JP2008052773A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トラッキングエラー信号を検出する光学系と別体に、チルトセンサー光学系を備える必要がなく、安価で信頼性の高い光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】トラッキングエラー用グレーティング６２と、チルトエラー用グレーティング６１と、ディスク１のトラッキングエラー信号およびディスク１のラジアル方向のチルトエラー信号を検出するためにトラッキングエラー用サブビームおよびチルトエラー用サブビームを受光する受光素子７とを有する。
【選択図】図８Ａ

Description

この発明は、例えば、ディスク状の記録媒体に情報を光学的に記録または再生する光ピックアップ装置に関する。特に、規格の異なる記録媒体に対応するため３種類の波長の光源を有する光ピックアップ装置に関する。

レーザービーム等の光ビームを用いて光学的に信号の読み取りが行われる光ディスクとしては、ＣＤ（コンパクトディスク）が普及しているが、更なる大容量のニーズに応えてＣＤと同一ディスク径として機構的な互換性を確保した上でＣＤより高密度記録とすることにより大容量化を図らんとして規格化された高密ディスク（ＤＶＤ）や、さらに波長の短い青紫色レーザーを採用する超高密度記録ディスクが提案されている。

ところで、高密ディスク（ＤＶＤ）や、超高密度記録ディスクにおいては、記録密度を上げるため対物レンズの開口数ＮＡを０．６以上に大きくしており、ディスクのそりや面だれに代表されるラジアル方向の傾きに対してピックアップ全体の姿勢やアクチュエータを傾けるチルト制御が不可欠になっている。

従来、図２２に示すように、ＲＦ信号やＴＥＳ信号やＦＥＳ信号検出の光学系とは別体に、ディスク１の傾き量を検出するチルトセンサー光学系を有し、このチルトセンサー光学系は、一つの発光素子１０１と、その両側に配置された二つの受光素子１０２，１０３とを有していた（特開平１０−２６１２３４号公報：特許文献１参照）。

しかし、上記発光素子１０１を制御する回路や、上記発光素子１０１や上記受光素子１０２，１０３の接続にかかる配線によって、コストアップや信頼性低下を招いていた。

また、他の装置としては、直接ディスクチルトを検出せずＲＦ信号の状態やＴＥＳ信号のレベルをモニタしながら両側にチルト機構を振りながら信号の良化する傾き方向と傾き角度を検出しディスク傾きを補正するシステムが存在していた（特開２００６−３１７４９号公報：特許文献２参照）。しかし、最適設定に時間がかかりユーザーの不満を招いていた。
特開平１０−２６１２３４号公報 特開２００６−３１７４９号公報

そこで、この発明の課題は、トラッキングエラー信号を検出する光学系と別体に、チルトセンサー光学系を備える必要がなく、安価で信頼性の高い光ピックアップ装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の光ピックアップ装置は、
光ビームを出射する少なくとも一つの光源を有し記録媒体への信号の書き込みや読み取りを行う光ピックアップ装置であって、
上記光源の光ビームから上記記録媒体のピット列方向にトラッキングエラー用サブビームを生成するトラッキングエラー用グレーティングと、
上記光源の光ビームから上記トラッキングエラー用サブビームと直交するラジアル方向にチルトエラー用サブビームを生成するチルトエラー用グレーティングと、
上記記録媒体のトラッキングエラー信号を検出するために、上記トラッキングエラー用サブビームの上記記録媒体からの反射光を受光する受光素子と
を有し、
この受光素子は、上記チルトエラー用サブビームの合焦ズレ量を、上記記録媒体のラジアル方向のチルトエラー信号として検出するために、上記チルトエラー用サブビームの上記記録媒体からの反射光を受光することを特徴としている。

この発明の光ピックアップ装置によれば、上記トラッキングエラー用グレーティングと、上記チルトエラー用グレーティングと、上記記録媒体のトラッキングエラー信号および上記記録媒体のラジアル方向のチルトエラー信号を検出するために上記トラッキングエラー用サブビームおよび上記チルトエラー用サブビームを受光する上記受光素子とを有するので、トラッキングエラー信号を検出する光学系と別体に、チルトセンサー光学系を備える必要がなく、安価で信頼性の高い光ピックアップ装置を提供できる。

また、一実施形態の光ピックアップ装置では、波長の互いに異なる光ビームを出射する第１、第２および第３の光源を有し、上記第１、上記第２および上記第３の光源のうち使用する上記光源を切り替えて、記録密度の異なる上記記録媒体への信号の書き込みや読み取りを行う。

この実施形態の光ピックアップ装置によれば、波長の互いに異なる光ビームを出射する第１、第２および第３の光源を有し、上記第１、上記第２および上記第３の光源のうち使用する上記光源を切り替えて、記録密度の異なる上記記録媒体への信号の書き込みや読み取りを行うので、３つの波長に対応できる光ピックアップ装置を提供できる。

また、一実施形態の光ピックアップ装置では、上記トラッキングエラー用グレーティングと上記チルトエラー用グレーティングとは、それぞれ、一枚の透明基板の互いに対向する両面に形成されている。

この実施形態の光ピックアップ装置によれば、上記トラッキングエラー用グレーティングと上記チルトエラー用グレーティングとは、それぞれ、一枚の透明基板の互いに対向する両面に形成されているので、部品点数を増やすことなく上記チルトエラー用サブビームを形成することが可能で安価で信頼性の高い光ピックアップ装置を提供できる。

また、一実施形態の光ピックアップ装置では、上記トラッキングエラー用グレーティングと上記チルトエラー用グレーティングとは、一体に、一枚の透明基板の同一面に形成されたチェック状のグレーティング溝によって、形成されている。

この実施形態の光ピックアップ装置によれば、上記トラッキングエラー用グレーティングと上記チルトエラー用グレーティングとは、一体に、一枚の透明基板の同一面に形成されたチェック状のグレーティング溝によって、形成されているので、グレーティングの製造過程のマスクが一枚で生成可能となるため、安価なグレーティングとすることができる。

また、一実施形態の光ピックアップ装置では、上記透明基板の上記記録媒体側に信号検出用ホログラムを有し、上記透明基板の上記光源側に上記チェック状のグレーティング溝を有する。

この実施形態の光ピックアップ装置によれば、上記透明基板の上記記録媒体側に信号検出用ホログラムを有し、上記透明基板の上記光源側に上記チェック状のグレーティング溝を有するので、一枚の上記透明基板の両側に回折素子を形成して、安価で信頼性の高い光ピックアップ装置を提供できる。

また、一実施形態の光ピックアップ装置では、
上記トラッキングエラー用グレーティングおよび上記チルトエラー用グレーティングよりも上記記録媒体側に信号検出用ホログラムを有し、
上記ホログラムは、互いに分割された３つの領域を有し、
上記３つの領域のうちの一つの半円領域によって、上記光源の光ビームのうちのメインビームの上記記録媒体からの反射光から、ホログラムフーコー法によるフォーカスエラー信号を得ると共に、
上記ホログラムの上記半円領域によって上記メインビームのラジアル方向両側に形成される上記チルトエラー用サブビームを、上記受光素子の２分割検出領域の分割腺上に落射させて、上記２分割検出領域の差動信号として検出して、チルトエラー信号とする。

この実施形態の光ピックアップ装置によれば、上記ホログラムの上記半円領域によって、上記光源の光ビームのうちのメインビームの上記記録媒体からの反射光から、ホログラムフーコー法によるフォーカスエラー信号を得ると共に、上記ホログラムの上記半円領域によって上記メインビームのラジアル方向両側に形成される上記チルトエラー用サブビームを、上記受光素子の２分割検出領域の分割腺上に落射させて、上記２分割検出領域の差動信号として検出して、チルトエラー信号とするので、センターの上記メインビームでフォーカスサーボを掛け、ラジアル方向の上記記録媒体の傾きを上記メインビームのラジアル方向両側に形成される上記チルトエラー用サブビームの合焦ズレとして検出することで、信頼性の高いチルト信号を得ることができる。

また、一実施形態の光ピックアップ装置では、上記メインビームのラジアル方向両側に形成される上記チルトエラー用サブビームを、上記メインビームの両側に配置された２組の上記２分割検出領域の分割腺上に落射させて、上記２つのチルトエラー用サブビームのチルトエラー信号の差動によって、チルト量検出感度を倍としたチルトエラー信号を得る。

この実施形態の光ピックアップ装置によれば、上記２つのチルトエラー用サブビームを、上記２組の２分割検出領域の分割腺上に落射させて、上記２つのチルトエラー用サブビームのチルトエラー信号の差動によって、チルト量検出感度を倍としたチルトエラー信号を得るので、片側のみのチルトエラー信号に対して倍の出力を得ることができて、信頼性の高いチルト信号を得ることができる。

また、一実施形態の光ピックアップ装置では、上記第１、上記第２および上記第３の光源は、同一のパッケージに収納され、上記第１、上記第２および上記第３の光源は、短波長の光源ほど上記受光素子に近くなるように、配置されている。

この実施形態の光ピックアップ装置によれば、上記第１、上記第２および上記第３の光源は、同一のパッケージに収納され、上記第１、上記第２および上記第３の光源は、短波長の光源ほど上記受光素子に近くなるように、配置されているので、安価で信頼性の高い光ピックアップ装置を提供できる。

また、一実施形態の光ピックアップ装置では、
上記トラッキングエラー用グレーティングおよび上記チルトエラー用グレーティングよりも上記記録媒体側に信号検出用ホログラムを有し、
上記ホログラムは、互いに分割された３つの領域を有し、
上記３つの領域のうちの一つの半円領域によって、上記光源の光ビームのうちのメインビームの上記記録媒体からの反射光から、ホログラムフーコー法によるフォーカスエラー信号を得ると共に、
残りの２つの領域は、プッシュプルのトラッキングエラー信号を生成できるようラジアル方向に分割されており、
この残りの２つの領域によって上記ラジアル方向に２分割された受光信号を得る受光領域を、上記光源側に配置されたチルトエラー用受光領域のトラック列方向に、トラッキングエラー信号を得るサブビーム用受光領域と上記チルトエラー用受光領域との間のピッチの略倍のピッチで配置している。

この実施形態の光ピックアップ装置によれば、残りの２つの領域によって上記ラジアル方向に２分割された受光信号を得る受光領域を、上記光源側に配置されたチルトエラー用受光領域のトラック列方向に、上記サブビーム用受光領域と上記チルトエラー用受光領域との間のピッチの略倍のピッチで配置したので、必要な信号をすべて受光し上記受光素子全体の面積を最小としながら、不要な迷光を避けることができて、小型で信頼性の高い光ピックアップ装置を提供できる。

また、一実施形態の光ピックアップ装置では、上記記録媒体上における、上記光源の光ビームのうちのメインビームと上記チルトエラー用サブビームとの間のピッチを、１０μｍから１００μｍ程度に設定している。

この実施形態の光ピックアップ装置によれば、上記記録媒体上における上記メインビームと上記チルトエラー用サブビームとの間のピッチを、１０μｍから１００μｍ程度に設定したので、不要に受光素子を大型にすることもなくシステムに必要なチルトエラー感度を確保することが可能となる。

また、一実施形態の光ピックアップ装置では、上記トラッキングエラー用グレーティングおよび上記チルトエラー用グレーティングよりも上記記録媒体側に信号検出用ホログラムを有し、上記信号検出用ホログラムの±１次回折光を両方利用し、チルトエラー検出感度を４倍とした。

この実施形態の光ピックアップ装置によれば、上記信号検出用ホログラムの±１次回折光を両方利用し、チルトエラー検出感度を４倍としたので、超高精度のチルト制御が可能となる。

また、一実施形態の光ピックアップ装置では、３種の光ビームの波長は、それぞれ、約４０５ｎｍ、約６５０ｎｍおよび約７８０ｎｍである。

この実施形態の光ピックアップ装置によれば、３種の光ビームの波長は、それぞれ、約４０５ｎｍ、約６５０ｎｍおよび約７８０ｎｍであるので、３種の記録媒体に対して規格に則した最適な記録や再生を行うことができる。

この発明の光ピックアップ装置によれば、上記トラッキングエラー用グレーティングと、上記チルトエラー用グレーティングと、上記記録媒体のトラッキングエラー信号および上記記録媒体のラジアル方向のチルトエラー信号を検出するために上記トラッキングエラー用サブビームおよび上記チルトエラー用サブビームを受光する上記受光素子とを有するので、トラッキングエラー信号を検出する光学系と別体に、チルトセンサー光学系を備える必要がなく、安価で信頼性の高い光ピックアップ装置を提供できる。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

（第１の実施形態）
まず、図６Ａ、図６Ｂおよび図６Ｃを参照して、光ピックアップ装置の全体の光路を説明する。図６Ａに示すように、レーザー光源１０から出射した光束は、トラッキングエラー用サブビームおよびチルトエラー用サブビームを生成するグレーティング６３によって、メインビームと前後のサブビームと左右のサブビームに分岐される。

上記５本の光束は、信号検出用ホログラム６５を透過し、コリメートレンズ４によって略平行光とされ、対物レンズ２によって、記録媒体としてのディスク１に集光される。このディスク１からの反射信号光は、逆の経路を通って、信号検出用ホログラム６５によって、受光素子７に導かれる。

ピックアップ装置の全体の光学系を、図６Ｂおよび図６Ｃに示す。レーザー光源１０から出射した光束は、コリメートレンズ４によって平行光とされ、立ち上げミラー３によって折り曲げられて、対物レンズ２に入射して、ディスク１に集光される。

ここで、ディスク１におけるスポットの位置関係を、図１を用いて説明する。図１は、ディスク１のランドおよびグルーブを模式的に描いた図であり、ＭＳは、メインビームスポットであり、Ｓ１とＳ２は、一般的に３ビーム法またはＤＰＰ法によるトラッキングエラー信号生成に係る先行と後方のトラッキングエラー用サブビームであり、メインビームＭＳのラジアル方向に形成されたＴ１とＴ２は、ディスク１のラジアル方向のチルト（傾き）量を検出するためのチルトエラー用サブビームである。

図２Ａは、トラック列方向から見た対物レンズ２とメインビームＭＳのラジアル方向に形成されたチルトエラー用サブビームＴ１，Ｔ２の集光状態を説明するもので、ディスク１のラジアル方向のチルトは、ゼロ、すなわちディスク１の傾きがない状態を示しており、メインビームスポットＭＳによってフォーカスサーボされており、ラジアル方向両隣のチルトエラー用サブビームＴ１，Ｔ２にもデフォーカスは、発生していない。

図２Ｂおよび図２Ｃは、ディスク１がラジアル方向にチルトしている説明図であって、メインビームＭＳにデフォーカスは発生しないが、チルトエラー用サブビームＴ１，Ｔ２には、ディスク１の傾きによって、デフォーカスが発生する。さらに詳細に説明すれば、図２Ｄに示したように、メインビームスポットＭＳの合焦状態に比較して、ディスク１の内周側のチルトエラー用サブビームＴ１は、ディスク１より近くでデフォーカス状態となっており、ディスク１の外周側のチルトエラー用サブビームＴ２は、ディスク１より遠くでデフォーカス状態となる。

すなわち、図３にて、さらに模式的に説明すれば、メインビームスポットＭＳの合焦点に対して、チルトエラー用サブビームＴ２のラジアル方向距離ＴＳＰとディスク１の傾きθとによって、ディスク１の傾きによるＴ２スポットのデフォーカス量ＤＦは、
ＤＦ＝ＴＳＰ×ＴＡＮθ
によって検出することが可能である。

この第１の実施形態の光ピックアップ装置は、図６Ａのグレーティング６３の代わりに、図４Ａに示すように、チルトエラー用グレーティング６１とトラッキングエラー用グレーティング６２とを有する。上記トラッキングエラー用グレーティング６２と上記チルトエラー用グレーティング６１とは、それぞれ、一枚の透明基板６の互いに対向する両面に形成されている。

上記トラッキングエラー用グレーティング６２は、上記光源１０の光ビームから上記ディスク１のピット列方向にトラッキングエラー用サブビームを生成する。つまり、上記透明基板６の一面にラジアル方向（半径方向）の溝を形成して上記トラッキングエラー用グレーティング６２として、上記ディスク１上のトラック方向にトラッキングエラー用サブビームを生成する。

上記チルトエラー用グレーティング６１は、上記光源１０の光ビームから上記トラッキングエラー用サブビームと直交するラジアル方向にチルトエラー用サブビームを生成する。つまり、上記透明基板６の他面にトラック方向の溝を形成して上記チルトエラー用グレーティング６１として、上記ディスク１上のラジアル方向（半径方向）にチルトエラー用サブビームを生成する。

この第１の実施形態の光ピックアップ装置は、光ビームを出射する一つの光源１０を有し、上記ディスク１への信号の書き込みや読み取りを行う。

この光ピックアップ装置は、上記トラッキングエラー用グレーティング６２と、上記チルトエラー用グレーティング６１と、上記ディスク１のトラッキングエラー信号を検出するために上記トラッキングエラー用サブビームの上記ディスク１からの反射光を受光する上記受光素子７（図６Ａ参照）とを有する。

上記受光素子７は、上記チルトエラー用サブビームの合焦ズレ量を、上記ディスク１のラジアル方向のチルトエラー信号として検出するために、上記チルトエラー用サブビームの上記ディスク１からの反射光を受光する。つまり、上記デフォーカス量ＤＦを、チルトエラー信号として利用する。

なお、上記トラッキングエラー用サブビームおよび上記チルトエラー用サブビームを受光した上記受光素子７からの出力に基づいて、（図示しない）算出部が、上記ディスク１のトラッキングエラー信号および上記ディスク１のラジアル方向のチルトエラー信号を検出する。

つまり、高密ディスク（ＤＶＤ）や、さらに波長の短い青紫色レーザーを採用する超高密度記録ディスクにおいては、対物レンズ２の開口数が、０．６以上と高く、ディスク１ごとのソリやだれによるラジアル方向のディスク１傾きをキャンセルするようピックアップ全体やアクチュエータの傾きを変えて信号劣化を防ぐことが必須となっている。

上記構成の光ピックアップ装置によれば、上記トラッキングエラー用グレーティング６２と、上記チルトエラー用グレーティング６１と、上記ディスク１のトラッキングエラー信号および上記ディスク１のラジアル方向のチルトエラー信号を検出するために上記トラッキングエラー用サブビームおよび上記チルトエラー用サブビームを受光する上記受光素子７とを有するので、トラッキングエラー信号を検出する光学系と別体に、チルトセンサー光学系を備える必要がなく、安価で信頼性の高い光ピックアップ装置を提供できる。

また、上記トラッキングエラー用グレーティング６２と上記チルトエラー用グレーティング６１とは、それぞれ、一枚の透明基板６の互いに対向する両面に形成されているので、部品点数を増やすことなく上記チルトエラー用サブビームを形成することが可能で安価で信頼性の高い光ピックアップ装置を提供できる。

（第２の実施形態）
図５は、この発明の光ピックアップ装置の第２の実施形態を示している。上記第１の実施形態と相違する点を説明すると、この第２の実施形態では、上記トラッキングエラー用グレーティング６２と上記チルトエラー用グレーティング６１とは、一体に、一枚の透明基板６の同一面に形成されたチェック状のグレーティング溝によって、形成されている。

つまり、上記透明基板６の一面に、トラッキングエラー用グレーティングとチルチエラー用グレーティングとを同時に、チェック状に形成して、チルトエラーおよびトラッキングエラー用の兼用グレーティング６３としている。

したがって、グレーティングの製造過程のマスクが一枚で生成可能となるため、安価なグレーティングとすることができる。

（第３の実施形態）
図６Ａ〜図６Ｄは、この発明の光ピックアップ装置の第３の実施形態を示している。上記第１の実施形態と相違する点を説明すると、この第３の実施形態では、上記透明基板６の上記ディスク１側に信号検出用ホログラム６５を有し、上記透明基板６の上記光源１０側に（第２実施形態の）上記兼用グレーティング６３を有する。したがって、一枚の上記透明基板６の両側に回折素子６３，６５を形成しているので、安価で信頼性の高い光ピックアップ装置を提供できる。

上記光源１０から出射した光束は、上記兼用グレーティング６３によって、メインビームと前後のサブビームと左右のサブビームとに分岐される。上記５本の光束は、上記信号検出用ホログラム６５を透過し、コリメートレンズ４によって略平行光とされ、対物レンズ２によってディスク１に集光される。そして、ディスク１からの反射信号光は逆の経路を通って、上記信号検出用ホログラム６５によって上記受光素子７に導かれる。

図７は、光軸方向のディスク１側から、上記信号検出用ホログラム６５と上記受光素子７とを見た図であって、上記ホログラム６５は、互いに分割された３つの領域６５ａ，６５ｂ，６５ｃを有する。

上記ディスク１上のスポットＭＳの戻り光のうちの第１領域６５ａの光束は、スポットＪＭＳ１として２分割受光領域に落射し、差動によってフォーカスエラー信号をえられる。

スポットＭＳの戻り光のうちの第２領域６５ｂと第３領域６５ｃとの光束は、スポットＪＭＳ２とスポットＪＭＳ３として受光領域に落射し、差動によってプッシュプル信号とされる。

スポットＭＳの戻り光のうちの第２領域６５ｂと第３領域６５ｃとの光束は、スポットＪＭＳ１とスポットＪＭＳ２とスポットＪＭＳ３として、加算によってＲＦ信号とされる。

また、トラック列方向のトラッキングエラー用サブビームＳ１，Ｓ２の戻り光束は、スポットＪＳ１とスポットＪＳ２として、３ビーム法に係るトラッキングエラー信号を得る。さらに、チルトエラー用サブビームＴ１，Ｔ２の戻り光束は、第１領域６５ａによって回折され、それぞれ２分割受光領域へ、スポットＪＴ１，ＪＴ２として検出される。

スポットＪＴ１，ＪＴ２は、それぞれ、２分割受光領域へ落射するため、各々の受光領域の差動を検出することで、メインビームの合焦検出と同じ原理によってディスク１のチルトエラー信号を検出できる。すなわち、レーザーパワーモニタ用の信号以外のすべての信号検出が、一つの受光素子チップによって検出可能である。

図８Ａおよび図８Ｂでは、（第１実施形態の）上記チルトエラー用グレーティング６１および上記トラッキングエラー用グレーティング６２が、一の透明基板６の両面に形成され、上記信号検出用ホログラム６５が、他の透明基板６の一面に形成され、上記一の透明基板６と上記他の透明基板６とが、重ねられて、パッケージ５に搭載されている。

（第４の実施形態）
図９Ａ，９Ｂ〜図１１Ａ，１１Ｂは、この発明の光ピックアップ装置の第４の実施形態を示している。図９Ａ，９Ｂは、ディスク１のチルトがない状態を示し、図１０Ａ，１０Ｂは、ディスク１の内周側が下がったチルト状態を示し、図１１Ａ，１１Ｂは、ディスク１の外周側が下がったチルト状態を示している。

この第４の実施形態では、上記第３の実施形態の上記ホログラム６５の上記第１領域６５ａによって、上記光源１０の光ビームのうちのメインビームＭＳの上記ディスク１からの反射光から、ホログラムフーコー法によるフォーカスエラー信号を得る。また、上記ホログラム６５の上記第１領域６５ａによって、上記メインビームＭＳのラジアル方向両側に形成される上記チルトエラー用サブビームＴ１，Ｔ２を、上記受光素子７の２分割検出領域の分割腺上に落射させて、上記２分割検出領域の差動信号として検出して、チルトエラー信号とする。

図９Ａ，９Ｂにおいて、上記ホログラム６５の領域と上記受光素子７の領域とを説明すると、メインビームＭＳは、領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄへ落射され、
ＦＥＳ＝Ａ−Ｂ
ＲＦ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ
プッシュプル信号成分＝Ｃ−Ｄ
を、検出する。

トラック列方向のサブビームＳ１，Ｓ２は、上記ホログラム６５の第１領域６５ａによって、領域Ｅ，Ｆへ落射され、３ビーム法によって、
ＴＥＳ＝Ｅ−Ｆ
でトラッキングエラーが検出される。ディスク１の種類によって、トラッキングエラー信号として、３ビームを用いる場合とプッシュプル成分を用いる場合とが両方有りえる。

さらに、図３に示すように、チルトエラー用サブビームＴ２の光束が、メインビームＭＳと同様に、上記ホログラム６５の第１領域６５ａで回折され領域Ｇ，Ｈの中間に落射し、
チルトエラー＝Ｇ−Ｈ
で、検出される。

図９Ａ，９Ｂに示すディスクチルトがない状態では、
チルトエラー＝Ｇ−Ｈ＝０
となり、
図１０Ａ，１０Ｂに示すディスク内周側が下がったチルト状態では、
チルトエラー＝Ｇ−Ｈ＜０
となり、
図１１Ａ，１１Ｂに示すディスク外周側が下がったチルト状態では、
チルトエラー＝Ｇ−Ｈ＞０
となって、
正確にディスク１の傾きを検出できる。

なお、上記状態では、いずれもＡ−ＢのＦＥＳによってフォーカスサーボが掛けられた状態であって、ＪＭＳ１のスポットにデフォーカスは発生していない。

したがって、センターの上記メインビームＭＳでフォーカスサーボを掛け、ラジアル方向の上記ディスク１の傾きを上記メインビームＭＳのラジアル方向両側に形成される上記チルトエラー用サブビームＴ１，Ｔ２の合焦ズレとして検出することで、信頼性の高いチルト信号を得ることができる。

（第５の実施形態）
図１２Ａ，１２Ｂ〜図１４Ａ，１４Ｂは、この発明の光ピックアップ装置の第５の実施形態を示している。上記第４の実施形態と相違する点を説明すると、この第５の実施形態では、上記メインビームＭＳのラジアル方向両側に形成される上記チルトエラー用サブビームＴ１，Ｔ２を、上記メインビームＭＳの両側に配置された２組の上記２分割検出領域の分割腺上に落射させて、上記２つのチルトエラー用サブビームＴ１，Ｔ２のチルトエラー信号の差動によって、チルト量検出感度を倍としたチルトエラー信号を得る。

ディスク１のチルト状態の説明は、図９Ａ，９Ｂ〜図１１Ａ，１１Ｂと同様であるが、ディスク１上のチルトサブビームＴ１，Ｔ２の両方を受光可能となるよう受光素子７に受光領域Ｉ，Ｊを付加したものであって、メインビームＭＳのラジアル方向両側に形成されるチルトエラー用サブビームＴ１，Ｔ２をメインビームＭＳの両側に配置された２組の２分割検出器の分割腺上に落射させ、２つのチルトエラー用サブビームＴ１，Ｔ２のチルトエラー信号の差動によってチルト量検出感度を倍としたチルトエラー信号得ることができる。すなわち、
チルトエラー＝（Ｇ−Ｈ）−（Ｉ−Ｊ）
で生成することでチルト量検出感度を倍にすることが可能となる。

したがって、片側のみのチルトエラー信号に対して倍の出力を得ることができて、信頼性の高いチルト信号を得ることができる。

（第６の実施形態）
図１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ〜図１７は、この発明の光ピックアップ装置の第６の実施形態を示している。上記第１の実施形態と相違する点を説明すると、この第６の実施形態では、波長の互いに異なる光ビームを出射する第１光源１１、第２光源１２および第３光源１３を有する。上記第１光源１１、上記第２光源１２および上記第３光源１３は、順に、波長が長くなる。

上記第１光源１１、上記第２光源１２および上記第３光源１３のうち使用する上記光源１１，１２，１３を切り替えて、記録密度の異なるディスク１への信号の書き込みや読み取りを行う。したがって、３つの波長に対応できる光ピックアップ装置を提供できる。

また、上記第１光源１１、上記第２光源１２および上記第３光源１３は、同一のパッケージ５に収納され、上記第１光源１１、上記第２光源１２および上記第３光源１３は、短波長の光源ほど受光素子７に近くなるように、配置されている。したがって、安価で信頼性の高い光ピックアップ装置を提供できる。

具体的に述べると、上記第１光源１１、上記第２光源１２および上記第３光源１３の配置が、短波長の光源ほど、上記受光素子７に近い側に配置されることで、同一の回折素子によって波長が長いほど回折角度が大きくなる原理によって、上記受光素子７の略同一場所へ、３波長のスポットを落射させることが可能であって、かつ、上記パッケージ５内の同一の上記受光素子７にてチルトエラー信号を含む３波長の信号を得ることができて、装置を小型化と低コストに構成することが可能となる。

図１５Ａに示すように、この光ピックアップ装置では、光束を立ち上げミラー３によって９０度折り曲げる。透明基板６には、ディスク１側に信号検出用ホログラム６５が形成され、光源１１，１２，１３側にチルトエラーおよびトラッキングエラー用の兼用グレーティング６３が形成されている。

図１５Ｂ〜図１５Ｄは、３つの波長それぞれについてディスク１側から見た光源１１，１２，１３とその光束の説明図である。

図１５Ｂに示すように、上記第３光源１３は、波長が最も長く、例えば、波長が約７８０ｎｍでありＣＤ（コンパクトディスク）に対応する。上記第３光源１３は、上記３つの光源１１，１２，１３中、上記受光素子７との間のＹ方向距離Ｌ３において一番遠い位置に配置され、かつ、上記ホログラム６５との間のＸ方向距離Ｈ３において一番近い位置に配置される。

これは回折の原理式で、回折角をθ、波長をλ、回折素子の代表ピッチをＰとすれば、
ＳＩＮθ＝λ／Ｐ
で示される。

つまり、同一の回折素子で信号を受光する場合、波長が長いほど回折角度が大きくなるため、３つの波長の信号を同一の受光素子７で受光するためには、長波長の上記第３光源１３は、上記受光素子７から一番遠い位置に配置され、かつ、３つの波長の合焦を略同一とするために、上記ホログラム６５までの距離Ｈ３は、一番近い位置に配置される必要があるためである。

同様に、図１５Ｃに示すように、上記第１光源１１は、波長が最も短く、例えば波長が約４０５ｎｍであり超高密度記録ディスクに対応する。上記第１光源１１は、上記３つの光源１１，１２，１３中、上記受光素子７との間のＹ方向距離Ｌ１において一番近い位置に配置され、かつ、上記ホログラム６５との間のＸ方向距離Ｈ１において一番遠い位置に配置される。

同様に、図１５Ｄに示すように、上記第２光源１２は、波長が中間の長さであり、例えば波長が約６５０ｎｍであり高密ディスク（ＤＶＤ）に対応する。上記第２光源１２は、上記３つの光源１１，１２，１３中、上記受光素子７との間のＹ方向距離Ｌ２において中間の位置に配置され、かつ、上記ホログラム６５との間のＸ方向距離Ｈ２において中間の位置に配置される。

図１６および図１７は、上記第１光源１１、上記第２光源１２および上記第３光源１３の３波長の信号を検出する受光素子７の説明図である。

図１６は、上記ホログラム６５および上記受光素子７を、Ｘ軸方向から見たものであり、上記光源１１，１２，１３の配置について模式的に示している。三角形は、上記第３光源１３を示し、円形は、上記第２光源１２を示し、四角形は、上記第１光源１１を示している。

図１７は、落射スポットの拡大図であり、上記第１光源１１からのスポット１１ａ、上記第２光源１２からのスポット１２ａおよび上記第３光源１３からのスポット１３ａを、上記受光素子７の略同一場所に落射させることが可能である。

（第７の実施形態）
図１８〜図２０は、この発明の光ピックアップ装置の第７の実施形態を示している。この第７の実施形態では、上記第３の実施形態の上記ホログラム６５の上記第１領域６５ａによって、上記光源１０の光ビームのうちのメインビームＭＳの上記ディスク１からの反射光から、ホログラムフーコー法によるフォーカスエラー信号を得る。

また、上記ホログラム６５の残りの２つの第２領域６５ｂ，第３領域６５ｃは、プッシュプルのトラッキングエラー信号を生成できるようラジアル方向に分割されている。この残りの２つの領域６５ｂ，６５ｃによって上記ラジアル方向に２分割された受光信号を得る受光領域Ｃ，Ｄを、上記光源１０側に配置されたチルトエラー用受光領域Ｉ，Ｊのトラック列方向に、トラッキングエラー信号を得るサブビーム用受光領域Ｅ，Ｆと上記チルトエラー用受光領域Ｉ，Ｊとの間のピッチＬの略倍のピッチ２Ｌで配置している。

したがって、必要な信号をすべて受光し上記受光素子７全体の面積を最小としながら、不要な迷光を避けることができて、小型で信頼性の高い光ピックアップ装置を提供できる。

具体的に述べると、上記ディスク１上において、トラッキングエラー用サブビームＳ１，Ｓ２とチルトエラー用サブビームＴ１，Ｔ２が形成され、メインスポットＭＳに対して十字形状の５ビームとなる。上記５ビームのディスクからの戻り光が、上記ホログラム６５の第１領域６５ａによって回折されて、領域Ａ，Ｂ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊに落射し、５ビームすべてが信号として検出される。

ここで、上記第２領域６５ｂおよび上記第３領域６５ｃの回折信号は、メインビームＭＳのみ領域Ｃ，Ｄに落射して、領域Ａ，Ｂと加算されてＲＦ信号となるほか、領域Ｃ，Ｄの差動でプッシュプル信号を得るが、上記第２領域６５ｂおよび上記第３領域６５ｃの回折信号は、特に、利用する必要もなく、逆に本発明においては迷光分となり、上記受光素子７への入射を避ける必要がある。

この実施形態では、レーザー（光源）側に配置されたチルトエラー用受光領域Ｉ，Ｊのトラック列方向にトラッキングエラー信号を得るサブビーム用受光領域Ｅ，ＦのピッチＬの略倍のピッチ２Ｌで配置しているので、上記２つの領域６５ｂ，６５ｃのサブビームの不要な回折信号を最小の受光素子７面積によって避けることが可能となる。

つまり、図１９に示すように、上記第２領域６５ｂおよび上記第３領域６５ｃのサブビームの不要な回折信号を受光していない。なお、図２０に示すように、図１９の領域Ｃ，Ｄの代わりに、領域Ｇ，Ｈからピッチ２Ｌの位置に領域Ｋ，Ｌを設けてもよく、同様の利点を得ることが可能である。

（第８の実施形態）
図３を参照して、この発明の光ピックアップ装置の第８の実施形態を説明すると、上記記ディスク１上における、上記光源１０の光ビームのうちのメインビームＭＳと上記チルトエラー用サブビームＴ２との間のピッチを、１０μｍから１００μｍ程度に設定している。したがって、不要に受光素子７を大型にすることもなくシステムに必要なチルトエラー感度を確保することが可能となる。

そして、表１には、チルトエラー用サブビームＴ２の１受光スポットでのデフォーカス量ＤＦ（μｍ）を、ディスク１の傾き角θ（度）とディスク１上のチルトビームピッチＴＳＰ（μｍ）にて計算したものを示す。つまり、ＤＦ＝ＴＳＰ×ＴＡＮθによって検出している。

なお、上記第５の実施形態では、２つの受光スポットをチルト信号として利用するため表１の出力の倍の信号を得る事が可能となり、必要十分なチルト検出をすることが可能である。

さらに説明すれば、ディスク１上のメインビームＭＳとのピッチを大きくするほどチルトエラー出力は大きくすることができるが、信号検出用の受光素子７のピッチも拡大する必要も発生するため、必要以上にピッチを拡大しても意味はない。

（第９の実施形態）
図２１は、この発明の光ピックアップ装置の第９の実施形態を示している。この第９の実施形態では、上記信号検出用ホログラム６５の±１次回折光を両方利用し、チルトエラー検出感度を４倍とした。つまり、一の上記受光素子７に加えて、他の受光素子８を設けて、チルトエラー用サブビームスポットＪ１１，Ｊ１２を検出している。

したがって、上記信号検出用ホログラム６５の±１次回折光を両方利用し、チルトエラー検出感度を４倍としたので、超高精度のチルト制御が可能となる。

なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、上記第１〜上記第９の実施形態の互いの組み合わせは、自由である。

本発明の光ピックアップ装置の第１実施形態を示すと共に、ディスク上スポット配置の説明図である。 チルトエラー用サブビーム光束の説明図である。 チルトエラー用サブビーム光束とディスクチルト状態の説明図である。 チルトエラー用サブビーム光束とディスクチルト状態の説明図である。 チルトエラー用サブビーム光束とディスクチルト状態の拡大した説明図である。 チルトエラー用サブビームの光束とディスクチルト状態とを示すと共にチルト量の検出の原理を説明する説明図である。 トラッキンング用グレーティングとチルトエラー用グレーティングとの配置を説明する説明図である。 本発明の光ピックアップ装置の第２実施形態を示すと共に、トラッキンングエラーおよびチルトエラー用の兼用グレーティングの配置を説明する説明図である。 本発明の光ピックアップ装置の第３実施形態を示すと共に、チルトエラー用サブビーム光束と光ピックアップ装置全体を説明する説明図である。 光ピックアップ装置全体の簡略側面図である。 光ピックアップ装置全体の簡略平面図である。 兼用グレーティングとホログラムとの配置を説明する説明図である。 ホログラムと受光素子との配置を説明する説明図である。 トラッキンング用グレーティング、チルトエラー用グレーティングおよびホログラムの回折素子を使用した光ピックアップ装置の全体を説明する説明図である。 トラッキンング用グレーティング、チルトエラー用グレーティングおよびホログラムの配置を説明する説明図である。 本発明の光ピックアップ装置の第４実施形態を示すと共に、信号検出用ホログラムと受光素子との配置を説明する説明図である。 ディスクとチルトエラー用サブビームとを説明する説明図である。 信号検出用ホログラムと受光素子との配置を説明する説明図である。 ディスクとチルトエラー用サブビームとを説明する説明図である。 信号検出用ホログラムと受光素子との配置を説明する説明図である。 ディスクとチルトエラー用サブビームとを説明する説明図である。 本発明の光ピックアップ装置の第５実施形態を示すと共に、信号検出用ホログラムと受光素子との配置を説明する説明図である。 ディスクとチルトエラー用サブビームとを説明する説明図である。 信号検出用ホログラムと受光素子との配置を説明する説明図である。 ディスクとチルトエラー用サブビームとを説明する説明図である。 信号検出用ホログラムと受光素子との配置を説明する説明図である。 ディスクとチルトエラー用サブビームとを説明する説明図である。 本発明の光ピックアップ装置の第６実施形態を示すと共に、光ピックアップ装置の簡略側面図である。 光ピックアップ装置の簡略平面図を示すと共に、第３光源の光束を説明する説明図である。 光ピックアップ装置の簡略平面図を示すと共に、第１光源の光束を説明する説明図である。 光ピックアップ装置の簡略平面図を示すと共に、第２光源の光束を説明する説明図である。 信号検出用ホログラム、３つの光源および受光素子の配置を説明する説明図である。 受光スポットを説明する説明図である。 本発明の光ピックアップ装置の第７実施形態を示すと共に、信号検出用ホログラムと受光素子との配置を説明する説明図である。 信号検出用ホログラムと受光素子との配置を説明する説明図である。 信号検出用ホログラムと受光素子との配置を説明する説明図である。 本発明の光ピックアップ装置の第９実施形態を示す簡略構成図である。 従来のチルトエラー検出装置の説明図である。

符号の説明

１ ディスク
２ 対物レンズ
３ 立ち上げミラー
４ コリメートレンズ
５ パッケージ
６ 透明基板
６１ チルトエラー用グレーティング
６２ トラッキングエラー用グレーティング
６３ チルトエラーおよびトラッキングエラー用の兼用グレーティング
６５ 信号検出用ホログラム
６５ａ 第１領域（フォーカスエラー生成領域）
６５ｂ 第２領域（プッシュプルエラー生成領域）
６５ｃ 第３領域（プッシュプルエラー生成領域）
７ 受光素子
８ 受光素子
１０ 光源
１１ 第１光源
１２ 第２光源
１３ 第３光源
ＭＳ ディスク上メインビーム
Ｓ１，Ｓ２ ディスク上トラッキングエラー用サブビーム
Ｔ１，Ｔ２ ディスク上チルトエラー用サブビーム
ＪＭＳ１ 受光素子上のフォーカスエラー用メインスポット
ＪＳ１ 受光素子上のトラッキングエラー用サブビームスポット
ＪＳ２ 受光素子上のトラッキングエラー用サブビームスポット
ＪＴ１ 受光素子上のチルトエラー用サブビームスポット
ＪＴ２ 受光素子上のチルトエラー用サブビームスポット
ＪＭＳ２ 受光素子上のプッシュプルエラー用メインビームスポット
ＪＭＳ３ 受光素子上のプッシュプルエラー用メインビームスポット

Claims (12)

1. 光ビームを出射する少なくとも一つの光源を有し記録媒体への信号の書き込みや読み取りを行う光ピックアップ装置であって、
   上記光源の光ビームから上記記録媒体のピット列方向にトラッキングエラー用サブビームを生成するトラッキングエラー用グレーティングと、
   上記光源の光ビームから上記トラッキングエラー用サブビームと直交するラジアル方向にチルトエラー用サブビームを生成するチルトエラー用グレーティングと、
   上記記録媒体のトラッキングエラー信号を検出するために、上記トラッキングエラー用サブビームの上記記録媒体からの反射光を受光する受光素子と
   を有し、
   この受光素子は、上記チルトエラー用サブビームの合焦ズレ量を、上記記録媒体のラジアル方向のチルトエラー信号として検出するために、上記チルトエラー用サブビームの上記記録媒体からの反射光を受光することを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 請求項１に記載の光ピックアップ装置において、
   波長の互いに異なる光ビームを出射する第１、第２および第３の光源を有し、
   上記第１、上記第２および上記第３の光源のうち使用する上記光源を切り替えて、記録密度の異なる上記記録媒体への信号の書き込みや読み取りを行うことを特徴とする光ピックアップ装置。
3. 請求項１に記載の光ピックアップ装置において、
   上記トラッキングエラー用グレーティングと上記チルトエラー用グレーティングとは、それぞれ、一枚の透明基板の互いに対向する両面に形成されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
4. 請求項１に記載の光ピックアップ装置において、
   上記トラッキングエラー用グレーティングと上記チルトエラー用グレーティングとは、一体に、一枚の透明基板の同一面に形成されたチェック状のグレーティング溝によって、形成されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
5. 請求項４に記載の光ピックアップ装置において、
   上記透明基板の上記記録媒体側に信号検出用ホログラムを有し、
   上記透明基板の上記光源側に上記チェック状のグレーティング溝を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
6. 請求項１に記載の光ピックアップ装置において、
   上記トラッキングエラー用グレーティングおよび上記チルトエラー用グレーティングよりも上記記録媒体側に信号検出用ホログラムを有し、
   上記ホログラムは、互いに分割された３つの領域を有し、
   上記３つの領域のうちの一つの半円領域によって、上記光源の光ビームのうちのメインビームの上記記録媒体からの反射光から、ホログラムフーコー法によるフォーカスエラー信号を得ると共に、
   上記ホログラムの上記半円領域によって上記メインビームのラジアル方向両側に形成される上記チルトエラー用サブビームを、上記受光素子の２分割検出領域の分割腺上に落射させて、上記２分割検出領域の差動信号として検出して、チルトエラー信号とすることを特徴とする光ピックアップ装置。
7. 請求項６に記載の光ピックアップ装置において、
   上記メインビームのラジアル方向両側に形成される上記チルトエラー用サブビームを、上記メインビームの両側に配置された２組の上記２分割検出領域の分割腺上に落射させて、上記２つのチルトエラー用サブビームのチルトエラー信号の差動によって、チルト量検出感度を倍としたチルトエラー信号を得ることを特徴とする光ピックアップ装置。
8. 請求項２に記載の光ピックアップ装置において、
   上記第１、上記第２および上記第３の光源は、同一のパッケージに収納され、
   上記第１、上記第２および上記第３の光源は、短波長の光源ほど上記受光素子に近くなるように、配置されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
9. 請求項１に記載の光ピックアップ装置において、
   上記トラッキングエラー用グレーティングおよび上記チルトエラー用グレーティングよりも上記記録媒体側に信号検出用ホログラムを有し、
   上記ホログラムは、互いに分割された３つの領域を有し、
   上記３つの領域のうちの一つの半円領域によって、上記光源の光ビームのうちのメインビームの上記記録媒体からの反射光から、ホログラムフーコー法によるフォーカスエラー信号を得ると共に、
   残りの２つの領域は、プッシュプルのトラッキングエラー信号を生成できるようラジアル方向に分割されており、
   この残りの２つの領域によって上記ラジアル方向に２分割された受光信号を得る受光領域を、上記光源側に配置されたチルトエラー用受光領域のトラック列方向に、トラッキングエラー信号を得るサブビーム用受光領域と上記チルトエラー用受光領域との間のピッチの略倍のピッチで配置していることを特徴とする光ピックアップ装置。
10. 請求項１に記載の光ピックアップ装置において、
    上記記録媒体上における、上記光源の光ビームのうちのメインビームと上記チルトエラー用サブビームとの間のピッチを、１０μｍから１００μｍ程度に設定していることを特徴とする光ピックアップ装置。
11. 請求項１に記載の光ピックアップ装置において、
    上記トラッキングエラー用グレーティングおよび上記チルトエラー用グレーティングよりも上記記録媒体側に信号検出用ホログラムを有し、
    上記信号検出用ホログラムの±１次回折光を両方利用し、チルトエラー検出感度を４倍としたことを特徴とする光ピックアップ装置。
12. 請求項２に記載の光ピックアップ装置において、
    ３種の光ビームの波長は、それぞれ、約４０５ｎｍ、約６５０ｎｍおよび約７８０ｎｍであることを特徴とする光ピックアップ装置。

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