JP2007059031A - 光ピックアップ - Google Patents

Abstract

【課題】 １つの記録層からの情報記録／再生時、他の記録層の回折による迷光の影響を低減して、安定したトラッキングサーボ信号を得ることのできる光ピックアップを提供する。
【解決手段】 光ピックアップ５０は、光源２から出射され記録媒体８で反射された光を複数に分割し回折して受光部７へ落射させるホログラム素子５１を含む。ホログラム素子５１には、ＦＥＳの検出に用いる光を分割するフォーカス用分割部５３と、ＴＥＳの検出に用いる光を分割するトラッキング用分割部５４とを有するホログラムパターン５２が形成される。トラッキング用分割部５４は、対物レンズ６が中立位置にある状態でホログラム素子５１に入射される反射光の光軸５５を通り、ホログラム素子５１上でＸ方向に対して平行に引かれる１仮想直線５６と、１仮想直線５６に対して平行かつ距離ｄだけ離間して引かれる第２仮想直線５７とで挟まれる線間領域５８を除く領域に形成される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、記録媒体に光を照射することによって情報を記録／再生する光ピックアップに関する。

情報記録再生装置に用いられる記録媒体は、磁気記録方式のものから、より記録容量が多く、記録再生時の操作利便性に優れる光記録方式に推移する傾向にある。光記録方式に用いられる記録媒体としては、コンパクトディスク（略称ＣＤ）、ＣＤの記録再生に用いる光の波長よりも短い波長の光を記録再生に用いることによってさらに記録容量を増大したデジタルバーサタイルディスク（略称ＤＶＤ）などがある。

ＣＤ、ＤＶＤなど記録媒体に対する情報の記録／再生には光ピックアップが用いられている。図６は従来の光ピックアップ１の構成を簡略化して示す図であり、図７は光ピックアップ１に備わるホログラム素子４の構成を簡略化して示す図である。光ピックアップ１は、光を出射する光源２と、グレーティング３と、ホログラム素子４と、コリメートレンズ５と、集光手段である対物レンズ６と、受光素子を備える光検出手段である受光部７とを含み、記録媒体であるディスク８に情報を記録／再生する。

光源２には、たとえばレーザ光のビームを出射する半導体レーザなどが用いられる。グレーティング３は、光源２から出射される出射光を、メインビーム１１と、第１および第２サブビーム１２，１３との３つのビームに分割する。グレーティング３は、周期的な凹凸が形成される構造を有し、出射光を回折させて複数のビームを生成する。グレーティング３に形成されている凹凸が単純な周期的な矩形形状である場合、発生する回折光の主なものは、０次回折光（メインビーム１１）と、＋１次回折光（第１サブビーム１２）と、−１次回折光（第２サブビーム１３）の３つである。メインビーム１１は記録媒体８に記録された情報を取得するための主光束であり、サブビーム１２，１３はメインビーム１１の集光位置を制御するために用いられる光である。グレーティング３によって分割された光は、ホログラム素子４を通り、次いでコリメートレンズ５を通って略平行光になり、対物レンズ６に導かれる。

対物レンズ６は、光源１１から出射される光を、ディスク８の情報を記録する記録層に集光させる。この対物レンズ６は、その光学軸と、対物レンズ６に導かれる光源２からの出射光の光軸１４とが同軸になる中立位置を含む可動範囲内で、出射光の光軸１４に垂直な方向に変位可能に設けられ、出射光の光軸１４に垂直な方向への変位によって出射光のディスク８に対する集光位置を変化させる。

メインビーム１１と第１および第２サブビーム１２，１３とは、対物レンズ６によってディスク８上に集光される。ディスク８によって反射されたメインビーム１１と第１および第２サブビーム１２，１３は、対物レンズ６を通過した後、コリメートレンズ５を通過して、ホログラム素子４に導かれる。

ホログラム素子４は、受光部７と対物レンズ６との間に設けられ、ディスク８からの反射光を複数の光に分割するための複数の分割部であるホログラムパターンが形成される光分割手段である。

ホログラム素子４のホログラムパターンは、出射光の光軸１４に垂直な方向に関する出射光のディスク８に対する集光位置の情報であるトラック位置情報の取得に用いるための光を分割するトラッキング用分割部１５と、ディスク８の記録層に垂直な方向に関する出射光の集光位置の情報であるフォーカス位置情報の取得に用いるための光を分割するフォーカス用分割部１６とを有する構成である。

ホログラムパターンは、情報記録再生装置に装着されて情報の記録または再生状態にあるディスク８の半径方向であるラジアル方向（図６および図７中のＸ方向）に平行な第１分割線１７によって、共に半円形状のトラッキング用分割部１５とフォーカス用分割部１６とに分割される。トラッキング用分割部１５は、ラジアル方向に垂直な方向、すなわちディスク８に形成されるトラックに対する接線方向であるタンジェンシャル方向（図６および図７中のＹ方向）に平行な第２分割線１８によってさらに２分割され、２つのトラッキング用分割部１９，２０が形成される。以後、フォーカス用分割部１６を第１領域１６と、トラッキング用分割部１９を第２領域１９と、もう一つのトラッキング用分割部２０を第３領域２０と、略称することがある。

ここで、ラジアル方向であるＸ方向と、タンジェンシャル方向であるＹ方向とは、本明細書を通じて共通に用いられる。

対物レンズ６の位置によって、ホログラム素子４上に入射する反射光スポット２１の位置は変化する。たとえば、対物レンズ６が中立位置にあるとき、ディスク８から反射されたメインビーム１１は、その光軸がホログラムパターンの中心を通るようにして、ホログラム素子４に入射される。このとき、メインビーム１１ならびに第１および第２サブビーム１２，１３は、第２領域１９および第３領域２０に、それぞれ同じ割合の光量になるように入射する。一方、対物レンズ６が中立位置からラジアル（Ｘ）方向にずれた位置にあるとき、ディスク８から反射されたメインビーム１１は、その光軸が、Ｘ方向に延びる第１分割線１７に沿って変位する。このときディスク８によって反射されたメインビーム１１は、ホログラムパターンの第２領域１９または第３領域２０のいずれかがより多くの光量になるように片寄った状態で入射する。

図８は、受光部７の構成を簡略化して示す上面図である。受光部７は、たとえばフォトダイオードなどからなる受光素子を複数個（本実施形態では８個）備える光検出手段である。各受光素子は、略長方形状を有し、Ｘ方向に長手方向が位置するようにしてＹ方向に配列される。受光部７は、２個の第１および第２受光素子７ａ，７ｂで構成される第１受光部７Ａと、３個の第３〜５受光素子７ｄ，７ｇ，７ｈで構成される第２受光部７Ｂと、３個の第６〜８受光素子７ｃ，７ｅ，７ｆで構成される第３受光部７Ｃとを含む。

ディスク８によって反射されてホログラム素子４の第１領域１６に入射した光は、回折されて、フォーカスエラー信号（略称ＦＥＳ）を検出するための第１受光部７Ａ（第１および第２受光素子７ａ，７ｂ）に導かれる。第１受光部７Ａの受光結果に基づいて、ＦＥＳが生成される。

ディスク８によって反射されてホログラム素子４の第２領域１９に入射した光のうち、メインビーム１１が第２受光部７Ｂの第３受光素子７ｄに導かれ、第１および第２サブビーム１２，１３が第２受光部７Ｂの第５および第４受光素子７ｈ，７ｇにそれぞれ導かれる。ディスク８によって反射されてホログラム素子４の第３領域２０に入射した光のうち、メインビーム１１が第３受光部７Ｃの第６受光素子７ｃに導かれ、第１および第２サブビーム１２，１３が第３受光部７Ｃの第８および第７受光素子７ｆ，７ｅにそれぞれ導かれる。

第２領域１９に対応する各受光素子による検出信号と、第３領域２０に対応する各受光素子による検出信号とに基づいて、対物レンズ６の出射光の光軸に垂直な方向に関する変位を表すトラッキングエラー信号（略称ＴＥＳ）が検出され、これによってラジアル（Ｘ）方向における対物レンズ６の中立位置からの位置ずれが検出される。

記録媒体であるディスク８には、前述のようにＣＤやＤＶＤなどがある。ＤＶＤのディスク材料は、ＣＤと同じポリカーボネートが使用されているけれども、ＣＤのディスクが厚さ１．２ｍｍの単板であるのに対して、ＤＶＤのディスクでは厚さ０．６ｍｍのディスクを２枚貼合わせた構造となっている。このことによって、ＤＶＤでは、短波長の光を用いて記録容量を大きくするだけでなく、情報記録層の２層化または両面化を可能にし、記録容量のさらなる増大を実現している。

しかしながら、２層構造のディスクの場合には次のような問題がある。図９は、２つの記録層を持つディスクの場合における光反射の概要を説明する図である。図９のディスク８は、上層の第１記録層８ａと下層の第２記録層８ｂとを有する。光ピックアップ１において、光源２からの光が第１記録層８ａに集光される場合、その大半が第１記録層８ａで反射されて反射光２２となるけれども、その一部が第１記録層８ａを透過し、第２記録層８ｂまで達して第２記録層８ｂで反射される。

第２記録層８ｂは、第１記録層８ａに比べて、対物レンズ６から離れた位置にあるので、第２記録層８ｂからの反射光２２は、対物レンズ６の焦点位置に比べて離れた位置２４で反射されることになり、対物レンズ６およびコリメートレンズ５によって反射光のビーム径が小さくなった状態で、ホログラム素子４に入射する。また、ホログラム素子４に入射した反射光がホログラム素子４によって回折されると、受光部７上では大きなスポットサイズになってしまうので、所定の受光素子以外の受光素子にも入射されるという現象が発生する。

対物レンズ６が中立位置にあるとき、第１記録層８ａからの反射光２２に基づくＴＥＳが表す出力信号は０になるが、第２記録層８ｂからの反射光２３に基づくＴＥＳが表す出力値は、第１サブビーム１２が第２受光部７Ｂの第４受光素子７ｇに入射するなどして、各サブビームを受光する受光素子による出力値が０にはならない。

図１０は、対物レンズ６が中立位置からずれた位置にある場合におけるホログラム素子４に対する反射光の入射の状態を示す図である。対物レンズ６が中立位置からずれた位置にある場合、図１０に示すように第２記録層８ｂからの反射光２３は、ホログラムパターンの第２領域１９と第３領域２０とのうちいずれか一方、本実施形態では第２領域１９にだけ入射されることがある。

第２記録層８ｂからの反射光２３は、第２領域１９だけに入射すると、第２領域１９に対応する第２受光部７Ｂにのみ入射され、第３領域２０に対応する第３受光部７Ｃには入射されない。第２記録層８ｂからの反射光２３が、第２領域１９だけに入射して第２領域１９に対応する第２受光部７Ｂにのみ入射されると、第２受光部７Ｂの受光素子による反射光２３に関する出力値は、対物レンズ６が変位しても一定となるので、ＴＥＳが表す出力値に、オフセットが生じてしまう。

このように２つの記録層を有するディスクにおいて、図７に示すようなホログラム素子４を用いる場合、１つの記録層の情報を取得する際、他の記録層からの反射光の影響を受けるので、ラジアル（Ｘ）方向に関して対物レンズ６の中立位置に対する変位位置を正確に求めることができないという問題がある。

この問題を解決するために、ホログラム素子に形成されるホログラムパターンの形状を補正することが提案されている（特許文献１参照）。図１１は、従来の光ピックアップにおいて提案されるホログラム素子３０の構成を示す上面図である。ホログラム素子３０は、第１〜第３領域３１，３２，３３を有し、第１領域３１がフォーカス用分割部を構成し、第２および第３領域３２，３３がトラッキング用分割部を構成することにおいて、先の図７に示すホログラム素子４に類似するが、各領域の配置およびその形状にホログラム素子４とは異なる特徴を備える。

トラッキング用分割部である第２および第３領域３２，３３は、対物レンズ６が中立位置にあるときにホログラム素子３０に導かれる反射光３４の光軸３５と一致するホログラム素子３０の軸付近部３６を除いた領域に配置されるようにして形成される。軸付近部３６は、前記光軸３５を中心とする半円形状に形成される。

すなわち、ホログラム素子３０のホログラムパターンは、外形が略円形に形成され、ラジアル（Ｘ）方向に略平行であって中央部に半円形の曲線部分を有する第１分割線３７によって、フォーカス用分割部である第１領域３１と、残余のトラッキング用分割部とに分割され、残余のトラッキング用分割部が、タンジェンシャル方向に平行な第２分割線３８によってさらに第２領域３２と第３領域３３とに分割される。第１領域３１は、第１分割線３７の半円形の曲線部分３７ａにおいて第１分割線３７の両端を結ぶ仮想分割線３９よりも第２および第３領域３２，３３側に向って突出する半円形の前記軸付近部３６を有するように形成される。したがって、第２および第３領域３２，３３は、略１／４円の円環形状に形成される。

このようなホログラムパターンを有するホログラム素子３０を用いることによって、１記録層以外の他の記録層から反射されるビームサイズの小さい反射光が、軸付近部３６に入射し、ＴＥＳを生成するための第２および第３領域３２，３３に入射することを防止できるので、正確なトラック位置情報および位置ずれ情報を取得することができる。

しかしながら、特許文献１で提案されるホログラムパターンには次のような問題がある。２つの記録層を有するディスクの第１記録層に対して情報の記録／再生を行う場合、一部の光が第１記録層を透過して第２記録層へ到達し反射されるが、このとき、単なる反射光だけでなく、第２記録層に形成されているランド／グルーブによって回折される回折光も発生する。

図１２は、第２記録層で回折される回折光がホログラム素子３０に入射する状態を示す図である。第２記録層で回折される回折光は、ホログラムパターン上で第１領域３１と第２領域３２とに跨り第１分割線３７上に照射される第１スポット４１と、ホログラムパターン上で第１領域３１と第３領域３３とに跨り第１分割線３７上に照射される第２スポット４２と、軸付近部３６に照射される０次回折光である第３スポット４３とを、形成する。第１および第２スポット４１，４２は、ＴＥＳ生成のための光を分割するトラッキング用分割部である第２領域３２と第３領域３３とにそれぞれ入射するので、第２および第３領域３２，３３に入射した光は、それぞれ回折されてＴＥＳ検出用の第２および第３受光部７Ｂ，７Ｃへと導かれる。

図１３は、第２記録層による回折光が受光部７へ入射する状態を示す図である。第２記録層で回折されてホログラム素子３０に入射した回折光スポット４１，４２は、第２および第３受光部７Ｂ，７Ｃ上では、大きく広がったスポット４１ａ，４２ａをそれぞれ形成し、レンズポジション信号を取得するためのサブビーム用の受光素子である第４および第５受光素子７ｇ，７ｈならびに第７および第８受光素子７ｅ，７ｆへも入射する。

サブビームの光強度はメインビームの強度に対して１／１０程度となっているので、サブビームを受光する受光素子による検出出力に対する信号増幅度は、メインビームを受光する受光素子による検出出力に対する信号増幅度よりも大きく設定される。したがって、本来の第１記録層からの反射光のサブビームに対して、第２記録層で回折される回折光（迷光）が及ぼす影響が大きく、迷光によってレンズポジション信号およびＴＥＳに不要なノイズ成分やオフセット成分などが生じ、トラッキングサーボ特性が悪化するという問題がある。

すなわち、特許文献１で提案されるホログラム素子３０のホログラムパターンは、第２記録層による単純な反射光（０次回折光）の影響を排除することができるけれども、第２記録層のランド／グルーブによる回折光の影響を排除することができないという問題がある。

特開２００４−３０３２９６号公報

本発明は上記のような問題を鑑みてなされたものであり、その目的は１記録層からの情報記録／再生時、他の記録層の回折による迷光の影響を低減して、安定したトラッキングサーボ信号を得ることのできる光ピックアップを提供することである。

本発明は、情報を記録する記録層を複数層有する記録媒体に光を照射することによって、記録媒体に情報を記録および／または記録媒体から情報を再生する光ピックアップにおいて、
光を出射する光源と、
光源から出射される光を記録媒体の１つの記録層に集光させる集光手段であって、その光学軸と光源からの出射光の光軸とが同軸になる中立位置を含む可動範囲内で、出射光の光軸に垂直な方向に変位可能に設けられ、出射光の光軸に垂直な方向への変位によって出射光の記録媒体に対する集光位置を変化させる集光手段と、
記録媒体によって反射される反射光を受光する複数の受光素子を有する光検出手段と、
光検出手段と集光手段との間に設けられ、記録媒体からの反射光を複数の光に分割するための複数の分割部が形成される光分割手段であって、出射光の光軸に垂直な方向に関する出射光の記録媒体に対する集光位置の情報であるトラック位置情報の取得に用いるための光を分割するトラッキング用分割部を有する光分割手段とを含み、
トラッキング用分割部は、
集光手段が中立位置にある状態で光分割手段に入射される反射光の光軸を通り、光分割手段上で記録媒体のラジアル方向に対して平行に引かれる１仮想直線と、１仮想直線に対して平行かつ予め定める距離だけ離間して光分割手段上に引かれるもう１つの仮想直線とで挟まれる領域を除く領域に形成されることを特徴とする光ピックアップである。

また本発明は、１つの記録層以外の記録層によって反射されて光分割手段に照射される反射光スポットの寸法が、１つの記録層で反射されて光分割手段に照射される反射光スポットの寸法よりも小さいとき、
１仮想直線ともう１つの仮想直線とで挟まれる領域は、１つの記録層以外の記録層によって回折されて生じる回折光のスポットを、領域内に含むように形成されることを特徴とする。

また本発明は、１つの記録層以外の記録層によって反射されて光分割手段に照射される反射光スポットの寸法が、１つの記録層で反射されて光分割手段に照射される反射光スポットの寸法よりも小さいとき、
トラッキング用分割部は、
１仮想直線ともう１つの仮想直線とで挟まれる領域と、１つの記録層以外の記録層によって反射されて光分割手段に照射される反射光スポットが集光手段の変位に伴って移動する移動領域とを、除く領域に形成されることを特徴とする。

また本発明は、トラッキング用分割部は、１仮想直線に関して両方の側に形成されることを特徴とする。

また本発明は、光分割手段は、入射する光の偏光方向に応じて回折効率が異なることを特徴とする。

本発明によれば、光ピックアップには、光検出手段である受光部と集光手段である対物レンズとの間に、記録媒体からの反射光を複数の光に分割するための複数の分割部が形成される光分割手段が設けられる。光分割手段は、出射光の光軸に垂直な方向に関する出射光の記録媒体に対する集光位置の情報であるトラック位置情報の取得に用いるための光を分割するトラッキング用分割部を有し、トラッキング用分割部は、対物レンズが中立位置にある状態で光分割手段に入射される反射光の光軸を通り、光分割手段上で記録媒体のラジアル方向に対して平行に引かれる１仮想直線と、１仮想直線に対して平行かつ予め定める距離だけ離間して光分割手段上に引かれるもう１つの仮想直線とで挟まれる領域を除く領域に形成される。このことによって、たとえば２つの記録層を有する記録媒体の第１記録層に対して記録／再生を行う際、第２記録層による回折光（迷光）のうち、トラッキング用分割部に入射する迷光成分を低減できるので、安定したトラッキングサーボを行うことができる。したがって、このような光分割手段を搭載する光ピックアップでは、良好なトラッキングサーボ、フォーカスサーボが実現される。

また本発明によれば、たとえば第２記録層によって反射されて光分割手段に照射される反射光スポットの寸法が、第１記録層で反射されて光分割手段に照射される反射光スポットの寸法よりも小さいとき、１仮想直線ともう１つの仮想直線とで挟まれる領域は、第２記録層によって回折されて生じる回折光（迷光）のスポットを、領域内に含むように形成される。第２記録層による回折光（迷光）の影響を排除することができるので、安定したトラッキングサーボ信号を得ることが可能になり、トラッキングサーボ特性を向上することができる。

また本発明によれば、第２記録層によって反射されて光分割手段に照射される反射光スポットの寸法が、第１記録層で反射されて光分割手段に照射される反射光スポットの寸法よりも小さいとき、トラッキング用分割部は、１仮想直線ともう１つの仮想直線とで挟まれる領域と、第２記録層によって反射されて光分割手段に照射される反射光スポットが集光手段の変位に伴って移動する移動領域とを、除く領域に形成される。このことによって、第２記録層による回折光（迷光）と単純な反射光との影響を完全に排除することができるので、トラッキングサーボ特性を向上することができる。

また本発明によれば、トラッキング用分割部は、１仮想直線に関して両方の側に形成されるので、受光部が受光するサブビームの光強度（光量）を増加させることが可能であり、このことによってトラッキングサーボ信号特性を向上させることができる。

また本発明によれば、光分割手段は、入射する光の偏光方向に応じて回折効率が異なるように構成されるので、光源からの出射光に対してはほぼ１００％透過させ、記録媒体によって反射された反射光の偏光方向を偏光板などで変えることによって、反射光のみを回折させることが可能になり、光の利用効率を向上することができる。

図１は本発明の実施の第１形態である光ピックアップ５０の構成を簡略化して示す図であり、図２は図１に示す光ピックアップ５０に備わるホログラム素子５１の構成を示す上面図である。本発明の実施形態である光ピックアップ５０は、その特徴部分である光分割手段５１以外の部分については、先の図６に示す光ピックアップ１に類似するので、類似部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、記録媒体であるディスク８は、たとえば厚さ０．６ｍｍのディスクを２枚はりあわせた２層記録構造を有するＤＶＤである。２層の記録層のうち、先の図９に示すように対物レンズ６に近い方の記録層を第１記録層８ａと呼び、対物レンズ６から遠い方の記録層を第２記録層８ｂと呼ぶ。

集光手段である対物レンズ６は、駆動手段である不図示のアクチュエータに装着され、アクチュエータによってラジアル（Ｘ）方向およびフォーカス方向に変位駆動される。なお、ここでフォーカス方向とは、出射光の光軸１４に平行な方向であり、ディスク８の第１および第２記録層８ａ，８ｂに対しては垂直な方向である。

本実施形態の光ピックアップ５０の特徴部分である光分割手段５１は、ホログラム素子５１である。ホログラム素子５１は、出射光の光軸１４に垂直な方向に関する出射光のディスク８に対する集光位置の情報であるトラック位置情報の取得に用いるための光を分割するトラッキング用分割部５４と、ディスク８の記録層に垂直な方向に関する出射光の集光位置の情報であるフォーカス位置情報の取得に用いるための光を分割するフォーカス用分割部５３とを含むホログラムパターン５２が形成される。

ホログラムパターン５２のトラッキング用分割部５４は、対物レンズ６が中立位置にある状態でホログラム素子５１に入射される反射光の光軸５５を通り、ホログラム素子５１上でディスク８のラジアル（Ｘ）方向に対して平行に引かれる１仮想直線５６（便宜上、第１仮想直線５６と呼ぶ）と、第１仮想直線５６に対して平行かつ予め定める距離ｄだけ離間してホログラム素子５１上に引かれるもう１つの仮想直線５７（便宜上、第２仮想直線５７と呼ぶ）とで挟まれる領域５８（以後、線間領域５８と呼ぶ）を除く領域に形成される。

さらに、トラッキング用分割部５４は、たとえば第２記録層８ｂによって反射されてホログラム素子５１に照射される反射光スポットの寸法が、第１記録層８ａで反射されてホログラム素子５１に照射される反射光スポットの寸法よりも小さいとき、前記線間領域５８と、第２記録層８ｂによって反射されてホログラム素子５１に照射される反射光スポットが対物レンズ６の変位に伴って移動する移動領域５９とを、除く領域に形成される。

すなわち、ホログラムパターン５２は、外形が略円形に形成され、ラジアル（Ｘ）方向に略平行であって第２仮想直線５７に重なって位置し、中央部に半円形の曲線部分６０ａを有する第１分割線６０によって、フォーカス用分割部５３と、残余のトラッキング用分割部５４とに分割される。フォーカス用分割部５３は、第１分割線６０の半円形の曲線部分６０ａにおいて第１分割線６０の両端を結ぶ仮想分割線６０ｂ（ホログラム素子５１における中心部付近の第２仮想直線５７に一致する）よりもトラッキング用分割部５４側に向って突出する半円形の移動領域５９を有するように形成される。この移動領域５９は、前記反射光の光軸５５を中心とし、少なくとも第１仮想直線５６と第２仮想直線５７との間隔距離ｄよりも大きい長さを半径とし、第２仮想直線５７よりもトラッキング用分割部５４側に突出した略半円形に形成される。この半径の大きさは、対物レンズ６のＸ方向の変位に対応して、第２記録層８ｂからの反射光スポットが移動する領域を、予め試験して求めることによって設定することができる。

トラッキング用分割部５４は、反射光の光軸５５を通りタンジェンシャル（Ｙ）方向に平行な第２分割線６１によってさらに２分割され、２つのトラッキング用分割部６２，６３が形成される。したがって、２つのトラッキング用分割部６２，６３は、円環形状にそれぞれ形成される。

なお、フォーカス用分割部５３と、２つのトラッキング用分割部６２，６３とを、先の光ピックアップに備わるホログラム素子のホログラムパターンに合わせて第１〜第３領域５３，６２，６３と呼ぶことがある。

フォーカス用分割部５３にほぼ半円形に突出した移動領域５９を形成し、トラッキング用分割部５４をこの移動領域５９以外の部分に形成することによって、第２記録層８ｂによって反射されてホログラム素子５１に照射されるサイズが小さな反射光スポットは、その照射位置が対物レンズ６の変位に伴って変動する場合であっても、フォーカス用分割部５３である第１領域５３の移動領域５９に入射して第１受光部７Ａに照射され、ＴＥＳを得るためのトラッキング用分割部５４である第２および第３領域６２，６３へ入射しないので、第２記録層８ｂからの反射光がＴＥＳに及ぼす影響を排除することができ、トラッキングサーボ特性を向上することができる。

フォーカス用分割部５３と、２つのトラッキング用分割部６２，６３とには、それぞれ複数の溝が形成される。それらの溝は、ホログラムパターン５２の回折効率および受光部７の配置などに基づいて、深さおよび間隔が設定される。

図３は、ホログラム５１によって分割される光が受光部７へ入射する概要を示す図である。ディスク８の第１記録層８ａで反射された反射光は、対物レンズ６およびコリメートレンズ５を透過してホログラム素子５１に入射される。ホログラム素子５１に入射した反射光は、フォーカス用分割部５３である第１領域５３と、第１および第２トラッキング用分割部６２，６３である第２および第３領域６２，６３とによって分割され、受光部７に導かれる。

第１領域５３によって回折された反射光は、ＦＥＳを検出するための第１受光部７Ａに導かれ、第１および第２受光素子７a，７ｂの両方、またはいずれか一方によって検出される。対物レンズ６による集光位置の光軸方向に関する位置情報であるＦＥＳはナイフエッジ法によって取得される。ナイフエッジ法では、第１および第２受光素子７ａ，７ｂが受光したそれぞれの光強度の差をとることによってＦＥＳを得ることができる。具体的には、第１および第２受光素子７ａ，７ｂで検出される光強度を、参照符号の前にアルファベット「Ｉ」を付して表すと、ＦＥＳは式（１）で与えられる。なお、第１および第２受光素子７ａ，７ｂ以外の各受光素子についても、その検出光強度を、参照符号の前にアルファベット「Ｉ」を付して表すことにする。
ＦＥＳ＝Ｉ７ａ−Ｉ７ｂ …（１）

図３のホログラム素子５１と受光部７との配置では、ディスク８よりも手前（ニア側）で焦点を結んでいるとき、反射光は第１受光部７Ａよりも手前で焦点を結ぶので、第２受光素子７ｂで受光する光強度（Ｉ７ｂ）の方が、第１受光素子７ａで受光する光強度（Ｉ７ａ）よりも大きくなり、ＦＥＳは負の符号となる。

逆に、ディスク８によって反射された後に焦点を結ぶ場合（ファー側）、すなわちディスク８に関して対物レンズ６の反対側である奥側に仮想焦点を結ぶ場合、反射光は第１受光部７Ａよりも遠い位置で合焦点となるので、第１受光素子７ａで受光する光強度（Ｉ７ａ）の方が、第２受光素子７ｂで受光する光強度（Ｉ７ｂ）よりも大きくなり、ＦＥＳは正の符号となる。

第２受光部７Ｂは、３つの第３〜第５受光素子７ｄ，７ｇ，７ｈを含んでなり、ホログラムパターン５２の第２領域６２を通過した反射光のうち、メインビーム１１による反射光が第３受光素子７ｄによって受光される。また第１サブビーム１２と第２サブビーム１３による反射光は第５および第４受光素子７ｈ，７ｇによってそれぞれ受光される。

第３受光部７Ｃは、３つの第６〜第８受光素子７ｃ，７ｅ，７ｆを含んでなり、ホログラムパターン５２の第３領域６３を通過した反射光のうち、メインビーム１１による反射光が第６受光素子７ｃによって受光される。また第１サブビーム１２と第２サブビーム１３による反射光は第８および第７受光素子７ｆ，７ｅによってそれぞれ受光される。

トラック位置情報は第２および第３受光部７Ｂ，７Ｃによる各受光結果に基づいて、たとえば位相差法（ＤＰＤ法：Differential Phase Detection）にしたがって検出される。前記ＤＰＤ法では、第３受光部７Ｃのうち、メインビーム１１の反射光を受光した第６受光素子７ｃによる光強度Ｉ７ｃと、第２受光部７Ｂのうち、メインビーム１１の反射光を受光した第３受光素子７ｄによる光強度Ｉ７ｄとの位相差によって検出される。すなわち、ＤＰＤによるＴＥＳ；Ｉ（ＤＰＤ）は、式（２）で与えられる。なお、式（２）中で、ｐｈはそれぞれの強度の位相差をとることを意味する。
Ｉ（ＤＰＤ）＝ｐｈ（Ｉ７ｃ−Ｉ７ｄ） …（２）

ディスク８上に形成されたピットが、光ビームのどの位置を通過するかによって発生する位相差が変化する。光ビームのちょうど中央を通過する場合、その位相差は０となる。

また、トラック位置情報を示すＴＥＳは上記ＤＰＤ法の代わりに、差動プッシュプル法（ＤＰＰ法：Differential Push Pull）によって検出されてもよい。ＤＰＰ法では、ＴＥＳが第２および第３受光部７Ｂ，７Ｃによる各受光結果によって検出される。

ＤＰＰ法によるＴＥＳ；Ｉ（ＤＰＰ）は、式（３）によって与えられる。
Ｉ（ＤＰＰ）＝（Ｉ７ｃ−Ｉ７ｄ）−ｋ×（（Ｉ７ｆ−Ｉ７ｈ）
＋（Ｉ７e−Ｉ７ｇ）） …（３）

ここで、ＴＥＳの（Ｉ７ｃ−Ｉ７ｄ）は、メインビーム１１のプッシュプル信号であり、（Ｉ７ｆ−Ｉ７ｈ）、（Ｉ７ｅ−Ｉ７ｇ）は、それぞれ±１次光の第１および第２サブビーム１２，１３のプッシュプル信号である。ＴＥＳに現れる対物レンズシフトによるオフセットをキャンセルするように、第１および第２サブビーム１２，１３のプッシュプル信号である（Ｉ７ｆ−Ｉ７ｈ）および（Ｉ７ｅ−Ｉ７ｇ）の位相と、メインビーム１１のプッシュプル信号である（Ｉ７ｃ−Ｉ７ｄ）の位相とが１８０度異なるように、３ビームの位置がディスクトラック上で配置される。

なお、上記式（３）中、係数ｋは０次光であるメインビーム１１と、＋１次光である第１サブビーム１２および−１次光である第２サブビーム１３との光強度の違いを補正するためのものであり、強度比が、０次光：＋１次光：−１次光＝ａ：ｂ：ｂならば、係数ｋ＝ａ／（２ｂ）である。

情報の再生信号であるＲＦ信号Ｉ（ＲＦ）は、式（４）によって与えられる。
Ｉ（ＲＦ）＝Ｉ７ｃ＋Ｉ７ｄ＋Ｉ７ａ＋Ｉ７ｂ …（４）

図４は、ホログラムパターン５２に迷光が入射する状態を示す上面図である。図４では、第１記録層８ａの記録／再生を行う場合について、ホログラムパターン５２における第１仮想直線５６と第２仮想直線５７との平行な間隔距離ｄと、第２記録層８ｂによって回折される回折光である迷光の関係を表す。

ここで、上記間隔距離ｄは、第１記録層８ａの記録／再生を行う際、第２記録層８ｂからの迷光である±１次回折光スポット６５，６６を、第１仮想直線５６と第２仮想直線５７との間に可能な限り含むことができるような値に設定する。

しかしながら、この間隔距離ｄを大きくすると、ホログラムパターン５２のトラッキング用分割部５４である第２および第３領域６２，６３に含まれる信号光のプッシュプル成分が減少するので、ＴＥＳの特性が悪くなる。したがって、たとえば前述の図１１に示すような間隔距離ｄが０であるホログラムパターンのトラッキング用分割部３２，３３に入射する信号光のプッシュプル振幅に対して、本実施形態のホログラムパターン５２のトラッキング用分割部５４に入射する信号光のプッシュプル振幅が、７０％以上となるように、間隔距離ｄの値を設定することが望ましい。このような間隔距離ｄの設定も、間隔距離ｄを種々の値に変化させてトラッキング用分割部を形成したホログラムパターンを作製し、これらのホログラムパターンにおけるトラッキング用分割部に入射する信号光のプッシュプル振幅を測定し、図１１に示すような間隔距離ｄが０であるホログラムパターンのトラッキング用分割部に入射する信号光のプッシュプル振幅と比較して予め振幅比を求めることによって、実現することができる。

第２記録層８ｂからの迷光のうち、０次回折光のスポット６４は、ホログラムパターン５２の中央付近、すなわち対物レンズ６が中立位置にある状態で第１記録層８ａで反射される光がホログラムパターン５２に入射する光軸５５付近に合焦状態に近い形状で入射する。第１記録層８ａと第２記録層８ｂとの層間隔が変化したとき、この迷光スポット６４の径の大きさも変化するが、光軸５５を中心とした略円形の移動領域５９の半径は、層間隔が規格値に対して±１５μｍ程度変化した時のスポット径をも含むことができるような大きさに形成される。

また第２記録層８ｂからの迷光のうち、±１次回折光のスポット６５，６６は、第１仮想直線５６と第２仮想直線５７とで間隔距離ｄを有して形成される線間領域５８を含むフォーカス用分割部５３である第１領域５３に入射する。

このようにホログラムパターン５２の分割領域を形成することによって、第１記録層８ａの記録／再生を行う際、第２記録層８ｂからの迷光のうち、ＴＥＳ生成用のトラッキング用分割部５４に入射する迷光成分を低減できるので、安定したトラッキングサーボを行うことができる。

また、ホログラム素子は、ホログラム素子に入射する光の偏光方向に応じて回折効率が異なるように構成されてもよい。このことによって、たとえばホログラム素子とディスクとの間に１／４波長板（λ／４板）を配置し、光源から出射した光の偏光方向とディスクによって反射された反射光の偏光方向とを、９０度回転させることによって、光源からの出射光に対してはホログラム素子をほぼ透過させ、ディスクからの反射光に対してのみ回折光を発生させることができる。ホログラム素子にこのような偏光特性を持たせることによって、光の利用効率が増大するので、ディスクに対する高速記録も可能となる。

図５は、本発明の実施の第２形態である光ピックアップに備わるホログラム素子７１の構成を簡略化して示す上面図である。本実施の形態の光ピックアップは、その特徴部分であるホログラム素子７１を除いて、実施の第１形態の光ピックアップ５０と同じに構成されるので、全体構成図および説明を省略する。また、本実施の形態の光ピックアップに備わるホログラム素子７１は、実施の第１形態の光ピックアップ５０に備わるホログラム素子５１に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。

ホログラム素子７１において注目すべきは、ホログラムパターン７２のトラッキング用分割部が、第２および第３領域６２，６３に加えて、１仮想直線５６に関して、第２および第３領域６２，６３の反対側にも形成されることである。実施の第１形態のホログラムパターン５２と同様に形成されるトラッキング用分割部５４である第２および第３領域６２，６３を、本実施形態では便宜上第１トラッキング用分割部５４と呼び、第１仮想直線５６に関して第１トラッキング用分割部５４の反対側に形成されるトラッキング用分割部を便宜上第２トラッキング用分割部７３と呼ぶ。

第２トラッキング用分割部７３は、以下のようにして形成される。実施の第１形態のホログラムパターン５２において第１領域に相当する領域を、第１仮想直線５６に平行であって、第１仮想直線５６に関して第２仮想直線５７と反対側に、第１仮想直線５６に平行すなわちＸ方向に延びる第３分割線７４によって、さらに弓形の領域７３と残部のフォーカス用分割部７８である第１領域７８とに分割される。上記弓形の領域７３が第２トラッキング用分割部７３である。

第２トラッキング用分割部７３は、Ｙ方向に平行な第４分割線７５によって、その弓形の領域が、第４領域７６と第５領域７７とにさらに２分割される。情報の記録／再生が行われているたとえば第１記録層８ａによって反射されて第４領域７６に入射した光は、第４領域７６で回折されて第２受光部７Ｂへ入射し、第５領域７７に入射した光は、第５領域７７で回折されて第３受光部７Ｃへ入射する。

メインビーム１１と、第１および第２サブビーム１２，１３とは、ディスク８の記録層に形成されるトラックに対してタンジェンシャル方向であるＹ方向に３個のビームスポットが並ぶような配置で照射されるので、ディスク８による反射光のスポットも、ホログラムパターン７２上でＹ方向に配列して入射される。

したがって、２つのサブビームのうち１つのサブビーム（本実施形態では第２サブビーム１３）が、第１トラッキング用分割部５４から、フォーカス用分割部である第１領域７８側にずれてホログラムパターン７２に入射する。このような場合、第２サブビーム１３が第１トラッキング用分割部５４へ入射する光強度が小さくなるので、第１トラッキング用分割部５４で回折されて第２および第３受光部７Ｂ，７Ｃへ入射する第２サブビーム１３の光だけではＴＥＳの品質低下が生じ、レンズシフト特性の悪化を招く。

しかしながら、本実施形態のホログラム素子７１のホログラムパターン７２では、第２サブビーム１３の入射位置がずれる側、すなわち第１仮想直線５６に関して第１トラッキング分割部５４と反対側に、第２サブビーム１３の一部が入射するように第２トラッキング用分割部７３が形成される。このことによって、第２トラッキング分割部７３である第４および第５領域７６，７７によって回折された光が第２および第３受光部７Ｂ，７ＣでＴＥＳ検出用信号として受光され、これに加えて第１トラッキング用分割部５４で回折された光が第２および第３受光部７Ｂ，７ＣでＴＥＳ検出用信号として受光されるので、対物レンズシフト信号がノイズの影響を受けにくくなり、ＴＥＳの特性を向上させることができる。なお、第１領域７８と、第４および第５領域７６，７７との境界を形成する第３分割線７４は曲線状に形成されていてもよい。

以上に述べたように、本実施の形態では、記録媒体に形成される記録層が２層であるけれども、これに限定されることなく、記録層の数が３層以上であってもよい。

本発明の実施の第１形態である光ピックアップ５０の構成を簡略化して示す図である。 図１に示す光ピックアップ５０に備わるホログラム素子５３の構成を示す上面図である。 ホログラムパターン５２によって分割される光が受光部７へ入射する概要を示す図である。 ホログラムパターン５２に迷光が入射する状態を示す上面図である。 本発明の実施の第２形態である光ピックアップに備わるホログラム素子７１の構成を簡略化して示す上面図である。 従来の光ピックアップ１の構成を簡略化して示す図である。 光ピックアップ１に備わるホログラム４の構成を簡略化して示す図である。 受光部７の構成を簡略化して示す上面図である。 ２つの記録層を持つディスクの場合における光反射の概要を説明する図である。 対物レンズ６が中立位置からずれた位置にある場合におけるホログラム素子４に対する反射光の入射の状態を示す図である。 従来の光ピックアップにおいて提案されるホログラム素子３０の構成を示す上面図である。 第２記録層で回折される回折光がホログラム素子３０に入射する状態を示す図である。 第２記録層による回折光が受光部７へ入射する状態を示す図である。

符号の説明

１，５０ 光ピックアップ
２ 光源
３ グレーティング
４，３０，５１ ホログラム素子
５ コリメートレンズ
６ 対物レンズ
７ 受光部
８ ディスク
１１ メインビーム
１２ 第１サブビーム
１３ 第２サブビーム
５１，７１ ホログラム素子
５２，７２ ホログラムパターン
５３，７８ フォーカス用分割部
５４，７３ トラッキング用分割部
５６ 第１仮想直線
５７ 第２仮想直線
５８ 線間領域
５９ 移動領域

Claims (5)

1. 情報を記録する記録層を複数層有する記録媒体に光を照射することによって、記録媒体に情報を記録および／または記録媒体から情報を再生する光ピックアップにおいて、
   光を出射する光源と、
   光源から出射される光を記録媒体の１つの記録層に集光させる集光手段であって、その光学軸と光源からの出射光の光軸とが同軸になる中立位置を含む可動範囲内で、出射光の光軸に垂直な方向に変位可能に設けられ、出射光の光軸に垂直な方向への変位によって出射光の記録媒体に対する集光位置を変化させる集光手段と、
   記録媒体によって反射される反射光を受光する複数の受光素子を有する光検出手段と、
   光検出手段と集光手段との間に設けられ、記録媒体からの反射光を複数の光に分割するための複数の分割部が形成される光分割手段であって、出射光の光軸に垂直な方向に関する出射光の記録媒体に対する集光位置の情報であるトラック位置情報の取得に用いるための光を分割するトラッキング用分割部を有する光分割手段とを含み、
   トラッキング用分割部は、
   集光手段が中立位置にある状態で光分割手段に入射される反射光の光軸を通り、光分割手段上で記録媒体のラジアル方向に対して平行に引かれる１仮想直線と、１仮想直線に対して平行かつ予め定める距離だけ離間して光分割手段上に引かれるもう１つの仮想直線とで挟まれる領域を除く領域に形成されることを特徴とする光ピックアップ。
2. １つの記録層以外の記録層によって反射されて光分割手段に照射される反射光スポットの寸法が、１つの記録層で反射されて光分割手段に照射される反射光スポットの寸法よりも小さいとき、
   １仮想直線ともう１つの仮想直線とで挟まれる領域は、１つの記録層以外の記録層によって回折されて生じる回折光のスポットを、領域内に含むように形成されることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
3. １つの記録層以外の記録層によって反射されて光分割手段に照射される反射光スポットの寸法が、１つの記録層で反射されて光分割手段に照射される反射光スポットの寸法よりも小さいとき、
   トラッキング用分割部は、
   １仮想直線ともう１つの仮想直線とで挟まれる領域と、１つの記録層以外の記録層によって反射されて光分割手段に照射される反射光スポットが集光手段の変位に伴って移動する移動領域とを、除く領域に形成されることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
4. トラッキング用分割部は、１仮想直線に関して両方の側に形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の光ピックアップ。
5. 光分割手段は、入射する光の偏光方向に応じて回折効率が異なることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の光ピックアップ。

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