JP5433533B2 - 光ピックアップ装置および光ディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の情報記録面を有する情報記録媒体に情報を記録及び／又は再生するための光ピックアップ装置及び光ディスク装置に関する。

背景技術として、例えば特開２００５−２０３０９０（特許文献１）がある。本公報には課題として「片面に複数の記録層を持つ複数層ディスクの記録及び／または再生時、隣接層による干渉光を抑制できて、ＤＰＰにより検出されたトラッキングエラー信号の揺れを改善できる光ピックアップを提供する。」と記載があり、解決手段として「少なくとも一面に複数の記録層を持つ光情報保存媒体への適用時、隣接層による干渉光が光検出器に受光されることを抑制する光学部材を具備する。これにより、隣接層による干渉光が光検出器、特に、光検出器の第１及び第２サブ光検出器に受光されることを抑制できる。」と記載されている。

また、例えば非特許文献１には課題として「２層ディスクを記録／再生するとき、目的の層とは異なる層から反射した光がある他層迷光がフォトディテクタに入射するとＴＥ信号にオフセットが生じる。このため、他層迷光対策のない従来の構成では、２層ディスクでのＴＥ信号のオフセットが単層の場合に比べ大きくなり、安定な制御が妨げられる。」と記載があり、解決手段として「トラッキング用フォトディテクタを他層迷光のない領域に配置する」と記載されている。また、その構成については特開２００４−２８１０２６（特許文献２）においても記載されている。

また、特開２００９−１７００６０（特許文献３）の要約には、「多層光ディスクの記録再生においてフォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号ともに他層からの迷光の影響を受けず、安定したサーボ信号を得ることが出来る光学ピックアップ装置を提供すること」を目的とし、「多層光ディスクからの反射光を複数の領域に分割し、分割された光束が光検出器上の異なる位置に焦点を結ぶとともに、分割された光束を複数個用いてナイフエッジ法によりフォーカス誤差信号を検出し、分割された光束を複数個用いてトラッキング誤差信号を検出する。さらに目的の層に焦点が合っているときには他層からの迷光が光検出器のサーボ信号用の受光面に入らないように光束の分割領域と受光面を配置する」ことが記載されている。

特開２００５−２０３０９０号公報 特開２００４−２８１０２６号公報 特開２００９−１７００６０号公報

電子情報通信学会 信学技報ＣＰＭ２００５−１４９（２００５−１０）

光ピックアップ装置は、一般に光ディスク内にある所定の記録トラック上に正しくスポットを照射するため、フォーカス誤差信号の検出により対物レンズをフォーカス方向に変位させてフォーカス方向に調整が行われる他、トラッキング誤差信号を検出して対物レンズをディスク半径方向（Ｒａｄ方向）へ変位させてトラッキング調整が行われる。これらの信号により対物レンズの位置制御が行われる。

上記サーボ信号のうち、トラッキング誤差信号については、２層以上の記録層から構成される多層ディスクとなることで大きな課題がある。多層ディスクでは、目的の記録層を反射した信号光の他に目的でない複数の記録層を反射した迷光が同じ受光部上に入射する。受光部上に信号光と迷光が入射すると、２つの光ビームが干渉し、その変動成分がトラッキング誤差信号に検出されてしまうのである。

この課題に対し、特許文献１では、多層ディスクから反射した光ビームの一部を回折させることで、受光部に迷光を入射させない構成となっている。しかし、層間隔が小さくなると、それに伴って回折格子の領域を大きくする必要があり、特許文献１の構成では迷光回避とサーボ信号検出が両立できない課題がある。

また、非特許文献１（特許文献２）ではフォーカス誤差信号検出用受光部の周囲に生じるフォーカス用光ビームの他層からの迷光の外側にトラッキング誤差信号検出用受光部を配置している。この構成は、ディスク表面から最も遠い層と近い層の間隔に依存してしまうため、多層ディスクとなることでトラッキング誤差信号検出用受光部の位置がフォーカス誤差信号検出用受光部から離れることになり、光検出器のサイズが大きくなることに伴うピックアップ装置のサイズの課題やコストの課題が発生する。

本発明は、複数の情報記録面を有する情報記録媒体を記録／再生する場合に、安定したサーボ信号を得ることが可能でかつ小型化可能な光ピックアップ装置およびこれを搭載した光ディスク装置を提供することを目的とする。

上記目的は、一例として、特許請求の範囲に記載の発明によって達成できる。

本発明によれば複数の情報記録面を有する情報記録媒体を記録／再生する場合に、安定したサーボ信号を得ることが可能でかつ小型化可能な光ピックアップ装置およびこれを搭載した光ディスク装置を提供することができる。

実施例１における光学系を説明する図である。 実施例１における偏光回折格子のパターンと偏光回折格子上の光ビームの関係を示す図である。 実施例１における回折格子のパターンと回折格子上の光ビームの関係を示す図である。 実施例１における光検出器の受光部配置を示す図である。 実施例１における従来方式で層間隔の大きいディスクを記録／再生した時の光検出器上の信号光と迷光を示す図である。 実施例１における従来方式で層間隔の小さいディスクを記録／再生した時の光検出器上の信号光と迷光を示す図である。 実施例１における特許文献１の構成で層間隔の小さいディスクを記録／再生した時の光検出器上の信号光と迷光を示す図である。 実施例１における構成で層間隔の小さいディスクを記録／再生した時の光検出器上の信号光と迷光を示す図である。 実施例１における構成において対物レンズが変位した場合の回折格子上の光ビームを示す図である。 実施例１における他の回折格子を示す図である。 実施例１における光検出器の他の受光部配置を示す図である。 実施例２における回折格子のパターンと回折格子上の光ビームの関係を示す図である。 実施例２における光検出器の受光部配置を示す図である。 実施例３における光検出器の受光部配置を示す図である。 実施例３における光検出器の他の受光部配置を示す図である。 実施例３における光検出器の他の受光部配置を示す図である。 実施例３における光検出器の他の受光部配置を示す図である。 実施例４における光検出器の受光部配置を示す図である。 実施例４における光検出器の他の受光部配置を示す図である。 実施例５における偏光回折格子のパターンと偏光回折格子上の光ビームの関係を示す図である。 実施例５における回折格子のパターンと回折格子上の光ビームの関係を示す図である。 実施例５における光検出器の受光部配置を示す図である。 実施例５に示す構成で層間隔の小さいディスクを記録／再生した時の光検出器上の信号光と迷光を示す図である。 実施例５における光検出器の他の受光部配置を示す図である。 実施例６における回折格子のパターンと回折格子上の光ビームの関係を示す図である。 実施例６における光検出器の受光部配置を示す図である。 実施例７における光学的再生装置を説明する図である。 実施例８における光学的記録再生装置を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１は本発明の第１の実施例に係る光ピックアップ装置の光学系を示したものである。ここではＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ）について説明するが、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）や他の記録方式であってもなんら構わない。なお、以下の説明において、光ディスクの層には、記録型光ディスクにおける記録層や、再生専用の光ディスクの再生層が含まれる。

半導体レーザ５０からは、波長略４０５ｎｍのＰ偏光の光ビームが発散光として出射される。半導体レーザ５０から出射したＰ偏光の光ビームは１／２波長板３５によりＳ偏光の光ビームに変換される。Ｓ偏光の光ビームは、偏光ビームスプリッタ５２を反射する。偏光ビームスプリッタ５２を反射した光ビームはコリメートレンズ５１により略平行な光ビームに変換される。コリメートレンズ５１を透過した光ビームはビームエキスパンダ５４に入射する。ビームエキスパンダ５４は、光ビームの発散・収束状態を変えることで、光ディスクのカバー層の厚み誤差による球面収差を補償することに使用される。ビームエキスパンダ５４を出射した光ビームは立ち上げミラー５５を反射、アクチュエータ５に搭載された偏光回折格子２５、１／４波長板５６、対物レンズ２を経て光ディスク上に集光される。このとき、偏光回折格子２５はＰ偏光の光ビームに対して回折作用が起こる特性となっており、Ｓ偏光の光ビームに対しては、回折作用は起こらない。また、１／４波長板５６によってＳ偏光の光ビームが円偏光の光ビームとして出射されるため、ディスク上には円偏光の１つのスポットが形成される。

光ディスクを反射した円偏光の光ビームは、対物レンズ２、１／４波長板５６に入射する。このとき、１／４波長板５６によって円偏光の光ビームがＰ偏光の光ビームに変換される。Ｐ偏光の光ビームは、偏光回折格子２５に入射する。図２は偏光回折格子２５のパターンを示したものである。ここで、図２の点ＧＣは、偏光回折格子に入射する光ビームの中心で、点線ＲＯ１は偏光回折格子２５上の光ビームの外形を示している。また斜線部領域は、光ディスクによって回折した光ビームとの干渉領域を示している。偏光回折格子２５は領域ＤＸと領域ＤＹに分かれており、領域ＤＸに入射したＰ偏光の光ビームは、±１次回折光として回折される。ここで例えば領域ＤＸの回折効率を＋１次回折光：０次回折光：−１次回折光＝１：０：１であるとする。また、領域ＤＹに入射したＰ偏光の光ビームは、透過または０次回折光として出射する。

偏光回折格子２５を出射した光ビームは、立ち上げミラー５５、ビームエキスパンダ５４、コリメートレンズ５１、ビームスプリッタ５２を経て、回折格子１１に入射する。図３は回折格子１１のパターンを示したものである。ここで、図３の点線は偏光回折格子２５の領域ＤＹを透過または０次回折光として出射した光ビームを示し、点ＧＣ１はその光ビームの中心を示し、一点鎖線は、偏光回折格子２５の領域ＤＸの＋１次回折光、二点鎖線は、偏光回折格子領域ＤＸの−１次回折光を示している。回折格子１１は、大きく領域Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３に分けられる。そして、領域Ｄ２は、領域Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ、Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈに分けられる。各領域は、ディスクの回折光に応じて分けられており、ディスクの±１次回折光が入射するＤａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ（回折格子領域Ｂ）とディスクの０次回折光が入射するＤｅ、Ｄｈ（回折格子領域Ａ）とディスクの０次回折光が入射するＤｆ、Ｄｇ（回折格子領域Ｃ）に分けられる。

ここで、領域Ｄ１と領域Ｄ３に入射した光ビームは、透過または０次回折光として出射する。これより、偏光回折格子２５の領域ＤＸを回折した光ビームは、回折格子１１をそのまま透過することがわかる。また、領域Ｄ２に入射した光ビームは、領域Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ、Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈの格子溝ピッチおよび溝方向に応じて回折する。ここで、例えば領域Ｄ２の回折効率を＋１次回折光：０次回折光：−１次回折光＝７：０：３であるとする。

回折格子１１を出射した光ビームは、光検出器１０の受光部に入射する。図４に光検出器１０の受光部配置と信号光を示す。光検出器１０上には、複数の受光部が配置されており、それぞれの受光部には回折格子１１によって分割された光ビームが照射される。偏光回折格子２５の領域ＤＸの＋１次回折光、−１次回折光は、受光部ｉ１、ｉ２に入射する。また、偏光回折格子２５の領域ＤＹに入射し、回折格子１１領域Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ、Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈを回折した＋１次回折光は、受光部ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１、ｅ１、ｆ１、ｇ１、ｈ１に入射する。また、領域Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄを回折した−１次回折光は、フォーカス誤差信号検出用の受光部ｒ、ｓ、ｔ、ｕ、ｖの暗線部に入射し、領域Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈを回折した−１次回折光はそれぞれ受光部ｅ２、ｆ２、ｇ２、ｈ２に入射する。

受光部ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１、ｅ１、ｆ１、ｇ１、ｈ１、ｅ２、ｆ２、ｇ２、ｈ２、ｒ、ｓ、ｔ、ｕ、ｖ、ｉ１、ｉ２から得られた信号Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１、Ｅ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１、Ｅ２、Ｆ２、Ｇ２、Ｈ２、Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｕ、Ｖ、Ｉ１、Ｉ２に対し、以下の演算を行うことでフォーカス誤差信号（ＦＥＳ）、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）、ＲＦ信号（ＲＦ）を生成する。

また、トラッキング検出方法に関しては以下の演算でも良い。

なお、ｋは対物レンズが変位した際にトラッキング誤差信号でＤＣ成分を発生させないようにする係数である。ここで、フォーカス誤差検出方式はナイフエッジ検出方式である。

ここで、特許文献１および特許文献２の課題について詳細に説明する。まず、特許文献１の課題について説明する。特許文献１では、トラッキング誤差信号検出方式としてＤＰＰ方式を用いており、ディスク上に３つのスポットを照射し、それらの反射光を検出している。また、フォーカス誤差検出方式に非点収差方式を用いている。そして従来のＤＰＰ方式と異なる構成として、対物レンズの直下に偏光回折格子を配置していることが特徴となっている。この偏光回折格子は、多層ディスクを記録／再生するときに光検出器の受光部上に他層からの迷光が入射しないように格子の領域が配置されている。ここで、従来のＤＰＰ方式の信号光と迷光の関係について説明する。図５、図６に従来の非点収差方式を用いた場合の検出器上での信号光と迷光の幾何光学計算結果を示す。以下の条件を用いて計算を行った。
計算条件
波長；４０５ｎｍ
ＮＡ；０．８５
検出倍率；２２倍
ここで、図５はディスク表面から７５μｍ位置、１００μｍ位置に層がある層間隔２５μｍの場合を示している。図５Ａは７５μｍ位置を再生しているときの信号光と１００μｍの迷光を示しており、図５Ｂは１００μｍ位置を再生しているときの信号光と７５μｍの迷光を示している。なお、説明を簡単化するため信号光に関しては、３つのビームを示し、迷光に関しては、光量の大きいメインビームのみの迷光を示した。

図５の結果は、特許文献１と同じような結果となっている。このため、特許文献１のような構成であっても迷光を回避することが可能である。

次に、図６はディスク表面から９０μｍ位置、８５μｍ位置に層がある層間隔５μｍの場合を示している。図６Ａは８５μｍ位置を再生しているときの信号光と９０μｍの迷光を示しており、図６Ｂは９０μｍ位置を再生しているときの信号光と８５μｍの迷光を示している。図５と図６の結果より、検出器面上の迷光の大きさはディスクの層間隔に依存することがわかる。このため、ディスク層間隔が小さくなった場合に特許文献１のような構成で受光部に迷光を入射させないようにするには回折格子の中央領域を大きくする必要となる。さらに、特許文献１には「対象層により反射された０次光と隣接層により反射された０次光とは光量差が大きいために、ＤＰＰ方式によるトラッキングエラー信号を検出するのに使われる差信号、すなわち、（Ｂ＋Ｃ）−（Ａ＋Ｄ）信号に、隣接層による０次光が大きく影響を及ぼさない。」と記載されているが実際には、多層ディスクとなると０次光の受光部に複数の層の反射光が入射し、層間隔が小さくなることで０次光に対して光量が大きくなるため、光量の大きい０次光でさえ、大きく影響してしまう。このため、層間隔の小さい多層ディスクで安定したＤＰＰ信号を得るためには３ビームの受光部全てに迷光が入射しない構成とする必要がある。また、特許文献１の構成の非点収差方式についても課題がある。非点収差方式は、非点収差を意図的に付加することでフォーカス誤差信号を検出している。しかし、層間隔が小さい場合には、非点収差方式の迷光は、非点収差の影響により、光検出器上のスポットが円形にならず、歪んでしまう。このため、信号光と迷光を分離するためには、偏光回折格子の領域をさらに広げる必要があるのである。

以上の内容を考慮した結果が図７である。図７は、図６と同条件において特許文献１の構成で迷光を回避した場合について示したものである。図７Ａは８５μｍ位置を再生しているときの信号光と９０μｍの迷光を示しており、図７Ｂは９０μｍ位置を再生しているときの信号光と８５μｍの迷光を示している。なお、このときの図２に示す偏光回折格子の中央領域の大きさは、有効径に対して（ＸＨ、ＸＶ）＝（１．００、０．６７）となっており、信号光のほとんどの光ビームを回折する必要があることがわかる。

図７に示した通り、受光部上には他層の迷光が入射していないが、それと同時に信号光のディスク接線（Ｔａｎ）方向に伸びる中央領域も受光部に入射していないことがわかる。このように受光部に信号光のＴａｎ方向に伸びる中央領域が入射しなければ、安定した非点収差方式のフォーカス誤差信号は得られない。ここで、その対策として例えば単純に偏光回折格子の中央領域から回折した光ビームを用いてフォーカス誤差信号検出することを考えるが、以下の理由により安定したフォーカス誤差信号を検出できない。

ＢＤのような高ＮＡのシステムの場合、保護層厚さ誤差に伴う球面収差補正が必須となる。このため、一般的に対物レンズに入射する光ビームの収束・発散状態を変化させることで保護層厚さ誤差を相殺するような球面収差を対物レンズにより発生させ、安定した再生信号を検出している。ところが、回折格子を対物レンズと同じ位置に配置すると記録／再生している層に応じて回折格子に入射する光ビームの収束・発散状態が変化してしまう。回折格子に入射する光ビームの収束・発散状態が変化すると回折格子出射後の回折方向が異なってしまうため、光検出器上での信号光の位置が変化する。これにより、ディスク再生層に応じてフォーカス誤差信号が変化してしまい、それぞれの層で安定したフォーカス誤差信号を検出することができないのである。

以上のように層間隔が小さい場合には特許文献１の構成はフォーカス誤差信号検出とトラッキング誤差信号検出（他層からの迷光回避）は両立しないのである。これについては特許文献１には記載されていない。

次に、１ビーム方式の課題を説明する。非特許文献１や特許文献２のような１ビーム方式は、ディスク上に１つの光ビームを照射し、その反射光を回折格子で複数の領域に分割し、分割した光ビームをそれぞれの受光部で検出することで信号を生成している。課題としては層間隔が小さくなると回折格子の中央領域を大きくしなければならないことや対物レンズがトラックに追従するために半径方向に変位するとそれに伴って迷光成分が移動することが挙げられる。中央領域に関しては、特許文献１と同じ内容であるが、迷光成分の移動については特許文献１にはない。それは、特許文献１の偏光回折格子が対物レンズと一緒に変位する可動部配置となっているのに対し、非特許文献１及び特許文献２の回折格子は固定部配置となっていることが大きな違いである。可動部配置の場合には、対物レンズが変位しても対物レンズ有効径に対する回折格子の配置位置が変化しないため、迷光の位置も変化しない。一方、固定部配置の場合には、対物レンズが変位すると対物レンズ有効径に対する回折格子位置が変化するため迷光の位置が変化したように見えるのである。このとき、１ビーム方式用の回折格子を可動部配置とすれば良いと考えるが以下に挙げる問題のため実現できない。

球面収差補正を行うため、光ビームの収束・発散状態を変化させるとそれに伴って回折格子に入射する光ビームの収束・発散状態が変化してしまう。回折格子に入射する光ビームの収束・発散状態が変化すると回折格子出射後の回折方向が変わってしまうため、光検出器上での集光位置が変化する。このため、回折方向に対し、受光部を大きくしなければ安定した再生信号およびサーボ信号が得られない。さらに、特許文献１のように光ビームの収束・発散状態の変化の小さい中央部のみを回折するのに対し、１ビーム方式のように光ビームの全ての領域の光ビームを回折するのでは回折格子への収束・発散状態が大きく異なるため、その影響も大きくなる。ところが、受光部を大きくしてしまうと、必然的に多層の迷光が入射することになる。このため、特許文献１のような構成の回折格子を対物レンズと一緒に変位することが困難となっている。これについては、非特許文献１のような非点収差方式の検出方法や特開２００９−１７００６０（特許文献３）のようなナイフエッジ検出方式の検出方法であっても同様である。このため、１ビーム方式用の回折格子を可動部配置することは非常に難しい課題となっている。

それに対して、本実施例の構成は、２つの回折格子を用いることで層間隔の小さい多層ディスクであっても安定したフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号が得られる。以下それについて説明を行う。

本発明では、偏光回折格子２５と回折格子１１の２つの回折格子を用いている。光ディスクで反射した光ビームは、偏光回折格子２５の領域ＤＸに入射した光ビームのみ回折される。その後、光ビームは回折格子１１に入射する。このとき、回折格子領域ＤＸを回折した光ビームは、回折格子１１の領域Ｄ１、Ｄ３に入射する。ここで、回折格子領域Ｄ１、Ｄ３では光ビームは、透過または０次回折光として出射するため、回折格子１１を透過して光検出器１０の受光部に入射する。また、偏光回折格子２５の領域ＤＹに入射した光ビームは、透過または０次回折光として偏光回折格子２５を出射し、回折格子１１の領域Ｄ２に入射する。回折格子１１の領域Ｄ２に、入射した光ビームは領域Ｄ２の領域Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ、Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈを回折し、光検出器１０の受光部に入射する。

このように偏光回折格子２５の領域ＤＸに入射した光ビームのみを回折することで、１ビーム方式の課題であった対物レンズの変位に伴った迷光の位置変化を解決することが可能となる。ただし、偏光回折格子２５の領域ＤＸを回折した光ビームは、回折格子１１にも入射することが課題となるが、これについて本実施例では回折格子１１の領域Ｄ１、Ｄ３を透過または０次回折光として出射するようすることで課題を解決している。また、偏光回折格子２５は光ビームの収束・発散状態の変化の小さい中央部の領域ＤＸのみを回折することで、回折角の変化を低減すると同時に、領域ＤＸを回折した光ビームを検出する受光部ｉ１、ｉ２を光ビームの回折方向に大きくすることで、どの層を記録／再生しても信号光が入射する構成となっている。そして、領域ＤＸを回折した光ビームを検出する受光部ｉ１、ｉ２には、多層からの迷光が入射するが、影響のあるトラッキング誤差信号として検出しないことから実用上問題とならない。

また、偏光回折格子２５の領域ＤＹを出射した光ビームは、図４に示すように、回折格子１１により領域Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄを回折した光ビームをＴａｎ方向に並んだ検出部で検出し、領域Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈを回折した光ビームをＲａｄ方向に並んだ検出部で検出している。これにより効率良く迷光を回避することが可能となる。詳細は、特許文献３に記載されている。このとき、フォーカス誤差信号に関しては特許文献１のような３つの光ビームからなる非点収差方式ではなく、１つのビームを分割するナイフエッジ検出方式を用いることで安定したフォーカス誤差信号を検出することが可能である。また、本実施例は１つのビームを分離していることから、特許文献１のように３つのビームに対して迷光を回避する必要がないため、回折格子の中央領域を大きくする必要もないのである。

図８に本実施例の構成で層間隔５μｍのディスクを記録・再生した場合の光検出器上の信号光と迷光の関係を示す。図８Ａは８５μｍ位置を再生しているときの信号光と９０μｍの迷光を示しており、図８Ｂは９０μｍ位置を再生しているときの信号光と８５μｍの迷光を示している。なお、以下の条件を用いて計算を行った。

計算条件
波長；４０５ｎｍ
ＮＡ；０．８５
検出倍率；２０倍
このときの図２に示す偏光回折格子の中央領域の大きさは、有効径に対して（ＸＨ、ＸＶ）＝（０．４０、０．５５）となり、特許文献１に対し、非常に小さい領域で迷光を回避することが可能となる。

図８より層間隔が小さくなっても迷光を分離が可能であることがわかる。また、対物レンズが変位しても迷光の位置が変化しないため、迷光は受光部には入射しない。このような構成とすることで、信号光と迷光を分離することが可能となっている。なお、トラッキング誤差信号に関しては特許文献３と同様であることから、迷光を回避した構成である本実施例の構成は層間隔の小さい多層ディスクであっても安定したトラッキング誤差信号が得られる。

次に、対物レンズが変位に伴う迷光移動について説明する。図９は、図３の状態から対物レンズが変位した場合の回折格子１１と光ビームの位置関係を示す。実線は回折格子１１の分割線、点線は回折格子１１上の光ビーム（信号光、迷光）の外形を示している。この図から、対物レンズの変位に伴って、信号光および迷光が半径方向に移動することがわかる。ここで、信号光は回折格子上で信号光の外形が移動しても光検出器面上で収束しているので検出器面上の光ビームの位置移動はない。また、迷光に関しては、回折格子１１の領域Ｄ１、Ｄ３およびＤ２の領域Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄに入射した迷光の光ビームは、対物レンズが変位しても回折格子の領域が変化していない。このため、回折格子１１の領域Ｄ１、Ｄ３およびＤ２の領域Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄに入射した迷光の光ビームは、検出器面上でも迷光は変化しない。それに対し、回折格子１１の領域Ｄ２の領域Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈに入射した迷光の光ビームは、対物レンズの変位に伴って領域間の変化があることがわかる。このため、回折格子１１の領域Ｄ２の領域Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈに入射した迷光の光ビームは、検出器面上で迷光が変化する。本実施例では、この特性を利用し迷光を回避している。

上記したように本実施例では、回折格子１１の領域Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄを回折した光ビームをＴａｎ方向に並んだ検出部で検出し、領域Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈを回折した光ビームをＲａｄ方向に並んだ検出部で検出している。このとき、対物レンズの変位に伴って迷光が変化する回折格子１１の領域Ｄ２の領域Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈに入射した迷光の光ビームは、対物レンズ変位に伴って変化する。しかし本発明の場合、回折格子１１の領域Ｄ２の領域Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈに入射した光ビームをＲａｄ方向に並べて配置し、Ｔａｎ方向に迷光を避けたため対物レンズがＲａｄ方向に変位しても受光部には入射しない。また、それ以外の領域に入射した迷光は、対物レンズが変位しても迷光が変化しないことから受光部には迷光が入射しない。そして、例えば非特許文献１、特許文献２や特許文献３のような構成（回折格子固定部配置）の場合、対物レンズ変位に対して回折格子１１の領域Ｄ２の領域Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈに入射した信号光の光ビームの領域が変化してしまうことから、迷光を回避するには偏光回折格子２５の領域ＤＸの幅ＸＨを大きくする必要がある。しかし、偏光回折格子２５の領域ＤＸの幅ＸＨを大きくしてしまうと対物レンズ変位に伴って安定したフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号が得られにくくなる。それに対し、本実施例の場合には対物レンズ変位に対して、迷光が移動しないため、偏光回折格子２５の領域ＤＸの幅ＸＨを大きくする必要がない。

このとき、迷光回避の観点から偏光回折格子２５上での有効径に対する領域ＤＸの幅ＸＶは、回折格子１１上での有効径に対する領域Ｄ２の幅ＧＶより大きい方が望ましい。それは、偏光回折格子２５上での有効径に対する領域ＤＸの幅ＸＶが、回折格子１１上での有効径に対する領域Ｄ２の幅ＧＶより小さい場合、回折格子１１の領域Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄに入射した光ビームの一部が対物レンズ変位に伴って領域間の変化が発生するためである。ただし、Ｔａｎ方向に並べた受光部の間隔を広げることでも対応することも可能である。

以上、本実施例のように２つの回折格子を用いる構成とすることで、多層光ディスクであっても安定したフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号が検出可能となる。

なお、本実施例では回折格子１１の領域１、３はＲａｄ方向としたが、図１０のようにＴａｎ方向であってもよく、それに応じて受光部を配置すればよい。また、本実施例では回折格子１１はビームスプリッタ透過後に配置したが、回折格子１１を偏光回折格子とし、ビームスプリッタ透過前に配置しても同様の効果が得られる。

本実施例の偏光回折格子２５および回折格子１１の回折効率は一例であり、例えば、偏光回折格子２５の領域ＤＸの回折効率を＋１次回折光：０次回折光：−１次回折光＝０：０：１としても良い。この場合、回折格子１１はＤ１、Ｄ２の２領域であっても良い。また、回折格子１１の領域Ｄ２の回折効率を＋１次回折光：０次回折光：−１次回折光＝１：０：１としても良い。さらに本実施例では、回折格子１１の領域Ｄ１、Ｄ３を透過または０次回折光として検出していたがそれだけに限らず、例えば検出器を小さくする観点から、回折格子１１の領域Ｄ１の回折効率を＋１次回折光：０次回折光：−１次回折光＝１：０：０、Ｄ３の回折効率を＋１次回折光：０次回折光：−１次回折光＝０：０：１とすることで偏光回折格子２５の領域ＤＸを回折した±１次光の受光部同士を近づけても良い。

また、本実施例の受光部配置は一例であり、例えば図１１のような受光部配置であっても同様の効果が得られる。さらに受光部の形状は、正方形でなくても良く長方形や円、楕円であっても良い。そして、出力ピン数やＳ／Ｎの観点から、受光部同士を結線しても良い。本実施例では、回折格子１１の領域Ｄ２の回折光を検出する受光部をＨの字の形に配置したが、Ｉの字やＴの字などの形に配置しても良い。

図１２、図１３は本発明の第２の実施例に係る光ピックアップ装置の回折格子１１および光検出器１０の受光部を示したものである。実施例１との違いは回折格子１１のパターンと光検出器１０の受光部配置が異なっていることであり、それ以外は実施例１と同様の構成である。

実施例１の図１同様、半導体レーザ５０からは波長略４０５ｎｍのＰ偏光の光ビームが発散光として出射される。半導体レーザ５０から出射したＰ偏光の光ビームは１／２波長板によりＳ偏光の光ビームに変換される。Ｓ偏光の光ビームは、偏光ビームスプリッタ５２を反射する。偏光ビームスプリッタ５２を反射した光ビームはコリメートレンズ５１により略平行な光ビームに変換される。コリメートレンズ５１を透過した光ビームはビームエキスパンダ５４に入射する。ビームエキスパンダ５４は、光ビームの発散・収束状態を変えることで、光ディスクのカバー層の厚み誤差による球面収差を補償することに使用される。ビームエキスパンダ５４を出射した光ビームは立ち上げミラー５５を反射、アクチュエータ５に搭載された偏光回折格子２５、１／４波長板５６、対物レンズ２を経て光ディスク上に集光される。このとき、偏光回折格子２５はＰ偏光の光ビームに対して回折作用が起こる構成となっており、Ｓ偏光の光ビームに対しては、回折作用は起こらない。また、１／４波長板５６によってＳ偏光の光ビームが円偏光の光ビームとして出射されるため、ディスク上には円偏光の１つのスポットが形成される。

光ディスクを反射した円偏光の光ビームは、対物レンズ２、１／４波長板５６に入射する。このとき、１／４波長板５６によって円偏光の光ビームがＰ偏光の光ビームに変換される。Ｐ偏光の光ビームは、偏光回折格子２５に入射する。図２は偏光回折格子２５のパターンを示したものである。ここで、図２の点ＧＣは、偏光回折格子に入射する光ビームの中心で、点線ＲＯ１は偏光回折格子２５上の光ビームの外形を示している。また斜線部領域は、光ディスクによって回折した光ビームとの干渉領域を示している。偏光回折格子２５は領域ＤＸと領域ＤＹに分かれており、領域ＤＸに入射したＰ偏光の光ビームは、±１次回折光として回折される。ここで例えば領域ＤＸの回折効率を＋１次回折光：０次回折光：−１次回折光＝１：０：１であるとする。また、領域ＤＹに入射したＰ偏光の光ビームは、透過または０次回折光として出射する。

偏光回折格子２５を出射した光ビームは、立ち上げミラー５５、ビームエキスパンダ５４、コリメートレンズ５１、ビームスプリッタ５２を経て、回折格子１１に入射する。図１２は回折格子１１のパターンを示したものである。ここで、例えば領域Ｄ２の回折効率を＋１次回折光：０次回折光：−１次回折光＝７：０：３であるとする。ここで、図１２の点線は偏光回折格子２５の領域ＤＹを透過または０次回折光として出射した光ビームを示し、点ＧＣ１はその光ビームの中心を示し、一点鎖線は、偏光回折格子２５の領域ＤＸの＋１次回折光、二点鎖線は、偏光回折格子領域ＤＸの−１次回折光を示している。回折格子１１は、大きく領域Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３に分けられる。そして、領域Ｄ２は、領域Ｄａｂ、Ｄｃｄ、Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈに分けられる。各領域は、ディスクの回折光に応じて分けられており、ディスクの±１次回折光が入射するＤａｂ、Ｄｃｄ（回折格子領域Ｂ）とディスクの０次回折光が入射するＤｅ、Ｄｈ（回折格子領域Ａ）とディスクの０次回折光が入射するＤｆ、Ｄｇ（回折格子領域Ｃ）に分けられる。

ここで、領域Ｄ１と領域Ｄ３に入射した光ビームは、透過または０次回折光として出射する。これより、偏光回折格子２５の領域ＤＸを回折した光ビームは、回折格子１１をそのまま透過することがわかる。また、領域Ｄ２に入射した光ビームは、領域Ｄａｂ、Ｄｃｄ、Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈの格子溝ピッチおよび溝方向に応じて回折する。

回折格子１１を出射した光ビームは、光検出器１０の受光部に入射する。図１３に光検出器１０の受光部配置と信号光を示す。光検出器１０上には、複数の受光部が配置されており、それぞれの受光部には回折格子１１によって分割された光ビームが照射される。偏光回折格子２５の領域ＤＸの＋１次回折光、−１次回折光は、受光部ｉ１、ｉ２に入射する。また、偏光回折格子２５の領域ＤＹを出射し、回折格子１１領域Ｄａｂ、Ｄｃｄ、Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈを回折した＋１次回折光は、受光部ａｂ１、ｃｄ１、ｅ１、ｆ１、ｇ１、ｈ１に入射する。また、領域Ｄａｂ、Ｄｃｄを回折した−１次回折光は、受光部ａｂ２、ｃｄ２に入射し、領域Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈを回折した−１次回折光はフォーカス誤差信号検出用の受光部ｒ１、ｒ２、ｓ１、ｓ２、ｔ１、ｔ２、ｕ１、ｕ２の暗線部に入射する。

受光部ａｂ１、ｃｄ１、ｅ１、ｆ１、ｇ１、ｈ１、ａｂ２、ｃｄ２、ｒ１、ｒ２、ｓ１、ｓ２、ｔ１、ｔ２、ｕ１、ｕ２、ｉ１、ｉ２から得られた信号ＡＢ１、ＣＤ１、Ｅ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１、ＡＢ２、ＣＤ２、Ｒ１、Ｒ２、Ｓ１、Ｓ２、Ｔ１、Ｔ２、Ｕ１、Ｕ２、Ｉ１、Ｉ２に対し、以下の演算を行うことでフォーカス誤差信号（ＦＥＳ）、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）、ＲＦ信号（ＲＦ）を生成する。

なお、ｋは対物レンズが変位した際にトラッキング誤差信号でＤＣ成分を発生させないようにする係数である。ここで、フォーカス誤差検出方式はナイフエッジ検出方式である。

本実施例は実施例１と同様、可動部と固定部にそれぞれ回折格子を配置することを特徴としている。実施例１との違いは、回折格子１１の領域Ｄａｂ、Ｄｃｄの分割領域の違いであり、実施例１では、領域Ｄａ、Ｄｂと領域Ｄｃ、Ｄｄとしていたが本実施例では領域Ｄａｂと領域Ｄｃｄとしている。さらに、領域ＤａｂとＤｃｄから回折した光ビームをそれぞれ２つの受光部で検出することで、受光部数を減らすことで実施例１よりも検出器の小型化が可能となる。

実施例１同様、偏光回折格子２５の領域ＤＸに入射した光ビームのみを回折することで、１ビーム方式の課題であった対物レンズの変位に伴った迷光の位置変化を解決することが可能となる。ただし、偏光回折格子２５の領域ＤＸを回折した光ビームは、回折格子１１にも入射することが課題となるが、これについて本実施例では回折格子１１の領域Ｄ１、Ｄ３を透過または０次回折光として出射するようすることで課題を解決している。また、偏光回折格子２５は光ビームの収束・発散状態の変化の小さい中央部の領域ＤＸのみを回折することで、回折角の変化を低減すると同時に、領域ＤＸを回折した光ビームを検出する受光部ｉ１、ｉ２を光ビームの回折方向に大きくすることで、どの層を記録／再生しても信号光が入射する構成となっている。そして、領域ＤＸを回折した光ビームを検出する受光部ｉ１、ｉ２には、他層からの迷光が入射するが、影響のあるトラッキング誤差信号として検出しないことから実用上問題とならない。

また、偏光回折格子２５の領域ＤＹを出射した光ビームは、図１２に示すように、回折格子１１により領域Ｄａｂ、Ｄｃｄを回折した光ビームをＴａｎ方向に並んだ検出部で検出し、領域Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈを回折した光ビームをＲａｄ方向に並んだ検出部で検出している。これにより効率良く迷光を回避することが可能となる。それについては、実施例１の図８とほとんど同様の受光部配置であることから、効率良く迷光を回避できることがわかる。

以上、本実施例のように回折格子を２つ用いる構成とすることで、多層光ディスクであっても安定したフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号が検出可能となる。

なお、本実施例では回折格子１１はビームスプリッタ透過後に配置したが、回折格子１１を偏光回折格子とし、ビームスプリッタ透過前に配置しても同様の効果が得られる。また、本実施例の偏光回折格子２５および回折格子１１の回折効率は一例であり、例えば、偏光回折格子２５の領域ＤＸの回折効率を＋１次回折光：０次回折光：−１次回折光＝０：０：１としても良い。この場合、回折格子１１はＤ１、Ｄ２の２領域であっても良い。また、回折格子１１の領域Ｄ２の回折効率を＋１次回折光：０次回折光：−１次回折光＝１：０：１としても良い。さらに本実施例では、回折格子１１の領域Ｄ１、Ｄ３を透過または０次回折光として検出していたがそれだけに限らず、例えば検出器を小さくする観点から、回折格子１１の領域Ｄ１の回折効率を＋１次回折光：０次回折光：−１次回折光＝１：０：０、Ｄ３の回折効率を＋１次回折光：０次回折光：−１次回折光＝０：０：１とすることで偏光回折格子２５の領域ＤＸを回折した±１次光の受光部同士を近づけても良い。

また、本実施例の受光部配置は一例であり、例えば図１１のような受光部配置であっても同様の効果が得られる。さらに受光部の形状は、正方形でなくても良く長方形や円、楕円であっても良い。そして、出力ピン数やＳ／Ｎの観点から、受光部同士を結線しても良い。

図１４は本発明の第３の実施例に係る光ピックアップ装置の光検出器１０の受光部を示したものである。実施例１との違いは回折格子１１と光検出器１０の受光部が異なっていることであり、それ以外は実施例１と同様の構成である。

実施例１の図１同様、半導体レーザ５０からは波長略４０５ｎｍのＰ偏光の光ビームが発散光として出射される。半導体レーザ５０から出射したＰ偏光の光ビームは１／２波長板によりＳ偏光の光ビームに変換される。Ｓ偏光の光ビームは、偏光ビームスプリッタ５２を反射する。偏光ビームスプリッタ５２を反射した光ビームはコリメートレンズ５１により略平行な光ビームに変換される。コリメートレンズ５１を透過した光ビームはビームエキスパンダ５４に入射する。ビームエキスパンダ５４は、光ビームの発散・収束状態を変えることで、光ディスクのカバー層の厚み誤差による球面収差を補償することに使用される。ビームエキスパンダ５４を出射した光ビームは立ち上げミラー５５を反射、アクチュエータ５に搭載された偏光回折格子２５、１／４波長板５６、対物レンズ２を経て光ディスク上に集光される。このとき、偏光回折格子２５はＰ偏光の光ビームに対して回折作用が起こる構成となっており、Ｓ偏光の光ビームに対しては、回折作用は起こらない。また、１／４波長板５６によってＳ偏光の光ビームが円偏光の光ビームとして出射されるため、ディスク上には円偏光の１つのスポットが形成される。

光ディスクを反射した円偏光の光ビームは、対物レンズ２、１／４波長板５６に入射する。このとき、１／４波長板５６によって円偏光の光ビームがＰ偏光の光ビームに変換される。Ｐ偏光の光ビームは、偏光回折格子２５に入射する。図２は偏光回折格子２５のパターンを示したものである。ここで、図２０の点ＧＣは、偏光回折格子に入射する光ビームの中心で、点線ＲＯ１は偏光回折格子２５上の光ビームの外形を示している。また斜線部領域は、光ディスクによって回折した光ビームとの干渉領域を示している。偏光回折格子２５は領域ＤＸと領域ＤＹに分かれており、領域ＤＸに入射したＰ偏光の光ビームは、±１次回折光として回折される。ここで例えば領域ＤＸの回折効率を＋１次回折光：０次回折光：−１次回折光＝１：０：１であるとする。さらに、領域ＤＸを回折した＋１次回折光と−１次回折光に対し、それぞれ反対方向のデフォーカス収差が付加される。また、領域ＤＹに入射したＰ偏光の光ビームは、透過または０次回折光として出射する。

偏光回折格子２５を出射した光ビームは、立ち上げミラー５５、ビームエキスパンダ５４、コリメートレンズ５１、ビームスプリッタ５２を経て、回折格子１１に入射する。図３は回折格子１１のパターンを示したものである。ここで、図３の点線は偏光回折格子２５の領域ＤＹを透過または０次回折光として出射した光ビームを示し、点ＧＣ１はその光ビームの中心を示し、一点鎖線は、偏光回折格子２５の領域ＤＸの＋１次回折光、二点鎖線は、偏光回折格子領域ＤＸの−１次回折光を示している。

回折格子１１は、大きく領域Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３に分けられる。そして、領域Ｄ２は、領域Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ、Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈに分けられる。各領域は、ディスクの回折光に応じて分けられており、ディスクの±１次回折光が入射する領域Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ（回折格子領域Ｂ）とディスクの０次回折光が入射する領域Ｄｅ、Ｄｈ（回折格子領域Ａ）とディスクの０次回折光が入射するＤｆ、Ｄｇ（回折格子領域Ｃ）に分けられる。

ここで、領域Ｄ１と領域Ｄ３に入射した光ビームは、透過または０次回折光として出射する。これより、偏光回折格子２５の領域ＤＸを回折した光ビームは、回折格子１１をそのまま透過することがわかる。また、領域Ｄ２に入射した光ビームは、領域Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ、Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈの格子溝ピッチおよび溝方向に応じて回折する。ここで、例えば領域Ｄ２の回折効率を＋１次回折光：０次回折光：−１次回折光＝１：０：１であるとする。

回折格子１１を出射した光ビームは、光検出器１０の受光部に入射する。図１４に光検出器１０の受光部配置と信号光を示す。光検出器１０上には、複数の受光部が配置されており、それぞれの受光部には回折格子１１によって分割された光ビームが照射される。偏光回折格子２５の領域ＤＸの＋１次回折光と−１次回折光は、フォーカス誤差信号検出用の受光部ｉａ１、ｉｂ１、ｉｃ１とｉａ２、ｉｂ２、ｉｃ２に入射する。また、偏光回折格子２５の領域ＤＹを出射し、回折格子１１領域Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ、Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈを回折した＋１次回折光は、受光部ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１、ｅ１、ｆ１、ｇ１、ｈ１に入射する。また、領域Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ、Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈを回折した−１次回折光は、受光部ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２、ｅ２、ｆ２、ｇ２、ｈ２に入射する。

受光部ａ１、ｄ１、ｅ１、ｆ１、ｇ１、ｈ１、ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２、ｅ２、ｆ２、ｇ２、ｈ２、ｉａ１、ｉｂ１、ｉｃ１、ｉａ２、ｉｂ２、ｉｃ２から得られた信号Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１、Ｅ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２、Ｅ２、Ｆ２、Ｇ２、Ｈ２、ＩＡ１、ＩＢ１、ＩＣ１、ＩＡ２、ＩＢ２、ＩＣ２に対し、以下の演算を行うことでフォーカス誤差信号（ＦＥＳ）、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）、ＲＦ信号（ＲＦ）を生成する。

なお、ｋは対物レンズが変位した際にトラッキング誤差信号でＤＣ成分を発生させないようにする係数である。ここで、フォーカス誤差検出方式はスポットサイズ検出方式である。

本実施例は実施例１と同様、可動部と固定部にそれぞれ回折格子を配置することを特徴としている。実施例１との違いは、偏光回折格子２５の領域ＤＸに入射した光ビームにデフォーカス収差を付加することで、領域ＤＸを回折した光ビームでフォーカス誤差信号を検出している。

実施例１同様、偏光回折格子２５の領域ＤＸに入射した光ビームのみを回折することで、１ビーム方式の課題であった対物レンズの変位に伴った迷光の位置変化を解決することが可能となる。ただし、偏光回折格子２５の領域ＤＸを回折した光ビームは、回折格子１１にも入射することが課題となるが、これについて本実施例では回折格子１１の領域Ｄ１、Ｄ３を透過または０次回折光として出射するようすることで課題を解決している。また、偏光回折格子２５は光ビームの収束・発散状態の変化の小さい中央部の領域ＤＸのみを回折することで、回折角の変化を低減すると同時に、領域ＤＸを回折した光ビームを検出する受光部ｉａ１、ｉａ２、ｉａ３、ｉｂ１、ｉｂ２、ｉｂ３を光ビームの回折方向に大きくし、分割線を光ビームの回折方向とすることで、どの層を記録／再生しても安定したフォーカス誤差信号が生成可能となる。そして、領域ＤＸを回折した光ビームを検出する受光部ｉａ１、ｉａ２、ｉａ３、ｉｂ１、ｉｂ２、ｉｂ３には、他層からの迷光が入射するが、影響のあるトラッキング誤差信号として検出しないことから実用上問題とならない。

また、偏光回折格子２５の領域ＤＹを出射した光ビームは、図１４に示すように、回折格子１１により領域Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄを回折した光ビームをＴａｎ方向に並んだ検出部で検出し、領域Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈを回折した光ビームをＲａｄ方向に並んだ検出部で検出している。これにより効率良く迷光を回避することが可能となる。それについては、実施例１の図８とほとんど同様の受光部配置であることから、効率良く迷光を回避できることがわかる。

以上、本実施例のように回折格子を２つ用いる構成とすることで、多層光ディスクであっても安定したフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号が検出可能となる。

なお、本実施例では回折格子１１はビームスプリッタ透過後に配置したが、回折格子１１を偏光回折格子とし、ビームスプリッタ透過前に配置しても同様の効果が得られる。また、本実施例の受光部配置は一例であり、例えば図１５のような受光部配置であっても同様の効果が得られる。また、例えば、回折格子１１の領域Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ、Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈの回折光からフォーカス誤差信号を検出し、受光部ｉａ１、ｉａ２、ｉａ３、ｉｂ１、ｉｂ２、ｉｂ３から検出したフォーカス誤差信号と比較することで球面収差信号を検出しても良い。さらに、例えば回折格子１１の回折効率を＋１次回折光：０次回折光：−１次回折光＝１：０：０とし、図１６、１７のように受光部を配置することで光検出器を小型化しても良い。さらに本実施例では、回折格子１１の領域Ｄ１、Ｄ３を透過または０次回折光として検出していたがそれだけに限らず、例えば検出器を小さくする観点から、回折格子１１の領域Ｄ１の回折効率を＋１次回折光：０次回折光：−１次回折光＝１：０：０、Ｄ３の回折効率を＋１次回折光：０次回折光：−１次回折光＝０：０：１とすることで偏光回折格子２５の領域ＤＸを回折した±１次光の受光部同士を近づけても良い。

さらに受光部の形状は、正方形でなくても良く長方形や円、楕円であっても良い。そして、出力ピン数やＳ／Ｎの観点から、受光部同士を結線しても良い。

図１８は本発明の第４の実施例に係る光ピックアップ装置の光検出器１０の受光部を示したものである。実施例１との違いは回折格子１１のパターンと光検出器１０の受光部が異なっていることであり、それ以外は実施例１と同様の構成である。

実施例１の図１同様、半導体レーザ５０からは波長略４０５ｎｍのＰ偏光の光ビームが発散光として出射される。半導体レーザ５０から出射したＰ偏光の光ビームは１／２波長板によりＳ偏光の光ビームに変換される。Ｓ偏光の光ビームは、偏光ビームスプリッタ５２を反射する。偏光ビームスプリッタ５２を反射した光ビームはコリメートレンズ５１により略平行な光ビームに変換される。コリメートレンズ５１を透過した光ビームはビームエキスパンダ５４に入射する。ビームエキスパンダ５４は、光ビームの発散・収束状態を変えることで、光ディスクのカバー層の厚み誤差による球面収差を補償することに使用される。ビームエキスパンダ５４を出射した光ビームは立ち上げミラー５５を反射、アクチュエータ５に搭載された偏光回折格子２５、１／４波長板５６、対物レンズ２を経て光ディスク上に集光される。このとき、偏光回折格子２５はＰ偏光の光ビームに対して回折作用が起こる構成となっており、Ｓ偏光の光ビームに対しては、回折作用は起こらない。また、１／４波長板５６によってＳ偏光の光ビームが円偏光の光ビームとして出射されるため、ディスク上には円偏光の１つのスポットが形成される。

光ディスクを反射した円偏光の光ビームは、対物レンズ２、１／４波長板５６に入射する。このとき、１／４波長板５６によって円偏光の光ビームがＰ偏光の光ビームに変換される。Ｐ偏光の光ビームは、偏光回折格子２５に入射する。図２は偏光回折格子２５のパターンを示したものである。ここで、図２０の点ＧＣは、偏光回折格子に入射する光ビームの中心で、点線ＲＯ１は偏光回折格子２５上の光ビームの外形を示している。また斜線部領域は、光ディスクによって回折した光ビームとの干渉領域を示している。偏光回折格子２５は領域ＤＸと領域ＤＹに分かれており、領域ＤＸに入射したＰ偏光の光ビームは、±１次回折光として回折される。ここで例えば領域ＤＸの回折効率を＋１次回折光：０次回折光：−１次回折光＝１：０：１であるとする。さらに、領域ＤＸを回折した＋１次回折光と−１次回折光に対し、それぞれ反対方向のデフォーカス収差が付加される。また、領域ＤＹに入射したＰ偏光の光ビームは、透過または０次回折光として出射する。

偏光回折格子２５を出射した光ビームは、立ち上げミラー５５、ビームエキスパンダ５４、コリメートレンズ５１、ビームスプリッタ５２を経て、回折格子１１に入射する。図１２は回折格子１１のパターンを示したものである。ここで、図１２の点線は偏光回折格子２５の領域ＤＹを透過または０次回折光として出射した光ビームを示し、点ＧＣ１はその光ビームの中心を示し、一点鎖線は、偏光回折格子２５の領域ＤＸの＋１次回折光、二点鎖線は、偏光回折格子領域ＤＸの−１次回折光を示している。回折格子１１は、大きく領域Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３に分けられる。そして、領域Ｄ２は、領域Ｄａｂ、Ｄｃｄ、Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈに分けられる。各領域は、ディスクの回折光に応じて分けられており、ディスクの±１次回折光が入射する領域Ｄａｂ、Ｄｃｄ（回折格子領域Ｂ）とディスクの０次回折光が入射する領域Ｄｅ、Ｄｈ（回折格子領域Ａ）とディスクの０次回折光が入射する領域Ｄｆ、Ｄｇ（回折格子領域Ｃ）に分けられる。

ここで、領域Ｄ１と領域Ｄ３に入射した光ビームは、透過または０次回折光として出射する。これより、偏光回折格子２５の領域ＤＸを回折した光ビームは、回折格子１１をそのまま透過することがわかる。また、領域Ｄ２に入射した光ビームは、領域Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ、Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈの格子溝ピッチおよび溝方向に応じて回折する。ここで、例えば領域Ｄ２の回折効率を＋１次回折光：０次回折光：−１次回折光＝１：０：１であるとする。

回折格子１１を出射した光ビームは、光検出器１０の受光部に入射する。図１８に光検出器１０の受光部配置と信号光を示す。光検出器１０上には、複数の受光部が配置されており、それぞれの受光部には回折格子１１によって分割された光ビームが照射される。偏光回折格子２５の領域ＤＸの＋１次回折光と−１次回折光は、フォーカス誤差信号検出用の受光部ｉａ１、ｉｂ１、ｉｃ１とｉａ２、ｉｂ２、ｉｃ２に入射する。また、偏光回折格子２５の領域ＤＹを出射し、回折格子１１領域Ｄａｂ、Ｄｃｄ、Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈを回折した＋１次回折光は、受光部ａｂ１、ｃｄ１、ｅ１、ｆ１、ｇ１、ｈ１に入射する。また、領域Ｄａｂ、Ｄｃｄ、Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈを回折した−１次回折光は、受光部ａｂ２、ｃｄ２、ｅ２、ｆ２、ｇ２、ｈ２に入射する。

受光部ａｂ１、ｃｄ１、ｅ１、ｆ１、ｇ１、ｈ１、ａｂ２、ｃｄ２、ｅ２、ｆ２、ｇ２、ｈ２、ｉａ１、ｉｂ１、ｉｃ１、ｉａ２、ｉｂ２、ｉｃ２から得られた信号ＡＢ１、ＣＤ１、Ｅ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１、ＡＢ２、ＣＤ２、Ｅ２、Ｆ２、Ｇ２、Ｈ２、ＩＡ１、ＩＢ１、ＩＣ１、ＩＡ２、ＩＢ２、ＩＣ２に対し、以下の演算を行うことでフォーカス誤差信号（ＦＥＳ）、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）、ＲＦ信号（ＲＦ）を生成する。

なお、ｋは対物レンズが変位した際にトラッキング誤差信号でＤＣ成分を発生させないようにする係数である。ここで、フォーカス誤差検出方式はスポットサイズ検出方式である。

本実施例は実施例１と同様、可動部と固定部にそれぞれ回折格子を配置することを特徴としている。実施例１との違いは、偏光回折格子２５の領域ＤＸに入射した光ビームにデフォーカス収差を付加することで、領域ＤＸを回折した光ビームでフォーカス誤差信号を検出している。

実施例１同様、偏光回折格子２５の領域ＤＸに入射した光ビームのみを回折することで、１ビーム方式の課題であった対物レンズの変位に伴った迷光の位置変化を解決することが可能となる。ただし、偏光回折格子２５の領域ＤＸを回折した光ビームは、回折格子１１にも入射することが課題となるが、これについて本実施例では回折格子１１の領域Ｄ１、Ｄ３を透過または０次回折光として出射するようすることで課題を解決している。また、偏光回折格子２５は光ビームの収束・発散状態の変化の小さい中央部の領域ＤＸのみを回折することで、回折角の変化を低減すると同時に、領域ＤＸを回折した光ビームを検出する受光部ｉａ１、ｉａ２、ｉａ３、ｉｂ１、ｉｂ２、ｉｂ３を光ビームの回折方向に大きくし、分割線を光ビームの回折方向とすることで、どの層を記録／再生しても安定したフォーカス誤差信号が生成可能となる。そして、領域ＤＸを回折した光ビームを検出する受光部ｉａ１、ｉａ２、ｉａ３、ｉｂ１、ｉｂ２、ｉｂ３には、他層からの迷光が入射するが、影響のあるトラッキング誤差信号として検出しないことから実用上問題とならない。

また、偏光回折格子２５の領域ＤＹを出射した光ビームは、図１８に示すように、回折格子１１により領域Ｄａｂ、Ｄｃｄを回折した光ビームをＴａｎ方向に並んだ検出部で検出し、領域Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈを回折した光ビームをＲａｄ方向に並んだ検出部で検出している。これにより効率良く迷光を回避することが可能となる。それについては、実施例１の図８とほとんど同様の受光部配置であることから、効率良く迷光を回避できることがわかる。

以上、本実施例のように２つの回折格子を用いる構成とすることで、多層光ディスクであっても安定したフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号が検出可能となる。

なお、本実施例では回折格子１１はビームスプリッタ透過後に配置したが、回折格子１１を偏光回折格子とし、ビームスプリッタ透過前に配置しても同様の効果が得られる。また、例えば、回折格子１１の領域Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈの回折光からフォーカス誤差信号を検出し、受光部ｉａ１、ｉａ２、ｉａ３、ｉｂ１、ｉｂ２、ｉｂ３から検出したフォーカス誤差信号と比較することで球面収差信号を検出しても良い。さらに、例えば回折格子１１の回折効率を＋１次回折光：０次回折光：−１次回折光＝１：０：０とし、図１９のように受光部を配置することで光検出器を小型化しても良い。さらに本実施例では、回折格子１１の領域Ｄ１、Ｄ３を透過または０次回折光として検出していたがそれだけに限らず、例えば検出器を小さくする観点から、回折格子１１の領域Ｄ１の回折効率を＋１次回折光：０次回折光：−１次回折光＝１：０：０、Ｄ３の回折効率を＋１次回折光：０次回折光：−１次回折光＝０：０：１とすることで偏光回折格子２５の領域ＤＸを回折した±１次光の受光部同士を近づけても良い。

さらに受光部の形状は、正方形でなくても良く長方形や円、楕円であっても良い。そして、出力ピン数やＳ／Ｎの観点から、受光部同士を結線しても良い。

図２０、図２１、図２２は本発明の第５の実施例に係る光ピックアップ装置の偏光回折格子２５、回折格子１１、光検出器１０の受光部を示したものである。実施例１との違いは偏光回折格子２５および回折格子１１のパターンと光検出器１０の受光部が異なっていることであり、それ以外は実施例１と同様の構成である。

実施例１の図１同様、半導体レーザ５０からは波長略４０５ｎｍのＰ偏光の光ビームが発散光として出射される。半導体レーザ５０から出射したＰ偏光の光ビームは１／２波長板によりＳ偏光の光ビームに変換される。Ｓ偏光の光ビームは、偏光ビームスプリッタ５２を反射する。偏光ビームスプリッタ５２を反射した光ビームはコリメートレンズ５１により略平行な光ビームに変換される。コリメートレンズ５１を透過した光ビームはビームエキスパンダ５４に入射する。ビームエキスパンダ５４は、光ビームの発散・収束状態を変えることで、光ディスクのカバー層の厚み誤差による球面収差を補償することに使用される。ビームエキスパンダ５４を出射した光ビームは立ち上げミラー５５を反射、アクチュエータ５に搭載された偏光回折格子２５、１／４波長板５６、対物レンズ２を経て光ディスク上に集光される。このとき、偏光回折格子２５はＰ偏光の光ビームに対して回折作用が起こる構成となっており、Ｓ偏光の光ビームに対しては、回折作用は起こらない。また、１／４波長板５６によってＳ偏光の光ビームが円偏光の光ビームとして出射されるため、ディスク上には円偏光の１つのスポットが形成される。

光ディスクを反射した円偏光の光ビームは、対物レンズ２、１／４波長板５６に入射する。このとき、１／４波長板５６によって円偏光の光ビームがＰ偏光の光ビームに変換される。Ｐ偏光の光ビームは、偏光回折格子２５に入射する。図２０は偏光回折格子２５のパターンを示したものである。ここで、図２０の点ＧＣは、偏光回折格子に入射する光ビームの中心で、点線ＲＯ１は偏光回折格子２５上の光ビームの外形を示している。また斜線部領域は、光ディスクによって回折した光ビームとの干渉領域を示している。偏光回折格子２５は領域ＤＸと領域ＤＹに分かれている。また、領域ＤＸは領域ＤＸ１、ＤＸ２、ＤＸ３、ＤＸ４に分けられており、対角の領域同士で同じ格子溝ピッチ、格子溝方向となっている。ここで、領域ＤＸに入射したＰ偏光の光ビームは、±１次回折光として回折される。ここで例えば領域ＤＸの回折効率を＋１次回折光：０次回折光：−１次回折光＝１：０：１であるとする。また、領域ＤＹに入射したＰ偏光の光ビームは、透過または０次回折光として出射する。

偏光回折格子２５を出射した光ビームは、立ち上げミラー５５、ビームエキスパンダ５４、コリメートレンズ５１、ビームスプリッタ５２を経て、回折格子１１に入射する。図２１は回折格子１１のパターンを示したものである。ここで、図２１の点線は偏光回折格子２５の領域ＤＹを透過または０次回折光として出射した光ビームを示し、点ＧＣ１はその光ビームの中心を示し、一点鎖線は、偏光回折格子２５の領域ＤＸの＋１次回折光、二点鎖線は、偏光回折格子領域ＤＸの−１次回折光を示している。回折格子１１は、大きく領域Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３に分けられる。そして、領域Ｄ２は、領域Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ、Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈに分けられる。各領域は、ディスクの回折光に応じて分けられており、ディスクの±１次回折光が入射する領域Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ（回折格子領域Ｂ）とディスクの０次回折光が入射する領域Ｄｅ、Ｄｈ（回折格子領域Ａ）とディスクの０次回折光が入射する領域Ｄｆ、Ｄｇ（回折格子領域Ｃ）に分けられる。

ここで、領域Ｄ１と領域Ｄ３に入射した光ビームは、透過または０次回折光として出射する。これより、偏光回折格子２５の領域ＤＸを回折した光ビームは、回折格子１１をそのまま透過することがわかる。また、領域Ｄ２に入射した光ビームは、領域Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ、Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈの格子溝ピッチおよび溝方向に応じて回折する。ここで、例えば領域Ｄ２の回折効率を＋１次回折光：０次回折光：−１次回折光＝７：０：３であるとする。

回折格子１１を出射した光ビームは、光検出器１０の受光部に入射する。図２２に光検出器１０の受光部配置と信号光を示す。光検出器１０上には、複数の受光部が配置されており、それぞれの受光部には回折格子１１によって分割された光ビームが照射される。偏光回折格子２５の領域ＤＸの領域ＤＸ１と領域ＤＸ３の＋１次回折光は受光部ｉ１に入射し、−１次回折光は、受光部ｉ３に入射する。そして、領域ＤＸ２と領域ＤＸ４の＋１次回折光は受光部ｉ２に入射し、−１次回折光は、受光部ｉ４に入射する。また、偏光回折格子２５の領域ＤＹを出射し、回折格子１１領域Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ、Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈを回折した＋１次回折光は、受光部ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１、ｅ１、ｆ１、ｇ１、ｈ１に入射する。

また、領域Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄを回折した−１次回折光は、フォーカス誤差信号検出用の受光部ｒ、ｓ、ｔ、ｕ、ｖの暗線部に入射し、領域Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈを回折した−１次回折光はそれぞれ受光部ｅ２、ｆ２、ｇ２、ｈ２に入射する。

受光部ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１、ｅ１、ｆ１、ｇ１、ｈ１、ｅ２、ｆ２、ｇ２、ｈ２、ｒ、ｓ、ｔ、ｕ、ｖ、ｉ１、ｉ２、ｉ３、ｉ４から得られた信号Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１、Ｅ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１、Ｅ２、Ｆ２、Ｇ２、Ｈ２、Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｕ、Ｖ、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４に対し、以下の演算を行うことでフォーカス誤差信号（ＦＥＳ）、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）、ＲＦ信号（ＲＦ）を生成する。

また、トラッキング検出方法に関しては以下の演算でも良い。

なお、ｋは対物レンズが変位した際にトラッキング誤差信号でＤＣ成分を発生させないようにする係数である。ここで、フォーカス誤差検出方式はナイフエッジ検出方式である。

本実施例は実施例１と同様、可動部と固定部にそれぞれ回折格子を配置することを特徴としている。実施例１との違いは、偏光回折格子２５の分割方法の違いである。ここで、偏光回折格子領域２５の領域ＤＸを分割した理由について説明する。実施例１の構成の場合、ディスク層間隔が小さい場合には非常に有利となるが、それに対して表面から最も遠い層と最も近い層の層間隔が大きいと受光部間隔を大きくする必要がある。それは、表面から最も遠い層と最も近い層の層間隔が大きいと、検出器面上での迷光の大きさが大きくなってしまう。このため、迷光回避の観点からは領域ＤＸで回折した光ビームの受光部を遠くに配置する必要がある。それに対し、本実施例では、偏光回折格子２５の領域ＤＸを４分割し、対角の領域同士を同じ受光部で検出することで、迷光が対角の方向にしか発生しない構成となっているため、層間隔が小さくても大きくても同じように迷光を回避することが可能となっている。図２３に本実施例の構成で層間隔５μｍのディスクを記録・再生した場合の光検出器上の信号光と迷光の関係を示す。図２３Ａは８５μｍ位置を再生しているときの信号光と９０μｍの迷光を示しており、図２３Ｂは９０μｍ位置を再生しているときの信号光と８５μｍの迷光を示している。なお、以下の条件を用いて計算を行った。

計算条件
波長；４０５ｎｍ
ＮＡ；０．８５
検出倍率；２０倍
この結果より、偏光回折格子２５の領域ＤＸを４分割し、対角の領域同士で同じ格子溝ピッチ、格子溝方向とすることで、迷光を回避できていることがわかる。また、この構成で表面から最も遠い層と最も近い層の層間隔が大きくなった場合には、迷光の大きさが大きくなるだけなので他の受光部には迷光が入射しないこともわかる。そして、偏光回折格子２５が対物レンズと一緒に変位することで、対物レンズ変位が変位しても迷光の移動は起こらないため、対物レンズ変位に関係なく迷光を回避することが可能となる。また、偏光回折格子２５の領域ＤＹを出射した光ビームは、図２３に示すように、回折格子１１により領域Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄを回折した光ビームをＴａｎ方向に並んだ検出部で検出し、領域Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈを回折した光ビームをＲａｄ方向に並んだ検出部で検出している。これにより効率良く迷光を回避することが可能となる。

このため、本実施例の構成とすることで迷光を回避しつつ、光検出器１０の小型化が可能となる。ここで、受光部ｉ１、ｉ２、ｉ３、ｉ４には、他層からの迷光が入射するが、影響のあるトラッキング誤差信号として検出しないことから実用上問題とならない。

以上、本実施例のように２つの回折格子を用いる構成とすることで、多層光ディスクであっても安定したフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号が検出可能となる。

なお、本実施例では回折格子１１はビームスプリッタ透過後に配置したが、回折格子１１を偏光回折格子とし、ビームスプリッタ透過前に配置しても同様の効果が得られる。また、本実施例の偏光回折格子２５および回折格子１１の回折効率は一例であり、例えば、偏光回折格子２５の領域ＤＸの領域ＤＸ１、ＤＸ２、ＤＸ３、ＤＸ４の回折効率を＋１次回折光：０次回折光：−１次回折光＝０：０：１としても良い。この場合、回折格子１１はＤ１、Ｄ２の２領域であっても良い。また、回折格子１１の領域Ｄ２の回折効率を＋１次回折光：０次回折光：−１次回折光＝１：０：１としても良い。さらに本実施例では、回折格子１１の領域Ｄ１、Ｄ３を透過または０次回折光として検出していたがそれだけに限らず、例えば検出器を小さくする観点から、回折格子１１の領域Ｄ１の回折効率を＋１次回折光：０次回折光：−１次回折光＝１：０：０、Ｄ３の回折効率を＋１次回折光：０次回折光：−１次回折光＝０：０：１とすることで偏光回折格子２５の領域ＤＸを回折した±１次光の受光部同士を近づけても良い。

また、本実施例の受光部配置は一例であり、例えば図２４のような受光部配置であっても同様の効果が得られる。また、実施例３や実施例４のように偏光回折格子の領域ＤＸを回折した光ビームにデフォーカス収差を加えスポットサイズ検出方式によるフォーカス誤差信号を検出しても良い。また、偏光回折格子２５の領域ＤＸ１とＤＸ３、ＤＸ２とＤＸ４は、必ずしも同じ格子溝ピッチ、格子溝方向でなくても良く、例えば回折方向に１つずつ分離しても良い。さらに、偏光回折格子２５の領域ＤＸは、４分割に限定されない。例えばディスク表面からの迷光などのように限定され層からの迷光の場合、迷光の方向が限定されるため、その迷光を回避する目的から２分割としても良い。

さらに受光部の形状は、正方形でなくても良く長方形や円、楕円であっても良い。そして、出力ピン数やＳ／Ｎの観点から、受光部同士を結線しても良い。

図２５、図２６は本発明の第６の実施例に係る光ピックアップ装置の回折格子１１、光検出器１０の受光部を示したものである。実施例１との違いは偏光回折格子２５および回折格子１１のパターンと光検出器１０の受光部が異なっていることであり、それ以外は実施例１と同様の構成である。

実施例１の図１同様、半導体レーザ５０からは波長略４０５ｎｍのＰ偏光の光ビームが発散光として出射される。半導体レーザ５０から出射したＰ偏光の光ビームは１／２波長板によりＳ偏光の光ビームに変換される。Ｓ偏光の光ビームは、偏光ビームスプリッタ５２を反射する。偏光ビームスプリッタ５２を反射した光ビームはコリメートレンズ５１により略平行な光ビームに変換される。コリメートレンズ５１を透過した光ビームはビームエキスパンダ５４に入射する。ビームエキスパンダ５４は、光ビームの発散・収束状態を変えることで、光ディスクのカバー層の厚み誤差による球面収差を補償することに使用される。ビームエキスパンダ５４を出射した光ビームは立ち上げミラー５５を反射、アクチュエータ５に搭載された偏光回折格子２５、１／４波長板５６、対物レンズ２を経て光ディスク上に集光される。このとき、偏光回折格子２５はＰ偏光の光ビームに対して回折作用が起こる構成となっており、Ｓ偏光の光ビームに対しては、回折作用は起こらない。また、１／４波長板５６によってＳ偏光の光ビームが円偏光の光ビームとして出射されるため、ディスク上には円偏光の１つのスポットが形成される。

光ディスクを反射した円偏光の光ビームは、対物レンズ２、１／４波長板５６に入射する。このとき、１／４波長板５６によって円偏光の光ビームがＰ偏光の光ビームに変換される。Ｐ偏光の光ビームは、偏光回折格子２５に入射する。図２０は偏光回折格子２５のパターンを示したものである。ここで、図２０の点ＧＣは、偏光回折格子に入射する光ビームの中心で、点線ＲＯ１は偏光回折格子２５上の光ビームの外形を示している。また斜線部領域は、光ディスクによって回折した光ビームとの干渉領域を示している。偏光回折格子２５は領域ＤＸと領域ＤＹに分かれている。また、領域ＤＸは領域ＤＸ１、ＤＸ２、ＤＸ３、ＤＸ４に分けられており、対角の領域同士で同じ格子溝ピッチ、格子溝方向となっている。ここで、領域ＤＸに入射したＰ偏光の光ビームは、±１次回折光として回折される。ここで例えば領域ＤＸの回折効率を＋１次回折光：０次回折光：−１次回折光＝１：０：１であるとする。また、領域ＤＹに入射したＰ偏光の光ビームは、透過または０次回折光として出射する。

偏光回折格子２５を出射した光ビームは、立ち上げミラー５５、ビームエキスパンダ５４、コリメートレンズ５１、ビームスプリッタ５２を経て、回折格子１１に入射する。図２５は回折格子１１のパターンを示したものである。ここで、図２５の点線は偏光回折格子２５の領域ＤＹを透過または０次回折光として出射した光ビームを示し、点ＧＣ１はその光ビームの中心を示し、一点鎖線は、偏光回折格子２５の領域ＤＸの＋１次回折光、二点鎖線は、偏光回折格子領域ＤＸの−１次回折光を示している。

回折格子１１は、大きく領域Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３に分けられる。そして、領域Ｄ２は、領域Ｄａｂ、Ｄｃｄ、Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈに分けられる。各領域は、ディスクの回折光に応じて分けられており、ディスクの±１次回折光が入射する領域Ｄａｂ、Ｄｃｄ（回折格子領域Ｂ）とディスクの０次回折光が入射する領域Ｄｅ、Ｄｈ（回折格子領域Ａ）とディスクの０次回折光が入射する領域Ｄｆ、Ｄｇ（回折格子領域Ｃ）に分けられる。

ここで、領域Ｄ１と領域Ｄ３に入射した光ビームは、透過または０次回折光として出射する。これより、偏光回折格子２５の領域ＤＸを回折した光ビームは、回折格子１１をそのまま透過することがわかる。また、領域Ｄ２に入射した光ビームは、領域Ｄａｂ、Ｄｃｄ、Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈの格子溝ピッチおよび溝方向に応じて回折する。ここで、例えば領域Ｄ２の回折効率を＋１次回折光：０次回折光：−１次回折光＝７：０：３であるとする。

回折格子１１を出射した光ビームは、光検出器１０の受光部に入射する。図２６に光検出器１０の受光部配置と信号光を示す。光検出器１０上には、複数の受光部が配置されており、それぞれの受光部には回折格子１１によって分割された光ビームが照射される。偏光回折格子２５の領域ＤＸの領域ＤＸ１と領域ＤＸ３の＋１次回折光は受光部ｉ１に入射し、−１次回折光は、受光部ｉ３に入射する。そして、領域ＤＸ２と領域ＤＸ４の＋１次回折光は受光部ｉ２に入射し、−１次回折光は、受光部ｉ４に入射する。また、偏光回折格子２５の領域ＤＹを出射し、回折格子１１領域Ｄａｂ、Ｄｃｄ、Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈを回折した＋１次回折光は、受光部ａｂ１、ｃｄ１、ｅ１、ｆ１、ｇ１、ｈ１に入射する。

また、領域Ｄａｂ、Ｄｃｄを回折した−１次回折光は、受光部ａｂ２、ｃｄ２に入射し、領域Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈを回折した−１次回折光はフォーカス誤差信号検出用の受光部ｒ１、ｒ２、ｓ１、ｓ２、ｔ１、ｔ２、ｕ１、ｕ２の暗線部に入射する。

受光部ａ１、ｄ１、ｅ１、ｆ１、ｇ１、ｈ１、ａｂ２、ｃｄ２、ｒ１、ｒ２、ｓ１、ｓ２、ｔ１、ｔ２、ｕ１、ｕ２、ｉ１、ｉ２、ｉ３、ｉ４から得られた信号ＡＢ１、ＣＤ１、Ｅ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１、ＡＢ２、ＣＤ２、Ｒ１、Ｒ２、Ｓ１、Ｓ２、Ｔ１、Ｔ２、Ｕ１、Ｕ２、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４に対し、以下の演算を行うことでフォーカス誤差信号（ＦＥＳ）、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）、ＲＦ信号（ＲＦ）を生成する。

なお、ｋは対物レンズが変位した際にトラッキング誤差信号でＤＣ成分を発生させないようにする係数である。ここで、フォーカス誤差検出方式はナイフエッジ検出方式である。

本実施例は実施例１と同様、可動部と固定部にそれぞれ回折格子を配置することを特徴としている。実施例１との違いは、回折格子１１の領域Ｄａｂ、Ｄｃｄの分割領域の違いおよび偏光回折格子２５の分割方法の違いである。

実施例１では、領域Ｄａ、Ｄｂと領域Ｄｃ、Ｄｄとしていたが本実施例では領域Ｄａｂと領域Ｄｃｄとしている。さらに、領域ＤａｂとＤｃｄから回折した光ビームをそれぞれ２つの受光部で検出することで、受光部数を減らすことで実施例１よりも検出器の小型化が可能となる。そして、実施例８と同様に偏光回折格子２５の領域ＤＸを４分割し、対角の領域同士を同じ受光部で検出することで、迷光が対角の方向にしか発生しない構成となっているため、層間隔が小さくても大きくても同じように迷光を回避することが可能となっている。また、偏光回折格子２５が対物レンズと一緒に変位することで、対物レンズ変位が変位しても迷光の移動は起こらないため、対物レンズ変位に関係なく迷光を回避することが可能となる。そして、偏光回折格子２５の領域ＤＹを出射した光ビームは、図２６に示すように、回折格子１１により領域Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄを回折した光ビームをＴａｎ方向に並んだ検出部で検出し、領域Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈを回折した光ビームをＲａｄ方向に並んだ検出部で検出している。これにより効率良く迷光を回避することが可能となる。

このため、本実施例の構成とすることで迷光を回避しつつ、光検出器１０の小型化が可能となる。ここで、受光部ｉ１、ｉ２、ｉ３、ｉ４には、他層からの迷光が入射するが、影響のあるトラッキング誤差信号として検出しないことから実用上問題とならない。

以上、本実施例のように２つの回折格子を用いる構成とすることで、多層光ディスクであっても安定したフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号が検出可能となる。

なお、本実施例では回折格子１１はビームスプリッタ透過後に配置したが、回折格子１１を偏光回折格子とし、ビームスプリッタ透過前に配置しても同様の効果が得られる。また、本実施例の偏光回折格子２５および回折格子１１の回折効率は一例であり、例えば、偏光回折格子２５の領域ＤＸの領域ＤＸ１、ＤＸ２、ＤＸ３、ＤＸ４の回折効率を＋１次回折光：０次回折光：−１次回折光＝０：０：１としても良い。この場合、回折格子１１はＤ１、Ｄ２の２領域であっても良い。また、回折格子１１の領域Ｄ２の回折効率を＋１次回折光：０次回折光：−１次回折光＝１：０：１としても良い。さらに本実施例では、回折格子１１の領域Ｄ１、Ｄ３を透過または０次回折光として検出していたがそれだけに限らず、例えば検出器を小さくする観点から、回折格子１１の領域Ｄ１の回折効率を＋１次回折光：０次回折光：−１次回折光＝１：０：０、Ｄ３の回折効率を＋１次回折光：０次回折光：−１次回折光＝０：０：１とすることで偏光回折格子２５の領域ＤＸを回折した±１次光の受光部同士を近づけても良い。

また、実施例３や実施例４のように偏光回折格子の領域ＤＸを回折した光ビームにデフォーカス収差を加えスポットサイズ検出方式によるフォーカス誤差信号を検出しても良い。また、偏光回折格子２５の領域ＤＸ１とＤＸ３、ＤＸ２とＤＸ４は、必ずしも同じ格子溝ピッチ、格子溝方向でなくても良く、例えば回折方向に１つずつ分離しても良い。さらに、偏光回折格子２５の領域ＤＸは、４分割に限定されない。例えばディスク表面からの迷光などのように限定され層からの迷光の場合、迷光の方向が限定されるため、その迷光を回避する目的から２分割としても良い。

さらに受光部の形状は、正方形でなくても良く長方形や円、楕円であっても良い。そして、出力ピン数やＳ／Ｎの観点から、受光部同士を結線しても良い。

実施例７では、光ピックアップ装置１７０を搭載した、光学的再生装置について説明する。図２７は光学的再生装置の概略構成である。光ピックアップ装置１７０は、光ディスク１００のＲａｄ方向に沿って駆動できる機構が設けられており、アクセス制御回路１７２からのアクセス制御信号に応じて位置制御される。

レーザ点灯回路１７７からは所定のレーザ駆動電流が光ピックアップ装置１７０内の半導体レーザに供給され、半導体レーザからは再生に応じて所定の光量でレーザ光が出射される。なお、レーザ点灯回路１７７は光ピックアップ装置１７０内に組み込むこともできる。

光ピックアップ装置１７０内の光検出器１０から出力された信号は、サーボ信号生成回路１７４および情報信号再生回路１７５に送られる。サーボ信号生成回路１７４では前記光検出器１０からの信号に基づいてフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号ならびにチルト制御信号などのサーボ信号が生成され、これを基にアクチュエータ駆動回路１７３を経て光ピックアップ装置１７０内のアクチュエータを駆動して、対物レンズの位置制御がなされる。

前記情報信号再生回路１７５では、前記光検出器１０からの信号に基づいて光ディスク１００に記録されている情報信号が再生される。
前記サーボ信号生成回路１７４および情報信号再生回路１７５で得られた信号の一部はコントロール回路１７６に送られる。このコントロール回路１７６にはスピンドルモータ駆動回路１７１、アクセス制御回路１７２、サーボ信号生成回路１７４、レーザ点灯回路１７７、球面収差補正素子駆動回路１７９などが接続され、光ディスク１００を回転させるスピンドルモータ１８０の回転制御、アクセス方向およびアクセス位置の制御、対物レンズのサーボ制御、光ピックアップ装置１７０内の半導体レーザ発光光量の制御、ディスク基板厚さの違いによる球面収差の補正などが行われる。

実施例８では、光ピックアップ装置１７０を搭載した、光学的記録再生装置について説明する。図２８は光学的記録再生装置の概略構成である。この装置で前記図２７に説明した光学的情報記録再生装置と相違する点は、コントロール回路１７６とレーザ点灯回路１７７の間に情報信号記録回路１７８を設け、情報信号記録回路１７８からの記録制御信号に基づいてレーザ点灯回路１７７の点灯制御を行って、光ディスク１００へ所望の情報を書き込む機能が付加されている点である。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

２：対物レンズ、５：アクチュエータ、１０：光検出器、１１：偏光回折格子、２５：偏光回折格子、３５：１／２波長板、５０：半導体レーザ、５１：コリメートレンズ、５２：ビームスプリッタ、５４：ビームエキスパンダ、５５：立ち上げミラー、５６：１／４波長板、１７０：光ピックアップ装置、１７１：スピンドルモータ駆動回路、１７２：アクセス制御回路、１７３：アクチュエータ駆動回路、１７４：サーボ信号生成回路、１７５：情報信号再生回路、１７６：コントロール回路、１７７：レーザ点灯回路、１７８：情報記録回路、１７９：球面収差補正素子駆動回路、１８０：スピンドルモータ、Ｄａ〜Ｄｉ：回折格子領域、Ｄａｂ、Ｄｃｄ：回折格子領域、ＤＸ、ＤＹ：偏光回折格子領域、ａ１〜ｈ１、ａ２〜ｈ２、ａｂ１、ａｂ２、ｃｄ１、ｃｄ２、ｒ〜ｖ、ｒ１，ｒ２、ｓ１、ｓ２、ｔ１、ｔ２、ｕ１、ｕ２、ｉａ１、ｉｂ１、ｉｃ１、ｉａ２、ｉｂ２、ｉｃ２、ｉ１、ｉ２、ｉ３、ｉ４：受光部

Claims (22)

1. 光ピックアップ装置であって、
   レーザ光を出射する半導体レーザと、
   前記半導体レーザから出射された光ビームを光ディスクに照射する対物レンズと、
   前記対物レンズを駆動するためのアクチュエータと、
   前記光ディスクの情報記録層から反射した光ビームを分岐する第一の回折格子および第二の回折格子の少なくとも２つの回折格子と、
   前記第一の回折格子および第二の回折格子から分岐された光ビームを検出する複数の受光部を有する光検出器と、
   を備え、
   前記第一の回折格子は、前記アクチュエータの可動部に搭載されており、
   前記第一の回折格子は、該回折格子に入射する光ビームの光軸を含む第一の領域とそれ以外の第二の領域に分割され、
   前記第二の回折格子は、互いに特性の異なる第一の領域と第二の領域に分けられ、
   前記第一の回折格子の第一の領域に入射した光ビームは回折され、該回折された光ビームは前記第二の回折格子の第一の領域に入射し、該入射された光ビームを、前記第一の領域で、透過もしくは０次回折光として出射し、該出射された光ビームは前記光検出器で検出され、
   前記第一の回折格子の第二の領域に入射した光ビームは透過もしくは０次回折光として前記第二の回折格子の第二の領域に入射し、該入射された光ビームは前記第二の回折格子の第二の領域で回折され、該回折された光ビームは前記光検出器で検出されることを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 請求項１記載の光ピックアップ装置において、
   前記第一の回折格子の第一の領域を通過した第一の光ビームと第一の回折格子の第二の領域を通過した第二の光ビームの進行方向が互いに異なることを特徴とする光ピックアップ装置。
3. 請求項２記載の光ピックアップ装置において、
   前記第一の光ビームは、前記第二の回折格子を透過もしくは０次回折光として出射することを特徴とする光ピックアップ装置。
4. 請求項２又は請求項３記載の光ピックアップ装置において、
   前記第一の光ビームは、第一、第二の回折格子のうち、少なくとも第一の回折格子に光ビームの進行方向が変えられ、
   前記第二の光ビームは、第一、第二の回折格子のうち、第二の回折格子だけに光ビームの進行方向が変えられることを特徴とする光ピックアップ装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項記載の光ピックアップ装置において、
   前記第二の回折格子を回折した光ビームからナイフエッジ検出方式のフォーカス誤差信号を生成することを特徴とする光ピックアップ装置。
6. 請求項１から請求項４のいずれか一項記載の光ピックアップ装置において、
   前記第一の回折格子を回折した光ビームからスポットサイズ検出方式のフォーカス誤差信号を生成することを特徴とする光ピックアップ装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項記載の光ピックアップ装置において、
   前記第二の回折格子を回折した光ビームからトラッキング誤差信号を生成することを特徴とする光ピックアップ装置。
8. 請求項２から請求項７のいずれか一項記載の光ピックアップ装置において、
   前記第一の回折格子の第一の領域を回折した光ビームを検出する受光部は、前記第一の領域を回折した方向に略平行な方向の長さが、それと略垂直な方向の長さよりも大きくなっていることを特徴とする光ピックアップ装置。
9. 請求項２から請求項８のいずれか一項記載の光ピックアップ装置において、
   前記第一の回折格子の第一の領域は、互いに略垂直な２本の分割線で４分割されており、隣り合わない領域の格子溝ピッチおよび溝方向が略同じであることを特徴とする光ピックアップ装置。
10. 請求項１から請求項９のいずれか一項記載の光ピックアップ装置において、
    前記第二の回折格子は、互いに特性の異なる第一の領域と、第二の領域と、第三の領域の３つの領域に分けられ、
    前記第二の回折格子の第一の領域、第三の領域は、入射した光ビームを透過もしくは０次回折光として出射し、
    前記第二の回折格子の第二の領域は、入射した光ビームを回折することを特徴とする光ピックアップ装置。
11. 請求項１０記載の光ピックアップ装置において、
    前記第二の回折格子の第二の領域は回折格子領域Ａ、回折格子領域Ｂ、回折格子領域Ｃの少なくとも３つの領域を有し、
    前記光ディスク上のトラックにより回折されたディスク回折光のうち、
    前記回折格子領域Ａ、回折格子領域Ｃには、０次ディスク回折光が入射し、
    前記回折格子領域Ｂには、少なくとも±１次ディスク回折光が入射し、
    前記回折格子領域Ｂは、回折格子領域Ａ、回折格子領域Ｃに挟まれていることを特徴とする光ピックアップ装置。
12. 請求項１０記載の光ピックアップ装置において、
    前記第二の回折格子の第二の領域に入射する光ビームの有効径に対する前記回折格子領域Ｂのディスク接線方向の幅は、
    前記第一の回折格子上の光ビームに対する第一の回折格子領域のディスク接線方向の幅よりも小さいことを特徴とする光ピックアップ装置。
13. 請求項１２記載の光ピックアップ装置において、
    前記第二の回折格子の第二の領域の回折格子領域Ａおよび回折格子領域Ｃの＋１次格子回折光または−１次格子回折光を検出する前記光検出器の受光部が前記光ディスクの半径方向と略一致する方向に略一直線で並ぶことを特徴とする光ピックアップ装置。
14. 請求項１２または請求項１３に記載の光ピックアップ装置において、
    前記第二の回折格子の第二の領域の回折格子領域Ｂの＋１次格子回折光または−1次格子回折光を検出する前記光検出器の受光部が前記光ディスクの接線方向と略一致する方向に略一直線で並ぶことを特徴とする光ピックアップ装置。
15. 請求項１から請求項１４のいずれか一項記載の光ピックアップ装置において、
    前記第二の回折格子の第二の領域の回折光を検出する前記光検出器上の複数の検出部は、Ｉの字の形で並んでいることを特徴とする光ピックアップ装置。
16. 請求項１から請求項１４のいずれか一項記載の光ピックアップ装置において、
    前記第二の回折格子の第二の領域の回折光を検出する前記光検出器上の複数の検出部は、Ｈの字の形で並んでいることを特徴とする光ピックアップ装置。
17. 請求項１から請求項１４のいずれか一項記載の光ピックアップ装置において、
    前記第二の回折格子の第二の領域の回折光を検出する前記光検出器上の複数の検出部は、Ｔの字の形で並んでいることを特徴とする光ピックアップ装置。
18. 請求項１から請求項１７のいずれか一項記載の光ピックアップ装置において、
    前記第一の回折格子の第一の領域を回折した光ビームの回折光量は、−１次回折光量と＋１次回折光量で略同じ、もしくは略全てが−１次回折光量、もしくは略全てが＋１次回折光量となることを特徴とする光ピックアップ装置。
19. 請求項１から請求項１８のいずれか一項記載の光ピックアップ装置において、
    前記第二の回折格子の第二の領域を回折した光ビームの回折光量は、−１次回折光量と＋１次回折光量で略同じ、もしくは略全てが−１次回折光量、もしくは略全てが＋１次回折光量となることを特徴とする光ピックアップ装置。
20. 請求項１から請求項１９のいずれか一項記載の光ピックアップ装置において、
    前記第一の回折格子の第一の領域は、偏光性回折格子であることを特徴とする光ピックアップ装置。
21. 請求項１から請求項２０のいずれか一項記載の光ピックアップ装置において、
    前記第一の回折格子の第一の回折格子領域は、デフォーカス収差を付加するホログラフィック回折格子であることを特徴とする光ピックアップ装置。
22. 請求項１から請求項２１のいずれか一項記載の光ピックアップ装置と、
    前記光ピックアップ装置内における前記半導体レーザを駆動するレーザ点灯回路と、
    前記光ピックアップ装置内の前記光検出器から検出された信号を用いてフォーカス誤差信号やトラッキング誤差信号を生成するサーボ信号生成回路と、
    光ディスクに記録された情報信号を再生する情報信号再生回路とを搭載した光ディスク装置。

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