JP2006164442A - 光再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 多層記録媒体のデータを再生する際に、隣接する記録層からの反射光を遮断することができ、かつ、製作が容易な光再生装置を提供する。
【解決手段】 複数の記録層ｄ、ｄ…を備える多層記録媒体Ｄに光を照射して、この多層記録媒体Ｄのデータを再生する光ヘッド（光再生装置）１であって、光を出射する光源２と、この光源２から出射した光を、記録層ｄに集光する対物レンズ（集光手段）５と、この対物レンズ５によって光が集光された記録層ｄで反射した光の光路上に配置され、この光を回折して入射方向に対して所定方向に出射するホログラム素子（回折手段）６と、このホログラム素子６から所定方向に出射した光の光路上に配置され、この光を検出する光検出器（光検出手段）７とを備えることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、積層された複数の記録層を有する多層記録媒体に記録されたデータを、光を用いて再生する光再生装置に関する。

従来、記録容量を増やすために、複数の記録層が積層された光記録媒体（多層記録媒体）を用いる多層記録方式が提案されている。この多層記録方式は、ひとつの記録層を有する単層記録の記録媒体との互換も取りやすく、極めて有効な手段である。そして、２層の記録層を有する多層記録媒体が実用化されている。

この２層の記録層を有する多層記録媒体では、隣接する記録層からのクロストークが再生光に影響を与えないように、記録層間の距離が十分に大きく設定されている。例えば、開口数（ＮＡ）が０．８５の対物レンズを有する光再生装置によって、波長４０５ｎｍの青紫色レーザ光を用いてデータが再生されるブルーレイディスクは、厚さ約１．１ｍｍの基板上に第一の記録層を有し、その上に厚さ２５μｍの中間層を挟んで第二の記録層を有しており、更にその上に厚さ７５μｍのカバー層を有している。そして、カバー層側から、光再生装置によってレーザ光を照射して、データの再生を行う。このとき、中間層の厚さが２５μｍと十分に大きいため、隣接する記録層からのクロストークの影響は生じない。

また、共焦点系の光学系を用いる光再生装置が開示されている（特許文献１参照）。この装置では、記録層からの反射光を対物レンズによって集光した位置に、ピンホールを有するプレートを配置し、このピンホールを通過した光を光検出器によって検出する。そして、ピンホールにおいて、隣接する記録層からの反射光が遮断されるため、記録層間の距離が小さくても、任意の記録層からのデータを再生することができる。
特表２００１−５０２１００号公報（第１０頁第２６行目〜第１７頁第２１行目）

しかしながら、クロストークが生じない程度に記録層間の距離を設定して、更に記録層の数を増やそうとすると、一番上の記録層から一番下の記録層までの距離が大きくなる。ここで、記録層にレーザ光を集光してデータを再生する際には、焦点で収差が発生しないように光学系を調整するが、レーザ光の入射面（多層記録媒体の表面）から一番上の記録層までの距離と、入射面から一番下の記録層までの距離との差が大きくなると収差の調整が困難になり、再生信号が劣化する。

そこで、収差が生じないように一番上の記録層から一番下の記録層までの距離を設定して、記録層を３層以上にするためには、記録層間の距離を小さくしなければならないが、そうすると隣接する記録層からのクロストークが大きくなり、再生信号が劣化するという問題があった。

また、共焦点系の光学系を用いた場合、ピンホールが大きいと隣接する記録層からのクロストークを遮断する効果が小さくなり、ピンホールが小さいとデータを読み出す記録層からの反射光も遮断してしまうため、光再生装置の製作に高い精度が要求される。

本発明は、前記従来技術の問題を解決するために成されたもので、多層記録媒体のデータを再生する際に、隣接する記録層からの反射光を遮断することができ、かつ、製作が容易な光再生装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、請求項１に記載の光再生装置は、複数の記録層を備える多層記録媒体に光を照射して、当該多層記録媒体のデータを再生する光再生装置であって、前記光を出射する光源と、この光源から出射した光を、前記記録層に集光する集光手段と、この集光手段によって前記光が集光された記録層で反射した光の光路上に配置され、この光を回折して入射方向に対して所定方向に出射する回折手段と、この回折手段から前記所定方向に出射した光の光路上に配置され、この光を検出する光検出手段とを備える構成とした。

かかる構成によれば、光再生装置は、光源から光を出射し、その光を集光手段によって所望の記録層に集光する。そして、集光された光は記録層で反射して回折手段に入射する。このとき、集光手段によって光が集光された記録層に隣接する記録層からも光が反射し、反射光が回折手段に入射する。

そして、光が集光された記録層からの反射光は、回折手段によって回折されて所定方向に出射し、この光の光路上に設置された光検出手段によって検出される。これによって、光再生装置は、この記録層からの反射光を検出することができる。一方、隣接する記録層からの反射光は、光が集光された記録層からの反射光とは波面の形状が異なるため、回折手段によって、光が集光された記録層からの反射光とは異なる方向に回折される。そのため、光検出手段は、光が集光された記録層からの反射光のみを検出する。これによって、光再生装置は、隣接する記録層からの反射光によるクロストークを除去して、当該多層記録媒体の所望の記録層に記録されたデータを再生することができる。

また、請求項２に記載の光再生装置は、請求項１に記載の光再生装置において、前記回折手段が、前記集光手段によって光が集光された記録層で反射して、この回折手段に入射する光と波長、入射角度及び波面の形状が同じ光と、この光に対して交差する他の光との干渉縞が記録されたホログラム素子である構成とした。

これによって、光再生装置は、回折手段のホログラム素子（ホログラフィック光学素子）に記録された干渉縞によって、光が集光された記録層からの反射光を所定方向に回折することができる。そして、光が集光された記録層からの反射光が、このホログラム素子から出射する方向は、干渉縞を記録した際の他の光が、ホログラム素子から出射する方向と一致する。

なお、ホログラム素子に光が入射すると、この光の一部は回折され、また、一部は透過されてそのまま出射する。そのため、ホログラム素子に、集光手段によって光が集光された記録層からの反射光と、隣接する記録層からの反射光とが入射すると、このホログラム素子からは、干渉縞によって回折された、光が集光された記録層からの反射光の回折光と、隣接する記録層からの反射光の回折光と、両方の反射光がホログラム素子によって透過された透過光とが出射する。ここで、この回折手段は、光が集光された記録層で反射して、この回折手段に入射する光と波長、入射角度及び波面の形状が同じ光と、この光に対して交差する（入射角度が異なる）他の光との干渉縞が記録されたホログラム素子であるので、当該ホログラム素子に、光が集光された記録層からの反射光が入射すると、この光の一部は、干渉縞によって回折された後に、当該ホログラム素子を透過する光に対して交差する方向（異なる方向）に出射する。また、当該ホログラム素子に、隣接する記録層からの反射光が入射すると、この光は、光が集光された記録層からの反射光の回折光とは異なる方向に回折されて出射する。これによって、ホログラム素子に、光が集光された記録層と、隣接する記録層とからの反射光が入射すると、当該ホログラム素子は、光が集光された記録層からの反射光を、透過する光の出射方向とも、隣接する記録層からの反射光の回折光の出射方向とも異なる方向に回折して出射させることができる。

更に、請求項３に記載の光再生装置は、請求項１又は請求項２に記載の光再生装置において、前記集光手段には、前記光が集光された記録層で反射した光が入射し、前記光源から前記集光手段に入射する光の光路上から、前記記録層で反射した後に当該集光手段から出射した光を分離する光分離手段を備え、前記回折手段が、前記光分離手段によって分離された光の光路上に配置される構成とした。

これによって、光再生装置は、集光手段によって、光源からの光を記録層に集光し、記録層で反射した反射光を再度集光手段に入射させることで、光源から記録層に向かって進行する光と、記録層で反射した光との光路を重複させることができる。更に、光分離手段によって、光路が重複した２つの光から、記録層で反射した反射光を分離して回折手段に導くことができる。

本発明に係る光再生装置では、以下のような優れた効果を奏する。請求項１に記載の発明によれば、回折手段によって、隣接する記録層からの反射光を遮断してクロストークを除去できるため、多層記録媒体の記録層間の距離を、従来の多層記録媒体より小さく設定することができる。そのため、多層記録媒体の記録層の数を、従来の多層記録媒体に比べて増やすことができ、１枚の多層記録媒体に記録できるデータ量を増やすことが可能になる。また、共焦点系の光学系を用いた従来の光再生装置のピンホールの調整のような、製作時に高い精度が要求される構成がなく、単純な構成で製作が容易な光再生装置を提供することができる。

請求項２に記載の発明によれば、集光手段によって光が集光された記録層からの反射光を所定方向に回折する回折手段を容易に製作できる光再生装置とすることができる。

請求項３に記載の発明によれば、光源から記録層へ進行する光と、記録層で反射した光との光路を重複させることで、光再生装置を小型化することができる。また、記録層に入射する光と、反射する光との光路が重複するため、この２つの光を分離せずに反射光の光路上に回折手段を配置すると、この回折手段によって、記録層に入射する光も回折されて当該記録層に入射する光が減少してしまうところ、本発明の光再生装置では、光分離手段によって、この２つの光を分離するため、光源から記録層に進行する光を回折手段によって回折させることなく記録層に集光させることができる。そのため、光源からの光を効率よく利用することができる光再生装置とすることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［光ヘッド（光再生装置）の構成］
図１を参照して、本発明に係る光ヘッド１の構成について説明する。図１は、光ヘッドの構成を模式的に示した構成図である。

光ヘッド（光再生装置）１は、複数の記録層ｄ１〜ｄ３が積層された多層記録媒体Ｄに記録されたデータを再生するものである。光ヘッド１は、光源２、コリメータレンズ３、ビームスプリッタ４、対物レンズ５、ホログラム素子６及び光検出器７を備える。なお、記録層ｄ１〜ｄ３にはマークが記録されており、マークが記録された部分と記録されていない部分とでレーザ光の反射率が異なる。そのため、光ヘッド１は、レーザ光を出射して所望の記録層ｄ（図１では記録層ｄ２）に集光し、当該記録層ｄからの反射光を検出することで、その反射光の強度に基づいてマークを検出して記録層ｄに記録されているデータを再生することができる。

光源２は、多層記録媒体Ｄに記録されたデータを再生するためのレーザ光を出射するものであり、例えば、青紫色レーザ光を出射する面発光レーザのような、一般的なレーザによって構成することができる。コリメータレンズ３は、光源２から入射したレーザ光を平面波の平行光に変換するものであり、例えば、両凸レンズによって構成することができる。

ビームスプリッタ（光分離手段）４は、後記する対物レンズ５から入射した、記録層ｄからの反射光の進行方向を変えるものである。これによってこの記録層ｄからの反射光は、コリメータレンズ３から対物レンズ５に入射する光から分離される。なお、ここでは、ビームスプリッタ４は、コリメータレンズ３から対物レンズ５に入射する光と、記録層ｄからの反射光の光路上に、これらの光の進行方向に対して斜めに配置されたガラス部材４ａを備えることとした。このガラス部材４ａは、コリメータレンズ３から対物レンズ５に入射する光の入射面において小さい反射率を有し、記録層ｄからの反射光の入射面において大きい反射率を有する。そのため、ビームスプリッタ４は、ガラス部材４ａによって、コリメータレンズ３から対物レンズ５に入射する光を透過させ、かつ、記録層ｄからの反射光を反射させることで、記録層ｄからの反射光の進行方向を変えて、当該光を分離することができる。

対物レンズ（集光手段）５は、コリメータレンズ３から入射した平行光を所望の記録層ｄに集光し、また、この記録層ｄで反射した光を平行光に変換するものである。なお、ここでは、この対物レンズ５に、コリメータレンズ３から当該対物レンズ５の光軸に平行な光が入射し、かつ、この光軸は記録層ｄ１〜ｄ３の表面に対して垂直であることとした。そのため、対物レンズ５によって記録層ｄに集光された光は、記録層ｄで反射した後に、この記録層ｄに対する入射光と同じ光路を逆の方向に進行する。そして、このようにレーザ光を記録層ｄに集光することで、光再生装置１は、集光された光のスポットサイズを、対物レンズ５の光軸を傾けて集光する場合に比べて小さくすることができる。この対物レンズ５は、例えば、両凸レンズによって構成することができる。また、ここでは、対物レンズ５は、図示しない対物レンズ位置設定手段によって支持され、当該対物レンズ５が光軸方向にシフトされることで、焦点の位置を光軸方向にシフトさせて、所望の記録層ｄにレーザ光を集光することとした。なお、図１では、対物レンズ５が、記録層ｄ２に集光する場合について図示している。

ホログラム素子（回折手段）６は、ビームスプリッタ４によって進行方向が変えられて出射した光が入射し、この光を、予め記録された干渉縞によって回折するものである。このホログラム素子６には複数の記録層ｄからの反射光が入射する。例えば、図１に示すように、対物レンズ５によってレーザ光が記録層ｄ２に集光されている場合には、この記録層ｄ２と、隣接する記録層ｄ１、ｄ３においてレーザ光が反射し、対物レンズ５とビームスプリッタ４を介してホログラム素子６に入射する。

このホログラム素子６には、予め干渉縞が記録されており、この干渉縞によって、対物レンズ５によって集光された記録層ｄからの反射光を所定方向に回折し、また、隣接する記録層ｄ、ｄからの反射光を、この方向とは異なる方向に回折する。ホログラム素子６は、例えば、フォトポリマのような、一般的なホログラフィ材料からなる。

ここで、図２及び図３を参照（適宜図１参照）して、ホログラム素子６と、このホログラム素子６に入射するレーザ光について説明する。図２は、ホログラム素子の干渉縞の記録方法と、当該干渉縞によるレーザ光の回折を説明するための説明図であり、（ａ）は、ホログラム素子に干渉縞を記録する方法を模式的に示す模式図、（ｂ）は、（ａ）で記録された干渉縞による平面波の平行光の回折を模式的に示す模式図である。図３は、レーザ光が集光された記録層と、その記録層に隣接する記録層とにおける入射光と反射光とを模式的に示す模式図であり、（ａ）は、レーザ光が集光された記録層に入射する入射光を模式的に示す模式図、（ｂ）は、（ａ）の入射光がこの記録層で反射した反射光を模式的に示す模式図、（ｃ）は、レーザ光が集光された記録層の上の記録層に入射する入射光を模式的に示す模式図、（ｄ）は、（ｃ）の入射光がこの記録層で反射した反射光を模式的に示す模式図、（ｅ）は、レーザ光が集光された記録層の下の記録層に入射する入射光を模式的に示す模式図、（ｆ）は、（ｅ）の入射光がこの記録層で反射した反射光を模式的に示す模式図である。

まず、ホログラム素子６の干渉縞と、この干渉縞によるレーザ光の回折について説明する。図２（ａ）に示すように、互いに交差する光線Ａと光線Ｂとをホログラム素子６に照射すると、光線Ａと光線Ｂとで干渉が起こり、ホログラム素子６に干渉縞が記録される。ここでは、光線Ａを、光源２から出射する光と同じ波長で、波面ｆ_Aの形状が平面である平面波の平行光とし、ホログラム素子６の入射面６ａに対して垂直に入射させることとした。なお、図２では、光線Ａ、Ｂ、入射光Ａ’、出射光Ｂ’の波面ｆ_A、ｆ_B、ｆ_A’、ｆ_B’を模式的に点線で示している。

そして、このようにして干渉縞が記録されたホログラム素子６に、図２（ｂ）に示すように、光線Ａと同一の波長で、波面ｆ_A’の形状が平面の平行光である入射光Ａ’をホログラム素子６の入射面６ａに対して垂直に入射すると、入射光Ａ’は、ホログラム素子６に記録された干渉縞によって回折され、光線Ｂと同じ波長で、同じ形状の波面ｆ_B’を持つ出射光Ｂ’が、光線Ｂの出射方向と同じ方向に出射する。

また、このホログラム素子６に、光線Ａと波長、波面の形状、あるいは、ホログラム素子６への入射角度のいずれか１つでも異なる光線（図示せず）が入射した場合には、この光線はホログラム素子６に記録された干渉縞によって回折され、回折光（図示せず）は、光線Ｂの出射方向とは異なる方向に出射する。

なお、ここで、ホログラム素子６に、光線Ａと波面の形状が異なる光線が入射した場合でも、この光の一部は透過されてそのまま出射する。そのため、ホログラム素子６に、光線Ａと光線Ｂとを同じ入射角度で照射して干渉縞を記録したとして、その後に、このホログラム素子６に入射光Ａ’が入射した場合には、干渉縞によって回折された回折光は、当該ホログラム素子６を透過した透過光（図示せず）と同じ方向に出射する。そして、当該ホログラム素子６に入射光Ａ’と、光線Ａと波面の形状が異なる光線とが同時に入射した場合には、これらの光線の透過光と、入射光Ａ’の回折光とが同じ方向に出射してしまう。しかし、図２（ａ）に示すように、ホログラム素子６に、互いに交差する光線Ａと光線Ｂとの干渉縞を記録しておけば、当該ホログラム素子６に入射光Ａ’と、光線Ａと波面の形状が異なる光線とが入射した場合に、入射光Ａ’の回折光は、これらの光線の透過光とも、光線Ａと波面の形状が異なる光線の回折光とも異なる方向に回折されて出射する。

次に、ホログラム素子６に入射するレーザ光について説明する。ここで、ホログラム素子６には、対物レンズ５によってレーザ光が集光される記録層ｄからの反射光と、この記録層ｄに隣接する記録層ｄ、ｄからの反射光とが入射する。なお、ここでは、対物レンズ５によってレーザ光が記録層ｄ２に集光された場合における、この記録層ｄ２からの反射光と、記録層ｄ２に隣接する記録層ｄ１、ｄ３からの反射光について説明する。

図３（ａ）に示すように、平面波の平行光が対物レンズ５に入射すると、記録層ｄ２に集光される。そうすると、図３（ｂ）に示すように、集光された光は記録層ｄ２において反射し、反射光は入射光と同じ波面の形状を有し、かつ、進行方向が逆の光となる。そして、この反射光は、対物レンズ５によって平面波に変換される。そのため、レーザ光が集光される記録層ｄ２において反射した反射光は平面波となってホログラム素子６に入射する。

同時に、対物レンズ５によってレーザ光が集光される記録層ｄ２の上の記録層ｄ１においても、レーザ光が反射する。このとき、レーザ光は、焦点よりも対物レンズ５に近い位置にある記録層ｄ１で反射するため、図３（ｃ）、（ｄ）に示すように、反射光は入射光と波面の形状が異なる。そのため、記録層ｄ１からの反射光は、対物レンズ５を通過した後に平面波にならず、球面波になる。

同様に、対物レンズ５によってレーザ光が集光される記録層ｄ２の下の記録層ｄ３においても、レーザ光が反射する。このとき、レーザ光は、焦点より対物レンズ５から遠い位置にある記録層ｄ３で反射するため、図３（ｅ）、（ｆ）に示すように、反射光は、入射光と波面の形状が異なる。そのため、記録層ｄ３からの反射光も、対物レンズ５を通過した後に平面波にならず、球面波になる。

そして、ホログラム素子６には、記録層ｄ２で反射した平面波のレーザ光と、隣接する記録層ｄ１、ｄ３で反射した、球面波のレーザ光とが同時に入射する。そして、このレーザ光は、ホログラム素子６に記録された干渉縞によって回折される。

ここで、この平面波のレーザ光は、図２に示すように、干渉縞を記録する際に照射された光線Ａと波長、波面の形状、及び入射面６ａに対する入射角度が同一であるので、光線Ｂの出射方向と同じ方向に回折されて出射する。一方、球面波のレーザ光は、光線Ａとは波面の形状が異なるため、光線Ｂとは異なる方向に回折されて出射する。そのため、ホログラム素子６は、光線Ｂの出射方向に設置されている後記する光検出器７に、対物レンズ５によって集光された記録層ｄ２からの反射光のみを入射させることができる。

図１に戻って説明を続ける。光検出器（光検出手段）７は、光を検出するものである。この光検出器７は、対物レンズ５によって集光された記録層ｄ（図１では記録層ｄ２）からの反射光がホログラム素子６から出射する光路上に設置されている。そして、光検出器７には、前記したように対物レンズ５によってレーザ光が集光された記録層ｄ（ｄ２）からの反射光のみが入射する。一方、この記録層ｄ（ｄ２）に隣接する記録層ｄ（ｄ１）、ｄ（ｄ３）からの反射光は、ホログラム素子６によって光検出器７とは異なる方向に回折されるため、この光検出器７には入射しない。そのため、光検出器７は、隣接する記録層ｄ（ｄ１）、ｄ（ｄ３）からの反射光によるクロストークを除去することができる。

［光ヘッド（光再生装置）の動作］
次に、図１を参照（適宜図２及び図３参照）して、本発明における光ヘッド１が、多層記録媒体Ｄの記録層ｄに記録されたデータを再生する動作について説明する。

まず、光ヘッド１は、図示しない対物レンズ位置設定手段によって、データが再生される記録層ｄが対物レンズ５の焦点の位置になるように、対物レンズ５を光軸方向にシフトする。そして、光ヘッド１は、光源２からレーザ光を発光する。そうすると、レーザ光は、コリメータレンズ３に入射し、このコリメータレンズ３によって平面波の平行光に変換される。そして、この平行光は、ビームスプリッタ４を通過して、対物レンズ５に入射する。その後、平行光は対物レンズ５によって、データが再生される記録層ｄに集光される。

そして、対物レンズ５から出射したレーザ光は、集光された記録層ｄと、この記録層ｄに隣接する記録層ｄ、ｄで反射して、対物レンズ５に入射する。ここで、対物レンズ５によってレーザ光が集光された記録層ｄで反射した光は、対物レンズ５から出射した光と波面の形状が同一であり、隣接する記録層ｄ、ｄで反射した光は、波面の形状が異なる。そのため、レーザ光が集光された記録層ｄで反射した後に対物レンズ５に入射した光は、対物レンズ５によって平面波の平行光に変換され、隣接する記録層ｄ、ｄで反射した後に対物レンズ５に入射した光は、球面波のレーザ光に変換される。また、記録層ｄには、マークが記録されており、マークが記録されている部分と、記録されていない部分とで異なる反射率を有する。そのため、レーザ光が照射されると、各々の記録層ｄによって、このマークの有無に応じた強度の光が反射する。

そして、対物レンズ５によって平面波あるいは球面波に変換されたレーザ光は、ビームスプリッタ４に入射して進行方向を変え、ホログラム素子６に入射する。そうすると、ホログラム素子６に入射した光は、当該ホログラム素子６に記録された干渉縞によって回折される。このホログラム素子６には、光源２によって発光される光と同一の波長の平面波のレーザ光が、当該ホログラム素子６の入射面６ａ（図２参照）に対して垂直に入射した場合には、この光を、光検出器７が設置された方向に回折する干渉縞が記録されている。そのため、対物レンズ５によってレーザ光が集光された記録層ｄからの反射光は干渉縞によって回折されて、光検出器７に入射する。また、隣接する記録層ｄ、ｄからの反射光は干渉縞によって回折されて、光検出器７が設置された方向と異なる方向に出射する。

そして、光検出器７によって、レーザ光が集光された記録層ｄからの反射光のみが検出される。この光は、レーザ光が集光された記録層ｄのマークの有無に応じた強度を有しているので、光ヘッド１は、この強度に基づいてマークを検出することで、記録層ｄに記録されているデータを再生することができる。

以上の動作によって、光ヘッド１は、データが再生される記録層ｄに隣接する記録層ｄ、ｄからの反射光を遮断して、再生される記録層ｄからの反射光のみを検出することができる。そのため、記録層ｄの層間の距離が小さく、隣接する記録層ｄ、ｄからの反射光の強度が大きくなる場合においても、光ヘッド１は、クロストークが生じることなく所望の記録層ｄのデータを再生することができる。これによって、光ヘッド１は、記録層ｄの層間距離を小さく設定することで、多層記録媒体Ｄが、従来の多層記録媒体（図示せず）より多くの記録層ｄを備えて構成されても、この多層記録媒体Ｄに記録されたデータを再生することが可能になり、多層記録媒体Ｄの大容量化を図ることができる。

なお、ここでは、多層記録媒体Ｄが３層の記録層ｄ１〜ｄ３を備えることとして説明したが、多層記録媒体Ｄは２層以上の記録層ｄを備えていればよい。また、ここでは、ビームスプリッタ４によって、コリメータレンズ３から対物レンズ５に入射する光から、記録層ｄにおける反射光を分離することとしたが、本発明の光再生装置は、このビームスプリッタ４を備えない構成としてもよい。

ここで、図４と図５を参照して、本発明の光再生装置の変形例について説明する。図４は、コリメータレンズから対物レンズに入射する光及び記録層からの反射光の光路上にホログラム素子を備える光ヘッドの構成を模式的に示した構成図である。図５は、対物レンズの光軸を記録層の表面に対して傾斜させた光ヘッドの構成を模式的に示した構成図である。

まず、図４に示す光ヘッド１Ａについて説明する。図４に示すように、光ヘッド１Ａは、所望の記録層ｄにレーザ光を集光して、この記録層ｄからの反射光の一部を検出して、当該多層記録媒体Ｄに記録されたデータを再生するものである。光ヘッド１Ａは、光ヘッド１のビームスプリッタ４を備えず、また、ホログラム素子６に代えてホログラム素子６Ａを備える。また、ホログラム素子６Ａ以外の構成は図１に示したもの同一であるので、同一の符号を付し、説明を省略する。

ホログラム素子（回折手段）６Ａは、コリメータレンズ３から対物レンズ５に入射する光及び記録層ｄからの反射光の光路上に配置され、予め記録された干渉縞によって、入射した光を回折するものである。ここで、このホログラム素子６Ａは、この光路上において、この反射光の一部を入射させるように、光軸に対して直交する方向に光路の一部の領域を占有して配置されている。そして、このホログラム素子６Ａには、ホログラム素子６（図１）と同様に、予め干渉縞が記録されており、この干渉縞によって、光が集光された記録層ｄからの反射光を光検出器７の設置されている方向に回折し、また、隣接する記録層ｄ、ｄからの反射光を、この方向とは異なる方向に回折する。

そのため、コリメータレンズ３から出射した平行光は、その一部がホログラム素子６Ａに入射して回折される。一方、ホログラム素子６Ａに入射しない残りの光はそのまま対物レンズ５に入射する。そして、対物レンズ５によって記録層ｄに集光される。そして、この記録層ｄ及び隣接する記録層ｄ、ｄからの反射光は、その一部がホログラム素子６Ａに入射して回折され、対物レンズ５によって光が集光された記録層ｄからの反射光のみが、光検出器７の方向に出射して、光検出器７によって検出される。

次に、図５に示す光ヘッド１Ｂについて説明する。図５に示すように、光ヘッド１Ｂは、記録層ｄに対して光軸が傾斜して配置された対物レンズ５によって所望の記録層ｄにレーザ光を集光して、この記録層ｄからの反射光を検出して、当該多層記録媒体Ｄに記録されたデータを再生するものである。光ヘッド１Ｂは、光ヘッド１のビームスプリッタ４を備えず、また、対物レンズ５に代えて対物レンズ５Ｂと、ホログラム素子６に代えてホログラム素子６Ｂとを備える。また、対物レンズ５Ｂ及びホログラム素子６Ｂ以外の構成は図１に示したもの同一であるので、同一の符号を付し、説明を省略する。

対物レンズ（集光手段）５Ｂは、コリメータレンズ３から入射した平行光を所望の記録層ｄに集光するものである。ここで、この対物レンズ５Ｂには、コリメータレンズ３から当該対物レンズ５Ｂの光軸に平行な光が入射し、かつ、この光軸は記録層ｄ１〜ｄ３の表面に対して傾斜している。そして、この対物レンズ５Ｂから出射する光もまた記録層ｄに対して傾斜している。そのため、対物レンズ５Ｂによって記録層ｄに集光された光は、反射した後に当該記録層ｄに入射した光の光路とは異なる光路を通ってホログラム素子６Ｂに入射する。

ホログラム素子（回折手段）６Ｂは、予め記録された干渉縞によって、記録層ｄで反射した反射光を回折するものである。ここでは、このホログラム素子６Ｂには、記録層ｄで反射した球面波の拡散光が入射する。そして、ホログラム素子６Ｂには、光が集光された記録層ｄで反射した球面波の拡散光と同じ波長、入射角度及び波面の形状の光と、他の光との干渉縞が予め記録されている。そのため、この干渉縞によって、光が集光された記録層ｄで反射した球面波の拡散光は、干渉縞が記録された際の他の光の出射方向に回折される。また、隣接する記録層ｄ、ｄからの反射光は、光が集光された記録層ｄからの反射光とは異なる波面の形状を有するため、ホログラム素子６Ｂによって、集光された記録層からの反射光とは異なる方向に出射する。そのため、対物レンズ５Ｂによって光が集光された記録層ｄからの反射光のみが、光検出器７の方向に出射して、光検出器７によって検出される。

本発明に係る光ヘッドの構成を模式的に示した構成図である。 本発明に係る光ヘッドのホログラム素子の干渉縞の記録方法と、当該干渉縞によるレーザ光の回折を説明するための説明図であり、（ａ）は、ホログラム素子に干渉縞を記録する方法を模式的に示す模式図、（ｂ）は、（ａ）で記録された干渉縞による平面波の平行光の回折を模式的に示す模式図である。 本発明に係る光ヘッドによって、データが再生される記録層と、その記録層に隣接する記録層とにおける入射光と反射光とを模式的に示す模式図であり、（ａ）は、レーザ光が集光された記録層に入射する入射光を模式的に示す模式図、（ｂ）は、（ａ）の入射光がこの記録層で反射した反射光を模式的に示す模式図、（ｃ）は、レーザ光が集光された記録層の上の記録層に入射する入射光を模式的に示す模式図、（ｄ）は、（ｃ）の入射光がこの記録層で反射した反射光を模式的に示す模式図、（ｅ）は、レーザ光が集光された記録層の下の記録層に入射する入射光を模式的に示す模式図、（ｆ）は、（ｅ）の入射光がこの記録層で反射した反射光を模式的に示す模式図である。 コリメータレンズから対物レンズに入射する光及び記録層からの反射光の光路上にホログラム素子を備える本発明の光ヘッドの構成を模式的に示した構成図である。 対物レンズの光軸を記録層の表面に対して傾斜させた本発明の光ヘッドの構成を模式的に示した構成図である。

符号の説明

１、１Ａ、１Ｂ 光ヘッド（光再生装置）
２ 光源
３ コリメータレンズ
４ ビームスプリッタ（光分離手段）
５、５Ｂ 対物レンズ（集光手段）
６、６Ａ、６Ｂ ホログラム素子（回折手段）
７ 光検出器（光検出手段）
Ｄ 多層記録媒体
ｄ 記録層

Claims (3)

1. 複数の記録層を備える多層記録媒体に光を照射して、当該多層記録媒体のデータを再生する光再生装置であって、
   前記光を出射する光源と、
   この光源から出射した光を、前記記録層に集光する集光手段と、
   この集光手段によって前記光が集光された記録層で反射した光の光路上に配置され、この光を回折して入射方向に対して所定方向に出射する回折手段と、
   この回折手段から前記所定方向に出射した光の光路上に配置され、この光を検出する光検出手段とを備えることを特徴とする光再生装置。
2. 前記回折手段が、前記集光手段によって光が集光された記録層で反射して、この回折手段に入射する光と波長、入射角度及び波面の形状が同じ光と、この光に対して交差する他の光との干渉縞が記録されたホログラム素子であることを特徴とする請求項１に記載の光再生装置。
3. 前記集光手段には、前記光が集光された記録層で反射した光が入射し、
   前記光源から前記集光手段に入射する光の光路上から、前記記録層で反射した後に当該集光手段から出射した光を分離する光分離手段を備え、
   前記回折手段が、前記光分離手段によって分離された光の光路上に配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光再生装置。

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