JPH1049884A

JPH1049884A - 光ピックアップ装置

Info

Publication number: JPH1049884A
Application number: JP8202527A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Inoue; 泰明井上; Kazushi Mori; 和思森; Atsushi Tajiri; 敦志田尻; Souken Gotou; 荘謙後藤
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 1998-02-20
Anticipated expiration: 2016-07-31
Also published as: JP3378739B2

Abstract

(57)【要約】【課題】トラック位置移動や波長変動によらず好まし
いフォーカスサーボが行える光ピックアップ装置を提供
することが目的である。【解決手段】回折素子４が光ディスク１のラジアル方
向とトラック方向に略沿った分割線によって分割される
領域４ａ〜４ｄを有し、集光手段５がトラッキングのた
めに光ディスク１のラジアル方向に略沿って移動するよ
うに設定されており、光検出手段６は、光源１の波長変
動により回折された反射光束が移動する方向に略沿った
分割線によって分割された３つの長方形状受光面を備
え、光ディスク１のラジアル方向と前記波長変動により
前記回折された反射光束が移動する方向が互いに略平行
な関係にある。

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
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、分離手段としてホログラム素子
（回折素子）を用いた光ピックアップ装置が研究開発さ
れている。

【０００３】図１４は、特開平３−７６０３５号（Ｇ１
１Ｂ７／１３５）公報に記載された非点収差法による
フォーカスサーボ及び３ビーム法によるトラッキングサ
ーボを行う光ピックアップ装置の概略構成図である。

【０００４】図中、１０１は光ディスク、１０２はレー
ザ光（光束）を上方向に出力する半導体レーザ素子、１
０３は前記光束を３本の光束に分割するための３分割用
回折格子、１０４は前記３本の光束を透過し且つディス
ク１０１からの帰還光束（反射光束）を回折し、該光束
にフォーカス状態に対応した非点収差を与えるためのホ
ログラム素子（回折素子）、１０５は前記ホログラム素
子１０４を透過した３本の光束をディスク１０１上に、
主スポットとその両側に位置する副スポットの３個のス
ポットとして集光するための集光レンズ（集光手段）、
１０６はホログラム素子１０４で回折された光ディスク
１０１からの帰還光束の回折光束を検出する光検出器で
ある。

【０００５】図１５は、前記光検出器１０６の一例であ
る６分割光検出器の模式上面図である。

【０００６】この光検出器１０６は、前記主スポットに
係る反射光束を検出して従来周知の非点収差法によるフ
ォーカスエラー信号ＦＥＳ及び再生信号を出力するため
の光検出部１０６ａ〜１０６ｄからなる４分割光検出部
と、前記副スポットに係る反射光束を用いて従来周知の
３ビームトラッキング法によるトラッキングエラー信号
ＴＥＳを出力するための上記４分割光検出部の両側に位
置する光検出部１０６ｅ、１０６ｆを有する。

【０００７】上記フォ−カスエラー信号ＦＥＳは、上記
４分割光検出部の各光検出部１０６ａ〜１０６ｄの出力
信号Ｓ_a〜Ｓ_dを用いて、ＦＥＳ＝（Ｓ_a＋Ｓ_c）−（Ｓ_b
＋Ｓ_d）の演算により求められる。

【０００８】また、上記トラッキングエラー信号ＴＥＳ
は、上記主スポットのトラックずれに応じて出力信号差
を生じる上記副スポットに係る反射光束をそれぞれ独立
に検出する光検出部１０６ｅ、１０６ｆの出力信号
Ｓ_e、Ｓ_fの差（Ｓ_e−Ｓ_f）から求められる。

【０００９】ところで、上記半導体レーザ素子１０２
は、素子温度に依存して発振波長変動が生じ、この発振
波長変動によりホログラム素子１０４で帰還光束が回折
されて生じる回折光束の回折角度が異なることとなるの
で、発振波長変動に伴ってＦＥＳ＝（Ｓ_a＋Ｓ_c）−（Ｓ
_b＋Ｓ_d）に変動が生じる恐れがある。

【００１０】このため、発振波長変動に起因するＦＥＳ
の変動を防止するように、光検出器１０６の４分割光検
出部は、発振波長変動によりホログラム素子１０４の回
折光束が移動する方向に略沿った分割線１０６ｇにより
分割される。

【００１１】しかしながら、上述のように波長変動を考
慮して光検出器１０６を配置した場合においても、波長
変動が大きくなると、回折光束の集光スポットが分割線
１０６ｇと分割線１０６ｈとの交点を外れてしまうた
め、正確なＦＥＳが得られなくなるといった問題が生じ
る。

【００１２】この問題を解決するために、本願出願人
は、フォーカスサーボ用の光検出部として、上記互いに
直交する分割線１０６ｇ、１０６ｈにより分割される４
分割光検出部に代え、図１６に示すような互いに平行な
分割線により分割されるフォーカスサーボ用の３分割光
検出部２０６を採用した。この場合には、光検出部２０
６ａ〜２０６ｃの出力信号Ｓ_a〜Ｓ_cから、ＦＥＳ＝（Ｓ
_a＋Ｓ_c）−Ｓ_bを演算してフォーカスエラー信号が得ら
れる。

【００１３】しかしながら、上記光検出部２０６を用い
た場合、光軸方向の集光レンズ１０５の移動量とＦＥＳ
強度の関係を示すＳカーブ特性を良好にするために、回
折光束の集光スポットが光検出部２０６ａ、２０６ｃに
均等に跨るように設定する必要があるが、この調整が困
難であった。

【００１４】そこで、更に本願出願人は、図１７に示す
ようなピックアップ装置を作製し、実験を行った。

【００１５】図中、３０１は光ディスク、３０２はレー
ザ光（光束）を上方向に出力する半導体レーザ素子、３
０３は前記光束を３本の光束（主光束とその両側に位置
する一対の副光束）に分割するための３分割用回折格
子、３０４は前記３本の光束を透過し且つディスク３０
１からの３本の帰還光束（反射光束）を２分割すると共
に回折し、且つ該２分割された光束にフォーカス状態に
対応した非点収差を与えるためのホログラム素子（回折
素子）、３０５は前記ホログラム素子３０４を透過した
３本の光束をディスク３０１上に、主スポットとその両
側に位置する副スポットの３個のスポットとして集光す
るための集光レンズ、３０６はホログラム素子３０４で
回折されたディスク３０１からの帰還光束の回折光束を
検出する光検出器である。

【００１６】図１８に示すように、ホログラム素子３０
４はトラック方向に略沿って延びる分割線３０４ｌによ
って分割された領域３０４ａ、３０４ｂを有する。尚、
図中に上記３本の光束による光スポットを模式的に図示
する。

【００１７】また、図１９に示すように、光検出器３０
６は、領域３０４ａにて回折された前記主光束に係る帰
還束の回折光束を検出する光検出部３１６ａ〜３１６ｃ
からなる光検出部３０６ａ、領域３０４ｂにて回折され
た前記主光束に係る帰還光束の回折光束を検出する光検
出部３１６ｄ〜３１６ｆからなる光検出部３０６ｂ、領
域３０４ａ、３０４ｂにて回折された前記一方の副光束
に係る帰還光束の回折光束を検出する光検出部３０６
ｃ、及び同領域３０４ａ、３０４ｂにて回折された前記
他方の副光束に係る帰還光束の回折光束を検出する光検
出部３０６ｄを有する。

【００１８】そして各光検出部３１６ａ〜３１６ｆから
得られる出力信号Ｓ_a〜Ｓ_f、及び各光検出部３０６ｃ、
３０６ｄの各出力信号Ｓ_A、Ｓ_Bに基づいて、フォーカス
エラー信号ＦＥＳはＦＥＳ＝（Ｓ_a＋Ｓ_c＋Ｓ_e）−（Ｓ_b
＋Ｓ_d＋Ｓ_f）の演算で得られ、トラッキングエラー信号
ＴＥＳはＦＥＳ＝（Ｓ_A−Ｓ_B）の演算で得られる。

【００１９】このようにフォーカスエラー信号ＦＥＳは
上述のようにして求められるので、集光スポットが光検
出部３０６ａ、３０６ｂの中心からずれても、これを補
正するように演算され、正しくフォーカスエラー信号Ｆ
ＥＳが得られる。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように２分割したホログラム素子３０４を用いる装置で
は、例えば所望のトラック位置に集光スポットを移動す
るために、図２０に示すように集光レンズ３０５をトラ
ック方向に略垂直な方向（ディスクラジアル方向）に移
動させるが、この時、図２１に示すようにホログラム素
子３０４の領域３０４ａと領域３０４ｂでの反射光束の
通過領域の大きさが異なることとなる。

【００２１】従って、集光レンズ３０５のラジアル方向
の移動に伴って、光検出部３０６ａと光検出部３０６ｂ
とで受ける主光束に係る帰還光束の回折光束の検出光量
が変動するので、集光レンズ３０５をラジアル方向に例
えば０μｍ、±４００μｍ移動した時のＳカーブ特性は
図２２に示すようになり、正しくフォーカスエラー信号
ＦＥＳが得られなくなる。

【００２２】本発明は上述の問題点を鑑み成されたもの
であり、トラック位置移動や波長変動によらず好ましい
フォーカスサーボが行える光ピックアップ装置を提供す
ることが目的である。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明の光ピックアップ
装置は、光源から出射された光束を集光手段を介して光
ディスクに照射し、該光ディスクからの反射光束を光検
出手段側へ透過型回折素子で回折し、該回折された反射
光束を前記光検出手段で検出する光ピックアップ装置に
おいて、前記回折素子は、前記光ディスクのトラック方
向に略沿って延びる分割線と該分割線と直交するように
前記光ディスクのラジアル方向に略沿って延びる分割線
によって分割された４つの領域を有し、該４つの領域の
うちの一方の対角線位置の２つの領域と他方の対角線位
置の２つの領域は、該一方の２つの領域で回折された反
射光束と該他方の２つの領域で回折された反射光束の比
較によりフォーカス状態が検出できるように該フォーカ
ス状態に対応した空間変動を該各反射光束にそれぞれ与
え、前記集光手段は、トラッキングのために前記光ディ
スクのラジアル方向に略沿って移動するように設定され
ており、前記光検出手段は、前記光源の波長変動により
ファーカス状態検出のための前記回折された反射光束の
集光スポットが移動する方向に略沿った分割線によって
分割されてなる少なくとも２つの受光面を備え、該各受
光面が前記移動距離より長い長さを有するフォーカス状
態検出のための光検出部を２組有し、前記一方の光検出
部が前記一方の対角線位置の２つの領域で回折された反
射光束を検出すると共に、前記他方の光検出部が前記他
方の対角線位置の２つの領域で回折された反射光束を検
出することを特徴とする。

【００２４】尚、上記光源としては、半導体レーザが好
ましい。

【００２５】また、前記４つの領域のうちの一方の対角
線位置の２つの領域と他方の対角線位置の２つの領域
は、該一方の２つの領域で回折された反射光束と該他方
の２つの領域で回折された反射光束に、フォーカス状態
に対応して互いに相反関係の空間変動を付与するのがよ
い。

【００２６】本発明の光ピックアップ装置では、透過型
回折素子が、光ディスクのトラック方向に略沿って延び
る分割線と該分割線と直交するように前記光ディスクの
ラジアル方向に略沿って延びる分割線によって分割され
た４つの領域を有し、しかも集光手段は、トラッキング
のために前記光ディスクのラジアル方向に略沿って移動
するように設定され、且つ前記一方の光検出部が検出す
る上記一方の対角線位置の２つの領域で回折された反射
光束の受光面積と前記他方の光検出部が検出する前記他
方の対角線位置の２つの領域で回折された反射光束の受
光面積の相違を比較することにより、フォーカスエラー
信号を検出する。この構成では、集光手段のトラッキン
グによる反射光束の透過回折素子での位置が変化して
も、上記一方の対角線位置の２つの領域の反射光束の入
射面積と、前記他方の対角線位置の２つの領域の反射光
束の入射面積が略変化しないので、集光手段のトラッキ
ングによる移動に伴うフォーカスエラー信号の劣化が抑
制される。

【００２７】しかも、本発明の光ピックアップ装置で
は、フォーカス状態を検出するための光検出部が、光源
の波長変動により透過型回折素子によって回折されたフ
ォーカス状態を検出するための反射光束の集光スポット
の移動方向に略沿った分割線によって分割されてなる受
光面を備え、各受光面が前記移動距離より長い長さ（即
ち集光スポットが移動しても受光面内に位置するような
長さ）を有するので、光源の波長変動によるフォーカス
エラー信号の劣化が抑制される。

【００２８】この結果、光源の波長変動、集光手段の移
動、及びこれら両方に起因するフォーカスエラー信号の
劣化が抑制される。

【００２９】特に、前記透過型回折素子での前記フォー
カス状態検出のための反射光束の光スポットの形状が、
該透過型回折素子の前記光ディスクのラジアル方向に略
沿って延びる分割線に対して略対称であることを特徴と
する。

【００３０】この場合、集光手段のトラッキングによる
移動が行われても、上記一方の対角線位置の２つの領域
の反射光束の入射面積と、前記他方の対角線位置の２つ
の領域の反射光束の入射面積がより等しくなるので、集
光手段のトラッキングによる移動によるフォーカスエラ
ー信号の劣化がより抑制される。

【００３１】特に、前記光ディスクのラジアル方向と前
記光源の波長変動による前記集光スポットの移動する方
向が互いに略平行な関係にあることを特徴とする。

【００３２】この場合も、前記一方の対角線位置の２つ
の領域の反射光束の入射面積と前記他方の対角線位置の
２つの領域の反射光束の入射面積の比率を略保持した状
態で、前記一方の対角線位置の２つの領域で回折された
反射光束を前記光検出手段の前記一方の光検出部で検出
すると共に、前記他方の対角線位置の２つの領域で回折
された反射光束を前記他方の光検出部で検出するので、
よりフォーカスエラー信号の劣化が抑制される。

【００３３】また、前記光ディスクのラジアル方向と前
記光源の波長変動による前記集光スポットの移動する方
向が略直交する関係にしてもよい。

【００３４】この場合、前記一方の対角線位置の２つの
領域の反射光束の入射面積と前記他方の対角線位置の２
つの領域の反射光束の入射面積の比率を略保持した状態
で、前記一方の対角線位置の２つの領域で回折された反
射光束を前記光検出手段の前記一方の光検出部で検出す
ると共に、前記他方の対角線位置の２つの領域で回折さ
れた反射光束を前記他方の光検出部で検出するので、よ
りフォーカスエラー信号の劣化が抑制される。

【００３５】特に、前記少なくとも２つの受光面は、幅
狭の受光面とこの両側にこれより幅広の受光面を備えた
構成であることを特徴とする。

【００３６】この場合、前記対角線位置の２つの領域で
回折された反射光束による対向してなる集光スポットの
対向点が幅狭の受光面内に位置するようにすればよいの
で、比較的容易に設定でき、そして、各光検出部の両側
の幅広の受光面からの検出信号を加算し、その差を比較
することにより、上記一方の対角線位置の２つの領域で
回折された反射光束の受光面積と前記他方の光検出部が
検出する前記他方の対角線位置の２つの領域で回折され
た反射光束の受光面積の相違を比較することができる。
しかも、この幅狭の受光面からの信号は再生信号を得る
際に利用することにより、即ち、２つの検出部の幅狭の
受光面とその両側の受光面の検出信号の和を利用するこ
とにより、再生信号の強度が大きくなり、よって良好な
再生信号が得られる。

【００３７】なお、前記光検出手段の２組の光検出部
は、前記光源の波長変動による集光スポットの移動方向
に略沿って一直線上に配置されるよりも、該移動方向に
垂直方向に略沿って一直線上に配置される方が、光軸調
整を回折素子の回転により容易に行える。この場合、前
記光検出手段の２組の光検出部を構成する受光面の長手
方向が、トラック方向に略沿うようになるようにする方
が、光スポットの対称性から好ましい。

【００３８】更に、前記光源から出射される光束から主
光束とこの両側に位置するトラッキングサーボ用の副光
束を発生させる３分割回折格子を前記光源と前記透過型
回折素子の間の光路中に備え、且つ前記光検出手段は、
前記透過型回折素子によって回折された前記主光束に係
る光ディスクからの反射光束を前記２つの光検出部で検
出すると共に、前記透過型回折素子によって回折された
前記各副光束に係る光ディスクからの反射光束をそれぞ
れ検出するために、前記２つの光検出部を挟むように両
側に前記移動距離より長い長さの受光面を有するトラッ
キング状態検出のための１組の光検出部を備えることを
特徴とする。

【００３９】この場合、光源の波長変動や集光手段のト
ラッキングによる移動によるトラッキング信号の劣化を
防止しつつ３ビーム法によるトラッキングサーボが行え
る。

【００４０】特に、前記空間変動が非点収差であること
を特徴とする。

【００４１】この場合、非点収差法によるフォーカスサ
ーボが行える。

【００４２】更に、前記回折素子の前記一方の２つの領
域と、前記回折素子の前記他方の２つの領域は、互いに
直交関係にある非点収差を付与することを特徴とする。
なお、この直交方向の一方は、光検出手段の２組の光検
出部の分割線に略平行であるのがよい。

【００４３】この場合、上記受光面積の相違が大きくな
るので、良好なフォーカスエラー信号が得られる。

【００４４】また、前記回折素子の前記一方の２つの領
域で回折される反射光束の焦点位置と前記回折素子の前
記他方の２つの領域で回折される反射光束の焦点位置
が、フォーカス時において互いに異なる高さに位置する
ことを特徴とする。

【００４５】この場合、フォーカス状態に応じて光検出
手段のフォーカス状態検出用の２組の光検出部の一方と
他方での反射光束に係る集光スポットの大きさが異なる
ように変化するので、フォーカスサーボが行える。

【００４６】特に、フォーカス時において、前記回折素
子の前記一方の２つの領域で回折される反射光束の焦点
位置は、前記光検出手段の受光面より手前側に位置し、
前記回折素子の前記他方の２つの領域で回折される反射
光束の焦点位置は、前記光検出手段の受光面より奥側に
位置することを特徴とする。

【００４７】この場合、フォーカス状態に応じて光検出
手段のフォーカス状態検出用の２組の光検出部の一方と
他方での反射光束に係る集光スポットの大きさが互いに
逆の関係になるように変化し、しかも光検出手段のフォ
ーカス状態検出用の２組の光検出部の一方と他方での反
射光束に係る集光スポットの大きさが略同じである場合
をフォーカス時とするように設定できるので、フォーカ
スサーボが容易に行える。

【００４８】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施形態に係る非
点収差法によるフォーカスサーボと３ビーム法によるト
ラッキングサーボを行う光ピックアップ装置を図１の概
略構成図を用いて説明する。

【００４９】図中、１は例えばＣＤ（コンパクトディス
ク）などの反射型の光ディスク、２はレーザ光（光束）
を出力する半導体レーザ（光源）、３は前記レーザ光を
それぞれ少なくとも０次回折光（主光束）Ｍ、トラッキ
ングサーボ用の１次回折光（副光束）Ｓ₁及び−１次回
折光（副光束）Ｓ₂からなる３本の光束に分割する光学
ガラス又は光学樹脂等からなる所謂透過型の３分割用回
折格子である。なお、図中では上記３本の光束は１本の
光束で表す。

【００５０】４は３分割用回折格子３を出射した上記３
本の光束Ｍ、Ｓ₁、Ｓ₂を入射し、且つ該３本の光束に係
る光ディスク１からの各反射光束（帰還光束）Ｍ、
Ｓ₁、Ｓ₂を４分割すると共に、この各分割光束に光ディ
スク１でのフォーカス状態に対応した空間変動（本実施
形態では、非点収差）を与えるように１次で回折する分
離手段としての透過型ホログラム素子（透過型回折素
子）である。

【００５１】図２に模式上面を示すように、前記透過型
ホログラム素子４は光ディスク１のトラック方向（トラ
ック延在方向）に略平行（Ｙ方向）に沿って延びる仮想
の分割線４ｌとこの分割線４ｌと直交する、即ち光ディ
スク１のラジアル方向（Ｘ方向）に略沿って延びる仮想
の分割線４ｍにより等面積の４つの領域４ａ、４ｂ、４
ｃ、４ｄに分割されたホログラム面を有する。なお、図
中、３本の光束Ｍ、Ｓ ₁、Ｓ₂による光スポットＭ、
Ｓ₁、Ｓ₂を示す。

【００５２】そして、上記分割線４ｌと上記分割線４ｍ
の交点に対して対称（対角線位置）に位置する領域４ａ
及び領域４ｃ（図中、網目ハッチング）、領域４ｂ及び
領域４ｄ（図中、斜線ハッチング）はそれぞれ同一のホ
ログラム面パターン（回折面パターン）を有し、領域４
ａ及び領域４ｃと、領域４ｂ及び領域４ｄは互いに逆関
係の空間変動（本実施形態では互いに直交する関係の非
点収差）を回折光束に与える。

【００５３】５はトラッキングサーボのために光ディス
ク１のラジアル方向（Ｘ方向）に略沿い、またフォーカ
スサーボのために上下方向（Ｚ方向）に駆動可能に支持
され、透過型ホログラム素子４を０次で回折透過した上
記３本の光束Ｍ、Ｓ₁、Ｓ₂を光ディスク１に各集光スポ
ットＭ、Ｓ₁、Ｓ₂として集光するための集光レンズ（集
光手段）である。

【００５４】ここで、図３に示すように主光束Ｍに係る
集光スポット（主スポット）Ｍは情報が記録されたトラ
ックＴＲを走査すると共に、両副光束Ｓ₁、Ｓ₂に係る集
光スポット（副スポット）Ｓ₁、Ｓ₂は該トラックＴＲの
両側を僅かに跨ぐように走査する。このトラック外は該
トラックに比べて反射率が大きく設定されているので、
主スポットＭがトラックずれを起こした場合、両副スポ
ットＳ₁、Ｓ₂からの反射光強度に差が生じることとな
る。なお、集光スポットＭ、Ｓ₁、Ｓ₂は、その長軸又は
短軸がトラックに対して略直交するように配置されてい
る。

【００５５】６は、集光レンズ５を通り、透過型ホログ
ラム素子４で１次で透過回折された上記３本の光束Ｍ、
Ｓ₁、Ｓ₂に対応する光ディスク１からの各反射光束を検
出するための光検出器（光検出手段）であり、図４に上
面模式概略図を示すように、ホログラム素子４の分割線
４ｍ延在方向（ラジアル方向）に略沿って一直線上に並
んで配置されるフォーカスサーボ用の一対の光検出部６
ａ及び光検出部６ｂと、光検出部６ａ及び光検出部６ｂ
とに対向するようにこれら両側に配置される上記分割線
４ｍ延在方向に略平行に延在するトラッキングサーボ用
の一対の光検出部６ｃ及び光検出部６ｄとからなる。

【００５６】上記光検出部６ａは、それぞれラジアル方
向に略平行に延存する長方形状の光検出部１６ａ、１６
ｂ、１６ｃからなり、同じ幅を有する光検出部１６ａ、
１６ｃの間に幅狭の光検出部１６ｂが配置された構成で
ある。また、上記光検出部６ｂは、上記光検出部６ａと
同じ構成であり、それぞれラジアル方向に略平行に延存
する長方形状の光検出部１６ｄ、１６ｅ、１６ｆからな
り、同じ幅を有する光検出部１６ｄ、１６ｆの間に幅狭
の光検出部１６ｅが配置された構成である。

【００５７】尚、本実施形態では、光検出部６ａ、６ｂ
それぞれが光源１の波長変動によってホログラム素子４
で回折された反射光束の光検出手段６での集光スポット
の移動する方向に沿った分割線（仮想分割線）によって
分割されてなる光検出部１６ａ〜１６ｃ、光検出部１６
ｄ〜１６ｆが構成されていると共に、各長方形状の光検
出部（受光面）６ｃ、６ｄ、１６ａ〜１６ｆの長手方向
の長さは、光源１の波長変動によってホログラム素子４
で回折された反射光束を受光する各光検出部での各集光
スポットが移動する長さよりも長く設定されている。

【００５８】斯る光ピックアップ装置では、前記集光レ
ンズ５がトラッキングのために上記反射光束Ｍの中心が
分割線４ｍ上に略位置して透過型ホログラム素子４へ入
射するように光学系が設定されており、領域４ａ、４ｃ
に入射した反射光束Ｍは、光検出部６ａで受光されるよ
うに領域４ａ、４ｃで１次で透過回折され、領域４ｂ、
４ｄに入射した反射光束Ｍは、光検出部６ｂで受光され
るように領域４ｂ、４ｄで１次で透過回折される。

【００５９】図５は、光ディスク１で主光束Ｍがフォー
カスした場合の光検出器６上での集光状態を表す模式上
面図を示す。

【００６０】上記反射光束Ｍはホログラム素子４の領域
４ａ〜４ｄで分割回折される。そして、領域４ａで１次
回折された反射光束Ｍ及び領域４ｃで１次回折された反
射光束Ｍは、それぞれ光検出部６ａ上に集光スポットＰ
_a及び集光スポットＰ_cとして集光されると共に、領域４
ｂで１次回折された反射光束Ｍ及び領域４ｄで１次回折
された反射光束Ｍは、それぞれ光検出部６ｂ上に集光ス
ポットＰ_b及び集光スポットＰ_dとして集光される。

【００６１】また、反射光束Ｓ₁及び反射光束Ｓ₂もホロ
グラム素子４の領域４ａ〜４ｄで分割回折される。そし
て、領域４ａで１次回折された反射光束Ｓ₁及び領域４
ｃで１次回折された反射光束Ｓ₁は、それぞれ光検出部
６ｃ上の光検出部６ａ側に集光スポットＱ_a及び集光ス
ポットＱ_cとして集光されると共に、領域４ｂで１次回
折された反射光束Ｓ₁及び領域４ｄで１次回折された反
射光束Ｓ₁は、それぞれ光検出部６ｃ上の光検出部６ｂ
側に集光スポットＱ_b及び集光スポットＱ_dとして集光さ
れる。同様に反射光束Ｓ₂は、領域４ａ〜４ｄに対応し
て光検出部６ｄ上に集光スポットＲ_a〜Ｒ_dとして集光さ
れる。

【００６２】図６は、光ディスク１が集光レンズ５に接
近し、フォーカスエラー状態になった場合の光検出器６
上での集光状態を表す模式上面図を示す。

【００６３】この場合、光検出部６ａ上の集光スポット
Ｐ_a及び集光スポットＰ_cは回折方向に直交する方向に延
びた形状となると共に、光検出部６ｂ上の集光スポット
Ｐ_b及び集光スポットＰ_dは回折方向に延びた形状とな
る。

【００６４】図７は、光ディスク１が集光レンズ５から
離れ、フォーカスエラー状態になった場合の光検出器６
上での集光スポットを表す模式上面図を示す。

【００６５】この場合、光検出部６ａ上の集光スポット
Ｐ_a及び集光スポットＰ_cは回折方向に延びた形状となる
と共に、光検出部６ｂ上の集光スポットＰ_b及び集光ス
ポットＰ_dは回折方向に直交する方向に延びた形状とな
る。

【００６６】従って、フォーカスエラー信号ＦＥＳは、
ホログラム素子４の一方の対角線上に位置する領域４
ａ、４ｃからの反射光束Ｍを検出する光検出部６ａと、
ホログラム素子４の一方の対角線上に位置する領域４
ｂ、４ｄからの反射光束Ｍを検出する光検出部６ｂとを
用いて得られる。

【００６７】すなわち、光検出部１６ａ〜１６ｆの出力
信号Ｓ_a〜Ｓ_fを用いて、フォーカスエラー信号ＦＥＳ＝
（Ｓ_a＋Ｓ_c＋Ｓ_e）−（Ｓ_b＋Ｓ_d＋Ｓ_f）が演算処理され
る。

【００６８】ここで、フォーカス状態の場合（図５）、
集光スポットＰ_a、Ｐ_cに対して、集光スポットＰ_b、Ｐ_d
はホログラム素子４から離れた位置となるので、回折方
向に延びた形状となるが、集光スポットＰ_a〜Ｐ_dの各光
量は等しく、且つ回折方向に直交する方向は、同一スケ
ールで集光される。従って、ＦＥＳ＝０となる。

【００６９】また、光ディスク１が集光レンズ５に接近
し、フォーカスエラー状態になる場合、図６から判るよ
うに、ＦＥＳ＞０となり、逆に、光ディスク１が集光レ
ンズ５から離れ、フォーカスエラー状態になる場合、図
７から判るように、ＦＥＳ＜０となる。

【００７０】一方、再生信号ＲＦは、ＲＦ＝（Ｓ_a＋Ｓ_b
＋Ｓ_c＋Ｓ_d＋Ｓ_e＋Ｓ_f）の演算により求められる。

【００７１】また、トラッキングエラー信号ＴＥＳは、
光検出部６ｃ、６ｄの出力信号Ｓ_A、Ｓ_Bの差、ＴＥＳ＝
（Ｓ_A−Ｓ_B）の演算により求められる。

【００７２】この光ピックアップ装置では、ホログラム
素子４のホログラム面が、光ディスク１のトラック方向
に略沿った分割線４ｌと光ディスク１のラジアル方向
（トラック方向と直交方向）に沿った分割線４ｍによっ
て領域４ａ〜４ｄに４分割されている。集光レンズ５の
トラッキング動作は、ホログラム素子４で回折された反
射光束Ｍの光軸と主光束Ｍの光軸とを含む面に略含まれ
てなるラジアル方向に略沿って移動が行われる。

【００７３】そして、光検出器６の光検出部６ａ、及び
光検出部６ｂは、分割線４ｌ及び分割線４ｍで分割され
た領域４ａ〜４ｄのうち、それぞれ互いに直交する対角
線位置関係にある領域４ａ、４ｃ、及び領域４ｂ、４ｄ
からの反射光束Ｍをそれぞれ検出する。

【００７４】しかも、光検出器６の光検出部６ａ、６ｂ
は、それぞれラジアル方向に略沿って３分割された光検
出部（受光面）１６ａ〜１６ｃ、１６ｄ〜１６ｆから構
成され、各光検出部（受光面）１６ａ〜１６ｆがラジア
ル方向に略平行を長手方向とする上面長方形であると共
に、光検出部（受光面）６ｃ、６ｄもラジアル方向を略
平行を長手方向とする上面長方形である。

【００７５】従って、集光レンズ５がトラッキング動作
（ラジアル方向の移動）を行った場合、ホログラム素子
４において反射光束Ｍはその中心が分割線４ｍに沿って
移動するが、ホログラム素子４のホログラム面がラジア
ル方向に略沿った分割線４ｍとこれに直交する分割線４
ｌによって直交分割されているので、反射光束Ｍが領域
４ａと領域４ｃに入射する合計面積と、領域４ｂと領域
４ｄに入射する合計面積は略等しくなる。

【００７６】この結果、集光レンズ５のトラッキング動
作によってＦＥＳ信号が悪化するのを防止できる。この
結果、図８に示すように集光レンズ５がラジアル方向に
±４００μｍ移動しても良好なＳカーブ特性が得られ
る。

【００７７】しかも、光検出器６の光検出部６ａ、６ｂ
は、半導体レーザ２の波長変動によりホログラム素子４
で回折された反射光束（回折光）が移動する方向に略沿
った分割線によって分割されると共に、この移動する方
向と略平行な方向を長手方向とする上面長方形であるの
で、上記波長変動によってＦＥＳ信号が悪化するのを防
止できる。また、光検出部６ｃ、６ｄも移動する方向と
略平行な方向を長手方向とする上面長方形であるので、
上記波長変動によってＴＥＳ信号が悪化するのを防止で
きる。

【００７８】加えて、透過型回折素子４での反射光束Ｍ
の光スポットの形状が、透過型回折素子４の光ディスク
１のラジアル方向に略沿って延びる分割線４ｍに対して
略対称であるので、トラッキングによる集光レンズの移
動が行われても、上記一方の対角線位置の２つの領域４
ａ、４ｃの反射光束の入射面積と、他方の対角線位置の
２つの領域４ｂ、４ｄの反射光束の入射面積がより等し
くなるので、フォーカスエラー信号の劣化がより抑制さ
れる。

【００７９】特に、光ディスク１のラジアル方向と光源
２の波長変動による前記集光スポットの移動する方向が
互いに略平行な関係にあるので、前記一方の対角線位置
の２つの領域４ａ、４ｃの反射光束の入射面積と前記他
方の対角線位置の２つの領域４ｂ、４ｄの反射光束の入
射面積の比率を略保持した状態で、前記一方の対角線位
置の２つの領域４ａ、４ｃで回折された反射光束を光検
出部６ａで検出すると共に、前記他方の対角線位置の２
つの領域４ｂ、４ｄで回折された反射光束を光検出部６
ｂで検出できる。よって、フォーカスエラー信号の劣化
がより抑制される。

【００８０】尚、上述では、ホログラム素子４が回折し
た反射光束にフォーカス状態に対応して非点収差を与え
る構成であったが、種々の方法に適宜変更できる。

【００８１】図９は、本発明の第２の実施形態に係る光
ピックアップ装置の概略構成図である。本実施形態は、
ホログラム素子（回折素子）１４が回折した反射光束に
非点収差を付与しない構成以外は、第１の実施形態と同
様であるので、同一符号を付してその説明は割愛する。

【００８２】図１０に模式上面を示すように、透過型ホ
ログラム素子１４は光ディスク１のトラック方向（トラ
ック延在方向）に略平行に沿って延びる仮想の分割線１
４ｌとこの分割線１４ｌと直交する、即ち光ディスク１
のラジアル方向に略沿って延びる仮想の分割線１４ｍに
より等面積の４つの領域１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４
ｄに分割されている。なお、図中、３本の光束Ｍ、
Ｓ₁、Ｓ₂による光スポットＭ、Ｓ₁、Ｓ₂を示す。

【００８３】そして、上記分割線１４ｌと上記分割線１
４ｍの交点に対して対称に位置する領域１４ａ及び領域
１４ｃ、領域１４ｂ及び領域１４ｄはそれぞれ同一のホ
ログラム面パターン（回折面パターン）を有し、領域１
４ａ及び領域１４ｃと、領域１４ｂ及び領域１４ｄとは
非フォーカス時に互いに逆関係（相反関係）の空間変動
を回折光束に与える。

【００８４】本実施形態では、ホログラム素子１４の一
方の２つの領域１４ａ、１４ｃで回折される反射光束の
焦点位置とホログラム素子１４の他方の２つの領域１４
ｂ、１４ｄで回折される反射光束の焦点位置が、フォー
カス時において互いに異なる高さに位置する。

【００８５】すなわち、フォーカス状態では、図９に示
すように、領域１４ａ及び領域１４ｃで回折された各反
射光束は光検出手段６の各検出部６ａ、６ｃ、６ｄの手
前側が焦点位置となると共に、１４ｂ及び領域１４ｄで
回折された各反射光束は光検出手段６の各検出部６ｂ、
６ｃ、６ｄの奥側が焦点位置となり、上記図５と同様な
光検出器６上での集光スポットが得られる。

【００８６】ここで、領域１４ａで１次回折された反射
光束Ｍ及び領域１４ｃで１次回折された反射光束Ｍは、
それぞれ光検出部６ａ上に集光スポットＰ_a及び集光ス
ポットＰ_cとして集光されると共に、領域１４ｂで１次
回折された反射光束Ｍ及び領域１４ｄで１次回折された
反射光束Ｍは、それぞれ光検出部６ａ上に集光スポット
Ｐ_b及び集光スポットＰ_dとして集光される。

【００８７】そして、領域１４ａで１次回折された反射
光束Ｓ₁及び領域１４ｃで１次回折された反射光束Ｓ
₁は、それぞれ光検出部６ｃ上の光検出部６ａ側に集光
スポットＱ_a及び集光スポットＱ_cとして集光されると共
に、領域１４ｂで１次回折された反射光束Ｓ₁及び領域
１４ｄで１次回折された反射光束Ｓ₁は、それぞれ光検
出部６ｃ上の光検出部６ｂ側に集光スポットＱ_b及び集
光スポットＱ_dとして集光される。同様に反射光束Ｓ
₂は、領域１４ａ〜４１ｄに対応して光検出部６ｄ上に
集光スポットＲ_a〜Ｒ_dとして集光される。

【００８８】また、光ディスク１が集光レンズ５に接近
し、フォーカスエラー状態になる場合、図１１に示すよ
うに、光検出部６ａ上の集光スポットＰ_a及び集光スポ
ットＰ_cは小さく、光検出部６ｂ上の集光スポットＰ_b及
び集光スポットＰ_dは大きくなる。逆に、光ディスク１
が集光レンズ５から離れ、フォーカスエラー状態になる
場合、図１２に示すように、光検出部６ａ上の集光スポ
ットＰ_a及び集光スポットＰ_cは大きく、光検出部６ｂ上
の集光スポットＰ_b及び集光スポットＰ_dは小さくなる。

【００８９】この実施形態も、第１の実施形態と同様
に、フォーカスエラー信号ＦＥＳはＦＥＳ＝（Ｓ_a＋Ｓ_c
＋Ｓ_e）−（Ｓ_b＋Ｓ_d＋Ｓ_f）の演算処理により得られ、
また、再生信号ＲＦ及びトラッキングエラー信号ＴＥＳ
は、それぞれＲＦ＝Ｓ_a＋Ｓ_b＋Ｓ_c＋Ｓ_d＋Ｓ_e＋Ｓ_f及び
ＴＥＳ＝Ｓ_A−Ｓ_Bの演算処理により求められる。

【００９０】斯る光ピックアップ装置も第１の実施形態
と同様の効果が得られる。

【００９１】また、上記各実施形態では、光検出手段６
の光検出部６ａ、６ｂが光ディスク１のラジアル方向に
略沿って直列配置されていたが、図１３に示すように各
光検出部６ａ、６ｂがラジアル方向に略沿って配置され
ると共に、光検出部６ａ、６ｂが互いに並列配置される
ようにしてもよい。この場合、光検出部６ａ、６ｂは、
トラック方向に略沿った分割線によって受光面１６ａ〜
１６ｃ、１６ｄ〜１６ｆに分割されている。

【００９２】このような光検出手段を用いた場合、第
１、第２の実施形態で用いた光ピックアップ装置に比べ
て、光検出部６ａ、６ｂへ反射光束の集光スポットが位
置するように光軸調整をする際に、ホログラム素子４、
１４の回転により容易に行えるので、好ましい。

【００９３】斯る場合、ホログラム素子４の領域４ａ〜
４ｄ、ホログラム素子１４の領域１４ａ〜１４ｄの各ホ
ログラム面パータンは勿論上記実施形態とは異なって設
定されている。

【００９４】尚、この場合、光ディスク１のラジアル方
向と光源２の波長変動による前記集光スポットの移動す
る方向が互いに略直交する関係にあるが、この場合も前
記上記一方の対角線位置の２つの領域４ａ、４ｃ（１４
ａ、１４ｃ）の反射光束の入射面積と前記他方の対角線
位置の２つの領域４ｂ、４ｄ（１４ｂ、１４ｄ）の反射
光束の入射面積の比率を略保持した状態で、前記一方の
対角線位置の２つの領域４ａ、４ｃ（１４ａ、１４ｃ）
で回折された反射光束を光検出部６ａで検出すると共
に、前記他方の対角線位置の２つの領域４ｂ、４ｄ（１
４ｂ、１４ｄ）で回折された反射光束を光検出部６ｂで
検出するので、よりフォーカスエラー信号の劣化が抑制
される。

【００９５】尚、上記各形態では、ホログラム素子４、
１４の分割線４ｍ、１４ｍ、又は４ｌ、１４ｌに沿って
光検出手段６を配置したが、これら分割線に角度を持っ
て配置しても効果が得られる。しかしながら、この場
合、上記形態に比べフォーカスエラー信号の劣化を生じ
る。

【００９６】尚、上述では、透過型の３分割用回折格子
を用いた光ピックアップ装置について述べたが、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勿
論適用できる。勿論、光源と情報記録媒体の間にミラー
等の反射手段を介在させて、光路を屈折させることもで
きる。

【００９７】更に、透過型３分割用回折格子３と透過型
ホログラム素子４を一体にした光学素子を用いてもよ
い。

【００９８】また、トラッキングサーボ方法として、上
記３ビーム法以外の方法も適宜利用できる。

【００９９】また、光検出部６ａ、６ｂは、それぞれ３
つの受光面に分割されているが、それぞれ２つの受光面
に分割された構成でも可能であるが、それぞれ３つの受
光面の方が感度がよい。

【０１００】

【発明の効果】本発明によれば、光源の発振波長の変
動、トラッキング時の集光手段の移動、またこれら両方
によるフォーカスエラー信号の劣化を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る光ピックアップ
装置の概略構成図である。

【図２】上記第１の実施形態で用いられるホログラム素
子の模式上面図である。

【図３】光ディスクのトラックと集光スポットＭ、
Ｓ₁、Ｓ₂の関係を示す要部模式図である。

【図４】上記第１の実施形態で用いられる光検出手段の
概略模式上面図である。

【図５】上記第１の実施形態におけるフォーカス状態の
場合の光検出手段上の集光状態を示す概略上面図であ
る。

【図６】上記第１の実施形態における非フォーカス状態
の場合の光検出手段上の集光状態を示す概略上面図であ
る。

【図７】上記第１の実施形態における非フォーカス状態
の場合の光検出手段上の集光状態を示す概略上面図であ
る。

【図８】上記第１の実施形態において集光手段が移動し
た場合のＳカーブ特性図である。

【図９】本発明の第２の実施形態に係る光ピックアップ
装置の概略構成図である。

【図１０】上記第２の実施形態で用いられるホログラム
素子の模式上面図である。

【図１１】上記第２の実施形態における非フォーカス状
態の場合の光検出手段上の集光状態を示す概略上面図で
ある。

【図１２】上記第２の実施形態における非フォーカス状
態の場合の光検出手段上の集光状態を示す概略上面図で
ある。

【図１３】他の光検出手段の概略模式上面図である。

【図１４】従来例に係る光ピックアップ装置の概略構成
図である。

【図１５】上記従来例の光検出手段の概略模式上面図で
ある。

【図１６】他の従来例の光検出手段の光検出部の概略模
式上面図である。

【図１７】他の従来例に係る光ピックアップ装置の概略
構成図である。

【図１８】上記他の従来例で用いられるホログラム素子
の模式上面図である。

【図１９】他の従来例の光検出手段の光検出部の概略模
式上面図である。

【図２０】他の従来例において集光手段が移動した場合
の光ピックアップ装置の概略構成図である。

【図２１】上記他の従来例で用いられるホログラム素子
での反射光束Ｍ、Ｓ₁、Ｓ₂の関係を示す模式上面図であ
る。

【図２２】上記他の従来例において集光手段が移動した
場合のＳカーブ特性図である。

【符号の説明】

１光ディスク（光記録媒体）２光源３３分割用回折格子４、１４透過型ホログラム素子（透過型回折素
子）４ａ、１４ａ領域４ｂ、１４ｂ領域４ｃ、１４ｃ領域４ｄ、１４ｄ領域４ｌ、１４ｌ分割線４ｍ、１４ｍ分割線５集光レンズ（集光手段）６光検出器（光検出手段）６ａ光検出部６ｂ光検出部６ｃ光検出部（受光面）６ｄ光検出部（受光面）１６ａ光検出部（受光面）１６ｂ光検出部（受光面）１６ｃ光検出部（受光面）１６ｄ光検出部（受光面）１６ｅ光検出部（受光面）１６ｆ光検出部（受光面）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者後藤荘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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源から出射された光束を集光手段を介
して光ディスクに照射し、該光ディスクからの反射光束
を光検出手段側へ透過型回折素子で回折し、該回折され
た反射光束を前記光検出手段で検出する光ピックアップ
装置において、前記回折素子は、前記光ディスクのトラック方向に略沿
って延びる分割線と該分割線と直交するように前記光デ
ィスクのラジアル方向に略沿って延びる分割線によって
分割された４つの領域を有し、該４つの領域のうちの一
方の対角線位置の２つの領域と他方の対角線位置の２つ
の領域は、該一方の２つの領域で回折された反射光束と
該他方の２つの領域で回折された反射光束の比較により
フォーカス状態が検出できるように該フォーカス状態に
対応した空間変動を該各反射光束にそれぞれ与え、前記集光手段は、トラッキングのために前記光ディスク
のラジアル方向に略沿って移動するように設定されてお
り、前記光検出手段は、前記光源の波長変動によりフォーカ
ス状態検出のための前記回折された反射光束の集光スポ
ットが移動する方向に略沿った分割線によって分割され
てなる少なくとも２つの受光面を備え、該各受光面が前
記移動距離より長い長さを有するフォーカス状態検出の
ための光検出部を２組有し、前記一方の光検出部が前記
一方の対角線位置の２つの領域で回折された反射光束を
検出すると共に、前記他方の光検出部が前記他方の対角
線位置の２つの領域で回折された反射光束を検出するこ
とを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】前記透過型回折素子での前記フォーカス
状態検出のための反射光束の光スポットの形状が、該透
過型回折素子の前記光ディスクのラジアル方向に略沿っ
て延びる分割線に対して略対称であ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。
【請求項３】前記光ディスクのラジアル方向と前記光
源の波長変動による前記集光スポットの移動する方向が
互いに略平行な関係にあることを特徴とする請求項１又
は２記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】前記光ディスクのラジアル方向と前記光
源の波長変動による前記集光スポットの移動する方向が
略直交する関係にあることを特徴とする請求項１又は２
記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】前記少なくとも２つの受光面は、幅狭の
受光面とこの両側にこれより幅広の受光面を備えた構成
であることを特徴とする請求項１、２、３、又は４記載
の光ピックアップ装置。
【請求項６】前記光源から出射される光束から主光束
とこの両側に位置するトラッキングサーボ用の副光束を
発生させる３分割回折格子を前記光源と前記透過型回折
素子の間の光路中に備え、且つ前記光検出手段は、前記透過型回折素子によって回
折された前記主光束に係る光ディスクからの反射光束を
前記２つの光検出部で検出すると共に、前記透過型回折
素子によって回折された前記各副光束に係る光ディスク
からの反射光束をそれぞれ検出するために、前記２つの
光検出部を挟むように両側に前記移動距離より長い長さ
の受光面を有するトラッキング状態検出のための１組の
光検出部を備えることを特徴とする請求項１、２、３、
４、又は５記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】前記空間変動が非点収差であることを特
徴とする請求項１、２、３、４、５、又は６記載の光ピ
ックアップ装置。
【請求項８】前記回折素子の前記一方の２つの領域
と、前記回折素子の前記他方の２つの領域は、互いに直
交関係にある非点収差を付与することを特徴とする請求
項７記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】前記回折素子の前記一方の２つの領域で
回折される反射光束の焦点位置と前記回折素子の前記他
方の２つの領域で回折される反射光束の焦点位置が、フ
ォーカス時において互いに異なる高さに位置することを
特徴とする請求項１、２、３、４、５、又は６記載の光
ピックアップ装置。
【請求項１０】フォーカス時において、前記回折素子
の前記一方の２つの領域で回折される反射光束の焦点位
置は、前記光検出手段の受光面より手前側に位置し、前
記回折素子の前記他方の２つの領域で回折される反射光
束の焦点位置は、前記光検出手段の受光面より奥側に位
置することを特徴とする請求項９記載の光ピックアップ
装置。