JP2006338782A - 光ピックアップ装置と情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【目的】 多層の記録層を持つ記録媒体の再生時において、所望の記録層以外の層からのノイズ成分を除去する。
【構成】 多層の記録層を持つ光ディスク６０の再生時において、スポット形成手段１００に偏光依存性のある偏光回折素子１３２、反射光分離手段２００に偏光ビームスプリッタを含む偏光分離素子２１１をそれぞれ用いることにより、再生しようとする所望の記録層以外の記録層上に、再生信号を得るための第１の集光スポットと同軸上に第２の集光スポットを形成し、再生信号に含まれる他層からのクロストーク成分を、第２の集光スポットの反射光から得られる信号を用いて除去する。
【選択図】 図９

Description

この発明は、多層の記録層を持つ記録媒体に対して情報を記録又は再生するための光を照射する光ピックアップ装置と、多層の記録層を持つ記録媒体に対して情報を記録又は再生する光ディスクドライブを含む情報記録再生装置に関する。

近年、光ディスクに対する高記録密度化及び大容量化の要求は、ますます強くなっている。光ディスクの面内の記録密度向上のためには、光ピックアップに用いられる対物レンズの開口数ＮＡを大きくすると共に、使用する光の波長を短くして、対物レンズによって集光される光のスポット径を小径化することが有効である。
しかし、最近ではブルーレイディスクに見られるように、開口数ＮＡや光の波長がともに限界に近づいてきている。

そこで、この現状を大きく打破して光ディスク面と直交する方向の記録密度を向上させる技術として、ホログラムメモリや多層３次元メモリが提案されている。
例えば、体積記録型ホログラムメモリは“究極の多層３次元メモリ”ともいえるが、いまのところ実用的な仕様を満足するような記録材料は見つかっていない。
また、多層３次元メモリについては、２光子吸収や蛍光の記録材料の開発は活発に行われているが、多層再生技術については従来の共焦点顕微鏡技術を応用したピンホール光学系を想定しているだけである。

従来、検出器の手前に、読み出しを行っている記録層からの戻り光を集光する集光レンズと、その集光レンズの集光点位置に配置され上記読み出しを行っている記録層以外の記録層からの戻り光の通過を抑制するピンホールとを設けて他層からのフレア光を除去する情報記録再生装置（例えば、特許文献１参照）があった。
また、他層からの反射光を像面に設置された適当な大きさの光検出器で検出し、読み出し層からの信号を処理する情報記録再生装置（例えば、特許文献２参照）があった。

さらに、同一トラック上の回転方向の位置が異なる３つのスポットであって、そのうちの２つのスポットが目的とする記録層の上下の記録層からの情報を読み取り、各々の３つの信号について、遅延回路やトランスバーサルフィルタによる処理を行い、他層からのフレア光を除去する情報記録再生装置（例えば、特許文献３参照）があった。
さらにまた、多層光ディスクの球面収差をピンホール光学系で検出して補正することにより、層間クロストークの影響のない球面収差検出信号を得て、正確な補正を行う情報記録再生装置（例えば、特許文献４参照）があった。
特開昭６３−３０６５４６号公報 特開２００１−２７３６４０号公報 特開２００２−１９７６６６号公報 特開２００３−３２３７３６号公報

しかしながら、従来の情報記録再生装置では、光ディスクの記録層の間隔がこれまでのように数１０μｍ以上の時には有効ではあるが、“多層３次元メモリ”として想定しているように記録層の間隔が数μｍレベルの時の他層ノイズ信号は除去できないという問題があった。
以下にその理由について説明する。
図１４の（ａ）は、Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２の３層の記録層を持つＲＯＭディスクを示しており、各記録層の間は屈折率がｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎ４の媒体で埋まっている。５０は対物レンズである。
ｎ１からｎ３の値が全て等しく、ピットの凹凸形状を回折格子と考えると、各層を透過した光束（０次光）は強度変調を受けない。

しかし、ｎ１からｎ３の値が互いに異なる時には、透過光束は強度変調を受ける。
また、図１４の（ｂ）は、多層のＲやＲＷディスクを示しており、たとえｎ１からｎ３の値が全て等しくても記録ピットそのものが振幅変調された回折格子と考えられるので、各層を透過した光束（０次光）は強度変調を受ける。
従って、（１）各記録層の間の媒体の屈折率が互いに異なるＲＯＭディスクや、透過光の強度や位相が変化するピットをもつＲやＲＷディスクの場合には、透過光自身が強度変調されるので、所望の記録層以外の記録層からのフレア光をなくしても、再生信号について他層からのクロストークを除去できない。

また、対物レンズの読み取り深度の影響もある。
図１５は、波長７８０ｎｍ／対物レンズＮＡ０．５３の条件で、記録層間の中間層の厚さＴが異なる４種類の２層ＣＤ−ＲＯＭディスクからの信号を実測したものである。
図１５の（ａ）〜（ｄ）において、信号は図中上から順に、再生信号（ＲＦ信号）、フォーカス信号（Ｆｏ信号）、トラック信号（Ｔｒ信号）である。
ここでは、フォーカス、トラックサーボがかかっていない状態なので、回転中の、ある位置においてのみＲＦ信号に２山が発生する。
その２山は、記録層Ｌ０とＬ１の反射光によるものであり、それぞれが山のピーク付近でピット信号を発生し、それぞれの図においてラインが太くなっているのが分かる。
図１５の（ａ）〜（ｄ）のラインの太い部分（ＲＦ信号が発生している部分＝読み取り深度）は、±６μｍ程である。

図１５の（ａ）〜（ｄ）に中間層厚さＴを小さくしていくに従い２山の間隔も縮まり、図１５の（ｄ）では太いラインが重なってしまう。
その重なり具合は、検出系側にピンホールを入れるとある程度は分離できるが、最終的には中間層厚さが対物レンズの焦点深度付近に近づいた時には分離不可能となる。
従って、（２）対物レンズの読取り深度（デフォーカスさせた時にＲＦ信号が残留する範囲）や焦点深度よりも中間層の厚さを薄くすると、所望の記録層を読取っている位置にも他層からの信号が漏れこんでしまうので、所望の記録層以外の記録層からのフレア光をなくしても、再生信号について他層からのクロストークを除去できない。
このように、上記（１）（２）の理由により、例えば、特許文献１に記載の技術のように、例えば、ピンホールを用いて他層からのフレア光をなくしても、他層ノイズ信号は除去できない。

また、特許文献２に記載の技術は、他層からの反射光を像面に設置された適当な大きさの光検出器で検出し、読み出し層からの信号を処理するものであるが、以下の理由で他層からの反射光の信号ＳＮ比が悪いため、他層ノイズ信号を精度良く除去できない。
図１６は、中間層厚さＴのＬ０層，Ｌ１層の記録層をもつ２層ディスクを示しており、５０は対物レンズ、図中のＡはＬ０層上の集光点である。
図１７は、対物レンズを光軸方向にデフォーカスさせた時のＲＦ信号を示す波形図である。
図中矢示ｂ１のＳ０曲線はＬ０層からの反射光による信号変化を、図中矢示ｂ２のＳ１曲線はＬ１層からの反射光による信号変化を示す。それぞれ合焦位置で信号振幅は、再生信号ＲＦ０，ＲＦ１のピーク値を示す。

いま、デフォーカス量が０μｍで、図１６に示すように、集光点がＬ０層に位置している時には、Ｌ０層からは再生信号ＲＦ０の信号と、Ｌ１層からは他層ノイズ信号（「クロストーク信号」ともいう）ｋ＊ＲＦ１（図中「ｋＲＦ１」と記す）（ｋ＜１）の信号が検出される。
すなわち、所望の記録層からの再生信号ＲＦ０と他層ノイズ信号ｋＲＦ１が同時に検出される。
そして、特許文献２に記載の技術は、その時の他層ノイズ信号ｋＲＦ１を検出して再生信号を補正しようというものであるが、図１７からも分かるように、他層ノイズ信号ｋＲＦ１の信号はレベルが低くＳＮも悪い。
また、中間層の厚さＴが薄くなると他層ノイズ信号ｋＲＦ１の信号レベルは大きくなるが、今度は再生信号ＲＦ０と他層ノイズ信号ｋＲＦ１の信号レベルが接近してきて分離検出が困難になる。

さらに、特許文献３に記載の技術は、同一トラック上の回転方向の位置が異なる３つのスポットであって、そのうちの２つのスポットが目的とする記録層の上下の記録層からの情報を読み取り、各々の３つの信号について、遅延回路やトランスバーサルフィルタによる処理を行い、他層からのフレア光を除去するものであるが、３つのスポットを分離検出するために回転方向の位置を異ならせているので、それぞれのスポットについて遅延回路やトランスバーサルフィルタが必要となり、電気回路が複雑になる。
さらに、３つのスポットは、ディスク半径位置が異なると相対的なトラックずれが発生するので、ディスク全域で安定した信号が得られないという欠点があった。
この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、多層の記録層を持つ記録媒体の再生時において、所望の記録層以外の層からのノイズ成分を除去することを目的とする。

この発明は上記の目的を達成するため、次の光ピックアップ装置と情報記録再生装置を提供する。
（１）多層の記録層を持つ記録媒体を用いて、光源と、上記光源からの光束を所望の記録層上に集光する対物レンズと、上記対物レンズによって上記所望の記録層上に形成された第１の集光スポットの反射光から信号を検出する第１の検出手段を備えた光ピックアップ装置において、上記所望の記録層以外の記録層上に、上記対物レンズによって上記第１の集光スポットと同軸上に、少なくとも１以上の第２の集光スポットを形成するスポット形成手段と、上記第１の集光スポットの反射光と上記第２の集光スポットの反射光を分離する反射光分離手段と、上記第２の集光スポットの反射光から信号を検出する第２の検出手段と、上記第２の集光スポットの反射光から得られる信号を用いて、上記第１の集光スポットの反射光から得られる信号に対して補正演算する補正演算手段を設けた光ピックアップ装置。

（２）上記（１）の光ピックアップ装置において、上記スポット形成手段は回折素子を用いて構成した光ピックアップ装置。
（３）上記（２）の光ピックアップ装置において、上記回折素子の回折面を複数にした光ピックアップ装置。
（４）上記（１）の光ピックアップ装置において、上記反射光分離手段はピンホール素子を用いて構成した光ピックアップ装置。
（５）上記（１）の光ピックアップ装置において、上記スポット形成手段は偏光回折素子を、上記反射光分離手段は偏光方向の違いによって光路を分離する偏光分離素子をそれぞれ用いて構成した光ピックアップ装置。
（６）上記（５）の光ピックアップ装置において、上記偏光回折素子の回折面を複数にした光ピックアップ装置。

（７）上記（１）の光ピックアップ装置において、上記スポット形成手段は偏光方向によって透過光束の収束発散度合いの異なる複屈折素子を、上記反射光分離手段は偏光方向の違いによって光路を分離する偏光分離素子をそれぞれ用いて構成した光ピックアップ装置。
（８）上記（１）の光ピックアップ装置において、上記スポット形成手段は上記光源の波長とは異なる第２の光源を、上記反射光分離手段は波長の違いによって光路を分離する波長分離素子をそれぞれ用いて構成した光ピックアップ装置。
（９）上記（１）の光ピックアップ装置において、上記スポット形成手段は、上記光源の偏光方向とは直交する偏光成分をもつ第２の光源を、上記反射光分離手段は偏光方向の違いによって光路を分離する偏光分離素子をそれぞれ用いて構成した光ピックアップ装置。

（１０）上記（１）〜（９）のいずれかの光ピックアップ装置において、所望の記録層以外の記録層上の第２の集光スポットの直径は、所望の記録層上の第１の集光スポットの直径よりも大きくなるようにした光ピックアップ装置。
（１１）上記（１０）の光ピックアップ装置において、上記第２の集光スポットの波面収差は、上記第１の集光スポットの波面収差よりも大きくなるようにした光ピックアップ装置。
（１２）上記（１０）の光ピックアップ装置において、上記第２の集光スポットの開口数を、上記第１の集光スポットの開口数よりも小さくなるようにした光ピックアップ装置。
（１３）上記（１）〜（１２）のいずれかの光ピックアップ装置において、上記補正演算手段は、上記第２の集光スポットの反射光から得られる信号に所定のゲインを乗じた補正信号を生成し、上記第１の集光スポットの反射光から得られる信号に対して減算処理を行う手段である光ピックアップ装置。
（１４）上記（１）〜（１３）のいずれかの光ピックアップ装置を搭載した情報記録再生装置。

この発明による光ピックアップ装置と情報記録再生装置は、多層の記録層を持つ記録媒体の再生時において、所望の記録層以外の層からのノイズ成分を除去することにより、ディスク面と直交する方向の記録密度を高めても精度よく再生することができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
〔実施例１〕
図１は、この発明の実施例１の光ディスクドライブのこの発明に係る主要部の機能構成を示すブロック図である。
１０は光源（「ホログラムユニット」ともいう）であり、半導体レーザチップ１１を持つ。光源１０からの発散光束はコリメートレンズ２０を透過して平行光となった後、光路合成分離素子１１０で反射して、第２の光路合成分離素子３０を透過して開口制限素子４０によって開口を制限されて対物レンズ５０に入射する。
対物レンズ５０は、２層の記録層のＬ０層，Ｌ１層を持つ記録媒体である光ディスク６０のいずれかの記録面へ入射光束を集光する。

いま、光路合成分離素子１１０で反射して対物レンズ５０に入射した平行光束が対物レンズ５０の光軸上のＬ０面に集光するものとすると、光路合成分離素子１１０を透過して３つの反射ミラー１１５〜１１７や凹レンズ１２０により、発散光となって対物レンズ５０に入射する光束は対物レンズ５０の光軸上のＬ１層面に集光する。
したがって、対物レンズ５０の光軸上に２つの集光スポット（図中に実線と破線で示す）が形成される。
上記光路合成分離素子１１０、３つの反射ミラー１１５〜１１７、凹レンズ１２０によってこの発明に係るスポット形成手段１００を構成する。

次に、各記録層からの２つの反射光は第２の光路合成分離素子３０で反射して、検出レンズ７０で集光しながら第３の光路合成分離素子２１０で再び分離する。
この発明に係る第１の検出手段に相当する第１の検出器である受光素子２２０と、この発明に係る第２の検出手段に相当する第２の検出器である受光素子２２１の光軸方向の位置は、Ｌ０層とＬ１層の集光点位置とそれぞれ結像関係にある。
従って、各々の受光領域をある範囲に制限すれば、受光素子２２０からは主にＬ０層からの再生信号（ＲＦ信号）が、受光素子２２１からは主にＬ１層からのＲＦ信号が得られる。これは後に詳述する。
すなわち、上記第３の光路合成分離素子２１０、受光素子２２０、受光素子２２１によってこの発明に係る反射光分離手段２００を構成する。

ここで、各受光素子２２０、２２１は、図示を省略した受光領域を持ち公知の方法によって、各々の記録層に関してトラック信号、フォーカス信号を含む各種の信号を生成する。
また、対物レンズ５０と開口制限素子４０は、同じく図示を省略した２軸アクチェータにより、トラック信号やフォーカス信号に従ってサーボがかけられてＬ０層又はＬ１層のいずれかの動きに追従して記録面上にスポットを集光するものとする。
ここで、他層からのクロストーク低減効果について説明する。
図２及び図３は、他層からのクロストーク低減効果の説明に供する説明図である。
図２に示すように、対物レンズ５０と光ディスク６０は図１に示すものと同じであり、Ｌ０層，Ｌ１層にそれぞれ第１の集光スポットｓ０と、第２の集光スポットｓ１が集光している。

図３の（ａ）に示すように、受光素子２２０は、大きさが制限された受光領域２２３を持ち、集光スポットｓ０からの反射光ｒ０は受光領域２２３の内部に、集光スポットｓ１からの反射光ｒ１は受光領域２２３をはみ出して到達するので、得られる再生信号Ｓ０は主にＬ０層からのものとなる。
同様にして、図３の（ｂ）に示すように、受光素子２２１は、大きさが制限された受光領域２２４を持ち、集光スポットｓ０からの反射光ｒ０は受光領域２２４をはみ出して到達し、集光スポットｓ１からの反射光ｒ１は受光領域２２４の内部に到達するので、主にＬ１層からの再生信号Ｓ１が得られる。
図４は、集光スポットｓ０についてフォーカス、トラックサーボがかけられた時の再生信号Ｓ０とＳ１を示す波形図である。
同図に示すように、再生信号Ｓ０（図中矢示ａ１）は、Ｌ０層のピットの有無による再生信号であるが、再生信号Ｓ１（図中矢示ａ２）は、Ｌ０層とＬ１層との相対的な偏心や面ぶれにより瞬間的にＬ１層の再生信号が現れる。

図５は、集光スポットｓ０、ｓ１にサーボがかけられた時の再生信号Ｓ０、Ｓ１を示す曲線Ｓ０、Ｓ１の包絡線を示す図である。
図中矢示ｂ１のＳ０曲線はＬ０層からの反射光による信号変化を、図中矢示ｂ２のＳ１曲線はＬ１層からの反射光による信号変化を示す。それぞれ合焦位置で信号振幅は、再生信号ＲＦ０，ＲＦ１のピーク値を示す。
同図に示すように、集光スポットｓ０についてフォーカス、トラックサーボがかけられた時には、再生信号Ｓ１はＬ０層とＬ１層との相対的な偏心や面ぶれがない場合に瞬間的に現れる。その他の場合にはこれよりも小さな信号となる。
この時には、再生信号Ｓ０には、Ｌ０層からの再生信号ＲＦ０と、Ｌ１層からのクロストーク信号ｋ＊ＲＦ１（図中「ｋＲＦ１」と記す）（ｋ＜１）が含まれる。すなわち、数１に示す関係を有する。

（数１）Ｓ０＝ＲＦ０＋ｋＲＦ１
また、再生信号Ｓ１には、Ｌ１層からの再生信号ＲＦ１と、Ｌ０層からのクロストーク信号ｋ′＊ＲＦ０（図中「ｋ′ＲＦ０」と記す）（ｋ′＜１）が含まれる。すなわち、数２に示す関係を有する。
（数２）Ｓ１＝ＲＦ１＋ｋ′ＲＦ０
再生信号Ｓ１の値は、Ｌ０層とＬ１層との相対的な偏心や面ぶれによって変化する。
従って、ｋの値を光ディスクや光学系の特性値としてあらかじめ求めておけば、数３に基づく演算処理により、クロストークの無いＬ０層からの再生信号を検出することができる。

（数３）ＲＦ０＝Ｓ０−ｋＲＦ１＝Ｓ０−ｋ（Ｓ１−ｋ′ＲＦ０）≒Ｓ０−ｋＳ１
この数３に基づく演算処理は、図１の信号処理回路３００によって行う。３１０は乗算器、３２０は加減器である。すなわち、上記信号処理回路３００がこの発明に係る補正演算手段の機能を果たす。
上記光源１０、コリメートレンズ２０、スポット形成手段１００、第２の光路合成分離素子３０、開口制限素子４０、対物レンズ５０、検出レンズ７０、反射光分離手段２００、連動スイッチＳＷ、信号処理回路３００が、この発明に係る光ピックアップ装置に相当する。
また、図１の４００はサーボ回路であり、受光素子２２０の再生信号Ｓ０以外の信号からサーボ信号を生成して、図示を省略した対物レンズアクチェータを駆動する。
連動スイッチＳＷは、再生する記録層がＬ０層からＬ１層に変わる時には下方に切り替わり、その結果、サーボ回路４００によってＬ１層にサーボがかかり、信号処理回路３００からは再生信号ＲＦ１が出力される。

このようにして、定数を用いた演算処理によって再生信号から他層クロストーク成分を除去するので、中間層が薄くなり、再生信号自身にクロストーク成分を持つような場合でも、ノイズ成分を除去することができる。
また、他層クロストーク成分を第２の集光スポットで精度良く検出するので、再生信号に悪影響を与えずに精度良くノイズ成分を除去することができる。

この実施例１の光ディスクドライブは、他層からのクロストーク成分を、再生する集光スポットと同軸上の他層に集光する第２の集光スポットで検出して演算によって除去するので、中間層の厚さが第１の集光スポットの読み取り深度よりも薄くなり、再生信号自身にクロストーク成分を持つような場合でも、精度良く所望の記録層についてのノイズ成分を除去することができる。
したがって、多層の記録層を持つ記録媒体のディスク面と直交する方向の記録密度を向上させて、光ディスクの大容量化を実現することができる。

〔実施例２〕
図６は、この発明の実施例２の光ディスクドライブのこの発明に係る主要部の機能構成を示すブロック図であり、図１と共通する部分には同一符号を付している。
この実施例２の光ディスクドライブでは、スポット形成手段１００に回折素子１３０を用いている。
回折素子１３０は、コリメートレンズ２０から入射する光束を０次光として透過し、かつ１次光として回折する。その回折光は回折素子１３０の格子パターンによって凹レンズまたは凸レンズ相当のわずかな光学的なパワーを与えられて、実施例１と同様にして発散光又は収束光となって対物レンズ５０に入射する。
この実施例２の光ディスクドライブは、スポット形成手段１００に回折素子１３０を用いることにより、ビームスプリッタを含む光路分岐素子が不要となり、光学系を簡易化及び小型化することができる。

〔実施例３〕
実施例２の光ディスクドライブにおいて、回折光の光学的なパワーは、中間層の厚さに対応して非常にわずかなために格子ピッチが大きすぎて回折素子を精度良く作成できない場合がある。そのような時には、複数の回折面を持つ回折素子を用いるとよい。
図７は、複数の回折面を持つ回折素子の説明図である。
同図に示すように、回折素子１３１は２面の回折面１３１ａ，１３１ｂにそれぞれ同心円状の回折格子を持つ。
いま、図中の左側から回折素子１３１へ光束が入射されると、回折面１３１ａによって０次光、＋１次光、−１次光の３つの光束に分離する。格子形状を同心円状にすると、例えば＋１次光は発散光、−１次光は収束光となる。
さらに、回折面１３１ｂで３つの光束のそれぞれを３つの光束に回折して分離するが、それらの光束のうち、表１に示すＢ＋１／−１、Ｂ０／０、Ｂ−１／＋１の３つの光束を用いるものとする。

このように、回折素子１３１の回折面１３１ａ、回折面１３１ｂの同心円状の回折格子のピッチをわずかに変えることにより、それぞれの面で発生する回折光の光学的パワーの絶対値がわずかに変わる。
したがって、表１に示す回折光の次数の符号を組み合わせることによって、回折素子１３１の回折面１３１ａ、回折面１３１ｂの２面ともに適度な格子ピッチを確保しながら、３つの光束に非常にわずかの光学的パワーの差分を発生させることができる。
この実施例３の光ディスクドライブは、複数の回折面を持つ回折素子を用いることにより、中間層が薄くなり１枚の回折格子では格子ピッチが大きすぎて回折素子を精度良く作成できないような場合でも、十分な精度で作成可能な格子ピッチとすることができ、かつ光学系を簡易化及び小型化することができる

〔実施例４〕
上記受光素子２２０，２２１の受光領域を制限する代わりに、ピンホール素子を用いるようにしてもよい。
図８は、この発明の実施例４の光ディスクドライブのこの発明に係る主要部の機能構成を示すブロック図であり、図１及び図６と共通する部分には同一符号を付している。
この実施例４の光ディスクドライブでは、スポット形成手段として両面に回折格子を持つ回折素子１３１を用いて、再生しようとする所望の記録層のＬ_ｉ層（ｉは正の整数）の両隣の記録層であるＬ_ｉ＋１層、Ｌ_ｉ−１層からのクロストーク成分を除去するようにしている。

光ディスク６０は多層の記録層としてＬ_ｉ−１層、Ｌ_ｉ層、Ｌ_ｉ＋１層を持つ。
エキスパンダ８０は凹レンズ８１と凸レンズ８２で構成されており、再生しようとする所望の記録層が位置する基板厚さの球面収差を、いずれかのレンズを光軸方向に移動させることによって補正する。
ピンホール２３０，２３１，２３２はそれぞれ、記録層のＬ_ｉ−１層、Ｌ_ｉ層、Ｌ_ｉ＋１層の表面上のスポットの結像位置に配置しており、それぞれ各層からの信号だけを分離して、受光領域制限のない受光素子２２０，２２１，２２２にそれぞれ光束を通過させる。
受光素子２２０，２２１，２２２からの信号をそれぞれＳ_ｉ、Ｓ_ｉ＋１、Ｓ_ｉ−１とすると、数３に基づく演算処理と同様にして、数４に基づく演算処理によってクロストーク成分の無いＬ_ｉ層からの再生信号ＲＦ_ｉが得られる。ｋは定数。

（数４）ＲＦ_ｉ＝Ｓ_ｉ−ｋ（Ｓ_ｉ＋１＋Ｓ_ｉ−１）
ただし、ここでは両隣の層のｋの値を同じ値に設定したが、それぞれ異なる値に設定するようにしても良い。
この実施例４の光ディスクドライブは、対物レンズ５０の移動によって３つの集光スポットが層間をジャンプしたときにも、常に再生しようとする所望の記録層の両隣の記録層からのクロストーク成分を除去することができる。
また、受光素子の受光領域を制限する場合は、製造の限界や光の漏れこみで制限領域の大きさを数μｍ程度にすることは難しいが、ピンホール素子を用いることによって、任意の径で制限境界がはっきりした光束を得ることができるので、分離精度の良い反射光分離手段を実現することができる。
さらに、演算回路が簡単になり、例えば受光素子２２１，２２２で得られる他層からの信号をまとめて処理することができる。

〔実施例５〕
図９は、この発明の実施例５の光ディスクドライブのこの発明に係る主要部の機能構成を示すブロック図であり、図１、図６、図８と共通する部分には同一符号を付している。
この実施例５の光ディスクドライブでは、スポット形成手段１００の回折素子を、偏光依存性のある偏光回折素子にしている。
同図に示すように、偏光回折素子１３２は、入射光の偏光方向によって回折効率が変わる。
したがって、光源の偏光方向と偏光回折素子の偏光軸とを適当にずらすことによって、０次光と±１次光、あるいはさらに高次の回折光を同時に発生させることができる。同図では０次光と±１次光を発生させた場合を示している。

もちろん、偏光回折素子１３２は実施例４と同じ理由で、基板両面に回折格子をもつものにしても良い。
また、反射光分離手段２００の偏光分離素子２１１は、０次光の偏光方向を透過し、±１次光の偏光方向を反射する素子である。
この実施例５の光ディスクドライブは、スポット形成手段に偏光依存性のある偏光回折素子、反射光分離手段に偏光ビームスプリッタを含む偏光分離素子をそれぞれ用いることにより、領域制限された受光素子やピンホールが不要となり、部品構成を簡易化して組付け精度も緩和することができる。また分離精度も向上させることができる。

〔実施例６〕
上記偏光回折素子１３２に変えて、複屈折素子を用いるようにしてもよい。
図１０は、複屈折素子の構成を示す図である。
複屈折素子１３４は、レンズ１３４ａ，１３４ｂの少なくとも片方が複屈折材料でできたレンズを貼り合せて構成されている。
この複屈折素子１３４に２方向の偏光成分を持つ光束が入射すると、例えば、同図の紙面方向の偏光成分はレンズ１３４ａ，１３４ｂの屈折率が等しいので素通りする。
同図の紙面垂直方向の偏光成分はレンズ１３４ｂの屈折率のほうがレンズ１３４ａよりも大きいので、発散作用を受けて通過する。したがって、実施例１と同様の第２のスポットを形成することができる。
なお、反射光分離手段として、実施例５と同様の偏光分離素子を使ってもよい。

この実施例６の光ディスクドライブは、スポット形成手段として複屈折素子を用いることにより、偏光回折素子よりも波長が変化した時の発散、収束度合いへの変動が少なくなり、第２のスポットを常に安定して隣接の記録層に形成することができる。
したがって、波長変動時も安定したクロストーク除去効果が期待できる。

〔実施例７〕
図１１は、この発明の実施例７の光ディスクドライブのこの発明に係る主要部の機能構成を示すブロック図であり、図１、図６、図８、図９と共通する部分には同一符号を付している。
この実施例７の光ディスクドライブでは、上記第１の光源波長とは異なる光源波長で第２のスポットを形成するようにしている。
光源１０′は、第１の光源である半導体レーザチップ１１、受光素子１２、ディスクからの反射光を受光素子１２へ回折するホログラム１３を持つ。
半導体レーザチップ１１からの光束は、反射光分離手段２００であるダイクロイックプリズムを含む波長分離素子２４０を透過して、Ｌ０層とＬ１層の２層の記録層を持つ光ディスク６０のＬ０層上に集光する。

一方、光源１４は、半導体レーザチップ１１とは異なる波長の半導体レーザチップ１５と、光源１０′と同様の受光素子１６、ホログラム１７を持つ。
この半導体レーザチップ１５からの光束は、反射光分離手段２００の波長分離素子２４０で反射して、光ディスク６０のＬ１層上に集光する。
ここで、半導体レーザチップ１１からの光束がＬ０層に、半導体レーザチップ１５からの光束がＬ１層に集光するのは、それぞれの発光点の位置が各層について結像関係であり、さらにレンズ系の色収差によるためである。
上記２つの光源の波長の違いは、波長分離素子の性能や、クロストーク信号検出の精度を考慮すると、数１０ｎｍ程度であるのが望ましい。
連動スイッチＳＷ、信号処理回路３００、サーボ回路４００の動作は実施例１と同様なので説明を省略する。

この実施例７の光ディスクドライブは、スポット形成手段に第１の光源とは波長の異なる第２の光源を用いることにより、波長分離素子で効率よく２波長を合成分離できるので、領域制限された受光素子やピンホールが不要であり、部品構成を簡易化して組付け精度も緩和することができる。
また、上記ホログラム１３，１７に偏光ホログラムとλ／４板を用いれば、各波長の利用効率はこれまで以上に高くできるので、記録パワーや再生信号レベルが向上し、高速記録や高速再生が可能になる。

〔実施例８〕
上記半導体レーザチップ１５を、上記半導体レーザチップ１１とは直交する偏光成分を持つ光源にし、上記波長分離素子２４０を偏光ビームスプリッタを含む偏光分離素子に置き換えても良い。
この場合には、ホログラム１３，１７は偏光ホログラムを使えないが、偏光分離素子によって波長が同じでも完全な合成分離ができるので、クロストーク信号検出の精度が向上する。
この実施例８の光ディスクドライブは、第２光源に第１光源とは直交する偏光成分を持つ光源を、反射光分離手段に偏光ビームスプリッタを含む偏光分離素子をそれぞれ用いることにより、２光束の完全な合成分離ができ、かつ再生信号についても同一波長で忠実に再現されたクロストーク成分が検出できるので、ノイズ除去の精度が向上する。

〔実施例９〕
上述の各実施例では、第２の集光スポットは所望の記録層の隣接の記録層に集光して、所望の記録層からの信号のクロストーク成分を検出するものであったが、クロストーク成分は第２の集光スポット径をやや大きくしたほうがより精度良く検出できる場合がある。
そこで、実施例９の光ディスクドライブでは、第２の集光スポットの径を第１の集光スポットの径よりも大きくしている。
図１２は、第２の集光スポットの径を第１の集光スポットの径よりも大きくすることの説明図である。
Ｌ１層を所望の記録層とすると、第１の集光スポットｓ０にはＬ０層のクロストーク成分が含まれる。

２層の間隔が読み取り深度以内の時にはこれまでの検出方法で問題ないが、それよりも大きい場合には、Ｌ０層でのスポット径はＬ１層よりも大きくなるので、第２の集光スポットｓ１の径をそれと等しくなるようにして取り込むディスク上の面積を同じにしたほうが、より精度が良くなる。
第２の集光スポットのｓ１の径を大きくするには、デフォーカスしてスポット位置を変えればよい。
例えば、図１に示す光ディスクドライブでは、凹レンズ１２０の光軸方向の位置を変え、回折素子では回折パターンを変える。図１１に示す光ディスクドライブでは、光源１４の光軸方向の位置を変えると良い。
この実施例９の光ディスクドライブは、第２の集光スポットの径を第１の集光スポットの径よりも大きくすることにより、第２の集光スポットで第１の集光スポットと同じ領域のピット列を検出することができ、より精度のよいクロストーク成分検出が可能となる。

〔実施例１０〕
実施例９ではスポット径を大きくするために第２の集光スポットの位置をデフォーカスしたが、デフォーカスした位置に記録層があると、その記録層の信号のために目的とする層のクロストーク信号が隠れてしまう場合がある。
その場合には、第２の集光スポットに波面収差を与えて最小スポット径を大きくすればよい。
そこで、実施例１０の光ディスクドライブでは、第２の集光スポットに波面収差を与えて最小スポット径を大きくする。

例えば、図１に示す光ディスクドライブでは、反射ミラー１１５や凹レンズ１２０の表面形状を球面収差が発生するような非球面形状とするとよい。また、回折素子では回折パターンを同様に変えるとよい。さらに、図１１に示す光ディスクドライブでは、光源１４と波長分離素子２４０の間に透過波面が収差を発生するような収差発生板を挿入すれば良い。
この実施例１０の光ディスクドライブは、第２の集光スポットに波面収差を与えて最小スポット径を大きくすることによって、常に目的とする層のクロストーク信号を精度よく検出することができる。

〔実施例１１〕
第２の集光スポットの最小スポット径を大きくするには開口数を小さくしてもよい。
そこで、実施例１１の光ディスクドライブでは、上記開口制限素子４０の開口数を小さくして第２の集光スポットの最小スポット径を大きくする。
図１３は、波長フィルタタイプの開口制限素子の説明図である。
この開口制限素子４０は、第１の集光スポットｓ０の光束は元の開口径ａを透過するが、第２の集光スポットｓ１の光束は波長の違いにより開口径ｂによって制限される。
したがって、第２の集光スポットｓ１は、開口数の違いによって第１の集光スポットよりも直径が大きくなる。

実施例８の光ディスクドライブでは、開口制限素子４０を偏光フィルタタイプのものにすれば良い。
さらに、図１に示す光ディスクドライブでは、第２の開口制限素子をスポット形成手段１００の光路中に挿入するとよい。また、回折素子では回折パターンの領域を制限すると良い。
この実施例１１の光ディスクドライブは、第２の集光スポットの開口数を制限して最小スポット径を大きくすることによって、常に目的とする層のクロストーク信号を精度よく検出することができる。
また、第２の集光スポットに収差がないので、第１の集光スポットがデフォーカスした時と同等のクロストーク信号を検出することができる。

〔実施例１２〕
実施例１２の光ディスクドライブでは、上記各信号処理回路３００を、第２の集光スポットの反射光から得られる信号に所定のゲインを乗じた補正信号を生成し、第１の集光スポットの反射光から得られる信号に対して減算処理を行う回路にする。
したがって、簡易な構成でクロストークを補正することができる。
特に、図１、図６、図１１に示す光ディスクドライブでは、連動スイッチＳＷの切り換えだけで瞬時に記録相間の移動が可能になり、アクセス時間を短縮することができる。
この実施例１２の光ディスクドライブは、中間層の厚さが集光スポットの読み取り深度よりも薄くなった時にも、他層からのクロストークによるノイズ成分を除去する光ピックアップ装置を搭載したことにより、多層の記録層を持つ記録媒体のディスク面と直交する方向の記録密度をこれまで以上に向上させて、光ディスクの大容量化を実現することができる。

この発明による光ピックアップ装置と情報記録再生装置は、多層の記録層を持つ記録媒体に対して情報を記録又は再生する光ディスクドライブの全般に適用することができる。

この発明の実施例１の光ディスクドライブのこの発明に係る主要部の機能構成を示すブロック図である。 他層からのクロストーク低減効果の説明に供する説明図である。 同じく他層からのクロストーク低減効果の説明に供する説明図である。 集光スポットｓ０についてフォーカス、トラックサーボがかけられた時の再生信号Ｓ０とＳ１を示す波形図である。

集光スポットｓ０、ｓ１にサーボがかけられた時の再生信号Ｓ０、Ｓ１を示す曲線Ｓ０、Ｓ１の包絡線を示す図である。 この発明の実施例２の光ディスクドライブのこの発明に係る主要部の機能構成を示すブロック図である。 複数の回折面を持つ回折素子の説明図である。 この発明の実施例４の光ディスクドライブのこの発明に係る主要部の機能構成を示すブロック図である。

この発明の実施例５の光ディスクドライブのこの発明に係る主要部の機能構成を示すブロック図である。 複屈折素子の構成を示す図である。 この発明の実施例７の光ディスクドライブのこの発明に係る主要部の機能構成を示すブロック図である。

第２の集光スポットの径を第１の集光スポットの径よりも大きくすることの説明図である。 波長フィルタタイプの開口制限素子の説明図である。 多層の記録層を持つＲＯＭディスク、Ｒディスク、ＲＷディスクの記録層の断面図である

記録層間の中間層の厚さＴが異なる４種類の２層ＣＤ−ＲＯＭディスクからの信号の実測値の波形図である。 中間層厚さＴのＬ０層，Ｌ１層の記録層をもつ２層ディスクを示しており、５０は対物レンズ、図中のＡはＬ０層上の集光点である。 対物レンズを光軸方向にデフォーカスさせた時のＲＦ信号を示す波形図である。

符号の説明

１０，１０′，１４：光源 １１，１５：半導体レーザチップ １２，１６，２２０，２２１，２２２：受光素子 １３，１７：ホログラム ２０：コリメートレンズ ３０：第２の光路合成分離素子 ４０：開口制限素子 ５０：対物レンズ ６０：光ディスク ７０：検出レンズ ８０：エキスパンダ ８１：凹レンズ ８２：凸レンズ １００：スポット形成手段 １１０：光路合成分離素子 １１５〜１１７：反射ミラー １２０：凹レンズ １３０：回折素子 １３１：回折素子 １３１ａ，１３１ｂ：回折面 １３２：偏光回折素子 １３４：複屈折素子 １３４ａ，１３４ｂ：レンズ ２００：反射光分離手段 ２１０：第３の光路合成分離素子 ２１１：偏光分離素子 ２２３，２２４：受光領域 ２３０，２３１，２３２：ピンホール ２４０：波長分離素子 ３００：信号処理回路 ３１０：乗算器 ３２０：加減器 ４００：サーボ回路 ＳＷ：連動スイッチ

Claims (14)

1. 多層の記録層を持つ記録媒体を用いて、光源と、前記光源からの光束を所望の記録層上に集光する対物レンズと、前記対物レンズによって前記所望の記録層上に形成された第１の集光スポットの反射光から信号を検出する第１の検出手段とを備えた光ピックアップ装置において、
   前記所望の記録層以外の記録層上に、前記対物レンズによって前記第１の集光スポットと同軸上に、少なくとも１以上の第２の集光スポットを形成するスポット形成手段と、前記第１の集光スポットの反射光と前記第２の集光スポットの反射光を分離する反射光分離手段と、前記第２の集光スポットの反射光から信号を検出する第２の検出手段と、前記第２の集光スポットの反射光から得られる信号を用いて、前記第１の集光スポットの反射光から得られる信号に対して補正演算する補正演算手段とを設けたことを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 請求項１記載の光ピックアップ装置において、前記スポット形成手段は回折素子を用いて構成したことを特徴とする光ピックアップ装置。
3. 請求項２記載の光ピックアップ装置において、前記回折素子の回折面は複数であることを特徴とする光ピックアップ装置。
4. 請求項１記載の光ピックアップ装置において、前記反射光分離手段はピンホール素子を用いて構成したことを特徴とする光ピックアップ装置。
5. 請求項１記載の光ピックアップ装置において、前記スポット形成手段は偏光回折素子を、前記反射光分離手段は偏光方向の違いによって光路を分離する偏光分離素子をそれぞれ用いて構成したことを特徴とする光ピックアップ装置。
6. 請求項５記載の光ピックアップ装置において、前記偏光回折素子の回折面は複数であることを特徴とする光ピックアップ装置。
7. 請求項１記載の光ピックアップ装置において、前記スポット形成手段は偏光方向によって透過光束の収束発散度合いの異なる複屈折素子を、前記反射光分離手段は偏光方向の違いによって光路を分離する偏光分離素子をそれぞれ用いて構成したことを特徴とする光ピックアップ装置。
8. 請求項１記載の光ピックアップ装置において、前記スポット形成手段は前記光源の波長とは異なる第２の光源を、前記反射光分離手段は波長の違いによって光路を分離する波長分離素子をそれぞれ用いて構成したことを特徴とする光ピックアップ装置。
9. 請求項１記載の光ピックアップ装置において、前記スポット形成手段は、前記光源の偏光方向とは直交する偏光成分をもつ第２の光源を、前記反射光分離手段は偏光方向の違いによって光路を分離する偏光分離素子をそれぞれ用いて構成したことを特徴とする光ピックアップ装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、所望の記録層以外の記録層上の第２の集光スポットの直径は、所望の記録層上の第１の集光スポットの直径よりも大きくなるようにしたことを特徴とする光ピックアップ装置。
11. 請求項１０記載の光ピックアップ装置において、前記第２の集光スポットの波面収差は、前記第１の集光スポットの波面収差よりも大きくなるようにしたことを特徴とする光ピックアップ装置。
12. 請求項１０記載の光ピックアップ装置において、前記第２の集光スポットの開口数を、前記第１の集光スポットの開口数よりも小さくなるようにしたことを特徴とする光ピックアップ装置。
13. 請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記補正演算手段は、前記第２の集光スポットの反射光から得られる信号に所定のゲインを乗じた補正信号を生成し、前記第１の集光スポットの反射光から得られる信号に対して減算処理を行う手段であることを特徴とする光ピックアップ装置。
14. 請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置を搭載したことを特徴とする情報記録再生装置。

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