(57)【要約】  多層ディスクの記録再生時に、フォーカシングしている信号面以外の信号面で反射する迷光の影響を受けず、制御誤差の小さい安定したトラッキングを可能にする。このため、本発明にかかる光ディスク装置の光分岐素子は、対物レンズから入射する光の光軸位置（２０）を含む第１の領域（２１ｃ〜２４ｃ）と、前記第１の領域の周辺において前記光軸から隔たった位置にある第２の領域（２１ａ〜２４ａ，２１ｂ〜２４ｂ）とを有する。光検出器の検出面（９ａ）は、前記第１の領域からの入射光を検出する第１の検出領域（９７，９８）と、前記第２の領域からの入射光を検出する第２の検出領域（９５，９６）とを有する。第２の検出領域によりトラッキングエラー信号が検出される。前記光ディスクが複数の信号面を有する場合、フォーカシングしている信号面以外の信号面で反射され、前記第１の領域から前記光検出器へ入射した光は、前記第２の検出領域には入射しない。
2007105704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、光分岐素子と、対物レンズと、光検出器とを備えた光ディスク装置であって、
前記対物レンズは、前記光源から出射された光を光ディスクの信号面上に集光すると共に、該信号面で反射された光を前記光分岐素子へ入射させ、
前記光分岐素子は、前記対物レンズから入射する光の光軸位置を含む第１の領域と、前記第１の領域の周辺において前記光軸から隔たった位置にある第２の領域とを有し、前記第１の領域に入射した光と前記第２の領域とに入射した光とを分岐して前記光検出器へ入射させ、
前記光検出器の検出面は、前記光分岐素子の第１の領域からの入射光を検出する第１の検出領域と、前記第１の検出領域から離れた位置に設けられ、前記光分岐素子の第２の領域からの入射光を検出する第２の検出領域とを有し、前記第２の検出領域による検出信号を用いて、前記光ディスクのトラッキングエラー信号を検出し、
前記光ディスクが複数の信号面を有する場合、前記対物レンズがフォーカスしている信号面以外の信号面で反射された光のうち、前記光分岐素子の第１の領域から前記光検出器へ入射した光は前記第２の検出領域には入射しないことを特徴とする光ディスク装置。
【請求項２】
前記光検出器は、前記第１の検出領域で検出された信号を用いて、前記光ディスクのフォーカスエラー信号を検出する、請求項１記載の光ディスク装置。
【請求項３】
前記光ディスクにおいて前記対物レンズがフォーカスしている信号面と、他の信号面との距離をｄと表すと、
前記ｄが４０μｍ〜７０μｍの範囲にあるときに、前記他の信号面で反射された光のうち、前記光分岐素子の第１の領域から前記光検出器へ入射した光は前記第２の検出領域には入射しないよう、前記光分岐素子が形成された、請求項１に記載の光ディスク装置。
【請求項４】
前記ｄが５５μｍのときに、前記他の信号面で反射された光のうち、前記光分岐素子の第１の領域から前記光検出器へ入射した光は前記第２の検出領域には入射しないよう、前記光分岐素子が形成された、請求項３に記載の光ディスク装置。
【請求項５】
前記光ディスクにおいて前記対物レンズがフォーカスしている信号面と、他の信号面との距離をｄと表すと、
前記ｄが２０μｍ〜３０μｍの範囲にあるときに、前記他の信号面で反射された光のうち、前記光分岐素子の第１の領域から前記光検出器へ入射した光は前記第２の検出領域には入射しないよう、前記光分岐素子が形成された、請求項１に記載の光ディスク装置。
【請求項６】
前記ｄが２５μｍのときに、前記他の信号面で反射された光のうち、前記光分岐素子の第１の領域から前記光検出器へ入射した光は前記第２の検出領域には入射しないよう、前記光分岐素子が形成された、請求項５に記載の光ディスク装置。
【請求項７】
前記光ディスクにおいて前記対物レンズがフォーカスしている信号面と、他の信号面との距離をｄと表すと、
前記ｄが１７μｍ〜２３μｍの範囲にあるときに、前記他の信号面で反射された光のうち、前記光分岐素子の第１の領域から前記光検出器へ入射した光は前記第２の検出領域には入射しないよう、前記光分岐素子が形成された、請求項１に記載の光ディスク装置。
【請求項８】
前記ｄが２０μｍのときに、前記他の信号面で反射された光のうち、前記光分岐素子の第１の領域から前記光検出器へ入射した光は前記第２の検出領域には入射しないよう、前記光分岐素子が形成された、請求項７に記載の光ディスク装置。
【請求項９】
前記光分岐素子で分岐せずに前記光検出面へ入射する光の光軸位置を原点とし、前記原点をとおり前記光ディスクの径方向と平行な直線をｙ軸とし、前記原点をとおり前記ｙ軸に直交する直線をｘ軸とすると、
前記光検出器における第２の検出領域が、前記ｙ軸に沿って形成され、
前記第１の検出領域が、前記第２の検出領域を挟むようにｘ軸方向に２つに分別して形成された、請求項１〜８のいずれかに記載の光ディスク装置。
【請求項１０】
前記光分岐素子で分岐せずに前記光検出面へ入射する光の光軸位置を原点とし、前記原点をとおり前記光ディスクの径方向と平行な直線をｙ軸とし、前記原点をとおり前記ｙ軸に直交する直線をｘ軸とすると、
前記光検出器における第１の検出領域が、前記ｙ軸に沿って形成され、
前記第２の検出領域が、前記第１の検出領域を挟むようにｘ軸方向に２つに分別して形成された、請求項１〜８のいずれかに記載の光ディスク装置。
【請求項１１】
前記第２の検出領域は、ｘ軸方向の長さが相対的に小さい第１の部分と相対的に大きい第２の部分とを有する、請求項１〜１０のいずれかに記載の光ディスク装置。
【請求項１２】
前記第２の検出領域における前記第１の部分のｘ軸方向の長さをｗ１と表し、前記第２の部分のｘ軸方向の長さをｗ２と表すと、
前記光ディスクの信号面に対してディフォーカスがゼロの時に前記第２の検出領域に形成される光スポットのうち、前記第２の部分に位置する光スポットが、前記第２の部分においてｙ軸方向のほぼ中心、かつ、ｙ軸からｗ１／２よりも離れた位置に形成される、請求項１１に記載の光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクに信号を記録するため、または、光ディスクに記録された信号を再生するために使われる光ディスク装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、例えば特開２０００−１３２８４８号公報（特許文献１）に光ディスク装置が開示されている。ここではこの先例に基づき、一部を修正して図１、図７、図８を用いて説明する。【０００３】
図１（ａ）は、従来例における光ディスク装置の要部断面構成を示す。図１（ａ）に示すように、従来の光ディスク装置は、光検出基板９と、光検出基板９上に取り付けられた光源１とを備えている。光源１は、例えば半導体レーザ等である。また、この光ディスク装置は、光源１からのレーザ光１ａの光路上に、コリメートレンズ４、偏光性ホログラム基板２、１／４波長板３、対物レンズ５を備えている。１／４波長板３は、偏光性ホログラム基板２の背面に設けられている。【０００４】
図１（ｂ）は、図１（ａ）の光検出基板９を、レーザ光１ａの光路を含み、かつ図１（ａ）の断面に垂直な面で切断した構成を示す断面図である。図１（ｂ）に示すように、光検出基板９には、基板面に対してほぼ４５度傾斜した反射面を有する反射ミラー１０が設けられている。光源１から反射ミラー１０の反射面へ向かって照射されたレーザ光１ａは、反射面で反射され、コリメートレンズ４へ向かい、コリメートレンズ４により平行光に変換される。さらに、コリメートレンズ４から出射した平行光は、偏光性ホログラム基板２を透過し、１／４波長板３により直線偏光（Ｓ波またはＰ波）から円偏光に変換され、対物レンズ５により集光されて光ディスク６の信号面６ａ上に集束する。信号面６ａで反射された光は対物レンズ５を経て、１／４波長板３により直線偏光（Ｐ波またはＳ波）に変換される。この直線偏光は、偏光性ホログラム基板２のホログラム面２ａに入射し、これを回折して光軸７を対称軸とする１次回折光８、−１次回折光８’に分岐する。これらの回折光は、コリメートレンズ４を経て集束性の光となり、光検出基板９の検出面９ａに入射する。なお、１／４波長板３は、偏光性ホログラム基板２に張り合わされており、これらは対物レンズ５と同一筐体内に構成され、一体として移動する。検出面９ａはコリメートレンズ４の焦平面位置（すなわち光源１の仮想発光点位置）にほぼ位置している。【０００５】
図７（ａ）および図７（ｂ）は、従来の光ディスク装置のホログラム面２ａおよび検出面９ａの構成を示す。図７（ａ）は、検出面９ａを光ディスク６側から見た場合の平面図であり、検出面９ａ上に形成される光スポットを共に示す。図７（ｂ）は、ホログラム面２ａを光ディスク６側から見た場合の平面図である。【０００６】
図７（ｂ）において、ホログラム面２ａは、ホログラム面２ａと光軸７との交点２０で直交する２直線（Ｘ軸、Ｙ軸）により、第１象限２１、第２象限２２、第３象限２３、第４象限２４に４分割される。Ｙ軸は光ディスク６の半径方向に平行であり、ホログラム面２ａ上の戻り光８０には、光ディスク６の信号面６ａ上に形成された案内溝により発生する回折光８０ａ、８０ｂが、Ｙ軸方向にシフトして重畳している。なお、図７（ｂ）では、光スポットのアウトラインを破線で示した。この光がホログラム面２ａを通過する際に±１次の回折光が発生し、各回折光はそれぞれ４分割されて検出面９ａ上に投射される。【０００７】
図７（ａ）に示すように、検出面９ａには、検出面９ａと光軸７との交点９０で直交し、かつＸ軸、Ｙ軸に平行な２直線をｘ軸、ｙ軸として、ｙ軸の＋側に、台形状のトラッキング検出セル９１、９２、９３、９４が配置されている。また、ｙ軸の−側には、ｙ軸に沿った櫛歯形状をなすフォーカス検出セル９５、９６が交互に配置されている。図７（ａ）において、電気的に導通されている検出セルには同一の参照符号を付し、本明細書の以下の記載でも同様とする。これらの検出セルの外形形状は、ｙ軸に対してほぼ対称形をなしている。なお、光源１の発光点から出射する光１ａは図７の紙面と平行な面内をｘ軸と平行に進み、反射ミラー１０により光軸方向（点９０を通り紙面に直交する方向）に反射される。【０００８】
図７（ａ）および図７（ｂ）において、ホログラム面２ａの第１象限２１で回折する１次回折光は、検出セル９１に収まる光スポット８１Ｓに、−１次回折光は、検出セル９５と検出セル９６との境界を跨る光スポット８１Ｓ’に、それぞれ集光する。第２象限２２で回折する１次回折光は、検出セル９２に収まる光スポット８２Ｓに、−１次回折光は検出セル９５と検出セル９６との境界を跨る光スポット８２Ｓ’に、それぞれ集光する。第３象限２３で回折する１次回折光は、検出セル９３に収まる光スポット８３Ｓに、−１次回折光は検出セル９５と検出セル９６との境界を跨る光スポット８３Ｓ’に、それぞれ集光する。第４象限２４で回折する１次回折光は、検出セル９４に収まる光スポット８４Ｓに、−１次回折光は検出セル９５と検出セル９６との境界を跨る光スポット８４Ｓ’に、それぞれ集光する。なお各集光スポットに於けるｙ軸方向の焦線は、検出面９ａのどちら側にあっても良いが、ｘ軸方向の焦線は、１次回折光についてはホログラム面２ａ側から見て検出面９ａの奥、−１次回折光についてはホログラム面２ａ側から見て検出面９ａの手前に位置する。図７（ａ）では、ｙ軸方向の焦線をｘ軸方向の焦線の位置に一致（いわゆる非点収差のない集光）させている。【０００９】
なお、上記の特開２０００−１３２８４８号公報に記載された装置では、ホログラム面の各象限をＸ軸に沿った短冊形状にさらに分割し、同一の検出セル９５と検出セル９６との境界線を跨る様に一つ飛びの短冊領域を透過する光を検出面９ａの奥側に集光させ、その間にある一つ飛びの短冊領域を透過する光を検出面９ａの手前（１次回折光の場合）に集光させている。しかし、ホログラム面を短冊領域に分割するか否かは、今回の発明の特徴には無関係の事柄なので、以下では簡単のため短冊領域のない形態で説明を行う。なお、後述する実施の形態においても同様に、ホログラム面を短冊領域に分割しないものとして説明を行うが、ホログラム面を短冊領域に分割した実施形態も、本発明の技術的範囲に属する。【００１０】
図７（ａ）および図７（ｂ）に示す構成において、各検出セル９５，９６により、以下の６つの信号が得られる。【００１１】
Ｔ１を検出セル９１で得られる信号、Ｔ２を検出セル９２で得られる信号、Ｔ３を検出セル９３で得られる信号、Ｔ４を検出セル９４で得られる信号、Ｆ１を検出セル９５で得られる信号、Ｆ２を検出セル９６で得られる信号とする。【００１２】
これらの検出信号により、光ディスク６のトラックへのトラッキングエラー信号ＴＥ、光ディスク６の信号面６ａへのフォーカスエラー信号ＦＥ、光ディスク６の信号面６ａの再生信号ＲＦが、次式（１）〜（３）に基づき生成される。【００１３】
ＴＥ＝Ｔ１＋Ｔ２−Ｔ３−Ｔ４                …（１）
ＦＥ＝Ｆ１−Ｆ２                            …（２）
ＲＦ＝Ｆ１＋Ｆ２＋Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４    …（３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
このような従来の光ディスク装置において以下の問題があった。【００１５】
図８（ａ）および図８（ｂ）は、従来例において光ディスク６の信号面６ａに対して集束光がディフォーカスする時の、検出面９ａ上の光スポットの様子を示す図である。図８（ａ）は、信号面６ａが合焦時よりも対物レンズ５に近づいた場合の図、図８（ｂ）は、信号面６ａが合焦時よりも対物レンズ５から遠ざかった場合の図である。なお、図８（ａ）および図８（ｂ）では、検出面９ａにおいてｙ軸の＋方向に形成される、１次回折光の光スポットだけを表しているが、−１次回折光の光スポットは、図７（ａ）に示す点９０を原点として、１次回折光の光スポットに対してほぼ点対称な形状となる。図８（ａ）において、光スポット８１Ｓ、８３Ｓ、８４Ｓの一部はそれぞれ検出セル９２、９４、９１に掛かっている。図８（ｂ）でも、光スポット８１Ｓ、８２Ｓ、８４Ｓの一部がそれぞれ検出セル９４、９１、９３に掛かっている。ＤＶＤ−ＲやＢｌｕ−Ｒａｙディスク等で商品化されており、２つの信号面が接着層を挟んで２層構造になっている所謂２層ディスクの場合、一方の信号面にフォーカシングすると、接着層の厚さをｄ、屈折率をｎとして、他方の信号面で反射される光は、往復で２ｄ／ｎだけディフォーカスした状態で、検出面９ａへ帰ってくる。従って、図８（ａ）や図８（ｂ）で示したように、記録再生対象の信号面以外の信号面で反射する光が迷光となってトラッキングエラー検出器に混入し、正常なトラッキング制御を妨げ、オフトラックやトラック飛びを引き起こすことになる。【００１６】
本発明はかかる問題点に鑑み、多層ディスクの記録再生時に、フォーカシングしている信号面以外の信号面で反射する迷光の影響を受けず、制御誤差の小さい安定したトラッキングを可能にする光ディスク装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の目的を達成するために、本発明にかかる光ディスク装置は、光源と、光分岐素子と、対物レンズと、光検出器とを備えた光ディスク装置であって、前記対物レンズは、前記光源から出射された光を光ディスクの信号面上に集光すると共に、該信号面で反射された光を前記光分岐素子へ入射させ、前記光分岐素子は、前記対物レンズから入射する光の光軸位置を含む第１の領域と、前記第１の領域の周辺において前記光軸から隔たった位置にある第２の領域とを有し、前記第１の領域に入射した光と前記第２の領域とに入射した光とを分岐して前記光検出器へ入射させ、前記光検出器の検出面は、前記光分岐素子の第１の領域からの入射光を検出する第１の検出領域と、前記第１の検出領域から離れた位置に設けられ、前記光分岐素子の第２の領域からの入射光を検出する第２の検出領域とを有し、前記第２の検出領域による検出信号を用いて、前記光ディスクのトラッキングエラー信号を検出し、前記光ディスクが複数の信号面を有する場合、前記対物レンズがフォーカスしている信号面以外の信号面で反射された光のうち、前記光分岐素子の第１の領域から前記光検出器へ入射した光は前記第２の検出領域には入射しないことを特徴とする。【００１８】
この構成によれば、複数の信号面を有するいわゆる多層ディスクを用いて記録再生を行う場合、記録再生対象の信号面とは異なる信号面からの反射光が、トラッキングエラー信号を検出するための第２の検出領域に入射しないので、トラッキングエラー信号を精度良く検出することができる。これにより、フォーカシングしている信号面以外の信号面で反射する迷光の影響を受けず、制御誤差の小さい安定したトラッキングを可能にする光ディスク装置を提供することが可能となる。【００１９】
上記の光ディスク装置において、前記光検出器が、前記第１の検出領域で検出された信号を用いて、前記光ディスクのフォーカスエラー信号を検出することが好ましい。【００２０】
また、上記の光ディスク装置は、前記光ディスクにおいて前記対物レンズがフォーカスしている信号面と、他の信号面との距離をｄと表すと、前記ｄが４０μｍ〜７０μｍの範囲にあるとき（より好ましくは、ｄが５５μｍのとき）に、前記他の信号面で反射された光のうち、前記光分岐素子の第１の領域から前記光検出器へ入射した光は前記第２の検出領域には入射しないよう、前記光分岐素子が形成されていることが好ましい。これにより、信号面の間隔が４０μｍ〜７０μｍの範囲に規定されているＤＶＤ−Ｒの記録再生時に、フォーカシングしている信号面以外の信号面で反射する迷光の影響を受けず、制御誤差の小さい安定したトラッキングが可能となる。【００２１】
また、上記の光ディスク装置は、前記光ディスクにおいて前記対物レンズがフォーカスしている信号面と、他の信号面との距離をｄと表すと、前記ｄが２０μｍ〜３０μｍの範囲にあるとき（より好ましくは、ｄが２５μｍのとき）に、前記他の信号面で反射された光のうち、前記光分岐素子の第１の領域から前記光検出器へ入射した光は前記第２の検出領域には入射しないよう、前記光分岐素子が形成されていることが好ましい。これにより、信号面の間隔が２０μｍ〜３０μｍの範囲に規定されているＢｌｕ-Ｒａｙディスクの記録再生時に、フォーカシングしている信号面以外の信号面で反射する迷光の影響を受けず、制御誤差の小さい安定したトラッキングが可能となる。【００２２】
また、上記の光ディスク装置は、前記光ディスクにおいて前記対物レンズがフォーカスしている信号面と、他の信号面との距離をｄと表すと、前記ｄが１７μｍ〜２３μｍの範囲にあるとき（より好ましくは、ｄが２０μｍのとき）に、前記他の信号面で反射された光のうち、前記光分岐素子の第１の領域から前記光検出器へ入射した光は前記第２の検出領域には入射しないよう、前記光分岐素子が形成されていることが好ましい。これにより、信号面の間隔が１７μｍ〜２３μｍの範囲に規定されているＨＤ−ＤＶＤの記録再生時に、フォーカシングしている信号面以外の信号面で反射する迷光の影響を受けず、制御誤差の小さい安定したトラッキングが可能となる。【００２３】
また、上記の光ディスク装置は、前記光分岐素子で分岐せずに前記光検出面へ入射する光の光軸位置を原点とし、前記原点をとおり前記光ディスクの径方向と平行な直線をｙ軸とし、前記原点をとおり前記ｙ軸に直交する直線をｘ軸とすると、前記光検出器における第２の検出領域が、前記ｙ軸に沿って形成され、前記第１の検出領域が、前記第２の検出領域を挟むようにｘ軸方向に２つに分別して形成された態様としても良い。【００２４】
あるいは、上記の光ディスク装置は、前記光分岐素子で分岐せずに前記光検出面へ入射する光の光軸位置を原点とし、前記原点をとおり前記光ディスクの径方向と平行な直線をｙ軸とし、前記原点をとおり前記ｙ軸に直交する直線をｘ軸とすると、前記光検出器における第１の検出領域が、前記ｙ軸に沿って形成され、前記第２の検出領域が、前記第１の検出領域を挟むようにｘ軸方向に２つに分別して形成された態様であっても良い。【００２５】
また、上記の光ディスク装置において、前記第２の検出領域は、ｘ軸方向の長さが相対的に小さい第１の部分と相対的に大きい第２の部分とを有することが好ましい。さらに、前記第２の検出領域における前記第１の部分のｘ軸方向の長さをｗ１と表し、前記第２の部分のｘ軸方向の長さをｗ２と表すと、前記光ディスクの信号面に対してディフォーカスがゼロの時に前記第２の検出領域に形成される光スポットのうち、前記第２の部分に位置する光スポットが、前記第２の部分においてｙ軸方向のほぼ中心、かつ、ｙ軸からｗ１／２よりも離れた位置に形成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００２６】
以上の本発明により、２層ディスクや多層ディスクの記録再生時に、記録再生対象の信号面以外の面で反射された光が迷光として光検出器に混入することがない。従って、光検出器で検出した光信号から高精度なトラッキングエラー信号を求めることができ、誤差の小さい安定したトラッキング制御を実現できる。これにより、例えば、対物レンズにディスク径方向に沿った偏心があっても、トラッキング制御時に発生するオフトラックをキャンセルすること等が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明の一実施形態及び従来の光ディスク装置の断面構成図
【図２】図２（ａ）および図２（ｂ）は、本発明の一実施形態にかかる光ディスク装置のホログラム面及び検出面の構成を、これらの各面における光スポット配置と共に示す図
【図３】図３（ａ）および図３（ｂ）は、本発明の一実施形態にかかる光ディスク装置におけるディフォーカス時の検出面上での光スポットの様子を示す説明図
【図４】図４（ａ）および図４（ｂ）は、本発明の一実施形態にかかる光ディスク装置において多層ディスクを記録再生する場合に、記録再生対象の信号面以外の信号面からの反射光が検出面に掛からないための条件を説明するための図
【図５】図５は、本発明の他の実施形態にかかる光ディスク装置の検出面の構成と光スポット配置とを示す図
【図６】図６（ａ）および図６（ｂ）は、図５に示した本発明の他の実施形態にかかる光ディスク装置におけるディフォーカス時の検出面上での光スポットの様子を示す説明図
【図７】図７（ａ）および図７（ｂ）は、従来の光ディスク装置のホログラム面及び検出面の構成を、これらの各面における光スポット配置と共に示す図
【図８】図８（ａ）および図８（ｂ）は、従来の光ディスク装置におけるディフォーカス時の検出面上での光スポットの説明図
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の一実施形態にかかる光ディスク装置について、図１〜図６を参照しながら詳細に説明する。なお、前述した従来の光ディスク装置と共通の構成要素については、同一の参照符号を付与する。【００２９】
本実施形態にかかる光ディスク装置は、図１に示した従来の光ディスク装置と同様、光検出基板９と、光検出基板９上に取り付けられた光源１とを備えている。光源１は、例えば半導体レーザ等である。また、この光ディスク装置は、従来の光ディスク装置と同様に、光源１からのレーザ光１ａの光路上に、コリメートレンズ４、偏光性ホログラム基板２、１／４波長板３、対物レンズ５を備えている。１／４波長板３は、偏光性ホログラム基板２の背面に設けられている。ただし、本実施形態にかかる光ディスク装置は、偏光性ホログラム基板２のホログラム面２ａの領域構成と、光検出基板９の検出面９ａ上の検出セルの配置とが、従来の光ディスク装置とは異なっている。【００３０】
図２（ａ）および図２（ｂ）は、本実施形態にかかる光ディスク装置のホログラム面２ａおよび検出面９ａの構成を示す。図２（ａ）は、検出面９ａを光ディスク６側から見た場合の平面図である。図２（ｂ）は、ホログラム面２ａを光ディスク６側から見た場合の平面図である。【００３１】
本実施形態にかかる光ディスク装置において、偏光性ホログラム基板２のホログラム面２ａは、ホログラム面２ａと光軸７との交点である原点２０で直交する２直線（Ｘ軸、Ｙ軸）で４つの象限２１，２２，２３，２４に分けられる。象限２１〜２４は、Ｘ軸に対して線対称な２本の円弧７１，７２と、円弧７１，７２の端部からＹ軸に平行に、かつＸ軸から遠ざかる方向に伸びる線分７３，７４，７５，７６と、円弧７１，７２と交わる点を両端とし、Ｘ軸に垂直に交わる線分７７，７８とによって、それぞれが３つの領域に分けられる。【００３２】
即ち、第１象限２１は、領域２１ａ，２１ｂ，２１ｃに分けられる。第２象限２２は、領域２２ａ，２２ｂ，２２ｃに分けられる。第３象限２３は、領域２３ａ，２３ｂ，２３ｃに分けられる。第４象限２４は、領域２４ａ，２４ｂ，２４ｃに分割される。領域２１ｃ，２２ｃ，２３ｃ，２４ｃは、原点２０に接する領域である。領域２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａは、原点２０からＸ軸方向に隔たった領域、言い換えれば、領域２１ｃ，２２ｃ，２３ｃ，２４ｃに対してＸ軸方向において隣接する領域である。領域２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂは、原点２０からＹ軸方向に隔たった領域、言い換えれば、領域２１ｃ，２２ｃ，２３ｃ，２４ｃに対してＹ軸方向において隣接する領域である。【００３３】
Ｙ軸は光ディスク６の半径方向に平行であり、ホログラム面２ａ上の戻り光８０には、光ディスク６の信号面６ａ上に形成された案内溝により発生する回折光８０ａ、８０ｂがＹ軸方向にシフトして重畳している。図２（ａ）では、光ディスク６がＤＶＤ−ＲやＤＶＤ−ＲＷ等の狭ピッチフォーマットである場合の、光ディスク６からの戻り光のアウトラインを破線で示している。この光がホログラム面２ａを通過することにより、±１次の回折光が発生する。各回折光は、４つの象限のそれぞれに設けられた３領域で分割されることにより、１２本の光に分割されて光検出基板９の検出面９ａ上に投射される。すなわち、第１象限２１における領域２１ａ〜２１ｃは、ホログラムパターン（グレーティングの模様）が互いに異なっている。これにより、領域２１ａ〜２１ｃを透過する光は互いに異なる３方向に進み、検出面９ａにおいて互いに異なる３つの位置に投射される。第２象限２２における領域２２ａ〜２２ｃ、第３象限２３における領域２３ａ〜２３ｃ、第４象限２４における領域２４ａ〜２４ｃについても同様である。【００３４】
一方、図２（ａ）に示すように、光検出基板９の検出面９ａには、検出面９ａと光軸７との交点である原点９０で直交し、Ｘ軸、Ｙ軸に平行な２直線をｘ軸、ｙ軸として、ｙ軸の＋側にｙ軸に沿った櫛歯形状をなすフォーカス検出セル９５，９６が交互に配置されている。図２（ａ）においても、電気的に導通されている検出セルには同じ参照符号を付した。また、ｙ軸の近傍に、トラッキング検出セル９７，９８が配置されている。トラッキング検出セル９７，９８は、ｙ軸を境界線としてｙ軸に対して対称な形状をなす。トラッキング検出セル９７，９８において、ｙ軸の−側に相当する一部の領域が、他領域に比べｘ軸の−方向または＋方向に突き出ている。図３（ａ）に示すように、トラッキング検出セル９７，９８のｘ軸方向の幅は、ｙ軸の−方向側の端部から高さｈの領域においてはｗ２／２であり、当該領域よりもｙ軸の＋方向側の領域においてはｗ１／２である。なお、ｗ２＞ｗ１である。【００３５】
フォーカス検出セル９５，９６は、トラッキング検出セル９７，９８とは隔たった位置に、トラッキング検出セル９７，９８を挟む形で配置され、その外形形状はｙ軸に対してほぼ対称である。ｙ軸の−側には、方形の検出セル９１，９２，９３，９４が分散して配置されている。なお、検出セル９１，９２，９３，９４についても、電気的に導通されている検出セルには同一の参照符号を付与した。なお、光源１の発光点から出射する光１ａは、図２の紙面と平行な面内をｘ軸に平行に進み、反射ミラー１０により光軸方向（原点９０を通り紙面に直交する方向）に反射されている。【００３６】
ホログラム面２ａの領域２１ａを回折する１次回折光は、トラッキング検出セル９８に収まる光スポット８１Ｓに、−１次回折光は、検出セル９１に収まる光スポット８１Ｓ’に、それぞれ集光する。なお、光スポット８１Ｓと光スポット８１Ｓ’とは、原点９０に対して対称な位置にある。また、領域２１ｂを回折する１次回折光は、トラッキング検出セル９７に収まる光スポット８１’Ｓに、−１次回折光は、検出セル９１に収まる光スポット８１’Ｓ’にそれぞれ集光する。光スポット８１’Ｓと光スポット８１’Ｓ’も、原点９０に対して対称な位置にある。領域２１ｃを回折する１次回折光は、フォーカス検出セル９５と９６の境界を跨る光スポット８１”Ｓに、−１次回折光は検出セル９1に収まる光スポット８１"Ｓ'にそれぞれ集光する。光スポット８１”Ｓと光スポット８１"Ｓ'も、原点９０に対して対称な位置にある。【００３７】
同様に、領域２２ａ，２２ｃを回折する１次回折光は、フォーカス検出セル９５と９６の境界を跨る光スポット８２Ｓ、８２”Ｓに、−１次回折光は検出セル９２に収まる光スポット８２Ｓ’、８２”Ｓ’に、それぞれ集光する。領域２２ｂを回折する１次回折光は、検出セル９７に収まる光スポット８２’Ｓに、−１次回折光は、検出セル９２に収まる光スポット８２’Ｓ’に、それぞれ集光する。【００３８】
また、領域２３ａ，２３ｃを回折する１次回折光は、フォーカス検出セル９５と９６の境界を跨る光スポット８３Ｓ、８３”Ｓに、−１次回折光は、検出セル９３に収まる光スポット８３Ｓ’、８３”Ｓ’に、それぞれ集光する。領域２３ｂを回折する１次回折光は、トラッキング検出セル９８に収まる光スポット８３’Ｓに、−１次回折光は、検出セル９３に収まる光スポット８３’Ｓ’に、それぞれ集光する。【００３９】
また、領域２４ａを回折する１次回折光は、トラッキング検出セル９７に収まる光スポット８４Ｓに、−１次回折光は、検出セル９４に収まる光スポット８４Ｓ’に、それぞれ集光する。領域２４ｂを回折する１次回折光は、トラッキング検出セル９８に収まる光スポット８４’Ｓに、−１次回折光は、検出セル９４に収まる光スポット８４’Ｓ’に、それぞれ集光する。領域２４ｃを回折する１次回折光は、フォーカス検出セル９５と９６の境界を跨る光スポット８４”Ｓに、−１次回折光は検出セル９４に収まる光スポット８４”Ｓ’に、それぞれ集光する。【００４０】
なお、１次回折光による集光スポット８１Ｓ、８４Ｓ、８１'Ｓ、８２'Ｓ、８３'Ｓ、８４'Ｓは、ほぼ検出面９ａ上に焦点を結ぶ光である。集光スポット８１"Ｓ、８２Ｓ、８２”Ｓ、８３Ｓ、８３”Ｓ、８４”Ｓについて、ｙ軸方向の焦線は検出面９ａのどちら側にあっても良いが、ｘ軸方向の焦線は、ホログラム面２ａ側から見て検出面９ａの奥に位置する。図２（ａ）では、ｙ軸方向の焦線をｘ軸方向の焦線の位置に一致させている（いわゆる非点収差のない集光）。従って、−１次回折光による集光スポット８１Ｓ’、８４Ｓ’、８１'Ｓ'、８２'Ｓ'、８３'Ｓ'、８４'Ｓ'は、ほぼ検出面９ａ上に焦点を結ぶ光によるスポットである。集光スポット８１"Ｓ'、８２Ｓ'、８２"Ｓ'、８３Ｓ'、８３"Ｓ'、８４"Ｓ'のｘ軸方向の焦線は、ホログラム面２ａ側から見て検出面９ａの手前に位置し、ｙ軸方向の焦線もｘ軸方向の焦線の位置に一致する。【００４１】
図２（ａ）に示す各検出セルにより、次の８つの信号が得られる。ここで、Ｔ１を検出セル９１で得られる信号、Ｔ２を検出セル９２で得られる信号、Ｔ３を検出セル９３で得られる信号、Ｔ４を検出セル９４で得られる信号、Ｆ１をフォーカス検出セル９５で得られる信号、Ｆ２をフォーカス検出セル９６で得られる信号、Ｓ１をトラッキング検出セル９７で得られる信号、Ｓ２をトラッキング検出セル９８で得られる信号とする。【００４２】
これらの検出信号により、ＤＶＤ−ＲＡＭ等の広いピッチの光ディスクのトラックへのトラッキングエラー信号ＴＥ１、ＤＶＤ−ＲやＤＶＤ−ＲＷ等の狭ピッチの光ディスクのトラックへのトラッキングエラー信号ＴＥ２、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の再生専用光ディスクのトラックへのトラッキングエラー信号ＴＥ３、光ディスクの信号面へのフォーカスエラー信号ＦＥ、光ディスクの信号面の再生信号ＲＦが、次式（４）〜（８）に基づき生成される。【００４３】
ＴＥ１＝Ｔ１＋Ｔ２−Ｔ３−Ｔ４              …（４）
ＴＥ２＝Ｓ２−Ｓ１                          …（５）
ＴＥ３＝Ｔ１＋Ｔ３−Ｔ２−Ｔ４              …（６）
ＦＥ＝Ｆ１−Ｆ２                            …（７）
ＲＦ＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４                …（８）
光スポット８１Ｓ、８４Ｓには、ＤＶＤ−ＲやＤＶＤ−ＲＷ等の狭ピッチフォーマットの光ディスクからの回折光成分（８０ａ，８０ｂ）を捕捉できているので、オフトラッキングに伴う強度変化が発生する。これは、いわゆる０次光と回折光との干渉に起因して発生する現象である。一方、光スポット８１'Ｓ、８２'Ｓ、８３'Ｓ、８４'Ｓには回折光成分が含まれていないので、オフトラッキングに伴う強度変化は発生しない。またトラッキング制御に伴い対物レンズ５が光軸７（即ちレーザ光のガウシアン中心）に対しシフトすると、これに同期して、戻り光８０の強度分布もシフトする。この現象は、例えばＹ＞０で光量増加、Ｙ＜０で減少、またはＹ＜０で光量増加、Ｙ＞０で減少といったように、ホログラム面２ａ上での強度中心がＹ軸に沿って移動する形で表れる。従って、光スポット８４Ｓと光スポット８１'Ｓ、８２'Ｓとは、強度変化の方向が互いに逆になり、光スポット８１Ｓと光スポット８３'Ｓ、８４'Ｓも変化の方向が逆になる。従って信号ＴＥ２では対物レンズシフトの影響がキャンセルされた状態でオフトラッキングの情報のみを検出できている。すなわち、信号ＴＥ２では、ホログラム面２ａの各象限に形成された３つの領域の面積比をうまく調整することで、対物レンズ５のレンズシフトによるオフトラッキングへの影響を完全にキャンセルすることができる。【００４４】
なお、ＤＶＤ−ＲＡＭ等の１．２μｍ以上の大ピッチフォーマットの光ディスクでは、戻り光８０の強度分布がほぼ均一に揃う。従って、各光スポットのレンズシフトによる強度変化が小さく、信号ＴＥ１のオフセットも小さくなるので、これをトラッキングエラー検出に用いることができる。さらに、ＤＶＤ−ＲＡＭの場合、２層ディスクのフォーマットが提案されていないので、迷光の影響を気にする必要がなく、信号ＴＥ１によるトラッキングエラー検出で差し支えない。【００４５】
図３（ａ）および図３（ｂ）は、本実施形態において、光ディスク６の信号面に対する集束光のディフォーカスがゼロの場合と、ディフォーカスしている場合とにおける、検出面９ａ上での光スポットの様子を示す図である。図３（ａ）には、信号面が合焦時よりも対物レンズ５に近い場合の光スポット、図３（ｂ）には、信号面が合焦時よりも対物レンズ５から遠くにある場合の光スポットを示す。すなわち、図３（ａ）は、光ディスク６において記録再生対象の信号面（ディフォーカスがゼロの信号面）からの反射光による光スポット（参照符号にＰが付されているもの）と、当該信号面よりも対物レンズ５に近い側にある他の信号面からの反射光による光スポット（参照符号にＳが付されているもの）とを示す図である。また、図３（ｂ）は、光ディスク６において記録再生対象の信号面（ディフォーカスがゼロの信号面）からの反射光による光スポット（参照符号にＰが付されているもの）と、当該信号面よりも対物レンズ５から遠い側にある他の信号面からの反射光による光スポット（参照符号にＳが付されているもの）とを示す図である。なお、図３（ａ）および図３（ｂ）では、１次回折光側の光スポットだけを表しているが、−１次回折光側の光スポットは、１次回折光側の光スポットに対してほぼ原点９０に対称な形状となる。【００４６】
図３（ａ）の場合、ディフォーカス時に、どの光スポットも、検出セル９７と検出セル９８の上に掛かっていない。例えば、ディフォーカスがゼロの時に検出セル９７上の点８４Ｐにあった光スポットは、ディフォーカス量がある一定の値（片道でδ１）を超えることで、ｙ軸の−方向に移動し、検出セル９７を外れた位置の光スポット８４Ｓとなる。δ１の条件については後述する。また、検出セル９８上の点８１Ｐにあった光スポットは、ｙ軸の＋方向に移動し、検出セル９８を外れた位置の光スポット８１Ｓとなる。なお、図３（ａ）において、ディフォーカスがゼロの時の光スポットは、実際は、検出面９ａ上で焦点近傍にあるため光の回折により複雑な形状をなし、ホログラム面２ａの各象限２１〜２４の分割領域を透過する際の当該分割領域との重なり形状とは相似しないが、ここでは円形に表示している。【００４７】
これらの光スポットが検出セル９７、９８上に残らない理由は、光スポット８４Ｓ、８１Ｓが、ホログラム面２ａ上でその原点２０からＹ軸方向に隔たった領域（領域２４ｂ，２１ｂ）で発生した回折光であることと、検出セル９８においてｙ軸の−方向側の一部の領域が、ｙ軸の＋方向側の領域に比べてｘ軸の＋方向に突出し、この突出した領域に点８１Ｐが位置すること、点８４Ｐが検出セル９７のｙ軸の−方向側の端近くに位置していること、等にある。【００４８】
また、ディフォーカスがゼロの時に検出セル９７上の点８１'Ｐにあった光スポットは、ディフォーカス量が前記の一定の値（片道でδ１）を超えることで、ｘ軸の＋方向に移動し、検出セル９８を外れた位置の光スポット８１'Ｓとなる。検出セル９７上の点８２'Ｐにあった光スポットは、ｘ軸の−方向に移動し、検出セル９７を外れた位置の光スポット８２'Ｓとなる。検出セル９８上の点８３'Ｐにあった光スポットは、ｘ軸の−方向に移動し、検出セル９７を外れた位置の光スポット８３'Ｓとなる。検出セル９８上の点８４'Ｐにあった光スポットは、ｘ軸の＋方向に移動し、検出セル９８を外れた位置の光スポット８４'Ｓとなる。これらが検出セル９７、９８上に残らない理由は、光スポット８１'Ｓ、８２'Ｓ、８３'Ｓ、８４'Ｓがホログラム面２ａ上でその原点２０からＸ軸方向に隔たった領域（領域２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ）で発生した回折光であることと、検出セル９７，９８において光スポット８１'Ｐ，８２'Ｐ，８３'Ｐ，８４'Ｐが位置している領域のｘ軸方向の幅ｗ１／２が小さいことにある。【００４９】
一方、ディフォーカスがゼロの時に検出セル９６上の点８１”Ｐ、点８４”Ｐの近傍にあった光スポットは、それぞれ、ｘ軸の＋方向に向かって拡大された光スポット８１”Ｓ、８４”Ｓとなる。検出セル９６上の点８２Ｐと点８３Ｐの近傍にあった光スポットは、それぞれ、ｘ軸の−方向に向かって拡大された光スポット８２Ｓ、８２”Ｓと、光スポット８３Ｓ、８３”Ｓになる。光スポット８４”Ｓ、８２Ｓ、８２”Ｓは検出セル９７、９８から遠ざかる方向に拡大するので、どの様なディフォーカス量であっても、検出セル９７、９８に掛かることはない。光スポット８１”Ｓ、８３Ｓ、８３”Ｓは、検出セル９７、９８に向かって拡大するが、ディフォーカス量が一定値（片道でδ２）を超えなければ検出セル９７、９８に掛かることはない。なお、δ２の条件についても後述する。これらの光スポット（８１”Ｓ、８２Ｓ、８２”、８３Ｓ、８３”Ｓ、８４”Ｓ）が検出セル９７、９８上に掛からない理由は、それらの起点（ディフォーカスがゼロのときのスポット位置）が検出セル９７、９８から離れた位置にあることにある。【００５０】
また、図３（ｂ）においても、ディフォーカス時に、どの光スポットも検出セル９７と検出セル９８の上に掛かっていない。例えば、ディフォーカスがゼロの時に検出セル９７上の点８４Ｐにあった光スポットは、ある一定のディフォーカス量（片道でδ１）を超えることで、ｙ軸の＋方向に移動し、検出セル９７を外れた位置の光スポット８４Ｓとなる。検出セル９８上の点８１Ｐにあった光スポットは、ｙ軸の−方向に移動し、検出セル９７，９８を外れた位置の光スポット８１Ｓとなる。これらが検出セル９７、９８上に残らない理由は、光スポット８４Ｓ、８１Ｓが、ホログラム面２ａ上でその原点２０からＹ軸方向に隔たった領域（領域２４ｂ，２１ｂ）で発生した回折光であることと、検出セル９７においてｙ軸の−方向側の一部の領域が他領域に比べｘ軸の−方向に突出し、この突出した領域に点８４Ｐが位置すること、点８１Ｐが検出セル９８のｙ軸の−方向側の端近くに位置していること、等にある。【００５１】
また、ディフォーカスがゼロの時に検出セル９７上の点８１'Ｐにあった光スポットは、ディフォーカス量が前記の一定の値（片道でδ１）を超えることで、ｘ軸の−方向に移動し、検出セル９７を外れた位置の光スポット８１'Ｓとなる。検出セル９７上の点８２'Ｐにあった光スポットは、ｘ軸の＋方向に移動し、検出セル９８から外れた位置の光スポット８２'Ｓとなる。検出セル９８上の点８３'Ｐにあった光スポットはｘ軸の＋方向に移動し、検出セル９８を外れた位置の光スポット８３'Ｓとなる。検出セル９８上の点８４'Ｐにあった光スポットはｘ軸の−方向に移動し、検出セル９７を外れた位置にある光スポット８４'Ｓとなる。これらが検出セル９７、９８上に残らない理由は、光スポット８１'Ｓ、８２'Ｓ、８３'Ｓ、８４'Ｓが、ホログラム面２ａ上でその原点２０からＸ軸方向に隔たった領域（領域２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ）で発生した回折光であることと、検出セル９７，９８において光スポット８１'Ｐ，８２'Ｐ，８３'Ｐ，８４'Ｐが位置している領域のｘ軸方向の幅ｗ１／２が小さいことにある。【００５２】
一方、ディフォーカスがゼロの時に検出セル９６上の点８１”Ｐ、点８４”Ｐの近傍にあった光スポットは、それぞれｘ軸の−方向に向かって拡大された光スポット８１”Ｓ、８４”Ｓとなる。検出セル９６上の点８２Ｐ、及び点８３Ｐの近傍にあった光スポットは、ｘ軸の＋方向に向かって拡大された光スポット８２Ｓ、８２”Ｓ、および、光スポット８３Ｓ、８３”Ｓとなる。光スポット８１”Ｓ、８３Ｓ、８３”Ｓは、検出セル９７、９８から遠ざかる方向に拡大するので、どの様なディフォーカス量であっても検出セル９７、９８に掛かることはない。光スポット８４”Ｓ、８２Ｓ、８２”Ｓは、検出セル９７、９８に向かう方向へ拡大するが、ディフォーカス量が一定値（片道でδ２）を超えなければ検出セル９７、９８に掛かることはない。これらの光スポット（８１”Ｓ、８２Ｓ、８２”、８３Ｓ、８３”Ｓ、８４”Ｓ）が検出セル９７、９８上に掛からない理由は、それらの起点（ディフォーカスがゼロのときのスポット位置）が検出セル９７、９８から離れた位置にあることにある。【００５３】
２層ディスクの場合、片側の層にフォーカシングすると、他層を反射する光は片側でｄ／ｎ、往復で２ｄ／ｎだけディフォーカスした状態で検出面９ａに帰ってくる。２層ディスクは、ＤＶＤ−ＲやＢｌｕ−Ｒａｙディスク等として商品化されており、２つの信号面が厚さｄ、屈折率ｎの接着層を挟んで２層構造になった光ディスクである。ｄの値は、ＤＶＤ−Ｒの規格では４０μｍ＜ｄ＜７０μｍ、Ｂｌｕ−Ｒａｙの規格では２０μｍ＜ｄ＜３０μｍ、ＨＤ−ＤＶＤの規格では１７μｍ＜ｄ＜２３μｍと規定されている。このディフォーカス量（片側でｄ／ｎ）が次式（９）の範囲にあれば、検出セル９７、９８には、光ディスク６において再生したい信号面以外の信号面で反射された光が迷光として混入しないことになる。【００５４】
δ１＜ｄ／ｎ＜δ２                …（９）
上記実施の形態では適切なスケールで設計しさえすれば、容易に式（９）を満足させることができる。例えば、ｎ＝１．５１、４０μｍ＜ｄ＜７０μｍとすると、δ１＜２６．５μｍ、δ２＞４６．４μｍとなるようにｗ１，ｗ２等のスケールを決定すればよい。また、式（９）を完全に満足できなくとも、厚さの中間値（ＤＶＤ−Ｒで５５μｍ、Ｂｌｕ−Ｒａｙで２５μｍ、ＨＤ−ＤＶＤで２０μｍの大きさ）で発生する迷光が検出セル９７、９８に入射しないように設計できていれば、中間値から外れた厚さに対してもある程度許容できるはずである。このように、上記実施の形態によれば、光ディスクにおいて再生または記録の対象である信号面からｄμｍだけ手前か奥にある他の信号面で反射する光が検出セル９７、９８に入射することがない。従って、検出セル９７、９８での検出信号から生成される信号ＴＥ２をトラッキングエラー信号に採用することで、２層ディスクに於けるトラッキング制御を安定化させ、トラッキング制御時でのオフトラックやトラック飛びをなくすことができる。【００５５】
ここで、ディフォーカス時に、光スポットが検出セル９７，９８に掛からないための、検出セル９７，９８のサイズ条件について説明する。図３（ａ）および図３（ｂ）で説明したように、ディフォーカスがゼロの時に検出セル９８の点８１Ｐにあった光スポットは、片道でδ１のディフォーカスが生じた場合、ｙ軸の−方向または＋方向に移動した光スポット８１Ｓとなる。同様に、図３（ａ）および図３（ｂ）で説明したように、ディフォーカスがゼロの時に検出セル９８の点８４Ｐにあった光スポットは、片道でδ１のディフォーカスが生じた場合、ｙ軸の−方向または＋方向に移動した光スポット８４Ｓとなる。この光スポット８１Ｓおよび８４Ｓが、検出セル９７，９８に掛からないようにするためには、以下の条件が満たされる必要がある。【００５６】
すなわち、ディフォーカスがゼロの時の光スポット８１Ｐ，８４Ｐは、図４（ａ）に示すように、検出セル９７，９８において幅が広くなっている領域のｙ軸方向の長さをｈとすると、検出セル９７，９８においてｙ軸の−方向の端部からｈ／２の距離に位置していることが好ましい。また、これらの光スポット８１Ｐ，８４Ｐは、検出セル９７，９８において幅が広くなっている領域にて、ｙ軸からｗ１／２よりも離れた位置にある。【００５７】
そして、ディフォーカス量が片道δ１のときの検出面９ａ上の全開口スポットの直径Ｄ１は、次式（１０）から求められる。なお、ＮＡは対物レンズ５の開口数、ｆｃはコリメートレンズ４の焦点距離、ｆφは対物レンズ５の焦点距離である。また、δ１＝ｄ１／ｎとする。ｄ１は、２層ディスクの最小層間厚であり、例えばＤＶＤ−ＲまたはＤＶＤ−ＲＷの場合は４０μｍ以下である。ｎは、光ディスク６のディスク基材の屈折率である。【００５８】
Ｄ１＝２×ｆφ×ＮＡ×２×δ１／ｆｃ×（ｆｃ／ｆφ）2
＝ｆｃ／ｆφ×４×ＮＡ×ｄ１／ｎ                      …（１０）
そして、上述の光スポット８１Ｐ，８４Ｐが、ディフォーカス量が片道δ１となった時に、検出セル９７，９８に掛からない条件は、次式（１１）が満たされることである。なお、αは、図４（ｂ）に示すように、ホログラム面２ａにおいて、原点２０から、領域２１ｃと領域２１ｂとの境界までのｙ軸上の距離である。【００５９】
ｈ／２  ＜  Ｄ１×α／（ｆφ×ＮＡ）                  …（１１）
上式（１１）の条件は、次式（１２）のように表すこともできる。【００６０】
ｈ／α  ＜  ４×ｆｃ／ｆφ2×ｄ１／ｎ                  …（１２）
この式（１２）の条件が満たされ、かつ、ディフォーカスがゼロの時の光スポット８１Ｐ，８４Ｐが、検出セル９７，９８においてｘ軸方向の幅が広くなっている領域にて、ｙ軸からｗ１／２よりも離れた位置にあることにより、ディフォーカス量が片道δ１を超えた場合に、光スポット８１Ｓ，８４Ｓが検出セル９７，９８に掛かることがない。【００６１】
さらに、図４（ａ）に示す光スポット８１”Ｐは、図３（ａ）を参照して説明したとおり、信号面が対物レンズ５に近くなると、ｘ軸の＋方向へ拡大された光スポット８１”Ｓとなる。この光スポットが８１”Ｓが、ディフォーカス量が片道δ２の場合でも、検出器９７に掛からない条件は、次式（１３）が満たされることである。なお、ｃは、図４（ａ）に示すように、光スポット８１”Ｐから検出セル９７までのｘ軸方向の距離である。また、δ２＝ｄ２／ｎとする。ｄ２は、２層ディスクの最大層間厚であり、例えばＤＶＤ−ＲまたはＤＶＤ−ＲＷの場合は７０μｍ以下である。Ｄ２は、ディフォーカス量が片道δ２のときの検出面９ａ上の全開口スポットの直径である。【００６２】
ｃ  ＞  Ｄ２＝ｆｃ／ｆφ×４×ＮＡ×ｄ２／ｎ              …（１３）
同様に、この条件が満たされるとき、図３（ｂ）に示した光スポット８４”Ｐから、ディフォーカス量が片道δ２の場合に生じる光スポット８４”Ｓも、検出器９８に掛からない。【００６３】
また、図３（ｂ）に示したように、図４（ａ）に示す光スポット８２’Ｐは、信号面が対物レンズ５から遠ざかると、ｘ軸の＋方向に移動した光スポット８２’Ｓとなる。ディフォーカス量が片道δ１となったときに、この光スポット８２’Ｓが検出セル９８に掛からない条件は次式（１４）が満たされることである。なお、βは、図４（ｂ）に示すように、ホログラム面２ａにおいて、原点２０から、領域２１ｃと領域２１ａとの境界までのｘ軸上の距離である。【００６４】
３／４×ｗ１  ＜  Ｄ１×β／（ｆφ×ＮＡ）                …（１４）
上式（１４）の条件は、次式（１５）のように表すこともできる。【００６５】
ｗ／β  ＜  １６／３×ｆｃ／ｆφ2×ｄ１／ｎ                …（１５）
なお、上記の実施形態では、トラッキングエラー信号用の光検出セルを検出セル９７、９８とし、検出セル９７の上に光スポット８４Ｓ、８１'Ｓ、８２'Ｓ、検出セル９８の上に光スポット８１Ｓ、８３'Ｓ、８４'Ｓが配置されるように、ホログラム面２ａを構成した。しかし、これはあくまでも一例であり、これらの光スポットを検出セル９７，９８上にどのような組み合わせで配置するかについては、様々な態様が可能である。【００６６】
また、上記の実施形態では、光ディスク６が２層ディスクの場合を説明したが、４層や８層等の多層ディスクについても同じであり、同様の効果が得られる。【００６７】
また、上記の実施形態では、光源１と検出面９ａを同一基板上に構成したが、これらを別々に構成し、更にはコリメートレンズも２つにして往路側と復路側で分けて使用する構成でもよく、得られる効果に変わりはない。【００６８】
さらに、上記の実施形態は、ホログラム面２ａ上で原点２０から離れた領域である領域２１ａ〜２４ａまたは領域２１ｂ〜２４ｂから発生した光スポットだけをトラッキング検出セルの上に集めたことが特徴である。これと同じ特徴を持てば、他の形態であっても同様の効果を生み出すことができる。【００６９】
例えば、上記の実施形態では、トラッキング検出セル９７、９８をｘ軸の原点付近に配置し、フォーカス検出セル９５、９６を、トラッキング検出セル９７、９８に対してｘ軸の＋側と−側に配置した。しかし、これとは逆に、フォーカスエラー信号検出用の検出セル９５、９６をｘ軸の原点付近に配置し、トラッキングエラー信号検出用の検出セル９７をｘ軸の＋側、検出セル９８をｘ軸の−側に配置する構成も考えられる。【００７０】
この場合の構成例を、本発明の他の実施形態として、図５に示す。図５は、検出セルと光スポットの位置が異なるだけで、その他は全て図２と同じであり、詳しい説明は省略する。また、図６（ａ）および図６（ｂ）は、図５に示した検出セル配置の場合に、光ディスク６の信号面に対する集束光のディフォーカスがゼロの場合と、ディフォーカスしている場合とにおける、検出面９ａ上での光スポットの様子を示す図である。図６（ａ）には、信号面が合焦時よりも対物レンズ５に近い場合の光スポット、図６（ｂ）には、信号面が合焦時よりも対物レンズ５から遠くにある場合の光スポットを示す。すなわち、図６（ａ）は、光ディスク６において記録再生対象の信号面（ディフォーカスがゼロの信号面）からの反射光による光スポット（参照符号にＰが付されているもの）と、当該信号面よりも対物レンズ５に近い側にある他の信号面からの反射光による光スポット（参照符号にＳが付されているもの）とを示す図である。また、図６（ｂ）は、光ディスク６において記録再生対象の信号面（ディフォーカスがゼロの信号面）からの反射光による光スポット（参照符号にＰが付されているもの）と、当該信号面よりも対物レンズ５から遠い側にある他の信号面からの反射光による光スポット（参照符号にＳが付されているもの）とを示す図である。なお、図６（ａ）および図６（ｂ）では、１次回折光側の光スポットだけを表しているが、−１次回折光側の光スポットは、１次回折光側の光スポットに対してほぼ原点９０に対称な形状となる。【００７１】
図５に示した検出セルの配置の場合も、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、ある一定のディフォーカス量を超えることで、トラッキング検出セル９７とトラッキング検出セル９８の上にあった光スポットはその外部に外れ、フォーカス検出セル９５、９６の上にあった光スポットはディフォーカス量がある一定値を超えない限り、トラッキング検出セル９７、９８の上に掛かることはない。従って、図５に示した検出セル配置によっても、図２で示した検出セル配置と全く同一の効果が得られる。【００７２】
さらに、ホログラム面２ａにおける領域分割は、図２（ｂ）に示した態様だけに限定されない。例えば、原点２０に接する領域２１ｃ〜２４ｃの形状は、図２（ｂ）に示したような形状に限定されず、原点２０に接している限りにおいて任意の形状をとり得る。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明にかかる光ディスク装置は、ホログラム面上で原点から離れた領域から発生した光スポットだけをトラッキング検出器の上に集めることにより、安定したトラッキング制御を実現できるので、特に多層光ディスクの記録再生の精度を上げることができ、各種光ディスクに関する機器として有用である。
【図１】
2007105704.tif 000003
【図２】
2007105704.tif 000004
【図３】
2007105704.tif 000005
【図４】
2007105704.tif 000006
【図５】
2007105704.tif 000007
【図６】
2007105704.tif 000008
【図７】
2007105704.tif 000009
【図８】
2007105704.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成20年5月21日(2008.5.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、光分岐素子と、対物レンズと、光検出器とを備えた光ディスク装置であって、
前記対物レンズは、前記光源から出射された光を光ディスクの信号面上に集光すると共に、該信号面で反射された光を前記光分岐素子へ入射させ、
前記光分岐素子は、前記対物レンズから入射する光の光軸位置を含む第１の領域と、前記第１の領域の周辺において前記光軸から隔たった位置にある第２の領域とを有し、前記第１の領域に入射した光と前記第２の領域とに入射した光とを分岐して前記光検出器へ入射させ、
前記光検出器の検出面は、前記光分岐素子の第１の領域からの入射光を検出する第１の検出領域と、前記第１の検出領域から離れた位置に設けられ、前記光分岐素子の第２の領域からの入射光を検出する第２の検出領域とを有し、前記第２の検出領域による検出信号を用いて、前記光ディスクのトラッキングエラー信号を検出し、
前記光ディスクが複数の信号面を有する場合、前記対物レンズがフォーカスしている信号面以外の信号面で反射された光のうち、前記光分岐素子の第１の領域から前記光検出器へ入射した光は前記第２の検出領域には入射しないことを特徴とする光ディスク装置。
【請求項２】
前記光検出器は、前記第１の検出領域で検出された信号を用いて、前記光ディスクのフォーカスエラー信号を検出する、請求項１記載の光ディスク装置。
【請求項３】
前記光ディスクにおいて前記対物レンズがフォーカスしている信号面と、他の信号面との距離をｄと表すと、
前記ｄが４０μｍ〜７０μｍの範囲にあるときに、前記他の信号面で反射された光のうち、前記光分岐素子の第１の領域から前記光検出器へ入射した光は前記第２の検出領域には入射しないよう、前記光分岐素子が形成された、請求項１に記載の光ディスク装置。
【請求項４】
前記ｄが５５μｍのときに、前記他の信号面で反射された光のうち、前記光分岐素子の第１の領域から前記光検出器へ入射した光は前記第２の検出領域には入射しないよう、前記光分岐素子が形成された、請求項３に記載の光ディスク装置。
【請求項５】
前記光ディスクにおいて前記対物レンズがフォーカスしている信号面と、他の信号面との距離をｄと表すと、
前記ｄが２０μｍ〜３０μｍの範囲にあるときに、前記他の信号面で反射された光のうち、前記光分岐素子の第１の領域から前記光検出器へ入射した光は前記第２の検出領域には入射しないよう、前記光分岐素子が形成された、請求項１に記載の光ディスク装置。
【請求項６】
前記ｄが２５μｍのときに、前記他の信号面で反射された光のうち、前記光分岐素子の第１の領域から前記光検出器へ入射した光は前記第２の検出領域には入射しないよう、前記光分岐素子が形成された、請求項５に記載の光ディスク装置。
【請求項７】
前記光ディスクにおいて前記対物レンズがフォーカスしている信号面と、他の信号面との距離をｄと表すと、
前記ｄが１７μｍ〜２３μｍの範囲にあるときに、前記他の信号面で反射された光のうち、前記光分岐素子の第１の領域から前記光検出器へ入射した光は前記第２の検出領域には入射しないよう、前記光分岐素子が形成された、請求項１に記載の光ディスク装置。
【請求項８】
前記ｄが２０μｍのときに、前記他の信号面で反射された光のうち、前記光分岐素子の第１の領域から前記光検出器へ入射した光は前記第２の検出領域には入射しないよう、前記光分岐素子が形成された、請求項７に記載の光ディスク装置。
【請求項９】
前記光分岐素子で分岐せずに前記光検出面へ入射する光の光軸位置を原点とし、前記原点をとおり前記光ディスクの径方向と平行な直線をｙ軸とし、前記原点をとおり前記ｙ軸に直交する直線をｘ軸とすると、
前記光検出器における第２の検出領域が、前記ｙ軸に沿って形成され、
前記第１の検出領域が、前記第２の検出領域を挟むようにｘ軸方向に２つに分別して形成された、請求項１〜８のいずれかに記載の光ディスク装置。
【請求項１０】
前記光分岐素子で分岐せずに前記光検出面へ入射する光の光軸位置を原点とし、前記原点をとおり前記光ディスクの径方向と平行な直線をｙ軸とし、前記原点をとおり前記ｙ軸に直交する直線をｘ軸とすると、
前記光検出器における第１の検出領域が、前記ｙ軸に沿って形成され、
前記第２の検出領域が、前記第１の検出領域を挟むようにｘ軸方向に２つに分別して形成された、請求項１〜８のいずれかに記載の光ディスク装置。
【請求項１１】
前記第２の検出領域は、ｘ軸方向の長さが相対的に小さい第１の部分と相対的に大きい第２の部分とを有する、請求項１〜１０のいずれかに記載の光ディスク装置。
【請求項１２】
前記第２の検出領域における前記第１の部分のｘ軸方向の長さをｗ１と表し、前記第２の部分のｘ軸方向の長さをｗ２と表すと、
前記光ディスクの信号面に対してディフォーカスがゼロの時に前記第２の検出領域に形成される光スポットのうち、前記第２の部分に位置する光スポットが、前記第２の部分においてｙ軸方向のほぼ中心、かつ、ｙ軸からｗ１／２よりも離れた位置に形成される、請求項１１に記載の光ディスク装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクに信号を記録するため、または、光ディスクに記録された信号を再生するために使われる光ディスク装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、例えば特開２０００−１３２８４８号公報（特許文献１）に光ディスク装置が開示されている。ここではこの先例に基づき、一部を修正して図１、図７、図８を用いて説明する。
【０００３】
図１（ａ）は、従来例における光ディスク装置の要部断面構成を示す。図１（ａ）に示すように、従来の光ディスク装置は、光検出基板９と、光検出基板９上に取り付けられた光源１とを備えている。光源１は、例えば半導体レーザ等である。また、この光ディスク装置は、光源１からのレーザ光１ａの光路上に、コリメートレンズ４、偏光性ホログラム基板２、１／４波長板３、対物レンズ５を備えている。１／４波長板３は、偏光性ホログラム基板２の背面に設けられている。
【０００４】
図１（ｂ）は、図１（ａ）の光検出基板９を、レーザ光１ａの光路を含み、かつ図１（ａ）の断面に垂直な面で切断した構成を示す断面図である。図１（ｂ）に示すように、光検出基板９には、基板面に対してほぼ４５度傾斜した反射面を有する反射ミラー１０が設けられている。光源１から反射ミラー１０の反射面へ向かって照射されたレーザ光１ａは、反射面で反射され、コリメートレンズ４へ向かい、コリメートレンズ４により平行光に変換される。さらに、コリメートレンズ４から出射した平行光は、偏光性ホログラム基板２を透過し、１／４波長板３により直線偏光（Ｓ波またはＰ波）から円偏光に変換され、対物レンズ５により集光されて光ディスク６の信号面６ａ上に集束する。信号面６ａで反射された光は対物レンズ５を経て、１／４波長板３により直線偏光（Ｐ波またはＳ波）に変換される。この直線偏光は、偏光性ホログラム基板２のホログラム面２ａに入射し、これを回折して光軸７を対称軸とする１次回折光８、−１次回折光８’に分岐する。これらの回折光は、コリメートレンズ４を経て集束性の光となり、光検出基板９の検出面９ａに入射する。なお、１／４波長板３は、偏光性ホログラム基板２に張り合わされており、これらは対物レンズ５と同一筐体内に構成され、一体として移動する。検出面９ａはコリメートレンズ４の焦平面位置（すなわち光源１の仮想発光点位置）にほぼ位置している。
【０００５】
図７（ａ）および図７（ｂ）は、従来の光ディスク装置のホログラム面２ａおよび検出面９ａの構成を示す。図７（ａ）は、検出面９ａを光ディスク６側から見た場合の平面図であり、検出面９ａ上に形成される光スポットを共に示す。図７（ｂ）は、ホログラム面２ａを光ディスク６側から見た場合の平面図である。
【０００６】
図７（ｂ）において、ホログラム面２ａは、ホログラム面２ａと光軸７との交点２０で直交する２直線（Ｘ軸、Ｙ軸）により、第１象限２１、第２象限２２、第３象限２３、第４象限２４に４分割される。Ｙ軸は光ディスク６の半径方向に平行であり、ホログラム面２ａ上の戻り光８０には、光ディスク６の信号面６ａ上に形成された案内溝により発生する回折光８０ａ、８０ｂが、Ｙ軸方向にシフトして重畳している。なお、図７（ｂ）では、光スポットのアウトラインを破線で示した。この光がホログラム面２ａを通過する際に±１次の回折光が発生し、各回折光はそれぞれ４分割されて検出面９ａ上に投射される。
【０００７】
図７（ａ）に示すように、検出面９ａには、検出面９ａと光軸７との交点９０で直交し、かつＸ軸、Ｙ軸に平行な２直線をｘ軸、ｙ軸として、ｙ軸の＋側に、台形状のトラッキング検出セル９１、９２、９３、９４が配置されている。また、ｙ軸の−側には、ｙ軸に沿った櫛歯形状をなすフォーカス検出セル９５、９６が交互に配置されている。図７（ａ）において、電気的に導通されている検出セルには同一の参照符号を付し、本明細書の以下の記載でも同様とする。これらの検出セルの外形形状は、ｙ軸に対してほぼ対称形をなしている。なお、光源１の発光点から出射する光１ａは図７の紙面と平行な面内をｘ軸と平行に進み、反射ミラー１０により光軸方向（点９０を通り紙面に直交する方向）に反射される。
【０００８】
図７（ａ）および図７（ｂ）において、ホログラム面２ａの第１象限２１で回折する１次回折光は、検出セル９１に収まる光スポット８１Ｓに、−１次回折光は、検出セル９５と検出セル９６との境界を跨る光スポット８１Ｓ’に、それぞれ集光する。第２象限２２で回折する１次回折光は、検出セル９２に収まる光スポット８２Ｓに、−１次回折光は検出セル９５と検出セル９６との境界を跨る光スポット８２Ｓ’に、それぞれ集光する。第３象限２３で回折する１次回折光は、検出セル９３に収まる光スポット８３Ｓに、−１次回折光は検出セル９５と検出セル９６との境界を跨る光スポット８３Ｓ’に、それぞれ集光する。第４象限２４で回折する１次回折光は、検出セル９４に収まる光スポット８４Ｓに、−１次回折光は検出セル９５と検出セル９６との境界を跨る光スポット８４Ｓ’に、それぞれ集光する。なお各集光スポットに於けるｙ軸方向の焦線は、検出面９ａのどちら側にあっても良いが、ｘ軸方向の焦線は、１次回折光についてはホログラム面２ａ側から見て検出面９ａの奥、−１次回折光についてはホログラム面２ａ側から見て検出面９ａの手前に位置する。図７（ａ）では、ｙ軸方向の焦線をｘ軸方向の焦線の位置に一致（いわゆる非点収差のない集光）させている。
【０００９】
なお、上記の特開２０００−１３２８４８号公報に記載された装置では、ホログラム面の各象限をＸ軸に沿った短冊形状にさらに分割し、同一の検出セル９５と検出セル９６との境界線を跨る様に一つ飛びの短冊領域を透過する光を検出面９ａの奥側に集光させ、その間にある一つ飛びの短冊領域を透過する光を検出面９ａの手前（１次回折光の場合）に集光させている。しかし、ホログラム面を短冊領域に分割するか否かは、今回の発明の特徴には無関係の事柄なので、以下では簡単のため短冊領域のない形態で説明を行う。なお、後述する実施の形態においても同様に、ホログラム面を短冊領域に分割しないものとして説明を行うが、ホログラム面を短冊領域に分割した実施形態も、本発明の技術的範囲に属する。
【００１０】
図７（ａ）および図７（ｂ）に示す構成において、各検出セル９５，９６により、以下の６つの信号が得られる。
【００１１】
Ｔ１を検出セル９１で得られる信号、Ｔ２を検出セル９２で得られる信号、Ｔ３を検出セル９３で得られる信号、Ｔ４を検出セル９４で得られる信号、Ｆ１を検出セル９５で得られる信号、Ｆ２を検出セル９６で得られる信号とする。
【００１２】
これらの検出信号により、光ディスク６のトラックへのトラッキングエラー信号ＴＥ、光ディスク６の信号面６ａへのフォーカスエラー信号ＦＥ、光ディスク６の信号面６ａの再生信号ＲＦが、次式（１）〜（３）に基づき生成される。
【００１３】
ＴＥ＝Ｔ１＋Ｔ２−Ｔ３−Ｔ４                …（１）
ＦＥ＝Ｆ１−Ｆ２                            …（２）
ＲＦ＝Ｆ１＋Ｆ２＋Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４    …（３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
このような従来の光ディスク装置において以下の問題があった。
【００１５】
図８（ａ）および図８（ｂ）は、従来例において光ディスク６の信号面６ａに対して集束光がディフォーカスする時の、検出面９ａ上の光スポットの様子を示す図である。図８（ａ）は、信号面６ａが合焦時よりも対物レンズ５に近づいた場合の図、図８（ｂ）は、信号面６ａが合焦時よりも対物レンズ５から遠ざかった場合の図である。なお、図８（ａ）および図８（ｂ）では、検出面９ａにおいてｙ軸の＋方向に形成される、１次回折光の光スポットだけを表しているが、−１次回折光の光スポットは、図７（ａ）に示す点９０を原点として、１次回折光の光スポットに対してほぼ点対称な形状となる。図８（ａ）において、光スポット８１Ｓ、８３Ｓ、８４Ｓの一部はそれぞれ検出セル９２、９４、９１に掛かっている。図８（ｂ）でも、光スポット８１Ｓ、８２Ｓ、８４Ｓの一部がそれぞれ検出セル９４、９１、９３に掛かっている。ＤＶＤ−ＲやＢｌｕ−Ｒａｙディスク等で商品化されており、２つの信号面が接着層を挟んで２層構造になっている所謂２層ディスクの場合、一方の信号面にフォーカシングすると、接着層の厚さをｄ、屈折率をｎとして、他方の信号面で反射される光は、往復で２ｄ／ｎだけディフォーカスした状態で、検出面９ａへ帰ってくる。従って、図８（ａ）や図８（ｂ）で示したように、記録再生対象の信号面以外の信号面で反射する光が迷光となってトラッキングエラー検出器に混入し、正常なトラッキング制御を妨げ、オフトラックやトラック飛びを引き起こすことになる。
【００１６】
本発明はかかる問題点に鑑み、多層ディスクの記録再生時に、フォーカシングしている信号面以外の信号面で反射する迷光の影響を受けず、制御誤差の小さい安定したトラッキングを可能にする光ディスク装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の目的を達成するために、本発明にかかる光ディスク装置は、光源と、光分岐素子と、対物レンズと、光検出器とを備えた光ディスク装置であって、前記対物レンズは、前記光源から出射された光を光ディスクの信号面上に集光すると共に、該信号面で反射された光を前記光分岐素子へ入射させ、前記光分岐素子は、前記対物レンズから入射する光の光軸位置を含む第１の領域と、前記第１の領域の周辺において前記光軸から隔たった位置にある第２の領域とを有し、前記第１の領域に入射した光と前記第２の領域とに入射した光とを分岐して前記光検出器へ入射させ、前記光検出器の検出面は、前記光分岐素子の第１の領域からの入射光を検出する第１の検出領域と、前記第１の検出領域から離れた位置に設けられ、前記光分岐素子の第２の領域からの入射光を検出する第２の検出領域とを有し、前記第２の検出領域による検出信号を用いて、前記光ディスクのトラッキングエラー信号を検出し、前記光ディスクが複数の信号面を有する場合、前記対物レンズがフォーカスしている信号面以外の信号面で反射された光のうち、前記光分岐素子の第１の領域から前記光検出器へ入射した光は前記第２の検出領域には入射しないことを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、複数の信号面を有するいわゆる多層ディスクを用いて記録再生を行う場合、記録再生対象の信号面とは異なる信号面からの反射光が、トラッキングエラー信号を検出するための第２の検出領域に入射しないので、トラッキングエラー信号を精度良く検出することができる。これにより、フォーカシングしている信号面以外の信号面で反射する迷光の影響を受けず、制御誤差の小さい安定したトラッキングを可能にする光ディスク装置を提供することが可能となる。
【００１９】
上記の光ディスク装置において、前記光検出器が、前記第１の検出領域で検出された信号を用いて、前記光ディスクのフォーカスエラー信号を検出することが好ましい。
【００２０】
また、上記の光ディスク装置は、前記光ディスクにおいて前記対物レンズがフォーカスしている信号面と、他の信号面との距離をｄと表すと、前記ｄが４０μｍ〜７０μｍの範囲にあるとき（より好ましくは、ｄが５５μｍのとき）に、前記他の信号面で反射された光のうち、前記光分岐素子の第１の領域から前記光検出器へ入射した光は前記第２の検出領域には入射しないよう、前記光分岐素子が形成されていることが好ましい。これにより、信号面の間隔が４０μｍ〜７０μｍの範囲に規定されているＤＶＤ−Ｒの記録再生時に、フォーカシングしている信号面以外の信号面で反射する迷光の影響を受けず、制御誤差の小さい安定したトラッキングが可能となる。
【００２１】
また、上記の光ディスク装置は、前記光ディスクにおいて前記対物レンズがフォーカスしている信号面と、他の信号面との距離をｄと表すと、前記ｄが２０μｍ〜３０μｍの範囲にあるとき（より好ましくは、ｄが２５μｍのとき）に、前記他の信号面で反射された光のうち、前記光分岐素子の第１の領域から前記光検出器へ入射した光は前記第２の検出領域には入射しないよう、前記光分岐素子が形成されていることが好ましい。これにより、信号面の間隔が２０μｍ〜３０μｍの範囲に規定されているＢｌｕ-Ｒａｙディスクの記録再生時に、フォーカシングしている信号面以外の信号面で反射する迷光の影響を受けず、制御誤差の小さい安定したトラッキングが可能となる。
【００２２】
また、上記の光ディスク装置は、前記光ディスクにおいて前記対物レンズがフォーカスしている信号面と、他の信号面との距離をｄと表すと、前記ｄが１７μｍ〜２３μｍの範囲にあるとき（より好ましくは、ｄが２０μｍのとき）に、前記他の信号面で反射された光のうち、前記光分岐素子の第１の領域から前記光検出器へ入射した光は前記第２の検出領域には入射しないよう、前記光分岐素子が形成されていることが好ましい。これにより、信号面の間隔が１７μｍ〜２３μｍの範囲に規定されているＨＤ−ＤＶＤの記録再生時に、フォーカシングしている信号面以外の信号面で反射する迷光の影響を受けず、制御誤差の小さい安定したトラッキングが可能となる。
【００２３】
また、上記の光ディスク装置は、前記光分岐素子で分岐せずに前記光検出面へ入射する光の光軸位置を原点とし、前記原点をとおり前記光ディスクの径方向と平行な直線をｙ軸とし、前記原点をとおり前記ｙ軸に直交する直線をｘ軸とすると、前記光検出器における第２の検出領域が、前記ｙ軸に沿って形成され、前記第１の検出領域が、前記第２の検出領域を挟むようにｘ軸方向に２つに分別して形成された態様としても良い。
【００２４】
あるいは、上記の光ディスク装置は、前記光分岐素子で分岐せずに前記光検出面へ入射する光の光軸位置を原点とし、前記原点をとおり前記光ディスクの径方向と平行な直線をｙ軸とし、前記原点をとおり前記ｙ軸に直交する直線をｘ軸とすると、前記光検出器における第１の検出領域が、前記ｙ軸に沿って形成され、前記第２の検出領域が、前記第１の検出領域を挟むようにｘ軸方向に２つに分別して形成された態様であっても良い。
【００２５】
また、上記の光ディスク装置において、前記第２の検出領域は、ｘ軸方向の長さが相対的に小さい第１の部分と相対的に大きい第２の部分とを有することが好ましい。さらに、前記第２の検出領域における前記第１の部分のｘ軸方向の長さをｗ１と表し、前記第２の部分のｘ軸方向の長さをｗ２と表すと、前記光ディスクの信号面に対してディフォーカスがゼロの時に前記第２の検出領域に形成される光スポットのうち、前記第２の部分に位置する光スポットが、前記第２の部分においてｙ軸方向のほぼ中心、かつ、ｙ軸からｗ１／２よりも離れた位置に形成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００２６】
以上の本発明により、２層ディスクや多層ディスクの記録再生時に、記録再生対象の信号面以外の面で反射された光が迷光として光検出器に混入することがない。従って、光検出器で検出した光信号から高精度なトラッキングエラー信号を求めることができ、誤差の小さい安定したトラッキング制御を実現できる。これにより、例えば、対物レンズにディスク径方向に沿った偏心があっても、トラッキング制御時に発生するオフトラックをキャンセルすること等が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の一実施形態にかかる光ディスク装置について、図１〜図６を参照しながら詳細に説明する。なお、前述した従来の光ディスク装置と共通の構成要素については、同一の参照符号を付与する。
【００２８】
本実施形態にかかる光ディスク装置は、図１に示した従来の光ディスク装置と同様、光検出基板９と、光検出基板９上に取り付けられた光源１とを備えている。光源１は、例えば半導体レーザ等である。また、この光ディスク装置は、従来の光ディスク装置と同様に、光源１からのレーザ光１ａの光路上に、コリメートレンズ４、偏光性ホログラム基板２、１／４波長板３、対物レンズ５を備えている。１／４波長板３は、偏光性ホログラム基板２の背面に設けられている。ただし、本実施形態にかかる光ディスク装置は、偏光性ホログラム基板２のホログラム面２ａの領域構成と、光検出基板９の検出面９ａ上の検出セルの配置とが、従来の光ディスク装置とは異なっている。
【００２９】
図２（ａ）および図２（ｂ）は、本実施形態にかかる光ディスク装置のホログラム面２ａおよび検出面９ａの構成を示す。図２（ａ）は、検出面９ａを光ディスク６側から見た場合の平面図である。図２（ｂ）は、ホログラム面２ａを光ディスク６側から見た場合の平面図である。
【００３０】
本実施形態にかかる光ディスク装置において、偏光性ホログラム基板２のホログラム面２ａは、ホログラム面２ａと光軸７との交点である原点２０で直交する２直線（Ｘ軸、Ｙ軸）で４つの象限２１，２２，２３，２４に分けられる。象限２１〜２４は、Ｘ軸に対して線対称な２本の円弧７１，７２と、円弧７１，７２の端部からＹ軸に平行に、かつＸ軸から遠ざかる方向に伸びる線分７３，７４，７５，７６と、円弧７１，７２と交わる点を両端とし、Ｘ軸に垂直に交わる線分７７，７８とによって、それぞれが３つの領域に分けられる。
【００３１】
即ち、第１象限２１は、領域２１ａ，２１ｂ，２１ｃに分けられる。第２象限２２は、領域２２ａ，２２ｂ，２２ｃに分けられる。第３象限２３は、領域２３ａ，２３ｂ，２３ｃに分けられる。第４象限２４は、領域２４ａ，２４ｂ，２４ｃに分割される。領域２１ｃ，２２ｃ，２３ｃ，２４ｃは、原点２０に接する領域である。領域２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａは、原点２０からＸ軸方向に隔たった領域、言い換えれば、領域２１ｃ，２２ｃ，２３ｃ，２４ｃに対してＸ軸方向において隣接する領域である。領域２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂは、原点２０からＹ軸方向に隔たった領域、言い換えれば、領域２１ｃ，２２ｃ，２３ｃ，２４ｃに対してＹ軸方向において隣接する領域である。
【００３２】
Ｙ軸は光ディスク６の半径方向に平行であり、ホログラム面２ａ上の戻り光８０には、光ディスク６の信号面６ａ上に形成された案内溝により発生する回折光８０ａ、８０ｂがＹ軸方向にシフトして重畳している。図２（ａ）では、光ディスク６がＤＶＤ−ＲやＤＶＤ−ＲＷ等の狭ピッチフォーマットである場合の、光ディスク６からの戻り光のアウトラインを破線で示している。この光がホログラム面２ａを通過することにより、±１次の回折光が発生する。各回折光は、４つの象限のそれぞれに設けられた３領域で分割されることにより、１２本の光に分割されて光検出基板９の検出面９ａ上に投射される。すなわち、第１象限２１における領域２１ａ〜２１ｃは、ホログラムパターン（グレーティングの模様）が互いに異なっている。これにより、領域２１ａ〜２１ｃを透過する光は互いに異なる３方向に進み、検出面９ａにおいて互いに異なる３つの位置に投射される。第２象限２２における領域２２ａ〜２２ｃ、第３象限２３における領域２３ａ〜２３ｃ、第４象限２４における領域２４ａ〜２４ｃについても同様である。
【００３３】
一方、図２（ａ）に示すように、光検出基板９の検出面９ａには、検出面９ａと光軸７との交点である原点９０で直交し、Ｘ軸、Ｙ軸に平行な２直線をｘ軸、ｙ軸として、ｙ軸の＋側にｙ軸に沿った櫛歯形状をなすフォーカス検出セル９５，９６が交互に配置されている。図２（ａ）においても、電気的に導通されている検出セルには同じ参照符号を付した。また、ｙ軸の近傍に、トラッキング検出セル９７，９８が配置されている。トラッキング検出セル９７，９８は、ｙ軸を境界線としてｙ軸に対して対称な形状をなす。トラッキング検出セル９７，９８において、ｙ軸の−側に相当する一部の領域が、他領域に比べｘ軸の−方向または＋方向に突き出ている。図３（ａ）に示すように、トラッキング検出セル９７，９８のｘ軸方向の幅は、ｙ軸の−方向側の端部から高さｈの領域においてはｗ２／２であり、当該領域よりもｙ軸の＋方向側の領域においてはｗ１／２である。なお、ｗ２＞ｗ１である。
【００３４】
フォーカス検出セル９５，９６は、トラッキング検出セル９７，９８とは隔たった位置に、トラッキング検出セル９７，９８を挟む形で配置され、その外形形状はｙ軸に対してほぼ対称である。ｙ軸の−側には、方形の検出セル９１，９２，９３，９４が分散して配置されている。なお、検出セル９１，９２，９３，９４についても、電気的に導通されている検出セルには同一の参照符号を付与した。なお、光源１の発光点から出射する光１ａは、図２の紙面と平行な面内をｘ軸に平行に進み、反射ミラー１０により光軸方向（原点９０を通り紙面に直交する方向）に反射されている。
【００３５】
ホログラム面２ａの領域２１ａを回折する１次回折光は、トラッキング検出セル９８に収まる光スポット８１Ｓに、−１次回折光は、検出セル９１に収まる光スポット８１Ｓ’に、それぞれ集光する。なお、光スポット８１Ｓと光スポット８１Ｓ’とは、原点９０に対して対称な位置にある。また、領域２１ｂを回折する１次回折光は、トラッキング検出セル９７に収まる光スポット８１’Ｓに、−１次回折光は、検出セル９１に収まる光スポット８１’Ｓ’にそれぞれ集光する。光スポット８１’Ｓと光スポット８１’Ｓ’も、原点９０に対して対称な位置にある。領域２１ｃを回折する１次回折光は、フォーカス検出セル９５と９６の境界を跨る光スポット８１”Ｓに、−１次回折光は検出セル９1に収まる光スポット８１"Ｓ'にそれぞれ集光する。光スポット８１”Ｓと光スポット８１"Ｓ'も、原点９０に対して対称な位置にある。
【００３６】
同様に、領域２２ａ，２２ｃを回折する１次回折光は、フォーカス検出セル９５と９６の境界を跨る光スポット８２Ｓ、８２”Ｓに、−１次回折光は検出セル９２に収まる光スポット８２Ｓ’、８２”Ｓ’に、それぞれ集光する。領域２２ｂを回折する１次回折光は、検出セル９７に収まる光スポット８２’Ｓに、−１次回折光は、検出セル９２に収まる光スポット８２’Ｓ’に、それぞれ集光する。
【００３７】
また、領域２３ａ，２３ｃを回折する１次回折光は、フォーカス検出セル９５と９６の境界を跨る光スポット８３Ｓ、８３”Ｓに、−１次回折光は、検出セル９３に収まる光スポット８３Ｓ’、８３”Ｓ’に、それぞれ集光する。領域２３ｂを回折する１次回折光は、トラッキング検出セル９８に収まる光スポット８３’Ｓに、−１次回折光は、検出セル９３に収まる光スポット８３’Ｓ’に、それぞれ集光する。
【００３８】
また、領域２４ａを回折する１次回折光は、トラッキング検出セル９７に収まる光スポット８４Ｓに、−１次回折光は、検出セル９４に収まる光スポット８４Ｓ’に、それぞれ集光する。領域２４ｂを回折する１次回折光は、トラッキング検出セル９８に収まる光スポット８４’Ｓに、−１次回折光は、検出セル９４に収まる光スポット８４’Ｓ’に、それぞれ集光する。領域２４ｃを回折する１次回折光は、フォーカス検出セル９５と９６の境界を跨る光スポット８４”Ｓに、−１次回折光は検出セル９４に収まる光スポット８４”Ｓ’に、それぞれ集光する。
【００３９】
なお、１次回折光による集光スポット８１Ｓ、８４Ｓ、８１'Ｓ、８２'Ｓ、８３'Ｓ、８４'Ｓは、ほぼ検出面９ａ上に焦点を結ぶ光である。集光スポット８１"Ｓ、８２Ｓ、８２”Ｓ、８３Ｓ、８３”Ｓ、８４”Ｓについて、ｙ軸方向の焦線は検出面９ａのどちら側にあっても良いが、ｘ軸方向の焦線は、ホログラム面２ａ側から見て検出面９ａの奥に位置する。図２（ａ）では、ｙ軸方向の焦線をｘ軸方向の焦線の位置に一致させている（いわゆる非点収差のない集光）。従って、−１次回折光による集光スポット８１Ｓ’、８４Ｓ’、８１'Ｓ'、８２'Ｓ'、８３'Ｓ'、８４'Ｓ'は、ほぼ検出面９ａ上に焦点を結ぶ光によるスポットである。集光スポット８１"Ｓ'、８２Ｓ'、８２"Ｓ'、８３Ｓ'、８３"Ｓ'、８４"Ｓ'のｘ軸方向の焦線は、ホログラム面２ａ側から見て検出面９ａの手前に位置し、ｙ軸方向の焦線もｘ軸方向の焦線の位置に一致する。
【００４０】
図２（ａ）に示す各検出セルにより、次の８つの信号が得られる。ここで、Ｔ１を検出セル９１で得られる信号、Ｔ２を検出セル９２で得られる信号、Ｔ３を検出セル９３で得られる信号、Ｔ４を検出セル９４で得られる信号、Ｆ１をフォーカス検出セル９５で得られる信号、Ｆ２をフォーカス検出セル９６で得られる信号、Ｓ１をトラッキング検出セル９７で得られる信号、Ｓ２をトラッキング検出セル９８で得られる信号とする。
【００４１】
これらの検出信号により、ＤＶＤ−ＲＡＭ等の広いピッチの光ディスクのトラックへのトラッキングエラー信号ＴＥ１、ＤＶＤ−ＲやＤＶＤ−ＲＷ等の狭ピッチの光ディスクのトラックへのトラッキングエラー信号ＴＥ２、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の再生専用光ディスクのトラックへのトラッキングエラー信号ＴＥ３、光ディスクの信号面へのフォーカスエラー信号ＦＥ、光ディスクの信号面の再生信号ＲＦが、次式（４）〜（８）に基づき生成される。
【００４２】
ＴＥ１＝Ｔ１＋Ｔ２−Ｔ３−Ｔ４              …（４）
ＴＥ２＝Ｓ２−Ｓ１                          …（５）
ＴＥ３＝Ｔ１＋Ｔ３−Ｔ２−Ｔ４              …（６）
ＦＥ＝Ｆ１−Ｆ２                            …（７）
ＲＦ＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４                …（８）
光スポット８１Ｓ、８４Ｓには、ＤＶＤ−ＲやＤＶＤ−ＲＷ等の狭ピッチフォーマットの光ディスクからの回折光成分（８０ａ，８０ｂ）を捕捉できているので、オフトラッキングに伴う強度変化が発生する。これは、いわゆる０次光と回折光との干渉に起因して発生する現象である。一方、光スポット８１'Ｓ、８２'Ｓ、８３'Ｓ、８４'Ｓには回折光成分が含まれていないので、オフトラッキングに伴う強度変化は発生しない。またトラッキング制御に伴い対物レンズ５が光軸７（即ちレーザ光のガウシアン中心）に対しシフトすると、これに同期して、戻り光８０の強度分布もシフトする。この現象は、例えばＹ＞０で光量増加、Ｙ＜０で減少、またはＹ＜０で光量増加、Ｙ＞０で減少といったように、ホログラム面２ａ上での強度中心がＹ軸に沿って移動する形で表れる。従って、光スポット８４Ｓと光スポット８１'Ｓ、８２'Ｓとは、強度変化の方向が互いに逆になり、光スポット８１Ｓと光スポット８３'Ｓ、８４'Ｓも変化の方向が逆になる。従って信号ＴＥ２では対物レンズシフトの影響がキャンセルされた状態でオフトラッキングの情報のみを検出できている。すなわち、信号ＴＥ２では、ホログラム面２ａの各象限に形成された３つの領域の面積比をうまく調整することで、対物レンズ５のレンズシフトによるオフトラッキングへの影響を完全にキャンセルすることができる。
【００４３】
なお、ＤＶＤ−ＲＡＭ等の１．２μｍ以上の大ピッチフォーマットの光ディスクでは、戻り光８０の強度分布がほぼ均一に揃う。従って、各光スポットのレンズシフトによる強度変化が小さく、信号ＴＥ１のオフセットも小さくなるので、これをトラッキングエラー検出に用いることができる。さらに、ＤＶＤ−ＲＡＭの場合、２層ディスクのフォーマットが提案されていないので、迷光の影響を気にする必要がなく、信号ＴＥ１によるトラッキングエラー検出で差し支えない。
【００４４】
図３（ａ）および図３（ｂ）は、本実施形態において、光ディスク６の信号面に対する集束光のディフォーカスがゼロの場合と、ディフォーカスしている場合とにおける、検出面９ａ上での光スポットの様子を示す図である。図３（ａ）には、信号面が合焦時よりも対物レンズ５に近い場合の光スポット、図３（ｂ）には、信号面が合焦時よりも対物レンズ５から遠くにある場合の光スポットを示す。すなわち、図３（ａ）は、光ディスク６において記録再生対象の信号面（ディフォーカスがゼロの信号面）からの反射光による光スポット（参照符号にＰが付されているもの）と、当該信号面よりも対物レンズ５に近い側にある他の信号面からの反射光による光スポット（参照符号にＳが付されているもの）とを示す図である。また、図３（ｂ）は、光ディスク６において記録再生対象の信号面（ディフォーカスがゼロの信号面）からの反射光による光スポット（参照符号にＰが付されているもの）と、当該信号面よりも対物レンズ５から遠い側にある他の信号面からの反射光による光スポット（参照符号にＳが付されているもの）とを示す図である。なお、図３（ａ）および図３（ｂ）では、１次回折光側の光スポットだけを表しているが、−１次回折光側の光スポットは、１次回折光側の光スポットに対してほぼ原点９０に対称な形状となる。
【００４５】
図３（ａ）の場合、ディフォーカス時に、どの光スポットも、検出セル９７と検出セル９８の上に掛かっていない。例えば、ディフォーカスがゼロの時に検出セル９７上の点８４Ｐにあった光スポットは、ディフォーカス量がある一定の値（片道でδ１）を超えることで、ｙ軸の−方向に移動し、検出セル９７を外れた位置の光スポット８４Ｓとなる。δ１の条件については後述する。また、検出セル９８上の点８１Ｐにあった光スポットは、ｙ軸の＋方向に移動し、検出セル９８を外れた位置の光スポット８１Ｓとなる。なお、図３（ａ）において、ディフォーカスがゼロの時の光スポットは、実際は、検出面９ａ上で焦点近傍にあるため光の回折により複雑な形状をなし、ホログラム面２ａの各象限２１〜２４の分割領域を透過する際の当該分割領域との重なり形状とは相似しないが、ここでは円形に表示している。
【００４６】
これらの光スポットが検出セル９７、９８上に残らない理由は、光スポット８４Ｓ、８１Ｓが、ホログラム面２ａ上でその原点２０からＹ軸方向に隔たった領域（領域２４ｂ，２１ｂ）で発生した回折光であることと、検出セル９８においてｙ軸の−方向側の一部の領域が、ｙ軸の＋方向側の領域に比べてｘ軸の＋方向に突出し、この突出した領域に点８１Ｐが位置すること、点８４Ｐが検出セル９７のｙ軸の−方向側の端近くに位置していること、等にある。
【００４７】
また、ディフォーカスがゼロの時に検出セル９７上の点８１'Ｐにあった光スポットは、ディフォーカス量が前記の一定の値（片道でδ１）を超えることで、ｘ軸の＋方向に移動し、検出セル９８を外れた位置の光スポット８１'Ｓとなる。検出セル９７上の点８２'Ｐにあった光スポットは、ｘ軸の−方向に移動し、検出セル９７を外れた位置の光スポット８２'Ｓとなる。検出セル９８上の点８３'Ｐにあった光スポットは、ｘ軸の−方向に移動し、検出セル９７を外れた位置の光スポット８３'Ｓとなる。検出セル９８上の点８４'Ｐにあった光スポットは、ｘ軸の＋方向に移動し、検出セル９８を外れた位置の光スポット８４'Ｓとなる。これらが検出セル９７、９８上に残らない理由は、光スポット８１'Ｓ、８２'Ｓ、８３'Ｓ、８４'Ｓがホログラム面２ａ上でその原点２０からＸ軸方向に隔たった領域（領域２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ）で発生した回折光であることと、検出セル９７，９８において光スポット８１'Ｐ，８２'Ｐ，８３'Ｐ，８４'Ｐが位置している領域のｘ軸方向の幅ｗ１／２が小さいことにある。
【００４８】
一方、ディフォーカスがゼロの時に検出セル９６上の点８１”Ｐ、点８４”Ｐの近傍にあった光スポットは、それぞれ、ｘ軸の＋方向に向かって拡大された光スポット８１”Ｓ、８４”Ｓとなる。検出セル９６上の点８２Ｐと点８３Ｐの近傍にあった光スポットは、それぞれ、ｘ軸の−方向に向かって拡大された光スポット８２Ｓ、８２”Ｓと、光スポット８３Ｓ、８３”Ｓになる。光スポット８４”Ｓ、８２Ｓ、８２”Ｓは検出セル９７、９８から遠ざかる方向に拡大するので、どの様なディフォーカス量であっても、検出セル９７、９８に掛かることはない。光スポット８１”Ｓ、８３Ｓ、８３”Ｓは、検出セル９７、９８に向かって拡大するが、ディフォーカス量が一定値（片道でδ２）を超えなければ検出セル９７、９８に掛かることはない。なお、δ２の条件についても後述する。これらの光スポット（８１”Ｓ、８２Ｓ、８２”、８３Ｓ、８３”Ｓ、８４”Ｓ）が検出セル９７、９８上に掛からない理由は、それらの起点（ディフォーカスがゼロのときのスポット位置）が検出セル９７、９８から離れた位置にあることにある。
【００４９】
また、図３（ｂ）においても、ディフォーカス時に、どの光スポットも検出セル９７と検出セル９８の上に掛かっていない。例えば、ディフォーカスがゼロの時に検出セル９７上の点８４Ｐにあった光スポットは、ある一定のディフォーカス量（片道でδ１）を超えることで、ｙ軸の＋方向に移動し、検出セル９７を外れた位置の光スポット８４Ｓとなる。検出セル９８上の点８１Ｐにあった光スポットは、ｙ軸の−方向に移動し、検出セル９７，９８を外れた位置の光スポット８１Ｓとなる。これらが検出セル９７、９８上に残らない理由は、光スポット８４Ｓ、８１Ｓが、ホログラム面２ａ上でその原点２０からＹ軸方向に隔たった領域（領域２４ｂ，２１ｂ）で発生した回折光であることと、検出セル９７においてｙ軸の−方向側の一部の領域が他領域に比べｘ軸の−方向に突出し、この突出した領域に点８４Ｐが位置すること、点８１Ｐが検出セル９８のｙ軸の−方向側の端近くに位置していること、等にある。
【００５０】
また、ディフォーカスがゼロの時に検出セル９７上の点８１'Ｐにあった光スポットは、ディフォーカス量が前記の一定の値（片道でδ１）を超えることで、ｘ軸の−方向に移動し、検出セル９７を外れた位置の光スポット８１'Ｓとなる。検出セル９７上の点８２'Ｐにあった光スポットは、ｘ軸の＋方向に移動し、検出セル９８から外れた位置の光スポット８２'Ｓとなる。検出セル９８上の点８３'Ｐにあった光スポットはｘ軸の＋方向に移動し、検出セル９８を外れた位置の光スポット８３'Ｓとなる。検出セル９８上の点８４'Ｐにあった光スポットはｘ軸の−方向に移動し、検出セル９７を外れた位置にある光スポット８４'Ｓとなる。これらが検出セル９７、９８上に残らない理由は、光スポット８１'Ｓ、８２'Ｓ、８３'Ｓ、８４'Ｓが、ホログラム面２ａ上でその原点２０からＸ軸方向に隔たった領域（領域２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ）で発生した回折光であることと、検出セル９７，９８において光スポット８１'Ｐ，８２'Ｐ，８３'Ｐ，８４'Ｐが位置している領域のｘ軸方向の幅ｗ１／２が小さいことにある。
【００５１】
一方、ディフォーカスがゼロの時に検出セル９６上の点８１”Ｐ、点８４”Ｐの近傍にあった光スポットは、それぞれｘ軸の−方向に向かって拡大された光スポット８１”Ｓ、８４”Ｓとなる。検出セル９６上の点８２Ｐ、及び点８３Ｐの近傍にあった光スポットは、ｘ軸の＋方向に向かって拡大された光スポット８２Ｓ、８２”Ｓ、および、光スポット８３Ｓ、８３”Ｓとなる。光スポット８１”Ｓ、８３Ｓ、８３”Ｓは、検出セル９７、９８から遠ざかる方向に拡大するので、どの様なディフォーカス量であっても検出セル９７、９８に掛かることはない。光スポット８４”Ｓ、８２Ｓ、８２”Ｓは、検出セル９７、９８に向かう方向へ拡大するが、ディフォーカス量が一定値（片道でδ２）を超えなければ検出セル９７、９８に掛かることはない。これらの光スポット（８１”Ｓ、８２Ｓ、８２”、８３Ｓ、８３”Ｓ、８４”Ｓ）が検出セル９７、９８上に掛からない理由は、それらの起点（ディフォーカスがゼロのときのスポット位置）が検出セル９７、９８から離れた位置にあることにある。
【００５２】
２層ディスクの場合、片側の層にフォーカシングすると、他層を反射する光は片側でｄ／ｎ、往復で２ｄ／ｎだけディフォーカスした状態で検出面９ａに帰ってくる。２層ディスクは、ＤＶＤ−ＲやＢｌｕ−Ｒａｙディスク等として商品化されており、２つの信号面が厚さｄ、屈折率ｎの接着層を挟んで２層構造になった光ディスクである。ｄの値は、ＤＶＤ−Ｒの規格では４０μｍ＜ｄ＜７０μｍ、Ｂｌｕ−Ｒａｙの規格では２０μｍ＜ｄ＜３０μｍ、ＨＤ−ＤＶＤの規格では１７μｍ＜ｄ＜２３μｍと規定されている。このディフォーカス量（片側でｄ／ｎ）が次式（９）の範囲にあれば、検出セル９７、９８には、光ディスク６において再生したい信号面以外の信号面で反射された光が迷光として混入しないことになる。
【００５３】
δ１＜ｄ／ｎ＜δ２                …（９）
上記実施の形態では適切なスケールで設計しさえすれば、容易に式（９）を満足させることができる。例えば、ｎ＝１．５１、４０μｍ＜ｄ＜７０μｍとすると、δ１＜２６．５μｍ、δ２＞４６．４μｍとなるようにｗ１，ｗ２等のスケールを決定すればよい。また、式（９）を完全に満足できなくとも、厚さの中間値（ＤＶＤ−Ｒで５５μｍ、Ｂｌｕ−Ｒａｙで２５μｍ、ＨＤ−ＤＶＤで２０μｍの大きさ）で発生する迷光が検出セル９７、９８に入射しないように設計できていれば、中間値から外れた厚さに対してもある程度許容できるはずである。このように、上記実施の形態によれば、光ディスクにおいて再生または記録の対象である信号面からｄμｍだけ手前か奥にある他の信号面で反射する光が検出セル９７、９８に入射することがない。従って、検出セル９７、９８での検出信号から生成される信号ＴＥ２をトラッキングエラー信号に採用することで、２層ディスクに於けるトラッキング制御を安定化させ、トラッキング制御時でのオフトラックやトラック飛びをなくすことができる。
【００５４】
ここで、ディフォーカス時に、光スポットが検出セル９７，９８に掛からないための、検出セル９７，９８のサイズ条件について説明する。図３（ａ）および図３（ｂ）で説明したように、ディフォーカスがゼロの時に検出セル９８の点８１Ｐにあった光スポットは、片道でδ１のディフォーカスが生じた場合、ｙ軸の−方向または＋方向に移動した光スポット８１Ｓとなる。同様に、図３（ａ）および図３（ｂ）で説明したように、ディフォーカスがゼロの時に検出セル９８の点８４Ｐにあった光スポットは、片道でδ１のディフォーカスが生じた場合、ｙ軸の−方向または＋方向に移動した光スポット８４Ｓとなる。この光スポット８１Ｓおよび８４Ｓが、検出セル９７，９８に掛からないようにするためには、以下の条件が満たされる必要がある。
【００５５】
すなわち、ディフォーカスがゼロの時の光スポット８１Ｐ，８４Ｐは、図４（ａ）に示すように、検出セル９７，９８において幅が広くなっている領域のｙ軸方向の長さをｈとすると、検出セル９７，９８においてｙ軸の−方向の端部からｈ／２の距離に位置していることが好ましい。また、これらの光スポット８１Ｐ，８４Ｐは、検出セル９７，９８において幅が広くなっている領域にて、ｙ軸からｗ１／２よりも離れた位置にある。
【００５６】
そして、ディフォーカス量が片道δ１のときの検出面９ａ上の全開口スポットの直径Ｄ１は、次式（１０）から求められる。なお、ＮＡは対物レンズ５の開口数、ｆｃはコリメートレンズ４の焦点距離、ｆφは対物レンズ５の焦点距離である。また、δ１＝ｄ１／ｎとする。ｄ１は、２層ディスクの最小層間厚であり、例えばＤＶＤ−ＲまたはＤＶＤ−ＲＷの場合は４０μｍ以下である。ｎは、光ディスク６のディスク基材の屈折率である。
【００５７】
Ｄ１＝２×ｆφ×ＮＡ×２×δ１／ｆｃ×（ｆｃ／ｆφ）2
＝ｆｃ／ｆφ×４×ＮＡ×ｄ１／ｎ                      …（１０）
そして、上述の光スポット８１Ｐ，８４Ｐが、ディフォーカス量が片道δ１となった時に、検出セル９７，９８に掛からない条件は、次式（１１）が満たされることである。なお、αは、図４（ｂ）に示すように、ホログラム面２ａにおいて、原点２０から、領域２１ｃと領域２１ｂとの境界までのｙ軸上の距離である。
【００５８】
ｈ／２  ＜  Ｄ１×α／（ｆφ×ＮＡ）                  …（１１）
上式（１１）の条件は、次式（１２）のように表すこともできる。
【００５９】
ｈ／α  ＜  ４×ｆｃ／ｆφ2×ｄ１／ｎ                  …（１２）
この式（１２）の条件が満たされ、かつ、ディフォーカスがゼロの時の光スポット８１Ｐ，８４Ｐが、検出セル９７，９８においてｘ軸方向の幅が広くなっている領域にて、ｙ軸からｗ１／２よりも離れた位置にあることにより、ディフォーカス量が片道δ１を超えた場合に、光スポット８１Ｓ，８４Ｓが検出セル９７，９８に掛かることがない。
【００６０】
さらに、図４（ａ）に示す光スポット８１”Ｐは、図３（ａ）を参照して説明したとおり、信号面が対物レンズ５に近くなると、ｘ軸の＋方向へ拡大された光スポット８１”Ｓとなる。この光スポットが８１”Ｓが、ディフォーカス量が片道δ２の場合でも、検出器９７に掛からない条件は、次式（１３）が満たされることである。なお、ｃは、図４（ａ）に示すように、光スポット８１”Ｐから検出セル９７までのｘ軸方向の距離である。また、δ２＝ｄ２／ｎとする。ｄ２は、２層ディスクの最大層間厚であり、例えばＤＶＤ−ＲまたはＤＶＤ−ＲＷの場合は７０μｍ以下である。Ｄ２は、ディフォーカス量が片道δ２のときの検出面９ａ上の全開口スポットの直径である。
【００６１】
ｃ  ＞  Ｄ２＝ｆｃ／ｆφ×４×ＮＡ×ｄ２／ｎ              …（１３）
同様に、この条件が満たされるとき、図３（ｂ）に示した光スポット８４”Ｐから、ディフォーカス量が片道δ２の場合に生じる光スポット８４”Ｓも、検出器９８に掛からない。
【００６２】
また、図３（ｂ）に示したように、図４（ａ）に示す光スポット８２’Ｐは、信号面が対物レンズ５から遠ざかると、ｘ軸の＋方向に移動した光スポット８２’Ｓとなる。ディフォーカス量が片道δ１となったときに、この光スポット８２’Ｓが検出セル９８に掛からない条件は次式（１４）が満たされることである。なお、βは、図４（ｂ）に示すように、ホログラム面２ａにおいて、原点２０から、領域２１ｃと領域２１ａとの境界までのｘ軸上の距離である。
【００６３】
３／４×ｗ１  ＜  Ｄ１×β／（ｆφ×ＮＡ）                …（１４）
上式（１４）の条件は、次式（１５）のように表すこともできる。
【００６４】
ｗ／β  ＜  １６／３×ｆｃ／ｆφ2×ｄ１／ｎ                …（１５）
なお、上記の実施形態では、トラッキングエラー信号用の光検出セルを検出セル９７、９８とし、検出セル９７の上に光スポット８４Ｓ、８１'Ｓ、８２'Ｓ、検出セル９８の上に光スポット８１Ｓ、８３'Ｓ、８４'Ｓが配置されるように、ホログラム面２ａを構成した。しかし、これはあくまでも一例であり、これらの光スポットを検出セル９７，９８上にどのような組み合わせで配置するかについては、様々な態様が可能である。
【００６５】
また、上記の実施形態では、光ディスク６が２層ディスクの場合を説明したが、４層や８層等の多層ディスクについても同じであり、同様の効果が得られる。
【００６６】
また、上記の実施形態では、光源１と検出面９ａを同一基板上に構成したが、これらを別々に構成し、更にはコリメートレンズも２つにして往路側と復路側で分けて使用する構成でもよく、得られる効果に変わりはない。
【００６７】
さらに、上記の実施形態は、ホログラム面２ａ上で原点２０から離れた領域である領域２１ａ〜２４ａまたは領域２１ｂ〜２４ｂから発生した光スポットだけをトラッキング検出セルの上に集めたことが特徴である。これと同じ特徴を持てば、他の形態であっても同様の効果を生み出すことができる。
【００６８】
例えば、上記の実施形態では、トラッキング検出セル９７、９８をｘ軸の原点付近に配置し、フォーカス検出セル９５、９６を、トラッキング検出セル９７、９８に対してｘ軸の＋側と−側に配置した。しかし、これとは逆に、フォーカスエラー信号検出用の検出セル９５、９６をｘ軸の原点付近に配置し、トラッキングエラー信号検出用の検出セル９７をｘ軸の＋側、検出セル９８をｘ軸の−側に配置する構成も考えられる。
【００６９】
この場合の構成例を、本発明の他の実施形態として、図５に示す。図５は、検出セルと光スポットの位置が異なるだけで、その他は全て図２と同じであり、詳しい説明は省略する。また、図６（ａ）および図６（ｂ）は、図５に示した検出セル配置の場合に、光ディスク６の信号面に対する集束光のディフォーカスがゼロの場合と、ディフォーカスしている場合とにおける、検出面９ａ上での光スポットの様子を示す図である。図６（ａ）には、信号面が合焦時よりも対物レンズ５に近い場合の光スポット、図６（ｂ）には、信号面が合焦時よりも対物レンズ５から遠くにある場合の光スポットを示す。すなわち、図６（ａ）は、光ディスク６において記録再生対象の信号面（ディフォーカスがゼロの信号面）からの反射光による光スポット（参照符号にＰが付されているもの）と、当該信号面よりも対物レンズ５に近い側にある他の信号面からの反射光による光スポット（参照符号にＳが付されているもの）とを示す図である。また、図６（ｂ）は、光ディスク６において記録再生対象の信号面（ディフォーカスがゼロの信号面）からの反射光による光スポット（参照符号にＰが付されているもの）と、当該信号面よりも対物レンズ５から遠い側にある他の信号面からの反射光による光スポット（参照符号にＳが付されているもの）とを示す図である。なお、図６（ａ）および図６（ｂ）では、１次回折光側の光スポットだけを表しているが、−１次回折光側の光スポットは、１次回折光側の光スポットに対してほぼ原点９０に対称な形状となる。
【００７０】
図５に示した検出セルの配置の場合も、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、ある一定のディフォーカス量を超えることで、トラッキング検出セル９７とトラッキング検出セル９８の上にあった光スポットはその外部に外れ、フォーカス検出セル９５、９６の上にあった光スポットはディフォーカス量がある一定値を超えない限り、トラッキング検出セル９７、９８の上に掛かることはない。従って、図５に示した検出セル配置によっても、図２で示した検出セル配置と全く同一の効果が得られる。
【００７１】
さらに、ホログラム面２ａにおける領域分割は、図２（ｂ）に示した態様だけに限定されない。例えば、原点２０に接する領域２１ｃ〜２４ｃの形状は、図２（ｂ）に示したような形状に限定されず、原点２０に接している限りにおいて任意の形状をとり得る。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明にかかる光ディスク装置は、ホログラム面上で原点から離れた領域から発生した光スポットだけをトラッキング検出器の上に集めることにより、安定したトラッキング制御を実現できるので、特に多層光ディスクの記録再生の精度を上げることができ、各種光ディスクに関する機器として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態及び従来の光ディスク装置の断面構成図
【図２】図２（ａ）および図２（ｂ）は、本発明の一実施形態にかかる光ディスク装置のホログラム面及び検出面の構成を、これらの各面における光スポット配置と共に示す図
【図３】図３（ａ）および図３（ｂ）は、本発明の一実施形態にかかる光ディスク装置におけるディフォーカス時の検出面上での光スポットの様子を示す説明図
【図４】図４（ａ）および図４（ｂ）は、本発明の一実施形態にかかる光ディスク装置において多層ディスクを記録再生する場合に、記録再生対象の信号面以外の信号面からの反射光が検出面に掛からないための条件を説明するための図
【図５】図５は、本発明の他の実施形態にかかる光ディスク装置の検出面の構成と光スポット配置とを示す図
【図６】図６（ａ）および図６（ｂ）は、図５に示した本発明の他の実施形態にかかる光ディスク装置におけるディフォーカス時の検出面上での光スポットの様子を示す説明図
【図７】図７（ａ）および図７（ｂ）は、従来の光ディスク装置のホログラム面及び検出面の構成を、これらの各面における光スポット配置と共に示す図
【図８】図８（ａ）および図８（ｂ）は、従来の光ディスク装置におけるディフォーカス時の検出面上での光スポットの説明図
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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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【国際調査報告】
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