JP2006268890A - 光情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】３次元多層光ディスクの記録再生に適した、従来技術よりもフォーカス検出感度並びに分解能を大きくすることが可能な光情報記録再生装置を提供すること。
【解決手段】光源及び光スポットを照射する光学系、並びに光スポットの位置制御装置を有し、記録媒体に照射する光スポットの位置制御を行う光情報記録再生装置において、前記記録媒体６からの戻り光を２分割してそれぞれ収束させた、前記戻り光のそれぞれの焦点付近に配置されたピンホール９Ａ，９Ｂと、これらのピンホールの後方に配置された光検出器１０Ａ，１０Ａ’，１０Ｂ，１０Ｂ’とを有し、前記２つのピンホール一方が前記戻り光の焦点位置の前に、他方が前記戻り光の焦点位置の後に、それぞれわずかに離れて配置され、これらの２つのピンホール後方の前記２個の検出器の差動出力より、光スポットの位置制御を行う。
【選択図】 図３

Description

本発明は光情報記録再生装置に関し、より詳細には、３次元多層光ディスクの記録再生に適した、従来の光情報記録再生装置よりもフォーカス検出感度，分解能を大きくできる光情報記録再生装置に関する。

従来のこの種の装置においては、光源からの光を対物レンズを通して光ディスクに照射し、その反射光を集束レンズで受光し、その焦点位置に設置したピンホールを透過した光ビームにより信号検出を行っている。また、焦点位置誤差信号については、非点収差光学系により収束光に非点収差を発生させ、光検出器により検出している（例えば、特許文献１参照）。

上記従来技術においては、図１に示すように、ピンホールを透過した高解像度の光ビームのみが検出信号として利用される。しかし、この技術では、フォーカスサーボ方法には通常の非点収差法を用いているため、フォーカスサーボのための検出光路を別に設ける必要があるという煩わしさがあった。

また、上記従来技術においては、多層ディスクでその反射層の層間隔が小さくなってくると、フォーカス検出のＳ字カーブの範囲を層間隔以下にしなければならず、相対的に感度が悪くなるという問題もあった。

特開平１０−３４０４６８号公報

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、３次元多層光ディスクの記録再生に適した、従来技術よりもフォーカス検出感度並びに分解能を大きくすることが可能な光情報記録再生装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る光情報記録再生装置は、光源及び光スポットを照射する光学系、並びに光スポットの位置制御装置を有し、記録媒体に照射する光スポットの位置制御を行う光情報記録再生装置において、前記記録媒体からの戻り光を２分割してそれぞれ収束させた、前記戻り光のそれぞれの焦点付近に配置されたピンホールと、これらのピンホールの後方に配置された光検出器とを有し、前記２つのピンホール一方が前記戻り光の焦点位置の前に、他方が前記戻り光の焦点位置の後に、それぞれわずかに離れて配置され、これらの２つのピンホール後方の前記２個の検出器の差動出力より、光スポットの位置制御を行うことを特徴とする。

請求項１に記載の光情報記録再生装置においては、ピンホールを通過した、深度方向に高解像度を有する光ビームのみを検出信号として利用することができ、かつ、２つのピンホールの間隔に対応する光スポットの範囲でのフォーカス差動信号を得ることができる。このため、３次元光記録再生に適した、狭間隔の複数の反射層に対してそれぞれフォーカスサーボを印加することが可能である。

また、本発明の請求項２に係る光情報記録再生装置は、光源及び光スポットを照射する光学系、並びに光スポットの位置制御装置を有し、記録媒体に照射する光スポットの位置制御を行う光情報記録再生装置において、前記記録媒体からの戻り光を少なくとも３分割してそれぞれ収束させた、分割されたそれぞれの戻り光の焦点付近に配置されたピンホールと、これらのピンホールの後方に配置された光検出器とを有し、前記ピンホールの１つは戻り光の焦点位置に、少なくとも他の２つのピンホールは戻り光の焦点位置の前後にそれぞれわずかに離れて配置され、これらの戻り光の焦点位置の前後に配置された２つのピンホール後方の前記２個の検出器の差動出力より、光スポットの位置制御を行うことを特徴とする。

請求項２に記載の光情報記録再生装置においては、ピンホールを通過した、深度方向に高解像度を有する光ビームのみを検出信号として利用することができ、かつ、戻り光の焦点位置の前後にわずかに離れて配置された２つのピンホールの間隔に対応する光スポットの範囲でのフォーカス差動信号を得ることができる。
このため、３次元光記録再生に適した、狭間隔の複数の反射層に対してそれぞれフォーカスサーボを印加することが可能である。さらに、戻り光の焦点位置のピンホールを通した信号は、戻り光の焦点位置の前後にわずかに離れて配置された２つのピンホールを通した信号に比べて、より周辺の層からの反射光，迷光が少なく、この信号のみを用いることにより信号の品質を向上させることができる。

また、本発明の請求項３に係る光情報記録再生装置は、請求項１または２に記載の光情報記録再生装置において、前記各ピンホールの後方に配置された光検出器が、それぞれ２分割されており、これらの２分割された光検出器の出力の差動を取ることにより、トラッキング誤差信号を検出することを特徴とする。

請求項３に記載の光情報記録再生装置は、請求項１または２に記載の光情報記録再生装置と同様の作用効果に加えて、トラッキング誤差信号を検出することができる。また、トラッキング信号をピンホールを通した光から検出しているため、他の層からの迷光を最小限に抑えることができる。ここで、フォーカスエラー信号は、２分割された光検出器の出力の和をとり、それぞれの和信号の差動を取ることにより得られる。

また、本発明の請求項４に係る光情報記録再生装置は、請求項３に記載の光情報記録再生装置において、前記各ピンホールとその後方の光検出器との間に、結像素子を設けることを特徴とする。

請求項４に記載の光情報記録再生装置によれば、請求項３に記載の光情報記録再生装置の作用効果に加えて、ピンホールを通過した後の拡散光を結像素子により光検出器へ集光することで、受光効率やトラッキングエラー信号の検出効率を向上させることができる。

また、本発明の請求項５に係る光情報記録再生装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の光情報記録再生装置における前記構成に加えて、前記各ピンホールの光入射側の開口部の周囲の少なくとも一部に光反射面が形成され、また、前記各ピンホールの前記光入射側に２分割された光検出器が配置されてなり、前記光スポットの位置制御を行うとともに、前記各ピンホールの前方にそれぞれ配置された光検出器の差動を取ることにより、トラッキング誤差信号を検出することを特徴とする。

請求項５に記載の光情報記録再生装置によれば、請求項１〜４のいずれかに記載の光情報記録再生装置の作用効果に加えて、トラッキング誤差信号を効率よく検出することができる。

また、本発明の請求項６に係る光情報記録再生装置は、請求項５に記載の光情報記録再生装置において、前記光反射面を、前記記録媒体からの戻り光の光軸に直交する面に対して角度をつけて配設したことを特徴とする。

請求項６に記載の光情報記録再生装置によれば、請求項１〜４のいずれかに記載の光情報記録再生装置の作用効果に加えて、トラッキング誤差信号をさらに効率よく検出することができるとともに、光学系も全体の配置の自由度が増え、各素子を空間的に効率よく配置することができる。

また、本発明の請求項７に係る光情報記録再生装置は、請求項５に記載の光情報記録再生装置において、前記ピンホールの光入射側の開口部の周囲の少なくとも一部に形成された光反射面が、突起状の形状を有することを特徴とする。

請求項７に記載の光情報記録再生装置によれば、請求項５に記載の光情報記録再生装置の作用効果に加えて、反射面のあるピンホールを戻り光の光軸に対してほぼ垂直に配置することができ、かつ、ピンホール前面の複数の光検出器を戻り光の光軸に対して離して最適な位置に配置することができる。このため、ピンホールの配置や、トラッキング誤差信号の０点調整が容易になるとともに、光学系も全体の配置の自由度が増え、各素子を空間的に効率よく配置することができる。

また、本発明の請求項８に係る光情報記録再生装置は、請求項５〜７のいずれかに記載の光情報記録再生装置において、前記ピンホールの光入射側の２分割された光検出器が、前記戻り光の光路外に配置されていることを特徴とする。

請求項８に記載の光情報記録再生装置によれば、請求項５〜７のいずれかに記載の光情報記録再生装置に対する作用効果に加えて、反射面のあるピンホールを戻り光の光軸に対してほぼ垂直に配置することができ、ピンホールの配置や、トラッキング誤差信号の０点調整が容易になる。また、光学系も全体の配置がコンパクトにできる。

また、本発明の請求項９に係る光情報記録再生装置は、請求項１〜８のいずれかに記載の光情報記録再生装置において、前記記録媒体からの戻り光を分割する手段として、グレーティングを用いることを特徴とする。

請求項９に記載の光情報記録再生装置によれば、請求項１〜７のいずれかに記載の光情報記録再生装置に対する作用効果に加えて、戻り光の分割部を通常のビームスプリッタに比べてコンパクトに構成でき、装置全体を小型化することができる。

また、本発明の請求項１０に係る光情報記録再生装置は、請求項１〜８のいずれかに記載の光情報記録再生装置において、前記記録媒体からの戻り光を分割する手段として、２段に配設されたグレーティングを用いることを特徴とする。

請求項１０に記載の光情報記録再生装置によれば、請求項１〜８のいずれかに記載の光情報記録再生装置に対する作用効果に加えて、グレーティングを２重に用いたことにより、光源に波長変動がある場合でも、焦点位置の変動を防ぐことができ、光検出器の強度の低下が避けられ、光学系の安定性が向上する。

また、本発明の請求項１１に係る光情報記録再生装置は、請求項１〜８のいずれかに記載の光情報記録再生装置において、前記記録媒体からの戻り光を分割する手段として、複屈折性を有する光学結晶を用いることを特徴とする。

請求項１１に記載の光情報記録再生装置によれば、請求項１〜８のいずれかに記載の光情報記録再生装置に対する作用効果に加えて、結晶の厚さを調整することで戻り光を分割した光スポットの集光する位置を変更することが可能である。

また、本発明の請求項１２に係る光情報記録再生装置は、請求項９〜１１のいずれかに記載の光情報記録再生装置において、前記複数のピンホールを同一平面状に配設し、前記記録媒体からの戻り光を分割する手段と、前記複数のピンホールとを一体化したことを特徴とする。

請求項１２に記載の光情報記録再生装置によれば、請求項９〜１１のいずれかに記載の光情報記録再生装置に対する作用効果に加えて、ピンホールの作製と配置が容易で、低コスト化が図れる。

また、本発明の請求項１３に係る光情報記録再生装置は、請求項１２に記載の光情報記録再生装置において、複数のピンホールをを一体化するとともに、前記記録媒体からの戻り光を分割する手段と、前記複数のピンホールとを一体構成としたことを特徴とする。

請求項１３に記載の光情報記録再生装置によれば、請求項１２に記載の光情報記録再生装置に対する作用効果に加えて、分割された光路長を大幅に短縮することが可能であり、装置全体をコンパクトに構成できる。

本発明に係る光情報記録再生装置は、この他にも、請求項１〜１２のいずれかに記載の光情報記録再生装置において、戻り光の焦点位置から前後にやや離してして配置した２つのピンホールの後方に配置した２個の光検出器の差動出力の変化により、光スポットが通過する反射面の数を計数することが可能である。

この光情報記録再生装置によれば、光スポットが複数の反射面をそれに垂直な方向に移動するとき、光スポットが通過する反射面の数を計数することができるため、記録媒体を構成する層の数を計数して、層の番号の検知、あるいは所望の番号の層に光スポットを位置決めすることが可能となる。

さらに、本発明に係る光情報記録再生装置は、記録光源として高出力光源を用い、記録波長の１／２の波長に相当するエネルギーで多層構造の記録媒体に記録することも可能である。

この光情報記録再生装置によれば、記録時に深さ方向により浅く記録できることから、記録媒体と反射層の組み合わせの多層構造において、繰り返しの層間隔をより小さくすることができる。

本発明によれば、上述のような数々の効果が得られる。要は、３次元多層光ディスクの記録再生に適した、従来技術よりもフォーカス検出感度並びに分解能を大きくすることが可能な光情報記録再生装置を提供することができるものである。

以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明をより詳細に説明する。

〔実施例１〕
図２（Ａ），図３を用いて最初の実施例を説明する。図３において、光源１からの出射光は集光レンズ２，偏光ビームスプリッタ３，１／４波長板４を通って対物レンズ５により３次元記録媒体６中に集光する。ここからの反射光は対物レンズ５，１／４波長板４を通って偏光ビームスプリッタ３により反射され、ビームスプリッタ７により２分割され、２分割された光ビームは各集光レンズ８Ａ，８Ｂ及び各ピンホール９Ａ，９Ｂを通って各２分割光検出器１０Ａ、１０Ａ’及び１０Ｂ，１０Ｂ’上に照射される。

ここで、各ピンホール９Ａ，９Ｂの開口部は集光レンズの集光ビーム径とほぼ同等程度に小さいことが必要である。各ピンホール９Ａ，９Ｂは、その位置が、各集光レンズ８Ａ，８ｂの焦点位置に対してそれぞれ異なっており、図３の例では、ピンホール９Ａは集光レンズ８Ａの集光位置に対して少し後方に配置されており、これと反対に、ピンホール９Ｂは集光レンズ８Ｂの集光位置に対して少し前方に配置されている。

このような各ピンホール９Ａ，９Ｂの配置においては、ピンホール９Ａ，９Ｂを通過した光は、それぞれピンホール９Ａ，９Ｂの位置が集光レンズの集光位置から少しずれているため、その一部が各ピンホールによってけられ、透過光量が低下する。ここで、光検出器１０Ａと１０Ａ’の出力の和、及び１０Ｂと１０Ｂ’の出力の和をそれぞれＡ，Ｂとする。集光レンズ８Ａ，８Ｂの集光スポット位置を図２（Ａ）の横軸上でＣとしたとき、それに対する各ピンホール９Ａ，９Ｂの相対的位置を横軸のＡ，Ｂが示している。

また、この図２（Ａ）のグラフ１は、３次元記録媒体６の反射面に対応する集光スポットの位置が、この光検出装置の基準位置Ｃに対して手前（位置Ｂ）にある状態でのピンホールの位置とそれを透過した光出力との関係を表わしている。さらに、破線と実線グラフとの交点が、その状態における、各ピンホールを透過した各２分割光検出器の一組の和出力を表わしている。各ピンホール９Ａ，９Ｂの位置Ａ，Ｂに対応する光検出器１０Ａ＋１０Ａ’，１０Ｂ＋１０Ｂ’の各和出力Ａ，Ｂは□印で表わされる。

図２（Ａ）のグラフ２は、３次元記録媒体６の反射面に対応する集光スポットの位置が、この光検出装置の基準位置Ｃに対して後方（位置Ａ）にある状態でのピンホールの位置とそれを透過した光出力との関係を表わしている。この状態で各ピンホール９Ａ，９Ｂの位置Ａ，Ｂに対応する光検出器１０Ａ＋１０Ａ’，１０Ｂ＋１０Ｂ’の各和出力Ａ，Ｂは△印で表わされる。また、この位置での破線と実線グラフとの交点が、その状態における、それぞれ各ピンホールを透過した各２分割光検出器の一組の和出力を表わしている。

このとき、図３の光学系において焦点誤差信号ＦＥは、ＦＥ＝Ａ−Ｂで与えられる。合焦時にＦＥ＝０となるように光学系及び光検出器の出力を調整しておけば、ＦＥの符号で焦点位置を判定することができる。

すなわち、図２（Ａ）においては、状態１（グラフ１で示す状態）と状態２（グラフ２で示す状態）２の中間（合焦時）において、ＦＥ＝０となるように調整しておけば、例えば３次元記録媒体６の反射面が、この光検出装置の基準位置に対して、図３で媒体６より上側にあり、対応する集光スポットの位置がこの光検出装置の基準位置Ｃに対して後方にある（グラフ２で示す状態に近い）場合はＦＥ＜０となり、３次元記録媒体６の反射面が、この光検出装置の基準位置に対して図３で媒体６より下側にあり、対応する集光スポットの位置が、この光検出装置の基準位置Ｃに対して手前にある（グラフ１で示す状態に近い）場合はＦＥ＞０となる。

トラッキング誤差信号（ＴＥ）に関しては、光検出器１０Ａ，１０Ａ’，１０Ｂ，１０Ｂ’の各出力をＡ，Ａ’，Ｂ，Ｂ’とするとき、
ＴＥ＝（Ａ−Ｂ）＋（Ａ’−Ｂ’）となる。
ここで、トラックの溝の中心に集光スポットの位置が来ているときに、ＴＥ＝０となるように光学系及び光検出器を調整しておけば、プッシュプル法により、トラッキング誤差信号ＴＥの符号で集光スポットの位置を判定でき、トラッキングが可能になる。

さらに、３次元記録媒体６の反射面で反射率が変化する場合に、Ｓの値が変動し、信号の検出をすることができる。各ピンホール９Ａ，９Ｂの位置に関しては、各集光レンズ８Ａ，８Ｂの集光位置Ｃに対して相対的な位置関係を保てば、各ピンホール９Ａ，９Bの位置はお互いに交換可能である。光検出器１０の材料としてはＳi，Ｇe等の半導体の検出器が適用できるが、その他のものでも良い。ピンホール９は、遮光材料中に開口部を設けたもので、空孔であっても遮光材の一部を透明化しても良い。

記録信号Ｓに関しては、Ｓ＝Ａ＋Ｂとして検出する。
さらに、層間のカウント信号としてＳをモニタし、その値の変動をカウントすれば、３次元記録媒体６の反射層を集光スポットが通過した層数を数えることができる。

本実施例によれば、光スポットの位置制御が容易に行えるようになるとともに、トラッキング誤差信号を容易に得ることも可能になるという効果が得られる。

〔実施例２〕
図４を用いて次の実施例を説明する。この実施例は、実施例１の図３の構成において、各ピンホール９Ａ，９Ｂと各光検出器１０Ａ，１０Ａ’及び１０Ｂ，１０Ｂ’の間に、それぞれ集光レンズ１３Ａ，１３Ｂを設けたものである。それ以外の構成に関しては、実施例１と違いはない。

本実施例によれば、ピンホール９Ａ，９Ｂと各光検出器１０Ａ，１０Ａ’及び１０Ｂ，１０Ｂ’の間の距離を、実施例１の場合より小さくできるので、装置構成をコンパクト化することができるという効果が得られる。

〔実施例３〕
図２（Ｂ），図５を用いて第３の実施例を説明する。図５において、光源１からの出射光は集光レンズ２，偏光ビームスプリッタ３，１／４波長板４を通って対物レンズ５により３次元記録媒体６中に集光する。ここからの反射光は、対物レンズ５，１／４波長板４を通って偏光ビームスプリッタ３により反射され、ビームスプリッタ７Ａ，７Ｂ，７Ｃにより３分割され、３分割された光ビームは各集光レンズ８Ａ，８Ｂ，８Ｃ、各ピンホール９Ａ，９Ｂ，９Ｃを通って各光検出器１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ上に照射される。ここで、各ピンホール９Ａ，９Ｂ，９Ｃはそれぞれ各集光レンズ８Ａ，８Ｂ，８Ｃの概略焦点位置に来るように配置されている。各ピンホールの開口部は集光レンズの集光ビーム径とほぼ同等程度に小さいことが必要である。

各ピンホール９Ａ，９Ｂ，９Ｃは、その位置それぞれ各集光レンズ８Ａ，８Ｂ，８Ｃの焦点位置に対してそれぞれ異なり、図５の例では、ピンホール９Ｂが集光レンズ８ｂの集光位置に正しく配置されており、これに対して、ピンホール９Ａは集光レンズ８Ａの集光位置に対して少し後方に配置されており、これと反対にピンホール９Ｃは集光レンズ８Ｃの集光位置に対して少し前方に配置されている。このような各ピンホール９Ａ，９Ｂ，９Ｃの配置においては、ピンホール９Ｂを透過した光量が他の場合に比べ最大になる。

すなわち、光検出器１０Ｂの出力をＢとすると、このピンホール９Ｂの位置においてＢが最大になる。これに比べピンホール９Ａ，９Ｃを通過した光は、それぞれピンホール９Ａ，９Ｃが集光レンズの集光位置から少しずれているため、その一部が各ピンホールによってけられ、透過光量が低下する。
すなわち、光検出器１０Ｂの出力Ｂに比べて、光検出器１０Ａ，１０Ｃの出力（これらをそれぞれＡ，Ｃとする）は小さくなる。各ピンホールのそれに対応する集光レンズの光軸方向に関する位置と、各光検出器の出力の関係を図２（Ｂ）に示す。

横軸のＡ，Ｂ，Ｃが各ピンホール９Ａ，９Ｂ，９Ｃの位置を示している。またこの位置での破線と実線グラフとの交点が、光検出器の出力を表わしている。また、この図２は集光レンズのビームの位置と、ピンホールの位置の関係から、１，２，３の３つの状態を示している。

ここで、状態１（グラフ１で示す状態）は、３次元記録媒体６の反射面がこの光検出装置の基準位置に対して手前（図３では上側）にある状態で、光検出器１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各出力Ａ，Ｂ，Ｃは、□印で表わされる。状態２（グラフ２で示す状態）は、３次元記録媒体６の反射面がこの光検出装置の基準位置にある場合で、光検出器１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各出力Ａ，Ｂ，Ｃは、○印で表わされる。

状態３（グラフ３で示される状態）は、３次元記録媒体６の反射面が、この光検出装置の基準位置に対して後方（図５では下側）にある状態で光検出器１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各出力Ａ，Ｂ，Ｃは、△印で表わされる。ここで、図５で各光検出器の出力をＡ，Ｂ，Ｃとしたとき、焦点誤差信号ＦＥは、ＦＥ＝Ａ−Ｃで与えられる。合焦時にＦＥ＝０となるように光学系及び光検出器の出力を調整しておけば、ＦＥの符号で焦点位置を判定することができる。

すなわち、図２に示すように、状態２（合焦時）において、ＦＥ＝０となるように調整しておけば、例えば３次元記録媒体６の反射面が、この光検出装置の基準位置に対して手前（図５では上側）にある状態１の場合は、ＦＥ＞０となり、３次元記録媒体６の反射面が、この光検出装置の基準位置に対して後方（図５では下側）にある状態３では、ＦＥ＜０となる。

記録信号Ｓに関しては、Ｓ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃとして検出する。３次元記録媒体６の反射面で反射率が変化する場合に、Ｓの値が変動し、信号の検出をすることができる。各ピンホール９Ａ，９Ｂ，９Ｃの位置に関しては、各集光レンズ８Ａ，８Ｂ，８Ｃの集光位置に対して相対的な位置関係を保てば、各ピンホール９Ａ，９Ｂ，９Ｃの位置は互いに交換可能である。光検出器１０の材料としてはＳi，Ｇe等の半導体の検出器が適用できるが、その他のものでも良い。

ピンホール９は遮光材料中に開口部を設けたもので、空孔であっても遮光材の一部を透明化しても良い。さらに、層間のカウント信号として、ＳＣ＝（Ａ＋Ｃ）／２−Ｂとした場合、図２（Ｂ）に示したように、各ピンホール９A，９B，９Cの光検出装置の基準位置に対する相対位置が変化することにより、３次元記録媒体６の反射層を光検出装置の基準位置が縦に通過する度に、ＳＣの値は±に変化する。

この値の±の変化の回数をカウントすれば、３次元記録媒体６の反射層を集光スポットが通過した層数を数えることができる。なお、この実施例では、光検出器１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃはそれぞれ単独の光検出器であるが、実施例１，２のように２分割の光検出器も適用可能であり、この場合は実施例１，２のようにトラッキングが可能になる。

本実施例においては、戻り光の焦点位置のピンホールを通した信号は、戻り光の焦点位置の前後にわずかに離れて配置された２つのピンホールを通した信号に比べて、より周辺の層からの反射光，迷光が少なくなるので、この信号のみを用いることにより信号の品質を向上させることができる。

〔実施例４〕
第４の実施例について説明する。図６は、図５で説明した実施例とほぼ同様の作用をする構成である。しかし、前述の実施例とは異なり、各ピンホール９Ａ，９Ｂ，９Ｃは、その前面のピンホール開口部の周囲が遮光面ではなく反射面となっており、さらに、この実施例においては、各集光レンズ８Ａ，８Ｂ，８Ｃの光軸に対して、やや傾けて配置されている。

このため、各集光レンズ８Ａ，８Ｂ，８Ｃから各ピンホール９Ａ，９Ｂ，９Ｃに入射する光のうち、各ピンホール９Ａ，９Ｂ，９Ｃの後方に透過しないで、その周囲で反射する光が存在し、これらの光は、各集光レンズ８Ａ，８Ｂ，８Ｃの光束を避けて各ピンホール９Ａ，９Ｂ，９Ｃの前方に配置されている、各２分割光検出器１１Ａ，１２Ａ，１１Ｂ，１２Ｂ，１１Ｃ，１２Ｃによって、それぞれ検出される。

ここで、各２分割光検出器１１Ａ，１２Ａ，１１Ｂ，１２Ｂ，１１Ｃ，１２Ｃの出力を、それぞれＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２とし、各２分割光検出器１１Ａと１２Ａの差分、１１Ｂと１２Ｂの差分、及び１１Ｃ，１２Ｃの差分をそれぞれＳa，Ｓb，Ｓcとするとき、Ｓa＝Ａ１−Ａ２、Ｓb＝Ｂ１−Ｂ２、Ｓc＝Ｃ１−Ｃ２である。

なお、３次元記録媒体６の内部の反射面にプッシュプル用のグルーブが設けられている場合には、これによる回折で生じる光束の強度分布の変化を検出することができる。すなわち、トラッキング誤差信号をＴＥとするとき、ＴＥ＝Ｓa＋Ｓb＋Ｓc＝（Ａ１＋Ｂ１＋Ｃ１）−（Ａ２＋Ｂ２＋Ｃ２）とすれば良い。

また、トラッキングの合焦時にＴＥ＝０となるように光学系及び光検出器の出力を調整しておけば、ＴＥの符号でグルーブに対する焦点位置を判定することができる。これ以外の構成、検出原理は前述の実施例と同一である。各ピンホール９Ａ，９Ｂ，９Ｃの開口部については、各集光レンズ８Ａ，９Ｂ，９Ｃからの光束を透過させるため、光束に対して並行になるように配置することが望ましい。

各ピンホール９Ａ，９Ｂ，９Ｃの反射面に関しては、金属面，誘電体反射膜等が適用できる。作製方法としては、金属に開口部を作製する方法の他に、金属のメッキ，蒸着，誘電体の蒸着，スパッタリング等の方法も考えられる。それらの開口部では、そこに集光する光ビームの全光量の大半が透過し、一部がその周囲で反射するように、開口部の大きさ等が設定されている必要がある。

本実施例によれば、トラッキング誤差信号を効率よく検出することができる。
なお、本実施例においては、前記反射面が、各集光レンズ８Ａ，８Ｂ，８Ｃの光軸に対して、やや傾けて配置されているが、これに限定されるものではない。

〔実施例５〕
図７を用いて別の実施例を説明する。図７は、第４の実施例の図６における、各ピンホール９Ａ，９Ｂ，９Ｃの代わりに、開口部の周囲に突起型の反射ミラーを持つ各ピンホール９Ａ，９Ｂ，９Ｃを用い、さらに各２分割光検出器１１Ａ，１２Ａ，１１Ｂ，１２Ｂ，１１Ｃ，１２Ｃの代わりに、開口部を持つ各2分割光検出器１１Ａ，１２Ａ，１１Ｂ，１２Ｂ，１１Ｃ，１２Ｃあるいは、各単独光検出器１１Ａ，１２Ａ，１１Ｂ，１２Ｂ，１１Ｃ，１２Ｃを用いている。

この実施例においては、各集光レンズ８Ａ，８Ｂ，８Ｃの光軸に対して開口部の周囲に突起型の反射ミラーを持つ各ピンホール９Ａ，９Ｂ，９Ｃがほぼ正対して配置されている。各集光レンズ８Ａ，８Ｂ，８Ｃからこの各突起型ピンホール９Ａ，９Ｂ，９Ｃに入射する光の内、各突起型ピンホール９Ａ，９Ｂ，９Ｃの後方に透過しないで、開口部の周囲の突起部で反射される光が存在し、これらの光は各集光レンズ８Ａ，８Ｂ，８Ｃの光束を避けて各ピンホール９Ａ，９Ｂ，９Ｃの前方に配置されている、開口部を持つ各２分割光検出器１１Ａ，１２Ａ，１１Ｂ，１２Ｂ，１１Ｃ，１２Ｃあるいは各単独光検出器１１Ａ，１２Ａ，１１Ｂ，１２Ｂ，１１Ｃ，１２Ｃによってそれぞれ検出する。

各検出器は図６のように各集光レンズ８Ａ，８Ｂ，８Ｃの集光ビームの周囲に配置する必要がある。ここで、開口部を持つ各２分割光検出器あるいは各単独光検出器１１Ａ，１２Ａ，１１Ｂ，１２Ｂ，１１Ｃ，１２Ｃの出力を、それぞれＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２とし、開口部を持つ各２分割光検出器あるいは各単独光検出器１１Ａと１２Ａの差分、１１Ｂと１２Ｂの差分、及び１１Ｃ，１２Ｃの差分をそれぞれＳa，Ｓb，Ｓcとするとき、Ｓa＝Ａ１−Ａ２、Ｓb＝Ｂ１−Ｂ２、Ｓc＝Ｃ１−Ｃ２である。

このときトラッキング誤差信号をＴＥは、前実施例と同様に、ＴＥ＝Ｓa＋Ｓb＋Ｓc＝（Ａ１＋Ｂ１＋Ｃ１）−（Ａ２＋Ｂ２＋Ｃ２）とすれば、トラッキングの合焦時にＴＥ＝０となるように光学系及び光検出器の出力を調整しておくと、ＴＥの符号でグルーブに対する焦点位置を判定することができる。これ以外の構成、検出原理は実施例１，２と同一である。

各突起型ピンホール９Ａ，９Ｂ，９Ｃの反射面に関しては金属面、誘電体反射膜等が適用できる。作製方法は金属に開口部を作製する方法の他に、金属のメッキ、蒸着、誘電体の蒸着、スパッタリング等の方法も考えられる。それらの開口部周辺の反射面の形状に関しては、開口部を中心とした凸面形状が考えられるが、これに限らず平面との組み合わせによる多面体等も適用可能である。但し開口部に集光する光ビームの全光量の大半が透過し、一部がその周囲で反射するように開口部の大きさ等が設定されている必要がある。

本実施例によれば、反射面のあるピンホールを戻り光の光軸に対してほぼ垂直に配置することができ、かつ、ピンホール前面の複数の光検出器を戻り光の光軸に対して離して最適な位置に配置することができるため、ピンホールの配置や、トラッキング誤差信号の０点調整が容易になるとともに、光学系も全体の配置の自由度が増え、各素子を空間的に効率よく配置することができる。

〔実施例６〕
図８を用いて別の実施例を説明する。図８は、図５の第３の実施例とほぼ同様の構成であるが、図５における、２つのビームスプリッタ７A、７Cの代わりに、図８においてグレーティングビームスプリッタ７を用いている。グレーティングビームスプリッタ７は入射光を回折により、０次光、±１次光に３分割することができる。３分割したそれぞれの光束は各集光レンズ８Ａ，８Ｂ，８Ｃ、各ピンホール９Ａ，９Ｂ，９Ｃを通って各光検出器１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ上に照射される。

これ以外の各構成，スポット位置並びにトラッキング誤差信号の検出原理は、実施例１の場合と同様である。また、この構成は実施例１のみでなく、図６，図７で示した各実施例４，５の構成にも同様に適用可能である。グレーティングビームスプリッタ７に関しては、図で示した凹凸型の他に、ブレーズ型や体積型のホログラムも適用可能である。

本実施例によれば、トラッキング誤差信号をさらに効率よく検出することができるとともに、光学系も全体としてコンパクト化可能で、その配置の自由度が増え、各素子を空間的に効率よく配置することができる。

〔実施例７〕
図９を用いてさらに別の実施例を説明する。本実施例は、第６の実施例とほぼ同様であるが、図８におけるグレーティングビームスプリッタ７の代わりに図９に示したように、グレーティングビームスプリッタ７Bと、グレーティング７Ａ，７Cの組み合わせを用いている。グレーティングビームスプリッタ７Bは、入射光を、回折により、０次光，±１次光に３分割する。

すなわち、本実施例においては、グレーティング７Ａ及び７Cにより、グレーティングビームスプリッタ７Bからの±１次光をさらにそれぞれ回折させている点が、第６の実施例と異なっている。この構成に基づく作用としては、図８に示した第６の実施例とほぼ同様であるが、光源の温度変動に起因する波長の変動に影響されにくくなるという利点がある。

なお、この部分以外の各構成，信号検出原理は、実施例３の場合と同様である。第６の実施例と同様に、この構成は、図５に示した実施例３のみでなく、図６，図７で示した各実施例４，５の構成にも、同様に適用可能である。グレーティングビームスプリッタ７Bとグレーティング７Ａ，７Ｃに関しては、図９で示した凹凸型の他に、ブレーズ型や体積型のホログラムも同様に適用可能である。

本実施例によれば、実施例６とほぼ同様の効果が得られる他、それに加えて、光源の温度変動に起因する波長の変動に影響されにくくなるという利点がある。

〔実施例８，９〕
図１０，図１１を用いてさらに別の実施例８，９を説明する。これらの実施例は、第１，第６の実施例とほぼ同様な構成である。図３の第１の実施例では、２個の集光レンズ８Ａ，８Ｂを用いているが、図１０，図１１に示す実施例８，９では、集光レンズ８がグレーティングビームスプリッタ７の前に１個配置されているところが異なる。

さらに、図１０に示す実施例８の場合、基板１５中に形成された２組の光検出器１０Ａ，１０Ａ’，１０Ｂ，１０Ｂ’の上部にそれぞれ１つの開口部と、透明部あるいは別のより大きな開口部を持つ２つのピンホール層９Ａ，９Ｂが順に積層して形成され、スペーサ１４を介してさらにその上にグレーティングビームスプリッタ７が積層されている。

ここで、２つのピンホール層９Ａ，９Ｂの開口部はそれぞれ２組の光検出器１０Ａ，１０Ａ’及び１０Ｂ，１０Ｂ’の真上に来るように調整されて配置される。また、ピンホール層９Ａの開口部の下にあるピンホール層９Ｂは、透明部あるいは別のより大きな開口部になっており、ピンホール層９Ａを通過した光を遮光しないようになっている。

同様に、ピンホール層９Ｂの開口部の真上にあるピンホール層９Ａは、透明部あるいは別のより大きな開口部になっており、ピンホール層９Ｂの開口部を通過する光を遮光しないようになっている。さらに、各ピンホール層の開口部の位置に集光するように、グレーティングビームスプリッタ７で光束が２分割されている。

本実施例においては、このように、グレーティングビームスプリッタ７から基板１５までの各素子が一体化された構成となっているところが特徴である。また、図１１に示す実施例９の場合、基板１５中に形成された２組の光検出器１０Ａ，１０Ａ’，１０Ｂ，１０Ｂ’の上部に２つの開口部を持つピンホール層９が積層して形成され、スペーサ１４を介してその上にグレーティングビームスプリッタ７が積層されている。

ここで、ピンホール層９の２つの開口部はそれぞれ２組の光検出器１０Ａ，１０Ａ’及び１０Ｂ，１０Ｂ’の真上に来るように調整されて配置される。後は、図１０の実施例８の場合と同様である。実施例８と９の違いは、図１０の場合、ピンホール層９が２層で構成され、２つの光束の集光位置が基板１５に対して垂直な方向に異なる場合にも、対応可能で、より設計の範囲を広げることができる点にある。

実施例８，９の作用としては、図３の第１の実施例のそれととほぼ同様である。ここでは、集光レンズ８がグレーティングビームスプリッタ７の前に１個配置されているため、ビームスプリッタ３からの光束は集光レンズ８により集束された後に、グレーティングビームスプリッタ７で２分割される点が異なる。

図１０では、０次光が光検出器１０Ａ，１０Ａ’に、１次回折光が光検出器１０Ｂ，１０Ｂ’に集光するように配置されている。この部分以外の各構成，信号検出原理は実施例１の場合と同様である。グレーティングビームスプリッタ７に関しては、図９に示した体積型のホログラムの他に凹凸型やブレーズ型も同様に適用可能である。

また、集光型グレーティングビームスプリッタ７を用いれば、集光レンズ８とグレーティングビームスプリッタ７の機能を兼用させることも可能である。これまでの各実施例と同様に、この構成は、図３に示した実施例１のみでなく、実施例３の構成にも同様に適用可能である。

上記実施例によれば、ピンホールの作製と配置が容易で、低コスト化が図れるとともに、光学系における分割された光路長を大幅に短縮することが可能であり、装置全体をコンパクトに構成できるという効果が得られる。

〔実施例１０〕
図１２を用いてさらに別の実施例１０を説明する。
この実施例は、実施例８，９とほぼ同様な構成である。図１０，図１１の第８，第９の実施例では、グレーティングビームスプリッタ７とスペーサ１４を用いているが、図１２に示す実施例１０では、これらの代わりに複屈折結晶１４Ａが用いられているところが異なる。

ビームスプリッタ３からの光束は、集光レンズ８により集束された後に、複屈折結晶１４で２分割され、それぞれピンホール層９の開口部を透過し、２組の光検出器１０Ａ，１０Ａ’，１０Ｂ，１０Ｂ’に集光する。ここで、入射の光偏波面を複屈折結晶１４Ａで２分割できるような結晶方位に合わせる必要がある。この部分以外の各構成，信号検出原理は、実施例８，９の場合と同様である。

本実施例によれば、前述の実施例においてスペーサ１４を用いていたスペースに、複屈折結晶１４Ａを配設することで、この光学系の構成をさらに簡略化し。そうち構成部品点数を減らすことが可能である。

〔参考例〕
これまでの実施例１ないし１０において、光源１に高出力のパルスレーザ等を用い、３次元記録媒体６として、２光子記録材料層と部分反射層との２層構造の繰り返しからなる多層構造を用いることができる。この場合、フォーカシングあるいはトラキング信号の検出は、実施例１〜１０の構成の方法が適用できる。

本参考例においては、記録時と再生時では、光源１の光出力を変化させる。記録時に比べ再生時は光源１の光出力を下げる必要がある。本参考例では、これ以外の構成，各種信号の検出原理は実施例１〜１０と同一である。２光子記録材料としては、ジアリ−ルエテン系のフォトクロミック材料等が適用可能である。

上記各実施例は、いずれも本発明の一例を示したものであり、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を変更しない範囲内で適宜の変更・改良を行ってもよいことはいうまでもない。

従来技術に係る光ヘッドの要部構成を説明する図である。 （Ａ），（Ｂ）はいずれも本発明の一実施例に係る光ヘッドの作用を説明する図である。 本発明の一実施例に係る光ヘッドの要部構成を説明する図である。 他の実施例に係る光ヘッドの要部構成を説明する図である。 他の実施例に係る光ヘッドの要部構成を説明する図である。 他の実施例に係る光ヘッドの要部構成を説明する図である。 他の実施例に係る光ヘッドの要部構成を説明する図である。 他の実施例に係る光ヘッドの要部構成を説明する図である。 他の実施例に係る光ヘッドの要部構成を説明する図である。 他の実施例に係る光ヘッドの要部構成を説明する図である。 他の実施例に係る光ヘッドの要部構成を説明する図である。 他の実施例に係る光ヘッドの要部構成を説明する図である。

符号の説明

１ 光源
２ 集光レンズ
３ 偏光ビームスプリッタ
４ １/４波長板
５ 対物レンズ
６ ３次元記録媒体
７，７Ａ，７Ｂ，７Ｃ ビームスプリッタ（グレーティングビームスプリッタ）
８Ａ，８Ｂ，８Ｃ 集光レンズ
９Ａ，９Ｂ，９Ｃ ピンホール
１０Ａ，１０Ａ’，１０Ｂ，１０Ｂ’，１０Ｃ 光検出器
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ 光検出器
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ 光検出器
１３Ａ，１３Ｂ 集光レンズ
１４ スペーサ
１４Ａ 複屈折結晶（ビームスプリッタ）
１５ 基板

Claims (13)

1. 光源及び光スポットを照射する光学系、並びに光スポットの位置制御装置を有し、記録媒体に照射する光スポットの位置制御を行う光情報記録再生装置において、
   前記記録媒体からの戻り光を２分割してそれぞれ収束させた、前記戻り光のそれぞれの焦点付近に配置されたピンホールと、これらのピンホールの後方に配置された光検出器とを有し、
   前記２つのピンホール一方が前記戻り光の焦点位置の前に、他方が前記戻り光の焦点位置の後に、それぞれわずかに離れて配置され、これらの２つのピンホール後方の前記２個の検出器の差動出力より、光スポットの位置制御を行うことを特徴とする光情報記録再生装置。
2. 光源及び光スポットを照射する光学系、並びに光スポットの位置制御装置を有し、記録媒体に照射する光スポットの位置制御を行う光情報記録再生装置において、
   前記記録媒体からの戻り光を少なくとも３分割してそれぞれ収束させた、分割されたそれぞれの戻り光の焦点付近に配置されたピンホールと、これらのピンホールの後方に配置された光検出器とを有し、
   前記ピンホールの１つは戻り光の焦点位置に、少なくとも他の２つのピンホールは戻り光の焦点位置の前後にそれぞれわずかに離れて配置され、これらの戻り光の焦点位置の前後に配置された２つのピンホール後方の前記２個の検出器の差動出力より、光スポットの位置制御を行うことを特徴とする光情報記録再生装置。
3. 前記各ピンホールの後方に配置された光検出器は、それぞれ２分割されており、これらの２分割された光検出器の出力の差動を取ることにより、トラッキング誤差信号を検出することを特徴とする、請求項１または２に記載の光情報記録再生装置。
4. 前記各ピンホールとその後方の光検出器との間に、結像素子を設けることを特徴とする請求項３に記載の光情報記録再生装置。
5. 前記構成に加えて、
   前記各ピンホールの光入射側の開口部の周囲の少なくとも一部に光反射面が形成され、
   また、前記各ピンホールの前記光入射側に２分割された光検出器が配置されてなり、
   前記光スポットの位置制御を行うとともに、前記各ピンホールの前方にそれぞれ配置された光検出器の差動を取ることにより、トラッキング誤差信号を検出することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光情報記録再生装置。
6. 前記光反射面を、前記記録媒体からの戻り光の光軸に直交する面に対して角度をつけて配設したことを特徴とする請求項５に記載の光情報記録再生装置。
7. 前記ピンホールの光入射側の開口部の周囲の少なくとも一部に形成された光反射面が、突起状の形状を有することを特徴とする請求項５に記載の光情報記録再生装置。
8. 前記ピンホールの光入射側の２分割された光検出器は、前記戻り光の光路外に配置されていることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の光情報記録再生装置。
9. 前記記録媒体からの戻り光を分割する手段として、グレーティングを用いることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の光情報記録再生装置。
10. 前記記録媒体からの戻り光を分割する手段として、２段に配設されたグレーティングを用いることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の光情報記録再生装置。
11. 前記記録媒体からの戻り光を分割する手段として、複屈折性を有する光学結晶を用いることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の光情報記録再生装置。
12. 前記複数のピンホールを一体化したことを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載の光情報記録再生装置。
13. 前記複数のピンホールをを一体化するとともに、前記記録媒体からの戻り光を分割する手段と、前記複数のピンホールとを一体化したことを特徴とする請求項１２に記載の光情報記録再生装置。

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