JP3294092B2 - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は記録媒体に対する情
報の記録及び／又は再生及び／又は消去を行う光ピック
アップ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１４は記録媒体に対する情報の記録及
び／又は再生及び／又は消去を行う従来の光ピックアッ
プ装置の一例を示す。この例では、半導体レーザからな
る光源１１より出射された発散光からなる光束は、コリ
メートレンズ１２により略平行光とされ、ビームスプリ
ッタ１３を透過して偏向プリズム１４により記録媒体１
５の方向に偏向され、対物レンズ１６により光ディスク
などの記録媒体１５の記録面上の情報トラックの所定位
置に集光される。記録媒体１５は、スピンドルモータに
より回転駆動され、対物レンズ１６からのレーザ光が記
録面上の情報トラックを走査する。

【０００３】記録媒体１５の記録面で反射された反射光
束は、対物レンズ１６により略平行光とされて偏向プリ
ズム１４により反射され、検出レンズ１７により集光傾
向が与えられて受光素子で検出されることにより、再生
信号及びフォーカス信号、トラック信号などのサーボ信
号が検出される。一般的なナイフエッジ法によりフォー
カス検出を行う場合には、検出レンズ１７からの検出光
（検出すべき反射光）は、ナイフエッジプリズム１８に
より一部が反射され、他の一部が直進する。

【０００４】検出レンズ１７から直進した検出光の焦点
近傍には２分割フォトダイオードからなる受光素子１９
がその分割線がナイフエッジプリズム１８のエッジと平
行となるように設置され、検出レンズ１７から直進した
検出光が２分割フォトダイオード１９により検出され
る。２分割フォトダイオード１９の各分割部分の出力信
号の差が図示しない回路でとられてフォーカス信号が生
成されることによりフォーカス検出が行われる。また、
ナイフエッジプリズム１８で反射された検出光は多分割
フォトダイオードからなる受光素子２０により検出され
て再生信号及びトラック信号が検出される。

【０００５】また、シャープ技報第４８号第２１〜２６
頁「レーザディスク用ホログラムピックアップ」１９９
１年３月には、ホログラムを用いることにより小型軽量
化と光学系の簡素化を図った光ピックアップ装置が記載
されている。この光ピックアップ装置では、半導体レー
ザからのレーザ光はホログラム素子の裏面に形成された
トラッキングビーム生成用回折格子により２つのトラッ
キング用副ビームと情報信号読み出し用主ビームの３つ
の光ビームに分けられる。この３つの光ビームは、ホロ
グラム素子とコリメートレンズを透過し、対物レンズに
よって記録媒体としてのディスク上に集光される。

【０００６】ディスクで反射された光は、対物レンズと
コリメートレンズによって再び集光され、ホログラム素
子に入射して回折される。ホログラム素子によって回折
された光は５分割フォトダイオードからなる受光素子上
に導かれるが、ホログラム素子が格子周期の異なる２つ
の領域に分かれていることにより、主ビームの反射光の
うちホログラム素子の一方の領域に入射したものが５分
割フォトダイオードの２つの分割部分の分割線上に集光
され、主ビームの反射光のうちホログラム素子の他方の
領域に入射したものが５分割フォトダイオードの他の１
つの分割部分に集光される。また、副ビームの反射光は
それぞれ５分割フォトダイオードの他の２つの分割部分
に集光され、５分割フォトダイオードの各分割部分の出
力信号から再生信号、フォーカス信号、ラジアル誤差信
号が検出される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記シャープ技報に記
載されている、ホログラムを用いることにより小型軽量
化と光学系の簡素化を図った光ピックアップ装置では、
コリメートレンズが反射光を受光素子に集光する集光レ
ンズの役目を果たしている。コリメートレンズが無い有
限系の場合には対物レンズがその集光レンズの役目を果
たすことになる。しかし、この集光レンズの焦点距離が
短くなると、一般的にナイフエッジ法でフォーカス検出
を行う場合に図１５に示すように感度が高くなる。

【０００８】また、記録媒体の高密度化の要求から対物
レンズの開口数を高くすると、フォーカス検出の感度が
さらに図１６に示すように高くなる。フォーカス信号に
よるフォーカス制御の立場からみると、フォーカス検出
の感度が極端に高くてフォーカス信号のフォーカス誤差
に対してリニアな範囲が狭いと、問題となる。ある程度
のフォーカス制御範囲を得るためには、フォーカス検出
の感度が高すぎてはいけない。

【０００９】従来の光ピックアップ装置では、高開口数
の対物レンズを用いると、その点が問題となる。つま
り、記録媒体の高密度化に伴い高開口数の対物レンズを
用いる場合は何らかの方法でフォーカス信号の感度を下
げてフォーカス信号のリニアな範囲を広くしなければな
らない。

【００１０】本発明は、フォーカス信号の感度を下げる
ことによりフォーカス信号のリニアな範囲を広くするこ
とができてフォーカス制御範囲を広げることができ、か
つ、検出光の有効利用や低コスト化、信頼性の向上を図
ることができる光ピックアップ装置を提供することを目
的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、記録媒体に光束を照射する
光源と、この光源からの光束を前記記録媒体の記録面の
情報トラックに集光する対物レンズと、前記記録媒体の
記録面からの反射光を前記対物レンズを通して受光して
検出する受光素子とを有し、前記記録媒体に対する情報
の記録及び／又は再生及び／又は消去を行う光ピックア
ップ装置において、前記反射光の一部を用いて前記記録
面上の集光スポットのフォーカス制御を行うためのフォ
ーカス信号を生成するフォーカス検出手段を備え、この
フォーカス検出手段は、前記対物レンズの焦点距離を
ｆ、前記対物レンズの開口数をＮＡ、前記記録面上に記
録された最短マークの空間周波数をν、前記光源の波長
をλ、前記光源からの光束の周波数と前記ＮＡにより決
まる前記記録媒体の記録面で反射されて前記対物レンズ
を通過した反射光の径に比例する定数をｋとし、前記反
射光の光軸に垂直な面内で前記反射光の中心を原点とし
て前記情報トラック方向にｙ軸、前記情報トラック方向
と直交する方向にｘ軸をとったとき、 ｘ²＋ｙ²≦（ｋｆＮＡ）² で表わされ、かつ、 −ｋｆ（νλ−ＮＡ）≦ｙ≦０若しくは０≦ｙ≦ｋｆ（νλ−ＮＡ） で表わされる第１の領域の内部の光束を光束領域分割手
段で分割して検出しフォーカス信号を生成するものであ
り、フォーカス信号の感度を下げてフォーカス信号のリ
ニアな範囲を広くすることができ、フォーカス制御範囲
を広げることができる。

【００１２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の光
ピックアップ装置において、前記反射光のうち ｘ²＋ｙ²≦（ｋｆＮＡ）² で表わされ、かつ、 −ｋｆ（νλ−ＮＡ）≦ｙ≦ｋｆ（νλ−ＮＡ） で表わされ、さらに、前記第１の領域以外となる第２の
領域の光束を光束領域分割手段で分割して検出しトラッ
ク信号を生成するトラック検出手段を備えたものであ
り、反射光の有効利用を図ることができる。

【００１３】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の光ピックアップ装置において、前記反射光のうち
前記第１の領域及び第２の領域以外の領域の光束を分割
する光束領域分割手段と、この光束領域分割手段により
分割した光束を受光する１つの受光素子を備えたもので
あり、低コスト化及び回路構成の簡略化を図ることがで
きる。

【００１４】請求項４記載の発明は、請求項１、２また
は３記載の光ピックアップ装置において、前記光束領域
分割手段がホログラムであるものであり、設計自由度の
向上、小型化、低コスト化を図ることができる。

【００１５】請求項５記載の発明は、請求項４記載の光
ピックアップ装置において、前記ホログラムと前記記録
媒体との間に設けられるλ／４板を有し、前記ホログラ
ムが偏光分離ホログラムであるものであり、小型化、光
利用率の向上及び信頼性の向上を図ることができる。

【００１６】請求項６記載の発明は、請求項４または５
記載の光ピックアップ装置において、前記光源と受光素
子が同一のパッケージ内に配置されているものであり、
小型化、部品点数の削減、低コスト化、信頼性の向上を
図ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】まず、本発明の実施形態の前提と
なる第１の光ピックアップ装置について説明する。この
第１の光ピックアップ装置は、前述した図１５に示す従
来の光ピックアップ装置において、以下に述べる点が異
なるようにしたものである。すなわち、この第１実施形
態は、従来の光ピックアップ装置とは検出光のナイフエ
ッジによる遮光の仕方、つまり、フォーカス検出に用い
る光束領域が異なる。

【００１８】従来の光ピックアップ装置では、図２
（ａ）（ｂ）に示すように検出レンズ１７からの検出光
２１は、直線で左右に２分割されてその一方２１ａがナ
イフエッジプリズム１８により反射され、他方１２ｂが
直進する。これに対して、この第１の光ピックアップ装
置では、図２（ｃ）に示すように検出レンズ１７からの
検出光２１は、光束領域分割手段により３分割されて中
心近傍の帯状部分２１ｄが直進し、他の部分２１ｅ、２
１ｆが光束領域分割手段により反射される。

【００１９】図１に示すように上記光束領域分割手段は
中心部に帯状の透過部２２ａを持つ平板ミラー２２が用
いられ、この平板ミラー２２は透過部２２ａ以外の領域
に反射膜２２ｂが設けられている。検出レンズ１７から
の検出光２１は、中心近傍の帯状部分２１ｄが平板ミラ
ー２２の透過部２２ａを透過して直進し、他の部分２１
ｅ、２１ｆが平板ミラー２２により反射される。検出レ
ンズ１７から平板ミラー２２の透過部２２ａを透過して
直進した検出光２１ｄは２分割フォトダイオード１９に
より検出され、２分割フォトダイオード１９の各分割部
分の出力信号の差が図示しない回路でとられてフォーカ
ス信号が生成されることによりフォーカス検出が行われ
る。また、平板ミラー２２により反射された検出光は多
分割フォトダイオードからなる受光素子２０により検出
され、この受光素子２０の各分割部分の出力信号から図
示しない回路で再生信号及びトラック信号が検出され
る。

【００２０】次に、本発明の実施形態の前提となる第２
の光ピックアップ装置について説明する。この第２の光
ピックアップ装置は、上記第１の光ピックアップ装置に
おいて、図３に示すように光束領域分割手段として平板
ミラー２２の代りにナイフエッジプリズム１８及び遮光
板２３が用いられる。検出レンズ１７からの検出光２１
は、中心近傍の帯状部分２１ｄがナイフエッジプリズム
１８及び遮光板２３の間を透過して直進し、他の部分２
１ｅ、２１ｆがナイフエッジプリズム１８及び遮光板２
３により反射される。

【００２１】検出レンズ１７から直進した検出光２１ｄ
は２分割フォトダイオード１９により検出され、２分割
フォトダイオード１９の各分割部分の出力信号の差が図
示しない回路でとられてフォーカス信号が生成されるこ
とによりフォーカス検出が行われる。また、ナイフエッ
ジプリズム１８及び遮光板２３により反射された検出光
は多分割フォトダイオードからなる受光素子２０により
検出され、この受光素子２０の各分割部分の出力信号か
ら図示しない回路で再生信号及びトラック信号が検出さ
れる。

【００２２】次に、本発明の実施形態の前提となる第３
の光ピックアップ装置について説明する。この第３の光
ピックアップ装置は、上記第１の光ピックアップ装置に
おいて、図４に示すように光束領域分割手段として２つ
のナイフエッジプリズム１８、２４が用いられる。検出
レンズ１７からの検出光２１は、中心近傍の帯状部分２
１ｄがナイフエッジプリズム１８、２４の間を透過して
直進し、他の部分２１ｅ、２１ｆがナイフエッジプリズ
ム１８、２４により反射される。

【００２３】検出レンズ１７から直進した検出光２１ｄ
は２分割フォトダイオード１９により検出され、２分割
フォトダイオード１９の各分割部分の出力信号の差が図
示しない回路でとられてフォーカス信号が生成されるこ
とによりフォーカス検出が行われる。また、ナイフエッ
ジプリズム１８により反射された検出光は多分割フォト
ダイオードからなる受光素子２０により検出され、ナイ
フエッジプリズム２４により反射された検出光は受光素
子２５により検出されて受光素子１９、２５の出力信号
から図示しない回路で再生信号及びトラック信号が検出
される。

【００２４】このように、第１の光ピックアップ装置乃
至第３の光ピックアップ装置は、記録媒体１５に光束を
照射する光源としての半導体レーザ１１と、この光源１
１からの光束を記録媒体１５の記録面の情報トラックに
集光する対物レンズ１６と、記録媒体１５の記録面から
の反射光を対物レンズ１６を通して受光して検出する受
光素子１９、２０とを有し、記録媒体１５に対する情報
の記録及び／又は再生及び／又は消去を行う光ピックア
ップ装置において、前記反射光の一部を用いて前記記録
面上の集光スポットのフォーカス制御を行うためのフォ
ーカス信号を生成するフォーカス検出手段としての検出
レンズ１７、平板ミラー２２、受光素子１９、２０及び
図示しない回路、又は検出レンズ１７、ナイフエッジプ
リズム１８、遮光板２３、受光素子１９、２０及び図示
しない回路、又は検出レンズ１７、ナイフエッジプリズ
ム１８、２４、受光素子１９、２０及び図示しない回路
を備え、このフォーカス検出手段が前記反射光の中心近
傍の帯状部分を光束領域分割手段としての平板ミラー２
２又はナイフエッジプリズム１８及び遮光板２３又はナ
イフエッジプリズム１８、２４で分割して検出しフォー
カス信号を生成するので、フォーカス信号の感度を下げ
てフォーカス信号のリニアな範囲を広くすることがで
き、フォーカス制御範囲を広げることができる。

【００２５】次に、本発明の第１実施形態について説明
する。この第１実施形態は、請求項１、２記載の発明の
一実施形態であり、上記第１の光ピックアップ装置にお
いて、図５に示すように対物レンズ１６の焦点距離を
ｆ、対物レンズ１６の開口数をＮＡ、記録媒体１５の記
録面上に記録された最短マークの空間周波数をν、半導
体レーザ１１からのレーザ光の波長をλ、レーザ光の径
に比例する定数をｋとし、検出レンズ１７からの検出光
２１の光軸に垂直な面内で検出光２１の中心を原点とし
て記録媒体１５の記録面上の情報トラック方向にｙ軸、
情報トラック方向と直交する方向にｘ軸をとったとき、
フォーカス検出手段が ｘ²＋ｙ²≦（ｋｆＮＡ）² で表わされ、かつ、 −ｋｆ（νλ−ＮＡ）≦ｙ≦０若しくは０≦ｙ≦ｋｆ（νλ−ＮＡ） で表わされる第１の領域若しくはの内部の光束を光
束領域分割手段で分割して検出しフォーカス信号を生成
し、トラック検出手段が領域、の内部の光束のうち
フォーカス検出に用いなかった方の光束によりプッシュ
プル法でトラック信号を検出するようにしたものであ
る。

【００２６】情報トラックのパターンは図５に点線で示
すようにｙ軸に対称であり、領域は、検出レンズ１７
からの検出光２１の光軸に垂直な面内でｘ軸に平行な直
線ｙ＝ｋｆ（νλ−ＮＡ）とｘ軸とで囲まれた領域（図
５の斜線部分）となる。また、領域は、検出レンズ１
７からの検出光２１の光軸に垂直な面内でｘ軸に平行な
直線ｙ＝−ｋｆ（νλ−ＮＡ）とｘ軸とで囲まれた領域
（図５の斜線部分）となる。

【００２７】図６に示すように検出レンズ１７からの検
出光２１は光束領域分割手段としての分割プリズム２６
により図５に示すように光軸に垂直な面内で複数の領域
〜に分割され、領域、の内部の光束のうち一方
の光束が２分割フォトダイオードからなる受光素子２７
により受光されて検出される。この２分割フォトダイオ
ード２７は情報トラック方向と直交するｘ軸方向の分割
線により２分割され、図示しない演算回路で２分割フォ
トダイオード２７の各分割部分の出力信号ｂ、ｃの差が
とられてフォーカス信号ＦＥ＝ｂ−ｃが生成される。従
って、検出レンズ１７、分割プリズム２６、２分割フォ
トダイオード２７及び図示しない演算回路はフォーカス
検出手段を構成することになる。

【００２８】また、領域、の内部の光束のうち他方
の光束が２分割フォトダイオードからなる受光素子２８
により受光されて検出され、この２分割フォトダイオー
ド２８は情報トラック方向と平行なｙ軸方向の分割線に
より２分割されている。２分割フォトダイオード２８の
各分割部分の出力信号ｄ、ｅの差が図示しない演算回路
でとられてトラック信号ＴＥ＝ｄ−ｅが生成され、検出
レンズ１７、分割プリズム２６、２分割フォトダイオー
ド２８及び図示しない演算回路はトラック検出手段を構
成する。

【００２９】他の領域、の内部の光束はそれぞれ無
分割フォトダイオードからなる受光素子２９、３０によ
り受光されて検出され、図示しない演算回路は、フォト
ダイオード２９、３０の出力信号ａ、ｆの和をとって再
生信号Ｒｆ＝ａ＋ｆを生成し、あるいはフォトダイオー
ド２７〜３０の出力信号の和をとって再生信号Ｒｆ＝ａ
＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆを生成する。

【００３０】図７は本発明の第２実施形態の信号検出部
を示す。この第２実施形態は、請求項１、２記載の発明
の他の実施形態であり、上記第１実施形態において、光
束領域分割手段として分割プリズム２６の代りに複数の
ナイフエッジプリズム１８、３１、３２を用いるように
したものであり、その他の部分が上記第１実施形態と同
様に構成されている。

【００３１】検出レンズ１７からの検出光２１は、領域
、の内部の光束のうち一方の光束が直進して２分割
フォトダイオード２７により受光され、領域、の内
部の光束のうち他方の光束がナイフエッジプリズム１８
で反射されて２分割フォトダイオード２８により受光さ
れる。また、検出レンズ１７からの検出光２１は、他の
領域の内部の光束がナイフエッジプリズム１８、３２
で反射されてフォトダイオード３０により受光され、領
域の内部の光束がナイフエッジプリズム３１で反射さ
れてフォトダイオード２９により受光される。

【００３２】このように、第１実施形態及び第２実施形
態は、請求項１記載の発明の実施形態であって、記録媒
体１５に光束を照射する光源としての半導体レーザ１１
と、この光源１１からの光束を記録媒体１５の記録面の
情報トラックに集光する対物レンズ１６と、記録媒体１
５の記録面からの反射光を対物レンズ１６を通して受光
して検出する受光素子２７〜３０とを有し、記録媒体１
５に対する情報の記録及び／又は再生及び／又は消去を
行う光ピックアップ装置において、前記反射光の一部を
用いて前記記録面上の集光スポットのフォーカス制御を
行うためのフォーカス信号を生成するフォーカス検出手
段としての検出レンズ１７、分割プリズム２６若しくは
ナイフエッジプリズム１８、３１、２分割フォトダイオ
ード２７及び図示しない演算回路を備え、このフォーカ
ス検出手段は、対物レンズ１６の焦点距離をｆ、対物レ
ンズ１６の開口数をＮＡ、前記記録面上に記録された最
短マークの空間周波数をν、光源１１の波長をλ、前記
光束の径に比例する定数をｋとし、前記反射光の光軸に
垂直な面内で前記反射光の中心を原点として前記情報ト
ラック方向にｙ軸、前記情報トラック方向と直交する方
向にｘ軸をとったとき、 ｘ²＋ｙ²≦（ｋｆＮＡ）² で表わされ、かつ、 −ｋｆ（νλ−ＮＡ）≦ｙ≦０若しくは０≦ｙ≦ｋｆ（νλ−ＮＡ） で表わされる第１の領域若しくはの内部の光束を光
束領域分割手段としての分割プリズム２６若しくはナイ
フエッジプリズム１８、３１で分割して検出しフォーカ
ス信号を生成するので、フォーカス信号の感度を下げて
フォーカス信号のリニアな範囲を広くすることができ、
フォーカス制御範囲を広げることができ、さらに、再生
信号のＳ／Ｎを向上させることができる。

【００３３】例えば、記録媒体１５がコンパクトディス
クからなる光ディスクの場合、クロック周期Ｔに対して
ジッタ方向に最も短い信号は３Ｔ、最も長い信号は１１
Ｔである。対物レンズ１６のＮＡと半導体レーザ１１の
波長により決まる記録媒体１５上の光スポットの径が一
定の場合、記録媒体１５の記録密度が高くなると、３Ｔ
信号の振幅は記録媒体１５上のピットによる回折パター
ンの０次光と１次光の重なりが少なくなるので、それら
の干渉により発生する信号変化が少なくなる。しかし、
検出レンズ１７からの検出光を部分的に遮光することに
より、３Ｔ信号の振幅を低下させずに３Ｔ信号に含まれ
るノイズ成分を低減でき、３Ｔ信号のＳ／Ｎを向上させ
ることができる。また、検出レンズ１７からの検出光の
中心部を遮光しているので、１１Ｔ信号の振幅が低下
し、実質的に波形等価の効果が得られる。

【００３４】また、第１実施形態及び第２実施形態は、
請求項２記載の発明の実施形態であって、請求項１記載
の光ピックアップ装置において、前記反射光のうち ｘ²＋ｙ²≦（ｋｆＮＡ）² で表わされ、かつ、 −ｋｆ（νλ−ＮＡ）≦ｙ≦ｋｆ（νλ−ＮＡ） で表わされ、さらに、前記第１の領域以外となる第２の
領域の光束を光束領域分割手段として分割プリズム２６
若しくはナイフエッジプリズム１８、３２で分割して検
出しトラック信号を生成するトラック検出手段としての
検出レンズ１７、分割プリズム２６若しくはナイフエッ
ジプリズム１８、３２、２分割フォトダイオード２８及
び図示しない演算回路を備えたので、検出光の有効利用
を図ることができる。

【００３５】図８は本発明の第３実施形態の信号検出部
を示す。この第３実施形態は、請求項３記載の発明の一
実施形態であり、上記第１実施形態において、検出レン
ズ１７からの検出光２１における外側の領域、の内
部の光を１つの受光素子３３で受光する構成としたもの
である。光束領域分割手段としては分割プリズム２６の
代りに分割プリズム３４が用いられる。

【００３６】検出レンズ１７からの検出光２１は、領域
の内部の光束と、領域の内部の光束と、他の領域
、の内部の光束とに分割されて領域、の内部の
光束のうち一方の光束が２分割フォトダイオードからな
る受光素子２７により受光され、領域、の内部の光
束のうち他方の光束が２分割フォトダイオードからなる
受光素子２８により受光されて他の領域、の内部の
光束が１つの無分割受光素子３３により受光される。図
示しない演算回路は、フォトダイオード３３の出力信号
ａを再生信号Ｒｆとして出力し、あるいはフォトダイオ
ード２７、２８、３３の出力信号の和をとって再生信号
Ｒｆ＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅを生成する。

【００３７】このように、この第３実施形態は、請求項
３記載の発明の一実施形態であって、請求項１または２
記載の光ピックアップ装置において、前記反射光のうち
前記第１の領域（、の一方）及び第２の領域（、
の他方）以外の領域、の光束を分割する光束領域
分割手段としての分割プリズム３４と、この光束領域分
割手段３４により分割した光束を受光する１つの受光素
子３３を備えたので、回路の簡素化を図ることができ、
受光素子の出力信号を増幅する高価な高帯域アンプを最
小限の１個にすることができて低コスト化を図ることが
できる。さらに、受光素子を小型化して帯域を向上させ
ることができる。

【００３８】図９は本発明の第４実施形態の信号検出部
を示す。この第４実施形態は、請求項４記載の発明の一
実施形態であり、上記第１の光ピックアップ装置におい
て、光束領域分割手段としてホログラム３５を用い、受
光素子として２分割フォトダイオードからなる受光素子
３６及び無分割フォトダイオードからなる受光素子（Ｐ
Ｄ）３７〜３９を用いたものである。

【００３９】ホログラム３５は、検出レンズ１７からの
検出光２１を領域、〜（領域、は領域をｙ
軸で分割したもの）に分割して領域、の内部の光束
をＰＤ３７へ回折し、領域の内部の光束をＰＤ３６へ
回折し、領域の内部の光束をＰＤ３８へ回折し、領域
の内部の光束をＰＤ３９へ回折する。ＰＤ３６は情報
トラック方向と直交するｘ軸方向の分割線により２分割
されている。

【００４０】図示しない演算回路は、ＰＤ３６の各分割
部分の出力信号ｂ、ｃの差をとってフォーカス信号ＦＥ
＝ｂ−ｃを生成し、ＰＤ３８、３９の出力信号ｄ、ｅの
差をとってトラック信号ＴＥ＝ｄ−ｅを生成し、ＰＤ３
７の出力信号ａを再生信号Ｒｆ＝ａとして出力し、ある
いはＰＤ３６、３７〜３９の出力信号の和をとって再生
信号Ｒｆ＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅを生成する。

【００４１】このように、この第４実施形態は、請求項
４記載の発明の一実施形態であって、上記第１の光ピッ
クアップ装置において、光束領域分割手段がホログラム
３５であるので、ホログラムが量産性に優れていること
から低コスト化を図ることができる。また、ホログラム
なら複雑な形状のプリズムと同等の機能を有するものが
単板で安価に形成できるので、簡単な構成で複雑な形状
のプリズムと同等の効果を得ることができ、設計自由度
を向上させることができる。また、機能集積という意味
で小型化に寄与することができる。なお、請求項４記載
の発明は、上記請求項１〜３記載の発明の各実施形態に
適用して光束領域分割手段をホログラムで構成するよう
にしてもよい。

【００４２】図１０は本発明の第５実施形態を示す。こ
の第５実施形態は請求項６記載の発明の一実施形態であ
る。第５実施形態では、上記第４実施形態において、複
数の受光素子３６〜３９は同一基板、例えばシリコン基
板上に配置され、半導体レーザ１１と受光素子３６〜３
９が同一のパッケージ内に配置されて１つのユニット４
０が構成される。

【００４３】半導体レーザ１１より出射された発散光か
らなる光束は、ホログラム３５を透過してコリメートレ
ンズ１２により略平行光とされ、偏向プリズム１４によ
り記録媒体１５の方向に偏向されて対物レンズ１６によ
り記録媒体１５の記録面上の情報トラックの所定位置に
集光される。記録媒体１５の記録面で反射された反射光
束は、対物レンズ１６により略平行光とされて偏向プリ
ズム１４により反射され、コリメートレンズ１２により
集光傾向が与えられてホログラム３５に入射する。

【００４４】ホログラム３５は、コリメートレンズ１２
からの検出光２１を上述のように領域、〜に分割
して領域、の内部の光束をＰＤ３７へ回折し、領域
の内部の光束をＰＤ３６へ回折し、領域の内部の光
束をＰＤ３８へ回折し、領域の内部の光束をＰＤ３９
へ回折する。図示しない演算回路は、ＰＤ３６の各分割
部分の出力信号ｂ、ｃの差をとってフォーカス信号ＦＥ
＝ｂ−ｃを生成し、ＰＤ３８、３９の出力信号ｄ、ｅの
差をとってトラック信号ＴＥ＝ｄ−ｅを生成し、ＰＤ３
７の出力信号ａを再生信号Ｒｆ＝ａとして出力する。再
生信号を検出する系はノイズを低減するために初段アン
プを上記基板上に形成する構成も考えられる。

【００４５】この第５実施形態はコリメートレンズ１２
を用いた無限系の実施形態であるが、本発明の第６実施
形態は請求項６記載の発明の他の実施形態であって、上
記第５実施形態において、図１２に示すようにコリメー
トレンズ１２が無いだけの有限系の構成としたものであ
る。

【００４６】このように、第５実施形態及び第６実施形
態は請求項６記載の発明の実施形態であって、請求項４
記載の光ピックアップ装置において、光源としての半導
体レーザ１１と受光素子３６〜３９が同一のパッケージ
内に配置されているので、小型化、部品点数の削減及び
低コスト化を図ることができる。また、光源と受光素子
とホログラムの関係を常に一定に保つことができ、経時
変化、温度変化に対して信号品質を一定に保つことがで
き、信頼性を向上させることができる。

【００４７】図１３は本発明の第７実施形態を示す。こ
の第７実施形態は請求項５記載の発明の一実施形態であ
る。第７実施形態では、上記第５実施形態において、ホ
ログラム３５の代りに偏光分離ホログラム４１及びλ／
４板４２が用いられている。半導体レーザ１１より出射
された直線偏光の光束は偏光分離ホログラム４１を透過
した後にλ／４板４２を透過することにより円偏光に変
換され、コリメートレンズ１２により略平行光とされ、
偏向プリズム１４により記録媒体１５の方向に偏向され
て対物レンズ１６により記録媒体１５の記録面上の情報
トラックの所定位置に集光される。

【００４８】記録媒体１５の記録面で反射された反射光
束は、対物レンズ１６により略平行光とされて偏向プリ
ズム１４により反射され、コリメートレンズ１２により
集光傾向が与えられて再びλ／４板４２を透過すること
により半導体レーザ１１の出射光とは偏光方向が９０°
回転した直線偏光となり、偏光分離ホログラム４１によ
り回折されて所定形状に分割される。

【００４９】偏光分離ホログラム４１は、偏光分離機能
を有するホログラムのことであり、例えばＳ偏光を透過
し、Ｐ偏光を回折する機能を有するホログラムのことで
ある。この偏光分離ホログラム４１は、λ／４板４２か
らの検出光２１を上述のように領域、〜に分割し
て領域、の内部の光束をＰＤ３７へ回折し、領域
の内部の光束をＰＤ３６へ回折し、領域の内部の光束
をＰＤ３８へ回折し、領域の内部の光束をＰＤ３９へ
回折する。図示しない演算回路は、ＰＤ３６の各分割部
分の出力信号ｂ、ｃの差をとってフォーカス信号ＦＥ＝
ｂ−ｃを生成し、ＰＤ３８、３９の出力信号ｄ、ｅの差
をとってトラック信号ＴＥ＝ｄ−ｅを生成し、ＰＤ３７
の出力信号ａを再生信号Ｒｆ＝ａとして出力する。

【００５０】偏光分離ホログラム４１と記録媒体１５と
の間にλ／４板４２を配置したことにより、半導体レー
ザ１１からの照明光が偏光分離ホログラム４１を通過し
ても照明光が回折せず記録媒体１５からの反射光のみ回
折させることが可能となり、つまり、照明光と反射光と
をほぼ同一光路に設定することができる。また、記録媒
体を照明する照明系と、記録媒体からの反射光より各種
信号を検出する検出系とも光利用効率を向上させること
ができる。

【００５１】このように、この第７実施形態は、請求項
５記載の発明の一実施形態であって、請求項４記載の光
ピックアップ装置において、ホログラム４１と記録媒体
１５との間に設けられるλ／４板４２を有し、ホログラ
ム４１が偏光分離ホログラムであるので、照明系、検出
系とも光利用効率を向上させることができ、これにより
書き換え用などで記録媒体の記録面上の光スポットを高
いパワーを持つ光スポットとする必要がある場合、より
低出力の光源を用いることができ、コストを下げること
ができる。また、λ／４板と偏光分離ホログラムによる
アイソレーションにより記録媒体からの戻り光の影響
（半導体レーザの出力変動等）を押えることができる。

【００５２】

【発明の効果】以上のように請求項１記載の発明によれ
ば、記録媒体に光束を照射する光源と、この光源からの
光束を前記記録媒体の記録面の情報トラックに集光する
対物レンズと、前記記録媒体の記録面からの反射光を前
記対物レンズを通して受光して検出する受光素子とを有
し、前記記録媒体に対する情報の記録及び／又は再生及
び／又は消去を行う光ピックアップ装置において、前記
反射光の一部を用いて前記記録面上の集光スポットのフ
ォーカス制御を行うためのフォーカス信号を生成するフ
ォーカス検出手段を備え、このフォーカス検出手段は、
前記対物レンズの焦点距離をｆ、前記対物レンズの開口
数をＮＡ、前記記録面上に記録された最短マークの空間
周波数をν、前記光源の波長をλ、前記光束の径に比例
する定数をｋとし、前記反射光の光軸に垂直な面内で前
記反射光の中心を原点として前記情報トラック方向にｙ
軸、前記情報トラック方向と直交する方向にｘ軸をとっ
たとき、 ｘ²＋ｙ²≦（ｋｆＮＡ）² で表わされ、かつ、 −ｋｆ（νλ−ＮＡ）≦ｙ≦０若しくは０≦ｙ≦ｋｆ（νλ−ＮＡ） で表わされる第１の領域の内部の光束を光束領域分割手
段で分割して検出しフォーカス信号を生成するので、フ
ォーカス信号の感度を下げてフォーカス信号のリニアな
範囲を広くすることができ、フォーカス制御範囲を広げ
ることができる。

【００５３】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の光ピックアップ装置において、前記反射光のうち ｘ²＋ｙ²≦（ｋｆＮＡ）² で表わされ、かつ、 −ｋｆ（νλ−ＮＡ）≦ｙ≦ｋｆ（νλ−ＮＡ） で表わされ、さらに、前記第１の領域以外となる第２の
領域の光束を光束領域分割手段で分割して検出しトラッ
ク信号を生成するトラック検出手段を備えたので、検出
光の有効利用を図ることができる。

【００５４】請求項３記載の発明によれば、請求項１ま
たは２記載の光ピックアップ装置において、前記反射光
のうち前記第１の領域及び第２の領域以外の領域の光束
を分割する光束領域分割手段と、この光束領域分割手段
により分割した光束を受光する１つの受光素子を備えた
ので、回路の簡素化及び低コスト化を図ることができ、
さらに、受光素子を小型化して帯域を向上させることが
できる。

【００５５】請求項４記載の発明によれば、請求項１、
２または３記載の光ピックアップ装置において、前記光
束領域分割手段がホログラムであるので、低コスト化を
図ることができて設計自由度を向上させることができ、
小型化に寄与することができる。

【００５６】請求項５記載の発明によれば、請求項４記
載の光ピックアップ装置において、前記ホログラムと前
記記録媒体との間に設けられるλ／４板を有し、前記ホ
ログラムが偏光分離ホログラムであるので、照明系、検
出系とも光利用効率を向上させることができ、これによ
り書き換え用などで記録媒体の記録面上の光スポットを
高いパワーを持つ光スポットとする必要がある場合、よ
り低出力の光源を用いることができ、コストを下げるこ
とができる。また、λ／４板と偏光分離ホログラムによ
るアイソレーションにより記録媒体からの戻り光の影響
を押えることができる。

【００５７】請求項６記載の発明によれば、請求項４ま
たは５記載の光ピックアップ装置において、前記光源と
受光素子が同一のパッケージ内に配置されているので、
小型化、部品点数の削減及び低コスト化を図ることがで
き、光源と受光素子とホログラムの関係を常に一定に保
つことができ、経時変化、温度変化に対して信号品質を
一定に保つことができて信頼性を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の前提となる第１の光ピック
アップ装置の一部を示す概略図及びその平板ミラーを示
す平面図である。

【図２】同第１の光ピックアップ装置及び従来装置のフ
ォーカス検出に用いる光束を示す断面図である。

【図３】本発明の実施形態の前提となる第２の光ピック
アップ装置の一部を示す概略図である。

【図４】本発明の実施形態の前提となる第３の光ピック
アップ装置の一部を示す概略図である。

【図５】本発明の第１実施形態のフォーカス検出に用い
る光束を示す断面図である。

【図６】同第１実施形態の一部を示す概略図及びその受
光素子を示す平面図である。

【図７】本発明の第２実施形態の一部を示す概略図であ
る。

【図８】本発明の第３実施形態の一部を示す概略図及び
その受光素子を示す平面図である。

【図９】本発明の第４実施形態の一部を示す概略図、そ
のホログラムを示す平面図、及びその受光素子を示す平
面図である。

【図１０】本発明の第５実施形態を示す概略図である。

【図１１】同第５実施形態の半導体レーザ及び受光素子
を示す平面図である。

【図１２】本発明の第６実施形態を示す概略図である。

【図１３】本発明の第７実施形態を示す概略図である。

【図１４】従来の光ピックアップ装置を示す概略図であ
る。

【図１５】検出レンズの焦点距離とフォーカス検出感度
の関係を示す特性図である。

【図１６】対物レンズのＮＡとフォーカス検出感度の関
係を示す特性図である。

【符号の説明】

１１ 半導体レーザ １２ コリメートレンズ １３ ビームスプリッタ １４ 偏向プリズム １５ 記録媒体 １６ 対物レンズ １７ 検出レンズ １８、３１、３２ ナイフエッジプリズム １９、２０、２５、２７〜３０、３３、３６〜３９
受光素子 ２２、２４ 平板ミラー ２３ 遮光板 ２６、３４ 分割プリズム ３５ ホログラム ４０ 光源と受光素子を同一のパッケージ内に配置
したユニット ４１ 偏光分離ホログラム ４２ λ／４板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 7/135,7/09

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】記録媒体に光束を照射する光源と、この光
   源からの光束を前記記録媒体の記録面の情報トラックに
   集光する対物レンズと、前記記録媒体の記録面からの反
   射光を前記対物レンズを通して受光して検出する受光素
   子とを有し、前記記録媒体に対する情報の記録及び／又
   は再生及び／又は消去を行う光ピックアップ装置におい
   て、前記反射光の一部を用いて前記記録面上の集光スポ
   ットのフォーカス制御を行うためのフォーカス信号を生
   成するフォーカス検出手段を備え、このフォーカス検出
   手段は、前記対物レンズの焦点距離をｆ、前記対物レン
   ズの開口数をＮＡ、前記記録面上に記録された最短マー
   クの空間周波数をν、前記光源の波長をλ、前記光源か
   らの光束の周波数と前記ＮＡにより決まる前記記録媒体
   の記録面で反射されて前記対物レンズを通過した反射光
   の径に比例する定数をｋとし、前記反射光の光軸に垂直
   な面内で前記反射光の中心を原点として前記情報トラッ
   ク方向にｙ軸、前記情報トラック方向と直交する方向に
   ｘ軸をとったとき、 ｘ²＋ｙ²≦（ｋｆＮＡ）² で表わされ、かつ、 −ｋｆ（νλ−ＮＡ）≦ｙ≦０若しくは０≦ｙ≦ｋｆ（νλ−ＮＡ） で表わされる第１の領域の内部の光束を光束領域分割手
   段で分割して検出しフォーカス信号を生成することを特
   徴とする光ピックアップ装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の光ピックアップ装置におい
   て、前記反射光のうち ｘ²＋ｙ²≦（ｋｆＮＡ）² で表わされ、かつ、 −ｋｆ（νλ−ＮＡ）≦ｙ≦ｋｆ（νλ−ＮＡ） で表わされ、さらに、前記第１の領域以外となる第２の
   領域の光束を光束領域分割手段で分割して検出しトラッ
   ク信号を生成するトラック検出手段を備えたことを特徴
   とする光ピックアップ装置。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の光ピックアップ装
   置において、前記反射光のうち前記第１の領域及び第２
   の領域以外の領域の光束を分割する光束領域分割手段
   と、この光束領域分割手段により分割した光束を受光す
   る１つの受光素子を備えたことを特徴とする光ピックア
   ップ装置。
4. 【請求項４】請求項１、２または３記載の光ピックアッ
   プ装置において、前記光束領域分割手段がホログラムで
   あることを特徴とする光ピックアップ装置。
5. 【請求項５】請求項４記載の光ピックアップ装置におい
   て、前記ホログラムと前記記録媒体との間に設けられる
   λ／４板を有し、前記ホログラムが偏光分離ホログラム
   であることを特徴とする光ピックアップ装置。
6. 【請求項６】請求項４または５記載の光ピックアップ装
   置において、前記光源と受光素子が同一のパッケージ内
   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。