JP2015005318A - 光ピックアップ及びそれを用いた情報装置 - Google Patents

Abstract

【課題】溝間隔が異なる情報記録媒体からトラッキング誤差信号を得る際、トラッキング誤差信号が小さくなる。
【解決手段】回折光学系で回折された領域の光ビームからの信号のみでなく、回折光学系を等化した光ビームからの信号を使用してトラッキング誤差信号を生成し、溝間隔が異なる光ディスクに対して、演算を切り替える。更に回折光学系の中央に遮光部を設け、中央付近の領域の光ビームを演算に用いないことで、溝間隔のばらつきや記録境界で発生するトラッキング誤差信号のオフセットを低減することに有効である。
【選択図】図４

Description

本開示は、光ピックアップ及びそれを用いた情報装置に関するものである。

従来の光ピックアップとしては、情報記録媒体としての光ディスクから反射回折した光の一部を回折し、回折しない透過光（０次光）とは別の受光部で検出して、トラッキング用信号として使用しているものがあった（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−１３５１５１号公報

本開示の光ピックアップおよび情報装置によれば、情報記録媒体に対して、十分な大きさのトラッキング誤差信号を得ることができ、安定なトラッキング制御を実現するのに有効である。

本開示における光ピックアップは、溝部および溝間部に記録マークが配置され複数の記録層を有する第１の情報記録媒体と、溝部もしくは溝間部の一方に記録マークが配置され複数の記録層を有する第２の情報記録媒体に対し、光ビームを発する光源と、光源から出た光ビームを第１の情報記録媒体もしくは第２の情報記録媒体に収束光として集光する集光光学系と、情報記録媒体から反射回折された光ビームの一部を回折する回折光学系と、回折光学系で回折された光ビームと回折光学系を回折されずに透過した光ビームを受光する光検出器とを有し、回折光学系は中央に遮光部と情報記録媒体の溝からなるトラックの接線方向に略平行な縦分割線を２本有し、２本の縦分割線の外側の領域をそれぞれ第１のメイン領域と第２のメイン領域とし、更にトラックの接線方向に略垂直な横分割線を２本有し、横分割線の外側の領域を第１のサブ領域と第２のサブ領域とし、光検出器は回折光学系を回折されずに透過した光ビームを受光する０次光受光部群と第１のメイン領域と第２のメイン領域で回折された光ビームを受光するメイン領域受光部群と第１のサブ領域と第２のサブ領域で回折された光ビームを受光するサブ領域受光部群とを有し、メイン領域受光部群とサブ領域受光部群とは前記回折されずに透過する光ビームの光軸に対して略９０度をなす方向に配置される。

本開示によれば、トラッキング制御をより安定にする光ピックアップおよび情報装置を提供することに有効である。

実施の形態１における光ピックアップの構成図 実施の形態１における情報記録媒体の情報記録面の溝構造図、（ａ）は高密度型光ディスクの情報記録面の溝構造図、（ｂ）は従来型光ディスクの情報記録面の溝構造図 （ａ）は実施の形態１におけるホログラム素子の領域分割と高密度型光ディスクの光ビームの関係を示す図、（ｂ）は実施の形態１におけるホログラム素子の領域分割と従来型光ディスクの光ビームの関係を示す図、（ｃ）は実施の形態１におけるホログラム素子上の遮光部の拡大図 実施の形態１における光検出器の受光部の配置図およびトラッキング誤差信号演算回路の概略図 （ａ）は４層ディスクの記録層の概念図、（ｂ）は２層ディスクの記録層の概念図 実施の形態１における光検出器と迷光の関係を示す図 （ａ）は実施の形態１におけるホログラム素子の領域分割図、（ｂ）は実施の形態１における光検出器と迷光の関係を示す図、（ｃ）は実施の形態１における迷光と光ビームとの位置関係を示す図、（ｄ）は実施の形態１における迷光と光ビームとの位置関係を示す図 実施の形態１における情報装置としての光ディスクドライブの構成図 実施の形態２における光ピックアップの構成図 （ａ）は実施の形態２におけるＲＦ信号検出のためのホログラム素子の領域分割図、（ｂ）は実施の形態２におけるＲＦ信号検出のための光検出器の受光部配置図 （ａ）は実施の形態２におけるホログラム素子の領域分割と高密度型光ディスクの光ビームの関係を示す図、（ｂ）は実施の形態２におけるホログラム素子の領域分割と従来型情報記録媒体での光ビームの関係を示す図 実施の形態２における別のホログラム素子の領域分割と遮光部の例を示す図 実施の形態２における更に別のホログラム素子の領域分割と遮光部の例を示す図 従来の光ピックアップの構成図 従来のホログラム素子の領域分割と従来型光ディスクの光ビームの関係を示す図 従来の光検出器の受光部配置とトラッキング誤差信号演算回路の概略図 従来の別の例の光検出器の受光部配置図

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、発明者らは当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するものであって、これらによって、特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

（実施の形態１）
図１４は、特許文献１に記載された従来の光ピックアップ１０の構成図である。

図１４において、半導体レーザ１０１から出た光ビームは、ビームスプリッタ１０２で反射され、コリメータレンズ１０３で平行光になり、対物レンズ１０４に入射し、収束光となる。この収束光は光ディスク１０５に照射される。

光ディスク１０５の情報層１０６で反射・回折された光は再び対物レンズ１０４を通り、コリメータレンズ１０３、ビームスプリッタ１０２を透過する。対物レンズ１０４はアクチュエータ１０７により光軸方向及びトラック垂直方向に移動される。

ビームスプリッタ１０２を透過した光ビームはホログラム素子１０８に入射し、一部の光が回折され、回折されない０次光１１０と回折１次光１１１となる。ホログラム素子１０８を通った光ビームは検出レンズ１０９を通り、光検出器１２０に入射する。

図１５はホログラム素子１０８の領域分割と光ビームの関係を示す。点線１３０は光ディスクの所望の情報層に対物レンズの焦点を結んでいる時のホログラム素子１０８上のビーム径と、トラックからの回折光の重なりを示す。

ホログラム素子は分割線１３１〜１３６により７つの領域１４０〜１４６に分割される。領域１４２をメイン領域１、領域１４４をメイン領域２、領域１４０と領域１４５をサブ領域１、領域１４１と領域１４６をサブ領域２、領域１４３を中央領域とする。

図１６は光検出器１２０の受光部の配置とトラッキング誤差信号演算回路の概略を示す。ホログラム素子１０８で回折されない０次光１１０は光軸上の４分割受光部１５０により受光され、フォーカス信号とＲＦ信号が検出される。

回折１次光１１１はホログラム素子１０８の分割領域に応じて、受光部１５１〜１５４で受光される。サブ領域１で回折された光ビーム１６１は受光部１５１で受光され、サブ領域２で回折された光ビーム１６２は受光部１５２で受光され、メイン領域１で回折された光ビーム１６３は受光部１５３で受光され、メイン領域２で回折された光ビーム１６４は受光部１５４で受光される。

受光部１５１〜１５４で受光された光ビームは光量に応じた信号に変換される。受光部１５３と受光部１５４から出力される信号は差動回路１７０に入力されその差信号が出力される。受光部１５１と受光部１５２から出力される信号は差動回路１７１に入力されその差信号が出力される。差動回路１７１から出力される信号は可変利得増幅回路（ＶＧＡ）１７２に入力され、あるゲインｋで増幅され、ｋ倍された信号が出力される。

差動回路１７０から出力された信号と可変利得増幅回路１７２から出力された信号は差動回路１７３に入力され、その差信号が出力される。差動回路１７３から出力された信号がトラッキング誤差信号として利用される。

また、これと組み合わせる形で図１７のような光検出器１８０を用い、別波長の光源を使用し、異なるトラック間隔を持つ別規格の光ディスクについてトラッキング信号を得る例が知られている。

その方法では、ディスク上にメインビームと２つのサブビームを照射し、それら３つのビームを受光部１５０、１８１、１８２を使用して受光し、メインビームのプッシュプル信号からサブビームのプッシュプル信号を減算することでトラッキング誤差信号を得る。これは差動プッシュプル法として知られる方法である。

しかしながら、上記のものは、従来とは異なるトラック間隔の高密度情報記録媒体、特に従来に比べ溝間隔が広い情報記録媒体にトラッキングをかける際、十分な大きさのトラッキング誤差信号が得られず、安定なトラッキング制御が実現できないという課題がある。

また、そのような情報記録媒体に対して、差動プッシュプル法を用いる方法が知られているが、差動プッシュプル法では、多層ディスクを記録／再生する際、他層からの迷光の影響で安定なトラッキング誤差信号が得られないという課題が存在した。

本開示における光ピックアップは、溝部および溝間部に記録マークが配置され複数の記録層を有する第１の情報記録媒体と、溝部もしくは溝間部の一方に記録マークが配置され複数の記録層を有する第２の情報記録媒体に対し、光ビームを発する光源と、光源から出た光ビームを第１の情報記録媒体もしくは第２の情報記録媒体に収束光として集光する集光光学系と、情報記録媒体から反射回折された光ビームの一部を回折する回折光学系と、回折光学系で回折された光ビームと回折光学系を回折されずに透過した光ビームを受光する光検出器とを有し、回折光学系は中央に遮光部と情報記録媒体の溝からなるトラックの接線方向に略平行な縦分割線を２本有し、２本の縦分割線の外側の領域をそれぞれ第１のメイン領域と第２のメイン領域とし、更にトラックの接線方向に略垂直な横分割線を２本有し、横分割線の外側の領域を第１のサブ領域と第２のサブ領域とし、光検出器は回折光学系を回折されずに透過した光ビームを受光する０次光受光部群と第１のメイン領域と第２のメイン領域で回折された光ビームを受光するメイン領域受光部群と第１のサブ領域と第２のサブ領域で回折された光ビームを受光するサブ領域受光部群とを有し、メイン領域受光部群とサブ領域受光部群とは前記回折されずに透過する光ビームの光軸に対して略９０度をなす方向に配置される。

本構成によって、他層迷光がメイン領域受光部群やサブ領域受光部群の受光部に入らない、溝間隔が広い第１の情報記録媒体と溝間隔が狭い第２の情報記録媒体に対してそれぞれ最適なトラッキング誤差信号をオフセット変化無く生成するための信号を出力することに効果的である。

また、望ましくは回折光学系上の遮光部はトラック接線方向の大きさがトラック垂直方向の大きさより大きい。

本構成により溝間隔が広い第１の情報記録媒体を再生する際の０次光受光部群で検出される光ビームの中央付近を効果的にトラッキング誤差信号の演算から除去した信号を出力することに効果的である。

また、望ましくは前記遮光部の他にトラック接線方向配置された第２の遮光部を有効径内に有する。

本構成により溝間隔が広い第１の情報記録媒体を再生する際の０次光受光部群で検出される光ビームの中央付近を効果的にトラッキング誤差信号の演算から除去した信号を出力することに効果的である。

また、更に望ましくは前記遮光部および第２の遮光部は前記回折光学系の中央領域内に配置される。

本構成により溝間隔が広い第１の情報記録媒体を再生する際の０次光受光部群で検出される光ビームの中央付近を効果的にトラッキング誤差信号の演算から除去した信号を出力することができるとともに、第２の情報記録媒体のトラッキング誤差信号の特性に影響を与えずに第１の情報記録媒体のトラッキング誤差信号の演算の最適化に有効である。

また、望ましくは、情報記録媒体から情報を読み出し、もしくは情報記録媒体へ情報を記録する前記の光ピックアップと、光ピックアップの制御を行う制御回路を備え、０次光受光部群から得られる信号から第１の差動信号を生成し、メイン領域受光部群から得られる信号から第２の差動信号を生成し、サブ領域受光部群から得られる信号から第３の差動信号を生成し、第１の情報記録媒体に対しては第１の差動信号と第３の差動信号を主にした信号を第１のトラッキング誤差信号を生成し、第２の情報記録媒体に対しては第２の差動信号と第３の差動信号を主にした信号を第２のトラッキング誤差信号を生成し、制御回路は情報記録媒体の判別情報を基に、第１のトラッキング誤差信号と第２のトラッキング誤差信号を切り替える。

本構成により、溝間隔が広い第１の情報記録媒体と溝間隔が狭い第２の情報記録媒体に対してそれぞれ最適なトラッキング誤差信号をオフセット変化無く生成することができ、安定なトラッキング制御に有効である。

また、望ましくは、第１の情報記録媒体に対しては第１の差信号と第３の差信号のみを用いて第１のトラッキング誤差信号を生成する。本構成により、回路系を構成する部品数を減らすことに有効である。

また、望ましくは、第２の情報記録媒体に対しては前記第２の差信号と前記第３の差信号のみを用いて第２のトラッキング誤差信号を生成する。

本構成により、回路系を構成する部品数を減らすことに有効である。

図１は、実施の形態１における光ピックアップ２００の構成図である。図１において、図１４と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。

図１において、光源としての半導体レーザ１０１から出た光ビームは、ビームスプリッタ１０２で反射され、コリメータレンズ１０３で平行光になり、集光光学系としての対物レンズ１０４に入射し、収束光となる。この収束光はトラックを有する情報記録媒体としての光ディスク２０１に照射される。

光ディスク２０１の情報層２０２で反射・回折された光は再び対物レンズ１０４を通り、コリメータレンズ１０３、ビームスプリッタ１０２を透過する。対物レンズ１０４はアクチュエータ１０７により光軸方向及びトラック垂直方向に移動される。ビームスプリッタ１０２を透過した光ビームはホログラム素子２０３に入射し、一部の光が回折され、回折されない０次光２１０と回折１次光２１１となる。ホログラム素子２０３を通った光ビームは検出レンズ１０９を通り、光検出器２２０に入射する。

図２に情報記録媒体の情報記録面の溝構造を示す。図２（ａ）は第１の情報記録媒体としての高密度型光ディスク２０１の情報記録面２０２の溝構造であり、図２（ｂ）は第２の情報記録媒体としての従来型光ディスク１０５の情報記録面１０６の溝構造である。

図２（ａ）正面図２１０は情報記録面２０２を正面から見た例であり、断面図２１１は情報記録面２０２の断面の拡大図を示す。第１の情報記録媒体としての高密度型光ディスク２１０は、溝部としてのグルーブ２１２と溝間部としてのランド２１３の両方に記録マーク２１４が配置され、情報が記録される。これにより、情報が記録されるトラック間隔Ｔｐ１はグルーブとランドの間隔であり、グルーブからグルーブの間隔である溝間隔Ｇｐ１の半分となる。トラッキング誤差信号は溝間隔Ｇｐ１を元に発生する光学的回折を検出することで得るため、このようなランド＆グルーブ型の方式は情報のトラック間隔を狭くしながら安定なトラッキング誤差信号を得るために向いている。

一方、図２（ｂ）正面図２２０は情報記録面１０６を正面から見た例であり、断面図２２１は情報記録面１０６の断面の拡大図を示す。第２の情報記録媒体としての従来型光ディスク１０５は溝部としてのグルーブ２２２の上に記録マーク２２３が配置され、情報が記録される。溝間部には情報としての記録マークは配置されない。情報が記録されるトラック間隔Ｔｐ２は溝間隔と同じである。

図３（ａ）に回折光学系としてのホログラム素子２０３の領域分割と高密度型光ディスク２０１の光ビームの関係を示す。点線２３０は第１の情報記録媒体としての高密度型光ディスク２０１の所望の情報層に対物レンズの焦点を結んでいる時のホログラム素子２０３上のビーム径と、溝からの回折光の重なりを示す。

ここではトラック間隔Ｔｐ１が０．２２５μｍ、溝間隔Ｇｐ１が０．４５μｍ、対物レンズ１０４の開口数が０．８５、半導体レーザ１０１から出射される光ビームの波長は０．４０５ｎｍと仮定する。溝による回折光と元のビームとの重なりＷ１は半径Ｒの９４％程度（Ｗ１／Ｒ＝０．９４）となる。この図３ではＹ方向がトラックの接線に平行な方向、Ｘ方向がトラックの接線に垂直な方向である。

トラックの接線方向に略垂直な２本の横分割線としての分割線２３１と分割線２３２と、さらにその外側の領域を２つに分割するトラックの接線方向に平行な分割線２３３と分割線２３４により、第１のサブ領域としての領域２４０と領域２４５、及び第２のサブ領域としての領域２４１と領域２４６が分割される。また、トラックの接線方向に略平行な２本の縦分割線としての分割線２３５と分割線２３６により、その外側の領域が第１のメイン領域としての領域２４２と第２のメイン領域としての領域２４４が分割される。また、２本の縦分割線と２本の横分割線で囲まれた領域である中央領域として領域２４３が分割される。

ホログラム素子２０３にはアパーチャ２３７が設けられており、さらに中央付近に遮光部２３８がもうけられている。アパーチャ２３７の開口はラジアル方向であるＸ方向はタンゼンシャル方向であるＹ方向に比べて大きい。またＸ方向の大きさは対物レンズのラジアル方向に通常のシフト量（最大２００μｍ〜４００μｍ程度）だけレンズが移動してもケラレが無い様に設計される。

このアパーチャにより、他層迷光のうちホログラム素子上で通常の光ビームより径の大きなビームとして戻ってくるもの（奥側の層を再生するときの手前側の層の他層迷光やディスク表面での表面迷光）はアパーチャでけられることにより光検出器上での迷光の大きさが制限され受光部に入りにくくなる。

図３（ｂ）にホログラム素子２０３の領域分割と従来型光ディスク１０５の光ビームの関係を示す。図中の点線２３９は、第２の情報記録媒体としての従来型光ディスク１０５の所望の情報層に対物レンズの焦点を結んでいる時のホログラム素子２０３上のビーム径と、溝からの回折光の重なりを示す。

ここではトラック間隔Ｔｐ２が０．３２μｍ、対物レンズ１０４の開口数が０．８５、半導体レーザ１０１から出射される光ビームの波長は０．４０５ｎｍと仮定する。トラックによる回折光と元のビームとの重なりＷ２は半径Ｒの５１％程度（Ｗ２／Ｒ＝０．５１）となる。分割領域の幅はこの例では、分割線２３５と分割線２３６の最短距離であるＷｘはビームの直径＝２Ｒの４０％としており、分割線２３１と分割線２３２がビームと交わる位置でのＹ方向の距離Ｗｙはビームの直径＝２Ｒの７０％としている。

図３（ｃ）に遮光部２３８の拡大図を示す。遮光部２３８は中央に円形遮光部があり、Ｙ方向に台形状遮光部が並んだ形をしている。中央の円形遮光部の半径Ｒｃはビームの半径Ｒの２０％であり、台形状遮光部は円形遮光部と接する側の幅ＫＷ１は狭く、幅はビーム直径２Ｒの１０％であり、円形遮光部と遠い側の幅ＫＷ２はビーム直径の２０％としている。遮光部２３８全体のＹ方向の幅Ｗｙ２はビーム系の直径２Ｒに対して６０％としている。サブ領域とメイン領域を分ける分割線２３１と２３２は中央付近でＹ方向の幅が狭くなっており、ここでのＹ方向の幅はビーム直径２Ｒの６０％、この範囲のＸ方向の幅は２Ｒの２０％としている。

図４に光検出器２２０の受光部の配置とトラッキング誤差信号演算の概略を示す。ホログラム素子２０３で回折されない０次光２１０は光軸２２１上の０次光受光部群としての４分割受光部２５０により受光される。受光部２５０の４つの受光部２５０Ａ〜２５０Ｄで受光された光ビームは光量に応じた信号として出力される。

これらの信号から、図示はしないがフォーカス誤差信号とＲＦ信号を得る。第１のサブ領域である領域２４０と領域２４５で回折された光ビーム２６１は、光軸２２１に対して横分割線としての分割線２３１、分割線２３２の延長線方向に配置されたサブ領域受光部群としての受光部の１つである受光部２５１により受光され、受光部２５１は受光した光量に応じた信号を出力する。

第２のサブ領域である領域２４１と領域２４６で回折された光ビーム２６２も同様に、横分割線としての分割線２３１、分割線２３２の延長線方向に配置されたサブ領域受光部群としての受光部の１つである受光部２５２により受光され、受光部２５２は受光した光量に応じた信号を出力する。

一方、第１のメイン領域である領域２４２で回折された光ビーム２６３は、光軸２２１に対して縦分割線としての分割線２３５と分割線２３６の接線の延長線方向に配置されたメイン領域受光部群としての受光部の１つである受光部２５３により受光され、受光部２５３は受光した光量に応じた信号を出力する。

第２のメイン領域である領域２４４で回折された光ビーム２６４も同様に縦分割線としての分割線２３５と分割線２３６の接線の延長線方向に配置されたメイン領域受光部群としての受光部の１つである受光部２５４により受光され、受光部２５４は受光した光量に応じた信号を出力する。

図４に示したように、メイン領域受光部群（受光部２６３、受光部２６４）とサブ領域受光部群（受光部２６１、受光部２６２）は光軸２２１に対して、およそ９０度をなす角度の方向に配置される。更に、中央領域２４３で回折された光ビーム２６５は、光軸２２１に対して、メイン領域受光部群とサブ領域受光部群がなす角を２等分する方向に回折される。

受光部２５０Ａと受光部２５０Ｃから出力された信号は加算器２７０で加算され、その和信号が出力される。また、受光部２５０Ｂと受光部２５０Ｄから出力された信号は加算器２７１で加算されその和信号が出力される。加算器２７０と加算器２７１から出力された信号は差動回路２７２に入力されその差信号が第１の差信号として出力される。更に、受光部２６３と受光部２６４から出力された信号は差動回路２７３に入力されその差信号が生成され、第２の差信号として出力される。

また、受光部２６２と受光部２６１から出力された信号は差動回路２７４に入力され、その差信号が生成され第３の差信号として出力される。差動回路２７２から出力された第１の差信号は可変利得増幅回路２７５に、差動回路２７３から出力された第２の差信号は可変利得増幅回路２７６に、差動回路２７４から出力された第３の差信号は可変利得増幅回路２７７にそれぞれ入力され、所望の係数が乗算される。演算回路２７８は、可変利得増幅回路２７５、２７６、２７７の出力を受けて、それらの信号を演算して出力する。演算回路２７８の出力はオフセット補正されたトラッキング誤差信号となる。

図５（ａ）に光ディスク２０１が４層ディスクであった場合の記録層とある記録層に収束光３００の焦点を結んだ時の他層からの迷光の発生の様子を示す。

図５（ａ）では、Ｌ２層に焦点を結んでおり、Ｌ０層、Ｌ１層、Ｌ３層で反射した光が他層迷光となる。また図５（ｂ）に光ディスク３０１として２層ディスクの場合の記録層と、ある記録層に収束光３００の焦点を結んだ時の他層からの迷光の発生の様子を示す。Ｌ０層に焦点を結んだ時、Ｌ１層で反射した光が他層迷光となる。

２層ディスクのときは、Ｌ０層とＬ１層の層間隔ｄ２を２５±５μｍと想定すると、最小でも２０μｍ、最大でも３０μｍであるため他層迷光の光検出器上での大きさはある程度制限される。一方、４層ディスク等の３層以上の場合、最も層間隔の小さい層間隔ｄ４ｍｉｎ（図では例としてＬ２層とＬ３層の層間隔としている）は２層の場合と比べて小さくなる可能性が高く。もっとも離れた層同士の層間隔ｄ４ｍａｘ（図ではＬ０層とＬ３層の層間隔）は２層の場合と比べて大きくなる可能性が高い。

図６に本実施の形態の光検出器２２０と４層ディスクの迷光の関係を示す。０次光２１０の４層ディスクの場合の他層迷光３１０はｄ４ｍａｘの最大値に比例する半径Ｒ４ｍａｘの略円形となる。これを回避するために受光部２５２や受光部２５３は光軸２２１から十分離れた位置に配置される。ここへ入るように回折された光ビーム２６２や光ビーム２６３は光軸からの距離が大きいためホログラム素子で回折している方向の変化が大きくなるが、受光部サイズも図の矢印方向の大きさを大きめにしている。

ホログラム素子２０３の中央付近に設けた遮光部２３８により０次光２１０の光軸付近は迷光も遮光される。従って０次光２１０の他層迷光３１０には中央付近に遮光部２３８による影３１１が生じる。この影３１１により０次光２１０と他層迷光３１０の重なりによる干渉は軽減される。また中央領域２４３で回折された光ビーム２６５の他層迷光も半径Ｒ４ｍａｘの略円形に対する対応範囲の写像形状の他層迷光３１２となるが、受光部２５２や受光部２５３とは離れた位置であるため受光部には迷光が入らない。

図７に本実施の形態の光検出器２２０と４層ディスクの最小層間の迷光との関係を示す。図７（ａ）は本実施の形態のホログラム素子２０３を再図示しており、ここでは領域２４０、２４２、２４５の光について例として説明する。図７（ｂ）に光検出器２２０の受光部２５３と領域２４２で回折された光ビーム２６３と光ビーム２６３の他層迷光３４１の関係、及び受光部２５１と領域２４０・領域２４５で回折された光ビーム２６１と光ビーム２６１の他層迷光３４２・他層迷光３４３の関係を示す。

最小層間の関係にある２つの情報層の間で発生した他層迷光は、最小層間隔ｄ４ｍｉｎに比例した半径Ｒ４ｍｉｎの大きさの他層迷光を生じるが、光ビーム２６３は領域２４２からの光ビームであるため迷光の形も領域２４２を通る光ビームと相似形となる。これが迷光３４１である。

この図７（ｂ）では最小層間隔の情報層の奥側の層に焦点を合わせたときの手前側の層からの迷光を示している。手前側の層からの迷光は光検出器より奥に焦点を結ぶような迷光となるため、ホログラム素子１０８をそのまま写像した方向に迷光は位置する。同様に光ビーム２６１は領域２４０・領域２４５からの光ビームであるため迷光の形も領域２４０・領域２４５を通る光ビームと相似形となる。これが迷光３４２・迷光３４３である。

一方、図７（ｃ）に領域２４２で回折された光ビーム２６３の最小層間隔の情報層の手前側の層に焦点を合わせたときの奥側の層からの迷光３４４を示す。奥側の層からの迷光は光検出器より手前で焦点を結ぶような迷光となるため、ホログラム素子２０３を点対称で反転して写像した方向に迷光が位置する。このため図７（ｃ）に示したように、迷光３４４は迷光３４１とは光ビーム２６３に対して対称に位置する。

また図７（ｄ）に領域２４０・領域２４５で回折された光ビーム２６１の最小層間隔の情報層の手前側の層に焦点を合わせたときの奥側の層からの迷光３４５、３４６を示す。奥側の層からの迷光は光検出器より手前で焦点を結ぶような迷光となるため、ホログラム素子２０３を点対称で反転して写像した方向に迷光が位置する。このため図７（ｄ）に示したように、迷光３４５・迷光３４６は迷光３４２・迷光３４３とは光ビーム２６１に対して対称に位置する。

図８に情報装置としての光ディスクドライブ４００の全体の構成例を示す。光ディスク２０１はクランパー４０１とターンテーブル４０２ではさんで固定され、モーター（回転系）４０３によって回転させられる。光ピックアップ２００はトラバース（移送系）４０４上に乗っており、光が照射する点が光ディスク２０１の内周から外周まで移動できるようにしている。

制御回路４０５は光ピックアップ２００から受けた信号をもとにフォーカス制御、トラッキング制御、トラバース制御、モーターの回転制御等を行う。また信号処理回路４０６は再生信号から情報の再生を行い入出力回路４０７に出力したり、入出力回路４０７から入ってきた信号を制御回路４０５を通じて光ピックアップ２００へ送出したりする。

このように本実施の形態のホログラム素子２０３と光検出器２２０を用いると、０次光の他層迷光と回折光の他層迷光の両方とも、回折光を受光する受光部には入らないためオフセットの無いトラッキング誤差信号を検出できる。

次にトラッキング誤差信号を検出する演算方法について述べる。第１の情報記録媒体としての高密度型光ディスク２０１の場合、溝間隔Ｇｐ１を０．４５μｍと仮定すると先ほど見積もったように溝による回折光が元のビームと重なる幅Ｗ１とビーム半径Ｒの比は０．９４となり、±１次回折光の領域がラジアル方向にほぼ接する配置となる。分割線２３５と分割線２３６の中央での最小間隔Ｗｘはビーム直径＝２Ｒの４０％であるためこの±１次回折光の領域は領域２４２、２４４のみでは収まらず、領域２４３にも多くの成分が含まれてしまう。これは受光部２５３、２５４から得られる第２の差信号のみでトラッキング誤差信号を生成するとトラッキング誤差信号の振幅が小さくなることを意味する。

一方４分割受光部２５０はホログラム素子２０３で回折されない０次光２１０を受光するため領域２４３の光ビームを含み、光軸付近まである溝による±１次回折光の領域を受光することができ、第１の差信号である以下の式による演算を行うことにより、効率よくトラッキング誤差信号を生成することができる。

ＴＥ０＝（ｓ２５０Ａ＋ｓ２５０Ｃ）−（ｓ２５０Ｂ＋ｓ２５０Ｄ）
ここで、ｓ２５０Ａ〜ｓ２５０Ｄは、受光部２５０Ａ〜２５０Ｄのそれぞれから得られる信号を表す。以下では、受光部２５１〜２５４から得られる信号をそれぞれ、ｓ２５１〜ｓ２５４で表す。

しかしながらこれだけではディスクの偏芯等に追従して対物レンズがシフトした場合にはトラッキング誤差信号には大きなオフセットが発生する可能性がある。これを補正するためにはサブ領域である領域２４０、２４１、２４５、２４６で回折され、受光部２５１、２５２で受光された信号から生成される第３の差信号を用いる。

サブ領域がビーム外周と交わる点でのＹ方向幅Ｗｙはビーム直径＝２Ｒの７０％である。これは従来型の６０％に比べ大きくしており、Ｇｐ１＞Ｔｐ２の場合には、溝による回折光が元ビームと重なる範囲がＹ方向にも大きくなるため、サブ領域へのトラッキング誤差信号の漏れこみを少なくするためである。

可変利得増幅回路２７５のゲインをＧ１、可変利得増幅回路２７６のゲインをＧ２，可変利得増幅回路２７７のゲインをＧ３とする。高密度型光ディスク２０１の場合、第１のトラッキング誤差信号としてのトラッキング誤差信号ＴＥ１を得るための演算は、Ｇ１＝１、Ｇ２＝０とし、レンズシフト時のオフセットを補正するようにＧ３を決めればよく、次の式で表される。

ＴＥ１＝ＴＥ０−Ｇ３・（ｓ２５１−ｓ２５２）
次に、従来型光ディスク１０５の場合、トラック間隔Ｔｐ２＝０．３２μｍとすると、溝による回折光が元のビームと重なる幅Ｗ２とビーム半径Ｒの比は０．５１となり、この領域はメイン領域である領域２４２と領域２４４に含まれる。従って従来型光ディスク１０５で第２のトラッキング誤差信号としてのトラッキング誤差信号ＴＥ２を得るためには、Ｇ１＝０、Ｇ２＝１とし、レンズシフト時のオフセットを補正するようにＧ３を決めればよく、次の式で表される。

ＴＥ２＝（ｓ２５３−ｓ２５４）−Ｇ３・（ｓ２５１−ｓ２５２）
図８に示した制御回路４０５は、情報記録媒体の判別情報を基に、可変利得増幅回路のゲインを操作し、それぞれの情報記録媒体の溝間隔に応じたトラッキング誤差信号の演算を切り替えて選択する。これにより、それぞれの情報記録媒体に最適なトラッキング誤差信号を得ることができ、安定なトラッキング制御を実現できる。

この演算ではＴＥ２の演算の際、領域２４４に含まれる光ビームはトラッキング誤差信号の演算には利用されない。この領域の光ビームは記録境界やトラック間隔にばらつきがある場合にトラッキング誤差信号にオフセットとして悪影響を及ぼす場合があり、この領域をトラッキング誤差信号の演算から除くことで、その影響を低減することができる。

同様に、ＴＥ１の演算の際、ホログラム素子２０３の遮光部２３８により中央付近の領域の光ビームをトラッキング誤差信号の演算から除去することができる。この領域（中央付近）の光ビームはやはり記録境界やトラック間隔にばらつきがある場合にトラッキング誤差信号にオフセットとして悪影響を及ぼす場合があり、この領域をトラッキング誤差信号の演算から除くことで、その影響を低減することができる。遮光部２３８があることにより記録境界やトラック間隔にばらつきがある場合にトラッキング誤差信号に発生するオフセットを低減するという効果が得られる。

本実施の形態の構成を用いれば、ＴＥ１の演算時の遮光部２３８の形状とＴＥ２の演算時の領域２４４の形状は独立に決定できる。これは異なるトラック間隔のトラッキング誤差信号を得るためにそれぞれ最適化できることを示しており、この構成により安定なトラッキング制御のために有効である。

尚、ホログラム素子の分割のパターンは本実施の形態に示した例に限らない。別の分割パターンとの組み合わせでも良い。その際、メイン領域には従来型光ディスクの溝による±１次回折光の領域が含まれるようにし、サブ領域には高密度型光ディスクの溝による±１次回折光の領域ができるだけ含まれないように決めると良い。また遮光部２３８の形状も本実施の形態に示した例に限らない。別の形状と組み合わせても良い。

尚、可変利得増幅器のゲインの組み合わせはこれに限らない。第１のトラッキング誤差信号であるＴＥ１計算時にＧ２が、Ｇ１よりは小さいが０でない演算（例えば、Ｇ１＝１に対してＧ２＝０．２）でも良いし、第２のトラッキング誤差信号であるＴＥ２計算時にもＧ１がＧ２よりは小さいが０でない演算（例えばＧ１＝１に対してＧ２＝０．１）を行っても良い。

尚、詳細には書かなかったが、Ｇ３を決めるための手順としては、以下の方法が考えられる。（１）一定量のレンズシフト（たとえば±１００μｍ）を発生させる。（２）それぞれの状態の第１の差信号、第２の差信号、第３の差信号のｄｃ値をメモリに取り込み、レンズシフト位置でのｄｃ差分を計算する。（３）取り込んだ値から、レンズシフトが発生してもオフセットがもっとも小さくなる共通のゲインＧ３を求める。例えば、第１のトラッキング誤差信号でＧ１＝１，Ｇ２＝０ならＧ３を（第１の差信号のｄｃ差分）／（第３の差信号のｄｃ差分）とすれば良い。

尚、可変利得増幅回路を３個使う例を示したが、Ｇ１，Ｇ２は接続の有無を切り替えるスイッチで代用し、可変利得増幅回路はＧ３の１個としても良い。また、それぞれをＡ／Ｄ変換によりデジタル化して値を取り込み、ソフトウエア的に演算してトラッキング誤差信号を生成しても良い。この場合回路系を構成する部品数を減らすことに有効である。

尚、本実施の形態では、ＴＥ１、ＴＥ２の計算で光量変化等の影響を低減するための振幅の規格化（ＡＧＣ）による演算は省略したが、それらと組み合わせることも可能である。

尚、遮光部２３８は金属膜で透過率をほぼ０にしても良いし、誘電体膜で透過率がほぼ０になるようにしても良い。また回折格子等で０次光がほぼ０になるような回折格子を作成して遮光部としても良い。この場合、メイン領域やサブ領域を回折する回折格子とは光学的深さが異なる回折格子を作成すればよい。

（実施の形態２）
実施の形態２として情報再生信号であるＲＦ信号を別の受光素子で検出する構成について述べる。実施の形態１と同様の作用をするものには同じ番号を付し、説明を省略する。

図９は本実施の形態２における光ピックアップ５００の構成図である。光ディスク２０１の情報層２０２で反射・回折された光は再び対物レンズ１０４を通り、コリメータレンズ１０３、ビームスプリッタ１０２を透過する。ビームスプリッタ１０２を透過した光ビームはビームスプリッタ５０１により、更に反射光と透過光に分離される。

ビームスプリッタ５０１で反射された光ビームはホログラム素子５０２に入射し、領域別に分割・回折されて、光検出器５０３に入射する。一方、ビームスプリッタ５０１を透過した光ビームはホログラム素子５０４に入射し、一部の光が回折され、回折されない０次光と回折１次光となる。ホログラム素子２０３を通った光ビームは検出レンズ１０９を通り、光検出器２２０に入射する。

図１０（ａ）にＲＦ信号検出のためのホログラム素子５０２の領域分割を示し、図１０（ｂ）にＲＦ信号検出のための光検出器５０３の受光部配置の例を示す。ホログラム素子５０２は２つの分割線で３つの領域５１０〜５１２に分かれており、それぞれの領域の光ビームを所定の角度で回折する。

光検出器５０３は３つの受光部５２０〜５２２を持ち、領域５１０〜５１２で分割・回折された光ビームをそれぞれ受光し、光量に応じた信号を出力する。受光部５２０〜５２２から出力された信号は適切な処理がなされ、情報を再生するために使用する。

図１１（ａ）には本実施の形態のホログラム素子５０４の領域分割と高密度型光ディスク２０１の光ビームの関係を示す。分割線５３１、５３２は実施の形態１のホログラム素子２０３とは異なり、直線である。また図１１（ｂ）にはホログラム素子５０４の領域分割と従来型光ディスク１０５の光ビームの関係を示す。分割された各領域が検出される受光部との関係は実施の形態１と同様であるので説明は省略する。

ホログラム素子５０４がホログラム素子２０３と異なるもう一つの点は遮光部５３３および５３４の形状である。中央の円形遮光部５３３は他層迷光が０次光と重なって干渉することを防ぐ。第２の遮光部としての、上下の台形形状の遮光部５３４は高密度型光ディスクの溝間隔が大きいトラックでも±１次光の回折光と元ビームの干渉する領域の外側に配置される。このように配置することでトラッキング誤差信号の振幅を損なうことなく、記録境界の特性をよくすることができる。

本実施の形態の光ピックアップでは、ＲＦ信号はビームスプリッタ５０１で分割した信号から生成しており、遮光部５３３および遮光部５３４がどのような形であろうと情報再生のためのＲＦ信号の光学応答周波数特性に影響を与えない。従って遮光部５５３、５３４の形状についての自由度がより高くすることができる。したがって、遮光部の形はトラッキング誤差信号の特性を良くする最適な形をとることができ、より安定なトラッキング制御を実現できる。

尚、回折光学系としてのホログラム素子５０４および遮光部の形状はこの例に示した形状に限らない。例えば図１２に示したように、更に別のホログラム素子５４１のような分割形状をしていても良い。

ホログラム素子５０４は例えば光ピックアップ５００のホログラム素子５０４の替わりに用いる。ホログラム素子５４１では横分割線である分割線５４２および５４３の間隔が外周部とビーム開口内では別の間隔を持ち、分割線の一部が縦分割線の一部と共用される形状をしている。更に遮光部５４４は中央の円形遮光部と長方形の遮光部が重ね合わせたような形をしている。特に遮光部５４４は分割線５４２、５４３をまたぎ、サブ領域群に達する。このようにホログラム素子５４１の中央領域のみでなくサブ領域の利用する範囲も遮光部５４４により最適化することに有効である。

サブ領域の中央付近もトラック間隔のばらつきや記録境界ではオフセットを発生させる原因となる。この遮光部配置はサブ領域の中央付近の光ビームを遮り、トラッキング誤差信号の演算からサブ領域の信号によるオフセットの影響を低減する。これにより安定なトラッキング制御を実現するのに有効である。

このような形状の分割領域では、溝間隔が大きい第１の情報記録媒体の溝による±１次回折光と元ビームの重なり領域が、サブ領域に漏れ込む量を小さくできる。更に中央付近の領域をトラッキング信号の計算から除去することに有効である。また、記録境界やトラック間隔にばらつきがある場合にトラッキング誤差信号に発生するオフセットの悪影響を軽減することに有効である。これによりオフセットの少ないトラッキング誤差信号を生成することに有効である。

また、更に別のホログラム素子５５１の例を図１３に示す。ホログラム素子５５１は例えば光ピックアップ５００のホログラム素子５０４の替わりに用いる。ホログラム素子５５１では横分割線である分割線５５２と５５３は直線で構成される。遮光部５５４は円形形状をしている。

更にメイン領域に接する遮光部５５５と５５６が光ビーム２３０の径に接するように設けられている。これらの遮光部５５５，５５６によりレンズシフトが発生すると光ビームにはけられが発生し、レンズシフトにより発生するｄｃ成分は遮光部がない場合の半分に抑えることができる。

これにより、トラッキング誤差信号のオフセットを補正するための係数である、第３の差信号に掛かるゲインＧ３の値を半分にできる。これによりオフセットを補正するときに発生させるサブ領域の信号からの記録境界でのオフセットを半分に抑えられる。このような構成では、レンズシフト時のけられによりトラッキング誤差信号の振幅も低下してしまうが、オフセット低下のメリットの方が多きい。またこの構成は、情報信号であるＲＦ信号を別の光検出器５０３で検出している光ピックアップ５００の構成と組み合わせることで、ＲＦ信号の特性を劣化させることなく、トラッキング制御の安定的にするのに有効である。

以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。

したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

本開示の光ピックアップは、大容量のコンピュータ用メモリ装置及びサーバ、データアーカイブ装置、光ディスクプレーヤ及び光ディスクレコーダなどに利用可能である。

１０ 光ピックアップ
１０１ 半導体レーザ（光源）
１０２ ビームスプリッタ
１０３ コリメータレンズ
１０４ 対物レンズ（集光光学系）
１０７ アクチュエータ
１０８ ホログラム素子
１０９ 検出レンズ
１２０ 光検出器
２００ 光ピックアップ
２０１ 光ディスク（情報記録媒体）
２０３ ホログラム素子（回折光学系）
２１０ ０次光
２１１ 回折１次光
２２０ 光検出器
２２１ 光軸
２３１，２３２ 分割線（横分割線）
２３５，２３６ 分割線（縦分割線）
２３７ アパーチャ
２３８ 遮光部
２４０，２４５ 領域（第１のサブ領域）
２４１，２４６ 領域（第２のサブ領域）
２４２ 領域（第１のメイン領域）
２４３ 領域（中央領域）
２４４ 領域（第２のメイン領域）
２５０ ４分割受光部（０次光受光部群）
２５０Ａ〜２５０Ｄ 受光部
２５１，２５２ 受光部（サブ領域受光部群）
２５３，２５４ 受光部（メイン領域受光部群）
２６１〜２６６ 光ビーム
２７０，２７１ 加算回路
２７２，２７３，２７４ 差動回路
２７５，２７６，２７７ 可変利得増幅回路
２７８ 演算回路
３１０，３１２ 他層迷光
３１１ 遮光部の影
３４１〜３４６ 他層迷光
４００ 光ディスクドライブ（情報装置）
４０１ クランパー
４０２ ターンテーブル
４０３ モーター（回転系）
４０４ トラバース（移送系）
４０５ 制御回路
４０６ 信号処理回路
４０７ 入出力回路
５００ 光ピックアップ
５０１ ビームスプリッタ
５０２ ホログラム素子
５０３ 光検出器
５０４ ホログラム素子（回折光学系）
５３１，５３２ 分割線（横分割線）
５３３ 遮光部
５３４ 遮光部（第２の遮光部）
５４１，５５１ ホログラム素子（回折光学系）
５４２，５４３，５５２，５５３ 分割線（横分割線）
５４４，５５４ 遮光部
５５５，５４６ 遮光部

Claims (7)

1. 溝部および溝間部に記録マークが配置され複数の記録層を有する第１の情報記録媒体と、溝部もしくは溝間部の一方に記録マークが配置され複数の記録層を有する第２の情報記録媒体に対し、
   光ビームを発する光源と、
   前記光源から出た光ビームを前記第１の情報記録媒体もしくは前記第２の情報記録媒体に収束光として集光する集光光学系と、
   前記第１の情報記録媒体または前記第２の情報記録媒体から反射回折された光ビームの一部を回折する回折光学系と、
   前記回折光学系で回折された光ビームと前記回折光学系を回折されずに透過した光ビームを受光する光検出器とを備え、
   前記回折光学系は中央に遮光部を有し、
   前記回折光学系は更に前記第１の情報記録媒体もしくは前記第２の情報記録媒体の前記溝からなるトラックの接線方向に略平行な縦分割線を２本有し、前記２本の縦分割線の外側の領域をそれぞれ第１のメイン領域と第２のメイン領域とし、
   前記回折光学系は更に前記第１の情報記録媒体もしくは前記第２の情報記録媒体の前記トラックの接線方向に略垂直な横分割線を２本有し、前記横分割線の外側の領域を第１のサブ領域と第２のサブ領域とし、
   前記光検出器は前記回折光学系を回折されずに透過した光ビームを受光する０次光受光部群と
   前記第１のメイン領域と第２のメイン領域で回折された光ビームを受光するメイン領域受光部群と
   前記第１のサブ領域と第２のサブ領域で回折された光ビームを受光するサブ領域受光部群とを有し、
   前記メイン領域受光部群と前記サブ領域受光部群とは前記回折されずに透過する光ビームの光軸に対して略９０度をなす方向に配置されることを特徴とする光ピックアップ。
2. 前記遮光部はトラック接線方向の大きさがトラック垂直方向の大きさより大きい、請求項１記載の光ピックアップ。
3. 前記遮光部の他にトラック接線方向配置された第２の遮光部を有効径内に有する、請求項１記載の光ピックアップ。
4. 前記遮光部および第２の遮光部は前記回折光学系の中央領域内に配置される、請求項２または３記載の光ピックアップ。
5. 前記第１の情報記録媒体もしくは前記第２の情報記録媒体から情報を読み出し、もしくは前記第１の情報記録媒体もしくは前記第２の情報記録媒体へ情報を記録する請求項１から４のいずれか１項に記載の光ピックアップと、
   前記光ピックアップの制御を行う制御回路を備え、
   前記０次光受光部群から得られる信号から第１の差動信号を生成し、前記メイン領域受光部群から得られる信号から第２の差動信号を生成し、前記サブ領域受光部群から得られる信号から第３の差動信号を生成し、
   前記第１の情報記録媒体に対しては前記第１の差動信号と前記第３の差動信号を主にした信号を第１のトラッキング誤差信号を生成し、前記第２の情報記録媒体に対しては前記第２の差動信号と前記第３の差動信号を主にした信号を第２のトラッキング誤差信号を生成し、
   前記制御回路は情報記録媒体の判別情報を基に、第１のトラッキング誤差信号と第２のトラッキング誤差信号を切り替える、情報装置。
6. 前記第１の情報記録媒体に対しては前記第１の差信号と前記第３の差信号のみを用いて第１のトラッキング誤差信号を生成する、請求項５記載の情報装置。
7. 前記第２の情報記録媒体に対しては前記第２の差信号と前記第３の差信号のみを用いて第２のトラッキング誤差信号を生成する、請求項５記載の情報装置。

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