JP2008027507A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サブビームを用いて各種エラー信号を生成する際に、迷光によるエラー信号の精度劣化を抑制し、これにより、高いサーボ特性を発揮できる光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】入射ビーム光軸（入射ビームの中心）を挟んでディスクタンジエンシャル方向に離間した矩形の２領域に、入射角に応じて透過率が変化するフィルタ部２０ａが形成されている。フィルタ部２０ａの透過率特性は、入射角ＡがＡ＝０゜のときピークとなり、これからα＝０．２゜ずれると透過率が５０％となる。このようなフィルタ部を有するフィルタを対物レンズ１５とコリメータレンズ２０の間の平行光中に挿入すると、図７（ｂ）に示すように、サブビーム用センサ１７２、１７３に対する迷光の入射が抑制される。よって、各種エラー信号に対する迷光の影響が抑制され、良好なエラー信号が生成される。
【選択図】図７

Description

本発明は、光ピックアップ装置に関し、特に、複数の記録層が積層配置されたディスクにレーザ光を照射する際に用いて好適なものである。

ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の光ディスクに対し情報を記録再生する光ディスクドライブには、レーザ光をディスク記録面上に収束させるための光ピックアップ装置が配備されている。

図１７に、光ピックアップ装置の基本構成を示す。図において、１１は半導体レーザ、１２は回折格子、１３はビームスプリッタ、１４はコリメータレンズ、１５は対物レンズ、１６はシリンドリカルレンズ、１７は光検出器である。

半導体レーザ１１から出力されたレーザ光は、回折格子によりメインビーム（０次回折光）と２つのサブビーム（±１次回折光）に分割され、ビームスプリッタ１３に入射される。ビームスプリッタ１３を透過したレーザ光は、コリメータレンズ１４によってほぼ平行光に変換され、対物レンズ１５によってそれぞれディスク記録面上に集光される。

ディスクからの反射光は、ディスク入射時の光路を逆行し、その一部が、ビームスプリッタ１３によって反射される。そして、シリンドリカルレンズ１６によって非点収差が導入された後、光検出器１７の受光面上に集光される。なお、図１７に示す構成例では、フォーカスエラーの検出手法として非点収差法が用いられている。

図１８（ａ）は、ディスク記録面上における３ビーム（メインビーム、サブビーム）のスポット配置を示す図である。なお、同図には、グルーブとランドが配されたディスク上に３ビームを集光したときの状態が示されている。

図示の如く、記録再生動作時において、メインビームはグループ上に集光され、２つのサブビームは当該グルーブを挟む両側のランドにそれぞれ集光される。なお、このスポット配置は、後述する差動プッシュプル法によるトラッキングエラー検出を良好に行うためのものである。

図１８（ｂ）は、ディスク記録面上におけるメインビームと２つのサブビームの光強度分布を示す図である。

ディスクへの記録はメインビームのみで行われ、２つのサブビームはトラッキングエラー信号やフォーカスエラー信号の生成に用いられる。ここで、メインビームの光強度は、サブビームの光強度よりも数段高く設定されている。これは、半導体レーザ１１からのレーザ出力を、記録の際に、効率よく利用するためである。すなわち、ディスクに対する記録速度は、記録面上におけるレーザ光の強度が高いほど高速となる。このため、記録に用いるメインビームの強度配分の方が数段高くなるよう、半導体レーザ１１からのレーザ出力が、メインビームとサブビームに配分される。

なお、メインビームとサブビームの光強度比は回折格子１２の回折効率（通常は格子深さ）で決まる。通常、メインビームの強度は、サブビームの強度の１０〜１８倍とされる。この比率は、そのまま光検出器１７の受光面上におけるメインビームとサブビームの強度比に反映される。

図１９（ａ−１）〜（ａ−３）は、差動プッシュプル法によるトラッキングエラーの検出の原理を説明する図である。

同図中、１７１、１７２、１７３は、光検出器１７上に配置された４分割センサである。メインビームは、４分割センサ１７１によって受光され、２つのサブビームは、それぞれ、４分割センサ１７２、１７３によって受光される。なお、同図には、４分割センサ１７１、１７２、１７３上におけるメインビームとサブビームの集光スポットが示されている。また、各スポット内には、光強度分布が模式的に示されており、光強度の高い部分ほど黒の塗りつぶしに近づくようハッチングされている。

４分割センサ１７１、１７２、１７３の各センサ部を、図示の如く、Ａ〜Ｌで表し、センサ部Ａ〜Ｌの検出出力をそれぞれＰＡ〜ＰＬとすると、差動プッシュプル信号（ＤＰＰ）は、次式で与えられる。

DPP={(PA+PB)−(PC+PD)}−k1・{(PE+PF+PI+PJ)−(PG+PH+PK+PL)｝ …（１）
ここで、係数ｋ１は、サブ受光部の感度倍率に相当し、メインビームの検出出力が２つのサブビームの検出出力の合計に等しくなるように設定される。

上記図１８（ａ）に示す如く、メインビームがトラック（グルーブ）の中心位置に集光された状態にあるとき、光検出器１７の受光面上におけるメインビームと２つのサブビームのスポット状態は、図１９（ａ−２）のようになる。この場合、各スポットの光強度分布は、４分割センサの一つの分割線に対して対称となる。したがって、上記式（１）の演算を行うと、差動プッシュプル信号（ＤＰＰ）は、ＤＰＰ＝０となる。

上記図１８（ａ）に示す状態から、メインビームがラディアル方向（紙面上下方向）に変位すると、光検出器１７の受光面上におけるメインビームと２つのサブビームのスポット状態は、図１９（ａ−１）または（ａ−３）のようになる。なお、同図（ａ−１）および（ａ−３）は、それぞれ、メインビームがトラック中心からディスク外周方向および内周方向にトラックズレを起こしたときの状態を示している。

この場合、受光面上におけるメインビームと２つのサブビームの光強度分布は、紙面左右方向の何れかに偏った状態となる。同図（ａ−１）と（ａ−３）を比較して分かるとおり、各スポット内における光強度分布の偏り方向は、メインビームのトラックズレ方向に応じて逆方向となる。また、メインビームとサブビームとでは、光強度の偏る方向が逆になっている。

したがって、上記式（１）の演算を行うと、差動プッシュプル信号（ＤＰＰ）は、同図（ａ−１）の状態において負の値となり、同図（ａ−３）の状態では正の値となる。よって、差動プッシュプル信号（ＤＰＰ）に基づいて、ディスク上におけるメインビームのトラックずれを検出することができる。

なお、いわゆる１ビームプッシュプル法では、メインビームのみからプッシュプル信号が生成され、これをもとに、メインビームのトラックズレが検出される。ところが、この手法によれば、ディスクの傾斜や対物レンズの光軸ずれ等でプッシュプル信号にＤＣオフセットが発生し、これに起因して、トラックズレの検出精度が劣化する。これに対し、上記差動プッシュプル法では、ＤＣオフセットが式（１）の演算によってキャンセルされるため、トラックズレの検出精度を高めることができる。

図１９（ｂ-１）〜（ｂ−３）は、差動非点収差法によるフォーカスエラー検出の原理を説明する図である。この場合、光検出器１７の受光面上におけるメインビームとサブビームの集光スポットは、フォーカスズレに応じて、真円形状から楕円形に変化する。

メインビームがディスク記録面上に合焦しているとき、光検出器１７の受光面上におけるメインビームとサブビームのスポット形状は、同図（ｂ−２）のように略真円になる。これに対し、メインビームの焦点位置がディスク記録面に対して前後にずれると、光検出器１７の受光面上におけるメインビームとサブビームのスポット形状は、同図（ｂ−１）または（ｂ−３）のように変形する。

この場合、差動非点収差信号（ＤＡＳ）は次式で与えられる。

DAS={(PA+PC)−(PB+PD)}−k2・{(PE+PG+PI+PK)−(PF+PH+PJ＋PL)｝…（２）
ここで、ｋ２は、上述のｋ１と同等の意味をもつ係数である。

図１９（ｂ−２）に示すオンフォーカスの状態では、光検出器１７の受光面上におけるメインビームとサブビームのスポット形状が略真円であるため、式（２）の演算を行うと、差動非点収差信号（ＤＡＳ）は、ＤＡＳ＝０となる。これに対し、メインビームの焦点位置が記録面から前後にずれると、各ビームのスポット形状は、図１９（ｂ−１）（ｂ−３）に示す如く、フォーカスズレの方向によって異なる方向に楕円形に変化するため、式（２）の演算を行うと、差動非点収差信号（ＤＡＳ）が負（同図（ｂ−１）の場合）になったり正（同図（ｂ−３）の場合）になったりする。よって、差動非点収差信号（ＤＡＳ）に基づいて、ディスク記録面上におけるメインビームのフォーカスずれを検出することができる。

ところで、トラックズレ検出の場合と同様、フォーカスズレ検出の場合も、メインビームのみからフォーカスエラー信号を生成することができる。しかしながら、メインビームのみからフォーカスエラー信号を生成すると、ディスク上におけるスポットのトラック横断時に、プッシュプル信号がノイズとしてフォーカスエラー信号に重畳され、良好なフォーカスエラー信号を得ることができないとの問題が生じる。これに対し、上述の差動非点収差法では、上記式（２）の演算によって、ノイズとしてのプッシュプル信号がキャンセルされるため、良好なフォーカスエラー信号を得ることができる。

以上説明したように、トラッキングエラー信号とフォーカスエラー信号の高精度化を図るために、サブビームに基づく検出信号が重要な役割を果たしている。

ところで、ディスクに対する記録情報の高容量化の要請を受けて、複数の記録層が積層配置されたディスク（以下、「多層ディスク」と称する）が開発され商品化されている。現在商品化が進められている次世代ＤＶＤにおいても、波長４００ｎｍ程度の青色レーザ光に対応する記録層を積層配置することができる。

この種の多層ディスクにおいても、上記差動プッシュプル法および差動非点収差法を用いることができる。しかし、これらの手法を多層ディスクに対して用いると、記録再生対象以外の記録層からの反射光（迷光）が光検出器１７に入射され、これにより、フォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号の精度が低下するとの問題が生じる。いわゆる、迷光による信号劣化の問題である。

図２０に、２つの記録層を有する多層ディスクにレーザ光を集光させた場合の迷光の発生状態を示す。図中、信号光（記録再生対象の記録層からの反射光）は実線で示され、迷光は破線で示されている。

同図（ａ）は、光ピックアップ装置からのレーザ光が記録層Ｌ１に集光されている場合を示している。この場合、記録層Ｌ１を透過し記録層Ｌ０で反射された光が迷光となる。記録層Ｌ０で反射された光は、記録層Ｌ１よりも対物レンズ１５から遠い位置を起点とする発散光となるので、対物レンズ１５を透過した後は平行光よりもやや収束した状態となる。したがって、コリメータレンズ１４による焦点は光検出器１７の受光面よりもディスク側に近づき、よって、光検出器１７の受光面上では大きく広がったスポットになる。

同図（ｂ）は、光ピックアップ装置からのレーザ光が記録層Ｌ０に集光されている場合を示す図である。この場合は、記録層Ｌ１で反射された光が迷光となる。記録層Ｌ１で反射された光は、記録層Ｌ０よりも対物レンズ１５に近い位置を起点とする発散光となるので、対物レンズ１５を透過した後は平行光よりもやや発散した状態となる。したがって、コリメータレンズ１４による焦点は光検出器１７の受光面よりもディスクから離れ、よって、光検出器１７の受光面上では大きく広がったスポットになる。

図２１は、光検出器１７の受光面上における迷光の照射状態を示す図である。この場合、迷光は、４分割センサ１７１、１７２、１７３の全てをカバーするようにして受光面上に照射される。なお、迷光には、メインビームと２つサブビームに基づく３つの迷光があり、サブビームの迷光もメインビームの迷光と重なるようにして受光面に入射する。しかし、サブビームの迷光は、フォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号に対する影響としてほとんど問題にならない光強度にあるため、図２１には、便宜上、メインビームの迷光のみを示している。

図２２は、光検出器１７の受光面上における信号光と迷光の光強度分布を示す図である。図示の如く、迷光のピーク強度は、メインビームによる信号光のピーク強度に比べるとかなり低くなる。このため、メインビームの信号光に対する迷光の影響はさほど問題とはならない。これに対し、サブビームの位置における迷光の光強度は、サブビームによる信号光の強度にかなり接近しているため、サブビームの信号光に対する迷光の影響は大きな問題となる。

上述のように、サブビームは、トラッキングエラー信号とフォーカスエラー信号の高精度化において重要な役割を担っている。このため、このように迷光の光強度がサブビームによる信号光の強度に接近すると、トラッキングエラー信号とフォーカスエラー信号に大きな影響を与え、その結果、光ピックアップ装置全体の性能が著しく低下する惧れがある。

そこで、このような問題を解消する手法として、以下の特許文献１、２に示す手法が提案されている。

図２３（ａ）は、特許文献１にて提案された光ピックアップ装置の構成例である。この構成例では、レーザ光の光路中に遮光部材が挿入され、この遮光部材上に設けられた遮光部によって迷光が遮断される。この場合、光検出器の受光面上におけるメインビームとサブビームのスポット状態と迷光の照射状態は、同図（ｂ）に示すものとなる。

図示の如く、この構成例によれば、４分割センサに対する迷光の入射が防止される。しかし、その反面、信号光の一部も遮光部によって同様に遮断され、このため、光検出器の受光面上におけるメインビームとサブビームのスポット内に反射光の欠落領域（図中、“Ｎ”で示した領域）が生じてしまう。この場合、特に、メインビームの信号光スポット内における欠落が問題となる。すなわち、この欠落は、光強度の強いスポット中央部において生じるため、ＲＦ信号やフォーカスエラー信号の品質が著しく低下するとの問題が発生する。

図２４（ａ）は、特許文献２にて提案された光ピックアップ装置の構成例である。この構成例では、コリメータレンズと対物レンズの間の平行光中に２つの臨界角面（第１臨界角面、第２臨界角面）を有するプリズムが配置される。ここで、第１臨界角面と第２臨界角面は、所定の入射角（臨界角）以上の光のみ反射する。このため、迷光は、第１臨界角面においてその半分が遮断され、第２臨界角面において残りの半分が遮断される。

この場合、臨界角条件は急峻であるため、同図（ｂ）に示す如く、光検出器の受光面上における迷光は、ほぼ消失することとなる。しかし、その反面、サブビームによる信号光も、平行光状態からずれた状態でプリズムに入射されるため、第１臨界角面と第２臨界角面に入射する際に同様に遮断され、同図（ｂ）に示す如く、光検出器の受光面上にはサブビームの信号光が導かれないこととなってしまう。
特開２００５−６３５９５号公報 特開２００２−３６７２１１号公報

本発明は、サブビームを用いて各種エラー信号を生成する際に、迷光によるエラー信号の精度劣化を抑制し、これにより、高いサーボ特性を発揮できる光ピックアップ装置を提供することを課題とする。

上記課題に鑑み本発明は、以下の特徴を有する。

請求項１の発明は、ディスクに対してレーザ光を照射する光ピックアップ装置において、前記レーザ光を出射する光源と、前記レーザ光をメインビームと２つのサブビームに分割する回折格子と、前記メインビームと２つのサブビームを記録層上に収束させる対物レンズと、前記光源と前記対物レンズの間の光路中に配置されたコリメータレンズと、前記コリメータレンズと前記対物レンズとの間に配置され、且つ、前記レーザ光が平行光の状態で入射されるときの入射角において最大の透過率または最大の反射率を与えるフィルタ部が所定のパターンで配置されたフィルタと、前記メインビームと前記２つのサブビームの前記記録層からの反射光をそれぞれ個別に受光するメインビーム用センサパターンとサブビーム用センサパターンを有する光検出器とを備え、前記フィルタ部は、少なくとも、照射対象とされる記録層以外の層にて反射された前記レーザ光が前記サブビーム用センサパターンに入射するのを抑制するようなパターンにて、前記フィルタに配置されていることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の光ピックアップ装置において、前記フィルタ部は、入射レーザ光の光軸を挟んで前記ディスクのタンジェンシャル方向に離間した２つの領域に配置されていることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１に記載の光ピックアップ装置において、前記フィルタ部は、入射レーザ光の光軸を挟んで前記ディスクのタンジェンシャル方向に離間した２つの矩形領域に配置されていることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３に記載の光ピックアップ装置において、前記２つの矩形領域は、前記タンジェンシャル方向の幅よりも前記ディスクのラディアル方向の幅の方が大きくなっていることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１に記載の光ピックアップ装置において、前記フィルタ部は、入射レーザ光の光軸を挟んで前記ディスクのタンジェンシャル方向に離間した２つの円形領域に配置されていることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項５に記載の光ピックアップ装置において、前記２つの円形領域は、前記タンジェンシャル方向の幅よりも前記ディスクのラディアル方向の幅の方が大きくなっていることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項２ないし６の何れか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記２つの領域は、入射レーザ光の光軸に対して１８０度回転対称の形状であることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項１に記載の光ピックアップ装置において、前記フィルタ部は、入射レーザ光の光軸を横断するようにして前記ディスクのタンジェンシャル方向に伸びる領域に配置されていることを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項２ないし８の何れか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記コリメータレンズと前記光検出器の間の光路中に、非点収差を導入するための光学素子が配置されていることを特徴とする。

請求項１０の発明は、請求項２ないし９の何れか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記フィルタは、前記対物レンズに連動するよう、前記対物レンズに対して一体化されていることを特徴とする。

請求項１１の発明は、請求項１に記載の光ピックアップ装置において、前記フィルタ部は、入射レーザ光の光軸から一定径以上の領域に配置されていることを特徴とする。

請求項１２の発明は、請求項１ないし１１の何れか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記フィルタ部は、前記レーザ光が平行光の状態で入射されるときの入射角において最大の透過率を与える角度依存性のフィルタ構造を、前記レーザ光が通過する光透過性部材に形成することにより構成されていることを特徴とする。

請求項１３の発明は、請求項１ないし１１の何れか一項に記載の光ピックアップ装置において、前記フィルタ部は、前記レーザ光が平行光の状態で入射されるときの入射角において最大の反射率を与える角度依存性のフィルタ構造を、前記レーザ光を反射するミラーに形成することにより構成されていることを特徴とする。

なお、請求項２の発明は、以下の実施の形態では、図７、図１０および図１２に示す構成例が対応する。請求項３の発明は、以下の実施の形態では、図７および図１０に示す構成例が対応する。また、請求項４の発明は、以下の実施の形態では、図１０に示す構成例が対応する。また、請求項５の発明は、以下の実施の形態では、図１２に示す構成例が対応する。また、請求項６の発明は、以下の実施の形態では、図１２に示す構成例において、フィルタ部２０ａをラディアル方向に引き伸ばした場合が対応する。また、請求項７の発明は、以下の実施の形態では、図７、図１０および図１２に示す構成例が対応する。

また、請求項８の発明は、以下の実施の形態では、図１３に示す構成例が対応する。また、請求項９の発明における光学素子は、以下の実施の形態では、シリンドリカルレンズ１６が対応する。なお、この光学素子は、シリンドリカルレンズ１６に限らず、平行平板を用いることもできる。また、請求項１０の発明は、以下の実施の形態では、図１１に示す構成例が対応する。また、請求項１１の発明は、以下の実施の形態では、図９に示す構成例が対応する。

また、請求項１２の発明は、以下の実施の形態では、図１および図２に示す構成例が対応する。また、請求項１３の発明は、以下の実施の形態では、図１５および図１６に示す構成例が対応する。

本発明によれば、少なくとも迷光がサブビーム用センサパターンに入射されるのが抑制される。よって、サブビーム用センサパターンからの出力をもとに生成される各種エラー信号の精度を高めることができる。

なお、請求項４および６の発明によれば、対物レンズがトラッキング方向に変位しても、迷光がサブビーム用センサパターンに入射するのを抑制することができる。これについては、以下の実施の形態における図１０の構成例の説明において明らかにする。

また、請求項７の発明によれば、フィルタ部の作用によってサブビームのスポット領域内に生じる２つの減光部（たとえば、以下の実施の形態の図７（ｂ）における“Ｍ”の領域）を、センサパターン上において、レーザ光の光軸に対して１８０度回転対称な形状とすることができる。これにより、サブビームスポットに基づいてプッシュプル信号を生成する際に互いに減算される２つの信号に対し、これら２つの減光部が等しく影響するようになり、よって、プッシュプル信号に対する減光部の影響を抑制することができる。

また、請求項９の発明によれば、フィルタ部の作用によってサブビームのスポット領域内に生じる２つの減光部（たとえば、以下の実施の形態の図７（ｂ）における“Ｍ”の領域）を、プッシュプル信号の生成に大きな影響を与えない方向に並べることができる。よって、この発明によれば、プッシュプル信号に対する影響を抑制することができる。なお、これについては、以下の実施の形態における図７の構成例の説明において明らかにする。

また、請求項１０の発明によれば、対物レンズがトラッキング方向に変位しても、迷光がサブビーム用センサパターンに入射するのを抑制することができる。これについては、以下の実施の形態における図１１の構成例の説明において明らかにする。

本発明の意義ないし効果は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。

図１に、実施の形態に係る光ピックアップ装置の構成を示す。なお、図１７の構成例と同一部材には同一符号を付し説明を省略する。

本実施の形態では、コリメータレンズ１４と対物レンズ１５の間の光路中に、フィルタ２０が配されている。このフィルタ２０には、入射角に依存して異なる透過率を与えるフィルタ部２０ａ（図７（ａ）参照）が部分的に形成されている。フィルタ２０により、サブビームに対する迷光の影響が抑制される。これにより、トラッキングエラー信号等の各種信号の精度が実用レベルに確保される。

図２は、フィルタ部２０ａにおける透過率特性を模式的に表したものである。フィルタ部２０ａは、入射角Ａを中心に、±αの幅をもった透過率分布を有する。フィルタ部２０ａの光軸に平行に光が入射するとき、入射角Ａ＝０°である。なお、実施の形態として、入射角Ａ＝０°の場合も当然あり得る。

次に、フィルタ部２０ａの構成例について説明する。

図３は、基板２０１上に多層膜２０２を形成することによりフィルタ部２０ａを構成する場合の例を示すものである。多層膜２０２は、たとえば、同図（ｂ）に示す如く、中心層Ｃを挟んでその上下に、複数のペア層Ａ、Ｂからなる周期多層膜を積層することにより形成される。ここで、ペア層Ａ、Ｂは２種の材料からなっている。

一例として、基板２０１をＳｉＯ_２とし、中心層にはＴｉＯ_２を用い、ペア層１および２を構成する材料１と材料２には、それぞれ、ＴｉＯ_２とＳｉＯ_２を用いることができる。

本構成例では、ペア層のペア数を増やすほど、図２で示す透過率分布の幅αは小さくなる。また、各パラメータの値を適宜調整することにより、入射角Ａを変更することができる。設計値の一例として、中心層の厚さＰ＝０．４４１μｍとし、ペア層の材料１の厚さＲ＝０．１４４μｍおよび材料２の厚さＱ＝０．０７μｍとし、ペア数を上下共に８ペアとした場合、波長４０５ｎｍに対してＡ＝０゜、α＝０．３９°の透過率特性が得られる。

図４は、基板２１１上に導波層２１２と微細格子２１３を形成することによりフィルタ部２０ａを構成する場合の例を示すものである。微細格子２１３は、たとえば、同図（ａ）および（ｂ）に示す如く、一定の幅Ｄおよび高さＨを有する凸部を一定ピッチＬにて厚みＧの導波層２１２上に配置することにより形成される。本構成例においても、上記図３の場合と同様、各パラメータの値を適宜調整することにより、入射角Ａと幅αを変更することができる。

一例として、基板２１１をガラスとし、導液層２１２にコーニング＃７０５９ガラス（コーニング社製）、格子層２１３の凸部にＴｉＯ_２を用い、格子層２１３の凹部を空気とした場合、それぞれのパラメータを、Ｇ＝０．１６０μｍ，Ｌ＝０．２００μｍ，Ｄ＝０．１２０μｍおよびＨ＝０．２３１μｍとすると、波長４０５ｎｍに対する透過率特性として、Ａ＝０゜，α＝０．２３°が得られる。この場合、透過率分布は、１次元方向（凸部の厚み方向）となる。２次元方向に透過率分布を発現させるには、同図（ａ）の素子を２つ準備し、これらを、格子方向が９０゜相違するようにして重ねるか、基板２１１の裏側に、もう１つの導液層２１３と、格子方向を９０゜変えた格子層２１３を作製すれば良い。また、同図（ｃ）のように、同図（ａ）（ｂ）の格子層２１３をその長手方向に一定ピッチで細分化し、２次元周期構造を持つ格子層を形成するようにしても良い。

図５は、微細ブラインド構造によりフィルタ部２０ａを構成する場合の例を示すものである。同図（ｂ）に示す如く、微細ブランド構造は、厚みＴ、幅Ｕの吸収層２２１をピッチＵで配置し、さらに、吸収層２２１間に透過層２２２を配置することにより形成される。本構成例においても、上記図３、図４の場合と同様、各パラメータの値を適宜調整することにより、入射角Ａと幅αを変更することができる。

一例として、透過層２２２にＳｉＯ_２、吸収層２２１にアルミを用い、Ｓ＝１９．８μｍ、Ｔ＝０．２μｍ、Ｕ＝９４０μｍとすると、波長４０５ｎｍに対する透過率特性として、Ａ＝０°、α＝０．３１°が得られる。このような構造は、たとえば、透明シートにアルミを蒸着したものを重ね合わせ、所望の長さ（Ｕ）に切断することによって得られる。なお、設計例として吸収層２２１にアルミを用いたが、これに限定されるものではなく、光ピックアップ装置で用いる光源の波長を吸収する材料なら何でもよく、たとえば接着剤でもよい。

なお、図５（ａ）（ｂ）の構成例では、１次元方向（吸収層２２１のピッチ方向）に透過率分布が与えられるが、２次元方向に透過率分布を与えるためには、同図の素子を２つ準備し、これらを、吸収壁方向が互いに９０゜相違するように重ねて用いるか、図６（ａ）に上面図として示すように、吸収材２３１に一定径の透過孔２３２を一定ピッチにて配置した２次元の微細ブラインド構造を用いることによっても実現可能である。なお、深く微細な２次元ブラインド構造は、たとえば、図６に示すように、比較的大きな２次元ブラインド構造を作製し、それに熱を加えて引き伸ばし、相似形に縮小された部分を切断することによって得られる。この作成工程の前半は、光ファイバーの作製方法として、よく知られたものである。

以上、フィルタ部２０ａの構成例を示したが、フィルタ部２０ａの構成はこれらに限定されるものではなく、他の方法および構造によって作製されたフィルタ部を用いてもよいことは言うまでもない。

＜構成例１＞
図７（ａ）に、フィルタ２０の構成例を示す。

この構成例では、入射ビーム光軸（入射ビームの中心）を挟んでディスクタンジエンシャル方向に離間した矩形の２領域に、フィルタ部２０ａが形成されている。ここで、２つの矩形領域は、入射レーザ光の光軸に対して１８０度回転対称の形状となっている。フィルタ部２０ａの透過率特性は、例えばＡ＝０゜，α＝０．２゜とされる。なお、２０ｂは透明部である。

図７（ｂ）は、同図（ａ）のフィルタを用いた場合の光検出器１７の受光面上におけるレーザ光の入射状態を示したものである。なお、図中、迷光減光部の境界は、光の存否の境界を表したものではなく、図２における透過率０．５で減光された光が入射する位置を表したものである。また、迷光減光部の位置は、同図（ａ）に示すフィルタ部２０ａの配置位置を調整することにより調整される。

フィルタ部２０ａに入射する迷光のうち、フィルタ部２０ａに対する入射角の大きいものほどより多く減光される。したがって、迷光は、同図の迷光減光部にも入射しているが、図８に示すように、サブビームの入射位置では、殆ど問題にならないレベルまで減光されているため、エラー信号の生成には大きな影響を及ぼさない。

また、メインビームの信号光（記録再生対象の記録層からの反射光）は、フィルタ部２０ａに対して全光が入射角０゜で入射するため、図７（ｂ）に示すように、信号光のスポット内には減光部が生じることはなく、よって、良好なＲＦ信号を得ることができる。

なお、サブビームの信号光は、フィルタ部２０ａに対して平行光からややずれた状態で入射するため、サブビームのスポット内には、フィルタ部２０ａによって減光を受けた減光部“Ｍ”が発生するが、図７（ａ）に示す如く、２つのフィルタ部２０ａはディスクタンジェンシャル方向に配置され、フィルタ部２０ａによって生じる減光部“Ｍ”はシリンドリカルレンズ１６における非点収差作用によって９０°回転されるため、減光部“Ｍ”は、図７（ｂ）に示す如く、プッシュプル信号に対する影響が小さい方向（信号の差分をとらない方向）に並ぶこととなる。よって、トラッキングエラー信号に対する減光部“Ｍ”の影響は極めて小さく、このように減光部“Ｍ”が生じても、良好なトラッキングエラー信号を得ることができる。

また、２つのフィルタ部２０ａは、上記の如く、入射レーザ光の光軸に対して１８０度回転対称な形状となっているため、サブビームのスポット領域内に生じる２つの減光部“Ｍ”も、センサパターン上において、レーザ光の光軸に対して１８０度回転対称な形状となる。したがって、サブビームスポットに基づくプッシュプル信号を生成する際に互いに減算される２つの信号に対し、これら２つの減光部“Ｍ”が等しく影響するようになり、よって、プッシュプル信号に対する減光部の影響を抑制することができる。

このように本構成例では、各種信号を実用レベルで損なうことなく、迷光が信号光に与える悪影響を抑制することができる。

＜構成例２＞
図９（ａ）に、フィルタ２０の他の構成例を示す。

この構成例では、入射ビーム中心付近の円形部２０ｂを除く領域に、フィルタ部２０ａが形成されている。フィルタ部２０ａの透過率特性は、たとえば、Ａ＝０゜、α＝０．２゜とされる。

図９（ｂ）は、同図（ａ）のフィルタを用いた場合の光検出器１７の受光面上におけるレーザ光の入射状態を示したものである。図示の如く、この構成例では、メインビームの全周囲が減光される。従って、上記構成例１と同様、サブビームの信号光に対する迷光の影響を抑制することできる。

なお、本構成例では、サブビームの信号光の周辺領域がフィルタ部２０ａによって減光されるため、サブビームの信号光のスポット径は、上記構成例１の場合に比べ、やや小さくなる。発明者の検証によれば、サブビームの信号光のスポット径は、円形部２０ｂの径に略対応するものとなる。

しかし、サブビームの信号光のスポット径は、個々の光ピックアップ装置の光学系に合せてフィルタ２０の円形部２０ｂの径を最適化することにより、実用上問題のないレベルに調整可能である。

また、この構成例の場合も、メインビームの信号光のスポット内には全く減光部が生じないため、良好なＲＦ信号を得ることができる。このように本構成例においても、各種信号を実用レベルで損なうことなく、迷光が信号光に与える悪影響を抑制することができる。

なお、上記２つの構成例では、フィルタ部２０ａの透過率特性における傾斜角Ａを、Ａ＝０゜に設定しているが、これは、フィルタ２０を平行光光軸に対して垂直に配置することによるものである。しかし、フィルタ２０を平行光光軸に対して垂直に配置する場合には、対物レンズ１５に向かう往路においてフィルタ２０表面で反射されたレーザ光が光検出器１７に入射するとの問題が起こり得る。これを回避するためには、平行光光軸に対してフィルタ２０をやや傾斜させて配置することが好ましいが、その場合には、フィルタ部２０ａの透過率特性における傾斜角Ａを、フィルタ２０の傾斜角に等しくする必要がある。

＜構成例３＞
図１０（ａ）に、フィルタ２０の他の構成例を示す。

この構成例は、図７（ａ）に示す構成例１のフィルタ部２０ａをディスクラディアル方向に引き伸ばしたものである。構成例１の場合、フィルタ２０を光路中に固定すると、トラッキング動作のために対物レンズ１５がラディアル方向に移動するに応じて図７（ｂ）に示す迷光減光部が同図の上下方向に移動し、光強度の強い迷光部分がサブビームの信号光のスポット範囲に入射する場合が有り得る。これに対し、本構成例では、フィルタ部２０ａがディスクラディアル方向に引き伸ばされているため、対物レンズ１５の変位に伴って迷光減光部が上下方向に移動しても、光強度の強い迷光部分がサブビームの信号光のスポット範囲に入射することがない。よって、良好なエラー信号を生成することができる。

本構成例では、対物レンズ１５の変位に基づく問題を、フィルタ部２０ａをディスクラディアル方向に引き伸ばすことにより解消したが、この問題は、たとえば、図１１に示す如く、対物レンズ１５を保持するホルダ３０にフィルタ２０を固着し、フィルタ２０を対物レンズ１５と連動させることによっても解消される。

＜構成例４＞
図１２（ａ）に、フィルタ２０の他の構成例を示す。

この構成例は、図７（ａ）に示す構成例１のフィルタ部２０ａを円形にしたものである。この構成例は、フィルタ部２０ａを図６に示す方法で作製した場合に適用され易い。２つのフィルタ部２０ａは、入射レーザ光の光軸に対して１８０度回転対称の形状となっている。この構成例における効果は、構成例１と同等である。

なお、本構成例においても、上記構成例３と同様、フィルタ部２０ａをディスクラディアル方向に引き伸ばし、あるいは、フィルタ２０を対物レンズ１５と連動させることにより、対物レンズ１５の変位に基づく問題を抑制することができる。

＜構成例５＞
図１３（ａ）に、フィルタ２０の他の構成例を示す。

この構成例は、フィルタ部２０ａをタンジエンシャル方向にストライプ状にしたものである。本構成例によるフィルタ２０を用いると、光検出器１７の受光面上におけるレーザ光の入射状態は、同図（ｂ）のようになる。この場合、フィルタ２０に入射する迷光は、フィルタ中央部周辺では平行光に近い状態にあるため、フィルタ部２０ａによって減光されずに、光検出器１７の受光面へと照射される。このため、４分割センサ１７１の周辺には、同図（ｂ）に示す如く、迷光が照射される。また、サブビームの信号光のスポット内には、図７の場合と同様、減光部“Ｍ”が生じるが、この減光部“Ｍ”は、図７における２つの減光部“Ｍ”が繋がったものとなる。

本構成例における効果は構成例１と同等である。なお、本構成例では、フィルタ部２０ａをストライプ状としたため、フィルタ２０の形成が容易となる。たとえば、本構成例では、大面積の基板上に複数のフィルタ部２０ａを作製し、それを所望の大きさに切断することにより、フィルタ２０を得ることができる。

なお、本構成例においても、上記図１１の場合と同様、フィルタ２０を対物レンズ１５と連動させることにより、対物レンズ１５の変位に基づく問題を抑制することができる。

＜フィルタ部の形成方法＞
上記構成例におけるフィルタ部２０ａのパターン形成方法について説明する。

図１４（ａ）は、広く知られるフォトリソグラフィー技術を用いる形成方法であり、上記図３および図４の構造を有するフィルタ部２０ａを形成する場合に適用される。すなわち、この方法では、最初に基板全面にフィルタ構造を形成し、その上に、所望のパターンにてマスク材を形成した後、たとえばイオンビームエッチングにてマスク外に露出したフィルタ構造を除去する。その後、マスク材を除去して、所望のパターンのフィルタ部２１ａが得られる。

図１４（ｂ）は、既にパターン化されたフィルタ部材を接着剤等で基板上に固定する方法であり、図５および図６の構造を有するフィルタ部２０ａを形成する場合に適用される。

なお、上記実施例では、基板にフィルタ部を配するようにしたが、光ピックアップ装置の光路中にある他の光学部品（たとえば、λ／４板など）の表面にフィルタ部を形成するようにしてもよい。

＜光学系の変更例＞
上記では、透過型のフィルタ２０を光路中に配するようにしたが、反射型のフィルタを光路中に配することにより、上記と同様の迷光除去機能を発揮させるようにすることもできる。図１５は、反射型のフィルタを用いる場合の構成例を示す図である。なお、図１７の構成例と同一部材には同一符号を付し説明を省略する。

この構成例では、コリメータレンズ１４と対物レンズ１５の間に立ち上げミラー２１が配置され、そのミラー面上にフィルタ部２１ａが所定のパターンにて形成されている。

図１６（ａ）は、反射面２１ｂ上におけるフィルタ部２１ａのパターンの例を示したものである。これは、上記図７に示す構成例１と等価な効果を奏するものである。フィルタ部２１ａにおける反射率の入射角依存性の模式図を同図（ｂ）に示す。ミラー面の傾斜角Ｂ（図１５参照）を４５゜にする場合、入射角Ａは、Ａ＝４５゜に設定される。本構成例におけるフィルタ部２１ａは、上述の多層膜構造や、導波路と微細格子構造を組み合わせた構造の他、いわゆるワイヤーグリッド構造（導電材料による格子構造）を用いて形成することができる。

以上、説明したとおり、本実施の形態によれば、サブビームの信号光に対する迷光の影響を効果的に抑制することができる。よって、良好なエラー信号を生成することができる。

なお、本実施の形態では、図２に示すように、フィルタ部２０ａ、２１ａの透過率分布が、矩形のように急峻に切り立っておらず、比較的緩やかに変化するものとなっている。このため、サブビーム（信号光）の入射角が所期の入射角からややずれたとしても、これにより、フィルタ部２０ａ、２１ａによるサブビーム（信号光）の減光が急激に起こるようなことはなく、よって、センサパターン上におけるサブビーム（信号光）の減光を効果的に抑制することができる。

本実施の形態の場合、サブビーム受光用センサパターンに対する迷光の入射抑制とサブビーム（信号光）の光量確保は、互いにトレードオフの関係にある。したがって、図２に示すように、フィルタ部２０ａ、２１ａの透過率分布を比較的緩やかなものとすることにより、サブビーム受光用センサパターンに対する迷光の入射を実用レベルで問題のない範囲まで許容しつつ、サブビーム（信号光）の減光を極力少なくするよう調整することができる。加えて、このように透過率分布を比較的緩やかにすることにより、光ピックアップ装置作製時におけるフィルタ２０の取付け姿勢許容誤差を比較的大きくとることができる。よって、フィルタ２０の取付けの際の位置調整を簡易化することができる。

本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

実施の形態に係る光ピックアップ装置の構成を示す図 実施の形態に係るフィルタ部の透過率特性を模式的に示す図 実施の形態に係るフィルタ部の構成例を示す図 実施の形態に係るフィルタ部の構成例を示す図 実施の形態に係るフィルタ部の構成例を示す図 実施の形態に係るフィルタ部の構成例を示す図 実施の形態に係るフィルタ部のパターンと迷光の照射状態を示す図 実施の形態に係る信号光と迷光の光強度分布を示す図 実施の形態に係るフィルタ部のパターンと迷光の照射状態を示す図 実施の形態に係るフィルタ部のパターンと迷光の照射状態を示す図 実施の形態に係る光ピックアップ装置の変更例を示す図 実施の形態に係るフィルタ部のパターンと迷光の照射状態を示す図 実施の形態に係るフィルタ部のパターンと迷光の照射状態を示す図 実施の形態に係るフィルタ部の形成方法を説明する図 実施の形態に係る光ピックアップ装置の変更例を示す図 実施の形態に係るフィルタ部のパターンと透過率特性を示す図 従来例に係る光ピックアップ装置の構成を示す図 ディスク上におけるレーザ光の照射状態と光強度分布を示す図 光検出器上におけるメインビームとサブビームの状態を示す図 従来例に係る迷光の光路を説明する図 従来例に係る迷光の照射状態を示す図 従来例に係る信号光と迷光の光強度分布を示す図 従来例に係る迷光の抑制技術を説明する図 従来例に係る迷光の抑制技術を説明する図

符号の説明

１１ 半導体レーザ（光源）
１２ 回折格子
１４ コリメータレンズ
１５ 対物レンズ
１６ シリンドリカルレンズ
１７ 光検出器
２０ フィルタ
２０ａ フィルタ部
２１ 立ち上げミラー
２１ａ フィルタ部
３０ ホルダ
１７１ ４分割センサ（メインビーム受光用）
１７２ ４分割センサ（サブビーム受光用）
１７３ ４分割センサ（サブビーム受光用）

Claims (13)

1. ディスクに対してレーザ光を照射する光ピックアップ装置において、
   前記レーザ光を出射する光源と、
   前記レーザ光をメインビームと２つのサブビームに分割する回折格子と、
   前記メインビームと２つのサブビームを記録層上に収束させる対物レンズと、
   前記光源と前記対物レンズの間の光路中に配置されたコリメータレンズと、
   前記コリメータレンズと前記対物レンズとの間に配置され、且つ、前記レーザ光が平行光の状態で入射されるときの入射角において最大の透過率または最大の反射率を与えるフィルタ部が所定のパターンで配置されたフィルタと、
   前記メインビームと前記２つのサブビームの前記記録層からの反射光をそれぞれ個別に受光するメインビーム用センサパターンとサブビーム用センサパターンを有する光検出器とを備え、
   前記フィルタ部は、少なくとも、照射対象とされる記録層以外の層にて反射された前記レーザ光が前記サブビーム用センサパターンに入射するのを抑制するようなパターンにて、前記フィルタに配置されている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 請求項１において、
   前記フィルタ部は、入射レーザ光の光軸を挟んで前記ディスクのタンジェンシャル方向に離間した２つの領域に配置されている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
3. 請求項１において、
   前記フィルタ部は、入射レーザ光の光軸を挟んで前記ディスクのタンジェンシャル方向に離間した２つの矩形領域に配置されている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
4. 請求項３において、
   前記２つの矩形領域は、前記タンジェンシャル方向の幅よりも前記ディスクのラディアル方向の幅の方が大きくなっている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
5. 請求項１において、
   前記フィルタ部は、入射レーザ光の光軸を挟んで前記ディスクのタンジェンシャル方向に離間した２つの円形領域に配置されている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
6. 請求項５において、
   前記２つの円形領域は、前記タンジェンシャル方向の幅よりも前記ディスクのラディアル方向の幅の方が大きくなっている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
7. 請求項２ないし６の何れか一項において、
   前記２つの領域は、入射レーザ光の光軸に対して１８０度回転対称の形状である、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
8. 請求項１において、
   前記フィルタ部は、入射レーザ光の光軸を横断するようにして前記ディスクのタンジェンシャル方向に伸びる領域に配置されている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
9. 請求項２ないし８の何れか一項において、
   前記コリメータレンズと前記光検出器の間の光路中に、非点収差を導入するための光学素子が配置されている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
10. 請求項２ないし９の何れか一項において、
    前記フィルタは、前記対物レンズに連動するよう、前記対物レンズに対して一体化されている、
    ことを特徴とする光ピックアップ装置。
11. 請求項１において、
    前記フィルタ部は、入射レーザ光の光軸から一定径以上の領域に配置されている、
    ことを特徴とする光ピックアップ装置。
12. 請求項１ないし１１の何れか一項において、
    前記フィルタ部は、前記レーザ光が平行光の状態で入射されるときの入射角において最大の透過率を与える角度依存性のフィルタ構造を、前記レーザ光が通過する光透過性部材に形成することにより構成されている、
    ことを特徴とする光ピックアップ装置。
13. 請求項１ないし１１の何れか一項において、
    前記フィルタ部は、前記レーザ光が平行光の状態で入射されるときの入射角において最大の反射率を与える角度依存性のフィルタ構造を、前記レーザ光を反射するミラーに形成することにより構成されている、
    ことを特徴とする光ピックアップ装置。

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