JPH1074326A - 光学ピックアップ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 受光素子から得られるトラッキング誤差信号
中の直流オフセットを抑制すると共に、部品点数の削減
及び組立の簡略化を図る。 【解決手段】 レーザビームを光軸方向及び光軸と直交
する方向に移動可能な対物レンズ装置１８でディスク１
９上に集光する。ディスク１９の表面で反射された反射
光は、対物レンズ装置１８に戻る。対物レンズ装置１８
のレーザ光源側の表面には、回折格子のような光分離面
が形成されており、上記戻りのレーザ光を少なくとも２
つの光束に分離して、各光検出器１４、１５に送る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学ピックアップ
に関し、特に、主としてプッシュプルによるトラッキン
グサーボを行うような光学ピックアップに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】光学ピックアップは、光信号を検出して
電気信号に変換する重要な部分を担っている。たとえば
コンパクトディスクプレイヤにおいて用いられるような
ピックアップは、フォーカスサーボやトラッキングサー
ボを行っている。トラッキングサーボは、光学ディスク
における例えば1.６μｍ程度のピッチのトラックを追尾
するため、サーボによって補正をしている。トラッキン
グサーボは、光学ピックアップの全体あるいは一部を動
かして行われる。トラッキングサーボは、上記ピックア
ップの移動によってそこに現れるトラッキング誤差信号
を検出してサーボをかけるものである。トラッキングサ
ーボをかける方法には、３ビーム法、プッシュプル法等
が知られている。

【０００３】この中のプッシュプル法によるトラッキン
グサーボは、１ビームで誤差信号を検出する方法で、反
射光強度分布形とか、回折光方式とも言われている。

【０００４】図６は上記プッシュプル法による光学ピッ
クアップの構成を示している。

【０００５】半導体レーザ４０から発した光はハーフミ
ラー４１を介して対物レンズ４２に送られ、その光は対
物レンズ４２によってディスク面４３のピットに焦点を
結像させ、上記ディスク面４３のピットから反射してく
る光をハーフミラー４１で反射して光検出器４４、４５
により電気信号に変換される。上記ハーフミラー４１
は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）と1/4 波長板（Ｑ
ＷＰ）の組合わせと全く同じ働きをするものである。

【０００６】上述したように光検出器４４、４５では、
２分割したフォトダイオードで光を検出して電気信号に
変換し、上記２つの信号はトラッキング誤差検出器４６
を介して信号の和及び差をとった誤差信号が出力され
る。上記したトラッキング誤差信号は、両極性の信号
で、これを基にトラッキングサーボがかけられる。

【０００７】このトラッキング誤差信号は、ディスク面
４３のピットでの回折や反射によって、図７に示すよう
なピットとビームスポットの相対的な位置関係が生じる
ことによって変化する。これは、ディスク表面のトラッ
ク・ピッチがビームスポットの大きさになると、トラッ
クは回折格子のようにみえることによってたとえば０次
と１次の回折光が重なる領域ではトラックずれによる干
渉効果でビームスポットの強度分布が変化する。

【０００８】図７はビームスポットのピットに対する位
置関係とそのとき現れるピットの光強度分布を示してい
る。

【０００９】ピット５５に対してビームスポット５４の
ように位置が一致しているとき、光強度分布５６は左右
対称の分布を示すが、ビームスポットとピットとの位置
関係が、ピット５１に対するビームスポット５０のよう
に図中左に偏っている場合や、ピット５８に対するビー
ムスポット５７のように図中右に偏っている場合には、
光強度分布は非対称になる。また、光強度分布の非対称
性は上述したピットとビームスポットの相対位置関係と
逆になっている。この反射光は光検出器で検出されて電
気信号に変換される。この電気信号はトラッキング信号
として用いてトラッキング誤差検出器に送られる。トラ
ッキングサーボは上述したようにトラッキング誤差検出
器から出力されるトラッキング誤差信号に基づいてかけ
られる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
してトラッキングをとるために対物レンズが対物レンズ
を光軸方向及び光軸と直交する方向に移動させるいわゆ
る２軸デバイスを用いたアクチュエータのような場合、
ディスクのピットに対して正確にビームスポットが照射
されるよう制御しても、そのために対物レンズが光軸に
対して直交する方向に移動することによって、トラッキ
ング誤差信号に直流オフセットが生じる。このトラッキ
ング誤差信号に直流オフセットが生じることを、図８を
参照しながら説明する。この図８は、上述した図６のデ
ィスク面からの反射光の光路を簡略化して表示したもの
である。

【００１１】図８において、ディスク４３からの反射光
は対物レンズ４２を介して受光素子４４、４５で受光さ
れる。対物レンズ４２光軸と受光素子４４、４５の光学
的中心軸が一致している場合には、図８の実線に示すよ
うに、受光素子４４、４５において対称な光強度分布が
得られる。これに対して、対物レンズ４１のみを光軸に
対して直交する方向に移動させると、上記反射光は図８
の破線に示すようにずれる。このため、各受光素子４
４、４５に受光される光のバランスがくずれ、図示の例
の場合には、受光素子４５で受光される割合が受光素子
４４で受光される割合よりも多くなる。これがトラッキ
ング誤差信号における直流オフセットとして表れること
になる。

【００１２】このように、トラッキング動作の一部とし
て対物レンズ４２が光軸と直交する方向に移動すると、
トラッキング誤差検出器４６からの出力信号であるトラ
ッキング誤差信号には、直流オフセットが生じてしま
う。

【００１３】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たものであり、対物レンズの光軸と直交する方向への移
動によっては直流オフセットが生じないような光学ピッ
クアップの提供を目的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するために、レーザ光を発生する光源と、この光源
からのレーザ光をディスク上に集光させ光軸方向及び光
軸と直交する方向に移動可能な対物レンズとを備え、上
記対物レンズは上記レーザ光源側に、上記レーザ光を少
なくとも２つの光束に収束させる光分離面が形成されて
いることを特徴とする。

【００１５】ここで、上記対物レンズとしては、上記レ
ーザ光源側の面にホログラムを一体的に形成したもの
や、上記レーザ光源側の面に回折格子を一体的に形成し
たものが挙げられる。

【００１６】対物レンズに形成されている光分離面から
のレーザ光をそれぞれ受光素子で受光してトラッキング
誤差信号を得るようにすることによって、対物レンズの
光軸と直交する方向への移動によって各受光素子への光
のバランスがくずれることが防止され、直流オフセット
の発生を防止できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明に係る光学ピックアップの
好ましい実施の形態の説明に先立って、図１を参照しな
がら、対物レンズと一体的に移動可能に配されてレーザ
光を分離する光学素子を設けた光学ピックアップの例を
説明する。

【００１８】図１に示す光学ピックアップの要部構成に
おいて、レーザ光源１から照射された光は、ホログラム
板３と対物レンズ４を保持する保持部材８によって一体
的な構造をとっている対物レンズ装置２を介して、ディ
スク５のピットに結像する。次にディスク５のピットで
反射した光は、対物レンズ装置２の対物レンズ４を介し
てビームスプリット機能を有するホログラム板３で２つ
以上の光路に分離されてフォトダイオード６、７で受光
される。ここで、図１に示すようにホログラム板３は、
レーザ、ホログラム、対物レンズ及びディスクのピット
を結ぶ光軸を中心として、図中上側半円部分の第１のホ
ログラム板３ａと、下側半円部分の第２のホログラム板
３ｂとに分けられており、これらの第１のホログラムと
第２のホログラムは光屈折方向が互いに異なるように構
成されている。対物レンズ装置２の対物レンズ４を介し
た反射光は第１のホログラム３ａではフォトダイオード
６の受光部分に、第２のホログラム３ｂではフォトダイ
オード７の受光部分にそれぞれ達するよう回折され、そ
れぞれ独立の光路となるようにビームを分離（スプリッ
ト）させている。図２は、図１で示した例の受光素子部
（受光素子６及び７）を拡大表示したものであり、さら
にトラッキング誤差検出用の差動増幅器１６を示してい
る。

【００１９】なお、図１においては、ホログラム板３か
ら受光部までの間の光路中における分離された光ビーム
を明瞭にするため、それぞれ異なる斜線を付して図示し
ている。

【００２０】ここで、対物レンズ４を光軸と直交する方
向に移動させてもディスク５に集光されたレーザ光の戻
り光を２分割したホログラム３ａ、３ｂによって２つの
光路に分離して２つの受光素子６、７への光のバランス
を等しくすることを、図２を参照しながら説明する。

【００２１】上述したように図１に示したホログラム板
３と対物レンズ４の一体的にマウントした対物レンズ装
置２が光軸に一致しているとき、第１のホログラム板３
ａと第２のホログラム板３ｂによって２つの光ビーム１
２、１３に分離されてそれぞれ受光素子６、７で受光さ
れる。このときの各ビーム１２、１３による照射面積は
受光素子６、７で互いに等しく、電気信号に変換されて
トラッキング誤差検出器１６にそれぞれ送られ、トラッ
キングサーボがかけられる。一方、光ビーム１０、１１
は、対物レンズ４が２軸アクチュエータにより光軸と直
交する方向に移動した場合を示している。このとき、ホ
ログラム板３は対物レンズ４と一体的に移動するため、
図中上側部分の第１のホログラム板３ａと下側部分の第
２のホログラム板３ｂでビームとで分離された光ビーム
１０、１１について、各受光素子６、７に対する照射面
積は変化せず、あるいは変化しても互いに等量の変化と
なり、これらの受光素子６、７からの出力信号の差信号
中には、直流オフセットが生じない。従って、対物レン
ズ装置２を２軸アクチュエータにてトラッキング動作さ
せても、トラッキング誤差検出器１６からのトラッキン
グ誤差信号の出力に直流オフセットは発生しない。

【００２２】ところで、この図１に示す例では、対物レ
ンズ４とレーザ光分離用の光学素子であるホログラム板
３とを保持部材８で一体的に結合した構造としている
が、さらに部品点数の削減や組立工数の低減を図るため
に、対物レンズのレーザ光源側に光分離面を形成するこ
とが考えられる。

【００２３】本発明は、このような点に鑑みて、対物レ
ンズのレーザ光源側に、レーザ光を少なくとも２つの光
束に収束させる光分離面を形成したものである。

【００２４】以下、図３を参照しながら本発明に係る第
１の実施の形態について説明する。この図３において、
レーザ光源からの光はホログラム等と一体的に形成して
なる対物レンズ装置１８を介してディスク１９の表面で
反射される。ここで対物レンズ装置１８には、表面に直
接溝を穿設すること等によって図中上側半円部分と下側
半円部分とに互いに異なる方向にビームを回折させる回
折格子（グレーティング）が形成されている。従って、
上記ディスク１９からの反射光は、対物レンズ装置１８
の上記各グレーティングによって光軸の図中上側と下側
とにビームが分離される。これに対して、それぞれ十分
大きな光検出器１４、１５を光軸の図中上側と下側に設
けて、上記分離された各ビームを受光している。

【００２５】この図３に示す本発明の第１の実施の形態
の光学ピックアップの動作原理や作用は、光分離に回折
格子を用いている点を除いて、上述した図１、図２の例
と同様である。

【００２６】従って、この第１の実施の形態によれば、
上述した図１、図２の例と同様にアクチュエータと同じ
光軸方向及び光軸と直交する方向に移動動作をさせたと
きには、分離された光ビームの戻る位置は変化するもの
の受光素子で受光される光のバランスは等しく保たれ、
直流オフセットの発生を未然に防止できる。さらに、対
物レンズの表面に回折格子が直接形成されて光り分離面
となっているため、上述した図１の例に比べて、図１の
ホログラム板３のような個別の光分離用光学素子が不要
となり、部品点数が削減でき、組立工数も低減できる。

【００２７】また、図４は本発明に係る第２の実施の形
態となる光学ピックアップに用いられる対物レンズ装置
を示すものである。

【００２８】この図４において、対物レンズ装置２０
は、対物レンズ２１の表面上に、該対物レンズの瞳の図
中上半分のホログラム板２２と図中瞳下半分のホログラ
ム板２３を配設して一体化したものである。この対物レ
ンズ装置２０を用いた光学ピックアップにおいても、上
述した第１の実施の形態と同様の効果が得られる。

【００２９】図５は本発明に係る第３の実施の形態とな
る光学ピックアップに用いられる対物レンズ装置を示し
ている。

【００３０】この図５に示す対物レンズ装置３０は、対
物レンズ３１の表面上で、瞳の各半分（半円）の部分に
それぞれ回折格子（グレーティング）３２ａ及び３２ｂ
を一体化して形成したものである。具体的にはプラスチ
ックレンズの表面に直接溝をつけて形成する方法があ
る。この対物レンズ装置３０を用いた光学ピックアップ
においても、上述したそれぞれの実施の形態と同様に直
流オフセットの発生を防止する効果が得られる。

【００３１】上述したように対物レンズの材料にプラス
チックを用いると共に、いわゆる成型法等により製造す
ることにより、同じ性能の対物レンズ装置を大量に製造
することができる。このようなプラスチック対物レンズ
装置を用いて、光学ピックアップを安価に供給すること
ができる。

【００３２】なお、本発明は上述した実施の形態のみに
限定されるものではなく、例えば、ビームを分離する種
々の光分離面を用いることができる。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明に係る光学ピックアップによれば、ビームを分離する
機能を有する光分離面を対物レンズに一体的に形成する
ことにより、対物レンズの移動に伴って上記光学素子も
同時に移動するため、受光素子から得られるトラッキン
グ誤差信号中の直流オフセットを減じることができ、ま
た、個別の光分離用光学素子を用いる場合に比べて、部
品点数の削減や組立工数の簡略化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光学ピックアップを説明するため
の光学ピックアップの一例の要部を示す図である。

【図２】図１中の受光素子部を拡大して示す説明図であ
る。

【図３】本発明に係る光学ピックアップの第１の実施の
形態の要部を示す図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態に用いられる対物レ
ンズ及び光学素子を示す断面図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態に用いられる対物レ
ンズ及び光学素子を示す断面図である。

【図６】プッシュプル法による光学ピックアップの動作
原理を説明するための説明図である。

【図７】ピットに対するビームスポット位置と光強度分
布との関係を示す図である。

【図８】直流オフセットを説明するための図である。

【符号の説明】

１ レーザ光源、 ２，１８，２０，３０ 対物レンズ
装置、 ３，３ａ，３ｂ，２２，２３ ホログラム板、
４，２１，３１ 対物レンズ、 ５，１９・ディス
ク、 ６，７，１４，１５ 受光素子、 １６ トラッ
キング誤差検出器、 ３２ 回折格子

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光を発生する光源と、 この光源からのレーザ光をディスク上に集光させ光軸方
   向及び光軸と直交する方向に移動可能な対物レンズとを
   備え、 上記対物レンズは上記レーザ光源側に、上記レーザ光を
   少なくとも２つの光束に収束させる光分離面が形成され
   ていることを特徴とする光学ピックアップ。
2. 【請求項２】 上記対物レンズは、上記レーザ光源側の
   面にホログラムを一体的に形成したことを特徴とする請
   求項１記載の光学ピックアップ。
3. 【請求項３】 上記対物レンズは、上記レーザ光源側の
   面に回折格子を一体的に形成したことを特徴とする請求
   項１記載の光学ピックアップ。