JP4163154B2 - フォーカスオフセットを低減できる光ピックアップ及びそれを採用した光記録及び／または再生機器 - Google Patents

Description

本発明は光記録及び／または再生機器に係り、さらに詳細には片面に複数の記録層を有する複数層記録媒体の記録及び／または再生時にフォーカスオフセット発生を低減できる光ピックアップ及びそれを採用した光記録及び／または再生機器に関する。

レーザ光を対物レンズによって集束した集光スポットを利用して光情報保存媒体である光ディスクに／から任意の情報を記録／再生する光記録及び／または再生機器で、記録容量は集光されるスポットのサイズによって決定される。集光スポットのサイズ（Ｓ）は使用するレーザ光波長（λ）と対物レンズの開口数（ＮＡ）によって式（１）のように決定される。

したがって、光ディスクの高密度化のために光ディスクに結ばれる光スポットのサイズを減らすためには、青色レーザのような短波長の光源と開口数０.６以上の対物レンズとの採用が必須的である。

７８０ｎｍ波長の光と開口数０.４５または０.５の対物レンズとを利用して情報の記録及び／または再生を行うＣＤが出た以後に、記録密度を高めて情報保存容量を増やすための多くの研究が進められてきた。その結果物が６５０ｎｍ波長の光と開口数０.６または０.６５の対物レンズとを利用して情報の記録及び／または再生を行うＤＶＤである。

現在は青紫色の波長、例えば、４０５ｎｍ波長の光を利用して２０ＧＢ以上の記録容量を有しうる高密度光ディスクに対する研究が進められている。

高密度光ディスクは、現在規格化が活発に進められており、一部規格はほとんど完了段階にあり、青紫色の波長、例えば、４０５ｎｍ波長の光を利用する。この時、高密度光ディスクのための対物レンズの開口数は、後述するように、０.６５または０.８５である。

ＣＤは、厚さが１.２ｍｍであるが、ＤＶＤの場合に厚さを０.６ｍｍに減らした理由は、開口数がＣＤの場合に０.４５からＤＶＤの場合に０.６ほどに高まったため、光ディスクのチルトによる公差を確保するためである。

光ディスクの傾斜によって発生するコマ収差Ｗ_３１は、光ディスクの傾斜角をθ、光ディスクの屈折率をｎ、光ディスクの厚さをｄ、対物レンズの開口数をＮＡとする時、例えば、式（２）の通りである。

ここで、光ディスクの屈折率及び厚さはそれぞれ光ディスクの記録及び／または再生のための光が入射される光入射面から記録層に至る光学媒質、すなわち、保護層または基板の屈折率及び厚さを称す。

式（２）を考慮する時、光ディスクのチルトによる公差を確保するためには、高密度化のために対物レンズの開口数を高める場合には、光ディスクの厚さを減らす必要がある。

高密度化による光ディスクに傾斜による公差を確保するためには、ｄを減らす傾向がある。ＣＤの場合に１.２ｍｍからＤＶＤの場合に０.６ｍｍに減らした。

また、ＤＶＤより高い容量を有する高密度光ディスクの場合、対物レンズの開口数を、例えば、０.８５に高めれば、ディスクの厚さは約０.１ｍｍに減らさなければならない。このように、対物レンズの開口数を高め、その光ディスクの厚さを薄くしたものがＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ
Ｄｉｓｃ）である。ＢＤ規格で光源の波長は４０５ｎｍであり、対物レンズの開口数は０.８５であり、その光ディスクの厚さは約０.１ｍｍである。

高密度の光ディスクは、その保存容量をさらに増やすために、ＤＶＤの場合と同様に複数の記録層構造に形成する必要がある。

片面に２層（ＤＬ：Ｄｏｕｂｌｅ Ｌａｙｅｒ）またはそれ以上の記録層を有する複数記録層の光ディスクは、単一記録層を有する場合に比べてその記録容量を大きく増やすことができる。

ここで、光ディスクは、一面に対して記録層の数が幾つであるかによって、単一記録層を有する単一層の光ディスクと、複数記録層を有する複数層光ディスクとに分類できる。また、光ディスクは、記録層が一面にだけある一面構造と、記録層が両片面にそれぞれ形成されている両面構造とに分類できる。

一面に対して２枚の記録層を有する光ディスクをＤＬ光ディスクという。このＤＬ光ディスクには、再び片面構造のＤＬ光ディスクと両面構造のＤＬ光ディスクとがある。

前記のように、片面に複数記録層を有する構造に光ディスクを形成すれば、記録容量を大きく増やすことができる。しかし、記録層間の間隔差に起因した球面収差の問題が発生しうる。

例えば、ＤＬの高密度光ディスクを光ピックアップで記録及び／または再生しようとする場合には、対物レンズは、二つの記録層のうち何れか一つの記録層に対して最適化されるか、または２つの記録層間の中間程度に最適化される。

したがって、対物レンズが２つの記録層のうち何れか一記録層に対して最適化された場合には、他の記録層を記録及び／または再生時に球面収差が発生し、対物レンズが２つの記録層間の中間程度に最適化された場合には、２つの記録層何れもの記録及び／または再生時に球面収差が発生する。

一方、非特許文献１には０.１ｍｍの保護層の厚さを有するディスク及び０.８５の高開口数を有する対物レンズを適用する高密度光ディスクシステムで、保護層の厚さが基準値から外れた場合に発生する球面収差を補正するための液晶パネルが提案された。

前記非特許文献１で、液晶パネルは光源から出射され、偏光ビームスプリッタを経由して入射される一線偏光、例えば、Ｐ偏光の光に対しては記録層の記録及び／または再生時に発生する球面収差を補正するように動作される。このような球面収差の補正は、記録層の記録及び／または再生時に発生する球面収差と逆になる方向に位相差を発生させることによって行われる。

したがって、このような液晶パネルを使用すれば、片面に複数の記録層を有する構造の光ディスク記録及び／または再生時、記録層間の間隔差に起因した球面収差の問題が解決されうる。

しかし、光ピックアップに球面収差の補正のために液晶パネルを使用する場合には、偏光ビームスプリッタ、液晶パネル、１／４波長板順に配置されるので、光ディスクから反射され、１／４波長板を透過した光は、Ｓ偏光となって液晶パネルをそのまま透過する。

したがって、光ディスクから反射されて液晶パネルに再入射される光に含まれている元来の球面収差の補正のために発生させた位相差は、液晶パネルによって補正できなくなる。したがって、情報再生信号及び／または誤差信号検出のために光検出器に受光される光には、球面収差の補正のために発生させた位相差に起因した収差、すなわち、球面収差が残存する。

このような、残存する球面収差に起因して、フォーカスオフセットが大きくなり、複数層の光ディスクでの層ジャンプ時に再生及び／または記録特性が悪くなり、サーボ調整のためのマージンが減少する問題点がある。また、ＤＶＤ−ＲＡＭのようなランド／グループ構造の光ディスクの場合には、フォーカスクロストークが大きくなり、フォーカスエラー信号の検出に非点収差法を使用し難い問題が生じる。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、球面収差の補正のための補正素子から発生させた位相差によって受光部に受光される光に収差が残存する場合にも、フォーカスオフセットを低減させうる改善された構造の光ピックアップ及びそれを採用した光記録及び／または再生機器を提供することを目的とする。

本発明は、記録媒体の厚さ差による球面収差を補正するために補正素子から発生させた位相差に起因して光検出器側に進む光に収差が残存する光ピックアップにおいて、所定幅を有する環状の領域の少なくとも一部において前記光検出器での前記補正素子から発生させた位相差に起因して光検出器側に進む光に残存する収差を含む光の検出を阻止する光検出阻止手段を有することを特徴とする。

また、本発明の光検出器は、複数の受光領域とその複数の受光領域間のギャップを備え、前記光検出阻止手段は、前記光検出器のギャップが前記所定幅を有する環状の領域に対応して形成されていることを特徴とする。

ここで、前記光検出器は、その光検出器に受光される光スポットの半径をＲとする時、前記光スポットの０.２Ｒないし０.６Ｒの範囲内に受光領域間のギャップが位置するように形成及び／または配置されたことが望ましい。

また、本発明の光検出阻止手段は、所定幅を有する環状の領域の光が前記光検出器に入射するのを阻止する光学部材により構成されていることを特徴とする。

ここで、前記光学部材は、残存する収差による光度の高い領域のうち少なくとも一部領域の光の検出を防止する遮蔽部材を含みうる。

前記遮蔽部材は、対物レンズのレンズ面、前記光検出器の受光面及び前記対物レンズと光検出器間のうち何れか１箇所に設けられることが望ましい。

前記遮蔽部材は、光検出を防止する光遮蔽領域が所定の幅を有する環状を成すように設けられうる。

また、前記遮蔽部材は、残存する収差による光度の高い領域のうち少なくとも一部領域の光にだけ限定して光検出を防止する少なくとも一つの局部的な光遮蔽領域を備えることもある。

また、前記遮蔽部材は、前記光検出器の受光面に形成された所定の幅を有する環状のギャップでありうる。

前記光検出器に受光される光スポットの半径をＲとする時、前記遮蔽部材は、前記光スポットの０.２Ｒないし０.６Ｒ範囲内の少なくとも一部領域の光の検出を防止するように設けられたことが望ましい。

一方、前記光学部材は、残存する収差によって光度の高い領域のうち少なくとも一部領域の光の分布を均一化する方向に変形させて前記光検出器に入射させる光分布変形部材を含むこともある。

前記光分布変形部材は、光分布を変形させる所定幅を有する環状のホログラムパターン領域または光度の高い領域のうち少なくとも一部領域の光にだけ限定して光分布を変形させる少なくとも一つの局部的なホログラムパターン領域を備え、光分布を均一化する方向に変形させることが望ましい。

前記光分布変形部材は、対物レンズのレンズ面、前記光検出器の受光面及び前記対物レンズと光検出器間のうち何れか１箇所に設けられうる。

前記光分布変形部材は、前記光検出器に受光される光スポットの半径をＲとする時、前記光スポットの０.２Ｒないし０.６Ｒ範囲内の少なくとも一部領域の光に対する光分布を均一化する方向に変形させることが望ましい。

前記光学部材は、記録媒体から反射されて前記光検出器に進む光に対してだけ作用するように偏光特性を有するか、または入射光の偏光に関係なく作用するように非偏光特性を有するように形成されうる。

ここで、前記光源側から入射される光は前記対物レンズ側に対向させ、前記記録媒体から反射された光は前記光検出器側に対向させるための偏光依存性光路変換器と、前記光路変換器と対物レンズ間に配置されて入射光の偏光を変換する１／４波長板と、をさらに備えうる。

この時、前記補正素子は、前記光路変換器と１／４波長板間に配置され、入射光の偏光及び電源の駆動によって選択的に位相差を発生させる液晶素子を備えうる。

前記補正素子は、少なくとも一つの片面に複数の記録層を有する複数層記録媒体に対して、光入射面から記録及び／または再生対象記録層までの厚さが前記対物レンズの設計値から外れた記録層の記録及び／または再生時、厚さ差による球面収差の補正機能を行うように作動されることが望ましい。

本発明の複数層記録媒体は、少なくとも一つの片面に複数の記録層を有する複数層構造の光源の波長は４０５ｎｍであり、対物レンズの開口数は０.８５であり、その光ディスクの厚さは約０.１ｍｍの規格を有するディスクであり、前記光源は、前記ディスク規格を満足させる波長の光を出射し、前記対物レンズは、前記ディスク規格を満足させる開口数を有することを特徴とする。

本発明によれば、球面収差の補正のための補正素子から発生させた位相差によって光検出器に受光される光に収差が残存する場合にも、前記光検出器から検出される信号に、残存収差による光度の高い領域のうち少なくとも一部領域の光が及ぼす影響を減らすことができ、フォーカスオフセットを低減させうる。

本発明による光ピックアップは、記録媒体、すなわち光ディスクに照射される光に対しては、光ディスクの厚さ差による球面収差を補正し、光ディスクから反射されて光検出器側に進む光には球面収差を補正するために発生させた位相差に起因して収差が残存する光学的構成を有する。

以下で、光ディスクの厚さ（記録媒体の厚さ）は、光ディスクの記録及び／または再生光が入射される表面、すなわち、光入射面から対象記録層までの厚さであり、光ディスクの厚さ差（記録媒体の厚さ差）は対物レンズ設計値との差を話す。

片面にＤＬの記録層を有するＤＬ光ディスクの場合、対物レンズは２つの記録層間の中間程度に最適化されるか、または２つの記録層のうち何れか一つの記録層に最適化される。したがって、対物レンズの設計値を外れた厚さの記録層を記録及び／または再生する時には、その厚さ差による球面収差を補正しなければならない。

図１は、本発明による光ピックアップの光学的構成の一実施例を概略的に示す図である。本発明による光ピックアップは、光源１０と、光源１０から出射された光を集束させて記録媒体、すなわち、光ディスク１に光スポットとして結像させる対物レンズ３０と、光ディスク１の厚さ差による球面収差を補正するための位相差を発生させる補正素子、例えば、液晶素子２０と、光ディスク１から反射された光を受光して情報信号及び／または誤差信号を検出する光検出器４０と、光検出器４０からの信号検出時に光検出器４０側に進む光に残存する収差によって光度の高い領域の光による影響を減少させうる光学的な要素を含んで構成される。

また、本発明による光ピックアップは、記録光学系での高効率の要求を満足させうるように、入射光路を偏光によって変換するための偏光依存性光路変換器、例えば、偏光ビームスプリッタ１４と、前記光路変換器と対物レンズ３０間に配置されて入射光の偏光を変化させる１／４波長板１９と、をさらに備えることが望ましい。

図１で、１２は３ビーム法や差動プッシュプル（ＤＰＰ）法などによってトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）を検出するように光源１０から出射される光を分岐する回折格子であり、１６は光源１０から発散光形態に出射された光を平行光に変えて対物レンズ３０に入射させるコリメーティングレンズであり、１５は非点収差法によってフォーカスエラー信号を検出できるように非点収差を発生させる非点収差レンズである。また、１８は、光路を回折させるための反射ミラーである。

光源１０は、所定波長領域の光、例えば、ＡＯＤ及びＢＤ規格を満足させる青色波長領域の光、すなわち、４０５ｎｍ波長の光を出射することが望ましい。

対物レンズ３０は、例えば、ＢＤ規格を満足させる高開口数、すなわち、約０.８５の開口数を有することが望ましい。

前記のように、光源１０が青色波長領域の光を出射し、対物レンズ３０が０.８５の開口数を有する場合、本発明による光ピックアップは、高密度の光ディスク１、特に、ＢＤ規格の光ディスク１を記録及び／または再生できる。

ここで、光源１０の波長及び対物レンズ３０の開口数は多様に変形されうる。また、本発明による光ピックアップの光学的構成は多様に変形されうる。

例えば、本発明による光ピックアップが片面に複数の記録層を有するＤＶＤを記録及び／または再生できるように、光源はＤＶＤに適した赤色波長領域、例えば、６５０ｎｍ波長の光を出射し、対物レンズ３０はＤＶＤに適した開口数、例えば、０.６５の開口数を有するように設けられることもある。

また、本発明による光ピックアップは、ＢＤ、ＡＯＤ及びＤＶＤを互換採用できるように、光源１０に複数波長、例えば、高密度の光ディスクに適した青色波長及びＤＶＤに適した赤色波長の光を出射する光源モジュールを備え、対物レンズ３０をＢＤ及びＤＶＤに適した有効開口数を達成できるように構成するか、または有効開口数を調節するための別途の部材をさらに備えうる。

また、本発明による光ピックアップは、図１に示された光学的構成では高密度の光ディスクを記録及び／または再生し、ＤＶＤ及び／またはＣＤを記録及び／または再生するための付加的な光学的構成をさらに備えることもある。

一方、前記偏光依存性光路変換器は、光源１０側から入射される光を対物レンズ３０側に向け、光ディスク１から反射された光を光検出器４０側に向ける。図１では、前記偏光依存性光路変換器として、入射光をその偏光によって選択的に透過または反射させる偏光ビームスプリッタ１４を備えた例を示す。代案として、前記偏光依存性光路変換器には、例えば、光源１０から出射された一偏光の光はそのまま透過させ、光ディスク１から反射されて入射される他の偏光の光は＋１次または−１次に回折させるように偏光ホログラム素子を備えることもある。

光源１０側から偏光ビームスプリッタ１４に入射される一直線の偏光、例えば、ｐ偏光の光は、この偏光ビームスプリッタ１４の鏡面を透過し、１／４波長板１９を経由しつつ一円偏光の光に変わって光ディスク１側に進む。この一円偏光の光は、光ディスク１から反射されつつ他の円偏光の光になり、１／４波長板１９を再び経由しつつ他の直線偏光、例えば、ｓ偏光の光になる。この他の直線偏光の光は、偏光ビームスプリッタ１４の鏡面から反射されて光検出器４０側に向ける。

前記補正素子は、少なくとも一つの片面に複数の記録層を有する複数層光ディスク１の記録及び／または再生時、光ディスク１の光入射面から対象記録層枝の厚さが対物レンズ３０の設計値から外れた記録層の記録及び／または再生時に厚さ差による球面収差補正機能を行うように作動されることが望ましい。

本発明による光ピックアップにおいて、前記補正素子としては液晶素子２０を備えうる。

この時、液晶が偏光特性を有するので、液晶素子２０は、入射光の偏光及び電源駆動によって選択的に位相差を発生させることが望ましい。

すなわち、液晶素子２０は、電源がオン状態である時は、光源１０側から光ディスク１側に進む一偏光、例えば、ｐ偏光の光に対して位相差を発生させて波面を変化させることによって厚さ差による球面収差を補正し、電源がオフ状態である時は、入射光の偏光に関係なく入射光を位相差の発生なしに、すなわち、波面の変化なしにそのまま透過させることが望ましい。

また、光源１０側から液晶素子２０に入射される光と光ディスク１から反射されて液晶素子２０に入射される光との偏光が相異なるように、液晶素子２０は、光路変換器と１／４波長板１９間に配置することが望ましい。

図２で、Ｓは光ディスク１の厚さと対物レンズ３０設計値との差によって対物レンズ３０によって集束されて光ディスク１の記録層に結ばれる光に発生する球面収差の位相、すなわち、波面を表す。Ｓ’は、その厚さ差による球面収差を補正するために液晶素子２０から発生させた位相、すなわち、波面を示す。

図２での位相分布Ｓ、Ｓ’は、図１に示されたように、光源１０と対物レンズ３０間の光路上に光源１０から発散光形態に出射された光を平行光に変えるためのコリメーティングレンズ１６を備え、液晶素子２０に入射される光が平行光である場合に対するものである。

図２に示されたように、光ディスク１の厚さ差によって球面収差が発生するため、液晶素子２０を通過した光が球面収差の位相分布と逆になる位相分布を有する光になって対物レンズ３０に入射されるように液晶素子２０を形成及び駆動させれば、光ディスク１の厚さ差による球面収差を補正することが可能である。

しかし、前記のように光ディスク１の厚さ差による球面収差の補正のために液晶素子２０を使用する場合、液晶が偏光特性を有しているため、問題が発生する。

すなわち、本発明による光ピックアップは、記録光学系での高効率の要求を満足させるように、偏光依存性光路変換器と１／４波長板１９とを採用することが望ましいが、この場合、厚さ差による球面収差発生時、液晶素子２０が電源駆動がオン状態である時にｐ偏光の光に対してだけ球面収差補正用位相差を発生させるように設けられておれば、ｐ偏光状態で液晶素子２０に入射される光は球面収差を補正できる位相分布、すなわち、波面を有し、１／４波長板１９を過ぎて一円偏光となって光ディスク１に集光される。

しかし、光ディスク１から反射された光は他の円偏光になり、１／４波長板１９を透過しつつｓ偏光状態になって液晶素子２０に入射されるため、ｓ偏光の光は、位相差が発生しないので、波面の変化なしに液晶素子２０をそのまま通過する。

したがって、受光部に進む光には厚さ差による球面収差を補正するために発生させた位相差に起因した収差が残存する。この残存する収差は、厚さ差による球面収差とは逆になる位相分布を有する球面収差である。

このような残存する収差は、フォーカスオフセットを増加させ、このようなフォーカスオフセットの増加は、前述したように、複数層の光ディスクでの層ジャンプ時に再生及び／または記録特性を悪くすれば、サーボ調整のためのマージンを減らす色々な問題点を誘発させる。

残存する収差に起因したフォーカスオフセットについてさらに詳細に説明すれば、次の通りである。

図３は、光の波長４０５ｎｍ、光ディスクの厚さ１００μｍ（すなわち、０.１ｍｍ）に対して０.８５の開口数を有するように設計された対物レンズ３０に厚さ１００μｍの単層の記録層（ＳＬ：Ｓｉｎｇｌｅ Ｌａｙｅｒ）を有する光ディスク記録／再生時、４分割光検出器１４０に受光される光量分布を表す。

対物レンズ３０の設計値と同じ厚さを有するＳＬを有する光ディスク再生時には、例えば、厚さ差による球面収差を補正する必要がないので、液晶素子２０は、位相差が発生しないオフ状態であり、光検出器４０に向ける光には球面収差の補正と関連された残存収差がないため、光検出器４０に受光される光ビームの分布は、図３に示されたように、ほぼ均一である。

図３に示されたように、４分割光検出器４０の受光領域を、非点収差法によるフォーカスエラー信号検出のためにその検出信号が加算される二つの受光領域及びその検出信号をＡ、Ｃ、その検出信号が加算される他の二つの受光領域及びその検出信号をＢ、Ｄとする時、フォーカスエラー信号（ＦＥＳ：Ｆｏｃｕｓ Ｅｒｒｏｒ Ｓｉｇｎａｌ）はＦＥＳ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）と定義され、図４に示されたようにＳ−ｃｕｒｖｅを表す。

図４及び後述する図１０Ａ及び図１０Ｂで、横軸は光ディスク１と対物レンズ３０間の相対的な距離、すなわち、最適のフォーカス位置から外れた距離（単位：μｍ）を表し、縦軸は情報再生信号（ＲＦ信号）及び非点収差法によって検出されたＦＥＳを任意の単位で表したものである。

ＳＬ光ディスク１の記録／再生時には、図４に示されたように、フォーカスオフセットがほとんどゼロとなる。

ここで、フォーカスオフセットは、次のように定義される。図５を参照すれば、フォーカスエラー信号を表すＳ−ｃｕｒｖｅで、接地ＧＮＤから最高点までをａ、最低点まではｂとし、接地から最適のフォーカスポイントまでをｃとする時、フォーカスオフセットは、式（３）のように定義される。

一方、図６は、ＤＬ光ディスク１’の構成を概略的に示す図である。図６を参照すれば、ＤＬ光ディスク１’でＬ０記録層は光入射面１ａから相対的に遠く位置された記録層を表し、Ｌ１記録層は光入射面１ａに相対的に近く位置された記録層を表す。前記Ｌ０及びＬ１記録層間の間隔ｔは、約２５μｍまたはその付近であることが望ましい。

ここで、ＤＬ光ディスク１’で層間クロストークを最小化する最も薄い厚さを決定する方法は、次の通りである。

図７Ａは、Ｌ０層再生時の光の集束を示し、図７ＢはＬ０層再生時にＬ１層から光検出器４０に進む光を示す。

図７Ａ及び図７Ｂに示されたように、Ｌ０層再生時にＬ１層から光検出器４０に戻る光量が存在するが、その光量はスペーサ層１ｂの厚さｔによって、図８に示されたように変わる。図８で、横軸はμｍ単位で表したスペーサ層の厚さであり、縦軸はＬ０層記録／再生時に光検出器４０に受光される光量のうちＬ１層による光量をＬ０層から光量で正規化して表したものである。

図８のグラフを考慮する時、スペーサ層１ｂの厚さは、Ｌ０層再生時にＬ１層から光量が約１０％ほどである２５μｍの付近になる可能性が大きい。

前記のようなＤＬを有するＤＬ光ディスク１’で、光入射面１ａから近い層であるＬ１までの厚さを９０μｍ、遠い層であるＬ０までの厚さを１１５μｍとし、対物レンズ３０は、図３の場合のように、光の波長４０５ｎｍ、光ディスク１の厚さ１００μｍに対して０.８５の開口数を有するように設計されたとする。

ここで、本発明による光ピックアップによって記録及び／または再生されるＤＬ光ディスク１’が、対物レンズ３０の設計値が前記のように二つの記録層Ｌ０，Ｌ１の中間に当るものであれば、液晶素子２０は、Ｌ０層の記録／再生時とＬ１層の記録／再生時それぞれの球面収差を補正するための位相差を発生させうるように設けられることが望ましい。

また、本発明による光ピックアップによって記録及び／または再生されるＤＬ光ディスク１’が、対物レンズ３０の設計値が前記のように二つの記録層Ｌ０，Ｌ１のうち何れか一つの厚さに当るものであれば、液晶素子２０は、二つの記録層Ｌ０，Ｌ１のうち対物レンズ３０設計値と他の厚さの記録層の記録／再生時にだけ球面収差を補正するための位相差とを発生させるように設けられうる。

以下では、対物レンズ３０の設計値が前記のように二つの記録層Ｌ０，Ｌ１の中間に当る場合を例として説明する。

対物レンズ３０の設計値が前記のように、二つの記録層Ｌ０，Ｌ１の中間に当れば、ＤＬ光ディスク１’の記録層Ｌ０，Ｌ１の記録／再生時に、厚さ差による球面収差を補正するために液晶素子２０はオン状態に維持される。

したがって、Ｌ１層の記録／再生時には、対物レンズ３０の設計値と光ディスク１’の光入射面１ａからＬ１層までの厚さ差による球面収差とが補正されうる。また、Ｌ０層の記録／再生時には、対物レンズ３０の設計値と光ディスク１’の光入射面１ａからＬ０層までの厚さ差による球面収差とが補正されうる。

しかし、受光部に向ける光には球面収差の補正のために発生させた位相差による収差が残存し、これにより、図９Ａ及び図９Ｂに示されたように、光検出器４０に受光される光ビームは光度の高い領域、すなわち、ピークが生じる不均一な光量分布を有する。図９Ａは、厚さが９０μｍであるＬ１記録層の記録／再生時、図９Ｂは厚さが１１５μｍであるＬ０記録層の記録／再生時、４分割光検出器１４０での光量分布を示す。

対物レンズ３０の設計値と同じ厚さを有するＳＬ光ディスクに記録／再生時の残存収差のない図３の場合と対比する時、残存収差に起因して、図９Ａの場合（Ｌ１記録／再生時）には二つの受光領域Ａ，Ｃでピークが生じ、図９Ｂの場合（Ｌ０記録／再生時）には二つの受光領域Ｂ，Ｄでピークが生じる。

このような光度の高い領域のピークの存在は、ＦＥＳにオフセットを発生させる。

図１０Ａ及び図１０Ｂはそれぞれ、Ｌ１層及びＬ０層の再生時にＦＥＳのＳ−ｃｕｒｖｅを表す。図１０Ａ及び図１０Ｂで、横軸は図４の横軸と同じである。

表１は、図３、図９Ａ及び図９Ｂの光量分布を表す条件下で、ＳＬ光ディスク及びＤＬ光ディスクの記録／再生時、残存する収差によって発生するフォーカスオフセットを整理したものである。

このように、対物レンズ３０の設計値から外れた厚さを有する記録層の記録／再生時には、厚さ差による球面収差の補正のために発生させた位相差による残存収差に起因して、フォーカスオフセットが大きく発生する。このようなフォーカスオフセットは、層ジャンプ時に再生及び／または記録特性を悪くし、フォーカスサーボ調整のためのマージンを減らす。

したがって、本発明による光ピックアップは、光ディスク１の厚さ差によって発生する球面収差を補正するために液晶素子２０から発生した位相差に起因した収差が光ディスク１から反射されて光検出器４０側に向ける光にそのまま残存する点を考慮して、残存する収差によって光度の高い領域のうち少なくとも一部領域の光が光検出器４０から検出されないか、または光度の高い領域の光による影響を減らす光学的な要素を備える。

本発明の一実施例による光ピックアップは、前記光学的な要素であって、前記少なくとも一部領域の光が検出されない光検出器を備えうる。すなわち、本発明の一実施例による光ピックアップは、図１の光検出器４０であって、図１１に示された光検出器２４０を備えうる。

図１１を参照すれば、光検出器２４０は、複数の受光領域を備え、前記残存する収差によって光度の高い領域のうち少なくとも一部領域の光が前記受光領域間のギャップに入射されるように形成及び／または配置されることが望ましい。

図１２Ａないし図１２Ｃはそれぞれ、ＳＬ光ディスク、ＤＬ光ディスクのＬ１層、ＤＬ光ディスクのＬ０層の再生時、図１１の光検出器２４０に受光される光量分布を概略的に示す図である。図１２Ａ、図１２Ｂ及び図１２Ｃの光量分布はそれぞれ、図３、図９Ａ及び図９Ｂの光量分布と実質的に同じである。

光検出器２４０は、図１２Ｂに示されたように、ＤＬ光ディスク１のＬ１層の記録／再生時、残存する収差によって光度の高い領域の少なくとも一部の光が受光領域Ａ１／Ａ２，Ｃ１／Ｃ２間のギャップｇ１に入射されるように形成及び／または配置されたことが望ましい。

また、光検出器２４０は、図１２Ｃに示されたように、ＤＬ光ディスク１のＬ０層の記録／再生時、残存する収差によって光度の高い領域の少なくとも一部光が受光領域Ｂ１／Ｂ２，Ｄ１／Ｄ２間のギャップｇ２に入射されるように形成及び／または配置されたことが望ましい。

図３、図９Ａ及び図９Ｂに示された４分割光検出器１４０と図１１に示された光検出器２４０とを相互比較する時、受光領域Ａ１，Ａ２は受光領域ＡをＲ方向に２分割したものに当り、受光領域Ｂ１，Ｂ２は受光領域ＢをＲ方向に２分割したものに当り、受光領域Ｃ１，Ｃ２は受光領域ＣをＲ方向に２分割したものに当り、受光領域Ｄ１，Ｄ２は受光領域ＤをＲ方向に２分割したものに当る。

したがって、図９Ａと図１２Ｂとを相互比較する時、Ｌ１層の記録／再生時、ピークが受光領域Ａ１と受光領域Ａ２間、受光領域Ｃ１と受光領域Ｃ２間のギャップｇ１に位置するように光検出器２４０を形成及び／または配置すればよい。

また、図９Ｂと図１２Ｃとを相互比較する時、Ｌ０層の記録／再生時、ピークが受光領域Ｂ１と受光領域Ｂ２間、受光領域Ｄ１と受光領域Ｄ２間のギャップｇ２に位置するように光検出器２４０を形成及び／または配置すればよい。

すなわち、受光部に残存する球面収差によって光量分布にピークが生じる一部分が８分割された光検出器２４０の受光領域間のギャップｇ１，ｇ２に位置するように光検出器２４０を形成及び／または配置すればよい。

この時、光検出器２４０は、それに受光される光スポットの半径をＲとする時、前記０.２Ｒないし０.６Ｒ範囲内に受光領域間のギャップｇ１，ｇ２が位置するように形成及び／または配置されたことが望ましい。このようにギャップｇ１，ｇ２が位置するように光検出器２４０を分割すれば、フォーカスオフセットを最小化しうる。

ここで、通常の光検出器でギャップの幅は５μｍほどである。ギャップの幅をこの程度にする理由は、ギャップの幅があまり広い場合、ＲＦ信号を劣化させうるためである。

このような点を勘案して、本発明による光検出器２４０において、前記ギャップｇ１，ｇ２の幅は５μｍ内外であることが望ましい。

前記のように、光検出器２４０を残存収差に起因した光度の高い領域の少なくとも一部光が受光領域間のギャップに入射されて光検出器２４０によって検出されないように構成すれば、残存収差に起因して光度の高い部分が光検出器２４０の検出信号に及ぼす影響を減らせるため、フォーカスオフセットを最小化しうる。

図１３Ａないし図１３Ｃはそれぞれ、図１２Ａないし図１２Ｃの光量分布を表す条件下で、ＳＬ光ディスク、ＤＬ光ディスクのＬ１層、ＤＬ光ディスクのＬ０層の再生時、ＦＥＳのＳ−ｃｕｒｖｅを表す。この時、ＦＥＳは、ＦＥＳ＝（Ａ１＋Ａ２＋Ｃ１＋Ｃ２）−（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｄ１＋Ｄ２）と求められる。図１３Ａないし図１３Ｃでの横軸は、図４での横軸と同じである。

表２は、図１２Ａないし図１２Ｃの光量分布を表す条件下で、ＳＬ光ディスク及びＤＬ光ディスクの再生時、残存する収差によって発生するフォーカスオフセットを整理したものである。

図３、図９Ａ及び図９Ｂと図１２Ａないし図１２Ｃとの比較と、表１及び表２の比較によって分かるように、本発明の一実施例による光ピックアップによれば、フォーカスオフセットを約１／２ほど減らしうる。

したがって、本発明による光ピックアップによれば、片面に複数の記録層を有する複数層の光ディスクを記録／再生する光気録及び／または再生機器で、層間の厚さによる球面収差を補正するための方法として最も構造が簡単な偏光依存性液晶素子２０を使用して印加された電圧によって位相差を発生させる場合、受光部に向ける光に残存する収差による層間移動時のフォーカスオフセットを減らせる。

一方、図１４は、本発明による光ピックアップに適用可能な光検出器４０の構造の他の実施例を示す図である。図１に示されたように、光源１０から出射された光を回折格子１２によって少なくとも３つの光に分岐する場合、光検出器４０は、図１１に示されたような８分割構造の光検出器２４０に付加して、その両側に光ディスク１から反射された第１及び第２サブ光をそれぞれ受光する第１及び第２サブ光検出器２４１，２４５をさらに備えることが望ましい。

ここで、光検出器２４０に受光されるメイン光は、回折格子１２を直進透過した０次回折光、第１及び第２サブ光検出器２４１，２４５に受光される第１及び第２サブ光は、回折格子１２によって＋１次及び−１次に回折された光である。

図１１及び図１４に示されたように、光検出器２４０は、メインプッシュプル（ＭＰＰ）法によるＴＥＳが検出できるように光ディスク１のラジアル方向に対応する方向（Ｒ方向）に少なくとも４分割されたことが望ましい。ここで、前記ＭＰＰは、ＰＤＩＣ（ＰｈｏｔｏＤｅｔｅｃｔｏｒ ＩＣ）が３つより構成される時、真中のＰＤＩＣをメインＰＤＩＣとし、他のＰＤＩＣをサイドＰＤＩＣとするが、この時、真中のＰＤＩＣを利用してプッシュプルを行った場合である。

また、光検出器２４０は、非点収差法によるＦＥＳ及び／または位相差検出（ＤＰＤ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｐｈａｓｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）法によるＴＥＳが検出できるように光ディスク１のタンジェンシャル方向に対応する方向（Ｔ方向）に少なくとも２分割されたことが望ましい。

図１１及び図１４では、光検出器２４０がＲ方向に４分割、Ｔ方向に２分割されて８分割構造を有する例を示す。

第１及び第２サブ光検出器２４１，２４５は、ＤＰＰ法によるＴＥＳが検出できるようにＲ方向に２分割されたことが望ましい。

８分割された光検出器２４０の各分割板をＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２とし、第１サブ光検出器２４１の各分割板をＥ１、Ｅ２、第２サブ光検出器２４５の各分割板をＦ１、Ｆ２とする時、図１４に示されたような光検出器４０の分割構造及び図１に示されたような本発明による光ピックアップの光学的構成によって得られるＦＥＳ、ＴＥＳ、情報再生信号（ＲＦ−ＳＵＭ）は、表３の通りである。

表３で、α、βはゲインであり、ＲＯＭは再生専用光ディスク、記録可能型はＲ、ＲＷ、ＲＡＭ型のような記録可能な光ディスクまたはＢＤ、ＡＯＤのような記録可能な高密度光ディスクを表す。ここで、ＤＰＰは、主にＲＡＭ型光ディスク１やＢＤで主に使われ、Ｐｕｓｈ−ＰｕｌｌやＭＰＰはＲ／ＲＷ型光ディスク１で主に使われる。もちろん、ＤＰＰは、ＲＡＭ及びＢＤだけではなく、Ｒ／ＲＷでも使用可能である。

ここで、図１１及び図１４は、本発明による光ピックアップに適用できる光検出器４０を例示したものに過ぎず、本発明において、光検出器４０の構造が図１１及び図１４の構造に限定されず、多様に変形されうる。

以下では、図１５ないし図２１を参照して、本発明による光ピックアップに適用可能な残存する収差に起因した光度の高い領域が検出信号に及ぼす影響を減らすための光学的な手段の多様な実施例について説明する。以下では、本発明による光ピックアップでの光検出器４０として４分割構造の光検出器１４０を使用する例を示すが、この４分割構造の光検出器１４０の代りに図１１を参照して説明したような８分割構造の光検出器２４０または図１４に示されたような８分割構造の光検出器２４０に付加して一対のサブ光検出器２４１，２４５を備える構造を使用することもある。

本発明による光ピックアップは、前記光学的手段として、球面収差の補正のために発生させた位相差に起因して光ディスク１から反射されて光検出器４０側に進む光に残存する収差による光度の高い領域の光が光検出器４０の検出信号に及ぼす影響を減らす光学部材を備えることもある。

前記光学部材は、図１５、図１７、図１８、図１０及び図２１に例示したように、残存する収差による光度の高い領域のうち少なくとも一部領域の光の検出を防止する遮蔽部材でありうる。

図１５を参照すれば、前記遮蔽部材は、光検出器１４０の受光面に位置しうる。図１５では、前記遮蔽部材として光の通過を遮断する所定幅を有する環状の遮蔽領域２５０を備える例を示す。ここで、遮蔽部材は、光検出器１４０の受光面に遮蔽領域２５０を形成した構造や、透明ベース（図示せず）に環状の遮蔽領域２５０を形成した構造である。この時、環状の遮蔽領域２５０の幅は５μｍ内外であることが望ましい。

前記のように、光検出器１４０の受光面に環状の遮蔽領域２５０を位置させる場合、図１６Ａ及び図１６Ｂに示されたように、光検出器１４０に受光される残存収差に起因して光度の高い領域の少なくとも一部が光検出器１４０によって検出されない。したがって、前述したように、フォーカスオフセットを減らせる。

ここで、図１６Ａは、Ｌ１層の記録／再生時、光検出器１４０に受光される光量分布を示す。図１６Ｂは、Ｌ０層の記録／再生時、光検出器１４０に受光される光量分布を示す。

図１７は、遮蔽部材として残存する収差による光度の高い領域のうち少なくとも一部領域の光だけを限定して遮断するように少なくとも一つの局部的な光遮蔽領域２５０’を備えた例を表す。この場合にも、遮蔽部材は、光検出器１４０の受光面に局部的に光遮蔽領域２５０’を形成した構造や、透明ベースに少なくとも一つの局部的な光遮蔽領域２５０’を形成した構造である。

図１７には、図１６Ａ及び図１６ＢでＬ１層の記録／再生時とＬ０層の記録／再生時、光検出器１４０に受光される光のピーク位置を遮断するように光検出器４０の受光面に４つの局部的な光遮蔽領域２５０’が位置された例を示す。

図１８を参照すれば、遮蔽部材は、光検出器１４０の受光面が形成された所定幅を有する環状のギャップｇである。この時、環状のギャップの幅は５μｍ内外であることが望ましい。

ここで、前記遮蔽部材は、光検出器１４０の受光面に形成される代わりに、光検出器４０と非点収差レンズ１５間に位置することもある。この時の光遮蔽効果は、実質的に図１５、図１７及び図１８を参照して説明した場合と同じである。

図１９を参照すれば、遮蔽部材は、対物レンズ３０のレンズ面に位置することもある。図１９は、遮蔽部材であって対物レンズ３０のレンズ面に環状の遮蔽領域３５０を備える例を示す。この時、前記遮蔽部材は、対物レンズ３０のレンズ面に形成された環状の遮蔽領域３５０それ自体であることも、透明ベースに環状の遮蔽領域２５０を形成した構造であることもある。この時、環状の遮蔽領域の幅は、対物レンズ３０の入射瞳を１と正規化した時、約０.１内外であることが望ましい。

前記のように、対物レンズ３０のレンズ面に環状の遮蔽領域を有する遮蔽部材を位置させる場合、図２０Ａ及び図２０Ｂに示されたように、光検出器４０に受光される残存収差に起因して光度の高い領域の少なくとも一部が光検出器４０によって検出されない。したがって、前述したように、フォーカスオフセットを減らせる。

ここで、図２０Ａは、Ｌ１層の記録／再生時、光検出器１４０に受光される光量分布を示す。図２０Ｂは、Ｌ０層の記録／再生時、光検出器１４０に受光される光量分布を示す。

図２１は、遮蔽部材であって対物レンズ３０のレンズ面に残存する収差による光度の高い領域のうち少なくとも一部領域の光だけを限定して遮断するように少なくとも一つの局部的な光遮蔽領域２５０を備える例を示す。この場合にも、遮蔽部材は、対物レンズ３０のレンズ面に局部的に光遮蔽領域２５０’を形成した構造や、透明ベースに少なくとも一つの局部的な光遮蔽領域２５０を備えた構造である。

図２１では、Ｌ１層の記録／再生時とＬ０層の記録／再生時とに、光検出器４０に光度のピーク位置受光が遮断されうるように対物レンズ３０のレンズ面に４つの局部的な光遮蔽領域２５０’が形成された例を示す。

また、前記遮蔽部材は、対物レンズ３０のレンズ面に形成される代わりに、対物レンズ３０のフォーカシングとトラッキングとを駆動するアクチュエータ（図示せず）に装着されるか、または対物レンズ３０と非点収差レンズ１５間に装着されることもある。この時の光遮蔽効果は、実質的に、図１９及び図２１を参照して説明した場合と同じである。

一方、前記遮蔽部材、すなわち、遮蔽領域２５０または２５０’が対物レンズ３０のレンズ面に形成されるか、または対物レンズ３０と偏光ビームスプリッタ１４間に位置する場合、この遮蔽部材は、偏光特性を有して光ディスク１から反射されて進む光に対してだけ遮蔽部材として作用するように設けられるか、または非偏光特性を有して光ディスク１側に入射及び光ディスク１から反射された光に何れも作用するように設けられうる。

図１５ないし図２１を参照して説明した遮蔽部材は、光検出器４０に受光される光スポットの半径をＲとする時、光スポットの０.２Ｒないし０.６Ｒ範囲内で前記光度の高い領域のうち少なくとも一部領域の光の検出を防止するように設けられたことが望ましい。

図２２は、光検出器４０に受光される光スポットの半径を１と正規化し、遮蔽領域２５０または２５０’またはギャップｇの幅を０.１とした時、遮蔽する半径位置によるフォーカスオフセットを示す。図２２の結果は、光検出器４０に受光される光スポットの直径１００μｍの場合である。

Ｌ１層の記録／再生時と、Ｌ０層記録／再生時とも光スポット半径の約０.２〜０.６間の一部を遮蔽すれば、フォーカスオフセットを約±２.５％内に抑制できることが分かる。

以上では、残存する収差による光度の高い領域の光が光検出器４０の検出信号に及ぼす影響を減らす光学部材として光の検出を遮断する遮蔽部材を備えた場合を例として説明したが、前記光学部材としては、このような遮蔽部材の代りに光分布変形部材を備えることもある。

ここで、光分布変形部材は、遮蔽部材が光検出器４０の受光面に形成されたギャップｇ自体の場合を除いては、遮蔽部材と実質的に同じ位置に同じ構造に形成されうるので、図１５、図１７、図１９及び図２１では反復される図示を省略するために光分布変形部材として使われるホログラム領域３５０，３５０’に対する参照番号を遮蔽部材として使われる遮蔽領域２５０，２５０’と並行して表記した。

図１５、図１７、図１９及び図２１及び遮蔽部材を備えた場合について前述したものを参照すれば、前記光分布変形部材は、対物レンズ３０のレンズ面、光検出器４０の受光面及び対物レンズ３０と光検出器１４０間のうち何れか１箇所に設けられうる。

前記光分布変形部材は、残存する収差によって光度の高い領域のうち少なくとも一部領域の光の分布を均一化する方向に変形させて光検出器１４０から検出させるためのものである。

図１５及び図１９のように、光分布変形部材は、環状の遮蔽領域２５０に対応する位置に光分布を変形させる所定幅を有する環状のホログラムパターン領域３５０を形成した構造でありうる。また、図１７及び図２１のように、光分布変形部材は、局部的な遮蔽領域２５０’に対応する位置に、光度の高い領域のうち少なくとも一部領域の光にだけ限定して光分布を変形させるように少なくとも一つの局部的なホログラムパターン領域３５０’を形成した構造でありうる。

この時、光分布変形部材は、前記遮蔽部材の場合と同様に、光検出器１４０に受光される光スポットの半径をＲとする時、光スポットの０.２Ｒないし０.６Ｒ範囲内の少なくとも一部領域の光に対する光分布を変形させることが望ましい。

図２３は、本発明による光ピックアップを採用した光記録及び／または再生機器の構成を概略的に示す図である。

図２３を参照すれば、光記録及び／または再生機器は、光情報保存媒体である光ディスク１を回転させるためのスピンドルモータ４５５と、光ディスク１の半径方向に移動可能に設置されて光ディスクに記録された情報を再生及び／または情報を記録する光ピックアップ４５０と、スピンドルモータ４５５と光ピックアップ４５０とを駆動するための駆動部４５７と、光ピックアップ４５０のフォーカス及びトラッキングサーボなどを制御するための制御部１７０とを含む。ここで、２５２はターンテーブル、２５３は光ディスク１をチャックするためのクランプを表す。

光ピックアップ４５０は、前述したような本発明による光ピックアップ光学系構造を有する。

光ディスク１から反射された光は、光ピックアップ４５０に設けられた光検出器を通じて検出され、光転変換されて電気的な信号に変わり、この電気的信号は、駆動部４５７を通じて制御部４５９に入力される。駆動部４５７は、スピンドルモータ４５５の回転速度を制御し、入力された信号を増幅させ、光ピックアップ４５０を駆動する。制御部４５９は、駆動部４５７から入力された信号に基づいて調節されたフォーカスサーボ及びトラッキングサーボ命令を再び駆動部４５７に伝送して、光ピックアップ４５０のフォーカシング及びトラッキング動作を具現させる。

このような本発明による光ピックアップを採用した光記録及び／または再生機器では、片面に複数の記録層を有する複数層のディスクを記録及び／または再生時、偏光依存性液晶素子に電圧を印加して位相差を発生させることによって、層間の厚さ差による球面収差を補正する時、受光部に向ける光に残存する収差による層間移動時のフォーカスオフセットが減少する。

本発明の光ピックアップ及びそれを採用した光記録及び／または再生機器は、例えば、ＣＤ、ＤＶＤなどのような光情報保存媒体に適用されうる。

本発明による光ピックアップの光学的構成の一実施例を概略的に示す図である。 液晶素子を利用した球面収差の補正原理を説明するための図である。 ＳＬを有する光ディスクの記録／再生時、４分割光検出器に受光される光量分布を示す図である。 図３の光量分布を表す時のＦＥＳのＳ−ｃｕｒｖｅを示すグラフである。 フォーカスオフセットを説明するための図である。 ＤＬ光ディスクの構成を概略的に示す図である。 ＤＬ光ディスクのＬ０層再生時の光の集束を示す図である。 図７ＡのＬ０層再生時にＬ１層から光検出器に戻る光を示す図である。 Ｌ０層記録／再生時、光検出器に受光される光量のうちＬ１層による光量をＬ０層から光量で正規化して表すグラフである。 厚さが９０μｍであるＬ１記録層の記録／再生時、４分割光検出器での光量分布を示す図である。 厚さが１１５μｍであるＬ０記録層の記録／再生時、４分割光検出器での光量分布を示す図である。 Ｌ１層再生時にＦＥＳのＳ−ｃｕｒｖｅを表すグラフである。 Ｌ０層の再生時にＦＥＳのＳ−ｃｕｒｖｅを表すグラフである。 図１の本発明による光ピックアップに適用されうる光検出器の一実施例を概略的に示す図である。 ＳＬ光ディスク、ＤＬ光ディスクのＬ１層、ＤＬ光ディスクのＬ０層の再生時、図１１の光検出器に受光される光量分布を概略的に示す図である。 ＳＬ光ディスク、ＤＬ光ディスクのＬ１層、ＤＬ光ディスクのＬ０層の再生時、図１１の光検出器に受光される光量分布を概略的に示す図である。 ＳＬ光ディスク、ＤＬ光ディスクのＬ１層、ＤＬ光ディスクのＬ０層の再生時、図１１の光検出器に受光される光量分布を概略的に示す図である。 図１２Ａないし図１２Ｃの光量分布を表す条件下で、ＳＬ光ディスク、ＤＬ光ディスクのＬ１層、ＤＬ光ディスクのＬ０層の再生時、ＦＥＳのＳ−ｃｕｒｖｅを表すグラフである。 図１２Ａないし図１２Ｃの光量分布を表す条件下で、ＳＬ光ディスク、ＤＬ光ディスクのＬ１層、ＤＬ光ディスクのＬ０層の再生時、ＦＥＳのＳ−ｃｕｒｖｅを表すグラフである。 図１２Ａないし図１２Ｃの光量分布を表す条件下で、ＳＬ光ディスク、ＤＬ光ディスクのＬ１層、ＤＬ光ディスクのＬ０層の再生時、ＦＥＳのＳ−ｃｕｒｖｅを表すグラフである。 本発明による光ピックアップに適用可能な光検出器構造の他の実施例を示す図である。 光検出器の受光面に遮蔽部材（光分布変形部材）が形成された一実施例を示す図である。 Ｌ１層の記録／再生時、図１５の光検出器に受光される光量分布を示す図である。 Ｌ０層の記録／再生時、図１５の光検出器に受光される光量分布を示す図である。 光検出器の受光面に遮蔽部材（光分布変形部材）が形成された他の実施例を示す図である。 光検出器の受光面に遮蔽部材が形成されたさらに他の実施例を示す図である。 対物レンズのレンズ面に形成された遮蔽部材（光分布変形部材）の一実施例を示す図である。 図１９の遮蔽部材を適用する時、Ｌ１層の記録／再生時に光検出器に受光される光量分布を概略的に示す図である。 図１９の遮蔽部材を適用する時、Ｌ０層の記録／再生時に光検出器に受光される光量分布を概略的に示す図である。 対物レンズのレンズ面に形成された遮蔽部材（光分布変形部材）の他の実施例を示す図である。 光検出器に受光される光スポットの半径を１と正規化し、遮蔽領域またはギャップの幅を０.１とした時、遮蔽する半径位置によるフォーカスオフセットを示すグラフである。 本発明による光ピックアップを採用した光記録及び／または再生機器の構成を概略的に示す図である。

符号の説明

１０ 光源
１２ 回折格子
１４ ビームスプリッタ
１５ 非点収差レンズ
１６ コリメーティングレンズ
１８ 反射ミラー
１９ １／４波長板
２０ 液晶素子
３０ 対物レンズ
４０ 光検出器

Claims (43)

1. 記録媒体の厚さ差による球面収差を補正するために補正素子から発生させた位相差に起因して光検出器側に進む光に収差が残存する光ピックアップにおいて、
   所定幅を有する環状の領域の少なくとも一部において前記光検出器での前記補正素子から発生させた位相差に起因して光検出器側に進む光に残存する収差を含む光の検出を阻止する光検出阻止手段を有し、
   前記光検出器は、複数の受光領域とその複数の受光領域間のギャップを備え、
   前記光検出阻止手段は、前記光検出器のギャップが前記所定幅を有する環状の領域に対応して形成された構成であることを特徴とする光ピックアップ。
2. 記録媒体の厚さ差による球面収差を補正するために補正素子から発生させた位相差に起因して光検出器側に進む光に収差が残存する光ピックアップにおいて、
   所定幅を有する環状の領域の少なくとも一部において前記光検出器での前記補正素子から発生させた位相差に起因して光検出器側に進む光に残存する収差を含む光の検出を阻止する光検出阻止手段を有し、
   前記光検出阻止手段は、所定幅を有する環状の領域の光が前記光検出器に入射するのを阻止する光学部材により構成されていることを特徴とする光ピックアップ。
3. 前記光検出器は、その光検出器に受光される光スポットの半径をＲとする時、前記光スポットの０.２Ｒないし０.６Ｒ範囲内に受光領域間のギャップが位置するように形成及び／または配置されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の光ピックアップ。
4. 前記光学部材は、
   残存する収差による光度の高い領域のうち少なくとも一部領域の光の検出を防止する遮蔽部材を含むことを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ。
5. 前記遮蔽部材は、対物レンズのレンズ面、前記光検出器の受光面及び前記対物レンズと光検出器間のうち何れか１箇所に設けられることを特徴とする請求項４に記載の光ピックアップ。
6. 前記遮蔽部材は、光検出を防止する光遮蔽領域が所定幅を有する環状を形成することを特徴とする請求項５に記載の光ピックアップ。
7. 前記環状の光遮蔽領域の幅は略５μｍであることを特徴とする請求項６に記載の光ピックアップ。
8. 前記遮蔽部材は、残存する収差による光度の高い領域のうち少なくとも一部領域の光にだけ限定して光検出を防止する少なくとも一つの局部的な光遮蔽領域を備えることを特徴とする請求項５に記載の光ピックアップ。
9. 前記遮蔽部材は、前記光検出器の受光面に形成された所定幅を有する環状のギャップであることを特徴とする請求項４に記載の光ピックアップ。
10. 前記光検出器に受光される光スポットの半径をＲとする時、前記遮蔽部材は、前記光スポットの０.２Ｒないし０.６Ｒ範囲内の少なくとも一部領域の光の検出を防止するように設けられたことを特徴とする請求項４ないし９のうち何れか一項に記載の光ピックアップ。
11. 前記光学部材は、
    残存する収差によって光度の高い領域のうち少なくとも一部領域の光の分布を均一化する方向に変形させて前記光検出器に入射させる光分布変形部材を含むことを特徴とする請求項３に記載の光ピックアップ。
12. 前記光分布変形部材は、光分布を変形させる所定幅を有する環状のホログラムパターン領域または光度の高い領域のうち少なくとも一部領域の光にだけ限定して光分布を変形させる少なくとも一つの局部的なホログラムパターン領域を備え、光分布を均一化する方向に変形させることを特徴とする請求項１１に記載の光ピックアップ。
13. 前記光分布変形部材は、対物レンズのレンズ面、前記光検出器の受光面及び前記対物レンズと光検出器間のうち何れか１箇所に設けられることを特徴とする請求項１１に記載の光ピックアップ。
14. 前記光分布変形部材は、前記光検出器に受光される光スポットの半径をＲとする時、前記光スポットの０.２Ｒないし０.６Ｒ範囲内の少なくとも一部領域の光に対する光分布を均一化する方向に変形させることを特徴とする請求項１１ないし１３のうち何れか一項に記載の光ピックアップ。
15. 前記光学部材は、記録媒体から反射されて前記光検出器に進む光に対してだけ作用するように偏光特性を有するか、または入射光の偏光に関係なく作用するように非偏光特性を有することを特徴とする請求項２ないし９、請求項１１ないし１３のうち何れか一項に記載の光ピックアップ。
16. 前記光源側から入射される光は対物レンズ側に対向させ、前記記録媒体から反射された光は前記光検出器側に対向させるための偏光依存性光路変換器をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし９、請求項１１ないし１３のうち何れか一項に記載の光ピックアップ。
17. 前記光路変換器と対物レンズ間に配置されて入射光の偏光を変換する１／４波長板をさらに備えることを特徴とする請求項１６に記載の光ピックアップ。
18. 前記補正素子は、
    前記光路変換器と１／４波長板間に配置され、入射光の偏光及び電源の駆動によって選択的に位相差を発生させる液晶素子であることを特徴とする請求項１７に記載の光ピックアップ。
19. 前記補正素子は、少なくとも一つの片面に複数の記録層を有する複数層記録媒体に対して、光入射面から記録及び／または再生対象記録層までの厚さが前記対物レンズの設計値から外れた記録層の記録及び／または再生時、厚さ差による球面収差の補正機能を行うように作動されることを特徴とする請求項１ないし９、請求項１１ないし１３のうち何れか一項に記載の光ピックアップ。
20. 前記複数層記録媒体は、少なくとも一つの片面に複数の記録層を有する複数層構造の光源の波長は４０５ｎｍであり、対物レンズの開口数は０.８５であり、その光ディスクの厚さは約０.１ｍｍの規格を有するディスクであり、
    前記光源は、前記ディスク規格を満足させる波長の光を出射し、
    前記対物レンズは、前記ディスク規格を満足させる開口数を有することを特徴とする請求項１９に記載の光ピックアップ。
21. 記録媒体の半径方向に移動可能に設置された光ピックアップを利用して、記録媒体に記録された情報を再生及び／または情報を記録し、前記光ピックアップが記録媒体の厚さ差による球面収差を補正するために補正素子から発生させた位相差に起因して光検出器側に進む光に収差が残存する光学的構成を有する光記録及び／または再生機器において、
    前記光ピックアップは、所定幅を有する環状の領域の少なくとも一部において光検出器での前記補正素子から発生させた位相差に起因して光検出器側に進む光に残存する収差を含む光の検出を阻止する光検出阻止手段を有し、
    前記光検出器は、複数の受光領域とその複数の受光領域間のギャップを備え、
    前記光検出阻止手段は、前記光検出器のギャップが前記所定幅を有する環状の領域に対応して形成されていることを特徴とする光記録及び／または再生機器。
22. 記録媒体の半径方向に移動可能に設置された光ピックアップを利用して、記録媒体に記録された情報を再生及び／または情報を記録し、前記光ピックアップが記録媒体の厚さ差による球面収差を補正するために補正素子から発生させた位相差に起因して光検出器側に進む光に収差が残存する光学的構成を有する光記録及び／または再生機器において、
    前記光ピックアップは、所定幅を有する環状の領域の少なくとも一部において光検出器での前記補正素子から発生させた位相差に起因して光検出器側に進む光に残存する収差を含む光の検出を阻止する光検出阻止手段を有し、
    前記光検出阻止手段は、所定幅を有する環状の領域の光が前記光検出器に入射するのを阻止する光学部材により構成されていることを特徴とする光記録及び／または再生機器。
23. 前記光検出器は、その光検出器に受光される光スポットの半径をＲとする時、前記光スポットの０.２Ｒないし０.６Ｒ範囲内に受光領域間のギャップが位置するように形成及び／または配置されたことを特徴とする請求項２１または２２に記載の光記録及び／または再生機器。
24. 前記光学部材は、
    残存する収差による光度の高い領域のうち少なくとも一部領域の光の検出を防止する遮蔽部材を含むことを特徴とする請求項２２に記載の光記録及び／または再生機器。
25. 前記遮蔽部材は、対物レンズのレンズ面、前記光検出器の受光面及び前記対物レンズと光検出器間のうち何れか１箇所に設けられることを特徴とする請求項２４に記載の光記録及び／または再生機器。
26. 前記遮蔽部材は、光検出を防止する光遮蔽領域が所定幅を有する環状を形成することを特徴とする請求項２５に記載の光記録及び／または再生機器。
27. 前記環状の光遮蔽領域の幅は略５μｍであることを特徴とする請求項２６に記載の光記録及び／または再生機器。
28. 前記遮蔽部材は、残存する収差による光度の高い領域のうち少なくとも一部領域の光にだけ限定して光検出を防止する少なくとも一つの局部的な光遮蔽領域を備えることを特徴とする請求項２５に記載の光記録及び／または再生機器。
29. 前記遮蔽部材は、前記光検出器の受光面に形成された所定幅を有する環状のギャップであることを特徴とする請求項２４に記載の光記録及び／または再生機器。
30. 前記光検出器に受光される光スポットの半径をＲとする時、前記遮蔽部材は前記光スポットの０.２Ｒないし０.６Ｒ範囲内の少なくとも一部領域の光の検出を防止するように設けられたことを特徴とする請求項２４ないし２９のうち何れか一項に記載の光記録及び／または再生機器。
31. 前記光学部材は、
    残存する収差によって光度の高い領域のうち少なくとも一部領域の光の分布を均一化する方向に変形させて前記光検出器に入射させる光分布変形部材を含むことを特徴とする請求項２２に記載の光記録及び／または再生機器。
32. 前記光分布変形部材は、光分布を均一化する方向に変形させることを特徴とする請求項３１に記載の光記録及び／または再生機器。
33. 前記光分布変形部材は、光分布を変形させる所定幅を有する環状のホログラムパターン領域または光度の高い領域のうち少なくとも一部領域の光にだけ限定して光分布を変形させる少なくとも一つの局部的なホログラムパターン領域を備えることを特徴とする請求項３２に記載の光記録及び／または再生機器。
34. 前記光分布変形部材は、対物レンズのレンズ面、前記光検出器の受光面及び前記対物レンズと光検出器間のうち何れか１箇所に設けられることを特徴とする請求項３３に記載の光記録及び／または再生機器。
35. 前記光分布変形部材は、前記光検出器に受光される光スポットの半径をＲとする時、前記光スポットの０.２Ｒないし０.６Ｒ範囲内の少なくとも一部領域の光に対する光分布を均一化する方向に変形させることを特徴とする請求項３１ないし３４のうち何れか一項に記載の光記録及び／または再生機器。
36. 前記光学部材は、記録媒体から反射されて前記光検出器に進む光に対してだけ作用するように偏光特性を有するか、または入射光の偏光に関係なく作用するように非偏光特性を有することを特徴とする請求項２２ないし２９、請求項３１ないし３４のうち何れか一項に記載の光記録及び／または再生機器。
37. 前記光源側から入射される光は対物レンズ側に対向させ、前記記録媒体から反射された光は前記光検出器側に対向させるための偏光依存性光路変換器をさらに備えることを特徴とする請求項２０ないし２９、請求項３１ないし３４のうち何れか一項に記載の光記録及び／または再生機器。
38. 前記光路変換器と対物レンズ間に配置されて入射光の偏光を変換する１／４波長板をさらに備えることを特徴とする請求項３７に記載の光記録及び／または再生機器。
39. 前記補正素子は、
    前記光路変換器と１／４波長板間に配置されて、入射光の偏光及び電源の駆動によって選択的に位相差を発生させる液晶素子であることを特徴とする請求項３８に記載の光記録及び／または再生機器。
40. 前記補正素子は、少なくとも一つの片面に複数の記録層を有する複数層記録媒体に対して、光入射面から記録及び／または再生対象記録層までの厚さが前記対物レンズの設計値から外れた記録層の記録及び／または再生時、厚さ差による球面収差の補正機能を行うように作動されることを特徴とする請求項２０ないし２９、請求項３１ないし３４のうち何れか一項に記載の光記録及び／または再生機器。
41. 前記複数層記録媒体は、少なくとも一つの片面に複数の記録層を有する複数層構造の光源の波長は４０５ｎｍであり、対物レンズの開口数は０.８５であり、その光ディスクの厚さは約０.１ｍｍの規格を有するディスクであり、
    前記光源は、前記ディスク規格を満足させる波長の光を出射し、
    前記対物レンズは、前記ディスク規格を満足させる開口数を有することを特徴とする請求項４０に記載の光記録及び／または再生機器。
42. 記録媒体の厚さ差による球面収差を補正するために補正素子から発生させた位相差に起因して光検出器側に進む光に収差が残存する光学的構成を有する光ピックアップを備える光学装置において、
    前記光ピックアップは、所定幅を有する環状の領域の少なくとも一部において前記光検出器での前記補正素子から発生させた位相差に起因して光検出器側に進む光に残存する収差を含む光の検出を阻止する光検出阻止手段を有し、
    前記光検出器は、複数の受光領域とその複数の受光領域間のギャップを備え、
    前記光検出阻止手段は、前記光検出器のギャップが前記所定幅を有する環状の領域に対応して形成されていることを特徴とする光学装置。
43. 記録媒体の厚さ差による球面収差を補正するために補正素子から発生させた位相差に起因して光検出器側に進む光に収差が残存する光学的構成を有する光ピックアップを備える光学装置において、
    前記光ピックアップは、所定幅を有する環状の領域の少なくとも一部において前記光検出器での前記補正素子から発生させた位相差に起因して光検出器側に進む光に残存する収差を含む光の検出を阻止する光検出阻止手段を有し、
    前記光検出阻止手段は、所定幅を有する環状の領域の光が前記光検出器に入射するのを阻止する光学部材により構成されていることを特徴とする光学装置。

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