JP2008130142A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２層の光情報記録媒体に対応した従来の光ピックアップ装置では、迷光によりサブビームのプッシュプル信号を安定化する。
【解決手段】２層の光情報記録媒体１０１の記録／再生に対応した波長の光ビームＬ１を出射する半導体レーザ１０２と、波長の光ビームＬ１を０次回折光のメインビームと±１次回折光のサブビームに回折する回折格子１０３と、直線偏光（ｐ偏光）の光ビームＬ１を円偏光に偏光する１／４波長板１０４と２層の光情報記録媒体１０１からの反射の前記光ビームＬ１を回折するホログラム素子１０５と、ホログラム素子１０５からの回折光を受光する第１の受光素子群１０６、第２の受光素子群１０７等を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ディスクなどの光情報記録媒体に、例えば、情報の記録、再生、消去などの処理を行う光学式情報処理装置において、その基幹部品である光学式ヘッド装置に使用される再生及び／又は記録信号及び各種サーボ信号の検出機能を有する光ピックアップ装置に関する。

現在、高精細の動画や情報を記録するには1枚の光情報記録媒体に記録できる容量を増大させる必要がある。そのため、光情報記録媒体に複数の記録層を設けることが考えられている。再生専用としては、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ等の専用光情報記録媒体があり、片面２層記録のものが商品化されている。そして、記録専用としてはＤＶＤ−Ｒ ＤＬ(Ｄｕａｌ Ｌａｙｅｒ)、ＤＶＤ＋Ｒ ＤＬ（Ｄｏｕｂｌｅ Ｌａｙｅｒ）等の片面２層記録の光情報記録媒体が商品化されている。また、次世代光情報記録媒体として、Ｂｌｕ−Ｒａｙ Ｄｉｓｃ、ＨＤ−ＤＶＤ等の片面２層の再生用と記録用の光情報記録媒体が登場してきている。さらには片面４層、８層の再生用と記録用の光情報記録媒体が考えられている。このような光情報記録媒体を再生記録するために、例えば、特許文献１に開示の技術が提案されている。

従来、図１４に示すような光ピックアップ装置が考えられている。以下、この従来の光ピックアップ装置の動作原理を示す。図１４は回折格子（ホログラム）を用いた一般的な光ピックアップ装置の光学原理的構成図である。図１４に示す光ピックアップ装置において、１は記録／再生用のレーザ光源を出射する半導体レーザ素子、２はこのレーザ光源を平行光束にするコリメータレンズ、３はレーザ光源を１本のメインビームと２本のサブビームに回折させる回折格子である。４は偏光ビームスプリッタ、５は光情報記録媒体、６は３本のビームを光情報記録媒体５の方向に向ける立ち上げミラー、７は直線偏光を円偏光に変換する１／４波長板、８は３本のビームを光情報記録媒体５上に合焦させる対物レンズ、９は光情報記録媒体５からの反射光を受光する光検出器、１０は光検出器９に反射光を集光する集光レンズ、１１は、反射光を光検出器９に回折するためのホログラム素子である。ホログラム素子１１は、図１５に示すように円板状になってその中央に１本の分割線１２が通っており、図１５においてこの分割線１２の左右に２種類の回折エリアを形成している。この分割線１２の方向は、光情報記録媒体５から反射されてくるビームの光束パターンにおける光情報記録媒体５のトラック方向と略平行になるように設定されている。そして、各ホログラム領域１１Ａ、１１Ｂの格子は円弧状に形成されている。

従って、３つのビーム（１本のメインビームと２本のサブビーム）は、上記分割線１２を跨ぐようにして入射するので、少なくとも１２本の±１次回折光が形成されるようになっている。この±１次回折光を受ける上記光検出器９は、図１６に示すような受光面を有している。この例ではフォーカス検出にスポットサイズ法（ＳＳＤ法）、トラッキング検出に位相差法（ＤＰＤ法）と差動プッシュプル法（ＤＰＰ法）を使用する場合を示している。すなわち、この受光面は、中心線１３を対称軸として左右に２個ずつ３段に配列した１２個の光検出セグメント１４〜２５よりなり、それぞれが上記１２個の±１次回折光が到達する位置に対応させて配置されている。中段の４つの光検出セグメント１８〜２１はメインビームＳＰ１によるスポットに対応しており、フォーカス検出とＤＰＤ検出を行なう。上段と下段の光検出セグメント１４〜１７及び２２〜２５は２つのサブビームＳＰ２、ＳＰ３による光スポットにそれぞれ対応しており、ＤＰＰ検出を行なうためのものである。また、中段の各光検出セグメント１８〜２１はそれぞれ水平方向に４つに分割されてそれぞれ４つのセルを形成している。従って、受光面全体で２４の分割領域が存在することになる。更に、一方のホログラム領域１１Ａを通過する光は、４列あるセグメントの内の外側の２列のセグメント１４、１８、２２及び１７、２１、２５に入射するように、また他方のホログラム領域１１Ｂを通過する光は、内側の２列のセグメント１５、１９、２３及び１６、２０、２４に入射するように、それぞれホログラムのピッチとパターンが設定されている。

この例ではサーボエラー信号のフォーカスエラー信号はＳＳＤ法で検出ＦＥ（ＳＳＤ）し、トラッキングエラー信号はＤＰＤ法ＴＥ（ＤＰＤ）とＤＰＰ法ＴＥ（ＤＰＰ）（メインプッシュプルＴＥ（ＭＰＰ）とサブプッシュプルＴＥ（ＳＰＰ）の演算）で検出し、次の演算により生成される。

ＦＥ（ＳＳＤ）＝（Ｂ＋Ｃ＋Ｆ＋Ｇ）―（Ａ＋Ｄ＋Ｅ＋Ｈ）
ＴＥ（ＤＰＤ）＝ｐｈａｓｅ（Ａ＋Ｂ、Ｅ＋Ｆ）＋ｐｈａｓｅ（Ｃ＋Ｄ、Ｇ＋Ｈ）
ＴＥ（ＭＰＰ）＝（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）―（Ｅ＋Ｆ＋Ｇ＋Ｈ）
ＴＥ（ＳＰＰ）＝Ｉ―Ｊ
ＴＥ（ＤＰＰ）＝ＴＥ（ＭＰＰ）―Ｇａｉｎ（ＴＥ（ＳＰＰ））
ここで、ｐｈａｓｅ（）は位相比較、Ｇａｉｎ（）はある係数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊは、図１９に示すセグメントの記号を用いて次のように、Ａ＝Ａ１＋Ａ２、Ｂ＝Ｂ１＋Ｂ２、Ｃ＝Ｃ１＋Ｃ２、Ｄ＝Ｄ１＋Ｄ２、Ｅ＝Ｅ１＋Ｅ２、Ｆ＝Ｆ１＋Ｆ２、Ｇ＝Ｇ１＋Ｇ２、Ｈ＝Ｈ１＋Ｈ２、Ｉ＝Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３＋Ｉ４、Ｊ＝Ｊ１＋Ｊ２＋Ｊ３＋Ｊ４である。
特開２００１−２２９５７３号公報

しかしながら、図１４に示すような従来の光ピックアップ装置では、２層の記録層を有する光情報記録媒体の場合には、情報の記録／再生を行っている記録層以外の記録層からの不要反射光の記録境界（他層記録境界迷光）が問題となる。具体的には、情報の記録／再生を行っている記録層で反射された光と情報の記録／再生を行っている記録層以外の記録層で反射された記録層と未記録層との境界の光とが重なった状態で、光を検出した場合には、正確な光量を求めることができなくなる。トラッキングエラー信号はＤＰＰ法で検出される。

このような一般的な回折格子（ホログラム素子）を用いた光ピックアップ装置で２層の光情報記録媒体を記録再生するときに一つの問題が生じる。２層光情報記録媒体は媒体の厚さ方向に２層の記録層があり、光ピックアップ装置に近い第１の記録層は半透明の記録層で構成され、光ピックアップ装置により第１の記録層と第２の記録層とでフォーカスを変えることにより両層について記録又は再生を行えるものである。

このような２層光情報記録媒体のトラッキング信号を検出するときに問題が発生する。２層光情報記録媒体のトラッキング用サブプッシュプル信号が乱れる。原因は、合焦されていない他方の記録層からの反射デフォーカス光となって検出器９の受光領域にかぶさってくることによることである。

図１７にその様子を示す。図１７は２層光情報記録媒体のうち、光ピックアップ装置に近い第１の記録層２６に合焦しているときの様子を示す。検出器９上には合焦された第１の記録層２６からの集光ビームの他に、合焦されていない他方のオフフォーカス層（第２の記録層２７）からのデフォーカス光が受光領域に入射する。デフォーカス光は第２の記録層２７の記録領域２８と未記録領域２９を跨いで通過するとき光量のアンバランスに起因してトラッキングエラー信号に特に影響を及ぼし、３ビームのうちサブビームよりも光量の大きいメインビームのデフォーカス光がその主要因となる。図１８にメインビームのデフォーカス光が各セグメントを覆うように入射している様子を示す。メインビームのデフォーカス光はＴＥ（ＭＰＰ）を生成するセグメント１８，１９，２０，２１からはみ出し、ＴＥ（ＳＰＰ）を生成するセグメント１４，１５，１６，１７，２２，２３，２４，２５にまで入射している。通常、ＴＥ（ＳＰＰ）信号を生成するセグメントのゲインはＴＥ（ＭＰＰ）を生成するセグメントのゲインよりも大きく設定されているために、デフォーカス光はＴＥ（ＳＰＰ）に強く影響を及ぼす。デフォーカス光が第２の記録層２７の記録領域２８と未記録領域２９を跨いで通過するときのＴＥ（ＳＰＰ）信号を図１９に示す（今回は、ＡＣ信号のない場合を示している）。このようにＴＥ（ＳＰＰ）信号は記録領域２８と未記録領域２９を跨いで通過するときふらついてしまい安定したトラッキングエラー信号を生成することができないという問題が発生する。第２の記録層２７に合焦しているときも同様の問題が発生する。

そこで、本発明はこの様な従来の光ピックアップ装置の課題を考慮し、少なくとも２層の光情報記録媒体への対応が可能であると共に、より正確かつ安定した記録及び／又は再生を実現するトラッキングエラー信号の検出を可能とする光ピックアップ装置を提供するものである。

第１の本発明は、光ビームを出射する半導体レーザ素子と、前記光ビームをメインビームと２つのサブビームに回折する回折格子と、前記回折格子により回折された回折光を光情報記録媒体の記録面に集光させるための集光光学系と、前記光情報記録媒体から反射された戻り光を回折するホログラム素子と、前記ホログラム素子により回折された回折光を受光する複数の受光素子とを備え、前記ホログラム素子は、前記光情報記録媒体のトラック方向と実質的に平行となる分割線により、第１の領域と第２の領域とに分割され、さらにトラック方向と実質的に垂直な方向に分割されて、前記第１の領域は第１の１の領域と第１の２の領域とに、前記第２の領域は、第１の１の領域の隣に位置する第２の１の領域と第１の２の領域の隣に位置する第２の２の領域とに分割され、前記ホログラム素子の第１の１の領域と第２の１の領域とにより回折された回折光は前記複数の受光素子に、前記光情報記録媒体のトラック方向と実質的に平行な方向に実質的に一直線方向に並ぶように回折して入射し、前記ホログラム素子の第１の２の領域と第２の２の領域とにより回折された回折光は、前記複数の受光素子に、前記光情報記録媒体のトラック方向と実質的に平行な方向に実質的に一直線方向に並ぶように回折して入射し、前記サブビームのプッシュプル信号に寄与しうる前記受光素子がトラック方向と垂直な方向と平行な分割線によって６つの領域に分割されていることを特徴とする光ピックアップ装置である。

また、第２の本発明は、前記半導体レーザ素子は、異なる２つの波長の光ビームを出射し、一方の波長の光ビームから生成されるサブビームは合焦状態において６つの領域に分割された前記受光素子のうち４つに入射し、他方の波長の光ビームから生成されるサブビームは合焦状態において６つの領域に分割された前記受光素子のうち４つに入射し、６つの領域に分割された前記受光素子のうち２つは異なる２つの波長の光ビームから生成されるサブビームの両方が入射していることを特徴とする光ピックアップ装置である。

また、第３の本発明は、前記回折格子は略半円の領域でサブビームを生成し、サブビームの前記受光素子の面積を略半分にすることで、前記光情報記録媒体の合焦している記録層以外で反射された戻り光に起因するトラッキング信号の迷光オフセットを低減することを特徴とする光ピックアップ装置である。

また、第４の本発明は、前記ホログラム素子の第１の１、第１の２、第２の１、第２の２の各領域は、前記受光素子を基準として前記光情報記録媒体に近い位置で結像するようにパワーが付与されている領域と、前記受光素子を基準として前記光情報記録媒体に遠い位置で結像するようにパワーが付与されている領域とが、交互に短冊状に形成されていることを特徴とする光ピックアップ装置である。

また、第５の本発明は、前記受光素子は、前記半導体レーザの出射するビームの両側に配置されていることを特徴とする光ピックアップ装置である。

また、第６の本発明は、前記受光素子は、半導体基板に形成されており、前記半導体基板上に前記半導体レーザが搭載されていることを特徴とする光ピックアップ装置である。

また、第７の本発明は、前記半導体レーザの一方に配置した前記受光素子から、フォーカス誤差信号生成用の出力をし、前記半導体レーザの他方に配置した前記受光素子から、トラッキング誤差信号生成用の出力をすることを特徴とする光ピックアップ装置である。

また、第８の本発明は、前記回折格子と前記ホログラム素子を一つの光学部材で形成していることを特徴とする光ピックアップ装置である。

また、第９の本発明は、前記回折格子と前記ホログラム素子と、前記半導体レーザと、前記複数の受光素子備えた前記半導体基板を一つのパッケージに組み込まれていることを特徴とする光ピックアップ装置である。

また、第１０の本発明は、前記半導体レーザの出射する光ビームの波長に、６５０ｎｍ帯を含んでいることを特徴とする光ピックアップ装置である。

また、第１１の本発明は、前記半導体レーザの出射する光ビームの波長に、４０５ｎｍ帯を含んでいることを特徴とする光ピックアップ装置である。

本発明の光ピックアップ装置によれば、少なくとも２層の光情報記録媒体への対応が可能であると共に、より正確かつ安定した記録及び／又は再生を実現するトラッキングエラー信号の検出を可能とするものである。

以下、図面を参照しながら、本発明による実施の形態を説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態における光ピックアップ装置の構成を模式的に示している。

図１に示した光ピックアップ装置は、光情報記録媒体１０１の記録及び再生に対応した第１の波長の光ビームＬ１およびＬ１よりも波長の長い第２の光ビームＬ２を出射する半導体レーザ１０２と、前記光ビームＬ１および前記光ビームＬ２それぞれを０次回折光のメインビームと±１次回折光のサブビーム（図示せず）に回折する回折格子１０３と、直線偏光（ｐ偏光）の光ビームＬ１およびＬ２を円偏光に偏光する１／４波長板１０４と、前記光情報記録媒体１０１からの反射の前記光ビームＬ１および前記光ビームＬ２を回折するホログラム素子１０５と、前記ホログラム素子１０５からの回折光を受光する第１の受光素子群１０６、第２の受光素子群１０７を同一基板上に構成した集積回路基板１０８を備えている。また、前記回折格子１０３と前記ホログラム素子１０５は、一体の光学素子で形成した光学基板１０９からなる。さらに、前記１／４波長板１０４と前記光情報記録媒体１０１との間には、コリメータレンズ１１０と、対物レンズ１１１とが設けられている。前記光学基板１０９と前記集積回路基板１０８は、パッケージ１１２で一体化している。前記第１の受光素子群１０６は、トラッキングエラー信号生成用の受光素子群であり、前記第２の受光素子群１０７は、フォーカス誤差信号生成用の受光素子群である。

次に、本実施の形態の光ピックアップ装置の動作を説明する。

まず、光情報記録媒体１０１を再生または記録する場合、半導体レーザ１０２が駆動され、半導体レーザ１０２から出射した光ビームＬ１は、回折格子１０３で０次回折光のメインビームと±１次回折光のサブビーム（図示せず）に回折を受け、１／４波長板１０４で、ｐ偏光の光ビームＬ１は円偏光になり、コリメータレンズ１１０、対物レンズ１１１を経て光情報記録媒体１０１に集光・反射され、再び対物レンズ１１１、コリメータレンズ１１０を経て、１／４波長板１０４に入射しｓ偏光となり、光ビーム分岐手段であるホログラム素子１０５に入射する。前記ホログラム素子１０５は、図２に示すように光情報記録媒体１０１のトラックと平行な分割線１１３と垂直な分割線１１４によって４つの領域１１５、１１６，１１７，１１８に分割されている。前記ホログラム素子１０５の４つの分割領域は、前記受光素子群１０６，１０７を基準として前記光情報記録媒体１０１に近い位置で結像するようにパワーが付与されている領域１１５ａ、１１６ａ、１１７ａ、１１８ａと、前記受光素子１０６，１０７を基準として前記光情報記録媒体１０１から遠い位置で結像するようにパワーが付与されている領域１１５ｂ、１１６ｂ、１１７ｂ、１１８ｂとが、交互に短冊状に形成されている。また、前記集積回路基板１０８の受光素子群１０６，１０７は図３に示すようになっている。受光素子群１０６は、目、田、目の字のように１０分割されていて、受光素子群１０７は、５分割されている。前記ホログラム素子１０５に入射した光ビームＬ１のメインビームは、領域１１５によって回折を受けて図３のスポット１１５ＤＭになり、領域１１６によって回折を受けて図３のスポット１１６ＤＭになり、領域１１７によって回折を受けて図３のスポット１１７ＤＭになり、領域１１８によって回折を受けて図３のスポット１１８ＤＭになる。前記ホログラム素子１０５に入射した光ビームＬ１のサブビームは、領域１１５によって回折を受けて図３のスポット１１５ＤＳになり、領域１１６によって回折を受けて図３のスポット１１６ＤＳになり、領域１１７によって回折を受けて図３のスポット１１７ＤＳになり、領域１１８によって回折を受けて図３のスポット１１８ＤＳになる。光ビームＬ２についても同様に、半導体レーザ１０２から出射した光ビームＬ２は、回折格子１０３で０次回折光のメインビームと±１次回折光のサブビーム（図示せず）に回折を受け、１／４波長板１０４で、ｐ偏光の光ビームＬ１は円偏光になり、コリメータレンズ１１０、対物レンズ１１１を経て光情報記録媒体１０１に集光・反射され、再び対物レンズ１１１、コリメータレンズ１１０を経て、１／４波長板１０４に入射しｓ偏光となり、光ビーム分岐手段であるホログラム素子１０５に入射する。前記ホログラム素子１０５に入射した光ビームＬ２のメインビームは、領域１１５によって回折を受けて図３のスポット１１５ＣＭになり、領域１１６によって回折を受けて図３のスポット１１６ＣＭになり、領域１１７によって回折を受けて図３のスポット１１７ＣＭになり、領域１１８によって回折を受けて図３のスポット１１８ＣＭになる。前記ホログラム素子１０５に入射した光ビームＬ２のサブビームは、領域１１５によって回折を受けて図３のスポット１１５ＣＳになり、領域１１６によって回折を受けて図３のスポット１１６ＣＳになり、領域１１７によって回折を受けて図３のスポット１１７ＣＳになり、領域１１８によって回折を受けて図３のスポット１１８ＣＳになる。

次に、サーボエラー信号のフォーカスエラー信号はＳＳＤ法で検出ＦＥ（ＳＳＤ）し、トラッキングエラー信号はＤＰＤ法ＴＥ（ＤＰＤ）とＤＰＰ法ＴＥ（ＤＰＰ）（メインプッシュプルＴＥ（ＭＰＰ）とサブプッシュプルＴＥ（ＳＰＰ）の演算）で検出し、次の演算により生成される。

ＦＥ（ＳＳＤ）＝Ｇ―Ｈ
ＴＥ（ＤＰＤ）＝ｐｈａｓｅ（Ａ、Ｄ）―ｐｈａｓｅ（Ｂ、Ｃ）
ＴＥ（ＭＰＰ）＝（Ｃ＋Ｄ）―（Ａ＋Ｄ）
ＴＥ（ＳＰＰ）＝Ｅ−Ｆ
ＴＥ（ＤＰＰ）＝ＴＥ（ＭＰＰ）―Ｇａｉｎ（ＴＥ（ＳＰＰ））
ここで、ｐｈａｓｅ（）は位相比較、Ｇａｉｎ（）はある係数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈは、図３に示すセグメントの記号を用いて次のように、Ａ＝Ａ１０１、Ｂ＝Ｂ１０１、Ｃ＝Ｃ１０１、Ｄ＝Ｄ１０１、Ｅ＝Ｅ１０１＋Ｅ１０２＋Ｅ１０３、Ｆ＝Ｆ１０１＋Ｆ１０２＋Ｆ１０３、Ｇ＝Ｇ１０１＋Ｇ１０２＋Ｇ１０３、Ｈ＝Ｈ１０１＋Ｈ１０２である。

次に２層光情報記録媒体について説明する。図５は２層光情報記録媒体１１９のうち、光ピックアップ装置に近い第１の記録層１２０に合焦しているときの様子を示す。受光素子群１０６，１０７上には合焦された第１の記録層１２０からの集光ビームの他に、合焦されていない他方のオフフォーカス層（第２の記録層１２１）からのデフォーカス光が受光素子群１０６，１０７に入射する。デフォーカス光は第２の記録層１２１の記録領域１２２と未記録領域１２３を跨いで通過するとき光量のアンバランスに起因してトラッキングエラー信号に特に影響を及ぼし、３ビームのうちサブビームよりも光量の大きいメインビームのデフォーカス光がその主要因となる。図６にメインビームのデフォーカス光が各セグメントを覆うように入射している様子を示す（トラッキングエラー信号用の受光素子群１０６に入射するデフォーカス光のみを示す）。メインビームのデフォーカス光はＴＥ（ＭＰＰ）を生成するセグメントＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄからはみ出し、ＴＥ（ＳＰＰ）を生成するセグメントＥ，Ｆにまで入射している。通常、ＴＥ（ＳＰＰ）信号を生成するセグメントＥ，ＦのゲインはＴＥ（ＭＰＰ）を生成するセグメントＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのゲインよりも大きく設定されているために、デフォーカス光はＴＥ（ＳＰＰ）に強く影響を及ぼす。デフォーカス光が第２の記録層１２１の記録領域１２２と未記録領域１２３を跨いで通過するときのＴＥ（ＳＰＰ）信号を図７に示す（今回は、ＡＣ信号のない場合を示している）。このようにＴＥ（ＳＰＰ）信号は記録領域１２２と未記録領域１２３を跨いで通過したとしても、ほとんどフラットな安定したトラッキングエラー信号を生成している。これは、デフォーカス光が記録・未記録境界を跨いだとしてもセグメントＥ、Ｆの出力変化はほぼ均一化されるため、安定したトラッキングエラー信号を生成することを可能としている。第２の記録層１２１に合焦しているときのメインビームのデフォーカス光が各セグメントを覆うように入射している様子を図８に示す。この場合も同様に安定したトラッキングエラー信号を生成することが可能である。
尚、本願発明のホログラム素子１０５の回折の一例として、上記実施の形態では、図３のビームスポットの場合について説明したが、これに限らず例えば、図４のビームスポットのように配置されていても良い。
また、光情報記録媒体の複数層の記録面の一例として、上記実施の形態では２層の記録面を有する場合について説明したが、これに限らず例えば、３層又はそれ以上の記録面を有する光情報記録媒体でも良く、この場合についても２層の場合と同様の効果を発揮し得る。

また、本発明の光ピックアップ装置は、上記実施の形態では、記録及び再生が可能な光情報記録媒体を取り扱う構成である場合について説明したが、これに限らず例えば、記録のみ、あるいは再生のみ可能な光ピックアップ装置であっても良い。

また、上記実施の形態では、１／４波長板１０４をホログラム素子１０５とコリメータレンズ１１０の間に配置したものについて説明したが、１／４波長板１０４をホログラム素子１０５と一体としても良いし、１／４波長板１０４を、対物レンズ１１１とコリメータレンズ１１０との間に配置されていても良い。

また、上記実施の形態では、半導体レーザの光ビームの波長は、光情報記録媒体のＤＶＤ系に対応する６５０ｎｍ帯でも良いし、光情報記録媒体のＨＤ−ＤＶＤ、Ｂｌｕ−Ｒａｙ Ｄｉｓｃ系に対応する４０５ｎｍ帯でも良い。また、半導体レーザは単一波長のみを発振するものであっても良い。

本実施の形態によれば、少なくとも２層の光情報記録媒体への対応が可能であると共に、より正確かつ安定した記録・再生を実現するトラッキングエラー信号の検出を可能とすることができる。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態における光ピックアップ装置の模式図は第１の実施の形態と同じく図１のとおりである。但し、回折格子１０３は図９のとおり、メインビームの有効領域１２４には格子が形成されておらず、サブビームも光情報記録媒体のトラックに平行な方向にほぼ半円の領域１２５が有効となるように格子１２６が形成されている構成となっているものである。

次に、本実施形態における受光素子１０８上のスポットについて説明する。図１０は本実施形態における受光素子１０８上のスポット図であり、受光素子群１０６，１０７上には光情報記録媒体の合焦された記録層からの集光ビームスポットを示している。ここで、第１の実施の形態である図３においては光ビームＬ１の先行サブビームと後行サブビームそれぞれについて１１５ＤＳ，１１６ＤＳ，１１７ＤＳ，１１８ＤＳの４つのスポットが発生し、光ビームＬ２の先行サブビームと後行サブビームそれぞれについて１１５ＣＳ，１１６ＣＳ，１１７ＣＳ，１１８ＣＳの４つのスポットが発生していたが、本第２の実施の形態においては回折格子１０３上でのサブビームの有効領域はほぼ半円であるため、図１０に示すように先行サブビームと後行サブビームでそれぞれ２つずつのスポットとなるか残りの２つのスポットは強度が十分小さいものとなる。したがって、サブビームの受光面積は略半分にすることができる。本実施の形態において、図５の２層光情報記録媒体における第１の記録層１２０に合焦しているときのオフフォーカス層１２１からのメインビームのデフォーカス光が各セグメントを覆うように入射している様子を図１２に示す（トラッキングエラー信号用の受光素子群１０６に入射するデフォーカス光のみを示す）。メインビームのデフォーカス光はＴＥ（ＭＰＰ）を生成するセグメントＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄからはみ出し、ＴＥ（ＳＰＰ）を生成するセグメントＥ，Ｆにまで入射しているが第１の実施の形態に比較して迷光検出量は小さく、安定したＴＥ（ＳＰＰ）を得ることができる。また、図４の２層光情報記録媒体における第２の記録層１２１に合焦しているときのオフフォーカス層１２０からのメインビームのデフォーカス光が各セグメントを覆うように入射している様子を図１３に示す（トラッキングエラー信号用の受光素子群１０６に入射するデフォーカス光のみを示す）。この場合においても安定したＴＥ（ＳＰＰ）を得ることができる。

尚、本願発明のホログラム素子１０５の回折の一例として、上記実施の形態では、図１０のビームスポットの場合について説明したが、これに限らず例えば、図１１のビームスポットのように配置されていても良い。
また、光情報記録媒体の複数層の記録面の一例として、上記実施の形態では２層の記録面を有する場合について説明したが、これに限らず例えば、３層又はそれ以上の記録面を有する光情報記録媒体でも良く、この場合についても２層の場合と同様の効果を発揮し得る。

また、本発明の光ピックアップ装置は、上記実施の形態では、記録及び再生が可能な光情報記録媒体を取り扱う構成である場合について説明したが、これに限らず例えば、記録のみ、あるいは再生のみ可能な光ピックアップ装置であっても良い。

また、上記実施の形態では、１／４波長板１０４をホログラム素子１０５とコリメータレンズ１１０の間に配置したものについて説明したが、１／４波長板１０４をホログラム素子１０５と一体としても良いし、１／４波長板１０４を、対物レンズ１１１とコリメータレンズ１１０との間に配置されていても良い。

また、上記実施の形態では、半導体レーザの光ビームの波長は、光情報記録媒体のＤＶＤ系に対応する６５０ｎｍ帯でも良いし、光情報記録媒体のＨＤ−ＤＶＤ、Ｂｌｕ−Ｒａｙ Ｄｉｓｃ系に対応する４０５ｎｍ帯でも良い。

本実施の形態によれば、少なくとも２層の光情報記録媒体への対応が可能であると共に、より正確かつ安定した記録・再生を実現するトラッキングエラー信号の検出を可能とすることができる。

本発明にかかる光ピックアップ装置は、少なくとも２層の光情報記録媒体への対応が可能であると共に、より正確かつ安定した記録及び／又は再生を実現するトラッキングエラー信号の検出を可能とする光ピックアップ装置として有用である。

本発明の第１の実施の形態および第２の実施の形態の光ピックアップ装置の光学系主要部の構成を示す概略断面図 本発明の第１の実施の形態および第２の実施の形態の光ピックアップ装置のホログラム素子の概略構成図 本発明の第１の実施の形態の光ピックアップ装置の集積回路基板の概略平面構成図 本発明の第１の実施の形態と類似形態の光ピックアップ装置の集積回路基板の概略平面構成図 ２層光情報記録媒体の概略断面図 本発明の第１の実施の形態の光ピックアップ装置の集積回路基板の概略平面構成図にデフォーカスしたメインビームスポットイメージ図 本発明の第１の実施の形態の光ピックアップ装置のＴＥ（ＳＰＰ）の記録／未記録境界の信号 本発明の第１の実施の形態の光ピックアップ装置の集積回路基板の概略平面構成図にデフォーカスしたメインビームスポットイメージ図 本発明の第２の実施の形態の光ピックアップ装置の回折格子の概略構成図 本発明の第２の実施の形態の光ピックアップ装置の集積回路基板の概略平面構成図 本発明の第２の実施の形態と類似形態の光ピックアップ装置の集積回路基板の概略平面構成図 本発明の第２の実施の形態の光ピックアップ装置の集積回路基板の概略平面構成図にデフォーカスしたメインビームスポットイメージ図 本発明の第２の実施の形態の光ピックアップ装置の集積回路基板の概略平面構成図にデフォーカスしたメインビームスポットイメージ図 回折格子（ホログラム）を用いた一般的な光ピックアップ装置の光学原理的構成図 一般的な光ピックアップ装置のホログラム素子の概略構成図 一般的な光ピックアップ装置の光検出器の概略平面構成図 ２層光情報記録媒体の概略断面図 一般的な光ピックアップ装置の光検出器の概略平面構成図上にデフォーカスしたメインビームスポットイメージ図 一般的な光ピックアップ装置のＴＥ（ＳＰＰ）の記録／未記録境界の信号

符号の説明

１ 半導体レーザ素子
２ コリメータレンズ
３ 回折格子
４ 偏光ビームスプリッタ
５ 光情報記録媒体
６ 立ち上げミラー
７ １／４波長板
８ 対物レンズ
９ 光検出器
１０ 集光レンズ
１１ ホログラム素子
１０１ 光情報記録媒体
１０２ 半導体レーザ
１０３ 回折格子
１０４ １／４波長板
１０５ ホログラム素子
１０６ 第１の受光素子群
１０７ 第２の受光素子群
１０８ 集積回路基板
１０９ 光学基板
１１０ コリメータレンズ
１１１ 対物レンズ
１１２ パッケージ
１１９ ２層光情報記録媒体

Claims (11)

1. 光ビームを出射する半導体レーザ素子と、
   前記光ビームをメインビームと２つのサブビームに回折する回折格子と、
   前記回折格子により回折された回折光を光情報記録媒体の記録面に集光させるための集光光学系と、
   前記光情報記録媒体から反射された戻り光を回折するホログラム素子と、
   前記ホログラム素子により回折された回折光を受光する複数の受光素子とを備え、
   前記ホログラム素子は、前記光情報記録媒体のトラック方向と実質的に平行となる分割線により、第１の領域と第２の領域とに分割され、さらにトラック方向と実質的に垂直な方向に分割されて、前記第１の領域は第１の１の領域と第１の２の領域とに、前記第２の領域は、第１の１の領域の隣に位置する第２の１の領域と第１の２の領域の隣に位置する第２の２の領域とに分割され、前記ホログラム素子の第１の１の領域と第２の１の領域とにより回折された回折光は前記複数の受光素子に、前記光情報記録媒体のトラック方向と実質的に平行な方向に実質的に一直線方向に並ぶように回折して入射し、前記ホログラム素子の第１の２の領域と第２の２の領域とにより回折された回折光は、前記複数の受光素子に、前記光情報記録媒体のトラック方向と実質的に平行な方向に実質的に一直線方向に並ぶように回折して入射し、前記サブビームのプッシュプル信号に寄与しうる前記受光素子がトラック方向と垂直な方向と平行な分割線によって６つの領域に分割されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 前記半導体レーザ素子は、異なる２つの波長の光ビームを出射し、一方の波長の光ビームから生成されるサブビームは合焦状態において６つの領域に分割された前記受光素子のうち４つに入射し、他方の波長の光ビームから生成されるサブビームは合焦状態において６つの領域に分割された前記受光素子のうち４つに入射し、６つの領域に分割された前記受光素子のうち２つは異なる２つの波長の光ビームから生成されるサブビームの両方が入射していることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
3. 前記回折格子は略半円の領域でサブビームを生成し、サブビームの前記受光素子の面積を略半分にすることで、前記光情報記録媒体の合焦している記録層以外で反射された戻り光に起因するトラッキング信号の迷光オフセットを低減することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光ピックアップ装置。
4. 前記ホログラム素子の第１の１、第１の２、第２の１、第２の２の各領域は、前記受光素子を基準として前記光情報記録媒体に近い位置で結像するようにパワーが付与されている領域と、前記受光素子を基準として前記光情報記録媒体に遠い位置で結像するようにパワーが付与されている領域とが、交互に短冊状に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
5. 前記受光素子は、前記半導体レーザの出射するビームの両側に配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
6. 前記受光素子は、半導体基板に形成されており、前記半導体基板上に前記半導体レーザが搭載されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
7. 前記半導体レーザの一方に配置した前記受光素子から、フォーカス誤差信号生成用の出力をし、前記半導体レーザの他方に配置した前記受光素子から、トラッキング誤差信号生成用の出力をすることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
8. 前記回折格子と前記ホログラム素子を一つの光学部材で形成していることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
9. 前記回折格子と前記ホログラム素子と、前記半導体レーザと、前記複数の受光素子備えた前記半導体基板を一つのパッケージに組み込まれていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
10. 前記半導体レーザの出射する光ビームの波長に、６５０ｎｍ帯を含んでいることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
11. 前記半導体レーザの出射する光ビームの波長に、４０５ｎｍ帯を含んでいることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。

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