(57)【要約】【課題】複数の記録層をもつ記録媒体の情報の記録および再生を行う光ピックアップにおいて、トラッキングエラー信号特性を向上させた光ピックアップを提供する。【解決手段】対物レンズから受光部までの光路上に、光ディスクの一記録層からの反射光を複数の光に分割して複数の受光素子に向けて回折するホログラム素子を配置する。ホログラム素子は、フォーカスエラー信号を生成するための第３回折領域３ｃと、トラッキングエラー信号を生成するための第１，第２回折領域３ａ，３ｂとを有する。第１，第２回折領域３ａ，３ｂの一部は、光ディスクの一記録層とは異なる他の記録層で反射されて回折された回折光のうちの０次回折光を透過する。第１，第２回折領域３ａ，３ｂには、互いに異なる２種類の回折パターンが形成されている。【選択図】図１Ｂ
2008210461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の記録層が形成された記録媒体に対して少なくとも情報の再生を行う光ピックアップ装置において、
光ビームを照射する光源と、
上記複数の記録層のうちの一記録層に上記光ビームを集光する集光素子と、
上記一記録層からの反射光を受光する複数の受光素子を有する光検出部と、
上記集光素子から上記光検出部までの光路上に配置されていると共に、上記一記録層からの反射光を複数の光に分割して上記複数の受光素子に向けて回折する光回折パターン部と
を備え、
上記複数の受光素子は、
フォーカスエラー信号を生成するための複数のフォーカスエラー信号生成用受光素子と、
トラッキングエラー信号を生成するための複数のトラッキングエラー信号生成用受光素子と
を含み、
上記光回折パターン部は、
フォーカスエラー信号を生成するためのフォーカスエラー信号生成用領域と、
トラッキングエラー信号を生成するためのトラッキングエラー信号生成用領域と、
上記一記録層とは異なる他の記録層で反射されて回折された回折光のうちの０次回折光を透過すると共に、互いに異なる複数の回折パターンが形成された０次回折光透過用領域と
を有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において、
上記記録媒体は光ディスクであり、
上記０次回折光透過用領域は、互いに異なる２種類の回折パターンが上記光ディスクの半径方向に交互に配置されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光ピックアップ装置において、
上記０次回折光透過用領域を透過した光は上記トラッキングエラー信号生成用受光素子に入射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に記載の光ピックアップ装置において、
上記記録媒体は光ディスクであり、
上記光ディスクの半径方向において、上記各回折パターンが形成されている部分の幅は、上記０次回折光によって上記光回折パターン部上に形成される光スポットの径よりも小さ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１に記載の光ピックアップ装置において、
上記記録媒体は光ディスクであり、
上記光ディスクのトラック方向において、上記各回折パターンが形成されている部分の幅は、上記０次回折光によって上記光回折パターン部上に形成される光スポットの径よりも大き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１に記載の光ピックアップ装置において、
上記光回折パターン部は、
上記一記録層とは異なる他の記録層で反射されて回折された回折光のうちの＋１次回折光を透過する＋１次回折光透過用領域と、
上記一記録層とは異なる他の記録層で反射されて回折された回折光のうちの−１次回折光を透過する−１次回折光透過用領域と
を有し、
上記＋１次回折光透過用領域を透過した光と、上記−１次回折光透過用領域を透過した光とは、上記トラッキングエラー信号生成用受光素子に入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１に記載の光ピックアップ装置において、
上記光回折パターン部は、
上記一記録層とは異なる他の記録層で反射されて回折された回折光のうちの＋１次回折光を透過する＋１次回折光透過用領域と、
上記一記録層とは異なる他の記録層で反射されて回折された回折光のうちの−１次回折光を透過する−１次回折光透過用領域と
を有し、
上記＋１次回折光透過用領域に入射する光の方向と、上記＋１次回折光透過用領域から出射する光の方向とが略同じであり、
上記−１次回折光透過用領域に入射する光の方向と、上記−１次回折光透過用領域から出射する光の方向とが略同じであ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１に記載の光ピックアップ装置において、
上記複数の受光素子は、再生信号を生成するための再生信号生成用受光素子を含み、
上記光回折パターン部は、
上記一記録層とは異なる他の記録層で反射されて回折された回折光のうちの＋１次回折光を透過する＋１次回折光透過用領域と、
上記一記録層とは異なる他の記録層で反射されて回折された回折光のうちの−１次回折光を透過する−１次回折光透過用領域と
を有し、
上記＋１次回折光透過用領域を透過した光と、上記−１次回折光透過用領域を透過した光とは、上記再生信号生成用受光素子に入射す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に記載の光ピックアップ装置において、
上記光回折パターン部の回折効率は、上記光回折パターン部に入射する光の偏光状態によって変化する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に記載の光ピックアップ装置において、
上記光回折パターン部は、
上記一記録層とは異なる他の記録層で反射されて回折された回折光のうちの＋１次回折光を透過して回折する＋１次回折光透過用領域と、
上記一記録層とは異なる他の記録層で反射されて回折された回折光のうちの−１次回折光を透過して回折する−１次回折光透過用領域と
を有し、
上記＋１次回折光透過用領域と上記−１次回折光透過用領域との一方の回折効率は、上記＋１次回折光透過用領域と上記−１次回折光透過用領域との他方の回折効率よりも高いことを特徴とする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少なくとも情報の再生を光学的に行う光ピックアップ装置に関するものであり、特に、情報記録媒体の記録層が少なくとも２層構造を持つ場合の光ピックアップ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図６Ａに、従来の光ピックアップ装置の概略構成図を示す。また、図６Ｂに、上記従来の光ピックアップ装置のホログラム素子１１３のホログラムパターンを示す。
【０００３】
上記従来の光ピックアップ装置では、図６Ａに示すように、記録媒体１１６からの反射光を受光部１１７で受光することによって、対物レンズ１１５の位置ずれを検出している。
【０００４】
より詳しく説明すると、上記従来の光ピックアップ装置は、光源１１１から記録媒体１１６へ向けて光を出射する。この光は、グレーティング１１２によっておもに１つのメインビーム１３０と２つのサブビーム１３１，１３２とに分割された後に、ホログラム素子１１３、コリメートレンズ１１４および対物レンズ１１５を順次通過する。これにより、上記メインビーム１３０およびサブビーム１３１，１３２は、対物レンズ１１５によって記録媒体１１６の記録層１１６ａに集光される。
【０００５】
上記記録層１１６ａで反射されたメインビーム１３０および２つのサブビーム１３１，１３２は、再び、対物レンズ１１５を通過した後、コリメータレンズ１１４を通過して、ホログラム素子１１３に入射する。
【０００６】
上記ホログラム素子１１３はホログラムパターンを有する。このホログラムパターンは、図６Ｂに示すように、第１領域１１３ａ、第２領域１１３ｂおよび第３領域１１３ｃを有する。
【０００７】
上記ホログラム素子１１３に入射する光の位置は、対物レンズ１１５の配置によって変化する。
【０００８】
例えば、上記対物レンズ１１５が中立位置にあるとき、つまり、対物レンズ１１５の位置ずれが生じていないとき、記録媒体１１６からのメインビーム１３０は、その光軸がホログラムパターンの中心Ｃを通るようにホログラム素子１１３に入射する。このとき、上記メインビーム１３０およびサブビーム１３１，１３２は第２領域１１３ｂおよび第３領域１１３ｃにそれぞれ同じ割合で入射する。
【０００９】
一方、上記対物レンズ１１５が中立位置からラジアル方向にずれた位置に移動すると、記録媒体１１６からのメインビーム１３０はその光軸がｘ軸方向の分割線Ｌに沿って移動する。これにより、上記記録媒体１１６からのメインビーム１３０は、第２領域１１３ｂおよび第３領域１１３ｃのいずれかにかたよった状態でホログラム素子１１３に入射する。
【００１０】
図７に、上記ホログラム素子３によって分割された複数の光と、この複数の光を受光する受光部１１７との関係を示す。
【００１１】
上記受光部１１７は、フォーカスエラー信号を検出するための２つの受光素子１１７ａ，１１７ｂと、トラッキングエラー信号を検出するための６つの受光素子１１７ｃ〜１１７ｈとを有している。
【００１２】
上記ホログラム素子１１３の第１領域１１３ａに入射した光のうち、メインビーム１３０は回折されて、受光素子１１７ａ，１１７ｂに導かれる。
【００１３】
上記受光素子１１７ａ，１１７ｂの受光結果に基づいて、対物レンズ１１５のフォーカス方向（ｚ軸に平行な方向）の変位を表すフォーカスエラー信号が検出される。このフォーカスエラー信号によって、フォーカス方向における対物レンズ１１５の中立位置からの位置ずれを検出することができる。
【００１４】
一方、上記ホログラム素子１１３の第２領域１１３ｂに入射した光のうち、メインビーム１３０は受光素子１１７ｄに、サブビーム１３１は受光素子１１７ｈに、サブビーム１３２は受光素子１１７ｇにそれぞれ導かれる。
【００１５】
また、上記ホログラム素子１１３の第３領域１１３ｃに入射した光のうち、メインビーム１３０は受光素子１１７ｃに、サブビーム１３１は受光素子１１７ｆに、サブビーム１３２は受光素子１１７ｅにそれぞれ導かれる。
【００１６】
上記第２領域１１３ｂに対応する受光素子１１７ｄ，１１７ｇ，１１７ｈによる信号と、第３領域１１３ｃに対応する受光素子１１７ｃ，１１７ｅ，１１７ｆによる受光信号に基づいて、対物レンズ１１５のラジアル方向の変位を表すトラッキングエラー信号が検出される。このトラッキングエラー信号によって、ラジアル方向における対物レンズ１１５の中立位置からの位置ずれを検出することができる。
【００１７】
しかしながら、上記従来の光ピックアップ装置を、図８に示すいわゆる２層記録ディスク２１６に使用すると、次のような問題が生じてしまう。
【００１８】
上記２層記録ディスク２１６は、第１記録層２１６ａと、この第１記録層２１６ａよりも対物レンズ１１５に近い第２記録層２１６ｂとを有している。
【００１９】
上記光源１１１が出射した光を第２記録層２１６ｂに集光する場合、その光の一部が第２記録層２１６ｂを透過し、第１記録層２１６ａによって反射される。すなわち、上記メインビーム１３０およびサブビーム１３１，１３２の一部が第２記録層２１６ｂを透過し、第１記録層２１６ａによって反射される。これにより、上記第１記録層２１６ａに反射されて回折された０次回折光が、再び、対物レンズ１１５およびコリメータレンズ１１４を順次通過して、ホログラム素子１１３に入射する。この場合、上記０次回折光は、対物レンズ１１５の焦点位置に比べて離れた位置１１９で反射された光のように振る舞うので、ビーム径が小さくなった状態でホログラム素子１１３に入射する。
【００２０】
その結果、上記第１記録層２１６ａからの０次回折光は、ホログラム素子１１３によって回折されると、受光素子１１７ａ〜１１７ｈ上で大きな光スポットを形成してしまう。
【００２１】
したがって、上記対物レンズ１１５が中立位置からずれると、図９に示すように、第１記録層２１６ａからの０次回折光は、第２領域１１３ｂのみに入射して、受光素子１１７ｄ，１１７ｇ，１１７ｈ上に大きな光スポットを形成してしまうことがある。このとき、上記０次回折光による光スポットは、受光素子１１７ｃ，１１７ｅ，１１７ｆ上に形成されない。
【００２２】
また、上記対物レンズ１１５が中立位置からずれると、図示しないが、第１記録層２１６ａからの０次回折光は、第３領域１１３ｃのみに入射して、受光素子１１７ｃ，１１７ｅ，１１７ｆ上に大きな光スポットを形成してしまうことがある。このとき、上記０次回折光による光スポットは、受光素子１１７ｄ，１１７ｇ，１１７ｈ上に形成されない。
【００２３】
したがって、上記対物レンズ１１５が中立位置からずれた位置にあっても、サブビーム１３１，１３２を受光する受光素子１１７ｅ，１１７ｆ，１１７ｇ，１１７ｈによる出力値は一定となるので、レンズポジション信号が表す出力値にオフセットが生じてしまう。
【００２４】
したがって、上記従来の光ピックアップ装置を２層記録ディスク２１６に使用すると、第１，第２記録層２１６ａ，２１６ｂの一方の情報を取得する際、第１，第２記録層２１６ａ，２１６ｂの他方で反射されて回折された０次回折光の影響を受けるため、ラジアル方向に関して対物レンズ１１５の中立位置を正確に求めることができない。
【００２５】
以上から判るように、上記従来の光ピックアップ装置は、２層記録ディスク２１６の使用時、トラッキングエラー信号特性が低いという問題がある。
【特許文献１】特開２００１−２３６６６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
そこで、本発明の課題は、複数の記録層が形成された記録媒体に対して少なくとも情報の再生を行えて、トラッキングエラー信号特性が高い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】
【００２７】
上記課題を解決するため、本発明の光ピックアップ装置は、
複数の記録層が形成された記録媒体に対して少なくとも情報の再生を行う光ピックアップ装置において、
光ビームを照射する光源と、
上記複数の記録層のうちの一記録層に上記光ビームを集光する集光素子と、
上記一記録層からの反射光を受光する複数の受光素子を有する光検出部と、
上記集光素子から上記光検出部までの光路上に配置されていると共に、上記一記録層からの反射光を複数の光に分割して上記複数の受光素子に向けて回折する光回折パターン部と
を備え、
上記複数の受光素子は、
フォーカスエラー信号を生成するための複数のフォーカスエラー信号生成用受光素子と、
トラッキングエラー信号を生成するための複数のトラッキングエラー信号生成用受光素子と
を含み、
上記光回折パターン部は、
フォーカスエラー信号を生成するためのフォーカスエラー信号生成用領域と、
トラッキングエラー信号を生成するためのトラッキングエラー信号生成用領域と、
上記一記録層とは異なる他の記録層で反射されて回折された回折光のうちの０次回折光を透過すると共に、互いに異なる複数の回折パターンが形成された０次回折光透過用領域と
を有することを特徴としている。
【００２８】
上記構成の光ピックアップ装置によれば、上記一記録層とは異なる他の記録層で反射されて回折された回折光のうちの０次回折光は、互いに異なる複数の回折パターンが形成された０次回折光透過用領域に入射する。これにより、上記０次回折光は０次回折光透過用領域で分割されて各トラッキングエラー信号生成用受光素子に略同じ光量で入射する。そして、上記対物レンズがシフトして、上記０次回折光が光回折パターン部上の所望の位置からずれたとしても、対物レンズがシフトする前と同様に、上記０次回折光は分割されて各トラッキングエラー信号生成用受光素子に略同じ光量で入射する。
【００２９】
すなわち、上記対物レンズがシフトする前のトラッキングエラー信号生成用受光素子で上記０次回折光を受光する光量と、対物レンズがシフトした後のトラッキングエラー信号生成用受光素子で上記０次回折光を受光する光量とを略同じにすることができる。
【００３０】
したがって、上記記録媒体のトラッキングを安定に行うことができ、トラッキングエラー信号特性を高めることができる。
【００３１】
一実施形態の光ピックアップ装置では、
上記記録媒体は光ディスクであり、
上記０次回折光透過用領域は、互いに異なる２種類の回折パターンが上記光ディスクの半径方向に交互に配置されている。
【００３２】
上記実施形態の光ピックアップ装置によれば、上記０次回折光透過用領域は、互いに異なる２種類の回折パターンが光ディスクの半径方向に交互に配置されているので、０次回折光透過用領域の回折パターンを比較的簡単に形成することができる。
【００３３】
一実施形態の光ピックアップ装置では、
上記０次回折光透過用領域を透過した光は上記トラッキングエラー信号生成用受光素子に入射する。
【００３４】
上記実施形態の光ピックアップ装置によれば、上記０次回折光透過用領域を透過した光はトラッキングエラー信号生成用受光素子に入射するので、０次回折光透過用領域を透過した光が迷光となるのを防ぐことができる。
【００３５】
一実施形態の光ピックアップ装置では、
上記記録媒体は光ディスクであり、
上記光ディスクの半径方向において、上記各回折パターンが形成されている部分の幅は、上記０次回折光によって上記光回折パターン部上に形成される光スポットの径よりも小さい。
【００３６】
上記実施形態の光ピックアップ装置によれば、上記光ディスクの半径方向において、上記各回折パターンが形成されている部分の幅は、０次回折光によって光回折パターン部上に形成される光スポットの径よりも小さいので、０次回折光透過用領域に入射する０次回折光を少なくとも互いに異なる２種類の回折パターンで回折することができる。
【００３７】
一実施形態の光ピックアップ装置では、
上記記録媒体は光ディスクであり、
上記光ディスクのトラック方向において、上記各回折パターンが形成されている部分の幅は、上記０次回折光によって上記光回折パターン部上に形成される光スポットの径よりも大きい。
【００３８】
上記実施形態の光ピックアップ装置によれば、上記光ディスクのトラック方向において、上記各回折パターンが形成されている部分の幅は、０次回折光によって光回折パターン部上に形成される光スポットの径よりも大きいので、０次回折光を回折パターンで確実に回折することができる。
【００３９】
一実施形態の光ピックアップ装置では、
上記光回折パターン部は、
上記一記録層とは異なる他の記録層で反射されて回折された回折光のうちの＋１次回折光を透過する＋１次回折光透過用領域と、
上記一記録層とは異なる他の記録層で反射されて回折された回折光のうちの−１次回折光を透過する−１次回折光透過用領域と
を有し、
上記＋１次回折光透過用領域を透過した光と、上記−１次回折光透過用領域を透過した光とは、上記トラッキングエラー信号生成用受光素子に入射しない。
【００４０】
上記実施形態の光ピックアップ装置によれば、上記＋１次回折光透過用領域を透過した光と、−１次回折光透過用領域を透過した光とは、トラッキングエラー信号生成用受光素子に入射しないので、一記録層とは異なる他の記録層で反射されて回折された回折光のうちの±１次回折光はトラッキングエラー信号生成用受光素子に入射しない。
【００４１】
したがって、上記トラッキングエラー信号の品質を向上させることができ、記録媒体のトラッキングの信頼性を高めることができる。
【００４２】
一実施形態の光ピックアップ装置では、
上記光回折パターン部は、
上記一記録層とは異なる他の記録層で反射されて回折された回折光のうちの＋１次回折光を透過する＋１次回折光透過用領域と、
上記一記録層とは異なる他の記録層で反射されて回折された回折光のうちの−１次回折光を透過する−１次回折光透過用領域と
を有し、
上記＋１次回折光透過用領域に入射する光の方向と、上記＋１次回折光透過用領域から出射する光の方向とが略同じであり、
上記−１次回折光透過用領域に入射する光の方向と、上記−１次回折光透過用領域から出射する光の方向とが略同じである。
【００４３】
上記実施形態の光ピックアップ装置によれば、上記＋１次回折光透過用領域に入射する光の方向と、＋１次回折光透過用領域から出射する光の方向とが略同じである。また、上記−１次回折光透過用領域に入射する光の方向と、−１次回折光透過用領域から出射する光の方向とが略同じである。すなわち、上記＋１次回折光透過用領域および−１次回折光透過用領域には回折パターンが形成されていない。
【００４４】
したがって、上記＋１次回折光透過用領域や−１次回折光透過用領域を透過した光はトラッキングエラー信号生成用受光素子へ向かわないので、トラッキングエラー信号の品質を向上させることができ、記録媒体のトラッキングの信頼性を高めることができる。
【００４５】
一実施形態の光ピックアップ装置では、
上記複数の受光素子は、再生信号を生成するための再生信号生成用受光素子を含み、
上記光回折パターン部は、
上記一記録層とは異なる他の記録層で反射されて回折された回折光のうちの＋１次回折光を透過する＋１次回折光透過用領域と、
上記一記録層とは異なる他の記録層で反射されて回折された回折光のうちの−１次回折光を透過する−１次回折光透過用領域と
を有し、
上記＋１次回折光透過用領域を透過した光と、上記−１次回折光透過用領域を透過した光とは、上記再生信号生成用受光素子に入射する。
【００４６】
上記実施形態の光ピックアップ装置によれば、上記＋１次回折光透過用領域を透過した光と、−１次回折光透過用領域を透過した光とは、再生信号生成用受光素子に入射するので、トラッキングエラー信号の品質を向上させるだけでなく、再生信号の品質も向上させることができる。
【００４７】
一実施形態の光ピックアップ装置では、
上記光回折パターン部の回折効率は、上記光回折パターン部に入射する光の偏光状態によって変化する。
【００４８】
上記実施形態の光ピックアップ装置によれば、上記光回折パターン部の回折効率は、光回折パターン部に入射する光の偏光状態によって変化するので、記録媒体からの反射光が光源に戻り光源の発振状態が乱れるのを防ぐだけでなく、受光素子に入射する光の光量を増大させて信号品質を向上させることができる。
【００４９】
一実施形態の光ピックアップ装置では、
上記光回折パターン部は、
上記一記録層とは異なる他の記録層で反射されて回折された回折光のうちの＋１次回折光を透過して回折する＋１次回折光透過用領域と、
上記一記録層とは異なる他の記録層で反射されて回折された回折光のうちの−１次回折光を透過して回折する−１次回折光透過用領域と
を有し、
上記＋１次回折光透過用領域と上記−１次回折光透過用領域との一方の回折効率は、上記＋１次回折光透過用領域と上記−１次回折光透過用領域との他方の回折効率よりも高い。
【００５０】
上記実施形態の光ピックアップ装置によれば、上記＋１次回折光透過用領域と−１次回折光透過用領域との一方の回折効率は、＋１次回折光透過用領域と−１次回折光透過用領域との他方の回折効率よりも高いので、光利用効率を高めることが可能となる。
【発明の効果】
【００５１】
本発明の光ピックアップ装置によれば、一記録層とは異なる他の記録層で反射されて回折された回折光のうちの０次回折光が、互いに異なる複数の回折パターンが形成された０次回折光透過用領域に入射するので、対物レンズがシフトする前のトラッキングエラー信号生成用受光素子で上記０次回折光を受光する量と、対物レンズがシフトした後のトラッキングエラー信号生成用受光素子で上記０次回折光を受光する量とを略同じにすることができる。
【００５２】
したがって、上記記録媒体のトラッキングを安定に行うことができ、トラッキングエラー信号特性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
以下、本発明の光ピックアップ装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００５４】
図１Ａに、本発明の一実施の形態の光ピックアップ装置の概略構成を示す。また、図１Ｂに、上記光ピックアップ装置のホログラム素子３のホログラムパターンを示す。
【００５５】
上記光ピックアップ装置は、図１Ａに示すように、記録媒体の一例としての光ディスク６に対して情報の再生および記録を行う。この光ディスク６には情報を記録するための第１，第２記録層６ａ，６ｂが形成されている。上記第１，第２記録層６ａ，６ｂは光ディスク６に照射される光の光軸に平行な方向に積層されている。そして、上記第１記録層６ａは第２記録層６ｂよりも対物レンズ５から遠い位置に形成されている。
【００５６】
上記光ディスク６としては、例えばＤＶＤ（デジタル万能ディスク）、Ｂｌｕ−ｒａｙディスク、ＨＤ−ＤＶＤ（High Definition−DVD）等がある。上記光ディスク６が例えば２層タイプのＢｌｕ−ｒａｙディスクである場合、光ディスク６は１．１ｍｍの厚みの基板と０．１ｍｍのカバー層を貼り合せて作製されるか、厚み１．１ｍｍの基板上に紫外線硬化樹脂をスピンコート法により塗布して、その基板上にカバー層を形成して作製される。
【００５７】
上記光ピックアップ装置は、光源１と、グレーティング２と、光回折パターン部の一例としてのホログラム素子３と、コリメータレンズ４と、集光素子の一例としての対物レンズ５と、光検出部の一例としての受光部７とを備えている。
【００５８】
上記光ピックアップ装置で第２記録層６ｂの信号を読み取る場合、光ディスク６からの反射光は、ホログラム素子３の光ディスク６側の表面において図１Ｂに示すような光スポットを形成する。この場合、図１Ｂにおいて、３０は第２記録層６ｂで反射されたメインビーム、３１は第２記録層６ｂで反射された＋１次光、３２は第２記録層６ｂで反射された−１次光である。また、その場合に迷光となる第１記録層６ａからの反射光はホログラム素子３の中心部とその左右に略集光される。また、上記ホログラム素子３上での第１記録層６ａからの反射光のビームサイズは、第１記録層６ａと第２記録層６ｂの層間距離、及び、光学系の定数に依存する。
【００５９】
以下、上記光ピックアップ装置による第２記録層６ｂの信号の読み取りについてより詳しく説明する。
【００６０】
まず、上記光ピックアップ装置は、図１Ａに示すように、光源１から光ビームを出射する。この光ビームは、まず、光源１と対物レンズ５間に設けられたグレーティング２に入射する。
【００６１】
上記グレーティング２の表面には周期的な凹凸が形成されている。これにより、上記光源１が出射した光ビームはグレーティング２で回折されて、メインビーム３０といくつかのサブビームとが生成される。上記メインビーム３０は光ディスク６に記録された情報を取得するための主光束である。一方、上記サブビームはメインビーム３０の集光位置を制御するために用いられる光である。上記グレーティング２に形成されている凹凸の断面形状が単純な矩形形状である場合は、グレーティング２で発生する回折光の主なものは＋１次光と−１次光とである。以下、上記＋１次光を第１サブビーム３１、−１次光を第２サブビーム３２と言う。
【００６２】
上記グレーティング２で発生したメインビーム３０および第１，第２サブビーム３１，３２は、ホログラム素子３を介してコリメータレンズ４に入射する。これにより、上記メインビーム３０および第１，第２サブビーム３１，３２は、コリメータレンズ４によって略平行光に変換される。
【００６３】
上記コリメータレンズ４を透過したメインビーム３０および第１，第２サブビーム３１，３２は、対物レンズ５によって光ディスク６の第１記録層６ａまたは第２記録層６ｂに集光される。
【００６４】
上記対物レンズ５は中立位置を含む可動範囲内で、ラジアル方向およびフォーカス方向に変位可能となっている。上記中立位置は、対物レンズ５に入射するメインビーム３０の光軸と、対物レンズ５の光軸とが同軸になるように配置された対物レンズ５の位置である。上記ラジアル方向は光ディスク６がＢｌｕ−ｒａｙディスク等のディスクの場合は半径方向であり、フォーカス方向は対物レンズ５に導かれた出射光の光軸に平行な方向であって、第１，第２記録層６ａ，６ｂに垂直な方向である。対物レンズ位置は駆動手段であるアクチュエータ（図示せず）によってラジアル方向およびフォーカス方向に変位駆動される。
【００６５】
上記光ディスク６に導かれたメインビーム３０および第１，第２サブビーム３１，３２は光ディスク６で反射される。この光ディスク６で反射された反射光は、対物レンズ５およびコリメータレンズ４を介してホログラム素子３に入射し、このホログラム素子３で複数の光線に分割された後、受光部７に到達する。
【００６６】
本実施の形態では、ホログラム素子３は光源１と対物レンズ５との間にホログラム素子３を配置し、このホログラム素子３にホログラムパターンを形成している。このホログラムパターンは、図１Ｂに示すように、光ディスク６からの反射光が通過する領域に、第１回折領域３ａ、第２回折領域３ｂ、第３回折領域３ｃ、第４回折領域３ｄおよび第５回折領域３ｅを有している。
【００６７】
上記第１回折領域３ａおよび第２回折領域３ｂはトラッキングエラー信号を生成するためのものであり、第３回折領域３ｃはフォーカスエラー信号を生成するためのものである。また、上記第４回折領域３ｄおよび第５回折領域３ｅは光ディスク６で反射回折された不要な反射回折光を除去する。この第１回折領域３ａ、第２回折領域３ｂ、第３回折領域３ｃ、第４回折領域３ｄおよび第５回折領域３ｅのそれぞれに所定の回折パターンを形成している。
【００６８】
本実施の形態では、上記第１回折領域３ａおよび第２回折領域３ｂはトラッキングエラー信号生成用領域の一例、第３回折領域３ｃはフォーカスエラー信号生成用領域の一例、第４回折領域３ｄは−１次回折光透過用領域の一例、第５回折領域３ｅは＋１次回折光透過用領域の一例である。
【００６９】
上記第１回折領域３ａおよび第２回折領域３ｂは、ホログラムパターンの中心を含み、かつ、仮想線Ａとホログラムパターンの中心を中心とする半径ｄの円とで囲まれた領域から後述する第４回折領域３ｄおよび第５回折領域３ｅを除いた領域に形成されている。光軸付近の迷光が通過する仮想線Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで囲まれた領域には、複数の短冊状の領域がＸ方向に配列されている。
【００７０】
上記仮想線Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで囲まれた領域には、第１の回折パターンを有する長方形状の領域と、第２の回折パターンを有する長方形状の領域とがＸ方向に交互に配置されている。なお、上記仮想線Ａ，ＢはＸ軸に平行な直線であり、仮想線Ｃ，ＤはＹ軸に平行な直線である。
【００７１】
ここで、上記仮想線Ｂとホログラムパターンの中心を中心とする半径ｄの円とで囲まれた領域のうち、ホログラムパターンの中心を含まない領域には、仮想線Ｅを境とする一方に上記の交互に配置された長方形の領域の一方と同じパターン形状が施され、仮想線Ｅを境とする他方には上記の交互に配置された長方形の領域の他方と同じパターン形状が施される。
【００７２】
すなわち、本発明では、上記第１回折領域３ａは図１Ｃに示す領域のうち、同一の回折パターンを有するもので、図１Ｄに示すパターンとする。また、上記第２回折領域３ｂは図１Ｃに示す領域のうち、別の同一のパターンを有するもので、図１Ｅに示すパターンとする。
【００７３】
この２種類の回折パターンにおいて、一方は光を受光部７の受光素子７ｃ，７ｅ，７ｆ（図２参照）に回折するためのものであり、他方は光を受光部７の受光素子７ｄ，７ｇ，７ｈ（図２参照）に回折するためのものである。
【００７４】
本実施形態では、ホログラムパターンの中央に位置し、仮想線Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで囲まれた領域が０次回折光透過用領域の一例である。
【００７５】
上記第３回折領域３ｃは、図１Ｂに示すように、ホログラムパターンの中心を含まない領域であって、仮想線Ａと、ホログラムパターンの中心を中心とする半径ｄの円とで囲まれた領域に形成されて、半楕円形状をしている。
【００７６】
すなわち、上記第３回折領域３ｃは、図１Ｆに示す部分を指す。
【００７７】
上記第４回折領域３ｄは、図１Ｂに示すように、ホログラムパターンの中心を含まない領域であって、仮想線Ａと、仮想線Ｂと、仮想線Ｃと、ホログラムパターンの中心を中心とする半径ｄの円とで囲まれた領域に形成されている。
【００７８】
上記第５回折領域３ｅは、図１Ｂに示すように、ホログラムパターンの中心を含まない領域であって、仮想線Ａと、仮想線Ｂと、仮想線Ｄと、ホログラムパターンの中心を中心とする半径ｄの円とで囲まれた領域に形成されている。
【００７９】
ここで、上記ホログラムパターンの中心を通ってＸ軸に平行な直線である仮想線Ｆと、仮想線Ａ，Ｂとの間の距離は、次のように規定している。
【００８０】
ターゲットとする記録層を第２記録層６ｂとした場合、第１記録層６ａからの反射光もホログラム素子３に到達する。すなわち、上記第１記録層６ａで反射されて回折された回折光が、ホログラム素子３上に９つの光スポットを形成する。これらの光スポットのＹ軸方向のサイズよりも大きくなるように、仮想線Ｆと仮想線Ａ，Ｂとの間の距離を設定している。また、上記第１〜第５回折領域３ａ〜３ｅのそれぞれには複数の溝が形成されている。上記複数の溝の深さおよび間隔は、所望の回折効率および受光部７の配置等に基づいて設定されている。
【００８１】
図２に、上記ホログラム素子３によって分割された複数の光と、この複数の光を受光する受光部７との関係を示す。
【００８２】
上記光ディスク６からホログラム素子３に入射した反射光は、第１〜第５回折領域３ａ〜３ｅによって、受光部７へ回折される。
【００８３】
上記受光部７は、フォーカスエラー信号を生成するための受光素子７ａ，７ｂと、トラッキングエラー信号を生成するための受光素子７ｃ〜７ｈと、再生信号を生成するための受光素子７ｉとを有する。
【００８４】
本実施の形態では、受光素子７ａ，７ｂはフォーカスエラー信号生成用受光素子の一例、受光素子７ｃ〜７ｈのトラッキングエラー信号生成用受光素子の一例、受光素子７ｉは再生信号生成用受光素子の一例である。
【００８５】
上記受光素子７ｃ，７ｅ，７ｆには光ディスク６からの反射光を第２回折領域３ｂで回折して入射させ、受光素子７ｄ，７ｇ，７ｈには光ディスク６からの反射光を第１回折領域３ａで回折して入射させることにより、ラジアル方向のトラック位置情報を取得する。また、上記受光素子７ａ，７ｂには光ディスク６からの反射光を第３回折領域３ｃで回折して入射させることにより、光軸方向の位置情報を取得する。
【００８６】
上記第４回折領域３ｄおよび第５回折領域３ｅは、光ディスク６からの反射光を回折して、再生信号として演算するために受光素子７ｉに入射させる。
【００８７】
上記受光素子７ａ，７ｂの少なくとも一方は、第３回折領域３ｃで回折された光ディスク６からの反射光を受光する。
【００８８】
光軸方向の位置情報であるフォーカスエラー信号はナイフエッジ法によって取得される。ナイフエッジ法では受光素子７ａ，７ｂが受光したそれぞれの光強度の差をとることによって得ることができる。
【００８９】
具体的には、受光素子７ａ，７ｂで検出される光強度をＩ７ａ，Ｉ７ｂとすると、フォーカスエラー信号（ＦＥＳ）は、
ＦＥＳ＝Ｉ７ａ−Ｉ７ｂ
の演算によって得られる。図２の配置の場合では、光ディスク６より前（ニア側）で焦点を結んでいるとき、光ディスク６からの反射光は受光素子７ａ，７ｂより前で焦点を結ぶため、受光素子７ｂで受光する光強度が大きくなり、ＦＥＳは負の符号となる。逆に、上記光ディスク６より後（ファー側）で焦点を結んでいるとき、光ディスク６からの反射光は受光素子７ａ，７ｂよりも遠い位置が合焦点となるため、受光素子７ａの強度が強くなりＦＥＳは正の符号となる。
【００９０】
上記ホログラム素子３で第１回折領域３ａを通過した反射光のうち、メインビーム３０による反射光が受光素子７ｄによって受光される。また、上記第１回折領域３ａを通過した反射光のうち、第１サブビーム３１による反射光が受光素子７ｇに、第２サブビーム３２による反射光が受光素子７ｈにそれぞれ受光される。
【００９１】
上記ホログラム素子３で第２回折領域３ｂを通過した反射光のうち、メインビーム３０による反射光が受光素子７ｃによって受光される。また、上記第２回折領域３ｂを通過した反射光のうち、第１サブビーム３１による反射光が受光素子７ｅに受光され、第２サブビーム３２による反射光が受光素子７ｆにそれぞれ受光される。
【００９２】
上記ホログラム素子３で第４回折領域３ｄ，３ｅを通過した反射光のうち、メインビーム３０による反射光は受光素子７ｉで受光される。
【００９３】
ここで、上記受光素子７ｃ〜７ｉのそれぞれで受光される光強度をそれぞれＩ７ｃ〜Ｉ７ｉとする。
【００９４】
トラック位置情報は受光素子７ｃ〜７ｈのそれぞれの出力に基づき、例えば位相差法（ＤＰＤ法：Differential Phase Detection method）にしたがって検出される。上記ＤＰＤ法では、光強度Ｉ７ｃとＩ７ｄとの位相差によって検出される。
【００９５】
すなわち、光強度Ｉ７ｃ，Ｉ７ｄの信号の位相をｐｈａｓｅ（Ｉ７ｃ），ｐｈａｓｅ（Ｉ７ｄ）とすると、ＤＰＤによるトラック位置信号I（ＤＰＤ）は、
Ｉ（ＤＰＤ）＝ｐｈａｓｅ（Ｉ７ｃ）−ｐｈａｓｅ（Ｉ７ｄ）
によって得られる。上記光ディスク６上に形成された記録マークまたはピットが、光ビームのどの位置を通過するかによって発生する位相差が変化する。例えば、上記記録マークまたはピットが、対物レンズ５で集光されたメインビーム３０の中央を通過する場合には、Ｉ（ＤＰＤ）は０となる。
【００９６】
また、トラック位置情報を示すトラッキングエラー信号は上記ＤＰＤ法のかわりに、差動プッシュプル法（ＤＰＰ法：Differential Push-Pull method）によって検出されてもよい。ＤＰＰ法ではトラッキングエラー信号が受光部７ｃ〜７ｈの各出力の演算によって検出される。
【００９７】
ＤＰＰ法によるトラック位置信号I（ＤＰＰ）は
Ｉ（ＤＰＰ）＝Ｉ７ｃ−Ｉ７ｄ−ｋ＊｛（Ｉ７ｅ−Ｉ７ｇ）−（Ｉ７ｆ−Ｉ７ｈ）｝
の演算によって算出することができる。
【００９８】
ここで、トラッキングエラー信号ＴＥＳの「Ｉ７ｃ−Ｉ７ｄ」は、メインビーム３０のプッシュプル信号、「Ｉ７ｅ−Ｉ７ｇ」は第１サブビーム３１のプッシュプル信号、「Ｉ７ｆ−Ｉ７ｈ」は第２サブビーム３２のプッシュプル信号である。
【００９９】
トラッキングエラー信号にあらわれる対物レンズシフトによるオフセットをキャンセルするように、（Ｉ７ｅ−Ｉ７ｇ）、（Ｉ７ｆ−Ｉ７ｈ）のプッシュプルの位相は、（Ｉ７ｃ−Ｉ７ｄ）の位相と１８０度異なるように、メインビーム３０に対して光ディスク６の半径方向に半トラック分だけ３ビームの位置がディスクトラック上で形成されるように配置されている。
【０１００】
なお，上記Ｉ（ＤＰＰ）を求めるための式中、係数ｋはメインビーム３０と第１，第２サブビーム３１，３２との光強度の違いを補正するためのもので、強度比がメインビーム３０：第１サブビーム３１：第２サブビーム３２＝ａ：ｂ：ｂならば，係数ｋ＝ａ／（２ｂ）である。
【０１０１】
また、ＲＦ信号Ｉ（ＲＦ）は、
Ｉ（ＲＦ）＝Ｉ７ａ＋Ｉ７ｂ＋Ｉ７ｃ＋Ｉ７ｄ＋Ｉ７ｉ
によって生成される。Ｉ７ｉは場合によっては、ＲＦ信号の演算からはずしてもよい。
【０１０２】
上記構成の光ピックアップ装置によれば、光源１が出射した光を第２記録層６ｂに集光する場合、その光の一部が第２記録層６ｂを透過し、第１記録層６ａによって反射される。すなわち、上記光ディスク６の第１記録層６ａで反射されて回折された０次回折光および±１次回折光は、第２記録層６ｂで反射された光と同様に、対物レンズ５及びコリメータレンズ４を透過し、図３のようにホログラム素子３上に集光される。
【０１０３】
上記第１記録層６ａで反射されて回折された０次回折光は、ホログラム素子３の光軸中心付近に集光される。このホログラム素子３の光軸中心付近の領域には、互いに異なる２種類の回折パターンをＸ方向に交互に配置している。これにより、上記０次回折光はホログラム素子３の光軸中心付近の領域で回折されて、受光素子７ｃ〜７ｈ上に光スポット８０ａ〜８０ｆを形成する。より詳しくは、上記０次回折光が第１回折領域３ａの一部で回折されて、受光素子７ｇ，７ｄ，７ｈ上に光スポット８０ａ，８０ｂ，８０ｃが形成される。また、上記０次回折光が第２回折領域３ｂの一部で回折されて、受光素子７ｅ，７ｃ，７ｆ上に光スポット８０ｄ，８０ｅ，８０ｆが形成される。
【０１０４】
ここで、上記ホログラム素子３の光軸中心付近の領域上には０次回折光による光スポットが形成され、また、上記ホログラム素子３の光軸中心付近の領域は１０個の矩形領域から成っている。上記光スポットの径は、各矩形領域のそれぞれのＸ方向（光ディスク６の半径方向）の幅よりも大きくなっている。すなわち、上記対物レンズ５がシフトした場合でも、上記第１記録層６ａで反射されて回折された０次回折光が複数の上記矩形領域に入射するように、上記各矩形領域が形成されている。具体的には、上記各矩形領域のそれぞれのＸ方向の幅は、上記光スポットの径よりも小さくなるように設定されている。また、上記各矩形領域のそれぞれのＹ方向（光ディスク６のトラック方向）の幅は、上記光スポットの径よりも大きくなるように設定されている。
【０１０５】
また、図３の７０ａ〜７０ｊは、第２記録層６ｂで反射された光によって形成される光スポットである。
【０１０６】
一方、上記第１記録層６ａで反射されて回折された回折光において、−１次回折光は第４回折領域３ｄ表面に、＋１次回折光は第５回折領域３ｅ表面にそれぞれ集光される。そして、上記−１次回折光は第４回折領域３ｄで回折されて、受光素子７ｉ上で光スポット８０ｇを形成する。また、上記＋１次回折光も第５回折領域３ｅで回折されて、受光素子７ｉ上で光スポット８０ｇを形成する。
【０１０７】
このように構成することによって、図４に示すように、対物レンズ５がシフトしてホログラム素子３に入射する光束の位置がδだけずれたとしても、図５に示すように、光スポット８０ａ〜８０ｆの位置が少し変わるが、受光素子８ｃ〜８ｈのそれぞれの受光量は変化しない。
【０１０８】
したがって、上述の従来の課題であった、対物レンズ５がシフトした場合、第１記録層６ａの反射光により引き起こされるトラッキングエラー信号の乱れを抑制することができる。
【０１０９】
本実施の形態では、ホログラム素子３は無偏光タイプのものを用いているが、偏向タイプのホログラム素子を用いてもよい。この偏向タイプのホログラム素子を用いることにより、光利用効率を向上させることが可能となる。
【０１１０】
上記偏向タイプのホログラム素子は、例えば、ホログラム素子３と、図示していない円偏光板とを組み合わせることにより作製することができる。
【０１１１】
本実施の形態では、第４回折領域３ｄの回折効率と第５回折領域３ｅの回折効率とを同じにしているが、第４回折領域３ｄの回折効率と第５回折領域３ｅの回折効率とを異なるようにしてもよい。すなわち、上記第４回折領域３ｄと第５回折領域３ｅとの一方の回折効率が、第４回折領域３ｄと第５回折領域３ｅとの他方の回折効率よりも高くなるようにしてもよい。例えば、上記第４回折領域３ｄまたは第５回折領域３ｅのみにブレーズ化処理を施してもよい。
【０１１２】
上記実施の形態では、光ディスク６に対して情報の再生および記録を行ったが、例えば、光ディスク６に対して情報の再生のみを行うようにしてもよい。
【０１１３】
上記実施の形態では、２つの第１，第２記録層６ａ，６ｂが形成された光ディスク６を用いたが、３以上の記録層が形成された光ディスクを用いるようにしてもよい。
【０１１４】
上記実施の形態では、第４回折領域３ｄおよび第５回折領域３ｅで回折された光を受光素子７ｉに落射させていたが、第４回折領域３ｄおよび第５回折領域３ｅで回折された光を受光素子７ａ〜７ｈ以外の箇所に落射させてもよい。
【０１１５】
上記実施の形態では、第４回折領域３ｄおよび第５回折領域３ｅに回折パターンを形成していたが、第４回折領域３ｄおよび第５回折領域３ｅに回折パターンを形成しなくてもよい。つまり、上記第４回折領域３ｄおよび第５回折領域３ｅの表面を略平坦面にして、第４，第５回折領域３ｄ，３ｅに入射する光の方向と、第４，第５回折領域３ｄ，３ｅから出射する光の方向とが同じになるようにしてもよい。
【０１１６】
上記実施の形態では、ホログラム素子３の光軸中心付近の領域を１０個の矩形領域で構成していたが、例えば２個や１１個の矩形領域または三角形領域で構成してもよい。すなわち、上記ホログラム素子３の光軸中心付近の領域は少なくとも２個の領域で構成すればよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１Ａ】図１Ａは本発明の一実施の形態の光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは上記光ピックアップ装置のホログラム素子のホログラムパターンと光ディスクからの反射光との関係を示す図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは上記ホログラム素子の第１と第２の統合した回折パターンを示す図である。
【図１Ｄ】図１Ｄは上記ホログラム素子の第１回折領域を示す図である。
【図１Ｅ】図１Ｅは上記ホログラム素子の第２回折領域を示す図である。
【図１Ｆ】図１Ｆは上記ホログラム素子の第３回折領域を示す図である。
【図２】図２は上記ホログラム素子によって分割された複数の光とこの複数の光を受光する受光部との関係を示す図である。
【図３】図３は上記ホログラム素子によって分割された複数の光とこの複数の光を受光する受光部との関係を示す図である。
【図４】図４は上記ホログラム素子のホログラムパターンと光ディスクからの反射光との関係を示す図である。
【図５】図５は上記受光部の受光素子上の光スポットを示す図である。
【図６Ａ】図６Ａは従来の光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは上記従来の光ピックアップ装置のホログラム素子のホログラムパターンを示す図である。
【図７】図７は上記従来の光ピックアップ装置のホログラム素子によって分割された複数の光とこの複数の光を受光する受光部との関係を示す図である。
【図８】図８は２層ディスクの反射光を説明するための図である。
【図９】図９は上記従来の光ピックアップ装置のホログラム素子によって分割された複数の光とこの複数の光を受光する受光部との関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１  光源
２  グレーティング
３  ホログラム素子
３ａ  第１回折領域
３ｂ  第２回折領域
３ｃ  第３回折領域
３ｄ  第４回折領域
３ｅ  第５回折領域
４  コリメータレンズ
５  対物レンズ
６  光ディスク
６ａ  第１記録層
６ｂ  第２記録層
７  受光部
７ａ，７ｂ，…，７ｉ  受光素子
７０ａ，７０ｂ，…，７０ｊ  光スポット
８０ａ，８０ｂ，…，８０ｇ  光スポット
【図１Ａ】
2008210461.tif 000003
【図１Ｂ】
2008210461.tif 000004
【図１Ｃ】
2008210461.tif 000005
【図１Ｄ】
2008210461.tif 000006
【図１Ｅ】
2008210461.tif 000007
【図１Ｆ】
2008210461.tif 000008
【図２】
2008210461.tif 000009
【図３】
2008210461.tif 000010
【図４】
2008210461.tif 000011
【図５】
2008210461.tif 000012
【図６Ａ】
2008210461.tif 000013
【図６Ｂ】
2008210461.tif 000014
【図７】
2008210461.tif 000015
【図８】
2008210461.tif 000016
【図９】
2008210461.tif 000017