(57)【要約】【課題】光ピックアップ装置において、再生信号を検出する光量を十分確保した上で、非再生層からの反射光によって及ぼされるトラッキング制御に対する影響を小さくし、高い品質の再生信号を得る。【解決手段】本発明に係る光ピックアップが備える第１の偏光ホログラム素子２は、光ディスクからの反射光を回折光と非回折光とに分離するとともに、光軸の中心を含む一部の反射光を、受光素子から外れる方向に回折させる光軸中心光回折部２ｄを含んでいる。この光軸中心光回折部２ｄにより、非再生層からの反射光は受光素子に照射されないので、受光素子を備える光検出部では、非再生層からの反射光による回折光と非回折光との干渉稿の発生が抑制される。よって、上記干渉縞によってトラッキングエラー信号の品質の低下を抑制できる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の情報記録層を備える光記録媒体に光を照射する光源と、光記録媒体で反射した反射光を回折光と非回折光とに分離する光ビーム分離手段と、光源および光ビーム分離手段と光記録媒体との間に介在する集光光学系と、分離された回折光及び非回折光をそれぞれ検出する受光素子を複数備える光検出手段とを備えているとともに、トラッキング誤差信号の検出には非回折光のみを用いる光ピックアップ装置において、
上記光ビーム分離手段には、上記反射光の内、光軸の中心を含む一部の反射光を、上記受光素子から外れる方向に回折させる光軸中心光回折部が含まれることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
上記複数の記録層のうち、情報の記録又は再生の対象となる記録層を対象層とし、対象層以外の層を周辺層としたとき、
上記集光光学系は、光記録媒体の対象層に合焦した状態で、上記光ビーム分離手段に照射される反射光のうち、周辺層から反射される反射光を、対象層から反射した反射光よりも小さい照射範囲となるように、光ビーム分離手段側に合焦されていることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
上記光ビーム分離手段は、さらに、受光素子の存在する方向に反射光を回折する受光回折部を複数備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
上記光ビーム分離手段における上記光軸中心光回折部は、上記反射光の光軸中心を中心とする円形領域であることを特徴とする請求項３に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
円形領域である上記光軸中心光回折部を第１の光回折部としたときに、
上記複数の受光回折部には、上記第１の光回折部に隣接し、かつ、上記第１の光回折部より光記録媒体のタンジェンシャル方向の負方向側に位置する第２の光回折部が含まれることを特徴とする請求項４に記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
上記第２の光回折部は、
光軸中心を通りかつ光記録媒体のラジアル方向に平行な直線上であって、上記光軸中心光回折部（第１の光回折部）を形成する円の外側の分割直線である第１の分割直線及び第２の分割直線と、
上記光軸中心光回折部（第１の光回折部）を形成する円上に、光軸を通りかつ光記録媒体のラジアル方向に平行な直線により分割されて形成される半円における第１の円弧と、
上記光ビーム分離手段の外周を形成する線であって、光記録媒体のタンジェンシャル方向の負方向側に位置する第１の分割線とで形成される領域であることを特徴とする請求項５に記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
上記複数の受光回折部には、光記録媒体のラジアル方向に沿って伸びる形状を有しており、上記光軸中心光回折部（第１の光回折部）に隣接し、かつ、上記第１の光回折部から見て、光記録媒体のタンジェンシャル方向の正方向側に位置する第３の光回折部が含まれることを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
上記第３の光回折部は
光軸中心を通りかつ光記録媒体のラジアル方向に平行な直線上であって、上記光軸中心光回折部（第１の光回折部）を形成する円の外側の分割直線を第１の分割直線及び第２の分割直線としたとき、
光記録媒体のラジアル方向に平行な分割直線であって、上記第１の分割直線より光記録媒体のタンジェンシャル方向の正方向側にある第３の分割直線と、
光記録媒体のラジアル方向に平行な分割直線であって、上記第２の分割直線より光記録媒体のタンジェンシャル方向の正方向側にある第４の分割直線と、
光記録媒体のラジアル方向に平行な分割直線であって、上記第３の分割直線及び上記第４の分割直線より光記録媒体のタンジェンシャル方向の正方向側にある第５の分割直線と、
光軸を通りかつ光記録媒体のタンジェンシャル方向に平行な直線に対して互いに線対称であって、上記第３の分割直線と上記第５の分割直線とを結ぶ第６の分割直線及び上記第４の分割直線と上記第５の分割直線とを結ぶ第７の分割直線と、
上記光軸中心光回折部（第１の光回折部）を形成する円上の円弧であって、上記第１の円弧を除くことで形成される第３の円弧と、
上記光ビーム分離手段の外周を形成する線であって、上記第１の分割直線および上記第３の分割直線において、上記外周を形成する線に交わる端点同士を結んで形成される第２の分割線と、
上記光ビーム分離手段の外周を形成する線であって、上記第２の分割直線および上記第４の分割直線において、上記外周を形成する線に交わる端点同士を結んで形成される第３の分割線と、
上記第１の分割直線と、上記第２の分割直線とで形成される領域であることを特徴とする請求項７に記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
上記複数の受光回折部には、上記光軸中心光回折部（第１の光回折部）に隣接せず、かつ、第１の光回折部から見て、光記録媒体のタンジェンシャル方向の正方向側の外周に位置する第４の光回折部が含まれることを特徴とする請求項３〜８の何れか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
上記第４の光回折部は、
光軸中心を通りかつ光記録媒体のラジアル方向に平行な直線上であって、上記光軸中心光回折部（第１の光回折部）を形成する円の外側の分割直線を第１の分割直線及び第２の分割直線としたとき、
光記録媒体のラジアル方向に平行な分割直線であって、上記第１の分割直線より光記録媒体のタンジェンシャル方向の正方向側にある第３の分割直線と、
光記録媒体のラジアル方向に平行な分割直線であって、上記第２の分割直線より光記録媒体のタンジェンシャル方向の正方向側にある第４の分割直線と、
光記録媒体のラジアル方向に平行な分割直線であって、上記第３の分割直線及び上記第４の分割直線より光記録媒体のタンジェンシャル方向の正方向側にある第５の分割直線と、
光軸を通りかつ光記録媒体のタンジェンシャル方向に平行な直線に対して互いに線対称であって、上記第３の分割直線と上記第５の分割直線とを結ぶ第６の分割直線及び上記第４の分割直線と上記第５の分割直線とを結ぶ第７の分割直線と、
上記光ビーム分離手段の外周を形成する線であって、上記第３の分割直線および上記第４の分割直線において、上記外周を形成する線に交わる端点同士を結んで形成され、上記第３の分割直線および上記第４の分割直線より光記録媒体のタンジェンシャル方向の正方向側に位置する第４の分割線とで形成される領域であることを特徴とする請求項９に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１１】
上記第３の光回折部で回折された光ビームの焦点位置及び上記第４の光回折部で回折された光ビームの焦点位置から、集光光学系の球面収差誤差を検出することを特徴とする請求項９又は１０に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１２】
上記第４の光回折部で回折された光ビームの焦点位置から、集光光学系の球面収差誤差を検出することを特徴とする請求項９又は１０に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１３】
上記光軸中心光回折部は、
上記反射光の光軸中心を中心とする第２の円上の円弧であって、上記第２の円を、光軸中心を通り光記録媒体のラジアル方向に平行な直線で分割することで形成される第１の半円領域と、
光軸中心を通りかつ光記録媒体のラジアル方向に平行な直線上であって、上記光ビーム分離手段の内側に形成される第８の分割直線と、
上記第８の分割直線に平行であって、互いに交わることの無い第９の分割直線及び第１０の分割直線と、
光記録媒体のラジアル方向に平行な分割直線であって、上記第９の分割直線及び上記第１０の分割直線から見て、光記録媒体のタンジェンシャル方向に正方向側に位置する第１１の分割直線と、
光軸を通りかつ光記録媒体のタンジェンシャル方向に平行な直線に対して互いに線対称であって、上記第９の分割直線と上記第１１の分割直線とを結ぶ第１２の分割直線及び上記第１０の分割直線と上記第１１の分割直線とを結ぶ第１３の分割直線と、
上記光ビーム分離手段の外周を形成する線であって、上記第８の分割直線および上記第９の分割直線における上記外周と交わる端点同士を結んで形成される第５の分割線と、
上記光ビーム分離手段の外周を形成する線であって、上記第８の分割直線および上記第１０の分割直線における上記外周と交わる端点同士を結んで形成される第６の分割線とで形成される領域とを併せた領域であることを特徴とする請求項３に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１４】
上記複数の受光回折部には、上記光軸中心光回折部を第１の光回折部としたときに、上記第１の光回折部に隣接し、上記第１の光回折部より光記録媒体のタンジェンシャル方向に負方向側に位置する第５の光回折部が含まれることを特徴とする請求項１３に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１５】
上記第５の光回折部は、
上記光ビーム分離手段の外周を形成する線であって、上記第８の分割直線の両端と上記外周を形成する線を結んで形成され、上記第８の分割直線から見て、光記録媒体のタンジェンシャル方向に負方向側に形成される領域から、上記第１の半円領域を除くことで形成される領域であることを特徴とする請求項１４に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１６】
上記複数の受光回折部には、上記光軸中心光回折部を第１の光回折部としたときに、上記第１の光回折部に隣接し、上記第１の光回折部より光記録媒体のタンジェンシャル方向に正方向側に位置する第６の光回折部が含まれることを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１７】
上記第６の光回折部は、
光軸中心を通りかつ光記録媒体のラジアル方向に平行な直線上であって、上記光ビーム分離手段の内側に形成される分割直線を第８の分割直線としたとき、
上記第８の分割直線に平行であって、互いに交わることの無い第９の分割直線及び第１０の分割直線と、
光記録媒体のラジアル方向に平行な分割直線であって、上記第９の分割直線及び上記第１０の分割直線から見て、光記録媒体のタンジェンシャル方向に正方向側に位置する第１１の分割直線と、
光軸を通りかつ光記録媒体のタンジェンシャル方向に平行な直線に対して互いに線対称であって、上記第９の分割直線と上記第１１の分割直線とを結ぶ第１２の分割直線及び上記第１０の分割直線と上記第１１の分割直線とを結ぶ第１３の分割直線と、
上記光ビーム分離手段の外周を形成する線であって、上記第９の分割直線および上記第１０の分割直線において、上記外周を形成する線に交わる端点同士を結んで形成され、上記第９の分割直線及び上記第１０の分割直線より光記録媒体のタンジェンシャル方向の正方向側に位置する第７の分割線とで形成される領域であることを特徴とする請求項１６に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１８】
上記第６の光回折部で回折された光ビームの焦点位置から、集光光学系の球面収差誤差を検出することを特徴とする請求項１６又は１７に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１９】
上記光軸中心光回折部は回折光のみを発生させ、非回折光を発生させないことを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに１項に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２０】
上記光ピックアップ装置は、上記照射される光ビームを回折させて、
上記光記録媒体に記録された情報を取得する為のメインビーム及び
上記メインビームの集光位置を制御する為の位置情報を取得する為のサブビームを発生させる回折手段を、
上記光源と上記集光光学系の間に備えることを特徴とする請求項１９に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２１】
上記メインビーム及び上記サブビームの受光結果に基づいて、３ビームトラッキング制御を行う請求項２０に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２２】
請求項１〜２１に記載の光ピックアップ装置を備える光情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の記録層を有する光記録媒体に対して情報の再生及び／又は記録を行う光ピックアップ装置、それを備える光情報記録再生装置及びそれらに備えられる収差検出装置に関するものであり、具体的には、０次光を用いてトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）を検出する際に、不要光／迷光の影響を低減することができる光ピックアップ装置、それを備える光情報記録再生装置及びそれらに備えられる収差検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報量の増大と共に光記録媒体の記録密度を高くすることが求められている。光記録媒体の高記録密度化は、光記録媒体の情報記録層における線記録密度を高めることやトラックの狭ピッチ化により行われてきた。
【０００３】
そこで、光記録媒体の厚さ方向へ記録情報の高密度化を進めることができるように、複数の情報記録層を積層化して形成された多層光記録媒体が既に商品化されている。
【０００４】
ここで、複数の情報記録層が形成された光記録媒体において、記録または再生を行う層とは別の層（以下、適宜「非再生層」と称する。）からの不要な反射光（迷光）が各種信号に及ぼす影響が問題となる。
【０００５】
不要反射光が及ぼす影響を軽減する手法として、例えば特許文献１には、非再生層からの不要反射光を、プッシュプル信号を検出する領域に対して回折させず、フォーカスエラー信号を検出するための領域に対して回折させることで、不要反射光が各種信号に及ぼす影響を緩和する技術が開示されている（以下、「従来例１」と称する）。
【０００６】
上記従来例１に係る光ピックアップ装置の概略構成を、図１１に基づいて説明すると以下の通りである。
【０００７】
図１１に示すように、上記特許文献１に係る光ピックアップ装置１００は、ガラス板１０２、コリメートレンズ１０３及び対物レンズ１０４を、半導体レーザ１０１の光ビーム出射面と光記録媒体である光ディスク１０６における光ビーム反射面との間に形成される光軸上に配置される。ガラス板１０２には、半導体レーザ１側の面に３ビーム生成用のグレーティング１０９が形成されており、上記グレーティング１０９の形成面に対して反対側の面にホログラム１０８が形成されている。上記光検出器１０７は、ホログラム１０８の＋１次光の焦点位置に配置されている。
【０００８】
上記光ディスク１０６は、カバーガラス１０６ａ、基板１０６ｂ、及びカバーガラス１０６ａと基板１０６ｂとの間に形成された２つの情報記録層１０６ｃ・１０６ｄを備えている。つまり、光ディスク１０６は２層ディスクである。従って、光ピックアップ装置１００は、情報記録層１０６ｃ又は情報記録層１０６ｄに光ビームを集光させることによって、各情報記録層１０６ｃ又は１０６ｄから情報を再生する、若しくは、各情報記録層１０６ｃ又は１０６ｄへ情報を記録するようになっている。なお、図１１は、対物レンズ１０４に近い側の情報記録層１０６ｃに合焦している場合を示しており、情報記録層１０６ｃは情報記録層１０６ｄよりも上記対物レンズ１０４に近い側に配置されている。
【０００９】
光源としての半導体レーザ１０１から出射された出射光は、グレーティング１０９により、メインビームと２つのサブビームに分離された後、ホログラム１０８に達する。上記ホログラム１０８を透過する０次回折光だけが、コリメートレンズ１０３によって平行光になり、対物レンズ１０４を通過した後に、光ディスク１０６上の情報記録層１０６ｃ又は情報記録層１０６ｄに集光される。
【００１０】
光ディスク１０６の情報記録層１０６ｃ又は情報記録層１０６ｄにより反射された光ビームは、対物レンズ１０４、コリメートレンズ１０３の順に各部材を通過した後、ホログラム１０８に入射し、ホログラム１０８にて回折されて光検出器１０７上に集光される。
【００１１】
上記ホログラム１０８の構成を図１２に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
上記ホログラム１０８は、フォーカスエラー信号を検出するための１つの領域１０８ａと、プッシュプル信号を検出するための２つの領域１０８ｂ、１０８ｃとの計３つの領域を有している。
【００１３】
領域１０８ａは、光軸を中心とする第１の半円弧Ｅ１３０と、光軸を含み、光ディスク１０６のラジアル方向に平行な直線上の分割直線であって、上記半円弧Ｅ１３０の外側に形成される分割直線Ｄ１４０及びＤ１４２と、光軸を中心とする第２の半円弧Ｅ１３１とで囲まれた領域である。
【００１４】
第２の領域１０８ｂは第１の上記半円弧Ｅ１３０と、光軸を中心として上記半円弧Ｅ１３１と同じ半径の第３の円弧Ｅ１３２と、光軸を含み、上記光ディスク１０６のタンジェンシャル方向に平行な直線上において上記半円弧Ｅ１３０の外側に形成される分割直線Ｄ１４１と、上記分割直線Ｄ１４０とで囲まれた領域である。第３の領域１０８ｃは、上記分割直線Ｄ１４１と、上記分割直線Ｄ１４２と、上記半円弧Ｅ１３０と、光軸を中心として上記半円弧Ｅ１３１と同じ半径の第４の円弧Ｅ１３３とで囲まれた領域である。
【００１５】
上記領域１０８ｂ及び上記領域１０８ｃで回折された光ビームは、上記光検出器１０７上に備えられた受光素子においてトラッキングエラー信号（以下、「ＴＥＳ」と称する）として検出される。上記１０８ａで回折された光ビームは上記受光素子においてフォーカスエラー信号（以下、「ＦＥＳ」と称する）として検出される。なお、この構成の光ピックアップ装置１００では、例えば特許文献１の００４１段落の記載から明らかなように１次光のみを用いてＴＥＳを検出している。
【００１６】
上記情報記録層１０６ｃの情報を再生する場合、又は情報を記録する場合において、再生又は記録の対象ではない上記情報記録層１０６ｄからの不要反射光は、上記ホログラム１０８の中央部に照射される。ここで、上記円弧Ｅ１３０の半径は、上記情報記録層１０６ｄからの反射光がホログラム１０８に入光する際のスポットの半径以上に設定されている。つまり、上記情報記録層１０６ｃからの反射光が上記ホログラム１０８に入光する際のスポット径は、上記情報記録層１０６ｄからの反射光が上記ホログラム１０８に入光する際のスポット径よりも大きい。
【００１７】
一般に不要反射光は、上記受光素子上で集光するが、再生信号を含んでおらず、また、各種信号に影響を及ぼし、特にＴＥＳにオフセットをもたらす。しかし、上記光ディスク１０６の場合、上記不要反射光は、領域１０８ａで回折されＦＥＳを検出する受光素子上に集光される。このとき上記不要反射光は均一に入射するため、ＦＥＳを正常に検出することができる。また、ＴＥＳを検出する受光素子上には集光しない為、ＴＥＳの検出に影響を及ぼさない。
【００１８】
上記光ピックアップ装置１００は、上述したように１次光のみを用いてＴＥＳの検出を行うが、０次回折光（非回折光）のみを用いてＴＥＳの検出を行う技術も知られている。具体的には、例えば特許文献２に開示される光ピックアップ装置が挙げられる（以下、「従来例２」と称する）。
【００１９】
上記従来例１に係る光ピックアップ装置と上記従来例２に係る光ピックアップ装置とは以下の点で相違する。
【００２０】
従来例１に係る光ピックアップ装置は、往路光路中に３ビームトラッキングの為の３ビーム用回折格子を備えていないが、従来例２に係る光ピックアップ装置は上記３ビーム用回折格子を備えている。また、従来例１に係る光ピックアップ装置の備える光検出器１０７の形状及びホログラムの形状１０８が、それぞれ上記従来例２に係る光検出器１１２の形状及び上記ホログラム１２２の形状と相違する。
【００２１】
従来例２に係る光ピックアップ装置は、往路中に備えられた上記３ビーム用回折格子により、光ビームを０次光と±１次光の計３ビームに分ける。当該３ビームは戻り光路中で上記ホログラム１２２により再度回折される。この内、上記３ビーム用回折格子により回折され、かつ上記ホログラム１２２により回折されない光ビームをＴＥＳ検出する。
【特許文献１】特開２００４−２８８２２７号公報（２００４年１０月１４日公開）
【特許文献２】特開２００６−６５９３５号公報（２００６年３月９日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
近年の記録情報の高密度化に伴い、光記録媒体の情報を高速に読み出すことが必要とされている。そのためには、光記録媒体の回転数を上げる必要があるが、回転数の上昇に伴い光記録媒体から反射した光ビーム（以下、これを「戻り光」と称する）の光量が減少し、十分な光量を得ることができず高品質な再生信号を得ることができないとの課題がある。
【００２３】
ここで、上述の通り、上記従来例１に係る上記光ピックアップ装置１００は、１次光（回折光）のみを用いてＴＥＳの検出を行う為、より高速の記録又は再生を行う場合、光記録媒体から戻る光量が不足し高品質な信号を得ることができない。
【００２４】
一方、上記従来例２に係る光ピックアップ装置は、０次光（非回折光）のみを用いてＴＥＳの検出を行うため、従来例１に係る光ピックアップ装置と比較して戻り光について十分な光量を得ることができる。ただし、近年、記録情報の高密度化がより高いレベルで要求されるようになった結果、光記録媒体の種類によっては、非再生層からの反射光における０次光（非回折光）と回折光とが干渉し合いＴＥＳに影響を及ぼす可能性があり得る。
【００２５】
上記影響の可能性について、図１３を用いて説明する。
【００２６】
上記従来例２に係るホログラム１２２は、図１２に係る領域１０８ａと同様の領域１２２ａを含んでいる。上記光検出器１１２は、０次光を受光する為の受光素子１１２ａ〜１１２ｈと、上記ホログラム１２２によって回折された１次光を検出する受光素子１１２ｍ〜１１２ｎを備えている。受光素子１１２ａ〜１１２ｄでは再生信号（以下、「ＲＦ」と称する）を検出する。受光素子１１２ｅ〜１１２ｈでは上記３ビーム用回折格子によって生成された±１次光を検出し、受光素子１１２ａ〜１１２ｄで得られたＲＦとともに、３ビーム法にてＴＥＳを検出する。また、受光素子１１２ｍと１１２ｎで得られたＦＥＳによりフォーカシングを行う。以下に、受光素子１１２ａ〜１１２ｎから得られる信号をそれぞれＳａからＳｎとして、各信号の検出式を示す。
【００２７】
すなわち、ＲＦは、
ＲＦ＝Ｓａ＋Ｓｂ＋Ｓｃ＋Ｓｄ
で与えられる。
【００２８】
ＦＥＳは、
ＦＥＳ＝Ｓｍ−Ｓｎ
で与えられる。
【００２９】
ＴＥＳは、
ＴＥＳ＝｛（Ｓａ＋Ｓｂ）−（Ｓｃ＋Ｓｄ）｝−α｛（Ｓｅ−Ｓｆ）＋（Ｓｇ−Ｓｈ）｝
で与えられる。なお、ここで、αは対物レンズシフトや光ディスクチルトによるオフセットをキャンセルするのに最適な係数に設定される。
【００３０】
ここで、非再生層からの反射光はホログラム１２２の中央部に照射される。
【００３１】
上記非再生層からの反射光による上記光検出器上の集光スポットを図１４に示す。集光スポット１５０ａは０次光を、集光スポット１５０ｂはホログラム１２２によって回折された＋１次光を、集光スポット１５０ｃは−１次光を示している。このとき、集光スポット１５０ａ〜１５０ｃは受光素子上で大きく広がり、かつ互いに重なった領域を持つ。この重なった部分において集光スポット同士が干渉し合い、干渉縞が生じる。
【００３２】
図１４に示すように、上記干渉縞と、受光素子１１２ａ〜１１２ｈとが重畳する領域が存在する。よって、この干渉縞の為、ＲＦ、ＴＥＳにオフセットが生じることで、信号品質が低下するとともに、正確なトラッキングが行えないといった問題点が生じる。
【００３３】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、再生信号を検出する光量を十分確保した上で、非再生層からの反射光によって及ぼされるトラッキング制御に対する影響が小さく、高い品質の再生信号を得ることが可能な、光ピックアップ装置、それを備える光情報記録再生装置及びそれらに用いられる収差検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
本発明者らは上記課題を解決するため、鋭意努力した結果、再生または記録の対象となる対象層（例えば再生層）以外の記録層である周辺層（非再生層）からの反射光を、光検出器上に設けられている受光素子から外れる方向に回折させることで、周辺層からの反射光による干渉縞の抑制という上記従来技術には無い独自の作用を得ることができ、その結果、周辺層からの反射光による影響を抑制した上で、トラッキング誤差信号の検出に非回折光のみを用いることができる本発明を完成するに至った。
【００３５】
即ち、本発明に係る光ピックアップ装置は、上記課題を解決するために、複数の情報記録層を備える光記録媒体に光を照射する光源と、光記録媒体で反射した反射光を回折光と非回折光とに分離する光ビーム分離手段と、光源および光ビーム分離手段と光記録媒体との間に介在する集光光学系と、分離された回折光及び非回折光をそれぞれ検出する受光素子を複数備える光検出手段とを備えているとともに、トラッキング誤差信号の検出には非回折光のみを用いる光ピックアップ装置において、上記光ビーム分離手段には、上記反射光の内、光軸の中心を含む一部の反射光を、上記受光素子から外れる方向に回折させる光軸中心光回折部が含まれることを特徴としている。
【００３６】
上記の構成によれば、非再生層からの反射光が光軸中心光回折部によって受光素子のない場所に回折されることにより、非再生層からの反射光による回折光と非回折光との干渉稿の発生が抑制される。よって、上記干渉縞によってＴＥＳの信号品質が低下することを抑制することができる。
【００３７】
従って、再生信号の品質を十分確保した上で、非再生層からの反射光によるトラッキング制御に及ぼす影響が小さくすることができる。
【００３８】
本発明に係る光ピックアップ装置は、上記課題を解決するために、上記複数の記録層のうち、情報の記録又は再生の対象となる記録層を対象層とし、対象層以外の層を周辺層としたとき、上記集光光学系は、光記録媒体の対象層に合焦した状態で、上記光ビーム分離手段に照射される反射光のうち、周辺層から反射される反射光を、対象層から反射した反射光よりも小さい照射範囲となるように、光ビーム分離手段側に合焦されていることが好ましい。
【００３９】
上記の構成によれば、非再生層からの反射光が全て光軸中心光回折部によって受光素子のない場所に回折されることにより、上記受光素子上で非再生層からの反射光による回折光と非回折光との干渉稿が生じることがない。よって、上記干渉縞によってＴＥＳの信号品質が低下することがない。
【００４０】
従って、再生信号の品質を十分確保した上で、非再生層からの反射光によるトラッキング制御に及ぼす影響が小さくすることできる。
【００４１】
本発明に係る光ピックアップ装置は、上記課題を解決するために、上記光ビーム分離手段は、さらに、受光素子の存在する方向に反射光を回折する受光回折部を複数備えていることが好ましい。
【００４２】
上記の構成によれば、複数の回折光により得られた信号を、例えばＦＥＳなどのエラー信号の検出に用いることができる。よって、信頼性の高い光ピックアップ装置を提供することができる。
【００４３】
本発明に係る光ピックアップ装置は、上記課題を解決するために、上記光ビーム分離手段における上記光軸中心光回折部は、上記反射光の光軸中心を中心とする円形領域であることが好ましい。
【００４４】
上記の構成によれば、上記光軸中心光回折部を上記反射光の光軸を中心とする円弧により構成することで、非再生層からの反射光が通る領域のみを回折させることができる。よって、再生層からの反射光が回折されることにより減少する光量をより少なくすることができ、検出する非回折光（０次光）の光量をさらに増加することができ、よりトラッキング制御の精度を高めることができる。よって、より信頼性の高い光ピックアップ装置を提供することができる。
【００４５】
本発明に係る光ピックアップ装置は、上記課題を解決するために、円形領域である上記光軸中心光回折部を第１の光回折部としたときに、上記複数の受光回折部には、上記第１の光回折部に隣接し、かつ、上記第１の光回折部より光記録媒体のタンジェンシャル方向の負方向側に位置する第２の光回折部が含まれることが好ましい。
【００４６】
上記の構成によれば、フォーカス制御を行うための信号を検出することができる。よって、信頼性の高い光ピックアップ装置を提供することができる。
【００４７】
本発明に係る光ピックアップ装置は、上記課題を解決するために、上記第２の光回折部は、光軸中心を通りかつ光記録媒体のラジアル方向に平行な直線上であって、上記光軸中心光回折部（第１の光回折部）を形成する円の外側の分割直線である第１の分割直線及び第２の分割直線と、上記光軸中心光回折部（第１の光回折部）を形成する円上に、光軸を通りかつ光記録媒体のラジアル方向に平行な直線により分割されて形成される半円における第１の円弧と、上記光ビーム分離手段の外周を形成する線であって、光記録媒体のタンジェンシャル方向の負方向側に位置する第１の分割線とで形成される領域であることが好ましい。
【００４８】
上記の構成によれば、ナイフエッジ法でフォーカス制御を行うための信号を検出することができる。よって、信頼性の高い光ピックアップ装置を提供することができる。
【００４９】
本発明に係る光ピックアップ装置は、上記課題を解決するために、上記複数の受光回折部には、光記録媒体のラジアル方向に沿って伸びる形状を有しており、上記光軸中心光回折部（第１の光回折部）に隣接し、かつ、上記第１の光回折部から見て、光記録媒体のタンジェンシャル方向の正方向側に位置する第３の光回折部が含まれることが好ましい。
【００５０】
上記の構成によれば、上記光記録媒体の球面収差誤差を検出することが可能となるため、情報記録層を保護するカバーガラス層の薄い高密度光記録媒体を再生する際に不可欠な球面収差補正を行うことが可能となり、より高性能な光ピックアップ装置を提供することができる。
【００５１】
本発明に係る光ピックアップ装置は、上記課題を解決するために、上記第３の光回折部は光軸中心を通りかつ光記録媒体のラジアル方向に平行な直線上であって、上記光軸中心光回折部（第１の光回折部）を形成する円の外側の分割直線を第１の分割直線及び第２の分割直線としたとき、光記録媒体のラジアル方向に平行な分割直線であって、上記第１の分割直線より光記録媒体のタンジェンシャル方向の正方向側にある第３の分割直線と、光記録媒体のラジアル方向に平行な分割直線であって、上記第２の分割直線より光記録媒体のタンジェンシャル方向の正方向側にある第４の分割直線と、光記録媒体のラジアル方向に平行な分割直線であって、上記第３の分割直線及び上記第４の分割直線より光記録媒体のタンジェンシャル方向の正方向側にある第５の分割直線と、光軸を通りかつ光記録媒体のタンジェンシャル方向に平行な直線に対して互いに線対称であって、上記第３の分割直線と上記第５の分割直線とを結ぶ第６の分割直線及び上記第４の分割直線と上記第５の分割直線とを結ぶ第７の分割直線と、上記光軸中心光回折部（第１の光回折部）を形成する円上の円弧であって、上記第１の円弧を除くことで形成される第３の円弧と、上記光ビーム分離手段の外周を形成する線であって、上記第１の分割直線および上記第３の分割直線において、上記外周を形成する線に交わる端点同士を結んで形成される第２の分割線と、上記光ビーム分離手段の外周を形成する線であって、上記第２の分割直線および上記第４の分割直線において、上記外周を形成する線に交わる端点同士を結んで形成される第３の分割線と、上記第１の分割直線と、上記第２の分割直線とで形成される領域であることが好ましい。
【００５２】
上記の構成によれば、上記光記録媒体の球面収差誤差をさらに正確に検出することが可能となるため、情報記録層を保護するカバーガラス層の薄い高密度光記録媒体を再生する際に不可欠な球面収差補正を行うことが可能となり、より高性能な光ピックアップ装置を提供することができる。
【００５３】
本発明に係る光ピックアップ装置は、上記課題を解決するために、上記複数の受光回折部には、上記上記光軸中心光回折部（第１の光回折部）に隣接せず、かつ、第１の光回折部から見て、光記録媒体のタンジェンシャル方向の正方向側の外周に位置する第４の光回折部が含まれることが好ましい。
【００５４】
上記の構成によれば、上記各領域により得られた信号に基づきダブルナイフエッジ法でフォーカス制御を行うための信号を得ることができる。よって、経時変化などによって起こる光学系の位置ずれによるフォーカスオフセットの影響を抑制することができる。さらに、上記光記録媒体の球面収差誤差を検出が可能となり、情報記録層を保護するカバーガラス層の薄い高密度光記録媒体を再生する際に不可欠な球面収差補正を行うことが可能となる。よって、より信頼性の高い光ピックアップ装置を提供することができる。
【００５５】
本発明に係る光ピックアップ装置は、上記課題を解決するために、上記第４の光回折部は光軸中心を通りかつ光記録媒体のラジアル方向に平行な直線上であって、上記光軸中心光回折部（第１の光回折部）を形成する円の外側の分割直線を第１の分割直線及び第２の分割直線としたとき、光記録媒体のラジアル方向に平行な分割直線であって、上記第１の分割直線より光記録媒体のタンジェンシャル方向の正方向側にある第３の分割直線と、光記録媒体のラジアル方向に平行な分割直線であって、上記第２の分割直線より光記録媒体のタンジェンシャル方向の正方向側にある第４の分割直線と、光記録媒体のラジアル方向に平行な分割直線であって、上記第３の分割直線及び上記第４の分割直線より光記録媒体のタンジェンシャル方向の正方向側にある第５の分割直線と、光軸を通りかつ光記録媒体のタンジェンシャル方向に平行な直線に対して互いに線対称であって、上記第３の分割直線と上記第５の分割直線とを結ぶ第６の分割直線及び上記第４の分割直線と上記第５の分割直線とを結ぶ第７の分割直線と、上記光ビーム分離手段の外周を形成する線であって、上記第３の分割直線および上記第４の分割直線において、上記外周を形成する線に交わる端点同士を結んで形成され、上記第３の分割直線および上記第４の分割直線より光記録媒体のタンジェンシャル方向の正方向側に位置する第４の分割線とで形成される領域であることが好ましい。
【００５６】
上記の構成によれば、上記各領域により得られた信号に基づきダブルナイフエッジ法でさらに正確にフォーカス制御を行うための信号を得ることができる。よって、経時変化などによって起こる光学系の位置ずれによるフォーカスオフセットの影響を抑制することができる。さらに、上記光記録媒体の球面収差誤差をさらに正確に検出が可能となり、情報記録層を保護するカバーガラス層の薄い高密度光記録媒体を再生する際に不可欠な球面収差補正を行うことが可能となる。よって、より信頼性の高い光ピックアップ装置を提供することができる。
【００５７】
本発明に係る光ピックアップ装置は、上記課題を解決するために、上記第３の光回折部で回折された光ビームの焦点位置及び上記第４の光回折部で回折された光ビームの焦点位置から、集光光学系の球面収差誤差を検出することが好ましい。
【００５８】
上記の構成によれば、上記光記録媒体の球面収差誤差を検出が可能となり、情報記録層を保護するカバーガラス層の薄い高密度光記録媒体を再生する際に不可欠な球面収差補正を行うことが可能となり、より高性能な光ピックアップ装置を提供することができる。
【００５９】
本発明に係る光ピックアップ装置は、上記課題を解決するために、上記第４の光回折部で回折された光ビームの焦点位置から、集光光学系の球面収差誤差を検出することが好ましい。
【００６０】
上記の構成によれば、受光素子数及び光検出器より出力される端子数が減らしつつも、上記球面収差誤差を検出することができ、より信頼性が高くかつ低コストな光ピックアップ装置を提供することができる。
【００６１】
本発明に係る光ピックアップ装置は、上記課題を解決するために、上記光軸中心光回折部は、上記反射光の光軸中心を中心とする第２の円上の円弧であって、上記第２の円を、光軸中心を通り光記録媒体のラジアル方向に平行な直線で分割することで形成される第１の半円領域と、光軸中心を通りかつ光記録媒体のラジアル方向に平行な直線上であって、上記光ビーム分離手段の内側に形成される第８の分割直線と、上記第８の分割直線に平行であって、互いに交わることの無い第９の分割直線及び第１０の分割直線と、光記録媒体のラジアル方向に平行な分割直線であって、上記第９の分割直線及び上記第１０の分割直線から見て、光記録媒体のタンジェンシャル方向に正方向側に位置する第１１の分割直線と、光軸を通りかつ光記録媒体のタンジェンシャル方向に平行な直線に対して互いに線対称であって、上記第９の分割直線と上記第１１の分割直線とを結ぶ第１２の分割直線及び上記第１０の分割直線と上記第１１の分割直線とを結ぶ第１３の分割直線と、上記光ビーム分離手段の外周を形成する線であって、上記第８の分割直線および上記第９の分割直線における上記外周と交わる端点同士を結んで形成される第５の分割線と、上記光ビーム分離手段の外周を形成する線であって、上記第８の分割直線および上記第１０の分割直線における上記外周と交わる端点同士を結んで形成される第６の分割線とで形成される領域とを併せた領域であることが好ましい。
【００６２】
上記の構成によれば、上記光記録媒体の球面収差誤差のより正確な検出が可能となり、情報記録層を保護するカバーガラス層の薄い高密度光記録媒体を再生する際に不可欠な球面収差補正を行うことが可能となる。さらに、上記光軸中心光回折部及び上記第２〜第４の光回折部を備える光ビーム分離手段に比べ、上記光ビーム分離手段における素子の分割数及び受光素子数を減らすことができる。よって、信頼性が高く、より低コストな光ピックアップ装置を提供することができる。
【００６３】
本発明に係る光ピックアップ装置は、上記課題を解決するために、上記複数の受光回折部には、上記光軸中心光回折部を第１の光回折部としたときに、上記第１の光回折部に隣接し、上記第１の光回折部より光記録媒体のタンジェンシャル方向に負方向側に位置する第５の光回折部が含まれることが好ましい。
【００６４】
上記の構成によれば、フォーカス制御を行うための信号を検出することができる。よって、信頼性の高い光ピックアップ装置を提供することができる。
【００６５】
本発明に係る光ピックアップ装置は、上記課題を解決するために、上記第５の光回折部は、上記光ビーム分離手段の外周を形成する線であって、上記第８の分割直線の両端と上記外周を形成する線を結んで形成され、上記第８の分割直線から見て、光記録媒体のタンジェンシャル方向に負方向側に形成される領域から、上記第１の半円領域を除くことで形成される領域であることが好ましい。
【００６６】
上記の構成によれば、ナイフエッジ法でフォーカス制御を行うための信号を検出することができる。よって、信頼性の高い光ピックアップ装置を提供することができる。
【００６７】
本発明に係る光ピックアップ装置は、上記課題を解決するために、上記複数の受光回折部には、上記光軸中心光回折部を第１の光回折部としたときに、上記第１の光回折部に隣接し、上記第１の光回折部より光記録媒体のタンジェンシャル方向に正方向側に位置する第６の光回折部が含まれることが好ましい。
【００６８】
上記の構成よれば、上記各領域により得られた信号に基づきダブルナイフエッジ法でフォーカス制御を行うための信号を得ることができる。よって、経時変化などによって起こる光学系の位置ずれによるフォーカスオフセットの影響を抑制することができる。さらに、上記光記録媒体の球面収差誤差を検出が可能となり、情報記録層を保護するカバーガラス層の薄い高密度光記録媒体を再生する際に不可欠な球面収差補正を行うことが可能となる。よって、より信頼性の高い光ピックアップ装置を提供することができる。
【００６９】
本発明に係る光ピックアップ装置は、上記課題を解決するために、上記第６の光回折部は、光軸中心を通りかつ光記録媒体のラジアル方向に平行な直線上であって、上記光ビーム分離手段の内側に形成される分割直線を第８の分割直線としたとき、上記第８の分割直線に平行であって、互いに交わることの無い第９の分割直線及び第１０の分割直線と、
光記録媒体のラジアル方向に平行な分割直線であって、上記第９の分割直線及び上記第１０の分割直線から見て、光記録媒体のタンジェンシャル方向に正方向側に位置する第１１の分割直線と、光軸を通りかつ光記録媒体のタンジェンシャル方向に平行な直線に対して互いに線対称であって、上記第９の分割直線と上記第１１の分割直線とを結ぶ第１２の分割直線及び上記第１０の分割直線と上記第１１の分割直線とを結ぶ第１３の分割直線と、上記光ビーム分離手段の外周を形成する線であって、上記第９の分割直線および上記第１０の分割直線において、上記外周を形成する線に交わる端点同士を結んで形成され、上記第９の分割直線及び上記第１０の分割直線より光記録媒体のタンジェンシャル方向の正方向側に位置する第７の分割線とで形成される領域であることが好ましい。
【００７０】
上記の構成によれば、非再生層からの反射光が光軸中心光回折部によって受光素子のない場所に回折されることにより、非再生層からの反射光による回折光と非回折光との干渉稿の発生が抑制される。よって、強度の高い非回折光（０次光）を検出しても、上記干渉縞によってＲＦ、ＴＥＳの信号品質が低下することを抑制することができる。さらに、上記光軸中心光回折部及び上記第２〜第４の光回折部を備える光ビーム分離手段に比べ、上記光ビーム分離手段における素子の分割数及び受光素子数を減らすことができる。よって、信頼性が高く、より低コストな光ピックアップ装置を提供することができる。
【００７１】
本発明に係る光ピックアップ装置は、上記課題を解決するために、上記第６の光回折部で回折された光ビームの焦点位置から、集光光学系の球面収差誤差を検出することが好ましい。
【００７２】
上記の構成によれば、上記光記録媒体の球面収差誤差を検出が可能となり、情報記録層を保護するカバーガラス層の薄い高密度光記録媒体を再生する際に不可欠な球面収差補正を行うことが可能となる。よって、より高性能な光ピックアップ装置を提供することができる。
【００７３】
本発明に係る光ピックアップ装置は、上記課題を解決するために、上記光軸中心光回折部は回折光のみを発生させ、非回折光を発生させないことが好ましい。
【００７４】
上記の構成によれば、上記光軸中心光回折部は回折光のみを発生させ、非回折光を生じないことで、フォーカスエラー信号の検出に対する非再生層からの反射光が及ぼす影響を完全になくすことが可能となる。よって、より信頼性の高い光ピックアップ装置を提供することができる。
【００７５】
本発明に係る光ピックアップ装置は、上記課題を解決するために、上記光ピックアップ装置は、上記照射される光ビームを回折させて、上記光記録媒体に記録された情報を取得する為のメインビーム及び上記メインビームの集光位置を制御する為の位置情報を取得する為のサブビームを発生させる回折手段を、上記光源と上記集光光学系の間に備えることが好ましい。
【００７６】
上記の構成によれば、光記録媒体の位置情報をメインビーム及びサブビームにより的確に取得することができる。よって、正確なトラッキング制御を行うことが可能な光ピックアップ装置を提供することができる。
【００７７】
本発明に係る光ピックアップ装置は、上記課題を解決するために、上記メインビーム及び上記サブビームの受光結果に基づいて、３ビームトラッキング制御を行うことが好ましい。
【００７８】
上記の構成によれば、３ビームトラッキング制御を行うことで、光記録媒体が半径方向に位置ずれしても、対物レンズがトラックに追従する。よって、正確なトラッキング制御を行うことが可能な光ピックアップ装置を提供することができる。
【００７９】
本発明に係る光情報記録再生装置は、上記課題解決のため、上記のいずれかの光ピックアップ装置を備えることが好ましい。
【００８０】
上記の構成によれば、本発明に係る光情報記録再生装置を備えているため、再生信号を検出する光量を十分確保した上で、非再生層からの反射光によるトラッキング制御に及ぼす影響が小さく、高い品質の再生信号を得ることができる。よって、より信頼性の高い光情報記録再生装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００８１】
本発明に係る光ピックアップ装置は、以上のように、光記録媒体からの反射光の内、光軸中心を含む一部の反射光を、光検出器上であって、受光素子が存在しない位置に回折させる領域を備える。このように光ビームの分離形状を最適化することによって、非再生層からの反射光を受光素子が存在しない位置に回折させることができる。よって、強度の高い非回折光（０次光）を検出することにより、再生信号を検出する光量を十分確保した上で、非再生層からの反射光がトラッキング制御に及ぼす影響が小さい、高い品質の再生信号を得ることが可能である。
【００８２】
従って、信頼性の高い光ピックアップ装置及びそれを備える光情報記録再生装置を提供することができるという効果を奏する。
【００８３】
さらに、本発明にかかる収差検出装置は、球面収差誤差を検出することにより、球面収差補正を行うことが可能となる。よって、再生信号を検出する光量を十分確保した上で、非再生層からの反射光によって及ぼされるトラッキング制御に対する影響が小さく、高い品質の再生信号を得ることが可能であり、さらに球面収差補正が可能であるという高品質の収差検出装置、ひいては光ピックアップ装置及びそれを備える光情報記録再生装置を提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８４】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１ないし８に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施の形態では、本発明に係る収差検出装置を、光記録媒体としての光ディスクに対して光学的に情報の記録又は再生を行う光記録再生装置に備えられた光ピックアップ装置に用いた例について説明する。なお、本発明はこれに限定されるものではない。
【００８５】
図１は、本実施の形態に係る光ピックアップ装置１０の概略構成を示す断面図である。
【００８６】
本実施の形態に係る光記録再生装置は、図１に示すように、光ディスク６を回転駆動する図示しないスピンドルモータ、光ディスク６に対して情報の記録又は再生を行う光ピックアップ装置１０、上記スピンドルモータ及び光ピックアップ装置１０を駆動制御するための図示しない駆動制御部及び制御信号生成回路を備えている。
【００８７】
上記光ピックアップ装置１０は、光集積ユニット２０、コリメータレンズ３、対物レンズ（集光光学系）４を備えている。上記光集積ユニット２０は、光ディスク６に光ビームを照射するための半導体レーザ（光源）１、偏光回折素子１５、及び光検出器７を備えている。なお、上記偏光回折素子１５及び上記光検出器７は、本発明の収差検出装置を構成している。また、光集積ユニット２０のより詳細な構成については後述する。
【００８８】
上記光ディスク６は、カバーガラス６ａ、基板６ｂ、及び上記カバーガラス６ａと上記基板６ｂとの間に形成された２つの情報記録層６ｃ、６ｄから構成されている。つまり、上記光ディスク６は２層ディスクであって、本発明に係る上記光ピックアップ装置１０は上記情報記録層６ｃ又は６ｄに光ビームを集光させることで、各情報記録層６ｃ又は６ｄから情報を再生し、若しくは、各情報記録層６ｃ又は６ｄへ情報を記録するようになっている。
【００８９】
一方、上記情報記録層６ｃ又は６ｄから反射された光ビームは、上記対物レンズ４、上記コリメータレンズ３の順に各部材を通過して上記偏光回折素子１５に入射され、上記偏光回折素子１５にて回折されて上記光検出器７上に集光される。
【００９０】
従って、以下の説明において、光ディスク６の「情報記録層」は情報記録層６ｃ又は６ｄのいずれかを表し、上記光ピックアップ装置１０は、どちらの情報記録層にも光ビームを集光させ、情報を記録または再生できるものとする。
【００９１】
図２に基づいて、各制御信号の生成及び上記各信号による上記光ピックアップ装置１０の駆動制御について説明する。
【００９２】
図２は、本実施の形態に係る光ピックアップ装置１０の概略構成を示す模式図である。
【００９３】
図２に示すように、制御信号生成回路２１は、上記光集積ユニット２０に備えられている上記光検出器７から得られた信号に基づいて、ＴＥＳ、ＦＥＳ及び球面収差誤差信号（以下、「ＳＡＥＳ」と称する）を生成する。ＴＥＳはトラッキング駆動回路へ出力され、ＦＥＳはフォーカス駆動回路へ出力され、ＳＡＥＳは球面収差補正機構駆動回路へ出力されるようになっている。そして、各駆動回路では、各誤差信号に基づいて各部材の駆動機構２２を制御する。なお、駆動機構２２は、例えば、後述する対物レンズ駆動機構や、球面収差補正用アクチュエータなどを含むが、説明の便宜のため、本明細書及び図面において、駆動機構２２と総称している。
【００９４】
上記フォーカス駆動回路では、ＦＥＳが入力されて、このＦＥＳの値に基づいて、対物レンズ４を光軸方向に移動させて、該対物レンズ４の焦点位置ずれを補正するように、対物レンズ駆動機構を駆動制御する。
【００９５】
また、上記球面収差補正機構駆動回路では、ＳＡＥＳが入力されて、このＳＡＥＳの値に基づいて、コリメータレンズ３を光軸方向に移動させて、上記光ピックアップ装置１０の光学系で発生した球面収差を補正するように、球面収差補正用アクチュエータを駆動制御する。
【００９６】
ここで球面収差について説明する。
【００９７】
一般に、光記録媒体では、埃や傷から情報記録層を保護するために、情報記録層がカバーガラスで覆われている。従って、光ピックアップ装置の対物レンズを透過した光ビームは、カバーガラスを通過して、その下にある情報記録層上で集光されて焦点を結ぶことになる。光ビームがカバーガラスを通過すると、球面収差（ＳＡ：Spherical Aberration）が発生する。通常、対物レンズはこの球面収差を相殺するように設計されている。しかしながら、カバーガラスの厚さが、予め定められた値からずれると、情報記録層に集光された光ビームには、球面収差が発生し、ビーム径が大きくなってしまい、情報を正しく読み書きすることができなくなるという問題が生じる。さらに、複数の情報記録層を積層化して形成された多層光記録媒体では、該光記録媒体の表面（カバーガラス表面）から各情報記録層までの厚みがそれぞれ異なるので、光ビームが光記録媒体のカバーガラスを通過する際に発生する球面収差が、各情報記録層で異なる。
【００９８】
また、上述した通り、光記録媒体の高記録密度化に対応するためには、該光記録媒体の情報記録層上に集光される光ビームのビーム径を小さくすることが必要である。
【００９９】
光ビームのビーム径を小さくする方法として、光ビームの短波長化と、光記録媒体を記録再生する光ピックアップ装置の集光光学系としての対物レンズの開口数（ＮＡ：Numerical Aperture）を大きくすることとが考えられる。
【０１００】
光ビームの短波長化に関しては、ＤＶＤ(Digital Versatile Disc)で一般に利用されてきた波長６５０ｎｍの赤色半導体レーザから波長４０５ｎｍの青紫色半導体レーザへの光源の置き換えが可能である。しかし、高開口数（ＮＡ）の対物レンズでは、球面収差の誤差の影響が大きく、情報の読み取り精度の低下を招くという問題が生じる。そこで、高開口数（ＮＡ）の対物レンズを用いて高記録密度化を実現するためには球面収差誤差を補正する必要がある。
【０１０１】
そして、本実施の形態では、後述する第１の偏光ホログラム素子２の有するホログラムパターン及び光検出器７により検出された信号により、上記制御信号生成回路がＳＡＥＳを生成することで、球面収差誤差を補正するのである。なお、球面収差誤差を補正する手段はこれに限られるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。
【０１０２】
図３（ａ）（ｂ）は、上記光ピックアップ装置１０に用いられる光集積ユニット２０の概略構成を示す図である。図３（ａ）は、上記光集積ユニット２０を光軸方向（Ｚ方向）から見た平面図である。図３（ｂ）は、上記光集積ユニット２０の断面図であり、上記光集積ユニット２０内の半導体レーザ１と光検出器７の配置関係を示す。なお、図の煩雑化を避けるため、図３（ａ）においては、偏光ビームスプリッタ１４と偏光回折素子１５と１／４波長板１６とは省略している。
【０１０３】
上記光集積ユニット２０は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、半導体レーザ１と、光検出器７と、偏光ビームスプリッタ１４と、偏光回折素子１５と、１／４波長板１６と、パッケージ１７とを備えている。
【０１０４】
上記パッケージ１７は、ステム１７ａとベース１７ｂとキャップ１７ｃとによって構成されている。上記キャップ１７ｃには、光を通過させるための窓部１７ｄが形成されている。上記パッケージ１７内には、上記半導体レーザ１及び上記光検出器７が搭載されている。
【０１０５】
図３（ｂ）に示すように、上記ステム１７ａ上に上記光検出器７が搭載されており、上記ステム１７ａの側部に半導体レーザ１が設けられている。半導体レーザ１から出射する光ビームの光路と、光検出器７に受光される戻り光の光路とが確保されるように、半導体レーザ１の光ビーム出射部及び光検出器７の受光部が、上記キャップ１７ｃに形成された窓部１７ｄの領域に含まれるように配置されている。
【０１０６】
ここで、以下の説明において、説明の便宜上、偏光ビームスプリッタ１４における半導体レーザ１から出射する光ビーム３０が入射する面を、偏光ビームスプリッタ１４の光ビーム入射面とし、偏光ビームスプリッタ１４における戻り光が入射する面を、偏光ビームスプリッタ１４の戻り光入射面とする。
【０１０７】
上記半導体レーザ１は、波長λ＝４０５ｎｍの光ビーム３０を出射するものを使用している。また、本実施の形態では、該光ビーム３０は、図示した光軸方向（Ｚ方向）に対してＸ方向の偏光振動面を有する直線偏光（Ｐ偏光）である。上記半導体レーザ１から出射された上記光ビーム３０は、上記偏光ビームスプリッタ１４に入射する。
【０１０８】
上記偏光ビームスプリッタ１４は、偏光ビームスプリッタ面（以下、「ＰＢＳ面」と称する）１４ａと、反射ミラー（反射面）１４ｂとを有している。
【０１０９】
本実施の形態におけるＰＢＳ面１４ａは、図示した光軸方向（Ｚ方向）に対してＸ方向の偏光振動面を有する直線偏光（Ｐ偏光）を透過し、該偏光振動面に垂直な偏光振動面を有する、すなわち、図示した光軸方向（Ｚ方向）に対してＹ方向の偏光振動面を有する直線偏光（Ｓ偏光）を反射するような特性をもつ。
【０１１０】
上記ＰＢＳ面１４ａは、上記半導体レーザ１から出射されたＰ偏光を有する光ビームの光軸上に、該光ビーム３０が透過するように配置されている。上記反射ミラー１４ｂは、ＰＢＳ面１４ａに対して平行になるように配置されている。
【０１１１】
上記ＰＢＳ面１４ａに入射した上記光ビーム３０（Ｐ偏光）は、上記ＰＢＳ面１４ａをそのまま透過する。上記ＰＢＳ面１４ａを透過した上記光ビーム３０は、次に、上記偏光回折素子１５に入射する。
【０１１２】
次に、上記偏光回折素子１５について詳細に説明する。上記偏光回折素子１５は、第１の偏光ホログラム素子（光ビーム分離手段）２及び第２の偏光ホログラム素子５から構成されている。
【０１１３】
ここで、説明の便宜上、上記偏光回折素子１５において、上記半導体レーザ１から出射する光ビーム３０が入射する面を、偏光回折素子１５の光ビーム入射面とし、偏光回折素子１５における戻り光が入射する面を、偏光回折素子１５の戻り光入射面とする。
【０１１４】
上記偏光回折素子１５の光ビーム入射面は、上記偏光ビームスプリッタ１４の戻り光入射面に対向するように、かつ、半導体レーザ１から出射する光ビームの光軸上に、配置されている。
【０１１５】
上記第１の偏光ホログラム素子２及び第２の偏光ホログラム素子５はいずれも、光ビーム３０の光軸上に配置されている。
【０１１６】
第１の偏光ホログラム素子２は、上記第２の偏光ホログラム素子５よりも半導体レーザ１側に配置された構成となっている。なお、本発明は、必ずしもこの構成に限らず、例えば、第２の偏光ホログラム素子５を、上記第１の偏光ホログラム素子２よりも半導体レーザ１側に配置された構成とすることも可能である。
【０１１７】
上記第１の偏光ホログラム素子２は、入射した光のうち、Ｓ偏光は回折させ、Ｐ偏光はそのまま透過させる。具体的には、上記第１の偏光ホログラム素子２は、入射したＳ偏光を、０次回折光（非回折光）と、±１次回折光（回折光）とに回折する。
【０１１８】
上記第２の偏光ホログラム素子５はＰ偏光を回折させてＳ偏光を透過させる。
【０１１９】
換言すると、後述する戻り光において、第２の偏光ホログラム素子５を出射したＰ偏光の光ビーム３１は、上記第１の偏光ホログラム素子２に入射して、透過する。なお、第１の偏光ホログラム素子２の詳細なホログラムパターンについては、後述する。
【０１２０】
これら偏光の回折は、各偏光ホログラム素子２及び５に形成された溝構造（格子）によって行われ、回折角度は、上記格子のピッチ（以下、「格子ピッチ」と称する）によって規定される。
【０１２１】
また、上記第２の偏光ホログラム素子５には、ＴＥＳを検出するための３ビーム（メインビーム及び、２つのサブビーム）生成用のホログラムパターンが形成されている。
【０１２２】
すなわち、上記ＰＢＳ面１４ａを透過して、上記第１の偏光ホログラム素子２を透過したＰ偏光の光ビーム３０は、上記第２の偏光ホログラム素子５に入射すると、回折されてＴＥＳを検出するための３ビームとなり、第２の偏光ホログラム素子５から出射する。なお、３ビームを用いたＴＥＳ検出方法としては、３ビーム法や、差動プッシュプル（ＤＰＰ）法や、位相シフトＤＰＰ法等を用いることができる。
【０１２３】
上記１／４波長板１６は、直線偏光を入射し、円偏光に変換して出射することができる。従って、１／４波長板１６に入射したＰ偏光の光ビーム３０（直線偏光）は、円偏光の光ビームに変換されて、光集積ユニット２０から出射する。
【０１２４】
光集積ユニット２０から出射した円偏光の光ビームは、コリメータレンズ３により平行光にされた後、対物レンズ４を介して光ディスク６に集光される。そして、光ディスク６によって反射された光ビームは、すなわち戻り光は、再び対物レンズ４とコリメータレンズ３を通過して、再び光集積ユニット２０の上記１／４波長板１６に入射する。
【０１２５】
光集積ユニット２０の１／４波長板１６に入射する上記戻り光は円偏光であり、該１／４波長板１６によって、図示した光軸方向（Ｚ方向）に対してＹ方向の偏光振動面を有する直線偏光（Ｓ偏光）に変換される。Ｓ偏光の戻り光は、上記第２の偏光ホログラム素子５に入射し、そのまま透過した後、上記第１の偏光ホログラム素子２に入射する。
【０１２６】
上記第１の偏光ホログラム素子２に入射したＳ偏光の戻り光は、０次回折光（非回折光）と、±１次回折光（回折光）とに回折されて出射する。該Ｓ偏光の戻り光は、上記偏光ビームスプリッタ１４に入射し、上記ＰＢＳ面１４ａによって反射され、反射ミラー１４ｂによってさらに反射されて上記偏光ビームスプリッタ１４から出射する。上記偏光ビームスプリッタ１４から出射した該Ｓ偏光の戻り光は、上記光検出器７に受光される。上記光検出器７は、第１の偏光ホログラム素子２の＋１次光の焦点位置に配置されている。なお、上記光検出器７の受光部パターンについては、後述する。
【０１２７】
第２の偏光ホログラム素子５にて形成されるホログラムパターンは、３ビーム法又は差動プッシュプル法（ＤＰＰ法）を用いたＴＥＳの検出のための規則的な直線格子である。
【０１２８】
本実施の形態に係る第１の偏光ホログラム素子２に形成されるホログラムパターンを以下に説明するが、本発明はこれに限られるものではなく、上記戻り光を回折する領域は、１つでもよく、また複数でも良い。
【０１２９】
ここで、本実施の形態に係る第１の偏光ホログラム素子２に形成されるホログラムパターンを図４に基づいて説明する。
【０１３０】
図４は第１の偏光ホログラム素子２に形成されるホログラムパターンを示した模式図である。
【０１３１】
図４に示すように、上記第１の偏光ホログラム素子２は４つの領域２a〜２ｄを有している。第１の領域２ａは、光軸を含み光ディスク６のラジアル方向に平行な直線（図示せず）上の分割直線Ｄ１及び分割直線Ｄ７と、上記分割直線Ｄ１に対して平行な分割直線Ｄ２（分割直線Ｄ１との距離ｈ２）と、上記分割直線Ｄ７に対して平行な分割直線Ｄ６（分割直線Ｄ７との距離ｈ２）と、上記分割直線Ｄ１に対して分割直線Ｄ４（分割直線Ｄ１との距離ｈ１、長さｗ１）と、光軸を含み光ディスク６のタンジェンシャル方向に平行な直線（図示せず）に対して軸対称で所定角度（角度±θ）だけ傾斜した分割直線Ｄ３及び分割直線Ｄ５と、光軸を中心とする半径ｒ２の円弧Ｅ１及びＥ２と、光軸を中心とする半径ｒ３の円Ｅ５とで囲まれた領域である。なお、上記領域２ａの形状は、後述する領域２ｃに隣接し、光記録媒体のラジアル方向に沿って伸びる形状を有している限り、これに限られるものではない。
【０１３２】
第２の領域２ｂは、上記分割直線Ｄ２〜分割直線Ｄ６と、光軸を中心とする半径ｒ２の円弧Ｅ３とで囲まれた領域である。なお、上記領域２ｂの形状は、上記領域２ａのみに隣接し、上記領域２ａからみてタンジェンシャル方向の正方向側の外周に位置する限り、これに限られるものではない。
【０１３３】
また、第３の領域２ｃは、光軸を中心とする半径ｒ２の円弧Ｅ４と、上記円Ｅ５と、上記分割直線Ｄ１と、上記分割直線Ｄ７とで囲まれた領域である。なお、上記領域２ｃの形状は後述する領域２ｄに隣接し、領域２ｄより光記録媒体のタンジェンシャル方向の負方向側に位置する限り、これに限られるものではない。
【０１３４】
第４の領域２ｄは、上記円Ｅ５で囲まれた領域である。なお、上記領域２ｄの形状は、光軸中心を含む限り、これに限定されるものではない。
【０１３５】
なお、上述した分割直線Ｄ１〜Ｄ７は全て光軸と直交する。
【０１３６】
本実施の形態に係る光ピックアップ装置では、第１の偏光ホログラム素子２上での対物レンズ４のアパーチャで規定される、再生層から反射した光ビーム（図４に破線円Ｐ１で示す）の有効径の半径をｒとしたとき、ｈ１＝０．６ｒ、ｈ２＝０．３ｒ、θ=±４５ｄｅｇ、ｗ１＝０．６ｒと設定している。半径ｒ２は、対物レンズシフトや調整誤差を考慮して半径ｒよりも十分大きくなるように設定している。半径ｒ３は、後述する第１の偏光ホログラム素子上に集光した非再生層からの反射光６０の半径ｒ４以上に設定している。本実施例では０．１ｒと設定している。
【０１３７】
ここで、上記領域２ｂを通過した光ビームが光検出器７上に集光するスポットをＳＰ１とする。同様に、領域２ａを通過した光ビームが光検出器上に集光するスポットをＳＰ２とし、領域２ｃを通過した光ビームが光検出器上に集光するスポットをＳＰ３とし、領域２ｄを通過した光ビームが光検出器上に集光するスポットをＳＰ４とする。なお、集光スポットＳＰ４は受光素子上に集光されない。
【０１３８】
また、往路光学系において第２の偏光ホログラム素子５で形成された３つの光ビーム（メインビーム、２つのサブビーム）３１は、光ディスク６で反射して復路光学系において第１の偏光ホログラム素子２により非回折光（０次回折光）７０と、回折光（＋１次回折光）７１及び７２とに分離される。
【０１３９】
図５（ａ）〜（ｃ）は、上記領域２ａ〜２ｄと、上記光検出器７に備えられた受光素子上に集光した光ビームの形状との関係を示す模式図である。
【０１４０】
図５（ａ）は、球面収差及び焦点ずれの無い状態を示す。つまり、図１における光ディスク６のカバーガラス６ａの厚みに対して、対物レンズ４による集光ビームに球面収差が発生しないように、上記コリメータレンズ３の光軸方向の位置調整がなされ、かつ光ディスク６の情報記録層６ｃ又は情報記録層６ｄの何れかに焦点が一致している場合を示している。図５（ｂ）は、球面収差は無いが、焦点ずれが発生した状態を示す。つまり、図５（ａ）の状態から、図１における対物レンズ４が光ディスク６に近づくか遠ざかることによって、焦点位置が情報記録層６ｃ又は６ｄからずれた場合を示している。図５（ｃ）は、焦点ずれは無いが、球面収差が発生した場合を示す。
【０１４１】
まず、図５（ａ）に基づいて、上記光検出器７の構成を説明する。なお、実際は、第１の偏光ホログラム素子２の中心位置は、上記光検出器７の受光素子７ａ〜７ｄの中心位置に対応する位置に設置されるが、説明のため、光軸方向（Ｚ方向）に対してＹ方向にずらして図示している。また、−１次光も光検出器７上に集光されるが、図示しない。
【０１４２】
図５（ａ）に示すように、光検出器７は１４個の受光素子７ａ〜７ｎを備えている。上記光検出器７は、非回折光（０次回折光）７０、回折光（＋１次回折光）７１及び７２のうち、ＲＦやサーボ信号の検出に必要な光ビームを受光するための受光素子を備えている。具体的には、第１の偏光ホログラム素子２の３つの非回折光（０次回折光）７０と、１２個の回折光（＋１次回折光）７１及び７２との合計１５個のビームが形成される。そのうち、非回折光（０次回折光）７０は、プッシュプル法によるＴＥＳの検出ができるように、ある程度の大きさを有した光ビームとなるように設計される。本実施の形態では、上記非回折光（０次回折光）７０のビーム径がある程度の大きさを有するように、光検出器７を、非回折光（０次回折光）７０の集光点に対して若干手前側にずらした位置に設置している。なお、本発明はこれに限定されるものではなく、光検出器７を非回折光（０次回折光）７０の集光点に対して奥側にずらした位置に設置するものであってもよい。
【０１４３】
次に、ＲＦ及びサーボ信号の生成について説明する。なお、ここで、受光素子７ａ〜７ｎの出力信号をＳａ〜Ｓｎと表す。
【０１４４】
ＲＦは、非回折光（０次回折光）７０を用いて検出する。すなわち、ＲＦは、
ＲＦ＝Ｓａ＋Ｓｂ＋Ｓｃ＋Ｓｄ
で与えることができる。
【０１４５】
ＴＥＳは、
ＴＥＳ＝｛（Ｓａ＋Ｓｂ）−（Ｓｃ＋Ｓｄ）｝−α｛（Ｓｅ−Ｓｆ）＋（Ｓｇ−Ｓｈ）｝
で与えられる。なお、ここで、αは対物レンズシフトや光ディスクチルトによるオフセットをキャンセルするのに最適な係数に設定される。
【０１４６】
ＦＥＳは、ダブルナイフエッジ法を用いて検出する。すなわち、ＦＥＳは、
ＦＥＳ＝（Ｓｉ−Ｓｊ）−β（Ｓｋ−Ｓｌ）
で与えられる。なお、ここで、βは２スポット間の光量の違いによるオフセットをキャンセルするのに最適な係数に設定される。
【０１４７】
次に、ＦＥＳの検出について図５（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。
【０１４８】
まず、図５（ａ）に基づいて、光ディスク６の情報記録層６ｃ又は情報記録層６ｄの何れかに焦点が一致している場合を考える。図５（ａ）に示すように、集光スポットＳＰ１は受光素子７ｋと受光素子７ｌとの境界線上に集光するので、第１の出力信号（Ｓｋ−Ｓｌ）は０になる。一方、集光スポットＳＰ３も受光素子７ｉと受光素子７ｊとの境界線上に集光するので、第３の出力信号（Ｓｉ−Ｓｊ）も０になる。従って、ＦＥＳは０になる。
【０１４９】
次に、図５（ｂ）に基づいて、光ディスク６が対物レンズ４に近づくか遠ざかることによって、焦点位置が情報記録層６ｃ又は情報記録層６ｄからずれた場合を考える。なお、受光素子７ａ〜７ｄからの光ビームのはみ出しは発生していない場合を想定している。この場合、図５（ｂ）に示すように、対物レンズ４が光ディスク６に近づくことによって、光ビームのビーム径が大きくなる。そして、集光スポットＳＰ１及び集光スポットＳＰ３の形状がそれぞれ変化することにより、第１の出力信号（Ｓｋ−Ｓｌ）及び第３の出力信号（Ｓｉ−Ｓｊ）は、それぞれ焦点ずれに相当した値を出力する。従って、ＦＥＳ焦点ずれに相当した０以外の値を示すことになる。
【０１５０】
この結果、焦点位置を情報記録層と常に一致させておくためには、ＦＥＳの出力が常に０となるように対物レンズ４を光軸方向に移動させればよい。
【０１５１】
次に、ＳＡＥＳについて説明する。
【０１５２】
球面収差は、光ディスク６のカバーガラス６ａの厚さ変化や、情報記録層６ｃと情報記録層６ｄとの層間ジャンプを行う際に発生する。
【０１５３】
例えば、カバーガラス６ａの厚さが変化して球面収差が発生する場合、光ビームの光軸付近の光ビームと光ビーム外周部の光ビームとでは、ビームの焦点位置（ビーム径が最小になる位置）が異なる。
【０１５４】
従って、上記領域２ａによって上記光軸付近の光ビームを回折して、光軸付近における光ビームの焦点ずれを検出することによって得た第２の出力信号（Ｓｍ−Ｓｎ）の値と、上記領域２ｂによって上記外周部の光ビームを回折して、外周部における光ビームの焦点ずれを検出した第１の出力信号（Ｓｋ−Ｓｌ）の値とは球面収差が発生すると０ではなくなり、球面収差量に相当した０以外の値を出力する。ここで、球面収差が発生することによる焦点ずれの方向は、ビーム内周部とビーム外周部とでは逆方向になる。よって、上記第１の出力信号（Ｓｋ−Ｓｌ）の値と第２の出力信号（Ｓｍ−Ｓｎ）の値との差信号を演算することによって、感度のより高いＳＡＥＳを得ることができる。
【０１５５】
すなわち、ＳＡＥＳは、以下の演算により得られる。
【０１５６】
ＳＡＥＳ＝（Ｓｍ−Ｓｎ）−γ×（Ｓｋ−Ｓｌ）
次に、ＳＡＥＳの検出動作について、図５（ａ）（ｃ）に基づいて説明する。
【０１５７】
まず、球面収差が無い場合を考える。図５（ａ）に示すように、集光スポットＳＰ１は受光素子７ｋと受光素子７ｌとの境界線上に集光するので、第１の出力信号（Ｓｋ−Ｓｌ）は０になる。一方、集光スポットＳＰ２も受光素子７ｍと受光素子７ｎとの境界線上に集光するので、第２の出力信号（Ｓｍ−Ｓｎ）も０になる。従って、ＳＡＥＳは０になる。
【０１５８】
次に、球面収差が発生している場合を考える。図５（ｃ）に示すように、焦点位置ずれがないにも関わらず、集光スポットＳＰ１及び集光スポットＳＰ２は、集光状態からデフォーカス状態にそれぞれ変化する。従って、第１の出力信号（Ｓｋ−Ｓｌ）及び第２の出力信号（Ｓｍ−Ｓｎ）は、それぞれ０以外の値を示すことになる。集光スポットＳＰ１と集光スポットＳＰ２とではデフォーカス方向が逆になるので、これらの信号の差信号を用いることにより感度の高いＳＡＥＳが検出できる。
【０１５９】
さらに、光ピックアップ装置１０の光学系に若干の焦点ずれが残存した状態で球面収差が発生した場合を考える。この場合は、球面収差が無い場合でも焦点ずれの影響によって、集光スポットＳＰ１及び集光スポットＳＰ２がそれぞれデフォーカス状態になるため第１の出力信号（Ｓｋ−Ｓｌ）及び第２の出力信号（Ｓｍ−Ｓｎ）はそれぞれ０以外の値を示す。焦点ずれが小さい範囲では、第１の出力信号（Ｓｋ−Ｓｌ）及び第２の出力信号（Ｓｍ−Ｓｎ）の変化はそれぞれほぼ直線とみなせるので、係数γを最適化することによりＳＡＥＳへの焦点ずれの影響は除去することができる。なお、球面収差によるデフォーカスは集光スポットＳＰ１と集光スポットＳＰ２とでは逆極性であるので、係数βの最適化を行ってもＳＡＥＳが出力しなくなることは無い。
【０１６０】
ＳＡＥＳは集光スポットＳＰ１のみを用いて
ＳＡＥＳ＝（Ｓｋ−Ｓｌ）
により求めてもよい。
【０１６１】
以上の説明では、光ビームの中心と第１の偏光ホログラム素子２の中心とが一致しているときを想定している。
【０１６２】
なお、本実施の形態に係る第１の偏光ホログラム素子２を用いた場合のＳＡＥＳと光ディスク６のカバーガラス６ａの厚さ変化との関係は、図６に示すとおりである。
【０１６３】
上記光ピックアップ装置１０では、上記光集積ユニット２０に備えられた上記半導体レーザ１から出射した光ビームは、上記コリメータレンズ３により平行光にされた後、上記対物レンズ４を介して上記光ディスク６に集光される。そして、上記光ディスク６からの戻り光は、再び上記対物レンズ４と上記コリメータレンズ３とを通過して、上記光集積ユニット２０に備えられた上記光検出器７上に受光される。
【０１６４】
上記コリメータレンズ３は、例えば、球面収差補正用アクチュエータによって光軸方向（Ｚ方向）に駆動されるようになっており、上記光ピックアップ装置１０の光学系で生じる球面収差を補正するようになっている。
【０１６５】
ここで、対物レンズに近い側の情報記録層６ｃを再生している状態において、非再生層である情報記録層６ｄからの反射光６０について図７及び図８を用いて説明する。
【０１６６】
図７は、本実施の形態に係る光ピックアップ装置の概略図であって、非再生層である情報記録層６ｄからの反射光６０の光路を示す図である。図８は上記反射光６０が上記光検出器７上に集光した状態を示す模式図である。
【０１６７】
反射光６０は対物レンズ４を通過後、集束光となりコリメータレンズ３に入射する。コリメータレンズ３から出射された後、反射光６０は第１の偏光ホログラム素子２上で集光する。上記第１の偏光ホログラム素子２上に集光した反射光６０は、光軸を中心とする半径ｒ４の円であり（図４に破線円Ｐ２で示す）、円Ｅ５の半径ｒ３と、再生層である上記情報記録層６ｃから反射した光ビームの有効径の半径ｒとの関係は次の式で示される。
【０１６８】
ｒ＞ｒ３≧ｒ４  
上式が示すとおり、反射光６０は第１の偏光ホログラム素子２の領域２ｄ内に集光する。図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、領域２ｄに入射した光は受光素子上以外に回折される。図８に示すように、スポット４０ａは０次光（非回折光）、スポット４０ｂは＋１次回折光、４０ｃは−１次回折光を示す。ここで反射光６０によるスポット４０ａ〜４０ｃは、図５（ａ）〜（ｃ）に示す再生層からの反射光による光ビームの形状と異なり、光検出器７上で小さく絞れることはない。また、図８に示すように、スポット４０ａ〜４０ｃは各々重なることがない。このため上記従来例に係る図１４の様に、スポット同士が干渉することはなく、受光素子７ａ〜７ｈ上において干渉縞が発生しない。このため、反射光６０がＴＥＳに及ぼす影響を小さくできる。
【０１６９】
上記領域２ｄ内の格子ピッチはブレーズ化され反射光６０による０次光（スポット４０ａ）を生じない構成でもよい。この発明によれば、０次光（スポット４０ａ）が受光素子７ａ〜７ｈ上に集光することがない。このため、反射光６０がＴＥＳに及ぼす影響を完全になくすことが可能となる。ここで、格子ピッチが「ブレーズ化」されているとは、特定の波長、特定の回折次数に対する回折角度と接合面における回折格子の屈折方向が同じ角度になるように、格子形状が形成されていることを意味する。
【０１７０】
なお、本実施の形態では、光ディスク６の情報記録層から反射した光ビーム３１を光検出器７に導くための手段として、第１の偏光ホログラム素子２を使用したが、これに限定されるものではなく、例えば、ビームスプリッタとウェッジプリズムとを組み合わせたものを使用しても良い。しかしながら、装置の小型化を図る点からは、ホログラム素子を使用するのが好ましい。
【０１７１】
また、本実施の形態では、光源と光検出器とを一体化したホログラム素子レーザの例で説明したが、必ずしもこれに限らず、光源に単体の半導体レーザを用いて、ＰＢＳ面により光路を分割して、その反射光を光検出器７で受光する構成とすることも可能である。この場合は、復路の光学系に本実施の形態に係る光ビーム分離手段を配置すればよい。
【０１７２】
また、本実施の形態では、球面収差補正機構としてコリメータレンズ３を駆動したが、コリメータレンズ３と対物レンズ４との間に配置した図示しないビームエキスパンダを構成する２つのレンズの間隔を調整する機構を用いてもよい。
【０１７３】
〔実施の形態２〕
本発明にかかる他の実施の形態について、図９及び図１０に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施の形態では、上記実施の形態１との相違点について説明するため、説明の便宜上、実施の形態１で説明した部材と同様の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。なお、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１７４】
図９は、本実施の形態２に係る光ピックアップ装置に用いられる第１の偏光ホログラム素子１２の構成を示す平面図である。図１０は、上記第１の偏光ホログラム素子１２に形成された３種類の領域と、本実施の形態２に係る光ピックアップ装置に用いる光検出器１３に備えられた受光素子上に集光した光ビームの形状との関係を示す模式図である。
【０１７５】
つまり、本実施の形態２と、実施の形態１との相違点は、第１の偏光ホログラム素子２及び光検出器７の代わりに、それぞれ第１の偏光ホログラム素子１２及び光検出器１３を有する点であり、実施の形態２に係る光ピックアップ装置におけるその他の構成は実施の形態１に準ずる。
【０１７６】
図９に示すように、第１の偏光ホログラム素子１２は３分割された３つの領域である第１の領域１２a、第２の領域１２ｂ及び第３の領域１２ｃを有している。
【０１７７】
第１の領域１２ａは、光軸を含み光ディスク６のラジアル方向に平行な直線上（図示せず）の分割直線Ｄ１１及び分割直線Ｄ１７と、上記分割直線Ｄ１１に対して平行な分割直線Ｄ１２（分割直線Ｄ１１との距離ｈ２）と、上記分割直線Ｄ１７に対して平行な分割直線Ｄ１６（分割直線Ｄ１７との距離ｈ２）と、上記分割直線Ｄ１４（分割直線Ｄ１１との距離ｈ１、長さｗ１）と、光軸を含み光ディスク６のタンジェンシャル方向に平行な直線（図示せず）に対して軸対称で所定角度（角度±θ）だけ傾斜した分割直線Ｄ１３及び分割直線Ｄ１５と、光軸を中心とする半径ｒ２の円弧Ｅ１１及びＥ１２と、光軸を中心とする半径ｒ３の円弧Ｅ１５とで囲まれた領域である。なお、上記領域１２ａの形状は、光軸中心を含み、光記録媒体のラジアル方向に沿って伸びる形状を有している限り、これに限られるものではない。
【０１７８】
第２の領域１２ｂは、上記分割直線Ｄ１２〜Ｄ１６と光軸を中心とする半径ｒ２の円弧Ｅ１３とで囲まれた領域である。なお、上記領域１２ｂの形状は、上記領域１２ａに隣接し、上記領域１２ａよりタンジェンシャル方向に正方向側に位置する限り、これに限られるものではない。
【０１７９】
また、第３の領域１２ｃは、光軸を中心とする半径ｒ２の円弧Ｅ１４と、上記円Ｅ１５と、上記分割直線Ｄ１１と、上記分割直線Ｄ１７とで囲まれた領域である。なお、上記領域１２ｃの形状は、上記領域１２ａに隣接し、上記領域１２ａよりタンジェンシャル方向に負方向側に位置する限り、これに限られるものではない。
【０１８０】
すなわち、図４に示す第１の偏光ホログラム素子２と図９に示す第１の偏光ホログラム素子１２との相違点は、上記領域１２ａは、上記第１の偏光ホログラム素子２の領域２ａと領域２ｄとを合わせた領域からなる点である。
【０１８１】
図１０を用いて第１の偏光ホログラム素子１２を通過した光ビームが光検出器上に結ぶ集光スポットについて説明する。第２の領域１２ｂを通過した光ビームが、上記光検出器１３上に集光するスポットをＳＰ１とする。同様に、第１の領域１２ａを通過した光ビームが光検出器１３上に集光するスポットをＳＰ２とし、第３の領域１２ｃを通過した光ビームが上記光検出器１３上に集光するスポットをＳＰ３とする。
【０１８２】
ここで、本実施の形態に係る光ピックアップ装置では、集光スポットＳＰ２は、光検出器１３に備えられた受光素子上に集光しない。
【０１８３】
上記第１の偏光ホログラム素子１２上での対物レンズ４のアパーチャで規定される光ビームの有効径の半径をｒとしたとき、ｈ１＝０．６ｒ、ｈ２＝０．３ｒ、θ=±４５ｄｅｇ、上記分割直線Ｄ１４の長さｗ２＝０．６ｒ、上記分割直線Ｄ１２の長さｗ３＝０．６ｒとしている。半径ｒ２は、対物レンズシフトや調整誤差を考慮して半径ｒよりも十分大きくなるように設定している。半径ｒ３は非再生層からの反射光の通過する領域の半径以下に設定している。本実施例では０．１ｒとする。
【０１８４】
図１０に示すように、光検出器１３は１２個の受光素子１３ａ〜１３ｌで構成されている。光検出器１３は、非回折光（０次回折光）８０及び回折光（＋１次回折光）８１、８２のうち、ＲＦやサーボ信号の検出に必要な光ビームを受光するための受光素子を備えている。具体的には、第１の偏光ホログラム素子１２の３つの非回折光（０次回折光）８０と、１２個の回折光（＋１次回折光）８１、８２との合計１５個のビームが形成される。そのうち、非回折光（０次回折光）８０は、プッシュプル法によるＴＥＳの検出ができるように、ある程度の大きさを有した光ビームとなるように設計される。
【０１８５】
上記発明において、ＳＡＥＳは集光スポットＳＰ１のみを用いて
ＳＡＥＳ＝（Ｓｋ−Ｓｌ）
で検出される。この際、集光スポットＳＰ２を受光素子で検出する必要がなくなる点と、上記領域１２ｂは非再生層からの反射光を含む点から、上記領域１２ｂを通過する光ビームは、上記受光素子が存在しない位置に回折させることが好ましい。この構成により、上記非再生層からの反射光によるスポット同士が干渉することはなく、受光素子１３ａ〜１３ｈ上において干渉縞が発生しない。このため、上記非再生層からの反射光がＴＥＳに及ぼす影響を小さくできる。さらに、実施の形態１に比べ第１の偏光ホログラム素子の分割数が減るとともに、光検出器１３の受光素子数が上記光検出器７の受光素子数に比べ少ないことになり、更にシンプルで低コストな光ピックアップ装置を提供することができる。
【０１８６】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１８７】
本発明に係る光ピックアップ装置は、複数の情報記録層をもつ光記録媒体に対して記録及び／又は再生を行うための光情報記録再生装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１８８】
【図１】本発明の一実施形態に係る光ピックアップ装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す光ピックアップ装置の概略構成を示す模式的ブロック図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、図１に示す光ピックアップ装置に用いられる光集積ユニットの概略構成を示す図であり、（ａ）は、上記光集積ユニットを光軸方向（Ｚ方向）から見た平面図であり、（ｂ）は、上記光集積ユニットを光軸方向（Ｚ方向）に対してＹ方向から見た断面図である。
【図４】上記光ピックアップ装置に用いられる第１の偏光ホログラム素子に形成されるホログラムパターンを示した模式的平面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、図１に示す光ピックアップ装置について、第１の偏光ホログラム素子に形成された４種類の領域と、上記光検出器に備えられた受光素子上に集光した光ビームの形状との関係を示す模式図であり、（ａ）は、球面収差及び焦点ずれの無い状態を示し、（ｂ）は、球面収差は無いが、焦点ずれが発生した状態を示し、（ｃ）は、焦点ずれは無いが、球面収差が発生した場合を示す。
【図６】図１に示す光ピックアップ装置のＳＡＥＳと光ディスクのカバーガラスの厚さ変化との関係を示すグラフである。
【図７】図１に示す光ピックアップ装置の概略図であって、非再生層からの反射光が通る光路を示す図である。
【図８】図１に示す光ピックアップ装置において、上記非再生層からの反射光が光検出器上に集光した状態を示す模式図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係る光ピックアップ装置に用いられる、第１の偏光ホログラム素子の構成を示す平面図である。
【図１０】図９に示す光ピックアップ装置について、第１の偏光ホログラム素子に形成された４種類の領域と、上記光検出器に備えられた受光素子上に集光した光ビームの形状との関係を示す模式図である。
【図１１】従来例１に係る光ピックアップ装置の概略構成を示す断面図である。
【図１２】従来例１に係る光ピックアップ装置に用いられる第１の偏光ホログラム素子に形成されるホログラムパターンを示した模式図である。
【図１３】従来例２に係る光ピックアップ装置に用いられる第１の偏光ホログラム素子に形成されるホログラムパターンを示した模式図である。
【図１４】従来例２に係る光ピックアップ装置において、上記非再生層からの反射光が光検出器上に集光した状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１８９】
１    半導体レーザ（光源）
２    第１の偏光ホログラム素子（光ビーム分離手段）
２ａ〜２ｄ    領域
３    コリメータレンズ
４    対物レンズ（集光光学系）
５    第２の偏光ホログラム素子
６    光ディスク（光記録媒体）
６ａ  カバーガラス
６ｂ  基板
６ｃ、６ｄ    情報記録層
７    光検出器
７ａ〜７ｎ    受光素子
１０    光ピックアップ装置
１２    第１の偏光ホログラム素子（光ビーム分離手段）
１２ａ〜１２ｃ    領域
１３    光検出器
１３ａ〜１３ｌ    受光素子
１５    偏光回折素子
２０    光集積ユニット
Ｄ１〜Ｄ７    分割直線
Ｅ１〜Ｅ４、Ｅ１１〜Ｅ１５  円弧
Ｅ５    円
【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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