JP2009129483A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】迷光によって生じる干渉縞の問題を効果的に抑制できる光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】光検出器１１７の前段に偏光性回折素子１１６を配置してＢＤ用レーザ光とＨＤ用レーザ光を分離し、対応するセンサパターンへと導く。偏光性回折素子１１６は、入射されたレーザ光のうち内周部のみに回折作用を付与するよう回折領域１１６ａが設定されている。回折領域１１６ａによってＢＤ用レーザ光のみが回折される。回折領域１１６ａの範囲が制限されているため、照射目標以外の記録層によって反射されたＢＤ用レーザ光のメインビーム（迷光）とサブビーム（迷光）は、センサパターン（４分割センサ）上において互いに重なり合わない。よって、センサパターン上に迷光による干渉縞が生じるのを抑制できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ピックアップ装置に関するものであり、特に、積層方向に複数の記録層を有する記録媒体に対し記録／再生を行う場合に用いて好適なものである。

近年、記録媒体の高容量化に伴い、積層方向に複数の記録層を有する光記録媒体が開発されている。この種の記録媒体に対して記録／再生を行う場合には、光ピックアップ装置からのレーザ光を記録／再生目標の記録層に収束させ、この記録層からの反射光に基づいて各種サーボ信号（フォーカスサーボ信号やトラッキングサーボ信号、等）が生成される。

しかし、このように一つの記録媒体中に複数の記録層が存在すると、記録／再生目標以外の記録層からの反射光（迷光）が光検出器に入射され、この光によってサーボ信号の品質が劣化するとの問題が生じる。特に、３ビーム方式の光ピックアップ装置では、本来微弱なサブビームを受光するセンサパターンに迷光が入射するため、当該センサパターンからの出力信号に乱れが生じ易い。よって、３ビーム方式の光ピックアップ装置では、サブビームに対する迷光対策を十分に検討する必要がある。

ここで、サブビームに対する迷光の影響の一つとして、干渉縞の影響が考えられる。３ビーム方式の光ピックアップ装置では、メインビームと２つのサブビームのそれぞれについて迷光が発生する。これらの迷光がセンサパターン上に同時に照射されると、これらが互いに干渉し合い、強度が周期的に変化する干渉縞がセンサパターン上に生じる。この干渉縞は、記録媒体の面ブレ等に起因して、センサパターン上を移動する。このため、記録／再生時には、サブビームを受光するセンサパターンからの出力信号が干渉縞の移動に応じて動的に変化するようになる。

この問題は、たとえば、以下の特許文献１の手法を用いることにより解消することができる。

図９（ａ）は、特許文献１にて提案された光ピックアップ装置の構成例である。１１は半導体レーザ、１２は回折格子、１３はコリメートレンズ、１４はビームスプリッタ、１５は対物レンズ、１６は遮光部１６ａを有する遮光部材、１７は集光レンズ、１８は光検出器である。

この構成例では、レーザ光の光路中に遮光部材１６が挿入され、この遮光部材１６上に設けられた遮光部１６ａによって迷光が遮られる。この場合、光検出器１８の受光面上におけるメインビームとサブビームのスポット状態と迷光の照射状態は、それぞれ、同図（ｂ）、（ｃ）に示すものとなる。

同図（ｃ）に示す如く、この構成例によれば、センサ１、２、３に対する迷光の入射が防止される。しかし、その反面、目標記録層によって反射された信号光の一部も遮光部１６ａによって同様に遮られるため、同図（ｂ）に示す如く、センサ１、２、３の受光面上におけるメインビームとサブビームのスポット内にも反射光の欠落領域（遮光領域）が生じてしまう。この場合、特に、メインビームの信号光スポット内における欠落が問題となる。すなわち、この欠落は、光強度の強いスポット中央部において生じるため、再生ＲＦ信号やフォーカスエラー信号の品質が著しく低下するとの問題を招く。

ところで、最近、次世代高密度光ディスクとして、ＢＤ（ブルーレイディスク）とＨＤＤＶＤ（High-Definition Digital Versatile Disc、以下「ＨＤ」という）の商品化が進められている。これらの光ディスクでも記録層を複数配することが可能であり、よって、上述の迷光の問題が同様に生じる。

光ピックアップ装置を両ディスクに対応可能とする場合、ディスク間で使用波長帯が同じであるため、一つのレーザ光源を共用することができる。しかし、これらのディスクはカバー層の厚みが大きく相違するため、現在のところ、各ディスクに応じた開口数を有する２つの対物レンズを個別に配する方式が一般的である。なお、ディスクからの反射光を受光する受光部は、一つの受光部をディスク間で共用する方法の他、ディスク毎に個別に受光部を準備する方法を用いることもできる。後者の場合、ＢＤによって反射されたレーザ光とＨＤによって反射されたレーザ光の光路を分離して対応する受光部（センサパターン）に導くための構成が必要となる。
特開２００５−６３５９５号公報

本発明は、上記迷光によって生じる干渉縞の問題を、ビームスポットの欠落なく、効果的に抑制できる光ピックアップ装置を提供することを目的とする。また、上記のように異なる記録媒体毎に個別に受光部を準備する場合に、かかる干渉縞の問題を抑制しながら、同時に、レーザ光の光路の分離を円滑に行える光ピックアップ装置を提供することを目的とする。

上記課題に鑑み本発明は、それぞれ以下の特徴を有する。

請求項１の発明に係る光ピックアップ装置は、レーザ光を出射する光源と、前記レーザ光をメインビームとサブビームに分離する回折格子と、複数の記録層が積層された記録媒体に前記メインビームと前記サブビームを照射する対物レンズと、前記記録媒体によって反射された前記メインビームと前記サブビームをそれぞれ個別に受光するセンサパターンを有する光検出部と、照射目標の記録層によって反射された前記メインビームと前記サブビームを前記センサパターン上に位置づけるとともに照射目標以外の記録層によって反射された前記メインビームと前記サブビームが前記センサパターン上において互いに重なり合わないように回折作用の発現領域が設定された回折素子とを有することを特徴とする。

この発明によれば、照射目標以外の記録層によって反射されたメインビームとサブビーム（迷光）がセンサパターン上において互いに重なり合わないため、メインビームとサブビームを受光するセンサパターン上に干渉縞が生じることはない。よって、干渉縞による信号劣化を抑制することができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の光ピックアップ装置において、前記回折素子は、入射された前記メインビームと前記サブビームの内周部の進行方向を回折により前記光検出部に向かう方向に変更することを特徴とする。

この発明によれば、光検出部に導かれるメインビームとサブビームの部分が内周部に制限される。これにより、照射目標以外の記録層によって反射されたメインビームとサブビーム（迷光）がセンサパターン上において重なり合わないようになり、センサパターン上における干渉縞の発生が抑制される。なお、この発明は、センサパターンの配置位置が、回折素子に入射する際のメインビームとサブビームの光軸から離れる方向にシフトしている場合に適用されるものである。

請求項３の発明は、請求項１に記載の光ピックアップ装置において、前記回折素子は、入射された前記メインビームと前記サブビームの外周部の進行方向を回折により前記光検出部から反れる方向に変更することを特徴とする。

この発明によれば、メインビームとサブビームの外周部がセンサパターンから外れる方向に向けられることにより、光検出部に導かれる部分がメインビームとサブビームの内周部に制限される。これにより、照射目標以外の記録層によって反射されたメインビームとサブビーム（迷光）がセンサパターン上において重なり合わないようになり、センサパターン上における干渉縞の発生が抑制される。

請求項４の発明に係る光ピックアップ装置は、レーザ光を出射する光源と、前記レーザ光をメインビームとサブビームに分離する回折格子と、前記メインビームとサブビームの光路を第１の偏光方向を有する第１のメインビームおよび第１のサブビームの光路と前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向を有する第２のメインビームおよび第２のサブビームの光路に分離する偏光ビームスプリッタと、前記第１のメインビームと前記第１のサブビームを複数の記録層が積層された第１の記録媒体に照射する第１の対物レンズと、前記第２のメインビームと前記第２のサブビームを第２の記録媒体に照射する第２の対物レンズと、前記第１の記録媒体によって反射された前記第１のメインビームと前記第１のサブビームをそれぞれ個別に受光する第１のセンサパターンを有する第１の光検出部と、前記第１のセンサパターンの受光面に平行な方向に変位して配されるとともに前記第２の記録媒体によって反射された前記第２のメインビームと前記第２のサブビームをそれぞれ個別に受光する第２のセンサパターンを有する第２の光検出部と、前記第１のメインビームと前記第１のサブビームが前記第１のセンサパターンに受光され且つ前記第２のメインビームと前記第２のサブビームが前記第２のセンサパターンに受光されるよう前記第１のメインビームおよび前記第１のサブビームの進行方向と前記第２のメインビームおよび前記第２のサブビームの進行方向を相違させる偏光依存性の回折素子とを備え、前記回折素子は、前記第１の記録媒体中の記録層のうち照射目標の記録層によって反射された前記第１のメインビームと前記第１のサブビームを前記第１のセンサパターン上に位置づけるとともに照射目標以外の記録層によって反射された前記第１のメインビームと前記第１のサブビームが前記第１のセンサパターン上において互いに重なり合わないように回折作用の発現領域が設定されていることを特徴とする。

この発明によれば、照射目標以外の記録層によって反射された第１のメインビームと第１のサブビーム（迷光）が第１のセンサパターン上において互いに重なり合わないため、第１のメインビームと第１のサブビームを受光する第１のセンサパターン上に干渉縞が生じることはない。よって、干渉縞による信号劣化を抑制することができる。加えて、この発明によれば、回折素子によって、第１のメインビームおよび第１のサブビームの光路と、第２のメインビームおよび第２のサブビームの光路が、対応するセンサパターンに向かう方向に分離される。よって、この発明によれば、一つの回折素子によって、センサパターン上における干渉縞の問題を抑制しながら、同時に、メインビームとサブビームの光路の分離を円滑に行うことができる。

請求項５の発明は、請求項４に記載の光ピックアップ装置において、前記回折素子は、入射された前記第１のメインビームと前記第１のサブビームの内周部の進行方向を回折により前記第１の光検出部に向かう方向に変更することを特徴とする。

この発明によれば、光検出部に導かれる第１のメインビームと第１のサブビームの部分が内周部に制限される。これにより、照射目標以外の記録層によって反射された第１のメインビームと第１のサブビーム（迷光）が第１のセンサパターン上において重なり合わないようになり、第１のセンサパターン上における干渉縞の発生が抑制される。なお、この発明は、第１のセンサパターンの配置位置が、回折素子に入射する際の第１のメインビームと第１のサブビームの光軸から離れる方向にシフトしている場合に適用されるものである。

なお、請求項５の発明に係る回折素子は、以下の実施の形態において、図２、図６および図７に示す偏光性回折素子１１６が該当する。

請求項６の発明は、請求項５に記載の光ピックアップ装置において、前記回折素子は、入射された前記第２のメインビームと前記第２のサブビームの外周部の進行方向を回折により前記第２の光検出部から反れる方向に変更することを特徴とする。

この発明によれば、第２のメインビームと第２のサブビームの外周部が第２のセンサパターンから外れる方向に向けられることにより、第２の光検出部に導かれる部分が第２のメインビームと第２のサブビームの内周部に制限される。よって、第２の光検出部に導かれる範囲を適宜設定することにより、照射目標以外の記録層によって反射された第２のメインビームと第２のサブビーム（迷光）が第２のセンサパターン上において重なり合わないようすることができ、第２のセンサパターン上における干渉縞の発生が抑制され得る。なお、この発明は、第２のセンサパターンの配置位置が、回折素子に入射する際の第２のメインビームと第２のサブビームの光軸上近傍にある場合に適用されるものである。

なお、請求項６の発明に係る回折素子は、以下の実施の形態において、図７に示す偏光性回折素子１１６が該当する。

請求項７の発明は、請求項４に記載の光ピックアップ装置において、前記回折素子は、入射された前記第１のメインビームと前記第１のサブビームの外周部の進行方向を回折により前記第１の光検出部から反れる方向に変更することを特徴とする。

この発明によれば、第１のメインビームと第１のサブビームの外周部が第１のセンサパターンから外れる方向に向けられることにより、第１の光検出部に導かれる部分が第１のメインビームと第１のサブビームの内周部に制限される。これにより、照射目標以外の記録層によって反射された第１のメインビームと第１のサブビーム（迷光）が第１のセンサパターン上において重なり合わないようになり、第１のセンサパターン上における干渉縞の発生が抑制される。

なお、請求項７の発明に係る回折素子は、以下の実施の形態において、図６および図８に示す偏光性回折素子１１６が該当する。

請求項８の発明は、請求項７に記載の光ピックアップ装置において、前記回折素子は、入射された前記第２のメインビームと前記第２のサブビームの内周部の進行方向を回折により前記第２の光検出部に向かう方向に変更することを特徴とする。

この発明によれば、第２の光検出部に導かれる第２のメインビームと第２のサブビームの部分が内周部に制限される。よって、第２の光検出部に導かれる範囲を適宜設定することにより、照射目標以外の記録層によって反射された第２のメインビームと第２のサブビーム（迷光）が第２のセンサパターン上において重なり合わないようにすることができ、第２のセンサパターン上における干渉縞の発生が抑制され得る。なお、この発明は、第１のセンサパターンの配置位置が、回折素子に入射する際の第１のメインビームと第１のサブビームの光軸上近傍にあり、かつ、第２のセンサパターンの配置位置が、回折素子に入射する際の第２のメインビームと第２のサブビームの光軸から離れる方向にシフトしている場合に適用され得るものである。

なお、請求項８の発明に係る回折素子は、以下の実施の形態において、図８に示す偏光性回折素子１１６が該当する。

以上のとおり本発明によれば、迷光によって生じる干渉縞の問題を、ビームスポットの欠落なく、効果的に抑制できる光ピックアップ装置を提供することができる。また、異なる記録媒体毎に個別に受光部を準備する場合に、かかる干渉縞の問題を抑制しながら、同時に、レーザ光の光路の分離を円滑に行える光ピックアップ装置を提供することができる。

本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示形態であって、本発明は、以下の実施の形態に何ら制限されるものではない。

以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。本実施の形態は、カバー層の厚みが０．６ｍｍのＨＤとカバー層の厚みが０．１ｍｍのＢＤ（ブルーレイディスク）に対応可能な再生専用タイプの互換型光ピックアップ装置に本発明を適用したものである。なお、本実施の形態におけるＨＤとＢＤは、何れも、積層方向に複数の記録層を有するマルチレイヤータイプとなっている。

まず、図１に実施の形態に係る光ピックアップ装置の光学系を示す。同図（ａ）は立ち上げミラー１１２、１１３よりも後段側の光学素子を除いた光学系の平面図、同図（ｂ）は、立ち上げミラー１１２、１１３以降の光学系の側面図である。なお、同図（ｂ）では、ＨＤ用対物レンズ１１２とＢＤ用対物レンズ１１３が透視された状態で光学系が図示されている。

図示の如く、光ピックアップ装置の光学系は、半導体レーザ１０１と、回折格子１０２と、コリメータレンズ１０３と、偏光回転素子１０４と、分光ミラー１０５と、液晶素子１０６と、λ／４板１０７、１０８と、立ち上げミラー１０９、１１０と、ホルダー１１１と、ＨＤ用対物レンズ１１２と、ＢＤ用対物レンズ１１３と、対物レンズアクチュエータ１１４と、アナモレンズ１１５と、偏光性回折素子１１６と、光検出器１１７を備えている。

半導体レーザ１０１は、青色波長（４００ｎｍ程度）のレーザ光を出射する。回折格子１０２は、半導体レーザ１０１から出射されたレーザ光をメインビームと２つのサブビームに分離する。コリメータレンズ１０３は、回折格子１０２から入射されたレーザ光を平行光に変換する。

偏光回転素子１０４は、制御信号に応じて、レーザ光の偏光方向を変化させる。具体的には、ＨＤの記録／再生時には偏光ミラー面１０５ａに対しＳ偏光となるようレーザ光の偏光方向を設定し、ＢＤの記録／再生時には偏光ミラー面１０５ａに対しＰ偏光となるようレーザ光の偏光方向を設定する。なお、偏光回転素子１０４は、制御信号に応じて１／２波長板をレーザ光の光軸を軸として回転させる構成や、制御信号に応じて１／２波長板をレーザ光の光路に対し挿脱させる構成とすることができる。この他、光学結晶に電圧を印加したときの光電効果によって偏光特性を変化させるものや、液晶素子等を用いることもできる。

分光ミラー１０５は、透光性材料にて形成され、内部に偏光ミラー面１０５ａとミラー面１０５ｂを有している。分光ミラー１０５は、直方体形状を有しており、偏光回転素子１０４に対向する側面と液晶素子１０６に対向する側面がそれぞれ半導体レーザ１０１から出射されるレーザ光の光軸（同図のＸ軸）とこれに直交する軸（同図のＹ軸）に直交するようにして配置されている。偏光ミラー面１０５ａとミラー面１０５ｂは、それぞれ、半導体レーザ１０１から出射されるレーザ光の光軸に対して４５°傾いた状態で配置されている。

偏光回転素子１０４から分光ミラー１０５に入射される際のレーザ光の偏光方向が偏光ミラー面１０５ａに対しＳ偏光となっている場合、レーザ光は、偏光ミラー面１０５ａによってＹ軸方向に反射される。一方、分光ミラー１０５に入射される際のレーザ光の偏光方向が偏光ミラー面１０５ａに対しＰ偏光となっている場合、レーザ光は、偏光ミラー面１０５ａを透過し、ミラー面１０５ｂによって、Ｙ軸方向に反射される。

液晶素子１０６は、制御信号に応じて、レーザ光の波面状態を変化させ、ＨＤ、ＢＤ上および光検出器１１７上におけるレーザ光の収差を補正する。なお、液晶素子を用いた収差補正（球面収差補正）は、たとえば、特開平１０−２６９６１１号公報に記載されている。

図１の構成例では、分光ミラー１０５側から液晶素子１０６に入射するレーザ光（入射レーザ光）の偏光方向とλ／４板１０７、１０８側から液晶素子に入射するレーザ光（反射レーザ光）の偏光方向が、λ／４板１０７、１０８による作用によって互いに直交する。このため、液晶素子１０６は、入射レーザ光用と反射レーザ光用の２つの液晶素子を重ねて構成されている。

なお、偏光ミラー面１０５ａからλ／４板１０７へと向かうレーザ光（ＨＤ用の入射レーザ光）は、λ／４板１０８からミラー面１０５ｂへと向かうレーザ光（ＢＤ用の反射レーザ光）と偏光方向が一致し、また、λ／４板１０７から偏光ミラー面１０５ａへと向かうレーザ光（ＨＤ用の反射レーザ光）は、ミラー面１０５ｂからλ／４板１０８へと向かうレーザ光（ＢＤ用の入射レーザ光）と偏光方向が一致する。このため、液晶素子１０６を構成する２つの液晶素子のうち、一方（第１の液晶素子）をＨＤ用の入射レーザ光用とし、他方（第２の液晶素子）をＨＤ用の反射レーザ光用とすると、ＢＤ用の入射レーザ光と反射レーザ光に対する収差補正は、第１の液晶素子をＢＤ用の入射レーザ光用として用い、第２の液晶素子をＢＤ用の反射レーザ光用として用いて行われる。

λ／４板１０７は、偏光ミラー面１０５ａにて反射されたレーザ光（ＨＤ用レーザ光）を円偏光に変換するとともに、ディスクからの反射光を、ディスクへ入射される際の偏光方向に直交する直線偏光に変換する。これにより、ディスクによって反射されたＨＤ用レーザ光は、偏光ミラー面１０５ａに対してＰ偏光となり、偏光ミラー面１０５ａを透過して光検出器１１７へと導かれる。

λ／４板１０８は、ミラー面１０５ｂにて反射されたレーザ光（ＢＤ用レーザ光）を円偏光に変換するとともに、ディスクからの反射光を、ディスクへ入射される際の偏光方向に直交する直線偏光に変換する。これにより、ディスクによって反射されたＢＤ用レーザ光は、偏光ミラー面１０５ａに対してＳ偏光となり、偏光ミラー面１０５ａによって反射されて光検出器１１７へと導かれる。

立ち上げミラー１０９、１１０は、λ／４板１０７、１０８にて円偏光に変換されたＨＤ用レーザ光およびＢＤ用レーザ光を対物レンズ１１１、１１２方向（同図のＺ軸方向）に反射する。

ホルダー１１１は、ＨＤ用対物レンズ１１２とＢＤ用対物レンズ１１３を一体的に保持する。ＨＤ用対物レンズ１１２は、青色波長のレーザ光を、基板厚０．６ｍｍのＨＤ上に適正に収束できるよう設計されている。また、ＢＤ用対物レンズ１１３は、青色波長のレーザ光を、基板厚０．１ｍｍのＢＤ上に適正に収束できるよう設計されている。

対物レンズアクチュエータ１１４は、サーボ信号に応じて、ホルダー１１１をフォーカス方向およびトラッキング方向に駆動する。これにより、ＨＤ用対物レンズ１１２とＢＤ用対物レンズ１１３はフォーカス方向およびトラッキング方向に一体的に駆動される。なお、対物レンズアクチュエータ１１４には、たとえば、従来周知の電磁駆動方式のアクチュエータが用いられる。

アナモレンズ１１５は、ディスクによって反射されたレーザ光を光検出器１１７上に収束させる。アナモレンズは、集光レンズとシリンドリカルレンズから構成され、ディスクからの反射光に非点収差を導入する。

偏光性回折素子１１６は、偏光ミラー面１０５ａによって反射されたレーザ光（Ｓ偏光）のみに回折作用を付与し、偏光ミラー面１０５ａを透過したレーザ光（Ｐ偏光）には回折作用を付与しないよう構成されている。

よって、偏光性回折素子１１６に入射されたＨＤ用レーザ光（Ｐ偏光）とＢＤ用レーザ光（Ｓ偏光）のうち、ＢＤ用レーザ光（Ｓ偏光）に対してのみ、偏光性回折素子１１６から回折作用が付与され、これにより、ＨＤ用レーザ光とＢＤ用レーザ光が分離される。このようにして分離されたそれぞれの反射光は、光検出器１１７上に配された２つのセンサパターンによって個別に受光される。なお、偏光性回折素子１１５の構成については追って詳述する。

光検出器１１７は、受光したレーザ光の強度分布から再生ＲＦ信号、フォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号を導出するためのセンサパターンを有している。

図２に、偏光性回折素子１１６の構成を示す。同図（ａ）は偏光性回折素子１１６の平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の回折領域１１６ａの一部を厚み方向に切断したときの断面構造を示す図である。

同図（ａ）に示す如く、偏光性回折素子１１６は、上記Ｓ偏光のレーザ光のみに回折作用を付与する回折領域１１６ａと、上記Ｓ偏光およびＰ偏光の何れのレーザ光にも回折作用を付与しない外周領域（透明領域）１１６ｂを有している。ＨＤ用レーザ光とＢＤ用レーザ光は、その光軸が偏光性回折素子１１６の中心を貫き、かつ、その内周部が回折領域１１６ａに入射する。よって、ＢＤ用レーザ光（Ｓ偏光）の内周部のみが回折領域１１６ａによって回折されて進行方向が変化され、ＢＤ用レーザ光（Ｓ偏光）の外周部とＨＤ用レーザ光（Ｐ偏光）は回折されずにそのまま偏光性回折素子１１６を透過して直進する。なお、回折領域１１６ａの範囲を如何に設定するかは、追って図４を参照して説明する。

同図（ｂ）に示す如く、回折領域１１６ａの構造は、透明基板２０１上に、複屈折材料からなるブレーズ型回折構造２０２を形成し、その上に、ガラス層２０３と、透明基板２０４を形成した構造となっている。ここで、ブレーズ型回折構造２０２は、一定高さの鋸歯状ホログラムが一定ピッチにて形成されたものとなっている。

ブレーズ型回折構造２０２の屈折率は、レーザ光がＰ偏光およびＳ偏光にあるときの屈折率をそれぞれｎｐおよびｎｓとし、ガラスの屈折率をｎ１とすると、ｎｐ＝ｎ１、ｎｓ≠ｎ１となるよう設定されている。したがって、レーザ光がＰ偏光にて偏光性回折素子１１６に入射する場合には、ブレーズ型回折構造２０２の屈折率（ｎｐ）とガラスの屈折率（ｎ１）の間に差が生じず、このため、ブレーズ型回折構造２０２は、回折格子として機能しない。これに対し、レーザ光がＳ偏光にて偏光性回折素子１１６に入射する場合には、ブレーズ型回折構造２０２の屈折率（ｎｓ）とガラスの屈折率（ｎ１）の間に差が生じ、ブレーズ型回折構造２０２は、回折格子として機能する。

なお、複屈折材料を用いた偏光性回折素子の原理については、たとえば、特開２００２−３６５４１６号公報に示されている。

図２に示す偏光性回折素子１１６では、ブレーズ型の回折構造によってレーザ光に回折作用が付与されるため、＋１次光のみ、または、−１次光のみによる回折作用をレーザ光に付与することができる。よって、レーザ光の回折効率を高めることができる。

図３は、光検出器１１７上におけるセンサパターンを示す図である。本実施の形態では、トラッキングエラー信号の生成方法として差動プッシュプル法が用いられ、フォーカスエラー信号の生成手法として差動非点収差法が用いられている。なお、同図中には、記録／再生目標の記録層にて反射されたレーザ光（信号光）の収束スポットがハッチングにて示されている。

図中、１１７ａはＨＤ用レーザ光を受光するＨＤ用センサパターンであり、１１７ｂはＢＤ用レーザ光を受光するＢＤ用センサパターンである。図示の如く、各センサパターンは、それぞれ、３つの４分割センサが一列に配置されたものとなっている。回折格子１０２にて３つに分割されたレーザ光のうち、メインビームは中央の４分割センサによって受光され、２つのサブビームは上下２つの４分割センサによってそれぞれ受光される。

ＨＤ用センサパターン１１７ａとして配された３つの４分割センサの各センサ部を、図示の如く、Ａ１〜Ｌ１で表し、センサ部Ａ１〜Ｌ１の検出出力をそれぞれＰＡ１〜ＰＬ１とすると、差動プッシュプル信号（ＤＰＰ）は、次式で与えられる。

DPP={(PA1+PD1)−(PB1+PC1)}−k1・{(PE1+PH1+PI1+PL1)−(PF1+PG1+PJ1+PK1)｝
…（１）
ここで、係数ｋ１は、メインビームの検出出力が２つのサブビームの検出出力の合計に等しくなるよう調整する調整係数である。

メインビームがＨＤ中のトラックにずれなく適正に集光された状態にあるとき、センサパターン１１７ａ上におけるメインビームと２つのサブビームのスポット状態は、図３（ａ）のようになる。この場合、各スポットの光強度分布は、４分割センサの一つの分割線に対して対称となる。したがって、上記式（１）の演算を行うと、差動プッシュプル信号（ＤＰＰ）は、ＤＰＰ＝０となる。

この状態から、メインビームにトラックずれが生じると、センサパターン１１７ａ上におけるメインビームと２つのサブビームのスポット状態は、図３（ｂ）のようになる。ここで、各スポット内には、光強度分布が模式的に示されており、光強度の高い部分ほど黒の塗りつぶしに近づくようハッチングされている。

この場合、受光面上におけるメインビームと２つのサブビームの光強度分布は、トラックずれに基づく方向に偏った状態となる。同図を比較して分かるとおり、各スポット内における光強度分布の偏り方向は、メインビームのトラックズレ方向に応じて逆方向となる。したがって、上記式（１）の演算を行うと、差動プッシュプル信号（ＤＰＰ）は、正または負の値となる。よって、差動プッシュプル信号（ＤＰＰ）に基づいて、ディスク上におけるメインビームのトラックずれを検出することができる。

かかる差動プッシュプル法によれば、ディスクの傾斜や対物レンズの光軸ずれ等でプッシュプル信号にＤＣオフセットが発生しても、ＤＣオフセットが式（１）の演算によってキャンセルされるため、トラックズレの検出精度を高めることができる。

フォーカスエラーを検出するための差動非点収差信号（ＤＡＳ）は、上記と同様にセンサ部Ａ１〜Ｌ１の検出出力をそれぞれＰＡ１〜ＰＬ１とすると、次式で与えられる。

DAS={(PA1+PC1)−(PB1+PD1)}−k2・{(PE1+PG1+PI1+PK1)−(PF1+PH1+PJ1＋PL1)｝
…（２）
ここで、ｋ２は、上述のｋ１と同等の意味をもつ係数である。

図３（ａ）に示すオンフォーカスの状態では、光検出器１１７ａの受光面上におけるメインビームとサブビームのスポット形状が略真円であるため、式（２）の演算を行うと、差動非点収差信号（ＤＡＳ）は、ＤＡＳ＝０となる。

これに対し、メインビームの焦点位置が記録面から前後にずれると、各ビームのスポット形状は、図３（ｃ）（ｄ）に示す如く、フォーカスズレの方向によって異なる方向に楕円形に変化する。このため、式（２）の演算を行うと、差動非点収差信号（ＤＡＳ）が負（同図（ｃ）の場合）あるいは正（同図（ｄ）の場合）の値となる。よって、差動非点収差信号（ＤＡＳ）に基づいて、ディスク記録面上におけるメインビームのフォーカスずれを検出することができる。

なお、上記では、ＨＤ用センサパターン１１７ａからの出力信号を例に挙げてトラッキングエラー信号とフォーカスエラー信号の生成手法を説明したが、ＢＤ用センサパターン１１７ｂからの出力信号を上記と同様に演算することにより、ＢＤ用のトラッキングエラー信号（差動プッシュプル信号）とフォーカスエラー信号（差動非点収差信号）を生成することができる。

次に、図４を参照して、センサパターン上における迷光の状態について説明する。

同図（ａ）は、ＨＤ用センサパターン１１７ａ上における迷光の照射状態を模式的に示す図である。すでに図２を参照して説明した如く、ＨＤ用レーザ光は偏光性回折素子１１６によって回折されずに偏光性回折素子１１６を透過し、ＨＤ用センサパターン１１７ａへと進む。

したがって、記録／再生目標の記録層に対して積層方向に隣り合う記録層（以下、「隣接記録層という」）によって反射されたＨＤ用レーザ光（迷光）も、偏光性回折素子１１６によって回折されずにそのままＨＤ用センサパターン１１７ａへと進む。同図（ａ）のＳＭ１は、隣接記録層によって反射されたメインビーム照射領域を示し、２つのＳＢ１は、それぞれ、２つのサブビームの照射領域を示している。

この場合、同図（ａ）に示す如く、ＳＭ１、ＳＢ１が各４分割センサ上において互いに重なり合うようになる。このため、これら迷光が互いに干渉し合って、それぞれの４分割センサ上に干渉縞が生じる。同図中、干渉縞は、直線状の点線によって示されている。

同図（ｂ）は、回折構造が偏光性回折素子１１６の全領域に形成された場合のＢＤ用センサパターン１１７ｂ上における迷光の照射状態を模式的に示す図である。この場合、ＢＤ中の隣接記録層によって反射されたＢＤ用レーザ光（迷光）は、内周のみならず外周部も偏光性回折素子１１６によって回折され、ＢＤ用センサパターン１１７ｂに照射される。同図中、ＳＭ２は、隣接記録層によって反射されたメインビーム照射領域を示し、２つのＳＢ２は、それぞれ、２つのサブビームの照射領域を示している。

よって、この場合も、同図（ａ）の場合と同様、ＳＭ２、ＳＢ２が各４分割センサ上において重なり合うようになり、このため、これら迷光が互いに干渉し合って、それぞれの４分割センサ上に干渉縞が生じる。同図中、干渉縞は、直線状の点線によって示されている。

これに対し、本実施の形態では、図２（ａ）に示すように回折構造の形成領域が回折領域１１６ａに制限されているため、隣接記録層によって反射されたメインビーム（迷光）とサブビーム（迷光）は、回折領域１１６ａに掛かる内周部のみが回折されてＢＤ用センサパターン１１７ｂへと導かれる。このため、ＢＤ用センサパターン１１７ｂ上におけるメインビーム（迷光）とサブビーム（迷光）の照射状態は、同図（ｃ）のようになる。

この場合、ＳＭ２、ＳＢ２は各４分割センサ上において重なり合わないため、干渉縞が４分割センサ上に掛かることはない。同図中、干渉縞は、直線状の点線によって示されている。よって、各４分割センサからの出力信号が干渉縞によって乱されることはなく、良好なサーボ信号および再生ＲＦ信号を取得することができる。

なお、図２（ａ）に示す回折領域１１６ａは、図４（ｃ）に示すように、記録／再生目標の記録層からのメインビーム（信号光）とサブビーム（信号光）をＢＤ用センサパターン１１７ｂ上に導くことができ、かつ、隣接記録層からのメインビーム（迷光）とサブビーム（迷光）が４分割センサ上において互いに重ならないようにすることができる領域とされている。

すなわち、図１に示す如く、メインビーム（信号光）とサブビーム（信号光）はアナモレンズ１１５によって収束されるため、偏光性回折素子１１６上におけるメインビーム（信号光）とサブビーム（信号光）の照射領域は、比較的小さな領域となる。これに対し、隣接記録層によって反射されたメインビーム（迷光）とサブビーム（迷光）は、ＢＤ上においてオフフォーカス状態にあるため、偏光性回折素子１１６上におけるこれらメインビーム（迷光）とサブビーム（迷光）の照射領域は、比較的大きな領域となる。

よって、回折領域１１６ａを、メインビーム（信号光）とサブビーム（信号光）の照射領域よりもやや広めの領域に設定すれば、これらメインビーム（信号光）とサブビーム（信号光）をＢＤ用センサパターン１１７ｂに導くことができ、かつ、メインビーム（迷光）とサブビーム（迷光）の外周部をＢＤ用センサパターン１１７ｂに入射させないようにすることができる。

なお、回折領域１１６ａは、少なくとも、図４（ｃ）に示す如く、隣接記録層からのメインビーム（迷光）とサブビーム（迷光）が４分割センサ上において互いに重ならない程度を限度として広げることができる。なお、図４（ｃ）では、ＳＭ２とＳＢ２の一部が重なっているが、ＳＭ２とＳＢ２が全く重ならないように回折領域１１６ａの範囲を設定しても良い。

以上、本実施の形態によれば、ＢＤ中の隣接記録層によって反射されたメインビーム（迷光）とサブビーム（迷光）がＢＤ用センサパターン１１７ｂを構成する各４分割センサ上において互いに重なり合わないため、これら４分割センサ上に、これら迷光によって生じる干渉縞が掛かることはない。よって、かかる干渉縞によるサーボ信号および再生ＲＦ信号の劣化を抑制することができる。

加えて、本実施の形態によれば、偏光性回折素子１１６によって、ＢＤ用レーザ光の光路とＨＤ用レーザ光の光路が分離されるため、光路分離手段と迷光抑制手段として一つの偏光性回折素子１１６を共用することができる。すなわち、本実施の形態によれば、一つの回折素子によって、ＢＤ用センサパターン１１７ｂ上における干渉縞の問題を抑制しながら、同時に、ＢＤ用レーザ光とＨＤ用レーザ光の光路の分離を円滑に行うことができる。

なお、本実施の形態では、図４（ａ）に示すように、ＨＤ用センサパターン１１７ａを構成する３つの４分割センサ上において、隣接トラックにて反射されたメインビーム（迷光）とサブビーム（迷光）が互いに重なり合い、これら４分割センサ上に、これら迷光による干渉縞が生じることとなる。よって、これら４分割センサからの出力信号に干渉縞による影響が生じると考えられる。

しかし、発明者が検証したところ、ＨＤ用センサパターン１１７ａ上に生じる干渉縞は、ＢＤ用センサパターン１１７ｂ上に生じる干渉縞よりもピッチがかなり小さいことが確認された。かかるピッチの相違は、ディスク上での集光スポットのサイズやディスク構造の相違等に起因するものと思われる。このようにピッチが小さい場合には、一つの４分割センサ上に複数の干渉縞が同時に掛かることとなる。このため、センサ出力信号に対する各干渉縞の影響は互いに相殺され、ＢＤ用センサパターン１１７ｂの場合に比べると、全体として、信号劣化の程度は小さくなっている。

このため、上記実施の形態のように、ＨＤ用センサパターン１１７ａを構成する４分割センサ上に干渉縞が生じても、これによる信号劣化の影響は、記録／再生動作を行い得る程度のものとなる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態によって何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施形態も、上記の他に種々の変更が可能である。

たとえば、上記実施の形態では、ＨＤ用センサパターン１１７ａとＢＤ用センサパターン１１７ｂの何れも、３ビームによる差動プッシュプル法に従うセンサパターンとしたが、たとえば、ＨＤについては再生のみを行うような場合には、図５（ａ）に示すように、ＨＤ用センサパターン１１７ａを１ビームプッシュプル法に従うセンサパターンとすることもできる。この場合にも、光学系の構成上、隣接記録層にて反射されたメインビーム（迷光）とサブビーム（迷光）がＨＤ用センサパターン１１７ａに照射され、４分割センサ上に干渉縞が生じる。しかし、再生目標の記録層にて反射されたメインビーム（信号光）の強度は、隣接記録層にて反射されたメインビーム（迷光）とサブビーム（迷光）の強度よりも十分に大きいため、このように干渉縞が生じても、サーボ信号に対する干渉縞の影響は小さくなる。

また、上記実施の形態では、図２（ａ）に示す外周領域１１６ｂには回折構造を付与しないようにしたが、たとえば、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、回折領域１１６ａにはＢＤ用レーザ光をＢＤ用センサパターン１１７ｂに向かう方向（図中、矢印Ａ）に回折させる回折構造を配置し、外周領域１１６ＢにはＢＤ用レーザ光をＢＤ用センサパターン１１７ｂから離れる方向（図中、矢印Ｂ）に回折させる回折構造を配置するようにしても良い。こうすると、隣接記録層にて反射されたＢＤ用レーザ光がＢＤ用センサパターン１１７ｂに入射するのをさらに抑制することができ、ＨＤ用センサパターンとＢＤ用センサパターン間の距離を小さくすることができる。

また、上記実施の形態では、ＢＤ用レーザ光（Ｓ偏光）のみに回折作用を付与するようにしたが、たとえば、図７（ａ）に示すように、回折領域１１６ａにはＢＤ用レーザ光（Ｓ偏光）をＢＤ用センサパターン１１７ｂに向かう方向（図中、矢印Ｃ）に回折させる回折構造を配置し、外周領域１１６ｂにはＨＤ用レーザ光（Ｐ偏光）をＨＤ用センサパターン１１７ａから離れる方向（図中、矢印Ｄ）に回折させる回折構造を配置するようにしても良い。こうすると、隣接記録層にて反射されたＨＤ用レーザ光（迷光）のうち外周部分がＨＤ用センサパターン１１６ａに入射するのを防止することができる。

なお、外周領域１１６ｂの回折構造は、図２（ｂ）に示すブレーズ型回折構造２０２の屈折率をｎｐ≠ｎ１、ｎｓ＝ｎ１とすることにより構成できる。ここで、ｎｐ、ｎｓは、上記と同様、レーザ光がＰ偏光およびＳ偏光にあるときの屈折率、ｎ１はガラスの屈折率である。

図７（ｂ）は、この場合のセンサパターン上における迷光の照射状態を模式的に示す図である。この場合、同図に示す如く、メインビーム（迷光）とサブビーム（迷光）の照射領域は、ＢＤ用の４分割センサのみならず、ＨＤ用の４分割センサにおいても互いに重ならず、よって、何れの４分割センサ上にも迷光による干渉縞が生じることはない。したがって、この構成例によれば、ＢＤ記録／再生時のサーボ信号および再生ＲＦ信号のみならず、ＨＤ記録／再生時のサーボ信号および再生ＲＦ信号に対しても、干渉縞による影響を抑制することができる。

なお、上記実施の形態では、ＢＤ用レーザ光の方を偏光性回転素子１１６によって回折させＢＤ用センサパターン１１７ｂに導くようにしたが、ＨＤ用レーザ光の方を偏光性回転素子１１６によって回折させＨＤ用センサパターン１１７ａに導くようにしても良い。この場合、図３に示すＨＤ用センサパターン１１７ａの配置位置とＢＤ用センサパターン１１７ｂの配置位置が互いに入れ替わることとなる。

図８（ａ）は、この場合の偏光性回折素子１１６の構成例を示す図である。ここでは、回折領域１１６ａにＨＤ用レーザ光（Ｐ偏光）をＨＤ用センサパターン１１７ａに向かう方向（図中、矢印Ｅ）に回折させる回折構造が配置され、外周領域１１６ｂにはＢＤ用レーザ光（Ｓ偏光）をＢＤ用センサパターン１１７ｂから離れる方向（図中、矢印Ｆ）に回折させる回折構造が配置される。

こうすると、同図（ｂ）に示す如く、ＢＤ中の隣接記録層にて反射されたメインビーム（迷光）とサブビーム（迷光）の照射領域ＳＭ２、ＳＢ２がＢＤ用の４分割センサ上において重なり合わず、かつ、ＨＤ中の隣接記録層にて反射されたメインビーム（迷光）とサブビーム（迷光）の照射領域ＳＭ１、ＳＢ１がＨＤ用の４分割センサ上において重なり合わないようにすることができ、何れの４分割センサにも干渉縞が掛からないようにすることができる。よって、ＢＤ記録／再生時およびＨＤ記録／再生時の両方において、サーボ信号および再生ＲＦ信号の品質劣化を抑制することができる。

この他、本発明は、ＢＤ／ＨＤ互換型の光ピックアップ装置に限らず、他の方式の光ピックアップ装置にも適宜適用可能である。また上記では、偏光依存性のブレーズ型回折素子を配したが、回折効率を重視しない場合にはステップ型回折素子も利用できる。また、対象ディスク間で使用波長が異なる場合には、偏光依存性の回折素子に替えて波長依存性の回折素子を配しても良い。

本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

実施の形態に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図 実施の形態に係る偏光性回折素子の構成を示す図 実施の形態に係るセンサパターンとビームの関係を示す図 実施の形態に係るセンサパターンと迷光の関係を示す図 他の実施の形態に係るセンサパターンと迷光の関係を示す図 他の実施の形態に係る偏光性回折素子の構成を示す図 他の実施の形態に係る偏光性回折素子の構成とその作用を示す図 他の実施の形態に係る偏光性回折素子の構成とその作用を示す図 先行技術を説明する図

符号の説明

１０１ 半導体レーザ
１０２ 回折格子
１１２ ＨＤ用対物レンズ
１１３ ＢＤ用対物レンズ
１１６ 偏光性回折素子
１１６ａ 回折領域
１１６ｂ 外周領域
１１７ 光検出器
１１７ａ ＨＤ用センサパターン
１１７ｂ ＢＤ用センサパターン

Claims (8)

1. レーザ光を出射する光源と、
   前記レーザ光をメインビームとサブビームに分離する回折格子と、
   複数の記録層が積層された記録媒体に前記メインビームと前記サブビームを照射する対物レンズと、
   前記記録媒体によって反射された前記メインビームと前記サブビームをそれぞれ個別に受光するセンサパターンを有する光検出部と、
   照射目標の記録層によって反射された前記メインビームと前記サブビームを前記センサパターン上に位置づけるとともに照射目標以外の記録層によって反射された前記メインビームと前記サブビームが前記センサパターン上において互いに重なり合わないように回折作用の発現領域が設定された回折素子とを有する、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 請求項１において、
   前記回折素子は、入射された前記メインビームと前記サブビームの内周部の進行方向を回折により前記光検出部に向かう方向に変更する、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
3. 請求項１において、
   前記回折素子は、入射された前記メインビームと前記サブビームの外周部の進行方向を回折により前記光検出部から反れる方向に変更する、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
4. レーザ光を出射する光源と、
   前記レーザ光をメインビームとサブビームに分離する回折格子と、
   前記メインビームとサブビームの光路を第１の偏光方向を有する第１のメインビームおよび第１のサブビームの光路と前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向を有する第２のメインビームおよび第２のサブビームの光路に分離する偏光ビームスプリッタと、
   前記第１のメインビームと前記第１のサブビームを複数の記録層が積層された第１の記録媒体に照射する第１の対物レンズと、
   前記第２のメインビームと前記第２のサブビームを第２の記録媒体に照射する第２の対物レンズと、
   前記第１の記録媒体によって反射された前記第１のメインビームと前記第１のサブビームをそれぞれ個別に受光する第１のセンサパターンを有する第１の光検出部と、
   前記第１のセンサパターンの受光面に平行な方向に変位して配されるとともに前記第２の記録媒体によって反射された前記第２のメインビームと前記第２のサブビームをそれぞれ個別に受光する第２のセンサパターンを有する第２の光検出部と、
   前記第１のメインビームと前記第１のサブビームが前記第１のセンサパターンに受光され且つ前記第２のメインビームと前記第２のサブビームが前記第２のセンサパターンに受光されるよう前記第１のメインビームおよび前記第１のサブビームの進行方向と前記第２のメインビームおよび前記第２のサブビームの進行方向を相違させる偏光依存性の回折素子とを備え、
   前記回折素子は、前記第１の記録媒体中の記録層のうち照射目標の記録層によって反射された前記第１のメインビームと前記第１のサブビームを前記第１のセンサパターン上に位置づけるとともに照射目標以外の記録層によって反射された前記第１のメインビームと前記第１のサブビームが前記第１のセンサパターン上において互いに重なり合わないように回折作用の発現領域が設定されている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
5. 請求項４において、
   前記回折素子は、入射された前記第１のメインビームと前記第１のサブビームの内周部の進行方向を回折により前記第１の光検出部に向かう方向に変更する、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
6. 請求項５において、
   前記回折素子は、入射された前記第２のメインビームと前記第２のサブビームの外周部の進行方向を回折により前記第２の光検出部から反れる方向に変更する、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
7. 請求項４において、
   前記回折素子は、入射された前記第１のメインビームと前記第１のサブビームの外周部の進行方向を回折により前記第１の光検出部から反れる方向に変更する、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
8. 請求項７において、
   前記回折素子は、入射された前記第２のメインビームと前記第２のサブビームの内周部の進行方向を回折により前記第２の光検出部に向かう方向に変更する、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。

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