JP4996334B2 - 抽出光学系、光ピックアップ装置、光ディスク装置及び情報処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、抽出光学系、光ピックアップ装置、光ディスク装置及び情報処理装置に係り、さらに詳しくは、信号光成分と迷光成分とが混在する光束から信号光成分を抽出する抽出光学系、該抽出光学系を有する光ピックアップ装置、該光ピックアップ装置を備えた光ディスク装置及び該光ディスク装置を備えた情報処理装置に関する。

近年、デジタル技術の進歩及びデータ圧縮技術の向上に伴い、音楽、映画、写真及びコンピュータソフトなどの情報（以下「コンテンツ」ともいう）を記録するための媒体として、ＤＶＤ、Ｂｌｕ−ｒａｙ、ＨＤ−ＤＶＤなどの光ディスクが注目されるようになり、その低価格化とともに、光ディスクを情報記録の対象媒体とする光ディスク装置が普及するようになった。

ところで、コンテンツの情報量は、年々増加する傾向にあり、光ディスクの記録容量の更なる増加が期待されている。そこで、光ディスクの記録容量を増加させる手段の一つとして、記録層の多層化が考えられ、複数の記録層を有する光ディスク（以下「多層ディスク」ともいう）及び該多層ディスクをアクセス対象とする光ディスク装置の開発が盛んに行われている。

多層ディスクでは、記録層と記録層との間隔が広いと、球面収差の影響により目的とする記録層からの信号が劣化するおそれがあるため、記録層と記録層との間隔を狭くする傾向にある。しかしながら、記録層と記録層との間隔が狭くなると、いわゆる層間クロストークにより、多層ディスクからの戻り光束には、目的とする記録層での反射光（以下「信号光」ともいう）だけでなく、目的とする記録層以外の記録層での反射光（以下「迷光」ともいう）も高いレベルで含まれることとなり、再生信号のＳ／Ｎ比が低下するおそれがあった。

そこで、多層ディスクを再生するときに、層間クロストークを低減させる装置が提案された。（例えば、特許文献１参照）

しかしながら、特許文献１に開示されている装置では、検出器に入射する迷光成分を更に減少させるには、ピンホールの径を更に小さくする必要があるため、検出器に入射する信号光成分も減少するというという不都合があった。

そのため、ピンホールを使わずに「偏光縦スリット」と言う新規なデバイスを使った新方式を我々は提案した（特許文献２参照）。特許文献２に開示されている方式によると、「信号光」と「迷光」とで偏光方向が異なるようにすることで信号光成分だけを抽出することができる。これによりピンホールを用いる場合より「信号光」と「迷光」を高精度に分離することができ、信号光成分を減少することなく再生信号のＳ／Ｎ比を高くすることができる。

しかしながら、この方式であっても多層ディスクの記録層と記録層との間隔（中間層厚さ）が１０μｍよりも小さくなってくると十分な分離ができなくなってきてジッターが劣化してくる（例えば、非特許文献１参照）。

現在のＤＶＤ、Ｂｌｕ−ｒａｙ、ＨＤ−ＤＶＤの２層ディスクであれば記録層と記録層との間隔（中間層厚さ）は１０μｍ以上有るため問題ないが、将来の１０層以上の大容量光ディスクにおいては記録層と記録層との間隔は１０μｍ以下となる可能性が高い。特許文献３で紹介されている多層光ディスクでは、記録層と記録層との間隔（中間層厚さ）が３〜５μｍとなっている。このような中間層厚さの薄い多層ディスクでは、特許文献２に示した新規方式でもジッターが劣化してしまうという問題が発生する。

特許第２６２４２５５号公報 特開２００６−３４４３４４号公報 国際公開第０４／０３６５６９号パンフレット Ｔ．Ｏｇａｔａ ａｎｄ Ｔ．Ｋａｗａｓｈｉｍａ、「Ｎｏｖｅｌ Ｒｅａｄ−ｏｕｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｍｕｌｔｉ−ｌａｙｅｒ Ｄｉｓｃ ｕｓｉｎｇ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ」Ｐｒｏｃ．ｏｆ ＳＰＩＥ、Ｖｏｌ．６２８２（２００６）、ｐ．６２８２０Ｂ １−８

本発明はかかる事情の下になされたもので、信号光と迷光とを含む光束から信号光を効率良く抽出することができる抽出光学系を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、多層ディスクから所望の信号を精度良く取得することができる光ピックアップ装置を提供することにある。

また、本発明の第３の目的は、多層ディスクからの情報の再生を精度良く行うことができる光ディスク装置を提供することにある。

また、本発明の第４の目的は、多層ディスクに対して、安定したアクセスを行うことができる情報処理装置を提供することにある。

本発明は、第１の観点からすると、複数の記録層を有する光ディスクからの戻り光のうちアクセス対象の記録層で反射された反射光を信号光とし、前記複数の記録層のうち前記アクセス対象の記録層以外の記録層で反射された反射光を迷光とし、前記信号光と前記迷光とが含まれる光束から前記信号光を抽出する抽出光学系であって、前記光束を集光する集光光学素子と；前記集光光学素子の光軸に直交する反射面を有し、該反射面が前記信号光の集光位置に配置されている反射部材と、前記反射部材に対して前記集光光学素子側にある前記迷光の集光位置と前記反射部材との間に配置され、第１の領域と第２の領域とを有し、前記第１の領域に入射した光束及び前記第２の領域に入射した光束を、互いに異なる偏光状態にして透過させる変更光学素子とを有し、前記集光光学素子からの光束に含まれる前記信号光と前記迷光とを偏光状態を互いに異ならせて前記集光光学素子に向けて出力する変更光学系と；前記集光光学素子の光軸に対して傾斜して前記集光光学素子の近傍に配置され、前記変更光学系から出力され前記集光光学素子を介した光束に含まれる前記迷光を透過させ前記信号光を前記集光光学素子に向けて反射する抽出素子と；を備える抽出光学系である。

これによれば、変更光学素子によって、信号光の偏光状態と迷光の偏光状態とに違いをもたせ、その違いを利用して信号光を抽出しているため、信号光と迷光とが含まれる光束から信号光を効率良く抽出することが可能となる。

本発明は、第２の観点からすると、複数の記録層を有する光ディスクに光を照射し、前記光ディスクからの反射光を受光する光ピックアップ装置であって、光源と；前記光源から出射された光を前記複数の記録層のうちアクセス対象の記録層に集光する対物レンズと；前記光ディスクで反射され前記対物レンズを介した戻り光の光路上に配置され、前記アクセス対象の記録層で反射された反射光を信号光とし、前記複数の記録層のうち前記アクセス対象の記録層以外の記録層で反射された反射光を迷光とし、前記戻り光から前記信号光を抽出する本発明の抽出光学系と；前記抽出光学系で抽出された前記信号光を受光し、受光光量に応じた信号を生成する光検出器と；を備える光ピックアップ装置である。

これによれば、本発明の抽出光学系を備えているため、迷光が極めて少ない戻り光が光検出器で受光される。従って、多層ディスクから所望の信号を精度良く取得することが可能となる。

本発明は、第３の観点からすると、複数の記録層を有する光ディスクに対して、情報の記録、再生及び消去のうち少なくとも再生が可能な光ディスク装置であって、本発明の光ピックアップ装置と；前記光ピックアップ装置の光検出器の出力信号を用いて、前記光ディスクに記録されている情報の再生を行なう処理装置と；を備える光ディスク装置である。

これによれば、本発明の光ピックアップ装置を備えているため、その結果として、多層ディスクからの情報の再生を精度良く行うことが可能となる。

本発明は、第４の観点からすると、本発明の光ディスク装置と；前記光ディスク装置を制御する制御装置と；を備える情報処理装置である。

これによれば、本発明の光ディスク装置を備えているため、結果として、多層ディスクに対して、安定したアクセスを行うことが可能となる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図１２に基づいて説明する。図１には、本発明の一実施形態に係る光ディスク装置２０の概略構成が示されている。

この光ディスク装置２０は、光ディスク１５を回転駆動するためのスピンドルモータ２２、光ピックアップ装置２３、該光ピックアップ装置２３をシーク方向に駆動するためのシークモータ２１、レーザ制御回路２４、エンコーダ２５、駆動制御回路２６、再生信号処理回路２８、バッファＲＡＭ３４、バッファマネージャ３７、インターフェース３８、フラッシュメモリ３９、ＣＰＵ４０及びＲＡＭ４１などを備えている。なお、図１における矢印は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表すものではない。また、光ディスク装置２０は多層ディスクに対応しているものとする

光ディスク１５は、ＤＶＤ系の多層ディスクであり、一例として図２に示されるように、光の入射側から順に、基板Ｍ０、記録層Ｌ０、中間層ＭＬ０、記録層Ｌ１、中間層ＭＬ１、記録層Ｌ２、中間層ＭＬ２、・・・、記録層Ｌｎを有している。すなわち、光ディスク１５は（ｎ＋１）層の記録層を有している。そして、光ディスク１５は、記録層Ｌ０が記録層Ｌ１よりも光ピックアップ装置２３に近くなるように光ディスク装置２０にセットされる。そこで、光ディスク１５に入射した光の一部は記録層Ｌ０で反射され、残りは記録層Ｌ０を透過する。そして、記録層Ｌ０を透過した光の一部は次の記録層Ｌ１で反射され、残りは記録層Ｌ１を透過する。これを繰り返して（ｎ＋１）層の記録層それぞれから反射光が生じることになる。ここでは、一例として、各中間層の厚さｔ１は３〜５μｍである。

光ピックアップ装置２３は、一例として図３に示されるように、光源５１、グレーティングＧＴ、カップリングレンズ５２、偏光ビームスプリッタ５３、λ／４板５４、対物レンズ５５、抽出素子５６、集光レンズ５７、偏光縦スリット５８、光検出器５９及び対物レンズ５５を駆動するための不図示の駆動系などを備えている。

光源５１は、波長が６６０ｎｍのレーザ光を出射する半導体レーザを有している。ここでは、光源５１は、Ｐ偏光の光を出射するものとする。本明細書では、光源５１から出射される光の最大強度出射方向をＸ軸の＋方向とし、Ｘ軸方向に垂直な面内における互いに直交する２つの方向をＹ軸方向及びＺ軸方向として説明する。

グレーティングＧＴは、光源５１の＋Ｘ側に配置され、光源５１から出射された光を３つの光に分割する。

カップリングレンズ５２は、グレーティングＧＴの＋Ｘ側に配置され、グレーティングＧＴを介した光を略平行光とする。

偏光ビームスプリッタ５３は、カップリングレンズ５２の＋Ｘ側に配置されている。ここでは、偏光ビームスプリッタ５３は、Ｐ偏光の光を透過させ、Ｓ偏光の光を−Ｚ方向に分岐する特性を有している。そこで、カップリングレンズ５２を介した光の大部分は偏光ビームスプリッタ５３を透過する。

λ／４板５４は、偏光ビームスプリッタ５３の＋Ｘ側に配置され、入射光にλ／４の光学的位相差を付与する。

対物レンズ５５は、λ／４板５４の＋Ｘ側に配置され、λ／４板５４を介した円偏光の光をアクセス対象の記録層（以下では、便宜上「対象記録層」ともいう）に集光する。

ところで、光ディスク１５からの反射光には、信号光と迷光が含まれている。例えば、対象記録層が記録層Ｌ１のときには、記録層Ｌ１で反射された光が信号光であり、記録層Ｌ１以外の記録層で反射された光は迷光である。

光ディスク１５からの反射光（信号光＋迷光）は、往路とは反対回りの円偏光となり、戻り光として対物レンズ５５を介してλ／４板５４に入射し、往路と直交した直線偏光（ここではＳ偏光）とされる。そして、この戻り光は偏光ビームスプリッタ５３に入射する。

偏光ビームスプリッタ５３に入射した戻り光は、−Ｚ方向に分岐される。

抽出素子５６は、偏光ビームスプリッタ５３の−Ｚ側に配置されている。ここでは、抽出素子５６は、Ｓ偏光の光を透過させ、Ｐ偏光の光を反射する特性を有している。そこで、偏光ビームスプリッタ５３で分岐された戻り光は、抽出素子５６を透過する。

集光レンズ５７は、抽出素子５６の−Ｚ側に配置され、抽出素子５６を透過した戻り光を集光する。

偏光縦スリット５８は、集光レンズ５７の−Ｚ側に配置され、集光レンズ５７を介した戻り光に含まれる信号光をＰ偏光にして反射し、迷光をＳ偏光のままで反射する。すなわち、偏光縦スリット５８は、集光レンズ５７を介した戻り光に含まれる信号光と迷光とが互いに異なる偏光状態となるように、信号光の偏光状態を変更し、集光レンズ５７に向けて出力する。

偏光縦スリット５８は、Ｚ軸方向を厚さ方向とする平板であり、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示されるように、第１部材５８ａと第２部材５８ｂと第３部材５８ｃと第４部材５８ｄとから構成されている。第１部材５８ａは入射光に１／２波長の光学的位相差を付与する１／２波長膜であり、第２部材５８ｂは入射光を全反射する全反射膜（多層膜）であり、第３部材５８ｃは入射光に光学的位相差を付与しない位相差０の膜であり、第４部材５８ｄはガラスやプラスチックのような透明部材である。この第４部材５８ｄの−Ｚ側の面に第２部材５８ｂが貼り付けられ、第４部材５８ｄの＋Ｚ側の面の＋Ｘ側半分に第１部材５８ａが貼り付けられ、第４部材５８ｄの＋Ｚ側の面の−Ｘ側半分に第３部材５８ｃが貼り付けられている。このように、各部材を一体化することにより、調整が不要になり、加工も容易になる。

そして、偏光縦スリット５８は、集光レンズ５７を介した戻り光に含まれる信号光が集光する位置に第２部材５８ｂの表面（反射面）が位置するとともに、第１部材５８ａと第３部材５８ｃの境界線によって集光レンズ５７を介した戻り光が２等分されるように配置されている。

「信号光について」
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示されるように、集光レンズ５７を介した戻り光に含まれる信号光は、境界線の上半分（＋Ｘ側）が第１部材５８ａに入射し、境界線の下半分（−Ｘ側）が第３部材５８ｃに入射する。

第１部材５８ａに入射した信号光は、１／２波長の光学的位相差が付与され、第４部材５８ｄを介して第２部材５８ｂに到達し、第２部材５８ｂの表面で反射されて第４部材５８ｄを介して第３部材５８ｃに入射し、集光レンズ５７に向かう。

第３部材５８ｃに入射した信号光は、第４部材５８ｄを介して第２部材５８ｂに到達し、第２部材５８ｂの表面で反射されて第４部材５８ｄを介して第１部材５８ａに入射し、ここで１／２波長の光学的位相差が付与され、集光レンズ５７に向かう。

すなわち、結果的に、信号光の全てに１／２波長の光学的位相差が付与されることとなる。

「迷光について」
１．対象記録層の−Ｘ側の記録層からの迷光の場合
図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示されるように、集光レンズ５７を介した戻り光に含まれる対象記録層よりも対物レンズ５５側（−Ｘ側）にある記録層からの迷光は、境界線の上半分（＋Ｘ側）が第１部材５８ａに入射し、境界線の下半分（−Ｘ側）が第３部材５８ｃに入射する。

第１部材５８ａに入射した迷光は、１／２波長の光学的位相差が付与され、第４部材５８ｄを介して第２部材５８ｂに到達し、第２部材５８ｂの表面で反射されて第４部材５８ｄを介して第１部材５８ａに入射し、ここでさらに１／２波長の光学的位相差が付与され、集光レンズ５７に向かう。

第３部材５８ｃに入射した迷光は、第４部材５８ｄを介して第２部材５８ｂに到達し、第２部材５８ｂの表面で反射されて第４部材５８ｄを介して第３部材５８ｃに入射し、集光レンズ５７に向かう。

すなわち、結果的に、迷光には光学的位相差が付与されないこととなる。

２．対象記録層の＋Ｘ側の記録層からの迷光の場合
図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示されるように、集光レンズ５７を介した戻り光に含まれる対物レンズ５５に対して対象記録層よりも遠く（＋Ｘ側）にある記録層からの迷光は、偏光縦スリット５８の手前で集光し、発散光となって偏光縦スリット５８に入射する。この迷光は、境界線の上半分（＋Ｘ側）が第１部材５８ａに入射し、境界線の下半分（−Ｘ側）が第３部材５８ｃに入射する。

第１部材５８ａに入射した迷光は、１／２波長の光学的位相差が付与され、第４部材５８ｄを介して第２部材５８ｂに到達し、第２部材５８ｂの表面で反射されて第４部材５８ｄを介して第１部材５８ａに入射し、ここでさらに１／２波長の光学的位相差が付与され、集光レンズ５７に向かう。

第３部材５８ｃに入射した迷光は、第４部材５８ｄを介して第２部材５８ｂに到達し、第２部材５８ｂの表面で反射されて第４部材５８ｄを介して第３部材５８ｃに入射し、集光レンズ５７に向かう。

すなわち、結果的に、迷光には光学的位相差が付与されないこととなる。

以上のように、信号光は、偏光縦スリット５８を介することにより１／２波長の光学的位相差が付与されてＰ偏光となり、迷光は、偏光縦スリット５８を介しても光学的位相差が付与されないため、Ｓ偏光のままである。すなわち、偏光縦スリット５８で反射された戻り光に含まれる信号光と迷光は、互いに偏光方向が９０°（１／２波長）異なっている。

図３に戻り、偏光縦スリット５８で反射された戻り光は、集光レンズ５７を介して抽出素子５６に入射する。この抽出素子５６は、偏光縦スリット５８で反射された戻り光に含まれるＳ偏光すなわち迷光を透過させ、Ｐ偏光すなわち信号光を反射する。ここでは、抽出素子５６は、集光レンズ５７の光軸に対して少し傾斜して配置されており、抽出素子５６で反射された信号光は、偏光縦スリット５８の＋Ｘ側に配置されている光検出器５９で受光される。なお、抽出素子５６は、少し傾けるだけで信号光を光検出器５９に導くことができるため、光量ロスは少ない。

光検出器５９は、通常の光ディスク装置と同様に、ウォブル信号情報、再生データ情報、フォーカスエラー情報及びトラックエラー情報などを含む信号を出力する複数の受光素子（又は複数の受光領域）を含んで構成されている（図８参照）。各受光素子（又は各受光領域）はそれぞれ光電変換により受光量に応じた信号を生成し、再生信号処理回路２８に出力する。

本実施形態では、抽出素子５６と集光レンズ５７と偏光縦スリット５８とによって抽出光学系が実現されている。

一般的に、光ピックアップ装置では、カップリングレンズは、光源からの光をより多く取り込む必要があるために焦点距離が短く設定されており、検出レンズは、適切なフォーカス信号感度を得るために焦点距離が長く設定されている。すなわち、カップリングレンズと信号検出用の検出レンズとを比べると、信号検出用の検出レンズの方が焦点距離が長い（上記特許文献１参照）。

光ディスクにおける中間層の厚さｔ１が次の（１）式を満足するときに、抽出光学系で信号光と迷光を分離することが可能である（上記非特許文献１参照）。ここで、ｔ２は偏光縦スリット５８における第１部材５８ａと第２部材５８ｂの間隔であり、ｆ１は対物レンズ５５の焦点距離であり、ｆ２は集光レンズ５７の焦点距離であり、ｎ１は中間層の屈折率であり、Ｌは対物レンズ５５とカップリングレンズ５２との間の光路長である。

ｔ１≧−（ｔ２・ｆ１^２・ｎ１）／２（ｔ２・ｆ１＋ｔ２・ｆ２−ｆ２^２−ｔ２・Ｌ） ……（１）

対物レンズの焦点距離ｆ１や中間層の屈折率ｎ１は、システムや材料で決るパラメータなので大きく振れることはない。そこで、一例として、ｔ２＝０．５ｍｍ、ｆ１＝３．０ｍｍ、ｎ１＝１．６、Ｌ＝４０ｍｍのときに、上記（１）式を満足するｔ１とｆ２との関係を求めた。その結果が図９に示されている。図９からわかるように、例えばｆ２を１９ｍｍにすれば中間層の厚さが１０μｍでも信号光と迷光を分離することができる。また、中間層の厚さが３〜５μｍの多層光ディスクに対しても、ｆ２を３５ｍｍ以上にすれば信号光と迷光を分離することが可能である。

本実施形態では、ｔ２＝０．５ｍｍ、ｆ１＝３．０ｍｍ、ｎ１＝１．６、Ｌ＝４０ｍｍ、ｆ２＝３５ｍｍである。

抽出素子５６には、例えばワイヤグリッド偏光子を用いることができる。一例として図１０に示されるように、ワイヤグリッド偏光子は、金属ワイヤを周期的に配列したもので、直交する２つの直線偏光のうち、一方の偏光を透過させ、他方の偏光を反射する。金属としては金、銀、アルミ、銅などが使用される。ワイヤグリッド偏光子は、周期Λを２００ｎｍ以下とすることにより、広い波長範囲で高い消光比が得られる（例えば、特開２００５−１７２８４４号公報参照）。

前記駆動系は、対物レンズ５５の光軸方向であるフォーカス方向に対物レンズ５５を微少駆動するためのフォーカシングアクチュエータ、及びトラッキング方向に対物レンズ５５を微少駆動するためのトラッキングアクチュエータを有している。

図１に戻り、再生信号処理回路２８は、光ピックアップ装置２３の光検出器５９の出力信号（複数の光電変換信号）に基づいて、サーボ信号（フォーカスエラー信号やトラックエラー信号など）、アドレス情報、同期情報、及びＲＦ信号などを取得する。

ここで得られたサーボ信号は駆動制御回路２６に出力され、アドレス情報はＣＰＵ４０に出力され、同期信号はエンコーダ２５や駆動制御回路２６などに出力される。さらに、再生信号処理回路２８は、ＲＦ信号に対して復号処理及び誤り検出処理などを行い、誤りが検出されたときには誤り訂正処理を行った後、再生データとしてバッファマネージャ３７を介してバッファＲＡＭ３４に格納する。また、再生データに含まれるアドレス情報はＣＰＵ４０に出力される。

駆動制御回路２６は、再生信号処理回路２８からのサーボ信号に基づいて、光ピックアップ装置２３の駆動系の駆動信号を生成し、光ピックアップ装置２３に出力する。これにより、トラッキング制御及びフォーカス制御が行われる。また、駆動制御回路２６は、ＣＰＵ４０の指示に基づいて、シークモータ２１を駆動するための駆動信号、及びスピンドルモータ２２を駆動するための駆動信号を生成する。各モータの駆動信号は、それぞれシークモータ２１及びスピンドルモータ２２に出力される。

バッファＲＡＭ３４には、光ディスク１５に記録するデータ（記録用データ）、及び光ディスク１５から再生したデータ（再生データ）などが一時的に格納される。このバッファＲＡＭ３４へのデータの入出力は、バッファマネージャ３７によって管理されている。

エンコーダ２５は、ＣＰＵ４０の指示に基づいて、バッファＲＡＭ３４に蓄積されている記録用データをバッファマネージャ３７を介して取り出し、データの変調及びエラー訂正コードの付加などを行ない、光ディスク１５への書き込み信号を記録層毎に生成する。ここで生成された書き込み信号はレーザ制御回路２４に出力される。

レーザ制御回路２４は、光ピックアップ装置２３の光源の発光パワーを制御する。例えば記録の際には、前記書き込み信号、記録条件、及び光源の発光特性などに基づいて、光源の駆動信号がレーザ制御回路２４にて生成される。

インターフェース３８は、上位装置９０（例えば、パソコン）との双方向の通信インターフェースであり、ＡＴＡＰＩ（ＡＴ Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ Ｐａｃｋｅｔ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、ＳＣＳＩ（Ｓｍａｌｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）及びＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）などの標準インターフェースに準拠している。

フラッシュメモリ３９には、ＣＰＵ４０にて解読可能なコードで記述された各種プログラム、及び光源の発光特性などが格納されている。

ＣＰＵ４０は、フラッシュメモリ３９に格納されている上記プログラムに従って前記各部の動作を制御するとともに、制御に必要なデータなどをＲＡＭ４１及びバッファＲＡＭ３４に保存する。

《記録処理》
次に、上位装置９０からユーザデータの記録要求があったときの、光ディスク装置２０における処理（記録処理）について説明する。図１１のフローチャートは、ＣＰＵ４０によって実行される一連の処理アルゴリズムに対応している。

上位装置９０の主制御装置（図示省略）は、ユーザからユーザデータの記録要求があると、記録コマンドを発行する。

上位装置９０から記録コマンドを受信すると、図１１のフローチャートに対応するプログラムの先頭アドレスがＣＰＵ４０のプログラムカウンタにセットされ、記録処理がスタートする。

最初のステップ４０１では、所定の線速度（又は角速度）で光ディスク１５が回転するように駆動制御回路２６に指示するとともに、上位装置９０から記録コマンドを受信した旨を再生信号処理回路２８などに通知する。また、記録コマンドに基づいて記録対象の記録層を特定し、該特定結果を再生信号処理回路２８、エンコーダ２５、及びレーザ制御回路２４などに通知する。ここでは、一例として、記録層Ｌ１と記録層Ｌ２と記録層Ｌ３にユーザデータが記録されるものとする。

次のステップ４０３では、バッファＲＡＭ３４に蓄積されている上位装置９０からのユーザデータ（記録用データ）を、記録層Ｌ１に記録するユーザデータ、記録層Ｌ２に記録するユーザデータ、及び記録層Ｌ３に記録するユーザデータに分割する。

次のステップ４０５では、指定アドレスに対応する目標位置近傍に光スポットが形成されるように、駆動制御回路２６に指示する。これにより、シーク動作が行なわれる。なお、シーク動作が不要であれば、ここでの処理はスキップされる。

次のステップ４０７では、記録を許可する。これにより、エンコーダ２５、レーザ制御回路２４及び光ピックアップ装置２３を介して、光ディスク１５の各記録層にユーザデータがそれぞれ記録される。

次のステップ４０９では、記録が完了したか否かを判断する。完了していなければ、ここでの判断は否定され、所定時間経過後に再度判断する。記録が完了していれば、ここでの判断は肯定され、記録処理を終了する。

《再生処理》
次に、上位装置９０から再生要求があったときの、光ディスク装置２０における処理（再生処理）について説明する。図１２のフローチャートは、ＣＰＵ４０によって実行される一連の処理アルゴリズムに対応している。

上位装置９０の主制御装置（図示省略）は、ユーザから光ディスク１５に記録されているデータの再生要求があると、再生コマンドを発行する。

上位装置９０から再生コマンドを受信すると、図１２のフローチャートに対応するプログラムの先頭アドレスがＣＰＵ４０のプログラムカウンタにセットされ、再生処理がスタートする。

最初のステップ５０１では、所定の線速度（又は角速度）で光ディスク１５が回転するように駆動制御回路２６に指示するとともに、上位装置９０から再生コマンドを受信した旨を再生信号処理回路２８などに通知する。また、再生コマンドに基づいて再生対象の記録層を特定し、該特定結果を再生信号処理回路２８及びレーザ制御回路２４などに通知する。ここでは、一例として、記録層Ｌ１と記録層Ｌ２と記録層Ｌ３に記録されているデータが再生されるものとする。

次のステップ５０３では、指定アドレスに対応する目標位置近傍に光スポットが形成されるように、駆動制御回路２６に指示する。これにより、シーク動作が行なわれる。なお、シーク動作が不要であれば、ここでの処理はスキップされる。

次のステップ５０５では、再生を許可する。これにより、光ピックアップ装置２３及び再生信号処理回路２８を介して、光ディスク１５の各記録層に記録されているデータがそれぞれ再生される。

次のステップ５０７では、再生が完了したか否かを判断する。完了していなければ、ここでの判断は否定され、所定時間経過後に再度判断する。再生が完了していれば、ここでの判断は肯定され、ステップ５０９に移行する。

このステップ５０９では、第１記録層Ｌ１からの再生データと第２記録層Ｌ２からの再生データと第３記録層Ｌ３からの再生データとを連結し、上位装置９０に転送する。そして、再生処理を終了する。

以上の説明から明らかなように、本実施形態の光ディスク装置２０では、再生信号処理回路２８と、ＣＰＵ４０及び該ＣＰＵ４０によって実行されるプログラムとによって、処理装置が実現されている。なお、ＣＰＵ４０によるプログラムに従う処理によって実現された処理装置の少なくとも一部をハードウェアによって実現することとしても良いし、あるいは全てをハードウェアによって実現することとしても良い。

また、光ディスク装置２０と上位装置９０とによって、情報処理装置が実現されている。そして、上位装置９０の主制御装置（図示省略）によって、制御装置が実現されている。

以上説明したように、本実施形態に係る光ピックアップ装置２３によると、光源５１から出射された直線偏光（ここではＰ偏光）の光束は、カップリングレンズ５２、偏光ビームスプリッタ５３、１／４波長板５４、及び対物レンズ５５を介して光ディスク１５の対象記録層に集光される。光ディスク１５からの戻り光（信号光＋迷光）は、往路と直交した直線偏光（ここではＳ偏光）となって偏光ビームスプリッタ５３に入射する。偏光ビームスプリッタ５３で−Ｚ方向に分岐された戻り光は、集光レンズ５７（集光光学素子）で収束光となり、偏光縦スリット５８（変更光学系）に入射する。偏光縦スリット５８は、戻り光に含まれる信号光をＰ偏光に変更し、迷光はＳ偏光のままで集光レンズ５７に向けて反射する。偏光縦スリット５８で反射され集光レンズ５７で平行光となった戻り光は、抽出素子５６に入射し、Ｐ偏光のみが光検出器５９に向けて反射される。この場合には、多層ディスクにおける中間層の厚さが薄くても、戻り光に含まれる信号光のみが光検出器５９で受光されるため、Ｓ／Ｎ比の高い光電変換信号が光検出器５９から出力されることとなる。これにより、ジッターを劣化させることなく、信号を再生することができる。従って、多層ディスクから所望の信号を精度良く取得することが可能となる。

また、集光レンズ５７は、信号光を光検出器５９に導く検出レンズを兼ねている。これにより、光学系の小型化、及び低コスト化を図ることができる。

また、本実施形態に係る光ディスク装置２０によると、多層ディスクにおける中間層の厚さが薄くても、Ｓ／Ｎ比の高い光電変換信号が光ピックアップ装置２３から出力されるため、多層ディスクへのアクセスを精度良く安定して行うことが可能となる。従って、多層ディスクからの情報の再生を精度良く行うことができる。

なお、上記実施形態では、第１部材５８ａが入射光に１／２波長の光学的位相差を付与する場合について説明したが、＋１／２×（２ｎ＋１）波長の光学的位相差を付与しても良い。ここで、ｎは自然数である。

また、上記実施形態において、前記偏光縦スリット５８に代えて、一例として図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示される反射型偏光ピンホール６０を用いても良い。この反射型偏光ピンホール６０は、Ｚ軸方向を厚さ方向とする平板であり、第１部材６０ａと第２部材６０ｂと第３部材６０ｃと第４部材６０ｄとから構成されている。第１部材６０ａは入射光に１／４波長の位相差を付与する円盤状の１／４波長膜であり、第２部材６０ｂは入射光を全反射する全反射膜（多層膜）であり、第３部材６０ｃは中央に第１部材６０ａが入る大きさの開口部を有し入射光に位相差を付与しない位相差０の膜であり、第４部材６０ｄはガラスやプラスチックのような透明部材である。この第４部材６０ｄの−Ｚ側の面に第２部材６０ｂが貼り付けられ、第４部材６０ｄの＋Ｚ側の面に第３部材６０ｃが貼り付けられ、第４部材６０ｄの＋Ｚ側の面の中央部に第１部材６０ａが貼り付けられている。このように、各部材を一体化することにより、調整が不要になり、加工も容易になる。

この反射型偏光ピンホール６０は、集光レンズ５７を介した戻り光に含まれる信号光が集光する位置に第２部材６０ｂの表面（反射面）が位置するとともに、信号光のほとんどが第１部材６０ａに入射するように配置される。

「信号光について」
集光レンズ５７を介した戻り光に含まれる信号光は、ほとんどが第１部材６０ａに入射する。

第１部材６０ａに入射した信号光は、１／４波長の光学的位相差が付与され、第４部材６０ｄを介して第２部材６０ｂに到達し、第２部材６０ｂの表面で反射されて第４部材６０ｄを介して第１部材６０ａに入射し、ここでさらに１／４波長の光学的位相差が付与され、集光レンズ５７に向かう。

すなわち、結果的に、信号光の全てに１／２波長の光学的位相差が付与されることとなる。

「迷光について」
集光レンズ５７を介した戻り光に含まれる迷光は、ほとんどは第３部材６０ｃに入射する。

第３部材６０ｃに入射した迷光は、第４部材６０ｄを介して第２部材６０ｂに到達し、第２部材６０ｂの表面で反射されて第４部材６０ｄを介して第３部材６０ｃに入射し、集光レンズ５７に向かう。

すなわち、迷光には光学的位相差が付与されないこととなる。

このように、反射型偏光ピンホール６０は、前記偏光縦スリット５８と同様な作用を奏することができる。

また、上記実施形態において、一例として図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）に示されるように、偏光縦スリット５８と光検出器５９を共通基板上に一体化させても良い。これにより、小型化を促進することができる。また、偏光縦スリット５８の調整と光検出器５９の調整を共通化でき、個々に調整しなくても良い。例えば、従来の光検出器５９の調整工程だけで、偏光縦スリット５８の調整もできてしまう。これにより、製造コストの低減を図ることができる。

また、上記実施形態では、抽出素子５６としてワイヤグリッド偏光子が用いられる場合について説明したが、これに限定されるものではない。

例えば、抽出素子５６として、屈折率の異なる２種類以上の透明体の積層体に凹凸構造を形成した偏光分離素子（例えば、特開２００５−２７５０９２号公報参照）を用いても良い。これは少ない層数で偏光分離が可能なため低コスト化が図れ、かつ波長帯域が広く斜め入射時でも偏光分離性能が劣化しないことから、組付け調整が容易になるというメリットがある。

また、抽出素子５６として、自己クローニング結晶（例えば、特第３２８８９７６号公報参照）を用いても良い。自己クローニング結晶は、周期的な溝または周期的な線状突起を有する基板上に、高屈折率媒質と低屈折率媒質とが交互にスパッタリングにて積層され、かつ両媒質層の少なくとも一部がスパッタエッチングにより形成されていることを特徴としている。そして、この自己クローニング結晶は、無機材料により作製されるため、耐熱性及び耐光性に優れている。

さらに、抽出素子５６として、一例として図１５に示されるように、Ｐ偏光を反射回折し、Ｓ偏光を透過させる偏光ホログラム６１を用いても良い。この偏光ホログラム６１は、一例として図１６に示されるように、製造時に２つのＰ偏光の光で露光されている。

そこで、偏光ビームスプリッタ５３で分岐された戻り光が偏光ホログラム６１に入射すると、この戻り光はＳ偏光なので偏光ホログラム６１を透過する。また、偏光縦スリット５８で反射され集光レンズ５７で平行光となった戻り光が偏光ホログラム６１に入射すると、この戻り光に含まれる信号光はＰ偏光なので反射回折されて光検出器５９へと導かれ（図１７（Ａ）参照）、迷光はＳ偏光なので偏光ホログラム６１を透過する（図１７（Ｂ）参照）。

なお、この場合に、偏光ホログラム６１を複数の領域に分割し、各領域における回折光の反射方向が互いに異なるようにしても良い。このとき、最適なサーボ信号が得られるように分割パターンを設定することができる。

また、上記実施形態では、情報の記録及び再生が可能な光ディスク装置について説明したが、これに限らず、情報の記録、再生及び消去のうち、少なくとも情報の再生が可能な光ディスク装置であれば良い。

また、上記実施形態では、光ディスクがＤＶＤ系の多層ディスクの場合について説明したが、これに限らず、光ディスクがＣＤ系、及び波長が４０５ｎｍの光に対応した次世代の情報記録媒体の多層ディスクであっても良い。

また、上記実施形態では、光ピックアップ装置が１つの半導体レーザを備える場合について説明したが、これに限らず、例えば互いに異なる波長の光束を発光する複数の半導体レーザを備えていても良い。この場合に、例えば波長が約４０５ｎｍの光束を発光する半導体レーザ、波長が約６６０ｎｍの光束を発光する半導体レーザ及び波長が約７８０ｎｍの光束を発光する半導体レーザの少なくとも１つを含んでいても良い。すなわち、光ディスク装置が互いに異なる規格に準拠した複数種類の光ディスクに対応する光ディスク装置であっても良い。この場合に、少なくともいずれかの光ディスクが多層ディスクであっても良い。

以上説明したように、本発明の抽出光学系によれば、信号光と迷光とを含む光束から信号光を効率良く抽出するのに適している。また、本発明の光ピックアップ装置によれば、多層ディスクから所望の信号を精度良く取得するのに適している。また、本発明の光ディスク装置によれば、多層ディスクへのアクセスを精度良く安定して行うのに適している。また、本発明の情報処理装置によれば、多層ディスクに対して、安定したアクセスを行うのに適している。

本発明の一実施形態に係る光ディスク装置の構成を示すブロック図である。 多層ディスクの構成を説明するための図である。 図１における光ピックアップ装置を説明するための図である。 図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、それぞれ図３における偏光縦スリットを説明するための図である。 図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、それぞれ偏光縦スリットの作用を説明するための図（その１）である。 図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、それぞれ偏光縦スリットの作用を説明するための図（その２）である。 図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、それぞれ偏光縦スリットの作用を説明するための図（その３）である。 図３における光検出器を説明するための図である。 集光レンズの焦点距離と多層ディスクの中間層の厚さの関係を説明するための図である。 ワイヤグリッド偏光子を説明するための図である。 光ディスク装置での記録時の処理を説明するためのフローチャートである。 光ディスク装置での再生時の処理を説明するためのフローチャートである。 図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）は、それぞれ反射型偏光ピンホールを説明するための図である。 図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）は、それぞれ偏光縦スリットと光検出器の一体化を説明するための図である。 光ピックアップ装置の変形例を説明するための図である。 図１５おける偏光ホログラムを説明するための図である。 図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）は、それぞれ偏光ホログラムの作用を説明するための図である。

符号の説明

１５…光ディスク、２０…光ディスク装置、２３…光ピックアップ装置、２８…再生信号処理回路（処理装置の一部）、４０…ＣＰＵ（処理装置の一部）、５１…光源、５５…対物レンズ、５６…抽出素子、５７…集光レンズ（集光光学素子）、５８…偏光縦スリット（変更光学系）、５８ａ…第１部材（第１の領域）、５８ｂ…第２部材（反射部材）、５８ｃ…第３部材（第２の領域）、５８ｄ…第４部材（透明部材）、５９…光検出器、６０…反射型偏光ピンホール（変更光学系）、６１…偏光ホログラム（抽出素子）、９０…上位装置（情報処理装置）、Ｌ０、Ｌ１、・・・、Ｌｎ…記録層（複数の記録層）。

Claims (9)

1. 複数の記録層を有する光ディスクからの戻り光のうちアクセス対象の記録層で反射された反射光を信号光とし、前記複数の記録層のうち前記アクセス対象の記録層以外の記録層で反射された反射光を迷光とし、前記信号光と前記迷光とが含まれる光束から前記信号光を抽出する抽出光学系であって、
   前記光束を集光する集光光学素子と；
   前記集光光学素子の光軸に直交する反射面を有し、該反射面が前記信号光の集光位置に配置されている反射部材と、前記反射部材に対して前記集光光学素子側にある前記迷光の集光位置と前記反射部材との間に配置され、第１の領域と第２の領域とを有し、前記第１の領域に入射した光束及び前記第２の領域に入射した光束を、互いに異なる偏光状態にして透過させる変更光学素子とを有し、前記集光光学素子からの光束に含まれる前記信号光と前記迷光とを偏光状態を互いに異ならせて前記集光光学素子に向けて出力する変更光学系と；
   前記集光光学素子の光軸に対して傾斜して前記集光光学素子の近傍に配置され、前記変更光学系から出力され前記集光光学素子を介した光束に含まれる前記迷光を透過させ前記信号光を前記集光光学素子に向けて反射する抽出素子と；を備える抽出光学系。
2. 前記第１の領域と前記第２の領域の境界は、前記集光光学素子からの光束を２分割する直線状の境界であり、
   前記第１の領域は、１／２波長の光学的位相差を付与して入射光束を透過させ、前記第２の領域は、光学的位相差を付与しないで入射光束を透過させることを特徴とする請求項１に記載の抽出光学系。
3. 前記第１の領域は、前記集光光学素子からの光束に含まれる前記信号光が入射する領域であり、前記第２の領域は、前記第１の領域を取り囲む領域であり、
   前記第１の領域は、１／４波長の光学的位相差を付与して入射光束を透過させ、前記第２の領域は、光学的位相差を付与しないで入射光束を透過させることを特徴とする請求項１に記載の抽出光学系。
4. 前記変更光学素子と前記反射部材は、透明部材を介して一体化されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の抽出光学系。
5. 前記抽出素子は、直交する２つの直線偏光のうち、一方の偏光を透過させ、他方の偏光を反射回折することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の抽出光学系。
6. 複数の記録層を有する光ディスクに光を照射し、前記光ディスクからの反射光を受光する光ピックアップ装置であって、
   光源と；
   前記光源から出射された光を前記複数の記録層のうちアクセス対象の記録層に集光する対物レンズと；
   前記光ディスクで反射され前記対物レンズを介した戻り光の光路上に配置され、前記アクセス対象の記録層で反射された反射光を信号光とし、前記複数の記録層のうち前記アクセス対象の記録層以外の記録層で反射された反射光を迷光とし、前記戻り光から前記信号光を抽出する請求項１〜５のいずれか一項に記載の抽出光学系と；
   前記抽出光学系で抽出された前記信号光を受光し、受光光量に応じた信号を生成する光検出器と；を備える光ピックアップ装置。
7. 前記抽出光学系の集光光学素子は、前記信号光を前記光検出器に導く検出レンズを兼ねてい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. 複数の記録層を有する光ディスクに対して、情報の記録、再生及び消去のうち少なくとも再生が可能な光ディスク装置であって、
   請求項６又は７に記載の光ピックアップ装置と；
   前記光ピックアップ装置の光検出器の出力信号を用いて、前記光ディスクに記録されている情報の再生を行なう処理装置と；を備える光ディスク装置。
9. 請求項８に記載の光ディスク装置と；
   前記光ディスク装置を制御する制御装置と；を備える情報処理装置。