JP5173899B2 - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ピックアップ装置に関するものであり、特に、複数の記録層が積層された記録媒体に対して記録／再生を行う際に用いて好適なものである。

近年、光ディスクの高容量化が進められている。光ディスクの高容量化は、一つのディスク内に複数の記録層を配することにより実現できる。たとえば、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）やブルーレイディスクでは、片面に２つの記録層を有するマルチレイヤータイプのディスクが商品化されている。記録層の層数を３層以上にすると、光ディスクの容量をさらに増加させることができる。

しかしながら、ディスク内に複数の記録層を配すると、再生目標以外の記録層からの反射光が光検出器に入射し、再生信号が劣化するとの問題が生じる。いわゆる、迷光による層間クロストークの問題である。したがって、一つのディスク内に複数の記録層を配する場合には、迷光を円滑に抑制・除去するための構成が必要となる。

迷光を除去する方法として、たとえば、光検出器の前にピンホールを配する方法がある（特許文献１）。また、迷光除去の他の方法として、光検出器の前に前方遮光板と後方遮光板を配する方法があり（特許文献２）、さらには、偏光光学素子を用いる方法もある（特許文献３）。

特許２６２４２５５号公報 特開２００６−２９４０７５号公報 特開２００６−３４４３４４号公報

しかしながら、光検出器の前にピンホールを配する方法では、再生目標の記録層からの反射光の他、迷光も、ピンホールを通過して光検出器に到達する。この場合、記録層間の分離が悪く、層間隔が小さいと、ピンホールを通過する迷光の量が増加し、層間クロストークを適正に除去できないとの問題が生じる。また、前方遮光板と後方遮光板を配する方法では、再生目標の記録層からの反射光の半分が遮光されるため、当該反射光の利用効率が５０％程度に低下するとの問題がある。さらに、偏光光学素子を用いる方法では、迷光除去のために多くの光学部品が必要となるため、コストの上昇を招くとの問題が生じる。

本発明は、上記課題を解消するためになされたものであり、簡素な構成にて効果的に迷光を除去し得る光ピックアップ装置を提供することを目的とする。

本発明は、積層方向に複数の記録層を有するディスクに対し情報を記録および／もしくは再生する光ピックアップ装置において、レーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を前記ディスク上に収束させる対物レンズと、前記ディスクによって反射された前記レーザ光を第１の方向に収束させて第１の位置で第１の焦線を結ばせるとともに、前記レーザ光を第２の方向に収束させて前記第１の位置よりも前記ディスクに近い第２の位置で第２の焦線を結ばせる非点収差素子と、前記非点収差素子を透過した前記レーザ光の光束を前記第１の方向に平行な直線で２分割し、当該直線に垂直な方向において各光束の進行方向を互いに離間させる分光素子と、前記分光素子を透過した前記レーザ光を受光する光検出器と、を備え、前記分光素子は、前記ディスクのターゲット記録層から反射された前記レーザ光の前記第２の焦線と、前記ターゲット記録層よりも深い記録層から反射された前記レーザ光の前記第２の焦線との間に配され、前記光検出器は、前記ターゲット記録層から反射された前記レーザ光の前記第１の焦線と前記第２の焦線の間に配されていることを特徴とする。

本発明に係る光ピックアップ装置によれば、前記分光素子の分光作用によって、前記光検出器上におけるターゲット記録層から反射された前記レーザ光（信号光）の光束と、ターゲット記録層以外の記録層から反射された前記レーザ光（迷光）の光束とが分離される。よって、信号光のみが入射する前記光検出器上の位置にセンサパターンが配されれば、信号光のみに基づく各種信号が得られる。従って、本発明に係る光ピックアップ装置によれば、分光素子を配する簡素な構成により、迷光を効果的に抑制することができ、結果、光検出器からの信号をもとに、精度の高い各種信号を生成することができる。とくに、前記分光素子は、前記平行な直線で２分割した各光束を、当該直線に垂直な方向において互いに離間させる構成とされているため、各光束を大きく離間させずとも、光検出器上において各光束を分離させることができる。また、信号光のみが入射する前記光検出器上の光束領域を小さくできるため、センサパターンの配置領域をコンパクトにすることができる。結果、光ピックアップ装置内における光検出器の設置面積を小さくすることができる。

また、本発明に係る光ピックアップ装置において、前記分光素子は、入射面および／もしくは出射面に前記第１の方向に平行な直線を境界とする異なる傾斜の２つの平面を有する構成とされ得る。こうすると、異なる傾斜の２つの平面によって、前記非点収差素子を透過した前記レーザ光の光束を前記第１の方向に平行な直線で２分割した各光束の進行方向が、互いに離間する方向に変化され得る。

または、本発明に係る光ピックアップ装置において、前記分光素子は、入射面もしくは出射面に前記第１の方向に平行な直線を境界とする異なる回折パターンが設定された２つの回折領域を有する構成とされ得る。こうすると、２つの回折領域によって、前記非点収差素子を透過した前記レーザ光の光束を前記第１の方向に平行な直線で２分割した各光束の進行方向が、互いに離間する方向に変化され得る。

以上のとおり、本発明によれば、簡素な構成にて効果的に迷光を除去し得る光ピックアップ装置を提供することができる。

本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明を実施する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態によって何ら制限されるものではない。

実施例に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図である。 実施例に係る光線の収束状態を示す図である。 実施例に係る光束の状態を模式的に示す図である。 実施例に係る光検出器のセンサパターンを示す図である。 実施例の効果の検証で用いた光学系を示す図である。 実施例の効果に係る検証結果を示す図である。 実施例に係る分光素子と光検出器の調整方法を示す図である。 実施例に係る分光素子と光検出器の調整方法を示す図である。 変更例１に係る分光素子を示す図である。 実施例２に係る分光素子と光検出器の調整方法を示す図である。 実施例および変更例に係る分光素子およびホログラム素子を用いる場合のさらなる変更形態について説明する図である。

以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。本実施の形態は、厚み方向に複数の記録層が積層された光ディスクに対応可能な光ピックアップ装置に本発明を適用したものである。

＜実施例＞
図１に、本実施の形態に係る光ピックアップ装置の光学系を示す。

半導体レーザ１０１は、所定波長のレーザ光を出射する。１／２波長板１０２は、半導体レーザ１０１から出射されたレーザ光を、偏光ビームスプリッタ１０３に対してＳ偏光となるよう調整する。偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０３は、１／２波長板１０２側から入射されるレーザ光（Ｓ偏光）を略全反射するとともに、コリメートレンズ１０４側から入射されるレーザ光（Ｐ偏光）を略全透過する。

コリメートレンズ１０４は、ＰＢＳ１０３側から入射されるレーザ光を平行光に変換する。レンズアクチュエータ１０５は、レーザ光に生じる収差が補正されるよう、コリメートレンズ１０４を光軸方向に変位させる。立ち上げミラー１０６は、コリメートレンズ１０４側から入射されたレーザ光を対物レンズ１０９に向かう方向に反射する。

１／４波長板１０７は、ディスクへと向かうレーザ光を円偏光に変換するとともに、ディスクからの反射光をディスクへ向かうレーザ光の偏光方向に垂直な偏光方向に変換する。これにより、ディスクによって反射されたレーザ光は、ＰＢＳ１０３を略全透過し、アナモレンズ１１０へと導かれる。

アパーチャ１０８は、対物レンズ１０９に対するレーザ光の有効径が適正となるように、レーザ光のビーム形状を円形形状に調整する。対物レンズ１０９は、レーザ光をディスク内のターゲット記録層に適正に収束できるよう設計されている。ホルダ１２０は、１／４波長板１０７、アパーチャ１０８および対物レンズ１０９を一体的に保持する。対物レンズアクチュエータ１２１は、従来周知の電磁駆動回路によって構成され、ホルダ１２０をフォーカス方向およびトラッキング方向に駆動する。

ディスクに照射されたレーザ光は、ディスク中に配された記録層によって反射される。反射されたレーザ光は、上記光路を逆行した後、ＰＢＳ１０３を透過し、アナモレンズ１１０に入射する。アナモレンズ１１０は、ディスクからの反射光をＤ１方向とこれに垂直なＤ２方向に収束させ、これにより、反射光に非点収差を導入する。ここで、アナモレンズ１１０は、Ｄ１方向とＤ２方向が、ディスクからのトラック像の方向に対してそれぞれ４５°の傾きとなるよう配置されている。なお、Ｄ１方向およびＤ２方向については、追って図２を参照して説明する。

アナモレンズ１１０から出射されるレーザ光は、分光素子１１１に入射する。分光素子１１１は、入射するレーザ光の光束領域を２分割し、分割された光束領域を互いに離間させる。なお、分光素子１１１については、追って図２を参照して説明する。

光検出器１１２は、分光素子１１１から出射される分割されたレーザ光を受光して検出信号を出力する。光検出器１１２の受光面上には、８つのセンサが配されており、これらのセンサから出力される信号により、非点収差法によりフォーカスエラー信号が生成され、１ビームプッシュプル法によりトラッキングエラー信号が生成される。なお、光検出器１１２の受光面上のセンサパターンについては、追って図４を参照して説明する。

図２は、光線の収束状態を示す図である。同図（ａ）は、光検出器１１２近傍の光線の収束状態を示す図であり、同図（ｂ）および（ｄ）は、それぞれ、光入射側から見た、アナモレンズ１１０および分光素子１１１に入射する際のターゲット層からの反射光（信号光）とこれら素子との関係について示す図である。同図（ｃ）は、分光素子１１１の形状を示す斜視図である。

同図（ｂ）を参照して、アナモレンズ１１０は、入射する反射光を、Ｄ１方向（第１の収束方向）と、Ｄ１方向に垂直なＤ２方向（第２の収束方向）に収束させる。また、アナモレンズ１１０は、Ｄ１方向よりＤ２方向の方が曲率半径が小さい凸形状のため、Ｄ１方向に比べ、Ｄ２方向にレーザ光を収束させる効果が大きい。なお、ターゲット層からの反射光（信号光）は、アパーチャ１０８によって円形形状とされるため、図示の如く、円形形状となっている。

同図（ａ）を参照して、アナモレンズ１１０によって収束させられたターゲット層からの反射光（信号光）は、Ｄ１方向およびＤ２方向の収束により、それぞれ異なる位置で焦線を結ぶ。Ｄ１方向の収束による焦線位置（Ｓ１）は、Ｄ２方向の収束による焦線位置（Ｓ２）よりも、アナモレンズ１１０から遠い位置となり、ターゲット層からの反射光（信号光）の収束位置（ビームが最小錯乱円になる位置）（Ｓ０）は、Ｄ１方向およびＤ２方向による焦線位置（Ｓ１）、（Ｓ２）の中間位置となる。

ターゲット層よりもレーザ光入射面から深い層からの反射光についても同様に、Ｄ１方向の収束による焦線位置（Ｍ１１）は、Ｄ２方向の収束による焦線位置（Ｍ１２）よりも、アナモレンズ１１０から遠い位置となる。また、深い層からの反射光のＤ１方向の収束による焦線位置（Ｍ１１）は、ターゲット層からの反射光のＤ２方向の収束による焦線位置（Ｓ２）よりも、アナモレンズ１１０に近い位置となるよう、アナモレンズ１１０が設計されている。

ターゲット層よりもレーザ光入射面から浅い層からの反射光についても同様に、Ｄ１方向の収束による焦線位置（Ｍ２１）は、Ｄ２方向の収束による焦線位置（Ｍ２２）よりも、アナモレンズ１１０から遠い位置となる。また、浅い層からの反射光のＤ２方向の収束による焦線位置（Ｍ２２）は、ターゲット層からの反射光のＤ１方向の収束による焦線位置（Ｓ１）よりも、アナモレンズ１１０から遠い位置となるよう、アナモレンズ１１０が設計されている。

分光素子１１１は、深い層からの反射光のＤ１方向の焦線位置（Ｍ１１）と、ターゲット層からの反射光のＤ２方向の焦線位置（Ｓ２）の間に設置されている。また、光検出器１１２の入射面は、ターゲット層からの反射光の焦線位置（Ｓ０）に配されている。

同図（ｃ）を参照して、分光素子１１１は、光出射面が平坦で、且つ、光入射面が２つの領域において異なる方向に個別に傾斜する透明体によって形成されている。図示の如く、分光素子１１１の入射面には、２つの傾斜面１１１ａおよび１１１ｂが形成されている。傾斜面１１１ａと１１１ｂの境界は、Ｄ１方向に平行な直線となっている。

同図（ｄ）を参照して、分光素子１１１を光入射側から見ると、傾斜面１１１ａおよび１１１ｂに入射する反射光の進行方向は、分光素子１１１の屈折作用によって、それぞれ、Ｄ２方向に平行で且つ互いに離間するＶａおよびＶｂの方向に変化する。なお、ターゲット層からの反射光（信号光）は、図示の如く、Ｄ１方向よりもＤ２方向に縮められた光束状態となっている。

図３（ａ）は、アナモレンズ１１０、分光素子１１１、光検出器１１２の各位置における光束の状態を模式的に示す図である。ここでは、便宜上、アナモレンズ１１０に対する反射光の入射光束のうち、図示の如く、Ｄ１方向に平行な直線で２分割したときの、左上領域の光束と右下領域の光束を、それぞれ、Ａ光束とＢ光束としている。また、図３（ａ）には、これらＡ光束とＢ光束が、分光素子１１１および光検出器１１２において、どの領域に導かれるかが示されている。

以下、図３（ａ）とともに図２（ａ）の光線の収束状態を併せて参照しながら、各位置における光束の状態を説明する。

まず、反射光が分光素子１１１に入射するときの光束の状態について説明する。

深い層からの反射光は、アナモレンズ１１０の透過後、分光素子１１１に入射するまでの間に、Ｄ２方向およびＤ１方向の順に収束され焦線を結ぶ。すなわち、このときの焦線は、それぞれＤ１方向、Ｄ２方向に細長い形状となる。これにより、まず、Ａ光束とＢ光束は、図２の焦線Ｍ１２を通過した後、Ｄ１方向に平行な直線を対称軸として反転されて、左上領域の光束がＢ光束となり、右下領域の光束がＡ光束となる。続いて、これらの光束は、図２の焦線Ｍ１１を通過した後、Ｄ２方向に平行な直線を対称軸として反転される。このとき、Ａ光束とＢ光束は、各々、左上領域と右下領域内でＤ２方向に平行な直線を対称軸として反転されるため、焦線Ｍ１１を通過する前と同様、左上領域と右下領域に入射する。よって、分光素子１１１入射時の光束の状態は、左上領域の光束がＢ光束、右下領域の光束がＡ光束になる。

ターゲット層からの反射光は、アナモレンズ１１０の透過後、分光素子１１１に入射するまでの間に、Ｄ１方向およびＤ２方向ともに焦線を結ばない。よって、分光素子１１１入射時の光束の状態は、アナモレンズ１１１入射時と同様、左上領域の光束がＡ光束、右下領域の光束がＢ光束になる。

浅い層からの反射光は、ターゲット層からの反射光と同様、アナモレンズ１１０の透過後、分光素子１１１に入射するまでの間に、Ｄ１およびＤ２方向ともに焦線を結ばない。よって、分光素子１１１入射時の光束の状態は、アナモレンズ１１１入射時と同様、左上領域の光束がＡ光束、右下領域の光束がＢ光束になる。

ここで、分光素子１１１の機能および作用を説明するために、まず、分光素子１１１が配されていない場合（比較例）に、深い層、ターゲット層、浅い層からの光束が、光検出器１１２にどのような状態で入射するかについて説明する。

まず、深い層からの反射光は、分光素子１１１の配置位置を通過後、光検出器１１２に入射するまでの間に、Ｄ１方向およびＤ２方向ともに焦線を結ばない。よって、光検出器１１２入射時の光束の状態は、分光素子１１１の配置位置を通過するときと同様、左上領域の光束がＢ光束、右下領域の光束がＡ光束になる。

ターゲット層からの反射光は、分光素子１１１の配置位置を通過後、光検出器１１２に入射するまでの間に、Ｄ２方向に焦線を結ぶが、Ｄ１方向に焦線を結ばない。これにより、分光素子１１１入射時のＡ光束とＢ光束は、分光素子１１１の配置位置を通過後、Ｄ１方向に平行な直線を対称軸として反転される。よって、光検出器１１２入射時の光束の状態は、図示のように、左上領域の光束がＢ光束、右下領域の光束がＡ光束になる。

浅い層からの反射光は、分光素子１１１の配置位置を通過後、光検出器１１２に入射するまでの間に、Ｄ１方向およびＤ２方向ともに焦線を結ばない。よって、光検出器１１２入射時の光束の状態は、分光素子１１１の配置位置を通過するときと同様、左上領域の光束がＡ光束、右下領域の光束がＢ光束になる。

こうして、分光素子１１１が配されない場合には、図３（ａ）の下段中央に示す状態で、深い層、ターゲット層、浅い層からの光束が、光検出器１１２に入射する。

次に、本実施例のように、分光素子１１１を配した場合に、深い層、ターゲット層、浅い層からの光束が、光検出器１１２にどのような状態で入射するかについて説明する。

この場合、分光素子１１１入射時の左上領域の光束と右下領域の光束の進行方向は、分光素子１１１の分光作用により、それぞれ、左上方向および右下方向に変化する。これにより、光検出器１１２に入射する際の光束の状態は、比較例の場合の光束の状態から、分光素子１１１入射時の左上領域に対応する光束が左上方向に、分光素子１１１入射時の右下領域に対応する光束が右下方向に、それぞれ移動された状態となる。

この場合、分光素子１１１の左上の領域には、深い層からのＢ光束と、ターゲット層および浅い層からのＡ光束が入射する。よって、同図（ｂ）に示すように、比較例において光検出器１１２に入射する光束のうち、深い層からのＢ光束と、ターゲット層および浅い層からのＡ光束が、分光素子１１１の左上領域の作用によって、左上方向に移動される。

また、分光素子１１１の右下の領域には、深い層からのＡ光束と、ターゲット層および浅い層からのＢ光束が入射する。よって、同図（ｃ）に示すように、比較例において光検出器１１２に入射する光束のうち、深い層からのＡ光束と、ターゲット層および浅い層からのＢ光束が、分光素子１１１の右下領域の作用によって、右下方向に移動される。

こうして、光検出器１１２上における各光束の状態は、同図（ｄ）に示すものとなる。よって、深い層、ターゲット層および浅い層からのＡ光束およびＢ光束は、それぞれ、図３（ａ）下段右側に示す状態で、光検出器１１２に入射する。

かかる分光素子１１１の作用により、光検出器１１２の中心付近には、図３（ａ）下段右側に示す如く、ターゲット層からの反射光（Ａ光束、Ｂ光束）のみが入射し、ターゲット層以外の記録層（深い層、浅い層）からの反射光は入射しない領域が生じる。この場合、分光素子１１１は、同図（ａ）に示す如く、ターゲット層からのＡ光束とＢ光束が互いに重ならない程度に、各光束の進行方向を変化させるよう、構成される。

図４（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、分光素子１１１を配さない場合の従前の光検出器の受光面上に配されたセンサパターン（非点収差法／１ビームプッシュプル法）と、本実施例に係る光検出器１１２の受光面上に配されたセンサパターン（非点収差法／１ビームプッシュプル法）を示す図である。

同図（ａ）および（ｂ）の何れの場合も、光検出器の受光面上には、Ｐ１〜Ｐ８までのセンサが配されている。また、各センサ内の破線で示された領域は、ターゲット層からの反射光（信号光）の光束領域を表し、ａ〜ｈは、センサＰ１〜Ｐ８に入射するターゲット層からの反射光の光束領域を表している。なお、各センサ内の点線で示された細長い領域は、対物レンズ１０９による反射光の合焦位置が、ターゲット層から奥側および手前側にずれている場合の、ターゲット層からの反射光の光束領域を表している。

同図（ａ）を参照して、従前の光検出器が用いられる場合、光束領域ａ〜ｈの光強度に基づく検出信号成分をＡ〜Ｈとすれば、トラック像の方向は、図中、上下方向であるから、フォーカスエラー信号ＦＥは、ＦＥ＝（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｈ）−（Ｄ＋Ｅ＋Ｆ＋Ｇ）の演算により求まり、プッシュプル信号ＰＰは、ＰＰ＝（Ａ＋Ｄ＋Ｅ＋Ｈ）−（Ｂ＋Ｃ＋Ｆ＋Ｇ）の演算により求まる。

本実施例においては、ターゲット層からの反射光が、図３（ａ）の下段右側に示す状態で、光検出器１１２に導かれる。よって、ターゲット層からの反射光のみが導かれる領域に、図４（ｂ）に示すセンサパターンを配することで、ターゲット層からの反射光を受光することができる。こうすると、センサパターンには、ターゲット層からの反射光（信号光）のみが入射する。この場合、光束領域ａ〜ｈの各光は、図４（ｂ）に示す状態にて、それぞれ対応するセンサに受光される。これにより、図４（ａ）に示す従前の光検出器が用いられる場合と同様の演算にて、フォーカスエラー信号およびプッシュプル信号ＰＰが求められ得る。

以上、本実施例によれば、光検出器１１２上に配されたセンサパターンには、ターゲット層以外の記録層からの反射光（迷光）は入射せず、ターゲット層からの反射光（信号光）のみが入射する。このため、光検出器１１２の受光面上に配されたセンサパターンから出力される信号により、迷光の影響のない精度の高い各種信号が得られる。

なお、上記では、分光素子１１１の設置場所は、深い層からの反射光のＤ１方向の焦線位置（Ｍ１１）と、ターゲット層からの反射光のＤ２方向の焦線位置（Ｓ２）の間に設置されたが、分光素子１１１は、深い層からの反射光のＤ２方向の焦線位置（Ｍ１２）と、Ｄ１方向の焦線位置（Ｍ１１）の間に設置されても良い。

この場合、分光素子１１１と各焦線との関係は、深い層からの反射光の焦線と分光素子１１１についてのみ変化する。このため、分光素子１１１および光検出器１１２に入射する際の、ターゲット層および浅い層からの反射光の状態は、上記の場合と同様である。また、深い層からの反射光の状態も、以下に説明するように、上記と同様なものとなる。

この場合、深い層からの反射光は、アナモレンズ１１０の透過後、分光素子１１１に入射するまでの間に、Ｄ２方向に焦線を結ぶが、Ｄ１方向に焦線を結ばない。これにより、アナモレンズ１１０入射時の光束の状態は、Ｄ１方向に平行な直線を対称軸として反転される。よって、分光素子１１１入射時の光束の状態は、上記の場合と同様、左上領域の光束がＢ光束、右下領域の光束がＡ光束になる（図３（ａ）参照）。

また、深い層からの反射光は、分光素子１１１の透過後、光検出器１１２に入射するまでの間に、Ｄ１方向に焦線を結ぶが、Ｄ２方向に焦線を結ばない。このとき、分光素子１１１入射時のＢ光束とＡ光束は、Ｄ２方向に平行な直線を対称軸として反転されるが、各々の領域内で反転されるため、光検出器１１２入射時の光束の状態は、上記の場合と同様、左上領域の光束がＢ光束、右下領域の光束がＡ光束になる。

以上、このように、分光素子１１１の設置位置が焦線Ｍ１１とＭ１２の間に変更された場合においても、光検出器１１２に入射する際の光束状態は、上記の場合と同様となり、光検出器１１２の中央付近に図４（ｂ）に示したセンサパターンが配されれば、同様の効果が奏される。

＜本実施例に係る実験＞
次に、本件出願の発明者が行った実験結果を用いて、光検出器１１２のセンサパターンに、ターゲット層からの反射光（信号光）のみが入射することを説明する。

図５（ａ）は、本実施例の実験に用いた光学系を示す図である。本実験では、ターゲット層以外に、手前側にターゲット層以外の記録層が１つだけ存在する場合が想定されている。また、光検出器１１２の位置には、光検出器１１２の替わりに観察面が配されている。なお、図中、図１と同じ光学系要素については、同じ番号が付されている。

本実験に係る光学系の設計条件は、以下の通りである。
（１）半導体レーザ１０１の波長：４０５ｎｍ
（２）対物レンズ１０９の焦点距離：１．４ｍｍ
（３）コリメートレンズ１０４の焦点距離：１４ｍｍ
（４）アナモレンズ１１０の焦点距離（焦線間の中心）：２８ｍｍ
（５）アナモレンズ１１０の焦線間隔：１．５ｍｍ
（６）分光素子１１１と観察面の距離：４ｍｍ
（７）ターゲット層：カバー厚１００μｍ
（８）ターゲット層以外の記録層：カバー厚：７５μｍ

図５（ｂ）は、本実験時のターゲット層からの反射光（信号光）およびターゲット層以外の記録層からの反射光（迷光）の状態を示す図である。図示の如く、レーザ光はターゲット層に合焦され、信号光となって反射されている。このとき、レーザ光の一部は他の記録層にも入射し、迷光となって反射されている。

図６は、図５に示した実験条件で、観察面に入射する信号光および迷光の強度分布を示した図である。図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、対物レンズ１０９による反射光の合焦位置が、ターゲット層から奥側に１μｍずれた場合、ターゲット層に一致する場合、ターゲット層から手前側に１μｍずれた場合を示している。また、同図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、上段は、対物レンズ１０９による反射光の合焦位置を示す図であり、中段は、観察面上に入射する反射光の強度分布を濃淡で示す図であり、下段は、観察面上にセンサパターンが配された場合の、センサパターン領域における反射光の強度分布を模式的に示す図である。

なお、アナモレンズ１１０の曲率半径は、図１の光学系では、Ｄ１方向よりもＤ２方向の方が小さく設定されたが、本実験では、Ｄ２方向よりもＤ１方向の方が小さく設定されている。このため、同図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の下段に示す如く、センサパターンは、図４（ｂ）で示した場合と異なり、センサパターンの中心を通りトラック像の方向に平行な直線を軸として左右対称に配されている。

同図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の中段を参照して、中央付近の特に反射光の強度分布が大きい部分（色の濃い部分）は、ターゲット層からの反射光（信号光）のみが入射している領域である。また、それ以外の部分は、ターゲット層以外の記録層からの反射光（迷光）が入射している領域である。

よって、観察面上において、反射光の強度分布が大きい部分（中心付近）に、センサパターンが配されれば、同図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の下段に示す如く、センサパターンには、ターゲット層以外の記録層からの反射光（迷光）は入射せず、ターゲット層からの反射光（信号光）のみが入射することが分かる。

＜光検出器と分光素子の位置調整方法＞
上記実施例では、図２（ｃ）および（ｄ）に示した分光素子１１１に入射する反射光のうち、ターゲット層からの反射光（信号光）が、光検出器１１２上に配された図４（ｂ）に示すセンサパターンＰ１〜Ｐ８上に適正に入射するよう、分光素子１１１と光検出器１１２の位置調整を行う必要がある。この調整は、たとえば、以下の手法により行うことができる。

図７および図８は、分光素子１１１と光検出器１１２の位置調整方法を説明する図である。

図７（ａ−１）を参照して、分光素子１１１の傾斜面１１１ａおよび１１１ｂは、それぞれ、分光素子１１１の配置位置近傍におけるディスクからの反射光束を十分に含み得る広さとなっている。また、同図（ａ−２）および（ｂ−２）を参照して、光検出器１１２には、従来の非点収差法に基づく光検出器１１２の位置調整が可能となるように、センサパターンの左上部にセンサパターンＰ５’〜Ｐ８’が配されている。

なお、分光素子１１１と光検出器１１２が適正に位置調整された状態では、傾斜面１１１ａに入射した反射光束が、光検出器１１２のセンサパターンＰ１〜４、Ｐ５’〜Ｐ８’へと導かれる。

分光素子１１１と光検出器１１２の位置調整時には、始めに、同図（ａ−１）に示すように、ディスクからの反射光束が傾斜面１１１ａに収まるよう、分光素子１１１が粗調整され仮固定される。

なお、ここでは、同図（ａ−２）のようにセンサパターンの左上部にセンサパターンＰ５’〜Ｐ８’を配したため、これらセンサパターンＰ１〜Ｐ４に対応する傾斜面１１１ａに、ディスクからの反射光束を入射させたが、たとえば、センサパターンＰ５〜Ｐ８の右下部にセンサパターンＰ５’〜Ｐ８’と同様の形態で４つのセンサパターンを配する場合は、センサパターンＰ５〜Ｐ８に対応する傾斜面１１１ｂにディスクからの反射光束が入射するように分光素子１１１が仮固定される。

同図（ａ−１）に示すように傾斜面１１１ａに入射したディスクからの反射光束は、分光素子１１１によって分光されずに、分光素子１１１による屈折作用によって進行方向が変化される。したがって、分光素子１１１を透過した反射光束は、アナモレンズ１１０による光学作用により、光検出器１１２の受光面上において、オンフォーカス時には円形となり、オフフォーカス時には楕円形となるような、非点収差に基づく光スポットを形作る。

次に、この光スポットが、同図（ａ−２）に示す如く光検出器１１２にて適正に検出されるよう、センサパターンＰ１〜４、Ｐ５’〜Ｐ８’からの出力信号を用いて、従来の非点収差法に基づく調整方法により光検出器１１２の位置調整が行われ、光検出器１１２が適正位置に固定される。この場合、分割線Ｌ１、Ｌ２にて分割された４つのセンサ領域の検出信号をもとに光検出器１１２の位置調整が行われる。これにより、光束の重心を光検出器１１２の目標位置に合わせることができる。

図８（ａ）は、この場合の分光素子１１１および光検出器１１２の斜視図である。図示の如く、光検出器１１２は、Ｘ軸方向（反射光の光軸方向）およびＹ−Ｚ平面内で位置決めされる。

こうして光検出器１１２が位置決めされた後、仮固定された分光素子１１１の位置調整が行われる。図７（ｂ−１）の如く、分光素子１１１を光軸に垂直な面内に移動させ、同図（ｂ−２）の如く、光検出器１１２のセンサＰ１〜Ｐ８にて検出される信号が各々等しくなる位置に分光素子１１１を固定する。これにより、センサＰ１〜Ｐ８の中心点Ｏと反射光束の重心を精度良く合わせることができる。

図８（ｂ）は、この場合の分光素子１１１および光検出器１１２の斜視図である。図示の如く、分光素子１１１は、Ｙ−Ｚ平面内で位置決めされる。

よって、分光素子１１１と光検出器１１２のどちらも適正位置に固定することができる。

＜変更例１＞
上記実施例では、アナモレンズ１１０を透過した反射光は、分光素子１１１によって、２つの異なる進行方向に分光された。本変更例では、分光素子１１１の替わりに、分光素子１２０が用いられる。

図９（ａ）は、分光素子１２０の形状を示す斜視図である。分光素子１２０は、光入射面と光出射面が２つの領域において異なる方向に個別に傾斜する透明体によって形成されている。図示の如く、分光素子１２０の入射面には、２つの傾斜面１２０ａおよび１２０ｂが形成されている。傾斜面１２０ａと１２０ｂの境界は、Ｄ１方向に平行な直線である。また、分光素子１２０の傾斜面１２０ａおよび１２０ｂは、それぞれ、分光素子１２０の配置位置近傍におけるディスクからの反射光束を十分に含み得る広さとなっている。

同図（ｂ）は、分光素子１２０を横方向（Ｘ軸に垂直で、Ｙ軸およびＺ軸に４５度の角度をなす方向）から見た図である。図示の如く、分光素子１２０の出射面には、２つの傾斜面１２０ｃおよび１２０ｄが形成されている。また、傾斜面１２０ｃおよび１２０ｄの境界は、入射面と同様、Ｄ１方向に平行な直線となっている。分光素子１２０に入射する光は、傾斜面１２０ａおよび１２０ｃにおいて屈折作用を受けた後、さらに、傾斜面１２０ｃおよび１２０ｄにおいて屈折作用を受ける。これにより、分光素子１２０を透過する光は、入射前と出射後において進行方向が変化せず、出射後において分光された状態となる。

同図（ｃ）は、光入射側から見た分光素子１２０を示す図である。分光素子１２０に入射する反射光の進行方向は、上記実施例の分光素子１１１と同様、Ｄ２方向に平行で且つ互いに離間するＶａおよびＶｂの方向に変化する。

こうすると、上記実施例と同様、光検出器１１２上に配されたセンサパターンによって、ターゲット層からの反射光（信号光）のみが受光され得る。また、この場合も、上記実施例と同様の位置調整方法によって、光検出器１１２と分光素子１２０の位置調整が行われ得る。なお、この場合、分光素子１２０は、上記実施例と同様、ターゲット層からのＡ光束とＢ光束が光検出器１１２の受光面上において互いに重ならないよう、分光機能が調整される。

＜変更例２＞
上記実施例では、アナモレンズ１１０を透過した反射光は、分光素子１１１によって、２つの異なる進行方向に分光された。本変更例では、分光素子１１１の替わりに、ホログラム素子１３０が用いられ、さらに、センサパターンの中心位置に４分割センサが配される。

図１０（ａ−１）および（ｂ−１）は、光入射側から見たホログラム素子１３０を示す図である。ホログラム素子１３０の入射面には、Ｄ１方向に平行な直線を境界とする２つのホログラム領域１３０ａおよび１３０ｂが形成されている。

ホログラム領域１３０ａおよび１３０ｂには、入射する反射光の進行方向が、Ｄ２方向に平行で且つ互いに離間するＶａおよびＶｂの方向に変化するよう、回折パターンが配される。また、ホログラム領域１３０ａおよび１３０ｂには、反射光の進行方向を曲げる作用の他、０次回折光が所定の回折効率による光量だけ生じるよう回折パターンが設定される。なお、ホログラム領域１３０ａおよび１３０ｂは、ホログラム素子１３０の配置位置近傍における反射光束を十分に含み得る広さとされなくとも良い。

図１０（ａ−２）および（ｂ−２）は、本変更例で用いる光検出器１１２上に配されたセンサパターンを示す図である。図示の如く、センサパターンの中心位置に４分割センサが配されている。すなわち、光検出器１１２には、上記実施例のセンサパターンに加え、センサＰ１〜Ｐ８の中心位置に、従来の非点収差法に基づくセンサパターンＰ１１〜Ｐ１４（４分割センサ）が挿入されている。この場合、ホログラム素子１３０によって進行方向が曲げられる反射光は、センサＰ１〜Ｐ８に入射し、ホログラム素子１３０によって進行方向が曲げられない反射光（０次回折光）は、センサＰ１１〜Ｐ１４に入射する。

こうすると、上記実施例と同様、光検出器１１２上に配されたセンサパターンによって、ターゲット層からの反射光（信号光）のみが受光され得る。

次に、本変更例における光検出器１１２とホログラム素子１３０の位置調整方法について説明する。

まず、図１０（ａ−１）に示すように、ディスクからの反射光束が略中央に入射する状態で、ホログラム素子１３０が仮固定される。続いて、０次回折光がセンサパターンＰ１１〜Ｐ１４上において図１０（ａ−２）に示す状態となるよう、センサパターンＰ１１〜Ｐ１４からの出力信号を用いて、従来の非点収差法に基づく調整方法により、光検出器１１２の位置調整が行われ、光検出器１１２が適正位置に固定される。その後、図１０（ｂ−１）に示すように、ホログラム素子１３０がＹ−Ｚ平面内で移動され、センサパターンＰ１〜Ｐ８にて検出される信号が各々等しくなる位置にホログラム素子１３０が固定される。これにより、センサパターンＰ１〜Ｐ８には、図１０（ｂ−２）に示す如く、信号光が等しく分布するようになる。こうして、ホログラム素子１３０と光検出器１１２のどちらも適正位置に位置決めすることができる。

なお、本変更例では、反射光の０次回折光が、センサＰ１１〜Ｐ１４に入射するため、その分、センサＰ１〜Ｐ８に入射する反射光の光量が減少する。また、センサＰ１〜Ｐ８には、０次回折光のうち、ターゲット層以外の記録層からの反射光（迷光）が入射する。しかしながら、センサＰ１１〜Ｐ１４によって位置調整が行われ得る程度に０次回折光の光量が小さくなるよう、ホログラム領域１３０ａおよび１３０ｂの回折効率が設定されれば良い。こうすると、センサＰ１〜Ｐ８に入射する反射光の光量が増加し、センサＰ１〜Ｐ８に掛かる迷光の光量が減少する。

なお、このように０次光を用いずに、上記図７と同様の方法によって光検出器１１２とホログラム素子１３０の位置調整を行う場合には、ホログラム素子１３０のホログラム領域１３０ａ、１３０ｂにブレーズ型の回折パターンを形成して、センサパターンＰ１〜Ｐ８に導かれる反射光の光量を高めるようにするのが望ましい。

以上、本発明の実施例および変更例について説明したが、本発明は、上記実施例および変更例に何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施形態も上記以外に種々の変更が可能である。

たとえば、上記実施例および変更例では、分光素子およびホログラム素子を透過する反射光の進行方向が、図１１の（ａ１）、（ｂ１）に示すように、Ｄ２方向に平行で且つ互いに離れる方向に変化されたが、進行方向の変化方向は、同図の（ａ２）、（ｂ２）の方向や、同図の（ａ３）、（ｂ３）の方向であっても良く、あるいは、Ｄ１に平行な方向であっても良い。あるいは、分光素子およびホログラム素子の２つの入射面のうち何れか一方は、入射する光に対して進行方向を変化しないように設定されても良い。要するに、分光素子およびホログラム素子は、光検出器１１２の受光面上において、ターゲット層からの反射光に深い層と浅い層からの反射光が掛からず、且つ、ターゲット層からのＡ光束とＢ光束が互いに重ならないように、各層からのＡ光束、Ｂ光束を引き離す機能を有していれば良い。

なお、図１１に示された３つの分光形態は、何れも、請求項２に記載の「前記分光素子は、前記平行な直線で２分割した各光束を、当該直線に垂直な方向において互いに離間させる」に含まれるものである。

この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

１０１ … 半導体レーザ（レーザ光源）
１０９ … 対物レンズ
１１０ … アナモレンズ（非点収差素子）
１１１、１２０ … 分光素子
１１２ … 光検出器
１３０ … ホログラム素子（分光素子）

Claims (3)

1. 積層方向に複数の記録層を有するディスクに対し情報を記録および／もしくは再生する光ピックアップ装置において、
   レーザ光源と、
   前記レーザ光源から出射されたレーザ光を前記ディスク上に収束させる対物レンズと、
   前記ディスクによって反射された前記レーザ光を第１の方向に収束させて第１の位置で第１の焦線を結ばせるとともに、前記レーザ光を第２の方向に収束させて前記第１の位置よりも前記ディスクに近い第２の位置で第２の焦線を結ばせる非点収差素子と、
   前記非点収差素子を透過した前記レーザ光の光束を前記第１の方向に平行な直線で２分割し、当該直線に垂直な方向において各光束の進行方向を互いに離間させる分光素子と、
   前記分光素子を透過した前記レーザ光を受光する光検出器と、を備え、
   前記分光素子は、前記ディスクのターゲット記録層から反射された前記レーザ光の前記第２の焦線と、前記ターゲット記録層よりも深い記録層から反射された前記レーザ光の前記第２の焦線との間に配され、
   前記光検出器は、前記ターゲット記録層から反射された前記レーザ光の前記第１の焦線と前記第２の焦線の間に配されている、
   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において、
   前記分光素子は、入射面および／もしくは出射面に前記第１の方向に平行な直線を境界とする異なる傾斜の２つの平面を有する、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
3. 請求項１または２に記載の光ピックアップ装置において、
   前記分光素子は、入射面もしくは出射面に前記第１の方向に平行な直線を境界とする異なる回折パターンが設定された２つの回折領域を有する、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。

Images