(57)【要約】【課題】  多層光ディスクの記録再生において、入射光が非対象層に焦点を結ぶような位置近傍に対物レンズがある時、光検出器上で集光反射光が球面収差により広がってしまう。これによりフォーカスエラー信号の検出において、情報記録層が存在しない位置で広がった光が検出器に漏れこみ、偽のピークを発生する。この偽ピークは、対象層移動時に誤動作を生む可能性がある。【解決手段】  光ディスクからの反射光を分割と回折させる回折光学素子中の領域のうち、FEを検出する領域において、球面収差により光スポットが広がる方向θを定義し、FEを検出する受光部の短冊長辺方向の傾きを０≦φ≦２θとすることで、広がったスポットが受光部に照射するのを低減する。【選択図】  図１１
2012084200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光を、複数の記録層を有する記録媒体に照射するための光学系と、
前記記録媒体からの反射光を複数の光束に分割し、回折させる回折光学素子と、
前記回折光学素子によって回折された光束を受光する光検出器と、を備え、
前記光検出器は、
フォーカスエラー信号を検出する受光部を有し、前記受光部の長辺方向の配置を、前記記録媒体の円周方向と同一か、または、円周方向あるいは半径方向に対して傾けて配置されていることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２】
前記フォーカスエラー信号は、前記回折光学素子における反射光の中央部以外とプッシュプル領域以外から検出されるものであり、
前記反射光の中心を通る円周方向の軸と、前記反射光の中心と前記フォーカスエラー信号を検出する領域における反射光の円弧の中心を通る直線とがなす角をθと、
前記受光部の長辺方向の傾きを、前記円周方向の軸を基準にφとしたとき、
０≦φ≦２θ
となるように配置することを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項３】
前記フォーカスエラー信号は、前記回折光学素子における反射光の中央部以外とプッシュプル領域以外から検出されるものであり、
前記反射光の中心を通る円周方向の軸と、前記反射光の中心と前記フォーカスエラー信号を検出する領域における反射光の円弧の中心を通る直線とがなす角をθとし、
前記受光部の長辺方向の傾きを、前記円周方向の軸を基準にφとしたとき、
０＜φ≦２θ
となるように配置することを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項４】
前記フォーカスエラー信号は、前記回折光学素子におけるプッシュプル領域から検出されるものであり、
前記反射光の中心を通る半径方向の軸と、前記反射光の中心と前記フォーカスエラー信号を検出する領域における反射光の円弧の中心を通る直線とがなす角をθとし、
前記受光部の長辺方向の傾きを、前記半径方向の軸を基準にφとしたとき、
０＜φ≦２θ
となるように配置することを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項５】
前記回折格子における、前記反射光の中心を通る円周方向の軸と、前記反射光の中心と前記回折格子の分割領域における前記反射光の円弧の中心を通る直線とがなす角をθとし、
前記受光部の長辺方向の傾きを、前記円周方向の軸を基準にφとしたとき、
０≦φ≦２θ
となるように配置することを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項６】
前記回折格子における、前記反射光の中心を通る円周方向の軸と、前記反射光の中心と前記回折格子の分割領域における前記反射光の円弧の中心を通る直線とがなす角をθとし、
前記受光部の長辺方向の傾きを、前記円周方向の軸を基準にφとしたとき、
０＜φ≦２θ
となるように配置することを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項７】
前記フォーカスエラー信号はナイフエッジ法により検出されるものであり、
前記回折光学素子は、０次光を発生させないことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項８】
前記回折格子は、前記反射光の中央部以外とプッシュプル領域以外の第１の領域を有し、
前記第１の領域を透過する光を前記円周方向と前記半径方向に回折させる第１の回折光を生成することを特徴とする光ピックアップ。
【請求項９】
前記回折光学素子は、プッシュプル領域を有し、
前記プッシュプル領域を透過する光を前記円周方向に回折させる第２の回折光を生成することを特徴とする請求項９記載の光ピックアップ。
【請求項１０】
前記記録媒体から検出されるトラッキングエラー信号は下記数式により生成され、
【数２】
2012084200.tif 000019
A10、B10はプッシュプル領域の光を受光する領域であり、C10、D10、E10、F10は中央部以外とプッシュプル領域以外の領域の光を受光する領域であり、
前記定数ktは全光量に対する前記中央部以外とプッシュプル領域以外の領域における光量の比率であり、
前記kt値は前記中央部以外とプッシュプル領域以外の領域の±n次光の一方に対する他方の分光比を前記中央部以外とプッシュプル領域以外の領域の面積割合に応じて大きくした事を特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項１１】
光源と、
前記光源からの光を、複数の記録層を有する記録媒体に照射するための光学系と、
前記記録媒体からの反射光を複数の光束に分割し、回折させる回折光学素子と、
前記回折光学素子によって回折された光束を受光する光検出器と、
前記光検出器にて検出された信号から、再生信号、フォーカスエラー信号、トラッキング信号を生成する回路と、
前記フォーカスエラー信号及びトラッキング信号から、フォーカス及びトラッキングを制御する制御部と、を備え、
前記光検出器は、
フォーカスエラー信号を検出する受光部を有し、前記受光部の長辺方向の配置を、前記記録媒体の円周方向と同一か、または、円周方向あるいは半径方向に対して傾けて配置され、
ていることを特徴とす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、光ピックアップ及び光情報記録再生装置に関し、例えば複数の記録層を有する多層光ディスクの記録または再生を行う光ピックアップ及び当該光ピックアップを搭載した光情報記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光情報記録再生装置は光ディスクに対して音楽、映像、各種データなどの情報を記録及び情報の再生する機能を持つ。
【０００３】
光ディスクは青色半導体レーザと高NA対物レンズによるブルーレイディスク（BD：Blu-ray Disc）の製品化に至り、更なる大容量化に向けて、情報記録層を多層にした多層光ディスクの製品化が予定されている。
【０００４】
しかし多層光ディスクには、記録再生の対象層以外の非対象層から反射した迷光が検出器に漏れこんでしまい、サーボ信号に影響を与えるという層間クロストークの問題がある。以降、記録再生の対象である記録層を対象層、対象層以外の記録層を非対象層と呼ぶ。
【０００５】
光ディスク装置は、光ディスクからの反射光を光検出器で受光させ、受光量に応じた検出信号から再生RF信号（RFS：Radio Frequency Signal）、フォーカスエラー信号（FES：Focus Error Signal）、トラッキングエラー信号（TES：Tracking Error Signal）を生成する。トラッキングエラー（TE）の検出法には、差動プッシュプル法(DPP：Differential Push-Pull)や位相差検出法(DPD：Differential Phase Detection)があり、フォーカスエラー（FE）の検出方法には、非点収差法、スポットサイズ検出法(SSD：Spot Size Detection)、ナイフエッジ法がある。ここで、SSD法は特許文献１に、ナイフエッジ法は特許文献２、３に記載されている。
【０００６】
図1はFE検出のSSD法とナイフエッジ法における回折格子と光検出器の一例を示しており、図1（i）はSSD法の場合、図1（ii）、（iii）はナイフエッジ法の場合、図１（i）〜（iii）の（a）、（b）は回折格子とFES検出器配置にそれぞれ対応する。図１（ii）、（iii）ではFEを検出する反射光の領域（太枠で示す）が異なっており、図1（ii）は反射光中央とプッシュプル（PP）領域以外の反射光（ナイフエッジ法A）から、図1（iii）はPP領域の反射光（ナイフエッジ法B）から検出する。記録型ディスクでは入射光スポットがデトラック位置にある場合PP領域の光量バランスが変化するため、FEの検出にデトラックの影響を抑制する必要がある。そこでSSD法では検出器の分割線、つまり短冊型に分割された領域の長辺方向を光ディスク半径方向（radial：Rad.方向）に、ナイフエッジ法では一つのスポットに対してデフォーカスを検出する２つの分割受光領域の短冊長辺方向をRad.方向に、分割受光領域の並ぶ方向を短冊長辺方向と直交する光ディスク周方向（tangential：Tan.方向）にする。
【０００７】
多層光ディスクを記録再生するうえで課題となる層間クロストーク対策に関する技術は、例えば、特許文献１〜３に述べられている。いずれも１ビーム方式のピックアップであり、層間クロストーク対策として回折光学素子を用い、+１次以上もしくは-１次以下の回折光を検出することで迷光を信号光とを分離する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開2008-287851号
【特許文献２】特開2010-61751号（対応US2010/0061202号）
【特許文献３】特開2009-170087号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図１（ii）に示すナイフエッジ法Aの、NA0.85、倍率１２、１ビーム方式の光ピックアップの、基板側からL0、L1、L2、L3と記録層を有する４層BDのL0層が対象層である場合についてFESのシミュレーションを行った。４層BDの層間隔はL0-L1間、L1-L2間、L2-L3間についてそれぞれ15.5 μm、19.5 μm、11.5 μmである。図２（a）はそのシミュレーション結果であり、それぞれのピークはグラフ中の文字により識別される。ピークAは対象層L0のS字ピークに対応し、ピークB〜Dはそれぞれ順に非対象層L1〜L3、ピークEはカバー層表面におけるS字ピークである。図２（a）のグラフにおいて、非対象層Ｌ２のピークＣ近傍に偽ピークＣ’の存在が確認できる。多層光ディスクでは２層以上離れた非対象層（以降、遠方層と呼ぶ）が存在するため、対象層と遠方層間の層間隔は隣接する非対象層層間隔よりはるかに広い。そのため遠方層からの反射光には球面収差の影響が表れると推察できる。このような偽ピークＣ‘が表れることは、このシミュレーション結果により初めて見出された現象である。図２（b）はシミュレーションにおける回折格子とFE検出器を示しており、回折格子中の記号で示す領域の光は同じ記号の検出器によって検出される。図２（b）の場合、回折格子中の領域a〜dを透過する遠方層からの光は球面収差によりFE検出器上の矢印で示す方向にスポットが広がる。FE検出器における分割受光領域の短冊長辺方向はRad.方向に、受光領域の並ぶ方向はTan.方向に一致するため、矢印で示す方向にスポットが広がった場合、分割受光領域に光が漏れこんでしまいFESの偽ピーク発生原因となる。反射率の低い多層BDでは、図２（a）のピークB〜Dに対応する非対象層S字ピークの強度が低い為、対象層を別の記録層へ移動するために必要な記録層数のカウントが不正確となり、層移動の誤動作が発生してしまう。図２（c）はナイフエッジ法Aの、NA0.85、倍率１２、１ビーム方式の光ピックアップにおいて、４層BDのL0層を対象層としたときのFES実機測定結果である。シミュレーション結果と同様、遠方層のピークＣの近傍に偽ピークＣ’の存在が確認された。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題は、FE検出器受光部の長辺方向の配置を、光ディスクのタンジェンシャル方向と同一とするか、または、タンジェンシャル方向に対して所定範囲傾けることによって達成される。
【００１１】
具体的には、多層媒体の記録再生の際のFE検出において、
（１）ナイフエッジ法A（反射光中央以外とPP領域以外からFE検出）を採用した場合、
（２）ナイフエッジ法B（PP領域からFE検出）を採用した場合、
（３）SSD法を採用した場合
において、球面収差によりスポットが広がる方向をθとした時、（１）と（３）ではTan.方向に一致する軸とFE検出器受光部の長辺方向とがなす角をφと定義し、また（２）の場合においてRad.方向に一致する軸とFE検出器受光部の長辺方向とがなす角をφと定義し、φを0≦φ≦2θもしくは0＜φ≦2θとする。
【００１２】
この範囲では、検出器がデフォーカスを検出する方向（FE検出器受光部の長辺方向と直交方向）と球面収差によりスポットが広がる方向とがほぼ垂直となるため、球面収差の影響がFESにほぼ現れない。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、多層光ディスク記録再生に用いる光ピックアップに対し、対物レンズの位置により入射光が遠方層におおよそ集光する場合において球面収差の影響を低減し、FESの偽ピークを小さくした光ピックアップ及び光情報記録再生装置を実現できる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施形態について記述する。
【実施例１】
【００１５】
光ディスク100からの反射光L300のうち、PP領域以外で、かつ、反射光光軸中心を含む中央領域以外の領域からFESを生成する場合、すなわちナイフエッジ法Aの場合について述べる。
【００１６】
反射光の中心を通るTan.方向の軸A100と、反射光L300の中心とFEを検出する連続した反射光領域の円弧中心を通る直線とがなす角をθとしたとき、球面収差はθ方向付近に強く表れる。実施例１は、FEの光検出器受光部において、短冊長辺方向の傾きを、Tan.方向の軸を基準に０≦φ≦２θの間をとする。この構成により、対物レンズ205の位置により入射光が遠方層におおよそ集光する場合において、球面収差による検出器208面上で広がった迷光スポットが光検出器受光部に漏れこむ事を防ぐ。
【００１７】
＜光情報記録再生装置の構成＞
図３は、本発明による光情報記録再生装置の概略構成を示す図である。光情報記録再生装置1は、光ディスク100に情報を記録もしくは再生する装置であり、レーザードライバ101と、レーザ光を出射して光ディスク100からの反射光を検出する光ピックアップ102と、複数の信号処理部103〜108と、光ディスク100における所定のトラックを記録再生するためのアクチュエータ110と、光ディスク100を回転させるスピンドルモータ111と、光情報記録再生装置1全体を制御するシステムコントローラ109と、を備えている。
【００１８】
光ピックアップ102に含まれる半導体レーザ201は、レーザードライバ101に制御される。半導体レーザ201から出射された光束は、光ピックアップ102に含まれる対物レンズ205を介して複数の情報記録層を有する光ディスク100に照射される。そして、その反射光は、光ピックアップ102に含まれる光検出器208によって検出される。
【００１９】
信号処理回路103は、検出信号に基づいて、再生RF信号（RFS）、FE信号（FES）、及びTE信号（TES）を生成する。RFSは、復調回路104及び復号回路105を経て、システムコントローラ109へ送出される。FES及びTESは、アドレス回路106及びサーボ回路107を経て駆動制御部108へ送出される。駆動制御部108は、システムコントローラ109からの命令に基づきスピンドルモータ111を制御し、光ディスク100を所定の回転速度で回転させる。
【００２０】
アクチュエータ110は、駆動制御部108からサーボ信号、アドレス信号を受信し、それらに基づいて光ピックアップ102を制御する。
【００２１】
光ピックアップ102及び信号処理回路103は、BD-R/REやBD-ROM等、光ディスクの種類による信号検出の違いやその他の状況によって、システムコントローラ109からの命令に基づき、必要な制御及び信号処理を行う。
【００２２】
＜光ピックアップの構成＞
図４は本発明による光ピックアップ102の概略構成を示す図であり、光ディスク100に情報記録層が４層ある場合において、基板側から３番目の層(L2)を対象層としている場合を示している。図4では対象層（L2）を実線で、非対象層（L0、L1、L3）を点線で示している。
【００２３】
半導体レーザ200から出射したS偏光の光束は、偏光ビームスプリッタ(PBS：Polarizing Beam Splitter)201で入射方向に対して光ディスク100が存在する垂直方向に反射され、コリメートレンズ202でコリメート光に変換される。コリメートされた入射光は、ビームエキスパンダ203により光の指向性を変え、1/4波長板204で直線偏光から円偏光へ変換される。円偏光の入射光は対物レンズ205によって集光され、光ディスク100に照射される。ビームエキスパンダ203によって、対物レンズ205の焦点位置を多層ある記録層のうち特定の対象層へ合わせる事ができる。
【００２４】
光ディスク100からの反射光は再び対物レンズ205で平行光に変換され、1/4波長板204で円偏光から直線P偏光に変換される。P偏光の光は、コリメートレンズ203によって収束光へ変換される。また、P偏光の反射光はPBS202を透過し、回折光学素子206、207によって分割と領域によって異なる方向に回折される。回折光学素子207は1ビーム方式の光ピックアップにおいて、反射光L300からTE、FEを検出するために反射光L300を複数に分割、別方向に回折させる。回折光学素子により分割された反射光L300は複数の検出器を持つ光検出器208へ入射し、独立に検出される。
【００２５】
＜回折光学素子＞
回折光学素子207は回折格子としての機能を持ち、反射光L300を複数分割し、分割した光を独立に検出する事によってRFS、FES、TESを生成する。そのため回折光学素子207は複数の領域を有し、各々異なる方向へ光を回折させる機能を持つ。
【００２６】
図５は実施例１における回折光学素子207の形状を示す。回折光学素子207は層間クロストーク対策のため０次光を発生しない複数の領域に分割されており、実線は領域の境界を示している。
ここで回折光学素子207の上下方向は光ディスク100のトラッキング方向（Tan.方向）、左右方向は半径方向（Rad.方向）と光学的に一致している。
【００２７】
図５（a）〜(c)は回折光学素子207における分割形状が異なっており、図５(a)はPPパターンを含む領域の形状がＰＰパターンより十分大きな面積の矩形、図５(b)はPPパターンを含む領域の形状が台形、図５(c)は回折光学素子207の分割形状がすべて矩形の場合である。これらの構成により、反射光L300のPP領域が、FEを検出する領域に漏れこむ事を防ぐ。ここでは図５(a)の場合について説明するが、図５(b)、(c)についても領域の分割形状以外の性質は同じであり、11a〜11gは12a〜12g、13a〜13gにそれぞれ対応する。
【００２８】
点線は反射光L300であり、反射光L300左右の塗りつぶし領域は光ディスク100のトラックによって生じるPPパターンを示している。PPパターンは光ディスク100上の溝が回折格子として作用する事によって現れる反射光L300中の干渉パターンで、対物レンズ205と溝の位置関係の変動に追随してPPパターンも変化するためTESのAC成分となる。また反射光L300中の干渉パターン以外の領域は対物レンズ205と溝の位置関係の影響は受けないため、TESのDC成分となる。なおTESのAC、DC成分とも対物レンズ205のレンズシフトによる影響を受ける。
【００２９】
図５(a)中の領域11aと領域11bは矩形型で回折光学素子207の中央付近を除く左右に位置しており、当該領域を透過する光は、非対象層からの迷光が他の受光部に入射しないよう、それぞれTan方向に＋1次回折される。回折次数は０でなければ絶対値で１以上、逆符号でもかまわない。回折光の集光位置は０次光集光位置を基準に回折次数の絶対値に比例して離れるため、検出器の構成を回折次数に応じさせる必要がある。領域11aと11bは対物レンズ205がRad.方向にシフトした場合や回折光学素子207がRad.方向、Tan.方向に移動した場合を含め、反射光L300中のPPパターンが全て透過するように分割されている。領域11a、11bの＋1次回折光はDPP法によるTESのAC成分として用いる。図５（b）中の領域12a、12bは台形型、図５（c）中の領域13a、13bは領域11a、11bと面積の異なる矩形型であり、領域12a、12b、領域13a、13bとも形状以外の性質において領域11a、11bと同じである。
【００３０】
図５(a)中の領域11c〜11fは回折光学素子207の中央領域11gと11a、11bを除く領域に位置しており、それぞれの領域は非対象層からの迷光が他の受光部に入射しないよう、Tan.方向に±1次に、かつRad.方向に並ぶように回折させる。
領域11cと11f、11dと11eの境界は反射光L300と回折光学素子207の中心が一致している時に分割する反射光L300が略半分になるように設定される。領域11c〜11fにおける＋1次回折光はDPP法によるTEのDC成分とDPD法によるTEの検出に、−1次回折光はダブルナイフエッジ法によるFE検出に用いる。ただし、回折次数の符号は逆でもよく、また、次数の絶対値は１以上の互いに異なる数字でもよい。また回折光の集光位置は０次光集光位置を基準に回折次数の絶対値に比例して離れるため、検出器の構成を回折次数に応じさせる必要がある。図５（b）中の領域12c〜12fと図５（c）中の領域13c〜13fは領域11c〜11fと形状の異なる回折格子であり、領域12 c〜12f、領域13 c〜13fとも形状以外の性質において領域11c〜11fと同じである。
【００３１】
図５(a)中の領域11gは回折光学素子207の中心を含む中央領域に位置しており、非対象層からの迷光が他の受光部に入射しないようRad.方向へ光束を+１次に回折させる。領域11gを除いた全ての領域において、回折角は各受光部の略中央もしくは複数の受光部間の略中央に対象層からの反射光が集光されるよう設定する。回折次数は０でなければ絶対値で１以上、逆符号でもかまわない。回折光の集光位置は０次光集光位置を基準に回折次数の絶対値に比例して離れるため、検出器の構成を回折次数に応じさせる必要がある。図５（b）中の領域12g、図５（c）中の領域13gはそれぞれ領域12a〜12f、13a〜13f以外の領域であり、領域12g、領域13gとも形状以外の性質において領域11gと同じである。
【００３２】
図５（a）中の領域11g、図５（b）中の領域12g、図５（c）中の領域13g、を除いた全ての領域の回折角と形状は、光検出器208をデフォーカス状態で照射する非対象層からの反射迷光が受光部の存在しない方向へ広がっていくよう設定される。
【００３３】
＜角度θの定義＞
図６（a）〜（c）に、それぞれFE検出に用いる図５(a)中の領域11c〜11fのうちの領域11c、図５(b)中の領域12c〜12fのうちの領域12c、図５(c)中の領域13c〜13fのうちの領域13cに対する、対物レンズ205の位置により入射光が遠方層におおよそ集光する時に球面収差が強く表れる方向θを示す。図６（a）では、角度θc〜θｆは、領域11c,d,e,fそれぞれにおける反射光L300の中心を通るTan.方向の軸A100と、反射光L300の中心と領域11c〜11fの円弧中心を通る直線とがなす角である。図６（ｂ）では、角度θc〜θｆは、反射光L300の中心を通るTan.方向の軸A100と、反射光L300の中心と領域12c〜12fの円弧中心を通る直線とがなす角である。図６（ｃ）では、角度θc〜θｆは、反射光L300の中心を通るTan.方向の軸A100と、反射光L300の中心と領域13c〜13fの円弧中心を通る直線とがなす角である。これら、角度θc〜θfを総称して角度θとする。図６(a)は図５(a)に、図６(b)は図５(b)に、図６(c)は図５（ｃ）に示す回折光学素子207に対応している。角度θは軸A100を基準に反時計まわりを正とする。よって領域11c〜13cと11e〜13eではθcとθeは負となり、領域11d〜13dと11f〜13fではθdとθfは正となる。
【００３４】
＜光検出器の構成と信号生成＞
図７は実施例１における光検出器208の構成と、反射光L300のうち対象層からの反射光の集光位置を示す。ただし非対象層からの迷光は図示されていない。光検出器208は複数の受光部で構成され、回折光学素子207で分割、回折された対象層からの反射光が集光する位置に受光部A10〜G10と、一部の反射光に関してはその集光位置を挟むように受光部C11とC12、D11とD12、E11とE12、F11とF12が配置されている。なお、全ての受光部A10〜G10の大きさは対物レンズ205のレンズシフト±数百 μmや光検出器208の部品ずれ±数十 μm程度に対応し、かつ非対象層からの迷光が照射されない程度の大きさである。点O100は、回折光学素子207における反射光L300の光軸を延長した線と光検出器208の面とが交わる点である。
【００３５】
反射光L300の光軸、回折光学素子207、光検出器208上の点O100全てが一致している時、回折光学素子207の領域11a〜11gからの＋１次回折光は受光部A10〜G10の中心に、11c〜11fからの−１次光は受光部C11とC12の中間点、D11とD12の中間点、E11とE12の中間点、F11とF12の中間点にそれぞれ集光する。
【００３６】
TESは受光部A10〜F10における検出信号に基づいて、RFSは受光部A10〜G10における検出信号に基づいて、FESは受光部C11〜F11、C12〜F12における検出信号に基づいて生成される。
【００３７】
図８は光検出器208におけるFEを検出する受光部の構成であり、軸A110はそれぞれ回折光学素子207、光検出器208における光ディスク100の周方向（Tan.方向）に光学的に一致する方向の軸である。受光部の矩形長辺方向と軸A110のなす角φについて、図８(a)は全てのFE受光部について０°である場合、図８(b)は受光部C13とC14ではφc、受光部D13とD14ではφd、受光部E13とE14ではφe、受光部F13とF14ではφfである場合を示している。φc〜φfを総称してφとし、それぞれの絶対値は互いに等しくなくてよい。φは軸Ａ110を基準に反時計まわりを正とする。実施例１では、各FE受光部における受光部の矩形長辺方向と軸A110のなす角φが0≦φ≦2θをとり、それにより、対物レンズ205の位置により入射光が遠方層におおよそ集光する場合において、球面収差によりθ方向へスポットが広がり受光部に漏れこむ影響を低減し、FESに偽ピークを発生しない。図８（ｂ）では、受光部の矩形長辺方向が、図２（ｂ）の迷光スポットが広がる方向とほぼ平行な方向に配置するのが良い。受光部に漏れ込む影響が最も低減されるためである。
【００３８】
図９(a)は対物レンズ205が対象層よりも入射面側にある非対象層からの迷光を、図９(b)は対象層よりも基板側にある非対象層からの迷光の様子を示している。反射光L300の光軸を含む領域を除き、回折光学素子207によって分割、回折された反射光L300は、フォーカス時の集光位置からデフォーカス量に応じてTan.方向、もしくはRad.方向へ広がりながら移動する。よって、検出器208における非対象層からの迷光の状態から受光部のサイズや位置を見積もる事が出来、迷光が受光部に漏れこみにくい回折光学素子と検出器の構成が可能となる。図５の回折光学素子207ならびに図7の光検出器208による構成では、図９（a）、（b）に示すように受光部A10〜F10、C11〜F11、C12〜F12に非対象層からの迷光漏れこみがないため、安定したFES、TESの検出が可能となる。FE用検出器の受光部C11〜F11、C12〜F12はC13〜F13、C14〜F14であっても、迷光が漏れこまない効果は変わらない。
【００３９】
＜DPD法TE信号生成＞
DPD法によるTESDPD1は受光部C10〜F10の検出信号により下記数１で求められる。
【００４０】
【数１】
2012084200.tif 000003
【００４１】
＜DPP法TE信号生成＞
DPP法によるTESDPP1は受光部A10〜F10の検出信号により下記数２で求められる。
【００４２】
【数２】
2012084200.tif 000004
【００４３】
第２項は対物レンズ205がトラッキング動作によりRad.方向に移動した場合にTESDPP1にオフセット低減するための項であり、定数ktは、全光量に対する前記中央部以外とプッシュプル領域以外の領域における光量の比率であるから、回折格子の全面積に対する領域11c〜11fの面積割合に比例して大きくなる。そこでkt値を抑えTESオフセット誤差を低減するためには、回折格子の領域11c〜11fの−１次光に対する＋１次光の分光比を領域11c〜11fの面積割合に応じて大きくすればよい。ここでは、−１次光に対する＋１次光の分光比について説明したが、回折格子の仕様によって、逆符号や２以上のｎ次光であっても同様の効果がある。
【００４４】
＜記録再生RF信号生成＞
RFS1は、受光部A10〜G10の検出信号により、下記数３で求められる。
【００４５】
【数３】
2012084200.tif 000005
【００４６】
受光部G10は反射光L300の光軸を含む領域を受光するため、非対象層からの迷光を同時に検出してしまうが、デフォーカス状態である非対象層からの迷光より、集光した対象層からの信号光の強度の方がはるかに強いため、受光部G10の迷光による影響は少ない。受光部A10〜F10は迷光を避けているため、実施例１のRFSにおける層間クロストークは小さい。
【００４７】
＜FE信号生成＞
FESはFE検出用受光部C11とC12の差分信号、D11とD12の差分信号、E11とE12の差分信号、F11とF12の差分信号から生成される。対物レンズが対象層にちょうどフォーカスした場合、全ての差分信号は0となるため、FESは0となる。対物レンズが入射面側へデフォーカスした場合、受光部C11〜F11にデフォーカス量に応じた光が検出され、基板側へデフォーカスした場合、受光部C12〜F12にデフォーカス量に応じた光が検出される。よって、実施例１におけるFES1は受光部C11〜F11、C12〜F12の検出信号により、下記数４で求められる。
【００４８】
【数４】
2012084200.tif 000006
【００４９】
FE用検出器の受光部C11〜F11、C12〜F12がC13〜F13、C14〜F14のφc〜φf回転している場合でも、FES1’は下記数５より求められる。
【００５０】
【数５】
2012084200.tif 000007
【００５１】
図１０A〜図１０Cは実施例１におけるFE信号シミュレーションの結果である。シミュレーション条件は、４層BD、対象層をL0層、図５（c）で示す構成の回折格子207、図８（a）に示すFE受光部の角度φが全て０°である。図１０(a)はFE受光部と、非対象層L2からの反射光が検出器208上でほぼ集光している場合の照射パターンを示しており、受光部は矩形長辺方向をTan.方向から傾き０°とした事により球面収差の影響で広がったスポットを回避している。図１０（b）はオントラック、回折光学素子207の部品ずれがなく正常位置の場合、図１０（c）はデトラック80 nm、回折光学素子207の部品ずれ50 μmの時のFESシミュレーション結果であり、図１０（b）、（c）中の（i）に対物レンズ205における反射光L300の強度分布、（ii）に回折格子207における反射光L300の位置、（iii）に上記で示した条件下のFESシミュレーション結果をそれぞれ示す。図１０（b）（iii）、（c）（iii）の結果から、球面収差の影響としてあらわれていた偽ピークC’の大きさが十分低減されている事が確認される。強度分布について、白色が最大値、黒色が最小値であり、強度分布中の最大値で規格化して表示している。図１０（b）、（c）中の（i）から、オントラック時における左右のPP強度バランスが取れているのに対し、デトラック80 nm起きた時の左右のPP強度バランスは最も崩れる。図１０（b）、（c）中の（ii）は回折格子207における反射光L300の位置を示しており、O110、O120はそれぞれ反射光L300の中心である。図１０（c）の（ii）に示す状況下では、中心O120が回折格子207の中心からずれ、領域13c、13fと領域13d、13eの反射光強度バランスが崩れている。しかし、図１０（b）、（c）の(iii)に示すFESシミュレーション結果は両者とも差はなく、図１０（c）に示す状況下でも、PP領域の光が漏れこまず、正常なFESが検出される事を示している。この結果から、PP領域の漏れこみと遠方層の球面収差による影響のない、安定したFES検出が可能であることが分かる。
【実施例２】
【００５２】
実施例２は、同じくナイフエッジ法Aの場合について述べる。FE検出用の光検出器の短冊長辺方向の傾きを、Tan.方向の軸を基準に０＜φ≦２θの間とする。この構成により、対物レンズ205が非対象層にフォーカスしている位置近傍にある時において、球面収差により検出器208面上で広がった光スポットが光検出器に漏れこむ事を防ぐ。
【００５３】
図１１乃至１３は実施例２に関するものであり、図３乃至８に示す実施例１に対応する部分は同一符合で示されている。なお、光情報記録装置1と光ピックアップ102、回折光学素子207の構成、角度θの定義、TES、RFS生成は実施例１と同じなので説明は省略する。
【００５４】
＜光検出器の構成と信号生成＞
図１１は実施例２における光検出器208の構成と、反射光L300のうち対象層からの反射光の集光位置を示す。ただし非対象層からの迷光は図示されていない。光検出器208の受光部A10〜G10の構成は実施例１と同じなので説明は省略する。
【００５５】
反射光L300の光軸、回折光学素子207、光検出器208上の点O100全てが一致している時、図５に示す回折光学素子207の領域11a〜10gからの＋１次回折光は受光部A10〜G10の中心に、11c〜1１fからの−１次光は受光部C21とC22の中間点、D21とD22の中間点、E21とE22の中間点、F21とF22の中間点にそれぞれ集光する。
【００５６】
図１２は光検出器208における、FEを検出する受光部の構成であり、受光部の矩形長辺方向とTan.方向の軸A210のなす角φが受光部C21とC22ではφc、受光部D21とD22ではφd、受光部E21とE22ではφe、受光部F21とF22ではφfである場合を示している。φc〜φfを総称してφとし、それぞれの絶対値は互いに等しくなくてよい。φは軸A210を基準に反時計まわりを正とする。実施例２では、各FE受光部における受光部の矩形長辺方向とTan.方向の軸A210のなす角φが0＜φ≦2θをとり、それにより、対物レンズ205の位置により入射光が遠方層におおよそ集光する場合において、球面収差によりθ方向へスポットが広がり受光部に漏れこむ影響を低減し、FESに偽ピークを発生しない。
【００５７】
＜FE信号生成＞
FESはFE検出用受光部C21とC22の差分信号、D21とD22の差分信号、E21とE22の差分信号、F21とF22の差分信号から生成される。対物レンズが対象層にちょうどフォーカスした場合、全ての差分信号は0となるため、FESは0となる。
【００５８】
対物レンズが入射面側へデフォーカスした場合、受光部C21〜F21にデフォーカス量に応じた光が検出され、基板側へデフォーカスした場合、受光部C22〜F22にデフォーカス量に応じた光が検出される。よって、FESは受光部C21〜F21、C22〜F22の検出信号により、下記数６で求められる。
【００５９】
【数６】
2012084200.tif 000008
【００６０】
図１３は実施例２におけるFE信号シミュレーションの結果である。シミュレーション条件は、４層BD、対象層をL0層、図５（c）で示す構成の回折格子207、図１２に示すFE受光部の角度φがφc=φe=-5.0°、φd=φf=+5.0°である。図１３(a)はFE受光部と、非対象層L2からの反射光が検出器208上でほぼ集光している場合の照射パターンを示しており、受光部は矩形長辺方向をTan.方向から傾きをφc〜φfとした事により球面収差の影響で広がったスポットを回避している。図１３（b）はオントラック、回折光学素子207の部品ずれがなく正常位置の場合、図１３（c）はデトラック80 nm、回折光学素子207の部品ずれ50 μmの時のFESシミュレーション結果である。オントラック時は左右のPP強度バランスが取れているのに対し、デトラック80 nm起きた時の左右のPP強度バランス最も崩れる。しかし、図１３（b）、（c）に示すFESシミュレーション結果は両者とも差はなく、これはPP領域の光が漏れこまず、正常なFESが検出される事を示している。この結果から、PP領域の漏れこみと遠方層の球面収差による影響のない、安定したFES検出が可能であることが分かる。また、実施例２はFE検出器受光部の傾きφに０°を含まないため球面収差によるスポットの広がりを回避し易くなるため、実施例１である図１０b（iii）、図１０c（iii）に示すFESと比較すると、図１３b、cのFESシミュレーション結果では、ピークB、ピークCの間に現れる球面収差の影響（C’）が実施例１よりさらに低減されている事が確認できる。TES、RFSについては実施例１と同じであるため省略する。
【実施例３】
【００６１】
実施例３は光ディスク100からの反射光L300のうち、PP領域からFESを生成する場合、すなわちナイフエッジ法Bの場合について述べる。
【００６２】
図１５に示すように、反射光の中心を通るRad.方向の軸A300と、反射光L300の中心とFEを検出する連続した反射光領域の円弧中心を通る直線とがなす角をｅとしたとき、球面収差はθ方向付近に強く表れる。実施例３は、FEの光検出器受光部において、短冊長辺方向の傾きをTan.方向の軸を基準に０＜φ≦２θの間とする。この構成により、対物レンズ205の位置により入射光が遠方層におおよそ集光する場合において、球面収差による検出器208面上で広がった迷光スポットが光検出器受光部に漏れこむ事を防ぐ。
【００６３】
図１４乃至１７は実施例３に関するものであり、図３乃至８に示す実施例１に対応する部分は同一符合で示されている。なお、光情報記録装置1と光ピックアップ102の構成は実施例１と同じなので説明は省略する。
【００６４】
＜回折光学素子＞
回折光学素子207は回折格子としての機能を持ち、反射光L300を複数分割し、分割した光を独立に検出する事によってRFS、FES、TESを生成する。そのため回折光学素子207は複数の領域を有し、各々異なる方向へ光を回折させる機能を持つ。
【００６５】
図１４は実施例３における回折光学素子207の形状を示す。回折光学素子207は層間クロストーク対策のため０次光を発生しない複数の領域に分割されており、実線は領域の境界を示している。
【００６６】
図１４の領域30a〜30dは矩形型で回折光学素子207の中央付近を除く左右に位置しており、領域30aと30b、30cと30dの境界は反射光L300と回折光学素子207の中心が一致している時に分割する反射光L300が略半分になるように設定される。領域30a〜30dは対物レンズ205がRad.方向にシフトした場合や回折光学素子207がRad.方向、Tan.方向に移動した場合を含め、反射光L300中のPPパターンが全て透過するように分割されている。領域30a〜30dを透過する光は、非対象層からの迷光が他の受光部に入射しないよう、それぞれTan方向に±1次回折される。回折次数は０でなければ絶対値で１以上、逆符号でもかまわない。回折光の集光位置は０次光集光位置を基準に回折次数の絶対値に比例して離れるため、検出器の構成を回折次数に応じさせる必要がある。領域30a〜30dにおける＋1次回折光はDPP法によるTEのAC成分に、−1次回折光はダブルナイフエッジ法によるFE検出に用いる
図１４の領域30e〜30hは回折光学素子207の中央領域30iと領域30a〜30dを除く領域に位置しており、それぞれの領域は非対象層からの迷光が他の受光部に入射しないよう、Tan.方向に±1次に、かつRad.方向に並ぶように回折させる。領域30eと30f、30gと30hの境界は反射光L300と回折光学素子207の中心が一致している時に分割する反射光L300が略半分になるように設定される。領域30e〜30hにおける＋1次回折光はDPP法によるTEのDC成分に、−1次回折光はDPD法によるTEの検出に用いる。ただし、回折次数の符号は逆でもよく、また、次数の絶対値は１以上の互いに異なる数字でもよい。また回折光の集光位置は０次光集光位置を基準に回折次数の絶対値に比例して離れるため、検出器の構成を回折次数に応じさせる必要がある。
【００６７】
図１４の領域30iは回折光学素子207の中心を含む中央領域に位置しており、非対象層からの迷光が他の受光部に入射しないようRad.方向へ光束を+１次に回折させる。領域30iを除いた全ての領域において、回折角は各受光部の略中央もしくは複数の受光部間の略中央に対象層からの反射光が集光されるよう設定する。回折次数は０でなければ絶対値で１以上、逆符号でもかまわない。回折光の集光位置は０次光集光位置を基準に回折次数の絶対値に比例して離れるため、検出器の構成を回折次数に応じさせる必要がある。
【００６８】
図１４の領域30iを除いた全ての領域の回折角と形状は、光検出器208をデフォーカス状態で照射する非対象層からの迷光が受光部の存在しない方向へ広がっていくよう設定される。
【００６９】
＜角度θの定義＞
図１５にFE検出に用いる図１４中の領域30a〜30dのうちの領域30aに対する対物レンズ205の位置により入射光が遠方層におおよそ集光する時に球面収差が強く表れる方向θaを示す。領域30b〜30dにおいて球面収差が強く表れる方向はそれぞれ角度θb〜θdに対応する。それぞれ反射光L300の中心を通るRad.方向の軸A300と、反射光L300の中心と領域30a〜30dの円弧中心を通る直線とがなす角であり、角度θa〜θdを総称して角度θとする。角度θは軸A300を基準に反時計まわりを正とする。よって領域30aと30cではθaとθcは正となり、領域30bと30hではθbとθhは負となる。
【００７０】
＜光検出器の構成と信号生成＞
図１６は実施例３における光検出器208の構成と、反射光L300のうち対象層からの反射光の集光位置を示す。ただし非対象層からの迷光は図示されていない。光検出器208は複数の受光部で構成され、回折光学素子207で分割、回折された対象層からの反射光が集光する位置に受光部A30〜I30と、一部の反射光に関してはその集光位置を挟むように受光部A31とA32、B31とB32、C31とC32、D31とD32が配置されている。なお、全ての受光部A30〜I30の大きさは対物レンズ205のレンズシフト±数百 μmや光検出器208の部品ずれ±数十 μm程度に対応し、かつ非対象層からの迷光が照射されない程度の大きさである。点O300は、回折光学素子207における反射光L300の光軸を延長した線と光検出器208の面とが交わる点である。
【００７１】
反射光L300の光軸、回折光学素子207、光検出器208上の点O300全てが一致している時、回折光学素子207の領域30a〜30iからの＋１次回折光は受光部A30〜I30の中心に、30e〜30hからの−１次光は受光部E31〜H31の中心に、受光部30a〜30dからの−１次光は受光部A31とA32の中間点、B31とB32の中間点、C31とC32の中間点、D31とD32の中間点にそれぞれ集光する。
【００７２】
DPP法によるTESは受光部A30〜H30における検出信号に基づいて、DPD法によるTESは受光部E31〜H31における検出信号に基づいて、RFSは受光部A30〜I30における検出信号に基づいて、FESは受光部A31〜D31、A32〜D32における検出信号に基づいて生成される。
【００７３】
図１７は光検出器208におけるFEを検出する受光部の構成であり、軸A310は光検出器208における光ディスク100の周方向（Rad.方向）に光学的に一致する方向の軸である。受光部の矩形長辺方向と軸A310のなす角φについて、受光部A31とA32ではφa、受光部B31とB32ではφb、受光部C31とC32ではφc、受光部D31とD32ではφdである場合を示している。φa〜φdを総称してφとし、それぞれの絶対値は互いに等しくなくてよい。φは軸A310を基準に反時計まわりを正とする。実施例３では、各FE受光部における受光部の矩形長辺方向と軸A310のなす角φが0＜φ≦2θをとり、それにより、対物レンズ205の位置により入射光が遠方層におおよそ集光する場合において、球面収差によりθ方向へスポットが広がり受光部に漏れこむ影響を低減し、FESに偽ピークを発生しない。
【００７４】
＜DPD法TE信号生成＞
DPD法によるTESDPD3は受光部E31〜H31の検出信号により、下記数７で求められる。
【００７５】
【数７】
2012084200.tif 000009
【００７６】
＜DPP法TE信号生成＞
DPP法によるTESDPP3は受光部A30〜H30の検出信号により、下記数８で求められる。
【００７７】
【数８】
2012084200.tif 000010
【００７８】
ここでktは対物レンズ205がトラッキング動作によりRad.方向に移動した場合にTESDPP3にオフセットが生じないように設定された定数である。
【００７９】
＜記録再生RF信号生成＞
RFS3は、受光部A30〜I30の検出信号により、下記数９で求められる。
【００８０】
【数９】
2012084200.tif 000011
【００８１】
受光部I30は反射光L300の光軸を含む領域を受光するため、非対象層からの迷光を同時に検出してしまうが、デフォーカス状態である非対象層からの迷光より、集光した対象層からの信号光の強度の方がはるかに強いため、受光部I30の迷光による影響は少ない。受光部A30〜H30は迷光を避けているため、実施例３のRFSにおける層間クロストークは小さい。
【００８２】
＜FE信号生成＞
FESはFE検出用受光部A31とA32の差分信号、B31とB32の差分信号、C31とC32の差分信号、D31とD32の差分信号から生成される。対物レンズが対象層にちょうどフォーカスした場合、全ての差分信号は0となるため、FESは0となる。対物レンズが入射面側へデフォーカスした場合、受光部A31〜D31にデフォーカス量に応じた光が検出され、基板側へデフォーカスした場合、受光部A32〜D32にデフォーカス量に応じた光が検出される。よって、実施例３におけるFES3は受光部A31〜D31、A32〜D32の検出信号により、数１０で求められる。
【００８３】
【数１０】
2012084200.tif 000012
【００８４】
FES3のシミュレーション結果については、実施例２と同じなので省略する。
【実施例４】
【００８５】
実施例４は光ディスク100からのFEの検出にSSD法を採用する場合について述べる。
【００８６】
反射光の中心を通るTan.方向の軸A400と、反射光L300の中心と分割された反射光領域の円弧中心を通る直線とがなす角をθとしたとき、球面収差はθ方向付近に強く表れる。実施例４は、FEの光検出器受光部において、受光部を複数に分割し、短冊長辺方向の傾きをTan.方向の軸を基準に０≦φ≦２θの間とする。この構成により、対物レンズ205の位置により入射光が遠方層におおよそ集光する場合において、球面収差による検出器208面上で広がった迷光スポットが光検出器受光部に漏れこむ事を防ぐ。
【００８７】
図１８乃至２１は実施例４に関するものであり、図３乃至８に示す実施例１に対応する部分は同一符合で示されている。なお、光情報記録装置1の構成は実施例１と同じなので説明は省略する。
【００８８】
＜光ピックアップの構成＞
図１８は実施例４における光ピックアップ102の概略構成である。実施例１〜３と異なる点は、FE検出にSSD法を行うためにホログラム素子206が存在する事である。ホログラム素子206は光を０次光と±１次回折光の３つに分け透過した光の焦点位置を次数によって変える機能を持つ。０次光は検出器208上に集光してTES、RFSの検出に用いられ、＋１次光と−1次光は光検出器208上においてデフォーカス状態で検出され、FESの生成に用いられる。ホログラム素子206で回折された±1次光は焦点位置が光検出器208手前と奥に分かれており、２つの光のデフォーカスバランスの変化からFEを検出する。
【００８９】
ホログラム素子206前までと、回折光学素子207から光検出器208への光路及び状態は実施例１と同じであるため省略する。
【００９０】
＜回折光学素子＞
回折光学素子207は回折格子としての機能を持ち、反射光L300を複数分割し、分割した光を独立に検出する事によってRFS、FES、TESを生成する。そのため回折光学素子207は複数の領域を有し、各々異なる方向へ光を回折させる機能を持つ。
【００９１】
図１９は実施例４における回折光学素子207の形状であり、図中の実線は領域の境界を示している。点線は反射光L300であり、反射光L300左右の塗りつぶし領域は光ディスク100のトラックによって生じるPPパターンを示している。
【００９２】
図１９の領域40a、40bは矩形型で回折光学素子207の中央付近を除く左右に位置しており、当該領域を透過する光は、Rad.方向へ異なる位置に＋1次回折される。回折方向はTan.方向でもよく、また回折次数は０でなければ絶対値で１以上、逆符号でもかまわない。領域40aと40bは対物レンズ205がRad.方向にシフトした場合や回折光学素子207がRad.方向、Tan.方向に移動した場合を含め、反射光L300中のPPパターンが全て透過するように分割されている。領域40a、40bの＋1次回折光はDPP法によるTESのAC成分として用いる。
【００９３】
図１９の領域40c〜40fは回折光学素子207の中央領域40gと40a、40bを除く領域に位置しており互いに異なる方向へ＋1次に回折させる。回折次数は０でなければ絶対値で１以上、逆符号でもかまわない。領域40cと40f、40dと40eの境界は反射光L300と回折光学素子207の中心が一致している時に分割する反射光L300が略半分になるように設定される。領域40c〜40fにおける＋1次回折光はDPP法によるTEのDC成分とDPD法によるTE検出に用いる。領域40c〜40fはDPD法によるTE検出において、TESに必要なS/N比を保証する面積であればよい。ただし、回折次数の符号は逆でもよく、また、次数の絶対値は１以上の互いに異なる数字でもよい。
【００９４】
図１９の領域40gは回折光学素子207の中心を含む中央領域に位置している。他の領域とは異なり回折次数に制限はなく、０次でもかまわない。全ての領域において、回折角は対象層からの反射光が各受光部の略中央に集光されるよう設定する。
【００９５】
＜角度θの定義＞
図２０（a）、（b）に回折格子207の領域40a〜40gのうちの領域40aと40cに対する、対物レンズ205の位置により入射光が遠方層におおよそ集光する時に球面収差が強く表れる方向θaとθcを示す。角度θa〜θfはそれぞれ反射光L300の中心を通るTan.方向の軸A400と、反射光L300の中心と領域40a〜40fの円弧中心を通る直線とがなす角であり、角度θa〜θfを総称して角度θとする。角度θは軸A400を基準に反時計まわりを正とする。よって領域40cと40eではθcとθeは負となり、領域40dと40fではθdとθfは正となる。実施例４の場合、θaとθbは９０°となるため、Rad.方向に球面収差が現れる。領域40gにおいては、反射光L300の中央領域であるため球面収差は強く表れないため、従来通りの検出方法でよい。
【００９６】
＜光検出器の構成と信号生成＞
図２１（a）、（b）は実施例４における光検出器208の構成と、反射光L300のうち対象層からの反射光の集光位置を示しており、図21（a）は領域40c〜40fを透過した光を受光するFE検出器受光部の傾きが０°の場合、図２１（b）は傾きが０°ではない場合を示している。ただし非対象層からの迷光は図示されていない。図２１（a）、（b）において対応するものは同一符号で示してある。光検出器208は複数の受光部で構成され、回折光学素子207で分割、回折された対象層からの反射光が集光する位置に受光部A40〜G40が配置されている。なお、全ての受光部A40〜G40の大きさは対物レンズ205のレンズシフト±数百 μmや光検出器208の部品ずれ±数十 μm程度に対応する。
【００９７】
TESは受光部A40〜F40における検出信号に基づいて、RFSは受光部A40〜G40における検出信号に基づいて、FESは受光部I41〜I49、J41〜J49における検出信号に基づいて生成される。
【００９８】
図２１（a）、（b）中の検出器P40、Q40、R40、S40は非対象層からの迷光を検出する。検出器P40、Q40、R40、S40の検出信号に面積と位置に応じた係数を乗算する事で、検出器A40、B40に漏れ込む迷光量を算出する。実施例４はFE検出にSSD法を採用しているため、実施例１〜３のように迷光と光検出器受光部の位置を異なる構成は光ピックアップの巨大化につながるため難しい。そこで、特に迷光の影響を受けやすいTE検出の受光部に対して迷光用検出器を用意し、検出信号から信号光用の検出器が受光する迷光成分を求め減算する事により層間クロストークを低減する。SSD法を採用した多層光ディスク対応光ピックアップの構成については特許文献１に記されている。
【００９９】
図２２は光検出器208におけるFEを検出する受光部の構成であり、受光部の矩形長辺方向と軸A410のなす角φについて、図２２(a)は全てのFE受光部について０°である場合、図２２(b)は受光部K41〜K43ではφc、受光部L41〜L43ではφd、受光部K44〜K46ではφe、受光部L44〜L46ではφfである場合を示している。φc〜φfを総称してφとし、それぞれの絶対値は互いに等しくなくてよい。φは軸410を基準に反時計まわりを正とする。なお、図示していないが、検出器J41〜J49は図２１（a）のI41〜I47に、検出器M41〜M46、N41〜N46は図２１（b）の検出器K41〜K46、L41〜L46にそれぞれ対応する。実施例４では、各FE受光部における受光部の矩形長辺方向と軸A410のなす角φが0≦φ≦2θをとり、それにより、対物レンズ205の位置により入射光が遠方層におおよそ集光する場合において、球面収差によりθ方向へスポットが広がり受光部に漏れこむ影響を低減し、FESに偽ピークを発生しない。
【０１００】
＜DPD法TE信号生成＞
DPD法によるTESDPD4は受光部C40〜F40の検出信号により、下記数１１で求められる。
【０１０１】
【数１１】
2012084200.tif 000013
【０１０２】
＜DPP法TE信号生成＞
DPP法によるTESDPP4は受光部A40〜F40の検出信号と、迷光検出器P40〜S40の検出信号により、下記数１２で求められる。
【０１０３】
【数１２】
2012084200.tif 000014
【０１０４】
ここでktは対物レンズ205がトラッキング動作によりRad.方向に移動した場合にTESDPP4にオフセットが生じないように設定された定数、ksはPP領域光検出器A40、B40の面積、位置に対して迷光検出器P40〜S40の面積と位置によって決まる定数であり、迷光用検出器P40〜S40の検出信号にksを乗算する事でA40、B40で漏れ込んでしまう迷光成分の強度をもとめる。
【０１０５】
＜記録再生RF信号生成＞
RFS4は、受光部A40〜G40の検出信号と迷光検出器P40〜S40の検出信号により、下記数１３で求められる。
【０１０６】
【数１３】
2012084200.tif 000015
【０１０７】
＜FE信号生成＞
FES4はFE検出用受光部I41〜I49とJ41〜J49が受光する反射光サイズのバランスからFESを生成する。
【０１０８】
【数１４】
2012084200.tif 000016
【０１０９】
FE用検出器の受光部K41〜K46、L41〜L46、M41〜M46、N41〜N46、がφc〜φf傾いている場合のFES4’は、下記数１５より求められる。
【０１１０】
【数１５】
2012084200.tif 000017
【０１１１】
FES4、FES4’のシミュレーション結果については、実施例１と同じなので省略する。
【実施例５】
【０１１２】
実施例５は同じくSSD法の場合、FE検出用の光検出器において短冊長辺方向の傾きφをTan.方向の軸を基準に０＜φ≦２θの間とする。この構成により、対物レンズ205が非対象層にフォーカスしている位置近傍にある時において、球面収差により検出器208面上で広がった光スポットが光検出器に漏れこむ事を防ぐ。
【０１１３】
図２３乃至２４は実施例５に関するものであり、図３乃至８に示す実施例１、ならびに図１８乃至２０に示す実施例４に対応する部分は同一符合で示されている。なお、光情報記録装置1と光ピックアップ102、回折光学素子207の構成、角度θの定義、TES、RFS生成は実施例４と同じなので説明は省略する。
【０１１４】
＜光検出器の構成と信号生成＞
図２３は実施例５における光検出器208の構成と、反射光L300のうち対象層からの反射光の集光位置を示している。ただし非対象層からの迷光は図示されていない。図２３において対応するものは同一符号で示してある。光検出器208は複数の受光部で構成され、回折光学素子207で分割、回折された対象層からの反射光が集光する位置に受光部A50〜G50が配置されている。なお、全ての受光部A50〜G50の大きさは対物レンズ205のレンズシフト±数百 μmや光検出器208の部品ずれ±数十 μm程度に対応する。
【０１１５】
TESは受光部A50〜F50における検出信号に基づいて、RFSは受光部A50〜G50における検出信号に基づいて、FESは受光部I51〜I59、J51〜J59における検出信号に基づいて生成される。
【０１１６】
図２３中の検出器P50、Q50、R50、S50は非対象層からの迷光を検出する。検出器P50、Q50、R50、S50の検出信号に面積と位置に応じた係数を乗算する事で、検出器A50、B50に漏れ込む迷光量を算出する。
【０１１７】
図２４は光検出器208におけるFEを検出する受光部の構成であり、受光部の矩形長辺方向と軸A510のなす角φについて、受光部K51〜K53ではφc、受光部L51〜L53ではφd、受光部K54〜K56ではφe、受光部L54〜L56ではφfである場合を示している。φc〜φfを総称してφとし、それぞれの絶対値は互いに等しくなくてよい。φは軸510を基準に反時計まわりを正とする。なお、図示していないが、検出器M51〜M56、N51〜N56は図２４の検出器K51〜K56、L51〜L56にそれぞれ対応する。実施例５では、各FE受光部における受光部の矩形長辺方向と軸A510のなす角φが0＜φ≦2θをとり、それにより、対物レンズ205の位置により入射光が遠方層におおよそ集光する場合において、球面収差によりθ方向へスポットが広がり受光部に漏れこむ影響を低減し、FESに偽ピークを発生しない。
【０１１８】
＜FE信号生成＞
FES5は受光部K51〜K56、L51〜L56、M51〜M56、N51〜N56の検出信号から、下記数１６より求められる。
【０１１９】
【数１６】
2012084200.tif 000018
【０１２０】
FES5のシミュレーション結果については、実施例２と同じなので省略する。また、実施例５はFE検出器受光部の傾きφに０°を含まないため球面収差によるスポットの広がりを回避し易くなるため、実施例４と比較して球面収差の低減がより改善される。TES、RFSについては実施例４と同じであるため省略する。
【０１２１】
上記実施例では、受光部をすべて矩形で説明したが、図２５に示す通り矩形に限らず楕円形や台形、三つ以上の頂点を有する多角形でも適用できる事は言うまでもない。この場合、楕円形では長軸方向を長辺方向と呼ぶこととする（図２５(a)）。また多角形では、最も長い一辺を長辺方向と呼ぶこととする（図２５(b)）。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】従来の光検出器構成図
【図２】本特許が解決する課題を示す図
【図３】光情報記録再生装置全体の構成を示すブロック図
【図４】実施例１〜３に対する光ピックアップの構成を示す略線図
【図５】実施例１に対する回折光学素子の構成を示す略線図
【図６】回折光学素子のFE検出領域に対する反射光スポットが広がる方向θの定義を示す略線図
【図７】実施例１に対する検出器の構成を示す略線図
【図８】実施例１に対するFEを検出する検出器構成を示す略線図
【図９】実施例１に対する非対象層からの迷光が光検出器上に照射する位置を示す略線図
【図１０Ａ】実施例１に対するFE受光部における迷光シミュレーションを示す図。
【図１０Ｂ】実施例１に対する、オントラック時のFE信号シミュレーション結果を示す図
【図１０Ｃ】実施例１に対する、デトラック時のFE信号シミュレーション結果を示す図
【図１１】実施例２に対する検出器の構成を示す略線図
【図１２】実施例２に対するFEを検出する検出器構成を示す略線図
【図１３】実施例２に対するFE受光部における迷光シミュレーションとFE信号シミュレーション結果を示す図
【図１４】実施例３に対する回折光学素子の構成を示す略線図
【図１５】回折光学素子のFE検出領域に対する反射光スポットが広がる方向θの定義を示す略線図
【図１６】実施例３に対する検出器の構成を示す略線図
【図１７】実施例３に対するFEを検出する検出器構成を示す略線図
【図１８】実施例４に対する光ピックアップの構成を示す略線図
【図１９】実施例４に対する回折光学素子の構成を示す略線図
【図２０】回折光学素子のFE検出領域に対する反射光スポットが広がる方向θの定義を示す略線図
【図２１】実施例４に対する検出器の構成を示す略線図
【図２２】実施例４に対するFEを検出する検出器構成を示す略線図
【図２３】実施例５に対する検出器の構成を示す略線図
【図２４】実施例５に対するFEを検出する検出器構成を示す略線図
【図２５】受光部の形状を説明する図
【符号の説明】
【０１２３】
1…光情報記録再生装置、100…光ディスク、101…レーザードライバ、102…光ピックアップ、103…信号処理回路、104…復調回路、105…復号回路、106…アドレス検出回路、107…サーボ回路、108…駆動制御回路、109…システムコントローラ、110…アクチュエータ、111…スピンドルモータ、
200…半導体レーザ、201…偏光ビームスプリッタ、202…コリメートレンズ、203…ビームエキスパンダ、204…1/4波長板、205…対物レンズ、206…ホログラム素子、207…回折光学素子、208…光検出器、
L300…光ディスクからの反射光、O100, O300…光検出器中心、A100, A400…光ディスク周方向に一致する回折光学素子上の軸、A300…光ディスク半径方向に一致する回折光学素子上の軸、A110, A210, A410…光ディスク周方向に一致する光検出器上の軸、A310…光ディスク半径方向に一致する光検出器上の軸、11a〜11g, 12a〜12g, 13a〜13g, 30a〜30i, 40a〜40g…回折光学素子の分割領域、A10〜G10, C11〜C14, D11〜D14, E11〜E14, F11〜F14, C21, C22, D21, D22, E21, E22, F21, F22, A30〜I30, A31〜H31, A32〜D32, A40〜G40, P40〜S40, I41〜I49, J41〜J49, K41〜K46, L41〜L46, M41〜M46, N41〜N46, A50〜G50, P50〜S50, I51〜I53, J51〜J53, K51〜K56, L51〜L56, M51〜M56, N51〜N56…光検出器受光部。
【図１】
2012084200.tif 000020
【図３】
2012084200.tif 000021
【図５】
2012084200.tif 000022
【図７】
2012084200.tif 000023
【図８】
2012084200.tif 000024
【図１１】
2012084200.tif 000025
【図１２】
2012084200.tif 000026
【図１４】
2012084200.tif 000027
【図１５】
2012084200.tif 000028
【図１６】
2012084200.tif 000029
【図１７】
2012084200.tif 000030
【図２１】
2012084200.tif 000031
【図２２】
2012084200.tif 000032
【図２３】
2012084200.tif 000033
【図２４】
2012084200.tif 000034
【図２５】
2012084200.tif 000035
【図２】
2012084200.tif 000036
【図４】
2012084200.tif 000037
【図６】
2012084200.tif 000038
【図９】
2012084200.tif 000039
【図１０Ａ】
2012084200.tif 000040
【図１０Ｂ】
2012084200.tif 000041
【図１０Ｃ】
2012084200.tif 000042
【図１３】
2012084200.tif 000043
【図１８】
2012084200.tif 000044
【図１９】
2012084200.tif 000045
【図２０】
2012084200.tif 000046
【手続補正書】
【提出日】平成23年9月12日(2011.9.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
光ディスク100からの反射光は再び対物レンズ205で平行光に変換され、1/4波長板204で円偏光から直線P偏光に変換される。P偏光の光は、コリメートレンズ203によって収束光へ変換される。また、P偏光の反射光はPBS202を透過し、回折光学素子207によって分割と領域によって異なる方向に回折される。回折光学素子207は1ビーム方式の光ピックアップにおいて、反射光L300からTE、FEを検出するために反射光L300を複数に分割、別方向に回折させる。回折光学素子により分割された反射光L300は複数の検出器を持つ光検出器208へ入射し、独立に検出される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
図９(a)は対象層よりも入射面側にある非対象層からの迷光を、図９(b)は対象層よりも基板側にある非対象層からの迷光の様子を示している。反射光L300の光軸を含む領域を除き、回折光学素子207によって分割、回折された反射光L300は、フォーカス時の集光位置からデフォーカス量に応じてTan.方向、もしくはRad.方向へ広がりながら移動する。よって、検出器208における非対象層からの迷光の状態から受光部のサイズや位置を見積もる事が出来、迷光が受光部に漏れこみにくい回折光学素子と検出器の構成が可能となる。図５の回折光学素子207ならびに図7の光検出器208による構成では、図９（a）、（b）に示すように受光部A10〜F10、C11〜F11、C12〜F12に非対象層からの迷光漏れこみがないため、安定したFES、TESの検出が可能となる。FE用検出器の受光部C11〜F11、C12〜F12はC13〜F13、C14〜F14であっても、迷光が漏れこまない効果は変わらない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
【数７】
2012084200.tif 000047
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１９】
【数１６】
2012084200.tif 000048
【手続補正５】
【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、
前記光源からの光を、複数の記録層を有する記録媒体に照射するための光学系と、
前記記録媒体からの反射光を複数の光束に分割し、回折させる回折光学素子と、
前記回折光学素子によって回折された光束を受光する光検出器と、を備え、
前記光検出器は、
フォーカスエラー信号を検出する受光部を有し、前記受光部の長辺方向の配置を、前記記録媒体の円周方向と同一か、または、円周方向あるいは半径方向に対して傾けて配置されていることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２】
前記フォーカスエラー信号は、前記回折光学素子における反射光の中央部以外とプッシュプル領域以外から検出されるものであり、
前記反射光の中心を通る円周方向の軸と、前記反射光の中心と前記フォーカスエラー信号を検出する領域における反射光の円弧の中心を通る直線とがなす角をθと、
前記受光部の長辺方向の傾きを、前記円周方向の軸を基準にφとしたとき、
０≦φ≦２θ
となるように配置することを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項３】
前記フォーカスエラー信号は、前記回折光学素子における反射光の中央部以外とプッシュプル領域以外から検出されるものであり、
前記反射光の中心を通る円周方向の軸と、前記反射光の中心と前記フォーカスエラー信号を検出する領域における反射光の円弧の中心を通る直線とがなす角をθとし、
前記受光部の長辺方向の傾きを、前記円周方向の軸を基準にφとしたとき、
０＜φ≦２θ
となるように配置することを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項４】
前記フォーカスエラー信号は、前記回折光学素子におけるプッシュプル領域から検出されるものであり、
前記反射光の中心を通る半径方向の軸と、前記反射光の中心と前記フォーカスエラー信号を検出する領域における反射光の円弧の中心を通る直線とがなす角をθとし、
前記受光部の長辺方向の傾きを、前記半径方向の軸を基準にφとしたとき、
０＜φ≦２θ
となるように配置することを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項５】
前記回折格子における、前記反射光の中心を通る円周方向の軸と、前記反射光の中心と前記回折格子の分割領域における前記反射光の円弧の中心を通る直線とがなす角をθとし、
前記受光部の長辺方向の傾きを、前記円周方向の軸を基準にφとしたとき、
０≦φ≦２θ
となるように配置することを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項６】
前記回折格子における、前記反射光の中心を通る円周方向の軸と、前記反射光の中心と前記回折格子の分割領域における前記反射光の円弧の中心を通る直線とがなす角をθとし、
前記受光部の長辺方向の傾きを、前記円周方向の軸を基準にφとしたとき、
０＜φ≦２θ
となるように配置することを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項７】
前記フォーカスエラー信号はナイフエッジ法により検出されるものであり、
前記回折光学素子は、０次光を発生させないことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項８】
前記回折格子は、前記反射光の中央部以外とプッシュプル領域以外の第１の領域を有し、
前記第１の領域を透過する光を前記円周方向と前記半径方向に回折させる第１の回折光を生成することを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項９】
前記回折光学素子は、プッシュプル領域を有し、
前記プッシュプル領域を透過する光を前記円周方向に回折させる第２の回折光を生成することを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項１０】
前記記録媒体から検出されるトラッキングエラー信号は下記数式により生成され、
【数２】
2012084200.tif 000049
A10、B10はプッシュプル領域の光を受光する領域であり、C10、D10、E10、F10は中央部以外とプッシュプル領域以外の領域の光を受光する領域であり、
前記定数ktは全光量に対する前記中央部以外とプッシュプル領域以外の領域における光量の比率であり、
前記kt値は前記中央部以外とプッシュプル領域以外の領域の±n次光の一方に対する他方の分光比を前記中央部以外とプッシュプル領域以外の領域の面積割合に応じて大きくした事を特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項１１】
光源と、
前記光源からの光を、複数の記録層を有する記録媒体に照射するための光学系と、
前記記録媒体からの反射光を複数の光束に分割し、回折させる回折光学素子と、
前記回折光学素子によって回折された光束を受光する光検出器と、
前記光検出器にて検出された信号から、再生信号、フォーカスエラー信号、トラッキング信号を生成する回路と、
前記フォーカスエラー信号及びトラッキング信号から、フォーカス及びトラッキングを制御する制御部と、を備え、
前記光検出器は、
フォーカスエラー信号を検出する受光部を有し、前記受光部の長辺方向の配置を、前記記録媒体の円周方向と同一か、または、円周方向あるいは半径方向に対して傾けて配置され、
ていることを特徴とする光情報記録再生装置。
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０Ｃ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０Ｃ】
2012084200.tif 000050