JP5222816B2 - 光ピックアップ装置および光ディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ピックアップ装置およびそれを搭載した光ディスク装置に関する。

本技術に関する背景技術として、例えば特開２００４−２８１０２６号公報（特許文献１）がある。本公報には、課題として「光記憶媒体のトラックである溝を作成するときに誤差が有り、ＴＥ信号振幅が変動する光記憶媒体を用いた場合に、ＴＥ信号振幅の変動を低減する」と記載があり、解決手段として「所望のトラックにビームを照射させる制御を行うための信号であるトラッキング誤差信号を生成するトラッキング誤差信号生成手段とを用い、前記光検出手段は複数の受光部を有し、前記複数のビームは、トラックと直交する方向の異なる位置を照射し、前記トラッキング誤差信号生成手段は、前記受光部から出力される信号を作動演算してプッシュプル信号を生成し、前記複数のビームから得られる信号を操作する」と記載がある。

特開２００４−２８１０２６

光学的記録情報媒体（以下、光ディスクと略す。）を記録再生するのに必要となるサーボ技術に関して、光ディスク上に集光されたスポットをトラックの所定位置に追従させるために、トラッキング誤差信号と呼ばれるサーボ制御信号が必要である。トラッキング誤差信号検出方式の中で、記録系メディアにおいては通常プッシュプル方式が使用される。

プッシュプル方式において、往路系で光束をメインビームと２つのサブビームに分けて、記録面上でメインビームとサブビームを１／２トラックピッチだけずらして入射することで、メインビームとサブビームの出力信号を演算する際に信号のオフセット成分のみを差し引く、いわゆるディファレンシャルプッシュプル方式（以下、ＤＰＰ方式と略す。）が知られている。

上記ＤＰＰ方式は３ビームによって実現するため、３ビームＤＰＰ方式と呼ぶ。一方、１ビームのままで復路系においてビーム分割素子を用いて光束を分割して、演算の際にオフセット成分をキャンセルする、いわゆる１ビームＤＰＰ方式がある。

さて、特許文献１では、３ビームＤＰＰ方式に関する技術が記載されており、サブビームの中央付近の領域を使用しない、もしくは相殺するような構成にして、変動の少ないＴＥＳを検出する構成となっている（例えば特許文献１、図７および図８参照）。しかし、３ビームＤＰＰ方式は他層迷光を回避する構成となっていないため、例えば光ディスク記録容量の大容量化のために多層膜となったときに、他層迷光の干渉によってＤＰＰ信号の変動が大きくなる課題がある。

また、特許文献１は１ビームＤＰＰ方式に関する技術も記載されており、０次光でフォーカス誤差信号を検出するための受光面を光軸中心上に配置して、±１次光でトラッキング誤差信号を検出するための受光面を配置してＤＰＰ信号の演算を行っている（例えば特許文献１、図２２および図２４参照）。しかし、ＤＰＰ信号の変動を小さくするために０次光の他層迷光を回避するように±１次回折光の受光面を配置する必要があるので、光検出器のサイズが大きくなってしまう課題がある。

上記目的は、その一例として特許請求の範囲に記載する構成により達成できる。

本発明によれば、１ビームＤＰＰ方式において従来よりも安定したトラッキング誤差信号を得られる光ピックアップ装置およびそれを搭載した光ディスク装置を提供できる。

実施例１において、本発明に従う光ピックアップ装置の光学系を示した図である。 実施例１において、本発明に従う光ピックアップ装置の回折格子を示した図である。 実施例１において、本発明に従う光ピックアップ装置の光検出器の受光面構成を示した図である。 多層化された光ディスクに入射した光束の光路を示した図である。 実施例１において、２層光ディスクからの他層迷光の形状を示した図である。 オフセット信号領域の回折光が受光面に入射したときの他層迷光を示した図である。 実施例１における、オフセット信号を検出する最適な受光面構成と他層迷光の関係を説明する図である。 ＰＰ信号領域の回折光が受光面に入射したときの他層迷光を示した図である。 ＰＰ信号領域の最適な受光面構成と他層迷光の関係を説明する図である。 回折格子の格子ピッチと回折光が入射する光検出器上の受光面位置の関係を説明する図である。 光軸に対して対称性を持つ受光面の有意性を説明する図である。 実施例１において、本発明に従う光ピックアップ装置の他の光学系を示した図である。 実施例１において、本発明に従う光ピックアップ装置の他の回折格子を示した図である。 実施例２において、本発明に従う光ピックアップ装置の光検出器の受光面構成を示した図である。 実施例２における、オフセット信号を検出する最適な受光面構成と他層迷光の関係を説明する図である。 実施例２において、２層光ディスクからの他層迷光の形状を示した図である。 実施例３において、本発明に従う光ピックアップ装置の光検出器の受光面構成を示した図である。 実施例３において、本発明に従う光ピックアップ装置の回折格子を示した図である。 実施例３において、２層光ディスクからの他層迷光の形状を示した図である。 実施例３において、本発明に従う光ピックアップ装置の他の光検出器の受光面構成を示した図である。 実施例４において、光ピックアップ装置を搭載した光情報再生装置また光情報記録再生装置の概略ブロック図を示した図である。

本発明を適用した光ピックアップおよび光ディスク装置について、以下実施例にて説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る光ピックアップ装置の光学系を示している。ここでは記録方式について特に記さないが、ＢＤやＤＶＤや他の記録方式であってもなんら構わない。
レーザ光源１１から光束が発散光として出射される。半導体レーザは直線偏光の光束を出射するのが一般的であり、レーザ光源１１からも直線偏光の光束を出射することを想定する。なお、レーザ光源１１から出射された光束の中心光路（以下、光軸と略す。）を鎖線で図示した。

レーザ光源１１から出射された光束は、偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳと略す。）１２を反射する。ただし、一部の光束はＰＢＳ１２を透過し、フロントモニタ１３に入射する。一般的に光ディスクの記録再生動作の精度を良くするためには、光ディスクに照射される光束の光量を所望の値に制御することが必須となる。フロントモニタ１３はレーザ光源からの光量変化を制御回路にフィードバックすることにより、光束の光量を制御することを可能とする。

ＰＢＳ１２を反射した光束は、コリメートレンズ１４によって略平行な光束に変換される。コリメートレンズ１４を透過した光束は、偏光性回折格子１５を透過し、ビームエキスパンダ１６に入射する。ビームエキスパンダ１６は、光軸と平行な方向にシフトすることで、光束の収束・発散状態を変え、光ディスクのカバー層厚み誤差による球面収差を補正することを可能とする。

ビームエキスパンダ１６を透過した光束は、１／４波長板１７を透過、立ち上げミラー１８を反射後、アクチュエータ１９に搭載された対物レンズ２０を透過して、光ディスクの記録層上（図示せず）に集光される。

光ディスクの記録層上より反射した光束は、対物レンズ２０、立ち上げミラー１８、１／４波長板１７、ビームエキスパンダ１６を透過し、偏光性回折格子１５に入射する。偏光性回折格子とは、所定の方向の直線偏光の光束を回折し、その方向と直交する方向の直線偏光の光束を透過する機能を持つ回折格子である。本実施例における偏光性回折格子１５は光束を複数の領域に分割し、分割された光束は、コリメータレンズ１４、ＰＢＳ１２を透過して、光検出器２１上に集光する。

光検出器２１上は、回折によって複数に分割された各光束がそれぞれ集光できるような複数の受光面で構成されており、受光面に照射された光量に従って再生信号であるＲＦ信号やフォーカス誤差信号やトラッキング誤差信号などが生成される。

なお、１／４波長板１７は、光ディスクで反射した光束が偏光性回折格子１５に再び入射する前に透過すればよいため、図１の位置には限定されない。

図２は、図１における偏光性回折格子１５の構成の一例となっている。偏光性回折格子１５は、実線によって１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ、１５Ｅ、１５Ｆ、１５Ｇ、１５Ｈ、１５Ｉの９個の領域に分かれており、それぞれ所定の方向へ光束を回折する。破線は光束の外形を示す。また、斜線部は光ディスクでの回折によって生じるプッシュプル成分のパターンを表したものである。すなわち、領域１５Ａ〜１５Ｄからはプッシュプル成分を含んだ回折光が出射し、領域１５Ｅ〜１５Ｈおよび１５ＩはＤＣ成分のみの回折光が出射する。

図３は、図１における光検出器２１の構成の一例となっている。図２で示した偏光性回折格子１５の領域１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ、１５Ｅ、１５Ｆ、１５Ｇ、１５Ｈ、１５Ｉを回折した光束の＋１次回折光は、それぞれ受光面Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１、Ｅ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１、Ｉ１に入射し、−１次回折光は、それぞれ受光面ＭＮ間の暗線部、ＫＬ間の暗線部、ＮＯ間の暗線部、ＪＫ間の暗線部、Ｅ２、Ｆ２、Ｇ２、Ｈ２に入射する。

各受光面に入射した信号光より、フォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号、再生信号であるＲＦ信号を生成する。
受光面Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１、Ｅ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１、Ｉ１、Ｅ２、Ｆ２、Ｇ２、Ｈ２、Ｊ、Ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｏで検出して得られる信号を、順にａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１、ｅ１、ｆ１、ｇ１、ｈ１、ｉ１、ｅ２、ｆ２、ｇ２、ｈ２、ｊ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎ、ｏとする。
トラッキング誤差信号の検出にはＤＰＰ方式を使用するが、プッシュプル成分を含んだ信号ａ１〜ｄ１のみで生成しても、対物レンズが光ディスク半径方向であるラジアル方向（以下、Ｒａｄ方向と略す。）にレンズシフトしたときに、図２中の左右の光量アンバランスによって直流成分のオフセットが発生してしまう。そこで、オフセット成分のみの信号ｅ２〜ｈ２を用いて、オフセットをキャンセルする演算を行う。なお、信号ｅ１〜ｈ１は再生信号に使用するためプッシュプル信号に加えることとする。プッシュプル成分を含んだ信号をプッシュプル信号（以下ＰＰ信号と略す。）、オフセット成分のみの信号をオフセット信号とすると、トラッキング誤差信号は以下の演算式となる。

ここで、数１のｋｔは、対物レンズがレンズシフトした際に、式中第１項の信号に含まれるオフセット成分と、式中第２項の信号に含まれるオフセット成分とを補正するための係数である。このような演算を行うことによって、対物レンズがレンズシフトした際であってもオフセットのない安定したトラッキング誤差信号を生成することが可能である。

また、偏光性回折格子１５の各領域の分光比は、例えば領域１５Ｉ以外の領域は、０次光：＋１次光：−１次光＝０：７：３とする。また、領域１５Ｉは、０次光：＋１次光：−１次光＝０：１：０とする。このように、＋１次光と−１次光の分光比が異なるように、回折格子の格子溝形状を形成することをブレーズ化という。ブレーズ化する理由は、再生信号を＋１次光の総和で生成するので、再生信号の光量を多くとりノイズを低減するために、再生信号に寄与しないフォーカス誤差信号に関する光量を小さくしているからである。入射して得られた信号を用いて、フォーカス誤差信号および再生信号であるＲＦ信号は、以下の演算式より生成する。

フォーカス誤差信号は−１次回折光が用いられている。なお、フォーカス誤差信号検出方式はナイフエッジ法を用いているが、本方式は公知であるため説明は省略する。

さて、多層化された光ディスクを用いて各記録層に光束を集光するとき、光量の一部は対象となる記録層で反射せず、対象ではない記録層で反射される。そのため、対象となる記録層で反射された所望の信号光束だけでなく、対象外の記録層で反射された不要光束まで光検出器の各受光面に入射してしまうという問題がある。不要光束、つまり迷光が受光面に入射すると、結果的に信号に不要なノイズが漏れ込んでしまうことになるため、他層からの迷光が受光面に入らないようにすることが必要である。

図２、図３で示した偏光性回折格子１５および光検出器２１は、多層光ディスクで課題となる迷光問題を解決する構成となっている。図４に示すような２層光ディスク３０を例にとって説明する。

図４（ａ）は、奥（図中の上側）の記録層３１に集光した場合、つまり記録層３１が対象層で、手前（図中の下側）の記録層３２が対象外の層となる場合を示す。このとき、２層光ディスク３０に入射した光束は、手前の記録層３２を透過して奥の記録層３１に集光され、信号光束３３として反射されるが、一部の光束は手前の記録層３２で反射され、不要光束３４となる。

一方、図４（ｂ）は、手前の記録層３２に集光した場合、つまり記録層３２が対象層で、奥の記録層３１が対象外の層となる場合を示す。このとき、２層光ディスク３０に入射した光束は、手前の記録層３２にて反射され信号光束３３となるが、一部の光束は手前の記録層３２を透過し、奥の記録層３１で反射され、不要光束３５となる。

図５（ａ）は、図４（ａ）のように奥の記録層３１に集光したとき、手前の記録層３２からの迷光（不要光束）が図３に示した光検出器上に入射したときの様子を示したものである。黒点は偏光性回折格子１５で回折した信号光を、斜線部は手前の記録層からの迷光を示している。この場合、信号光は光検出器２１上に集光するために各受光面に絞られて入射するが、不要光束３４は非収束光となるため、偏光性回折格子１５で回折された迷光は集光することなくデフォーカスして光検出器２１上に入射し、図５（ａ）のような迷光パターンとなる。なお、偏光性回折格子１５の領域１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ、１５Ｅ、１５Ｆ、１５Ｇ、１５Ｈ、１５Ｉから回折された＋１次光の迷光を、順にＡ１ａ、Ｂ１ａ、Ｃ１ａ、Ｄ１ａ、Ｅ１ａ、Ｆ１ａ、Ｇ１ａ、Ｈ１ａ、Ｉ１ａとし、−１次光の迷光を、順にＡ２ａ、Ｂ２ａ、Ｃ２ａ、Ｄ２ａ、Ｅ２ａ、Ｆ２ａ、Ｇ２ａ、Ｈ２ａとする。

同様に図５（ｂ）は、図４（ｂ）のように手前の記録層３２に集光したとき、奥の記録層３１からの迷光（不要光束）が図３に示した光検出器上に入射したときの様子を示したものである。黒点は偏光性回折格子１５で回折した信号光を、点線部は奥の記録層からの迷光を示している。この場合、信号光は光検出器２１上に集光するために各受光面に絞られて入射するが、不要光束３５は非収束光となるため、偏光性回折格子１５で回折された迷光は光検出器２１の手前で集光した後にデフォーカスして光検出器２１上に入射し、図５（ｂ）のような迷光パターンとなる。なお、偏光性回折格子１５の領域１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ、１５Ｅ、１５Ｆ、１５Ｇ、１５Ｈ、１５Ｉから回折された＋１次光の迷光を、順にＡ１ｂ、Ｂ１ｂ、Ｃ１ｂ、Ｄ１ｂ、Ｅ１ｂ、Ｆ１ｂ、Ｇ１ｂ、Ｈ１ｂ、Ｉ１ｂとし、−１次光の迷光を、順にＡ２ｂ、Ｂ２ｂ、Ｃ２ｂ、Ｄ２ｂ、Ｅ２ｂ、Ｆ２ｂ、Ｇ２ｂ、Ｈ２ｂとする。

偏光性回折格子１５の領域１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄで回折した不要光束は、受光面から外れてディスク半径方向にデフォーカスして入射する。このため、不要光束を回避するためには、領域１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄで回折した信号光が入射する受光面は、ディスク半径方向に複数個配置しないことが必要である。また、領域１５Ｅ、１５Ｆ、１５Ｇ、１５Ｈで回折した不要光束は、受光面から外れてディスク接線方向にデフォーカスして入射する。このため、不要光束を回避するためには、領域１５Ｅ、１５Ｆ、１５Ｇ、１５Ｈで回折した信号光が入射する受光面は、ディスク接線方向に複数個配置しないことが必要である。

従って、光検出器２１の構成を図３のようにすることで、図５（ａ）および図５（ｂ）のように、各受光面上に他層迷光を入らないようにすることができ、ノイズ漏れ込みの問題は解決できる。これについての詳細は、図６から図９を用いて用いて後述する。

図６は、図２の偏光性回折格子１５の領域１５Ｅで回折した−１次回折光が入射する、オフセット信号を検出する受光面６１（図３の受光面Ｅ２に相当）と、他層迷光の関係を示したものである。斜線部で示した他層迷光６１ａおよび点線部で示した他層迷光６１ｂは、図４のような２層ディスクを仮定するとき、各記録層に集光したときの対象外の記録層から受光面６１に対して入射した様子を示している。なお他層迷光６１ａと６１ｂは、対象となる記録層が異なるので同時には発生していない。

また、対物レンズをＲａｄ方向に変位させる、いわゆるレンズシフトを行うとき、他層迷光は受光面に対してＲａｄ方向にシフトする。つまり図６より図中の６０の方向に他層迷光６１ａ、６１ｂはシフトする。オフセット信号を検出する受光面に対しては、図６のような他層迷光が見られるので、これら迷光を回避する受光面構成が必要となる。

図７はオフセット信号を検出する４個の受光面の最適な組み合わせを示したものである。図２より、オフセット信号を回折する領域は１５Ｅ、１５Ｆ、１５Ｇ、１５Ｈの４ヶ所あるため、受光面も図７のように受光面６１、受光面６２、受光面６３、受光面６４の４面を設ける。また２層ディスク３０を仮定したときの受光面６１、受光面６２、受光面６３、受光面６４対する他層迷光を、それぞれ６１ａおよび６１ｂ、６２ａおよび６２ｂ、６３ａおよび６３ｂ、６４ａおよび６４ｂとする。

このとき、Ｒａｄ方向およびＴａｎ方向に２個ずつ配置する、すなわち田の字型の受光面は、Ｔａｎ方向に互いに隣接して配置しているため、図７（ａ）および（ｂ）のように他層迷光を回避することができる構成である。Ｒａｄ方向に一直線に配置せず、田の字型にする理由については、図１１を用いて後述する。また、レンズシフトをしても他層迷光は受光面に対して図中の６０の方向に移動するため、迷光を回避することが可能である。

図８は、図２の偏光性回折格子１５の領域１５Ａで回折した＋１次回折光が入射する、ＰＰ信号を検出する受光面７１（図３の受光面Ａ１に相当）と、他層迷光の関係を示したものである。斜線部で示した他層迷光７１ａおよび点線部で示した他層迷光７１ｂは、図４のような２層ディスクを仮定するとき、各記録層に集光したときの対象外の記録層から受光面７１に対して入射した様子を示している。なお他層迷光７１ａと７１ｂは、対象となる記録層が異なるので同時には発生していない。
また、対物レンズをＲａｄ方向に変位させる、いわゆるレンズシフトを行うとき、他層迷光は受光面に対してＲａｄ方向にシフトする。図６のときは異なり、図８では大きくレンズシフトすると他層迷光が受光面に入ってしまう懸念がある。

そこで、図９のように受光面７１、受光面７２、受光面７３、受光面７４の４面を、Ｔａｎ方向に一直線に配置する受光面構成とする。このとき受光面７１〜７４に対する他層迷光７１ａ〜７４ａおよび７１ｂ〜７４ｂは図９（ａ）および（ｂ）に示したとおり受光面に入らず、かつレンズシフトに対しても、受光面に迷光が最も入らない。例えば受光面をＲａｄ方向、つまり図中の左右方向に並べると、レンズシフトに対しては図９よりも小さいレンズシフト量で他層迷光が受光面に入ることになるため、ＰＰ信号を検出する受光面構成は、図９のようにＴａｎ方向に一直線に配置することが効果的に他層迷光を避けられる構成である。

以上より、図７および図９を満たした図３のような光検出器２１は、効果的に信号光と迷光を分離することが可能な構成となっている。

さて、図２のように偏光性回折格子１５を用いて領域ごとに光束を分けるとき、光検出器上の受光面位置が異なるために回折格子領域ごとに分光比のばらつきが生じる問題がある。

図１０は回折格子８０で回折された光束が光検出器８１に入射するときの回折角と入射位置を簡単に示したものである。いま図１０のように、回折角θ１で回折した光束が光検出器８１上の受光面８３に入射し、回折角θ２で回折した光束が光検出器８１上の受光面８４に入射するとする。このとき回折角θと受光面の光軸中心８２からの距離は相関がある。図６においてはθ１＜θ２であるので、受光面８４は受光面８３よりも光検出器８１の光軸中心８２から離れた位置にある。

また、回折格子で回折された光は、光の回折原理より以下の関係式が成り立つ。

数３において、ｄは回折格子の格子ピッチ、θは回折格子を出射したときの回折角、λは入射光束の波長、ｍは回折次数をそれぞれ示す。数３より、同一波長の光が回折格子に入射したときの同じ次数の回折光を観測するとき、格子ピッチｄと回折角θは反比例する。従って、図１０および数３より受光面位置によって回折格子の格子ピッチは異なることがわかる。

実際、回折格子を製造すると、格子ピッチに依存した格子溝深さの製造誤差が発生する。回折格子の分光比は格子溝深さに依存するため、この製造上の誤差により、結果的に検出信号にばらつきが生じることが課題となる。

特に、図２の偏光性回折格子１５においては、領域１５Ｉ以外の領域は再生信号の光量を多く取るために、ブレーズ化により０次光：＋１次光：−１次光＝０：７：３としている。このため、トラッキング誤差信号のオフセット成分をキャンセルするために必要となるオフセット信号は、−１次光を用いているので光量が小さく、その分演算処理で増幅して信号を生成しているので格子溝深さの製造誤差の影響を受けやすく、分光比のばらつきによる信号のばらつきが顕著になりやすい。

しかし、反対に格子ピッチが同じであれば同様の格子溝深さの製造誤差が発生するため、これを利用することでオフセットをキャンセルすることが可能となる。
図１１は、図７で示したオフセット信号を検出する田の字型の受光面に関して、光軸中心６５からの距離を示したものである。受光面６１と６３の光軸中心６５からの距離はｗ１で等しく、受光面６２と６４の光軸中心６５からの距離はｗ２で等しい。よって、受光面６１と６３に入射する光束の格子領域の格子ピッチは同じとなり、受光面６２と６４に入射する光束の格子領域の格子ピッチも同じとなる。つまり、受光面６１と６３の分光比による信号ばらつきおよび受光面６２と６４の分光比による信号ばらつきは同程度なので、差動をとる組み合わせで演算すれば、オフセット成分をキャンセルすることが可能である。例えば、受光面６１と受光面６２に図２の領域１５Ｅと１５Ｆからの回折光が入射し、受光面６３と受光面６４に図２の領域１５Ｇと１５Ｈからの回折光が入射するようにすると、回折格子の分光比ばらつきによって生じるオフセットをキャンセルすることができる。

以上より、オフセット信号を検出する受光面は図１１のような対称性を持った構成および組み合わせにすることで、他層迷光を回避し、回折格子の分光比ばらつきで発生するオフセットを最小限に抑えることができる。
２層以上に光ディスクが多層化されたとしても、他層迷光は図５（ａ）や図５（ｂ）のように受光面Ｉ１以外は回避できるため、ＤＰＰ信号の変動を抑えることが可能である。また、サーボ制御信号や再生信号は＋１次光と−１次光で生成しており０次光を使用していないので、０次光の他層迷光がないために受光面は光軸中心６５に近いところに配置できる。従って、光検出器２１のサイズを小型にすることが可能である。

なお、偏光性回折格子１５の位置は、図１に限定されるものではなく、ビームエキスパンダ１６よりもレーザ光源１１側、すなわち図面中においてビームエキスパンダ１６の下側で復路中に配置されていればよい。例えば図１２のようにＰＢＳ１２と光検出器２１の間に配置してもなんら問題はない。図１２の光学系のとき、回折格子９０は復路光学系にしか含まれないので偏光性回折格子１５を用いる必要はなく、通常の回折格子を用いてよい。

また、偏光性回折格子１５の構成は、図２に限定されるものではなく、例えば図１３のような格子パターンであってもなんら問題はない。

図１４は、本発明の実施例２に係る光ピックアップ装置の光学系の光検出器を示している。
実施例１との違いは、図３の光検出器２１の構成と偏光性回折格子１５の領域の回折方向が異なることであるが、それ以外は実施例１と同様の構成である。

偏光性回折格子１５は、実施例１と同様で図２のようになっている。偏光性回折格子１５によって入射光束は１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ、１５Ｅ、１５Ｆ、１５Ｇ、１５Ｈ、１５Ｉの９個の領域によってそれぞれ回折され、図１４に示した光検出器２１に入射する。偏光性回折格子１５の領域１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ、１５Ｅ、１５Ｆ、１５Ｇ、１５Ｈ、１５Ｉを回折した光束の＋１次光は、それぞれ受光面Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１、Ｅ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１、Ｉ１に入射し、−１次光は、それぞれ受光面ＮＯ間の暗線部、ＪＫ間の暗線部、ＭＮ間の暗線部、ＫＬ間の暗線部、Ｅ２、Ｆ２、Ｇ２、Ｈ２に入射する。トラッキング誤差信号、フォーカス誤差信号、ＲＦ信号を生成する演算式は数１および数２と同様である。また、偏光性回折格子１５の各領域の分光比は、実施例１と同様に領域１５Ｉ以外の領域は、０次光：＋１次光：−１次光＝０：７：３とし、領域１５Ｉは、０次光：＋１次光：−１次光＝０：１：０とする。

ここで図１４に示した光検出器２１の受光面構成と、図３に示した光検出器２１の受光面構成とを比較したとき、ＰＰ信号を生成する受光面Ａ１〜Ｈ１は、光軸中心からＲａｄ方向に軸をとったときのＴａｎ正方向、つまり図中の上半分に配置され、フォーカス誤差信号およびオフセット信号を生成する受光面Ｊ〜ＯおよびＥ２〜Ｈ２は、光軸中心からＲａｄ方向に軸をとったときのＴａｎ負方向、つまり図中の下半分に配置されるところが異なる。

オフセット信号を検出する受光面はＥ２〜Ｈ２なので、構成として実施例１の図７ないし図１１に提示した田の字型にはなっていない。しかし、図１５に示すように図１４の光検出器中のオフセット信号を検出する受光面のみを抜き出すと、４つの受光面はＲａｄ方向、すなわち図面における左右方向に一直線に配置してあるため、受光面Ｅ２〜Ｈ２対する他層迷光６１ａ〜６４ａおよび６１ｂ〜６４ｂは、図１５（ａ）および（ｂ）のように受光面に入射しない。またレンズシフトをしても他層迷光は図中の６０で示したＲａｄ方向に変位するので、受光面に入射しない。

また、受光面Ｅ２〜Ｈ２は光検出器２１の光軸中心６５に対して対称性を持って配置される。受光面Ｆ２と受光面Ｇ２、受光面Ｅ２と受光面Ｈ２はそれぞれ同距離の関係となるので、回折領域の格子ピッチ、格子の溝深さも同じとなり、受光面Ｆ２とＧ２の分光比ばらつきおよび受光面Ｅ２とＨ２の分光比ばらつきによる信号のばらつきは同程度となる。従って、例えば受光面Ｅ２と受光面Ｆ２に図２の領域１５Ｅと１５Ｆからの回折光が入射し、受光面Ｇ２と受光面Ｈ２に図２の領域１５Ｇと１５Ｈからの回折光が入射するような組み合わせとすると、分光比のばらつきがあったとしてもオフセットをキャンセルすることができる。

図１６（ａ）は、図４（ａ）のように奥の記録層３１に集光したとき、手前の記録層３２からの迷光（不要光束）が図１４に示した光検出器上に入射したときの様子を示したものである。黒点は偏光性回折格子１５で回折した信号光を、斜線部は手前の記録層からの迷光を示している。この場合、信号光は光検出器２１上に集光するために各受光面に絞られて入射するが、不要光束３４は非収束光となるため、偏光性回折格子１５で回折された迷光は集光することなくデフォーカスして光検出器２１上に入射し、図１６（ａ）のような迷光パターンとなる。なお、偏光性回折格子１５から回折された迷光は実施例１と同様のため、詳細は省略する。

同様に図１６（ｂ）は、図４（ｂ）のように手前の記録層３２に集光したときの、奥の記録層３１からの迷光（不要光束）が図１４に示した光検出器上に入射したときの様子を示したものである。黒点は偏光性回折格子１５で回折した信号光を、点線部は奥の記録層からの迷光を示している。この場合、信号光は光検出器２１上に集光するために各受光面に絞られて入射するが、不要光束３５は非収束光となるため、偏光性回折格子１５で回折された迷光は光検出器２１の手前で集光した後にデフォーカスして光検出器２１上に入射し、図１６（ｂ）のような迷光パターンとなる。なお、偏光性回折格子１５から回折された迷光は実施例１と同様のため、詳細は省略する。

図１６（ａ）および図１６（ｂ）より、図１４の光検出器２１のようなパターンにおいても、各受光面上に他層迷光を入らないようにすることができ、ノイズ漏れ込みなどの問題は解決できる。２層以上に多層化された光ディスクにおいても他層迷光は回避でき、ＤＰＰ信号の変動を抑えることが可能であることは言うまでもない。また、図１４に示した光検出器２１の受光面構成は図３に示した光検出器２１の受光面構成とほぼ同様のため、光検出器２１のサイズは小型にすることが可能である。

また、図１４に示した光検出器２１の受光面構成は、図３に示した光検出器２１の受光面構成と比較して、ＰＰ信号を生成するＡ１〜Ｄ１に入射する領域の格子ピッチがＲａｄ方向、すなわち図面における左右方向に等しく配置している。図２においてはＡ１とＢ１に入射する信号光束の格子ピッチが等しく、Ｃ１とＤ１に入射する信号光束の格子ピッチが等しくなるが、ＰＰ信号の演算式は数１より（ａ１＋ｅ１＋ｂ１＋ｆ１）−（ｃ１＋ｇ１＋ｄ１＋ｈ１）となるため、分光比ばらつきによって信号はばらつく。ただし、光量が大きいため実用上問題はない。一方、図１４においてはＡ１とＤ１に入射する信号光束の格子ピッチが等しく、Ｂ１とＣ１に入射する信号光束の格子ピッチが等しくなるために、ＰＰ信号の演算式より分光比ばらつきで生じる信号ばらつきはキャンセルされる。従って、図１４の受光面構成は、ＰＰ信号についても分光比ばらつきで発生するオフセットを抑制する構成である。

なお、偏光性回折格子１５の位置および構成は、図１および図２に限定されないことは言うまでもない。

図１７は、本発明の実施例３に係る光ピックアップ装置の光学系の光検出器を示している。
実施例１との違いは、図２の偏光性回折格子１５の構成が図１８のようになっていることと、光検出器２１の構成が異なることであるが、それ以外は実施例１と同様の構成である。

偏光性回折格子１５は、図１８のようになっている。偏光性回折格子１５によって入射光束は１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ、１５Ｅ、１５Ｆ、１５Ｇ、１５Ｈ、１５Ｉａ、１５Ｉｂ、１５Ｉｃ、１５Ｉｄの１２個の領域によってそれぞれ回折され、光検出器２１に入射する。図２との違いは、１５Ｉの領域を１５Ｉａ〜１５Ｉｄの４つに分割したところである。

偏光性回折格子１５の領域１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ、１５Ｅ、１５Ｆ、１５Ｇ、１５Ｈ、１５Ｉａ、１５Ｉｂ、１５Ｉｃ、１５Ｉｄを回折した光束の＋１次光は、それぞれ受光面Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１、Ｅ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１、Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ、Ｉｄに入射し、−１次光は、それぞれ受光面ＫＬ間の暗線部、ＭＮ間の暗線部、ＪＫ間の暗線部、ＮＯ間の暗線部、Ｅ２、Ｆ２、Ｇ２、Ｈ２に入射する。ここで、受光面Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ、Ｉｄで検出して得られる信号を、順にｉａ、ｉｂ、ｉｃ、ｉｄとする。
トラッキング誤差信号、フォーカス誤差信号を生成する演算式は数１および数２と同様である。ＲＦ信号を生成する演算式は以下のようになる。

また、偏光性回折格子１５の各領域の分光比は、実施例１と同様に領域１５Ｉ以外の領域は、０次光：＋１次光：−１次光＝０：７：３とし、領域１５Ｉは、０次光：＋１次光：−１次光＝０：１：０とする。

図１７に示した光検出器２１の受光面構成と、図３に示した光検出器２１の受光面構成は異なっているが、オフセット信号を生成する受光面は図７ないし図１１で説明したように対称性を持つ田の字型構成であるため、他層迷光を回避し、かつ回折格子の分光比ばらつきによって生じるオフセットをキャンセルすることができる。ＰＰ信号を生成する受光面は図９で説明したようにＴａｎ方向に一直線に配置する構成であるため、レンズシフトを含めて効果的に他層迷光を避けられる構成である。

図１９（ａ）は、図４（ａ）のように奥の記録層３１に集光したときの、手前の記録層３２からの迷光（不要光束）の光検出器上の様子を示したものである。この場合不要光束３４は非収束光となるため、偏光性回折格子１５で回折された迷光は集光することなく光検出器２１上に入射し、図１９（ａ）のような迷光パターンとなる。なお、偏光性回折格子１５の領域Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ、Ｉｄから回折された＋１次光の迷光を、順にＩａａ、Ｉｂａ、Ｉｃａ、Ｉｄａとする。その他については、実施例１と同様のために省略する。

同様に図１９（ｂ）は、図４（ｂ）のように手前の記録層３２に集光したときの、奥の記録層３１からの迷光（不要光束）の光検出器上の様子を示したものである。この場合不要光束３５は非収束光となるため、偏光性回折格子１５で回折された迷光は光検出器２１の手前で集光した後に光検出器２１上に入射し、図１９（ｂ）のような迷光パターンとなる。なお、偏光性回折格子１５の領域Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ、Ｉｄから回折された＋１次光の迷光を、順にＩａｂ、Ｉｂｂ、Ｉｃｂ、Ｉｄｂとする。その他については、実施例１と同様のために省略する。

実施例３の構成においては偏光性回折格子１５の中央の領域を１５Ｉａ〜１５Ｉｄのように４分割にしているが、この領域に関わる他層迷光も図１９からわかるように他の受光面に入射することなく、回避可能である。

図１９（ａ）および図１９（ｂ）より、図１７の光検出器２１のようなパターンにおいても、各受光面上に他層迷光を入らないようにすることができ、ノイズ漏れ込みなどの問題は解決できる。２層以上に多層化された光ディスクにおいても他層迷光は回避でき、ＤＰＰ信号の変動を抑えることが可能であることは言うまでもない。

図１７に示した光検出器２１の受光面構成は、図３に示した光検出器２１の受光面構成および図１４に示した光検出器２１の受光面構成と比較して、オフセット成分を検出する受光面Ｅ１〜Ｈ１およびＥ２〜Ｈ２が光軸中心からディスク接線方向、すなわち図面上の上下方向に配置されているところが異なる。このため、プッシュプル成分を検出する受光面Ａ１〜Ｄ１およびＪ〜Ｏは、より光軸中心に近付けて配置することができる。また、偏光性回折格子１５の中央領域の回折光受光面も、図１７のＩａ〜Ｉｄのように光軸中心から近いところに配置することができる。従って図１７の受光面構成は、光検出器２１をより小型に作成することが可能となる。

なお、偏光性回折格子１５の位置および構成は、図１および図１８に限定されないことは言うまでもない。また光検出器２１の受光面構成は、例えば図２０のような受光面構成でもなんら問題はない。

実施例４では、実施例１から実施例３までで説明した光ピックアップ装置を搭載した光情報再生装置または光情報記録再生装置について、図２１を用いて説明する。

図２１は、情報の記録および再生を行う光情報記録再生装置の概略ブロック図を示している。２００は本発明の光ピックアップ装置を示しており、この光ピックアップ装置２００内の光検出器２１から検出された信号は、サーボ信号生成回路２０１および情報信号再生回路２０２に送られる。
サーボ信号生成回路２０１では、光ピックアップ装置２００より検出された信号に基づいて光ディスク２０３に適したフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号、球面収差検出信号、チルト制御信号等が生成され、これらの信号を基にアクチュエータ駆動回路２０４を経て光ピックアップ装置２００内の対物レンズアクチュエータを駆動して、対物レンズ２０５の位置制御が行われる。
情報信号再生回路２０２では、光ピックアップ装置２００より検出された信号から光ディスク２０３に記録された情報信号が再生される。

また、サーボ信号生成回路２０１および情報信号再生回路２０２にて得られた信号の一部は、コントロール回路２０６に送られる。コントロール回路２０６からはレーザ駆動用信号が送られ、レーザ点灯回路２０７を駆動させて光ピックアップ装置２００内のレーザ光源１１にレーザ駆動電流を供給する。また、光ピックアップ装置２００内のフロントモニタを用いてレーザ光源１１からのレーザの出射光量を制御できる。なお、レーザ点灯回路２０７は光ピックアップ装置２００内に組み込むことも可能である。

コントロール回路２０６には、サーボ信号制御回路２０１、レーザ点灯回路２０７の他にスピンドルモータ駆動回路２０８、アクセス制御回路２０９、球面収差補正素子駆動回路２１０等が接続されており、それぞれ光ディスク２０３を回転させるスピンドルモータ２１１の回転制御、光ピックアップ装置２００のアクセス方向位置制御、光ピックアップ装置２００内の球面収差補正光学系の補正レンズの駆動制御が行われる。

なお、記録時はコントロール回路２０６とレーザ点灯回路２０７の間に設けられている情報信号記録回路２１２からの記録制御信号に基づいて、レーザ点灯回路２０７を駆動させて光ディスク２０３に情報を記録する。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１１…レーザ光源、１２…偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）、１３…フロントモニタ、１４…コリメートレンズ、１５…偏光性回折格子、１６…ビームエキスパンダ、１７…１／４波長板、１８…立ち上げミラー、１９…アクチュエータ、２０…対物レンズ、２１…光検出器、１５Ａ〜１５Ｉ…回折格子領域、Ａ１〜Ｉ１…光検出器上の＋１次光側受光面、Ｊ〜ＯおよびＥ２〜Ｈ２…光検出器上の−１次光側受光面、ａ１〜ｉ１、ｊ〜ｏおよびｅ２〜ｈ２…受光面から得られた信号、３０…２層光ディスク、３１〜３２…記録層、３３…信号光束、３４〜３５…不要光束、Ａ１ａ〜Ｉ１ａ、Ａ２ａ〜Ｈ２ａ、Ａ１ｂ〜Ｉ１ｂおよびＡ２ｂ〜Ｈ２ｂ…迷光、６０…レンズシフト時の他層迷光変位方向、６１〜６４…受光面、６１ａ〜６４ａおよび６１ｂ〜６４ｂ…他層迷光、６５…光軸中心、７１〜７４…受光面、７１ａ〜７４ａおよび７１ｂ〜７４ｂ…他層迷光、８０…回折格子、８１…光検出器、８２…光軸中心、８３〜８４…受光面、９０…回折格子、１５Ｉａ〜１５Ｉｄ…回折格子領域、Ｉａ〜Ｉｄ…光検出器上の受光面、ｉａ〜ｉｄ…受光面から得られた信号、Ｉａａ〜ＩｄａおよびＩａｂ〜Ｉｄｂ…迷光、２００…光ピックアップ装置、２０１…サーボ信号生成回路、２０２…情報信号再生回路、２０３…光ディスク、２０４…アクチュエータ駆動回路、２０５…対物レンズ、２０６…コントロール回路、２０７…レーザ点灯回路、２０８…スピンドルモータ駆動回路、２０９…アクセス制御回路、２１０…球面収差補正素子駆動回路、２１１…スピンドルモータ、２１２…情報信号記録回路

Claims (7)

1. レーザ光源と、
   前記レーザ光源から出射した光束を光ディスクの情報記録面に集光する対物レンズと、
   前記情報記録面で反射した光束を複数に分割する回折格子と、
   前記回折格子によって複数に分割された光束を受光する複数の受光面を有する光検出器と、
   を備えた光ピックアップ装置であって、
   前記回折格子は、
   少なくとも領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄ、領域Ｅ、領域Ｆ、領域Ｇ、領域Ｈ、領域Ｉの９個の領域に分かれており、
   前記回折格子の中心を通る、前記光ディスクのトラック方向に相当する方向の中心線に対して、前記領域Ａと前記領域Ｄ、前記領域Ｂと前記領域Ｃ、前記領域Ｅと前記領域Ｈ、前記領域Ｆと前記領域Ｇがそれぞれ線対称の位置にあり、
   前記回折格子の中心位置に対して、前記領域Ａと前記領域Ｃ、前記領域Ｂと前記領域Ｄ、前記領域Ｅと前記領域Ｇ、前記領域Ｆと前記領域Ｈがそれぞれ点対称の位置にあり、
   前記領域Ｉは前記回折格子の中心を含む中央位置にあり、
   前記領域Ａおよび前記領域Ｂは、光ディスクのトラック回折０次光とトラック回折＋１次光が重なる干渉領域が入射し、
   前記領域Ｃおよび前記領域Ｄは、トラック回折０次光とトラック回折−１次光が重なる干渉領域が入射し、
   前記領域Ｅおよび前記領域Ｆおよび前記領域Ｇおよび前記領域Ｈおよび前記領域Ｉは、トラック回折０次光のみが入射し、
   前記領域Ｅと前記領域Ｈの格子ピッチが略同じであり、
   前記領域Ｆと前記領域Ｇの格子ピッチが略同じであり、
   前記領域Ｅと前記領域Ｆの格子ピッチが異なる、
   あるいは、前記領域Ｅと前記領域Ｇの格子ピッチが略同じであり、
   前記領域Ｆと前記領域Ｈの格子ピッチが略同じであり、
   前記領域Ｅと前記領域Ｆの格子ピッチが異なり、
   前記光検出器における前記領域Ｅおよび前記領域Ｆおよび前記領域Ｇおよび前記領域Ｈの＋１次光または−１次光を入射する受光面は、田の字型に配置され、
   前記回折格子は、
   前記領域Ａと前記領域Ｄの格子ピッチが略同じであり、
   前記領域Ｂと前記領域Ｃの格子ピッチが略同じであり、
   前記領域Ａと前記領域Ｂの格子ピッチが異なる、
   あるいは、前記領域Ａと前記領域Ｃの格子ピッチが略同じであり、
   前記領域Ｂと前記領域Ｄの格子ピッチが略同じであり、
   前記領域Ａと前記領域Ｂの格子ピッチが異なり、
   前記光検出器における前記領域Ａおよび前記領域Ｂおよび前記領域Ｃおよび前記領域Ｄの＋１次光または−１次光を入射する受光面は、前記光ディスクのトラック方向に対して略平行な方向に配置される、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 請求項１に記載の光ピックアップ装置であって、
   前記回折格子の同じ領域で回折して前記光検出器上に入射した＋１次光と−１次光を結んだ線分の中点に対して、
   前記領域Ｅおよび前記領域Ｆおよび前記領域Ｇおよび前記領域Ｈの＋１次光または−１次光が入射する受光面は、
   前記領域Ａおよび前記領域Ｂおよび前記領域Ｃおよび前記領域Ｄの＋１次光または−１次光が入射する受光面よりも、
   前記＋１次光と−１次光を結んだ線分の中点の近くに配置されることを特徴とする光ピックアップ装置。
3. 請求項１または２のいずれかに記載の光ピックアップ装置であって、
   前記回折格子の前記領域Ｉから回折される＋１次光または−１次光を検出する受光面が１個ないし４個の受光面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から３のいずれかに記載の光ピックアップ装置であって、
   前記回折格子はブレーズ化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１から４のいずれかに記載の光ピックアップ装置であって、
   前記回折格子の前記領域Ａおよび前記領域Ｂおよび前記領域Ｃおよび前記領域Ｄから回折される−１次光でフォーカス誤差信号を検出し、
   前記回折格子の前記領域Ａおよび前記領域Ｂおよび前記領域Ｃおよび前記領域Ｄおよび前記領域Ｅおよび前記領域Ｆおよび前記領域Ｇおよび前記領域Ｈから回折される＋１次光と、
   前記回折格子の前記領域Ｅおよび前記領域Ｆおよび前記領域Ｇおよび前記領域Ｈから回折される−１次光でトラッキング誤差信号を検出し、
   前記回折格子の前記領域Ａおよび前記領域Ｂおよび前記領域Ｃおよび前記領域Ｄおよび前記領域Ｅおよび前記領域Ｆおよび前記領域Ｇおよび前記領域Ｈおよび前記領域Ｉから回折される＋１次光の総和で再生信号を検出することを特徴とする光ピックアップ装置。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の光ピックアップ装置であって、
   前記光ディスクの集光された情報記録面以外の情報記録面から反射された不要光束は、前記光検出器上の受光面に入射しないことを特徴とする光ピックアップ装置。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の光ピックアップ装置と、
   前記レーザ光源を駆動するためのレーザ点灯回路と、
   前記光ピックアップの光検出器で得られた検出信号よりサーボ信号を生成するためのサーボ信号生成回路と、
   前記光ピックアップの光検出器で得られた検出信号より前記光ディスクに記録されている情報を再生するための情報信号再生回路と、
   前記レーザ点灯回路、前記サーボ信号生成回路ないし前記情報信号再生回路を制御するコントロール回路と、
   を備えた光情報記録再生装置。

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