JPH10241187A - 光ピックアップ装置およびそれを用いた光学記録媒体駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光源の波長変動により帰還光束の回折角度が
変化した場合でも光学記憶媒体でのフォーカス状態を正
確に検出することができる光ピックアップ装置およびそ
れを用いた光学記録媒体駆動装置を提供することであ
る。 【解決手段】 ４分割ホログラム面４０は、互いに直交
する分割線４Ｌ，４Ｍにより等面積の４つの領域Ｈａ，
Ｈｂ，Ｈｃ，Ｈｄに分割されている。４分割光検出部６
０は、光ディスク１の半径方向にほぼ平行な分割線ＬＸ
とこれに直交する分割線ＬＹとで等面積の４つの光検出
部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに分割されている。４分割ホログラム
面４０の領域Ｈｂ，Ｈｄで回折された主光束は４分割光
検出部６０の分割線ＬＹ上の互いに反対側の隣接する位
置に集光スポットＳｂ，Ｓｄとして集光され、領域Ｈ
ａ，Ｈｃで回折された主光束は４分割光検出部６０の分
割線ＬＸ上の互いに反対側の離れた位置に集光スポット
Ｓａ，Ｓｃとして集光される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ピックアップ装
置およびそれを用いた光学記録媒体駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクドライブ装置等の光学記録媒
体駆動装置に用いられる光ピックアップ装置は、レーザ
光を用いて光ディスク等の光学記録媒体への情報記録お
よび情報読み出しあるいはサーボ信号検出を行う。

【０００３】近年、光ピックアップ装置の小型化、軽量
化および低価格化の要求に伴って、回折格子の一種であ
る透過型ホログラム素子を用いた光ピックアップ装置の
研究および開発が行われている。

【０００４】図９は特開平３−７６０３５号公報に開示
された透過型ホログラム素子を有する光ピックアップ装
置の概略図である。この光ピックアップ装置は非点収差
法によるフォーカスサーボおよび３ビーム法によるトラ
ッキングサーボを行う。

【０００５】図９において、光ディスク１０１の半径方
向（ラジアル方向）をＸ方向とし、光ディスク１０１の
トラック方向をＹ方向とし、光ディスク１０１のディス
ク面に垂直な方向をＺ方向とする。

【０００６】半導体レーザ素子１０２はレーザ光（光
束）をＺ方向に出射する。半導体レーザ素子１０２から
出射された光束は、３分割用回折格子１０３によりほぼ
Ｙ方向およびＺ方向を含む面内で０次回折光束（主光
束）、＋１次回折光束（副光束）および−１次光束（副
光束）の３本の光束に分割され、透過型ホログラム素子
１０４を透過する。

【０００７】透過型ホログラム素子１０４を透過した３
本の光束は、集光レンズ１０５により光ディスク１０１
上に主スポットおよびその両側に位置する副スポットと
して集光される。この集光レンズ１０５は、トラッキン
グ動作のためにＸ方向に移動可能かつフォーカス動作の
ためにＺ方向に移動可能に支持されている。

【０００８】光ディスク１０１からの３本の帰還光束
（反射光束）は、透過型ホログラム素子１０４によりほ
ぼＸ方向およびＺ方向を含む面内で回折され、光検出器
１０６により検出される。透過型ホログラム素子１０４
は、図１０に示すように、非対称なパターンのホログラ
ム面１４０を有し、光ディスク１０１からの３本の帰還
光束にそれぞれ非点収差を与える。

【０００９】図１１は光ディスク１０１上に形成される
主スポットおよび副スポットを示す図である。図１１に
示すように、主スポットＭ０は再生すべきトラックＴＲ
を走査し、副スポットＳ１，Ｓ２は主スポットＭ０の両
側をトラックＴＲに僅かにかかって走査するように、光
ピックアップ装置の光学系が調整される。

【００１０】図１２は光検出器１０６の一例を示す模式
的平面図である。この光検出器１０６は、非点収差法を
用いたフォーカスサーボを行うために中心部に設けられ
た４分割光検出部１６０と、３ビーム法によるトラッキ
ングサーボを行うために４分割光検出部１６０の両側に
設けられた光検出部Ｅ，Ｆとを含む。４分割光検出部１
６０の中心部には、上記主スポットＭ０に対応する帰還
光束（主光束）が入射し、光検出部Ｅ，Ｆにはそれぞれ
副スポットＳ１，Ｓ２に対応する帰還光束（副光束）が
入射する。

【００１１】光ディスク１０１のＺ方向の位置が変化す
ると、帰還光束の焦点が変わり、光検出器１０６の４分
割光検出部１６０上での集光スポット形状が図１３に示
すように変化する。集光レンズ１０５に対して光ディス
ク１０１が近すぎる場合には、図１３（ａ）に示すよう
に、集光スポットＳは光検出部Ｂと光検出部Ｄの中心を
結ぶ方向が長軸方向となる楕円形になる。光ディスク１
０１が集光レンズ１０５の合焦点（フォーカス）位置に
ある場合には、図１３（ｂ）に示すように、集光スポッ
トＳは光検出部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの中心で円形となる。光
ディスク１０１が集光レンズ１０５に対して遠すぎる場
合には、図１３（ｃ）に示すように、集光スポットＳは
光検出部Ａと光検出部Ｃの中心を結ぶ方向が長軸方向と
なる楕円形になる。

【００１２】したがって、４分割光検出部１６０の各光
検出部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの出力信号ＰＡ，ＰＢ，ＰＣ，Ｐ
Ｄを用いて次式のフォーカスエラー信号ＦＥＳが得られ
る。

【００１３】ＦＥＳ＝（ＰＡ＋ＰＣ）−（ＰＢ＋ＰＤ） 上式のフォーカスエラー信号ＦＥＳは、光ディスク１０
１が近すぎる場合に負となり、良好なフォーカス状態の
場合に０となり、光ディスク１０１が遠すぎる場合に正
となる。

【００１４】また、主スポットＭ０が光ディスク１０１
の再生すべきトラックＴＲに良好にトラッキングしてい
る場合には、光検出部Ｅ，Ｆに入射する２つの副光束の
強度が等しく、主スポットＭ０が再生すべきトラックＴ
Ｒのどちらか側にずれている場合には、副光束の一方の
強度が大きくなる。したがって、光検出部Ｅ，Ｆの出力
信号ＰＥ，ＰＦを用いて次式のトラッキングエラー信号
ＴＥＳが得られる。

【００１５】ＴＥＳ＝ＰＥ−ＰＦ 図１４は光ディスク１０１のＺ方向の位置によるフォー
カスエラー信号ＦＥＳの変化を示す図である。図１４の
フォーカスエラー信号ＦＥＳの変化はＳカーブ特性と呼
ばれる。非点収差法によると、演算に無駄が無く、Ｓカ
ーブ特性の振幅を大きくすることができ、理想的なＳ形
状が得られる等の利点が得られる。したがって、非点収
差法は、実用化されている光ピックアップ装置において
最も広く採用されている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体レー
ザ素子１０２では、周囲温度に依存して発振波長の変動
が生じる。この発振波長の変動により透過型ホログラム
素子１０４での帰還光束の回折角度が変化する。

【００１７】例えば、光ディスク１０１が集光レンズ１
０５から近すぎる場合に、半導体レーザ素子１０２の発
振波長が長くなると、図１５に示すように、４分割光検
出部１６０上の集光スポットＳが実線で示すように回折
方向と同じ方向（Ｘ方向）に移動する。その結果、光検
出部Ａの出力信号ＰＡが大きくなり、フォーカスエラー
信号ＦＥＳの値が小さくなる。これにより、図１６に実
線で示すように、Ｓカーブ特性の振幅が小さくなり、フ
ォーカス状態の検出精度が低下する。

【００１８】本発明の目的は、光源の波長変動により帰
還光束の回折角度が変化した場合でも光学記録媒体での
フォーカス状態を正確に検出することができる光ピック
アップ装置およびそれを用いた光学記録媒体駆動装置を
提供することである。

【００１９】

【課題を解決するための手段および発明の効果】第１の
発明に係る光ピックアップ装置は、光束を出射する光源
と、光源から出射された光束に基づく帰還光束を回折す
る回折素子と、回折素子により回折された帰還光束を検
出する光検出器とを備え、回折素子は、互いに直交する
分割線で分割された４つの領域を有し、光検出器は、回
折素子により回折された帰還光束の集光スポットが光源
の波長変動により移動する方向にほぼ平行な第１の分割
線と第１の分割線に直交する第２の分割線とで分割され
た４つの光検出部を有し、回折素子の一方の対角線位置
の２つの領域で回折された帰還光束は、光検出器の第１
および第２の分割線の交点を中心として第２の分割線上
の互いに反対側の隣接する位置にそれぞれ集光スポット
を形成し、回折素子の他方の対角線位置の２つの領域で
回折された帰還光束は、光検出器の第１および第２の分
割線の交点を中心として第１の分割線上の互いに反対側
の離れた位置にそれぞれ集光スポットを形成するもので
ある。

【００２０】本発明に係る光ピックアップ装置において
は、回折素子の一方の対角線位置の２つの領域で回折さ
れた帰還光束による集光スポットが、光検出器の第１お
よび第２の分割線の交点を中心として第２の分割線上の
互いに反対側の隣接する位置にそれぞれ形成され、回折
素子の他方の対角線位置の２つの領域で回折された帰還
光束による集光スポットが、光検出器の第１および第２
の分割線の交点を中心として第１の分割線上の互いに反
対側の離れた位置にそれぞれ形成される。

【００２１】光源の波長変動により帰還光束の回折角度
が変化すると、光検出器上で集光スポットが第１の分割
線に沿って移動する。この場合、回折素子の一方の対角
線位置の２つの領域からの帰還光束による集光スポット
は、第２の分割線上から両側の光検出部のいずれかの側
に移動する。しかし、他方の対角線位置の２つの領域か
らの帰還光束による集光スポットは、移動前に第１およ
び第２の分割線の交点から互いに離れた第２の分割線上
に形成されるので、第１の分割線に沿って移動しても第
２の分割線を越えない。

【００２２】そのため、集光スポットの移動による各光
検出部の出力信号の変化が半分以下に低く抑えられる。
したがって、光源の波長変動時にも光学記録媒体でのフ
ォーカス状態を正確に検出することができる。

【００２３】しかも、従来例と同様に、Ｓカーブ特性の
振幅を大きくすることができ、また、合焦点時における
４つの光検出部の出力が均等になるので、調整が容易で
ある。

【００２４】特に、回折素子の一方の対角線位置の２つ
の領域および他方の対角線位置の２つの領域は、４つの
光検出部の出力の演算により光学記録媒体上のフォーカ
ス状態の検出が可能となるようにフォーカス状態に対応
した空間変動をそれぞれ各光束に与えてもよい。

【００２５】この場合、回折素子の一方の対角線位置の
２つの領域で回折された帰還光束にフォーカス状態に対
応した空間変動が与えられて光検出器の第２の分割線の
両側の光検出部で受光され、かつ他方の対角線位置の２
つの領域で回折された帰還光束にフォーカス状態に対応
した空間変動が与えられて光検出器の第１の分割線の両
側の光検出部で受光される。

【００２６】それにより、光検出器の一方の対角線位置
の２つの光検出部の出力信号と他方の対角線位置の２つ
の光検出部の出力信号とを比較することにより、光学記
録媒体でのフォーカス状態を検出することができる。

【００２７】また、フォーカス状態に対応した空間変動
は、非点収差であってもよい。この場合には、光学記録
媒体でのフォーカス状態が合焦点状態から外れると、光
検出器上での集光スポットの形状が偏平に変化し、光検
出器の各光検出部の出力信号が変化する。したがって、
光検出器の一方の対角線位置の２つの光検出部の出力信
号の合計と他方の対角線位置の２つの光検出部の出力信
号の合計とを比較することにより、光学記録媒体でのフ
ォーカス状態を検出することができる。

【００２８】非点収差は、光検出器の第１および第２の
分割線に対してほぼ４５度の方向に与えられてもよい。
この場合、光学記録媒体でのフォーカス状態が合焦点状
態から外れると、光検出器上での集光スポットの形状が
第１および第２の分割線に対してほぼ４５度の角度をな
す長軸を有する楕円形状となる。

【００２９】回折素子の４つの領域は当該回折素子の分
割線の交点を共通の原点として形成され、回折素子の一
方の対角線位置の２つの領域は、光検出器の第１および
第２の分割線の交点を基準に設定されたホログラムパタ
ーンを有し、回折素子の他方の対角線位置の２つの領域
は、光検出器の第１および第２の分割線の交点から互い
に離れた第１の分割線上の２点を基準にそれぞれ設定さ
れたホログラムパターンを有してもよい。

【００３０】特に、回折素子の一方の対角線位置の２つ
の領域は回折素子により回折された帰還光束の集光スポ
ットが光源の波長変動により移動する方向にほぼ平行な
方向に沿って配置され、回折素子の他方の対角線位置の
２つの領域は回折素子により回折された帰還光束の集光
スポットが光源の波長変動により移動する方向にほぼ直
交する方向に配置されてもよい。

【００３１】回折素子の分割線は光検出器の第１および
第２の分割線に対してほぼ４５度の角度をなしてもよ
い。

【００３２】光源は楕円形状の遠視野像を有する光束を
出射し、帰還光束は、回折素子に楕円形状の光スポット
を形成し、楕円形状の光スポットの短軸が一方の対角線
位置の２つの領域に延びかつ長軸が他方の対角線位置の
２つの領域に延びるように光源と回折素子との位置関係
が設定されてもよい。

【００３３】この場合、回折素子の一方の対角線位置の
２つの領域に入射する帰還光束の面積が他方の対角線位
置の２つの領域に入射する帰還光束の面積よりも小さく
なる。それにより、光検出器の第２の分割線上に形成さ
れる集光スポットの光強度が光検出器の第１の分割線上
に形成される集光スポットの光強度よりも低くなる。

【００３４】したがって、光源の波長変動により光検出
器上での集光スポットが第１の分割線に沿って移動した
場合に、光検出器の各光検出部の出力信号の変化が小さ
くなる。この結果、光源の波長変動時にも光学記録媒体
でのフォーカス状態をさらに正確に検出することができ
る。

【００３５】第２の発明に係る光学記録媒体駆動装置
は、光学記録媒体を回転させる回転駆動部と、光学記録
媒体に光束を照射する第１の発明に係る光ピックアップ
装置と、光ピックアップ装置を光学記録媒体の半径方向
に移動させるピックアップ駆動部と、光ピックアップ装
置の光検出器からの出力信号を処理する信号処理部とを
備えたものである。

【００３６】本発明に係る光学記録媒体駆動装置におい
ては、第１の発明に係る光ピックアップ装置を用いてい
るので、光源の波長変動時にも光学記録媒体でのフォー
カス状態を正確に検出することができる。

【００３７】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例における
光ピックアップ装置の概略図である。図１の光ピックア
ップ装置１００は、非点収差法によるフォーカスサーボ
および３ビーム法によるトラッキングサーボを行う。

【００３８】図１において、ＣＤ（コンパクトディス
ク）等の反射型光ディスク１の半径方向（ラジアル方
向）をＸ方向とし、光ディスク１のトラック方向をＹ方
向とし、光ディスク１のディスク面に垂直な方向をＺ方
向とする。

【００３９】光ピックアップ装置１００は、投受光ユニ
ット１０および集光レンズ５を備える。投受光ユニット
１０は、半導体レーザ素子２、透過型の３分割用回折格
子３、透過型ホログラム素子４および光検出器６からな
る。

【００４０】基台７上にブロック８が設けられ、ブロッ
ク８の側面にヒートシンク９が取り付けられている。半
導体レーザ素子２はヒートシンク９の表面端に取り付け
られている。３分割用回折格子３は光学ガラスまたは光
学樹脂等からなり、ホルダ７１内にスペーサ７２を介し
て配設されている。また、透過型ホログラム素子４は、
ホルダ７１の上面の開口部に配置されている。

【００４１】半導体レーザ素子２はレーザ光（光束）を
Ｚ方向に出射する。３分割用回折格子３は、半導体レー
ザ素子２から出射された光束をほぼＹ方向およびＺ方向
を含む面内で０次回折光（主光束）、＋１次回折光束
（副光束）および−１次回折光束（副光束）からなる３
本の光束に分割し、透過型ホログラム素子４を透過させ
る。なお、図中、上記３本の光束は１本の光束として表
される。

【００４２】集光レンズ５は、トラッキングサーボのた
めに光ディスク１の半径方向（Ｘ方向）に移動可能に支
持され、かつフォーカスサーボのために上下方向（Ｚ方
向）に移動可能に支持されている。この集光レンズ５
は、透過型ホログラム素子４を０次で回折透過した主光
束および２本の副光束を光ディスク１に上にそれぞれ主
スポットＭ０およびその両側に位置する副スポットＳ
１，Ｓ２として集光させる。

【００４３】透過型ホログラム素子４は、４分割ホログ
ラム面４０を有し、光ディスク１からの３本の帰還光束
（反射光束）をそれぞれ４分割するとともに、ほぼＸ方
向およびＺ方向を含む面内で１次回折させて光検出器６
に入射させる。このとき、透過型ホログラム素子４は、
光ディスク１からの３本の帰還光束に非点収差をそれぞ
れ与える。

【００４４】本実施例では、光ディスク１が光学記録媒
体に相当し、半導体レーザ素子２が光源に相当し、透過
型ホログラム素子４が回折素子に相当する。

【００４５】図２は図１の光ピックアップ装置１００に
おける透過型ホログラム素子４および光検出器６の平面
図である。

【００４６】透過型ホログラム素子４の４分割ホログラ
ム面４０は、互いに直交する仮想の分割線４Ｌ，４Ｍに
より等面積の４つの領域Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｃ，Ｈｄに分割
されている。分割線４Ｌ，４Ｍは光ディスク１の半径方
向（Ｘ方向）に対してほぼ４５度の角度をなしている。

【００４７】光検出器６の構成は図１２に示した光検出
器１０６の構成と同様である。すなち、光検出器６は、
非点収差法を用いたフォーカスサーボを行うために中心
部に設けられた４分割光検出部６０と、３ビーム法によ
るトラッキングサーボを行うために４分割光検出部６０
の両側に設けられた光検出部Ｅ，Ｆとを含む。４分割光
検出部６０は互いに直交する分割線ＬＸ，ＬＹで等面積
の４つの光検出部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに分割されている。分
割線ＬＸは光ディスク１の半径方向（Ｘ方向）にほぼ平
行に配置され、分割線ＬＹは光ディスク１のトラック方
向（Ｙ方向）にほぼ平行に配置されている。

【００４８】透過型ホログラム素子４の一方の対角線位
置の２つの領域Ｈｂ，Ｈｄのホログラムパターンは、光
検出器６の４分割光検出部６０の中心点（分割線ＬＸ，
ＬＹの交点）Ｃ０を基準として設計されている。また、
透過型ホログラム素子４の他方の対角線位置の２つの領
域Ｈａ，Ｈｃのホログラムパターンは、４分割光検出部
６０の分割線ＬＸ上の点Ｃ１，Ｃ２を基準としてそれぞ
れ設計されている。点Ｃ１，Ｃ２は中心点Ｃ０から所定
の距離だけ離れた位置にある。また、４つの領域Ｈａ，
Ｈｃ，Ｈｂ，Ｈｄのホログラムパターンの作製上の原点
は、共通に分割線４Ｌ，４Ｍの交点（円の中心）であ
る。

【００４９】４分割ホログラム面４０の領域Ｈａ，Ｈｃ
で回折された主光束は、４分割光検出部６０の分割線Ｌ
Ｘ上の点Ｃ１，Ｃ２を基準として互いに反対側の位置に
それぞれ集光スポットＳａ，Ｓｃとして集光される。一
方、４分割ホログラム面４０の領域Ｈｂ，Ｈｄで回折さ
れた主光束は、４分割光検出部６０の中心点Ｃ０を基準
として互いに反対側の位置にそれぞれ集光スポットＳ
ｂ，Ｓｄとして集光される。

【００５０】同様に、４分割ホログラム面４０の領域Ｈ
ａ，Ｈｂ，Ｈｃ，Ｈｄで分割された一方の副光束は、光
検出部Ｅ上に集光スポットＱａ，Ｑｂ，Ｑｃ，Ｑｄとし
てそれぞれ集光され、領域Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｃ，Ｈｄで回
折された他方の副光束は、光検出部Ｆ上に集光スポット
Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄとしてそれぞれ集光される。

【００５１】このように、集光スポットが４分割され、
Ｘ方向に沿って配置された２つの集光スポットＳａ，Ｓ
ｃが互いに逆方向にずれた位置に配置される。なお、点
Ｃ１，Ｃ２は、半導体レーザ素子２の発振波長の変動に
より集光スポットＳａ，Ｓｃが分割線ＬＹを越えないよ
うに中心点Ｃ０から離れた位置に設定される。

【００５２】図３は４分割検出部６０上での主光束の集
光状態を示す模式的平面図である。光ディスク１が集光
レンズ５に接近してフォーカスエラー状態になった場合
には、図３（ａ）に示すように、集光スポットＳｂ，Ｓ
ｄが中心点Ｃ０からそれぞれ光検出部Ｂ，Ｄ内に延びた
形状となり、集光スポットＳａが分割線ＬＸ上の点Ｃ１
から光検出部Ｂ内に延びた形状となり、集光スポットＳ
ｃが分割線ＬＸ上の点Ｃ２から光検出部Ｄ内に延びた形
状となる。

【００５３】また、光ディスク１で主光束がフォーカス
した場合（合焦点時）には、図３（ｂ）に示すように、
集光スポットＳａが分割線ＬＸ上の点Ｃ１を中心として
光検出部Ａ，Ｂ間にまたがった１／４円となり、集光ス
ポットＳｃが分割線ＬＸ上の点Ｃ２を中心として光検出
部Ｃ，Ｄ間にまたがった１／４円となり、集光スポット
Ｓｂが中心点Ｃ０を中心として光検出部Ｂ，Ｃ間にまた
がった１／４円となり、集光スポットＳｄが中心点Ｃ０
を中心として光検出部Ａ，Ｄ間にまたがった１／４円と
なる。

【００５４】さらに、光ディスク１が集光レンズ５から
離れてフォーカスエラー状態になった場合には、図３
（ｃ）に示すように、集光スポットＳｂ，Ｓｄが中心点
Ｃ０からそれぞれ光検出部Ｃ，Ａ内に延びた形状とな
り、集光スポットＳａが分割線ＬＸ上の点Ｃ１から光検
出部Ａ内に延びた形状となり、集光スポットＳｃが分割
線ＬＸ上の点Ｃ２から光検出部Ｃ内に延びた形状とな
る。

【００５５】このように、集光スポットＳｂ，Ｓｄは、
図１０に示した従来のホログラム面１４０を用いた場合
と全く同様に変化し、集光スポットＳａは、見かけ上、
光検出部Ａ，Ｂを移動するように変化し、光スポットＳ
ｃは、見かけ上、光検出部Ｃ，Ｄ間を移動するように変
化する。

【００５６】フォーカスエラー信号ＦＥＳは、図１２の
４分割光検出部１６０を用いた場合と同様に、各光検出
部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの出力信号ＰＡ，ＰＢ，ＰＣ，ＰＤを
用いて次式のように求められる。

【００５７】ＦＥＳ＝（ＰＡ＋ＰＣ）−（ＰＢ＋ＰＤ）
上式のフォーカスエラー信号ＦＥＳは、光ディスク１が
近過ぎる場合には負となり、良好なフォーカス状態の場
合に０となり、光ディスク１が遠過ぎる場合には正とな
る。

【００５８】図４は半導体レーザ素子２の発振波長の変
動による４分割光検出部６０上での集光スポットの移動
を示す模式的平面図である。図４には、光ディスク１が
集光レンズ５に近い場合の集光スポットが示される。

【００５９】半導体レーザ素子２の発振波長が変動する
と、透過型ホログラム素子４での帰還光束の回折角度が
変化する。それにより、４分割光検出部６０上で集光ス
ポットＳａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄは分割線ＬＸに沿ってＸ
方向に移動する。例えば、半導体レーザ素子２の発振波
長が長くなると、集光スポットＳａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄ
は点線で示す位置から実線で示す位置に移動する。

【００６０】このとき、集光スポットＳａ，Ｓｃはそれ
ぞれ光検出部Ｂ，Ｄ内で移動するので、出力信号ＰＡ，
ＰＣに影響を与えない。一方、集光スポットＳｂ，Ｓｄ
の一方は、分割線ＬＹの両側の２つの光検出部にまたが
って移動するので、出力信号ＰＢ，ＰＤに影響を与え
る。

【００６１】この場合、集光スポットＳａ，Ｓｂ，Ｓ
ｃ，Ｓｄの移動がフォーカスエラー信号ＦＥＳに与える
影響は、図１５に示した場合の半分以下となる。特に、
半導体レーザ素子２から出射されるレーザ光の遠視野像
（ビーム断面強度分布）スポット）と４分割ホログラム
４０面との光学的位置関係を以下のように設定すること
により、半導体レーザ素子２の発振波長の変動がフォー
カスエラー信号ＦＥＳに与える影響をさらに小さくする
ことが可能となる。

【００６２】図５は図１の光ピックアップ装置１００に
おける半導体レーザ素子２の上面図である。また、図６
は４分割ホログラム面４０上の光スポットおよび４分割
光検出部６０上の集光スポットの関係を示す模式的平面
図である。

【００６３】図５に示すように、半導体レーザ素子２
は、主としてクラッド層２１、活性層２２およびクラッ
ド層２３を含む。通常、半導体レーザ素子２の活性層２
２から出射されるレーザ光の垂直方向（活性層２２に垂
直な方向）の広がり角は水平方向（活性層２２に平行な
方向）の広がり角よりも大きい。したがって、レーザ光
の遠視野像２０は長軸が活性層２２に垂直となる楕円形
状になる。

【００６４】本実施例の光ピックアップ装置１００にお
いては、半導体レーザ素子２の活性層２２がＹ方向に垂
直となるようにヒートシンク９の側面に取り付けられて
いる。したがって、レーザ光の遠視野像２０はＹ方向に
平行な長軸およびＸ方向に平行な短軸を有する楕円形状
となる。

【００６５】この場合、図６に示すように、４分割ホロ
グラム面４０に形成される帰還光束の光スポットＳＰ
は、領域Ｈａ，Ｈｃに延びる長軸および領域Ｈｂ，Ｈｄ
に延びる短軸を有する楕円形状となる。これにより、領
域Ｈａ，Ｈｃに入射する帰還光束の光量が領域Ｈｂ，Ｈ
ｄに入射する帰還光束の光量よりも大きくなる。

【００６６】したがって、４分割光検出部６０上に形成
される集光スポットＳａ，Ｓｃの光強度が集光スポット
Ｓｂ，Ｓｄの光強度よりも大きくなる。その結果、集光
スポットＳｂ，Ｓｄがフォーカスエラー信号ＦＥＳに与
える影響が集光スポットＳａ，Ｓｃに比べて小さくな
り、半導体レーザ素子２の発振波長の変動がフォーカス
エラー信号ＦＥＳに与える影響がかなり小さくなる。

【００６７】図７は本実施例の光ピックアップ装置１０
０における半導体レーザ素子２の発振波長の変動時によ
るＳカーブ特性の変化を示す図である。

【００６８】図７において、破線Ｌ１は光学調整時（初
期）のＳカーブ特性を示し、実線Ｌ２は発振波長の変動
時のＳカーブ特性を示す。図７に示すように、半導体レ
ーザ素子２の発振波長が変動しても、Ｓカーブ特性の振
幅の低下が小さくなっている。

【００６９】表１に従来の透過型ホログラム素子１０４
および本実施例の透過型ホログラム素子４を用いた場合
のＳカーブ特性の振幅のシミュレーション結果を示す。
このシミュレーションでは、レーザ光の発振波長７８５
ｎｍを設計値とした。

【００７０】

【表１】

【００７１】表１では、従来の透過型ホログラム素子１
０４を用いた場合および本実施例の透過型ホログラム素
子４を用いた場合の設計値におけるＳカーブ特性の振幅
を１．０とし，波長７９０ｎｍおよび７９５ｎｍにおけ
るＳカーブ特性の振幅を設計値の振幅で規格化してい
る。

【００７２】本実施例の透過型ホログラム素子４では、
図６に示したように半導体レーザ素子２の遠視野像の方
向を最適化した場合および最適化の方向よりも９０°異
なる場合を示している。

【００７３】表１からわかるように、従来の透過型ホロ
グラム素子１０４を用いた場合には、環境温度の変化に
よりレーザ光の発振波長が設計値から１０ｎｍずれる
と、Ｓカーブ特性の振幅が１０分の１に低下する。これ
に対して、本実施例の透過型ホログラム素子４を用いた
場合には、レーザ光の遠視野像を最適化しない場合で
も、Ｓカーブ特性の振幅は半分程度までしか低下せず、
レーザ光の遠視野像の方向を最適化した場合には、発振
波長が１０ｎｍ変動しても、Ｓカーブ特性の振幅は２０
％しか低下していない。

【００７４】図８は上記実施例の光ピックアップ装置１
００を用いた光学記録媒体駆動装置２００の構成を示す
ブロック図である。図８の光学記録媒体駆動装置２００
は光ディスク１から情報を読み取る光ディスクドライブ
装置である。

【００７５】光学記録媒体駆動装置２００は、光ピック
アップ装置１００、モータ１１、送りモータ１２、回転
制御系１３、信号処理系１４、ピックアップ制御系１
５、送りモータ１６およびドライブコントローラ１７を
含む。

【００７６】モータ１１は、光ディスク１を所定の速度
で回転させる。回転制御系１３は、モータ１１の回転動
作を制御する。送りモータ１２は、光ピックアップ装置
１００を光ディスク１の半径方向に移動させる。送りモ
ータ制御系１６は、送りモータ１２の動作を制御する。
光ピックアップ装置１００は、光ディスク１にレーザ光
を照射するとともに光ディスク１からの帰還光束を受光
する。ピックアップ制御系１５は、光ピックアップ装置
１００の投受光動作を制御する。

【００７７】信号処理系１４は、光ピックアップ装置１
００の光検出器６からの出力信号を受け、再生信号、フ
ォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号を算
出し、再生信号をドライブコントローラ１７に与え、フ
ォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号をピ
ックアップ制御系１５に与える。ドライブコントローラ
１７は、ドライブインタフェース１８を介して与えられ
る指令に従って回転制御系１３、信号処理系１４、ピッ
クアップ制御系１５および送りモータ制御系１６を制御
するとともに、ドライブインタフェース１８を介して再
生信号を出力する。

【００７８】本実施例では、モータ１１および回転制御
系１３が回転駆動部に相当し、送りモータ１２および送
りモータ制御系１６がピックアップ駆動部に相当し、信
号処理系１４が信号処理部に相当する。

【００７９】図８の光学記録媒体駆動装置２００におい
ては、上記実施例の光ピックアップ装置１００が用いら
れているので、レーザ光の波長変動時にも正確なフォー
カスエラー信号が得られる。それにより、フォーカスサ
ーボが高精度に行われ、高品質の再生信号が得られる。

【００８０】上記実施例では、回折素子として透過型ホ
ログラム素子４を用いているが、反射型のホログラム素
子等の反射型回折素子を用いてもよい。

【００８１】上記実施例では、透過型の３分割用回折格
子３を用いているが、本発明は、反射型の３分割用回折
格子を用いた光ピックアップ装置にも同様に適用するこ
とができる。また、光源と光学記録媒体との間にミラー
等の反射部材を介在させて光路を屈折させることもでき
る。

【００８２】さらに、３分割用回折格子３と透過型ホロ
グラム素子４とを一体にした光学素子を用いてもよい。
また、トラッキングサーボの方法として上記の３ビーム
法以外の方法を用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における光ピックアップ装置
の概略図である。

【図２】図１の光ピックアップ装置における透過型ホロ
グラム素子および光検出器の平面図である。

【図３】４分割光検出部上での主光束の集光状態を示す
模式的平面図である。

【図４】半導体レーザ素子の発振波長の変動による４分
割光検出部上での集光スポットの移動を示す模式的平面
図である。

【図５】図１の光ピックアップ装置における半導体レー
ザ素子の上面図である。

【図６】レーザ光の遠視野像の方向が最適化された場合
の４分割ホログラム面上の光スポットおよび４分割光検
出部上の集光スポットを示す模式的平面図である。

【図７】光学調整時および波長変動時のＳカーブ特性を
示す図である。

【図８】図１の光ピックアップ装置を用いた光学記録媒
体駆動装置の構成を示すブロック図である。

【図９】透過型ホログラム素子を有する従来の光ピック
アップ装置の概略図である。

【図１０】従来の光ピックアップ装置に用いられる透過
型ホログラム素子のホログラム面の平面図である。

【図１１】光ディスク上に形成される主スポットおよび
副スポットを示す図である。

【図１２】光検出器の一例を示す模式的平面図である。

【図１３】従来の光ピックアップ装置における光検出器
上での集光状態を示す模式的平面図である。

【図１４】光ピックアップ装置におけるＳカーブ特性を
示す図である。

【図１５】半導体レーザ素子の発振波長の変動による４
分割光検出部上での集光スポットの移動を示す図であ
る。

【図１６】半導体レーザ素子の発振波長の変動によるＳ
カーブ特性の変化を示す図である。

【符号の説明】

１ 光ディスク ２ 半導体レーザ素子 ３ ３分割用回折格子 ４ 透過型ホログラム素子 ５ 集光レンズ ４０ ４分割ホログラム面 Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｃ，Ｈｄ 領域 ４Ｌ，４Ｍ 分割線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後藤 壮謙 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 澤田 稔 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 茨木 晃 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光束を出射する光源と、前記光源から出
   射された光束に基づく帰還光束を回折する回折素子と、
   前記回折素子により回折された前記帰還光束を検出する
   光検出器とを備え、 前記回折素子は、互いに直交する分割線で分割された４
   つの領域を有し、 前記光検出器は、前記回折素子により回折された帰還光
   束の集光スポットが前記光源の波長変動により移動する
   方向にほぼ平行な第１の分割線と前記第１の分割線に直
   交する第２の分割線とで分割された４つの光検出部を有
   し、 前記回折素子の一方の対角線位置の２つの領域で回折さ
   れた帰還光束は、前記光検出器の前記第１および第２の
   分割線の交点を中心として前記第２の分割線上の互いに
   反対側の隣接する位置にそれぞれ集光スポットを形成
   し、前記回折素子の他方の対角線位置の２つの領域で回
   折された帰還光束は、前記光検出器の前記第１および第
   ２の分割線の交点を中心として前記第１の分割線上の互
   いに反対側の離れた位置にそれぞれ集光スポットを形成
   することを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 【請求項２】 前記回折素子の前記一方の対角線位置の
   ２つの領域および他方の対角線位置の２つの領域は、前
   記４つの光検出部の出力の演算により光学記録媒体上の
   フォーカス状態の検出が可能となるようにフォーカス状
   態に対応した空間変動をそれぞれ各光束に与えることを
   特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
3. 【請求項３】 前記フォーカス状態に対応した空間変動
   は、非点収差であることを特徴とする請求項２記載の光
   ピックアップ装置。
4. 【請求項４】 前記非点収差は、前記光検出器の前記第
   １および第２の分割線に対してほぼ４５度の方向に与え
   られることを特徴とする請求項３記載の光ピックアップ
   装置。
5. 【請求項５】 前記回折素子の４つの領域は当該回折素
   子の前記分割線の交点を共通の原点として形成され、前
   記回折素子の前記一方の対角線位置の２つの領域は、前
   記光検出器の前記第１および第２の分割線の前記交点を
   基準に設定されたホログラムパターンを有し、前記回折
   素子の前記他方の対角線位置の２つの領域は、前記光検
   出器の前記第１および第２の分割線の前記交点から互い
   に離れた前記第１の分割線上の２点を基準にそれぞれ設
   定されたホログラムパターンを有する請求項１、４のい
   ずれかに記載の光ピックアップ装置。
6. 【請求項６】 前記回折素子の前記一方の対角線位置の
   ２つの領域は前記回折素子により回折された帰還光束の
   集光スポットが前記光源の波長変動により移動する方向
   にほぼ平行な方向に沿って配置され、前記回折素子の前
   記他方の対角線位置の２つの領域は前記回折素子により
   回折された帰還光束の集光スポットが前記光源の波長変
   動により移動する方向にほぼ直交する方向に配置された
   ことを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の光ピッ
   クアップ装置。
7. 【請求項７】 前記回折素子の前記分割線は前記光検出
   器の前記第１および第２の分割線に対してほぼ４５度の
   角度をなすことを特徴とする請求項６記載の光ピックア
   ップ装置。
8. 【請求項８】 前記光源は楕円形状の遠視野像を有する
   光束を出射し、前記帰還光束は、前記回折素子に楕円形
   状の光スポットを形成し、 前記楕円形状の光スポットの短軸が前記一方の対角線位
   置の２つの領域に延びかつ長軸が前記他方の対角線位置
   の２つの領域に延びるように前記光源と前記回折素子と
   の位置関係が設定されたことを特徴とする請求項１〜７
   のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
9. 【請求項９】 光学記録媒体を回転させる回転駆動部
   と、 前記光学記録媒体に光束を照射する請求項１〜８のいず
   れかに記載の光ピックアップ装置と、 前記光ピックアップ装置を前記光学記録媒体の半径方向
   に移動させるピックアップ駆動部と、 前記光ピックアップ装置の前記光検出器からの出力信号
   を処理する信号処理部とを備えたことを特徴とする光学
   記録媒体駆動装置。