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JP4096746B2 - Focus and tracking control method for optical pickup device - Google Patents
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JP4096746B2 - Focus and tracking control method for optical pickup device - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスクの記録及び再生に適した光信号の検出を行う光ピックアップ装置を用いたフォーカス及びトラッキングの制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスク装置はその記憶容量が大容量であることと取り扱いが容易なことからコンピュータ装置の記憶装置に広く利用されている。そして、コンピュータ装置の小型化と可搬（モバイル）型への展開に伴って、使用される光ディスク装置もまた同様に大幅な小型化を達成してきた。例えば、ミニディスク（ＭＤ）はその好例であって、ＭＤ装置に使用するピックアップには集積型の光ガイド部材等が提案され、実用化された（例えば、特許文献１および２参照。）。
【０００３】
他方、ハードディスク装置においても大容量化と小型化とが進展し、可搬型のコンピュータ装置に広く使用されている。このようなハードディスク装置においてもヘッドの構造や書き込み制御が使用されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００４】
なお、本発明の光ディスクとは、光ビームを利用して情報を記録しまたは再生することのできる記録媒体を総称するものとし、記録密度の疎密や光ビームに使用する波長の如何や磁気を併用するか否かの記録方式の如何や、円盤状か名刺型かと言った形状の如何、および、固定型か交換可能かあるいはジャケットに収納されているかどうかと言った実装形態の如何は問わない意味において総称して使用するものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−３１１９８９号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開平８−１６１７６８号公報
特開２００１−２５０３４３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、可搬型コンピュータ装置の普及や携帯型の通信装置の発達並びに新しいＩＴビジネスの提案に伴って、さらなる小型化への要求が市場からなされている。
【０００８】
そこで、本発明はこのような市場の要求に応えて、新たな観点から光ピックアップ装置の制御方法を提案するものであって、安定的なフォーカス制御とトラッキング制御とを行うことができる優れた光ピックアップ装置のフォーカス及びトラッキングの制御方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、光源と、前記光源の光束を記録媒体に集光する対物レンズと、記録媒体の半径方向に平行な線と記録媒体の接線方向に平行な線とを交差させることにより分割された４つの受光領域（１６１、１６２、１６３、１６４）を有し記録媒体からの反射光を受光する受光手段と、前記半径方向に平行な線と前記接線方向に平行な線とによって４つの格子領域（１３１、１３２、１３３、１３４）に分割された回折格子を有し前記対物レンズと前記受光手段との間に配置されて記録媒体からの反射光を前記受光手段に導く偏光手段とを具備し、前記４つの格子領域（１３１、１３２、１３３、１３４）の回折方向は記録媒体の接線方向であり、前記反射光は、前記４つの格子領域（１３１、１３２、１３３、１３４）を経てそれぞれ前記４つの受光領域（１６１、１６２、１６３、１６４）に入射するとき、前記半径方向に２つにグループ分けされた１のグループの２つの前記受光領域は前記受光手段の表面よりも前記対物レンズに近い側に合焦させ、他のグループの２つの前記受光領域は前記受光手段の表面よりも前記対物レンズから遠い側に合焦させ、さらに前記４つの受光領域（１６１、１６２、１６３、１６４）はそれぞれ半径方向に平行な線で２つに分割され、８つの受光領域を構成するとき、フォーカス制御は、
ＦＥ（フォーカスエラー）＝（ｘ１＋ｘ３）−（ｘ２＋ｘ４）
で表されるフォーカス制御信号がゼロとなるようにし、上記ｘ１〜ｘ４は以下（１）〜（４）式で定義し、前記４つの受光領域（１６１、１６２、１６３、１６４）において第１の受光領域（１６１）をＡ１、Ａ２、第２の受光領域（１６２）をＢ１、Ｂ２、第３の受光領域（１６３）をＣ１、Ｃ２、第４の受光領域（１６４）をＤ１、Ｄ２として前記８つの受光領域とし、またその領域で受光した光の電圧をＶＡ１〜ＶＤ２とし、
ｘ１＝ＶＡ１＋ＶＢ２ ・・・（１）
ｘ２＝ＶＡ２＋ＶＢ１ ・・・（２）
ｘ３＝ＶＣ２＋ＶＤ１ ・・・（３）
ｘ４＝ＶＣ１＋ＶＤ２ ・・・（４）
前記４つの格子領域（１３１、１３２、１３３、１３４）を反時計回りに順に配置し、前記４つの受光領域（１６１、１６２、１６３、１６４）を時計回りに順に配置し、前記４つの格子領域（１３１、１３２、１３３、１３４）を通過した光は、前記４つの受光領域（１６１、１６２、１６３、１６４）にそれぞれ同順に導かれることを特徴とする光ピックアップ装置のフォーカス制御方法である。
【００１１】
また、光源と、前記光源の光束を記録媒体に集光する対物レンズと、記録媒体の半径方向に平行な線と記録媒体の接線方向に平行な線とを交差させることにより分割された４つの受光領域（１６１、１６２、１６３、１６４）を有し記録媒体からの反射光を受光する受光手段と、前記半径方向に平行な線と前記接線方向に平行な線とによって４つの格子領域（１３１、１３２、１３３、１３４）に分割された回折格子を有し前記対物レンズと前記受光手段との間に配置されて記録媒体からの反射光を前記受光手段に導く偏光手段とを具備し、前記４つの格子領域（１３１、１３２、１３３、１３４）の回折方向は記録媒体の接線方向であり、前記反射光は、前記４つの格子領域（１３１、１３２、１３３、１３４）を経てそれぞれ前記４つの受光領域（１６１、１６２、１６３、１６４）に入射するとき、前記半径方向に２つにグループ分けされた１のグループの２つの前記受光領域は前記受光手段の表面よりも前記対物レンズに近い側に合焦させ、他のグループの２つの前記受光領域は前記受光手段の表面よりも前記対物レンズから遠い側に合焦させ、さらに前記４つの受光領域（１６１、１６２、１６３、１６４）はそれぞれ半径方向に平行な線で２つに分割され、８つの受光領域を構成するとき、トラッキング制御は、
ＴＥ（トラッキングエラー）＝（（ｘ１＋ｘ２）−（ｘ３＋ｘ４））−ｋ×（ｘ５−ｘ６）
で表されるトラッキング制御信号がゼロとなるようにし、上記ｘ１〜ｘ６は以下（１）〜（６）式で定義し、前記４つの受光領域（１６１、１６２、１６３、１６４）において第１の受光領域（１６１）をＡ１、Ａ２、第２の受光領域（１６２）をＢ１、Ｂ２、第３の受光領域（１６３）をＣ１、Ｃ２、第４の受光領域（１６４）をＤ１、Ｄ２として前記８つの受光領域とし、またその領域で受光した光の電圧をＶＡ１〜ＶＤ２とし、ｋは所定の定数であり、
ｘ１＝ＶＡ１＋ＶＢ２ ・・・（１）
ｘ２＝ＶＡ２＋ＶＢ１ ・・・（２）
ｘ３＝ＶＣ２＋ＶＤ１ ・・・（３）
ｘ４＝ＶＣ１＋ＶＤ２ ・・・（４）
ｘ５＝ＶＡ１＋ＶＢ１ ・・・（５）
ｘ６＝ＶＣ１＋ＶＤ１ ・・・（６）
前記４つの格子領域（１３１、１３２、１３３、１３４）を反時計回りに順に配置し、前記４つの受光領域（１６１、１６２、１６３、１６４）を時計回りに順に配置し、前記４つの格子領域（１３１、１３２、１３３、１３４）を通過した光は、前記４つの受光領域（１６１、１６２、１６３、１６４）にそれぞれ同順に導かれることを特徴とする光ピックアップ装置のトラッキング制御方法である。
【００１３】
以上の構成により、小型の光ディスクの記録及び再生に適した光信号の検出を行い、環境温度変化の影響を受けることなく光ピックアップ装置のフォーカス制御方法、及び光ディスクの傾きの影響や環境温度変化の影響を受けることなく光ピックアップ装置のトラッキング制御方法を提供し、併せて、それらの制御方法を用いた光ディスク装置を提供することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
上記課題を解決するためになされた第１の発明は、光源と、前記光源の光束を記録媒体に集光する対物レンズと、記録媒体の半径方向に平行な線と記録媒体の接線方向に平行な線とを交差させることにより分割された４つの受光領域（１６１、１６２、１６３、１６４）を有し記録媒体からの反射光を受光する受光手段と、前記半径方向に平行な線と前記接線方向に平行な線とによって４つの格子領域（１３１、１３２、１３３、１３４）に分割された回折格子を有し前記対物レンズと前記受光手段との間に配置されて記録媒体からの反射光を前記受光手段に導く偏光手段とを具備し、前記４つの格子領域（１３１、１３２、１３３、１３４）の回折方向は記録媒体の接線方向であり、前記反射光は、前記４つの格子領域（１３１、１３２、１３３、１３４）を経てそれぞれ前記４つの受光領域（１６１、１６２、１６３、１６４）に入射するとき、前記半径方向に２つにグループ分けされた１のグループの２つの前記受光領域は前記受光手段の表面よりも前記対物レンズに近い側に合焦させ、他のグループの２つの前記受光領域は前記受光手段の表面よりも前記対物レンズから遠い側に合焦させ、さらに前記４つの受光領域（１６１、１６２、１６３、１６４）はそれぞれ半径方向に平行な線で２つに分割され、８つの受光領域を構成するとき、フォーカス制御は、
ＦＥ（フォーカスエラー）＝（ｘ１＋ｘ３）−（ｘ２＋ｘ４）
で表されるフォーカス制御信号がゼロとなるようにし、上記ｘ１〜ｘ４は以下（１）〜（４）式で定義し、前記４つの受光領域（１６１、１６２、１６３、１６４）において第１の受光領域（１６１）をＡ１、Ａ２、第２の受光領域（１６２）をＢ１、Ｂ２、第３の受光領域（１６３）をＣ１、Ｃ２、第４の受光領域（１６４）をＤ１、Ｄ２として前記８つの受光領域とし、またその領域で受光した光の電圧をＶＡ１〜ＶＤ２とし、
ｘ１＝ＶＡ１＋ＶＢ２ ・・・（１）
ｘ２＝ＶＡ２＋ＶＢ１ ・・・（２）
ｘ３＝ＶＣ２＋ＶＤ１ ・・・（３）
ｘ４＝ＶＣ１＋ＶＤ２ ・・・（４）
前記４つの格子領域（１３１、１３２、１３３、１３４）を反時計回りに順に配置し、前記４つの受光領域（１６１、１６２、１６３、１６４）を時計回りに順に配置し、前記４つの格子領域（１３１、１３２、１３３、１３４）を通過した光は、前記４つの受光領域（１６１、１６２、１６３、１６４）にそれぞれ同順に導かれることを特徴とする光ピックアップ装置のフォーカス制御方法である。
【００１６】
その具体的な実施の形態として、反射光は前記半径方向に平行な線で２つにグループ分けされた格子領域を経て前記接線方向に平行な線で２つにグループ分けされた受光領域に導くことを特徴とする。
【００１７】
これにより、環境温度変化の影響を受けることなくフォーカス制御を行うことができる。
【００１８】
上記課題を解決するためになされた第２の発明は、光源と、前記光源の光束を記録媒体に集光する対物レンズと、記録媒体の半径方向に平行な線と記録媒体の接線方向に平行な線とを交差させることにより分割された４つの受光領域（１６１、１６２、１６３、１６４）を有し記録媒体からの反射光を受光する受光手段と、前記半径方向に平行な線と前記接線方向に平行な線とによって４つの格子領域（１３１、１３２、１３３、１３４）に分割された回折格子を有し前記対物レンズと前記受光手段との間に配置されて記録媒体からの反射光を前記受光手段に導く偏光手段とを具備し、前記４つの格子領域（１３１、１３２、１３３、１３４）の回折方向は接線方向であり、前記反射光は、前記４つの格子領域（１３１、１３２、１３３、１３４）を経てそれぞれ前記４つの受光領域（１６１、１６２、１６３、１６４）に入射するとき、前記半径方向に２つにグループ分けされた１のグループの２つの前記受光領域は前記受光手段の表面よりも前記対物レンズに近い側に合焦させ、他のグループの２つの前記受光領域は前記受光手段の表面よりも前記対物レンズから遠い側に合焦させ、さらに前記４つの受光領域（１６１、１６２、１６３、１６４）はそれぞれ半径方向に平行な線で２つに分割され、８つの受光領域を構成するとき、トラッキング制御は、
ＴＥ（トラッキングエラー）＝（（ｘ１＋ｘ２）−（ｘ３＋ｘ４））−ｋ×（ｘ５−ｘ６）
で表されるトラッキング制御信号がゼロとなるようにし、上記ｘ１〜ｘ６は以下（１）〜（６）式で定義し、前記４つの受光領域（１６１、１６２、１６３、１６４）において第１の受光領域（１６１）をＡ１、Ａ２、第２の受光領域（１６２）をＢ１、Ｂ２、第３の受光領域（１６３）をＣ１、Ｃ２、第４の受光領域（１６４）をＤ１、Ｄ２として前記８つの受光領域とし、またその領域で受光した光の電圧をＶＡ１〜ＶＤ２とし、ｋは所定の定数であり、
ｘ１＝ＶＡ１＋ＶＢ２ ・・・（１）
ｘ２＝ＶＡ２＋ＶＢ１ ・・・（２）
ｘ３＝ＶＣ２＋ＶＤ１ ・・・（３）
ｘ４＝ＶＣ１＋ＶＤ２ ・・・（４）
ｘ５＝ＶＡ１＋ＶＢ１ ・・・（５）
ｘ６＝ＶＣ１＋ＶＤ１ ・・・（６）
前記４つの格子領域（１３１、１３２、１３３、１３４）を反時計回りに順に配置し、前記４つの受光領域（１６１、１６２、１６３、１６４）を時計回りに順に配置し、前記４つの格子領域（１３１、１３２、１３３、１３４）を通過した光は、前記４つの受光領域（１６１、１６２、１６３、１６４）にそれぞれ同順に導かれることを特徴とする光ピックアップ装置のトラッキング制御方法である。
【００２１】
その具体的な実施の形態として、前記反射光は前記接線方向に平行な線で２つにグループ分けされた格子領域を経て前記半径方向に平行な線で２つにグループ分けされた受光領域に導くことを特徴とする。
【００２２】
これにより、光ディスクの傾きの影響や環境温度変化の影響を受けることなくトラッキング制御を行うことができる。
【００２３】
【実施例】
（実施例１）
以下、本発明の実施例について、図に従って説明する。図１は本発明の実施例１における光ディスク装置の要部斜視図である。本発明の主題を明瞭にするために、筐体を破断して主要構成要素を示すものである。まず、１０は本発明の光ディスク装置１１に使用する光ディスクである。モバイル使用に便利なように、ＭＤよりもさらに小さな外径を有する。１２は筐体であって、光ディスク装置１１全体を保護すると共に各構成要素を保持する。また、光ディスク１０を着脱可能に開口部（図示省略）を有する。
【００２４】
１３はスピンドルモータであって、光ディスク１０を装着して所定の回転数で回転駆動する。１４はＩＦユニットであって、光ディスク１０に記録しあるいは光ディスク１０から再生する信号を外部の装置に送受信する。有線接続用のコネクタやモデム（ＭＯＤＥＭ）であってもよいし、無線通信のユニットであってもよい。１５は基板であって、装置全体の動作を制御し、各構成要素を駆動する。
【００２５】
２０は光ピックアップ（スウィングアーム）であって、装着された光ディスク１０の記録面の表面上を内周から外周の間を揺動する。なお、機能として表現するとき光ピックアップと称し、機構的動作の観点から表現するときスウィングアームと称する。図２は図１の光ピックアップ（スウィングアーム）２０の要部斜視図である。図２において、２１は揺動手段であるアームである。光学系の正確な位置を確保するためにアーム２１全体は剛体となるように形成される。２２はシャフトであって、アーム２１の揺動動作の支点となる。スウィングアーム２０はシャフト２２を介して筐体１２に軸支される。２３はヒンジであって、剛体に形成されたアーム２１の唯一の屈曲部である。これによって、アーム２１の光ディスク１０に対する離接動作（フォーカシング動作）を正確に制御することができる。
【００２６】
２４は揺動駆動手段であるトラッキングコイル、２５は離接駆動手段であるフォーカスコイルである。トラッキングコイルに２４に通電することによって、筐体１２に配置されたマグネット（図示省略）との間に吸引・反発力を生じ、シャフト２２を支点としてアーム２１を光ディスク１０の内周から外周の間を揺動させる。フォーカスコイル２５によって、筐体１２に配置されたマグネット（図示省略）との間に吸引・反発力を生じ、ヒンジ２３を屈曲点としてアーム２１をフォーカシング動作させる。２７はフレキシブルケーブルである（以下、ＦＰＣと略称する）。トラッキングコイル２４、フォーカスコイル２５、および後述する光ヘッドの信号を基板１５に接続する。
【００２７】
アーム２１の先端部は矩形状に開口部２１ａが形成され、光ヘッド３０が固定される。図３は図２の光ヘッド３０の全体構成図である。図３（ａ）は図２のＡ方向矢視側面図であって、先端の開口部２１ａにおけるＡ矢印手前部分のアーム２１の構造体を一部破断して表示するものである。図中紙面垂直方向が光ディスク１０の半径方向、紙面左右方向は光ディスク１０の接線方向を示す。図３（ｂ）は図３（ａ）の分解斜視図であって、表示を分かり易くするためにアーム２１を省略して表示する。
【００２８】
３１はホルダ部材であるレンズホルダであって、アーム２１に固定すると共に対物レンズ３９を始め全ての光学部品を保持する主要な構造体である。レンズホルダ３１の両側には水平に膨出した平板状のフランジ部３２が形成される。フランジ部の下面３３はアーム２１の開口部２１ａに接着などによって固定される。なお、説明を簡単にするために光ディスク１０に対向する側を表面側とし、その逆方向を裏面側と表現するものとする。
【００２９】
レンズホルダ３１の先端部は光ディスク１０の方向に突出した門型に形成され、門型の先端部は円形の段差部と円形貫通孔３５とが形成される。段差部は対物レンズ３９を固定するホルダ部３４である。円形貫通孔３５は対物レンズ３９を通過する光の導光路となる。
【００３０】
この円形貫通孔３５の直径は対物レンズ３９が所望のＮＡとなるように設定される。従って、円形貫通孔３５は対物レンズ３９に対するレンズ開口部材を兼ねることができる。さらに、対物レンズ３９を固定するホルダ部３４と一体化されるため、対物レンズ３９とレンズ開口部材との位置調整が不要となり、安い製造コストにて精度の高い組立てが可能となる。
【００３１】
突出した門型の両脚間は円形貫通孔３５と直交する空間が形成される。この空間は後述する偏光板７１を装着する偏光板実装部３６である。レンズホルダ３１の裏面側は先端部に段差部と中央部に平面部とが形成される。先端の段差部は後述する反射ミラー６５を固定するミラー固定部３７である。平面部には受光手段であるＯＥＩＣ４１が実装される。ＯＥＩＣ４１は平板に形成され、レンズホルダ３１に固定される固定面４２とその裏面に配線面４３とを有する。
【００３２】
ＯＥＩＣ４１にはさらに放熱部材であるサブマウント５１が実装される。サブマウント５１は先端部に傾斜部５２を有する平板に形成される。平板状の一面はＯＥＩＣ４１に固定される固定面５３とその裏面の実装面５４である。さらに、実装面５４には光源である半導体レーザ６１とＨＦＭ（高周波モジュール）６３とが実装される。ＨＦＭ６３は半導体レーザ６１を高周波変調して駆動するためのモジュールである。高周波駆動電流を扱うために信号検出系から離隔したりシールドをしたりする実装方法が一般にとられるが、サブマウント５１に実装することによって離隔とシールドの両機能を兼ね備えることができる。
【００３３】
図４はＯＥＩＣ４１の配線面４３の拡大図であって、図３（ｂ）におけるＢ方向矢視図である。図４において、４４はモニタ受光部であって、半導体レーザ６１が射出する光ビームの出力（光パワ）を検出し、半導体レーザ６１の出力制御に使用する。４５は電源及び信号線を配線するための端子である。端子４５を端子部４６にまとめて配置し、ワイヤボンディング作業の効率を向上させる。４７は受光手段である検出受光部であって、部分拡大図に示すように複数の受光素子を配置し、光ディスク１０からの反射光に基づいて再生信号とフォーカス及びトラッキングの制御信号を生成する。
【００３４】
なお、ＯＥＩＣ４１は、例えばシリコン基板（シリコンウェーハ）から長方形に切り出して形成してもよい。こうすることによって、予め、シリコン基板（ＯＥＩＣ４１）内部に、必要な受光素子（モニタ受光手段であるモニタ受光部４４および受光手段である検出受光部４７）とそれらの電流−電圧変換素子（例えば抵抗器）や信号増幅器並びに必要な内部配線などを形成しておくことができる。
【００３５】
また、ＨＦＭ（高周波モジュール）６３をサブマウント５１に実装する例を説明したが、ＨＦＭ６３はＯＥＩＣ４１に実装してもよいし、さらに、ＯＥＩＣ４１のシリコン基板内部に集積回路として形成してもよい。４８は基準マーカであって、サブマウント５１及び半導体レーザ６１の実装位置を正確に位置決めするために使用する。中央部の平面空間はマウント実装部４９であって、サブマウント５１の固定面５３を接着固定する。
【００３６】
図５は光ヘッド３０の裏面拡大斜視図であって、図３（ｂ）におけるＢ方向矢視図である。図５において、サブマウント５１の傾斜部５２は２つの傾斜面で構成される。１つは半導体レーザ６１の射出光を避けるための射出傾斜面５５である。射出傾斜面５５はレンズホルダ３１の表面に向かって緩やかな傾斜面に形成される。
【００３７】
他の１つは受光傾斜面５６である。受光傾斜面５６は実装面５４から見て逆傾斜に形成され、光ディスク１０からの反射光を受光傾斜面５６で反射させて検出受光部４７に導くものである。なお、受光傾斜面５６は反射膜をコーティングする。光ディスク１０からの反射光を効率よく反射させるためである。あるいは受光傾斜面５６の傾斜角度を光ディスク１０からの反射光に対して全反射する角度に形成することによっても、効率よく反射させることができる。ここでの光学的反射特性としてはＰ偏光に対する反射率が高いことが必要である。後述するように、光ディスクからの反射光はこの受光傾斜面５６においてはＰ偏光での反射であるからである。
【００３８】
サブマウント５１は半導体レーザ６１を実装するから、半導体レーザ６１と同じ熱膨張係数を有し高い熱伝導率を有する材料で構成される。例えば、シリコン材料（ＳｉＮ）あるいは窒化アルミ（Ａｌ3Ｎ2）等が好適に使用される。そして、サブマウント５１は機械加工、或いはエッチング等で成型される。こうして、発熱に伴う接合面の破壊を防止すると共に半導体レーザ６１の発光熱を効率よく放熱することができる。また、レンズホルダ３１にサブマウント５１が接合する受け面（図示省略）を設けてもよい。これによって、半導体レーザ６１からの発熱をサブマウント５１介してレンズホルダ３１へ放熱させる構造も実現することができる。
【００３９】
反射ミラー６５は三角柱状に形成されたプリズムであって、半導体レーザ６１の射出光が入射する入射面６７と対物レンズ３９に向かって反射する反射面６８とを有する。ＯＥＩＣ４１とサブマウント５１とが共に平行平板に形成されているので、反射面６８は正確に４５度に形成される。また、反射面６８に反射膜を、入射面６７には反射防止膜をそれぞれコーティングする。光ディスク１０からの反射光を効率よく反射し迷光の侵入を防止するためである。入射面６７と反射面６８との光学的反射特性としてはＳ偏光、Ｐ偏光共に高い反射率が必要である。理由は半導体レーザ６１からの出射光はＳ偏光であり、光ディスク１０からの反射光はＰ偏光であるからである。また、誘電体多層膜によりこの光学的反射特性を実現するためには反射ミラー６５の形状として反射面６８がガラスと空気の界面となる三角柱状であることが望ましい。
【００４０】
図６は偏光板７１の内部構造を説明する断面図であって、光ビームの進行方向で切断した状態を表す。図６において、紙面上側が光ディスク１０側で、紙面下側が光源側である。従って、紙面の下から上へ往路光が、上から下へ光ディスク１０からの反射光がそれぞれ進行する。偏光手段である偏光板７１は多層積層して平行平板に形成した複合偏光ホログラムである。まず、表裏両面は導光部材７２である。導光部材７２の材質は高透過性樹脂材料や光学ガラスが用いられる。とりわけ、ＳＦＬ−１．６やＢＫ−７の光学ガラスは高い屈折率を有するから、回折格子や膜の設計余裕を大きくとることができ、透過するときの波長シフトも起こしにくい特徴を有する。中でも、ＢＫ−７−１．５は入手が容易で加工性にも優れるために好都合である。
【００４１】
内部の第１層は１／４波長板７３である。この１／４波長板７３は光の位相を変化させる際の光学軸方向が往路光の偏光方向に対して９０度になるように配置される。
【００４２】
内部の第２層はホログラムフィルム７４である。高透過性樹脂材料を薄膜フィルムに形成して、これにイオンビーム照射等によって、導光特性を選択的に変化させたものである。この導光特性として、往路光の偏光方向に対してはイオンビーム照射等の処置を施した部分とそうでない部分の屈折率が同じ、光ディスク１０からの反射光の偏光方向に対してはイオンビーム照射等の処置を施した部分とそうでない部分の屈折率が異なるようにし、かつ格子状にイオンビーム照射等の処置を行うと偏光性回折格子として作用することが出来る。また、この格子形状を、光ディスク１０からの反射光が検出受光部４７の所定の受光素子上へ導かれるような形状とする。こうして、偏光ホログラムとして往路光と光ディスク１０からの反射光を光路上分離させる作用を持たせることができる。
【００４３】
こうして形成された回折格子を図６の部分拡大図に示す。本発明の場合は４分割された回折格子７５〜７８に形成したものである。即ち、記録媒体の半径方向（ラジアル方向）に平行な線と記録媒体の接線方向（タンジェンシャル方向）に平行な線とによって回折格子７５〜７８は十字状に４分割され、分割された４つの格子領域はそれぞれ異なる格子形状（つまり回折条件）に形成される。なお、偏光板７１に着目して回折格子を表現するとき回折格子７５〜７８と表示し、分割された各格子領域に着目して回折機能を表現するときホログラム領域１３１〜１３４と表示する。４分割された回折格子７５〜７８の中心（線の十字状の交点）は偏光板７１をレンズホルダ３１に装着するときに、正確に光軸に一致するように配置される。
【００４４】
偏光板７１を複合偏光ホログラムに構成することによって、制作が容易になる。とりわけ、導光部材７２をエッチングして回折格子を形成する場合に比べて、加工が容易で、正確な回折格子７５〜７８を形成することができる。さらに、回折格子７５〜７８の凹凸のない薄膜フィルムであるから、確実に相互に接合することができる。
【００４５】
なお、本実施例では１／４波長板７３とホログラムフィルム７４との２層に形成したものである。そこで、１／４波長板７３をホログラムフィルム７４と同じ材料によって構成すれば、１／４波長板７３に直接イオンビーム照射を行って、ホログラム１／４波長板に構成することができる。こうして、構成部品点数を削減することができる。
【００４６】
以上に説明した各構成要素は以下のように組み立てる。図７は光ヘッド３０の組み立てを説明する斜視図である。図７において、予めレンズホルダ３１にＦＰＣ２７を接着しておく。また予め、サブマウント５１には半導体レーザ６１とＨＦＭ（高周波モジュール）６３とを接着しておく。サブマウント５１を１個のユニットとして管理する場合は、上記接着後に半導体レーザ６１とサブマウント５１との間、およびとＨＦＭ６３とサブマウント５１との間をボンディングワイヤで接続して、１個のユニットとして動作試験を済ませておくことができる（図７（１））。
【００４７】
次に、レンズホルダ３１にＯＥＩＣ４１を接着し（図７（２））、ＯＥＩＣ４１のマウント実装部４９に１個のユニットとなったサブマウント５１を接着する（図７（３））。ここで、ＯＥＩＣ４１の端子部４６とＨＦＭ６３とをボンディングワイヤで接続する。また、このとき同時に前述のサブマウント５１のワイヤボンディングを行ってもよい。
【００４８】
さらに、レンズホルダ３１のミラー固定部３７に反射ミラー６５を接着し（図７（４））、レンズホルダ３１のホルダ部３４に対物レンズ３９を接着する（図７（５））。最後に、光ディスク１０に代えて模擬反射ミラーを配置して、半導体レーザ６１を試験発光させ、反射光の受光状態をモニタしながらレンズホルダ３１の偏光板実装部３６に偏光板７１を位置調整の上接着固定する（図７（６））。
【００４９】
以上に説明したように、全ての光学部品はレンズホルダ３１に固定され、あるいは積み上げ固定されるから、簡単な組み立て手順で済み、制作が容易で工数の削減を図ることができる。また、組み立て調整は偏光板７１の位置調整の１箇所に過ぎないので、調整も容易に済む利点がある。さらに、上述の通り部品点数もわずかに９点に過ぎないから、部品点数と部品費用も大幅に削減される。加えて上述の工数削減が図られるので、安価に光ヘッド３０を提供することができる。
【００５０】
以上のように構成された本発明の光ヘッド３０について、その光学構成について説明する。図８は本発明の光ヘッド３０の光学構成を説明する図であって、図２の光ヘッド３０を半導体レーザ６１の射出光の光軸（後述する光軸Ｔ）に沿って各光学部品を切断した状態を表すものである。図８において、光の透過経路を表すために、半導体レーザ６１から射出されて光ディスク１０へ向かう光ビーム（以下、往路光１０１と略称する）を実線で表示する。また、光ディスク１０から反射されて受光手段である検出受光部４７へ向かう光ビーム（以下、戻り光１０３と略称する）を点線で表示する。さらに、往路光のうちモニタ受光手段であるモニタ受光部４４に検出される領域の光ビーム（以下、モニタ光１０２と略称する）を２点鎖線で表示する。なお、光軸を表現するに当たり、半導体レーザ６１の射出光の光軸を光軸Ｔと表示し、対物レンズ３９と反射ミラー６５とを結ぶ光ビームの光軸を光軸Ｚとして図中に表示する。
【００５１】
いま、半導体レーザ６１から直線偏光の光ビームを射出したものとする、即ち往路光１０１である。光ビームは拡散しつつ光軸Ｔに沿って進行する。反射ミラー６５に達すると、反射面６８で反射して光軸Ｚに沿って進行する。
【００５２】
往路光１０１が偏光板７１に入射すると、導光部材７２を透過してホログラムフィルム７４に入射する。このとき、ホログラムフィルム７４の回折格子は往路光１０１の偏光方向については何も作用しないように形成されているから、往路光１０１はホログラムフィルム７４を透過して、次の１／４波長板７３に入射する。
【００５３】
１／４波長板７３を透過する過程で、直線偏光の往路光１０１は位相を９０度回転した円偏光に変換される。円偏光の往路光１０１は、導光部材７２を透過し、対物レンズ３９で集光されて、光ディスク１０の記録層に結像する。
【００５４】
光ディスク１０の記録層で反射された光ビームは戻り光１０３となって光軸Ｚに沿って逆の光路をたどる。また、往路光１０１の円偏光は記録層で反射したときに逆回転の円偏光を有する戻り光１０３となる。そこで、戻り光１０３が偏光板７１に入射すると、導光部材７２を透過して１／４波長板７３に入射する。１／４波長板７３を透過する過程で、円偏光の戻り光１０３は位相を９０度回転した直線偏光に変換される。つまり、往路光１０１の直線偏光に対して９０度の位相差を有する直線偏光の戻り光１０３となる。
【００５５】
次に、ホログラムフィルム７４に入射する。このとき、ホログラムフィルム７４の回折格子は戻り光１０３の偏光方向に対して作用するように形成されているため、戻り光１０３は回折格子７５〜７８の作用を受けて、透過回折光として反射ミラー６５に入射する。このとき、戻り光１０３の透過回折光は、より厳密には光軸Ｚに対してわずかに変位して反射面６８で反射する。
【００５６】
こうして、戻り光１０３は光軸Ｔを離れて、サブマウント５１の受光傾斜面５６に入射する。戻り光１０３は受光傾斜面５６で再び反射して検出受光部４７に入射する。特に、往路光１０１の半導体レーザ６１から光ディスク１０に至る光路と、戻り光１０３の光ディスク１０から検出受光部４７に至る光路とをホログラムフィルム７４とサブマウント５１の受光傾斜面５６だけで分離しているため極めて単純な光学系を構成することができる。
【００５７】
例えばサブマウント５１の受光傾斜面５６に代えて、偏光分離型の反射ミラーを用いることも可能である。しかし戻り光１０３はＰ偏光となるため一般的に高い反射率を得ることは困難である。そこで、１／２波長板を反射膜の両面に挟む構成として反射面に入射する際に往路光をＰ偏光、戻り光をＳ偏光とすることも実現可能である。しかし、光学系が複雑となり、反射率等の特性の確保も必要となる可能性がある。
【００５８】
往路光１０１のうち拡散した領域の光ビームは光軸Ｔに沿って反射ミラー６５に入射するが、拡散光の周辺部分であるから入射角度が光軸Ｔの中心部分とは大きく異なっている。従って、反射面６８で反射して光軸Ｚに向かって進行するが、さらに光軸Ｚから離れてモニタ受光部４４に入射する。即ち、往路光１０１の拡散した周辺領域のうちモニタ受光部４４に検出される領域の光ビームであって、モニタ光１０２となる。特に、半導体レーザ６１の射出光の一部分をレーザパワ制御用のモニタとして検出するフロントモニタ方式であるから、光軸中心部分である主たる光ビームの光パワと正確に比例するので、レーザパワ制御を正確に行うことができる。
【００５９】
次に、フォーカス及びトラッキングの制御方法並びにその制御特性について詳細に説明する。前述の図６においてホログラムフィルム７４は４分割ホログラムであることを説明した。また、図４において検出受光部４７は８領域に分割された受光素子（つまり８個の受光素子）であることを図示した。従って、フォーカス制御にスポットサイズ法を用いて制御し、トラッキング制御に１ビームＰ−Ｐ（プッシュプル）法を用いて制御することができる。これらの制御方法について詳細に説明するものである。
【００６０】
図９は、光ディスクとホログラム領域（格子領域）と受光パターン（受光領域）との関係を説明する図であって、光ディスク１０のトラッキング方向（接線方向Ｔ）とラジアル方向（半径方向Ｒ）に基づいて、ホログラム領域１３１〜１３４の分割パターンとＯＥＩＣ４１の受光検出部４７の受光パターン１６１〜１６４とを示すものである。ここで、受光素子を複合した機能を有する受光領域（図４部分拡大図、並びに図１０参照）としての受光パターンであって、ホログラム領域の分割パターンに対応して受光パターンと表現するものである。図９に示すＯＥＩＣ４１は、戻り光１０３の進行方向から偏光板７１を見て、反射ミラー６５とサブマウント５１に形成された受光傾斜面５６との２つの鏡を経て受光検出部４７を見たイメージを示すものである。以下、ＯＥＩＣ４１と受光検出部４７を図示するに当たり、上述のイメージに従って表すものとする。
【００６１】
対物レンズ３９により集光された光は光ディスク１０の記録層にて反射し、再び対物レンズ３９を通り偏光板７１へ入射する。偏光板７１内部にはホログラムフィルム７４が挿入されている（図６参照）。このホログラムフィルム７４は図９に示すように４つの領域に分割された回折格子７５〜７８が形成されている。この分割されたそれぞれの回折格子７５〜７８をホログラム領域１３１〜１３４と称する。分割の態様は、接線方向（Ｔ）と半径方向（Ｒ）とにそれぞれ平行な線で十字に分割されている。以下、ＲまたはＴ方向に平行な線による分割を分割線と略称するものとする。図示しているように、Ｒ方向に平行な分割線にて分割された領域は、ホログラム領域１３１、１３４と１３２、１３３である。他方、Ｔ方向に平行な分割線にて分割された領域は、ホログラム領域１３１、１３２と１３３、１３４である。
【００６２】
ホログラム領域１３１〜１３４に入射した戻り光１０３は回折して反射ミラー６５と受光傾斜面５６とを経てＯＥＩＣ４１の検出受光部４７に導かれる。この検出受光部４７は図９（図４参照）に示すように大別すると４つの受光パターンに分割されている。分割の態様はホログラム領域１３１〜１３４の場合と同様にＴ方向とＲ方向に平行な分割線で十字に分割されている。Ｒ方向平行な分割線で分割されている受光パターンは１６１、１６２と１６３、１６４である。他方、Ｔ方向に平行な分割線で分割されている受光パターンは１６１、１６４と１６２、１６３である。後述するように、ホログラム領域１３１、１３２、１３３、１３４を通過したそれぞれの戻り光１０３はＯＥＩＣ４１の受光パターン１６１、１６２、１６３、１６４にそれぞれ同順に導かれるように設計されている。
【００６３】
図１０は、受光パターンと入射戻り光との関係を説明する図であって、偏光板７１を透過した戻り光１０３が検出受光部４７に入射する様子を示すものである。図の右側は、先述のとおり、反射ミラー６５と受光傾斜面５６との２つの鏡を経て検出受光部４７を見たイメージである。図の左側は、Ｔ方向から見た検出受光部４７の断面図である。光ディスク１０の方向についてはＲ方向、Ｔ方向をそれぞれ図中に示す。
【００６４】
ＯＥＩＣ４１の検出受光部４７は先述のとおり大別すると４つの受光領域である受光パターン１６１〜１６４に分割されている。更に、各々の受光パターン１６１〜１６４はＲ方向に平行な分割線によってＴ方向に２分割されて、合計８つの領域に分割される。具体的には、受光パターン１６１はＲ方向に平行な分割線によりそれぞれ受光パターン１６１受光素子Ａ１、受光パターン１６１受光素子Ａ２に分割される（以下、表現を簡単にするために受光パターン１６１受光素子Ａ１を受光素子Ａ１と、受光パターン１６１受光素子Ａ２を受光素子Ａ２と省略して表現する）。以下同様に、受光パターン１６２は受光素子Ｂ１、Ｂ２に、受光パターン１６３は受光素子Ｃ１、Ｃ２に、受光パターン１６４は受光素子Ｄ１、Ｄ２にそれぞれ分割されている。
【００６５】
ホログラム領域１３１は受光パターン１６１に、ホログラム領域１３２は受光パターン１６２に、ホログラム領域１３３は受光パターン１６３に、ホログラム領域１３４は受光パターン１６４にそれぞれ到達するように設計されている。また、ホログラム領域１３１〜１３４からの回折光した戻り光１０３がそれぞれ受光パターン１６１〜１６４の各々略中心に到達し入射するように、回折格子７５〜７８と受光パターン１６１〜１６４とが設計され反射ミラー６５と受光傾斜面５６とが配置されている。
【００６６】
さらに、図１０の断面図に示すように受光パターン１６２、１６３に到達する戻り光１０３（つまり、入射戻り光１５２、１５３）は受光パターン表面よりも対物レンズ３９から遠い側の焦点に集光される。他方、受光パターン１６１、１６４に到達する戻り光１０３（つまり、入射戻り光１５１、１５４）は受光パターン表面よりも対物レンズ３９に近づいた側の焦点に集光される。
【００６７】
このように回折格子７５〜７８が設計されているから、入射戻り光１５１〜１５４は受光パターン１６１〜１６４に入射すると、スポット状ではなく各ホログラム領域１３１〜１３４を透過する戻り光１０３の形状の相似形となる。なお図示したように、受光パターン１６１上の入射戻り光１５１と受光パターン１６４上の入射戻り光１５４とは、受光パターン表面よりも対物レンズ３９に近づく点で集光されているため、各ホログラム領域１３１、１３４を透過する戻り光１０３の形状をホログラム中心、即ちホログラム領域１３１、１３４を十字に分割する十字の交点に相当する入射戻り光１５１、１５４の点を対称とした点対称形状で受光パターン１６１、１６４上に反転した形状となっている。
【００６８】
以上まとめると次のようになる。Ｒ方向に平行な分割線で分けられるホログラム領域１３１、１３４と１３２、１３３について、ホログラム領域１３１、１３４はＴ方向に平行な分割線で分けられる受光パターン１６１、１６４に導かれる。同時に、受光パターン表面よりも対物レンズ３９に近づいた側の焦点に集光される。他方、ホログラム領域１３２、１３３は同じくＴ方向に平行な分割線で分けられる受光パターン１６２、１６３に導かれる。かつ、受光パターン表面よりも対物レンズ３９から遠い側の焦点に集光される。
【００６９】
また、Ｔ方向に平行な分割線で分けられるホログラム領域１３１、１３２と１３３、１３４とについて、ホログラム領域１３１、１３２はＲ方向に平行な分割線で分けられる受光パターン１６１、１６２に導かれる。ホログラム領域１３３、１３４は同じくＲ方向に平行な分割線で分けられる受光パターン１６３、１６４に導かれる。
【００７０】
即ち、Ｒ方向に平行な分割線で分けられるホログラムの一方の２領域と他方の２領域は、一方の２領域は受光パターン表面よりも光路的に対物レンズに近づく点に集光され、他方の２領域は受光パターン表面よりも光路的に対物レンズから遠ざかる点に集光される。かつ、Ｔ方向に平行な分割線で分けられる受光領域の一方の２領域と他方の２領域にそれぞれ導かれ、また、Ｔ方向に平行な分割線で分けられるホログラムの一方の２領域と他方の２領域はＲ方向に平行な分割線に分けられる受光領域の一方の２領域と他方の２領域にそれぞれ導かれるようにホログラムが設計されている。
【００７１】
従って、受光パターン１６１〜１６４の配置に注目した表現をすると、Ｒ方向に平行な分割線によってＴ方向にグループ分けされたホログラム領域１３１、１３４グループとホログラム領域１３２、１３３グループは、検出受光部４７においてＴ方向に平行な分割線によってＲ方向にグループ分けされた受光パターン１６１、１６４グループと受光パターン１６２、１６３グループとに入射する。
【００７２】
換言すれば、偏光板７１に配置された回折格子７５〜７８（ホログラム領域１３１〜１３４）を透過した戻り光１０３は入射戻り光１５１〜１５４に変換されて受光パターン１６１〜１６４入射するときに、ホログラム領域１３１〜１３４の配置（図９において反時計方向の配置）に対して逆回転した受光パターン１６１〜１６４の配置（図９において時計方向の配置）に入射する。
【００７３】
そして、受光パターン１６１、１６４グループにおける対物レンズ３９に近づいた側の焦点と、受光パターン１６２、１６３グループにおける対物レンズ３９に遠い側の焦点とにそれぞれ集光（合焦）する。
【００７４】
そこでさらに、Ｒ方向にグループ分けされた受光パターン１６１、１６４グループと受光パターン１６２、１６３グループとを検出受光部４７のＴ方向にグループ分けすると、対物レンズ３９に近づいた側の焦点と遠い側の焦点との２つの組み合わせ（受光パターン１６１、１６２の組み合わせと受光パターン１６３、１６４の組み合わせ）を構成することができる。
【００７５】
以上の性質を利用すると、フォーカス制御とトラッキング制御とを実現することができる。併せて、光ディスク１０の傾きの影響や環境温度の影響を自己補正する機能（セルフキャンセラー）をフォーカス制御とトラッキング制御とに組み込むことができる。その結果、偏光板７１の位置調整だけで、全ての光学系の調整を完了することのできる優れた光学系を提供することができる。
【００７６】
そこでまず、フォーカス制御方法について説明する。図１１はフォーカス制御方法を説明する図であって、光ディスク１０が対物レンズ３９から遠ざかる方向へデフォーカスした場合における光ディスク上の焦点の変化と入射戻り光との変化を説明するものである。図１１（ａ）は、光ディスク付近の焦点の変化を示す図とその断面図であり、図１１（ｂ）は、入射戻り光の変化を示す図である。
【００７７】
まず、光ディスク１０が対物レンズ３９から遠ざかる方向へデフォーカスしてデフォーカス位置１１２に移動したとする。ディスク焦点１１３はデフォーカス後のデフォーカス位置１１２による鏡像１１４が発生する。光ディスク１０からの反射光である戻り光１０３はこの鏡像１１４を焦点として対物レンズ３９へ戻るため受光パターン上の焦点も変化を生じる。即ち、光ディスク１０が対物レンズ３９から遠ざかることにより戻り光１０３としての検出受光部側焦点１１５も遠ざかるため、検出受光部側焦点１１５は対物レンズ３９に近づく方向へ移動する。
【００７８】
図１１（ａ）において、光ディスク１０が対物レンズ３９から遠ざかることにより検出受光部側焦点１１５が対物レンズ３９に近づく方向のデフォーカス焦点１１６に移動する様子を示している。この場合、図１１（ｂ）において、受光パターン１６１〜１６４の表面よりも対物レンズ３９から遠い方に焦点を持つ入射戻り光１５２、１５３はデフォーカス焦点１１６に移動するから、小さなデフォーカス入射戻り光１７２、１７３に変化する。他方、受光パターン１６１〜１６４の表面よりも対物レンズ３９に近い方に焦点を持つ入射戻り光１５１、１５４はデフォーカス焦点１１６に移動するから、大きなデフォーカス入射戻り光１７１、１７４に変化する。デフォーカス入射戻り光１７１〜１７４は４分の１円の形状を保ったまま変化するが、回折格子７５〜７８の分割線に相当する４分の１円の直線部分は移動せず、円弧部分（前述のように戻り光１０３が対物レンズ３９を透過した周辺の透過光）の境界線が移動することにより４分の１円の大きさが変化する。
【００７９】
上述のデフォーカス入射戻り光１７１〜１７４の変化によって以下のように入射光量（受光パターン１６１〜１６４の受光量）が変化する。受光パターン１６１〜１６４の表面よりも対物レンズ３９から遠い方に焦点を持つ入射戻り光１５２、１５３は、デフォーカス焦点１１６に移動するとデフォーカス入射戻り光１７２、１７３は小さな受光面積に変化する。このときの受光領域の受光量変化をデフォーカス前と比較すると、受光素子Ｂ１と受光素子Ｃ１は減少、受光素子Ｂ２と受光素子Ｃ２は増加する結果となる（図１１（ｂ）参照）。
【００８０】
他方、受光パターン１６１〜１６４の表面よりも対物レンズ３９に近い方に焦点を持つ入射戻り光１５１、１５４は、デフォーカス焦点１１６に移動するとデフォーカス入射戻り光１７１、１７４は大きな受光面積に変化する。このときの受光領域の受光量変化をデフォーカス前と比較すると、受光素子Ａ１と受光素子Ｄ１は増加、受光素子Ａ２と受光素子Ｄ２は減少する結果となる（図１１（ｂ）参照）。
【００８１】
図１２はフォーカス制御方法を説明する図であって、光ディスク１０が対物レンズ３９へ近づく方向へデフォーカスした場合における光ディスク上の焦点の変化と入射戻り光との変化を説明するものである。図１２（ａ）は、光ディスク付近の焦点の変化を示す図とその断面図であり、図１２（ｂ）は、入射戻り光の変化を示す図である。
【００８２】
まず、光ディスク１０が対物レンズ３９へ近づく方向へデフォーカスしてデフォーカス位置１１２に移動したとする。ディスク焦点１１３はデフォーカス後のデフォーカス位置１１２による鏡像１１４が発生する。光ディスク１０からの反射光である戻り光１０３はこの鏡像１１４を焦点として対物レンズ３９へ戻るため受光パターン上の焦点も変化を生じる。即ち、光ディスク１０が対物レンズ３９へ近づくことにより戻り光１０３としての検出受光部側焦点１１５も近づくため、検出受光部側焦点１１５は対物レンズ３９に近づく方向へ移動する。
【００８３】
即ち、光ディスク１０が対物レンズ３９へ近づくことにより戻り光１０３としての検出受光部側焦点１１５も近づくため、検出受光部側焦点１１５は対物レンズ３９へ近づく方向へ移動する。図１２（ａ）において、光ディスク１０が対物レンズ３９へ近づくことにより検出受光部側焦点１１５が対物レンズ３９へ近づく方向のデフォーカス焦点１１６に移動する様子を示している。
【００８４】
この場合、図１２（ｂ）において、受光パターン１６１〜１６４の表面よりも対物レンズ３９から遠ざかる方向に焦点を持つ入射戻り光１５２、１５３はデフォーカス焦点１１６に移動するから、大きなデフォーカス入射戻り光１７２、１７３に変化する。他方、受光パターン１６１〜１６４の表面よりも対物レンズ３９に近づく（受光パターン１６１〜１６４の表面に近づく）方向に焦点を持つ入射戻り光１５１、１５４はデフォーカス焦点１１６に移動するから、小さなデフォーカス入射戻り光１７１、１７４に変化する。図１１の場合と同様に、デフォーカス入射戻り光１７１〜１７４は４分の１円の形状を保ったまま変化するが、回折格子７５〜７８の分割線に相当する４分の１円の直線部分は移動せず、円弧部分（前述のように戻り光１０３が対物レンズ３９を透過した周辺の透過光）の境界線が移動することにより４分の１円の大きさが変化する。
【００８５】
上述のデフォーカス入射戻り光１７１〜１７４の変化によって以下のように入射光量（受光パターン１６１〜１６４の受光量）が変化する。受光パターン１６１〜１６４の表面よりも対物レンズ３９から遠い方に焦点を持つ入射戻り光１５２、１５３は、デフォーカス焦点１１６に移動するとデフォーカス入射戻り光１７２、１７３は大きな受光面積に変化する。このときの受光領域の受光量変化をデフォーカス前と比較すると、受光素子Ｂ１と受光素子Ｃ１は増加、受光素子Ｂ２と受光素子Ｃ２は減少する結果となる（図１２（ｂ）参照）。
【００８６】
他方、受光パターン１６１〜１６４の表面よりも対物レンズ３９に近い方に焦点を持つ入射戻り光１５１、１５４は、デフォーカス焦点１１６に移動するとデフォーカス入射戻り光１７１、１７４は小さな受光面積に変化する。このときの受光領域の受光量変化をデフォーカス前と比較すると、受光素子Ａ１と受光素子Ｄ１は減少し、受光素子Ａ２と受光素子Ｄ２は増加する結果となる（図１２（ｂ）参照）。
【００８７】
各受光パターン１６１〜１６４の受光素子Ａ１〜Ｄ２に入射した光は、光信号をＯＥＩＣ４１により変換して入射光量に比例した電圧信号として取り出される。いま、ＯＥＩＣ４１の出力電圧信号をＶとすると、受光素子Ａ１からはＶＡ１、受光素子Ａ２からはＶＡ２がそれぞれ取り出される。以下同様に、受光素子Ｂ１からはＶＢ１、受光素子Ｂ２からはＶＢ２、受光素子Ｃ１からはＶＣ１、受光素子Ｃ２からはＶＣ２、受光素子Ｄ１からはＶＤ１、受光素子Ｄ２からはＶＤ２がそれぞれ取り出される。
【００８８】
そこで、それぞれの出力電圧信号をそれぞれ組み合わせて、数式を定義すると、
ｘ１＝ＶＡ１＋ＶＢ２ ・・・（数１）
ｘ２＝ＶＡ２＋ＶＢ１ ・・・（数２）
ｘ３＝ＶＣ２＋ＶＤ１ ・・・（数３）
ｘ４＝ＶＣ１＋ＶＤ２ ・・・（数４）
と表現することができる。
【００８９】
さらに、上記各数式において、前述のデフォーカスの影響による受光領域の受光量変化を反映させる。まず、光ディスク１０が対物レンズ３９から遠ざかる場合、受光量が増加する領域は、受光素子Ａ１、受光素子Ｂ２、受光素子Ｃ２、受光素子Ｄ１である。逆に、受光量が減少する領域は、受光素子Ａ２、受光素子Ｂ１、受光素子Ｃ１、受光素子Ｄ２、となる。従って、出力電圧信号の各々は、ｘ１（数１）、ｘ３（数３）は増加し、ｘ２（数２）、ｘ４（数４）は減少する。
【００９０】
他方、光ディスク１０が対物レンズ３９に近づく場合、同様にして、受光量が増加する領域は、受光素子Ａ２、受光素子Ｂ１、受光素子Ｃ１、受光素子Ｄ２である。逆に、受光量が減少する領域は、受光素子Ａ１、受光素子Ｂ２、受光素子Ｃ２、受光素子Ｄ１、となる。従って、出力電圧信号の各々は、ｘ２（数２）、ｘ４（数４）は増加し、ｘ１（数１）、ｘ３（数３）は減少する。
【００９１】
そこで、フォーカス制御信号をＦＥ（フォーカスエラー）として表すと、
ＦＥ＝（ｘ１＋ｘ３）−（ｘ２＋ｘ４） ・・・（数５）
と定義するものとする。すると、ＦＥ（数５）は光ディスク１０が合焦点となる場合はゼロとなる。光ディスク１０が対物レンズ３９から遠ざかる場合プラスとなる。逆に、光ディスク１０が対物レンズ３９へ近づく場合マイナスとなるためフォーカス制御信号として使用することができる。従って、ＦＥ（数５）がゼロとなるようにフォーカスサーボ制御を行うことができる。
【００９２】
次に、トラッキング制御方法について説明する。図１３は、光ディスクの案内溝による回折光を説明する図であって、拡大断面図で表わした光ディスク１０の表面にディスク焦点１１３を合焦した場合に、戻り光１０３が案内溝１２１によって受ける影響を説明するものである。図１３において、光ディスク１０にはトラッキング制御用の案内溝１２１が形成されている。対物レンズ３９から光ディスク１０を見て案内溝１２１で挟まれた凸部分の中心に、データの記録或いは再生を行わなければならない。そのためディスク焦点１１３は正確にこれら案内溝１２１の中間、即ち凸部の中心に結像される必要がある。
【００９３】
光ディスク１０の表面に集光されたディスク焦点１１３は反射されると共に、案内溝１２１による回折の影響を受けて、凸部で反射された０次光を基に±１次光の案内溝回折光１２２を含んだ戻り光１０３となって対物レンズ３９へ戻る。対物レンズ３９に入射しない光は「けられ」て、以降の戻り光１０３には寄与しない。従って、回折格子７５〜７８を含む偏光板７１には、図のように、案内溝回折光１２２が対物レンズ３９にて「けられ」た光形状の回折戻り光１２３となって偏光板７１上に到達する。偏光板７１上に到達した対物レンズ３９を通過した後の案内溝１２１による回折戻り光１２３は±１次光の光量比が等しいため同量の光量を持つ。
【００９４】
次にプッシュプル法によるトラッキング制御方法について図１４を用いて説明する。図１４はトラッキング制御の原理を説明する図である。図１４（ａ）はディスク焦点１１３が凸部の中心から右側に変位した状態を表し、図１４（ｂ）はディスク焦点１１３が凸部の中心から左側に変位した状態を表すものである。いま、図１４（ａ）において、ディスク焦点１１３が図中点線で示される光ディスク１０の案内溝１２１の中間、即ち凸部の中心から右側に変位したとすると、案内溝１２１による±１次光による回折光の光量比が変化して図に示すように偏光板７１上の左側の回折戻り光１２３が明るくなり、逆に右側の回折戻り光１２３（斜線表示）が暗くなる。
【００９５】
逆に、図１４（ｂ）において、ディスク焦点１１３が図中点線で示される光ディスク１０の案内溝１２１の中間、即ち凸部の中心から左側に変位したとすると、案内溝１２１による±１次光による回折光の光量比が逆に変化して偏光板７１上の右側の回折戻り光１２３が明るくなり、逆に左側の回折戻り光１２３が暗くなる。
【００９６】
従って、Ｔ方向に平行な分割線で分けられる一方の２領域（ホログラム領域１３１、１３２）と他方の２領域（ホログラム領域１３３、１３４）によりそれぞれ導かれる一方の側の２つの受光パターン（１６１、１６２）と他方の側の２つの受光パターン（１６３、１６４）により得られる電気信号の差動を演算すればトラッキング制御信号として用いることができる。以上が、プッシュプル法によるトラッキング制御方法の原理説明である。なお、本実施例ではＴ方向に平行な分割線で分けられたホログラム領域１３１〜１３４を用いてプッシュプル信号を得ているが、このホログラム領域１３１〜１３４の代わりに直接Ｔ方向に平行な分割線で分けられた検出受光器を直接配置してその電気信号によりトラッキング制御信号を得ることもできる。
【００９７】
次に本実施例におけるプッシュプル法について説明する。図１５は入射戻り光とトラッキング制御との関係を説明する図である。前述のように、偏光板７１上に回折戻り光１２３が到達する。これが更に４分割されたホログラム領域１３１〜１３４により検出受光部４７（受光パターン１６１〜１６４）へ導かれる。そのために、回折戻り光１２３は受光パターン１６１〜１６４上では更に半分に分割された形状となる。前述のように、プッシュプル信号を得るためにはＴ方向に平行な分割線で分けられたホログラム領域の信号の差動をとればよいので、この場合Ｒ方向に平行な分割線で分けられた受光パターンの差動をとれば良い。
【００９８】
即ち、受光素子Ａ１、受光素子Ａ２、受光素子Ｂ１、受光素子Ｂ２に入射する光量から得られる電気信号のグループと、受光素子Ｃ１、受光素子Ｃ２、受光素子Ｄ１、受光素子Ｄ２に入射する光量から得られる電気信号グループとの差動をとることとなる。従ってプッシュプル信号をＰＰとすると次式の演算によりプッシュプル信号、
ＰＰ＝（ｘ１＋ｘ２）−（ｘ３＋ｘ４） ・・・（数６）
を得る。なお、ｘ１、ｘ２、ｘ３、およびｘ４は前述の（数１）〜（数４）である。
【００９９】
次に、上述のプッシュプル法によるトラッキング制御方法について、実際の使用環境による影響を検証し説明する。図１６は光ディスクが傾いた場合の影響を説明する図であって、図１６（ａ）はホログラム領域の入射戻り光の分布を表し、図１６（ｂ）は受光パターンへ入射する入射戻り光の影響を表す。いま、図１６（ａ）に示すように、光ディスク１０が水平装着（図中点線表示）からＲ方向に傾斜（図中実線で表示）した状態になるものとする。ディスク焦点１１３が光ディスク１０の記録層で反射すると、戻り光１０３は光ディスク１０の傾斜角度に比例してＲ方向に変位して対物レンズ３９に戻る。
【０１００】
戻り光１０３は対物レンズ３９を通過してＲ方向に変位したまま偏光板７１上のホログラム領域１３１〜１３４に到達する。図に示すように、４分割されたホログラム領域１３１〜１３４の分割線の交点に対して戻り光１０３の中心がＲ方向に変位するため、Ｔ方向に平行な分割線で分けられる一方のホログラム領域１３１、１３２に入射する光量と他方のホログラム領域１３３、１３４に入射する光量との間に差が生じる。
【０１０１】
この結果、図１６（ｂ）に示すように、受光パターン１６１〜１６４に到達する入射戻り光１５１〜１５４にも影響が現れる。図１６（ｂ）は以上の影響を説明するものであって、上記Ｒ方向に平行な分割線に分けられる一方の受光パターン１６１、１６２と他方の受光パターン１６３、１６４との間に受光量の差が生じる。即ち、上記（数６）の演算によるプッシュプル信号は、光ディスク１０のＲ方向の傾斜に応じてプラス、あるいはマイナスの電気信号を生じる。そのため、ディスク焦点１１３が光ディスク上案内溝１２１の中間に位置するか否かに関わらず、Ｒ方向の光ディスク傾斜がトラッキングオフセットの原因となる。
【０１０２】
そこで、受光素子Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１上の光分布について考える。先述の図１６（ｂ）において、Ｒ方向に平行な分割線で分けられる一方の受光パターン（１６１、１６２）と他方の受光パターン（１６３、１６４）との間で受光光量の差が生じる。より詳細には、入射戻り光１５３、１５４は形状が小さく、入射戻り光１５１、１５２は形状が大きくなっている。従って、受光素子Ａ１、Ｂ１に入射する光量から得られる電気信号と受光素子Ｃ１、Ｄ１に入射する光量から得られる電気信号に差が生じることとなる。この差は、光ディスク１０がＲ方向に逆に傾くと符号が逆になり、絶対値も光ディスク１０のＲ方向の傾斜角度に略比例するから、光ディスク１０のＲ方向に関する傾き検知信号として使用することが可能である。
【０１０３】
なお、図１６（ｂ）に示すように、各受光素子Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１に入射する光には案内溝１２１からの回折戻り光１２３が含まれない。そのために、各受光素子Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１は案内溝１２１（トラッキング）の影響を全く受けることがなくなる。つまり、プッシュプル信号（数６）を各受光素子Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１の受光信号を用いて補正演算すると、各受光素子Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１の補正演算は、光ディスク１０の案内溝１２１（トラッキング）の影響を全く受けること無く、傾き検知信号として補正演算が可能となる。
【０１０４】
そこで、受光素子Ａ１、Ｂ１の入射戻り光１５１、１５２の光量から得られる電気信号を、
ｘ５＝ＶＡ１＋ＶＢ１ ・・・（数７）
同様に、受光素子Ｃ１、Ｄ１の入射戻り光１５３、１５４の光量から得られる電気信号を、
ｘ６＝ＶＣ１＋ＶＤ１ ・・・（数８）とする。
【０１０５】
いま、（数６）、（数７）、（数８）に基づいて、トラッキング制御信号をＴＥとすると、
ＴＥ＝ＰＰ−ｋ×（ｘ５−ｘ６） ・・・（数９）
但し、ｋは動作設定に応じて定まる定数と定義すると、（数９）は、光ディスク１０のＲ方向の傾斜によって発生するトラッキングオフセットを差し引いてキャンセルすることができる。従って、（数９）に基づくトラッキング制御信号を用いてトラッキング制御を行うと安定的に誤差の少ない制御を行うことができる。
【０１０６】
なお、上記定数ｋは次の方法で決定される。光ディスク１０のＲ方向傾きが無い場合はプッシュプル信号ＰＰ（数６）も（ｘ５−ｘ６）（数９第２項）もオフセットが無い。しかし、光ディスク１０がＲ方向に傾斜するとそれぞれ異なる量のオフセットが生じる。通常、Ｒ方向に反りがある光ディスクはその内周と外周で反り量、即ちＲ方向の光ディスクの傾きが異なる。
【０１０７】
この違いを利用すると、先ず内周におけるプッシュプル信号ＰＰ（数６）のオフセットと（ｘ５−ｘ６）（数９第２項）のオフセットを測定する。次に、外周における上記両オフセットを測定する。そして、内外周のオフセットの差をとり、更にプッシュプル信号ＰＰ（数６）のオフセットと（ｘ５−ｘ６）（数９第２項）のオフセットの比を計算する。こうして、定数ｋを決定することができる。これら一連の作業は光ディスク装置として使用する際に１度だけ実行して記憶させ、学習することにより、以降は同じ定数ｋを用いて全ての光ディスクのＲ方向傾斜に対応させることができる。こうして、Ｒ方向の傾斜の影響を受けることのない正確なトラッキング制御信号を得ることができる。
【０１０８】
なお、以上の説明はＲ方向の傾斜について説明した。これは通常光ディスクの反りはその回転の結果Ｒ方向の傾きとなって現れるから、Ｒ方向の傾斜を検証することによって足りるからである。
【０１０９】
さらに、（数９）に基づくトラッキング制御について、環境温度による影響を検証し説明する。一般に、周りの環境温度が変化すると半導体レーザ６１から射出される光の波長が変化する。偏光板７１に入射する戻り光１０３の波長が変化すると、偏光板７１内部のホログラム領域１３１〜１３４を通過した後の回折角が変化するから検出受光部４７上に到達する入射戻り光１２４、１２５の位置が変化する。
【０１１０】
図１７は、温度変化の影響を説明する図であって、環境温度が変化して温度が高くなる方に変動し波長が長くなった場合にサーボ制御が受ける影響について説明するものである。先ず、光の波長の変動が無い場合を図中点線で示す。ＯＥＩＣ４１上の各受光パターン１６１〜１６４の略中心にホログラム領域１３１〜１３４からの入射戻り光１２４が入射する。環境温度が高くなって光の波長が長く変化した場合を図中実線で示す。各受光パターン１６１〜１６４をＴ方向に入射戻り光１２５が移動し、受光パターン１６１〜１６４の中心からＴ方向にずれた位置に到達し入射する。回折光がＴ方向にずれる理由はホログラム領域１３１〜１３４の回折方向が略Ｔ方向であるためである。
【０１１１】
図１７において、受光素子Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１、は波長変動（長波長変化）により受光量が増加する。逆に、受光素子Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２、は受光量が減少する。ここで、受光素子Ａ１にて増加した受光量と受光素子Ｂ２にて減少した受光量はほぼ等価であるから、電気信号ｘ１（数１）は環境温度が変化しても殆ど変化することはない。また同様に、電気信号ｘ２（数２）、ｘ３（数３）、ｘ４（数４）も環境温度が変化しても殆ど変化しない。よって、（数１）から（数４）に基づいて組み立てられたフォーカス制御信号ＦＥ（数５）とプッシュプル信号ＰＰ（数６）も共に環境温度が変化しても変化することはない。
【０１１２】
また、受光素子Ａ１、受光素子Ｂ１、受光素子Ｃ１、受光素子Ｄ１のそれぞれの増加量はほぼ等しいから、信号ｘ５（数７）と信号ｘ６（数８）も温度変化の影響を受けず、電気信号（ｘ５−ｘ６）も温度変化の影響を受けず殆ど変化しない。以上の検証によって、トラッキング制御信号ＴＥ（数９）は温度変化の影響を受けず殆ど変化することがないことがわかる。従って、フォーカス制御信号ＦＥ（数５）とトラッキング制御信号ＴＥ（数９）とは、環境の温度変化、即ち光の波長変動によって影響を受けることのない安定的なフォーカス制御とトラッキング制御とを行うことが出来る。
【０１１３】
なお、フォーカス制御に基づくフォーカスコイル２５の駆動、トラッキング制御に基づくトラッキングコイル２４の駆動、およびモニタ受光部４４に基づく半導体レーザ６１のレーザパワ制御については、公知の技術であるサーボ制御とコイル駆動回路等によって容易に実現することができる。従って、これらの技術内容については本発明の主題とするところではないので、公知の技術によって実施可能であることを示唆して説明を割愛するものである。
【０１１４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、環境温度変化の影響を受けることなくフォーカス制御を行い、光ディスクの傾きの影響や環境温度変化の影響を受けることなくトラッキング制御を行うことができる光ピックアップ装置のフォーカス及びトラッキングの制御方法、並びにそれらの制御方法を用いた光ディスク装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 光ディスク装置の要部斜視図
【図２】 図１の光ピックアップ（スウィングアーム）の要部斜視図
【図３】 図２の光ヘッドの全体構成図
【図４】 ＯＥＩＣの配線面の拡大図
【図５】 光ヘッドの裏面拡大斜視図
【図６】 偏光板の内部構造を説明する断面図
【図７】 光ヘッドの組み立てを説明する斜視図
【図８】 本発明の光ヘッドの光学構成を説明する図
【図９】 光ディスクとホログラム領域と受光パターンとの関係を説明する図
【図１０】 受光パターンと入射戻り光との関係を説明する図
【図１１】 フォーカス制御方法を説明する図
【図１２】 フォーカス制御方法を説明する図
【図１３】 光ディスクの案内溝による回折光を説明する図
【図１４】 トラッキング制御の原理を説明する図
【図１５】 入射戻り光とトラッキング制御との関係を説明する図
【図１６】 光ディスクが傾いた場合の影響を説明する図
【図１７】 温度変化の影響を説明する図
【符号の説明】
１０ 光ディスク
１１ 光ディスク装置
１２ 筐体
１３ スピンドルモータ
１４ ＩＦユニット
１５ 基板
２０ スウィングアーム（光ピックアップ）
２１ アーム
２１ａ 開口部
２２ シャフト
２３ ヒンジ
２４ トラッキングコイル
２５ フォーカスコイル
２６ マグネット
２７ ＦＰＣ（フレキシブルケーブル）
３０ 光ヘッド
３１ レンズホルダ
３２ フランジ部
３３ 下面
３４ ホルダ部
３５ 円形貫通孔
３６ 偏光板実装部
３７ ミラー固定部
３９ 対物レンズ
４１ ＯＥＩＣ
４２ 固定面
４３ 配線面
４４ モニタ受光部
４５ 端子
４６ 端子部
４７ 検出受光部
４８ 基準マーカ
４９ マウント実装部
５１ サブマウント
５２ 傾斜部
５３ 固定面
５４ 実装面
５５ 射出傾斜面
５６ 受光傾斜面
６１ 半導体レーザ
６３ ＨＦＭ（高周波モジュール）
６５ 反射ミラー
６７ 入射面
６８ 反射面
７１ 偏光板
７２ 導光部材
７３ １／４波長板
７４ ホログラムフィルム
７５、７６、７７、７８ 回折格子
１０１ 往路光
１０２ モニタ光
１０３、１４１、１４２、１４３、１４４ 戻り光
１１２ デフォーカス位置
１１３ ディスク焦点
１１４ 鏡像
１１５ 検出受光部側焦点
１１６ デフォーカス焦点
１２１ 案内溝
１２２ 案内溝回折光
１２３ 回折戻り光
１２４、１２５、１５１、１５２、１５３、１５４ 入射戻り光
１３１、１３２、１３３、１３４ ホログラム領域
１６１、１６２、１６３、１６４ 受光パターン
１７１、１７２、１７３、１７４ デフォーカス入射戻り光[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a focus and tracking control method using an optical pickup device that detects an optical signal suitable for recording and reproduction of an optical disk.
[0002]
[Prior art]
  Optical disk devices are widely used as storage devices for computer devices because of their large storage capacity and easy handling. With the downsizing of computer devices and the development of portable (mobile) types, the optical disk devices used have also achieved a significant reduction in size. For example, a minidisk (MD) is a good example, and an integrated light guide member or the like has been proposed and put into practical use for a pickup used in an MD device (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
[0003]
  On the other hand, the increase in capacity and miniaturization of hard disk devices has also been promoted, and they are widely used in portable computer devices. Even in such a hard disk device, the structure of the head and the writing control are used (see, for example, Patent Document 3).
[0004]
  The optical disk of the present invention is a generic term for a recording medium that can record or reproduce information using a light beam, and uses a combination of the density of recording density, the wavelength used for the light beam, and magnetism. It doesn't matter what type of recording it is, whether it is a disk or business card type, and whether it is a fixed type, replaceable, or mounted in a jacket. Are used collectively.
[0005]
[Patent Document 1]
    JP-A-7-311989
[0006]
[Patent Document 2]
    JP-A-8-161768
    JP 2001-250343 A
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
  However, with the spread of portable computer devices, the development of portable communication devices, and proposals for new IT businesses, demands for further miniaturization have been made from the market.
[0008]
  Accordingly, the present invention proposes a control method for an optical pickup device from a new point of view in response to such market demands, and is an excellent light capable of performing stable focus control and tracking control. An object of the present invention is to provide a focus and tracking control method for a pickup device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention has been made to solve the above-described problem, and includes a light source, an objective lens for condensing the light flux of the light source onto a recording medium, a line parallel to the radial direction of the recording medium, and a tangential direction of the recording medium. Light receiving areas divided by intersecting lines parallel to(161, 162, 163, 164)Light receiving means for receiving the reflected light from the recording medium, and four grating regions by a line parallel to the radial direction and a line parallel to the tangential direction(131, 132, 133, 134)A polarizing unit that is arranged between the objective lens and the light receiving unit and guides reflected light from a recording medium to the light receiving unit.The diffraction directions of the four grating regions (131, 132, 133, 134) are tangential directions of the recording medium,The reflected light is the four lattice regions.(131, 132, 133, 134)Through each of the four light receiving areas(161, 162, 163, 164)The two light receiving regions of one group divided into two in the radial direction are focused closer to the objective lens than the surface of the light receiving means.LetThe two light receiving regions of the other group are focused on the side farther from the objective lens than the surface of the light receiving means.LetFurther, the four light receiving areas(161, 162, 163, 164)Are each divided into two by a line parallel to the radial direction, and when constituting eight light receiving areas, the focus control is
  FE (focus error) = (x1 + x3) − (x2 + x4)
The focus control signal represented byThe above x1 to x4 are defined by the following equations (1) to (4), and the first light receiving region (161) in the four light receiving regions (161, 162, 163, 164) is defined as A1, A2, and second. The light receiving area (162) is B1, B2, the third light receiving area (163) is C1, C2, the fourth light receiving area (164) is D1, D2, and the eight light receiving areas are received. The light voltage is VA1 to VD2,
x1 = VA1 + VB2 (1)
x2 = VA2 + VB1 (2)
x3 = VC2 + VD1 (3)
x4 = VC1 + VD2 (4)
The four lattice regions (131, 132, 133, 134) are sequentially arranged counterclockwise, the four light receiving regions (161, 162, 163, 164) are sequentially arranged clockwise, and the four lattice regions are arranged. Light that has passed through (131, 132, 133, 134) is guided to the four light receiving regions (161, 162, 163, 164) in the same order.This is a focus control method for an optical pickup device.
[0011]
  Also,Four light receiving regions divided by intersecting a light source, an objective lens for condensing the light flux of the light source on the recording medium, and a line parallel to the radial direction of the recording medium and a line parallel to the tangential direction of the recording medium(161, 162, 163, 164)Light receiving means for receiving the reflected light from the recording medium, and four grating regions by a line parallel to the radial direction and a line parallel to the tangential direction(131, 132, 133, 134)A polarizing unit that is arranged between the objective lens and the light receiving unit and guides reflected light from a recording medium to the light receiving unit.The diffraction directions of the four grating regions (131, 132, 133, 134) are tangential directions of the recording medium,The reflected light is the four lattice regions.(131, 132, 133, 134)Through each of the four light receiving areas(161, 162, 163, 164)The two light receiving regions of one group divided into two in the radial direction are focused closer to the objective lens than the surface of the light receiving means.LetThe two light receiving regions of the other group are focused on the side farther from the objective lens than the surface of the light receiving means.LetFurther, the four light receiving areas(161, 162, 163, 164)Are each divided into two by lines parallel to the radial direction, and when eight light receiving areas are formed, tracking control is
  TE (tracking error) = ((x1 + x2) − (x3 + x4)) − k × (x5−x6)
So that the tracking control signal represented byThe above x1 to x6 are defined by the following equations (1) to (6), and the first light receiving region (161) in the four light receiving regions (161, 162, 163, 164) is defined as A1, A2, and second. The light receiving area (162) is B1, B2, the third light receiving area (163) is C1, C2, the fourth light receiving area (164) is D1, D2, and the eight light receiving areas are received. The light voltage is VA1 to VD2, k is a predetermined constant,
x1 = VA1 + VB2 (1)
x2 = VA2 + VB1 (2)
x3 = VC2 + VD1 (3)
x4 = VC1 + VD2 (4)
x5 = VA1 + VB1 (5)
x6 = VC1 + VD1 (6)
The four lattice regions (131, 132, 133, 134) are sequentially arranged counterclockwise, the four light receiving regions (161, 162, 163, 164) are sequentially arranged clockwise, and the four lattice regions are arranged. Light that has passed through (131, 132, 133, 134) is guided to the four light receiving regions (161, 162, 163, 164) in the same order.This is a tracking control method for an optical pickup device.
[0013]
  With the above configuration,Detects optical signals suitable for recording and playback of small optical disks,ringFocus of optical pickup device without being affected by temperature changeControl method and tracking of optical pickup device without being affected by tilt of optical disc or change of environmental temperatureIt is possible to provide a control method and to provide an optical disc apparatus using these control methods.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  A first invention made to solve the above problems is a light source, an objective lens for condensing the light beam of the light source on a recording medium, a line parallel to the radial direction of the recording medium and a tangential direction of the recording medium. Four light receiving areas divided by crossing a straight line(161, 162, 163, 164)Light receiving means for receiving the reflected light from the recording medium, and four grating regions by a line parallel to the radial direction and a line parallel to the tangential direction(131, 132, 133, 134)A polarizing means that is arranged between the objective lens and the light receiving means and guides the reflected light from the recording medium to the light receiving means.The diffraction directions of the four grating regions (131, 132, 133, 134) are tangential directions of the recording medium,The reflected light is the four lattice regions.(131, 132, 133, 134)Through each of the four light receiving areas(161, 162, 163, 164)The two light receiving regions of one group divided into two in the radial direction are focused closer to the objective lens than the surface of the light receiving means.LetThe two light receiving regions of the other group are focused on the side farther from the objective lens than the surface of the light receiving means.LetFurther, the four light receiving areas(161, 162, 163, 164)Are each divided into two by a line parallel to the radial direction, and when constituting eight light receiving areas, the focus control is
  FE (focus error) = (x1 + x3) − (x2 + x4)
The focus control signal represented byThe above x1 to x4 are defined by the following equations (1) to (4), and the first light receiving region (161) in the four light receiving regions (161, 162, 163, 164) is defined as A1, A2, and second. The light receiving area (162) is B1, B2, the third light receiving area (163) is C1, C2, the fourth light receiving area (164) is D1, D2, and the eight light receiving areas are received. The light voltage is VA1 to VD2,
x1 = VA1 + VB2 (1)
x2 = VA2 + VB1 (2)
x3 = VC2 + VD1 (3)
x4 = VC1 + VD2 (4)
The four lattice regions (131, 132, 133, 134) are sequentially arranged counterclockwise, the four light receiving regions (161, 162, 163, 164) are sequentially arranged clockwise, and the four lattice regions are arranged. Light that has passed through (131, 132, 133, 134) is guided to the four light receiving regions (161, 162, 163, 164) in the same order.This is a focus control method for an optical pickup device.
[0016]
  As a specific embodiment,The reflected light is guided to the light receiving region grouped in two by the line parallel to the tangential direction through the lattice region grouped in two by the line parallel to the radial direction.
[0017]
  This,ringFocus control can be performed without being affected by changes in the boundary temperature.
[0018]
  A second invention made to solve the above problems is a light source, an objective lens for condensing a light beam of the light source on a recording medium, a line parallel to the radial direction of the recording medium and a tangential direction of the recording medium. Four light receiving areas divided by crossing a straight line(161, 162, 163, 164)Light receiving means for receiving the reflected light from the recording medium, and four grating regions by a line parallel to the radial direction and a line parallel to the tangential direction(131, 132, 133, 134)A polarizing unit that is arranged between the objective lens and the light receiving unit and guides reflected light from a recording medium to the light receiving unit.The diffraction directions of the four grating regions (131, 132, 133, 134) are tangential directions,The reflected light is the four lattice regions.(131, 132, 133, 134)Through each of the four light receiving areas(161, 162, 163, 164)The two light receiving regions of one group divided into two in the radial direction are focused closer to the objective lens than the surface of the light receiving means.LetThe two light receiving regions of the other group are focused on the side farther from the objective lens than the surface of the light receiving means.LetFurther, the four light receiving areas(161, 162, 163, 164)Are each divided into two by lines parallel to the radial direction, and when eight light receiving areas are formed, tracking control is
  TE (tracking error) = ((x1 + x2) − (x3 + x4)) − k × (x5−x6)
So that the tracking control signal represented byThe above x1 to x6 are defined by the following equations (1) to (6), and the first light receiving region (161) in the four light receiving regions (161, 162, 163, 164) is defined as A1, A2, and second. The light receiving area (162) is B1, B2, the third light receiving area (163) is C1, C2, the fourth light receiving area (164) is D1, D2, and the eight light receiving areas are received. The light voltage is VA1 to VD2, k is a predetermined constant,
x1 = VA1 + VB2 (1)
x2 = VA2 + VB1 (2)
x3 = VC2 + VD1 (3)
x4 = VC1 + VD2 (4)
x5 = VA1 + VB1 (5)
x6 = VC1 + VD1 (6)
The four lattice regions (131, 132, 133, 134) are sequentially arranged counterclockwise, the four light receiving regions (161, 162, 163, 164) are sequentially arranged clockwise, and the four lattice regions are arranged. Light that has passed through (131, 132, 133, 134) is guided to the four light receiving regions (161, 162, 163, 164) in the same order.This is a tracking control method for an optical pickup device.
[0021]
  As a specific embodiment, the reflected light passes through a lattice region grouped in two by a line parallel to the tangential direction, and enters a light receiving region grouped in two by a line parallel to the radial direction. It is characterized by guiding.
[0022]
  ThisDo not be affected by the tilt of the optical disk or the environmental temperature change.KutoRacking systemYouIt can be carried out.
[0023]
【Example】
  (Example1)
  Hereinafter, the present inventionExampleWill be described with reference to the drawings. FIG. 1 illustrates the present invention.Example1 is a perspective view of a main part of an optical disc apparatus in FIG. For clarity of the subject matter of the present invention, the housing is broken to show the main components. First, 10 is an optical disk used in the optical disk apparatus 11 of the present invention. It has a smaller outer diameter than MD for convenient mobile use. A housing 12 protects the entire optical disk device 11 and holds each component. The optical disk 10 has an opening (not shown) so that the optical disk 10 can be attached and detached.
[0024]
  A spindle motor 13 is mounted on the optical disk 10 and is driven to rotate at a predetermined rotational speed. An IF unit 14 transmits / receives a signal recorded on the optical disc 10 or reproduced from the optical disc 10 to an external device. It may be a wired connection connector or modem (MODEM), or a wireless communication unit. A substrate 15 controls the operation of the entire apparatus and drives each component.
[0025]
  Reference numeral 20 denotes an optical pickup (swing arm) that swings between the inner periphery and the outer periphery on the surface of the recording surface of the optical disk 10 mounted. When expressed as a function, it is called an optical pickup, and when expressed from the viewpoint of mechanical operation, it is called a swing arm. FIG. 2 is a perspective view of a main part of the optical pickup (swing arm) 20 of FIG. In FIG. 2, 21 is an arm which is a swinging means. In order to ensure an accurate position of the optical system, the entire arm 21 is formed to be a rigid body. A shaft 22 serves as a fulcrum for the swinging motion of the arm 21. The swing arm 20 is pivotally supported on the housing 12 via a shaft 22. Reference numeral 23 denotes a hinge, which is the only bent portion of the arm 21 formed in a rigid body. This makes it possible to accurately control the separation / contact operation (focusing operation) of the arm 21 with respect to the optical disc 10.
[0026]
  Reference numeral 24 denotes a tracking coil which is a swing driving means, and reference numeral 25 denotes a focus coil which is a separation / contact driving means. By energizing the tracking coil 24, an attractive / repulsive force is generated between the tracking coil 24 and a magnet (not shown) disposed in the housing 12, and the arm 21 is moved from the inner periphery to the outer periphery of the optical disk 10 with the shaft 22 as a fulcrum. Oscillate. The focus coil 25 generates an attractive / repulsive force between the focus coil 25 and a magnet (not shown) disposed in the housing 12, and the arm 21 is caused to perform a focusing operation with the hinge 23 as a bending point. Reference numeral 27 denotes a flexible cable (hereinafter abbreviated as FPC). Signals of the tracking coil 24, the focus coil 25, and an optical head described later are connected to the substrate 15.
[0027]
  An opening 21a is formed in a rectangular shape at the tip of the arm 21, and the optical head 30 is fixed. FIG. 3 is an overall configuration diagram of the optical head 30 of FIG. FIG. 3A is a side view as viewed in the direction of the arrow A in FIG. 2, and shows a partially broken structure of the arm 21 in front of the arrow A in the opening 21a at the tip. In the drawing, the direction perpendicular to the paper surface indicates the radial direction of the optical disk 10, and the horizontal direction on the paper surface indicates the tangential direction of the optical disk 10. FIG. 3B is an exploded perspective view of FIG. 3A, in which the arm 21 is omitted for easy understanding.
[0028]
  Reference numeral 31 denotes a lens holder which is a holder member, and is a main structure which is fixed to the arm 21 and holds all optical components including the objective lens 39. On both sides of the lens holder 31, a flat plate-like flange portion 32 bulging horizontally is formed. The lower surface 33 of the flange portion is fixed to the opening 21a of the arm 21 by adhesion or the like. For the sake of simplicity, the side facing the optical disc 10 is referred to as the front side, and the opposite direction is expressed as the back side.
[0029]
  The front end portion of the lens holder 31 is formed in a gate shape protruding in the direction of the optical disk 10, and a circular step portion and a circular through hole 35 are formed in the front end portion of the gate shape. The step portion is a holder portion 34 for fixing the objective lens 39. The circular through hole 35 serves as a light guide path for light passing through the objective lens 39.
[0030]
  The diameter of the circular through hole 35 is set so that the objective lens 39 has a desired NA. Therefore, the circular through hole 35 can also serve as a lens opening member for the objective lens 39. Further, since it is integrated with the holder portion 34 for fixing the objective lens 39, it is not necessary to adjust the position of the objective lens 39 and the lens opening member, and high-precision assembly is possible at a low manufacturing cost.
[0031]
  A space perpendicular to the circular through-hole 35 is formed between the protruding gate-shaped legs. This space is a polarizing plate mounting portion 36 on which a polarizing plate 71 described later is mounted. On the back side of the lens holder 31, a step portion is formed at the tip portion and a flat portion is formed at the center portion. The step portion at the tip is a mirror fixing portion 37 for fixing a reflection mirror 65 described later. An OEIC 41 that is a light receiving means is mounted on the plane portion. The OEIC 41 is formed in a flat plate and has a fixed surface 42 fixed to the lens holder 31 and a wiring surface 43 on the back surface thereof.
[0032]
  The OEIC 41 is further mounted with a submount 51 as a heat radiating member. The submount 51 is formed in a flat plate having an inclined portion 52 at the tip. One surface of the flat plate is a fixed surface 53 fixed to the OEIC 41 and a mounting surface 54 on the back surface thereof. Furthermore, a semiconductor laser 61 and an HFM (high frequency module) 63 that are light sources are mounted on the mounting surface 54. The HFM 63 is a module for driving the semiconductor laser 61 with high frequency modulation. In order to handle a high-frequency drive current, a mounting method in which the signal detection system is separated or shielded is generally used. However, by mounting on the submount 51, both functions of separation and shielding can be provided.
[0033]
  FIG. 4 is an enlarged view of the wiring surface 43 of the OEIC 41, and is a view in the direction of arrow B in FIG. In FIG. 4, reference numeral 44 denotes a monitor light receiving unit, which detects the output (optical power) of the light beam emitted from the semiconductor laser 61 and uses it for output control of the semiconductor laser 61. Reference numeral 45 denotes a terminal for wiring a power source and a signal line. The terminals 45 are arranged together in the terminal portion 46 to improve the efficiency of wire bonding work. Reference numeral 47 denotes a detection light-receiving unit which is a light-receiving unit, which has a plurality of light-receiving elements as shown in the partial enlarged view, and generates a reproduction signal and a control signal for focus and tracking based on the reflected light from the optical disk 10.
[0034]
  The OEIC 41 may be formed by cutting out a rectangle from a silicon substrate (silicon wafer), for example. In this way, necessary light receiving elements (the monitor light receiving unit 44 serving as the monitor light receiving unit and the detection light receiving unit 47 serving as the light receiving unit) and their current-voltage conversion elements (for example, resistances) are previously provided in the silicon substrate (OEIC 41). ), Signal amplifiers, and necessary internal wiring.
[0035]
  Further, although an example in which the HFM (high frequency module) 63 is mounted on the submount 51 has been described, the HFM 63 may be mounted on the OEIC 41 or may be formed as an integrated circuit inside the silicon substrate of the OEIC 41. Reference numeral 48 denotes a reference marker, which is used for accurately positioning the mounting positions of the submount 51 and the semiconductor laser 61. A plane space in the center is a mount mounting portion 49, and the fixing surface 53 of the submount 51 is bonded and fixed.
[0036]
  FIG. 5 is an enlarged perspective view of the back surface of the optical head 30 and is a view in the direction of arrow B in FIG. In FIG. 5, the inclined portion 52 of the submount 51 is composed of two inclined surfaces. One is an emission inclined surface 55 for avoiding the emission light of the semiconductor laser 61. The emission inclined surface 55 is formed as a gentle inclined surface toward the surface of the lens holder 31.
[0037]
  The other is the light receiving inclined surface 56. The light receiving inclined surface 56 is formed in a reverse inclination when viewed from the mounting surface 54, and the reflected light from the optical disk 10 is reflected by the light receiving inclined surface 56 and guided to the detection light receiving unit 47. The light receiving inclined surface 56 is coated with a reflective film. This is because the reflected light from the optical disk 10 is efficiently reflected. Alternatively, the light can be efficiently reflected by forming the inclination angle of the light receiving inclined surface 56 at an angle that totally reflects the reflected light from the optical disk 10. As the optical reflection characteristic here, it is necessary that the reflectance with respect to the P-polarized light is high. This is because the reflected light from the optical disk is reflected by P-polarized light on the light receiving inclined surface 56, as will be described later.
[0038]
  Since the submount 51 mounts the semiconductor laser 61, it is made of a material having the same thermal expansion coefficient as that of the semiconductor laser 61 and having a high thermal conductivity. For example, silicon material (SiN) or aluminum nitride (AlThreeN2Etc.) are preferably used. The submount 51 is molded by machining or etching. In this way, it is possible to prevent the destruction of the joint surface due to heat generation and to efficiently dissipate the emission heat of the semiconductor laser 61. Further, the lens holder 31 may be provided with a receiving surface (not shown) to which the submount 51 is joined. Accordingly, it is possible to realize a structure in which heat generated from the semiconductor laser 61 is radiated to the lens holder 31 through the submount 51.
[0039]
  The reflection mirror 65 is a prism formed in a triangular prism shape, and includes an incident surface 67 on which light emitted from the semiconductor laser 61 is incident and a reflective surface 68 that reflects toward the objective lens 39. Since both the OEIC 41 and the submount 51 are formed as parallel flat plates, the reflection surface 68 is formed at exactly 45 degrees. Further, the reflective surface 68 is coated with a reflective film, and the incident surface 67 is coated with an antireflection film. This is because the reflected light from the optical disk 10 is efficiently reflected to prevent intrusion of stray light. As the optical reflection characteristics of the incident surface 67 and the reflecting surface 68, high reflectivity is required for both S-polarized light and P-polarized light. The reason is that the outgoing light from the semiconductor laser 61 is S-polarized light, and the reflected light from the optical disk 10 is P-polarized light. In order to realize this optical reflection characteristic by the dielectric multilayer film, it is desirable that the reflecting mirror 65 has a triangular prism shape in which the reflecting surface 68 is an interface between glass and air.
[0040]
  FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining the internal structure of the polarizing plate 71 and shows a state cut in the traveling direction of the light beam. In FIG. 6, the upper side of the drawing is the optical disc 10 side, and the lower side of the drawing is the light source side. Accordingly, forward light travels from the bottom to the top of the paper, and reflected light from the optical disc 10 travels from the top to the bottom. The polarizing plate 71 which is a polarizing means is a composite polarization hologram formed in a multilayered manner by parallel lamination. First, the front and back surfaces are light guide members 72. As the material of the light guide member 72, a highly transmissive resin material or optical glass is used. In particular, the optical glass of SFL-1.6 and BK-7 has a high refractive index, so that the design margin of the diffraction grating and the film can be increased, and the wavelength shift at the time of transmission hardly occurs. Among them, BK-7-1.5 is convenient because it is easily available and has excellent workability.
[0041]
  The inner first layer is a quarter-wave plate 73. The quarter-wave plate 73 is disposed so that the optical axis direction when changing the phase of the light is 90 degrees with respect to the polarization direction of the forward light.
[0042]
  The inner second layer is a hologram film 74. A highly transparent resin material is formed on a thin film, and light guide characteristics are selectively changed by ion beam irradiation or the like. As the light guide characteristic, the refractive index of the portion subjected to treatment such as ion beam irradiation is the same as that of the portion not treated with respect to the polarization direction of the outward light, and the ion beam is directed to the polarization direction of the reflected light from the optical disc 10. If the refractive index of the portion subjected to treatment such as irradiation is different from that of the portion not treated and treatment such as ion beam irradiation is performed in a lattice shape, it can act as a polarizing diffraction grating. Further, the lattice shape is set such that the reflected light from the optical disk 10 is guided onto a predetermined light receiving element of the detection light receiving unit 47. Thus, the polarization hologram can have an action of separating the outward light and the reflected light from the optical disk 10 on the optical path.
[0043]
  The diffraction grating thus formed is shown in the partially enlarged view of FIG. In the case of the present invention, the diffraction gratings 75 to 78 are divided into four. That is, the diffraction gratings 75 to 78 are divided into four in a cross shape by a line parallel to the radial direction (radial direction) of the recording medium and a line parallel to the tangential direction (tangential direction) of the recording medium. The grating regions are formed in different grating shapes (that is, diffraction conditions). When the diffraction grating is expressed by paying attention to the polarizing plate 71, the diffraction gratings 75 to 78 are displayed. When the diffraction function is expressed by paying attention to each divided grating area, the hologram areas 131 to 134 are displayed. The centers of the four-divided diffraction gratings 75 to 78 (cross points of lines) are arranged so as to exactly coincide with the optical axis when the polarizing plate 71 is attached to the lens holder 31.
[0044]
  By making the polarizing plate 71 into a composite polarization hologram, production is facilitated. In particular, as compared with the case where the light guide member 72 is etched to form a diffraction grating, the processing is easy, and accurate diffraction gratings 75 to 78 can be formed. Furthermore, since the diffraction gratings 75 to 78 are thin film films without irregularities, they can be reliably bonded to each other.
[0045]
  BookExampleThen, it is formed in two layers of the quarter wavelength plate 73 and the hologram film 74. Therefore, if the quarter wavelength plate 73 is made of the same material as the hologram film 74, the quarter wavelength plate 73 can be directly irradiated with an ion beam to form a hologram quarter wavelength plate. Thus, the number of component parts can be reduced.
[0046]
  Each component described above is assembled as follows. FIG. 7 is a perspective view for explaining assembly of the optical head 30. In FIG. 7, the FPC 27 is bonded to the lens holder 31 in advance. A semiconductor laser 61 and an HFM (high frequency module) 63 are bonded to the submount 51 in advance. When managing the submount 51 as a single unit, the bonding between the semiconductor laser 61 and the submount 51 and between the HFM 63 and the submount 51 after bonding is performed by bonding wires. The operation test can be completed as shown in FIG.(1)).
[0047]
  Next, the OEIC 41 is bonded to the lens holder 31 (FIG. 7).(2)), The submount 51 formed as one unit is bonded to the mount mounting portion 49 of the OEIC 41 (FIG. 7).(3)). Here, the terminal portion 46 of the OEIC 41 and the HFM 63 are connected by a bonding wire. At the same time, the above-described wire bonding of the submount 51 may be performed.
[0048]
  Further, the reflection mirror 65 is bonded to the mirror fixing portion 37 of the lens holder 31 (FIG. 7).(4)), The objective lens 39 is bonded to the holder portion 34 of the lens holder 31 (FIG. 7).(5)). Finally, a simulated reflecting mirror is arranged in place of the optical disk 10 to cause the semiconductor laser 61 to emit test light, and to adjust the position of the polarizing plate 71 on the polarizing plate mounting portion 36 of the lens holder 31 while monitoring the light receiving state of the reflected light. Top adhesive and fixing(6)).
[0049]
  As described above, since all the optical components are fixed to the lens holder 31 or stacked and fixed, a simple assembling procedure is sufficient, production is easy, and man-hours can be reduced. Further, since assembly adjustment is only one position adjustment of the polarizing plate 71, there is an advantage that adjustment is easy. Furthermore, since the number of parts is only 9 as described above, the number of parts and the cost of parts are also greatly reduced. In addition, since the above-described man-hour reduction is achieved, the optical head 30 can be provided at low cost.
[0050]
  The optical configuration of the optical head 30 of the present invention configured as described above will be described. FIG. 8 is a diagram for explaining the optical configuration of the optical head 30 of the present invention. The optical head 30 shown in FIG. 2 is arranged with optical components along the optical axis (optical axis T described later) of the light emitted from the semiconductor laser 61. It represents the cut state. In FIG. 8, in order to represent a light transmission path, a light beam emitted from the semiconductor laser 61 and directed to the optical disk 10 (hereinafter, abbreviated as forward light 101) is displayed with a solid line. In addition, a light beam reflected from the optical disk 10 and directed to the detection light receiving unit 47 serving as a light receiving unit (hereinafter abbreviated as return light 103) is displayed by a dotted line. Further, a light beam (hereinafter, abbreviated as monitor light 102) in a region detected by the monitor light receiving unit 44 serving as monitor light receiving means in the forward light is displayed by a two-dot chain line. In expressing the optical axis, the optical axis of the light emitted from the semiconductor laser 61 is represented as an optical axis T, and the optical axis of the light beam connecting the objective lens 39 and the reflecting mirror 65 is represented as an optical axis Z in the figure. To do.
[0051]
  Now, assume that a linearly polarized light beam is emitted from the semiconductor laser 61, that is, forward light 101. The light beam travels along the optical axis T while diffusing. When it reaches the reflection mirror 65, it is reflected by the reflection surface 68 and travels along the optical axis Z.
[0052]
  When the outgoing light 101 enters the polarizing plate 71, it passes through the light guide member 72 and enters the hologram film 74. At this time, since the diffraction grating of the hologram film 74 is formed so as not to act on the polarization direction of the outward light 101, the outward light 101 passes through the hologram film 74 and the next quarter-wave plate 73. Is incident on.
[0053]
  In the process of passing through the quarter-wave plate 73, the linearly polarized forward light beam 101 is converted into circularly polarized light whose phase is rotated by 90 degrees. The circularly polarized forward light 101 passes through the light guide member 72, is collected by the objective lens 39, and forms an image on the recording layer of the optical disk 10.
[0054]
  The light beam reflected by the recording layer of the optical disc 10 becomes return light 103 and follows the reverse optical path along the optical axis Z. Further, the circularly polarized light of the forward light 101 becomes the return light 103 having reversely rotated circularly polarized light when reflected by the recording layer. Therefore, when the return light 103 enters the polarizing plate 71, it passes through the light guide member 72 and enters the quarter wavelength plate 73. In the process of transmitting through the quarter-wave plate 73, the circularly polarized return light 103 is converted into linearly polarized light whose phase is rotated by 90 degrees. That is, the return light 103 is linearly polarized light having a phase difference of 90 degrees with respect to the linearly polarized light of the forward light 101.
[0055]
  Next, the light enters the hologram film 74. At this time, since the diffraction grating of the hologram film 74 is formed so as to act on the polarization direction of the return light 103, the return light 103 is subjected to the action of the diffraction gratings 75 to 78, and is reflected as transmitted diffraction light. 65 is incident. At this time, the transmitted diffracted light of the return light 103 is more precisely displaced with respect to the optical axis Z and reflected by the reflecting surface 68.
[0056]
  Thus, the return light 103 leaves the optical axis T and enters the light receiving inclined surface 56 of the submount 51. The return light 103 is reflected again by the light receiving inclined surface 56 and enters the detection light receiving portion 47. In particular, the optical path from the semiconductor laser 61 of the forward light 101 to the optical disk 10 and the optical path of the return light 103 from the optical disk 10 to the detection light receiving unit 47 are separated only by the hologram film 74 and the light receiving inclined surface 56 of the submount 51. Therefore, an extremely simple optical system can be configured.
[0057]
  For example, instead of the light receiving inclined surface 56 of the submount 51, a polarization separation type reflection mirror may be used. However, since the return light 103 is P-polarized light, it is generally difficult to obtain a high reflectance. Therefore, it is also possible to implement a configuration in which the half-wave plate is sandwiched between both surfaces of the reflective film so that the forward light is P-polarized light and the return light is S-polarized light when entering the reflective surface. However, the optical system becomes complicated, and it may be necessary to ensure characteristics such as reflectance.
[0058]
  The light beam in the diffused region of the outgoing light 101 is incident on the reflection mirror 65 along the optical axis T. However, since the light beam is a peripheral portion of the diffused light, the incident angle is greatly different from the central portion of the optical axis T. Accordingly, the light is reflected by the reflecting surface 68 and travels toward the optical axis Z, but is further separated from the optical axis Z and enters the monitor light receiving unit 44. That is, the light beam in the area detected by the monitor light receiving unit 44 in the peripheral area where the forward light 101 is diffused, becomes the monitor light 102. In particular, since it is a front monitor system that detects a part of light emitted from the semiconductor laser 61 as a monitor for laser power control, it is precisely proportional to the optical power of the main light beam at the center of the optical axis. It can be carried out.
[0059]
  Next, a focus and tracking control method and its control characteristics will be described in detail. It has been described in FIG. 6 that the hologram film 74 is a quadrant hologram. Further, FIG. 4 shows that the detection light receiving unit 47 is a light receiving element divided into eight regions (that is, eight light receiving elements). Therefore, it is possible to control using the spot size method for focus control and to control using the 1-beam PP (push-pull) method for tracking control. These control methods will be described in detail.
[0060]
  FIG. 9 is a diagram for explaining the relationship among the optical disc, the hologram region (grating region), and the light receiving pattern (light receiving region), based on the tracking direction (tangential direction T) and the radial direction (radial direction R) of the optical disc 10. The division patterns of the hologram regions 131 to 134 and the light reception patterns 161 to 164 of the light reception detection unit 47 of the OEIC 41 are shown. Here, it is a light receiving pattern as a light receiving area (see FIG. 4 partially enlarged view and FIG. 10) having a function of combining the light receiving elements, and is expressed as a light receiving pattern corresponding to the division pattern of the hologram area. . The OEIC 41 shown in FIG. 9 looks at the polarizing plate 71 from the traveling direction of the return light 103, and sees the light reception detection unit 47 through two mirrors of the reflection mirror 65 and the light reception inclined surface 56 formed on the submount 51. It shows an image. Hereinafter, in illustrating the OEIC 41 and the light reception detection unit 47, the OEIC 41 and the light reception detection unit 47 are represented according to the above-described image.
[0061]
  The light condensed by the objective lens 39 is reflected by the recording layer of the optical disc 10 and again enters the polarizing plate 71 through the objective lens 39. A hologram film 74 is inserted inside the polarizing plate 71 (see FIG. 6). As shown in FIG. 9, the hologram film 74 has diffraction gratings 75 to 78 divided into four regions. The divided diffraction gratings 75 to 78 are referred to as hologram regions 131 to 134, respectively. The division mode is divided into crosses by lines parallel to the tangential direction (T) and the radial direction (R). Hereinafter, division by a line parallel to the R or T direction is abbreviated as a division line. As shown in the figure, the areas divided by the dividing line parallel to the R direction are hologram areas 131, 134 and 132, 133. On the other hand, the areas divided by the dividing line parallel to the T direction are the hologram areas 131, 132 and 133, 134.
[0062]
  The return light 103 incident on the hologram regions 131 to 134 is diffracted and guided to the detection light receiving unit 47 of the OEIC 41 through the reflection mirror 65 and the light receiving inclined surface 56. As shown in FIG. 9 (see FIG. 4), the detection light receiving unit 47 is roughly divided into four light receiving patterns. As in the case of the hologram regions 131 to 134, the division mode is divided into crosses by dividing lines parallel to the T direction and the R direction. The light receiving patterns divided by the dividing lines parallel to the R direction are 161, 162 and 163, 164. On the other hand, the light receiving patterns divided by dividing lines parallel to the T direction are 161, 164 and 162, 163. As will be described later, each return light 103 that has passed through the hologram regions 131, 132, 133, and 134 is designed to be guided to the light receiving patterns 161, 162, 163, and 164 of the OEIC 41 in the same order.
[0063]
  FIG. 10 is a diagram for explaining the relationship between the light receiving pattern and the incident return light, and shows how the return light 103 transmitted through the polarizing plate 71 enters the detection light receiving unit 47. The right side of the figure is an image of the detection light receiving unit 47 viewed through the two mirrors of the reflection mirror 65 and the light receiving inclined surface 56 as described above. The left side of the figure is a cross-sectional view of the detection light receiving unit 47 as viewed from the T direction. As for the direction of the optical disc 10, the R direction and the T direction are shown in the drawing.
[0064]
  As described above, the detection light receiving unit 47 of the OEIC 41 is roughly divided into light receiving patterns 161 to 164 which are four light receiving regions. Further, each of the light receiving patterns 161 to 164 is divided into two in the T direction by a dividing line parallel to the R direction, and is divided into a total of eight regions. Specifically, the light receiving pattern 161 is divided into a light receiving pattern 161 light receiving element A1 and a light receiving pattern 161 light receiving element A2 by dividing lines parallel to the R direction (hereinafter, for the sake of simplicity, the light receiving pattern 161 light receiving element). A1 is abbreviated as light receiving element A1, and light receiving pattern 161 and light receiving element A2 are abbreviated as light receiving element A2). Similarly, the light receiving pattern 162 is divided into light receiving elements B1 and B2, the light receiving pattern 163 is divided into light receiving elements C1 and C2, and the light receiving pattern 164 is divided into light receiving elements D1 and D2.
[0065]
  The hologram area 131 is designed to reach the light receiving pattern 161, the hologram area 132 to the light receiving pattern 162, the hologram area 133 to the light receiving pattern 163, and the hologram area 134 to the light receiving pattern 164, respectively. Further, the diffraction gratings 75 to 78 and the light receiving patterns 161 to 164 are designed and reflected so that the return light 103 diffracted from the hologram regions 131 to 134 reaches and substantially enters the respective centers of the light receiving patterns 161 to 164. A mirror 65 and a light receiving inclined surface 56 are disposed.
[0066]
  Furthermore, as shown in the cross-sectional view of FIG. 10, the return light 103 (that is, the incident return light 152, 153) reaching the light receiving patterns 162, 163 is condensed at a focal point farther from the objective lens 39 than the surface of the light receiving pattern. The On the other hand, the return light 103 that reaches the light receiving patterns 161 and 164 (that is, the incident return lights 151 and 154) is collected at a focal point closer to the objective lens 39 than the surface of the light receiving pattern.
[0067]
  Since the diffraction gratings 75 to 78 are designed in this way, when the incident return light 151 to 154 is incident on the light receiving patterns 161 to 164, the shape of the return light 103 that is transmitted through the hologram regions 131 to 134 is not a spot shape. It becomes a similar shape. As shown in the figure, since the incident return light 151 on the light receiving pattern 161 and the incident return light 154 on the light receiving pattern 164 are condensed at a point closer to the objective lens 39 than the surface of the light receiving pattern, The light receiving pattern has a point-symmetrical shape in which the shape of the return light 103 transmitted through 131 and 134 is symmetrical with respect to the center of the hologram, that is, the points of the incident return light 151 and 154 corresponding to the intersection of the crosses that divide the hologram regions 131 and 134 into crosses. 161 and 164 are inverted shapes.
[0068]
  The above is summarized as follows. With respect to the hologram regions 131, 134, 132, and 133 divided by the dividing line parallel to the R direction, the hologram regions 131 and 134 are guided to the light receiving patterns 161 and 164 divided by the dividing line parallel to the T direction. At the same time, the light is condensed at a focal point closer to the objective lens 39 than the surface of the light receiving pattern. On the other hand, the hologram regions 132 and 133 are guided to the light receiving patterns 162 and 163 that are also divided by dividing lines parallel to the T direction. In addition, the light is condensed at a focal point farther from the objective lens 39 than the surface of the light receiving pattern.
[0069]
  Further, with respect to the hologram regions 131, 132 and 133, 134 divided by the dividing line parallel to the T direction, the hologram regions 131, 132 are guided to the light receiving patterns 161, 162 divided by the dividing line parallel to the R direction. The hologram regions 133 and 134 are guided to the light receiving patterns 163 and 164 that are also divided by dividing lines parallel to the R direction.
[0070]
  That is, one of the two regions and the other two regions of the hologram divided by a dividing line parallel to the R direction are condensed at a point where one of the two regions is closer to the objective lens in the optical path than the surface of the light receiving pattern. The two regions are condensed at a point away from the objective lens in the optical path from the surface of the light receiving pattern. In addition, the two light-receiving regions divided by a dividing line parallel to the T direction are led to one of the two regions and the other two regions, respectively, and one of the two regions of the hologram divided by the dividing line parallel to the T direction and the other The hologram is designed so that the two regions are respectively guided to one two regions and the other two regions of the light receiving region divided into dividing lines parallel to the R direction.
[0071]
  Accordingly, if attention is paid to the arrangement of the light receiving patterns 161 to 164, the hologram regions 131 and 134 and the hologram regions 132 and 133 grouped in the T direction by a dividing line parallel to the R direction are detected by the detection light receiving unit 47. , The light receiving patterns 161, 164 and the light receiving patterns 162, 163 grouped in the R direction by the dividing line parallel to the T direction.
[0072]
  In other words, when the return light 103 transmitted through the diffraction gratings 75 to 78 (hologram regions 131 to 134) arranged on the polarizing plate 71 is converted into incident return light 151 to 154 and incident on the light receiving patterns 161 to 164, The light incident on the light receiving patterns 161 to 164 (clockwise arrangement in FIG. 9) rotated in reverse to the arrangement of the hologram regions 131 to 134 (counterclockwise arrangement in FIG. 9).
[0073]
  Then, the light receiving patterns 161 and 164 are focused (focused) on the focus on the side closer to the objective lens 39 and the focus on the side farther from the objective lens 39 in the light receiving patterns 162 and 163 group.
[0074]
  Therefore, when the light receiving patterns 161 and 164 group and the light receiving patterns 162 and 163 group grouped in the R direction are grouped in the T direction of the detection light receiving unit 47, the focal point on the side closer to the objective lens 39 and the far side are separated. Two combinations with the focal point (a combination of the light receiving patterns 161 and 162 and a combination of the light receiving patterns 163 and 164) can be configured.
[0075]
  By utilizing the above properties, focus control and tracking control can be realized. In addition, a function (self canceller) for self-correcting the influence of the tilt of the optical disc 10 and the influence of the environmental temperature can be incorporated into the focus control and the tracking control. As a result, it is possible to provide an excellent optical system that can complete the adjustment of all the optical systems only by adjusting the position of the polarizing plate 71.
[0076]
  First, a focus control method will be described. FIG. 11 is a diagram for explaining the focus control method, and is for explaining the change of the focus on the optical disc and the change of the incident return light when the optical disc 10 is defocused away from the objective lens 39. FIG. 11A is a diagram showing a change in focus near the optical disc and a sectional view thereof, and FIG. 11B is a diagram showing a change in incident return light.
[0077]
  First, it is assumed that the optical disk 10 is defocused in the direction away from the objective lens 39 and moved to the defocus position 112. The disk focal point 113 generates a mirror image 114 at the defocused position 112 after defocusing. The return light 103, which is the reflected light from the optical disc 10, returns to the objective lens 39 with the mirror image 114 as the focal point, so that the focal point on the light receiving pattern also changes. That is, when the optical disc 10 is moved away from the objective lens 39, the detection light receiving unit side focal point 115 as the return light 103 is also moved away, so that the detection light receiving unit side focal point 115 moves in a direction approaching the objective lens 39.
[0078]
  FIG. 11A shows a state in which the detection light receiving unit side focal point 115 moves to the defocusing focal point 116 in a direction approaching the objective lens 39 as the optical disc 10 moves away from the objective lens 39. In this case, in FIG. 11B, since the incident return lights 152 and 153 having a focal point farther from the objective lens 39 than the surfaces of the light receiving patterns 161 to 164 move to the defocus focal point 116, a small defocus incident return is obtained. It changes to light 172, 173. On the other hand, since the incident return lights 151 and 154 having the focal points closer to the objective lens 39 than the surfaces of the light receiving patterns 161 to 164 move to the defocus focal point 116, they change to large defocus incident return lights 171 and 174. The defocus incident return light 171 to 174 changes while maintaining the shape of a quarter circle, but the linear portion of the quarter circle corresponding to the dividing line of the diffraction gratings 75 to 78 does not move, and the arc portion. The size of the quarter circle changes due to the movement of the boundary line (peripheral transmitted light in which the return light 103 is transmitted through the objective lens 39 as described above).
[0079]
  The amount of incident light (the amount of received light of the light receiving patterns 161 to 164) changes as follows according to the change in the defocus incident return light 171 to 174 described above. When the incident return lights 152 and 153 having a focal point farther from the objective lens 39 than the surfaces of the light receiving patterns 161 to 164 move to the defocus focal point 116, the defocus incident return lights 172 and 173 change to a small light receiving area. When the amount of received light in the light receiving region at this time is compared with that before defocusing, the light receiving element B1 and the light receiving element C1 decrease, and the light receiving element B2 and the light receiving element C2 increase (see FIG. 11B).
[0080]
  On the other hand, when the incident return lights 151 and 154 having focal points closer to the objective lens 39 than the surfaces of the light receiving patterns 161 to 164 move to the defocus focal point 116, the defocus incident return lights 171 and 174 change to a large light receiving area. To do. When the amount of received light in the light receiving region at this time is compared with that before defocusing, the light receiving element A1 and the light receiving element D1 increase, and the light receiving element A2 and the light receiving element D2 decrease (see FIG. 11B).
[0081]
  FIG. 12 is a diagram for explaining the focus control method, and is for explaining the change of the focus on the optical disc and the change of the incident return light when the optical disc 10 is defocused in the direction approaching the objective lens 39. FIG. 12A is a diagram showing a change in focus near the optical disc and a sectional view thereof, and FIG. 12B is a diagram showing a change in incident return light.
[0082]
  First, it is assumed that the optical disk 10 is defocused in the direction approaching the objective lens 39 and moved to the defocus position 112. The disk focal point 113 generates a mirror image 114 at the defocused position 112 after defocusing. The return light 103, which is the reflected light from the optical disc 10, returns to the objective lens 39 with the mirror image 114 as the focal point, so that the focal point on the light receiving pattern also changes. That is, when the optical disc 10 approaches the objective lens 39, the detection light receiving unit side focal point 115 as the return light 103 also approaches, so that the detection light receiving unit side focal point 115 moves in a direction approaching the objective lens 39.
[0083]
  That is, when the optical disc 10 approaches the objective lens 39, the detection light receiving unit side focal point 115 as the return light 103 also approaches, so that the detection light receiving unit side focal point 115 moves in a direction approaching the objective lens 39. FIG. 12A shows a state in which the detection light receiving unit side focal point 115 moves to the defocusing focal point 116 in a direction approaching the objective lens 39 as the optical disc 10 approaches the objective lens 39.
[0084]
  In this case, in FIG. 12B, since the incident return lights 152 and 153 having a focus in the direction farther from the objective lens 39 than the surfaces of the light receiving patterns 161 to 164 move to the defocus focal point 116, a large defocus incident return. It changes to light 172, 173. On the other hand, since the incident return lights 151 and 154 having a focus in the direction closer to the objective lens 39 than the surfaces of the light receiving patterns 161 to 164 (closer to the surfaces of the light receiving patterns 161 to 164) move to the defocus focal point 116, It changes into focus incident return light 171 and 174. As in the case of FIG. 11, the defocus incident return beams 171 to 174 change while maintaining the shape of a quarter circle, but a quarter circle straight line corresponding to the dividing line of the diffraction gratings 75 to 78. The portion does not move, and the size of the quarter circle changes as the boundary line of the arc portion (the transmitted light around the return light 103 transmitted through the objective lens 39 as described above) moves.
[0085]
  The amount of incident light (the amount of received light of the light receiving patterns 161 to 164) changes as follows according to the change in the defocus incident return light 171 to 174 described above. When the incident return lights 152 and 153 having a focal point farther from the objective lens 39 than the surfaces of the light receiving patterns 161 to 164 move to the defocus focal point 116, the defocus incident return lights 172 and 173 change to a large light receiving area. When the change in the amount of light received in the light receiving region at this time is compared with that before defocusing, the light receiving element B1 and the light receiving element C1 increase, and the light receiving element B2 and the light receiving element C2 decrease (see FIG. 12B).
[0086]
  On the other hand, when the incident return lights 151 and 154 having focal points closer to the objective lens 39 than the surfaces of the light receiving patterns 161 to 164 move to the defocus focal point 116, the defocus incident return lights 171 and 174 change to a small light receiving area. To do. When the amount of received light in the light receiving region at this time is compared with that before defocusing, the light receiving element A1 and the light receiving element D1 decrease, and the light receiving element A2 and the light receiving element D2 increase (see FIG. 12B).
[0087]
  The light incident on the light receiving elements A1 to D2 of the respective light receiving patterns 161 to 164 is extracted as a voltage signal proportional to the incident light amount by converting the optical signal by the OEIC 41. Now, assuming that the output voltage signal of the OEIC 41 is V, VA1 is extracted from the light receiving element A1, and VA2 is extracted from the light receiving element A2. Similarly, VB1 is extracted from the light receiving element B1, VB2 from the light receiving element B2, VC1 from the light receiving element C1, VC2 from the light receiving element C2, VD1 from the light receiving element D1, and VD2 from the light receiving element D2.
[0088]
  So, combining each output voltage signal and defining a formula,
  x1= VA1 + VB2 (Equation 1)
  x2= VA2 + VB1 (Expression 2)
  x3= VC2 + VD1 (Equation 3)
  x4= VC1 + VD2 (Equation 4)
It can be expressed as
[0089]
  Further, in each of the above equations, the change in the amount of light received in the light receiving region due to the influence of the defocus described above is reflected. First, when the optical disk 10 is moved away from the objective lens 39, areas where the amount of received light increases are the light receiving element A1, the light receiving element B2, the light receiving element C2, and the light receiving element D1. Conversely, the areas where the amount of received light decreases are the light receiving element A2, the light receiving element B1, the light receiving element C1, and the light receiving element D2. Thus, each of the output voltage signals isx1(Equation 1),x3(Equation 3) increases,x2(Equation 2),x4(Equation 4) decreases.
[0090]
  On the other hand, when the optical disk 10 approaches the objective lens 39, similarly, areas where the amount of received light increases are the light receiving element A2, the light receiving element B1, the light receiving element C1, and the light receiving element D2. Conversely, the areas where the amount of received light decreases are the light receiving element A1, the light receiving element B2, the light receiving element C2, and the light receiving element D1. Thus, each of the output voltage signals isx2(Equation 2),x4(Equation 4) increases,x1(Equation 1),x3(Equation 3) decreases.
[0091]
  Therefore, when the focus control signal is expressed as FE (focus error),
  FE = (x1+x3)-(x2+x4) (Equation 5)
It shall be defined as Then, FE (Equation 5) becomes zero when the optical disc 10 is in focus. It becomes positive when the optical disk 10 moves away from the objective lens 39. Conversely, when the optical disk 10 approaches the objective lens 39, it becomes negative and can be used as a focus control signal. Therefore, focus servo control can be performed so that FE (Equation 5) becomes zero.
[0092]
  Next, a tracking control method will be described. FIG. 13 is a diagram for explaining the diffracted light by the guide groove of the optical disk. When the disk focal point 113 is focused on the surface of the optical disk 10 shown in the enlarged sectional view, the influence of the return light 103 by the guide groove 121 is shown. Is described. In FIG. 13, a guide groove 121 for tracking control is formed on the optical disc 10. Data must be recorded or reproduced at the center of the convex portion sandwiched between the guide grooves 121 when the optical disk 10 is viewed from the objective lens 39. Therefore, the disk focal point 113 needs to be accurately imaged in the middle of the guide grooves 121, that is, at the center of the convex portion.
[0093]
  The disc focal point 113 collected on the surface of the optical disc 10 is reflected and influenced by the diffraction by the guide groove 121, and the guide groove diffracted light of ± first order light based on the zero order light reflected by the convex portion. Returning light 103 including 122 returns to the objective lens 39. The light that is not incident on the objective lens 39 is “erased” and does not contribute to the return light 103 thereafter. Accordingly, in the polarizing plate 71 including the diffraction gratings 75 to 78, the guide groove diffracted light 122 becomes the light-shaped diffracted return light 123 “cleared” by the objective lens 39 as shown in the figure. To reach. The diffracted return light 123 by the guide groove 121 after passing through the objective lens 39 that has reached the polarizing plate 71 has the same amount of light because the light amount ratio of the ± first-order light is equal.
[0094]
  Next, a tracking control method using the push-pull method will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a diagram for explaining the principle of tracking control. FIG. 14A shows a state in which the disc focal point 113 is displaced from the center of the convex portion to the right side, and FIG. 14B shows a state in which the disc focal point 113 is displaced from the center of the convex portion to the left side. Now, in FIG. 14A, if the disc focal point 113 is displaced in the middle of the guide groove 121 of the optical disk 10 indicated by the dotted line in FIG. As shown in the figure, the diffracted light quantity ratio changes, and the left diffracted return light 123 on the polarizing plate 71 becomes brighter, while the right diffracted return light 123 (shown by diagonal lines) becomes darker.
[0095]
  On the other hand, in FIG. 14B, if the disc focal point 113 is displaced to the middle of the guide groove 121 of the optical disc 10 indicated by the dotted line in FIG. The light quantity ratio of the diffracted light due to the above changes in reverse, the right diffracted return light 123 on the polarizing plate 71 becomes brighter, and the left diffracted return light 123 becomes darker.
[0096]
  Accordingly, the two light receiving patterns (161, 161) on one side guided by one of the two regions (hologram regions 131, 132) and the other two regions (hologram regions 133, 134) separated by a dividing line parallel to the T direction, respectively. 162) and the two light-receiving patterns (163, 164) on the other side can be used as a tracking control signal by calculating the differential of the electric signals obtained. The above is the description of the principle of the tracking control method using the push-pull method. BookExampleThe push-pull signal is obtained by using the hologram regions 131 to 134 divided by the dividing lines parallel to the T direction. However, instead of the hologram regions 131 to 134, the signals are divided by the dividing lines directly parallel to the T direction. It is also possible to obtain a tracking control signal from the electrical signal by directly arranging the detection light receiver.
[0097]
  Next bookExampleThe push-pull method will be described. FIG. 15 is a diagram for explaining the relationship between incident return light and tracking control. As described above, the diffracted return light 123 reaches the polarizing plate 71. This is guided to the detection light receiving unit 47 (light reception patterns 161 to 164) by the hologram regions 131 to 134 further divided into four. Therefore, the diffracted return light 123 has a shape further divided in half on the light receiving patterns 161-164. As described above, in order to obtain a push-pull signal, the signal in the hologram region divided by the dividing line parallel to the T direction may be taken. In this case, the signal is divided by the dividing line parallel to the R direction. What is necessary is just to take the difference of a light reception pattern.
[0098]
  That is, from the group of electrical signals obtained from the light amounts incident on the light receiving element A1, the light receiving element A2, the light receiving element B1, and the light receiving element B2, and the light amounts incident on the light receiving element C1, the light receiving element C2, the light receiving element D1, and the light receiving element D2. A difference from the obtained electrical signal group is taken. Therefore, if the push-pull signal is PP, the push-pull signal is calculated by the following equation:
  PP = (x1+x2)-(x3+x4) (Equation 6)
Get. In addition,x1,x2,x3,andx4Is the above (Equation 1) to (Equation 4).
[0099]
  Next, the tracking control method using the above-described push-pull method will be described by examining the influence of the actual usage environment. FIG. 16 is a diagram for explaining the influence when the optical disk is tilted. FIG. 16A shows the distribution of incident return light in the hologram area, and FIG. 16B shows the incident return light incident on the light receiving pattern. Represents the impact. Now, as shown in FIG. 16A, it is assumed that the optical disk 10 is in a state of being inclined in the R direction (displayed by a solid line in the drawing) from being horizontally mounted (displayed by a dotted line in the drawing). When the disc focus 113 is reflected by the recording layer of the optical disc 10, the return light 103 is displaced in the R direction in proportion to the tilt angle of the optical disc 10 and returns to the objective lens 39.
[0100]
  The return light 103 passes through the objective lens 39 and reaches the hologram regions 131 to 134 on the polarizing plate 71 while being displaced in the R direction. As shown in the figure, the center of the return light 103 is displaced in the R direction with respect to the intersection of the dividing lines of the four divided hologram areas 131 to 134, so that one hologram area divided by the dividing line parallel to the T direction. There is a difference between the amount of light incident on 131 and 132 and the amount of light incident on the other hologram region 133 and 134.
[0101]
  As a result, as shown in FIG. 16B, the incident return light 151 to 154 that reaches the light receiving patterns 161 to 164 is also affected. FIG. 16B illustrates the above effect, and the amount of light received between one of the light receiving patterns 161 and 162 and the other light receiving pattern 163 and 164 divided into the dividing lines parallel to the R direction. There is a difference. That is, the push-pull signal obtained by the calculation of (Expression 6) generates a positive or negative electric signal according to the inclination of the optical disk 10 in the R direction. Therefore, regardless of whether or not the disk focal point 113 is positioned in the middle of the optical disk guide groove 121, the inclination of the optical disk in the R direction causes a tracking offset.
[0102]
  Therefore, consider the light distribution on the light receiving elements A1, B1, C1, and D1. In FIG. 16B described above, a difference in received light amount occurs between one light receiving pattern (161, 162) and the other light receiving pattern (163, 164) separated by a dividing line parallel to the R direction. More specifically, the incident return lights 153 and 154 have a small shape, and the incident return lights 151 and 152 have a large shape. Therefore, there is a difference between an electric signal obtained from the light amount incident on the light receiving elements A1 and B1 and an electric signal obtained from the light amount incident on the light receiving elements C1 and D1. This difference is reversed when the optical disk 10 is tilted in the R direction and the absolute value is substantially proportional to the tilt angle of the optical disk 10 in the R direction. Is possible.
[0103]
  As shown in FIG. 16B, the light incident on each of the light receiving elements A1, B1, C1, and D1 does not include the diffracted return light 123 from the guide groove 121. Therefore, the light receiving elements A1, B1, C1, and D1 are not affected at all by the guide groove 121 (tracking). That is, when the push-pull signal (Equation 6) is corrected using the light receiving signals of the light receiving elements A1, B1, C1, and D1, the correction calculation of the light receiving elements A1, B1, C1, and D1 is performed on the guide groove of the optical disc 10. The correction calculation can be performed as an inclination detection signal without being affected by 121 (tracking) at all.
[0104]
  Therefore, an electrical signal obtained from the amount of incident return light 151, 152 of the light receiving elements A1, B1 is
  x5= VA1 + VB1 (Expression 7)
Similarly, an electrical signal obtained from the amounts of incident return lights 153 and 154 of the light receiving elements C1 and D1 is
  x6= VC1 + VD1 (Equation 8)
[0105]
  Now, based on (Equation 6), (Equation 7), and (Equation 8), if the tracking control signal is TE,
  TE = PP-k × (x5−x6) (Equation 9)
  However, if k is defined as a constant determined according to the operation setting, (Equation 9) can be canceled by subtracting the tracking offset generated by the tilt of the optical disk 10 in the R direction. Therefore, when tracking control is performed using the tracking control signal based on (Equation 9), control with less error can be stably performed.
[0106]
  The constant k is determined by the following method. When the optical disk 10 is not inclined in the R direction, the push-pull signal PP (Equation 6) is also (x5−x6) (Equation 9 second term) also has no offset. However, when the optical disk 10 is tilted in the R direction, different amounts of offset are generated. Usually, an optical disc having a warp in the R direction has different warpage amounts, that is, the inclination of the optical disc in the R direction, at the inner periphery and the outer periphery.
[0107]
  Using this difference, first, the offset of the push-pull signal PP (Equation 6) in the inner circumference and (x5−x6) (Equation 9 second term) offset is measured. Next, both the offsets on the outer periphery are measured. Then, the difference between the inner and outer offsets is taken, and the offset of the push-pull signal PP (Equation 6) and (x5−x6) Calculate the offset ratio of (Equation 9 second term). In this way, the constant k can be determined. These series of operations are executed and stored only once when used as an optical disc apparatus, and by learning, it is possible to cope with the R-direction inclination of all optical discs thereafter using the same constant k. Thus, an accurate tracking control signal that is not affected by the inclination in the R direction can be obtained.
[0108]
  In the above description, the inclination in the R direction has been described. This is because the warp of the optical disk usually appears as an inclination in the R direction as a result of the rotation, and it is sufficient to verify the inclination in the R direction.
[0109]
  Further, the tracking control based on (Equation 9) will be described by examining the influence of the environmental temperature. Generally, when the ambient temperature changes, the wavelength of light emitted from the semiconductor laser 61 changes. When the wavelength of the return light 103 incident on the polarizing plate 71 changes, the diffraction angle after passing through the hologram regions 131 to 134 inside the polarizing plate 71 changes, and therefore the incident return light 124 and 125 that reaches the detection light receiving portion 47. The position of changes.
[0110]
  FIG. 17 is a diagram for explaining the influence of the temperature change, and explains the influence of the servo control when the environmental temperature changes and the temperature fluctuates and the wavelength becomes longer. First, the case where there is no fluctuation of the wavelength of light is indicated by a dotted line in the figure. Incident return light 124 from the hologram regions 131 to 134 enters the approximate center of each of the light receiving patterns 161 to 164 on the OEIC 41. The case where the ambient temperature increases and the wavelength of light changes for a long time is indicated by a solid line in the figure. The incident return light 125 moves in the T direction through each of the light receiving patterns 161 to 164, reaches a position shifted in the T direction from the center of the light receiving patterns 161 to 164, and enters. The reason why the diffracted light is shifted in the T direction is that the diffraction direction of the hologram regions 131 to 134 is substantially the T direction.
[0111]
  In FIG. 17, the amount of light received by the light receiving elements A1, B1, C1, and D1 increases due to wavelength fluctuation (long wavelength change). On the contrary, the amount of received light decreases in the light receiving elements A2, B2, C2, and D2. Here, the amount of received light increased by the light receiving element A1 and the amount of received light decreased by the light receiving element B2 are substantially equivalent.x1(Equation 1) hardly changes even if the environmental temperature changes. Similarly, the electrical signalx2(Equation 2),x3(Equation 3),x4(Equation 4) hardly changes even when the environmental temperature changes. Therefore, both the focus control signal FE (Equation 5) and the push-pull signal PP (Equation 6) assembled based on (Equation 1) to (Equation 4) do not change even if the environmental temperature changes.
[0112]
  Further, since the increase amounts of the light receiving element A1, the light receiving element B1, the light receiving element C1, and the light receiving element D1 are substantially equal,x5(Equation 7) and signalx6(Equation 8) is not affected by the temperature change, and the electrical signal (x5−x6) Is almost unaffected by temperature changes. From the above verification, it can be seen that the tracking control signal TE (Equation 9) is not affected by the temperature change and hardly changes. Therefore, the focus control signal FE (Equation 5) and the tracking control signal TE (Equation 9) perform stable focus control and tracking control that are not affected by temperature changes in the environment, that is, light wavelength fluctuations. I can do it.
[0113]
  As for the driving of the focus coil 25 based on the focus control, the driving of the tracking coil 24 based on the tracking control, and the laser power control of the semiconductor laser 61 based on the monitor light receiving unit 44, a servo control and a coil drive circuit, etc., which are well-known techniques. Can be easily realized. Accordingly, since these technical contents are not the subject of the present invention, the explanation is omitted by suggesting that they can be implemented by known techniques.
[0114]
【The invention's effect】
  As explained in detail above, according to the present invention,,ringFocus control without being affected by temperature changeWithout being affected by the tilt of the optical disk or the environmental temperature changeTracking systemYouCan be doneTsuIt is possible to provide a control method for focusing and tracking of a backup device, and an optical disk device using these control methods.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a main part of an optical disk device.
FIG. 2 is a perspective view of a main part of the optical pickup (swing arm) of FIG.
3 is an overall configuration diagram of the optical head of FIG. 2. FIG.
4 is an enlarged view of the wiring surface of OEIC.
FIG. 5 is an enlarged perspective view of the back side of the optical head.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the internal structure of a polarizing plate
FIG. 7 is a perspective view illustrating the assembly of the optical head.
FIG. 8 is a diagram illustrating an optical configuration of the optical head of the present invention.
FIG. 9 is a diagram for explaining a relationship among an optical disc, a hologram area, and a light receiving pattern.
FIG. 10 is a diagram for explaining the relationship between a light receiving pattern and incident return light.
FIG. 11 is a diagram for explaining a focus control method;
FIG. 12 is a diagram illustrating a focus control method
FIG. 13 is a diagram for explaining diffracted light by a guide groove of an optical disc.
FIG. 14 is a diagram for explaining the principle of tracking control.
FIG. 15 is a diagram for explaining the relationship between incident return light and tracking control;
FIG. 16 is a diagram for explaining the effect when the optical disc is tilted;
FIG. 17 is a diagram for explaining the influence of temperature change.
[Explanation of symbols]
  10 Optical disc
  11 Optical disk device
  12 Case
  13 Spindle motor
  14 IF unit
  15 substrate
  20 Swing arm (optical pickup)
  21 arm
  21a opening
  22 Shaft
  23 Hinge
  24 Tracking coil
  25 Focus coil
  26 Magnet
  27 FPC (flexible cable)
  30 optical head
  31 Lens holder
  32 Flange
  33 Bottom
  34 Holder
  35 circular through hole
  36 Polarizing plate mounting part
  37 Mirror fixing part
  39 Objective lens
  41 OEIC
  42 Fixed surface
  43 Wiring surface
  44 Monitor receiver
  45 terminals
  46 Terminal
  47 Detection receiver
  48 Reference marker
  49 Mount mounting part
  51 Submount
  52 Inclined part
  53 Fixed surface
  54 Mounting surface
  55 Injection inclined surface
  56 Light receiving inclined surface
  61 Semiconductor laser
  63 HFM (High Frequency Module)
  65 Reflective mirror
  67 Incident surface
  68 Reflective surface
  71 Polarizing plate
  72 Light guide member
  73 1/4 wave plate
  74 Hologram film
  75, 76, 77, 78 Diffraction grating
  101 Outward light
  102 Monitor light
  103, 141, 142, 143, 144 Return light
  112 Defocus position
  113 disc focus
  114 mirror image
  115 Detection light-receiving part side focal point
  116 defocus focus
  121 Guide groove
  122 Guide groove diffracted light
  123 Diffraction return light
  124, 125, 151, 152, 153, 154 Incident return light
  131, 132, 133, 134 Hologram area
  161, 162, 163, 164 Light receiving pattern
  171, 172, 173, 174 Defocus incident return light

Claims (5)

光源と、前記光源の光束を記録媒体に集光する対物レンズと、記録媒体の半径方向に平行な線と記録媒体の接線方向に平行な線とを交差させることにより分割された４つの受光領域（１６１、１６２、１６３、１６４）を有し記録媒体からの反射光を受光する受光手段と、前記半径方向に平行な線と前記接線方向に平行な線とによって４つの格子領域（１３１、１３２、１３３、１３４）に分割された回折格子を有し前記対物レンズと前記受光手段との間に配置されて記録媒体からの反射光を前記受光手段に導く偏光手段とを具備し、前記４つの格子領域（１３１、１３２、１３３、１３４）の回折方向は記録媒体の接線方向であり、前記反射光は、前記４つの格子領域（１３１、１３２、１３３、１３４）を経てそれぞれ前記４つの受光領域（１６１、１６２、１６３、１６４）に入射するとき、前記半径方向に２つにグループ分けされた１のグループの２つの前記受光領域は前記受光手段の表面よりも前記対物レンズに近い側に合焦させ、他のグループの２つの前記受光領域は前記受光手段の表面よりも前記対物レンズから遠い側に合焦させ、さらに前記４つの受光領域（１６１、１６２、１６３、１６４）はそれぞれ半径方向に平行な線で２つに分割され、８つの受光領域を構成するとき、フォーカス制御は、
ＦＥ（フォーカスエラー）＝（ｘ１＋ｘ３）−（ｘ２＋ｘ４）
で表されるフォーカス制御信号がゼロとなるようにし、上記ｘ１〜ｘ４は以下（１）〜（４）式で定義し、前記４つの受光領域（１６１、１６２、１６３、１６４）において第１の受光領域（１６１）をＡ１、Ａ２、第２の受光領域（１６２）をＢ１、Ｂ２、第３の受光領域（１６３）をＣ１、Ｃ２、第４の受光領域（１６４）をＤ１、Ｄ２として前記８つの受光領域とし、またその領域で受光した光の電圧をＶＡ１〜ＶＤ２とし、
ｘ１＝ＶＡ１＋ＶＢ２ ・・・（１）
ｘ２＝ＶＡ２＋ＶＢ１ ・・・（２）
ｘ３＝ＶＣ２＋ＶＤ１ ・・・（３）
ｘ４＝ＶＣ１＋ＶＤ２ ・・・（４）
前記４つの格子領域（１３１、１３２、１３３、１３４）を反時計回りに順に配置し、前記４つの受光領域（１６１、１６２、１６３、１６４）を時計回りに順に配置し、前記４つの格子領域（１３１、１３２、１３３、１３４）を通過した光は、前記４つの受光領域（１６１、１６２、１６３、１６４）にそれぞれ同順に導かれることを特徴とする光ピックアップ装置のフォーカス制御方法。Four light receiving regions divided by intersecting a light source, an objective lens for condensing the light flux of the light source on the recording medium, and a line parallel to the radial direction of the recording medium and a line parallel to the tangential direction of the recording medium (161, 162, 163, 164) and four grating regions (131, 132 ) by a light receiving means for receiving the reflected light from the recording medium, and a line parallel to the radial direction and a line parallel to the tangential direction. 133, 134) , and a polarizing means arranged between the objective lens and the light receiving means to guide the reflected light from the recording medium to the light receiving means . diffraction direction of the grating region (131, 132, 133) is a tangential direction of the recording medium, the reflected light, the four grating regions (131, 132, 133, 134) each of said four light receiving territory via When entering the (161, 162), two of the light receiving area of the first group that are grouped into two said radially case closer to the objective lens than the surface of said light receiving means is focusing, two of the light receiving area of the other groups is focused on the far side from the objective lens than the surface of the light receiving unit, further wherein the four light receiving regions (161, 162, 163, 164) each radially When it is divided into two by a line parallel to, and constitutes eight light receiving areas, the focus control is
FE (focus error) = (x1 + x3) − (x2 + x4)
The x1 to x4 are defined by the following formulas (1) to (4), and the first light receiving areas (161, 162, 163, 164) are the first. The light receiving area (161) is A1, A2, the second light receiving area (162) is B1, B2, the third light receiving area (163) is C1, C2, and the fourth light receiving area (164) is D1, D2. The eight light receiving areas, and the voltages of light received in these areas are VA1 to VD2,
x1 = VA1 + VB2 (1)
x2 = VA2 + VB1 (2)
x3 = VC2 + VD1 (3)
x4 = VC1 + VD2 (4)
The four lattice regions (131, 132, 133, 134) are sequentially arranged counterclockwise, the four light receiving regions (161, 162, 163, 164) are sequentially arranged clockwise, and the four lattice regions are arranged. A method of controlling a focus of an optical pickup device , wherein light that has passed through (131, 132, 133, and 134) is guided to the four light receiving regions (161, 162, 163, and 164) in the same order . 前記反射光は前記半径方向に平行な線で２つにグループ分けされた格子領域を経て前記接線方向に平行な線で２つにグループ分けされた受光領域に導くことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置のフォーカス制御方法。  2. The reflected light is guided to a light receiving region grouped in two by a line parallel to the tangential direction through a lattice region grouped in two by a line parallel to the radial direction. The focus control method of the optical pick-up apparatus as described. 光源と、前記光源の光束を記録媒体に集光する対物レンズと、記録媒体の半径方向に平行な線と記録媒体の接線方向に平行な線とを交差させることにより分割された４つの受光領域（１６１、１６２、１６３、１６４）を有し記録媒体からの反射光を受光する受光手段と、前記半径方向に平行な線と前記接線方向に平行な線とによって４つの格子領域（１３１、１３２、１３３、１３４）に分割された回折格子を有し前記対物レンズと前記受光手段との間に配置されて記録媒体からの反射光を前記受光手段に導く偏光手段とを具備し、前記４つの格子領域（１３１、１３２、１３３、１３４）の回折方向は記録媒体の接線方向であり、前記反射光は、前記４つの格子領域（１３１、１３２、１３３、１３４）を経てそれぞれ前記４つの受光領域（１６１、１６２、１６３、１６４）に入射するとき、前記半径方向に２つにグループ分けされた１のグループの２つの前記受光領域は前記受光手段の表面よりも前記対物レンズに近い側に合焦させ、他のグループの２つの前記受光領域は前記受光手段の表面よりも前記対物レンズから遠い側に合焦させ、さらに前記４つの受光領域（１６１、１６２、１６３、１６４）はそれぞれ半径方向に平行な線で２つに分割され、８つの受光領域を構成するとき、トラッキング制御は、
ＴＥ（トラッキングエラー）＝（（ｘ１＋ｘ２）−（ｘ３＋ｘ４））−ｋ×（ｘ５−ｘ６）
で表されるトラッキング制御信号がゼロとなるようにし、上記ｘ１〜ｘ６は以下（１）〜 （６）式で定義し、前記４つの受光領域（１６１、１６２、１６３、１６４）において第１の受光領域（１６１）をＡ１、Ａ２、第２の受光領域（１６２）をＢ１、Ｂ２、第３の受光領域（１６３）をＣ１、Ｃ２、第４の受光領域（１６４）をＤ１、Ｄ２として前記８つの受光領域とし、またその領域で受光した光の電圧をＶＡ１〜ＶＤ２とし、ｋは所定の定数であり、
ｘ１＝ＶＡ１＋ＶＢ２ ・・・（１）
ｘ２＝ＶＡ２＋ＶＢ１ ・・・（２）
ｘ３＝ＶＣ２＋ＶＤ１ ・・・（３）
ｘ４＝ＶＣ１＋ＶＤ２ ・・・（４）
ｘ５＝ＶＡ１＋ＶＢ１ ・・・（５）
ｘ６＝ＶＣ１＋ＶＤ１ ・・・（６）
前記４つの格子領域（１３１、１３２、１３３、１３４）を反時計回りに順に配置し、前記４つの受光領域（１６１、１６２、１６３、１６４）を時計回りに順に配置し、前記４つの格子領域（１３１、１３２、１３３、１３４）を通過した光は、前記４つの受光領域（１６１、１６２、１６３、１６４）にそれぞれ同順に導かれることを特徴とする光ピックアップ装置のトラッキング制御方法。Four light receiving regions divided by intersecting a light source, an objective lens for condensing the light flux of the light source on the recording medium, and a line parallel to the radial direction of the recording medium and a line parallel to the tangential direction of the recording medium (161, 162, 163, 164) and four grating regions (131, 132 ) by a light receiving means for receiving the reflected light from the recording medium, and a line parallel to the radial direction and a line parallel to the tangential direction. 133, 134) , and a polarizing means arranged between the objective lens and the light receiving means to guide the reflected light from the recording medium to the light receiving means . diffraction direction of the grating region (131, 132, 133) is a tangential direction of the recording medium, the reflected light, the four grating regions (131, 132, 133, 134) each of said four light receiving territory via When entering the (161, 162), two of the light receiving area of the first group that are grouped into two said radially case closer to the objective lens than the surface of said light receiving means is focusing, two of the light receiving area of the other groups is focused on the far side from the objective lens than the surface of the light receiving unit, further wherein the four light receiving regions (161, 162, 163, 164) each radially The tracking control is divided into two by a line parallel to, and constitutes eight light receiving areas.
TE (tracking error) = ((x1 + x2) − (x3 + x4)) − k × (x5−x6)
The above-described x1 to x6 are defined by the following equations (1) to (6), and the first light receiving region (161, 162, 163, 164) is the first. The light receiving area (161) is A1, A2, the second light receiving area (162) is B1, B2, the third light receiving area (163) is C1, C2, and the fourth light receiving area (164) is D1, D2. The eight light receiving regions, and the voltages of light received in the regions are VA1 to VD2, k is a predetermined constant,
x1 = VA1 + VB2 (1)
x2 = VA2 + VB1 (2)
x3 = VC2 + VD1 (3)
x4 = VC1 + VD2 (4)
x5 = VA1 + VB1 (5)
x6 = VC1 + VD1 (6)
The four lattice regions (131, 132, 133, 134) are sequentially arranged counterclockwise, the four light receiving regions (161, 162, 163, 164) are sequentially arranged clockwise, and the four lattice regions are arranged. A tracking control method for an optical pickup device , wherein light that has passed through (131, 132, 133, 134) is guided to the four light receiving regions (161, 162, 163, 164) in the same order . 前記定数ｋは、内外周のオフセットの差と、前記ＴＥ式第１項（（ｘ１＋ｘ２）−（ｘ３＋ｘ４））のオフセットと前記ＴＥ式第２項（ｘ５−ｘ６）のオフセットの比とに基づいて決定す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のトラッキング制御方法。  The constant k is based on the difference in offset between the inner and outer circumferences and the ratio of the offset of the first TE expression ((x1 + x2) − (x3 + x4)) to the second TE expression (x5−x6). 4. The tracking control method for an optical pickup device according to claim 3, wherein the tracking control method is determined. 前記反射光は前記接線方向に平行な線で２つにグループ分けされた格子領域を経て前記半径方向に平行な線で２つにグループ分けされた受光領域に導くことを特徴とする請求項３記載の光ピックアップ装置のトラッキング制御方法。  4. The reflected light is guided to a light receiving region grouped in two by a line parallel to the radial direction through a lattice region grouped in two by a line parallel to the tangential direction. The tracking control method of the optical pick-up apparatus as described.
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