、図３に示すように、メインビームＭＢと２本のサブビームＳＢ１，ＳＢ２に分割される。

グレーティング素子８で分割されたメインビームＭＢとサブビームＳＢ１，ＳＢ２は、ビームスプリッタ１０で反射してコリメータレンズ９に入射する。コリメータレンズ９に入射したメインビームＭＢとサブビームＳＢ１，ＳＢ２はそれぞれコリメートされ、対物レンズ４に入射する。対物レンズ４に入射したメインビームＭＢとサブビームＳＢ１，ＳＢ２は、それぞれ集光されてディスク３の盤面を照射する。

ディスク３の盤面を照射したメインビームＭＢとサブビームＳＢ１，ＳＢ２は、記録マークの有無に応じて変調されて反射される。

ディスク３の盤面で反射したメインビームＭＢとサブビームＳＢ１，ＳＢ２の戻り光は、対物レンズ４とコリメータレンズ９で集光され、ビームスプリッタ１０を透過して、フォトディテクタ７に入射する。

フォトディテクタ７では、メインビームＭＢの戻り光は４分割フォトディテクタ１１に入射し、一方のサブビームＳＢ１の戻り光は２分割サブフォトディテクタ１２ａに入射し、他方のサブビームＳＢ２の戻り光は２分割サブフォトディテクタ１２ｂに入射する。

そして、上述した（１）式によりトラッキングエラー信号ＴＥを得て、メインビームＭＢのメインスポットＭＰをトラックに追従させるトラッキングを行うと共に、上述した（２）式によりフォーカスエラー信号ＦＥを得て、メインビームＭＢをディスク３の盤面に合焦点させるフォーカスを行う。

さて、図４（ａ）に示すように、メインビームＭＢのメインスポットＭＰがトラックＴ（記録マーク）を追従しているオントラック時では、フォトディテクタ７に入射した一方のサブビームＳＢ１のサブスポットＳＰ１は、図４（ｂ）に示すように、２分割フォトディテクタ１２ａの中央に位置する。同様に、フォトディテクタ７に入射した他方のサブビームＳＢ２のサブスポットＳＰ２は、２分割フォトディテクタ１２ｂの中央に位置する。

更に、図３（ｂ）に示すように、メインビームＭＢの焦点位置Ｐ１をディスク３の盤面に合わせると、各サブビームＳＢ１，ＳＢ２はディスク３の盤面では合焦点しないので、各サブビームＳＢ１，ＳＢ２によってディスク３の盤面に形成されるサブスポットＳＰ１，ＳＰ２の径が拡大される。

そして、サブビームＳＢ１，ＳＢ２のスポット径が、エアリーディスク径よりも十分に大きければ（例えば、２倍以上）、ディスク３を照射したサブビームＳＢ１，ＳＢ２のサブスポットＳＰ１，ＳＰ２ではトラックが認識できなくなり、サブビームＳＢ１，ＳＢ２の戻り光からはトラッキングエラー信号が得られなくなる。

すなわち、ディスク３の偏芯等によりメインビームＭＢがトラックから外れたオフトラック時では、４分割フォトディテクタ１１におけるメインビームＭＢのメインスポットＭＰのパターンは、トラックからのずれ量に応じて変位する。

これに対して、ディスク３を照射したサブビームＳＢ１，ＳＢ２は、トラックを認識できないことからトラック横断によって変調されず、図５（ａ）に示すように、２分割フォトディテクタ１２ａにおけるサブビームＳＢ１のサブスポットＳＰ１のパターン、及び２分割フォトディテクタ１２ｂにおけるサブビームＳＢ２のサブスポットＳＰ２のパターンは変化しない。

一方、トラッキング動作等で対物レンズ４をトラッキング方向にシフトさせたレンズシフト時は、４分割フォトディテクタ１１におけるメインビームＭＢのメインスポットＭＰのパターンは、ディスク３の偏芯等によるトラックのずれ量と、対物レンズ４のシフト量に応じて変化する。

これに対して、ディスク３を照射したサブビームＳＢ１，ＳＢ２は、トラックを認識できないことからトラック横断によっては変調されず、図５（ｂ）に示すように、２分割フォトディテクタ１２ａにおけるサブビームＳＢ１のサブスポットＳＰ１のパターン、及び２分割フォトディテクタ１２ｂにおけるサブビームＳＢ２のサブスポットＳＰ２のパターンは、レンズシフトによるオフセット成分に応じて変化する。

従って、２分割フォトディテクタ１２ａの出力から差信号（Ｅ−Ｆ）を演算し、２分割フォトディテクタ１２ｂの出力から差信号（Ｇ−Ｈ）を演算することでオフセット信号が得られる。

そして、（１）式に示すように、４分割フォトディテクタ１１の出力から求めた対角線差信号（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）からオフセット信号を減算することで、オフセット成分を除去したトラッキングエラー信号ＴＥを得ることができる。

図６はフォトディテクタの受光面のパターンの変形例を示す構成図であり、次に、第１の実施の形態の光ピックアップ装置の変形例について説明する。

さて、図３で説明したように、半導体レーザ２から出射されたレーザビームＢをグレーティング素子８で分割するため、フォトディテクタ７の各受光面では、例えば図４（ｂ）に示すような方向で干渉縞が現れる。

サブビームＳＢ１，ＳＢ２のサブスポットＳＰ１，ＳＰ２における干渉縞の並ぶ方向が、レンズシフトによるサブスポットＳＰ１，ＳＰ２の移動方向Ｗと平行で、かつ、２分割フォトディテクタ１２ａの分割線Ｓ１及び２分割フォトディテクタ１２ｂの分割線Ｓ２が干渉縞と平行であると、レンズシフト時に強度分布の強弱が交互に現れてしまう。

そこで、レンズオフセットを検出するための２分割フォトディテクタ１２ａ，１２ｂの受光面のパターンは、サブビームＳＢ１，ＳＢ２によって形成されるサブスポットＳＰ１，ＳＰ２に現れる干渉縞に影響されにくくなるようにする。

例えば、図６に示すように、サブビームＳＢ１，ＳＢ２によって形成されるサブスポットＳＰ１，ＳＰ２に現れる干渉縞と、２分割フォトディテクタ１２ａの分割線Ｓ１及び２分割フォトディテクタ１２ｂの分割線Ｓ２が平行とならないように、分割線Ｓ１，Ｓ２を傾斜させる。

以上説明したように、第１の実施の形態の光ピックアップ装置１Ａでは、サブビームＳＢ１，ＳＢ２のサブスポットＳＰ１，ＳＰ２がトラックに沿う必要はなく、ディスク３の盤面の任意の位置に配置でき、サブスポットＳＰ１，ＳＰ２の位置及び回転調整を必要としない。そのため、光学系の調整が容易で、工程簡素化、低コスト化に寄与する。

また、サブビームＳＢ１，ＳＢ２のサブスポットＳＰ１，ＳＰ２の配置が任意で良いため、対物レンズ４の動線をラジアル線上に配置する必要がない。従って、メカ精度や組み立て精度、配置設計に対して柔軟であり、工程簡素化、低コスト化に寄与する。

よって、２対物光学系への応用も容易となる。例えば、２対物光学系のどちらか片方をラジアル線上から離したい場合に適用可能となる。

更に、サブビームＳＢ１，ＳＢ２のサブスポットＳＰ１，ＳＰ２の位置の制約が無いので、集積光学系設計の自由度が高い。従って、作りやすさ、低コスト化に寄与する。

また、二次曲線状の格子パターン８ｂが一様に形成されたグレーティング素子８でレーザビームを分割するので、サブビームＳＢ１，ＳＢ２のサブスポットＳＰ１，ＳＰ２内の強度分布が一様になり、格子パターンが単純な形状であることから、回折格子の設計も容易である。そして、回折角度が小さければ収差ズレ等はほぼ無視できる。特に、本例のようにグレーティング素子を３ビーム分割に利用する場合は、サブビームの回折角度が小さいため、収差ズレ等はほぼ無視できる。

なお、回折角度が大きいと、収差のずれが大きくなるので、コマ収差補正や非点収差補正等、スポットの形状に収差補正の変動成分を加える必要が生じるが、その場合でも、補正量はかなり小さいため、補正無しのパターンと比べて、形状の違いは非常に小さいものとなり、収差補正の影響を抑えることができる。

＜第２の実施の形態の光ピックアップ装置の構成及び動作例＞
図７は第２の実施の形態の光ピックアップ装置の一例を示す分解斜視図である。第２の実施の形態の光ピックアップ装置１Ｂは、ホログラムタイプのデバイス構造を有し、ホログラム素子２１と、集積回路２２を備える。

ホログラム素子２１は、上面にホログラム２３を備えると共に、下面に回折手段の一例としてのグレーティング素子２４を備える。グレーティング素子２４は、例えば図３（ａ）に示すような格子パターンが形成され、レーザビームをメインビームと２本のサブビームに分割すると共に、メインビームの焦点位置に対して各サブビームの焦点位置を光軸方向に沿ってずらすレンズ機能を持たせ、サブビームのスポット径を拡大する。

集積回路２２は、光源としての半導体レーザ２５と、半導体レーザ２５から出射されたレーザビームをホログラム素子２１に入射するマイクロミラー２６と、図示しないディスクからの戻り光を受光するフォトディテクタ２７を備える。

図８は第２の実施の形態の光ピックアップ装置１Ｂにおけるフォトディテクタの一例を示す構成図である。フォトディテクタ２７は、主受光手段として、グレーティング素子２４で分割されて出射され、図示しないディスクで反射した入射光をホログラム２３で２分割したメインビームの戻り光が入射する２個の３分割フォトディテクタ２８を備える。また、フォトディテクタ２７は、副受光手段として、グレーティング素子２４で分割されて出射され、図示しないディスクで反射した入射光をホログラム２３で２分割したサブビームの戻り光が入射する４個の２分割フォトディテクタ２９を備える。

なお、サブビームによって形成されるサブスポットに現れる干渉縞に影響されにくくするため、各２分割フォトディテクタ２９の分割線と干渉縞が平行とならないように、分割線Ｓ３を傾斜させてある。

上述した構成を有した第２の実施の形態の光ピックアップ装置１Ｂの動作について説明すると、半導体レーザ２５から出射されたレーザビームはマイクロミラー２６で反射し、マイクロミラー２６に対向してホログラム素子２１の下面に形成されたグレーティング素子２４により、メインビームと２本のサブビームに分割される。

グレーティング素子２４で分割されたメインビームと２本のサブビームは、ホログラム２３を０次光として通過し、図示しないコリメータレンズでコリメートされた後、図示しない対物レンズによりディスクに集光される。

ディスク上の記録マークにより変調された戻り光は、対物レンズ及びコリメータレンズを透過し、ホログラム２３によって回折されて一次回折光としてフォトディテクタ２７の対応する受光面に集光される。

本例の光ピックアップ装置１Ｂでは、フォーカスが合っている場合は、２個の３分割フォトディテクタ２８に入射するメインビームの戻り光によるメインスポットＭＰの形状は同じ大きさになるのに対して、ディスクが対物レンズに近すぎたり遠すぎたりしてフォーカスが合っていない場合は、２個の３分割フォトディテクタ２８に入射するメインビームの戻り光によるメインスポットＭＰの形状がアンバランスになる原理を利用したスポットサイズ法でフォーカスを行う。また、トラッキングはＤＰＰ法を用いる。

そして、メインビームの焦点位置をディスクの盤面に合わせると、各サブビームはディスクの盤面では合焦点しないので、各サブビームによってディスクの盤面に形成されるサブスポットＳＰの径は拡大され、トラックを認識できなくなる。

これにより、ディスクで反射したサブビームの戻り光を各２分割フォトディテクタ２９で受光すると、各２分割フォトディテクタ２９の出力からトラッキングエラー信号は得られない。これに対して、トラッキング動作により対物レンズを移動させると、各２分割フォトディテクタ２９におけるサブビームのサブスポットＳＰのパターンは変位することで、サブビームの戻り光を受光した各２分割フォトディテクタ２９の出力から差信号を演算することで、オフセット成分を得ることができる。

ディスクで反射したメインビームの戻り光を各３分割フォトディテクタ２８で受光すると、各３分割フォトディテクタ２８の出力からオフセット成分が含まれたトラッキングエラー信号が得られる。従って、サブビームの戻り光を受光した各２分割フォトディテクタ２９の出力から得たオフセット成分を減算することで、オフセット成分を除去したトラッキングエラー信号が得られる。

以上説明したように、第２の実施の形態の光ピックアップ装置１Ｂでは、ホログラム素子２１にサブビームのサブスポット径を拡大するためのレンズ機能を有したグレーティング素子２４を形成するため、グレーティング素子２４の位置精度確保をしやすく、作製が容易となる。本例では、サブビームの回折をタンジェンシャル方向にとり、ホログラム２３の面で、プッシュプル方向の分割を作っているため、デバイス作製精度も緩和される。

加えて、集積系とグレーティング素子が一体構成の場合、従来のようにサブスポットの回転調整が必要な場合は、集積系とグレーティング素子を有したパッケージを回転させるためのスペースを確保する必要があったが、本発明を適用した光ピックアップ装置１Ｂによれば、サブスポットの位置はほぼ調整する必要がない設計にできる。よって、パッケージの公差を含めた程度の狭いスペースがあれば良く、結果として、従来の光ピックアップ装置よりも薄型及び省スペースが可能となる。

従って、本発明を適用した光ピックアップ装置では、柔軟な設計が可能となり、受発光機能を集積した集積系への応用が容易となる。すなわち、デバイス作製プロセスの簡便化、低コスト化に寄与する。

本発明は、映像や音声等の情報を記録再生するディスクシステムに適用される。

第１の実施の形態の光ピックアップ装置の一例を示す構成図である。 フォトディテクタの一例を示す構成図である。 グレーティング素子の機能例を示す説明図である。 ディスクの盤面とフォトディテクタの各受光面におけるレーザビームのスポットのパターンを示す説明図である。 フォトディテクタの各受光面におけるサブビームのスポットのパターンを示す説明図である。 フォトディテクタの受光面のパターンの変形例を示す構成図である。 第２の実施の形態の光ピックアップ装置の一例を示す分解斜視図である。 フォトディテクタの一例を示す構成図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ・・・光ピックアップ装置、２・・・半導体レーザ、３・・・ディスク、４・・・対物レンズ、５・・・光学素子群、６・・・アクチュエータ、７・・・フォトディテクタ、８・・・グレーティング素子、９・・・コリメータレンズ、１０・・・ビームスプリッタ、１１・・・４分割フォトディテクタ、１２ａ，１２ｂ・・・２分割フォトディテクタ、２１・・・ホログラム素子、２２・・・集積回路、２３・・・ホログラム、２４・・・グレーティング素子、２５・・・半導体レーザ、２６・・・マイクロミラー、２７・・・フォトディテクタ、２８・・・３分割フォトディテクタ、２９・・・２分割フォトディテクタ、５１・・・情報処理装置、５２・・・スピンドルモータ、５３・・・信号回路、５４・・・ドライバ回路

Claims (5)

1. レーザビームを出射する光源と、
   前記光源から出射されたレーザビームを、メインビームと２本のサブビームに分割する回折手段と、
   前記回折手段で分割されたメインビームと各サブビームを集光する集光手段と、
   前記集光手段を移動させてトラッキング動作及びフォーカス動作を行う駆動手段と、
   情報が記録されるディスクで反射したメインビームの戻り光を受光する主受光手段と、
   前記ディスクで反射した各サブビームの戻り光を受光する副受光手段とを備え、
   前記回折手段は、一様に湾曲した格子パターンを有し、メインビームの焦点位置に対して各サブビームの焦点位置を光軸方向に沿ってずらすレンズ機能を備えた
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 前記副受光手段は２分割された受光面を有し、前記受光面の分割線を、前記回折手段で分割されたサブビームのサブスポットに現れる干渉縞に対して傾斜させた
   ことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
3. 前記回折手段は、二次曲線状の格子パターンが、湾曲する方向を揃えて一様に形成された
   ことを特徴する請求項１記載の光ピックアップ装置。
4. 前記光源と前記主受光手段及び前記副受光手段を少なくとも集積した集積回路と、
   前記回折手段が形成されたホログラム素子を備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
5. 情報が記録されるディスクに照射するレーザビームをトラックに追従させるトラッキング動作と、レーザビームをディスクに合焦点させるフォーカス動作が行われる光ピックアップ装置を備えた情報処理装置において、
   前記光ピックアップ装置は、
   前記ディスクに照射するレーザビームを出射する光源と、
   前記光源から出射されたレーザビームを、メインビームと２本のサブビームに分割する回折手段と、
   前記回折手段で分割されたメインビームと各サブビームを集光する集光手段と、
   前記集光手段を移動させてトラッキング動作及びフォーカス動作を行う駆動手段と、
   前記ディスクで反射したメインビームの戻り光を受光する主受光手段と、
   前記ディスクで反射した各サブビームの戻り光を受光する副受光手段とを備え、
   前記回折手段は、一様に湾曲した格子パターンを有し、メインビームの焦点位置に対して各サブビームの焦点位置を光軸方向に沿ってずらすレンズ機能を備えた
   ことを特徴とする情報処理装置。

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