JP5103367B2 - 光ピックアップ装置およびそれを用いた光ディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ピックアップ装置、光ディスク装置に関する。

本技術分野の背景技術として、例えば特開２００６-３４４３４４号公報（特許文献１）がある。本公報には「複数の記録層を有する光ディスクから所望の信号を精度良く取得する」と記載されている。また、例えば特開２００６-３４４３８０号公報（特許文献２）がある。本公報には「情報記録面を２面有する記録可能な光記憶媒体を用いた場合でも、オフセットの少ないトラッキング誤差信号を検出する」と記載されている。

特開２００６-３４４３４４公報（第２６頁、図３、図５） 特開２００６-３４４３８０公報（第１４頁、図１）

近年、記録層が多層化された光ディスクの記録／再生時において、再生の対象でない記録層で反射した不要光束が光検出器面上へ入射して外乱成分となり、光検出器の検出信号を変動させる課題がある。特に記録層が３層以上に多層化された光ディスクでは、不要光束が複数の層で発生する為、外乱成分が増加し前記検出信号の変動も大きく増大する。

特許文献１に記載の手段により、前記検出信号の不要光束による変動を抑制できる。しかしながら、特許文献１記載の手段は光学部品の追加点数が多いことや、非常に高い部品取付け位置精度を要求される為、高コストな光ピックアップ装置となってしまうという課題を有する。

本発明は、不要光束による外乱成分の検出信号への漏込みを低減し、高品質な信号の検出ができる光ピックアップ装置および光ディスク装置を、より低コストに量産性良く提供することを目的とする。

上記目的は、その一例として特許請求の範囲に記載の発明によって達成できる。

本発明によれば、検出信号への不要光束による外乱の影響を低減し、高品質な信号の検出ができる、光ピックアップ装置および光ディスク装置を提供できる。

以下、本発明の実施形態の詳細について図面を参照しながら説明する。なお、各図において、同じ作用を示す構成要素には同じ符号を付している。

図１は本発明の第１の実施例に係る光ピックアップ装置の一例を示した概略構成図である。レーザ光源１から出射したレーザ光束は、光束分割素子である回折格子２へ入射し、０次回折光による主光束と、＋１次及−１次回折光からなる２本の副光束とに分割される。各光束は偏光ビームスプリッタ３により進路方向が変更され、ステッピングモータ４の駆動により入射光束の球面収差補正が可能なコリメートレンズ５、前記主光束及び副光束の一部を回折させる回折領域を備えた光学素子１０、互いに直行する偏光成分に９０度の位相差を与える１／４波長板６を経て対物レンズ７によって光ディスク８内の所定の記録層に独立に集光される。
光ディスク８からの反射光束は再び対物レンズ７を透過後、１／４波長板６、光学素子１０、コリメートレンズ５、偏光ビームスプリッタ３、検出レンズ１１を経て光検出器１２に入射する。

なお、対物レンズ７、１／４波長板６、光学素子１０は所定の方向に駆動するためのアクチュエータ９内に取付けられるのが望ましい。このアクチュエータに、後述するトラッキング誤差信号をフィードバックし、対物レンズの位置制御を行なうことでトラッキング制御が実行される。また、前記球面収差補正手段としては液晶素子等を用いても構わない。

前記光検出器１２ではＤＰＰ方式またはＤＰＤ方式によりトラッキング誤差信号の検出を行なうことが望ましい。以下、ＤＰＰ方式について簡単に説明する。
図２は光検出器の従来例を示す概略図で、ＤＰＰ検出方式の一例を示している。光検出器内には光ディスクで反射した主光束の集光スポット１３が入射する受光領域１４と、光ディスクで反射した副光束の集光スポット１５及び１６が入射する受光領域１７及び１８が配置されている。このうち主光束受光領域１４は、互いに略垂直な２本の分割線で４分割された受光面で構成され、一方、副光束受光領域１７及び１８は、光ディスクの半径方向に相当する方向に略垂直な分割線によって各々２分割された受光面で構成される。また、図２において光検出器上で光ディスクの半径方向に相当する方向を矢印で示す(図の上下方向)。これら分割された各受光面からは、夫々入射光強度に応じて電流が発生し、電流−電圧変換増幅器１９乃至２６で各々独立に変換された後、減算器２７及び２８及び３１によって減算処理され、主光束１３のプッシュプル信号（以下簡単のため、この信号をメインＰＰ信号と記す。）及び、副光束１５、１６のプッシュプル信号が加算された信号（以下簡単のため、この信号をサブＰＰ信号と記す。）が夫々出力される。

主光束と副光束は光ディスク上に１／２トラックの間隔を開けて、かつ２本の副光束は１トラックの間隔を開けて照射される。従って、メインＰＰ信号とサブＰＰ信号は、その信号位相が互いに１８０度ずれて出力される。なお図２ではメインＰＰ信号が得られる領域を４０、サブＰＰ信号が得られる領域を４１及び４２で示している。

このためメインＰＰ信号とサブＰＰ信号を減算処理することで、メインＰＰ信号とサブＰＰ信号の両方に含まれる不要な直流成分や同位相の外乱成分をキャンセル又は補正することが出来る。

特にＤＰＰ方式が効果を発揮するのは、半径方向へ対物レンズをシフトさせたときである。図３は対物レンズを半径方向へレンズシフトした場合の光検出器上での光スポットの位置を示している。対物レンズを半径方向へレンズシフトすることによって、光検出器面上での光スポット位置も光ディスク半径方向に相当する方向へ移動する。この為、主光束光検出器及び副光束検出器の各受光面領域に入射する主光束スポット及び副光束スポットの面積に変化が生じ、メインＰＰ信号とサブＰＰ信号には夫々ＤＣ的な信号オフセットが発生する。ＤＰＰ方式はメインＰＰ信号のオフセットを、同じくレンズシフト時に発生するサブＰＰ信号のオフセットでキャンセルすることができ、対物レンズシフト時にも、良好なトラッキング誤差信号を検出でき、安定して高精度なトラッキング制御を実現することができる。

しかし、一般的に前記回折格子２の分光比は主光束の光量よりも副光束の光量が小さくなるよう設定される。この為、対物レンズシフトによって発生するサブＰＰ信号のオフセット量は、同じレンズシフト量で発生するメインＰＰ信号のオフセット量に比べ、回折格子の分光比に応じて小さなものとなり、メインＰＰとサブＰＰを減算処理しただけでは十分なオフセットキャンセル効果が得られない。そこで、このレンズシフトによるオフセット発生感度の違いを補正する為に、サブＰＰ信号を増幅器３４によって増幅したのち減算器３５で減算処理することで、レンズシフトによる不要なオフセットをキャンセルすることができる。従ってＤＰＰ方式において増幅率Ｋ２は分光比と同等の値とすることで対物レンズシフト時に十分なオフセットキャンセル効果を得ることができる構成となっている。

このようにＤＰＰ方式は、簡単な光学系構成によって、対物レンズのトラッキング変位などに伴って生じるトラッキング誤差信号のオフセット等を除去し、高品質のトラッキング誤差信号を安定的に検出することができる。このように、ＤＰＰ方式はその有用性から、広く用いられている検出方式である。

なお、光ピックアップ装置における対物レンズ位置制御はトラッキング位置制御のみならず、光軸方向に沿った位置制御であるフォーカス位置制御も同時に行なわれる。このフォーカス位置制御に用いられる制御信号検出方式として、非点収差方式が広く一般的に用いられている。トラッキング制御と同様、フォーカス誤差信号も図２に示した光検出器の各受光面からの検出信号に所定の演算処理を行なうことで検出可能である。また光ディスクの情報は主光束１３の総光量の変化によって読み取る為、電流−電圧変換増幅器１９乃至２２の出力信号の和を取った信号（以下簡単のため、この信号を情報再生信号と記す。）の変化を見ればよい。

記録層が多層化された光ディスクの再生／記録を行なう光ピックアップ装置または、光ディスク装置を用いた場合、新たに以下の課題が生じる。

多層化された光ディスクに再生／記録を行なう際、各記録層の中で信号の再生／記録の対象になっている記録層（以下、この記録層を対象層と記す。）に各光束を集光し、その反射光を検出する。この際、一部の光量が対象層で反射せず対象層以外の記録層（以下、この記録層を他層と記す。）で反射してしまう。この他層からの光束は対象層からの信号光束とほぼ同様の光路をたどり、光検出器内の各受光面に入射し、信号光束の正確な検出を妨げる不要光束となる。
この不要光束は受光面上で本来の信号光束と干渉を起こし、干渉縞を生じさせる。この干渉縞の明暗が、各受光面上での光量バランスを乱し、不要な層間干渉成分となって各受光面からの出力信号に影響する。

この現象を、図４に示したような３つの記録層（層間隔δ１及びδ２）５０及び５１及び５２を備えた光ディスク８を例にとって具体的に説明する。

図４は多層化された光ディスクに入射した光束の光路を示した概略図であり、片側に３層の記録層５０及び５１及び５２を持つ光ディスク８に主光束１３および副光束１５、１６（図示せず）を図の下側から集光させた状態を示している。図４（ａ）は各光束が記録層５２上に集光した場合（対象層が記録層５２の場合）を示している。この場合、対象層に集光された光束の光量の一部が、対象層を透過し、その先にある記録層５０及び５１で反射してしまい不要光束５３及び５４となる。また図４（ｂ）は、記録層５０を対象層とした場合を示している。このような場合、光束は手前にある記録層５１及び５２を一旦透過したのち記録層５０上に集光される。しかし、このとき一部の光量が記録層５１及び５２で反射してしまい不要光束５５、５６となる。このような不要光束５３、５４、５５、５６は、いずれも本来の信号光束とほぼ同様の光路をたどって光検出器に達する。ただし、不要光束５３、５４、５５、５６と本来の信号光束１３、１５、１６とは焦点位置の違いにより、光検出器面上での不要光束と、本来の信号光束のスポットサイズは大きく異なる。こうして、多層ディスクでは各受光面上において信号光に加えて不要光束の一部が幾重にも重なり、複雑な干渉を生じる。これによる干渉縞の明暗が各光検出器から検出される光量のバランスを乱し、出力信号に変動を生じさせる。なお、図４（ａ）（ｂ）では信号光束１３、１５、１６をもとめて信号光束５７として図示している。

特に、ＤＰＰ方式によるトラッキング誤差信号検出に用いられるサブＰＰ信号は、前述の通り一般的にメインＰＰ信号に比べて信号強度が小さい。従って、副光束信号光に対する不要光束の光量が相対的に大きく、副光束光検出器の信号は外乱の影響を受けやすい。特に問題であることは、ＤＰＰ方式によってトラッキング誤差信号を生成する際、サブＰＰ信号を前記増幅器３４によって増幅する為、前記不要光束の干渉による外乱成分も増幅してしまうことである。その結果、ＤＰＰ方式によって検出されたトラッキング誤差信号には大きな波形歪や揺らぎが発生し、信号品質が劣化してしまう。

特に、記録層の多層化が進むと、新たに設けた記録層において新たな不要光束が生じる為、光検出器面上での不要光束による干渉の影響は更に複雑化し、加えて、不要光束に対する信号光の相対的な強度は低下する為、サブＰＰ信号への干渉による外乱の影響度が大きく増大し、トラッキング誤差信号の品質は著しく悪化する。

そこで、前記増幅器の増幅率Ｋ２を小さく抑えることができれば、不要光による揺れの増幅を抑制でき、ＤＰＰ信号の揺れを大幅に抑制することができる。

図５は不要光束による揺れが発生したサブＰＰ信号を用いてＤＰＰ信号を演算した際、ＤＰＰ信号における揺れの大きさを、前記増幅器３４での増幅率Ｋ２をパラメータとして示したものである。一般的に前記回折格子２の分光比は１：１０〜１５程度に設定される。副光束は２つ存在するので、例えば分光比が１：１５の場合の分光比を考慮した増幅率Ｋ２は１５の半分である７．５程度となる。これに対し、増幅率Ｋ２を２．５程度まで低減することができれば、サブＰＰ信号に同じ大きさの干渉による揺れが発生しても、ＤＰＰ信号での揺れとしては従来の約半分程度の大きさにまで抑制することが可能となる。
また、増幅率Ｋ２を小さく抑えることができると、ディスクの傷や汚れ等のディスク欠陥に対するサブＰＰ信号への影響の増幅も抑えてＤＰＰ信号を生成できるという利点がある。

そこで本発明では、前記増幅器３４の増幅率Ｋ２の値が分光比に対して小さな値でもレンズシフト時に発生するオフセットを良好にキャンセルしＤＰＰ方式によるトラッキング誤差信号の検出が可能な手段を設けることで、増幅器３４による不要光の干渉外乱成分の増幅を抑制し、多層光ディスクの再生／記録時においても安定して良好な波形揺れの少ないトラッキング誤差信号を安定的に検出することができる手段を提供する。

本実施例では前記副光束用信号増幅器３４の増幅率Ｋ２が分光比に対して小さな値でも良好にＤＰＰ方式でのトラッキング誤差信号を検出する手段の一例として、前記主光束及び副光束の一部を回折させる回折領域を備えた光学素子１０及び、
光検出器の副光束用受光面１５及び１６の中央分割線３６及び３７上とその近傍に、光ディスクの半径方向に相当する方向の辺の幅Ｗが後述する寸法に設定された帯状の遮光帯又は不感帯６２及び６３を有する光検出器１２を用いる。

図６は本実施例で用いる光学素子１０の回折領域６０の一例を示したものである。この光学素子１０の回折領域６０は例えば回折格子や偏光回折格子とすればよい。また回折領域を偏光回折格子とし、光学素子１０と対物レンズ７との間に１／４波長板６を搭載すれば、前記光学素子１０は光ディスク反射後の光束にのみ回折作用し、光ディスク上のスポット形状には影響を及ぼさない構成とすることができる。図６では回折格子に入射する信号光束５７の有効径６１も併せて示している。回折領域６０は光ディスクの半径方向に相当する方向に長さＳの短辺を持つ帯状の領域を形成することが望ましい。

図７（ａ）は、光学素子１０と副光束用受光面に遮光帯又は不感帯を有する光検出器１２を搭載した図１記載の光ピックアップ装置の、対物レンズシフトしていない場合の光検出器面上での光強度分布を示す概略図である。光学素子１０により主光束及び副光束には夫々光量を持たない、暗部６５及至６７が形成され、その回折光スポット６９及至７１は光検出器受光面１４及び１７及び１８の領域外へ夫々照射される。暗部６５及至６７の半径方向に相当する辺の幅Ｓ’はＳによって決定される。

なお、上記回折領域６０の分光比は多様な設定を行なって一向に構わないが、特定のオーダーの回折光に光量が集中するようブレーズ化することが望ましい。図７（ａ）ではブレーズ化された回折格子を用いた例を表している。１／４波長板６、光学素子１０をアクチュエータ９内に取付けることにより、対物レンズシフトに伴う主光束及び副光束と各暗部は夫々の位置関係を保ったまま移動する。

図７（ｂ）は対物レンズシフトが発生した場合の、副光束用受光面に遮光帯又は不感帯を有する光検出器１２と光学素子１０を搭載した図１記載の光ピックアップ装置の光検出器面上での光強度分布を示す概略図である。このとき光検出器面上の主光束スポット１３に注目すると、光検出器分割線上の光束は光量を持たない暗部６６となっており、対物レンズシフトによりスポットが半径方向へ移動しても、メインＰＰ信号を生成する為に差動を取る光検出器へ入射する光束の面積に変化が無く、メインＰＰ信号へのオフセットの発生を抑制できる構成となっている。実際には、レンズシフトによる光強度分布変化のオフセット成分があるためメインＰＰ信号にオフセットは僅かに発生する。発明者の検討では、光学素子１０により、暗部を設けることで従来の３０％程度までオフセットの発生量を抑えることができる。よって、主光束暗部の幅は、レンズシフト範囲と同等の幅がないと、分割線上に光量のある領域がかかってしまい、オフセット発生量の低減効果が失われてしまう。

そこで、光ピックアップ装置の対物レンズシフト範囲をＬとし、レンズシフトによる光検出器面上でのスポット移動範囲をＬ’とする。また回折領域６０によってできた光検出器面上でのスポット暗部の幅をＳ’とする。ＳとＳ’及びＬとＬ’の関係は光ピックアップの構成により一意的に決定される。本実施例の一例としてあげた図１の光ピックアップの構成であればコリメートレンズ５、検出レンズ１１、光検出器１２等の焦点距離や部品間の間隔等により一意的にＳとＳ’及びＬとＬ’の関係性は決定される。

光検出器面上でのレンズシフトによるスポット移動範囲Ｌ’よりも回折領域幅Ｓ’の幅が大きければ、すなわち回折領域幅Ｓがレンズシフト範囲Ｌよりも大きい構成とすれば分割線上に光量のある領域がかからないため、レンズシフト時のオフセット発生量の低減効果が得られることとなる。ただし、光束径に対する回折領域幅Ｓが５０％程度より大きくなるとＰＰ信号領域の光束も回折してしまい信号に悪影響を及ぼす。

したがって、回折領域の幅Ｓはレンズシフト範囲Ｌよりも長く、かつ光束径の５０％よりも短い範囲内であれば、対物レンズシフト時にメインＰＰ信号に発生する信号オフセットの抑制に有効である。例えば一般的に光束直径に対するレンズシフト量の割合は１０％程度以上を要する。したがって、光束直径に対する回折領域の幅Ｓの割合は１０％〜５０％程度の範囲内とすれば良い。増幅率Ｋ２を主光束と副光束の分光比より小さく抑えつつ、かつＰＰ信号振幅への影響も少なくできる、バランスの良い構成として、回折領域幅Ｓとレンズシフト範囲Ｌの大きさは略同等の値とする事が望ましい。上記構成により、レンズシフト範囲全域において、主光束暗部は光検出器分割線上にあり、オフセットの発生を大きく抑えることができる。

しかし上記の構成では、副光束も中央部に暗部が生じるため、主光束と同様にレンズシフトに対してオフセットの発生量が減少してしまう。この為、増幅率Ｋ２の値は減少せず、分光比程度の値となってしまう。そこで、サブＰＰ信号のみレンズシフトに対するオフセット発生量を増加させる必要がある。そこで、光検出器１２の副光束受光面１７及び１８の中央分割線３６及び３７上とその近傍に、光ディスクの半径方向に相当する方向の辺の幅がＷとなる帯状の遮光帯又は不感帯６２及び６３を設けた構成とすることが望ましい。

上記遮光帯を設けることで、レンズシフト時に副光束光検出器の各受光面領域に入射する副光束スポット面積に変化が生まれ、暗部６５及び６７によるサブＰＰ信号のオフセット発生感度の低下を抑制することができる。ここで重要となるのは、光学素子１０によって発生した副光束の暗部６５及び６７を遮光帯によって隠すことで、暗部６５および６７が検出するサブＰＰ信号に影響を及ぼさない構成となっておいることである。従って、レンズシフト時にも、光学素子１０によって発生した副光束の暗部６５及び６７は遮光帯によって隠されるような幅Ｗを持つ遮光帯を設けることが望ましい。

従ってレンズシフト時も暗部６５及び６７が遮光帯からはみ出さない構成とする為には、回折領域幅Ｓ’に加えてレンズシフトによる移動分Ｌ’も考慮した遮光帯幅Ｗとした構成とすれば良い。ただし、光束径に対して遮光帯幅Ｗが５０％程度より大きくなるとＰＰ信号領域の光束も遮断してしまい検出信号に悪影響を及ぼす。よって、遮光帯の幅Ｗは、回折領域６０の幅Ｓを持った回折領域によってできた光検出器面上での副光束スポットの暗部の幅Ｓ’とレンズシフト範囲Ｌにおける前記副光束用受光面上の副光束スポットの移動量Ｌ’との和（Ｌ’＋Ｓ’）より長く、かつ副光束スポット直径の５０％よりも短い範囲内であれば、対物レンズシフトに対するサブＰＰ信号のオフセット発生感度を増加でき、有効である。例えば光束直径に対するレンズシフト量Ｌの割合は１０％程度とした場合。、移動量Ｌ’も副光束受光面上での副光束スポット直径に対して１０％程度となる。前述の通り光束径に対する回折領域の幅Ｓの割合は１０％〜５０％程度の範囲内となるので、副光束暗部の幅Ｓ’の長さは幾何光学的には副光束受光面上での副光束スポット直径に対して１０％〜５０％程度の範囲内となる。この場合、受光面上光束径に対する遮光帯幅Ｗの割合は２０％〜５０％程度の範囲内となる。しかし波動光学的な効果を加味すると、前記の幾何光学的に求めた副光束暗部の幅Ｓ’よりも狭い方向に副光束スポットは光量分布を持つ。このため遮光帯幅Ｗは幾何光学的に求めた副光束スポットの暗部の幅Ｓ’とレンズシフトによる前記副光束用受光面上の副光束スポットの移動量Ｌ’との和（Ｌ’＋Ｓ’）よりも小さな値でも良い。この実効的な暗部の幅Ｓ’’を考慮した場合、筆者の検討では、増幅率Ｋ２を分光比よりも小さく抑えつつかつＰＰ信号振幅への影響も少ないバランスの良い構成として、遮光帯幅Ｗは（Ｌ’＋Ｓ’）よりも２０％〜４０％小さな値とする事が望ましいことが判明した。従って受光面上副光束スポット直径に対する遮光帯幅Ｗの割合は１０％〜５０％程度の範囲内とすればレンズシフト範囲全域において良好なＤＰＰ信号を得ることができる。

発明者の検討では、本実施例の構成を用いることで、増幅率Ｋ２を従来（Ｋ＝７．５程度）の４０％程度にまで抑えられることがわかった。したがって、ＤＰＰ信号へのサブＰＰ信号揺れ成分の漏込みを従来光ピックアップ装置の５０〜６０％程度にまで抑えることができる。サブＰＰ信号揺れの発生量は部品取付け位置バラツキや、部品性能バラツキにも大きく依存する為、量産時の歩留まり改善においても大きな効果があると考えられる。

上記のように、本実施例では前記主光束及び副光束の一部を回折させる回折領域を備えた光学素子１０及び、光検出器受光面パターンに、副光束用受光面１７及び１８に幅Ｗの帯状の遮光帯又は不感帯６２及び６３を有する光検出器１２を用いることで、前記副光束用信号増幅器の増幅率Ｋ２が分光比に比べて小さな値でもレンズシフトによる信号オフセットを良好にキャンセルしでき、ＤＰＰ方式でのトラッキング誤差信号を良好に検出することができる。このとき増幅率Ｋ２を小さく抑えるには図６に示したように帯状の回折領域６０を設けるのが望ましいが、回折領域６０の光ディスク接線方向に相当する辺の長さは必ずしも有効光束直径よりも長い構成としなくても構わない。よって、不要光の干渉による外乱成分の増幅器３４による増幅を抑制し、多層光ディスクの再生／記録時においても安定して良好な波形揺れの少ないトラッキング誤差信号を安定的に検出することができる。

次に、図８に本実施例で示した光検出器１２の受光面のパターンとフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号を生成する為の演算方法の一例を示す。

ここで、主光束受光面１４は図８のように各分割領域１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに分割されており、前記各分割領域より夫々得られる光量信号をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとする。また、副光束受光面１７及び１８は１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂの各領域に分割されており、前記各分割領域より夫々得られる光量信号をＩ、Ｊ、Ｋ、Ｌとする。
本実施例における、フォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号の一例を以下に示す。非点収差法によるフォーカス誤差信号は、

の演算により得られる。ただし、フォーカス誤差信号の検出方式としては、上記非点収差方式に限るものではなく、ナイフエッジ法や、差動非点収差方式など他の方式を用いても良い。差動非点収差方式を用いる場合は、副光束受光面に光ディスクの接線方向に相当する方向に分割線を一本設け４分割された受光面構成とすればよい。
ＤＰＰ方式によるトラッキング誤差信号は

により生成できる。
ＤＰＤ方式によるトラッキング誤差信号は

の２つの信号を位相比較器３８によって位相比較することにより生成できる。
ＲＦ信号は

の演算により得られる。

前記遮光帯６２及び６３は、アルミニウム等の光の透過率が略ゼロとなる媒体で受光面上を覆い、受光面への光束の入射を遮光することで実現できる。また、遮光媒体としては、アルミニウム等光の全波長帯域で透過率が略ゼロである物質に限定されず、所定の波長帯に対して透過率が略ゼロとなるような波長選択性のある物質を用いても一向に構わない。また、前記不感帯は、例えば所定の部分の受光面を削除することでも、光束が入射しても信号電流の発生がなくなるため、実現できる。

また、前記光学素子１０の回折領域により不要光束にも、光量を持たない暗部が発生する。
これにより検出器への不用光束の入射が抑制される。したがって、不要光束と信号光束が光検出器上で干渉することを抑制し、トラッキング誤差信号の劣化を低減できる。加えて、副光束検出器に設けた遮光帯により、遮光帯上で発生する干渉での光量のアンバランス成分がサブＰＰ信号品質に及ぼす悪影響も回避することができる。

なお前記遮光帯または不感帯を設ける代わりに、光検出器１２を図９に示した様な構成としても構わない。光検出器１２の副光束用受光面上の中央分割線３６及び３７の上下に、夫々新たにこの中央分割線に略平行な分割線９５、９６及び分割線９７、９８を設け、副光束用受光面１７，１８を夫々４つの受光領域に分割する。この新たに分割された副光束用受光面１７の受光領域を受光面１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄとする。同様に、分割された副光束用受光面１８の分割領域を受光面１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄとする。また、新たに設けた分割線９５、９６及び分割線９７、９８の間隔Ｍは夫々、本実施例における遮光帯又は不感帯の幅Ｗと略同等の値とする。この時、各受光面から夫々電流−電圧変換増幅器を経て出力される信号の内、受光面１７ａ及び１７ｂの信号を減算処理して得られる信号と受光面１８ａと１８ｂの信号を減算処理して得られる信号を、加算処理し生成したサブＰＰ信号は図８の光検出器から得られるサブＰＰ信号と同等の信号となる。

一方、夫々受光面１７ａと１７ｃの信号を加算した信号と、１７ｂと１７ｄの信号を加算した信号と、１８ａと１８ｃの信号を加算した信号と、１８ｂと１８ｄの信号を加算した信号を生成し、これらの信号から上記と同様な演算処理により得られるサブＰＰ信号は図２で示した従来の光検出器から得られるサブＰＰ信号と同等の信号となる。そこで、サブＰＰ信号の生成に受光面１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂのみの出力信号を用いるか、或いは受光面１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂ出力信号に夫々受光面１７ｃ、１７ｄ、１８ｃ、１８ｄ出力信号を加算した信号を用いるのかを所定の切替手段により選択することで、従来の光検出器と本発明の光検出器の機能を兼ね備えた構成することができる。これにより、記録／再生する光ディスクの記録層数に対応して前記機能を選択でき、光ピックアップ装置の汎用性が向上する。

即ち、本実施例の光ピックアップ装置は、トラッキング誤差信号をＤＰＰ方式で検出し、前記増幅器の増幅率が前記主光束と副光束の分光比よりも小さい値において対物レンズシフト時に発生する信号オフセットをキャンセルできる。更に、光ディスクの半径方向に短辺を持つ帯状の回折領域により光ディスクで反射された前記主光束と副光束の光束中央部を帯状に回折させる光学素子を備えることができ、前記光検出器の前記副光束を受光する副光束用受光面は、光ディスクの半径方向に相当する方向に直交する分割線で２分割され、さらに、前記分割線上の光及びその近傍の光を遮断する遮光帯又は前記分割線上の光及びその近傍の光が検出されない不感帯が形成される。前記光学素子に形成された帯状の回折領域の、前記光ディスクの半径方向の幅は、前記対物レンズのレンズシフト可能な範囲より長く、かつ光束の直径の５０％よりも短い範囲内にあり、前記副光束用受光面内に設けた遮光帯または不感帯領域の、前記光ディスクの半径方向に相当する方向の幅は、前記副光束用受光面上に照射される前記副光束の集光スポットに前記光学素子の回折効果によって形成された暗部領域の光ディスク半径方向に相当する方向の波動光学的な影響も加味した実効的な幅と、対物レンズシフトによる前記副光束用受光面上に照射される前記副光束の集光スポットの最大移動量との和より長く、かつ前記副光束用受光面上に照射される前記副光束の集光スポットの直径に対し５０％よりも短い範囲内がよい。本実施例の光ピックアップ装置は、記録層が多層化された光ディスクから情報信号を再生もしくは記録層への情報信号の記録を行なう際に、再生または記録の対象層以外の記録層から生じる不要光束と本来の信号光束との干渉によって生じるトラッキング誤差信号の品質低下を抑制し、安定的かつ高精度にトラッキング誤差信号を検出することができる。

次に、第２の実施例について図１０を用いて説明する。

本実施例では、第１の実施例における増幅器３４の増幅率Ｋ２の値が分光比に対して小さな値でもレンズシフト時に発生するオフセットを良好にキャンセルし、ＤＰＰ方式によるトラッキング誤差信号の検出が可能な手段を設けることで、増幅器による不要光の干渉外乱成分の増幅を抑制し、多層光ディスクの再生／記録時においても安定して良好な波形揺れの少ないトラッキング誤差信号を安定的に検出することができる効果は維持しつつ、第１の実施例より高品質な情報再生信号を得ることが可能な光ピックアップ装置を提供する。

本実施例における光ピックアップ装置の光学系構成は、例えば図１に示した光ピックアップ装置と同様の構成で構わない。図１と異なる点は、光検出器１２内の受光面パターンである。図１０は第２の実施例主要部である光検出器１２を示した概略構成図である。

本実施例は第１の実施例での光検出器構成に加えて、図１０に示すように、新たにＲＦ信号検出専用に光検出器３９を設け、上記光学素子１０によって発生した主光束回折スポット７０の光量の検出を行なう。このＲＦ専用受光面から得られる信号をＲとすると、主光束受光面１４から得られるＲＦ信号に前記信号Ｒを加算することで、ＲＦ信号を

の演算によって得る構成とする。これにより、光学素子１０によって回折されることで主光束受光面において受光できなくなった光束７０に関しても、新たな光検出器３９で受光しＲＦ信号へ加算することで、より良好な情報再生信号を得ることができる。
トラッキング誤差信号やフォーカス誤差信号は、第１の実施例と同様の演算方法で生成すれば良い。
また光検出器３９からの出力信号をＲＦ信号に加算するのか、主光束受光面１４のみから得られる信号をＲＦ信号として用いるかを所定の切替え手段４３により選択することで、従来の光検出器と本発明の光検出器の機能を兼ね備えた構成することもできる。これにより、光ピックアップ装置の汎用性が向上する。

このように本実施例では、第１の実施例と同等の光学系において、光検出器１２の構成を図１０に示したような構成とすることで、第１の実施例よりも良好な情報再生信号を得ることができる光ピックアップ装置を提供できるという利点がある。
即ち、本実施例においては、第１の実施例と同等の構成に加えて、前記光学素子によって回折された光を受光する専用の光検出器を新たに備えたことを特徴とする光ピックアップ装置を用いることで、第１の実施例と同等の光学系においてより良好な情報再生信号を得ることができる光ピックアップ装置を提供できるという利点がある。

図１１は、第１及び第２実施例に係る光ピックアップ装置を搭載した光ディスク装置概略図である。８は光ディスク、９１０はレーザ点灯回路、９２０は光ピックアップ装置、９３０はスピンドルモータ、９４０はスピンドルモータ駆動回路、９５０はアクセス制御回路、９６０はアクチュエータ駆動回路、９７０はサーボ信号生成回路、９８０は情報信号再生回路、９９０は情報信号記録回路、９００はコントロール回路である。コントロール回路９００、サーボ信号生成回路９７０、アクチュエータ駆動回路９６０は、光ピックピックアップ９２０からの出力に応じて、アクチュエータを制御する。本発明における光ピックアップ装置からの出力をアクチュエータ制御に用いることにより、安定的かつ高精度の情報記録や情報再生ができる。

また、本発明を用いた光ピックアップ装置としては、図１に示されるような光学系や実施例で説明した光学系構成あるいは受光面構成に限定されるものではない。

上記した各手段を用いることにより、記録層が多層化された光ディスクから情報信号を再生もしくは記録層への情報信号の記録を行なう際に、再生または記録の対象層以外の記録層から生じる不要光束と本来の信号光束との干渉によって生じるトラッキング誤差信号の品質低下を良好に改善し、安定的かつ高精度のトラッキング誤差信号を検出することができる。

第１の実施例における光ピックアップ装置の光学系構成を示す概略図。 光検出器の従来例を示す概略図。 従来の光検出器においてレンズシフト時の光スポットの位置を示す概略図 多層化された光ディスクに入射した光束の光路を示した概略図。 増幅率Ｋ２によってＤＰＰ信号の揺れが変化することを示すグラフ。 第１の実施例の主要部である光学素子の回折領域形状を示す概略図。 第１の実施例の主要部である光検出器の受光面形状と照射される信号光スポットの配置を示した概略図。 第１の実施例の主要部であるレンズシフト時の光検出器の受光面形状とレンズシフト時に照射される信号光スポットの配置を示した概略図。 第１の実施例の光検出器における出力信号の信号演算方法を示した概略図。 第１の実施例におけるサブＰＰ信号と従来方式のサブＰＰ信号、どちらのサブＰＰ信号でも検出できる光検出器の受光面形状の構成例を示した概略図。 第２の実施例の主要部である光検出器を示す概略図。 本発明における光ピックアップ装置を搭載した光ディスク装置の一例を示す概略図。

符号の説明

１…レーザ光源、２…回折格子、３…偏光ビームスプリッタ、４…ステッピングモータ、５…コリメートレンズ、６…１／４波長板、７…対物レンズ、８…光ディスク、９…アクチュエータ、１０…光学素子、１１…検出レンズ、１２…光検出器、１３…主光束スポット、１４…主光束受光面、１５…副光束スポット、１６…副光束スポット、１７…副光束受光面、１８…副光束受光面、３４…増幅器、３９…ＲＦ専用受光面、５０…記録層（Ｌ０）、５１…記録層（Ｌ１）、５２…記録層（Ｌ２）、５３…不要光束、５４…不要光束、５５…不要光束、５６…不要光束、６０…回折領域、６２…副光束受光面遮光帯、６３…副光束受光面遮光帯、９１０…レーザ点灯回路、９２０…光ピックアップ装置、９３０…スピンドルモータ、９４０…スピンドルモータ駆動回路、９５０…アクセス制御回路、９６０…アクチュエータ駆動回路、９７０…サーボ信号生成回路、９８０…情報信号再生回路、９９０…情報信号記録回路、９００…コントロール回路

Claims (12)

1. 光ピックアップ装置であって、
   レーザ光源と、
   該レーザ光源から出射したレーザ光束を主光束と副光束とに分割する光束分割素子と、
   前記主光束と副光束を光ディスク上に集光させる対物レンズと、
   前記対物レンズを搭載し所定の方向へ対物レンズを駆動する為のアクチュエータと、
   前記レーザ光源と前記対物レンズとの間の光路上に配置され、前記レーザ光源から前記対物レンズに向かう往路の光束と前記光ディスクで反射した後の戻り光である復路の光束とを分離する光束分離素子と、
   光ディスクの半径方向に短辺を持つ帯状の回折領域により光ディスクで反射された前記主光束と副光束の光束中央部を帯状に回折させる光学素子と、
   前記主光束と副光束を受光する光検出器と、
   前記光検出器の副光束を受光する副光束用光検出面から得られる信号を増幅する増幅器とを備え、
   前記副光束用受光面は、光ディスクの半径方向に相当する方向に直交する分割線で２分割され、さらに、前記分割線上の光及びその近傍の光を遮断する遮光帯又は前記分割線上の光及びその近傍の光が検出されない不感帯が形成されており、
   前記光学素子に形成された帯状の回折領域の、前記光ディスクの半径方向の幅は、前記対物レンズのレンズシフト可能な範囲より長く、かつ光束の直径の５０％よりも短い範囲内にあり、
   前記光検出器の出力信号から所定の演算によりトラッキング誤差信号を生成する際に、
   前記増幅器の増幅率が前記主光束と副光束の分光比よりも小さい値において対物レンズシフト時に発生する信号オフセットをキャンセルすることを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 請求項１に記載の光ピックアップ装置であって、
   前記副光束用受光面に形成された遮光帯または不感帯の、前記光ディスクの半径方向に相当する方向の幅は、
   前記副光束用受光面上に照射される前記副光束の集光スポット内に前記光学素子の回折効果によって形成された暗部領域の光ディスク半径方向に相当する方向の波動光学的な影響も加味した実効的な幅と、前記副光束用受光面上に照射される前記副光束の集光スポットの対物レンズシフトによる移動量の最大値との和より長く、かつ前記副光束用受光面上に照射される前記副光束スポットの直径の５０％よりも短い範囲内にあることを特徴とする光ピックアップ装置。
3. 請求項１に記載の光ピックアップ装置であって、
   前記光学素子に形成された帯状の回折領域の、前記光ディスクの半径方向の幅は、光束直径の１０％〜５０％の範囲内にあることを特徴とする光ピックアップ装置。
4. 請求項１に記載の光ピックアップ装置であって、
   前記副光束用受光面内に形成された遮光帯または不感帯の、前記光ディスクの半径方向に相当する方向の幅は、
   前記副光束用受光面上に照射される副光束集光スポット直径の１０％〜５０％の範囲内にあることを特徴とする光ピックアップ装置。
5. 請求項１に記載の光ピックアップ装置であって、
   前記の副光束受光面から検出し増幅を行なう信号とはサブＰＰ信号であり、
   前記所定の演算により生成されるトラッキング誤差信号とはＤＰＰ方式によるトラッキング誤差信号である光ピックアップ装置。
6. 請求項１に記載の光ピックアップ装置であって、
   前記光学素子は、前記アクチュエータ内に配置され、回折領域には偏光性回折格子が形成されたことを特徴とする光ピックアップ装置。
7. 請求項１に記載の光ピックアップ装置であって、
   前記アクチュエータ内に配置された、対物レンズと光学素子の間に１／４波長板を備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。
8. 請求項１に記載の光ピックアップ装置であって、
   前記光学素子は所定のオーダーの回折光に光強度が集中するようブレーズ化されたことを特徴とする光ピックアップ装置。
9. 請求項１に記載の光ピックアップ装置であって、
   前記光学素子によって回折された光を受光する専用の光検出器を備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。
10. 前記光ディスク内に所定間隔で設けられた複数の記録層に記録された各情報信号を再生する機能と、各記録層に各情報信号を記録する機能とを備えた請求項１に記載の光ピックアップ装置。
11. 請求項１から請求項１０のいずれかに記載の光ピックアップ装置と、該光ピックアップ装置内における前記レーザ光源を駆動するレーザ点灯回路と、前記光ピックアップ装置内の前記光検出器から検出された信号を用いてフォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号を生成するサーボ信号生成回路と、光ディスクに記録された情報信号を再生する情報信号再生回路を搭載した光ディスク装置。
12. 前記光ディスク内に所定間隔で設けられた複数の記録層に記録された各情報信号を再生する機能と、各記録層に各情報信号を記録する機能とを備えた請求項１１に記載の光ディスク装置。

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