JP2010192044A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成にて、迷光を除去し得る光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】アナモレンズ１１０は、反射光を第１の方向に収束させて第１の位置で第１の焦線を結ばせるとともに、反射光を第２の方向に収束させて第１の位置よりもディスクに近い第２の位置で第２の焦線を結ばせる。波長板１１１は、反射光の光束を第１の方向に平行な直線で２分割した各光束の偏光方向を互いに相違させる。偏光子１１２は、第１の方向に平行な直線と対称に置き換えた偏光方向の光を透過させる。ここで、波長板１１１は、ターゲット記録層からの反射光の第２の焦線と、ターゲット記録層よりも深い記録層からの反射光の第１の焦線との間に配され、偏光子１１２は、ターゲット記録層からの反射光の第１の焦線と第２の焦線の間に配されている。これにより、ターゲット記録層からの反射光について、光検出器１１４で精度の高い各種信号が得られる。
【選択図】図２

Description

本発明は、光ピックアップ装置に関するものであり、特に、複数の記録層が積層された記録媒体に対して記録／再生を行う際に用いて好適なものである。

近年、光ディスクの高容量化が進められている。光ディスクの高容量化は、一つのディスク内に複数の記録層を配することにより実現できる。たとえば、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）やブルーレイディスクでは、片面に２つの記録層を有するマルチレイヤータイプのディスクが商品化されている。記録層の層数を３層以上にすると、光ディスクの容量をさらに増加させることができる。

しかしながら、ディスク内に複数の記録層を配すると、再生目標以外の記録層からの反射光が光検出器に入射し、再生信号が劣化するとの問題が生じる。いわゆる、迷光による層間クロストークの問題である。したがって、一つのディスク内に複数の記録層を配する場合には、迷光を円滑に抑制・除去するための構成が必要となる。

迷光を除去する方法として、たとえば、光検出器の前にピンホールを配する方法がある（特許文献１）。また、迷光除去の他の方法として、光検出器の前に前方遮光板と後方遮光板を配する方法があり（特許文献２）、さらには、偏光光学素子を用いる方法もある（特許文献３）。

しかしながら、光検出器の前にピンホールを配する方法では、再生目標の記録層からの反射光の他、迷光も、ピンホールを通過して光検出器に到達する。この場合、記録層間の分離が悪く、層間隔が小さいと、ピンホールを通過する迷光の量が増加し、層間クロストークを適正に除去できないとの問題が生じる。また、前方遮光板と後方遮光板を配する方法では、再生目標の記録層からの反射光の半分が遮光されるため、当該反射光の利用効率が５０％程度に低下するとの問題がある。さらに、偏光光学素子を用いる方法では、迷光除去のために多くの光学部品が必要となるため、コストの上昇を招くとの問題が生じる。

この他、迷光による影響を抑制する方法として、特許文献４に記載の方法が知られている。

特許２６２４２５５号公報 特開２００６−２９４０７５号公報 特開２００６−３４４３４４号公報 特開２００８−１３０１５２号公報

本発明は、上記課題を解消するためになされたものであり、簡素な構成にて効果的に迷光を除去し得る光ピックアップ装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、積層方向に複数の記録層を有するディスクに対し情報を記録および／もしくは再生する光ピックアップ装置に関する。本態様に係る光ディスク装置は、レーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を前記ディスク上に収束させる対物レンズと、前記ディスクによって反射された前記レーザ光を第１の方向に収束させて第１の位置で第１の焦線を結ばせるとともに、前記レーザ光を第２の方向に収束させて前記第１の位置よりも前記ディスクに近い第２の位置で第２の焦線を結ばせる非点収差素子と、前記非点収差素子を透過した前記レーザ光の光束を前記第１の方向に平行な直線で２分割した各光束の偏光方向を互いに相違させる偏光設定素子と、前記偏光設定素子によって設定された偏光状態を前記第１の方向に平行な直線と対称に置き換えた偏光方向の光を透過させる偏光子と、前記偏光子を透過した前記レーザ光を受光する光検出器とを備える。ここで、前記偏光設定素子は、前記ディスクのターゲット記録層から反射された前記レーザ光の前記第２の焦線と、前記ターゲット記録層よりも深い記録層から反射された前記レーザ光の前記第１の焦線との間に配され、前記偏光子は、前記ターゲット記録層から反射された前記レーザ光の前記第１の焦線と前記第２の焦線の間に配されている。

第１の態様に係る光ピックアップ装置によれば、前記ディスクのターゲット記録層以外から反射された前記レーザ光（迷光）が、前記光検出器に入射することが抑制され得る。すなわち、偏光子に入射する際、迷光の偏光状態は、偏光子にて遮断されるものとなっており、他方、ターゲット記録層にて反射されたレーザ光（信号光）の偏光状態は、偏光子を透過するものとなっている。よって、迷光は偏光子により遮光され、信号光は偏光子を透過して光検出器へと導かれる。したがって、第１の態様に係る光ピックアップ装置によれば、偏光設定素子と偏光子を配する簡素な構成により、迷光を効果的に抑制することができ、結果、光検出器からの信号をもとに、精度の高い各種信号を生成することができる。

第１の態様に係る光ピックアップ装置において、前記偏光子は、前記レーザ光の入射領域の中央に、前記レーザ光の光軸方向に貫通する偏光子構造のない透過部を有する構成とされ得る。こうすると、前記偏光子の中央部に偏光子構造の境界が生じないため、この境界によって生じる不要な回折や遮光による光量の減少が抑制される。よって、前記光検出器に入射する前記レーザ光の光量が増加するため、光検出器による検出精度が高められ得る。

さらに、第１の態様に係る光ピックアップ装置において、前記偏光設定素子は、前記レーザ光の入射領域の中央に、前記レーザ光の光軸方向に貫通する透過部を有する構成とされ得る。こうすると、前記偏光設定素子の中央部に、偏光方向を相違させるための２つの領域の境界が生じないため、この境界によって生じる不要な回折や遮光による光量の減少が抑制される。よって、前記光検出器に入射する前記レーザ光の光量をさらに増加させることができ、光検出器による検出精度がさらに高められ得る。

また、第１の態様に係る光ピックアップ装置は、前記レーザ光をメインビームと２つのサブビームの３つのビームに分割する回折格子を備える構成とされ得る。すなわち、光ピックアップ装置をいわゆる３ビーム法に基づく構成とすることもできる。

この場合、前記偏光設定素子と前記偏光子は、前記３つのビームにそれぞれ対応するよう前記３つのビームの光軸が分離されている位置に配され得る。こうすると、前記３つのビームに基づく迷光を前記偏光子により除去することができ、光検出器からの出力信号に対する迷光の影響を抑制することができる。

また、この構成に替えて、前記偏光設定素子を、前記３つのビームの光軸が略重なり合う位置に配し、前記偏光子を、前記３つのビームにそれぞれ対応するよう前記３つのビームの光軸が分離されている位置に配する構成とすることもできる。この場合も、前記３つのビームに基づく迷光を前記偏光子により除去することができ、光検出器からの出力信号に対する迷光の影響を抑制することができる。

さらに、このように前記偏光設定素子を、前記３つのビームの光軸が略重なり合う位置に配する場合、前記偏光子は、前記第１の方向に平行な分割線により透過偏光方向が２つに区分される構成とすることができ、この偏光子を、前記分割線によりメインビームの光束を２分割し且つ３つのビームをカバーするよう配置するよう構成することもできる。こうすると、偏光子の構成を簡素化することができる。なお、この場合には、２つのサブビームの迷光の一部が偏光子を透過することとなるが、光検出器上のセンサパターンを工夫することで、迷光を受光することなしに、各種信号を生成することができる。

以上のとおり、本発明によれば、簡素な構成にて効果的に迷光を除去し得る光ピックアップ装置を提供することができる。

本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明を実施する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態によって何ら制限されるものではない。

実施例１に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図である。 実施例１に係る光線の収束状態を示す図である。 実施例１に係る偏光状態とセンサパターンを示す図である。 実施例１に係るシミュレーションの光学系を示す図である。 実施例１に係るシミュレーションの検証結果１を示す図である。 実施例１に係るシミュレーションの検証結果２を示す図である。 実施例１に係るシミュレーションの検証結果３を示す図である。 実施例１の比較例に係る構成を示す図である。 実施例１の比較例に係る偏光状態とセンサパターンを示す図である。 実施例１の比較例に係るシミュレーションの検証結果４を示す図である。 実施例２に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図である。 実施例２に係る信号光の３ビームの偏光状態を模式的に示す図である。 実施例２に係る迷光の３ビームの偏光状態を模式的に示す図である。 実施例２に係る迷光の３ビームの偏光状態を模式的に示す図である。 実施例２に係るシミュレーションの検証結果５を示す図である。 変更例１に係る偏光状態とセンサパターンを示す図である。 変更例２に係る偏光状態とセンサパターンを示す図である。 変更例３に係る偏光状態とセンサパターンを示す図である。

以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。本実施の形態は、厚み方向に複数の記録層が積層された光ディスクに対応可能な光ピックアップ装置に本発明を適用したものである。

＜実施例１＞
図１に、本実施の形態に係る光ピックアップ装置の光学系を示す。

半導体レーザ１０１は、所定波長のレーザ光を出射する。１／２波長板１０２は、半導体レーザ１０１から出射されたレーザ光を、偏光ビームスプリッタ１０３に対してＳ偏光となるよう調整する。偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０３は、１／２波長板１０２側から入射されるレーザ光（Ｓ偏光）を略全反射するとともに、コリメートレンズ１０４側から入射されるレーザ光（Ｐ偏光）を略全透過する。

コリメートレンズ１０４は、ＰＢＳ１０３側から入射されるレーザ光を平行光に変換する。レンズアクチュエータ１０５は、レーザ光に生じる収差が補正されるよう、コリメートレンズ１０４を光軸方向に変位させる。立ち上げミラー１０６は、コリメートレンズ１０４側から入射されたレーザ光を対物レンズ１０９に向かう方向に反射する。

１／４波長板１０７は、ディスクへと向かうレーザ光を円偏光に変換するとともに、ディスクからの反射光をディスクへ向かうレーザ光の偏光方向に垂直な偏光方向に変換する。これにより、ディスクによって反射されたレーザ光は、ＰＢＳ１０３を略全透過し、アナモレンズ１１０へと導かれる。

アパーチャ１０８は、対物レンズ１０９に対するレーザ光の有効径が適正となるように、レーザ光のビーム形状を円形形状に調整する。対物レンズ１０９は、レーザ光をディスク内のターゲット記録層に適正に収束できるよう設計されている。ホルダ１２０は、１／４波長板１０７、アパーチャ１０８および対物レンズ１０９を一体的に保持する。対物レンズアクチュエータ１２１は、従来周知の電磁駆動回路によって構成され、ホルダ１２０をフォーカス方向およびトラッキング方向に駆動する。

ディスクに照射されたレーザ光は、ディスク中に配された記録層によって反射される。反射されたレーザ光は、上記光路を逆行した後、ＰＢＳ１０３を透過し、アナモレンズ１１０に入射する。アナモレンズ１１０は、ディスクからの反射光をＤ１方向とこれに垂直なＤ２方向に収束させ、これにより、反射光に非点収差を導入する。ここで、アナモレンズ１１０は、Ｄ１方向とＤ２方向が、ディスクからのトラック像の方向に対してそれぞれ４５°の傾きとなるよう配置されている。なお、Ｄ１方向およびＤ２方向については、追って図２を参照して説明する。

アナモレンズ１１０から出射されるレーザ光は、波長板１１１に入射する。波長板１１１は、入射するレーザ光の光束領域を２分割した光束領域内のレーザ光の内、一方をＰ偏光のまま透過し、他方をＳ偏光に変換する２つの偏光設定領域を有する。偏光子１１２は、Ｐ偏光を透過する領域とＳ偏光を透過する２つの透過偏光領域を有する。各透過偏光領域は、後述の如く、ターゲット層からの反射光のみ透過するように設定されている。透明体１１３は、例えば、ガラスによって構成される透光性部材であり、入射面と出射面に、それぞれ、波長板１１１と偏光子１１２を有する。このように、波長板１１１と偏光子１１２が透明体１１３によって一体化されると、光学系構成時に波長板１１１と偏光子１１２の位置調整が不要になるため設置作業性が向上し、部品点数も減少する。

光検出器１１４は、偏光子１１２と接するように配され、偏光子１１２から出射されるレーザ光を受光して検出信号を出力する。光検出器１１４の受光面上には、４分割センサが配されている。４分割センサから出力される信号により、非点収差法によりフォーカスエラー信号が生成され、１ビームプッシュプル法によりトラッキングエラー信号が生成される。

図２は、光線の収束状態を示す図である。同図（ａ）は、光検出器１１４近傍の光線の収束状態を示す図であり、同図（ｂ）ないし（ｄ）は、それぞれ、アナモレンズ１１０、波長板１１１、偏光子１１２に入射する際のターゲット層からの反射光（信号光）とこれら素子との関係について示す図である。

同図（ｂ）を参照して、アナモレンズ１１０は、入射する反射光を、Ｄ１方向（第１の収束方向）と、Ｄ１方向に垂直なＤ２方向（第２の収束方向）に収束させる。また、Ｄ２方向はＤ１方向よりもアナモレンズ１１０の曲率半径が小さく、アナモレンズ１１０は、Ｄ１方向に比べ、Ｄ２方向にレーザ光を収束させる効果が大きい。なお、ターゲット層からの反射光（信号光）は、アパーチャ１０８によって円形形状とされるため、図示の如く、円形形状となっている。

同図（ａ）を参照して、アナモレンズ１１０によって収束させられたターゲット層からの反射光（信号光）は、Ｄ１方向およびＤ２方向の収束により、それぞれ異なる位置で焦線を結ぶ。Ｄ１方向の収束による焦線位置（Ｓ１）は、Ｄ２方向の収束による焦線位置（Ｓ２）よりも、アナモレンズ１１０から遠い位置となり、ターゲット層からの反射光（信号光）の収束位置（ビームが最小錯乱円になる位置）（Ｓ０）は、Ｄ１方向およびＤ２方向による焦線位置（Ｓ１）、（Ｓ２）の中間位置となる。

ターゲット層よりもレーザ光入射面から深い層からの反射光についても同様に、Ｄ１方向の収束による焦線位置（Ｍ１１）は、Ｄ２方向の収束による焦線位置（Ｍ１２）よりも、アナモレンズ１１０から遠い位置となる。また、深い層からの反射光のＤ１方向の収束による焦線位置（Ｍ１１）は、ターゲット層からの反射光のＤ２方向の収束による焦線位置（Ｓ２）よりも、アナモレンズ１１０に近い位置となるよう、アナモレンズ１１０が設計されている。

ターゲット層よりもレーザ光入射面から浅い層からの反射光についても同様に、Ｄ１方向の収束による焦線位置（Ｍ２１）は、Ｄ２方向の収束による焦線位置（Ｍ２２）よりも、アナモレンズ１１０から遠い位置となる。また、浅い層からの反射光のＤ２方向の収束による焦線位置（Ｍ２２）は、ターゲット層からの反射光のＤ１方向の収束による焦線位置（Ｓ１）よりも、アナモレンズ１１０から遠い位置となるよう、アナモレンズ１１０が設計されている。

波長板１１１は、深い層からの反射光のＤ１方向の収束位置（Ｍ１１）と、ターゲット層からの反射光のＤ２方向の収束位置（Ｓ２）の間に設置されている。また、光検出器１１４の入射面は、ターゲット層からの反射光の収束位置（Ｓ０）に配されている。

同図（ｃ）を参照して、波長板１１１の偏光設定領域は、図示の如く、Ｄ１方向に平行な直線によって２分割されている。なお、ターゲット層からの反射光（信号光）は、図示の如く、Ｄ１方向よりもＤ２方向に縮められた光束状態となっている。

同図（ｄ）を参照して、偏光子１１２の透過偏光領域は、図示の如く、Ｄ１方向に平行な直線によって２分割されている。なお、ターゲット層からの反射光（信号光）は、偏光子１１２がターゲット層からの反射光の収束位置（Ｓ０）付近に配されているため、図示の如く、円形形状となっている。

図３（ａ）は、各位置における偏光状態を模式的に示す図である。ターゲット層、深い層および浅い層からの反射光は、波長板１１１の透過後、光束の左上がＳ偏光で右下がＰ偏光（以下、「ＳＰ偏光」という）となる。

深い層からの反射光は、波長板１１１の透過後、Ｄ１方向およびＤ２方向ともに焦線を結ばないため、偏光子１１２入射時の偏光状態は、波長板１１１の透過後の偏光状態と同じＳＰ偏光となる。

ターゲット層からの反射光は、波長板１１１の透過後、Ｄ２方向のみ焦線を結び、Ｄ１方向の焦線を結ぶ前に偏光子１１２に入射するため、Ｄ１方向のみを対称軸として偏光状態が反転する。すなわち、偏光子１１２入射時の偏光状態は、光束の左上がＰ偏光で右下がＳ偏光（以下、「ＰＳ偏光」という）となる。

浅い層からの反射光は、偏光子１１２よりも遠い位置でＤ１およびＤ２方向ともに焦線を結ぶため、偏光子１１２入射時の偏光状態は、波長板１１１透過後の偏光状態と同じＳＰ偏光となる。

偏光子１１２に設定された各透過偏光領域の透過偏光方向はＰＳ偏光に対応するものであるため、偏光子１１２に入射する反射光のうち、偏光子１１２と同じＰＳ偏光であるターゲット層からの反射光のみ透過され、深い層および浅い層からの反射光は遮光される。

同図（ｂ）は、光検出器１１４のセンサパターンを示す図である。上述の通り、ターゲット層からの反射光（信号光）のみ偏光子１１２を透過し、光検出器１１４に入射する。これにより、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、再生ＲＦ信号が生成され得る。

以上のように、本実施例によれば、ターゲット層からの反射光のみが光検出器１１４に入射し、ターゲット層以外からの反射光が光検出器１１４に入射しないため、精度の高い各種信号が得られる。

次に、本件出願の発明者が行ったシミュレーション結果を用いて、光検出器１１４にターゲット層以外からの反射光の入射が抑制されることを説明する。

図４（ａ）は、本実施例のシミュレーションに用いた光学系を示す図である。図中、図１と同じ光学系要素については、同じ番号が付されている。なお、透明体１１３は省略され、波長板１１１と偏光子１１２の間は空間として設定されている。

本光学系の設計条件は、以下の通りである。
（１）半導体レーザ１０１の波長：４０５ｎｍ
（２）波長板１１１と偏光子１１２の間の光路長：１．５ｍｍ
（３）光検出器１１４の受光面上のスポット径：６０μｍ
（４）対物レンズ１０９の焦点距離：１．４ｍｍ
（５）対物レンズ１０９の開口数（ＮＡ）：０．８５
（６）対物レンズ１０９とコリメートレンズ１０４における横倍率：１０
（７）対物レンズ１０９と検出系レンズにおける横倍率：２０
（８）ターゲット層からの反射光の焦線間隔：１．４ｍｍ

図４（ｂ）は、シミュレーション時の信号光（ターゲット層からの反射光）および迷光（ターゲット層以外からの記録層からの反射光）の状態を示す図である。本シミュレーションでは、ターゲット記録層以外に記録層が１つだけ存在する場合が想定されている。図示の如く、レーザ光はターゲット層に合焦され、信号光となって反射されている。また、レーザ光の一部は他の記録層にも入射し、迷光となって反射されている。

なお、他の記録層は、ターゲット層から奥方向（対物レンズ１０９から遠い方向）をプラスとして、Δｄ離れているものとする。また、各記録層にレーザ光が合焦される場合に、合焦位置の各記録層から同じ光量が反射されるよう、各記録層の反射率が設定されている。

＜検証結果１＞
図５は、図４に示したシミュレーション条件で、光検出器１１４に入射する信号光および迷光の強度分布を示した図である。図５（ａ）および（ｃ）は、図４の光学系から波長板１１１および偏光子１１２が省略された場合（以下、「現行例」という）のシミュレーション結果を示す図であり、図５（ｂ）および（ｃ）は、図４の光学系を用いた本実施例によるシミュレーション結果を示す図である。

図５（ａ）ないし（ｄ）において、図中、色の濃い部分（黒い部分）は光の強度が大きいことを示し、色の薄い部分（白い部分）は光の強度が小さいことを示している。また、縦軸および横軸は、光検出器１１４の受光面上の位置（μｍ）を表している。

図５（ａ）および（ｃ）を参照して、現行例では、信号光が光検出器１１４に適切に入射しているものの、Δｄ＝＋１０μｍに位置する他の記録層からの迷光が、光検出器１１４全体に入射している。一方、同図（ｂ）および（ｄ）を参照して、本実施例のシミュレーションでは、光検出器１１４に入射する信号光は、中央付近においてやや減少するものの、Δｄ＝＋１０μｍに位置する他の記録層からの迷光は、光検出器１１４にほとんど入射していない。

＜検証結果２＞
図６は、現行例と本実施例のシミュレーションにおいて、ターゲット層からΔｄだけ離れた他の記録層からの迷光の光検出器１１４における検出光量が、Δｄに応じて変化することを示す図である。なお、本実施例のシミュレーション結果の最大値は、現行例の最大値を１として規格化されている。

図示の如く、層間距離Δｄが０μｍであるとき、他の記録層はターゲット層と一致するため、迷光は最大となる（迷光＝信号光）。層間距離Δｄの絶対値が徐々に大きくなるに従って、本実施例のシミュレーションでは、現行例に比べて、数段迷光の検出光量が減少している。すなわち、本実施例のシミュレーションでは、ターゲット層から離れた位置にある他の記録層からの迷光が、現行例に比べて大きく減少している。

＜検証結果３＞
図７（ａ）は、現行例と本実施例のシミュレーションにおいて、デトラック量（トラックずれ）に応じてトラッキングエラー信号が変化することを示す図であり、同図（ｂ）は、デフォーカス量（フォーカスずれ）に応じてフォーカスエラー信号が変化することを示す図である。なお、同図（ａ）および（ｂ）において、本実施例のシミュレーションの変化量は、現行例の最大値を１として規格化されている。

同図（ａ）を参照して、デトラック量に応じたトラッキングエラー信号は、現行例と本実施例のシミュレーションともに、デトラック量０においてトラッキングエラー信号が０となる。また、振幅および周期についても略同じとなる。すなわち、本実施例のシミュレーションにおいても、現行例と同様、精度の高いトラッキングエラー信号が得られる。

同図（ｂ）を参照して、本実施例のシミュレーションのＳ字カーブのピーク間の幅（Ｗａ）は、現行例のＳ字カーブのピーク間の幅（Ｗｂ）に比べ、小さくなっている。このため、ターゲット層へのフォーカス引き込みが行われ得る範囲が狭くなるため、フォーカス引き込みがやや困難になる。しかしながら、本実施例のシミュレーションのＳ字カーブの幅は現行例に比べ小さいため、各層におけるＳ字カーブの分離が容易になり、フォーカス引き込み時の層判別が行われ易くなる。

なお、本実施例のシミュレーションでは、現行例に比べ、デフォーカス量０に対するＳ字カーブのゼロクロス位置のずれが大きくなっている。このようなずれが問題となる場合、デフォーカス量０の位置においてフォーカス引き込みが為されるよう、あらかじめフォーカス引き込みの処理を調整しておけば良い。

よって、本実施例のシミュレーションによる検証結果１ないし３によれば、現行例に比べ、光検出器１１４に入射する迷光が抑制され得る。また、トラッキングエラー信号およびフォーカスエラー信号についても、現行例と同様、適正に各種調整が行われる程度に得られる。

＜比較例＞
次に、上記実施例１と比較例（特許文献４）について比較する。

図８は、比較例の構成を示す図である。

図８（ａ）を参照して、比較例では、波長板１１１がアナモレンズ１１０の手前の平行光束中に配されている。

図８（ｃ）を参照して、アナモレンズ１１０は、図２と同様に設定されている。

図８（ｂ）を参照して、波長板１１１の偏光設定領域は、図示の如く、Ｄ１方向およびＤ２方向に平行な２つの直線によって４分割されている。なお、ターゲット層からの反射光（信号光）は、アパーチャ１０８によって円形形状とされるため、図示の如く、円形形状となっている。

図８（ｄ）を参照して、偏光子１１２の透過偏光領域は、図示の如く、Ｄ１方向およびＤ２方向に平行な２つの直線によって４分割されている。なお、ターゲット層からの反射光（信号光）は、偏光子１１２がターゲット層からの反射光（信号光）の収束位置（Ｓ０）付近に配されているため、図示の如く、円形形状となっている。

図９（ａ）は、各位置における偏光状態を示す図である。図示の如く、比較例では、偏光子１１２の入射時の偏光状態が、ターゲット層からの反射光（信号光）と、深い層および浅い層からの反射光（迷光）との間で相違するようになる。よって、偏光子１１２における透過偏光領域の透過偏光方向を同図のように設定することで、信号光のみを光検出器１１４に導くことができる。

同図（ｂ）は、光検出器１１４のセンサパターンを示す図である。上記実施例１と同様、光検出器１１４の出力信号により、各種信号が生成され得る。

次に、上記実施例１と同様のシミュレーション条件下で、波長板１１１をコリメートレンズ１０４より手前の平行光束中に配置した場合の比較例のシミュレーションを行い、本実施例との比較を行った。なお、波長板１１１は、平行光束中であればどこに配されても良い。

＜検証結果４＞
図１０は、ターゲット層からΔｄだけ離れた他の記録層からの迷光の光検出器１１４における検出光量が、Δｄに応じて変化することを示す図である。なお、上記実施例１の結果（図６）と共に、比較例の結果が併せて示されている。

図示の如く、比較例（４分割）では、光検出器１１４に入射する迷光の検出光量が、上記実施例１（２分割）よりも大きくなっている。よって、このシミュレーション結果から、上記実施例１は、比較例よりも迷光除去について優れた効果を発揮することが分かる。

また、上記実施例１では、波長板１１１と偏光子１１２が、透明体１１３によって一体化されたが、比較例の構成では、波長板１１１がアナモレンズ１１０より手前の平行光束中に配置されるため、波長板１１１と偏光子１１２が一体化され得ない。よって、上記実施例１は、比較例に比べ、構成が簡素になり部品点数も減少し、調整工程も簡略化できる。

＜実施例２＞
上記実施例１では、半導体レーザ１０１から出射された１ビームのレーザ光が、光検出器１１４にて受光された。これに対し、本実施例では、半導体レーザ１０１から出射されたレーザ光が３ビームに分割され、光検出器にて３ビームが受光されるようにする。

図１１に、本実施例に係る光ピックアップ装置の光学系を示す。

図示の如く、上記実施例１と比べて、半導体レーザ１０１と１／２波長板１０２との間に、回折素子１３０が配されている。回折素子１３０は、半導体レーザ１０１から出射されたレーザ光を、メインビーム、サブビーム１、サブビーム２の３ビームに分割する。

３ビームに分割されたレーザ光は、上記実施例１と同様、ディスク内の所定の記録層で反射された後、光検出器１１４にて受光される。光検出器１１４は、１ビーム用の光検出器がトラック像の方向に３つ並べられた従前の光検出器である。

次に、波長板１１１および偏光子１１２に入射する信号光（ターゲット層からの反射光）および迷光（ターゲット層以外からの反射光）について、波長板１１１および偏光子１１２の入射状態に応じて説明する。

図１２は、波長板１１１および偏光子１１２に入射する信号光の３ビームの偏光状態を模式的に示す図である。同図（ａ）は、波長板１１１に入射する各ビームが重なり合わない場合を示す図であり、同図（ｂ）は、波長板１１１に入射するメインビームとサブビームが重なり合う場合を示す図である。なお、ＭＢはメインビーム、ＳＢ１はサブビーム１、ＳＢ２はサブビーム２の光束を示している。

同図（ａ）および（ｂ）において、図示の如く、波長板１１１の偏光設定領域は、透過レーザ光の偏光状態をＳ偏光およびＰ偏光とする２つの領域がＤ１方向に平行な境界によって隣り合うよう４分割されている。波長板１１１に入射する各ビームが、それぞれ、２つの偏光状態に分割されるよう波長板１１１が設定されている。また、偏光子１１２の透過偏光領域は、Ｐ偏光およびＳ偏光を透過する２つの領域がＤ１方向に平行な境界によって隣り合うよう４分割されている。偏光子１１２に入射する各ビームは、互いに重なり合わず、各ビームが、隣り合う２つの透過偏光領域に均等に入射するよう偏光子１１２が設定されている。

同図（ａ）および（ｂ）の何れの場合も、信号光の各ビームは、上記実施例１と同様、偏光状態がＤ１方向を対称軸として反転され、偏光子１１２に設定された透過偏光領域により透過される。結果、信号光の各ビームは、光検出器１１４に入射する。

図１３および図１４は、波長板１１１および偏光子１１２に入射する迷光の３ビームの偏光状態を模式的に示す図である。

図１３（ａ）は、迷光の各ビームが、それぞれ、波長板１１１によって２つの偏光状態に分割され、偏光子１１２に入射する各ビームが、それぞれ、２つの透過偏光領域のみに入射する場合を示す図である。この場合、各ビームは、偏光子１１２に設定された透過偏光領域により遮光され、光検出器１１４に入射しない。

図１３（ｂ）は、迷光の各ビームが、それぞれ、波長板１１１によって２つの偏光状態に分割され、偏光子１１２に入射する各ビームが、メインビームについては４つの透過偏光領域に、サブビームについては３つの透過偏光領域に入射する場合を示す図である。この場合、各ビームの一部が偏光子１１２によって遮光されず、同図、最下段に示す如く、メインビームと２つのサブビームの迷光の一部が光検出器１１４に入射する。

このように、迷光の一部が光検出器１１４に入射する場合、特に、メインビームの迷光がサブビーム受光用のセンサパターンに掛かると、サブビームの検出信号に劣化が起こり得る。よって、メインビームの迷光が光検出器１１４に入射しないようにするために、偏光子１１２に設定された透過偏光領域の３つの境界のうち両端の２本に遮光帯が配されるようにしても良い。こうすると、サブビームの迷光の一部が偏光子１１２を透過し光検出器１１４に入射するものの、光量の大きいメインビームの迷光の一部は、遮光帯により遮光されるため、光検出器１１４に入射しなくなる。結果、光検出器１１４の出力信号から生成される各種信号の精度が高められ得る。

図１４（ａ）は、図１３（ａ）、（ｂ）の場合よりも、波長板１１１における迷光の入射領域が広がった場合を示す図である。この場合、各ビームの迷光は、波長板１１１によって、メインビームについては４つの偏光状態に、サブビームについては３つの偏光状態に分割される。また、偏光子１１２に入射する各ビームの迷光は、それぞれ、２つの透過偏光領域のみに入射する。この場合も、図示の如く、各ビームの迷光の一部が偏光子１１２によって遮光されず、光検出器１１４に入射する。このため、図１３（ｂ）と同様、偏光子１１２に遮光帯が配されるようにしても良い。

図１４（ｂ）は、図１３（ａ）、（ｂ）の場合よりも、波長板１１１における迷光の入射領域が広がり、且つ、偏光子１１２における迷光の入射領域も広がった場合を示す図である。この場合、迷光の各ビームの迷光は、波長板１１１によって、メインビームについては４つの偏光状態に、サブビームについては３つの偏光状態に分割される。また、偏光子１１２に入射する各ビームの迷光は、メインビームについては４つの透過偏光領域に、サブビームについては３つの透過偏光領域に入射する。この場合も、図示の如く、各ビームの一部が偏光子１１２によって遮光されず、光検出器１１４に入射する。このため、図１３（ｂ）と同様、偏光子１１２に遮光帯が配されるようにしても良い。

以上のように、本実施例によれば、ターゲット層からの反射光（信号光）が光検出器１１４に入射し、ターゲット層以外からの反射光（迷光）が光検出器１１４に入射することが抑制されるため、光検出器１１４により精度の高い各種信号が得られる。

次に、上記実施例１と同様のシミュレーション条件下で、光線追跡法により、本実施例におけるアナモレンズ１１０透過後のメインビームと２つのサブビームの状態についてシミュレーションを行った。このシミュレーションでは、図１１に示したように、回折素子１３０が半導体レーザ１０１と１／２波長板１０２の間に配されている。さらに、光検出器１１４の受光面上で、３ビームの間隔が１５０μｍになるよう光学系が設定されている。

＜検証結果５＞
図１５は、光検出器１１４からアナモレンズ１１０方向に所定の距離だけ離れた地点における信号光の光束状態を示す図である。同図（ａ）ないし（ｄ）は、それぞれ、光検出器１１４からの距離が２ｍｍ、１．５ｍｍ、１ｍｍ、０ｍｍ（光検出器１１４上）の場合の結果を示す図である。

なお、同図（ａ）ないし（ｃ）の位置（０〜２ｍｍ）は、いずれも、波長板１１１が設置可能な位置範囲である。すなわち、同図（ａ）ないし（ｃ）は、いずれも、深い層からの反射光のＤ１方向の収束による焦線位置（Ｍ１１）と、ターゲット層からの反射光（信号光）のＤ２方向の収束による焦線位置（Ｓ２）との間の地点における光束状態を表している。また、同図（ａ）ないし（ｄ）に示される光束状態は、それぞれ、アパーチャ１０８を通過した後の全光束の光束状態を示している。

同図（ａ）を参照して、光検出器１１４からの距離が２ｍｍである地点は、波長板１１１の設定が可能な限界地点付近である。すなわち、同図のライン０、ライン１、ライン２は、図１２に示す波長板１１１上の４つの偏光設定領域の境界に相当し、この場合、信号光の各ビームの外延は、ライン０ないし２の何れかに略接している。よって、この地点よりもアナモレンズ１１０側に波長板１１１が配されれば、各ビームは、さらに重なって広がった状態となり、ライン０ないし２からはみ出して、さらに隣の偏光設定領域に掛かってしまう。こうなると、信号光の一部は偏光子１１２によって遮光され、光検出器１１４に入射しなくなる。このため、光検出器１１４に入射する信号光の光量が減少し、各種信号の精度が低下する惧れがある。従って、このシミュレーション条件下では、光検出器１１４から２ｍｍの位置を超えないように波長板１１１を配するのが望ましい。

同図（ｂ）および（ｃ）を参照して、３ビームの光束状態は、同図（ａ）の地点よりも光検出器１１４側に近づけられるため、各ビームの間隔は広がり、各ビームのサイズが小さくなる。同図（ｄ）を参照して、光検出器１１４上においては、ターゲット層からの反射光（信号光）の収束位置（Ｓ０）であるため、各ビームの光束状態は、図示の如く、円形形状となる。

このように、このシミュレーション条件下では、波長板１１１が光検出器１１４から１〜２ｍｍの位置に配されれば、波長板１１１の偏光設定領域の境界により信号光の各ビームが適正に２分割されるため、図１２（ａ）および（ｂ）で示したように、信号光に対して適切な偏光状態が設定され得る。

＜変更例１＞
上記実施例２では、３ビームの間隔が離れた位置に波長板１１１を配置する場合について説明した。これに対し、本変更例では、３ビームが略重なり合う位置に波長板１１１を配置する場合について説明する。

図１６（ａ）は、各位置における偏光状態を示す図である。ターゲット層、深い層および浅い層からの反射光は、図示の如く、波長板１１１上で略重なり合っており、波長板１１１の透過後、ＳＰ偏光となる。

偏光子１１２入射時の偏光状態について、ターゲット層、深い層および浅い層からの反射光の各ビームは、それぞれ隣り合うビームの間隔が広がっている。また、反射光の各ビームは、図３と同様の偏光状態となっている。

偏光子１１２には、図示の如く、ＰＳ偏光を有する円形形状の透過偏光面がトラック像の方向に３つ並べられている。このように設定された偏光子１１２に、波長板１１１により偏光状態の設定された反射光が入射すると、ターゲット層からの反射光（信号光）はＰＳ偏光であるため、偏光子１１２により透過され光検出器１１４に入射する。一方、深い層および浅い層からの反射光（迷光）はＳＰ偏光であるため、図示の如く、偏光子１１２により迷光の各ビームの中央付近の光束が遮光されて光検出器１１４に入射する。したがって、光検出器１１４上には、メインビームと２つのサブビームの信号光のみが導かれる領域（信号光領域）が生じる。

同図（ｂ）は、光検出器１１４のセンサパターンを示す図である。図示の如く、本変更例では、信号光領域内に位置するように、メインビーム用のセンサパターンＳ０１〜Ｓ０４と、サブビーム用のセンサパターンＳ１１〜Ｓ１４、Ｓ２１〜Ｓ２４を配する。こうすると、図示の如く、各センサパターンにて、信号光のみを受光することができる。このため、光検出器１１４により精度の高い各種信号が得られる。

＜変更例２＞
上記変更例１では、偏光子１１２には、円形形状の透過偏光面が３つ並べられた。これに対し、本変更例の偏光子１１２には、２つの透過偏光領域を持つ１つの透過偏光面が配される。

図１７（ａ）を参照して、偏光子１１２の透過偏光領域は、図示の如く、Ｄ１方向に平行な直線によって２分割されている。ターゲット層からの反射光は、偏光子１１２入射時にＰＳ偏光となっているため、メインビームについては偏光子１１２を透過し、サブビーム１およびサブビーム２については、それぞれ、左上のＰ偏光部分および右下のＳ偏光部分のみ透過される。

一方、深い層および浅い層からの反射光は、偏光子１１２入射時にＳＰ偏光となっているため、メインビームについては偏光子１１２により遮光され、サブビーム１およびサブビーム２については、それぞれ、右下のＰ偏光部分および左上のＳ偏光部分のみ透過される。

同図（ｂ）は、光検出器１１４のセンサパターンを示す図である。図示の如く、サブビーム１が入射する右下部のセンサと、サブビーム２が入射する左上部のセンサが取り除かれている。こうすると、偏光子１１２を透過したターゲット層からの反射光（信号光）は、光検出器１１４のセンサにより全て受光される。一方、偏光子１１２を透過したターゲット層以外からの反射光（迷光）の一部は、光検出器１１４の中央のセンサに僅かに入射するものの、光検出器１１４のセンサにより略受光されなくなる。

この場合、トラッキングエラー信号の生成について、従前の演算方法（ＤＰＰ（Differential Push Pull）法）による演算回路を用いることができ、また、フォーカスエラー信号の生成についても、従前の演算方法（差動非点収差法）による演算回路を用いることができる。すなわち、図１７（ｂ）の構成では、サブビーム受光用の２つのセンサパターンの一部が、それぞれ省略されてはいるが、この省略形態では、信号光ＳＢ１、ＳＢ２に基づくサブビームによる演算信号がアンバランスになることはなく、演算信号の大きさが従来の４分割センサの場合の２分の１になるだけである。よって、ＤＰＰ法および差動非点収差法による演算回路中のサブビームによる演算信号の倍率を従前の２倍に調整することにより、トラッキングエラー信号とフォーカスエラー信号を適正に取得することができる。

＜変更例３＞
図１８は、上記実施例１における波長板１１１および偏光子１１２の変更例を示す図である。同図（ａ）は、偏光子１１２の変更例を示す図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）の変更例に加えて、さらに波長板１１１の変更例を示す図である。

同図（ａ）の場合、偏光子１１２は、中央部に透過領域１１２ａを有する。透過領域１１２ａには、所定の透過偏光方向をもつ偏光子構造が形成されておらず、レーザ光の入射面から出射面に亘って一様な屈折率となっている。図示の如く、本変更例では、透過領域１１２ａは円形領域となっており、この領域内には、面内方向に境界が存在しない。また、透過領域１１２ａは、例えば、透明な部材によって構成され、透過領域１１２ａとそれ以外の偏光子１１２の透過偏光領域とで、透過するレーザ光の光路長が同じとなるよう設計されている。

本変更例では、透過領域１１２ａに入射する各反射光は、偏光子１１２を透過するため、光検出器１１４のセンサ中央部分には、ターゲット層からの反射光（信号光）だけでなくターゲット層以外からの反射光（迷光）も入射する。このため、上記実施例１に比べ、ターゲット層からの反射光の検出精度が低下する。

しかしながら、偏光子１１２の透過領域１１２ａに入射する各反射光は、偏光子１１２を透過するため、上記実施例１に比べ、偏光子１１２の中央部の透過偏光領域の境界によって生じる不要な回折や遮光による光量の減少が抑制される。これにより、光検出器１１４に入射する光量が増加するため、光検出器による検出精度が高められ得る。

同図（ｂ）の場合、波長板１１１は、中央部に透過領域１１１ａを有する。本変更例において、透過領域１１１ａは、波長変換のための構造のない一様な透明領域とされている。これに替えて、レーザ光の偏光方向をＳ偏光またはＰ偏光の何れか一方に設定するための偏光設定領域が透過領域１１１ａ内に延設されていても良い。図示の如く、本変更例では、透過領域１１１ａは円形領域となっており、この領域内には、面内方向に境界が存在しない。また、透過領域１１１ａは、それ以外の波長板１１１の偏光設定領域とで、透過するレーザ光の光路長が同じとなるよう設計されている。

こうすると、図示の如く、波長板１１１の透過後の偏光状態において、各反射光の中央部に偏光状態が設定されていない部分が生じる。さらに、偏光状態が設定されていない各反射光の中央部は、同図（ａ）で示したように、偏光子１１２を透過し、光検出器１１４のセンサ中央部分に入射する。この場合も、波長板１１１の中央部の偏光設定領域の境界によって生じる不要な回折や遮光による光量の減少が抑制されるため、さらに光検出器による検出精度が高められ得る。

なお、図１８（ａ）、（ｂ）に示す透過領域１１１ａ、１１２ａは、それぞれ、請求項２、３に記載の透過部に相当する。ただし、請求項２、３に記載の透過部は、図１８に示す透過領域１１１ａ、１１２ａに限られるものではなく、レーザ光入射領域の中央部から境界をなくし、かかる境界によって生じる不要な回折や遮光による光量の減少を抑制できるものであれば、他の構成であっても良い。

以上、本発明の実施例および変更例について説明したが、本発明は、上記実施例および変更例に何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施形態も上記以外に種々の変更が可能である。

本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

１０１ … 半導体レーザ（レーザ光源）
１０９ … 対物レンズ
１１０ … アナモレンズ（非点収差素子）
１１１ … 波長板（偏光設定素子）
１１１ａ … 透過領域（透過部）
１１２ … 偏光子
１１２ａ … 透過領域（透過部）
１１４ … 光検出器
１３０ … 回折素子（回折格子）

Claims (6)

1. 積層方向に複数の記録層を有するディスクに対し情報を記録および／もしくは再生する光ピックアップ装置において、
   レーザ光源と、
   前記レーザ光源から出射されたレーザ光を前記ディスク上に収束させる対物レンズと、
   前記ディスクによって反射された前記レーザ光を第１の方向に収束させて第１の位置で第１の焦線を結ばせるとともに、前記レーザ光を第２の方向に収束させて前記第１の位置よりも前記ディスクに近い第２の位置で第２の焦線を結ばせる非点収差素子と、
   前記非点収差素子を透過した前記レーザ光の光束を前記第１の方向に平行な直線で２分割した各光束の偏光方向を互いに相違させる偏光設定素子と、
   前記偏光設定素子によって設定された偏光状態を前記第１の方向に平行な直線と対称に置き換えた偏光方向の光を透過させる偏光子と、
   前記偏光子を透過した前記レーザ光を受光する光検出器と、を備え、
   前記偏光設定素子は、前記ディスクのターゲット記録層から反射された前記レーザ光の前記第２の焦線と、前記ターゲット記録層よりも深い記録層から反射された前記レーザ光の前記第１の焦線との間に配され、
   前記偏光子は、前記ターゲット記録層から反射された前記レーザ光の前記第１の焦線と前記第２の焦線の間に配されている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 請求項１に記載の光ピックアップ装置において、
   前記偏光子は、前記レーザ光の入射領域の中央に、前記レーザ光の光軸方向に貫通する偏光子構造のない透過部を有する、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
3. 請求項２に記載の光ピックアップ装置において、
   前記偏光設定素子は、前記レーザ光の入射領域の中央に、前記レーザ光の光軸方向に貫通する透過部を有する、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
4. 請求項１に記載の光ピックアップ装置において、
   前記レーザ光をメインビームと２つのサブビームの３つのビームに分割する回折格子を備え、
   前記偏光設定素子と前記偏光子は、前記３つのビームにそれぞれ対応するよう前記３つのビームの光軸が分離されている位置に配されている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
5. 請求項１に記載の光ピックアップ装置において、
   前記レーザ光をメインビームと２つのサブビームの３つのビームに分割する回折格子を備え、
   前記偏光設定素子は、前記３つのビームの光軸が略重なり合う位置に配され、
   前記偏光子は、前記３つのビームにそれぞれ対応するよう前記３つのビームの光軸が分離されている位置に配されている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
6. 請求項１に記載の光ピックアップ装置において、
   前記レーザ光をメインビームと２つのサブビームの３つのビームに分割する回折格子を備え、
   前記偏光設定素子は、前記３つのビームの光軸が略重なり合う位置に配され、
   前記偏光子は；
   前記第１の方向に平行な分割線により透過偏光方向が２つに区分され、
   前記分割線によりメインビームの光束を２分割し且つ３つのビームをカバーするよう配置されている、
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。

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