JP4452736B2 - 光ピックアップ装置およびそれを備えるドライブ装置 - Google Patents

Description

本発明は、たとえば２層光ディスクなどの光記録媒体に対して、少なくとも情報の記録、再生および消去のうちいずれか１つを行うための光ピックアップ装置およびそれを備えるドライブ装置に関する。

少なくとも情報の記録、再生および消去のうちいずれか１つが行われる光記録媒体には、ＣＤ（Compact Disc），ＤＶＤ（Digital Versatile Disc），ＭＤ（Mini Disc）などの光ディスクが多用されている。これらの光記録媒体の情報記録層にはトラック部が形成されており、少なくとも情報の記録、再生および消去のうちいずれか１つを行う際には、情報記録層に集光照射される光スポットを高速で回転する光記録媒体のトラック部に追随させなければならない。

光記録媒体のトラック部に光スポットを追随させる、すなわちトラッキング制御を行う手法としては、複数の受光部の光量差を検出する、プッシュプル法（以下、「ＰＰ法」と記す）やディファレンシャルプッシュプル法（以下、「ＤＰＰ法」と記す）などが用いられている。

ＰＰ法は、光記録媒体のトラック部で反射された光をトラック部の中心に対して対称に配置された複数の受光部により複数に分割して受光させ、これら複数の受光部における出力差からディトラック量を検出し、これをトラッキング誤差信号の１つであり、トラック部に対する位置信号であるプッシュプル信号（以下、「ＰＰ信号」と記す。）として検出するものである。上記出力差がない場合は、ジャストトラックであると判断される。

ＰＰ法を用いた従来の光ピックアップ装置において、小型化、薄型化および高信頼性化を達成するためにホログラムを用いる技術が開示されている。以下、ＰＰ法を用いた従来の光ピックアップ装置について説明する。図９は、従来の光ピックアップ装置８００を簡略化して示す構成図である。図１０は、図９に示す従来の光ピックアップ装置８００の光集積化ユニットの一部を拡大して示す斜視図である。

図９に示す従来の光ピックアップ装置８００は、ホログラム８０１を含む光集積化ユニットと、光集積化ユニットから出射される光を光記録媒体に集光し、光記録媒体からの反射光を光集積化ユニットに導く光学系とから構成されている。光ピックアップ装置８００において、半導体レーザチップ８０２からの出射光は、ホログラム８０１により回折され、その内の０次回折光は、カップリングレンズ８０３、４分の１（以下、「１／４」と記す）波長板８０４、開口絞り８０５および対物レンズ８０６を介して２層光ディスク８０７などの光記録媒体の情報記録層８０８に集光照射される。そして、その戻り光は対物レンズ８０６、開口絞り８０５、１／４波長板８０４およびカップリングレンズ８０３を介してホログラム８０１に導かれる。

ここで、図９に示す３次元直交座標系におけるＸ，ＹおよびＺ軸について定義する。Ｚ軸は、半導体レーザチップ８０２から放射され、２層光ディスク８０７に集光される光の軸線方向に延びる軸である。Ｘ軸は、Ｚ軸に直交する仮想平面内において、２層光ディスク８０７の中心と集光位置とを結ぶ線分の延びる方向に設けられる軸であり、２層光ディスク８０７の半径方向に一致する。以下、Ｘ軸の延びる方向をラジアル（Ｘ）方向と記す。Ｙ軸は、Ｚ軸に直交する前記仮想平面内において、前記Ｘ軸に直交する方向に延びる軸であり、２層光ディスク８０７に形成されるトラックに対する接線方向に一致する。以下、Ｙ軸の延びる方向をトラック（Ｙ）方向と記す。これらの３軸方向の定義は、本明細書中で共通して用いられる。

ホログラム８０１は、図１０に示すように、光ディスクのラジアル（Ｘ）方向に延びる分割線Ｌ６と、この分割線Ｌ６の中心から光ディスクのトラック（Ｙ）方向に対応する方向に延びる分割線Ｌ７とにより、３つの分割領域８０１ａ、８０１ｂおよび８０１ｃに分割されている。ホログラム８０１の分割領域８０１ａによる回折光は、受光素子８０９ａと８０９ｂとの分割線Ｌ８上に集光され、分割領域８０１ｂおよび８０１ｃによる回折光は、それぞれ受光素子８０９ｃおよび８０９ｄに集光される。そして、受光素子８０９ａ，８０９ｂ，８０９ｃ，８０９ｄの出力信号を、それぞれＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４とするとフォーカス誤差信号はシングルナイフエッジ法により（Ｈ１−Ｈ２）の演算で求められる。そしてトラッキング誤差信号の１つであるＰＰ信号はＰＰ法により（Ｈ３−Ｈ４）の演算で求められる。また、情報信号は（Ｈ１＋Ｈ２＋Ｈ３＋Ｈ４）の演算で求められる。

このようなホログラム８０１を用いた、たとえば特許文献１に開示される光ピックアップ装置では、上記構成にさらにフォーカス誤差信号補正用の受光素子を設けることにより、各記録再生層間の距離が小さいＤＶＤにおいても、オフセットが発生しないフォーカス誤差信号を得ている。

しかし、ＰＰ法では、対物レンズがシフトした場合には、受光部における戻り光の位置が変化してしまうため、ディトラックが生じていなくてもトラッキング誤差信号にオフセットが発生してしまうという問題がある。

一方、ＤＰＰ法は、光を放射する光源と光記録媒体との間に配置される回折格子により、光源から放射された光を１つのメインビームと２つのサブビームとに分岐して光記録媒体に照射し、メインビームおよび２つのサブビームのそれぞれにおいて、上記のようにしてトラッキング制御を行い、ＰＰ信号を検出する。このようにメインビームのみでなく２つのサブビームを用いてトラッキング制御を行うため、ＰＰ法において発生するオフセットを抑えることができる。しかしながらＤＰＰ法では、光源から放射される１つの光から３つのビームを生成するため、情報の記録または再生に用いられるメインビームの光量が光源から放射される光量に対して減少し、光利用効率が低くなってしまう。その結果、情報の記録速度または再生速度が低下し、記録および再生の高速化の妨げになるという問題がある。

そこで、１ビーム法であるＰＰ法でありながら、対物レンズの移動に対応する対物レンズシフト信号などを用いることによりＰＰ法において発生するオフセットを補正する様々な方法が提案されている。たとえば特許文献２では、情報記録媒体からの反射光束を６分割検出器により受光し、対物レンズのトラッキング方向の移動に対応した反射光束の移動を打ち消すように各受光領域の光検出信号を演算することにより、対物レンズの移動に伴うトラッキング誤差信号のオフセットを低減できる光学ヘッドについて開示されている。

特開平９−１６１２８２号公報 特開平８−３０６０５７号公報

近年、光記録媒体として、情報記録層が形成される光透過層の厚みが０．１ｍｍであるＢＤ（Blu-ray Disc）が多用されている。このＢＤは、情報記録層と光透過層表面との間隔（以下、「光透過層厚み」と記す場合がある）が０．０７５ｍｍ〜０．１００ｍｍと小さく、このため光透過層厚みの比較的大きいＤＶＤなどを使用する場合と比較して、光透過層表面における反射光に起因する迷光の影響が大きくなってしまい、フォーカス制御およびトラッキング制御などが正確に行えなくなってしまうおそれがある。

特許文献１および特許文献２などに開示される従来のピックアップ装置では、ＢＤを使用することにより生じる上述のような問題を解決できない。

本発明は、上述のような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、装置を小型化しつつ高い光利用効率が得られ、光透過層厚みの小さい光記録媒体を使用した場合においても、光記録媒体の光透過層表面における反射光に起因する迷光の影響の度合いを小さくすることができ、フォーカス制御およびトラッキング制御を正確に行うことができる光ピックアップ装置およびそれを備えるドライブ装置を提供することである。

本発明は、情報を記録するための情報記録層と光透過層とを有する光記録媒体に対して、少なくとも情報の記録、再生および消去のうちいずれか１つを行うための光ピックアップ装置であって、
光源と、
光源からの光束を光記録媒体の情報記録層に集光させる対物レンズと、
光源と対物レンズとの間に設けられるカップリングレンズと、
光源とカップリングレンズとの間に設けられ、光記録媒体からの反射光を０次回折光と±１次回折光とに回折分岐する回折素子と、
０次回折光を受光する第１の受光素子と、±１次回折光を受光する第２の受光素子および第３の受光素子とを含む光検出手段と、
回折素子からの回折光を第１の受光素子、第２の受光素子および第３の受光素子に導く光分岐手段と、
第１の受光素子の出力信号に基づいて再生信号とプッシュプル信号とを生成し、第２の受光素子の出力信号に基づいてフォーカス誤差信号を生成し、第３の受光素子の出力信号に基づいて対物レンズシフト信号を生成する算出手段とを備え、
第３の受光素子は、対物レンズの焦点距離をｆ１とし、カップリングレンズの焦点距離をｆ２とし、光透過層厚みの最大値をｔとし、光透過層の屈折率をｎとした際に、光検出手段上における０次回折光の光軸を中心として半径（２×ｔ／ｎ）×（ｆ２／ｆ１）の円領域の外側に配置されることを特徴とする光ピックアップ装置である。

また本発明の光ピックアップ装置は、回折素子の回折効率は、−１次回折光：０次回折光：＋１次回折光＝１：８：１〜１：１２：１となるように構成されることを特徴とする。

また本発明の光ピックアップ装置は、回折素子は、光記録媒体の半径方向に平行な３つの分割線により第１領域、第２領域ともう２つの領域とに分割され、もう２つの領域が、光記録媒体に形成されるトラックに対する接線方向に平行な分割線によってそれぞれ２分割され、第３領域、第４領域、第５領域および第６領域を形成して６つの領域を有するように構成され、
算出手段は、第１領域、第２領域、第３領域、第４領域、第５領域および６領域における０次回折光に基づく第１の受光素子の出力信号に基づいてプッシュプル信号を生成し、第３領域、第４領域、第５領域および第６領域における±１次回折光に基づく第３の受光素子の出力信号に基づいて対物レンズシフト信号を生成し、プッシュプル信号と対物レンズシフト信号との差に基づいてトラッキング誤差信号を算出することを特徴とする。

また本発明の光ピックアップ装置は、第２の受光素子は、光検出手段上における０次回折光の光軸を中心として半径（２×ｔ／ｎ）×（ｆ２／ｆ１）の円領域の外側に配置されることを特徴とする。

また本発明は、情報を記録するための情報記録層と光透過層とを有する光記録媒体に対して、少なくとも情報の記録、再生および消去のうちいずれか１つを行うための光ピックアップ装置であって、
光源と、
光源からの光束を光記録媒体の情報記録層に集光させる対物レンズと、
光源と対物レンズとの間に設けられるカップリングレンズと、
光源とカップリングレンズとの間に設けられ、光記録媒体からの反射光を０次回折光と±１次回折光とに回折分岐する回折素子と、
０次回折光を受光する第１の受光素子と、±１次回折光を受光する第２の受光素子および第３の受光素子とを含む光検出手段と、
回折素子からの回折光を第１の受光素子、第２の受光素子および第３の受光素子に導く光分岐手段と、
第１の受光素子の出力信号に基づいて再生信号とプッシュプル信号とを生成し、第２の受光素子の出力信号に基づいてフォーカス誤差信号を生成し、第３の受光素子の出力信号に基づいて対物レンズシフト信号を生成する算出手段とを備え、
第２の受光素子は、対物レンズの焦点距離をｆ１とし、カップリングレンズの焦点距離をｆ２とし、光透過層厚みの最大値をｔとし、光透過層の屈折率をｎとした際に、光検出手段上における０次回折光の光軸を中心として半径（２×ｔ／ｎ）×（ｆ２／ｆ１）の円領域の外側に配置されることを特徴とする光ピックアップ装置である。

また本発明は、情報を記録するための情報記録層と光透過層とを有する光記録媒体に対して、少なくとも情報の記録、再生および消去のうちいずれか１つを行うための光ピックアップ装置であって、
光源と、
光源からの光束を光記録媒体の情報記録層に集光させる対物レンズと、
光源と対物レンズとの間に設けられるカップリングレンズと、
光源とカップリングレンズとの間に設けられ、光記録媒体からの反射光を０次回折光と±１次回折光とに回折分岐する回折素子と、
０次回折光を受光する第１の受光素子と、±１次回折光を受光する第２の受光素子および第３の受光素子とを含む光検出手段と、
回折素子からの回折光を第１の受光素子、第２の受光素子および第３の受光素子に導く光分岐手段と、
光検出手段とカップリングレンズとの間の光路に設けられ、光記録媒体の光透過層表面における反射光の外周部分を遮光する開口制限手段と、
第１の受光素子の出力信号に基づいて再生信号とプッシュプル信号とを生成し、第２の受光素子の出力信号に基づいてフォーカス誤差信号を生成し、第３の受光素子の出力信号に基づいて対物レンズシフト信号を生成する算出手段とを備え、
開口制限手段は、開口が設けられ、開口の大きさは、光記録媒体の光透過層表面における反射光が、第３の受光素子に入射しないように設定されることを特徴とする光ピックアップ装置である。

また本発明の光ピックアップ装置は、開口の大きさは、光検出手段上の光記録媒体の光透過層表面における反射光の大きさが、第１の受光素子を包括できる最小の円領域よりも大きくなるように設定されることを特徴とする。

また本発明の光ピックアップ装置は、開口制限手段は、回折素子と一体化するように形成され、開口に対して少なくとも一方向に非対称な形状であることを特徴とする。

また本発明は、前記光ピックアップ装置を備えることを特徴とするドライブ装置である。

本発明によれば、本発明の光ピックアップ装置は、情報を記録するための情報記録層と光透過層とを有する光記録媒体に対して、少なくとも情報の記録、再生および消去のうちいずれか１つを行うための光ピックアップ装置であって、光源と、光源からの光束を光記録媒体の情報記録層に集光させる対物レンズと、光源と対物レンズとの間に設けられるカップリングレンズと、光源とカップリングレンズとの間に設けられ、光記録媒体からの反射光を０次回折光と±１次回折光とに回折分岐する回折素子と、０次回折光を受光する第１の受光素子と、±１次回折光を受光する第２の受光素子および第３の受光素子とを含む光検出手段と、回折素子からの回折光を第１の受光素子、第２の受光素子および第３の受光素子に導く光分岐手段と、第１の受光素子の出力信号に基づいて再生信号とプッシュプル信号とを生成し、第２の受光素子の出力信号に基づいてフォーカス誤差信号を生成し、第３の受光素子の出力信号に基づいて対物レンズシフト信号を生成する算出手段とを備える。

これにより、第１の受光素子、第２の受光素子および第３の受光素子を含む１つの光検出手段から再生信号、プッシュプル信号、フォーカス誤差信号および対物レンズシフト信号を得ることができ、装置を小型化することができる。また、光記録媒体からの反射光における０次回折光および±１次回折光を用いて上記各信号を得ることができるため、高い光利用効率を得ることができる。

そして、第３の受光素子は、対物レンズの焦点距離をｆ１とし、カップリングレンズの焦点距離をｆ２とし、光透過層厚みの最大値をｔとし、光透過層の屈折率をｎとした際に、光検出手段上における０次回折光の光軸を中心として半径（２×ｔ／ｎ）×（ｆ２／ｆ１）の円領域の外側に配置される。

これにより、第３の受光素子による光記録媒体の光透過層表面における反射光の受光量を少なくできるため、光透過層厚みの小さい光記録媒体を使用した場合においても、光記録媒体の光透過層表面における反射光に起因する迷光の影響の度合いを小さくすることができ、±１次回折光を用いてフォーカス制御およびトラッキング制御を行う場合においても、これらの制御を正確に行うことができる。

また本発明によれば、回折素子の回折効率は、−１次回折光：０次回折光：＋１次回折光＝１：８：１〜１：１２：１となるように構成されることが好ましい。これにより、再生信号に対して充分なＳＮ比を確保することができ、高品位な再生信号を得るための充分な光量を確保しつつ、±１次回折光によりフォーカス誤差信号と対物レンズシフト信号とを得ることができる。

また本発明によれば、回折素子は、光記録媒体の半径方向に平行な３つの分割線により第１領域、第２領域ともう２つの領域とに分割され、もう２つの領域が、光記録媒体に形成されるトラックに対する接線方向に平行な分割線によってそれぞれ２分割され、第３領域、第４領域、第５領域および第６領域を形成して６つの領域を有するように構成される。そして、算出手段は、第１領域、第２領域、第３領域、第４領域、第５領域および６領域における０次回折光に基づく第１の受光素子の出力信号に基づいてプッシュプル信号を生成し、第３領域、第４領域、第５領域および第６領域における±１次回折光に基づく第３の受光素子の出力信号に基づいて対物レンズシフト信号を生成し、プッシュプル信号と対物レンズシフト信号との差に基づいてトラッキング誤差信号を算出する。

これにより、１ビーム法であるＰＰ法において、ＤＰＰ法のようにメインビームの光量を減少させることなく、よりオフセットの生じにくいトラッキング誤差信号を得ることができる。

また本発明によれば、第２の受光素子は、光検出手段上における０次回折光の光軸を中心として半径（２×ｔ／ｎ）×（ｆ２／ｆ１）の円領域の外側に配置されることが好ましい。これにより、第２の受光素子による光記録媒体の光透過層表面における反射光の受光量を少なくできるため、光透過層厚みの小さい光記録媒体を使用した場合においても、光記録媒体の光透過層表面における反射光に起因する迷光の影響の度合いをより一層小さくすることができ、±１次回折光を用いてフォーカス制御およびトラッキング制御を行う場合においても、これらの制御をより正確に行うことができる。

また本発明によれば、本発明の光ピックアップ装置は、情報を記録するための情報記録層と光透過層とを有する光記録媒体に対して、少なくとも情報の記録、再生および消去のうちいずれか１つを行うための光ピックアップ装置であって、光源と、光源からの光束を光記録媒体の情報記録層に集光させる対物レンズと、光源と対物レンズとの間に設けられるカップリングレンズと、光源とカップリングレンズとの間に設けられ、光記録媒体からの反射光を０次回折光と±１次回折光とに回折分岐する回折素子と、０次回折光を受光する第１の受光素子と、±１次回折光を受光する第２の受光素子および第３の受光素子とを含む光検出手段と、回折素子からの回折光を第１の受光素子、第２の受光素子および第３の受光素子に導く光分岐手段と、第１の受光素子の出力信号に基づいて再生信号とプッシュプル信号とを生成し、第２の受光素子の出力信号に基づいてフォーカス誤差信号を生成し、第３の受光素子の出力信号に基づいて対物レンズシフト信号を生成する算出手段とを備える。

これにより、第１の受光素子、第２の受光素子および第３の受光素子を含む１つの光検出手段から再生信号、プッシュプル信号、フォーカス誤差信号および対物レンズシフト信号を得ることができ、装置を小型化することができる。また、光記録媒体からの反射光における０次回折光および±１次回折光を用いて上記各信号を得ることができるため、高い光利用効率を得ることができる。

そして、第２の受光素子は、対物レンズの焦点距離をｆ１とし、カップリングレンズの焦点距離をｆ２とし、光透過層厚みの最大値をｔとし、光透過層の屈折率をｎとした際に、光検出手段上における０次回折光の光軸を中心として半径（２×ｔ／ｎ）×（ｆ２／ｆ１）の円領域の外側に配置される。

これにより、第２の受光素子による光記録媒体の光透過層表面における反射光の受光量を少なくできるため、光透過層厚みの小さい光記録媒体を使用した場合においても、光記録媒体の光透過層表面における反射光に起因する迷光の影響の度合いを小さくすることができ、±１次回折光を用いてフォーカス制御およびトラッキング制御を行う場合においても、これらの制御を正確に行うことができる。

また本発明によれば、本発明の光ピックアップ装置は、情報を記録するための情報記録層と光透過層とを有する光記録媒体に対して、少なくとも情報の記録、再生および消去のうちいずれか１つを行うための光ピックアップ装置であって、光源と、光源からの光束を光記録媒体の情報記録層に集光させる対物レンズと、光源と対物レンズとの間に設けられるカップリングレンズと、光源とカップリングレンズとの間に設けられ、光記録媒体からの反射光を０次回折光と±１次回折光とに回折分岐する回折素子と、０次回折光を受光する第１の受光素子と、±１次回折光を受光する第２の受光素子および第３の受光素子とを含む光検出手段と、回折素子からの回折光を第１の受光素子、第２の受光素子および第３の受光素子に導く光分岐手段と、光検出手段とカップリングレンズとの間の光路に設けられ、光記録媒体の光透過層表面における反射光の外周部分を遮光する開口制限手段と、第１の受光素子の出力信号に基づいて再生信号とプッシュプル信号とを生成し、第２の受光素子の出力信号に基づいてフォーカス誤差信号を生成し、第３の受光素子の出力信号に基づいて対物レンズシフト信号を生成する算出手段とを備える。

これにより、第１の受光素子、第２の受光素子および第３の受光素子を含む１つの光検出手段から再生信号、プッシュプル信号、フォーカス誤差信号および対物レンズシフト信号を得ることができ、装置を小型化することができる。また、光記録媒体からの反射光における０次回折光および±１次回折光を用いて上記各信号を得ることができるため、高い光利用効率を得ることができる。

そして、開口制限手段は、開口が設けられ、開口の大きさは、光記録媒体の光透過層表面における反射光が、第３の受光素子に入射しないように設定される。

これにより、第３の受光素子が、光検出器手段のサイズの制約などによって、光検出手段上における０次回折光の光軸を中心として半径（２×ｔ／ｎ）×（ｆ２／ｆ１）の円領域の外側に配置できない場合においても、第３の受光素子による光記録媒体の光透過層表面における反射光の受光量を少なくできるため、光透過層厚みの小さい光記録媒体を使用した際に、光記録媒体の光透過層表面における反射光に起因する迷光の影響の度合いを小さくすることができ、±１次回折光を用いてフォーカス制御およびトラッキング制御を行う場合においても、これらの制御を正確に行うことができる。

また本発明によれば、開口の大きさは、光検出手段上の光記録媒体の光透過層表面における反射光の大きさが、第１の受光素子を包括可能な最小の円領域よりも大きくなるように設定されることが好ましい。

これにより、第１の受光素子上における、光透過層表面からの反射光量が大きく変化しないようにすることができ、対物レンズがシフトした場合においても、オフセットの少ないプッシュプル信号を得ることができる。

また本発明によれば、開口制限手段は、回折素子と一体化するように形成され、開口に対して少なくとも一方向に非対称な形状である。これにより、回折素子と開口制限手段との位置をそれぞれ個別に調整する手間を省くことができ、作業性が向上する。また、光ピックアップ装置に対する回折素子の上下方向および左右方向への移動、ならびに表裏の判別を容易に行うことが可能となり、作業性が向上する。

また本発明によれば、本発明のドライブ装置は、前記光ピックアップ装置を備えることにより、光透過層厚みの小さい光記録媒体を使用した際に、±１次回折光を用いてフォーカス制御およびトラッキング制御を行う場合においても、これらの制御を安定して正確に行うことができるドライブ装置を実現できる。

以下に実施の形態を挙げ、本発明を具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り特に限定されるものではない。

本発明は、情報を記録するための情報記録層と光透過層とを有する光記録媒体に対して、少なくとも情報の記録、再生および消去のうちいずれか１つを行うための光ピックアップ装置であって、光源と、光源からの光束を光記録媒体の情報記録層に集光させる対物レンズと、光源と対物レンズとの間に設けられるカップリングレンズと、光源とカップリングレンズとの間に設けられ、光記録媒体からの反射光を０次回折光と±１次回折光とに回折分岐する回折素子と、０次回折光を受光する第１の受光素子と、±１次回折光を受光する第２の受光素子および第３の受光素子とを含む光検出手段と、回折素子からの回折光を第１の受光素子、第２の受光素子および第３の受光素子に導く光分岐手段と、第１の受光素子の出力信号に基づいて再生信号とプッシュプル信号とを生成し、第２の受光素子の出力信号に基づいてフォーカス誤差信号を生成し、第３の受光素子の出力信号に基づいて対物レンズシフト信号を生成する算出手段とを備える。

これにより、第１の受光素子、第２の受光素子および第３の受光素子を含む１つの光検出手段から再生信号、プッシュプル信号、フォーカス誤差信号および対物レンズシフト信号を得ることができ、装置を小型化することができる。また、光記録媒体からの反射光における０次回折光および±１次回折光を用いて上記各信号を得ることができるため、高い光利用効率を得ることができる。

また本発明のピックアップ装置において、光記録媒体として、たとえば、光透過層厚みが０．０７５ｍｍ〜０．１００ｍｍと小さいＢＤなどを用いた場合などには、光記録媒体の光透過層表面における反射光に起因する迷光の影響の度合いが大きくなってしまうという問題がある。そのため、±１次回折光を受光する第２または第３の受光素子に、光記録媒体の光透過層表面における反射光が入射すると、フォーカス制御およびトラッキング制御などが正確に行えなくなってしまうおそれがある。

そのため、本発明のピックアップ装置では、光透過層表面における反射光が、第２または第３の受光素子に入射しないように、第２または第３の受光素子の配置位置を規定する。

すなわち、第２または第３の受光素子は、対物レンズの焦点距離をｆ１とし、カップリングレンズの焦点距離をｆ２とし、光透過層厚みの最大値をｔとし、光透過層の屈折率をｎとした際に、光検出手段上における０次回折光の光軸を中心として半径（２×ｔ／ｎ）×（ｆ２／ｆ１）の円領域の外側に配置されるようにする。

これにより、第２または第３の受光素子による光記録媒体の光透過層表面における反射光の受光量を少なくできるため、光透過層厚みの小さい光記録媒体を使用した場合においても、光記録媒体の光透過層表面における反射光に起因する迷光の影響の度合いを小さくすることができ、±１次回折光を用いてフォーカス制御およびトラッキング制御を行う場合においても、制御を正確に行うことができる。

また、第３の受光素子が、光検出器手段のサイズの制約などによって、上述のように配置できない場合には、上記光ピックアップ装置の構成に、さらに、光検出手段とカップリングレンズとの間の光路に設けられ、光記録媒体の光透過層表面における反射光の外周部分を遮光する開口制限手段が設けられ、開口制限手段は、開口が設けられ、開口の大きさは、光記録媒体の光透過層表面における反射光が、第３の受光素子に入射しないように設定される。これにより、第３の受光素子による光記録媒体の光透過層表面における反射光の受光量を少なくできるため、光透過層厚みの小さい光記録媒体を使用した場合においても、光記録媒体の光透過層表面における反射光に起因する迷光の影響の度合いを小さくすることができ、±１次回折光を用いてフォーカス制御およびトラッキング制御を行う場合においても、制御を正確に行うことができる。

以下に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態である光ピックアップ装置１００を簡略化して示す構成図であり、図２は、図１に示す光ピックアップ装置１００の光集積化ユニット１０１の一部を拡大して示す斜視図である。

光ピックアップ装置１００は、図１に示すように、光集積化ユニット１０１と、光集積化ユニット１０１から出射される光を略平行光にするカップリングレンズ１０２と、カップリングレンズ１０２を通過した光を直線偏光から円偏光に変換する１／４波長板１０３と、少なくとも情報の記録、再生および消去のうちいずれか１つが行われる２層光ディスク１０４の第１の情報記録層１０４ａ（Ｌ０層）または第２の情報記録層１０４ｂ（Ｌ１層）に光集積化ユニット１０１からの光束を集光させる対物レンズ１０５と、対物レンズ１０５の固有の開口数に応じて光束径を調節する開口絞り１０６と、図示しない演算器とを含んで構成される。これらの各構成部は図示しないハウジングによって囲まれ、保護されている。

光ピックアップ装置１００に光記録媒体として適用される２層光ディスク１０４は、第１および第２の情報記録層１０４ａ，１０４ｂと、ポリカーボネートなどから構成され、第１および第２の情報記録層１０４ａ，１０４ｂが形成される光透過層１０４ｃとを含んで構成される。なお、図１において、光透過層１０４ｃの表面を１０４ｄと示す。

光透過層１０４ｃにおいて、対物レンズ１０５に対して遠い側に位置する情報記録層が第１の情報記録層１０４ａ（Ｌ０層）であり、対物レンズ１０５に対して近い側に位置する情報記録層が第２の情報記録層１０４ｂ（Ｌ１層）である。第１および第２の情報記録層１０４ａ，１０４ｂにはデジタル信号が記録されたピットと呼ばれる微小な凹凸が形成されており、このピットの有無によって、２層光ディスク１０４で反射される光の強度が変化する。上記構成では、光記録媒体として２層光ディスク１０４を用いたが、特にこれに限定されるものではなく１層光ディスクや多層ディスクなどであってもよい。光記録媒体としては、たとえばＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤなどが挙げられるが、本実施形態ではＢＤを使用する。

本実施形態で用いる２層光ディスク１０４において、光透過層１０４ｃの厚みは０．１００ｍｍであり、第１の情報記録層１０４ａ（Ｌ０層）と第２の情報記録層１０４ｂ（Ｌ１層）との間隔は、０．０２５ｍｍである。したがって、第１の情報記録層１０４ａ（Ｌ０層）から光透過層表面１０４ｄまでの厚みは０．１００ｍｍであり、第２の情報記録層１０４ｂ（Ｌ１層）から光透過層表面１０４ｄまでの厚みは０．０７５ｍｍである。また光透過層１０４ｃの屈折率ｎは、１．５９である。

カップリングレンズ１０２、１／４波長板１０３、開口絞り１０６および対物レンズ１０５は、この順に光集積化ユニット１０１と２層光ディスク１０４との間に並んで設けられる。したがって、カップリングレンズ１０２は、光集積化ユニット１０１と対物レンズ１０５との間に設けられる。

１／４波長板１０３、開口絞り１０６および対物レンズ１０５は、上方に位置する２層光ディスク１０４に臨むようにしてホルダ１０７に保持され固定される。ホルダ１０７は、たとえば合成樹脂材料から構成され、円筒形状に形成される部材であり、１／４波長板１０３、開口絞り１０６および対物レンズ１０５の周囲部分を保持する。ホルダ１０７には、２層光ディスク１０４の面ぶれおよび偏芯による位置ずれを補正し、光スポットの焦点を２層光ディスク１０４の第１の情報記録層１０４ａまたは第２の情報記録層１０４ｂ上に精度よく結ばせるためのアクチュエータ１０８が設けられる。アクチュエータ１０８としては、一般的に用いられるものでよく特に限定されるものではないが、たとえばホルダ１０７を鉛直方向に立設される軸に挿通して支持し、軸に平行な方向であるフォーカス方向および軸周りの方向である周方向に駆動するムービングコイル方式やムービングマグネット方式の軸摺動型のものなどが挙げられる。

第１の情報記録層１０４ａ（Ｌ０層）または第２の情報記録層１０４ｂ（Ｌ１層）の目標トラック部に対して対物レンズ１０５のフォーカス制御およびトラッキング制御を行う際には、１／４波長板１０３、開口絞り１０６および対物レンズ１０５はアクチュエータ１０８により、一体駆動される。

光集積化ユニット１０１は、図１および図２に示すように、２層光ディスク１０４に向けて光を出射する半導体レーザチップ１０９と、半導体レーザチップ１０９とカップリングレンズ１０２との間に設けられ、２層光ディスク１０４からの反射光を０次回折光と±１次回折光とに回折分岐する偏光ホログラム１１０と、０次回折光を受光する第１の受光素子１１１ａ〜１１１ｄと、±１次回折光を受光する第２の受光素子１１１ｅ〜１１１ｈおよび第３の受光素子１１１ｉ〜１１１ｐとを含む光検出器１１２と、偏光ホログラム１１０からの回折光を第１の受光素子１１１ａ〜１１１ｄ、第２の受光素子１１１ｅ〜１１１ｈおよび第３の受光素子１１１ｉ〜１１１ｐに導く光分岐素子１１３とを含んで構成される。

半導体レーザチップ１０９は、板状に形成されるステム１１４の厚み方向に平行な面側に設けられる。本実施形態では、半導体レーザチップ１０９として、ＢＤに対応する発振波長が４０５ｎｍの青紫光を発するものを使用するが、特にこれに限定されるものではなく、ＤＶＤに対する情報の記録および再生に用いられる発振波長が６５０ｎｍの赤色光を発するものや、ＣＤに対応する発振波長が７８０ｎｍの赤色光を発するものなども使用できる。半導体レーザチップ１０９は光源に相当する。

偏光ホログラム１１０は、ガラス基板１１５の内部に設けられ、ガラス基板１１５は光分岐素子１１３の上面に設けられる。偏光ホログラム１１０は、偏光方向によって光の透過作用または回折作用を選択的に行う素子であり、半導体レーザチップ１０９から２層光ディスク１０４に向けて放射されるラジアル（Ｘ）方向の直線偏光である出射光を透過し、２層光ディスク１０４により反射され、１／４波長板１０３によってトラック（Ｙ）方向の直線偏光に変換された反射光を回折分岐する。図３は、偏光ホログラム１１０の分割領域を示す概略図である。偏光ホログラム１１０は、図３に示すように、ラジアル（Ｘ）方向に平行な３つの分割線Ｌ１，Ｌ２およびＬ３により第１領域１１０ａ、第２領域１１０ｂともう２つの領域とに分割され、前記もう２つの領域が、トラック（Ｙ）方向に平行な分割線Ｌ４およびＬ５によってそれぞれ２分割され、第３領域１１０ｃ、第４領域１１０ｄ、第５領域１１０ｅおよび第６領域１１０ｆを形成して６つの領域を有するように構成される。偏光ホログラム１１０は、上記の６つの領域１１０ａ〜１１０ｆがそれぞれ異なる方向に２層光ディスク１０４からの反射光を偏光方向に応じて０次回折光と±１次回折光とに回折分岐するため、合計１３個の回折光が発生する。

偏光ホログラム１１０の回折効率は、−１次回折光：０次回折光：＋１次回折光＝１：８：１〜１：１２：１となるように構成されることが好ましい。すなわち、０次回折光の光量が、±１次回折光それぞれの光量に対して８倍〜１２倍になるように構成されることが好ましい。これにより、再生信号（ＲＦ信号）に対して充分なＳＮ比を確保することができ、高品位な再生信号を得るための充分な光量を確保しつつ、±１次回折光によりフォーカス誤差信号と対物レンズシフト信号とを得ることができる。上記ＳＮ比とは、信号電力と雑音電力との比であり、信号成分中に含まれる雑音の量を表し、この値が大きいほど良好な性能であることを示す。

図４は、光検出器１１２における第１、第２および第３の受光素子１１１ａ〜１１１ｐの配置状態を示す概略図である。第１、第２および第３の受光素子１１１ａ〜１１１ｐは光検出器１１２上に配置され、光検出器１１２は、ステム１１４の厚み方向に垂直な上面に設けられる。第１、第２および第３の受光素子１１１ａ〜１１１ｐは、たとえばフォトダイオードによって実現される光電変換素子であり、受光した光に基づいて光電変換によって光を電気信号に変換して、２層光ディスク１０４に形成されるピットの信号を検出する。図４に示すように、第１の受光素子１１１ａ〜１１１ｄは、光検出器１１２の中央部に設けられる。そして、第１の受光素子１１１ａ〜１１１ｄを挟むようにして第２の受光素子１１１ｅおよび１１１ｆと、第２の受光素子１１１ｇおよび１１１ｈとが、トラック（Ｙ）方向に並んで設けられる。そして、前記８つの受光素子１１１ａ〜１１１ｈを挟むようにして、第３の受光素子１１１ｉ，１１１ｊ，１１１ｋ，１１１ｌと第３の受光素子１１１ｍ，１１１ｎ，１１１ｏ，１１１ｐとが、ラジアル（Ｘ）方向に並んで設けられる。光検出器１１２は、光検出手段に相当する。

そして、半導体レーザチップ１０９および第１、第２および第３の受光素子１１１ａ〜１１１ｐの外部との接触を避けるために、キャップ１１６がステム１１４を囲むようにして装着される。これにより、半導体レーザチップ１０９および第１、第２および第３の受光素子１１１ａ〜１１１ｐは、キャップ１１６によって密封される。

光分岐素子１１３は、キャップ１１６の上面に設けられる。光分岐素子１１３は、Ｚ軸の延びる方向に対して４５度傾斜した長方形状の第１反射面１１３ａおよび第２反射面１１３ｂを備え、光の偏光方向により光を透過または反射させ、半導体レーザチップ１０９からの出射光（往路光）と２層光ディスク１０４による反射光（復路光）との分岐を行う。すなわち第１反射面１１３ａは、半導体レーザチップ１０９から２層光ディスク１０４に向けて放射されるラジアル（Ｘ）方向の直線偏光である出射光を透過し、２層光ディスク１０４により反射され、１／４波長板１０３によってトラック（Ｙ）方向の直線偏光に変換され、さらに偏光ホログラム１１０により回折された光を第１反射面１１３ａによって直角に反射する。そして第２反射面１１３ｂは、第１反射面１１３ａによって反射された２層光ディスク１０４からの反射光を直角に反射して光検出器１１２に配置された第１、第２および第３の受光素子１１１ａ〜１１１ｐへと導く。光分岐素子１１３は、光分岐手段に相当する。

演算器は、光検出器１１２の第１、第２および第３の受光素子１１１ａ〜１１１ｐに接続されており、これらの受光素子から出力される出力信号に基づいて演算を行い、再生信号、メインプッシュプル信号（以下、「ＭＰＰ信号」と記す）、フォーカス誤差信号、対物レンズシフト信号、トラッキング誤差信号などの各信号を生成する。演算器は算出手段に相当する。

以下に、上記各信号の生成方法について詳細に述べる。偏光ホログラム１１０の第１領域１１０ａ〜第６領域１１０ｆの０次回折光は、第１の受光素子１１１ａ〜１１１ｄによって受光される。これらの第１の受光素子１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄで検出される出力信号は、それぞれＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４と表される。そして第１の受光素子１１１ａ〜１１１ｄで検出される出力信号は、図示しない演算器に与えられ、差動（Ｓ１＋Ｓ２）−（Ｓ３＋Ｓ４）が演算されてＭＰＰ信号が生成される。また、同様にして再生信号（ＲＦ信号）は、（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４）の回折光全体においての演算を行うことで得られる。

偏光ホログラム１１０の第１領域１１０ａの−１次回折光は、第２の受光素子１１１ｅと１１１ｆとの分割線上に集光される。また、偏光ホログラム１１０の第２領域１１０ｂの＋１次回折光は、第２の受光素子１１１ｇと１１１ｈとの分割線上に集光される。これらの第２の受光素子１１１ｅ，１１１ｆ，１１１ｇ，１１１ｈで検出される出力信号は、それぞれＳ５，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ８と表される。そして上記第２の受光素子１１１ｅ〜１１１ｈで検出される出力信号は、図示しない演算器に与えられ、差動（Ｓ５＋Ｓ８）−（Ｓ６＋Ｓ７）が演算されて、ダブルナイフエッジ法によりフォーカス誤差信号が生成される。上記ダブルナイフエッジ法では、偏光ホログラム１１０の第１領域１１０ａの−１次回折光および第２領域１１０ｂの＋１次回折光は、それぞれ第２の受光素子１１１ｅ，１１１ｆおよび１１１ｇ，１１１ｈに均等に光が入射するように、偏光ホログラム１１０によって収束または発散されることにより分割線上に絞られるように調節されている。そして、２層光ディスク１０４が遠ざかった場合または近づいた場合には、上記各回折光はいずれか一方の受光素子、すなわち１１１ｅまたは１１１ｆ、もしくは１１１ｇまたは１１１ｈ上に拡がり、これを利用することによりフォーカス誤差信号を得ることができる。一方、偏光ホログラム１１０の第１領域１１０ａの＋１次回折光および第２領域１１０ｂの−１次回折光は、上記のように調節されておらず受光素子の分割線上に充分に絞られない。したがって、第１領域１１０ａの＋１次回折光および第２領域１１０ｂの−１次回折光は、それぞれ受光素子の存在しない領域である１１１Ａおよび１１１Ｂに入射し、フォーカス誤差信号の生成には用いられない。このように、ダブルナイフエッジ法によりフォーカス誤差信号を算出することによって、光検出器１１２の位置ずれが生じた際も、フォーカス誤差信号にオフセットが生じにくくなり、安定したフォーカス制御を行うことができる。

偏光ホログラム１１０の第３領域〜第６領域である１１０ｃ，１１０ｄ，１１０ｅ，１１０ｆにおける−１次回折光は、第３の受光素子１１１ｉ，１１１ｌ，１１１ｊ，１１１ｋによってそれぞれ受光される。また、偏光ホログラム１１０の第３領域〜第６領域である１１０ｃ，１１０ｄ，１１０ｅ，１１０ｆにおける＋１次回折光は、第３の受光素子１１１ｐ，１１１ｍ，１１１ｏ，１１１ｎによってそれぞれ受光される。第３の受光素子１１１ｋおよび１１１ｎは金属導線などにより光検出器１１２の内部で結線されており、それぞれの受光素子１１１ｋおよび１１１ｎで検出される出力が加算されて、図示しない演算器に与えられる。第３の受光素子１１１ｊおよび１１１ｏ，１１１ｌおよび１１１ｍ，１１１ｉおよび１１１ｐにおいても同様にして出力が加算される。このようにして加算された（１１１ｋ＋１１１ｎ），（１１１ｊ＋１１１ｏ），（１１１ｌ＋１１１ｍ），（１１１ｉ＋１１１ｐ）の出力信号は、それぞれＳ９，Ｓ１０，Ｓ１１，Ｓ１２と表される。そして上記４組の第３の受光素子で検出される出力信号は、図示しない演算器に与えられ、差動（Ｓ９＋Ｓ１１）−（Ｓ１０＋Ｓ１２）が演算されて対物レンズシフト信号が生成される。

対物レンズ１０５の移動がない状態における対物レンズシフト信号を（ｓ９＋ｓ１１）−（ｓ１０＋ｓ１２）とした場合、対物レンズ１０５がラジアル（Ｘ）方向外側にΔＸだけ移動すると、偏光ホログラム１１０における２層光ディスク１０４からの反射光もラジアル（Ｘ）方向外側にΔＸだけ移動する。したがって、偏光ホログラム１１０の第４領域１１０ｄおよび第６領域１１０ｆによる回折光の光量が増加し、第３領域１１０ｃおよび第５領域１１０ｅによる回折光の光量が減少する。このとき、各領域における光量の増加分および減少分をΔｘとすると、対物レンズシフト信号は、（ｓ９＋Δｘ＋ｓ１１＋Δｘ）−（ｓ１０−Δｘ＋ｓ１２−Δｘ）＝（ｓ９＋ｓ１１）−（ｓ１０＋ｓ１２）＋４Δｘとなる。逆に、対物レンズがラジアル（Ｘ）方向内側にΔＸだけ移動すると、偏光ホログラム１１０の第４領域１１０ｄおよび第６領域１１０ｆによる回折光の光量が減少し、第３領域１１０ｃおよび第５領域１１０ｅによる回折光の光量が増加する。その結果、対物レンズシフト信号は、（ｓ９−Δｘ＋ｓ１１−Δｘ）−（ｓ１０＋Δｘ＋ｓ１２＋Δｘ）＝（ｓ９＋ｓ１１）−（ｓ１０＋ｓ１２）−４Δｘとなる。光量の増加分および減少分であるΔｘ量は対物レンズ１０５の移動量にほぼ比例するため、対物レンズ１０５がラジアル（Ｘ）方向に移動すると、上記のように対物レンズシフト信号において対物レンズ１０５の移動量に比例した出力変化が生じるため、対物レンズ１０５の移動量に比例した信号を検出することができる。

またトラッキング誤差信号は、上記演算手段に備わる演算器によって上記ＭＰＰ信号と対物レンズシフト信号との差｛（Ｓ１＋Ｓ２）−（Ｓ３＋Ｓ４）｝−α｛（Ｓ９＋Ｓ１１）−（Ｓ１０＋Ｓ１２）｝が演算されることにより生成される。

上記αは対物レンズシフト信号の感度を表す係数であり、この値は偏光ホログラム１１０における各回折光の回折効率と、光検出器１１２の各受光素子の感度とに依存する。αの値は２〜３であることが好ましく、この値が小さいほど対物レンズシフト信号の感度は高い。

このようにして、上記のようにして得られたプッシュプル信号と対物レンズシフト信号を用いてトラッキング誤差信号を求める演算を行うことにより、１ビーム法であるＰＰ法において、ＤＰＰ法のようにメインビームの光量を減少させることなく、よりオフセットの生じにくいトラッキング誤差信号を得ることができる。

２層光ディスク１０４の第１の情報記録層１０４ａ（Ｌ０層）または第２の情報記録層１０４ｂ（Ｌ１層）に対して、少なくとも情報の記録、再生および消去のうちいずれかを行う場合、たとえば、第１の情報記録層１０４ａ（Ｌ０層）に対して少なくとも情報の記録、再生および消去のうちいずれか１つを行う場合には、第１の情報記録層１０４ａとは異なる他の情報記録層である第２の情報記録層１０４ｂ（Ｌ１層）からの反射光が光検出器１１２上の受光素子１１１に入射してしまうおそれがある。特に、偏光ホログラム１１０での０次回折光の光量は、±１次回折光の光量に比べて８倍〜１２倍大きくなっていることから、第２の情報記録層１０４ｂからの反射光における０次回折光の影響は大きい。そこで、第２の情報記録層１０４ｂからの反射光における０次回折光が、±１次回折光を受光するための第２および第３の受光素子１１１ｅ〜１１１ｐに入らないように、第２および第３の受光素子１１１ｅ〜１１１ｐを以下のように配置することが好ましい。

すなわち、対物レンズ１０５の焦点距離をｆ１、カップリングレンズ１０２の焦点距離をｆ２、２層光ディスク１０４の第１の情報記録層１０４ａ（Ｌ０層）と第２の情報記録層１０４ｂ（Ｌ１層）との間隔をｓ、光透過層１０４ｃの屈折率をｎとした際に、第２および第３の受光素子１１１ｅ〜１１１ｐを、光検出器１１２上の第１の情報記録層１０４ａからの反射光における０次回折光の光軸を中心として半径Ｒ２が（２×ｓ／ｎ）（ｆ２／ｆ１）で示される円領域の外側に配置するようにする。

このように配置することにより、複数の情報記録層１０４ａ，１０４ｂを含む２層光ディスク１０４に対して少なくとも情報の記録、再生および消去のうちいずれか１つを行う際に、少なくとも情報の記録、再生および消去のうちいずれか１つを行う情報記録層とは異なる他の情報記録層からの反射光が第２および第３の受光素子１１１ｅ〜１１１ｐに入射するのを防ぐことができる。したがって、安定したフォーカス制御およびトラッキング制御を行うことができる。偏光ホログラム１１０は回折素子に相当する。

本実施形態において２層光ディスク１０４として使用するＢＤは、上述したように、第１の情報記録層１０４ａ（Ｌ０層）から光透過層表面１０４ｄまでの厚みが０．１００ｍｍであり、第２の情報記録層１０４ｂ（Ｌ１層）から光透過層表面１０４ｄまでの厚みが０．０７５ｍｍであり、各情報記録層１０４ａ，１０４ｂと光透過層表面１０４ｄとの間隔（光透過層厚み）が小さい。そのため、光検出器１１２上における光透過層表面１０４ｄからの反射光の面積は、光透過層厚みが０．６ｍｍであるＤＶＤと比較して、約１／８倍〜１／６倍となる。

光透過層表面１０４ｄからの反射光は、信号光である第１および第２の情報記録層１０４ａ，１０４ｂからの反射光に対する迷光となる。前記迷光とは、正規の屈折や反射以外の要因で生じる結像や集光に対して有害に働く光のことである。そのため、上述のように光検出器１１２上における光透過層表面１０４ｄからの反射光の面積が約１／８倍〜１／６倍となると、迷光による影響の度合いは、ＤＶＤと比較して、単位面積当り３６倍〜６４倍の大きさとなってしまう。

このように、ＢＤを使用する場合はＤＶＤを使用する場合と比較して、光透過層表面１０４ｄからの反射光の影響を受けやすいという問題がある。特に、偏光ホログラム１１０の回折効率が、−１次回折光：０次回折光：＋１次回折光＝１：８：１〜１：１２：１となるように構成される本実施形態の光ピックアップ装置では、±１次回折光の光量は、０次回折光の光量に対して非常に少ないため、±１次回折光を受光する第２および第３の受光素子１１１ｅ〜１１１ｐに光透過層表面１０４ｄからの反射光が入射すると、信号光に対する迷光の影響が非常に大きくなってしまう。したがって、±１次回折光を用いてフォーカス制御およびトラッキング制御を行う場合に、これらの制御が不正確になってしまうおそれがある。

そこで、光透過層表面１０４ｄにおける反射光が、±１次回折光を受光するための第３の受光素子１１１ｉ〜１１１ｐに入射しないように、第３の受光素子１１１ｉ〜１１１ｐを以下のように配置する。

すなわち、対物レンズ１０５の焦点距離をｆ１、カップリングレンズ１０２の焦点距離をｆ２、光透過層厚みの最大値をｔ、光透過層１０４ｃの屈折率をｎとした際に、第３の受光素子１１１ｉ〜１１１ｐを、光検出器１１２上の第１の情報記録層１０４ａからの反射光または第２の情報記録層１０４ｂからの反射光における０次回折光の光軸を中心として半径Ｒ３が（２×ｔ／ｎ）×（ｆ２／ｆ１）の円領域の外側に配置するようにする。

これにより、第３の受光素子１１１ｉ〜１１１ｐによる２層光ディスク１０４の光透過層表面１０４ｄにおける反射光の受光量を少なくできるため、光透過層厚みの小さい光記録媒体を使用した場合においても、光記録媒体の光透過層表面における反射光に起因する迷光の影響の度合いを小さくすることができ、±１次回折光を用いてフォーカス制御およびトラッキング制御を行う場合においても、これらの制御を正確に行うことができる。

なお、光透過層厚みの最大値ｔとは、光透過層表面１０４ｄと、光入射面側からみて、最も離れた位置にある情報記録層との間隔を示し、本実施形態では、光透過層表面１０４ｄと第１の情報記録層１０４ａ（Ｌ０層）との間隔である０．１ｍｍである。

上記第３の受光素子１１１ｉ〜１１１ｐの配置位置を決める際に、光透過層厚みの最大値ｔを用いた理由としては、光透過層表面１０４ｄにおける反射光の光検出器１１２上での大きさを考えた場合に、光透過層厚みが大きい情報記録層、本実施形態では第１の情報記録層１０４ａ（Ｌ０層）の再生時の方が、光透過層厚みの小さい情報記録層、本実施形態では第２の情報記録層１０４ｂ（Ｌ１層）の再生時よりも、光検出器１１２上における光透過層表面１０４ｄからの反射光の大きさが大きくなり、迷光による影響が大きくなるためである。そのため、光透過層厚みの最大値ｔを用いることにより、上述の効果をより確実に得ることができる。

また第２の受光素子１１１ｅ〜１１１ｈもまた、光検出器１１２上の第１の情報記録層１０４ａからの反射光または第２の情報記録層１０４ｂからの反射光における０次回折光の光軸を中心として半径Ｒ３が（２×ｔ／ｎ）×（ｆ２／ｆ１）の円領域の外側に配置されることが好ましい。

これにより、第２の受光素子１１１ｅ〜１１１ｈによる２層光ディスク１０４の光透過層表面１０４ｄにおける反射光の受光量を少なくできるため、光透過層厚みの小さい光記録媒体を使用した場合においても、光記録媒体の光透過層表面における反射光に起因する迷光の影響の度合いをより一層小さくすることができ、±１次回折光を用いてフォーカス制御およびトラッキング制御を行う場合においても、制御をより正確に行うことができる。

本発明においては、第２の受光素子１１１ｅ〜１１１ｈおよび第３の受光素子１１１ｉ〜１１１ｐがともに半径Ｒ３が（２×ｔ／ｎ）×（ｆ２／ｆ１）の円領域の外側に配置されることが好ましいが、少なくとも第３の受光素子１１１ｉ〜１１１ｐが、上述のように配置されていればよい。

その理由を以下に述べる。第２の受光素子１１１ｅ〜１１１ｈに光透過層表面１０４ｄにおける反射光が入射した場合には、前記反射光量による出力信号の変化分をΔとすると、フォーカス誤差信号は（Ｓ５＋ΔＡ＋Ｓ８＋ΔＢ）−（Ｓ６＋ΔＣ＋Ｓ７＋ΔＤ）で示される。このとき、ΔＡ≒ΔＣ、ΔＢ≒ΔＤであるため、光透過層表面１０４ｄにおける反射光による迷光に起因する影響は打ち消されることになる。

一方、仮に第３の受光素子１１１ｉ〜１１１ｐに光透過層表面１０４ｄにおける反射光が入射した場合には、前記反射光量による出力信号の変化分をΔとすると、対物レンズシフト信号は（Ｓ９＋ΔＥ＋Ｓ１１＋ΔＦ）−（Ｓ１０＋ΔＧ＋Ｓ１２＋ΔＨ）で示される。このとき、ΔＥ，ΔＦに対して、ΔＧ，ΔＨの増減が逆になる。すなわち、ΔＥ，ΔＦの値が正の場合ΔＧ，ΔＨの値は負となり、ΔＥ，ΔＦの値が負の場合ΔＧ，ΔＨの値は正となるため、光透過層表面１０４ｄにおける反射光による迷光に起因する影響は打ち消されない。そのため、対物レンズシフト時に光透過層表面１０４ｄにおける反射光の位置が第２および３の受光素子１１１ｅ〜１１１ｐ上で移動した場合には、フォーカス誤差信号に比べて対物レンズシフト信号にオフセットが発生しやすくなる。したがって、少なくとも第３の受光素子は半径Ｒ３（２×ｔ／ｎ）×（ｆ２／ｆ１）の円領域の外側に配置されることが好ましい。

なお、第２の受光素子１１１ｅ〜１１１ｈは第３の受光素子１１１ｉ〜１１１ｐと比較して光透過層表面１０４ｄにおける反射光による迷光に起因する影響を受けにくいが、光透過層厚みが１００μｍを中心として数μｍばらつく場合には、受光素子上での光透過層表面１０４ｄにおける反射光の大きさや強度にばらつきが見られ、フォーカス誤差信号に対して外乱が生じるおそれがある。したがって、第２の受光素子１１１ｅ〜１１１ｈおよび第３の受光素子１１１ｉ〜１１１ｐがともに半径Ｒ３が（２×ｔ／ｎ）×（ｆ２／ｆ１）の円領域の外側に配置されることがより好ましい。

また、上記構成では、第２および第３の受光素子１１１ｅ〜１１１ｐのうち、少なくとも第３の受光素子１１１ｉ〜１１１ｐの配置位置が設定されていればよい構成であるが、
第２の受光素子１１１ｅ〜１１１ｈのみが、半径Ｒ３（２×ｔ／ｎ）×（ｆ２／ｆ１）の円領域の外側に配置される構成であってもよい。これにより、第２の受光素子１１１ｅ〜１１１ｈによる２層光ディスク１０４の光透過層表面１０４ｄにおける反射光の受光量を少なくできるため、光透過層厚みの小さい光記録媒体を使用した場合においても、光記録媒体の光透過層表面における反射光に起因する迷光の影響の度合いを小さくすることができ、±１次回折光を用いてフォーカス制御およびトラッキング制御を行う場合においても、制御を正確に行うことができる。

以下に、光ピックアップ装置１００の動作について説明する。
半導体レーザチップ１０９から出射されたラジアル（Ｘ）方向の直線偏光は、光分岐素子１１３の第１反射面１１３ａを透過して光集積化ユニット１０１から出射される。出射された光は、カップリングレンズ１０２によって略平行光にされ、さらに１／４波長板１０３によって円偏光に変換された後、対物レンズ１０５に入射し、対物レンズ１０５によって２層光ディスク１０４に集光照射される。集光照射された光は、２層光ディスク１０４の光透過層１０４ｃを透過し、第１の情報記録層１０４ａ（Ｌ０層）または第２の情報記録層１０４ｂ（Ｌ１層）に集光される。そして２層光ディスク１０４の第１の情報記録層１０４ａまたは第２の情報記録層１０４ｂによって反射された円偏光は、再び対物レンズ１０５を透過し、１／４波長板１０３によってトラック（Ｙ）方向の直線偏光に変換された後、カップリングレンズ１０２を透過し、光集積化ユニット１０１に入射する。光集積化ユニット１０１に入射した光は、偏光ホログラム１１０の第１領域１１０ａ〜第６領域１１０ｆによって０次回折光と±１次回折光とに回折分岐され、計１３個の回折光となる。これらの回折光は光分岐素子１１３の第１反射面１１３ａおよび第２反射面１１３ｂによってそれぞれ直角に反射され、光検出器１１２に配置された第１、第２および第３の受光素子１１１ａ〜１１１ｐへ導かれる。そして、図示しない演算器によって以下に示すようにして、再生信号、ＭＰＰ信号、フォーカス誤差信号、対物レンズシフト信号、トラッキング誤差信号などが生成され、これらの信号に基づいて図示しない制御手段によってフォーカス制御およびトラッキング制御が行われる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態である光ピックアップ装置１００においては、光透過層表面１０４ｄにおける反射光が、±１次回折光を受光するための第３の受光素子１１１ｉ〜１１１ｐに入射しないように、第３の受光素子１１１ｉ〜１１１ｐの配置位置を規定した。しかし、光検出器１１２のパッケージサイズの制約によって、第３の受光素子１１１ｉ〜１１１ｐを規定された位置に配置できない場合もある。

本発明の第２の実施形態である光ピックアップ装置２００は、上述のような場合に対応可能なものであり、光検出器１１２上での、光透過層表面１０４ｄにおける反射光の大きさを小さくすることによって、光透過層表面１０４ｄにおける反射光がフォーカス誤差信号やトラック誤差信号に及ぼす影響を小さくし、フォーカス制御およびトラッキング制御を正確に行えるようにするものである。

以下に本発明の第２の実施形態の光ピックアップ装置２００について説明する。本発明の第２の実施形態の光ピックアップ装置２００においては、光集積化ユニット１０１に新たに開口制限素子２０１が設けられる点以外は、第１の実施形態と同様である。以下、第１の実施形態と同一のものには同一の符号を付し、説明を省略する。開口制限素子２０１は開口制限手段に相当する。

図５は、本発明の第２の実施形態である光ピックアップ装置２００を簡略化して示す構成図であり、図６は、開口制限素子２０１の構成を示す概略図である。

光ピックアップ装置２００では、図５に示すように、偏光ホログラム１１０は、ガラス基板１１５の上部に設けられ、偏光ホログラム１１０の上面であってガラス基板１１５の上面には、開口制限素子２０１が設けられる。このように、偏光ホログラム１１０と開口制限素子２０１とは一体化されて構成される。

開口制限素子２０１は、２層光ディスク１０４の光透過層表面１０４ｄにおける反射光の外周部分を遮光する素子であり、図６に示すように、遮光部２０１ａと円孔２０１ｂとを含んで構成される。円孔２０１ｂは開口に相当する。

光透過層表面１０４ｄにおける反射光の外周部分を遮光する理由としては、２層光ディスク１０４の光透過層表面１０４ｄにおける反射光は、第１の情報記録層１０４ａ（Ｌ０層）や第２の情報記録層１０４ｂ（Ｌ１層）よりも、より光検出器１１２に近い位置からの反射光であることから、対物レンズ１０５から光検出器１１２に戻る復路の光学系によって、一点に絞られることがない。そのため、迷光成分のみを遮光することのできる遮光膜などを用いることができない。また、光透過層表面１０４ｄにおける反射光は、信号光であるである第１の情報記録層１０４ａ（Ｌ０層）または第２の情報記録層１０４ｂ（Ｌ１層）からの戻り光（反射光）と光軸を共にすることから、光透過層表面１０４ｄからの反射光の外周部分を遮光する方法が、最も効果的に光透過層表面１０４ｄにおける反射光の大きさを小さくすることができる。

遮光部２０１ａは、円孔２０１ｂに対して片側が凸形状に形成される膜状または板状の部材である。

このように、開口制限素子２０１は、偏光ホログラム１１０と一体化するように形成され、円孔２０１ｂに対して少なくとも一方向に非対称な形状であることにより、偏光ホログラム１１０と開口制限素子２０１との位置をそれぞれ個別に調整する手間を省くことができ、作業性が向上する。また、光ピックアップ装置２００に対する偏光ホログラム１１０の上下方向および左右方向への移動、ならびに表裏の判別を容易に行うことが可能となり、作業性が向上する。

遮光部２０１ａの構成材料としては、２層光ディスク１０４の光透過層表面１０４ｄにおける反射光を遮光可能なものであれば特に限定されるものではないが、たとえばアルミニウム蒸着後に黒色アルマイト処理を行ったものなどが挙げられる。

また、遮光部２０１ａとして、反射膜を使用する場合には、反射膜における反射光が迷光の原因になるおそれがあるため、光源である半導体レーザチップ１０９から出射される発振波長が４０５ｎｍの青紫光を吸収可能な材料、たとえば黒色クロムなどであることが好ましい。

なお、上記構成では、開口制限素子２０１の形状を円孔２０１ｂに対して片側が凸形状である構成としたが特にこれに限定されるものではなく、円孔２０１ｂに対して少なくとも一方向に非対称な形状であればよい。また上記構成では、開口制限素子２０１は偏光ホログラム１１０と一体化するように形成されていたが特にこれに限定されるものではなく、一体化されていなくてもよい。この場合には、開口制限素子２０１の形状は、円孔２０１ｂに対して対称な形状、たとえば矩形であってもよい。

円孔２０１ｂは、開口制限素子２０１の中央部に設けられる円形状の孔であり、信号光を透過させるために設けられる。

円孔２０１ｂの大きさは、２層光ディスク１０４の光透過層表面１０４ｄにおける反射光が、第３の受光素子１１１ｉ〜１１１ｐに入射しないように設定される。

上述したように、第３の受光素子１１１ｉ〜１１１ｐは、第２の受光素子１１１ｅ〜１１１ｈと比較して光透過層表面１０４ｄにおける反射光による迷光に起因する影響を受けやすい。したがって、円孔２０１ｂの大きさを上述のように設定することにより、第３の受光素子１１１ｉ〜１１１ｐによる２層光ディスク１０４の光透過層表面１０４ｄにおける反射光の受光量を少なくできるため、光透過層厚みの小さい光記録媒体を使用した場合においても、光記録媒体の光透過層表面における反射光に起因する迷光の影響の度合いを小さくすることができ、±１次回折光を用いてフォーカス制御およびトラッキング制御を行う場合においても、制御を正確に行うことができる。

また上述したように、光透過層厚みが１００μｍを中心として数μｍばらつく場合には、受光素子上での光透過層表面１０４ｄにおける反射光の大きさや強度にばらつきが見られ、フォーカス誤差信号に対して外乱が生じるおそれがある。

したがって、円孔２０１ｂの大きさを、２層光ディスク１０４の光透過層表面１０４ｄにおける反射光が、第２の受光素子１１１ｅ〜１１１ｈおよび第３の受光素子１１１ｉ〜１１１ｐに入射しないように設定されることがより好ましい。

これにより、光透過層厚みの小さい光記録媒体を使用した場合においても、光記録媒体の光透過層表面における反射光に起因する迷光の影響の度合いをより一層小さくすることができ、±１次回折光を用いてフォーカス制御およびトラッキング制御を行う場合においても、制御をより正確に行うことができる。

なお、上記構成では、円孔２０１ｂの大きさは、２層光ディスク１０４の光透過層表面１０４ｄにおける反射光が、第２および第３の受光素子１１１ｅ〜１１１ｐのうち、少なくとも第３の受光素子１１１ｉ〜１１１ｐに入射しないように設定される構成であるが、第２の受光素子１１１ｅ〜１１１ｈのみに入射しないように設定される構成であってもよい。これにより、第２の受光素子１１１ｅ〜１１１ｈによる２層光ディスク１０４の光透過層表面１０４ｄにおける反射光の受光量を少なくできるため、光透過層厚みの小さい光記録媒体を使用した場合においても、光記録媒体の光透過層表面における反射光に起因する迷光の影響の度合いを小さくすることができ、±１次回折光を用いてフォーカス制御およびトラッキング制御を行う場合においても、制御を正確に行うことができる。

また円孔２０１ｂの大きさは、光検出器１１２上の２層光ディスク１０４の光透過層表面１０４ｄにおける反射光の大きさが、第１の受光素子１１１ａ〜１１１ｄを包括可能な最小の円領域よりも大きくなるように設定されることが好ましい。

すなわち、光検出器１１２上での、光透過層表面１０４ｄからの反射光の半径を、第１の受光素子１１１ａ〜１１１ｄを包括可能な最小の円の半径Ｒ１よりも大きくすることが好ましい。

第１の受光素子１１１ａ〜１１１ｄに光透過層表面１０４ｄからの反射光が入射しないようにすることは不可能である。そのため、円孔２０１ｂの大きさを上述のように設定することにより、第１の受光素子１１１ａ〜１１１ｄ上における、光透過層表面１０４ｄからの反射光量が大きく変化しないようにすることができる。そのため、対物レンズ１０５がシフトした場合においても、オフセットの少ないＭＰＰ信号を得ることができる。

なお、上記構成では、円孔２０１ｂは円形状である構成としたが特にこれに限定されるものではなく、光透過層表面１０４ｄにおける反射光の外周部分を遮光できる形状のものであればよい。この場合、たとえば楕円形状や多角形状などが挙げられる。

開口制限素子２０１が設けられる位置としては、上記構成に限定されず光検出器１１２とカップリングレンズ１０２との間の光路に設けられる構成であればよい。開口制限素子２０１が設けられる位置としては、たとえば、偏光ホログラム１１０とカップリングレンズ１０２との間の光路や偏光ホログラム１１０と光分岐素子１１３との間の光路に設けられる構成などが挙げられるが、以下の条件を満たしていることが好ましい。

信号光である第１の情報記録層１０４ａ（Ｌ０層）または第２の情報記録層１０４ｂ（Ｌ１層）からの戻り光（反射光）の光束径と、光透過層表面１０４ｄにおける反射光の光束径とは、光検出器１１２側に近づくほどその差が大きくなる。したがって、光束径の差を考慮して光透過層表面１０４ｄにおける反射光の外周部分を効率良く遮光しようとすると、開口制限素子２０１がより光検出器１１２の近くに位置するように設けられることが好ましい。しかし、開口制限素子２０１を光検出器１１２の近く、たとえば、光検出器１１２と光分岐素子１１３との間などに設けると、偏光ホログラム１１０からの±１次回折光が遮光部２０１ａによって遮光されてしまうおそれがある。

一方、開口制限素子２０１をカップリングレンズ１０２の近くに設けると、信号光である第１の情報記録層１０４ａ（Ｌ０層）または第２の情報記録層１０４ｂ（Ｌ１層）からの戻り光（反射光）と、光透過層表面１０４ｄにおける反射光とを充分に分離できないおそれがある。

上述の問題を考慮すると、開口制限素子２０１ａが設けられる位置としては、カップリングレンズ１０２の焦点距離をｆ２とした際に、半導体レーザチップ１０９の光出射口からの、カップリングレンズ１０２の中心に向かう方向への距離ｄが、０．２５×ｆ２以上０．５０×ｆ２以下の間である位置であることが好ましい。

以下に、半導体レーザチップ１０９の光出射口と開口制限素子２０１との距離ｄおよび開口制限素子２０１の円孔２０１ｂの半径（以下、「アパーチャ径」と記す）の大きさの設定方法について説明する。図７は、対物レンズ１０５の焦点距離ｆ１を１．１８ｍｍとし、カップリングレンズ１０２の焦点距離ｆ２を１５．４ｍｍとした際に、半導体レーザチップ１０９の光出射口と開口制限素子２０１との距離ｄが異なる場合において、開口制限素子２０１のアパーチャ径の大きさと、光検出器１１２上でのビームサイズとの関係を示すグラフである。

図７に示すグラフにおいて、横軸は開口制限素子２０１のアパーチャ径の大きさを示し、縦軸は光検出器１１２上でのビームサイズを示す。また図７に示す６本のグラフａ〜ｆは、半導体レーザチップ１０９の光出射口と開口制限素子２０１との距離ｄの異なる場合のグラフを示し、ａは距離ｄが４ｍｍであり、ｂは距離ｄが５ｍｍであり、ｃは距離ｄが６ｍｍであり、ｄは距離ｄが７ｍｍであり、ｅは距離ｄが８ｍｍであり、ｆは距離ｄが９ｍｍである場合のグラフを示す。

たとえば、距離ｄが５ｍｍの場合であって、光検出器１１２上におけるビームサイズの半径を０．４ｍｍに調整したい場合には、グラフｂに示すように、アパーチャ径を約０．５５ｍｍに設定すればよい。

また、グラフａ〜ｆに示すように距離ｄの異なる場合には、２層光ディスク１０４の光透過層表面１０４ｄにおける反射光が、信号光が遮光されないようなアパーチャ径の最小値がそれぞれ設定される。そのため、開口制限素子２０１がカップリングレンズ１０２に近づくほど、すなわち距離ｄの値が大きくなるほど、光検出器１１２上でのビームサイズの最小値は大きくなってしまう。

たとえば、距離ｄが９ｍｍの場合には設定可能なアパーチャ径の最小値が０．８ｍｍであるため、グラフｆに示すように、光検出器１１２上でのビームサイズを０．５２ｍｍ以下に調整することができない。そのため、光検出器１１２上でのビームサイズを小さくするためには、できるだけ距離ｄを小さくすることが好ましい。

上述の点を考慮すると、対物レンズ１０５の焦点距離ｆ１を１．１８ｍｍとし、カップリングレンズ１０２の焦点距離ｆ２を１５．４ｍｍとした際には、半導体レーザチップ１０９の光出射口と開口制限素子２０１との距離ｄは、光検出器１１２上でのビームサイズを０．４ｍｍ以下にするために、４ｍｍ以上７ｍｍ以下の範囲で設定されることが好ましい。また、開口制限素子２０１のアパーチャ径の大きさは、上記距離ｄの範囲内において、所望のビームサイズとなるように上述のようにして適宜設定されることが好ましい。

このとき、２層光ディスク１０４の光透過層表面１０４ｄにおける反射光が第３の受光素子１１１ｉ〜１１１ｐに入射しないようにするために、光検出器１１２上での、光透過層表面１０４ｄにおける反射光の半径の大きさが、第３の受光素子１１１ｉ〜１１１ｐと光検出器１１２上での信号光の０次回折光の光軸の中心との距離よりも小さくなるように開口制限素子２０１のアパーチャ径の大きさを設定する。

さらに、光検出器１１２上での、光透過層表面１０４ｄにおける反射光の半径の大きさが、第１の受光素子１１１ａ〜１１１ｄを包括可能な最小の円の半径Ｒ１よりも大きくなるように開口制限素子２０１のアパーチャ径の大きさを設定することが好ましい。

なお、上記構成においては、対物レンズ１０５の焦点距離ｆ１を１．１８ｍｍとし、カップリングレンズ１０２の焦点距離ｆ２を１５．４ｍｍとした際の距離ｄおよびアパーチャ径の大きさの設定方法に述べたが、上記焦点距離ｆ１およびｆ２が異なる値である場合においても、同様の方法を用いることにより、距離ｄおよびアパーチャ径の大きさを設定することができる。

以上に述べたように、本発明の光ピックアップ装置１００，２００は、半導体レーザチップ１０９と、半導体レーザチップ１０９からの光束を２層光ディスク１０４の第１または第２の情報記録層１０４ａ，１０４ｂに集光させる対物レンズ１０５と、半導体レーザチップ１０９と対物レンズ１０５との間に設けられるカップリングレンズ１０２と、半導体レーザチップ１０９とカップリングレンズ１０２との間に設けられ、２層光ディスク１０４からの反射光を０次回折光と±１次回折光とに回折分岐する偏光ホログラム１１０と、０次回折光を受光する第１の受光素子１１１ａ〜１１１ｄと、±１次回折光を受光する第２の受光素子１１１ｅ〜１１１ｈおよび第３の受光素子１１１ｉ〜１１１ｐとを含む光検出器１１２と、偏光ホログラム１１０からの回折光を第１〜第３の受光素子１１１ａ〜１１１ｐに導く光分岐素子１１３と、第１の受光素子１１１ａ〜１１１ｄの出力信号に基づいて再生信号とプッシュプル信号とを生成し、第２の受光素子１１１ｅ〜１１１ｈの出力信号に基づいてフォーカス誤差信号を生成し、第３の受光素子１１１ｉ〜１１１ｐの出力信号に基づいて対物レンズシフト信号を生成する演算器とを備える。

これにより、第１〜第３の受光素子１１１ａ〜１１１ｄを含む１つの光検出器１１２から再生信号、プッシュプル信号、フォーカス誤差信号および対物レンズシフト信号を得ることができ、装置を小型化することができる。また、２層光ディスク１０４からの反射光における０次回折光および±１次回折光を用いて上記各信号を得ることができるため、高い光利用効率を得ることができる。

そして、光ピックアップ装置１００において、第３の受光素子１１１ｉ〜１１１ｐは、対物レンズ１０５の焦点距離をｆ１とし、カップリングレンズ１０２の焦点距離をｆ２とし、光透過層厚みの最大値をｔとし、光透過層１０４ｃの屈折率をｎとした際に、光検出器１１２上における０次回折光の光軸を中心として半径（２×ｔ／ｎ）×（ｆ２／ｆ１）の円領域の外側に配置される。

これにより、第３の受光素子１１１ｉ〜１１１ｐによる２層光ディスク１０４の光透過層表面１０４ｄにおける反射光の受光量を少なくできるため、光透過層厚みの小さい光記録媒体を使用した場合においても、光記録媒体の光透過層表面における反射光に起因する迷光の影響の度合いを小さくすることができ、±１次回折光を用いてフォーカス制御およびトラッキング制御を行う場合においても、制御を正確に行うことができる。

また光ピックアップ装置１００において、第２の受光素子１１１ｅ〜１１１ｈが、光検出器１１２上における０次回折光の光軸を中心として半径（２×ｔ／ｎ）×（ｆ２／ｆ１）の円領域の外側に配置されていてもよい。これにより、第２の受光素子１１１ｅ〜１１１ｈによる２層光ディスク１０４の光透過層表面１０４ｄにおける反射光の受光量を少なくできるため、光透過層厚みの小さい光記録媒体を使用した場合においても、光記録媒体の光透過層表面における反射光に起因する迷光の影響の度合いを小さくすることができ、±１次回折光を用いてフォーカス制御およびトラッキング制御を行う場合においても、制御を正確に行うことができる。

また、第３の受光素子１１１ｉ〜１１１ｐが、光検出器１１２のサイズの制約などによって、上述のように配置できない場合には、光ピックアップ装置２００において、上記光ピックアップ装置１００の構成に、さらに、光検出器１１２とカップリングレンズ１０２との間の光路に設けられ、２層光ディスク１０４の光透過層表面１０４ｄにおける反射光の外周部分を遮光する開口制限素子２０１が設けられ、開口制限素子２０１は、円孔２０１ｂが設けられ、円孔２０１ｂの大きさは、２層光ディスク１０４の光透過層表面１０４ｄにおける反射光が、第３の受光素子１１１ｉ〜１１１ｐに入射しないように設定される。これにより、第３の受光素子１１１ｉ〜１１１ｐによる２層光ディスク１０４の光透過層表面１０４ｄにおける反射光の受光量を少なくできるため、光透過層厚みの小さい光記録媒体を使用した場合においても、光記録媒体の光透過層表面における反射光に起因する迷光の影響の度合いを小さくすることができ、±１次回折光を用いてフォーカス制御およびトラッキング制御を行う場合においても、制御を正確に行うことができる。

なお、本実施形態では、半導体レーザチップ１０９および光検出器１１２は、ステム１１４に設けられ、キャップ１１６により密封される構成であったが、特にこれに限定されるものではなく、たとえば外部に露出された状態の単体の半導体レーザチップ１０９と、パッケージ化された光検出器１１２を用いる構成であってもよい。

図８は、情報記録再生装置であるドライブ装置１０の構成を示すブロック図である。ドライブ装置１０は光記録媒体、たとえばＢＤなどの２層光ディスク１０４に対して情報を記録することが可能であり、光記録媒体に記録される情報を再生することが可能である。ドライブ装置１０は、光ピックアップ装置１００（２００）、演算回路部１１、再生回路部１２、制御回路部１３、入力装置１４、フォーカスサーボ用アクチュエータ１５、トラッキングサーボ用アクチュエータ１６およびスピンドルモータ１７を含んで構成される。

光ピックアップ装置１００（２００）では、制御回路部１３からの指令に基づいて光源である半導体レーザチップ１０９から出射される光が、カップリングレンズ１０２、１／４波長板１０３、対物レンズ１０５を通過して光記録媒体である２層光ディスク１０４の第１の情報記録層１０４ａまたは第２の情報記録層１０４ｂに集光される。そして、２層光ディスク１０４で反射された光は、光集積化ユニット１０１に入射して偏光ホログラム１１０により０次回折光と±１次回折光とに回折分岐される。これらの回折光は、光検出器１１２の第１、第２および第３の受光素子１１１ａ〜１１１ｐによって受光され、各受光素子からの出力信号により、再生信号、ＭＰＰ信号、フォーカス誤差信号、対物レンズシフト信号およびトラッキング誤差信号などが生成される。これらの各信号は、演算回路部１１に出力される。

演算回路部１１は、光ピックアップ装置１００（２００）から与えられる前記各信号に基づいて、２層光ディスク１０４に記録される情報を再生するためのデータ検出信号を生成し、生成したデータ検出信号を再生回路部１２に出力する。また演算回路部１１は、フォーカス誤差信号を検出するとともに、トラッキング誤差信号を検出する。そして演算回路部１１は、フォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号を制御回路部１３に出力する。

再生回路部１２は、演算回路部１１から出力されるデータ検出信号を平均化（イコライズ）した後、デジタル信号に変換する。そしてエラー訂正処理などをして信号を復調し、復調した信号を再生信号として、スピーカなどの外部の出力装置に出力する。

制御回路部１３は、演算回路部１１から出力されるフォーカス誤差信号に基づいて、フォーカスサーボ用アクチュエータ１５を制御して、光ピックアップ装置１００（２００）の対物レンズ１０５を、Ｚ軸方向に移動させ、レーザ光のビームスポットの焦点が２層光ディスク１０４の第１の情報記録層１０４ａまたは第２の情報記録層１０４ｂ上で合致するように、ビームスポットのフォーカス位置を調整するフォーカス制御を行う。また制御回路部１３は、演算回路部１１から出力されるトラッキング誤差信号に基づいて、トラッキングサーボ用アクチュエータ１６を制御して、光ピックアップ装置１００（２００）の対物レンズ１０５の位置を、２層光ディスク１０４のラジアル（Ｘ）方向に移動させ、レーザ光のビームスポットが２層光ディスク１０４の情報記録層上のトラックを追従するように、ビームスポットとトラックとの位置関係を調整するトラッキング制御を行う。

また制御回路部１３は、入力装置１４によって入力された指令に基づいて、半導体レーザチップ１０９から光を出射させるとともに、スピンドルモータ１７を制御して、２層光ディスクを所定の速度で回転させる。

このように、本発明のドライブ装置１０は、本発明の光ピックアップ装置１００（２００）を備えることにより、光透過層厚みの小さい光記録媒体を使用した際に、±１次回折光を用いてフォーカス制御およびトラッキング制御を行う場合においても、これらの制御を安定して正確に行うことができるドライブ装置を実現できる。

本発明の第１の実施形態である光ピックアップ装置を簡略化して示す構成図である。 図１に示す光ピックアップ装置の光集積化ユニットの一部を拡大して示す斜視図である。 偏光ホログラムの分割領域を示す概略図である。 光検出器における第１、第２および第３の受光素子の配置状態を示す概略図である。 本発明の第２の実施形態である光ピックアップ装置を簡略化して示す構成図である。 開口制限素子の構成を示す概略図である。 半導体レーザチップの光出射口と開口制限素子との距離が異なる場合において、開口制限素子のアパーチャ径の大きさと、光検出器上でのビームサイズとの関係を示すグラフである。 情報記録再生装置であるドライブ装置の構成を示すブロック図である。 従来の光ピックアップ装置を簡略化して示す構成図である。 図９に示す従来の光ピックアップ装置の光集積化ユニットの一部を拡大して示す斜視図である。

符号の説明

１０ ドライブ装置
１１ 演算回路部
１２ 再生回路部
１３ 制御回路部
１４ 入力装置
１５ フォーカスサーボ用アクチュエータ
１６ トラッキングサーボ用アクチュエータ
１７ スピンドルモータ
１００，２００ 光ピックアップ装置
１０１ 光集積化ユニット
１０２ カップリングレンズ
１０３ １／４波長板
１０４ ２層光ディスク
１０５ 対物レンズ
１０６ 開口絞り
１０７ ホルダ
１０８ アクチュエータ
１０９ 半導体レーザチップ
１１０ 偏光ホログラム
１１１ 受光素子
１１２ 光検出器
１１３ 光分岐素子
１１４ ステム
１１５ ガラス基板
１１６ キャップ
２０１ 開口制限素子

Claims (9)

1. 情報を記録するための情報記録層と光透過層とを有する光記録媒体に対して、少なくとも情報の記録、再生および消去のうちいずれか１つを行うための光ピックアップ装置であって、
   光源と、
   光源からの光束を光記録媒体の情報記録層に集光させる対物レンズと、
   光源と対物レンズとの間に設けられるカップリングレンズと、
   光源とカップリングレンズとの間に設けられ、光記録媒体からの反射光を０次回折光と±１次回折光とに回折分岐する回折素子と、
   ０次回折光を受光する第１の受光素子と、±１次回折光を受光する第２の受光素子および第３の受光素子とを含む光検出手段と、
   回折素子からの回折光を第１の受光素子、第２の受光素子および第３の受光素子に導く光分岐手段と、
   第１の受光素子の出力信号に基づいて再生信号とプッシュプル信号とを生成し、第２の受光素子の出力信号に基づいてフォーカス誤差信号を生成し、第３の受光素子の出力信号に基づいて対物レンズシフト信号を生成する算出手段とを備え、
   第３の受光素子は、対物レンズの焦点距離をｆ１とし、カップリングレンズの焦点距離をｆ２とし、光透過層厚みの最大値をｔとし、光透過層の屈折率をｎとした際に、光検出手段上における０次回折光の光軸を中心として半径（２×ｔ／ｎ）×（ｆ２／ｆ１）の円領域の外側に配置されることを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 回折素子の回折効率は、−１次回折光：０次回折光：＋１次回折光＝１：８：１〜１：１２：１となるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
3. 回折素子は、光記録媒体の半径方向に平行な３つの分割線により第１領域、第２領域ともう２つの領域とに分割され、もう２つの領域が、光記録媒体に形成されるトラックに対する接線方向に平行な分割線によってそれぞれ２分割され、第３領域、第４領域、第５領域および第６領域を形成して６つの領域を有するように構成され、
   算出手段は、第１領域、第２領域、第３領域、第４領域、第５領域および６領域における０次回折光に基づく第１の受光素子の出力信号に基づいてプッシュプル信号を生成し、第３領域、第４領域、第５領域および第６領域における±１次回折光に基づく第３の受光素子の出力信号に基づいて対物レンズシフト信号を生成し、プッシュプル信号と対物レンズシフト信号との差に基づいてトラッキング誤差信号を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の光ピックアップ装置。
4. 第２の受光素子は、光検出手段上における０次回折光の光軸を中心として半径（２×ｔ／ｎ）×（ｆ２／ｆ１）の円領域の外側に配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置。
5. 情報を記録するための情報記録層と光透過層とを有する光記録媒体に対して、少なくとも情報の記録、再生および消去のうちいずれか１つを行うための光ピックアップ装置であって、
   光源と、
   光源からの光束を光記録媒体の情報記録層に集光させる対物レンズと、
   光源と対物レンズとの間に設けられるカップリングレンズと、
   光源とカップリングレンズとの間に設けられ、光記録媒体からの反射光を０次回折光と±１次回折光とに回折分岐する回折素子と、
   ０次回折光を受光する第１の受光素子と、±１次回折光を受光する第２の受光素子および第３の受光素子とを含む光検出手段と、
   回折素子からの回折光を第１の受光素子、第２の受光素子および第３の受光素子に導く光分岐手段と、
   第１の受光素子の出力信号に基づいて再生信号とプッシュプル信号とを生成し、第２の受光素子の出力信号に基づいてフォーカス誤差信号を生成し、第３の受光素子の出力信号に基づいて対物レンズシフト信号を生成する算出手段とを備え、
   第２の受光素子は、対物レンズの焦点距離をｆ１とし、カップリングレンズの焦点距離をｆ２とし、光透過層厚みの最大値をｔとし、光透過層の屈折率をｎとした際に、光検出手段上における０次回折光の光軸を中心として半径（２×ｔ／ｎ）×（ｆ２／ｆ１）の円領域の外側に配置されることを特徴とする光ピックアップ装置。
6. 情報を記録するための情報記録層と光透過層とを有する光記録媒体に対して、少なくとも情報の記録、再生および消去のうちいずれか１つを行うための光ピックアップ装置であって、
   光源と、
   光源からの光束を光記録媒体の情報記録層に集光させる対物レンズと、
   光源と対物レンズとの間に設けられるカップリングレンズと、
   光源とカップリングレンズとの間に設けられ、光記録媒体からの反射光を０次回折光と±１次回折光とに回折分岐する回折素子と、
   ０次回折光を受光する第１の受光素子と、±１次回折光を受光する第２の受光素子および第３の受光素子とを含む光検出手段と、
   回折素子からの回折光を第１の受光素子、第２の受光素子および第３の受光素子に導く光分岐手段と、
   光検出手段とカップリングレンズとの間の光路に設けられ、光記録媒体の光透過層表面における反射光の外周部分を遮光する開口制限手段と、
   第１の受光素子の出力信号に基づいて再生信号とプッシュプル信号とを生成し、第２の受光素子の出力信号に基づいてフォーカス誤差信号を生成し、第３の受光素子の出力信号に基づいて対物レンズシフト信号を生成する算出手段とを備え、
   開口制限手段は、開口が設けられ、開口の大きさは、光記録媒体の光透過層表面における反射光が、第３の受光素子に入射しないように設定されることを特徴とする光ピックアップ装置。
7. 開口の大きさは、光検出手段上の光記録媒体の光透過層表面における反射光の大きさが、第１の受光素子を包括できる最小の円領域よりも大きくなるように設定されることを特徴とする請求項６に記載の光ピックアップ装置。
8. 開口制限手段は、回折素子と一体化するように形成され、開口に対して少なくとも一方向に非対称な形状であることを特徴とする請求項６または７に記載の光ピックアップ装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置を備えることを特徴とするドライブ装置。

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