JP2012133867A - 回折素子を有する光ピックアップ装置及びそれを備えた光記録及び再生装置 - Google Patents

回折素子を有する光ピックアップ装置及びそれを備えた光記録及び再生装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 回折素子を使う光ピックアップ装置において、情報の記録及び再生に使われていない他の次数の回折光によるノイズを防止することにある。
【解決手段】 光記録媒体に記録された情報を再生したり光記録媒体に情報を記録するための光ピックアップ装置が開示される。光ピックアップ装置は、光を発生させる光源ユニットと、光源ユニットから発せられる光を回折させる回折素子と、回折素子で回折された複数の回折光のうち情報の記録及び再生に使われるｐ次回折光を光記録媒体に形成された複数の情報記録層のうちいずれか一つにフォーカシングする対物レンズとを含む。情報の記録及び再生に使われていないｐ±１次回折光は複数の情報記録層と光記録媒体の表面から外れた位置にフォーカシングされる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光ピックアップ装置に関し、より詳細には、回折光を用いる光ピックアップ装置に関する。
光ピックアップ装置は、光記録媒体に情報を記録したり光記録媒体に記録されている情報を再生する装置である。光記録媒体は、約７８０ｎｍの波長領域の光が使われるＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）、約６６０ｎｍの波長領域の光が使われるＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、そして、約４０５ｎｍの波長領域の光が使われるＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ）などがあり、このような光記録媒体は互いに別の構造を有する。最近は、様々な種類の光記録媒体に全て使える互換型光ピックアップ装置が開発されている。
このような互換型光ピックアップ装置を開発するための一つのアプローチ方法は、複数個の対物レンズを使うものである。即ち、光ピックアップ装置がＣＤに適用される対物レンズ、ＤＶＤに適用される対物レンズ、そしてＢＤに適用される対物レンズそれぞれに別に備えるものである。しかし、このようなアプローチ方法は、光ピックアップ装置の小型化を阻害するという問題がある。
互換型光ピックアップ装置を開発するためのもう一つのアプローチ方法は、光ピックアップ装置の光学系に回折素子を使うものである。このような回折素子は、互いに異なる種類の光記録媒体の構造、互いに異なる波長領域の光、そして、温度変化などにより生じた収差を補正することができる。この場合、複数個の対物レンズでない一つの対物レンズが使われるため、光ピックアップ装置の小型化が可能である。
回折素子を使う光ピックアップ装置において、回折素子により生じた回折光のうち特定の次数の回折光のみが情報の記録及び再生に使われる。ところが、情報の記録及び再生に使われていない他の次数の回折光が記録及び再生される情報にノイズを発生させるおそれがある。従って、情報の記録及び再生に使われていない他の次数の回折光によるノイズを防止することが求められる。
日本特開第２００９−２２３９４６号公報 日本特開第２００８−２５７８１１号公報 韓国特開第２００６−００５３９３５号公報 日本特開第２００９−２５２２８０号公報
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、回折素子を使う光ピックアップ装置において、情報の記録及び再生に使われていない他の次数の回折光によるノイズを防止することにある。
本発明の一実施形態によると、光記録媒体に記録された情報を再生したり前記光記録媒体に情報を記録するための光ピックアップ装置は、光を発生させる光源ユニットと、前記光源ユニットから発せられる光を回折させる回折素子と、前記回折素子で回折された複数の回折光のうち情報の記録及び再生に使われるｐ次回折光を光記録媒体に形成された複数の情報記録層のうちいずれか一つにフォーカシングする対物レンズとを含み、情報の記録及び再生に使われていないｐ±１次回折光は前記複数の情報記録層と前記光記録媒体の表面から外れた位置にフォーカシングされる。
前記ｐ−１次回折光の焦点位置（ｆｐ−１）と前記ｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ−１−ｆｐ）、及び前記ｐ＋１次回折光の焦点位置（ｆｐ＋１）と前記ｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ−１−ｆｐ）は次の条件式
−Ｄｍａｘ−ＷＤ≦ｆｐ−１−ｆｐ≦−Ｄｍａｘ−ｓ×ｔ
２×Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎ＋ｓ×ｔ≦ｆｐ＋１−ｆｐ≦６００μｍ
を満たしてよい。ここで、Ｄｍａｘとは、前記光記録媒体の前記表面から最も深い情報記録層までの距離を意味し、Ｄｍｉｎとは、前記光記録媒体の前記表面から最も浅い情報記録層までの距離を意味し、ＷＤとは、前記対物レンズの作動距離を意味し、ｔとは、前記光記録媒体の製造公差の絶対値を意味し、ｓとは、安全係数を意味する。
前記対物レンズの前記作動距離（ＷＤ）は３００μｍであってよい。
前記光記録媒体の前記製造公差の絶対値（ｔ）は５μｍであってよい。
前記安全係数（ｓ）は少なくとも２であってよい。
前記光記録媒体は、二層ブルーレイディスクを含み、前記ｐ−１次回折光の焦点位置（ｆｐ−１）と前記ｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ−１−ｆｐ）、及び前記ｐ＋１次回折光の焦点位置（ｆｐ＋１）と前記ｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ＋１−ｆｐ）は次の条件式
−４００μｍ≦ｆｐ−１−ｆｐ≦−１１０μｍ
１３５μｍ≦ｆｐ＋１−ｆｐ≦６００μｍ
を満してよい。
前記光記録媒体は、二層ブルーレイディスクを含み、前記ｐ−１次回折光の焦点位置（ｆｐ−１）と前記ｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ−１−ｆｐ）、及び前記ｐ＋１次回折光の焦点位置（ｆｐ＋１）と前記ｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ＋１−ｆｐ）は次の条件式
−６０μｍ≦ｆｐ−１−ｆｐ≦−４０μｍ
６５μｍ≦ｆｐ＋１−ｆｐ≦８５μｍ
を満たしてよい。
前記光記録媒体は、三層ブルーレイディスクを含み、前記ｐ−１次回折光の焦点位置（ｆｐ−１）と前記ｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ−１−ｆｐ）、及び前記ｐ＋１次回折光の焦点位置（ｆｐ＋１）と前記ｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ＋１−ｆｐ）は次の条件式
−４００μｍ≦ｆｐ−１−ｆｐ≦−１１０μｍ
１５３μｍ≦ｆｐ＋１−ｆｐ≦６００μｍ
を満たしてよい。
前記回折素子は、前記対物レンズの一面に形成されてよい。
本発明の別の実施形態によると、光記録及び再生装置は上述のような特徴を有する光ピックアップ装置を含む。
本発明の一実施形態に係る光ピックアップ装置によると、情報の記録及び再生に使われるｐ次回折光が光記録媒体のいずれか一つの情報記録層にフォーカシングされる場合、情報の記録及び再生に使われていないｐ±１次回折光が他の情報記録層や光記録媒体の表面にフォーカシングされないため、再生されたり記録された情報にノイズが生じることを防止することができる。
本発明の一実施形態に係る光記録及び再生装置を概略的に示す図である。 図１に示された光ピックアップ装置の光学系を概略的に示す図である。 ｐ−１次回折光によるノイズ発生現象を概略的に示す図である。 ｐ＋１次回折光によるノイズ発生現象を概略的に示す図である。 三層ＢＤの構造を概略的に示す図である。 二層ＢＤが使われた場合、ｐ±１次回折光とｐ次回折光との焦点位置の差によるジッタ値を計算した結果を示すグラフである。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。ここで説明される実施形態は、発明の理解を促すための例示を示したものであって、本発明はここで説明される実施形態と違って多様に変形されて実施できることを理解すべきである。なお、発明の理解を促すために、添付図面は実際の寸法で示されたものではなく、一部の構成要素のみを拡大して示すことがある。
図１は、本発明の一実施形態に係る光記録及び再生装置１を概略的に示す図である。
光記録媒体５は、ターンテーブル１０上に取り付けられ、クランプ２０がターンテーブル１０上に取り付けられた光記録媒体５をチャッキングする。ターンテーブル１０とクランプ２０との具体的な構成は、当該分野において通常の知識を有する者が容易に理解できることであるため、それに対する具体的な説明は省略する。
光記録媒体５は、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤなどであってよい。即ち、本発明の一実施形態に係る光記録及び再生装置１は、多様な種類の光記録媒体と互換性がある。
スピンドルモータ３０は、光記録媒体５を回転させる。
光ピックアップ装置１００は、光記録媒体５の半径方向に移動自在に設定され、光記録媒体５に記録された情報を再生したり、光記録媒体５に情報を記録したりすることができる。
駆動部４０は、スピンドルモータ３０と光ピックアップ装置１００とを駆動させ、制御部５０は、光ピックアップ装置１００のフォーカスサーボ及びトラックサーボを制御する。光ピックアップ装置１００から検出された信号は、駆動部４０を介して制御部５０に入力される。制御部５０は、駆動部４０から入力された信号に基づいてフォーカスサーボ及びトラックサーボ命令を駆動部４０に送り返して、駆動部４０は受信されたフォーカスサーボ及びトラックサーボ命令に従ってフォーカスサーボ及びトラックサーボを行なう。駆動部４０と制御部５０との具体的な構成は、当該分野において通常の知識を有する者が容易に理解できることであるため、それに対する具体的な説明は省略する。
図２は、図１に示された光ピックアップ装置１００の光学系を概略的に示す図である。
光源ユニット１１０は、情報の記録及び再生に必要な光を発生させる。例えば、光記録媒体５がＣＤである場合は光源ユニット１１０は約７８０ｎｍの波長領域の光を発生させ、光記録媒体５がＤＶＤである場合は光源ユニット１１０は約６６０ｎｍの波長領域の光を発生させ、光記録媒体５がＢＤである場合は光源ユニット１１０は約４０５ｎｍの波長領域の光を発生させる。光の発生のために、光源ユニット１１０は複数のレーザダイオードを含んでよい。光源ユニット１１０から発せられた光は、光記録媒体５に向かって進むようになる。
ビームスプリッタ１２０は、光源ユニット１００から発せられた光の一部を光記録媒体５に向かって反射させ、光記録媒体５から反射された反射光の一部を光検出器１８０側に透過させる。
コリメーティングレンズ１３０は、ビームスプリッタ１２０と対物レンズ１６０との間に配置される。光源ユニット１１０から発せられてビームスプリッタ１２０から反射された光は、コリメーティングレンズ１３０を通って平行光に変換される。
コリメーティングレンズ１３０を通過した光は、反射ミラー１４０から反射されて対物レンズ１６０に進む。反射ミラー１４０は必要に応じて省略されてよい。
回折素子１５０は、光源ユニット１１０から発せられた光を回折させる。回折素子１５０によって多様な次数（例えば、０次、±１次、±２次、…、±ｎ次）の回折光が発せられてよい。このような回折光のうち特定の次数の回折光のみが情報の記録及び再生に使われ、本明細書では説明の便宜のために、情報の記録及び再生に使われる特定の次数の回折光をｐ次回折光と称することにする。
対物レンズ１６０は、ｐ次回折光を光記録媒体５に形成された情報記録層（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ Ｌａｙｅｒ）にフォーカシングする。ｐ次回折光が情報記録層にフォーカシングされることにより、光記録媒体５に情報を記録したり光記録媒体に記録された情報を再生することができる。
本発明の一実施形態では、回折素子１５０が対物レンズ１６０の一面に形成されている。しかし、これとは違って、対物レンズ１６０から離れた別途の回折素子１５０が使われることも可能であることを理解すべきである。
光記録媒体５から反射された反射光は、対物レンズ１６０と、反射ミラー１４０と、コリメーティングレンズ１３０と、ビームスプリッタ１２０とを通過して、光検出器１８０に進む。
センサーレンズ１７０は、ビームスプリッタ１２０と光検出器１８０との間に配置され、光記録媒体５から反射された反射光のスポットを拡大して光検出器１８０に有効スポットを形成させる。
光検出器１８０は、光記録媒体５から反射された反射光を検出して電気的な信号に変換する。このような電気的な信号から光記録媒体５に記録された情報を得ることができ、光ピックアップ装置１００のフォーカスサーボ及びトラックサーボに必要な制御信号を得ることができる。
光記録媒体５の情報記録層と光記録媒体５の表面とは、高い反射率を有する。本発明者は、情報の記録及び再生に使われるｐ次回折光以外の他の次数の回折光が、光記録媒体５の情報記録層と表面から反射されることにより、光ピックアップ装置１００が記録したり再生する情報にノイズが発生することを発見した。このような現象を図３及び図４で詳細に説明する。
図３は、ｐ−１次回折光によるノイズ発生現象を概略的に示す図であり、図４は、ｐ＋１次回折光によるノイズ発生現象を概略的に示す図である。
説明の便宜上、光記録媒体５は、二つの情報記録層が存在する二層（Ｄｕａｌ Ｌａｙｅｒ）ＢＤである場合を仮定する。即ち、図３及び図４に示された光記録媒体５は二層ＢＤである。
二層ＢＤ５に関する標準規格によると、ＢＤ５の表面５ａから１００μｍだけ離れたところに一つの情報記録層が形成され、これを“Ｌ０”と称する。なお、ＢＤ５の表面５ａから７５μｍだけ離れたところにもう一つの情報記録層が形成され、これを“Ｌ１”と称する。Ｌ１とＢＤ５の表面５ａとの間には、カバー層（Ｃｏｖｅｒ Ｌａｙｅｒ）が形成される。このようなカバー層は、Ｌ０、Ｌ１のような情報記録層を外部環境から守る役割を担う。
図３で、太い実線はｐ次回折光を示し、点線はｐ−１次回折光を示す。ｐ−１次回折光はｐ次回折光より対物レンズ１６０に近い位置にフォーカシングされる回折光を意味する。図を明確にするために、図３で対物レンズ１６０は示していない。
図３のＣａｓｅ ａは、ｐ次回折光がＬ０にフォーカシングされてｐ−１次回折光がＬ１にフォーカシングされる場合を示す。ここで、対物レンズ１６０を基準にしたｐ次回折光の焦点位置をｆｐと定義し、対物レンズ１６０を基準にしたｐ−１次回折光の焦点位置をｆｐ−１と定義する。情報の記録及び再生に使われていないｐ−１次回折光がＬ１にフォーカシングされることにより、光ピックアップ装置１００が記録したり再生する情報にノイズが発生するようになる。より詳細に説明すると、二層ＢＤ５でＬ０とＬ１との間の距離が２５μｍ（１００μｍ−７５μｍ）であることを考慮して、二層ＢＤ５の製造公差を±５μｍと仮定する場合、ｐ−１次回折光の焦点位置（ｆｐ−１）とｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ−１−ｆｐ）が次のような範囲内にあればノイズの発生可能性が高くなる。
−３０μｍ（＝−２５μｍ−５μｍ）≦ｆｐ−１−ｆｐ≦−２０μｍ（＝−２５μｍ＋５μｍ）
図３のＣａｓｅ ｂは、ｐ次回折光がＬ１にフォーカシングされてｐ−１次回折光が二層ＢＤ５の表面５ａにフォーカシングされる場合を示す。上記のケースと同様に、情報の記録及び再生に使われていないｐ−１次回折光が二層ＢＤ５の表面５ａにフォーカシングされることにより、光ピックアップ装置１００が記録したり再生する情報にノイズが発生するようになる。より詳細に説明すると、二層ＢＤ５でＬ１と表面５ａとの間の距離が７５μｍであることを考慮して、二層ＢＤ５の製造公差を±５μｍと仮定する場合、ｐ−１次回折光の焦点位置（ｆｐ−１）とｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ−１−ｆｐ）が次のような範囲内にあればノイズの発生可能性が高くなる。
−８０μｍ（＝−７５μｍ−５μｍ）≦ｆｐ−１−ｆｐ≦−７０μｍ（＝−７５μｍ＋５μｍ）
図３のＣａｓｅ ｃは、ｐ次回折光がＬ０にフォーカシングされてｐ−１次回折光が二層ＢＤ５の表面５ａにフォーカシングされる場合を示す。上記のケースと同様に、情報の記録及び再生に使われていないｐ−１次回折光が二層ＢＤ５の表面５ａにフォーカシングされることにより、光ピックアップ装置１００が記録したり再生する情報にノイズが発生するようになる。より詳細に説明すると、二層ＢＤ５でＬ０と表面５ａとの間の距離が１００μｍであることを考慮して、二層ＢＤ５の製造公差を±５μｍと仮定する場合、ｐ−１次回折光の焦点位置（ｆｐ−１）とｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ−１−ｆｐ）が次のような範囲内にあればノイズの発生可能性が高くなる。
−１０５μｍ（＝−１００μｍ−５μｍ）≦ｆｐ−１−ｆｐ≦−９５μｍ（＝−１００μｍ＋５μｍ）
結論として、ｐ−１次回折光の焦点位置（ｆｐ−１）とｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ−１−ｆｐ）が上述の範囲（即ち、−３０μｍ〜−２０μｍ、−８０μｍ〜−７０μｍ、及び−１０５μｍ〜−９５μｍ）から外れるように設計されると、ｐ−１次回折光によるノイズ発生を防止することができる。特に、ｐ−１次回折光の焦点位置（ｆｐ−１）とｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ−１−ｆｐ）が−１０５μｍ未満であれば、ｐ−１次回折光によるノイズ発生をより確実に防止することができる。
これまでは、二つの情報記録層（Ｌ０、Ｌ１）の形成された二層ＢＤ５のみについて説明した。３つ以上の情報記録層の形成された多層ＢＤが適用される一般的な状況を考慮する場合、ｐ−１次回折光によるノイズ発生を防止するためには、次のような条件式を満たさなければならないことが分かる。
ｆｐ−１−ｆｐ≦−Ｄｍａｘ−ｓ×ｔ
ここで、Ｄｍａｘとは、光記録媒体５の表面５ａから最も深い情報記録層までの距離を意味し、ｔとは、光記録媒体５の製造公差の絶対値を意味し、ｓとは、安全係数を意味する。上記の数式を満たす場合、ｐ次回折光が光記録媒体５の表面５ａから最も深い情報記録層（図３の実施形態ではＬ０に該当）にフォーカシングされるとしても、ｐ−１次回折光は光記録媒体５の表面５ａや他の情報記録層（図３の実施形態ではＬ１に該当）から外れた位置にフォーカシングされるため、ｐ−１次回折光によるノイズ発生が防止されることができる。
図３に示された二層ＢＤ５の場合、Ｄｍａｘは１００μｍとなる。ここで、製造公差の絶対値（ｔ）が５μｍで、安全係数（ｓ）が２である場合、ｐ−１次回折光の焦点位置（ｆｐ−１）とｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ−１−ｆｐ）が次のような範囲内にあるように設計される場合、ｐ−１次回折光によるノイズ発生を防止することができる。
ｆｐ−１−ｆｐ≦−１１０μｍ
より好適には、ｐ−１次回折光の焦点位置（ｆｐ−１）とｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ−１−ｆｐ）は、次のような条件式を満たすことができる。
−Ｄｍａｘ−ＷＤ≦ｆｐ−１−ｆｐ≦−Ｄｍａｘ−ｓ×ｔ
ここで、ＷＤは対物レンズ１６０が作動距離（Ｗｏｒｋｉｎｇ Ｄｉｓｔａｎｃｅ）を意味する。上記の数式で、ｐ−１次回折光の焦点位置（ｆｐ−１）とｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ−１−ｆｐ）の下限値を設定した理由は、対物レンズ１６０の作動距離を考慮したためである。
一般的に、ＢＤ用の対物レンズ１６０の作動距離は３００μｍであるため、図３に示された実施形態でｐ−１次回折光の焦点位置（ｆｐ−１）とｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ−１−ｆｐ）は、次のような範囲内にあることが望ましい。
−４００μｍ≦ｆｐ−１−ｆｐ≦−１１０μｍ
次に、ｐ＋１次回折光によるノイズ発生現象を図４を参照しながら説明する。図４で、太い実線はｐ次回折光を示し、点線はｐ＋１次回折光を示す。ｐ＋１次回折光はｐ次回折光より対物レンズ１６０から遠い位置にフォーカシングされる回折光を意味する。図を明確にするために、図４で対物レンズ１６０は示していない。
図４のＣａｓｅ ｄは、ｐ次回折光がＬ１にフォーカシングされてｐ＋１次回折光がＬ０にフォーカシングされる場合を示す。ここで、対物レンズ１６０を基準にしたｐ次回折光の焦点位置をｆｐと定義し、対物レンズ１６０を基準にしたｐ＋１次回折光の焦点位置をｆｐ＋１と定義する。情報の記録及び再生に使われていないｐ＋１次回折光がＬ０にフォーカシングされることにより、光ピックアップ装置１００が記録したり再生する情報にノイズが発生するようになる。より詳細に説明すると、二層ＢＤ５でＬ０とＬ１との間の距離が２５μｍ（１００μｍ−７５μｍ）であることを考慮して、二層ＢＤ５の製造公差を±５μｍと仮定する場合、ｐ＋１次回折光の焦点位置（ｆｐ＋１）とｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ＋１−ｆｐ）が次のような範囲内にあればノイズの発生可能性が高くなる。
２０μｍ（＝２５μｍ−５μｍ）≦ｆｐ＋１−ｆｐ≦３０μｍ（＝２５μｍ＋５μｍ）
図４のＣａｓｅ ｅは、ｐ次回折光がＬ１にフォーカシングされてｐ＋１次回折光がＬ０から反射されてＬ１にフォーカシングされる場合を示す。図４のＣａｓｅ ｅで、細い実線はＬ０から反射されたｐ＋１次回折光を示す。図４のＣａｓｅ ｆ−ｈにおいても、細い実線は反射されたｐ＋１次回折光を示す。
上記のケースと同様に、情報の記録及び再生に使われていないｐ＋１次回折光がＬ１にフォーカシングされることにより、光ピックアップ装置１００が記録したり再生する情報にノイズが発生するようになる。より詳細に説明すると、二層ＢＤ５でＬ０とＬ１との間の距離が２５μｍであることを考慮して、二層ＢＤ５の製造公差を±５μｍと仮定する場合、ｐ＋１次回折光の焦点位置（ｆｐ＋１）とｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ＋１−ｆｐ）が次のような範囲内にあればノイズの発生可能性が高くなる。
４５μｍ（＝５０μｍ−５μｍ）≦ｆｐ＋１−ｆｐ≦５５μｍ（＝５０μｍ＋５μｍ）
図４のＣａｓｅ ｆは、ｐ次回折光がＬ０にフォーカシングされてｐ＋１次回折光がＬ０から反射されて二層ＢＤ５の表面５ａにフォーカシングされる場合を示す。上記のケースと同様に、情報の記録及び再生に使われていないｐ＋１次回折光が二層ＢＤ５の表面５ａにフォーカシングされることにより、光ピックアップ装置１００が記録したり再生する情報にノイズが発生するようになる。より詳細に説明すると、二層ＢＤ５でＬ０と表面５ａとの間の距離が１００μｍであることを考慮して、二層ＢＤ５の製造公差を±５μｍと仮定する場合、ｐ＋１次回折光の焦点位置（ｆｐ＋１）とｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ＋１−ｆｐ）が次のような範囲内にあればノイズの発生可能性が高くなる。
９５μｍ（＝１００μｍ−５μｍ）≦ｆｐ＋１−ｆｐ≦１０５μｍ（＝１００μｍ＋５μｍ）
図４のＣａｓｅ ｇは、ｐ次回折光がＬ１にフォーカシングされてｐ＋１次回折光がＬ０から反射されて二層ＢＤ５の表面５ａにフォーカシングされる場合を示す。上記のケースと同様に、情報の記録及び再生に使われていないｐ＋１次回折光が二層ＢＤ５の表面５ａにフォーカシングされることにより、光ピックアップ装置１００が記録したり再生する情報にノイズが発生するようになる。より詳細に説明すると、二層ＢＤ５でＬ０と表面５ａとの間の距離と、Ｌ１と表面５ａとの間の距離がそれぞれ１００μｍと７５μｍであることを考慮して、二層ＢＤ５の製造公差を±５μｍと仮定する場合、ｐ＋１次回折光の焦点位置（ｆｐ＋１）とｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ＋１−ｆｐ）が次のような範囲内にあればノイズの発生可能性が高くなる。
１２０μｍ（＝２×１００μｍ−７５μｍ−５μｍ）≦ｆｐ＋１−ｆｐ≦１３０μｍ（＝２×１００μｍ−７５μｍ＋５μｍ）
結論として、ｐ＋１次回折光の焦点位置（ｆｐ＋１）とｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ＋１−ｆｐ）が上述の範囲（即ち、２０μｍ〜３０μｍ、４５μｍ〜５５μｍ、９５μｍ〜１０５μｍ、及び１２０μｍ〜１３０μｍ）から外れるように設計されると、ｐ＋１次回折光によるノイズ発生を防止することができる。特に、ｐ＋１次回折光の焦点位置（ｆｐ＋１）とｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ＋１−ｆｐ）が１３０μｍを超えると、ｐ＋１次回折光によるノイズ発生をより確実に防止することができる。
これまでは、二つの情報記録層（Ｌ０、Ｌ１）が形成された二層ＢＤ５のみについて説明した。３つ以上の情報記録層の形成された多層ＢＤが適用される一般的な状況を考慮する場合、ｐ＋１次回折光によるノイズ発生を防止するためには、次のような条件式を満たさなければならないことが分かる。
２×Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎ＋ｔ×ｓ≦ｆｐ＋１−ｆｐ
ここで、Ｄｍａｘとは、光記録媒体５の表面５ａから最も深い情報記録層までの距離を意味し、Ｄｍｉｎとは、光記録媒体５の表面５ａから最も浅い情報記録層までの距離を意味し、ｔとは、製造公差の絶対値を意味し、ｓとは、安全係数を意味する。上記の数式を満たす場合、ｐ次回折光が光記録媒体５の表面５ａから最も浅い情報記録層（図４の実施形態ではＬ１に該当）にフォーカシングされるとしても、ｐ＋１次回折光は光記録媒体５の表面５ａや他の情報記録層（図４の実施形態ではＬ０に該当）から外れた位置にフォーカシングされるため、ｐ＋１次回折光によるノイズ発生が防止されることができる。
図４に示された二層ＢＤ５の場合、Ｄｍａｘは１００μｍとなり、Ｄｍｉｎは７５μｍとなる。ここで、製造公差の絶対値（ｔ）が５μｍで、安全係数（ｓ）が２である場合、ｐ＋１次回折光の焦点位置（ｆｐ＋１）とｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ＋１−ｆｐ）が次のような範囲内にあるように設計される場合、ｐ＋１次回折光によるノイズ発生を防止することができる。
１３５μｍ≦ｆｐ＋１−ｆｐ
より望ましくは、ｐ＋１次回折光の焦点位置（ｆｐ＋１）とｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ＋１−ｆｐ）は、次のような条件式を満たすことができる。
２×Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎ＋ｔ×ｓ≦ｆｐ＋１−ｆｐ≦６００μｍ
上記の数式で、ｐ＋１次回折光の焦点位置（ｆｐ＋１）とｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ＋１−ｆｐ）の上限値（即ち、６００μｍ）を設定した理由は、一つのディスクにＤＶＤ方式とＢＤ方式のいずれもが適用されたハイブリッドディスクを考慮したためである。このようなハイブリッドディスク内には、ＤＶＤ用の情報記録層とＢＤ用の情報記録層とが同時に存在する。ＤＶＤ標準によると、ＤＶＤ用の情報記録層が表面から６００μｍ離れた位置に形成される。従って、ｐ＋１次回折光の焦点位置（ｆｐ＋１）とｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ＋１−ｆｐ）が６００μｍを超えると、ｐ＋１次回折光がＤＶＤ用の情報記録層に結像されるおそれがある。
上述のように、本発明の一実施形態によると、情報の記録及び再生に使われるｐ次回折光が光記録媒体５のいずれか一つの情報記録層にフォーカシングされる場合、情報の記録及び再生に使われていないｐ±１次回折光が他の情報記録層や光記録媒体５の表面にフォーカシングされないため、再生されたり記録された情報にノイズが発生することを防止することができる。ｐ±１次回折光とｐ次回折光との焦点位置の差を調整するためには、回折素子１５０の回折格子構造を変更したり、対物レンズ１６０やコリメーティングレンズ１３０の光学パラメータを変更することができる。しかし、その他にも多様な方式が使われて、ｐ±１次回折光とｐ次回折光との焦点位置の差を調整できることを理解すべきである。
上述の説明では、光記録媒体５の製造公差が±５μｍであることとして説明したが、これは例示的なものであることを理解すべきである。なお、安全係数（ｓ）が２であるとして説明したが、これは例示的なものに過ぎないことを理解すべきである。必要に応じて、安全係数（ｓ）は２以上であってよい。なお、技術の発展により、安全係数（ｓ）は２未満に設定されてよい。
図３及び図４には、光記録媒体５が二層ＢＤである場合を説明してきた。図５を参照して、光記録媒体５が三層（Ｔｒｉｐｌｅ Ｌａｙｅｒ）ＢＤである場合を説明する。
図５は、三層ＢＤ５の構造を概略的に示す図である。
三層ＢＤ５に関する基準規格によると、ＢＤ５の表面５ａから１００μｍだけ離れたところに一つの情報記録層が形成され、これを“Ｌ０”と称する。ＢＤ５の表面５ａから７５μｍだけ離れたところにもう一つの情報記録層が形成され、これを“Ｌ１”と称する。ＢＤ５の表面５ａから５７μｍだけ離れたところに更にもう一つの情報記録層が形成され、これを“Ｌ２”と称する。
この場合、Ｄｍａｘは１００μｍ、Ｄｍｉｎは５７μｍとなる。対物レンズ１６０の作動距離（ＷＤ）が３００μｍで、製造公差の絶対値（ｔ）が５μｍで、安全係数（ｓ）が２である場合、ｐ±１次回折光の焦点位置（ｆｐ±１）とｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ±１−ｆｐ）は、上記の数式に応じて、次のような範囲内にあるように設計される場合、ｐ±１次回折光によるノイズ発生を防止することができる。
−４００μｍ（＝−１００μｍ−３００μｍ）≦ｆｐ−１−ｆｐ≦−１１０μｍ（＝−１００μｍ−２×５μｍ）
１５３μｍ（＝２×１００μｍ−５７μｍ＋２×５μｍ）≦ｆｐ+１−ｆｐ≦６００μｍ
図６は、二層ＢＤが使われた場合、ｐ±１次回折光とｐ次回折光との焦点位置の差（ｆｐ±１−ｆｐ）によるジッタ（Ｊｉｔｔｅｒ）値を計算した結果を示すグラフである。図６の横軸で負の数に該当する区間はｐ−１次回折光の焦点位置（ｆｐ−１）とｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ−１−ｆｐ）を示し、正の数に該当する区間はｐ＋１次回折光の焦点位置（ｆｐ＋１）とｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ＋１−ｆｐ）を示す。
図６で分かるように、ｐ−１次回折光の焦点位置（ｆｐ−１）とｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ−１−ｆｐ）が−１１０μｍ以下である領域（Ａ）と、ｐ＋１次回折光の焦点位置（ｆｐ＋１）とｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ＋１−ｆｐ）が１３５μｍ以上である領域（Ｄ）である場合には、ノイズがかなり減少する事実を確認することができる。このような領域（Ａ、Ｄ）は上述の条件式を満たす。
特定した光ピックアップ装置１００において、ｐ±１次回折光の焦点位置（ｆｐ±１）とｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ±１−ｆｐ）が上記の条件式を満たすように設計することが困難でれば、次善策として、図６でジッタ値が比較的に低い領域（Ｂ、Ｃ）にあるように設計することも可能である。即ち、二層ＢＤの場合、ｐ±１次回折光の焦点位置（ｆｐ±１）とｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ±１−ｆｐ）は次のような範囲内にあるように設計することもできる。
−６０μｍ≦ｆｐ−１−ｆｐ≦−４０μｍ
６５μｍ≦ｆｐ＋１−ｆｐ≦８５μｍ
図３及び図４を参照しながら説明したように、ｐ±１次回折光の焦点位置（ｆｐ±１）とｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ±１−ｆｐ）が上述の範囲内にあるとしたら、ｐ次回折光が光記録媒体５のいずれか一つの情報記録層にフォーカシングされる場合、情報の記録及び再生に使われていないｐ±１次回折光が他の情報記録層や光記録媒体５の表面にフォーカシングされない。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
１ 光記録及び再生装置
３０ スピンドルモータ
４０ 駆動部
５０ 制御部
５ 光記録媒体
１００ 光ピックアップ装置
１１０ 光源ユニット
１２０ ビームスプリッタ
１３０ コリメーティングレンズ
１４０ 反射ミラー
１５０ 回折素子
１６０ 対物レンズ
１７０ センサーレンズ
１８０ 光検出器

Claims (15)

  1. 光記録媒体に記録された情報を再生したり前記光記録媒体に情報を記録するための光ピックアップ装置において、
    光を発生させる光源ユニットと、
    前記光源ユニットから発せられる光を回折させる回折素子と、
    前記回折素子で回折された複数の回折光のうち情報の記録及び再生に使われるｐ次回折光を光記録媒体に形成された複数の情報記録層のうちいずれか一つにフォーカシングする対物レンズと
    を含み、
    情報の記録及び再生に使われていないｐ±１次回折光は前記複数の情報記録層と前記光記録媒体の表面から外れた位置にフォーカシングされることを特徴とする光ピックアップ装置。
  2. 前記ｐ−１次回折光の焦点位置（ｆｐ−１）と前記ｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ−１−ｆｐ）、及び
    前記ｐ＋１次回折光の焦点位置（ｆｐ＋１）と前記ｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ＋１−ｆｐ）は次の条件式
    −Ｄｍａｘ−ＷＤ≦ｆｐ−１−ｆｐ≦−Ｄｍａｘ−ｓ×ｔ
    ２×Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎ＋ｓ×ｔ≦ｆｐ＋１−ｆｐ≦６００μｍ
    を満たし、ここで、
    Ｄｍａｘとは、前記光記録媒体の前記表面から最も深い情報記録層までの距離を意味し、
    Ｄｍｉｎとは、前記光記録媒体の前記表面から最も浅い情報記録層までの距離を意味し、
    ＷＤとは、前記対物レンズの作動距離を意味し、
    ｔとは、前記光記録媒体の製造公差の絶対値を意味し、
    ｓとは、安全係数を意味することを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
  3. 前記対物レンズの前記作動距離（ＷＤ）は、３００μｍであることを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ装置。
  4. 前記光記録媒体の前記製造公差の絶対値（ｔ）は、５μｍであることを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ装置。
  5. 前記安全係数（ｓ）は、少なくとも２であることを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ装置。
  6. 前記光記録媒体は、二層ブルーレイディスクを含み、
    前記ｐ−１次回折光の焦点位置（ｆｐ−１）と前記ｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ−１−ｆｐ）、及び
    前記ｐ＋１次回折光の焦点位置（ｆｐ＋１）と前記ｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ＋１−ｆｐ）は次の条件式
    −４００μｍ≦ｆｐ−１−ｆｐ≦−１１０μｍ
    １３５μｍ≦ｆｐ＋１−ｆｐ≦６００μｍ
    を満すことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
  7. 前記光記録媒体は、二層ブルーレイディスクを含み、
    前記ｐ−１次回折光の焦点位置（ｆｐ−１）と前記ｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ−１−ｆｐ）、及び
    前記ｐ＋１次回折光の焦点位置（ｆｐ＋１）と前記ｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ＋１−ｆｐ）は次の条件式
    −６０μｍ≦ｆｐ−１−ｆｐ≦−４０μｍ
    ６５μｍ≦ｆｐ＋１−ｆｐ≦８５μｍ
    を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
  8. 前記光記録媒体は、三層ブルーレイディスクを含み、
    前記ｐ−１次回折光の焦点位置（ｆｐ−１）と前記ｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ−１−ｆｐ）、及び
    前記ｐ＋１次回折光の焦点位置（ｆｐ＋１）と前記ｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ＋１−ｆｐ）は次の条件式
    −４００μｍ≦ｆｐ−１−ｆｐ≦−１１０μｍ
    １５３μｍ≦ｆｐ＋１−ｆｐ≦６００μｍ
    を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
  9. 前記回折素子は、前記対物レンズの一面に形成されることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
  10. 請求項１ないし請求項９のうちいずれか一項に係る光ピックアップ装置を含むことを特徴とする光記録及び再生装置。
  11. 光記録媒体に記録された情報を再生したり前記光記録媒体に情報を記録するための光ピックアップ装置において、
    光を発生させる光源ユニットと、
    前記発せられる光を回折させる回折素子と、
    情報の記録及び／又は再生のために、光記録媒体の一層にｐ次回折光をフォーカシングし、情報の記録及び／又は再生のための前記光記録媒体の一層以外の他の層にｐ±１次回折光をフォーカシングする対物レンズと
    を含むことを特徴とする光ピックアップ装置。
  12. 前記光記録媒体は、二層ブルーレイディスクを含み、
    前記ｐ−１次回折光の焦点位置（ｆｐ−１）と前記ｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ−１−ｆｐ）、及び
    前記ｐ＋１次回折光の焦点位置（ｆｐ＋１）と前記ｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ＋１−ｆｐ）は次の条件式
    −４００μｍ≦ｆｐ−１−ｆｐ≦−１１０μｍ
    １３５μｍ≦ｆｐ＋１−ｆｐ≦６００μｍ
    を満すことを特徴とする請求項１１に記載の光ピックアップ装置。
  13. 前記光記録媒体は、二層ブルーレイディスクを含み、
    前記ｐ−１次回折光の焦点位置（ｆｐ−１）と前記ｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ−１−ｆｐ）、及び
    前記ｐ＋１次回折光の焦点位置（ｆｐ＋１）と前記ｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ＋１−ｆｐ）は次の条件式
    −６０μｍ≦ｆｐ−１−ｆｐ≦−４０μｍ
    ６５μｍ≦ｆｐ＋１−ｆｐ≦８５μｍ
    を満たすことを特徴とする請求項１１に記載の光ピックアップ装置。
  14. 前記光記録媒体は、三層ブルーレイディスクを含み、
    前記ｐ−１次回折光の焦点位置（ｆｐ−１）と前記ｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ−１−ｆｐ）、及び
    前記ｐ＋１次回折光の焦点位置（ｆｐ＋１）と前記ｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ＋１−ｆｐ）は次の条件式
    −４００μｍ≦ｆｐ−１−ｆｐ≦−１１０μｍ
    １５３μｍ≦ｆｐ＋１−ｆｐ≦６００μｍ
    を満たすことを特徴とする請求項１１に記載の光ピックアップ装置。
  15. 前記ｐ−１次回折光の焦点位置（ｆｐ−１）と前記ｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ−１−ｆｐ）、及び
    前記ｐ＋１次回折光の焦点位置（ｆｐ＋１）と前記ｐ次回折光の焦点位置（ｆｐ）との差（ｆｐ＋１−ｆｐ）は次の条件式
    −Ｄｍａｘ−ＷＤ≦ｆｐ−１−ｆｐ≦−Ｄｍａｘ−ｓ×ｔ
    ２×Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎ＋ｓ×ｔ≦ｆｐ＋１−ｆｐ≦６００μｍ
    を満たし、ここで、
    Ｄｍａｘとは、前記光記録媒体の前記表面から最も深い情報記録層までの距離を意味し、
    Ｄｍｉｎとは、前記光記録媒体の前記表面から最も浅い情報記録層までの距離を意味し、
    ＷＤとは、前記対物レンズの作動距離を意味し、
    ｔとは、前記光記録媒体の製造公差の絶対値を意味し、
    ｓとは、安全係数を意味することを特徴とする請求項１１に記載の光ピックアップ装置。
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