JP4949262B2

JP4949262B2 - 光ディスク装置

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Publication number: JP4949262B2
Application number: JP2007540901A
Authority: JP
Inventors: 青児西脇; 和雄百尾
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-10-18
Filing date: 2006-09-19
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2026-09-19
Also published as: WO2007046207A1; CN101292289B; US20090238051A1; US7911926B2; JPWO2007046207A1; CN101292289A

Description

本発明は、光ディスクにデータを記録すること、および光ディスクからデータを再生することの少なくとも一方を行う光ディスク装置に関する。

図５から図８を参照しつつ、光ディスク装置の従来例を説明する。このような従来例は、例えば特許文献１に開示されている。

まず図５を参照する。図５（ａ）は、光ディスク装置の従来例の構成を示す断面図であり、図５（ｂ）は、その光源周辺部の側面（図５（ａ）の紙面に垂直な面）を示す図である。

図５（ａ）および（ｂ）に示す従来の光ディスク装置では、光検出基板９上に取り付けられた半導体レーザ等の光源１から放射される波長λのレーザ光１ａが、光検出基板９上に取り付けられた反射ミラー１０で反射された後、コリメートレンズ４により、直線７を光軸とする平行光に変換される。

直線７を光軸とする平行光は、偏光性ホログラム基板２を透過した後、１／４波長板３により、直線偏光（Ｓ波またはＰ波）から円偏光に変換される。この円偏光は、焦点距離ｆの対物レンズ５によって集光され、光ディスク６の信号面６ａ上に集束される。

信号面６ａで反射された光は、対物レンズ５を経て、１／４波長板３により直線偏光（Ｐ波またはＳ波）に変換される。この直線偏光は、偏光性ホログラム基板２上のホログラム面２ａに入射すると、回折され、光軸７を対称軸とする１次回折光８’、−１次回折光８”に分岐する。分岐光（回折光）は、コリメートレンズ４を経て集束され、光検出基板９上の検出面９ａに入射する。１／４波長板３は、偏光性ホログラム基板２上に構成され、対物レンズ５と一体で移動する。

検出面９ａは、コリメートレンズ４の焦平面（すなわち光源１の仮想発光点位置）にほぼ位置する。光ディスク６の信号面６ａには、ディスク回転方向に沿った案内溝、又はピット列がディスク径方向にピッチΛの間隔で並んでいる。

光軸７は、光源１とコリメートレンズ４の間の空間において、コリメートレンズ４の中心軸及びその延長線に一致するが、コリメートレンズ４と光ディスクの信号面６ａの間の空間においては、対物レンズ５の中心軸及びその延長線に一致する。

図６（ａ）は、上記光ディスク装置におけるホログラム面２ａに入射する直前の反射光の光軸７に直交する平面上の光分布を示している。図６（ｂ）は、この反射光の光分布に対するディスク径方向に沿った断面での光強度を示している。

図６（ａ）に示されるｘ軸、ｙ軸は、それぞれ、ディスク径方向、回転方向に対応している。光軸７は、ｘ軸とｙ軸との交点Ｏを通過する。

図６（ａ）において、光ビームが光ディスクの信号面６ａで反射されるとき、光ディスクの信号面６ａにおけるピッチΛの周期構造により、回折が生じる。ホログラム面２ａに入射する直前の反射光は、０次回折光１１と１次回折光１１ａとが部分的に重なるとともに、０次回折光１１と−１次回折光１１ｂとも部分的に重なる。

各回折光の中心は、ディスク径方向（ｘ軸方向）にｄだけシフトし、対物レンズ５の開口５ａの外側の光（半径ｒ＞ｒ０の領域、ただしｒ０は対物レンズ５の開口半径）が遮光された光分布となる。ただし、１次回折光１１ａはｘ軸の＋側、−１次回折光１１ｂは−側にシフトし、このシフト量ｄは光源１から放射される光の波長λ、対物レンズ５の焦点距離ｆ（＝ｒ０／ＮＡ、ただしＮＡは対物レンズ５の開口数）、光ディスク６の信号面６ａ上の周期構造のピッチΛを使って、次式で与えられる。

（式１）ｄ＝ｆλ／Λ

０次回折光と、±１次回折光の強度との間の位相関係は、信号面６ａにおける案内溝の形状（ピッチ、溝幅、溝深さ等）、および案内溝に対する集光スポットの位置（案内溝センターに対するオフトラック量やディフォーカス量）で決まる。これらの光が重なりあい、干渉することによって生じる反射光の光分布も、案内溝の形状、オフトラック量、およびディフォーカス量によって決まる。

光源１から放射されるレーザ光１ａの強度分布は一般にはガウス分布をなし、対物レンズ５が基準位置にある場合には往路時の光分布の強度中心がｘ＝ｙ＝０の位置になるように調整される。反射光の０次回折光成分はこのガウス分布を光軸反転した分布と一致しており、回折光が重畳してできる反射光の光分布もオフトラックゼロの時にはガウス分布に近い分布となる場合が多い。しかし実際には調整誤差等が存在するので反射光の光分布は原点に対し非対称な強度分布となり、図６（ｂ）の曲線１３はこのモデルに沿って描いている。さらに、実際のガウス分布にはかなりのむらがあり、一部の領域の光量が小さい（又は大きい）場合がある。また、レンズやディスク基材表面等に付着したゴミによっても、反射光の分布にむらが発生する。図６（ａ）の領域１２はそれに相当し、図６（ｂ）の曲線１３ａに示すように、周辺部に比べ強度の弱い領域として作用する。さらに、光ディスクに対するトラッキング制御に伴って対物レンズ５が光ディスク径方向に沿ってシフトすると、反射光の光分布は、その逆方向にシフトした曲線１３’の分布となる。

図７は、ホログラム面２ａによる光分割を示している。ホログラム面２ａは、光軸７に直交する必要はないが、ここでは直交するものとして説明する。ｘ軸、ｙ軸は、それぞれ、ディスクの径方向、回転方向に対応し、その交点Ｏを光軸７が通過する。

図７に示されるように、ホログラム面２ａは、分割線１５ａ、１５ｂ、１５ｃにより、６つの領域１４ａ、１４ａ１、１４ａ２、１４ｂ、１４ｂ１、１４ｂ２に分割されている。光ディスクの信号面６ａで反射された光のうち、ホログラム面２ａに入射する光は、それぞれの領域で分岐され、分岐光を形成する。各分岐光の光量は、検出面９ａ上の光検出器により独立して検出される。各検出光量を、それぞれ、Ｓ１４ａ、Ｓ１４ａ１、Ｓ１４ａ２、Ｓ１４ｂ、Ｓ１４ｂ１、Ｓ１４ｂ２とする。

分割線１５ａは、０次回折光１１をディスク回転方向（ｙ軸方向）に沿って等分割し、分割線１５ｂ、１５ｃは±１次回折光１１ａ、１１ｂが重畳していない領域を選ぶ形で、０次回折光１１の外縁近傍をディスク径方向（ｘ軸方向）に沿って分割している。光検出器からの検出信号を演算して、以下の２つの信号を生成する。

（式２）ＴＥ１＝Ｓ１４ａ−Ｓ１４ｂ
（式３）ＴＥ２＝Ｓ１４ａ１＋Ｓ１４ａ２−（Ｓ１４ｂ１＋Ｓ１４ｂ２）

光ディスク６の信号面６ａ上の案内溝（またはピット列）に対するトラッキングエラー信号ＴＥは係数値ｋを用いて、次式で与えられる。

（式４）ＴＥ＝ＴＥ１−ｋ×ＴＥ２

対物レンズ５は、案内溝へのトラッキング制御に伴い、光ディスクの芯振れに同期して径方向に沿ってシフトする。このため、反射光の分布も、図６（ｂ）に示すように、曲線１３から曲線１３’へシフトする。その影響は、ＴＥ１、ＴＥ２に反映する。

一般に、光スポットの案内溝に対するオフトラックは、０次回折光と±１次回折光との位相情報を変化させる。このため、これらの回折光が干渉する領域では、光強度に変化が生じる。従って、（式２）が０次回折光、±１次回折光の干渉領域を含むのに対し、（式３）は０次回折光のみの領域であるので、オフトラックに関する情報はＴＥ１には含まれるが、ＴＥ２には含まれない。すなわち、ＴＥ２はレンズシフトの情報だけを含むことになる。従って、係数値ｋを適切に選ぶことで（式４）によってレンズシフトに影響されないトラッキングエラー信号を生成できる。

図８は、他の従来例におけるホログラム面２ａによる光分割を示している。

ここでも、ｘ軸、ｙ軸は、それぞれディスクの径方向、回転方向に対応し、その交点Ｏを光軸７が通過する。ホログラム面２ａは分割線１５ａ、１５ｄ、１５ｅにより４つの領域１４ａ、１４ａ１、１４ｂ、１４ｂ１に分割され、ホログラム面２ａに入射する反射光はそれぞれの領域で分岐され、その光量が検出面９ａ上の光検出器により独立して検出される。各検出光量をそれぞれＳ１４ａ、Ｓ１４ａ１、Ｓ１４ｂ、Ｓ１４ｂ１とする。分割線１５ａは０次回折光１１をディスク回転方向（ｙ軸方向）に沿って等分割し、分割線１５ｄ、１５ｅは±１次回折光１１ａ、１１ｂが重畳していない領域を選び取る形で、０次回折光１１のｙ軸近傍の領域を±１次回折光１１ａ、１１ｂの外縁に沿って分割している。

光検出器からの検出信号を演算して、（式２）及び下記に示す（式５）より２つの信号ＴＥ１、ＴＥ２を生成する。

（式５）ＴＥ２＝Ｓ１４ａ１−Ｓ１４ｂ１

光ディスク６の信号面６ａにおける案内溝（またはピット列）に対するトラッキングエラー信号ＴＥは、係数値ｋを用いて、前述の（式４）で与えられる。図７の例と同様に、ＴＥ１はレンズシフトとオフトラックの影響を受けるが、ＴＥ２は０次回折光のみの領域であるため、レンズシフトの影響だけを受ける。従って、係数値ｋを適切に選ぶことにより、（式４）によってレンズシフトに影響されないトラッキングエラー信号を生成できる。
特開平９−２２３３２１号公報

上記従来の光ディスク装置には、以下の問題がある。

図７に示す従来例では、ＴＥ２の検出に関わる領域１４ａ１、１４ａ２、１４ｂ１、１４ｂ２での反射光の面積が、ＴＥ１の検出に関わる領域１４ａ、１４ｂでの反射光の面積に比べ極めて小さくなる（１／２０〜１／３０程度）。従って、ＴＥ２の信号レベルは、ＴＥ１の信号レベルに比べ極めて小さくなり、（式４）を構成する係数値ｋは非常に大きな値（例えば２０〜３０程度）となる。このとき、信号ＴＥ２に加わるわずかな外乱成分（反射光の分布むらの影響等）が係数値ｋの分だけ増幅され、（式４）によるＴＥ信号が外乱信号で大きく乱されることになる。

一方、図８に示す従来例では、ＴＥ２の検出に関わる領域１４ａ１、１４ｂ１での反射光の面積が増大するので、（式４）を構成する係数値ｋは小さな値（例えば５〜１０程度）にできる。しかし、図６（ｂ）に示すように、レンズシフトに伴う反射光の光分布の変化（曲線１３と曲線１３’との間での変動など）があるとき、分布むらの領域１２がＴＥ２の検出に関わる領域１４ａ１や１４ｂ１をｘ軸に沿って跨ぐことになる。その結果、ＴＥ２に大きな外乱が加わりやすくなる。

また、光ディスク６の信号面６ａ上の周期構造のピッチΛの変化により、±１次回折光の中心位置もｘ軸に沿って若干の変動をするので、±１次回折光１１ａ、１１ｂの外縁が分割線１５ｄ、１５ｅを跨ぐ場合も存在する。このとき、ＴＥ２にもオフトラックに関する情報が混入することになり、（式４）に基づくＴＥ信号のトラッキングエラーに関する振幅（検出感度）が大きく減衰することになる。従って、いずれの従来例も反射光の分布むらの影響を強く受けたり、ＴＥ信号の出力が減衰したりするため、レンズシフトに影響されない安定したトラッキングエラー信号の生成が困難であった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、反射光の分布むらの影響を受けにくく、レンズシフトに影響されない安定したトラッキングエラー信号の生成を可能にする光ディスク装置を提供することを目的とする。

本発明による光ディスク装置は、光ディスクにデータを記録すること、および光ディスクからデータを再生することの少なくとも一方を行う光ディスク装置であって、光ビームを放射する光源と、前記光ビームを集束する開口半径がｒ０の対物レンズと、前記光ディスクで反射された前記光ビームを複数の分岐光に分ける光分岐素子と、前記複数の分岐光の少なくとも一部が入射し、入射した個々の分岐光の光量に応じた信号を生成する光検出器と、前記光ビームの一部を遮る遮光部とを備え、前記遮光部は、前記対物レンズの中心軸に垂直な仮想平面上において前記光ディスクの径方向に平行なｘ軸、およびｘ軸に垂直なｙ軸を含むｘｙ座標を規定するとき、前記仮想平面上において｜ｘ｜＞ａ、｜ｙ｜＞ｂ、およびａ²＋ｂ²＜ｒ０²の関係式（ただし、ａ、ｂは正の実数）を満足する座標（ｘ、ｙ）によって定義される領域を、前記光ビームが通過しないようにする。

好ましい実施形態において、前記光源から放射された光ビームの波長をλ、前記対物レンズの焦点距離をｆ、前記光ディスクの案内溝やピット列の径方向のピッチをΛとするとき、前記正の実数ａがΛ／２λ−０．０４＜ａ／ｆ＜Λ／２λの関係を満足する。

好ましい実施形態において、前記光分岐素子は、前記光ビームのうち、前記仮想平面におけるｙ＞ｂかつｘ＞０を満たす領域と、ｙ＞ｂかつｘ＜０を満たす領域に入射する部分を分岐し、前記光ビームのうち、前記各領域に入射した部分の光量の差信号をトラッキングエラー信号の補正に用いる。

好ましい実施形態において、前記光分岐素子は、前記光ビームのうち、前記仮想平面におけるｙ＜−ｂかつｘ＞０を満たす領域と、ｙ＜−ｂかつｘ＜０を満たす領域に入射する部分を分岐し、前記光ビームのうち、前記各領域に入射した部分の光量の差信号をトラッキングエラー信号の補正に用いる。

好ましい実施形態において、前記光分岐素子は、前記光ビームのうち、前記仮想平面における｜ｙ｜＜ｂかつｘ＞０を満たす領域と、｜ｙ｜＜ｂかつｘ＜０を満たす領域に入射する部分を分岐し、前記光ビームのうち、前記各領域に入射した部分の光量の差を信号ＴＥ１とし、ｙ＞ｂかつｘ＞０を満たす領域と、ｙ＞ｂかつｘ＜０を満たす領域に入射した部分の差信号をＴＥ２とするとき、ＴＥ１−ｋ×ＴＥ２の演算式（ｋは定数）によって表現されるトラッキングエラー信号を生成する。

好ましい実施形態において、前記光分岐素子は、前記光ビームのうち、前記仮想平面における｜ｙ｜＜ｂかつｘ＞０を満たす領域と、｜ｙ｜＜ｂかつｘ＜０を満たす領域に入射する部分を分岐し、前記光ビームのうち、前記各領域に入射した部分の光量の差を信号ＴＥ１とし、ｙ＜−ｂかつｘ＞０を満たす領域と、ｙ＜−ｂかつｘ＜０を満たす領域に入射した部分の差信号をＴＥ２とするとき、ＴＥ１−ｋ×ＴＥ２の演算式（ｋは定数）によって表現されるトラッキングエラー信号を生成する。

好ましい実施形態において、前記光分岐素子は、前記光ビームのうち、前記仮想平面における｜ｙ｜＞ｂかつｘ＞０を満たす領域と、｜ｙ｜＞ｂかつｘ＜０を満たす領域に入射する部分を分岐し、前記光ビームのうち、前記各領域に入射した部分の光量の差信号をトラッキングエラー信号の補正に用いる。

好ましい実施形態において、前記光分岐素子は、前記光ビームのうち、前記仮想平面における｜ｙ｜＜ｂかつｘ＞０を満たす領域と、｜ｙ｜＜ｂかつｘ＜０を満たす領域に入射する部分を分岐し、前記光ビームのうち、前記各領域に入射した部分の光量の差を信号ＴＥ１とし、｜ｙ｜＞ｂかつｘ＞０を満たす領域と、｜ｙ｜＞ｂかつｘ＜０を満たす領域に入射した部分の差信号をＴＥ２とするとき、ＴＥ１−ｋ×ＴＥ２の演算式（ｋは定数）によって表現されるトラッキングエラー信号を生成する。

本発明によれば、レンズシフト方向に沿った分割線で区分けされ、かつ±１次回折光が重畳しない領域を広く確保できる。このため、反射光の分布むらの影響を受けにくく、レンズシフトに影響されない安定したトラッキングエラー信号の生成が可能になる。さらに、光ディスクの案内溝のピッチむらがあっても、±１次回折光の重畳領域が混入しにくいので、トラッキングエラー信号の検出感度劣化を抑制できる。

本発明の光ディスク装置は、光ビームの一部を遮る遮光部を備え、この遮光部が、対物レンズを通過する光ビームの特定領域を遮る。この特定領域とは、対物レンズの中心軸に垂直な仮想平面を用いて規定することができる。まず、この仮想平面上において、光ディスクの径方向に平行なｘ軸、およびｘ軸に垂直なｙ軸を含むｘｙ座標を規定する。この仮想平面に入射する光ビームの断面半径をｒとするとき、本願発明における遮光部は、｜ｘ｜＞ａ、かつ｜ｙ｜＞ｂを満足する領域を遮るように機能する。ここで、ａ、ｂは正の実数であり、ａ²＋ｂ²＜ｒ０²の関係式を満足する。

本発明の光ディスク装置は、このような遮光部を例えば対物レンズと光源との間に備えることにより、上記従来技術の問題を解決することができる。

（実施形態）
図１から図４を参照しながら、本発明による光ディスク装置の実施形態を説明する。

まず、図１（ａ）および（ｂ）を参照する。図１（ａ）は、本実施形態における光ディスク装置の構成を示しており、図１（ｂ）は、その光源周辺部の側面（図１（ａ）の紙面に垂直な面）を示している。

本実施形態の光ディスク装置では、光検出基板９上に取り付けられた半導体レーザ等の光源１から放射される波長λのレーザ光１ａが、光検出基板９上に取り付けられた反射ミラー１０で反射された後、コリメートレンズ４により、直線７を光軸とする平行光に変換される。

直線７を光軸とする平行光は、偏光性ホログラム基板２を透過した後、１／４波長板３により、直線偏光（Ｓ波またはＰ波）から円偏光に変換される。この円偏光の一部は、遮光マスク１６によりカットされ、残りの部分が焦点距離ｆの対物レンズ５により集光されて光ディスク６の信号面６ａ上に集束される。

信号面６ａで反射された光は、対物レンズ５を経て、遮光マスク１６により光束の一部をカットされた後、１／４波長板３により直線偏光（Ｐ波またはＳ波）に変換される。この直線偏光は、偏光性ホログラム基板２上のホログラム面２ａに入射すると、回折され、光軸７を対称軸とする１次回折光８’、−１次回折光８”に分岐する。分岐光（回折光）は、コリメートレンズ４を経て集束され、光検出基板９上の検出面９ａに入射する。１／４波長板３は、偏光性ホログラム基板２上に構成され、遮光マスク１６及び対物レンズ５と一体で移動する。

光軸７は、光源１とコリメートレンズ４の間の空間において、コリメートレンズ４の中心軸及びその延長線に一致するが、コリメートレンズ４と光ディスクの信号面６ａの間の空間においては、偏光性ホログラム基板２の中心軸、対物レンズ５の中心軸及びその延長線に一致する。

遮光マスク１６は、透明基板の上に金属膜や誘電体多層膜をコーティングし、その一部をパターニングすることよって形成され得る。

図２は、本実施形態で採用する遮光マスク１６の遮光パターンを示す図である。遮光マスク１６は、光軸７に直交する必要はないが、ここでは直交するものとして説明する。

図２のｘ軸、ｙ軸は、それぞれ、ディスクの径方向、回転方向に対応し、点Ｏは光軸７と遮光マスク表面の交点である。図中、破線の円形は、遮光マスク１６に入射する光束の外形５ａを示している。光束外形５ａは、光ディスク６の信号面６ａで反射され、対物レンズ５を経て遮光マスク１６に入射する光束の外形であり、対物レンズ５の開口径によって規定される。

遮光マスク１６における方形の領域１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄは、遮光性領域であり、金属膜や遮光性の誘電体多層膜から形成されている。それ以外の領域は、光を透過することができる。これらの遮光領域１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄは、光束外形５ａの一部と重なっている。このため、遮光マスク１６に入射する光束のうち、点Ｏに関して４５度、１３５度の方位に位置する４隅の部分が遮られる。この遮光マスク１６における遮光領域は、係数ａ、ｂを用い次式で表される。

（式６）｜ｘ｜＞ａかつ｜ｙ｜＞ｂ

ここで、係数ａは（式１）で与えられる値ｄのほぼ１／２に近い値であるが、ｄ／２より大きくなることはない。なお、係数ａはできるだけ大きいほど開口面積を大きく設定できるので、例えば（式１）より次式の範囲であることが好ましい。

（式７）Λ／２λ−０．０４＜ａ／ｆ＜Λ／２λ

式７中の（Λ／２λ−０．０４）では、第１項の（Λ／２λ）から、設計的に許容され得る目安として０．０４を減じている。値０．０４は比較的余裕のある値であり、０．０１や０．０２に設定してもよい。

図３は、本実施形態にホログラム面２ａに入射する直前の反射光の光軸７に直交する平面上の光分布を示す図である。ｘ軸、ｙ軸はそれぞれディスクの径方向、回転方向に対応し、その交点Ｏを光軸７が通過する。

図３に示されるように、光ディスク６の信号面６ａにおけるピッチΛの周期構造により、反射光には回折光が発生する。ホログラム面２ａに入射する直前の反射光のうち、０次回折光１１の上には１次回折光１１ａ、−１次回折光１１ｂが重なる。このため対物レンズ５の開口５ａの外側の光（半径ｒ＞ｒ０の領域）、及び遮光マスク１６の遮光領域によって遮られた光分布が得られる。０次回折光１１の光束の断面形状は、往路において遮光マスク１６によって遮られるので、（式６）の領域が遮光される。１次回折光１１ａ、−１次回折光１１ｂの光束の断面形状も、これに一致し、かつ各回折光の中心がディスク径方向（ｘ軸方向）にｄだけシフトする。従って、楕円部１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄで示すように、反射光には１次回折光１１ａ、−１次回折光１１ｂが重ならず０次回折光１１だけの領域が大きく広がる。

図４は、本実施形態におけるホログラム面２ａによる光分割を示す図である。ホログラム面２ａは、光軸７に直交する必要はないが、ここでは直交するものとして説明する。

ｘ軸およびｙ軸は、それぞれ、ディスクの径方向および回転方向に対応し、その交点Ｏを光軸７が通過する。ホログラム面２ａは、分割線１５ａ、１５ｂ、１５ｃにより６つの領域１４ａ、１４ａ１、１４ａ２、１４ｂ、１４ｂ１、１４ｂ２に分割され、ホログラム面２ａに入射する反射光はそれぞれの領域で分岐され、その光量が検出面９ａ上の光検出器により独立して検出され、各検出光量をそれぞれＳ１４ａ、Ｓ１４ａ１、Ｓ１４ａ２、Ｓ１４ｂ、Ｓ１４ｂ１、Ｓ１４ｂ２とする。分割線１５ａは０次回折光１１をディスク回転方向（ｙ軸方向）に沿って等分割し、分割線１５ｂ、１５ｃは±１次回折光１１ａ、１１ｂが重畳していない領域を選ぶ形で、０次回折光１１の外縁近傍をディスク径方向（ｘ軸方向）に沿って分割している。

光検出器からの検出信号を演算して、前述した（式２）、（式３）に基づき２つの信号ＴＥ１、ＴＥ２を生成する。更に、（式４）に基づき、トラッキングエラー信号ＴＥを生成する。

ＣＤディスクを例にとり、波長λ＝０．８０μｍ、光ディスク６の信号面６ａ上の周期構造のピッチΛ＝１．６μｍ、開口数ＮＡ＝０．５とすると、（式１）より、ｄ＝ｒ０（対物レンズ５の開口半径）が得られる。このとき、係数ａ、ｂを、ａ＝０．５×ｒ０、ｂ＝０．６×ｒ０を満たすように設定すると、第１の従来例に比べ、ＴＥ２の検出に関わる領域１４ａ１、１４ａ２、１４ｂ１、１４ｂ２での反射光の面積が１０倍程度広くなる。このため、（式４）を構成する係数値ｋは、３〜５程度に設定できる。従って、信号ＴＥ２に加わる外乱成分（反射光の分布むらの影響等）がＴＥ信号に与える影響も、ほとんど無視できるレベルに落ち着く。

更に、図６（ｂ）に示すレンズシフトに伴ってｘ軸に沿った反射光の光分布の変化があっても、ｙ軸に沿った分割線が少ないので、分布むらが分割線を横切る頻度が少なく、ＴＥ２へ与える影響が少ない。

また、光ディスク６の信号面６ａ上の周期構造のピッチΛの微細な変化により、±１次回折光の中心位置がｘ軸に沿って変動しても、係数ａをｄ／２より余裕をもって小さくしておけば（例えばａ＝ｄ／２−０．０２×ｆ）、±１次回折光が領域１４ａ１、１４ａ２、１４ｂ１、１４ｂ２に被さることはあり得ず、ＴＥ２にオフトラックに関する情報が混入することはない。従って、（式４）に基づくＴＥ信号のトラッキングエラーに関する振幅（検出感度）が減衰することもなく、レンズシフトに影響されない安定したトラッキングエラー信号の生成が可能となる。

本実施形態によれば、対物レンズの開口の一部を遮光することにより、光の利用効率は若干低下するが、前述の条件（ａ＝０．５×ｒ０、ｂ＝０．６×ｒ０）では５〜８％程度の低下に収まる。また、遮光領域が光軸を中心に４５度、１３５度の方位にあり、０度、９０度方位の遮光はないので、光ディスク信号面上での集光スポットが０度、９０度方位（径方向、回転方向）に広がることはない。このため、径方向のスポット径に関係するクロストークの増大や回転方向のスポット径に関係する再生信号の振幅劣化などのスポット径にまつわる問題は発生しにくい。

本実施形態の光ディスク装置では、１つの光源を備えているが、放射する光ビームの波長が異なる複数の光源を備えていても良い。たとえばＣＤに対応する波長約７８０ｎｍの光ビームを放射する光源と、ＤＶＤに対応する約６６０ｎｍの光ビームを放射する光源である。この場合、遮光マスク１６は、波長選択性のマスクパターンを有することが好ましい。すなわち、光ディスク装置にロードされた光ディスクの種類に応じて、光ビームの放射に用いる光源を変更する場合、光ビームの波長に応じてレンズの開口数ＮＡを変更する必要がある。したがって、対物レンズの開口径ｒ０が、光ビームの波長に応じて変化することになる。その場合、適切な大きさの遮光領域を確保するためには、遮光マスク１６の遮光領域が、入射光の波長に応じて変化するように遮光マスク１６を形成しておくことが好ましい。

たとえば、波長約７８０ｎｍの入射光を遮り、約６６０ｎｍの入射光を透過するように誘電体多層膜を遮光マスク１６にコーティングすればよい。これにより、ＣＤがロードされた場合には、レンズシフトに影響されない安定したトラッキングエラー信号の生成が可能となる。一方、ＤＶＤがロードされた場合には往路時、復路時とも光は遮光されないため、ともに光を効率よく利用できる。

前述したように、遮光マスク１６やホログラム基板２は、光軸７と直交する必要はない。これらが、光軸７と直交しない場合、（式６）の関係は遮光マスク１６の形状を光軸７に直交する平面（仮想平面）上に垂直に投影した図形での関係式を意味する。すなわち、ｘ軸、ｙ軸は、この仮想平面上の座標として定義される。

なお、本実施形態では、領域１４ａ１、１４ａ２、１４ｂ１、１４ｂ２に基づいてＴＥ２を生成しているが、領域１４ａ１、１４ｂ１からの検出光量Ｓ１４ａ１、Ｓ１４ｂ１、または領域１４ａ２、１４ｂ２からの検出光量Ｓ１４ａ２、Ｓ１４ｂ２からＴＥ２を生成してもよい。この場合、信号ＴＥ２の光量が半減し、係数値ｋが倍になる欠点を伴うが、上記実施形態に準じた効果が得られる。

遮光マスク１６やホログラム基板２は対物レンズ５と一体で構成されることが好ましいが、分離されていてもよい。

本発明の光ディスク装置は、光ディスクからの反射光の分布むらの影響を受けにくく、レンズシフトに影響されない安定したトラッキングエラー信号を生成できるため、種々のデータ記録装置や映像音響機器に用いることができる。

（ａ）は本発明による光ディスク装置の実施形態の構成を示す断面図であり、（ｂ）はその光源周辺部の側面（（ａ）の紙面に垂直な面）を示す図である。本実施形態における遮光マスク１６の遮光パターンを示す図である。本実施形態におけるホログラム面２ａに入射する直前の反射光の光分布を示す図である。本実施形態におけるホログラム面２ａによる光分割の方式を示す説明図である。（ａ）は光ディスク装置の従来例の構成を示す断面図であり、（ｂ）はその光源周辺部の側面（図５（ａ）の紙面に垂直な面）を示す図である。（ａ）は従来の光ディスク装置におけるホログラム面２ａに入射する直前の反射光の光分布を示す図であり、（ｂ）は反射光の光分布に対するディスク径方向に沿った断面での光強度を示す図である。第１の従来例におけるホログラム面２ａによる光分割の方式を示す図である。第２の従来例におけるホログラム面２ａによる光分割の方式を示す図である。

符号の説明

１光源
２偏光性ホログラム基板
２ａホログラム面
３１／４波長板
４コリメートレンズ
５対物レンズ
６光ディスク
６ａ光ディスク信号面
７光軸
８’ １次回折光
８” −１次回折光
９光検出基板
９ａ光検出面
１０反射ミラー
１６遮光マスク
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ遮光領域

Claims

光ディスクにデータを記録すること、および光ディスクからデータを再生することの少なくとも一方を行う光ディスク装置であって、
光ビームを放射する光源と、
前記光ビームを集束する開口半径がｒ０の対物レンズと、
前記光ディスクで反射された前記光ビームを複数の分岐光に分ける光分岐素子と、
前記複数の分岐光の少なくとも一部が入射し、入射した個々の分岐光の光量に応じた信号を生成する光検出器と、
前記光ビームの一部を遮る遮光部と、
を備え、
前記遮光部は、前記対物レンズの中心軸に垂直な仮想平面上において前記光ディスクの径方向に平行なｘ軸、およびｘ軸に垂直なｙ軸を含むｘｙ座標を規定するとき、前記仮想平面上において｜ｘ｜＞ａ、｜ｙ｜＞ｂ、およびａ²＋ｂ²＜ｒ０²の関係式（ただし、ａ、ｂは正の実数）を満足する座標（ｘ、ｙ）によって定義される領域を、前記光ビームが通過しないように構成され、
前記光分岐素子は、前記光ビームのうち、前記仮想平面におけるｙ＞ｂかつｘ＞０を満たす領域と、ｙ＞ｂかつｘ＜０を満たす領域に入射する部分を分岐し、
前記光ビームのうち、前記各領域に入射した部分の光量の差信号をトラッキングエラー信号の補正に用いる、光ディスク装置。
前記光源から放射された光ビームの波長をλ、前記対物レンズの焦点距離をｆ、前記光ディスクの案内溝やピット列の径方向のピッチをΛとするとき、前記正の実数ａがΛ／２λ−０．０４＜ａ／ｆ＜Λ／２λの関係を満足する請求項１に記載の光ディスク装置。
前記光分岐素子は、前記光ビームのうち、前記仮想平面における｜ｙ｜＜ｂかつｘ＞０を満たす領域と、｜ｙ｜＜ｂかつｘ＜０を満たす領域に入射する部分を分岐し、
前記光ビームのうち、前記各領域に入射した部分の光量の差を信号ＴＥ１とし、ｙ＞ｂかつｘ＞０を満たす領域と、ｙ＞ｂかつｘ＜０を満たす領域に入射した部分の差信号をＴＥ２とするとき、ＴＥ１−ｋ×ＴＥ２の演算式（ｋは定数）によって表現されるトラッキングエラー信号を生成する、請求項２に記載の光ディスク装置。
前記光分岐素子は、前記光ビームのうち、前記仮想平面における｜ｙ｜＜ｂかつｘ＞０を満たす領域と、｜ｙ｜＜ｂかつｘ＜０を満たす領域に入射する部分を分岐し、
前記光ビームのうち、前記各領域に入射した部分の光量の差を信号ＴＥ１とし、｜ｙ｜＞ｂかつｘ＞０を満たす領域と、｜ｙ｜＞ｂかつｘ＜０を満たす領域に入射した部分の差信号をＴＥ２とするとき、ＴＥ１−ｋ×ＴＥ２の演算式（ｋは定数）によって表現されるトラッキングエラー信号を生成する、請求項３に記載の光ディスク装置。
光ディスクにデータを記録すること、および光ディスクからデータを再生することの少なくとも一方を行う光ディスク装置であって、
光ビームを放射する光源と、
前記光ビームを集束する開口半径がｒ０の対物レンズと、
前記光ディスクで反射された前記光ビームを複数の分岐光に分ける光分岐素子と、
前記複数の分岐光の少なくとも一部が入射し、入射した個々の分岐光の光量に応じた信号を生成する光検出器と、
前記光ビームの一部を遮る遮光部と、
を備え、
前記遮光部は、前記対物レンズの中心軸に垂直な仮想平面上において前記光ディスクの径方向に平行なｘ軸、およびｘ軸に垂直なｙ軸を含むｘｙ座標を規定するとき、前記仮想平面上において｜ｘ｜＞ａ、｜ｙ｜＞ｂ、およびａ²＋ｂ²＜ｒ０²の関係式（ただし、ａ、ｂは正の実数）を満足する座標（ｘ、ｙ）によって定義される領域を、前記光ビームが通過しないように構成され、前記光分岐素子は、前記光ビームのうち、前記仮想平面におけるｙ＜−ｂかつｘ＞０を満たす領域と、ｙ＜−ｂかつｘ＜０を満たす領域に入射する部分を分岐し、
前記光ビームのうち、前記各領域に入射した部分の光量の差信号をトラッキングエラー信号の補正に用いる、光ディスク装置。
前記光源から放射された光ビームの波長をλ、前記対物レンズの焦点距離をｆ、前記光ディスクの案内溝やピット列の径方向のピッチをΛとするとき、前記正の実数ａがΛ／２λ−０．０４＜ａ／ｆ＜Λ／２λの関係を満足する請求項５に記載の光ディスク装置。
前記光分岐素子は、前記光ビームのうち、前記仮想平面における｜ｙ｜＜ｂかつｘ＞０を満たす領域と、｜ｙ｜＜ｂかつｘ＜０を満たす領域に入射する部分を分岐し、
前記光ビームのうち、前記各領域に入射した部分の光量の差を信号ＴＥ１とし、ｙ＜−ｂかつｘ＞０を満たす領域と、ｙ＜−ｂかつｘ＜０を満たす領域に入射した部分の差信号をＴＥ２とするとき、ＴＥ１−ｋ×ＴＥ２の演算式（ｋは定数）によって表現されるトラッキングエラー信号を生成する、請求項６に記載の光ディスク装置。
光ディスクにデータを記録すること、および光ディスクからデータを再生することの少なくとも一方を行う光ディスク装置であって、
光ビームを放射する光源と、
前記光ビームを集束する開口半径がｒ０の対物レンズと、
前記光ディスクで反射された前記光ビームを複数の分岐光に分ける光分岐素子と、
前記複数の分岐光の少なくとも一部が入射し、入射した個々の分岐光の光量に応じた信号を生成する光検出器と、
前記光ビームの一部を遮る遮光部と、
を備え、
前記遮光部は、前記対物レンズの中心軸に垂直な仮想平面上において前記光ディスクの径方向に平行なｘ軸、およびｘ軸に垂直なｙ軸を含むｘｙ座標を規定するとき、前記仮想平面上において｜ｘ｜＞ａ、｜ｙ｜＞ｂ、およびａ²＋ｂ²＜ｒ０²の関係式（ただし、ａ、ｂは正の実数）を満足する座標（ｘ、ｙ）によって定義される領域を、前記光ビームが通過しないように構成され、
前記光分岐素子は、前記光ビームのうち、前記仮想平面における｜ｙ｜＞ｂかつｘ＞０を満たす領域と、｜ｙ｜＞ｂかつｘ＜０を満たす領域に入射する部分を分岐し、
前記光ビームのうち、前記各領域に入射した部分の光量の差信号をトラッキングエラー信号の補正に用いる、光ディスク装置。