JP5373112B2 - 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、光ディスクなどの記録媒体に対して、光学的に情報の記録、又は、再生を行う技術に関する。

近年、記録媒体に光学的に情報を記録し、または光学的に記録された情報を再生する光ディスク装置が広く普及している。そのような記録媒体として、例えば、コンパクトディスク（以下、「ＣＤ」と略称する。）、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ（以下、「ＤＶＤ」と略称する。）、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（以下、「ＢＤ」と略称する。）などの光ディスクが知られている。光ディスクには、映像や画像、音声などの各種情報が記録され得る。

特に映画などの、情報量が多い映像情報の記録用途が想定されるＤＶＤやＢＤに関しては、長時間の作品を１枚のディスクに格納したいという要求や、各種特典映像を格納することによりパッケージメディアとしての付加価値を高めるといったニーズが高い。そこで、格納できる情報の容量を拡大するために、記録層を２層化した光ディスクが既に実用に供されており、市場で広く使用されている。中でも高品位な映像情報を記録できるＢＤでは、更なる容量の拡大を図るために、記録層の多層化の検討が進められており、３層化、あるいは４層化したディスクや装置の規格化が検討されている。

たとえば、光ディスクから情報を再生するためには、目的となる記録層にレーザ光を収束させ、光検出器を用いてその反射光を検出する必要がある。ところが、ディスクの多層化を進めていくと、情報を再生している層とは別の層からの反射光（以下、「他層からの迷光」と呼ぶ。）が光検出器に入射してノイズとなり、再生信号や制御用信号の品質を低下させてしまうという課題がある。

具体的に一般的な光ピックアップ装置の構成として、シリンドリカルレンズを用いた非点収差法によるフォーカス信号検出を行う構成と、３ビーム法を用いたトラッキング信号検出を行う構成を利用して、上述の課題を説明する。

図２８は、一般的な光ピックアップの構成例を示す。光源である半導体レーザ１から出射された光は、３ビーム生成用の回折格子１３を透過し、偏光ビームスプリッタ２で反射され、コリメートレンズ３により略平行光束に変換される。この平行光束は、ミラー４で反射され、波長板５を透過し、対物レンズ６により記録媒体である光ディスク７に集光される。

光ディスク７は、少なくとも３つの記録層を有している。本明細書においては、隣接する３つの記録層を、対物レンズ６から見て手前の層から順に記録層７ａ、７ｂ、７ｃとする。以下、記録層７ａ、７ｂ、７ｃをそれぞれＬ２層、Ｌ１層、Ｌ０層と呼ぶ。

図２８には記録層７ｂに集光された光の光路が示されている。Ｌ１層（記録層７ｂ）からの反射光は、逆の経路を辿って偏光ビームスプリッタ２へ到達する。このとき、波長板５の作用により、反射光の偏光状態は往路の偏光状態とは異なる状態に変換されているため、偏光ビームスプリッタ２へ到達した光の多くは透過し、シリンドリカルレンズ１１を通過し、光検出器１５へ入射する。光検出器１５に入射する光を、以下、「検出光９」と呼ぶ。検出光９は３つのビーム、すなわちメインビーム９ａ、サブビーム９ｂおよび９ｃを含んでいる。

図２９は、光検出器１５の構成を示す。メインビーム９ａは受光部１５１へ、サブビーム９ｂ、９ｃはそれぞれ受光部１５２、１５３へと入射する。ＲＦ信号は受光部１５１において検出されたメインビーム９ａの光量信号から生成される。一方、フォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号は受光部１５１において検出されたメインビーム９ａの光量信号に加え、受光部１５２および受光部１５３においてそれぞれ検出されたサブビーム９ｂおよび９ｃの光量信号を用いて生成される。ＲＦ信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号の検出原理は既に公知であり、また、これらの検出原理自体は本発明の本質ではないため詳細な説明は省略する。

図３０は、情報を記録あるいは再生するための光がＬ１層（記録層７ｂ）に集光しているときの、奥に隣接するＬ０層（記録層７ｃ）からの反射光の光路を示す。Ｌ０層からの反射光はコリメータレンズ３と光検出器１５の間で一度合焦するため、大きくデフォーカスした状態で光検出器１５へと入射する。図３１は、光検出器１５上におけるＬ０層からの反射光９ｄを示す。反射光９ｄはデフォーカスしており、光検出器１５上で大きく拡大し、受光部１５１〜１５３に掛かっている。そのため、反射光９ｄは、ＲＦ信号やフォーカス、トラッキングエラー信号を生成するメインビーム９ａ、サブビーム９ｂ、９ｃと干渉を生じている。

また、図３２は、光がＬ１層（記録層７ｂ）に集光しているときの、手前に隣接するＬ２層（記録層７ａ）からの反射光の光路を示す。Ｌ２層からの反射光は光検出器１５までで合焦せず、大きくデフォーカスした状態で光検出器１５へと入射する。

図３３は、光検出器１５上におけるＬ２層からの反射光９ｅを示す。反射光９ｅはデフォーカスしており、光検出器１５上で大きく拡大し、受光部１５１〜１５３に掛かっている。そのため、反射光９ｅは、ＲＦ信号やフォーカス、トラッキングエラー信号を生成するメインビーム９ａ、サブビーム９ｂ、９ｃと干渉を生じている。

製造誤差などの影響により、Ｌ１層およびＬ２層の層間の厚さは常に一定ではなく、局所的に変動し得る。そのため、ディスクが１回転する間に光路長は変化する。その結果、干渉状態も常に変化する。よって、このような構成の光ピックアップで３層以上の多層ディスクを利用して情報を再生し、記録すると、前後の層からの迷光がメインビーム９ａ、サブビーム９ｂおよび９ｃと干渉することにより、ＲＦ信号やフォーカス、トラッキングエラー信号の振幅やオフセットは常に変化する状態となる。これは、再生信号や制御用信号の品質を著しく低下させる原因となる。

この課題における、他層からの迷光が制御用信号に影響を与えることに関しては、特許文献１に示すような解決策が提案されている。図３４は特許文献１に記載された光ピックアップ装置の構成および動作を説明するための図である。

特許文献１では、他層からの反射光が入射しない位置にトラッキングエラー信号検出用の受光部を配置し、回折素子を用いてその位置へトラッキングエラーの生成に用いられるビームを方向付けるよう構成している。これにより、他層からの反射光の影響を受けない高品位なトラッキングエラー信号を検出して、多層ディスクにおけるトラッキング動作の安定性を確保することが可能となる。以下具体的に説明する。

光源である半導体レーザ１から出射した光は、偏光ビームスプリッタ２で反射され、コリメートレンズ３により略平行光束に変換される。この平行光束は、ミラー４で反射され、波長板５を透過し、対物レンズ６により記録媒体である光ディスク７に集光される。図３４にはＬ１層に集光された光の光路が示されている。

Ｌ１層からの反射光は、逆の経路を辿って偏光ビームスプリッタ２へ到達する。このとき、先の例と同様、偏光状態が変換されているため、偏光ビームスプリッタ２へ到達した光の多くは透過し、さらに回折素子８へと入射する。

回折素子８によって回折されない検出光９（０次光）は直進し、シリンドリカルレンズ１１を通過して光検出器１２へ入射する。一方、回折素子８によって回折された検出光１０（回折光）は光検出器１２上の検出光９とは異なる位置へと入射する。

図３５は、光検出器１２の構成を示す。検出光９は４分割された受光部１２１へと入射する。検出光９を用いて、ＲＦ信号の検出と非点収差法によるフォーカスエラー信号の検出が行われる。一方、検出光１０は回折素子８により領域によって１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの４つのビームに分けられ、それぞれ受光部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄへと入射する。検出光１０を構成するビーム１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを用いて、トラッキングエラー信号の検出が行われる。ＲＦ信号、フォーカスエラー信号の検出原理（非点収差法）は既に公知の技術であり、また、トラッキングエラー信号の検出原理については特許文献１に詳細に記載されおり、これらの検出原理自体は本発明の本質ではないため説明は省略する。

図３６は、光がＬ１層に集光しているときの、奥に隣接するＬ０層からの反射光の光路を示す。Ｌ０層からの反射光はコリメータレンズ３と光検出器１２の間で一度合焦し、大きくデフォーカスした状態で光検出器１２へと入射する。

図３７は、光検出器１２上におけるＬ０層からの反射光９ｄを示す。反射光９ｄはデフォーカスしているため受光部１２１から大きくはみ出している。しかしながら、トラッキングエラー信号検出用の受光部１０２ａ〜１０２ｄは反射光９ｄの外側に配置されているため反射光９ｄは入射しない。このため、トラッキングエラー信号は隣接する奥の記録層からの反射光の影響を受けない。

また、図３８は、光がＬ１層に集光しているときの、手前に隣接するＬ２層からの反射光の動作を示す。Ｌ２層で反射された光は光検出器１２ではまだ合焦に至らず、大きくデフォーカスした状態で光検出器１２へと入射する。

図３９は、光検出器１２上におけるＬ２層からの反射光９ｅを示す。

反射光９ｅはデフォーカスしているため受光部１２１から大きくはみ出している。しかしながら、トラッキングエラー信号検出用の受光部１０２ａ〜１０２ｄは反射光９ｅの外側に配置されているため反射光９ｄは入射しない。このため、トラッキングエラー信号は隣接する手前の記録層からの反射光の影響を受けない。

特開２００８−１３５１５１号公報

従来の構成ではトラッキングエラー信号に関しては他層からの反射光の影響を排除することができる。

しかしながら、ＲＦ信号やフォーカスエラー信号を検出するためのメインビームの受光部には、他層からの反射光が入射してしまう。特に、３層以上の多層ディスクになると、記録層１層あたりの反射率が下がり、信号光に対する前後の層からの不要な反射光の量が相対的に増える。そのため、メインビーム（０次光）を検出するための受光部に入射する他層からの反射光と、当該メインビーム（再生光）との干渉により、ノイズ増加や振幅変動などが発生する。その結果、ＲＦ信号やフォーカスエラー信号品質の劣化が発生し、安定な信号再生やフォーカス制御が困難になるという課題を有していた。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数の記録層を有する記録媒体のある層から情報を読み出す、又は、ある層に情報を記録する場合において、他層からの反射光の影響を低減あるいは除去し、より安定したＲＦ信号又はフォーカスエラー信号を得るための構成を提供することにある。

本発明による光ピックアップ装置は、３層の記録層を有する光ディスクに光を集光して情報の記録または再生を行うための光ピックアップ装置であって、前記光ピックアップ装置は、光を放射する光源と、前記光源から放射された前記光を略平行光へ変換するコリメータレンズと、前記略平行光に変換された前記光を前記光ディスクに集光する対物レンズと、前記光ディスクからの反射光を、前記コリメータレンズを介して受光する光検出器と、前記コリメータレンズと前記光検出器との間の光路中に設けられ、前記反射光の一部を遮光し、残りを透過させる遮光部材とを備え、前記光ディスクの記録層のうちの隣接する第１層および第２層であって、前記対物レンズに近い側から前記第１層および前記第２層が配置されているときにおいて、前記光が前記第１層に集光されたとき、前記光検出器から前記遮光部材までの光路長をｄとし、前記検出器から、前記第２層からの反射光が前記コリメータレンズと前記光検出器との間で合焦する位置までの距離をｄ１としたとき、前記遮光部材は、ｄ＞ｄ１の条件を満たす位置に配置されて、前記第２層からの反射光の一部を遮光する。

前記記録媒体が、前記対物レンズに近い側から、前記第１層、前記第２層および第３層を有しているとし、前記対物レンズによって前記第２層に前記光が集光されたとき、前記検出器から、前記第３層からの反射光が前記コリメータレンズと前記光検出器との間で合焦する位置までの距離をｄ２としたとき、前記遮光部材は、ｄ≧２×ｄ１×ｄ２／（ｄ１＋ｄ２）の条件を満たす位置に配置されてもよい。

前記遮光部材は、前記反射光の一部を遮光する略円形の遮光部を有しており、前記遮光部が、前記第１層に前記光が集光されたときの前記第２層からの反射光、および、前記第２層に前記光が集光されたときの前記第３層からの反射光を完全に遮光するときにおいて、前記遮光部の半径は、前記光が前記第ｎ層（ｎ：１、２、３）に集光されたときの、前記遮光部材に入射する前記第ｎ層からの反射光の半径の３０％以下であってもよい。

前記遮光部材は、前記反射光の一部を遮光する略円形の遮光部を有しており、前記遮光部は、前記第１層に前記光が集光されたときの前記第２層からの反射光、または、前記第２層に前記光が集光されたときの前記第３層からの反射光のいずれかの５０％以下を遮光してもよい。

前記光ピックアップ装置は、前記遮光部材よりも前記光検出器に近い位置に配置され、前記光が前記第ｎ層（ｎ：１、２、３）に集光されたときの、前記第ｎ層からの反射光の一部を回折させる回折素子をさらに備え、前記遮光部材は、前記反射光の一部を遮光する略円形の遮光部を有しており、前記光検出器は、前記第ｎ層に前記光が集光されたときの前記第ｎ層以外の記録層からの反射光が入射しない位置に、回折された前記第ｎ層からの反射光の少なくとも一部を受光する受光部を有していてもよい。

前記回折素子は、前記第ｎ層からの反射光の一部を回折させ、残りを回折させず、前記光検出器は、回折されなかった前記第ｎ層からの反射光を受光する受光部をさらに有しており、前記遮光部は、前記第ｎ層に前記光が集光されたときの前記第ｎ層以外の記録層からの反射光のうち、回折されなかった前記第ｎ層からの反射光に重なる反射光を遮光してもよい。

本発明による他の光ピックアップ装置は、３層の記録層を有する光ディスクに光を集光して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、前記光ピックアップ装置は、光を放射する光源と、前記光源から放射された前記光を略平行光へ変換するコリメータレンズと、前記略平行光に変換された前記光の偏光状態を、前記光が入射した位置に応じて変化させる波長板と、前記光を前記光ディスクに集光する対物レンズと、前記光ディスクからの反射光を、前記波長板および前記コリメータレンズを介して受光する光検出器とを備え、前記波長板を透過することにより、前記光ディスクからの反射光のうちの、前記光が前記第ｎ層（ｎ：１、２、３）に集光されたときの前記第ｎ層からの反射光は第１偏光状態となる部分を有し、前記第ｎ層以外の記録層からの反射光は、前記第１偏光状態と異なる第２偏光状態となる部分を有し、前記光検出器は、前記第１偏光状態の反射光を受光し、前記第２偏光状態の反射光を受光しない。

前記光ピックアップ装置は、前記波長板と前記光検出器との間に設けられ、前記第１偏光状態の光と前記第２偏光状態の光とを異なる方向に分離する光学素子をさらに備え、前記光学素子は、前記第１偏光状態の反射光を前記光検出器に透過させてもよい。

前記波長板は、入射した光の光軸が透過する中心領域および前記中心領域を囲む周辺領域とを有しており、前記中心領域は位相差０もしくはλ／２波長板となるよう形成されており、前記周辺領域はλ／４波長板となるよう形成されており、前記第ｎ層からの反射光は、前記中心領域および前記周辺領域を透過して、前記第２偏光状態および前記第１偏光状態となる部分をそれぞれ有し、前記第ｎ層以外の記録層からの反射光は、前記中心領域を透過して第２偏光状態となり、前記光学素子は、前記第ｎ層からの反射光のうち、前記周辺領域を透過して前記第１偏光状態となった反射光を前記光検出器に透過させてもよい。

本発明によるさらに他の光ピックアップ装置は、３層の記録層を有する光ディスクに光を集光して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、前記光ピックアップ装置は、光を放射する光源と、前記光源から放射された前記光を略平行光へ変換するコリメータレンズと、入射した光の光軸が透過する中心領域および前記中心領域を囲む周辺領域を有する回折素子であって、前記中心領域に入射した光が第１偏光状態のときは前記入射した光を回折させず、前記第１偏光状態と異なる第２偏光状態のときは前記入射した光を回折させる回折素子と、前記光を前記光ディスクに集光する対物レンズと、前記光ディスクからの反射光を、前記波長板および前記コリメータレンズを介して受光する光検出器とを備え、前記コリメータレンズからの前記略平行光の光は前記第１偏光状態の光であり、前記対物レンズによって集光された光が前記第ｎ層（ｎ：１、２、３）に集光されたときの前記第ｎ層以外の記録層からの反射光は、前記第２偏光状態で、かつ、前記中心領域を透過し、前記回折素子が前記第ｎ層以外の記録層からの反射光を回折させることにより、前記光検出器は、前記第ｎ層からの反射光を受光し、前記前記第ｎ層以外の反射光を受光しない。

本発明による光ディスク装置は、上述の光ピックアップ装置と、前記光ピックアップ装置を移動させる移送モータと、前記光ディスクを回転させるスピンドルモータと、前記移送モータおよび前記スピンドルモータを駆動する駆動回路と、前記駆動回路に、前記移送モータ、および、前記スピンドルモータの駆動量を指示する制御部とを備えている。

本発明によれば、光ピックアップ装置が、複数の記録層を有する記録媒体に対してある層から情報を読み出す、又は、ある層に情報を記録する場合において、他層からの反射光の影響を低減あるいは除去し、より安定したＲＦ信号又はフォーカスエラー信号を得ることができる。

本発明の実施形態１による光ピックアップ装置１００の構成を示す図である。 遮光部材１４の構成を示す図である。 光検出器１５の構成を示す図である。 情報を記録あるいは再生するための光がＬ１層に集光しているときの、奥に隣接するＬ０層からの反射光の光路を示す図である。 光検出器１５に入射するメインビーム９ａ、サブビーム９ｂおよび９ｃを示す図である。 Ｌ１層に集光しているときに、手前に隣接するＬ２層からの反射光の光路を示す図である。 光検出器１５上におけるＬ２層からの反射光９ｅを示す図である。 光がＬ２層に集光されているときの、Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２層からの各反射光を示す図である。 光がＬ１層に集光されているときの、Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２層からの各反射光を示す図である。 光がＬ０層に集光されているときの、Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２層からの各反射光を示す図である。 光検出器面からの距離Ｄを横軸にとり、ビーム半径を縦軸としてプロットした結果を示す図である。 Ｌ１−Ｌ０光とＬ２−Ｌ１光とを完全に遮光する最小サイズの遮光部１７を配置したときの、集光層からの光の遮光率（遮光部の半径／集光層からの光の半径）を、遮光部を配置する位置ｄを横軸にとってプロットした結果を示す図である。 遮光部材を配置する際、反射光１１２及び反射光１１３を遮光しようとした場合に、遮光部材を最も小さくすることのできる位置を示す図である。 Ｌ２−Ｌ１光１１３をＤ＝０のポイントで半径５５μｍの領域を遮光するために必要な遮光部のサイズを示す図である。 表１で示した構成における集光層からの光の遮光率を、遮光部材１４または遮光部１７を配置する位置ｄを横軸にとってプロットした結果を示す図である。 本発明の実施形態２による光ピックアップ装置２００の構成を示す図である。 実施形態２にかかる光検出器１２の構成を示す図である。 光がＬ１層に集光しているときの、奥に隣接するＬ０層からの反射光の光路を示す図である。 光検出器１２上におけるＬ０層からの反射光９ｄを示す図である。 光がＬ１層に集光しているときに手前に隣接するＬ２層からの反射光の動作を示す図である。 光検出器１２上におけるＬ２層からの反射光９ｅを示す図である。 本発明の実施形態３による光ピックアップ装置３００の構成を示す図である。 波長板１８を通過する際のビーム全体１９の径φと、中心部２０の径φｍを表す図である。 Ｌ１層に集光しているときのＬ１−Ｌ１光、Ｌ１−Ｌ０光、Ｌ１−Ｌ２光が受光部１２１に入射するときの、波長板１８上でのサイズを示す図である。 本発明の実施形態４による光ピックアップ装置４００の構成を示す図である。 偏光選択性回折素子２４を通過する際のビーム全体１６の径と、中心部２５の径φｍを表す図である。 本発明の実施形態５による光ディスク装置５００の構成を示す図である。 一般的な光ピックアップの構成例を示す図である。 光検出器１５の構成を示す図である。 情報を記録あるいは再生するための光がＬ１層（記録層７ｂ）に集光しているときの、奥に隣接するＬ０層（記録層７ｃ）からの反射光の光路を示す図である。 光検出器１５上におけるＬ０層からの反射光９ｄを示す図である。 光がＬ１層（記録層７ｂ）に集光しているときの、手前に隣接するＬ２層（記録層７ａ）からの反射光の光路を示す図である。 光検出器１５上におけるＬ２層からの反射光９ｅを示す図である。 特許文献１に記載された光ピックアップ装置の構成および動作を説明するための図である。 光検出器１２の構成を示す図である。 光がＬ１層に集光しているときの、奥に隣接するＬ０層からの反射光の光路を示す図である。 光検出器１２上におけるＬ０層からの反射光９ｄを示す図である。 光がＬ１層に集光しているときの、手前に隣接するＬ２層からの反射光の動作を示す図である。 光検出器１２上におけるＬ２層からの反射光９ｅを示す図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明による光ピックアップ装置および光ディスク装置の実施形態を説明する。なお、図面において同等のまたは近似する機能および／または構成を有する要素には、同じ参照符号を付す。尚、以下の実施形態は、本発明を具現化した一例であって本発明の技術的範囲を限定するものではない。

（実施形態１）
図１は、本実施形態による光ピックアップ装置１００の構成を示す。

光源である半導体レーザ１から放射された光は、３ビーム生成用の回折格子１３を透過し、偏光ビームスプリッタ２で反射され、コリメータレンズ３により略平行光束に変換される。この平行光束は、ミラー４で反射され、波長板５を透過し、対物レンズ６により記録媒体である光ディスク７に集光される。図１にはＬ１層に集光された光の光路が示されている。

Ｌ１層からの反射光は、逆の経路を辿って偏光ビームスプリッタ２へ到達する。このとき、波長板５の作用により、反射光の偏光状態は往路の偏光状態とは異なる状態に変換されているため、偏光ビームスプリッタ２へ到達した光の多くは透過し、遮光部材１４へと入射する。

図２は遮光部材１４の構成を示す。図２の遮光部材１４は、光ピックアップ装置１００の偏光ビームスプリッタ２とシリンドリカルレンズ１１との間に配置される。光ピックアップ装置１００に配置されたときの光軸は、紙面に垂直な方向である。

遮光部材１４は、光を遮る機能を有する遮光部１７と、それ以外の領域（透過部）とを備えている。遮光部１７は、たとえばＳｉＯ₂（二酸化ケイ素）とＴａ₂Ｏ₅（タンタルオキサイド）の多層膜によって構成される反射膜で形成されている。遮光部１７の形状は、略円形である。遮光部材１４の透過部は、そのまま光を透過させる。

図２では、遮光部材１４を通過する際の３ビームのメインビームの断面１６の直径を「φｓ」で表しており、遮光部１７の直径を「φｍ」で表している。φｓやφｍの具体的数値に関しては後述する。

遮光部材１４の遮光部１７以外の領域を透過した光はシリンドリカルレンズ１１を通過し、光検出器１５へ入射する。

図３は、光検出器１５の構成を示す。光検出器１５は、受光部１５１、１５２および１５３を有している。検出光９は３つのビーム、すなわちメインビーム９ａ、サブビーム９ｂおよび９ｃを含む。メインビーム９ａは受光部１５１へ入射し、サブビーム９ｂ、９ｃはそれぞれ受光部１５２，１５３へと入射する。ＲＦ信号は受光部１５１において検出されたメインビーム９ａの光量信号から生成される。一方、フォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号は受光部１５１において検出されたメインビーム９ａの光量信号に加え、受光部１５２および受光部１５３においてそれぞれ検出されたサブビーム９ｂおよび９ｃの光量信号を用いて生成される。ＲＦ信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号の検出原理は既に公知であり、また、これらの検出原理自体は本発明の本質ではないため詳細な説明は省略する。

図４は、情報を記録あるいは再生するための光がＬ１層に集光しているときの、奥に隣接するＬ０層からの反射光の光路を示す。Ｌ０層で反射された光はコリメータレンズ３と光検出器１５の間で一度集光するが、その集光点付近に遮光部１７が位置するよう、遮光部材１４が配置されている。そのため、ほとんどの光は遮光され、Ｌ０層からの反射光は光検出器１５へ入射しない。つまり、受光部１５１〜１５３にＬ０層からの反射光は入射しない。

図５は、光検出器１５に入射するメインビーム９ａ、サブビーム９ｂおよび９ｃを示している。参考のため、遮光部１７が存在しなければ入射するはずのＬ０層からの反射光９ｄを、破線によって示している。反射光９ｄが存在しないため、メインビーム９ａ、サブビーム９ｂおよび９ｃの光量信号から生成されるＲＦ信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号のいずれからも、Ｌ０層からの反射光の影響を取り除くことができる。その結果、多層ディスクの再生や記録時の信号品質の改善を図ることができる。

次に、図６は、Ｌ１層に集光しているときに、手前に隣接するＬ２層からの反射光の光路を示す。Ｌ２層で反射された光の一部は、遮光部材１４の遮光部１７によって遮られるが、その他は透過して光検出器１５に入射する。このとき、光検出器１５ではまだ合焦しておらず、大きくデフォーカスした状態で入射する。

図７は、光検出器１５上におけるＬ２層からの反射光９ｅを示す。反射光９ｅはデフォーカスしており、光検出器１５の検出面上に大きく広がっている。上述のとおり、遮光部材１４の遮光部１７により、反射光９ｅの中心部の光は遮光されている。その結果、受光部１５１に入射する反射光９ｅの多くは除去される。

その一方、記録または再生対象となるＬ１層からの反射光のメインビーム９ａは、遮光部１７によってその一部が遮られるものの、その他は光検出器１５上で合焦する。検出されるメインビーム９ａの光量は、ＲＦ信号等を生成するには十分な光量である。これにより、多層ディスクの再生や記録時の信号品質の改善を図ることができる。

次に、本実施形態における遮光部材１４が設けられる位置と遮光部１７のサイズについて説明する。

図８は、光がＬ２層に集光されているときの、Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２層からの各反射光を示す。説明の便宜のため図８では、コリメータレンズ３から光検出器１５までの部分を示す。以下で説明する図９および図１０も同様である。図８〜図１０では、光検出器１５が配置されている位置を基準位置０として、光検出器１５からの距離をＤとおく。また、遮光部１７までの距離をｄとする。なお、図８の例では光検出器１５からの距離Ｄは直線で測ることが可能であるが、直線で計測される必要はないことに留意されたい。距離Ｄは光が感じる距離、言い換えると光路長であればよい。したがって、ミラーなどで向きが変更されたとしても距離Ｄを定義することが可能である。

Ｌ０層からの反射光は偏光ビームスプリッタ２と遮光部材１４の間の位置ｄ０で集光され、Ｌ１層からの反射光はシリンドリカルレンズ１１と光検出器１５の間の位置ｄ１で集光される。Ｌ１層からの反射光の集光点は、Ｌ０層からの反射光の集光点よりも光検出器１５に近い位置となる。すなわち、ｄ１＜ｄ０となる。

Ｌ２層からの反射光は信号光として光検出器１５上の各受光部に集光する（Ｄ＝０）。

多層ディスクにおいては、情報を再生あるいは記録する層に隣接する前後の層からの迷光は大きな問題となるが、２層以上離れた層からの迷光はほとんど問題とはならない。その理由は、そのような迷光は、光検出器上では非常に大きくデフォーカスすることや、ディスクから反射してくる光量自体も隣接迷光に比べて小さいためである。

よって、図８に示す場合（３層ディスクのＬ２層に集光している状態）で、特に問題となるのは隣接するＬ１層からの迷光である。

図９は、光がＬ１層に集光されているときの、Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２層からの各反射光を示す。このときには、Ｌ０層とＬ２層、両方からの反射光が隣接迷光として問題になる。Ｌ０層からの反射光は遮光部材１４と検出レンズ１１の間の位置ｄ２で集光し、Ｌ２層からの反射光は光検出器１５ではまだ合焦に至らず、デフォーカスした状態で光検出器１５へと入射する。

図１０は、光がＬ０層に集光されているときの、Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２層からの各反射光を示す。このときには、Ｌ１層からの反射光が隣接迷光として問題になる。Ｌ１層からの反射光は光検出器１５ではまだ合焦に至らず、デフォーカスした状態で光検出器１５へと入射する。Ｌ２層からの反射光はＬ１層からの反射光より更にデフォーカスした状態で光検出器１５へと入射する。

ここで、光ピックアップ装置１００の各構成要素の光学パラメータを以下のように設定したときの例を説明する。すなわち、対物レンズ６の焦点距離ｆ１＝１．３、開口数ＮＡ＝０．８５、コリメートレンズ３と検出レンズ１１の合成焦点距離（シリンドリカル面を含まない）ｆ２＝１４とする。

図１１は、光検出器面からの距離Ｄを横軸にとり、ビーム半径を縦軸としてプロットした結果を示す。以下では、ＬＸ層に集光しているときのＬＹ層からの反射光を「ＬＸ−ＬＹ光」と表記する。たとえば、「Ｌ１−Ｌ２光」とは、Ｌ１層に集光しているときのＬ２層からの反射光を意味する。また、「Ｌ１−Ｌ１光」とは、Ｌ１層に集光しているときのＬ１層からの反射光を意味する。本願明細書では、「ＬＸ−ＬＸ光」のことを「集光層からの光」（light from a focused layer）または「信号光」（a signal light）とも呼ぶことがある。「集光層」（a focused layer）とは対物レンズ６による光の合焦点が存在する記録層をいう。

図１１において集光層からの光１１１（Ｌ２−Ｌ２光、Ｌ１−Ｌ１光、Ｌ０−Ｌ０光）は３本ともほぼ重なっており、Ｄ＝０の光検出器面に集光している。Ｌ１−Ｌ０光１１２はＤ＝ｄ２＝２．９ｍｍ付近で集光し、Ｌ２−Ｌ１光１１３はＤ＝ｄ１＝１．８ｍｍ付近で集光している。この例において遮光部１７を配置する位置をＤ＝ｄとして好ましいポイントを考える。

図１２は、Ｌ１−Ｌ０光とＬ２−Ｌ１光とを完全に遮光する最小サイズの遮光部１７を配置したときの集光層からの光の遮光率（遮光部の半径／集光層からの光の半径）を、遮光部を配置する位置ｄを横軸にとってプロットした結果を示す。集光層からの光の遮光率が小さいほど、遮光部１７のサイズが小さいといえる。

図１２によれば、Ｌ１−Ｌ０光とＬ２−Ｌ１光を完全に遮光するという前提のもとで、集光層からの光の遮光率を最も小さくすることが可能な遮光部１７の位置は、ｄ＝２．２ｍｍ付近であることが分かる。このときのｄは、ｄ＝２×ｄ１×ｄ２／（ｄ１＋ｄ２）で近似的に求めることができる。

以下、上記近似的に求めることのできる式の導出方法を、図１３を用いて説明する。図１３は、遮光部材を配置する際、反射光１１２及び反射光１１３を遮光しようとした場合に、遮光部材を最も小さくすることのできる位置を示す。図１３の幾何学的関係は、図１１のデータを用いて説明される。

例えば、光検出器１５のＷ０の領域を遮光しようとする場合、距離ｄの位置において、Ｗｄの遮光を行えばよい。このとき、以下の関係が成り立つ。
ＷＯ：ｄ１＝Ｗｄ：（ｄ−ｄ１）
ＷＯ：ｄ２＝Ｗｄ：（ｄ２−ｄ）

このように、ｄとＷｄとを定義すると、図１３に示す幾何学的関係から、上述の比例式が成り立つ。そして、この比例式を解くと、ｄ＝２×ｄ１×ｄ２／（ｄ１＋ｄ２）が求まる。

しかし、実際の光ピックアップ装置１００の構成においては、様々な物理的制約からｄ＝２×ｄ１×ｄ２／（ｄ１＋ｄ２）の位置に遮光部材を配置できない場合も考えられる。

そこで、図１２を参酌してその前後の位置が適切かどうかを見てみると、ｄ＜２．２ｍｍでは急激に集光層からの光の遮光率が高くなっているのに対し、ｄ＞２．２ｍｍでは集光層からの光の遮光率の増加は緩やかであることがわかる。よって、遮光部を配置する位置ｄはｄ≧２×ｄ１×ｄ２／（ｄ１＋ｄ２）とすることが好ましいといえる。

このような位置に遮光部を配置することにより、集光層からの光を遮光することによるロスを抑制しつつ、４種類の隣接迷光のうち２つを完全に遮光することが可能となる。また、Ｌ０−Ｌ１光、Ｌ１−Ｌ２光については受光部に一部入射するが、光量の強い中心部の光は同様に遮光部１７により遮光されているため、メインビーム受光部１５１から生成されるＲＦ信号やフォーカスエラー信号に与えるノイズの低減が期待される。これらのことから、本構成により多層ディスクにおける記録再生性能の向上を図ることができる。

次に、Ｌ１−Ｌ０光とＬ２−Ｌ１光を完全に遮光するのではなく、メインビーム受光部１５１に入射する部分のみを遮光する構成について考察する。

図１１によれば、Ｄ＝０のポイントにおけるＬ２−Ｌ１光１１３の半径は約１９０μｍであるが、受光部１５１のサイズを１１０μｍ四方とすると、Ｄ＝０のポイントでビーム半径５５μｍ以下の領域のみを遮光すれば受光部１５１へ入射する、他層からの迷光を除去できる。図１４は、Ｌ２−Ｌ１光１１３をＤ＝０のポイントで半径５５μｍの領域を遮光するために必要な遮光部のサイズを点線で示す。この点線で示すサイズの遮光部を配置したときのＬ１−Ｌ０光１１２とＬ２−Ｌ１光１１３の遮光率と、Ｄ＝０のポイントでの遮光半径を下記の表１に示す。

Ｌ２−Ｌ１光の遮光率およびＤ＝０での遮光半径は一定であるが、Ｌ１−Ｌ０光の遮光率およびＤ＝０での遮光半径の値は遮光部１７が設けられる位置ｄによって変化する。表１によれば、ｄ＞２．３の領域でＤ＝０におけるＬ１−Ｌ０光の遮光半径は５５μｍを超えており、Ｌ１−Ｌ０光が受光部１５１に入射しないことがわかる。表１は受光部１５１のサイズを１１０μｍ四方としたときの結果である。表２は、受光部１５１のサイズを１４０μｍ四方としたときの結果を表２に示す。

この場合もｄ＞２．３の領域ではＤ＝０におけるＬ１−Ｌ０光の遮光半径は７０μｍを超えており、Ｌ１−Ｌ０光が受光部１５１に入射しないことがわかる。

受光部１５１のサイズは１００μｍ四方〜１５０μｍ四方程度が一般的である。そのため、Ｌ２−Ｌ１光の遮光率を概ね５０％以下に設定して、ｄ＞ｄ１とすれば、メインビーム受光部にはＬ１−Ｌ０光とＬ２−Ｌ１光が入射しない構成とすることが可能である。

すなわち、表１及び２によれば、ｄ＞ｄ１の範囲において、受光部１５１に対するＬ２−Ｌ１光の遮光割合を決めて遮光するように構成すれば、おのずと、Ｌ１−Ｌ２光も必要な範囲の遮光を実現できるようになる。

図１５は、表１で示した構成における集光層からの光の遮光率を、遮光部材１４または遮光部１７を配置する位置ｄを横軸にとってプロットした結果を示す。図１２に比べて集光層からの光の遮光率が大幅に低下しているのがわかる。この構成の場合、サブビームの受光部にはＬ１−Ｌ０光とＬ２−Ｌ１光が入射するため、トラッキングエラー信号には他層からの迷光の影響が含まれる。しかしながら、メインビームはＬ１−Ｌ０光とＬ２−Ｌ１光が入射せず、加えて、Ｌ０−Ｌ１光、Ｌ１−Ｌ２光については、光量の強い中心部の光は遮光部１７により遮光されるため、受光部１５１が検出するメインビームの光量信号から生成されるＲＦ信号やフォーカスエラー信号に与えるノイズは大幅に軽減される。よって、本構成によりＲＦ信号やフォーカスエラー信号に対する他層からの迷光ノイズを除去し、かつ、集光層からの光を遮光することによるロス（ＲＦ信号情報の欠落）を抑制した、多層ディスク記録再生に適した光ピックアップを提供することが可能となる。

（実施形態２）
実施形態１においては、遮光部材に遮光部を設け、他層からの反射光を遮り、光検出器に入射しないように構成した。

本実施形態においては、さらに回折素子を利用し、他層からの反射光の全ての部分または多くの部分を、光検出器上の各受光部に入射しないよう回折させる。

図１６は、本実施形態による光ピックアップ装置２００の構成を示す。

本実施形態による光ピックアップ装置２００は、実施形態１による光ピックアップ装置１００に回折素子８を付加して構成されている。以下、回折素子８に関連する構成を説明する。

まず、光源である半導体レーザ１から放射された光は、偏光ビームスプリッタ２で反射され、コリメートレンズ３により略平行光束に変換される。この平行光束は、ミラー４で反射され、波長板５を透過し、対物レンズ６により記録媒体である光ディスク７に集光される。ここで図１６には、Ｌ１層に集光された光の光路が示されている。

Ｌ１層からの反射光は、逆の経路を辿って偏光ビームスプリッタ２へ到達する。このとき、波長板５の作用により、反射光の偏光状態は往路の偏光状態とは異なる状態に変換されているため、偏光ビームスプリッタ２へ到達した光の多くは透過し、遮光部材１７へ入射する。

実施形態１で説明したと同様、遮光部１７は、Ｌ１−Ｌ０光とＬ２−Ｌ１光を全て遮光するのではなく、それらのうちの、受光部１２１へ入射するメインビーム（０次光）と重なる部分のみを遮光するサイズに設定する。たとえば表１および表２に関連して説明したように、Ｌ２−Ｌ１光の遮光率を概ね５０％以下になるよう、遮光部１７のサイズを設定している。

遮光部材１７を通過する際に、遮光部１７により中心部の光は遮光され、回折素子８へと入射する。本実施形態においては、回折素子８により回折されない０次光９（本実施形態において「メインビーム９」と呼ぶ。）は直進し、シリンドリカルレンズ１１を通過して光検出器１２へ入射する。一方、回折素子８により回折された回折光１０（本実施形態において「サブビーム１０」と呼ぶ。）は光検出器１２上の、メインビーム９とは異なる位置へと入射する。

図１７は、本実施形態にかかる光検出器１２の構成を示す。メインビーム９は４分割された受光部１２１へと入射する。受光部１２１によって検出されたメインビーム９の光量信号から、ＲＦ信号および非点収差法によるフォーカスエラー信号が生成される。一方、サブビーム１０は、回折素子８に設けられた領域に応じて分割された、４つのビーム１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを含んでいる。４つのビーム１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、それぞれ受光部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄへと入射する。受光部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄの各々が検出した光量信号を用いて、トラッキングエラー信号が生成される。

図１８は、光がＬ１層に集光しているときの、奥に隣接するＬ０層からの反射光の光路を示す。Ｌ０層で反射された光はコリメータレンズ３と光検出器１２の間で一度合焦し、大きくデフォーカスした状態で光検出器１２へと入射する。

図１９は、光検出器１２上におけるＬ０層からの反射光９ｄを示す。

反射光９ｄはデフォーカスしているため受光部１２１よりもはるかに大きな範囲に広がっている。しかしながら、トラッキングエラー信号の生成に利用される光量信号を検出する受光部１０２ａ〜１０２ｄは反射光９ｄの外側に配置されているため反射光９ｄは入射しない。このため、トラッキングエラー信号は隣接する奥の記録層からの反射光の影響を受けない。また、遮光部１７は実施形態１で説明したように、Ｌ１−Ｌ０光とＬ２−Ｌ１光を全て遮光するのではなく、受光部１２１へ入射するメインビーム（０次光）と重なる部分のみを遮光するサイズに設定してある。よって、本実施形態の構成によれば全ての受光部に対してＬ１−Ｌ０光とＬ２−Ｌ１光が入射しない構成が可能となる。

図２０は、光がＬ１層に集光しているときに手前に隣接するＬ２層からの反射光の動作を示す。Ｌ２層で反射された光は光検出器１２ではまだ集光に至らず、大きくデフォーカスした状態で光検出器１２へと入射する。

図２１は、光検出器１２上におけるＬ２層からの反射光９ｅを示す。

反射光９ｅはデフォーカスしているため受光部１２１よりもはるかに大きな範囲に広がっている。しかしながら、トラッキングエラー信号の生成に利用される光量信号を検出する受光部１０２ａ〜１０２ｄは、反射光９ｅの外側に配置されているため反射光９ｅは入射しない。このため、トラッキングエラー信号は隣接する手前の記録層からの反射光の影響を受けない。受光部１２１へはＬ０−Ｌ１光、Ｌ１−Ｌ２光の一部が入射するが、光量の強い中心部の光は遮光部１７により遮光されているため、ＲＦ信号やフォーカスエラー信号に与えるノイズは大幅に軽減される。よって、本構成によりＲＦ信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号のすべてに対し、他層からの迷光の影響を除去または大幅に抑制した高性能な光ピックアップを実現することができる。

尚、ここでは遮光部材１７と回折素子８とは独立した部材として説明したが、２つを一体で構成することも可能である。これにより光ピックアップ装置の簡素化や低価格化を図ることができる。

また、本例では回折素子８によってトラッキングエラー信号を生成する光を、他層からの迷光入射領域の外側に配置した受光部に方向付ける構成を説明した。しかしながら、実施形態１で説明した３ビーム方式の構成であっても、受光部１５２、１５３を他層からの迷光入射領域の外側に配置し、回折格子１３の格子ピッチを受光部１５２、１５３の位置に合うように変更することにより、本例同様の効果が期待できる。

また、回折素子８により、集光層からの光の一部を回折させず、一部を回折させるとしたが、これは一例である。他層からの迷光が受光されない位置に入射させることができる限り、メインビームおよびサブビームの両方を回折させてもよい。

（実施形態３）
実施形態２においては、遮光部および回折素子を利用して、他層からの迷光が入射しない位置に光検出部の受光部を設け、迷光の影響を排除した。

本実施形態においては、入射領域に応じて入射光の偏光状態を変える波長板を利用し、他層からの迷光の偏光状態を利用して当該迷光を光検出器に入射させず、一方、集光層からの光についてはその偏光状態を利用して光検出器に入射させる。

図２２は、本実施形態による光ピックアップ装置３００の構成を示す。

光源である半導体レーザ１から放射された光は、偏光ビームスプリッタ２で反射され、コリメータレンズ３により略平行光束に変換される。この平行光束は、ミラー４で反射され、波長板１８を透過し、対物レンズ６により光ディスク７に集光される。ここで図２２は、光がＬ１層に集光したときの光の光路が示されている。

波長板１８を透過した光は、波長板１８によってその偏光状態が変換される。この波長板１８の中心部２０（光軸を含む中心領域）とそれ以外の領域（中心部２０の外側を囲む周辺領域）とでは光学軸方位もしくは位相差が異なっている。そのため、波長板１８の通過領域に応じて、偏光状態がどのように変換されるか（偏光状態変換量）が異なる。本実施形態では、図２３に示すように、波長板１８を通過する際のビーム全体１９の径をφ、中心部２０の径をφｍとする。本実施形態では、中心部２０のφｍの領域２０は位相差０もしくはλ／２波長板となるよう形成されており、中心部２０以外の領域は、λ／４波長板となるよう形成されている。

Ｌ１層からの反射光は、逆の経路を辿って偏光ビームスプリッタ２へ到達する。このとき、波長板１８の中心部２０以外の領域（λ／４波長板領域）を透過した反射光は、復路通過後は往路とは偏光方位が直交する直線偏光へと変換される。その結果、偏光ビームスプリッタ２へ到達した光の多くは透過し、回折素子８へと入射する。回折素子８に入射した光のうち、回折されない０次光（メインビーム９）は直進し、シリンドリカルレンズ１１を通過して光検出器１２へ入射する。一方、回折素子８により回折された回折光（サブビーム１０）は光検出器１２上の検出光９とは異なる位置へと入射する。

一方、中心部２０（位相差０もしくはλ／２板領域）を透過した反射光は、復路通過後も往路と同じ偏光状態となるため、復路光は偏光ビームスプリッタ２で光源１の方向に略全反射される。

なお、本実施形態では、中心部２０を位相差が０〜λ／４、もしくはλ／４〜λ／２となるよう形成し、中心部２０以外の領域との相対的な位相差がシングルパスで０〜λ／４の間の値となるように形成してもよい。このようにすれば、中心部２０と中心部２０以外の領域の屈折率差に起因する波面収差の問題を生じにくくすることができる。このとき、中心部２０の領域の復路光は偏光ビームスプリッタ２を透過し始めるが、その透過率は中心部２０以外の領域の復路光が偏光ビームスプリッタ２を透過する際の透過率より小さくすることができる。

光検出器１２の構成や光検出の動作は実施形態２の図１７で示したものと同様である。ここで、図２４（ａ）〜（ｃ）は、Ｌ１層に集光しているときのＬ１−Ｌ１光、Ｌ１−Ｌ０光、Ｌ１−Ｌ２光が受光部１２１に入射するときの、波長板１８上でのサイズを示す。

図２４（ａ）は、波長板１８に入射したＬ１−Ｌ１光（集光層からの光）２１を示す。Ｌ１−Ｌ１光２１は中心部２０を除いた全ビームが受光部１２１へ入射するため、集光層からの光のサイズと受光部１２１へ入射するビームのサイズとは等しい。

図２４（ｂ）は、波長板１８上の領域２２を示している。領域２２に入射したＬ１−Ｌ０光は、受光部１２１へ入射する。ただしＬ１−Ｌ０光は光検出器１２に入射する前に一度集光するため、光検出器１２上では大きくデフォーカスする。そのため、波長板１８上では、領域２２は集光層からの光が入射する領域２１に比べて非常に小さくなる。

図２４（ｃ）は、波長板１８上の領域２３を示している。領域２３に入射したＬ１−Ｌ２光は、受光部１２１へ入射する。ただしＬ１−Ｌ２光は光検出器１２上ではやはりデフォーカスするため、波長板１８上では、領域２３は集光層からの光が入射する領域２１に比べて小さくなる。

表３は波長板１８上での各他層からの迷光の受光部１２１へ入射するサイズが集光層からの光のサイズに占める割合を示す。また、表４には実施形態１や実施形態２で述べた構成のように、光検出器１２とコリメータレンズ３との間の光路に遮光部材を配置した場合に、各他層からの迷光の受光部１２１へ入射するサイズが集光層からの光に占める割合を示す。

記録層が３つの場合、除去すべき隣接迷光のタイプは、表４に示すように４種類存在する。４種類の隣接迷光を除去するためには、遮光領域を設定する面上で最大サイズの他層からの迷光に相当する領域を設定することが必要である。よって、上記表３および表４には、４種類の隣接迷光の最大サイズが集光層からの光サイズに占める割合を記している。

上記表より、遮光領域は波長板１８上で設定した方が４種類の隣接迷光の最大サイズを小さく抑えられることがわかる。よって、表３に示したように集光層からの光に対して約２５％の直径比で、その中心部分の領域を通過する光の偏光状態変換量をそれ以外の領域と変えておけば、４種類の隣接迷光のすべてにおいて他層からの迷光が受光部１２１に入射することを防ぐことができる。そして、トラッキングエラー信号を受光する受光部１０２a、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄは実施形態２で説明したように他層からの迷光が入射しないビーム中心から離れた位置に配置しておけば、すべての隣接迷光の影響を受けない。よって、本構成によれば、光検出器１２上のすべての受光部において完全に隣接迷光の影響を排除することが可能となる。これにより、多層ディスクへの記録や再生時の他層からの迷光によるノイズの影響を全く受けない、非常に安定で高性能な光ピックアップ装置の実現が可能となる。

また、本例で示したように波長板１８で遮光領域を設定する場合には、対物レンズアクチュエータ内に波長板１８を設置すれば、遮光領域設定部材を対物レンズと一体で可動させることが可能となる。これにより、トラッキング動作で対物レンズが横シフトした場合でも遮光領域は常にビーム中心を維持することができるため、トラッキングによる対物レンズシフトが大きい場合、つまり偏芯の大きいディスクへ記録、再生を行う場合にも他層からの迷光の除去の効果が損なわれないという優れた利点が得られる。

また表３に示したように、本構成例では集光層からの光に対して直径比で２５％の遮光領域を設定することにより、隣接迷光がメインビームを受光する受光部へ入射することを防ぐことが可能となった。この直径比は光学系の倍率（対物レンズ焦点距離とコリメータレンズおよび検出レンズの合成焦点距離の比）によって変化する。ただし、集光層からの光の遮光ロスによる再生品質劣化の観点からは、中心部遮光の場合、遮光サイズは直径比で３０％以下に抑えることが好ましい。これ以上のサイズを遮光してしまうと、ＲＦ信号成分の欠落の影響が顕在化し、再生信号の歪みやジッターの劣化などの弊害が無視できなくなり、装置性能を損なってしまう可能性を有するためである。よって、遮光領域設定は直径比で集光層からの光の３０％以下に抑えるべきであり、光学系の倍率についても隣接迷光がメインビーム受光部へ入射するのを防ぐための遮光領域が直径比で集光層からの光の３０％以下となるような倍率を選択することが好ましい。

すなわち、表３及び表４によれば、対物レンズとコリメータレンズの間に、遮光領域設定部材（波長板１８が一例）を設けた方が、コリメータレンズと光検出器の間に、遮光部（遮光部材１４が一例）を設けるよりも、遮光又は減光のサイズを小さくできることがわかる。これによって、検出部１５１に入射する光のうち、信号光が遮光又は減光されるのをより軽減できる。

（実施形態４）
実施形態３では波長板の位相差や光学軸を変えることと偏光ビームスプリッタの組合せにより遮光もしくは減光領域の設定と他の領域の光との分離を行う構成例を示した。この波長板の代わりに偏光回折格子を用いてもよい。このような構成の一例を、図２５を参照しながら説明する。

図２５は、本実施形態による光ピックアップ装置４００の構成を示す。

光源である半導体レーザ１から放射された光は、３ビーム生成用の回折格子１３を透過し、偏光ビームスプリッタ２で反射され、コリメータレンズ３により略平行光束に変換される。この平行光束は、ミラー４で反射され、偏光選択性回折素子２４、波長板５を透過して、対物レンズ６により記録媒体である光ディスク７に集光される。

偏光選択性回折素子２４としては、高分子材料や光反応性液晶、ニオブ酸リチウム等の電気光学結晶のフォトリフラクティブ効果を利用するなどの各種方式のものが既に広く一般に提供されている。

ただし、すなわち往路においては、偏光選択性回折素子２４の偏光選択性は、光の偏光状態との組み合わせたときに回折作用をしないように設定されている。

記録媒体に向かう光が波長板５を通過し、その後、記録媒体から反射した光が再び波長板５を通過するとき、例えば波長板５が１／４波長板の場合は、往復の作用により復路通過後の光の偏光状態は往路通過前の光のそれと比べて偏光方向が直交する、いわゆる直線偏光へと変換することが可能である。この復路においては、反射光の偏光状態と偏光選択性回折素子２４の偏光選択性とは回折作用が生じるよう組み合わされている。

図２６に示す領域２５に入射する光は図２５に示す回折光２６となり、光検出器１５の受光部へ入射しない位置へと回折される。このときの回折方向は任意である。図２５に示したような紙面の上下方向でもよいし、紙面に垂直な方向でも構わない。偏光選択性回折素子２４の領域２５以外の領域には回折格子が設けられない、もしくは回折作用が弱い格子状態に設定されており、通過した光の多くは検出光９として光検出器１５へと入射する。それらは、フォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号、ＲＦ信号の生成に利用される。

偏光選択性回折素子２４を通過する際のメインビームの断面１６の直径φｓに対し、復路回折作用領域２５の直径をφｍとする。すると、実施形態３同様、コリメータレンズ３と光検出器１５との間に遮光部を設ける構成よりも、４種類の隣接迷光が受光部１５へ入射することを効果的に防ぐことが可能となる。

また、波長板５および偏光選択性回折素子２４が、対物レンズ６と一体的に駆動されるよう構成してもよい。そのためには、たとえば対物レンズ６を駆動するアクチュエータ（図示せず）内に、波長板５と偏光選択性回折素子２４とを設置すればよい。これにより、回折領域を設定する光学部材を対物レンズ６と一体で可動させることが可能となる。これにより、トラッキング動作で対物レンズ６が横シフトした場合でも回折領域は常にビーム中心を維持することができる。その結果、トラッキングによる対物レンズシフトが大きい場合、つまり偏芯の大きいディスクへ記録、再生を行う場合にも他層からの迷光除去の効果が損なわれないという優れた利点が得られる。

また、コリメータレンズ３から対物レンズ６の区間はコリメータレンズ３から光検出器１５の区間に比べてビーム径が大きい。そのため、ビーム中心に対する回折領域の位置決めも容易になるというメリットも得られる。

そして、実施形態３では光ディスク７へ集光させる往路光に対して偏光状態の異なる領域が存在していたため、光の干渉性低下に起因して集光性能が低下する可能性があった。しかしながら本実施形態では光ディスク７へ集光する光の偏光状態は一様であるため、光ディスク７に対するビームの集光性能低下が生じないというメリットがある。

また、多層対応の光ピックアップ装置と非対応の光ピックアップ装置をそれぞれ製造する際、光学素子の共用化や、基本的な内部構成を共用化できることが好ましい。本実施形態の構成によれば、多層対応の光ピックアップ装置に関しては、コリメータレンズ３から波長板５までの平行光区間に光学素子（偏光選択性回折素子２４）を追加すればよく、多層非対応の光ピックアップ装置に関しては、当該平行光区間から光学素子を取り除くだけでよい。光学的には以外の光学部品の配置はそのままで対応できるため、多層対応品と非対応との作り分けが容易である、という優れた利点も得られる。

本例における波長板５と偏光選択性回折素子２４とは一体で形成しても構わない。

尚、偏光選択性の回折格子が存在する領域とそれ以外の領域で光学的な位相差が発生することにより波面収差的な問題が生じる場合には、偏光選択性回折素子やそれ以外の光学素子において、偏光選択性回折格子の領域に相当する領域とそれ以外の領域との厚さを変えて光学的位相差を補正すればよい。実施形態３で述べた波長板による方式でも同様に中心部とそれ以外の領域の光学的位相差が問題となる場合は、波長板における遮光領域設定部とそれ以外の部分の厚さを変えて光学的位相差を補正すればよい。あるいは、対物レンズ等の別の光学素子で遮光領域設定部に相当する領域とそれ以外の領域の厚さを変えて補正してもよい。

（実施形態５）
本実施形態においては、実施形態１〜４のいずれかの光ピックアップ装置を実装した光ディスク装置を説明する。

図２７は、本実施形態による光ディスク装置５００の構成を示す。図２７に示す光ディスク装置５００は、一例として、実施形態１にかかる光ピックアップ装置１００を実装している。

光ディスク装置５００は、パーソナルコンピューター(PC)、光ディスクプレーヤー、光ディスクレコーダー等に用いることができる。

光ディスク装置５００は、光ピックアップ装置１００と、移送モータ５０２と、スピンドルモータ５０３と、駆動回路５０４と、不揮発性メモリ５０８と、制御部５１０とを備えている。

上述のように、光ピックアップ装置１００は実施形態１に説明した構成を有している。

移送モータ５０２は、駆動回路５０４からの指示に基づいて、光ピックアップ装置１００を移動させる。

スピンドルモータ５０３は、駆動回路５０４からの指示に基づいて、光ディスク７を回転させる。

駆動回路５０４は、光ピックアップ装置１００に設けられた光源の動作を制御する。また駆動回路５０４は、移送モータ５０２による光ピックアップ装置１００の移動量、スピンドルモータの回転速度等の駆動量を制御部５１０からの指示に基づいて制御する。

不揮発性メモリ５０８は、たとえば光ピックアップ装置１００の制御に必要な情報を保持する。

制御部５１０は、光ディスク装置５００の動作を制御する。

制御部５１０は、前処理回路５０５と、制御回路５０６と、中央演算処理回路５０７と、システムコントローラ５０９とを備えている。

光ディスク７から光学的に読み出されるデータは、光ピックアップ装置１００の光検出器１５（たとえば図１）で電気信号に変換される。この電気信号は、前処理回路５に入力される。前処理回路５０５は、光ピックアップ１００から得た電気信号に基づいて、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含むサーボ信号を生成し、ならび再生信号の波形等価、２値化スライス、同期データなどのアナログ信号処理を行う。

前処理回路５０５で生成されたサーボ信号は、制御回路５０６に入力される。制御回路５０６は、駆動回路５０４を介して、光ピックアップ装置１００の光スポットを光ディスク７に追従させる。駆動回路５０４は、光ピックアップ１００、移送モータ５０２、およびスピンドルモータ５０３に接続されている。駆動回路５０４は、対物レンズ６のフォーカス制御およびトラッキング制御、移送制御、スピンドルモータ制御など一連の制御をデジタルサーボで実現する。駆動回路５０４は、対物レンズ６に対するアクチュエータ（コイルやマグネット等）を駆動し、光ピックアップ装置１００を光ディスク７の内周や外周へ移送させる移送モータ５０２を駆動し、光ディスク７を回転させるスピンドルモータ５０３を駆動する。

前処理回路５０５で生成された同期データについては、システムコントローラ５０９でデジタル信号処理を行い、図示しないインターフェイス回路を介して記録再生データをホストに転送する。前処理回路５０５、制御回路５０６、およびシステムコントローラ５０９は、中央演算処理回路５０７に接続されており、中央演算処理回路５０７の指令により動作する。上記制御動作を含む一連の動作を規定するプログラムは、予めファームウェアとして不揮発性メモリ５０８などの半導体装置に記憶される。ここで制御動作には、光ディスク７を回転させる動作、光ピックアップ１００を目標の位置へ移送させる動作、光ディスク７の目標のトラックに光スポットを形成し、追従させる動作、などが含まれる。このようなファームウェアは、中央演算処理回路５０７により、必要な動作の形態に応じて、不揮発性メモリ５０８から読み出される。

前処理回路５０５、制御回路５０６、中央演算処理回路５０７、不揮発性メモリ５０８、及び、システムコントローラ５０９は、半導体チップ（ＩＣチップ）で実現可能である。また、駆動回路５０４は、ドライバＩＣで実現可能である。

以上、本発明の実施形態を説明した。本欄冒頭で言及したように、本発明は、上記実施形態に限られず、様々な形態で実現可能である。

上述の実施形態では、トラッキングエラー信号受光部をメインビーム受光部から離れた他層からの迷光が入射しない位置に配置する構成例を示したが、実施形態１や従来例で説明した一般的な３ビーム検出法による受光部配置としてもよい。その場合、トラッキングエラー信号に対する他層からの迷光の影響は排除できないが、トラッキングエラー方式として３ビーム法やＤＰＰ（差動プッシュプル）法の選択を優先した場合にも、本例のようにメインビーム受光部に入射する他層からの迷光を除去することで、多層ディスクの記録、再生における装置性能の向上を図ることができる。

また、上述の実施形態では、波長板１８の中心部（遮光領域設定部）とその他の領域の相対位相差をλ／４にすることで、遮光領域設定部は略完全遮光できる構成例について説明したが、上述のように集光層からの光の信号品質の観点からは遮光光量は少ない方が好ましい。よって、中心部とその他の領域との相対位相差をλ／４〜０の間の任意の値に設定することで、光検出器に入射する中心部の光量は任意の比率に減光できる。設定する減光領域のサイズと減光率の２つのパラメータで他層からの迷光除去効果と集光層からの光の記録再生品質との最適バランス設計を図ることも可能である。

また、光分離手段として、波長板と偏光ビームスプリッタの組み合わせや偏光選択性回折素子の代わりに、たとえば図２４の中心部２０にのみ作用する遮光部あるいは減光部を有する光学素子を配置してもよい。これらは反射膜や減光フィルタによって容易に構成できる。

尚、これまでの説明では便宜上３つの記録層を有する多層ディスクで説明を行ってきたが、４層以上の多層ディスクにおいても本発明が同様に適用できることは言うまでもない。

本発明は、光ディスクに情報を記録、又は、光ディスクの情報を再生できる光ピックアップに適用することが可能である。例えば、パーソナルコンピュータ、据え置き型のプレーヤ、ゲーム機など様々な機器に適用可能である。

１ 半導体レーザ
２ 偏光ビームスプリッタ
３ コリメートレンズ
４ ミラー
５、１８ 波長板
６ 対物レンズ
７ 記録媒体
７ａ Ｌ２層
７ｂ Ｌ１層
７ｃ Ｌ０層
８ 回折素子
９、１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ 検出光
９ａ メインビーム
９ｂ、９ｃ サブビーム
９ｄ、９ｅ 反射光
１１ 検出レンズ
１２、１５ 光検出器
１３ 回折格子
１４ 遮光部材
１６ メインビームの断面
１７ 遮光部
１９ ビーム全体
２０ 中心部
２１ 集光層からの光のサイズ
２２ Ｌ１−Ｌ０光が受光部１２１へ入射する領域
２３ Ｌ１−Ｌ２光が受光部１２１へ入射する領域
２４ 偏光選択性回折素子
２５ 復路回折作用領域
２６ 回折光
１２１、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ、１５１，１５２、１５３ 受光部
１１１ 集光層からの光
１１２ Ｌ１集光時のＬ０迷光
１１３ Ｌ２集光時のＬ１迷光
１１４ Ｌ１集光時のＬ２迷光
１１５ Ｌ０集光時のＬ１迷光

Claims (10)

1. ３層の記録層を有する光ディスクに光を集光して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、
   光を放射する光源と、
   前記光源から放射された前記光を略平行光へ変換するコリメータレンズと、
   前記略平行光に変換された前記光を前記光ディスクに集光する対物レンズと、
   前記光ディスクからの反射光を、前記コリメータレンズを介して受光する光検出器と、
   前記コリメータレンズと前記光検出器との間の光路中に設けられ、前記反射光の一部を遮光し、残りを透過させる遮光部材と
   を備え、
   前記光ディスクは、前記対物レンズに近い側から、前記第１層、前記第２層および第３層を有しており、
   前記光が前記第１層に集光されたとき、前記光検出器から前記遮光部材までの光路長をｄとし、前記検出器から、前記第２層からの反射光が前記コリメータレンズと前記光検出器との間で合焦する位置までの距離をｄ１としたとき、前記遮光部材は、ｄ＞ｄ１の条件を満たす位置に配置されて、前記第２層からの反射光の一部を遮光し、
   前記対物レンズによって前記第２層に前記光が集光されたとき、前記検出器から、前記第３層からの反射光が前記コリメータレンズと前記光検出器との間で合焦する位置までの距離をｄ２としたとき、前記遮光部材は、ｄ≧２×ｄ１×ｄ２／（ｄ１＋ｄ２）の条件を満たす位置に配置される、光ピックアップ装置。
2. 前記遮光部材は、前記反射光の一部を遮光する略円形の遮光部を有しており、
   前記遮光部が、前記第１層に前記光が集光されたときの前記第２層からの反射光、および、前記第２層に前記光が集光されたときの前記第３層からの反射光を完全に遮光するときにおいて、前記遮光部の半径は、前記光が前記第ｎ層（ｎ：１、２、３）に集光されたときの、前記遮光部材に入射する前記第ｎ層からの反射光の半径の３０％以下である、請求項１に記載の光ピックアップ装置。
3. 前記遮光部材は、前記反射光の一部を遮光する略円形の遮光部を有しており、
   前記遮光部は、前記第１層に前記光が集光されたときの前記第２層からの反射光、または、前記第２層に前記光が集光されたときの前記第３層からの反射光のいずれかの５０％以下を遮光する、請求項１に記載の光ピックアップ装置。
4. 前記遮光部材よりも前記光検出器に近い位置に配置され、前記光が前記第ｎ層（ｎ：１、２、３）に集光されたときの、前記第ｎ層からの反射光の一部を回折させる回折素子をさらに備え、
   前記遮光部材は、前記反射光の一部を遮光する略円形の遮光部を有しており、
   前記光検出器は、前記第ｎ層に前記光が集光されたときの前記第ｎ層以外の記録層からの反射光が入射しない位置に、回折された前記第ｎ層からの反射光の少なくとも一部を受光する受光部を有している、請求項１に記載の光ピックアップ装置。
5. 前記回折素子は、前記第ｎ層からの反射光の一部を回折させ、残りを回折させず、
   前記光検出器は、回折されなかった前記第ｎ層からの反射光を受光する受光部をさらに有しており、
   前記遮光部は、前記第ｎ層に前記光が集光されたときの前記第ｎ層以外の記録層からの反射光のうち、回折されなかった前記第ｎ層からの反射光に重なる反射光を遮光する、請求項４に記載の光ピックアップ装置。
6. ３層の記録層を有する光ディスクに光を集光して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、
   光を放射する光源と、
   前記光源から放射された前記光を略平行光へ変換するコリメータレンズと、
   前記略平行光に変換された前記光の偏光状態を、前記光が入射した位置に応じて変化させる波長板と、
   前記光を前記光ディスクに集光する対物レンズと、
   前記光ディスクからの反射光を、前記波長板および前記コリメータレンズを介して受光する光検出器と
   を備え、
   前記波長板を透過することにより、前記光ディスクからの反射光のうちの、前記光が前記第ｎ層（ｎ：１、２、３）に集光されたときの前記第ｎ層からの反射光は第１偏光状態となる部分を有し、前記第ｎ層以外の記録層からの反射光は、前記第１偏光状態と異なる第２偏光状態となる部分を有し、
   前記光検出器は、前記第１偏光状態の反射光を受光し、前記第２偏光状態の反射光を受光しない、光ピックアップ装置。
7. 前記波長板と前記光検出器との間に設けられ、前記第１偏光状態の光と前記第２偏光状態の光とを異なる方向に分離する光学素子をさらに備え、
   前記光学素子は、前記第１偏光状態の反射光を前記光検出器に透過させる、請求項６に記載の光ピックアップ装置。
8. 前記波長板は、入射した光の光軸が透過する中心領域および前記中心領域を囲む周辺領域とを有しており、
   前記中心領域は位相差０もしくはλ／２波長板となるよう形成されており、
   前記周辺領域はλ／４波長板となるよう形成されており、
   前記第ｎ層からの反射光は、前記中心領域および前記周辺領域を透過して、前記第２偏光状態および前記第１偏光状態となる部分をそれぞれ有し、
   前記第ｎ層以外の記録層からの反射光は、前記中心領域を透過して第２偏光状態となり、
   前記光学素子は、前記第ｎ層からの反射光のうち、前記周辺領域を透過して前記第１偏光状態となった反射光を前記光検出器に透過させる、請求項７に記載の光ピックアップ装置。
9. ３層の記録層を有する光ディスクに光を集光して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、
   光を放射する光源と、
   前記光源から放射された前記光を略平行光へ変換するコリメータレンズと、
   入射した光の光軸が透過する中心領域および前記中心領域を囲む周辺領域を有する回折素子であって、前記中心領域に入射した光が第１偏光状態のときは前記入射した光を回折させず、前記第１偏光状態と異なる第２偏光状態のときは前記入射した光を回折させる回折素子と、
   前記光を前記光ディスクに集光する対物レンズと、
   前記光ディスクからの反射光を、前記波長板および前記コリメータレンズを介して受光する光検出器と
   を備え、
   前記コリメータレンズからの前記略平行光の光は前記第１偏光状態の光であり、
   前記対物レンズによって集光された光が前記第ｎ層（ｎ：１、２、３）に集光されたときの前記第ｎ層以外の記録層からの反射光は、前記第２偏光状態で、かつ、前記中心領域を透過し、
   前記回折素子が前記第ｎ層以外の記録層からの反射光を回折させることにより、前記光検出器は、前記第ｎ層からの反射光を受光し、前記前記第ｎ層以外の反射光を受光しない、光ピックアップ装置。
10. 請求項１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移動させる移送モータと、
    前記光ディスクを回転させるスピンドルモータと、
    前記移送モータおよび前記スピンドルモータを駆動する駆動回路と、
    前記駆動回路に、前記移送モータ、および、前記スピンドルモータの駆動量を指示する制御部と
    を備えた光ディスク装置。

Images