光ピックアップヘッドおよび情報記録再生装置
【課題】２層ディスクを用いる場合に、対物レンズをトラッキング追従させてもＴＥ信号にオフセットが発生しない光ピックアップヘッドを提供する。
【解決手段】光源１と、複数の回折光を生成する回折手段５８と、回折光を光記憶媒体上に集光する収束手段と、光記憶媒体４１上で反射された複数のビーム７０ａ、７０ｂ、７０ｃを分岐するビーム分岐手段５２と、受光したビームの光量に応じた信号を出力する光検出手段３２を備え、回折手段５８で生成された回折光の内の０次回折光の回折効率をηmとし、１次以上の回折光の回折効率をηsとし、１０・ηs≧ηmの関係を有する。
【解決手段】光源１と、複数の回折光を生成する回折手段５８と、回折光を光記憶媒体上に集光する収束手段と、光記憶媒体４１上で反射された複数のビーム７０ａ、７０ｂ、７０ｃを分岐するビーム分岐手段５２と、受光したビームの光量に応じた信号を出力する光検出手段３２を備え、回折手段５８で生成された回折光の内の０次回折光の回折効率をηmとし、１次以上の回折光の回折効率をηsとし、１０・ηs≧ηmの関係を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光記憶媒体に対して情報の記録、再生もしくは消去を行う装置に使用される、光ピックアップヘッドおよび情報記録再生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高密度・大容量の記憶媒体であるピット状パターンを有する光記憶媒体を用いる光メモリ技術は、ディジタルオーディオディスク、ビデオディスク、文書ファイルディスク、さらにはデータファイルなどその応用が拡大しつつある。近年、ＤＶＤと称する高密度・大容量の光記憶媒体が実用化され、動画のような大量の情報を扱える情報媒体として脚光を浴びている。このＤＶＤ光記憶媒体は６５０ｎｍ付近の波長のレーザ光を発するいわゆる赤色半導体レーザを用いて記録あるいは再生が行われる。
【０００３】
図２２を用いて、記録再生が可能な光ディスクシステムにおける従来の光ピックアップヘッドについて説明する。
【０００４】
光源である半導体レーザ光源１０１は、波長λ2が６５０ｎｍの直線偏光の発散ビーム７００を出射する。半導体レーザ光源２から出射された発散ビーム７００は、回折格子５１０に入射され、０次および±１次回折光の３つのビームに分離される。０次回折光は情報の記録／再生を行うメインビーム７００ａであり、±１次回折光はサブビーム７００ｂ、７００ｃであって、トラッキング誤差（以下ＴＥとする）信号の検出を安定に行うためのディファレンシャルプッシュプル（以下ＤＰＰとする）法に用いられる。０次回折光と一方だけの１次回折光の回折効率の比は、通常１２：１〜２０：１に設定され、ここでは２０：１である。このようにすることで、サブビーム７００ｂ、７００ｃがメインビーム７００ａに影響を与えることを防ぎ、光記憶媒体４１０に不要な記録がされることを避けることができる。
【０００５】
回折格子５１０で生成されたメインビーム７００ａおよびサブビーム７００ｂ、７００ｃの３つのビームは、偏光ビームスプリッタ５２０を透過し、焦点距離が１５ｍｍのコリメートレンズ５３０で平行光に変換される。この平行光は、４分の１波長板５４０を透過して円偏光に変換された後、焦点距離３ｍｍの対物レンズ５６０で収束ビームに変換される。対物レンズ５６０の開口はアパーチャ５５０で制限されていて、開口数ＮＡは０．６としている。
【０００６】
光記憶媒体４１０は、透明基板４１０ａと情報記録面４１０ｂを備えており、透明基板４１０ａの厚さは、０．６ｍｍである。対物レンズ５６０からの収束ビームは、透明基板４１０ａを透過して、情報記録面４１０ｂ上に集光される。
【０００７】
図２３は、光記憶媒体上におけるトラックとビームの関係を示す図である。情報記録面４１０ｂ上のビームとトラックとの関係を説明する図である。図２３に示すように、光記憶媒体４１０には上の情報記録面、複数の連続溝であるトラックが形成されている。トラックＴm-1、トラックＴm、トラックＴm+1は順に並んでいて、トラックＴm-1とトラックＴm同士およびトラックＴmとトラックＴm+1同士間の距離であるトラックピッチＰ2は０．７４μｍである。メインビーム７００ａがトラックＴm上に位置するとき、サブビーム７００ｂ、７００ｃはそれぞれトラックＴmとトラックＴm-1の間およびトラックＴmとＴm+1の間に位置するように、ビームが配置されている。したがって、トラックＴmと直交する方向でのメインビーム７００ａとサブビーム７００ｂ、７００ｃの間隔Ｌ2は０．３７μｍである。
【０００８】
情報記録面４１０ｂ上に集光されたメインビーム７００ａとサブビーム７００ｂ、７００ｃは反射され、対物レンズ５６０、４分の１波長板５４０を透過して往路とは９０度異なる直線偏光に変換された後、コリメートレンズ５３０を透過して収束光に変換される。この収束光は、偏光ビームスプリッタ５２０で反射され、円柱レンズ５７０を透過し、光検出器３１に入射する。メインビーム７００ａとサブビーム７００ｂ、７００ｃには、円柱レンズ５７０を透過する際に、非点収差が付与される。
【０００９】
光検出器３００は８つの受光部３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄ、３００ｅ、３００ｆ、３００ｇ、３００ｈを有する。受光部３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄは、メインビーム７００ａを、受光部３００ｅ、３００ｆはサブビーム７００ｂを、受光部３００ｇ、３００ｈはビーム７００ｃを、それぞれ受光する。受光部３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄ、３００ｅ、３００ｆ、３００ｇ、３００ｈは、それぞれ受光した光量に応じた電流信号を出力する。
【００１０】
非点収差法によるフォーカス誤差（以下ＦＥとする）信号、位相差法によるＴＥ信号、プッシュプル法によるＴＥ信号および光記憶媒体に記録された情報（以下ＲＦとする）信号は、メインビーム７００ａを受光する受光部３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄから出力される各信号を用いて得られる。また、ＤＶＤ−ＲＷ等の連続溝ディスクの記録／再生時には、サブビーム７００ｂとサブビーム７００ｃを受光する受光部３００ｅ、３００ｆ、３００ｇ、３００ｈから出力される信号も併用することで、ＤＰＰ法によるＴＥ信号が得られる。ＦＥ信号およびＴＥ信号は、所望のレベルに増幅および位相補償が行われた後、アクチュエータ９１０および９２０に供給されて、それをもとにフォーカスおよびトラッキング制御がなされる。
【００１１】
ＤＶＤにおいては、読み出し専用のＲＯＭディスクの場合には、情報面を２面設けた２層ディスクが規格化されている。この再生専用の２層ディスクは、ＴＥ信号を位相差法で検出することで、従来の光ピックアップヘッドを用いて何ら問題なく情報を読み出すことができる。
【００１２】
さらに、研究開発レベルでは、情報記録面を２面有する記録可能な２層ディスク（以下２層記録ディスクとする）の開発成果が盛んに発表されている。記録可能な２層ディスクは、初期に情報が書き込まれていないため、ＴＥ信号を位相差法で検出することができない。そのため、単層の記録可能なディスクの場合と同様に、ＤＰＰ法でＴＥ信号を検出する。
【００１３】
なお、従来の光ピックアップヘッドは、例えば特許文献１等に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００２−１９０１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、２層記録ディスクを、上述した従来の光ピックアップヘッドに用い、ＴＥ信号をＤＰＰ法で検出した場合であっても、対物レンズをトラッキング追従させることで、補正できないオフセットがＴＥ信号に発生するという問題がある。
【００１６】
これは、２層の内の一方の情報記録面に情報を記録再生する際（以下、このときの情報記録面を集光面とする）、集光面に焦点を結ぶビームの一部は反射され、一部が集光面を透過して他方の情報記録面（以下、このときの情報記録面を非集光面とする）に到達する。そのビームは非集光面ではデフォーカスであり、非集光面で反射されて光検出器に向かう。この非集光面で反射されたビームは、収差やビーム内の光量むら等で、ＤＰＰ法でＴＥ信号を検出する際に完全には相殺しきれない。そのため、対物レンズをトラッキング追従させることで、相殺しきれない量が変動し、ＴＥ信号に補正できないオフセットを発生させる。
【００１７】
それにより、オフトラックが生じ、光記憶媒体に情報を記録する際、隣接したトラックに記録された情報を一部消去してしまい、光記憶媒体に記録された情報が忠実に読み出せなくなるという問題が生じる。
【００１８】
本発明は、かかる事情に鑑みなされたものであり、２層ディスクを用いる場合に、対物レンズをトラッキング追従させてもＴＥ信号にオフセットが発生しない光ピックアップヘッドを提供することを目的とする。さらに、本発明は、そのような光ピックアップヘッドを用いた情報記録再生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の光ピックアップヘッドは、光ビームを出射する光源と、前記光源から出射されたビームから複数の回折光を生成する回折手段と、前記回折手段からの前記複数の回折光を、光記憶媒体上に集光する収束手段と、前記光記憶媒体上に集光された前記複数の回折光が前記光記憶媒体上で反射された複数のビームを分岐するビーム分岐手段と、前記ビーム分岐手段で分岐されたビームを受光し、前記受光したビームの光量に応じた信号を出力する光検出手段とを備え、前記光記憶媒体は、複数の情報記録面を有し、少なくとも１つの前記情報記録面には案内溝が形成されており、前記案内溝上もしくは前記案内溝間に情報が記録されており、前記回折手段で生成された前記回折光の内の０次回折光の回折光率をηmとし、１次以上の回折光の回折効率をηsとし、１０・ηs≧ηmの関係を有している。それにより、光記録媒体として、２層ディスクを用いても、対物レンズをトラッキング追従させてもトラッキングエラー信号にオフセットが発生しないという効果を有する。
【００２０】
また、本発明の他の光ピックアップヘッドは、光ビームを出射する光源と、前記光源から出射されたビームから複数の回折光を生成する回折手段と、前記回折手段からの前記複数の回折光を、光記憶媒体上に集光する収束手段と、前記光記憶媒体上に集光された前記複数の回折光が前記光記憶媒体上で反射された複数のビームを分岐するビーム分岐手段と、前記ビーム分岐手段で分岐されたビームを受光し、前記受光したビームの光量に応じた信号を出力する光検出手段とを備え、前記光検出手段は、前記集光された前記複数の回折光の内の０次回折光を受光するメインビーム受光部および１次以上の回折光を受光するサブビーム受光部を有し、前記光記憶媒体は、複数の情報記録面を有し、少なくとも１つの前記情報記録面には案内溝が形成され、前記収束手段で集光された０次の回折光が、前記複数の情報記録面の内の非集光面で焦点を結ばずに反射された光が、前記光検出手段上に形成する写像中に全ての前記サブビーム受光部が配置されている。それにより、光記録媒体として、２層ディスクを用いても、対物レンズをトラッキング追従させてもトラッキングエラー信号にオフセットが発生しないという効果を有する。
【００２１】
また、本発明の他の光ピックアップヘッドは、光ビームを出射する光源と、前記光源から出射されたビームから複数の回折光を生成する回折手段と、前記回折手段からの前記複数の回折光を、光記憶媒体上に集光する収束手段と、前記光記憶媒体上に集光された前記複数の回折光が前記光記憶媒体上で反射された複数のビームを分岐するビーム分岐手段と、前記ビーム分岐手段で分岐されたビームを受光し、前記受光したビームの光量に応じた信号を出力する光検出手段とを備え、前記光検出手段は、前記集光された前記複数の回折光の内の０次回折光を受光するメインビーム受光部および１次以上の回折光を受光するサブビーム受光部を有し、前記光記憶媒体は、複数の情報記録面を有し、少なくとも１つの前記情報記録面には案内溝が形成されており、前記回折手段で生成された前記回折光の内の０次回折光の回折効率をηmとし、１次以上の回折光の回折効率をηsとし、前記収束手段の前記光記憶媒体側の開口数をＮＡとし、前記光記憶媒体から前記光検出手段に至る復路の光学系の横倍率をαとし、前記光記憶媒体の２つの情報記録面の光学的な間隔をｄとし、前記サブビーム受光部の１つの面積をＳ1としたとき、Ｓ1≦４・π・（ｄ・ＮＡ・α）2・ηs／ηmの関係を有する。
【００２２】
また、本発明の他の光ピックアップヘッドは、光ビームを出射する光源と、前記光源から出射されたビームから複数の回折光を生成する回折手段と、前記回折手段からの前記複数の回折光を、光記憶媒体上に集光する収束手段と、前記光記憶媒体上に集光された前記複数の回折光が前記光記憶媒体上で反射された複数のビームを分岐するビーム分岐手段と、前記ビーム分岐手段で分岐されたビームを受光し、前記受光したビームの光量に応じた信号を出力する光検出手段とを備え、前記光検出手段は、前記集光された前記複数の回折光の内の０次回折光を受光するメインビーム受光部および１次以上の回折光を受光するサブビーム受光部を有し、前記光記憶媒体は、複数の情報記録面を有し、少なくとも１つの前記情報記録面には案内溝が形成されており、前記回折手段で生成された前記回折光の内の０次回折光の回折効率をηmとし、１次以上の回折光の回折効率をηsとし、前記収束手段で集光されたビームが略焦点を結ぶ情報記録面の内の集光面の実効的な反射率をＲfoとし、前記複数の情報記録面の内の前記集光面以外の非集光面の実効的な反射率をＲdfoとし、前記収束手段の前記光記憶媒体側の開口数をＮＡとし、前記光記憶媒体から前記光検出手段に至る復路の光学系の横倍率をαとし、前記光記憶媒体の２つの情報記録面の光学的な間隔をｄとし、前記サブビーム受光部の１つの面積をＳ1としたとき、Ｓ1≦４・π・（ｄ・ＮＡ・α）2・ηs／ηm・Ｒfo／Ｒdfoの関係を有する。
【００２３】
また、本発明の他の光ピックアップヘッドは、光ビームを出射する光源と、前記光源から出射されたビームから複数の回折光を生成する回折手段と、前記回折手段からの前記複数の回折光を、光記憶媒体上に集光する収束手段と、前記光記憶媒体上に集光された前記複数の回折光が前記光記憶媒体上で反射された複数のビームを２つに分岐するビーム分岐手段と、前記ビーム分岐手段で分岐された第１のビームに非点収差を付与する非点収差付与手段と、前記ビーム分岐手段で分岐された第２のビームをさらに２つのビームに分割するビーム分割手段と、前記非点収差手段からのビームを受光し、前記受光したビームの光量に応じた信号を出力する第１光検出手段と、前記ビーム分割手段からのビームを受光し、前記受光したビームの光量に応じた信号を出力する第２光検出手段とを備え、前記光記憶媒体は、複数の情報記録面を有し、少なくとも１つの前記情報記録面には案内溝が形成され、前記ビーム分割手段は、前記第２のビームを前記案内溝と平行な方向に分割する。
【００２４】
また、前記回折手段は、０次の回折光と、１次以上の回折光を生成し、前記第１のビームは、前記０次の回折光と前記１次以上の回折光で構成され、前記第１光検出手段は４つの受光部を有し、前記０次の回折光と前記１次以上の回折光とが重なって前記受光部に受光されていてもよい。
【００２５】
また、前記第１光検出手段および前記第２光検出手段は、それぞれ、前記集光された前記複数の回折光を受光する受光部を有し、前記収束手段で集光された０次の回折光が、前記複数の情報記録面の内の非集光面で焦点を結ばずに反射された光が、前記第１光検出手段および前記第２光検出手段上に形成する写像中に、第１光検出手段および第２光検出手段の全ての前記受光部が配置されていてもよい。
【００２６】
また、本発明の他の光ピックアップヘッドは、光ビームを出射する光源と、前記光源から出射されたビームから０次の回折光と、１次以上の回折光を生成する回折手段と、前記回折手段からの前記０次の回折光と、前記１次以上の回折光を、光記憶媒体上に集光する収束手段と、前記光記憶媒体上に集光された前記０次の回折光と、前記１次以上の回折光が前記光記憶媒体上で反射されたビームをそれぞれ２つに分割するビーム分割手段と、前記ビーム分割手段で分割されたビームを受光し、前記受光したビームの光量に応じた信号を出力する光検出手段とを備え、前記光検出手段は、一列に並べて配置された複数の受光部を有し、前記光記憶媒体は、複数の情報記録面を有し、少なくとも１つの前記情報記録面には案内溝が形成され、前記ビーム分割手段は前記案内溝と略平行な軸を分割軸としてビームを分割する。
【００２７】
また、前記ビーム分割手段で分割された一方のビームの内の前記０次回折光を受光する受光部は、前記ビーム分割手段で分割された他方のビームの内の前記０次回折光を受光する受光部と、前記ビーム分割手段で分割された他方のビームの内の前記１次以上の回折光を受光する受光部とに挟まれて配置されていることとしてもよい。
【００２８】
また、前記ビーム分割手段で分割されたどちらか一方のビームの内の前記０次回折光と前記１次以上の回折光とが前記光検出手段上に形成する写像同士の間隔は、前記ビーム分割手段で分割された２つの前記０次回折光が前記光検出手段上に形成する写像同士の間隔よりも広いこととしてもよい。
【００２９】
また、前記ビーム分割手段が回折素子であることとしてもよい。
【００３０】
また、前記ビーム分割手段がプリズムであることとしてもよい。
【００３１】
また、前記光検出手段上では、ビームが略焦点に結像されることとしてもよい。
【００３２】
また、前記受光部の大きさがエアリーディスクの３倍以上１０倍以下であることとしてもよい。
【００３３】
また、本発明の他の光ピックアップヘッドは、光ビームを出射する光源と、前記光源から出射されたビームから複数の回折光を生成する回折手段と、前記回折手段からの前記複数の回折光を、光記憶媒体上に集光する収束手段と、前記光記憶媒体上に集光された前記複数の回折光が前記光記憶媒体上で反射された複数のビームを分岐するビーム分岐手段と、前記ビーム分岐手段で分岐されたビームに非点収差を付与する非点収差付与手段と、前記非点収差付与手段で非点収差を付与されたビームを受光し、前記受光したビームの光量に応じた信号を出力する光検出手段とを備え、前記光検出手段は、前記集光された前記複数の回折光の内の０次回折光を受光するメインビーム受光部および１次以上の回折光を受光するサブビーム受光部を有し、前記光記憶媒体は、複数の情報記録面を有し、少なくとも１つの前記情報記録面には案内溝が形成されており、前記非点収差付与手段で付与される非点隔差をＺ0とし、前記回折手段で生成された前記回折光の内の０次回折光の回折効率をηmとし、１次以上の回折光の回折効率をηsとし、前記収束手段で集光されたビームが略焦点を結ぶ情報記録面の内の集光面の実効的な反射率をＲfoとし、前記複数の情報記録面の内の前記集光面以外の非集光面の実効的な反射率をＲdfoとし、前記収束手段の前記光記憶媒体側の開口数をＮＡとし、前記光記憶媒体から前記光検出手段に至る復路の光学系の横倍率をαとし、前記光源が出射するビームの波長をλとし、前記光記憶媒体の２つの情報記録面の光学的な間隔をｄとし、前記サブビーム受光部の１つの面積をＳ1としたとき、Ｓ1・ηｍ・Ｒdfo／（４・π・ｄ2・ＮＡ2・ηs・Ｒfo）≦α≦（Ｚ0／２／Δｚ）1/2の関係を有し、かつ、Δｚはλ／２／ＮＡ2の３〜１０倍の範囲である。
【００３４】
また、本発明の他の光ピックアップヘッドは、光ビームを出射する光源と、前記光源から出射されたビームから複数の回折光を生成する回折手段と、前記回折手段からの前記複数の回折光を、光記憶媒体上に集光する収束手段と、前記光記憶媒体上に集光された前記複数の回折光が前記光記憶媒体上で反射されたビームを異なる焦点を有する２つのビームに分割するビーム分割手段と、前記ビーム分割手段で分割されたビームを受光し、前記受光したビームの光量に応じた信号を出力する光検出手段とを備え、前記光検出手段は、前記集光された前記複数の回折光の内の０次回折光を受光するメインビーム受光部および１次以上の回折光を受光するサブビーム受光部を有し、前記光記憶媒体は、複数の情報記録面を有し、少なくとも１つの前記情報記録面には案内溝が形成されており、前記ビーム分割手段で分割される２つのビームに付与される２つの焦点間隔をＺ0とし、前記回折手段で生成された前記回折光の内の０次回折光の回折効率をηmとし、１次以上の回折光の回折効率をηsとし、前記収束手段で集光されたビームが略焦点を結ぶ情報記録面の内の集光面の実効的な反射率をＲfoとし、前記複数の情報記録面の内の前記集光面以外の非集光面の実効的な反射率をＲdfoとし、前記収束手段の前記光記憶媒体側の開口数をＮＡとし、前記光記憶媒体から前記光検出手段に至る復路の光学系の横倍率をαとし、前記光源が出射するビームの波長をλとし、前記光記憶媒体の２つの情報記録面の光学的な間隔をｄとし、前記サブビーム受光部の１つの面積をＳ1としたとき、Ｓ1・ηm・Ｒdfo／（４・π・ｄ2・ＮＡ2・ηs・Ｒfo）≦α≦（Ｚ0／２／Δｚ）1/2の関係を有し、かつ、Δｚはλ／２／ＮＡ2の３〜１０倍の範囲である。
【００３５】
また、本発明の他の光ピックアップヘッドは、光ビームを出射する光源と、前記光源から出射されたビームから複数の回折光を生成する回折手段と、前記回折手段からの前記複数の回折光を、光記憶媒体上に集光する収束手段と、前記光記憶媒体上に集光された前記複数の回折光が前記光記憶媒体上で反射された複数のビームを２つに分割するビーム分割手段と、前記ビーム分割手段で分割されたビームを受光し、前記受光したビームの光量に応じた信号を出力する光検出手段と、前記光記憶媒体から前記光検出手段に至る光路においてビームに非点収差を付与する非点収差付与手段とを備え、前記光検出手段は、前記集光された前記複数の回折光の内の０次回折光を受光するメインビーム受光部および１次以上の回折光を受光するサブビーム受光部を有し、前記光記憶媒体は、屈折率ｎの基板と複数の情報記録面を有し、少なくとも１つの前記情報記録面には案内溝が形成されており、前記非点収差付与手段で付与される非点隔差をＺ0とし、前記回折手段で生成された前記回折光の内の０次回折光の回折効率をηmとし、１次以上の回折光の回折効率をηsとし、前記収束手段で集光されたビームが略焦点を結ぶ情報記録面の内の集光面の実効的な反射率をＲfoとし、前記複数の情報記録面の内の前記集光面以外の非集光面の実効的な反射率をＲdfoとし、前記収束手段の前記光記憶媒体側の開口数をＮＡとし、前記光記憶媒体から前記光検出手段に至る復路の光学系の横倍率をαとし、前記光源が出射するビームの波長をλとし、前記光記憶媒体の２つの情報記録面の光学的な間隔をｄとし、前記サブビーム受光部の１つの面積をＳ1としたとき、Ｓ1・ηm・Ｒdfo／（４・π・ｄ2・ＮＡ2・ηs・Ｒfo）≦α≦（Ｚ0・ｎ3／Δｔ／（ｎ2−１）／ＮＡ2）1/2の関係を有し、かつ、Δｔはλ／ＮＡ4の５〜３０倍の範囲である。
【００３６】
また、本発明の他の光ピックアップヘッドは、光ビームを出射する光源と、前記光源から出射されたビームから複数の回折光を生成する回折手段と、前記回折手段からの前記複数の回折光を、光記憶媒体上に集光する収束手段と、前記光記憶媒体上に集光された前記複数の回折光が前記光記憶媒体上で反射されたビームを２つに分割する第１ビーム分割手段と、前記第１ビーム分割手段で分割されたビームを受光し、前記受光したビームの光量に応じた信号を出力する光検出手段と、前記光記憶媒体から前記光検出手段に至る光路においてビームを異なる焦点を有する２つのビームに分割する第２ビーム分割手段とを備え、前記光検出手段は、前記集光された前記複数の回折光の内の０次回折光を受光するメインビーム受光部および１次以上の回折光を受光するサブビーム受光部を有し、前記光記憶媒体は、屈折率ｎの基板と複数の情報記録面を有し、少なくとも１つの前記情報記録面には案内溝が形成されており、前記第２ビーム分割手段で分割される２つのビームに付与される２つの焦点間隔をＺ0とし、前記回折手段で生成された前記回折光の内の０次回折光の回折効率をηmとし、１次以上の回折光の回折効率をηsとし、前記収束手段で集光されたビームが略焦点を結ぶ情報記録面の内の集光面の実効的な反射率をＲfoとし、前記複数の情報記録面の内の前記集光面以外の非集光面の実効的な反射率をＲdfoとし、前記収束手段の前記光記憶媒体側の開口数をＮＡとし、前記光記憶媒体から前記光検出手段に至る復路の光学系の横倍率をαとし、前記光源が出射するビームの波長をλとし、前記光記憶媒体の２つの情報記録面の光学的な間隔をｄとし、前記サブビーム受光部の１つの面積をＳ1としたとき、Ｓ1・ηm・Ｒdfo／（４・π・ｄ2・ＮＡ2・ηs・Ｒfo）≦α≦（Ｚ0・ｎ3／Δｔ／（ｎ2−１）／ＮＡ2）1/2の関係を有し、かつ、Δｔはλ／ＮＡ４の５〜３０倍の範囲である。
【００３７】
また、本発明の他の光ピックアップヘッドは、光ビームを出射する半導体レーザ光源と、前記半導体レーザ光源から出射されたビームから複数の回折光を生成する回折手段と、前記回折手段からの前記複数の回折光を、光記憶媒体上に集光する収束手段と、前記光記憶媒体上に集光された前記複数の回折光が前記光記憶媒体上で反射された複数のビームを分岐するビーム分岐手段と、前記ビーム分岐手段で分岐されたビームを受光し、前記受光したビームの光量に応じた信号を出力する光検出手段とを備え、前記光記憶媒体は、複数の情報記録面を有し、少なくとも１つの前記情報記録面には案内溝が形成され、前記半導体レーザ光源は、前記情報記録面に形成された前記案内溝と略平行になるように配置された基板上に形成されており、レーザビームを出射する位置とは異なる位置から自然放出光を出射する。
【００３８】
また、前記半導体レーザ光源の前記基板がサファイアからなることとしてもよい。
【００３９】
また、前記半導体レーザ光源の前記基板が窒化ガリウムからなることとしてもよい。
【００４０】
また、本発明の他の光ピックアップヘッドは、光ビームを出射する光源と、前記光源から出射されたビームから複数の回折光を生成する回折手段と、前記回折手段からの前記複数の回折光を、光記憶媒体上に集光する収束手段と、前記光記憶媒体上に集光された前記複数の回折光が前記光記憶媒体上で反射されたビームを受光し、前記受光したビームの光量に応じた信号を出力する光検出手段とを備え、前記光検出手段は、前記集光された前記複数の回折光の内の０次回折光を受光する２つのメインビーム受光部および１次以上の回折光を受光する４つのサブビーム受光部を有し、メインビーム受光部から出力される信号をＴ1、Ｔ2とし、サブビーム受光部から出力される信号をＴ3、Ｔ4、Ｔ5、Ｔ6としたとき、（Ｔ1−Ｔ2）／（Ｔ1＋Ｔ2）−ｋ［｛（Ｔ3−Ｔ4）＋（Ｔ5＋Ｔ6）｝／（Ｔ1＋Ｔ2）］（ｋは定数）の演算によりトラッキング誤差信号を検出する。
【００４１】
また、本発明の他の光ピックアップヘッドは、光ビームを出射する光源と、前記光源から出射されたビームから複数の回折光を生成する回折手段と、前記回折手段からの前記複数の回折光を、光記憶媒体上に集光する収束手段と、前記光記憶媒体上に集光された前記複数の回折光が前記光記憶媒体上で反射された複数のビームを分岐するビーム分岐手段と、前記ビーム分岐手段で分岐されたビームを受光し、前記受光したビームの光量に応じた信号を出力する光検出手段とを備え、前記光検出手段は、２つの受光部を有し、前記光記憶媒体は、第１の情報記録面と第２の情報記録面とを有し、前記第１の情報記録面には案内溝が形成され、前記収束手段で集光された回折光が前記第１の情報記録面で焦点を結び、前記第２の情報記録面では焦点を結んでいない場合に、前記第１の情報記録面で反射されたビームが前記光検出手段で受光されて、前記２つの受光部から出力される信号を、Ｔf1、Ｔf2とし、前記第２の情報記録面で反射されたビームが前記光検出手段で受光されて、前記２つの受光部から出力される信号を、Ｔs1、Ｔs2とし、（Ｔf1＋Ｔs1−Ｔf2−Ｔs2）／（Ｔf1＋Ｔs1＋Ｔf2＋Ｔs2）の演算によりトラッキング誤差信号を検出し、Ｔf1＋Ｔf2≧５・（Ｔs1＋Ｔs2）の関係を有する。
【００４２】
また、前記光記憶媒体から前記光検出手段に至る光路中に、前記光検出手段で受光されるビームを収束させる集光手段を備え、前記集光手段は凸レンズと凹レンズとを有していることとしてもよい。
【００４３】
また、本発明の情報記録再生装置は、上記光ピックアップヘッドと、前記光記憶媒体と前記光ピックアップヘッドとの相対的な位置を変化させる駆動部と、前記光ピックアップヘッドから出力される信号を受けて演算を行い所望の情報を得る電気信号処理部とを備えている。
【発明の効果】
【００４４】
本発明の光ピックアップヘッドによれば、２層以上の複数層ディスクを記録および再生する場合に、対物レンズをトラッキング追従させてもＴＥ信号にオフセットが発生しないという効果を有する。
【００４５】
また、本発明の情報記録再生装置によれば、２層以上の複数層ディスクを記録および再生する場合に、対物レンズをトラッキング追従させてもＴＥ信号にオフセットが発生しない情報記録再生装置が実現できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる光ピックアップヘッドの構成を示す図
【図２】本発明の光ピックアップヘッドにおける光記憶媒体上のトラックとビームの関係を示す図
【図３】本発明の実施の形態１にかかる光ピックアップヘッドの光検出器とビームの関係を示す図
【図４】本発明の実施の形態１にかかる光ピックアップヘッドにおける横倍率と光量比の関係を示す図
【図５】本発明の実施の形態２にかかる光ピックアップヘッドにおける光源の構成を示す斜視図
【図６】本発明の実施の形態２にかかる光ピックアップヘッドを構成する光検出器とビームの関係を示す図であって、図６（ａ）は対物レンズが中立位置ではない場合の図であり、図６（ｂ）は対物レンズが中立位置にある場合の図であり、図６（ｃ）は図６（ａ）の反対方向に対物レンズがずれている場合の図
【図７】本発明の実施の形態３にかかる光ピックアップヘッドの構成を示す図
【図８】本発明の実施の形態３にかかる光ピックアップヘッドを構成する光検出器とビームの関係を示す図であって、図８（ａ）は、光路が９０度曲げられたビームが入射する光検出器を示す図、図８（ｂ）は直進するビームが入射する光検出器を示す図
【図９】本発明の実施の形態３にかかる光ピックアップヘッドを構成するプリズムの構成を示す斜視図。
【図１０】本発明の実施の形態４にかかる光ピックアップヘッドの構成を示す図。
【図１１】本発明の実施の形態４にかかる光ピックアップヘッドを構成する回折格子の構成図
【図１２】本発明の実施の形態４にかかる光ピックアップヘッドを構成する光検出器とビームの関係を示す図
【図１３】本発明の実施の形態５にかかる光ピックアップヘッドを構成するプリズムの構成を示す図。
【図１４】本発明の実施の形態６にかかる光ピックアップヘッドを構成する回折格子の構成図
【図１５】本発明の実施の形態６にかかる光ピックアップヘッドを構成する光検出器とビームの関係を示す図
【図１６】本発明の実施の形態７にかかる光ピックアップヘッドを構成する回折格子の構成図
【図１７】本発明の実施の形態７にかかる光ピックアップヘッドを構成する光検出器とビームの関係を示す図
【図１８】本発明の実施の形態８にかかる光ピックアップヘッドの構成を示す図
【図１９】本発明の実施の形態８にかかる光ピックアップヘッドを構成するホログラム素子の構成を示す図
【図２０】本発明の実施の形態８にかかる光ピックアップヘッドを構成する光検出器とビームの関係を示す図
【図２１】本発明の実施の形態９にかかる情報記録再生装置の構成を示す図
【図２２】従来の光ピックアップヘッドの構成を示す図
【図２３】従来の光ピックアップヘッドにおける光記憶媒体上のトラックとビームの関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照して説明する。なお、各図面において同一の符号は同一の構成要素または同様の作用、動作をなすものを表す。
【００４８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る光ピックアップヘッドの構成を示した図である。
【００４９】
光源である半導体レーザ光源１は、波長λ1が４０５ｎｍの直線偏光の発散ビーム７０を出射する。半導体レーザ光源１から出射された発散ビーム７０は、焦点距離ｆ1が１５ｍｍのコリメートレンズ５３で平行光に変換された後、回折格子５８に入射され、０次回折光および±１次回折光の３つのビームに分離される。０次回折光は情報の記録／再生を行うメインビーム７０ａであり、±１次回折光はサブビーム７０ｂおよび７０ｃであって、サブビーム７０ｂ、７０ｃは、ＴＥ信号の検出を安定に行うためのＤＰＰ法に用いられる。０次回折光と一方だけの１次回折光の回折効率の比は、通常１２：１〜２０：１に設定され、ここでは２０：１である。このようにすることで、サブビーム７０ｂ、７０ｃがメインビーム７０ａに影響を与えることを防ぎ、不要な記録がされることを避けることができる。
【００５０】
回折格子５８で生成されたメインビーム７０ａおよびサブビーム７０ｂ、７０ｃの３つのビームは、偏光ビームスプリッタ５２を透過し、４分の１波長板５４を透過して円偏光に変換された後、焦点距離ｆ2が２．１ｍｍの対物レンズ５６で収束ビームに変換され、光記憶媒体４１に集光される。
【００５１】
対物レンズ５６の開口はアパーチャ５５で制限され、開口数ＮＡを０．８５としている。光記憶媒体４１は、透明基板４１ａと、２つの情報記録面である第１記録層４１ｂと第２記録層４１ｃを有している。第１記録層４１ｂと第２記録層４１ｃとの間隔α1は２０μｍであり、透明基板４１ａの厚さは０．１ｍｍであり、透明基板４１ａと第１記録層４１ｂとの間および第１記録層４１ｂと第２記録層４１ｃの間に位置する中間層の屈折率ｎは、どちらも１．６である。光記憶媒体４１に集光される収束ビームは、具体的には、透明基板４１ａを透過し、第１記録層４１ｂ上に集光される。
【００５２】
図２は、光記憶媒体４１の第１記録層４１ｂ上のトラックとビームの関係を示している。第１記録層４１ｂと第２記録層４１ｃは、それぞれ連続した溝からなるトラックを有し、情報は溝上に記録されている。トラックＴnは、周期的に複数設置され、それぞれのトラックＴnとトラックＴn-1同士の間隔とトラックＴnトラックＴnトラックＴn+1同士の間隔であるトラックピッチｐ1は０．３２μｍである。メインビーム７０ａがトラック上に位置するとき、サブビーム７０ｂ、７０ｃはそれぞれトラックの間に位置するようにビームが配置される。したがって、トラックＴnと直交する方向でのメインビーム７０ａとサブビーム７０ｂ、７０ｃの間隔Ｌは０．１６μｍである。
【００５３】
第１記録層４１ｂで反射されたメインビーム７０ａとサブビーム７０ｂ、７０ｃは、対物レンズ５６、４分の１波長板５４を透過して往路とは９０度異なる直線偏光に変換された後、偏光ビームスプリッタ５２で反射される。偏光ビームスプリッタ５２で反射されたメインビーム７０ａとサブビーム７０ｂ、７０ｃは、焦点距離ｆ3が３０ｍｍの検出レンズ５９と円柱レンズ５７を経て、光検出器３１に入射される。メインビーム７０ａとサブビーム７０ｂ、７０ｃには、円柱レンズ５７を透過する際、非点収差が付与される。
【００５４】
図３は、光検出器３１とメインビーム７０ａとサブビーム７０ｂ、７０ｃとの関係を模式的に示す図である。光検出器３１は８つの受光部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｅ、３１ｆ、３１ｇ、３１ｈを有し、各受光部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｅ、３１ｆ、３１ｇ、３１ｈは、受光したそれぞれの光量に応じた電流信号Ｉ31a、Ｉ31b、Ｉ31c、Ｉ31d、Ｉ31e、Ｉ31f、Ｉ31g、Ｉ31hを出力する。
【００５５】
受光部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄはメインビーム７０ａを、受光部３１ｅ、３１ｆはサブビーム７０ｂを、受光部３１ｇ、３１ｈはサブビーム７０ｃを、それぞれ受光する。各受光部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの大きさは、それぞれ６０μｍ×６０μｍである。また、各受光部３１ｅ、３１ｆ、３１ｇ、３１ｈの大きさは、それぞれの横幅Ｗ1が１２０μｍ、縦幅Ｗ2が６０μｍである。したがって、メインビーム７０ａ、サブビーム７０ｂ、７０ｃの各ビームを受光する受光部の大きさの総和は、各々１２０μｍ×１２０μｍである。
【００５６】
メインビーム７０ａ、サブビーム７０ｂ、７０ｃの各ビームはそれぞれ光記憶媒体の第１記録層４１ｂで反射されたビームであり、円柱レンズ５７によって非点収差が付与されているが、光検出器３２上での最小錯乱円の大きさは直径６０μｍとしている。したがって、検出レンズ５９と円柱レンズ５７を組み合わせた合成の焦点距離は、３０ｍｍと２９．０５ｍｍとなっている。
【００５７】
また、光記憶媒体４１の第１記録層４１ｂ（集光面）に対して情報を記録再生する際、第１記録層４１ｂに焦点を結ぶビームの一部は反射され、一部が第１記録層４１ｂを透過して第２記録層４１ｃ（非集光面）にデフォーカスしたビームで到達し、第２記録層４１ｃで反射されている。図３に示しているビーム７１ａ、７１ｂ、７１ｃはそれぞれ第２記録層４１ｃ（非集光面）で反射されたビームであり、光検出器３１上で大きくデフォーカスしている。各ビーム７１ａ、７１ｂ、７１ｃの光検出器３１上での半径ｒは、概略、ｒ≒２・ｄ・ＮＡ・αで与えられる。ｄは光記憶媒体の光学的な反射面の間隔でありｄ＝ｄ1／ｎ、αは光記憶媒体から光検出器に至る光学系の横倍率であり、α＝ｆ3／ｆ2で与えられる。実施の形態１においては、ｄ1＝２０μｍ、ｎ＝１．６０、ＮＡ＝０．８５、ｆ2＝２．１ｍｍ、ｆ3＝３０ｍｍとしたので、ｒ≒３００μｍとなる。
【００５８】
ビーム７１ａは、光検出器３１上での半径が約３００μｍであり、光検出器３１の受光部３１ｅ、３１ｆ、３１ｇ、３１ｈは、その中に位置するように配置されている。このように配置されることで、トラッキング追従時に対物レンズ５６が移動することで光検出器３１上の非集光面で反射されたビームが移動しても、受光部３１ｅ、３１ｆ、３１ｇ、３１ｈで受光されるビーム７１ａの光量は殆ど変化することはなく、その結果ＴＥ信号にオフセットが発生しない。
【００５９】
また、ＦＥ信号は、光検出器３１から出力される信号Ｉ31a、Ｉ31b、Ｉ31c、Ｉ31dを用いて非点収差法により、すなわち（Ｉ31a＋Ｉ31c）−（Ｉ31b＋Ｉ31d）の演算で得られる。また、ＴＥ信号は、ＤＰＰ法により、すなわち｛（Ｉ31a＋Ｉ31d）−（Ｉ31b＋Ｉ31c）｝−Ｋ・｛（Ｉ31e＋Ｉ31g）−（Ｉ31f＋Ｉ31h）｝の演算でそれぞれ得られる。ここでＫは、回折格子５８の０次回折光の回折効率と１次回折光の回折効率との比によって決まる係数である。
【００６０】
ＦＥ信号およびＴＥ信号は、所望のレベルに増幅および位相補償が行われた後、対物レンズ５６を動かすためのアクチュエータ９１、９２に供給されて、フォーカスおよびトラッキング制御がなされる。
【００６１】
図４は、実施の形態１における光学条件で、検出レンズ５９の焦点距離ｆ3を変えることで、光学系の横倍率αを変化させた場合の、受光部３１ｅと受光部３１ｆに入射するサブビーム７０ｂの光量Ｉ70bと、メインビーム７０ａの内の第２記録層（非集光面）４１ｃで反射されたビーム７１ａの光量Ｉ71a（以下、迷光とする）の関係を示している。この関係は、サブビーム７０ｃが入射される受光部３１ｇと受光部３１ｈの光量Ｉ70cと迷光量Ｉ71aについても同様である。αを大きくすれば迷光量Ｉ71aは減少し、αを小さくすれば迷光量Ｉ71aは増加する。αが１０倍のとき、Ｉ71aとＩ70bの光量が等しくなり、実施の形態１においては、横倍率αが１０倍になるように設定している。迷光量Ｉ71aの値が大きいと、ＴＥ信号のオフセット変動の要因となるので、横倍率αを大きくして迷光量Ｉ71aを低減することが望ましい。実質的には、迷光量Ｉ71aがサブビームの光量Ｉ70bと同量以下であれば、トラッキング追従する時や光記憶媒体にチルトが生じた時等においてもＴＥ信号に殆どオフセットは発生しない。
【００６２】
理想的には、ＤＰＰ法は、差動演算を行うことで迷光成分を相殺するため、オフセットは発生しないはずであるが、現実には、収差やビーム内の光量むら等で、完全には相殺しきれない場合がある。現実的な収差や光量むらを考慮した場合、迷光量Ｉ71aがサブビーム光量Ｉ70bと同量以下であれば、残存するオフセット量は大きくても受光部に入射する光量の数％であり、そのオフセットに起因するオフトラック量は無視しても良い程小さい。迷光量Ｉ71aがサブビーム光量Ｉ70bと等しいとき、サブビーム７０ｂを受光する受光部３１ｅと受光部３１ｆの面積Ｓ1は、近似的に４・π・（ｄ・ＮＡ・α）2・ηs／ηmに等しく、迷光量Ｉ７１ａをサブビーム光量Ｉ７０ｂ以下の量にするには、１つのサブビーム７０ｂ（もしくは７０ｃ）を受光する受光部３１ｅと３１ｆの面積Ｓ1を４・π・（ｄ・ＮＡ・α）2・ηs／ηm以下の面積にすればよい。ここでηmは回折格子５８のメインビーム７０ａの回折効率、ηsは回折格子５８の１つのサブビーム７０ｂの回折効率である。したがって、実施の形態１における光ピックアップを用いた情報記録再生装置は、記録可能な２層ディスクを媒体に用いた場合でも、隣接したトラックに記録された情報を消去することなく、光記憶媒体に記録された情報を忠実に読み出すことができる。
【００６３】
なお、ビーム７０ａ、７０ｂ、７０ｃが集光される面である第１記録層４１ｂの実効的な反射率Ｒfoと、ビーム７０ａ、７０ｂ、７０ｃがデフォーカスして反射される第２記録層４１ｃの実効的な反射率Ｒdfoが異なる場合には、受光部３２ｅと受光部３２ｆの面積Ｓ1を４・π・（ｄ・ＮＡ・α）2・ηs／ηm・Ｒfo／Ｒdfo以下の面積にすれば、同様な効果が得られる。ここで、第１記録層４１ｂの反射率をＲ41b、透過率をＴ41b、第２記録層４１ｃの反射率をＲ41cとしたとき、第１記録層４１ｂの実効的な反射率Ｒfoは、Ｒ４１ｂ、第２記録層４１ｃの実効的な反射率Ｒdfoは、Ｔ41b・Ｔ41b・Ｒ41cである。
【００６４】
また、検出レンズ５９を凸レンズと凹レンズを組み合わせて構成することにより、光学的に等価な焦点距離は長く、物理的な距離を短くすることが可能であり、焦点距離ｆ3を長くしても、光ピックアップヘッドが大きくなることがない。それにより、オフセットが少なく小型の光ピックアップヘッドを実現することができる。
【００６５】
なお、第１記録層４１ｂが集光面で、第２記録層４１ｃが非集光面として説明したが、第２記録層４１ｃに情報を記録再生する際には、第２記録層４１ｃが集光面、第１記録層４１ｂが非集光面となるだけで、上述と同様な効果が得られる。
【００６６】
また、光記憶媒体４１が情報を溝上もしくは溝間のどちらか一方にしか記録しないタイプである場合、情報を記録もしくは消去する際、メインビームはトラック上に位置するが、２つのサブビームはいずれもトラック上ではなく、トラックとトラックの間に位置するので、トラック上に記録された情報を消しにくくなる。したがって、このときには回折効率の比を１０：１にしても何ら問題ない。ビーム７０ｂもしくは７０ｃの１つを受光する受光部の面積Ｓ1を４・π・（ｄ・ＮＡ・α）2・ηs／ηm以下とするとき、サブビーム７０ｂもしくは７０ｃの光量が大きくなると、その分、光学系の横倍率αを小さくできる。対物レンズ５６の焦点距離ｆ2を一定とすれば、横倍率αが小さくできることから、検出レンズ５９の焦点距離ｆ3を小さくすることができ、その分、光ピックアップヘッドの大きさは小さくなり、小型の情報記録再生装置を提供することができる。また、光学系の横倍率αを同じにした場合には、サブビーム７０ｂもしくは７０ｃの光量が大きくなる分、迷光の影響は小さくなるので、より安定なトラッキング制御が可能な光ピックアップヘッドとなる。
【００６７】
また、フォーカス検出法を非点収差法からスポットサイズディテクション法に変えることや、光利用効率を高めるために、ビームを整形するプリズムを用いる等、本発明の光ピックアップヘッドは、趣旨を逸脱しない範囲で、様々な変形が可能であり、光源の波長や対物レンズのＮＡに制限は無く、様々な光学条件に適用可能である。
【００６８】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２にかかる光ピックアップ装置の構成は、実施の形態１の光ピックアップ装置における半導体レーザ光源の構成およびその配置が異なり、それ以外の構成は、実施の形態１の光ピックアップと同様である。
【００６９】
実施の形態２は、光源に波長４５０ｎｍ以下のビームを発する半導体レーザを用いる場合であり、このような場合には、光源を構成する基板と、光記憶媒体上のトラックとを光学的に平行に配置することが好ましい。
【００７０】
窒化ガリウムやセレン化亜鉛等、４５０ｎｍ以下の波長のレーザビームを出射するレーザを構成するために用いられる材料は格子欠陥が多く、また、自己補償効果により、活性層内における電流および光の閉じ込めが弱くなり、発光点以外の場所から自然放出光を出射し易く、この自然放出光がトラッキング追従によるオフセット変動の原因となる可能性がある。
【００７１】
図５は、実施の形態２における半導体レーザ光源の構成を示す斜視図である。光ピックアップヘッドを構成するビームを発する半導体レーザ光源２からは、発光点１０からレーザビームが出射される。また、図５に示すように、レーザビームの他に、増幅された自然放出光であるビーム７５が窒化ガリウムからなる活性層１１から出射される。このビーム７５も光記憶媒体４１の情報記録面上に集光されて反射された後、光検出器３１に入射する。また、図示していないが、基板１２が光記憶媒体のトラックに対して、光学的に平行となるように半導体レーザ光源２を配置している。
【００７２】
図６は、実施の形態２における光検出器３１とメインビーム７０ａ、サブビーム７０ｂ、７０ｃおよびビーム７５の関係を示す図であり、図６（ｂ）は対物レンズ５６が中立位置にある場合で、図６（ａ）および図６（ｃ）は対物レンズ５６が中立位置ではない場合であり、図６（ａ）と図６（ｃ）は対物レンズ５６の移動方向が、それぞれ反対である。
【００７３】
光記憶媒体４１の情報記録面で反射されたビーム７５も光検出器３１に入射されるが、光源を構成する基板１２と、光記憶媒体上のトラックとを光学的に平行に配置しているので、ビーム７５は、図６に示すように、各受光部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｅ、３１ｆ、３１ｇ、３１ｈを並べた方向に大きく拡がって入射する。したがって、トラッキング追従で対物レンズ５６の位置が動いた場合にそれに応じて、光検出器３２に対するメインビーム７０ａ、サブビーム７０ｂ、７０ｃおよびビーム７５の位置が動いても、ビーム７５が光検出器３１の受光部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｅ、３１ｆ、３１ｇ、３１ｈに入射する光量の変化は殆ど無い。そのため、オフセット変動のない安定なトラッキング動作が可能な光ピックアップヘッドとなる。
【００７４】
なお、実施の形態２では、メインビーム７０ａ、サブビーム７０ｂ、７０ｃの３つのビームを用いてＴＥ信号を検出する光ピックアップヘッドの構成について示したが、例えば、１つのビームを用いてプッシュプル法によりＴＥ信号を検出する装置であっても同様の構成とすれば、同様の効果が得られる。また、光記憶媒体が１つの情報記録面しか有さない場合にも同様の効果が得られる。
【００７５】
なお、ここでは、半導体レーザ光源２を構成する基板１２にサファイアを、活性層に窒化ガリウムを用いたが、基板１２に窒化ガリウムを、活性層にインジウムを添加した窒化ガリウムを用いた場合等、自然放出光を発生し易い窒化ガリウムを材料とした半導体レーザや、セレン化亜鉛等の２族と６族の化合物半導体を材料とした半導体レーザ光源２を用いても同様の効果が得られる。
【００７６】
なお、半導体レーザ光源２を構成する基板１２を光記憶媒体のトラックと光学的に平行に配置すれば、以上に述べた効果を同様に得ることができ、光ピックアップヘッドの光学構成に制約はない。
【００７７】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３にかかる光ピックアップヘッドの構成を図７を用いて説明する。
【００７８】
半導体レーザ光源１から出射された波長４０５ｎｍのビーム７０は、コリメートレンズ５３、回折格子５８、複合ビーム整形プリズム４、立ち上げミラー５を介して、対物レンズ５６で光記憶媒体４１上に集光される。光記憶媒体４１には、記録／再生に対応したメインビーム７０ａおよびサブビーム７０ｂとサブビーム７０ｃが集光される。光記憶媒体４１で反射されたメインビーム７０ａおよびサブビーム７０ｂ、７０ｃは、複合ビーム整形プリズム４で光路を変更され、検出レンズ５９を介して、ビームスプリッタ１６に入射される。
【００７９】
ビームスプリッタ１６は、入射されたメインビーム７０ａおよびサブビーム７０ｂ、７０ｃを２つに分離する。ビームスプリッタ１６で分離されたビームの内の一つは、ビームスプリッタ１６を直進し、従来の光ピックアップ装置と同様に、円柱レンズ１８を経て非点収差が付与され、光検出器３２に入射する。また、ビームスプリッタ１６で分離されたもう一方のビームは、光路を略９０度曲げられ、プッシュプル信号生成用のブレーズ化された２つの領域を有するホログラム素子１７で、光記憶媒体４１のトラック方向に平行な方向にビームが分割され、光検出器３３に入射する。
【００８０】
なお、プッシュプル信号生成用のビームを２つに分割する素子としては、ホログラム素子１７の代わりに、図９に示しているルーフプリズム２２を用いてもよく、ＤＰＰ信号を得ることは可能である。
【００８１】
図８は、実施の形態３にかかる光検出器とビームの関係を示す図である。図８（ａ）は直進するビームが入射する光検出器３２とビームの関係を示している。ＦＥ信号検出用の光検出器３２は４つの受光部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄを有し、それらに入射される光量に応じて、出力信号Ｆ1、Ｆ2、Ｆ3、Ｆ4を出力する。これら出力信号Ｆ1、Ｆ2、Ｆ3、Ｆ4をもとに、非点収差法によりＦＥ信号を得ることができる。具体的には、式１の様に演算する事により、ＦＥ信号が得られる。
【００８２】
ＦＥ信号＝（Ｆ1＋Ｆ3）−（Ｆ2＋Ｆ4） （式１）
また、図８（ｂ）は光路が９０度曲げられたビームが入射する光検出器３３とビームの関係を示している。ＴＥ信号検出用の光検出器３３は６つの受光部３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅ、３３ｆを有している。受光部３３ａと受光部３３ｂとが一組でメインビーム７０ａを受光するメインビーム用受光部３４ａであり、受光部３３ｃと受光部３３ｄとが一組でサブビーム７０ｂを受光するサブビーム用受光部３４ｂであり、受光部３３ｅと受光部３３ｆとが一組でサブビーム７０ｃを受光するサブビーム用受光部３４ｃである。
【００８３】
また、メインビーム用受光部３４ａとサブビーム用受光部３４ｂとの間には、ダミー用受光部３４ｇが設置され、メインビーム用受光部３４ａとサブビーム用受光部３４ｃとの間には、ダミー用受光部３４ｈが設置されている。
【００８４】
一般的に光検出器の各受光部間では、受光した光から発生した電流の漏れだし、つまり受光部と受光部の間でクロストークが発生する。特にＤＰＰ法を用いたトラッキング方式の場合、光量が大きなメインビーム用の受光部から光量が小さいサブビーム用の受光部へのクロストークは無視できないものとなる。ダミー受光部３４ｇ、３４ｈが設けられたため、メインビーム用受光部３４ａからの漏れ出し電流がダミー受光部３４ｇ、３４ｈに流れ込み、サブビーム用受光部３４ｂ、３４ｃには混入しない。また、図示はしていないが、ダミー受光部３４ｇとダミー受光部３４ｈは適切な電位に接続されている。それにより、メインビーム用受光部３４ａからダミー受光部３４ｇとダミー受光部３４ｈに混入した電流が再びサブビーム用受光部３４ｂ、３４ｃに流れ出ない。したがって、メインビーム用受光部３４ａとサブビーム用受光部３４ｂ、３４ｃ間のクロストークを低減する事が可能となり、メインビーム７０ａとサブビーム７０ｂもしくは７０ｃは光検出器３４において、光学的にも、電気的にも高いアイソレーションを保つことができる。そのため、サブビーム用受光部３４ｂ、３４ｃにメインビーム７０ａの光量が混入する割合が少ない。
【００８５】
受光部３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅ、３３ｆは、それらに入射される光量に応じて、出力信号Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3、Ｔ4、Ｔ5、Ｔ6を出力する。これらの出力信号をもとに、ＤＰＰ方により、ＴＥ信号を得ることができる。具体的には、式２のように演算することにより、ＴＥ信号が得られる。（ｋは定数）
ＴＥ信号＝（Ｔ1−Ｔ2）−ｋ｛（Ｔ3−Ｔ4）＋（Ｔ5−Ｔ6）｝ （式２）
ただし、ＴＥ信号は光記憶媒体の反射率等の変化により信号振幅が変化するため、実用上は光記憶媒体の反射率の変化が生じてもトラッキング制御のゲインを一定に保つようにするため、ＴＥ信号の全光量信号で割算をするオートマチックゲインコントロール（以下ＡＧＣとする）回路を設けるのが一般的である。つまり、メインビーム７０ａから得られるプッシュプル信号はメインビーム７０ａを受光する受光部３３ａおよび受光部３３ｂから出力される信号Ｔ１、Ｔ２の和信号で除算し、サブビーム７０ｂおよびサブビーム７０ｃから得られるプッシュプル信号はサブビームを受光する受光部３３ｃ、受光部３３ｄ、受光部３３ｅ、受光部３３ｆから出力される信号Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６の和信号で除算することでＴＥ信号を得ることが望ましい。具体的には、式３で示す演算でＴＥ信号を得ることが望ましい。
【００８６】
ＴＥ信号＝（Ｔ1−Ｔ2）／（Ｔ1＋Ｔ2）−ｋ［｛（Ｔ3−Ｔ4）＋（Ｔ5＋Ｔ6）｝／（Ｔ3＋Ｔ4＋Ｔ5＋Ｔ6）］ （式３）
ただし、２層記録ディスクの記録再生も考慮して、メインビーム７０ａから得られるプッシュプル信号も、サブビーム７０ｂ、７０ｃから得られるプッシュプル信号も、メインビーム７０ａを受光する受光部３３ａおよび受光部３３ｂから出力される信号Ｔ1、Ｔ2で除算してＴＥ信号を得てもよい。これは２層記録ディスクに情報を記録もしくは再生する時、メインビーム７０ａの一部が記録再生していない他層（非集光面）で反射して、サブビーム７０ｂ、７０ｃを受光する受光部３３ｃ、３３ｄ、３３ｅ、３４ｆへ迷光として入射し、ＡＧＣの動作が不安定になることを回避することができる。
【００８７】
ＡＧＣは、記録再生中の記録層の反射率の変化によるＴＥ信号の振幅変動を抑圧するためのものであるが、２層記録再生時のサブビーム７０ｂ、７０ｃを受光する受光部３３ｃ、３３ｄ、３３ｅ、３４ｆから出力される信号Ｔ3、Ｔ4、Ｔ5、Ｔ6の和信号は、記録再生中の層（集光面）で反射されたサブビーム７０ｂ、７０ｃの光量に対して、非集光面で反射されたメインビーム７０ａの一部である迷光の光量が無視できない程多く含んでいるため、本来のＡＧＣ動作とはかけ離れた不安定な動作を引き起こし、結果としてＤＰＰによるＴＥ信号のＡＧＣ動作に悪影響をあたえることになる。これを防ぐため、２層記録ディスクを用いる場合には、メインビームから得るプッシュプル信号、サブビームから得るプッシュプル信号ともメインビームを受光する受光部から出力される信号の和信号でＡＧＣを行うことでＡＧＣの動作が不安定になることを回避することができる。具体的には、式４で示す演算でＴＥ信号を得ることが望ましい。
【００８８】
ＴＥ信号＝（Ｔ1−Ｔ2）／（Ｔ1＋Ｔ2）−ｋ［｛（Ｔ3−Ｔ4）＋（Ｔ5＋Ｔ6）｝／（Ｔ1＋Ｔ2）］ （式４）
上述したように、ＤＰＰ法によりＴＥ信号を検出する以外にも、メインビーム７０ａの光量による出力信号のみを用いる単純なプッシュプル法を用いてＴＥ信号を検出しても構わない。また、単純なプッシュプル法によりＴＥ信号を検出する場合、ＤＰＰ法による検出と同様に、和信号で除算する。すなわち、次式で示す演算によりＴＥ信号を得る。
【００８９】
ＴＥ信号＝（Ｔ1−Ｔ2）／（Ｔ1＋Ｔ2）
この式によりＴＥ信号を得た場合には、光記憶媒体の情報記録面の反射率に変化があってもサーボゲインを一定に保つことができる。
【００９０】
ここで、集光面で反射されたビームが受光部３３ａ、３３ｂに入射することにより出力される信号をＴf1、Ｔf2とし、非集光面で反射されたビームが受光部３３ａ、３３ｂに入射することにより出力される信号をＴs1、Ｔs2としたとき、先に述べた演算は、
ＴＥ信号＝（Ｔf1＋Ｔs1−Ｔf2−Ｔs2）／（Ｔf1＋Ｔs1＋Ｔf2＋Ｔs2）
となる。この演算からわかるように非集光面で反射されたビームが受光部３３ａ、３３ｂに多く入射する程、トラッキング制御のゲインが小さくなってしまう。そこで、
Ｔf1＋Ｔf2≧５・（Ｔs1＋Ｔs2）
となるようにすれば、トラッキング制御のゲインの変化は２割以下となり、実用上問題のない、安定なトラッキング制御が可能となる。
【００９１】
また、メインビーム７０ａの光量は、サブビーム７０ｂ、７０ｃの光量よりも多いので、単純なプッシュプル法の方がＤＰＰ法よりも迷光の影響は小さく、その分、光学系の横倍率αを小さくできる。したがって、ＴＥ信号の検出に単純なプッシュプル法を用いることで、より小さな光ピックアップヘッドを提供することができる。
【００９２】
光記憶媒体４１に記録された情報信号ＲＦは、受光部３３ａと３３ｂから出力される信号Ｔ1とＴ2を式５のように演算することにより得ることが可能である。
【００９３】
ＲＦ＝Ｔ1＋Ｔ2 （式５）
また、実施の形態３の光ピックアップ装置において、ＦＥ信号検出用の光検出器３２の各受光部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄから出力される信号Ｆ1、Ｆ2、Ｆ3、Ｆ4を用いて、式６の演算により、いわゆる位相差法によるＴＥ信号を得ることも可能である。
【００９４】
ＴＥ信号＝（Ｆ1＋Ｆ3）＜位相比較＞（Ｆ2＋Ｆ4） （式６）
式６における＜位相比較＞とは、信号Ｆ1と信号Ｆ3の和信号Ａ1の位相と信号Ｆ2とＦ4の和信号Ａ2の位相差を計算し、その位相差の極性（信号Ａ1が信号Ａ2より進んでいるか遅れているか）および位相差量の絶対値に応じた信号を得るものである。
【００９５】
つまり、実施の形態３の光ピックアップ装置は、連続的な溝が形成された記録再生用光記憶媒体の場合にはＤＰＰ法によりＴＥ信号を得てトラッキングの制御を行い、ピット列が形成された再生専用光記憶媒体の場合には、位相差法によりＴＥ信号を得てトラッキングの制御を行うということが可能な構成となっている。
【００９６】
また、光記憶媒体４１が、０．３２μｍの狭いトラックピッチのものであっても、光記憶媒体４１に数十μｍの偏心が存在してもトラッキングゲインが殆ど低下しないようにするため、光記憶媒体４１の情報記録面上のメインビーム７０ａとサブビーム７０ｂもしくはサブビーム７０ｃの光の距離を４μｍに設定している。そのため、ＦＥ信号検出用の光検出器３２上でのメインビーム７０ａとサブビーム７０ｂおよび７０ｃは重なった状態で受光部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄに入射する。このため、メインビーム７０ａに対するサブビーム７０ｂと７０ｃの光量が多い程、位相差法により得られるＴＥ信号の振幅は、低下する。例えば、メインビーム７０ａに対するサブビーム７０ｂおよびサブビーム７０ｃの光量の比が９：１のとき、ＴＥ信号の振幅は約１割低下する程度であり、この程度では全く問題とならない。光記憶媒体に記録された信号を消去してしまわないようメインビーム７０ａの光量に対してサブビーム７０ｂと７０ｃの光量は、通常１／９よりも小さく設定するので、実施の形態３の光ピックアップヘッドの構成において、位相差法によるＴＥ信号を問題なく得ることができる。勿論、ＤＰＰ法によるＴＥ信号を検出するための光検出器３４上では、メインビーム７０ａ、サブビーム７０ｂおよび７０ｃ共、収差の少ない極めて小さな径のスポットに集光されるため、メインビーム７０ａとサブビーム７０ｂもしくはサブビーム７０ｃの分離は容易である。
【００９７】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４にかかる光ピックアップ装置について、図を用いて説明する。
【００９８】
図１０は、本発明の実施の形態４にかかる光ピックアップヘッドの構成を示す図である。実施の形態１の光ピックアップヘッドと異なる点は、偏光ビームスプリッタ５２で反射された後に経る光学系であって、具体的には、ビームスプリッタ６０、ホログラム素子６１、回折格子６２を備え、光検出器３２の代りに、光検出器３５、３６を備えている点である。
【００９９】
偏光ビームスプリッタ５２で反射された方のメインビーム７０ａ、サブビーム７０ｂ、７０ｃは、焦点距離ｆ３が３０ｍｍの検出レンズ５９で収束ビームとなり、ビームスプリッタ６０では、入射光量の１０％が透過し、残りの９０％が反射して入射光が２分割される。ビームスプリッタ６０を透過したビームは、ホログラム素子６１に入射し、±１次回折光７２ｂ、７２ｃが生成され、±１次回折光７２ｂ、７２ｃは光検出器３５で受光される。ホログラム素子６１には、ＦＥ信号をスポットサイズディテクション法で検出することを可能にする軸外れのゾーンプレートがパターンとして記録されている。
【０１００】
一方、ビームスプリッタ６０で反射された方のビームは、回折格子６２に入射して２つの＋１次回折光が生成され、光検出器３６で受光される。図１１は、実施の形態４における回折格子６２の構成図である。回折格子６２には、２種類の単純格子のパターン６２ａと６２ｂが形成されており、それぞれ鋸歯形状であって、−１次回折光を抑圧する構造である。鋸歯状パターンは、斜めイオンビームエッチングで形成する、複数のマスクを組み合わせたエッチングで形成する等、一般的なブレーズパターンを形成することができる。
【０１０１】
パターン６２ａとパターン６２ｂの境界線６２ｃはメインビーム７０ａとサブビーム７０ｂ、７０ｃにおける光記憶媒体４１上のトラックの写像と平行な関係を有している。パターン６２ａと６２ｂは同じピッチであるが、鋸歯形状の方向が異なっている。パターン６２ａによって回折光７３ａ、７３ｂ、７３ｃが、パターン６２ｂによって回折光７４ａ、７４ｂ、７４ｃがそれぞれ生成される。回折光７３ａと７４ａはメインビーム７０ａ、回折光７３ｂと７４ｂはサブビーム７０ｂ、回折光７３ｃと７４ｃはサブビーム７０ｃからそれぞれ生成されたものである。また、回折光７１ｄと７１ｅは、非集光面で反射されたメインビームから生成されたものである。
【０１０２】
図１２は、光検出器３６と受光される回折光７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、７４ａ、７４ｂ、７４ｃの関係を示している。光検出器３６は、６つの受光部３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ、３６ｅ、３６ｆを有し、それぞれ回折光７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、７４ａ、７４ｂ、７４ｃを受光する。したがって、回折格子６２で生成された回折光７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、７４ａ、７４ｂ、７４ｃは光検出器３６の受光部を形成した面上に焦点を結ぶように配置している。光検出器３６上における隣接する各ビーム同士の間隔ｄ3（例えば、７３ａと７３ｂ間もしくは７３ａと７４ａ間等の間隔）は、それぞれ８０μｍである。
【０１０３】
一般に、集光されたガウシアンビームのエアリーディスク直径ｗは、ｗ＝１．２２×光源波長／レンズ開口数で与えられる。実施の形態４においては、メインビーム７０ａおよびサブビーム７０ｂ、７０ｃを回折格子６２で２分割しているために、光検出器３６上では、分割していない方向の径は１３μｍ、分割している方向の径は２６μｍとなる。
【０１０４】
また、サブビーム７０ｂ、７０ｃを受光する受光部３６ｂ、３６ｃ、３６ｅ、３６ｆにメインビーム７０ａが混入して起こるクロストークが、光記憶媒体が傾いたり、デフォーカスが生じたときに変動し、トラッキングが不安定となる場合がある。また、２つに分割したビームが、他方の受光部に混入すると、ＴＥ信号の振幅が低下する。いずれの場合にも、それらのビームの間隔をエアリーディスク直径の３倍以上にすることにより、影響は無視できる程軽微となり、安定なトラッキング制御が可能となる。
【０１０５】
さらに、情報記録面を２つ有する２層記録ディスクを光記憶媒体を用いた場合には、実施の形態４の光ピックアップヘッドにおいても、非集光面で反射されたビーム７４ｄ、７４ｅの光検出器３６直径ｄ5が、光検出器３６の各受光部３６ａ、３６ｂ、３６ｃの幅ｄ4よりも大きくなるようにすることにより、トラッキング追従や光記憶媒体にチルトが生じた時等においてもＴＥ信号に殆どオフセットは発生しない。それにより、実施の形態４の光ピックアップヘッドを用いることで、信頼性の高い情報記録再生装置が実現できる。なお、非集光面で反射されたサブビームは省略している。
【０１０６】
また、実施の形態２と同様に、光源を構成する基板と、光記憶媒体上のトラックとを光学的に平行に配置してもよく、自然放出光であるビーム７００の影響を除去でき、ＴＥ信号にオフセット変動のない光ピックアップヘッドが実現できる。
【０１０７】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５にかかる光ピックアップヘッドについて図を用いて説明する。
【０１０８】
図１３は、本発明の実施の形態５にかかるプリズムの構成図である。実施の形態５の光ピックアップヘッドは、実施の形態４の光ピックアップヘッドでビーム分割素子として用いていた回折格子６２の代りに、プリズム６３を用いている点である。
【０１０９】
プリズム６３を用いて、ビームを分割することで、回折素子６２を用いる場合のように、不要な回折光が発生しない。それにより、光利用効率を高くすることができ、検出した信号の信号対雑音比も大きくでき、より忠実に光記憶媒体に記録された情報を再生することができる。
【０１１０】
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６にかかる光ピックアップヘッドについて図を用いて説明する。実施の形態６の光ピックアップヘッドは、実施の形態４の光ピックアップヘッドと同様の構成であって、異なる点は、回折格子６２の代りに回折格子６４を、光検出器３６の代りに光検出器３７を備えていることである。
【０１１１】
図１４は、実施の形態６における回折格子６４の構成図である。また、図１５は、光検出器３７とビームの関係を示す図である。
【０１１２】
回折格子６４は、２種類の鋸歯状パターン領域６４ａと６４ｂを有している。パターン６４ａと６４ｂの境界線６４ｃはメインビーム７０ａ、サブビーム７０ｂ、７０ｃにおける光記憶媒体４１上のトラックの写像と平行な関係を有している。実施の形態４の回折格子６２と実施の形態６の回折格子６４の異なる点は、格子の向きと周期である。パターン６４ａによって回折光７５ａ、７５ｂ、７５ｃが、パターン６４ｂによって回折光７６ａ、７６ｂ、７６ｃがそれぞれ生成される。回折光７５ａと７６ａはメインビーム７０ａ、回折光７５ｂと７６ｂはサブビーム７０ｂ、回折光７５ｃと７６ｃはサブビーム７０ｃからそれぞれ生成されたものである。
【０１１３】
図１５に示すように、光検出器３７は、順に一列に並んだ受光部３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ、３７ｅ、３７ｆを有していて、回折光７５ａ、７５ｂ、７５ｃ、７６ａ、７６ｂ、７６ｃをそれぞれ受光している。各受光部３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ、３７ｅ、３７ｆの大きさは、実施の形態４の光検出器３６の各受光部３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ、３６ｅ、３６ｆと同じ大きさである。また、回折格子６４で生成された回折光７５ａ、７５ｂ、７５ｃ、７６ａ、７６ｂ、７６ｃが光検出器３７上で焦点を結ぶように配置している。
【０１１４】
ビーム７６ｄと７６ｅは、非集光面で反射されたメインビームが回折格子６４に入射することにより生成された回折光である。ここでは、分かり易くするために非集光面で反射されたサブビームは省略している。トラッキング追従の際に対物レンズが移動することで、光検出器３７上での非集光面で反射されたビーム７６ｄ、７６ｅの像は移動する。しかし、実施の形態６の光ピックアップヘッドは、各受光部３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ、３７ｅ、３７ｆが一列に並んでいる構造であるために、受光部にもビーム７６ｄ、７６ｅは一様に入射するので、ＴＥ信号を検出する演算を行う際には相殺され、ＴＥ信号にオフセットは発生しない。そのため、トラッキング追従する時や光記憶媒体にチルトが生じた時等においてもＴＥ信号にほとんどオフセットは発生しない。それにより、信頼性の高い情報記録再生装置が実現できる。
【０１１５】
（実施の形態７）
本発明の実施の形態７にかかる光ピックアップヘッドについて図を用いて説明する。実施の形態７の光ピックアップヘッドは、実施の形態６の光ピックアップヘッドと同様の構成であって、異なる点は、回折格子６４の代りに回折格子６５を、光検出器３７の代りに光検出器３８を備えていることである。
【０１１６】
図１６は、実施の形態７における回折格子６５の構成図である。また、図１７は、光検出器３８とビームの関係を示す図である。
【０１１７】
回折格子６５は、実施の形態６の回折格子６４と同様に２種類の鋸歯状パターン領域６５ａと６５ｂを有している。パターン６５ａと６５ｂの境界線６５ｃはビーム７０ａ〜７０ｃにおける光記憶媒体４１上のトラックの写像と平行な関係を有している。回折格子６５と回折格子６４の異なる点は、格子の周期であって、回折格子６５の方が、回折格子６４に比べて目が粗い鋸歯形状である。
【０１１８】
パターン６５ａによって回折光７７ａ、７７ｂ、７７ｃが、パターン６５ｂによって回折光７８ａ、７８ｂ、７８ｃがそれぞれ生成される。回折光７７ａと７８ａはメインビーム７０ａ、回折光７７ｂと７８ｂはサブビーム７０ｂ、回折光７７ｃと７７ｃはサブビーム７０ｃをそれぞれ用いて生成されたものである。
【０１１９】
図１７に示しているように、光検出器３８は、一列に並んだ受光部３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ、３８ｅ、３８ｆを有していて、回折光７７ａ、７７ｂ、７７ｃ、７８ａ、７８ｂ、７８ｃをそれぞれ受光している。各受光部３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ、３８ｅ、３８ｆの大きさは、それぞれ実施の形態６の光検出器の各受光部３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ、３７ｅ、３７ｆと同じ大きさである。また、回折格子６５で生成された回折光７７ａ、７７ｂ、７７ｃ、７８ａ、７８ｂ、７８ｃが光検出器３８上で焦点を結ぶように配置している。回折光７７ａが回折光７８ａと回折光７８ｂとの間に、回折光７８ａが回折光７７ａと回折光７７ｃとの間に配置されている。
【０１２０】
ビーム７８ｄと７８ｅは、非集光面で反射されたメインビーム７０ａが回折格子６５に入射することにより生成された回折光である。ここでは、分かり易くするために非集光面で反射されたサブビームは省略している。光記憶媒体に２層記録ディスクを用いた場合、２つの情報記録面の間隔と対物レンズの開口数の設定によっては、非集光面で反射されたビームには大きな球面収差が付与される。例えば、２つの情報記録面の間隔を４０μｍ、対物レンズの開口数を０．８５としたとき、非集光面で反射されたビームは光検出器３８上で大きく歪んだスポットを形成し、その歪みは、トラッキング追従で対物レンズの位置が動いたときに増大するが、上述したように回折光が配置されているので、ＴＥ信号に残留するオフセットは大幅に低減する。
【０１２１】
実施の形態７においては、例えば、受光部３８ｃと受光部３８ｆとが隣接しているように、差動演算を行う信号を出力する受光部同士はいずれも隣接するように配置されているために、非集光面で反射されたビームが光検出器で歪んだ形となっても、隣接した受光部はほぼ均等に受光される。そのため、トラッキング追従する時や光記憶媒体にチルトが生じた時等においてもＴＥ信号にほとんどオフセットは発生せず、実施の形態７の光ピックアップヘッドを用いることで、より信頼性の高い情報記録再生装置を得ることができる。
【０１２２】
また、メインビーム７０ａとサブビーム７０ｂ、７０ｃの間隔を広く設計し、受光部３８ａと３８ｅの間、および受光部３８ｄと３８ｃの間にスペースを設ける構造としてもよい。このようにすることで、光検出器３８上でメインビーム７０ａから生成された回折光７７ａと回折光７８ａとの間隔に比べて、メインビーム７０ａから生成された回折光７７ａとサブビーム７０ｂから生成された回折光７８ｂとの間隔もしくは、メインビーム７０ａから生成された回折光７８ａとサブビーム７０ｃから生成された回折光７７ｃとの間隔が広くなる。したがって、集光面上のメインビームとサブビームの間隔は広くなるので、光記憶媒体の偏心等に対してトラッキング誤差信号の振幅の低下は生じやすくなる反面、集光面に集光されるビームにデフォーカスが生じたときや、光ピックアップヘッドを組み立てる際の公差や使用する部品の残留収差のために、集光面で反射されてから光検出器に至るまでの光路で大きな収差が集光面で反射されたビームに対して付加されたときでも、メインビームがサブビームを受光する受光部に混入するクロストークを小さくできる。それにより、よりオフセットの少ないトラッキング誤差信号を得ることができる。また、光ピックアップヘッドを組み立てる際の公差を大きくできるので、安価な光ピックアップヘッドを提供することができる。
【０１２３】
なお、上述した実施の形態３〜７におけるビームを２つに分割するための回折格子やプリズムは、樹脂成形により安価に作製可能である。また、光記憶媒体はディスク状に限る必要はなく、カード状等、用途に応じて様々な形状のものでも構わない。さらに、情報記録層を３面以上有する光記憶媒体に対しても本発明の光ピックアップヘッドは、問題なく適用できる。
【０１２４】
（実施の形態８）
本発明の実施の形態８にかかる光ピックアップヘッドについて図を用いて説明する。
【０１２５】
図１８は、本発明の実施の形態８にかかる光ピックアップヘッドの構成を示す図である。以下に、光記憶媒体からの反射光をホログラム素子により内周ビームと外周ビームの２つに分け、ホログラム素子の１次回折光からは球面収差誤差（以下ＳＡＥとする）信号を得、ホログラム素子の０次回折光からＲＦ信号を得る方法について述べる。
【０１２６】
半導体レーザ光源１から出射されたビームは、コリメートレンズ５３により平行光とされて、回折格子５８により０次および±１次回折光が生成されて３つのビームに分かれる。ビームは、凹レンズと凸レンズからなる球面収差補正手段としての組レンズ１０４を透過して、波面が変換され、対物レンズ５６により情報記憶媒体４１上に集光される。光記憶媒体４１に集光された３つのビームは、光記憶媒体４１により反射・回折され、再び対物レンズ５６、組レンズ１０４と４分の１波長板５４を通り、ビームスプリッター５２により反射される。
【０１２７】
ビームスプリッター５２により反射された３つのビームは分岐手段としてのホログラム素子１０８を透過し、１次回折光と０次回折光に分岐される。ホログラム素子１０８透過後の０次回折光と１つの１次回折光の回折効率の比は２０：１としているので、ＲＦ信号のＳ／Ｎは良好である。ホログラム素子１０８を素通りした０次回折光である３つのビームは検出レンズ５９により集光され、円柱レンズ５７によりトラックに対して４５度方向の非点収差を与えられて光検出器３９に受光される。光検出器３９から出力される信号はＲＦ信号・ＦＥ信号・ＴＥ信号生成回路２０１に入力される。
【０１２８】
ＲＦ信号・ＦＥ信号・ＴＥ信号生成回路２０１によって生成されて出力されたＲＦ信号は光記憶媒体に記録された情報を再生するために使用され、ＦＥ信号とＴＥ信号は制御・駆動回路２０４に入力される。制御・駆動回路２０４は入力されたＦＥ信号とＴＥ信号をもとに対物レンズ５６のアクチュエータ９１、９２を駆動させる。
【０１２９】
一方、ホログラム素子１０８で回折されたメインビームの＋１次光と−１次光も検出レンズ５９で集光され円柱レンズ５７によりトラックに対して４５度方向の非点収差を与えられて光検出器３９に受光される。
【０１３０】
これらの光によって光検出器３９から出力される信号が、ＳＡＥ信号生成回路２０２に入力され、その信号をもとに、ＳＡＥ信号生成回路２０２はＳＡＥ信号を出力する。ＳＡＥ信号は制御・駆動回路２０３で増幅、位相補償がなされた後、アクチュエータ９３に供給され、アクチュエータ９３は球面収差補正手段としての組レンズ１０４の凹レンズおよび凸レンズの２つのレンズ間の距離を変化させ、光記憶媒体４１上に集光されるビームの球面収差が最小となるように制御する。ホログラム素子１０８とＳＡＥ信号生成回路２０２とで球面収差検出手段を構成する。
【０１３１】
図１９は、ホログラム素子１０８の構成を示す図である。半径Ｒ1の円の外側の領域１０９および半径Ｒ1の円の内側の領域１１０にはそれぞれ格子間隔の異なる回折格子が作製されている。光記憶媒体４１で反射・回折され対物レンズ５６を通過したビームのホログラム素子１０８上への投影図は半径Ｒbの円形（図１９中の破線の円）に相当する。Ｒ1／Ｒbは０．７５程度とすると、ビームのうち外側の領域にかかる面積と内側の領域にかかる面積はほぼ等しくなるため、信号強度もほぼ等しくなる。このとき光記憶媒体４１の厚さ誤差等による球面収差に対するＳＡＥ信号の変化の度合いである検出感度は最も高くなる。したがって、Ｒ1／Ｒbは０．７５前後が最適である。
【０１３２】
図２０に実施の形態８における光検出器３９とビームとの関係を示している。なお、図２０には、各受光部の配置とＲＦ信号・ＴＥ信号・ＦＥ信号生成回路、ＳＡＥ信号生成回路等の詳細の構成例も示している。光検出器３９は、受光部１５３ａ、１５３ｂ、１５３ｃ、１５３ｄからなるメインビーム用受光部１５３と、受光部１５２ａ、１５２ｂ、１５４ａ、１５４ｂからなるサブビーム用受光部１５２と、受光部１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃ、１５１ｄ、１５１ｅ、１５１ｆ、１５５ａ、１５５ｂ、１５５ｃ、１５５ｄ、１５５ｅ、１５５ｆからなるＳＡＥ信号受光部１５１の大きく分けて３つの受光部を持つ。メインビームのうちホログラム素子１０８を透過した０次光がビーム１２１であり、サブビームのうちホログラム素子１０８を透過した０次光がビーム１２４ａと１２４ｂであり、メインビームのうちホログラム素子１０８の領域１０９で回折された＋１次光のビームが１２２ａ、−１次光のビームが１２２ｂ、領域１１０で回折された＋１次光のビームが１２３ａ、−１次光のビームが１２３ｂである。受光部１５３ａ、１５３ｂ、１５３ｃ、１５３ｄはビーム１２１を受光し、その光量に応じた電流信号を出力する。
【０１３３】
電流電圧変換回路２４１は電流信号を電圧信号に変換して出力する。加算器２２８は田の字状の受光部の対角に配置された受光部１５３ａと受光部１５３ｃから出力された信号を加算する。加算器２２９は田の字状の受光部の別の対角に配置された受光部１５３ｂと１５３ｄから出力された信号を加算する。
【０１３４】
差動回路２３０は加算器２２８から出力された信号と加算器２２９から出力された信号との差信号、つまりＦＥ信号を出力する。位相差ＴＥ生成回路２３１は加算器２２８と加算器２２９の出力信号を受け、それらの信号の位相を比較し位相差ＴＥ信号を出力する。加算器２３２は田の字状の受光部の片側に配置された受光部１５３ａと１５３ｂから出力された信号を加算し、加算器２３３は田の字状の受光部の別の片側に配置された受光部１５３ｃと１５３ｄから出力された信号を加算する。差動回路２３４は加算器２３２から出力された信号と加算器２３３から出力された信号との差信号、つまり、プッシュプル法によるＴＥ信号（ＰＰ−ＴＥ）を出力する。
【０１３５】
また加算器２３５は加算器２３２と加算器２３３の信号をとの和信号つまり、光記憶媒体に記録された情報を再生するためのＲＦ信号を出力する。また、受光部１５２ａ、１５２ｂと受光部１５４ａ、１５４ｂはサブビーム１２４ａ、１２４ｂを受光し、その光量に応じた電流信号を出力する。電流電圧変換回路２４０は電流信号を受けて電圧信号を出力する。差動回路２３６は受光部１５２ａと受光部１５４ａとの和信号と、受光部１５２ｂと受光部１５４ｂの和信号との差信号、つまり、サブビームのＴＥ信号（ＳＵＢ−ＴＥ）を出力する。
【０１３６】
差動回路２３７は差動回路２３４と差動回路２３６の出力信号を受けその差信号を出力する。これがＤＰＰ法によるＴＥ信号ＴＥＤＰＰとなる。加算器２２８、２２９、２３２、２３３、２３５、差動回路２３０、２３４、２３６、２３７、位相差ＴＥ生成回路２３１でＲＦ信号・ＦＥ信号・ＴＥ信号生成回路２０１を構成する。受光部１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃ、１５１ｄ、１５１ｅ、１５１ｆはビーム１２２ａ、１２３ａを受け受光した光量に応じた電流信号を出力する。また受光部１５５ａ、１５５ｂ、１５５ｃ、１５５ｄ、１５５ｅ、１５５ｆはビーム１２２ｂ、１２３ｂを受けて受光した光量に応じた電流信号を出力する。電流電圧変換回路２４０は電流信号を受けて電圧信号を出力する。加算器２２１は受光部１５１ｂ、１５１ｄ、１５１ｆ、受光部１５５ａ、１５５ｃ、１５５ｅから出力された信号を加算する。また加算器２２２は受光部１５１ａ、１５１ｃ、１５１ｅ、受光部１５５ｂ、１５５ｄ、１５５ｆから出力された信号を加算する。差動回路２２３は加算器２２１から出力された信号と加算器２２２から出力された信号と受け、その差信号を出力する。これがＳＡＥ信号となる。２つの加算器２２１と２２２および差動回路２２３でＳＡＥ信号生成回路２０２を構成する。一方、加算器２２４は受光部１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃ、受光部１５５ｄ、１５５ｅ、１５５ｆから出力された信号を加算する。また加算器２２５は受光部１５１ｄ、１５１ｅ、１５１ｆ、受光部１５５ａ、１５５ｂ、１５５ｃから出力された信号を加算する。差動回路２２６は加算器２２４から出力された信号と加算器２２５から出力された信号と受け、その差信号を出力する。これはビーム１２２ａ、１２２ｂ、ビーム１２３ａ、１２３ｂと受光部１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃ、１５１ｄ、１５１ｅ、１５１ｆおよび受光部１５５ａ、１５５ｂ、１５５ｃ、１５５ｄ、１５５ｅ、１５５ｆとの回転ずれをあらわす回転誤差（以下、ＲＯＴという）信号となる。ＲＯＴ信号はヘッド調整時に球面収差用ビームを生成するホログラム素子１０８と光検出器３９の回転方向の角度を調整するために用いる。この値がゼロになるように調整すれば、ホログラム素子１０８は光検出器３９に正しく位置にセットされる。
【０１３７】
ＤＰＰ法によるＴＥ信号とＳＡＥ信号の検出を行う場合は、図２０に示すように、光検出器３９上でＤＰＰ法用のサブビーム１２４ａ、１２４ｂとＳＡＥ信号検出用のビーム１２２ａ、１２２ｂ、１２３ａ、１２３ｂはメインビーム１２１に対して略直交した方向に配置する。これによりＤＰＰ法用のサブビーム１２４ａ、１２４ｂとＳＡＥ信号検出用のビーム１２２ａ、１２２ｂ、１２３ａ、１２３ｂとの干渉を最小することができる。尚、ここではサブビームはＤＰＰ法に用いる例を示したが、３ビーム法のトラッキングに用いるためのサブビームであってもこの配置を用いることにより干渉を最小にする効果が得られる。
【０１３８】
さらに、内周領域の光と外周領域の光を並べて検出することで、内周領域の光を検出する受光部の外側の２つと外周領域の光を検出する受光部の内側の２つを共用することができる。それにより、受光部を減らすことができるため、受光部の簡略化、小型化が実現できる。そのため、光ヘッド装置を小型化することができる。
【０１３９】
また、メインビームの０次光の非集光面での反射光の広がりは略円形でその半径Ｒsは、ディスクの２つの層の光学的間隔をｄ、集光光学系の情報記憶媒体側の開口数をＮＡ、集光光学系から検出器にいたる復路の横倍率をαとして、Ｒs＝２・ｄ・ＮＡ・αで表される。
【０１４０】
非集光面で反射した光は場所による光量むらを持っており、レンズシフトやディスクのチルト等で光検出器上でこの光が位置を変えると、ＳＡＥ信号に誤差を与える。このむらは全体の光量の数％程度であるので、非集光面での反射光と本来の検出のための集光面での光の光量がほぼ同じであれば、ＳＡＥ信号に与える影響も数％程度となる。したがってＳＡＥ信号を得るための光検出器の受光部の面積Ｓ2を、Ｓ2＝２ＰＤx・ＰＤyとして、Ｓ2≦π・Ｒs・Ｒs・ηs／ηmが成り立てばよい。すなわち、Ｓ2≦4・π・（ｄ・ＮＡ・α）2・ηs／ηmである。
【０１４１】
ここで、ηsはＳＡＥ検出に用いる光の光量、ηmはメインビームの０次光の光量である。この関係式の成り立つ光学系では非集光面からの反射光があってもＳＡＥ信号の誤差が小さく、集光面での情報を正しく読み取ったり、記録することができる。また、横倍率αが大きい程、迷光量が低減できることは、ＴＥ信号を検出する場合と同様である。
【０１４２】
一方、検出レンズと円柱レンズの組み合わせにより集光されるビームの非点隔差（前側焦線と後ろ側焦線の距離）をＺ0、基板もしくは中間層の屈折率をｎとしたとき、ＦＥ信号の光記憶媒体の変位に対する検出範囲Δｚは、
Δｚ＝Ｚ0／２／α2
ＳＡＥ信号の基板もしくは中間層の厚み誤差に対する検出範囲Δｔは、
Δｔ＝Ｚ0・ｎ3／α2／（ｎ2−１）／ＮＡ2
でそれぞれ与えられる。横倍率αを大きくすると、Δｚ、Δｔは共に小さくなるので、横倍率αを大きくし過ぎると、ＦＥ信号もしくはＳＡＥ信号の検出範囲が狭くなり、フォーカスサーボおよび球面収差補正サーボが不安定になってしまう。したがって、所望の検出範囲をΔｚおよびΔｔとしたとき、横倍率αは、ＤＰＰ法によるＴＥ信号とＳＡＥ信号を同じ検出レンズと円柱レンズを用いて検出する場合は、
Ｓ1・ηm・Ｒdfo／（４・π・ｄ2・ＮＡ2・ηs・Ｒfo）≦α≦（Ｚ0・ｎ3／Δｔ／（ｎ2−１）／ＮＡ2）1/2
の式を満たし、ＤＰＰ法によるＴＥ信号とＦＥ信号を同じ検出レンズと円柱レンズを用いて検出する場合は、
Ｓ1・ηm・Ｒdfo／（４・π・ｄ2・ＮＡ2・ηs・Ｒfo）≦α≦（Ｚ0／２／Δｚ）1/2
の式を満たすようにすれば、フォーカス、トラッキングおよび球面収差補正を制御するサーボ動作が安定に行われる。
【０１４３】
ここで、光源の波長をλとしたとき、Δｚはλ／２／ＮＡ2の３〜１０倍に、Δｔはλ／ＮＡ4の５〜３０倍にする。
【０１４４】
なお、実施の形態８の光ピックアップヘッドにおけるＳＡＥ信号の検出方式については、何ら制約を受けることはなく、特開２００２−１９０１２５号公報に記載されている何れの方式等、様々な方式を用いることができることは言うまでもない。
【０１４５】
また、ここでは、非点収差をビームに付与する構成について述べたが、スポットシズディテクション法等、他のＦＥ信号検出方式を適用することができる。なお、スポットサイズディテクション法の場合、２つのビームの焦点の間隔が、非点収差法における非点隔差と等価であり、２つのビームの焦点の間隔をＺ0として設計すればよい。
【０１４６】
なお、３層以上の記録層を有する光記憶媒体においても同様に用いることができる。
【０１４７】
光記憶媒体が３層以上の記録層を有する場合には、メインビームがそれぞれの非集光面（記録層の数−１）で反射されて、サブビームを受光する受光部に入射する光量の総和がサブビームの光量に対して先に述べた関係を有していればよい。
【０１４８】
（実施の形態９）
本発明の実施の形態９にかかる情報記録再生装置について図を用いて説明する。図２１は、実施の形態９の情報記録再生装置光ピックアップヘッドの構成を示す図である。情報記録再生装置は、光ピックアップヘッド８０、光記録媒体駆動部８１、光ピックアップヘッド駆動装置部８２、電気回路８３および電源部８４から構成されている。光ピックアップヘッド８０には、実施の形態１〜実施の形態８で説明した光ピックアップヘッドを用いればよい。
【０１４９】
光記録媒体駆動部８１は記録媒体４１を回転させるものである。光ピックアップヘッド８０と記録媒体４１との位置関係に対応する信号は、電気回路部８３へ送られている。電気回路部８３はこの位置関係に対応する信号を増幅または演算して、それをもとに、光ピックアップヘッド８０または光ピックアップヘッド８０内の対物レンズ（図示せず）を微動させる。
【０１５０】
また、光ピックアップヘッド８０は、記録媒体４１に記録されている情報を読み出し、その信号を電気回路部８３へ送る。電気回路部８３では送られてきた信号より、記録媒体４１に記録された情報の復調を行う。アクチュエータ９１、９２は光ピックアップヘッド内の対物レンズを駆動するものである。前記信号と光ピックアップヘッドの駆動部８２もしくはアクチュエータ９１、９２によって、記録媒体４１に対してフォーカスサーボとトラッキングサーボが行われ、情報の読み出しもしくは書き込みまたは消去を行う。電源または外部電源等の電源部８４から電気回路部８３、光ピックアップヘッドの駆動部８２、光記録媒体駆動部８１およびアクチュエータ９１、９２へ電源が供給される。なお、電源もしくは外部電源との接続端子は各駆動回路にそれぞれ設けられてもよい。
【符号の説明】
【０１５１】
１、２ 半導体レーザ光源
４、２２、６３ プリズム
５ ミラー
１０ 発光点
１１ 活性層
１２ 基板
１６、６０ ビームスプリッタ
１７、６１、１０８ ホログラム素子
１８、５７ 円柱レンズ
３１、３２、３３、３６、３７、３８、３９ 光検出器
３１ａ〜３１ｈ、３２ａ〜３２ｄ、３３ａ〜３３ｆ、３６ａ〜３６ｆ、３７ａ〜３７ｆ、３８ａ〜３８ｆ、１５１ａ〜１５１ｆ、１５２ａ〜１５２ｂ、１５３ａ〜１５３ｄ、１５４ａ〜１５４ｂ、１５５ａ〜１５５ｆ 受光部
３４ａ、１５３ メインビーム用受光部
３４ｂ、３４ｃ、１５４ サブビーム用受光部
３４ｇ、３４ｈ ダミー受光部
４１ 光記憶媒体
４１ａ 透明基板
４１ｂ、４１ｃ 情報記録面
５２ 偏光ビームスプリッタ
５３ コリメートレンズ
５４ 波長板
５５ アパーチャ
５６ 対物レンズ
５８、６２、６４、６５ 回折格子
５９ 検出レンズ
６２ａ、６２ｂ、６４ａ、６４ｂ、６５ａ、６５ｂ パターン
６２ｃ、６４ｃ、６５ｃ 分割線
７０、７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７５、１２１、１２２ａ、１２２ｂ、１２３ａ、１２３ｂ ビーム
７０ａ メインビーム
７０ｂ、７０ｃ サブビーム
７２ｂ、７２ｃ、７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７１ｄ、７１ｅ、７６ｄ、７６ｅ、７８ｄ、７８ｅ 回折光
８０ 光ピックアップヘッド
８１ 記録媒体駆動部
８２ 光ピックアップヘッド駆動部
８３ 電気回路
８４ 電源部
９１、９２ アクチュエータ
１０４ レンズ
１０８ ホログラム素子
１０９、１１０ 領域
１５１ ＳＡＥ信号受光部
２０１ ＲＦ信号・ＦＥ信号・ＴＥ信号生成回路
２０２ ＳＡＥ信号生成回路
２０３、２０４ 制御・駆動回路
２１１ ＲＯＴ信号生成回路
２１２ 回転調整機構
２２１、２２２、２２４、２２５、２２８、２２９、２３２、２３３ 加算器
２２３、２２６、２３０、２３４、２３５、２３６、２３７ 差動回路
２３１ 位相差ＴＥ生成回路
２４０、２４１ 電流電圧変換回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は光記憶媒体に対して情報の記録、再生もしくは消去を行う装置に使用される、光ピックアップヘッドおよび情報記録再生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高密度・大容量の記憶媒体であるピット状パターンを有する光記憶媒体を用いる光メモリ技術は、ディジタルオーディオディスク、ビデオディスク、文書ファイルディスク、さらにはデータファイルなどその応用が拡大しつつある。近年、ＤＶＤと称する高密度・大容量の光記憶媒体が実用化され、動画のような大量の情報を扱える情報媒体として脚光を浴びている。このＤＶＤ光記憶媒体は６５０ｎｍ付近の波長のレーザ光を発するいわゆる赤色半導体レーザを用いて記録あるいは再生が行われる。
【０００３】
図２２を用いて、記録再生が可能な光ディスクシステムにおける従来の光ピックアップヘッドについて説明する。
【０００４】
光源である半導体レーザ光源１０１は、波長λ2が６５０ｎｍの直線偏光の発散ビーム７００を出射する。半導体レーザ光源２から出射された発散ビーム７００は、回折格子５１０に入射され、０次および±１次回折光の３つのビームに分離される。０次回折光は情報の記録／再生を行うメインビーム７００ａであり、±１次回折光はサブビーム７００ｂ、７００ｃであって、トラッキング誤差（以下ＴＥとする）信号の検出を安定に行うためのディファレンシャルプッシュプル（以下ＤＰＰとする）法に用いられる。０次回折光と一方だけの１次回折光の回折効率の比は、通常１２：１〜２０：１に設定され、ここでは２０：１である。このようにすることで、サブビーム７００ｂ、７００ｃがメインビーム７００ａに影響を与えることを防ぎ、光記憶媒体４１０に不要な記録がされることを避けることができる。
【０００５】
回折格子５１０で生成されたメインビーム７００ａおよびサブビーム７００ｂ、７００ｃの３つのビームは、偏光ビームスプリッタ５２０を透過し、焦点距離が１５ｍｍのコリメートレンズ５３０で平行光に変換される。この平行光は、４分の１波長板５４０を透過して円偏光に変換された後、焦点距離３ｍｍの対物レンズ５６０で収束ビームに変換される。対物レンズ５６０の開口はアパーチャ５５０で制限されていて、開口数ＮＡは０．６としている。
【０００６】
光記憶媒体４１０は、透明基板４１０ａと情報記録面４１０ｂを備えており、透明基板４１０ａの厚さは、０．６ｍｍである。対物レンズ５６０からの収束ビームは、透明基板４１０ａを透過して、情報記録面４１０ｂ上に集光される。
【０００７】
図２３は、光記憶媒体上におけるトラックとビームの関係を示す図である。情報記録面４１０ｂ上のビームとトラックとの関係を説明する図である。図２３に示すように、光記憶媒体４１０には上の情報記録面、複数の連続溝であるトラックが形成されている。トラックＴm-1、トラックＴm、トラックＴm+1は順に並んでいて、トラックＴm-1とトラックＴm同士およびトラックＴmとトラックＴm+1同士間の距離であるトラックピッチＰ2は０．７４μｍである。メインビーム７００ａがトラックＴm上に位置するとき、サブビーム７００ｂ、７００ｃはそれぞれトラックＴmとトラックＴm-1の間およびトラックＴmとＴm+1の間に位置するように、ビームが配置されている。したがって、トラックＴmと直交する方向でのメインビーム７００ａとサブビーム７００ｂ、７００ｃの間隔Ｌ2は０．３７μｍである。
【０００８】
情報記録面４１０ｂ上に集光されたメインビーム７００ａとサブビーム７００ｂ、７００ｃは反射され、対物レンズ５６０、４分の１波長板５４０を透過して往路とは９０度異なる直線偏光に変換された後、コリメートレンズ５３０を透過して収束光に変換される。この収束光は、偏光ビームスプリッタ５２０で反射され、円柱レンズ５７０を透過し、光検出器３１に入射する。メインビーム７００ａとサブビーム７００ｂ、７００ｃには、円柱レンズ５７０を透過する際に、非点収差が付与される。
【０００９】
光検出器３００は８つの受光部３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄ、３００ｅ、３００ｆ、３００ｇ、３００ｈを有する。受光部３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄは、メインビーム７００ａを、受光部３００ｅ、３００ｆはサブビーム７００ｂを、受光部３００ｇ、３００ｈはビーム７００ｃを、それぞれ受光する。受光部３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄ、３００ｅ、３００ｆ、３００ｇ、３００ｈは、それぞれ受光した光量に応じた電流信号を出力する。
【００１０】
非点収差法によるフォーカス誤差（以下ＦＥとする）信号、位相差法によるＴＥ信号、プッシュプル法によるＴＥ信号および光記憶媒体に記録された情報（以下ＲＦとする）信号は、メインビーム７００ａを受光する受光部３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄから出力される各信号を用いて得られる。また、ＤＶＤ−ＲＷ等の連続溝ディスクの記録／再生時には、サブビーム７００ｂとサブビーム７００ｃを受光する受光部３００ｅ、３００ｆ、３００ｇ、３００ｈから出力される信号も併用することで、ＤＰＰ法によるＴＥ信号が得られる。ＦＥ信号およびＴＥ信号は、所望のレベルに増幅および位相補償が行われた後、アクチュエータ９１０および９２０に供給されて、それをもとにフォーカスおよびトラッキング制御がなされる。
【００１１】
ＤＶＤにおいては、読み出し専用のＲＯＭディスクの場合には、情報面を２面設けた２層ディスクが規格化されている。この再生専用の２層ディスクは、ＴＥ信号を位相差法で検出することで、従来の光ピックアップヘッドを用いて何ら問題なく情報を読み出すことができる。
【００１２】
さらに、研究開発レベルでは、情報記録面を２面有する記録可能な２層ディスク（以下２層記録ディスクとする）の開発成果が盛んに発表されている。記録可能な２層ディスクは、初期に情報が書き込まれていないため、ＴＥ信号を位相差法で検出することができない。そのため、単層の記録可能なディスクの場合と同様に、ＤＰＰ法でＴＥ信号を検出する。
【００１３】
なお、従来の光ピックアップヘッドは、例えば特許文献１等に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００２−１９０１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、２層記録ディスクを、上述した従来の光ピックアップヘッドに用い、ＴＥ信号をＤＰＰ法で検出した場合であっても、対物レンズをトラッキング追従させることで、補正できないオフセットがＴＥ信号に発生するという問題がある。
【００１６】
これは、２層の内の一方の情報記録面に情報を記録再生する際（以下、このときの情報記録面を集光面とする）、集光面に焦点を結ぶビームの一部は反射され、一部が集光面を透過して他方の情報記録面（以下、このときの情報記録面を非集光面とする）に到達する。そのビームは非集光面ではデフォーカスであり、非集光面で反射されて光検出器に向かう。この非集光面で反射されたビームは、収差やビーム内の光量むら等で、ＤＰＰ法でＴＥ信号を検出する際に完全には相殺しきれない。そのため、対物レンズをトラッキング追従させることで、相殺しきれない量が変動し、ＴＥ信号に補正できないオフセットを発生させる。
【００１７】
それにより、オフトラックが生じ、光記憶媒体に情報を記録する際、隣接したトラックに記録された情報を一部消去してしまい、光記憶媒体に記録された情報が忠実に読み出せなくなるという問題が生じる。
【００１８】
本発明は、かかる事情に鑑みなされたものであり、２層ディスクを用いる場合に、対物レンズをトラッキング追従させてもＴＥ信号にオフセットが発生しない光ピックアップヘッドを提供することを目的とする。さらに、本発明は、そのような光ピックアップヘッドを用いた情報記録再生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の光ピックアップヘッドは、光ビームを出射する光源と、前記光源から出射されたビームから複数の回折光を生成する回折手段と、前記回折手段からの前記複数の回折光を、光記憶媒体上に集光する収束手段と、前記光記憶媒体上に集光された前記複数の回折光が前記光記憶媒体上で反射された複数のビームを分岐するビーム分岐手段と、前記ビーム分岐手段で分岐されたビームを受光し、前記受光したビームの光量に応じた信号を出力する光検出手段とを備え、前記光記憶媒体は、複数の情報記録面を有し、少なくとも１つの前記情報記録面には案内溝が形成されており、前記案内溝上もしくは前記案内溝間に情報が記録されており、前記回折手段で生成された前記回折光の内の０次回折光の回折光率をηmとし、１次以上の回折光の回折効率をηsとし、１０・ηs≧ηmの関係を有している。それにより、光記録媒体として、２層ディスクを用いても、対物レンズをトラッキング追従させてもトラッキングエラー信号にオフセットが発生しないという効果を有する。
【００２０】
また、本発明の他の光ピックアップヘッドは、光ビームを出射する光源と、前記光源から出射されたビームから複数の回折光を生成する回折手段と、前記回折手段からの前記複数の回折光を、光記憶媒体上に集光する収束手段と、前記光記憶媒体上に集光された前記複数の回折光が前記光記憶媒体上で反射された複数のビームを分岐するビーム分岐手段と、前記ビーム分岐手段で分岐されたビームを受光し、前記受光したビームの光量に応じた信号を出力する光検出手段とを備え、前記光検出手段は、前記集光された前記複数の回折光の内の０次回折光を受光するメインビーム受光部および１次以上の回折光を受光するサブビーム受光部を有し、前記光記憶媒体は、複数の情報記録面を有し、少なくとも１つの前記情報記録面には案内溝が形成され、前記収束手段で集光された０次の回折光が、前記複数の情報記録面の内の非集光面で焦点を結ばずに反射された光が、前記光検出手段上に形成する写像中に全ての前記サブビーム受光部が配置されている。それにより、光記録媒体として、２層ディスクを用いても、対物レンズをトラッキング追従させてもトラッキングエラー信号にオフセットが発生しないという効果を有する。
【００２１】
また、本発明の他の光ピックアップヘッドは、光ビームを出射する光源と、前記光源から出射されたビームから複数の回折光を生成する回折手段と、前記回折手段からの前記複数の回折光を、光記憶媒体上に集光する収束手段と、前記光記憶媒体上に集光された前記複数の回折光が前記光記憶媒体上で反射された複数のビームを分岐するビーム分岐手段と、前記ビーム分岐手段で分岐されたビームを受光し、前記受光したビームの光量に応じた信号を出力する光検出手段とを備え、前記光検出手段は、前記集光された前記複数の回折光の内の０次回折光を受光するメインビーム受光部および１次以上の回折光を受光するサブビーム受光部を有し、前記光記憶媒体は、複数の情報記録面を有し、少なくとも１つの前記情報記録面には案内溝が形成されており、前記回折手段で生成された前記回折光の内の０次回折光の回折効率をηmとし、１次以上の回折光の回折効率をηsとし、前記収束手段の前記光記憶媒体側の開口数をＮＡとし、前記光記憶媒体から前記光検出手段に至る復路の光学系の横倍率をαとし、前記光記憶媒体の２つの情報記録面の光学的な間隔をｄとし、前記サブビーム受光部の１つの面積をＳ1としたとき、Ｓ1≦４・π・（ｄ・ＮＡ・α）2・ηs／ηmの関係を有する。
【００２２】
また、本発明の他の光ピックアップヘッドは、光ビームを出射する光源と、前記光源から出射されたビームから複数の回折光を生成する回折手段と、前記回折手段からの前記複数の回折光を、光記憶媒体上に集光する収束手段と、前記光記憶媒体上に集光された前記複数の回折光が前記光記憶媒体上で反射された複数のビームを分岐するビーム分岐手段と、前記ビーム分岐手段で分岐されたビームを受光し、前記受光したビームの光量に応じた信号を出力する光検出手段とを備え、前記光検出手段は、前記集光された前記複数の回折光の内の０次回折光を受光するメインビーム受光部および１次以上の回折光を受光するサブビーム受光部を有し、前記光記憶媒体は、複数の情報記録面を有し、少なくとも１つの前記情報記録面には案内溝が形成されており、前記回折手段で生成された前記回折光の内の０次回折光の回折効率をηmとし、１次以上の回折光の回折効率をηsとし、前記収束手段で集光されたビームが略焦点を結ぶ情報記録面の内の集光面の実効的な反射率をＲfoとし、前記複数の情報記録面の内の前記集光面以外の非集光面の実効的な反射率をＲdfoとし、前記収束手段の前記光記憶媒体側の開口数をＮＡとし、前記光記憶媒体から前記光検出手段に至る復路の光学系の横倍率をαとし、前記光記憶媒体の２つの情報記録面の光学的な間隔をｄとし、前記サブビーム受光部の１つの面積をＳ1としたとき、Ｓ1≦４・π・（ｄ・ＮＡ・α）2・ηs／ηm・Ｒfo／Ｒdfoの関係を有する。
【００２３】
また、本発明の他の光ピックアップヘッドは、光ビームを出射する光源と、前記光源から出射されたビームから複数の回折光を生成する回折手段と、前記回折手段からの前記複数の回折光を、光記憶媒体上に集光する収束手段と、前記光記憶媒体上に集光された前記複数の回折光が前記光記憶媒体上で反射された複数のビームを２つに分岐するビーム分岐手段と、前記ビーム分岐手段で分岐された第１のビームに非点収差を付与する非点収差付与手段と、前記ビーム分岐手段で分岐された第２のビームをさらに２つのビームに分割するビーム分割手段と、前記非点収差手段からのビームを受光し、前記受光したビームの光量に応じた信号を出力する第１光検出手段と、前記ビーム分割手段からのビームを受光し、前記受光したビームの光量に応じた信号を出力する第２光検出手段とを備え、前記光記憶媒体は、複数の情報記録面を有し、少なくとも１つの前記情報記録面には案内溝が形成され、前記ビーム分割手段は、前記第２のビームを前記案内溝と平行な方向に分割する。
【００２４】
また、前記回折手段は、０次の回折光と、１次以上の回折光を生成し、前記第１のビームは、前記０次の回折光と前記１次以上の回折光で構成され、前記第１光検出手段は４つの受光部を有し、前記０次の回折光と前記１次以上の回折光とが重なって前記受光部に受光されていてもよい。
【００２５】
また、前記第１光検出手段および前記第２光検出手段は、それぞれ、前記集光された前記複数の回折光を受光する受光部を有し、前記収束手段で集光された０次の回折光が、前記複数の情報記録面の内の非集光面で焦点を結ばずに反射された光が、前記第１光検出手段および前記第２光検出手段上に形成する写像中に、第１光検出手段および第２光検出手段の全ての前記受光部が配置されていてもよい。
【００２６】
また、本発明の他の光ピックアップヘッドは、光ビームを出射する光源と、前記光源から出射されたビームから０次の回折光と、１次以上の回折光を生成する回折手段と、前記回折手段からの前記０次の回折光と、前記１次以上の回折光を、光記憶媒体上に集光する収束手段と、前記光記憶媒体上に集光された前記０次の回折光と、前記１次以上の回折光が前記光記憶媒体上で反射されたビームをそれぞれ２つに分割するビーム分割手段と、前記ビーム分割手段で分割されたビームを受光し、前記受光したビームの光量に応じた信号を出力する光検出手段とを備え、前記光検出手段は、一列に並べて配置された複数の受光部を有し、前記光記憶媒体は、複数の情報記録面を有し、少なくとも１つの前記情報記録面には案内溝が形成され、前記ビーム分割手段は前記案内溝と略平行な軸を分割軸としてビームを分割する。
【００２７】
また、前記ビーム分割手段で分割された一方のビームの内の前記０次回折光を受光する受光部は、前記ビーム分割手段で分割された他方のビームの内の前記０次回折光を受光する受光部と、前記ビーム分割手段で分割された他方のビームの内の前記１次以上の回折光を受光する受光部とに挟まれて配置されていることとしてもよい。
【００２８】
また、前記ビーム分割手段で分割されたどちらか一方のビームの内の前記０次回折光と前記１次以上の回折光とが前記光検出手段上に形成する写像同士の間隔は、前記ビーム分割手段で分割された２つの前記０次回折光が前記光検出手段上に形成する写像同士の間隔よりも広いこととしてもよい。
【００２９】
また、前記ビーム分割手段が回折素子であることとしてもよい。
【００３０】
また、前記ビーム分割手段がプリズムであることとしてもよい。
【００３１】
また、前記光検出手段上では、ビームが略焦点に結像されることとしてもよい。
【００３２】
また、前記受光部の大きさがエアリーディスクの３倍以上１０倍以下であることとしてもよい。
【００３３】
また、本発明の他の光ピックアップヘッドは、光ビームを出射する光源と、前記光源から出射されたビームから複数の回折光を生成する回折手段と、前記回折手段からの前記複数の回折光を、光記憶媒体上に集光する収束手段と、前記光記憶媒体上に集光された前記複数の回折光が前記光記憶媒体上で反射された複数のビームを分岐するビーム分岐手段と、前記ビーム分岐手段で分岐されたビームに非点収差を付与する非点収差付与手段と、前記非点収差付与手段で非点収差を付与されたビームを受光し、前記受光したビームの光量に応じた信号を出力する光検出手段とを備え、前記光検出手段は、前記集光された前記複数の回折光の内の０次回折光を受光するメインビーム受光部および１次以上の回折光を受光するサブビーム受光部を有し、前記光記憶媒体は、複数の情報記録面を有し、少なくとも１つの前記情報記録面には案内溝が形成されており、前記非点収差付与手段で付与される非点隔差をＺ0とし、前記回折手段で生成された前記回折光の内の０次回折光の回折効率をηmとし、１次以上の回折光の回折効率をηsとし、前記収束手段で集光されたビームが略焦点を結ぶ情報記録面の内の集光面の実効的な反射率をＲfoとし、前記複数の情報記録面の内の前記集光面以外の非集光面の実効的な反射率をＲdfoとし、前記収束手段の前記光記憶媒体側の開口数をＮＡとし、前記光記憶媒体から前記光検出手段に至る復路の光学系の横倍率をαとし、前記光源が出射するビームの波長をλとし、前記光記憶媒体の２つの情報記録面の光学的な間隔をｄとし、前記サブビーム受光部の１つの面積をＳ1としたとき、Ｓ1・ηｍ・Ｒdfo／（４・π・ｄ2・ＮＡ2・ηs・Ｒfo）≦α≦（Ｚ0／２／Δｚ）1/2の関係を有し、かつ、Δｚはλ／２／ＮＡ2の３〜１０倍の範囲である。
【００３４】
また、本発明の他の光ピックアップヘッドは、光ビームを出射する光源と、前記光源から出射されたビームから複数の回折光を生成する回折手段と、前記回折手段からの前記複数の回折光を、光記憶媒体上に集光する収束手段と、前記光記憶媒体上に集光された前記複数の回折光が前記光記憶媒体上で反射されたビームを異なる焦点を有する２つのビームに分割するビーム分割手段と、前記ビーム分割手段で分割されたビームを受光し、前記受光したビームの光量に応じた信号を出力する光検出手段とを備え、前記光検出手段は、前記集光された前記複数の回折光の内の０次回折光を受光するメインビーム受光部および１次以上の回折光を受光するサブビーム受光部を有し、前記光記憶媒体は、複数の情報記録面を有し、少なくとも１つの前記情報記録面には案内溝が形成されており、前記ビーム分割手段で分割される２つのビームに付与される２つの焦点間隔をＺ0とし、前記回折手段で生成された前記回折光の内の０次回折光の回折効率をηmとし、１次以上の回折光の回折効率をηsとし、前記収束手段で集光されたビームが略焦点を結ぶ情報記録面の内の集光面の実効的な反射率をＲfoとし、前記複数の情報記録面の内の前記集光面以外の非集光面の実効的な反射率をＲdfoとし、前記収束手段の前記光記憶媒体側の開口数をＮＡとし、前記光記憶媒体から前記光検出手段に至る復路の光学系の横倍率をαとし、前記光源が出射するビームの波長をλとし、前記光記憶媒体の２つの情報記録面の光学的な間隔をｄとし、前記サブビーム受光部の１つの面積をＳ1としたとき、Ｓ1・ηm・Ｒdfo／（４・π・ｄ2・ＮＡ2・ηs・Ｒfo）≦α≦（Ｚ0／２／Δｚ）1/2の関係を有し、かつ、Δｚはλ／２／ＮＡ2の３〜１０倍の範囲である。
【００３５】
また、本発明の他の光ピックアップヘッドは、光ビームを出射する光源と、前記光源から出射されたビームから複数の回折光を生成する回折手段と、前記回折手段からの前記複数の回折光を、光記憶媒体上に集光する収束手段と、前記光記憶媒体上に集光された前記複数の回折光が前記光記憶媒体上で反射された複数のビームを２つに分割するビーム分割手段と、前記ビーム分割手段で分割されたビームを受光し、前記受光したビームの光量に応じた信号を出力する光検出手段と、前記光記憶媒体から前記光検出手段に至る光路においてビームに非点収差を付与する非点収差付与手段とを備え、前記光検出手段は、前記集光された前記複数の回折光の内の０次回折光を受光するメインビーム受光部および１次以上の回折光を受光するサブビーム受光部を有し、前記光記憶媒体は、屈折率ｎの基板と複数の情報記録面を有し、少なくとも１つの前記情報記録面には案内溝が形成されており、前記非点収差付与手段で付与される非点隔差をＺ0とし、前記回折手段で生成された前記回折光の内の０次回折光の回折効率をηmとし、１次以上の回折光の回折効率をηsとし、前記収束手段で集光されたビームが略焦点を結ぶ情報記録面の内の集光面の実効的な反射率をＲfoとし、前記複数の情報記録面の内の前記集光面以外の非集光面の実効的な反射率をＲdfoとし、前記収束手段の前記光記憶媒体側の開口数をＮＡとし、前記光記憶媒体から前記光検出手段に至る復路の光学系の横倍率をαとし、前記光源が出射するビームの波長をλとし、前記光記憶媒体の２つの情報記録面の光学的な間隔をｄとし、前記サブビーム受光部の１つの面積をＳ1としたとき、Ｓ1・ηm・Ｒdfo／（４・π・ｄ2・ＮＡ2・ηs・Ｒfo）≦α≦（Ｚ0・ｎ3／Δｔ／（ｎ2−１）／ＮＡ2）1/2の関係を有し、かつ、Δｔはλ／ＮＡ4の５〜３０倍の範囲である。
【００３６】
また、本発明の他の光ピックアップヘッドは、光ビームを出射する光源と、前記光源から出射されたビームから複数の回折光を生成する回折手段と、前記回折手段からの前記複数の回折光を、光記憶媒体上に集光する収束手段と、前記光記憶媒体上に集光された前記複数の回折光が前記光記憶媒体上で反射されたビームを２つに分割する第１ビーム分割手段と、前記第１ビーム分割手段で分割されたビームを受光し、前記受光したビームの光量に応じた信号を出力する光検出手段と、前記光記憶媒体から前記光検出手段に至る光路においてビームを異なる焦点を有する２つのビームに分割する第２ビーム分割手段とを備え、前記光検出手段は、前記集光された前記複数の回折光の内の０次回折光を受光するメインビーム受光部および１次以上の回折光を受光するサブビーム受光部を有し、前記光記憶媒体は、屈折率ｎの基板と複数の情報記録面を有し、少なくとも１つの前記情報記録面には案内溝が形成されており、前記第２ビーム分割手段で分割される２つのビームに付与される２つの焦点間隔をＺ0とし、前記回折手段で生成された前記回折光の内の０次回折光の回折効率をηmとし、１次以上の回折光の回折効率をηsとし、前記収束手段で集光されたビームが略焦点を結ぶ情報記録面の内の集光面の実効的な反射率をＲfoとし、前記複数の情報記録面の内の前記集光面以外の非集光面の実効的な反射率をＲdfoとし、前記収束手段の前記光記憶媒体側の開口数をＮＡとし、前記光記憶媒体から前記光検出手段に至る復路の光学系の横倍率をαとし、前記光源が出射するビームの波長をλとし、前記光記憶媒体の２つの情報記録面の光学的な間隔をｄとし、前記サブビーム受光部の１つの面積をＳ1としたとき、Ｓ1・ηm・Ｒdfo／（４・π・ｄ2・ＮＡ2・ηs・Ｒfo）≦α≦（Ｚ0・ｎ3／Δｔ／（ｎ2−１）／ＮＡ2）1/2の関係を有し、かつ、Δｔはλ／ＮＡ４の５〜３０倍の範囲である。
【００３７】
また、本発明の他の光ピックアップヘッドは、光ビームを出射する半導体レーザ光源と、前記半導体レーザ光源から出射されたビームから複数の回折光を生成する回折手段と、前記回折手段からの前記複数の回折光を、光記憶媒体上に集光する収束手段と、前記光記憶媒体上に集光された前記複数の回折光が前記光記憶媒体上で反射された複数のビームを分岐するビーム分岐手段と、前記ビーム分岐手段で分岐されたビームを受光し、前記受光したビームの光量に応じた信号を出力する光検出手段とを備え、前記光記憶媒体は、複数の情報記録面を有し、少なくとも１つの前記情報記録面には案内溝が形成され、前記半導体レーザ光源は、前記情報記録面に形成された前記案内溝と略平行になるように配置された基板上に形成されており、レーザビームを出射する位置とは異なる位置から自然放出光を出射する。
【００３８】
また、前記半導体レーザ光源の前記基板がサファイアからなることとしてもよい。
【００３９】
また、前記半導体レーザ光源の前記基板が窒化ガリウムからなることとしてもよい。
【００４０】
また、本発明の他の光ピックアップヘッドは、光ビームを出射する光源と、前記光源から出射されたビームから複数の回折光を生成する回折手段と、前記回折手段からの前記複数の回折光を、光記憶媒体上に集光する収束手段と、前記光記憶媒体上に集光された前記複数の回折光が前記光記憶媒体上で反射されたビームを受光し、前記受光したビームの光量に応じた信号を出力する光検出手段とを備え、前記光検出手段は、前記集光された前記複数の回折光の内の０次回折光を受光する２つのメインビーム受光部および１次以上の回折光を受光する４つのサブビーム受光部を有し、メインビーム受光部から出力される信号をＴ1、Ｔ2とし、サブビーム受光部から出力される信号をＴ3、Ｔ4、Ｔ5、Ｔ6としたとき、（Ｔ1−Ｔ2）／（Ｔ1＋Ｔ2）−ｋ［｛（Ｔ3−Ｔ4）＋（Ｔ5＋Ｔ6）｝／（Ｔ1＋Ｔ2）］（ｋは定数）の演算によりトラッキング誤差信号を検出する。
【００４１】
また、本発明の他の光ピックアップヘッドは、光ビームを出射する光源と、前記光源から出射されたビームから複数の回折光を生成する回折手段と、前記回折手段からの前記複数の回折光を、光記憶媒体上に集光する収束手段と、前記光記憶媒体上に集光された前記複数の回折光が前記光記憶媒体上で反射された複数のビームを分岐するビーム分岐手段と、前記ビーム分岐手段で分岐されたビームを受光し、前記受光したビームの光量に応じた信号を出力する光検出手段とを備え、前記光検出手段は、２つの受光部を有し、前記光記憶媒体は、第１の情報記録面と第２の情報記録面とを有し、前記第１の情報記録面には案内溝が形成され、前記収束手段で集光された回折光が前記第１の情報記録面で焦点を結び、前記第２の情報記録面では焦点を結んでいない場合に、前記第１の情報記録面で反射されたビームが前記光検出手段で受光されて、前記２つの受光部から出力される信号を、Ｔf1、Ｔf2とし、前記第２の情報記録面で反射されたビームが前記光検出手段で受光されて、前記２つの受光部から出力される信号を、Ｔs1、Ｔs2とし、（Ｔf1＋Ｔs1−Ｔf2−Ｔs2）／（Ｔf1＋Ｔs1＋Ｔf2＋Ｔs2）の演算によりトラッキング誤差信号を検出し、Ｔf1＋Ｔf2≧５・（Ｔs1＋Ｔs2）の関係を有する。
【００４２】
また、前記光記憶媒体から前記光検出手段に至る光路中に、前記光検出手段で受光されるビームを収束させる集光手段を備え、前記集光手段は凸レンズと凹レンズとを有していることとしてもよい。
【００４３】
また、本発明の情報記録再生装置は、上記光ピックアップヘッドと、前記光記憶媒体と前記光ピックアップヘッドとの相対的な位置を変化させる駆動部と、前記光ピックアップヘッドから出力される信号を受けて演算を行い所望の情報を得る電気信号処理部とを備えている。
【発明の効果】
【００４４】
本発明の光ピックアップヘッドによれば、２層以上の複数層ディスクを記録および再生する場合に、対物レンズをトラッキング追従させてもＴＥ信号にオフセットが発生しないという効果を有する。
【００４５】
また、本発明の情報記録再生装置によれば、２層以上の複数層ディスクを記録および再生する場合に、対物レンズをトラッキング追従させてもＴＥ信号にオフセットが発生しない情報記録再生装置が実現できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる光ピックアップヘッドの構成を示す図
【図２】本発明の光ピックアップヘッドにおける光記憶媒体上のトラックとビームの関係を示す図
【図３】本発明の実施の形態１にかかる光ピックアップヘッドの光検出器とビームの関係を示す図
【図４】本発明の実施の形態１にかかる光ピックアップヘッドにおける横倍率と光量比の関係を示す図
【図５】本発明の実施の形態２にかかる光ピックアップヘッドにおける光源の構成を示す斜視図
【図６】本発明の実施の形態２にかかる光ピックアップヘッドを構成する光検出器とビームの関係を示す図であって、図６（ａ）は対物レンズが中立位置ではない場合の図であり、図６（ｂ）は対物レンズが中立位置にある場合の図であり、図６（ｃ）は図６（ａ）の反対方向に対物レンズがずれている場合の図
【図７】本発明の実施の形態３にかかる光ピックアップヘッドの構成を示す図
【図８】本発明の実施の形態３にかかる光ピックアップヘッドを構成する光検出器とビームの関係を示す図であって、図８（ａ）は、光路が９０度曲げられたビームが入射する光検出器を示す図、図８（ｂ）は直進するビームが入射する光検出器を示す図
【図９】本発明の実施の形態３にかかる光ピックアップヘッドを構成するプリズムの構成を示す斜視図。
【図１０】本発明の実施の形態４にかかる光ピックアップヘッドの構成を示す図。
【図１１】本発明の実施の形態４にかかる光ピックアップヘッドを構成する回折格子の構成図
【図１２】本発明の実施の形態４にかかる光ピックアップヘッドを構成する光検出器とビームの関係を示す図
【図１３】本発明の実施の形態５にかかる光ピックアップヘッドを構成するプリズムの構成を示す図。
【図１４】本発明の実施の形態６にかかる光ピックアップヘッドを構成する回折格子の構成図
【図１５】本発明の実施の形態６にかかる光ピックアップヘッドを構成する光検出器とビームの関係を示す図
【図１６】本発明の実施の形態７にかかる光ピックアップヘッドを構成する回折格子の構成図
【図１７】本発明の実施の形態７にかかる光ピックアップヘッドを構成する光検出器とビームの関係を示す図
【図１８】本発明の実施の形態８にかかる光ピックアップヘッドの構成を示す図
【図１９】本発明の実施の形態８にかかる光ピックアップヘッドを構成するホログラム素子の構成を示す図
【図２０】本発明の実施の形態８にかかる光ピックアップヘッドを構成する光検出器とビームの関係を示す図
【図２１】本発明の実施の形態９にかかる情報記録再生装置の構成を示す図
【図２２】従来の光ピックアップヘッドの構成を示す図
【図２３】従来の光ピックアップヘッドにおける光記憶媒体上のトラックとビームの関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照して説明する。なお、各図面において同一の符号は同一の構成要素または同様の作用、動作をなすものを表す。
【００４８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る光ピックアップヘッドの構成を示した図である。
【００４９】
光源である半導体レーザ光源１は、波長λ1が４０５ｎｍの直線偏光の発散ビーム７０を出射する。半導体レーザ光源１から出射された発散ビーム７０は、焦点距離ｆ1が１５ｍｍのコリメートレンズ５３で平行光に変換された後、回折格子５８に入射され、０次回折光および±１次回折光の３つのビームに分離される。０次回折光は情報の記録／再生を行うメインビーム７０ａであり、±１次回折光はサブビーム７０ｂおよび７０ｃであって、サブビーム７０ｂ、７０ｃは、ＴＥ信号の検出を安定に行うためのＤＰＰ法に用いられる。０次回折光と一方だけの１次回折光の回折効率の比は、通常１２：１〜２０：１に設定され、ここでは２０：１である。このようにすることで、サブビーム７０ｂ、７０ｃがメインビーム７０ａに影響を与えることを防ぎ、不要な記録がされることを避けることができる。
【００５０】
回折格子５８で生成されたメインビーム７０ａおよびサブビーム７０ｂ、７０ｃの３つのビームは、偏光ビームスプリッタ５２を透過し、４分の１波長板５４を透過して円偏光に変換された後、焦点距離ｆ2が２．１ｍｍの対物レンズ５６で収束ビームに変換され、光記憶媒体４１に集光される。
【００５１】
対物レンズ５６の開口はアパーチャ５５で制限され、開口数ＮＡを０．８５としている。光記憶媒体４１は、透明基板４１ａと、２つの情報記録面である第１記録層４１ｂと第２記録層４１ｃを有している。第１記録層４１ｂと第２記録層４１ｃとの間隔α1は２０μｍであり、透明基板４１ａの厚さは０．１ｍｍであり、透明基板４１ａと第１記録層４１ｂとの間および第１記録層４１ｂと第２記録層４１ｃの間に位置する中間層の屈折率ｎは、どちらも１．６である。光記憶媒体４１に集光される収束ビームは、具体的には、透明基板４１ａを透過し、第１記録層４１ｂ上に集光される。
【００５２】
図２は、光記憶媒体４１の第１記録層４１ｂ上のトラックとビームの関係を示している。第１記録層４１ｂと第２記録層４１ｃは、それぞれ連続した溝からなるトラックを有し、情報は溝上に記録されている。トラックＴnは、周期的に複数設置され、それぞれのトラックＴnとトラックＴn-1同士の間隔とトラックＴnトラックＴnトラックＴn+1同士の間隔であるトラックピッチｐ1は０．３２μｍである。メインビーム７０ａがトラック上に位置するとき、サブビーム７０ｂ、７０ｃはそれぞれトラックの間に位置するようにビームが配置される。したがって、トラックＴnと直交する方向でのメインビーム７０ａとサブビーム７０ｂ、７０ｃの間隔Ｌは０．１６μｍである。
【００５３】
第１記録層４１ｂで反射されたメインビーム７０ａとサブビーム７０ｂ、７０ｃは、対物レンズ５６、４分の１波長板５４を透過して往路とは９０度異なる直線偏光に変換された後、偏光ビームスプリッタ５２で反射される。偏光ビームスプリッタ５２で反射されたメインビーム７０ａとサブビーム７０ｂ、７０ｃは、焦点距離ｆ3が３０ｍｍの検出レンズ５９と円柱レンズ５７を経て、光検出器３１に入射される。メインビーム７０ａとサブビーム７０ｂ、７０ｃには、円柱レンズ５７を透過する際、非点収差が付与される。
【００５４】
図３は、光検出器３１とメインビーム７０ａとサブビーム７０ｂ、７０ｃとの関係を模式的に示す図である。光検出器３１は８つの受光部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｅ、３１ｆ、３１ｇ、３１ｈを有し、各受光部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｅ、３１ｆ、３１ｇ、３１ｈは、受光したそれぞれの光量に応じた電流信号Ｉ31a、Ｉ31b、Ｉ31c、Ｉ31d、Ｉ31e、Ｉ31f、Ｉ31g、Ｉ31hを出力する。
【００５５】
受光部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄはメインビーム７０ａを、受光部３１ｅ、３１ｆはサブビーム７０ｂを、受光部３１ｇ、３１ｈはサブビーム７０ｃを、それぞれ受光する。各受光部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの大きさは、それぞれ６０μｍ×６０μｍである。また、各受光部３１ｅ、３１ｆ、３１ｇ、３１ｈの大きさは、それぞれの横幅Ｗ1が１２０μｍ、縦幅Ｗ2が６０μｍである。したがって、メインビーム７０ａ、サブビーム７０ｂ、７０ｃの各ビームを受光する受光部の大きさの総和は、各々１２０μｍ×１２０μｍである。
【００５６】
メインビーム７０ａ、サブビーム７０ｂ、７０ｃの各ビームはそれぞれ光記憶媒体の第１記録層４１ｂで反射されたビームであり、円柱レンズ５７によって非点収差が付与されているが、光検出器３２上での最小錯乱円の大きさは直径６０μｍとしている。したがって、検出レンズ５９と円柱レンズ５７を組み合わせた合成の焦点距離は、３０ｍｍと２９．０５ｍｍとなっている。
【００５７】
また、光記憶媒体４１の第１記録層４１ｂ（集光面）に対して情報を記録再生する際、第１記録層４１ｂに焦点を結ぶビームの一部は反射され、一部が第１記録層４１ｂを透過して第２記録層４１ｃ（非集光面）にデフォーカスしたビームで到達し、第２記録層４１ｃで反射されている。図３に示しているビーム７１ａ、７１ｂ、７１ｃはそれぞれ第２記録層４１ｃ（非集光面）で反射されたビームであり、光検出器３１上で大きくデフォーカスしている。各ビーム７１ａ、７１ｂ、７１ｃの光検出器３１上での半径ｒは、概略、ｒ≒２・ｄ・ＮＡ・αで与えられる。ｄは光記憶媒体の光学的な反射面の間隔でありｄ＝ｄ1／ｎ、αは光記憶媒体から光検出器に至る光学系の横倍率であり、α＝ｆ3／ｆ2で与えられる。実施の形態１においては、ｄ1＝２０μｍ、ｎ＝１．６０、ＮＡ＝０．８５、ｆ2＝２．１ｍｍ、ｆ3＝３０ｍｍとしたので、ｒ≒３００μｍとなる。
【００５８】
ビーム７１ａは、光検出器３１上での半径が約３００μｍであり、光検出器３１の受光部３１ｅ、３１ｆ、３１ｇ、３１ｈは、その中に位置するように配置されている。このように配置されることで、トラッキング追従時に対物レンズ５６が移動することで光検出器３１上の非集光面で反射されたビームが移動しても、受光部３１ｅ、３１ｆ、３１ｇ、３１ｈで受光されるビーム７１ａの光量は殆ど変化することはなく、その結果ＴＥ信号にオフセットが発生しない。
【００５９】
また、ＦＥ信号は、光検出器３１から出力される信号Ｉ31a、Ｉ31b、Ｉ31c、Ｉ31dを用いて非点収差法により、すなわち（Ｉ31a＋Ｉ31c）−（Ｉ31b＋Ｉ31d）の演算で得られる。また、ＴＥ信号は、ＤＰＰ法により、すなわち｛（Ｉ31a＋Ｉ31d）−（Ｉ31b＋Ｉ31c）｝−Ｋ・｛（Ｉ31e＋Ｉ31g）−（Ｉ31f＋Ｉ31h）｝の演算でそれぞれ得られる。ここでＫは、回折格子５８の０次回折光の回折効率と１次回折光の回折効率との比によって決まる係数である。
【００６０】
ＦＥ信号およびＴＥ信号は、所望のレベルに増幅および位相補償が行われた後、対物レンズ５６を動かすためのアクチュエータ９１、９２に供給されて、フォーカスおよびトラッキング制御がなされる。
【００６１】
図４は、実施の形態１における光学条件で、検出レンズ５９の焦点距離ｆ3を変えることで、光学系の横倍率αを変化させた場合の、受光部３１ｅと受光部３１ｆに入射するサブビーム７０ｂの光量Ｉ70bと、メインビーム７０ａの内の第２記録層（非集光面）４１ｃで反射されたビーム７１ａの光量Ｉ71a（以下、迷光とする）の関係を示している。この関係は、サブビーム７０ｃが入射される受光部３１ｇと受光部３１ｈの光量Ｉ70cと迷光量Ｉ71aについても同様である。αを大きくすれば迷光量Ｉ71aは減少し、αを小さくすれば迷光量Ｉ71aは増加する。αが１０倍のとき、Ｉ71aとＩ70bの光量が等しくなり、実施の形態１においては、横倍率αが１０倍になるように設定している。迷光量Ｉ71aの値が大きいと、ＴＥ信号のオフセット変動の要因となるので、横倍率αを大きくして迷光量Ｉ71aを低減することが望ましい。実質的には、迷光量Ｉ71aがサブビームの光量Ｉ70bと同量以下であれば、トラッキング追従する時や光記憶媒体にチルトが生じた時等においてもＴＥ信号に殆どオフセットは発生しない。
【００６２】
理想的には、ＤＰＰ法は、差動演算を行うことで迷光成分を相殺するため、オフセットは発生しないはずであるが、現実には、収差やビーム内の光量むら等で、完全には相殺しきれない場合がある。現実的な収差や光量むらを考慮した場合、迷光量Ｉ71aがサブビーム光量Ｉ70bと同量以下であれば、残存するオフセット量は大きくても受光部に入射する光量の数％であり、そのオフセットに起因するオフトラック量は無視しても良い程小さい。迷光量Ｉ71aがサブビーム光量Ｉ70bと等しいとき、サブビーム７０ｂを受光する受光部３１ｅと受光部３１ｆの面積Ｓ1は、近似的に４・π・（ｄ・ＮＡ・α）2・ηs／ηmに等しく、迷光量Ｉ７１ａをサブビーム光量Ｉ７０ｂ以下の量にするには、１つのサブビーム７０ｂ（もしくは７０ｃ）を受光する受光部３１ｅと３１ｆの面積Ｓ1を４・π・（ｄ・ＮＡ・α）2・ηs／ηm以下の面積にすればよい。ここでηmは回折格子５８のメインビーム７０ａの回折効率、ηsは回折格子５８の１つのサブビーム７０ｂの回折効率である。したがって、実施の形態１における光ピックアップを用いた情報記録再生装置は、記録可能な２層ディスクを媒体に用いた場合でも、隣接したトラックに記録された情報を消去することなく、光記憶媒体に記録された情報を忠実に読み出すことができる。
【００６３】
なお、ビーム７０ａ、７０ｂ、７０ｃが集光される面である第１記録層４１ｂの実効的な反射率Ｒfoと、ビーム７０ａ、７０ｂ、７０ｃがデフォーカスして反射される第２記録層４１ｃの実効的な反射率Ｒdfoが異なる場合には、受光部３２ｅと受光部３２ｆの面積Ｓ1を４・π・（ｄ・ＮＡ・α）2・ηs／ηm・Ｒfo／Ｒdfo以下の面積にすれば、同様な効果が得られる。ここで、第１記録層４１ｂの反射率をＲ41b、透過率をＴ41b、第２記録層４１ｃの反射率をＲ41cとしたとき、第１記録層４１ｂの実効的な反射率Ｒfoは、Ｒ４１ｂ、第２記録層４１ｃの実効的な反射率Ｒdfoは、Ｔ41b・Ｔ41b・Ｒ41cである。
【００６４】
また、検出レンズ５９を凸レンズと凹レンズを組み合わせて構成することにより、光学的に等価な焦点距離は長く、物理的な距離を短くすることが可能であり、焦点距離ｆ3を長くしても、光ピックアップヘッドが大きくなることがない。それにより、オフセットが少なく小型の光ピックアップヘッドを実現することができる。
【００６５】
なお、第１記録層４１ｂが集光面で、第２記録層４１ｃが非集光面として説明したが、第２記録層４１ｃに情報を記録再生する際には、第２記録層４１ｃが集光面、第１記録層４１ｂが非集光面となるだけで、上述と同様な効果が得られる。
【００６６】
また、光記憶媒体４１が情報を溝上もしくは溝間のどちらか一方にしか記録しないタイプである場合、情報を記録もしくは消去する際、メインビームはトラック上に位置するが、２つのサブビームはいずれもトラック上ではなく、トラックとトラックの間に位置するので、トラック上に記録された情報を消しにくくなる。したがって、このときには回折効率の比を１０：１にしても何ら問題ない。ビーム７０ｂもしくは７０ｃの１つを受光する受光部の面積Ｓ1を４・π・（ｄ・ＮＡ・α）2・ηs／ηm以下とするとき、サブビーム７０ｂもしくは７０ｃの光量が大きくなると、その分、光学系の横倍率αを小さくできる。対物レンズ５６の焦点距離ｆ2を一定とすれば、横倍率αが小さくできることから、検出レンズ５９の焦点距離ｆ3を小さくすることができ、その分、光ピックアップヘッドの大きさは小さくなり、小型の情報記録再生装置を提供することができる。また、光学系の横倍率αを同じにした場合には、サブビーム７０ｂもしくは７０ｃの光量が大きくなる分、迷光の影響は小さくなるので、より安定なトラッキング制御が可能な光ピックアップヘッドとなる。
【００６７】
また、フォーカス検出法を非点収差法からスポットサイズディテクション法に変えることや、光利用効率を高めるために、ビームを整形するプリズムを用いる等、本発明の光ピックアップヘッドは、趣旨を逸脱しない範囲で、様々な変形が可能であり、光源の波長や対物レンズのＮＡに制限は無く、様々な光学条件に適用可能である。
【００６８】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２にかかる光ピックアップ装置の構成は、実施の形態１の光ピックアップ装置における半導体レーザ光源の構成およびその配置が異なり、それ以外の構成は、実施の形態１の光ピックアップと同様である。
【００６９】
実施の形態２は、光源に波長４５０ｎｍ以下のビームを発する半導体レーザを用いる場合であり、このような場合には、光源を構成する基板と、光記憶媒体上のトラックとを光学的に平行に配置することが好ましい。
【００７０】
窒化ガリウムやセレン化亜鉛等、４５０ｎｍ以下の波長のレーザビームを出射するレーザを構成するために用いられる材料は格子欠陥が多く、また、自己補償効果により、活性層内における電流および光の閉じ込めが弱くなり、発光点以外の場所から自然放出光を出射し易く、この自然放出光がトラッキング追従によるオフセット変動の原因となる可能性がある。
【００７１】
図５は、実施の形態２における半導体レーザ光源の構成を示す斜視図である。光ピックアップヘッドを構成するビームを発する半導体レーザ光源２からは、発光点１０からレーザビームが出射される。また、図５に示すように、レーザビームの他に、増幅された自然放出光であるビーム７５が窒化ガリウムからなる活性層１１から出射される。このビーム７５も光記憶媒体４１の情報記録面上に集光されて反射された後、光検出器３１に入射する。また、図示していないが、基板１２が光記憶媒体のトラックに対して、光学的に平行となるように半導体レーザ光源２を配置している。
【００７２】
図６は、実施の形態２における光検出器３１とメインビーム７０ａ、サブビーム７０ｂ、７０ｃおよびビーム７５の関係を示す図であり、図６（ｂ）は対物レンズ５６が中立位置にある場合で、図６（ａ）および図６（ｃ）は対物レンズ５６が中立位置ではない場合であり、図６（ａ）と図６（ｃ）は対物レンズ５６の移動方向が、それぞれ反対である。
【００７３】
光記憶媒体４１の情報記録面で反射されたビーム７５も光検出器３１に入射されるが、光源を構成する基板１２と、光記憶媒体上のトラックとを光学的に平行に配置しているので、ビーム７５は、図６に示すように、各受光部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｅ、３１ｆ、３１ｇ、３１ｈを並べた方向に大きく拡がって入射する。したがって、トラッキング追従で対物レンズ５６の位置が動いた場合にそれに応じて、光検出器３２に対するメインビーム７０ａ、サブビーム７０ｂ、７０ｃおよびビーム７５の位置が動いても、ビーム７５が光検出器３１の受光部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｅ、３１ｆ、３１ｇ、３１ｈに入射する光量の変化は殆ど無い。そのため、オフセット変動のない安定なトラッキング動作が可能な光ピックアップヘッドとなる。
【００７４】
なお、実施の形態２では、メインビーム７０ａ、サブビーム７０ｂ、７０ｃの３つのビームを用いてＴＥ信号を検出する光ピックアップヘッドの構成について示したが、例えば、１つのビームを用いてプッシュプル法によりＴＥ信号を検出する装置であっても同様の構成とすれば、同様の効果が得られる。また、光記憶媒体が１つの情報記録面しか有さない場合にも同様の効果が得られる。
【００７５】
なお、ここでは、半導体レーザ光源２を構成する基板１２にサファイアを、活性層に窒化ガリウムを用いたが、基板１２に窒化ガリウムを、活性層にインジウムを添加した窒化ガリウムを用いた場合等、自然放出光を発生し易い窒化ガリウムを材料とした半導体レーザや、セレン化亜鉛等の２族と６族の化合物半導体を材料とした半導体レーザ光源２を用いても同様の効果が得られる。
【００７６】
なお、半導体レーザ光源２を構成する基板１２を光記憶媒体のトラックと光学的に平行に配置すれば、以上に述べた効果を同様に得ることができ、光ピックアップヘッドの光学構成に制約はない。
【００７７】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３にかかる光ピックアップヘッドの構成を図７を用いて説明する。
【００７８】
半導体レーザ光源１から出射された波長４０５ｎｍのビーム７０は、コリメートレンズ５３、回折格子５８、複合ビーム整形プリズム４、立ち上げミラー５を介して、対物レンズ５６で光記憶媒体４１上に集光される。光記憶媒体４１には、記録／再生に対応したメインビーム７０ａおよびサブビーム７０ｂとサブビーム７０ｃが集光される。光記憶媒体４１で反射されたメインビーム７０ａおよびサブビーム７０ｂ、７０ｃは、複合ビーム整形プリズム４で光路を変更され、検出レンズ５９を介して、ビームスプリッタ１６に入射される。
【００７９】
ビームスプリッタ１６は、入射されたメインビーム７０ａおよびサブビーム７０ｂ、７０ｃを２つに分離する。ビームスプリッタ１６で分離されたビームの内の一つは、ビームスプリッタ１６を直進し、従来の光ピックアップ装置と同様に、円柱レンズ１８を経て非点収差が付与され、光検出器３２に入射する。また、ビームスプリッタ１６で分離されたもう一方のビームは、光路を略９０度曲げられ、プッシュプル信号生成用のブレーズ化された２つの領域を有するホログラム素子１７で、光記憶媒体４１のトラック方向に平行な方向にビームが分割され、光検出器３３に入射する。
【００８０】
なお、プッシュプル信号生成用のビームを２つに分割する素子としては、ホログラム素子１７の代わりに、図９に示しているルーフプリズム２２を用いてもよく、ＤＰＰ信号を得ることは可能である。
【００８１】
図８は、実施の形態３にかかる光検出器とビームの関係を示す図である。図８（ａ）は直進するビームが入射する光検出器３２とビームの関係を示している。ＦＥ信号検出用の光検出器３２は４つの受光部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄを有し、それらに入射される光量に応じて、出力信号Ｆ1、Ｆ2、Ｆ3、Ｆ4を出力する。これら出力信号Ｆ1、Ｆ2、Ｆ3、Ｆ4をもとに、非点収差法によりＦＥ信号を得ることができる。具体的には、式１の様に演算する事により、ＦＥ信号が得られる。
【００８２】
ＦＥ信号＝（Ｆ1＋Ｆ3）−（Ｆ2＋Ｆ4） （式１）
また、図８（ｂ）は光路が９０度曲げられたビームが入射する光検出器３３とビームの関係を示している。ＴＥ信号検出用の光検出器３３は６つの受光部３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅ、３３ｆを有している。受光部３３ａと受光部３３ｂとが一組でメインビーム７０ａを受光するメインビーム用受光部３４ａであり、受光部３３ｃと受光部３３ｄとが一組でサブビーム７０ｂを受光するサブビーム用受光部３４ｂであり、受光部３３ｅと受光部３３ｆとが一組でサブビーム７０ｃを受光するサブビーム用受光部３４ｃである。
【００８３】
また、メインビーム用受光部３４ａとサブビーム用受光部３４ｂとの間には、ダミー用受光部３４ｇが設置され、メインビーム用受光部３４ａとサブビーム用受光部３４ｃとの間には、ダミー用受光部３４ｈが設置されている。
【００８４】
一般的に光検出器の各受光部間では、受光した光から発生した電流の漏れだし、つまり受光部と受光部の間でクロストークが発生する。特にＤＰＰ法を用いたトラッキング方式の場合、光量が大きなメインビーム用の受光部から光量が小さいサブビーム用の受光部へのクロストークは無視できないものとなる。ダミー受光部３４ｇ、３４ｈが設けられたため、メインビーム用受光部３４ａからの漏れ出し電流がダミー受光部３４ｇ、３４ｈに流れ込み、サブビーム用受光部３４ｂ、３４ｃには混入しない。また、図示はしていないが、ダミー受光部３４ｇとダミー受光部３４ｈは適切な電位に接続されている。それにより、メインビーム用受光部３４ａからダミー受光部３４ｇとダミー受光部３４ｈに混入した電流が再びサブビーム用受光部３４ｂ、３４ｃに流れ出ない。したがって、メインビーム用受光部３４ａとサブビーム用受光部３４ｂ、３４ｃ間のクロストークを低減する事が可能となり、メインビーム７０ａとサブビーム７０ｂもしくは７０ｃは光検出器３４において、光学的にも、電気的にも高いアイソレーションを保つことができる。そのため、サブビーム用受光部３４ｂ、３４ｃにメインビーム７０ａの光量が混入する割合が少ない。
【００８５】
受光部３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅ、３３ｆは、それらに入射される光量に応じて、出力信号Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3、Ｔ4、Ｔ5、Ｔ6を出力する。これらの出力信号をもとに、ＤＰＰ方により、ＴＥ信号を得ることができる。具体的には、式２のように演算することにより、ＴＥ信号が得られる。（ｋは定数）
ＴＥ信号＝（Ｔ1−Ｔ2）−ｋ｛（Ｔ3−Ｔ4）＋（Ｔ5−Ｔ6）｝ （式２）
ただし、ＴＥ信号は光記憶媒体の反射率等の変化により信号振幅が変化するため、実用上は光記憶媒体の反射率の変化が生じてもトラッキング制御のゲインを一定に保つようにするため、ＴＥ信号の全光量信号で割算をするオートマチックゲインコントロール（以下ＡＧＣとする）回路を設けるのが一般的である。つまり、メインビーム７０ａから得られるプッシュプル信号はメインビーム７０ａを受光する受光部３３ａおよび受光部３３ｂから出力される信号Ｔ１、Ｔ２の和信号で除算し、サブビーム７０ｂおよびサブビーム７０ｃから得られるプッシュプル信号はサブビームを受光する受光部３３ｃ、受光部３３ｄ、受光部３３ｅ、受光部３３ｆから出力される信号Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６の和信号で除算することでＴＥ信号を得ることが望ましい。具体的には、式３で示す演算でＴＥ信号を得ることが望ましい。
【００８６】
ＴＥ信号＝（Ｔ1−Ｔ2）／（Ｔ1＋Ｔ2）−ｋ［｛（Ｔ3−Ｔ4）＋（Ｔ5＋Ｔ6）｝／（Ｔ3＋Ｔ4＋Ｔ5＋Ｔ6）］ （式３）
ただし、２層記録ディスクの記録再生も考慮して、メインビーム７０ａから得られるプッシュプル信号も、サブビーム７０ｂ、７０ｃから得られるプッシュプル信号も、メインビーム７０ａを受光する受光部３３ａおよび受光部３３ｂから出力される信号Ｔ1、Ｔ2で除算してＴＥ信号を得てもよい。これは２層記録ディスクに情報を記録もしくは再生する時、メインビーム７０ａの一部が記録再生していない他層（非集光面）で反射して、サブビーム７０ｂ、７０ｃを受光する受光部３３ｃ、３３ｄ、３３ｅ、３４ｆへ迷光として入射し、ＡＧＣの動作が不安定になることを回避することができる。
【００８７】
ＡＧＣは、記録再生中の記録層の反射率の変化によるＴＥ信号の振幅変動を抑圧するためのものであるが、２層記録再生時のサブビーム７０ｂ、７０ｃを受光する受光部３３ｃ、３３ｄ、３３ｅ、３４ｆから出力される信号Ｔ3、Ｔ4、Ｔ5、Ｔ6の和信号は、記録再生中の層（集光面）で反射されたサブビーム７０ｂ、７０ｃの光量に対して、非集光面で反射されたメインビーム７０ａの一部である迷光の光量が無視できない程多く含んでいるため、本来のＡＧＣ動作とはかけ離れた不安定な動作を引き起こし、結果としてＤＰＰによるＴＥ信号のＡＧＣ動作に悪影響をあたえることになる。これを防ぐため、２層記録ディスクを用いる場合には、メインビームから得るプッシュプル信号、サブビームから得るプッシュプル信号ともメインビームを受光する受光部から出力される信号の和信号でＡＧＣを行うことでＡＧＣの動作が不安定になることを回避することができる。具体的には、式４で示す演算でＴＥ信号を得ることが望ましい。
【００８８】
ＴＥ信号＝（Ｔ1−Ｔ2）／（Ｔ1＋Ｔ2）−ｋ［｛（Ｔ3−Ｔ4）＋（Ｔ5＋Ｔ6）｝／（Ｔ1＋Ｔ2）］ （式４）
上述したように、ＤＰＰ法によりＴＥ信号を検出する以外にも、メインビーム７０ａの光量による出力信号のみを用いる単純なプッシュプル法を用いてＴＥ信号を検出しても構わない。また、単純なプッシュプル法によりＴＥ信号を検出する場合、ＤＰＰ法による検出と同様に、和信号で除算する。すなわち、次式で示す演算によりＴＥ信号を得る。
【００８９】
ＴＥ信号＝（Ｔ1−Ｔ2）／（Ｔ1＋Ｔ2）
この式によりＴＥ信号を得た場合には、光記憶媒体の情報記録面の反射率に変化があってもサーボゲインを一定に保つことができる。
【００９０】
ここで、集光面で反射されたビームが受光部３３ａ、３３ｂに入射することにより出力される信号をＴf1、Ｔf2とし、非集光面で反射されたビームが受光部３３ａ、３３ｂに入射することにより出力される信号をＴs1、Ｔs2としたとき、先に述べた演算は、
ＴＥ信号＝（Ｔf1＋Ｔs1−Ｔf2−Ｔs2）／（Ｔf1＋Ｔs1＋Ｔf2＋Ｔs2）
となる。この演算からわかるように非集光面で反射されたビームが受光部３３ａ、３３ｂに多く入射する程、トラッキング制御のゲインが小さくなってしまう。そこで、
Ｔf1＋Ｔf2≧５・（Ｔs1＋Ｔs2）
となるようにすれば、トラッキング制御のゲインの変化は２割以下となり、実用上問題のない、安定なトラッキング制御が可能となる。
【００９１】
また、メインビーム７０ａの光量は、サブビーム７０ｂ、７０ｃの光量よりも多いので、単純なプッシュプル法の方がＤＰＰ法よりも迷光の影響は小さく、その分、光学系の横倍率αを小さくできる。したがって、ＴＥ信号の検出に単純なプッシュプル法を用いることで、より小さな光ピックアップヘッドを提供することができる。
【００９２】
光記憶媒体４１に記録された情報信号ＲＦは、受光部３３ａと３３ｂから出力される信号Ｔ1とＴ2を式５のように演算することにより得ることが可能である。
【００９３】
ＲＦ＝Ｔ1＋Ｔ2 （式５）
また、実施の形態３の光ピックアップ装置において、ＦＥ信号検出用の光検出器３２の各受光部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄから出力される信号Ｆ1、Ｆ2、Ｆ3、Ｆ4を用いて、式６の演算により、いわゆる位相差法によるＴＥ信号を得ることも可能である。
【００９４】
ＴＥ信号＝（Ｆ1＋Ｆ3）＜位相比較＞（Ｆ2＋Ｆ4） （式６）
式６における＜位相比較＞とは、信号Ｆ1と信号Ｆ3の和信号Ａ1の位相と信号Ｆ2とＦ4の和信号Ａ2の位相差を計算し、その位相差の極性（信号Ａ1が信号Ａ2より進んでいるか遅れているか）および位相差量の絶対値に応じた信号を得るものである。
【００９５】
つまり、実施の形態３の光ピックアップ装置は、連続的な溝が形成された記録再生用光記憶媒体の場合にはＤＰＰ法によりＴＥ信号を得てトラッキングの制御を行い、ピット列が形成された再生専用光記憶媒体の場合には、位相差法によりＴＥ信号を得てトラッキングの制御を行うということが可能な構成となっている。
【００９６】
また、光記憶媒体４１が、０．３２μｍの狭いトラックピッチのものであっても、光記憶媒体４１に数十μｍの偏心が存在してもトラッキングゲインが殆ど低下しないようにするため、光記憶媒体４１の情報記録面上のメインビーム７０ａとサブビーム７０ｂもしくはサブビーム７０ｃの光の距離を４μｍに設定している。そのため、ＦＥ信号検出用の光検出器３２上でのメインビーム７０ａとサブビーム７０ｂおよび７０ｃは重なった状態で受光部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄに入射する。このため、メインビーム７０ａに対するサブビーム７０ｂと７０ｃの光量が多い程、位相差法により得られるＴＥ信号の振幅は、低下する。例えば、メインビーム７０ａに対するサブビーム７０ｂおよびサブビーム７０ｃの光量の比が９：１のとき、ＴＥ信号の振幅は約１割低下する程度であり、この程度では全く問題とならない。光記憶媒体に記録された信号を消去してしまわないようメインビーム７０ａの光量に対してサブビーム７０ｂと７０ｃの光量は、通常１／９よりも小さく設定するので、実施の形態３の光ピックアップヘッドの構成において、位相差法によるＴＥ信号を問題なく得ることができる。勿論、ＤＰＰ法によるＴＥ信号を検出するための光検出器３４上では、メインビーム７０ａ、サブビーム７０ｂおよび７０ｃ共、収差の少ない極めて小さな径のスポットに集光されるため、メインビーム７０ａとサブビーム７０ｂもしくはサブビーム７０ｃの分離は容易である。
【００９７】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４にかかる光ピックアップ装置について、図を用いて説明する。
【００９８】
図１０は、本発明の実施の形態４にかかる光ピックアップヘッドの構成を示す図である。実施の形態１の光ピックアップヘッドと異なる点は、偏光ビームスプリッタ５２で反射された後に経る光学系であって、具体的には、ビームスプリッタ６０、ホログラム素子６１、回折格子６２を備え、光検出器３２の代りに、光検出器３５、３６を備えている点である。
【００９９】
偏光ビームスプリッタ５２で反射された方のメインビーム７０ａ、サブビーム７０ｂ、７０ｃは、焦点距離ｆ３が３０ｍｍの検出レンズ５９で収束ビームとなり、ビームスプリッタ６０では、入射光量の１０％が透過し、残りの９０％が反射して入射光が２分割される。ビームスプリッタ６０を透過したビームは、ホログラム素子６１に入射し、±１次回折光７２ｂ、７２ｃが生成され、±１次回折光７２ｂ、７２ｃは光検出器３５で受光される。ホログラム素子６１には、ＦＥ信号をスポットサイズディテクション法で検出することを可能にする軸外れのゾーンプレートがパターンとして記録されている。
【０１００】
一方、ビームスプリッタ６０で反射された方のビームは、回折格子６２に入射して２つの＋１次回折光が生成され、光検出器３６で受光される。図１１は、実施の形態４における回折格子６２の構成図である。回折格子６２には、２種類の単純格子のパターン６２ａと６２ｂが形成されており、それぞれ鋸歯形状であって、−１次回折光を抑圧する構造である。鋸歯状パターンは、斜めイオンビームエッチングで形成する、複数のマスクを組み合わせたエッチングで形成する等、一般的なブレーズパターンを形成することができる。
【０１０１】
パターン６２ａとパターン６２ｂの境界線６２ｃはメインビーム７０ａとサブビーム７０ｂ、７０ｃにおける光記憶媒体４１上のトラックの写像と平行な関係を有している。パターン６２ａと６２ｂは同じピッチであるが、鋸歯形状の方向が異なっている。パターン６２ａによって回折光７３ａ、７３ｂ、７３ｃが、パターン６２ｂによって回折光７４ａ、７４ｂ、７４ｃがそれぞれ生成される。回折光７３ａと７４ａはメインビーム７０ａ、回折光７３ｂと７４ｂはサブビーム７０ｂ、回折光７３ｃと７４ｃはサブビーム７０ｃからそれぞれ生成されたものである。また、回折光７１ｄと７１ｅは、非集光面で反射されたメインビームから生成されたものである。
【０１０２】
図１２は、光検出器３６と受光される回折光７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、７４ａ、７４ｂ、７４ｃの関係を示している。光検出器３６は、６つの受光部３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ、３６ｅ、３６ｆを有し、それぞれ回折光７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、７４ａ、７４ｂ、７４ｃを受光する。したがって、回折格子６２で生成された回折光７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、７４ａ、７４ｂ、７４ｃは光検出器３６の受光部を形成した面上に焦点を結ぶように配置している。光検出器３６上における隣接する各ビーム同士の間隔ｄ3（例えば、７３ａと７３ｂ間もしくは７３ａと７４ａ間等の間隔）は、それぞれ８０μｍである。
【０１０３】
一般に、集光されたガウシアンビームのエアリーディスク直径ｗは、ｗ＝１．２２×光源波長／レンズ開口数で与えられる。実施の形態４においては、メインビーム７０ａおよびサブビーム７０ｂ、７０ｃを回折格子６２で２分割しているために、光検出器３６上では、分割していない方向の径は１３μｍ、分割している方向の径は２６μｍとなる。
【０１０４】
また、サブビーム７０ｂ、７０ｃを受光する受光部３６ｂ、３６ｃ、３６ｅ、３６ｆにメインビーム７０ａが混入して起こるクロストークが、光記憶媒体が傾いたり、デフォーカスが生じたときに変動し、トラッキングが不安定となる場合がある。また、２つに分割したビームが、他方の受光部に混入すると、ＴＥ信号の振幅が低下する。いずれの場合にも、それらのビームの間隔をエアリーディスク直径の３倍以上にすることにより、影響は無視できる程軽微となり、安定なトラッキング制御が可能となる。
【０１０５】
さらに、情報記録面を２つ有する２層記録ディスクを光記憶媒体を用いた場合には、実施の形態４の光ピックアップヘッドにおいても、非集光面で反射されたビーム７４ｄ、７４ｅの光検出器３６直径ｄ5が、光検出器３６の各受光部３６ａ、３６ｂ、３６ｃの幅ｄ4よりも大きくなるようにすることにより、トラッキング追従や光記憶媒体にチルトが生じた時等においてもＴＥ信号に殆どオフセットは発生しない。それにより、実施の形態４の光ピックアップヘッドを用いることで、信頼性の高い情報記録再生装置が実現できる。なお、非集光面で反射されたサブビームは省略している。
【０１０６】
また、実施の形態２と同様に、光源を構成する基板と、光記憶媒体上のトラックとを光学的に平行に配置してもよく、自然放出光であるビーム７００の影響を除去でき、ＴＥ信号にオフセット変動のない光ピックアップヘッドが実現できる。
【０１０７】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５にかかる光ピックアップヘッドについて図を用いて説明する。
【０１０８】
図１３は、本発明の実施の形態５にかかるプリズムの構成図である。実施の形態５の光ピックアップヘッドは、実施の形態４の光ピックアップヘッドでビーム分割素子として用いていた回折格子６２の代りに、プリズム６３を用いている点である。
【０１０９】
プリズム６３を用いて、ビームを分割することで、回折素子６２を用いる場合のように、不要な回折光が発生しない。それにより、光利用効率を高くすることができ、検出した信号の信号対雑音比も大きくでき、より忠実に光記憶媒体に記録された情報を再生することができる。
【０１１０】
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６にかかる光ピックアップヘッドについて図を用いて説明する。実施の形態６の光ピックアップヘッドは、実施の形態４の光ピックアップヘッドと同様の構成であって、異なる点は、回折格子６２の代りに回折格子６４を、光検出器３６の代りに光検出器３７を備えていることである。
【０１１１】
図１４は、実施の形態６における回折格子６４の構成図である。また、図１５は、光検出器３７とビームの関係を示す図である。
【０１１２】
回折格子６４は、２種類の鋸歯状パターン領域６４ａと６４ｂを有している。パターン６４ａと６４ｂの境界線６４ｃはメインビーム７０ａ、サブビーム７０ｂ、７０ｃにおける光記憶媒体４１上のトラックの写像と平行な関係を有している。実施の形態４の回折格子６２と実施の形態６の回折格子６４の異なる点は、格子の向きと周期である。パターン６４ａによって回折光７５ａ、７５ｂ、７５ｃが、パターン６４ｂによって回折光７６ａ、７６ｂ、７６ｃがそれぞれ生成される。回折光７５ａと７６ａはメインビーム７０ａ、回折光７５ｂと７６ｂはサブビーム７０ｂ、回折光７５ｃと７６ｃはサブビーム７０ｃからそれぞれ生成されたものである。
【０１１３】
図１５に示すように、光検出器３７は、順に一列に並んだ受光部３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ、３７ｅ、３７ｆを有していて、回折光７５ａ、７５ｂ、７５ｃ、７６ａ、７６ｂ、７６ｃをそれぞれ受光している。各受光部３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ、３７ｅ、３７ｆの大きさは、実施の形態４の光検出器３６の各受光部３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ、３６ｅ、３６ｆと同じ大きさである。また、回折格子６４で生成された回折光７５ａ、７５ｂ、７５ｃ、７６ａ、７６ｂ、７６ｃが光検出器３７上で焦点を結ぶように配置している。
【０１１４】
ビーム７６ｄと７６ｅは、非集光面で反射されたメインビームが回折格子６４に入射することにより生成された回折光である。ここでは、分かり易くするために非集光面で反射されたサブビームは省略している。トラッキング追従の際に対物レンズが移動することで、光検出器３７上での非集光面で反射されたビーム７６ｄ、７６ｅの像は移動する。しかし、実施の形態６の光ピックアップヘッドは、各受光部３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ、３７ｅ、３７ｆが一列に並んでいる構造であるために、受光部にもビーム７６ｄ、７６ｅは一様に入射するので、ＴＥ信号を検出する演算を行う際には相殺され、ＴＥ信号にオフセットは発生しない。そのため、トラッキング追従する時や光記憶媒体にチルトが生じた時等においてもＴＥ信号にほとんどオフセットは発生しない。それにより、信頼性の高い情報記録再生装置が実現できる。
【０１１５】
（実施の形態７）
本発明の実施の形態７にかかる光ピックアップヘッドについて図を用いて説明する。実施の形態７の光ピックアップヘッドは、実施の形態６の光ピックアップヘッドと同様の構成であって、異なる点は、回折格子６４の代りに回折格子６５を、光検出器３７の代りに光検出器３８を備えていることである。
【０１１６】
図１６は、実施の形態７における回折格子６５の構成図である。また、図１７は、光検出器３８とビームの関係を示す図である。
【０１１７】
回折格子６５は、実施の形態６の回折格子６４と同様に２種類の鋸歯状パターン領域６５ａと６５ｂを有している。パターン６５ａと６５ｂの境界線６５ｃはビーム７０ａ〜７０ｃにおける光記憶媒体４１上のトラックの写像と平行な関係を有している。回折格子６５と回折格子６４の異なる点は、格子の周期であって、回折格子６５の方が、回折格子６４に比べて目が粗い鋸歯形状である。
【０１１８】
パターン６５ａによって回折光７７ａ、７７ｂ、７７ｃが、パターン６５ｂによって回折光７８ａ、７８ｂ、７８ｃがそれぞれ生成される。回折光７７ａと７８ａはメインビーム７０ａ、回折光７７ｂと７８ｂはサブビーム７０ｂ、回折光７７ｃと７７ｃはサブビーム７０ｃをそれぞれ用いて生成されたものである。
【０１１９】
図１７に示しているように、光検出器３８は、一列に並んだ受光部３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ、３８ｅ、３８ｆを有していて、回折光７７ａ、７７ｂ、７７ｃ、７８ａ、７８ｂ、７８ｃをそれぞれ受光している。各受光部３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ、３８ｅ、３８ｆの大きさは、それぞれ実施の形態６の光検出器の各受光部３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ、３７ｅ、３７ｆと同じ大きさである。また、回折格子６５で生成された回折光７７ａ、７７ｂ、７７ｃ、７８ａ、７８ｂ、７８ｃが光検出器３８上で焦点を結ぶように配置している。回折光７７ａが回折光７８ａと回折光７８ｂとの間に、回折光７８ａが回折光７７ａと回折光７７ｃとの間に配置されている。
【０１２０】
ビーム７８ｄと７８ｅは、非集光面で反射されたメインビーム７０ａが回折格子６５に入射することにより生成された回折光である。ここでは、分かり易くするために非集光面で反射されたサブビームは省略している。光記憶媒体に２層記録ディスクを用いた場合、２つの情報記録面の間隔と対物レンズの開口数の設定によっては、非集光面で反射されたビームには大きな球面収差が付与される。例えば、２つの情報記録面の間隔を４０μｍ、対物レンズの開口数を０．８５としたとき、非集光面で反射されたビームは光検出器３８上で大きく歪んだスポットを形成し、その歪みは、トラッキング追従で対物レンズの位置が動いたときに増大するが、上述したように回折光が配置されているので、ＴＥ信号に残留するオフセットは大幅に低減する。
【０１２１】
実施の形態７においては、例えば、受光部３８ｃと受光部３８ｆとが隣接しているように、差動演算を行う信号を出力する受光部同士はいずれも隣接するように配置されているために、非集光面で反射されたビームが光検出器で歪んだ形となっても、隣接した受光部はほぼ均等に受光される。そのため、トラッキング追従する時や光記憶媒体にチルトが生じた時等においてもＴＥ信号にほとんどオフセットは発生せず、実施の形態７の光ピックアップヘッドを用いることで、より信頼性の高い情報記録再生装置を得ることができる。
【０１２２】
また、メインビーム７０ａとサブビーム７０ｂ、７０ｃの間隔を広く設計し、受光部３８ａと３８ｅの間、および受光部３８ｄと３８ｃの間にスペースを設ける構造としてもよい。このようにすることで、光検出器３８上でメインビーム７０ａから生成された回折光７７ａと回折光７８ａとの間隔に比べて、メインビーム７０ａから生成された回折光７７ａとサブビーム７０ｂから生成された回折光７８ｂとの間隔もしくは、メインビーム７０ａから生成された回折光７８ａとサブビーム７０ｃから生成された回折光７７ｃとの間隔が広くなる。したがって、集光面上のメインビームとサブビームの間隔は広くなるので、光記憶媒体の偏心等に対してトラッキング誤差信号の振幅の低下は生じやすくなる反面、集光面に集光されるビームにデフォーカスが生じたときや、光ピックアップヘッドを組み立てる際の公差や使用する部品の残留収差のために、集光面で反射されてから光検出器に至るまでの光路で大きな収差が集光面で反射されたビームに対して付加されたときでも、メインビームがサブビームを受光する受光部に混入するクロストークを小さくできる。それにより、よりオフセットの少ないトラッキング誤差信号を得ることができる。また、光ピックアップヘッドを組み立てる際の公差を大きくできるので、安価な光ピックアップヘッドを提供することができる。
【０１２３】
なお、上述した実施の形態３〜７におけるビームを２つに分割するための回折格子やプリズムは、樹脂成形により安価に作製可能である。また、光記憶媒体はディスク状に限る必要はなく、カード状等、用途に応じて様々な形状のものでも構わない。さらに、情報記録層を３面以上有する光記憶媒体に対しても本発明の光ピックアップヘッドは、問題なく適用できる。
【０１２４】
（実施の形態８）
本発明の実施の形態８にかかる光ピックアップヘッドについて図を用いて説明する。
【０１２５】
図１８は、本発明の実施の形態８にかかる光ピックアップヘッドの構成を示す図である。以下に、光記憶媒体からの反射光をホログラム素子により内周ビームと外周ビームの２つに分け、ホログラム素子の１次回折光からは球面収差誤差（以下ＳＡＥとする）信号を得、ホログラム素子の０次回折光からＲＦ信号を得る方法について述べる。
【０１２６】
半導体レーザ光源１から出射されたビームは、コリメートレンズ５３により平行光とされて、回折格子５８により０次および±１次回折光が生成されて３つのビームに分かれる。ビームは、凹レンズと凸レンズからなる球面収差補正手段としての組レンズ１０４を透過して、波面が変換され、対物レンズ５６により情報記憶媒体４１上に集光される。光記憶媒体４１に集光された３つのビームは、光記憶媒体４１により反射・回折され、再び対物レンズ５６、組レンズ１０４と４分の１波長板５４を通り、ビームスプリッター５２により反射される。
【０１２７】
ビームスプリッター５２により反射された３つのビームは分岐手段としてのホログラム素子１０８を透過し、１次回折光と０次回折光に分岐される。ホログラム素子１０８透過後の０次回折光と１つの１次回折光の回折効率の比は２０：１としているので、ＲＦ信号のＳ／Ｎは良好である。ホログラム素子１０８を素通りした０次回折光である３つのビームは検出レンズ５９により集光され、円柱レンズ５７によりトラックに対して４５度方向の非点収差を与えられて光検出器３９に受光される。光検出器３９から出力される信号はＲＦ信号・ＦＥ信号・ＴＥ信号生成回路２０１に入力される。
【０１２８】
ＲＦ信号・ＦＥ信号・ＴＥ信号生成回路２０１によって生成されて出力されたＲＦ信号は光記憶媒体に記録された情報を再生するために使用され、ＦＥ信号とＴＥ信号は制御・駆動回路２０４に入力される。制御・駆動回路２０４は入力されたＦＥ信号とＴＥ信号をもとに対物レンズ５６のアクチュエータ９１、９２を駆動させる。
【０１２９】
一方、ホログラム素子１０８で回折されたメインビームの＋１次光と−１次光も検出レンズ５９で集光され円柱レンズ５７によりトラックに対して４５度方向の非点収差を与えられて光検出器３９に受光される。
【０１３０】
これらの光によって光検出器３９から出力される信号が、ＳＡＥ信号生成回路２０２に入力され、その信号をもとに、ＳＡＥ信号生成回路２０２はＳＡＥ信号を出力する。ＳＡＥ信号は制御・駆動回路２０３で増幅、位相補償がなされた後、アクチュエータ９３に供給され、アクチュエータ９３は球面収差補正手段としての組レンズ１０４の凹レンズおよび凸レンズの２つのレンズ間の距離を変化させ、光記憶媒体４１上に集光されるビームの球面収差が最小となるように制御する。ホログラム素子１０８とＳＡＥ信号生成回路２０２とで球面収差検出手段を構成する。
【０１３１】
図１９は、ホログラム素子１０８の構成を示す図である。半径Ｒ1の円の外側の領域１０９および半径Ｒ1の円の内側の領域１１０にはそれぞれ格子間隔の異なる回折格子が作製されている。光記憶媒体４１で反射・回折され対物レンズ５６を通過したビームのホログラム素子１０８上への投影図は半径Ｒbの円形（図１９中の破線の円）に相当する。Ｒ1／Ｒbは０．７５程度とすると、ビームのうち外側の領域にかかる面積と内側の領域にかかる面積はほぼ等しくなるため、信号強度もほぼ等しくなる。このとき光記憶媒体４１の厚さ誤差等による球面収差に対するＳＡＥ信号の変化の度合いである検出感度は最も高くなる。したがって、Ｒ1／Ｒbは０．７５前後が最適である。
【０１３２】
図２０に実施の形態８における光検出器３９とビームとの関係を示している。なお、図２０には、各受光部の配置とＲＦ信号・ＴＥ信号・ＦＥ信号生成回路、ＳＡＥ信号生成回路等の詳細の構成例も示している。光検出器３９は、受光部１５３ａ、１５３ｂ、１５３ｃ、１５３ｄからなるメインビーム用受光部１５３と、受光部１５２ａ、１５２ｂ、１５４ａ、１５４ｂからなるサブビーム用受光部１５２と、受光部１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃ、１５１ｄ、１５１ｅ、１５１ｆ、１５５ａ、１５５ｂ、１５５ｃ、１５５ｄ、１５５ｅ、１５５ｆからなるＳＡＥ信号受光部１５１の大きく分けて３つの受光部を持つ。メインビームのうちホログラム素子１０８を透過した０次光がビーム１２１であり、サブビームのうちホログラム素子１０８を透過した０次光がビーム１２４ａと１２４ｂであり、メインビームのうちホログラム素子１０８の領域１０９で回折された＋１次光のビームが１２２ａ、−１次光のビームが１２２ｂ、領域１１０で回折された＋１次光のビームが１２３ａ、−１次光のビームが１２３ｂである。受光部１５３ａ、１５３ｂ、１５３ｃ、１５３ｄはビーム１２１を受光し、その光量に応じた電流信号を出力する。
【０１３３】
電流電圧変換回路２４１は電流信号を電圧信号に変換して出力する。加算器２２８は田の字状の受光部の対角に配置された受光部１５３ａと受光部１５３ｃから出力された信号を加算する。加算器２２９は田の字状の受光部の別の対角に配置された受光部１５３ｂと１５３ｄから出力された信号を加算する。
【０１３４】
差動回路２３０は加算器２２８から出力された信号と加算器２２９から出力された信号との差信号、つまりＦＥ信号を出力する。位相差ＴＥ生成回路２３１は加算器２２８と加算器２２９の出力信号を受け、それらの信号の位相を比較し位相差ＴＥ信号を出力する。加算器２３２は田の字状の受光部の片側に配置された受光部１５３ａと１５３ｂから出力された信号を加算し、加算器２３３は田の字状の受光部の別の片側に配置された受光部１５３ｃと１５３ｄから出力された信号を加算する。差動回路２３４は加算器２３２から出力された信号と加算器２３３から出力された信号との差信号、つまり、プッシュプル法によるＴＥ信号（ＰＰ−ＴＥ）を出力する。
【０１３５】
また加算器２３５は加算器２３２と加算器２３３の信号をとの和信号つまり、光記憶媒体に記録された情報を再生するためのＲＦ信号を出力する。また、受光部１５２ａ、１５２ｂと受光部１５４ａ、１５４ｂはサブビーム１２４ａ、１２４ｂを受光し、その光量に応じた電流信号を出力する。電流電圧変換回路２４０は電流信号を受けて電圧信号を出力する。差動回路２３６は受光部１５２ａと受光部１５４ａとの和信号と、受光部１５２ｂと受光部１５４ｂの和信号との差信号、つまり、サブビームのＴＥ信号（ＳＵＢ−ＴＥ）を出力する。
【０１３６】
差動回路２３７は差動回路２３４と差動回路２３６の出力信号を受けその差信号を出力する。これがＤＰＰ法によるＴＥ信号ＴＥＤＰＰとなる。加算器２２８、２２９、２３２、２３３、２３５、差動回路２３０、２３４、２３６、２３７、位相差ＴＥ生成回路２３１でＲＦ信号・ＦＥ信号・ＴＥ信号生成回路２０１を構成する。受光部１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃ、１５１ｄ、１５１ｅ、１５１ｆはビーム１２２ａ、１２３ａを受け受光した光量に応じた電流信号を出力する。また受光部１５５ａ、１５５ｂ、１５５ｃ、１５５ｄ、１５５ｅ、１５５ｆはビーム１２２ｂ、１２３ｂを受けて受光した光量に応じた電流信号を出力する。電流電圧変換回路２４０は電流信号を受けて電圧信号を出力する。加算器２２１は受光部１５１ｂ、１５１ｄ、１５１ｆ、受光部１５５ａ、１５５ｃ、１５５ｅから出力された信号を加算する。また加算器２２２は受光部１５１ａ、１５１ｃ、１５１ｅ、受光部１５５ｂ、１５５ｄ、１５５ｆから出力された信号を加算する。差動回路２２３は加算器２２１から出力された信号と加算器２２２から出力された信号と受け、その差信号を出力する。これがＳＡＥ信号となる。２つの加算器２２１と２２２および差動回路２２３でＳＡＥ信号生成回路２０２を構成する。一方、加算器２２４は受光部１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃ、受光部１５５ｄ、１５５ｅ、１５５ｆから出力された信号を加算する。また加算器２２５は受光部１５１ｄ、１５１ｅ、１５１ｆ、受光部１５５ａ、１５５ｂ、１５５ｃから出力された信号を加算する。差動回路２２６は加算器２２４から出力された信号と加算器２２５から出力された信号と受け、その差信号を出力する。これはビーム１２２ａ、１２２ｂ、ビーム１２３ａ、１２３ｂと受光部１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃ、１５１ｄ、１５１ｅ、１５１ｆおよび受光部１５５ａ、１５５ｂ、１５５ｃ、１５５ｄ、１５５ｅ、１５５ｆとの回転ずれをあらわす回転誤差（以下、ＲＯＴという）信号となる。ＲＯＴ信号はヘッド調整時に球面収差用ビームを生成するホログラム素子１０８と光検出器３９の回転方向の角度を調整するために用いる。この値がゼロになるように調整すれば、ホログラム素子１０８は光検出器３９に正しく位置にセットされる。
【０１３７】
ＤＰＰ法によるＴＥ信号とＳＡＥ信号の検出を行う場合は、図２０に示すように、光検出器３９上でＤＰＰ法用のサブビーム１２４ａ、１２４ｂとＳＡＥ信号検出用のビーム１２２ａ、１２２ｂ、１２３ａ、１２３ｂはメインビーム１２１に対して略直交した方向に配置する。これによりＤＰＰ法用のサブビーム１２４ａ、１２４ｂとＳＡＥ信号検出用のビーム１２２ａ、１２２ｂ、１２３ａ、１２３ｂとの干渉を最小することができる。尚、ここではサブビームはＤＰＰ法に用いる例を示したが、３ビーム法のトラッキングに用いるためのサブビームであってもこの配置を用いることにより干渉を最小にする効果が得られる。
【０１３８】
さらに、内周領域の光と外周領域の光を並べて検出することで、内周領域の光を検出する受光部の外側の２つと外周領域の光を検出する受光部の内側の２つを共用することができる。それにより、受光部を減らすことができるため、受光部の簡略化、小型化が実現できる。そのため、光ヘッド装置を小型化することができる。
【０１３９】
また、メインビームの０次光の非集光面での反射光の広がりは略円形でその半径Ｒsは、ディスクの２つの層の光学的間隔をｄ、集光光学系の情報記憶媒体側の開口数をＮＡ、集光光学系から検出器にいたる復路の横倍率をαとして、Ｒs＝２・ｄ・ＮＡ・αで表される。
【０１４０】
非集光面で反射した光は場所による光量むらを持っており、レンズシフトやディスクのチルト等で光検出器上でこの光が位置を変えると、ＳＡＥ信号に誤差を与える。このむらは全体の光量の数％程度であるので、非集光面での反射光と本来の検出のための集光面での光の光量がほぼ同じであれば、ＳＡＥ信号に与える影響も数％程度となる。したがってＳＡＥ信号を得るための光検出器の受光部の面積Ｓ2を、Ｓ2＝２ＰＤx・ＰＤyとして、Ｓ2≦π・Ｒs・Ｒs・ηs／ηmが成り立てばよい。すなわち、Ｓ2≦4・π・（ｄ・ＮＡ・α）2・ηs／ηmである。
【０１４１】
ここで、ηsはＳＡＥ検出に用いる光の光量、ηmはメインビームの０次光の光量である。この関係式の成り立つ光学系では非集光面からの反射光があってもＳＡＥ信号の誤差が小さく、集光面での情報を正しく読み取ったり、記録することができる。また、横倍率αが大きい程、迷光量が低減できることは、ＴＥ信号を検出する場合と同様である。
【０１４２】
一方、検出レンズと円柱レンズの組み合わせにより集光されるビームの非点隔差（前側焦線と後ろ側焦線の距離）をＺ0、基板もしくは中間層の屈折率をｎとしたとき、ＦＥ信号の光記憶媒体の変位に対する検出範囲Δｚは、
Δｚ＝Ｚ0／２／α2
ＳＡＥ信号の基板もしくは中間層の厚み誤差に対する検出範囲Δｔは、
Δｔ＝Ｚ0・ｎ3／α2／（ｎ2−１）／ＮＡ2
でそれぞれ与えられる。横倍率αを大きくすると、Δｚ、Δｔは共に小さくなるので、横倍率αを大きくし過ぎると、ＦＥ信号もしくはＳＡＥ信号の検出範囲が狭くなり、フォーカスサーボおよび球面収差補正サーボが不安定になってしまう。したがって、所望の検出範囲をΔｚおよびΔｔとしたとき、横倍率αは、ＤＰＰ法によるＴＥ信号とＳＡＥ信号を同じ検出レンズと円柱レンズを用いて検出する場合は、
Ｓ1・ηm・Ｒdfo／（４・π・ｄ2・ＮＡ2・ηs・Ｒfo）≦α≦（Ｚ0・ｎ3／Δｔ／（ｎ2−１）／ＮＡ2）1/2
の式を満たし、ＤＰＰ法によるＴＥ信号とＦＥ信号を同じ検出レンズと円柱レンズを用いて検出する場合は、
Ｓ1・ηm・Ｒdfo／（４・π・ｄ2・ＮＡ2・ηs・Ｒfo）≦α≦（Ｚ0／２／Δｚ）1/2
の式を満たすようにすれば、フォーカス、トラッキングおよび球面収差補正を制御するサーボ動作が安定に行われる。
【０１４３】
ここで、光源の波長をλとしたとき、Δｚはλ／２／ＮＡ2の３〜１０倍に、Δｔはλ／ＮＡ4の５〜３０倍にする。
【０１４４】
なお、実施の形態８の光ピックアップヘッドにおけるＳＡＥ信号の検出方式については、何ら制約を受けることはなく、特開２００２−１９０１２５号公報に記載されている何れの方式等、様々な方式を用いることができることは言うまでもない。
【０１４５】
また、ここでは、非点収差をビームに付与する構成について述べたが、スポットシズディテクション法等、他のＦＥ信号検出方式を適用することができる。なお、スポットサイズディテクション法の場合、２つのビームの焦点の間隔が、非点収差法における非点隔差と等価であり、２つのビームの焦点の間隔をＺ0として設計すればよい。
【０１４６】
なお、３層以上の記録層を有する光記憶媒体においても同様に用いることができる。
【０１４７】
光記憶媒体が３層以上の記録層を有する場合には、メインビームがそれぞれの非集光面（記録層の数−１）で反射されて、サブビームを受光する受光部に入射する光量の総和がサブビームの光量に対して先に述べた関係を有していればよい。
【０１４８】
（実施の形態９）
本発明の実施の形態９にかかる情報記録再生装置について図を用いて説明する。図２１は、実施の形態９の情報記録再生装置光ピックアップヘッドの構成を示す図である。情報記録再生装置は、光ピックアップヘッド８０、光記録媒体駆動部８１、光ピックアップヘッド駆動装置部８２、電気回路８３および電源部８４から構成されている。光ピックアップヘッド８０には、実施の形態１〜実施の形態８で説明した光ピックアップヘッドを用いればよい。
【０１４９】
光記録媒体駆動部８１は記録媒体４１を回転させるものである。光ピックアップヘッド８０と記録媒体４１との位置関係に対応する信号は、電気回路部８３へ送られている。電気回路部８３はこの位置関係に対応する信号を増幅または演算して、それをもとに、光ピックアップヘッド８０または光ピックアップヘッド８０内の対物レンズ（図示せず）を微動させる。
【０１５０】
また、光ピックアップヘッド８０は、記録媒体４１に記録されている情報を読み出し、その信号を電気回路部８３へ送る。電気回路部８３では送られてきた信号より、記録媒体４１に記録された情報の復調を行う。アクチュエータ９１、９２は光ピックアップヘッド内の対物レンズを駆動するものである。前記信号と光ピックアップヘッドの駆動部８２もしくはアクチュエータ９１、９２によって、記録媒体４１に対してフォーカスサーボとトラッキングサーボが行われ、情報の読み出しもしくは書き込みまたは消去を行う。電源または外部電源等の電源部８４から電気回路部８３、光ピックアップヘッドの駆動部８２、光記録媒体駆動部８１およびアクチュエータ９１、９２へ電源が供給される。なお、電源もしくは外部電源との接続端子は各駆動回路にそれぞれ設けられてもよい。
【符号の説明】
【０１５１】
１、２ 半導体レーザ光源
４、２２、６３ プリズム
５ ミラー
１０ 発光点
１１ 活性層
１２ 基板
１６、６０ ビームスプリッタ
１７、６１、１０８ ホログラム素子
１８、５７ 円柱レンズ
３１、３２、３３、３６、３７、３８、３９ 光検出器
３１ａ〜３１ｈ、３２ａ〜３２ｄ、３３ａ〜３３ｆ、３６ａ〜３６ｆ、３７ａ〜３７ｆ、３８ａ〜３８ｆ、１５１ａ〜１５１ｆ、１５２ａ〜１５２ｂ、１５３ａ〜１５３ｄ、１５４ａ〜１５４ｂ、１５５ａ〜１５５ｆ 受光部
３４ａ、１５３ メインビーム用受光部
３４ｂ、３４ｃ、１５４ サブビーム用受光部
３４ｇ、３４ｈ ダミー受光部
４１ 光記憶媒体
４１ａ 透明基板
４１ｂ、４１ｃ 情報記録面
５２ 偏光ビームスプリッタ
５３ コリメートレンズ
５４ 波長板
５５ アパーチャ
５６ 対物レンズ
５８、６２、６４、６５ 回折格子
５９ 検出レンズ
６２ａ、６２ｂ、６４ａ、６４ｂ、６５ａ、６５ｂ パターン
６２ｃ、６４ｃ、６５ｃ 分割線
７０、７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７５、１２１、１２２ａ、１２２ｂ、１２３ａ、１２３ｂ ビーム
７０ａ メインビーム
７０ｂ、７０ｃ サブビーム
７２ｂ、７２ｃ、７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７１ｄ、７１ｅ、７６ｄ、７６ｅ、７８ｄ、７８ｅ 回折光
８０ 光ピックアップヘッド
８１ 記録媒体駆動部
８２ 光ピックアップヘッド駆動部
８３ 電気回路
８４ 電源部
９１、９２ アクチュエータ
１０４ レンズ
１０８ ホログラム素子
１０９、１１０ 領域
１５１ ＳＡＥ信号受光部
２０１ ＲＦ信号・ＦＥ信号・ＴＥ信号生成回路
２０２ ＳＡＥ信号生成回路
２０３、２０４ 制御・駆動回路
２１１ ＲＯＴ信号生成回路
２１２ 回転調整機構
２２１、２２２、２２４、２２５、２２８、２２９、２３２、２３３ 加算器
２２３、２２６、２３０、２３４、２３５、２３６、２３７ 差動回路
２３１ 位相差ＴＥ生成回路
２４０、２４１ 電流電圧変換回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを出射する半導体レーザ光源と、
前記半導体レーザ光源から出射されたビームから複数の回折光を生成する回折手段と、
前記回折手段からの前記複数の回折光を、光記憶媒体上に集光する収束手段と、
前記光記憶媒体上に集光された前記複数の回折光が前記光記憶媒体上で反射された複数のビームを分岐するビーム分岐手段と、
前記ビーム分岐手段で分岐されたビームを受光し、前記受光したビームの光量に応じた信号を出力する光検出手段とを備え、
前記光記憶媒体は、複数の情報記録面を有し、少なくとも１つの前記情報記録面には案内溝が形成され、
前記半導体レーザ光源は、前記情報記録面に形成された前記案内溝と略平行になるように配置された基板上に形成されており、レーザビームを出射する位置とは異なる位置から自然放出光を出射することを特徴とする光ピックアップヘッド。
【請求項２】
前記半導体レーザ光源の前記基板がサファイアからなることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップヘッド。
【請求項３】
前記半導体レーザ光源の前記基板が窒化ガリウムからなることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップヘッド。
【請求項４】
光ビームを出射する光源と、
前記光源から出射されたビームから複数の回折光を生成する回折手段と、
前記回折手段からの前記複数の回折光を、光記憶媒体上に集光する収束手段と、
前記光記憶媒体上に集光された前記複数の回折光が前記光記憶媒体上で反射されたビームを受光し、前記受光したビームの光量に応じた信号を出力する光検出手段とを備え、
前記光検出手段は、前記集光された前記複数の回折光の内の０次回折光を受光する２つのメインビーム受光部および１次以上の回折光を受光する４つのサブビーム受光部を有し、
メインビーム受光部から出力される信号をＴ1、Ｔ2とし、サブビーム受光部から出力される信号をＴ3、Ｔ4、Ｔ5、Ｔ6としたとき、
（Ｔ1−Ｔ2）／（Ｔ1＋Ｔ2）−ｋ［｛（Ｔ3−Ｔ4）＋（Ｔ5＋Ｔ6）｝／（Ｔ1＋Ｔ2）］（ｋは定数）の演算によりトラッキング誤差信号を検出することを特徴とする光ピックアップヘッド。
【請求項５】
光ビームを出射する光源と、
前記光源から出射されたビームから複数の回折光を生成する回折手段と、
前記回折手段からの前記複数の回折光を、光記憶媒体上に集光する収束手段と、
前記光記憶媒体上に集光された前記複数の回折光が前記光記憶媒体上で反射された複数のビームを分岐するビーム分岐手段と、
前記ビーム分岐手段で分岐されたビームを受光し、前記受光したビームの光量に応じた信号を出力する光検出手段とを備え、
前記光検出手段は、２つの受光部を有し、
前記光記憶媒体は、第１の情報記録面と第２の情報記録面とを有し、前記第１の情報記録面には案内溝が形成され、
前記収束手段で集光された回折光が前記第１の情報記録面で焦点を結び、前記第２の情報記録面では焦点を結んでいない場合に、
前記第１の情報記録面で反射されたビームが前記光検出手段で受光されて、前記２つの受光部から出力される信号を、Ｔf1、Ｔf2とし、
前記第２の情報記録面で反射されたビームが前記光検出手段で受光されて、前記２つの受光部から出力される信号を、Ｔs1、Ｔs2とし、
（Ｔf1＋Ｔs1−Ｔf2−Ｔs2）／（Ｔf1＋Ｔs1＋Ｔf2＋Ｔs2）の演算によりトラッキング誤差信号を検出し、Ｔf1＋Ｔf2≧５・（Ｔs1＋Ｔs2）の関係を有する光ピックアップヘッド。
【請求項６】
光ビームを出射する光源と、
前記光源から出射されたビームから複数の回折光を生成する回折手段と、
前記回折手段からの前記複数の回折光を、光記憶媒体上に集光する収束手段と、
前記光記憶媒体上に集光された前記複数の回折光が前記光記憶媒体上で反射された複数のビームを２つに分岐するビーム分岐手段と、
前記ビーム分岐手段で分岐された第１のビームに非点収差を付与する非点収差付与手段と、
前記ビーム分岐手段で分岐された第２のビームをさらに２つのビームに分割するビーム分割手段と、
前記非点収差手段からのビームを受光し、前記受光したビームの光量に応じた信号を出力する第１光検出手段と、
前記ビーム分割手段からのビームを受光し、前記受光したビームの光量に応じた信号を出力する第２光検出手段とを備え、
前記光記憶媒体は、複数の情報記録面を有し、少なくとも１つの前記情報記録面には案内溝が形成され、
前記ビーム分割手段は、前記第２のビームを前記案内溝と平行な方向に分割することを特徴とする光ピックアップヘッド。
【請求項７】
光ビームを出射する光源と、
前記光源から出射されたビームから複数の回折光を生成する回折手段と、
前記回折手段からの前記複数の回折光を、光記憶媒体上に集光する収束手段と、
前記光記憶媒体上に集光された前記複数の回折光が前記光記憶媒体上で反射された複数のビームを分岐するビーム分岐手段と、
前記ビーム分岐手段で分岐されたビームに非点収差を付与する非点収差付与手段と、
前記非点収差付与手段で非点収差を付与されたビームを受光し、前記受光したビームの光量に応じた信号を出力する光検出手段とを備え、
前記光検出手段は、前記集光された前記複数の回折光の内の０次回折光を受光するメインビーム受光部および１次以上の回折光を受光するサブビーム受光部を有し、
前記光記憶媒体は、複数の情報記録面を有し、少なくとも１つの前記情報記録面には案内溝が形成されており、
前記非点収差付与手段で付与される非点隔差をＺ0とし、
前記回折手段で生成された前記回折光の内の０次回折光の回折効率をηmとし、１次以上の回折光の回折効率をηsとし、
前記収束手段で集光されたビームが略焦点を結ぶ情報記録面の内の集光面の実効的な反射率をＲfoとし、前記複数の情報記録面の内の前記集光面以外の非集光面の実効的な反射率をＲdfoとし、
前記収束手段の前記光記憶媒体側の開口数をＮＡとし、前記光記憶媒体から前記光検出手段に至る復路の光学系の横倍率をαとし、前記光源が出射するビームの波長をλとし、前記光記憶媒体の２つの情報記録面の光学的な間隔をｄとし、前記サブビーム受光部の１つの面積をＳ1としたとき、Ｓ1・ηm・Ｒdfo／（４・π・ｄ2・ＮＡ2・ηs・Ｒfo）≦α≦（Ｚ0／２／Δｚ）1/2の関係を有し、かつ、Δｚはλ／２／ＮＡ2の３〜１０倍の範囲であることを特徴とする光ピックアップヘッド。
【請求項８】
前記光記憶媒体から前記光検出手段に至る光路中に、前記光検出手段で受光されるビームを収束させる集光手段を備え、
前記集光手段は凸レンズと凹レンズとを有していることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の光ピックアップヘッド。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の光ピックアップヘッドと、前記光記憶媒体と前記光ピックアップヘッドとの相対的な位置を変化させる駆動部と、
前記光ピックアップヘッドから出力される信号を受けて演算を行い所望の情報を得る電気信号処理部とを備えたことを特徴とする情報記録再生装置。
【請求項１】
光ビームを出射する半導体レーザ光源と、
前記半導体レーザ光源から出射されたビームから複数の回折光を生成する回折手段と、
前記回折手段からの前記複数の回折光を、光記憶媒体上に集光する収束手段と、
前記光記憶媒体上に集光された前記複数の回折光が前記光記憶媒体上で反射された複数のビームを分岐するビーム分岐手段と、
前記ビーム分岐手段で分岐されたビームを受光し、前記受光したビームの光量に応じた信号を出力する光検出手段とを備え、
前記光記憶媒体は、複数の情報記録面を有し、少なくとも１つの前記情報記録面には案内溝が形成され、
前記半導体レーザ光源は、前記情報記録面に形成された前記案内溝と略平行になるように配置された基板上に形成されており、レーザビームを出射する位置とは異なる位置から自然放出光を出射することを特徴とする光ピックアップヘッド。
【請求項２】
前記半導体レーザ光源の前記基板がサファイアからなることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップヘッド。
【請求項３】
前記半導体レーザ光源の前記基板が窒化ガリウムからなることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップヘッド。
【請求項４】
光ビームを出射する光源と、
前記光源から出射されたビームから複数の回折光を生成する回折手段と、
前記回折手段からの前記複数の回折光を、光記憶媒体上に集光する収束手段と、
前記光記憶媒体上に集光された前記複数の回折光が前記光記憶媒体上で反射されたビームを受光し、前記受光したビームの光量に応じた信号を出力する光検出手段とを備え、
前記光検出手段は、前記集光された前記複数の回折光の内の０次回折光を受光する２つのメインビーム受光部および１次以上の回折光を受光する４つのサブビーム受光部を有し、
メインビーム受光部から出力される信号をＴ1、Ｔ2とし、サブビーム受光部から出力される信号をＴ3、Ｔ4、Ｔ5、Ｔ6としたとき、
（Ｔ1−Ｔ2）／（Ｔ1＋Ｔ2）−ｋ［｛（Ｔ3−Ｔ4）＋（Ｔ5＋Ｔ6）｝／（Ｔ1＋Ｔ2）］（ｋは定数）の演算によりトラッキング誤差信号を検出することを特徴とする光ピックアップヘッド。
【請求項５】
光ビームを出射する光源と、
前記光源から出射されたビームから複数の回折光を生成する回折手段と、
前記回折手段からの前記複数の回折光を、光記憶媒体上に集光する収束手段と、
前記光記憶媒体上に集光された前記複数の回折光が前記光記憶媒体上で反射された複数のビームを分岐するビーム分岐手段と、
前記ビーム分岐手段で分岐されたビームを受光し、前記受光したビームの光量に応じた信号を出力する光検出手段とを備え、
前記光検出手段は、２つの受光部を有し、
前記光記憶媒体は、第１の情報記録面と第２の情報記録面とを有し、前記第１の情報記録面には案内溝が形成され、
前記収束手段で集光された回折光が前記第１の情報記録面で焦点を結び、前記第２の情報記録面では焦点を結んでいない場合に、
前記第１の情報記録面で反射されたビームが前記光検出手段で受光されて、前記２つの受光部から出力される信号を、Ｔf1、Ｔf2とし、
前記第２の情報記録面で反射されたビームが前記光検出手段で受光されて、前記２つの受光部から出力される信号を、Ｔs1、Ｔs2とし、
（Ｔf1＋Ｔs1−Ｔf2−Ｔs2）／（Ｔf1＋Ｔs1＋Ｔf2＋Ｔs2）の演算によりトラッキング誤差信号を検出し、Ｔf1＋Ｔf2≧５・（Ｔs1＋Ｔs2）の関係を有する光ピックアップヘッド。
【請求項６】
光ビームを出射する光源と、
前記光源から出射されたビームから複数の回折光を生成する回折手段と、
前記回折手段からの前記複数の回折光を、光記憶媒体上に集光する収束手段と、
前記光記憶媒体上に集光された前記複数の回折光が前記光記憶媒体上で反射された複数のビームを２つに分岐するビーム分岐手段と、
前記ビーム分岐手段で分岐された第１のビームに非点収差を付与する非点収差付与手段と、
前記ビーム分岐手段で分岐された第２のビームをさらに２つのビームに分割するビーム分割手段と、
前記非点収差手段からのビームを受光し、前記受光したビームの光量に応じた信号を出力する第１光検出手段と、
前記ビーム分割手段からのビームを受光し、前記受光したビームの光量に応じた信号を出力する第２光検出手段とを備え、
前記光記憶媒体は、複数の情報記録面を有し、少なくとも１つの前記情報記録面には案内溝が形成され、
前記ビーム分割手段は、前記第２のビームを前記案内溝と平行な方向に分割することを特徴とする光ピックアップヘッド。
【請求項７】
光ビームを出射する光源と、
前記光源から出射されたビームから複数の回折光を生成する回折手段と、
前記回折手段からの前記複数の回折光を、光記憶媒体上に集光する収束手段と、
前記光記憶媒体上に集光された前記複数の回折光が前記光記憶媒体上で反射された複数のビームを分岐するビーム分岐手段と、
前記ビーム分岐手段で分岐されたビームに非点収差を付与する非点収差付与手段と、
前記非点収差付与手段で非点収差を付与されたビームを受光し、前記受光したビームの光量に応じた信号を出力する光検出手段とを備え、
前記光検出手段は、前記集光された前記複数の回折光の内の０次回折光を受光するメインビーム受光部および１次以上の回折光を受光するサブビーム受光部を有し、
前記光記憶媒体は、複数の情報記録面を有し、少なくとも１つの前記情報記録面には案内溝が形成されており、
前記非点収差付与手段で付与される非点隔差をＺ0とし、
前記回折手段で生成された前記回折光の内の０次回折光の回折効率をηmとし、１次以上の回折光の回折効率をηsとし、
前記収束手段で集光されたビームが略焦点を結ぶ情報記録面の内の集光面の実効的な反射率をＲfoとし、前記複数の情報記録面の内の前記集光面以外の非集光面の実効的な反射率をＲdfoとし、
前記収束手段の前記光記憶媒体側の開口数をＮＡとし、前記光記憶媒体から前記光検出手段に至る復路の光学系の横倍率をαとし、前記光源が出射するビームの波長をλとし、前記光記憶媒体の２つの情報記録面の光学的な間隔をｄとし、前記サブビーム受光部の１つの面積をＳ1としたとき、Ｓ1・ηm・Ｒdfo／（４・π・ｄ2・ＮＡ2・ηs・Ｒfo）≦α≦（Ｚ0／２／Δｚ）1/2の関係を有し、かつ、Δｚはλ／２／ＮＡ2の３〜１０倍の範囲であることを特徴とする光ピックアップヘッド。
【請求項８】
前記光記憶媒体から前記光検出手段に至る光路中に、前記光検出手段で受光されるビームを収束させる集光手段を備え、
前記集光手段は凸レンズと凹レンズとを有していることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の光ピックアップヘッド。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の光ピックアップヘッドと、前記光記憶媒体と前記光ピックアップヘッドとの相対的な位置を変化させる駆動部と、
前記光ピックアップヘッドから出力される信号を受けて演算を行い所望の情報を得る電気信号処理部とを備えたことを特徴とする情報記録再生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１０−４４８５９（Ｐ２０１０−４４８５９Ａ）
【公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６５０９６（Ｐ２００９−２６５０９６）
【出願日】平成２１年１１月２０日（２００９．１１．２０）
【分割の表示】特願２００７−２４０１１９（Ｐ２００７−２４０１１９）の分割
【原出願日】平成１４年４月５日（２００２．４．５）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２０日（２００９．１１．２０）
【分割の表示】特願２００７−２４０１１９（Ｐ２００７−２４０１１９）の分割
【原出願日】平成１４年４月５日（２００２．４．５）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]