(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３層以上の記録層を有する光ディスクに光束を入射させる対物レンズと、
前記光ディスクで反射された光束である反射光束を、第１の集光レンズにより焦点を結んだ後に、第２の集光レンズを介して入射させる受光素子と、
前記光ディスクの情報信号の記録または再生が行われている記録層からの反射光束である信号光の前記第１の集光レンズによる焦点である信号光焦点の位置に、反射面が前記反射光束の光軸に略垂直になるように配置され、前記第１の集光レンズを通過した前記反射光束を反射するミラーと、
前記ミラーの前記反射面に略平行に配置され、前記反射光束の光軸を含む所定領域の通過光量を低減させることにより、前記光ディスクの情報信号の記録または再生が行われている記録層以外の各記録層からの反射光束である複数のクロストーク光を低減させるマスクと
を備え、
前記反射面は、前記信号光焦点の位置であり、かつ、前記複数のクロストーク光の前記第１の集光レンズによる焦点である複数のクロストーク光焦点とは異なる位置に配置され、
前記マスクは、前記信号光焦点とは異なる位置であり、かつ、前記複数のクロストーク光焦点のうち、前記信号光焦点に最も近い第１のクロストーク光焦点と前記信号光焦点から最も遠い第２のクロストーク光焦点との間であって、前記第１および第２のクロストーク光焦点とは異なる位置に配置され、かつ、前記信号光と前記複数のクロストーク光との光束径の差がある位置に配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２】
前記信号光焦点と前記マスクとの距離をｄｍ、前記マスクの半径相当の大きさをｈｍとすると、ｄｍおよびｈｍは、以下の（式１）および（式２）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
２×（ｔｍｉｎ）×Ｍｅ２／ｎ≧ｈｅ×ｄｍ／（ｈｅ＋ｈｍ）      …（式１）
２×（ｔｍａｘ）×Ｍｅ２／ｎ≦ｈｅ×ｄｍ／（ｈｅ−ｈｍ）      …（式２）
ただし、
Ｍｅ：前記第１の集光レンズの焦点距離と前記対物レンズの焦点距離との比
ｎ：前記光ディスクの屈折率
ｈｅ：前記受光素子の受光部を前記信号光焦点の位置に投影した場合の半径相当の大きさ
ｔｍｉｎ：前記光ディスク内のクロストーク光の反射位置と信号光の反射位置との間の、前記光ディスクの厚さ方向の距離の最小値
ｔｍａｘ：前記光ディスク内のクロストーク光の反射位置と信号光の反射位置との間の、前記光ディスクの厚さ方向の距離の最大値
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクに対して情報信号の記録、再生を行うために用いる光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地上波デジタル放送の普及などに伴う情報量の爆発的増加により、大容量の光ディスクが必要とされており、ＣＤ（Compact Disk）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）に続き、より大容量なＢＤ（Blu-ray Disk）が普及し始めている。また、さらなる大容量化に向け、記録層を積層して容量を積層数倍に増加させた多層ディスクの研究、開発が盛んに行われている。
【０００３】
光ディスクに対して情報信号の記録、再生を行う記録再生装置には、光ディスクに対してレーザ光を照射する光ピックアップ装置が設けられている。光ピックアップ装置においては、レーザ光源から射出された光束が対物レンズによって光ディスクの記録層上に集光され、記録層により反射された光束が受光素子に入射される。
【０００４】
多層ディスクに対して、光ピックアップ装置により情報信号の記録または再生を行う場合、記録または再生が行われている記録層であるターゲット層以外の記録層からの反射光束がクロストーク光となり、これがターゲット層からの反射光束である信号光に干渉して信号が揺らぎ、サーボ信号の劣化を招くことがある。現在普及している２層ディスクでは、この不都合を回避するために、主にサーボ信号の１ビーム化、ホログラム分割の工夫等を行っている。
【０００５】
高ＮＡ（開口数）の対物レンズを用いるＢＤ用の光ピックアップ装置では、ＢＤの記録層間のスペーサ厚さの差による球面収差を補正するための手段が必要となる。この補正量には限界がある上に、光ピックアップ装置全体の構成の簡素化や小型化を考えると、多層ディスクでも球面収差の補正量は少なくすることが望ましい。このため、記録層が３層以上の光ディスクでは、２層ディスクに対して記録層の間隔を狭くする必要がある。しかし、記録層の間隔を狭くすると、信号光とクロストーク光とのデフォーカス差が小さくなるので、上述のような１ビーム化とホログラムの分割によりクロストーク光の影響を回避することが困難となる。
【０００６】
そこで、光ピックアップ装置にクロストーク光を除去するための専用素子を設置することが提案されている。例えば、特許文献１の光ピックアップ装置では、クロストーク光の受光素子と重なる領域のみを、受光素子外へ回折、遮断等するようなマスク領域を有する素子を、光ディスクで反射された光束が受光素子に入射するまでの復路の光路中に配置している。
【０００７】
また、特許文献２には、復路の光路中に設けたエキスパンダー光学系内において、信号光の焦点付近に、信号光のみを通すピンホールを設けるか、もしくは、クロストーク光の焦点位置に、クロストーク光のみを遮蔽するマスクを配置した光ピックアップ装置が開示されている。
【０００８】
また、特許文献３に記載の光ピックアップ装置では、復路の光路中に設けたエキスパンダー光学系内に信号光が焦点を結ぶ光学系において、信号光の焦点付近に図１４に示すようなプリズム１００を設置している。このプリズム１００は、光軸方向と平行な透過膜１０１、および吸収膜１０２，１０３を有する。透過膜１０１は、信号光の焦点１０４を含む領域に配置され、光を透過する。吸収膜１０２，１０３は、透過膜１０１の両側に隣接して配置され、光を吸収する。
【０００９】
このようなプリズム１００を設置した特許文献３に記載の光ピックアップ装置では、クロストーク光が吸収膜１０２，１０３上で焦点を結ぶことになり、クロストーク光は吸収膜１０２，１０３に吸収されることにより除去される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−２０３０９０号公報
【特許文献２】特表２００７−５１１０２３号公報
【特許文献３】特開２００７−１４１３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記特許文献１では、略平行光束中で、信号光とクロストーク光とで光束径に差がない位置にマスク領域を配置しているため、信号光の光束径に対してマスク領域が大きくなり、信号光のロスが増える。このような信号光のロスは、クロストーク光を反射する記録層が信号光を反射する記録層と近い場合に特に顕著になるため、光ディスクの記録層が多層化するほど大きくなる。
【００１２】
また、特許文献２において、信号光のみを通すピンホールを設けることでクロストーク光を除去する場合、コヒーレントノイズの除去ができない。クロストーク光のみを遮蔽するマスクを配置する場合は、クロストーク光の焦点にマスクを配置する構成のため、Ｎ層ディスクに対して２（Ｎ−１）個のマスクが必要となる。
【００１３】
このため、特に３層以上の光ディスクに対応する場合、マスクを備える素子の構成が複雑化する。また、光ディスクの多層化が進み、光ディスクの最も表面側の記録層（表層）と最も奥側の記録層（最下層）との間の総厚が厚くなると、表層がターゲット層である場合の最下層からのクロストーク光の焦点、および最下層がターゲット層である場合の表層からのクロストーク光の焦点が、エキスパンダー光学系内において信号光の焦点位置から離れるため、マスクを備える素子全体が大きくなる。
【００１４】
また、特許文献３の光ピックアップ装置において、多層ディスクに対応しようとすると、上記のように多層ディスクではクロストーク光の焦点が信号光の焦点位置から離れるため、吸収膜１０２，１０３を光軸方向に拡大する必要がある。このため、プリズム１００が大きくなる上、プリズム１００の製作が難しくなる。
【００１５】
本発明は上記に鑑みてなされたもので、簡素な構成で、多層ディスクに対してもクロストーク光を効率よく除去することができる光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明の光ピックアップ装置は、３層以上の記録層を有する光ディスクに光束を入射させる対物レンズと、前記光ディスクで反射された光束である反射光束を、第１の集光レンズにより焦点を結んだ後に、第２の集光レンズを介して入射させる受光素子と、前記光ディスクの情報信号の記録または再生が行われている記録層からの反射光束である信号光の前記第１の集光レンズによる焦点である信号光焦点の位置に、反射面が前記反射光束の光軸に略垂直になるように配置され、前記第１の集光レンズを通過した前記反射光束を反射するミラーと、前記ミラーの前記反射面に略平行に配置され、前記反射光束の光軸を含む所定領域の通過光量を低減させることにより、前記光ディスクの情報信号の記録または再生が行われている記録層以外の各記録層からの反射光束である複数のクロストーク光を低減させるマスクとを備え、前記反射面は、前記信号光焦点の位置であり、かつ、前記複数のクロストーク光の前記第１の集光レンズによる焦点である複数のクロストーク光焦点とは異なる位置に配置され、前記マスクは、前記信号光焦点とは異なる位置であり、かつ、前記複数のクロストーク光焦点のうち、前記信号光焦点に最も近い第１のクロストーク光焦点と前記信号光焦点から最も遠い第２のクロストーク光焦点との間であって、前記第１および第２のクロストーク光焦点とは異なる位置に配置され、かつ、前記信号光と前記複数のクロストーク光との光束径の差がある位置に配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、簡素な構成で、多層ディスクに対してもクロストーク光を効率よく除去することができる光ピックアップ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係る光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図２】エキスパンダー光学系を有する光ピックアップ装置の一例を示す概略構成図である。
【図３】クロストーク光と信号光とが混在する場合のエキスパンダー光学系内の焦点を示す図である。
【図４】図１に示す光ピックアップ装置における光フィルタ部の概略構成を示す断面図である。
【図５】２層ディスクにおいて発生するクロストーク光を示す図である。
【図６】光フィルタ部におけるマスクとクロストーク光の焦点と信号光の焦点との位置関係を示す図である。
【図７】マスクの半径相当の大きさ、およびマスクと信号光の焦点との距離を算出する方法を説明するための図である。
【図８】マスクを４分の１波長板に設けた構成例を示す図である。
【図９】マスクを４分の１波長板に設けた他の構成例を示す図である。
【図１０】実施例における受光素子の受光セルとクロストーク光とが重なる様子を示す図である。
【図１１】実施例に係る光ピックアップ装置が対応を想定した光ディスクの断面構造を示す図である。
【図１２】図１１に示す光ディスクで発生するクロストーク光を示す図である。
【図１３】実施例におけるエキスパンダー光学系内の信号光の焦点、マスク、およびクロストーク光の焦点の位置関係を示す図である。
【図１４】従来の光ピックアップ装置でクロストーク光を除去するプリズムの一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図面を通じて同一もしくは同等の部位や構成要素には、同一もしくは同等の符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
【００２０】
図１は、本発明の実施の形態に係る光ピックアップ装置の概略構成図である。図１に示すように、本実施の形態に係る光ピックアップ装置１は、光源２と、偏光ビームスプリッタ３と、集光レンズ４と、４分の１波長板５と、立ち上げミラー６と、対物レンズ７と、４分の１波長板８と、光フィルタ部９と、ミラー１０と、集光レンズ１１と、受光素子１２とを備える。
【００２１】
光ピックアップ装置１では、光源２から射出されたレーザ光が、複数の記録層を有する多層ディスクである光ディスク１３で反射され、最終的に受光素子１２で受光される。光源２から射出されてから光ディスク１３に入射するまでの光の経路を往路、光ディスク１３で反射されてから受光素子１２に入射するまでの光の経路を復路とする。
【００２２】
図１に示すように、光源２から光ディスク１３までの往路上に、偏光ビームスプリッタ３、集光レンズ４、４分の１波長板５、立ち上げミラー６、対物レンズ７が順次配置されている。
【００２３】
光源２は、半導体レーザ等からなり、所定波長のレーザ光を、偏光ビームスプリッタ３の４つの透光面３ａ〜３ｄのうちの１つの透光面３ａに向けて射出する。
【００２４】
偏光ビームスプリッタ３は、立方体または角柱の形状を有し、光源２から透光面３ａに入射する往路の光束を透過させ、透光面３ａに対向する透光面３ｂから集光レンズ４に向けて射出する。また、偏光ビームスプリッタ３は、集光レンズ４から透光面３ｂに入射する復路の光束を偏光膜３ａにより反射し、透光面３ａ，３ｂに垂直な透光面３ｃから射出するとともに、ミラー１０で反射された後、４分の１波長板８を介して透光面３ｃから再び入射する復路の光束を透過させ、透光面３ｃに対向する透光面３ｄから射出する。
【００２５】
なお、本実施の形態では、光源２がＳ偏光の光束を射出し、偏光膜３ａは、Ｓ偏光の光束を透過し、Ｐ偏光の光束を反射するものとする。
【００２６】
集光レンズ４は、偏光ビームスプリッタ３を通過した往路の光束を略平行光とし、４分の１波長板５に入射させるとともに、４分の１波長板５から入射する復路の光束を、偏光ビームスプリッタ３を介してミラー１０の反射面１０ａ上に集光させる。
【００２７】
４分の１波長板５は、往路の光束をＳ偏光から円偏光に変換し、復路の光束を円偏光からＰ偏光に変換する。立ち上げミラー６は、４分の１波長板５からの往路の光束の光路を曲げて対物レンズ７に入射させるとともに、対物レンズ７を透過して入射する復路の光束の光路を曲げて４分の１波長板５に入射させる。
【００２８】
４分の１波長板８、光フィルタ部９、およびミラー１０は、偏光ビームスプリッタ３の透光面３ｃ側に順次配置されている。
【００２９】
４分の１波長板８は、偏光ビームスプリッタ３から入射するＰ偏光の復路の光束を円偏光に変換するとともに、ミラー１０で反射された後に再び入射するＰ偏光の復路の光束をＳ偏光に変換する。
【００３０】
光フィルタ部９とミラー１０とは一体化されており、ミラー１０の反射面１０ａが、復路の光束の光軸に略垂直であり、かつ、光ディスク１３の記録または再生が行われている記録層であるターゲット層からの反射光束である信号光の集光レンズ４による焦点Ｏが、反射面１０ａ上に位置するように配置されている。
【００３１】
光フィルタ部９は、復路の光束に含まれるクロストーク光をフィルタリングする。ミラー１０は、４分の１波長板８から反射面１０ａに略垂直に入射する復路の光束を反射する。
【００３２】
集光レンズ１１と受光素子１２とは、偏光ビームスプリッタ３の透光面３ｄ側に順次配置されている。
【００３３】
集光レンズ１１は、偏光ビームスプリッタ３を通過した復路の光束を収束光とし、受光素子１２に入射させる。受光素子１２は、入射した光を電気信号に変換し、この電気信号を外部の演算処理回路に出力する。
【００３４】
光ピックアップ装置１において、集光レンズ４，１１は、その中間に１つの焦点Ｏを有するエキスパンダー光学系を構成している。
【００３５】
ここで、エキスパンダー光学系とは、通常、図２に示す光ピックアップ装置２０の集光レンズ２４，２５のように、平行光が入射し、平行光を射出する光学系のことをいう。
【００３６】
光ピックアップ装置２０において、光源２１から射出されたＳ偏光の光束は、偏光ビームスプリッタ２２を通過し、集光レンズ２３により略平行光となり、集光レンズ２４により収束光となって焦点Ｏに集光された後、再び発散光となり、集光レンズ２５により略平行光となる。集光レンズ２５を通過した光束は、４分の１波長板２６を透過して円偏光に変換され、立ち上げミラー２７を経て対物レンズ２８に入射され、対物レンズ２８により光ディスク３０のターゲット層上に集光され、光ディスク３０により反射される。
【００３７】
光ディスク３０により反射された光束は、対物レンズ２８を通過し、立ち上げミラー２７を経て４分の１波長板２６に入射してＰ偏光に変換され、集光レンズ２５により焦点Ｏ´に集光された後、再び発散光となって集光レンズ２４に入射し、集光レンズ２４により略平行光となる。集光レンズ２４を通過した光束は、集光レンズ２３により収束光となり、偏光ビームスプリッタ２２の偏光膜２２ａで反射されて、受光素子２９に入射される。
【００３８】
本実施の形態では、エキスパンダー光学系の倍率を１とし、図２の集光レンズ２３，２４を共通化して図１の集光レンズ１１としたものと見なして、図１の光ピックアップ装置１の集光レンズ４から集光レンズ１１までを、上述のようにエキスパンダー光学系と呼ぶことにする。
【００３９】
図３は、クロストーク光と信号光とが混在する場合の、エキスパンダー光学系内の復路における焦点Ｏ付近の様子を示す図である。ここで、信号光は、光ディスク３０における情報信号の記録または再生が行われている記録層であるターゲット層からの反射光束であり、クロストーク光は、ターゲット層以外の記録層からの反射光束である。
【００４０】
前述したようなミラー１０の配置により、信号光は、ミラー１０の反射面１０ａ上の焦点Ｏに集光される。一方、クロストーク光は、光ディスク１３における反射位置にデフォーカスがあるため、焦点Ｏとは異なる位置にある焦点Ｐに集光される。すなわち、エキスパンダー光学系は、信号光の焦点Ｏとクロストーク光の焦点Ｐとを空間的に分離する役割を果たす。
【００４１】
ここで、焦点Ｏ，Ｐ間の距離をΔとし、光ディスク１３のデフォーカス量（空気換算）をδとすると、近軸領域で、以下の（式１）が成り立つ。ただし、集光レンズ４の焦点距離と対物レンズ７の焦点距離との比を倍率Ｍｅとする。
【００４２】
２×δ×Ｍｅ２＝Δ    …（式１）
図４は、光フィルタ部９の概略構成を示す断面図である。図４に示すように、光フィルタ部９は、光を透過するガラス等の材料で直方体状に形成され、復路の光束の光軸に略垂直な対向する平面９ａ，９ｂのうち一方の平面９ａには、ミラー処理によりミラー１０が形成されている。光フィルタ部９は、平面９ａ，９ｂ、およびミラー１０の反射面１０ａが、入射する復路の光束の光軸に略垂直となり、焦点Ｏが反射面１０ａ上に位置するように配置される。
【００４３】
光フィルタ部９の他方の平面９ｂには、復路の光束の光軸を含む所定領域の通過光量を低減させるマスク１４が配置されている。図３に示したように、信号光の焦点Ｏとクロストーク光の焦点Ｐとが空間的に分離されているため、マスク１４は、信号光とクロストーク光の光束径に差がある箇所に配置されることになる。
【００４４】
マスク１４は、透過率が０％、もしくは、受光素子１２に入射しても問題ない程度にクロストーク光を減衰させる透過率を有する。マスク１４は、例えば、深さを回折効率最大に設定した２値の回折格子、金属薄膜によるミラー構造、すりガラス加工による拡散構造、楔形に加工した屈折構造により構成されるが、これらに限定されない。ただし、マスク１４における回折、屈折、反射、拡散等により生じた迷光が受光素子１２に入射しないように留意する必要がある。
【００４５】
入射する復路の光束の光軸方向における焦点Ｏとマスク１４との間の距離ｄｍ（空気換算）、およびマスク１４の半径相当の大きさｈｍは、受光素子１２の受光セルを焦点Ｏの位置に投影した場合の半径相当の大きさである受光素子実効サイズｈｅ、光ディスク１３により発生しうるクロストーク光のデフォーカス量等に基づいて決定される。
【００４６】
図４に示した受光素子実効サイズｈｅについて説明する。受光素子１２は、光量を検出する受光セル（図示せず）を有しており、その大きさを、光軸を中心とした半径相当でｈｅ´とする。集光レンズ１１から焦点Ｏまでの距離と、受光素子１２から集光レンズ１１までの距離との比を倍率Ｍとすると、エキスパンダー光学系内における受光素子実効サイズｈｅは、以下の（式２）で表される。言い換えると、受光素子実効サイズｈｅは、受光セルサイズｈｅ´を、エキスパンダー光学系内の焦点Ｏに投影した場合の実効的なサイズと等価である。
【００４７】
ｈｅ＝Ｍ×ｈｅ´    …（式２）
次に、光ディスク１３により発生しうるクロストーク光のデフォーカス量の範囲について説明する。図５は、光ディスク１３がＬ０層およびＬ１層の２層の記録層を有する２層ディスクである場合のクロストーク光を示す図である。
【００４８】
図５において、光ディスク１３の奥側の記録層がＬ０層、表面側の記録層がＬ１層、層間間隔がｔ０であり、図５（ａ）はＬ０層、図５（ｂ）はＬ１層がターゲット層である場合の信号光およびクロストーク光を示している。
【００４９】
図５（ａ）に示すように、Ｌ０層がターゲット層である場合のＬ１層からのクロストーク光は、Ｌ０層より光ディスク１３の表面側（マイナス側）にデフォーカスしており、デフォーカス量δ＝ｔ０／ｎとなる。ここで、ｎは光ディスク１３の屈折率である。
【００５０】
また、図５（ｂ）に示すように、Ｌ１層がターゲット層である場合のＬ０層からのクロストーク光は、Ｌ１層より光ディスク１３の奥側（プラス側）にデフォーカスしており、デフォーカス量δ＝ｔ０／ｎとなる。
【００５１】
光ディスク１３が３層以上の多層ディスクである場合は、図５（ａ），（ｂ）に示したようなクロストーク光がそれぞれ複数存在しうるため、光ディスク１３におけるクロストーク光のデフォーカス量δの大きさの範囲が、以下の（式３）のように表される。光ディスク１３の表面側（マイナス側）も奥側（プラス側）もデフォーカス量の大きさの範囲は同じである。
【００５２】
ｔｍｉｎ／ｎ≦δ≦ｔｍａｘ／ｎ      …（式３）
ここで、
ｔｍｉｎ：光ディスク１３内のクロストーク光の反射位置と信号光の反射位置との間の、光ディスク１３の厚さ方向の距離の最小値
ｔｍａｘ：光ディスク１３内のクロストーク光の反射位置と信号光の反射位置との間の、光ディスク１３の厚さ方向における距離の最大値
である。
【００５３】
上記（式３）のｔｍｉｎ，ｔｍａｘは、光ディスク１３の記録層の層間間隔によって決まる値であり、ｎは記録層間のスペーサの材質（ポリカーボネート等）によって決まる値であるため、（式３）より、発生しうるクロストーク光のデフォーカス量δの範囲は、光ディスク１３の設計値により決まるものである。
【００５４】
プラス側にデフォーカスするクロストーク光は、光フィルタ部９およびミラー１０に入射する際にマスク１４によってフィルタリングされる。マイナス側にデフォーカスするクロストーク光は、ミラー１０の反射面１０ａで反射された後、光フィルタ部９から射出される際にマスク１４によってフィルタリングされる。
【００５５】
次に、マスク１４の半径相当の大きさｈｍ、およびマスク１４と焦点Ｏとの距離ｄｍの決め方について、図６、図７を参照して説明する。
【００５６】
図６は、光フィルタ部９におけるマスク１４と、マスク１４によりフィルタリングされるプラス側にデフォーカスしたクロストーク光の焦点Ｐと焦点Ｏとの位置関係を示す図であり、図６（ａ）は、焦点Ｐが焦点Ｏに最も近い状態を示す図、図６（ｂ）は、焦点Ｐが焦点Ｏに最も近い状態と最も遠い状態との中間の状態を示す図、図６（ｃ）は、焦点Ｐが焦点Ｏから最も遠い状態を示す図である。なお、マスク１４の半径相当の大きさｈｍは、受光素子実効サイズｈｅよりも小さくする。
【００５７】
図６（ａ）は、焦点Ｐが焦点Ｏにこれ以上近づくと、マスク１４の外側から受光素子１２の受光セルへクロストーク光の光束が洩れてしまう状態であり、マスク１４によりフィルタリングされるクロストーク光のうちデフォーカス量が最も小さいクロストーク光に対応する。このとき、マスク１４の位置は、信号光の焦点Ｏに対して、クロストーク光の焦点Ｐよりも遠くにある。このため、焦点Ｐの位置にマスク１４を配置する場合に比べ、小さなデフォーカス量のクロストーク光に対して有利になる。
【００５８】
一方、図６（ｃ）は、焦点Ｐと、マスク１４の外周上の点を結んだ直線の延長線上に、焦点Ｏに投影した受光素子１２の受光セルの最外周上の点が一致する状態である。焦点Ｐがこれ以上焦点Ｏから離れると、マスク１４の外側から受光素子１２の受光セルへ光束が洩れる。この状態は、マスク１４によりフィルタリングされるクロストーク光のうちデフォーカス量が最も大きいクロストーク光に対応する。このとき、マスク１４の位置は、信号光の焦点Ｏに対して、クロストーク光の焦点Ｐよりも近くにある。このため、焦点Ｐの位置にマスク１４を配置する場合に比べ、光フィルタ部９を小さくできるので、光ピックアップ装置１の構成の簡素化に有利である。
【００５９】
以上より、マスク１４で完全にフィルタリングできるクロストーク光の焦点Ｐと焦点Ｏとの距離Δの範囲は、図７（ａ）に示すΔ１を最小とし、図７（ｂ）に示すΔ２を最大とする。図７（ａ）は、発生しうるすべてのクロストーク光をマスク１４で完全にフィルタリングできる場合において、デフォーカス量が最も小さいクロストーク光の焦点Ｐと焦点Ｏとの距離が最小となる状態を示す模式図、図７（ｂ）は、発生しうるすべてのクロストーク光をマスク１４で完全にフィルタリングできる場合において、デフォーカス量が最も大きいクロストーク光の焦点Ｐと焦点Ｏとの距離が最大となる状態を示す模式図である。
【００６０】
図７（ａ）におけるΔ１は、△ＰＯＱと△ＰＳＲとの相似関係から、以下の（式４）で表される。
【００６１】
Δ１＝ｈｅ×ｄｍ／（ｈｅ＋ｈｍ）      …（式４）
図７（ｂ）におけるΔ２は、△ＰＯＱと△ＲＴＱとの相似関係から、以下の（式５）で表される。
【００６２】
Δ２＝ｈｅ×ｄｍ／（ｈｅ−ｈｍ）      …（式５）
ここで、発生しうるクロストーク光のうちデフォーカス量が最も小さいクロストーク光の焦点Ｐと焦点Ｏとの距離Δｍｉｎ、発生しうるクロストーク光のうちデフォーカス量が最も大きいクロストーク光の焦点Ｐと焦点Ｏとの距離Δｍａｘとすると、Δｍｉｎ，Δｍａｘは、（式１），（式３）より、以下の（式６），（式７）で表される。
【００６３】
Δｍｉｎ＝２×（ｔｍｉｎ）×Ｍｅ２／ｎ      …（式６）
Δｍａｘ＝２×（ｔｍａｘ）×Ｍｅ２／ｎ      …（式７）
発生しうるクロストーク光をすべてマスク１４でフィルタリングするためには、Δｍｉｎ≧Δ１、Δｍａｘ≦Δ２となる必要がある。上記（式４）〜（式７）、およびΔｍｉｎ≧Δ１、Δｍａｘ≦Δ２の関係から、以下の（式８），（式９）が得られる。
【００６４】
２×（ｔｍｉｎ）×Ｍｅ２／ｎ≧ｈｅ×ｄｍ／（ｈｅ＋ｈｍ）      …（式８）
２×（ｔｍａｘ）×Ｍｅ２／ｎ≦ｈｅ×ｄｍ／（ｈｅ−ｈｍ）      …（式９）
復路の光束は、マスク１４を通過後、ミラー１０の反射面１０ａに略垂直に入射して反射され、同じ光路を反対方向に進行してマスク１４を再度通過する。したがって、上記（式８），（式９）を満たすマスク１４によって、プラス側にデフォーカスするクロストーク光もマイナス側にデフォーカスするクロストーク光もフィルタリングできる。
【００６５】
前述のように、光ディスク１３の設計値から、発生しうるクロストーク光のデフォーカス量が決まるため、使用する光ディスク１３に応じて、（式８），（式９）を満たす範囲内でｈｍ，ｄｍを決定し、光フィルタ部９を構成する。
【００６６】
なお、非常に大きなデフォーカス量を持つクロストーク光成分などは、光束が十分に拡散し、光量が弱い可能性もある。また、光フィルタ部９と他のクロストーク光対策手法とを組み合わせることも考えられる。そのため、必要に応じてｔｍｉｎ，ｔｍａｘを限定することも可能である。
【００６７】
また、マスク１４のサイズを少し大きめに設計し、マージンを確保するようにしてもよい。
【００６８】
次に、光ピックアップ装置１の作用について説明する。
【００６９】
光源２がレーザ光を射出すると、射出されたＳ偏光の光束は、偏光ビームスプリッタ３を通過し、集光レンズ４により略平行光となり、４分の１波長板５を通過して円偏光に変換され、立ち上げミラー６を経て対物レンズ７に入射し、対物レンズ７により光ディスク１３のターゲット層上に集光される。
【００７０】
光ディスク１３に入射された光は、光ディスク１３により反射される。この反射された復路の光束には、信号光およびクロストーク光が含まれる。
【００７１】
復路の光束のうち信号光の光束は、対物レンズ７を通過し、立ち上げミラー６を経て４分の１波長板５に入射してＰ偏光に変換され、集光レンズ４により収束光となり、偏光ビームスプリッタ３の偏光膜３１で反射され、４分の１波長板８により円偏光に変換された後、光フィルタ部９を通過して、ミラー１０の反射面１０ａ上の焦点Ｏに集光される。
【００７２】
そして、信号光の光束は、ミラー１０の反射面１０ａで反射され、発散光となって４分の１波長板８を再度通過してＳ偏光に変換された後、偏光ビームスプリッタ３を通過し集光レンズ１１で収束光となり、受光素子１２に入射する。
【００７３】
復路の光束のうちクロストーク光の光束は、信号光の光束と同じ経路で光フィルタ部９に入射し、マスク１４を通過してミラー１０の反射面１０ａ上で反射された後、入射時と同じ光路を反対方向に進行してマスク１４を再度通過する。クロストーク光の光束が光フィルタ部９に入射する際、プラス側にデフォーカスしたクロストーク光が、マスク１４によってフィルタリングされる。そして、クロストーク光の光束がミラー１０の反射面１０ａで反射された後、マスク１４を通過する際、マイナス側にデフォーカスしたクロストーク光がフィルタリングされる。これにより、クロストーク光が受光素子１２の受光セルに入射することが抑制される。
【００７４】
上記説明のように第１の実施の形態によれば、光ディスク１３の設計値に応じて大きさおよび配置位置を決定したマスク１４を有する光フィルタ部９を設けることで、光ディスク１３が３層以上の多層ディスクである場合でも、簡素な構成で、クロストーク光を効率よく除去することができる。信号光の焦点Ｏに対して対物レンズ７側に焦点を結ぶクロストーク光（プラス側にデフォーカスしたクロストーク光）と、受光素子１２側に焦点を結ぶクロストーク光（マイナス側にデフォーカスしたクロストーク光）とを、同一のマスク１４でフィルタリングできるため、光フィルタ部９の簡素化、小型化に有利である。
【００７５】
光フィルタ部９は、デフォーカス量の小さいクロストーク光のフィルタリングに対応する場合でも設計が容易であり、デフォーカス量が大きいクロストーク光のフィルタリングに対応する場合でも大型化が抑制される。
【００７６】
また、マスク１４は、信号光とクロストーク光の光束径に差がある箇所に配置されるため、その大きさを小さく抑えることができ、信号光のマスク１４によるロスを軽減することができる。
【００７７】
なお、マスク１４は、焦点Ｏからｄｍの距離に、半径相当でｈｍの大きさで配置されていればよく、図４に示したような、ミラー１０と一体化した光フィルタ部９にマスク１４を設ける構成でなくてもよい。
【００７８】
例えば、図８に示すように、ミラー１０を単体とし、４分の１波長板８にマスク１４を設けた構成でもよい。また、図９に示すように、ミラー１０と、マスク１４を設けた４分の１波長板８とを一体化した構成でもよいし、図示は省略するが、ミラー１０と４分の１波長板８とを一体化し、マスク１４を別に設ける構成としてもよい。
【実施例】
【００７９】
次に、上述した本発明の実施の形態の具体的な実施例について説明する。
【００８０】
本実施例の光ピックアップ装置は、図１に示した光ピックアップ装置１と同様の全体構成であるため、図１を参照して説明する。ただし、本実施例においては、光ピックアップ装置１は、往路の光学系内に、光源２からのレーザ光を３つのビームに分ける回折素子（図示せず）を備え、受光素子１２が３つのビームに対応した３つの受光セルを有し、３つの受光セルで受光した光をそれぞれ電気信号に変換し、その差動演算からトラッキングエラー信号を検出する３ビームＤＰＰ（Differential Push Pull）法を適用したものとする。
【００８１】
光学系の定数は、対物レンズ７のＮＡが０．８５、対物レンズ７、集光レンズ１１，４の焦点距離は、それぞれ１．８ｍｍ，９ｍｍ、１８ｍｍであり、集光レンズ４と対物レンズ７との焦点距離の比である倍率Ｍｅ＝１０である。また、集光レンズ１１から焦点Ｏまでの距離と、受光素子１２から集光レンズ１１までの距離との比である倍率Ｍ＝１である。また、光源２は、ＢＤに対応する波長４０５ｎｍのレーザ光を射出する。
【００８２】
受光素子１２の受光セル１２１〜１２３とクロストーク光とが重なる様子を図１０に示す。本実施例では上述のように３ビームＤＰＰ法を適用するため、光ディスク１３の記録トラックに沿う方向であるＴＡＮ方向と、これに垂直なＲＡＤ方向とでセル範囲が異なる。
【００８３】
そこで、信号光のロスを最小限にするために、マスク１４をＴＡＮ方向に長い長方形の形状とする。マスク１４を受光素子２上に投影した大きさとしては、図１０に示すように、マージンも含めてＴＡＮ方向に３００μｍ、ＲＡＤ方向に１００μｍとし、光軸からの半径相当の距離としてｈｅ_ｔａｎ´＝１５０μｍ，ｈｅ_ｒａｄ´＝５０μｍを設定した。ここで、「_ｔａｎ」はＴＡＮ方向、「_ｒａｄ」はＲＡＤ方向を示す記号であり、ＴＡＮ方向、ＲＡＤ方向をまとめて議論するときは省略するものとする。
【００８４】
なお、本実施例では、Ｍ＝１であるため、エキスパンダー光学系内の焦点Ｏにおける、ＴＡＮ方向の受光素子実効サイズｈｅ_ｔａｎ、ＲＡＤ方向の受光素子実効サイズｈｅ_ｒａｄに関しては、受光素子１２上と同じ大きさであり、ｈｅ_ｔａｎ＝ｈｅ_ｔａｎ´＝１５０μｍ，ｈｅ_ｒａｄ＝ｈｅ_ｒａｄ´＝５０μｍとなる。
【００８５】
本実施例に係る光ピックアップ装置１が対応を想定した３層ディスクである光ディスク１３の断面構造を図１１に示す。図１１に示すように、光ディスク１３の最下層、中間層、最表層をそれぞれＬ０層、Ｌ１層、Ｌ２層とし、Ｌ０層とＬ１層との間のスペーサの厚さｔ０＝１５μｍ、Ｌ１層とＬ２層との間のスペーサの厚さｔ１＝１０μｍとし、光ディスク１３の屈折率ｎ＝１．６とした。
【００８６】
次に、光ディスク１３で発生しうるクロストーク光について、図１２を参照して説明する。
【００８７】
Ｌ０層がターゲット層であるときは、図１２（ａ）に示すように、それぞれＬ１層、Ｌ２層で反射されたクロストーク光Ｃ１，Ｃ２が発生する。Ｌ１層がターゲット層であるときは、図１２（ｂ）に示すように、それぞれＬ０層、Ｌ２層で反射されたクロストーク光Ｃ３，Ｃ４が発生する。Ｌ２層がターゲット層であるときは、図１２（ｃ）に示すように、それぞれＬ０層、Ｌ２層で反射されたクロストーク光Ｃ５，Ｃ６が発生する。
【００８８】
図１２（ａ）〜（ｃ）におけるクロストーク光Ｃ１〜Ｃ６の反射位置と信号光の反射位置との間の、光ディスク１３の厚さ方向における距離ｔｄ（μｍ）を表１にまとめて示す。
【表１】
0005487769.tif 000002
【００８９】
表１において、クロストーク層は、クロストーク光が反射した記録層を示す。また、ターゲット層に対して光ディスク１３の奥側の記録層で反射するクロストーク光に対応する値をプラス、表面側の記録層で反射するクロストーク光に対応する値をマイナスの符号を付して表記している。例えば、ターゲット層がＬ０層であるときにＬ１層で反射されたクロストーク光Ｃ１については、ｔｄ＝ｔ０＝１５μｍであり、クロストーク光Ｃ１の反射位置がターゲット層よりも光ディスク１３の表面側であるため、表１中では−１５と表記している。
【００９０】
表１より、本実施例では、前述の（式３）におけるｔｍａｘ，ｔｍｉｎの値は、以下のようになる。
【００９１】
ｔｍａｘ＝２５μｍ
ｔｍｉｎ＝１０μｍ
ここで、ｔｍａｘはクロストーク光Ｃ２，Ｃ５、ｔｍｉｎはクロストーク光Ｃ４，Ｃ６にそれぞれ対応している。
【００９２】
以上で得られた値を（式８），（式９）に代入することにより、マスク１４の設計値を求めることができる。本実施例では、ＲＡＤ方向とＴＡＮ方向とで長さの異なるマスクを用いるため、ＲＡＤ方向については（式８），（式９）から得られる以下の（式１０），（式１１）、ＴＡＮ方向については（式８），（式９）から得られる以下の（式１２），（式１３）により設計する。
【００９３】
２×１０×１０２／１．６≧５０×ｄｍ／（５０＋ｈｍ_ｒａｄ）      …（式１０）
２×２５×１０２／１．６≦５０×ｄｍ／（５０−ｈｍ_ｒａｄ）      …（式１１）
２×１０×１０２／１．６≧１５０×ｄｍ／（１５０＋ｈｍ_ｔａｎ）  …（式１２）
２×２５×１０２／１．６≦１５０×ｄｍ／（１５０−ｈｍ_ｔａｎ）  …（式１３）
上記（式１０）〜（式１３）の範囲を満たす値として、本実施例では、ｈｍ_ｒａｄ＝２３μｍ，ｈｍ_ｔａｎ＝６９μｍ，ｄｍ＝１．８ｍｍを選んだ。
【００９４】
図１３は、本実施例におけるエキスパンダー光学系内の信号光の焦点Ｏ、マスク１４、およびクロストーク光の焦点の位置関係を示す図である。図１３において、（Ｌｓｉ，Ｌｃｊ）は、Ｌｉ層がターゲット層であるときの、Ｌｊ層からのクロストーク光の焦点の位置を示している（ｉ≠ｊ）。また、太い点線は信号光を示し、細い点線はクロストーク光を示す。
【００９５】
仮に、クロストーク光の焦点にマスクを配置してクロストーク光を除去する構成であれば、（Ｌｓ２，Ｌｃ０）〜（Ｌｓ２，Ｌｃ１）（（Ｌｓ１，Ｌｃ２）〜（Ｌｓ０，Ｌｃ２））の範囲内すべてにマスキングが必要となる。これに対し、本実施例では、図１３に示したマスク１４の適用範囲に一箇所だけマスクを配置することで、すべてのクロストーク光を除去できるので、光フィルタ部９の構成の簡素化、小型化が可能である。
【００９６】
本実施例における光フィルタ部９は、図４に示した構成となっており、光フィルタ部９の厚さ（マスク１４とミラー１０の反射面１０ａとの間の距離）が、光フィルタ部９の材質（ガラス等）の屈折率を考慮した上で、ｄｍ＝１．８ｍｍを満たすように構成されている。
【００９７】
また、マスク１４は、前述のｈｍ_ｒａｄ＝２３μｍ，ｈｍ_ｔａｎ＝６９μｍより、４６μｍ×１３８μｍのアルミニウム薄膜とし、マスク１４に入射された光は１００％反射される構造である。反射された光は受光素子１２の受光セルには到達しないものとする。上記のようなマスク１４は、例えばフォトリソグラフィによるレジストパターンを形成後にエッチングを行うなど、公知の手法で容易に実現可能である。
【００９８】
以上のように、本実施例では、３層ディスクにおけるクロストーク光が受光素子１２に入射することを防ぐことができる。また、３ビームのＤＰＰ法であっても安定したクロストーク光の除去作用を得ることができる。
【００９９】
本実施例では、３層ディスクを用いる場合を示したが、その他の多層ディスクについても、本実施例と同様にｔｍｉｎ，ｔｍａｘの値を求め、これを用いてマスク１４を設計すればよい。Ｎ層ディスク（Ｎ≧２）において、最表層をＬＮ−１層、最下層をＬ０層とし、Ｌｉ層とＬｉ＋１層（０≦ｉ≦Ｎ−２）の間のスペーサ厚さｔｉとした場合、ｔｍｉｎ，ｔｍａｘの値は、以下の（式１４），（式１５）により算出される。ただし、Ｍｉｎ（ｔｉ）は、ｔｉのうちの最小の値である。
【０１００】
ｔｍｉｎ＝Ｍｉｎ（ｔｉ）  …（式１４）
ｔｍａｘ＝Σ（ｔｉ）      …（式１５）
【符号の説明】
【０１０１】
１  光ピックアップ装置
２  光源
３  偏光ビームスプリッタ
４，１１  集光レンズ
５，８  ４分の１波長板
６  立ち上げミラー
７  対物レンズ
９  光フィルタ部
１０  ミラー      
１０ａ  反射面
１２  受光素子
１３  光ディスク
１４  マスク
【図１】
0005487769.tif 000003
【図２】
0005487769.tif 000004
【図３】
0005487769.tif 000005
【図４】
0005487769.tif 000006
【図５】
0005487769.tif 000007
【図６】
0005487769.tif 000008
【図７】
0005487769.tif 000009
【図８】
0005487769.tif 000010
【図９】
0005487769.tif 000011
【図１０】
0005487769.tif 000012
【図１１】
0005487769.tif 000013
【図１２】
0005487769.tif 000014
【図１３】
0005487769.tif 000015
【図１４】
0005487769.tif 000016