JP2006114151A - 光ピックアップ装置及び光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大型化、高コスト化を招くことなく、複数の記録層を有する光ディスクから所望の信号を精度良く取得する。
【解決手段】半導体レーザから出射された光束は、対物レンズを介して光ディスクの対象記録層に集光される。そして、光ディスクで反射され対物レンズを介した戻り光束は、３つの部分回折領域（ＤＡ１、ＤＡ２、ＤＡ３）と回折格子が形成されていない３つの微小領域（ＴＡ１、ＴＡ２、ＴＡ３）とを有するホログラムＨＧに入射する。対象記録層が記録層Ｌ0の場合には、戻り光束に含まれる記録層Ｌ1での±１次回折光は微小領域を透過し、一方、戻り光束に含まれる信号光の大部分は部分回折領域で回折され受光器で受光される。すなわち、対象記録層が記録層Ｌ0の場合に、信号光に悪影響を及ぼすおそれがある記録層Ｌ1での±１次回折光が除かれた戻り光束が受光器で受光されるため、受光器で生成される信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、光ピックアップ装置及び光ディスク装置に係り、さらに詳しくは、光ディスクに対してデータの記録、再生、及び消去のうち少なくとも再生を行うのに用いられる光ピックアップ装置及び該光ピックアップ装置を備える光ディスク装置に関する。

近年、デジタル技術の進歩及びデータ圧縮技術の向上に伴い、コンピュータプログラム、音楽情報、及び映像情報（以下「コンテンツ」ともいう）などを記録するための情報記録媒体として、ＤＶＤ（digital versatile disc）などの光ディスクが注目されるようになり、その低価格化とともに、光ディスクに記録されている情報を再生するための光ディスク装置が普及するようになった。

光ディスク装置には、光ディスクに光束を照射するとともに、光ディスクからの反射光を受光するための装置として、光ピックアップ装置が設けられている。一般的に光ピックアップ装置は、光源、該光源から出射された光束を集光する対物レンズ、及び光ディスクで反射された光束を戻り光束として受光する光検出器などを備えている。この光検出器からは、光ディスクに記録されているデータの再生情報だけでなく、各種サーボに必要な情報を含む信号などが出力される。

ところで、コンテンツの情報量は、年々増加する傾向にあり、光ディスクの記録容量の更なる増加が期待されている。そして、光ディスクの記録容量を増加させる手段の一つとして、複数の記録層を有する光ディスク及び該光ディスクをアクセス対象とする光ディスク装置の開発が盛んに行われている。

そして、２つの記録層を有する再生専用の光ディスクとして、片面に２つの記録層を有するＤＶＤ−ＲＯＭ（以下「片面２層ＤＶＤ−ＲＯＭ」ともいう）が実用化されている。この片面２層ＤＶＤ−ＲＯＭでは、一方からレーザ光を照射し、光ビームの焦点をそれぞれの記録層に合わせることで記録層毎の再生を行なっている。従って、ディスクを裏返すことなく各記録層に記録されている情報の再生が可能である。また、２つの情報記録が可能な記録層を有する光ディスクとして、片面に２つの記録層を有するＤＶＤ＋Ｒ（以下「片面２層ＤＶＤ＋Ｒ」ともいう）がある。この片面２層ＤＶＤ＋Ｒでは、ディスクを裏返すことなく各記録層への情報の記録及び各記録層に記録されている情報の再生が可能である。なお、以下では、片面に２つの記録層を有する光ディスクを総称して「片面２層ディスク」ともいう。

片面２層ディスクでは、目的とする記録層にレーザ光を集光させても、戻り光束には目的とする記録層からの反射光だけでなく、目的とする記録層以外の記録層（特に、目的とする記録層に隣接した記録層）からの反射光も含まれるため、光ピックアップ装置から出力される信号のＳ／Ｎ比が低下するおそれがあった。

そこで、戻り光束から目的とする記録層以外の記録層からの反射光を分離する装置が考案された（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されている光記録再生装置は、戻り光束を受光する検出器の手前に、目的とする記録層からの反射光を集光する集光レンズと、該集光レンズの集光点位置に配置され目的とする記録層以外の記録層からの反射光の通過を抑制するピンホールとを備えている。しかしながら、特許文献１に開示されている光記録再生装置では、特に、光源から出射される光束をメインビームと２つのサブビームとに分割して光ディスクに照射する、いわゆる３ビーム方式を用いると、検出器の出力信号から得られるデータの再生情報や各種サーボに必要な情報（以下「サーボ情報」ともいう）の精度が十分でない場合があった。

ところで、光ピックアップ装置の小型化を促進するために、戻り光束を光検出器の受光面方向に分岐するための光学素子として、ホログラムを用いた光ピックアップ装置が考案されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に開示されている光ピックアップ装置では、回折領域が４つに分割されたホログラムが用いられている。

特許第２６２４２５５号公報 特開２００２−２０３３２５号公報

本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、大型化、高コスト化を招くことなく、複数の記録層を有する光ディスクから所望の信号を精度良く取得することができる光ピックアップ装置を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、複数の記録層を有する光ディスクへのアクセスを精度良く安定して行うことができる光ディスク装置を提供することにある。

発明者は、前述した再生情報やサーボ情報の精度が十分でないことの原因について鋭意研究した結果、目的とする記録層以外の記録層で回折された±１次回折光が影響しているという知見を得た。本発明は、かかる発明者の得た新規知見に基づいてなされたもので、以下のような構成を採用する。

請求項１に記載の発明は、第１記録層と、該第１記録層を介して光束が照射される第２記録層とを含む複数の記録層を片面に有する光ディスクに光束を照射し、前記光ディスクからの反射光を受光する光ピックアップ装置であって、光源と；前記光源から出射された光束を前記複数の記録層のうちアクセス対象の記録層に集光する対物レンズと、前記光ディスクで反射され前記対物レンズを介した戻り光束の光路上に配置され、前記アクセス対象の記録層が前記第１記録層のときに前記戻り光束に含まれる前記第２記録層で回折された回折光が入射する位置に設けられた第１の領域及び回折格子が形成された第２の領域を有し、前記第１の領域に入射した光束と前記第２の領域に入射した光束とを分離するホログラムと、を含む光学系と；前記第２の領域からの光束を受光し、受光量に応じた信号を生成する光検出器と；を備える光ピックアップ装置である。

これによれば、光源から出射された光束は、対物レンズを介して複数の記録層のうちアクセス対象の記録層に集光される。光ディスクに入射され、第１記録層に到達した光束の一部は第１記録層で反射され、残りは第１記録層を透過する。第１記録層を透過した光束は、第２記録層に向かい、その少なくとも一部は第２記録層で反射される。すなわち、光ディスクからの戻り光束は、第１記録層での反射光と第２記録層での反射光とが含まれる光束である。ここでは、第２記録層よりも第１記録層のほうが対物レンズに近いため、戻り光束の光路上では、第１記録層での反射光のビーム径は第２記録層での反射光のビーム径よりも大きくなる。そこで、アクセス対象の記録層が第１記録層のときには、第１記録層での反射光である信号光に対してノイズ成分が不均一に加わることとなる。この場合に、ホログラムでは、第２記録層での反射光のうち光強度の高い回折光が第１の領域に入射し、信号光の大部分が第２の領域に入射する。そして、ホログラムによって、第１の領域に入射した光束と前記第２の領域に入射した光束とが分離され、光検出器によって、第２の領域からの光束が受光される。すなわち、光検出器では、第２記録層で回折された回折光が低減された戻り光束が受光される。その結果、光検出器で生成される信号はＳ／Ｎ比の高い信号となり、従って、大型化、高コスト化を招くことなく、複数の記録層を有する光ディスクから所望の信号を精度良く取得することが可能となる。

この場合において、請求項２に記載の光ピックアップ装置の如く、前記ホログラムは、前記戻り光束の光路方向に関して、前記アクセス対象の記録層が前記第１記録層のときに前記戻り光束に含まれる前記第２記録層で回折された回折光の集光位置近傍に配置されていることとすることができる。

上記請求項１及び２に記載の各光ピックアップ装置において、請求項３に記載の光ピックアップ装置の如く、前記第１の領域は、回折格子が形成されていない領域であることとすることができる。

上記請求項１及び２に記載の各光ピックアップ装置において、請求項４に記載の光ピックアップ装置の如く、前記第１の領域は、入射した光束を前記第２の領域で回折された光束とは異なる方向に回折するための回折格子が形成されていることとすることができる。

上記請求項１〜４に記載の各光ピックアップ装置において、請求項５に記載の光ピックアップ装置の如く、前記第２記録層にスパイラル状又は同心円状の案内用の溝が形成されている場合には、前記第２記録層で回折された回折光は、前記案内用の溝で回折された±１次回折光であることとすることができる。

上記請求項１〜４に記載の各光ピックアップ装置において、請求項６に記載の光ピックアップ装置の如く、前記第２記録層にピットが形成されている場合には、前記第２記録層で回折された回折光は、前記ピットで回折された±１次回折光であることとすることができる。

上記請求項１〜６に記載の各光ピックアップ装置において、請求項７に記載の光ピックアップ装置の如く、前記光源と前記ホログラムと前記光検出器は、一体化されていることとすることができる。

上記請求項１〜６に記載の各光ピックアップ装置において、請求項８に記載の光ピックアップ装置の如く、前記第１の領域からの光束を受光し、受光量に応じた信号を生成する光検出器を更に備えることとすることができる。

この場合において、請求項９に記載の光ピックアップ装置の如く、前記光源と前記ホログラムと前記第２の領域からの光束を受光する光検出器と前記第１の領域からの光束を受光する光検出器は、一体化されていることとすることができる。

請求項１０に記載の発明は、複数の記録層を有する光ディスクに対して、情報の記録、再生及び消去のうち少なくとも再生が可能な光ディスク装置であって、請求項１〜９のいずれか一項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構成する第２の領域からの光束を受光する光検出器の出力信号を用いて、前記光ディスクに記録されている情報の再生を行なう処理装置と；を備える光ディスク装置である。

これによれば、請求項１〜９のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置を備えているため、複数の記録層を有する光ディスクから所望の信号を精度良く取得することができ、その結果、処理装置では、サーボ制御の精度が向上し、再生対象の記録層に記録されている情報を精度良く再生することができる。すなわち、複数の記録層を有する光ディスクへのアクセスを精度良く安定して行うことが可能となる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図１２に基づいて説明する。図１には、本発明の一実施形態に係る光ディスク装置２０の概略構成が示されている。

この図１に示される光ディスク装置２０は、光ディスク１５を回転駆動するためのスピンドルモータ２２、光ピックアップ装置２３、該光ピックアップ装置２３をスレッジ方向に駆動するためのシークモータ２１、レーザ制御回路２４、エンコーダ２５、駆動制御回路２６、再生信号処理回路２８、バッファＲＡＭ３４、バッファマネージャ３７、インターフェース３８、フラッシュメモリ３９、ＣＰＵ４０及びＲＡＭ４１などを備えている。なお、図１における矢印は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表すものではない。また、本実施形態では、一例として前記片面２層ＤＶＤ＋Ｒの規格に準拠した情報記録媒体が光ディスク１５に用いられるものとする。

前記光ディスク１５は、一例として図２に示されるように、光束の入射側から順に、基板Ｍ0、記録層Ｌ0（第１の記録層）、中間層ＭＬ、記録層Ｌ1（第２の記録層）、基板Ｍ1を有している。また、記録層Ｌ0と中間層ＭＬとの間には金や誘電体などで形成された半透明膜ＭＢ0があり、記録層Ｌ1と基板Ｍ1との間にはアルミニウムなどで形成された反射膜ＭＢ1がある。中間層ＭＬの厚さは、４０μｍ〜７０μｍであり、中間層ＭＬには、照射される光束に対して透過率が高く、基板の屈折率に近い屈折率を有する紫外線硬化型の樹脂材料が用いられている。なお、各記録層にはスパイラル状又は同心円状の案内用の溝を有するトラックが、約０．７４μｍのトラックピッチでそれぞれ形成されている。そして、記録層Ｌ0が記録層Ｌ1よりも光ピックアップ装置２３に近くなるように、光ディスク１５は、光ディスク装置２０にセットされる。そこで、光ディスク１５に入射した光束の一部は半透明膜ＭＢ0で反射され、残りは半透明膜ＭＢ0を透過する。そして、半透明膜ＭＢ0を透過した光束は反射膜ＭＢ1で反射される。以下では、便宜上、半透明膜ＭＢ0で反射された光束を「記録層Ｌ0からの反射光」あるいは「記録層Ｌ0での反射光」といい、反射膜ＭＢ1で反射された光束を「記録層Ｌ1からの反射光」あるいは「記録層Ｌ1での反射光」という。また、記録層Ｌ1での反射光に含まれる記録層Ｌ1の案内用の溝で回折された＋１次回折光を「記録層Ｌ1での＋１次回折光」、記録層Ｌ1での反射光に含まれる記録層Ｌ1の案内用の溝で回折された−１次回折光を「記録層Ｌ1での−１次回折光」、記録層Ｌ1での反射光に含まれる０次光を「記録層Ｌ1での０次光」という。さらに、記録層Ｌ1での＋１次回折光と記録層Ｌ1での−１次回折光とを総称して「記録層Ｌ1での±１次回折光」ともいう。

前記光ピックアップ装置２３は、光ディスク１５の２つの記録層のうちアクセス対象の記録層（以下「対象記録層」と略述する）にレーザ光を照射するとともに、光ディスク１５からの反射光を受光するための装置である。この光ピックアップ装置２３は、一例として図３に示されるように、受発光ユニット５１、コリメートレンズ５２、対物レンズ６０、及び対物レンズ６０を駆動するための駆動系（図示省略）などを備えている。この受発光ユニット５１は出射される光束の最大強度出射方向が＋Ｘ方向となるように配置されている。

前記受発光ユニット５１は、一例として図４に示されるように、いわゆるホログラムユニットであり、波長が約６６０ｎｍの光束を＋Ｘ方向に出射する光源としての半導体レーザＬＤ、該半導体レーザＬＤの近傍に配置され、光ディスク１５からの戻り光束を受光する光検出器としての受光器ＰＤ、半導体レーザＬＤの＋Ｘ側に配置され、半導体レーザＬＤから出射された光束を０次光（以下「メインビーム」という）及び±１次回折光（以下「サブビーム」という）を含む複数の光束に分割するグレーティングＧＴ、及びグレーティングＧＴの＋Ｘ側に配置され、戻り光束を受光器ＰＤの受光面方向に分岐するホログラムＨＧを有している。ここでは、グレーティングＧＴはガラス板ＧＰ１の一方の面に形成され、ホログラムＨＧはガラス板ＧＰ１の他方の面に形成されている。さらに、ホログラムＨＧはガラス板ＧＰ２で保護されている。

前記グレーティングＧＴは、いわゆる差動プッシュプル法に適した光スポットが対象記録層上に形成されるように設定されている。

対象記録層が記録層Ｌ0のときには、信号光と記録層Ｌ1での反射光（ノイズ成分）とを含む戻り光束がホログラムＨＧに入射する。この場合には、一例として図５（Ａ）に示されるように、信号光はホログラムＨＧの直径（ここでは、一例として約１ｍｍ）よりも若干小さいビーム径を有している。また、記録層Ｌ1での反射光は、記録層Ｌ1での０次光と、記録層Ｌ1での＋１次回折光と、記録層Ｌ1での−１次回折光とに分離し、信号光よりも小さいビーム径を有している。従って、記録層Ｌ1での反射光は不均一に信号光に付加されることとなり、記録層Ｌ1での反射光によるノイズは再生信号処理回路２８で行われる信号処理にて除去することは困難である。すなわち、この場合には、記録層Ｌ1での反射光は後述するサーボ信号等に悪影響を及ぼすおそれがある。

一方、対象記録層が記録層Ｌ1のときには、一例として図５（Ｂ）に示されるように、信号光と記録層Ｌ0での反射光（ノイズ成分）がホログラムＨＧに入射する。この場合には、信号光は、対象記録層が記録層Ｌ0のときの信号光よりも若干小さいビーム径を有している。また、記録層Ｌ0での反射光は、ホログラムＨＧの直径よりも大きなビーム径を有している。従って、記録層Ｌ0での反射光は均等に信号光に付加されることとなり、記録層Ｌ0での反射光によるノイズは再生信号処理回路２８で行われる信号処理にて除去することができる。すなわち、この場合には、記録層Ｌ0での反射光が後述するサーボ信号等に悪影響を及ぼすおそれはほとんどない。

なお、信号光には、対象記録層で反射されたメインビームと２つのサブビームとが含まれている。

そこで、前記ホログラムＨＧは、一例として図６（Ａ）に示されるように、その回折領域が３つの部分回折領域（ＤＡ１、ＤＡ２、ＤＡ３）に分割されるとともに、一例として図６（Ｂ）に示されるように、回折格子が形成されていない３つの微小領域（ＴＡ１、ＴＡ２、ＴＡ３）を有している。

上記微小領域ＴＡ１は、対象記録層が記録層Ｌ0のときに、記録層Ｌ1での０次光が入射する位置（図６（Ｂ）ではホログラムＨＧのほぼ中央）に設けられ、記録層Ｌ1での０次光を回折することなく透過させる。微小領域ＴＡ２は、対象記録層が記録層Ｌ0のときに、記録層Ｌ1での＋１次回折光が入射する位置（図６（Ｂ）では微小領域ＴＡ１の紙面左側）に設けられ、記録層Ｌ1での＋１次回折光を回折することなく透過させる。微小領域ＴＡ３は、対象記録層が記録層Ｌ0のときに、記録層Ｌ1での−１次回折光が入射する位置（図６（Ｂ）では微小領域ＴＡ１の紙面右側）に設けられ、記録層Ｌ1での−１次回折光を回折することなく透過させる。

ところで、図７に示されるように、ガラス板全体の厚さｔ、半導体レーザＬＤの発光点からグレーティングＧＴまでの距離ｚを一定とすると、ガラス板ＧＰ２の厚さ（Δとする）と、対物レンズ６０の開口数（ＮＡ_OLとする）とコリメートレンズ５２の開口数（ＮＡ_CLとする）の比（Ｌとする）ＮＡ_OL／ＮＡ_CLと、光ディスク１５の中間層ＭＬの屈折率（ｎとする）と、中間層ＭＬの厚さ（ｄとする）との間には、次の（１）式で示される関係がある。（１）式におけるａ、ｂはそれぞれ係数である。

Δ＝ａ×（ｎｄＬ²）＋ｂ ……（１）

また、ｆ_CLをコリメートレンズ５２の焦点距離、ｆ_OLを対物レンズ６０の焦点距離とすると、次の（２）式が成立する。

Ｌ＝ｆ_CL／ｆ_OL ……（２）

そこで、ｚ＋ｔを４．５ｍｍ、ガラス板の屈折率を１．５２とすると、図８に示されるように、ａ＝０．７９３３、ｂ＝−０．２６１７となる。

この場合に、ｎ＝１．５４、ｄ＝０．０５ｍｍ、ｆ_OL＝３．０５ｍｍ、ｆ_CL＝１９ｍｍであれば、Δ＝１．０２ｍｍとなる。この条件が満足されると、一例として図９（Ａ）に示されるように、対象記録層が記録層Ｌ0のときに、ホログラムＨＧ上における記録層Ｌ1での反射光のビーム径は非常に小さくなる。しかしながら、例えば製造上の誤差などによりΔ＝０．５ｍｍになると、一例として図９（Ｂ）に示されるように、そのビーム径は大きくなる。また、中間層ＭＬの厚さｄにもばらつきがあるため、各微小領域の面積は広いほうが良いが、受光可能な信号光の光量が減少するため、本実施形態では、各微小領域の直径を約１８０μｍとした。

これにより、前記ホログラムＨＧは、一例として図１０に示されるように、戻り光束の光路方向に関して、対象記録層が記録層Ｌ0のときに、記録層Ｌ1での±１次回折光が集光する位置近傍に配置されることとなる。

また、本実施形態では、トラックピッチが約０．７４μｍであるので、微小領域ＴＡ１とＴＡ２の中心間距離、及び微小領域ＴＡ１とＴＡ３の中心間距離は、約２００μｍに設定されている。なお、各微小領域の直径を約２００μｍとし、微小領域ＴＡ１とＴＡ２、及び微小領域ＴＡ１とＴＡ３が、それぞれ接しても良い。また、各微小領域の直径を更に大きくし、微小領域ＴＡ１とＴＡ２、微小領域ＴＡ１とＴＡ３がそれぞれ部分的に重なっても良い。

これにより、対象記録層が記録層Ｌ0のときには、信号光のみがホログラムＨＧで回折されることとなる。すなわち、信号光に悪影響を及ぼすおそれがある記録層Ｌ1での±１次回折光及び０次光が受光器ＰＤで受光されるのを抑制することができる。

前記受光器ＰＤは、一例として図１１に示されるように、差動プッシュプル法に適するように配置された８個の受光領域（５９ａ、５９ｂ、５９ｃ、５９ｄ、５９ｅ、５９ｆ、５９ｇ、５９ｈ）を有し、受光領域毎にその受光量に応じた信号（光電変換信号）を再生信号処理回路２８に出力する。ここでは、受光領域５９ａと受光領域５９ｂは互いに隣接し、その境界線上で部分回折領域ＤＡ１からのメインビームの回折光ｍ１が受光される。受光領域５９ｃでは、部分回折領域ＤＡ２からのメインビームの回折光ｍ２が受光され、受光領域５９ｄでは、部分回折領域ＤＡ３からのメインビームの回折光ｍ３が受光される。また、受光領域５９ｅ及び受光領域５９ｇでは、部分回折領域ＤＡ２からのサブビームの回折光（＋ｓ２、−ｓ２）がそれぞれ受光され、受光領域５９ｆ及び受光領域５９ｈでは、部分回折領域ＤＡ３からのサブビームの回折光（＋ｓ３、−ｓ３）がそれぞれ受光される。なお、部分回折領域ＤＡ１からのサブビームの回折光（＋ｓ１、−ｓ１）はいずれも受光器ＰＤ１では受光されない。

図３に戻り、前記コリメートレンズ５２は、受発光ユニット５１の＋Ｘ側に配置され、受発光ユニット５１から出射された光束を略平行光とする。前記対物レンズ６０は、コリメートレンズ５２の＋Ｘ側に配置され、コリメートレンズ５２を透過した光束を対象記録層に集光する。

前記駆動系（図示省略）は、対物レンズ６０の光軸方向であるフォーカス方向に対物レンズ６０を微少駆動するためのフォーカシングアクチュエータ、及び光ディスク１５の半径方向であるトラッキング方向に対物レンズ６０を微少駆動するためのトラッキングアクチュエータなどから構成されている。

図１に戻り、前記再生信号処理回路２８は、前記受光器ＰＤの出力信号（複数の光電変換信号）に基づいて、サーボ信号（フォーカスエラー信号やトラックエラー信号など）、アドレス情報、同期情報及びＲＦ信号などを取得する。具体的には、次の（３）式に基づいて、フォーカスエラー信号Ｓfeを取得する。ここで、Ｖａは受光領域５９ａの出力信号に対応する信号、Ｖｂは受光領域５９ｂの出力信号に対応する信号である。

Ｓfe＝Ｖa−Ｖｂ ……（３）

また、次の（４）式に基づいて、トラックエラー信号Ｓteを取得する。ここで、Ｖcは受光領域５９ｃの出力信号に対応する信号、Ｖdは受光領域５９ｄの出力信号に対応する信号、Ｖeは受光領域５９ｅの出力信号に対応する信号、Ｖfは受光領域５９ｆの出力信号に対応する信号、Ｖgは受光領域５９ｇの出力信号に対応する信号、Ｖhは受光領域５９ｈの出力信号に対応する信号である。また、αはゲイン調整のための係数である。

Ｓte＝（Ｖc−Ｖd）−α｛（Ｖe＋Ｖg）−（Ｖf＋Ｖh）｝ ……（４）

また、次の（５）式に基づいて、トラッククロス信号Ｓtcを取得し、次の（６）式に基づいて、レンズポジション信号Ｓlpを取得する。

Ｓtc＝（Ｖc＋Ｖd）−α｛（Ｖe＋Ｖg）＋（Ｖf＋Ｖh）｝ ……（５）
Ｓlp＝（Ｖc−Ｖd）＋α｛（Ｖe＋Ｖg）−（Ｖf＋Ｖh）｝ ……（６）

さらに、次の（７）式に基づいて、ＲＦ信号Ｓrfを取得する。

Ｓrf＝Ｖa＋Ｖb＋Ｖc＋Ｖd ……（７）

ここで得られたサーボ信号は前記駆動制御回路２６に出力され、アドレス情報はＣＰＵ４０に出力され、同期信号はエンコーダ２５や駆動制御回路２６などに出力される。さらに、再生信号処理回路２８は、ＲＦ信号に対して復号処理及び誤り検出処理などを行い、誤りが検出されたときには誤り訂正処理を行った後、再生データとして前記バッファマネージャ３７を介して前記バッファＲＡＭ３４に格納する。また、再生データに含まれるアドレス情報はＣＰＵ４０に出力される。

前記駆動制御回路２６は、再生信号処理回路２８からのトラックエラー信号に基づいて、トラッキング方向に関する対物レンズの位置ずれを補正するための前記トラッキングアクチュエータの駆動信号を生成する。また、駆動制御回路２６は、再生信号処理回路２８からのフォーカスエラー信号に基づいて、対物レンズのフォーカスずれを補正するための前記フォーカシングアクチュエータの駆動信号を生成する。ここで生成された各駆動信号は光ピックアップ装置２３に出力される。これにより、トラッキング制御及びフォーカス制御が行われる。さらに、駆動制御回路２６は、ＣＰＵ４０の指示に基づいて、シークモータ２１を駆動するための駆動信号、及びスピンドルモータ２２を駆動するための駆動信号を生成する。各駆動信号は、それぞれシークモータ２１及びスピンドルモータ２２に出力される。

前記バッファＲＡＭ３４には、光ディスク１５に記録するデータ（記録用データ）、及び光ディスク１５から再生したデータ（再生データ）などが一時的に格納される。このバッファＲＡＭ３４へのデータの入出力は、前記バッファマネージャ３７によって管理されている。

前記エンコーダ２５は、ＣＰＵ４０の指示に基づいて、バッファＲＡＭ３４に蓄積されている記録用データをバッファマネージャ３７を介して取り出し、データの変調及びエラー訂正コードの付加などを行ない、光ディスク１５への書き込み信号を生成する。ここで生成された書き込み信号はレーザ制御回路２４に出力される。

前記レーザ制御回路２４は、前記光ピックアップ装置２３を構成する半導体レーザＬＤの発光パワーを制御する。例えば記録の際には、前記書き込み信号、記録条件、及び半導体レーザＬＤの発光特性などに基づいて、半導体レーザＬＤの駆動信号がレーザ制御回路２４にて生成される。

前記インターフェース３８は、上位装置９０（例えば、パソコン）との双方向の通信インターフェースであり、ＡＴＡＰＩ（AT Attachment Packet Interface）、ＳＣＳＩ（Small Computer System Interface）及びＵＳＢ（Universal Serial Bus）などの標準インターフェースに準拠している。

前記フラッシュメモリ３９には、ＣＰＵ４０にて解読可能なコードで記述された各種プログラム、記録パワーや記録ストラテジ情報を含む記録条件、及び半導体レーザＬＤの発光特性などが格納されている。

前記ＣＰＵ４０は、フラッシュメモリ３９に格納されている上記プログラムに従って前記各部の動作を制御するとともに、制御に必要なデータなどをＲＡＭ４１及びバッファＲＡＭ３４に保存する。

次に、上位装置９０からアクセス要求があったときの、光ディスク装置２０における処理について図１２を用いて簡単に説明する。図１２のフローチャートは、ＣＰＵ４０によって実行される一連の処理アルゴリズムに対応している。

上位装置９０から記録要求コマンド又は再生要求コマンド（以下、「要求コマンド」と総称する）を受信すると、図１２のフローチャートに対応するプログラムの先頭アドレスがＣＰＵ４０のプログラムカウンタにセットされ、処理がスタートする。

最初のステップ４０１では、所定の線速度（又は角速度）で光ディスク１５が回転するように駆動制御回路２６に指示するとともに、上位装置９０から要求コマンドを受信した旨を再生信号処理回路２８に通知する。

次のステップ４０３では、要求コマンドから指定アドレスを抽出し、その指定アドレスから、対象記録層が記録層Ｌ0であるか記録層Ｌ1であるかを特定する。

次のステップ４０５では、特定された対象記録層に関する情報を駆動制御回路２６などに通知する。

次のステップ４０７では、光ディスク１５が所定の線速度（又は角速度）で回転していることを確認すると、駆動制御回路２６に対してサーボオンを指示する。これにより、前述の如く、トラッキング制御、及びフォーカス制御が行われる。なお、トラッキング制御及びフォーカス制御は処理が終了するまで随時行われる。

次のステップ４０９では、指定アドレスに対応する目標位置近傍に光スポットが形成されるように、駆動制御回路２６に指示する。これにより、シーク動作が行なわれる。なお、シーク動作が不要であれば、ここでの処理はスキップされる。

次のステップ４１１では、要求コマンドに応じて記録又は再生を許可する。

次のステップ４１３では、記録又は再生が完了したか否かを判断する。完了していなければ、ここでの判断は否定され、所定時間経過後に再度判断する。完了していれば、ここでの判断は肯定され、ステップ４１５に移行する。

このステップ４１５では、駆動制御回路２６に対してサーボオフを指示する。そして、処理を終了する。

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る光ピックアップ装置２３では、３つの微小領域（ＴＡ１、ＴＡ２、ＴＡ３）によって第１の領域が構成され、３つの部分回折領域（ＤＡ１、ＤＡ２、ＤＡ３）によって第２の領域が構成されている。

また、本実施形態に係る光ディスク装置２０では、再生信号処理回路２８と、ＣＰＵ４０及び該ＣＰＵ４０によって実行されるプログラムとによって、処理装置が構成されている。なお、ＣＰＵ４０によるプログラムに従う処理の少なくとも一部をハードウェアによって構成することとしても良いし、あるいは全てをハードウェアによって構成することとしても良い。

以上説明したように、本実施形態に係る光ピックアップ装置２３によると、半導体レーザＬＤ（光源）から出射された光束は、対物レンズ６０を介して光ディスク１５の対象記録層に集光される。そして、光ディスク１５で反射され対物レンズ６０を介した戻り光束は、３つの部分回折領域と回折格子が形成されていない３つの微小領域とを有するホログラムＨＧに入射する。ここで、対象記録層が記録層Ｌ0（第１記録層）の場合には、戻り光束に含まれる記録層Ｌ1（第２記録層）での±１次回折光及び０次光は微小領域を透過し、戻り光束に含まれる信号光は部分回折領域で回折される。部分回折領域で回折された信号光は受光器ＰＤ（光検出器）で受光される。そして、受光器ＰＤから受光量に応じた信号が出力される。このように、対象記録層が記録層Ｌ0の場合には、信号光のみがホログラムＨＧで回折されるため、信号光に悪影響を及ぼすおそれがある記録層Ｌ1での±１次回折光及び０次光が受光器ＰＤで受光されるのを抑制することができる。従って、大型化、高コスト化を招くことなく、複数の記録層を有する光ディスクから所望の信号を精度良く取得することが可能となる。

また、ホログラムＨＧが、戻り光束の光路方向に関して、対象記録層が記録層Ｌ0のときに戻り光束に含まれる記録層Ｌ1での±１次回折光の集光位置近傍に配置されているため、微小領域の面積を小さくすることが可能となる。これにより、信号光の光量をあまり低下させることなく、記録層Ｌ1での±１次回折光及び０次光を分離することができる。すなわち、光利用効率の低下を抑制することが可能となる。

また、半導体レーザＬＤとグレーティングＧＴとホログラムＨＧと受光器ＰＤとが一体化されているので、組み付けが容易となり、製造コストを低減することが可能となる。

また、本実施形態に係る光ディスク装置２０によると、Ｓ／Ｎ比の高いサーボ信号及びＲＦ信号が光ピックアップ装置２３から出力されるため、複数の記録層を有する光ディスクへのアクセスを精度良く安定して行うことが可能となる。

また、ホログラムを用いているため、光ディスク装置の小型化、軽量化及び薄型化を促進することができる。

なお、上記実施形態では、ホログラムＨＧの３つの微小領域に回折格子が形成されていない場合について説明したが、これに限らず、例えば図１３に示されるように、サーボ信号を生成するのに利用されない受光領域に回折するような、回折格子が形成されていても良い。また、対象記録層が記録層Ｌ0のときに、記録層Ｌ1での反射光がフォーカスエラー信号に悪影響を及ぼさない場合には、一例として図１４に示されるように、３つの微小領域を部分回折領域ＤＡ１に含ませても良い。また、これらの場合に、各微小領域からの光束を受光するための第２の受光器（第１の領域からの光束を受光する光検出器）を更に備えても良い。そして、この第２の受光器を前記受発光ユニット５１内に配置しても良い。これにより、半導体レーザＬＤとグレーティングＧＴとホログラムＨＧと受光器ＰＤと第２の受光器とが一体化されることとなる。

また、上記実施形態において、ホログラムとして、入射光の偏光方向により回折効率が異なる偏光ホログラムを用いても良い。偏光ホログラムは無偏光のホログラムに比べて回折効率が大きいため信号成分を大きくすることができる。これにより、光利用効率を更に向上させることができる。但し、この場合には、前記受発光ユニット５１と前記対物レンズ６０との間の光路上に１／４波長板を配置する必要がある。なお、偏光ホログラムとしては、液晶を用いたもの、複屈折結晶を用いたもの、及び有機延伸膜を用いたものなどがある。

また、上記実施形態では、情報の記録及び再生が可能な光ディスク装置について説明したが、これに限らず、情報の記録、再生及び消去のうち、少なくとも情報の再生が可能な光ディスク装置であれば良い。

また、上記実施形態では、光ディスクが片面２層ＤＶＤ＋Ｒの規格に準拠している場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではなく、例えば約４０５ｎｍの波長の光に対応した次世代の片面２層ディスクであっても良い。また、記録層にピットが形成された片面２層ディスクであっても良い。この場合には、入射光はピットで回折されることとなる。

また、上記実施形態では、光ディスクが２つの記録層を有する場合について説明したが、これに限らず、３つ以上の記録層を有していてもよい。

また、上記実施形態では、光ピックアップ装置が１つの半導体レーザを備える場合について説明したが、これに限らず、例えば互いに異なる波長の光束を発光する複数の半導体レーザを備えていても良い。この場合に、例えば波長が約４０５ｎｍの光束を発光する半導体レーザ、波長が約６６０ｎｍの光束を発光する半導体レーザ及び波長が約７８０ｎｍの光束を発光する半導体レーザの少なくとも１つを含んでいても良い。すなわち、光ディスク装置が互いに異なる規格に準拠した複数種類の光ディスクに対応する光ディスク装置であっても良い。この場合に、少なくともいずれかの光ディスクが複数の記録層を有する光ディスクであっても良い。

以上説明したように、本発明の光ピックアップ装置によれば、大型化、高コスト化を招くことなく、複数の記録層を有する光ディスクから所望の信号を精度良く取得するのに適している。また、本発明の光ディスク装置によれば、複数の記録層を有する光ディスクへのアクセスを精度良く安定して行うのに適している。

本発明の一実施形態に係る光ディスク装置の構成を示すブロック図である。 図１における光ディスクの構造を説明するための図である。 図１における光ピックアップ装置を説明するための図である。 図３における受発光ユニットを説明するための図である。 図５（Ａ）は対象記録層が記録層Ｌ0のときにホログラムに入射する光を説明するための図であり、図５（Ｂ）は対象記録層が記録層Ｌ0のときにホログラムに入射する光を説明するための図である。 図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、それぞれ図３におけるホログラムを説明するための図である。 ホログラムの最適位置を説明するための図である。 ΔとｎｄＬ²との関係を説明するための図である。 図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、それぞれ対象記録層が記録層Ｌ0のときに、ホログラム位置と記録層Ｌ1での反射光（±１次回折光、０次光）のビーム径との関係を説明するための図である。 図３におけるホログラムの位置を説明するための図である。 図３における受光器を説明するための図である。 上位装置からアクセス要求を受信したときの光ディスク装置での処理を説明するためのフローチャートである。 図３におけるホログラムの変形例１を説明するための図である。 図３におけるホログラムの変形例２を説明するための図である。

符号の説明

１５…光ディスク、２０…光ディスク装置、２３…光ピックアップ装置、２８…再生信号処理回路（処理装置の一部）、４０…ＣＰＵ（処理装置の一部）、６０…対物レンズ、ＤＡ１…部分回折領域（第２の領域の一部）、ＤＡ２…部分回折領域（第２の領域の一部）、ＤＡ３…部分回折領域（第２の領域の一部）、ＨＧ…ホログラム、Ｌ0…記録層（第１記録層）、Ｌ1…記録層（第２記録層）、ＬＤ…半導体レーザ（光源）、ＰＤ…受光器（第２の領域からの光束を受光する光検出器）、ＴＡ１…微小領域（第１の領域の一部）、ＴＡ２…微小領域（第１の領域の一部）、ＴＡ３…微小領域（第１の領域の一部）。

Claims (10)

1. 第１記録層と、該第１記録層を介して光束が照射される第２記録層とを含む複数の記録層を片面に有する光ディスクに光束を照射し、前記光ディスクからの反射光を受光する光ピックアップ装置であって、
   光源と；
   前記光源から出射された光束を前記複数の記録層のうちアクセス対象の記録層に集光する対物レンズと、前記光ディスクで反射され前記対物レンズを介した戻り光束の光路上に配置され、前記アクセス対象の記録層が前記第１記録層のときに前記戻り光束に含まれる前記第２記録層で回折された回折光が入射する位置に設けられた第１の領域及び回折格子が形成された第２の領域を有し、前記第１の領域に入射した光束と前記第２の領域に入射した光束とを分離するホログラムと、を含む光学系と；
   前記第２の領域からの光束を受光し、受光量に応じた信号を生成する光検出器と；を備える光ピックアップ装置。
2. 前記ホログラムは、前記戻り光束の光路方向に関して、前記アクセス対象の記録層が前記第１記録層のときに前記戻り光束に含まれる前記第２記録層で回折された回折光の集光位置近傍に配置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１の領域は、回折格子が形成されていない領域であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置。
4. 前記第１の領域は、入射した光束を前記第２の領域で回折された光束とは異なる方向に回折するための回折格子が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置。
5. 前記第２記録層にはスパイラル状又は同心円状の案内用の溝が形成され、
   前記第２記録層で回折された回折光は、前記案内用の溝で回折された±１次回折光であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
6. 前記第２記録層にはピットが形成され、
   前記第２記録層で回折された回折光は、前記ピットで回折された±１次回折光であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
7. 前記光源と前記ホログラムと前記光検出器は、一体化されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
8. 前記第１の領域からの光束を受光し、受光量に応じた信号を生成する光検出器を更に備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
9. 前記光源と前記ホログラムと前記第２の領域からの光束を受光する光検出器と前記第１の領域からの光束を受光する光検出器は、一体化されていることを特徴とする請求項８に記載の光ピックアップ装置。
10. 複数の記録層を有する光ディスクに対して、情報の記録、再生及び消去のうち少なくとも再生が可能な光ディスク装置であって、
    請求項１〜９のいずれか一項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構成する第２の領域からの光束を受光する光検出器の出力信号を用いて、前記光ディスクに記録されている情報の再生を行なう処理装置と；を備える光ディスク装置。