JP2008269756A - 光ピックアップ装置および光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 主光の強度の低下を抑え、かつ受光素子の手前で集光する迷光を遮光することで、多層型のディスク状記録媒体に対して情報の記録または再生を正確に行うことができる光ピックアップ装置および光ディスク装置を得ることを目的とする。
【解決手段】 レーザ光を略平行光に変換するコリメータレンズ３と、コリメータレンズ３を通過したレーザ光を、複数の信号記録層のうち、情報の記録、または再生の対象とする第１の信号記録層に集光する対物レンズ６と、第１の信号記録層からの第１の戻り光１０が集光され、第１の戻り光１０を受光する受光部分９ａを有する受光素子９と、第１の信号記録層よりも対物レンズ６から遠い側の信号記録層のうち、少なくともひとつの第２の信号記録層からの第２の戻り光の集光位置と一致するように設けられ、第２の戻り光を遮光する遮光部分８ａを有する遮光素子８とを備えてなる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、複数の信号記録層を有する光記録媒体に対して情報の記録または再生が可能な光ピックアップ装置およびこの光ピックアップ装置を備えた光ディスク装置に関するものである。

光ピックアップ装置では、光記録媒体の信号記録層に発光素子から出射されたレーザ光を対物レンズによって集光し、信号記録層からの戻り光を受光素子に集光して受光させることで、信号記録層への情報の記録や再生を行っている。一方、光記録媒体には情報の記録密度を向上させるために、複数の信号記録層を積層した多層型のディスク状光記録媒体がある。このような多層型のディスク状光記録媒体を使用する場合、記録、再生の対象とする信号記録層からの戻り光である主光以外に、他の信号記録層からの戻り光も迷光として受光素子に入射するので、情報の記録または再生を正確に行えないという問題があった。そこで、受光素子の手前にピンホールを設け、戻り光をピンホール部分で一度集光させ、主光のみをピンホールで通過させる光ピックアップ装置が提案されている。（例えば特許文献１参照。）また、戻り光の光路中に少なくとも迷光の一部を遮光する遮光部材を設置する光ピックアップ装置が提案されている。（例えば特許文献２参照。）

特開平８−１８５６４０号公報（段落００２７、第１図） 特開２００５−６３５９５号公報（段落００７２、第３図）

しかしながら、上記のように戻り光をピンホールで通過させる方法では、集光用のレンズが余分に必要となる上、迷光の一部がピンホールを通過して受光素子に入射するので十分に迷光を遮断することができないという問題があった。また、迷光の一部を遮光する方法では、遮光部材の設置位置によっては、受光素子の手前で集光する迷光については十分に遮光できず、しかも主光の強度が低下して、情報の記録または再生を正確に行えないという問題があった。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、主光の強度の低下を抑え、かつ受光素子の手前で集光する迷光を効率よく遮光することで、多層型のディスク状記録媒体に対して情報の記録または再生を正確に行うことができる光ピックアップ装置および光ディスク装置を得ることを目的とする。

本発明にかかる光ピックアップ装置は、ディスク基板に複数の信号記録層を有する光記録媒体に対し、情報の記録、または再生を行う光ピックアップ装置であって、レーザ光を出射する発光素子と、前記レーザ光を略平行光に変換するコリメータレンズと、前記コリメータレンズを通過したレーザ光を、前記複数の信号記録層のうち、情報の記録、または再生の対象とする第１の信号記録層に集光する対物レンズと、前記第１の信号記録層からの第１の戻り光が集光され、前記第１の戻り光を受光する受光部分を有する受光素子と、前記複数の信号記録層のうち、前記対物レンズに近い側の信号記録層を前記第１の信号記録層としたとき、前記第１の信号記録層よりも前記対物レンズから遠い側の信号記録層のうち、少なくともひとつの第２の信号記録層からの第２の戻り光の集光位置と一致するように設けられ、前記第２の戻り光を遮光する遮光部分を有する遮光素子と、を備えるようにした。

本発明によれば、複数の信号記録層のうち、情報の記録、または再生の対象とする第１の信号記録層よりも対物レンズから遠い側の第２の信号記録層からの第２の戻り光の集光位置と一致するように遮光素子を設けることにより、主光の強度を低下させることなく、迷光が受光素子に入射されることを効率的に抑制し、多層型のディスク状記録媒体に対して情報の記録または再生を正確に行うことができる光ピックアップ装置および光ディスク装置を得ることができる。

実施の形態１．
図１〜１０図は、本発明の実施の形態１に係る光ピックアップ装置を説明するためのもので、図１は光ピックアップ装置の全体構成および光ピックアップ装置内でのレーザ光の光路を示す。図２は光ピックアップ装置に設けられる遮光素子の外観構成を示す。図３は受光素子近傍での各信号記録層からの戻り光の光路を示す。図４、５は遮光素子が設置された場合の受光素子近傍での戻り光の光路を示す。図６は光記記録媒体の層構造を示す断面図。図７は情報の記録、または再生の対象とする信号記録層を変えたときの各信号記録層からの戻り光の集光位置を示す。図８、図９は受光素子近傍での戻り光の集光状態を示す。また、図１０は、受光素子での受光状態を示す。

図１において、光ピックアップ装置１００は、発光素子１、偏光プリズム２、コリメータレンズ３、ミラー４、波長板５、対物レンズ６、遮光素子８、受光素子９を備え、図示しない光ディスク装置の移動ベースに配置されている。なお、対物レンズ６はディスク状の光記録媒体７の信号記録層７ａに対向するように配置されるので、移動ベースが光記録媒体７の半径方向に移動することにより、光記録媒体７の任意の位置において情報の記録と再生が可能となる。以下、詳細を説明する。

発光素子１としては、例えば、約４０５ｎｍの波長のレーザ光を出射する半導体レーザダイオードを使用している。そして、発光素子１の光軸がコリメータレンズ３や対物レンズ６の中心を通る光ピックアップ装置１００の光軸Ａに一致するように発光素子１は光ピックアップ装置１００内に配置され、発光素子１から出射されたレーザ光は、光軸Ａを通って、偏光プリズム２に入射する。

偏光プリズム２は、入射光の偏光方向に応じて、反射および透過を切り替える偏光ビームスプリッターの役割を担うものであり、発光素子１から入射されたレーザ光をそのまま透過させ、透過したレーザ光はコリメータレンズ３に入射する。

コリメータレンズ３は、発光素子１から出射された発散光を略平行光に変換する。また、コリメータレンズ３を光軸Ａ方向に沿って移動操作することにより、透過するレーザ光を収束光から発散光まで変化させ、光記録媒体７の信号記録層７ａ上で発生する球面収差の補正を行うことができる。本実施の形態１では、球面収差の補正のためにコリメータレンズ３を光軸Ａ方向に移動させているが、信号記録層７ａ上で発生する球面収差が小さく、情報の記録または再生に支障がない場合には、固定した状態でもかまわない。

コリメータレンズ３を透過した略平行（球面収差の補正のため、発生する球面収差に応じて、収束光もしくは発散光）となったレーザ光は、ミラー４で反射され、波長板５に入射する。

波長板５は、透過するレーザ光を直線偏光から円偏光に変換するもので、ミラー４から入射したレーザ光は、波長板５により円偏光に変換されて対物レンズ６に入射する。

対物レンズ６に入射されたレーザ光は、対物レンズ６に対向する光記録媒体７の信号記録層７ａのうち、情報の記録または再生の対象とする第１の信号記録層に集光される。光記録媒体７は、対物レンズ６と対向する方向である光記録媒体７の厚み方向に複数の信号記録層７ａが積層して構成されている。

光記録媒体７の第１の信号記録層上に集光されたレーザ光は、第１の信号記録層で反射される際に第１の信号記録層に記録された情報信号に応じて変調された状態の戻り光となり、対物レンズ６に向かう。

対物レンズ６を透過した戻り光は、再び略平行光の状態で、（球面収差を補正する場合は、発生する球面収差に応じて、収束光もしくは発散光の状態で）波長板５に入射する。

戻り光は、波長板５を透過する際に、往路とは逆に円偏光から直線偏光に変換されるが、この際の偏光方向は、往路とは約９０度異なる方向となっている。波長板５を透過した戻り光は、ミラー４で反射されて、コリメータレンズ３を透過して集光光束となり、偏光プリズム２に入射する。

偏光プリズム２では、発光素子１から出射されたレーザ光は透過するが、その偏光依存性により、偏光方向が往路と約９０度異なる戻り光は反射し、戻り光を光軸Ａから９０度偏向させて受光素子９方向に導く。

受光素子９に向かう集光光束中には、図２に示すように、面の一部に光を透過させない遮光部分８ａを有する遮光素子８を配置している。遮光素子８の基板８ｂは、一般的な硝子基材で構成されており、例えば、ＢＫ７などで構成される。もちろん、プラスチック素材等でもよい。遮光部分８ａには、光を吸収する吸収膜を付着させたものを用いているが、これに限定されること無く、反射膜等の遮光効果があるものを付着させることで形成できる。また、十分に光強度を低減できるならば、減光効果のある膜を用いることも可能である。偏光プリズム２から受光素子９に向かう戻り光は、光路中に遮光部分８ａが存在する部分は遮光され、遮光部分８ａ以外の部分を通過した戻り光のみが受光素子９に達する。なお、遮光素子８は、光記録媒体７の複数ある信号記録層７ａのうち、情報の記録、または再生の対象とする第１の信号記録層に対してレーザ光を集光させたときに、第１の信号記録層よりも対物レンズから遠い側の信号記録層（第２の信号記録層）からの第２の戻り光である迷光１１が集光する位置に遮光部分８ａが一致するように配置されている。

遮光素子８を透過した第１の信号記録層からの戻り光である主光１０は、受光素子９に入射する。受光素子９では、受光部分９ａで戻り光が受光されて、その変調状態に合わせて、電気信号に変換される。

ここで、受光素子９近傍での戻り光の集光状態を説明する。図３は、情報の記録、または再生の対象とする第１の信号記録層からの戻り光である主光１０と、信号記録層のうち、第１の信号記録層以外の信号記録層からの戻り光である迷光１１の集光状態の関係を示している。光記録媒体７上での反射する層が異なるため、情報の記録、または再生の対象とする第１の信号記録層からの戻り光である主光１０と、複数ある信号記録層７ａのうち第１の信号記録層以外の信号記録層（第２の信号記録層）で反射された迷光１１では、受光素子９近傍での、集光位置が異なる。主光１０は、受光素子９の受光部分９ａで集光する。一方、迷光１１のうち、第１の信号記録層よりも対物レンズ６に近い側の第３の信号記録層からの迷光１１ａは、受光素子９の受光部分９ａよりも奥側で集光する。迷光１１のうち、第１の信号記録層よりも対物レンズ６から遠い側の第２の信号記録層からの迷光１１ｂは、受光素子９の受光部分９ａよりも手前側、すなわち偏光プリズム２側で集光する。ここでは、光軸Ａに沿って、レーザ光が進行する方向（図３で下向）に対応して、手前側から奥側にレーザ光が進行するとして、表現する。

光記録媒体７は、図１に示すように、その厚み方向に、複数の信号記録層７ａを積層しており、光ピックアップ装置１００は、対物レンズ６の位置を調整して、複数の信号記録層７ａのうち、情報の記録、または再生の対象とする第１の信号記録層に対してレーザ光を集光させる。また、球面収差補正する場合は、コリメータレンズ３も光軸Ａ方向に沿って移動する。

このとき、第１の信号記録層以外の層である第２の信号記録層のうち、対物レンズ６に近い側の第２の信号記録層は、第１の信号記録層に集光される前のレーザ光を反射し、対物レンズ６から遠い側の第２の信号記録層は、第１の信号記録層で集光された後のレーザ光を反射することになる。

図４は、対物レンズ６から遠い側の第２の信号記録層で反射され、受光素子９の手前側（コリメータレンズ３と受光素子９との間）で集光する迷光１１ｂの光路を示すものである。図４に示すように、受光素子９の手前側で集光する迷光１１ｂについては、一点に集光する。そのため、迷光１１ｂのうち、その集光位置に遮光素子８の遮光部分８ａが配置された第２の戻り光である迷光１１ｂについては、その集光面積に相当する非常に小さい面積にて遮光し、受光部分９ａに入射することを防ぐことが可能となる。なお、図４では、迷光１１ｂが、１つの信号記録層から反射した状態を表しているが、複数の信号記録層から反射される場合もある。

図５は、対物レンズ６に近い側の第２の信号記録層で反射され、受光素子９の奥側で集光する迷光１１ａの光路を示す図である。図５に示すように、受光素子９の奥側で集光する迷光については、手前側で集光する迷光１１ｂのようには、小さい面積にて、遮光することは出来ない。しかし、図５に示すように、迷光１１ａのうち、受光部分９ａに入射する大きさのみが遮光されるように、遮光素子８の遮光部分８ａの面積を設定することで、迷光１１ａを受光部分９ａに到達しないようにすることができる。ただし、遮光部分８ａの面積を大きくすると、受光部分９ａに到達する主光１０の強度は小さくなる。例えば、主光１０の遮光素子８を通過する際の光路断面積をα、遮光部分８ａの面積をβとすると、主光１０の強度は遮光部分８ａの存在により、主光１０の強度分布が一定の場合には、（（α−β）／α）になり、半導体レーザのように、中心部分の強度が強ければ、（（α−β）／α）以下に低下することになる。なお、図５では、迷光１１ａが、１つの層から反射した状態を表しているが、複数の層から反射される場合もある。

次に、本実施の形態１における光ピックアップ装置１００での遮光素子８の配置および動作について説明する。ここでは、情報の記録または再生の対象となる光記録媒体７として、複数の信号記録層７ａが層間隔１０μｍで、等間隔に積層された５層構造の多層型のディスク状光記録媒体を用いた場合について説明する。

図６は、光記記録媒体７の層構造を示す断面図である。光記録媒体７は基材７ｂ上に複数の信号記録層７ａが積層して設けられている。複数の信号記録層７ａの内、対物レンズ６から、最も遠い位置にある層が信号記録層Ｌ０であり、信号記録層Ｌ０から信号記録層Ｌ１、信号記録層Ｌ２、信号記録層Ｌ３、信号記録層Ｌ４と進むにつれ、１０μｍ間隔で対物レンズ６に近づくことになる。

本実施の形態１では、上述したようにコリメータレンズ３は、球面収差を補正するために、光軸Ａの方向に移動操作している。例えば、信号記録層Ｌ０を第１の信号記録層として再生するときには、コリメータレンズ３は、発光素子１に近い位置に移動し、信号記録層Ｌ４を第１の信号記録層として再生するときには、コリメータレンズ３は、発光素子１から遠い位置に移動する。その他の層も同様に、光記録媒体７における信号記録層の並び順に、コリメータレンズ３の位置も決まる。

このコリメータレンズ３の働きにより、どの信号記録層（Ｌ０〜Ｌ４）を情報の記録、または再生の対象とする第１の信号記録層としてレーザ光を集光させた場合にも、第１の信号記録層からの戻り光である主光１０は、ほぼ、光ピックアップ装置１００の光軸Ａ上のほぼ同じ位置に集光し、受光素子９を移動させること無く受光部分９ａにて受光することができる。

図７は、各信号記録層（Ｌ０〜Ｌ４）のうち、１つの信号記録層を情報の記録、または再生の対象とする第１の信号記録層として設定したとき、各信号記録層からの戻り光の受光素子９近傍での集光位置を示す。横軸は情報の記録、または再生の対象として設定した信号記録層の番号、縦軸は各信号記録層からの戻り光の集光位置を偏光プリズム２からの距離（ｍｍ単位）で示したものである。図において、第１の信号記録層からの戻り光である主光１０と第２の信号記録層からの戻り光である迷光１１とは区別せず単に戻り光として表現している。図中、破線で囲った部分が、受光素子９の配置位置（１２．５ｍｍ）であり、主光１０の集光位置である。破線より下側が、受光素子９よりも手前側、破線より上側が、受光素子９よりも奥側となる。つまり、第１の信号記録層の設定を信号記録層Ｌ０から信号記録層Ｌ４に変化させるにともない、各信号記録層からの集光位置は手前側に直線的に移動する。なお、本実施の形態１では信号記録層Ｌ０〜信号記録層Ｌ４が等間隔で配置されているので、横軸として層番号をとったが、層間隔が異なる場合、基準となる層からの距離を横軸にとれば、同様の直線関係を得ることができる。また、縦軸の数値は、本実施の形態１における数値であり、使用するレンズの焦点距離や各部品の大きさ等により決定される設計値であり、本発明はこの数値にとらわれるものではない。

図７より、ある信号記録層（Ｌ０〜Ｌ４）を再生する際に、その信号記録層よりも、１層分手前の信号記録層からの戻り光（迷光）は、ほぼ同じ位置に集光する。また、ある信号記録層（Ｌ０〜Ｌ４）を再生する際に、その層よりも、１層分奥の層からの戻り光（迷光）も同様にほぼ同じ位置に集光する。例えば、Ｌ２層を再生しているときのＬ１層からの戻り光（四角：■）と、Ｌ４層を再生しているときのＬ３層からの戻り光（ひし形：◆）は、ほぼ同じ位置に集光する。これは、複数層分離れた信号記録層からの戻り光（迷光）についても同様である。つまり、各信号記録層を再生するときに、各信号記録層の対物レンズから遠い側の隣接した信号記録層からの戻り光の集光する位置はほぼ同じであり、再生している信号記録層より対物レンズから遠ざかるにつれ、集光位置は等間隔で手前側に移動する。

遮光素子８の遮光部分８ａを配置する位置は、対物レンズに一番近い層である信号記録層Ｌ４を第１の信号記録層として再生しているときに、それ以外の信号記録層である信号記録層Ｌ０、信号記録層Ｌ１、信号記録層Ｌ２、信号記録層Ｌ３からの戻り光（迷光）が集光する各位置に、遮光素子８を配置してもよい。また、いずれかの信号記録層からの戻り光が集光する位置のみに配置したとしても、少なくとも集光位置に遮光素子８が配置された迷光に対しては受光素子９の受光部分９ａへの入射を防止することはできる。

ここで、第２の信号記録層からの迷光の強度、つまり、情報の記録、再生への影響について検討する。図８は、信号記録層Ｌ２を情報の記録、または再生の対象である第１の信号記録層として設定する際の、各信号記録層（Ｌ０〜Ｌ４）からの戻り光の光路を示した図である。信号記録層Ｌ２からの主光１０Ｌ２は受光素子９の受光部分９ａで集光し、迷光１１のうち信号記録層Ｌ０と信号記録層Ｌ１からの迷光１１ｂＬ０、１１ｂＬ１は、受光素子９の手前側で集光し、信号記録層Ｌ３と信号記録層Ｌ４からの迷光１１ａＬ３、１１ａＬ４は、受光素子９の奥側で集光する。

図９は、信号記録層Ｌ４を情報の記録、または再生の対象として設定する際の、各信号記録層（Ｌ０〜Ｌ４）からの戻り光の光路を示した図である。信号記録層Ｌ４からの主光１０Ｌ４は受光素子９の受光部分９ａで集光し、迷光１１のうち、信号記録層Ｌ０〜Ｌ３からの迷光１１ｂＬ０、１１ｂＬ１、１１ｂＬ２、１１ｂＬ３は、受光素子９の手前側で集光する。

図８で信号記録層Ｌ２を再生しているときに、受光素子９上に入射する迷光の面積を考慮すれば、信号記録層Ｌ１や信号記録層Ｌ３からの迷光１１ｂＬ１や１１ａＬ３の面積は、信号記録層Ｌ０や信号記録層Ｌ４からの迷光１１ｂＬ０や１１ａＬ４の面積よりも小さいことは明らかである。また、図９で信号記録層Ｌ４を再生しているときに、受光素子９上に入射する迷光の面積を考慮すれば、信号記録層Ｌ３からの迷光１１ｂＬ３の面積は、信号記録層Ｌ０から信号記録層Ｌ２からの迷光１１ｂＬ０、１１ｂＬ１、１１ｂＬ２の面積よりも小さいことは明らかである。つまり、各信号記録層（Ｌ０〜Ｌ４）からの戻り光の強度が同じであった場合、受光素子９に入射した際の面積が小さいほうが、単位面積あたりの光強度が強くなるため、迷光１１としての影響が強くなる。つまり、各信号記録層（Ｌ０〜Ｌ４）からの迷光の影響を考えた場合、第１の信号記録層を信号記録層Ｌ２に設定したときは、信号記録層Ｌ１及びＬ３からの迷光１１ｂＬ1、１１ａＬ３の影響が最も大きく、第１の信号記録層を信号記録層Ｌ４に設定したときは、信号記録層Ｌ３からの迷光１１ｂＬ３の影響が最も大きい。したがって、第２の信号記録層のうち、第１の信号記録層に隣接する信号記録層からの迷光１１の影響が最も大きい。

そして、第１の信号記録層を信号記録層Ｌ２に設定したときの信号記録層Ｌ１からの迷光１１ｂＬ1、第１の信号記録層を信号記録層Ｌ４に設定したときの信号記録層Ｌ３からの迷光１１ｂＬ３は、図７より、破線で囲まれた受光素子９の手前のほぼ同じ位置（１０ｍｍ）に集光する。つまり、第２の信号記録層のうち、第１の信号記録層に隣接し、第１の信号記録層よりも対物レンズから遠い側の信号記録層からの迷光１１ｂの集光する位置は、受光素子９の手前のほぼ同じ位置に集光する。

このため、信号記録層Ｌ２を第１の信号記録層としたときは、第２の信号記録層のうち、信号記録層Ｌ１からの迷光１１ｂＬ１が集光する位置に遮光部分８ａを有する遮光素子８を配置すると最も影響力の大きな迷光１１ｂＬ１を遮光することが可能となる。また、信号記録層Ｌ４を第１の信号記録層としたときは、第２の信号記録層のうち、信号記録層Ｌ３からの迷光１１ｂＬ３が集光する位置に遮光部分８ａを有する遮光素子８を配置すると最も影響力の大きな迷光１１ｂＬ３を遮光することが可能となる。したがって、情報の記録、または再生の対象とする第１の信号記録層を複数の信号記録層７ａのうち、対物レンズ６よりも遠い側に他の信号記録層がある信号記録層に設定したとき、つまり、対物レンズ６に近い側の信号記録層を第１の信号記録層に設定したとき、第１の信号記録層に隣接し、第１の信号記録層よりも対物レンズから遠い側の第２の信号記録層からの迷光１１ｂが集光する位置に配置すれば、最も影響力の大きい迷光１１ｂを遮光することが可能となる。

上述したような位置に遮光素子８を設置する場合、本実施の形態１では、遮光素子８を図１に示すように単体で光ピックアップ装置１００に組み込んでいるが、他の素子上に形成するようにしても良い。例えば、フォーカスエラー信号検出に非点収差法を用いる場合には、主光１０に非点収差を与えるシリンドリカルレンズや光軸Ａに対して斜めに配置される光学プレート等が主光１０の集光光束中に配置されるが、これらの光学面上に形成してもよい。受光素子９の受光部分９ａは、一般的に、硝子基板やプラスチック基板などで、保護されているが、これらの上に形成しても良い。もちろん、本発明の光ピックアップ装置１００に使用される遮光素子８は、これらの素子に限定されるものではなく、主光１０の集光光束中に配置される光学素子上に形成されるならば、同様の効果が得られる。

なお、第１の信号記録層に近く、対物レンズに近い側の第２の信号記録層からの迷光、つまり、受光素子９の奥側に集光する迷光１１ａについては、上述したように、遮光素子８の遮光部分８ａの大きさを調整することで対応可能である。しかし、受光素子の奥側に集光する迷光１１ａの場合、上述したような受光素子９の手前にある対物レンズに遠い側の信号記録層からの迷光１１ｂの集光位置で遮光する必要は無く、受光部分９ａに到達する主光１０の強度を上げるため、集光位置よりもコリメータレンズや対物レンズに近い位置に別途遮光素子を設けて遮光するようにしてもよい。

上記のように、主光１０Ｌ２に対しての迷光１１ｂＬ１、または主光１０Ｌ４に対しての迷光１１ｂＬ３、つまり、第１の信号記録層に隣接し、対物レンズから遠い側の第２の信号記録層からの迷光１１ｂが集光する位置に遮光素子８を配置したときの受光素子９での受光状態について説明する。図１０は、受光素子９の受光部分９ａでの受光状態を示す図である。受光部分９ａには、複数の信号記録層７ａのうち、情報の記録、再生の対象とする第１の信号記録層からの戻り光である主光１０（図８の設定では主光１０Ｌ２、図９の設定では主光１０Ｌ４）が集光している。なお、図中の迷光については、影響の強い第１の信号記録層に隣接する信号記録層からの迷光のみを記す。第１の信号記録層よりも対物レンズから遠い側の第２の信号記録層からの第２の戻り光である迷光１１ｂ（図８の設定では迷光１１ｂＬ１、図９の設定では迷光１１ｂＬ３）は、受光素子９の手前で集光した位置において遮光部分８ａにより遮光されるので、受光素子９には入射しない。一方、第１の信号記録層よりも対物レンズから近い側の信号記録層からの迷光１１ａ（図８の設定では迷光１１ａＬ３）は、遮光部分８ａの面積を調整することにより、受光部分９ａに入射しないようにすることができ、主光１０への影響については、図５にて説明したように中央の白抜き部分が遮光されるのみである。図１０では、受光部分９ａを単純な田の字の場合について記載しているが、受光部分９ａを他の形状で構成した場合も、迷光１１ｂが受光素子９に入射することは無く、遮光部分８ａの大きさ、形状を調整すれば、同様に受光部分９ａに迷光１１ａ（図８の設定では迷光１１ａＬ３）を入射させないようにすることができる。

また、図１０で示す受光素子９は、１ビームを用いた信号検出用の単純な田の字型の受光素子であるが、その他の信号検出用の受光素子を用いた場合にも、遮光素子８を迷光１１ｂ（図８の設定では迷光１１ｂＬ１、図９の設定では迷光１１ｂＬ３）が集光する位置に配置する方法は有効である。例えば、光ピックアップ装置で一般的な、トラッキングエラー信号検出方法である３ビーム法や差動プッシュプル法のように、複数のビームを用いた信号検出方法の場合も、迷光１１ｂが受光素子９に入射することは無く、遮光部分８ａの大きさ、形状を調整することで、受光部分９ａに迷光１１ａ（図８の設定では迷光１１ａＬ３）が入射しないようにすることができる。

図１１は、その他の受光素子の例として、主光１０（図８の設定では主光１０Ｌ２、図９の設定では主光１０Ｌ４）のうち、主光束１０ｍを受光する受光部分９ｂとその両側に配置された２つの副光束１０ｅを受光する受光部分９ｃとで構成した場合の受光素子９での受光状態を示す平面図である。なお、図中の迷光については、影響の強い第１の信号記録層に隣接する信号記録層からの迷光のみを記す。この構成は、発光素子１と対物レンズ６までの間に回折素子などを配置して、主光１０（図８の設定では主光１０Ｌ２、図９の設定では主光１０Ｌ４）を分光して得られる副光束１０ｅを信号検出等に用いる場合に対応したものである。本発明の実施の形態では、フォーカスエラー信号検出に非点収差法を用い、トラッキングエラー信号検出に差動プッシュプル法を用いている。また、迷光１１ａについては、強度が高い主光束１０ｍに対する迷光１１ａのみを図示している。

上述したように、遮光部分８ａを受光素子９に対応して形成することにより、複数の信号記録層７ａのうち、第１の信号記録層と異なる第２の信号記録層からの戻り光である迷光１１（１１ａ、１１ｂ）は、遮光部分８ａによって遮光され、受光部分９ｂ、受光部分９ｃに入射されることはない。このため、主光束１０ｍよりも光強度の弱い副光束１０ｅを用いて、トラッキングエラー信号検出を行う場合、主光束１０ｍの迷光１１が、副光束１０ｅを検出するための受光部分９ｃに入射しないので、トラッキングサーボの安定化が図れる。もちろん、本発明は上記エラー信号検出のみに適用されるものではなく、そのほかの方法について適用しても、迷光１１の低減効果を得られる。

つまり、本発明の実施の形態１によれば、光記録媒体７上に積層された複数の信号記録層７ａのうち、対物レンズ６に近い側の信号記録層を第１の信号記録層としたとき、第１の信号記録層よりも対物レンズ６から遠い側の信号記録層のうち、少なくともひとつの第２の信号記録層からの第２の戻り光の集光位置と一致するように、遮光部分８ａを有する遮光素子８を設けたことにより、主光１０の強度を低下させることなく、迷光１１が受光素子９に入射されることを効率的に抑制し、多層型のディスク状記録媒体７に対して情報の記録または再生を正確に行うことができる光ピックアップ装置１００を得ることができる。

とくに、遮光部分８ａの面積が迷光１１ｂの集光面積に一致するように遮光素子８を形成したので、迷光１１ｂの受光部分９ａへの入射を防止できるとともに、主光１０を遮光する率が抑制され、主光１０の強度を低下させること無く受光部分９ａに入射させることができる。

また、第２の信号記録層のうち、第１の信号記録層に隣接する第２の信号記録層からの迷光１１ｂの集光する位置に一致するように遮光素子８を配置したので、影響の大きな迷光１１ｂを効率的に遮断して、情報の記録または再生を正確に行うことができる。

実施の形態２．
図１２に本発明の実施の形態２に係る光ピックアップ装置の全体構成を示す。また、図１３に本実施の形態２における回折素子１３の構成を示す。本実施の形態２では、実施の形態１における遮光素子に代えて、回折素子を用いて迷光を受光素子に入射させないようにした。他の構成については実施の形態１と同様であり、対応する部分については説明を省略する。

図１３において、回折素子１３は、実施の形態１における遮光素子８の遮光部分８ａを形成している部分に回折格子からなる回折部分１３ａを形成したものである。回折部分１３ａに入射した光は回折により光路を曲げられ、受光素子９の受光部分９ａ以外の部分に入射するようにしている。回折素子１３の基板１３ｂは、一般的な硝子基材で構成されており、例えば、ＢＫ７などで構成される。もちろん、プラスチック素材等でもよい。また、受光素子９の受光部分に入射する迷光の光強度を低減できれば、完全な回折ではなく、その他の次数の回折成分があっても、迷光低減の効果は得られる。

また、本実施の形態２では、回折素子１３は、図１２に示すように単体で光ピックアップ装置１００に組み込んでいるが、他の素子上に形成しても良い。例えば、フォーカスエラー信号検出に非点収差法を用いる場合には、主光１０に非点収差を与えるシリンドリカルレンズや光軸Ａに対して斜めに配置される光学プレート等が集光光束中に配置されるが、これらの光学面上に形成してもよい。受光素子９の受光部分９ａは、一般的に、硝子基板やプラスチック基板などで、保護されているが、これらの上に形成しても良い。もちろん、本発明の光ピックアップ装置１００に使用される回折素子１３は、これらの素子に限定されるものではなく、戻り光主光１０の集光光束中に配置される光学素子上に形成されるならば、同様の効果が得られる。

図１４は、回折素子１３により回折される戻り光の光路を示す図である。図に示すように受光素子９の手前側で集光する迷光１１ｂに対しては、回折部分１３ａをその集光位置に一致するように配置しているため、その集光範囲に相当する小さい面積で迷光１１ｂを回折し、迷光１１ｂを受光素子９の受光部分９ａに入射することを防ぐことが可能となる。なお、図１４は、迷光１１ｂが１つの層から反射した状態を表しているが、複数の層から反射される場合もある。

図１５は、受光素子９の奥側で集光する迷光を示す図である。図１５に示すように、受光素子９の奥側で集光する迷光１１ａについては、手前側で集光する迷光１１ｂのようには、小さい面積にて回折し、受光部分９ａに入手させないようにすることは出来ない。しかし、図１５に示すように、迷光１１ａのうち、受光部分９ａに入射する大きさのみが回折されるように、回折素子１３の回折部分１３ａの面積を設定することで、迷光１１ａを受光部分９ａに到達しないようにすることができる。ただし、回折部分１３ａの面積を大きくすると、受光部分９ａに到達する主光１０の強度は小さくなる。例えば、主光１０の回折素子１３を通過する際の光路断面積をγ、回折部分１３ａの面積をδとすると、主光１０の強度は回折部分１３ａの存在により、主光１０の強度分布が一定の場合には、（（γ−δ）／γ）になり、半導体レーザのように、中心部分の強度が強ければ、（（γ−δ）／γ）以下に低下することになる。なお、図１５では、迷光１１ａが、１つの層から反射した状態を表しているが、複数の層から反射される場合もある。

上記のように、情報の記録、または再生の対象とする第１の信号記録層に対して対物レンズ６から遠い側の信号記録層からの迷光１１ｂが集光する位置に回折素子１３を配置したときの受光素子９での受光状態について説明する。図１６は、受光素子９の受光部分９ｄでの受光状態を示す図である。受光部分９ｄには、複数の信号記録層７ａのうち、情報の記録、再生の対象とする信号記録層からの戻り光である主光１０が集光している。なお、図中の迷光については、影響の強い第１の信号記録層に隣接する信号記録層からの迷光のみを記す。第１の信号記録層以外の層からの戻り光である迷光１１は、受光素子９の手前で回折部分１３ａにより回折され、迷光１１ｃとなって受光部分９ｄから外れた位置に入射する。そして、迷光１１のうち、受光素子９の手前で集光する迷光１１ｂは回折部分１３ａにより回折され、受光部分９ｄには入射しない。また、第１の信号記録層よりも対物レンズから近い側の信号記録層から迷光１１ａ（図８の設定では迷光１１ａＬ３）は、回折部分１３ａの面積を調整することにより、受光部分９ｄに入射しないようにすることができ、主光１０への影響については、図５にて説明したように中央の白抜き部分が遮光されるのみである。なお、主光１０のうち、回折部分１３ａを透過した部分１０ｃについては、迷光１１ｃと同様に受光部分９ｄから外れた位置に入射する。

なお、図１６で示す受光素子９は、１ビームを用いた信号検出用の単純な田の字形の受光素子であるが、その他の信号検出用の受光素子を用いた場合にも、回折素子１３を迷光１１ｂが集光する位置に配置する方法は有効である。例えば、光ピックアップ装置で一般的な、トラッキングエラー信号検出方法である３ビーム法や差動プッシュプル法のように、複数のビームを用いた信号検出の場合も、迷光１１ｂは受光素子に入射せず、迷光１１ａについても、回折部分１３ａの大きさ、形状を調整することで、受光部分９ｄに入射しないようにすることができる。

図１７は、その他の受光素子９の例として、主光１０のうち、回折素子１３により回折された副光束１０ｃを受光する受光部分９ｆを設けた受光素子９を示す平面図である。受光素子９の受光部分９ｅには、複数の信号記録層７ａのうち、第１の信号記録層からの戻り光である主光１０が集光している。なお、図中の迷光については、影響の強い第１の信号記録層に隣接する信号記録層からの迷光のみを記す。第１の信号記録層と異なる第２の信号記録層からの戻り光である迷光１１は、受光部分９ｅに本来受光する部分が、回折素子１３の回折部分１３ａによって回折され、迷光１１ｃとして、受光部分９ｅから外れた位置に受光するため、受光部分９ｅでは受光しない。さらに、受光部分９ｆで、第１の信号記録層からの戻り光である主光１０の一部である回折光１０ｃを受光できるため、光ピックアップ装置１００に新たな機能を付与することが可能となる。例えば、フォーカスエラー信号検出、球面収差エラー検出、ＲＦ信号の補填等の為に副光束１０ｃを使用することもできる。特に、受光部分９ｆにて、高感度を要求されない信号検出を行う場合には、副光束１０ｃは、迷光１１ｃに対して十分強度が高いので、迷光１１ｃの影響が少なく、新たな機能を受光部分９ｆに付与することが可能となる。

このように、回折素子１３の回折部分１３ａで回折された、第１の信号記録層からの戻り光である主光１０の一部である回折光１０ｃを受光することにより、迷光低減の効果だけでなく、光ピックアップ装置１００に新たな機能を付与することも可能となる。

図１７で示す受光素子９は、１ビームを用いた信号検出用の単純な田の字形の受光素子であるが、その他の信号検出用の受光素子を用いた場合にも、回折素子１３を迷光１１が集光する位置に配置する方法は有効である。例えば、光ピックアップ装置で一般的な、トラッキングエラー信号検出方法である３ビーム法や差動プッシュプル法のように、複数のビームを用いた信号検出方法の場合も、回折部分１３ａの大きさ、形状を調整することで、受光部分９ａに迷光１１が入射しないようにすることができる。

図１８は、その他の受光素子の例として、主光１０のうち、主光束１０ｍを受光する受光部分９ｇと、その両側に配置された２つの副光束１０ｅを受光する受光部分９ｈと、さらに、回折素子１３の回折部分１３ａによって、回折された回折光１０ｃを受光する受光部分９ｉで構成した場合の受光素子９での受光状態を示す平面図である。なお、図中の迷光については、影響の強い第１の信号記録層に隣接する信号記録層からの迷光のみを記す。この構成は、発光素子１と対物レンズ６までの間に回折素子（本実施の形態２の回折素子１３とは異なる）などを配置して、主光１０を分光して得られる副光束１０ｅを用いた信号検出等に対応したものである。本発明の実施の形態では、フォーカスエラー信号検出に非点収差法を用い、トラッキングエラー信号検出に差動プッシュプル法を用いている。また、迷光については、影響の強い主光束１０ｍに対する迷光１１ｍのみを図示している。

上述したように、回折部分１３ａを受光素子９に対応して形成することにより、複数の信号記録層７ａのうち、第２の信号記録層からの戻り光である迷光１１ｂは、回折部分１３ａによって回折され、受光部分９ｇ、９ｈに入射されることはない。このため、主光束１０ｍよりも光強度の弱い副光束１０ｅを用いて、トラッキングエラー信号検出を行う場合、主光束１０ｍの迷光１１が、副光束１０ｅを検出するための受光部分９ｈに入射しないので、トラッキングサーボの安定化が図れる。もちろん、本発明は上記エラー信号検出方法のみに適用されるものではなく、そのほかの方法について適用しても、迷光の低減効果を得られる。

さらに、受光素子９には、回折素子１３の回折部分１３ａで回折された、主光束１０からの回折光１０ｃを受光するための受光部分９ｉが設けられている。受光部分９ｉで、第１の信号記録層からの戻り光１０の一部である戻り光１０ｃを受光できるため、光ピックアップ装置１００に新たな機能を付与することが可能となる。例えば、フォーカスエラー信号検出、球面収差エラー信号検出、ＲＦ信号の補填等の機能を付与することが可能となる。

つまり、本発明の実施の形態２によれば、光記録媒体７上に積層された複数の信号記録層７ａのうち、対物レンズ６に近い側の信号記録層を第１の信号記録層としたとき、第１の信号記録層よりも対物レンズ６から遠い側の信号記録層のうち、少なくともひとつの第２の信号記録層からの第２の戻り光の集光位置と一致するように、迷光１１ｂを回折するための回折部分１３ａを有する回折素子１３を設けたことにより、主光１０の強度を低下させることなく、迷光１１ｂが受光素子９に入射されることを効率的に抑制し、多層型のディスク状記録媒体７に対して情報の記録または再生を正確に行うことができる光ピックアップ装置１００を得ることができる。

とくに、回折素子１３の回折部分１３ａを迷光１１の集光面積に一致するように形成したので、主光１０を回折する割合を抑制し、主光１０を効率よく受光部分９ａに入射させることができる。

また、第２の信号記録層のうち、第１の信号記録層に隣接する第２の信号記録層からの迷光１１ｂの集光する位置に一致するように回折素子１３を配置したので、影響の大きな迷光を効率的に遮断して、情報の記録または再生を正確に行うことができる。

さらに、受光素子９には、回折素子１３の回折部分１３ａで回折された、主光束１０からの回折光１０ｃを受光するための第２の受光部分９ｉを設けたので、フォーカスエラー信号検出、球面収差エラー信号検出、ＲＦ信号の補填等の機能を付与することが可能となる。

実施の形態３．
図１９は、本発明の実施の形態３に係る光ディスク装置の基本構成を示す図である。本実施の形態３に係る光ディスク装置は、上記実施の形態１または２に記載した光ピックアップ装置１００を備えたものである。

本実施の形態３に係る光ディスク装置は、多層型のディスク状光記録媒体である光ディスク１０７を保持して回転駆動する回転駆動機構１０２を備えている。この回転駆動機構１０２は、光ディスク１０７の中心部に設けられたチャッキング孔１０７ｃを基準として光ディスク７を位置決めし、回転駆動するものである。

そして、光ピックアップ装置１００は、回転駆動機構１０２により回転駆動される光ディスク１０７の信号記録層１０７ａに対物レンズを対向させた状態で配置され、送り機構１０３により光ディスク１０７の半径方向に移動する。光ピックアップ装置１００、回転駆動機構１０２及び送り機構１０３は、制御回路１０１により制御される。光ピックアップ装置１００は、光ディスク１０７に対する情報の記録、再生、又はその両方を行う。光ピックアップ装置１００により光ディスク１０７から読み出された信号は、復調回路１０４により復調される。

本実施の形態に３よれば、実施の形態１、実施の形態２で説明した光ピックアップ装置１００を備えることにより、多層型のディスク状の光記録媒体１０７の情報の記録、または再生の対象とする第１の信号記録層以外の信号記録層からの迷光の影響を抑制して、第１の信号記録層の情報を安定して記録または、再生することができる光ディスク装置を実現できる。

本発明の実施の形態１における光ピックアップ装置の全体構成を示す図である。 本発明の実施の形態１における遮光素子の構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１における受光素子近傍での戻り光の光路を示す図である。 本発明の実施の形態１における遮光素子がある場合の戻り光の光路を示す図である。 本発明の実施の形態１における遮光素子がある場合の戻り光の光路を示す図である。 本発明の実施の形態１における光記録媒体の層構造を示す断面図である。 本発明の実施の形態１における目的とする信号記録層と戻り光の集光位置との関係を示す図である。 本発明の実施の形態１における受光素子近傍での戻り光の光路を示す図である。 本発明の実施の形態１における受光素子近傍での戻り光の光路を示す図である。 本発明の実施の形態１における受光素子上での受光状態を示す平面図である。 本発明の実施の形態１の変形例における受光素子上での受光状態を示す平面図である。 本発明の実施の形態２における光ピックアップ装置の全体構成を示す図である。 本発明の実施の形態２における回折素子の構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態２における回折素子がある場合の戻り光の光路を示す図である。 本発明の実施の形態２における回折素子がある場合の戻り光の光路を示す図である。 本発明の実施の形態２における受光素子上での受光状態を示す平面図である。 本発明の実施の形態２の変形例における受光素子上での受光状態を示す平面図である。 本発明の実施の形態２の変形例における受光素子上での受光状態を示す平面図である。 本発明の実施の形態３における光ディスク装置の全体構成を示す図である。

符号の説明

１ 発光素子、 ２ 偏光プリズム、 ３ コリメータレンズ、 ４ ミラー、 ５ 波長板、 ６ 対物レンズ、 ７、１０７ 光記録媒体、 ７ａ 信号記録層、８ 遮光素子、 ８ａ 遮光部分、 ９ 受光素子、 ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆ，９ｇ，９ｈ，９ｉ 受光部分 １０ 主光、 １０ｅ 副光束、 １０ｍ 主光束、 １１、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ 迷光、 １００ 光ピックアップ装置、 １０１ 制御機構、 １０２ 回転駆動機構、 １０３ 送り機構、 １０４ 復調回路、

Claims (8)

1. ディスク基板に複数の信号記録層を有する光記録媒体に対し、情報の記録、または再生を行う光ピックアップ装置であって、
   レーザ光を出射する発光素子と、
   前記レーザ光を略平行光に変換するコリメータレンズと、
   前記コリメータレンズを通過したレーザ光を、前記複数の信号記録層のうち、情報の記録、または再生の対象とする第１の信号記録層に集光する対物レンズと、
   前記第１の信号記録層からの第１の戻り光が集光され、前記第１の戻り光を受光する受光部分を有する受光素子と、
   前記複数の信号記録層のうち、前記対物レンズに近い側の信号記録層を前記第１の信号記録層としたとき、前記第１の信号記録層よりも前記対物レンズから遠い側の信号記録層のうち、少なくともひとつの第２の信号記録層からの第２の戻り光の集光位置と一致するように設けられ、前記第２の戻り光を遮光する遮光部分を有する遮光素子と、
   を備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 前記遮光素子は、前記遮光部分の面積が前記第２の戻り光の集光面積と一致するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
3. 前記第２の信号記録層は、前記第１の信号記録層に隣接する信号記録層であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光ピックアップ装置。
4. ディスク基板に複数の信号記録層を有する光記録媒体に対し、情報の記録、または再生を行う光ピックアップ装置であって、
   前記光記録媒体へ向けてレーザ光を出射する発光素子と、
   前記レーザ光を略平行光に変換するコリメータレンズと、
   前記コリメータレンズを通過したレーザ光を、前記複数の信号記録層のうち、情報の記録、または再生の対象とする第１の信号記録層に集光する対物レンズと、
   前記第１の信号記録層からの第１の戻り光が集光され、前記第１の戻り光を受光する第１の受光部分を有する受光素子と、
   前記複数の信号記録層のうち、前記対物レンズに近い側の信号記録層を前記第１の信号記録層としたとき、前記第１の信号記録層よりも前記対物レンズから遠い側の信号記録層のうち、少なくともひとつの第２の信号記録層からの第２の戻り光の集光位置と一致するように設けられ、前記第２の戻り光を回折する回折部分を有する回折素子と、
   を備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。
5. 前記回折素子は、前記回折部分の面積が前記第２の戻り光の集光面積と一致するように形成されていることを特徴とする請求項４に記載の光ピックアップ装置。
6. 前記第２の信号記録層は、前記第１の信号記録層に隣接する信号記録層であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の光ピックアップ装置。
7. 前記受光素子は、前記回折素子にて回折された前記第１の戻り光の１部を受光する第２の受光部分を備えたことを特徴とする請求項４ないし請求項６のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
8. 前記光記録媒体を回転駆動する回転駆動機構と、
   請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の光ピックアップ装置と、
   前記光ピックアップ装置を前記光記録媒体の半径方向に移動させる送り機構と、
   を備えたことを特徴とする光ディスク装置。

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