JP5375885B2 - 光学ドライブ装置 - Google Patents

Description

本発明は光学ドライブ装置に関し、特に３ビーム法を用いてトラッキングサーボを行う光学ドライブ装置に関する。

トラッキングサーボに３ビーム法を用いる場合、光ビームは回折格子を通してディスク面に照射される。以下では、この回折格子によって生ずる０次回折光を「メインビームＭＢ」といい、＋１次回折光を「サブビームＳＢ１」といい、−１次回折光を「サブビームＳＢ２」という。メインビームＭＢは、サブビームＳＢ１，ＳＢ２の１０倍程度の強度を有する光ビームとなる。

光検出器は、これら３種の光ビームをそれぞれ受光するための３つの受光面を有する。これらの受光面は、光ディスクの記録層で反射した反射光ビーム（信号光）を受光する目的で設けられるものであるが、実際には信号光だけでなく、所望の記録層以外で反射した、いわゆる「迷光」も受光される。多層化された光ディスク（多層光ディスク）の記録・再生を行う場合には、アクセス対象層以外の記録層で反射した反射光ビームも迷光となる。

３種の光ビームはそれぞれ迷光を生じ、これらは大きく広がって、３つの受光面に照射される。中でも、メインビームＭＢの強度はサブビームＳＢ１，ＳＢ２の強度に比べて１０倍程度強いことから、メインビームＭＢの迷光がサブビームＳＢ１，ＳＢ２の受光面に照射されることによる影響は大きく、トラックキング誤差信号に大きなオフセットが生ずる原因となる。

このオフセットを除去するため、従来、様々な方法が試みられてきた。例えば特許文献１には、非点収差法で用いるシリンドリカルレンズとその前側焦線位置との間にスリットを配して迷光を遮断しようとする技術が開示されている。

特許第４４３４３００号公報

ところで、２０１０年に仕様決定されたＢＤＸＬ規格によれば、今後、３層、４層といった高度に多層化された光ディスクが用いられることとなっている。このような高度多層光ディスクでは層間距離が小さくなるため、信号光に対する迷光の強度比が、従来の２層光ディスクでの強度比に比べて大きくなる。

受光面の出力信号には、信号光の受光量分と迷光の受光量分に加え、信号光と迷光の干渉分が加算されるが、この干渉分には、信号光に対する迷光の強度比が大きいほど大きくなるという特徴がある。そのため、高度多層光ディスクでは、２層光ディスクに比べて干渉分が大きくなるが、特にサブビームＳＢ１，ＳＢ２に関しては、信号光と迷光（特にメインビームＭＢの迷光）の強度比がもともと大きいことから、高度多層光ディスクでは、干渉分が非常に大きな値となる。そのため、特許文献１に開示されるスリットだけでは、もはや十分にトラックキング誤差信号に生ずるオフセットを除去することはできず、さらなる迷光対策が求められている。

したがって、本発明の目的の一つは、新たな迷光対策を実現できる光学ドライブ装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明による光学ドライブ装置は、レーザ光源と、受光面を有する光検出器と、前記レーザ光源が発生した光ビームを、多層光ディスクの複数の記録層のうちのアクセス対象層に集光させるとともに、該多層光ディスクで反射した前記光ビームである反射光ビームを前記光検出器に集光させるレンズ系と、前記レンズ系を通過した前記反射光ビームに非点収差を与える非点収差光学素子と、前記非点収差光学素子と該非点収差光学素子の合焦点との間に配置された偏光変換光学素子とを備え、前記反射光ビームは、前記アクセス対象層で反射した信号光成分と、前記複数の記録層のうち前記アクセス対象層以外の記録層で反射した迷光成分とを含み、前記偏光変換光学素子は、前記信号光成分が前記受光面内に形成するスポットの少なくとも一部の領域に関して、前記信号光成分の偏光方向と前記迷光成分の偏光方向とが異なるよう設定されることを特徴とする。

本発明によれば、信号光成分が受光面内に形成するスポットの少なくとも一部の領域に関して、信号光と迷光の干渉を抑制できる。したがって、トラックキング誤差信号に生ずるオフセットを低減することが可能になる。

また、上記光学ドライブ装置において、前記偏光変換光学素子は、前記非点収差光学素子の２つの焦線位置のうち前記非点収差光学素子に近い前側焦線位置に配置されることとしてもよい。

また、上記光学ドライブ装置において、前記偏光変換光学素子は、前記前側焦線位置での前記信号光成分の断面形状のうち短手方向の半分が当該偏光変換光学素子と重なるよう配置されることとしてもよい。

この光学ドライブ装置において、さらに、前記偏光変換光学素子は、前記受光面のうち、前記前側焦線位置での前記信号光成分の断面形状のうち短手方向の中心線に対応する直線を挟んで一方側の領域と他方側の領域とで前記迷光成分の偏光方向が異なるよう、配置されることとしてもよい。

この光学ドライブ装置において、さらに、前記偏光変換光学素子は直角二等辺三角形であり、その底辺が前記中心線と一致するよう配置されることとしてもよい。

また、上記光学ドライブ装置において、前記偏光変換光学素子は、前記前側焦線位置での前記信号光成分の断面形状のすべてが当該偏光変換光学素子と重なるよう配置されることとしてもよい。

また、上記各光学ドライブ装置において、前記前側焦線位置での前記信号光成分の断面形状の短手方向の両外側を遮蔽する遮蔽板をさらに備えることとしてもよい。

また、上記各光学ドライブ装置において、前記偏光変換光学素子は、前記光検出器と一体に構成されることとしてもよい。

また、上記各光学ドライブ装置において、前記偏光変換光学素子は、Ｐ偏光をＳ偏光に変換する機能又はＳ偏光をＰ偏光に変換する機能のいずれか少なくとも一方を有することとしてもよく、さらに、前記偏光変換光学素子は１／２波長板であることとしてもよい。

本発明によれば、信号光成分が受光面内に形成するスポットの少なくとも一部の領域に関して、信号光と迷光の干渉を抑制できる。したがって、トラックキング誤差信号に生ずるオフセットを低減することが可能になる。

本発明の第１の実施の形態による光学ドライブ装置の模式図である。 センサレンズによって付与される非点収差の説明図である。 本発明の第１の実施の形態による光検出器の上面図である。 （ａ）は、本発明の第１の実施の形態による光検出器の近傍を拡大して描いた図である。（ｂ）は、本発明の背景技術による光学ドライブ装置の光検出器の近傍を、（ａ）と同様に描いた図である。 （ａ）（ｂ）はそれぞれ、本発明の第１の実施の形態による光学ドライブ装置における、前側焦線位置及び合焦点の平面図である。 （ａ）（ｂ）はそれぞれ、本発明の第１の実施の形態による、位置ずれが発生している場合の前側焦線位置及び合焦点の平面図である。 （ａ）（ｂ）はそれぞれ、本発明の第１の実施の形態による、レンズシフトが発生している場合の前側焦線位置及び合焦点の平面図である。 本発明の第１の実施の形態による受光面を拡大した図である。 （ａ）（ｂ）はそれぞれ、本発明の第２の実施の形態による光学ドライブ装置における、前側焦線位置及び合焦点の平面図である。 （ａ）（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態による、位置ずれが発生している場合の前側焦線位置及び合焦点の平面図である。 （ａ）（ｂ）はそれぞれ、本発明の第３の実施の形態による光学ドライブ装置における、前側焦線位置及び合焦点の平面図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態による光学ドライブ装置１の模式図である。

光学ドライブ装置１は、光ディスク１１の再生及び記録の少なくとも一方を行う。光ディスク１１としてはＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ等の各種光記録媒体を用いることができるが、本実施の形態では特に、多層膜によって多層化された記録面を有する円盤状の光ディスク（多層光ディスク）を用いる。

図１に示すように、光学ドライブ装置１は、レーザ光源２、光学系３、対物レンズ４、光検出器５、及び処理部６を備えて構成される。これらのうち、レーザ光源２、光学系３、対物レンズ４、及び光検出器５は光ピックアップを構成する。

光検出器５の受光面には、図１に示すように、ガラス３０を挟んで偏光変換光学素子３１が固着されている。これにより、偏光変換光学素子３１は、センサレンズ２５とその合焦点（後述）の間に配置される。これらは本発明の特徴をなす部分であるが、以下では、まず初めにその他の構成について説明することとし、ガラス３０及び偏光変換光学素子３１については、後ほど別途まとめて説明する。

光学系３は、回折格子２１、ビームスプリッタ２２、コリメータレンズ２３、１／４波長板２４、センサレンズ（非点収差光学素子。シリンドリカルレンズ）２５を有している。光学系３は、レーザ光源２が発生した光ビームを光ディスク１１に導く往路光学系として機能するとともに、光ディスク１１で反射した光ビームである反射光ビームを光検出器５に導く復路光学系としても機能する。

往路光学系では、回折格子２１は、レーザ光源２が発した光ビームを３ビーム（０次回折光及び±１次回折光）に分解しＳ偏光としてビームスプリッタ２２に入射させる。ビームスプリッタ２２は、入射されたＳ偏光を反射して、その進路を光ディスク１１方向に折り曲げる。コリメータレンズ２３は、ビームスプリッタ２２から入射される光ビームを平行光とする。１／４波長板２４は、コリメータレンズ２３を通過した光ビームを円偏光とする。１／４波長板２４を通過した光ビームは対物レンズ４に入射する。

対物レンズ４は、コリメータレンズ２３とともに、レーザ光源２が発生した光ビームを、光ディスク１１の複数の記録層のうちのアクセス対象層に集光させるとともに、光ディスク１１で反射した反射光ビームを光検出器５に集光させるレンズ系を構成する。具体的には、対物レンズ４は、光学系３から入射される光ビーム（コリメータレンズ２３を通過して平行光となった光ビーム）を光ディスク１１上に集光させ、光ディスク１１の記録面で反射してきた反射光ビームを平行光に戻す。平行光に戻された反射光ビームは、コリメータレンズ２３を通過することによって、光検出器５に集光する。

ここで、反射光ビームは記録面のランド・グループで回折されており、０次回折光及び±１次回折光に分解されている。この０次回折光及び±１次回折光は、回折格子２１により生ずる０次回折光及び±１次回折光とは異なるものである。、紛らわしいので、本明細書では、回折格子２１により分解された０次回折光，＋１次回折光，−１次回折光をそれぞれメインビームＭＢ，サブビームＳＢ１，サブビームＳＢ２と称し、０次回折光及び±１次回折光という場合には記録面のランド・グループでの回折によって生じた回折光を指すことにする。メインビームＭＢ，サブビームＳＢ１，サブビームＳＢ２は、それぞれ独立して反射光ビームを生ずる。

復路光学系では、対物レンズ４を通過し、１／４波長板２４を往復することによりＰ偏光となった反射光ビームがコリメータレンズ２３に入射する。コリメータレンズ２３を通過した反射光ビームは、集光しつつビームスプリッタ２２に入射する。ビームスプリッタ２２は、入射してきた反射光ビームを透過してセンサレンズ２５（シリンドリカルレンズ）に入射させる。センサレンズ２５は、ビームスプリッタ２２から入射された反射光ビームに非点収差を付与する。非点収差を付与された反射光ビームは光検出器５に入射する。

図２はセンサレンズ２５によって付与される非点収差の説明図である。同図に示すように、センサレンズ２５は一方方向（同図ＭＹ軸方向＝子線方向。）にのみレンズ効果を有している。そのため、図１に示したコリメータレンズ２３とセンサレンズ２５によって構成される光学系の焦点の位置は、ＭＹ軸方向と、ＭＹ軸方向に垂直な方向であるＭＸ軸方向（母線方向）とで異なっている。

ＭＹ軸方向の焦点が合う位置を、図２に示すように「前側焦線位置」という。この位置における反射光ビームの断面形状は、ＭＸ軸方向に細長い長方形状となる。同様に、ＭＸ軸方向の焦点が合う位置を「後側焦線位置」という。この位置における反射光ビームの断面形状は、ＭＹ軸方向に細長い長方形状となる。なお、ＭＹ軸方向とＭＸ軸方向の反射光ビームの長さが等しい点を「合焦点」という。

光学ドライブ装置１では、焦点を合わせようとする層（アクセス対象層）で反射した反射光ビーム（信号光成分）の合焦点がちょうど光検出器５上に位置するようにするための、対物レンズ４の位置制御が行われる（フォーカスサーボ）。逆に言えば、アクセス対象層以外の記録層で反射した光ビーム（迷光成分）の合焦点は光検出器５上に位置しないこととなり、迷光成分が光検出器５上に形成するスポット（迷光スポット）は、信号光成分が光検出器５上に形成するスポット（信号光スポット）に比べ、大きく広がった形状を有することとなる。

図１に戻る。光検出器５は、光学系３から出射される反射光ビームの光路に交差する平面上に設置される。光検出器５は３つの受光面を備えており、各受光面はそれぞれ所定数の受光領域に分割されている。光検出器５は、この受光領域ごとに、光ビームの強度を受光面で面積分して得られる値（受光量）の振幅を有する信号を出力するよう構成される。

図３は、光検出器５の上面図である。同図には、各反射光ビームの信号光スポットも示している。同図に示すように、光検出器５は、いずれも正方形である受光面５ａ〜５ｃを有している。受光面５ａ〜５ｃは、それぞれメインビームＭＢ、サブビームＳＢ１、サブビームＳＢ２を受光する目的で設けられているもので、それぞれ対応する反射光ビームの信号光スポットが形成される場所に配置されている。

受光面５ａ〜５ｃは、図３に示すように、それぞれいずれも正方形である４つの受光領域に分割されている。具体的には、それぞれ左上から反時計回りに、受光面５ａは４つの受光領域Ａ〜Ｄに、受光面５ｂは４つの受光領域Ｅ１〜Ｅ４に、受光面５ｃは４つの受光領域Ｆ１〜Ｆ４に、４分割されている。光学ドライブ装置１では、これらの受光領域を適宜組み合わせて用いることで、フォーカス誤差信号ＦＥ、全加算信号（プルイン信号ＰＩ、ＲＦ信号ＲＦ）、トラッキング誤差信号ＴＥなどの各種信号を生成することが可能となっている。

図１に戻る。処理部６は、一例として多チャンネル分のアナログ信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換機能を備えたＤＳＰ(Digital Signal Processor)で構成されており、光検出器５の出力信号を受け付けて、フォーカス誤差信号ＦＥ、全加算信号（プルイン信号ＰＩ、ＲＦ信号ＲＦ）、トラッキング誤差信号ＴＥを生成する。

処理部６による各信号の具体的な生成方法について、簡単に説明しておく。以下の説明において、Ｉ_Ｘは受光領域Ｘの受光量を示す。

フォーカス誤差信号ＦＥは、次の式（１）又は式（２）により生成することが好適である。ただし、ｋは定数である。式（１）は１ビーム法による非点収差法を表し、式（２）は３ビーム法による非点収差法（差動非点収差法）を表している。

トラッキング誤差信号ＴＥは、次の式（３）乃至式（５）により生成することが好適である。ただし、ｋは定数である。式（３）乃至式（５）は、差動プッシュプル法を表している。他に、位相差検出法を用いてトラッキング誤差信号ＴＥを生成してもよい。

ここで、信号光と迷光の干渉分は、各受光領域の受光量に影響する。したがって、信号光と迷光の干渉が発生すると、式（４）や式（５）の右辺各項が変化し、トラックキング誤差信号にオフセットが生ずる原因となる。本発明では、信号光と迷光の干渉の発生を抑制することで、トラックキング誤差信号に生ずるオフセットを低減する。

プルイン信号ＰＩ及びＲＦ信号ＲＦは、全加算信号であるので、次の式（６）のように受光面５ａのすべての受光領域の受光量を加算することによって生成できる。

図１に戻る。ＣＰＵ７はコンピュータやＤＶＤレコーダー等に内臓される処理装置であり、図示しないインターフェイスを介し、処理部６に対して光ディスク１１上のアクセス位置を特定するための指示信号を送信する。この指示信号を受信した処理部６は、フォーカスサーボ及びトラッキングサーボを行う。フォーカスサーボは、フォーカス誤差信号ＦＥがゼロとなる位置まで対物レンズ４を光ディスク１１の表面に垂直に移動させることにより、アクセス対象層の表面に焦点を合わせる処理である。トラッキングサーボは、トラッキング誤差信号ＴＥがゼロとなる位置まで対物レンズ４を光ディスク１１の表面に平行に移動させる（この移動を「レンズシフト」という）ことにより、トラックオン状態を実現する処理である。トラッキングサーボは、フォーカスサーボオンの状態（信号光成分の合焦点が光検出器５の受光面上にある状態）で実行される。トラックオン状態になると、ＣＰＵ７は処理部６が生成するＲＦ信号ＲＦをデータ信号として取得する。

さて、ここからガラス３０及び偏光変換光学素子３１の構成及び機能について説明する。

図４（ａ）は、光検出器５の近傍を拡大して描いた図である。同図には、図１には明示していなかった基板４０も記載している。

図４（ａ）にも示すように、光検出器５のおもて面（受光面５ａ〜５ｃが設けられる表面）にはガラス３０を挟んで偏光変換光学素子３１が固着され、これにより、これらは一体に構成される。ガラス３０の厚みＤは、ガラス３０の屈折率を考慮して、フォーカスサーボオンのとき（信号光成分の合焦点が光検出器５の受光面上にあるとき）の信号光成分の合焦点と前側焦線位置の間の距離に等しくなるよう設定される。以下では、単に前側焦線位置という場合、フォーカスサーボオンのときの信号光成分の前側焦線位置を指すことにする。ガラス３０の厚みＤを上記のように設定することにより、偏光変換光学素子３１は前側焦線位置に配置されることになる。

なお、偏光変換光学素子３１は、上述のように前側焦線位置に配置することが好ましいが、必ずしも前側焦線位置と完全に一致していなければならないわけではない。偏光変換光学素子３１の具体的な配置は、信号光と迷光の干渉を抑制するという本発明の目的が果たされる範囲で、任意に決定してよい。

受光面５ａ〜５ｃの各受光領域は、光検出器５を貫通する貫通電極ＴＨと、光検出器５のうら面に設けられたバンプＢＰを介して、基板４０の表面に形成された配線パターン（不図示）に接続される。各受光領域の受光量を示す信号（光検出器５の出力信号）は、このルートを通じて基板４０に伝達される。

参考として、背景技術による光学ドライブ装置の例を挙げておく。図４（ｂ）は、背景技術による光学ドライブ装置の光検出器５の近傍を、図４（ａ）と同様に描いた図である。同図に示すように、背景技術では、ボンディングワイヤーＷＢ及び基板４０に設けられたボンディングパッドＰを用いて、光検出器５の出力信号を基板４０に伝達している。しかし、本実施の形態では、ガラス３０が存在するためにこのようなボンディングワイヤーＷＢの利用ができないことから、上述したように、貫通電極ＴＨを用いて光検出器５の出力信号を基板４０に伝達している。

偏光変換光学素子３１は、通過する光ビームの偏光方向を変換する素子であり、具体的には、Ｐ偏光をＳ偏光に変換する機能又はＳ偏光をＰ偏光に変換する機能のいずれか少なくとも一方を有する。例えば、１／２波長板を偏光変換光学素子３１として好適に用いることができる。本実施の形態では、光学系３から光検出器５に向けて射出される反射光ビームは、信号光成分、迷光成分ともにＰ偏光となっている。反射光ビームが偏光変換光学素子３１を通過すると、通過した部分の偏光方向はＳ偏光に変化する。

図５（ａ）（ｂ）はそれぞれ、本実施の形態による光学ドライブ装置における、前側焦線位置及び合焦点の平面図である。図５（ａ）には、メインビームＭＢ、サブビームＳＢ１，ＳＢ２それぞれの信号光成分と、メインビームＭＢの迷光成分（Ｍ_ＭＢと記す）とについて、前側焦線位置における断面形状を記載している。また、図５（ｂ）には、メインビームＭＢ、サブビームＳＢ１，ＳＢ２それぞれの信号光成分が光検出器５上に形成するスポット（信号光スポット）と、メインビームＭＢの迷光成分Ｍ_ＭＢが光検出器５上に形成するスポット（迷光スポット）とを記載している。両図では、これら断面形状及びスポットにハッチングを施し、このハッチングにより各成分の偏光方向を表している。ハッチングと偏光方向の具体的な対応関係は、図中に示したとおりである。

図５（ａ）に示すように、前側焦線位置には偏光変換光学素子３１が配置される。偏光変換光学素子３１の具体的な位置及び形状は、信号光スポットの少なくとも一部の領域、好ましくは全部の領域に関して、信号光成分の偏光方向と迷光成分の偏光方向とが異なるよう設定される。こうすることで、信号光と迷光の干渉が抑制され、トラックキング誤差信号に生ずるオフセットを低減することが可能になるからである。

図５（ａ）には、信号光スポットの全部の領域で信号光成分の偏光方向と迷光成分の偏光方向とが異なるように設定した、偏光変換光学素子３１の形状の具体的な例を開示している。なお、本実施の形態による偏光変換光学素子３１は、図５（ａ）に示すように、メインビームＭＢ、サブビームＳＢ１，ＳＢ２それぞれに対応する１／２波長板３１ａ，３１ｂ，３１ｃからなる。１／２波長板３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、それぞれ対応する反射光ビームが異なるだけで、対応する反射光ビームに対する配置の関係は同様であるので、以下では１／２波長板３１ａを例にとって説明する。

前側焦線位置でのメインビームＭＢの信号光成分の断面形状は、図５（ａ）に示すように、長方形状である。その短手方向の中心線Ｃを受光面５ａに投影すると、正方形である受光面５ａの一方対角線に一致する直線Ｄ（図５（ｂ））となる。受光面５ａの直線Ｄの一方側の領域を逆に前側焦線位置に投影すると、前側焦線位置に直角二等辺三角形の領域が得られる。１／２波長板３１ａは、この直角二等辺三角形の領域に形状及び位置がともに等しい直角二等辺三角形の１／２波長板である。

以上のような１／２波長板３１ａを用いると、前側焦線位置でのメインビームＭＢの信号光成分の断面形状のうち短手方向の半分（中心線Ｃを挟んで一方側の領域）が、図５（ａ）に示すように、１／２波長板３１ａを通過することになる。

信号光成分は、中心線Ｃ又は直線Ｄを挟んで、前側焦線位置と受光面とでは、領域が入れ替わるという性質を有している。つまり、前側焦線位置で中心線Ｃの一方側の領域（図面右上側の領域）を通過する信号光成分は、受光面５ａでは、直線Ｄの他方側の領域（図面左下側の領域）に照射される。一方、前側焦線位置で中心線Ｃの他方側（図面左下側の領域）を通過する信号光成分は、受光面５ａでは、直線Ｄの一方側の領域（図面右上側の領域）に照射される。したがって、１／２波長板３１ａを上記のように配置することで、図５（ｂ）に示すように、信号光スポットのうち直線Ｄの他方側の領域（図面左下側の領域）がＳ偏光、直線Ｄの一方側の領域（図面右上側の領域）がＰ偏光となる。

これに対し、焦点の合っていない反射光ビームである迷光成分Ｍ_ＭＢでは、信号光成分のような領域の入れ替えが発生しない。また、迷光成分Ｍ_ＭＢはほぼ平行光であると考えてよいので、前側焦線位置での迷光成分Ｍ_ＭＢの断面形状と、光検出器５上に形成される迷光スポットの形状とは、ほぼ同一になる。したがって、迷光スポットのうちＳ偏光となるのは、受光面５ａの直線Ｄの一方側の領域（図面右上側の領域）に照射される部分となる。

このように、信号光スポットは、直線Ｄを挟んで、受光面５ａの一方側の領域でＰ偏光となり、他方側の領域でＳ偏光となる。一方、迷光スポットは、直線Ｄを挟んで、受光面５ａの一方側の領域でＳ偏光となり、他方側の領域でＰ偏光となる。したがって、本実施の形態では、信号光スポットの全部の領域で信号光成分の偏光方向と迷光成分の偏光方向とが異なっており、信号光と迷光の干渉が抑制されている。

なお、ここでは、上述のように、１／２波長板３１ａ，３１ｂ，３１ｃの形状を直角二等辺三角形としているが、光学ビームと光検出器５の間の位置ずれやレンズシフトがある場合に信号光が受光面に対してシフトする範囲をカバーできる形状であれば、直角二等辺三角形以外の形状であっても採用できる。

以上説明したように、本実施の形態による光学ドライブ装置１によれば、信号光と迷光の干渉が抑制される。したがって、トラックキング誤差信号に生ずるオフセットを低減することが可能になる。

なお、例えば対物レンズ４の開口数が０．８５、復路光学倍率が１５倍であるとすると、前側焦線位置での各ビームの信号光成分の断面形状の幅（短手方向の長さ）は約５μｍである。したがって、ガラス３０上に偏光変換光学素子３１を配置するにあたっては、半導体プロセス並みの高い精度で実施する必要がある。例えば、偏光変換光学素子３１として薄膜１／２波長板を用い、図４（ａ）に示した基板４０上に他の半導体部品を形成するのと同時に、蒸着法によってガラス３０上に偏光変換光学素子３１を形成することが好適である。

ここまでは、光学ビームと光検出器５の間の位置ずれがない理想的な場合について説明したが、実際には、製造時の組み付け精度誤差に起因する位置ずれや、トラッキングサーボに起因するレンズシフトなどによって、光学ビームと光検出器５の間に位置ずれが発生する。以下では、このような位置ずれが発生する場合の例を２つ挙げて、そのような場合であっても本発明の効果が得られることを説明する。

図６（ａ）（ｂ）はそれぞれ、組み付け精度誤差に起因する位置ずれが発生している場合の前側焦線位置及び合焦点の平面図である。同図には、信号光成分が完全に偏光変換光学素子３１を通過しなくなった例を示している。この例では、同図に示すように、光検出器５上に形成される信号光スポットの位置も、対応する受光面の中心からずれている。また、信号光スポットの偏光方向は、すべての領域でＰ偏光のままである。

光検出器５と偏光変換光学素子３１の間で位置ずれが発生しているわけではないので、迷光スポットは、図５（ａ）（ｂ）で説明したものと同様、受光面５ａのうち直線Ｄの一方側の領域（図面右上側の領域）に照射される部分がＳ偏光、その他の部分がＰ偏光となっている。

この例においても、図６（ｂ）に示すように、Ｐ偏光である信号光スポットと、迷光スポットのうちＳ偏光である部分との重なりが少しはあるので、少なくともこの部分においては、信号光と迷光の干渉を抑制できる。

このように、光学ドライブ装置１によれば、組み付け精度誤差に起因する位置ずれが発生している場合であっても、信号光と迷光の干渉を、少なくとも信号光スポット内の一部の領域では抑制できる。したがって、大きくはないものの、トラックキング誤差信号に生ずるオフセットの低減という効果を得ることが可能になっている。

次に、図７（ａ）（ｂ）はそれぞれ、トラッキングサーボに起因してレンズシフトが発生している場合の前側焦線位置及び合焦点の平面図である。レンズシフトが発生している場合、前側焦線位置での信号光成分の断面形状は、その長手方向（図示した方向Ａ）に移動する。移動の量はそれほど大きくはならないので、中心線Ｃを挟んで一方側の領域が偏光変換光学素子３１を通過する、という状態はレンズシフト発生時にも維持される。

光検出器５上では、レンズシフトが発生している場合の信号光スポットの移動方向は、上下方向（図示した方向Ｂ）である。迷光スポットも移動するが、その移動方向は信号光スポットとは異なる。

図８は、受光面５ａを拡大した図である。同図に示すように、この例では、信号光スポットがＢ方向に移動した結果、信号光スポットのＳ偏光となっている部分の一部が、迷光スポットがＳ偏光となっている領域に食い込んでしまっている（図示した部分Ｘ）。このため、この食い込み部分では信号光と迷光の干渉を抑制する効果は働かないが、その他の部分では上述した通りに抑制効果が得られる。

このように、光学ドライブ装置１によれば、トラッキングサーボに起因してレンズシフトが発生している場合であっても、信号光と迷光の干渉を、信号光スポット内のほとんどの領域で抑制できる。したがって、完全ではないものの、トラックキング誤差信号に生ずるオフセットの低減という効果を得ることが可能になっている。

なお、図７（ｂ）から明らかなように、レンズシフトに伴う信号光と迷光の干渉はメインビームＭＢ、サブビームＳＢ１，ＳＢ２のそれぞれで発生するが、トラッキング誤差信号ＴＥに及ぼす影響という観点からは、このうちサブビームＳＢ１，ＳＢ２での干渉成分が支配的である。したがって、レンズシフトに伴ってトラックキング誤差信号に生ずるオフセットを低減するためには、サブビームＳＢ１，ＳＢ２での干渉成分を低減することが特に重要である。この点、光学ドライブ装置１によれば、サブビームＳＢ１，ＳＢ２についても信号光スポット内のほとんどの領域で信号光と迷光の干渉を抑制できるので、レンズシフトに伴ってトラックキング誤差信号に生ずるオフセットを効果的に低減することが可能になっている。以下、詳しく説明する。

まず、サブビームＳＢ１，ＳＢ２での干渉成分は、レンズシフトの有無によらず、トラッキング誤差信号ＴＥに対し、メインビームＭＢでの干渉成分に比べてｋ倍の影響を与えている。これは、式（３）に示したように、トラッキング誤差信号ＴＥの算出の際にサブビームＳＢ１，ＳＢ２の受光量をｋ倍（ｋ＞１）していることによるものである。

そして、レンズシフトが発生すると、サブビームＳＢ１，ＳＢ２での干渉成分が増大する。これは、レンズシフトに伴って信号光スポットだけでなく迷光スポットも移動し、その結果、受光面５ｂと受光面５ｃとで干渉成分が非対称となることによるものである。したがって、レンズシフトが発生している場合、サブビームＳＢ１，ＳＢ２での干渉成分がトラッキング誤差信号ＴＥに対して与える影響は、さらに大きく支配的となる。光学ドライブ装置１によれば、このように支配的な影響を有するサブビームＳＢ１，ＳＢ２での干渉成分を抑制できるので、トラックキング誤差信号に生ずるオフセットを効果的に低減することが可能になる。

図９（ａ）（ｂ）はそれぞれ、本発明の第２の実施の形態による光学ドライブ装置１における、前側焦線位置及び合焦点の平面図である。図面に現れている各構成要素やハッチングの意味は図５（ａ）（ｂ）と同様であるので、詳しい説明は割愛する。

本実施の形態による光学ドライブ装置１は、前側焦線位置に遮蔽板３２を設けた点と、これに伴って偏光変換光学素子３１の形状を変更した点で、第１の実施の形態による光学ドライブ装置１と異なっている。以下、相違点を中心に詳しく説明する。

遮蔽板３２は、前側焦線位置での信号光成分の断面形状の短手方向の両外側を遮蔽するように設けられる。具体的には、図９（ａ）に示すように、受光面に対応する領域よりも十分に広い外周を有し、かつ信号光成分を通すための開口部３２ａ〜３２ｃを有する遮蔽板とすればよい。開口部３２ａ〜３２ｃは、信号光成分の断面形状より少し大きくすることが好ましい。

なお、図９（ａ）では、開口部３２ａの短手方向の幅を、開口部３２ｂ，３２ｃに比べて大きくしているが、これは１ビーム法による非点収差法に対応する構成である。つまり、非点収差法によるフォーカスサーボを行うためには、合焦点だけでなく合焦点から少しずれた位置でも信号光成分を正しく受光できるようにする必要がある。そこで、合焦点から少しずれた位置で信号光成分をすべて通過させられるように、開口部３２ａの短手方向の幅を少し大き目に確保している。３ビーム法による非点収差法を行う場合には、開口部３２ｂ，３２ｃの短手方向の幅も、同様に少し大き目に確保すればよい。

また、図９（ａ）では、開口部３２ａ〜３２ｃの長手方向の幅を、信号光成分の断面形状に比べて大きくしている。これは、上述したレンズシフトによる信号光成分の断面形状の移動に対応するものである。

さて、偏光変換光学素子３１は、第１の実施の形態と同様、メインビームＭＢ、サブビームＳＢ１，ＳＢ２それぞれに対応する１／２波長板３１ａ，３１ｂ，３１ｃから構成される。本実施の形態でも、１／２波長板３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、それぞれ対応する反射光ビームが異なるだけで、対応する反射光ビームに対する配置の関係は同様であるので、以下では１／２波長板３１ａを例にとって説明する。

１／２波長板３１ａは、第１の実施の形態と同様、前側焦線位置でのメインビームＭＢの信号光成分の断面形状のうち短手方向の半分（中心線Ｃを挟んで一方側の領域）が、当該偏光変換光学素子３１を通過するように配置される。具体的には、中心線Ｃによって開口部３２ａを２つの領域に分けた場合の一方側の領域を占める１／２波長板によって、１／２波長板３１ａが構成される。

したがって、信号光スポットについては、第１の実施の形態と同様、図９（ｂ）に示すように、直線Ｄの他方側の領域（図面では左下側の領域）がＳ偏光、直線Ｄの一方側の領域（図面では右上側の領域）がＰ偏光となる。

一方、迷光スポットについても、受光面５ａの直線Ｄの一方側の領域（図面では右上側の領域）がＳ偏光となり、その他の部分がＰ偏光となるという点では第１の実施の形態と同様であるが、遮蔽板３２によって大きく遮蔽されることから、図９（ｂ）に示すように、迷光スポットが形成されない領域が多く発生する。このため、第１の実施の形態と同様に信号光と迷光の干渉が発生しなくなくなるのはもちろん、迷光の受光量そのものが減ることになる。したがって、本実施の形態では、トラックキング誤差信号に生ずるオフセットのさらなる低減が実現されている。また、第１の実施の形態と同様に、サブビームＳＢ１，ＳＢ２についても信号光スポット内のほとんどの領域で信号光と迷光の干渉を抑制できるので、本実施の形態においても、レンズシフトに伴ってトラックキング誤差信号に生ずるオフセットが効果的に低減されている。

本実施の形態は、特に上述した「組み付け精度誤差に起因する位置ずれ」が発生している場合に、第１の実施の形態に比べて大きな効果を有する。以下、この点について説明する。

図１０（ａ）（ｂ）は、組み付け精度誤差に起因する位置ずれが発生している場合の前側焦線位置及び合焦点の平面図である。同図には、信号光成分が完全に偏光変換光学素子３１を通過しなくなった例を示している。この例では、図６（ｂ）に示した第１の実施の形態の場合と同様、光検出器５上に形成される信号光スポットの位置も、対応する受光面の中心からずれている。また、信号光スポットの偏光方向は、すべての領域でＰ偏光のままである。

迷光スポットに関しても、偏光方向の点では図６（ｂ）に示した例と同様である。しかし一方で、遮蔽板３２を設けたことにより、図１０（ｂ）に示すように、受光面の多くの部分で迷光スポットが形成されなくなっている。このため、図６（ｂ）に示した例と比べると、明らかに信号光と迷光とが干渉する領域が減少している。すなわち、干渉領域である、迷光がＰ偏光となる領域は、開口部の半分の領域となるため、大幅に減少する。このことから、本実施の形態によれば、第１の実施の形態に比べ、トラックキング誤差信号に生ずるオフセットを低減することが可能になっていると言える。

図１１（ａ）（ｂ）はそれぞれ、本発明の第３の実施の形態による光学ドライブ装置１における、前側焦線位置及び合焦点の平面図である。図面に現れている各構成要素やハッチングの意味は図５（ａ）（ｂ）と同様であるので、詳しい説明は割愛する。

本実施の形態による光学ドライブ装置１は、偏光変換光学素子３１の形状及び配置を変更した点で、第１の実施の形態による光学ドライブ装置１と異なっている。以下、相違点を中心に詳しく説明する。

本実施の形態による偏光変換光学素子３１は、図１１（ａ）に示すように、前側焦線位置での信号光成分の断面形状のすべてが、当該偏光変換光学素子３１と重なるよう配置される。なお、この場合の偏光変換光学素子３１を構成する１／２波長板３１ａ〜３１ｃの具体的な位置は、第２の実施の形態で説明した開口部３２ａ〜３２ｃと同一のものとすることが好適である。一方、１／２波長板３１ａ〜３１ｃの具体的な大きさについては、図１１（ａ）にも示すように、図９（ａ）に示した開口部３２ａ〜３２ｃより短手方向の幅を小さくすることができる。すなわち、遮蔽板３２を用いる第２の実施の形態では、信号光をロスしないために、開口部３２ａ〜３２ｃの短手方向の幅を信号光の幅に対してある程度大きくする必要があった。これに対し、本実施の形態では信号光のロスが発生しないため、光学系と光検出器５の位置ずれを考慮しても、少なくとも遮蔽板３２の開口部３２ａ〜３２ｃとの比較においては、偏光変換光学素子３１の短手方向の幅を大幅に小さくできる。また、非点収差法にかかるメインビームＭＢの信号光ロスも考慮しなくてよいので、メインビームＭＢにかかる１／２波長板３１ａの短手方向の幅を、サブビームＳＢ１，ＳＢ２にかかる１／２波長板３１ｂ，３１ｃと同程度に小さくすることが可能になる。このように１／２波長板３１ａ〜３１ｃの短手方向の幅を小さくすることにより、受光面上で信号光と迷光が重なる領域を縮小できる。

偏光変換光学素子３１を以上のように配置することで、図１１（ｂ）に示すように、信号光スポットはすべてＳ偏光となる。一方、迷光スポットは、図１１（ｂ）に示すように、偏光変換光学素子３１を光検出器５上に投影した領域のみがＳ偏光となり、他はＰ偏光となる。

したがって、図１１（ｂ）に示すように、信号光スポットの中心付近では、受光面５ａ〜５ｃのいずれにおいても、信号光スポットと迷光スポットがともにＳ偏光となり、信号光と迷光とが干渉する。一方で、本実施の形態によれば、レンズシフト時においてもこの干渉領域の面積が変わらなくなる。つまり、第１及び第２の実施の形態に比べると、本実施の形態ではレンズシフトがある場合の干渉領域の面積をより小さくできるため、迷光の低減効果が大きくなる。

ここで、偏光変換光学素子３１を構成する各１／２波長板３１ａ〜３１ｃの短手方向の幅は、上述したように、それほど大きくする必要はない。具体的には、５〜６μｍで十分である。迷光スポットのＳ偏光領域の短手方向の幅もおおむねこの程度となる。

これに対し、信号光スポットの直径は約５０μｍである。信号光スポットの直径が５０μｍ、迷光スポットのＳ偏光領域の短手方向の幅が５μｍであると仮定して、干渉領域の面積（信号光スポットと迷光スポットのＳ偏光領域との重複領域の面積）を算出すると、約２５０μｍ^２となる。信号光スポットの面積がπ×２５^２≒１９６３μｍ^２であることに鑑みると、本実施の形態では、偏光変換光学素子３１を用いない背景技術に比べ、干渉領域の面積が（２５０／１９６３）×１００≒１３％に減少していることになる。これは、信号光と迷光の干渉も１３％程度に減少していることを意味している。

本実施の形態によれば、第１及び第２の実施の形態に比べても、信号光と迷光の干渉を減少させることができる。以下、詳しく説明する。

干渉の大きさは、図８に示したＸに相当するパラメータ（信号光と迷光の干渉が発生する領域の幅。以下、「干渉幅」と称する。）を用いて比較できる。レンズシフト時の信号光のシフト量が１０μｍ程度である場合を例に取って説明すると、まず第１の実施の形態（図８）での干渉幅（＝Ｘ）は、Ｂ方向の信号光スポットの移動量が１０μｍとなることから、１０×（１／√２）＝７μｍ程度となる。次に、第２の実施の形態（図９）での干渉幅は、対応する開口部の幅が１４μｍ以下（対応する１／２波長板の幅が７μｍ以下）である場合には開口部の幅の半分に等しくなり、そうでない場合には７μｍとなる。具体的な数値を挙げて説明すると、開口部３２ａの幅は５０μｍ程度、開口部３２ｂ，３２ｃの幅はそれぞれ１５μｍ程度であるので、メインビームＭＢ、サブビームＳＢ１，ＳＢ２のいずれについても、干渉幅は７μｍ程度となる。

これらに対し、本実施の形態（図１１）での干渉幅は、上述した「迷光スポットのＳ偏光領域の短手方向の幅」であり、約５〜６μｍである。この約５〜６μｍという値は、上述した第１及び第２の実施の形態いずれの場合の値よりも小さな値となっている。これは、本実施の形態では、第１及び第２の実施の形態に比べ、信号光と迷光の干渉が減少していることを意味している。

なお、第２の実施の形態に関して、例えば開口部３２ｂ，３２ｃの幅をより小さく（１４μｍ以下）することも考えられる。こうすれば干渉幅を小さくすることができるが、一方で信号光のロスが生じやすくなるため、光学ドライブ装置１の動作に問題が生じないよう、実際の使用環境において適宜調整を行うことが必要になる。本実施の形態では、このような信号光のロスはそもそも生じないことから、第２の実施の形態に比べて容易に、干渉幅を小さくすることが可能になっている。

このように信号光と迷光の干渉が減少していることから、本実施の形態では、第１及び第２の実施の形態に比べ、トラックキング誤差信号に生ずるオフセットをより低減することが可能になっている。また、第１及び第２の実施の形態と同様に、サブビームＳＢ１，ＳＢ２についても信号光スポット内のほとんどの領域で信号光と迷光の干渉を抑制できることから、本実施の形態においても、レンズシフトに伴ってトラックキング誤差信号に生ずるオフセットが効果的に低減されている。

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明が、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施され得ることは勿論である。

１ 光学ドライブ装置
２ レーザ光源
３ 光学系
４ 対物レンズ
５ 光検出器
５ａ〜５ｃ 受光面
６ 処理部
１１ 光ディスク
２１ 回折格子
２２ ビームスプリッタ
２３ コリメータレンズ
２４ １／４波長板
２５ センサレンズ
３０ ガラス
３１ 偏光変換光学素子
３１ａ〜３１ｃ １／２波長板
３２ 遮蔽板
３２ａ〜３２ｃ 開口部
４０ 基板
Ａ〜Ｄ，Ｅ１〜Ｅ４，Ｆ１〜Ｆ４ 受光領域
ＢＰ バンプ
ＭＢ メインビーム
Ｍ_ＭＢ メインビームの迷光成分
Ｐ ボンディングパッド
ＳＢ１〜ＳＢ２ サブビーム
ＴＨ 貫通電極
ＷＢ ボンディングワイヤー

Claims (9)

1. レーザ光源と、
   受光面を有する光検出器と、
   前記レーザ光源が発生した光ビームを、多層光ディスクの複数の記録層のうちのアクセス対象層に集光させるとともに、該多層光ディスクで反射した前記光ビームである反射光ビームを前記光検出器に集光させるレンズ系と、
   前記レンズ系を通過した前記反射光ビームに非点収差を与える非点収差光学素子と、
   前記非点収差光学素子と該非点収差光学素子の合焦点との間に配置された偏光変換光学素子とを備え、
   前記反射光ビームは、前記アクセス対象層で反射した信号光成分と、前記複数の記録層のうち前記アクセス対象層以外の記録層で反射した迷光成分とを含み、
   前記偏光変換光学素子は、前記信号光成分が前記受光面内に形成するスポットの少なくとも一部の領域に関して、前記信号光成分の偏光方向と前記迷光成分の偏光方向とが異なるよう設定され、
   前記偏光変換光学素子は、前記非点収差光学素子の２つの焦線位置のうち前記非点収差光学素子に近い前側焦線位置に配置される
   ことを特徴とする光学ドライブ装置。
2. 前記偏光変換光学素子は、前記前側焦線位置での前記信号光成分の断面形状のうち短手方向の半分が当該偏光変換光学素子と重なるよう配置される
   ことを特徴とする請求項１に記載の光学ドライブ装置。
3. 前記偏光変換光学素子は、前記受光面のうち、前記前側焦線位置での前記信号光成分の断面形状のうち短手方向の中心線に対応する直線を挟んで一方側の領域と他方側の領域とで前記迷光成分の偏光方向が異なるよう、配置される
   ことを特徴とする請求項２に記載の光学ドライブ装置。
4. 前記偏光変換光学素子は直角二等辺三角形であり、その底辺が前記中心線と一致するよう配置される
   ことを特徴とする請求項３に記載の光学ドライブ装置。
5. 前記偏光変換光学素子は、前記前側焦線位置での前記信号光成分の断面形状のすべてが当該偏光変換光学素子と重なるよう配置される
   ことを特徴とする請求項１に記載の光学ドライブ装置。
6. 前記前側焦線位置での前記信号光成分の断面形状の短手方向の両外側を遮蔽する遮蔽板をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光学ドライブ装置。
7. 前記偏光変換光学素子は、前記光検出器と一体に構成される
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光学ドライブ装置。
8. 前記偏光変換光学素子は、Ｐ偏光をＳ偏光に変換する機能又はＳ偏光をＰ偏光に変換する機能のいずれか少なくとも一方を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光学ドライブ装置。
9. 前記偏光変換光学素子は１／２波長板である
   ことを特徴とする請求項８に記載の光学ドライブ装置。

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