(57)【要約】      （修正有）【課題】多層光ディスクの記録再生において、記録外層からの反射光の影響をなくし、球面収差の補正が可能で、良好なフォーカス制御が可能な光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】光ビームの光軸を含む第１光ビームＰ０と、光軸よりも外側の第２光ビームＰ３とに分離するホログラム素子と、光ビームＰ３を受光する第２受光部とを備えた、第２受光部は分割線１２ｘで分割され互いに隣接する主受光領域１２ｋ・１２ｌと、主受光領域１２ｋ・１２ｌからはみ出した光ビームＰ３を受光する補助受光領域１２ｋ’・１２ｌ’とを有し、補助受光領域１２ｋ’・１２ｌ’は主受光領域１２ｋ・１２ｌから見て分割線１２ｘの延伸方向と直交する方向、かつ、主受光領域１２ｋ・１２ｌと隣り合う位置に設けられ、分割線１２ｘの延伸方向の補助受光領域１２ｋ’・１２ｌ’の長さが、主受光領域１２ｋ・１２ｌの長さより短く構成する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体から反射され、集光手段を通過した光ビームを、当該光ビームの光軸を含む第１光ビームと、上記光軸から見て上記第１光ビームよりも外側の第２光ビームとに分離する分離手段と、
上記第２光ビームを受光する第２受光部とを備えた光ピックアップ装置であって、
上記第２受光部は、分割線で分割され互いに隣接している少なくとも２つの主受光領域と、上記主受光領域からはみ出した上記第２光ビームを受光する補助受光領域とを有しており、
上記補助受光領域は、主受光領域から見て上記分割線の延伸方向と直交する方向、かつ、上記主受光領域と隣り合う位置に設けられているとともに、上記分割線の延伸方向における補助受光領域の長さが、上記主受光領域の長さよりも短いことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
上記補助受光領域は、主受光領域に第２光ビームが照射されなくなる臨界状態となった場合に、当該第２光ビームが当該補助受光領域に照射されない大きさである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。
【請求項３】
上記第１光ビームを受光する第１受光部を備え、
上記第１受光部は、上記分割線と平行の第１分割線で分割され互いに隣接している少なくとも２つの第１主受光領域と、上記第１主受光領域からはみ出した上記第１光ビームを受光する第１補助受光領域とを有しており、
上記補助受光領域は第２光ビームのみを検出し、上記第１補助受光領域は第１光ビームのみを検出するものであることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
上記分割線の延伸方向における上記第１主受光領域の長さと第１補助受光領域の長さが等しく、
上記分割線の延伸方向における補助受光領域の長さが、第１補助受光領域の長さよりも短い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。
【請求項５】
上記補助受光領域は、上記分割線に対して線対称となるように複数設けられていることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
上記分割線に対して一方の側に設けられている主受光領域からの出力信号と上記分割線に対して他方の側に設けられている補助受光領域からの出力信号とを加えた第１信号と、上記他方の側に設けられている主受光領域からの出力信号と上記一方の側にある補助受光領域からの出力信号とを加えた第２信号との差を取ることでフォーカス誤差信号を生成する演算手段を有していることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
上記分離手段は、上記集光手段を通過した光ビームを回折することで分離するホログラム素子であり、
上記ホログラム素子は、光ビームの回折方向に対して略平行な直線で少なくとも２つの領域に上記光ビームを分離するものであり、
上記少なくとも２つの領域のうち、上記直線のいずれか一方の側の領域で回折された光ビームに基づいてフォーカス誤差信号を生成することを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
上記第１光ビームから得られる出力信号と上記第２光ビームから得られる出力信号との差信号から球面収差を検出する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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスク等の情報記録媒体に対して光学的に情報の記録又は再生を行う光ディスク装置に搭載される光ピックアップ装置に関するものであり、詳しくは、複数の記録再生層を有する光ディスクに対して、正確な記録再生動作を可能とする光ピックアップ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ディスクは多量の情報信号を高密度で記録することができるため、オーディオ、ビデオ、コンピュータ等の多くの分野において利用が進められている。最近では、記録容量を増大させるために、記録層を多層設けた記録媒体としたり、レーザ光を短波長にしたり、対物レンズの開口数ＮＡを拡大させたりした場合に対応する光記録媒体などが提案されている。
【０００３】
上記記録層を多層設けた記録媒体における各記録再生面間の距離が小さいものを用いた場合、光ビームが、ある１つの記録再生面に対してアクセスしようとすると、その記録再生面からの反射光が、隣接する記録再生面からの反射光の影響を受けてしまう。このとき、光ビームのフォーカス調整のためのフォーカス誤差信号も上記影響を受けたものとなり、正確なフォーカス調整が行えなくなる。
【０００４】
上記問題を解決する光学装置として、図１１に示すように、光ピックアップ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
上記特許文献１に開示されている光ピックアップ装置は、図１１に示すように、光ディスク９０４から反射された反射光が、ホログラム素子９１３によって回折され、受光素子９１２に照射される。ホログラム素子９１３は、図１２に示すように、上記光ディスク９０４のラジアル方向に延びる分割線９１３ｇと上記分割線９１３ｇの中心から光ディスク９０４のトラック方向に延びる分割線９１３ｈとにより、３つの分割領域９１３ａ・９１３ｂ・９１３ｃに分割されている。
【０００６】
また、受光素子９１２は、図１２に示すように、上記トラック方向に配列された４つの矩形状の受光領域９１２ａ・９１２ｂ・９１２ｃ・９１２ｄに分割された領域を有している。中央の受光領域９１２ａ・９１２ｂは、フォーカス用の受光領域であり、上記フォーカス用の受光領域９１２ａ・９１２ｂは、上記ラジアル方向に延びる分割線９１２ｙにより分割されている。また、両側の受光領域９１２ｃ・９１２ｄは、トラッキング用の受光領域であり、上記トラッキング用の受光領域９１２ｃ・９１２ｄは、上記フォーカス用の受光領域９１２ａ・９１２ｂを間にして上記トラック方向に所定の間隔を隔てて設けられている。さらにここでは、上記２つの受光領域９１２ａ・９１２ｂ・９１２ｃ・９１２ｄに加えて、上記フォーカス用の受光領域９１２ａ・９１２ｂの外側にそれぞれフォーカス用の補助受光領域９１２ｅ・９１２ｆを設けている。
【０００７】
また、ホログラム素子９１３は、図１２に示すように、上記分割線９１３ｇ・９１３ｈによって分割され、ホログラム素子９１３によって回折された回折光は、図１２に示すように、光ビームＰ９１・Ｐ９２・Ｐ９３として受光素子９１２に照射される。
【０００８】
つまり、光ビームＰ９１は、図１３（ａ）に示すように、受光素子９１２のフォーカス用の受光領域９１２ａ・９１２ｂに照射される。また、対物レンズ９０３と光ディスク９０４との距離を大きくした場合、光ビームＰ９１は、図１３（ｂ）に示すように、フォーカス用の受光領域９１２ｂ上に半円状に照射される。さらに、上記対物レンズ９０３と光ディスク９０４との距離をより大きくした場合、光ビームＰ９１は、図１３（ｃ）に示すように、フォーカス用の受光領域９１２ｂとフォーカス用の補助受光領域９１２ｆとを含んで照射される。
【０００９】
また、上記対物レンズ９０３と光ディスク９０４との距離を小さくした場合、光ビームＰ９１は、図１３（ｄ）に示すように、フォーカス用の受光領域９１２ａ上に半円状に照射される。さらに、上記対物レンズ９０３と光ディスク９０４との距離をより小さくした場合、光ビームＰ９１は、図１３（ｅ）に示すように、フォーカス用の受光領域９１２ａとフォーカス用の補助受光領域９１２ｅとを含んで照射される。また、上記光ピックアップ装置は、図１４に示すように、フォーカス用の補助受光領域を用いてフォーカス誤差信号ＦＥＳ（Focus Error Signal）を得ているので、上記光ピックアップ装置では、オフセットが生じにくい。
【００１０】
なお、フォーカス用の受光領域９１２ａ・９１２ｂは、図１２に示すように、上記光ビームＰ９１が上記分割線９１２ｙ上に照射するように配置されている。また、上記トラッキング用の受光領域９１２ｃは、上記光ビームＰ９３が上記トラッキング用の受光領域９１２ｃ上に照射されるように配置され、上記トラッキング用の受光領域９１２ｄは、上記光ビームＰ９２が上記トラッキング用の受光領域９１２ｄ上に照射されるように配置されている。
【００１１】
このとき、受光領域９１２ａ・９１２ｂ・９１２ｃ・９１２ｄ・９１２ｅ・９１２ｆの出力信号をそれぞれＳ１ａ・Ｓ１ｂ・Ｓ１ｃ・Ｓ１ｄ・Ｓ１ｅ・Ｓ１ｆとすると、フォーカス誤差信号ＦＥＳは、ＦＥＳ＝（Ｓ１ａ＋Ｓ１ｆ）−（Ｓ１ｂ＋Ｓ１ｅ）という演算で求められる。これにより、ＦＥＳカーブの形状が多層記録層に適したものに補正される。
【００１２】
また、図１４における実線は、上記フォーカス誤差信号ＦＥＳカーブ（ＦＥＳ＝（Ｓ１ａ＋Ｓ１ｆ）−（Ｓ１ｂ＋Ｓ１ｅ））を示すグラフである。なお、図１４においては、上記ＦＥＳ＝（Ｓ１ａ＋Ｓ１ｆ）−（Ｓ１ｂ＋Ｓ１ｅ）という演算式を用いて算出されたグラフをＦＥＳカーブ１（つまり、図１４における実線）のグラフとする。また、図１４における点線は、ＦＥＳカーブ（ＦＥＳ＝Ｓ１ａ−Ｓ１ｂ）を示すグラフである。なお、図１４においては、上記ＦＥＳ＝Ｓ１ａ−Ｓ１ｂという演算式を用いて算出されたグラフをＦＥＳカーブ２（つまり、図１４における点線）のグラフとする。
【００１３】
また、上記ＦＥＳカーブ２は、上記フォーカス用の補助受光領域９１２ｅ・９１２ｆが存在しない場合であり、上記ＦＥＳカーブ１とＦＥＳカーブ２とを比較すると、ＦＥＳ引き込み範囲が−ｄ１〜＋ｄ１を越えた領域で、ＦＥＳカーブ２では緩やかに０に収束しているが、ＦＥＳカーブ１では急激に０に収束している。
【００１４】
これにより、例えば層間距離がｄ２の２層の光ディスク９０４を再生した場合、ＦＥＳカーブ１は、図１５に示すように、ＦＥＳオフセットが十分小さい独立した２本（２層）のＦＥＳカーブが得られる。したがって、上記ＦＥＳカーブ１を算出した構成では、正常なフォーカスサーボを行うことができる。
【００１５】
一方、レーザ光を短波長化したり、対物レンズの開口数ＮＡを大きくしたりすることによって光ディスクの記録容量を大きくしたＢＤ（Blu-ray Disc）では、ＮＡが０．８５の対物レンズと波長が４０５ｎｍのレーザ光とを用いて大容量化を実現している。
【００１６】
このような大容量化した光ディスクでは、対物レンズのＮＡが大きくなるにつれて、球面収差の影響を受ける。
【００１７】
上記球面収差を抑制するためには、ディスク基板の厚さをｔとすると、厚さｔの寸法公差を小さくすることが効果的である。
【００１８】
しかしながら、厚さｔの誤差は、光ディスクの製造方法に依存するため、厚さｔの寸法精度を高めることが非常に困難であるという問題がある。また、厚さｔの寸法精度を高めることは、光ディスクの製造コストを増加させてしまうという不都合がある。したがって、光ピックアップ装置には、光ディスクを再生する際に生じる球面収差を補正する機能を有することが求められる。
【００１９】
上記球面収差を補正する機能として、一般的に、ビームエキスパンダ等のレンズを機械的に移動させている。上記球面収差の補正を正確かつ高速に行うために、球面収差の補正の目標となる球面収差誤差信号を検出することが必要となる。
【００２０】
そこで、上記問題を解決するために、例えば特許文献２では、図１６のホログラム領域９３２ｂに示すように、戻り光を半リング形状のホログラム素子により２つの光ビームに分離して、２つの光ビームの焦点位置に基づいて球面収差誤差信号を検出することが開示されている。
【００２１】
また、例えば特許文献３には、光の利用効率を低下させずに、対物レンズシフトやディスクチルトにより発生するオフセットを、低コストでキャンセルする方法が開示されている。
【特許文献１】特許第３３７２４１３号公報  （発行日：平成１５年２月４日）
【特許文献２】特開２００２−１５７７７１号公報  （平成１４年５月３１日公開）
【特許文献３】特開２００１−２５０２５０号公報  （平成１３年９月１４日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、レーザ光を短波長化したり、対物レンズの開口数ＮＡを大きくしたりすることで大容量化された光ディスクは、球面収差の問題が生じるため、上記特許文献１に開示されている光ピックアップ装置では、ホログラム素子の形状から球面収差を検出できないため大容量化された光ディスクを用いることができない。
【００２３】
また、上記特許文献２に開示されている収差検出装置は、ホログラム素子の分割形状が異なるため、受光素子上の光ビームは、図１８に示すような形状となる。さらに、図１８は、特許文献１に記載されているフォーカス用の主受光領域におけるトラック方向の長さとフォーカス用の補助受光領域における上記トラック方向の長さとが等しい受光素子を備えている場合について、図示している。
そのため、上記収差検出装置におけるフォーカス誤差信号は、図１７に示すように、グラフの横軸であるデフォーカス量が−ｄ２と−ｄ１との間および＋ｄ１と＋ｄ２との間でオフセットを生じる。
【００２４】
なお、上記収差検出装置のＦＥＳが、上述のように、グラフの横軸であるデフォーカス量が−ｄ２と−ｄ１との間および＋ｄ１と＋ｄ２との間でオフセットを生じるのは、図１８（ｃ）・（ｅ）に示すように、上記収差検出装置に備えられているホログラム素子によって半リング形状の光ビームが受光素子に照射されたとき、フォーカス用の主受光領域には光ビームが照射されていないが、フォーカス用の補助受光領域には光ビームが一部分のみ照射されているためである。
【００２５】
また、この場合の光ビームの形状変化について、図１８を用いて説明する。球面収差を検出することができるホログラム素子によって回折された光ビームは、上述のようにフォーカス用の主受光領域には、ほとんど入射しないが、フォーカス用の補助受光領域には入射することになる。
【００２６】
ここで、フォーカス用の補助受光領域の増加分を△Ｓとすると、フォーカス誤差信号ＦＥＳは、
ＦＥＳ＝（Ｓａ＋Ｓｆ）−（Ｓｂ＋Ｓｅ）
＝△Ｓ
＝△ｄ２
となり乱れが生じる。
【００２７】
これにより、ＦＥＳカーブは、図１７に示すように、フォーカス用の補助受光領域によって光ビームを受光することでオフセットを生じ、良好なＦＥＳカーブを得ることができなかった。
【００２８】
さらに、例えば層間距離がｄ２の２層ディスクを再生する場合、上記収差検出装置では、ＦＥＳに△ｄ２のＦＥＳオフセットが発生し、正しい合焦状態を得ることができなかった。
【００２９】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、多層の光ディスクに対して記録／再生を行う場合であっても、記録外層からの反射光の影響をなくすとともに、球面収差を補正することができ、良好にフォーカス調整を行う光ピックアップ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本発明に係る光ピックアップ装置は、上記課題を解決するために、記録媒体から反射され、集光手段を通過した光ビームを、当該光ビームの光軸を含む第１光ビームと、上記光軸から見て上記第１光ビームよりも外側の第２光ビームとに分離する分離手段と、上記第２光ビームを受光する第２受光部とを備えた光ピックアップ装置であって、上記第２受光部は、分割線で分割され互いに隣接している少なくとも２つの主受光領域と、上記主受光領域からはみ出した上記第２光ビームを受光する補助受光領域とを有しており、上記補助受光領域は、主受光領域から見て上記分割線の延伸方向と直交する方向、かつ、上記主受光領域と隣り合う位置に設けられているとともに、上記分割線の延伸方向における補助受光領域の長さが、上記主受光領域の長さよりも短いことを特徴としている。
【００３１】
記録媒体から反射された光ビームは、例えば、対物レンズを含む集光手段を通過することにより、球面収差が生じることとなる。そこで、上記光ビームを当該光ビームの光軸を含む第１光ビームと、上記光軸から見て上記第１光ビームよりも外側の第２光ビームとに分離し、それぞれを異なる受光部に受光させる。これにより、球面収差の影響を補正することができる。また、主受光領域と補助受光領域とを用いることで、例えば、多層の記録媒体に対して情報の記録／再生を行う場合であっても、記録外層（情報の記録／再生を行う層以外の層）からの戻り光の影響を防止して、フォーカス誤差信号を求めることができる。
【００３２】
しかし、記録外層からの戻り光が受光部に照射される際には、記録層（情報の記録／再生を行う層）からの戻り光と比べて大きい面積で受光部に照射されることとなる。そして、記録層からの戻り光の合焦状態によっては、上記記録外層からの戻り光が主受光領域に照射されていないにも関わらず、主受光領域からはみ出した戻り光を検出する補助受光領域のみに照射されることがある。この場合には、オフセットが発生し、正確なフォーカス制御を行うことができない。
【００３３】
そこで、上記の構成によれば、上記分割線の延伸方向における補助受光領域の長さを、上記主受光領域の長さよりも短くしている。これにより、上記記録層外からの戻り光が主受光領域に照射されていないにも関わらず上記補助受光領域のみに照射されるということを防止することができる。つまり、記録外層からの光が、補助受光領域にのみ照射されることを防ぐことができる。従って、多層の光ディスクに対して記録／再生を行う場合であっても、記録外層からの反射光の影響をなくすとともに、球面収差を補正することができ、良好にフォーカス調整を行うことができる。
【００３４】
また、本発明に係る光ピックアップ装置は、上記の構成において、上記補助受光領域は、主受光領域に第２光ビームが照射されなくなる臨界状態となった場合に、当該第２光ビームが当該補助受光領域に照射されない大きさであることが好ましい。
【００３５】
上記「主受光領域に第２光ビームが照射されなくなる臨界状態となった場合」とは、記録媒体から反射される光の状態が変化し、具体的には、記録媒体から反射される光ビームの直径が変化し、上記分離手段に照射される光ビームの直径が変化することにより、主受光領域および補助受光領域に照射される第２光ビームの大きさが変化した場合に、主受光領域に照射されていた光ビームが照射されない状態になることを示す。つまり、主受光領域に照射されていた光ビームが、記録媒体から反射される光ビームの直径の変化により、上記主受光領域に照射されなくなった時点を臨界状態としている。
【００３６】
上記の構成によれば、補助受光領域を主受光領域に第２光ビームが照射されない状態となった場合に当該第２光ビームが当該補助受光領域に照射されない大きさに設定している。これにより、記録外層からの戻り光は、記録層からの戻り光と比べて受光部に照射される大きさが大きいので、上記の構成とすることにより、上記記録層外からの戻り光が主受光領域に照射されていないにも関わらず上記補助受光領域のみに照射されるということをより確実に防止することができる。
【００３７】
さらに、本発明に係る光ピックアップ装置は、上記第１光ビームを受光する第１受光部を備え、上記第１受光部は、上記分割線と平行の第１分割線で分割され互いに隣接している少なくとも２つの第１主受光領域と、上記第１主受光領域からはみ出した上記第１光ビームを受光する第１補助受光領域とを有しており、上記補助受光領域は第２光ビームのみを検出し、上記第１補助受光領域は第１光ビームのみを検出するものであることが好ましい。
【００３８】
上記の構成によれば、上記第１補助受光領域と補助受光領域とは、それぞれ第１光ビームと第２光ビームとのみを受光している。これにより、それぞれの光ビームがデフォーカス状態の場合でも、一方の光ビームが他方の光ビームを検出するための補助受光領域に入射することを防ぐことができる。このため、フォーカス信号にオフセットが発生せずに良好なフォーカス制御が可能となる。
【００３９】
また、本発明に係る光ピックアップ装置は、上記分割線の延伸方向における上記第１主受光領域の長さと第１補助受光領域の長さが等しく、上記分割線の延伸方向における補助受光領域の長さが、第１補助受光領域の長さよりも短いことが好ましい。
【００４０】
上記第１の光ビームは、記録媒体から反射された光ビームの光軸を含む領域によって分割されたものであり、上記第１ビームが受光部に照射される場合には、例えば、半円形状で照射されることとなる。従って、上記光ビームが合焦状態からずれた場合であっても、上記第１光ビームが第１主受光領域に照射されずに第１補助受光領域のみに照射されることがない。また、受光領域は、受光面積が大きいほうがより多くの光ビームを検出することができる。従って、上記の構成のように、分割線の延伸方向における上記第１主受光領域の長さと第１補助受光領域の長さを等しくすることで、より正確に第１光ビームを検出することができる。また、上記補助受光領域の長さを、第１補助受光領域の長さよりも短くすることで、より一層、上記記録層外からの戻り光が主受光領域に照射されていないにも関わらず上記補助受光領域のみに照射されるということを防止することができる。
【００４１】
さらに、本発明に係る光ピックアップ装置は、上記補助受光領域は、上記分割線に対して線対称となるように複数設けられていることが好ましい。
【００４２】
上記の構成によれば、上記補助受光領域は、分割線を挟んで両側に設けられている。これにより、記録媒体が多層からなる記録媒体の場合であっても、記録層（再生層）より近い層からの迷光に対しても、記録層より遠い層からの迷光に対してもフォーカスオフセットの発生を防止することができるので、良好なフォーカス制御を行うことができる。
【００４３】
また、本発明に係る光ピックアップ装置は、上記分割線に対して一方の側に設けられている主受光領域からの出力信号と上記分割線に対して他方の側に設けられている補助受光領域からの出力信号とを加えた第１信号と、上記他方の側に設けられている主受光領域からの出力信号と上記一方の側にある補助受光領域からの出力信号とを加えた第２信号との差を取ることでフォーカス誤差信号を生成する演算手段を有していることが好ましい。
【００４４】
上記の構成とすることで、記録外層からの迷光が存在する状態でも、フォーカスオフセットが発生せずに、良好なフォーカス制御を行うことができる。
【００４５】
さらに、本発明に係る光ピックアップ装置は、上記分離手段は、上記集光手段を通過した光ビームを回折することで分離するホログラム素子であり、上記ホログラム素子は、光ビームの回折方向に対して略平行な直線で少なくとも２つの領域に上記光ビームを分離するものであり、上記少なくとも２つの領域のうち、上記直線のいずれか一方の側の領域で回折された光ビームに基づいてフォーカス誤差信号を生成することが好ましい。
【００４６】
上記の構成によれば、ホログラム素子の回折方向と略平行な直線で分割された領域のうち、いずれか一方の側の領域で回折された光ビームに基づいてフォーカス誤差信号を生成しているので、記録外層からの迷光が存在する状態でも、フォーカスオフセットが発生せずに、良好なフォーカス制御を行うことができる。なお、上記ホログラム素子の回折方向と略平行な方向とは、上記トラック方向と直交する方向である。
【００４７】
また、本発明に係る光ピックアップ装置は、上記第１光ビームから得られる出力信号と上記第２光ビームから得られる出力信号との差信号から球面収差を検出することが好ましい。
【００４８】
上記の構成によれば、記録媒体から反射された光ビームの光軸を含む領域で分離された第１の光ビームと上記第１光ビームよりも外側の第２光ビームとからそれぞれ得られる出力信号から差信号を検出し、この差信号に基づいて球面収差を検出している。これにより、例えば、複数の記録層がありカバー層の厚さが異なるような多層の光記録媒体の、いずれの記録層に対しても、良好な記録再生信号を得ることができる。
【発明の効果】
【００４９】
以上のように、本発明に係る光ピックアップ装置は、多層の記録媒体に対して記録／再生を行う場合であっても、記録外層からの反射光の影響をなくす、つまり、記録外層からのオフセットを防止し、球面収差を補正することができ、良好かつ正確にフォーカス制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００５１】
本実施の形態にかかる光ピックアップ装置は、図２に示すように、光集積ユニット１と、コリメータレンズ２と、対物レンズ（集光手段）３とを備えている。また、上記光集積ユニット１から出射された光は、コリメータレンズ２と、対物レンズ３とを介して、光ディスク４上に集光され、光ディスク４上で反射される。そして、上記反射した光は、再び対物レンズ３と、コリメータレンズ２とを介して光集積ユニット１内の後述する受光素子１２上に集光される。
【００５２】
本実施の形態にかかる光ピックアップ装置では、光集積ユニット１が備えている光源として波長４０５ｎｍ程度の短波長の光ビームを照射するレーザ光源を使用し、対物レンズ３として開口数（ＮＡ）が０．８５程度の高ＮＡ対物レンズを使用することにより、高密度の記録再生を可能としている。このように、短波長光源と高ＮＡ対物レンズとを採用した場合、光ディスク４におけるカバー層４ｂの厚さの誤差により大きな球面収差が発生することとなる。そこで、カバー層４ｂの厚さの誤差によって生じる球面収差を補正するために、コリメータレンズ２をコリメータレンズ駆動機構（図示せず）によって光軸方向に位置調整する、または、コリメータレンズ２と対物レンズ３との間に配置した２枚のレンズ群で構成されるビームエキスパンダ（図示せず）を用いてビームエキスパンダ駆動装置（図示せず）の間隔調整をするようになっている。
【００５３】
以下に、光ピックアップ装置の構成と光ディスク４の構成とを詳述する。
【００５４】
光集積ユニット１は、半導体レーザ源１１と、受光素子１２と、偏光ビームスプリッタ１４と、偏光回折素子１５と、１／４波長板１６と、パッケージ１７とを備えている。
【００５５】
半導体レーザ源１１は、光ディスク４に照射するためのレーザ（以下、光ビームと称する）を出射する光源である。また、上記光ビームの波長λは、例えば、λ＝４０５ｎｍであればよい。
【００５６】
受光素子１２は、後述する偏光ビームスプリッタ１４の反射ミラー面によって反射された光ビームを受光する。
【００５７】
偏光ビームスプリッタ１４は、偏光ビームスプリッタ面と、反射ミラー面とを備えている。上記偏光ビームスプリッタ面（以下、ＰＢＳ面と称する）は、半導体レーザ源１１からの光ビームを透過する。また、上記ＰＢＳ面は、後述する第１の偏光ホログラム素子３１によって回折されたＳ偏光の光ビームを反射する。上記反射ミラー面は、上記ＰＢＳ面からのＳ偏光の光ビームを反射し、受光素子１２に入射させる。
【００５８】
偏光回折素子１５は、第１の偏光ホログラム素子３１と、第２の偏光ホログラム素子３２（分離手段）とを備えている。第１の偏光ホログラム素子３１は、Ｐ偏光を回折させ、Ｓ偏光を透過させるものである。なお、第１の偏光ホログラム素子３１に形成されるホログラムパターンについては後述する。上記第２の偏光ホログラム素子３２は、Ｓ偏光を回折させ、Ｐ偏光を透過させるものである。なお、第２の偏光ホログラム素子３２に形成されるホログラムパターンについても後述する。
【００５９】
１／４波長板１６は、Ｐ偏光の直線偏光を円偏光に変換するものである。また、１／４波長板１６は、円偏光をＳ偏光の直線偏光に変換するものでもある。
【００６０】
パッケージ１７は、ステム１７ａと、ベース１７ｂと、キャップ１７ｃとを備えている。ステム１７ａには、半導体レーザ源１１と受光素子１２とが取り付けられている。ベース１７ｂは、上記ステム１７ａの土台となっている。キャップ１７ｃは、上記ステム１７ａを覆うための外枠である。なお、キャップ１７ｃには、光を通過させるための窓部が形成されている。
【００６１】
また、上記偏光ビームスプリッタ１４は、この窓部の面積に対して十分大きな寸法で作製されており、上記偏光ビームスプリッタ１４は、上記窓部を覆うように上記キャップ１７ｃ上に接着固定されている。これにより、パッケージ１７は、封止された状態となる。その結果、半導体レーザ源１１と受光素子１２とは、外気にさらされることがなくなり、特性劣化が生じにくくなる。
【００６２】
上記コリメータレンズ２は、１／４波長板１６によって円偏光に変換された光ビームを光軸に平行にするものである。
【００６３】
対物レンズ３は、上記コリメータレンズ２によって光軸に平行となった光ビームを光ディスク４に集光させるものである。また、対物レンズ３は、対物レンズ駆動機構（図示せず）によってフォーカス方向とトラッキング方向とに駆動される。さらに、光ディスク４に面振れや偏心があった場合でも、対物レンズ３は、集光スポットが記録層４ｃの所定位置を追従するようになっている。
【００６４】
光ディスク４は、基板４ａ、光ビームが透過するカバー層４ｂ、基板４ａとカバー層４ｂの境界に形成された記録層４ｃとを備えている。
【００６５】
以下に、本実施形態に係る光ピックアップ装置における光の通過経路について説明する。
【００６６】
半導体レーザ源１１から出射した光ビームは、ＰＢＳ面を透過し、第１の偏光ホログラム素子３１に入射する。なお、光ビームは、Ｐ偏光の直線偏光であるため、上記第１の偏光ホログラム素子３１は、光ビームを回折する。また、第１の偏光ホログラム素子３１には、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）を検出するための３ビーム生成用のホログラムパターンが形成されている。つまり、上記第１の偏光ホログラム素子３１は、半導体レーザ源１１から出射した光ビームから３つの光ビームを生成している。なお、以下の説明では、３つの光ビームのうち、いずれか１つの光ビームについて説明するが、残りの２つの光ビームについても同様の経路をとる。つまり、３つの光ビームは、全て同じ経路によって受光素子１２に入射されるため、説明の便宜上単に光ビームとして説明する。また、３ビームを用いたＴＥＳを検出する方法としては、例えば、３ビーム法、差動プッシュプル（ＤＰＰ）法、位相シフトＤＰＰ法がある。
【００６７】
そして、上記第１の偏光ホログラム素子３１によって回折された光ビームは、上記第２の偏光ホログラム素子３２に入射する。
【００６８】
上記回折された光ビームは、Ｐ偏光の直線偏光であるため、上記第２の偏光ホログラム素子３２は、上記回折された光ビームを透過する。そして、上記回折された光ビームは、１／４波長板１６に入射する。
【００６９】
上記１／４波長板１６は、Ｐ偏光の直線偏光である上記回折された光ビームを円偏光に変換する。そして、上記１／４波長板１６にて円偏光に変換された光ビームは、コリメータレンズ２に入射する。
【００７０】
コリメータレンズ２は、上記円偏光に変換された光ビームを光軸に平行にする。そして上記平行な光ビームは、対物レンズ３に入射する。
【００７１】
対物レンズ３は、上記平行な光ビームを光ディスク４の記録層４ｃ上に集光させる。そして、記録層４ｃに集光した光ビームは、記録層４ｃで反射する。
【００７２】
上記反射した光ビームは、対物レンズ３とコリメータレンズ２とを介して、１／４波長板１６に入射する。
【００７３】
１／４波長板１６は、上記光ビームをＳ偏光の直線偏光に変換する。そして、上記Ｓ偏光に変換された光ビームは、第２の偏光ホログラム素子３２に入射する。
【００７４】
第２の偏光ホログラム素子３２は、上記Ｓ偏光に変換された光ビームを回折する。そして、上記回折された光ビームは、第１の偏光ホログラム素子３１に入射する。
【００７５】
第１の偏光ホログラム素子３１は、上記回折された光ビームを透過させる。そして、上記回折された光ビームは、ＰＢＳ面、反射ミラー面によって反射される。また、上記回折された光ビームは、０次回折光（非回折光）２２と１次回折光（回折光）２３とに分離され、受光素子１２に入射する。
【００７６】
次に、図３を参照して、第１の偏光ホログラム素子３１に形成されるホログラムパターンについて詳述する。
【００７７】
第１の偏光ホログラム素子３１は、上述の通り、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）を検出するための３ビーム生成用のホログラムパターンが形成されている。このため、上記第１の偏光ホログラム素子３１の格子ピッチは、受光素子１２上で３ビームが十分分離されるように設計されている。つまり、例えば、格子ピッチが１１μｍ程度、半導体レーザ源１１と第１の偏光ホログラム素子３１との距離を空気中の光路長換算で５ｍｍ程度として、受光素子１２上での第１光ビームと第２光ビームとの間隔が１５０μｍ程度、光ディスク４上での第１光ビームと第２光ビームとの間隔が１６μｍ程度になるように第１の偏光ホログラム素子３１は設計されている。
【００７８】
また、第１の偏光ホログラム素子３１のホログラムパターンとして、３ビーム法または差動プッシュプル法（ＤＰＰ法）を用いたトラッキング誤差信号（ＴＥＳ）の検出のための規則的な直線格子でもよいが、ここでは上記特許文献３に開示されている位相シフトＤＰＰ法を採用した場合について説明する。この場合における第１の偏光ホログラム素子３１のホログラムパターンは、図３に示すように、領域３１ａ、領域３１ｂの２つの領域で構成されており、領域３１ａ、領域３１ｂは周期構造の位相差が１８０度異なっている。このような周期構造とすることで第２光ビームのプッシュプル信号振幅がほぼ０となり、対物レンズシフトやディスクチルトに対してオフセットをキャンセルすることができる。第１の偏光ホログラム素子３１上に照射される光ビームを、領域３１ａ、領域３１ｂに対して正確な位置合わせをするほど、良好なオフセットキャンセル性能が得られる。また、光ビームの有効径が大きいほど、経時変化や温度変化によって光ビームと領域３１ａ、領域３１ｂとの位置ずれが発生した場合の影響を小さくすることができる。
【００７９】
また、図４を参照して、第２の偏光ホログラム素子３２に形成されるホログラムパターンについて詳述する。
【００８０】
第２の偏光ホログラム素子３２は、図４に示すように、ホログラムパターンとして３つの領域３２ａ・３２ｂ・３２ｃを備えている。
【００８１】
上記領域３２ｃは、光ディスク４のラジアル方向に延びた境界線３２ｘによって２分割された一方の半円領域である。また、領域３２ａは、他方の半円領域がさらに円弧状の境界線によって分割された内周領域であり、領域３２ｂは、上記領域３２ａと同一の半円領域の外周領域である。そして、受光素子１２は、領域３２ａからの±１次回折光と領域３２ｂからの±１次回折光との少なくとも１つの±１次回折光を用いて球面収差誤差信号を検出する。なお、上記第２の偏光ホログラム素子３２に照射される光ビームは、半円形上である上記領域３２ａの中心と当該光ビームの光軸とが一致する状態で照射される。つまり、上記光ビームの光軸は、上記分割線３２ｘ上に照射される。
【００８２】
具体的には、上記領域３２ａからの±１次回折光の少なくとも一方と領域３２ｂからの±１次回折光との少なくとも一方の±１次回折光のどちらかが主受光領域１２ｉ〜１２ｎに照射されることによって球面収差誤差信号を検出する。換言すると、半円状の領域３２ａからの＋１次回折光（または−１次回折光）と円弧状の領域３２ｂからの＋１次回折光（または−１次回折光）とのそれぞれの出力信号を検出することにより、球面収差誤差信号を得ることができる。また、受光素子１２は、領域３２ａからの±１次回折光と、領域３２ｂからの±１次回折光と、領域３２ｃからの±１次回折光との少なくとも１つの±１次回折光を用いて、ナイフエッジ法のフォーカス誤差信号を検出する。なお、以下の説明では、上記領域３２ａからの＋１次回折光を光ビームＰ１（第１光ビーム）とし、上記領域３２ｃからの＋１次回折光を光ビームＰ２とし、上記領域３２ｂからの＋１次回折光を光ビームＰ３（第２光ビーム）として説明する。なお、上記光ビームＰ１とは、第２の偏光ホログラム素子３２に照射される光ビームのうち、当該第２の偏光ホログラム素子３２によって当該光ビームの光軸を含む領域で回折された光ビームを示し、上記光ビームＰ３とは、当該第２の偏光ホログラム素子３２によって回折された光ビームのうち上記光ビームＰ１よりも外側の領域の光ビームを示している。
【００８３】
次に、図５を参照して、第２の偏光ホログラム素子３２のホログラムパターンと受光素子１２の受光領域パターンとの関係について詳述する。
【００８４】
受光素子１２は、図５（ａ）に示すように、受光領域１２ａ〜１２ｎの１４個の受光領域と、主受光領域１２ｉ〜１２ｎの分割線１２ｘを軸として線対称になるように配置している補助受光領域１２ｉ’〜１２ｎ’とを備えている。なお、上記主受光領域１２ｉ〜し１２ｎの分割線の方向は、図５（ａ）に示すように、光ディスク４におけるラジアル方向である。
【００８５】
また、図５（ａ）は、光ディスク４のカバー層４ｂの厚さに対して対物レンズ３による集光ビームに球面収差が発生しないように、コリメータレンズ２および対物レンズ３の光軸方向の位置調整がなされている状態（つまり合焦状態）であり、記録層４ｃ上に上記合焦状態となっている場合における受光素子１２上での上記光ビームＰ１・Ｐ２・Ｐ３を示す図である。さらに、図５（ａ）では、第２の偏光ホログラム素子３２の３つの領域３２ａ〜３２ｃと１次回折光の進行方向との関係も示している。つまり、上記対物レンズ３によって集光された光ビームが光ディスク４に対して合焦状態である場合、第２の偏光ホログラム素子３２の分割領域３２ａ・３２ｂ・３２ｃで回折された光ビームは、分割線１２ｘ上にそれぞれ光ビームＰ１・Ｐ２・Ｐ３として集光される。そのため、主受光領域１２ｉ〜１２ｎは、上記光ビームＰ１・Ｐ２・Ｐ３が上記分割線１２ｘ上になるように配置されている。
【００８６】
なお、実際には、第２の偏光ホログラム素子３２の中心位置は、受光領域１２ａ〜１２ｄの中心位置に対応する位置に設置されるが、説明のためトラック方向にずらして図示している。
【００８７】
往路光学系において、第１の偏光ホログラム素子３１によって回折された３つの光ビームは、光ディスク４に照射される。そして、光ディスク４によって反射された光ビームは、復路光学系において、第２の偏光ホログラム素子３２により、非回折光（０次回折光）２２と回折光（＋１次回折光）２３とに分離される。なお、受光素子１２は、これらの０次回折光２２、＋１次回折光２３のうちＲＦ（Radio Frequency）信号やサーボ信号の検出に必要な光ビームを受光するための受光領域を備えている。具体的には、第２の偏光ホログラム素子３２に入射した３つの光ビームは、当該第２の偏光ホログラム素子３２によって、３つの非回折光（０次回折光）と、９つの＋１次回折光とに分離される。そのうち、非回折光（０次回折光）は、プッシュプル法によるＴＥＳ検出ができるように、ある程度の大きさの光ビームとなるように設計される。
【００８８】
したがって、受光素子１２のうち、補助受光領域１２ｉ’〜１２ｎ’は、非回折光２２の集光点に対してトラック方向にずれた位置に設置される。なお、図５において、例えば、受光素子１２のうち、補助受光領域１２ｉ’〜１２ｎ’は、光ビームがトラック方向にずれるように配置されている。また、図５（ａ）に示すように、ある程度の大きさを持った上記非回折光２２が受光領域１２ａ〜１２ｄの境界部に集光されるため、これら４つの受光領域の出力が等しくなるように、非回折光（０次回折光）と主受光領域１２ｉ〜１２ｎとの位置調整を行う。
【００８９】
また、対物レンズ３によって集光された光ビームが光ディスク４に対して合焦状態である場合における上記対物レンズ３と光ディスク４との距離が、対物レンズ３と光ディスク４との距離よりも短い場合、つまり、上記集光された光ビームと光ディスク４とが合焦状態でない場合における受光素子１２と第２の偏光ホログラム素子３２との関係は、図５（ｂ）に示す状態となる。
【００９０】
図５（ｂ）では、対物レンズ３と光ディスク４との距離が、上記対物レンズ３によって集光された光ビームが光ディスク４に対して合焦状態である場合における上記対物レンズ３と光ディスク４との距離よりも長くなるため、補助受光領域１２ｉ’〜１２ｎ’に照射される光ビームＰ１・Ｐ２・Ｐ３は、図５（ａ）に示すように、合焦状態の場合と比べて大きくなる。なお、図５では、補助受光領域１２ｉ’〜１２ｎ’に照射される光ビームが各受光領域からはみ出していない状態を説明している。
【００９１】
また、図４および図５（ａ）（ｂ）を参照して、以下に各種のサーボ信号生成の動作について詳述する。
【００９２】
ここで、受光領域１２ａ〜１２ｎの出力信号をそれぞれＳａ〜Ｓｎと表す。また、補助受光領域１２ｉ’〜１２ｎ’の出力信号のそれぞれをＳｉ’〜Ｓｎ’と表す。
【００９３】
上記ＲＦ信号（ＲＦ）は、非回折光２２を用いて検出される。なお、上記ＲＦ信号は、以下の式で算出される。
【００９４】
ＲＦ＝Ｓａ＋Ｓｂ＋Ｓｃ＋Ｓｄ
ＤＰＤ法によるトラッキング誤差信号（ＴＥＳ１）は、Ｓａ〜Ｓｄの位相を比較することにより検出される。
【００９５】
また、位相シフトＤＰＰ法によるトラッキング誤差信号（ＴＥＳ２）は以下の式で算出される。
【００９６】
ＴＥＳ２＝｛（Ｓａ＋Ｓｂ）−（Ｓｃ＋Ｓｄ）｝
−α｛（Ｓｅ−Ｓｆ）＋（Ｓｇ−Ｓｈ）｝
なお、式中αは対物レンズシフトや光ディスクチルトによるオフセットをキャンセルするのに最適な係数である。
【００９７】
さらに、球面収差誤差信号（ＳＡＥＳ）は、内外周に分離した光ビームからの検出信号を用いて検出する。したがって、ＳＡＥＳは、以下の式で算出される。
【００９８】
ＳＡＥＳ＝（Ｓｋ−Ｓｌ）−β（Ｓｍ−Ｓｎ）
なお、式中βはＳＡＥＳのオフセットをキャンセルするのに最適な係数である。
【００９９】
また、フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）は、ナイフエッジ法で検出され、上記ＦＥＳは、以下の式で算出される。
【０１００】
ＦＥＳ＝（Ｓｋ＋Ｓｋ’）−（Ｓｌ＋Ｓｌ’）
次に、上記フォーカス誤差信号ＦＥＳに関連する受光領域１２ｋ・１２ｋ’・１２ｌ・１２ｌ’と、各受光領域に照射される光ビームＰ３について、図１を参照して詳述する。
【０１０１】
光ディスク４から反射された光ビームのうち、第２の偏光ホログラム素子３２の円弧状の領域３２ｂによって回折された光ビームは、主受光領域である受光領域１２ｋ・１２ｌと補助受光領域である受光領域１２ｌ’・１２ｋ’に入射する。
【０１０２】
なお、図１に示すように、受光領域１２ｋ・１２ｌは、互いに隣接している。換言すると、１つの受光素子を分割線１２ｘで分割し、一方を受光領域１２ｋ、他方を受光領域１２ｌとしている。そしてこれら受光領域１２ｋ・１２ｌが主受光領域に相当する。また、上記受光領域１２ｌ’・１２ｋ’は、上記分割線１２ｘを対称軸として線対称に配置されている。そして上記受光領域１２ｌ’・１２ｋ’は、補助受光領域に相当する。以下の説明では、受光領域１２ｌ’・１２ｋ’を補助受光領域１２ｌ’・１２ｋ’、受光領域１２ｋ・１２ｌを主受光領域１２ｋ・１２ｌとして説明する。
【０１０３】
また、上記分割線１２ｘから見て、主受光領域１２ｋおよび補助受光領域１２ｌ’と、主受光領域１２ｌおよび補助受光領域１２ｋ’とは、それぞれ互いに異なる側に配置されている。換言すると、補助受光領域１２ｌ’と主受光領域１２ｌとの間には主受光領域１２ｋが配置されており、補助受光領域１２ｋ’と主受光領域１２ｋとの間には主受光領域１２ｌが配置されている。
【０１０４】
ここで、対物レンズ３によって集光された光ビームが光ディスク４上で集光されている、つまり、合焦状態である場合、光ビームＰ３は、図１（ａ）に示すように、互いに隣接している主受光領域である領域１２ｋと領域１２ｌとの間の分割線１２ｘ上に照射される。また、対物レンズ３によって集光された光ビームの焦点が光ディスク４上で合焦しておらず、対物レンズ３と光ディスク４との距離が上記対物レンズ３の焦点距離よりも長い場合、図１（ｂ）に示すように、円弧状（半リング形状）の光ビームＰ３は、主受光領域１２ｌ上のみに照射される。さらに、対物レンズ３と光ディスク４との距離が上記対物レンズ３の焦点距離よりも徐々に長くなると、光ビームＰ３は、徐々に大きくなり、上記主受光領域１２ｌをはみ出して、当該はみ出した部分が補助受光領域１２ｋ’に照射される。このとき、光ビームＰ３は、受光領域１２ｌと補助受光領域１２ｋ’との両方に照射されることとなる。そして、対物レンズ３と光ディスク４との距離が上記対物レンズ３の焦点距離よりもかなり長くなると、図１（ｃ）に示すように、光ビームＰ３が上記主受光領域１２ｌおよび上記補助受光領域１２ｋ’に照射されない状態となる。つまり、上記光ビームＰ３は、円弧状であるため、主受光領域１２ｌにも補助受光領域１２ｋ’にも照射されないことになる。
【０１０５】
一方、対物レンズ３によって集光された光ビームの焦点が光ディスク４上で合焦しておらず、対物レンズ３と光ディスク４との距離が上記対物レンズ３の焦点距離よりも短い場合、図１（ｄ）に示すように、円弧状（半リング形状）の光ビームＰ３は、主受光領域１２ｋ上のみに照射される。さらに、対物レンズ３と光ディスク４との距離が上記対物レンズ３の焦点距離よりも徐々に短くなると、光ビームＰ３は、徐々に大きくなり、上記主受光領域１２ｋをはみ出して、当該はみ出した部分が補助受光領域１２ｌ’に照射される。このとき、光ビームＰ３は、受光領域１２ｋと補助受光領域１２ｌ’との両方に照射されることとなる。そして、対物レンズ３と光ディスク４との距離が上記対物レンズ３の焦点距離よりもかなり短くなると、図１（ｅ）に示すように、光ビームＰ３が上記主受光領域１２ｋおよび上記補助受光領域１２ｌ’に照射されない状態となる。
【０１０６】
ここで、本実施の形態における第２の偏光ホログラム素子３２の領域３２ｂによって回折される光ビームＰ３、換言すると、第２の偏光ホログラム素子３２に照射される光ビームのうち、当該光ビームの光軸を含む光ビームよりも外側の光ビームが、照射される主受光領域１２ｋ・１２ｌおよび補助受光領域１２ｋ’・１２ｌ’の形状について説明する。
【０１０７】
本実施の形態では、上記分割線１２ｘの延伸方向における補助受光領域１２ｋ’・１２ｌ’の長さが、図１に示すように、主受光領域１２ｋ・１２ｌの長さよりも短くなっている。
【０１０８】
そして、上記主受光領域１２ｋ・１２ｌおよび補助受光領域１２ｋ’・１２ｌ’に照射される第２の偏光ホログラム素子３２の領域３２ｂによって回折される光ビームＰ３は、半リング形状となっている。このため、例えば、対物レンズ３と光ディスク４との距離が上記対物レンズ３の焦点距離よりも長いまたは短くなった場合であって、光ビームＰ３が主受光領域１２ｌまたは主受光領域１２ｋに照射されない場合、補助受光領域１２ｋ’または補助受光領域１２ｌ’は、上記半リング形状の光ビームＰ３よりも内側の当該光ビームＰ３が照射されない部分に位置することとなる。つまり、上記の構成とすることで、補助受光領域１２ｋ’または補助受光領域１２ｌ’のみに光ビームＰ３が照射されることがない。したがって、補助受光領域１２ｋ’または補助受光領域１２ｌ’のみに光ビームＰ３が照射されることにより発生するオフセットを防止することができる。以下、これについてＦＥＳカーブを用いて説明する。
【０１０９】
図６は、本実施の形態および比較例におけるＦＥＳカーブを示すグラフである。なお、図６における実線は、本実施の形態である補助受光領域１２ｋ’・１２ｌ’の長さが、主受光領域１２ｋ・１２ｌの分割線方向の長さよりも短い場合におけるＦＥＳカーブであり、上記ＦＥＳカーブを説明の便宜上ＦＥＳカーブ４とする。また、図６における点線は、比較例である主受光領域の分割線方向の長さと、補助受光領域の長さとが等しい場合におけるＦＥＳカーブであり、上記ＦＥＳカーブを説明の便宜上ＦＥＳカーブ５とする。
【０１１０】
上記ＦＥＳカーブ４（本実施の形態）とＦＥＳカーブ５（比較例）とを比較すると、図６に示すように、グラフの横軸であるデフォーカス量が＋ｄ１から＋ｄ２までの区間および−ｄ２から−ｄ１までの区間において、ＦＥＳカーブ４はオフセットが発生していないのに対して、ＦＥＳカーブ５には、オフセットを発生している。これは、ＦＥＳカーブ４は、上記補助受光領域１２ｋ’・１２ｌ’の長さが上記主受光領域１２ｋ・１２ｌの分割線方向の長さよりも短い場合であり、半リング形状の光ビームＰ３は、上記主受光領域１２ｋ・１２ｌに照射されない場合、上記補助受光領域１２ｋ’・１２ｌ’にも照射されない。換言すると、本実施の形態では、補助受光領域１２ｋ’・１２ｌ’の長さが上記主受光領域１２ｋ・１２ｌの分割線方向の長さよりも短いため、上記光ビームＰ３が補助受光領域１２ｋ’・１２ｌ’のみに照射されることを防止している。このため、補助受光領域１２ｋ’・１２ｌ’のみに上記光ビームＰ３が照射されることにより発生するオフセットを防止できるので、ＦＥＳカーブ４のような、デフォーカス量が＋ｄ１から＋ｄ２までの区間および−ｄ２から−ｄ１までの区間において、ＦＥＳ信号にオフセットが発生することがない。
【０１１１】
一方、ＦＥＳカーブ５を形成する主受光領域および補助受光領域は、主受光領域の分割線方向の長さと補助受光領域の長さとが等しいため、半リング形状の光ビームは、主受光領域に照射されていないにもかかわらず、補助受光領域に照射されて、その照射部分が＋ｄ１から＋ｄ２までの区間および−ｄ２から−ｄ１までの区間にオフセットとして現れる。
【０１１２】
これにより、ＦＥＳカーブ４の場合は、オフセット量が抑えられており、ＦＥＳカーブ５の場合は、オフセットが現れることとなる。
【０１１３】
このとき、例えば層間距離がｄ２の２層ディスクを再生した場合に発生するオフセット量Δｄ２が抑えられている。この場合、図１５で示すように、ＦＥＳオフセットが十分小さい独立した２本（２層）のＦＥＳカーブが得られるため、正常なフォーカスサーボを行うことができる。
【０１１４】
したがって、この方法は、多層ディスク内の１つの記録再生層を再生した場合に、他の記録再生層からの反射光を受光しない補助受光領域を設け、その形状を最適化することにより、補助受光領域からの信号を用いて、再生層のＦＥＳオフセットを補正するというものである。
【０１１５】
つまり、本発明に係る光ピックアップ装置は、上記多層ディスク内の１つの記録再生層を再生した場合、大きくデフォーカスした状態の光ビームＰ３を受光しない部分に補助受光領域を設け、上記光ビームＰ３の形状を最適化することにより非記録再生層からの信号を用いて、再生層のＦＥＳオフセットを補正することができる。
【０１１６】
また、主受光領域１２ｋ・１２ｌおよび補助受光領域１２ｋ’・１２ｌ’は、上記全ての配置の場合とも、所望のデフォーカス量のときにＦＥＳが０へと減じられるように、その形状（幅，長さ等）及び配置が決定される。つまり、主受光領域１２ｋ・１２ｌおよび補助受光領域１２ｋ’・１２ｌ’は、光ビームＰ３が主受光領域１２ｋ・１２ｌに照射されないときに補助受光領域１２ｋ’・１２ｌ’も照射されないような形状（幅、長さ等）および配置によりＦＥＳを補正することができる。これにより、多層の光ディスクの記録再生面の間隔に合わせて、各記録再生面でのＦＥＳが干渉しないように設定できる。
【０１１７】
また、上記演算は、補助受光領域１２ｋ’・１２ｌ’からの出力を、主受光領域１２ｋ・１２ｌに対して一定の比率で増幅あるいは減衰して上記演算を行い、フォーカス誤差信号ＦＥＳを生成してもよい。これにより、補助受光領域１２ｋ’・１２ｌ’の配置の自由度が向上する。
【０１１８】
以上より、上記構成の光ピックアップ装置は、記録媒体から反射され、対物レンズ３を含む集光手段を通過した光ビームを、当該光ビームの光軸を含む光ビームＰ１と、上記光軸から見て上記光ビームＰ１よりも外側の光ビームＰ３とに分離する第２の偏光ホログラム素子３２と、上記光ビームＰ３を受光する第２受光部とを備えた光ピックアップ装置であって、上記第２受光部は、分割線１２ｘで分割され互いに隣接している少なくとも２つの主受光領域１２ｋ・１２ｌと、上記主受光領域１２ｋ・１２ｌからはみ出した上記光ビームＰ３を受光する補助受光領域１２ｋ’・１２ｌ’とを有しており、上記補助受光領域１２ｋ’・１２ｌ’は、主受光領域１２ｋ・１２ｌから見て上記分割線１２ｘと直交する方向に設けられているとともに、上記分割線１２ｘの延伸方向における補助受光領域１２ｋ’・１２ｌ’の長さが、上記主受光領域１２ｋ・１２ｌの長さよりも短いことを特徴とする。
【０１１９】
記録媒体から反射された光ビームは、ディスク基板の厚さの誤差によって、光ディスクを再生する際に球面収差を生じることとなる。そこで、上記光ビームを当該光ビームの光軸を含む光ビームＰ１と、上記光軸から見て上記光ビームＰ１よりも外側の光ビームＰ３とに分離し、それぞれを異なる受光部に受光させる。これにより、球面収差の影響を補正することができる。また、主受光領域と補助受光領域とを用いることで、例えば、多層の記録媒体に対して情報の記録／再生を行う場合であっても、記録外層（情報の記録／再生を行う層以外の層）からの戻り光の影響を防止して、フォーカス誤差信号を求めることができる。
【０１２０】
しかし、記録外層からの戻り光が受光部に照射される際には、記録層（情報の記録／再生を行う層）からの戻り光と比べて大きい面積で受光部に照射されることとなる。そして、記録層からの戻り光の合焦状態によっては、上記記録層外からの戻り光が主受光領域に照射されていないにも関わらず、主受光領域からはみ出した戻り光を検出する補助受光領域のみに照射されることがある。この場合には、オフセットが発生し、正確なフォーカス制御を行うことができない。
【０１２１】
そこで、上記の構成によれば、上記分割線１２ｘの延伸方向における補助受光領域１２ｋ’・１２ｌ’の長さを、上記主受光領域１２ｋ・１２ｌの長さよりも短くしている。これにより、上記記録層外からの戻り光が主受光領域１２ｋ・１２ｌに照射されていないにも関わらず上記補助受光領域１２ｋ’・１２ｌ’のみに照射されるということを防止することができる。つまり、記録外層からの光が、補助受光領域１２ｋ’・１２ｌ’にのみ照射されることを防ぐことができる。従って、多層の光ディスクに対して記録／再生を行う場合であっても、記録外層からの反射光の影響をなくすとともに、球面収差を補正することができ、良好にフォーカス調整を行うことができる。
【０１２２】
さらに、上記の構成によれば、上記補助受光領域１２ｋ’・１２ｌ’は、主受光領域１２ｋ・１２ｌに光ビームＰ３が照射されない状態となった場合に、当該光ビームＰ３が当該補助受光領域１２ｋ’・１２ｌ’に照射されない大きさであることが好ましい。
【０１２３】
上記の構成によれば、補助受光領域１２ｋ’・１２ｌ’を主受光領域１２ｋ・１２ｌに光ビームＰ３が照射されない状態となった場合に当該光ビームＰ３が当該補助受光領域１２ｋ’・１２ｌ’に照射されない大きさに設定している。これにより、記録外層からの戻り光は、記録層からの戻り光と比べて受光部に照射される大きさが大きいので、上記の構成とすることにより、上記記録層外からの戻り光が主受光領域１２ｋ・１２ｌに照射されていないにも関わらず上記補助受光領域１２ｋ’・１２ｌ’のみに照射されるということをより確実に防止することができる。
【０１２４】
また、上記構成の光ピックアップ装置は、上記光ビームＰ１を受光する第１受光部を備え、上記第１受光部は、上記分割線１２ｘと平行の第１分割線で分割され互いに隣接している少なくとも２つの第１主受光領域１２ｉ・１２ｊと、上記第１主受光領域１２ｉ・１２ｊからはみ出した上記光ビームＰ１を受光する第１補助受光領域１２ｉ’・１２ｊ’とを有しており、上記補助受光領域１２ｋ’・１２ｌ’は光ビームＰ３のみを検出し、上記第１補助受光領域１２ｉ’・１２ｊ’は光ビームＰ１のみを検出するものであることが好ましい。
【０１２５】
上記の構成によれば、上記第１補助受光領域１２ｉ’・１２ｊ’と補助受光領域１２ｋ’・１２ｌ’とは、それぞれ光ビームＰ１と光ビームＰ３とのみを受光している。これにより、それぞれの光ビームＰ１・Ｐ３がデフォーカス状態の場合でも、一方の光ビームが他方の光ビームを検出するための補助受光領域に入射することを防ぐことができる。このため、フォーカス信号にオフセットが発生せずに良好なフォーカス制御が可能となる。
【０１２６】
さらに、上記構成の光ピックアップ装置は、上記分割線１２ｘに対して一方の側に設けられている主受光領域１２ｋからの出力信号と上記分割線１２ｘに対して他方の側に設けられている補助受光領域１２ｋ’からの出力信号とを加えた第１信号（Ｓｋ＋Ｓｋ’）と、上記他方の側に設けられている主受光領域１２ｌからの出力信号と上記一方の側にある補助受光領域１２ｌ’からの出力信号とを加えた第２信号（Ｓｌ＋Ｓｌ’）と、の差を取ることでフォーカス誤差信号を生成する演算手段を有していることが好ましい。
【０１２７】
上記の構成とすることで、記録外層からの迷光が存在する状態でも、フォーカスオフセットが発生せずに、良好なフォーカス制御を行うことができる。
【０１２８】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施形態について図面に基づいて説明すると以下の通りである。なお、前記した実施の形態１で説明した構成と同様の機能を有する構成には同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０１２９】
本実施の形態では、第２の偏光ホログラム素子３２の領域３２ａによって回折される光ビームＰ１、換言すると、第２の偏光ホログラム素子３２に照射される光ビームのうち、当該光ビームの光軸を含む光ビームＰ１が照射される主受光領域１２ｉ・１２ｊおよび補助受光領域１２ｉ’・１２ｊ’の形状と、光ビームＰ３が照射される主受光領域１２ｋ・１２ｌおよび補助受光領域１２ｋ’・１２ｌ’の形状との関係を規定している。具体的には、本実施の形態では、上記分割線１２ｘの延伸方向における光ビームＰ１を受光する上記第１主受光領域１２ｉ・１２ｊの長さと第１補助受光領域１２ｉ’・１２ｊ’の長さが等しく、上記分割線１２ｘの延伸方向における補助受光領域１２ｋ’・１２ｌ’の長さが、第１補助受光領域１２ｉ’・１２ｊ’の長さよりも短い場合について説明する。
【０１３０】
本実施形態において、フォーカス誤差信号ＦＥＳは、ナイフエッジ法で検出されるが、上述した実施の形態１における第２の偏光ホログラム素子３２の領域３２ａと３２ｂで回折される光を利用してＦＥＳを検出する。なお、図７（ａ）のように合焦状態の時には、光ビームＰ１・Ｐ３が集光されている。光ビームＰ３については、上述した実施の形態１と同様である。
【０１３１】
ここで、対物レンズ３によって集光された光ビームが光ディスク４上で集光されている、つまり、合焦状態である場合、光ビームＰ１は、図７（ａ）に示すように、互いに隣接している第１主受光領域である領域１２ｉと領域１２ｊとの間の分割線１２ｘ上に照射される。また、対物レンズ３によって集光された光ビームの焦点が光ディスク４上で合焦しておらず、対物レンズ３と光ディスク４との距離が上記対物レンズ３の焦点距離よりも長い場合、図７（ｂ）に示すように、半円状の光ビームＰ１は、第１主受光領域１２ｊ上のみに照射される。さらに、対物レンズ３と光ディスク４との距離が上記対物レンズ３の焦点距離よりも長くなると、図７（ｃ）に示すように、光ビームＰ１が上記第１主受光領域１２ｊをはみ出して、当該はみ出した部分が第１補助受光領域１２ｉ’に照射される。このとき、光ビームＰ１は、第１主受光領域１２ｊと第１補助受光領域１２ｉ’との両方に照射されることとなる。
【０１３２】
一方、また、対物レンズ３によって集光された光ビームの焦点が光ディスク４上で合焦しておらず、対物レンズ３と光ディスク４との距離が上記対物レンズ３の焦点距離よりも短い場合、図７（ｄ）に示すように、半円状の光ビームＰ１は、第１主受光領域１２ｉ上のみに照射される。さらに、対物レンズ３と光ディスク４との距離が上記対物レンズ３の焦点距離よりも短くなると、図７（ｅ）に示すように、光ビームＰ１が上記第１主受光領域１２ｉをはみ出して、当該はみ出した部分が第１補助受光領域１２ｊ’に照射される。このとき、光ビームＰ１は、第１主受光領域１２ｉと第１補助受光領域１２ｊ’との両方に照射されることとなる。
【０１３３】
なお、上記第１主受光領域１２ｉ・１２ｊおよび上記第１補助受光領域１２ｉ’・１２ｊ’は、上記分割線１２ｘを軸に線対称となっている。つまり、上記領域１２ｉと上記領域１２ｊとは、両領域の幅および長さが互いに等しいため、上記領域１２ｉの領域面積と上記領域１２ｊの領域の面積は等しい。また、上記領域１２ｉ’と上記領域１２ｊ’とは、両領域の幅および長さが互いに等しいため、上記領域１２ｉ’の領域面積と上記領域１２ｊ’の領域面積とは等しい。領域面積が等しい。
【０１３４】
以下、これについてＦＥＳカーブを用いて説明する。
【０１３５】
これにより、受光領域１２ｉ・１２ｊ・１２ｉ’・１２ｊ’におけるＦＥＳカーブをＦＥＳカーブ６とすると、ＦＥＳカーブ６は、上記補助受光領域１２ｉ’・１２ｊ’がない場合と比較して、デフォーカス量が−ｄ１〜＋ｄ１を超えた範囲で急激に０に収束させることができる。
【０１３６】
また、上記実施の形態１に示したように、受光領域１２ｋ・１２ｌ・１２ｋ’・１２ｌ’から得られるＦＥＳについても、オフセットの発生は見られない。
【０１３７】
したがって、本実施形態におけるＦＥＳは、上記受光領域１２ｉ・１２ｊ・１２ｉ’・１２ｊ’の信号Ｓｉ・Ｓｊ・Ｓｉ’・Ｓｊ’と、上記受光領域１２ｋ・１２ｌ・１２ｋ’・１２ｌ’の信号Ｓｋ・Ｓｌ・Ｓｋ’・Ｓｌ’とを加算した以下の式で算出される。
【０１３８】
ＦＥＳ＝（Ｓｉ＋Ｓｋ＋Ｓｉ’＋Ｓｋ’）−（Ｓｊ＋Ｓｌ＋Ｓｊ’＋Ｓｌ’）
＝｛（Ｓｉ＋Ｓｉ’）−（Ｓｊ＋Ｓｊ’）｝＋｛（Ｓｋ＋Ｓｋ’）−（Ｓｌ＋Ｓｌ’）｝
これにより、ＦＥＳはオフセットせず、良好なフォーカスサーボを行うことができる。
【０１３９】
さらに、光ビームとして、領域３２ａと領域３２ｂの両方の光ビームを利用するため、受光領域での検出光量の増加が見込めることから、ＦＥＳとして、信号振幅が大きき、品質のよい信号を得ることができるという効果を有する。
【０１４０】
また、光ビームＰ１を受光する第１主受光領域１２ｉ・１２ｊの上記分割線１２ｘの延伸方向における長さをＷ１、光ビームＰ３を受光する主受光領域１２ｋ・１２ｌの上記分割線１２ｘの延伸方向における長さをＷ３とした場合、本実施形態では、Ｗ１＜Ｗ３と設定されている。これは、領域３２ａと領域３２ｂとの領域の形状が異なるため、受光素子１２上での光ビームの形状が異なる。このとき、Ｗ１の長さをＷ３と同じにした場合、光ビームＰ１が大きくデフォーカスした場合に第１補助受光領域１２ｉ’・１２ｊ’で十分補正することができず、大きくデフォーカスした状態でオフセットが発生する。
【０１４１】
さらに、光ビームＰ３を受光する主受光領域１２ｋ・１２ｌおよび補助受光領域１２ｋ’・１２ｌ’の補助受光領域１２ｋ’・１２ｌ’の上記分割線１２ｘの延伸方向における長さをＷ２とした場合、Ｗ２＜Ｗ１＜Ｗ３という関係がより好ましい。なお、上記Ｗ１・Ｗ２・Ｗ３は、受光領域からはみ出さない程度の大きさである。また、上記Ｗ１・Ｗ２・Ｗ３の関係は、Ｗ１＝Ｗ２＝Ｗ３としてもよいが、この場合、受光素子１２の全体の大きさが大きくなる。
【０１４２】
以上より、本発明に係る光ピックアップ装置は、上記分割線の延伸方向における上記第１主受光領域の長さと第１補助受光領域の長さが等しく、上記分割線の延伸方向における補助受光領域の長さが、第１補助受光領域の長さよりも短いことが好ましい。
【０１４３】
上記第１の光ビームは、記録媒体から反射された光ビームの光軸を含む領域によって分割されたものであり、上記第１ビームが受光部に照射される場合には、例えば、半円形状で照射されることとなる。従って、上記光ビームが合焦状態からずれた場合であっても、上記第１光ビームが第１主受光領域に照射されずに第１補助受光領域のみに照射されることがない。また、受光領域は、受光面積が大きいほうがより多くの光ビームを検出することができる。従って、上記の構成のように、分割線の延伸方向における上記第１主受光領域の長さと第１補助受光領域の長さを等しくすることで、より正確に第１光ビームを検出することができる。また、上記補助受光領域の長さを、第１補助受光領域の長さよりも短くすることで、より一層、上記記録層外からの戻り光が主受光領域に照射されていないにも関わらず上記補助受光領域のみに照射されるということを防止することができる。
【０１４４】
〔実施の形態３〕
本発明のさらに他の実施形態について図面に基づいて説明すると以下の通りである。なお、前記した実施の形態１で説明した構成と同様の機能を有する構成には同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０１４５】
本実施の形態では、３つの領域に分離された第２の偏光ホログラム素子３２の領域３２ａ・３２ｂ・３２ｃによって回折される光ビームＰ１・Ｐ２・Ｐ３が照射される主受光領域１２ｉ・１２ｊ・１２ｋ・１２ｌ・１２ｍ・１２ｎおよび補助受光領域１２ｉ’・１２ｊ’・１２ｋ’・１２ｌ’・１２ｍ’・１２ｎ’の全てを用いてＦＥＳを求める例について説明する。
【０１４６】
以下、本実施の形態では、上記光ビームＰ２が照射される第２主受光領域１２ｍ・１２ｎおよび第２補助受光領域１２ｍ’・１２ｎ’について説明する。
【０１４７】
本実施形態において、フォーカス誤差信号ＦＥＳは、ダブルナイフエッジ法で検出されるが、上述した実施の形態２における第２の偏光ホログラム素子３２の領域３２ａと３２ｂで回折される光を利用してＦＥＳを検出する。なお、図８（ａ）のように合焦状態の時には、光ビームＰ１・Ｐ２・Ｐ３が集光されている。光ビームＰ１・Ｐ３については、上述した実施の形態１と同様である。
【０１４８】
ここで、対物レンズ３によって集光された光ビームが光ディスク４上で集光されている、つまり、合焦状態である場合、光ビームＰ２は、図８（ａ）に示すように、互いに隣接している第２主受光領域である領域１２ｍと領域１２ｎとの間の分割線１２ｘ上に照射される。また、対物レンズ３によって集光された光ビームの焦点が光ディスク４上で合焦しておらず、対物レンズ３と光ディスク４との距離が上記対物レンズ３の焦点距離よりも長い場合、図８（ｂ）に示すように、半円状の光ビームＰ２は、第２主受光領域１２ｍ上のみに照射される。さらに、対物レンズ３と光ディスク４との距離が上記対物レンズ３の焦点距離よりも長くなると、図８（ｃ）に示すように、光ビームＰ２が上記第２主受光領域１２ｍをはみ出して、当該はみ出した部分が第２補助受光領域１２ｎ’に照射される。このとき、光ビームＰ２は、第２主受光領域１２ｍと第２補助受光領域１２ｎ’との両方に照射されることとなる。
【０１４９】
一方、また、対物レンズ３によって集光された光ビームの焦点が光ディスク４上で合焦しておらず、対物レンズ３と光ディスク４との距離が上記対物レンズ３の焦点距離よりも短い場合、図８（ｄ）に示すように、半円状の光ビームＰ２は、第２主受光領域１２ｎ上のみに照射される。さらに、対物レンズ３と光ディスク４との距離が上記対物レンズ３の焦点距離よりも短くなると、図８（ｅ）に示すように、光ビームＰ２が上記第２主受光領域１２ｎをはみ出して、当該はみ出した部分が第２補助受光領域１２ｍ’に照射される。このとき、光ビームＰ２は、第２主受光領域１２ｎと第２補助受光領域１２ｍ’との両方に照射されることとなる。
【０１５０】
なお、上記第２主受光領域１２ｍ・１２ｎおよび上記第２補助受光領域１２ｍ’・１２ｎ’は、上記分割線１２ｘを軸に線対称となっている。つまり、上記領域１２ｍと上記領域１２ｎとは、両領域の幅および長さが互いに等しいため、上記領域１２ｍの領域面積と上記領域１２ｎの領域面積とは等しい。また、上記領域１２ｍ’と上記領域１２ｎ’とは、両領域の幅および長さが互いに等しいため、上記領域１２ｍの領域面積と上記領域１２ｎの領域面積とは等しい。
【０１５１】
これにより、受光領域１２ｍ・１２ｍ’・１２ｎ・１２ｎ’におけるＦＥＳカーブをＦＥＳカーブ７とすると、ＦＥＳカーブ７は、上記第２補助受光領域１２ｍ’・１２ｎ’がない場合と比較して、デフォーカス量が−ｄ１〜＋ｄ１を超えた範囲で急激に０に収束させることができる。
【０１５２】
また、上記実施の形態２に示したように、主受光領域１２ｉ・１２ｊ・１２ｋ・１２ｌおよび補助受光領域１２ｉ’・１２ｊ’・１２ｋ’・１２ｌ’から得られるＦＥＳについても、オフセットの発生はみられない。
【０１５３】
したがって、本実施形態におけるＦＥＳは、上記受光領域１２ｉ・１２ｊ・１２ｉ’・１２ｊ’・１２ｋ・１２ｌ・１２ｋ’・１２ｌ’の信号Ｓｉ・Ｓｊ・Ｓｉ’・Ｓｊ’・Ｓｋ・Ｓｌ・Ｓｋ’・Ｓｌ’と、上記受光領域１２ｍ・１２ｎ・１２ｍ’・１２ｎ’の信号Ｓｍ・Ｓｎ・Ｓｍ’・Ｓｎ’とを加算した以下の式で算出される。
【０１５４】
ＦＥＳ＝（Ｓｉ＋Ｓｋ＋Ｓｍ＋Ｓｉ’＋Ｓｋ’＋Ｓｍ’）−（Ｓｊ＋Ｓｌ＋Ｓｎ＋Ｓｊ’＋Ｓｌ’＋Ｓｎ’）
＝｛（Ｓｉ＋Ｓｉ’）−（Ｓｊ＋Ｓｊ’）｝＋｛（Ｓｋ＋Ｓｋ’）−（Ｓｌ＋Ｓｌ’）｝＋｛（Ｓｍ＋Ｓｍ’）−（Ｓｎ＋Ｓｎ’）｝
これにより、ＦＥＳはオフセットせず、より良好なフォーカスサーボを行うことができる。
【０１５５】
さらに、上記構成の光ピックアップ装置は、第２の偏光ホログラム素子３２は、上記集光手段を通過した光ビームを回折することで分離するホログラム素子であり、上記ホログラム素子は、光ビームの回折方向に対して略平行な直線で少なくとも２つの領域に上記光ビームを分離するものである。
【０１５６】
上記の構成によれば、ホログラム素子の回折方向と略平行な直線で分割された領域すべての領域の光ビームを利用するため、受光領域での検出光量の増加が見込めることから、ＦＥＳ信号として、信号振幅が大きき、品質のよい信号を得ることができ、記録外層からの迷光が存在する状態でも、フォーカスオフセットが発生せずに、良好なフォーカス制御を行うことができる。
【０１５７】
〔実施の形態４〕
本発明のさらに他の実施形態について図面に基づいて説明すると以下の通りである。なお、前記した実施の形態１で説明した構成と同様の機能を有する構成には同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０１５８】
本実施の形態では、第２の偏光ホログラム素子３２の領域３２ａ・３２ｂ・３２ｃによって回折される光ビームＰ１・Ｐ２・Ｐ３が照射される主受光領域１２ｉ・１２ｊ・１２ｋ・１２ｌ・１２ｍ・１２ｎおよび補助受光領域１２ｉ’・１２ｊ’・１２ｋ’・１２ｌ’・１２ｍ’・１２ｎ’の配置に関して＋１次回折光および−１次回折光の両方の回折光を用いてＦＥＳを検出することについて説明する。
【０１５９】
図９は本発明の光集積ユニット１に用いる受光素子１２の受光部パターンを説明する図である。受光素子１２は受光領域１２ａ〜１２ｎの１４個の受光部と主受光領域１２ｉ〜１２ｎの分割線方向の外側に隣接して補助受光領域１２ｉ’〜１２ｎ’で構成されている。
【０１６０】
往路光学系において、第１の偏光ホログラム素子３１によって回折された３つの光ビームは、光ディスク４に照射される。そして、復路光学系において、光ディスク４によって反射された光ビームは、第２の偏光ホログラム素子３２により、非回折光（０次回折光）２２と回折光（±１次回折光）２３に分離される。なお、受光素子１２は、これらの非回折光２２、回折光２３のうちＲＦ信号やサーボ信号の検出に必要な光ビームを受光するための受光領域が備えられている。具体的には、第２の偏光ホログラム素子３２の３つの非回折光（０次回折光）と、６つの＋１次回折光と，３つの−１次回折光の合計１２個のビームが形成される。ここではホログラムパターンがブレーズされており不要な回折光が発生しないようになっている。
【０１６１】
本実施形態において、フォーカス誤差信号ＦＥＳは、ダブルナイフエッジ法で検出する。上記ダブルナイフエッジ法における演算は、以下の式で算出される。
【０１６２】
ＦＥＳ＝（Ｓｉ＋Ｓｋ＋Ｓｍ＋Ｓｉ’＋Ｓｋ’＋Ｓｍ’）−（Ｓｊ＋Ｓｌ＋Ｓｎ＋Ｓｊ’＋Ｓｌ’＋Ｓｎ’）
図１０を用いて、フォーカス誤差信号ＦＥＳに関連する受光領域１２ｉ・１２ｉ’・１２ｊ・１２ｊ’・１２ｋ・１２ｋ’・１２ｌ・１２ｌ’・１２ｍ・１２ｍ’・１２ｎ・１２ｎ’および光ビームＰ１・Ｐ２・Ｐ３について詳しく説明する。図１０（ａ）に示すように、合焦状態の時には、光ビームＰ１・Ｐ２・Ｐ３が集光されている。
【０１６３】
このように＋１次回折光と−１次回折光の両方を用いること以外は、上述のダブルナイフエッジ法でＦＥＳを検出する上述した実施形態３と同様であるため、ＦＥＳはオフセットせず、良好なフォーカスサーボを行うことは明らかである。
【０１６４】
さらに、光ビームとして、領域３２ａと領域３２ｂの両方を利用するため、受光領域での検出光量の増加が見込めることから、ＦＥＳとして、信号振幅が大きき、品質のよい信号を得ることができるという効果を有することも明らかである。
【０１６５】
また、ホログラム素子の光ビームをすべて利用するため、信号振幅としても、品質のよい信号を得ることができるという効果を有する他、偏光回折素子１５の光軸中心の回転調整によりダブルナイフエッジ法のＦＥＳ信号のオフセット調整が確実に行うことができるという効果もある。
【０１６６】
なお、補助受光領域１２ｉ’〜１２ｎ’は、上述した実施の形態に示したものに限られる訳ではなく、分割線１２ｘに平行な方向における主受光領域１２ｉ〜１２ｎの中央部分に対して、分割線１２ｘの垂直方向に隣り合う位置に配置すればよく、補助受光領域１２ｉ’〜１２ｎ’は主受光領域での受光量に変化が生じたときに、その変化を補償できる（打ち消すことのできる）形状及び配置に形成されていれば良い。
【０１６７】
また、上記全ての配置の場合とも、所望のデフォーカス量のときにＦＥＳが０へと減じられるように、その形状（幅，長さ等）及び配置が決定される。つまり、主受光領域１２ｉ〜１２ｎおよび補助受光領域１２ｉ’〜１２ｎ’は、主受光領域１２ｉ〜１２ｎによるフォーカス誤差信号を補助受光領域１２ｉ’〜１２ｎ’により補正できるように、その形状（幅，長さ等）及び配置が決定される。これにより、多層の光ディスクの記録再生面の間隔に合わせて、各記録再生面でのＦＥＳが干渉しないように設定できる。
【０１６８】
さらに、補助受光領域１２ｉ’〜１２ｎ’からの出力を、主受光領域１２ｉ〜１２ｎに対して一定の比率で増幅あるいは減衰して上記した演算を行い、フォーカス誤差信号を生成してもよい。このようにすれば、補助受光領域１２ｉ’〜１２ｎ’の配置の自由度が向上する。
【０１６９】
なお、本実施の形態では、第２の偏光ホログラム素子３２の領域３２ａ・３２ｂによって回折された光ビームＰ１・Ｐ３は、＋１次回折光を用いており、上記第２の偏光ホログラム素子３２の領域３２ｃによって回折された光ビームＰ２は、−１次回折光を用いているが、逆に、上記光ビームＰ１・Ｐ３は、−１次回折光を用い、上記光ビームＰ２は、＋１次回折光を用いてもよい。ただし、球面収差を補正するために、上記光ビームＰ１と光ビームＰ３とは同じ回折光を用いた方がよい。
【０１７０】
以上より、上記構成の光ピックアップ装置は、上記第１領域〜第３領域によって生成された光ビームの少なくとも１つを用いることで、フォーカス誤差信号を生成し、他層からの迷光が存在する状態であっても、フォーカスオフセットが発生せず、より良好なフォーカス制御を行うことができる。
【０１７１】
また、上記構成の光ピックアップ装置は、上記分離手段３２によって分離された光ビームは、＋１次光と−１次光との両方を用いてフォーカス誤差信号を検出する構成であってもよい。
【０１７２】
これにより、受光領域の配置の自由度が向上し、信号振幅としても、品質のよい信号を得ることができる。また、偏光回折素子１５の光軸中心の回転調整により、ＦＥＳのオフセット調整を確実に行うことができる。
【０１７３】
上述の実施の形態１ないし実施の形態３では、第１の偏光ホログラム素子３１により３ビームを生成する構成で説明したが、ＴＥＳ生成用に３ビームを用いない１ビーム用の光ピックアップ装置にも適用可能である。
【０１７４】
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１７５】
本発明の光ピックアップ装置は、複数の記録再生層を有する光ディスクに対して、正確な記録再生動作を可能とする光ピックアップ装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１７６】
【図１】本発明にかかる実施の形態１の受光素子と受光状態を説明する図である。
【図２】本発明にかかる光ピックアップ装置の光学系を示す概略構成図である。
【図３】本発明にかかる光ピックアップ装置に用いる第１の偏光ホログラム素子のホログラムパターンを説明する図である。
【図４】本発明にかかる光ピックアップ装置に用いる第２の偏光ホログラム素子のホログラムパターンを説明する図である。
【図５】本発明にかかる実施の形態１おける光ピックアップ装置に用いる受光素子の受光部パターンを説明する図である。
【図６】本発明にかかる実施の形態１におけるＦＥＳカーブを説明する図である。
【図７】本発明にかかる実施の形態２の受光素子と受光状態を説明する図である。
【図８】本発明にかかる実施の形態３の受光素子と受光状態を説明する図である。
【図９】本発明にかかる実施の形態４の光ピックアップ装置に用いる受光素子の受光部パターンを説明する図である。
【図１０】本発明にかかる実施の形態４の受光素子と受光状態を説明する図である。
【図１１】従来の光ピックアップ装置の光学系を示す概略構成図である。
【図１２】従来の光ピックアップ装置のホログラム素子及び受光素子の形状及び配置を説明する図である。
【図１３】従来の光ピックアップ装置の受光素子の形状及び受光状態を説明する図である。
【図１４】従来の光ピックアップ装置におけるＦＥＳカーブを説明する図である。
【図１５】従来の光ピックアップ装置における２層ディスクのＦＥＳカーブを説明する図である。
【図１６】従来の球面収差を検出するホログラム素子の形状を説明する図である。
【図１７】従来の光ピックアップ装置における受光素子の形状及び球面収差を補正することのできるホログラム素子を用いた場合の受光状態を示す図である。
【図１８】従来の光ピックアップ装置における受光素子の形状及び球面収差を補正することのできるホログラム素子を用いた場合の受光状態を示す図である。
【符号の説明】
【０１７７】
２        コリメータレンズ（集光手段）
３        対物レンズ（集光手段）
１２      受光素子
１２ｋ    主受光領域（第１主受光領域）
１２ｌ    主受光領域（第２主受光領域）
１２ｋ’  補助受光領域（第２補助受光領域）
１２ｌ’  補助受光領域（第１補助受光領域）
１２ｘ    分割線
１４      偏光ビームスプリッタ
２２      ０次回折光（第１光ビーム）
２３      １次回折光（第２光ビーム）
３１      第１の偏光ホログラム素子
３２      第２の偏光ホログラム素子（分離手段）
Ｐ１      光ビーム（第１光ビーム）
Ｐ３      光ビーム（第２光ビーム）
【図１】
2006139872.tif 000003
【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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