(57)【要約】【課題】２層の光情報記録媒体に対応した従来の光ピックアップ装置では、迷光によりサブビームのＳ／Ｎが悪化し、信号処理回路が複雑になるという課題。【解決手段】２層の光情報記録媒体１０１の記録／再生に対応した波長の光ビームＬ１を出射する半導体レーザ１０２と、波長の光ビームＬ１を０次回折光のメインビームと±１次回折光のサブビームに回折する回折格子１０３と、直線偏光（ｐ偏光）の光ビームＬ１を円偏光に偏光する１／４波長板１０４と２層の光情報記録媒体１０１からの反射の光ビームＬ１を回折する偏光ホログラム素子１０５と、迷光を除去する迷光除去領域１１１と、偏光ホログラム素子１０５からの回折光を受光する第１の受光素子群１０６、第２の受光素子群１０７、第３の受光素子群１０８等を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを出射する半導体レーザと、
前記光ビームを異なる次数の回折光に回折するための回折格子と、
前記回折格子により回折された回折光を平行ビームにするためのコリメータレンズと、
前記平行ビームを光情報記録媒体の記録面に集光させるための対物レンズと、
前記光情報記録媒体から反射された戻り光を回折するホログラム素子と、
前記ホログラム素子により回折された回折光を受光する複数の受光素子と、
前記光情報記録媒体の複数層の記録面の内、前記対物レンズに近い側の記録面に前記光ビームが集光された場合、前記対物レンズから遠い側の記録面からの反射光が前記受光素子に入射することを実質上阻止するために前記ホログラム素子と前記受光素子との間に配置された入射阻止領域と、
を備えた光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記回折格子は、前記光ビームを０次回折光と±１次回折光に回折する、請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記入射阻止領域が前記回折格子と一体的に配置されている、請求項２記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記回折格子の入射阻止領域が遮光領域である、請求項２記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記遮光領域が前記対物レンズから遠い側の記録面からの反射光を吸収する材料で形成されている、請求項２記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記遮光領域が前記対物レンズから遠い側の記録面からの反射光を反射する材料で形成されている、請求項２記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記材料が金属である、請求項６に記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記入射除去領域は、前記入射阻止領域を透過する０次回折光の透過効率が実質上１０％以下となる回折格子により形成されている、請求項２記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
前記複数層の記録面が２層の記録面である、請求項２記載の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、光ディスクなどの光情報記録媒体に、例えば、情報の記録、再生、消去などの処理を行う光学式情報処理装置において、その基幹部品である光学式ヘッド装置に使用される再生及び／又は記録信号及び各種サーボ信号の検出機能を有する光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、高精細の動画や情報を記録するには１枚の光情報記録媒体に記録できる容量を増大させる必要がある。そのため、光情報記録媒体に複数の記録層を設けることが考えられている。再生専用としては、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ等の専用光情報記録媒体があり、片面２層記録のものが商品化されている。そして、記録専用としてはＤＶＤ−Ｒ ＤＬ(Dual Layer)、ＤＶＤ＋Ｒ ＤＬ（Double Layer）等の片面２層記録の光情報記録媒体が商品化されている。また、次世代光情報記録媒体として、Ｂｌｕ−Ｒａｙ Ｄｉｓｃ、ＨＤ−ＤＶＤ等の片面２層の再生用と記録用の光情報記録媒体が登場してきている。
【０００３】
ところで、２層の記録層を有する光情報記録媒体の場合には、情報の記録／再生を行っている記録層以外の記録層からの不要反射光（他層迷光）が問題となる。具体的には、情報の記録／再生を行っている記録層で反射された光と情報の記録／再生を行っている記録層以外の記録層で反射された光とが重なった状態で、光を検出した場合には、正確な光量を求めることができなくなる。
【０００４】
このような問題に対しては、例えば、特許文献１に開示の技術が提案されている。
【０００５】
従来、図２に示すような光ピックアップ装置が考えられている。以下、この従来の光ピックアップ装置の動作原理を示す。図２は回折格子（ホログラム）を用いた一般的な光ピックアップ装置１の光学原理的構成図である。２は光源である半導体レーザ、３は偏光性回折格子、４はコリメートレンズ、５は１／４波長板、６は対物レンズ、７は光情報記録媒体、８は受光素子群である。
【０００６】
光源２からの出射光は偏光性回折格子３をほとんど全透過して、コリメートレンズ４でコリメートした後、１／４波長板５により円偏光となり、対物レンズ６で光情報記録媒体７に集光される。光情報記録媒体７からの反射光は１／４波長板５で往路とは直交する偏光方向に変換されてコリメートレンズ４により集束光となり、偏光性回折格子３に入射する。この場合、往路とは直交する偏光なので偏光性回折格子３によりほとんど回折し、＋１次回折光が受光素子群８に入射して信号検出される。このとき、光情報記録媒体７のトラック方向ｙが図示のように紙面表裏方向にあるとする。トラッキング信号はDifferential Push-Pull信号(ＤＰＰ信号：差動プッシュプル信号)として検出される。
【０００７】
このような一般的な回折格子３を用いた光ピックアップ装置１で２層の光情報記録媒体を記録再生するときに一つの問題が生じる。２層光情報記録媒体は媒体の厚さ方向に２層の記録層があり、光ピックアップ装置１に近い第１の記録層は半透明の記録層で構成され、光ピックアップ装置１により第１の記録層と第２の記録層とでフォーカスを変えることにより両層について記録又は再生を行えるものである。
【０００８】
このような２層光情報記録媒体のトラッキング信号を検出するときに問題が発生する。２層光情報記録媒体のトラッキング用サブプッシュプル信号が乱れる。原因は、合焦されていない他方の記録層からの反射光がデフォーカス光となって受光素子群８の受光領域にかぶさってくることによることである。
【０００９】
図３にその様子を示す。図３は２層光情報記録媒体のうち、光ピックアップ装置１に近い第１の記録層に合焦しているときの様子を示す。受光素子群８上には合焦された第１の記録層からの集光ビーム（図３では、それぞれ黒丸で示されている）の他に、合焦されていない他方のオフフォーカス層（第２の記録層）からのデフォーカス光が受光領域に入射する。影響が強いのが３ビームのうちのメインビームのデフォーカス光である。図３ではフォーカス用メインビームのデフォーカス光（Foメインビームのデフォーカス光）とトラッキング用のメインビームのデフォーカス光（Trメインビームのデフォーカス光）が各受光領域を跨いで入射していることがわかる。図３では、前者のデフォーカス光を点々を付した半円状の領域で示し、後者のデフォーカス光を点々を付した１／４円状の領域で示している。ＳＰＰ信号を生成する受光領域のうち、受光領域Ｅ、Ｆにデフォーカス光が多く入射している。
【００１０】
図３に示す例のように、光ピックアップ装置１に近い第１の記録層を記録又は再生する際にはサブビームによるプッシュプル信号は受光領域Ｇ、Ｈの出力信号のみから生成させればよい。これは、３ビームのうちサブビーム１の左右のプッシュプル信号を検出することになる。また、逆層の記録層に合焦した場合、光ピックアップ装置１から遠い第２の記録層を記録又は再生する際にはサブビームによるプッシュプル信号は受光領域Ｅ、Ｆの出力信号のみから生成させれば良い。これは、３ビームのうちサブビーム２の左右のプッシュプル信号を検出することになる。
【００１１】
つまり、２層光情報記録媒体を記録又は再生するときは各層に対応させて２つあるサブビームのうちの一方のプッシュプル信号のみを用いて差動プッシュプル信号ＤＰＰを生成すれば他層からのデフォーカス光の影響を受けることなくトラッキング信号を検出できることとなる。このような方法により、光情報記録媒体７が２層光情報記録媒体の場合でも差動プッシュプル信号ＤＰＰを生成することができ、トラッキングが可能となる。
【特許文献１】特開２００５−２０３０１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、図２に示すような従来の光ピックアップ装置では、２つあるサブビームのうちの一方のプッシュプル信号のみを用いて差動プッシュプル信号ＤＰＰを生成しているため、サブビームのＳ／Ｎが悪化し、さらに、光情報記録媒体の記録、未記録境界では安定したＤＰＰ信号を生成できない。さらに、２つのサブビームを選択的に使用するために、信号処理回路が複雑になるという問題も発生する。
【００１３】
そこで、本発明はこの様な従来の光ピックアップ装置の課題を考慮し、少なくとも２層の光情報記録媒体への対応が可能であると共に、上述した複雑な信号処理回路を用いなくても、それ以前の従来装置で用いられていた簡単な信号処理回路と同等の信号処理回路を用いて、より正確かつ安定した記録及び／又は再生を実現するトラッキング誤差信号の検出を可能とする光ピックアップ装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
第１の本発明は、光ビームを出射する半導体レーザと、
前記光ビームを異なる次数の回折光に回折するための回折格子と、
前記回折格子により回折された回折光を平行ビームにするためのコリメータレンズと、
前記平行ビームを光情報記録媒体の記録面に集光させるための対物レンズと、
前記光情報記録媒体から反射された戻り光を回折するホログラム素子と、
前記ホログラム素子により回折された回折光を受光する複数の受光素子と、
前記光情報記録媒体の複数層の記録面の内、前記対物レンズに近い側の記録面に前記光ビームが集光された場合、前記対物レンズから遠い側の記録面からの反射光が前記受光素子に入射することを実質上阻止するために前記ホログラム素子と前記受光素子との間に配置された入射阻止領域と、
を備えた光ピックアップ装置である。
【００１５】
また、第２の本発明は、前記回折格子は、前記光ビームを０次回折光と±１次回折光に回折する、上記第１の本発明の光ピックアップ装置である。
【００１６】
また、第３の本発明は、前記入射阻止領域が前記回折格子と一体的に配置されている、上記第２の本発明の光ピックアップ装置である。
【００１７】
また、第４の本発明は、前記回折格子の入射阻止領域が遮光領域である、上記第２の本発明の光ピックアップ装置である。
【００１８】
また、第５の本発明は、前記遮光領域が前記対物レンズから遠い側の記録面からの反射光を吸収する材料で形成されている、上記第２の本発明の光ピックアップ装置である。
【００１９】
また、第６の本発明は、前記遮光領域が前記対物レンズから遠い側の記録面からの反射光を反射する材料で形成されている、上記第２の本発明の光ピックアップ装置である。
【００２０】
また、第７の本発明は、前記材料が金属である、上記第６の本発明の光ピックアップ装置である。
【００２１】
また、第８の本発明は、前記入射除去領域は、前記入射阻止領域を透過する０次回折光の透過効率が実質上１０％以下となる回折格子により形成されている、上記第２の本発明の光ピックアップ装置である。
【００２２】
また、第９の本発明は、前記複数層の記録面が２層の記録面である、上記第２の本発明の光ピックアップ装置である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の光ピックアップ装置によれば、少なくとも２層の光情報記録媒体への対応が可能であると共に、より簡単な構成の信号処理回路を用いて、より正確かつ安定した記録及び／又は再生を実現するトラッキング誤差信号の検出を可能とするものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら、本発明による実施の形態を説明する。
【００２５】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態における光ピックアップ装置の構成を模式的に示している。
【００２６】
図１に示した光ピックアップ装置は、２層の光情報記録媒体１０１の記録及び再生に対応した波長の光ビームＬ１を出射する半導体レーザ１０２と、前記波長の光ビームＬ１を０次回折光のメインビームと±１次回折光のサブビーム（図示せず）に回折する回折格子１０３と、直線偏光（ｐ偏光）の光ビームＬ１を円偏光に偏光する１／４波長板１０４と、前記２層の光情報記録媒体１０１からの反射の前記光ビームＬ１を回折する偏光ホログラム素子１０５と、前記偏光ホログラム素子１０５からの回折光を受光する第１の受光素子群１０６、第２の受光素子群１０７、第３の受光素子群１０８とを同一基板上に構成した集積回路基板１０９とを備えている。また、回折格子１０３を形成した基板１１０に、迷光除去領域１１１が、回折格子１０３と一体に形成されている。さらに、前記１／４波長板１０４と前記２層の光情報記録媒体１０１との間には、コリメータレンズ１１２と、対物レンズ１１３とが設けられている。前記第１の受光素子群１０６と第２の受光素子群１０７は、トラッキング誤差信号生成用の受光素子群であり、前記第３の受光素子群１０８は、フォーカス誤差信号生成用の受光素子群である。
【００２７】
また、迷光除去領域１１１は、迷光除去領域を透過する０次回折光の透過効率が実質上１０％以下となる様に、凹部の深さが調整された表面が凹凸の回折格子により形成されている。ここで、「実質上１０％以下」と規定した理由は、凹部の深さを制御すれば０次回折光の透過効率が５％以下に抑えることは技術的には可能であるが、製造上のばらつきを考慮して１０％以下と規定したものである。１０％以下に透過率を抑制できれば、迷光を実質上阻止していることになり、より簡単な信号処理回路を用いて、より正確かつ安定した記録及び再生を実現するトラッキング誤差信号の検出が可能となる。
【００２８】
尚、この様に、迷光除去領域１１１と回折格子１０３とを一体的に形成する構成により、双方を同時に成形することが可能となるので、迷光除去領域として後述する金属などによる反射材料の膜を別途形成する場合に比べて、製造工程の工数を低減出来るという効果がある。
【００２９】
図１（ａ）は前記半導体レーザ１０２からの出射の前記光ビームＬ１が前記２層の光情報記録媒体１０１の第１の記録層１０１ａに集光し、前記第１の記録層１０１ａからの反射の光ビームＬ１が前記第１、第２の受光素子群１０６、１０７に入射するまでの過程を示し、図１（ｂ）はは前記半導体レーザ１０２からの出射の前記光ビームＬ１が前記２層の光情報記録媒体１０１の第１の記録層１０１ａに集光するまでの過程を実線で示し、第２の記録層１０１ｂからの反射の光ビームＬ２が前記迷光除去領域１１１に入射するまでの過程を破線で示している。
【００３０】
次に、本実施の形態の光ピックアップ装置の動作を説明する。
【００３１】
まず、２層の光情報記録媒体１０１を再生または記録する場合、半導体レーザ１０２が駆動され、半導体レーザ１０２から出射した光ビームＬ１（図１において実線で表す）は、回折格子１０３で０次回折光のメインビームと±１次回折光のサブビーム（図示せず）に回折を受け、ｐ偏光の光であるので偏光ホログラム素子１０５では、回折を受けずに略１００％の０次光が透過し、１／４波長板１０４で、ｐ偏光の光ビームＬ１は円偏光になり、コリメータレンズ１１２、対物レンズ１１３を経て２層の光情報記録媒体１０１の第1の記録層１０１ａに集光・反射され、再び対物レンズ１１３、コリメータレンズ１１２を経て、１／４波長板１０４に入射しｓ偏光となり、光ビーム分岐手段である偏光ホログラム素子１０５に入射する。そして、偏光ホログラム１０５によって±１次光に回折される。回折される割合は２０〜４０％程度である。  
【００３２】
２層の光情報記録媒体１０１の第１の記録層１０１ａで反射された光ビームＬ１は、前記偏光ホログラム素子１０５よって図中Ｘ方向に回折を受け、±１次回折光が第１の受光素子群１０６と第２の受光素子群１０７と第３の受光素子群１０８へと導かれる。
【００３３】
また、２層の光情報記録媒体１０１の第１の記録層１０１ａで反射されず、透過した光ビームＬ２（図１（ｂ）において破線で表す迷光）は第２の記録層１０１ｂで反射される。そして、再び対物レンズ１１３、コリメータレンズ１１２を経て、１／４波長板１０４に入射しｓ偏光となり、光ビーム分岐手段である偏光ホログラム素子１０５に入射する。そして、偏光ホログラム１０５によって±１次光に回折される。ここで、迷光の光ビームＬ２が偏光ホログラム素子１０５に入射する角度が、光ビームＬ１の入射角と異なるため、回折角がＬ１の場合と異なる。即ち、２層の光情報記録媒体１０１の第２の記録層１０１ｂで反射された光ビームＬ２は、前記偏光ホログラム素子１０５によって図中Ｘ方向に回折を受け、＋１次回折光が迷光除去領域１１１に入射するため、光ビームＬ２は第１の受光素子群１０６と第２の受光素子群１０７とへと導かれる割合は低減される。
【００３４】
このように２層の光情報記録媒体１０１の第２の記録層１０１ｂで反射した光ビームＬ２（迷光）は、迷光除去領域１１１でほぼ除去されるので、受光素子群１０６、１０７には実質上入射せず、第１の記録層１０１ａからの光ビームＬ１の信号が受光素子群１０６、１０７に導かれ、正確かつ安定したトラッキング誤差信号を得ることが可能となる。
【００３５】
尚、本願発明の入射阻止領域の一例としての迷光除去領域１１１が、上記実施の形態では、回折格子１０３と同一基板１１０上に一体的に配置されている場合について説明したが、これに限らず例えば、別々に配置されていてもよく、要するに、迷光除去領域が偏光ホログラム素子１０５と受光素子群１０６，１０７との間であれば、どこに配置されていても良い。
【００３６】
また、本願発明の入射阻止領域の一例としての迷光除去領域１１１が、上記実施の形態では、迷光除去領域を透過する０次回折光の透過効率が実質上１０％以下となる様に回折格子により形成されている場合について説明したが、これに限らず要するに、迷光が受光素子に入射することを実質上阻止できさえすれば良く、そもそも回折格子により形成されていなくても良い。ここで、「実質上阻止できる」とは、迷光を完全に阻止する場合に限らず例えば、当業者から見て本願発明の効果が発揮され得ると判断できる程度の阻止ができれば良く、その様な範囲をも含むことを意味している。
【００３７】
また、上記実施の形態では、迷光除去領域１１１が回折格子である場合について説明したが、これに限らず例えば、迷光除去領域１１１は、光を遮光する物質で形成されていて、その遮光は、迷光を吸収する物質であっても良いし、迷光を反射する物質であっても良いし、又は、その物質は金属でも良い。ここで、迷光を吸収する物質の一例としてカーボンブラックが挙げられ、反射する物質の一例として金が挙げられ、そして、金属の一例としてアルミニュームが挙げられる。
【００３８】
また、光情報記録媒体の複数層の記録面の一例として、上記実施の形態では２層の記録面を有する場合について説明したが、これに限らず例えば、３層又はそれ以上の記録面を有する光情報記録媒体でも良く、この場合についても２層の場合と同様の効果を発揮し得る。
【００３９】
また、本発明の光ピックアップ装置は、上記実施の形態では、記録及び再生が可能な光情報記録媒体を取り扱う構成である場合について説明したが、これに限らず例えば、記録のみ、あるいは再生のみ可能な光ピックアップ装置であっても良い。
【００４０】
また、上記実施の形態では、１／４波長板１０４と、偏光ホログラム素子１０５が、ほぼ同じ位置に配置されている場合について説明したが、これに限らず例えば、１／４波長板１０４は、対物レンズ１１３とコリメータレンズ１１２との間に配置されていても良い。
【００４１】
本実施の形態によれば、少なくとも２層の光情報記録媒体への対応が可能であると共に、特開２００５−２０３０１０公報に開示されている複雑な信号処理回路を用いなくても、それ以前の従来装置で用いられていたより簡単な信号処理回路と同等の信号処理回路を用いて、より正確かつ安定した記録・再生を実現するトラッキング誤差信号の検出を可能とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明にかかる光ピックアップ装置は、少なくとも２層の光情報記録媒体への対応が可能であると共に、より簡単な構成の信号処理回路を用いて、より正確かつ安定した記録及び／又は再生を実現するトラッキング誤差信号の検出を可能とする光ピックアップ装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】（ａ），（ｂ）本発明の実施の形態の光ピックアップ装置の光学系主要部の構成を示す概略断面図
【図２】従来の光ピックアップ装置を示す光学原理的構成図
【図３】従来のホログラム分割パターンと、２層の光記録情報媒体の合焦時とデフォーカス光の様子を示す平面図
【符号の説明】
【００４４】
１  一般的な光ピックアップ装置
２  光源である半導体レーザ
３  偏光性回折格子
４  コリメートレンズ
５  １／４波長板
６  対物レンズ
７  光情報記録媒体
８  受光素子群
１０１  ２層の光情報記録媒体
１０２  半導体レーザ
１０３  回折格子
１０４  １／４波長板
１０５  偏光ホログラム素子
１０６  第１の受光素子群
１０７  第２の受光素子群
１０８  第３の受光素子群
１０９  集積回路基板
１１０  基板
１１１  迷光除去領域
１１２  コリメータレンズ
１１３  対物レンズ
【図１】
2007272980.tif 000003
【図２】
2007272980.tif 000004
【図３】
2007272980.tif 000005