JP2010040069A - 光ヘッド装置及び光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】組立や調整の容易性を確保しながら、層間クロストークを抑制できる光ヘッド装置および光ディスク装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る光ヘッド装置は、複数の回折領域を有し、複数の回折領域によって光ディスクにより反射された光を複数に分離して互いに異なる所定の方向に回折させる回折手段と、照射された光の強度に応じた信号を出力する光検出要素を複数有し、複数の回折領域によって前記複数に分離され互いに異なる所定の方向に回折された光をそれぞれ検出可能な位置に前記各光検出要素が配設された光検出手段と、を備え、回折手段は、少なくとも２個の補償プッシュプル検出用の回折領域を有し、光検出手段は、少なくとも回折手段の２個の補償プッシュプル検出用の回折領域により回折された光を受光する２個の補償プッシュプル検出用光検出要素を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ディスクへの情報の記録または再生を行う光ヘッド装置及びその光ヘッド装置を用いた光ディスク装置に関する。

ＣＤ（Compact Disc）規格やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）規格と呼ばれる複数種類の記録密度の光ディスクが既に広く普及しているが、近年、青紫色の波長のレーザ光を用いて情報を記録することにより、さらに記録密度が高められた超高密度光ディスクであるＢＤ(Blu-ray Disc)規格やＨＤ ＤＶＤ(High Definition Digital Versatile Disk)規格の光ディスクも実用化されている。

光ディスクの記憶容量を増やす手法の一つとしてディスクの片面に複数（例えば２つ）の記録層を設け、光ヘッド装置の対物レンズを光軸方向に動かしてそれぞれの層にビームを合焦させ、記録層毎に記録したり再生することが考えられている。複数の記録層は球面収差を大きくしないようすることから見れば層間距離は小さい方がよいが、記録層間の距離が小さいと他の記録層からの信号の漏れ込みという層間クロストークが発生する。そのため、片面多層ディスクでは、層間クロストークと球面収差の影響があまり出ない範囲で各層を接近させて配置している。

しかしながら、片面多層ディスクにおいては、ビームが合焦していない記録層からぼやけた状態の反射光が光検出器であるＰＤ(Photo Detector)に照射され、光ヘッド装置からの出力信号であるサーボ信号やＲＦ信号に層間クロストークの信号が入り込みＳＮ比が低下する。この問題を解決する方法として、例えば、特許文献１には、ＰＤの受光面積を小さくすることが記載されている。

特許文献１においては、光ディスクのタンジェンシャル方向とラジアル方向との２直線で４領域に分割され、この各対角に配置される領域同士を同一構成である第１ホログラム対領域と第２ホログラム対領域として構成したホログラム素子と、第１ホログラム対領域からの±１次回折光を受光する第１及び第２受光領域と、第２ホログラム対領域からの±１次回折光を受光する第３及び第４受光領域とを有し、第１〜第４受光領域の各中心と反射光の収束点とがホログラム素子の中心から全て光学的に略等距離になる位置に配置され、第１〜第４受光領域を中央分割領域と両側の二つの端部分割領域に３分割された受光素子基板とを備えた構成が記載されている。
特開２０００−２５１３０５号公報

ＰＤの受光面積を小さくすることは、サーボ信号であるフォーカス信号、トラック信号やＲＦ信号の層間クロストークの信号を小さくすることが可能であるが、ＰＤの受光面積を小さくしすぎると光ヘッド装置の組立や調整が困難になり、信頼性が大きく低下する可能性がある。このため、組立や調整の容易性を確保しながら、層間クロストークを抑制することが望まれている。

本発明は上記したような事情に鑑み成されたものであって、組立や調整の容易性を確保しながら、層間クロストークを抑制できる光ヘッド装置および光ディスク装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の光ヘッド装置は、複数の回折領域を有し、前記複数の回折領域によって光ディスクにより反射された光を複数に分離して互いに異なる所定の方向に回折させる回折手段と、照射された光の強度に応じた信号を出力する光検出要素を複数有し、前記複数の回折領域によって前記複数に分離され互いに異なる所定の方向に回折された光をそれぞれ検出可能な位置に前記各光検出要素が配設された光検出手段と、を備え、前記回折手段は、少なくとも２個の補償プッシュプル検出用の回折領域を有し、前記光検出手段は、少なくとも前記回折手段の２個の補償プッシュプル検出用の回折領域により回折された光を受光する２個の補償プッシュプル検出用光検出要素を有することを特徴とする。

また、本発明の光ディスク装置は、光ヘッド装置と前記光ヘッド装置から出力される信号を処理する制御部と備えた光ディスク装置であって、前記光ヘッド装置は、複数の回折領域を有し、前記複数の回折領域によって光ディスクにより反射された光を複数に分離して互いに異なる所定の方向に回折させる回折手段と、照射された光の強度に応じた信号を出力する光検出要素を複数有し、前記複数の回折領域によって前記複数に分離され互いに異なる所定の方向に回折された光をそれぞれ検出可能な位置に前記各光検出要素が配設された光検出手段と、を備え、前記回折手段は、少なくとも２個の補償プッシュプル検出用の回折領域を有し、前記光検出手段は、少なくとも前記回折手段の２個の補償プッシュプル検出用の回折領域により回折された光を受光する２個の補償プッシュプル検出用光検出要素を有することを特徴とする。

本発明によれば、組立や調整の容易性を確保しながら、層間クロストークを抑制できる光ヘッド装置および光ディスク装置を提供することができる。

以下本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る光ディスク装置の概略構成を示す図である。光ディスク装置１は、光ヘッド装置２、信号処理回路３、制御部４、ＬＤ駆動回路５、記録波形発生回路６、メモリ７、サーボ回路８等を備えている。

光ディスク装置１は、光ヘッド装置２から出射されるレーザ光を光ディスクＭの情報記録層に集光し、情報の記録再生を行う。光ディスクＭは、例えば記録層が２層ありそれぞれ光ディスクの基板表面から順にＬ０層、Ｌ１層があり、レーザ光はどちらかの記録層に集光される。

光ディスクＭから反射した光は、再び、光ヘッド装置２の光学系を通過し光検出器（後述するＤＶＤ／ＨＤ ＤＶＤ／ＢＤ共通光検出部２１又はＣＤ用ホログラムユニット１３内にあるＣＤ用光検出部）で電気信号として検出される。検出された電気信号は、プリアンプ、ＲＦ信号処理回路、アドレス信号処理回路等を含む信号処理回路３に出力される。

ＲＦ信号処理回路では、光ヘッド装置２により検出された電気信号のうち、主に和信号を処理することにより、記録されたユーザー情報等の情報を再生する。この際の復調方法としては、スライス方式やＰＲＭＬ方式がある。つまり、信号処理回路３（ＲＦ信号処理回路）は、光ディスクＭに記録されたデータを読み取る読取手段として機能する。

アドレス信号処理回路では、検出された信号を処理することにより、光ディスク上の記録位置を示す、物理アドレス情報を読み出し、制御部４に出力する。制御部４はこのアドレス情報を元に、所望の位置のユーザー情報等の情報を読み出したり、所望の位置にユーザー情報等の情報を記録したりする。この際、ユーザー情報は、記録波形発生回路６を構成する記録信号処理回路で光ディスク記録に適したデータに変調される。このとき、データの変調は例えば(１、１０)ＲＬＬ（Run length limited）変調、(１、７)ＲＬＬ変調といった変調方式が用いられる。(１、１０)ＲＬＬ変調では、データの変調に用いられた最も短い符号は２Ｔ、最も長い符号は１１Ｔとなる。さらに、記録波形発生回路６は、入力された符号を元にレーザ発光波形を制御するための信号を生成し、ＬＤ駆動回路５はこのレーザ発光波形制御信号に基づきＬＤ（レーザドライバ）を駆動し、これにより光ディスクに情報が記録される。

サーボ回路８は、光ヘッド装置２により検出された電気信号に基づき、フォーカス、トラッキング、チルト等のサーボ信号を生成し、各信号をそれぞれ、光ヘッド装置２のフォーカス、トラッキング、チルトの各アクチュエータ２０に出力する。

光ヘッド装置２は、ＨＤ ＤＶＤ／ＢＤ用光源１１、ＤＶＤ用光源１２、ＣＤ用ホログラムユニット１３、ダイクロイックプリズム１４、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１５、ダイクロイックミラー１６、コリメートレンズ（ＣＬ：Collimating Lens）１７、偏光ホログラム光学素子（ＨＯＥ：polarizing Holographic Optical Element）が形成された回折素子１８、対物レンズ１９、アクチュエータ２０、ＤＶＤ／ＨＤ ＤＶＤ／ＢＤ共通光検出部２１、及びＣＤ用の倍率を変換する倍率変換レンズ２２を備えている。なお回折素子１８にはλ／４板として機能する素子が積層されている。

ＨＤ ＤＶＤ／ＢＤ用光源１１は、半導体レーザ素子であるレーザダイオードなどを含み、例えばＨＤ ＤＶＤ／ＢＤに対応する約４０５ｎｍ（ナノメートル）の波長を有するレーザ光が射出可能である。同様に、ＤＶＤ用光源１２は、半導体レーザ素子であるレーザダイオードなどを含み、例えばＤＶＤに対応する約６５０ｎｍの波長を有するレーザ光が射出可能である。

ＣＤ用ホログラムユニット１３は、ＣＤに対応する約７８０ｎｍの波長を有するレーザ光が射出可能な半導体レーザ、各種サーボ信号を得るためのフォトダイオード、サーボ信号を得るために光を分割するためのグレーティングなどが集積化されたユニットであり、光ディスク上に光を集光するだけで、信号がえられるものである。

ＨＤ ＤＶＤ／ＢＤ用光源１１から射出されたレーザ光は、ダイクロイックプリズム１４、偏光ビームスプリッタ１５を透過し、ダイクロイックミラー１６で反射され、コリメートレンズ１７によりコリメート化（平行光化）される。その後、レーザ光は、回折素子１８を透過し対物レンズ１９に導かれる。なお、対物レンズ１９と回折素子１８は、一体的に保持されているため一体的に動作する。

対物レンズ１９に導かれたレーザ光は、対物レンズ１９により所定の収束性が与えられて、光ディスクＭの任意記録層のいずれか（Ｌ０またはＬ１）に集光される。なお、光ディスクＭのそれぞれの記録層には例えば０．３４μｍ（マイクロメートル）あるいは０．４μｍのピッチで案内溝すなわちトラックもしくは記録マーク（記録済みデータ）列が、同心円上またはスパイラル上に形成されている。また、対物レンズ１９は、例えばプラスチック製で、その開口数はＨＤ ＤＶＤの場合は０．６５、ＢＤの場合は０．８５である。

対物レンズ１９により所定の収束性が与えられたレーザ光は、光ディスクのカバー層を透過し、いずれかの記録層に集光される。これにより、ＨＤ ＤＶＤ／ＢＤ用光源１１からのレーザ光は、対物レンズ１９の焦点位置で最小光スポットを呈する。

対物レンズ１９は、例えば駆動コイルとマグネットを含む対物レンズ駆動機構により、光ディスクＭのそれぞれの記録層の厚さ方向であるフォーカス方向の所定の位置に位置される。なお、対物レンズ１９をトラック方向に移動させて、トラック（記録マーク列）の中心にレーザ光の最小光スポットを一致させるための対物レンズ１９の位置制御がトラッキング制御と呼ばれる。また、対物レンズ１９をフォーカス方向に移動させて、記録層と対物レンズ１９との間の距離を、対物レンズ１９の焦点距離に一致させるための対物レンズ１９の位置制御が、フォーカス制御と呼ばれる。

光ディスクＭの任意の記録層で反射されたレーザ光は、対物レンズ１９により捕捉されたのち概ね平行な断面ビーム形状に変換され、回折素子１８に戻される。

回折素子１８の回折領域は、入射光に対して偏光の方向が９０°異なる反射光にのみ作用するように規定されており、光ディスクＭからの反射光を複数光束に分割、回折する。つまり、往路の光ビームはほとんど回折されずに通過し、逆に復路の光ビームは回折される。この回折素子１８は、例えば図２に示すような所定の領域に分割されており、それぞれの領域は異なる回折ピッチ、回折格子の方向を持つ。回折素子１８により回折された各々の光束は、ダイクロイックミラー１６で反射され、さらに偏光ビームスプリッタ１５により反射される。

これらの光束は、コリメートレンズ１７により与えられる収束性によりＤＶＤ／ＨＤ ＤＶＤ／ＢＤ共通光検出部２１の受光面に結像される。このとき、回折素子１８により分割された反射光束は、ＤＶＤ／ＨＤ ＤＶＤ／ＢＤ共通光検出部２１の受光面に予め設定された検出領域（受光領域）の配列及び形状に合わせて集光する。例えば図３に示すような検出領域が放射状に配列されている場合、回折素子１８の領域ＦＡ、ＦＢを通り回折された光束はそれぞれ領域Ｇ、Ｈの境界部、領域Ｊ、Ｉの境界部に集光し、いわゆるナイフエッジ方式によりフォーカスエラー信号が取得される。取得されたフォーカスエラー信号は信号処理回路３へ入力される。また、領域ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤを透過、回折された光束はそれぞれＤＶＤ／ＨＤ ＤＶＤ／ＢＤ共通光検出部２１上の領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに集光し、ＲＯＭディスクであればＤＰＤ（Differential Phase Detection）信号、Ｒ、ＲＷディスクであればＰＰ（Push Pull）信号を取得する。取得された信号は信号処理回路３へ入力される。また、領域ＣＡ、ＣＢを透過、回折された光束はそれぞれＤＶＤ／ＨＤ ＤＶＤ／ＢＤ共通光検出部２１上の領域Ｅ、Ｆに集光し、対物レンズ１９のレンズシフトによるＰＰ信号のオフセットを補償するための補償プッシュプル信号を得る。また、信号処理回路３のＲＦ信号処理回路が、全部の信号を加算することによりＲＦ信号を得る。

以上が、ＨＤ ＤＶＤ／ＢＤ系の信号処理である。

同様に、ＤＶＤ用光源１２から射出されたレーザ光はダイクロイックプリズム１４により反射され、ほぼ上記したＨＤ ＤＶＤ／ＢＤ系の光路を通り、対物レンズ１９により光ディスクＭの記録面上に集光、反射し、回折素子１８により回折される。回折された光束はＤＶＤ／ＨＤ ＤＶＤ／ＢＤ共通光検出部２１により受光されるが、ＤＶＤ用光源１２から射出されたレーザ光の波長はＨＤ ＤＶＤ／ＢＤ用光源１１から射出されたレーザ光の波長よりも長いため、回折素子１８による回折角はＨＤ ＤＶＤ／ＢＤ系より大きくなる。このため、ＤＶＤ／ＨＤ ＤＶＤ／ＢＤ共通光検出部２１の受光領域は領域ａ〜ｉを使用する。

以上が、ＤＶＤ系の信号処理である。

ＣＤ用光源１３から射出されたレーザ光は、倍率変換レンズ２２、ダイクロイックミラー１６を透過し、コリメートレンズ１７によりほぼ平行光となる。さらにレーザ光は、回折素子１８を通過し、対物レンズ１９に導かれる。対物レンズ１９に入射したレーザ光は収束性を与えられ、光ディスクＭの記録面に集光する。さらに、光ディスクＭの記録面からの反射光は、往路と同じ経路をたどり、ＣＤ用ユニット１３内にあるＣＤ用光検出部により受光される。ＣＤ用光検出部は受光した反射光を電気信号へ変換し、信号処理回路３がこの電気信号に基づき信号処理する。

続いて、回折素子１８およびＤＶＤ／ＨＤ ＤＶＤ／ＢＤ共通光検出部２１の構成および作用についてより詳細に説明する。図２に示すように、回折素子１８は、第１のフォーカスエラー用回折領域としての回折領域ＦＡ、第２のフォーカスエラー用回折領域としての回折領域ＦＢ、第１のトラッキングエラー用回折領域群としての回折領域群ＴＡ、第２のトラッキングエラー用回折領域群としての回折領域群ＴＢ、第３のトラッキングエラー用回折領域群としての回折領域群ＴＣ、第４のトラッキングエラー用回折領域群としての回折領域群ＴＤ、第１の補償プッシュプル用回折領域群としての回折領域群ＣＡ、および第２の補償プッシュプル用回折領域群としての回折領域群ＣＢとに分割される。図２に示すように、回折素子１８は、１６個に分割されているが、機能的には上記した８個の領域に分割されている。

図３に示すように、ＤＶＤ／ＨＤ ＤＶＤ／ＢＤ共通光検出部２１は、ＨＤ ＤＶＤ／ＢＤ用として、第１のフォーカスエラー用光検出要素Ｇ、Ｈ、第２のフォーカスエラー用光検出要素Ｊ、Ｉ、第１のトラッキングエラー用光検出要素Ａ、第２のトラッキングエラー用光検出要素Ｂ、第３のトラッキングエラー用光検出要素Ｃ、第４のトラッキングエラー用光検出要素Ｄ、第１の補償プッシュプル用光検出要素Ｅおよび第２の補償プッシュプル用光検出要素Ｆを有する。

また、図３に示すように、ＤＶＤ／ＨＤ ＤＶＤ／ＢＤ共通光検出部２１は、ＤＶＤ用として、第１のフォーカスエラー用光検出要素ｇ、ｈ、第２のフォーカスエラー用光検出要素ｊ、ｉ、第１のトラッキングエラー用光検出要素ａ、第２のトラッキングエラー用光検出要素ｂ、第３のトラッキングエラー用光検出要素ｃ、第４のトラッキングエラー用光検出要素ｄ、第１の補償プッシュプル用光検出要素ｅおよび第２の補償プッシュプル用光検出要素ｆを有する。ＤＶＤ／ＨＤ ＤＶＤ／ＢＤ共通光検出部２１は、それぞれの光検出要素が光軸を中心に扇形状に放射状に配置されている。

回折素子１８の回折領域ＦＡ、ＦＢによって分離された光をそれぞれＲＦＡ、ＲＦＢ、回折領域ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤによって分離された光をそれぞれＲＴＡ、ＲＴＢ、ＲＴＣ、ＲＴＤ、回折領域ＣＡ、ＣＢによって分離された光をそれぞれＲＣＡ、ＲＣＢと呼ぶことにする。回折素子１８により分離された光ＲＦＡ、ＲＦＢ、ＲＴＡ、ＲＴＢ、ＲＴＣ、ＲＴＤ、ＲＣＡ、ＲＣＢは、ＤＶＤ／ＨＤ ＤＶＤ／ＢＤ共通光検出部２１の各光検出要素により検出されて出力信号（たとえばフォトダイオードでは電流値）に変換され、これらの出力信号にもとづいて、信号処理回路３によりＲＦ信号、ＦＥ信号およびＴＥ信号が生成される。

本実施形態においては、トラッキングエラー検出法として、プッシュプル法（ＰＰ：Push Pull）を用いるが、対物レンズ１９のレンズシフトの影響を考慮して補償プッシュプル検出法（ＣＰＰ：Compensated Push Pull）を適用する。

ＰＰ信号は、信号処理回路３により、第１のトラッキングエラー用光検出要素Ａ、第２のトラッキングエラー用光検出要素Ｂ、第３のトラッキングエラー用光検出要素Ｃ、第４のトラッキングエラー用光検出要素Ｄのそれぞれの出力信号から生成される。

回折領域群ＴＡは、図２に示すように、円形の外縁２４と円弧状の分割線２５と光軸中心を通るラジアル方光軸２８により囲まれた略半紡錘形状の領域から、回折領域ＦＡを除いた領域群である。回折領域群ＴＢは、円形の外縁２４と円弧状の分割線２５と光軸中心を通るラジアル方光軸２８により囲まれた略半紡錘形状の領域から、回折領域ＦＢを除いた領域群である。回折領域群ＴＣは、円形の外縁２４と円弧状の分割線２６と光軸中心を通るラジアル方光軸２８により囲まれた略半紡錘形状の領域から、回折領域ＦＡを除いた領域群である。回折領域群ＴＤは、円形の外縁２４と円弧状の分割線２６と光軸中心を通るラジアル方光軸２８により囲まれた略半紡錘形状の領域から、回折領域ＦＢを除いた領域群である。回折領域ＦＡおよび回折領域ＦＢは、図２に示すように、それぞれ、光ディスクの半径方向（ラジアル方向）と平行な帯状領域であり、ラジアル方光軸２８に対して対称な位置に離間して設けられている。

回折領域群ＴＡは、第１のトラッキングエラー用光検出要素Ａに向けて光ＲＴＡを回折する。また、回折領域群ＴＡは、この回折した光ＲＴＡが光検出要素Ａ上で集光されるようなレンズ機能を有する。回折領域群ＴＢは、第２のトラッキングエラー用光検出要素Ｂに向けて光ＲＴＢを回折する。また、回折領域群ＴＢは、この回折した光ＲＴＢが光検出要素Ｂ上で集光されるようなレンズ機能を有する。光検出要素Ａ、光検出要素Ｂは、光ＲＴＡ、光ＲＴＢを集光状態で受光し、受講した光の強度に応じた信号を出力する。回折領域群ＴＣ、ＴＤ及び光検出要素Ｃ、Ｄについても同様であるので説明を省略する。

信号処理回路３は、光検出要素Ａおよび光検出要素Ｂの出力に基づいて、トラッキングエラー信号（ＰＰ信号）をＰＰ法により生成する。光検出要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄから得られた出力信号をそれぞれＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤとするとＰＰ＝（ＳＡ＋ＳＢ）−（ＳＣ＋ＳＤ）で算出される。

ＣＰＰ信号を生成するために必要な補償プッシュプル用信号は、信号処理回路３により、第１の補償プッシュプル用光検出要素Ｅおよび第２の補償プッシュプル用光検出要素Ｆの出力信号から生成される。

回折領域群ＣＡは、図２に示すように、円形の外縁２４と円弧状の分割線２５と光軸中心を通るタンジェンシャル方光軸２７により囲まれた略平凹レンズ形状の領域から、回折領域ＦＡ、ＦＢを除いた領域群である。回折領域群ＣＢは、円形の外縁２４と円弧状の分割線２６と光軸中心を通るタンジェンシャル方光軸２７により囲まれた略平凹レンズ形状の領域から、回折領域ＦＡ、ＦＢを除いた領域群である。

回折領域群ＣＡは、第１の補償プッシュプル用光検出要素Ｅに向けて光ＲＣＡを回折する。また、回折領域群ＣＡは、この回折した光ＲＣＡが光検出要素Ｅ上で集光されるようなレンズ機能を有する。回折領域群ＣＢは、第２の補償プッシュプル用光検出要素Ｆに向けて光ＲＣＢを回折する。また、回折領域群ＣＢは、この回折した光ＲＣＢが光検出要素Ｆ上で集光されるようなレンズ機能を有する。光検出要素Ｅ、光検出要素Ｆは、光ＲＣＡ、光ＲＣＢを集光状態で受光し、受講した光の強度に応じた信号を出力する。

信号処理回路３は、光検出要素Ｅおよび光検出要素Ｆの出力に基づいて、トラッキングエラー信号を補償プッシュプル法（ＣＰＰ法）により生成するために必要な補償プッシュプル用信号を出力する。光検出要素Ｅ、Ｆから得られた出力信号をそれぞれＳＥ、ＳＦとすると、補償プッシュプル信号による補償値は、α（ＳＥ−ＳＦ）で算出される（αは係数）。従って補償プッシュプル信号による補償値を考慮したＰＰ信号はＰＰ＝（ＳＡ＋ＳＢ）−（ＳＣ＋ＳＤ）−α（ＳＥ−ＳＦ）で算出される。

サーボ回路８は、信号処理回路３から受けたトラッキングエラー信号に基づいて、入射光の光ディスクＭのＬ０またはＬ１上における集光位置がジャストトラックの位置となるよう、対物レンズ１９の位置を制御する。

次に層間クロストークの影響とその低減方法について説明する。対物レンズ１９に導かれたレーザ光は、対物レンズ１９により光ディスクＭの記録層Ｌ０またはＬ１に集光されるが、例えばＬ０に合焦しているとき、Ｌ１にはＬ０を通過した拡散光が照射され、それに見合った反射光が反射され、回折素子１８に到達する。Ｌ１から反射した光は、回折素子１８上には所謂ボケた状態の光として照射されている。このＬ１からの反射光も回折素子１８によって回折されるが、Ｌ０の集光位置とは異なったずれた位置にボケた状態で集光する。例えば、Ｌ１の反射光の内で回折領域ＴＡを通過した光は光検出要素Ａからずれた位置に到達する。このずれの大きさは回折素子１８の外縁に近いほど大きくなる。逆に光軸中心付近は殆どずれない。

Ｌ１からの反射光はＬ０の反射光の集光位置とずれた位置に集光するが、光検出要素の受光面積が大きいとＬ１からの反射光を取り込むことになり、層間クロストークの影響が生じる。逆に光検出要素の受光面積を小さくすることによって、層間クロストークの影響を除去することができる。図２で示す回折パターンの場合回折領域ＦＡ、ＦＢ、ＴＡ〜ＴＤのように光軸中心から離れた回折パターンの場合には、クロストークの影響を除去することが可能である。

一方、回折領域ＣＡ、ＣＢは、光軸中心付近の部分を含むため、上述したＬ１からの反射光の照射が避けられず層間クロストークの影響が生じる。回折領域ＣＡ、ＣＢで回折された光ＲＣＡ、ＲＣＢは、光検出要素Ｅ、光検出要素Ｆで集光し、その出力信号から補償プッシュプル信号による補償値（α（ＳＥ−ＳＦ））が生成される。層間クロストークによってこの補償値が変動を受ける。

図４は、回折素子１８を用いない場合の他層からの記録未記録境界のクロストークのシミュレーション結果を示す図である。光ディスクはＨＤ ＤＶＤである。横軸が他層の記録未記録境界からの距離であり、縦軸は光検出要素Ｅ、Ｆの検出光量である。合焦していない他の層の記録済み領域と未記録領域の境界部分で、特に大きな層間クロストークが発生することがわかる。例えば、Ｌ０層に合焦していてＬ１層に記録未記録境界部分がある場合が想定される。Ｌ１層からのクロストークの影響を受けて、光検出要素Ｅ、Ｆの検出光量が大きく変動し、補償プッシュプルの値が大きく変動するため、トラッキングサーボが不安定となる場合がある。

図５は、光検出部としてフォトディテクター（ＰＤ、Photo Detector）を用い、ＰＤのセルの大きさとクロストーク量の関係について、回折素子１８を使用した場合としない場合、層間距離が３０μｍと２０μｍの場合、それぞれについてシミュレーションした結果を示す図である。まず回折素子１８を使用した場合としない場合とでは、明らかに回折素子１８を使用した方がクロストーク量が小さくなることがわかる。これは、回折素子１８を使用することによって、他層からの反射光の内光軸中心から離れた部分の反射光をずらすことによって光検出要素（この場合はＰＤのセル）に光軸中心部分の反射光しか照射しないようにすることができるためである。層間距離が３０μｍと２０μｍの場合では層間距離が大きい３０μｍの方が、クロストーク量が小さいことが分かる。

図５において、光ディスク装置１のトラッキングサーボが十分安定に動作するには、サーボ許容値は６％程度以内であればよいことが分かっている。それより大きいと層間クロストークの影響でトラッキングサーボが不安定となる場合がある。層間距離が２０μｍの場合に、許容値６％以下であるためには、ＰＤのセルの大きさは、正方形の場合で１辺が約７５μｍ以下であることが分かる。従って、図３に示したように、ＤＶＤ／ＨＤ ＤＶＤ／ＢＤ共通光検出部２１のそれぞれの光検出要素が光軸を中心に放射状に配置されている場合において、光検出要素Ｅ、Ｆの大きさは、正方形の場合で１辺が７５μｍ以下であることが望ましい。光検出要素Ｅ、Ｆの形状は、面積が５６２５平方マイクロメートル以下であれば、長方形、長方形の頂点部分が直線状あるいは円弧状に面取りされた形状、或いは円形、長円形、楕円形等であってもよい。また、復路光学系の収差歪を抑制するため、ＰＤの全てのセルについて半径１ｍｍ以下の円内に配置することが望ましい。

図６は、図２に示した配置の回折素子１８を用い、光検出要素Ｅ、ＦのＰＤのセルの大きさを正方形の場合で１辺が７５μｍ以下に設定した場合の、他層からの記録未記録境界のクロストークのシミュレーション結果を示す図である。図４に示した光検出要素Ｅ、Ｆの検出光量の変動が小さくなったことが分かる。

以上のように、図２に示すように、回折素子１８の回折領域の配置において、中央部に２個の補償プッシュプル信号用の回折領域ＣＡ、ＣＢを配置し、外縁に沿って４個のトラッキングエラー用回折領域ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤを配置し、ラジアル方向軸２８に平行で光軸中心から離間した２個のフォーカスエラー用回折領域ＦＡ、ＦＢを配置し、図３に示すように、ＤＶＤ／ＨＤ ＤＶＤ／ＢＤ共通光検出部２１をのそれぞれの光検出要素の配置において、光軸を中心に放射状になるように配置し、補償プッシュプル用光検出要素Ｅ、Ｆの大きさを正方形の場合で１辺が７５μｍ以下に、正方形以外の形状の場合には受光面積が５６２５平方マイクロメートル以下にすることによって、組立や調整の容易性を確保しながら、層間クロストークを抑制することができる。光ディスクの層間距離が２０μｍであっても、他層の記録未記録境界のクロストークの影響を光ディスク装置の許容範囲内に抑えることができ、安定した記録再生が可能となる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。また、図３に示した各光検出要素の配置はあくまで一例であり、図３に示した場所とは異なる場所に各光検出要素を配置しても、回折素子１８の各回折領域の設計により、各光検出要素に反射光を照射することが可能である。

本発明の一実施形態に係る光ディスク装置の概略構成を示す図。 回折素子の回折領域の配置を示す図。 光検出部の光検出要素の配置を示す図。 他層からの記録未記録境界のクロストークのシミュレーション結果を示す図。 ＰＤのセルの大きさとクロストーク量の関係について示す図。 回折素子を用いた場合の他層からの記録未記録境界のクロストークのシミュレーション結果を示す図。

符号の説明

１ 光ディスク装置
２ 光ヘッド装置
３ 信号処理回路
４ 制御部
５ レーザ駆動回路
６ 記録波形発生回路
７ メモリ
８ サーボ回路
１１ ＨＤ ＤＶＤ／ＢＤ用光源
１２ ＤＶＤ用光源
１３ ＣＤ用ホログラムユニット
１４ ダイクロイックプリズム
１５ 偏光ビームスプリッタ
１６ ダイクロイックミラー
１７ コリメートレンズ
１８ 回折素子
１９ 対物レンズ
２０ アクチュエータ
２１ ＤＶＤ／ＨＤ ＤＶＤ／ＢＤ共通光検出部
２２ 倍率変換レンズ

Claims (14)

1. 複数の回折領域を有し、前記複数の回折領域によって光ディスクにより反射された光を複数に分離して互いに異なる所定の方向に回折させる回折手段と、
   照射された光の強度に応じた信号を出力する光検出要素を複数有し、前記複数の回折領域によって前記複数に分離され互いに異なる所定の方向に回折された光をそれぞれ検出可能な位置に前記各光検出要素が配設された光検出手段と、を備え、
   前記回折手段は、少なくとも２個の補償プッシュプル検出用の回折領域を有し、
   前記光検出手段は、少なくとも前記回折手段の２個の補償プッシュプル検出用の回折領域により回折された光を受光する２個の補償プッシュプル検出用光検出要素を有することを特徴とする光ヘッド装置。
2. 前記補償プッシュプル検出用光検出要素は、１辺の長さが７５マイクロメートル以下の四角形であることを特徴とする請求項１記載の光ヘッド装置。
3. 前記補償プッシュプル検出用光検出要素は、その面積が５６２５平方マイクロメートル以下であることを特徴とする請求項１記載の光ヘッド装置。
4. 複数の回折領域を有し、前記複数の回折領域によって光ディスクにより反射された光を複数に分離して互いに異なる所定の方向に回折させる回折手段と、
   照射された光の強度に応じた信号を出力する光検出要素を複数有し、前記複数の回折領域によって前記複数に分離され互いに異なる所定の方向に回折された光をそれぞれ検出可能な位置に前記各光検出要素が配設された光検出手段と、を備え、
   前記回折手段は、複数のトラッキングエラー検出用の回折領域と複数のフォーカスエラー検出用の回折領域と複数の補償プッシュプル検出用の回折領域を有し、
   前記光検出手段は、前記回折手段の複数のトラッキングエラー検出用の回折領域により回折された光をそれぞれ受光する複数のトラッキングエラー検出用光検出要素と前記回折手段の複数のフォーカスエラー検出用の回折領域により回折された光をそれぞれ受光する複数のフォーカスエラー検出用光検出要素と前記回折手段の複数の補償プッシュプル検出用の回折領域により回折された光をそれぞれ受光する複数の補償プッシュプル検出用光検出要素とを有することを特徴とする光ヘッド装置。
5. 前記補償プッシュプル検出用光検出要素は、１辺の長さが７５マイクロメートル以下の四角形であることを特徴とする請求項４記載の光ヘッド装置。
6. 前記補償プッシュプル検出用光検出要素は、その面積が５６２５平方マイクロメートル以下であることを特徴とする請求項４記載の光ヘッド装置。
7. 前記光検出手段は、それぞれの光検出要素が光軸を中心に放射状に配置されていることを特徴とする請求項４記載の光ヘッド装置。
8. 光ヘッド装置と前記光ヘッド装置から出力される信号を処理する制御部と備えた光ディスク装置であって、
   前記光ヘッド装置は、
   複数の回折領域を有し、前記複数の回折領域によって光ディスクにより反射された光を複数に分離して互いに異なる所定の方向に回折させる回折手段と、
   照射された光の強度に応じた信号を出力する光検出要素を複数有し、前記複数の回折領域によって前記複数に分離され互いに異なる所定の方向に回折された光をそれぞれ検出可能な位置に前記各光検出要素が配設された光検出手段と、を備え、
   前記回折手段は、少なくとも２個の補償プッシュプル検出用の回折領域を有し、
   前記光検出手段は、少なくとも前記回折手段の２個の補償プッシュプル検出用の回折領域により回折された光を受光する２個の補償プッシュプル検出用光検出要素を有することを特徴とする光ディスク装置。
9. 前記補償プッシュプル検出用光検出要素は、１辺の長さが７５マイクロメートル以下の四角形であることを特徴とする請求項８記載の光ディスク装置。
10. 前記補償プッシュプル検出用光検出要素は、その面積が５６２５平方マイクロメートル以下であることを特徴とする請求項８記載の光ディスク装置。
11. 光ヘッド装置と前記光ヘッド装置から出力される信号を処理する制御部と備えた光ディスク装置であって、
    前記光ヘッド装置は、
    複数の回折領域を有し、前記複数の回折領域によって光ディスクにより反射された光を複数に分離して互いに異なる所定の方向に回折させる回折手段と、
    照射された光の強度に応じた信号を出力する光検出要素を複数有し、前記複数の回折領域によって前記複数に分離され互いに異なる所定の方向に回折された光をそれぞれ検出可能な位置に前記各光検出要素が配設された光検出手段と、を備え、
    前記回折手段は、複数のトラッキングエラー検出用の回折領域と複数のフォーカスエラー検出用の回折領域と複数の補償プッシュプル検出用の回折領域を有し、
    前記光検出手段は、前記回折手段の複数のトラッキングエラー検出用の回折領域により回折された光をそれぞれ受光する複数のトラッキングエラー検出用光検出要素と前記回折手段の複数のフォーカスエラー検出用の回折領域により回折された光をそれぞれ受光する複数のフォーカスエラー検出用光検出要素と前記回折手段の複数の補償プッシュプル検出用の回折領域により回折された光をそれぞれ受光する複数の補償プッシュプル検出用光検出要素とを有することを特徴とする光ディスク装置。
12. 前記補償プッシュプル検出用光検出要素は、１辺の長さが７５マイクロメートル以下の四角形であることを特徴とする請求項１１記載の光ディスク装置。
13. 前記補償プッシュプル検出用光検出要素は、その面積が５６２５平方マイクロメートル以下であることを特徴とする請求項１１記載の光ディスク装置。
14. 前記光検出手段は、それぞれの光検出要素が光軸を中心に放射状に配置されていることを特徴とする請求項１１記載の光ディスク装置。

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