(57)【要約】【課題】多層クロストークを除去することで、トラッキング信号、フォーカシング信号を安定化させる。【解決手段】当該層からの反射光の復路に設置される複数領域回折格子の中心領域からの半導体検出器上の回折位置を回折格子周辺部分からの回折位置より光軸から離すことで、他層からの迷光を回折格子の周辺部領域の感度領域に入射させない。さらに、中心領域を分割することで、半導体検出器の面積を小さくする。【選択図】図１３
2011248972.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選択した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選択した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、検出レンズと、複数の感度領域を有する半導体検出器と、前記検出レンズと前記半導体検出器との間に位置し複数の領域に分割された複数領域回折格子とを有し、
前記複数領域回折格子の複数の領域のうち光軸を含む中心領域からの回折光の前記半導体検出器上での照射位置は、他の分割領域からの回折光の前記半導体検出器上での照射位置より前記光軸から離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】
請求項１に記載の光ピックアップ装置において、前記複数領域回折格子の中心領域は光軸を通る直線で第１の領域と第２の領域に分割され、前記第１の領域及び前記第２の領域からの回折光はそれぞれ１本であ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２に記載の光ピックアップ装置において、前記多層光情報記録媒体の前記選択した記録層以外の記録層からの迷光のなかで前記第１の領域及び前記第２の領域を通り前記半導体検出器上で最大形状となる迷光の回折光が前記半導体検出器上で光軸と反対側に凸部を向けた形状となるように、前記第１の領域及び前記第２の領域の回折方向が決められてい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３に記載の光ピックアップ装置において、前記迷光のすべての集光点が前記複数領域回折格子より前記半導体検出器側にあり、前記第１の領域からの回折光の方向及び前記第２の領域からの回折光の方向は光軸を通過し互いに交差する方向であり、前記第１の領域及び前記第２の領域を透過する前記迷光は、前記半導体検出器上で前記第１の領域及び前記第２の領域を通った前記選択された記録層からの反射光を検出する感度領域以外の感度領域を照射しないことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５】
請求項３に記載の光ピックアップ装置において、前記複数領域回折格子より前記検出レンズ側に集光位置を有する迷光が、前記第１の領域及び前記第２の領域を透過後、前記半導体検出器上で最大形状の迷光となり、前記第１の領域からの回折光の方向及び前記第２の領域からの回折光の方向は光軸を通過せずに互いの領域から離れる方向であり、前記第１の領域及び前記第２の領域を透過する迷光は前記第１の領域及び前記第２の領域を通った前記選択された記録層からの反射光を検出する感度領域以外の感度領域を照射しないことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項６】
請求項３に記載の光ピックアップ装置において、前記複数領域回折格子より前記半導体検出器側に集光位置を有する迷光が、前記第１の領域及び前記第２の領域を透過後、前記半導体検出器上で最大形状の迷光となり、前記第１の領域からの回折光の方向及び前記第２の領域からの回折光の方向は光軸を通過し、互いに交差する方向であり、前記第１の領域及び前記第２の領域を透過する迷光は前記第１の領域及び前記第２の領域を通った前記選択された記録層からの反射光を検出する感度領域以外の感度領域を照射しないことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項７】
請求項３に記載の光ピックアップ装置において、前記第１の領域と前記第２の領域の分割線の方向はタンジェンシャル方向あるいはラジアル方向に一致す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３に記載の光ピックアップ装置において、前記迷光の焦点位置と前記複数領域回折格子の位置とが一致しないことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項９】
多層光情報記憶媒体の選択した一つの記録層に読み出し光を集光する工程と、
前記選択した記録層から反射された反射光を、複数の領域に分割された複数領域回折格子を通して複数の回折光を発生させ、それを複数の感度領域を有する半導体検出器で検出する工程と、
前記複数領域回折格子の中心領域以外を通った回折光の検出信号を演算してフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号を発生する工程と、
前記フォーカスエラー信号を用いてフォーカス制御を行い、前記トラッキングエラー信号を用いてトラッキング制御を行う工程と、
前記複数領域回折格子の中心領域を通った回折光を含む検出信号を演算してＲＦ信号を発生する工程とを含む情報再生方法において、
前記複数領域回折格子の複数領域のうち光軸を含む中心領域からの回折角度は他の分割領域からの回折角度より大きく、当該中心領域は光軸を通る直線で第１の領域と第２の領域に分割されており、前記第１の領域からの回折光及び前記第２の領域からの回折光はそれぞれ１本であり、前記選択した記録層以外の記録層からの迷光のなかで前記第１の領域及び前記第２の領域を通り前記半導体検出器上で最大形状となる迷光の回折光が前記半導体検出器上で光軸と反対側に凸部を向けた形状となるように、前記第１の領域及び前記第２の領域の回折方向が決められていることを特徴とする情報再生方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の情報再生方法において、前記記録層の選択によっては、前記第１の領域及び前記第２の領域を通り前記半導体検出器上で最大形状となる迷光の前記複数領域回折格子上での集光スポットが前記中心領域に含まれることを特徴とする情報再生方法。
【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と同時に、紫外光によるポリカーボネートのディスク基板の劣化も予想される。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面からずれるので、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ー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】
容量をさらに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面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】
また、非特許文献３においては、１本のビームを使用してトラッキング信号を得ているが、２層での迷光がトラッキング信号に影響するのを防いでいる。復路に配置されたグレーティングの中心部分の光を光軸から外れたところで検出する構成をとることで、光軸中心近傍に配置したトラッキング信号検出用の４分割検出器に迷光が入射しないようにしている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【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)
【非特許文献３】Jpn. J. Appl. Phys., Vol.45, No.2B (2006), pp.1174-1177
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図２１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ＰＰ（Push-Pull）法を使用するものとし、フォーカスエラー信号の検出は非点収差法を使用するものとする。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。レーザ光源は単純化のために図示していない。レーザ光源からコリメートされたレーザ光が対物レンズ４０１に入射しているものとする。対物レンズ４０１から多層ディスクへ出射したレーザ光線の最小ビームスポット位置は光線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。光ディスク５０１は回転しており、情報記録層５１１上には図２２に示すようなトラッキングのための案内溝すなわちトラックが形成されている。図２２は情報記録層の一部を示したものであり、回転軸は紙面の左遠方にあるものとする。この案内溝をレーザ光線が光スポット９４として照射する。光軸の垂直方向の定義を回転軸に基づき行うと、矢印５２１の方向がラジアル方向、矢印５２２の方向がタンジェンシャル方向となる。
【００１０】
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２１の対物レンズ４０１に戻る。対物レンズを透過した後の位置５２３で反射光の強度分布を測定したとすると、たとえば図２３のようになる。この場合、案内溝の影響のみを考慮しており、溝に対して垂直方向に発生する回折光によりボールパターンといわれるものが現れる。すなわち、９４１及び９４２で示される明暗領域がラジアル方向に現れ、案内溝との位置関係により明暗が変わる。次に、図２１の対物レンズ４０１からの出射光は非点収差の入った検出レンズ４０２を透過し、光ビーム８０１として半導体検出器５１を照射する。半導体検出器５１は最小錯乱円の位置に設置されている。
【００１１】
半導体検出器５１上でのディスクからの反射光の入射状態を図２４に示す。反射光は中央に配置された田の字状の四分割半導体検出器５４１により検出される。当該層からの反射光線はスポット８１１として半導体検出器５４１を照射している。スポット８１１のボールパターンは図２５のようになる。図２３と異なりボールパターンが上下に現れており、タンジェンシャル方向とラジアル方向が入れ替わっている。これは、非点収差の方向をタンジェンシャル方向に対して４５度傾けているためである。このような反射光の照射状態において、四分割半導体検出器５４１のそれぞれの検出領域の名をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとし、その信号名も同じものとしたとき、トラッキングエラー信号ＴＥは、ＴＥ＝（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）と表され、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のようになる。
【００１２】
四分割半導体検出器で非点収差法を使用した光ピックアップの原理的な動作説明はできるが、実際にはトラッキングのために対物レンズをラジアル方向に移動させる必要があり、このとき生じるトラッキングエラー信号のアンバランスをなくするために、非特許文献３に記載のごとく光ビームを四分割以上に分けて検出することが行われる。
【００１３】
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なディスクの設計がなされている。したがって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２１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、たとえば反射光８３で表されるような迷光となる。この反射光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、光束８０４で示したように広がりながら半導体検出器５１に入射する。光束８０４は、半導体検出器面上では図２４に示すように、広がった光スポット８４１になり、四つの検出領域５４１を覆った状態となる。このため、同時に検出器上に存在する光スポット８１１と干渉することになる。この干渉は、層間隔の不均一性に伴う光スポット８４１の位相の変化に影響され、変化する。この干渉による全光量である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、同時にＴＥ信号もこの干渉に影響され、半導体検出器の位置ずれや光ディスクの傾き等がある場合は特に変動が大きくなり、回転するディスク上の案内溝にスポットを追従させるが難しくなる。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。
【００１４】
発明の目的は、光ピックアップ装置において、ＴＥ、ＡＦ信号への上述の他層からの干渉の影響を減少させることにある。また、同時に出来るだけ半導体検出器の全体サイズを小さくすることも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述の課題を解決するために、本発明では、多層ディスクからの反射光の復路に複数領域に分割された回折格子を用い、回折格子の中心領域からの回折光の半導体検出器上での照射位置を光軸から離れたところとし、他の制御信号に使用するための感度領域に迷光が入射しないようにする。また、回折格子の中心領域を第１の領域と第２の領域に分割することにより、半導体検出器の全体のサイズを小さくする。
【００１６】
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、検出レンズと、複数の領域に分けられた回折格子と、複数の感度領域を有する半導体検出器とを有する。回折格子は、検出レンズと半導体検出器の間に位置する。回折格子の中心領域で回折された光を検出する感度領域以外の他の回折格子の領域で回折された光を検出する感度領域は、迷光の入らない位置に配置されている。
【００１７】
回折格子の中心領域を分割した第１の領域と第２の領域の回折方向は、選択した記録層以外の記録層からの迷光のなかで第１の領域及び第２の領域を通り半導体検出器上で最大形状となる迷光の回折光が半導体検出器上で光軸と反対側に凸部を向けた形状となるように、決められている。
【００１８】
迷光のすべての集光点が回折格子より半導体検出器側にある場合には、第１の領域及び第２の領域からのそれぞれの回折光の方向は光軸を通過し互いに交差する方向とする。また。回折格子より検出レンズ側に集光位置を有する迷光が、第１の領域及び第２の領域を透過後、半導体検出器上で最大形状の迷光となる場合には、第１の領域及び第２の領域からの回折光の方向は光軸を通過せずに互いの領域から離れる方向とする。複数領域回折格子より半導体検出器側に集光位置を有する迷光が、第１の領域及び第２の領域を透過後、半導体検出器上で最大形状の迷光となる場合には、第１の領域及び第２の領域からの回折光の方向は光軸を通過し、互いに交差する方向とする。迷光の焦点位置と複数領域回折格子の位置とは一致しないように光学系を設定するのが好ましい。
【００１９】
本発明による情報再生方法は、多層光情報記憶媒体の選択した一つの記録層に読み出し光を集光する工程と、選択した記録層から反射された反射光を、複数の領域に分割された複数領域回折格子を通して複数の回折光を発生させ、それを複数の感度領域を有する半導体検出器で検出する工程と、複数領域回折格子の中心領域以外を通った回折光の検出信号を演算してフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号を発生する工程と、フォーカスエラー信号を用いてフォーカス制御を行い、トラッキングエラー信号を用いてトラッキング制御を行う工程と、複数領域回折格子の中心領域を通った回折光を含む検出信号を演算してＲＦ信号を発生する工程とを含み、複数領域回折格子の複数領域のうち光軸を含む中心領域からの回折角度は他の分割領域からの回折角度より大きく、当該中心領域は光軸を通る直線で第１の領域と第２の領域に分割されており、第１の領域からの回折光及び第２の領域からの回折光はそれぞれ１本であり、選択した記録層以外の記録層からの迷光のなかで第１の領域及び第２の領域を通り半導体検出器上で最大形状となる迷光の回折光が半導体検出器上で光軸と反対側に凸部を向けた形状となるように、第１の領域及び前記第２の領域の回折方向が決められている。
【００２０】
本発明のように複数領域回折格子の中心領域を２分割するのが特に有効なのは、記録層の選択によっては、中心領域を通り半導体検出器上で最大形状となる迷光の複数領域回折格子上での集光スポットが中心領域に含まれるような状態になる場合である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、他層からの反射光を対物レンズの位置制御に使用する感度領域に入射させないので、トラッキングエラー信号及びフォーカスエラー信号での他層からの反射光の影響がなくなり、安定したトラッキング及びフォーカシングが可能になる。これにより、読み出したデータの信頼性が向上する。さらに、複数領域回折格子の中心領域を分割することにより、半導体検出器の全体のサイズを小さくでき、半導体検出器のコストを下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【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】本発明による複数領域回折格子の分割状態の一例を示す図。
【図３】複数領域回折格子を照射する当該層からの反射光を示す図。
【図４】本発明による半導体検出器上での感度領域の一例を示す図。
【図５】感度領域を示す図。
【図６】暗線での感度の変化を示す図。
【図７】半導体検出器上の感度領域からの出力信号名を示す図。
【図８】隣接層からの半導体検出器上での迷光分布を示す図。
【図９】他層からの迷光の集光位置の一例を示す図。
【図１０】複数領域回折格子上での迷光分布を示す図。
【図１１】半導体検出器上での迷光分布を示す図。
【図１２】半導体検出器上での迷光分布を示す図。
【図１３】本発明による複数領域回折格子の分割状態の一例を示す図。
【図１４】半導体検出器上での迷光分布を示す図。
【図１５】他層からの迷光の集光位置の一例を示す図。
【図１６】本発明による複数領域回折格子の分割状態の一例を示す図。
【図１７】半導体検出器の感度領域と迷光分布を示す図。
【図１８】本発明による複数領域回折格子の分割状態の一例を示す図。
【図１９】本発明による半導体検出器上での感度領域の一例を示す図。
【図２０】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２１】他層からの反射光の影響を示す図。
【図２２】光線が溝付き記録面を照射している状態を示す図。
【図２３】光ディスクからの反射光のボールパターンを示す図。
【図２４】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他層からの反射光の広がりを示す図。
【図２５】光検出器上でのボールパターンを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
次に、実施例により本発明を説明する。
【００２４】
［実施例１］
図１は、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である。半導体レーザ１０１から出射したレーザ光は、偏光ビームスプリッタ１０４を透過したのち、コリメートレンズ４０７で平行光になる。次に、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２層ディスクを図示しているが、２層に限定されるものではなく、３層以上の多層ディスクにも適用可能である。読出し対象情報記録層（当該層）は５１１であり、５１１上のレーザ光の最小スポットの位置から反射光が発生する。対象層５１１を透過した一部のレーザ光は隣接層５１２で反射され、反射光８３となり、クロストークの原因である迷光となる。多層の場合、層のディスク表面からの距離によって球面収差が異なるが、その補償はコリメートレンズ４０７を光軸方向に変位させることで行う。
【００２５】
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偏光方向が直交する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、複数領域回折格子１０６で半導体検出器５２上に回折・集光される。半導体検出器からの信号は信号処理回路５３で処理され、光スポットのフォーカス位置を制御するＡＦ信号及びトラッキング位置を制御するＴＥ信号、データ信号であるＲＦ信号が形成される。
【００２６】
図２に、図１に示した光学系の中で使用した複数領域回折格子１０６の分割状態を示す。複数領域回折格子１０６は複数の領域に分割されており、それぞれの領域をＡからＧまでのアルファベット記号で示す。この分割方式は、分割数が少なく、かつビーム数を少なくできるので、他層からの迷光の回避や検出器の調整が容易になる形態をしている。図３に当該層からの反射光の複数領域回折格子１０６上への照射状態を示す。照射状態にはディスクのトラックで発生するボールパターンを表示している。ボールパターンの強度が変化する領域はＥとＦであり、トラック方向は紙面の上下方向である。複数領域回折格子１０６のそれぞれの領域からの回折光は、図４で示した半導体検出器の感度領域５５１〜５６１を光スポットで照射する。スポット位置と照射光量を所望のものにするために、それぞれの回折格子の溝の方向と形状は適切に設計されているものとする。
【００２７】
図５に、感度領域５５１〜５５４の拡大図を示す。これらの四つの領域は同じ形状をしているものとする。感度領域５３７，５３８の間に暗線領域５３９があり、暗線領域は感度領域５３７と５３８に重複して含まれている。図６に、微小なビームスポットを図５の直線５２７に沿って移動させたときの感度領域５３７と５３８の検出感度を示す。実線５２８は感度領域５３７の検出感度を示しており、暗線領域５３９から感度領域５３８に向かってスポットが移動していくと減少していき、感度領域５３８で感度が零になる。また、感度領域５３８の感度は一点鎖線５２９で示した。この場合は逆に感度領域５３８の上で感度が高く、感度領域５３７に向かって減少し、感度領域５３７上で感度が零になる。暗線領域５３９上でこのような感度分布を持たせることで、以下に述べるフォーカスエラー信号においてなめらかな信号を得ることができる。
【００２８】
図４において感度領域の近くに示したそれぞれの記号は、複数領域回折格子の関係する領域名と回折光の次数を示している。たとえば、感度領域５５１に照射する光は、図３の複数領域回折格子のＣの領域で回折されるマイナス１次光であることを意味している。感度領域５５５から５６１は暗線領域を持たず、囲まれた領域のみで感度を有する。本実施例の複数領域回折格子１０６のそれぞれの回折格子はブレーズド格子や鋸刃格子が使用されており、Ｅ，Ｆ，Ｇの領域は＋１次光のみ発生させ、Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｃの領域は＋１次光と−１次光の両方を発生させる。
【００２９】
次に、図４の感度領域から検出された信号の処理方法を示す。図４のそれぞれの感度領域からの出力信号名を図７に示す。それぞれの検出器に付けた矢印の示す記号は、その感度領域からの出力名を表している。これらの信号を組み合わせて、対物レンズの位置を制御するためのフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、データに関連するＲＦ信号などが形成される。本実施例ではフォーカス制御方式としてナイフエッジ方式、トラッキング制御方式として補償型ＤＰＰ（Differential Push-Pull）方式を使用している。フォーカスエラー信号ＡＦは、ＡＦ＝（ＡＣ１−ＡＣ２）＋（ＡＤ１−ＡＤ２）−｛（ＡＡ１−ＡＡ２）＋（ＡＢ１−ＡＢ２）｝の形で形成され、トラッキングエラー信号ＴＥは、ＴＥ＝（ＴＥ−ＴＦ）−ｋ｛（ＴＡ＋ＴＤ）−（ＴＢ＋ＴＣ）｝となる。ＲＦ信号は、ＲＦ＝ＲＧ＋ＴＥ＋ＴＦ＋ＴＤ＋ＴＢ＋ＴＡ＋ＴＣと表わされる。ここに、ｋは対物レンズをトラッキングのためにラジアル方向に移動させたとき、ＴＥ信号にＤＣ成分が発生しないようにするための定数である。
【００３０】
溝のないＲＯＭディスクを読む場合はトラッキングの方式としてＤＰＤ法（Differential Phase Detection）を使用することができる。この場合は、ＴＡとＴＢの信号から検出された位相差をＴ１とし、ＴＣとＴＤの信号から検出された位相差をＴ２としたとき、トラッキングエラー信号ＴＥはＴＥ＝Ｔ１＋Ｔ２となる。ＲＦ信号とＡＦ信号は、溝のあるディスクと同様である。
【００３１】
多層ディスクでは、他層から迷光が当該層からの反射光と同時に半導体検出器上を照射する。図８に対物レンズ寄りの隣接層からの迷光の分布を示す。８５１から８５４までと、８５７から８６０までの迷光は、複数領域回折格子１０６のＡからＤまでの領域を透過したものである。また、迷光８５５と８５６は、それぞれ領域Ｅ，Ｆを透過したものである。中心部の領域Ｇは適切な大きさになっており、これらの迷光８５１〜８５６は中心領域Ｇを透過していないので感度領域５５１〜５６０を照射しない。したがって、迷光は感度領域５５１〜５５４から形成されるフォーカスエラー信号や感度領域８５５〜８６０から形成されるトラッキングエラー信号に影響を与えない。
【００３２】
迷光８６１は中心部分なので感度領域５６１を照射することになる。この感度領域はＲＦ信号に関係するところであり、迷光の影響はＲＦ信号に及ぶ。しかし、ハイパスフィルターを使用することで、迷光の影響は除去可能である。
【００３３】
多層ディスクでは、当該層と迷光を発生させる層の間隔は複数存在する。迷光の状態は迷光を発生する層の当該層に対する対物レンズへの遠近状態と当該層との層間隔によって変わる。図９は多層ディスクからの迷光の検出光学系での集光位置を示したものである。多層ディスクは４層であり、当該層は５１１であるものとした。記録層５１２からの迷光の集光位置は集光点５２４にあり、記録層５１３及び５１４の集光点はそれぞれ５２５，５２６となる。記録層５１２及び５１３からの迷光は図８に類似した光量分布になるので、クロストークは発生しない。しかし、記録層５１４のように当該層から大きく離れた層からの迷光は複数領域回折格子１０６の設置位置の近くに集光点ができる場合があり、複数領域回折格子１０６上で図１０に示すようなスポット８６２で領域Ｇを強く照射することになる。例えば、光ディスクの記録層５１１と５１４の層間隔を４７μｍ程度とし、基板の屈折率を１．６とする。また、対物レンズの焦点距離を１．１７６ｍｍとし、検出系の倍率を１２倍とする。このとき、記録層５１４からの迷光の集光位置は半導体検出器５２の手前５．１ｍｍのところにできる。すなわち、この集光位置付近に複数領域回折格子１０６を配置した場合、ほとんどの迷光はＧ領域を透過するので、図１１に示すように、半導体検出器上では感度領域５６１を中心とした円状の大きいスポット８６３となる。感度領域の配置はこのような迷光の状態も考慮して、迷光スポット８６３が感度領域５５１〜５６０にかからないように、他の感度領域より感度領域５６１を光軸から離している。
【００３４】
図１０の領域Ｇは＋１次光のみを発生させるブレーズド回折になっており、図１１でＧを透過した当該層からの光は感度領域５６１へ入射している。感度領域５６１を光軸から大きく離す必要がある場合、ブレーズド格子のピッチを細かくする必要がある。このような細かい格子を作製するのが困難な時は、矩形格子にしてもよい。矩形格子は格子形状を斜めにする必要がないので細かいピッチの作製は容易になる。図１２に、領域Ｇに矩形格子を使用した場合の半導体検出器の感度領域の配置と迷光の状態を示す。矩形格子の場合＋１次光と−１次光とは同じ強度で回折されるので、そのための新たな感度領域５６２が追加され、ＲＦ信号として感度領域５６１の出力に追加して使用される。迷光としては新たな大きいスポットとして８６５が発生し、迷光８６４と８６５の強度はほぼ同等となる。
【００３５】
［実施例２］
本実施例では、図１３に示す複数領域回折格子１０９を使用する。光ピックアップ装置の光学系自体は、図１に例示した実施例１と同様のものを用いる。図１０に示した複数領域回折格子１０６との違いは中心領域が二つの領域ＨとＩに分割されている点である。多層ディスクのどの層を読みだそうとも、他層迷光の集光点が図９で示すように複数領域回折格子１０６より半導体検出器５２側にある場合は、半導体検出器上で最も大きい像となる複数領域回折格子に最も近い集光点を有する迷光を図１４で示すような半円形状にすることが可能である。領域Ｈ及びＩでは＋１次光のみを発生する回折格子が作られており、Ｈの領域の迷光が半導体検出器上では迷光スポット８６７に対応し、Ｉの領域を通過する迷光は迷光スポット８６６に対応する。迷光スポット８６６，８６７は、円を直線で分割してできる２つの形状に対応し、直線部分を光軸側に向け、凸部を光軸とは反対側に向けた配置をとっている。集光位置が複数領域回折格子１０９の後ろにあるので、半導体検出器上での半円状態は領域ＨとＩ上での半円状態から反転したものになる。他層迷光の集光位置が半導体検出器５２のさらに後ろにある場合もあるが、迷光は大きくならないので問題とならない。
【００３６】
このように複数領域回折格子の中心を分割することで、図１２に示した最大形状の円形の迷光を図１４のように半円状にできるので、迷光照射領域を小さくでき、感度領域５６１と５６２を光軸に近づけることが可能になる。これにより、図１２での感度領域５６１と５６２の間隔ｄ１より図１４における間隔ｄ２の方を小さくすることが可能となり、すなわち、半導体検出器の面積を小さくできるので、半導体検出器のコストを下げることが可能になる。
【００３７】
図１５は、迷光の集光位置が複数領域回折格子１０９の前後にある状態を示している。迷光を発生する記録層５１５と当該層５１１の層間隔が広い場合は、記録層５１５からの迷光の集光位置が複数領域回折格子１０９より手前に来る場合がある。最大照射面積となる迷光が集光位置５３０のものから発生する場合は、この迷光を半円状にして半導体検出器上で光軸中心の方向に迷光が広がらないようにする。この場合、図１３の複数領域回折格子１０９上での半円状態と半導体検出器上での半円状態は反転しないので、領域Ｈからの迷光は図１４の迷光８６６になるように格子の方向が決められる。同様に領域Ｉからの迷光は図１４の迷光８６７に対応するように、領域Ｉの格子の方向が決定される。逆方向に広がる他の形状の小さい迷光も内側の検出器にかからないように図１４の感度領域５６１と５６２の光軸からの距離を設計することで、図８の光軸からの感度領域５６１と５６２の距離より近づけることが可能になる。
【００３８】
図１５において、最大迷光が集光位置５２５のものから発生する場合も、この迷光を半円状にして半導体検出器上で光軸中心の方向に迷光が広がらないようにする。この場合、上記と異なり、図１３の複数領域回折格子１０９上での半円状態と半導体検出器上での半円状態は反転するので、領域Ｈからの迷光は図１４の迷光８６７に、領域Ｉからの迷光は図１４の迷光８６６になるようにそれぞれの格子の方向が決められる。この場合も上記と同様に感度領域５６１と５６２の間隔を狭くすることが可能であり、半導体検出器の面積を小さくできるのでコストを下げることが可能になる。
【００３９】
図１５では複数領域回折格子１０９が迷光の二つの集光位置に挟まれているが、複数領域回折格子が迷光の集光位置に一致するのは好ましくない。迷光のスポット位置のわずかな光軸方向の変位によって半導体検出器上での迷光の広がり方が反転し、迷光が５５１から５６０の感度領域にかかってしまう可能性がある。このため迷光の集光位置の光軸方向の変位が発生しても、半導体検出器上で迷光の分布が反転しないように予め複数領域回折格子の光軸上での位置を迷光の集光位置から離しておくのが良い。
【００４０】
［実施例３］
光ピックアップでは、トラッキングのために光ピックアップ装置中の対物レンズをラジアル方向に変位させる。このとき他層からの迷光も図１３の複数領域回折格子及び半導体検出器上でラジアル方向に変位する。複数領域回折格子の中心部分を通過する他層からの迷光が半導体検出器上で同じ方向に広がる場合は問題とならないが、広がる方向が迷光の状態によって反転する場合は、光軸近くの感度領域に迷光がかかる可能性がある。
【００４１】
このような場合は、図１６に示す複数領域回折格子１１０と図１７に示す半導体検出器を使用する。複数領域回折格子１１０の中心領域はラジアル方向に延びる分割線でＪとＫの領域に分割されている。また、中心領域を透過する当該層からの反射光を検出する領域は図１７の５６３と５６４で示される領域となる。本実施例では領域Ｊを透過した光は回折されて図１７の８６８の迷光になり、領域Ｋを透過した迷光は８６９の迷光に対応するものとした。レンズシフトによる迷光スポットの移動は図１６においては左右方向であり、図１７の半導体検出器上の迷光８６８と８６９も左右方向となる。迷光は図１７において上下方向に移動しないので、他層からの迷光がレンズシフトにより光軸近辺の感度領域にかかることはない。
【００４２】
［実施例４］
実施例１と異なる分割方式の複数領域回折格子と半導体検出器を使用することも可能であり、その一例を図１８及び図１９に示す。実施例１との主たる差異は、フォーカシングに用いる領域である。図１８は本実施例で用いる複数領域回折格子１０７の図であり、ボールパターンの部分が２分割され、Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈの領域を透過する光がフォーカシングのための信号に寄与する。図１９には対応する半導体検出器上の感度領域の配置を示す。Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈの領域の−１次光が暗線領域を有する感度領域５６５〜５６８を照射し、それらの信号からフォーカシングエラー信号が生成される。また、トラッキングエラー信号は複数領域回折格子のＡ〜Ｈの領域から出射する＋１次光から生成される。これらの＋１次光は感度領域５６９〜５７６で検出され、ＤＰＰ信号となる。複数領域回折格子の中心領域はＩとＪに分割されており、＋１次光の回折光のみ発生する。この回折光は左右に離れた感度領域５８１と５８２でそれぞれ検出されるが、半導体検出器の面積が小さくなるような配置になっている。ＲＦ信号は感度領域５６９〜５８２の出力を合算したものとなる。これらの感度領域の配置は他層からの迷光を避ける配置になっており、迷光によるトラッキングエラー信号の変動あるいはフォーカシングエラー信号のオフセット等は発生しない。
【００４３】
［実施例５］
他層からの迷光の影響を除去可能な光ピックアップを使用した光ディスクドライブ装置の実施例を図２０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、迷光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、３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及びフォーカシングの不具合は生じない。
【００４４】
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（Partial Response Maximum Likelihood）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】
【００４５】
本発明により、他層からの迷光を除去でき、トラッキングやフォーカシングの精度を上げられるので、ディスクへの書き込み精度を向上させることができる。さらに、半導体検出器の面積を小さくできるのでコストの削減が可能となる。
【符号の説明】
【００４６】
５２：検出器
５３：信号処理回路
１０１：半導体レーザ
１０４：偏光ビームスプリッタ
１０５：λ／４板
１０６：複数領域回折格子
４０４：対物レンズ
５０１：多層ディスク
５５１〜５６１：感度領域
８１１：反射光スポット
８４１：隣接層からの反射光の光スポット
８６３：迷光
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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