JP2003067949A - 光ピックアップヘッドおよび情報記録再生装置 - Google Patents

光ピックアップヘッドおよび情報記録再生装置

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JP2003067949A JP2002104425A JP2002104425A JP2003067949A JP 2003067949 A JP2003067949 A JP 2003067949A JP 2002104425 A JP2002104425 A JP 2002104425A JP 2002104425 A JP2002104425 A JP 2002104425A JP 2003067949 A JP2003067949 A JP 2003067949A
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秀樹 林
Sadao Mizuno
定夫 水野
Daisuke Ogata
緒方  大輔
Shinichi Kadowaki
慎一 門脇
Akimasa Sano
晃正 佐野
Jiyouji Anzai
穣児 安西
Akihiro Yasuda
安田  昭博
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Abstract

(57)【要約】 【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70
a、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、光検出手段はメインビーム受光部および
サブビーム受光部を有し、1次以上の回折光が、複数の
情報記録面の内の一つの集光面41bで略焦点を結んで
反射されたときの光量が、0次の回折光が、複数の情報
記録面の内の集光面以外の非集光面41cで焦点を結ば
ずに反射されたときの光量と等しいかまたは大きい関係
を有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】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。
【0002】
【従来の技術】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D
PP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N
A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2
3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700
b、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、70
0c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、300
b、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、30
0d、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F
E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3
00e、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】
【発明が解決しようとする課題】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。
【0014】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。
【0015】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。
【0016】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。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明の光ピックアップ
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1次以上の回折光が、前記複数の情報記録面
の内の一つの集光面で略焦点を結んで反射されたときの
光量が、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前記集光面以外の非集光面で
焦点を結ばずに反射されたときの光量と等しいかまたは
大きい関係を有している。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。
【0018】本発明の他の光ピックアップは、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。
【0019】本発明の他の光ピックアップは、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。
【0020】本発明の他の光ピックアップは、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次回折光の回折光率をηm
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、前記収束
手段の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・N
A・α)2・ηs/ηmの関係を有している。
【0021】本発明の他の光ピックアップは、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次回折光の回折光率をηm
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
のを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、前記収束手段の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・R
fo/Rdfoの関係を有している。
【0022】本発明の他の光ピックアップは、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
案内溝の写像と平行な方向に分割している。
【0023】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
光される構成としてもよい。
【0024】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。
【0025】本発明の他の光ピックアップは、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している。
【0026】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構成とし
てもよい。
【0027】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
よりも広い構成としてもよい。
【0028】また、前記ビーム分割手段が回折素子とし
てもよい。
【0029】また、前記ビーム分割手段がプリズムとし
てもよい。
【0030】また、前記光検出手段上では、ビームが略
焦点に結像されるようにしてもよい。
【0031】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倍以下であるようにしてもよい。
【0032】本発明の他の光ピックアップは、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次回折光の回折光率を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を集光面の
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、前記収束手段の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
3〜10倍の範囲である。
【0033】本発明の他の光ピックアップは、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次回折光の回折光率をη
m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
内のを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、前記収束手段の前記光記憶媒体か
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、
1・ηm・Rdfo/(4・π・d 2・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】本発明の他の光ピックアップは、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
回折光の回折光率を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を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、前記収束
手段の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)/NA21/2の関係を有し、かつ、Δtはλ/N
4の5〜30倍の範囲である。
【0035】本発明の他の光ピックアップは、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Z
0とし、前記回折手段で生成された前記回折光の内の0
次回折光の回折光率を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を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、前記収
束手段の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・d
2・NA2・ηs・Rfo)≦α≦(Z0・n3/Δt/(n2
−1)/NA21/2の関係を有し、かつ、Δtはλ/N
4の5〜30倍の範囲である。
【0036】本発明の他の光ピックアップは、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、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。
【0037】また、前記半導体レーザ光源の前記基板を
サファイアとしてもよい。
【0038】また、前記半導体レーザ光源の前記基板を
窒化ガリウムとしてもよい。
【0039】本発明の他の光ピックアップは、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、メインビーム受光部とサブビーム受光部との
間に、メインビーム受光部とサブビーム受光部同士のク
ロストークを防ぐダミー受光部を設けている。
【0040】本発明の他の光ピックアップは、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
2)/(T 1+T2)−k[{(T3−T4)+(T5+T
6)}/(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】本発明の他の光ピックアップは、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にで受光
されて、前記2つの受光部から出力される信号を、
f1、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にで受光されて、前記2つの受光
部から出力される信号を、Ts1、Ts2とし、(Tf1+T
f1−Tf2−Ts2)/(Tf1+Tf1+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
凹レンズとを有する構成としてもよい。
【0043】本発明の情報記録再生装置は、上述した光
ピックアップヘッドと、情報記録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。
【0044】
【発明の実施の形態】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。
【0045】(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。
【0046】光源である半導体レーザ光源1は、波長λ
1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、70
c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。
【0047】回折格子58で生成されたメインビーム7
0a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。
【0048】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20
μm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4
1に集光される収束ビームは、具体的には、透明基板4
1aを透過し、第1記録層41b上に集光される。
【0049】図2は、光記憶媒体41の第1記録層41
b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
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。
【0050】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5
6、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5
7を経て、光検出器31に入射される。メインビーム7
0a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。
【0051】図3は、光検出器31とメインビーム70
a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、31
b、31c、31d、31e、31f、31g、31h
を有し、各受光部31a、31b、31c、31d、3
1e、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、I
31e、I31f、I31g、I3 1hを出力する。
【0052】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70
cを、それぞれ受光する。各受光部31a、31b、3
1c、31dの大きさは、それぞれ60μm×60μm
である。また、各受光部31e、31f、31g、31
hの大きさは、それぞれの横幅W1が120μm、縦幅
2が60μmである。したがって、メインビーム70
a、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。
【0053】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4
1b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。
【0054】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4
1cで反射されている。図3に示しているビーム71
a、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32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32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
与えられる。実施の形態1においては、d1=20μ
m、n=1.60、NA=0.85、f2=2.1m
m、f3=30mmとしたので、r≒300μmとな
る。
【0055】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T
E信号にオフセットが発生しない。
【0056】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+I
31d)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
31c)}−K・{(I31e+I31g)−(I31f
31h)}の演算でそれぞれ得られる。ここでKは、回
折格子58の0次回折光と±1次回折光の内のどちらか
の回折効率の比によって決まる係数である。
【0057】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。
【0058】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32eと受
光部32fに入射するサブビーム70bの光量I
70b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32gと受光部32
hの光量I70cと光量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I
70b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I
71a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I71 a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I70 b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。
【0059】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。
【0060】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R
fo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
1を4・π・(d・NA・α)2・ηs/ηm・Rfo/R
dfo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
41b、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・T
41b・R41cである。
【0061】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。
【0062】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。
【0063】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f
2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。
【0064】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。
【0065】(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。
【0066】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。
【0067】窒化ガリウムやセレン化亜鉛等、450n
m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。
【0068】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4
1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。
【0069】図6は、実施の形態2における光検出器3
1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。
【0070】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、31
e、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、31
d、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。
【0071】なお、実施の形態2では、メインビーム7
0a、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。
【0072】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。
【0073】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。
【0074】(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。
【0075】半導体レーザ光源1から出射された波長4
05nm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。
【0076】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、光路を略90度曲げられ、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、ビーム
スプリッタ16を直進し、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。
【0077】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。
【0078】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)は光路が90
度曲げられた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
3、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。
【0079】 FE信号=(F1+F3)−(F2+F4) (式1) また、図8(b)は直進する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、3
3d、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33
f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。
【0080】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34
g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。
【0081】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。
【0082】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。
【0083】 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T
E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、33
d、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。
【0084】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、70
c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。
【0085】 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T
E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T
E信号を得る。
【0086】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。
【0087】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。
【0088】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。
【0089】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。
【0090】 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、F
E信号検出用の光検出器32の各受光部32a、32
b、32c、32dから出力される信号F1、F2
3、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。
【0091】 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。
【0092】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。
【0093】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10μm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。
【0094】(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。
【0095】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のであっ
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。
【0096】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。
【0097】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6
2a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。
【0098】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、70
c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。
【0099】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36
a、36b、36c、36d、36e、36fを有し、
それぞれ回折光73a、73b、73c、74a、74
b、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、74
b、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7
3b間もしくは73aと74a間等の間隔)は、それぞ
れ80μmである。
【0100】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。
【0101】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。
【0102】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d
4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T
E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。
【0103】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。
【0104】(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。
【0105】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。
【0106】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。
【0107】(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。
【0108】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。
【0109】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6
4b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75
b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。
【0110】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、37
d、37e、37fを有していて、回折光75a、75
b、75c、76a、76b、76cをそれぞれ受光し
ている。各受光部37a、37b、37c、37d、3
7e、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、76
b、76cが光検出器37上で焦点を結ぶように配置し
ている。
【0111】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7
6d、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、3
7c、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。
【0112】(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。
【0113】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。
【0114】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65
bを有している。パターン65aと65bの境界線65
c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6
5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。
【0115】パターン65aによって回折光77a、7
7b、77cが、パターン65bによって回折光78
a、78b、78cがそれぞれ生成される。回折光77
aと78aはメインビーム70a、回折光77bと78
b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。
【0116】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、38
d、38e、38fを有していて、回折光77a、77
b、77c、78a、78b、78cをそれぞれ受光し
ている。各受光部38a、38b、38c、38d、3
8e、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、37
e、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、7
8b、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。
【0117】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。
【0118】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T
E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。
【0119】また、メインビーム70aとサブビーム7
0b、70cの間隔を広く設計し、受光部38aと38
e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。
【0120】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。
【0121】(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。
【0122】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。
【0123】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。
【0124】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。
【0125】RF信号・FE信号・TE信号生成回路2
01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。
【0126】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。
【0127】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。
【0128】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1
9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
0.75前後が最適である。
【0129】図20に実施の形態8における光検出器3
9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、15
3c、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122
b、領域110で回折された+1次光のビームが123
a、−1次光のビームが123bである。受光部153
a、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。
【0130】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153
c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。
【0131】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2
31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。
【0132】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。
【0133】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2
28、229、232、233、235、差動回路23
0、234、236、237、位相差TE生成回路23
1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、151
d、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、155
e、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、151
c、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、1
51e、151f、受光部155a、155b、155
c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、151
e、151fおよび受光部155a、155b、155
c、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。RO
T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。
【0134】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、1
23b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124
a、124bとSAE信号検出用のビーム122a、1
22b、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。
【0135】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。
【0136】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。
【0137】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。
【0138】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。
【0139】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、Δ
z、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Δ
z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)/NA21/2 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。
【0140】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。
【0141】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、特願平2000−308753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。
【0142】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。
【0143】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。
【0144】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。
【0145】(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8
1、光ピックアップヘッド駆動装置部82、電気回路8
3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。
【0146】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8
3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。
【0147】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。
【0148】
【発明の効果】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。
【0149】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】
【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
【符号の説明】
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、3
6a〜36f、37a〜37f、38a〜38f、15
1a〜151f、152a〜152b、153a〜15
3d、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、122
a、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、7
4b、74c、71d、71e、76d、76e、78
d、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、2
32、233 加算器 223、226、230、234、235、236、2
37 差動回路 231 位相差TE生成回路 240、241 電流電圧変換回路
フロントページの続き (72)発明者 緒方 大輔 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 門脇 慎一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 佐野 晃正 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 安西 穣児 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 安田 昭博 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5D118 AA01 AA07 AA18 BA01 BA06 BB08 CA11 CA13 CC03 CD02 CD03 CD06 CF08 CF16 CG04 CG24 CG33 CG44 DA03 DA08 DA17 DA20 DA33 DC03 DC04 5D119 AA01 AA11 AA20 AA22 AA29 AA39 AA43 BA01 BA02 BB13 EA02 EA03 EA10 EB02 EB03 EC01 EC07 FA05 FA17 JA07 JA09 JA22 JA24 JB01 JB02 JB03 JB05 KA15 KA20 KA26 KA43 5D789 AA01 AA11 AA20 AA22 AA29 AA39 AA43 BA01 BA02 BB13 EA02 EA03 EA10 EB02 EB03 EC01 EC07 FA05 FA17 JA07 JA09 JA22 JA24 JB01 JB02 JB03 JB05 KA15 KA20 KA26 KA43

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 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1次以上の回折光が、前記複
    数の情報記録面の内の一つの集光面で略焦点を結んで反
    射されたときの光量が、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前記集光面以
    外の非集光面で焦点を結ばずに反射されたときの光量と
    等しいかまたは大きい関係を有していることを特徴とす
    る光ピックアップヘッド。
  2. 【請求項2】 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の関係を有することを特徴と
    する光ピックアップヘッド。
  3. 【請求項3】 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ことを特徴とする光
    ピックアップヘッド。
  4. 【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
    の回折光率を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、
    前記収束手段の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の関係を有することを特
    徴とする光ピックアップヘッド。
  5. 【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、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
    の回折光率を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
    録面の内のを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、
    前記収束手段の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
    することを特徴とする光ピックアップヘッド。
  6. 【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
    の写像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。
  7. 【請求項7】 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ることを特徴とする請求項6
    に記載の光ピックアップヘッド。
  8. 【請求項8】 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ることを特徴と
    する請求項6または請求項7に記載の光ピックアップヘ
    ッド。
  9. 【請求項9】 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ことを特徴とする光ピックアッ
    プヘッド。
  10. 【請求項10】 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
    されていることを特徴とする請求項9に記載の光ピック
    アップヘッド。
  11. 【請求項11】 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
    りも広いことを特徴とする請求項10に記載の光ピック
    アップヘッド。
  12. 【請求項12】 前記ビーム分割手段が回折素子である
    ことを特徴とする請求項6ないし請求項11のいずれか
    に記載の光ピックアップヘッド。
  13. 【請求項13】 前記ビーム分割手段がプリズムである
    ことを特徴とする請求項6ないし請求項11のいずれか
    に記載の光ピックアップヘッド。
  14. 【請求項14】 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を特徴とする請求項6ないし請求項
    13のいずれかに記載の光ピックアップヘッド。
  15. 【請求項15】 前記受光部の大きさがエアリーディス
    クの3倍以上10倍以下であることを特徴とする請求項
    14に記載の光ピックアップヘッド。
  16. 【請求項16】 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
    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
    の回折光率を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
    録面の内のを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、
    前記収束手段の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3〜1
    0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。
  17. 【請求項17】 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
    の回折光率を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
    録面の内のを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、
    前記収束手段の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3〜1
    0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。
  18. 【請求項18】 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
    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
    の回折光率を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
    録面の内のを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、
    前記収束手段の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)/NA21/2の関係を有し、かつ、Δt
    はλ/NA4の5〜30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。
  19. 【請求項19】 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
    の回折光率を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
    録面の内のを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、
    前記収束手段の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)/NA21/2の関係を有し、かつ、Δt
    はλ/NA4の5〜30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。
  20. 【請求項20】 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、 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。
  21. 【請求項21】 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20に記載の
    光ピックアップヘッド。
  22. 【請求項22】 前記半導体レーザ光源の基板が窒化ガ
    リウムからなることを特徴とする請求項20に記載の光
    ピックアップヘッド。
  23. 【請求項23】 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、 メインビーム受光部とサブビーム受光部との間に、メイ
    ンビーム受光部とサブビーム受光部同士のクロストーク
    を防ぐダミー受光部を設けたことを特徴とする光ピック
    アップヘッド。
  24. 【請求項24】 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
    し、サブビーム受光部から出力される信号をT3、T4
    5、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。
  25. 【請求項25】 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
    手段にで受光されて、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
    手段にで受光されて、前記2つの受光部から出力される
    信号を、Ts1、Ts2とし、(Tf1+Tf1−Tf2−Ts2
    /(Tf1+Tf1+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。
  26. 【請求項26】 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25のいずれかに記
    載の光ピックアップヘッド。
  27. 【請求項27】 請求項1ないし請求項26のいずれか
    に記載の光ピックアップヘッドと、情報記録媒体と前記
    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。
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