JP2008276860A - 光ピックアップ装置及び光ディスクドライブ - Google Patents

Abstract

【課題】二層光ディスクに対して差動プッシュプル法でトラッキングを行うとき、隣接層からの反射光が迷光となり、トラッキング制御信号に悪影響を与えるのを回避する。
【解決手段】隣接層からの迷光を含む光ディスクからの反射光の光路に二分割波長板２０を挿入し、迷光との干渉が起こらない領域を四分割検出器で検出して副光線によるプッシュプル信号を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は光ピックアップ装置及び光ディスクドライブに関し、読出し光学系に特徴を有する光ピックアップ装置及び光ディスクドライブ関する。

光ディスクの１層の容量は使用する半導体レーザの波長と対物レンズの開口数（ＮＡ）に大きく依存する。半導体レーザの波長が短いほど、あるいはＮＡが大きいほど、記録密度を大きくでき、１層あたりの容量を増やすことができる。現在市場に流通している光ディスクドライブの主体は波長６５０ｎｍ付近の赤色光とＮＡ０．６の対物レンズを使用するＤＶＤ（Digital Versatile Disc）ドライブであるが、ＤＶＤの記録密度を上回るものとして、光波長４０５ｎｍ付近の青紫色の半導体レーザを光源とし、ＮＡ０．８５の対物レンズを使用する光ディスクドライブが出荷され始めている。今後の記録密度向上のために使用波長の短波長化を考えたとき、この青紫色より短い波長の半導体レーザ光源の開発は波長が紫外域になるため、開発に困難が予想される。また、空気中での対物レンズのＮＡの限界は１であるので、対物レンズの高ＮＡ化による記録密度の向上も困難になってきている。

このような状況において、１枚の光ディスクの容量を増加させる方式として記録層の二層化が実施されている。非特許文献１には、二層の相変化ディスクの技術が紹介されている。レーザ光を二層光ディスクに照射した場合、同時に隣接層を照射することになるので層間のクロストークが問題となる。この問題を低減するために、層間隔を大きくすることが行われる。レーザ光は集光されており、目的とする層以外はレーザ光の集光位置からずれるので、クロストークを低減することができる。

一方、層間隔を広げると球面収差が問題になってくる。記録層の層間には空気の屈折率と異なるポリカーボネイトが使用されており、球面収差の原因となる。対物レンズの球面収差は特定の層に対して小さくなるように設計されており、他の層にレーザ光の焦点を移したとき球面収差が発生する。この収差は、通常２枚のレンズで構成されるエクスパンダーレンズ光学系あるいは液晶素子を対物レンズの前に置くことで補正することが可能である。２枚のレンズの距離あるいは液晶素子の位相を変えることで収差を補正することができる。しかし、液晶素子の補償可能範囲あるいはレンズの移動機構を小型の光ディスクドライブ装置内で実現することを考慮すると、大きい球面収差を補正することはできない。すなわち、二層光ディスクの層間隔を十分広くとることは実際の光ドライブ装置では事実上難しくなる。この結果、多層光ディスクでは層間クロストークが残ることになる。

前述のクロストークを低減する方法として、特許文献１によれば、レンズで集光された多層光ディスクからの反射光の集光位置は目的とする層と隣接層では光軸上で異なるので、微小なミラーを光軸上に配置することで、目的とする層からの反射光だけを取り出すことができ、クロストークの低減が可能となる。しかし、この方法は光ディスクからの反射光を光軸に対して横方向に曲げる方式であるため、光ピックアップは大きくならざるを得ない。また、特許文献２によれば、臨界角プリズムを使用して、隣接層からの反射光を取り除く方法が提案されている。この方法では、当該層からの反射光はコリメートされた平行光になるが、隣接層からの反射光は発散光あるいは収束光になることを利用し、光軸に対してある角度以上になった光線を、臨界角プリズムで除去しようとするものである。この方式も、臨界プリズムを２個使用するので、光ピックアップが大きくならざるを得ない。

特開2005-302084号広報 特開2002-367211号広報 Jpn.J.Appl.Phys.Vol.42 (2003)pp.956-960

図３を用いて、光ピックアップ装置の検出光学系における多層光ディスクによるクロストークを説明する。トラッキングエラー信号の検出はここではＤＰＰ（Differential Push-Pull）法を使用するものとする。ＤＰＰ法では、回折格子によりレーザ光を１本の主光線と２本の副光線に分割して光ディスクを照射する。図３では主光線８０のみを示している。単純化のために、５０１は二層の光ディスクとし、５１１及び５１２は情報記録層である。対物レンズ４０１からの主光線の最小ビームスポット位置は主光線８０で示すように情報記録層５１１上にあり、情報を読み出そうとしている層は情報記録層５１１である。情報記録層５１１上には、図４に示すトラッキングのための案内溝が形成されており、この溝を主光線が光スポット９４として照射し、同時に副光線は半トラックピッチだけずれた位置を照射スポット９５，９６として照射している。照射光の焦点は記録層５１１に合っているので、その反射光は入射光と同じ光路を逆方向に辿って図３の対物レンズ４０１に戻る。次に、検出レンズ４０２を透過し、光ビーム８１となって光検出器５１に入射する。検出レンズ４０２には溝の方向に対して４５度方向に非点収差が入っており、光検出器５１は最小錯乱円の位置に設置される。

光検出器の形状と光ディスクからの反射光の入射状態を図５に示す。中央にある田の字状の四分割された検出器５４１は主光線を検出するものであり、主光線は８１１のスポットとして検出器５４１を照射する。副光線による反射光は、それぞれ二分割検出器５４２、５４３上に光スポット８１２、８１３として入射する。四分割検出器５４１からの信号をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとし、二分割検出器５４２からの信号をＥ、Ｆ及び二分割検出器５４３からの信号をＧ、Ｈとする。このとき、トラッキングエラー信号ＴＲは、ＴＲ＝（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）−ｋ｛（Ｅ−Ｆ）＋（Ｇ−Ｈ）｝と表される。ここに、ｋは定数であり、主光線と副光線の強度比等から決められる。通常、主光線は副光線の強度と比較して１０倍以上大きくなるように設定されている。また、フォーカスエラー信号をＡＦ、データ信号をＲＦとしたとき、ＡＦ＝Ａ＋Ｄ−（Ｂ＋Ｃ）、ＲＦ＝Ａ＋Ｃ＋Ｂ＋Ｄのように表される。ＴＲ及びＡＦ信号はレーザ光の照射位置の制御に使用される。

二層光ディスクにレーザ光を照射したとき、それぞれの層からの反射光量はほぼ同量になるように設計されている。このために対物レンズに近い層の透過率が大きくなっており、対物レンズから遠い層にもレーザ光が照射できるようになっている。このような条件下では、図３に示したように情報読出し対象層である５１１にレーザ光の焦点を合わせると、一部のレーザ光は光ビーム８２として当該層５１１を透過し、隣接層５１２で反射され、迷光である反射光ビーム８３となる。この反射光ビーム８３は対物レンズ４０１に戻り、検出レンズ４０２に入射した後、光検出器５１の手前で一旦集光され、光ビーム８４で示したように広がりながら光検出器５１に入射する。光ビーム８４は、光検出器面上では図５に示すように、広がった光スポット８４１になり、光検出器５４１、５４２、５４３を覆った状態となる。このため、ビーム８１１及び８１２、８１３と干渉することになる。この干渉は、層間隔の変動による光スポット８４１の位相の変化に影響され、変動する。この変動はＴＲ信号に大きい影響を与える。回折格子で分割されて生成される副光線の強度は設計上小さく設定されているので、隣接層からの主光線の反射光のパワーデンシティと同程度となり、このため、干渉の効果が強く現れる。不均一な層間隔の光ディスクの回転で光スポット８１２あるいは８１３の光量分布が変化すると、ＴＲ信号の副光線による差動信号部分ＳＰＰ＝（Ｅ−Ｆ）＋（Ｇ−Ｈ）が影響され、トラッキングエラー信号のバランスを崩すことになる。これにより、トラッキングがはずれるような不具合が生じる。同様に、隣接層５１２が読出し対象層５１１の対物レンズ寄りにある場合も、隣接層から反射光が発生し、問題となる干渉が同様に生じる。

本発明の目的は、光ピックアップ装置を大型化させずに、二層光ディスクでのトラッキングエラー信号へのクロストークを軽減することである。

上述の課題を解決するために、光ディスクからの反射光の偏光分布に変更を加える。これにより主光線の隣接層による迷光の偏光分布と副光線の偏光分布とが重なり合う部分において、偏光が互いに直交する部分が存在するようになる。副光線のこの部分では干渉が起こらないので、この部分の光を使用して、ＴＲ信号を形成すれば、ＴＲ信号は変動の少ないものを得ることができる。この方法の長所は、偏光を変えるための波長板を光路中に挿入するだけなので、光学系が大型化しないことである。

図６と図７を用いてさらに詳しく説明する。図６の２０は二分割波長板を示す。この波長板を、図３で示した対物レンズ４０１と検出レンズ４０２の光ディスクからの反射光の光路中に挿入する。二層光ディスクからの反射光の波長板上での強度分布は、当該層からの主光線が強いので強度分布の主たるものとなり、領域８５１，８５２，８５３で構成されるものになる。これらの領域ができる原因は図４で示したように記録層に溝が刻まれているためである。溝の幅は十分狭く設計されているので、０次光と±１次光の回折光が強く発生し、光学系の有効径の範囲内で０次光と±１次光が干渉して強度分布ができる。０次光は光学系の有効径内全体に広がって存在し、＋１次光は８５２の領域で、−１次光は８５３の領域で存在する。したがって、領域８５２では０次光と＋１次光が干渉しており、領域８５３では０次光と−１次光が干渉することになる。二分割波長板２０の分割位置は、領域８５２と８５３を等分に分割する位置とする。分割線の方向は光ディスクのトラック方向に対して垂直方向になっている。二分割波長板に入射する光ディスクからの反射光の偏光方向は直線偏光とする。本説明では簡単化のために、第１波長板２０１をλ／２板とし、透過光の偏光方向を９０度変える機能を有し、第１偏光状態とする。第２波長板２０２は入射光に対して透過光の偏光方向を変えないものとし、第２偏光状態とする。偏光に変更が加えられた透過光を、記録層のトラック方向に対して４５度方向の非点収差が入った検出レンズ４０２で集光し、最小錯乱円の位置で検出する。

図７に偏光状態を示す。８２１は主光線の当該層からの反射光の偏光状態を表し、８２２及び８２３は副光線の当該層からの反射光の偏光状態を表す。それぞれの光線の紙面上で上半分（８３１，８３３及び８３５）の偏光状態は変化しておらず、第２偏光状態である。下半分（８３２，８３４及び８３６）は偏光状態が９０度回転したものになっており、第１偏光状態である。即ち、非点収差の４５度の軸に対して偏光状態が反転した状態になる。一方、迷光である隣接層からの主光線の反射光は８４２の大きい円で示すように広がり、紙面の左右で異なる偏光分布となる。隣接層が当該層より対物レンズに近い位置にあるとすると、８４３の領域では偏光方向が９０度回転しており（第１偏光状態）、８４４の領域は偏光方向の変わらない領域（第２偏光状態）となる。

迷光８４２と当該層からの副光線８２２，８２３の偏光方向を比べると、８３３と８３６の領域では偏光方向が同じであり、８３４と８３５の領域では直交している。偏光が同じ方向である場合は干渉し、直交する場合は干渉しない。したがって、８３４と８３５の領域の副光線を使用すれば、変動の少ないＳＰＰ信号を得ることができる。

次に、図８に隣接層が当該層より対物レンズから遠くにある場合の偏光分布を示す。この場合の隣接層からの主光線の反射光の集光位置は検出レンズ寄りにあり、当該層からの反射光の最小錯乱円の位置での隣接層による反射光像８４２は図７に対して反転することになる。このため、８４５の領域の偏光状態は変化せず（第２偏光状態）、８４６の領域では偏光状態が９０度変化する（第１偏光状態）。当該層からの反射光の偏光状態は図７と同じである。このため、領域８３４と８３５で両者は干渉し、領域８３３と８３６では干渉が起こらない。このことは干渉のない領域が、二層における当該層を代えると、８３４から８３３へ、及び８３５から８３６へ変移することを示している。

ここで、図９に示すような形状の検出器で二層光ディスクからの反射光を検出する。主光線を検出する検出器５４１の形状は四分割で図５と同じであるが、副光線を検出する検出器５４４、５４５も四分割とした。四分割検出器５４４の出力をｅ及びｆ、ｇ、ｈとし、四分割検出器５４５の出力をｉ及びｊ、ｍ、ｎとする。二層光ディスクの当該層に対して、隣接層は当該層より対物レンズ４０１に近い位置にあるものとした場合、光ディスクからの反射光の偏光状態は図７に示すものと同じであり、図９にその偏光状態を同時に示した。四分割検出器５４４のｅとｇ、四分割検出器５４５のｊとｎは干渉の影響を受けていない出力であるので、ＳＰＰ信号をＳＰＰ＝（ｅ−ｇ）＋（ｊ−ｎ）とする。このときのトラッキングエラー信号ＴＲは、ＴＲ＝（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）−ｋ｛（ｅ−ｇ）＋（ｊ−ｎ）｝となる。当該層を対物レンズ４０１に近い層に設定した場合は、光ディスクからの反射光の偏光分布は図８で示した分布になり、干渉の影響を受けない出力は四分割検出器５４４の出力ｆとｈ、四分割検出器５４５のｉ、ｍとなる。ＳＰＰ信号はＳＰＰ＝（ｆ−ｈ）＋（ｉ−ｍ）となり、この場合のトラッキングエラー信号ＴＲは、ＴＲ＝（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）−ｋ｛（ｆ−ｈ）＋（ｉ−ｍ）｝となる。以上の説明のごとく、当該層に応じて副光線の干渉のない部分を適切に使用することで、ＳＰＰ信号の変動を減らすことができる。

上記の説明では、二分割波長板２０の第１波長板２０１のみで光ディスクからの反射光の偏光方向に９０度の変更を加えた。原理的には、第１波長板２０１及び第２波長板２０２の両方の透過光の偏光方向を変えることが可能であるが、第１偏光状態と第２偏光状態が互いに直交する限りにおいて同様の効果を得ることが可能である。また、第１波長板２０１及び第２波長板２０２の透過光を円偏光としたときも、両者の偏光の回転方向を互いに逆向きにすれば同様の効果を得ることができる。

次に、図１０に示す二分割波長板２１を、図６の二分割波長板２０の代わりに光路中に入れた場合を説明する。光ディスクからの反射光の光量分布８５１、８５２、８５３は図６と同様であり、説明は省略する。二分割波長板２１の分割線は、光ディスクからの±１次光が作るパターン８５２及び８５３に対して、それらを横切らずそれらを中間で分ける方向になっている。すなわち分割線は光ディスクのトラック方向に平行な方向である。簡単化のため、第１波長板２１１は透過光に影響を与えず、透過光の偏光状態を第１偏光状態とし、第２波長板２１２のみ透過光の偏光方向（第２偏光状態）を９０度回転するものとする。二分割波長板２１の透過光を、光ディスクのトラック方向に対して４５度方向に非点収差が入った検出レンズ４０２で集光し、最小錯乱円の位置で検出する。

隣接層が対物レンズに近い側にあるとすると、検出器面上では隣接層からの反射光は図１１の大きい二つの半円８５３と８５４で表される。８５３の領域の偏光方向は変わらず、第１偏光状態であり、８５４の領域の偏光方向は９０度回転して、第２偏光状態となっている。また、当該層からの反射光は四分割検出器５４１及び５４４，５４５上を照射しており、四分割検出器５４４と５４５上を照射しているのが副光線によるものである。検出器上での副光線の偏光方向分布は、中心を通る斜め４５度の線で図１０の偏光分布を折り返した形と相似形になるので、それぞれの左半円の部分では偏光方向が９０度回転し（第２偏光状態）、それぞれの右の半円部分では偏光方向は変化しない（第１偏光状態）。隣接層からの光の偏光方向と当該層からの光の偏光方向の両者を考慮すると、干渉のない部分からの光検出器からの出力はｆ及びｇ、ｊ、ｍである。したがって、これらの出力を使用して副光線によるＳＰＰ信号を形成すれば、干渉による変動の少ないＳＰＰ信号となる。このとき、ＳＰＰ信号はＳＰＰ＝（ｆ−ｇ）＋（ｊ−ｍ）となり、ＴＲ信号はＴＲ＝（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）−ｋ｛（ｆ−ｇ）＋（ｊ−ｍ）｝となる。他方、当該層と隣接層が入れ代わった場合は、隣接層からの反射光の偏光分布が図１１において反転するので、干渉のない四分割検出器５４４，５４５からの出力はｅ及びｈ、ｉ、ｎとなるので、ＳＰＰ信号はＳＰＰ＝（ｅ−ｈ）＋（ｉ−ｎ）となり、ＴＲ信号はＴＲ＝（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）−ｋ｛（ｅ−ｈ）＋（ｉ−ｎ）｝となる。

二分割波長板の分割方向を変えた場合も、透過光の偏光方向が互いに直交するような作用を両波長板が有していれば、干渉効果を減少させる効果を有し、また両波長板が円偏光に変換する作用がある場合も、両者の透過光の回転方向が反対であれば、効果は失われない。

本発明においては、二分割波長板を二層光ディスクからの反射光の光路に挿入することで、副光線に部分的に干渉しない部分を発生させ、この部分を用いて変動の少ないトラッキング信号を生成することが可能である。二分割波長板は厚くないので、光ピックアップを従来のものに比較して大型させることはない。

本発明によると、副光線において隣接層からの反射光との干渉が発生しない部分を検出できるので、ＳＰＰ信号の変動を小さくできる。したがって、ＳＰＰ信号から形成されるトラッキングエラー信号も変動が小さくなるので、光スポットがトラックをはずれることがなくなり、情報データを読み出すときのエラーを低減できる。

また、光ディスクに情報データを書き込むとき、レーザ光量は小さいながら隣接トラックも照射している。レーザスポットのトラックからのずれが大きいと、隣接トラックへの光量が増加し、隣接トラックのデータを消去する可能性がある。本発明によれば、レーザスポットのトラックからのずれを小さくできるので、隣接トラックへの照射光量を小さく制御でき、隣接トラックのデータ消去の悪影響を低減できる。

以下、本発明の実施の形態を、図を用いて説明する。

図１に、光ディスクドライブの光ピックアップ装置を示す。半導体レーザ１０１から出射したレーザ光を、コリメータレンズ４０３と三角プリズム１０２によりコリメートされた円形の光ビームに変換する。コリメートされたビームは回折格子１０３により３本のビームに分割され、１本の主光線と２本の副光線になる。主光線の進行方向は入射ビームと同じ方向であるが、２本の副光線は光軸に対して対称方向に傾きを持った出射光となる。通常、主光線と副光線の光量差は１０倍以上に設定される。３本のビームは偏光ビームスプリッタ１０４を透過し、λ／４板１０５により円偏光に変換され、回転機構により回転する二層光ディスク５０１に対物レンズ４０４で絞り込まれる。図では読出し対象層（当該層）は５１１であり、レーザ光の最小スポットの位置が５１１上にある。隣接層５１２からも反射光８３が発生し、クロストークの原因である迷光となる。

二層光ディスクからの反射光は迷光も含めて、対物レンズ４０４を戻り、λ／４板１０５により、元の偏光方向に対して直交する方向の直線偏光に変換される。このため偏光ビームスプリッタ１０４で反射され、二分割波長板２０に向かう。ここで使用する二分割波長板は図６で示したものとする。これにより透過光の半分の偏光方向が９０度回転する。その後、非点収差の入った集光レンズ４０５で最小錯乱円の位置に設置された検出器上５２に集光され、検出器からの出力信号は信号処理回路５３で処理され、光スポットの位置を制御するＡＦ信号及びＴＲ信号、データ信号であるＲＦ信号が形成される。光検出器５２の感度のある部分の形状は図９で示した通りであり、副光線を検出する検出器部分は四分割検出器になっている。

図１２に信号処理のための電子回路を示す。検出器５２上には図９に示した四分割光検出器５４１及び５４４，５４５が設置されており、それらの検出器の出力は電流電圧変換された後、図１２の左側からの入力となる。主光線を検出する四分割検出器５４１からのものがＡ及びＢ，Ｃ，Ｄである。副光線を検出する四分割検出器５４４及び５４５からの出力に関係するのが、ｅ及びｇ，ｆ，ｈとｊ及びｎ，ｉ，ｍである。５５１から５５７までが差動増幅器であり、５６１から５６７までが加算回路である。７２７は層選択制御回路であり、５８０のスイッチング回路により当該層が対物レンズ４０４に近い層か、あるいは遠い層かによって切り替えを行う。切り替えは、隣接層からの反射光との干渉がない領域の副光線を選択するようにする。５７１は干渉の影響のない副光線による副プッシュプル信号となる。５８１はｋ倍の増幅器であり、ｋは主光線と副光線の強度比を勘案して決まる値である。５７３は主光線によるプッシュプル信号であり、５８１の出力と共に差動増幅器５５７で処理され、ＴＲ信号５７５となる。四分割検出器５４１からの出力Ａ及びＢ，Ｃ，Ｄのすべてを加え合わせた信号５７２はデータ信号であり、５７４は非点収差法によるＡＦ信号となる。

図２に示した実施例２では、回折格子１０３と偏光ビームスプリッタ１０４がコリメータレンズ４０７より半導体レーザ１０１側に設置されている。したがって、半導体レーザ１０１から出射したレーザ光は発散光の状態で偏光ビームスプリッタ１０４を透過し、その後コリメータレンズ４０７でコリメートされた光ビームに変換されてλ／４板１０５に入射する。二層光ディスク５０１からの反射光は偏光方向が９０度変えられて、偏光ビームスプリッタ１０４で反射される。反射光は二分割波長板２０を通過し、非点収差素子４０６を透過後、光検出器５２で検出される。非点収差素子４０６はシリンドリカルレンズの使用が可能である。本実施例ではレーザ光源１０１とコリメータレンズ４０７の間に、偏光ビームスプリッタを中心に多数の部品を配置しており、レーザ光源の発散角と光学系の有効径が同じであるとすると、実施例２は光ピックアップ装置の小型化に適している。

実施例３においては、二分割波長板として図１０に示したものを使用する。この二分割波長板２１を実施例１の分割波長板２０の代替として、光路中に挿入する。このとき副光線の隣接層からの干渉の影響の領域が二分割波長板２０の場合と異なることは、上述した。同じ形状の四分割光検出器５４１及び５４４，５４５を使用したとすると、四分割検出器５４４及び５４５から電子回路５２への入力を変更する必要がある。

図１３に示した信号処理回路は、副光線のプッシュプル信号が四分割検出器の斜交いの組み合わせで形成されるようになっている。当該層が代わった場合は、層選択制御回路７２７によって制御されるスイッチ素子５８０で、隣接層からの干渉の影響の少ない斜交いのプッシュプル信号を選択するようになっている。図１２と図１３は別回路としたが、入力信号の切り替えスイッチを採用すれば、一つの回路となる。

実施例４においては、実施例１の検出器５２の感度領域を図１４のように変更する。副光線を検出する四分割検出器５４６及び５４７の中央部がそれぞれ遮光部４１１，４１２で遮光されている。この場合、遮光方向は光ディスクのトラック方向である。すなわち、遮光部４１１，４１２の長手方向は光ディスクのトラック方向である。光ピックアップの組み立てにおいて、光検出器を完全に理想的な位置に固定できないし、また経時変化により光検出器の位置は３光線に対して変移する可能性もある。副光線と隣接層からの反射光の干渉は、干渉のある領域とない領域が図９あるいは図１１に示したように接しており、光検出器の経時的な位置変移で干渉の大きい領域が検出感度部分に入ってくる可能性がある。これを避けるために、四分割検出器の分割位置に幅を持った遮光領域を設けた。

図１２の副プッシュプル信号（ＳＰＰ）５７１の変動を計算した結果を図１５に示す。当該層は対物レンズ４０４に近い層である。使用波長は０．４０５μｍ、対物レンズのＮＡは０．８５、トラックピッチは０．３２μｍとする。検出系の倍率は２２倍程度とし、検出系の位置設定としてトラック方向に１０μm検出器全体を変移させた。計算では、主光線のスポット位置はオントラック上に、副光線の位置は半トラックずれた位置に固定されているものとして、層間隔を変化させながら、二層の干渉を考慮したＳＰＰを計算した。このＳＰＰはトラック位置を変化させていないので、干渉効果によるＳＰＰの変動が計算できる。図１５の横軸は二つの記録層の層間隔であり、縦軸はＳＰＰ振幅で規格化したＳＰＰ信号である。実線ｂが干渉の影響を受けない部分を検出したときのＳＰＰ信号を示しており、比較のために二分割検出器全体で検出した信号を使用する従来方法でのＳＰＰ信号を破線ａで示す。変動幅は従来方法が４３％であるが、本実施例では１６％になり、ＳＰＰの変動は減少している。図１６では計算条件として、副検出器の中央に図１４で示したように１０μmの遮光を行った。ここでは、検出器全体がトラック方向に１０μm移動しているが、さらに光ディスクのトラック方向に対して垂直な方向に１０μm移動させた場合と比較した。×印の付いた線ｄが光ディスクのトラック方向に対して垂直な方向に１０μm移動させた場合であり、△印の付いた線ｃは垂直な方向に検出器の移動がない場合を示す。それぞれの変動は２６％、２３％となり、両者とも従来方法に比べてＳＰＰ変動は低下している。

以上のように、本発明によると、層間隔の変動に伴ってトラッキングエラー信号が変動する現象を小さくすることができる。隣接層からの反射光とトラッキングのための副光線が干渉し、その位相差が層間隔で変わるので、サブプッシュプル信号が変動するが、本発明により隣接層からの反射光の干渉の影響を小さくできるので、トラッキングエラー信号の変動が小さくなる。これにより、精度の高いレーザ光照射位置の制御が可能となり、読出し及び書込みのときのレーザ照射位置を正確に決められるので信号の品質が向上する。

図１０に示した分割波長板を用いる場合に本実施例を適用するには、検出器５２の感度領域を図１８のように変更すればよい。すなわち、副光線を検出する四分割検出器５４８及び５４９の境界線をそれぞれ十字形の遮光部４１３，４１４で遮光する。

ＳＰＰの変動を減少させることが可能な光ディスクドライブ装置の実施例を図１７に示す。層選択制御回路７２７により、光ピックアップ６０内の対物レンズの焦点位置を選択する層に合わせ、かつ干渉の少なくなる検出器の組み合わせを選択する。７１１から７１４までの回路はデータを多層光ディスク５０１に記録するためのものである。７１１は誤り訂正用符号化回路であり、データに誤り訂正符号が付加される。７１２は記録符号化回路であり、１−７ＰＰ方式でデータを変調する。７１３は記録補償回路であり、マーク長に適した書込みのためのパルスを発生する。発生したパルス列に基づき、半導体レーザ駆動回路７１４により、光ピックアップ６０内の半導体レーザを駆動し、対物レンズから出射したレーザ光８０を変調する。光ディスク５０１はディスク装着部に着脱自在であり、ディスク装着部に装着された光ディスクはモータ５０２によって回転駆動される。光ディスク５０１上には相変化膜が形成されており、レーザ光で熱せられ、急冷されるとアモルファス状態になり、徐冷されると結晶状態になる。これらの二つの状態は反射率が異なり、マークを形成することができる。書き込み状態では、レーザ光のコヒーレンシーを低下させる高周波重畳を行わないため、隣接層からの反射光と当該層からの反射光は干渉しやすい状態になっている。このため、ＳＰＰの変動を低減するための対策を行わない場合は、トラッキングがはずれたり、隣接トラックのデータを消したりする不具合が生じる。本実施例では、光ピックアップ６０には実施例１から４で示された光ピックアップのいずれかが採用されており、二層光ディスクにおいてもトラッキングの不具合は生じない。

７２１から７２６の回路はデータの読み出しのためのものである。７２１はイコライザーであり、最短マーク長付近の信号雑音比を改善する。この信号は７２２のＰＬＬ回路に入力され、クロックが抽出される。また、イコライザーで処理されたデータ信号は抽出されたクロックのタイミングで７２３のＡ−Ｄ変換器でデジタル化される。７２４はＰＲＭＬ（Pertial Response Maximum Likelyhood）信号処理回路であり、ビタビ復号を行う。記録復号化回路７２５では１−７ＰＰ方式の変調規則に基づき復号化し、誤り訂正回路７２６でデータを復元する。

本発明により、光ディスクドライブ装置において二層光ディスクを読み出すときに発生する隣接層からの反射光の影響を低減することができる。多層光ディスクを読み出すときあるいは書き込むとき、光ディスクに対してレーザ光のトラッキング位置の制御を誤差信号により正確に行う必要がある。隣接層からの反射光があると、干渉効果による誤差信号の変移のためにトラッキング位置に狂いが生じ、データ信号を精度よく読み出すことや、書き込み位置を精度よく定めることができなくなる。本発明では、これらの不具合をなくすることができる。

本発明による光ピックアップ装置の光学系の一例を示す図。 本発明による光ピックアップ装置の光学系の一例を示す図。 隣接層からの反射光の影響を示す図。 １本の主光線と２本の副光線が溝付き記録面を照射している状態を示す図。 光検出器の形状と光ディスクからの反射光の光スポットの位置と広がりを示す図。 光ディスクのトラック方向に垂直な方向に分割線を有する二分割波長板を示す図。 図６の二分割波長板を使用したときの検出面上での当該層からの反射光と隣接層からの反射光の偏光分布を示す図。 当該層を代えたときの検出面上での当該層からの反射光と隣接層からの反射光の偏光分布を示す図。 光検出器の形状と偏光分布を示す図。 光ディスクのトラック方向に分割線を有する二分割波長板を示す図。 図１０の分割波長板を使用したときの検出面上での当該層からの反射光と隣接層からの反射光の偏光分布と検出器の形状を示す図。 図６の二分割波長板を使用したときの信号処理回路の概略を示す図。 図１０の二分割波長板を使用したときの信号処理回路の概略を示す図。 副検出器の中央を遮光した検出器を示す図。 従来方法によるＳＰＰ信号の変動と本発明によるものとを比較した計算結果を示す図。 副検出器の中央を遮光した検出器を使用したときのＳＰＰ変動の計算結果を示す図。 本発明による光ディスクドライブ装置の概略図。 副検出器の中央を遮光した検出器を示す図。

符号の説明

２０：分割波長板、２１：分割波長板、５２：検出器、５３：信号処理回路、１０１：半導体レーザ、１０３：回折格子、１０４：偏光ビームスプリッタ、１０５：λ／４板、２０１：第１波長板、２０２：第２波長板、４０４：対物レンズ、４０５：非点収差入り集光レンズ、４０６：シリンドリカルレンズ、４１１：副検出器遮光部、４１２：副検出器遮光部、５０１：二層光ディスク、５４１：四分割検出器、５４４：四分割検出器、５４５：四分割検出器、５５１：差動増幅器、５６１：加算回路、５８０：スイッチング回路、７２７：層選択制御回路、８１１：主光線ビームスポット、８１２：副光線ビームスポット、８１３：副光線ビームスポット、８４１：隣接層からの反射光、８４３：隣接層からの反射光の第１偏光状態部分、８４４：隣接層からの反射光の第２偏光状態部分、８３３：副光線の第２偏光状態部分、８３４：副光線の第１偏光状態部分、８３５：副光線の第２偏光状態部分、８３６：副光線の第１偏光状態部分、８４５：副光隣接層からの反射光の第２偏光状態部分、８４６：隣接層からの反射光の第１偏光状態部分

Claims (11)

1. レーザ光源と、
   前記レーザ光源からのレーザ光を主光線と副光線に分割し、前記主光線と副光線を二層光ディスクの目的とする記録層に集光する集光光学系と、
   前記二層光ディスクの前記目的とする記録層からの反射光を検出する検出光学系とを有し、
   前記検出光学系は、直線で分割された２つの領域を有し各領域を透過した前記反射光の偏光状態を互いに直交させる光学素子と、前記目的とする記録層から反射した前記主光線を検出する四分割検出器と、前記目的とする記録層から反射した前記副光線を検出する四分割検出器とを備え、
   前記副光線を検出する四分割検出器は、他の記録層から反射された前記主光線による干渉の影響の少ない部分を検出する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、前記検出光学系は非点収差光学系であり、前記光学素子は、前記２つの領域を透過した前記反射光を偏光方向が互いに直交する直線偏光とすることを特徴とする光ピックアップ装置。
3. 請求項１記載の光ピックアップ装置において、前記検出光学系は非点収差光学系であり、前記光学素子は、前記２つの領域を透過した前記反射光を回転方向が互いに逆向きの円偏光とす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、前記光学素子を分割する直線は前記二層光ディスクのトラック方向に対して垂直であることを特徴とする光ピックアップ装置。
5. 請求項４記載の光ピックアップ装置において、前記副光線を検出する四分割検出器は、前記二層光ディスクのトラック方向に隣接する検出素子の境界にストライプ状の感度のない部分を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
6. 請求項１記載の光ピックアップ装置において、前記光学素子を分割する直線は前記二層光ディスクのトラック方向に平行であることを特徴とする光ピックアップ装置。
7. 請求項６記載の光ピックアップ装置において、前記副光線を検出する四分割検出器は、隣接する検出素子の境界に十字形の感度のない部分を有する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、目的とする記録層に応じて前記副光線を検出する四分割検出器の検出素子を切り替える機能を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
9. レーザ光源と、
   前記レーザ光源からのレーザ光を主光線と副光線に分割し、前記主光線と副光線を二層光ディスクの目的とする記録層に集光する集光光学系と、
   非点収差素子と、前記二層光ディスクの前記目的とする記録層から反射した前記主光線を検出する四分割検出器と、前記目的とする記録層から反射した前記副光線を検出する四分割検出器と、直線で分割された２つの領域を有し各領域を透過した前記反射光の偏光状態を互いに直交させる光学素子とを備える検出光学系と、
   前記主光線を検出する四分割検出器と前記副光線を検出する四分割検出器の出力からフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号及びデータ信号を生成する信号処理回路と、
   層選択制御部とを有し、
   前記信号処理回路は、前記層選択制御部によって選択された記録層に応じて、前記副光線を検出する四分割検出器を構成する４つの検出素子のうち他の記録層から反射された前記主光線による干渉の影響の少ない検出素子の出力を用いて前記トラッキングエラー信号を生成することを特徴とする光ディスクドライブ。
10. 請求項９記載の光ディスクドライブにおいて、前記光学素子を分割する直線は前記二層光ディスクのトラック方向に対して垂直であり、前記信号処理回路は、前記層選択制御部によって選択された記録層に応じて、前記副光線を検出する四分割検出器を構成する４つの検出素子のうちトラック方向に垂直な方向に隣接する２つの検出素子の出力を用いて前記トラッキングエラー信号を生成することを特徴とする光ディスクドライブ。
11. 請求項９記載の光ディスクドライブにおいて、前記光学素子を分割する直線は前記二層光ディスクのトラック方向に平行であり、前記信号処理回路は、前記層選択制御部によって選択された記録層に応じて、前記副光線を検出する四分割検出器を構成する４つの検出素子のうち対角方向に位置する２つの検出素子の出力を用いて前記トラッキングエラー信号を生成することを特徴とする光ディスクドライブ。

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