JPWO2008053548A1 - ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

ピックアップ装置は、積層された複数の記録層を有する光記録媒体の記録面のトラック上に光束を集光してスポットを形成する対物レンズを含む照射光学系と、スポットから反射されて戻った戻り光を対物レンズを介して受光して光電変換をなす光検出器を含む検出光学系とを含む。光検出器は、戻り光の光軸にて直交交差する平面において互いに離間しかつ各々が複数の受光素子からなる複数の受光素子群４００−４０２を含む。戻り光の光軸にて直交交差する平面に配置され、かつ、戻り光の光軸を通りトラックに平行に伸長するトラック方向線に関して線対称になるように形成された少なくとも２つの分割領域ｂ１，ｂ２と、戻り光の光軸を通りトラックに垂直に伸長するトラック垂直線に関して線対称になるように形成された少なくとも２つの分割領域ｂ３，ｂ４と、戻り光の光軸を含み戻り光の光軸に関して点対称になるように形成された中央の分割領域ｗと、からなり、かつ、分割領域ｂ１−ｂ４，ｗごとに戻り光を分割して複数の部分光束として、中央の分割領域ｗ以外の分割領域ｂ１−ｂ４からの回折部分光束ｂｂ１−ｂｂ４をそれぞれ受光素子群４０１，４０２へ偏向する分割素子３７と、を有する。

Description

本発明は、光ディスクなどの光記録媒体の記録再生装置における光ピックアップ装置に関し、特に、積層された複数の記録層を持つ光ディスクなどの光記録媒体の所定記録面に対し集光される光束の最適集光位置の制御を行う光ピックアップ装置に関する。

近年、光ディスクは、映像データ、音声データ及びコンピュータデータなどのデータを記録再生する手段として広く用いられている。ブルーレイディスク（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ、以下ＢＤ）と称される高密度記録型ディスクが実用化されている。この光ディスク規格には、複数の記録層を有した積層構造の多層光ディスクが含まれる。複数の記録面がスペーサ層を挟んで交互に積層される多層光ディスクにおいて、その一方の表面側から光学式ピックアップ装置によって情報を読み取るには、所望の１層における記録面に対し光束の焦点（合焦位置若しくは最適集光位置）を合わせ、すなわち、集光された光スポットを所望の記録層に照射することが必要となる。

一例としての２層光ディスクは、図１に示されるように、読み取り側から見て手前の１層目の半透明膜である記録層のレイヤ１（以下Ｌ１とも称す）、金属や誘電体などの反射膜である２層目記録層のレイヤ０（以下Ｌ０とも称す）を備え、Ｌ０とＬ１の間には記録層を一定の厚さで分離するための光透過性のスペーサ層が設けられる。

スペーサ厚が厚い場合には、例えば目的のＬ１に焦点を合わせるとＬ０に集光されるレーザ光は大きく広がるためＬ０からの反射光はピットによる変調を受けず直流的な信号となる。このため読み取った信号からハイパスフィルタで高域成分を取り出すとＬ１からの信号のみを読み取ることができる。しかし、スペーサ厚が薄い場合には、Ｌ１に焦点を合わせてもＬ０に照射されるレーザ光があまり広がらないため、Ｌ０からの信号がある程度漏れ込むようになる（この漏れ込みを層間クロストークと呼ぶ）。

多層光ディスクの所望の記録層に焦点を合わせるために、フォーカスエラー信号を生成しサーボ制御（フォーカス引き込み）をなすが、フォーカスオフセット防止のために、層間クロストークなどの影響をフォーカスエラー信号から排除する必要がある。

しかしながら、層間クロストークを抑制した場合においても、依然として、レーザ光が目的のＬ１に集光されている場合の反射光（信号光）は対物レンズによって光検出器に導かれる一方、Ｌ１を通過しＬ０で広がった光の反射光（迷光）も光検出器に一定の広がりを有した状態で迷光として入射されてしまう。

この信号光以外の迷光は信号光と干渉して、ノイズの原因となり、光検出器の出力信号の品質の劣化やサーボエラー信号のオフセット等の不具合を引き起こす大きな問題である。

従来、図２に示す、光源１からの出射光がコリメートレンズ５３で平行光に変換された後、偏光ビームスプリッタ５２、４分の１波長板５４を透過し対物レンズ５６によって、光記憶媒体４１の情報記録面に集光され、そこで反射された光が対物レンズ５６を透過した後、偏光ビームスプリッタ５２で反射されて、ビーム分割素子６４と検出レンズ５９とシリンドリカルレンズ５７とを経て、光検出器３２に入射するピックアップ構成が知られており、かかるピックアップの検出光学系においてビーム分割素子６４を挿入することにより、複数の情報記録面を有している多層光ディスク場合に、ＴＥ信号を検出するために用いる受光素子に不要な光が入射してＴＥ信号が変動するということを避ける構成も提案されている（特許文献１、段落（０１８８）〜（０１９２）（実施の形態１３）参照）。
特開２００４−２８１０２６

図３に、光ディスクからの反射光を分離するビーム分割素子ＢＤＥを示す。かかるビーム分割素子は、通過光束のうち、プッシュプル成分（いわゆるトラックで回折された±１次光と０次光とが重なるオーバーラップ領域）を含む部分光束を通過させる２つの領域Ｂ１、Ｂ２と、プッシュプル成分の少ない部分光束を通過させる２つの領域Ｂ３、Ｂ４と、光軸を含む中央の分割領域ｗとの３分割された領域からなる。

図２に示す従来のピックアップの検出光学系において、ビーム分割素子６４に換えて図３のビーム分割素子ＢＤＥを配置した場合、図４に示すように、ビーム分割素子ＢＤＥからの分割された回折光ＤＬは、中央の分割領域ｗを除いて、ほぼ同一の方向に偏向されそれぞれ独立した受光素子で受光される。それぞれ４つの受光素子からなる受光素子群ＰＤ１、ＰＤ２は０次及び１次光の迷光Ｌ０ｔ、Ｌ１ｔが混入しない距離だけ離間して配置されている。

かかる従来のピックアップによれば、図４に示すように、２層光ディスクのＬ１再生時には中央の分割領域ｗを別の方向に偏向しているため回折光の受光素子群ＰＤ１、ＰＤ２に迷光Ｌ０ｔが混入しない。一方、Ｌ０層を再生する場合は図５に示すように、ビーム分割素子ＢＤＥがＬ１層からの迷光Ｌ１ｔが集光する位置付近に配置されているため中央の分割領域ｗにほぼ全ての光線が到達する。その結果、迷光Ｌ１ｔは受光素子群ＰＤ１を除き、受光素子群ＰＤ２のどの受光素子にも入射しない位置に偏向される。その結果、２層光ディスクを記録再生してもトラッキングエラー信号検出用の受光素子群に他層からの迷光が入射しないのでトラッキングエラー信号が検出できる。

しかし、かかるビーム分割素子ＢＤＥを特許文献１（段落（０１３０）、（実施の形態６））に示されたビーム分割素子６１の位置に配置した場合、問題が起こる。かかる場合の従来のピックアップを図６に示す。このピックアップにおいて、光源１からの出射光がコリメートレンズ５３で平行光に変換された後、偏光ビームスプリッタ５２、ビーム分割素子６１、４分の１波長板５４を透過し対物レンズ５６によって、光記憶媒体４１の情報記録面に集光され、そこで反射された光が対物レンズ５６を透過した後、偏光ビームスプリッタ５２で反射されて、検出レンズ５９とシリンドリカルレンズ５７とを経て、光検出器３２に入射する。すなわち、２層光ディスクを再生した場合、２層光ディスクのＬ１再生時には図４に示す状態とほぼ同様であるが、Ｌ０再生時には、図７に示すように、ビーム分割素子６１を対物レンズ５６近傍に配置するとＬ１再生時にＬ０からの迷光が十分に集光しないため、中央の分割領域ｗで偏向することができない。その結果、Ｌ１からの迷光がトラッキングエラー信号検出用の受光素子群ＰＤ１に入射してしまい良好なトラッキングエラー信号を得ることができない。

また、従来技術の分割素子配置だと光ディスクからの反射光がある程度小さく絞れた領域に配置しなければならず、素子の位置決めや信頼性に問題がある。

そこで本発明は、多層の記録媒体からの信号光による再生信号の品位を維持できるピックアップ装置を提供することが一例として挙げられる。

請求項１記載のピックアップ装置は、積層された複数の記録層を有する光記録媒体の記録面のトラック上に光束を集光してスポットを形成する対物レンズを含む照射光学系と、前記スポットから反射されて戻った戻り光を前記対物レンズを介して受光して光電変換をなす光検出器を含む検出光学系とを含み、前記光検出器の出力から演算された電気的信号により、前記対物レンズの位置制御をなすピックアップ装置であって、
前記光検出器は、前記戻り光の光軸にて直交交差する平面において互いに離間しかつ各々が複数の受光素子からなる複数の受光素子群を含むこと、
前記戻り光の光軸にて直交交差する平面に配置され、かつ、前記戻り光の光軸を通り前記トラックに平行に伸長するトラック方向線に関して線対称になるように形成された少なくとも２つの分割領域と、前記戻り光の光軸を通り前記トラックに垂直に伸長するトラック垂直線に関して線対称になるように形成された少なくとも２つの分割領域と、前記戻り光の光軸を含み前記戻り光の光軸に関して点対称になるように形成された中央の分割領域と、からなり、かつ、前記分割領域ごとに前記戻り光を分割して複数の部分光束として、前記中央の分割領域以外の前記分割領域からの回折部分光束をそれぞれ前記受光素子群へ偏向する分割素子と、を有することを特徴とする。

前記戻り光の光軸を通り前記トラックに平行に伸長するトラック方向線に関して線対称になるように形成された分割領域からの回折部分光束は前記戻り光における前記トラックで回折された±１次光と０次光とが重なるオーバーラップ領域を含み、前記複数の受光素子群は前記戻り光の光軸にて直交交差する平面において前記オーバーラップ領域とそうでない領域を個別に受光する複数の受光素子群であり、前記受光素子群が前記戻り光の光軸を基準に互いにそれぞれ異なる方向に配置されていることが好ましい。

前記複数の受光素子群は前記戻り光の光軸にて直交交差する平面において前記光軸上と前記光軸を基準に互いにＬ字状に離間するように該Ｌ字の両端に配置された３つの受光素子群であり、かつ、前記分割素子の互いに隣接する前記分割領域からの前記部分光束同士が前記受光素子群上で干渉しないように、前記Ｌ字の両端に配置された２つの受光素子群の一方は前記オーバーラップ領域を含む部分光束を受光するとともに、前記Ｌ字の両端に配置された２つの受光素子群の他方は前記オーバーラップ領域を含まない部分光束を受光することが好ましい。

前記光軸中心に配置された１つの受光素子群から前記Ｌ字の両端に配置された２つの受光素子群までの開く角度は８０°〜１００°であることが好ましい。

前記光軸中心に配置された１つの受光素子群は前記戻り光の光軸上に配置され、かつ、前記光軸中心に配置された１つの受光素子群から前記Ｌ字の両端に配置された２つの受光素子群はそれぞれ前記戻り光の光軸を通り前記分割素子による偏向方向に伸長する直線に配置されているが好ましい。

前記Ｌ字の両端に配置された２つの受光素子群に接続されそれらの出力からトラッキングエラー信号を演算する演算器を有することが好ましい。

前記光軸中心に配置された１つの受光素子群は前記分割素子が作用しない前記戻り光の光束を受光するとともに、それらに接続されそれらの出力からフォーカスエラー信号を演算する演算器を有することが好ましい。

前記受光素子群は目的とする記録層を再生する場合、目的でない層からの反射光が入射しない場所に設置されていることが好ましい。

前記分割素子は通過光束の偏光方向に応じて回折して偏向する作用を変化させる分割偏光ホログラム素子であることが好ましい。

２層光ディスクの概略断面図。 光ピックアップ装置の構成を示す概略図である。 光ピックアップ装置のビーム分割素子を示す模式的平面図である。 光ピックアップ装置の光検出器を示す模式的平面である。 光ピックアップ装置の光検出器を示す模式的平面である。 光ピックアップ装置の構成を示す概略図である。 光ピックアップ装置の光検出器を示す模式的平面である。 本発明による実施形態の光ピックアップ装置の構成を示す概略図である。 本発明による実施形態の光ピックアップ装置の非点収差素子を示す模式的平面図である。 本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置の光検出器における４分割受光素子群を示す模式的平面図である。 本発明による実施形態の光ピックアップ装置の分割偏光ホログラム素子を示す模式的平面図である。 本発明による実施形態の光ピックアップ装置の光検出器を示す模式的平面図である。 本発明による実施形態の光ピックアップ装置の光検出器を示す模式的平面図である。 本発明による実施形態の光ピックアップ装置の光検出器を示す模式的平面図である。 本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置の分割偏光ホログラム素子を示す模式的平面図である。 本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置の光検出器を示す模式的平面図である。 本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置の光検出器を示す模式的平面図である。 本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置の光検出器を示す模式的平面図である。 本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置の光検出器を示す模式的平面図である。 本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置の分割偏光ホログラム素子を示す模式的平面図である。 本発明による他の実施形態の光ピックアップ装置の分割偏光ホログラム素子を示す模式的平面図である。

符号の説明

１ 光ディスク
３ ピックアップ
１８ 駆動回路
３１ 半導体レーザ
３３ 偏光ビームスプリッタ
３４ コリーメータレンズ
３５ １／４波長板
３６ 対物レンズ
３８ 非点収差素子
３７ 分割偏光ホログラム素子
４０ 光検出器
２０ 復調回路
６０ サーボ制御部
４００ ４分割受光素子群
４０１ 半径サブ受光素子群
４０２ 接線サブ受光素子群
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６、Ｂ７、Ｂ８ 受光素子

発明を実施するための形態

以下に本発明の実施形態の光ピックアップ装置を図面を参照しつつ説明する。

図８は、かかる実施形態の光ピックアップ装置３の概略構成を示す。光ピックアップ装置は、光源である半導体レーザ３１と、偏光ビームスプリッタ３３と、発散光を平行光とするコリメータレンズ３４（光ディスクの厚み誤差補正用光学素子）と、分割偏光ホログラム素子３７と、１／４波長板３５と、対物レンズ３６と、非点収差素子３８と、光電変換をなす光検出器４０を備えている。対物レンズ３６とコリメータレンズ３４の間の復路光学系に分割素子である分割偏光ホログラム素子３７が配置されている。

光ディスク１はスペーサ層を介して積層された複数の記録層を有する光記録媒体であって、ピンドルモータのターンテーブル（図示せず）上に対物レンズ３６から離間するように載置されている。

光ディスク１の目標の記録面上に光束を集光してスポットを形成する対物レンズ３６は照射光学系に含まれる。対物レンズ３６は、フォーカスサーボ、トラッキングサーボ動作のために移動可能に支持され、光検出器４０の出力から演算された電気的信号により、その位置制御がなされている。対物レンズ３６は、スポットから反射されて戻った戻り光を受光して、１／４波長板３５、分割偏光ホログラム素子３７、偏光ビームスプリッタ３３を介して光検出器４０へ導く検出光学系にも属する。

偏光ビームスプリッタ３３は偏光鏡を有しており、通過光の偏光状態に応じて異なる方向へ通過光の光路を分割する。対物レンズ３６で光ディスク１の信号面トラックに集光された光束は反射され、対物レンズ３６に入射する。対物レンズ３６に入射する戻り光光束は、１／４波長板３５及び分割偏光ホログラム素子３７を経て偏光ビームスプリッタ３３により照射光学系から分離され、かつ直線偏光となる。戻り光束は、非点収差素子３８を介して、光検出器４０へ至る。

偏光ビームスプリッタ３３と光検出器４０の間に配置されている非点収差素子３８は非点収差を付与し、これによりフォーカスサーボを行う（非点収差法）。非点収差とはレンズ光学系の焦点距離が光軸を含み互いに直交する２つの断面で異なる値をもつことによる収差である。非点収差をもった光学系で光を収束させると、光軸上の位置によって結像が縦長、円形、横長と変化する。なお、分割偏光ホログラム素子３７と非点収差素子３８とを逆に配置して戻り光が回折された後に非点収差を付与するように設計してもよい。

光ディスク１の目標の記録面上に光束を集光してスポットを形成する対物レンズ３６は照射光学系に含まれる。対物レンズ３６は、フォーカスサーボ、トラッキングサーボ動作のために移動可能にアクチュエータ３０１によって支持され、光検出器４０の出力から演算された電気的信号により、接続された駆動回路１８によりその位置制御がなされている。対物レンズ３６は、スポットから反射されて戻った戻り光を受光して、ビームスプリッタ３３を介して光検出器４０へ導く検出光学系にも属する。

非点収差素子３８は例えばシリンドリカル面を含むマルチレンズを用いることができる。図９は非点収差素子３８の一例のシリンドリカル面を含むマルチレンズを示す模式的平面図である。このレンズは、図に示すように戻り光光軸にて直交交差する平面において、その中心軸ＲＡ（シリンドリカルレンズの稜線またはレンズ面をなす円柱曲面の回転対称軸）が光ディスク１の半径方向に垂直な方向すなわちトラック方向に対してθ＝４５°の角度で伸長するように、戻り光光軸に交差して配置されている。非点収差素子３８のシリンドリカルレンズの中心軸ＲＡの伸長方向が非点収差方向となる。復路光学系に配置された非点収差素子３８はフォーカスエラー信号生成手段の一部である。

図１０は光検出器４０の一部の４分割受光素子群４００を示す模式的平面図である。この４分割受光素子群４００は分割素子で偏向作用を受けない０次光を受光するもので、戻り光光軸にて直交交差する平面において、直交する２本の線ＲＣＬ、４００Ｍを境界線として各々近接配置されかつ互いに独立した第１〜第４象限の４個の等しい面積の受光面の受光素子Ｂ５、Ｂ６、Ｂ７、Ｂ８から構成され、一方の線ＲＣＬがトラック方向に平行になりかつ、線ＲＣＬ、４００Ｍの交点が戻り光光軸に交差するように配置されている。なお、本願において、検出光学系におけるトラック及びトラック方向とは検出光学系が駆動されたときにそれぞれの素子上のトラックの写像のトラック及びトラック方向を意味する。光検出器４０の受光素子は、再生信号を生成する復調回路２０、スピンドルモータ、スライダ、トラッキングのためのサーボ制御部６０に接続され、それぞれからの各光電変換出力は演算され、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号などが生成される。サーボ制御部６０により駆動回路１８が制御される。

このように、ピックアップ装置３は、光記録媒体の記録面のトラック上に光束を集光して光スポットを形成する対物レンズ３６を含む照射光学系と、光スポットから反射されて戻った戻り光を対物レンズ３６を介して受光して光電変換をなす光検出器４０を含む検出光学系とを含み、光検出器４０の受光素子の出力から演算された電気的信号により、対物レンズ３６の位置制御をなす。

光検出器４０の受光素子群はいわゆる４分割光検出器に限られず、プッシュプル信号のトラッキングエラー信号を得られるのであれば、検出光学系において戻り光の光軸を通りトラックに平行に伸長する線ＲＣＬに関して線対称になるように形成された少なくとも２つの受光素子を有するものでもよい。

図１１は、分割素子の分割偏光ホログラム素子３７を示す模式的平面図である。この分割偏光ホログラム素子３７は、戻り光光束を大きく３分割するように、構成されている。すなわち、分割偏光ホログラム素子３７は、戻り光光軸を含む中央の分割領域ｗと、その外側周りで３分割された分割領域ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４（ｂ３及びｂ４のそれぞれの対は線対称になっている）とからなる。分割素子はホログラムであり、所定分割領域ごとにホログラムの溝深さは回折光の光量が０次光の光量より少なく設定されている。また分割素子は偏光ホログラムであり光ディスクからの反射光の偏光においてのみ上記作用を有する。図１１に示すように分割偏光ホログラム素子３７の境界線３７７Ｌ、３７７Ｍは光ディスクの接線方向に対して４５°の角度（非点収差方向）で伸長しており、分割領域ｂ１、ｂ２が半径方向に、分割領域ｂ３、ｂ４が接線方向に、並ぶように戻り光光軸に交差して配置されている。接線方向に並ぶ分割領域ｂ３、ｂ４は半径方向において線対称で均等な面積を有しているので、トラッキングプッシュプル法にも用いられる。すなわち、分割偏光ホログラム素子３７の境界線３７７Ｌ、３７７Ｍは戻り光光軸を中心に非点収差素子３８による非点収差の方向（トラックの伸長方向に対して４５°）に伸長する境界線により分割されている。このように、分割偏光ホログラム素子３７は、戻り光の光軸を通りトラックに平行に伸長するトラック方向線に関して線対称になるように形成された少なくとも２つの分割領域と、戻り光の光軸を通りトラックに垂直に伸長するトラック垂直線に関して線対称になるように形成された少なくとも２つの分割領域と、戻り光の光軸を含み戻り光の光軸に関して点対称になるように形成された中央の分割領域と、からなる。

図１２に示すように光検出器４０の全体は、非点収差法を用いたフォーカスサーボを行うために戻り光光軸上に設けられた上記の図１０の０次回折光用の４分割受光素子群４００を含み、さらに、４分割受光素子群４００から互いにほぼ９０度の角度で片方側の、半径及び接線方向に並設された半径及び接線サブ受光素子群４０１及び４０２とを含む。サブ受光素子群４０１及び４０２は光軸上の４分割受光素子群４００を要にL字状に配置され、分割偏光ホログラム素子３７の互いに隣接する分割領域からの部分光束同士がこれら受光素子群上で干渉しないように、離間している。

半径サブ受光素子群４０１は、半径方向に並設され半径方向において分割された２個の受光素子Ｂ１、Ｂ２からなる。接線サブ受光素子群４０２は、接線方向に並設され接線方向において分割された２個の受光素子Ｂ３、Ｂ４からなる。受光素子群は分割偏光ホログラム素子３７による偏向方向すなわち半径及び接線方向に沿って細長く形成されている。

図１１及び図１３に示すように、２層光ディスクのＬ１を再生する場合、分割偏光ホログラム素子３７は光ディスク記録面のトラック上の集光スポットからの反射戻り光束を３領域に分割し、光軸上の光成分（中央の分割領域ｗ）と、半径方向の領域回折光成分（分割領域ｂ１、ｂ２）と、接線方向の領域回折光成分（分割領域ｂ３、ｂ４）と、を互いに異なる方向に偏向させる。接線領域の部分光束ｂｂ３、ｂｂ４と半径領域の部分光束ｂｂ１、ｂｂ２とは互いに略９０°異なる方向に偏向される。接線領域、半径領域の光束は分割素子によりそれぞれさらに２つの領域に分割され独立した受光素子で受光される。それらの受光素子群は偏光ホログラムで回折されない０次光の他層Ｌ０からの迷光が混入しないだけの距離だけ戻り光の０次光光軸から離間している。分割偏光ホログラム素子３７の分割領域ｗは、戻り光中央部分を半径及び接線サブ受光素子群４０１及び４０２へなるべく照射させないために設けられており、図１３の例えば戻り光光軸から接線方向から４５°の角度方向へ透過光Ｗが回折されるように形成されている。または、分割偏光ホログラム素子３７の中央の分割領域ｗは吸収材からなる遮光領域としても形成できる。その場合、０次光の中央部分が遮光されるがその領域を小さく設定しておけばＲＦ信号の再生に支障を来すことはない。

図１１に示す分割領域ｂ１、ｂ２は線対称のパターンであり、中央の分割領域ｗを挟んで半径方向に並置され、図１３の半径サブ受光素子群４０１の受光素子Ｂ１、Ｂ２へ部分光束をそれぞれ回折、偏向するように、形成されている。したがって、分割偏光ホログラム素子３７の分割領域ｂ１、ｂ２で回折された回折光の部分光束ｂｂ１、ｂｂ２は、図１３に示すように、半径サブ受光素子群４０１の受光素子Ｂ１、Ｂ２上の対称な２つの変形した１／２円となる。

図１１に示す分割領域ｂ３、ｂ４は線対称のパターンであり、中央の分割領域ｗを挟んで接線方向に並置され、接線サブ受光素子群４０２の受光素子Ｂ３、Ｂ４へ部分光束をそれぞれ回折、偏向するように、形成されている。したがって、分割偏光ホログラム素子３７の分割領域ｂ３、ｂ４で回折された部分光束ｂｂ３、ｂｂ４は、図１３に示すように、半径サブ受光素子群４０１の受光素子Ｂ３、Ｂ４上の２つの変形した１／４円となる。

図１２に示す光検出器の構成により４分割受光素子群４００並び半径及び接線サブ受光素子群４０１、４０２の受光素子Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６、Ｂ７、Ｂ８の出力信号Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６、Ｂ７、Ｂ８を用いて、次式のフォーカスエラー信号ＦＥ：ＦＥ＝（Ｂ５＋Ｂ８）−（Ｂ６＋Ｂ７）、次式のプッシュプルトラッキングエラー信号ＴＥ：ＴＥ＝（Ｂ１−Ｂ２）−ｋ（Ｂ４−Ｂ３）、次式のＲＦ信号ＲＦ：ＲＦ＝Ｂ５＋Ｂ６＋Ｂ７＋Ｂ８が得られる。なお、式中、ｋは差動係数を示す。

（実施形態１）
２層光ディスクＬ１層を再生する場合を例に説明する。

図８の光源の半導体レーザ３１より発せられた光束は偏光ビームスプリッタ３３を透過しコリメータレンズ３４に到達する。コリメータレンズ３４は光軸方向に移動できる機構により光ディスク１の厚み誤差で発生する収差を打ち消すことができる。コリメータレンズ３４を透過した光束は分割偏光ホログラム素子３７に入射する。分割偏光ホログラム素子３７は往路光束の偏光ではなんの作用も発生しないため光束はそのまま１／４波長板３５に入射し対物レンズ３６を透過、光ディスクの信号面で反射され再び波長板に入射する。１／４波長板３５を透過した光束は偏光方向が往路光束と９０°異なっているため分割偏光ホログラム素子３７の作用を受ける。分割偏光ホログラム素子３７は通過光束の偏光方向に応じて回折して偏向する作用を変化させる。

分割偏光ホログラム素子３７は図１３に示すように戻り光の０次光を光軸に残したまま回折光を部分光束ｂｂ１、ｂｂ２、ｂｂ３、ｂｂ４へ分割して、２つの光束がそれぞれの偏向方向に直列に並ぶように偏向される。半径領域の光束ｂｂ１、ｂｂ２、接線領域の光束ｂｂ３、ｂｂ４とは互いに略９０°異なる方向に偏向される。一方、中央の分割領域の光束Ｗはその両者とも異なる方向もしくは距離（例えば４５°方向）に偏向される。

分割偏光ホログラム素子３７のホログラムの溝深さは回折光の光量が０次光の光量より少なく設定されているため、分割偏光ホログラム素子３７を透過した光ディスクからの反射光は０次光も含め６つに分割される。（−１次光も含むと１１になる。）それらの光束は偏光ビームスプリッタ３３により反射され光検出器４０に入射する。

光検出器４０においては、分割偏光ホログラム素子３７で分割された中央の分割領域透過光Ｗを除く回折光（＋１次光）を受光する受光素子Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４が独立に４つ設けられていているので、それらの出力を用いてトラッキングエラー信号を生成する。トラッキングエラー信号は光ディスクのトラック回折成分ＰＰ（いわゆるトラックで回折された±１次光と０次光とが重なるオーバーラップ領域）を含む半径領域の光束ｂｂ１、ｂｂ２（Ｂ１，Ｂ２）を用いプッシュプルトラッキングエラー信号生成を行う。一方でトラック回折の無い接線領域の光束ｂｂ３、ｂｂ４（Ｂ３，Ｂ４）を用いて対物レンズのレンズシフト検出を行う。これらの信号を上記の演算式によって演算することでレンズシフトによるオフセットがキャンセルされたプッシュプルトラッキング信号を得ることができる。

一方、分割偏光ホログラム素子３７で偏向作用を受けない０次光は４分割受光素子群４００で受光され非点収差法などによってフォーカスエラー信号を得、加算することでＲＦ信号を得る。したがって、戻り光の光軸を通りトラックに平行に伸長するトラック方向線に関して線対称になるように形成された分割領域からの回折部分光束は戻り光におけるトラックで回折された±１次光と０次光とが重なるオーバーラップ領域を含み、L字の両端に配置された２つの受光素子群の一方はオーバーラップ領域を含む部分光束を受光するとともに、L字の両端に配置された２つの受光素子群の他方はオーバーラップ領域を含まない部分光束を受光することが好ましい。

また、分割偏光ホログラム素子３７の中央の分割領域ｗの光束はどの受光素子にも入射しないように設定されている。

光ディスク１のＬ１層を再生する場合にはＬ０層からの層間クロストークが光検出器４０上に迷光Ｌ０ｔとして照射される。図１３に示すように、０次光の迷光Ｌ０ｔは光軸を中心にほぼ円形に広がる。回折光を受光する受光素子群はこの０次光の迷光が入射しないだけ光軸から離間しているので、０次光の迷光を検出することはない。また回折光の迷光Ｌ０ｔは図１３に示すように中央の分割領域ｗが無い分布となるため半径方向、接線方向の受光素子群共に迷光が受光されることはない。したがって、複数の受光素子群は戻り光の光軸にて直交交差する平面において互いにＬ字状に離間するように該光軸中心とＬ字の両端に配置された３つの受光素子群であり、かつ、分割素子の互いに隣接する分割領域からの回折部分光束同士が受光素子群上で干渉しないように、分割素子と光検出器が設定されていることが好ましい。

本実施形態のピックアップ構成において分割偏光ホログラム素子３７ムは光ディスクの厚み誤差補正用光学素子と対物レンズの間に配置されている。このような場合、厚み誤差を補正するためにレンズ群（コリメータレンズ３４）が光軸方向に移動すると、検出系の倍率が変化してしまう。その結果、分割偏光ホログラム素子３７で回折した回折光が偏向方向に移動してしまうが（図１３の矢印）、本実施形態では回折光を受光する受光素子群は分割素子による偏向方向すなわち半径及び接線方向に沿って細長く設定することで、コリメータレンズ３４が移動しても受光漏れが生じないようになっている。また、偏向方向を半径方向と接線方向で９０°分離した結果、迷光の回折光偏向方向に隙間が生じるのでコリメータレンズ３４が移動して回折光や迷光が移動しても移動方向には迷光が存在しないため、余計な受光素子群に混入することがない。

一方、Ｌ０層を再生する場合にはＬ１層からの層間クロストークが光検出器上に迷光として照射される。図１４に示すように、０次光の迷光Ｌ１ｔは光軸を中心にほぼ円形に広がる。回折光の迷光Ｌ１ｔはＬ０再生時とは反対側に現れる。しかしながらＬ０再生時と同様に迷光の回折光偏向方向に隙間が生じるのでコリメータレンズ３４が移動して回折光や迷光が移動しても移動方向には迷光が存在しないため、余計な受光素子群に混入することがない。また同様に回折光が受光素子群からはみ出ることもない。

（実施形態２）
図１５に示すように、実施形態２の分割素子（分割偏光ホログラム素子３７）は、実施形態１の分割素子の分割偏向作用のほかに、非点収差生成光学素子で生成される非点収差を打ち消す作用と受光素子群上でおおよそ集光点となるようなレンズ作用も有するように、形成される。

実施形態２の分割素子３７では、検出系で非点収差法に用いているシリンドリカルレンズの作用をキャンセルするホログラムと、受光素子群の位置で回折光がこれらの作用がない実施形態１のスポットに比べて十分に小さな集光スポットを形成するレンズ作用を有するホログラムと、を実施形態１の偏分割偏光ホログラム素子に加えた。その他のピックアップの構成、作用は実施形態１と同様である。

光ディスクからの戻り光はこの分割素子３７を透過することで５つの領域の回折光と０次光に分割される。回折光はホログラムの偏向作用とシリンドリカルレンズ作用と集光レンズ作用を受けることで受光面上で実施形態１に比べ小さなスポットを形成する。これによって回折光を受光する受光素子群の大きさに余裕ができるため、受光素子群サイズを小さくすることができる。また、調整誤差や経時変化による光軸ずれなどにも強い光学系を構築することができる。

実施形態２においても、図１６に示すように、分割素子３７は、光ディスクからの反射光束を３領域に分割し、光軸上の中央分割領域と光ディスクの半径方向の領域と接線方向の領域とを互いに異なる方向に偏向させ、接線領域の光束と半径領域の光束は互いに略９０°異なる方向に偏向させる。光ディスク１のＬ１層を再生する場合でも、Ｌ０層からの層間クロストークが光検出器４０上に迷光Ｌ０ｔとして照射される。図１６に示すように、１次光の迷光Ｌ０ｔは光軸を中心にほぼ円形に広がる。回折光を受光する受光素子群はこの０次光の迷光が入射しないだけ光軸から離間しているので、０次光の迷光を検出することはない。また回折光の迷光Ｌ０ｔは中央の分割領域ｗが無い分布となるため半径方向、接線方向の受光素子群共に迷光が受光されることはない。光ディスク１のＬ１層を再生する場合を図１７に示すが、図１４と同様に動作する。

（変形例）
複数の受光素子群は戻り光の光軸にて直交交差する平面においてオーバーラップ領域とそうでない領域を個別に受光する複数の受光素子群であり、基本的に、受光素子群が戻り光の光軸を基準に互いにそれぞれ異なる方向に配置されていればよく、図１８及び図１９に示すように、光検出器４０の光軸中心に配置された１つの受光素子群４００からＬ字の両端に配置された２つの受光素子群４０１、４０２までの開く角度はθ＝８０°であったり、θ＝１００°であてもよい。かかるＬ字配置の受光素子群の開く角度は８０°〜１００°でもよいが、光軸中心に配置された１つの受光素子群は戻り光の光軸上に配置され、かつ、光軸中心に配置された受光素子群４００からＬ字の両端配置の受光素子群４０１、４０２はそれぞれ接線方向直線及び半径方向直線に配置されていることが好ましい。

また、領域分割素子についても図１１の分割偏光ホログラム素子３７に限定されず、例えば図２０及び図２１に示したような分割パターンの分割偏光ホログラム素子３７も考えられる．図２０及び図２１中のＷおよびｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４領域は図１１中のＷおよびｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４領域に対応する。図２０に示すように分割偏光ホログラム素子３７の境界線３７７Ｌ、３７７Ｍを、光ディスクの接線方向に対して４５°の角度（非点収差方向）以外の角度で伸長させて分割領域ｂ１、ｂ２の面積を図１１の場合よりも大きくし、光束のオーバーラップ領域の変移に対応することもできる。逆に、分割領域ｂ１、ｂ２の面積を図１１の場合よりも小さくして、図２１に示すように分割偏光ホログラム素子３７の境界線３７７Ｌ、３７７Ｍを平行に、光ディスクの半径方向に伸長させて、分割領域ｂ１、ｂ２が半径方向に、分割領域ｂ３、ｂ４が接線方向に、並ぶように戻り光光軸に交差して配置してもよい。つまり、いずれの例においても、分割領域ｂ１、ｂ２はトラックで回折された±１次光と０次光とが重なるオーバーラップ領域を含み、分割領域ｂ３、ｂ４はオーバーラップ領域を含まないように分割することが望ましい。

Claims (9)

1. 積層された複数の記録層を有する光記録媒体の記録面のトラック上に光束を集光してスポットを形成する対物レンズを含む照射光学系と、前記スポットから反射されて戻った戻り光を前記対物レンズを介して受光して光電変換をなす光検出器を含む検出光学系とを含み、前記光検出器の出力から演算された電気的信号により、前記対物レンズの位置制御をなすピックアップ装置であって、
   前記光検出器は、前記戻り光の光軸にて直交交差する平面において互いに離間しかつ各々が複数の受光素子からなる複数の受光素子群を含むこと、
   前記戻り光の光軸にて直交交差する平面に配置され、かつ、前記戻り光の光軸を通り前記トラックに平行に伸長するトラック方向線に関して線対称になるように形成された少なくとも２つの分割領域と、前記戻り光の光軸を通り前記トラックに垂直に伸長するトラック垂直線に関して線対称になるように形成された少なくとも２つの分割領域と、前記戻り光の光軸を含み前記戻り光の光軸に関して点対称になるように形成された中央の分割領域と、からなり、かつ、前記分割領域ごとに前記戻り光を分割して複数の部分光束として、前記中央の分割領域以外の前記分割領域からの回折部分光束をそれぞれ前記受光素子群へ偏向する分割素子と、を有することを特徴とするピックアップ装置。
2. 前記戻り光の光軸を通り前記トラックに平行に伸長するトラック方向線に関して線対称になるように形成された分割領域からの回折部分光束は前記戻り光における前記トラックで回折された±１次光と０次光とが重なるオーバーラップ領域を含み、前記複数の受光素子群は前記戻り光の光軸にて直交交差する平面において前記オーバーラップ領域とそうでない領域を個別に受光する複数の受光素子群であり、前記受光素子群が前記戻り光の光軸を基準に互いにそれぞれ異なる方向に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のピックアップ装置。
3. 前記複数の受光素子群は前記戻り光の光軸にて直交交差する平面において前記光軸上と前記光軸を基準に互いにＬ字状に離間するように該Ｌ字の両端に配置された３つの受光素子群であり、かつ、前記分割素子の互いに隣接する前記分割領域からの前記部分光束同士が前記受光素子群上で干渉しないように、前記Ｌ字の両端に配置された２つの受光素子群の一方は前記オーバーラップ領域を含む部分光束を受光するとともに、前記Ｌ字の両端に配置された２つの受光素子群の他方は前記オーバーラップ領域を含まない部分光束を受光することを特徴とする請求項３に記載のピックアップ装置。
4. 前記光軸中心に配置された１つの受光素子群から前記Ｌ字の両端に配置された２つの受光素子群までの開く角度は８０°〜１００°であることを特徴とする請求項１から３に記載の光ピックアップ。
5. 前記光軸中心に配置された１つの受光素子群は前記戻り光の光軸上に配置され、かつ、前記光軸中心に配置された１つの受光素子群から前記Ｌ字の両端に配置された２つの受光素子群はそれぞれ前記戻り光の光軸を通り前記分割素子による偏向方向に伸長する直線に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のピックアップ装置。
6. 前記Ｌ字の両端に配置された２つの受光素子群に接続されそれらの出力からトラッキングエラー信号を演算する演算器を有することを特徴とする請求項２に記載のピックアップ装置。
7. 前記光軸中心に配置された１つの受光素子群は前記分割素子が作用しない前記戻り光の光束を受光するとともに、それらに接続されそれらの出力からフォーカスエラー信号を演算する演算器を有することを特徴とする請求項２に記載のピックアップ装置。
8. 前記受光素子群は目的とする記録層を再生する場合、目的でない層からの反射光が入射しない場所に設置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のピックアップ装置。
9. 前記分割素子は通過光束の偏光方向に応じて回折して偏向する作用を変化させる分割偏光ホログラム素子であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のピックアップ装置。

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