JP4177336B2 - 光集積ユニットおよびそれを備える光ピックアップ装置 - Google Patents

Description

本発明は、たとえば光情報記録再生装置などに搭載される光集積ユニットおよびそれを備える光ピックアップ装置に関する。

情報記録再生装置に用いられる記録媒体は、磁気記録方式のものから、より記録容量が多く、記録再生時の操作利便性に優れる光記録方式に推移する傾向にある。光記録方式に用いられる光記録媒体としては、コンパクトディスク（略称ＣＤ）やＣＤの記録再生に用いる光の波長よりも短い波長の光を記録再生に用いることによってさらに記録容量を増大したデジタルバーサタイルディスク（略称ＤＶＤ）などがある。したがって、光記録媒体の情報記録再生装置には、ＣＤまたはＤＶＤのいずれか一方だけの記録再生が可能なタイプにとどまらず、汎用性を高めるために、ＣＤおよびＤＶＤ両者の記録再生、すなわち両用を可能にするものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

図１５は、ＤＶＤのディスクの構成を簡略化して示す断面図である。ＤＶＤのディスク材料は、ＣＤと同じポリカーボネードが使用されているけれども、ＣＤのディスクが厚さ１．２ｍｍの単板であるのに対して、ＤＶＤのディスクでは厚さ０．６ｍｍのディスクを２枚貼合わせた構造となっている。このことによって、ＤＶＤでは、短波長の光を用いて記録容量を大きくするだけでなく、図１５（ｂ）〜図１５（ｄ）に示すように、情報記録層の２層化また両面化を可能にし、記録容量のさらなる増大を実現している。またディスクの厚さを薄くすることは、レーザ光に対する記録層の垂直位置からのずれ（チルト角）の影響を小さくする効果をも奏している。

ＤＶＤのような光記録媒体に情報を記録（書込みと表すこともある）および再生を行なうための典型的な光ピックアップ装置１の構成を図１６に示す。光ピックアップ装置１は、光を出射する発光素子（半導体レーザ）２と、半導体レーザ２の光を信号の再生／記録に使用するメインビームとトラッキングの制御に用いられるサブビームとに分割する回折格子（グレーティング）３と、半導体レーザ２から出射されるレーザ光を光記録媒体８に導くためのコリメートレンズ５と、レーザ光を光記録媒体８に集光させる対物レンズ６と、光記録媒体８からの反射光を分割する分割素子であるホログラム素子４と、ホログラム素子４で分割された反射光を受光するたとえばフォトダイオード等からなる受光素子７とを含んで構成される。

光ピックアップ装置１では、半導体レーザ２から出射された光が、回折格子３で少なくとも１つのメインビームと２つのサブビームとに分割され、分割された光がコリメートレンズ５および対物レンズ６を経て光記録媒体８の情報記録層に集光照射され、光記録媒体８からの反射光が、再び対物レンズ６およびコリメートレンズ５を経てホログラム素子４に入射し、ホログラム素子４で分割された反射光が受光素子７に入射し、受光素子７によって、情報の再生信号、フォーカスサーボのためのフォーカスエラー信号（以後、ＦＥＳと略称することがある）、トラックサーボのためのトラッキングエラー信号（以後、ＴＥＳと略称することがある）が受光検出される。

光記録媒体８がＣＤまたは情報記録層が単層のＤＶＤである場合、上記の光の挙動は比較的単純であるけれども、光記録媒体８が、たとえば情報記録層が２層からなるＤＶＤである場合、光の反射挙動が複雑なものとなる。図１７は、情報記録層が２層からなる光記録媒体における光反射の状態を説明する図である。２層からなるＤＶＤである光記録媒体８では、対物レンズ６に近い方の情報記録層（以後、Ｌ０層と呼ぶ）と、対物レンズ６から遠い方の情報記録層（以後、Ｌ１層と呼ぶ）とが形成される。今、対物レンズ６によって光がＬ０層に焦点が合わされて集光されているとき、光記録媒体８には対物レンズ６の焦点距離からずれた位置にもＬ１層が存在するので、集光（ここでは、焦点があわされている意味に用いる）されているＬ０層からの反射光（信号光）１１以外にも、Ｌ１層からの反射光（ノイズ光）１２ａ，１２ｂが発生する。ノイズ光１２ａ，１２ｂは、対物レンズ６の焦点距離からずれているので、受光素子７上で集光せずに、照射面積が大きなボケた光となり、受光素子７を構成する複数の受光素子セグメントに入射し、ＴＥＳにオフセットを発生させ、トラッキング精度を悪くする原因となる。

このような問題を解決する従来技術として、受光素子の前に配置されるシリンドリカルレンズの非点収差方向を、光記録媒体の情報記録層に形成されるトラックの接線方向であるタンジェンシャル方向に対して傾けた配置とし、記録再生対象の情報記録層の投影像を、他の情報記録層の投影像に対して略９０度回転させることによって、光記録媒体の半径方向であるラジアル方向の光強度分布の偏りを補正し、ＴＥＳにオフセットが発生することを防止することが提案されている（特許文献２参照）。

しかしながら、特許文献２に開示される技術では、装置組立時において、シリンドリカルレンズのタンジェンシャル方向に対する傾斜角度を微妙に調整しなければならないので、調整に長時間を要し、また補正精度にばらつきが生じるという問題がある。

もう一つの従来技術として、ホログラム素子に形成するホログラムパターンの構成を変更することが提案されている。図１８は、従来技術のホログラムパターン１３の構成を簡略化して示す平面図である。従来のホログラムパターン１３は、全体の平面形状が略円形であり、ラジアル方向に平行で中央部に半円状の曲線部分を有する第１分割線１８によって領域１（参照符号１４）と残部の領域とに分割され、残部の領域が、第１分割線１８に垂直すなわちタンジェンシャル方向に平行な第２分割線１９によって領域２（参照符号１５）と領域３（参照符号１６）とに分割される。上記第１分割線１８の半円状の曲線部分は、第１分割線１８の両端部を結ぶ仮想直線から領域２および領域３に向って突出する側に形成される。したがって、領域１は、ホログラムパターン１３全体の円形形状のほぼ中心付近において、領域２および領域３に向って半円形状に突出する半円突出領域１７を有するように形成される。

図１９は、従来技術のホログラムパターン１３による光の分割と受光素子７に対する入射の状態を説明する図である。従来のホログラムパターン１３では、Ｌ０層からの信号光およびＬ１層からの反射光（ノイズ光）の大半が、半円突出領域１７を有する領域１に入射し、領域１に入射して回折された光が、フォーカスエラー信号用受光素子を構成する受光素子セグメントＡと受光素子セグメントＢとに入射する。また領域２および領域３に入射したＬ０層からの信号光およびＬ１層からの反射光（ノイズ光）は、領域２および領域３で回折されてトラッキングエラー信号用受光素子を構成する受光素子セグメントＣ〜Ｈに入射する。領域２で回折された光のうち、メインビームが受光素子セグメントＣに、２つのサブビームが受光素子セグメントＥ，Ｇにそれぞれ入射し、領域３で回折された光のうち、メインビームが受光素子セグメントＤに、２つのサブビームが受光素子セグメントＦ，Ｈにそれぞれ入射する。

フォーカスエラー信号用受光素子を構成する受光素子セグメントＡ，Ｂからの信号の差分でナイフエッジ法を用いてＦＥＳが生成される。トラッキングエラー信号用受光素子を構成する受光素子セグメントＣ〜Ｈからの信号を用いディファレンシャルプッシュプル（ＤＰＰ）法に基づいて以下の式（１）からＴＥＳが生成される。
ＴＥＳ＝ＭＰＰ−α×ＳＰＰ
＝（ＳＣ−ＳＤ）−α×｛（ＳＥ＋ＳＧ）−（ＳＦ＋ＳＨ）｝ …（１）

ここで、ＭＰＰはメインビームによるプッシュプル信号であり、ＳＰＰはサブビームによるプッシュプル信号であり、αは定数である。なお、各受光素子セグメントを示すアルファベットに「Ｓ」を付して検出信号を表す。

ホログラムパターン１３では領域１に半円突出領域１７が形成され、光記録媒体８による反射光の大半が領域１に入射して回折されＦＥＳの生成に用いられる。領域２および領域３に入射する光は、領域１に入射する光に比べて少なく、式（１）から判るようにＴＥＳの生成には、領域２および領域３で回折された光のみが用いられ、領域１で回折される光は全く用いられることがない。したがって、ホログラムパターン１３によれば、光記録媒体８で反射される光にＬ１層で反射されたノイズ光が重畳しているとしても、ＴＥＳに及ぼすＬ１層からのノイズ光の影響を軽減することができる。

しかしながら、従来のホログラムパターン１３を用いたとしても以下の問題が残る。図２０は、Ｌ１層においてＬ１層で反射される光とＬ１層のトラックで回折される光とが発生する状態を示す図である。対物レンズ６の焦点距離からずれた位置にあるＬ１層からは、前述の反射光（ノイズ光）１２ａ，１２ｂだけではなく、Ｌ１層に形成されているトラックで回折される回折光２０ａ，２０ｂもノイズ光として発生する。

図２１は、Ｌ１層の反射光１２ａ，１２ｂおよびＬ１層のトラックによる回折光２０ａ，２０ｂがホログラムパターン１３に入射する状態を示す平面図である。Ｌ１層のトラックによる回折光２０ａ，２０ｂは、Ｌ１層の反射光１２ａ，１２ｂによるビームスポットを中心にしてラジアル方向に並列するビームスポットとしてホログラムパターン１３に入射する。Ｌ１層のトラックによる回折光２０ａ，２０ｂのホログラムパターン１３に対する入射位置は、それぞれ領域１と領域２とに、また領域１と領域３とにまたがる。

図２２は、ホログラムパターン１３で回折されたＬ１層の反射光１２ａ，１２ｂおよびＬ１層のトラックによる回折光２０ａ，２０ｂが受光素子７に入射する状態を示す図である。なお図２２では、煩雑化を避けるためにＬ０層による反射光の回折については省略する。

Ｌ１層からの反射光１２ａ，１２ｂは、前述のように図２２では不図示のＬ０層からの反射光とともに、領域１で回折されてフォーカスエラー信号用受光素子を構成する受光素子セグメントＡ，Ｂに入射する。一方、Ｌ１層のトラックによる回折光２０ａ，２０ｂは、領域１に入射する光が、領域１で回折されてフォーカスエラー信号用受光素子を構成する受光素子セグメントＡ，Ｂに入射し、領域２に入射する光が、領域２で回折されてトラッキングエラー信号用受光素子を構成する受光セグメントＣ，Ｅ，Ｇに入射し、領域３に入射する光が、領域３で回折されてトラッキングエラー信号用受光素子を構成する受光セグメントＤ，Ｆ，Ｈに入射する。

このように、Ｌ１層のトラックによる回折光２０ａ，２０ｂは、Ｌ１層からの反射光１２ａ，１２ｂとは異なりトラッキングエラー信号用受光素子に入射する。記録（書込み）可能な光ピックアップ装置の場合、メインビームとサブビームとの強度比（グレーティングの回折効率）は、約１０〜１６とメインビームが大きいので、それに対応してサブビーム用受光素子（図２２の事例では受光素子セグメントＥ，Ｇ，Ｆ，Ｈ）の回路ゲインはメインビーム用受光素子の回路ゲインに比べて約１０〜１６倍となるように設定される。したがって、Ｌ１層のトラックによる回折光２０ａ，２０ｂのようなノイズ光が、サブビーム用受光素子に入射すると、大きく増幅されるので、回路出力としては非常に大きなノイズとなる。すなわち、ＤＰＰ方式のようにトラックサーボにサブビームを使用する場合、ＳＰＰ信号に大きなノイズが発生することになるので、トラックサーボの安定性が低下するという問題がある。

さらにＬ０層とＬ１層とを有する光記録媒体８によって反射される反射光は、上記の光にとどまらずＬ０層とＬ１層とで多重反射される多重反射光も存在する。図２３は、Ｌ０層とＬ１層とによる多重反射光を示す図である。図２３（ａ）では光記録媒体８に入射した光の強さを１００とした場合の反射光および多重反射光の強さについて示す。ただし、Ｌ１層が反射率１００％を有し、Ｌ０層が反射率３８．２％、透過率６１．８％を有する場合について例示する。

光記録媒体８に入射した光は、Ｌ０層でその３８．２％が反射されて反射光となり、６１．８％がＬ０層を透過する。Ｌ０層を透過した光は、Ｌ１層で反射されてＬ０層に達して強さ３８．２の光としてＬ０層を透過して出射されるが、残りの光はＬ０層で反射されて再びＬ１層へ向う。Ｌ１層へ向った光は、再度Ｌ１層で反射されてＬ０層から強さ１４．６の光として出射し、残りの光はＬ１層へ向う。Ｌ１層で反射した光が、Ｌ０層から強さ５．６の光として出射する。図示を省くけれども、光の強さは次々と減衰するけれども、同様の多重反射がさらに繰返し起こり、Ｌ０層とＬ１層とで反射された多重反射光の総合された光が、図２３（ｂ）に示すように、再び対物レンズ６を透過してホログラムパターン１３に入射される。

図２４は、Ｌ１層で１回のみ反射した光と多重反射光とがホログラムパターン１３に入射する状態を示す平面図である。Ｌ１層で１回のみ反射した光のホログラムパターン１３上でのビームスポット２１は、領域１の半円突出領域１７に納まる程度の大きさであるけれども、多重反射光のホログラムパターン１３上でのビームスポット２２は、その直径が大きくなり領域２および領域３を侵すようになる。

図２５は、多重反射光が受光素子７に入射する状態を示す図である。ホログラムパターン１３上における多重反射光のビームスポット２２の径が大きくなり、領域２および領域３に入射するようになると、領域２と領域３とでそれぞれ回折された多重反射光は、トラッキングエラー信号用受光素子を構成する受光素子セグメントＧ，Ｈにそれぞれ入射する。前述のようにトラッキングエラー信号用受光素子のうちサブビーム用受光素子セグメントの回路ゲインは大きいので、ノイズ光である多重反射光が受光素子セグメントＧ，Ｈに入射すると、上記のＬ１層のトラックによる回折光が入射する場合と同様に、ＳＰＰ信号に大きなノイズが発生することになるので、トラックサーボの安定性が低下するという問題がある。このようなことから、サブビーム用受光素子セグメントにノイズ光が入射しないようにして、トラックサーボの安定性を高く保つことが希求されている。

特開２００２−９２９３３号公報 特開２００２−２３７０６３号公報

本発明の目的は、少なくとも２層の情報記録層を有する光記録媒体の集光している情報記録層以外の情報記録層によって発生するノイズ光が、トラッキングエラー信号用受光素子に入射しないようにして、トラックサーボ安定性が高い信号を生成することのできる光集積ユニットおよびそれを備える光ピックアップ装置を提供することである。

本発明は、複数の情報記録層を備える光記録媒体に光を照射することによって、光記録媒体に情報を記録および／または光記録媒体から情報を再生する光集積ユニットにおいて、
光を出射する光源と、
光源から出射され光記録媒体で反射された反射光を受光し、フォーカスエラー信号を生成するフォーカスエラー信号用受光素子およびトラッキングエラー信号を生成するトラッキングエラー信号用受光素子を含む受光素子と、
光記録媒体に備わる複数の情報記録層のうち、集光されている１情報記録層からの反射光が入射されてフォーカスエラー信号用受光素子に向けて回折する主領域と、主領域を除く領域であって、前記１情報記録層からの反射光のうち主領域に入射する反射光以外の残余の反射光が入射されてトラッキングエラー信号用受光素子に向けて回折する周辺領域とを含む回折素子とを含み、
回折素子は、情報の記録または再生状態にある光記録媒体の半径方向であるラジアル方向に略平行であって中央部に曲線部分を有する分割線によって主領域と残余の領域である周辺領域とに分割され、
主領域は、前記分割線の曲線部分において分割線の両端を結ぶ仮想直線よりも周辺領域側に向って突出し、ラジアル方向に延びる半楕円形または半長円形の突出領域を有するように形成され、
光記録媒体によって反射され主領域および周辺領域によって回折される反射光のうち、１情報記録層以外の情報記録層によって回折される回折光を含む１情報記録層以外の情報記録層からの反射光が、回折素子の突出領域を有する主領域に入射し、主領域によって回折された光が、トラッキングエラー信号用受光素子に入射しないように構成されることを特徴とする光集積ユニットである。

また本発明は、複数の情報記録層を備える光記録媒体に光を照射することによって、光記録媒体に情報を記録および／または光記録媒体から情報を再生する光集積ユニットにおいて、
光を出射する光源と、
光源から出射され光記録媒体で反射された反射光を受光し、フォーカスエラー信号を生成するフォーカスエラー信号用受光素子およびトラッキングエラー信号を生成するトラッキングエラー信号用受光素子を含む受光素子と、
光記録媒体に備わる複数の情報記録層のうち、集光されている１情報記録層からの反射光が入射されてフォーカスエラー信号用受光素子に向けて回折する主領域と、主領域を除く領域であって、前記１情報記録層からの反射光のうち主領域に入射する反射光以外の残余の反射光が入射されてトラッキングエラー信号用受光素子に向けて回折する周辺領域とを含む回折素子とを含み、
回折素子は、情報の記録または再生状態にある光記録媒体の半径方向であるラジアル方向に平行な分割線によって主領域と残余の領域とに分割され、
残余の領域が、周辺領域と、周辺領域とは異なる回折角度および／または回折方向を有し、分割線に隣接し、かつ周辺領域の内方に位置してラジアル方向に延びる半楕円形または半長円形に形成される異種周辺領域をさらに含み、
光記録媒体によって反射され主領域および周辺領域によって回折される反射光のうち、１情報記録層以外の情報記録層によって回折される回折光を含む１情報記録層以外の情報記録層からの反射光が、回折素子の異種周辺領域に入射し主領域によって回折された光がトラッキングエラー信号用受光素子に入射しないように構成されることを特徴とする光集積ユニットである。

また本発明は、前記いずれか１つの光集積ユニットと、
光源から出射される光を光記録媒体の情報記録層に集光する集光手段と、
集光手段を情報記録層に対して近接離反させるとともに、光記録媒体の半径方向に移動させる移動手段とを含むことを特徴とする光ピックアップ装置である。

本発明によれば、光記録媒体の集光している１情報記録層以外の情報記録層からの反射光であるノイズ光が、トラッキングエラー信号用受光素子に入射しないので、ノイズがトラッキングエラー信号用受光素子の大きな回路ゲインで増幅されることがない。このことによって、ノイズ光がトラッキングエラー信号の生成に及ぼす影響を防止できるので、トラックサーボの安定性を高めることができる。

また本発明によれば、回折素子は、光記録媒体の半径方向であるラジアル方向に略平行であって中央部に曲線部分を有する分割線によって主領域と残余の領域である周辺領域とに分割され、主領域は、前記分割線の曲線部分において分割線の両端を結ぶ仮想直線よりも周辺領域側に向って突出し、ラジアル方向に延びる半楕円形または半長円形の突出領域を有するように形成される。このように形成される回折素子の突出領域へ、光記録媒体の集光している１情報記録層以外の情報記録層からの反射光を入射させることによって、該反射光がトラッキングエラー信号用受光素子に入射しないようにできるので、簡単な構成で、ノイズ光の影響を防止し、トラックサーボの安定性を高めることのできる光集積ユニットが実現される。

また本発明によれば、回折素子は、周辺領域とは異なる回折角度および／または回折方向を有する異種周辺領域をさらに含み、光記録媒体の集光している１情報記録層以外の情報記録層からの反射光には、トラックによる回折光および多重反射光が含まれ、これらの光が異種周辺領域に入射し、異種周辺領域で回折された光がトラッキングエラー信号用受光素子に入射しないように構成される。異種周辺領域は、入射した光を回折し、該回折光を、トラッキングエラー信号用受光素子には入射させないような回折角度および／または回折方向を有するように構成されるので、１情報記録層以外の情報記録層からの反射光を、トラッキングエラー信号用受光素子に入射しないようにして、ノイズ光の影響を防止し、トラックサーボの安定性を高めることができる。

また本発明によれば、光集積ユニットで生成されるトラッキングエラー信号のノイズが低減され、安定したトラックサーボが可能な光ピックアップ装置が実現される。

図１は、本発明の実施の一形態である光集積ユニット３０の構成を簡略化して示す斜視図である。光集積ユニット３０は、光を出射する光源３１と、光源３１から出射される光を少なくとも３つの光に分割する分割回折素子３２と、光源３１から出射され不図示の光記録媒体で反射された反射光を受光する受光素子３３と、光記録媒体に備わる複数の情報記録層のうち、集光されている１情報記録層からの反射光と前記１情報記録層以外の情報記録層からの反射光とを回折して受光素子３３へ入射させる回折素子３４と、光源３１および受光素子３３が装着されるステム３５と、光源３１および受光素子３３を覆うようにしてステム３５上に設けられる保護カバー３６と、ステム３５を介して光源３１および受光素子３３と外部装置とを電気的に接続する端子であるリードピン３７とを含んで構成される。この光集積ユニット３０は、複数の情報記録層を備えるたとえばＤＶＤなどの光記録媒体に光を照射することによって、光記録媒体に情報を記録および／または光記録媒体から情報を再生することに用いられる。なお、前述の図１７に従い、光記録媒体の集光されている１情報記録層をＬ０層と呼び、１情報記録層以外の集光されていない情報記録層をＬ１層と呼ぶ。

光源３１は、たとえば半導体レーザであり、複数層の情報記録層を有するＤＶＤに対して情報の記録／再生をすることのできる波長６５０ｎｍの赤色光を出射する。分割回折素子３２は、光源３１と受光素子３３とを覆う保護カバー３６の天板部分に形成される不図示の開口部分に設けられ、本実施の形態では回折格子４１を有する光学素子である。回折格子４１は、分割回折素子３２の光源３１を臨む側の面に設けられ、光源３１から出射される光を、少なくとも１つのメインビームと、２つのサブビームとに分割する。

回折素子３４は、分割回折素子３２に接し、分割回折素子３２に関して光源３１の反対側に設けられるホログラム素子である。ホログラム素子３４には、本発明の特徴であるホログラムパターン４２が分割回折素子３２に接する側の面に設けられる。

図２は、ホログラム素子３４に設けられるホログラムパターン４２の構成を示す平面図である。ホログラムパターン４２は、外形が略円形に形成され、情報の記録または再生状態にある光記録媒体の半径方向であるラジアル方向に略平行であって中央部に曲線部分を有する第１分割線４６によって主領域４３と残余の領域である周辺領域とに分割され、残余の領域である周辺領域が、ラジアル方向に垂直な光記録媒体に形成されるトラックの接線方向であるタンジェンシャル方向に平行な第２分割線４７によってさらに第１周辺領域４４と第２周辺領域４５とに分割される。主領域４３は、第１分割線４６の曲線部分４６ａにおいて第１分割線４６の両端を結ぶ仮想直線４８よりも周辺領域４４，４５側に向って突出し、ラジアル方向に延びる半楕円形の突出領域４９を有するように形成される。

ホログラムパターン４２の主領域４３は、光記録媒体に備わる複数の情報記録層のうち、Ｌ０層からの反射光が入射され、詳細を後述する受光素子３３のフォーカスエラー信号用受光素子に向けて回折する。第１および第２周辺領域４４，４５は、Ｌ０層からの反射光のうち主領域に入射する反射光以外の残余の反射光が入射され、詳細を後述する受光素子３３のトラッキングエラー信号用受光素子に向けて回折する。

図３は、受光素子３３の構成を簡略化して示す平面図である。受光素子３３は、基板５０上に、たとえばフォトダイオードなどによって構成される複数の受光素子セグメント（本実施の形態では１０個）と、受光素子セグメントに接続される不図示の回路ゲインとを含む。

受光素子セグメントは、ラジアル方向に細長く延びる形状に形成され、受光素子セグメントＡと受光素子セグメントＢとが隣接してタンジェンシャル方向に配列される。受光素子セグメントＡと受光素子セグメントＢとは、ホログラムパターン４２の主領域４３に入射して回折されたＬ０層からの反射光が入射され、該入射光に基づいてナイフエッジ法によりＦＥＳを生成するフォーカスエラー信号用受光素子５１である。

残る８個の受光セグメントＣ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｅ´，Ｆ´は、フォーカスエラー信号用受光素子５１からタンジェンシャル方向に予め定める距離をあけて、４行２列に配置される。第１列目の受光素子セグメント群５３には、フォーカスエラー信号用受光素子５１に最も近く受光素子セグメントＧ、次いで受光素子セグメントＣ、受光素子セグメントＥ、受光素子セグメントＥ´の順に配列される。第２列目の受光素子セグメント群５４には、フォーカスエラー信号用受光素子５１に最も近く受光素子セグメントＨ、次いで受光素子セグメントＤ、受光素子セグメントＦ、受光素子セグメントＦ´の順に配列される。

なお、受光素子セグメントＧと受光素子セグメントＨ、受光素子セグメントＣと受光素子セグメントＤ、受光素子セグメントＥと受光素子セグメントＦ、受光素子セグメントＥ´と受光素子セグメントＦ´との各組合せの２つの受光素子セグメント同士は、タンジェンシャル方向に直線状に配置される。

Ｌ０層からの反射光のうち、ホログラムパターン４２の主領域４３に入射した光以外の残余の光が第１および第２周辺領域４４，４５に入射して回折され、メインビームの回折光が、受光素子セグメントＣと受光素子セグメントＤとに入射し、サブビームの回折光が、受光素子セグメントＥ，Ｇ，Ｆ，Ｈにそれぞれ入射する。受光素子セグメントＣ〜Ｈによって受光された光を用い前述の式（１）に基づいてＤＰＰ法によりＴＥＳが生成される。したがって、受光素子セグメントＣ〜Ｈが、ＴＥＳを生成するトラッキングエラー信号用受光素子５２を構成する。

以下、集光されていない情報記録層であるＬ１層からの反射光、Ｌ１層のトラックによる回折光およびＬ１層とＬ０層とによる多重反射光が、ホログラムパターン４２で回折される挙動について説明する。

図４は、Ｌ１層からの反射光およびＬ１層のトラックによる回折光がホログラムパターン４２に入射する状態を示す図である。本実施形態のホログラムパターン４２では、Ｌ１層からの反射光６１およびＬ１層のトラックによる回折光６２のいずれもが主領域４３および主領域４３の突出領域４９に入射する。

なお、突出領域４９が、周辺領域４４，４５に向って突出する突出長さ、またラジアル方向に延びる長さは、特に限定されないけれども、設計上の相対配置が定められれば、ホログラム素子３４のホログラムパターン形成位置に対するＬ１層からの反射光６１およびＬ１層のトラックによる回折光６２の照射位置が求められるので、該照射位置に応じた突出領域４９の寸法を定めることによって対応することができる。

図５は、ホログラムパターン４２で回折されたＬ１層からの反射光６１およびＬ１層のトラックによる回折光６２が受光素子３３に入射する状態を示す図である。Ｌ１層からの反射光６１およびＬ１層のトラックによる回折光６２は、いずれも突出領域４９が形成された主領域４３に入射し、主領域４３によって回折されるので、主領域４３による回折光は、受光素子セグメントＡおよびＢ、すなわちフォーカスエラー信号用受光素子５１へ入射し、トラッキングエラー信号用受光素子５２へは入射しない。

本実施の形態の分割回折素子３２に設けられる回折格子４１のグレーティングの強度比は、２つのサブビームと１つのメインビームとで、１：１：１２に設定されるので、サブビームが入射する受光素子セグメントＥ，Ｇ，Ｆ，Ｈの回路ゲインは、受光素子セグメントＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに対して６倍の大きさになるように設定される。したがって、Ｌ１層からの反射光６１およびＬ１層のトラックによる回折光６２が、トラッキングエラー信号用受光素子５２へ入射すると、大きく増幅されてＴＥＳに対するノイズの影響が多大になるけれども、本実施形態のホログラムパターン４２によれば、上記のように、Ｌ１層からの反射光６１およびＬ１層のトラックによる回折光６２は、トラッキングエラー信号用受光素子５２へ全く入射しないので、ＴＥＳの生成に及ぼすノイズ光の影響を排除し、精度が高いＴＥＳを出力することができるので、トラックサーボ安定性を向上することが可能になる。

また図６は、多重反射光がホログラムパターン４２に入射する状態を示す図である。本実施形態のホログラムパターン４２では、Ｌ１層からの１回反射光６３およびＬ１層とＬ０層とによる多重反射光６４（以後、単に多重反射光６４と呼ぶ）のいずれもが主領域４３および主領域４３の突出領域４９に入射する。なお、突出領域４９の寸法については、多重反射することによっていわゆるボケた状態になりビームスポット径が大きくなった多重反射光６４を、前述のＬ１層からの反射光およびＬ１層のトラックによる回折光の場合と同様に、突出領域４９内に取込めるように定めれば良い。

図７は、ホログラムパターン４２で回折された多重反射光６４が受光素子３３に入射する状態を示す図である。Ｌ１層からの１回反射光６３および多重反射光６４は、いずれも突出領域４９が形成された主領域４３に入射し、主領域４３によって回折されるので、主領域４３による回折光は、受光素子セグメントＡおよびＢ、すなわちフォーカスエラー信号用受光素子５１へ入射し、トラッキングエラー信号用受光素子５２へは入射しない。

このことによって、多重反射光６４に対しても、前述のＬ１層からの反射光６１およびＬ１層のトラックによる回折光６２の場合と同様に、ＴＥＳ生成に対する影響を排除することができるので、トラックサーボ安定性を向上することが可能になる。

図８は、本発明の実施の第２形態である光集積ユニットの回折素子に設けられるホログラムパターン７１の構成を簡略化して示す平面図である。本実施の形態の光集積ユニットは、ホログラムパターン７１の構成が異なることを除いて、実施の第１形態の光集積ユニット３０と同一に構成されるので、ホログラムパターン７１の構成のみを表し、全体構成の図を省略する。

回折素子であるホログラム素子に設けられるホログラムパターン７１は、ラジアル方向に平行な第１分割線７２によって主領域７３と残余の領域とに分割され、残余の領域が周辺領域７４と異種周辺領域７５とを含み、異種周辺領域７５が、第１分割線７２に隣接し、かつ周辺領域７４の内方に位置してラジアル方向に延びる半長円形に形成されることを特徴する。

周辺領域７４と異種周辺領域７５とは、第１分割線７２に垂直なタンジェンシャル方向の第２分割線７６によって、さらにそれぞれ２分割されて第１および第２周辺領域７４ａ，７４ｂと第１および第２異種周辺領域７５ａ，７５ｂとが形成される。なお、周辺領域７４と異種周辺領域７５とを分割する曲線を第３分割線７７と呼ぶ。

主領域７３に入射したＬ０層からの反射光が、主領域７３で回折されてフォーカスエラー信号用受光素子５１へ入射してＦＥＳを生成し、第１および第２周辺領域７４ａ，７４ｂへ入射したＬ０層からの反射光が、第１および第２周辺領域７４ａ，７４ｂで回折されてトラッキングエラー信号用受光素子５２へ入射してＴＥＳを生成することは、実施の第１形態のホログラムパターン４２と同じである。

第１および第２異種周辺領域７５ａ，７５ｂは、第１および第２周辺領域７４ａ，７４ｂとは、回折角度および回折方向が異なるように形成される。より具体的には、第１および第２異種周辺領域７５ａ，７５ｂは、その回折角度および回折方向が、Ｌ１層からの反射光およびＬ１層とＬ０層とによる多重反射光を、トラッキングエラー信号用受光素子５２に入射しないように設定される。

図９は、ホログラムパターン７１で回折されたＬ１層からの反射光６１およびＬ１層のトラックによる回折光６２が受光素子３３に入射する状態を示す図である。本実施の形態のホログラムパターン７１では、Ｌ１層からの反射光６１およびＬ１層のトラックによる回折光６２が、主領域７３と第１および第２異種周辺領域７５ａ，７５ｂとに入射するように、各領域の大きさが設定される。ホログラムパターン７１の主領域７３に入射したＬ１層からの反射光６１およびＬ１層のトラックによる回折光６２は、主領域７３で回折されてフォーカスエラー信号用受光素子５１へ入射する。一方、第１および第２異種周辺領域７５ａ，７５ｂにそれぞれ入射したＬ１層からの反射光６１およびＬ１層のトラックによる回折光６２は、トラッキングエラー信号用受光素子５２からタンジェンシャル方向に予め定める距離だけ離反した位置へ入射する。第１および第２異種周辺領域７５ａ，７５ｂの回折角度および回折方向は、その回折光が、トラッキングエラー信号用受光素子５２からタンジェンシャル方向に予め定める距離だけ離反した位置へ入射するように設定される。

図１０は、ホログラムパターン７１で回折された多重反射光６４が受光素子３３に入射する状態を示す図である。本実施の形態のホログラムパターン７１では、Ｌ１層からの１回反射光６３および多重反射光６４が、主領域７３と第１および第２異種周辺領域７５ａ，７５ｂとに入射するように、各領域の大きさが設定される。ホログラムパターン７１の主領域７３に入射したＬ１層からの１回反射光６３および多重反射光６４は、主領域７３で回折されてフォーカスエラー信号用受光素子５１へ入射する。一方、第１および第２異種周辺領域７５ａ，７５ｂにそれぞれ入射したＬ１層からの１回反射光６３および多重反射光６４は、Ｌ１層からの反射光６１およびＬ１層のトラックによる回折光６２と同様に、トラッキングエラー信号用受光素子５２からタンジェンシャル方向に予め定める距離だけ離反した位置へ入射する。

このように、ホログラムパターン７１を備える光集積ユニットにおいても、Ｌ１層からの反射光６１、Ｌ１層のトラックからの回折光６２、Ｌ１層からの１回反射光６３および多重反射光６４は、トラッキングエラー信号用受光素子５２に入射することがないので、実施の第１形態の光集積ユニット３０と同じ効果を奏することができる。

図１１は、本発明の実施の第３形態である光集積ユニットの回折素子に設けられるホログラムパターン８１の構成を簡略化して示す平面図である。本実施の形態の光集積ユニットは、ホログラムパターン８１の構成が異なることを除いて、実施の第１形態の光集積ユニット３０と同一に構成されるので、ホログラムパターン８１の構成のみを表し、全体構成の図を省略する。

回折素子であるホログラム素子に設けられるホログラムパターン８１は、ラジアル方向に略平行であって中央部に曲線部分８６ａを有する第１分割線８６によって主領域８２と残余の領域とに分割され、主領域８２が、第１分割線８６の両端を結ぶ仮想直線８７よりも残余の領域側に向って突出し、ラジアル方向に延びる半楕円形の突出領域８５を有するように形成される。残余の領域は、周辺領域８３と、周辺領域８３とは異なる回折角度および回折方向を有する異種周辺領域８４とを含み、異種周辺領域８４が、前記突出領域８５に隣接し、かつ周辺領域８３の内方に位置して形成されることを特徴とする。

周辺領域８３と異種周辺領域８４とは、第１分割線８６に垂直なタンジェンシャル方向の第２分割線８８によって、さらにそれぞれ２分割されて第１および第２周辺領域８３ａ，８３ｂと第１および第２異種周辺領域８４ａ，８４ｂとが形成される。なお、周辺領域８３と異種周辺領域８４とを分割する曲線を第３分割線８９と呼ぶ。すなわち、本実施形態のホログラムパターン８１は、実施の第１形態のホログラムパターン４２と実施の第２形態のホログラムパターン７１との両方の特性を備えることを特徴とする。

実施の第１形態のホログラムパターン４２のように、ホログラムパターン４２の中心部に突出領域４９を形成して主領域４３に大きく取込むと、ＦＥＳにノイズの発生する可能性がある。一方、実施の第２形態のホログラムパターン７１のように、周辺領域７４とは回折角度、回折方向が異なる異種周辺領域７５を設けると、信号成分の一部が受光素子３３に入射しないので、Ｓ／Ｎ比が低下する可能性がある。したがって、ホログラムパターン８１は、実施の第１形態のホログラムパターン４２の特性と、実施の第２形態のホログラムパターン７１の特性とを備えるように構成される。

図１２はＬ１層からの反射光６１およびＬ１層のトラックによる回折光６２がホログラムパターン８１に入射する状態を示す図であり、図１３は多重反射光６４がホログラムパターン８１に入射する状態を示す図である。ホログラムパターン８１は、Ｌ１層からの反射光６１が、主領域８２と主領域８２の突出領域８５とに入射し、Ｌ１層のトラックからの回折光６２が、主領域８２と主領域８２の突出領域８５と異種周辺領域８４ａ，８４ｂとに入射するように、またＬ１層からの１回反射光６３が、主領域８２と主領域８２の突出領域８５とに入射し、多重反射光６４が、主領域８２と主領域８２の突出領域８５と異種周辺領域８４ａ，８４ｂとに入射するように、各領域の大きさと配置とが設定される。このようなホログラムパターン８１によれば、ＦＥＳのノイズの抑制と信号のＳ／Ｎ比の改善とを実現することができる。

図１４は、本発明のもう一つの実施形態である光ピックアップ装置１００の構成を簡略化して示す斜視図である。本実施形態の光ピックアップ装置１００は、前述の図１６に示す光ピックアップ装置１の構成と共通する部分を有するので、該共通部分については同一の参照符号を付して説明を簡略化もしくは省略する。

光ピックアップ装置１００は、本発明の実施の第１形態の光集積ユニット３０を備えることを特徴とする。また光ピックアップ装置１００は、光源３１から出射される光を略平行光にするコリメートレンズ５と、光記録媒体８の情報記録層に集光する集光手段である対物レンズ６と、対物レンズ６を情報記録層に対して近接離反させるとともに、ラジアル方向に移動させる移動手段であるアクチュエータ１０１とを含んで構成される。

アクチュエータ１０１は、電磁気力を利用した駆動部を有し、フォーカスエラー信号用受光素子５１で生成されるＦＥＳ、またトラッキングエラー信号用受光素子５２で生成されるＴＥＳに従い、対物レンズ６を、情報記録層に対して焦点合わせするとともに、情報記録層のトラックに追随させるように移動させる。このアクチュエータ１０１の動作によって、所定の情報記録層のトラック位置に光源３１から出射されるレーザ光を集光照射するとともに、該トラックに追随して情報を記録し再生することができる。

この光集積ユニット３０を備える光ピックアップ装置１００は、光集積ユニット３０で生成されるＴＥＳのノイズを低減することができるので、安定したトラックサーボが実現される。

本発明の実施の一形態である光集積ユニット３０の構成を簡略化して示す斜視図である。 ホログラム素子３４に設けられるホログラムパターン４２の構成を示す平面図である。 受光素子３３の構成を簡略化して示す平面図である。 Ｌ１層からの反射光およびＬ１層のトラックによる回折光がホログラムパターン４２に入射する状態を示す図である。 ホログラムパターン４２で回折されたＬ１層からの反射光６１およびＬ１層のトラックによる回折光６２が受光素子３３に入射する状態を示す図である。 多重反射光がホログラムパターン４２に入射する状態を示す図である。 ホログラムパターン４２で回折された多重反射光６４が受光素子３３に入射する状態を示す図である。 本発明の実施の第２形態である光集積ユニットの回折素子に設けられるホログラムパターン７１の構成を簡略化して示す平面図である。 ホログラムパターン７１で回折されたＬ１層からの反射光６１およびＬ１層のトラックによる回折光６２が受光素子３３に入射する状態を示す図である。 ホログラムパターン７１で回折された多重反射光６４が受光素子３３に入射する状態を示す図である。 本発明の実施の第３形態である光集積ユニットの回折素子に設けられるホログラムパターン８１の構成を簡略化して示す平面図である。 Ｌ１層からの反射光６１およびＬ１層のトラックによる回折光６２がホログラムパターン８１に入射する状態を示す図である。 多重反射光６４がホログラムパターン８１に入射する状態を示す図である。 本発明のもう一つの実施形態である光ピックアップ装置１００の構成を簡略化して示す斜視図である。 ＤＶＤのディスクの構成を簡略化して示す断面図である。 光記録媒体に情報を記録および再生を行なうための典型的な光ピックアップ装置１の構成を簡略化して示す斜視図である。 情報記録層が２層からなる光記録媒体における光反射の状態を説明する図である。 従来技術のホログラムパターン１３の構成を簡略化して示す平面図である。 従来技術のホログラムパターン１３による光の分割と受光素子７に対する入射の状態を説明する図である。 Ｌ１層においてＬ１層で反射される光とＬ１層のトラックで回折される光とが発生する状態を示す図である。

Ｌ１層の反射光１２ａ，１２ｂおよびＬ１層のトラックによる回折光２０ａ，２０ｂがホログラムパターン１３に入射する状態を示す平面図である。 ホログラムパターン１３で回折されたＬ１層の反射光１２ａ，１２ｂおよびＬ１層のトラックによる回折光２０ａ，２０ｂが受光素子７に入射する状態を示す図である。 Ｌ０層とＬ１層とによる多重反射光を示す図である。 Ｌ１層で１回のみ反射した光と多重反射光とがホログラムパターン１３に入射する状態を示す平面図である。 多重反射光が受光素子７に入射する状態を示す図である。

符号の説明

３０ 光集積ユニット
３１ 光源
３２ 分割回折素子
３３ 受光素子
３４ ホログラム素子
４１ 回折格子
４２，７１，８１ ホログラムパターン
４３，７３，８２ 主領域
４４，４５，７４，８３ 周辺領域
４６，７２，８６ 第１分割線
４７，７６，８８ 第２分割線
７７，８９ 第３分割線
４８，８７ 仮想直線
４９，８５ 突出領域
５１ フォーカスエラー信号用受光素子
５２ トラッキングエラー信号用受光素子
６１ Ｌ１層の反射光
６２ Ｌ１層のトラックからの回折光
６３ Ｌ１層の１回反射光
６４ 多重反射光
７５，８４ 異種周辺領域
１００ 光ピックアップ装置
１０１ アクチュエータ

Claims (3)

1. 複数の情報記録層を備える光記録媒体に光を照射することによって、光記録媒体に情報を記録および／または光記録媒体から情報を再生する光集積ユニットにおいて、
   光を出射する光源と、
   光源から出射され光記録媒体で反射された反射光を受光し、フォーカスエラー信号を生成するフォーカスエラー信号用受光素子およびトラッキングエラー信号を生成するトラッキングエラー信号用受光素子を含む受光素子と、
   光記録媒体に備わる複数の情報記録層のうち、集光されている１情報記録層からの反射光が入射されてフォーカスエラー信号用受光素子に向けて回折する主領域と、主領域を除く領域であって、前記１情報記録層からの反射光のうち主領域に入射する反射光以外の残余の反射光が入射されてトラッキングエラー信号用受光素子に向けて回折する周辺領域とを含む回折素子とを含み、
   回折素子は、情報の記録または再生状態にある光記録媒体の半径方向であるラジアル方向に略平行であって中央部に曲線部分を有する分割線によって主領域と残余の領域である周辺領域とに分割され、
   主領域は、前記分割線の曲線部分において分割線の両端を結ぶ仮想直線よりも周辺領域側に向って突出し、ラジアル方向に延びる半楕円形または半長円形の突出領域を有するように形成され、
   光記録媒体によって反射され主領域および周辺領域によって回折される反射光のうち、１情報記録層以外の情報記録層によって回折される回折光を含む１情報記録層以外の情報記録層からの反射光が、回折素子の突出領域を有する主領域に入射し、主領域によって回折された光が、トラッキングエラー信号用受光素子に入射しないように構成されることを特徴とする光集積ユニット。
2. 複数の情報記録層を備える光記録媒体に光を照射することによって、光記録媒体に情報を記録および／または光記録媒体から情報を再生する光集積ユニットにおいて、
   光を出射する光源と、
   光源から出射され光記録媒体で反射された反射光を受光し、フォーカスエラー信号を生成するフォーカスエラー信号用受光素子およびトラッキングエラー信号を生成するトラッキングエラー信号用受光素子を含む受光素子と、
   光記録媒体に備わる複数の情報記録層のうち、集光されている１情報記録層からの反射光が入射されてフォーカスエラー信号用受光素子に向けて回折する主領域と、主領域を除く領域であって、前記１情報記録層からの反射光のうち主領域に入射する反射光以外の残余の反射光が入射されてトラッキングエラー信号用受光素子に向けて回折する周辺領域とを含む回折素子とを含み、
   回折素子は、情報の記録または再生状態にある光記録媒体の半径方向であるラジアル方向に平行な分割線によって主領域と残余の領域とに分割され、
   残余の領域が、周辺領域と、周辺領域とは異なる回折角度および／または回折方向を有し、分割線に隣接し、かつ周辺領域の内方に位置してラジアル方向に延びる半楕円形または半長円形に形成される異種周辺領域をさらに含み、
   光記録媒体によって反射され主領域および周辺領域によって回折される反射光のうち、１情報記録層以外の情報記録層によって回折される回折光を含む１情報記録層以外の情報記録層からの反射光が、回折素子の異種周辺領域に入射し主領域によって回折された光がトラッキングエラー信号用受光素子に入射しないように構成されることを特徴とする光集積ユニット。
3. 前記請求項１または２に記載の光集積ユニットと、
   光源から出射される光を光記録媒体の情報記録層に集光する集光手段と、
   集光手段を情報記録層に対して近接離反させるとともに、光記録媒体の半径方向に移動させる移動手段とを含むことを特徴とする光ピックアップ装置。