JP4775634B2

JP4775634B2 - 光ピックアップ装置、および光ディスク装置

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Publication number: JP4775634B2
Application number: JP2005345070A
Authority: JP
Inventors: 高志小林
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2005-11-30
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2025-11-30
Also published as: JP2007149278A

Description

本発明は、光ピックアップ装置および光ディスク装置に関し、特に、小型の装置で安定した球面収差の補正を行うことができるようにする光ピックアップ装置および光ディスク装置に関する。

光ディスクに高密度で情報を記録したり、光ディスクに高密度で記録された情報を再生するために、光ピックアップの対物レンズの開口数（ＮＡ）を大きくし、使用する光の波長を短くすることが提案されている。このような光ピックアップにおいては、光ディスクのカバー層の光学的厚さの変化（光ディスクの製造バラツキによるカバー層の厚さの変化や、複数の記録層を有する光ディスクの層毎に異なるカバー層の厚さの変化）により発生する球面収差を補正する球面収差補正装置が必要である。

この球面収差を検出するため、光ディスクの記録面から対物レンズを介して得られた反射光のうち、第１の所定開口数より小なる第２の所定開口数以下の部分のみを介して照射された第１照射光による第１反射光を検出し、記録面における第１照射光の焦点ずれを示す第１エラー信号を生成するとともに、その得られた反射光のうち、第２の所定開口数より大なる所定開口数以下の部分を介して照射された第２照射光による第２反射光を検出し、記録面における第２照射光の焦点ずれを示す第２エラー信号を生成し、第１及び第２エラー信号を用いて球面収差に対応する信号を得ることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−１８２２５４号公報

しかしながら、特許文献１の技術によれば、照射光または反射光を分割するための回折格子などの部品が必要となり、また、分割された光を検出する光検出部の数も増える。このため、光検出部により検出された信号を出力するためのI/Vアンプなどの数も増え、装置を小型化することが難しい。

さらに、照射光または反射光の数が増えると、例えば、多層記録媒体に対する情報の記録または再生を行う場合、複数の層から反射された迷光が干渉しあう恐れがある。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、小型の装置で安定した球面収差の補正を行うことができるようにするものである。

本発明の第１の側面は、ディスクとして構成される光記録媒体に対して照射する光ビームを発生する光源と、前記光源から照射された光ビームが前記記録媒体の記録面において反射された光から、それぞれ焦点が異なる２つの光ビームを生成する光ビーム生成部と、前記光ビーム生成部により生成された２つの光ビームを受光し、受光した光ビームに対応する信号を出力する光検出部とを備える光ピックアップ装置であって、前記光検出部は、前記２つの光ビームに対応する２つの光スポットが投影される第１の領域と、第２の領域を有し、前記第１の領域と、前記第２の領域は、投影される光スポットが、前記ディスクのラジアル方向またはタンジェンシャル方向に中心側と外周側に少なくとも３つの領域に分割され、前記第１の領域または第２の領域にそれぞれ並べられた前記領域の前記ディスクのラジアル方向またはタンジェンシャル方向の長さの合計が、それぞれ投影される光スポットのスポット径と同じ長さ、または投影される光スポットのスポット径より短い長さとされ、前記光検出部の少なくとも３つの領域のうち、前記第１の領域の光スポットの外周側の２つの領域から出力される信号の和と、前記第２の領域の光スポットの外周側の２つの領域から出力される信号の和との差分に基づく演算結果と、前記第１の領域の光スポットおよび前記第２の領域の光スポットのそれぞれ中心側の領域から出力される信号の差分に基づく演算結果との和から、フォーカスエラーが検出され、前記光検出部の複数の領域のうち、前記第１の領域の光スポットの外周側の２つの領域から出力される信号の和と、および前記第２の領域の光スポットの外周側の２つの領域から出力される信号の和との差分に基づく演算結果と、前記第１の領域の光スポットおよび前記第２の領域の光スポットのそれぞれ中心側の領域から出力される信号の差分に基づく演算結果との差分から、球面収差信号がさらに検出され、前記光検出部の少なくとも３つの領域のうち、前記第１の領域の光スポットおよび前記第２の領域の光スポットのそれぞれ外周側の領域から出力される信号に基づく演算結果のピーク値と、前記第１の領域の光スポットおよび前記第２の領域の光スポットのそれぞれ中心側の領域から出力される信号の演算結果のピーク値とが等しくなるように、前記第１の領域の光スポットおよび前記第２の領域の光スポットのそれぞれ外周側の領域から出力される信号に基づく演算結果に対して所定の係数が乗じられ、前記差分から前記球面収差信号が検出される光ピックアップ装置である。

前記第１の領域と、前記第２の領域において、投影される光スポットを、中心側と外周側に分割する少なくとも３つの領域のうち、最も外周側の領域のさらに外周側に別の領域が設けられ、前記前記第１の領域と、前記第２の領域において、投影される光スポットを、中心側と外周側に分割する複数の領域と、前記別の領域のそれぞれから出力される信号に基づいて、フォーカスエラー信号と、RF信号を検出するようにすることができる。

本発明の第１の側面においては、光検出部の、２つの光ビームに対応する２つの光スポットが投影される第１の領域と、第２の領域が、投影される光スポットが、前記ディスクのラジアル方向またはタンジェンシャル方向に直交して中心側と外周側に分割されるように少なくとも３つの領域に分割され、前記第１の領域または第２の領域にそれぞれ並べられた前記領域の前記ディスクのラジアル方向またはタンジェンシャル方向の長さの合計が、それぞれ投影される光スポットのスポット径と同じ長さ、または投影される光スポットのスポット径より短い長さとされ、前記光検出部の少なくとも３つの領域のうち、前記第１の領域の光スポットの外周側の２つの領域から出力される信号の和と、前記第２の領域の光スポットの外周側の２つの領域から出力される信号の和との差分に基づく演算結果と、前記第１の領域の光スポットおよび前記第２の領域の光スポットのそれぞれ中心側の領域から出力される信号の差分に基づく演算結果との和から、フォーカスエラーが検出され、前記光検出部の複数の領域のうち、前記第１の領域の光スポットの外周側の２つの領域から出力される信号の和と、および前記第２の領域の光スポットの外周側の２つの領域から出力される信号の和との差分に基づく演算結果と、前記第１の領域の光スポットおよび前記第２の領域の光スポットのそれぞれ中心側の領域から出力される信号の差分に基づく演算結果との差分から、球面収差信号がさらに検出され、前記光検出部の少なくとも３つの領域のうち、前記第１の領域の光スポットおよび前記第２の領域の光スポットのそれぞれ外周側の領域から出力される信号に基づく演算結果のピーク値と、前記第１の領域の光スポットおよび前記第２の領域の光スポットのそれぞれ中心側の領域から出力される信号の演算結果のピーク値とが等しくなるように、前記第１の領域の光スポットおよび前記第２の領域の光スポットのそれぞれ外周側の領域から出力される信号に基づく演算結果に対して所定の係数が乗じられ、前記差分から前記球面収差信号が検出される。

本発明の第２の側面は、ディスクとして構成される光記録媒体に対して照射する光を発生する光源と、前記光源から照射された光が前記記録媒体の記録面において反射された光から、それぞれ焦点が異なる２つの光ビームを生成する光ビーム生成部と、前記光ビーム生成部により生成された２つの光ビームを受光し、受光した光ビームに対応する信号を出力する光検出部とを備える光学ピックアップ部を有する光ディスク装置であって、前記光検出部は、前記２つの光ビームに対応する２つの光スポットが投影される第１の領域と、第２の領域を有し、前記第１の領域と、前記第２の領域は、投影される光スポットが、前記ディスクのラジアル方向またはタンジェンシャル方向に中心側と外周側に少なくとも３つの領域に分割され、前記第１の領域または第２の領域にそれぞれ並べられた前記領域の前記ディスクのラジアル方向またはタンジェンシャル方向の長さの合計が、それぞれ投影される光スポットのスポット径と同じ長さ、または投影される光スポットのスポット径より短い長さを有し、前記光検出部の少なくとも３つの領域のうち、前記第１の領域の光スポットの外周側の２つの領域から出力される信号の和と、前記第２の領域の光スポットの外周側の２つの領域から出力される信号の和との差分に基づく演算結果と、前記第１の領域の光スポットおよび前記第２の領域の光スポットのそれぞれ中心側の領域から出力される信号の差分に基づく演算結果との和から、フォーカスエラーが検出され、前記光検出部の複数の領域のうち、前記第１の領域の光スポットの外周側の２つの領域から出力される信号の和と、および前記第２の領域の光スポットの外周側の２つの領域から出力される信号の和との差分に基づく演算結果と、前記第１の領域の光スポットおよび前記第２の領域の光スポットのそれぞれ中心側の領域から出力される信号の差分に基づく演算結果との差分から、球面収差信号がさらに検出され、前記光検出部の少なくとも３つの領域のうち、前記第１の領域の光スポットおよび前記第２の領域の光スポットのそれぞれ外周側の領域から出力される信号に基づく演算結果のピーク値と、前記第１の領域の光スポットおよび前記第２の領域の光スポットのそれぞれ中心側の領域から出力される信号の演算結果のピーク値とが等しくなるように、前記第１の領域の光スポットおよび前記第２の領域の光スポットのそれぞれ外周側の領域から出力される信号に基づく演算結果に対して所定の係数が乗じられ、前記差分から前記球面収差信号が検出され、検出される球面収差信号とに基づいて前記光記録媒体に対する前記光学ピックアップ部のサーボを制御する制御手段を備える光ディスク装置である。

本発明の第２の側面においては、光検出部の、２つの光ビームに対応する２つの光スポットが投影される第１の領域と、第２の領域が、投影される光スポットが、前記ディスクのラジアル方向またはタンジェンシャル方向に直交して中心側と外周側に分割されるように少なくとも３つの領域に分割され、前記第１の領域または第２の領域にそれぞれ並べられた前記領域の前記ディスクのラジアル方向またはタンジェンシャル方向の長さの合計が、それぞれ投影される光スポットのスポット径と同じ長さ、または投影される光スポットのスポット径より短い長さとされ、前記光検出部の少なくとも３つの領域のうち、前記第１の領域の光スポットの外周側の２つの領域から出力される信号の和と、前記第２の領域の光スポットの外周側の２つの領域から出力される信号の和との差分に基づく演算結果と、前記第１の領域の光スポットおよび前記第２の領域の光スポットのそれぞれ中心側の領域から出力される信号の差分に基づく演算結果との和から、フォーカスエラーが検出され、前記光検出部の複数の領域のうち、前記第１の領域の光スポットの外周側の２つの領域から出力される信号の和と、および前記第２の領域の光スポットの外周側の２つの領域から出力される信号の和との差分に基づく演算結果と、前記第１の領域の光スポットおよび前記第２の領域の光スポットのそれぞれ中心側の領域から出力される信号の差分に基づく演算結果との差分から、球面収差信号がさらに検出され、前記光検出部の少なくとも３つの領域のうち、前記第１の領域の光スポットおよび前記第２の領域の光スポットのそれぞれ外周側の領域から出力される信号に基づく演算結果のピーク値と、前記第１の領域の光スポットおよび前記第２の領域の光スポットのそれぞれ中心側の領域から出力される信号の演算結果のピーク値とが等しくなるように、前記第１の領域の光スポットおよび前記第２の領域の光スポットのそれぞれ外周側の領域から出力される信号に基づく演算結果に対して所定の係数が乗じられ、前記差分から前記球面収差信号が検出され、検出される球面収差信号とに基づいて前記光記録媒体に対する前記光学ピックアップ部のサーボが制御される。

本発明によれば、小型の装置で安定した球面収差の補正を行うことができる。

以下に本発明の実施の形態を説明するが、本発明の構成要件と、明細書または図面に記載の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本発明をサポートする実施の形態が、明細書または図面に記載されていることを確認するためのものである。従って、明細書または図面中には記載されているが、本発明の構成要件に対応する実施の形態として、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。

本発明の第１の側面の光ピックアップ装置は、ディスクとして構成される光記録媒体（例えば、図２の光記録媒体１０１）に対して照射する光ビームを発生する光源（例えば、図２の光源１２１）と、前記光源から照射された光ビームが前記記録媒体の記録面において反射された光から、それぞれ焦点が異なる２つの光ビームを生成する光ビーム生成部（例えば、図２の回折格子１２６、または図９の折り曲げミラー４４１）と、前記光ビーム生成部により生成された２つの光ビームを受光し、受光した光ビームに対応する信号を出力する光検出部（例えば、図２の光検出部１２７）とを備える光ピックアップ装置であって、前記光検出部は、前記２つの光ビームに対応する２つの光スポット（例えば、図３ａと図３ｂの光スポット２０１と２０２）が投影される第１の領域と、第２の領域を有し、前記第１の領域と、前記第２の領域は、投影される光スポットが、前記ディスクのラジアル方向またはタンジェンシャル方向に中心側と外周側に少なくとも３つの領域に分割され（例えば、図３に示されるように分割され）、前記第１の領域または第２の領域にそれぞれ並べられた前記領域の前記ディスクのラジアル方向またはタンジェンシャル方向の長さの合計が、それぞれ投影される光スポットのスポット径と同じ長さ、または投影される光スポットのスポット径より短い長さとされ、前記光検出部の少なくとも３つの領域のうち、前記第１の領域の光スポットの外周側の２つの領域から出力される信号の和と、前記第２の領域の光スポットの外周側の２つの領域から出力される信号の和との差分に基づく演算結果と、前記第１の領域の光スポットおよび前記第２の領域の光スポットのそれぞれ中心側の領域から出力される信号の差分に基づく演算結果との和から、フォーカスエラーが検出され、前記光検出部の複数の領域のうち、前記第１の領域の光スポットの外周側の２つの領域から出力される信号の和と、および前記第２の領域の光スポットの外周側の２つの領域から出力される信号の和との差分に基づく演算結果と、前記第１の領域の光スポットおよび前記第２の領域の光スポットのそれぞれ中心側の領域から出力される信号の差分に基づく演算結果との差分から、球面収差信号がさらに検出され、前記光検出部の少なくとも３つの領域のうち、前記第１の領域の光スポットおよび前記第２の領域の光スポットのそれぞれ外周側の領域から出力される信号に基づく演算結果のピーク値と、前記第１の領域の光スポットおよび前記第２の領域の光スポットのそれぞれ中心側の領域から出力される信号の演算結果のピーク値とが等しくなるように、前記第１の領域の光スポットおよび前記第２の領域の光スポットのそれぞれ外周側の領域から出力される信号に基づく演算結果に対して所定の係数が乗じられ、前記差分から前記球面収差信号が検出される。

この光ピックアップ装置は、前記第１の領域と、前記第２の領域において、投影される光スポットを、中心側と外周側に分割する少なくとも３つの領域のうち、最も外周側の領域のさらに外周側に別の領域が設けられ（例えば、図１０に示されるように設けられ）、前記前記第１の領域と、前記第２の領域において、投影される光スポットを、中心側と外周側に分割する複数の領域と、前記別の領域のそれぞれから出力される信号に基づいて、フォーカスエラー信号と、RF信号を検出するようにすることができる。

本発明の第２の側面のディスクとして構成される光記録媒体（例えば、図２の光記録媒体１０１）に対して照射する光を発生する光源（例えば、図２の光源１２１）と、前記光源から照射された光が前記記録媒体の記録面において反射された光から、それぞれ焦点が異なる２つの光ビームを生成する光ビーム生成部（例えば、図２の回折格子１２６、または図９の折り曲げミラー４４１）と、前記光ビーム生成部により生成された２つの光ビームを受光し、受光した光ビームに対応する信号を出力する光検出部（例えば、図２の光検出部１２７）とを備える光学ピックアップ部（例えば、図１の光学ピックアップ部２１）を有する光ディスク装置であって、前記光検出部は、前記２つの光ビームに対応する２つの光スポット（例えば、図３ａと図３ｂの光スポット２０１と２０２）が投影される第１の領域と、第２の領域を有し、前記第１の領域と、前記第２の領域は、投影される光スポットが、前記ディスクのラジアル方向またはタンジェンシャル方向に中心側と外周側に少なくとも３つの領域に分割され（例えば、図３に示されるように分割され）、前記第１の領域または第２の領域にそれぞれ並べられた前記領域の前記ディスクのラジアル方向またはタンジェンシャル方向の長さの合計が、それぞれ投影される光スポットのスポット径と同じ長さ、または投影される光スポットのスポット径より短い長さとされ、前記光検出部の少なくとも３つの領域のうち、前記第１の領域の光スポットの外周側の２つの領域から出力される信号の和と、前記第２の領域の光スポットの外周側の２つの領域から出力される信号の和との差分に基づく演算結果と、前記第１の領域の光スポットおよび前記第２の領域の光スポットのそれぞれ中心側の領域から出力される信号の差分に基づく演算結果との和から、フォーカスエラーが検出され、前記光検出部の複数の領域のうち、前記第１の領域の光スポットの外周側の２つの領域から出力される信号の和と、および前記第２の領域の光スポットの外周側の２つの領域から出力される信号の和との差分に基づく演算結果と、前記第１の領域の光スポットおよび前記第２の領域の光スポットのそれぞれ中心側の領域から出力される信号の差分に基づく演算結果との差分から、球面収差信号がさらに検出され、前記光検出部の少なくとも３つの領域のうち、前記第１の領域の光スポットおよび前記第２の領域の光スポットのそれぞれ外周側の領域から出力される信号に基づく演算結果のピーク値と、前記第１の領域の光スポットおよび前記第２の領域の光スポットのそれぞれ中心側の領域から出力される信号の演算結果のピーク値とが等しくなるように、前記第１の領域の光スポットおよび前記第２の領域の光スポットのそれぞれ外周側の領域から出力される信号に基づく演算結果に対して所定の係数が乗じられ、前記差分から前記球面収差信号が検出され、検出される球面収差信号とに基づいて前記光記録媒体に対する前記光学ピックアップ部のサーボを制御する制御手段（例えば、図１の制御回路２４）を備える。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明を適用した光ディスク装置２０の構成例を示すブロック図である。この例において、光学ピックアップ部２１は、例えば、DVD（Digital Versatile Disc）などとして構成される光記録媒体１０１に対して光ビームを出射して、その反射光を、複数の受光部を有する受光素子で検出し、受光素子の各受光部の検出信号を、演算回路２２に出力するようになされている。

演算回路２２は、光学ピックアップ部２１から供給される検出信号から、再生信号、フォーカスエラー信号、またはトラッキングエラー信号などの信号を算出した後、再生信号を再生回路２３に出力し、フォーカスエラー信号またはトラッキングエラー信号などの信号を、制御回路２４に出力するようになされている。

再生回路２３は、演算回路２２から供給された再生信号をイコライズした後、２値化し、さらに、エラー訂正しながら復調した信号を、所定の装置（図示せず）に出力するようになされている。

制御回路２４は、演算回路２２により供給されたフォーカスエラー信号に対応して、フォーカスサーボ用アクチュエータ２６を制御し、例えば、光学ピックアップ部２１の対物レンズを光軸方向に移動させることにより、フォーカスエラーを補正し、また、演算回路２２より供給されたトラッキングエラー信号に応じて、トラッキングサーボ用アクチュエータ２７を制御して、例えば、対物レンズを光記録媒体１０１の半径方向に移動させることにより、トラッキングエラーを補正するようになされている。なお、フォーカスサーボ用アクチュエータ２６とトラッキングサーボ用アクチュエータ２７とは、実際には１つのアクチュエータとして構成され、後述する対物レンズがそのアクチュエータに搭載されることになる。

また、フォーカスサーボ用アクチュエータ２６とトラッキングサーボ用アクチュエータ２７の他に、光学ピックアップ部２１に、球面収差サーボ用アクチュエータ（図示せず）が設けられるようにすることも可能である。この場合、制御回路２４は、演算回路２２により供給された球面収差エラー信号に対応して、球面収差サーボ用アクチュエータを制御し、後述するコリメータレンズを光軸方向に移動させることにより、球面収差を補正するようになされる。

また、制御回路２４は、モータ２９を制御し、光記録媒体１０１を所定の速度で回転させるようになされている。

図２は、図１の光学ピックアップ部２１の詳細な構成例を示す図であり、本発明を適用した光ピックアップ装置の一実施の形態に係る構成例を示すブロック図である。

同図において、光ピックアップ装置１００は、光記録媒体１０１に対する情報の記録を行うとともに、光記録媒体１０１に記録された情報を読み出す。

発光素子１２１は、例えば、半導体レーザーで構成され、光ビームを射出する。発光素子１２１から射出された光ビーム（照射光）は、偏光ビームスプリッタ（BS）１２２を通過してコリメータレンズ１２３に入射される。

コリメータレンズ１２３は、発光素子１２１から射出された発散光である光ビームを平行光ビームに変える。コリメータレンズ１２３を通過した平行光ビームは、QWP（quarter wave plate）１２４に入射される。

QWP１２４は、コリメータレンズ１２３から入射された光ビームを、円偏光に変換し、QWP１２４を通過した光ビームは、対物レンズ１２５に入射される。

対物レンズ１２５は、QWP１２４から到達した光ビームを、光記録媒体１０１の記録面（図２において斜線で示される面）に収束させる。

光記録媒体１０１の記録面で反射した光ビームは、対物レンズ１２５で平行光ビームになされた後にQWP１２４を再び通過する。これにより、光記録媒体１０１から反射された光ビーム（反射光）は、照射光とは９０度偏光方向の異なる直線偏光に変換され、コリメータレンズ１２３を通過した後、偏光ビームスプリッタ１２２に入射される。

偏光ビームスプリッタ１２２に入射した光ビーム（反射光）は、そこで反射して、回折格子１２６に向かう。

回折格子１２６は、偏光ビームスプリッタ１２２から入射された光ビームを回折させ、±１次光を発生させる。回折格子１２６により発生された±１次光は、光検出部１２７に向かう。

回折格子１２６により発生された±１次光に対応する光ビームの合焦点のそれぞれは、光検出部１２７の受光面を挟んで前焦点と後焦点となる。すなわち、回折格子１２６により発生された±１次光に対応する光ビームのうちの一方は、点１４１において合焦するようになされ、他の一方は、点１４２において合焦するようになされている。

光検出部１２７は、受光面に受光素子が配置され、受光素子が受光した光に対応する電気信号を出力するように構成されている。光検出部１２７の受光面は、その領域が、例えば、複数の長方形で示されるような短冊形に分割されている（以下では、受光面の個々の長方形の領域をそれぞれ短冊と称する）。また、光検出部１２７の受光面には、上述したように、回折格子１２６により発生された±１次光に対応する光ビームの光スポットであって、２つの光スポットが投影されることになる。

図３ａおよび図３ｂは、光検出部１２７の受光部の例を示す図である。同図は、光記録媒体１０１の記録面から反射される光において球面収差がない場合の例を示している。上述したように、光検出部１２７の受光面は、その領域が、例えば、光記録媒体１０１のディスクのタンジェンシャル方向またはラジアル方向に形成される複数の長方形（短冊形）に分割され、この例では、短冊Ａ乃至Ｆの６つに分割されている。

このうち、図３ａに示される短冊Ａ，Ｅ，Ｂは、回折格子１２６により発生された±１次光に対応する２つの光ビームの光スポットのうち、例えば、主に＋１次光の光ビームの光スポット２０１が投影される第１の領域とされ、図３ｂに示される短冊Ｃ，Ｆ，Ｄは、回折格子１２６により発生された±１次光に対応する２つの光ビームの光スポットのうち、例えば、主に−１次光の光ビームの光スポット２０２が投影される第２の領域とされる。すなわち、光検出部１２７の第１の領域と第２の領域は、それぞれ３つの短冊（小領域）に分割されており、個々の短冊は、自身が受光した光に対応する電気信号を出力するように構成されている。なお、同図において光スポット２０１と２０２は、円形のハッチングで示されている。

このように構成される光検出部１２７の第１の領域と第２の領域においては、光スポット２０１と２０２が、ディスクのラジアル方向またはタンジェンシャル方向において、スポットの中心に近い内側（短冊Ｅ、短冊Ｆ）と、スポットの外周に近い外側（短冊Ａ、短冊Ｂ、短冊Ｃ、短冊Ｄ）に分割されることになる。

本発明においては、上述した第１の領域および第２の領域が、それぞれ回折格子１２６により発生された±１次光に対応する光ビームの光スポット２０１または２０２と同等、または光スポット２０１または２０２より小さくなるように構成される。この例では、光スポット２０１または２０２の直径（スポット径）と、短冊Ａ，Ｅ，Ｂの図中横方向の幅の合計（第１の領域）、または短冊Ｃ，Ｆ，Ｄの図中横方向の幅の合計（第２の領域）のそれぞれが、ほぼ等しい大きさとされている。

光記録媒体１０１の記録面から反射される光において球面収差がない場合、回折格子１２６により発生された±１次光に対応する２つの光ビームのそれぞれは、光検出部１２７の受光面を挟んで前焦点と後焦点となる点であって、点１４１と点１４２において合焦するので、図３ａと図３ｂに示されるように、光検出部の第１の領域と第２の領域に投影される光スポット２０１と２０２はそれぞれ等しい大きさであり、等しい強さとなる。

しかしながら、例えば、光記録媒体１０１の製造過程のバラツキなどにより発生した光記録媒体１０１のカバー層の厚さのわずかな変化などにより、光ビームに球面収差が発生する。光記録媒体１０１の記録面から反射される光において球面収差がある場合、回折格子１２６により発生された±１次光に対応する２つの光ビームのそれぞれは、点１４１と点１４２において正確に合焦しないので、光検出部の第１の領域と第２の領域に投影される光スポットはそれぞれ大きさが異なり、強さも異なる。

図４ａと図４ｂは、光記録媒体１０１の記録面から反射される光において球面収差がある場合の光検出部１２７の受光部の例を示す図である。いまの場合、図４ａに示される第１の領域の光スポット２０３は、図４ａに示される第２の領域の光スポット２０４より小さい大きさの円となっている。

また、図４ａと図４ｂにおいては、光スポット内の光の強度に対応して、光スポット２０３または２０４のハッチングのパターンを変えて図示されている。光スポット２０３においては、光スポットの中心部分が弱く、外周に近づくのに従って強い光とされ、光スポット２０４においては、光スポットの中心部分が強く、外周に近づくのに従って弱い光とされている。

次に、光ピックアップ装置１００によるフォーカスエラー信号と球面収差信号の検出について説明する。

光検出部１２７の短冊Ａ乃至Ｆから得られる信号の値をそれぞれＡ乃至Ｆで表すと、フォーカスエラー信号の値ＦＥは、スポットサイズ検出法（ＳＳＤ法）により、式（１）により導出される。

FE＝（Ａ＋Ｂ＋Ｆ）―（Ｃ＋Ｄ＋Ｅ）・・・（１）

式（１）より、フォーカスエラー信号は、第１の領域と第２の領域の内側のみの演算（Ｆ−Ｅ）で表される値をSA1とし、第１の領域と第２の領域の外側のみの演算（（A+B）−(C+D)）で表される値をSA2とすると、式（１）は、FE＝SA2＋SA1と近似することができ、フォーカスエラー信号は、第１の領域と第２の領域の内側のみの演算（Ｆ−Ｅ）と、第１の領域と第２の領域の外側のみの演算（（A+B）−(C+D)）の和により得られるということができる。

一方、第１の領域と第２の領域の内側のみの演算（Ｆ−Ｅ）と、第１の領域と第２の領域の外側のみの演算（（A+B）−(C+D)）の差により表される値SAは、球面収差信号の値を検出するために用いられ、光記録媒体１０１の記録面から反射される光において球面収差がない場合にはほぼ０となる。なお、フォーカス引き込み範囲内全体にわたって球面収差信号の値SAを０とするために、係数kを第１の領域と第２の領域の内側のみの演算にかけて、式（２）のようにSAが導出される。

SA＝SA１−ｋSA２・・・（２）

この際、連続して変化する信号としてのＳＡ１と、信号としてのＳＡ２のピーク強度がほぼ等しくなるように定数ｋが値SA２に乗じられることになる。

光記録媒体１０１の記録面から反射される光において球面収差がない場合、フォーカスエラー信号の値FE、球面収差信号の値SA、第１の領域と第２の領域の内側のみの演算（Ｆ−Ｅ）で表される値SA1、第１の領域と第２の領域の外側のみの演算（（A+B）−(C+D)）で表される値SA2は、図５のように変化する。図５は、横軸を、対物レンズと光記録媒体１０１の記録面との距離とし、縦軸を、各信号の出力値とし、球面収差がない場合における上述した各値の関係を表すグラフである。

同図に示されるように、球面収差信号の値SAは、図中矢印３０１で表されるフォーカス引き込み範囲内（フォーカスエラー信号のpeak-to-peakの間の値が直線で表される範囲内）全体にわたってほぼ０とされている。

これに対して、光記録媒体１０１の記録面から反射される光において球面収差がある場合、フォーカスエラー信号の値FE、球面収差信号の値SA、第１の領域と第２の領域の内側のみの演算（Ｆ−Ｅ）で表される値SA1、第１の領域と第２の領域の外側のみの演算（（A+B）−(C+D)）で表される値SA2は、図６のように変化する。図６は、図５と同様に、横軸を、対物レンズと光記録媒体１０１の記録面との距離とし、縦軸を、各信号の出力値とし、球面収差がある場合における上述した各値の関係を表すグラフである。

同図に示されるように、球面収差があると、球面収差信号の値SAが、フォーカス引き込み範囲内においても０とはならない。このように、球面収差があると、対物レンズと光記録媒体１０１の記録面との距離が０となる位置（原点）付近で、本来０となるべき値SAが、０からずれてしまうことになる。

図７は、本発明の光ピックアップ装置１００を用いて上述した式（２）により得られるSAの値の原点付近での０からのずれを表すグラフである。同図においては、横軸がディスクカバー層の厚みとされ、光記録媒体１０１の記録面から反射される光における球面収差は、光記録媒体１０１ディスクカバー層の厚みに比例する。そして、縦軸が、上述した式（２）により得られるSAの値の原点付近での０からのずれとなる。なお、同図は、光記録媒体１０１を、Blu-ray Disc（商標）として構成し、ディスクカバー層の厚みが100μmのとき、球面収差が０となるように、光ピックアップ装置１００の光学系が設定されている場合であって、フォーカス（Just Focus）の場合、+0.2μｍデフォーカスさせた場合、-0.2μｍデフォーカスさせた場合におけるそれぞれの場合のＳＡの値がグラフとして示されている。

同図においては、ディスクカバー層の厚みが約90μm乃至110μｍの範囲においてＳＡの値がほぼ直線となっており、これにより±10μm程度の引き込み範囲を持った球面収差信号が得られることが分かる。また、同図に示されるように、±0.2μmのデフォーカスでは、球面収差信号にほとんど影響がないことも分かる。

上述したように、本発明においては、短冊形に分割された光検出部１２７の受光面の内側のみの演算と、外側のみの演算の差信号から球面収差信号を得ることを特徴としている。そして、短冊形に分割された光検出部１２７の第１の領域と第２の領域は、それぞれ光検出部１２７の受光面に投影されえる光スポットと同等、または光スポットよりも小さい大きさとされる。

このようにすることで、ディスクカバー層の厚みに係らず、球面収差信号として線形な信号を得ることができるので、例えば、ディスクカバー層の厚みが100μm付近においても、正確に球面収差信号を検出することができる。また、光検出部１２７の受光面の内側のみの演算と、外側のみの演算の減算時に係数（式（２）におけるｋ）を設定することで、デフォーカスという摂動による球面収差信号の変動を抑えることができる。

さらに、光検出部１２７において検出される光ビーム（光スポット）は、回折格子１２６により発生された±１次光に対応する光ビームのみなので、例えば、照射光を分割する場合などと比較して、光検出部の数を抑制することが可能となり、光検出部により検出された信号を出力するためのI/Vアンプなどの数も少なくすることができ、その結果、装置を小型化することができる。また、照射光または反射光ともに１本の光ビームとされるので、例えば、多層記録媒体に対する情報の記録または再生を行う場合であっても、複数の層から反射された迷光が干渉しあうなどの影響を回避することが可能となる。

図８は、本発明を適用した光ピックアップ装置の一実施の形態に係る別の構成例を示すブロック図である。

同図において、コリメータレンズ４２３乃至対物レンズ４２５は、図２のコリメータレンズ１２３乃至対物レンズ１２５と同様なので、詳細な説明は省略する。同図に示される光ピックアップ装置４００においては、図２の光ピックアップ装置１００の場合と異なり、偏向ビームスプリッタ設けられておらず、光検出部４２２に設けられた折り曲げミラーにより偏向分離される構成とされる。すなわち、発光素子４２１から光記録媒体１０１に向けて発せられる照射光は、折り曲げミラーにより反射され、光記録媒体１０１の記録面から反射された反射光は、折り曲げミラーを通過するようになされている。また、光ピックアップ装置４００においては、図２の光ピックアップ装置１００の場合と異なり、回折格子が設けられていない。

図９は、図８の発光素子４２１と光検出部４２２を拡大して表した図である。同図に示されるように、発光素子４２１から射出された光ビームは、光検出部４２２の表面に設けられた折り曲げミラー４４１により反射され、コリメータレンズ４２３に向かう。

一方、光記録媒体１０１の記録面により反射された光ビームは、ＱＷＰ４２４を２回通過しているので折り曲げミラー４４１を通過して、光検出部４２２において受光面を有する第１の領域４４２に光スポットを投影させる。そして、その光ビームは、光検出部４２２内の点４４４で合焦し、さらに、光検出部４２２において受光面を有する第２の領域４４３に光スポットを投影させる。

このように、光ピックアップ装置４００においては、光ピックアップ装置１００の回折格子１２６により、±１次光を発生させた場合と同様に、光検出部の受光面上に前焦点、後焦点で合焦する２つの光ビームによる光スポットをそれぞれ投影させることができるように構成されている。そして、光検出部４２２において受光面を有する第１の領域４４２および第２の領域４４３は、図３または図４を参照して上述したように、短冊形に分割される。

このような構成とすることにより、光ピックアップ装置４００においては、光ピックアップ装置１００と同様の方式で球面収差信号を検出することができ、ディスクカバー層の厚みに係らず、正確に球面収差信号を検出することができるとともに、デフォーカスという摂動による球面収差信号の変動を抑えることができる。

さらに、光ピックアップ装置４００においては、光ピックアップ装置１００の場合と異なり、回折格子が設けられていないので、装置をさらに小型化することができ、また、例えば、多層記録媒体に対する情報の記録または再生を行う場合であっても、複数の層から反射された迷光が干渉しあうなどの影響を回避することが可能となる。

以上においては、短冊形に分割された光検出部１２７（または光検出部４２２）の第１の領域と第２の領域は、それぞれ光検出部１２７（または光検出部４２２）の受光面に投影されえる光スポットと同等、または光スポットよりも小さい大きさとされる例について説明したが、このような構成とした場合、スポットサイズ検出法により得られるフォーカスエラー信号において正確なピーク値が得られなくなる恐れがある。

このため、例えば、図１０ａおよび図１０ｂに示されるように、短冊形に分割された光検出部１２７（または光検出部４２２）の第１の領域と第２の領域が、それぞれ光検出部１２７（または光検出部４２２）の受光面に投影されえる光スポットより大きくなるように構成してもよい。同図は、それぞれ図３ａおよび図３ｂに対応する図であるが、図１０ａおよび図１０ｂにおいては、図３ａおよび図３ｂの場合と異なり、短冊Ａと短冊Ｂの外側にそれぞれ短冊Ｇと短冊Ｈが設けられ、短冊Ｃと短冊Ｄの外側にそれぞれ短冊Ｉと短冊Ｊが設けられている。

これにより、第１の領域および第２の領域が、光スポット２０１または２０２より大きくなるように構成される。この例では、光スポット２０１または２０２の直径（スポット径）は、短冊Ｇ，Ａ，Ｅ，Ｂ，Ｈの図中横方向の幅の合計（第１の領域）、または短冊Ｉ，Ｃ，Ｆ，Ｄ，Ｊの図中横方向の幅の合計（第２の領域）より小さいくなっている。

光検出部１２７（または光検出部４２２）の第１の領域と第２の領域が、図１０ａと図１０ｂに示されるように構成される場合、短冊Ａ乃至Jから得られる信号の値をそれぞれＡ乃至Ｊで表すと、フォーカスエラー信号ＦＥの値は、式（３）のように求めることができる。

ＦＥ＝（Ａ＋Ｂ＋Ｇ＋Ｈ＋Ｆ）−（Ｃ＋Ｄ＋Ｉ＋Ｊ＋Ｅ）・・・（３）

このように、フォーカスエラー信号を求めることにより、フォーカスエラー信号において正確なピーク値が得られ、正確にフォーカスサーボを行うことが可能となる。また、Ａ乃至Ｊの全ての和信号から光記録媒体１０１に記録された情報の信号（ＲＦ信号）を得ることも可能となる。

なお、光検出部１２７（または光検出部４２２）の第１の領域と第２の領域が、図１０ａと図１０ｂに示されるように構成される場合も、球面収差信号は、短冊Ａ乃至Ｆのみを用いて上述した式（２）により検出するようにすれば、やはり、ディスクカバー層の厚みに係らず、球面収差信号として線形な信号を得ることができるので、正確に球面収差信号を検出することができる。

本発明を適用した光ディスク装置の一実施形態に係る構成例を示すブロック図である。本発明を適用した光ピックアップ装置の一実施形態に係る構成例を示すブロック図である。図２の光検出部の受光部の例を示す図である。図２の光検出部の受光部の例を示す図である。球面収差がない場合のフォーカスエラー信号と、球面収差信号の例を示す図である。球面収差がある場合のフォーカスエラー信号と、球面収差信号の例を示す図である。ディスクカバーの厚みによる球面収差信号の値の変化の例を示す図である。本発明を適用した光ピックアップ装置の一実施形態に係る別の構成例を示すブロック図である。図８の光検出部を拡大した図である。光検出部の受光部の別の例を示す図である。

符号の説明

１００光ピックアップ装置，１０１光記録媒体，１２１発光素子，１２２偏向ビームスプリッタ，１２３コリメータレンズ，１２４ＱＷＰ，１２５対物レンズ，１２７光検出部，４００光ピックアップ装置，４２１発光素子，４２２光検出部，４２３コリメータレンズ，４２４ＱＷＰ，４２５対物レンズ，４４１折り曲げミラー

Claims

ディスクとして構成される光記録媒体に対して照射する光ビームを発生する光源と、
前記光源から照射された光ビームが前記記録媒体の記録面において反射された光から、それぞれ焦点が異なる２つの光ビームを生成する光ビーム生成部と、
前記光ビーム生成部により生成された２つの光ビームを受光し、受光した光ビームに対応する信号を出力する光検出部とを備える光ピックアップ装置であって、
前記光検出部は、前記２つの光ビームに対応する２つの光スポットが投影される第１の領域と、第２の領域を有し、
前記第１の領域と、前記第２の領域は、投影される光スポットが、前記ディスクのラジアル方向またはタンジェンシャル方向に中心側と外周側に少なくとも３つの領域に分割され、前記第１の領域または第２の領域にそれぞれ並べられた前記領域の前記ディスクのラジアル方向またはタンジェンシャル方向の長さの合計が、それぞれ投影される光スポットのスポット径と同じ長さ、または投影される光スポットのスポット径より短い長さとされ、
前記光検出部の少なくとも３つの領域のうち、前記第１の領域の光スポットの外周側の２つの領域から出力される信号の和と、前記第２の領域の光スポットの外周側の２つの領域から出力される信号の和との差分に基づく演算結果と、前記第１の領域の光スポットおよび前記第２の領域の光スポットのそれぞれ中心側の領域から出力される信号の差分に基づく演算結果との和から、フォーカスエラーが検出され、
前記光検出部の複数の領域のうち、前記第１の領域の光スポットの外周側の２つの領域から出力される信号の和と、および前記第２の領域の光スポットの外周側の２つの領域から出力される信号の和との差分に基づく演算結果と、前記第１の領域の光スポットおよび前記第２の領域の光スポットのそれぞれ中心側の領域から出力される信号の差分に基づく演算結果との差分から、球面収差信号がさらに検出され、
前記光検出部の少なくとも３つの領域のうち、前記第１の領域の光スポットおよび前記第２の領域の光スポットのそれぞれ外周側の領域から出力される信号に基づく演算結果のピーク値と、前記第１の領域の光スポットおよび前記第２の領域の光スポットのそれぞれ中心側の領域から出力される信号の演算結果のピーク値とが等しくなるように、前記第１の領域の光スポットおよび前記第２の領域の光スポットのそれぞれ外周側の領域から出力される信号に基づく演算結果に対して所定の係数が乗じられ、前記差分から前記球面収差信号が検出される
光ピックアップ装置。
前記第１の領域と、前記第２の領域において、投影される光スポットを、中心側と外周側に分割する少なくとも３つの領域のうち、最も外周側の領域のさらに外周側に別の領域が設けられ、
前記前記第１の領域と、前記第２の領域において、投影される光スポットを、中心側と外周側に分割する複数の領域と、前記別の領域のそれぞれから出力される信号に基づいて、フォーカスエラー信号と、RF信号を検出する
請求項１に記載の光ピックアップ装置。
ディスクとして構成される光記録媒体に対して照射する光を発生する光源と、
前記光源から照射された光が前記記録媒体の記録面において反射された光から、それぞれ焦点が異なる２つの光ビームを生成する光ビーム生成部と、
前記光ビーム生成部により生成された２つの光ビームを受光し、受光した光ビームに対応する信号を出力する光検出部とを備える光学ピックアップ部を有する光ディスク装置で
あって、
前記光検出部は、前記２つの光ビームに対応する２つの光スポットが投影される第１の領域と、第２の領域を有し、
前記第１の領域と、前記第２の領域は、投影される光スポットが、前記ディスクのラジアル方向またはタンジェンシャル方向に中心側と外周側に少なくとも３つの領域に分割され、前記第１の領域または第２の領域にそれぞれ並べられた前記領域の前記ディスクのラジアル方向またはタンジェンシャル方向の長さの合計が、それぞれ投影される光スポットのスポット径と同じ長さ、または投影される光スポットのスポット径より短い長さを有し、
前記光検出部の少なくとも３つの領域のうち、前記第１の領域の光スポットの外周側の２つの領域から出力される信号の和と、前記第２の領域の光スポットの外周側の２つの領域から出力される信号の和との差分に基づく演算結果と、前記第１の領域の光スポットおよび前記第２の領域の光スポットのそれぞれ中心側の領域から出力される信号の差分に基づく演算結果との和から、フォーカスエラーが検出され、
前記光検出部の複数の領域のうち、前記第１の領域の光スポットの外周側の２つの領域から出力される信号の和と、および前記第２の領域の光スポットの外周側の２つの領域から出力される信号の和との差分に基づく演算結果と、前記第１の領域の光スポットおよび前記第２の領域の光スポットのそれぞれ中心側の領域から出力される信号の差分に基づく演算結果との差分から、球面収差信号がさらに検出され、
前記光検出部の少なくとも３つの領域のうち、前記第１の領域の光スポットおよび前記第２の領域の光スポットのそれぞれ外周側の領域から出力される信号に基づく演算結果のピーク値と、前記第１の領域の光スポットおよび前記第２の領域の光スポットのそれぞれ中心側の領域から出力される信号の演算結果のピーク値とが等しくなるように、前記第１の領域の光スポットおよび前記第２の領域の光スポットのそれぞれ外周側の領域から出力される信号に基づく演算結果に対して所定の係数が乗じられ、前記差分から前記球面収差信号が検出され、検出される球面収差信号とに基づいて前記光記録媒体に対する前記光学ピックアップ部のサーボを制御する制御手段を備える
光ディスク装置。