JP3527705B2 - 光ピックアップ及びトラッキングサーボ方法 - 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、光ディスクや光カ
ード等の情報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に関するものである。また、トラッ
キング誤差信号に発生するオフセットを、容易にかつ低
コストで補正するトラッキングサーボ方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、光ディスクは多量の情報信号を高
密度で記録することができるため、オーディオ、ビデ
オ、コンピュータ等の多くの分野において利用が進めら
れている。特に最近は、動画情報などのように、コンピ
ュータ等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、記録ピットやトラックピッチの縮小化に
よる光ディスクの大容量化が進んでいる。

【０００３】上記情報記録媒体においては、ミクロン単
位で記録された情報信号を再生するために、情報トラッ
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。トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）の検出方法とし
ては、種々の方法が知られているが、最も単純な方法と
して、プッシュプル法が知られている。

【０００４】以下に、プッシュプル法の検出原理と問題
点について説明する。対物レンズによる集光ビームが、
光ディスク上のトラック（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。

【０００５】この反射光のレンズ瞳面でのファーフィー
ルドパターンの強度分布の左右対称性を検出することに
より、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。

【０００６】例えば図２６に示す如く、半導体レーザ１
から出たレーザ光をコリメータレンズ２により平行光に
変換し、ビームスプリッタ４を通過した後、対物レンズ
５により記録媒体６のトラック６１上に集光させて、反
射光を対物レンズ５を介してビームスプリッタ４で反射
させ、集光レンズ７でトラック方向に分割線を有する２
分割検出器１１に導き、各分各部の信号を差動検出し
て、プッシュプル信号を得る。

【０００７】ここで、図２７に示すように、光ビームが
トラックの中央にある場合は、そのファーフィールドパ
ターンが左右同じ明るさとなるため、２分割光検出器の
差動信号は０となる（オントラック状態）。

【０００８】また、トラックの中心からずれると、その
量に従ってファーフィールドパターンの強度分布の左右
対称性が崩れるので、図２７に示すようなプッシュプル
信号（トラッキング誤差信号）が得られる。

【０００９】ところが、図２８（ａ）に示す如く、対物
レンズ５が移動した状態でトラッキングサーボを行う
と、２分割光検出器１１上でのビームのファーフィール
ドパターンも移動するので、ＴＥＳはオントラック状態
にもかかわらず、ＴＥＳオフセットが発生する。

【００１０】また、図２８（ｂ）に示す如く、記録媒体
６が傾いた場合も同様に、２分割光検出器１１上でビー
ムが移動するので、ＴＥＳオフセットが発生する。

【００１１】（従来例１）このオフセットをキャンセル
する方法として、複数ビームを用いた方法（差動プッシ
ュプル（ＤＰＰ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｐｕｓｈ
Ｐｕｌｌ）法）が、特公平４−３４２１２号公報に記
載されている。

【００１２】これについて、図２９を用いて説明する。
光源１からの出射光をグレーティング３により３ビーム
に分割し、図３０（ａ）に示すように、光ディスク６上
のトラックの接線方向にメインビーム３０、サブビーム
の＋１次光３１、サブビームの−１次光３２を配列させ
る。

【００１３】この時、それぞれのサブビーム３１，３２
はメインビーム３０が集光するトラックに対して、１／
２トラックピッチだけ半径方向にずらして形成する。

【００１４】そして、図３０（ｂ）に示すように、メイ
ンビーム３０、サブビーム３１，３２の反射光のファー
フィールドパターンをそれぞれトラック方向の分割線を
有する２分割光検出器８Ａ，８Ｂ，８Ｃで受光する。

【００１５】また、各２分割光検出器８Ａ，８Ｂ，８Ｃ
からの差信号すなわちプッシュプル信号ＰＰ３０，ＰＰ
３１，ＰＰ３２を得る。図３１に示すように、サブビー
ム（＋１次光）３１とサブビーム（−１次光）３２のプ
ッシュプル信号ＰＰ３１，ＰＰ３２は、メインビーム３
０に対して１／２トラックピッチだけ半径方向にずれて
いるため、メインビーム３０のプッシュプル信号Ｐ３０
に対して、位相が１８０°ずれた（逆位相）信号とな
る。

【００１６】一方、図２８で示した対物レンズシフトや
ディスクの傾きによるＴＥＳのオフセットに対しては同
相になる。従って、 ＰＰ＝ＰＰ３０−ｋ（ＰＰ３１＋ＰＰ３２） （１） の演算を行うことにより、上記オフセットをキャンセル
したプッシュプル信号を検出することができる。

【００１７】ここで、係数ｋは０次光３０と＋１次光３
１および−１次光３２の光強度の違いを補正するための
もので、強度比が０次光：＋１次光：−１次光＝ａ：
ｂ：ｂならば、係数ｋ＝ａ／（２ｂ）である。

【００１８】しかしながら、このＤＰＰ法は、サブビー
ムをメインビームに対してちょうど１／２トラックピッ
チだけディスクの半径方向にずらせて配置させる必要が
あるため、トラックピッチの異なる複数の種類の光ディ
スクを、１つの光ピックアップで再生する場合には問題
となる。

【００１９】また、組立て調整時にグレーティングなど
を精度良く回転調整させなければならない。さらに、対
物レンズの移動位置が常に光ディスクの中心線上（半径
方向）になければならないという構成上の制約があり、
スイングアーム方式の光ピックアップには使用すること
ができないという欠点があった。

【００２０】（従来例２）これを解決する手段として、
特開平９−８１９４２号公報には、オフセットの発生が
小さく、検出感度のトラック間隔に対する依存性が小さ
いトラッキング誤差検出方法が提案されている。

【００２１】図３２を用いてこの方法を説明する。レー
ザダイオード１から出射された光をグレーティング３で
３ビームに分割して対物レンズ５で集光させる点は、上
記従来例１のものと同じであるが、グレーティング３の
溝部の構造が上記のものとは異なる。

【００２２】グレーティング３の溝部は、図３３に示す
ように、トラック方向（ｙ方向）の分割線により分割さ
れたラジアル方向の２つの領域３ａ，３ｂにおいて、周
期構造の位相差が１８０°異なっている。

【００２３】これにより、溝部によって回折されたサブ
ビーム３１および３２において、トラック方向の分割線
で分割された２つの半円領域で１８０°の位相差が発生
する。このビームを対物レンズ５により光ディスク６上
に集光したスポットは、図３４に示すように、２つの楕
円状サブスポットから構成される形状となる。

【００２４】このサブビーム３１，３２のプッシュプル
信号ＰＰ３１０は、図３５に示すように、位相差を加え
ない場合のビーム（メインビームに相当）のプッシュプ
ル信号Ｐ３０に比べて、位相差が１８０°異なる。

【００２５】そこで、図３４に示すように、サブビーム
３１，３２をメインビーム３０と同じトラック上に配置
しても、各ビームのプッシュプル信号は、図３１ととも
に上述した従来例１のものと同様、メインビームのプッ
シュプル信号ＰＰ３０に対して、サブビームのプッシュ
プル信号ＰＰ３１，ＰＰ３２の位相差は１８０°ずれた
信号となる。

【００２６】よって、上記従来例１のように、サブビー
ムをメインビームに対して１／２ピッチずらせて配置し
なくても、ＤＰＰ信号を検出することができる。これに
より、トラックピッチの異なる複数の種類の光ディスク
を、１つの光ピックアップで再生することが可能にな
る。

【００２７】しかしながら、この従来例２においても、
同一トラックにサブビームが配置するように微調整する
必要があり、調整の簡素化には適さないという問題点が
ある。

【００２８】（従来例３）さらに別の従来例として、特
開平１０−１６２３８３号公報には、プッシュプルオフ
セットを低コストでキャンセルすることができる光ディ
スクの記録再生方法が提案されている。

【００２９】図３６を用いてこの方法を説明する。レー
ザダイオード１から出射された光をグレーティング３で
３ビームに分割し対物レンズ５で集光させる点は、上記
従来例１，２のものと同じであるが、グレーティング３
の溝部を有効光束の中央部にのみ形成する点で上記のも
のとは異なる。

【００３０】グレーティング３の溝部は、図３７に示す
ように、基板の中央部にのみ形成されているため、溝部
による＋１次および−１次回折光のビーム径は有効光束
径（対物レンズの開口径）に比べて小さくなる。

【００３１】すなわち、回折された光に対する対物レン
ズの開口数が実質小さくなったことになる。グレーティ
ング３の０次光（メインビーム）は、対物レンズの開口
よりも大きく設定されているので、ディスク６上には対
物レンズの開口数で決まる回折限界のビームスポットが
形成される。

【００３２】メインビーム３０としてトラックピッチに
対し適正な大きさのビームスポットが形成されるような
光学系を用いている場合、図３８に示すように、サブビ
ーム３１，３２はトラックピッチに対して大きなビーム
スポットが形成される。

【００３３】半径方向の開口率によって定まる光学カッ
トオフ周波数がトラックピッチの空間周波数よりも大き
くなるように、グレーティング３の溝部の半径を決める
ことにより、サブビームの＋１次および−１次光からは
トラッキング誤差信号（プッシュプル信号）を得ること
ができなくなる。

【００３４】しかし、対物レンズシフトなどによるオフ
セット信号は得られるため、上述の（１）式の演算によ
り、同様にオフセットキャンセルは可能になる。

【００３５】これによれば、トラック横断による変調信
号が出ないため、サブビームをメインビームに対してち
ょうど１／２トラックピッチだけディスクの半径方向に
ずらせて配置させる必要がなく、また対物レンズの移動
位置が常に光ディスクの中心線上（半径方向）に設定す
る必要がなくなる。

【００３６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たグレーティングを用いた場合、０次光を含むメインビ
ームの光強度は、グレーティングの溝部では平坦部に対
して回折効率の分だけ減ってしまうため、グレーティン
グ外周部の平坦部の光強度が相対的に強くなる。

【００３７】また、０次光の位相に関しても、溝部では
平坦部に対して光学的位相差が発生する。これによっ
て、メインビームのディスク上での集光ビーム形状が変
化し、記録再生特性が劣化する。

【００３８】これを補正する方法として、平坦部にも中
央部とは回折方向の異なる回折格子を設け、０次光の強
度分布や位相差を均一にする方法も提案されているが、
その部分の回折光は利用しない（０次光のみ用いる）た
め、光が無駄になる。

【００３９】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、光の利用効率を低下させずに、プッシュプル法
を利用したＴＥＳのオフセットを低コストでキャンセル
する方法を提供するものである。しかも、組立て調整を
大幅に簡略化することができ、異なるトラックピッチの
ディスクに対しても適応することが可能な光ピックアッ
プを提供するものである。

【００４０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では以下の構成を有する。

【００４１】本願の第１の発明は、少なくとも２つ以上
の光ビームを、対物レンズにより光ディスクに集光し、
その反射光をそれぞれ実質的にトラック方向の分割線で
分割して２分割検出器で受光し、各２分割検出器の差信
号すなわち各ビームのプッシュプル信号からトラッキン
グ誤差信号を生成する光ピックアップであって、一方の
光ビームにおいてプッシュプル信号の振幅がほぼ０にな
るように、光ビームの一部分に位相差を与えることを特
徴とする。

【００４２】本願の第２の発明は、上記位相差を与える
光ビームのプッシュプル信号を用いて、もう一方の光ビ
ームのプッシュプル信号のオフセットを補正することを
特徴とする。

【００４３】本願の第３の発明は、上記位相差を与える
光ビームにおいて、光ビーム中のプッシュプル信号に関
与する領域をＡとし、位相差を与える領域をＢとした場
合、領域Ｂの位相差と、領域Ｂとビームの中心を原点と
して対称な位置にある領域Ｃの位相差との和が１８０°
の整数倍であり、さらに領域Ｂと領域Ｃとの面積の和が
領域Ａ全体の面積の略半分であることを特徴とする。

【００４４】本願の第４の発明は、上記位相差を与える
光ビームにおいて、光ビームの中心を原点として、光デ
ィスクのラジアル方向をｘ方向、トラック方向をｙ方向
とすると、４象限のうちの１つの象限にのみ、略１８０
°の位相差を与えることを特徴とする。

【００４５】本願の第５の発明は、上記位相差を与える
光ビームにおいて、光ビームの中心を原点として、光デ
ィスクのラジアル方向をｘ方向、トラック方向をｙ方向
とすると、４象限のうち第１象限と第３象限、または第
２象限と第４象限にのみ、略９０°の位相差を与えるこ
とを特徴とする。

【００４６】本願の第６の発明は、上記位相差を与える
光ビームにおいて、中心を通り光ディスクのラジアル方
向の分割線で分割された半円領域のうちプッシュプル信
号に関与する領域をＤとし、位相差を与える領域をＥと
した場合、領域Ｅの位相差と、領域Ｅとトラック方向の
中心線に対して対称な位置にある領域Ｆの位相差との和
が１８０°の整数倍であり、かつ領域Ｅと領域Ｆとの面
積の和が領域Ｄ全体の略半分であり、この半円領域のみ
を用いてプッシュプル信号を検出することを特徴とす
る。

【００４７】本願の第７の発明は、上記プッシュプル信
号を検出する半円領域のうち、円周方向に略２０°の扇
形領域に、１８０°の位相差を与えることを特徴とす
る。

【００４８】本願の第８の発明は、上記プッシュプル信
号を検出する半円領域のうち、片側の１／４円の中で、
トラック方向の幅がほぼ一定であるような略長方形領域
に、１８０°の位相差を与えることを特徴とする。

【００４９】本願の第９の発明は、回折格子により光ビ
ームを０次光と、＋１次光または−１次光との少なくと
も２つ以上の光ビームに分離するとともに、位相差を与
える部分の回折格子の周期構造を他の部分に比べてずら
して形成し、０次以外の回折光にのみ、位相差を付加す
ることを特徴とする。

【００５０】本願の第１０の発明は、上記回折格子の中
で光ディスクのラジアル方向の幅がほぼ一定であるよう
な略長方形領域に、１８０°の位相差を与えることを特
徴とする。

【００５１】本願の第１１の発明は、上記回折格子の中
で実質的に＋１次光のみに影響を与える領域と、−１次
光にのみ影響を与える領域とに、１８０°の位相差を与
えることを特徴とする。

【００５２】本願の第１２の発明は、集積化ホログラム
レーザユニットを搭載していることを特徴とする。

【００５３】本願の第１３の発明は、少なくとも２つ以
上の光ビームを対物レンズにより、情報記録媒体に集光
し、その反射光のうち少なくとも一方の光ビームについ
て実質的にトラック方向の分割線で分割して２分割検出
器で受光し、各２分割検出器の差信号すなわちプッシュ
プル信号を検出する光ピックアップであって、前記一方
の光ビームにおいてプッシュプル信号の振幅がほぼ０に
なるように、光ビームの一部分に位相差を与えるととも
に、前記差信号を対物レンズの位置検出信号に用いるこ
とを特徴とする。

【００５４】本願の第１４の発明は、異なる規格の光デ
ィスク即ち異なるプッシュプルパターンが発生する光デ
ィスクに対して、サブビームのプッシュプル信号の振幅
がほぼ０になるように、サブビームの一部分に位相差を
与えることを特徴とする。

【００５５】本願の第１５の発明は、記録または再生を
行うメインビームと、少なくとも１つ以上のサブビーム
とを、対物レンズにより情報記録媒体に集光し、その反
射光をそれぞれ実質的にトラック方向の分割線で分割し
て２分割検出器で受光し、各２分割検出器の差信号すな
わち各ビームのプッシュプル信号を用いてトラッキング
を行うトラッキングサーボ方法であって、サブビームの
プッシュプル信号の振幅がほぼ０になるように、サブビ
ームの一部分に位相差を与えるるとともに、この差信号
を用いて、メインビームのトラッキング誤差信号のオフ
セットを補正することを特徴とする。

【００５６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて詳細に説明するが、上述した従来例と
同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。

【００５７】（第１の実施の形態）本発明の第１の実施
の形態について、図１乃至図８を用いて詳細に説明す
る。

【００５８】例えば図１に示す如く、半導体レーザ１か
ら出たレーザ光をコリメータレンズ２により平行光に変
換し、グレーティング３によってメインビーム３０、サ
ブビーム（＋１次光）３１、サブビーム（−１次光）３
２に分割する。

【００５９】ビームスプリッタ４を通過した後、対物レ
ンズ５により光ディスク６のトラック６１上に集光さ
せ、反射光を対物レンズ５を介してビームスプリッタ４
で反射させ、集光レンズ７で光検出器８（８Ａ，８Ｂ，
８Ｃ）に導く。

【００６０】メインビーム３０、サブビーム３１，３２
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２分割光検出器８
Ａ，８Ｂ，８Ｃで受光される。そして、各２分割光検出
器８Ａ，８Ｂ，８Ｃからの差信号すなわちプッシュプル
信号ＰＰ３０，ＰＰ３１，ＰＰ３２を得る。

【００６１】ここで、本実施形態においては、グレーテ
ィング３の溝部の構造に特徴を有する。光ディスク６の
半径方向に相当する方向（以下、「ラジアル方向」とす
る）をｘ方向、それに直交するタンジェンシャル方向す
なわちトラックの長さ方向（以下、「トラック方向」と
する）をｙ方向とすると、グレーティング３の溝部は、
図１（ｂ）に示すように、例えばｘ−ｙ平面の第１象限
のみが他の領域に比べて、周期構造の位相差が１８０°
異なっている。

【００６２】これにより、溝部によって回折されたサブ
ビーム３１，３２においては、第１象限の部分だけ１８
０°の位相差が発生する。

【００６３】このビームを対物レンズ５により光ディス
ク６上に集光したスポットは、図２（ａ）に示すような
形状になる。図２（ａ）は光ディスク上の３つのビーム
の平面図、図２（ｂ）はサブビーム３１をｘ−ｙ軸に４
５°方向のｘ’−ｙ’軸で切断した断面図である。

【００６４】このとき、サブビーム３１，３２を用いた
プッシュプル信号ＰＰ３１，ＰＰ３２は、図３に示すよ
うに、位相差が加わらないメインビームのプッシュプル
信号ＰＰ３０に比べて、振幅がほぼ０になる。

【００６５】これは、トラックの位置に関係なく、プッ
シュプル信号が検出されないので、図２（ａ）に示すよ
うに、サブビーム３１，３２をメインビーム３０と同じ
トラック上に配置しても、また異なるトラック上に配置
してもほぼ同じ信号になる。

【００６６】一方、図２８（ａ），（ｂ）で示した対物
レンズシフトやディスクの傾きによるＴＥＳのオフセッ
トに対しては、図４に示すように、ＰＰ３０とＰＰ３１
（ＰＰ３２）はそれぞれ光量に応じてΔｐおよびΔｐ’
だけ同じ側（同相）にオフセットが発生する。

【００６７】ゆえに、 ＰＰ３＝ＰＰ３０−ｋ（ＰＰ３１＋ＰＰ３２） の演算を行うことにより、上記オフセットをキャンセル
したプッシュプル信号ＰＰ３を検出することができる。

【００６８】ここで、係数ｋは０次光３０と＋１次光３
１および−１次光３２の光強度の違いを補正するための
もので、強度比が０次光：＋１次光：−１次光＝ａ：
ｂ：ｂならば、係数ｋ＝ａ／（２ｂ）である。

【００６９】本実施形態の場合、各サブビームのプッシ
ュプル信号振幅がほぼ０であるため、ＰＰ３１及びＰＰ
３２の２つの信号を用いて演算する必要はなく、ＰＰ３
１またはＰＰ３２のどちらかのみを用いて、 ＰＰ３＝ＰＰ３０−２ｋ（ＰＰ３１） または、 ＰＰ３＝ＰＰ３０−２ｋ（ＰＰ３２） の演算によって、上記オフセットをキャンセルしたプッ
シュプル信号ＰＰ３を検出することもできる。

【００７０】また、各サブビームのプッシュプル信号Ｐ
Ｐ３１またはＰＰ３２は、対物レンズのラジアル方向の
位置検出信号として利用することもできる。

【００７１】ここで、サブビームのプッシュプル信号が
発生しない（振幅０）原理について説明する。

【００７２】図５に示すように、対物レンズにより周期
構造をもつトラック６１に集光された光ビーム（サブビ
ーム３１）は、０次回折光３１０と±１次回折光３１
１，３１２に分かれて反射され、その重なり合う領域ｎ
１，ｎ２で互いに干渉して対物レンズ瞳上で回折パター
ン（プッシュプルパターン）を生じる。

【００７３】図６は対物レンズに入射するビームを示し
たもので、図１（ｂ）のグレーティング３を用いた場合
には、第１象限の領域のみ入射光に１８０°の位相差
（位相進み）が発生する。

【００７４】図７は反射光（回折光）の対物レンズ瞳上
のビームパターンを２分割検出器８Ｂ上に投影したもの
であるが、回折光（反射光）は、第３象限において０次
光３１０が１８０°の位相進みを持ち（網目領域）、第
４象限において回折光３１１が１８０°の位相進みを持
つ（斜線領域）ようになる。

【００７５】ここで、仮にトラック方向の分割線ｍで分
割された２分割検出器８Ｂにラジアル方向の分割線ｎを
仮想的に考え、第１象限〜第４象限の検出領域をそれぞ
れ８Ｂ−ａ，８Ｂ−ｂ，８Ｂ−ｃ，８Ｂ−ｄ、各領域の
出力をＩａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄとする。

【００７６】一般的に溝ディスクからの反射光（回折パ
ターン）は、次のように表すことができる。

【００７７】 （０次光の複素振幅） Ａ₀＝Ｅ₀・ｅｘｐ（２πｉ） （２） （＋１次光の複素振幅） Ａ₁＝Ｅ₁・ｅｘｐ｛（ψ₁＋２πｖ_t／ｖ_p）ｉ｝ （３） （−１次光の複素振幅） Ａ_-1＝Ｅ₁・ｅｘｐ｛（ψ₁−２πｖ_t／ｖ_p）ｉ｝ （４） ここで、Ｅ₀，Ｅ₁，Ｅ_-1はそれぞれ０次，１次，−１次
光の振幅、ψ₁は０次と±１次光の位相差（溝深さに関
係するもの）、ｖ_tはトラック溝中心からの変位量、ｖp
ｖ_pはトラック溝のピッチ、である。

【００７８】通常プッシュプル信号は、図７の検出器の
｛（８Ｂ−ａ）＋（８Ｂ−ｂ）｝と｛（８Ｂ−ｃ）＋
（８Ｂ−ｄ）｝の出力（Ｉａ＋Ｉｂ）と（Ｉｃ＋Ｉｄ）
の差より算出する。

【００７９】各信号は、 Ｉ_R＝（Ｉａ＋Ｉｂ） ＝Ｓ₀｜Ｅ₀・ｅｘｐ（２πｉ）｜²＋Ｓ₁｜Ｅ₀・ｅｘｐ（２πｉ）＋Ｅ₁・ｅ ｘｐ｛（ψ₁＋２πｖ_t／ｖ_p）ｉ｝｜² ＝Ｅ₀ ²（Ｓ₀＋Ｓ₁）＋Ｅ₁ ²Ｓ₁＋２Ｅ₀Ｅ₁Ｓ₁・ｃｏｓ（ψ₁＋２πｖ_t／ｖ_p ） （５） Ｉ_L＝（Ｉｃ＋Ｉｄ） ＝Ｓ₀｜Ｅ₀・ｅｘｐ（２πｉ）｜²＋Ｓ₁｜Ｅ₀・ｅｘｐ（２πｉ）＋Ｅ₁・ｅ ｘｐ｛（ψ₁−２πｖ_t／ｖ_p）ｉ｝｜² ＝Ｅ₀ ²（Ｓ₀＋Ｓ₁）＋Ｅ₁ ²Ｓ₁＋２Ｅ₀Ｅ₁Ｓ₁・ｃｏｓ（ψ₁−２πｖ_t／ｖ_p） （６） となる。

【００８０】ここで、Ｓ₀は第１象限及び第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
（第３象限及び第２象限においても同じ）であり、Ｓ₁
は第１象限及び第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（第３象限及び第２象限において
も同じ）である。

【００８１】これより、プッシュプル信号ＰＰ３１は、 ＰＰ３１＝Ｉ_R−Ｉ_L ＝４Ｓ₁Ｅ₀Ｅ₁・ｓｉｎψ₁・ｓｉｎ（２πｖ_t／ｖ_p） （ ７） となる。

【００８２】次に、本実施形態のように、入射ビームの
一部に位相差を加えた場合のプッシュプル信号について
説明する。

【００８３】反射ビーム（回折パターン）の０次光に加
わる位相差を、θ₁（図７の第４象限）、θ_-1（図７の
第３象限）、反射ビーム（回折パターン）の１次光のう
ち０次光と干渉する部分に加わる位相差をδ₁（図７の
第４象限）、反射ビーム（回折パターン）の−１次光の
うち０次光と干渉する部分に加わる位相差をδ_-1（図７
の第３象限）とすると、各象限の光の複素振幅は、上記
（２）〜（４）式より、以下のようになる。

【００８４】 （０次光の複素振幅：第１象限及び第４象限） Ａ₀＝Ｅ₀・ｅｘｐ｛（２π＋θ₁）ｉ｝ （８） （０次光の複素振幅：第３象限及び第２象限） Ａ₀＝Ｅ₀・ｅｘｐ｛（２π＋θ_-1）ｉ｝ （９） （＋１次光の複素振幅：第１象限及び第４象限） Ａ₁＝Ｅ₁・ｅｘｐ｛（ψ₁＋２πｖ_t／ｖ_p＋δ₁）ｉ｝ （１０） （−１次光の複素振幅：第３象限及び第２象限） Ａ_-1＝Ｅ₁・ｅｘｐ｛（ψ₁−２πｖ_t／ｖ_p＋δ_-1）ｉ｝ （１１） 図７に示すように、第４象限と第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ＰＰｂｃを求める。

【００８５】検出器８Ｂ−ｂと８Ｂ−ｃの出力ＩｂとＩ
ｃは、上記（８）〜（１１）式を用いて、 Ｉｂ＝１／２［Ｓ₀｜Ｅ₀・ｅｘｐ｛（２π＋θ₁）ｉ｝｜²＋Ｓ₁｜Ｅ₀・ｅｘｐ ｛（２π＋θ₁）ｉ｝＋Ｅ₁・ｅｘｐ｛（ψ₁＋２πｖ_t／ｖ_p＋δ₁）ｉ｝｜²］ ＝１／２［Ｅ₀ ²（Ｓ₀＋Ｓ₁）＋Ｅ₁ ²Ｓ₁＋２Ｅ₀Ｅ₁Ｓ₁・ｃｏｓ（ψ₁＋２π ｖ_t／ｖ_p＋δ₁−θ₁）］ （１２） Ｉｃ＝１／２［Ｓ₀｜Ｅ₀・ｅｘｐ｛（２π＋θ_-1）ｉ｝｜²＋Ｓ₁｜Ｅ₀・ｅｘ ｐ｛（２π＋θ_-1）ｉ｝＋Ｅ₁・ｅｘｐ｛（ψ₁−２πｖ_t／ｖ_p＋δ_-1）ｉ｝｜² ］ ＝１／２［Ｅ₀ ²（Ｓ₀＋Ｓ₁）＋Ｅ₁ ²Ｓ₁＋２Ｅ₀Ｅ₁Ｓ₁・ｃｏｓ（ψ₁−２π ｖ_t／ｖ_p＋δ_-1−θ_-1）］ （１３） と表される。

【００８６】ここで、図７においては、θ₁＝０、θ_-1
＝π（１８０°）、δ₁＝π（１８０°）、δ_-1＝０な
ので、Ｉｂ，Ｉｃはそれぞれ、 Ｉｂ＝１／２［Ｅ₀ ²（Ｓ₀＋Ｓ₁）＋Ｅ₁ ²Ｓ₁＋２Ｅ₀Ｅ₁Ｓ₁・ｃｏｓ（ψ₁＋２ πｖ_t／ｖ_p＋π）］ （１４） Ｉｃ＝１／２［Ｅ₀ ²（Ｓ₀＋Ｓ₁）＋Ｅ₁ ²Ｓ₁＋２Ｅ₀Ｅ₁Ｓ₁・ｃｏｓ（ψ₁−２ πｖ_t／ｖ_p−π）］ （１５） となり、プッシュプル信号ＰＰｂｃは、 ＰＰｂｃ＝Ｉｂ−Ｉｃ ＝２Ｓ₁Ｅ₀Ｅ₁・ｓｉｎψ₁・ｓｉｎ｛２π（ｖ_t／ｖ_p＋１／２） ｝ ＝−２Ｓ₁Ｅ₀Ｅ₁・ｓｉｎψ₁・ｓｉｎ（２πｖ_t／ｖ_p） （１６ ） となる。

【００８７】位相差が関係しないＰＰａｂは、上述の式
（７）に１／２を乗算したもの（面積が半分になるた
め）と同じで、 ＰＰａｄ＝２Ｓ₁Ｅ₀Ｅ₁・ｓｉｎψ₁・ｓｉｎ（２πｖ_t／ｖ_p） （１７） となるので、図８に示すように、ＰＰａｄとＰＰｂｃ
は、溝深さ（ψ1に関連）に関係なく、１／２ピッチ即
ち位相が１８０°ずれた（逆位相）信号となる。

【００８８】よって、最終的に得られる検出器８Ｂから
のプッシュプル信号は、 ＰＰ３１＝ＰＰｂｃ＋ＰＰａｄ＝０ となり、振幅が常に０となる。

【００８９】尚、本実施形態においては、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。

【００９０】さらに、図１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５に示す光ディスク溝部からの回折光
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、例えば第１象限の領域ｎ１の
部分にのみ位相差を加えれば十分に効果が得られる。

【００９１】本実施形態により、サブビームのプッシュ
プル信号は溝深さに関係なく、振幅が０になる。すなわ
ち、トラック上のどの位置にあっても振幅が０であるの
で、上述した従来例１，２のように、３ビームの位置調
整（回折格子等の回転調整）が不要となるため、ピック
アップの組立て調整を大幅に簡略化することができる。

【００９２】また、回折格子は光ビーム全体に対して設
けることができるので、上述した従来例３のように、メ
インビームの光強度分布が変化したり、光の利用効率が
低下することはない。さらに、異なるトラックピッチの
ディスクに対しても、全く問題無く適応することができ
る。

【００９３】（第２の実施の形態）本発明の第２の実施
の形態について、図９乃至図１３を用いて詳細に説明す
る。本実施形態の光ピックアップの構成は、図１に示し
たものと同じであるが、グレーティング３の溝部の構造
が異なる。

【００９４】本実施形態においては、図９に示すよう
に、第１象限と第３象限の部分の周期構造が他に比べ
て、＋１／４ピッチだけずれている。これにより、図１
０に示すように、±１次光のサブビーム３１，３２にお
いて、第１象限と第３象限の部分の位相差が＋９０°だ
けずれる。

【００９５】図７と同様、トラック方向の分割線ｍと仮
想分割線ｎとで分割された検出器８Ｂ上のビームパター
ンを図１１に示す。第１象限と第３象限の部分では、メ
インビーム３１０側に位相差９０°があり（網目領
域）、第４象限と第２象限の部分では、サブビーム３１
１，３１２側に９０°の位相差がある（斜線領域）。

【００９６】この場合、第１象限と第２象限の１／４円
ビームどうしでのプッシュプル信号ＰＰａｄは、位相差
を与えない場合のプッシュプル信号に比べて９０°位相
がずれた信号となり、第４象限と第３象限の１／４円ビ
ームどうしのプッシュプル信号ＰＰｂｃは、逆に−９０
°位相がずれた信号となる。

【００９７】ここで、サブビームのプッシュプル信号が
発生しない（振幅０）原理について、上記第１の実施の
形態と同様に説明する。

【００９８】反射ビーム（回折パターン）の０次光に加
わる位相差を、θ₁（図１１の第１象限）、θ₁’（図１
１の第４象限）、θ_-1（図１１の第２象限）、θ_-1’
（図１１の第３象限）、反射ビーム（回折パターン）の
１次光のうち０次光と干渉する部分に加わる位相差をδ
₁（図１１の第１象限）、δ₁’（図１１の第４象限）、
反射ビーム（回折パターン）の−１次光のうち０次光と
干渉する部分に加わる位相差をδ_-1（図１１の第２象
限）、δ_-1’（図１１の第３象限）、とすると、各象限
の光の複素振幅は、上記（８）〜（１１）式を参考にし
て、 （０次光の複素振幅：第１象限） Ａ₀＝Ｅ₀・ｅｘｐ｛（２π＋θ₁）ｉ｝ （１８） （０次光の複素振幅：第４象限） Ａ₀＝Ｅ₀・ｅｘｐ｛（２π＋θ₁’）ｉ｝ （１９） （０次光の複素振幅：第３象限） Ａ₀＝Ｅ₀・ｅｘｐ｛（２π＋θ_-1’）ｉ｝ （２０） （０次光の複素振幅：第２象限） Ａ₀＝Ｅ₀・ｅｘｐ｛（２π＋θ_-1）ｉ｝ （２１） （＋１次光の複素振幅：第１象限） Ａ₁＝Ｅ₁・ｅｘｐ｛（ψ₁＋２πｖ_t／ｖ_p＋δ₁）ｉ｝ （２２） （＋１次光の複素振幅：第４象限） Ａ₁＝Ｅ₁・ｅｘｐ｛（ψ₁＋２πｖ_t／ｖ_p＋δ₁’）ｉ｝ （２３） （−１次光の複素振幅：第３象限） Ａ_-1＝Ｅ₁・ｅｘｐ｛（ψ₁−２πｖ_t／ｖ_p＋δ_-1’）ｉ｝ （２４） （−１次光の複素振幅：第２象限） Ａ_-1＝Ｅ₁・ｅｘｐ｛（ψ₁−２πｖ_t／ｖ_p＋δ_-1）ｉ｝ （２５） となる。

【００９９】図１１においては、θ₁＝π／２（９０
°）、θ₁’＝０、θ_-1’＝π／２（９０°）、θ_-1＝
０、δ₁＝０、δ₁’＝π／２（９０°）、δ_-1＝０、δ
_-1’＝π／２（９０°）なので、Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉ
ｄは、上記式（１４）、（１５）を参考にして、 Ｉａ＝１／２［Ｅ₀ ²（Ｓ₀＋Ｓ₁）＋Ｅ₁ ²Ｓ₁＋２Ｅ₀Ｅ₁Ｓ₁・ｃｏｓ（ψ₁＋２ πｖ_t／ｖ_p−π／２）］ （２６） Ｉｂ＝１／２［Ｅ₀ ²（Ｓ₀＋Ｓ₁）＋Ｅ₁ ²Ｓ₁＋２Ｅ₀Ｅ₁Ｓ₁・ｃｏｓ（ψ₁＋２ πｖ_t／ｖ_p＋π／２）］ （２７） Ｉｃ＝１／２［Ｅ₀ ²（Ｓ₀＋Ｓ₁）＋Ｅ₁ ²Ｓ₁＋２Ｅ₀Ｅ₁Ｓ₁・ｃｏｓ（ψ₁−２ πｖ_t／ｖ_p−π／２）］ （２８） Ｉｄ＝１／２［Ｅ₀ ²（Ｓ₀＋Ｓ₁）＋Ｅ₁ ²Ｓ₁＋２Ｅ₀Ｅ₁Ｓ₁・ｃｏｓ（ψ₁−２ πｖ_t／ｖ_p＋π／２）］ （２９） となる。

【０１００】そして、プッシュプル信号ＰＰａｄ，Ｐｂ
ｃは、 ＰＰａｄ＝Ｉａ−Ｉｄ ＝２Ｓ₁Ｅ₀Ｅ₁・ｓｉｎψ₁・ｓｉｎ｛２π（ｖ_t／ｖ_p＋１／４） ｝ （３０） ＰＰｂｃ＝Ｉｂ−Ｉｃ ＝２Ｓ₁Ｅ₀Ｅ₁・ｓｉｎψ₁・ｓｉｎ｛２π（ｖ_t／ｖ_p−１／４） ｝ （３１） となるので、図１２に示すように、ＰＰａｄとＰＰｂｃ
は、溝深さ（ψ1に関連）に関係なく、±１／４ピッチ
即ち位相が±９０°ずれる。

【０１０１】お互いの信号同士は、１／２ピッチ即ち位
相が１８０°異なっているので、最終的に得られる検出
器８Ｂからのプッシュプル信号は、 ＰＰ３１＝ＰＰｂｃ＋ＰＰａｄ＝０ となり、振幅が常に０となる。

【０１０２】このように、４分割の対角領域に位相差を
与える構成では、ｘ方向とｙ方向ともに、グレーティン
グの位置ずれ、レーザ出射光の位置ずれやトラッキング
による対物レンズシフトがある場合（ビーム中心とグレ
ーティング中心がずれた場合）でも、位相シフトする領
域の面積が変化しないので、有利である。

【０１０３】本実施形態においては、第１象限と第３象
限に位相進みが発生する場合を説明したが、これに限ら
ず、第２象限と第４象限に９０°の位相差（位相進み）
を与えた場合、またそれぞれに−９０°の位相差（位相
遅れ）を与えた場合でも同様の効果が得られる。

【０１０４】また、１つの象限全体に位相差がある場合
について示したが、プッシュプル信号に関与する領域
は、図５に示す光ディスク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、例えば第１象限の領域ｎ１の部分と第３
象限の領域ｎ２の部分とに位相差を加えれば十分に効果
が得られる。

【０１０５】さらに、図１１に示すような位相差の組合
せに限らず、 θ₁’＋θ_-1＝ｎπ （ｎ：整数） かつ θ₁＝θ_-1’
＝０ （この時、必ず δ₁＋δ_-1＝ｎπ かつ δ₁’＝
δ_-1’＝０ になる）となる組合せ、例えば図１３に示
すように、入射光の第１象限の位相差４５°、第３象限
の位相差１３５°のような場合であっても、プッシュプ
ル信号の振幅は０になる。

【０１０６】即ち、円形の光ビーム全体を用いた従来の
プッシュプル信号検出においては、全光ビーム中のプッ
シュプル信号に関与する領域、すなわち溝からの反射光
（回折光）の０次光と±１次光とが重なり合う領域（お
互いが干渉する領域）をＡとし、位相差を与える領域を
Ｂとすると、領域Ｂとビームの中心を原点として対称な
位置にある領域Ｃとの位相差の和が１８０°の整数倍で
あり、かつ領域Ｂと領域Ｃとの面積の和が領域Ａの面積
の略半分程度に設定されれば、光ビーム全体のプッシュ
プル信号振幅はほぼ０になる。

【０１０７】例えば、図１３に示すように、反射光の第
１象限の部分に位相差４５°が加わるように入射光に位
相を与えた場合、ビームの中心を原点として対称な位置
にある領域すなわち第３象限の部分には１３５°位相差
が加わるように設定すれば、第１象限と第２象限の１／
４円ビームどうしのプッシュプル信号ＰＰａｄは、位相
差を与えない場合のプッシュプル信号に比べて４５°位
相がずれた信号となり、第４象限と第３象限の１／４円
ビームどうしのプッシュプル信号ＰＰｂｃは、−１３５
°位相がずれた信号となる。

【０１０８】よって、全体のプッシュプル信号ＰＰ３１
（＝ＰＰａｄ＋ＰＰｂｃ）は、お互いの位相差が１８０
°であるため、振幅が相殺されて実質的に振幅が０にな
る。

【０１０９】また、本実施形態においては、ビームを原
点を中心に４分割して各領域に位相差を与える例を示し
たが、これに限らず、多分割（４分割以上）にして位相
を与えてもよい。

【０１１０】さらに、上記実施形態では、光ビームを検
出器上で２分割してプッシュプル信号を検出している
が、光ビームを多分割ホログラムやウェッジプリズムな
どにより分離して、異なる検出器に導いた後、各信号の
演算によりプッシュプル信号を検出する場合でも、全く
同様の効果が得られる。

【０１１１】（第３の実施の形態）本発明の第３の実施
の形態について、図１４乃至図２０を用いて詳細に説明
する。ここでは、ピックアップ装置として、光源として
の半導体レーザ、３ビーム用グレーティング、サーボ信
号生成用ホログラムおよび光検出器を集積化したホログ
ラムレーザユニットに適用した場合の例について説明す
る。

【０１１２】図１４に示すように、半導体レーザ１から
出射した光は、グレーティング３で３ビーム（メインビ
ームと±１次光のサブビーム）に分割され、ホログラム
素子９の０次回折光が、コリメートレンズ２と対物レン
ズ５を介して光ディスク６上に集光される。そして、そ
の戻り光はホログラム素子９により回折されて、光検出
器に導かれる。

【０１１３】ここで、ホログラム素子９は、図１５に示
すように、光ディスク６のラジアル方向に対応するｙ方
向に延びる分割線９ｇと、この分割線９ｇの中心から光
ディスク６のラジアル方向と直交するｘ方向、つまり光
ディスク６のトラック方向に対応する方向に延びる分割
線９ｈとにより、３つの分割領域９ａ，９ｂ，９ｃに分
割され、それぞれこれら各分割領域９ａ，９ｂ，９ｃに
対応して、別個の格子が形成されている。

【０１１４】受光素子１０は、フォーカス用２分割受光
領域１０ａ，１０ｂとトラッキング用受光領域１０ｃ，
１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈとからなる。

【０１１５】合焦状態の時に、ホログラム素子９の分割
領域９ａで回折されたメインビームが、分割線１０ｙ上
にビームＰ１を形成し、分割領域９ｂ，９ｃで回折され
たメインビームが、それぞれ受光領域１０ｃ，１０ｄ上
にビームＰ２，Ｐ３を形成する。

【０１１６】また、分割領域９ａで回折された±１次の
サブビームは、それぞれ２分割受光領域１０ａ，１０ｂ
の外側にビームＰ４，Ｐ５を形成し、分割領域９ｂ，９
ｃで回折された±１次のサブビームは、それぞれ受光領
域１０ｅ，１０ｆ上にビームＰ６，Ｐ７を、受光領域１
０ｇ，１０ｈ上にビームＰ８，Ｐ９を形成する。

【０１１７】受光領域１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０
ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈの出力信号を、そ
れぞれＩａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄ，Ｉｅ，Ｉｆ，Ｉｇ，Ｉ
ｈとすると、フォーカス誤差信号ＦＥＳを、シングルナ
イフエッジ法により、 （Ｉａ−Ｉｂ） の演算で求める。

【０１１８】また、トラッキング誤差信号ＴＥＳは、 ＴＥＳ＝（Ｉｃ−Ｉｄ）−ｋ（（Ｉｆ−Ｉｈ）＋（Ｉｅ
−Ｉｇ）） により求める。

【０１１９】ここで、ＴＥＳの（Ｉｃ−Ｉｄ）はメイン
ビームのプッシュプル信号、（Ｉｆ−Ｉｈ），（Ｉｅ−
Ｉｇ）はそれぞれサブビーム±１次光のプッシュプル信
号である。

【０１２０】上記第１の実施の形態と異なるのは、プッ
シュプル信号をビームの半分の光（ホログラム素子の分
割領域９ｂ，９ｃのみの光）を用いている点である。こ
の場合に、サブビームのプッシュプル信号の振幅を０に
するための、グレーティングの構造を次に示す。

【０１２１】図１５において、例えば復路にあるホログ
ラム素子の分割領域９ｂ，９ｃに入射する光を第１象限
及び第２象限とすると、この第１象限と第２象限の光出
力の減算でのみプッシュプル信号振幅を打ち消して０に
する必要がある。

【０１２２】この場合、例えば図１６に示すように、往
路の入射ビームにおいては、ｘ−ｙ座標系における円周
方向１８０°から２００°付近のグレーティングの周期
構造を１／２ピッチずらせば、すなわち図１７に示すよ
うに、位相差をπ（１８０°）ずらせば、プッシュプル
信号、（Ｉｆ−Ｉｈ）、（Ｉｅ−Ｉｇ）はそれぞれ振幅
がほぼ０になる。

【０１２３】この場合の信号検出原理を次に示す。本実
施形態では、ホログラムにより光ビームを分割して、そ
れぞれを異なる検出器に導いているが、これはビームを
分割せずに検出器上に導き、検出器を分割する場合と同
じなので、説明を分かりやすくするために、上述した第
１及び第２の実施の形態と同様に、図１８のような検出
器上のビームを用いて説明する。

【０１２４】図１８の検出器においては、８Ｂ−ａと８
Ｂ−ｄの光がそれぞれホログラムの分割領域９ｂ，９ｃ
で回折された光に相当する。また、図１９は図１８にお
いて位相差を加えた領域を次のように仮に分割したもの
として考える。

【０１２５】第１象限において、反射光の０次光中の位
相差を含む領域をＳＳ２、それ以外をＳＳ１とし、第２
象限において、反射光の−１次光中の位相差を含む領域
をＳＳ３、それ以外をＳＳ４とする。

【０１２６】そして、領域ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３，Ｓ
Ｓ４において、±１次光がなく０次光のみ存在する領域
の面積をＳ_0-1，Ｓ_0-2，Ｓ_0-3，Ｓ_0-4とし、０次光と±
１次光とが重なり合う部分の面積をＳ_1-1，Ｓ_1-2，Ｓ
_1-3，Ｓ_1-4とする。

【０１２７】ここでは、Ｓ_1-1とＳ_1-2の面積をほぼ等し
くなるような分割にする（本実施形態では、図１８に示
すように、円周方向に２０°程度分割する）。即ち、Ｓ
_1-1＝Ｓ_1-2、Ｓ_1-3＝Ｓ_1-4となるように分割する。

【０１２８】ここで、領域ＳＳ１〜ＳＳ４を、上記第１
の実施の形態として説明した図７における第１象限、第
２象限と考えた場合の式（１２）〜（１７）を参照すれ
ば、プッシュプル信号の振幅が０になることが容易に分
かる。

【０１２９】即ち、領域ＳＳ２，ＳＳ３で生成されるプ
ッシュプル信号と、領域ＳＳ１，ＳＳ４で生成されるプ
ッシュプル信号とは、振幅が同じであるが、位相差が１
８０°ずれる。

【０１３０】これは、プッシュプル信号に関与する領域
すなわち溝からの反射光（回折光）の０次光と±１次光
とが重なり合う領域（お互いが干渉する領域）におい
て、位相差を１８０°与えられた領域の光のプッシュプ
ル信号と、関係しない部分の光によるプッシュプル信号
との振幅がほぼ等しく、位相が１８０°ずれているため
に、全体としてプッシュプル信号の振幅が０になるため
に生じる。

【０１３１】尚、Ｓ_0-2とＳ_0-3、Ｓ_0-1とＳ_0-4はそれぞ
れ異なるが、（Ｓ_0-1＋Ｓ_0-2）と（Ｓ_0-3＋Ｓ_0-4）とは
等しいので、０次光のみ存在する領域の面積の直流成分
は減算すれば０になる。

【０１３２】このように、ビームの半分の光を用いて、
プッシュプル信号を検出するホログラムレーザユニット
においても、本発明を適用することができる。

【０１３３】半円ビームを用いたプッシュプル信号検出
においては、半円ビーム中のプッシュプル信号に関与す
る領域、すなわち溝からの反射光（回折光）の０次光と
±１次光とが重なり合う領域（お互いが干渉する領域）
をＤとし、位相差を与える領域をＥとすると、領域Ｅと
トラック方向の中心線に対して対称な位置にある領域Ｆ
との位相差の和が１８０°の整数倍であり、かつ領域Ｅ
と領域Ｆとの面積の和が領域Ｄの面積の略半分程度に設
定されれば、光ビーム全体のプッシュプル信号振幅はほ
ぼ０になる。

【０１３４】また、位相差を与える領域は、図１７に示
すものに限らず、図２０のように、位相差１８０°を与
える領域を、ｙ方向の幅が一定で、１つの象限内の干渉
領域の略半分程度の面積になるように設定しても、同様
の効果が得られる。

【０１３５】このように、ｙ方向の幅が一定であれば、
トラッキングにより対物レンズ即ち光ビームがラジアル
方向にシフトしても、干渉領域において位相差を与える
面積が変化しないので、位置ずれの影響を小さくするこ
とができる。

【０１３６】（第４の実施の形態）本発明の第４の実施
の形態について、図２１及び図２２を用いて詳細に説明
する。

【０１３７】本実施形態のピックアップ装置は、第３の
実施の形態と同じくホログラムレーザユニットを用いた
構成で、さらにサブビームに与える位相差の精度を向上
させたものである。

【０１３８】図２１は光学系を模式的に表したものであ
る。半導体レーザ１から出射した光は、グレーティング
３で３ビーム（メインビーム３０と±１次光のサブビー
ム３１及び３２）に分割され、ホログラム素子９の０次
回折光が、コリメートレンズ２と対物レンズ５を介して
光ディスク６上に集光される。

【０１３９】次に、サブビームの位置ずれについて説明
する。サブビーム３１，３２はグレーティング３で分割
されるが、これは図２１（ａ）に示すように、仮想光源
１−３１，１−３２から発した光と考えることができ
る。

【０１４０】よって、実質的に対物レンズ５に入射する
サブビーム光は、図２１（ｂ）に示すように、グレーテ
ィング３上及びホログラム９上で、メインビーム３０と
ずれた部分の光を利用することになる。

【０１４１】このずれ量は、グレーティングやホログラ
ムの光軸方向の位置によって異なるが、小型に集積化し
たホログラムレーザユニットなどにおいては、比較的大
きな値になる。

【０１４２】従って、上記第３の実施の形態のように、
メインビームの光軸中心に合わせて、グレーティング３
に位相差分布を与えたとしても、±１次光のサブビーム
においては、それぞれ中心からずれた位相差分布にな
る。

【０１４３】ずれ量がビーム径に対して無視できる程度
に小さい場合は、光軸中心に位相差分布を与えれば、±
１次光に同じ位相分布が加わるとみなせるが、ずれ量が
大きい場合は、これを考慮して設計する必要がある。

【０１４４】この場合の位相差分布について次に示す。
図２１（ｂ）に示すように、３分割ホログラム９でビー
ムのｙ方向の半円部分のみを使って、プッシュプル信号
を検出する場合は、このようなサブビームのｙ方向の位
置ずれの影響が、±１次ビームに不均等に加わる。本実
施形態は、このような場合に有効な位相差分布を与える
ものである。

【０１４５】図２２（ａ）はグレーティング３の中でｙ
方向にほぼ均等な幅で帯状にビームのｘ方向の半円の端
の部分に位相差を与える場合を示す。また、図２２
（ｂ）はグレーティング３の中でｙ方向にほぼ均等な幅
で帯状にビームのｘ方向の半円の中央付近に位相差を与
える場合を示す。

【０１４６】この幅は上記第３の実施の形態で示したサ
ブビームのプッシュプル信号振幅がほぼ０になるように
設定すればよい。この構成は、ｙ方向（トラック方向）
に一様な位相差分布であるため、グレーティング上で実
質的にサブビームの位置がずれても、付加される位相差
分布は変化しない。よって、位相差分布の精度を向上さ
せることができる。

【０１４７】図２２（ｃ）はグレーティング上でサブビ
ームの位置が実質的にずれることを利用して、実質的に
＋１次のサブビーム３１だけに位相差を付加する領域３
Ａと、−１次のサブビーム３２だけに位相差を付加する
領域３Ｂとに分けて、位相差分布を与えるものである。

【０１４８】このように、それぞれのサブビームに個別
に位相差分布を付加することができるため、本実施形態
のピックアップ装置のように、３分割のホログラムを用
いて±１次ビームのプッシュプル信号が不均等になる場
合であっても、各ビームに正確に位相差を付加すること
ができる。

【０１４９】（第５の実施の形態）本発明の第５の実施
の形態について、図２３乃至図２５を用いて詳細に説明
する。

【０１５０】本実施形態のピックアップ装置は、上記第
３及び第４の実施の形態と同じくホログラムレーザユニ
ットを用いた構成で、さらに異なるピッチや溝深さのデ
ィスクに対してもサブビームに与える位相差の精度を向
上させたものである。

【０１５１】図２３は光学系を模式的に表したもので、
基本的には図２１と同じであるので、詳細な説明は省略
する。但し、ホログラム素子９は、図２３（ｂ），
（ｃ）に示すように、４分割またはｙ方向の分割線で分
割された２分割を想定し、光ビーム全体を用いてプッシ
ュプル信号を検出する場合について説明する。

【０１５２】図２３（ｂ）に示すように、サブビーム３
１，３２はグレーティング３上で実質的にメインビーム
３０とずれた部分の光を利用することになる点は、上記
第３の実施の形態で説明したのと同様である。

【０１５３】次に、異なる仕様の光ディスクに対するプ
ッシュプルの回折パターンについて説明する。同じ光ピ
ックアップ装置を用いて、異なる規格の光ディスクを記
録再生することが要求されているが、特に溝構造のピッ
チや深さが変化すると、プッシュプルパターンは大きく
異なる。

【０１５４】例えば、溝ピッチが狭い場合のプッシュプ
ルパターンを、図２４（ａ）（プッシュプル信号に関与
する領域ｎ１，ｎ２）、ピッチが広い場合を、図２４
（ｂ）（プッシュプル信号に関与する領域ｎ３，ｎ４）
にそれぞれ示す。

【０１５５】このように、回折パターンが大きく異な
り、しかもグレーティング３上で実質的にサブビームの
位置がメインビームとずれる場合には、最適な位相差分
布パターンも異なることになる。本実施形態は、このよ
うな場合に有効な位相差分布を与えるものである。

【０１５６】図２５に本実施形態の位相差分布を示す。
これは、グレーティング３の中で、ビームのｘ方向の半
円に対して、３Ｃ，３Ｄ，３Ｅの３つの領域に１８０°
の位相差を与える。

【０１５７】この中で、領域３Ｄはサブビーム３１及び
３２の両方に対して位相差を付加し、領域３Ｃはサブビ
ーム３２に対してのみ位相差を与え、逆に領域３Ｅはサ
ブビーム３１に対してのみ位相差を与える。

【０１５８】また、領域３Ｄは、図２４（ａ），（ｂ）
で示した両者の回折パターンの重なり合う領域ｎ２，ｎ
４を含んでいる。それに対して、領域３Ｃは、サブビー
ム３２のｎ４領域だけを含んでおり、領域３Ｅはサブビ
ーム３１のｎ４領域だけを含んでいる。

【０１５９】よって、例えば図２４（ａ）に示すよう
に、ピッチの狭いディスクに対しては位相差付加領域３
Ｄの大きさや形状を最適化して、サブビーム３１，３２
の両方に対してプッシュプル信号振幅をほぼ０にする。

【０１６０】また、図２４（ｂ）に示すように、ピッチ
の広いディスクでのサブビーム３１に対しては位相差付
加領域３Ｅと３Ｄの大きさや形状を最適化してプッシュ
プル信号振幅をほぼ０にし、サブビーム３２に対しては
位相差付加領域３Ｃと３Ｄの大きさや形状を最適化し
て、プッシュプル信号振幅をほぼ０にする。

【０１６１】従って、グレーティング上で２つのサブビ
ームの位置が実質的にメインビームに対して異なる方向
にずれた場合でも、本実施形態のように互いに影響を与
えない位相差付加領域３Ｃ，３Ｅを設けることにより、
それぞれのサブビームに個別に位相差分布を付加するこ
とができるため、異なる規格の光ディスクに対しても、
各ビームに正確に位相差を付加することができる。

【０１６２】尚、上記実施の形態においては、３ビーム
の±１次光に位相差を与える方法として、グレーティン
グの溝の周期構造を部分的にずらす方法について示した
が、本発明はこれに限ることはなく、実際に透過ガラス
板や位相差板を用いても良い。

【０１６３】

【発明の効果】本発明によれば、プッシュプル法を利用
したＴＥＳ検出において、光の利用効率を低下させず
に、対物レンズシフトやディスクチルトにより発生する
オフセットを低コストでキャンセルすることができる。

【０１６４】サブビームのプッシュプル信号は溝深さに
関係なく、振幅が０で、対物レンズシフトやディスクチ
ルトによる検出器上でのビームシフト成分のみが検出さ
れる。

【０１６５】すなわち、サブビームがメインビームに対
して１／２ピッチに限らずどの位置にあっても、プッシ
ュプル信号の振幅が０であるので、サブビームの位置調
整（回折格子等の回転調整）が不要となり、ピックアッ
プの組立て調整を大幅に簡略化することができる。

【０１６６】また、回折格子は光ビーム全体に対して設
けることができるので、メインビームの光強度分布が変
化したり、光の利用効率が低下することはない。

【０１６７】さらに、異なるトラックピッチのディスク
に対しても全く問題無く適応することができる。

【０１６８】そしてまた、半分の光ビームを用いたプッ
シュプル信号検出においても適用することができるの
で、集積化したホログラムレーザユニットなどにも利用
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の光ピックアップの
光学系を示す概略構成図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態の光ピックアップを
用いた場合の光ディスク上でのビームスポット形状を示
す説明図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態でのプッシュプル信
号を示す説明図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態において対物レンズ
がシフトした場合のプッシュプル信号を示す説明図であ
る。

【図５】光ディスクからの反射ビームの回折パターンを
示す説明図である。

【図６】本発明の第１の実施の形態における対物レンズ
入射ビームの位相分布を示す説明図である。

【図７】本発明の第１の実施の形態における検出器上の
ビームの回折パターンを示す説明図である。

【図８】本発明の第１の実施の形態でのプッシュプル信
号の検出原理を説明するための図である。

【図９】本発明の第２の実施の形態の光ピックアップの
回折格子の構造を示す説明図である。

【図１０】本発明の第２の実施の形態における対物レン
ズ入射ビームの位相分布を示す説明図である。

【図１１】本発明の第２の実施の形態における検出器上
のビームの回折パターンを示す説明図である。

【図１２】本発明の第２の実施の形態でのプッシュプル
信号の検出原理を説明するための図である。

【図１３】本発明の第２の実施の形態における対物レン
ズ入射ビームの位相分布の他のパターンを示す説明図で
ある。

【図１４】本発明の第３の実施の形態の光ピックアップ
の光学系を示す概略構成図である。

【図１５】本発明の第３の実施の形態のホログラムレー
ザピックアップにおけるホログラムと光検出器の構造を
示す説明図である。

【図１６】本発明の第３の実施の形態の回折格子の構造
を示す説明図である。

【図１７】本発明の第３の実施の形態における対物レン
ズ入射ビームの位相分布を示す説明図である。

【図１８】本発明の第３の実施の形態における仮の検出
器上ビームパターンを示す説明図である。

【図１９】本発明の第３の実施の形態における検出器上
の仮の分割領域を示す説明図である。

【図２０】本発明の第３の実施の形態における他の位相
分布を示す説明図である。

【図２１】本発明の第４の実施の形態のピックアップ光
学系とグレーティング及びホログラム上でのビーム位置
を示す説明図である。

【図２２】本発明の第４の実施の形態におけるグレーテ
ィング上の位相差付加パターンを示す説明図である。

【図２３】本発明の第５実施の形態のピックアップ光学
系とグレーティング及びホログラム上でのビーム位置を
示す説明図である。

【図２４】異なる規格のディスクにおけるプッシュプル
パターンを示す説明図である。

【図２５】本発明の第５の実施の形態におけるグレーテ
ィング上の位相差付加パターンを示す説明図である。

【図２６】従来の光ピックアップの光学系を示す概略構
成図である。

【図２７】プッシュプル信号について説明するための図
である。

【図２８】プッシュプル信号のオフセット発生原因を説
明するための図である。

【図２９】従来例１の光ピックアップの光学系を示す概
略構成図である。

【図３０】従来例１における光ディスク上のビーム配列
と検出系の構成を示す説明図である。

【図３１】従来例１でのプッシュプル信号の検出原理を
説明するための図である。

【図３２】従来例２の光ピックアップの光学系を示す概
略構成図である。

【図３３】従来例２の回折格子の構造を示す説明図であ
る。

【図３４】従来例２における光ディスク上のビーム配列
を示す説明図である。

【図３５】従来例２でのプッシュプル信号の検出原理を
説明するための図である。

【図３６】従来例３の光ピックアップの光学系を示す概
略構成図である。

【図３７】従来例３における回折格子の構造と光ディス
クへの集光ビームを示す説明図である。

【図３８】従来例３における光ディスク上のビーム配列
を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 半導体レーザ ２ コリメータレンズ ３ ３ビーム用回折格子 ４ ビームスプリッタ ５ 対物レンズ ６ ディスク ７ 集光レンズ ８ 光検出器 ９ ホログラム １０ ホロレーザ用検出器 １１ ２分割検出器 ３０ ０次回折光 ３１ ＋１次回折光 ３２ −１次回折光 ６１ トラック ３１０ サブビームの０次反射回折光 ３１１ サブビームの＋１次回折光 ３１２ サブビームの−１次回折光

フロントページの続き (72)発明者 平島 廣茂 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−149935（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−81942（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−219030（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−154338（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 7/09 G11B 7/125 G11B 7/13 G11B 7/135

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも２つ以上の光ビームを、対物
   レンズにより光ディスクに集光し、その反射光をそれぞ
   れ実質的にトラック方向の分割線で分割して２分割検出
   器で受光し、各２分割検出器の差信号すなわち各ビーム
   のプッシュプル信号からトラッキング誤差信号を生成す
   る光ピックアップであって、 一方の光ビームにおいてプッシュプル信号の振幅がほぼ
   ０になるように、光ビームの一部分に位相差を与えるこ
   とを特徴とする光ピックアップ。
2. 【請求項２】 上記位相差を与える光ビームのプッシュ
   プル信号を用いて、もう一方の光ビームのプッシュプル
   信号のオフセットを補正することを特徴とする前記請求
   項１に記載の光ピックアップ。
3. 【請求項３】 上記位相差を与える光ビームにおいて、
   光ビーム中のプッシュプル信号に関与する領域をＡと
   し、位相差を与える領域をＢとした場合、領域Ｂの位相
   差と、領域Ｂとビームの中心を原点として対称な位置に
   ある領域Ｃの位相差との和が１８０°の整数倍であり、
   さらに領域Ｂと領域Ｃとの面積の和が領域Ａ全体の面積
   の略半分であることを特徴とする前記請求項１又は２に
   記載の光ピックアップ。
4. 【請求項４】 上記位相差を与える光ビームにおいて、
   光ビームの中心を原点として、光ディスクのラジアル方
   向をｘ方向、トラック方向をｙ方向とすると、４象限の
   うちの１つの象限にのみ、略１８０°の位相差を与える
   ことを特徴とする前記請求項１又は２に記載の光ピック
   アップ。
5. 【請求項５】 上記位相差を与える光ビームにおいて、
   光ビームの中心を原点として、光ディスクのラジアル方
   向をｘ方向、トラック方向をｙ方向とすると、４象限の
   うち第１象限と第３象限、または第２象限と第４象限に
   のみ、略９０°の位相差を与えることを特徴とする前記
   請求項１又は２に記載の光ピックアップ。
6. 【請求項６】 上記位相差を与える光ビームにおいて、
   中心を通り光ディスクのラジアル方向の分割線で分割さ
   れた半円領域のうちプッシュプル信号に関与する領域を
   Ｄとし、位相差を与える領域をＥとした場合、領域Ｅの
   位相差と、領域Ｅとトラック方向の中心線に対して対称
   な位置にある領域Ｆの位相差との和が１８０°の整数倍
   であり、かつ領域Ｅと領域Ｆとの面積の和が領域Ｄ全体
   の略半分であり、この半円領域のみを用いてプッシュプ
   ル信号を検出することを特徴とする前記請求項１又は２
   に記載の光ピックアップ。
7. 【請求項７】 上記プッシュプル信号を検出する半円領
   域のうち、円周方向に略２０°の扇形領域に、１８０°
   の位相差を与えることを特徴とする前記請求項６に記載
   の光ピックアップ。
8. 【請求項８】 上記プッシュプル信号を検出する半円領
   域のうち、片側の１／４円の中で、トラック方向の幅が
   ほぼ一定であるような略長方形領域に、１８０°の位相
   差を与えることを特徴とする前記請求項６に記載の光ピ
   ックアップ。
9. 【請求項９】 回折格子により光ビームを０次光と、＋
   １次光または−１次光との少なくとも２つ以上の光ビー
   ムとに分離するとともに、位相差を与える部分の回折格
   子の周期構造を他の部分に比べてずらして形成し、０次
   以外の回折光にのみ、位相差を付加することを特徴とす
   る前記請求項１乃至８のいずれかに記載の光ピックアッ
   プ。
10. 【請求項１０】 上記回折格子の中で光ディスクのラジ
    アル方向の幅がほぼ一定であるような略長方形領域に、
    １８０°の位相差を与えることを特徴とする前記請求項
    ９に記載の光ピックアップ。
11. 【請求項１１】 上記回折格子の中で実質的に＋１次光
    のみに影響を与える領域と、−１次光にのみ影響を与え
    る領域とに、１８０°の位相差を与えることを特徴とす
    る前記請求項９に記載の光ピックアップ。
12. 【請求項１２】 集積化ホログラムレーザユニットを搭
    載していることを特徴とする前記請求項１乃至１１のい
    ずれかに記載の光ピックアップ。
13. 【請求項１３】 少なくとも２つ以上の光ビームを対物
    レンズにより、情報記録媒体に集光し、その反射光のう
    ち少なくとも一方の光ビームについて実質的にトラック
    方向の分割線で分割して２分割検出器で受光し、各２分
    割検出器の差信号すなわちプッシュプル信号を検出する
    光ピックアップであって、 前記一方の光ビームにおいてプッシュプル信号の振幅が
    ほぼ０になるように、光ビームの一部分に位相差を与え
    るとともに、前記差信号を対物レンズの位置検出信号に
    用いることを特徴とする光ピックアップ。
14. 【請求項１４】 異なる規格の光ディスク即ち異なるプ
    ッシュプルパターンが発生する光ディスクに対して、サ
    ブビームのプッシュプル信号の振幅がほぼ０になるよう
    に、サブビームの一部分に位相差を与えることを特徴と
    する前記請求項１３に記載の光ピックアップ。
15. 【請求項１５】 記録または再生を行うメインビーム
    と、少なくとも１つ以上のサブビームとを、対物レンズ
    により情報記録媒体に集光し、その反射光をそれぞれ実
    質的にトラック方向の分割線で分割して２分割検出器で
    受光し、各２分割検出器の差信号すなわち各ビームのプ
    ッシュプル信号を用いてトラッキングを行うトラッキン
    グサーボ方法であって、 サブビームのプッシュプル信号の振幅がほぼ０になるよ
    うに、サブビームの一部分に位相差を与えるるととも
    に、この差信号を用いて、メインビームのトラッキング
    誤差信号のオフセットを補正することを特徴とするトラ
    ッキングサーボ方法。