JP2009009630A - Optical pickup device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、対物レンズと光検出器の間に複数の分割領域を有する回折型光学素子を備え、単層に信号面を有する光ディスクだけでなく複数層に信号面を有する光ディスクに対しても良好な記録又は再生を行うことができる光ピックアップ装置に関する。 The present invention includes a diffractive optical element having a plurality of divided regions between an objective lens and a photodetector, and is good not only for an optical disk having a signal surface on a single layer but also for an optical disk having a signal surface on multiple layers. The present invention relates to an optical pickup device that can perform proper recording or reproduction.
円盤状の光記録媒体である光ディスクには、透明基板上に螺旋状又は同心円状のトラックが形成されている。そして、このトラックに対して映像情報、音声情報、コンピュータデータなどの情報を高密度に記録でき、且つ記録済みのトラックを再生する際に所望のトラックを高速にアクセスできることから、光ディスクは一般的な記録媒体として多用されている。 In an optical disk, which is a disk-shaped optical recording medium, spiral or concentric tracks are formed on a transparent substrate. Since information such as video information, audio information, and computer data can be recorded with high density on this track, and a desired track can be accessed at high speed when the recorded track is reproduced, an optical disc is generally used. It is frequently used as a recording medium.
この種の光ディスクとしてCD(Compact Disc)やDVD(Digital versatile Disc)などは既に市販され、最近では、より一層高密度化を図って大容量化した2種類の高密度光記録媒体が流通している。すなわち、BD(Blu-ray Disc)及びHD−DVD(High Definition DVD)である。 CDs (Compact Discs) and DVDs (Digital versatile discs) are already on the market as optical discs of this type, and recently, two types of high-density optical recording media with higher densities and higher capacities have been distributed. Yes. That is, BD (Blu-ray Disc) and HD-DVD (High Definition DVD).
また、各光ディスクを大容量化するため、複数層に信号面を有する多層光ディスク(以下、単に多層光ディスクという)の開発と規格化が進展している。DVD−ROM、DVD−Rの片面2層に信号面を有する光ディスク(以下、片面2層光ディスクという)は既に市販され、DVD−RW、BD、HD−DVDも片面2層光ディスクの規格化が進んでいる。更に、最近の学会では、BDの4層光ディスク、8層光ディスクの開発についての発表がなされた。 In addition, in order to increase the capacity of each optical disc, development and standardization of a multilayer optical disc (hereinafter simply referred to as a multilayer optical disc) having a signal surface in a plurality of layers is progressing. Optical discs having a signal surface on one side and two layers of DVD-ROM and DVD-R (hereinafter referred to as single-sided dual-layer optical discs) are already on the market, and DVD-RW, BD, and HD-DVD are also being standardized on single-sided dual-layer optical discs. It is out. Furthermore, at a recent conference, the development of BD 4-layer optical disc and 8-layer optical disc was announced.
ところで、前記したDVDの片面2層光ディスクを再生する光ピックアップ装置では、1ビームによるDPD(DifferentialPhaseDetection)法(位相差トラッキング法)を用いて、DPD信号と呼ばれるトラッキングエラー信号の検出を行っている。DPD法とは、光ディスクの信号面から反射して戻る光(以下、反射光という)を受光して得られる光強度変調信号の位相差に基づいて、DPD信号を得る方法である。しかし、DVD−R、DVD−RWといった記録型光ディスクに対しては、信号記録後においてはDPD信号の検出ができるものの、信号記録前においてはDPD信号の検出ができない。そこで、DVDの記録型光ディスクに対しては、3ビームによるDPP(DifferentialPush Pull)法(差動プッシュプル法)を用いて、DPP信号と呼ばれるトラッキングエラー信号の検出を行っている。DPP法とは、メインビームのプッシュプル信号と前後サブビームのプッシュプル信号との差動をとることで、オフセットの無いトラッキングエラー信号を得る方法である。 By the way, in the above optical pickup device for reproducing a single-sided dual-layer optical disc of DVD, a tracking error signal called a DPD signal is detected using a DPD (Differential Phase Detection) method (phase difference tracking method) using one beam. The DPD method is a method for obtaining a DPD signal based on a phase difference of a light intensity modulation signal obtained by receiving light reflected from a signal surface of an optical disk (hereinafter referred to as reflected light). However, for recordable optical discs such as DVD-R and DVD-RW, DPD signals can be detected after signal recording, but DPD signals cannot be detected before signal recording. Therefore, a tracking error signal called a DPP signal is detected for a DVD recording type optical disc by using a 3-beam DPP (Differential Push Pull) method (differential push-pull method). The DPP method is a method of obtaining a tracking error signal without an offset by taking a difference between a push-pull signal of a main beam and a push-pull signal of front and rear sub-beams.
波長405nm程度の青色レーザ光源を用いて記録又は再生するHD−DVDでは、再生型、記録型光ディスクに対して、それぞれ前記したDVDと同様のトラッキングエラー信号の検出方法を用いている。一方、波長405nm程度の青色レーザ光源を用いて記録又は再生する別規格のBDでは、BD−ROMにおいてはDPD信号を検出できるものの、記録型光ディスクにおいては信号記録後の状態でDPD信号の検出が規格として保証されていない。そのため、記録型でも再生型でもDPP信号を検出するのが一般的である。 In an HD-DVD that is recorded or reproduced using a blue laser light source having a wavelength of about 405 nm, the same tracking error signal detection method as that of the above-described DVD is used for the reproduction type and recording type optical discs. On the other hand, in the BD of another standard for recording or reproducing using a blue laser light source having a wavelength of about 405 nm, the DPD signal can be detected in the BD-ROM, but the DPD signal can be detected in the state after the signal recording in the recording optical disk. It is not guaranteed as a standard. Therefore, it is common to detect the DPP signal in both the recording type and the reproducing type.
ここで、片面2層光ディスクにおいてDPP法を用いた場合は、以下のような問題がある。記録又は再生していない他の層、すなわちデフォーカスしている層(以下、他層という)の信号面からの反射光が、不要なクロストーク光として光検出器に入射し、記録又は再生している層(以下、記録再生層という)の信号面からの反射光と重なることで干渉性のノイズが発生する。この干渉性のノイズによる振る舞いは、干渉する2つの光の間の光路差、すなわち、光ディスクの層間距離による光路差で決まる。更に、このノイズによる振る舞いは、光ディスクのトラック位置による層間距離の変動、光ディスクのチルトの状態、再生している記録用のトラック(グルーブ)の影響も受ける。 Here, when the DPP method is used in a single-sided dual-layer optical disc, there are the following problems. Reflected light from the signal surface of another layer that has not been recorded or reproduced, that is, a defocused layer (hereinafter referred to as another layer) enters the photodetector as unnecessary crosstalk light, and is recorded or reproduced. Coherent noise is generated by overlapping with the reflected light from the signal surface of the layer (hereinafter referred to as recording / reproducing layer). The behavior due to this coherent noise is determined by the optical path difference between two interfering lights, that is, the optical path difference due to the interlayer distance of the optical disk. Further, the behavior due to the noise is also affected by the fluctuation of the interlayer distance depending on the track position of the optical disc, the tilt state of the optical disc, and the recording track (groove) being reproduced.
また、DPP信号を用いた場合は、記録時のサブビームによる誤記録を防ぐため、及び光の効率的な利用のため、サブビームの光量はメインビームよりも小さく設定されている。このため、サブビームは、クロストーク光の影響をメイン光よりも大きく受けるために、前記の問題が顕著に生じる。 When the DPP signal is used, the light amount of the sub beam is set smaller than that of the main beam in order to prevent erroneous recording due to the sub beam at the time of recording and to use light efficiently. For this reason, since the sub-beam is more greatly affected by the crosstalk light than the main light, the above-mentioned problem occurs remarkably.
このクロストーク光の影響は、DVDの片面2層光ディスクの場合も生じていた。しかし、DVDと比較して、BDではより安定な記録、再生ができないと報告されている(例えば、非特許文献1参照)。その理由は、次の通りである。第1に、層間距離がDVDよりも狭くなって光路差が小さくなり、またDVDより対物レンズの開口数(NA)が上がっているため、クロストーク光のスポットサイズが大きくなったことである。第2に、波長405nmの青色レーザ光源では、レーザの干渉性が上がっていることである。 The influence of the crosstalk light has also occurred in the case of a single-sided dual-layer optical disc of DVD. However, it has been reported that BD cannot perform more stable recording and reproduction as compared with DVD (for example, see Non-Patent Document 1). The reason is as follows. First, the interlayer distance is narrower than that of the DVD, the optical path difference is reduced, and the numerical aperture (NA) of the objective lens is higher than that of the DVD, so that the spot size of the crosstalk light is increased. Secondly, in the blue laser light source having a wavelength of 405 nm, the laser coherence is improved.
そこで、これらの問題を解決する方法として、1ビーム方式によるAPP(Advanced Push Pull)法(アドバンスドプッシュプル法)を用いるトラッキングエラー信号の検出方法が提案されている(例えば、非特許文献2参照)。 Therefore, as a method for solving these problems, a tracking error signal detection method using an APP (Advanced Push Pull) method (advanced push pull method) using a one-beam method has been proposed (for example, see Non-Patent Document 2). .
図17は非特許文献2記載の従来の光ピックアップ装置の検出系の一例の構成図、図18は非特許文献2記載の従来の光ピックアップ装置の検出系に用いるHOEパターン(ファーフィールドパターン)の一例を示した図、図19は非特許文献2記載の従来の光ピックアップ装置のクロストーク光の広がりの一例を示した図である。
17 is a configuration diagram of an example of a detection system of a conventional optical pickup device described in Non-Patent
図17、図18、図19を用いて、光ディスクからの反射光をPD(光検出器)で受光するまでの従来の光ピックアップ装置の動作を簡単に説明する。図17において、フォーカスエラー信号は次のようにして検出される。光ディスクの信号面からの反射光が、ホログラム光学素子(以下、HOEという)101によって回折作用を受けずに透過し、レンズ102を通って収束光となり、シリンドリカルレンズ103を通って非点収差が与えられ、フォーカス用PD104上で受光されて検出される。
The operation of the conventional optical pickup device until the reflected light from the optical disk is received by a PD (photodetector) will be briefly described with reference to FIGS. In FIG. 17, the focus error signal is detected as follows. Reflected light from the signal surface of the optical disk is transmitted without being diffracted by a hologram optical element (hereinafter referred to as “HOE”) 101, becomes convergent light through the
一方、トラッキングエラー信号は次のようにして検出される。光ディスクの信号面からの反射光は、HOE101によって回折され、レンズ102を通って収束光となり、シリンドリカルレンズ103でHOE101によって生じる非点収差がキャンセルされ、トラッキング用PD105(105A〜105D)で受光されて検出される。
On the other hand, the tracking error signal is detected as follows. The reflected light from the signal surface of the optical disk is diffracted by the
図18はHOE101のパターンを示しており、HOE101は5つの領域101A〜101Eに分割されている。図19はフォーカシング用PD104、トラッキング用PD105における信号検出光のスポット及びクロストーク光のスポットの状態を示している。記録再生層の信号面からの反射光で且つHOE101において回折作用を受けない光は、受光部104でスポット106を形成し、フォーカスエラー信号を検出するための信号検出光となる。
FIG. 18 shows a pattern of the
記録再生層の信号面からの反射光で且つ領域101Aにおいて回折した光はPD105A上でスポット107Aを形成し、領域101Bにおいて回折した光はPD105B上でスポット107Bを形成し、領域101Cにおいて回折した光はPD105C上でスポット107Cを形成し、領域101Dにおいて回折した光はPD105D上でスポット107Dを形成し、それぞれトラッキング信号を検出するための信号検出光となる。また、記録再生層の信号面からの反射光で且つ領域101Eにおいて回折した光はスポット107Eを形成し、フォーカシング用PD104及びトラッキング用PD105上には照射されない。
The light reflected from the signal surface of the recording / reproducing layer and diffracted in the
次に、他層の信号面からのクロストーク光について説明する。他層の信号面からの反射光で且つHOE101において回折作用を受けないクロストーク光によるスポット108は、フォーカシング用PD104上に照射されるものの、トラッキング用PD105上には照射されない。他層の信号面からの反射光で且つ領域101Aにおいて回折したクロストーク光はスポット109Aを、領域101Bにおいて回折したクロストーク光はスポット109Bを、領域101Cにおいて回折したクロストーク光はスポット109Cを、領域101Dにおいて回折したクロストーク光はスポット107Dをそれぞれ形成し、トラッキング用PD105の周辺に位置するため、トラッキング用PD105上には照射されない。
Next, crosstalk light from the signal surface of the other layer will be described. The
また、領域101Eにおいて回折したクロストーク光はスポット109Eを形成して、フォーカシング用PD104の左右に位置し、トラッキング用PD105上には照射されない。そして、トラッキングエラー信号TAPPは、PD105Aで得られる電気信号をTA、PD105Bで得られる電気信号をTB、PD105Cで得られる電気信号をTC、PD105Dで得られる電気信号をTDとするとき、APP法を用いて以下の(2)式により算出される。
TAPP=TC−TD−Tk・(TA−TB) …(2)
ここで、Tkは定数である。
Further, the crosstalk light diffracted in the
TAPP = TC-TD-Tk. (TA-TB) (2)
Here, Tk is a constant.
また、クロストーク光の問題を解決する他の方法として、非特許文献2と同様に1ビーム方式によるPP法を用いるトラッキングエラー信号の検出方法が提案されている(例えば、非特許文献3参照)。図20は非特許文献3記載の従来の光ピックアップ装置の検出系に用いる液晶素子の一例の構造図、図21は非特許文献3記載の従来の光ピックアップ装置の受光セル上にビームがスポットを形成する状態を示した図である。
As another method for solving the problem of crosstalk light, a tracking error signal detection method using the PP method using the one-beam method has been proposed as in Non-Patent Document 2 (for example, see Non-Patent Document 3). . FIG. 20 is a structural diagram of an example of a liquid crystal element used in the detection system of the conventional optical pickup device described in Non-Patent
図20及び図21を用いて、非特許文献3記載の従来の光ピックアップ装置における光ディスクの信号面からの反射光を検出するまでの動作を簡単に説明する。図20(a)に示すように、液晶素子110は3層からなり、光ディスク(不図示)側から非偏光HOE111、液晶アクティブローテータ112、偏光HOE113の順に形成される。
The operation until the reflected light from the signal surface of the optical disk in the conventional optical pickup device described in Non-Patent
図20(b)に示すように、非偏光HOE111はフォーカスエラー信号を検出するために、レンズ効果を有する回折素子であり、±1次回折光を発生させるものである。液晶アクティブローテータ112は電圧のオン(ON)、オフ(OFF)で偏光方向を変えるものである。偏光HOE113は、図20(c)に示す記録型用パターン113Aと、図20(d)に示す再生型用パターン113Bの積層によって構成されている。
As shown in FIG. 20B, the
記録型のトラッキングエラー信号を検出する場合には、液晶アクティブローテータ112で電圧をオフにして、入射偏光方向と垂直な方向に射出偏光方向を変える。そして、図21(a)に示すように、偏光HOE113のうち記録型用パターン113Aを作用させ、PD114上で0次、1次、−1次回折光が受光され、非特許文献2と同様のAPP法を用いてトラッキングエラー信号が検出される。その際、記録型用パターン113Aの中央の領域113Eはトラッキングエラー信号の演算から除かれ、クロストーク光の影響を減らしている。
When a recording type tracking error signal is detected, the voltage is turned off by the liquid crystal
一方、再生型のトラッキングエラー信号を検出する場合には、液晶アクティブローテータ112で電圧をオンにして、入射偏光方向と射出偏光方向を同じにする。そして、図21(b)に示すように、偏光HOE113のうち再生型用パターン113Bを作用させ、PD114上で0次、1次、−1次回折光が受光され、DPD法を用いてトラッキングエラー信号が検出される。
On the other hand, when a regenerative tracking error signal is detected, the voltage is turned on by the liquid crystal
図17〜図19を用いて説明した非特許文献2記載の従来の光ピックアップ装置では、トラッキング用PD105にクロストーク光の影響が生じないようにしてトラッキングエラー信号を安定にしている。しかし、フォーカス用PD104とトラッキング用PD105と検出ビームを2つに分け、フォーカス用PD104から得られる信号はメイン信号の検出には用いることができないので、信号出力が低下し、信号検出のS/Nが低下する。特に、高速な再生を行う場合には顕著に問題となる。
In the conventional optical pickup device described in
また、図20及び図21を用いて説明した非特許文献3記載の従来の光ピックアップ装置では、クロストーク光の影響を少なくして、記録型、再生型のトラッキングエラー信号検出を行うことができるものの、液晶アクティブローテータ112や2パターンの偏光HOE113A、113B等の高価な部品が多い構成であるため、装置全体が高価となる問題がある。
Further, in the conventional optical pickup device described in
本発明はこのような問題点に鑑みなされたもので、多層光ディスクに対して情報を記録し、または多層光ディスクから情報を再生する場合に、S/Nの良い、安定した信号を低コストで得ることができる光ピックアップ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and obtains a stable signal with good S / N at low cost when information is recorded on or reproduced from a multilayer optical disk. An object of the present invention is to provide an optical pickup device that can be used.
本発明は、前述した従来の技術の課題を解決するため、次の構成を有する光ピックアップ装置を提供するものである。
レーザ光を射出するレーザ光源(2)と、レーザ光源(2)から射出された光(LS)を略平行光に変換するコリメータレンズ(4)と、略平行光を集光して、第1の信号面(10B1)及び第2の信号面(10B2)を有する光ディスクに対して、第1(10B1)又は第2の信号面(10B2)にスポットを形成する対物レンズ(7)と、第1(10B1)又は第2の信号面(10B2)からの反射光(LT)の略光束中心を通るように少なくとも2つの分割線(8i,8j)が配置された複数の分割線(8i,8j)と、複数の分割線(8i,8j)により分割されて、段数qの階段形状の回折構造からなる各領域(8A〜8D)とを有し、反射光(LT)を回折次数m(mは0以外の整数)により所定方向に回折させる回折型光学素子(8)と、回折型光学素子(8)によって所定方向に回折され、非点収差を付与された信号検出光を個別に受光し、信号検出光(21a〜21d)が非点収差により生じる2つの焦線の略中間で最小錯乱円となる位置に配置された複数の受光セル(9A〜9D)を有する光検出器(9)とを備え、q≧4のとき、mの絶対値|m|は以下の(1)式を満たす光ピックアップ装置(1)である。
|m|≦INT[(q−2)/2] …(1)
ここで、INT[(q−2)/2]は(q−2)/2の整数部分である。
The present invention provides an optical pickup device having the following configuration in order to solve the above-described problems of the prior art.
A laser light source (2) for emitting laser light, a collimator lens (4) for converting light (LS) emitted from the laser light source (2) into substantially parallel light, and collecting the substantially parallel light, the first An objective lens (7) for forming a spot on the first (10B1) or the second signal surface (10B2) with respect to the optical disc having the signal surface (10B1) and the second signal surface (10B2); (10B1) or a plurality of dividing lines (8i, 8j) in which at least two dividing lines (8i, 8j) are arranged so as to pass through the substantially luminous flux center of the reflected light (LT) from the second signal surface (10B2). And each region (8A to 8D) that is divided by a plurality of dividing lines (8i, 8j) and has a step-shaped diffraction structure with the number of steps q, and the reflected light (LT) is converted into a diffraction order m (m is Diffractive optical element that diffracts in a predetermined direction by an integer other than 0) (8) and signal detection light diffracted in a predetermined direction by the diffractive optical element (8) and provided with astigmatism are individually received, and signal detection light (21a to 21d) is generated by
| M | ≦ INT [(q−2) / 2] (1)
Here, INT [(q-2) / 2] is an integer part of (q-2) / 2.
また、レーザ光を射出するレーザ光源(2)と、レーザ光源(2)から射出された光(LS)を略平行光に変換するコリメータレンズ(4)と、略平行光を集光して、第1の信号面(10B1)及び第2の信号面(10B2)を有する光ディスク(10)に対して、第1(10B1)又は第2の信号面(10B2)にスポットを形成する対物レンズ(7)と、光ディスク(10)のトラックを投影したとき、第1の分割線(50i)はトラックの方向と垂直な方向に配置され、第2の分割線(50j)は第1の分割線(50i)と40°以上50°以下の角度方向で配置され、第3の分割線(50k)は第1の分割線(50i)と角度−50°以上−40°以下の角度方向で配置され、第1、第2、第3の分割線(50i,50j,50k)は第1(10B1))又は第2の信号面(10B2)からの反射光の略光束中心を通るように配置された3つの分割線(50i,50j,50k)と、3つの分割線により分割されて、段数qの階段形状の回折構造からなる各領域(50A〜50F)とを有し、反射光(LT)を回折次数m(mは0以外の整数)により所定方向に回折させる回折型光学素子(50)と、回折型光学素子(50)によって所定方向に回折され、非点収差を付与された信号検出光(61a〜61f)を個別に受光し、信号検出光(61a〜61f)が非点収差により生じる2つの焦線の略中間で最小錯乱円となる位置に配置された複数の受光セル(51A〜51F)を有する光検出器(51)とを備え、q≧4のとき、mの絶対値|m|は以下の(1)式を満たす光ピックアップ装置(1)である。
|m|≦INT[(q−2)/2] …(1)
ここで、INT[(q−2)/2]は(q−2)/2の整数部分である。
Further, a laser light source (2) for emitting laser light, a collimator lens (4) for converting light (LS) emitted from the laser light source (2) into substantially parallel light, and condensing the substantially parallel light, An objective lens (7) that forms a spot on the first (10B1) or the second signal surface (10B2) with respect to the optical disc (10) having the first signal surface (10B1) and the second signal surface (10B2). ) And the track of the optical disc (10), the first dividing line (50i) is arranged in a direction perpendicular to the track direction, and the second dividing line (50j) is the first dividing line (50i). ) And an angle direction of 40 ° or more and 50 ° or less, and the third dividing line (50k) is arranged at an angle direction of −50 ° or more and −40 ° or less with respect to the first dividing line (50i). The first, second and third dividing lines (50i, 50j, 50k) are 1 (10B1)) or three dividing lines (50i, 50j, 50k) arranged so as to pass through substantially the center of the luminous flux of the reflected light from the second signal surface (10B2) and three dividing lines. And a diffractive optical element that diffracts reflected light (LT) in a predetermined direction by a diffraction order m (m is an integer other than 0). (50) and signal detection lights (61a to 61f) diffracted in a predetermined direction by the diffractive optical element (50) and provided with astigmatism are individually received, and the signal detection lights (61a to 61f) are not received. A photodetector (51) having a plurality of light receiving cells (51A to 51F) arranged at a position where the circle of least confusion is approximately in the middle of two focal lines generated by point aberration, and when q ≧ 4, m The absolute value of | m | is light that satisfies the following equation (1) A pickup device (1).
| M | ≦ INT [(q−2) / 2] (1)
Here, INT [(q-2) / 2] is an integer part of (q-2) / 2.
更に、第1(10B1)及び第2の信号面(10B2)のうち、記録又は再生していない信号面からの反射光で、且つ回折型光学素子の任意の領域(8A〜8D,50A〜50F)において回折次数mにより回折させたクロストーク光(28a〜28d,66a〜66f)が、任意の各受光セル(9A〜9D,51A〜51F)に照射しないように、すべての各受光セル(9A〜9D,51A〜51F)が配置されている光ピックアップ装置(1)である。 Furthermore, it is the reflected light from the signal surface which is not recorded or reproduced among the first (10B1) and the second signal surface (10B2), and any region (8A to 8D, 50A to 50F) of the diffractive optical element. ) So that the crosstalk light (28a to 28d, 66a to 66f) diffracted by the diffraction order m is not irradiated to any of the light receiving cells (9A to 9D, 51A to 51F). -9D, 51A-51F) is an optical pickup device (1).
本発明の光ピックアップ装置によれば、記録再生層の信号面からの反射光を回折型光学素子に入射して、信号検出光以外の次数で回折されたクロストーク光が、すべての受光セル上に照射しない構成としている。そのため、S/Nの良い安定したフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号を得ることができる。 According to the optical pickup device of the present invention, the reflected light from the signal surface of the recording / reproducing layer is incident on the diffractive optical element, and the crosstalk light diffracted in the order other than the signal detection light is reflected on all the light receiving cells. It is set as the structure which does not irradiate. Therefore, a stable focus error signal and tracking error signal with good S / N can be obtained.
また、他層の信号面からの反射光を回折型光学素子に入射して、信号検出光と同じ次数で回折されたクロストーク光が、すべての受光セル上に照射しない構成としている。そのため、S/Nの良い、より一層安定したフォーカスエラー信号、及びトラッキングエラー信号を得ることができる。 In addition, the reflected light from the signal surface of the other layer is incident on the diffractive optical element, and the crosstalk light diffracted with the same order as the signal detection light is not irradiated onto all the light receiving cells. Therefore, a more stable focus error signal and tracking error signal with good S / N can be obtained.
また、液晶素子等の高価な部品を使うことなく1枚の回折型光学素子のみで、クロストーク光が受光セル上に照射しない構成としているので、低コストである。 In addition, the cost is low because only one diffractive optical element is used without using expensive parts such as a liquid crystal element and crosstalk light is not irradiated onto the light receiving cell.
<第1の実施形態>
本発明の第1の実施形態について、図1〜図11を参照して説明する。図1は、本発明の光ピックアップ装置1の全体構成を示した図である。光ピックアップ装置1は、光源2から射出する波長λ=405nmのレーザ光LSを用いて、Blu−ray規格の片面2層の信号面10Bを有する光ディスク(BD)10に対して記録し、又は光ディスク10から情報を再生する装置である。光ディスク10は、光入射面10Aから第1の信号面10B1までの厚さt1=0.075mm、第2の信号面10B2までの厚さt2=0.1mmを有する。
<First Embodiment>
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an optical pickup device 1 of the present invention. The optical pickup device 1 uses a laser beam LS having a wavelength λ = 405 nm emitted from a
対物レンズ7は第1、第2の信号面の中間の厚さ0.0875mmのとき、最適にレーザ光を集光する設計とされている。第1の信号面10B1に対する記録又は再生を行う場合は、コリメータレンズ4を光路方向に移動して、コリメータレンズ4から発せられる光を僅かに収束光とすることにより、良好に記録又は再生ができる。また、第2の信号面10B2に対する記録又は再生を行う場合は、コリメータレンズ4を光路方向に移動して、コリメータレンズ4から発せられる光を僅かに発散光とすることにより、良好に記録又は再生ができる。以下、第1の信号面10B1を記録再生層の信号面、第2の信号面10B2を他層の信号面として説明する。
The
レーザ光源2の発光点2Pより射出されたレーザ光LSはp偏光の直線偏光であり、光路分離素子3を透過する。光路分離素子3は偏光ビームスプリッタやハーフミラー等、レーザ光源2から光ディスク10へ向かう光と、光ディスク10からの反射光が光検出器9へ向かう光とを分離する機能を有するものであれば良い。また、素子形状は角形でも平板状でも良い。ここでは、光路分離素子3を偏光ビームスプリッタとして説明する。
The laser light LS emitted from the
偏光ビームスプリッタ3に入射した光は、p偏光を透過させ、s偏光を反射させる偏光選択性誘電体多層膜3Aを透過した後、コリメータレンズ4により僅かに収束光とされ、平板ミラー5の反射膜5Aにより90°の角度で偏向されて、1/4波長板6によりλ/4の位相差が与えられ、円偏光となり対物レンズ7に入射する。対物レンズ7で絞って得られたビームは、光ディスク10の光入射面10Aから入射して、記録再生層の信号面10B1上で収差が良好な状態で集光して、記録又は再生が行われる。
The light incident on the
そして、記録再生層の信号面10B1からの反射光LTは、対物レンズ7に再入射し、この対物レンズ7により僅かに発散光となり、1/4波長板6に入射してλ/4の位相差が与えられ、s偏光の直線偏光となる。その後、平板ミラー5の反射膜5Aにより90°の角度で偏向され、コリメータレンズ4により収束光となり、偏光ビームスプリッタ3に入射する。
Then, the reflected light LT from the signal surface 10B1 of the recording / reproducing layer re-enters the
図2は光ピックアップ装置1の検出系を詳細に示した図である。図2に示すように、偏光ビームスプリッタ3に入射したs偏光の反射光LTは、偏光選択性誘電体多層膜3Aで反射され、回折型光学素子8に入射してHOE面8Zの各分割領域で回折次数mにより所定方向に回折され、3次非点収差(以下、単に非点収差という)が付与される。非点収差を付与する手段は、HOE8Zの各分割領域を用いても、シリンドリカルレンズ等を用いても良いが、本実施形態ではHOE8Zの各分割領域で非点収差が付与されるものとする。非点収差が付与された回折光は、光検出器9の受光面上の受光セルで信号検出光のスポットとして受光される。その後、光電変換され、各電気信号に対してそれぞれ後述する所定の演算式に従って、トラッキングエラー信号,フォーカスエラー信号,メインデータ信号が算出される。
FIG. 2 shows the detection system of the optical pickup device 1 in detail. As shown in FIG. 2, the s-polarized reflected light LT that has entered the
次に、本発明の要部である光ピックアップ装置1の検出系について、図3〜図6を用いて説明する。ここで、図3はHOE面8Zの分割領域8A〜8Dを示した図、図4は図3中のHOE面8Zの断面の一部を示した図、図5は光検出器9の受光セル9A〜9Dの配置を示した図、図6は図1中の射出側の実効距離N1と検出側の実効距離N2を示した図である。
Next, a detection system of the optical pickup device 1 which is a main part of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 is a diagram showing the divided
図3において、偏光ビームスプリッタ3で反射され、回折型光学素子8に入射した反射光LTは、回折型光学素子8のHOE面8Z上の4つの分割領域8A〜8Dでそれぞれ回折次数mにより所定方向に回折される。なお、回折次数mは、0以外の任意の整数を用いることができる。
In FIG. 3, the reflected light LT reflected by the
図3に示すように、4つの分割領域8A〜8Dは光軸中心8Pを通る2本の分割線8i,8jによって分けられる。2本の分割線8i,8jは、HOE面8Z上に光ディスク10のトラックを投影した時のそのトラックの方向と垂直な方向(以下、ラジアル方向という)に対し、±45°の角度方向に配置される。そして、分割領域8A〜8Dはそれぞれ異なる階段形状の回折構造をもつホログラムパターンとなっており、且つ回折次数mにより回折された光に対し非点収差を付与する構成となっている。よって、4つの分割領域8A〜8Dにそれぞれ対応して、4つの非点収差が付与された回折光が生じる。なお、対物レンズ7でのレンズシフトやレンズチルトがない状態では、記録再生層の信号面10B1からの反射光の光束中心がHOE面8Zの略光軸中心8Pを通る。また、分割領域8A〜8Dを合わせたものは円形となっているが、楕円形、角形等でも良い。
As shown in FIG. 3, the four divided
図4は、HOE面8Z上の分割領域8A〜8Dの階段形状の例を示している。図4の段数qはq=4の場合を示しているが、段数qは4以上の任意の整数でよい。なお、分割領域8A〜8Dで回折されたそれぞれの回折光の光量が異なると、後述するフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号のS/Nが悪化する。そのため、分割領域8A〜8Dの段数qはすべて同じであることが望ましい。
FIG. 4 shows an example of the staircase shape of the divided
その後、非点収差が付与された4つの回折光は、図5に示す光検出器9の受光面に配置された受光セル9A〜9D上で、それぞれ信号検出光のスポットを形成して受光される。受光セル9A〜9DはHOE面8Zの分割領域8A〜8Dの各回折方向に応じて配置されており、分割領域8Aで回折次数mにより回折された光は受光セル9A(9A1と9A2にまたがる)上で信号検出光のスポットを形成して受光される。同様に、分割領域8Bで回折次数mにより回折された光は受光セル9B(9B1と9B2にまたがる)上で、分割領域8Cで回折次数mにより回折された光は受光セル9C上で、分割領域8Dで回折次数mにより回折された光は受光セル9D上で、それぞれ信号検出光のスポットを形成して受光される。
Thereafter, the four diffracted lights to which astigmatism is given are received by forming spots of signal detection light on the light receiving
HOE面8Zの光軸中心8Pと光検出器9の受光面上の受光面中心9Pは、光軸方向で略一致している。受光面中心9Pは、分割領域8A〜8Dで回折せずに透過した0次回折光が略集光する位置である。また、受光セル9A,9Bの中点9Rから受光面中心9Pまでの距離と、受光セル9C,9Dの中点9Sから受光面中心9Pまでの距離は略等しいのが望ましい。その理由は、それぞれの距離が大きく異なると、分割領域8A〜8Dのホログラムパターンの回折ピッチが変わり、各受光セル9A〜9Dでの各光量が異なるからである。
The
また、光ディスク10のトラックを光検出器9の受光面に投影した時、受光セル9Aはラジアル方向で受光セル9A1と9A2に2分割される。同様に、受光セル9Bはラジアル方向で受光セル9B1と9B2に2分割される。後述する非点収差法を用いてフォーカスエラー信号を算出するには、受光セル9A,9Bはそれぞれ2分割されている必要がある。また、非点収差は一般的に45°方向に与えられるものであり、分割領域8A,8Bで45°方向に非点収差を与えられると、最小錯乱円の位置にあるスポットは90°回転する。そのため、受光セル9A,9Bはラジアル方向で分割されるのが望ましい。
When the track of the
各受光セル9A〜9D上での各信号検出光のスポットは、後述するように分割領域8A〜8Dに応じた扇形状となるが、分割領域がなく円形状のホログラムパターンで最小錯乱円となる円形状スポットと考えた場合に適切な非点収差を有し、他の収差は発生しないものである。そして、非点収差により生じる2つの焦線の略中間でスポットが最小錯乱円となるので、この中間位置に受光セル9A〜9Dが配置される。また、分割領域8A〜8Dで与えられる非点収差は、少なくとも8A及び8Bでは同方向で且つ45°方向が良い。ただし、フォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号等のサーボ信号による光ピックアップ装置1の調整を考慮すれば、すべての分割領域8A〜8Dで与えられる非点収差は、同方向で且つ45°方向であることが望ましい。なお、ホログラムパターンとは別にシリンドリカルレンズを入れて非点収差を与えても良い。
The spot of each signal detection light on each of the light receiving
図6において、実効距離N1はレーザ光源2の発光点2Pから偏光ビームスプリッタ3の入射面までの実効距離、実効距離N2は偏光ビームスプリッタ3の射出面から受光面中心9Pまでの実効距離N2を示している。実効距離N1,N2とは硝材の屈折率で決まる空気換算距離を意味している。実効距離N1とN2が等しいとき、記録再生層の信号面10B1からの反射光で、且つHOE面8Z上の各分割領域8A〜8Dで何ら回折作用を受けずに透過した0次回折光は、受光面中心9Pで集光する。即ち、レーザ光源2の発光点2Pと光検出器9の受光面中心9Pは共役配置の関係になる。
In FIG. 6, the effective distance N1 is the effective distance from the
また、図4に示した中点9Rから受光面中心9Pまでの距離と、中点9Sから受光面中心9Pまでの距離は略等しい。しかし、各分割領域8A〜8Dから、それぞれ対応した受光セル9A〜9Dまでの各距離はそれぞれ若干異なる。そのため、各分割領域8A〜8Dで回折次数mにより回折された光を同一平面上で、且つ同じスポット半径で受光するには、各分割領域8A〜8Dでそれぞれ異なるパワー成分が必要となる。パワー成分とはレンズ作用に相当するものであり、回折面パワーのことを意味している。
Further, the distance from the
次に、クロストーク光について説明する。クロストーク光には、記録再生層の信号面10B1からの反射光で、且つHOE面8Z上の分割領域各8A〜8Dでm以外の回折次数により回折されたクロストーク光と、他層の信号面10B2からの反射光で、且つHOE面8Z上の各分割領域8A〜8Dで回折次数mにより回折されたクロストーク光とがある。
Next, crosstalk light will be described. The crosstalk light includes reflected light from the signal surface 10B1 of the recording / reproducing layer and diffracted by a diffraction order other than m in each of the divided
図7を用いて、記録再生層の信号面10B1から生じるスポットについて説明する。なお、第1の実施形態では、信号検出光として用いる回折次数mはm=2とする。よって、記録再生層の信号面10B1からの反射光で、且つHOE面8Zの分割領域8A〜8Dで回折された2次回折光が、スポット21a〜21dを形成して信号検出光となる。
The spots generated from the signal surface 10B1 of the recording / reproducing layer will be described with reference to FIG. In the first embodiment, the diffraction order m used as the signal detection light is m = 2. Therefore, the second-order diffracted light reflected from the signal surface 10B1 of the recording / reproducing layer and diffracted by the divided
信号検出光以外の回折光はクロストーク光となり、受光セル9A〜9D周辺にスポットを形成する。記録再生層の信号面10B1からの反射光で、且つHOE面8Zの各分割領域8A〜8Dで何ら回折作用を受けずに透過した0次回折光は、スポット22を形成する。スポット22は光検出器9の受光面中心9Pに集光し、受光セル9A〜9D上に照射されることがないので、後述する各信号に影響を与えない。
Diffracted light other than the signal detection light becomes crosstalk light and forms spots around the light receiving
記録再生層の信号面10B1からの反射光で、且つHOE面8Zの各分割領域8A〜8Dで回折された−2次回折光は、受光面中心9Pからみてスポット21a〜21dと対照な位置にスポット23a〜23dを形成する。記録再生層の信号面10B1からの反射光で、且つHOE面8Zの各分割領域8A〜8Dで回折された1次回折光は、スポット21a〜21dより受光面中心9Pに近い位置でスポット24a〜24dを形成する。1次回折光は2次回折光の1/2倍の回折角なので、受光面中心9Pとスポット24a〜24dの各距離は、受光面中心9Pとスポット21a〜21dの各距離の略1/2倍である。記録再生層の信号面10B1からの反射光で、且つHOE面8Zの各分割領域8A〜8Dで回折された−1次回折光は、受光面中心9Pからみてスポット24a〜24dと対称な位置にスポット25a〜25dを形成する。同様に、記録再生層の信号面10B1からの反射光で、且つHOE面8Zの各分割領域8A〜8Dで回折された3次回折光はスポット26a〜26dを、−3次回折光はスポット27a〜27dを形成する。なお、これらのクロストーク光は、信号検出光21a〜21dより収差の多いスポットを形成する。そのため、クロストーク光によるスポットのサイズは信号検出光となるスポットのサイズよりも大きい。
The second-order diffracted light that is reflected from the signal surface 10B1 of the recording / reproducing layer and diffracted by the divided
ところで、光ピックアップ装置1における設計波長からの波長シフト、温度変化、組み立て時の調整誤差等により、各スポットの位置は設計位置からシフトすることがある。そこで、クロストーク光により形成されるスポットがシフトして、受光セル9A〜9D上に照射されないようにする必要がある。
By the way, the position of each spot may be shifted from the design position due to a wavelength shift from the design wavelength in the optical pickup device 1, a temperature change, an adjustment error during assembly, and the like. Therefore, it is necessary to prevent the spots formed by the crosstalk light from shifting and irradiating the light receiving
前述のように、受光セル9A,9Bの中点9Rから受光面中心9Pまでの距離と、受光セル9C,9Dの中点9Sから受光面中心9Pまでの距離は略等しい。よって、受光面中心9Pからみて信号検出光と対称な位置の周辺に対しても、クロストーク光により形成されるスポットがシフトして、受光セル9A〜9Dに照射されないように留意する必要がある。
As described above, the distance from the
図7に示すように、受光セル9A〜9Dの周辺には、クロストーク光によりスポット23a〜23d,24a〜24d,25a〜25d,26a〜26d,27a〜27dが形成される。これらの受光セル9A〜9Dの周辺のスポットは、HOE面8Z上の分割領域8A〜8Dで回折次数|m±1|により回折されたクロストーク光により形成される。ここで、|m±1|はm±1の絶対値を表す。よって、受光セル9A〜9D上に、これらのクロストーク光により形成されるスポットが照射されないようにするためには、回折次数|m±1|の回折光を生じさせないことである。
As shown in FIG. 7,
次に、HOE面8Zの階段形状の段数qと回折効率の関係について、表1〜表3を用いて説明する。表1は、段数q=3、回折次数m=1で最大回折効率が得られる場合に、各回折次数の回折効率を示している。
表2は、段数q=4、回折次数m=1で最大回折効率が得られる場合に、各回折次数の回折効率を示している。
表3は、段数q=8、回折次数m=2で最大回折効率が得られる場合に、各回折次数の回折効率を示している。
表1〜表3に示したように、段数qに対して回折次数qの周期で回折光が生じる。よって、回折次数|m±1|の回折光が生じない条件は、q≧4のとき、mの絶対値|m|が以下の(3)式を満たすことである。
|m|≦INT[(q−2)/2] …(3)
ここで、INT[(q−2)/2]は(q−2)/2の整数部分を表している。
As shown in Tables 1 to 3, diffracted light is generated with a period of the diffraction order q with respect to the stage number q. Therefore, the condition that diffracted light of the diffraction order | m ± 1 | is not generated is that when q ≧ 4, the absolute value | m | of m satisfies the following expression (3).
| M | ≦ INT [(q−2) / 2] (3)
Here, INT [(q-2) / 2] represents the integer part of (q-2) / 2.
(3)式を満たすことにより、受光セル9A〜9D上にクロストーク光がシフトして形成されるスポットが照射されることなく、S/Nの良い安定した信号を得ることができる。
By satisfying the expression (3), a stable signal with good S / N can be obtained without irradiating the spot formed by shifting the crosstalk light on the light receiving
図8を用いて、他層の信号面10B2から生じるクロストーク光について説明する。他層10B2からのクロストーク光は、倍率に合わせて大きく広がり局所的な光量は少ないので、回折効率の低いクロストーク光については考える必要がない。よって、このクロストーク光は信号検出光と同じ回折次数m=2の回折光のみを考えればよい。図8中で、他層の信号面10B2からの反射光で、且つHOE面8Zの分割領域8A〜8Dで回折次数m=2により回折された光は、スポット28a〜28dを形成する。そして、スポット28a〜28dは、スポット21a〜21dに対して90°回転した方向で扇形状に広がる。よって、図3のHOEの分割方法及び図5の受光セルの配置により、スポット28a〜28dが各受光セル9A〜9D上に対してほとんど照射されないようにすることができる。そのため、受光セル9A〜9D上に他層10B2からのクロストーク光が照射されることなく、S/Nの良い、より一層安定した信号を得ることができる。
The crosstalk light generated from the signal surface 10B2 of the other layer will be described with reference to FIG. Since the crosstalk light from the other layer 10B2 spreads greatly according to the magnification and the local light quantity is small, there is no need to consider the crosstalk light having a low diffraction efficiency. Therefore, only the diffracted light having the same diffraction order m = 2 as that of the signal detection light needs to be considered as the crosstalk light. In FIG. 8, the light reflected from the signal surface 10B2 of the other layer and diffracted by the diffraction order m = 2 in the divided
図9はフォーカスエラー信号を得るためのSカーブとスポット形状を示した図である。図9(a)は、光ディスク10が対物レンズ7に近く、Sカーブが最大となるときの受光セル9A,9B上でのスポット形状である。このとき、受光セル9A1,9B2に対して信号検出光の大半のスポット21a,21bが照射され、受光セル9A2、9B1に対しては僅かなスポット21a,21bが照射されるのみである。図9(b)は光ディスク10が対物レンズ7から遠く、Sカーブが最小となるときの受光セル9A、9B上でのスポット形状である。このとき、受光セル9A2,9B1に対して大半のスポット21a,21bが照射され、受光セル9A1、9B2に対しては僅かなスポット21a,21bが照射されるのみである。そして、フォーカスを変化させてフォーカスエラー信号FEを算出することにより、図9(c)に示すように良好なSカーブ特性が得られる。図9(c)の横軸はデフォーカス量(1目盛り4μm)、縦軸はフォーカスエラー信号FE1のレベルを示す。図9(c)のフォーカスエラー信号FE1の最大レベルが図8(a)のとき、最小レベルが図9(b)のときである。なお、デフォーカスが全く無いときは、図7に示した均等な扇形状スポット21a,21bが形成される。
FIG. 9 is a diagram showing an S curve and a spot shape for obtaining a focus error signal. FIG. 9A shows a spot shape on the light receiving
図10は光検出器9の内部にある演算回路の回路系統図を示している。本回路は、フォーカスエラー信号FE1、トラッキングエラー信号PP1,APP1及びメイン信号RF1を算出する。まず、同図において、フォーカスエラー信号FE1を計算する方法について説明する。受光セル9A1から得られる電気信号A11、受光セル9A2から得られる電気信号A12、受光セル9B1から得られる電気信号B11,受光セル9B2から得られる電気信号B12、加算器31、32及び減算器37を用いて、以下の(4)式により算出される。
FE1=(A11+B12)−(A12+B11) …(4)
(4)式に示すように、フォーカスエラー検出として一般的な非点収差法が使えるので、光ピックアップ装置1は従来のFEP(フロントエンドプロセッサ)に対して容易に対応できる。
FIG. 10 shows a circuit system diagram of an arithmetic circuit in the
FE1 = (A11 + B12) − (A12 + B11) (4)
As shown in equation (4), since a general astigmatism method can be used for focus error detection, the optical pickup device 1 can easily cope with a conventional FEP (front end processor).
図11は、HOE面8Z上において、記録再生層の信号面10B1から反射して形成されるスポット45,46を示した図である。なお、図11(a)はBlu−ray規格の光ディスク(BD)に対する記録又は再生を行う場合、図11(b)はHD−DVD規格の光ディスク(HD−DVD)に対する記録又は再生を行う場合である。記録再生層の信号面10B1からの反射光のスポット45,46には、トラックやピット(以下、トラックと記す)によって回折された1次光と回折作用を受けない0次光との重なり部分45a,46aが生じる。この重なり部分45a,46aが干渉して左右の光強度の違いが生じることによって、いわゆるプッシュプル信号成分が得られる。
FIG. 11 is a
重なり部分45a,46aの大きさは光ディスクの規格で決まり、BDとHD−DVDではこの重なり部分45a,46aの割合が異なる。対物レンズ7の開口数、レーザ光LSの波長及び記録再生層の信号面10B1上のトラックピッチにより、0次光と1次光の重なる割合が一義的に定まる。
The size of the overlapping
図3の分割線8iと8j(それぞれの分割線のなす角度がラジアル方向に対して±45°)でHOE面8Zを分割すると、BDの場合の分割線8i,8jはスポット45の半径に対し約7%の余裕、HD−DVDの場合の分割線8i,8jはスポット46の半径に対し約14%の余裕をもつのみである。ただし、BDの場合、波長を405nm、トラックピッチを0.32μm、開口数を0.85、HD−DVDの場合、波長を405nm、トラックピッチを0.4μm、開口数を0.65としている。
When the
図3の分割線8iと8jによれば、重なり部分45a,46aがフォーカスエラー信号FEの計算で用いる分割領域8A,8B上に照射されることがない。よって、トラックを横断する際の光量変化が生じにくいため、トラック横断によるフォーカスエラー信号FEの変動が生じない。逆に重なり部分45a,46aが必要以上に含まれないため、トラックピッチの2倍の周期による回折光の影響をもフォーカスエラー信号FEから排除できる。BDの場合、分割線8iとラジアル方向とがなす角度が41.8°以下になると、重なり部分45a,46aと分割線8iが交わる。同様に、分割線8jとラジアル方向とがなす角度が−41.8°以上になると、重なり部分45a,46aと分割線8jが交わる。
According to the
HD−DVDの場合、分割線8iとラジアル方向とがなす角度が39.7°以下になると、重なり部分45a,46aと分割線8iが交わる。同様に、分割線8jとラジアル方向とがなす角度が−39.7°以上になると、重なり部分45a,46aと分割線8jが交わる。分割線8i,8jが分割領域8A,8Bに少し交わることは影響が少なく、また0次光と1次光が重ならない部分が必要以上に多く含まれるのは好ましくない。以上の条件を考慮すると、分割線8iとラジアル方向とがなす角度は40°以上50°以下、分割線8jとラジアル方向とがなす角度は−50°以上−40°以下とするのが好ましい。そして、図3に示したように、分割線8iとラジアル方向とがなす角度は45°、分割線8jとラジアル方向とがなす角度は−45°とするのが最も望ましい。
In the case of HD-DVD, when the angle formed by the
次に、トラッキングエラー信号を計算する方法について説明する。受光セル9Cで電気信号C1,受光セル9Dで電気信号D1が得られる。この電気信号C1,D1にはプッシュプル信号成分が含まれる。よって、通常のPP(Push Pull)法(プッシュプル法)によるトラッキングエラー信号PP1は、電気信号C1,D1及び減算器36を用いて、以下の(5)式により算出される。
PP1=C1−D1 …(5)
Next, a method for calculating the tracking error signal will be described. An electric signal C1 is obtained by the
PP1 = C1-D1 (5)
ところで、通常のPP法あるいはDPP法によるトラッキングエラー信号は、レンズシフトやラジアル方向の光ディスクのチルト時にオフセットが発生する信号として知られている。このオフセットを低減したトラッキングエラー検出方法として、前述のAPP法が知られている。APP法によるトラッキングエラー信号APP1は、電気信号A11〜D1、加算器33,34、減算器36,39,42及び乗算器40を用いて、以下の(6)式により算出される。
APP1=(C1−D1)−k1・[(A11+B11)−(A12+B12)] …(6)
ここで、k1は乗算器40の乗算係数である。
By the way, a tracking error signal based on the normal PP method or DPP method is known as a signal in which an offset occurs when the optical disc is tilted or shifted in the radial direction. The aforementioned APP method is known as a tracking error detection method in which the offset is reduced. The tracking error signal APP1 by the APP method is calculated by the following equation (6) using the electric signals A11 to D1,
APP1 = (C1-D1) -k1. [(A11 + B11)-(A12 + B12)] (6)
Here, k1 is a multiplication coefficient of the
このトラッキングエラー信号APP1は、前記したレンズシフト等のオフセットのみならず、記録マークの境界で生じるオフセットも低減することが可能である。すなわち、信号A11と信号B11の和から信号A12と信号B12の差をとったDC成分で補正することにより、記録マークの境界で生じるオフセットが低減できる。なお、乗算係数k1は、レンズシフトと記録境界でのオフセットを補正し、また外乱などがあってもオフセットの発生が小さくなるように最適化したものである。以上により、トラッキングエラー信号PP1,APP1は3ビーム方式を用いることなく、1ビーム方式で得ることができる。 The tracking error signal APP1 can reduce not only the offset such as the lens shift described above but also the offset generated at the boundary of the recording mark. That is, the offset generated at the boundary of the recording mark can be reduced by correcting with the DC component obtained by taking the difference between the signal A12 and the signal B12 from the sum of the signal A11 and the signal B11. Note that the multiplication coefficient k1 is optimized to correct the offset at the lens shift and the recording boundary, and to reduce the occurrence of the offset even if there is a disturbance or the like. As described above, the tracking error signals PP1 and APP1 can be obtained by the 1-beam method without using the 3-beam method.
また、メイン信号RF1は、電気信号A11〜D1、加算器31、32、33、38及び41を用いて、以下の(7)式により算出される。
RF1=A11+A12+B11+B12+C1+D1 …(7)
The main signal RF1 is calculated by the following equation (7) using the electrical signals A11 to D1 and the
RF1 = A11 + A12 + B11 + B12 + C1 + D1 (7)
以上説明してきたように、(3)式を満たすことで、記録再生層の信号面からの反射光で、且つHOE面で回折されたクロストーク光により形成されるスポットが受光セルの周辺に生じないため、S/Nの良い、安定したフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号を得ることができる。また、図8に示したように、他層の信号面からの反射光で、且つHOE面で回折されたクロストーク光により形成されるスポットが、すべての受光セル上に照射されないようにして、S/Nの良い、より一層安定したフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号を得ることができる。 As described above, when the expression (3) is satisfied, a spot formed by crosstalk light reflected from the signal surface of the recording / reproducing layer and diffracted by the HOE surface is generated around the light receiving cell. Therefore, a stable focus error signal and tracking error signal with good S / N can be obtained. Further, as shown in FIG. 8, the spot formed by the crosstalk light reflected from the signal surface of the other layer and diffracted by the HOE surface is not irradiated on all the light receiving cells. A more stable focus error signal and tracking error signal with good S / N can be obtained.
また、図3、図5に示すように、1枚の回折型光学素子と少ない受光セルで構成しているので、低コストでクロストーク光が受光セル上に照射しないようにできる。また、1ビーム方式であるので、グレーティングが不要となり、BDとHD−DVDのようにトラックピッチが異なる複数種の光ディスクに対応ができる利点がある。 Further, as shown in FIGS. 3 and 5, since it is composed of one diffractive optical element and a small number of light receiving cells, it is possible to prevent the crosstalk light from being irradiated onto the light receiving cells at low cost. In addition, since the single beam system is used, there is an advantage that a grating is not necessary, and it is possible to cope with a plurality of types of optical disks having different track pitches such as BD and HD-DVD.
<第2の実施形態>
本発明の第2の実施形態について、図12〜図16を参照し、第1の実施形態とは異なる点を中心として詳細に説明する。第2の実施形態では、第1の実施形態の回折型光学素子8に代わって回折型光学素子50、光検出器9に代わって光検出器51を用いたものである(図1,図2参照)。それ以外の構成部品については図1、図2と同じであり、光学部品の配置も同じである。
<Second Embodiment>
The second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 12 to 16 with a focus on differences from the first embodiment. In the second embodiment, a diffractive
図12は、回折型光学素子50の6分割パターンを示した図、図13は光検出器51の受光セル51A〜51Fの配置を示した図である。HOE面50Zの6つの分割領域50A〜50Fは光軸中心50Pを通る3本の分割線50i,50j,50kによって分けられる。分割線50iはラジアル方向と同方向であり、分割線50j,50kは、分割線50iに対して±45°方向に配置される。そして、分割領域50A〜50Fはそれぞれ異なる回折構造をもつホログラムパターンとなっており、且つ回折次数mにより回折された光に対し非点収差を付与する構成となっている。よって、6つの分割領域50A〜50Fにそれぞれ対応して非点収差が付与された6つの回折光が生じる。第1の実施形態と同様に、対物レンズ7でのレンズシフトやレンズチルトがない状態では、光ディスク10からの反射光の光束中心がHOE面50Zの略光軸中心50Pを通る。なお、第1の実施形態の図4と同様に、HOE面50Z上の分割領域50A〜50Fは、段数qの階段形状の回折構造からなる。
FIG. 12 is a diagram showing a six-divided pattern of the diffractive
その後、6つの非点収差が付与された回折光は、図13に示す光検出器51の受光面に配置された受光セル51A〜51F上で信号検出光のスポットを形成して受光される。受光セル51A〜51FはHOE面50Zの分割領域50A〜50Fの各回折方向に応じて配置されており、分割領域50Aで回折次数mにより回折された光は受光セル51A(51A1と51A2にまたがる)で受光される。同様に分割領域50Bで回折次数mにより回折された光は受光セル51B(51B1と51B2にまたがる)で、分割領域50Cで回折次数mにより回折された光は受光セル51Cで、分割領域50Dで回折次数mにより回折された光は受光セル51Dで、分割領域50Eで回折次数mにより回折された光は受光セル51Eで、分割領域50Fで回折次数mにより回折された光は受光セル51Fで、信号検出光のスポットを形成してそれぞれ受光される。
After that, the diffracted light to which the six astigmatisms are given is received by forming signal detection light spots on the light receiving
HOE面50Zの光軸中心50Pと光検出器51の受光面上の受光面中心51Pは、光軸方向で略一致している。受光面中心51Pは分割領域51A〜51Fで回折せずに透過した0次回折光が略集光する位置である。また、第1の実施形態と同様の理由により、受光セル51A,51Bの中点51Qから受光面中心51Pまでの距離、51C,51Eの中点51Rから受光面中心51Pまでの距離、受光セル51D,51Fの中点51Sから受光面中心51Pまでの距離は、略等しい。
The
また、光ディスク10のトラックを光検出器51の受光面に投影した時、受光セル51Aはラジアル方向で受光セル51A1と51A2に2分割される。同様に、受光セル51Bはラジアル方向で受光セル51B1と51B2にそれぞれ2分割される。また、非点収差の方向についても第1の実施形態と同様である。
When the track of the
各受光セル51A〜51F上での各信号検出光のスポットは、分割領域50A〜50Fに応じた扇形状となるが、分割領域がなく円形状のホログラムパターンで最小錯乱円となる円形状スポットと考えた場合に適切な非点収差を有し、他の収差が発生しないものである。そして、非点収差により生じる2つの焦線の略中間でスポットが最小錯乱円となるので、この中間位置に受光セル51A〜51Fが配置される。また、第1の実施形態と同様に、レーザ光源2の発光点2Pと光検出器51の受光面中心51Pは共役配置の関係になる。
The spot of each signal detection light on each of the light receiving
図14を用いて、記録再生層の信号面10B1から生じるスポットについて説明する。なお、第2の実施形態では、信号検出光として用いる回折次数mはm=1とする。よって、記録再生層の信号面10B1からの反射光で、且つHOE面8Zの分割領域8A〜8Dで回折された1次回折光が、スポット61a〜61fを形成して信号検出光となる。
The spots generated from the signal surface 10B1 of the recording / reproducing layer will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the diffraction order m used as the signal detection light is m = 1. Therefore, the first-order diffracted light that is reflected from the signal surface 10B1 of the recording / reproducing layer and diffracted by the divided
信号検出光以外の回折光はクロストーク光となり、受光セル51A〜51F周辺にスポットを形成する。記録再生層の信号面10B1からの反射光で、且つHOE面8Zの各分割領域50A〜50Fで何ら回折作用を受けずに透過した0次回折光は、スポット62を形成する。スポット62は光検出器51の受光面中心51Pに集光し、受光セル51A〜51F上に照射されることがないので、後述する各信号に影響を与えない。
Diffracted light other than the signal detection light becomes crosstalk light and forms spots around the light receiving
記録再生層の信号面10B1からの反射光で、且つHOE面50Zの各分割領域50A〜50Fで回折した−1次回折光は、受光面中心9Pからみてスポット61a〜61fと対照な位置にスポット63a〜63fを形成する。同様に、記録再生層の信号面10B1からの反射光で、且つHOE面50Zの各分割領域50A〜50Fで回折された2次回折光はスポット64a〜64fを、−2次回折光はスポット65a〜65fを形成する。なお、これらのクロストーク光は、信号検出光61a〜61fより収差の多いスポットを形成する。そのため、クロストーク光によるスポットのサイズは信号検出光となるスポットのサイズよりも大きい。
The minus first-order diffracted light, which is reflected light from the signal surface 10B1 of the recording / reproducing layer and diffracted in each of the divided
第1の実施形態と同様に、これらのクロストーク光により形成されるスポットがシフトして、受光セル51A〜51F上に照射されないようにする必要がある。図15に示すように、受光セル51A〜51Fの周辺には、クロストーク光によりスポット62,63a〜63f,64a〜64f,65a〜65fが形成される。これらの受光セル51A〜51Fの周辺のスポットは、HOE面50Z上の分割領域50A〜50Fで回折次数|m±1|により回折されたクロストーク光により形成される。よって、受光セル51A〜51F上に、これらのクロストーク光により形成されるスポットが照射されないようにするためには、回折次数|m±1|の回折光を生じさせないことである。
As in the first embodiment, it is necessary to prevent the spots formed by these crosstalk lights from shifting and irradiating the light receiving
第1の実施形態と同様に、段数qに対して回折次数qの周期で回折光が生じるので、回折次数|m±1|の回折光が生じない条件は、q≧4のとき、(3)式を満たすことである。(3)式を満たすことにより、受光セル51A〜51F上にクロストーク光がシフトして形成されるスポットが照射されることなく、S/Nの良い安定した信号を得ることができる。
As in the first embodiment, diffracted light is generated with a period of the diffraction order q with respect to the stage number q. Therefore, the condition that diffracted light of the diffraction order | m ± 1 | is not generated when q ≧ 4 (3 ) Is satisfied. By satisfying the expression (3), a stable signal with good S / N can be obtained without irradiating the spot formed by shifting the crosstalk light on the light receiving
図15を用いて、他層の信号面10B2から生じるクロストーク光について説明する。第1の実施形態と同様に、他層の信号面10B2からのクロストーク光は、倍率に合わせて大きく広がり局所的な光量は少ないので、回折効率の低いクロストーク光については考える必要がない。よって、このクロストーク光は信号検出光と同じ回折次数m=1の回折光のみを考えればよい。図15中で、他層の信号面10B2からの反射光で、且つHOE面50Zの分割領域50A〜50Fで回折次数m=1により回折された光は、スポット66a〜66fを形成する。そして、スポット66a〜66fは、スポット61a〜61fに対して90°回転した方向で扇形状に広がる。よって、図12のHOEの分割方法及び図13の受光セルの配置により、スポット66a〜66fが各受光セル51A〜51F上に対してほとんど照射されないようにすることができる。そのため、受光セル51A〜51F上に他層10B2からのクロストーク光が照射されることなく、S/Nの良い、より一層安定した信号を得ることができる。
The crosstalk light generated from the signal surface 10B2 of the other layer will be described with reference to FIG. Similar to the first embodiment, the crosstalk light from the signal surface 10B2 of the other layer greatly spreads in accordance with the magnification, and the local light quantity is small. Therefore, it is not necessary to consider the crosstalk light with low diffraction efficiency. Therefore, only the diffracted light having the same diffraction order m = 1 as the signal detection light needs to be considered as the crosstalk light. In FIG. 15, the light reflected from the signal surface 10B2 of the other layer and diffracted by the diffraction order m = 1 in the divided
図16は光検出器51の内部にある演算回路の回路系統図を示している。本回路は、フォーカスエラー信号FE2、トラッキングエラー信号PP2,APP2及びメイン信号RF2を算出する。まず、同図において、フォーカスエラー信号FE2を計算する方法について説明する。受光セル51A1から得られる電気信号A21、受光セル51A2から得られる電気信号A22、受光セル51B1から得られる電気信号B21,受光セル51B2から得られる電気信号B22、加算器71、72及び減算器77を用いて、以下の(8)式により算出される。
FE2=(A21+B22)−(A22+B21) …(8)
(8)式に示すように、フォーカスエラー検出として一般的な非点収差法が使えるので、光ピックアップ装置1は従来のFEPに対して容易に対応できる。
FIG. 16 shows a circuit system diagram of an arithmetic circuit in the
FE2 = (A21 + B22)-(A22 + B21) (8)
As shown in the equation (8), since a general astigmatism method can be used for focus error detection, the optical pickup device 1 can easily cope with the conventional FEP.
第1の実施形態の図11と同様に、HOE面50Z上において、記録再生層の信号面10B1から反射して形成されるスポットは、トラックによって回折された1次光と回折作用を受けない0次光との重なり部分が生じるので、プッシュプル信号成分が得られる。よって、分割線50iと分割線50jとがなす角度は40°以上50°以下とするのが好ましい。同様に、分割線50iと分割線50kとがなす角度は−50°以上−40°以下とするのが好ましい。そして、分割線50iと50jとがなすそれぞれの角度は45°、分割線50iと50kとがなすそれぞれの角度は−45°とするのが最も望ましい。
As in FIG. 11 of the first embodiment, the spot formed by reflecting from the signal surface 10B1 of the recording / reproducing layer on the
HOE面50Zの4つの分割領域50C〜50Fで回折された1次回折光は、各受光セル51C〜51Fで信号検出光のスポット61c〜61fを形成して受光される。そして、各受光セル51C〜51Fより、それぞれに対応した電気信号C2〜F2が得られる。この電気信号C2〜F2はプッシュプル信号成分を含んでいる。よって、通常のプッシュプル法によるトラッキングエラー信号PP2は、電気信号C2〜F2、加算器75,76及び減算器80を用いて、以下の(9)式により算出される。
PP2=(C2+D2)−(E2+F2) …(9)
The first-order diffracted light diffracted by the four divided
PP2 = (C2 + D2) − (E2 + F2) (9)
また、トラッキングエラー信号APP2は、電気信号A21〜F2、加算器73,74,75,76、減算器79,80,83及び乗算器81を用いて、以下の(10)式により算出される。
APP2=(C2+D2)−(E2+F2)−k2{(A21+B21)−(A22+B22)} …(10)
The tracking error signal APP2 is calculated by the following equation (10) using the electrical signals A21 to F2,
APP2 = (C2 + D2) − (E2 + F2) −k2 {(A21 + B21) − (A22 + B22)} (10)
さらに、メイン信号RFは、電気信号A21〜F2、加算器71,72,75,76,78,81及び83を用いて、以下の(11)式により算出される。
RF2=A21+A22+B21+B22+C2+D2+E2+F2 …(11)
Further, the main signal RF is calculated by the following equation (11) using the electrical signals A21 to F2 and the
RF2 = A21 + A22 + B21 + B22 + C2 + D2 + E2 + F2 (11)
第2の実施形態の場合は、BD−ROMなどの再生型光ディスクに対応したDPD法によるトラッキングエラー信号を検出することが可能である。DPD信号は、電気信号C2と電気信号E2の和(C2+E2)と電気信号D2と電気信号F2の和(D2+F2)を比較演算することで得られる。よって、第2の実施形態はAPP法とDPD法が両立できる構成であり、第1の実施形態より多様な媒体に対応可能である。 In the case of the second embodiment, it is possible to detect a tracking error signal by the DPD method corresponding to a reproduction type optical disc such as a BD-ROM. The DPD signal is obtained by comparing and calculating the sum of the electric signal C2 and the electric signal E2 (C2 + E2) and the sum of the electric signal D2 and the electric signal F2 (D2 + F2). Therefore, the second embodiment has a configuration in which the APP method and the DPD method can be compatible, and can cope with various media than the first embodiment.
以上説明してきたように、(3)式を満たすことで、記録再生層の信号面からの反射光で、且つHOE面で回折されたクロストーク光により形成されるスポットが受光セルの周辺に生じないため、S/Nの良い、安定したフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号を得ることができる。また、図15に示したように、他層の信号面からの反射光で、且つHOE面で回折されたクロストーク光により形成されるスポットが、すべての受光セル上に照射されないようにして、S/Nの良い、より一層安定したフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号を得ることができる。 As described above, when the expression (3) is satisfied, a spot formed by crosstalk light reflected from the signal surface of the recording / reproducing layer and diffracted by the HOE surface is generated around the light receiving cell. Therefore, a stable focus error signal and tracking error signal with good S / N can be obtained. Further, as shown in FIG. 15, the spot formed by the crosstalk light diffracted by the signal surface of the other layer and diffracted by the HOE surface is not irradiated on all the light receiving cells. A more stable focus error signal and tracking error signal with good S / N can be obtained.
また、図12、図13に示すように、1枚の回折型光学素子と少ない受光セルで構成しているので、低コストでクロストーク光が受光セル上に照射しないようにできる。また、1ビーム方式であるので、グレーティングが不要となり、BDとHD−DVDのようにトラックピッチが異なる複数種の光ディスクに対応ができる利点がある。 Further, as shown in FIG. 12 and FIG. 13, since it is composed of one diffractive optical element and a small number of light receiving cells, it is possible to prevent the crosstalk light from being irradiated onto the light receiving cells at low cost. In addition, since the single beam system is used, there is an advantage that a grating is not necessary, and it is possible to cope with a plurality of types of optical disks having different track pitches such as BD and HD-DVD.
なお、第1,第2実施形態では波長405nmの青色レーザ光源を1つ用いて、片面2層のBDに対応する光ピックアップ装置の構成を示したが、本発明はこの第1,第2実施形態に限定されるものではない。例えば、同じ青色レーザ光源を用いてBD,HD−DVDの双方に対応する光ピックアップ装置、DVDやCDにも対応する光ピックアップ装置、3層以上の光ディスクに対応する光ピックアップ装置にも適用可能である。 In the first and second embodiments, the configuration of the optical pickup device corresponding to the single-sided two-layer BD is shown using one blue laser light source having a wavelength of 405 nm, but the present invention is the first and second embodiments. The form is not limited. For example, the same blue laser light source can be used for an optical pickup device compatible with both BD and HD-DVD, an optical pickup device compatible with DVD and CD, and an optical pickup device compatible with three or more layers of optical disks. is there.
1 光ピックアップ装置
2 レーザ光源
4 コリメータレンズ
7 対物レンズ
8,50 回折型光学素子
8Z,50Z HOE面
8A〜8D,50A〜50F 分割領域
8i,8j,50i,50j,50k 分割線
8P,50P 光軸中心
9,51 光検出器
9A〜9D,51A〜51F 受光セル
9P,51P 受光面中心
10 光ディスク
10A 光入射面
10B 信号面
10B1 第1の信号面(記録再生層の信号面)
10B2 第2の信号面(他層の信号面)
21a〜21d,61a〜61f 信号検出光によるスポット
28a〜28d,66a〜66f 他層からのクロストーク光によるスポット
LS 射出光
LT 反射光
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical pick-up
10B2 Second signal surface (signal surface of other layer)
21a to 21d, 61a to 61f Spots caused by
LS Emission light LT Reflected light
Claims (3)
前記レーザ光源から射出された光を略平行光に変換するコリメータレンズと、
前記略平行光を集光して、第1の信号面及び第2の信号面を有する光ディスクに対して、前記第1又は第2の信号面にスポットを形成する対物レンズと、
前記第1又は第2の信号面からの反射光の略光束中心を通るように配置された複数の分割線と、前記複数の分割線により分割されて、段数qの階段形状の回折構造からなる各領域とを有し、前記反射光を回折次数m(mは0以外の整数)により所定方向に回折させる回折型光学素子と、
前記回折型光学素子によって所定方向に回折され、非点収差を付与された信号検出光を個別に受光し、前記信号検出光が前記非点収差により生じる2つの焦線の略中間で最小錯乱円となる位置に配置された複数の受光セルを有する光検出器とを備え、
q≧4のとき、mの絶対値|m|は以下の(1)式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
|m|≦INT[(q−2)/2] …(1)
ここで、INT[(q−2)/2]は(q−2)/2の整数部分である。 A laser light source for emitting laser light;
A collimator lens that converts light emitted from the laser light source into substantially parallel light;
An objective lens that collects the substantially parallel light and forms a spot on the first or second signal surface with respect to the optical disc having the first signal surface and the second signal surface;
A plurality of dividing lines arranged so as to pass through a substantially luminous flux center of reflected light from the first or second signal surface, and a step-shaped diffraction structure having a number of steps q divided by the plurality of dividing lines. A diffractive optical element that diffracts the reflected light in a predetermined direction by a diffraction order m (m is an integer other than 0),
The signal detection light diffracted in a predetermined direction by the diffractive optical element and provided with astigmatism is individually received, and the signal detection light is a minimum circle of confusion approximately in the middle of two focal lines generated by the astigmatism. And a photodetector having a plurality of light receiving cells arranged at a position,
When q ≧ 4, the absolute value | m | of m satisfies the following expression (1).
| M | ≦ INT [(q−2) / 2] (1)
Here, INT [(q-2) / 2] is an integer part of (q-2) / 2.
前記レーザ光源から射出された光を略平行光に変換するコリメータレンズと、
前記略平行光を集光して、第1の信号面及び第2の信号面を有する光ディスクに対して、前記第1又は第2の信号面にスポットを形成する対物レンズと、
前記光ディスクのトラックを投影したとき、第1の分割線は前記トラックの方向と垂直な方向に配置され、第2の分割線は前記第1の分割線と40°以上50°以下の角度方向で配置され、第3の分割線は前記第1の分割線と角度−50°以上−40°以下の角度方向で配置され、前記第1、第2、第3の分割線は前記第1又は第2の信号面からの反射光の略光束中心を通るように配置された3つの分割線と、前記3つの分割線により分割されて、段数qの階段形状の回折構造からなる各領域とを有し、前記反射光を回折次数m(mは0以外の整数)により所定方向に回折させる回折型光学素子と、
前記回折型光学素子によって所定方向に回折され、非点収差を付与された信号検出光を個別に受光し、前記信号検出光が前記非点収差により生じる2つの焦線の略中間で最小錯乱円となる位置に配置された複数の受光セルを有する光検出器とを備え、
q≧4のとき、mの絶対値|m|は以下の(1)式を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
|m|≦INT[(q−2)/2] …(1)
ここで、INT[(q−2)/2]は(q−2)/2の整数部分である。 A laser light source for emitting laser light;
A collimator lens that converts light emitted from the laser light source into substantially parallel light;
An objective lens that collects the substantially parallel light and forms a spot on the first or second signal surface with respect to the optical disc having the first signal surface and the second signal surface;
When the track of the optical disc is projected, the first dividing line is arranged in a direction perpendicular to the direction of the track, and the second dividing line is at an angle direction of 40 ° to 50 ° with respect to the first dividing line. And the third dividing line is arranged at an angle of -50 ° to -40 ° with respect to the first dividing line, and the first, second, and third dividing lines are the first or second Two dividing lines arranged so as to pass through substantially the center of the luminous flux of the reflected light from the signal surface of 2, and each region formed by the three dividing lines and having a step-shaped diffraction structure with the number of steps q. A diffractive optical element that diffracts the reflected light in a predetermined direction with a diffraction order m (m is an integer other than 0);
The signal detection light diffracted in a predetermined direction by the diffractive optical element and provided with astigmatism is individually received, and the signal detection light is a minimum circle of confusion approximately in the middle of two focal lines generated by the astigmatism. And a photodetector having a plurality of light receiving cells arranged at a position,
When q ≧ 4, the absolute value | m | of m satisfies the following expression (1).
| M | ≦ INT [(q−2) / 2] (1)
Here, INT [(q-2) / 2] is an integer part of (q-2) / 2.
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