(57)【要約】【課題】多層情報記録媒体（以下記録媒体と称す）を記録・再生する為の記録再生装置に搭載する光ピックアップにおいて、情報記録層の間の中間層の厚さを薄くすると、再生信号用の信号光束と迷光光束が十分に分離できないクロストーク状態が発生する。信号光束と迷光光束を、回折格子を用いて分離する手法もあるが信号成分も回折により強度が減衰する。集光レンズとピンホールを組み合わせた方法もあるが、迷光が除去しきれない。【解決手段】検出光学系をトラック方向から見た断面において、読み取り光が記録媒体のｍ番目の記録層に集光しているとき、その反射光Ｌｍの、検出用の集光レンズ６による集光点ｆｍと、ｍ＋１番目の層からの迷光光束の集光点ｆｍ＋１との間に前方遮光手段１１を置き、集光点ｆｍと、ｍ−１番目の層からの迷光光束の集光点ｆｍ−１との間に後方遮光手段１２を設け、信号光束Ｌｍのみが両遮光手段の間を通って受光素子８に到る。【選択図】  図１
2006294075.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、コリメートレンズと、検出分離手段と、対物レンズと、検出光学系と、受光素子を有し、基板厚の異なる層に情報が記録される多層情報記録媒体（以下単に記録媒体と称す）を記録、または再生、または記録再生する光ピックアップにおいて、前記記録媒体で反射した光束を検出する前記検出光学系が、前記光束を前記受光素子に集光させるための集光手段と、前記記録媒体上で前記光束が集光しているｍ番目の層で反射した信号光束Ｌｍの集光点をｆｍ、ｍ＋１番目の層で反射した迷光光束Ｌｍ＋１の集光点をｆｍ＋１、ｍ−１番目の層で反射した迷光光束Ｌｍ−１の集光点をｆｍ−１とするとき、前記集光点ｆｍと、前記集光点ｆｍ＋１の間に、前記記録媒体のトラック方向から見た断面における前記集光手段の光軸から一方の側を遮光する前方遮光手段と、前記集光点ｆｍと前記集光点ｆｍ−１の間に、前記光軸から他方の側を遮光する後方遮光手段と、を備えたことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２】
光源と、コリメートレンズと、検出分離手段と、対物レンズと、検出光学系と、受光素子を有し、基板厚の異なる層に情報が記録される多層情報記録媒体（以下単に記録媒体と称す）を記録、または再生、または記録再生する光ピックアップにおいて、前記記録媒体で反射した光束を検出する前記検出光学系が、前記光束を前記受光素子に集光させるための集光手段と、前記記録媒体上で前記光束が集光しているｍ番目の層で反射した信号光束Ｌｍの集光点をｆｍ、ｍ＋１番目の層で反射した迷光光束Ｌｍ＋１の集光点をｆｍ＋１、ｍ−１番目の層で反射した迷光光束Ｌｍ−１の集光点をｆｍ−１とするとき、前記集光点ｆｍ＋１よりも前記集光手段に近い位置に、前記記録媒体のトラック方向から見た断面における前記集光手段の光軸によって前記光束を２つの領域に分岐する光束分岐手段と、分岐した各光束に対して、前記集光点ｆｍと、前記集光点ｆｍ＋１の間に、前記迷光光束Ｌｍ＋１を遮光するため前記光軸から一方の側に配置した前方遮光手段と、前記集光点ｆｍと前記集光点ｆｍ−１の間に、前記迷光光束Ｌｍ−１を遮光するため前記光軸から他方の側に配置した後方遮光手段と、を備えたことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項３】
光源と、コリメートレンズと、検出分離手段と、対物レンズと、検出光学系と、受光素子を有し、基板厚の異なる層に情報が記録される多層情報記録媒体（以下単に記録媒体と称す）を記録、または再生、または記録再生する光ピックアップにおいて、前記記録媒体で反射した光束を検出する前記検出光学系が、前記光束を前記受光素子に集光させるための集光手段と、前記記録媒体上で前記光束が集光しているｍ番目の層で反射した信号光束Ｌｍの集光点をｆｍ、ｍ＋１番目の層で反射した迷光光束Ｌｍ＋１の集光点をｆｍ＋１、ｍ−１番目の層で反射した迷光光束Ｌｍ−１の集光点をｆｍ−１とするとき、前記集光点ｆｍと前記集光点ｆｍ＋１との間に、前記光束を前記記録媒体のトラック方向から見た断面における前記集光手段の光軸によって２つの領域に分岐する光束分岐手段と、分岐した各光束に対して、前記集光点ｆｍと、前記集光点ｆｍ−１の間に、前記迷光光束Ｌｍ＋１および前記迷光光束Ｌｍ−１を遮光するため前記光軸から一方の側に配置した遮光手段と、を備えたことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項４】
請求項３に記載の光ピックアップにおいて、前記光束分岐手段は、２個の光学くさびを、厚さの薄い方を突き合わせて上下対称的になるよう一体化した構成であることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項５】
請求項３に記載の光ピックアップにおいて、前記光束分岐手段は、２個の光学くさびを、厚さの厚い方を突き合わせて上下対称的になるよう一体化した構成であることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項６】
請求項５に記載の光ピックアップにおいて、前記分岐した各光束に対して備えられている遮光手段が一体化されていることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項７】
請求項４ないし６のいずれか１つに記載の光ピックアップにおいて、前記光学くさびと前記遮光手段が一体化されていることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項８】
請求項３に記載の光ピックアップにおいて、前記光束分岐手段は、各領域が前記断面において互いに回折方向が異なるブレーズ型回折格子であることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項９】
請求項８に記載の光ピックアップにおいて、前記ブレーズ型回折格子は各領域を回折した光束が互いに交叉するように格子角度が設定されていることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１０】
請求項９に記載の光ピックアップにおいて、前記分岐した各光束に対して備えられている遮光手段が一体化されていることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１１】
請求項８ないし１０のいずれか１つに記載の光ピックアップにおいて、前記回折格子が無いとした場合に生ずべき集光点ｆｍの位置に光源を配置し、該光源は前記ブレーズ型回折格子によっては回折されない方向の直線偏光を出射することを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１２】
請求項８ないし１１のいずれか１つに記載の光ピックアップにおいて、前記回折格子と前記遮光手段が一体化されていることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１３】
請求項８ないし１１のいずれか１つに記載の光ピックアップにおいて、前記回折格子と、前記遮光手段と、前記光源と、前記受光素子が光学ユニットとして一体化されていることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１４】
請求項１に記載の光ピックアップにおいて、前記受光素子の前に第２集光レンズを設け、前記受光素子の少なくとも一部をトラック方向に平行な線で分割した２分割受光素子としたことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１５】
請求項１に記載の光ピックアップにおいて、前記受光素子の少なくとも一部をトラック方向に直交する線で分割した２分割受光素子としたことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１６】
請求項２ないし１３のいずれか１つに記載の光ピックアップにおいて、前記光束分岐手段で分岐した一方の光束に対しては受光素子の前に第２集光レンズを設け、集光した信号光束をトラック方向に平行な線で分割した２分割受光素子で検出することを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１７】
請求項２ないし１３のいずれか１つに記載の光ピックアップにおいて、前記光束分岐手段で分岐した受光素子の前に第２集光レンズを設けていない光束を検出する受光素子はトラック方向に平行な線で少なくとも２分割されていることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１８】
請求項２ないし１３のいずれか１つに記載の光ピックアップにおいて、前記光束分岐手段で分岐した一方の光束に対しては受光素子の前に第２集光レンズを設け、集光した信号光束をトラック方向に平行な線で分割した２分割受光素子で検出し、他方の光束を検出する受光素子はトラック方向に平行な線で少なくとも２分割されていることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１９】
請求項１ないし１８のいずれか１つに記載の光ピックアップを備えたことを特徴とする光記録装置。
【請求項２０】
請求項１ないし１８のいずれか１つに記載の光ピックアップを備えたことを特徴とする光再生装置。
【請求項２１】
請求項１ないし１８のいずれか１つに記載の光ピックアップを備えたことを特徴とする光記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層情報記録媒体（二層情報記録媒体等）を記録・再生する為の記録再生装置に搭載する光ピックアップに関し、多層ディスクの検査装置・評価装置に応用できる技術である。
【背景技術】
【０００２】
図１３は一般的な光ピックアップを説明するための図である。
同図において符号１は光源、２はカップリングレンズ、３は検出分離手段、４は対物レンズ、５は情報記録媒体、６は検出レンズ、７は回折格子、８は受光素子をそれぞれ示す。
光ピックアップは、情報記録媒体５の記録を再生する光を出射する光源１、光源１の発散光束を略平行光束にするためのカップリングレンズ２、光源１から情報記録媒体５へ向かう光束と情報記録媒体５を反射した光束を分離する為の検出分離手段３、光束を情報記録媒体５に集光する為の対物レンズ４、情報記録媒体５の信号層で反射した光束を受光素子８に集光する為の検出レンズ６、情報記録媒体５と対物レンズ４のフォーカス方向、トラック方向の位置を一定に保つために必要なフォーカスエラー信号、トラックエラー信号を生成する為の回折格子７、情報記録媒体５の信号情報を得るための受光素子８、を備えている。対物レンズは、情報記録媒体の信号情報面にスポットをフォーカスする為、光軸方向に駆動できるアクチュエータに搭載されている。
光源１を出射した光束は、カップリングレンズ２で略平行光になり、検出分離手段３を透過し、対物レンズ４により情報記録媒体５の情報記録面に微小スポットを形成する。情報記録媒体５で反射した光束は、対物レンズ４で再び略平行光になり、検出分離手段３で反射され、集光レンズ６で収束光になり、回折格子７によって光束を分岐し、各分割受光素子８の受光面で検出される。
一般的に、光源から情報記録媒体へ向かう光学系のことを、照明光学系（往路）と呼び、情報記録媒体で反射した光束が受光素子へ向かう光学系のことを、検出光学系（復路）と呼ぶ。
【０００３】
図１４は光学ユニットを説明するための図である。
図１５は回折格子を説明するための図である。
近年、光ピックアップを小型化する技術として、光源と受光素子と各種信号を生成するために領域を分割された回折格子を一体化した光学ユニットと呼ばれるものが登場した。
光学ユニットは、光源１と分割受光素子８と、領域を分割された回折格子７からなる。
光源１を出射した発散光は、回折格子７を透過し、光ピックアップに備えられたカップリングレンズ（図示せず）へ向かう。情報記録媒体で反射した光束は再びカップリングレンズを透過し、収束光として回折格子７に入射する。回折格子７は入射光束に対して領域分割されており、各領域で分割された光束を分割受光素子８で受光する。図１５に示すように、一般的な回折格子は３分割されており、領域ＡＢで回折した光を２分割受光素子で検出することで（ナイフエッジ法による）フォーカスエラー信号が得られ、領域、ＣとＤで回折した光をそれぞれ個別受光することでトラックエラー信号が得られる。
【０００４】
図１６は記録または再生または記録再生装置を説明するためのブロック図である。
同図において符号２０は光ディスク装置、２２はスピンドルモータ、２３は光ピックアップ装置、２４はレーザコントロール回路、２５はエンコーダ、２７はモータドライバ、２８は再生信号処理回路、３３はサーボコントローラ、３４はバッファＲＡＭ、３７はバッファマネージャ、３８はインターフェース、３９はＲＯＭ、４０はＣＰＵ、４１はＲＡＭをそれぞれ示す。
同図における矢印は代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表すものではない。
前記光ピックアップ装置２３は、光ディスク（情報記録媒体）５のスパイラル状又は同心円状のトラックが形成された記録面にレーザ光を照射するとともに、記録面からの反射光を受光するための装置である。前記再生信号処理回路２８は、光ピックアップ装置２３の出力信号である電流信号を電圧信号に変換し、該電圧信号に基づいてウォブル信号、再生信号及びサーボ信号（フォーカスエラー信号、トラックエラー信号）などを検出する。そして、再生信号処理回路２８では、ウォブル信号からアドレス情報および同期信号等を抽出する。ここで抽出されたアドレス情報はＣＰＵ４０に出力され、同期信号はエンコーダ２５に出力される。さらに、再生信号処理回路２８では、再生信号に対して誤り訂正処理等を行なった後、バッファマネージャ３７を介してバッファＲＡＭ３４に格納する。
【０００５】
サーボ信号は再生信号処理回路２８からサーボコントローラ３３に出力される。サーボコントローラ３３では、サーボ信号に基づいて光ピックアップ装置２３を制御する制御信号を生成し、モータドライバ２７に出力する。バッファマネージャ３７では、バッファＲＡＭ３４へのデータの入出力を管理し、蓄積されたデータ量が所定の値になると、ＣＰＵ４０に通知する。モータドライバ２７では、サーボコントローラ３３からの制御信号及びＣＰＵ４０の指示に基づいて、光ピックアップ装置２３およびスピンドルモータ２２を制御する。
エンコーダ２５では、ＣＰＵ４０の指示に基づいて、バッファＲＡＭ３４に蓄積されているデータをバッファマネージャ３７を介して取り出し、エラー訂正コードの付加などを行ない、光ディスク５への書き込みデータを作成する。そして、エンコーダ２５では、ＣＰＵ４０からの指示に基づいて、再生信号処理回路２８からの同期信号に同期して、書き込みデータをレーザコントロール回路２４に出力する。前記レーザコントロール回路２４では、エンコーダ２５からの書き込みデータに基づいて、光ピックアップ装置２３からのレーザ光出力を制御する。なお、レーザコントロール回路２４では、ＣＰＵ４０の指示に基づいて後述する光ピックアップ装置２３の２つの光源の一方を制御対象とする。インターフェース３８は、ホスト（例えば、パーソナルコンピュータ）との双方向の通信インターフェースであり、ＡＴＡＰＩ（ＡＴ Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ Ｐａｃｋｅｔ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）およびＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）等の標準インターフェースに準拠している。ＲＯＭ３９には、ＣＰＵ４０にて解読可能なコードで記述されたプログラムが格納されている。ＣＰＵ４０は、ＲＯＭ３９に格納されているプログラムに従って各部の動作を制御するとともに、制御に必要なデータ等を一時的にＲＡＭ４１に保存する。
【０００６】
図１７は二層情報記録媒体の構造を説明するための図である。
同図において符号５１はＬ０基板、５２は半透過膜、５３は中間層、５４は金属反射膜、５５はＬ１基板をそれぞれ示す。
情報記録媒体の大容量化を実現する手段として、多層情報記録媒体がある。多層情報記録媒体の代表的なものに、二層情報記録媒体がある。
二層情報記録媒体５は、光が入射する側から、Ｌ０基板５１、半透過膜（Ｌ０層）５２、中間層５３、金属反射膜（Ｌ１層）５４、Ｌ１基板５５を順に積層したものである。信号情報は、Ｌ０層５２の表面、またはＬ１層５４の表面にパターン形状として記録される。Ｌ０基板５１とＬ１基板５５は、一般的にポリカーボネートが使われる。中間層５３は紫外線、もしくは熱硬化型の樹脂が用いられる。半透過膜５２はシリコン、もしくは銀、アルミなどが用いられる。金属反射膜５４には、銀やアルミが主に用いられる。
二層情報記録媒体は、現在、ＤＶＤのビデオフォーマットにおいて主流となり、各種映画などを録画した二層情報記録媒体が多く出回っている。
【０００７】
図１８は二層情報記録媒体の再生状況を説明するための図である。同図（ａ）はＬ０基板に書き込まれた記録情報を読むときの光路図、同図（ｂ）はＬ１基板に書き込まれた記録情報を読むときの光路図である。
同図（ａ）において、実線で示すようにＬ０基板５１表面と対物レンズ４の間隔を遠ざけて、Ｌ０層５２に微小スポットを形成する。Ｌ１層５４の信号情報を再生する場合は、同図（ｂ）の実線に示すようにＬ０基板５１表面と対物レンズ４の間隔を近づけて、Ｌ１層５４に微小スポットを形成する。Ｌ０層５２、Ｌ１層５４で反射した信号光束（実線）はどちらも対物レンズ４を透過すると平行光束になり、検出レンズ６の位置が固定されていれば、同一受光面８で集光され検出することができる。
【０００８】
図１９は２層ＤＶＤの条件で中間層厚を狭めていったときにＬ０層の再生信号であるジッターが劣化する様子を観測した結果を示す図である。
Ｌ０層を再生しているときには図１８（ａ）の点線に示すように、Ｌ１層５４から迷光が発生する。またＬ１層５４を再生しているときには図１８（ｂ）の点線に示すように、Ｌ０層５２から迷光が発生する。この迷光の一部は、情報記録媒体５の信号層で反射した光束に重なり、受光素子８で検出される。
この迷光は、一般的には各種信号へのオフセットとして検出される。その発生原理については、非特許文献１において詳しく論じられている。
さらに中間層５３の厚さを薄くした場合、受光素子８の手前において信号光束と迷光光束が干渉を起こし、フォーカスエラー信号、トラックエラー信号、ディスク再生信号（ジッター）に対するノイズ成分になる。例えば、図１９に示すようにＬ０層の再生信号であるジッターを観測すると、中間層５３の厚さを３０μｍよりも薄くすると、ジッターが著しく劣化するのが分かる。
一般的にこのような現象は二層情報記録媒体におけるクロストークと呼ばれている。このため、二層情報記録媒体の中間層５３を薄くした場合は、光ピックアップにおいて迷光を除去、低減する必要がある。
また、多層情報記録媒体においては、信号を再生している層以外の全ての層からの迷光が発生し、大きなクロストークが発生する。
【０００９】
検出光学系に配置した回折格子で信号光束および迷光光束を０次、±１次光に分け、多層からの迷光を異なる受光素子で検出し、信号光束と迷光光束を差動演算することで、迷光光束によるオフセットを除去する技術が知られている（例えば、特許文献１  参照。）。
ところが、このような構成では回折格子で分けられる光束は迷光だけでなく、信号光も回折されるので、信号成分が低下してしまう。さらに、受光面手前での信号光束と迷光光束の干渉による光量変動が除去できず、信号光の強度が揺らいでしまう。
検出光学系に配置した集光レンズとピンホールによって、迷光の影響を低減する技術が知られている（例えば、特許文献２  参照。）。しかし、この光学系では、強度分布の最も高い迷光の中心成分がピンホールを抜け、受光素子で検出されるので、完全な迷光対策にはならない。また、一般的に対物レンズはトラック方向に駆動するので、光軸ずれが発生する。この時ピンホールの位置では信号光が蹴られ、信号光強度そのものが変動してしまう。
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−２７３６４０号公報
【特許文献２】特開２００３−３２３７３６号公報
【特許文献３】特開２００１−２７３６４０号公報
【非特許文献１】ODS2003『Analyses for Design of Drives and Disks for Dual-layer Phase Change Optical Disks』
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
以上の問題点に対して、本発明は、多層情報記録媒体を記録・再生する際に生じる迷光を完全に除去することができる光ピックアップを提案するものである。さらに、二層情報記録媒体の記録・再生においても、簡易な構成により迷光を完全に除去することができる光ピックアップを提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載の発明では、光源と、コリメートレンズと、検出分離手段と、対物レンズと、検出光学系と、受光素子を有し、基板厚の異なる層に情報が記録される多層情報記録媒体（以下単に記録媒体と称す）を記録、または再生、または記録再生する光ピックアップにおいて、前記記録媒体で反射した光束を検出する前記検出光学系が、前記光束を前記受光素子に集光させるための集光手段と、前記記録媒体上で前記光束が集光しているｍ番目の層で反射した信号光束Ｌｍの集光点をｆｍ、ｍ＋１番目の層で反射した迷光光束Ｌｍ＋１の集光点をｆｍ＋１、ｍ−１番目の層で反射した迷光光束Ｌｍ−１の集光点をｆｍ−１とするとき、前記集光点ｆｍと、前記集光点ｆｍ＋１の間に、前記記録媒体のトラック方向から見た断面における前記集光手段の光軸から一方の側を遮光する前方遮光手段と、前記集光点ｆｍと前記集光点ｆｍ−１の間に、前記光軸から他方の側を遮光する後方遮光手段と、を備えたことを特徴とする。
請求項２に記載の発明では、光源と、コリメートレンズと、検出分離手段と、対物レンズと、検出光学系と、受光素子を有し、基板厚の異なる層に情報が記録される多層情報記録媒体（以下単に記録媒体と称す）を記録、または再生、または記録再生する光ピックアップにおいて、前記記録媒体で反射した光束を検出する前記検出光学系が、前記光束を前記受光素子に集光させるための集光手段と、前記記録媒体上で前記光束が集光しているｍ番目の層で反射した信号光束Ｌｍの集光点をｆｍ、ｍ＋１番目の層で反射した迷光光束Ｌｍ＋１の集光点をｆｍ＋１、ｍ−１番目の層で反射した迷光光束Ｌｍ−１の集光点をｆｍ−１とするとき、前記集光点ｆｍ＋１よりも前記集光手段に近い位置に、前記記録媒体のトラック方向から見た断面における前記集光手段の光軸によって前記光束を２つの領域に分岐する光束分岐手段と、分岐した各光束に対して、前記集光点ｆｍと、前記集光点ｆｍ＋１の間に、前記迷光光束Ｌｍ＋１を遮光するため前記光軸から一方の側に配置した前方遮光手段と、前記集光点ｆｍと前記集光点ｆｍ−１の間に、前記迷光光束Ｌｍ−１を遮光するため前記光軸から他方の側に配置した後方遮光手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、光源と、コリメートレンズと、検出分離手段と、対物レンズと、検出光学系と、受光素子を有し、基板厚の異なる層に情報が記録される多層情報記録媒体（以下単に記録媒体と称す）を記録、または再生、または記録再生する光ピックアップにおいて、前記記録媒体で反射した光束を検出する前記検出光学系が、前記光束を前記受光素子に集光させるための集光手段と、前記記録媒体上で前記光束が集光しているｍ番目の層で反射した信号光束Ｌｍの集光点をｆｍ、ｍ＋１番目の層で反射した迷光光束Ｌｍ＋１の集光点をｆｍ＋１、ｍ−１番目の層で反射した迷光光束Ｌｍ−１の集光点をｆｍ−１とするとき、前記集光点ｆｍと前記集光点ｆｍとの間に、前記光束を前記記録媒体のトラック方向から見た断面における前記集光手段の光軸によって２つの領域に分岐する光束分岐手段と、分岐した各光束に対して、前記集光点ｆｍと、前記集光点ｆｍ−１の間に、前記迷光光束Ｌｍ＋１および前記迷光光束Ｌｍ−１を遮光するため前記光軸から一方の側に配置した遮光手段と、を備えたことを特徴とする。
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の光ピックアップにおいて、前記光束分岐手段は、２個の光学くさびを、厚さの薄い方を突き合わせて上下対称的になるよう一体化した構成であることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、請求項３に記載の光ピックアップにおいて、前記光束分岐手段は、２個の光学くさびを、厚さの厚い方を突き合わせて上下対称的になるよう一体化した構成であることを特徴とする。
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の光ピックアップにおいて、前記分岐した各光束に対して備えられている遮光手段が一体化されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項７に記載の発明では、請求項４ないし６のいずれか１つに記載の光ピックアップにおいて、前記光学くさびと前記遮光手段が一体化されていることを特徴とする。
請求項８に記載の発明では、請求項３に記載の光ピックアップにおいて、前記光束分岐手段は、各領域が前記断面において互いに回折方向が異なるブレーズ型回折格子であることを特徴とする。
請求項９に記載の発明では、請求項８に記載の光ピックアップにおいて、前記ブレーズ型回折格子は各領域を回折した光束が互いに交叉するように格子角度が設定されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項１０に記載の発明では、請求項９に記載の光ピックアップにおいて、前記分岐した各光束に対して備えられている遮光手段が一体化されていることを特徴とする。
請求項１１に記載の発明では、請求項８ないし１０のいずれか１つに記載の光ピックアップにおいて、前記回折格子が無いとした場合に生ずべき集光点ｆｍの位置に光源を配置し、該光源は前記ブレーズ型回折格子によっては回折されない方向の直線偏光を出射することを特徴とする。
請求項１２に記載の発明では、請求項８ないし１１のいずれか１つに記載の光ピックアップにおいて、前記回折格子と前記遮光手段が一体化されていることを特徴とする。
請求項１３に記載の発明では、請求項８ないし１１のいずれか１つに記載の光ピックアップにおいて、前記回折格子と、前記遮光手段と、前記光源と、前記受光素子が光学ユニットとして一体化されていることを特徴とする。
請求項１４に記載の発明では、請求項１に記載の光ピックアップにおいて、前記受光素子の前に第２集光レンズを設け、前記受光素子の少なくとも一部をトラック方向に平行な線で分割した２分割受光素子としたことを特徴とする。
請求項１５に記載の発明では、請求項１に記載の光ピックアップにおいて、前記受光素子の少なくとも一部をトラック方向に直交する線で分割した２分割受光素子としたことを特徴とする。
請求項１６に記載の発明では、請求項２ないし１３のいずれか１つに記載の光ピックアップにおいて、前記光束分岐手段で分岐した一方の光束に対しては受光素子の前に第２集光レンズを設け、集光した信号光束をトラック方向に平行な線で分割した２分割受光素子で検出することを特徴とする。
請求項１７に記載の発明では、請求項２ないし１３のいずれか１つに記載の光ピックアップにおいて、前記光束分岐手段で分岐した受光素子の前に第２集光レンズを設けていない光束を検出する受光素子はトラック方向に平行な線で少なくとも２分割されていることを特徴とする。
請求項１８に記載の発明では、請求項２ないし１３のいずれか１つに記載の光ピックアップにおいて、前記光束分岐手段で分岐した一方の光束に対しては受光素子の前に第２集光レンズを設け、集光した信号光束をトラック方向に平行な線で分割した２分割受光素子で検出し、他方の光束を検出する受光素子はトラック方向に平行な線で少なくとも２分割されていることを特徴とする。
請求項１９に記載の発明では、請求項１ないし１８のいずれか１つに記載の光ピックアップを備えた光記録装置を特徴とする。
請求項２０に記載の発明では、請求項１ないし１８のいずれか１つに記載の光ピックアップを備えた光再生装置を特徴とする。
請求項２１に記載の発明では、請求項１ないし１８のいずれか１つに記載の光ピックアップを備えた光記録再生装置を特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、多層情報記録媒体上でスポットが集光している層で反射した信号光束と、スポットが集光していない層で反射した迷光光束を、検出光学系における集光点の違いを利用して完全分離検出することができるのでクロストークの無い良好な信号を取得することができる。
光束分岐手段を用いることで、信号光束を無駄にすることなく迷光光束を分離することが可能になる。
光束分岐手段を用いることで、遮光手段の個数を減らし、光学系を簡易にすることが可能になる。
光束分岐手段に回折格子を用いることで、光学系をさらに小型化することができる。
遮光手段を一体化することによって、さらなる光学系の構成が簡易化を実現できる。
回折格子と遮光手段を一体化することで、部品点数を減らし、組み付けを簡易化することができる。
【００１８】
光源を遮光手段の間に設置することで、光ピックアップの集光レンズを共有化し、より小型化することができる。
光源と回折格子と遮光手段と受光素子を一体化することで、光ピックアップを小型化することができる。
信号光束と迷光光束を完全分離すると同時に、フォーカスエラー検出光学系を一体化することが可能になる。
信号光束と迷光光束を完全分離すると同時に、トラックエラー検出光学系を一体化することが可能になる。
対物レンズがトラック方向にシフトし、光軸ずれが発生しても、信号光束を変化させずに検出することが可能になる。
本発明の光ピックアップを用いることで、良好な再生信号を取得するので、エラー率の少ない再生情報を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は本発明の基本構成を示す図である。
同図において符号１１は前側遮光手段、１２は後側遮光手段をそれぞれ示す。
同図は、多層情報記録媒体（以下単に記録媒体と称す）で反射した信号光束と迷光光束を分離検出するための検出光学系で、記録媒体のトラック方向から見た断面図である。
ｍを記録媒体５の記録もしくは再生しようとする層の上から数えた層番号とすると、ｍは記録媒体５の層数を最大値とする整数となり、ｎを任意の整数（ただし、ｎ≧１、ｍ＞ｎ）として、記録媒体上のスポットが集光している層で反射した信号光束Ｌｍと、スポットが集光していない層で反射した迷光光束Ｌｍ±ｎは、反射面の位置の違いにより集光レンズ６に入射する光束の倍率が異なる。この為、集光レンズ６を透過した各光束は、集光点ｆｍ、集光点ｆｍ±ｎで差が生じる。繁雑さを避けるため、同図ではｎ＝１の場合のみを示している。なお、ｍ＝１の時はマイナス側の迷光は存在しない。逆にｍが最大値の時はプラス側の迷光は存在しない。
【００２０】
図１８の説明において明らかなように、信号光束Ｌｍは必ず集光レンズに対して光軸に平行な平行光束として入射するので、ｍの値の如何に拘わらずｆｍの位置は検出光学系固有の位置になる。また、ｆｍ＋１、ｆｍ−１の位置は記録媒体５の中間層の厚さで決まるので、対象となる記録媒体の中間層の厚さに著しい違いがない限り、集光点ｆｍ＋１、ｆｍ、ｆｍ−１の相互の間隔は予め予測しうる範囲に収まる。言い換えれば、これらの集光点は、ｍ野値に関係なくほぼ固定点であるといえる。
対物レンズ４から見てスポットが集光している層の奥側（対物レンズ４と反対側）の層で反射した迷光光束Ｌｍ＋ｎは、信号光束の集光点ｆｍよりも集光レンズ６側に集光点ｆｍ＋ｎを形成する。集光点ｆｍに最も近いのはｆｍ＋１である。一方、対物レンズ４から見てスポットが集光している層よりの手前側（対物レンズ４側）の層で反射した迷光光束Ｌｍ−ｎは、信号光束の集光点ｆｍよりも受光素子８側に集光点ｆｍ−ｎを形成する。集光点ｆｍに最も近いのはｆｍ―１である。
光束進行方向の中心線Ｃ（集光レンズの光軸）から上側半分の領域を領域Ａ（白抜きの矢印で表示）、下側半分の領域を領域Ｂ（黒い矢印で表示）とする。本発明において、集光点ｆｍ＋１と集光点ｆｍの間には、領域Ａを遮光する前方遮光手段１１を設置する。また、集光点ｆｍと集光点ｆｍ−１の間には、領域Ｂを遮光する後方遮光手段１２を設置する。
【００２１】
集光レンズ６の領域Ａを透過した光束は、信号光束Ｌｍ、迷光光束Ｌｍ−ｎは前方遮光手段１１により遮光される。迷光光束Ｌｍ＋ｎは前方遮光手段１１の手前で集光するので、その位置が領域Ｂに反転し後方遮光手段１２で遮光される。
集光レンズ６の領域Ｂを透過した光束は、迷光光束Ｌｍ−ｎは後方遮光手段１２により遮光される。迷光光束Ｌｍ＋ｎは前方遮光手段１１の手前で集光するので、その位置が領域Ａに反転し前方遮光手段１１で遮光される。信号光束Ｌｍは前方遮光手段１１と後方遮光手段１２の間で焦点を結び、ビームの位置が領域Ａに反転する。この為、信号光束Ｌｍのみが前方遮光手段１１と後方遮光手段１２を抜けて、受光素子８で検出される。
上記説明では前方遮光手段１１を領域Ａ側に置いたが、逆にこれを領域Ｂ側に置き、後方遮光手段１２を領域Ａに置けば、集光レンズ６の領域Ａを透過した信号光束Ｌｍが受光素子８で検出される。
【００２２】
本発明は、情報記録層が二層からなる二層情報記録媒体を記録・再生する光学系においても転用することが可能である。以下、その説明を行う。
二層情報記録媒体の対物レンズに近い層をＬ０層、対物レンズから遠い層をＬ１層とする。スポットがＬ０層に集光している場合、情報記録媒体で反射した光束はＬ０層の信号光束ＬｍとＬ１層の迷光光束Ｌｍ＋１がある。信号光束Ｌｍは前方遮光手段と後方遮光手段の間で集光するので、受光素子へと抜けることができる。ところが、迷光光束Ｌｍ＋１は後方遮光手段と前遮光手段により遮光され、受光素子へと抜けることができない。これにより、良好な信号を得ることが可能である。
スポットがＬ１層に集光している場合、情報記録媒体で反射した光束はＬ１層の信号光束ＬｍとＬ０層の迷光光束Ｌｍ−１がある。信号光束Ｌｍは前方遮光手段と後方遮光手段の間で集光するので、受光素子へと抜けることができる。ところが、迷光光束Ｌｍ−１は前方遮光手段と後方遮光手段により遮光され、受光素子へと抜けることができない。これにより、良好な信号を得ることが可能である。
以上の説明にあるとおり、二層情報記録媒体においても本発明の構成により、迷光を除去することが可能である。以下の請求項の説明において、多層情報記録媒体と表現し説明を行うが、上記説明にあるとおり、全ての請求項は二層情報記録媒体においてもその効果を発揮するものである。
なお、本発明の図ではすべて、後方遮光手段を受光素子と独立した状態で表示するが、この両者は一体化することができる。あるいは、受光素子自体を遮光すべき領域に感度を持たない状態にする、例えば後方遮光手段を配置すべき領域とは反対側の領域のみに受光域を配置する、ことでも同じ効果が得られる。
【００２３】
図２は本発明における光量損失を防ぐための実施形態を示す図である。
同図において符号１３は光束分岐手段を示す。
同図は多層情報記録媒体で反射した信号光束と迷光光束を効率よく分離検出するための検出光学系である。
本実施形態では、集光レンズ６と前方遮光手段１２の間に、光束を領域Ａ、領域Ｂで２分割する光束分岐手段１３を設けている。光束分岐手段１３は反射系なので、上方へ反射する光束に関しては同図において上方は折り曲げられた中心線Ｃより右側に領域Ａが生じ、下方へ反射する光束に関しては同図において中心線Ｃより左側に領域Ａが生ずる。いずれも白抜きの矢印で示してある。以後の図においても同様の表示をする。なお、光束分岐手段１３より下方の光学系に関しては符号に’を付けて区別する。
このような構成にすると、中心線Ｃより上側の領域Ａに関して、先に図１において説明したように、前方遮光手段１１と後方遮光手段１２を配置する領域を入れ替えた状態と実質的に同じ構成が得られる。
集光レンズ６で領域Ａを透過した光束は光束分岐手段１３で反射し、受光素子８に向かう。集光点ｆｍ＋１と集光点ｆｍの間には、領域Ｂを遮光する前方遮光手段１１を設置する。また、集光点ｆｍと集光点ｆｍ−１の間には、領域Ａを遮光する後方遮光手段１２を設置する。迷光光束Ｌｍ＋ｎは前方遮光手段１１の手前で集光するので、その位置が領域Ｂに反転し前方遮光手段１１で遮光される。迷光光束Ｌｍ−ｎは後方遮光手段１２により遮光される。信号光束Ｌｍは前方遮光手段１１と後方遮光手段１２の間で焦点を結び、ビームの位置が領域Ｂに反転する。この為、信号光束Ｌｍのみが前方遮光手段１１と後方遮光手段１２を抜けて、受光素子８で検出される。
【００２４】
集光レンズ６で領域Ｂを透過した光束は光束分岐手段１３で反射し、受光素子８’に向かう。集光点ｆｍ＋１と集光点ｆｍの間には、領域Ａを遮光する前方遮光手段１１’を設置する。また、集光点ｆｍと集光点ｆｍ−１の間には、領域Ｂを遮光する後方遮光手段１２’を設置する。迷光光束Ｌｍ＋ｎは前方遮光手段１１’の手前で集光するので、その位置が領域Ａに反転し前方遮光手段１１’で遮光される。迷光光束Ｌｍ−ｎは後方遮光手段１２’により遮光される。信号光束Ｌｍは前方遮光手段１１’と後方遮光手段１２’の間で焦点を結び、ビームの位置が領域Ａに反転する。この為、信号光束Ｌｍのみが前方遮光手段１１’と後方遮光手段１２’を抜けて、受光素子８’で検出される。
以上説明したように、集光レンズ６で領域Ａを透過した信号光束は受光素子８で検出され、集光レンズ６で領域Ｂを透過した信号光束は受光素子８’で検出されるので、信号光束を無駄にすることなく検出することが可能になる。
本実施形態の光束分岐手段１３は直角プリズムの外側２面を利用したような図になっているが、２枚の単なる平面反射鏡の組み合わせでも良いし、２面の反射鏡の交叉角も直角である必要はない。要は、２面の反射鏡の交叉位置が中心線Ｃ上に一致しており、遮光板等の機構部品が他の部品と当たらないようになっていればよい。
【００２５】
図３は本発明の他の実施形態を説明するための図である。
同図において符号１４は遮光手段をそれぞれ示す。
本実施形態は、多層情報記録媒体で反射した信号光束と迷光光束を効率よく、さらに簡易な構成で分離検出するための検出光学系である。
本実施形態では光束分岐手段１３の位置を、集光レンズ６からさらに離して、集光点ｆｍ＋１と集光点ｆｍの間になるような位置に置く。
このようにすると、同図において光束分岐手段１３より上方へ反射する光束は、迷光光束のＬｍ＋１とＬｍ−１がともに領域Ａに存在し、光束Ｌｍは集光点ｆｍを過ぎたところから領域Ｂに存在するようになる。したがって、集光レンズ６から見て集光点ｆｍより遠い側に領域Ａを遮光する遮光手段１４を置けば受光素子８には信号光束Ｌｍのみが到達することになる。
光束分岐手段１３より下方についても同様な考え方で遮光手段１４’を領域Ｂに置けば、受光素子８’は信号光束Ｌｍのみを受光することができる。
本実施形態における遮光手段１４は図１、図２に示した後方遮光手段と類似の機能を有している。したがって、この遮光手段１４を受光素子８と一体化することが可能である。遮光手段１４’と受光素子８’の関係も同様である。
【００２６】
図４は本発明のさらに他の実施形態を説明するための図である。
同図において符号１５は光束分岐手段を示す。
本実施形態は、多層情報記録媒体で反射した信号光束と迷光光束を効率よく、さらに簡易な構成で分離検出するための検出光学系である。
本発明では、集光点ｆｍ＋１と集光点ｆｍの間に、光束を領域Ａ、領域Ｂで２分割する光束分岐手段１５を設けている。光束分岐手段１５は２個の光学くさびを、厚さの薄い方を突き合わせて上下対称的になるよう一体化した構成になっている。なお、光束分岐手段以降における中心線Ｃより下の光学系に関しては符号に’を付けて区別する。
集光レンズ６で領域Ａを透過した光束は、光束分岐手段１５の手前で集光しない場合、光束分岐手段１５で屈折し受光素子８に向かう。集光点ｆｍと集光点ｆｍ−１の間には、領域Ａを遮光する遮光手段１４を設置する。
集光レンズ６で領域Ｂを透過した光束は、光束分岐手段１５の手前で集光しない場合、光束分岐手段１５で屈折し受光素子８’に向かう。集光点ｆｍと集光点ｆｍ−１の間には、領域Ｂを遮光する遮光手段１４’を設置する。
集光レンズ６で領域Ａを透過した迷光光束Ｌｍ＋ｎは光束分岐手段の手前で集光するので、その位置が領域Ｂに反転し遮光手段１４’で遮光される。迷光光束Ｌｍ−ｎは遮光手段１４により遮光される。信号光束Ｌｍは光束分岐手段１５と遮光手段１４の間で焦点を結び、ビームの位置が領域Ｂに反転する。この為、信号光束Ｌｍのみが遮光手段１４を抜けて、受光素子８で検出される。
【００２７】
集光レンズ６で領域Ｂを透過した迷光光束Ｌｍ＋ｎは光束分岐手段１５の手前で集光するので、その位置が領域Ａに反転し遮光手段１４で遮光される。迷光光束Ｌｍ−ｎは遮光手段１４’により遮光される。信号光束Ｌｍは光束分岐手段１５と遮光手段１４’の間で焦点を結び、ビームの位置が領域Ａに反転する。この為、信号光束Ｌｍのみが遮光手段１４’を抜けて、受光素子８’で検出される。
以上説明したように、集光レンズ６で領域Ａを透過した信号光束Ｌｍは受光素子８で検出され、集光レンズ６で領域Ｂを透過した信号光束Ｌｍは受光素子８’で検出されるので、信号光束Ｌｍを無駄にすることなく検出することが可能になる。さらに、迷光光束Ｌｍ±ｎは、２枚の遮光手段１４、１４’によって全て除去されるので、光学系の構成が簡易になる。
本実施形態に用いた光束分岐手段１５の配置位置を、集光点ｆｍ＋１よりも集光レンズ６に近い側にすることもできる。この構成は原理的に図２に示した実施形態と同様であり、分岐された各光束に関して前方遮光手段と後方遮光手段が必要になる。その場合、２つの光束に対応する後方遮光手段は、互いに近接位置になるので一体化することもできる。
【００２８】
図５は本発明のさらに他の実施形態を説明するための図である。
同図において符号１６は光束分岐手段としての回折格子を示す。
本実施形態は、多層情報記録媒体で反射した信号光束と迷光光束を効率よく、さらに簡易な構成で分離検出するための検出光学系であり、図４に示した光ピックアップにおける光束分岐手段１５の代わりにブレーズ型回折格子からなる光束分岐手段１６を用いるものである。
ブレーズ型回折格子は、周知の通り、回折のブラッグ条件を利用して任意の次数の回折効率を高めた回折格子である。本説明では＋１次光、もしくは−１次光を最も高めたブレーズ型回折格子として説明するが、この時の回折次数は任意の値を取ることが可能で、＋１次光もしくは−１次光に限定されるものではない。さらに、ここで用いられるブレーズ型回折格子の格子形状は、単純な斜め定周期のものではなく、入射収束光に対してブラッグ条件を全て満たした任意周期のものを用いるのが望ましい。
本発明で用いるブレーズ型回折格子は、領域Ａの光束に対しては＋１次光の強度が強い回折光が生じ、領域Ｂの光束に対しては−１次光の強度が強い回折光が生じる、各領域で回折方向の異なるブレーズ型回折格子になっている。
本実施形態では、集光点ｆｍ＋１と集光点ｆｍの間に、光束を２分割するブレーズ型回折格子を設けている。また、光束分岐手段以降における中心線Ｃより下の光学系に関しては符号に’を付けて区別する。
【００２９】
集光レンズ６で領域Ａを透過した光束は、光束分岐手段１６の手前で集光しない場合、ブレーズ型回折格子で回折し受光素子８に向かう。集光点ｆｍと集光点ｆｍ−１の間には、領域Ａを遮光する遮光手段１４を設置する。
集光レンズ６で領域Ｂを透過した光束は、光束分岐手段１６の手前で集光しない場合、ブレーズ型回折格子で回折し受光素子８’に向かう。集光点ｆｍと集光点ｆｍ−１の間には、領域Ｂを遮光する遮光手段１４’を設置する。
集光レンズ６で領域Ａを透過した迷光光束Ｌｍ＋ｎは光束分岐手段１６の手前で集光するので、その位置が領域Ｂに反転し遮光手段１４’で遮光される。迷光光束Ｌｍ−ｎは遮光手段１４により遮光される。信号光束Ｌｍは光束分岐手段１６と遮光手段１４の間で焦点を結び、ビームの位置が領域Ｂに反転する。この為、信号光束Ｌｍのみが遮光手段１４を抜けて、受光素子８ａで検出される。
集光レンズ６で領域Ｂを透過した迷光光束Ｌｍ＋ｎは光束分岐手段１６の手前で集光するので、その位置が領域Ａに反転し遮光手段１４で遮光される。迷光光束Ｌｍ−ｎは遮光手段１４’により遮光される。信号光束Ｌｍは光束分岐手段１６と遮光手段１４’の間で焦点を結び、ビームの位置が領域Ａに反転する。この為、信号光束Ｌｍのみが遮光手段１４’を抜けて、受光素子８’で検出される。
以上説明したように、集光レンズ６で領域Ａを透過した信号光束Ｌｍは受光素子８で検出され、集光レンズ６で領域Ｂを透過した信号光束Ｌｍは受光素子８’で検出されるので、信号光束Ｌｍを無駄にすることなく検出することが可能になる。さらに、迷光光束Ｌｍ±ｎは、２枚の遮光手段１４、１４’によって全て除去されるので、光学系の構成が簡易になる。また、ブレーズ型回折格子は平板状に構成することができるので、光学系を小型化することが可能になる。
光束分岐手段１６を集光点ｆｍ＋１よりも集光レンズ６側に近づけて配置すれば、図４において説明したのと同様に、前方遮光手段と後方遮光手段が必要になる。
【００３０】
図６は図５に示した実施形態の変型例を示す図である。
同図において符号１７は光束分岐手段としての回折格子、１８は遮光手段をそれぞれ示す。
本実施形態は、多層情報記録媒体で反射した信号光束と迷光光束を効率よく、さらに簡易な構成で分離検出するための検出光学系である。
本実施形態で用いる光束分岐手段１７は、図５と類似でブレーズ型回折格子を組み合わせて用いる。すなわち、光束分岐手段１７は、領域Ａの光束に対しては−１次光の強度が強い回折光が生じ、領域Ｂの光束に対しては＋１次光の強度が強い回折光が生じる、各領域で回折方向の異なるブレーズ型回折格子になっている。この為、ブレーズ型回折格子の各領域で回折した各信号光束は遮光手段の手前で一度交わる。
本実施形態では、集光点ｆｍ＋１と集光点ｆｍの間に、光束を２分割する光束分岐手段１７を設けている。
集光レンズ６で領域Ａを透過した光束は、光束分岐手段１７の手前で集光しない場合、ブレーズ型回折格子で回折し受光素子８’に向かう。集光点ｆｍと集光点ｆｍ−１の間には、遮光手段１８を設置し、その下端部１８ｂが領域Ａを遮光する。
集光レンズ６で領域Ｂを透過した光束は、光束分岐手段１７の手前で集光しない場合、ブレーズ型回折格子で回折し受光素子８に向かう。集光点ｆｍと集光点ｆｍ−１の間には、設置された遮光手段１８の上端部１８ａが領域Ｂを遮光する。
【００３１】
遮光手段１８の上端部１８ａと下端部１８ｂは、役割が分かれているので別体に構成しても良いが、互いに近接配置されているので、一枚に共通化されている。
集光レンズ６で領域Ａを透過した迷光光束Ｌｍ＋ｎは光束分岐手段１７の手前で集光するので、その位置が領域Ｂに反転し遮光手段１８で遮光される。迷光光束Ｌｍ−ｎは遮光手段１８により遮光される。信号光束Ｌｍは光束分岐手段１７と遮光手段Ａの間で焦点を結び、ビームの位置が領域Ｂに反転する。この為、信号光束Ｌｍのみが遮光手段１８を抜けて、受光素子８’で検出される。
集光レンズ６で領域Ｂを透過した迷光光束Ｌｍ＋ｎは光束分岐手段１７の手前で集光するので、その位置が領域Ａに反転し遮光手段１８で遮光される。迷光光束Ｌｍ−ｎも遮光手段１８により遮光される。信号光束Ｌｍは光束分岐手段１７と遮光手段１８の間で焦点を結び、ビームの位置が領域Ａに反転する。この為、信号光束Ｌｍのみが遮光手段１８を抜けて、受光素子８で検出される。
以上説明したように、集光レンズ６で領域Ａを透過した信号光束Ｌｍは受光素子８’で検出され、集光レンズ６で領域Ｂを透過した信号光束Ｌｍは受光素子８で検出されるので、信号光束Ｌｍを無駄にすることなく検出することが可能になる。さらに、迷光光束Ｌｍ±ｎは、遮光手段１８によって全て除去されるので、光学系の構成が簡易になる。また、ブレーズ型回折格子は平板状に構成することができるので,光学系を小型化することが可能になる。
なお、自明のことなので図示は省略するが、図４において光束分岐手段１４として、２個の光学くさびを、厚さの厚い方を突き合わせて上下対称的になるよう一体化した構成にする場合、光束の曲げられる方向が同図とは逆になるので、結果として本実施形態と同様の光路が形成される。したがって、本実施形態の遮光手段１８と同様、遮光手段も１枚で構成することが可能になる。
【００３２】
図７は図５、６に示す光束分岐手段と遮光手段を一体化した実施形態を示す図である。同図（ａ）は図５に対応する図、同図（ｂ）は図６に対応する図である。
図７において符号１９、２０は光束分岐遮光手段をそれぞれ示す。
本実施形態は多層情報記録媒体で反射した信号光束と迷光光束を効率よく、さらに簡易な構成で分離検出するための検出光学系において、光学系をさらに簡易化したものである。
本実施形態において、光束分岐手段に回折格子を用いたことで回折格子と遮光手段を一体に積層し、光束分岐遮光手段１９、２０として一部品化することが可能になる。
【００３３】
図８は本発明のさらに他の実施形態を説明するための図である。
本実施形態は、多層情報記録媒体で反射した信号光束と迷光光束を効率よく、さらに簡易な構成で分離検出するための検出光学系において、光源を適所に配置することでピックアップをさらに小型化したものである。
本実施形態は図５に示した実施形態に適用した構成を示す。図８において、光源１は各遮光手段１４、１４’の間に配置される。また、光束分岐手段１６は、光源１を出射した偏光方向の光束は回折せずに透過し、光源１を出射した偏光方向に対して直交した偏光方向の光束は回折するブレーズ型偏光回折格子を用いている。
光源１を出射した光束は、回折格子から作用を受けず集光レンズ６に向かう（この先は図示省略）。集光レンズ６によって平行光束になった光束はλ/４波長板によって円偏光に変換され、対物レンズ４で集光され、情報記録媒体５に集光される。情報記録媒体５で反射した信号光束は、対物レンズ４で再び平行光束になり、再度λ／４波長板を通ることによって光源を出射した偏光方向に対して直交した偏光方向の直線偏光になり、集光レンズ６を透過し、光束分岐手段１６の回折格子で分岐回折され受光素子８、８’で検出される。
すでに説明したとおり、多層情報記録媒体５における迷光光束は、遮光手段によって遮光され、良好な信号光束のみが受光素子８、８’で検出される。
上記光源１と、回折格子１６と、遮光手段１４と、受光素子８、８’は、一体化して光学ユニットとすることも可能である。このような構成にすることで、本発明の光ピックアップの光学系はより小型化することが可能になる。
【００３４】
図９は本発明のさらに他の実施形態を説明するための図である。
同図において符号２１は第２集光レンズ、２２は分割受光素子、Ｓは受光素子からの出力信号をそれぞれ示す。
本実施形態は、多層情報記録媒体で反射した信号光束と迷光光束を分離検出するための検出光学系において、同時にフォーカスエラー信号を取得する為の構成を示している。
本実施形態では、後方遮光手段１２と分割受光素子２２の間に第２集光レンズ２１を設け、信号光束Ｌｍが集光する場所において信号光束Ｌｍを分割受光素子２２で検出する。
本構成におけるフォーカスエラー信号の取得原理を説明する。
対物レンズ４を出射した光束が情報記録媒体５に集光した場合、情報記録媒体５を反射した信号光束Ｌｍは、分割受光素子２２の単体素子２２ａと２２ｂ間に集光され、単体素子のそれぞれの出力ＳａとＳｂの差分Ｓａ−Ｓｂは０になる。一方、対物レンズ４が情報記録媒体５に対して遠ざかった場合、第２集光レンズ２１で集光した光束は、分割受光素子２２の手前で一度集光され、半円形に広がったビームが２２ｂに入射される（第２レンズ以降に点線で表示）。すなわちＳａ−Ｓｂ＜０になる。逆に、対物レンズが情報記録媒体に対して近づいた場合、第２集光レンズ２１で集光した光束は、分割受光素子２２の後方で集光されるので、集光される前の半円形に広がったビームが２２ａに入射される（第２レンズ以降に破線で表示）。すなわちＳａ−Ｓｂ＞０になる。したがって、Ｓａ−Ｓｂを演算することで対物レンズが情報記録媒体に対してどこにフォーカスされているかの信号（＝フォーカスエラー信号）が得られる。
この時、信号光束は、Ｓａ＋Ｓｂで得られる。
本説明では、図１の光学系に対してフォーカスエラー信号を検出する構成を示したが、本構成は図２ないし７のいずれの光学系に対しても適用することが可能である。
本実施形態においては、後方遮光手段１２と受光素子２２の間に第２集光レンズ２１が配置されているため、後方遮光手段１２と受光素子を一体化することはできない。その代わり、後方遮光手段１２と第２集光レンズ２１と一体化することができる。第２集光レンズは少なくとの光束の入射側において、光軸から片側だけレンズ機能を有していればよい。光軸から反対側は光束がと占いようにしてあればどんな形状でも構わない。
【００３５】
図１０は本発明のさらに他の実施形態を説明するための図である。同図（ａ）は前方遮光手段、後方遮光手段と光束の位置関係を示す図、同図（ｂ）は光束分岐手段と光束の位置関係を示す図、同図（ｃ）は同図（ａ）、（ｂ）において光軸がトラック方向にずれた場合の光束の位置と状態の一例を示す図である。である。
同図において符号２４はビームスポット、２５は分割腺、２６は分岐線をそれぞれ示す。
本実施形態は、多層情報記録媒体で反射した信号光束と迷光光束を分離検出するための検出光学系において、対物レンズがトラック方向にシフトした時にも、信号光束の絶対量が変わらない構成を示すものである
情報記録媒体５で反射した光束は、情報記録媒体５の溝で回折され、同図（ｂ）に示す野球のボールのようなパターン（トラックパターン）を形成する。曲線で分割されたパターンのうち中央部のパターンはトラック部分からの反射光、両側のパターンはトラックの両脇の段差部分との関係で発生する回折光であり、通常は中央部のパターンより光量が大きい。以後の説明では両側のパターンの方が中央部のパターンより光量が大きいものとして説明を行う。
本発明では、前方遮光手段１１と後方遮光手段１２の光束を遮光する分割線２５、または光束分岐手段の光束を分岐する分岐線２６を、信号光束のトラック方向に向けている。。同図（ｃ）に示すように、トラック方向の光軸ずれが発生したとき、光束は光学系に対して分割線２５、あるいは分岐線２６の方向に移動する。この為、対物レンズ４がトラック方向にシフトし、信号光束に光軸ずれが発生しても、分割線２５や分岐線２６の上下の光束の配分が変化しないので、受光素子２２に抜ける信号光束の光量を変えることなく、信号検出することが可能になる。
【００３６】
図１１はトラックエラー信号を取得する為の構成を示す図である。同図（ａ）は光路図、同図（ｂ）は受光素子平面図である。
多層情報記録媒体で反射した信号光束と迷光光束を分離検出するための検出光学系において、同時にトラックエラー信号を取得することができる。
本発明では、信号光束Ｌｍを分割受光素子２２（２２ｃ、２２ｄ）で検出する。この分割受光素子２２は、前記した分割線２５や分岐線２６に直交する方向の分割線により、データ記録方向ｙに沿って少なくとも２分割されている。
本構成におけるトラックエラー信号の取得原理を説明する。
本構成の遮光手段を抜けた信号光束は半円状の発散ビームになり、分割受光素子で検出される。
情報記録媒体上で、溝の中心にスポットがある場合、トラックパターンは左右対称になるので、分割受光素子からの出力ＳｃとＳｄの差分Ｓｃ−Ｓｄは０になる。情報記録媒体が偏芯などにより、溝がスポットに対してずれた場合、図１０（ｃ）に示すように、トラックパターンが左右非対称になるので、Ｓｃ−Ｓｄは＞０、または＜０に変化する。従って、Ｓｃ−Ｓｄを演算することでスポットが情報記録媒体に対してどこにトラッキングされているかの信号（＝トラックエラー信号）が得られる。
この時、信号光束は、Ｓｃ＋Ｓｄで得られる。
【００３７】
図１２はフォーカスエラー信号とトラックエラー信号を同時に取得する為の構成を示す図である。
多層情報記録媒体で反射した信号光束と迷光光束を分離検出するための検出光学系において、フォーカスエラー信号とトラックエラー信号を同時に取得することができる。
本発明では、集光レンズ６と前方遮光手段の間に、光束を領域Ａ、領域Ｂで２分割する光束分岐手段１３を設けている。この部分に関しては図２に示した構成と同様である。また、集光レンズ６で領域Ａを透過した信号光束に対しては、後方遮光手段１２と受光素子の間に第２集光レンズ２１を設け、信号光束Ｌｍが集光する場所において信号光束Ｌｍを分割受光素子２３（２３ａ、２３ｂ）で検出する。また、集光レンズ６で領域Ｂを透過した信号光束に対しては、信号光束Ｌｍを、データ記録方向ｙに沿って少なくとも２分割された分割受光素子２３’（２３’ｃ、２３’ｄ）で検出する。
このような構成によって、
フォーカスエラー信号はＳａ−Ｓｂ
トラックエラー信号はＳｃ−Ｓｄ
再生信号はＳａ＋Ｓｂ＋Ｓｃ＋Ｓｄ
を取得することで、各信号を迷光光束の影響なく取得することができる。
【００３８】
本発明の光ピックアップを搭載した記録再生装置をブロック図で示すと図１６と同じになる。
本発明によって構成した記録再生装置２０を用いて、情報記録媒体１５にデータを記録する場合の処理動作について、図１６を参照しながら簡単に説明する。ＣＰＵ４０は、ホストから記録要求を受信すると、記録速度に基づいてスピンドルモータ２２の回転を制御するための制御信号をモータドライバ２７に出力するとともに、ホストから記録要求を受信した旨を再生信号処理回路２８に通知する。情報記録媒体１５の回転が所定の線速度に達すると、再生信号処理回路２８では、光ピックアップ装置２３からの迷光光束の影響の無い出力信号に基づいて正確にアドレス情報を取得し、ＣＰＵ４０に通知する。さらに、再生信号処理回路２８では、本発明の光ピックアップ装置２３からの迷光光束の影響の無い出力信号に基づいて、トラックエラー信号及びフォーカスエラー信号を検出し、サーボコントローラ３３に出力する。サーボコントローラ３３では、再生信号処理回路２８からのトラックエラー信号及びフォーカスエラー信号に基づいて、正確に、モータドライバ２７を介して光ピックアップ装置２３のトラッキングアクチュエータ及びフォーカシングアクチュエータを駆動する。すなわち、トラックずれ及びフォーカスずれを精度よく補正する。ＣＰＵ４０は、ホストからのデータをバッファマネージャ３７を介してバッファＲＡＭ３４に蓄積する。バッファＲＡＭ３４に蓄積されたデータ量が所定の値を超えると、バッファマネージャ３７は、ＣＰＵ４０に通知する。ＣＰＵ４０は、バッファマネージャ３７からの通知を受け取ると、エンコーダ２５に書き込みデータの作成を指示するとともに、再生信号処理回路２８からのアドレス情報に基づいて、所定の書き込み開始地点に光ピックアップ２３が位置するように光ピックアップ２３のシーク動作を指示する信号をモータドライバ２７に出力する。ＣＰＵ４０は、再生信号処理回路２８からのアドレス情報に基づいて、光ピックアップ装置２３の位置が書き込み開始地点であると判断すると、エンコーダ２５に通知する。そして、エンコーダ２５では、レーザコントロール回路２４及び光ピックアップ装置２３を介して、書き込みデータを情報記録媒体１５に記録する。
【００３９】
次に、前述した該記録再生装置２０を用いて、情報記録媒体１５に記録されているデータを再生する場合の処理動作について簡単に説明する。ＣＰＵ４０は、ホストから再生要求を受信すると、再生速度に基づいてスピンドルモータ２２の回転を制御するための制御信号をモータドライバ２７に出力するとともに、ホストから再生要求を受信した旨を再生信号処理回路２８に通知する。情報記録媒体１５の回転が所定の線速度に達すると、再生信号処理回路２８では、光ピックアップ装置２３からの出力信号に基づいてアドレス情報を取得し、ＣＰＵ４０に通知する。さらに、前述した記録の場合と同様にして、トラックずれ及びフォーカスずれが精度よく補正される。ＣＰＵ４０は、再生信号処理回路２８からのアドレス情報に基づいて、所定の読み込み開始地点に光ピックアップ装置２３が位置するようにシーク動作を指示する信号をモータドライバ２７に出力する。ＣＰＵ４０は、再生信号処理回路２８からのアドレス情報に基づいて、読み込み開始地点であるか否かをチェックし、光ピックアップ装置２３の位置が読み込み開始地点であると判断すると、再生信号処理回路２８に通知する。そして、再生信号処理回路２８では、本発明の光ピックアップ装置２３の出力信号から迷光光束の影響の無い再生信号を検出し、誤り訂正処理等を行った後、バッファＲＡＭ３４に蓄積する。バッファマネージャ３７は、バッファＲＡＭ３４に蓄積されたデータがセクタデータとして揃ったときに、インターフェース３８を介してホストに転送する。なお、記録処理及び再生処理が終了するまで、再生信号処理回路２８は、上述した如く、光ピックアップ装置２３からの出力信号に基づいてフォーカスエラー信号及びトラックエラー信号を検出し、サーボコントローラ３３及びモータドライバ２７を介してフォーカスずれ及びトラックずれを随時精度よく補正する。
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る該記録再生装置では、再生信号処理回路２８とＣＰＵ４０及び該ＣＰＵ４０によって実行されるプログラムとによって、多層情報記録媒体に対して記録、再生動作が実現されている。しかしながら、本発明がこれに限定されるものではないことは勿論である。すなわち、上記実施形態は一例に過ぎず、上記のＣＰＵ４０によるプログラムに従う処理によって実現した構成各部の少なくとも一部をハードウェアによって構成することとしても良いし、あるいは全ての構成部分をハードウェアによって構成することとしても良い。
【００４０】
図２０は図４およびその変型例の光束分岐手段と遮光手段を一体化する実施形態を示す図である。同図（ａ）は図４に対応する図、同図（ｂ）は厚さの厚い方を突き合わせた光学くさびを用いた例を示す図である。
同図において符号２４、２５は光束分岐遮光手段をそれぞれ示す。
本実施形態は原理的には図７に示した実施形態と実質同じであるので詳細な説明は省略する。ただし、同図（ａ）において光束分離遮光手段２４のプリズム２４ａの厚みが大きくなるが、例えば２点鎖線で示したように、有効光束より外側の部分を切り落としても一向に差し支えない。
なお、光束は光束分岐遮光手段を透過後も屈折するが図では簡略表示した。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の基本構成を示す図である。
【図２】本発明における光量損失を防ぐための実施形態を示す図である。
【図３】本発明の他の実施形態を説明するための図である。
【図４】本発明のさらに他の実施形態を説明するための図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態を説明するための図である。
【図６】図５に示した実施形態の変型例を示す図である。
【図７】図５、６の光束分岐手段と遮光手段を一体化する実施形態を示す図である。
【図８】本発明のさらに他の実施形態を説明するための図である。
【図９】本発明の本発明のさらに他の実施形態を説明するための図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施形態を説明するための図である。
【図１１】トラックエラー信号を取得する為の構成を示す図である。
【図１２】フォーカスエラー信号とトラックエラー信号を同時に取得する為の構成を示す図である。
【図１３】一般的な光ピックアップを説明するための図である。
【図１４】光学ユニットを説明するための図である。
【図１５】回折格子を説明するための図である。
【図１６】記録または再生または記録再生装置を説明するためのブロック図である。
【図１７】二層情報記録媒体の構造を説明するための図である。
【図１８】二層情報記録媒体の再生状況を説明するための図である。
【図１９】２層ＤＶＤの条件で中間層厚を狭めていったときにＬ０層の再生信号であるジッターが劣化する様子を観測した結果を示す図である。
【図２０】図４およびその変型例の光束分岐手段と遮光手段を一体化する実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１      光源
３      検出分離手段
４      対物レンズ
５      多層情報記録媒体
６      検出レンズ
８      受光素子
１１      前方遮光手段
１２      後方遮光手段
１３、１５、１６、１７      光束分岐手段
１４、１８      遮光手段
１９、２０      光束分岐遮光手段
２１      第２集光レンズ
２２、２３      ２分割素子
２４、２５      光束分岐遮光手段
【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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