JP5124148B2 - 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発明である。

本技術分野の背景技術として、例えば特許文献１がある。本公報には、課題として「片面に複数の記録層を持つ複数層光ディスクの記録及び／または再生時、隣接層による干渉光を抑制できて、ＤＰＰにより検出されたトラッキングエラー信号の揺れを改善できる光ピックアップ装置を提供する」と記載があり、解決手段として「少なくとも一面に複数の記録層を持つ光情報保存媒体への適用時、隣接層による干渉光が光検出器に受光されることを抑制する光学部材を具備する。これにより、隣接層による干渉光が光検出器、特に、光検出器の第１及び第２サブ光検出器に受光されることを抑制できる」と記載がある。

特開２００５−２０３０９０号公報

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、ＤＰＰ方式で検出されたトラッキング制御信号の層間クロストークによる変動という課題にある。
幾何光学上は、記録層が多層化された光ディスクの記録／再生時、特許文献１に記載の手段により、ＤＰＰ方式で検出されたトラッキング制御信号の層間クロストークによる変動を抑制できる。しかしながら、特許文献１記載の手段により隣接層からの不要光は光検出器へ入射しないにもかかわらず、実際には、依然として層間クロストークが発生し、高精度で安定したトラッキング制御信号の生成が困難であるという課題を有する。
本発明は、高精度で、安定したトラッキング制御信号が得られる光ピックアップ装置および光ディスク装置を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、高精度で、安定したトラッキング制御信号が得られ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１１により進路方向が変更され、ステッピングモータ１２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４、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１３、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１４を経て対物レンズ５によって光ディスク１０内の所定の記録層に独立に集光される。各集光スポットの光ディスクからの反射光束は再び対物レンズ５を透過後、１／４波長板１４、光学素子１３、コリメートレンズ４、偏光ビームスプリッタ１１、検出レンズ７を経て光検出器８に入射する。

なお、対物レンズ５、１／４波長板１４、光学素子１３は所定の方向に駆動するためのアクチュエータ６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制御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８ではＤＰＰ方式によりトラッキング制御信号の検出を行なう。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８内には光ディスクで反射した主光束の集光スポット６０が入射する受光領域８０と、光ディスクで反射した副光束の集光スポット６１及び６２が入射する受光領域８１及び８２が配置されている。このうち主光束受光領域８０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８１及び８２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８３及び８４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２０１乃至２０８で各々独立に変換された後、減算器２５及び２８によって減算処理され、主光束６０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。）と副光束６１、６２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。このため両ＰＰ信号を増幅器２１２及び２１３によってそれぞれ適当な増幅率Ｋ１およびＫ２で増幅したのち減算器２１４で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が除去され、良好なトラッキング制御信号を得ることが出来る。

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制御信号のオフセット等を除去し、高品質のトラッキング制御信号を安定的に検出することができる。

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、フォーカス制御信号も図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。

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。しかし、ＤＰＰ方式によるトラッキング制御信号検出手段を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、光学的情報記録再生装置に用いた場合、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、不用な層間クロストーク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３に示したような２つの記録層（層間隔δ）１００および１０１を備えた光ディスク１０を例にとって具体的に説明する。

図３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２層の記録層１００および１０１を持つ光ディスク１０に主光束５０および副光束５１、５２（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３（ａ）は各光束が記録層１００上に集光した場合（対象層が記録層１００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１０１で反射してしまい不要光束５３となる。

また図３（ｂ）は、前記図３（ａ）の場合とは逆に、記録層１０１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１００を一旦透過したのち記録層１０１上に集光される。しかし、このとき一部の光量が記録層１００で反射してしまい不要光束５４となる。

このような不要光束５３、５４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と本来の信号光束５０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、各受光面上において不要光束の一部と信号光束が重なり、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、不用な層間クロストークとして出力信号に影響を及ぼす。

特に、ＤＰＰ方式によるトラッキング制御信号検出に用いられるサブＰＰ信号は、一般的にメインＰＰ信号に比べて信号強度が小さい。この為、上記層間クロストークが大きく影響を及ぼす。その結果、ＤＰＰ方式によって検出されたトラッキング制御信号に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。
そこで、特許文献１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１３を用い、この層間クロストークを抑制している。この光学素子１３の回折領域は、例えば回折格子や偏光回折格子とすればよい。回折領域を偏光回折格子とすれば、この光学素子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４に光学素子１３の回折領域１７の一例を示す。なお、回折領域１７は光検出器の形状に対応して変形を行なっても構わない。図５（ａ）は、光学素子１３を搭載した図１記載の光ピックアップ装置が記録層１００を対象層とした時の、光検出器面上での光強度分布を示す概略図である。図５（ｂ）は、光学素子１３を搭載した図１記載の光ピックアップ装置が記録層１０１を対象層とした時の、光検出器面上での光強度分布を示す概略図である。前記光学素子１３の回折領域により不要光束５３には、光量を持たない暗部２９０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、トラッキング制御信号の劣化を低減できる。また、光学素子１３の回折領域により回折された不用光束の回折光スポット２９１は光検出器外に照射される。なお、１／４波長板１４、光学素子１３はアクチュエータ６内に取付けることにより、対物レンズシフトに伴う光検出器上での不要光束暗部２９０の移動が抑制される。したがって、対物レンズシフト時も不要光束５３の光検出器８への入射が低減でき、層間クロストークの増加を抑制できる。同様に主光束及び副光束にも光学素子１３により夫々光量を持たない、暗部２８７、２８８、２８９が形成され、その回折光スポット２９２、２９３、２９４は光検出器領域外へ照射される。なお、上記回折領域１７の分光比は多様な設定を行なって一向に構わない。したがって暗部２８７、２８８、２８９、２９０の光量も多様な調整が可能である。また、新たに光検出器１８を設け、上記光学素子１３によって発生した主光束回折スポット２９２の光量の検出を行ない、主光束受光面８０から得られるＲＦ−ＳＵＭ信号に加算する構成とすることもできる。これにより、より良好なジッタ値等を得ることができる。

幾何光学的な検討では、前記光学素子１３を備えることで、不要光束が光検出器へ入射していないように見える。しかし、依然として層間クロストークによる、トラッキング制御信号の波形歪や揺らぎが発生し、高精度で、安定したトラッキング制御信号の検出が困難である。

そこで、不要光束と信号光束の干渉がサブＰＰに及ぼす影響度合いについて、発明者が波動光学的に検討を行なったところ、前記干渉によって生じる光量のアンバランスのうち、図２における、夫々副光束用受光面６１及び６２内に設けた分割線８３及び８４上とその近傍で発生する光量のアンバランスがサブＰＰ信号品質に最も悪影響を及ぼすことが判明した。

そこで、図６に第１の実施例の主要部である光検出器の構成を示す。また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６に示した本実施例における光検出器８の受光面パターンの特徴は、副光束用受光面８１及び８２の中央分割線８３及び８４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７３及び７４を有することである。
ここで、主光束受光面８０は図６のように各分割領域８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄ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８０は図６のように各分割領域３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ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、フォーカス制御信号、トラッキング制御信号の一例を以下に示す。非点収差法によるフォーカス制御信号は、

の演算により得られる。ただし、フォーカス制御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、ナイフエッジ法など他の方式を用いても良い。
ＲＦ信号は

の演算により得られる。
ＤＰＰ方式によるトラッキング制御信号は

ＤＰＤ方式によるトラッキング制御信号は

の２信号を位相比較器２６８によって位相比較することにより、夫々生成できる。
前記遮光帯は、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。
なお、上記遮光帯または不感帯の短辺側の幅Ｗに関しては、受光領域３１ａ、ｂ及び３２ａ、ｂに入射する副光束の集光スポット６１および６２の直径に対して約２０％〜４０％の範囲内に設定することが層間クロストーク除去の点で最も効果的である。通常の光ピックアップ装置では、受光面上での副光束の集光スポットの直径は１００μｍ程度に設計するのが最も一般的である為、幅Ｗは約２０μｍ〜４０μｍ程度の範囲内に設定するのが望ましい。ただし、上記遮光帯、不感帯形状は必ずしも帯状でなくても一向に構わない。

なお、前記遮光帯または不感帯を設ける代わりに以下の様な構成としても構わない。図２に示した光検出器８の副光束用受光面上の中央分割線８３及び８４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８１，８２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８１の受光領域を順に受光面８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄとする。同様に、分割された副光束用受光面８２の分割領域を順に受光面８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄ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は夫々第一の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８１ａ及び８１ｄの信号を加算処理して得られる信号と、受光面８２ａと８２ｄの信号を加算処理して得られる信号を減算処理し生成したサブＰＰ信号は図６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８１ａと８１ｂの信号を加算した信号と、８１ｄと８１ｃの信号を加算した信号と、８２ａと８２ｂの信号を加算した信号と、８２ｄと８２ｃ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８１ａ、８１ｄ、８２ａ、８２ｄのみの出力信号を用いるか、或いは受光面８１ａ、８１ｄ、８２ａ、８２ｄ出力信号に夫々受光面８１ｂ、８１ｃ、８２ｂ、８２ｃ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。
図７は本実施例と特許文献１の実施例におけるサブＰＰ信号への層間クロストーク漏込み量のシミュレーション結果を示したグラフである。横軸は受光面の位置ずれを、縦軸はサブＰＰ信号振幅と層間クロストーク成分の比を示している。両者を比較すると、光受光器の位置ずれ時における、層間クロストーク量が全領域に渡って大幅に低減し、効果の大きいところでは半分程度に抑えられている。このような、光検出器の位置ずれに対する大幅な低減効果は製造バラつきや経時変化の面で大きな利点となる。

なお、光束有効径に対して光学素子１３に設けた回折領域１７の割合が大きくなると光検出器上の不要光束暗部領域２９０も広がり、層間クロストークはより低減される。しかし、同様に主光束及び副光束中の暗部領域２８７、２８８、２８９も広がり、ジッタ値やＰＰ信号の劣化をもたらす。これを避ける為に、本実施例では遮光帯又は不感帯７３及び７４を設けることで層間クロストークが大きく低減できる構成とした。これにより、暗部領域２８７、２８８、２８９の光ディスクの半径方向に相当する方向の辺の幅Ｓは遮光帯又は不感帯幅Ｗと同等又は若干小さい程度で充分な層間クロストークの低減効果を得ることが可能である。したがって、暗部領域２８７、２８８、２８９によるジッタ値の劣化を抑制可能である。加えて、メインＰＰやサブＰＰ信号は主に夫々光スポット外周部での光量変化によって生成される為、光束中央部に存在する暗部領域２８７、２８８、２８９によるＰＰ信号自体への影響はほとんど無い。
同様に、メインＰＰやサブＰＰ信号は主に夫々光スポット外周部での光量変化によって生成される為、光検出器中央部に設けた上記遮光帯や不感帯によるサブＰＰ信号自体への影響もほとんど無い。
即ち、本実施例では、光ディスクで反射された前記主光束と副光束の一部を回折させる回折領域を備えた光学素子と、前記光検出器は前記主光束が入射する主光束用受光面と、前記副光束が入射しかつ前記光ディスクの半径方向に相当する方向に略垂直な少なくとも１本の分割線で２分割された副光束用受光面と、さらに該副光束用受光面分割線上及びその近傍に所定の幅を有し光を遮断する帯状の遮光帯又は、該当部分の受光面が削除された不感帯を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、記録層が多層化された光ディスクにおいても、ＤＰＰ方式によるトラッキング制御信号を高精度かつ安定的に検出することができる。

次に、第２の実施例について図８を用いて説明する。本実施例では、第１実施例の層間クロストーク抑制効果を維持しつつ、かつ対物レンズのシフト時においても良好なＤＰＰ信号検出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８内の受光面パターンである。図８（ａ）、（ｂ）は第２の実施例主要部である光検出器８を示したものである。本実施例は主光束用受光面の中央分割線９０の上下に新たにこの中央分割線に略平行な分割線９１及び９２を設け、主光束用受光面を８つの受光領域に分割する。また、図８（ａ）には後述する演算処理を行い、ＤＰＰ方式のトラッキング制御信号を生成する演算回路を合わせて示す。図８（ｂ）には後述する演算処理を行い、フォーカスエラー信号及びＤＰＤ方式のトラッキング制御信号を生成する演算回路を合わせて示す。
対物レンズシフト時のＤＰＰ信号の劣化要因について、図６及び図９を用いて説明する。図９は対物レンズシフト時における光検出器上での信号光束の光強度分布を示す概略図である。主光束及び副光束スポットは光ディスクの半径方向への対物レンズシフトに伴って、光検出器面上の光ディスク半径方向に相当する方向（図の上下方向）へ移動する。図６のようなスポット位置となる対物レンズシフト量の場合（対物レンズのシフト量が小さい場合）、光学素子１３による主光束暗部２８７がメインＰＰ信号検出領域の境界となる分割線上にある。一方で、副光束受光面はサブＰＰ検出領域がメインＰＰ検出領域形状と異なるため、副光束暗部２８８、２８９はサブＰＰ信号検出領域の境界となる分割線上にはない。したがって、この近傍での対物レンズシフト量に対するオフセット発生量の感度は、メインＰＰ信号では低く、サブＰＰ信号では高い。
次に、図９のように対物レンズシフト量が大きい時の主光束スポット６０及び副光束スポット６１、６２の光検出器８上の位置関係の場合を考える。対物レンズシフト量が大きく検出器面上でのスポットの移動量も多い場合である。この場合、メインＰＰ検出領域境界には主光束暗部が存在しなくなり、逆にサブＰＰ検出領域境界には副光束暗部が存在するようになる。したがって、この近傍での対物レンズシフト量に対するオフセット発生量の感度はメインＰＰ信号が高く、サブＰＰ信号は低い。
したがって、対物レンズシフト全域においてメインＰＰとサブＰＰの視野特性が異なり、ＤＰＰ方式によるトラッキング制御信号に大きなオフセットが発生する。このようなトラッキング制御信号のオフセットはデトラックを発生させ、安定で高精度なトラッキング制御を困難とする。
本実施例では主光束受光面８分割化することで対物レンズシフト時の、トラッキング制御信号の著しい劣化を改善できる。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２０１乃至２０８と２７０乃至２７３で各々独立に変換された後、後述の演算処理がなされフォーカス制御信号、トラッキング制御信号が出力される。ここで、図８の様に主光束受光面８０の各分割領域８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄ、８０ｅ、８０ｆ、８０ｇ、８０ｈ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、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈとする。また、副光束受光面８０は各分割領域３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ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。以下にフォーカス制御信号、トラッキング制御信号の一例を示す。非点収差法によるフォーカス制御信号は、

の演算により得られる。ただし、本実施例においてもフォーカス制御信号の検出方式は、上記非点収差法に限るものではなく、ナイフエッジ法など他の方式を用いても良い。
ＲＦ信号は

の演算により得られる。
ＤＰＰ方式によるトラッキング制御信号は

［数７］

ＤＰＤ方式によるトラッキング制御信号は

の２信号を位相比較器２６８によって位相比較することにより夫々生成できる。
ＤＰＰ方式によるトラッキング制御時、対物レンズシフトに対する第１と第２の実施例で発生するデトラック量の見積りを図１０に示す。第１の実施例では対物レンズシフトに伴って大きなデトラックが発生する。一方で、第２の実施例では対物レンズシフトに対して常にデトラック量が少なく、良好なトラッキング制御信号を検出できることがわかる。
この時、新たに設けた分割線９１と９２の間隔Ｔは第一の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とが対物レンズ視野特性改善に最も効果的である。
即ち、本実施例では、前記光ディスクの半径方向に相当する方向に略並行な１本の分割線と、前記半径方向に略垂直な３本の分割線（第１、第２、第３の分割線）によって８分割された前記主光束用受光面を用い、第１実施例と略同等の層間クロストークの抑制とフォーカス誤差信号検出が可能であり、かつ対物レンズシフト時における、ＤＰＰ方式によるトラッキング制御信号のオフセットを抑制し、高精度で、安定したトラッキング制御信号検出ができる。

次に、第３の実施例について図１１を用いて説明する。図１１は第３の実施例の主要部である光検出器を示す概略図である。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、図１１に示した光検出器８の受光面パターンである。
前記主光束用受光面は光ディスク半径方向に相当する所定の方向に略垂直な２本の分割線９１及び９２により３分割され、該３領域の中央領域８０ｋ以外の受光面は前記光ディスクの半径方向に相当する方向に略平行な夫々１本の分割線９３、９４で、夫々２分割され、計５分割される。
本実施例では主光束受光面５分割化することで対物レンズシフト時の、トラッキング制御信号の著しい劣化を改善できる。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信号が出力され、後述の演算処理によってフォーカス制御信号、トラッキング制御信号が出力される。ここで、図１１の様に主光束受光面８０の各分割領域８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄ、８０ｋ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、Ｍとする。また、副光束受光面８０は各分割領域３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ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。以下にフォーカス制御信号、トラッキング制御信号の一例を示す。非点収差法によるフォーカス制御信号は、

の演算により得られる。ただし、本実施例においてもフォーカス制御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、ナイフエッジ法など他の方式を用いても良い。
ＲＦ信号は

の演算により得られる。
ＤＰＰ方式によるトラッキング制御信号は

本実施例は第２実施例と同等の層間クロストークの抑制効果と対物レンズ視野特性改善効果が得られる。さらに、第２実施例よりも主光束受光面の分割数が少ない為、増幅器の数が減少し低ノイズな光検出器となるという利点がある。上記主光束受光面分割線９１と９２の間隔Ｔは、上記遮光帯または不感帯の短辺側の幅Ｗに略等しく設定することが対物レンズ視野特性改善に最も効果的である。

即ち、本実施例では、前記主光束用受光面は、前記光ディスクの半径方向に相当する方向に略垂直な２本の分割線（第１、第３の分割線）により３分割され、該３領域の中央領域以外の受光面は前記光ディスクの半径方向に相当する方向に略平行な夫々１本の分割線で、夫々２分割され、計５分割された前記主光束用受光面を用いることで、第２実施例と同等の層間クロストークの抑制効果と対物レンズ視野特性改善効果が得られ、さらに、第２実施例の光検出器より低ノイズな光検出器の構成とすることができる。

次に、第４の実施例について図１２を用いて説明する。図１２は第４の実施例の主要部である光検出器を示す概略図である。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、図１２に示した光検出器８の受光面パターンである。前記主光束用受光面は光ディスク半径方向に相当する所定の方向に略垂直な２本の分割線９１及び９２と、前記光ディスクの半径方向に相当する方向に略平行な１本の分割線で、６分割される。
本実施例では主光束受光面６分割化することで対物レンズシフト時の、トラッキング制御信号の著しい劣化を改善できる。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信号が出力され、後述の演算処理によってフォーカス制御信号、トラッキング制御信号が出力される。ここで、図１２の様に主光束受光面８０の各分割領域８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄ、８０ｉ、８０ｊ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、Ｎ、Ｏとする。また、副光束受光面８０は各分割領域３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ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。以下にフォーカス制御信号、トラッキング制御信号の一例を示す。非点収差法によるフォーカス制御信号は、

の演算により得られる。ただし、本実施例においてもフォーカス制御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、ナイフエッジ法など他の方式を用いても良い。
ＲＦ信号は

の演算により得られる。
ＤＰＰ方式によるトラッキング制御信号は

ＤＰＤ方式によるトラッキング制御信号は、電流−電圧変換増幅器２７５及び２７６からの出力信号ＮおよびＯを以下の演算式の様に加算する。ここで、

もしくは

のどちらか一方の演算を光受光器の光ディスクの半径方向に相当する方向への位置ずれに対して選択的に行ない、夫々の信号を位相比較器２６８によって、その位相を比較することで第２実施例よりも低ノイズでかつ第３実施例よりも精度の良いＤＰＤ方式によるトラッキング制御信号を生成できると言う利点がある。
本実施例は第３実施例と同等の層間クロストークの抑制と対物レンズ視野特性の改善効果が得られ、かつ第３実施例よりも精度良く、ＤＰＤ信号検出ができるという利点がある。
上記主光束受光面分割線９１と９２の間隔Ｔは、上記遮光帯または不感帯の短辺側の幅Ｗに略等しく設定することが対物レンズ視野特性改善に最も効果的である。
即ち、本実施例においては前記主光束用受光面は前記光ディスクの半径方向に相当する方向に略垂直な２本の分割線（第１、第３の分割線）と、前記光ディスクの半径方向に相当する方向に略平行な１本の分割線とで、６分割された前記主光束用受光面を用い、第３実施例と同等の層間クロストークの抑制と対物レンズ視野特性の改善効果とノイズレベルが得られ、検出精度の向上したＤＰＤ信号が得られるという利点がある。

次に、第５の実施例について図１３を用いて説明する。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。また、本実施例では、前記光学素子１３の搭載の有無は問わない。
図１３は本実施例主要部である回折格子２の形状を示した概略図である。この回折格子は前記光ディスクの半径方向に相当する方向に略垂直な、少なくとも２本の分割線で３つの領域に分割され、該３領域のうち中央部領域２２を除いた２領域２１及び２３にのみ前記２本の分割線に対して略垂直な方向に延びた格子溝を所定の周期で配置した構成の回折格子である。また、中央領域２２は透明平板でよい。

図１４に本実施例で用いる光検出器８とその光検出器上での各光束スポットを示す。本実施例の回折格子にレーザ光束が入射すると、中央領域部だけ回折が作用を持たない為、発生する副光束の中央部は帯状に光量を略持たない領域となる。

発明者の検討によると、上記３分割回折格子は分割領域を持たない一般的な回折格子を適用した場合に比べ、大きな抑制効果が得られることがわかっている。
また、本実施例ではアクチュエータ６内に前記光学素子１３や１／４波長板１４を搭載しない。従ってアクチュエータが軽くなり良好なサーボ特性が得られるという利点がある。光学素子１３を用いないので、主光束スポットに暗部２８７が存在しないため、実施例１よりも良好なジッタ値を得ることが出来る。
即ち、本実施例においては、光束分割素子に前記光ディスクの半径方向に相当する方向に略平行な格子溝を所定の周期で配置した回折格子や前記光ディスクの半径方向に相当する方向に略垂直な少なくとも２本の分割線で３分割され、該３領域のうち中央部領域を除いた左右の２領域にのみ前記２本の分割線に対して略垂直な方向に延びた格子溝を所定の周期で配置した構成の回折格子を用いることで、アクチュエータが軽くなり良好なサーボ特性えられることと、主光束スポットに光学素子１３による暗部がなくなり良好なジッタ値を得られるという利点がある。

図１５は、第１から第５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。９００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、９０００はコントロール回路である。コントロール回路９０００、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２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制御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制御信号を検出することができる。

本発明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。 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。 光束の一部を回折させる光学素子の回折領域形状の一例を示した概略図。 図４の光学素子搭載時の光検出器上での信号光束と不要光束の光強度分布を示す概略図。 第１の実施例の主要部である光検出器を示す概略図。 第１の実施例形態での受光面の位置ずれに対するサブＰＰ信号への層間クロストーク漏込み量のシミュレーション結果を示したグラフ。 第２の実施例の主要部である光検出器を示す概略図。 対物レンズシフト時における光検出器上での信号光束の光強度分布を示す概略図。 第１及び第２の実施例形態での対物レンズシフトに対するデトラック発生量のシミュレーション結果を示したグラフ。 第３の実施例の主要部である光検出器を示す概略図。 第４の実施例の主要部である光検出器を示す概略図。 第５の実施例主要部である回折格子の形状を示す概略図 第５の実施例の光検出器と各光束のスポット形状を示す概略図 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…ハーフミラー、４…コリメートレンズ、５…対物レンズ、６…アクチュエータ、７…検出レンズ、８…光検出器、１０…光ディスク、１１…偏光ビームスプリッタ、１２…ステッピングモータ、１３…光学素子、１４…１／４波長板、５０…主光束、５１…副光束、５２…副光束、５３…不要光束、５４…不要光束、６０…主光束スポット、６１…副光束スポット、６２…副光束スポット、７３…遮光帯または不感帯、７４…遮光帯または不感帯、８０…主光束用受光面、８１…副光束用受光面、８２…副光束用受光面、９１０…レーザ点灯回路、９２０…光ピックアップ、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、９０００…コントロール回路

Claims (8)

1. 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、
   所定方向へ可動するアクチュエータ内に配置され、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、
   光ディスクで反射された前記主光束と副光束の一部を回折させる回折領域を備えた光学素子と、
   前記主光束と副光束を受光する光検出器と、を備えた光ピックアップ装置であって、
   前記光検出器は、
   前記主光束が入射する主光束用受光面と、
   前記副光束が入射し、かつ、前記光ディスクの半径方向に相当する方向に垂直な分割線で２分割された副光束用受光面とを備え、
   前記主光束用受光面は、光ディスクの半径方向に相当する方向に並行な分割線と、前記半径方向に相当する方向に垂直な第１、第２の分割線とによって少なくとも６つに分割され、
   前記副光束用受光面は、該分割線上及びその近傍の光を遮断する遮光帯を備え、前記遮光帯の光ディスクの半径方向に相当する方向の幅は、２０μｍ乃至４０μｍの範囲内にあり、
   前記主光束用受光面の第１と第２の分割線の間隔は、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と略同等であり、
   前記対物レンズが主光束用受光面中心から見て第１の分割線の方向に所定量レンズシフトした場合、前記光学素子によって形成された主光束暗部領域と副光束暗部領域は、夫々前記主光束用受光面の第１の分割線上と、副光束用受光面と遮光帯の境界上にシフトし、
   ディファレンシャルプッシュプル方式のトラッキング制御信号及び非点収差方式のフォーカス制御信号の生成に用いる信号を前記第１、第２の分割線よりも外側の領域の受光面で検出することを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 請求項１記載の光ピックアップであって、
   前記主光束受光面は、前記第１及び第２の分割線の間に、さらに第３の分割線を有することにより８つに分割されていることを特徴とする光ピックアップ。
3. 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、
   所定方向へ可動するアクチュエータ内に配置され、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、
   光ディスクで反射された前記主光束と副光束の一部を回折させる回折領域を備えた光学素子と、
   前記主光束と副光束を受光する光検出器と、を備えた光ピックアップ装置であって、
   前記光検出器は、
   前記主光束が入射する主光束用受光面と、
   前記副光束が入射し、かつ、前記光ディスクの半径方向に相当する方向に垂直な分割線で２分割された副光束用受光面とを備え、
   前記主光束用受光面は、前記光ディスクの半径方向に相当する方向に垂直な第１、第２の２本の分割線により３分割され、該第１及び第２分割線で挟まれる中央領域以外の受光面は前記光ディスクの半径方向に相当する方向に略平行な夫々１本の分割線で、夫々２分割されることにより計５分割されており、
   前記副光束用受光面は、該分割線上及びその近傍の光を遮断する遮光帯を備え、前記遮光帯の光ディスクの半径方向に相当する方向の幅は、２０μｍ乃至４０μｍの範囲内にあり、
   前記主光束用受光面の第１と第２の分割線の間隔は、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と略同等であり、
   前記対物レンズが主光束用受光面中心から見て第１の分割線の方向に所定量レンズシフトした場合、前記光学素子によって形成された主光束暗部領域と副光束暗部領域は、夫々前記主光束用受光面の第１の分割線上と、副光束用受光面と遮光帯の境界上にシフトし、
   ディファレンシャルプッシュプル方式のトラッキング制御信号及び非点収差方式のフォーカス制御信号の生成に用いるための信号を前記第１、第２の分割線よりも外側の領域の受光面で検出することを特徴とする光ピックアップ装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか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。
5. 請求項１乃至３のいずれか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。
6. 請求項１乃至３のいずれか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、該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直径に対し、２０％乃至４０％の範囲内にあることを特徴とする光ピックアップ装置。
7. 請求項１乃至６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制御信号とトラッキング制御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。
8. 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を備えた請求項７に記載の光ディスク装置。

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