JP2007073115A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光ピックアップ装置において、多層光ディスクにおける層間クロストークの影響を受けずに信号再生の対象となる記録層に記録された信号の再生精度を良好にする。
【解決手段】光ピックアップ装置は、複数の記録層を有する光ディスクＤＫからの反射光における中央部を遮光する遮光部２０ｂを有する遮光板２０、光ディスクＤＫからの反射光を集光する集光レンズ２１および光スポットが形成されている記録層から反射され集光レンズ２１によって集光される反射光の光束径に対応する大きさのピンホール２２ａが設けられたピンホール板２２を備える。光スポットが形成されている記録層以外の他の記録層から反射され集光レンズ２１により集光される反射光によってピンホール板２２上に形成されるリング状の集光光束の内径を、ピンホール２２ａの直径以上となるように遮光板２０の遮光部２０ｂの直径を規定した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の記録層を有する多層光ディスクにレーザ光を照射するとともに同多層光ディスクからの反射光を受光して、多層光ディスクに記録された信号を再生する光ピックアップ装置に関する。

一般に、ＣＤ，ＤＶＤ，ＢＤ（Blu-ray Disc），ＨＤ ＤＶＤなどの光ディスクに信号を記録し、または光ディスクに記録された信号を再生する光ディスク装置においては、光ピックアップ装置が用いられている。光ピックアップ装置は、レーザ光源から出射されるレーザ光を対物レンズにより光ディスク上に集光させるとともに、同光ディスクからの反射光をフォトディテクタにて受光して受光量に対応する電気信号を出力する。

ところで、このような光ディスクにおいては、従来から記憶容量の増大が望まれている。光ディスクにおける記憶容量を増大させる方法として、主として記録密度の向上と記録層の多層化とがある。これらのうち、光ディスクにおける記録密度の向上は、光ディスク上にレーザ光を集光する対物レンズの高開口数化およびレーザ光の短波長化によって実現されるが、対物レンズの高開口数化およびレーザ光の短波長化は限界値に達しつつあり、更なる対物レンズの高開口数化およびレーザ光の短波長化は極めて困難な状況にある。

一方、光ディスクにおける記録層の多層化は、例えばＢＤ（Blu-ray Disc）においては、１つの基材上に２つの記録層が積層された「２層ディスク」が規格化されており、今後更に複数の記録層を積層した多層光ディスクの開発が期待されている。例えば、下記特許文献１に記載の光ディスク装置においては、記録層を５層以上備えた多層光ディスクに対応して、開口数およびレーザ光の光軸のチルト角などの各種パラメータを適宜設定した光ディスク装置が提案されている。
特開２００４−３５５７９１号公報

しかしながら、このような多層光ディスクにおいては、信号再生の対象となる記録層に照射したレーザ光の一部が同記録層以外の他の記録層にも照射されるため、信号再生の対象となる記録層からの反射光に他の記録層からの反射光が重なる層間クロストークが生じる。この場合、フォトディテクタから出力される電気信号には層間クロストークにより他の記録層に記録された信号が含まれることになり、その結果、信号再生の対象となる記録層に記録された信号の再生精度が悪化するという問題がある。そして、この層間クロストークは記録層の増加に応じて増加するため、今後開発が進むより多くの記録層が積層された多層光ディスクにおいてより顕著な問題となる。

本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、多層光ディスクにおける層間クロストークの影響を受けずに信号再生の対象となる記録層に記録された信号の再生精度を良好にすることが可能な光ピックアップ装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の特徴は、複数の記録層を有する多層光ディスクにレーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光源から出射されたレーザ光を入射して平行光にするコリメートレンズと、コリメートレンズにより平行光にされたレーザ光を集光して、複数の記録層のうちの１つの記録層に光スポットを形成する対物レンズと、多層光ディスクからの反射光を集光する集光レンズと、集光レンズによる集光点付近に配置され、多層光ディスクからの反射光を受光して受光量に応じた電気信号を出力するフォトディテクタとを備えた光ピックアップ装置において、対物レンズと集光レンズとの間に配置され、前記反射光の断面形状をリング状に形成する輪帯形成光学手段と、光スポットが形成されている記録層から反射され、集光レンズによって集光された反射光を通過させるピンホールが形成されたピンホール板とを備え、輪帯形成光学手段は、光スポットが形成されている記録層以外の他の記録層から反射された反射光であって輪帯形成光学手段および集光レンズによってピンホール板上に形成されるリング状の集光光束の内径が、ピンホールの直径以上となるようにしたことにある。

この場合、前記輪帯形成光学手段を、多層光ディスクから反射した反射光の中心部を遮光する遮光部を有する遮光板で構成するか、または多層光ディスクから反射した反射光の中心部を屈折させて同反射光の断面をリング状に形成する円柱状、円錐状もしくは多角形状の光学レンズまたはプリズムで構成するとよい。また、レーザ光源から出射されるレーザ光の波長をλとし、集光レンズの焦点距離をｆ_Ｃとし、ピンホールの径をφ_Ｐとし、前記他の記録層からの反射光が集光レンズによって集光される集光点からピンホールまでの距離をＬとしたとき、前記輪帯形成光学手段によってリング状に形成される反射光における内径φ_Ｓを式φ_Ｓ≧ｆ_Ｃ×φ_Ｐ／Ｌによって規定すればよい。また、前記式に代えて、前記輪帯形成光学手段によってリング状に形成された反射光における内径φ_Ｓを、式φ_Ｓ≧ｆ_Ｃ×φ_Ｓ／Ｌ＋φ_Ｓによって規定してもよい。これらの場合、前記輪体形成光学手段として、前記遮光板を用いた場合には、同遮光板における遮光部の直径を前記式φ_Ｓ≧ｆ_Ｃ×φ_Ｓ／Ｌまたは式φ_Ｓ≧ｆ_Ｃ×φ_Ｓ／Ｌ＋φ_Ｓによって規定される内径φ_Ｓとすればよい。

このように構成された本発明の特徴によれば、複数の記録層を有する光ディスクにおける光スポットが形成されている記録層からの反射光の集光位置に、同集光される反射光の光束径に対応する大きさのピンホールが形成されたピンホール板を配置している。そして、光スポットが形成されている記録層以外の記録層からの反射光により、ピンホール板に設けられたピンホールの周辺部に形成される集光光束の中央部を、輪対形成光学手段により同ピンホールの直径以上の大きさで遮光している。これにより、ピンホール板に形成される他の記録層からの反射光による集光光束はリング状になる。この場合、リング状となった集光光束における内径、換言すれば同集光光束の中央部における光のない円形部分の直径はピンホール板のピンホール径以上となり、同他の記録層からの反射光がピンホール板を通過することはなくフォトディテクタに導かれることがない。すなわち、多層光ディスクにおける光スポットが形成された記録層から反射されて集光レンズによって集光された反射光のみをピンホール板に設けられたピンホールを介してフォトディテクタに導いている。これにより、他の記録層からの反射光がピンホール板を通過してフォトディテクタに導かれることがない。このため、フォトディテクタから出力される受光信号は、光スポットが形成されている記録層に記録された信号のみに基づいて生成される。この結果、光ディスクＤＫにおいて、層間クロストークの影響を受けずに信号再生の対象となる記録層に記録された信号の再生精度を良好にすることができる。

また、本発明の他の特徴は、前記光ピックアップ装置において、レーザ光源から出射されるレーザ光の波長をλとし、集光レンズの焦点距離をｆ_Ｃとし、ピンホールの径をφ_Ｐとし、他の記録層からの反射光が集光レンズによって集光される集光点からピンホールまでの距離をＬとしたとき、輪帯形成光学手段によってリング状に形成される反射光における内径φ_Ｓを、式φ_Ｓ≧ｆ_Ｃ×φ_Ｐ×２／Ｌによって規定したことにある。この場合、前記式φ_Ｓ≧ｆ_Ｃ×φ_Ｐ×２／Ｌに代えて、内径φ_Ｓを、式φ_Ｓ≧ｆ_Ｃ×φ_Ｐ×２／Ｌ＋φ_Ｐによって規定してもよい。この式φ_Ｓ≧ｆ_Ｃ×φ_Ｐ×２／Ｌは、前記式φ_Ｓ≧ｆ_Ｃ×φ_Ｐ／Ｌにおける距離Ｌの半分の値を用いて内径φ_Ｓを規定している。また、式φ_Ｓ≧ｆ_Ｃ×φ_Ｐ×２／Ｌ＋φ_Ｐは、前記式φ_Ｓ≧ｆ_Ｃ×φ_Ｐ／Ｌ＋φ_Ｐにおける距離Ｌの半分の値を用いて内径φ_Ｓを規定している。これによれば、距離Ｌを用いて内径φ_Ｓを規定した場合に比べて同距離Ｌの半分の量に対応する量だけ内径φ_Ｓが大きくなる。このため、多層光ディスクにおけるレーザ光が集光している層以外の層からの反射光がより厳格に除かれる。これにより、対物レンズのフォーカスサーボ制御を非点収差法により行っている場合には、フォーカスエラー信号におけるＳ字カーブを精度よく検出できるようになり、多層光ディスクにおける対物レンズのフォーカスサーボ制御を精度良く行うことができる。

また、本発明の他の特徴は、前記式φ_Ｓ≧ｆ_Ｃ×φ_Ｐ／Ｌ、式φ_Ｓ≧ｆ_Ｃ×φ_Ｐ／Ｌ＋φ_Ｐ、式φ_Ｓ≧ｆ_Ｃ×φ_Ｐ×２／Ｌおよび式φ_Ｓ≧ｆ_Ｃ×φ_Ｐ×２／Ｌ＋φ_Ｐのうちのいずれか１つの式によって規定される前記光ピックアップ装置において、レーザ光源から出射されるレーザ光の光強度分布により設定される係数をＫとし、光スポットが形成されている記録層から反射された反射光であって集光レンズによって集光される集光光束の外径をφ_Ｃとしたとき、前記ピンホールの径φ_Ｐを、式φ_Ｐ≧Ｋ×λ／（φ_Ｃ／（２×ｆ_Ｃ））によって規定したことにある。これによれば、多層光ディスクにおけるレーザ光が集光している層からの反射光が集光レンズによって集光された集光光束の径に対応したピンホールの径となり、レーザ光が集光している層以外の層からの反射光を厳格に除くことができる。なお、係数Ｋは、集光レンズに入射するレーザ光の光強度分布が均一である場合には、１．２２である。この場合、光強度分布を１／ｅ^２（ｅは自然対数の底）の強さで定義すると０．８２となる。また、光強度分布が輪帯状となる場合には、前記１．２２（または０．８２）を概ね０．８倍した値となる。

以下、本発明に係る光ピックアップ装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、ＢＤ（Blu-ray Disc）などの光ディスクＤＫにレーザ光を照射して信号の記録および再生を行う光ピックアップ装置の全体概略図である。ここで光ディスクＤＫは、片面側に複数の記録層を等間隔に積層した多層光ディスクである。この光ピックアップ装置は、レーザ光が出射されるレーザ光源１１と光ディスクＤＫとの間に、コリメートレンズ１２、偏光ビームスプリッタ１３、１／４波長板１４および対物レンズ１５を備えている。

レーザ光源１１は、半導体レーザで構成されており、図示しないコントローラにより制御されて所定の波長（例えば、４０５ｎｍ）のレーザ光を出射する。レーザ光源１１から出射されたレーザ光は、コリメートレンズ１２により平行光に変換された後、偏光ビームスプリッタ１３に入射する。偏光ビームスプリッタ１３は、入射した光を偏光方向に応じて透過または反射させる偏光光学器である。具体的には、コリメートレンズ１２を介して入射したレーザ光を透過させて１／４波長板１４に導くとともに、光ディスクＤＫからの反射光を入射方向に直交する方向（図示右側）に反射させる。１／４波長板１４は、入射したレーザ光の偏光状態を変化させる光学素子であり、偏光ビームスプリッタ１３から導かれたレーザ光を直線偏光から円偏光に変換して対物レンズ１５に導くとともに、光ディスクからの反射光を円偏光から直線偏光に変換して偏光ビームスプリッタ１３に導く。

対物レンズ１５は、１／４波長板１４を介して導かれるレーザ光を集光して、光ディスクＤＫ上に光スポットを形成する。この場合、対物レンズ１５は、図示しないフォーカスサーボ制御回路によって光軸方向の位置が制御され、光ディスクＤＫにおける複数の記録層のうちの一つの記録層に選択的に光スポットを形成する。光ディスクＤＫにおける記録層上に集光されたレーザ光は、同記録層により反射され、反射光として対物レンズ１５および１／４波長板１４を介して再度偏光ビームスプリッタ１３に入射する。偏光ビームスプリッタ１３は、前記したように入射した反射光を入射方向と直交する方向（図示右側）に反射させてビームスプリッタ１６に導く。

ビームスプリッタ１６は、入射した反射光の一部を反射させて集光レンズ１７に導くとともに、同反射光の他の一部を透過させて遮光板２０に導く。集光レンズ１７は、入射したレーザ光をシリンドリカルレンズ１８を介してフォトディテクタ１９上に集光させる。シリンドリカルレンズ１８は、透過した反射光に非点収差を生じさせる光学素子である。フォトディテクタ１９は、分割線で区切られた４つの同一正方形状の受光素子からなる４分割受光素子によって構成されており、各受光素子は受光量に比例した電気信号をそれぞれ受光信号として出力する。この受光信号は、図示しないフォーカスサーボ制御回路およびトラックサーボ制御回路などに供給され、対物レンズ１５のフォーカスサーボ制御およびトラックサーボ制御に用いられる。

遮光板２０は、入射したレーザ光の中央部を遮光するとともに、その周辺部分のレーザ光を透過させる光学素子である。この遮光板２０は、図２に示すように、光透過性を有する薄板材の上面を、レーザ光を透過させる部分である透過部２０ａを環状に残した状態で、その他の部分、具体的には透過部２０ａの内側および外側を光透過性を有しない材料によって覆ったものである。これにより、遮光板２０を透過したレーザ光の断面形状はリング状となる。この場合、リング状に形成されたレーザ光の内径、すなわち入射したレーザ光の中央部を遮光する部分である遮光部２０ｂの直径は、光ディスクＤＫにおける光スポットが形成されている記録層以外の他の記録層からの反射光（層間クロストーク）の一部を遮るために必要な大きさに設定される。この遮光部２０ｂの直径の設定については後述する。なお、透過部２０ａの外径は、コリメートレンズ１２によって平行光にされたレーザ光の光束の径に対応している。なお、図１において、レーザ光源１１から出射されたレーザ光および光ディスクＤＫから反射された反射光を破線で示している。また、レーザ光および反射光の内側部分における塗りつぶされた領域は、それぞれ遮光板２０によって遮光された影の部分を示している。

集光レンズ２１は、遮光板２０を介して導かれるリング状の反射光を同反射光の光軸上に配置されたピンホール板２２に向けて集光させる。ピンホール板２２は、光スポットが形成されている記録層からの反射光が集光する位置に配置され、光透過性を有しない薄板材における前記反射光の光軸上の位置に集光レンズ２１によって集光された反射光の集光光束の径（ビームウエスト径）に対応するピンホール２２ａが形成されている。このピンホール２２ａを通過した反射光はフォトディテクタ２３に導かれる。フォトディテクタ２３は、前記フォトディテクタ１９と同様に分割線で区切られた４つの同一正方形状の受光素子からなる４分割受光素子によって構成されており、各受光素子は受光量に比例した電気信号をそれぞれ受光信号として出力する。この受光信号は、図示しない信号再生回路に供給され、光ディスクＤＫに記録されている信号の再生に用いられる。

ここで、前記遮光板２０における遮光部２０ｂの直径の設定について説明する。この遮光板２０の遮光部２０ｂは、前記したように光ディスクＤＫにおける光スポットが形成されている記録層以外の他の記録層からの反射光（層間クロストーク）の一部を遮るための部分である。層間クロストークが生じている場合、光スポットが形成されている記録層以外の他の記録層からの反射光の集光レンズによる焦点位置はピンホール板２２の前後方向にずれる。具体的には、図３（Ａ）に示すように、光スポットが形成されている記録層に対して対物レンズ１５とは反対側の他の記録層からの反射光の焦点位置はピンホール板２２の前方にずれる。また、図３（Ｂ）に示すように、光スポットが形成されている記録層に対して対物レンズ１５側の他の記録層からの反射光の焦点位置はピンホール板の後方にずれる。この場合、両焦点位置のピンホール板２２に対するずれ量は、各記録層の層間距離（層間ギャップ）に対応する。

これらの場合、光スポットが形成されている記録層以外の他の記録層からの反射光は、ピンホール板２２に設けられたピンホール２２ａの大きさの範囲内でフォトディテクタ２３に導かれる。したがって、ピンホール板２２におけるピンホール２２ａの周辺に形成される同他の記録層からの反射光による集光光束の中央部を、同ピンホール２２ａの直径以上の大きさで遮光すれば、同他の記録層からの反射光の一部がピンホール２２ａを通過することはなくフォトディテクタ２３に導かれることがない。すなわち、他の記録層からの反射光による集光光束の形状をリング状に形成し、同リング状の集光光束における内径がピンホール２２ａの直径以上となるように遮光板２０の遮光部２０ｂの直径を設定する。

そこで、レーザ光源１１から出射されるレーザ光の波長をλとし、コリメートレンズ１２により平行光されたレーザ光の光束径（遮光板２０の透過部２０ａの外径）をφ_Ｃとし、対物レンズ１５の焦点距離をｆ_Ｏとし、集光レンズ２１の焦点距離をｆ_Ｃとし、かつ光ディスクＤＫの層間ギャップをΔＴとして、まず、ピンホール板２２のピンホール２２ａの直径φ_Ｐを計算する。ピンホール２２ａの直径φ_Ｐは、集光レンズ２１によって集光される反射光の光束径（ビームウエスト径）に対応しており、下記式１によって計算される。なお、下記式１によって計算されるピンホール２２ａの直径φ_Ｐは、集光レンズ２１によって集光される反射光を通過させるために必要な最低の直径であるから、下記式１によって計算された値以上の値を直径φ_Ｐとすればよい。
φ_Ｐ＝Ｋ×λ／（φ_Ｃ／（２×ｆ_Ｃ）） …式１

上記式１は、レーザ光における光束径（ビームウエスト径）Ｄを計算するための一般式であるＤ＝Ｋ×λ／ＮＡを本実施形態に適用したものである。これらの式において、Ｋはレーザ光の光強度分布により設定される係数であり、同光強度が略均一である場合には１．２２である。この場合、光強度分布を１／ｅ^２（ｅは自然対数の底）の強さで定義すれば０．８２となる。また、光強度分布が輪帯状となる場合には、前記１．２２（または０．８２）を概ね０．８倍した値となる。本実施形態においては、遮光板２０によって集光レンズ２１に入射する反射光の光強度分布はガウス分布となるため、係数Ｋは遮光部２０ｂの大きさに応じて０．６〜１．２２の値となる。また、ＮＡは、集光レンズ２１の開口数であり、同開口数ＮＡは（φ_Ｃ／（２×ｆ_Ｃ））により近似される。

次に、光スポットが形成されている記録層以外の他の記録層からの反射光が集光レンズ２１によって集光される集光点からピンホール板２２のピンホール２２ａまでの距離Ｌを下記式２によって計算する。下記式２は、対物レンズの焦点距離ｆ_Ｏおよび集光レンズの焦点距離ｆ_Ｃから層間ギャップΔＴに応じた距離Ｌを近似的に計算するための近似式である。
Ｌ＝（２×ΔＴ）×（ｆ_Ｃ／ｆ_Ｏ）^２ …式２

次に、遮光板２０の遮光部２０ｂの直径φ_Ｓを計算する。この場合、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、反射光の集光点Ｐの位置により集光する反射光の光軸に対する角度が異なるため、計算される遮光部２０ｂの直径φ_Ｓも同集光点Ｐの位置により異なる値となる。具体的には、集光点Ｐがピンホール板２２の後方に位置する場合には、同反射光の光軸に対する角度が小さくなり、ピンホール板２２に形成されるリング状の集光光束の内径がピンホール２２の直径φ_Ｐより小さくなるため、同集光光束の内径がピンホール２２ａの直径φ_Ｐ以上となるように遮光部２０ｂの直径φ_Ｓを設定しなければならない。

まず、図３（Ａ）に示すように、集光点Ｐの位置がピンホール板２２の前方に位置する場合について計算する。集光点Ｐを介してピンホール板２２上に形成される他の記録層からの反射光によるリング状の集光光束における内径をピンホール径φ_Ｐと同一とし、この場合における集光レンズ２１に入射する同反射光における中央部の遮光された部分の直径、すなわち遮光部２０ｂの直径をφ_ＳＦとすれば下記式３が成立する。そして、下記式３は、下記式４に示すように変形される。この場合、遮光部２０ｂの直径φ_ＳＦは遮光部２０ｂの最低の大きさを表すものであるから、遮光部２０ｂの直径φ_ＳＦを下記式５によって規定できる。
（φ_Ｐ／２）／Ｌ＝（φ_ＳＦ／２）／（ｆ_Ｃ−Ｌ） …式３
φ_ＳＦ＝ｆ_Ｃ×φ_Ｐ／Ｌ−φ_Ｐ …式４
φ_ＳＦ≧ｆ_Ｃ×φ_Ｐ／Ｌ−φ_Ｐ …式５

次に、図３（Ｂ）に示すように、集光点Ｐの位置がピンホール板２２の後方に位置する場合について計算する。この場合、集光レンズ２１によって集光される他の記録層からの反射光の一部、具体的には、同反射光がピンホール板２２のピンホール２２ａの周辺部に照射された際における同ピンホール２２ａより内側の部分は、ピンホール２２ａを通過してピンホール板２２の後方で集光する。したがって、反射光がピンホール２２に到達した際における同反射光の中央部の遮光部分の直径をピンホール径φ_Ｐと同一とし、この場合における遮光部２０ｂの直径をφ_ＳＲとすれば、上記式３と同様に下記式６が成立する。そして、前記と同様に、遮光部２０ｂの直径φ_ＳＲを下記式６に基づいて下記式７によって規定できる。
（φ_Ｐ／２）／Ｌ＝（φ_ＳＲ／２）／（ｆ_Ｃ＋Ｌ） …式６
φ_ＳＲ≧ｆ_Ｃ×φ_Ｐ／Ｌ＋φ_Ｐ …式７

上記式５および式７によってそれぞれ規定される遮光部２０ｂの直径φ_ＳＦと直径φ_ＳＲとを比較すると、必ず直径φ_ＳＦよりも直径φ_ＳＲの方が大きくなるため、遮光部２０ｂの直径φ_Ｓとしては直径φ_ＳＲを採用する方がよい。また、この場合、上記式３および式６に示す反射光の焦点距離（ｆ_Ｃ−Ｌ）および（ｆ_Ｃ＋Ｌ）を集光レンズの焦点距離ｆ_Ｃに近似すれば、遮光部２０ｂの直径φ_Ｓを、下記近似式８によって規定することもできる。下記式８によって計算される遮光部２０ｂの直径φ_Ｓは、上記式５および式７によって規定される直径φ_ＳＦと直径φ_ＳＲとの中間値である。本実施形態においては、下記式８によって近似的に計算された値を遮光部２０ｂの直径φ_Ｓとする。
φ_Ｓ≧ｆ_Ｃ×φ_Ｐ／Ｌ …式８

このように構成された光ピックアップ装置を使用するに際しては、対物レンズ１５の上方における所定の位置に光ディスクＤＫを配置して、光ピックアップ装置を備えた図示しない光ディスク装置の電源を投入し、光ディスクＤＫを回転させるとともにレーザ光源１１からレーザ光を出射させる。このレーザ光源１１からのレーザ光の出射は、光ディスク装置内の図示しないレーザ駆動回路によって制御されており、光ディスクＤＫに記録されている信号を再生するための連続的な一定レベルのレーザ光が出射される。

レーザ光源１１から出射されたレーザ光は、コリメートレンズ１２によって平行光に変換された後、偏光ビームスプリッタ１３および１／４波長板１４を介して対物レンズ１５に導かれる。対物レンズ１５に入射したレーザ光は、光ディスクＤＫにおける所定の記録層上に集光される。光ディスクＤＫからの反射光は、対物レンズ１５を介して１／４波長板１４に入射する。この場合、光ディスクＤＫからの反射光には、対物レンズ１５により光スポットが形成されている記録層からの反射光のほかに、光スポットが形成されている記録層以外の他の記録層からの反射光、すなわち層間クロストークも含まれている。１／４波長板１４は、入射した反射光を円偏光から直線偏光にすることで偏光方向をレーザ光源１１から出射されたレーザ光に対して９０°回転させた直線偏光にして偏光ビームスプリッタ１３に導く。

偏光ビームスプリッタ１３に入射した反射光は、ビームスプリッタ１６に導かれる。ビームスプリッタ１６に導かれた反射光は、その一部が反射されて集光レンズ１７に導かれるとともに、他の一部が透過して遮光板２０に導かれる。集光レンズ１７に導かれた反射光は、シリンドリカルレンズ１８を介してフォトディテクタ１９上に集光される。フォトディテクタ１９は、受光した反射光の光量に応じた受光信号を図示しないフォーカスサーボ制御回路およびトラックサーボ制御回路などに出力する。フォーカスサーボ制御回路およびトラックサーボ制御回路は、同受光信号に基づいて、対物レンズ１５のフォーカスサーボ制御およびトラックサーボ制御を行う。

遮光板２０に導かれたレーザ光は、遮光板２０の遮光部２０ｂによりその中央部が遮光された円筒状（断面形状がリング状）に形成されて集光レンズ２１に入射する。この場合、レーザ光の中央部における遮光された部分の直径は遮光部２０ｂの大きさに対応している。すなわち、前記他の記録層からの反射光が集光レンズ２１によって集光されてピンホール板２２上にリング状の集光光束を形成した際、同集光光束における内径、換言すれば影の部分の大きさがピンホール２２ａの直径以上となるように反射光の中央部が遮光される。

集光レンズ２１に導かれた反射光は、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、ピンホール板２２のピンホール２２ａ付近に集光される。具体的には、光スポットが形成されている記録層からの反射光（図において実線）は、ピンホール板２２のピンホール２２ａ内にて集光するとともに、同ピンホール２２ａを通過してフォトディテクタ２３に導かれる。この場合、ピンホール２２ａの直径は、集光レンズ２１によって集光された反射光の光束径（ビームウエスト径）に対応しているため、同反射光はピンホール板２２によって遮られることなくフォトディテクタ２３に導かれる。

また、図４（Ａ）に示すように、光スポットが形成されている記録層に対して対物レンズ１５とは反対側の他の記録層からの反射光（図において破線）はピンホール板２２の前方にて集光した後、同ピンホール板２２におけるピンホール２２ａの周辺部にリング状の集光光束を形成する。この場合、ピンホール２２ａの周辺部に形成されるリング状の集光光束の内径、換言すれば影の部分の直径は、ピンホール２２ａの直径より大きいため、同反射光はピンホール板２２を通過することはなくフォトディテクタ２３に導かれることはない。

また、図４（Ｂ）に示すように、光スポットが形成されている記録層に対して対物レンズ１５側の他の記録層からの反射光（図において破線）は、その一部がピンホール板２２のピンホール２２ａの周辺部に集光光束を形成するとともに、他の一部がピンホール２２ａを通過した後、ピンホール板２２の後方にて集光する。具体的には、他の記録層からの反射光がピンホール板２２に到達した際、同反射光におけるピンホール２２ａの直径より大きい部分が、ピンホール２２ａの周辺部に集光光束を形成し、同反射光におけるピンホール２２ａの直径より小さい部分であって同反射光の中央部における遮光された部分の直径より大きい部分がピンホール２２ａを通過して集光する。これは、前記した遮光部２０ｂの直径φ_Ｓを設定する際、上記式８による近似式にて計算した値を直径φ_Ｓとしたため、反射光における遮光された部分の直径がピンホール２２ａの直径より僅かに小さい値となっているためである。しかし、この場合、ピンホール板２２を通過する他の記録層からの反射光の一部は極めて少ないため、同通過した反射光がフォトディテクタ２３に導かれても受光信号に与える影響は小さく無視できる。

なお、この他の記録層からの反射光をすべて遮断するためには、遮光部の直径φ_Ｓを設定する際、上記式７によって計算した直径φ_ＳＲを遮光部の直径φ_Ｓに採用すればよい。この場合、ピンホール２２ａの周辺部に形成される集光光束はリング状となり、同リング状の集光光束の内径、換言すれば影の部分の直径はピンホール２２ａの直径以上となるため、同反射光がピンホール板２２を通過することはなくフォトディテクタ２３に導かれることはない。なお、図４（Ａ），（Ｂ）において、光スポットが形成されている記録層からの反射光（図において実線）および光スポットが形成されている記録層以外の他の記録層からの反射光（図において破線）の両内側部分における塗りつぶされた領域は、それぞれ遮光板２０により遮光された影の部分を示している。

ピンホール板２２のピンホール２２ａを通過した反射光、具体的には、光スポットが形成されている記録層からの反射光（前記他の記録層からの反射光の一部を含む）は、フォトディテクタ２３によって受光される。フォトディテクタ２３は、受光した反射光の光量に応じた受光信号を図示しない信号再生回路に出力する。信号再生回路は、同受光信号、すなわち光スポットが形成されている記録層からの反射光に基づいて、光ディスクＤＫからの記録信号の再生を行う。

上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、複数の記録層を有する光ディスクＤＫにおける光スポットが形成されている記録層以外の他の記録層からの反射光の集光位置の違いに着目し、光スポットが形成されている記録層からの反射光の集光位置にピンホール板２２を配置するとともに、同ピンホール板２２上に形成される他の記録層からの反射光による光スポットの中央部をピンホール２２ａの直径以上の大きさで遮光している。これにより、他の記録層からの反射光がピンホール板２２を通過することはなくフォトディテクタ２３に導かれることがない。このため、フォトディテクタ２３から出力される受光信号は、光スポットが形成されている記録層に記録された信号のみに基づいて生成される。この結果、光ディスクＤＫにおいて、同層間クロストークの影響を受けずに信号再生の対象となる記録層に記録された信号の再生精度を良好にすることができる。

さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

上記実施形態においては、遮光板２０を用いて光ディスクＤＫからの反射光の中央部を遮光するように構成したが、これに限定されるものではない。すなわち、光スポットが形成されている記録層以外の記録層からの反射光によるピンホール板２２上に形成されるリング状の集光光束の内径をピンホール２２ａの直径以上に規定できればよく、例えば、円柱状、円錐状もしくは多角形状からなる光学レンズ、またはプリズムなどを単体で用いていてもよく、また、これらを適宜組み合わせて遮光板２０に代えて用いるようにしてもよい。これによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。

また、上記実施形態においては、上記式２により計算される距離Ｌ、すなわち、光スポットが形成されている記録層以外の他の記録層からの反射光が集光レンズ２１によって集光される集光点からピンホール板２２のピンホール２２ａまでの距離を用いて上記式３〜式８により、遮光板２０の遮光部２０ｂの直径φ_Ｓを規定するようにしたが、上記式３〜式８において、距離Ｌの半分の値を用いて遮光部２０ｂの直径φ_Ｓを規定するようにしてもよい。すなわち、下記式９または式１０を用いて遮光部２０ｂの直径φ_Ｓを規定するようにしてもよい。
φ_Ｓ≧ｆ_Ｃ×φ_Ｐ×２／Ｌ …式９
φ_Ｓ≧ｆ_Ｃ×φ_Ｐ×２／Ｌ＋φ_Ｐ …式１０

これによれば、上記式３〜式８において距離Ｌを用いて遮光部２０ｂの直径φ_Ｓを計算した場合に比べて同距離Ｌの半分の量に対応する量だけ同直径φ_Ｓが大きくなる。換言すれば、各記録層の層間距離（層間ギャップ）が半分になった場合における遮光部２０ｂの直径φ_Ｓとなる。このため、光スポットが形成されている記録層以外の記録層からの反射光がより厳格に除かれる。これにより、信号再生の対象となる記録層に記録された信号の再生精度をさらに良好にすることができる。

また、この場合、レーザ光が集光している層以外の層からの反射光も厳格に除かれる。すなわち、レーザ光が記録層と記録層の間の層（中間層）に集光している場合において、同集光位置に隣接する記録層からの反射光も遮光することができる。これにより、対物レンズ１５のフォーカスサーボ制御を非点収差法などにより行っている場合には、フォーカスエラー信号に同期したＳＵＭ信号を精度よく検出できるようになり、複数の記録層を有する光ディスクＤＫにおける対物レンズ１５のフォーカスサーボ制御を精度良く行うことができる。

また、上記実施形態においては、遮光板２０をビームスプリッタ１６と集光レンズ２１との間に配置した構成したが、これに限定されるものではない。すなわち、光ディスクＤＫからの反射光の光路上であって対物レンズ１５と集光レンズ２１との間であれば遮光板２０を配置する位置は限定されない。例えば、図５に示すように、１／４波長板１４と対物レンズ１５との間に配置するようにしてもよい。これによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。

また、上記実施形態においては、光ディスクＤＫとして複数の記録層を等間隔に積層した光ディスクを用いたが、これに限定されるものではなく、複数の記録層がそれぞれ異なる間隔で積層された光ディスクを光ディスクＤＫとして用いてもよい。この場合、最も小さい層間ギャップに基づいて遮光板２０における遮光部２０ｂの直径φ_Ｓを設定すればよい。これによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。

また、上記実施形態においては、光ディスクＤＫとしてＢＤ（Blu-ray Disc）を用いたが、複数の記録層を有する光ディスクであれば、これに限定されるものではない。すなわち、ＢＤの他に、ＣＤ，ＤＶＤ，ＨＤ ＤＶＤなどの他の光ディスクまたは次世代の光ディスクであってもよい。これによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。

本発明の一実施形態に係る光ピックアップ装置の全体を示す概略図である。 図１の光ピックアップ装置に用いられる遮光板の斜視図である。 （Ａ），（Ｂ）は光スポットが形成されている記録層以外の他の記録層からの反射光における集光状態をピンホール板との関係で示す説明図である。 （Ａ），（Ｂ）は光スポットが形成されている記録層からの反射光および他の記録層からの反射光がピンホール板を通過または遮光される様子を示した説明図である。 本発明の他の実施形態に係る光ピックアップ装置の全体を示す概略図である。

符号の説明

ＤＫ…光ディスク、１１…レーザ光源、１２…コリメートレンズ、１３…偏光ビームスプリッタ、１５…対物レンズ、１６…ビームスプリッタ、２０…遮光板、２０ａ…透過部、２０ｂ…遮光部、２１…集光レンズ、２２…ピンホール板、２２ａ…ピンホール、２３…フォトディテクタ。

Claims (8)

1. 複数の記録層を有する多層光ディスクにレーザ光を出射するレーザ光源と、
   前記レーザ光源から出射されたレーザ光を入射して平行光にするコリメートレンズと、
   前記コリメートレンズにより平行光にされたレーザ光を集光して、前記複数の記録層のうちの１つの記録層に光スポットを形成する対物レンズと、
   前記多層光ディスクからの反射光を集光する集光レンズと、
   前記集光レンズによる集光点付近に配置され、前記多層光ディスクからの反射光を受光して受光量に応じた電気信号を出力するフォトディテクタとを備えた光ピックアップ装置において、
   前記対物レンズと前記集光レンズとの間に配置され、前記反射光の断面形状をリング状に形成する輪帯形成光学手段と、
   前記光スポットが形成されている記録層から反射され、前記集光レンズによって集光された反射光を通過させるピンホールが形成されたピンホール板とを備え、
   前記輪帯形成光学手段は、前記光スポットが形成されている記録層以外の他の記録層から反射された反射光であって前記輪帯形成光学手段および前記集光レンズによって前記ピンホール板上に形成されるリング状の集光光束の内径が、前記ピンホールの直径以上となるようにした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において、
   前記輪帯形成光学手段は、前記多層光ディスクから反射した反射光の中心部を遮光する遮光部を有する遮光板である光ピックアップ装置。
3. 請求項１に記載の光ピックアップ装置において、
   前記輪帯形成光学手段は、前記多層光ディスクから反射した反射光の中心部を屈折させて同反射光の断面をリング状に形成する円柱状、円錐状もしくは多角形状の光学レンズまたはプリズムである光ピックアップ装置。
4. 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載の光ピックアップ装置において、
   前記レーザ光源から出射されるレーザ光の波長をλとし、前記集光レンズの焦点距離をｆ_Ｃとし、前記ピンホールの径をφ_Ｐとし、前記他の記録層からの反射光が前記集光レンズによって集光される集光点から前記ピンホールまでの距離をＬとしたとき、前記輪帯形成光学手段によってリング状に形成される反射光における内径φ_Ｓは、式φ_Ｓ≧ｆ_Ｃ×φ_Ｐ／Ｌによって規定される光ピックアップ装置。
5. 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載の光ピックアップ装置において、
   前記レーザ光源から出射されるレーザ光の波長をλとし、前記集光レンズの焦点距離をｆ_Ｃとし、前記ピンホールの径をφ_Ｐとし、前記他の記録層からの反射光が前記集光レンズによって集光される集光点から前記ピンホールまでの距離をＬとしたとき、前記輪帯形成光学手段によってリング状に形成される反射光における内径φ_Ｓは、式φ_Ｓ≧ｆ_Ｃ×φ_Ｐ／Ｌ＋φ_Ｐによって規定される光ピックアップ装置。
6. 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載の光ピックアップ装置において、
   前記レーザ光源から出射されるレーザ光の波長をλとし、前記集光レンズの焦点距離をｆ_Ｃとし、前記ピンホールの径をφ_Ｐとし、前記他の記録層からの反射光が前記集光レンズによって集光される集光点から前記ピンホールまでの距離をＬとしたとき、前記輪帯形成光学手段によってリング状に形成される反射光における内径φ_Ｓは、式φ_Ｓ≧ｆ_Ｃ×φ_Ｐ×２／Ｌによって規定される光ピックアップ装置。
7. 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載の光ピックアップ装置において、
   前記レーザ光源から出射されるレーザ光の波長をλとし、前記集光レンズの焦点距離をｆ_Ｃとし、前記ピンホールの径をφ_Ｐとし、前記他の記録層からの反射光が前記集光レンズによって集光される集光点から前記ピンホールまでの距離をＬとしたとき、前記輪帯形成光学手段によってリング状に形成される反射光における内径φ_Ｓは、式φ_Ｓ≧ｆ_Ｃ×φ_Ｐ×２／Ｌ＋φ_Ｐによって規定される光ピックアップ装置。
8. 請求項４ないし請求項７のうちのいずれか１つに記載の光ピックアップ装置において、
   前記レーザ光源から出射されるレーザ光の光強度分布により設定される係数をＫとし、前記光スポットが形成されている記録層から反射された反射光であって前記集光レンズによって集光される集光光束の外径をφ_Ｃとしたとき、前記ピンホールの径φ_Ｐは、式φ_Ｐ≧Ｋ×λ／（φ_Ｃ／（２×ｆ_Ｃ））によって規定される光ピックアップ装置。
   

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