(57)【要約】【課題】多層間クロストーク除去が可能な光ピックアップにおいてビームの中心部に現れる暗線を除去することでデータ信号のエラーを低減する。【解決手段】多層ディスク５０１からの反射光を、中心線で分かれるように分割光学系１０７で二つに平行分割し、当該層からの反射光が集光されたとき光軸上に設置された減衰素子４５から影響を受けないようにする。【選択図】図１
2010140527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源と、
前記レーザ光源からのレーザ光を多層光情報記憶媒体の一つの記録層に集光する照射光集光光学系と、
前記多層光情報記憶媒体の前記記録層から反射された反射光を検出する検出光学系とを有し、
前記検出光学系は、前記記録層からの反射光を、分割後の光束が光軸を通らないように光軸の両側に平行分割する分割光学系と、前記分割光学系によって分割された反射光を絞り込む反射光集光レンズと、前記反射光集光レンズによって絞り込まれた前記反射光中の前記記録層からの反射光の最小スポット位置に設けられた反射面と、前記反射光集光レンズと前記反射面の間に光軸を含むように設置され前記記録層以外の隣接層からの反射光の光量を減衰させる減衰素子と、前記反射光を検出する光検出器とを含み、
前記反射面によって反射された反射光を前記光検出器上で検出することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光ピックアップ装置において、前記減衰素子は平板状であり、前記記録層からの反射光が通過せず前記隣接層からの反射光の前記反射光集光レンズによる集光位置と重なる光軸位置に設置されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光ピックアップ装置において、前記分割光学系は光軸に沿って配置された二つのバイプリズムで構成されることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４】
請求項１に記載の光ピックアップ装置において、前記分割光学系は光軸に沿って配置された二つのグレーティング素子からなり、前記二つのグレーティング素子は光軸を含む面で二分割され、その溝の方向は同一であり、溝深さは０次光を抑圧する深さであり、グレーティングの溝形状は鋸波状であり、前記光軸を含む面に対して対称であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５】
請求項１に記載の光ピックアップ装置において、前記分割光学系は前記減衰素子を含む平面内の光軸に垂直な直線を稜線として光軸に対して同角度の二平面と該二平面を光軸方向に平行移動した二平面とで光学面が構成されることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項６】
レーザ光源と、
前記レーザ光源からのレーザ光を多層光情報記憶媒体の一つの記録層に集光する照射光集光光学系と、
前記多層光情報記憶媒体の前記記録層から反射された反射光を検出する検出光学系とを有し、
前記照射光集光光学系の光路中にビームスプリッタと対物レンズが設けられ、前記照射光集光光学系と前記検出光学系は前記ビームスプリッタと前記対物レンズを共有し、
照射光集光光学系は、前記レーザ光源からのレーザ光を発散光として前記ビームスプリッタを通過させ、
前記検出光学系は、前記記録層からの反射光を、分割直後には光軸を通らず次第に光軸に収束するように光軸の両側に分割する分割光学系と、前記分割光学系を通過した前記反射光中の前記記録層からの反射光の最小スポット位置に設けられた反射面と、前記分割光学系と前記反射面の間に光軸を含むように設置され前記記録層以外の隣接層からの反射光の光量を減衰させる減衰素子と、前記反射光を検出する光検出器とを含み、
前記反射面によって反射された反射光を前記光検出器上で検出することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項７】
請求項６に記載の光ピックアップ装置において、前記減衰素子は平板状であり、前記記録層からの反射光が通過せず前記隣接層からの反射光の集光位置と重なる光軸位置に設置されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項８】
請求項６に記載の光ピックアップ装置において、前記分割光学系は光軸に沿って配置された二つのバイプリズムで構成されることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項９】
請求項６に記載の光ピックアップ装置において、前記分割光学系は光軸に沿って配置された二つのグレーティング素子からなり、前記二つのグレーティング素子は光軸を含む面で二分割され、その溝の方向は同一であり、溝深さは０次光を抑圧する深さであり、グレーティングの溝形状は鋸波状であり、前記光軸を含む面に対して対称であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１０】
請求項６に記載の光ピックアップ装置において、前記分割光学系は前記減衰素子を含む平面内の光軸に垂直な直線を稜線として光軸に対して同角度の二平面と該二平面を光軸方向に平行移動した二平面とで光学面が構成されることを特徴とする光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光ピックアップ装置に関し、特に光ピックアップ装置の読出し光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクの１層の記録容量は、使用する半導体レーザの波長と対物レンズの開口数（ＮＡ）に大きく依存する。半導体レーザの波長が短いほど、あるいはＮＡが大きいほど、記録密度を大きくでき、１層あたりの容量を増やすことができる。現在市場に流通している光ディスクドライブの主体は、波長６５０ｎｍ付近の赤色光とＮＡ０．６の対物レンズを使用するＤＶＤ（Digital Versatile Disc）ドライブであるが、ＤＶＤの記録密度を上回るものとして、光波長４０５ｎｍ付近の青紫色の半導体レーザを光源とし、ＮＡ０．８５の対物レンズを使用する光ディスクドライブも出荷されている。現状で達成されている記録密度をさらに増加させる方式として、使用波長の短波長化が考えられるが、この青紫色より短い紫外領域の半導体レーザの開発は困難が予想される。また、対物レンズの高ＮＡ化に関しても、空気中での対物レンズのＮＡの限界は１であるので、対物レンズのＮＡによる記録密度の向上も困難になってきている。
【０００３】
このような状況において、１枚の光ディスクの容量を増加させる方式として２層化が実施されている。非特許文献１には２層の相変化ディスクの技術が紹介されている。レーザ光を２層光ディスクに照射した場合、同時に隣接層を照射することになるので層間のクロストークが問題となる。この問題を低減するために、層間隔を大きくすることが行われる。レーザ光は集光されており、目的とする層（当該層）以外はレーザ光の集光位置からずれるので、クロストークを低減することができる。
【０００４】
一方、層間隔を広げると球面収差が問題になってくる。記録層は屈折率が空気と異なるポリカーボネイト中に埋め込まれており、ディスク表面からの深さにより球面収差が異なる。対物レンズはその球面収差が特定の層に対して小さくなるように設計されており、他の層にレーザ光の焦点を移すと、焦点位置の表面からの距離が異なるため、球面収差が発生する。この収差は、通常二枚のレンズで構成されるエクスパンダーレンズ光学系あるいは液晶素子を対物レンズの前に置くことで補正することが可能である。すなわち、二枚のレンズの距離あるいは液晶素子の位相を変えることで収差を補正することができる。しかし、液晶素子の補償可能範囲あるいはレンズの移動機構を小型の光ディスクドライブ装置内で実現することを考慮すると、大きい球面収差を補正することは難しい。
【０００５】
容量を増加させるために多層化を行おうとした場合、球面収差の補正限界のために、多層全体の厚さは制限されることになり、層数が多いと層間隔は狭くなってしまう。このため、実際の多層用の光ドライブ装置では層間クロストークが残ることになる。
【０００６】
前述のクロストークを低減するために、非特許文献２によれば、多層光ディスクからの反射光をレンズで集光したとき、目的とする層と隣接層からの反射光の集光位置が光軸上で異なることを利用する。光軸を含む形でグレーティングを配置し、当該層からの反射光の集光位置に反射鏡を配置する。隣接層からの反射光はグレーティングを照射することになるので減衰される。一方、当該層からの反射光はグレーティングと反射鏡との間隙を透過するので、減衰されずに検出系に戻ることが可能になっている。これにより層間クロストークを低減することが可能となる。
【０００７】
【非特許文献１】Jpn.J.Appl.Phys.Vol.42 (2003)pp.956-960
【非特許文献２】ISOM/ODS’08, Technical Digest Post-deadline Papers, TD05-155 (2008)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図３を用いて、光ピックアップ装置の検出光学系における多層光ディスクによるクロストークを説明する。トラッキングエラー信号の検出はここではＤＰＰ（Differential Push-Pull）法を使用するものとする。ＤＰＰ法では回折格子によりレーザ光を１本のメイン光線と二本のサブ光線に分割し、３本の光線で光ディスクを照射する。図３ではメイン光線８０のみを示している。単純化のために、５０１は二層の光ディスクとし、５１１及び５１２は情報記録層であるものとする。対物レンズ４０１からのメイン光線の最小ビームスポット位置はメイン光線８０で示すように情報記録層５１１上にあり、情報記録層５１１からの情報を読み出そうとしている。情報記録層５１１上には、図４に示すトラッキングのための案内溝が形成されており、この溝をメイン光線が光スポット９４として照射し、同時にサブ光線は半トラックピッチだけずれた位置を照射スポット９５、９６の状態で照射している。照射光の焦点は記録層５１１に合っているので、その反射光は入射光と同じ光路を逆方向に辿って図３の対物レンズ４０１に戻る。次に、検出レンズ４０２を透過し、光ビーム８０１となって光検出器５１に入射する。検出レンズ４０２には非点収差が入っており、光検出器５１は最小錯乱円の位置に設置される。
【０００９】
光検出器の形状とディスクからの反射光の入射状態を図５に示す。中央にある田の字状の四分割された検出器５４１はメイン光線を検出するものであり、メイン光線はスポット８１１として検出器５４１を照射する。サブ光線による反射光は、それぞれ２分割検出器５４２、５４３上に光スポット８１２、８１３として入射する。四分割検出器５４１からの信号をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとし、２分割検出器５４２からの信号をＥ、Ｆ、２分割検出器５４３からの信号をＧ、Ｈとする。このとき、トラッキングエラー信号ＴＲは、ＴＲ＝（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）−ｋ｛（Ｅ−Ｆ）＋（Ｇ−Ｈ）｝と表される。ここに、ｋは定数であり、メイン光線とサブ光線の強度比等から決められる。通常、メイン光線はサブ光線の強度と比較して１０倍以上大きくなるように設定されている。また、フォーカスエラー信号をＡＦ、データ信号をＲＦとしたとき、ＡＦ＝Ａ＋Ｃ−（Ｂ＋Ｄ）、ＲＦ＝Ａ＋Ｃ＋Ｂ＋Ｄのように表される。ＴＲ及びＡＦ信号はレーザ光の照射位置の制御に使用される。
【００１０】
多層ディスクにレーザ光を照射したとき、それぞれの層からの反射光量はほぼ同量になるように設計されている。このために対物レンズに近い層の透過率が大きくなっており、対物レンズから遠い層にもレーザ光が照射できるようになっている。このような条件下では、図３に示したように情報読出し対象層である５１１にレーザ光の焦点を合わせると、一部のレーザ光は光ビーム８２として当該層５１１を透過し、隣接層５１２で反射され、迷光である反射光ビーム８３となる。この反射光ビーム８３は対物レンズ４０１に戻り、検出レンズ４０２に入射した後、光検出器５１の手前で一旦集光され、光ビーム８０４で示したように広がりながら光検出器５１に入射する。光ビーム８０４は、光検出器面上では図５に示すように、広がった光スポット８４１になり、光検出器５４１、５４２、５４３を覆った状態となる。このため、ビーム８１１及び８１２、８１３と干渉することになる。この干渉は、層間隔の変動による光スポット８４１の位相の変化に影響され、変化する。
【００１１】
ビーム８１１の全光量であるＲＦ信号強度の変動はＲＦ信号のジッターの劣化を引き起こし、データ読み出し時のエラーレートを悪化させてしまう。また、ビーム８１２と８１３での干渉はＴＲ信号の変動を引き起こす。回折格子で分割されて生成されるサブ光線の強度は設計上小さく設定されているので、隣接層からのメイン光線の反射光のパワーデンシティと同程度となり、このため、干渉の効果が強く現れる。この干渉も光ディスクの傾きや層間隔などに影響され、不均一な層間隔のディスクの回転で光スポット８１２あるいは８１３の光量分布が変化する。この結果、ＴＲ信号の差動信号部分（Ｅ−Ｆ）＋（Ｇ−Ｈ）に影響を与えることになり、トラッキング信号のバランスを崩すことになる。これにより、トラッキングがはずれるような不具合が生じる。同様に、隣接層５１２が読出し対象層５１１の対物レンズ寄りにある場合も、隣接層から反射光が発生し、問題となる干渉が同様に生じる。
【００１２】
上述の隣接層からの影響である層間クロストークを低減するために、非特許文献1では図6に示すピックアップ光学系においてグレーティング素子４６を使用している。以下に光学系の説明をする。半導体レーザ１０１から出射したレーザ光を、コリメータレンズ４０３と三角プリズム１０２により円形のコリメートされた光ビームに変換する。コリメートされたビームは回折格子１０３により３本のビームに分割され、１本のメイン光線と２本のサブ光線になる。メイン光線の進行方向は入射ビームと同じ方向であるが、サブ光線は光軸の両側にある傾きを持った出射光となる。通常、メイン光線とサブ光線の光量差は１０倍以上に設定される。３本のビームは偏光ビームスプリッタ１０４を透過し、λ／４板１０５により円偏光に変換され、回転機構により回転する多層ディスク５０１に対物レンズ４０４で絞り込まれる。ここでは多層ディスク５０１として２層ディスクを図示しているが、３層以上の多層ディスクにも適用可能である。読出し対象層（当該層）は５１１であり、レーザ光の最小スポットの位置が５１１上にある。隣接層５１２からも反射光８３が発生し、クロストークの原因である迷光となる。
【００１３】
多層ディスクからの反射光は迷光も含めて、対物レンズ４０４を戻り、λ／４板１０５により、元の偏光方向に対して直交する方向の直線偏光に変換される。このため偏光ビームスプリッタ１０４で反射され、λ／４板１０６に向かい、円偏光に変換される。その後、反射光集光レンズ４０５で集光され、当該層である記録層５１１からの反射光の最小スポット位置に置かれた反射板４３で反射される。反射光集光レンズ４０５と反射板４３の間には平板状のグレーティング素子４６が光軸を含む形で設置されている。このグレーティング素子は他層からの反射光を反射光集光レンズに戻さない。反射板４３による当該層からの反射光は反射光集光レンズ４０５に戻り、λ／４板１０６により入射時の偏光方向に対して直交した偏光方向の直線偏光となり、ビームスプリッタ１０４を透過する。４０６は非点収差が入った集光レンズであり、最小錯乱円の位置に光検出器５２が置かれている。光検出器５２の感度のある部分の形状は図５で示した通りである。光検出器５２からの信号は信号処理回路５３で処理され、光スポットの位置を制御するＡＦ信号及びＴＲ信号、データ信号であるＲＦ信号が形成される。
【００１４】
図７に示すように、迷光を発生する隣接層が当該層より深い位置にある場合は、隣接層からの反射光８４は光軸上のグレーティング素子４６を最小スポット位置８４０で照射することにより減衰する。また、図８に示すように、当該層より浅い位置にある隣接層からの反射光は一旦反射板４３で反射された後、最小スポット位置８５０でグレーティング素子４６を照射し、減衰される。他方、当該層からの反射光はグレーティング４６と反射板４３の間隙を透過するので減衰しない。検出器上では隣接層からの反射光が減少しているので、層間クロストークが減少することになる。
【００１５】
しかし、実際には光軸上に設置するグレーティング等の平板状の減衰素子は無限に薄いことはありえず、有限の厚さを持つ。図９には光軸近傍の光線８６を図示しているが、有限の厚さを有する減衰素子４７により遮光されている。このように、当該層からの反射光の光軸上の光線及び光軸近傍の光線は減衰素子により遮光されることになる。減衰素子で遮光された当該層からの反射光の検出器上での光量分布を図１０に示す。メイン光線では暗線８２１が発生し、サブ光線ではそれぞれ暗線８２２、８３３が発生する。特に問題となるのはメイン光線の暗線であり、光量の減少のためにＲＦ信号の信号雑音比が低下し、ジッター値が劣化する。
【００１６】
本発明の目的は、光ピックアップ装置において、上述の減衰素子を設置する方法により層間クロストークを減少させたとき発生するＲＦ信号の信号雑音比の低下を防止し、ジッター値を劣化させないようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述の課題を解決するために、本発明では、当該層からの暗線を生じさせない方法を用いる。
【００１８】
本発明の光ピックアップ装置は、レーザ光源と、レーザ光源からのレーザ光を多層光情報記憶媒体の一つの記録層に集光する照射光集光光学系と、多層光情報記憶媒体の記録層から反射された反射光を検出する検出光学系とを有する。検出光学系は、記録層からの反射光を平行分割する分割光学系と、分割された反射光を絞り込む反射光集光レンズと、反射光集光レンズによって絞り込まれた反射光中の目的とする記録層からの反射光の最小スポット位置に置かれた反射面と、反射光集光レンズと反射面の間に設置され当該層以外の他層からの反射光を減衰する減衰素子と、反射光を検出する光検出器とを含み、反射面によって反射された反射光を前記光検出器上で検出する。
【００１９】
あるいは、照射光集光光学系の光路中にビームスプリッタと対物レンズが設けられ、照射光集光光学系と検出光学系はビームスプリッタと前記対物レンズを共有し、照射光集光光学系は、レーザ光源からのレーザ光を発散光としてビームスプリッタを通過させる。そして、検出光学系は、記録層からの反射光を、分割直後には光軸を通らず次第に光軸に収束するように光軸の両側に分割する分割光学系と、分割光学系を通過した反射光中の目的とする記録層からの反射光の最小スポット位置に設けられた反射面と、分割光学系と反射面の間に光軸を含むように設置され記録層以外の隣接層からの反射光の光量を減衰させる減衰素子と、反射光を検出する光検出器とを含み、反射面によって反射された反射光を光検出器上で検出する。
【００２０】
減衰素子は他層からの反射光の反射光集光レンズによる最小スポット位置の少なくとも１つと重なり、光軸を含む形で設けられる。減衰素子は他層からの反射光を反射光集光レンズに戻さない役割をする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、当該層からの反射光におけるメイン光線の中心部の暗線が発生しなくなり、光量の損失を低減させることができるので、ＲＦ信号のジッターを小さくすることができる。したがって、読み出したデータの信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
分割光学系の役割を、図１１を用いて説明する。図１１では分割光学系により多層ディスクからの反射光が左右に分割され反射光集光レンズ４０５に入射しているが、当該層からの反射光のみを示している。当該層からの反射光は平行分割されたビームの状態で入射する。このビームを反射集光レンズ４０５で集光すると、中心部に光がない状態で反射板４３へ進んで行き、反射板上で最小スポットとなる。反射後も二つに分かれた状態で反射光集光レンズ４０５に戻り、二つの分離した平行光線になる。このような集光状態の光軸上に平板状の減衰素子４６が設置されており、減衰素子が反射光を遮光することはなくなる。減衰素子４６は、光吸収体あるいはグレーティング素子によって構成することができる。
【００２３】
図１２では、当該層より深い層からの反射光が二分割されたのち、反射光集光レンズ４０５で集光されている。２本のビームは８５０で示した減衰素子上の位置で集光するため、減衰素子で光量が減少し、反射光集光レンズには戻らなくなる。図１３では、当該層より浅い層からの反射光が反射光集光レンズ４０５に入射し、集光されている状態を示している。この場合は一旦反射板４３で反射された後、減衰素子上の位置８５１で集光される。したがって、図１２の場合と同様に、減衰素子で光量が減少し、反射光集光レンズには戻らなくなる。以上説明したように、当該層からの反射光は減衰素子に当たることなく、反射光集光レンズに戻ることができるので、光量の減少は起こらず、ＲＦ信号のジッターの劣化は発生しない。層間クロストークに関しても、他層からの反射光は減衰素子で減少させられるので、ＴＲ信号の変動も除去され、これによるＲＦ信号のジッターの劣化も発生しない。
【００２４】
次に、分割光学系について説明する。図１４は、バイプリズムを二つ使用してビームを分割する分割光学系の例を示す図である。第１のバイプリズム４０８に平行光線が入射しており、光軸の垂線を分割線として光軸に対して同角度で対称な進行方向の平行光線が作られる。第２のバイプリズム４０９は、光軸に対して角度を持った平行光線の進行方向を光軸に対して平行に変える。このようにバイプリズムを二つ使用することにより、通常のビームを分割平行光線に変換することができる。
【００２５】
図１５は、透過グレーティング４１と４２を用いて平行分割する分割光学系の例を示す図である。グレーティング４１及び４２はそれぞれグレーティングによる回折光の方向が異なる二つの領域から構成されているが、二つの領域のグレーティングは分割線と同じ溝方向と同じ溝ピッチを有し、なおかつ０次光の発生しない溝深さ１／（ｎ−１）の鋸歯状のグレーティングとなっている。ｎはグレーティングの屈折率であり、空気中にあるものとした。溝深さはこの整数倍のものでも０次光を発生しない。図１９にはグレーティング４１の鋸歯の形状を示しており、４１０と４１１の領域での鋸歯は互いに反転した形状をしているので、回折光は光軸に対称な方向に発生する。これにより、入射光の二つの領域の光は異なる方向に出射することになる。図２０にグレーティング４２の鋸歯の形状を示す。光は上方から入射する。４２１での鋸歯の形状と４１０での形状、及び４２０での鋸歯の形状と４１１での形状はそれぞれ同じであるので、グレーティング４１を透過して光軸に対して角度を持った二つのビームはグレーティング４２を透過した後、間隔の空いた光軸に対して平行な光になる。
【００２６】
図１６は、平行平板を使用した分割光学系の例を示す図である。分割平板素子４４は、２枚の平行平板４４１と４４２で構成され、それぞれの平行平板は光軸に対して同じ角度で傾いており、また光軸に対して対称な位置にある。二つの平行平板の接合部がなす稜線は光軸に垂直に交わるものとし、平行平板の接合部がなす稜線あるいは谷線は減衰素子を含む平面内にある。紙面上方からの入射平行光は谷線の位置で二つに分けられ、それぞれ別の平行平板に入射する。平行平板は透明ガラスあるいはプラスチックとすると、屈折率が空気より大きいので、入射面で光線が谷線と光軸を含む平面から離れる方向に向かい、出射面で光軸と平行なビームとなる。
【００２７】
次に、実施例により本発明を説明する。
【実施例１】
【００２８】
図１は、本発明の実施例１による光ピックアップ装置の光学系を示す図である。図６で示した光学系に、分割光学系１０７が挿入されている。これにより多層ディスク５０１からの反射光が、中心部が空いた状態のビームに変換される。４５はグレーティングを用いた減衰素子である。多層ディスク５０１の当該層５１１からの反射光は、減衰素子４５を照射することなく反射板４３の上で最小スポットを形成し、反射光集光レンズ４０５に戻る。平行分割された状態で反射光集光レンズ４０５を出射し、分割光学系１０７に戻り、通常の分割のない状態に戻る。分割光学系１０７を出射した当該層からの反射光は、偏光ビームスプリッタ１０４、非点収差の入った集光レンズ４０６を透過後、光検出器５２で検出される。当該層以外の他層からの反射光は減衰素子４５を照射するので、反射光集光レンズ４０５に戻ることができない。したがって、光検出器５２に到達しないので、層間クロストークは発生しなくなる。同時に、当該層からの反射光は光軸近傍の光のない状態で減衰素子４５を通過するので、減衰素子による強度の減少は発生しない。
【００２９】
分割光学系１０７には、図１４から１６に示した光学系を利用できる。図１５に示した分割光学系のグレーティングは偏光性回折素子とすることも可能である。この場合、偏光ビームスプリッタ１０４から分割光学系１０７に向かう光線に対してのみ回折効果を持たせ、１０６のλ／４板から戻る偏光方向が９０度異なる光線に対しては作用を及ぼさないようにしておく。ビームが分割された状態で検出されることになるが、それぞれの分割された検出器（図１０）に入射する光量はビームが分割されていない場合と同様であるので、ＲＦ信号及び制御信号に問題が生じることはない。偏光性回折格子を使用することで、反射板４３の傾きや光軸方向の位置ずれに対して分割素子の影響を少なくできる長所がある。
【００３０】
図１７に、信号処理のための電子回路を示す。光検出器５４１及び５４２、５４３は図５で示したものと同様である。４分割検出器５４１はメイン光線を検出し、２分割検出器５４２、５４３はそれぞれサブ光線を検出する。５５１から５５５までが差動増幅器であり、５６１から５６６までが加算回路である。５８０はｋ倍の増幅器であり、ｋはメイン光線とサブ光線の強度比を勘案して決まる値である。各検出器からの信号はプリアンプで増幅された後、これらの電子回路で処理され、制御信号あるいはデータ信号となる。４分割検出器からの出力であるＡ及びＢ、Ｃ、Ｄのすべてを加え合わせた信号５７２は、データ信号である。５７４は非点収差法によるＡＦ信号となる。５７３はメイン光線によるプッシュプル信号であり、５７１はサブ光線によるサブプッシュプル信号である。信号５７１は増幅器５８０でｋ倍に増幅され、メイン光線によるプッシュプル信号５７３と共に差動増幅器５５５で処理され、ＴＲ信号５７５となる。
【００３１】
本実施例によると、メイン光線の中心部の光量の減少がなくなるので、ＲＦ信号の信号雑音比を悪化させることがない。層間クロストークも除去でき、ＲＦ信号への他層からの迷光の混入もないので、エラーの少ないデータ信号を得ることができる。本方式は、当然のことながら、層間隔の変動に伴ってトラッキングエラー信号が変動する現象を小さくすることができる。すなわち、隣接層からのメイン光線の反射光とトラッキングのための当該層からのサブ光線の反射光とが干渉し、その位相差が層間隔によって変わるので、サブプッシュプル信号が変動するが、本発明により隣接層からの反射光の影響を小さくできるので、トラッキングエラー信号の変動が小さくなる。これにより、精度の高いレーザ光照射位置の制御が可能となり、読出し及び書込みのときのレーザ照射位置を正確に決められるので信号の品質が向上する。
【００３２】
本実施例では偏光光学系を用いたが、半導体レーザの最大出力に十分余裕がある場合は、偏光ビームスプリッタ１０４を通常のビームスプリッタに置き換え、λ／４板１０５、１０６を取り除いた光学系を使用することも可能である。
【実施例２】
【００３３】
図２は、本発明の実施例２による光ピックアップ装置の光学系を示す図である。本実施例では、回折格子１０３と偏光ビームスプリッタ１０４がコリメータレンズ４０７より半導体レーザ１０１側に設置されている。従って、半導体レーザ１０１から出射したレーザ光は発散光の状態で偏光ビームスプリッタ１０４を透過し、その後コリメータレンズ４０７でコリメートされ、λ／４板１０５に入射する。実施例１では回折格子１０３と偏光ビームスプリッタ１０４がコリメータレンズ４０３と対物レンズ４０４の間に設置されていたため、集光レンズ４０５が必要であったが、実施例２では図２に示すように、多層ディスク５０１の読出し対象層５１１から反射された光ビームはコリメータレンズ４０７を通ると収束光になるので、集光レンズが必要ない。これにより、部品点数を削減できる効果がある。
【００３４】
分割光学系１０７には、実施例１と同様に、図１４から１６に示した光学系を利用できる。図１５に示した分割光学系のグレーティングを偏光性回折素子としてもよいのも実施例１と同様である。実施例１では、当該層５１１からの反射光は分割光学系１０７から平行光として出射するが、本実施例の場合、当該層５１１からの反射光は分割光学系１０７から収束光として出射する。
【実施例３】
【００３５】
サブプッシュプル信号（ＳＰＰ）の変動を減少させることが可能な光ディスクドライブ装置の実施例を図１８に示す。回路７１１〜７１４は、データを多層光ディスク５０１に記録するためのものである。誤り訂正用符号化回路７１１では、データに誤り訂正符号が付加される。記録符号化回路７１２は、１−７ＰＰ方式でデータを変調する。記録補償回路７１３は、マーク長に適した書込みのためのパルスを発生する。発生したパルス列に基づき、半導体レーザ駆動回路７１４により、光ピックアップ６０内の半導体レーザを駆動し、対物レンズから出射したレーザ光８０を変調する。モータ５０２によって回転駆動される光ディスク５０１上には相変化膜が形成されており、レーザ光で熱せられ、急冷されるとアモルファス状態になり、徐冷されると結晶状態になる。これらの二つの状態は反射率が異なり、マークを形成することができる。書き込み状態では、レーザ光のコヒーレンシーを低下させる高周波重畳を行わないため、隣接層からの反射光と当該層からの反射光は干渉しやすい状態になっている。このため、ＳＰＰの変動を低減するための対策を行わない場合は、トラッキングがはずれたり、隣接トラックのデータを消したりする不具合が生じる。本実施例では、光ピックアップ６０には実施例１，２で示した光ピックアップのいずれかが採用されており、多層ディスクにおいてもトラッキングの不具合は生じない。
【００３６】
回路７２１〜７２６は、データの読み出しのためのものである。イコライザー７２１は、最短マーク長付近の信号雑音比を改善する。この信号はＰＬＬ回路７２２に入力され、クロックが抽出される。また、イコライザーで処理されたデータ信号は抽出されたクロックのタイミングでＡ−Ｄ変換器７２３でデジタル化される。ＰＲＭＬ（Pertial Response Maximum Likelyhood）信号処理回路７２４では、ビタビ復号を行う。記録復号化回路７２５では１−７ＰＰ方式の変調規則に基づき復号化し、誤り訂正回路７２６でデータを復元する。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明により、多層間クロストーク対策を施した光ピックアップ装置において、ＲＦ信号の中心部の光量が減少するのを回避することができる。これによりＲＦ信号の信号雑音比を向上させることが可能であり、他層クロストーク除去効果と相まって、データ信号の品質をエラーの少ない状態に保つことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明による光ピックアップ装置の光学系の一例を示す図。
【図２】本発明による光ピックアップ装置の光学系の一例を示す図。
【図３】隣接層からの反射光の影響を示す図。
【図４】１本のメイン光線と２本のサブ光線が溝付き記録面を照射している状態を示す図。
【図５】光検出器の形状と光ディスクからの反射光の光スポットの位置と広がりを示す図。
【図６】光軸上に設置した減衰素子を用いる光ピックアップ光学系を示す図。
【図７】当該層より深い層からの反射光に対する減衰素子の作用を示す図。
【図８】当該層より浅い層からの反射光に対する減衰素子の作用を示す図。
【図９】光軸近傍の光線が減衰素子で遮光されることを示す図。
【図１０】検出器上での減衰素子で遮光されたメイン光線、サブ光線の光量分布を示す図。
【図１１】当該層からの反射光である分割平行光が反射集光レンズで集光したとき、光軸上に設置された減衰素子を避けて反射板に集光されている状態を示す図。
【図１２】分割素子を透過した当該層より深い層からの反射光を反射光集光レンズで減衰素子と反射板に集光したときの状態を示す図。
【図１３】分割素子を透過した当該層より浅い層からの反射光を反射光集光レンズで減衰素子と反射板に集光したときの状態を示す図。
【図１４】２枚のバイプリズムを用いた分割光学系を示す図。
【図１５】２枚の分割グレーティングを用いた分割光学系を示す図。
【図１６】２枚の平行平板を用いた分割光学系を示す図。
【図１７】信号処理回路の概略を示す図。
【図１８】本発明による光ピックアップ装置を用いた光ディスクドライブ装置の一例を示す図。
【図１９】グレーティングの形状を示す図。
【図２０】グレーティングの形状を示す図。
【符号の説明】
【００３９】
４３：反射板、４５：グレーティング減衰素子、４６：減衰素子、５２：検出器、５３：信号処理回路、１０１：半導体レーザ、１０３：回折格子、１０４：偏光ビームスプリッタ、１０５：λ／４板、１０６：λ／４板、１０７：分割光学系、４０４：対物レンズ、４０５：反射光集光レンズ、４０６：非点収差入り集光レンズ、５０１：多層ディスク、５４１：四分割検出器、５４２：２分割検出器、５４３：２分割検出器、８１：当該層からの反射光：８１１：メイン光線スポット、８１２：サブ光線スポット、８１３：サブ光線スポット、８２１：遮光素子による暗線、８４１：隣接層からのメイン光線の光スポット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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