JP2014049142A - 光ピックアップおよび光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】他層のグルーブによって回折された迷光が光検出器に入ってトラッキングエラー検出が良好になされない問題を解決する。
【解決手段】光源と、グルーブが形成された２以上の信号面を有する光ディスクの一つの信号面に向けて光源からの光を集光する対物レンズと、光ディスクのトラック方向に略平行な分割線と、トラック方向に略垂直な分割線とによって４個の受光領域に分割され、光ディスクからの戻り光を受光する光検出器と、光検出器の入射側に配置され、光ディスクの一つの信号面以外の信号面からの戻り光の内で、少なくともグルーブにより回折された回折光を遮光する遮光部とを有する。
【選択図】図３

Description

本開示は、多層光ディスクの記録／再生に適用される光ピックアップおよび光ディスク装置に関する。

ＢＤ（Blue-ray Disk：ブルーレイディスク）（商標）などの、螺旋状のトラックを有
する各種の光ディスクに対して、データの記録や再生を行う光ディスク装置が知られている。光ディスク装置は、データの記録時や再生時に光ビームを光ディスクのトラックに照射する。その際に、光ディスク装置は、光ディスクからの反射光に基づいて、光ビームを照射するトラックの中心からのずれ量を表すトラッキングエラー信号を生成する。そして、光ディスク装置は、このトラッキングエラー信号に基づいて、光ビームが常にトラック上に位置するように制御するトラッキング制御を行っている。

トラッキング制御方法としては、ＤＰＰ(DIfferential Push-Pull)法が知られている。ＤＰＰ法は、レーザ光源からのレーザ光をグレーティングを使用してメインビームと二つのサブビームに分岐し、サブビームのプッシュプル信号（ＳＰＰ）からトラッキングエラーを検出すると共に、メインビームのプッシュプル信号（ＭＰＰ）に生じるＤＣオフセットをキャンセルするものである。

ところで、光ディスクには、さらなる大容量化が求められている。光ディスクの大容量化の一つの手法として複数の信号面を積層させる多層化がある。このような多層光ディスクに対する記録／再生を行う場合、光ビームを所望の信号面にフォーカスさせるようになされる。

ところが、多層光ディスクでは、光ビームの入射面から最も離れた信号面以外は、光を透過させるために、記録や再生が行われている所望の層（以下、記録再生層と称する）とは異なる他の層（以下、他層と称する）の信号面で光の反射が生じる。他層の信号面からの反射光（他層迷光と称する）がクロストーク光として光検出器に入射する。記録再生層の信号面からの反射光（以下、信号光と称する）と他層迷光とが重なることで、ノイズが発生する。

他層迷光の影響は、ＢＤの場合、多層ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）と比較して大きいものとなる。その理由は、対物レンズの開口数（ＮＡ（Numerical Aperture ））が
大きいために、クロストーク光のスポットサイズが大きいからである。ＤＰＰ法の場合には、パワーの弱いＳＰＰがクロストーク光の影響を大きく受ける。このため、１ビーム方式のプッシュプル法が使用される。プッシュプル法では、トラック方向（接線方向）に沿って２分割された光検出器によって受光信号を検出し、各領域の受光信号の差分からトラッキングエラーを検出するものである。

プッシュプル法では、グルーブの深さの差による回折光を基づいてプッシュプル信号を形成している。グルーブの深さがλ／１２のように浅くなると、演算により得られるトラッキングエラー信号が小振幅となり、記録済領域と未記録領域との境界等でトラッキングエラー信号にオフセットが発生する問題があった。この問題を解決するために、ＡＰＰ(Advanced Push Pull)と呼ばれ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。さらに、２層ディスクに対して適用できる改良されたＡＰＰ法が提案されている（非特許文献１参照）。

佐野晃正、外3名、「２層Blu-rayディスクに適した１ビームトラッキング方式の開発」、電子情報通信学会技術研究報告、一般社団法人 電子情報通信学会、2005年10月、第105巻、第360号、CPM2005-149、p. 31―34

ところで、追記型および書き換え型では、情報の記録のために、予め光ディスクの位置を示すアドレス情報が記録されている必要がある。アドレス情報を記録する方法して、渦巻き状の溝を形成する信号をアドレス情報によって変調する方式が知られている。なお、溝のことをグルーブと称し、グルーブにより形成されるトラックをグルーブトラックと称する。グルーブは、光ディスクを製造する時に、レーザ光によって照射される部分と定義される。

このように、グルーブを有する光ディスクの場合、光ディスクが反射型回折格子として作用し、信号面に集光された光が信号面上で回折され、トラック方向を横断する方向（トラック方向と略垂直な方向）に０次光（反射光）および±１次光（回折光）が発生し、対物レンズには、０次光および±１次光が戻る。非特許文献１のような先に提案されているトラッキングエラー信号形成方法では、グルーブによる回折については、考慮されていなかったため、他層のグルーブにより偽のトラッキングエラー信号が出てしまう問題があった。

したがって、本開示の目的は、グルーブが形成されている多層光ディスクにおけるトラッキングの安定性を向上することができる光ピックアップおよび光ディスク装置を提供することにある。

上述の課題を解決するために、本開示は、
光源と、
グルーブが形成された２以上の信号面を有する光ディスクの一つの信号面に向けて光源からの光を集光する対物レンズと、
光ディスクのトラック方向に略平行な分割線と、トラック方向に略垂直な分割線とによって４個の受光領域に分割され、光ディスクからの戻り光を受光する光検出器と、
光検出器の入射側に配置され、光ディスクの一つの信号面以外の信号面からの戻り光の内で、少なくともグルーブにより回折された回折光を遮光する遮光部と
を有する光ピックアップである。

本開示は、
光ディスクを回転駆動する回転駆動部と、
光源と、
光源からの光をグルーブが形成された２以上の信号面を有する多層の光ディスクに向けて集光する対物レンズと、
対物レンズを光ディスクのトラック方向に略垂直に変位させるアクチュエータと、
光ディスクのトラック方向に略平行な分割線と、トラック方向に略垂直な分割線とによって４個の受光領域に分割され、光ディスクからの戻り光を受光する光検出器と、
光検出器の入射側に配置され、光ディスクの一つの信号面以外の信号面からの戻り光の内で、少なくともグルーブにより回折された回折光を遮光する遮光部と、
光検出器の検出信号を演算することによって、トラッキングエラー信号を生成する演算部とを備え、
トラッキングエラー信号によって、アクチュエータを駆動する光ディスク装置である。

本開示によれば、多層光ディスクにおけるトラッキング安定性が向上した光ピックアップおよび光ディスク装置を提供することができる。

本開示の第１の実施の形態による光ディスク装置の構成を示すブロック図である。 本開示を適用できる光ディスクの一例を示す略線図である。 本開示の第１の実施の形態における光ピックアップの構成を示す略線図である。 トラッキングエラー信号の生成のための構成を示すブロック図である。 トラッキングエラー補正のための駆動部の構成の一例を示すブロック図である。 遮光部を設けない光ピックアップを示す略線図である。 光ディスクの記録層と隣接層との位置関係を説明するための略線図である。 トラッキングエラー信号および偽トラッキングエラー信号を説明するための略線図である。 記録再生層および他層からの反射光および回折光を説明するための略線図である。 他層における回折により生じる迷光のスポット位置を説明するための略線図である。 迷光のスポット位置の計算結果を示すグラフである。 本開示の第１の実施の形態におけるマスクの一例および他の例を示す略線図である。 光検出器の受光面上における信号光の分布の計算結果を示す略線図である。 光検出器の受光面上における他層迷光の分布の計算結果を示す略線図である。 光検出器の受光面上における他層迷光の±１次光の分布の計算結果を示す略線図である。 光検出器の受光面上における他層迷光の０次光の分布の計算結果を示す略線図である。 光検出器の受光面上における信号光および他層迷光の分布の計算結果を示す略線図である。 光検出器の受光面上における信号光および他層迷光±１次光の分布の計算結果を示す略線図である。 本開示の第１の実施の形態の効果を説明するためのグラフである。 本開示の第２の実施の形態におけるトラッキングエラー検出を説明するための略線図である。 トラッキングエラー検出に使用するＨＯＥのパターンを示す略線図である。 光検出器と他層迷光の位置関係を示す略線図である。 本開示の第２の実施の形態における遮光部を示す略線図である。

以下に説明する実施の形態は、本開示の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されている。しかしながら、本開示の範囲は、以下の説明において、特に本開示を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。
なお、本開示の説明は、下記の順序にしたがってなされる。
＜１．本開示の第１の実施の形態＞
＜２．本開示の第２の実施の形態＞
＜３．変形例＞

＜１．本開示の第１の実施の形態＞
「光ディスク装置の構成および光ディスク」
本開示を適用した光ディスク装置１０１は、図１に示すように、光記録媒体としての光ディスク１００に対して情報の記録再生を行う光ピックアップ１０３と、光ディスク１００を回転させるスピンドルモータ１０４とを備える。光ピックアップ１０３を光ディスク１００の径方向に移動させるために、送りモータ１０５が設けられている。

図２を参照して、光ディスク１００の一例について説明する。光ディスク１００は、中心部にセンターホール（図示せず）が開口された略円盤形状とされる。光ディスク１００は、例えば、ディスク径１２０ｍｍ，センターホール径１５ｍｍ，ディスク厚み１．２ｍｍとされる。光ディスク１００は、基板１２１上に、Ｌ０層、中間層１２２、Ｌ１層、カバー層１２３が順次積層された構成を有する。基板１２１は、例えばポリカーボネート（ＰＣ）やシクロオレフィンポリマーなどの低吸収性の樹脂から構成される。

情報記録層（信号面）であるＬ０層およびＬ１層は、基板１２１の凹凸上に成膜された反射膜、記録膜等である。Ｌ０層およびＬ１層は、光ディスクが再生専用型である場合には、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銀合金、アルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウム合金等からなる反射膜である。光ディスクが追記型である場合には、Ｌ０層およびＬ１層は、例えば、反射膜、有機色素材料からなる記録層を順次積層して構成される。光ディスクが書き換え可能型である場合には、Ｌ０層およびＬ１層は、例えば、反射膜、下層誘電体層、相変化記録層、上層誘電体層を順次積層して構成される。なお、本開示の第１の実施の形態では、Ｌ０層およびＬ１層の何れにも渦巻き状のグルーブが形成されている。例えばグルーブがウォブルされて光ディスク１００上の位置を示すアドレスが予め記録されている。

基板１２１に形成されたＬ０層上には、中間層１２２が形成される。中間層１２２上には、Ｌ１層が形成される。中間層１２２に形成されたＬ１層上には、カバー層１２３が形成される。カバー層１２３は、光ディスクの保護を目的として、形成される。情報信号の記録および再生は、例えば、対物レンズ６によりレーザ光がカバー層１２３を通じて情報記録層に集光されることによって行われる。

中間層１２２およびカバー層１２３として、ＵＶレジンを用いることができる。必要に応じてカバー層１２３の表面に例えばハードコート等の潤滑材層（図示せず）を形成してもよい。潤滑材層は、カバー層１２３の表面の保護および表面を滑らかにするためのものである。中間層１２２の厚さは、例えば２５μｍ、カバー層１２３の厚さは、例えば７５μｍであり、均一な厚みの層を形成することが求められる。

光ディスク１００のカバー層１２３側から情報記録層（Ｌ０層またはＬ１層）にレーザ光を照射することによって、情報信号の記録および再生が行われる。例えば、４００ｎｍ〜４１０ｎｍの波長を有するレーザ光が０．８４〜０．８６の開口数を有する対物レンズ６により集光されカバー層１２３側からＬ０層またはＬ１層に照射されることで、情報信号の記録および再生が行われる。なお、光ディスク１００としては、他の多層光ディスク例えば発光波長を６５５ｎｍ程度の半導体レーザを用いた多層ＤＶＤ等に対しても適用できる。

図１に戻ると、光ディスク装置１０１において、スピンドルモータ１０４および送りモータ１０５は、システムコントローラ１０６からの指令に基づいて制御されるサーボ制御部１０７により駆動制御される。

光ピックアップ１０３は、光ディスク１００の記録面に対して光ビームを照射し、この光ビームの記録面による反射光ビームを検出する。光ピックアップ１０３は、光ディスク１００の記録面からの反射光ビームに基づいて、各光ビームに対応する信号をプリアンプ１０８に供給する。

プリアンプ１０８は、光検出器からの出力に基づいて、非点収差法等によってフォーカスエラー信号を生成し、また、後述するように、トラッキングエラー信号を生成する。さらに、プリアンプ１０８は、ＲＦ信号を生成し、ＲＦ信号を、信号変復調＆ＥＣＣブロック１５に出力する。プリアンプ１０８は、フォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号とをサーボ制御部１０７に出力する。

信号変復調＆ＥＣＣブロック１０９は、光ディスク１００に対して、データの記録を行うとき、インターフェース１１０またはＤ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器１１１から入力されたディジタル信号に対して、記録処理を施す。例えば、信号変復調＆ＥＣＣブロック１０９は、エラー訂正符号化を行い、１−７ＰＰ方式等の変調処理を行う。

なお、データ圧縮してデータ記録するときには、圧縮伸長部を信号変復調＆ＥＣＣブロック１０９とインターフェース１１０またはＤ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器１１１との間に設けても良い。この場合、データは、ＭＰＥＧ２ＭＰＥＧ２(Moving Picture Experts Group Phase 2)やＭＰＥＧ４といった方式でデータが圧縮される。

サーボ制御部１０７は、プリアンプ１０８からフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号が入力される。サーボ制御部１０７は、フォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号が０となるようなフォーカスサーボ信号やトラッキングサーボ信号を生成し、これらのサーボ信号に基づいて、対物レンズを駆動する２軸アクチュエータ等の対物レンズ駆動部を駆動制御する。さらに、プリアンプ１０８からの出力より、同期信号等を検出して、ＣＬＶ（Constant Linear Velocity）方式等で、スピンドルモータ１０４を制御する。レーザ制御部１１２は、光ピックアップ１０３のレーザ光源を制御する。レーザ制御部１１２は、記録モード時と再生モード時とでレーザ光源の出力パワーを異ならせる制御を行っている。

システムコントローラ１０６は、装置全体を制御する。システムコントローラ１０６は、ユーザからの操作入力に応じて、光ディスク最内周にあるプリマスタードピットやグルーブ等に記録されたアドレス情報やＴＯＣ（Table Of Contents）に基づいて光ディスク
装置１０１を制御する。ここで、システムコントローラ１０６は、記録再生を行う光ディスクの記録位置や再生位置を特定し、特定した位置に基づいて、各部を制御する。

以上のように構成された光ディスク装置１０１は、スピンドルモータ１０４によって、光ディスク１００を回転操作し、サーボ制御部１０７からの制御信号に応じて送りモータ１０５を駆動制御する。光ディスク装置１０１は、光ピックアップ１０３を光ディスク１００の所望の記録トラックに対応する位置に移動することで、光ディスク１００に対して情報の記録再生を行う。

具体的には、光ディスク装置１０１により記録再生するときには、サーボ制御部１０７は、光ディスク１００を回転させ、光ピックアップ１０３が光源から光ビームを照射して光検出器により光ディスク１００からの戻りの光ビームを検出し、フォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号を生成する。光ピックアップ１０３は、これらフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号に基づいて対物レンズ駆動機構により対物レンズを駆動してフォーカスサーボおよびトラッキングサーボを行う。

また、光ディスク装置１０１により記録する際には、外部コンピュータ１１３からの信号がインターフェース１１０を介して信号変復調器＆ＥＣＣブロック１０９に入力される。信号変復調器＆ＥＣＣブロック１０９は、インターフェース１１０またはＤ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器１１１から入力されたディジタルデータに対してエラー訂正符号化を行い、さらに変調処理を行った後に記録信号を生成する。レーザ制御部１１２は、信号変復調器＆ＥＣＣブロック１０９で生成された記録信号に基づいて、光ピックアップ１０３のレーザ光源を制御して、光ディスク１００に記録する。

光ディスク１００に記録された情報を光ディスク装置１０１により再生する際には、光検出器で検出された信号に対して、信号変復調器＆ＥＣＣブロック１０９が復調処理を行う。信号変復調器＆ＥＣＣブロック１０９により復調された記録信号がコンピュータのデータストレージ用であれば、インターフェース１１０を介して外部コンピュータ１１３に出力される。これにより、外部コンピュータ１１３は、光ディスク１００に記録された信号に基づいて動作することができる。

信号変復調器＆ＥＣＣブロック１０９により復調された記録信号がオーディオ・ビジュアル用であれば、Ｄ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器１１１でデジタルアナログ変換され、オーディオ・ビジュアル処理部１１４に供給される。そしてオーディオ・ビジュアル処理部１１４でオーディオ・ビジュアル処理が行われ、オーディオ・ビジュアル信号入出力部１１５を介して、図示しない外部のスピーカやモニタに出力される。

「光ピックアップ」
次に、上述した光ディスク装置に用いられる光ピックアップ１０３について、図３を用いて詳細に説明する。光ピックアップ１０３は、例えば波長λが４０５ｎｍのレーザ光（ビーム）ＬＳを用いて、光ディスク１００に情報を記録し、光ディスク１００から情報を再生する。光ディスク１００には、レーザ光ＬＳの入射方向からみて奥側に記録層Ｌ０、手前側に記録層Ｌ１が形成されている。レーザ光ＬＳは、半導体レーザ（ＬＤ：Laser Diode)２から出射される。

レーザ光ＬＳが偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ：Polarizing Beam Splitter）３と、コリメータレンズ４と、偏光素子の一例である１／４波長板（ＱＷＰ：Quarter Wave Plate)５を通過して対物レンズ６によって集束され、光ディスク１００上に照射される。例え
ばＬ０層上に集束される。偏光ビームスプリッタ３は、例えばＰ偏光を略々１００％透過させ、Ｓ偏光を略々１００％反射する分離面を有する。

したがって、半導体レーザ２から出射されたレーザ光ＬＳは、Ｐ偏光として、偏光ビームスプリッタ３を略１００％透過する。偏光ビームスプリッタ３を透過したレーザ光ＬＳはコリメータレンズ４で平行光とされる。コリメータレンズ４から出射された平行光は１／４波長板５で、直線偏光から円偏光へと変換される。１／４波長板５で変換された円偏光は、対物レンズ６によって、光ディスク１００の記録層Ｌ０上または記録層Ｌ１上に集光される。レーザ光ＬＳが照射されたＬ０層またはＬ１層からは反射光が生じる。

光ディスク１００のＬ０層またはＬ１層からの反射光は同じ光路を戻り、対物レンズ６で平行光とされる。対物レンズ６から出射された平行光は、１／４波長板５で、円偏光から直線偏光（Ｓ偏光）へと変換される。Ｓ偏光へと変換されたレーザ光は、再び、コリメータレンズ４を透過して偏光ビームスプリッタ３へと入射する。Ｓ偏光として入射したレーザ光は偏光ビームスプリッタ３で略１００％反射される。

偏光ビームスプリッタ３で反射されたレーザ光の一部は、遮光部としてのマスク７で遮光される。なお、マスク７の詳細については後述する。マスク７を透過したレーザ光は、シリンドリカルレンズ８によって所定の非点収差が与えられる。非点収差が与えられたレーザ光は、光検出器９の受光面に集光される。光検出器９は、受光面上に、入射した光を光電変換する受光セルを有する。受光セルは、光ディスク１００の接線方向（トラック方向）に対応する分割線および半径方向に対応する分割線によって４つの領域Ａ〜Ｄに分割されている。光検出器９は、受光セルのそれぞれの領域Ａ〜Ｄへの受光量に応じた電気信号を出力する。

光検出器９の各領域の出力信号が図４に示すトラッキングエラー検出回路１０の一例が示される。出力された各電気信号を演算することで、メインデータ信号、トラッキングエラー信号およびフォーカスエラー信号が算出される。

トラッキングエラー信号の算出方法を説明する。受光セルの領域Ａで出力される電気信号をＡ１とする。同様に、受光セルの領域Ｂで出力される電気信号をＢ１、受光セルの領域Ｃで出力される電気信号をＣ１、受光セルの領域Ｄで出力される電気信号をＤ１とする。トラッキングエラー検出回路１０は、加算器１１および加算器１２、並びに減算器１３を有する。Push Pull法によるトラッキングエラー信号ＰＰ１（メインプッシュプル信号
）は以下の（１）式から算出される。なお、メイン信号は、全領域の信号を加算して得られる。
ＰＰ１＝（Ａ１＋Ｂ１）−（Ｃ１＋Ｄ１）・・・（１）

図５は、トラッキングエラー補正回路の一例を示す。トラッキングエラー検出回路１０からトラッキングエラー信号ＰＰ１が位相補償回路１４に供給される。位相補償回路１４の出力信号が電圧帰還形の駆動回路１５に入力される。駆動回路１５は、対物レンズ駆動アクチュエータに対する駆動信号Ｋを出力する。駆動信号Ｋは、光ピックアップ１０３に搭載された対物レンズ駆動アクチュエータとしてのトラッキングコイル１６に入力される。駆動信号Ｋが入力されたトラッキングコイル１６は光ディスク１００の半径方向の駆動力を発生させる。このようにして、トラッキングエラー信号ＰＰ１に基づいて、トラッキング制御が行われる。なお、トラッキングサーボの構成は、図５に示す構成以外のものを使用するようにしても良い。

「マスクの効果」
次に、本開示の第１の実施の形態による光ピックアップ１０３には、マスク７が設けられている。マスク７は、記録再生層とは異なる他層の信号面からの反射光（他層迷光）がクロストーク光として光検出器９に入射することを抑えるものである。マスク７は、他層のグルーブにおいて発生した回折光による影響を防止するものである。マスク７の具体的構成は、例えば透明板に帯状の遮光材料を被着したものである。他の構成例は、光ピックアップ１０３の光学部品の一部の部品に対して、遮光機能を持たせたものである。さらに、帯状の遮光部をフレームに取り付けた構成も可能である。さらに、マスクの形状は、矩形帯状の必要はなく、他層迷光の１次光のほぼ集中する位置を取り囲むような円、楕円等の形状でも良い。

本開示の第１の実施の形態におけるマスク７について説明する。理解の容易のために、マスク７を有しない光ピックアップにおいて生じる偽トラッキングエラー信号について説明する。図６は、本開示の第１の実施の形態による光ピックアップ１０３の光学系からマスク７が取り除かれた構成を示す。すなわち、偽トラッキングエラー信号の発生対策がなされていない光ピックアップ２１が示される。なお、図６に示された光ピックアップ２１は、マスク７を有していないこと以外は、図３に示された光ピックアップ１０３と同一の構成である。

図７Ａおよび図７Ｂは、光ディスク１００の記録再生層と他層との位置関係を示す。図７Ａに示すように、Ｌ０層が記録再生層の場合、対物レンズ６によって集光されたレーザ光ＬＳがＬ０層に焦点を結ぶようになされる。したがって、レーザ光ＬＳの入射方向からみて、手前側のＬ１層が他層となり、Ｌ１層で反射されたレーザ光が他層迷光となる。

Ｌ０層が記録再生層の場合、Ｌ０層に渦巻状に設けられたグルーブにレーザ光ＬＳが集光され、光ビームのスポットが矢印２３で示すように、光ディスク１００の半径方向（グルーブを横断する方向）に移動させる。その際に、他層のＬ１層に対しても光ビームのスポットが矢印２４の方向に移動する。

一方、図７Ｂに示すように、Ｌ１層が記録再生層の場合、Ｌ１層に渦巻状に設けられたグルーブにレーザ光ＬＳが集光され、光ビームのスポットが矢印２７で示すように、光ディスク１００の半径方向（グルーブを横断する方向）に移動させる。その際に、他層のＬ０層に対しても光ビームのスポットが矢印２６の方向に移動する。

図８は、上述したように、光ディスク１００の半径方向に光ビームのスポットを動かした場合に発生するトラッキングエラー信号２８および偽トラッキングエラー信号２９の一例を示す。トラッキングエラーに対応してトラッキングエラー信号２８が得られるとともに、他層のトラックのずれによって偽トラッキングエラー信号２９が発生する。

より具体的には、上述したＬ０層の記録再生時（図７Ａ）には、Ｌ０層からはトラッキングエラー信号２８が得られるとともに、他層のＬ１層からは偽トラッキングエラー信号２９が発生する。Ｌ１層の記録再生時（図７Ｂ）には、Ｌ１層からはトラッキングエラー信号２８が得られるとともに、他層のＬ０層からは偽トラッキングエラー信号２９が発生する。トラッキングエラー信号２８のピークツウピーク値をＤａと表す。偽トラッキングエラー信号２９のピークツウピーク値をＤｂと表す。通常、他層迷光は、信号光に比して強度が低いので、得られる偽トラッキングエラー信号の振幅もトラッキングエラー信号に比して小さいものとなる。

さらに、図９Ａおよび図９Ｂを参照して、他層からの反射および回折光について説明する。図９Ａは、記録再生層がＬ０層の場合を示す。図９Ａに示すように、レーザ光ＬＳが対物レンズ６を通ってＬ０層へ集光される。他層であるＬ１層が反射型回折格子として作用し、グルーブにおける回折によって戻り光がグルーブを横断する方向に０次光、±１次光に分かれる。０次光が点３１付近に集中し、＋１次光が点３０付近に集中し、−１次光が点３２付近に集中する。その結果、Ｌ０層からの信号光とＬ１層からの±１次光との干渉光は矢印３３および矢印３４の方向に進む。

Ｌ１層からの戻り光を正面から見た戻り光分布も示されている。この分布において、信号光の０次光３５が円形の広がりを有し、０次光３５と重なって＋１次光３６ａおよび−１次光３６ｂが分布する。上述した仮想的な位置では、戻り光が点３０、点３１および点３２で示すように集中する。

図９Ｂは、記録再生層がＬ１層の場合を示す。図９Ｂに示すように、レーザ光ＬＳが対物レンズ６を通ってＬ１層へ集光される。他層であるＬ０層が反射型回折格子として作用し、グルーブにおける回折によって戻り光がグルーブを横断する方向に０次光、±１次光に分かれる。０次光が点４１付近に集中し、＋１次光が点４０付近に集中し、−１次光が点４２付近に集中する。その結果、Ｌ０層からの信号光とＬ１層からの±１次光との干渉光は矢印４３および矢印４４の方向に進む。

Ｌ１層からの戻り光を正面から見た戻り光分布も示されている。この分布において、信号光の０次光４５が円形の広がりを有し、０次光４５と重なって＋１次光４６ａおよび−１次光４６ｂが分布する。上述した仮想的な位置では、戻り光が点４０、点４１および点４２で示すように集中する。

図１０を参照して迷光スポットの位置の計算方法の一例について説明する。例えばＬ０層が記録再生層の場合について説明する。レーザ光ＬＳの入射側で、光ディスクと所定の距離の位置５１における迷光スポットの位置を計算するものとする。他層（Ｌ１層）に入射したレーザ光の反射光（点線で示す０次光）が反射角θで反射して位置５１における点５２に入射する。点５２は、Ｌ０層で反射した０次光のスポットの中心位置である。

Ｌ１層のグルーブの回折によって発生する回折光の中の１次光（例えば−１次光）は、角度φで反射し、位置５１における点５３となる。

Ｌ０層とＬ１層との間隔をｄとすると、Ｌ１層による反射光の０次光の焦点は位置５１の面になり、Ｌ１層からの距離はｄとなる。ディスクに入射する任意の光線が位置５１を横切る点の光軸からの距離をａとし、Ｌ１層による１次回折光（反射）として位置５１に戻ってくる点の光軸からの距離をｂとする。また、最大角度の入射光線における位置５１での光軸からの距離をａmaxとする。さらに、比率ＫＫ＝（ｂ／ａmax ）とする。この場
合、比率ＫＫは、下記の式１によって求めることができる。（Ｎは屈折率）である。

トラックピッチＰが０．３２μｍの場合のＫＫの値のシミュレーション結果を図１１に示す。検出される他層迷光（Ｎsinθ＜１）は、図１１の点線の範囲５６の部分に焦点を
結ぶ。範囲５６では、ＫＫの値がほぼ一定であり、したがって、他層迷光（−１次光）が点５３に集中することになる。好ましくは、マスク７が他層迷光が集中する位置（上述したように、比率ＫＫの値がほぼ一定の位置）に配置され、他層迷光の影響を少なくするようになされる。なお、図１０における点５２および５３は、図９Ａにおける点３１および３２とそれぞれ対応するものである。

さらに、本開示の第１の実施の形態による光ピックアップ１０３のマスク７の機能について説明する。図１２Ａおよび図１２Ｂは、戻り光分布と、マスク７との位置関係を示している。マスク７は、トラックを横断する方向に延びる帯状の遮光部から構成されている。図１２Ａに示すマスク７は、分割された遮光部６１ａおよび６１ｂを有する。図１２Ｂに示すマスク７は、連続した帯状の遮光部６１を有する。

図１２Ａに示すマスク７の遮光部６１ａは、他層迷光の＋１次光が集中する点を覆うように設けられている。Ｌ０層が記録再生層の場合には、点３０を遮光部６１ａが覆い、Ｌ１層が記録再生層の場合には、点４５を遮光部６１ａが覆う位置関係にマスク７が配置されている。マスク７の遮光部６１ｂは、他層迷光の−１次光が集中する点を覆うように設けられている。Ｌ０層が記録再生層の場合には、点３２を遮光部６１ｂが覆い、Ｌ１層が記録再生層の場合には、点４２を遮光部６１ｂが覆う位置関係にマスク７が配置されている。

０次光（信号光および他層迷光）が集中する点３１（Ｌ０層が記録再生層の場合）または点４１（Ｌ１層が記録再生層の場合）は、マスク７による遮光がなされない。信号光の０次光および他層迷光の０次光の成分が遮光されない。通常、信号光の強度が他層迷光の強度に比して大きいので、受光信号のＳ／Ｎを良好とできる。

図１２Ｂに示すマスク７は、上述した全ての点３０（４０）、３１（４１）および３２（４２）を含む帯状の領域を遮光する遮光部６１を有する。信号光の０次光も遮光されるが、他層迷光の０次光も遮光される。

「偽トラッキングエラーの除去」
図１２Ａに示すマスク７を使用した場合に、光検出器９の受光面における信号光および他層迷光の分布をシミュレーションによれ求めた結果について図１３〜図１８を参照して説明する。上述したように、光検出器９の受光面は、光ディスク１００の接線方向（トラック方向）に対応する分割線および半径方向に対応する分割線によって４つの領域Ａ〜Ｄに分割されている。光検出器９は、受光セルのそれぞれの領域Ａ〜Ｄへの受光量に応じた電気信号を出力し、出力された各電気信号を演算することで、メインデータ信号、トラッキングエラー信号およびフォーカスエラー信号が算出される。

図１３は、光検出器９の受光面上の信号光の分布のみを示す。受光面の領域Ａ〜Ｄのそれぞれに対して信号光の０次光および±１次光が照射されている。

図１４は、光検出器９の受光面上の他層迷光の分布のみを示す。受光面の領域Ａ〜Ｄのそれぞれに対して他層迷光の０次光および±１次光が照射されている。

図１５は、光検出器９の受光面上の他層迷光の±１次光の分布のみを示す。受光面の領域Ａ〜Ｄのそれぞれに対して他層迷光の±１次光が照射されている。

図１６は、光検出器９の受光面上の他層迷光の０次光の分布のみを示す。受光面の領域Ａ〜Ｄのそれぞれに対して他層迷光の０次光が照射されている。図１４は、図１５および図１６の分布を合成したものである。

図１７は、光検出器９の受光面上の信号光の分布および他層迷光の分布を示す。受光面の領域Ａ〜Ｄのそれぞれに対して信号光の０次光および±１次光が照射されると共に、他層迷光の０次光および±１次光が照射される。

図１８は、光検出器９の受光面上の信号光の分布および他層迷光の±１次光の分布を示す。受光面の領域Ａ〜Ｄのそれぞれに対して信号光の０次光および±１次光が照射されると共に、他層迷光の０次光および±１次光が照射される。図１８は、図１３と図１て５とを合成したものである。

本開示の第１の実施の形態におけるマスク７の偽トラッキングエラーの除去の計算結果を図１９に示す。一例としてＬ０層を記録再生層としている。図９は、プッシュプル信号の振幅とＲａｔｉｏを示している。Ｒａｔｉｏは、（Ｄｂ／Ｄａ）である。Ｄａは、図８を参照して説明したように、トラッキングエラー信号２８のピークツウピーク値であり、Ｄｂは偽トラッキングエラー信号２９のピークツウピーク値である。したがって、Ｒａｔｉｏが小さいほど、他層迷光による偽トラッキングエラー信号の相対的振幅が小さいことを意味する。図１９に示すように、マスク７を設けることによって、層間の厚みの値にかかわらず、Ｒａｔｉｏをマスクを設けない場合に比して下げることができる。

計算条件は、下記の通りである。
λ（レーザ光の波長）＝４０５ｎｍ
ＮＡ（Numerical Aperture 対物レンズの開口数）＝０．８５
Ｔｐ（トラックピッチ）＝０．３２μｍ
グルーブデューティ＝３３％
グルーブの深さ＝λ／１２
Ｌ０：Ｒ＝３％
Ｌ１：Ｒ＝３％ Ｔ＝１００％
マスク幅＝開口直径の１４％
検出系：Ｍａｉｎ−ＰＰ、Ａｓ：Ｗ２２＝１．６λ

なお、かかるトラッキングエラーの除去効果は、遮光部が分割されたマスク７（図１２Ａ）および遮光部が連続するマスク７（図１２Ｂ）の何れにおいても同様に得られる。さらに、Ｌ１層を記録再生層とする場合も同様に、トラッキングエラーを除去することができる。

さらに、２層以外の多層光ディスクに対しても本開示を適用できる。本開示において、他層迷光は、他層上のグルーブのピッチによって±１次光の角度が決定され、且つ光軸を通ってトラックに垂直な方向に決まって出てくるものである。したがって、光検出器上での迷光の中心位置は、層の間隔に依存しないものとなる。したがって、３層以上の多層光ディスクの場合でも、帯状に遮光することによって、迷光を除去することができる。

本開示によれば、多層光ディスクにおけるトラッキング安定性が向上した光ピックアップおよび光ディスク装置を提供することができる。本開示の第１の実施の形態による光ピックアップおよび光ディスク装置は、多層光ディスクの記録再生時におけるトラッキング安定性を改善できるため、光ディスクの高密度化が可能となる効果を有する。さらに、偽トラッキングエラー信号は、他層の反射率が大きい場合に増大する。しかしながら、本開示の第１の実施の形態による光ピックアップおよび光ディスク装置では、偽トラッキングエラー信号を除去できるため、多層光ディスクの反射率の設定範囲が広がり、低コストの光ディスクを実現できる。

＜２．本開示の第２の実施の形態＞
第２の実施の形態は、本開示を改良されたＡＰＰ(Advanced Push Pull)法に対して適用したものである。最初に、図２０、図２１および図２２を参照して、改良されたＡＰＰ法について説明する。図２０は、光ピックアップの光学的構成を示し、図２１が光ピックアップの検出系に用いるホログラム光学系のパターンを示し、図２２が光ピックアップの他層迷光の一例を示す。光ディスクの信号面からの反射光がホログラフィック光学素子（以下、ＨＯＥ（Holographic Optical Element)と称する）２０１によって回折作用を受けずに透過し、レンズ２０２によって収束光とされ、シリンドリカルレンズ２０３を介してフォーカス用の光検出器（ＰＤ（Photo Detector)）２０４に入射される。

トラッキング用の光検出器２０５が設けられている。光ディスクの信号面からの反射光がＨＯＥ２０１によって回折され、レンズ２０２およびシリンドリカルレンズ２０３を介してトラッキング用光検出器２０５に対して入射される。

フォーカス用光検出器２０４は、４分割された構成を有し、スポット２０６を受光する。トラッキング用光検出器２０５は、４分割された領域２０５Ａ〜２０５Ｄを有する。これらの領域２０５Ａ〜２０５ＤのそれぞれにＨＯＥ２０１によって回折されたスポットＡ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１が受光される。

ＨＯＥ２０１は、図２１に示すようなパターンを有している。ＨＯＥ２０１は、５個の領域２０１Ａ〜２０１Ｄに分割されている。領域２０１Ａおよび２０１Ｂがサブ領域、領域２０１Ｃおよび２０１Ｄがメイン領域、領域２０１Ｅが中央領域である。破線で示す円は、光ディスクからの反射光ビームの外周を示している。

トラッキングエラー信号が（ｃ−ｄ）−ｋ（ａ−ｂ）の演算で生成される。ａ〜ｄは、それぞれＨＯＥ２０１の各領域２０１Ａ〜２０１Ｄで回折された情報光をトラッキング用ＰＤ２０５で受光することにより得られる信号を表している。ｋは、定数である。

図２２は、光検出器２０４および光検出器２０５と光ディスクからの反射光との位置関係を示す。光ディスクは、例えば２層ＢＤである。例えば２層ＢＤの奥側の信号面（Ｌ０層）を再生する際の手前の半透過層（Ｌ１層）で反射した迷光が発生する。光ディスクの信号面で反射した光ビームは、図２２に示すＨＯＥ２０１に入射して、光量の一部が回折される。

図２２において、Ａ１〜Ｅ１は、それぞれ領域２０１Ａ〜２０１Ｅに情報光（例えばＬ０層の反射光）が入射することによって生成された回折光を表し、Ａｓ１〜Ｅｓ１は、それぞれ領域２０１Ａ〜２０１Ｅに他層迷光（Ｌ１層の反射光）が入射することによって生成された回折光を表す。回折光Ｅ１およびＥｓ１が二つあるのは、１次回折光とその共役光である。

ＨＯＥ２０１を透過した光ビームがシリンドリカルレンズ２０３によって非点収差が与えられた後にフォーカス用光検出器２０４によって受光される。フォーカス用光ビームの他層迷光２０８は、フォーカス用光検出器２０４の周りに広がる。トラッキング用光検出器２０５は、０次光の他層迷光２０８（図２２参照）がトラッキング用光検出器２０５の受光面に入らないように、フォーカス用光検出器２０４から離れた位置に設けられている。

さらに、ＨＯＥ２０１の領域２０１Ｅで生成される情報光の回折光Ｅ１をトラッキング用光検出器２０５から大きく離れた位置に回折することによって、領域２０１Ｅで生成される他層迷光の回折光Ｅｓ１も離れた位置に回折される。すなわち、他層迷光の回折光Ｅｓ１がトラッキング用光検出器２０５に入射しないようになされる。

このように、領域２０１ＥをＨＯＥ２０１の中心に設け、入射する光ビームの中心をＨＯＥ２０１の中心と一致させることによって、情報光の回折光Ｅ１と他層迷光の回折光Ｅｓ１が同軸上に位置する。ここで、情報光と他層迷光とは、焦点位置が相違するので、トラッキング用光検出器２０５をＨＯＥ２０１の中心でない位置に設けることによって、領域２０１Ａ〜２０１Ｄで生成される情報光の回折光Ａ１〜Ｄ１と他層迷光の回折光Ａｓ１〜Ｄｓ１が光検出器２０５上で異なる場所に位置する。

したがって、所望の情報記録層に情報を記録／再生する場合、領域２０１Ａ〜２０１Ｄで生成される情報光の回折光Ａ１〜Ｄ１が光検出器２０５上で焦点を結ぶようにすることによって、情報光の回折光Ａ１〜Ｄ１と他層迷光の回折光Ａｓ１〜Ｄｓ１とを分離することができる。この関係を利用して、回折光Ａｓ１〜Ｄｓ１を全く受光せずに、回折光Ａ１〜Ｄ１のみを受光する位置にトラッキング用光検出器２０５を設けることによって、他層迷光が入射することを回避している。

この発明の第２の実施の形態では、図２３に示すように、ＨＯＥ２０１の中心位置を通ってトラック方向を横断する方向（ラジアル方向）に延長する帯状のマスク２０７を設ける。ＨＯＥ２０１上にマスク２０７を形成するのに限らず、別個の光学部品としてマスク２０７を設けても良い。

マスク２０７によって、他層のグルーブによって回折された戻り光を遮ることができ、他層迷光がトラッキング用光検出器２０５に入射することを防止することができる。したがって、本開示の第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、多層光ディスクにおけるトラッキング安定性が向上した光ピックアップおよび光ディスク装置を提供することができる。さらに、第２の実施の形態では、改良されたＡＰＰ法と組合せるので、トラッキング制御をより安定なものとできる利点がある。

なお、本開示は、以下のような構成も取ることができる。
（１）
光源と、
グルーブが形成された２以上の信号面を有する光ディスクの一つの信号面に向けて前記光源からの光を集光する対物レンズと、
前記光ディスクのトラック方向に略平行な分割線と、前記トラック方向に略垂直な分割線とによって４個の受光領域に分割され、前記光ディスクからの戻り光を受光する光検出器と、
前記光検出器の入射側に配置され、前記光ディスクの前記一つの信号面以外の信号面からの戻り光の内で、少なくとも前記グルーブにより回折された回折光を遮光する遮光部と
を有する光ピックアップ。
（２）
前記遮光部は、前記回折光がほぼ集中する位置に配置される（１）に記載の光ピックアップ。
（３）
前記一つの信号面以外の面からの０次反射光が集光する面において、前記一つの信号面からの戻り光の０次光の半径の最大値ａmax と、前記０次光の中心および前記一つの信号面以外の信号面からの戻り光の１次光のスポットの位置の間の距離ｂとの比率ＫＫ（ｂ／ａmax ）が前記０次光の半径に対してほぼ一定となる位置に、前記遮光部が配置される（２）に記載の光ピックアップ。
（４）
前記遮光部は、前記回折光と前記一つの信号面以外の信号面からの反射光とを遮光する（１）（２）の何れかに記載の光ピックアップ。
（５）
前記遮光部は、前記トラック方向に略垂直な方向に延長する帯状の遮光体からなる（１）（２）（４）の何れかに記載の光ピックアップ。
（６）
前記光ディスクからの戻り光がホログラフィック光学素子および前記遮光部を介して前記光検出器によって受光される（１）（２）（４）（５）の何れかに記載の光ピックアップ。
（７）
前記ホログラフィック光学素子によって、前記一つの信号面以外の信号面からの戻り光を前記光検出器に照射されないようにする（６）に記載の光ピックアップ。
（８）
光ディスクを回転駆動する回転駆動部と、
光源と、
前記光源からの光をグルーブが形成された２以上の信号面を有する多層の光ディスクに向けて集光する対物レンズと、
前記対物レンズを前記光ディスクのトラック方向に略垂直に変位させるアクチュエータと、
前記光ディスクのトラック方向に略平行な分割線と、前記トラック方向に略垂直な分割線とによって４個の受光領域に分割され、前記光ディスクからの戻り光を受光する光検出器と、
前記光検出器の入射側に配置され、前記光ディスクの前記一つの信号面以外の信号面からの戻り光の内で、少なくとも前記グルーブにより回折された回折光を遮光する遮光部と、
前記光検出器の検出信号を演算することによって、トラッキングエラー信号を生成する演算部とを備え、
前記トラッキングエラー信号によって、前記アクチュエータを駆動する光ディスク装置。

＜３．変形例＞
以上、本開示の実施の形態について具体的に説明したが、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、レーザ光源の波長は、４０５ｎｍ以外のものでも良い。さらに、光ディスクに対して記録および再生の一方のみを行う光ディスク装置に対しても本開示を適用できる。

また、上述の実施の形態の構成、方法、工程、形状、材料および数値などは、本開示の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。

２・・・半導体レーザ
３・・・偏光ビームスプリッタ
６・・・対物レンズ
７・・・マスク
９・・・光検出器
１０・・・トラッキングエラー検出回路
１６・・・トラッキングコイル
２８・・・トラッキングエラー信号
２９・・・偽トラッキングエラー信号
１００・・・光ディスク
１０１・・・光ディスク装置
１０３・・・光ピックアップ
１２３・・・カバー層
Ａ ・・・領域
Ｂ ・・・領域
Ｃ ・・・領域
Ｄ ・・・領域
ＬＳ・・・レーザ光

Claims (8)

1. 光源と、
   グルーブが形成された２以上の信号面を有する光ディスクの一つの信号面に向けて前記光源からの光を集光する対物レンズと、
   前記光ディスクのトラック方向に略平行な分割線と、前記トラック方向に略垂直な分割線とによって４個の受光領域に分割され、前記光ディスクからの戻り光を受光する光検出器と、
   前記光検出器の入射側に配置され、前記光ディスクの前記一つの信号面以外の信号面からの戻り光の内で、少なくとも前記グルーブにより回折された回折光を遮光する遮光部と
   を有する光ピックアップ。
2. 前記遮光部は、前記回折光がほぼ集中する位置に配置される請求項１に記載の光ピックアップ。
3. 前記一つの信号面以外の面からの０次反射光が集光する面において、前記一つの信号面からの戻り光の０次光の半径の最大値ａmax と、前記０次光の中心および前記一つの信号面以外の信号面からの戻り光の１次光のスポットの位置の間の距離ｂとの比率ＫＫ（ｂ／ａmax ）が前記０次光の半径に対してほぼ一定となる位置に、前記遮光部が配置される請求項２に記載の光ピックアップ。
4. 前記遮光部は、前記回折光と前記一つの信号面以外の信号面からの反射光とを遮光する請求項１に記載の光ピックアップ。
5. 前記遮光部は、前記トラック方向に略垂直な方向に延長する帯状の遮光体からなる請求項１に記載の光ピックアップ。
6. 前記光ディスクからの戻り光がホログラフィック光学素子および前記遮光部を介して前記光検出器によって受光される請求項１に記載の光ピックアップ。
7. 前記ホログラフィック光学素子によって、前記一つの信号面以外の信号面からの戻り光を前記光検出器に照射されないようにする請求項６に記載の光ピックアップ。
8. 光ディスクを回転駆動する回転駆動部と、
   光源と、
   前記光源からの光をグルーブが形成された２以上の信号面を有する多層の光ディスクに向けて集光する対物レンズと、
   前記対物レンズを前記光ディスクのトラック方向に略垂直に変位させるアクチュエータと、
   前記光ディスクのトラック方向に略平行な分割線と、前記トラック方向に略垂直な分割線とによって４個の受光領域に分割され、前記光ディスクからの戻り光を受光する光検出器と、
   前記光検出器の入射側に配置され、前記光ディスクの前記一つの信号面以外の信号面からの戻り光の内で、少なくとも前記グルーブにより回折された回折光を遮光する遮光部と、
   前記光検出器の検出信号を演算することによって、トラッキングエラー信号を生成する演算部とを備え、
   前記トラッキングエラー信号によって、前記アクチュエータを駆動する光ディスク装置。