(57)【要約】【課題】トラックピッチを狭い光ディスクにおいてもトラッキング制御が可能な対物レンズユニットおよびそれを用いた光ディスク装置を提供する。【解決手段】光ディスクの情報記録面上に光を集光するための対物レンズユニットであって、光ディスクに集光させる光が透過し、光ディスクからの反射された信号光が透過するレンズ機能部を有する対物レンズと、レンズ機能部よりも外側の領域であって、前記光ディスクからの反射光が当該対物レンズを介さずに入射される位置に配置された受光素子とを備えることを特徴とする対物レンズユニット。【選択図】  図３
2007280524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ディスクの情報記録面上に光を集光するための対物レンズユニットであって、
前記光ディスクに集光させる光が透過し、前記光ディスクからの反射された信号光が透過するレンズ機能部を有する対物レンズと、
前記レンズ機能部よりも外側の領域であって、前記光ディスクからの反射光が当該対物レンズを介さずに入射される位置に配置された受光素子とを備えることを特徴とする対物レンズユニット。
【請求項２】
前記対物レンズにおける、前記光ディスクに集光させる光が前記対物レンズに入射される側のレンズ面よりも、前記光ディスク側に前記受光素子が位置することを特徴とする請求項１に記載の対物レンズユニット。
【請求項３】
前記対物レンズの前記光ディスク側の表面上に前記受光素子が位置することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の対物レンズユニット。
【請求項４】
前記対物レンズユニットは、前記対物レンズを嵌合することによって固定している鏡筒をさらに有し、
前記対物レンズと前記鏡筒との前記光ディスク側の表面上に前記受光素子が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の対物レンズユニット。
【請求項５】
前記受光素子は、前記表面上に当接されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の対物レンズユニット。
【請求項６】
前記受光素子は、前記対物レンズの光軸と前記対物レンズの前記光ディスク側の表面との交点を通り前記光ディスクのタンジェンシャル方向に平行な線に対して対称の位置にある同形状の受光素子を２組有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の対物レンズユニット。
【請求項７】
前記受光素子は、４分割以上に等分割された受光素子を有することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の対物レンズユニット。
【請求項８】
前記受光素子は、前記対物レンズの外周と前記第１の領域とに接していることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の対物レンズユニット。
【請求項９】
前記光ディスクは、トラック内にピットを有する再生専用光ディスクである、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の対物レンズユニット。
【請求項１０】
光源と、
前記光源からの光を光ディスクに集光させるための対物レンズと、前記対物レンズの前記光源からの光が透過し、前記光ディスクからの反射された信号光が透過するレンズ機能部よりも外側の領域であって、前記光ディスクからの反射光が当該対物レンズを介さずに入射される位置に配置された受光素子とを有する対物レンズユニットとを備える光ディスク装置。
【請求項１１】
前記対物レンズにおける、前記光ディスクに集光させる光が前記対物レンズに入射される側のレンズ面よりも、前記光ディスク側に前記受光素子が位置することを特徴とする請求項１０に記載の光ディスク装置。
【請求項１２】
前記対物レンズの前記光ディスク側の表面上に前記受光素子が位置することを特徴とする請求項１０又は請求項１１記載の光ディスク装置。
【請求項１３】
前記対物レンズユニットは、前記対物レンズを嵌合することによって固定している鏡筒をさらに有し、
前記対物レンズと前記鏡筒との前記光ディスク側の表面上に前記受光素子が設けられていることを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の光ディスク装置。
【請求項１４】
前記受光素子は、前記表面上に当接されていることを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の光ディスク装置。
【請求項１５】
前記受光素子は、前記対物レンズの光軸と前記対物レンズの前記光ディスク側の表面との交点を通り前記光ディスクのタンジェンシャル方向に平行な線に対して対称の位置にある同形状の受光素子を２組有することを特徴とする請求項１１乃至請求項１４のいずれか一項に記載の光ディスク装置。
【請求項１６】
前記受光素子は、４分割以上に等分割された受光素子を有することを特徴とする請求項１１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の光ディスク装置。
【請求項１７】
前記光ディスク装置は、ノイズを除去するためのローパスフィルタを、さらに有することを特徴とする請求項１１乃至請求項１６のいずれか一項に記載の光ディスク装置。
【請求項１８】
前記受光素子は、前記対物レンズの外周と前記第１の領域とに接していることを特徴とする請求項１１乃至請求項１７のいずれか一項に記載の光ディスク装置。
【請求項１９】
前記光ディスクは、トラック内にピットを有する再生専用光ディスクである、請求項１１乃至請求項１８のいずれか一項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、対物レンズユニット、及びその対物レンズユニットを有する光ディスク装置に関する。特に高密度に記録された光ディスクに用いられる対物レンズユニット、及びその対物レンズユニットを有する光ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光記録媒体の大容量化の必要性に応えるべく、ＤＶＤ、ＨＤ−ＤＶＤ（Ｈｉｇｈ  ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ−ＤＶＤ)、及びＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｋ）等の光記録媒体（光ディスク）が製品化、若しくは製品化されつつある。ＤＶＤは１層で４．７ＧＢ、２層で８．５ＧＢ、ＨＤ−ＤＶＤは１層で１５ＧＢ、２層で３０ＧＢ、ＢＤは１層で２５ＧＢ、２層で５０ＧＢの記録容量となっている。
【０００３】
このような大容量の光ディスク製品を作成するためには、記録媒体における高密度化が必要である。そのため、記録・再生するための光ヘッド装置は、光ディスク面上に集光するスポット径を小さくする必要がある。例えばＤＶＤの場合、レーザ光源の波長を６５５ｎｍ程度にし、対物レンズの開口数（ＮＡ）を０．６にしている。さらに、ＨＤ−ＤＶＤではレーザ光源の波長を４０５ｎｍ程度、ＮＡを０．６５、ＢＤではレーザ光源の波長を４０５ｎｍ程度、ＮＡを０．８５としている。
【０００４】
また、このような光ディスクの高密度化にともなってトラックピッチは狭くなっており、信号を記録したピットもしくは記録マークの長さも短くなっている。このため、光ディスクにおいて、フォーカス制御とトラッキング制御とにおける許容範囲も小さくなり、より正確な制御が必要とされる。このフォーカス制御は、光ヘッドを移動させることによって光ディスクの情報記録面に光ヘッドに入射された光が集光されるように制御することである。また、トラッキング制御とは、光ヘッドが光ディスクのトラックの中心を正しくトレースするように光ヘッドの位置を調整することである。
【０００５】
上述のトラッキング制御において、再生専用ディスク（ＲＯＭ）におけるトラッキング制御の一例として、ＤＰＤ（Ｄｉｆｆｅｒｎｔｉａｌ Ｐｈａｓｅｄ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）方式がある（例えば、特許文献１）。このＤＰＤ方式におけるトラッキング制御は、ピットの立ち上がりおよび立下り時の光量の位相差を検出する方法によって制御を行っている。このとき、対物レンズで取り込んだディスクの反射光を４分割の受光素子で検出し、斜め方向の光量差がディスクに集光された光スポットの光ディスクのトラックに対するラジアル方向のずれに対応することを利用している。
【０００６】
従来のＤＰＤ方式において、フォトディテクタで検出した信号をトラッキング信号へ変換するための信号変換回路９０の構成図を図１２に示す。信号変換回路９０は、フォトディテクタ９１と加算演算回路９２ａ、９２ｂと位相演算回路９３を有している。フォトディテクタ９１は、４つのフォトディテクタ９１ａ〜９１ｄに分割されて配置される。このフォトディテクタ９１ａで検知した光量Ｉ２ａとフォトディテクタ９１ｃで検知した光量Ｉ２ｃとの和と、フォトディテクタ９１ｂで検知した光量Ｉ２ｂとフォトディテクタ９１ｄで検知した光量Ｉ２ｄとの和を、加算演算回路９２ａ、９２ｂで演算する。このＩ２ａ＋Ｉ２ｃとＩ２ｂ＋Ｉ２ｄとにおける位相の違いを検出するのが位相演算回路９３である。
【０００７】
光スポットが光ディスクのトラックの中心に集光されていると考えられる場合の、ＡＣカップリングした後のＩ２ａ＋Ｉ２ｃとＩ２ｂ＋Ｉ２ｄとを時間軸に対してプロットしたのが図１３となる。横軸は時間であり、縦軸は光量変化である。光ディスクのトラックの中心に光スポットが集光されている場合には、Ｉ２ａ＋Ｉ２ｃとＩ２ｂ＋Ｉ２ｄとにおける位相差はない。そのため、図１３においては、１本の実線でＩ２ａ＋Ｉ２ｃとＩ２ｂ＋Ｉ２ｄとの光量変化が示されている。これは、トラックから反射された光が光軸に対して対称になるためであり、Ｉ２ａ＋Ｉ２ｃとＩ２ｂ＋Ｉ２ｄとの位相差は生じないことになる。
【０００８】
しかしながら、図１４に示したように、光スポット９４がトラック９５の中心から外れた場合は、Ｉ２ａ＋Ｉ２ｃとＩ２ｂ＋Ｉ２ｄとの位相差Δｔが生じることになる。図１４（ａ）は光スポット９４がトラック９５の中心からラジアル方向に内側にずれた場合であり、図１４（ｂ）は光スポット９４がトラック９５の中心からラジアル方向に外側にずれた場合を示している。図１４（ａ）のように光スポット９４が位置する場合のＩ２ａ＋Ｉ２ｃとＩ２ｂ＋Ｉ２ｄの光量変化の時間依存性を図１５（ａ）に示し、図１４（ｂ）のように光スポット９４が位置する場合のＩ２ａ＋Ｉ２ｃとＩ２ｂ＋Ｉ２ｄの光量変化の時間依存性を図１５（ｂ）に示す。
【０００９】
光スポットが、光ディスクのトラック中心からずれた場合、Ｉ２ａ＋Ｉ２ｃとＩ２ｂ＋Ｉ２ｄにおいて位相差Δｔが発生する。この位相差Δｔは、光スポットが光ディスクのトラック中心から外れるほど大きい値となる。また位相差Δｔは、光スポットがピットのどちら側にずれるかで正負が逆になる。これらのことから、この位相差を測定することによって、光スポットがトラック中心からどれだけどの方向に外れているかを検出することができる。
【特許文献１】特開２００５−１８２９２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、光ディスクのさらなる高密度化の為に、トラックピッチを狭くしていくに従って、トラッキング制御に必要なＤＰＤ信号が検出できる量が減少してしまう。これは、トラックピッチが狭くなるに従って、光ディスクから反射する光が強い回折現象を引き起こすためである。すなわち、トラックピッチが狭くなるに従って、光ディスクから反射する光が発散されてしまい、光ディスクから反射する光に含まれるＤＰＤ信号がフォトディテクタで検出されなくなってしまう。従って、トラックピッチを狭くした場合には、トラッキング制御が出来れば再生できる信号も、トラッキング制御が不安定もしくは出来ない為に再生できなくなってしまう。そのため、光ディスクのさらなる高密度化において、トラッキング信号を検出することができないために再生できないという問題点が発生した。
【００１１】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、光ディスクのトラックピッチを狭くした場合においても、トラッキング制御を容易に行うことができる検出方法および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】
【００１２】
本発明の第１の態様に係る対物レンズユニットは、光ディスクの情報記録面上に光を集光するための対物レンズユニットであって、前記光ディスクに集光させる光が透過し、前記光ディスクからの反射された信号光が透過するレンズ機能部を有する対物レンズと、前記レンズ機能部よりも外側の領域であって、前記光ディスクからの反射光が当該対物レンズを介さずに入射される位置に配置された受光素子とを備えることを特徴とするものである。このような対物レンズユニットを用いることによって、対物レンズのレンズ機能部よりも外側に反射される光を受光素子によって検知することができるようになり、その信号を用いることによって狭いトラックピッチの光ディスクにおいてもトラッキング制御ができるようになる。
【００１３】
本発明の第２の態様に係る対物レンズユニットは、上述の対物レンズユニットの前記対物レンズにおいて、前記光ディスクに集光させる光が前記対物レンズに入射される側のレンズ面よりも、前記光ディスク側に前記受光素子が位置することを特徴とするものである。このことによって、レンズ機能部よりも外側に光ディスクから反射した光をより検知することが可能となる。本発明の第３の態様に係る対物レンズユニットは、上述の対物レンズユニットの前記対物レンズが、前記光ディスク側の表面上に位置することを特徴とするものである。このことによって、対物レンズよりも光ディスク側に受光素子が配置されるために、光ディスクからの反射光のうちレンズ機能部よりも外側に反射した光を検知することができる。
【００１４】
本発明の第４の態様に係る対物レンズユニットは、第１の態様又は第２の態様に係る対物レンズユニットにおいて、前記対物レンズを嵌合することによって固定している鏡筒をさらに有し、前記対物レンズと前記鏡筒との前記光ディスク側の表面上に前記受光素子が設けられていることを特徴とするものである。このようにすることによって、受光素子を配置することができる面積を広くすることができる。本発明の第５の態様に係る対物レンズユニットは、第３の態様又は第４の態様に係る対物レンズユニットにおける前記受光素子が、前記表面上に当接されていることを特徴とするものである。このようにすることによって、受光素子を容易に固定することが可能となる。
【００１５】
本発明の第６の態様に係る対物レンズユニットは、上述の対物レンズユニットにおける前記受光素子が、前記対物レンズの光軸と前記対物レンズの前記光ディスク側の表面との交点を通り前記光ディスクのタンジェンシャル方向に平行な線に対して対称の位置にある同形状の受光素子を２組有することを特徴とするものである。このようにすることによって、ＤＰＤ方式におけるトラッキング制御を行うことが可能となる。本発明の第７の態様に係る対物レンズユニットは、上述の対物レンズユニットにおける前記受光素子が、４分割以上に等分割された受光素子を有することを特徴とするものである。このようにすることによって、レンズ機能部より外周の光を略全て検知することが可能となる。
【００１６】
本発明の第８の態様に係る対物レンズユニットは、上述の対物レンズユニットにおける前記受光素子が、前記対物レンズの外周と前記第１の領域とに接していることを特徴とするものである。このことによって、受光素子の面積を最大限に利用することが可能となる。本発明の第９の態様に係る対物レンズユニットにおける前記光ディスクは、トラック内にピットを有する再生専用光ディスクであることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の第１０の態様に係る光ディスク装置は、光源と、前記光源からの光を光ディスクに集光させるための対物レンズと、前記対物レンズの前記光源からの光が透過し、前記光ディスクからの反射された信号光が透過するレンズ機能部よりも外側の領域であって、前記光ディスクからの反射光が当該対物レンズを介さずに入射される位置に配置された受光素子とを有する対物レンズユニットとを備えるものである。このことによって、対物レンズのレンズ機能部よりも外側に反射される光を受光素子によって検知することができるようになり、その信号を用いることによって狭いトラックピッチの光ディスクにおいてもトラッキング制御ができるようになる。
【００１８】
本発明の第１１の態様に係る光ディスク装置は、上述の光ディスク装置の前記対物レンズにおいて、前記光ディスクに集光させる光が前記対物レンズに入射される側のレンズ面よりも、前記光ディスク側に前記受光素子が位置することを特徴とするものである。このことによって、レンズ機能部よりも外側に光ディスクから反射した光をより検知することが可能となる。本発明の第１２の態様に係る光ディスク装置は、上述の光ディスク装置の前記対物レンズが、前記光ディスク側の表面上に位置することを特徴とするものである。このことによって、対物レンズよりも光ディスク側に受光素子が配置されるために、光ディスクからの反射光のうちレンズ機能部よりも外側に反射した光を検知することができる。
【００１９】
本発明の第１３の態様に係る光ディスク装置は、第１０の態様又は第１１の態様に係る光ディスク装置において、前記対物レンズユニットを嵌合することによって固定している鏡筒をさらに有し、前記対物レンズと前記鏡筒との前記光ディスク側の表面上に前記受光素子が設けられていることを特徴とするものである。このようにすることによって、受光素子を配置することができる面積を広くすることができる。本発明の第１４の態様に係る光ディスク装置は、第１２の態様又は第１３の態様に係る光ディスク装置における前記受光素子が、前記表面上に当接されていることを特徴とするものである。このようにすることによって、受光素子を容易に固定することが可能となる。
【００２０】
本発明の第１５の態様に係る光ディスク装置は、上述の光ディスク装置における前記受光素子が、前記対物レンズの光軸と前記対物レンズの前記光ディスク側の表面との交点を通り前記光ディスクのタンジェンシャル方向に平行な線に対して対称の位置にある同形状の受光素子を２組有することを特徴とするものである。このようにすることによって、ＤＰＤ方式におけるトラッキング制御を行うことが可能となる。本発明の第１６の態様に係る光ディスク装置は、上述の光ディスク装置における前記受光素子が、４分割以上に等分割された受光素子を有することを特徴とするものである。このようにすることによって、レンズ機能部より外周の光を略全て検知することが可能となる。
【００２１】
本発明の第１７の態様に係る光ディスク装置は、上述の光ディスク装置であって、前記光ディスク装置は、ノイズを除去するためのローパスフィルタを、さらに有することを特徴とするものである。このことによって、外部から受光素子に入射されるノイズをキャンセルすることができる。本発明の第１８の態様に係る光ディスク装置は、上述の光ディスク装置における前記受光素子が、前記対物レンズの外周と前記第１の領域とに接していることを特徴とするものである。このことによって、受光素子の面積を最大限に利用することが可能となる。本発明の第１９の態様に係る光ディスク装置は、上述の光ディスク装置における前記光ディスクは、トラック内にピットを有する再生専用光ディスクであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る対物レンズユニット、及びその対物レンズユニットを有する光ディスク装置によれば、トラックピッチを狭い場合においてもトラッキング制御が可能にすることができる。また、このことにより、トラッキング制御ができないことが原因であるディスク再生を行うことができるようになるため、ディスクの容量を増加させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
実施の形態１．
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。この実施の形態は、本発明を、対物レンズユニットおよびその対物レンズユニットを用いた光ディスク装置に適用したものである。本実施の形態に係る対物レンズユニットにおいては、光ディスクに集光させる光が透過し、光ディスクからの反射された信号光が透過するレンズ機能部を有する対物レンズと、レンズ機能部よりも外側の領域であって、光ディスクからの反射光が当該対物レンズを介さずに入射される位置に配置された受光素子とを備えるものである。このことによって、レンズ機能部の外側の領域に入射される光を検知することができ、トラッキング制御が高密度化された光ディスクに対応することができるものとなる。ここでいう、レンズ機能部とは対物レンズの有効径を含み、また、光ディスクから反射し、対物レンズを通過した光を検知するＰＤに入射される光が通過した領域を含む領域のことをいう。
【００２４】
本実施の形態においては、受光素子を対物レンズの表面上に当接した対物レンズピックアップユニットを用い、また、受光素子は、光ディスクのタンジェンシャル方向とラジアル方向に平行な分割線で４分割されたものを例として説明する。本発明は上述のものに限定されるものではない。
【００２５】
図１に、本実施の形態に係る対物レンズユニットを搭載した光ピックアップ装置１の構成概略図を示した。光ピックアップ装置１は、レーザ光を発光するレーザ光源１１を備える。レーザ光源１１は半導体レーザであることが好適である。このレーザ光源１１から発光するレーザ光の波長は略４０５ｎｍで、ほぼ直線的に偏光しかつ発散した光束を発生する。また、レーザ光源１１からの光は、コリメートレンズ１２によって、平行な光束に変換される。コリメートレンズ１２によって平行な光束に変換された光は、ビームスプリッタ１３を通過し、λ／４板１４によって、直線偏光から円偏光に変換される。λ／４板１４によって円偏光に変換された光は、反射ミラー１５を反射し、アクチュエータ（図示せず）に取り付けられた対物レンズ１６により光ディスク１８に集光され、光スポットを結像する。
【００２６】
光ディスク１８から反射した光は、対物レンズ１６を通過し、反射ミラー１５で反射される。光ディスク１８からの反射光のうち、対物レンズ１６を通過するのは０次回折光と１次回折光の一部である。反射ミラー１５を反射した光は、λ／４板１４を通過し、光ディスク入射時の偏光方向と垂直な直線偏光となる。この光は、ビームスプリッタ１３によって反射され、集光レンズ１９に入射される。集光レンズ１９に入射された光は、ＰＤ（フォトディテクタ）２０に集光される。このＰＤ２０は、光ディスク１８からの信号を検出するためのものである。
【００２７】
本実施の形態に係る対物レンズユニット１０においては、対物レンズ１６と対物レンズ１６の光ディスク１８側に設けられた受光素子１７を有している。また、受光素子１７はＤＰＤ方式を用いるために、４分割して配置され、対物レンズ１６における有効径を囲むように配置されている。これは、光ディスク１８からの反射光のうち、大部分の１次回折光を受光するようにしているためである。なお、本実施の形態においては、トラッキング制御にＤＰＤ方式を用いているが、本発明はそれに限定されない。
【００２８】
図２は、ＤＰＤ方式を用いるときに使用される信号変換回路２の回路構成図である。信号変換回路２は、受光素子１７と加算演算回路２１ａ、２１ｂと位相検出回路２２とを備えている。受光素子１７は４分割された受光素子１７ａ〜１７ｄから構成されている。
【００２９】
受光素子１７ａによって光電変換された信号Ｉａと受光素子１７ｃによって光電変換された信号Ｉｃは、加算演算回路２１ａに入力される。また、受光素子１７ｂによって光電変換された信号Ｉｂと受光素子１７ｄによって光電変換された信号Ｉｄは、加算演算回路２１ｂに入力される。加算演算回路２１ａでは、ＩａとＩｃの和を演算する。また、加算演算回路２１ｂではＩｂとＩｄの和を演算する。この加算演算回路２１ａから出力されたＩａ＋Ｉｃと加算演算回路２１ｂから出力されたＩｂ＋Ｉｄとを位相変換回路２２に入力することによって、Ｉａ＋ＩｃとＩｂ＋Ｉｄとの位相差を算出している。この位相差が光スポットの光ディスクのトラック中心からのずれ量をあらわすことになる。
【００３０】
ここで、本実施の形態に係る対物レンズユニット１０の拡大図を図３に示す。図３（ａ）は、対物レンズユニット１０を光ディスク側から見た図である。図３（ｂ）は、対物レンズ１６の光軸に対して垂直な方向から見た断面図である。
【００３１】
図３（ａ）に示されるように、受光素子１７は４つの受光素子１７ａ〜１７ｄに分割されて配置されている。これらの受光素子１７ａ〜１７ｄは、対物レンズ１６における有効径１６１を囲むようにして設けられている。ここでいう有効径１６１とは、対物レンズ１６において、光ディスクに集光される光が通る領域のことである。
【００３２】
また、受光素子１７は、光ディスクのタンジェンシャル方向に平行に分割線（暗線、不感帯）が設けられている。すなわち、受光素子１７ａと受光素子１７ｄとを分割する分割線１７１と、受光素子１７ｂと受光素子１７ｃとを分割する分割線１７２とが、光ディスクのタンジェンシャル方向と平行になるようにしている。また、受光素子１７は光ディスクのラジアル方向に平行に分割線が設けられている。すなわち、受光素子１７ａと受光素子１７ｂとを分割する分割線１７３と、受光素子１７ｃと受光素子１７ｄとを分割する分割線１７４とが、光ディスクのラジアル方向と平行になるようにしている。光ディスクのタンジェンシャル方向に平行な分割線と、光ディスクのラジアル方向に平行な分割線によって、受光素子１７は、４つの受光素子１７ａ〜１７ｄに分割されている。
【００３３】
このように、受光素子１７を対物レンズ１６の有効径１６１の周辺に配置することによって、光ディスク１８から反射した光のうち、０次光と１次光の一部が対物レンズ１６の有効径１６１を通過し、１次光の大部分が受光素子１７に入射されることになる。１次光が受光素子１７に入射されることによって、この光の情報を用いてＤＰＤ方式のトラッキング制御を行う。
【００３４】
特に、トラックピッチの狭い光ディスクにおいては、光ディスクから反射される光が回折をおこし、光が発散されてくるために、この受光素子１７に入射される光量が大きくなる。そのため、高密度化された光ディスクにおいてもトラッキング制御に必要な信号を得ることができるようになる。また、受光素子１７は外部の迷光による誤動作を減少させる為、受光部表面に必要な波長のみを透過させるバンドパスフィルター機能を有する薄膜をつけることが望ましい。
【００３５】
なお、図３においては、受光素子１７は、対物レンズ１６に当接されているが、受光素子１７は対物レンズ１６に対して固定されていればよく、対物レンズ１６と受光素子１７との間隔を設けたり、その間隔にスペーサ等を設けても、本発明の効果になんら影響は及ぼさないものである。また、受光素子１７において４分割されたものだけでなく、４以上の分割を行った受光素子であればよい。
【００３６】
ここで、受光素子１７とＰＤ２０とに結像する光ビームについて説明する。図４（ａ）は、対物レンズ１６の入射瞳上のビームプロファイルである。図４（ｂ）は、対物レンズ１６にて収束された光スポットにおけるビームプロファイルである。図４においては、縦方向がラジアル方向、横方向がタンジェンシャル方向である。入射瞳上のビームプロファイルは、図４（ａ）に示されるように、光スポットの中心が盛り上がるような形状をしている。また、光スポットの外周部分は急峻な傾きを有している。タンジェンシャル方向のリムインテンシティは０．６０、ラジアル方向のリムインテンシティは０．６５である。
【００３７】
また、対物レンズ１６にて収束された光スポットは、図４（ｂ）に示されるように、光スポットの中心が急峻に盛り上がったビームプロファイルを示している。レーザ波長が４０５ｎｍ、対物レンズのＮＡが０．８５のときにタンジェンシャル方向の１／ｅ２スポット径は０．４０４μｍ、ラジアル方向の１／ｅ２スポット径は０．４０１μｍとなる。
【００３８】
図４（ｂ）のようなビームプロファイルを有する光スポットを、光ディスクに照射する。このときの光スポットと光ディスクのトラック及びトラック内に位置するピットとの位置関係を示したのが図５である。本実施の形態に係る光ディスクのトラック３０は、ピット３２とよばれる溝を有している。すなわち、トラック３０は、ピット３２及びピットとピットとの間に位置する鏡面領域３３とから構成されている。このトラック３０の中心に光スポット３１の中心がくるときが光ディスクに集光させるときの最適位置である。
【００３９】
図５のように光スポットが位置する場合における、反射光のビームプロファイルを図６に示す。図６（ａ）は、光ディスクに照射して得られる反射光全体のビームプロファイルであり、図６（ｂ）は、ＰＤ２０におけるビームプロファイル、図６（ｃ）は、受光素子１７でのビームプロファイルである。図６に示されるように、光ディスクに照射して得られる反射光全体のうち、有効径内に位置するものがＰＤ２０に入射され、有効径の周辺部に位置するものが受光素子１７に入射されているのがわかる。
【００４０】
ここで、本実施の形態に係る受光素子１７におけるＤＰＤ方式を用いたときの光強度特性を観測するために、本実施の形態に係る受光素子１７における光強度特性とＰＤ２０における光強度特性との比較を行った。図７は、レーザ波長λ＝４０５ｎｍ、対物レンズＮＡ＝０．８５の光スポットで、トラックピッチ＝０．３２μｍ、ピット幅＝０．１６μｍ、ピット深さ＝０．０４７μｍ、ピット長さ＝０．２７６μｍの光ディスクをトラックオフセット＝０．０５μｍにてトレースした時の信号出力を示した図である。
【００４１】
図７（ａ）が本実施の形態に係る受光素子１７における光強度特性、図７（ｂ）がＰＤ２０における光強度特性である。受光素子１７とＰＤ２０とにおける光強度特性を比較すると、受光素子１７における振幅はＰＤ２０における振幅の約０．７２倍となり小さくなっている。また、受光素子１７における位相差Δｔは、ＰＤ２０における位相差Δｔの約２．１０倍となっている。つまり、対物レンズ１６に設けた受光素子１７におけるＤＰＤ信号においては、位相差が大きく出てくることになる。
【００４２】
トラックピッチの違う光ディスクを用いて同様の比較を行い、そのデータを表にしたのが図８である。図８（ａ）はレーザ波長４０５ｎｍ、対物レンズの開口数ＮＡが０．８５、ピット長さが０．２７６μｍ、ピット深さが０．０４７μｍである場合である。また、図８（ｂ）はレーザ波長４０５ｎｍ、対物レンズの開口数ＮＡが０．６５、ピット長さが０．４０８μｍ、ピット深さが０．０４７μｍの場合である。図８において、振幅出力は、光ディスクの全反射光量を１として規格化している。また、トラックオフセットは０．０５μｍである。
【００４３】
図８（ａ）の表に基づいてトラックピッチに対して加算増幅器振幅と位相差Δｔを１／２周期Ｔで割った値である位相差率Δｔ／Ｔとをプロットしたのが図９である。また、図８（ｂ）の表に基づいてトラックピッチに対して加算増幅器振幅と位相差率Δｔ／Ｔとをプロットしたのが図１０である。図９（ａ）及び図１０（ａ）において、横軸がトラックピッチ、縦軸が加算増幅器振幅である。また、図９（ｂ）及び図１０（ｂ）において、横軸がトラックピッチ、縦軸が位相差率Δｔ／Ｔである。また、図９、１０において、鎖線がＰＤ２０に関するプロットであり、実線が受光素子１７に関するプロットである。
【００４４】
レーザ波長４０５ｎｍ、対物レンズの開口数ＮＡが０．６５、ピット長さが０．４０８μｍ、ピット深さが０．０４７μｍの場合、図９（ａ）に示されるように、受光素子１７及びＰＤ２０における振幅はトラックピッチが短くなるに従って、小さくなっている。また、どのトラックピッチにおいても、受光素子１７における振幅はＰＤ２０における振幅と比べ小さい値になっている。位相差率Δｔ／Ｔは、本実施の対物レンズに設けられた受光素子１７において、トラックピッチが短くなるに従って、絶対値が大きくなっている。また、ＰＤ２０においては、トラックピッチが短くなるにしたがって、正の値から負の値になっており、位相差がはっきりとわからなくなっている。
【００４５】
また、レーザ波長４０５ｎｍ、対物レンズの開口数ＮＡが０．６５、ピット長さが０．４０８μｍ、ピット深さが０．０４７μｍの場合、図１０（ａ）に示されるように、受光素子１７及びＰＤ２０における振幅はトラックピッチが短くなるに従って、小さくなっている。また、どのトラックピッチにおいても、受光素子１７における振幅はＰＤ２０における振幅と比べ小さい値になっている。位相差率Δｔ／Ｔは、本実施の対物レンズに設けられた受光素子１７において、トラックピッチが短くなるに従って大きくなっている。また、ＰＤ２０においては、トラックピッチが短くなるにしたがって、正の値から負の値になっており、位相差がはっきりとわからなくなっている。
【００４６】
以上のことから、対物レンズの開口数とピット長さを変化させた場合においても、位相差率Δｔ／Ｔは、本実施の形態に係る対物レンズに設けられた受光素子１７のほうが、ＰＤ２０よりも明確な値をとることがわかった。また、振幅に関しては、本実施の形態に係る対物レンズに設けられた受光素子１７のほうが、ＰＤ２０よりも小さな値をとっているが、検出には十分な値であるので、問題なく検出できると考えられる。これらのことより、本実施の形態に係る対物レンズに設けられた受光素子１７を用いることによって、安定してトラッキング制御ができると考えられる。
【００４７】
実施の形態２．
第２の実施の形態においては、受光素子を対物レンズに設けるのではなく、対物レンズを固定するための鏡筒に設けている。構成要素や動作原理で実施の形態１と同様のものは省略する。
【００４８】
図１１に、本実施の形態に係る対物レンズ鏡筒の構造図を示す。図１１（ａ）は光ディスク側から見た断面図であり、図１１（ｂ）は、対物レンズの光軸に対して垂直な方向から見た断面図である。対物レンズ４２は、鏡筒４３と嵌合されるようにして固定されている。また、本実施の形態に係る受光素子４１は、対物レンズ４２の有効径４１１を囲むように配置されている。また、受光素子４１は、対物レンズ４２の光ディスク側の面だけでなく、鏡筒４３の光ディスク側の面にも設けられている。このことによって、受光素子４１の表面積が大きくすることができる。
【００４９】
また、受光素子４１は、中央に光ディスク１８に入射する光線が透過する為の穴が開いたドーナツ状の受光素子である。さらに、受光素子４１は、タンジェンシャル方向に平行な分割線とラジアル方向に平行な分割線によって４つの受光素子４１ａ〜４１ｄに分割されている。以上のように、受光素子４１を鏡筒４３と対物レンズ４２との光ディスク側の面に配置することによって、受光面積が大きくなり、振幅出力が大きくなる。
【００５０】
なお、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。実施の形態においては、波長略４０５ｎｍの光を用いたが、本発明はこれに限定されるわけではない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】実施の形態１に係る対物レンズを搭載した光ピックアップ装置の構成概略図。
【図２】ＤＰＤ方式を用いるときに使用される信号変換回路の回路構成図である。
【図３】実施の形態１に係る対物レンズ１６の拡大図である。
【図４】（ａ）は対物レンズの入射瞳上のビームプロファイルである。（ｂ）は対物レンズにて収束された光スポットにおけるビームプロファイルである。
【図５】スポットと光ディスクのトラック及びトラック内に位置するピットとの位置関係を示した図である。
【図６】反射光のビームプロファイルである。
【図７】トラックピッチ０．３２μｍの光ディスクに光スポットを照射した場合における、受光素子とＰＤにおける光強度特性である。
【図８】加算増幅器振幅と位相差率とのトラックピッチ依存性を示す表である。
【図９】対物レンズの開口数ＮＡが０．８５、ピット長さが０．２７６μｍ、ピット深さが０．０４７μｍである場合の加算増幅器振幅と位相差率とのトラックピッチ依存性を示すグラフである。
【図１０】対物レンズの開口数ＮＡが０．６５、ピット長さが０．４０８μｍ、ピット深さが０．０４７μｍの場合の加算増幅器振幅と位相差率とのトラックピッチ依存性を示すグラフである。
【図１１】実施の形態２に係る対物レンズ鏡筒の構造図である。
【図１２】従来のＤＰＤ方式における信号変換回路９０の構成図である。
【図１３】４つのＰＤにおける強度を斜め方向に加算した光量変化を時間軸に対してプロットした図である。
【図１４】光スポットがトラック中心からずれたときにおける、トラックと光スポットの位置関係を示す図である。
【図１５】光スポットがトラック中心からずれたときにおける、光量変化の時間依存性を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  光ピックアップ装置  ２  信号変換回路
１０  対物レンズユニット
１１  レーザ光源  １２  コリメートレンズ  １３  ビームスプリッタ  １４  λ／４板
１５  反射ミラー  １６  対物レンズ  １７  受光素子  １８  光ディスク
１９  集光レンズ  ２０  ＰＤ
２１  加算演算回路  ２２  位相検出回路
３０  トラック  ３１  光スポット  ３２  ピット  ３３  鏡面領域
４１  受光素子  ４２  対物レンズ  ４３  鏡筒
１６１、４１１  有効径  １７１、１７２、１７３、１７４  分割線
９０  信号変換回路  ９１  フォトディテクタ  ９２  加算演算回路
９３  位相演算回路
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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