JP4011529B2

JP4011529B2 - Optical pickup device

Info

Publication number: JP4011529B2
Application number: JP2003298362A
Authority: JP
Inventors: 修宮崎; 啓至酒井; 錬三郎三木
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-08-22
Filing date: 2003-08-22
Publication date: 2007-11-21
Anticipated expiration: 2023-08-22
Also published as: JP2005071451A

Description

この発明は、光ディスク等の情報記録媒体に、光学的に情報を記録、または記録された情報を再生する光ディスク装置に用いられる光ピックアップ装置に関する。 The present invention relates to an optical pickup device used in an optical disc apparatus that optically records information on an information recording medium such as an optical disc or reproduces recorded information.

光ピックアップ装置を、小型化、薄型化および高信頼性化を図る手段としてホログラムを用いたものが提案されている。特許文献１に記載されているホログラムは、光ディスク半径方向に２分割されており、かつ、それぞれが、さらにトラック方向に２分割されている。光ディスクからの反射ビームの半分でフォーカス誤差信号を検出し、反射ビーム全面で情報信号を検出するものである。トラック誤差信号は、対角位置にある２つの検出器で受光された信号の和信号と、もう一方の対角位置にある２つの検出器で受光された信号の和信号の位相差を比較演算することで、トラックに対する位置信号、いわゆる位相差信号（ＤＰＤ信号）を検出できる。 An optical pickup device using a hologram has been proposed as a means for reducing the size, the thickness, and the reliability. The hologram described in Patent Document 1 is divided into two in the radial direction of the optical disc, and each is further divided into two in the track direction. The focus error signal is detected by half of the reflected beam from the optical disk, and the information signal is detected by the entire reflected beam. The track error signal is calculated by comparing the phase difference between the sum signal of the signals received by the two detectors at the diagonal position and the sum signal of the signals received by the two detectors at the other diagonal position. By doing so, a position signal with respect to the track, that is, a so-called phase difference signal (DPD signal) can be detected.

しかしながら、ＤＰＤ信号は既に記録されているピットからの回折パターンを用いるため、未記録の光ディスクに対するトラックサーボとしてはプッシュプル法（ＰＰ法）やディファレンシャルプッシュプル法（ＤＰＰ法）が用いられる。 However, since the DPD signal uses a diffraction pattern from an already recorded pit, a push-pull method (PP method) or a differential push-pull method (DPP method) is used as a track servo for an unrecorded optical disk.

この光ピックアップ装置は、このホログラムを用いた集積化ユニットと、集積化ユニットから出射された光を光ディスク上に集光させるための対物レンズにより構成されている。
特開平１０−２６９５８８号公報 This optical pickup device includes an integrated unit using this hologram and an objective lens for condensing the light emitted from the integrated unit on an optical disk.
JP-A-10-269588

ここで、上記集積化ユニットを用いたピックアップ装置においては、以下の様な課題がある。 Here, the pickup device using the integrated unit has the following problems.

一般的に、トラックサーボとして、プッシュプル法（ＰＰ法）、３ビーム法やディファレンシャルプッシュプル法（ＤＰＰ法）が挙げられる。いずれの手法も、複数の光受光部の光量差を検出することで、ディトラック量を検出するものであり、光量差が無い場合をジャストオントラックと判断する。 Generally, as the track servo, a push-pull method (PP method), a three-beam method, and a differential push-pull method (DPP method) can be used. In either method, the amount of detrack is detected by detecting the light amount difference between the plurality of light receiving units, and the case where there is no light amount difference is determined to be just-on-track.

たとえば、ＰＰ法の場合、光ディスクの反射光の左右の光量分布の差を２分割検出器により検出してトラッキング信号を生成する。対物レンズがラジアル方向に移動した場合、光ディスクの反射光の光軸がずれ、２分割検出器の中心からビーム中心がずれる。また、ディスクが傾いた場合も、同様に反射光の光軸がずれる。いずれの場合も、トラッキングが合っているにもかかわらず、２分割検出器の差動信号にオフセットが発生し、ディトラックと判定してしまう。 For example, in the case of the PP method, the tracking signal is generated by detecting the difference between the right and left light quantity distributions of the reflected light of the optical disk with a two-divided detector. When the objective lens moves in the radial direction, the optical axis of the reflected light of the optical disc is shifted and the beam center is deviated from the center of the two-divided detector. Also, when the disc is tilted, the optical axis of the reflected light is similarly shifted. In any case, an offset is generated in the differential signal of the two-divided detector in spite of tracking, and it is determined that the track is detrack.

一方、３ビーム法やＤＰＰ法は、ビームを３個に分割することで、上記ＰＰ法の場合に発生するオフセットを抑制することができるので、トラッキング法として広く用いられている。しかしながら、光ディスクに情報を記録する場合においては、１個の光源から３個のビームを生成しているため、記録に関与するメインビームの光量が低下する。その結果、記録スピードが遅くなり、記録を高速化する上で障害となっていた。 On the other hand, the 3-beam method and the DPP method are widely used as a tracking method because an offset generated in the case of the PP method can be suppressed by dividing the beam into three. However, when information is recorded on the optical disk, since three beams are generated from one light source, the amount of light of the main beam involved in recording is reduced. As a result, the recording speed is slow, which is an obstacle to increasing the recording speed.

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、メインビームの光量低下が無く、かつ、対物レンズの移動やディスクの傾きによりオフセットの発生しない、安定したトラックサーボ性能が得られる光ピックアップ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and is an optical pickup that does not cause a decrease in the amount of light of the main beam and that does not generate an offset due to the movement of the objective lens or the tilt of the disk and can provide stable track servo performance. An object is to provide an apparatus.

この発明に基づいた光ピックアップ装置に従えば、レーザ光を出射する発光部と、光ディスクの反射光を回折させて受光部へと光を導くホログラムと、上記ホログラムで回折された光を受光する受光部とを有する集積化ユニットを備えている。また、上記集積化ユニットの上記発光部から照射されるレーザ光を光ディスク上に集光させるための対物レンズを備えている。上記対物レンズと上記集積化ユニットとの間には第１の光学素子が配置されている。上記第１の光学素子は、光ディスクからの反射光の一部を回折する回折部を有している。上記回折部は、第１の直線偏光状態の光は透過させ、上記第１の直線偏光状態と偏光方向が直交する第２の直線偏光状態の光を回折させる、偏光異方性を有している。上記第１の光学素子と上記対物レンズとの間に第２の光学素子が配置されている。上記第２の光学素子は、光ディスクからの反射光の偏光状態を、上記第２の直線偏光状態に変換する。上記第１の光学素子および上記第２の光学素子は、上記対物レンズと一体に設けられている。 According to the optical pickup device based on the present invention, the light emitting unit that emits the laser light, the hologram that diffracts the reflected light of the optical disk and guides the light to the light receiving unit, and the light receiving unit that receives the light diffracted by the hologram And an integrated unit. Further, an objective lens for condensing the laser light emitted from the light emitting unit of the integrated unit on the optical disc is provided. A first optical element is disposed between the objective lens and the integrated unit. The first optical element has a diffractive portion that diffracts part of the reflected light from the optical disk. The diffraction unit has polarization anisotropy that transmits light in the first linear polarization state and diffracts light in the second linear polarization state whose polarization direction is orthogonal to the first linear polarization state. Yes. A second optical element is disposed between the first optical element and the objective lens. The second optical element converts the polarization state of the reflected light from the optical disk into the second linear polarization state. The first optical element and the second optical element are provided integrally with the objective lens.

上記光ピックアップ装置において好ましくは、上記第２の光学素子は、第１の直線偏光状態を、円偏光状態に変換し、かつ、円偏光状態を第２の直線偏光状態に変換する１／４波長板である。 Preferably, in the optical pickup device, the second optical element converts the first linear polarization state into a circular polarization state and converts the circular polarization state into a second linear polarization state. It is a board.

上記光ピックアップ装置においてさらに好ましくは、上記第１の光学素子の回折部は、光ディスクの反射光の一部に相当する部分にのみ設けられた、偏光性回折格子である。 More preferably, in the optical pickup device, the diffractive portion of the first optical element is a polarizing diffraction grating provided only in a portion corresponding to a part of the reflected light of the optical disc.

上記光ピックアップ装置においてさらに好ましくは、上記第１の光学素子の回折部を構成する偏光性回折格子は、表面に周期的に設けられた溝を有するニオブ酸リチウム基板と、上記溝に配設されたプロトン交換領域とで構成される。 More preferably, in the optical pickup device, the polarizing diffraction grating constituting the diffraction portion of the first optical element is disposed in the groove, and the lithium niobate substrate having grooves periodically provided on the surface. And a proton exchange region.

上記光ピックアップ装置においてさらに好ましくは、上記第１の光学素子の上記回折部により回折した光ディスクの反射光の一部、および、第１の光学素子を透過した、光ディスクの反射光の他部は、上記集積化ユニットのホログラムに入射する。 More preferably, in the optical pickup device, a part of the reflected light of the optical disk diffracted by the diffraction part of the first optical element, and the other part of the reflected light of the optical disk transmitted through the first optical element are: The light enters the hologram of the integrated unit.

上記光ピックアップ装置においてさらに好ましくは、上記第１の光学素子の回折部は、上記第１の光学素子を光ディスクの半径方向の分割線で２分割した一方に設けられている。 More preferably, in the optical pickup device, the diffractive portion of the first optical element is provided on one of the first optical element divided into two by a dividing line in the radial direction of the optical disc.

上記光ピックアップ装置においてさらに好ましくは、上記発光部は、第１の直線偏光状態のレーザ光を放射する。 More preferably, in the optical pickup device, the light emitting unit emits laser light in a first linearly polarized state.

上記光ピックアップ装置においてさらに好ましくは、上記集積化ユニットのホログラムは、光ディスクの半径方向の分割線により２分割されており、光ディスクのトラック方向の分割線によりさらに２分割されている、４分割ホログラムである。 In the optical pickup device, more preferably, the hologram of the integrated unit is divided into two by a dividing line in the radial direction of the optical disc, and further divided into two by a dividing line in the track direction of the optical disc. is there.

上記光ピックアップ装置においてさらに好ましくは、上記集積化ユニットの受光部は、上記ホログラムで４分割された回折光に対応して、４分割以上に分割されている。 More preferably, in the optical pickup device, the light receiving unit of the integrated unit is divided into four or more parts corresponding to the diffracted light divided into four by the hologram.

上記光ピックアップ装置においてさらに好ましくは、上記第１の光学素子で回折されずに透過した光ディスクの反射光は、上記ホログラムの光ディスク半径方向の分割線により、さらに２分割されている。 More preferably, in the optical pickup device, the reflected light of the optical disc transmitted without being diffracted by the first optical element is further divided into two by a dividing line of the hologram in the radial direction of the optical disc.

上記光ピックアップ装置においてさらに好ましくは、上記受光部は、複数に分割され、上記受光部の、上記第１の光学素子で回折されずに透過した光ディスクの反射光が入射する部分の信号から生成した第１のトラックエラー信号と、上記受光部の、上記第１の光学素子で回折した光ディスクの反射光が入射する部分の信号から生成した第２のトラックエラー信号とを演算して、トラッキングの際に用いる第３のトラックエラー信号を検出する。 More preferably, in the optical pickup device, the light receiving section is divided into a plurality of parts, and is generated from a signal of a portion of the light receiving section where the reflected light of the optical disc transmitted without being diffracted by the first optical element is incident. When tracking is performed by calculating a first track error signal and a second track error signal generated from a signal of a portion of the light receiving portion on which the reflected light of the optical disk diffracted by the first optical element is incident. A third track error signal used in the above is detected.

本発明の光ピックアップ装置によると、１ビームトラッキング法において、対物レンズの移動やディスクの傾きにより発生するオフセットを補正することが可能となり、安定したトラックサーボ性能を得ることが可能となる。 According to the optical pickup device of the present invention, in the one-beam tracking method, it is possible to correct an offset generated by the movement of the objective lens and the tilt of the disk, and it is possible to obtain a stable track servo performance.

以下、本実施の形態における光ピックアップ装置について、図１から図１２を参照して説明する。なお、図１は、本実施の形態における光ピックアップ装置の構成の概略を示す正面図である。 Hereinafter, the optical pickup device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a front view showing an outline of the configuration of the optical pickup device in the present embodiment.

集積化ユニット１は、発光部としてのＬＤ（laser diode）チップ２、受光部３、とホログラム素子４で構成されている。対物レンズ５、第１の光学素子７および第２の光学素子８はホルダ２０に固定されて一体化されている。ホルダ２０に固定された、対物レンズ５、第１の光学素子７および第２の光学素子８は、フォーカスおよびトラッキングの際に、一体として駆動される。 The integrated unit 1 includes an LD (laser diode) chip 2 as a light emitting unit, a light receiving unit 3, and a hologram element 4. The objective lens 5, the first optical element 7 and the second optical element 8 are fixed to and integrated with the holder 20. The objective lens 5, the first optical element 7, and the second optical element 8 fixed to the holder 20 are driven as a unit during focusing and tracking.

集積化ユニット１のＬＤチップ２から出射された光は、ホログラム素子４を透過した後、ホログラムの０次光が、第１の光学素子７、第２の光学素子８および対物レンズ５を透過し、光ディスク６上に集光される。光ディスク６の反射光は、対物レンズ５、第２の光学素子８を透過し、第１の光学素子７で、反射光の一部のみが回折される。回折された反射光および第１の光学素子を透過した反射光は、ホログラム素子４に入射し、ホログラムの＋１次回折光が受光部３に到達する。ホログラム素子４は、光ディスク６の半径方向の分割線Ｍ１により２分割されており、光ディスクのトラック方向の分割線Ｍ２によりさらに２分割された（図６参照）、４分割ホログラムである。 The light emitted from the LD chip 2 of the integrated unit 1 passes through the hologram element 4, and then the zero-order light of the hologram passes through the first optical element 7, the second optical element 8, and the objective lens 5. The light is condensed on the optical disk 6. The reflected light of the optical disk 6 is transmitted through the objective lens 5 and the second optical element 8, and only a part of the reflected light is diffracted by the first optical element 7. The diffracted reflected light and the reflected light transmitted through the first optical element enter the hologram element 4, and the + 1st order diffracted light of the hologram reaches the light receiving unit 3. The hologram element 4 is divided into two by a radial dividing line M1 of the optical disc 6, and is further divided into two by a dividing line M2 in the track direction of the optical disc (see FIG. 6).

図２は、第１の光学素子の構造を示す図である。図２において、反射光のビームの円形をなす外形Ｂを点線で示している。この外形Ｂを分割線Ｌにより２分割した、反射光のビームの半円に相当する部分に、偏光性回折格子９が形成されている。反射光のビームの残りの半円に相当する部分には、偏光性回折格子９は設けられていない。この分割線Ｌは、ビームの円形をなす外形Ｂの中心を通る、光ディスクの半径方向に延びる線である。 FIG. 2 is a diagram showing the structure of the first optical element. In FIG. 2, an outer shape B forming a circular shape of the reflected light beam is indicated by a dotted line. A polarizing diffraction grating 9 is formed in a portion corresponding to the semicircle of the beam of reflected light obtained by dividing the outer shape B into two by the dividing line L. The polarizing diffraction grating 9 is not provided in a portion corresponding to the remaining semicircle of the reflected light beam. The dividing line L is a line extending in the radial direction of the optical disc and passing through the center of the outer shape B forming the circular shape of the beam.

さらに、偏光性回折格子９は、それぞれ異なる格子方向を有する偏光性回折格子９ａ，９ｂで構成されている。この偏光性回折格子９ａと９ｂとを分割する分割線は、ビームの円形をなす外形Ｂの中心を通り、光ディスクのトラック方向に延びる線である。従って、第１の光学素子７に達した、光ディスクの反射光の内、偏光性回折格子９ａ，９ｂを通過する光ディスクの反射光は、偏光性回折格子９ａ，９ｂにより、それぞれ異なる方向に回折される。偏光性回折格子９が設けられている部分以外を通過する光ディスクの反射光は回折されず、第１の光学素子７を透過するのみとなる。このとき、ホログラム素子４上での光ディスクの反射光の形状は、図６に示すようになる。 Further, the polarizing diffraction grating 9 is composed of polarizing diffraction gratings 9a and 9b having different grating directions. The dividing line that divides the polarizing diffraction gratings 9a and 9b is a line that passes through the center of the outer shape B forming the circular shape of the beam and extends in the track direction of the optical disk. Accordingly, among the reflected light of the optical disk that has reached the first optical element 7, the reflected light of the optical disk that passes through the polarizing diffraction gratings 9a and 9b is diffracted in different directions by the polarizing diffraction gratings 9a and 9b. The The reflected light of the optical disk that passes through the part other than the part where the polarizing diffraction grating 9 is provided is not diffracted but only transmitted through the first optical element 7. At this time, the shape of the reflected light of the optical disk on the hologram element 4 is as shown in FIG.

また、光学素子８は１／４波長板であり、ＬＤチップ２から出射された図中Ｘ方向の直線偏光を円偏光に変換した後、光ディスクの反射光の円偏光をＹ方向の直線偏光に変換する機能を有する。 Further, the optical element 8 is a quarter wavelength plate, and after the linearly polarized light in the X direction in the drawing emitted from the LD chip 2 is converted into circularly polarized light, the circularly polarized light of the reflected light from the optical disk is converted into linearly polarized light in the Y direction Has a function to convert.

図３は、偏光性回折格子の構造を示す図である。図４は、偏光性回折格子の機能を示す図である。偏光特性を有する偏光性回折格子９は、たとえば図３に示すように、ニオブ酸リチウム基板１０で構成されている。その表面に周期的に溝１０ａが形成されて、周期的な凹凸の格子を構成している。溝１０ａの内部には、プロトン交換領域１１が配設されている。 FIG. 3 is a diagram showing the structure of the polarizing diffraction grating. FIG. 4 is a diagram illustrating the function of the polarizing diffraction grating. For example, as shown in FIG. 3, the polarizing diffraction grating 9 having polarization characteristics includes a lithium niobate substrate 10. Grooves 10a are periodically formed on the surface to form a periodic uneven grating. A proton exchange region 11 is disposed inside the groove 10a.

溝１０ａの深さとプロトン交換領域１１の厚みを制御することで、Ｘ方向の偏光に対しては、凸部の光路長と凹部の光路長差は、波長の整数倍となり、一方、Ｙ方向の偏光に対しては、凸部の光路長と凹部の光路長差は、波長の整数倍＋半波長とすることができる。つまり、図４に示すように、Ｘ方向の偏光に対しては、光は回折せずに直進し、Ｙ方向の偏光に対しては、格子の周期に従い、回折するわけである。なお、偏光性回折格子９の構造は、本構造に限定するものではない。 By controlling the depth of the groove 10a and the thickness of the proton exchange region 11, the difference between the optical path length of the convex portion and the optical path length of the concave portion is an integral multiple of the wavelength for polarized light in the X direction, For polarized light, the difference between the optical path length of the convex portion and the optical path length of the concave portion can be an integral multiple of the wavelength plus a half wavelength. That is, as shown in FIG. 4, the light travels straight without being diffracted with respect to the polarization in the X direction, and diffracts according to the period of the grating with respect to the polarization in the Y direction. The structure of the polarizing diffraction grating 9 is not limited to this structure.

図５は、本実施の形態の光ピックアップ装置の動作を示す側面図である。図５に示すように、偏光性回折格子９以外の光学素子７を透過した光線１２、および偏光性回折格子９で回折した光線１３はホログラム素子４に入射する。 FIG. 5 is a side view showing the operation of the optical pickup device of the present embodiment. As shown in FIG. 5, the light beam 12 transmitted through the optical element 7 other than the polarizing diffraction grating 9 and the light beam 13 diffracted by the polarizing diffraction grating 9 are incident on the hologram element 4.

図６は、受光部からの信号の処理を示すブロック図である。図６に示すように、受光部３は受光部３を構成する光検出器Ｒ１からＲ６に分割されている。ホログラム素子４のＣ領域に入射した光は、光検出器Ｒ３，Ｒ４で受光され、Ｄ領域に入射した光は、光検出器Ｒ５，Ｒ６で受光される。それぞれの光検出器Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６からの出力信号を、Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６とすると、トラッキング誤差信号ＴＥＳ１は（Ｓ３＋Ｓ４）−（Ｓ５＋Ｓ６）で表される。 FIG. 6 is a block diagram illustrating processing of signals from the light receiving unit. As shown in FIG. 6, the light receiving unit 3 is divided into photodetectors R <b> 1 to R <b> 6 constituting the light receiving unit 3. Light incident on the C region of the hologram element 4 is received by the photodetectors R3 and R4, and light incident on the D region is received by the photodetectors R5 and R6. When the output signals from the respective photodetectors R3, R4, R5, and R6 are S3, S4, S5, and S6, the tracking error signal TES1 is represented by (S3 + S4) − (S5 + S6).

また、ホログラム素子４のＡ領域、およびＢ領域に入射した光は、受光部３のうち、それぞれ光検出器Ｒ１，Ｒ２で受光される。光検出器Ｒ１，Ｒ２からの出力信号をそれぞれＳ１，Ｓ２とすると、トラッキング誤差信号ＴＥＳ２は（Ｓ１−Ｓ２）で表される。さらに、ＴＥＳ１とＴＥＳ２を差動演算することで、トラッキング誤差信号ＴＥＳ３＝（Ｓ１−Ｓ２）−Ｋ｛（Ｓ３＋Ｓ４）−（Ｓ５＋Ｓ６）｝を出力する。ここでＫは、補正係数である。 In addition, light incident on the A region and the B region of the hologram element 4 is received by the photodetectors R1 and R2 in the light receiving unit 3, respectively. If the output signals from the photodetectors R1 and R2 are S1 and S2, respectively, the tracking error signal TES2 is represented by (S1-S2). Further, by performing a differential operation on TES1 and TES2, a tracking error signal TES3 = (S1−S2) −K {(S3 + S4) − (S5 + S6)} is output. Here, K is a correction coefficient.

また、フォーカス誤差信号ＦＥＳは、｛（Ｓ３＋Ｓ５）−（Ｓ４＋Ｓ６）｝で表され、ＲＦ信号（再生信号）はビーム全体において（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４＋Ｓ５＋Ｓ６）の演算を行うことで得られる。 The focus error signal FES is represented by {(S3 + S5) − (S4 + S6)}, and the RF signal (reproduction signal) is obtained by performing the calculation of (S1 + S2 + S3 + S4 + S5 + S6) on the entire beam.

既にピットが記録されている再生専用ディスクを再生する場合には、トラッキングサーボはＤＰＤ信号を用いることもできる。その場合、（Ｓ１＋Ｓ３＋Ｓ４）と（Ｓ２＋Ｓ５＋Ｓ６）の位相差、もしくは、Ｓ１とＳ２の位相差を比較演算することでＤＰＤ信号を得ることもできる。 When reproducing a read-only disc in which pits have already been recorded, the tracking servo can also use a DPD signal. In that case, a DPD signal can also be obtained by performing a comparison operation on the phase difference between (S1 + S3 + S4) and (S2 + S5 + S6) or the phase difference between S1 and S2.

次に、対物レンズ５がトラッキングの際に移動しても、ＴＥＳ３にオフセットが発生しない原理について説明する。図７は、従来のホログラムと光ディスクからの反射光との関係を示す図である。図７に示すように、トラッキング誤差信号は、ホログラムのＡ領域とＢ領域に入射する光量の差を検出する。つまり、光ディスクの反射光の面積ａと面積ｂの面積比に相当する。ここで、対物レンズ５が、光ディスク６の偏心などに対応して、Ｙ軸負方向にシフトすると、ホログラム上の反射光は、点線で示すようにＹ軸負方向に移動する。 Next, the principle that no offset occurs in the TES 3 even if the objective lens 5 moves during tracking will be described. FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a conventional hologram and reflected light from an optical disk. As shown in FIG. 7, the tracking error signal detects the difference in the amount of light incident on the A area and B area of the hologram. That is, it corresponds to the area ratio of the reflected light area a and area b of the optical disk. Here, when the objective lens 5 is shifted in the Y-axis negative direction in response to the eccentricity of the optical disc 6, the reflected light on the hologram moves in the Y-axis negative direction as shown by the dotted line.

したがって、面積ａは増加し、面積ｂは減少する。その結果、実際には、ジャストトラック状態であっても、面積ａと面積ｂとに差異が発生しているため、トラッキング誤差信号にオフセットが発生することになる。 Therefore, the area a increases and the area b decreases. As a result, actually, even in the just track state, there is a difference between the area a and the area b, so that an offset occurs in the tracking error signal.

図８は、対物レンズがシフトする前とシフトした後における、ホログラム上での反射光の位置と、第１の光学素子上における強度分布との関係を示す図である。図８に示すように、第１の光学素子７により回折されて分割された光が、ホログラム素子４の領域Ａと領域Ｂに入射する。その入射した光を、領域ａおよび領域ｂで表している。この領域ａおよび領域ｂの各位置における強度を、第１の光学素子７上での強度分布との関係で表すと図８のようになる。すなわち対物レンズシフト前においては、領域ａと領域ｂとの強度は同一である。対物レンズ５がシフトしても、領域ａと領域ｂの面積は同一であるが、その強度分布は異なる。これについて、次に詳しく説明する。 FIG. 8 is a diagram illustrating the relationship between the position of the reflected light on the hologram and the intensity distribution on the first optical element before and after the objective lens is shifted. As shown in FIG. 8, the light diffracted and divided by the first optical element 7 enters the areas A and B of the hologram element 4. The incident light is represented by region a and region b. FIG. 8 shows the intensity at each position of the area a and the area b in relation to the intensity distribution on the first optical element 7. That is, before the objective lens shift, the intensity of the area a and the area b is the same. Even if the objective lens 5 is shifted, the areas a and b have the same area, but their intensity distributions are different. This will be described in detail next.

図９は、対物レンズがシフトする前とシフトした後における、（ａ）ホログラム上での反射光の位置、（ｂ）第１の光学素子上での出射光の強度分布、（ｃ）第１の光学素子上での反射光の強度分布を示す図である。図９（ａ１）と図９（ａ２）との対比から明らかなように、対物レンズ５がＹ軸負方向にシフトすると、ホログラム素子４上で光ディスクの反射光はＹ軸負方向移動するが、領域ａの面積と領域ｂの面積は変化しない。光ディスクの反射光の移動量に関係無く、ＴＥＳ２＝（Ｓ１−Ｓ２）＝０となるため、オフセットが発生しない。一方、領域ｃの面積と領域ｄの面積は反射光の移動量に応じて増減する。ただし、ホログラム素子４上において、領域ａと領域ｂの間隔の半分よりもディスク反射光の移動量が少ない場合に限る。よって、対物レンズ５のシフト量に応じて、領域ａと領域ｂの間隔を決定すれば良い。 FIG. 9 shows (a) the position of the reflected light on the hologram before and after the objective lens is shifted, (b) the intensity distribution of the emitted light on the first optical element, and (c) the first. It is a figure which shows intensity distribution of the reflected light on the optical element. As is apparent from the comparison between FIG. 9A1 and FIG. 9A2, when the objective lens 5 is shifted in the negative Y-axis direction, the reflected light of the optical disk moves on the hologram element 4 in the negative Y-axis direction. The area of the region a and the area of the region b do not change. Regardless of the amount of movement of the reflected light of the optical disk, TES2 = (S1-S2) = 0, so that no offset occurs. On the other hand, the area of the region c and the area of the region d increase or decrease according to the amount of movement of the reflected light. However, this is limited to the case where the amount of movement of the disk reflected light is smaller than half of the distance between the region a and the region b on the hologram element 4. Therefore, what is necessary is just to determine the space | interval of the area | region a and the area | region b according to the shift amount of the objective lens 5. FIG.

しかしながら、差動演算ＴＥＳ２＝（Ｓ１−Ｓ２）において、対物レンズ５がＹ軸負方向（光ディスクのラジアル方向）にシフトしても、領域ａと領域ｂの面積の差異は発生しないものの、ＬＤチップ２からの放射光が図９（ｂ１）に示すように、光ディスクのラジアル方向に急峻な強度分布を持つ場合には、対物レンズ５がＹ軸負方向にシフトすると、対物レンズ５に入射するＬＤチップ２からの放射光のラジアル方向強度分布中心線Ｊ（ＬＤチップ２からの放射光の強度がラジアル方向で最大となる部分）と、対物レンズ５上での対物レンズ中心線Ｐ１、あるいは対物レンズ５上での対物レンズ中心線Ｐ１に対応するホログラム素子４上での反射光の中心線Ｐ２は光ディスクの半径方向にずれる。 However, even if the objective lens 5 is shifted in the Y-axis negative direction (radial direction of the optical disk) in the differential operation TES2 = (S1-S2), the area difference between the area a and the area b does not occur, but the LD chip As shown in FIG. 9 (b1), when the emitted light from 2 has a steep intensity distribution in the radial direction of the optical disk, the LD that enters the objective lens 5 when the objective lens 5 is shifted in the negative Y-axis direction. Radial intensity distribution center line J of the radiated light from the chip 2 (a portion where the intensity of the radiated light from the LD chip 2 is maximum in the radial direction) and the objective lens center line P1 on the objective lens 5 or the objective lens The center line P2 of the reflected light on the hologram element 4 corresponding to the objective lens center line P1 on 5 is shifted in the radial direction of the optical disk.

また、光ディスクで反射される際に、対物レンズ５に入射するＬＤチップ２からの放射光は、対物レンズシフト時の対物レンズ中心線Ｐ１に対して強度分布が反転する。そのため、反射光の強度分布においては、図９（ｃ２）に示すように強度分布中心Ｊが、Ｙ軸負方向に移動する。 Further, when reflected by the optical disk, the intensity distribution of the emitted light from the LD chip 2 incident on the objective lens 5 is reversed with respect to the objective lens center line P1 when the objective lens is shifted. Therefore, in the intensity distribution of the reflected light, the intensity distribution center J moves in the negative Y-axis direction as shown in FIG. 9C2.

なお、図９（ｂ１），（ｂ２）におけるＰ３は、対物レンズシフト時の対物レンズ中心線Ｐ１に対応するＬＤチップ２からの放射光上での位置であり、図９（ｃ１），（ｃ２）におけるＰ４は、対物レンズシフト時の対物レンズ中心線Ｐ１に対応する反射光上での位置である。従って、図９（ｃ２）からわかるように、対物レンズ５のシフト量に対し、光ディスクの反射光の強度分布中心ずれ量は同一方向にその２倍生じることになる。 Note that P3 in FIGS. 9B1 and 9B2 is the position on the emitted light from the LD chip 2 corresponding to the objective lens center line P1 when the objective lens is shifted, and FIGS. 9C1 and 9C2 P4 in () is a position on the reflected light corresponding to the objective lens center line P1 when the objective lens is shifted. Therefore, as can be seen from FIG. 9 (c2), the amount of deviation in the center of the intensity distribution of the reflected light of the optical disk is twice that of the shift amount of the objective lens 5 in the same direction.

したがって、領域ａと領域ｂの強度分布に差異が発生するため、オフセットを完全にキャンセルできない。そこで、演算式
ＴＥＳ３＝（Ｓ１−Ｓ２）−Ｋ×｛（Ｓ３＋Ｓ４）−（Ｓ５＋Ｓ６）｝
において、Ｋ値を最適化することで、如何なる場合においても、対物レンズシフトによるオフセットを完全にキャンセルすることが可能となる。Ｋ値はＬＤチップ２のラジアル方向の放射角及び、コリメータレンズの有効ＮＡに依存する。 Therefore, a difference occurs in the intensity distribution between the region a and the region b, and the offset cannot be completely canceled. Therefore, the arithmetic expression TES3 = (S1−S2) −K × {(S3 + S4) − (S5 + S6)}
In, by optimizing the K value, in any case, it is possible to completely cancel an offset caused by an objective lens shift. The K value depends on the radial radiation angle of the LD chip 2 and the effective NA of the collimator lens.

図１０は、受光部からの信号の処理を示すブロック図である。また、図６に示したＦＥＳの生成方法においては、図２に示す光学素子７の分割線Ｌと、図６に示すホログラム素子４の分割線ＭがＸ軸方向に一致するものとして説明したが、図２に示す光学素子７の分割線Ｌに対するホログラム素子４上での分割線を（Ｌ）とした場合に、図１０に示すように、ホログラム素子４の分割線Ｍ１を、分割線（Ｌ）に対し、図１０に示す位置関係とすることもできる。 FIG. 10 is a block diagram illustrating processing of signals from the light receiving unit. In the FES generation method shown in FIG. 6, it has been described that the dividing line L of the optical element 7 shown in FIG. 2 and the dividing line M of the hologram element 4 shown in FIG. 6 coincide with the X-axis direction. When the dividing line on the hologram element 4 with respect to the dividing line L of the optical element 7 shown in FIG. 2 is (L), the dividing line M1 of the hologram element 4 is changed to the dividing line (L ), The positional relationship shown in FIG.

そのような場合には、ナイフエッジ法で用いられる分割線は、必ず図１０に示すホログラム素子４の分割線Ｍ１となり、固定部分のホログラム素子の分割線を用いてＦＥＳを形成することから、温度変化や経時変化の影響を受けにくく、より信頼性の優れた本集積化ユニットとすることができる。 In such a case, the dividing line used in the knife edge method is always the dividing line M1 of the hologram element 4 shown in FIG. 10, and the FES is formed by using the dividing line of the hologram element in the fixed portion. This integrated unit is less susceptible to changes and changes over time, and is more reliable.

図１１は、ＬＤチップ２のラジアル方向の放射角を９．５°、コリメータレンズの有効ＮＡを０．１２５とした場合におけるＴＥＳ１およびＴＥＳ２を示している。トラックを横断することで生じるプッシュプル信号がＡ（短周期）、オフセット信号成分がＢ（長周期）である。図１１における（２）は対物レンズがシフトした場合の、領域ａと領域ｂに対するＬＤ強度分布が異なることにより発生した、トラッキング誤差信号ＴＥＳ２のオフセット量である。 FIG. 11 shows TES1 and TES2 when the radial radiation angle of the LD chip 2 is 9.5 ° and the effective NA of the collimator lens is 0.125. A push-pull signal generated by crossing the track is A (short cycle), and an offset signal component is B (long cycle). (2) in FIG. 11 is an offset amount of the tracking error signal TES2 generated when the LD intensity distribution with respect to the region a and the region b is different when the objective lens is shifted.

図１２は、Ｋ値を最適化した場合の、ＴＥＳ１、ＴＥＳ２およびＴＥＳ３を示している。この実施の形態においては、図１２に示すように、ＴＥＳ１を０．３４倍し、ＴＥＳ２から引くことで、対物レンズシフト時のＬＤ強度分布ずれによるオフセットが殆ど発生しない、トラッキング誤差信号ＴＥＳ３を得ることができる。 FIG. 12 shows TES1, TES2, and TES3 when the K value is optimized. In this embodiment, as shown in FIG. 12, TES1 is multiplied by 0.34 and subtracted from TES2, thereby obtaining a tracking error signal TES3 in which almost no offset due to LD intensity distribution shift at the time of objective lens shift occurs. be able to.

従って、対物レンズシフトによるトラッキングエラー信号のオフセット発生量が異なる２種類以上のトラック誤差信号を演算することにより、対物レンズ５がシフトしてもオフセットが生じないトラックエラー信号を得ることができる。 Therefore, by calculating two or more types of track error signals having different offset generation amounts of the tracking error signal due to the objective lens shift, it is possible to obtain a track error signal in which no offset occurs even when the objective lens 5 is shifted.

なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるのではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 In addition, the said embodiment disclosed this time is an illustration in all the points, Comprising: It does not become the basis of limited interpretation. Therefore, the technical scope of the present invention is not interpreted only by the above-described embodiments, but is defined based on the description of the claims. Moreover, all the changes within the meaning and range equivalent to a claim are included.

この発明に基づいた実施の形態における光ピックアップ装置の構成の概略を示す正面図である。It is a front view which shows the outline of a structure of the optical pick-up apparatus in embodiment based on this invention. 第１の光学素子の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of a 1st optical element. 偏光性回折格子の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of a polarizing diffraction grating. 偏光性回折格子の機能を示す図である。It is a figure which shows the function of a polarizing diffraction grating. この発明に基づいた実施の形態の光ピックアップ装置の動作を示す側面図である。It is a side view which shows operation | movement of the optical pick-up apparatus of embodiment based on this invention. 受光部からの信号の処理を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the process of the signal from a light-receiving part. 従来のホログラムと光ディスクからの反射光との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the conventional hologram and the reflected light from an optical disk. 対物レンズがシフトする前とシフトした後における、ホログラム上での反射光の位置と、第１の光学素子上における強度分布との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the position of the reflected light on a hologram, and the intensity distribution on a 1st optical element before and after shifting an objective lens. 対物レンズがシフトする前とシフトした後における、（ａ）ホログラム上での反射光の位置、（ｂ）第１の光学素子上での出射光の強度分布、（ｃ）第１の光学素子上での反射光の強度分布を示す図である。Before and after the objective lens shifts, (a) the position of the reflected light on the hologram, (b) the intensity distribution of the emitted light on the first optical element, (c) on the first optical element It is a figure which shows intensity distribution of the reflected light in. 受光部からの信号の処理を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the process of the signal from a light-receiving part. 所定条件におけるＴＥＳ１およびＴＥＳ２を示す図である。It is a figure which shows TES1 and TES2 in a predetermined condition. Ｋ値を最適化した場合の、ＴＥＳ１、ＴＥＳ２およびＴＥＳ３を示す図である。It is a figure which shows TES1, TES2, and TES3 at the time of optimizing K value.

符号の説明Explanation of symbols

１集積化ユニット、２ＬＤチップ（発光部）、３受光部、４ホログラム素子、５対物レンズ、６光ディスク、７第１の光学素子、８第２の光学素子、９偏光性回折格子（回折部）、１０ニオブ酸リチウム基板、１０ａ溝、１１プロトン交換領域。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Integrated unit, 2 LD chip | tip (light emission part) 3, Light receiving part, 4 Hologram element, 5 Objective lens, 6 Optical disk, 7 1st optical element, 8 2nd optical element, 9 Polarizing diffraction grating (diffractive part) ) 10 Lithium niobate substrate, 10a groove, 11 proton exchange region.

Claims

レーザ光を出射する発光部と、光ディスクの反射光を回折させて受光部へと光を導くホログラムと、前記ホログラムで回折された光を受光する受光部とを有する集積化ユニットと、
前記集積化ユニットの前記発光部から照射されるレーザ光を光ディスク上に集光させるための対物レンズとを備えた光ピックアップ装置であって、
前記対物レンズと前記集積化ユニットとの間に第１の光学素子が配置され、前記第１の光学素子は、光ディスクからの反射光の一部を回折する回折部を有し、前記回折部は、第１の直線偏光状態の光は透過させ、前記第１の直線偏光状態と偏光方向が直交する第２の直線偏光状態の光を回折させる偏光異方性を有し、
前記第１の光学素子と前記対物レンズとの間に第２の光学素子が配置され、前記第２の光学素子は、光ディスクからの反射光の偏光状態を、前記第２の直線偏光状態に変換するものであり、
前記第１の光学素子および前記第２の光学素子は、前記対物レンズと一体に設けられており、
前記第１の光学素子の回折部は、前記第１の光学素子を光ディスクの半径方向の分割線で２分割した一方に設けられ、
前記集積化ユニットのホログラムは、光ディスクの半径方向の分割線により２分割されており、光ディスクのトラック方向の分割線によりさらに２分割されている、４分割ホログラムであり、
前記集積化ユニットの受光部は、前記ホログラムで４分割された回折光に対応して、４分割以上に分割されている、光ピックアップ装置。 An integrated unit having a light emitting unit that emits laser light, a hologram that diffracts reflected light of the optical disc and guides the light to the light receiving unit, and a light receiving unit that receives the light diffracted by the hologram;
An optical pickup device including an objective lens for condensing the laser light emitted from the light emitting unit of the integrated unit on an optical disc,
A first optical element is disposed between the objective lens and the integrated unit, and the first optical element has a diffractive portion that diffracts part of the reflected light from the optical disc, A polarization anisotropy that transmits light in the first linear polarization state and diffracts light in the second linear polarization state whose polarization direction is orthogonal to the first linear polarization state;
A second optical element is disposed between the first optical element and the objective lens, and the second optical element converts the polarization state of the light reflected from the optical disk into the second linear polarization state. Is what
The first optical element and the second optical element are provided integrally with the objective lens ,
The diffractive portion of the first optical element is provided on one side of the first optical element divided into two by a dividing line in the radial direction of the optical disc,
The hologram of the integrated unit is a four-divided hologram that is divided into two by a dividing line in the radial direction of the optical disc and further divided into two by a dividing line in the track direction of the optical disc,
The light receiving unit of the integrated unit is an optical pickup device that is divided into four or more divisions corresponding to the diffracted light divided into four by the hologram .

前記第２の光学素子は、第１の直線偏光状態を、円偏光状態に変換し、かつ、円偏光状態を第２の直線偏光状態に変換する１／４波長板である、請求項１に記載の光ピックアップ装置。 The said 2nd optical element is a quarter wavelength plate which converts a 1st linear polarization state into a circular polarization state, and converts a circular polarization state into a 2nd linear polarization state. The optical pickup device described.

前記第１の光学素子の回折部は、光ディスクの反射光の一部に相当する部分にのみ設けられた、偏光性回折格子である、請求項１または２に記載の光ピックアップ装置。 3. The optical pickup device according to claim 1, wherein the diffractive portion of the first optical element is a polarizing diffraction grating provided only in a portion corresponding to a part of reflected light of the optical disc.

前記第１の光学素子の回折部を構成する偏光性回折格子は、表面に周期的に設けられた溝を有するニオブ酸リチウム基板と、前記溝に配設されたプロトン交換領域とで構成される、請求項３に記載の光ピックアップ装置。 The polarizing diffraction grating that constitutes the diffraction section of the first optical element includes a lithium niobate substrate having a groove periodically provided on the surface, and a proton exchange region disposed in the groove. The optical pickup device according to claim 3.

前記第１の光学素子の前記回折部により回折した光ディスクの反射光の一部、および、前記第１の光学素子を透過した光ディスクの反射光の他部は、前記集積化ユニットのホログラムに入射する、請求項１から４のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 Part of the reflected light of the optical disk diffracted by the diffraction part of the first optical element and the other part of the reflected light of the optical disk transmitted through the first optical element are incident on the hologram of the integrated unit. The optical pickup device according to claim 1.

前記発光部は、第１の直線偏光状態のレーザ光を放射する、請求項１から５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 The light emitting unit emits a laser beam of a first linear polarization state, the optical pickup apparatus according to any one of claims 1 to 5.

前記第１の光学素子で回折されずに透過した光ディスクの反射光は、前記ホログラムの光ディスク半径方向の分割線により、さらに２分割される、請求項１から６のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 7. The optical pickup device according to claim 1, wherein the reflected light of the optical disc transmitted without being diffracted by the first optical element is further divided into two by a dividing line of the hologram in the radial direction of the optical disc. .

前記受光部は、複数に分割され、
前記受光部の、前記第１の光学素子で回折されずに透過した光ディスクの反射光が入射する部分の信号から生成した第１のトラックエラー信号と、前記受光部の、前記第１の光学素子で回折した光ディスクの反射光が入射する部分の信号から生成した第２のトラックエラー信号とを演算して、トラッキングの際に用いる第３のトラックエラー信号を検出する、請求項１から７のいずれかに記載の光ピックアップ装置。 The light receiving unit is divided into a plurality of parts,
A first track error signal generated from a signal of a portion of the light receiving portion where the reflected light of the optical disc transmitted without being diffracted by the first optical element is incident, and the first optical element of the light receiving portion 8. The third track error signal used for tracking is detected by calculating a second track error signal generated from the signal of the portion where the reflected light of the optical disk diffracted at is incident. 9 . An optical pickup device according to claim 1.