JP4726254B2 - 光ピックアップ及び情報機器 - Google Patents

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Description

本発明は、例えばDVD等の情報記録媒体に対して情報信号の記録又は再生を行う際にレーザ光を照射する光ピックアップ、及び当該光ピックアップを備える情報機器の技術分野に関する。
例えば2層型のDVD等のように、レーザ光等を用いて光学的に情報信号(データ)の記録又は再生を行う、多層型の光ディスク等の情報記録媒体が開発されている。このような多層型の光ディスクにおいては、記録層と、記録層との間隔が広いと、球面収差の影響により選択された記録層からの信号が劣化する可能性があるため、記録層と記録層との間隔を狭くする傾向にある。しかしながら、記録層と記録層との間隔が狭くなると、所謂、層間クロストークにより、多層型の光ディスクからの戻り光には、選択された所望の記録層(以下、適宜「一の記録層」と称す)において発生する反射光(以下、適宜「信号光」と称す)の成分だけでなく、一の記録層以外の他の記録層において発生する反射光(以下、適宜「迷光」と称す)の成分も、高いレベルで含まれている。よって、例えば再生信号等の信号成分のS/N比が低下し、トラッキング制御等の各種の制御を適切に行うことが困難となってしまう可能性がある。詳細には、一般的に、受光素子(フォトディテクタ)に照射される信号光の光径(即ち、光ピックアップ内の光路における安定性や、光ピックアップの制御動作における、信頼性)と、迷光の成分がトレードオフの関係にあることが知られている。具体的には、光学倍率を高め、規格化すべき受光素子の面積を小さくすれば、信号レベル「Signal」に対する、迷光の影響「Noise」は、相対的に低減され、SN比(Signal to Noise Ratio)を向上させることが可能である。しかしながら、受光素子に照射される信号光の光径は、必然的に、小さくなり、受光素子を構成する各種の分割領域において、例えばトラッキング誤差信号等の各種の信号を生成する場合、信号光の位置ずれが、信号光の光径が小さくした分だけ、不必要に大きく検出されてしまう。そのため、光ピックアップ内の各種のアクチュエータにおける、機械的、構造的、位置的な精度を、高く調整して、信号光の照射位置を、高精度に制御することが必要となってしまう。即ち、光ピックアップ内の光路における、安定性や、光ピックアップの制御動作における、信頼性が低くなってしまうという技術的な問題点が生じてしまう。
そこで、例えば2層型のブルーレイディスク(Blu-ray Disc)の記録又は再生の際のトラッキング方式において、ホログラム素子によって、プッシュプル信号を信号光から分離させることで、迷光の受光素子への入射を回避するための技術について提案されている。或いは、特許文献1においては、2層型の光ディスクの各記録層からの戻り光の光軸の角度の違いを利用して、各記録層からの反射光を高精度に分離する技術について記載されている。
特開2005−228436号公報
しかしながら、上述したことに対して受光素子の面積を大きくした場合、光ピックアップを大型化しなければならないという技術的な問題点が生じてしまう。或いは、上述した、各種の手法においては、例えばBD(Blu-ray Disc)等の層間距離が従来より小さな光ディスクに対応して、迷光の影響を適切に低減することが困難となってしまうという技術的な問題点が生じてしまう。或いは、上述した、各種の手法においては、図16に示されるように、フォーカスエラー信号(或いは、RF信号)を受光するための受光素子において、迷光(図16中の「Stray light」と「Transmitted beam」との重なりを参照)が入射してしまい、迷光の影響によって、所望の記録層からの戻り光の信号成分のS/N比が低下してしまうという技術的な問題点が生じてしまう。
本発明は、例えば上述した従来の問題点に鑑みなされたものであり、例えば多層型の光ディスク等の情報記録媒体において、迷光の影響を低減させつつ、情報信号を、より高精度に再生又は記録することを可能ならしめる光ピックアップ、及びこのような光ピックアップを備える情報機器を提供することを課題とする。
(光ピックアップ)
上記課題を解決するために、本発明の光ピックアップは、情報信号が記録される情報ピットが配列されてなる記録トラックを有する、複数の記録層を備える光ディスクから前記情報信号を記録又は再生する光ピックアップであって、レーザ光を照射する光源と、照射された前記レーザ光を回折させる回折手段(回折格子)と、回折された前記レーザ光を、前記複数の記録層のうちの一の記録層に導く光学系(ハーフミラー、対物レンズ)と、導かれた前記レーザ光が、前記一の記録層に合焦点した場合、(i)前記一の記録層において発生する信号光の少なくとも一部の偏光方向、及び(ii)前記複数の記録層のうちの他の記録層において発生する迷光の少なくとも一部の偏光方向を変化させる光学素子(領域分割された波長板)と、前記信号光を、少なくとも受光する一又は複数の受光手段(PD1a/PD1b/PD0)とを備える。
本発明の光ピックアップによれば、光源から照射されたレーザ光は、例えば回折格子等の回折手段によって、例えば0次光、及び回折光(所謂、+1次回折光に、加えて又は代えて、−1次回折光)に回折される。次に、例えば対物レンズ、ビームスプリッタ、又は、プリズム等の光学系により、複数の記録層のうちの一の記録層に導かれ、集光される。と共に、一の記録層において発生する信号光は、受光手段によって受光される。よって、一の記録層に導かれ、集光されたレーザ光は、一の記録層に形成された情報ピットやマークを再生することが可能である。よって、光ディスクから所定の情報を再生することが可能である。或いは、集光されたレーザ光は、一の記録層に情報ピットやマークを形成することが可能である。よって、光ディスクに対して所定の情報を記録することが可能である。
特に、本発明によれば、光学素子によって、(i)一の記録層において発生する信号光の少なくとも一部の偏光方向、又は(ii)複数の記録層のうちの他の記録層において発生する迷光の少なくとも一部の偏光方向が変化される。具体的には、光学素子の一部を透過する、信号光の少なくとも一部の偏光方向は、例えば第1方向に変化される。と共に、迷光の少なくとも一部の偏光方向も、例えば第1方向に変化される。他方、光学素子の他部を透過する、信号光の他部の偏光方向は、例えば変化されない。と共に、迷光の他部の偏光方向は、例えば変化されない。そして、受光手段において、偏光方向が、例えば第1方向に変化された、信号光の少なくとも一部と、例えば偏光方向が変化されない、迷光の他部とが合わされて受光される。
従って、偏光方向が異なる、(i)信号光の少なくとも一部と、(ii)例えば迷光の少なくとも一部を除いた、迷光の他部とにおける、光の干渉の影響を効果的に低減することが可能である。特に、例えば±1次回折光等の信号光と、例えば0次光等の迷光とは、光強度のレベルが略等しいので、偏光方向を異ならせることによって、例えば±1次回折光等の信号光を受光する受光手段における、迷光による光の干渉の影響をより顕著に、低減することが可能である。
以上の結果、多層型の情報記録媒体における、例えば3ビーム法に基づくトラッキング制御において、迷光の影響を効果的に低減させ、光強度(又は、光強度に対応されるプッシュプル信号の振幅)のレベルをより高く維持させた状態の下で、信号光を、受光手段に受光させ、高精度なトラッキング制御を実現することが可能である。
本発明の光ピックアップの一の態様では、前記光学素子の一部は、前記信号光の一部及び前記迷光の一部における偏光方向を第1方向(α+90度)にさせ(例えば波長板における遅延軸の位相を第1位相(β+180度)にさせ)、前記光学素子の他部は、前記信号光の他部及び前記迷光の他部における偏光方向を第2方向(α度)にさせ(例えば波長板における遅延軸の位相を第2位相(β度)にさせ)、前記受光手段は、前記信号光の一部と、前記迷光の他部とを合わせて受光するように相対的に配置される。
この態様によれば、光学素子の一部を透過する、信号光の一部、及び迷光の一部の偏光方向は、例えば複屈折に基づく第1位相差(例えばβ+180度)に対応される第1方向(例えばα+90度)に変化される。他方、光学素子の他部を透過する、信号光の他部、及び迷光の他部の偏光方向は、例えば複屈折に基づく第2位相差(例えばβ度)に対応される第2方向(例えばα度)に変化される。そして、受光手段において、偏光方向が、第1方向に変化された、信号光の一部と、偏光方向が第2方向に変化された、迷光の他部とが合わされて受光される。
従って、偏光方向が異なる、信号光の一部と、迷光の他部とにおける、光の干渉の影響を効果的に低減することが可能である。特に、±1次回折光である信号光の一部と、0次光の迷光の他部とは、光強度のレベルが略等しいので、偏光方向を異ならせることによって、例えば±1次回折光である信号光を受光する受光手段における、0次光の迷光による光の干渉の影響をより顕著に、低減することが可能である。
本発明の光ピックアップの他の態様では、前記光学素子の一部は、前記信号光の一部及び前記迷光の一部における偏光方向を第1方向(α+90度)にさせ、前記光学素子の他部は、前記信号光の他部及び前記迷光の他部における偏光方向を第2方向(α度)にさせ、前記受光手段は、前記信号光の他部と、前記迷光の一部とを合わせて、又は、前記信号光の一部と、前記迷光の他部とを合わせて、受光するように相対的に配置される。
この態様によれば、光学素子の一部を透過する、信号光の一部、及び迷光の一部の偏光方向は、例えば複屈折に基づく第1位相差(例えばβ+180度)に対応される第1方向(例えばα+90度)に変化される。他方、光学素子の他部を透過する、信号光の他部、及び迷光の他部の偏光方向は、例えば複屈折に基づく第2位相差(例えばβ度)に対応される第2方向(例えばα度)に変化される。そして、受光手段において、偏光方向が、第2方向に変化された、信号光の他部と、偏光方向が第1方向に変化された、迷光の一部とが合わされて受光される。
従って、偏光方向が異なる、信号光の他部と、迷光の一部とにおける、光の干渉の影響を効果的に低減することが可能である。特に、±1次回折光である信号光の他部と、0次光の迷光の一部とは、光強度のレベルが略等しいので、偏光方向を異ならせることによって、例えば±1次回折光である信号光を受光する受光手段における、0次光の迷光による光の干渉の影響をより顕著に、低減することが可能である。
本発明の光ピックアップの他の態様では、前記信号光は、0次光の信号光、又は、±1次回折光の信号光であると共に、前記迷光は、0次光の迷光、又は、±1次回折光の迷光である。
この態様によれば、偏光方向が異なる、(i)0次光に対応される、信号光の少なくとも一部と、(ii)±1次回折光に対応される、迷光の少なくとも一部を除いた、迷光の他部とにおける、光の干渉の影響を効果的に低減することが可能である。或いは、±1次回折光に対応される、信号光の少なくとも一部と、0次光に対応される、迷光の少なくとも一部を除いた、迷光の他部とにおける、光の干渉の影響を効果的に低減することが可能である。
上述した光学素子に係る態様では、前記第1方向と、前記第2方向とは、相対的に偏光面が90度だけ異なるように構成してもよい。
このように構成すれば、偏光方向が相対的に90度だけ異なる、(i)信号光の少なくとも一部と、(ii)例えば迷光の少なくとも一部を除いた、迷光の他部とにおける、光の干渉の影響を、より効果的に低減することが可能である。
本発明の光ピックアップの他の態様では、前記光学素子の一部、及び、前記光学素子の他部のうちいずれか一方は、λ/2波長板である。
この態様によれば、偏光方向が相対的に90度だけ異なる、(i)信号光の少なくとも一部と、(ii)例えば迷光の少なくとも一部を除いた、迷光の他部とにおける、光の干渉の影響を、より効果的に低減することが可能である。
本発明の光ピックアップの他の態様では、前記光学素子は、平行光束でないと共に、前記複数の記録層において発生した戻り光が、前記受光手段へと導かれる光路(復路)上において配置される。
この態様によれば、受光手段によって、偏光方向が異なる、信号光の少なくとも一部と、迷光の他部とを、適切に合わせて受光することが可能である。具体的には、受光手段によって、信号光の大部分又は全部が、迷光の他部に含まれて、受光されるようにしてもよい。従って、偏光方向が異なる、(i)信号光の少なくとも一部と、(ii)例えば迷光の少なくとも一部を除いた、迷光の他部とにおける、光の干渉の影響を、より効果的に低減することが可能である。
本発明の光ピックアップの他の態様では、前記光学素子は、光学軸上において、複数の前記他の記録層において発生する、複数の前記迷光の光径が、全て、略等しい位置において配置される。
この態様によれば、複数の迷光の光径が全て略等しい位置に配置された光学素子を介して、受光手段によって、偏光方向が異なる、信号光の少なくとも一部と、迷光の他部とを、適切に合わせて受光することが可能である。ここに、本願発明に係る「光径」とは、レーザ光の光学軸に基づいて測定可能な直径(若しくは半径)等の物理的な長さを意味する。特に、この「光径」は、例えば集光レンズ等の他の光学系における光学的な特性(例えば光学倍率や、回折角度や、主点の位置や、焦点距離等)に基づいて、一義的に決定されるようにしてもよい。
具体的には、受光手段によって、信号光の大部分又は全部が、迷光の他部に含まれて、受光されるようにしてもよい。従って、偏光方向が異なる、(i)信号光の少なくとも一部と、(ii)例えば迷光の少なくとも一部を除いた、迷光の他部とにおける、光の干渉の影響を、より効果的に低減することが可能である。
本発明の光ピックアップの他の態様では、前記光学素子は、光学軸上において、前記信号光の2つの、非点収差法に基づく焦線のうち、照射側(Col_lens側)の位置の近傍において配置される。
この態様によれば、受光手段によって、偏光方向が異なる、信号光の少なくとも一部と、迷光の他部とを、適切に合わせて受光することが可能である。具体的には、受光手段によって、信号光の大部分又は全部が、迷光の他部に含まれて、受光されるようにしてもよい。従って、偏光方向が異なる、(i)信号光の少なくとも一部と、(ii)例えば迷光の少なくとも一部を除いた、迷光の他部とにおける、光の干渉の影響を、より効果的に低減することが可能である。
上述した光学素子に係る態様では、前記光学素子の一部及び他部の形状、並びに、前記一部と前記他部との相対的な位置関係は、(i-1)光学軸に垂直な平面における、0次光に対応される、前記信号光の光径若しくは光学倍率、並びに、(i-2)前記迷光の光径若しくは光学倍率と、(ii-1)光学軸に垂直な平面における、±1次回折光に対応される、前記信号光の光径、光線位置、若しくは光学倍率、並びに、(ii-2)前記迷光の光径、光線位置若しくは光学倍率と、に基づいて規定されるように構成してもよい。
このように構成すれば、受光手段によって、偏光方向が異なる、信号光の少なくとも一部と、迷光の他部とを、適切に合わせて受光することが可能である。具体的には、受光手段によって、信号光の大部分又は全部が、迷光の他部に含まれて、受光されるようにしてもよい。従って、偏光方向が異なる、(i)信号光の少なくとも一部と、(ii)例えば迷光の少なくとも一部を除いた、迷光の他部とにおける、光の干渉の影響を、より効果的に低減することが可能である。
上述した光学素子に係る態様では、前記光学素子の一部及び他部の形状、並びに、前記一部と前記他部との相対的な位置関係は、前記信号光の光径における、前記迷光との影響が相対的に大きい領域の幅に基づいて規定されるように構成してもよい。
このように構成すれば、受光手段によって、偏光方向が異なる、信号光の少なくとも一部と、迷光の他部とを、領域の幅に基づいて適切に合わせて受光することが可能である。具体的には、受光手段によって、信号光の大部分又は全部が、迷光の他部に含まれて、受光されるようにしてもよい。従って、偏光方向が異なる、(i)信号光の少なくとも一部と、(ii)例えば迷光の少なくとも一部を除いた、迷光の他部とにおける、光の干渉の影響を、より効果的に低減することが可能である。
上述した光学素子に係る態様では、前記光学素子の一部及び他部の形状、並びに、前記一部と前記他部との相対的な位置関係は、前記信号光と、前記迷光との、前記受光手段上の干渉パターンに基づいて規定されるように構成してもよい。
このように構成すれば、受光手段によって、偏光方向が異なる、信号光の少なくとも一部と、迷光の他部とを、干渉パターンに基づいて、適切に合わせて受光することが可能である。具体的には、受光手段によって、信号光の大部分又は全部が、迷光の他部に含まれて、受光されるようにしてもよい。従って、偏光方向が異なる、(i)信号光の少なくとも一部と、(ii)例えば迷光の少なくとも一部を除いた、迷光の他部とにおける、光の干渉の影響を、より効果的に低減することが可能である。
上述した光学素子に係る態様では、非点収差法を行うためのシリンドリカルレンズ(マルチレンズ)を更に備え、前記光学素子は、(i)前記信号光の+1次光成分の回折方向と、前記信号光の−1次光成分の回折方向と角度、及び(ii)前記シリンドリカルレンズのシリンダ方向によって特定可能な、前記受光手段上の干渉パターンに基づいて規定されるように構成してもよい。
このように構成すれば、受光手段によって、偏光方向が異なる、信号光の少なくとも一部と、迷光の他部とを、適切に合わせて受光することが可能である。具体的には、受光手段によって、信号光の大部分又は全部が、迷光の他部に含まれて、受光されるようにしてもよい。従って、偏光方向が異なる、(i)信号光の少なくとも一部と、(ii)例えば迷光の少なくとも一部を除いた、迷光の他部とにおける、光の干渉の影響を、より効果的に低減することが可能である。
本発明の光ピックアップの他の態様では、非点収差法を行うためのシリンドリカルレンズ(マルチレンズ)を更に備え、前記シリンドリカルレンズは、当該シリンドリカルレンズのシリンダ方向が、(i)+1次回折光に対応される前記信号光の回折方向と、−1次回折光に対応される前記信号光の回折方向とによって形成される平面と略45度の角度をなし、(ii)0次光に対応される前記信号光を基準した前記+1次回折光のオフセット方向、又は、前記−1次回折光のオフセット方向に対して、反対方向に干渉パターンが形成されるように、配置される。
この態様によれば、受光手段によって、偏光方向が異なる、信号光の少なくとも一部と、迷光の他部とを、適切に合わせて受光することが可能である。具体的には、受光手段によって、信号光の大部分又は全部が、迷光の他部に含まれて、受光されるようにしてもよい。従って、偏光方向が異なる、(i)信号光の少なくとも一部と、(ii)例えば迷光の少なくとも一部を除いた、迷光の他部とにおける、光の干渉の影響を、より効果的に低減することが可能である。
上述した光学素子に係る態様では、前記光学素子は、0次光に対応される焦線(集光レンズ側の焦線)の方向を基準にして、線対称の位置関係にある、少なくとも2つの前記一部、又は前記他部を有するように構成してもよい。
このように構成すれば、受光手段によって、偏光方向が異なる、信号光の少なくとも一部と、迷光の他部とを、例えば集光レンズ側の焦線の位置関係に基づいて、適切に合わせて受光することが可能である。具体的には、受光手段によって、信号光の大部分又は全部が、迷光の他部に含まれて、受光されるようにしてもよい。従って、偏光方向が異なる、(i)信号光の少なくとも一部と、(ii)例えば迷光の少なくとも一部を除いた、迷光の他部とにおける、光の干渉の影響を、より効果的に低減することが可能である。
上述した光学素子に係る態様では、前記光学素子は、プッシュプル信号を受光するための方向(Rad方向)を基準にして、線対称の位置関係にある、少なくとも2つの前記一部、又は前記他部を有するように構成してもよい。
このように構成すれば、受光手段によって、偏光方向が異なる、信号光の少なくとも一部と、迷光の他部とを、プッシュプル信号を受光するための方向を基準にした位置関係に基づいて、適切に合わせて受光することが可能である。具体的には、受光手段によって、信号光の大部分又は全部が、迷光の他部に含まれて、受光されるようにしてもよい。従って、偏光方向が異なる、(i)信号光の少なくとも一部と、(ii)例えば迷光の少なくとも一部を除いた、迷光の他部とにおける、光の干渉の影響を、より効果的に低減することが可能である。
上述した光ピックアップに係る態様では、前記信号光、又は前記迷光の焦点位置を少なくとも変化させるホログラム素子を更に備え、前記ホログラム素子は、前記受光手段によって、(i)前記信号光の一部と、前記迷光の他部、又は、(ii)前記信号光の他部と、前記迷光の一部と、が合わされて受光するように前記焦点位置を変化させるように構成してもよい。
このように構成すれば、受光手段によって、偏光方向が異なる、信号光の少なくとも一部と、迷光の他部とを、適切に合わせて受光することが可能である。具体的には、受光手段によって、信号光の大部分又は全部が、迷光の他部に含まれて、受光されるようにしてもよい。従って、偏光方向が異なる、(i)信号光の少なくとも一部と、(ii)例えば迷光の少なくとも一部を除いた、迷光の他部とにおける、光の干渉の影響を、より効果的に低減することが可能である。
本発明の光ピックアップの他の態様では、前記光学素子は、±1次回折光に対応される前記信号光の偏光方向と、0次光に対応される前記迷光の偏光方向とを異ならせ、前記受光手段は、前記0次光を受光する第1受光部(PD0)、+1次回折光を受光する第2受光部(PD1a)、及び−1次回折光を受光する第3受光部(PD1b)のうち、少なくとも前記第2受光部及び前記第3受光部を含む。
この態様によれば、第2受光部、及び第3受光部を含む受光手段によって、偏光方向が異なる、±1次回折光に対応される信号光の少なくとも一部と、0次光に対応される迷光の他部とを、適切に合わせて受光することが可能である。
本発明の光ピックアップの他の態様では、受光された前記信号光に基づいて、前記レーザ光を前記一の記録層に有される記録トラックに導くように前記光学系を制御する制御手段(トラッキング制御/フォーカス制御)を更に備える。
この態様によれば、例えばトラッキング制御、又はフォーカス制御を行う制御手段の制御下で、多層型の情報記録媒体における、迷光の影響を効果的に低減させ、光強度のレベルをより高く維持させた状態の下で、受光手段に受光させ、高精度な、フォーカス制御、及び、トラッキング制御を実現することが可能である。
(情報機器)
上記課題を解決するために、本発明の情報機器は、上述した本発明の光ピックアップ(但し、その各種態様を含む)と、前記レーザ光を前記光ディスクに照射することで、前記情報信号の記録又は再生を行う記録再生手段とを備える。
本発明の情報機器によれば、上述した本発明の光ピックアップが有する各種利益と同様の利益を享受しながら、光ディスクに対して情報信号を記録し、又は光ディスクに記録された情報信号を再生することができる。
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施例から更に明らかにされる。
以上説明したように、本発明の光ピックアップによれば、光源、回折手段、光学系、光学素子、及び受光手段を備える。この結果、多層型の情報記録媒体における、例えば3ビーム法に基づくトラッキング制御において、迷光の影響を効果的に低減させ、光強度のレベルをより高く維持させた状態の下で、信号光を、受光手段に受光させ、高精度なトラッキング制御を実現することが可能である。
或いは、本発明の情報機器によれば、光源、回折手段、光学系、光学素子、受光手段、及び、記録再生手段を備える。この結果、多層型の情報記録媒体における、例えば3ビーム法に基づくトラッキング制御において、迷光の影響を効果的に低減させ、光強度のレベルをより高く維持させた状態の下で、信号光を、受光手段に受光させ、高精度なトラッキング制御を実現することが可能である。
本発明の情報記録装置の実施例に係る情報記録再生装置、及び、ホストコンピュータの基本構成を示したブロック図である。 本実施例に係る情報記録再生装置300に有される光ピックアップ100のより詳細な構成を概念的に示すブロック図である。 一般的な光ピックアップ内での、信号光と迷光とにおける、光の干渉を概念的に示す一の模式図である。 一般的な光ピックアップ内での、信号光と迷光とにおける、光の干渉を概念的に示す他の模式図である。 一般的な光ピックアップ内での受光部に受光された光径において、光の干渉が発生しない場合の光強度を、濃淡によって示した平面図(図5(a))、及び、一般的な光ピックアップ内での受光部に受光された光径において、光の干渉が発生した場合の光強度を、濃淡によって示した平面図(図5(b))である。 本実施例に係る、光ピックアップに有される、第1波長板の受光面を、図式的に示す平面図(図6(a))及び、第1波長板の配置を図式的に示す断面図(図6(b))である。 本実施例に係る、光ピックアップ内での受光部に受光された光径において、光の干渉が発生した場合の光強度を、濃淡によって示した平面図(図7(a))、本実施例に係る、光ピックアップ内での受光部に受光された光径と、不感帯の幅と、間係を示した平面図(図7(b))、本実施例に係る、不感帯の幅と、ノイズレベルとの間係を示した表(図7(c))である。 本実施例に係る、第1波長板が配置される、光学軸上での焦線の位置を図式的に示す断面図である。 本実施例に係る、第1波長板の受光面を、図式的に示す平面図(図9(a))、第1波長板の受光面において、0次光が照射される光径と、±1次光が照射される光径との相対的な位置関係を、図式的に示す平面図(図9(b))、並びに、受光部の受光面において、0次光が照射される光径と、±1次光が照射される光径と、0次光の迷光が照射される光径と、の相対的な位置関係を、図式的に示す平面図(図9(c))である。 本実施例に係る、手前側若しくは奥側の記録層に合焦点した場合の、第1波長板若しくは受光部の受光面において、0次光が照射される光径と、±1次光が照射される光径との相対的な位置関係を、図式的に示す平面図(図10(a)から(d))である。 本実施例に係る、手前側の記録層の合焦点した場合の、受光部の受光面において、0次光が照射される光径と、±1次光が照射される光径との相対的な位置関係を、図式的に示す平面図である。 他の実施例に係る、光ピックアップに有される、第2波長板の受光面を、図式的に示す平面図(図12(a))及び、第2波長板の配置を図式的に示す断面図(図12(b))である。 他の実施例に係る、第2波長板の受光面を、図式的に示す平面図(図13(a))、第2波長板の受光面において、0次光が照射される光径と、±1次光が照射される光径との相対的な位置関係を、図式的に示す平面図(図13(b))、並びに、受光部の受光面において、0次光が照射される光径と、±1次光が照射される光径と、0次光の迷光が照射される光径と、の相対的な位置関係を、図式的に示す平面図(図13(c))である。 他の実施例に係る、第3波長板の受光面を、図式的に示す平面図(図14(a))、第3波長板の受光面において、0次光が照射される光径と、±1次光が照射される光径との相対的な位置関係を、図式的に示す平面図(図14(b))、並びに、受光部の受光面において、0次光が照射される光径と、±1次光が照射される光径と、0次光の迷光が照射される光径と、の相対的な位置関係を、図式的に示す平面図(図14(c))である。 他の実施例に係る、受光部の受光面において、0次光、±1次光、及び0次光が照射される光径と、光の干渉の中心との相対的な位置関係を、図式的に示す平面図である。 比較例に係る受光部と、光径との相対的な位置関係を示した平面図である。
符号の説明
10 光ディスク
100 光ピックアップ
101 半導体レーザ
102 回折格子
103等 集光レンズ
105 光路分岐素子
106 反射ミラー
107 1/4波長板
110 シリンドリカルレンズ
111等 第1波長板
PD0等 受光部
300 情報記録再生装置
302 信号記録再生手段
以下、本発明を実施するための最良の形態について実施例毎に順に図面に基づいて説明する。
(1)情報記録再生装置の実施例
先ず、図1を参照して、本発明の情報記録装置の実施例の構成及び動作について詳細に説明する。特に、本実施例は、本発明に係る情報記録装置を光ディスク用の情報記録再生装置に適用した例である。
(1−1)基本構成
先ず、図1を参照して、本発明の情報記録装置に係る実施例における情報記録再生装置300及び、ホストコンピュータ400の基本構成について説明する。ここに、図1は、本発明の情報記録装置の実施例に係る情報記録再生装置、及び、ホストコンピュータの基本構成を示したブロック図である。尚、情報記録再生装置300は、光ディスク10に記録データを記録する機能と、光ディスク10に記録された記録データを再生する機能とを備える。
図1を参照して情報記録再生装置300の内部構成を説明する。情報記録再生装置300は、ドライブ用のCPU(Central Processing Unit)314の制御下で、光ディスク10に情報を記録すると共に、光ディスク10に記録された情報を読み取る装置である。
情報記録再生装置300は、光ディスク10、光ピックアップ100、信号記録再生手段302、アドレス検出部303、CPU(ドライブ制御手段)314、スピンドルモータ306、メモリ307、データ入出力制御手段308、及びバス309を備えて構成されている。
また、ホストコンピュータ400は、CPU(ホスト制御手段)401、メモリ402、操作制御手段403、操作ボタン404、表示パネル405、データ入出力制御手段406、及びバス407を備えて構成される。
特に、情報記録再生装置300は、例えばモデム等の通信手段を備えたホストコンピュータ400を同一筐体内に収めることにより、外部ネットワークと通信可能となるように構成してもよい。或いは、例えばi−link等の通信手段を備えたホストコンピュータ400のCPU(ホスト制御手段)401が、データ入出力制御手段308、及びバス309を介して、直接的に、情報記録再生装置300を制御することによって、外部ネットワークと通信可能となるように構成してもよい。
光ピックアップ100は光ディスク10への記録再生を行うもので、半導体レーザ装置とレンズから構成される。より詳細には、光ピックアップ100は、光ディスク10に対してレーザービーム等の光ビームを、再生時には読み取り光として第1のパワーで照射し、記録時には書き込み光として第2のパワーで且つ変調させながら照射する。
信号記録再生手段302は、光ピックアップ100とスピンドルモータ306とを制御することで光ディスク10に対して記録又は再生を行う。より具体的には、信号記録再生手段302は、例えば、レーザダイオードドライバ(LDドライバ)及びヘッドアンプ等によって構成されている。レーザダイオードドライバは、光ピックアップ100内に設けられた図示しない半導体レーザを駆動する。ヘッドアンプは、光ピックアップ100の出力信号、即ち、光ビームの反射光を増幅し、該増幅した信号を出力する。より詳細には、信号記録再生手段302は、OPC(Optimum Power Control)処理時には、CPU314の制御下で、図示しないタイミング生成器等と共に、OPCパターンの記録及び再生処理により最適なレーザパワーの決定が行えるように、光ピックアップ100内に設けられた図示しない半導体レーザを駆動する。特に、信号記録再生手段302は、光ピックアップ100と共に、本発明に係る「記録再生手段」の一例を構成する。
アドレス検出部303は、信号記録再生手段302によって出力される、例えばプリフォーマットアドレス信号等を含む再生信号から光ディスク10におけるアドレス(アドレス情報)を検出する。
CPU(ドライブ制御手段)314は、バス309を介して、各種制御手段に指示を行うことで、情報記録再生装置300全体の制御を行う。尚、CPU314が動作するためのソフトウェア又はファームウェアは、メモリ307に格納されている。特に、CPU314は、本発明に係る「制御手段」の一例を構成する。
スピンドルモータ306は光ディスク10を回転及び停止させるもので、光ディスクへのアクセス時に動作する。より詳細には、スピンドルモータ306は、図示しないサーボユニット等によりスピンドルサーボを受けつつ所定速度で光ディスク10を回転及び停止させるように構成されている。
メモリ307は、記録再生データのバッファ領域や、信号記録再生手段302で使用出来るデータに変換する時の中間バッファとして使用される領域など情報記録再生装置300におけるデータ処理全般及びOPC処理において使用される。また、メモリ307はこれらレコーダ機器としての動作を行うためのプログラム、即ちファームウェアが格納されるROM領域と、記録再生データの一時格納用バッファや、ファームウェアプログラム等の動作に必要な変数が格納されるRAM領域などから構成される。
データ入出力制御手段308は、情報記録再生装置300に対する外部からのデータ入出力を制御し、メモリ307上のデータバッファへの格納及び取り出しを行う。情報記録再生装置300と、SCSIやATAPI等のインターフェースを介して接続されている外部のホストコンピュータ400(以下、適宜ホストと称す)から発行されるドライブ制御命令は、当該データ入出力制御手段308を介してCPU314に伝達される。また、記録再生データも同様にして、当該データ入出力制御手段308を介して、ホストコンピュータ400に対して送受信される。
ホストコンピュータ400における、CPU(ホスト制御手段)401、メモリ402、データ入出力制御手段406、及びバス407は、これらに対応される、情報記録再生装置300内の構成要素と、概ね同様である。
操作制御手段403は、ホストコンピュータ400に対する動作指示受付と表示を行うもので、例えば記録又は再生といった操作ボタン404による指示をCPU401に伝える。CPU401は、操作制御手段403からの指示情報を元に、データ入出力手段406を介して、情報記録再生装置300に対して制御命令(コマンド)を送信し、情報記録再生装置300全体を制御するように構成してもよい。同様に、CPU401は、情報記録再生装置300に対して、動作状態をホストに送信するように要求するコマンドを送信することができる。これにより、記録中や再生中といった情報記録再生装置300の動作状態が把握できるためCPU401は、操作制御手段403を介して蛍光管やLCDなどの表示パネル405に情報記録再生装置300の動作状態を出力することができる。
以上説明した、情報記録再生装置300とホストコンピュータ400を組み合わせて使用する一具体例は、映像を記録再生するレコーダ機器等の家庭用機器である。このレコーダ機器は放送受信チューナや外部接続端子からの映像信号をディスクに記録し、テレビなど外部表示機器にディスクから再生した映像信号を出力する機器である。メモリ402に格納されたプログラムをCPU401で実行させることでレコーダ機器としての動作を行っている。また、別の具体例では、情報記録再生装置300はディスクドライブ(以下、適宜ドライブと称す)であり、ホストコンピュータ400はパーソナルコンピュータやワークステーションである。パーソナルコンピュータ等のホストコンピュータとドライブはSCSIやATAPIといったデータ入出力制御手段308(406)を介して接続されており、ホストコンピュータにインストールされているライティングソフトウェア等のアプリケーションが、ディスクドライブを制御する。
(2) 光ピックアップ
(2−1) 光ピックアップの基本構成
次に、図2を参照して、本実施例に係る情報記録再生装置300が備える光ピックアップ100のより詳細な構成について説明する。ここに、図2は、本実施例に係る情報記録再生装置300に有される光ピックアップ100のより詳細な構成を概念的に示すブロック図である。
図2に示すように、光ピックアップ100は、半導体レーザ101(即ち、本発明に係る光源の一具体例)と、回折格子102(即ち、本発明に係る回折手段の一具体例)と、集光レンズ(コリメータレンズ)103と、光路分岐素子(ハーフミラー)105と、反射ミラー106と、1/4波長板107と、集光レンズ108と、集光レンズ109と、シリンドリカルレンズ110と、第1波長板111と、受光部PD0と、受光部PD1aと、受光部PD1bと、を備えて構成されている。従って、レーザ光LBは、次の順番で、半導体レーザ101から射出され、各素子を介して、受光部PD0等に受光される。即ち、所謂、光路上の往路として、光ディスクの一の記録層に導かれる際には、半導体レーザ101から射出されたレーザ光LBは、回折格子102、集光レンズ103と、光機能素子104、光路分岐素子105、反射ミラー106、1/4波長板107、及び、集光レンズ108を介して、一の記録層に導かれる。他方、所謂、光路上の復路として、一の記録層に反射されたレーザ光LBは、集光レンズ108、1/4波長板107、反射ミラー106、光路分岐素子105、集光レンズ109、シリンドリカルレンズ110を介して、受光部PD0に受光される。
尚、集光レンズ103、108及び109、光路分岐素子105、反射ミラー106、1/4波長板107、シリンドリカルレンズ110によって、本発明に係る光学系の一具体例が構成されている。また、受光部PD0、PD1a、及びPD1bによって、本発明に係る受光手段の一具体例が構成されている。
半導体レーザ101は、例えば水平方向に比べて垂直方向に拡がった楕円形状の発光パターンで、レーザ光LBを射出する。
回折格子102は、半導体レーザ101から射出されたレーザ光を、0次光(所謂、主ビーム)と、+1次回折光及び−1次回折光(所謂、副ビーム)とに回折する。
集光レンズ103は、入射されたレーザ光LBを略平行光にして、光機能素子104へと入射させる。
光路分岐素子105は、例えばビームスプリッタ(PBS:Polarized Beam Splitter)等の、偏光方向に基づいて、光路を分岐させる光学素子である。具体的には、偏光方向が一の方向であるレーザ光LBを、光量の損失が殆ど又は完全にない状態で、透過させ、光ディスクの側から入射される、偏光方向が他の方向であるレーザ光LB(即ち、レーザ光LBの光ディスク10からの反射光)を光量の損失が殆ど又は完全にない状態で反射する。光路分岐素子105において反射された反射光は、集光レンズ109、及び、シリンドリカルレンズ110を介して受光部PD0、PD1a及びPD1bに受光される。
反射ミラーは、レーザ光LBを、光量の損失が殆ど又は完全にない状態で、反射させる。
1/4波長板107は、レーザ光に、90度の位相差を与えることによって、直線偏光のレーザ光を円偏光に変換させると共に、円偏光のレーザ光を直線偏光に変換させることが可能である。
集光レンズ108は、入射するレーザ光LBを集光して、光ディスク10の記録面上に照射する。詳細には、集光レンズ108は、例えばアクチュエータ部を備えて構成されており、集光レンズ108の配置位置を変更するための駆動機構を有している。より具体的には、アクチュエータ部は、対物レンズ108の位置をフォーカス方向に移動させることで、光ディスクにおける一の記録層(例えばL0層)と、他の記録層(例えばL1層)とに合焦点することが可能である。
集光レンズ109は、光路分岐素子105において反射された反射光を集光する。
シリンドリカルレンズ110は、非点収差法に基づくフォーカス制御のために、非点収差を受光部PDにおいて発生させる。
受光部PDは、受光部PD0、PD1a及びPD1bを備えて構成されている。受光部PD0は、0次光を受光し、受光部PD1aは、+1次回折光を受光し、受光部PD1bは、−1次回折光を受光する。
(2−1) 信号光と、迷光とにおける、光の干渉
次に、図3から図5を参照して、一般的な光ピックアップ内での、信号光と迷光とにおける、光の干渉について説明する。ここに、図3は、一般的な光ピックアップ内での、信号光と迷光とにおける、光の干渉を概念的に示す一の模式図である。図4は、一般的な光ピックアップ内での、信号光と迷光とにおける、光の干渉を概念的に示す他の模式図である。図5は、一般的な光ピックアップ内での受光部に受光された光径において、光の干渉が発生しない場合の光強度を、濃淡によって示した平面図(図5(a))、及び、一般的な光ピックアップ内での受光部に受光された光径において、光の干渉が発生した場合の光強度を、濃淡によって示した平面図(図5(b))である。尚、図5中において、光強度が相対的に高いレベルにあるほど、薄く(白く)なっており、光強度が相対的に低いレベルにあるほど、濃く(黒く)なっている。
図3に示されるように、奥側の記録層(前述の図2中の他の記録層)に対して、記録又は再生処理を行った場合、0次光を受光する受光部PD0、+1次光を受光する受光部PD1a、及び−1次光を受光する受光部PD1bを含む領域において、0次光の迷光は、デフォーカスされて(ぼんやりと)照射される。特に、0次光の迷光の焦点位置は、光学軸上、レーザ光が照射される側から見て、受光部PDの後ろ側にある。
他方、図4に示されるように、手前側の記録層(前述の図2中の一の記録層)に対して、記録又は再生処理を行った場合、0次光を受光する受光部PD0、+1次光を受光する受光部PD1a、及び−1次光を受光する受光部PD1bを含む領域において、0次光の迷光は、デフォーカスされて(ぼんやりと)照射される。特に、0次光の迷光の焦点位置は、光学軸上、レーザ光が照射される側から見て、受光部PDの手前側にある。
そのため、図5に示される、受光部の受光面において、受光される、レーザ光の光強度の分布は、迷光による光の干渉がない場合(図5(a)中の薄く(白く)部分を参照)と比較して、迷光による光の干渉が存在する場合、干渉パターンによって、光強度のレベルが、光束内で、微細に変動してしまう(図5(b)中の白黒の縞模様の部分を参照)。本発明では、迷光の影響を低減させ、信号光の品位(品質)を高いレベルに維持させることを主な目的とする。
(3) 第1波長板
次に、図6から図11を参照して、本実施例に係る、光ピックアップに有される第1波長板(即ち、本発明に係る「光学素子」の一具体例)の基本構成、配置、及び、光学的な原理について説明する。
(3−1) 第1波長板の基本構成
先ず、図6及び図7を参照して、本実施例に係る、光ピックアップに有される、第1波長板の基本構成について説明する。ここに、図6は、本実施例に係る、光ピックアップに有される、第1波長板の受光面を、図式的に示す平面図(図6(a))及び、第1波長板の配置を図式的に示す断面図(図6(b))である。
図6(a)に示されるように、本実施例に係る、光ピックアップに有される、第1波長板111は、(i)透過したレーザ光の偏光方向を変化させる、2つの領域(図6(a)中の領域「λ/2」を参照)と、(ii)透過したレーザ光の偏光方向を変化させない、3つの領域(図6(a)中の領域「0λ」を参照)とを備えて構成されている。領域「λ/2」は、複屈折に基づいて、例えば常光線の位相と、異常光線の位相とに、所定の量の位相差(即ち180度の位相差)を生じさせることが可能である。よって、領域「λ/2」を透過したレーザ光は、領域「λ/2」を透過しないレーザ光と比較して、偏光方向を90度だけ変化させることが可能である。
加えて、2つの領域「λ/2」は、当該第1波長板111の中心軸を基準にして、線対称になって配置されている。詳細には、これら2つの領域「λ/2」の位置関係は、不感帯の幅に基づいて、規定されるようにしてもよい。ここに、本実施例に係る不感帯の幅とは、受光部に照射された信号光の光径の直径を基準として、光の透過を遮断(マスキング)することによって、信号光と、迷光との光の干渉の影響を低減させ、所定のレベルの光強度(又は、所定の光強度に対応されるプッシュプル信号の振幅)を取得可能な、所定の幅を意味する。尚、この「不感帯」によって、本発明に係る「迷光との影響が相対的に大きい領域」の一具体例が構成されている。
(3−1−1) 本願発明者による研究
詳細には、図7によって、本願発明者による研究によって、干渉パターンの概ね中央部において、迷光の影響が定量的に測定された。ここに、図7は、本実施例に係る、光ピックアップ内での受光部に受光された光径において、光の干渉が発生した場合の光強度を、濃淡によって示した平面図(図7(a))、本実施例に係る、光ピックアップ内での受光部に受光された光径と、不感帯の幅と、間係を示した平面図(図7(b))、本実施例に係る、不感帯の幅と、ノイズレベルとの間係を示した表(図7(c))である。
即ち、図7(a)に示された、受光部に照射された、光径に対して、図7(b)に示されたように不感帯の幅を設定する。よって、図7(c)に示されるように、不感帯の幅(横軸を参照)をパラメータとした、光強度のレベル(即ち、プッシュプル信号のレベル)、及びノイズのレベルの変化を示すグラフを得ることが可能である。尚、図7(c)中、太い実線は、例えば青色LD(Laser Diode)のプッシュプル信号の振幅のレベルを示し、点線は、SUM(Summary:合計)出力ノイズの振幅のレベルを示し、一点鎖線は、SPP(Signal Pre Pit:プリピット信号)出力ノイズの振幅のレベルを示す。即ち、図7(c)に示されるように、不感帯の幅が「2.0」から大きくなるに従って、ノイズレベルは、急激に低下することが示されている。そして、不感帯の幅が「3.0」においては、ノイズレベルを約70%も低下させることが可能であることが示されている。
以上の結果、迷光の影響を低減するために、偏光方向を直交させる、領域の最小値(即ち、後述の図11における「信号光の光径の中心部」の幅)が、不感帯の幅に基づいて、決定されることが判明した。
(3−2) 第1波長板の配置
次に、図8に加えて、前述の図6を適宜、参照して、本実施例に係る、第1波長板の配置について説明する。ここに、図8は、本実施例に係る、第1波長板が配置される、光学軸上での焦線の位置を図式的に示す断面図である。
図6(b)に示されるように、本実施例に係る、光ピックアップに有される、第1波長板111は、シリンドリカルレンズ110と、受光部PDとの間に配置される。詳細には、図8に示されるように、第1波長板111は、光学軸上での、シリンドリカルレンズ110側の焦線の位置に、配置されるようにしてもよい。或いは、第1波長板111は、光学軸上で、前述した、図4に示されるように、光学軸上において、複数の他の記録層において発生する、複数の迷光の光径が、全て、略等しい位置において配置されるようにしてもよい。具体的には、図4によって示されるように、「n」番目の記録層に合焦点された場合、「n−1」番目の記録層において発生する迷光「n−1」、及び「n+1」番目の記録層において発生する迷光「n+1」を含む他の記録層において発生する複数の迷光の光径が、全て、略等しい位置に配置されるようにしてもよい(図4中の「A点」と「B点」との距離を参照)。
(3−3) 信号光と迷光とにおいて、偏光方向が異なる光学原理
次に、図9から図11を参照して、本実施例に係る、受光部において受光される、信号光と迷光とにおいて、偏光方向が異なる光学原理について説明する。ここに、図9は、本実施例に係る、第1波長板の受光面を、図式的に示す平面図(図9(a))、第1波長板の受光面において、0次光が照射される光径と、±1次光(±1次回折光)が照射される光径との相対的な位置関係を、図式的に示す平面図(図9(b))、並びに、受光部の受光面において、0次光が照射される光径と、±1次光が照射される光径と、0次光の迷光が照射される光径と、の相対的な位置関係を、図式的に示す平面図(図9(c))である。
図9(a)及び図9(b)に示されるように、第1波長板111の中心軸を、前述した焦線の軸方向と略一致させるようにしてもよい。或いは、第1波長板111の中心軸を、前述したシリンドリカルレンズのシリンダ方向と、所定の角度(例えば45度)をなすようにしてもよい。この時、図9(b)に示されるように、第1波長板111の受光面において、+1次光に対応される信号光が照射される光径は、前述した領域「λ/2」の上に位置するように、当該領域「λ/2」が配置される。よって、+1次光に対応される信号光の偏光方向は90度だけ変化する。また、−1次光に対応される信号光が照射される光径も、前述した領域「λ/2」の上に位置する。よって、−1次光に対応される信号光の偏光方向も90度だけ変化する。更に、また、0次光に対応される信号光が照射される光径(光スポット)は、前述した領域「0λ」の上に位置する。よって、0次光に対応される信号光の偏光方向は変化しない。加えて、0次光に対応される信号光と同様に、偏光方向が変化しない0次光に対応される迷光が照射される光径は、上述した3つの光径を含む、相対的に大きな楕円形状をしており、迷光は、デフォーカスされて(ぼんやりと)第1波長板111に照射されている。
従って、図9(c)に示されるように、受光部PD1aにおいては、偏光方向が90度だけ変化した+1次光の信号光(図9(c)中の「α+90度」と、斜線の黒丸内とを参照)が、偏光方向が変化していない0次光の迷光(図9(c)中の「α度」を参照)と合わせて、受光される。概ね同様にして、受光部PD1bにおいては、偏光方向が90度だけ変化した+1次光の信号光(図9(c)中の「α+90度」と、斜線の黒丸内とを参照)が、偏光方向が変化していない0次光の迷光(図9(c)中の「α度」を参照)と合わせて、受光される。尚、図9(c)中の2本の斜線の細長い斜めの長方形の領域は、0次光の迷光において、偏光方向が90度だけ変化した部分を示す。
この結果、偏光方向が異なる、(i)+1次光の信号光(又は、−1次光の信号光)と、(ii)0次光の迷光とにおける、光の干渉の影響を効果的に低減することが可能である。特に、±1次光の信号光と、0次光の迷光とは、光強度のレベルが略等しいので、偏光方向を異ならせることによって、±1次光等の信号光を受光する受光部PD1a(PD1b)における、迷光による光の干渉の影響をより顕著に、低減することが可能である。
以上の結果、多層型の情報記録媒体における、例えば3ビーム法に基づくトラッキング制御において、迷光の影響を効果的に低減させ、光強度(又は、光強度に対応されるプッシュプル信号の振幅)のレベルをより高く維持させた状態の下で、信号光を、受光部PDに受光させ、高精度なトラッキング制御を実現することが可能である。
ここで、図10及び図11を参照して、手前側若しくは奥側の記録層に合焦点した場合の、第1波長板若しくは受光部の受光面において、0次光が照射される光径と、±1次光が照射される光径との相対的な位置関係について、より詳細に説明する。ここに、図10は、本実施例に係る、手前側若しくは奥側の記録層に合焦点した場合の、第1波長板若しくは受光部の受光面において、0次光が照射される光径と、±1次光が照射される光径との相対的な位置関係を、図式的に示す平面図(図10(a)から(d))である。図11は、本実施例に係る、手前側の記録層の合焦点した場合の、受光部の受光面において、0次光が照射される光径と、±1次光が照射される光径との相対的な位置関係を、図式的に示す平面図である。
図10(a)に示されるように、手前側の記録層に合焦点した場合、第1波長板111の中心軸と、焦線の軸方向との角度を、所定の値に設定することで、第1波長板111の受光面に照射される、±1次光の光径(光スポット)の形状、又は、0次光の光径の形状を変形させることが可能である。従って、図10(b)に示されるように、受光部PDの受光面に照射される、±1次光の光径(光スポット)の形状及び位置、又は、0次光の光径の形状及び位置を変化させることが可能である。
その結果、図11に示されるように、+1次光の光径内の4つの領域のうち、光径の中心部に位置する2つの領域において、光の干渉の影響を効果的に低減することが可能である。具体的には、+1次光の光径の中心部に位置する斜線でハッチングされた領域(図11中の「α+90度」を参照)においては、偏光方向が90度だけ変化した+1次光の信号光が、偏光方向が変化していない0次光の迷光(図11中の「α度」を参照)と合わせて(即ち、図11の紙面上では前面において偏光方向が「α+90度」の部分が、図11の紙面上では背面において偏光方向が「α度」の部分が合わされているイメージで)、受光される。また、+1次光の光径の中心部に位置する白抜きされた領域(図11中の「α度」を参照)においては、偏光方向が変化していない+1次光の信号光が、偏光方向が90度だけ変化した0次光の迷光(図11中の「α+90度」を参照)と合わせて(即ち、図11の紙面上では、前面において偏光方向が「α度」の部分が、背面において偏光方向が「α+90度」の部分が合わされているイメージで)、受光される。
以上の結果、偏光方向が異なる、(i)+1次光の信号光と、(ii)0次光の迷光とにおける、光の干渉の影響を、より効果的に低減することが可能である。特に、光強度を決定する際のもっとも大きな要素である、信号光の光径の中心部において、偏光方向を異ならせることによって、信号光を受光する受光部PD1における、迷光による光の干渉の影響をより顕著に、低減することが可能である。尚、+1次光の光径の外周部付近の領域においては、黒塗りされた領域(図11中の「α度」を参照)においては、偏光方向が変化していない+1次光の信号光が、偏光方向が変化していない0次光の迷光(図11中の「α度」を参照)と合わせて(即ち、図11の紙面上では前面において偏光方向が「α度」の部分が、図11の紙面上では背面において偏光方向が「α度」の部分が合わされているイメージで)、受光され、光の干渉が大きくなる。しかしながら、+1次光の光径の外周部付近は、光強度を決定する際には小さな要素である。
概ね同様にして、図11に示されるように、−1次光の光径内の3つの領域のうち、光径の中心部と左上部に位置する2つの領域において、光の干渉の影響を効果的に低減することが可能である。具体的には、−1次光の光径の中心部に位置する斜線でハッチングされた領域(図11中の「α+90度」を参照)においては、偏光方向が90度だけ変化した−1次光の信号光が、偏光方向が変化していない0次光の迷光(図11中の「α度」を参照)と合わせて(即ち、図11の紙面上では、前面において偏光方向が「α+90度」の部分が、背面において偏光方向が「α度」の部分が合わされているイメージで)、受光される。また、−1次光の光径の左上部に位置する白抜きされた領域(図11中の「α度」を参照)においては、偏光方向が変化していない−1次光の信号光が、偏光方向が90度だけ変化した0次光の迷光(図11中の「α+90度」を参照)と合わせて(即ち、図11の紙面上では前面において偏光方向が「α度」の部分が、図11の紙面上では背面において偏光方向が「α+90度」の部分が合わされているイメージで)、受光される。
以上の結果、偏光方向が異なる、(i)−1次光の信号光と、(ii)0次光の迷光とにおける、光の干渉の影響を、より効果的に低減することが可能である。
(4) 他の実施例
次に、図12から図16を参照して、他の実施例に係る、光ピックアップに有される他の波長板(即ち、本発明に係る「光学素子」の一具体例)の基本構成、配置、及び、光学的な原理について説明する。尚、前述した実施例と概ね同様の構成には、同様の符号番号を付し、それらの説明は適宜省略する。
(4−1) 第2波長板の基本構成
先ず、図12を参照して、他の実施例に係る、光ピックアップに有される、第2波長板の基本構成について説明する。ここに、図12は、他の実施例に係る、光ピックアップに有される、第2波長板の受光面を、図式的に示す平面図(図12(a))及び、第2波長板の配置を図式的に示す断面図(図12(b))である。
図12(a)に示されるように、他の実施例に係る、光ピックアップに有される、第2波長板111aは、(i)透過したレーザ光の偏光方向を変化させる、2つの領域(図12(a)中の領域「λ/2」を参照)と、(ii)透過したレーザ光の偏光方向を変化させない、1つの領域(図12(a)中の領域「0λ」を参照)とを備えて構成されている。領域「λ/2」は、複屈折に基づいて、例えば常光線の位相と、異常光線の位相とに、所定の量の位相差を生じさせることが可能である。よって、領域「λ/2」を透過したレーザ光は、領域「λ/2」を透過しないレーザ光と比較して、偏光方向を90度だけ変化させることが可能である。
加えて、2つの領域「λ/2」は、当該第2波長板111aの光ディスクの接線方向、若しくは、Tan方向、即ち、PD0、PD1a、及びPD1bが並ぶ方向を基準にして、線対称になって配置されている。また、これら2つの領域「λ/2」は、当該第2波長板111aのRad方向(所謂、プッシュプル方向)、即ち、光ディスクの半径方向であり、且つ、Tan方向と直交する方向を基準にして、線対称になって配置されている。また、詳細には、これら2つの領域「λ/2」の位置関係は、前述した迷光の影響が相対的に大きい領域(前述した不感帯の幅)に基づいて、規定されるようにしてもよい。
(4−2) 第2波長板の配置
次に、図12(b)を参照して、他の実施例に係る、第2波長板の配置について説明する。
図12(b)に示されるように、他の実施例に係る、光ピックアップに有される、第2波長板111aは、シリンドリカルレンズ110と、集光レンズ109との間に配置される。
(4−3) 信号光と迷光とにおいて、偏光方向が異なる光学原理
次に、図13を参照して、他の実施例に係る、受光部において受光される、信号光と迷光とにおいて、偏光方向が異なる光学原理について説明する。ここに、図13は、他の実施例に係る、第2波長板の受光面を、図式的に示す平面図(図13(a))、第2波長板の受光面において、0次光が照射される光径と、±1次光(±1次回折光)が照射される光径との相対的な位置関係を、図式的に示す平面図(図13(b))、並びに、受光部の受光面において、0次光が照射される光径と、±1次光が照射される光径と、0次光の迷光が照射される光径と、の相対的な位置関係を、図式的に示す平面図(図13(c))である。
図13(a)及び図13(b)に示されるように、第2波長板111aのTan方向を、前述したPD0、PD1a、及びPD1bが並ぶ方向と略一致させる。従って、図13(b)に示されるように、第2波長板111aの受光面において、+1次光に対応される信号光が照射される光径の大部分は、前述した領域「λ/2」の上に位置する。よって、+1次光に対応される信号光の大部分の偏光方向は90度だけ変化する。また、−1次光に対応される信号光が照射される光径の大部分も、前述した領域「λ/2」の上に位置する。よって、−1次光に対応される信号光の大部分の偏光方向も90度だけ変化する。更に、また、0次光に対応される信号光の中心部分が照射される光径(光スポット)は、領域「0λ」におけるRad方向と、Tan方向との中心を基準として、2つの領域「λ/2」の上にも覆われて位置する。よって、0次光に対応される信号光の中心部分の偏光方向は変化しない。
従って、図13(c)に示されるように、受光部PD1aにおいては、偏光方向が変化していない+1次光の信号光(図13(c)中の「α度」を参照)が、偏光方向が90度だけ変化した0次光の迷光(図13(c)中の「α+90度」、及び、斜線のひし形内とを参照)と合わせて、受光される。概ね同様にして、受光部PD1bにおいては、偏光方向が変化していない+1次光の信号光(図13(c)中の「α度」を参照)が、偏光方向が90度だけ変化した0次光の迷光(図13(c)中の「α+90度」と、斜線の黒丸内とを参照)と合わせて、受光される。尚、図13(c)中の2つの細長いひし形の領域は、0次光の迷光において、偏光方向が90度だけ変化した部分を示す。
この結果、第1波長板と比較して、大きな領域「λ/2」で構成される第2波長板111aによって、偏光方向が異なる、(i)+1次光の信号光(又は、−1次光の信号光)と、(ii)0次光の迷光とにおける、光の干渉の影響を効果的に低減することが可能である。特に、第2波長板は、第1波長板と比較して、領域「λ/2」を備えて設計するために、微小な部品や、精密な加工の必要性を小さくすることができるので、波長板の製造工程を簡略化することが可能である。
(4−4) 第3波長板の基本構成
次に、図14を参照して、他の実施例に係る、光ピックアップに有される、第3波長板の基本構成、受光部において受光される、信号光と迷光とにおいて、偏光方向が異なる光学原理について説明する。ここに、図14は、他の実施例に係る、第3波長板の受光面を、図式的に示す平面図(図14(a))、第3波長板の受光面において、0次光が照射される光径と、±1次光(±1次回折光)が照射される光径との相対的な位置関係を、図式的に示す平面図(図14(b))、並びに、受光部の受光面において、0次光が照射される光径と、±1次光が照射される光径と、0次光の迷光が照射される光径と、の相対的な位置関係を、図式的に示す平面図(図14(c))である。また、図15は、他の実施例に係る、受光部の受光面において、0次光、±1次光、及び0次光が照射される光径と、光の干渉の中心との相対的な位置関係を、図式的に示す平面図である。
図14(a)及び図14(b)に示されるように、第3波長板111bにおいては、前述した第2波長板111aと、基本構成及び配置は、概ね同様である。特に、第3波長板111bにおける、前述した2つの領域「λ/2」のうち一方の形状は、Rad方向の一方側に向かって、ずれる又は長くなるように設計されていてもよい。加えて、前述した2つの領域「λ/2」のうち他方の形状は、Rad方向の他方側に向かって、ずれる又は長くなるように設計されていてもよい。従って、図14(c)に示されるように、受光部PD1aにおいては、偏光方向が変化していない+1次光の信号光(図14(c)中の「α度」を参照)が、偏光方向が90度だけ変化した0次光の迷光(図14(c)中の「α+90度」、及び、斜線のひし形内を参照)と合わせて、受光される。概ね同様にして、受光部PD1bにおいては、偏光方向が変化していない+1次光の信号光(図14(c)中の「α度」を参照)が、偏光方向が90度だけ変化した0次光の迷光(図14(c)中の「α+90度」と、斜線の黒丸内とを参照)と合わせて、受光される。特に、図14(c)中の2つの細長いひし形の領域は、Rad方向に離れるように位置され、0次光の迷光において、偏光方向が90度だけ変化した部分を示す。
詳細には、図15中の左側の黒丸に示されるように、光の干渉パターンに基づいて、光の干渉のレベルが相対的に高い部分を、前述した受光部PD1aにおける、偏光方向が変化していない+1次光の信号光(図15中の「α度」を参照)が、偏光方向が90度だけ変化した0次光の迷光(図15中の「α+90度」、及び、斜線のひし形内とを参照)と合わされて受光される領域に含めることが可能である。或いは、図15中の右側の黒丸に示されるように、光の干渉パターンに基づいて、光の干渉のレベルが相対的に高い部分を、前述した受光部PD1bにおける、偏光方向が変化していない+1次光の信号光(図15中の「α度」を参照)が、偏光方向が90度だけ変化した0次光の迷光(図15中の「α+90度」と、斜線の黒丸内とを参照)と合わされて受光される領域に含めることが可能である。
この結果、Rad方向、及びTan方向に基づいて、位置が規定された領域「λ/2」を有する第3波長板111bによって、偏光方向が異なる、(i)+1次光の信号光(又は、−1次光の信号光)と、(ii)0次光の迷光とにおける、光の干渉の影響を効果的に低減することが可能である。特に、第3波長板は、第2波長板と比較して、光の干渉のレベルが相対的に高い部分に、適切に対応して、構成が規定されるので、光の干渉の影響を、より効果的に低減することが可能である。尚、前述した図12に示されるように、レーザ光の各種の特性(例えば焦点距離等)を変化させるために、例えばホログラム素子HOE等を備えて構成されるようにしてもよい。
本発明は、上述した実施例に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う光ピックアップ及び情報機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
本発明に係る光ピックアップ及び情報機器は、例えばDVD等の情報記録媒体に対して情報信号の記録又は再生を行う際にレーザ光を照射する光ピックアップに利用可能であり、更に当該光ピックアップを備える情報機器に利用可能である。

Claims (17)

  1. 情報信号が記録される情報ピットが配列されてなる記録トラックを有する、複数の記録層を備える光ディスクから前記情報信号を記録又は再生する光ピックアップであって、
    レーザ光を照射する光源と、
    照射された前記レーザ光を回折させる回折手段と、
    回折された前記レーザ光を、前記複数の記録層のうちの一の記録層に導く光学系と、
    導かれた前記レーザ光が、前記一の記録層に合焦点した場合、(i)前記一の記録層において発生する信号光の少なくとも一部の偏光方向、及び(ii)前記複数の記録層のうちの他の記録層において発生する迷光の少なくとも一部の偏光方向を変化させる光学素子と、
    前記信号光を、少なくとも受光する一又は複数の受光手段と
    を備え、前記光学素子の一部は、前記信号光の一部及び前記迷光の一部における偏光方向を第1方向にさせ、前記光学素子の他部は、前記信号光の他部及び前記迷光の他部における偏光方向を第2方向にさせ、
    前記受光手段は、前記信号光の一部と、前記迷光の他部とを合わせて受光するように相対的に配置されることを特徴とする光ピックアップ。
  2. 前記光学素子の一部は、前記信号光の一部及び前記迷光の一部における偏光方向を第1方向にさせ、前記光学素子の他部は、前記信号光の他部及び前記迷光の他部における偏光方向を第2方向にさせ、
    前記受光手段は、前記信号光の他部と、前記迷光の一部とを合わせて、又は、前記信号光の一部と、前記迷光の他部とを合わせて、受光するように相対的に配置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。
  3. 前記信号光は、0次光の信号光、又は、±1次回折光の信号光であると共に、前記迷光は、0次光の迷光、又は、±1次回折光の迷光である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. 前記第1方向と、前記第2方向とは、相対的に偏光面が90度だけ異なることを特徴とする請求項1から3のうちいずれか一項に記載の光ピックアップ。
  5. 前記光学素子の一部、及び、前記光学素子の他部のうちいずれか一方は、λ/2波長板であることを特徴とする請求項1から4のうちいずれか一項に記載の光ピックアップ。
  6. 前記光学素子は、平行光束でないと共に、前記複数の記録層において発生した戻り光が、前記受光手段へと導かれる光路上において配置されることを特徴とする請求項1から5のうちいずれか一項に記載の光ピックアップ。
  7. 前記光学素子は、光学軸上において、複数の前記他の記録層において発生する、複数の前記迷光の光径が、全て、略等しい位置において配置されることを特徴とする請求項1から6のうちいずれか一項に記載の光ピックアップ。
  8. 前記光学素子は、光学軸上において、前記信号光の2つの、非点収差法に基づく焦線のうち、照射側の位置の近傍において配置されることを特徴とする請求項1から7のうちいずれか一項に記載の光ピックアップ。
  9. 前記光学素子の一部及び他部の形状、並びに、前記一部と前記他部との相対的な位置関係は、(i-1)光学軸に垂直な平面における、0次光に対応される、前記信号光の光径若しくは光学倍率、並びに、(i-2)前記迷光の光径若しくは光学倍率と、(ii-1)光学軸に垂直な平面における、±1次回折光に対応される、前記信号光の光径、光線位置、若しくは光学倍率、並びに、(ii-2)前記迷光の光径、光線位置若しくは光学倍率と、に基づいて規定されることを特徴とする請求項1から8のうちいずれか一項に記載の光ピックアップ。
  10. 前記光学素子の一部及び他部の形状、並びに、前記一部と前記他部との相対的な位置関係は、前記信号光の光径における、前記迷光との影響が相対的に大きい領域の幅に基づいて規定されることを特徴とする請求項1から9のうちいずれか一項に記載の光ピックアップ。
  11. 前記光学素子の一部及び他部の形状、並びに、前記一部と前記他部との相対的な位置関係は、前記信号光と、前記迷光との、前記受光手段上の干渉パターンに基づいて規定されることを特徴とする請求項1から10のうちいずれか一項に記載の光ピックアップ。
  12. 前記光学素子は、0次光に対応される焦線の方向を基準にして、線対称の位置関係にある、少なくとも2つの前記一部、又は前記他部を有することを特徴とする請求項1から11のうちいずれか一項に記載の光ピックアップ。
  13. 前記光学素子は、プッシュプル信号を受光するための方向を基準にして、線対称の位置関係にある、少なくとも2つの前記一部、又は前記他部を有することを特徴とする請求項1から12のうちいずれか一項に記載の光ピックアップ。
  14. 前記信号光、又は前記迷光の焦点位置を少なくとも変化させるホログラム素子を更に備え、
    前記ホログラム素子は、前記受光手段によって、(i)前記信号光の一部と、前記迷光の他部、又は、(ii)前記信号光の他部と、前記迷光の一部と、が合わされて受光するように前記焦点位置を変化させることを特徴とする請求項1から13のうちいずれか一項に記載の光ピックアップ。
  15. 前記光学素子は、±1次回折光に対応される前記信号光の偏光方向と、0次光に対応される前記迷光の偏光方向とを異ならせ、
    前記受光手段は、前記0次光を受光する第1受光部、+1次回折光を受光する第2受光部、及び−1次回折光を受光する第3受光部のうち、少なくとも前記第2受光部及び前記第3受光部を含むことを特徴とする請求項1から14のうちいずれか一項に記載の光ピックアップ。
  16. 受光された前記信号光に基づいて、前記レーザ光を前記一の記録層に有される記録トラックに導くように前記光学系を制御する制御手段を更に備えることを特徴とする請求項1から15のうちいずれか一項に記載の光ピックアップ。
  17. 請求項1から16のうちいずれか一項に記載の光ピックアップと、
    前記レーザ光を前記光ディスクに照射することで、前記情報信号の記録又は再生を行う記録再生手段と
    を備えることを特徴とする情報機器。
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