明 細 書
ピックアップ装置
技術分野
[0001] 本発明は、光ディスクなどの光記録媒体の記録再生装置における光ピックアップ装 置に関し、特に、積層された複数の記録層を持つ光ディスクなどの光記録媒体の所 定記録面に対し集光される光束の最適集光位置の制御を非点収差法を用い行う光 ピックアップ装置に関する。
背景技術
[0002] 近年、光ディスクは、映像データ、音声データ及びコンピュータデータなどのデータ を記録再生する手段として広く用いられている。ブルーレイディスク(Blu— ray Disc 、以下 BD)と称される高密度記録型ディスクが実用化されている。この光ディスク規 格には、複数の記録層を有した積層構造の多層光ディスクが含まれる。複数の記録 面がスぺーサ層を挟んで交互に積層される多層光ディスクにおいて、その一方の表 面側から光学式ピックアップ装置によって情報を読み取るには、所望の 1層における 記録面に対し光束の焦点 (合焦位置若しくは最適集光位置)を合わせ、すなわち、集 光された光スポットを所望の記録層に照射することが必要となる。
[0003] 一例としての 2層ディスクは、図 1に示されるように、基板 Sub上に読み取り側から見 て手前の 1層目の半透明膜である記録層のレイヤ 0 (以下 LOとも称す)、金属や誘電 体などの反射膜である 2層目記録層のレイヤ 1 (以下 L1とも称す)を備え、 LOと L1の 間には記録層を一定の厚さで分離するための光透過性のスぺーサ層 SPが設けられ LO保護のためにカバー層 CLが設けられる。
[0004] スぺーサ厚が厚い場合には、カバー層側から例えば目的の LOに焦点を合わせると L1に集光されるレーザ光 L2LBは大きく広がるため L1からの反射光はピットによる変 調を受けず直流的な信号となる。このため読み取った信号力もハイパスフィルタで高 域成分を取り出すと LOからの信号のみを読み取ることができる。しかし、スぺーサ厚 が薄い場合には、 LOに焦点を合わせても L1に照射されるレーザ光があまり広がらな いため、 L1からの信号がある程度漏れ込むようになる(この漏れ込みを層間クロスト
ークと呼ぶ)。目的の L1に合焦したレーザ光 L1LBの場合も同様である。
[0005] 多層光ディスクの所望の記録層に焦点を合わせるために、フォーカスエラー信号を 生成しサーボ制御(フォーカス引き込み)をなすが、フォーカスオフセット防止のため に、層間クロストークなどの影響をフォーカスエラー信号力 排除する必要がある。
[0006] し力しながら、層間クロストークを抑制した場合においても、依然として、レーザ光が 目的の LOに集光されている場合の反射光 (信号光)は対物レンズによって光検出器 に導かれる一方、 LOを通過し L1で広がった光の反射光 (迷光)も光検出器に一定の 広がりを有した状態で迷光として入射されてしまう。
[0007] この信号光以外の迷光は信号光と干渉して、ノイズの原因となり、光検出器の出力 信号の品質の劣化やサーボエラー信号のオフセット等の不具合を引き起こす大きな 問題である。
[0008] ピックアップ装置においては、より一層の迷光起因のノイズの低減が求められている 。そこで、受光部への迷光の入射を防止して光検出器上での信号光との干渉を避け るために、目的の記録層以外の層からの戻り光が直接光検出器に入射しないように 戻り光束の一部にマスクを設けるなどして、力かる干渉を防いでいる(特許文献 1参 照)。
特許文献 1 :特開 2005— 63595
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0009] しかし、先行技術では遮光帯やホログラムを用いて信号光と迷光が光検出器上で 重ならな 、ようにして 、るが、先行技術では再生に必要な信号光の一部を遮光して いるため、再生される信号の品位が低下する。また遮光領域を別の光検出器で受光 しても光検出器の分割数が増加する上、光検出器の出力信号力 所望の信号を得 るための加算器の数が増えるため演算ノイズが増加する。
[0010] そこで本発明は、多層の記録媒体力 の信号光による再生信号の品位を維持でき るピックアップ装置を提供することが一例として挙げられる。
課題を解決するための手段
[0011] 本発明のピックアップ装置は、スぺーサ層を介して積層された複数の記録層を有す
る光記録媒体の記録面のトラック上に光束を集光してスポットを形成する対物レンズ を含む照射光学系と、前記スポットから反射されて戻った戻り光を前記対物レンズを 介して受光して光電変換をなす複数の受光部からなる光検出器を含む検出光学系 とを含み、前記受光部の出力から演算された電気的信号により、前記対物レンズの 位置制御をなすピックアップ装置であって、
前記受光部へ向かう前記戻り光へ非点収差を付与する非点収差素子と、 前記戻り光光軸を中心に非点収差の方向に伸長する分割線により分割された分割 領域を有し、非点収差を有する前記戻り光をその光軸に沿って前記分割領域ごとに 分割して複数の部分光束とする分割素子と、を備え、
互いに隣接する前記分割領域は、前記部分光束同士が前記受光部上で干渉しな い光学的作用を、前記部分光束へ付与することを特徴とする。
図面の簡単な説明
[図 1]2層光ディスクの概略断面図。
[図 2]本発明による実施形態の光ピックアップ装置の構成を示す概略図である。
[図 3]本発明による実施形態の光ピックアップ装置の非点収差素子であるシリンドリカ ルレンズを示す模式的平面図である。
[図 4]本発明による実施形態の光ピックアップ装置の非点収差素子である透過型ホロ グラム素子を示す模式的平面図である。
[図 5]本発明による実施形態の光ピックアップ装置の光検出器を示す模式的平面図 である。
[図 6]本発明による実施形態の光ピックアップ装置の非点収差法によるフォーカスサ ーボ用の光学系の要部を示す概略斜視図である。
[図 7]本発明による実施形態の光ピックアップ装置の分割波長板素子 37を示す入射 側から見た模式的平面図である。
[図 8]本発明による実施形態の光ピックアップ装置における合焦状態及び非合焦状 態を説明するピックアップの検出系の概略斜視図である。
[図 9]本発明による実施形態の光ピックアップ装置の合焦状態及び非合焦状態を説 明するための 4分割光検出部を示す概略平面図である。
圆 10]本発明による実施形態の光ピックアップ装置における信号光の合焦状態を説 明するための 4分割光検出部を示す概略平面図である。
圆 11]本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置の要部の構成を示す概略斜 視図である。
圆 12]本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置の光検出器を示す光軸入射 側から見た模式的平面図である。
圆 13]本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置の光検出器を示す光軸入射 側から見た模式的平面図である。
圆 14]本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置の光検出器を示す光軸入射 側から見た模式的平面図である。
圆 15]本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置の光検出器を示す光軸入射 側から見た模式的平面図である。
圆 16]本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置の光検出器を示す光軸入射 側から見た模式的平面図である。
圆 17]本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置の光検出器を示す光軸入射 側から見た模式的平面図である。
圆 18]本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置の要部の構成を示す概略斜 視図である。
[図 19]本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置の分割偏向素子を示す光軸 入射側から見た模式的平面図である。
[図 20]本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置のおける戻り光の集光状態 を説明するための検出系の概略斜視図である。
[図 21]本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置の合焦状態及び非合焦状態 を説明するための 4分割光検出部を示す概略平面図である。
圆 22]本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置における信号光の合焦状態 を説明するための 4分割光検出部を示す概略平面図である。
圆 23]本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置の要部の構成を示す概略斜 視図である。
圆 24]本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置の偏向方向を変更した分割 偏向素子を示す模式的平面図である。
圆 25]本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置の光検出器の構成を示す模 式的平面図である。
圆 26]本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置の光検出器の構成を示す模 式的平面図である。
圆 27]本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置の非点収差素子の一例のシ リンドリカル組レンズを含む光学系を示す模式的斜視図である。
圆 28]本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置の非点収差素子の一例の 4 分割ホログラム部からなる 4分割透過ブレーズホログラムを示す模式的斜視図である 圆 29]本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置の要部の構成を示す概略斜 視図である。
圆 30]本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置の 3分割光検出部を示す光 軸入射側から見た模式的平面図である。
圆 31]本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置の分割素子の分割波長板素 子を示す模式的斜視図である。
圆 32]本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置の分割偏向素子を示す模式 的斜視図である。
[図 33]本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置おける戻り光の集光状態を 説明するための検出系の概略斜視図である。
[図 34]本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置の合焦状態及び非合焦状態 を説明するための 3分割光検出部を示す概略平面図である。
圆 35]本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置における信号光の合焦状態 を説明するための 3分割光検出部を示す概略平面図である。
圆 36]本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置における信号光の合焦状態 を説明するための 3分割光検出部を示す概略平面図である。
圆 37]本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置の分割偏向素子を示す模式
的斜視図である。
[図 38]本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置における信号光の合焦状態 を説明するための 3分割光検出部を示す概略平面図である。
[図 39]本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置の分割偏向素子を示す模式 的平面図である。
[図 40]本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置の光検出器の構成を示す模 式的平面図である。
[図 41]本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置の分割偏向素子を示す模式 的平面図である。
[図 42]本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置の光検出器の構成を示す模 式的平面図である。
[図 43]本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置の非点収差法によるフォー カスサーボ用の光学系の要部を示す概略斜視図である。
[図 44]本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置の分割遮光素子を示す概略 平面図である。
[図 45]本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置の光検出器を示す光軸入射 側から見た模式的平面図である。
[図 46]本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置の非点収差法によるフォー カスサーボ用の光学系の要部を示す概略斜視図である。
[図 47]本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置の光検出器を示す光軸入射 側から見た模式的平面図である。
符号の説明
1 光ディスク
3 ピックアップ
31 半導体レーザ
32 サブビーム生成用回折格子
33 偏光ビームスプリッタ
34 コリーメータレンズ
35 1Z4波長板
36 対物レンズ
38 非点収差素子
37 分割波長板素子
40 光検出器
138 シリンドリカノレ組レンズ
138H 4分割透過ブレーズホログラム
400 0次回折光用 4分割光検出部
401 + 1次回折光用サブ光検出部
402 1次回折光用サブ光検出部
B1、B2、B3、 A1、A2、C1、C2 受光部
DM レンズ駆動機構
M ミラー
発明を実施するための形態
[0014] 以下に本発明の実施形態の光ピックアップ装置を図面を参照しつつ説明する。
[0015] (実施形態 1)
図 2は、カゝかる光ピックアップ装置 3の概略構成を示す。光ピックアップ装置 3は、光 源である半導体レーザ 31と、偏光ビームスプリッタ 33と、発散光を平行光とするコリメ ータレンズ 34と、 1Z4波長板 35と、対物レンズ 36と、分割波長板素子 37と、非点収 差素子 38と、光電変換をなす光検出器 40を備えている。
[0016] 光ディスク 1はスぺーサ層を介して積層された複数の記録層を有する光記録媒体 であって、ピンドルモータのターンテーブル(図示せず)上に対物レンズ 36力も離間 するように載置されている。
[0017] 光ディスク 1の目標の記録面上に光束を集光してスポットを形成する対物レンズ 36 は照射光学系に含まれる。対物レンズ 36は、フォーカスサーボ、トラッキングサーボ 動作のために移動可能に支持され、光検出器 40の出力から演算された電気的信号 により、その位置制御がなされている。対物レンズ 36は、スポットから反射されて戻つ た戻り光を受光して、偏光ビームスプリッタ 33を介して光検出器 40へ導く検出光学
系にも属する。
[0018] 偏光ビームスプリッタ 33は偏光鏡を有しており、通過光の偏光状態に応じて異なる 方向へ通過光の光路を分割する。対物レンズ 36で光ディスク 1の信号面トラックに集 光された光束は反射され、対物レンズ 36に入射する。対物レンズ 36に入射する戻り 光光束は、偏光ビームスプリッタ 33により照射光学系から分離され、かつ直線偏光( S偏光)となる。戻り光束は、分割波長板素子 37、非点収差素子 38を介して、光検出 器 40へ至る。
[0019] 偏光ビームスプリッタ 33と光検出器 40の間に配置されている非点収差素子 38は非 点収差を付与し、これによりフォーカスサーボを行う(非点収差法)。非点収差とはレ ンズ光学系の焦点距離が光軸 OAXに直交する 2つの断面で異なる値をもつことによ る収差である。非点収差をもった光学系で点像を結合すると、 2つの断面間の位置に よって結像が縦長、円形、横長と変化する。なお、分割波長板素子 37と非点収差素 子 38とを逆に配置して戻り光が回折された後に非点収差を付与するようにしてもよい
[0020] 図 3は非点収差素子 38の一例のシリンドリカルレンズを示す模式的平面図である。
非点収差素子 38のシリンドリカルレンズは光検出器 40へ向力 戻り光 RLBへ非点収 差を付与する。このシリンドリカルレンズは、図に示すように戻り光光軸 OAXにて直交 交差する平面において、その中心軸 RL (シリンドリカルレンズの稜線またはレンズ面 をなす円柱曲面の回転対称軸)が光ディスク 1の半径方向 RADに垂直な方向を接線 方向 TANすなわちトラック伸長方向(以下、単に接線方向という)に対して Θ =45° の角度で伸長するように、戻り光光軸 OAXに交差して配置されている。非点収差素 子 38のシリンドリカルレンズの中心軸 RLの伸長方向が非点収差方向となる。
[0021] 図 4は非点収差素子 38の一例の透過型ホログラム素子を示す模式的平面図であ る。この透過型ホログラム素子は上記シリンドリカルレンズのレンズ面の作用を有する ように設計された回折光学素子である。透過型ホログラム素子の非点収差素子 38は 、上記シリンドリカルレンと同様に非点収差の方向となる中心軸 RLを有し、これが対 応するシリンドリカルレンズの稜線またはレンズ面をなす円柱曲面の回転対称軸にな る。透過型ホログラム素子の非点収差素子 38は、戻り光 RLBの光軸 OAXにて直交交
差する平面において、その中心軸 RLが光ディスクの接線方向 TANに対して 0 =45 ° の角度で伸長するように、戻り光光軸 OAXに交差して配置されている。
[0022] 図 5は光検出器 40の一例 (合焦時の戻り光 RLB)を示す模式的平面図である。この 光検出器 40は、図に示すように戻り光光軸 OAXにて直交交差する平面において、 4 分割光検出部 400を含む。 4分割光検出部 400は、直交する 2本の分割線 400L、 4 00Mを境界線として各々近接配置されかつ互いに独立した第 1〜第 4象限の 4個の 等しい面積の受光部(Bl、 B2、 B3、 B4)から構成され、一方の分割線 400Lが接線 方向 TANに平行になりかつ、分割線 400L、 400Mの交点が戻り光 RLBの光軸 OAX に交差するように配置されている。受光部はそれぞれ所定の回路(図示せず)に接続 され、それぞれからの各光電変換出力は演算され、フォーカスエラー信号などが生 成される。
[0023] 図 6は非点収差法によるフォーカスサーボ用の光学系の要部を示す概略斜視図( 検出系を簡潔に説明するために光源、偏光ビームスプリッタなどが省略されている) である。非点収差法では光ディスクのトラック TRKにレーザ光が合焦して光スポットを 形成したときに、 4分割光検出部 400の中心付近に戻り光 RLBスポット (後述の最小 散乱円 C)を形成するように、対物レンズ 36、非点収差素子 38、光検出器 40など全 ての光学系が設定されている。非点収差は、光検出部 400の分割線 400L、 400M に対してほぼ 0 =45° の角度方向に与えられている(図 5)ので、光ディスク 1でのフ オーカス状態が合焦点状態力 外れると、光検出器上での集光スポットの形状が分 割線に対してほぼ 45° の角度をなす長軸を有する楕円形状となる。図 6に示す構成 により、対物レンズ 36を含む光学系により収束する戻り光に非点収差素子 38が非点 収差を与え、光ディスク及び対物レンズ 36間距離に応じて線像 M、最小散乱円 Cを 形成する。よって、検出光学系は、光束の合焦時に図 6 (a)の最小散乱円 Cを 4分割 光検出部 400に照射し、デフォーカス時に図 6 (b)又は (c)のように受光部の対角線 方向に延びた線像 (あるいは楕円形)の光スポットを 4分割光検出部 400に照射する 。戻り光の集光した線像 M間すなわち非点隔差 ASDが、いわゆる S字特性曲線のフ オーカスエラー信号のキヤプチヤーレンジに対応する。
[0024] 図 7は本実施形態で用いる分割素子の一例、分割波長板素子 37を示す入射側か
ら見た模式的平面図である。分割波長板素子 37は、戻り光光軸 OAXにて直交交差 する平面において、光軸を中心に戻り光 RLBの光束断面を扇状に略均等に 4分割さ れてなる 1Z2波長板領域 WRと透明領域 TWが交互に光軸周りに配置され構成され ている。 1Z2波長板領域 WRと透明領域 TWは、透過する戻り光の光束の互いに隣 り合う領域の偏光が互いに 90° の角度で異ならしめるように偏光作用を与える。すな わち、分割波長板素子 37は 2つの分割線 37M、 37Lにて 4等分され、偏光状態を隣 同士で異ならしめる光透過性の 4つの領域力 なり、これら 4つの領域のうち補角位 置にある部分光束の偏光状態を 90° の角度で異ならしめることで互!、に干渉しな!、 状態とするのである。図 7に示すように分割波長板素子 37は、一方の分割線 37Lが 光ディスクの接線方向に対して 0 =45° の角度で伸長して、 1Z2波長板領域 WR が接線方向に、透明領域 TWが半径方向に並置されるように、戻り光光軸に交差し て配置されている。このように、分割波長板素子 37は、戻り光光軸を中心に非点収 差の方向に伸長する分割線 37M、 37Lにより分割された分割領域を有し、非点収差 を有する戻り光をその光軸に沿って分割領域ごとに分割して隣同士で異なる状態の 複数の部分光束とする。
[0025] 図 8は、分割波長板素子 37を非点収差法によるフォーカスサーボ制御に適用した 実施形態における合焦状態及び非合焦状態を説明するピックアップの検出系の概 略斜視図 (検出系を簡潔に説明するために光源、偏光ビームスプリッタなどが省略さ れている)である。図 9は、ピックアップ装置の合焦状態及び非合焦状態を説明する ための 4分割光検出部 400を示す概略平面図である。図 10は、特にピックアップ装 置における信号光の合焦状態を説明するための 4分割光検出部 400を示す概略平 面図である。この非点収差法では、分割波長板素子 37の一方の分割線 37Lと非点 収差素子 38のシリンドリカルレンズの稜線 RL (非点収差の方向)とが平行となり、力 つ、分割波長板素子 37の 1Z2波長板領域 WR及び透明領域 TWと第 1〜第 4象限 の受光部(Bl、 B2、 B3、 B4)と力 互いに同軸の光軸の周りに 45° の角度で回転し た位置関係にある。
[0026] 図 8に示すように、対物レンズ 36を含む光学系の分割波長板素子 37に入射する S 偏光の戻り光束は、互いに隣り合う 1Z2波長板領域 WRと透明領域 TWを通過する
際に、それらの偏光が互いに 90° の角度で異なるようになる。偏光状態に関して分 割された部分光束 RLBは非点収差素子 38を透過して、 45° の角度方向の非点収 差が与えられ 45° の角度の線像 Mを経て最小散乱円 Cを 4分割光検出部 400上に 形成する。
[0027] 分割波長板素子 37の分割線 37Lと非点収差素子 38のシリンドリカルレンズの稜線 RLの稜線とが平行である場合、合焦位置 (最小散乱円 Cの光軸位置)での偏光方向 は線像 Mとなる位置より光ディスク側での偏光方向と 90° の角度で異なるようになる 。例えば、図 8の分割波長板素子 37の 1Z2波長板領域 WRを通過し P偏光となった 部分光束 Pは、線像 Mの位置を境に線像 M (メリジォナル線像)に関して対称な側、 すなわち分割波長板素子 37の分割線 37Lと非点収差素子 38の稜線 RLと光軸とを 含む平面の反対側に移る。 P偏光部分光束 Pは、次の線像 M (サジタル線像)までの 非点隔差の範囲を越えると、線像 M (サジタル線像)の位置を境に線像 Mに関して対 称な側、すなわち分割波長板素子 37の分割線 37Mと光軸とを含む平面の反対側に 移る。力かる部分光束の移動は、図 8の分割波長板素子 37の透明領域 TWを通過し た S偏光部分光束も同様である。
[0028] したがって、図 9 (a)に示すように、合焦点状態の時には、戻り光 RLBは 4分割光検 出部 400上の最小散乱円 Cとして集光される。光ディスク 1が合焦点状態よりも対物 レンズ 36に近づくと、図 9 (b)に示すように、戻り光は 4分割光検出部 400上の対角 線上にて線像 Mとなり集光される。一方、光ディスク 1が合焦点状態よりも対物レンズ 36から遠ざかると、図 9 (c)に示すように、戻り光は 4分割光検出部 400上のもう一方 の対角線にて線像 Mとなり集光される。
[0029] さらに、図 9 (d)、 (e)に示すように、光ディスクと対物レンズの遠近がさらに離れる方 へ進むと戻り光はそれぞれ拡大した楕円として 4分割光検出部 400上に広がるととも に、 4分割光検出部 400上の P及び S偏光部分光束で照射される光スポット部分 (P 及び S)が非点隔差の範囲の内(図 9 (a)〜 (c) )と外 (図 9 (d)、 (e) )で入れ替わること になる。非点収差法にぉ 、て非点隔差の範囲の内外では光軸に沿って分割した光 の状態が変化することになる。
[0030] 図 8及び図 9から明らかなように、多層光ディスクを記録再生する場合、目的とする
再生すべき記録層以外の記録層からの反射光 (迷光 STRAY)は、非点収差法におけ る非点隔差の範囲の外 (線像状態よりも一般的に遠方になる)でデフォーカスの状態 で反射されていても上記と同一の光路をたどり、 4分割光検出部 400に入射する。
[0031] よって、図 10に示すように、合焦状態には、反射した迷光 STRAYの光束は、対物レ ンズ 36の焦点とは異なる位置にあるため、 4分割光検出部 400上で最小散乱円じに なることはなぐ大きくデフォーカスして照射される。すなわちこの迷光は、最小散乱 円 Cの光スポット部分 (P及び S)と重なる。しかし、再生すべき記録層からの光束 (最 小散乱円 C)は、 4分割光検出部 400上で重なった状態でも、重なった領域毎の光ス ポット部分 (P及び S)において偏光方向が迷光のものとは 90° の角度で異なるため に、その両者で干渉を発生することがない。
[0032] その結果、本実施形態のピックアップ装置により、信号光と迷光の干渉で発生する ノイズが発生しなくなるため良好なサーボエラー信号や再生信号が得られる。例えば 、 4分割光検出部 400の各受光部 Bl、 B2、 B3、 B4の出力信号 Bl、 B2、 B3、 B4を 用いて、次式のフォーカスエラー信号 FE :FE= (B1 + B3)—(B2 + B4)、次式のプ ッシュプルトラッキングエラー信号 PP : PP= (B1 + B4)一(B2 + B3)、次式の RF信 号 RF: RF = B1 + B3 + B2 + B4が得られる。
[0033] (実施形態 2)
図 11は、本発明の実施形態 2であるピックアップ装置の要部の構成を示す概略斜 視図である。
[0034] 光ピックアップ装置 3は、光源である半導体レーザ 31と、サブビーム生成用回折格 子 32と、偏光ビームスプリッタ 33と、コリメータレンズ 34と、 1Z4波長板 35と、立ち上 げ用のミラー Mと、対物レンズ 36と、分割波長板素子 37と、透過型ホログラム素子の 非点収差素子 38と、光検出器 40を備えている。光ディスク 1は、その中心 CODKにて 図示しな!、スピンドルモータのターンテーブル上に載置され、対物レンズ 36からディ スク面に垂直な方向(光軸方向)にて離間している。なお、図 11の分割波長板素子 3 7は偏光ビームスプリッタ 33の縁部に合わせて切断形成されている力 外見が変わる だけで図 7に示す分割波長板素子 37とは機能は同一である。
[0035] ここで、本実施形態は、サブビーム生成用回折格子 32、立ち上げ用のミラー M、透
過型ホログラム素子の非点収差素子 38、及び光検出器 40を除き、上記発明実施 1 の構成とほぼ同様なので、それら前者の部材を中心に動作を説明する。
[0036] 図 11に示すように、半導体レーザ 31から射出された光ビーム LBは、サブビーム生 成用回折格子 32を経て偏光ビームスプリッタ 33に入射する。偏光ビームスプリッタ 3 3に入射した光束はこれを通過し、コリメータレンズ 34を経て、ミラー Mにより光路を 直角に変えられ、 1Z4波長板 35を通過し、対物レンズ 36から光ディスク 1の情報記 録面へ照射される。サブビーム生成用回折格子 32は、半導体レーザ 31から出射さ れた光束を 0次回折光 (メインビーム)、 + 1次回折光束 (サブビーム)及び 1次回折光 束 (サブビーム)からなる 3本の光束に分割し、対物レンズ 6を透過させる。なお、図中 では上記 3本の光束は 1本の光束として表されている。照射光学系は、対物レンズ 36 は光ディスク 1上に螺旋又は同心円状に形成されたピット列又はトラック TRKへ光束 を集光して記録面上に 3つの光スポット(図示せず)を形成する。トラックの上にメイン ビームのスポットを中心に両サブビームのスポットがトラックを挟み、僅かに力かって 走査するように照射される。
[0037] また、ピックアップ 3にはレンズ駆動機構 DMが内蔵され、これによりフォーカスサー ボ、トラッキングサーボ動作のために移動可能に支持され対物レンズ 36が、光検出 器 40の出力力 演算された電気的信号により、その位置制御がなされる。
[0038] 光ディスクの所望の記録面上の光スポットにて反射された戻り光は光学系光軸 OA X、すなわち、対物レンズ 36、ミラー M、 1Z4波長板 35及びコリーメータレンズ 34を 経て、再び偏光ビームスプリッタ 33に入射し、分割波長板素子 37及び非点収差素 子 38を介して光検出器へ導かれる。非点収差素子 38を通過した 3本の戻り光は、そ れぞれ非点収差を付与されるとともに回折され、光検出器 40におけるメインビーム用 4分割光検出部 400及び 3ビーム用サブ光検出部 401、402へそれぞれの回折光と して入射する。
[0039] 図 12は光検出器 40を示す光軸入射側から見た模式的平面図である。光検出器 4 0は、非点収差法を用いたフォーカスサーボを行うために中心部に設けられた 4分割 光検出部 400と、 3ビーム法によるトラッキングサーボを行うために 4分割光検出部 40 0の両側の半径方向に対応するように並設された 3ビーム用のサブ光検出部 401、 4
02とを含む。 4分割光検出部 400は上記実施形態 1のものと同様で、直交する 2本の 分割線 400L、 400Mを境界線として各々近接配置されかつ互いに独立した 4個の 等しい面積の受光部(Bl、 B2、 B3、 B4)から構成され、一方の分割線が接線方向 T ANに平行になるように構成されている。 3ビーム用サブ光検出部 401、 402はそれぞ れ、接線方向と略平行に伸長する分割領域 401a、 402aを境界線として各々近接配 置されかつ互いに独立した 2個の受光部(Al、 A2) (Cl、 C2)力も構成される。これ ら受光部は 4分割光検出部 400の中心 (分割線の交点)に関して点対称に形成、配 置され、すなわち該中心力 接線方向 TAN及び半径方向 RADに伸長する直線に関 してそれぞれ対称である。
[0040] また、図 13 (a)に示すように、光検出器 40は、光ディスク上で光束が合焦となる場 合に 0次回折光力 分割光検出部 400の中央で最小散乱円のメインスポット MBとな り、サブ光検出部 401、 402にはそれぞれサブスポット SB1、 SB2に対応する戻り光 束 (サブビーム)が入射するように、配置されて 、る。
[0041] サブ光検出部 401、 402はプッシュプル方向(半径方向 RAD)に分割されて中央部 に不感帯である分割領域 401a、 402aを有する力 これらの幅は、サブスポット SB1 、 SB2における P又は S偏光部分光束で照射される光スポット部分 (P又は S)の幅を 超えるように、設定されている。これは、迷光 STRAYにおける光スポット部分 (P又は S )と偏光状態が同一となるためその部分を受光しないようにするためである。
[0042] 以上により、迷光 STRAYはそれぞれのビームで発生するがサブビームでの迷光は メインビーム同様に偏光が 90° の角度で異なるために実施形態 1同様に干渉は生じ ない。メインビームの迷光 STRAYとサブビームの信号光の干渉は図 13 (b)に示すよう に発生する(図中の S偏光同士が干渉する)。し力 ながら、トラック力もの主な回折円 の領域では偏光方向が異なるため干渉が生じない(図中の S及び P偏光は干渉しな い)。サブ光検出部 401、 402の受光部はこの干渉が発生しない領域のみに配置さ れて 、るので干渉によるノイズを検出することがな!、。
[0043] また、サブ光検出部 401、 402の受光部はサブビームのプッシュプル信号を検出 するには十分な領域を備えて 、るので、公知の DPP (差動プッシュプル)法などのト ラッキングエラー生成法を利用することができる。その場合、例えば、 4分割光検出部
400の各受光部 Bl、 B2、 B3、 B4の出力信号 Bl、 B2、 B3、 B4並びにサブ光検出 部 401、 402の各受光部 Al、 A2、 Cl、 C2の出力信号 Al、 A2、 Cl、 C2、を用いて 、次式のフォーカスエラー信号 FE :FE= (B1 + B3)一(B2 + B4)、次式の差動プッ シュプルトラッキングエラー信号 DPP : DPP= ( (B1 + B4)— (B2 + B3) )— G X ( (A 1 + C 1)—(A2 + C2) )、次式の RF信号 RF: RF = B1 + B3 + B2 + B4が得られる。 なお、式中、 Gは差動係数を示す。
[0044] 以上の実施形態によれば、複数の部分光束に分離することでフォーカスエラーを 検出する方式において、互いの部分光束の偏光方向を異ならしめることにより、 2つ の部分光束間の干渉を防ぐことができるため、受光部の間隔を狭く設定することがで きる。すなわち、目標の記録層からの反射光とそれ以外の記録層からの反射光 (迷 光)との干渉な 、ためノイズの影響のな 、安定したフォーカスサーボを実現することが でき、さらに光検出器の大きさ、間隔にそれほどの余裕を考慮する必要が無いので、 小さなサイズの光検出器にすることができる。光検出器を小さくすることで広帯域ィ匕な どが容易に実施できる。もちろん、多層光ディスクにおいて再生用に用いる光検出器 力 S小さいために再生信号の層間クロストークを小さく抑えることができる。
[0045] 先行技術では遮光帯などを用いて信号光と迷光が光検出器上で重ならないように しているが、実施形態では偏光を用いることで干渉を防いでいる。また、先行技術で は迷光が光検出器に入射しな 、ように設定して 、るのに対し、本実施形態では迷光 が光検出器に入射するものの、非点収差の稜線に沿った分割線を有した分割素子 により、戻り光の断面内で互いに隣接する分割領域毎で光学的作用を異なるようにし ている点で光量の減少が少ない。よって、再生される信号の品位が低下しない。
[0046] (実施形態 3)
サブ光検出部 401、 402の受光部の形状以外、上記実施形態 2と同一に構成した 実施形態 3のピックアップ装置における光検出器 40を、図 14に示す。この光検出器 40は、サブ光検出部 401、 402の受光部をトラッキングエラー信号 (プッシュプル信 号)が多く検出できるようにした。
[0047] 図 14及び図 15に示すように、サブ光検出部 401、 402の受光部の形状は、合焦時 の結像されたサブスポット SB1、SB2における分割素子の分割波長板素子 37の分
割線 37M、 37L及びその交点に略一致するような輪郭線 CTL (扇形に一致する)で 、それぞれの受光部を分割領域 401a、 402aへ突出された扇形領域で拡張した形 状とする。
[0048] 図 15に示すように、サブ光検出部 401、 402の受光部の形状を分割波長板素子 3 7の分割線 37M、 37Lと略一致 (合焦時)させているためトラッキングエラー信号の S ZNが向上する。
[0049] なお、サブ光検出部 401、 402の受光部の輪郭線には、メインビームの分割線 37 M、 37Lの結像の延長線をまたがな 、ように減少部分(図 15に示す RPの部分)を設 けるように設定されていることが好ましい。よって、図 16及び図 17に示すように、減少 部分 RPの面積を減少させかつサブ光検出部 401、402の受光部の面積をすベて等 しく構成することにより、サブビームの迷光 STRAYとメインビームの迷光 STRAY同士の 干渉がサブ光検出部 401、 402の受光部上で発生しないようになるので干渉によるノ ィズの発生がさらに低減される。
[0050] これらの実施形態にぉ 、てサブビームを受光する受光部は上記実施形態のように 特定形状で形成しているが、上記実施形態と同じ受光状態となるように遮光マスクを 受光部上に形成してもよい。
[0051] (実施形態 4)
以上の実施形態のピックアップ装置においては、分割素子 (分割波長板素子 37) は戻り光光軸を中心に非点収差の方向に伸長する分割線により分割された複数の 分割領域を有し、非点収差を有する戻り光をその光軸に沿って分割領域ごとに分割 して複数の部分光束とし、さらに、互いに隣接する分割領域は、部分光束同士が光 検出器 40の受光部上で干渉しない光学的作用を、部分光束へ付与する。かかる光 学的作用は、実施形態のピックアップ装置においては、光検出器 40上で部分光束 同士が異なる偏光作用を 1Z2波長板領域 WRと透明領域 TWからなる分割波長板 素子で付与しているが、分割素子は分割波長板素子 37だけにはとどまらず、分割素 子の光学的作用に光検出器 40上で部分光束同士が光軸から離れて異なる位置に 到達する偏向作用をも含ませることができる。その例を以下の実施形態に示す。
[0052] 図 18の実施形態 4のピックアップ装置は、分割偏向素子 377の追加と光検出器 40
の構成を変更した以外、上記実施形態 2 (図 11)と同一である。図 18は、本実施形態 であるピックアップ装置の要部の構成を示す概略斜視図である。
[0053] 本実施形態では、分割素子として分割波長板素子 37に加えて分割偏向素子 377 力 分割波長板素子 37と非点収差素子 38との間に同軸に配置されている。分割偏 向素子 377は、光ディスク 1からの分割波長板素子 37を経た 3本の戻り光束 (反射光 束)を、ほぼ半径方向及び光軸方向を含む面内で 1次回折させて非点収差素子 38 力も光検出器 40に入射させる。なお、図中では上記 3本の光束は 1本の光束として 表されている。
[0054] 図 19は実施形態 4で用いる分割素子の一例、分割偏向素子 377を示す模式的平 面図である。分割偏向素子 377は、戻り光 RLBの光軸 OAXにて直交交差する平面に おいて、光軸を中心に光束断面を扇状に略均等に 4分割されてなる 4つの領域 Ha、 TWb、 Hc、 TWdが順に光軸周りに配置され構成されている。図 19に示すように分 割偏向素子 377の一方の分割線 377L、 377Mは光ディスクの接線方向に対して 45 ° の角度 (非点収差方向)で伸長しており、ホログラム領域 Ha、 Heが接線方向に、 透光領域 TWb、 TWdが半径方向に位置するように戻り光光軸 OAXに交差して配置 されている。
[0055] 分割偏向素子 377の一方の対頂角位置の 2つの透光領域 TWb、 TWdは分割線 3 77L、 377Mの交点(光軸)から広がる光透過平行平板として形成されている。また、 分割偏向素子 377の他方の対頂角位置の 2つのホログラム領域 Ha、 Heはホロダラ ムパターンで構成され、光検出器 40の 4分割光検出部 400の中心点(分割線 400L 、 400Mの交点(図 5) )から半径方向の等しい点位置を基準としてそれぞれ設計され ている。ホログラム領域 Ha、 Heはそれぞれブレーズ型ホログラムで形成され、それぞ れの透過光が互いに半径方向にぉ 、て逆向きに、すなわち離れるよう偏向するよう に設計されている。
[0056] ホログラム領域 Ha、 Heは P偏光を偏向するように、かつ透光領域 TWb、 TWdは透 過する戻り光 (S偏光)をそのまま透過させるように機能する。すなわち、分割偏向素 子 377も 2つの分割線 377M、 377Lにて 4等分された 4つの領域 Ha、 TWb、 Hc、 T Wdのうち補角位置にある部分光束の状態を互いに干渉しない状態とするのである。
[0057] 図 20は、図 18のピックアップ装置おける戻り光 RLBの集光状態 (合焦状態及び非 合焦状態)を説明するための検出系の概略斜視図(図 6同様に検出系を簡潔に説明 するために光源、偏光ビームスプリッタ、 4分割光検出部 400以外の光検出器などが 省略されている)である。図 21は、ピックアップ装置の合焦状態及び非合焦状態を説 明するための 4分割光検出部 400のみの種々の状態を示す概略平面図である。図 2 2は、特にピックアップ装置における信号光の合焦状態を説明するための 4分割光検 出部 400を示す概略平面図である。
[0058] 図 20に示す対物レンズ 36を含む光学系の分割波長板素子 37を通過する戻り光 R LBはそれらの偏光が互いに 90° の角度で異なって 、る部分光束に分けられて!/、る 。偏光状態に関して分割された部分光束は分割偏向素子 377によって更に空間的 に分割される。分割波長板素子 37の 1Z2波長板領域 WRを通過した P偏光部分光 束 Pは分割偏向素子 377のホログラム領域 Ha、 Heで回折されるとともに、分割波長 板素子 37の透明領域 TWを通過した S偏光部分光束は分割偏向素子 377の透光領 域 TWb、 TWdを回折されることなく通過する。そして、それぞれ部分光束は非点収 差素子 38を透過して、 45° の角度方向の非点収差が与えられ 45° の角度の線像 Mを経て最小散乱円が分割された状態の戻り光 RLB扇形のスポットを 4分割光検出 部 400上に形成する。たとえば、 P偏光部分光束 Pは、次の線像 M (サジタル線像)ま での非点隔差の範囲を越えると、線像を境にこれに関して対称な側に移る。かかる P 偏光部分光束の移動は上記の実施形態と同様であり、また、分割波長板素子 37の 透明領域 TW(S偏光)を通過した S偏光部分光束も同様に光軸の周りを移動する。
[0059] すなわち、図 20の光ディスク 1のトラック TRKでメインビームがフォーカスした場合( 合焦点時)には、図 20 (a)、図 21 (a)に示すように、図 22の集光スポット Taが分割線 400M上の中心点力 離れた一点を中心として扇形状に広がり受光部 B2、 B3間に またがった 1Z4円となり、図 22の集光スポット Tcが分割線 400M上の中心の対称点 を中心として扇形状に広がり受光部 Bl、 B4間にまたがった 1Z4円となり、図 22の集 光スポット Tbが中心点力 扇形状に広がり受光部 B1、B2間にまたがった 1Z4円と なり、図 22の集光スポット Tdが中心点力も扇形状に広がり受光部 B3、 B4間にまたが つた 1Z4円となる。このように、合焦点状態の時には、戻り光は 4分割光検出部 400
上の分割された最小散乱円として集光される。
[0060] 光ディスク 1が合焦点状態よりも対物レンズ 36に近づくと、図 20 (b)及び図 21 (b) に示すように、戻り光は 4分割光検出部 400上の対角線上及びこれに平行に延びた 3本の線像 Mとなり集光される。一方、光ディスク 1が合焦点状態よりも対物レンズ 36 力も遠ざかると、図 20 (c)及び図 21 (c)に示すように、戻り光は 4分割光検出部 400 上のもう一方の対角線及びこれに平行に延びた 3本の線像 Mとなり集光される。
[0061] さらに、図 21 (d)、(e)に示すように、光ディスクと対物レンズの遠近がさらに離れる 方へ進むと戻り光はそれぞれ拡大した分割された楕円として 4分割光検出部 400上 に広がるとともに、 4分割光検出部 400上の P及び S偏光部分光束で照射される光ス ポット部分 (P及び S)が非点隔差の範囲の内(図 21 (a)〜 (c) )と外 (図 21 (d)、 (e) ) で入れ替わることになる。非点収差法において非点隔差の範囲の内外では光軸に 沿って分割した光の状態が変化することになる。
[0062] すなわち、図 19に示す分割偏向素子 377のホログラム領域 Ha、 Heで回折された P偏光部分光束は、図 22に示すように、合焦点状態には、 4分割光検出部 400の半 径方向にお 、て互いに反対側の離れた位置すなわち互いに逆方向に変位した位置 にそれぞれ集光スポット Ta、 Tcとして集光される。一方、透光領域 TWb、 TWdを通 過した S偏光部分光束は、 4分割光検出部 400の中心点を挟んで互いに反対側の 位置にそれぞれ集光スポット Tb、 Tdとして集光される。また、図 19に示す分割偏向 素子 377の 4分割ホログラム面の領域 Ha、 TWb、 Hc、 TWdで分割された一方のサ ブビームは、図 22に示すように、サブ光検出部 401上に集光スポット Qa、 Qb、 Qc、 Qdとしてそれぞれ集光され、領域 Ha、 TWb、 Hc、 TWdで回折された他方のサブビ ームは、サブ光検出部 402上に集光スポット Ra、 Rb、 Rc、 Rdとしてそれぞれ集光さ れる。ただし、 S偏光のサブビームは集光スポット Qb、 Qd、 Rb、 Rdとして不感帯であ る分割領域 401a、 402aに集光される。
[0063] 図 20〜図 22から明らかなように、多層光ディスクを記録再生する場合、目的とする 再生すべき記録層以外の記録層からの反射光 (迷光 STRAY)は、非点収差法におけ る非点隔差の範囲の外 (線像状態よりも一般的に遠方になる)でデフォーカスの状態 で反射されていても上記と同一の光路をたどり、 4分割光検出部 400に入射する。
[0064] よって、図 22に示すように、合焦状態には、反射した迷光 STRAYの光束は、対物レ ンズ 36の焦点とは異なる位置にあるため、 4分割光検出部 400上で分割された最小 散乱円になることはなぐ大きくデフォーカスして分割され照射される。すなわちこの 迷光 STRAYは、分割された最小散乱円の光スポット部分 (P及び S)と重なることはな くなる。また、再生すべき記録層からの戻り光束は、 4分割光検出部 400上で重なつ た状態でも、重なった領域毎の光スポット部分 (P及び S)において偏光方向が迷光 S TRAYのものとは 90° の角度で異なるために、その両者で干渉を発生することがない 。なお、本実施形態において、非点収差素子 38の非点収差方向(接線方向に対し て 45° の角度)と平行に分割波長板素子 37の分割線を設定して、 1Z2波長板領域 WRを接線方向に透明領域 TWを半径方向に並置され、同様に、分割偏向素子 377 の分割線をそれと平行に設定して、分割偏向素子 377のホログラム領域 Ha、 Heが 接線方向に透光領域 TWb、 TWdが半径方向に位置するように構成されて ヽるけれ ども、これら分割線は非点収差素子 38の非点収差方向と平行ではなぐそれぞれの 中心 (光軸)力も接線方向に関して対称に設定して、各領域を接線方向及び半径方 向に関して対称に形成しても、光検出器の各光検出部の配置に対して自由度がある ので、迷光と信号光との干渉を防止できる。
[0065] 本実施形態は、上記実施形態と同様に、分割偏向素子 377で偏向及び透過した 戻り光束にはフォーカス状態に対応した非点収差が与えられているので、光検出器 の 4分割光検出部 400及びサブ光検出部 401、 402の各受光部の出力信号を演算 することにより、光ディスク 1でのフォーカス状態を検出することができる。その結果、 本実施形態のピックアップ装置により、信号光と迷光の干渉で発生するノイズが発生 しなくなるため良好なサーボエラー信号や再生信号が得られる。上記実施形態と同 様に、図 22に示す光検出部の各受光部 Bl、 B2、 B3、 B4、 B5、 B6の出力信号 Bl 、 B2、 B3、 B4並びにサブ光検出部の各受光部 Al、 A2、 Cl、 C2の出力信号 Al、 A2、 Cl、 C2、を用いて、次式のフォーカスエラー信号 FE :FE= (B1 + B3)— (B2 + B4)、次式の差動プッシュプルトラッキングエラー信号 DPP : DPP= ( (B1 + B4) — (B2 + B3) )— G X ( (Al + Cl)— (A2 + C2) )、次式の RF信号 RF:RF = B1 + B3 + B2 + B4が得られる。なお、式中、 Gは差動係数を示す。
[0066] 本実施形態によれば、分割偏向素子 377によって戻り光の偏向した偏向光束とそう でない非偏向光束の偏光方向が異ならせるため互いが干渉することがない。サブ光 検出部 401、 402を特殊な形状にすることなぐ S偏光成分を除外することができる。
[0067] (実施形態 5)
実施形態 5のピックアップ装置は、上記分割偏向素子における偏向方向の変更と 光検出器 40の構成を変更した以外、上記実施形態 4 (図 18)と同一である。上記実 施形態 4を変形した例の要部を、図 23に示す。この変形例によれば、偏向した光束と そうでな!/、非偏向光束の偏光方向が異なるため互 、が干渉することがな!、。その結 果、偏向光束を受光する受光部を接近して配置できるため受光部が小さく設計でき る。
[0068] 図 23は、戻り光 RLBの集光状態 (合焦状態及び非合焦状態)を説明するための検 出系の概略斜視図 (検出系を簡潔に説明するために光源、偏光ビームスプリッタ、 4 分割光検出部 400以外の光検出器などが省略されている)である。
[0069] 図 24は偏向方向を変更した分割偏向素子 377aを示す模式的平面図である。分割 偏向素子 377aは、戻り光 RLBの光軸 OAXにて直交交差する平面において、光軸を 中心に光束断面を扇状に略均等に 4分割されてなる 4つの領域の配置が上記実施 形態 4 (図 19)のもの異なる以外、同一である。
[0070] 図 24の分割線 377L、 377Mで 4分割された領域において、光透過平行平板とし て形成された透光領域 TWa、 TWcが光軸を挟んで接線方向に並置され、ホログラム 領域 Hb、 Hdが光軸を挟んで半径方向に並置されている。透光領域 TWa、 TWcの 機能は上記実施形態のものと同一で、透過する戻り光 RLB (S偏光)をそのまま透過 させるように機能する。ホログラム領域 Hb、 Hdは 4分割光検出部 400の中心点から 接線方向の所定距離、集光スポットが偏向するように、接線方向において双方向に 回折するように、それぞれ設計されている。なお、ホログラム領域 Hb、 Hdは接線方向 にお 、て双方向ではなく一方向に回折するように、それぞれブレーズ型ホログラムで 形成されてもよい。
[0071] 図 25は光検出器 40の構成を示す模式的平面図である。光検出器 40は、非点収 差法を用いたフォーカスサーボを行うために中心部に設けられた 4分割光検出部 40
0と、 3ビーム法によるトラッキングサーボを行うために 4分割光検出部 400の両側の 半径方向に対応するように並設された 3ビーム用のサブ光検出部 401、402とを含む 。サブ光検出部 401、 402の各々は 2個の受光部(Al、 A2) (Cl、 C2)からなるが、 サブ光検出部の接線方向と略平行に伸長する広い幅の分割領域 (401a、 402a)は 設けられていない。光検出器 40は、透光領域 TWa、 TWc力 ホログラム領域 Hb、 H dで回折され偏向した S偏光部分光束を受光するための等しい面積の接線方向サブ 光検出部 B5、B6が 4分割光検出部 400の中心点に関して対称な位置 (接線方向の 分割線の延長線上)に配置されている。
[0072] 図 23に示す対物レンズ 36を含む光学系の分割波長板素子 37を通過する戻り光 R LBはそれらの偏光が互いに 90° の角度で異なって 、る部分光束に分けられて!/、る 。偏光状態に関して分割された部分光束は分割偏向素子 377aによって更に空間的 に分割される。分割波長板素子 37の 1Z2波長板領域 WRを通過した P偏光部分光 束 Pは分割偏向素子 377aのホログラム領域 Hb、 Hdで回折されるとともに、分割波長 板素子 37の透明領域 TWを通過した S偏光部分光束は分割偏向素子 377aの透光 領域 TWa、 TWcを回折されることなく通過する。そして、それぞれ部分光束は非点 収差素子 38を透過して、 45° の角度方向の非点収差が与えられ 45° の角度の線 像 Mを経て最小散乱円が分割された状態の扇形のスポットを 4分割光検出部 400上 に形成する。たとえば、 P偏光部分光束 Pは、次の線像 M (サジタル線像)までの非点 隔差の範囲を越えると、線像を境にこれに関して対称な側に移る。力かる P偏光部分 光束の移動は上記の実施形態と同様であり、また、分割波長板素子 37の透明領域 TWを通過した S偏光部分光束も同様に光軸の周りを移動する。
[0073] すなわち、光ディスク 1でメインビームがフォーカスした場合 (合焦点時)には、例え ば、図 25に示すように、戻り光 RLBは 4分割光検出部 400上の分割された最小散乱 円の扇形として集光される。
[0074] 本実施形態は、上記実施形態と同様に、分割偏向素子 377aで偏向及び透過した 戻り光束にはフォーカス状態に対応した非点収差が与えられているので、光検出器 の 4分割光検出部 400及びサブ光検出部 401、 402の各受光部の出力信号を演算 することにより、光ディスク 1でのフォーカス状態を検出することができる。その結果、
本実施形態のピックアップ装置により、信号光と迷光の干渉で発生するノイズが発生 しなくなるため良好なサーボエラー信号や再生信号が得られる。上記実施形態と同 様に、図 25に示す 4分割光検出部 400の各受光部 Bl、 B2、 B3、 B4の出力信号 Bl 、 B2、 B3、 B4並びにサブ光検出部 401、 402の各受光部 Al、 A2、 Cl、 C2の出力 信号 Al、 A2、 Cl、 C2、を用いて、次式のフォーカスエラー信号 FE :FE= (B1 + B 3)一(B2 + B4)、次式の差動プッシュプルトラッキングエラー信号 DPP : DPP= ( (B 1 + B4)— (B2 + B3) ) G X ( (A1 + C1)— (A2 + C2) )、次式の RF信号 RF :RF = B1 + B3 + B2 + B4 + B5 + B6が得られる。なお、式中、 Gは差動係数を示す。
[0075] (実施形態 6)
図 26は、上記実施形態 5においてフォーカスエラー検出用光検出器とトラッキング エラー信号検出用光検出器を分離した他の光検出器 40の構成例の実施形態 6を、 示す。実施形態 6は光検出器 40の構成以外、実施形態 5と同一である。ここでは、フ オーカスエラー検出はトラッキングエラー信号成分の少ない領域の光束を用いて行 い、トラッキングエラー信号検出はトラッキングエラー信号成分の多い領域の光束を 用いる。信号自体にトラッククロス成分が少ないためにフォーカスエラー検出にトラッ ククロスがノイズになって混入することが少ない。
[0076] 図 26の光検出器 40は、図 25に示すものとは異なり、 4分割光検出部 400を中心部 にではなく接線方向にて変位させてあり、中心部にプッシュプル用の接線方向で分 割されたサブ光検出部 404 (受光部 B5、 B6)が設けられている。また、光検出器 40 は、透光領域 TWa、 TWc (図 23、図 24)カゝらホログラム領域 Hb、 Hdで回折され偏 向した S偏光部分光束を受光するため、変位した 4分割光検出部 400と、サブ光検 出部 404の中心点に関して対称な位置 (接線方向の分割線の延長線上)に配置され た接線方向サブ光検出部 B7を備えている。
[0077] この実施形態においても、信号光と迷光の干渉で発生するノイズが発生しなくなる ため良好なサーボエラー信号や再生信号が得られる。上記実施形態と同様に、図 2 6に示す光検出部の各受光部 Bl、 B2、 B3、 B4、 B5、 B6、 B7の出力信号 Bl、 B2、 B3、 B4並びにサブ光検出部の各受光部 Al、 A2、 Cl、 C2の出力信号 Al、 A2、 C 1、 C2、を用いて、次式のフォーカスエラー信号 FE:FE= (B1 + B3) (B2 + B4)
、次式の差動プッシュプルトラッキングエラー信号 DPP : DPP = (B5— B6)— G X ( ( A1 + C1)—(A2 + C2) )、次式の RF信号 RF :RF = B1 + B3 + B2 + B4 + B5 + B 6 + B7が得られる。なお、式中、 Gは差動係数を示す。
[0078] (実施形態 7)
本実施形態のフォーカスエラー検出方式は、瞳上で扇状に 4分割し互いに隣り合う 領域で 90° の角度で異なる非点収差を与えかつ隣接する領域で異なる偏向作用を 与える光学素子を用いてフォーカスエラーを検出する。領域毎に非点収差の方向が 異なるために線像の方向が異なっている。このことを利用してスポットサイズ法により フォーカスエラーを検出する。
[0079] 図 27は非点収差素子の一例のシリンドリカル組レンズ 138を含む光学系を示す模 式的斜視図である。シリンドリカル組レンズ 138は戻り光 RLBの光軸 OAXにて直交交 差する平面に配置され、光軸に沿って対物レンズ 36から光検出器 40へ向力 収束 する戻り光 RLBへ 2つの直交する方向の非点収差を付与する。シリンドリカル糸且レン ズ 138は例えば曲率の等しい 2つのシリンドリカルレンズ部分(481、 483) (482、 48 4) 1S それらの中心軸 RL1、 RL2が半径方向及び接線方向にありかつ、光軸にて直 交するように、戻り光光軸 OAXに交差して配置されている。シリンドリカル組レンズ 13 8の中心軸 RL1、 RL2の伸長方向が非点収差方向となる。レンズ部 481〜484にお ける対頂角位置の対(481、 483) (482、 484)は同一のシリンドリカノレレンズに属す る。
[0080] シリンドリカルレンズ部 481〜484は分割線 L1 (接線方向)又は L2 (半径方向)を境 に同じ側の隣接する象限領域を通過する戻り光部分に対して互いに 90度回転した 方向の非点収差を付与するとともに、戻り光を象限領域毎に 4つに分離する。対頂角 位置にそれぞれ配置される第 1及び第 3レンズ部 481、 483は分割線 L2の両側に伸 びる共通のシリンドリカルレンズ面を有する。他方の対頂角位置の第 2及び第 4レンズ 部 482、 484は両側に伸びる共通のシリンドリカルレンズ面を有する。一方の対頂角 位置のレンズ部の曲率中心軸は、他方の対頂角位置のものに対し光軸周りに 90度 回転している。この構成により、対頂角位置象限を通過する戻り光部分に互いに 90 度回転した方向の非点収差を付与して 、る。
[0081] 図 27に示すように、対物レンズ 36からの戻り光光軸 OAXまわりの第 1レンズ部 481 を通過する第 1象限領域における戻り光 RLBの部分光束 xlは最初の線像 Mまでは 第 1象限領域を通過し、最初の線像を過ぎると第 2象限領域に移り、次の線像 Mを過 ぎると第 3象限領域に移る。よって、非点隔差内では第 2象限領域内で分割線 L2に 沿った線像スポットから扇形状スポットを経て 90度傾 、た分割線 L1に沿った線像ス ポットへと変化する。
[0082] 同様に、戻り光の第 2レンズ部 482を通過する第 2象限領域における部分光束は最 初の線像までは第 2象限領域を通過し、最初の線像を過ぎると第 3象限領域に移り、 次の線像を過ぎると部分光束は第 4象限領域に移る。よって、非点隔差内では第 3象 限領域内で分割線 L1に沿った線像スポットから扇形状スポットを経て 90度傾 ヽた分 割線 L2に沿った線像スポットへと変化する。
[0083] 同様に、対頂角位置の第 3レンズ部 483を通過する第 3象限領域における部分光 束は最初の線像までは第 3象限領域を通過し、最初の線像を過ぎると第 4象限領域 に移り、次の線像を過ぎると第 1象限領域に移る。よって、非点隔差内では第 4象限 領域内で分割線 L2に沿った線像スポットから扇形状スポットを経て 90度傾いた分割 線 L1に沿った線像スポットへと変化する。
[0084] 同様に、第 4レンズ部 484を通過する第 4象限領域における部分光束は最初の線 像までは第 4象限領域を通過し、最初の線像を過ぎると第 1象限領域に移り、次の線 像を過ぎると第 2象限領域に移る。よって、非点隔差内では第 1象限領域内で分割線 L1に沿った線像スポットから扇形状スポットを経て 90度傾いた分割線 L2に沿った線 像スポットへと変化する。
[0085] このように、非点隔差の際では光軸に十文字線像スポットが現れ、各部分光束が光 軸周りを恰も風車のように回転するように見える。第 1〜第 4レンズ部 481〜484から なるシリンドリカル組レンズ 138により、これらを通過する戻り部分光束を象限領域毎 に空間的に分割するとともに、非点収差を付与することによって、 3ビーム方式や、 D PD方式との併用が可能となる。
[0086] 図 28は、非点収差素子の一例の 4分割ホログラム部からなる 4分割透過ブレーズホ ログラム 138Hを示す模式的斜視図である。この 4分割透過ブレーズホログラム 138
Hは上記シリンドリカル組レンズ 138のレンズ面の作用を有するように設計された回 折光学素子である。第 1〜第 4の 4分割ホログラム部 481H、 482H、 483H、 484H は二光波干渉法によって上記のシリンドリカルレンズ面として機能するように形成され る。 4分割透過ブレーズホログラム 138Hは第 1〜第 4レンズ部 481〜484としてのシ リンドリカルレンズ面の作用を有する。 4分割透過ブレーズホログラム 138Hは、上記 シリンドリカル組レンズ 138と同様に非点収差の方向となる中心軸 RL1、RL2を有し 、これらが対応するシリンドリカルレンズ部分の稜線またはレンズ面をなす円柱曲面 の回転対称軸になる。 4分割透過ブレーズホログラム 138Hは、戻り光光軸にて直交 交差する平面において、その中心軸 RL1、 RL2 (又は分割線 Ll、 L2)が光ディスク の接線方向、半径方向に対して平行に伸長するように、戻り光光軸に交差して配置 される。透過ブレーズホログラム 138Hは、第 1〜第 4の 4分割ホログラム部 481H、 4 82H、 483H、 484Hにより、これらを通過する戻り部分光束を象限領域毎に空間的 に分割するとともに、非点収差を付与する。
[0087] 図 29は、図 28に示す 4分割透過ブレーズホログラム 138Hを用いた本実施形態 7 であるピックアップ装置の要部の構成を示す概略斜視図である。このピックアップ装 置は、分割素子 (分割波長板素子 37、 4分割透過ブレーズホログラム 138H、分割偏 向素子 377b、)と光検出器 40の構成を変更した以外、上記実施形態 2 (図 11)と同 一である。光検出器 40は、戻り光光軸にて直交交差する平面において、非点収差法 を用いたフォーカスサーボを行うために中心部に設けられた 2つの 3分割光検出部 5 00と、 3ビーム法によるトラッキングサーボを行うために 2つの 3分割光検出部 500の 両側の半径方向に対応するように並設された 3ビーム用のサブ光検出部 501、 502と を含む。
[0088] 本実施形態では、分割素子として分割波長板素子 37及び分割偏向素子 377bが、 分割波長板素子 37と非点収差素子である 4分割透過ブレーズホログラム 138Hとの 間に同軸に配置されている。分割偏向素子 377bは、光ディスク 1からの分割波長板 素子 37を経た 3本の戻り光束 (反射光束)を回折させて 4分割透過ブレーズホロダラ ム 138H力も光検出器 40に入射させる。なお、図中では上記 3本の光束は 1本の光 束として表されている。
[0089] 図 30は図 29の光検出器 40の 3分割光検出部 500を示す光軸入射側から見た模 式的平面図である。この光検出器 40の 2つの 3分割光検出部 500は同一構成であり 、接線方向に所定距離離間し並置されている。 3分割光検出部 500の各々は、接線 方向に平行な 2本の分割線 500L、 500Mを境界線として各々近接配置されかつ互 いに独立した 3個の等しい面積の受光部(Bl、 B2、 B3) (B4、 B5、 B6)から構成され 、接線方向直線上に並置された 3分割光検出部 500の一方の中央の受光部(B5)の 中央が戻り光 RLBの光軸 OAXに交差するように配置されて 、る。受光部はそれぞれ 所定の回路(図示せず)に接続され、それぞれからの各光電変換出力は演算され、 フォーカスエラー信号などが生成される。
[0090] 図 31は本実施形態で用いる分割素子の分割波長板素子 37を示す模式的斜視図 である。分割波長板素子 37は図 7のものと同一機能のものであり、戻り光 RLBの光軸
OAXにて直交交差する平面にぉ 、て、光軸を中心に光束断面を扇状に略均等に 4 分割されてなる 1Z2波長板領域 WRと透明領域 TWが交互に光軸周りに配置され構 成されている。図示するように分割波長板素子 37は、一方の分割線 37Lが半径方向 に他方 37Mが接線方向に伸長するように、戻り光光軸 OAXに交点が交差して配置さ れている。 1Z2波長板領域 WRと透明領域 TWは、透過する戻り光(S偏光)の光束 の互いに隣り合う領域の偏光が互いに 90° の角度で異ならしめるように位相差を与 える。
[0091] 図 32は実施形態 7で用いる分割素子の分割偏向素子 377bを示す模式的斜視図 である。分割偏向素子 377bは、戻り光 RLBの光軸 OAXにて直交交差する平面にお いて、光軸を中心に光束断面を扇状に略均等に 4分割されてなる 4つの領域 TWa、 Hb、 TWc、 Hdが順に光軸周りに配置され構成されている。図示するように分割偏向 素子 377bは、一方の分割線 377Lが半径方向に他方 377Mが接線方向に伸長す るように、戻り光光軸 OAXに交点が交差して配置されている。分割線 377L、 377M で 4分割された領域において、透光領域 TWa、 TWcが光透過平行平板として形成さ れ、透過する戻り光(S偏光)をそのまま透過させるように機能する。ホログラム領域 H b、 Hdは、 3分割光検出部 500の一方の中央の受光部(B5)の中央の中心点力 接 線方向の所定距離 (他方の 3分割光検出部 500の一方の中央の受光部(B2)の中
央の中心点)へ偏向するように、接線方向にぉ 、て同一の一方向に回折するように、 それぞれブレーズ型ホログラムで形成されて 、る。
[0092] 分割偏向素子 377bのホログラム領域 Hb、 Hdは分割波長板素子 37の 1/2波長 板領域 WRと対応しているので、 P偏光を偏向するように、かつ透光領域 TWa、 TWc は透明領域 TWと対応しているので、透過する戻り光(S偏光)をそのまま透過させる ように機能する。すなわち、分割偏向素子 377bも 2つの分割線 377M、 377Lにて 4 等分された 4つの領域 TWa、 Hb、 TWc, Hdのうち補角位置にある部分光束の状態 を互いに空間的に干渉しな!、状態とするのである。
[0093] 図 33は、図 29のピックアップ装置おける戻り光 RLBの集光状態 (合焦状態及び非 合焦状態)を説明するための検出系の概略斜視図 (検出系を簡潔に説明するために 光源、偏光ビームスプリッタ、 3分割光検出部 500以外の光検出器などが省略されて いる)である。
[0094] 図 34は、ピックアップ装置の合焦状態及び非合焦状態を説明するための 3分割光 検出部 500を示す概略平面図である。図 35は、特にピックアップ装置における信号 光の合焦状態を説明するための 3分割光検出部 500を示す概略平面図である。光 ディスク 1でメインビームがフォーカスした場合 (合焦点時)には、図 33 (a)、図 34 (a) 及び図 35に示すように、集光スポット Ta、 Tb、 Tc、 Tdが 3分割光検出部 500の各々 の中央の受光部(B5) (B2)の中心点から扇形状に広がり受光部 B4〜B5間、 Bl〜 B3間にまたがった 1Z4円の対 (接線方向に対して 45° の角度上で双方向)となる。
[0095] 光ディスク 1が合焦点状態よりも対物レンズ 36に近づくと、図 33 (b)及び図 34 (b) に示すように、戻り光 RLBは 3分割光検出部 500ごとに垂直関係となる方向に延びた 線像スポット Mとなり集光される。一方、光ディスク 1が合焦点状態よりも対物レンズ 3 6から遠ざかると、図 33 (c)及び図 34 (c)に示すように、戻り光は先ほどとは逆の 3分 割光検出部 500ごとに垂直関係となる方向に延びた線像スポット Mとなり集光される
[0096] さらに、図 33に示すように、光ディスクと対物レンズの遠近がさらに離れる方へ進む と戻り光 RLBはそれぞれ拡大した分割された楕円として 3分割光検出部 500上に広 力 ¾とともに、 3分割光検出部 500上の P及び S偏光部分光束で照射される光スポット
部分 (P及び S)が非点隔差の範囲の内(図 33及び図 34 (a)〜(c) )とその外で入れ 替わることになる。非点収差法において非点隔差の範囲の内外では光軸に沿って分 割した光の状態が変化することになる。
[0097] この方式の実施形態 7においては、検出光学系の光軸に沿って同一の分割領域を 有する、分割波長板素子 37、分割偏向素子 377b及び非点収差素子 138H、を組 み合わせるので、実施形態では迷光と集光スポット Ta、 Tb、 Tc、 Tdとの重なりが原 理的に発生しない(図 35参照)ことに加えて、 2つのシリンドリカルレンズ (ホログラム 部)部分(481H、 483H)及び(482H、 484H)による 2つの戻り光束 RLB間の干渉 を避けるためには 2つの受光部を離す必要がなくなる効果を奏する。 2つの光束毎に 偏光を変えているため光検出器を接近して配置することができるのである。
[0098] この実施形態においては、フォーカスエラー信号を得るために 2つの 3分割光検出 部 500を中心に説明したが、トラッキングエラー信号 (プッシュプル信号)が検出でき るように、図 36に示すように 3ビーム使用時には干渉が生じな 、光束のみでトラツキン グエラー信号を生成するようにできる。
[0099] 図 32に示す分割偏向素子 377bの 4つの領域 TWa、 Hb、 TWc、 Hdで分割された 一方のサブビームは、図 36に示すように、光検出器のサブ光検出部 501 (受光部 A 1、 A2)上に集光スポット Qa、 Qb、 Qc、 Qdとして、サブ光検出部 502 (受光部 Cl、 C 2)に集光スポット Ra、 Rb、 Rc、 Rdとしてそれぞれ集光される。ただし、 S偏光及び P 偏光のサブビームが迷光と干渉しないように、サブ光検出部 501 (受光部 Al、 A2) 及びサブ光検出部 502 (受光部 Cl、 C2)は 2つの 3分割光検出部 500の並置方向( 接線方向)の両側の半径方向に離間して平行に並設され、(受光部 Al、 A2)及び( 受光部 Cl、 C2)は半径方向に対称に配置される。
[0100] 本実施形態は、上記実施形態と同様に、分割偏向素子 377bで偏向及び透過した 戻り光束にはフォーカス状態に対応した非点収差が与えられているので、光検出器 の 3分割光検出部 500及びサブ光検出部 501、 502の各受光部の出力信号を演算 することにより、光ディスク 1でのフォーカス状態を検出することができる。その結果、 本実施形態のピックアップ装置により、信号光と迷光の干渉で発生するノイズが発生 しなくなるため良好なサーボエラー信号や再生信号が得られる。上記実施形態と同
様に、図 36に示す 3分割光検出部 500の各受光部 Bl、 B2、 B3、 B4、 B5、 B6の出 力信号 Bl、 B2、 B3、 B4、 B5、 B6並びにサブ光検出部 501、 502の各受光部 Al、 A2、 Cl、 C2の出力信号 Al、 A2、 Cl、 C2、を用いて、次式のフォーカスエラー信 号 FE :FE= (B1 + B3 + B5) - (B2 + B4 + B6)、次式の差動プッシュプルトラツキ ングエラー信号 DPP: DPP= ( (Bl + B3)— (B4 + B6) )— G X ( (Al +A2)— (C1 + C2) )、次式の RF信号 RF :RF = B1 + B3 + B2 + B4 + B5 + B6が得られる。なお 、式中、 Gは差動係数を示す。
[0101] (実施形態 8)
実施形態 8は、光検出器 40の受光部の形状配置並びに分割素子の分割偏向素子 377b以外、上記実施形態 7 (図 29)と同一に構成したピックアップ装置である。本実 施形態では、 3分割光検出部 500を 1つに減らし、サブ光検出部 500PPを追加して 、トラッキングエラー信号 (プッシュプル信号)の出力を多く検出できる効果を奏する。
[0102] 図 37に実施形態 8で用いる分割素子の分割偏向素子 377cを示す。この分割偏向 素子 377cは、図 32に示す分割偏向素子 377bのホログラム領域 Hdの P偏光を偏向 する方向を逆に設定した以外、図 32に示す分割偏向素子 377bと同一の構成を有し ている。すなわち、 P偏光部分光束が接線方向において互いに逆方向に回折、偏向 するように、ホログラム領域 Hb、 Hdそれぞれがブレーズ型ホログラムで形成されてい る。
[0103] 図 37に示す分割偏向素子 377cのホログラム領域 Hb、 Hdで回折された P偏光部 分光束は、図 38に示すように、合焦点状態には、 2つのサブ光検出部 500PPの接 線方向にお 、て互いに反対側の離れた位置すなわち互いに逆方向に変位した位置 にそれぞれ集光スポット Tb、 Tdとして集光される。 3分割光検出部 500は、接線方向 に平行な 2本の分割線 500L、 500Mを境界線として各々近接配置されかつ互いに 独立した 3個の等しい面積の受光部(B3、 B4、 B5)から構成され、接線方向直線上 に並置された 3分割光検出部 500の一方の中央の受光部(B5)の中央が戻り光 RLB の光軸 OAXに交差するように配置されている。よって、 2つのサブ光検出部 500PP は、 3分割光検出部 500のから離れて光軸に関して点対称に配置され、各々が分割 線 500L、 500Mの延長線上で分割された受光部(Bl、 B2)及び(B6、 B7)から構
成され、集光スポット Tb、 Tdが受光部(Bl、 B2)及び (B6、 B7)の分割線を跨ぐよう に集光される。
[0104] 一方、分割偏向素子 377cの透光領域 TWa、 TWcを通過した S偏光部分光束は、 集光スポット Ta、 Tcが 3分割光検出部 500の中央の受光部(B4)の中心点力 扇形 状に広がり受光部 B3〜B5間にまたがった 1Z4円の対 (接線方向に対して 45° 角 度の双方向)として集光される。
[0105] また、図 37に示す分割偏向素子 377cの 4つの領域 TWa、 Hb、 TWc, Hdで分割 された一方のサブビームは、図 38に示すように、光検出器のサブ光検出部 501 (受 光部 Al、 A2)上に集光スポット Qd、 Qcとして、サブ光検出部 502 (受光部 Cl、 C2) に集光スポット Rc、 Raとしてそれぞれ集光される。ただし、 S偏光及び P偏光のサブ ビームが迷光と干渉しないように、サブ光検出部 501 (受光部 Al、 A2)及びサブ光 検出部 502 (受光部 Cl、 C2)は光軸上の 3分割光検出部 500の半径方向両側に離 間して平行に並設され、(受光部 Al、 A2)及び (受光部 Cl、 C2)は光軸に関して点 対称に配置される。
[0106] 上記実施形態と同様に、図 38に示す 3分割光検出部 500の受光部 B3、 B4、 B5の 出力信号 Bl、 B2、 B3、 B4、 B5、サブ光検出部 500PPの各受光部 Bl、 B2、 B6、 B 7の出力信号 Bl、 B2、 B6、 B7並びにサブ光検出部 501、 502の各受光部 Al、 A2 、 Cl、 C2の出力信号 Al、 A2、 Cl、 C2、を用いて、次式のフォーカスエラー信号 F E :FE= (B1 + B4 + B7) - (B2 + B3 + B5 + B6)、次式の差動プッシュプルトラツキ ングエラー信号 DPP: DPP= ( (Bl + B3)— (B5 + B7) )— G X ( (Al +A2)— (C1 + C2) )、次式の RF信号 RF: RF = B1 + B3 + B2 + B4 + B5 + B6 + B7が得られる 。なお、式中、 Gは差動係数を示す。
[0107] (実施形態 9)
実施形態 9は、光検出器 40の受光部の形状配置並びに分割素子の分割偏向素子 377以外、上記実施形態 4 (図 18)と同一に構成したピックアップ装置である。本実施 形態では、実施形態 4に加えて、 S偏光と P偏光のどちらかの領域の部分光束を、分 割偏向素子の一部の領域を用いて僅かにずらすことで、戻り光束のうちの偏向素子 による回折光用の光検出器形状を簡素化すると共に、 RF信号検出時の SN劣化も
防ぐ効果を奏する。
[0108] 具体的に、図 39に実施形態 9で用いる分割素子の分割偏向素子 377dを示す。こ の分割偏向素子 377dは、図 24に示す分割偏向素子 377aの P偏光部分光束が通 過する透光領域 TWa、 TWcをホログラム領域 Ha、 Heに変更した以外、分割偏向素 子 377aと同一の構成を有している。すなわち、 P偏光部分光束も接線方向において 回折、偏向するように、ホログラム領域 Ha、 Heそれぞれ形成されている。
[0109] 図 40は光検出器 40の構成を示す模式的平面図である。光検出器 40は、非点収 差法を用いたフォーカスサーボを行うために中心部に設けられた 4分割光検出部 70 3と、 3ビーム法によるトラッキングサーボを行うために 4分割光検出部 703の両側の 半径方向に対応するように並設されたサブ光検出部 704、 705とを含むが、さらに、 + 1次回折 S偏光用 4分割光検出部 702と + 1次回折 P偏光用 2分割光検出部 701 を含む。
[0110] さらに、サブ光検出部 704、 705の接線方向分割線上には、それぞれ迷光と信号 光が干渉するので、その影響がでない幅を有する不透明な遮光ストライプ BSが設け られている。同様に、 + 1次回折 S偏光用 4分割光検出部 702にもその半径方向分 割線上には、 0次光の P偏光領域の迷光と + 1次回折 P偏光領域の迷光が干渉する ので、その影響がでない幅を有する不透明な遮光ストライプ BSが設けられている。同 様に、 2分割受光部 701の接線方向分割線上にも、干渉の影響がでない幅を有する 不透明な遮光ストライプ BSが設けられて 、る。これらによりプッシュプルトラッキングェ ラー検出に不要な DC成分を検出しな 、ようにすることができる。
[0111] 図 39の分割偏向素子 377dの分割線 377L、 377Mで 4分割された領域において 、ホログラム領域 Ha、 Heが光軸を挟んで接線方向に並置され、ホログラム領域 Hb、 Hdが光軸を挟んで半径方向に並置されている。ホログラム領域 Ha、 Heもホログラム 領域 Hb、 Hdと同様に、 4分割光検出部 703の中心点力も接線方向の所定距離 dd2 で、集光スポットが偏向するように、接線方向において双方向に回折するように、それ ぞれ設計されている。なお、ホログラム領域 Hb、 Hdによる集光スポットの接線方向の 所定距離 ddlよりも所定距離 dd2が大となるように、ホログラム領域 Ha、 Heは接線方 向にお 、て双方向に回折するように、形成されて!、る。
[0112] 図 39に示す分割偏向素子 377dのホログラム領域 Haで回折された P偏光部分光 束は、図 40に示すように、その 0次回折集光スポット Taが半径方向分割線上にて光 軸を中心として扇形状に広がり 4分割光検出部 703の受光部 B8、B9間にまたがった 1Z4円となり、ホログラム領域 Heで回折された P偏光部分光束は、 0次回折集光ス ポット Tcが半径方向分割線上にて光軸を中心として逆に向きに扇形状に広がり 4分 割光検出部 703の受光部 B7、 BIO間にまたがった 1Z4円となる。同時に、分割偏 向素子 377dのホログラム領域 Haで回折された P偏光部分光束の + 1次回折集光ス ポット Ta力 分割光検出部 703の接線方向分割線の延長線から半径方向へ扇形状 に広がり 2分割光検出部 701の受光部 B2上の 1Z4円となり、 P偏光部分光束の + 1 次回折集光スポット Tcも逆に扇形状に広がり 2分割光検出部 701の受光部 B1上の 1 Z4円となる。
[0113] 分割偏向素子 377dのホログラム領域 Hbで回折された S偏光部分光束において、 図 40に示すように、 0次回折集光スポット Tbが接線方向分割線上にて交点を中心と して扇形状に広がり 4分割光検出部 702の受光部 B3、B4間にまたがった 1Z4円と なり、ホログラム領域 Hdで回折された P偏光部分光束は、 0次回折集光スポット Tdが 接線方向分割線上にて交点を中心として逆に向きに扇形状に広がり 4分割光検出部 702の受光部 B5、 B6間にまたがった 1Z4円となる。
[0114] 図 39に示す分割偏向素子 377dの 4つの領域 TWa、 Hb、 TWc、 Hdで分割された 一方のサブビームは、その一部が、図 40に示すように、光検出器のサブ光検出部 7 04 (受光部 Al、 A2)上に P偏光部分光束の 0次回折集光スポット Qc、 Qaとして、サ ブ光検出部 705 (受光部 Cl、 C2)に集光スポット Rd、 Raとしてそれぞれ集光される。
[0115] 上記実施形態と同様に、図 40に示す 4分割光検出部 703、サブ光検出部 704、 7 05、 4分割光検出部 702及び 2分割光検出部 701の受光部 Bl、 B2、 B3、 B4、 B5、 B6、 B7、 B8、 B9、 B10、 Al、 A2、 Cl、 C2の出力信号の出力信号 Bl、 B2、 B3、 B 4、 B5、 B6、 B7、 B8、 B9、 B10、 Al、 A2、 Cl、 C2を用いて、次式のフォーカスエラ 一信号 FE :FE= (B3 + B5) - (B4 + B6)、次式の差動プッシュプルトラッキングェ ラー信号 DPP : DPP= (B1— B2)— G X ( (A1 + C1)—(A2 + C2) )、次式の RF信 号 RF:RF = B7 + B8 + B9 + B10が得られる。なお、式中、 Gは差動係数を示す。ま
た、 3ビームを用いた通常の DPPの他に 1ビームを用いたプッシュプルトラッキングェ ラー検出を行うこともできる。その場合、 Al、 A2、 Cl、 C2のディテクタは用いない。 1 ビームトラッキングエラー信号: PP= (B1 -B2) -G X ( (B3 + B6) - (B4 + B5) )が 得られる。なお、式中、 Gは差動係数を示す。
[0116] (実施形態 10)
実施形態 10は、サブビーム生成用回折格子 32を取り除き、光検出器 40の受光部 の形状配置並びに分割素子の分割偏向素子 377以外、上記実施形態 4 (図 18)と同 一に構成した 1ビームトラキング方式のピックアップ装置である。本実施形態では、実 施形態 4からサブビーム生成用回折格子 32を取り除き、分割偏向素子をさらに分割 して S偏光と P偏光の部分光束を、分割偏向素子の分割領域を用いて僅かにずらす ことで、戻り光束のうちの偏向素子による回折光用の光検出器の形状配置を簡素化 すると共に、 RF信号検出時の SN劣化も防ぐ効果を奏する。
[0117] 具体的に、図 41に実施形態 10で用いる分割素子の分割偏向素子 377eを示す。
図 41は光検出器 40の構成を示す模式的平面図である。この分割偏向素子 377eは 、戻り光 RLB光束を 7分割するように、構成されている。すなわち、分割偏向素子 377 eは、戻り光 RLBの光軸 OAXを含む中央領域のホログラム領域 Heと、その外側周りで 6分割されたホログラム領域 Ha、 Hbl、 Hb2、 Hc、 Hdl、 Hd2と力もなる。
[0118] 図 42に示すように光検出器 40は、非点収差法を用いたフォーカスサーボを行うた めに中心部に設けられた 0次回折光用 4分割光検出部 400と、 4分割光検出部 400 の両側の接線方向に並設されたサブ光検出部 401、 402とを含む。サブ光検出部 4 01は + 1次回折 S偏光用 2分割光検出部であり、サブ光検出部 402は 1次回折 S 偏光用 4分割光検出部である。サブ光検出部 401は、接線方向に並設され半径方 向で分割された 2個の受光部 Al、 A2からなる。サブ光検出部 402は、接線方向に 並設され半径方向で分割された 2個の 4分割光検出部(Cl、 C2、 Cl、 C2) (Cl、 C2 、 Cl、 C2)力もなる。サブ光検出部 402の一方の 4分割光検出部は戻り光光軸に関 してサブ光検出部 401の受光部 A1に対称な位置に、他方のサブ光検出部 402の 4 分割光検出部は戻り光光軸に関してサブ光検出部 401の受光部 A1に対称な位置 に、 0次回折光用 4分割光検出部 400の接線方向分割線の延長線上に配置されて
、る。サブ光検出部 402のそれぞれ接線方向に並設されたそれぞれの 4分割光検 出部の C1の部分が接線方向に対して 45° の角度方向に、同時に C2の部分も接線 方向に対して 45° の角度方向に並置されている。
[0119] 図 41に示す分割偏向素子 377eのホログラム領域 Heの周りの戻り光光束は、図 42 に示すように、戻り光の 0次回折集光スポットは 4分割光検出部 400の光軸を中心と して円形 (0次光)となる。
[0120] 図 41のホログラム領域 Heは戻り光中央部分をサブ光検出部 401、サブ光検出部 4 02へなるベく照射させないために設けられており、図 42の例えば接線方向力 45° の角度方向へ透過光が回折されるように形成されている。 0次光はホログラム領域 H eでの作用は受けず 0次回折光用 4分割光検出部 400で受光される。またホログラム 領域 Heは吸収材カもなる遮光領域としても形成できる。その場合、 0次光の中央部 分が遮光されるがその領域を小さく設定しておけば RF信号の再生に支障を来すこと はない。分割偏向素子 377eのホログラム領域 Heで回折された + 1次回折光の部分 光束 (He + 1次光)及びホログラム領域 Heで回折された 1次回折光部分光束 (He 1次光)は、図 42に示すように、 4分割光検出部 400から離れて集光スポットを形成 する。
[0121] 図 41に示すホログラム領域 Ha、 Heは同一パターンであり、ホログラム領域 Heを挟 んで接線方向に並置され、分割波長板素子 37からの P偏光部分光束を半径方向に おいて回折、偏向するように、形成されている。戻り光のホログラム領域 Ha、 Heで回 折された P偏光部分光束は 4分割光検出部 400の半径方向分割線上にて光軸を中 心として逆に向きに回折され、変形した扇形状集光スポットの対 (HaHc+ 1次光、 H aHc— 1次光)となる。プッシュプル信号成分を含んだこれら変形した扇形状集光ス ポットはエラー検出に用いない。
[0122] 図 41のホログラム領域の対(Hbl、 Hb2)及び(Hdl、 Hd2)はホログラム領域 Heを 挟んで半径方向に並置され、分割波長板素子 37からの S偏光部分光束を接線方向 において回折、偏向するように、形成されている。ホログラム領域 Hbl、 Hb2の分割 線は戻り光光軸から半径方向に、ホログラム領域 Hdl、 Hd2の分割線は戻り光光軸 力 半径方向に平行に伸長している。ホログラム領域 Hbl、 Hdlは同一パターンで
あり、 4分割光検出部 400の中心点から接線方向の所定距離 dd2で、それぞれの集 光スポットが偏向するように、接線方向において双方向に回折するように、それぞれ 設計されている。ホログラム領域 Hb2、 Hd2も同一パターンであり、それぞれの集光 スポットが接線方向の所定距離 dd2よりも小となる所定距離 ddlで、接線方向におい て双方向に回折するように、形成されている。
[0123] したがって、図 41に示す分割偏向素子 377eのホログラム領域 Hbl、 Hdlで回折さ れた + 1次回折光の S偏光部分光束 (HblHdl + 1次光)は、図 42に示すように、サ ブ光検出部 401の受光部 A1上の 2つの変形した 1Z4円となる。分割偏向素子 377 eのホログラム領域 Hbl、Hdlで回折された— 1次回折光の S偏光部分光束 (HblH dl— 1次光)は、サブ光検出部 402の(Cl、 C2)上の 2つの変形した 1Z4円となる。 さらに、分割偏向素子 377eのホログラム領域 Hb2、 Hd2で回折された + 1次回折光 の S偏光部分光束 (Hb2Hd2+ l次光)は、サブ光検出部 401の受光部 A2上の 2つ の変形した 1Z4円となる。分割偏向素子 377eのホログラム領域 Hb2、 Hd2で回折さ れたー 1次回折光の S偏光部分光束 (Hb2Hd2— 1次光)は、サブ光検出部 402の( Cl、 C2)上の 2つの変形した 1Z4円となる。
[0124] 以上の構成により、戻り光光軸を含む中央領域のホログラム領域 Heの回折光束を 受光部のない領域に変移させることで、ホログラム領域 Hbl、 Hb2、 Hdl、 Hd2の士 1次光の迷光がサブ光検出部に入射することが防げる結果、エラー検出に不要なォ フセットが生じない。さらに、サブ光検出部は 0次光の迷光の内側に配置することがで きるようなる。分割波長板素子 37によりサブ光検出部上の ± 1次光と迷光は干渉しな い。サブ光検出部 401、 402を 0次回折光用 4分割光検出部 400の近傍に配置でき る。
[0125] サブ光検出部 401の 2個の受光部 Al、 A2で、プッシュプル信号の無い領域、すな わち、ホログラム領域 Hbl、 Hdlで回折された + 1次回折光の S偏光部分光束 (Hbl Hdl + 1次光)を受光してレンズシフト量を検出するとともに、 0次回折光用 4分割光 検出部 400でメインビーム(0次光)のプッシュプル信号から引くことでプッシュプル信 号のオフセット補正を行うことができる。
[0126] サブ光検出部 402の 2個の 4分割光検出部(Cl、 C2、 Cl、 C2) (Cl、 C2、 Cl、 C
2)で、プッシュプル信号の無い領域の 1次光のみフォーカス検出に使用するので 、プッシュプル信号がフォーカスエラー信号にノイズとなって混入することが無 、。
[0127] 上記実施形態と同様に、図 42に示す 0次回折光用 4分割光検出部 400及びサブ 光検出部 401、 402の受光部 Bl、 B2、 B3、 B4、 Al、 A2、 Cl、 C2の出力信号の出 力信号 Bl、 B2、 B3、 B4、 Al、 A2、 Cl、 C2を用いて、次式のフォーカスエラー信 号FE :FE = C1— C2、次式のプッシュプルトラッキングエラー信号 PP : PP= ( (B1 + B4) - (B2 + B3) ) -G * (A2—A1)、次式の RF信号 RF :RF = B1 + B2 + B3 + B4が得られる。なお、式中、 Gは差動係数を示す。
[0128] (実施形態 11)
実施形態 11は、光検出器 40の受光部の形状配置並びに分割素子の分割偏向素 子 377に代えて分割遮光素子 377eを設けた以外、上記実施形態 2 (図 11)と同一に 構成したピックアップ装置である。
[0129] 図 43は、実施形態 11の非点収差法によるフォーカスサーボ用の光学系の要部を 示す概略斜視図 (検出系を簡潔に説明するために光源、偏光ビームスプリッタなどが 省略されている)である。
[0130] 図 44に示すように分割遮光素子 377eは不透明な遮光領域 BRと透明領域 TWを 光軸周りに交互に配置して構成される。すなわち、分割遮光素子 377eは、一方の分 割線 37Lが光ディスクの接線方向に対して 0 =45° の角度で伸長して、透明領域 T Wが接線方向に、遮光領域 BRが半径方向に光軸を挟んで並置されるように、戻り光 RLBの光軸 OAXに交差して配置されて!、る。
[0131] 図 45は光検出器 40を示す光軸入射側力も見た模式的平面図である。光検出器 4 0は、非点収差法を用いたフォーカスサーボを行うために中心部に設けられた 4分割 光検出部 400と、 3ビーム法によるトラッキングサーボを行うために 4分割光検出部 40 0の両側の半径方向に対応するように並設された 3ビーム用のサブ光検出部 401、 4 02とを含む。 4分割光検出部 400は上記実施形態 2のものと同様で、直交する 2本の 分割線 400L、 400Mを境界線として各々近接配置されかつ互いに独立した 4個の 等しい面積の受光部(Bl、 B2、 B3、 B4)から構成され、一方の分割線が接線方向 に平行になるように構成されている。 3ビーム用サブ光検出部 401、 402はそれぞれ
、接線方向と略平行に伸長する境界線として各々近接配置されかつ互いに独立した
2個の受光部 (Al、 A2) (Cl、 C2)力も構成される。ここで広い幅の分割領域 401a、 402aは設けられて 、な 、。これら受光部は 4分割光検出部 400の中心 (分割線の交 点)に関して点対称に形成、配置され、すなわち該中心から接線方向及び半径方向 に伸長する直線に関してそれぞれ対称である。
[0132] 分割遮光素子 377eは 2つの分割線 37M、 37Lにて 4等分され、透過及び不透過 状態を隣同士で異ならしめる光透過性の 4つの領域力 なり、図 45に示すように、こ れら 4つの領域のうち補角位置にある部分光束の状態を互いに迷光と干渉しない状 態とするので、すなわち、隣同士で異なる状態の複数の部分光束とする。これにより、 ピックアップ装置において簡単な構成で再生信号の SNの劣化を防ぐことができる。
[0133] 本実施例によれば、 4分割光検出部 400の各受光部 Bl、 B2、 B3、 B4の出力信号 Bl、 B2、 B3、 B4並びにサブ光検出部 401、 402の各受光部 Al、 A2、 Cl、 C2の 出力信号 Al、 A2、 Cl、 C2、を用いて、次式のフォーカスエラー信号 FE :FE= (B1 + B3)一(B2 + B4)、次式の差動プッシュプルトラッキングエラー信号 DPP : DPP = ( (B1 + B4) - (B2 + B3) )— G X ( (A1 + C1) - (A2 + C2) )、次式の RF信号 RF : RF = B1 + B3 + B2 + B4が得られる。なお、式中、 Gは差動係数を示す。
[0134] (実施形態 12)
実施形態 12は、光検出器 40の受光部の形状配置変更と、分割波長板素子 37を 省略して分割素子の分割偏向素子 377a (図 24)のみを設けた以外、上記実施形態 5 (図 23)と同一に構成したピックアップ装置である。
[0135] 図 46は、実施形態 12の非点収差法によるフォーカスサーボ用の光学系の要部を 示す概略斜視図 (検出系を簡潔に説明するために光源、偏光ビームスプリッタなどが 省略されている)である。
[0136] 図 47は光検出器 40を示す光軸入射側力も見た模式的平面図である。実施形態 1 2の光検出器 40は図 25の光検出器 40と、等しい面積の接線方向サブ光検出部 B5 、 B6が 4分割光検出部 400の中心点に関して対称な位置 (接線方向の分割線の延 長線上)に図 25の場合よりを離れて配置されている以外、同一である。図 25の実施 形態 5では光軸まわりで偏光方向を異ならしめることで、迷光と信号光の干渉を防い
でいるが、実施形態 12では受光部を離間して干渉を防いで、ピックアップ装置にお V、て簡単な構成で再生可能として 、る。