JP2010049758A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成にて効果的に迷光を除去でき、これにより、トラッキングエラー信号の品質を高め得る光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】ディスクによって反射されたレーザ光を光軸の周りに４つの光束領域Ａ〜Ｄに区分する。光学素子１０は、光束領域Ａ，Ｄの光束を遮光するとともに、光束領域Ｂ，Ｃの光束の進行方向をＤｂ方向，Ｄｃ方向に変化させる。光検出器の検出面には、信号光のみが存在する信号光領域が現れる。この領域にセンサＰｍ１１、１２、Ｐｓ１１、１２、Ｐｓ２１、２２を配置する。これにより、信号光のみをセンサにて受光でき迷光の影響を除去することができる。
【選択図】図１０

Description

本発明は、光ピックアップ装置に関するものであり、特に、複数の記録層が積層された記録媒体に対して記録／再生を行う際に用いて好適なものである。

近年、光ディスクの大容量化に伴い、記録層の多層化が進んでいる。一枚のディスク内に複数の記録層を含めることにより、ディスクのデータ容量を顕著に高めることができる。記録層を積層する場合、これまでは片面２層が一般的であったが、最近では、さらに大容量化を進めるために、片面に３層以上の記録層を配することも検討されている。ここで、記録層の積層数を増加させると、ディスクの大容量化を促進できる。しかし、その一方で、記録層間の間隔が狭くなり、層間クロストークによる信号劣化が増大する。

記録層を多層化すると、記録／再生対象とされる記録層（ターゲット記録層）からの反射光が微弱となる。このため、ターゲット記録層の上下にある記録層から、不要な反射光（迷光）が光検出器に入射すると、検出信号が劣化し、フォーカスサーボおよびトラッキングサーボに悪影響を及ぼす惧れがある。したがって、このように記録層が多数配されている場合には、適正に迷光を除去して、光検出器からの信号を安定化させる必要がある。

以下の特許文献１には、ピンホールを用いて迷光を除去する技術が記載されている。また、特許文献２には、１／２波長板と偏光光学素子を組み合わせることにより迷光を除去する技術が記載されている。
特開２００６−２６０６６９号公報 特開２００６−２５２７１６号公報

しかしながら、特許文献１の技術によれば、ターゲット記録層から反射されたレーザ光（信号光）の収束位置にピンホールを正確に位置づける必要があるため、ピンホールの位置調整作業が困難であるとの課題がある。位置調整作業を容易にするためピンホールのサイズを大きくすると、迷光がピンホールを通過する割合が増加し、迷光による信号劣化を効果的に抑制できなくなる。

また、特許文献２の技術によれば、迷光を除去するために、１／２波長板と偏光光学素子が２つずつ必要である他、さらに、２つのレンズが必要であるため、部品点数とコストが増加し、また、各部材の配置調整が煩雑であるとの課題がある。また、これらの部材を並べて配置するスペースが必要となり、光学系が大型化するとの課題もある。

本発明は、このような課題を解消するためになされたものであり、簡素な構成にて効果的に迷光を除去でき、これにより、トラッキングエラー信号の精度を高め得る光ピックアップ装置を提供することを目的とする。

本発明に係る光ピックアップ装置は、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記録媒体上に収束させる対物レンズと、前記記録媒体によって反射された前記レーザ光に非点収差を導入し、これにより、第１の方向に前記レーザ光が収束することによって生じる第１の焦線位置と、前記第１の方向に垂直な第２の方向に前記レーザ光が収束することによって生じる第２の焦線位置とを前記レーザ光の進行方向に互いに離間させる非点収差素子と、前記第１の方向と前記第２の方向にそれぞれ平行で且つ互いにクロスする２つの直線によって前記レーザ光を分割したとき、前記２つの直線によって作られる一組の対頂角が並ぶ方向にある第１の光束領域と第２の光束領域の前記レーザ光を他の光束領域のレーザ光とは別に取り出す光学素子と、前記光学素子によって取り出された前記第１の光束領域と前記第２の光束領域のレーザ光を受光して検出信号を出力する光検出器とを備える。ここで、前記第１の光束領域と前記第２の光束領域の並ぶ方向が光学的に前記記録媒体上のトラックを跨ぐ方向となっている。

本発明によれば、記録／再生対象の記録層（ターゲット記録層）にて反射されたレーザ光（信号光）と、当該ターゲット記録層の上および／若しくは下の記録層から反射されたレーザ光（迷光）とが、光検出器の受光面（オンフォーカス時に信号光スポットが最小錯乱円になる面）上において、互いに重なり合わないようにすることができる。したがって、光検出器により信号光のみを受光することができ、よって、迷光による検出信号の劣化を抑制することができる。また、この作用を、光学素子を光路中に配置するのみで実現できる。よって、この態様によれば、簡素な構成にて効果的に迷光による影響を除去することができる。

また、本発明によれば、前記第１の光束領域と前記第２の光束領域の並ぶ方向が光学的に前記記録媒体上のトラックを跨ぐ方向となっているため、前記第１の光束領域と前記第２の光束領域における前記レーザ光の光量バランスによって、トラッキングエラーを検出することができる。よって、光検出器からの信号によって、トラッキングエラー信号を生成することができる。

このように、本発明によれば、簡素な構成により、迷光の影響が抑制された高品質のトラッキングエラー信号を生成することができる。

本発明に係る光ピックアップ装置は、前記レーザ光源から出射されたレーザ光をメインビームとサブビームに分割する分割素子をさらに備える構成とすることができる。このとき、前記光学素子は、前記メインビームと前記サブビームにおける前記第１の光束領域と前記第２の光束領域の前記レーザ光を取り出す構成とされ、また、前記光検出器は、前記光学素子によって取り出された前記メインビームと前記サブビームにおける前記第１の光束領域と前記第２の光束領域のレーザ光をそれぞれ受光するセンサパターンを有する構成とされ得る。こうすると、３ビーム法によるトラッキングエラー信号が精度良く生成され得る。

また、本発明において、前記光学素子は、前記第１の光束領域と前記第２の光束領域以外の領域のレーザ光を遮光する構成とされ得る。このとき、前記光学素子は、前記第１の光束領域と前記第２の光束領域のレーザ光の進行方向を相反する方向に変化させる構成とすることができ、より限定的には、前記第１の光束領域と前記第２の光束領域のレーザ光の進行方向を、前記第１の光束領域と前記第２の光束領域が並ぶ方向に垂直な方向に変化させる構成とすることができる。

また、本発明において、前記光学素子は、前記第１の光束領域と前記第２の光束領域以外の領域のレーザ光を透過させるとともに、前記第１の光束領域と前記第２の光束領域の前記レーザ光の一部を分離させる構成とすることができる。このとき、前記光検出器は、前記光学素子によって分離された前記レーザ光の一部を受光する第１の受光部と、前記光学素子を透過した前記レーザ光を受光する第２の受光部とを備える構成とされ得る。こうすると、第１の受光部からの信号によって、上記のようにトラッキングエラー信号を生成できる他、第２の受光部からの信号によってフォーカスエラー信号や再生ＲＦ信号を生成することができる。

なお、このように光学素子と光検出器を構成する場合、光学素子は、前記第１の光束領域と前記第２の光束領域の前記レーザ光の一部の進行方向を前記第１の光束領域と前記第２の光束領域が並ぶ方向に平行な方向から前記レーザ光の光軸周りの相反する周方向に傾いた方向に変化させるよう構成され得る。

あるいは、光学素子は、前記第１の光束領域と前記第２の光束領域の前記レーザ光の一部の進行方向を前記第１の光束領域と前記第２の光束領域が並ぶ方向に平行な同一方向に同じ角度だけ変化させるよう構成され得る。

以上のとおり、本発明によれば、簡素な構成にて効果的に迷光を除去することができ、これにより、トラッキングエラー信号の品質を高め得る光ピックアップ装置を提供することができる。

本発明の効果ないし意義は、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、本発明を実施する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態によって何ら制限されるものではない。

以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。

＜技術的原理＞
まず、図１ないし図１０を参照して、本実施の形態に適用される技術的原理について説明する。

図１（ａ）は、ターゲット記録層によって反射されたレーザ光（信号光）が、平行光の状態でアナモレンズ等の非点収差素子に入射されたときの信号光と迷光の収束状態を示す図である。なお、“迷光１”は、レーザ光入射面側から見てターゲット記録層よりも一つ奥側にある記録層にて反射されたレーザ光であり、“迷光２”は、ターゲット記録層よりも一つ手前にある記録層にて反射されたレーザ光である。また、同図は、信号光がターゲット記録層にフォーカス合わせされたときの状態を示している。

図示の如く、アナモレンズの作用により、図中の“曲面方向”に信号光が収束することによって面Ｓ１に焦線が生じ、さらに、この曲面方向に垂直な図中の“平面方向”に信号光が収束することによって面Ｓ２に焦線が生じる。そして、面Ｓ１と面Ｓ２の間の面Ｓ０において、信号光のスポットが最小（最小錯乱円）となる。非点収差法に基づくフォーカス調整では、面Ｓ０に光検出器の受光面が置かれる。なお、ここではアナモレンズにおける非点収差作用を簡単に説明するために、便宜上、”曲面方向”と”平面方向”と表現しているが、実際には、互いに異なる位置に焦線を結ぶ作用がアナモレンズによって生じれば良く、図１中の“平面方向”におけるアナモレンズの形状を平面に限定するものではない。

なお、同図（ａ）に示す如く、迷光１の焦線位置（同図では、非点収差素子による２つの焦線位置の間の範囲を“収束範囲”と示す）は、信号光の焦線位置よりも非点収差素子に接近しており、また、迷光２の焦線位置は、信号光の焦線位置よりも非点収差素子から離れている。

図１（ｂ）〜（ｅ）は、それぞれ、平行光部分および面Ｓ１、Ｓ０、Ｓ２上における信号光のビーム形状を示す図である。真円で非点収差素子に入射した信号光は、面Ｓ１上で楕円となり、面Ｓ０上で略真円となった後、面Ｓ２上にて再び楕円となる。ここで、面Ｓ１上のビーム形状と面Ｓ２上のビーム形状は、それぞれの長軸が互いに垂直の関係となっている。

ここで、同図（ａ）および（ｂ）のように、平行光部分におけるビームの外周に、反時計方向に８つの位置（位置１〜８：同図では丸囲み数字で表記）を設定すると、位置１〜８を通る光線は、非点収差素子によってそれぞれ収束作用を受ける。なお、位置４と位置８は、曲面方向に平行な直線にて平行光部分のビーム断面を２分割する場合の分割線上に位置しており、位置２と位置６は、平面方向に平行な直線にて平行光部分のビーム断面を２分割する場合の分割線上に位置している。位置１、３、５、７はそれぞれ、位置２、４、６、８によって区分される外周円弧の中間にある。

平行光部分において位置４と位置８を通る光線は、面Ｓ１で曲面方向の焦線へと収束された後に面Ｓ０へと入射する。このため、これら位置４、８を通る光線は、面Ｓ０上において、同図（ｄ）に示す位置４、８を通る。同様に、平行光部分において位置１、３、５、７を通る光線も、面Ｓ１にて曲面方向の焦線へと収束された後に面Ｓ０へと入射するため、面Ｓ０上では、同図（ｄ）に示す位置１、３、５、７を通る。これに対し、平行光部分において位置２、６を通る光線は、面Ｓ１で曲面方向の焦線へと収束されずに面Ｓ０へと入射する。このため、これら位置２、６を通る光線は、面Ｓ０上において、同図（ｄ）に示す位置２、６を通る。

図２（ｂ）〜（ｅ）は、それぞれ、平行光部分および面Ｓ１、Ｓ０、Ｓ２上における迷光１のビーム形状と光線通過位置を示す図である。同図（ｂ）に示すように、迷光１の外周にも、上記信号光の場合と同様に８つの位置１〜８を設定すると、これら８つの位置１〜８を通る光線は、曲面方向の焦線および平面方向の焦線の何れかに収束された後に面Ｓ０へと入射する。このため、平行光部分において位置１〜８を通る光線は、面Ｓ０上において、それぞれ、同図（ｄ）に示す位置１〜８を通る。

図３（ｂ）〜（ｅ）は、それぞれ、平行光部分および面Ｓ１、Ｓ０、Ｓ２上における迷光２のビーム形状と光線通過位置を示す図である。同図（ｂ）に示すように、迷光２の外周にも、上記信号光の場合と同様に８つの位置１〜８を設定すると、これら８つの位置１〜８を通る光線は、曲面方向の焦線と平面方向の焦線の何れへも収束されることなく面Ｓ０へと入射する。このため、平行光部分において位置１〜８を通る光線は、面Ｓ０上において、それぞれ、同図（ｄ）に示す位置１〜８を通る。

図４は、以上に説明した平行光部分および面Ｓ１、Ｓ０、Ｓ２上におけるビーム形状と光線の通過位置を、信号光、迷光１および迷光２を対比して示す図である。同図中の（ｃ）の段を対比して分かるとおり、平行光部分において位置１を通過した信号光、迷光１および迷光２の光束は、それぞれ、面Ｓ０上において、互いに異なる外周位置を通過する。同様に、平行光部分において位置３，４，５，７，８を通過した信号光、迷光１および迷光２の光束も、面Ｓ０において、互いに異なる外周位置を通過する。平行光部分において位置２，６を通過した信号光と迷光２の光束は、面Ｓ０において、同じ外周位置を通過する。この場合も、平行光部分において位置２，６を通過した信号光と迷光１の光束は、面Ｓ０において、互いに異なる外周位置を通過し、また、平行光部分において位置２、６を通過した迷光１と迷光２の光束は、面Ｓ０において、互いに異なる外周位置を通過する。

次に、以上の現象を考慮して、平行光部分における信号光および迷光１、２の領域分割パターンと、面Ｓ０上における信号光および迷光１、２の照射領域との関係について検討する。

まず、図５（ａ）に示すように、平行光部分における信号光および迷光１、２を、平面方向と曲面方向に対して４５°傾いた２つの直線で分割し、４つの光束領域Ａ〜Ｄに区分したとする。なお、この分割パターンは、従来の非点収差法に基づく領域分割に対応するものである。

この場合、上述の現象により、光束領域Ａ〜Ｄの信号光は、面Ｓ０上において、同図（ｂ）のように分布する。また、光束領域Ａ〜Ｄの迷光１および迷光２は、上述の現象により、それぞれ、同図（ｃ）および（ｄ）のように分布する。

ここで、面Ｓ０上における信号光と迷光１、２を光束領域毎に取り出すと、各光の分布は、図６（ａ）ないし（ｄ）のようになる。この場合、各光束領域の信号光には、同じ光束領域の迷光１および迷光２の何れか一方が必ず重なる。このため、各光束領域の信号光を光検出器上のセンサパターンで受光すると、少なくとも、同じ光束領域における迷光１または迷光２が対応するセンサパターンに同時に入射し、これにより検出信号に劣化が生じる。

これに対し、図７（ａ）に示すように、平行光部分における信号光および迷光１、２を、平面方向と曲面方向に平行な２つの直線で分割し、４つの光束領域Ａ〜Ｄに区分したとする。この場合、上述の現象から、光束領域Ａ〜Ｄの信号光は、面Ｓ０上において、同図（ｂ）のように分布する。また、光束領域Ａ〜Ｄの迷光１および迷光２は、上述の現象により、それぞれ、同図（ｃ）および（ｄ）のように分布する。

ここで、面Ｓ０上における信号光と迷光１、２を光束領域毎に取り出すと、各光の分布は、図８（ａ）ないし（ｄ）のようになる。この場合、各光束領域の信号光には、同じ光束領域の迷光１および迷光２の何れも重ならない。このため、各光束領域内の光束（信号光、迷光１、２）を個別に取り出して対応するセンサパターンで受光すると、センサパターンに信号光のみを入射させることができる。これにより、迷光による検出信号の劣化を回避することができる。

以上のように、信号光および迷光１、２を平面方向と曲面方向に平行な２つの直線で４つの光束領域Ａ〜Ｄに分割し、これら光束領域Ａ〜Ｄを通る光を個別に取り出して面Ｓ０上において受光することにより、信号光のみに基づく検出信号を得ることができる。本実施の形態は、この原理を基盤とするものである。

図９は、図７（ａ）に示す４つの光束領域Ａ〜Ｄのうち、光束領域Ａ、Ｄを遮光領域とするとともに、光束領域Ｂ，Ｃを通る光束（信号光、迷光１、２）の進行方向を、それぞれ、異なる方向に、同じ角度だけ変化させたときの、面Ｓ０上における信号光と迷光１、２の分布状態を示す図である。ここでは、同図（ａ）に示すように、光束領域Ｂ，Ｃを通る光束（信号光、迷光１、２）の進行方向が、それぞれ、方向Ｄｂ、Ｄｃに、同じ角度量α（図示せず）だけ変化している。なお、方向Ｄｂ、Ｄｃは、平面方向と曲面方向に対して、それぞれ、４５°の傾きを持っている。

この場合、方向Ｄｂ、Ｄｃにおける角度量αを調節することにより、Ｓ０平面上において、同図（ｂ）に示すように光束領域Ｂ，Ｃの信号光と迷光１、２を分布させることができる。その結果、図示の如く、信号光のみが存在する信号光領域をＳ０平面上に設定することができる。この信号光領域に光検出器のセンサパターンを設定することにより、光束領域Ｂ，Ｃの信号光のみを、対応するセンサにて受光することができる。

ここで、同図（ａ）に示すように、ターゲット記録層上におけるトラック方向が光学的に光束領域Ａ，Ｄの配列方向に平行となるよう光学系を調整すると、光束領域Ｂ，Ｃの並ぶ方向が光学的にトラックを跨ぐ方向となるため、光束領域Ｂ，Ｃにおけるレーザ光の光量バランスによって、トラッキングエラーを検出することができる。よって、上記のようにセンサパターンを設定すると、各センサから出力される信号によって、トラッキングエラー信号を生成することができる。

図１０は、３ビーム法に基づくトラッキングエラー検出方法に上記原理を適用した場合の具体的構成例を示す図である。

同図（ａ）は、光学素子１０の構成を示す図である。３ビーム法では、レーザ光源から出射されたレーザ光が、回折格子等によって、メインビームと２つのサブビームに分離される。光学素子１０は、ターゲット記録層によって反射されたメインビームと２つのサブビームが互いに略重なり合う位置に配される。

光学素子１０は、上記と同様、レーザ光（メインビームと２つのサブビーム）の４つの光束領域Ａ〜Ｄのうち、光束領域Ａ、Ｄを遮光するとともに、光束領域Ｂ，Ｃを透過するレーザ光の進行方向をＤｂ、Ｄｃ方向に変化させるよう構成されている。すなわち、光学素子１０には、光束領域Ａ，Ｄに対応する領域に遮光領域１０ａ、１０ｄが配され、光束領域Ｂ，Ｃに対応する領域に回折領域１０ｂ、１０ｃが配されている。

回折領域１０ｂ、１０ｃの作用により、光束領域Ｂ，Ｃを通る光束（メインビームと２つのサブビームの信号光と迷光１、２）の進行方向が、それぞれ、方向Ｄｂ、Ｄｃに、同じ角度量α（図示せず）だけ変化する。この場合、方向Ｄｂ、Ｄｃにおける角度量αを調節することにより、Ｓ０平面上において、同図（ｂ）に示すように光束領域Ｂ，Ｃの信号光と迷光１、２（メインビームと２つのサブビーム）を分布させることができる。その結果、図示の如く、信号光のみが存在する信号光領域をＳ０平面上に設定することができ、この信号光領域に光検出器上のセンサＰｍ１１，１２、Ｐｓ１１，１２、Ｐｓ２１、２２を配置することにより、光束領域Ｂ，Ｃの信号光（メインビームと２つのサブビーム）のみを、対応するセンサにて、それぞれ受光することができる。よって、各センサから出力される信号に基づき、３ビーム法によるトラッキングエラー信号を生成することができる。

＜実施例１＞
以下、上記原理に基づく実施例について説明する。

図１１に、本実施例に係る光ピックアップ装置の光学系を示す。なお、同図中のディスクには、複数の記録層が積層して配置されている。

図示の如く、光ピックアップ装置の光学系は、半導体レーザ１０１と、回折格子１０２と、１／２波長板１０３と、偏光ビームスプリッタ１０４と、コリメートレンズ１０５と、レンズアクチュエータ１０６と、立ち上げミラー１０７と、１／４波長板１０８と、対物レンズ１０９と、ホルダ１１０と、対物レンズアクチュエータ１１１と、ビームスプリッタ１１２と、検出レンズ１１３と、光学素子１１４と、光検出器１１５と、検出レンズ１１６と、光検出器１１７とを備えている。

半導体レーザ１０１は、所定波長のレーザ光を出射する。回折格子１０２は、半導体レーザ１０１から出射されたレーザ光をメインビームと２つのサブビームに分離する。１／２波長板１０３は、回折格子１０２側から入射されたレーザ光の偏光方向が偏光ビームスプリッタ１０４に対してＳ偏光となるようレーザ光の偏光方向を調整する。偏光ビームスプリッタ１０４は、１／２波長板１０３側から入射されるレーザ光（Ｓ偏光）を略全反射するとともに、コリメートレンズ１０５側から入射されるレーザ光（Ｐ偏光）を略全透過する。コリメートレンズ１０５は、偏光ビームスプリッタ１０４側から入射されるレーザ光を平行光に変換する。

レンズアクチュエータ１０６は、サーボ信号に応じてコリメートレンズ１０５を光軸方向に変位させる。これにより、レーザ光に生じる球面収差が補正される。立ち上げミラー１０７は、コリメートレンズ１０５側から入射されたレーザ光を対物レンズ１０９に向かう方向に反射する。

１／４波長板１０８は、ディスクへと向かうレーザ光を円偏光に変換するとともに、ディスクによって反射されたレーザ光をディスクへ向かう際の偏光方向に直交する直線偏光に変換する。これにより、ディスクによって反射されたレーザ光は、偏光ビームスプリッタ１０４を透過する。

対物レンズ１０９は、レーザ光をディスク内のターゲット記録層に適正に収束できるよう設計されている。ホルダ１１０は、１／４波長板１０８と対物レンズ１０９を一体的に保持する。対物レンズアクチュエータ１１１は、従来周知の電磁駆動回路によって構成され、当該回路のうち、フォーカスコイル等のコイル部がホルダ１１０に装着されている。なお、対物レンズアクチュエータ１１１は、対物レンズ１０９を、フォーカス方向とトラッキング方向の他、チルト方向にも駆動できるよう構成されている。

ビームスプリッタ１１２は、偏光ビームスプリッタ１０４を透過したレーザ光を所定の比率にて透過および反射する。検出レンズ１１３は、ビームスプリッタ１１２を透過したレーザ光に非点収差を導入する。すなわち、検出レンズ１１３は、図１の非点収差素子に相当する。

光学素子１１４は、図１０（ａ）に示す光学素子１０と同様の構成を有する。すなわち、面内方向に４つの領域に分割され、このうち２つが遮光領域１０ａ、１０ｄ、残り２つが回折領域１０ｂ、１０ｃとなっている。光学素子１１４は、入射されたレーザ光のうち、図９（ａ）の光束領域Ａ、Ｄを遮光するとともに、光束領域Ｂ，Ｃ通過する光束の進行方向を、それぞれ、方向Ｄｂ、Ｄｃに、同じ角度量αだけ変化させる。ここで、角度量αは、面Ｓ０上における信号光と迷光１、２（メインビーム、サブビーム１，２）の分布状態が、図１０（ｂ）の分布状態となるように設定されている。

光検出器１１５は、図１０（ｂ）に示すセンサパターン（センサＰｍ１１、１２／センサＰｓ１１、１２／センサＰｓ２１，２２）を有する。センサＰｍ１１、１２、センサＰｓ１１、１２、センサＰｓ２１，２２は、それぞれ、図１０（ｂ）に示すメインビームおよびサブビーム１，２の信号光を受光する。これらセンサから出力される信号に対し３ビーム法に基づく演算処理（ＤＰＰ：Differential Push Pull、等）を適用してトラッキングエラー信号が生成される。

図１１に戻り、検出レンズ１１６は、ビームスプリッタ１１２により反射されたレーザ光に非点収差を導入する。光検出器１１７は、検出レンズ１１６を透過したレーザ光を受光する。ここで、光検出器１１７には、非点収差法に基づいてフォーカスエラー信号を生成するためのセンサパターンが配されている。また、光検出器１１７に配された各センサからの出力を加算して再生ＲＦ信号が生成される。なお、光検出器１１７上の各センサには信号光の他、迷光１、２が同時に入射する。よって、フォーカスエラー信号と再生ＲＦ信号には、かかる迷光１、２によるノイズが重畳されることとなる。

図１１の構成において、光学素子１１４の回折領域１０ｂ、１０ｃ（図１０（ａ）参照）には、回折パターンがホログラムにより形成されている。この場合、回折領域１０ｂ、１０ｃの回折効率は互いに同じとなっている。回折領域１０ｂ、１０ｃに形成される回折パターンがステップ型である場合、回折効率は、回折パターンのステップ数と１ステップあたりの高さによって調整され、回折角は、回折パターンのピッチによって調整される。よって、この場合には、予め決められた回折次数の回折効率が所期の値となるように、回折パターンのステップ数と１ステップあたりの高さが設定され、さらに、当該回折次数における回折角が図１０（ｂ）の分布を与え得るように、回折パターンのピッチが調整される。

なお、回折領域１０ｂ、１０ｃに形成される回折パターンをブレーズ型とすることも可能である。この場合、ステップ型の回折パターンよりも回折効率を高めることができる。

なお、ここでは、回折作用によって光束領域Ｂ，Ｃの光束の進行方向を変化させるようにしたが、プリズムによる屈折作用によって光束領域Ｂ、Ｃの光束の進行方向を変化させることもできる。この場合、図１０（ｂ）の回折領域１０ｂ、１０ｃに対応する領域には、ここを透過する光束の進行方向を方向Ｄｂ、Ｄｃに変化させる形状のプリズム面が形成される。

以上、本実施例によれば、ディスク内に配された記録層のうちターゲット記録層から反射された信号光と、当該ターゲット記録層の上および下の記録層から反射された迷光１、２とが、光検出器１１５の受光面（オンフォーカス時に信号光スポットが最小錯乱円になる面Ｓ０）上において、互いに重なり合わないようにすることができる。具体的には、受光面（面Ｓ０）上における信号光と迷光１、２の分布を、図１０（ｂ）の状態にすることができる。したがって、図１０（ｂ）の信号光領域に、上記のようにセンサパターンを配置することにより、各センサによって、対応する信号光のみを受光することができる。このため、迷光による検出信号の劣化を抑制することができ、３ビーム法によるトラッキングエラー信号を高精度に生成することができる。

また、この効果を、ディスクによって反射されたレーザ光の光路中、すなわち、図１１の構成では検出レンズ１１３と光検出器１１５の間に、光学素子１１４を配置するのみで達成することができる。したがって、本実施例によれば、簡素な構成にて効果的に迷光による影響を除去することができる。

なお、本実施例では、回折領域１０ｂ、１０ｃに、レーザ光の進行方向を一定角度だけ変化させる角度付与の回折作用のみを持たせるようにしたが、かかる角度付与の他、検出レンズ１１３による非点収差作用をも同時に発揮する回折パターンを光学素子１１４に配しても良い。たとえば、光学素子１１４の光入射面に上記角度付与のための回折パターンを形成し、非点収差作用を持たせるための回折パターンを光学素子１１４の光出射面に配するようにしても良い。

同様に、回折パターン１０ｂ、１０ｃに替えて上記のようにプリズム面を形成する場合には、たとえば、光学素子１１４の光入射面にプリズム面を配し、光出射面に、非点収差を導入するためのレンズ面や回折パターンを形成するようにしても良い。こうすると、検出レンズ１１３を省略することができ、部品点数とコストの削減を図ることができる。

なお、上記原理による効果は、迷光１の平面方向の焦線位置が面Ｓ０（信号光のスポットが最小錯乱円となる面）よりも非点収差素子に接近した位置にあり、且つ、迷光２の曲面方向の焦線位置が面Ｓ０よりも非点収差素子から離れた位置にあるときに奏され得るものである。すなわち、この関係が満たされていれば、信号光と迷光１、２の分布は上記図９（ｂ）または図１０（ｂ）に示す状態となり、面Ｓ０において、信号光と迷光１、２が重なり合わないようにすることができる。換言すれば、この関係が満たされる限り、たとえ、信号光の曲面方向の焦線位置よりも迷光１の平面方向の焦線位置が面Ｓ０に接近し、あるいは、信号光の平面方向の焦線位置よりも迷光２の曲面方向の焦線位置が面Ｓ０に接近したとしても、上記原理に基づく本発明ないし実施例の効果は奏され得る。

なお、上記実施例では、３ビーム法に基づく光学系の構成例を示したが、１ビームプッシュプル法に基づく光学系に本発明を適用することもできる。この場合、図１１の光学系中、回折格子１０２が省略され、また、光検出器１１５上のセンサパターンが、図９（ｂ）に示す信号光のみを受光するセンサパターンに変更される。

＜実施例２＞
上記実施例１では、光学素子１０上の回折領域１０ｂ、１０ｃに回折パターンを形成し、光束領域Ｂ、Ｃの光束の進行方向をそれぞれ方向Ｄｂ、Ｄｃに変化させるようにしたが、光束領域Ｂ，Ｃの進行方向を変化させずとも、光束領域Ｂ，Ｃの信号光のみを取り出すことができる。

図１２（ａ）は、光学素子１１の変更例を示す図である。光学素子１１は、レーザ光（メインビームと２つのサブビーム）の４つの光束領域Ａ〜Ｄのうち、光束領域Ａ、Ｄを遮光するとともに、光束領域Ｂ，Ｃを透過してそのまま直進させるよう構成されている。すなわち、光学素子１１には、光束領域Ａ，Ｄに対応する領域に遮光領域１１ａ、１１ｄが配され、光束領域Ｂ，Ｃに対応する領域に透明領域１１ｂ、１１ｃが配されている。

この場合、光束領域Ｂ，Ｃの信号光と迷光１、２（メインビームと２つのサブビーム）は、Ｓ０平面上において、同図（ｂ）に示すように分布する。図示の如く、Ｓ０平面上には、信号光のみが存在する領域が設定され、この領域に光検出器上のセンサＰｍ１１，１２、Ｐｓ１１，１２、Ｐｓ２１、２２を配置することにより、光束領域Ｂ，Ｃの信号光（メインビームと２つのサブビーム）のみを、対応するセンサにて、それぞれ受光することができる。よって、各センサから出力される信号に基づき、３ビーム法（ＤＰＰ法、等）によるトラッキングエラー信号を生成することができる。

本実施例では、図１１の光学系における光学素子１１４が、図１２（ａ）に示す光学素子１１と同様の構成とされる。また、光検出器１１５上におけるセンサパターンが、図１２（ｂ）に示すセンサＰｍ１１、１２、Ｐｓ１１、１２、Ｐｓ２１、２２からなるセンサパターンとされる。光学素子１１４と光検出器１１５以外の光学系の構成は、図１１と同様である。

本実施例によれば、光束領域Ｂ，Ｃに対応する領域（透明領域１１ｂ、１１ｃ）に回折パターンを形成する必要がないため、光学素子１１の構成を簡素化することができる。ただし、図１２（ｂ）に示すように、信号光どうしが互いに接近するため、一方の信号光が他方の信号光を受光するセンサに漏れ込む惧れがある。また、信号光の近接領域において迷光１と迷光２が重なり合うため、迷光１と迷光２が干渉・増幅して、信号光を受光するセンサに漏れ込む惧れもある。したがって、信号光に対するノイズの影響をより徹底して抑制するためには、上記実施例１のように、光束領域Ｂ，Ｃに対応する領域に回折パターン１０ｂ、１０ｃを形成し、図１０（ｂ）のように、信号光と迷光１、２を、受光面上において、なるべく離間させるようにするのが望ましい。

なお、本実施例においても、上記実施例１と同様、光学系を１ビームプッシュプル法に基づく光学系に変更することができる。この場合、図１１の光学系中、回折格子１０２が省略され、また、光検出器１１５上のセンサパターンが、図１２（ｂ）のセンサＰｍ１１、１２のみを有するセンサパターンに変更される。

＜実施例３＞
上記実施例１では、光学素子１０上の光束領域Ａ，Ｄに対応する領域を遮光領域１０ａ、１０ｄとしたが、本実施例では、図１３（ａ）に示すように、光学素子１２上の光束領域Ａ，Ｄに対応する領域が透明領域１２ａ、１２ｄとされている。回折領域１２ｂ、１２ｃに入射した光束領域Ｂ，Ｃの光束のうち、一部は方向Ｄｂ、Ｄｃに回折され、残り（０次回折光）は回折されずに回折領域１２ｂ、１２ｃを透過して直進する。回折領域１２ｂ、１２ｃにより方向Ｄｂ、Ｄｃに回折された光束（以下、「回折光束Ｂ，Ｃ」という）は、受光面上の第１のセンサパターンへと導かれる。回折領域１２ｂ、１２ｃによって回折されなかった光束領域Ｂ，Ｃの光束（以下、「非回折光束Ｂ，Ｃ」という）と、透明領域１２ａ、１２ｄを透過した光束領域Ａ，Ｄの光束（以下、「透過光束Ａ，Ｄ」という）は、第１のセンサパターンと同一面上に配された第２のセンサパターンへと導かれる。

なお、図１３（ａ）の構成では、回折領域１２ｂ、１２ｃにおける回折方向（図中の方向Ｄｂ，Ｄｃ）がトラック方向に垂直な直線Ｌ１からそれぞれ時計方向と反時計方向に同じ角度だけ傾いた方向となっている。なお、回折領域１２ｂ、１２ｃの回折効率は、回折光束Ｂ，Ｃの光量が全光量に対して所定の比率となるように調整されている。

図１４は、本実施例に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図である。図示の如く、本実施例では、図１１の光学系におけるビームスプリッタ１１２と、検出レンズ１１６と、光検出器１１７が省略されている。

図１４の構成において、検出レンズ１２０は、偏光ビームスプリッタ１０４を透過したレーザ光に非点収差を導入する。光学素子１２１は、図１３（ａ）に示す光学素子１２と同様の構成を有する。光検出器１１５は、回折光束Ｂ，Ｃを受光する第１のセンサパターンと、非回折光束Ｂ，Ｃおよび透過光束Ａ，Ｄを受光する第２のセンサパターンとを備えている。

図１５は、光学素子１２１として図１３（ａ）の光学素子１２を用いた場合の、光検出器１２２受光面上における信号光と迷光１、２（メインビームとサブビーム１、２）の分布状態を模式的に示す図である。図１５の左半分は、回折光束Ｂ，Ｃの分布状態であり、図１５の右半分は、非回折光束Ｂ，Ｃと透過光束Ａ、Ｄの分布状態である。

図示の如く、回折光束Ｂ、Ｃは、非回折光束Ｂ，Ｃと透過光束Ａ，Ｄに対して進行方向が曲げられているため、光検出器１２２受光面上では、非回折光束Ｂ，Ｃと透過光束Ａ，Ｄが照射される領域から離れた領域に照射される。すなわち、図１３（ａ）の構成では、上記のように回折領域１２ｂ、１２ｃにおける回折方向が方向Ｄｂ、Ｄｃとなっており、これら方向Ｄｂ、Ｄｃには図１３（ａ）の左方向に向かう成分と上下に離れる方向の成分が含まれる。このうち左方向に向かう成分のために、回折光束Ｂ，Ｃは、非回折光束Ｂ，Ｃと透過光束Ａ，Ｄの照射位置から左方向に離れた位置に照射される。また、上下に離れる方向の成分のために、回折光束Ｂ，Ｃ（信号光、迷光１、２）は、図１０（ｂ）の場合と同様、図１５の左半分に示すような分布状態となる。

一方、非回折光束Ｂ，Ｃと透過光束Ａ，Ｄは、回折領域１２ｂ、１２ｃによる回折を受けないため、図１５の右半分に示すように、信号光と迷光１、２とが重なり合った状態で分布する。図１５の右半分に示す非回折光束Ｂ，Ｃと透過光束Ａ，Ｄの分布状態は、光学素子１２１（図１３（ａ）の光学素子１２）が配されていない場合の分布状態と同じである。

ただし、メインビームとサブビーム１、２の信号光の照射領域のうち非回折光束Ｂ，Ｃの照射領域における光強度は、回折光束Ｂ、Ｃが分岐されて図１５の左半分へと導かれた分だけ、透過領域Ａ，Ｄの照射領域における光強度よりも減少している。図１５の右半分には、かかる光強度の差異がグレー濃度によって示されている。すなわち、信号光の照射領域は黒に近いほど光強度が高くなっている。

光検出器１２２上の第１のセンサパターンは、図１５の左半分に示す回折光束Ｂ、Ｃの信号光照射領域に配される。すなわち、第１のセンサパターンは、同図に示すＰｍ１１、１２、Ｐｓ１１、１２およびＰｓ２１、２２からなる。また、光検出器１２２上の第２のセンサパターンは、図１５の右半分に示す非回折光束Ｂ、Ｃと透過光束Ａ、Ｄの信号光照射領域に配される。すなわち、第２のセンサパターンは、３つの４分割センサＰｍ１、Ｐｓ１およびＰｓ２からなっている。

本実施例によれば、上記実施例１と同様、第１のセンサパターンによって信号光のみを受光することができる。このため、迷光による検出信号の劣化を抑制することができ、結果、３ビーム法によるトラッキングエラー信号の品質を高めることができる。また、本実施例によれば、光検出器１２２上に第２のセンサパターンが配されるため、上記実施例１における図１１の光学系に比べ、ビームスプリッタ１１２と、検出レンズ１１６と、光検出器１１７を省略することができ、光学系の簡素化とコストの低減を図ることができる。

なお、本実施例では、上記の如く、非回折光束Ｂ，Ｃ（信号光）の照射強度が透過光束Ａ，Ｄ（信号光）の照射強度よりも低くなる。つまり、本実施例では、第２のセンサパターン上における信号光の照射強度が周方向に不均一となる。しかし、かかる信号光の強度分布は、非点収差法に基づくフォーカスエラー信号の生成には、むしろ好ましい影響を与える。

非回折光束Ｂ，Ｃの光束には、記録層上のトラック溝による回折像が投影される。この場合、光ピックアップ装置をディスク径方向に移送し、レーザ光（メインビーム、サブビーム１，２）が記録層上のトラック溝を横切ると、トラック溝による回折像が信号光内を非回折光束Ｂ，Ｃの並び方向に移動する。かかる回折像の移動によって、フォーカスエラー信号に外乱信号（いわゆる“横断溝信号”）が混入する。これに起因して、フォーカスエラー信号が劣化する。

これに対し、本実施例のように、非回折光束Ｂ，Ｃの照射強度が低下すると、回折像の移動による外乱信号が低下するため、フォーカスエラー信号に対する回折像の影響が抑制される。したがって、本実施例のように非回折光束Ｂ，Ｃ（信号光）の照射強度が透過光束Ａ，Ｄ（信号光）の照射強度よりも低くなると、溝横断信号によるフォーカスエラー信号の劣化が抑制され、フォーカスエラー信号の品質を高めることができる。

なお、図１４には３ビーム法に基づく光学系を例示したが、本実施例においても、上記実施例１と同様、光学系を１ビームプッシュプル法に基づく光学系に変更することができる。この場合、図１４の光学系中、回折格子１０２が省略され、また、光検出器１２２上の第１のセンサパターンと第２のセンサパターンが、それぞれ、図１５のセンサＰｍ１１、１２と４分割センサＰｍ１のみを有するセンサパターンに変更される。

また、本実施例では、光学素子１２１として、図１３（ａ）に示す光学素子１２を用いたが、これに替えて、図１３（ｂ）に示す光学素子１３を用いることもできる。図１３（ｂ）に示す光学素子１３は、同図（ａ）の光学素子１２に比べ、回折領域１３ｂ、１３ｃの回折方向が相違している。すなわち、光学素子１３の回折領域１３ｂ、１３ｃは、光束領域Ｂ，Ｃに入射した光束を直線Ｌ１に平行な同じ方向に同じ角度だけ回折させる。

図１６は、光学素子１２１として図１３（ｂ）の光学素子１３を用いた場合の、光検出器１２２受光面上における信号光と迷光１、２（メインビームとサブビーム１、２）の分布状態を模式的に示す図である。図１６の左半分は、回折領域１３ｂ、１３ｃによって回折された光束領域Ｂ，Ｃの光束（以下、上記と同じく「回折光束Ｂ，Ｃ」という）の分布状態であり、図１５の右半分は、図１５と同様、非回折光束Ｂ，Ｃと透過光束Ａ、Ｄの分布状態である。

図示の如く、光学素子１２１として図１３（ｂ）の光学素子１３を用いた場合の回折光束Ｂ，Ｃの分布状態は、図１２（ｂ）（実施例２）の場合と同様となる。これは、光学素子１３の回折領域１３ｂ、１３ｃの回折方向が、上記のように直線Ｌ１に平行な方向（図１３（ｂ）の左方向）に設定されており、図１２（ａ）の場合のように、上下に離れる方向の成分を持たないためである。すなわち、回折領域１３ｂ、１３ｃは、回折光束Ｂ、Ｃの進行方向を左方向に曲げて、回折光束Ｂ，Ｃを非回折光束Ｂ，Ｃと透過光束Ａ，Ｄから分離する作用のみを発揮する。

この場合、光検出器１２２上の第１のセンサパターンは、図１６のセンサＰｍ１１、１２、Ｐｓ１１，１２およびＰｓ２１、２２から構成される。

このように光学素子１２１として図１３（ｂ）の光学素子１３を用いた場合にも、第１のセンサパターンによって信号光のみを受光することができる。ただし、図１６に示すように、信号光どうしが互いに接近するため、上記実施例２で述べたと同様、一方の信号光が他方の信号光を受光するセンサに漏れ込む惧れがあり、また、迷光１と迷光２が干渉・増幅して、信号光を受光するセンサに漏れ込む惧れもある。

なお、図１３（ｂ）の光学素子１３を用いる場合も、光学系を１ビームプッシュプル法に基づく光学系に変更することができる。この場合、図１４の光学系中、回折格子１０２が省略され、また、光検出器１２２上の第１のセンサパターンと第２のセンサパターンが、それぞれ、図１６のセンサＰｍ１１、１２と４分割センサＰｍ１のみを有するセンサパターンに変更される。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は、上記実施例に制限されるものではなく、また、本発明の実施形態も上記以外に種々の変更が可能である。本発明は、片面に２つの記録層を有するディスクや片面に４層以上の記録層を有するディスクに適合する光ピックアップ装置にも適用可能である。また、光学系の構成も適宜変更可能である。

本発明の実施例は、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。

実施形態に係る技術原理（光線の進み方）を説明する図 実施形態に係る技術原理（光線の進み方）を説明する図 実施形態に係る技術原理（光線の進み方）を説明する図 実施形態に係る技術原理（光線の進み方）を説明する図 実施形態に係る技術原理（分割パターンと光束の分布）を説明する図 実施形態に係る技術原理（分割パターンと光束の分布）を説明する図 実施形態に係る技術原理（分割パターンと光束の分布）を説明する図 実施形態に係る技術原理（分割パターンと光束の分布）を説明する図 実施形態に係る技術原理（角度付与と光束の分布）を説明する図 実施の形態に係るセンサパターンの配置方法を示す図 実施例１に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図 実施例２に係る光学素子の構成と光束の分布状態を説明する図 実施例３に係る光学素子の構成を説明する図 実施例３に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図 実施例３に係る光束の分布状態を説明する図 実施例３に係る光束の分布状態を説明する図

符号の説明

１０ … 光学素子
１０ａ、１０ｄ … 遮光領域
１０ｂ、１０ｃ … 回折領域
１１ … 光学素子
１１ａ、１１ｄ … 遮光領域
１１ｂ、１１ｃ … 透明領域
１２ … 光学素子
１２ａ、１２ｄ … 透明領域
１２ｂ、１２ｃ … 回折領域
１３ … 光学素子
１３ａ、１３ｄ … 透明領域
１３ｂ、１３ｃ … 回折領域
１０１ … 半導体レーザ
１０２ … 回折格子
１０９ … 対物レンズ
１１３ … 検出レンズ
１１４ … 光学素子
１１５ … 光検出器
１２０ … 検出レンズ
１２１ … 光学素子
１２２ … 光検出器
Ｐｍ１１、１２、Ｐｓ１１、１２、Ｐｓ２１、２２ … センサ
Ｐｍ１、Ｐｓ１、Ｐｓ２ … センサ

Claims (8)

1. 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記録媒体上に収束させる対物レンズと、
   前記記録媒体によって反射された前記レーザ光に非点収差を導入し、これにより、第１の方向に前記レーザ光が収束することによって生じる第１の焦線位置と、前記第１の方向に垂直な第２の方向に前記レーザ光が収束することによって生じる第２の焦線位置とを前記レーザ光の進行方向に互いに離間させる非点収差素子と、
   前記第１の方向と前記第２の方向にそれぞれ平行で且つ互いにクロスする２つの直線によって前記レーザ光を分割したとき、前記２つの直線によって作られる一組の対頂角が並ぶ方向にある第１の光束領域と第２の光束領域の前記レーザ光を他の光束領域のレーザ光とは別に取り出す光学素子と、
   前記光学素子によって取り出された前記第１の光束領域と前記第２の光束領域のレーザ光を受光して検出信号を出力する光検出器と、
   を備え、
   前記第１の光束領域と前記第２の光束領域の並ぶ方向が光学的に前記記録媒体上のトラックを跨ぐ方向となっている、
   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、
   前記レーザ光源から出射されたレーザ光をメインビームとサブビームに分割する分割素子をさらに備え、
   前記光学素子は、前記メインビームと前記サブビームにおける前記第１の光束領域と前記第２の光束領域の前記レーザ光を取り出し、
   前記光検出器は、前記光学素子によって取り出された前記メインビームと前記サブビームにおける前記第１の光束領域と前記第２の光束領域のレーザ光をそれぞれ受光するセンサパターンを有する、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
3. 請求項１または２において、
   前記光学素子は、前記第１の光束領域と前記第２の光束領域以外の領域のレーザ光を遮光する、
   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、
   前記光学素子は、前記第１の光束領域と前記第２の光束領域のレーザ光の進行方向を相反する方向に変化させる、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
5. 請求項４において、
   前記光学素子は、前記第１の光束領域と前記第２の光束領域のレーザ光の進行方向を、前記第１の光束領域と前記第２の光束領域が並ぶ方向に垂直な方向に変化させる、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
6. 請求項１または２において、
   前記光学素子は、前記第１の光束領域と前記第２の光束領域以外の領域のレーザ光を透過させるとともに、前記第１の光束領域と前記第２の光束領域の前記レーザ光の一部を分離させ、
   前記光検出器は、前記光学素子によって分離された前記レーザ光の一部を受光する第１の受光部と、前記光学素子を透過した前記レーザ光を受光する第２の受光部とを備える、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
7. 請求項６において、
   前記光学素子は、前記第１の光束領域と前記第２の光束領域の前記レーザ光の一部の進行方向を前記第１の光束領域と前記第２の光束領域が並ぶ方向に平行な方向から前記レーザ光の光軸周りの相反する周方向に傾いた方向に変化させる、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
8. 請求項６において、
   前記光学素子は、前記第１の光束領域と前記第２の光束領域の前記レーザ光の一部の進行方向を前記第１の光束領域と前記第２の光束領域が並ぶ方向に平行な同一方向に同じ角度だけ変化させる、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
   

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