(57)【要約】【課題】  複数の情報記録面を有する光ディスクの記録再生において、フォーカス誤差信号同士の相互干渉を防ぎ、デフォーカスに対して感度が高く、安定したフォーカス誤差信号を検出することが可能な光ピックアップ装置およびそれを搭載した光ディスク装置を提供することを目的とする。【解決手段】  光ピックアップ装置は、レーザ光源と、光束を光ディスクの情報記録面に集光する対物レンズと、情報記録面で反射した光束を複数に分割する回折格子と、複数に分割された光束を受光する複数の受光素子を有する光検出器とを備え、回折格子上の中央領域を含まないオフセット成分のみの光束を用いて、受光素子は光束がデフォーカスする方向に略平行な方向の辺を短辺となるような２分割受光素子にして、ダブルナイフエッジ法にてフォーカス誤差信号を検出する。【選択図】  図３
2011187116.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出射した光束を光ディスクの情報記録面に集光する対物レンズと、
前記情報記録面で反射した光束を複数に分割する回折格子と、
前記回折格子によって複数に分割された光束を受光する複数の受光素子を有する光検出器とを備え、
前記回折格子は複数の領域に分割されており、
前記回折格子の中心を含む中央位置にある領域を除く領域を用いてフォーカス誤差信号を検出することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光ピックアップ装置であって、
前記情報記録面で反射した光束は、前記光ディスクのトラック回折０次光と、トラック回折±１次光から成り、
前記回折格子は、
前記回折格子の中心を含み、前記トラック回折０次光が入射する領域Ａと、
前記回折格子の中心を含まず、前記トラック回折０次光と前記トラック回折±１次光の重なる領域が入射する領域Ｂと、
前記回折格子の中心を含まず、前記トラック回折０次光が入射する領域Ｃの３個の領域に分かれており、
前記領域Ｃを用いてフォーカス誤差信号を検出することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光ピックアップ装置であって、
前記情報記録面で反射した光束は、前記光ディスクのトラック回折０次光と、トラック回折±１次光から成り、
前記回折格子は、
前記回折格子の中心を含み、前記トラック回折０次光が入射する領域Ａと、
前記回折格子の中心を含まず、前記トラック回折０次光と前記トラック回折±１次光の重なる領域が入射する領域Ｂと、
前記回折格子の中心を含まず、前記トラック回折０次光のみが入射する領域Ｃの３個の領域に分かれており、
前記領域Ｃは少なくとも４個の異なる方向へ光を分割する領域Ｃ１、領域Ｃ２、領域Ｃ３、領域Ｃ４を有し、
前記領域Ｃ１、前記領域Ｃ２、前記領域Ｃ３、前記領域Ｃ４を用いて、フォーカス誤差信号を検出することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置であって、
フォーカス誤差信号を検出する手段はダブルナイフエッジ法であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５】
請求項３に記載の光ピックアップ装置であって、
フォーカス誤差信号検出用の受光素子は、少なくとも２つの領域に分割されており、
前記領域Ｃ１、前記領域Ｃ２、前記領域Ｃ３、前記領域Ｃ４からの回折光は、前記２分割受光素子の分割位置に集光することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項６】
請求項５に記載の光ピックアップ装置であって、
フォーカス誤差信号検出用の前記２分割受光素子は、前記回折光がデフォーカスによって受光素子上で変位する方向と略平行な方向を短辺とし、前記回折光がデフォーカスによって受光素子上で変位する方向と略垂直な方向を長辺とすることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項７】
請求項５に記載の光ピックアップ装置であって、
フォーカス誤差信号検出用の前記２分割受光素子は、前記光ディスクのトラック方向に略相当する方向を短辺とし、前記光ディスクのトラック方向に略垂直な方向を長辺と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５に記載の光ピックアップ装置であって、
フォーカス誤差信号検出用の前記２分割受光素子は、
別の前記２分割受光素子と互いに前記光ディスクのトラック方向に対して略垂直な方向に配置されることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８に記載の光ピックアップ装置であって、
前記光検出器の受光素子は、前記光ディスクの集光された前記情報記録面から反射した信号光を受光し、前記情報記録面以外の情報記録面から反射した迷光を回避するように配置されたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置と、
前記レーザ光源を駆動するためのレーザ点灯回路と、
前記光ピックアップの光検出器で得られた検出信号より、多層化された前記光ディスクで安定したサーボ信号を生成するためのサーボ信号生成回路と、
前記光ピックアップの光検出器で得られた検出信号より前記光ディスクに記録されている情報を再生するための情報信号再生回路と、
前記レーザ点灯回路、前記サーボ信号生成回路ないし前記情報信号再生回路を制御するコントロール回路とを備えた光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ピックアップ装置およびそれを搭載した光ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術に関する背景技術として、例えば特開２００９−８７４０２号公報（特許文献１）がある。本公報には、「ダブルナイフエッジ法によりフォーカス誤差信号を算出することによって、光検出器１１２の位置ずれが生じた際も、フォーカス誤差信号にオフセットが生じにくくなり、安定したフォーカス制御を行うことができる」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−８７４０２号公報（第１５頁、図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光学的記録情報媒体（以下、光ディスクと略す。）を記録再生するのに必要となるサーボ技術に関して、光ディスクの情報記録面上に光束を集光させるために、フォーカス誤差信号と呼ばれるサーボ制御信号が必要である。フォーカス誤差信号検出方式の１つに、ダブルナイフエッジ法がある。ダブルナイフエッジ法とは、対物レンズを光束進行方向に沿って前後に動かしたとき（以下、デフォーカスと呼ぶ。）、ディスクで反射した光束の光受光面での光点像の移動量を検出することによって、フォーカス誤差信号を検出する方式である。ダブルナイフエッジ法は、光受光面は反射した光束が集光される位置に配置されるため、例えば他のフォーカス誤差信号検出方式である非点収差方式などと比較して、回折光外乱の影響が少ないという長所を持つ。
【０００５】
さて、特許文献１では光ディスクで反射した光束を回折格子によって複数に分岐し、そのうち回折格子の中央を含んだ領域の回折光を用いて、ダブルナイフエッジ法によりフォーカス誤差信号を検出している。そのため、集光した位置から対物レンズがデフォーカスするとき、デフォーカスに対する光量変位量が小さくなり、フォーカス誤差信号はなだらかな波形を形成する。このとき、複数の情報記録面を有する光ディスクの場合に、各記録面から検出されるフォーカス誤差信号が相互に干渉し、その相互干渉が主原因となって不要なオフセット成分や波形歪みが発生して、フォーカス誤差信号の品質が著しく劣化するという問題が生じる。
【０００６】
本発明は、複数の情報記録面を有する光ディスクの場合においても、フォーカス誤差信号同士の相互干渉を防ぎ、安定したフォーカス誤差信号を検出することが可能な光ピックアップ装置およびそれを搭載した光ディスク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】
【０００７】
上記目的は、その一例として特許請求の範囲に記載する構成により達成できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、複数の情報記録面を有する情報記録媒体を記録再生する場合に、安定したフォーカス誤差信号を得ることが可能な光ピックアップ装置およびそれを搭載した光ディスク装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１において、本発明の光学系を示した図である。
【図２】実施例１において、本発明の回折格子を示した図である。
【図３】実施例１において、本発明の光検出器の受光面構成を示した図である。
【図４】３層光ディスクに入射した信号光と迷光の光路を示した図である。
【図５】実施例１において、対象となる記録層の前後の層からの迷光の形状を示した図である。
【図６】回折格子の各領域からの回折した信号光と迷光の関係を示した図である。
【図７】光検出器に入射した信号光のデフォーカスによる変化を示した図である。
【図８】信号光のデフォーカス方向と、フォーカス誤差信号を検出する受光面の関係を示した図である。
【図９】実施例１において、本発明の他の光学系を示した図である。
【図１０】実施例１において、本発明の他の回折格子を示した図である。
【図１１】実施例１において、本発明の他の回折格子を示した図である。
【図１２】光検出器に入射した信号光のデフォーカスによる変化を示した図である。
【図１３】光検出器に入射した信号光のデフォーカスによる変化を示した図である。
【図１４】実施例２において、本発明の光検出器の受光面構成を示した図である。
【図１５】実施例２において、対象となる記録層の前後の層からの迷光の形状を示した図である。
【図１６】実施例３において、光ピックアップ装置を搭載した光情報再生装置また光情報記録再生装置の概略ブロック図を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明を適用した光ピックアップ装置および光ディスク装置の実施形態の一例について、以下図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明の実施例１に係る光ピックアップ装置の光学系を示している。ここでは記録方式について特に記さないが、ＢＤやＤＶＤや他の記録方式であってもなんら構わない。
【００１２】
レーザ光源１１から光束が発散光として出射される。半導体レーザは直線偏光の光束を出射するのが一般的であり、レーザ光源１１からも直線偏光の光束を出射することを想定する。なお、レーザ光源１１から出射された光束の中心光路（以下、光軸と略す。）を鎖線で図示した。
【００１３】
レーザ光源１１から出射された光束は、偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳと略す。）１２を反射する。ただし、一部の光束はＰＢＳ１２を透過し、フロントモニタ１３に入射する。一般的に光ディスクの記録再生動作の精度を良くするためには、光ディスクに照射される光束の光量を所望の値に制御することが必須となる。フロントモニタ１３はレーザ光源からの光量変化を制御回路にフィードバックすることにより、光束の光量を制御することを可能とする。
【００１４】
ＰＢＳ１２を反射した光束は、コリメートレンズ１４によって略平行な光束に変換される。コリメートレンズ１４を透過した光束は、偏光性回折格子１５を透過し、ビームエキスパンダ１６に入射する。ビームエキスパンダ１６は、光軸と平行な方向にシフトすることで、光束の収束・発散状態を変え、光ディスクのカバー層厚み誤差による球面収差を補正することを可能とする。
【００１５】
ビームエキスパンダ１６を透過した光束は、１／４波長板１７を透過、立ち上げミラー１８を反射後、アクチュエータ１９に搭載された対物レンズ２０を透過して、光ディスクの記録層上（図示せず）に集光される。
【００１６】
光ディスクの記録層上より反射した光束は、対物レンズ２０、立ち上げミラー１８、１／４波長板１７、ビームエキスパンダ１６を透過し、偏光性回折格子１５に入射する。偏光性回折格子とは、所定の方向の直線偏光の光束を回折し、その方向と直交する方向の直線偏光の光束を透過する機能を持つ回折格子である。本実施例における偏光性回折格子１５は光束を複数の領域に分割し、分割された光束は、コリメータレンズ１４、ＰＢＳ１２を透過して、光検出器２１上に集光する。
【００１７】
光検出器２１上は、回折によって複数に分割された各光束がそれぞれ集光できるような複数の受光面で構成されており、受光面に照射された光量に従って再生信号であるＲＦ信号やフォーカス誤差信号やトラッキング誤差信号などが生成される。
【００１８】
なお、１／４波長板１７は、光ディスクで反射した光束が偏光性回折格子１５に再び入射する前に透過すればよいため、図１の位置には限定されない。
【００１９】
図２は、図１における偏光性回折格子１５の構成の一例となっている。偏光性回折格子１５は、実線によって１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ、１５Ｅ、１５Ｆ、１５Ｇ、１５Ｈ、１５Ｉの９個の領域に分かれており、それぞれ所定の方向へ光束を回折する。領域１５Ａから１５Ｈは、一点鎖線で示したトラック方向に相当する方向、つまり光ディスク接線方向（以下、Ｔａｎ方向と略す。）の線で回折格子中心を通る線Ｘ１、およびトラック方向に略垂直な方向、つまり光ディスク半径方向（以下、Ｒａｄ方向と略す。）の線で回折格子中心を通る線Ｘ２に対して、それぞれ線対称に位置する。破線の円は、光ディスクの記録層を反射して偏光性回折格子１５に入射する光束の外形を示す。斜線部２２および２３は、光ディスクのトラック回折０次光とトラック回折±１次光の重なる干渉領域、すなわち光ディスクのトラックによる回折で生じるプッシュプル成分のパターンを表している。斜線部２２および２３を除いた光束２４は、光ディスクのトラック回折０次光のみ、つまり干渉の起きていないオフセット成分のみを表している。従って、領域１５Ａ〜１５Ｄからはプッシュプル成分を含んだ回折光が出射し、領域１５Ｅ〜１５Ｈおよび１５Ｉはオフセット成分のみの回折光が出射する。
【００２０】
図３は、図１における光検出器２１の構成の一例となっている。図２で示した偏光性回折格子１５の領域１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ、１５Ｅ、１５Ｆ、１５Ｇ、１５Ｈ、１５Ｉを回折した光束の＋１次回折光は、それぞれ受光面Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１、Ｐ１、Ｑ１、Ｒ１、Ｓ１、Ｉ１に入射し、−１次回折光は、それぞれ受光面Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２、Ｅ１とＥ２間の暗線部、Ｆ１とＦ２間の暗線部、Ｇ１とＧ２間の暗線部、Ｈ１とＨ２間の暗線部に入射する。＋１次回折光と−１次回折光は光軸中心２５に対して対称に回折するため、受光面の配置も図３のように対称に配置される。
【００２１】
各受光面に入射した信号光より、フォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号、再生信号であるＲＦ信号を生成する。受光面Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１、Ｐ１、Ｑ１、Ｒ１、Ｓ１、Ｉ１、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２、Ｅ１、Ｅ２、Ｆ１、Ｆ２、Ｇ１、Ｇ２、Ｈ１、Ｈ２、で検出して得られる信号を、順にａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１、ｐ１、ｑ１、ｒ１、ｓ１、ｉ１、ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２、ｅ１、ｅ２、ｆ１、ｆ２、ｇ１、ｇ２、ｈ１、ｈ２とする。
【００２２】
フォーカス誤差信号の検出には、ダブルナイフエッジ法を使用する。ダブルナイフエッジ法でフォーカス誤差信号を生成するために、集光状態において２分割した受光面間の暗線部に信号光は入射する構成になっている。暗線部は受光面から離れた光でも、受光面からの距離に応じて所定の感度を持って光を検出するため、この暗線部を用いることで、デフォーカスに対して感度を持ったフォーカス誤差信号を生成することができる。ダブルナイフエッジ法によって得られた信号ｅ１からｈ１およびｅ２からｈ２を用いて、数１に示す演算式より生成する。
【数１】
2011187116.tif 000003
【００２３】
一方、トラッキング誤差信号の検出には、プッシュプル法（ＰＰ：Ｐｕｓｈ  Ｐｕｌｌ）および位相差検出法（ＤＰＤ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｐｈａｓｅ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）の２方式を使用することができる。これは、例えば光ディスクが追記型や書換型で、特に未記録時の場合にはＤＰＤ法でのトラッキング誤差信号の検出が困難であるためである。
【００２４】
ＰＰ法を使用するとき、プッシュプル成分を含んだ信号ａ１からｄ１のみで生成した場合、対物レンズがＲａｄ方向に対物レンズ変位（以下、レンズシフトと記す。）したときに、図２中の左右の光量アンバランスによって直流成分のオフセットが発生してしまう。そこで、オフセット成分のみの信号ｐ１からｓ１を用いて、オフセットをキャンセルする演算を行う。プッシュプル成分を含んだ信号をメインプッシュプル信号（以下ＭＰＰ信号と略す。）、オフセット成分のみの信号をオフセット信号とすると、ＰＰ信号は数２に示す演算式となる。
【数２】
2011187116.tif 000004
【００２５】
ここで、数２のｋｔは、対物レンズがレンズシフトした際に、式中第１項の信号に含まれるオフセット成分と、式中第２項の信号に含まれるオフセット成分とを補正するための係数である。このような演算を行うことによって、対物レンズがレンズシフトした際であってもオフセットのない安定したトラッキング誤差信号を生成することが可能である。
【００２６】
一方、ＤＰＤ法を使用するとき、図２における領域１５Ａ＋１５Ｅ、領域１５Ｂ＋１５Ｆ、領域１５Ｃ＋１ＧＥ、領域１５Ｄ＋１５Ｈから生成された信号の位相差よりＤＰＤ信号を生成する。そこで、例えば信号ａ２からｄ２と信号ｐ１からｓ１を用いて、数３に示す４つの信号の位相差によりＤＰＤ信号を生成する。
【数３】
2011187116.tif 000005
【００２７】
また、偏光性回折格子１５の各領域の分光比は、例えば領域１５Ｉ以外の領域は、０次光：＋１次光：−１次光＝０：７：３とする。また、領域１５Ｉは、０次光：＋１次光：−１次光＝０：１：０とする。このように、＋１次光と−１次光の分光比が異なるように、回折格子の格子溝形状を形成することをブレーズ化という。ブレーズ化する理由は、再生信号を＋１次光の総和で生成するので、再生信号の光量を多くとりノイズを低減するためである。再生信号であるＲＦ信号は、数４に示す演算式より生成する。
【数４】
2011187116.tif 000006
【００２８】
さて、多層化された光ディスクを用いて各記録層に光束を集光するとき、光量の一部は対象となる記録層で反射せず、対象ではない記録層で反射される。そのため、対象となる記録層で反射された所望の信号光束だけでなく、対象外の記録層で反射された不要光束まで光検出器の各受光面に入射してしまうという問題がある。不要光束、つまり迷光が受光面に入射すると、結果的に信号に不要なノイズが漏れ込んでしまうことになるため、他層からの迷光が受光面に入らないようにすることが必要である。
【００２９】
図２、図３で示した偏光性回折格子１５および光検出器２１は、多層光ディスクで課題となる迷光問題を解決する構成となっている。図４に示すような３層光ディスク３０を例にとって説明する。
【００３０】
図４（ａ）は、真ん中の記録層３１に光束が集光したときの、手前（図中の下側）の記録層３２の反射光を示す。このとき、３層光ディスク３０に入射した光束は、真ん中の記録層３１に集光され、信号光束３４として反射されるが、一部の光束は手前の記録層３２で反射され、不要光束３４となる。
【００３１】
同様に図４（ｂ）は、真ん中の記録層３１に光束が集光したときの、奥（図中の上側）の記録層３３の反射光を示す。３層光ディスク３０に入射する光束のうち、一部の光束は真ん中の記録層３１を透過し、奥の記録層３３で反射され、不要光束３５となる。
【００３２】
図５（ａ）は、図４（ａ）のように対象となる記録層（今回は記録層３１を指す）に集光したとき、手前の記録層（今回は記録層３２を指す）からの迷光（不要光束）が、図３に示した光検出器上に入射したときの様子を示したものである。黒点は偏光性回折格子１５で回折した信号光を、斜線部は手前の記録層からの迷光を示している。この場合、信号光３４は光検出器２１上に集光するために各受光面に絞られて入射するが、不要光束３５は非収束光となるため、偏光性回折格子１５で回折された迷光は集光することなくデフォーカスして光検出器２１上に入射し、図５（ａ）のような迷光パターンとなる。
【００３３】
同様に図５（ｂ）は、図４（ｂ）のように対象となる記録層（今回は記録層３１を指す）に集光したとき、奥の記録層（今回は記録層３３を指す）からの迷光（不要光束）が、図３に示した光検出器上に入射したときの様子を示したものである。黒点は偏光性回折格子１５で回折した信号光を、点線部は奥の記録層からの迷光を示している。この場合、信号光は光検出器２１上に集光するために各受光面に絞られて入射するが、不要光束３６は非収束光となるため、偏光性回折格子１５で回折された迷光は光検出器２１の手前で集光した後にデフォーカスして光検出器２１上に入射し、図５（ｂ）のような迷光パターンとなる。
【００３４】
図５（ａ）および図５（ｂ）のように、光検出器２１に入射する迷光が受光面を回避できる理由について説明する。
【００３５】
図６（ａ）は、受光面Ａ１に対象となる記録層３１からの信号光４１が入射するときの、手前の記録層３２からの迷光４１ａと奥の記録層３３からの迷光４１ｂの入射の様子を示す。図のように、迷光４１ａおよび４１ｂは信号光に対してＲａｄ方向、つまり図中の左右方向に入射する。これは、図２の領域１５Ａから１５Ｄからの回折光を受光する受光面全てに当てはまる。従って、左右に迷光が発生する受光面はＴａｎ方向、つまり図３中の上下方向に配置することが最も効果的な迷光回避となる。
【００３６】
一方図６（ｂ）は、受光面Ｐ１に対象となる記録層３１からの信号光４２が入射するときの、手前の記録層３２からの迷光４２ａと奥の記録層３３からの迷光４２ｂの入射の様子を示す。図のように、迷光４２ａおよび４２ｂは信号光に対してＴａｎ方向、つまり図中の上下方向に入射する。これは、図２の領域１５Ｅから１５Ｈからの回折光を受光する受光面全てに当てはまる。従って、上下に迷光が発生する受光面はＲａｄ方向、つまり図３中の左右方向に配置することが最も効果的な迷光回避となる。
【００３７】
図３の光検出器２１はこれらを満たしたパターンとなっているため、図５（ａ）および図５（ｂ）のように各受光面上に他層迷光を入らないようにすることができ、ノイズ漏れ込みなどの問題は解決できる。
【００３８】
格子領域１５Ｉからの迷光は受光面Ｉ１上にあるが、Ｉ１で得られる信号ｉ１は再生信号のみに用いて、フォーカス誤差信号やトラッキング誤差信号等のサーボ制御信号には用いないため、迷光が入射していても問題とならない。
【００３９】
また、サーボ制御信号や再生信号は＋１次光と−１次光で生成しており０次光を使用していないので、０次光の他層迷光がないために受光面は光軸中心２２に近いところに配置できる。従って、光検出器２１のサイズを小型にすることが可能である。
【００４０】
なお、２層光ディスクもしくは４層以上の多層光ディスクであっても、対象外の記録層からの迷光は図５（ａ）および図５（ｂ）と同じ形状で、さらにＩ１を除く各受光面から離れるように光検出器２１上に入射するため、迷光を回避することができる。
【００４１】
さて、多層化された光ディスクはそのディスク厚みの制限上、記録層数が多くなると層間隔は狭小化される。
【００４２】
このとき、各記録層から検出されるフォーカス誤差信号は相互に干渉し、その相互干渉が主要因となって不要なオフセット成分や波形歪みが発生して、フォーカス誤差信号の品質が劣化するという問題が生じる。
【００４３】
従って、多層化された光ディスクにおいて安定したフォーカス誤差信号を得るために、フォーカス誤差信号同士の相互干渉を防ぐことが必要であり、そのために各記録層のフォーカス誤差信号をデフォーカスに対して感度を高くすることが必要である。
【００４４】
本発明は、図２の１５Ｅ、１５Ｆ、１５Ｇ、１５Ｈの４つの格子領域構成と、図３のＥ１からＨ１およびＥ２からＨ２の受光面構成によって、ダブルナイフエッジ法によりデフォーカスに対して感度の高いフォーカス誤差信号を実現している。これについての詳細を、図７および図８を用いて後述する。
【００４５】
図７は図２の偏光性回折格子領域１５Ｈを回折し、光検出器上に入射した信号光のデフォーカスによる変化を示す。
【００４６】
図７（ａ）は、回折した信号光が光検出器上に集光した状態を表しており、黒点は信号光を示す。集光状態ではＴａｎ方向を示すＸ１と、Ｒａｄ方向を示すＸ２の中心に回折光が集光されることを仮定する。また、斜線部は（ｂ）から（ｇ）は、集光状態からデフォーカスしたときの信号光を示す。信号光は対物レンズが一方方向にデフォーカスすると、順に図７（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）のように信号光がぼける。また対物レンズが反対方向にデフォーカスすると、順に図７（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）のように信号光がぼける。破線５０は領域１５Ｈによる信号光のデフォーカス方向を示す。
【００４７】
このとき、重要となるのはデフォーカス量が大きくなるほど、信号光はＸ１とＸ２の中心から離れながら入射するという点である。これは、図２の偏光性回折格子１５の中央領域１５Ｉを含まないために起こる。中央領域を含まないため、例えばＸ１とＸ２の中心に受光面があったと仮定すると、中央領域を含む信号光よりも、図７のように中央領域を含まない信号光の方が、デフォーカスしたときの受光面に対する光量変位が大きい。つまり、一般に回折格子の中央領域を含まない信号光を用いた方が、デフォーカスに対して感度の高いフォーカス誤差信号を生成することが可能である。
【００４８】
図８は、フォーカス誤差信号を検出する２分割受光面の配置例を示す。図８（ａ）のように、フォーカス誤差信号を検出する受光面５１および受光面５２は、デフォーカス方向５０に沿った方向に配置することが望ましい。また、同時に受光面５１の短辺５１ａおよび受光面５２の短辺５２ａは、デフォーカス方向５０に平行になるように、受光面５１の長辺５１ｂおよび受光面５２の長辺５２ｂは、デフォーカス方向５０に垂直になるように、配置することが望ましい。これは、受光面の短辺をデフォーカス方向に沿って配置する状態が、最もデフォーカスに対する光量変位を急峻にし、感度の高いフォーカス誤差信号を実現できるためである。
【００４９】
ただし、図８（ａ）のように、受光面がＸ１に対して傾いて配置すると、レンズシフトによって迷光が入射しやすくなる問題がある。
【００５０】
そこで、図８（ｂ）のように、受光面５１の短辺５１ａおよび受光面５２の短辺５２ａは、Ｘ１に平行になるように、受光面５１の長辺５１ｂおよび受光面５２の長辺５２ｂは、Ｘ２に平行になるように、配置することが望ましい。これは、領域１５ＨはＸ１に隣接した領域のため、デフォーカスしたときの信号光はＸ１に隣接してぼけるからである。
【００５１】
反対に、図８（ｃ）のように、受光面５１の短辺５１ａおよび受光面５２の短辺５２ａを、Ｘ２に平行になるように配置すると、デフォーカスに対して光量変位の小さい、なだらかなフォーカス誤差信号を生成することになる。
【００５２】
また、格子領域１５Ｅ、１５Ｆ、１５Ｇ、１５Ｈには、光ディスクでの回折によって生じるプッシュプル成分を含まず、オフセット成分のみの光が入射する構成となっている。従って、プッシュプル成分の漏れ込みの小さいフォーカス誤差信号を生成することが可能である。
【００５３】
以上説明したように、本実施例の光ピックアップ装置は、レーザ光源１１と、レーザ光源から出射した光束を光ディスクの情報記録面に集光する対物レンズ２０と、情報記録面で反射した光束を複数に分割する回折格子１５と、回折格子によって複数に分割された光束を受光する複数の受光面を有する光検出器２１とを備えた光ピックアップ装置であって、情報記録面で反射した光束は、光ディスクのトラック回折０次光と、トラック回折±１次光から成り、回折格子は図２のように、回折格子の中心を含み、トラック回折０次光が入射する領域Ａ（図２の１５Ｉに相当する）と、回折格子の中心を含まず、前記トラック回折０次光と前記トラック回折±１次光の重なる領域、すなわち斜線部２２および２３で示したプッシュプル成分が入射する領域Ｂ（図２の１５Ａから１５Ｄに相当する）と、回折格子の中心を含まず、前記トラック回折０次光、すなわちプッシュプル成分を含まないオフセット成分２４が入射する領域Ｃ（図２の１５Ｅから１５Ｈに相当する）の３個の領域に分かれており、領域Ｃつまり１５Ｅから１５Ｈの領域を用いてフォーカス誤差信号を検出する。
【００５４】
また、本実施例の光ピックアップ装置は、回折格子の領域Ｃを少なくとも４個の異なる方向へ光を分割する領域Ｃ１、領域Ｃ２、領域Ｃ３、領域Ｃ４、すなわち領域１５Ｅ、領域１５Ｆ、領域１５Ｇ、領域１５Ｈ、を有しており、これらを用いてフォーカス誤差信号を検出する。
【００５５】
また、本実施例の光ピックアップ装置は、フォーカス誤差信号を検出する手段はダブルナイフエッジ法である。
【００５６】
また、本実施例の光ピックアップ装置は、受光面のうちフォーカス誤差信号検出用の受光面は、図３の受光面Ｅ１からＨ１およびＥ２からＨ２のように少なくとも２つの領域に分割されており、回折光は受光面の分割位置、すなわち図３に示した暗線部に集光する。
【００５７】
また、本実施例の光ピックアップ装置は、受光面のうちフォーカス誤差信号検出用の２つの領域に分割した受光面は、図８（ａ）のように回折光がデフォーカスによって受光面上で変位する方向５０と略平行な方向を短辺とし、回折光がデフォーカスによって受光面上で変位する方向５０と略垂直な方向を長辺としている。
【００５８】
また、本実施例の光ピックアップ装置は、受光面のうちフォーカス誤差信号検出用の２つの領域に分割した受光面は、図８（ｂ）のように光ディスクのトラック方向Ｘ１に略相当する方向を短辺とし、光ディスクのトラック方向Ｘ１に略垂直な方向を長辺としている。
【００５９】
また、本実施例の光ピックアップ装置は、受光面のうちフォーカス誤差信号検出用の２つの領域に分割した受光面は、フォーカス誤差信号検出用の受光面は、図３のように光ディスクのトラック方向すなわちＴａｎ方向に対して略垂直な方向に互いに配置されている。
【００６０】
また、本実施例の光ピックアップ装置は、光検出器２１の受光面は図５のように、ディスクの集光された情報記録面以外の情報記録面から反射された不要光束が入射しない位置に配置されている。
【００６１】
以上のような構成にすることで、デフォーカスに対して感度の高いフォーカス誤差信号を実現することができ、かつ多層迷光を効果的に回避することができる。
【００６２】
なお、偏光性回折格子１５の位置は、図１に限定されるものではない。例えば図９のようにＰＢＳ１２と光検出器２１の間に配置してもなんら問題はない。図９の光学系のとき、回折格子は復路光学系にしか含まれないので偏光性回折格子１５を用いる必要はなく、通常回折格子６０を用いてよい。通常回折格子６０を用いることでより安価な光ピックアップ装置を提供することが可能となる。
【００６３】
また、偏光性回折格子１５もしくは回折格子２２の構成は、図２に限定されるものではない。例えば、図１０や図１１のような構成であっても、デフォーカスに対して感度の高いフォーカス誤差信号を生成することが可能である。
【００６４】
図１０のような回折格子構成のとき、光検出器上に入射した信号光のデフォーカスによる変化は図１２のようになる。偏光性回折格子１５の中央領域１５Ｉの面積がＴａｎ方向に広くなったため、デフォーカスに対する光量変位量は図７よりも大きくなり、図２の格子パターンよりも感度の高いフォーカス誤差信号を生成できる。
【００６５】
図１１のような回折格子構成のとき、光検出器上に入射した信号光のデフォーカスによる変化は図１３のようになる。図１１における領域１５Ｈは図２における領域１５ＨよりもＴａｎ方向に近い領域となっているため、信号光のデフォーカス方向もよりＴａｎ方向Ｘ１に近接する。そのため、図３や図８（ｂ）に示したフォーカス誤差信号受光面配置のとき、デフォーカスに対する光量変位量は図７よりも大きくなり、図２の格子パターンよりも感度の高いフォーカス誤差信号を生成できる。
【００６６】
さらに、実施例１ではフォーカス誤差信号の受光面を図３に示したような単純な長方形の形状となっているが、本発明はこのような形状の受光面に限定されるものではない。受光面のうちデフォーカス方向に平行な方向の長さを短くして、フォーカスに対して感度の高いフォーカス誤差信号を生成できれば、どのような形状の検出面であっても構わない。
【実施例２】
【００６７】
図１４は、本発明の実施例２に係る光ピックアップ装置の光学系の光検出器を示している。実施例１との違いは、図３の光検出器２１の構成と偏光性回折格子１５の領域の回折方向が異なることであるが、それ以外は実施例１と同様の構成である。
【００６８】
偏光性回折格子１５は、実施例１と同様で図２のようになっている。入射光束は１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ、１５Ｅ、１５Ｆ、１５Ｇ、１５Ｈ、１５Ｉの９個の領域によってそれぞれ回折され、図１３に示した光検出器２１に入射する。
【００６９】
偏光性回折格子１５の領域１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ、１５Ｅ、１５Ｆ、１５Ｇ、１５Ｈ、１５Ｉを回折した光束の＋１次回折光は、それぞれ受光面Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１、Ｐ１、Ｑ１、Ｒ１、Ｓ１、Ｉ１に入射し、−１次回折光は、それぞれＡ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２、Ｅ１とＥ２間の暗線部、Ｆ１とＦ２間の暗線部、Ｇ１とＧ２間の暗線部、Ｈ１とＨ２間の暗線部に入射する。
【００７０】
各受光面に入射した信号光より、フォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号、再生信号であるＲＦ信号を生成する。図１４の光検出器の受光面と、図３の光検出器の受光面はそれぞれ対応しているため、これらの信号は数１から数４の演算式で生成する。
【００７１】
図１５（ａ）は、図４（ａ）のように対象となる記録層３１に集光したとき、手前の記録層３２からの不要光束３５が、図１４に示した光検出器上に入射したときの様子を示したものである。黒点は偏光性回折格子１５で回折した信号光を、斜線部は手前の記録層からの迷光を示している。この場合、信号光３４は光検出器２１上に集光するために各受光面に絞られて入射するが、不要光束３５は非収束光となるため、偏光性回折格子１５で回折された迷光は集光することなくデフォーカスして光検出器２１上に入射し、図１５（ａ）のような迷光パターンとなる。
【００７２】
図１５（ｂ）は、図４（ｂ）のように対象となる記録層３１に集光したとき、奥の記録層３３からの不要光束３６が、図１４に示した光検出器上に入射したときの様子を示したものである。黒点は偏光性回折格子１５で回折した信号光を、点線部は奥の記録層からの迷光を示している。この場合、信号光３４は光検出器２１上に集光するために各受光面に絞られて入射するが、不要光束３６は非収束光となるため、偏光性回折格子１５で回折された迷光は光検出器２１の手前で集光した後にデフォーカスして光検出器２１上に入射し、図１５（ｂ）のような迷光パターンとなる。
【００７３】
図１４の光検出器２１は、図６および図７で説明した効果的な迷光を回避することのできるパターンとなっているため、図１５（ａ）および図１５（ｂ）のように各受光面上に他層迷光を入らないようにすることができ、ノイズ漏れ込みなどの問題は解決できる。
【００７４】
格子領域１５Ｉからの迷光は受光面Ｉ１上にあるが、Ｉ１で得られる信号ｉ１は再生信号のみに用いて、トラッキング誤差信号等のサーボ制御信号には用いないため、迷光が入射していても問題とならない。
【００７５】
また、サーボ制御信号や再生信号は＋１次光と−１次光で生成しており０次光を使用していないので、０次光の他層迷光がないために受光面は光軸中心２２に近いところに配置できる。図１４は領域１５Ｅから１５Ｈの回折光の受光面が光軸中心２２に近いところに配置している点が図３とは異なるが、図３と同様に効果的に信号光と迷光を分離することができている。従って、光検出器２１のサイズを小型にすることが可能である。
【００７６】
なお、２層光ディスクもしくは４層以上の多層光ディスクであっても、対象外の記録層からの迷光は図１４（ａ）および図１４（ｂ）と同じ形状で光検出器２１上に入射するため、迷光を回避することができる。
【００７７】
フォーカス誤差信号を検出するために用いる格子領域および受光面構成は実施例１と全く同じであるため、デフォーカスに対して感度が高く、プッシュプル成分の漏れ込みの小さいフォーカス信号を実現することができる。
【００７８】
なお、偏光性回折格子１５の位置は図１に限定されるものではなく、例えば図９の位置に配置し、通常回折格子６０を用いても良い。また、偏光性回折格子１５の構成は図２に限定されるものではなく、例えば図１０や図１１のような構成であっても良い。
【実施例３】
【００７９】
実施例３では、実施例１および実施例２で説明した光ピックアップ装置を搭載した光ディスク装置（光情報再生装置または光情報記録再生装置）について、図１６を用いて説明する。
【００８０】
図１６は、情報の記録および再生を行う光情報記録再生装置の概略ブロック図を示している。２００は本発明の光ピックアップ装置を示しており、この光ピックアップ装置２００内の光検出器２１から検出された信号は、サーボ信号生成回路２０１および情報信号再生回路２０２に送られる。
【００８１】
サーボ信号生成回路２０１では、光ピックアップ装置２００より検出された信号に基づいて光ディスク２０３に適したフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号、球面収差検出信号、チルト制御信号等が生成され、これらの信号を基にアクチュエータ駆動回路２０４を経て光ピックアップ装置２００内の対物レンズアクチュエータを駆動して、対物レンズ２０５の位置制御が行われる。
【００８２】
情報信号再生回路２０２では、光ピックアップ装置２００より検出された信号から光ディスク２０３に記録された情報信号が再生される。
【００８３】
また、サーボ信号生成回路２０１および情報信号再生回路２０２にて得られた信号の一部は、コントロール回路２０６に送られる。コントロール回路２０６からはレーザ駆動用信号が送られ、レーザ点灯回路２０７を駆動させて光ピックアップ装置２００内のレーザ光源１１にレーザ駆動電流を供給する。また、光ピックアップ装置２００内のフロントモニタを用いてレーザ光源１１からのレーザの出射光量を制御できる。なお、レーザ点灯回路２０７は光ピックアップ装置２００内に組み込むことも可能である。
【００８４】
コントロール回路２０６には、サーボ信号制御回路２０１、レーザ点灯回路２０７の他にスピンドルモータ駆動回路２０８、アクセス制御回路２０９、球面収差補正素子駆動回路２１０等が接続されており、それぞれ光ディスク２０３を回転させるスピンドルモータ２１１の回転制御、光ピックアップ装置２００のアクセス方向位置制御、光ピックアップ装置２００内の球面収差補正光学系の補正レンズの駆動制御が行われる。
【００８５】
なお、記録時はコントロール回路２０６とレーザ点灯回路２０７の間に設けられている情報信号記録回路２１２からの記録制御信号に基づいて、レーザ点灯回路２０７を駆動させて光ディスク２０３に情報を記録する。
【００８６】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１１…レーザ光源、
１２…偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）、
１３…フロントモニタ、
１４…コリメートレンズ、
１５…偏光性回折格子、
１６…ビームエキスパンダ、
１７…１／４波長板、
１８…立ち上げミラー、
１９…アクチュエータ、
２０…対物レンズ、
２１…光検出器、
３０…３層光ディスク、
２００…光ピックアップ装置、
２０１…サーボ信号生成回路、
２０２…情報信号再生回路、
２０３…光ディスク、
２０６…コントロール回路、
２０７…レーザ点灯回路、
【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】
2011187116.tif 000011
【図６】
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【図７】
2011187116.tif 000013
【図８】
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【図９】
2011187116.tif 000015
【図１０】
2011187116.tif 000016
【図１１】
2011187116.tif 000017
【図１２】
2011187116.tif 000018
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2011187116.tif 000021
【図１６】
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