JP2007328838A - 光ピックアップ及び光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光ディスクの層数を確実に判定し得る光ピックアップ及び光ディスク装置を実現する。
【解決手段】集光レンズ１７で集光された反射光ビームの光軸を含む面上における、当該反射光ビームにおける合焦記録層で反射された合焦光が集光レンズ１７で集光された焦点から所定距離だけ離れた前後にそれぞれ境界面を有し、反射光ビームにおける非合焦記録層で反射された迷光のみを当該境界面で反射させることにより、当該反射光ビームに含まれる迷光の偏光方向を変化させる偏光光学素子１８と、当該偏光光学素子１８から出射された反射光ビームを入射しその偏光方向に基づいて当該反射光ビームに含まれる合焦光と迷光とを分離する分離手段２０と、当該分離手段２０で分離された迷光の光量を検出するための複数の受光領域を有する迷光検出手段２５とを設けた。
【選択図】図２

Description

本発明は光ピックアップ及び光ディスク装置に関し、複数の記録層を有する光ディスクに対応した光ピックアップ及び光ディスク装置に適用して好適なものである。

従来、光ディスクの記録容量を高めることを目的として、記録層を複数層積層してなる多層光ディスクが提案されている。かかる多層光ディスクに対して信号を記録又は再生をする際には、光ピックアップの対物レンズによって集光された光ビームの焦点を、記録対象となる記録層に合致させる。

ここで、多層光ディスクに対して情報を記録又は再生する際には、記録対象となる記録層の位置に応じて光ビームの出力を調整したり、記録層の位置に伴って異なるカバー層厚みに応じて光ビームの球面収差を補正する必要がある。

また近年では、さらなる記録容量の増大を目的として、波長約４０５[nm]の青紫色半導体レーザ（波長：約４０５[nm]）と開口数０．８５の対物レンズを用いたブルーレイディスク（Blu-ray Disc、登録商標、以下ＢＤと呼ぶ）が実用化されており、従来からあるＤＶＤ（Digital Versatile Disc）やＣＤ（Compact Disc）に加えて当該ＢＤをも使用し得るようになされた多フォーマット対応の光ディスク装置も開発されている。

このような構成の光ディスク装置では、装着された光ディスクの層数を迅速に判別する必要があり、光ビームの焦点が合致している合焦記録層以外からの反射光（すなわち迷光）を独立した迷光検出用の受光素子で受光し、検出した迷光の光量に基づいて層数を判別する光ディスク装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−３１７７３公報

ところが上述した構成の光ディスク装置では、信号検出用の受光素子に対して、合焦記録層で反射された合焦光とともに迷光が入射してしまい、検出信号の品質を悪化させてしまうとともに、迷光検出用の受光素子に対しても合焦光が入射して、層数の判別精度が低下してしまうという問題があった。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、多層光ディスクに対する確実な種別判定を行い得る光ピックアップ及び光ディスク装置を提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため本発明の光ピックアップにおいては、複数の記録層を有する光ディスクに光ビームを照射し、当該光ディスクの記録層で当該光ビームが反射されてなる反射光ビームを受光する光ピックアップにおいて、光源から出射された光ビームを光ディスクにおける合焦記録層に集光するとともに反射光ビームを受光する対物レンズと、当該対物レンズで受光された反射光ビームを集光する集光レンズと、当該集光レンズで集光された反射光ビームの光軸を含む面上における、当該反射光ビームにおける合焦記録層で反射された合焦光が集光レンズで集光された焦点から所定距離だけ離れた前後にそれぞれ境界面を有し、反射光ビームにおける非合焦記録層で反射された迷光のみを当該境界面で反射させることにより、当該反射光ビームに含まれる迷光の偏光方向を変化させる偏光光学素子と、当該偏光光学素子から出射された反射光ビームを入射しその偏光方向に基づいて当該反射光ビームに含まれる合焦光と迷光とを分離する分離手段と、当該分離手段で分離された迷光の光量を検出するための複数の受光領域を有する迷光検出手段と、当該複数の受光領域でそれぞれ検出された迷光の光量に基づいて光ディスクの種別を判別するディスク種別判別手段とを光ピックアップに設けた。

偏光光学素子によって迷光に対してのみ偏光方向を変化させ、分離手段によって合焦光と迷光とを分離することにより、迷光のみを迷光検出手段に入射させて、迷光の光量に基づく光ディスクの種別判定を確実に行うことができる。

また本発明の光ディスク装置においては、複数の記録層を有する光ディスクに光ビームを照射し、当該光ディスクの記録層で当該光ビームが反射されてなる反射光ビームを受光する光ディスク装置において、光源から出射された光ビームを光ディスクにおける合焦記録層に集光するとともに反射光ビームを受光する対物レンズと、当該対物レンズで受光された反射光ビームを集光する集光レンズと、当該集光レンズで集光された反射光ビームの光軸を含む面上における、当該反射光ビームにおける合焦記録層で反射された合焦光が集光レンズで集光された焦点から所定距離だけ離れた前後にそれぞれ境界面を有し、反射光ビームにおける非合焦記録層で反射された迷光のみを当該境界面で反射させることにより、当該反射光ビームに含まれる迷光の偏光方向を変化させる偏光光学素子と、当該偏光光学素子から出射された反射光ビームを入射しその偏光方向に基づいて当該反射光ビームに含まれる合焦光と迷光とを分離する分離手段と、当該分離手段で分離された迷光の光量を検出するための複数の受光領域を有する迷光検出手段と、当該複数の受光領域でそれぞれ検出された迷光の光量に基づいて光ディスクの種別を判別するディスク種別判別手段とを光ディスク装置に設けた。

偏光光学素子によって迷光に対してのみ偏光方向を変化させ、分離手段によって合焦光と迷光とを分離することにより、迷光のみを迷光検出手段に入射させて、迷光の光量に基づく光ディスクの種別判定を確実に行うことができる。

本発明によれば、偏光光学素子によって反射光ビームに含まれる迷光に対してのみ偏光方向を変化させ、分離手段によって合焦光と迷光とを分離することにより、迷光のみを迷光検出手段に入射させて、迷光の光量に基づいて光ディスクの種別判定を確実に行い得る光ピックアップ及び光ディスク装置を実現することができる。

以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。

（１）光ディスク装置の構成
（１−１）光ディスク装置の全体構成
図１において、１は本発明を適用した光ディスク装置を示し、１層乃至４層のＢＤでなる光ディスク１００を再生し得るようになされている。

この光ディスク装置１は、制御部２によって全体を統括制御するようになされており、光ディスク１００が装填された状態で、図示しない外部機器からの再生指示等を受け付けると、当該制御部２から駆動部３及び信号処理部４を制御することにより当該光ディスク１００に記録された情報を読み出すようになされている。

実際上、駆動部３は、制御部２の制御に基づき、スピンドルモータ５により光ディスク１００を所望の回転速度で回転させ、スレッドモータ６により光ピックアップ７を光ディスク１００の径方向であるトラッキング方向へ大きく移動させ、さらに２軸アクチュエータ８により対物レンズ９を光ディスク１００に対して近接又は離隔させる方向であるフォーカス方向及びトラッキング方向の２方向へそれぞれ細かく移動させる。

これと並行して信号処理部４は、光ピックアップ７により対物レンズ９から所定の光ビームを光ディスク１００の所望トラックに対して照射させ、その反射光の検出結果を基に再生信号を生成し、制御部２を介してこの再生信号を図示しない外部機器へ送出させる。

すなわち光ピックアップ７は、装着された光ディスクの種別に応じた波長の光ビームを対物レンズユニット９で集光し、当該光ディスク１００におけるアクセス対象の記録層に焦点を合致させて照射する（この記録層を合焦記録層と呼ぶ）とともに、当該合焦記録層で反射された記録信号成分を含む光ビーム（これを信号光と呼ぶ）を対物レンズユニット９で受光して光電変換し、各種検出信号を生成して信号処理部４に供給する。

駆動部３は、信号処理部４から供給されるフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号に基づいて２軸アクチュエータ８を駆動する。また信号処理部４は、光ピックアップ７から供給される再生信号に対して所定の信号処理を施した後、制御部２を介して外部に出力する。

（１−２）光ピックアップの構成
図２に示すように光ピックアップ７は、光ビームの光源となるレーザダイオード１１から、装着された光ディスク１００の種別に対応した波長でなる光ビームを出射し、当該光ビームをコリメータレンズ１２によって発散光から略平行光に変換して偏光ビームスプリッタ１３に入射する。

偏光ビームスプリッタ１３は、コリメータレンズ１２からの光ビームをその偏光方向に応じて透過して、球面収差補正素子１４に入射する。この球面収差補正素子１４としては、例えば「M. Iwasaki, M. Ogasawara, and S. Ohtaki,“A New Liquid Crystal Panel for Spherical Aberration Compensation,” Technical Digest of Optical Data Storage Topical Meeting, Santa Fe, pp. 103（2001）」に記載されているような液晶位相板を用いることができる。

このような液晶位相板でなる球面収差補正素子１４は、図３に示すように直径が異なる同心円状の電極１４ａ、１４ｂ、１４ｃを有しており、各電極１４ａ〜１４ｃの間には高抵抗特性及び光透過性を有するＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜が配され、液晶を封入した基板を介して対向する電極との間に任意の電圧が印加できる構成を成している。そして球面収差補正素子１４は、ＢＤのカバー層（光透過保護膜層）の厚さの違いによって発生する球面収差の補正量とほぼ等価な波面を、各電極１４ａ〜１４ｃへの印加電圧に応じて発生することができる。

従って光ディスク装置１の制御部２（図１）は、光ディスク１００におけるアクセス対象の記録層の位置やフォーマットに応じたカバー層の厚さに対応して、球面収差補正素子１４の各電極１４ａ〜１４ｃに対する印加電圧を制御することにより、当該カバー層で発生する光ビームの収差を適切に補正することができる。なお、球面収差補正素子１４の構成としては、液晶位相板に限らず、同等な機能を有する他の光学部品、例えばエキスパンダーレンズやコリメータレンズの移動によって球面収差の補正をおこなうようにしてもよい。

そして光ピックアップ７は、球面収差補正素子１４によって収差が補正された光ビームを、１／４波長板１５によって直線偏光から円偏光に変換し、さらに開口数（ＮＡ）０．８５でなる対物レンズ９で集光して光ディスク１００の記録層に照射する。

さらに光ピックアップ７は、光ディスク１００の記録層で反射された反射光ビームを対物レンズ９で受光し、１／４波長板１５によって往路とは偏光方向が直交する直線偏光に変換して偏光ビームスプリッタ１３に再入射する。偏光ビームスプリッタ１３は、反射光ビームを偏光方向に基づいて直角に反射して受光系１６に入射する。

受光系１６の集光レンズ１７は、反射光ビームを偏光光学素子１８の中央部に集光する。偏光光学素子１８に入射した収束光でなる反射光ビームは、偏光光学素子１８の中央部で拡散光に転じて当該偏光光学素子１８から出射する。詳しくは後述するが、この際に偏光光学素子１８は、反射光ビームに含まれる迷光成分に対してのみ、その偏光方向を変化させる。

レンズ１９は、偏光光学素子１８から出射した反射光ビームを平行光に変換し、偏光ビームスプリッタ２０に入射する。偏光ビームスプリッタ２０は、反射光ビームに含まれる合焦光成分及び迷光成分を、それぞれの偏光方向に基づいて分離する。すなわち偏光ビームスプリッタ２０は、反射光ビームに含まれる合焦光成分を、その偏光方向に基づいて直進させて集光レンズ２１に入射するのに対し、偏光光学素子１８によって偏光方向が変化させられた迷光成分については、その偏光方向に基づいて９０°反射して集光レンズ２４に入射させる。

集光レンズ２１は、偏光ビームスプリッタ２０を直進してきた合焦光を集光し、反射光ビームを集光しシリンドリカルレンズ２２を介して信号検出用受光素子２３上に結像する。そして信号検出用受光素子２３は、受光した合焦光の光量に応じて各種検出信号を生成し、信号処理部４（図１）に供給する。

信号処理部４は、信号検出用受光素子２３から供給された各種検出信号に基づいて再生信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号及び球面収差補正信号を生成し、再生信号を制御部を介して外部機器に出力するとともに、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号及び球面収差補正信号を駆動部３（図１）に供給する。そして駆動部３は、フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号に基づいて２軸アクチュエータ８を駆動して対物レンズ９をフォーカス方向及びトラッキング方向に移動させるとともに、球面収差補正信号に基づいて球面収差補正素子１４を駆動する。

一方集光レンズ２４は、偏光ビームスプリッタ２０で反射された迷光を集光し、迷光検出用受光素子２５上に結像する。そして迷光検出用受光素子２５は、受光した迷光の光量に応じて迷光検出信号を生成し、信号処理部４（図１）に供給する。

信号処理部４は、迷光検出用受光素子２５から供給された迷光検出信号に基づいて光ディスク１００の層数を判別し、当該光ディスク１００の層数情報を制御部２に供給する。そして制御部２は層数情報に基づき、光ピックアップ７のレーザ出力や球面収差補正量等を光ディスク１００の層数に合わせて調整する。

次に、信号検出用受光素子２３で生成した各種検出信号に対する演算処理について説明する。ここでは、焦点誤差信号ＦＥＳを求める手法として非点収差法を用いることとし、またトラック誤差信号ＴＥＳを求める手法として位相差法を用いる場合について説明するが、焦点誤差信号検出方法としてナイフエッジ法やスポットサイズ法などの他の検出方法を、また、トラック誤差信号検出方法としてプッシュプル法や３ビーム法、或いは差動プッシュプル法など、様々な手法が適用可能であることは述べるまでもない。

図４に示すように、信号検出用受光素子２３は４分割された受光領域２３ａ〜２３ｄを有しており、各受光領域２３ａ〜２３ｄは入射した光は光電変換されて信号Ａ〜Ｄを生成する。受光素子２３が受光するスポット形状は、集光レンズ１９及びシリンドリカルレンズ２０の作用によって、合焦時には略円形の強度分布を示す合焦スポットＳＰ０となり、非合焦時には斜め方向を長軸とする略楕円形の強度分布を示す非合焦スポットＳＰ＋又はＳＰ−となる。

従って、信号Ａ〜Ｄに対して次式の演算を施すことにより、合焦時にはゼロレベルで、非合焦時には±方向に信号レベルが変化する、いわゆるＳ字状の波形を示す焦点誤差信号ＦＥＳを生成することができる。

ＦＥＳ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ） ……（１）

本実施例の光ディスク装置１は、多層情報記録媒体として３層のＢＤ−ＲＯＭディスクに対応しており、当該ＢＤ−ＲＯＭディスクのような予め情報ピット列が形成された再生専用光ディスクに対して、次式を用いて位相差法によるトラック誤差信号ＴＥＳを生成する。

ＴＥＳ＝φ（Ａ＋Ｃ）−φ（Ｂ＋Ｄ） ……（２）

ここで、φは信号位相の演算子を表している。また、再生信号ＲＦＳは、次式を用いて全ての受光領域２３ａ〜２３ｄの出力信号Ａ〜Ｄを合算することにより生成する。

ＲＦＳ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ ……（３）

（２）偏光光学素子の構成と迷光の分離
次に、偏光光学素子１８の構成と、当該偏光光学素子１８による合焦光と迷光の分離について詳細に説明する。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は偏光光学素子１８の構成を示し、同一の屈折率n_gを有する直方体状の５個の小プリズム１８ａ〜１８ｅを貼り合わせて構成されている。

小プリズム１８ａと１８ｂ、及び小プリズム１８ｄと１８ｅはそれぞれレーザ光の波長に対して透明な接着剤や誘電体薄膜、或いは吸収特性を有する金属薄膜などの光学材料を介して接合されており、これにより当該小プリズム１８ａと１８ｂの間、及び小プリズム１８ｄと１８ｅの間には、それぞれ上述した光学材料による境界面１８ｘ及び１８ｙが形成されている。この境界面１８ｘ及び１８ｙを形成する光学材料の屈折率をn₁とする。

また、小プリズム１８ｃは、小プリズム１８ａ及び１８ｂ、並びに小プリズム１８ｄ及び１８ｅに対して、レーザ光の波長に対して透明な接着剤や誘電体薄膜、或いは吸収特性を有する金属薄膜などの光学材料を介して接合されている。この光学材料は、その屈折率n₂が５個の小プリズム１８ａ〜１８eの屈折率n_gに可能な限り近い物を選定し、透過時の反射率を抑えるようにする。

上述したように偏光光学素子１８は、その中央に設けられた小プリズム１８ｃの中心が集光レンズ１７で集光された反射光ビームの焦点に一致するとともに、境界面１８ｘ及び１８ｙが当該反射光ビームの光軸を含む面上における焦点の前後に位置するように位置決めされている。

本実施例においては、対物レンズ９のＮＡを０．８５、集光レンズ１７のＮＡを０．１とし、また、３層ＢＤ−ＲＯＭディスクの信号層を、対物レンズから遠い順にＬ０層、Ｌ１層、Ｌ２層と呼ぶ。図２においては、対物レンズ９の焦点位置がＬ１層に合致するよう（すなわち、Ｌ１層が合焦層となるよう）に焦点制御をおこなった際に、当該Ｌ１層に集光される光線が同信号層で反射される様子を示した。

上述したように、合焦層たるＬ１層で反射された反射光ビームすなわち合焦光は、対物レンズ９によって略平行光束に変換され、集光レンズ１７によって偏光光学素子１８の中央部に集光された後、拡散光に転じる。

このとき合焦光は、図２において実線で示すように、その焦点が偏光光学素子１８の中央部に位置していることから、境界面１８ｘ及び１８ｙの何れにも接触することなく当該偏光光学素子１８の内部を通過し、これにより当該境界面１８ｘ及び１８ｙは合焦光に対してなんら影響を及ぼさない。これに加えて、境界面１８ｘ及び１８ｙが偏光光学素子１８の中心から小プリズム１８ｅの厚さ分だけ隔てた位置までしか形成されていないことから、信号光の光軸ずれ等が生じた場合においても、境界面１８ｘ及び１８ｙが当該合焦光に対して影響を及ぼさないようになされている。

これに対して迷光は、偏光光学素子１８の内部を通過する際に境界面１８ｘ又は１８ｙに接触する。図２において、合焦層たるＬ１層に集光されている光ビームが奥側のＬ０層で反射されてなる迷光を破線で示す。Ｌ０層による迷光は光ビームの焦点位置よりも奥で反射することになるため、対物レンズ９を通過した後、平行光束ではなく緩やかな収束光として光ピックアップ７の光学系を通過し、集光レンズ１７で収束されて偏光光学素子１８に入射される。

上述したようにこの迷光は、集光レンズ１７に対し収束光として入射することから、当該集光レンズ１７による焦点は偏光光学素子１８の中央部よりも手前側に位置し、これにより偏光光学素子１８に入射した迷光は、一旦境界面１８ｘに接触した後偏光光学素子１８から出射されるが、この際に当該境界面１８ｘは迷光を反射、透過又は吸収する。

なお、図２には示していないが、Ｌ１層に集光されている光ビームが手前側のＬ２層で反射されてなる迷光は、緩やかな拡散光として光ピックアップ７の光学系を通過して集光レンズ１７で収束される。そして、当該集光レンズ１７による焦点は偏光光学素子１８の中央部よりも奥側に位置し、これにより偏光光学素子１８に入射した迷光は、一旦境界面１８ｙに接触した後偏光光学素子１８から出射される。

図６は、境界面１８ｘ及び１８ｙとして厚さ５０[nm]のＣｒの薄膜でなる金属薄膜を形成し、当該境界面１８ｘ又は１８ｙの屈折率n₁＝２．０５+２．９０ｉとし、小プリズム１８ａ〜１８ｅの屈折率n_g＝１．５３とした場合における、境界面１８ｘ又は１８ｙによる反射光および透過光のうち、偏光ビームスプリッタ２０を透過して信号検出用受光素子２３に入射する光量の計算結果を示している。すなわちグラフ横軸は境界面１８ｘ又は１８ｙへの光線入射角を、縦軸は信号検出用検出素子２３によって受光される信号強度を示し、境界面１８ｘ又は１８ｙにおける反射光強度が１となるように規格化されている。

この場合、金属薄膜でなる境界面１８ｘ又は１８ｙによる吸収が大きいため、当該境界面１８ｘ又は１８ｙを透過する光は殆ど存在せず、主として反射および吸収が発生する。

すなわち、境界面１８ｘ又は１８ｙに対する光線入射角が小さい状態では、境界面１８ｘ又は１８ｙによる反射光は偏光ビームスプリッタ２０を透過して信号検出用受光素子２３に入射するが、光線入射角が大きくなるにつれて反射光に位相回りが生じて偏光方向が変化することにより、偏光ビームスプリッタ２０で反射されて迷光検出用受光素子２５に入射する光量が増加し、信号検出用受光素子２３に入射する光量は低下していく。とりわけ反射角が８５°以上の場合においては、ほとんどの光量が迷光検出用受光素子２５に入射する。

一方図７は、境界面１８ｘ及び１８ｙとして厚さ５００[nm]の誘電体薄膜又は接着剤層を形成し、当該境界面１８ｘ及び１８ｙの屈折率n₁＝１．４７とし、小プリズム１８ａ〜１８ｅの屈折率n_g＝１．５３とした場合における、境界面１８ｘ又は１８ｙによる反射光および透過光のうち、偏光ビームスプリッタ２０を透過して信号検出用受光素子２３に入射する光量の計算結果を示している。

この場合、金属薄膜で境界面１８ｘ及び１８ｙを形成した場合（図６）とは異なり、当該境界面１８ｘ及び１８ｙでの吸収は発生しない。また、屈折率差（n₁ vs. n_g）が小さいため、入射角が小さい場合には殆どの光線が境界面を透過し、偏光ビームスプリッタ２０を透過して信号検出用受光素子２３に入射する。これに対して、光線入射角が７０°を上回ると境界面での全反射が生じるようになる。この場合も、全反射によって偏光方向が変化するため、偏光ビームスプリッタ２０で反射されて迷光検出用受光素子２５に入射する光量が増加し、信号検出用受光素子２３に入射する光量は極めて小さくなる。

本実施例においては、集光レンズ１７の開口数を０．１とした。同条件において、最も外側の光線が光軸と成す角は６°程度であり、空気と光学材料境界面での光線屈折のため、偏光光学素子１８内における角度は４°以下となる。従って、これらの光線が偏光光学素子１８の境界面１８ｘ及び１８ｙに入射する際の角度は８６°以上となり、図６及び図７で示した計算結果の通り、境界面１８ｘ及び１８ｙに何れの薄膜が形成されている場合においても、殆どの迷光が偏光ビームスプリッタ２０で反射されて迷光検出用受光素子２５に入射すること、すなわち合焦光と迷光とが分離されることがわかる。

以上は、Ｌ１層が合焦層となっている状態における奥側のＬ０層及び手前側のＬ２層で発生する迷光について説明したが、Ｌ０層が合焦層となっている状態における手前側のＬ１層及びＬ２層で発生する迷光や、Ｌ２層が合焦層となっている状態における奥側のＬ１層及びＬ０層で発生する迷光についても、同様に合焦光と迷光とが分離される。

（３）迷光検出用受光素子の構成
次に、迷光検出用受光素子２５の構成及び当該迷光検出用受光素子２５によって光ディスク１００の層数を判別する方法について説明する。

迷光検出用受光素子２５は、その受光面が信号検出用受光素子２３の受光面と光学的に等価な位置に設けられており、仮に合焦光が偏光ビームスプリッタ２０で反射されて当該迷光検出用受光素子２５に入射したとすると、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に実線で示すように、合焦光の焦点が迷光検出用受光素子２５の受光面に一致するように位置決めされている。なお、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）では対物レンズ９以外の光学素子を省略して示している。

図８（Ａ）はＬ０層に合焦した状態を示しており、破線で示したＬ１層による迷光は、合焦光に比べて大きなスポットを迷光検出用受光素子２５の受光面に形成する。また図示してはいないが、Ｌ２層による迷光は、Ｌ１層による迷光よりも大きなスポットを受光面に形成する。一方、図８（Ｂ）はＬ１層に合焦した状態を示しており、破線で示したＬ０層の迷光は、合焦光に比べて大きなスポットを迷光検出用受光素子２５の受光面に形成する。

そして、上述したように合焦光は迷光検出用受光素子２５に入射しないことから、当該迷光検出用受光素子２５で入射光を検出できない場合には、装着されている光ディスク１００は単層光ディスクであると判定することができる。

また、迷光検出用受光素子２５の受光面に形成される迷光のスポットサイズは、当該迷光を生成した非合焦層と合焦層との層間隔に略比例して増減することから、当該迷光検出用受光素子２５の受光面におけるスポットサイズや受光光量に基づいて、光ディスク１００の層間隔や層数をも判別することができる。

図９に示すように迷光検出用受光素子２５は、その受光面に５個の同面積でなる矩形状の受光領域２５ａａ、２５ｂｂ１、２５ｂｂ２、２５ｃｃ１及び２５ｃｃ２を有しており、各受光領域２５ａａ、２５ｂｂ１、２５ｂｂ２、２５ｃｃ１及び２５ｃｃ２はそれぞれ入射した光を光電変換して迷光検出信号ＡＡ、ＢＢ１、ＢＢ２、ＣＣ１及びＣＣ２を生成し信号処理部４に供給する。

迷光検出用受光素子２５の受光領域２５ａａは、その中心が、集光レンズ２４によって集光された迷光の中心に略一致するよう位置決めされている。また受光領域２５ｂｂ１及び２５ｂｂ２は、それぞれ受光領域２５ａａを中心とする点対称の位置に設けられ、さらに受光領域２５ｃｃ１及び２５ｃｃ２は、それぞれ受光領域２５ｂｂ１及び２５ｂｂ２の外方かつ受光領域２５ａａを中心とする点対称の位置に設けられ、かくして受光領域２５ａａ、２５ｂｂ１、２５ｂｂ２、２５ｃｃ１及び２５ｃｃ２は、集光レンズ２４によって集光された迷光の中心を通る直線上に配置されている。

図１０に、各種の光ディスク１００による迷光が迷光検出用受光素子２５の受光面に形成するスポットの例を示す。

図１０（Ａ）は、２層光ディスクによる迷光のスポットの例を示し、合焦層に隣接する非合焦層で反射された迷光のスポットＳＰ１が、全ての受光領域２５ａａ、２５ｂｂ１、２５ｂｂ２、２５ｃｃ１及び２５ｃｃ２を覆うようにして形成されている。

この場合、各受光領域２５ａａ、２５ｂｂ１、２５ｂｂ２、２５ｃｃ１及び２５ｃｃ２で受光される光量は略同一となることから、次式が満たされるとき、光ディスク１００は２層光ディスクであると判定することができる。

ＡＡ＝ＢＢ１＝ＢＢ２＝ＣＣ１＝ＣＣ２＞０ ……（４）

一方、図１０（Ｂ）は、３層光ディスクによる迷光のスポットの例を示し、合焦層に隣接する非合焦層で反射された迷光のスポットＳＰ１が、受光領域２５ａａ、２５ｂｂ１及び２５ｂｂ２を覆うようにして形成されているとともに、合焦層から２つ離れた非合焦層で反射された迷光のスポットＳＰ２が、全ての受光領域２５ａａ、２５ｂｂ１、２５ｂｂ２、２５ｃｃ１及び２５ｃｃ２を覆うようにして形成されている。

この場合、受光領域２５ａａ、２５ｂｂ１及び２５ｂｂ２にはスポットＳＰ１及びスポットＳＰ２が入射するのに対し、受光領域２５ｃｃ１及び２５ｃｃ２にはスポットＳＰ２のみが入射することから、次式が満たされるとき、光ディスク１００は３層光ディスクであると判定することができる。

ＡＡ＝ＢＢ１＝ＢＢ２＞ＣＣ１＝ＣＣ２＞０ ……（５）

また、図１０（Ｃ）は、４層光ディスクによる迷光のスポットの例を示し、合焦層に隣接する非合焦層で反射された迷光のスポットＳＰ１が、受光領域２５ａａのみを覆うようにして形成されているとともに、合焦層から２つ離れた非合焦層で反射された迷光のスポットＳＰ２が、受光領域２５ａａ、２５ｂｂ１及び２５ｂｂ２を覆うようにして形成されて、さらに、合焦層から３つ離れた非合焦層で反射された迷光のスポットＳＰ３が、全ての受光領域２５ａａ、２５ｂｂ１、２５ｂｂ２、２５ｃｃ１及び２５ｃｃ２を覆うようにして形成されている。

この場合、受光領域２５ａａにはスポットＳＰ１、スポットＳＰ２及びスポットＳＰ３が入射するのに対し、受光領域２５ｂｂ１及び２５ｂｂ２にはスポットＳＰ２及びスポットＳＰ３が入射し、受光領域２５ｃｃ１及び２５ｃｃ２にはスポットＳＰ３のみが入射することから、次式が満たされるとき、光ディスク１００は４層光ディスクであると判定することができる。

ＡＡ＞ＢＢ１＝ＢＢ２＞ＣＣ１＝ＣＣ２＞０ ……（６）

また、光ディスク１００が単層光ディスクである場合迷光は発生しないことから、次式が満たされるとき、光ディスク１００は単層光ディスクであると判定することができる。

ＡＡ＝ＢＢ１＝ＢＢ２＝ＣＣ１＝ＣＣ２＝０ ……（７）

なお、迷光検出用受光素子２５に対して光ディスク１００の表面で反射された表面反射光やその他の不要光が入射する場合は、各受光領域２５ａａ、２５ｂｂ１、２５ｂｂ２、２５ｃｃ１及び２５ｃｃ２に入射する不要光の光量を考慮した適当な閾値ｔを設ければよい。

すなわち、次式が満たされるとき、光ディスク１００は２層光ディスクであると判定することができ、

ＡＡ＝ＢＢ１＝ＢＢ２＝ＣＣ１＝ＣＣ２＞ｔ ……（４´）

次式が満たされるとき、光ディスク１００は３層光ディスクであると判定することができ、

ＡＡ＝ＢＢ１＝ＢＢ２＞ＣＣ１＝ＣＣ２＞ｔ ……（５´）

次式が満たされるとき、光ディスク１００は４層光ディスクであると判定することができ、

ＡＡ＞ＢＢ１＝ＢＢ２＞ＣＣ１＝ＣＣ２＞ｔ ……（６´）

次式が満たされるとき、光ディスク１００は単層光ディスクであると判定することができる。

ＡＡ＝ＢＢ１＝ＢＢ２＝ＣＣ１＝ＣＣ２≦ｔ ……（７´）

光ディスク装置１の信号処理部４（図１）は、記録再生処理に伴うフォーカスサーボ制御の前の時点において、迷光検出用受光素子２５からの迷光検出信号ＡＡ、ＢＢ１、ＢＢ２、ＣＣ１及びＣＣ２に基づき、上述した式（４）〜式（７）若しくは式（４´）〜式（７´）を用いて光ディスク１００の層数を判定し、層数情報を制御部２に供給する。そして制御部２は、信号処理部４から供給された層数情報に基づき、記録層の層数に応じて光ピックアップ７のレーザ出力や球面収差補正量を調整する。

（４）動作及び効果
以上の構成において、この光ピックアップ７では、光ディスク１００で反射された反射光ビームを集光レンズ１７で集光して偏光光学素子１８に入射する。

偏光光学素子１８には、反射光ビームの光軸上における集光レンズ１７の焦点の前後に、所定距離だけ離れて境界面１８ｘ及び１８ｙが設けられており、光ディスク１００の非合焦記録層で反射されてなる迷光は、集光レンズ１７で集光された焦点が合焦光の焦点の前又は後ろに位置することから、当該迷光は境界面１８ｘ又は１８ｙに接触するのに対し、合焦光は境界面１８ｘ又は１８ｙに接触することなく偏光光学素子１８を通過する。

これにより偏光光学素子１８は、反射光ビームに含まれる迷光のみを境界面１８ｘ又は１８ｙで反射してその偏光方向を変化させることにより、後段の偏光ビームスプリッタ２０において合焦光と迷光とを分離させ、合焦光のみを信号検出用受光素子２３に入射させるとともに、迷光のみを迷光検出用受光素子２５に入射させる。

そして光ピックアップ７は、迷光検出用受光素子２５で受光した迷光の光量を示す迷光検出信号ＡＡ、ＢＢ１、ＢＢ２、ＣＣ１及びＣＣ２に基づいて、当該迷光検出用受光素子２５の受光面に形成される迷光のスポット形状から光ディスク１００の層数を判定する。

以上の構成によれば、偏光光学素子１８によって反射光ビームの迷光成分のみについて偏光方向を変化させ、偏光ビームスプリッタ２０で偏光方向に基づいて合焦光と迷光とを分離することにより、迷光のみを迷光検出用受光素子２５に入射させて、迷光の光量に基づく光ディスク１００の層数判定を、従来に比してより確実に行うことができる。

（５）他の実施の形態
なお上述した実施の形態においては、４の記録層を有する光ディスク１００に対応した光ディスク装置１に本発明を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、２又は３の記録層を有する光ディスクや、５以上の記録層を有する光ディスク等、複数の記録層を有する光ディスクに対応した光ディスク装置に本発明を広く適用することができる。

また上述した実施の形態においては、ブルーレイディスクに対応した光ディスク装置１に本発明を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、たとえばＤＶＤやＣＤ等、この他種々の光ディスクに対応した光ディスク装置に本発明を広く適用することができる。

また上述した実施の形態においては、５個の同面積でなる矩形状の受光領域２５ａａ、２５ｂｂ１、２５ｂｂ２、２５ｃｃ１及び２５ｃｃ２を迷光検出用受光素子２５に設けるようにしたが、本発明はこれに限らず、この他種々の形状及び個数の受光領域を迷光検出用受光素子２５に設けるようにしても良い。

例えば図１１は、同心円状の受光領域を有する迷光検出用受光素子２５を示し、円形の受光領域２５ｘと、当該受光領域２５ｘを取り囲むように形成された環状の受光領域２５ｙと、当該受光領域２５ｙを取り囲むように形成された環状の受光領域２５ｚとを有しており、各受光領域２５ｘ、２５ｙ及び２５ｚはそれぞれ入射した光を光電変換して迷光検出信号Ｘ、Ｙ及びＺを生成し信号処理部４に供給する。迷光検出用受光素子２５の受光領域２５ｘは、その中心が、集光レンズ２４によって集光された迷光の中心に略一致するよう位置決めされている。

図１２に、各種の光ディスク１００による迷光が迷光検出用受光素子２５の受光面に形成するスポットの例を示す。

図１２（Ａ）は、２層光ディスクによる迷光のスポットの例を示し、合焦層に隣接する非合焦層で反射された迷光のスポットＳＰ１が、全ての受光領域２５ｘ、２５ｙ及び２５ｚを覆うようにして形成されている。

一方、図１２（Ｂ）は、３層光ディスクによる迷光のスポットの例を示し、合焦層に隣接する非合焦層で反射された迷光のスポットＳＰ１が、受光領域２５ｘ及び２５ｙを覆うようにして形成されているとともに、合焦層から２つ離れた非合焦層で反射された迷光のスポットＳＰ２が、全ての受光領域２５ｘ、２５ｙ及び２５ｚを覆うようにして形成されている。

また、図１２（Ｃ）は、４層光ディスクによる迷光のスポットの例を示し、合焦層に隣接する非合焦層で反射された迷光のスポットＳＰ１が、受光領域２５ｘのみを覆うようにして形成されているとともに、合焦層から２つ離れた非合焦層で反射された迷光のスポットＳＰ２が、受光領域２５ｘ及び２５ｙを覆うようにして形成されて、さらに、合焦層から３つ離れた非合焦層で反射された迷光のスポットＳＰ３が、全ての受光領域２５ｘ、２５ｙ及び２５ｚを覆うようにして形成されている。

このような同心円状の受光領域を有する迷光検出用受光素子２５では、各受光領域２５ｘ、２５ｙ及び２５ｚの受光面積がそれぞれ異なることから、信号処理部４（図１）において層数判定を行う際に、迷光検出信号Ｘ、Ｙ及びＺを正規化しておく必要がある。

さらに上述した実施の形態においては、光ディスク装置１の光ピックアップ７に本発明を適用した場合について述べたが、これに限らず、他の種々の構成の迷光除去素子に本発明を適用しても良い。すなわち、迷光除去素子３０は光ピックアップ７に組み込まれるもの以外でも良く、光ピックアップ７は光ディスク装置１に組み込まれるもの以外でも良い。

本発明は、多層光ディスクを使用する光ディスク装置に広く適用することができる。

本発明を適用した光ディスク装置の全体構成を示す略線図である。 本発明の光ピックアップの構成を示す略線図である。 光ピックアップに搭載される球面収差補正素子の構成を示す略線図である。 信号検出用受光素子の構成を示す略線図である。 偏光光学素子の構成を示す略線図である。 金属薄膜で境界面を形成した場合の検出光強度を示す特性曲線図である。 誘電体で境界面を形成した場合の検出光強度を示す特性曲線図である。 合焦光及び迷光のスポットの説明に供する略線図である。 迷光検出用受光素子の構成を示す略線図である。 迷光検出用受光素子と迷光スポットの関係を示す略線図である。 他の実施の形態の迷光検出用受光素子の構成を示す略線図である。 他の実施の形態の迷光検出用受光素子と迷光スポットの関係を示す略線図である。

符号の説明

１……光ディスク装置、２……制御部、３……駆動部、４……信号処理部、５……スピンドルモータ、６……スレッドモータ、７、３５……光ピックアップ、８……２軸アクチュエータ、９……対物レンズ、１１……レーザダイオード、１２……コリメータレンズ、１３、２０……偏光ビームスプリッタ、１４……球面収差補正素子、１５……１／４波長板、１６……受光系、１７、２１、２４……集光レンズ、１８……偏光光学素子、１９……レンズ、２２……シリンドリカルレンズ、２３……信号検出用受光素子、２５……迷光検出用受光素子。

Claims (6)

1. 複数の記録層を有する光ディスクに光ビームを照射し、当該光ディスクの記録層で当該光ビームが反射されてなる反射光ビームを受光する光ピックアップであって、
   光源から出射された上記光ビームを上記光ディスクにおける合焦記録層に集光するとともに、上記反射光ビームを受光する対物レンズと、
   上記対物レンズで受光された上記反射光ビームを集光する集光レンズと、
   上記集光レンズで集光された上記反射光ビームの光軸を含む面上における、当該反射光ビームにおける上記合焦記録層で反射された合焦光が上記集光レンズで集光された焦点から所定距離だけ離れた前後にそれぞれ境界面を有し、上記反射光ビームにおける非合焦記録層で反射された迷光のみを当該境界面で反射させることにより、当該反射光ビームに含まれる迷光の偏光方向を変化させる偏光光学素子と、
   上記偏光光学素子から出射された上記反射光ビームを入射し、その偏光方向に基づいて当該反射光ビームに含まれる上記合焦光と迷光とを分離する分離手段と、
   上記分離手段で分離された上記迷光の光量を検出するための複数の受光領域を有する迷光検出手段と、
   上記複数の受光領域でそれぞれ検出された上記迷光の光量に基づいて上記光ディスクの種別を判別するディスク種別判別手段と
   を具えることを特徴とする光ピックアップ。
2. 上記ディスク種別判別手段は、上記複数の受光領域でそれぞれ検出された上記迷光の光量に基づいて上記光ディスクの層数を判別する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
3. 上記ディスク種別判別手段は、上記複数の受光領域でそれぞれ検出された上記迷光の光量に基づいて上記光ディスクの記録層間隔を判別する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
4. 上記ディスク種別判別手段で判別された上記光ディスクの種別に応じて、上記光ビームの強度を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
5. 上記ディスク種別判別手段で判別された上記光ディスクの種別に応じて、上記対物レンズで集光された上記光ビームの球面収差を補正する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
6. 複数の記録層を有する光ディスクに光ビームを照射し、当該光ディスクの記録層で当該光ビームが反射されてなる反射光ビームを受光する光ディスク装置であって、
   光源から出射された上記光ビームを上記光ディスクにおける合焦記録層に集光するとともに、上記反射光ビームを受光する対物レンズと、
   上記対物レンズで受光された上記反射光ビームを集光する集光レンズと、
   上記集光レンズで集光された上記反射光ビームの光軸を含む面上における、当該反射光ビームにおける上記合焦記録層で反射された合焦光が上記集光レンズで集光された焦点から所定距離だけ離れた前後にそれぞれ境界面を有し、上記反射光ビームにおける非合焦記録層で反射された迷光のみを当該境界面で反射させることにより、当該反射光ビームに含まれる迷光の偏光方向を変化させる偏光光学素子と、
   上記偏光光学素子から出射された上記反射光ビームを入射し、その偏光方向に基づいて当該反射光ビームに含まれる上記合焦光と迷光とを分離する分離手段と、
   上記分離手段で分離された上記迷光の光量を検出するための複数の受光領域を有する迷光検出手段と、
   上記複数の受光領域でそれぞれ検出された上記迷光の光量に基づいて上記光ディスクの種別を判別するディスク種別判別手段と
   を具えることを特徴とする光ディスク装置。

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