JP2007193894A - 光記録再生装置、光学ピックアップ及びトラッキングエラー信号検出方法 - Google Patents

光記録再生装置、光学ピックアップ及びトラッキングエラー信号検出方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ニアフィールド光記録再生に好適な光記録再生装置を提供する。
【解決手段】光記録媒体９０からの反射光のうち、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分の両方を反射するビームスプリッタＢＳ１０２と、このＢＳ１０２で反射された両偏光成分を分離するウォラストンプリズム等の分離部と、この分離部で分離された両偏光成分を個別に検出する検出部１２０とを備える。検出部１２０には、光記録媒体９０からの反射光のうち、光記録媒体９０へ入射する光の偏光と同じ偏光成分及びこれと直交する偏光成分を検出し、かつ光記録媒体９０の記録トラックの延長方向に対応する方向に少なくとも分割される２以上の受光領域を有する第１及び第２の検出部１２１及び１２２を設ける。第２の検出部の各受光領域の差信号からオフセット情報を得て、オフセットが補正されたトラッキングエラー制御信号を得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源からの光を開口数が１以上とされる集光レンズにより近接場光として光記録媒体に照射し、記録及び／又は再生を行ういわゆるニアフィールド光記録再生に用いる光記録再生装置、光学ピックアップ及びトラッキングエラー信号検出方法に関する。
コンパクトディスク（ＣＤ）、ミニディスク（ＭＤ）、デジタルヴァーサタイルディスク（ＤＶＤ）に代表される光記録媒体（光磁気記録媒体も含む）は、音楽情報、映像情報、データ、プログラム等の格納媒体として広く利用されている。しかしながら、これら情報の更なる高音質化、高画質化、長時間化、大容量化のために、より大容量の光記録媒体及びこれを記録再生する光記録再生装置（光磁気記録再生装置も含む）が望まれている。
そこで、これらに対応するため、光記録再生装置では、その光源の例えば半導体レーザの短波長化や、集光レンズの開口数の増大化が図られ、集光レンズを介して収束する光スポットの小径化が図られている。
光記録媒体上の光スポットの大きさは、およそλ／ＮＡ（ただし、λは照明光の波長、ＮＡは開口数）で与えられ、解像度もこの値に比例する。ここで、開口数ＮＡについては、次式が成立する。
ＮＡ＝ｎ×ｓｉｎθ
（ただし、ｎは媒質の屈折率、θは対物レンズの周辺光線の角度）
媒質が空気である場合、開口数ＮＡは１を超えることはできない。
この限界を超える技術として、ＳＩＬ（Solid Immersion Lens：ソリッドイマージョンレンズ）を用いたニアフィールド光記録再生方式の光学ピックアップが提案されている（非特許文献１参照）。
このようにＳＩＬ等を用いる場合においても、ディスク状等の光記録媒体を回転させて記録再生するには、光記録媒体とＳＩＬとの間に空隙（いわゆるエアギャップ、以下単にギャップと記す）が必要である。ＳＩＬと光記録媒体の間でエバネッセント波、すなわち界面から指数関数的に減衰する光を用いて１より大きいＮＡを達成し、記録再生領域を微小化するためには、このギャップを非常に小さくする必要がある。
この光記録媒体とＳＩＬの表面との間のギャップは、使用する記録再生用光の波長の１０分の１以下が望ましいとされている（例えば非特許文献２参照。）。
また、表面に多層薄膜を形成した相変化記録再生ディスクや、表面に凹凸のピットがある再生専用ディスクの再生結果が提案されている（例えば非特許文献３及び４参照。）。
ところでこのようなニアフィールド光記録再生においても、従来の光ディスク等の光記録再生を行う場合と同様に、トラッキングエラーを精度良く検出することが必要である。
先ず、従来の代表的な光スポット位置決め方法を簡単に説明する。
光記録媒体が例えばディスク状の媒体である場合、光ディスクの記録面には螺旋状又は同心円状のトラックが形成されており、信号の記録再生は、光ヘッドに内蔵された対物レンズを通過したレーザ光を記録面に集光させ、微小な光スポットを形成することにより行われる。
光ディスクの回転に伴い、記録面のディスク回転軸方向の振れ（以下面振れと呼ぶ）、トラックのディスク半径方向の振れ（以下偏心と呼ぶ）が発生する。発生した面振れに対して光スポットの記録面からの焦点ずれと、発生した偏心に対して光スポットのトラックからの位置ずれとが一定の誤差内に収まるようにしないと、信号の記録再生を誤りなく行うことができない。従って、光スポットをトラック上に正しく照射するために、対物レンズを動かすことにより高精度の位置決めを行うことが要求される。対物レンズはアクチュエータにより光ディスクの回転軸方向及び半径方向の２方向に駆動される。
検出系においては、光ディスクからの反射光を用いて光スポットの焦点ずれを検出し、フォーカスエラー信号を出力する。さらに検出系は光ディスクからの反射光を用いて光スポットのトラック中心からのずれを検出しトラッキングエラー信号を出力する。焦点ずれの検出には、例えばナイフエッジ法もしくは非点収差法等が一般的に用いられる。トラック中心からのずれの検出には、例えばプッシュプル法等が一般的に用いられる（例えば非特許文献５参照。）。
このプッシュプル法は、図１２Ａに示すように、光ディスク上のグルーブ３、いわゆる案内溝によって回折される±１次回折光Ｌ（＋１）及びＬ（−１）光と０次光を、対物レンズ開口１を通して検出部４で検出する。検出器４をグルーブ３の延長方向に対応する方向に分割し、各領域の和信号をアンプ６によりＲＦ再生信号として出力し、実線Ｄ１及びＤ２で示す±１次回折光と重複するプッシュプル成分、すなわちその差信号をアンプ５によりトラッキングエラー信号ＴＥとして出力する。
一方、トラッキング動作中に対物レンズがディスクの偏心に追従して動くと、図１２Ｂに示すように、検出器４上の光分布が実線Ｓで示す光軸Ｃと合致した位置から、矢印ｆで示すようにずれて破線Ｓ´で示す位置へ移動すると、アンプ５により検出される信号ＴＥには、本来のトラッキングエラーのほかに光分布のシフトによるオフセットが生ずる。
上述のニアフィールド光記録再生を行う場合においても、同様にオフセットは問題となる。
しかしながら、ＳＩＬを用いた光記録再生においてもトラッキングには前述のプッシュプル法を用いているため、トラッキング動作中に対物レンズがディスクの偏心に追従して動くと、ディテクタ上の光分布が移動して、本来のトラッキングエラーのほかに分布のシフトによるオフセットを生じ、記録時のデトラック、再生時の信号劣化を招く恐れがある。
I. Ichimura et. al, "Near-Field Phase-Change Optical Recording of 1.36 Numerical Aperture," Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 39, 962-967(2000) K. Saito et. al, "A Simulation of Magneto-Optical Signals in Near-Field Recording," Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 38, 6743-6749(1999) M. Shinoda et. al, "High Density Near-Field Optical Disc Recording," Jpn. J. Appl. Phys.,Vol. 44, 2005, pp3537 M. Furuki et. al, "Progress in Electron Beam Mastering of 100Gb/inch2 Density Disc," Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 43, 5044-5046(2004) 村山登他著、「光ディスク技術」ラジオ技術社、平成元年発行、第８０頁〜第８６頁
上述したＳＩＬなどによるニアフィールド光記録再生における集光レンズと光記録媒体とのギャップを検出する方法として、本出願人は、光記録媒体からの反射光のうち、光記録媒体へ入射する光の偏光と同じ偏光成分の光量の変化から記録されたマーク情報を読み取り、光記録媒体へ入射する光の偏光と直交する偏光成分の光量をレンズ表面と光記録媒体表面の間隔を制御するためのギャップエラー信号として用いる方法を提案した（特表２００３−２１５８３号公報参照。）。
また、特開２００４−１７８６５２号公報においては、この偏光成分を利用したギャップエラー信号を、より簡易な光学系をもって検出する構成を提案した。
しかしながら、上述したような、集光レンズのオフセットを補正する方法については検討されていないのが現状である。
以上の問題に鑑みて、本発明は、ニアフィールド光記録再生を行うにあたり、比較的簡易な光学系の構成をもってオフセットを補正したトラッキング信号を得ることを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明は、光源からの光を開口数が１以上とされる集光レンズにより近接場光として光記録媒体に照射し、この光記録媒体から反射された光を検出部に導く光学系と、集光レンズを駆動する駆動部を有する光学ピックアップを有して成り、光学ピックアップの検出部において検出された光出力をもとに光記録媒体の記録及び／又は再生を行う光記録再生装置であって、光学ピックアップは、光記録媒体からの反射光のうち、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分の両方を反射するビームスプリッタと、このビームスプリッタで反射されたＰ偏光成分とＳ偏光成分とを分離する分離部と、この分離部で分離されたＰ偏光成分とＳ偏光成分とを個別に検出する検出部とを備える。そして検出部には、光記録媒体からの反射光のうち、光記録媒体へ入射する光の偏光と同じ偏光成分を検出する第１の検出部と、光記録媒体へ入射する光の偏光と直交する偏光成分を検出する第２の検出部とを少なくとも設け、第１及び第２の検出部はそれぞれ、光記録媒体の記録トラックの延長方向に対応する方向に少なくとも分割される２以上の受光領域を有する構成とする。そして第１の検出部の前記記録トラックの延長方向に対応する方向に分割された受光領域の差信号を第１の差信号とし、第２の検出部の前記記録トラックの延長方向に対応する方向に分割される受光領域の差信号を第２の差信号として、第１の差信号及び第２の差信号との演算より、前記集光レンズのオフセットが補正されたトラッキング制御信号が得られ、このトラッキング制御信号に基づいて、駆動部による調整状態を制御する制御部を設ける構成とする。
また、本発明は、上述の光記録再生装置において、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分とを個別に分離する分離部として、ウォラストンプリズムか、又はグラントムソンプリズムか、或いは偏光分離グレーティングを使用してもよい。
偏光分離グレーティングを用いる場合は、回折される0次光が、第１の検出部において検出され、＋１次光又は−１次光が、第２の検出部において検出される構成とする。
また、本発明による光学ピックアップは、上述の本発明構成の光記録再生装置において用いる構成とする。すなわち、光源からの光を開口数が１以上とされる集光レンズにより近接場光として光記録媒体に照射し、光記録媒体から反射された光を検出部に導く光学系と、検出部において検出された光出力をもとに集光レンズを駆動する駆動部とを備えた光学ピックアップにおいて、光記録媒体からの反射光のうち、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分の両方を反射するビームスプリッタと、このビームスプリッタで反射されたＰ偏光成分とＳ偏光成分とを分離する分離部と、この分離部で分離されたＰ偏光成分とＳ偏光成分とを個別に検出する検出部とを備える。そして検出部には、光記録媒体からの反射光のうち、光記録媒体へ入射する光の偏光と同じ偏光成分を検出する第１の検出部と、光記録媒体へ入射する光の偏光と直交する偏光成分を検出する第２の検出部とを少なくとも設け、第１及び第２の検出部はそれぞれ、光記録媒体の記録トラックの延長方向に対応する方向に少なくとも分割される２以上の受光領域を有する構成とする。そして、第1の検出部の記録トラックの延長方向に対応する方向に分割された受光領域の差信号が第1の差信号として外部に出力され、第２の検出部の前記記録トラックの延長方向に対応する方向に分割される受光領域の差信号が第２の差信号として外部に出力され、これら第1の差信号及び第２の差信号から、集光レンズのオフセットが補正されたトラッキング制御信号が外部において演算される構成とするものである。
また、本発明によるトラッキングエラー信号検出方法は、上述の光学ピックアップ、光記録再生装置において利用される方法である。すなわち、光源からの光を開口数が１以上とされる集光レンズにより近接場光として光記録媒体に照射し、光記録媒体から反射された光を検出して、その検出された光出力をもとに集光レンズを光記録媒体の記録トラック上に駆動する制御信号を得るトラッキングエラー検出方法であって、光記録媒体からの反射光のうち、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分とを個別に検出部において検出し、この検出部には、光記録媒体からの反射光のうち、光記録媒体へ入射する光の偏光と同じ偏光成分を検出する第1の検出部と、光記録媒体へ入射する光の偏光と直交する偏光成分を検出する第２の検出部とを少なくとも設ける。そして第1及び第２の検出部にそれぞれ、光記録媒体の記録トラックの延長方向に対応する方向に少なくとも分割される２以上の受光領域を設け、第1の検出部の記録トラックの延長方向に対応する方向に分割された受光領域の差信号を第1の差信号として出力し、第２の検出部の記録トラックの延長方向に対応する方向に分割される受光領域の差信号を第２の差信号として出力して、これら第1の差信号及び第２の差信号との演算より、集光レンズのオフセットが補正されたトラッキング制御信号を得る。
本発明によれば、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分の両方を反射させるビームスプリッタと、そのビームスプリッタで反射されたＰ偏光成分とＳ偏光成分とを分離して、分離された偏光成分のうち、光記録媒体に入射する光の偏光と直交する偏光成分の光強度を検出するようにしたことで、簡単かつ効率のよい構成でＳＩＬ等の近接場光照射手段と光記録媒体との距離に対応した信号を検出できるようになる。
特に、分離部として、ウォラストンプリズムか、又はグラントムソンプリズムか、或いは偏光分離グレーティングを用いることによって、簡易な光学系をもって光学ピックアップ、光記録再生装置を構成することが可能となる。
そして更に、この光記録媒体に入射する光の偏光と直交する偏光成分を検出する検出部に、光記録媒体の記録トラックの延長方向に対応する方向に少なくとも分割される受光領域を設けてその差信号（すなわち第２の差信号）を求めると、集光レンズの位置ずれによるオフセットの情報が含まれていることがわかった。
したがって、光記録媒体に入射する光の偏光と同じ偏光成分から検出される差信号（第１の差信号）、すなわちプッシュプル信号から、この第２の差信号を適切な係数を乗じて減算することにより、オフセットを補正したトラッキングエラー信号を得ることができる。
以上説明したように、本発明によれば、ニアフィールド光記録再生を行うにあたり、比較的簡易な光学系の構成をもってオフセットを補正したトラッキング信号を得ることが可能となる。
以下、本発明の実施の形態について説明するが、詳細な構成について説明する前に、以下の説明で使用する用語の定義について述べておくと、本明細書で光記録再生装置と述べた場合には、光記録媒体への記録と再生を行う記録再生装置だけでなく、光記録媒体への記録だけを行う記録装置や、光記録媒体からの再生だけを行う再生装置である場合も含むものとする。また、ここでの光記録媒体には、再生専用型や、記録可能型、記録再生型の光記録媒体を含むものであり、凹凸ピット、相変化記録、色素記録、光磁気記録などの記録再生を行う各種光記録媒体を含むものとする。
図１Ａ及びＢは、本発明による光記録再生装置の第1の実施形態例の概略構成図である。図１Ａは本発明の第1の実施形態例における光学ピックアップの一例の概略側面構成図であり、図１Ｂは図１Ａに示す光学ピックアップの検出部の平面構成を含む本発明の第1の実施形態例における光記録再生装置の一例の要部の概略構成図である。
図１Ａにおいて二点鎖線を付して示すように、この光学ピックアップ１００には、半導体レーザ等の光源１０１と、この光源１０１からの光を開口数が１以上とされる集光レンズ１０４により近接場光として光記録媒体９０に照射し、この光記録媒体９０から反射された光を検出部１２０に導く光学系３００と、集光レンズ１０４を駆動する２軸或いは３軸アクチュエータ等より成る駆動部１０７が設けられる。
光学系３００において光源１０１と集光レンズ１０４との間には、光源１０１からの光を透過し、光記録媒体９０からの反射光のうち、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分の両方を反射するビームスプリッタ１０２と、λ／４板（四分の一波長板）１０３がこの順に配置される。また、ビームスプリッタ１０３で反射されたＰ偏光成分とＳ偏光成分とを分離する分離部として、ウォラストンプリズム１１０を設け、このウォラストンプリズム１１０の出射側には、これにより分離されたＰ偏光成分とＳ偏光成分とを個別に検出する検出部１２０が設けられる。
この場合、集光レンズ１０４としては、光学レンズ１０５と、ＳＩＬ等の近接場光照射手段１０６とを設ける。ＳＩＬは、前述したように光記録媒体９０の表面に非常に近接して、すなわち記録再生用の光の波長の１０分の１程度、例えば５０ｎｍ程度のギャップを持って配置されるレンズであり、光記録媒体９０と近接した側の面を例えば平面とし、対物レンズに近接した側の面を球面として、厚みを球面の半径と同じとした、いわゆる半球型のレンズとする。或いは、レンズを構成する球面の半径よりも厚みを持たせた超半球型のレンズとしてもよい。また、光記録媒体と近接した側の面については、レーザ光の光束が通過する中央部だけを平面として、その周囲を円錐状、階段状などに削った形状としてもよい。以下の説明では光記録媒体９０と近接した側の面については単に先端面と述べるが、この面は微小な範囲で曲面状でもよく、少なくともレーザ光の光束が通過する領域の面を指す。
このように、光学レンズ１０４と近接場光照射手段１０５とで集光レンズを構成することで、集光レンズの開口数（ＮＡ）が１以上となり、ニアフィールド光記録再生方式の記録や再生が可能となる。なお、近接場光照射手段１０５としては例えばＳＩＭ（Solid Immersion Mirror：ソリッドイマージョンミラー）などを用いることもできる。
このような光学ピックアップ１００において、光源１０１から出射された光は、ビームスプリッタ１０２を通過して、１／４波長板に入射させる。この半導体レーザ１０１から入射した光束は、ビームスプリッタ１０２を直進させて、λ／４板１０３に入射させる。λ／４板１０３は、結晶軸が入射偏光方向に対して４５°傾けられて配置させてあり、入射光を円偏光として出射させ、この出射光は集光レンズ１０４により近接場光として光記録媒体９０の信号記録面に入射される。
光記録媒体９０の表面で反射した光は、近接場光照射手段１０６、光学レンズ１０５を介して再びλ／４板１０３に入射され、λ／４板１０３を透過することにより、円偏光から直線偏光となる。このλ／４板１０３を透過した光束は、ビームスプリッタ１０２によりそのＳ偏光成分とＰ偏光成分の両方の偏光成分が側方に反射される。このビームスプリッタ１０２は、例えば光学レンズ１０４側から入射した光を、反射面で５０％側方に反射させる。
ビームスプリッタ１０２で側方に反射された戻り光は、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分との分離部に入射させる。この例では、分離部として、ウォラストンプリズム１１０を使用してあり、ウォラストンプリズム１１０でＳ偏光成分とＰ偏光成分とに分離させ、その分離されたＳ偏光成分とＰ偏光成分のうち、光記録媒体９０に入射された光と同一の偏光成分の光を、検出部１２０の第１の検出部１２１に、光記録媒体９０に入射された光と異なる偏光成分の光を第２の検出部１２２に、それぞれ入射させる。
ウォラストンプリズム１１０は、図２Ａに示すように、第１のプリズム１１１と第２のプリズム１１２の２つのプリズムを貼り合わせて構成される。これ２つのプリズム１１１及び１１２は、その結晶のＣ軸が、図２Ｂにおいて矢印Ｃ１及びＣ２で示すように、９０°異なるようにして貼り合わせてある。この２つのプリズム１１１及び１１２の貼り合わせ面１１３は、図２Ａに示すように、光の進行方向を矢印ｘ１、入射面内の横方向を矢印ｙ１、縦方向を矢印ｚ１で示す、入射面に対し矢印ｘ１で示す進行方向に傾斜した面となる。この貼り合わせ面１１３での屈折により、入射光Ｌ１は偏光成分によって矢印Ｌ２及びＬ３で示すように分離される。すなわち、第１のプリズム１１１のＣ軸方向と同じ方向の偏光成分の光は、貼り合わせ面１１３で、
ｎ１×ｓｉｎθ１＝ｎ２×ｓｉｎθＯ１
を満たす射出角度θＯ１をもつ。ただし、θｉ１は入射角度とする。また、図２Ｂに示すように、ｎ１はＣ軸方向の屈折率、ｎ２は反対方向の屈折率とする。また、第１のプリズム１１１のＣ軸方向と逆方向の偏光成分の光は、貼り合わせ面１１３で、
ｎ２×ｓｉｎθ１＝ｎ１×ｓｉｎθＯ２
を満たす射出角度θＯ２をもつ。
従って、このウォラストンプリズム１１０を透過した光の出射部に、第１及び第２の検出部１２１及び１２２が同一面上に隣接して配置された検出部１２０を配置することで、光記録媒体９０へ入射する光の偏光と同じ偏光成分が検出部１２０の第１の検出部１２１に入射し、他方の偏光成分、すなわち光記録媒体９０へ入射する光の偏光と直交する偏光成分が第２の検出部１２２に入射するように構成することができる。
この場合、１つのビームスプリッタ１０２と、１つの分離部、すなわちウォラストンプリズム１１０を使用した簡単な構成で、光記録媒体９０からの反射光のＳ偏光成分とＰ偏光成分とを個別に検出できるようになり、従来のように複数のビームスプリッタや偏光ビームスプリッタを使用する場合に比べて光学ピックアップの構成を簡単にすることができ、光学ピックアップの小型化にも貢献する。
また、ウォラストンプリズム１１０から出射される２つの偏光成分が近接しているため、同一半導体基板等の同一基体上の隣接した２つの位置に受光部を設けた小型の検出部１２０を用いることが可能となる。従来のように異なる位置に個別に、複数の光検出器を配置する場合に比べて、光検出器の構成を簡単にすることができる。また、本例の光学ピックアップを光記録再生装置に取付けることで、記録再生装置の構成の簡易化や小型化にも貢献する。
次に、図１Ｂを参照して、これらの検出部１２０において出力される信号の検出方法について説明する。
本発明においては、図１Ｂに示すように、第１及び第２の検出部１２１及び１２２にそれぞれ、光記録媒体９０の記録トラックの延長方向に対応する方向に少なくとも分割される２以上の受光領域Ａ１及びＢ１、Ａ２及びＢ２を設ける構成とする。
なお、図１Ａにおいては、光記録媒体９０が例えばディスク状である場合、半径方向（ラディアル方向）をｘ軸、記録トラックの延長方向（いわゆるタンジェンシャル方向）をｙ軸、光記録媒体９０の表面と垂直な方向（光学系３００の光軸とほぼ合致する）をｚ軸方向として示す。図１Ｂにおいては、これらの方向に対応する方向をそれぞれｘ軸、ｙ軸及びｚ軸として示している。第１及び第２の検出部１２１はそれぞれｙ軸方向に沿う分割線をもって２分割された例を示す。
そして第１の検出部１２１の各受光領域Ａ１及びＢ１の和信号が加算器１２８により演算され、ＲＦ再生信号として出力される。これを第１の和信号とする。また、受光領域Ａ１及びＢ１の差信号が減算器１２９により演算されて、第１の差信号として出力される。
第２の検出部１２２の受光領域Ａ２及びＢ２の和信号が加算器１２４により演算されて、ギャップエラー信号ＧＥとして出力される。これを第２の和信号とする。また受光領域Ａ２及びＢ２の差信号は、減算器１２５により演算されて出力される。これを第２の差信号とする。
この第２の差信号は、後述するように集光レンズのオフセットの情報を含む信号である。したがって、この第２の差信号に、出力値を調整する係数ｋを乗算器１２５により乗算した信号ＰＰ２を、第１の差信号ＰＰ１から減算器１２７により減算することによって、オフセットが補正されたトラッキング制御信号ＴＥを得ることができる。
このようにして得られたトラッキングエラー信号ＴＥ及び上述のギャップエラー信号ＧＥを制御部２００に入力する。制御部２００は、検出部１２０から得られるトラッキングエラー信号及びギャップエラー信号の光強度を所定の強度に維持させるように、サーボ回路２０１に指令を送り、駆動部１０７を適切に駆動する信号Ｓａを出力することによって、光学記録媒体９０の所定の記録トラック上に集光レンズ１０４を配置すると共に、光記録媒体９０の表面とＳＩＬ等の近接場光照射手段１０６の先端部との間隔を一定の距離に維持させる。ここではＳＩＬ等の近接場光照射手段１０６は光学レンズ１０５と一体に駆動部１０７により位置が制御される構成としてある。このようにして、光記録媒体９０上に近接場光を照射した記録及び／又は再生を行うことができる。
なお、第１の和信号から得られるＲＦ信号は、光記録媒体９０のピットの凹凸や記録マークに対応した信号となり、光記録媒体９０に記録された情報を再生することができる。第２の和信号は、光記録媒体９０の表面とＳＩＬ等の近接場光照射手段１０６の先端面との間の距離に対応して光強度が変化するギャップエラー信号ＧＥとなる。
この第２の和信号がギャップエラー信号になることについては、前述の本発明出願人の出願による特表２００３−２１５８３号公報において説明される原理と同じである。すなわち、半導体レーザ等の光源より発せられ光記録媒体により反射された反射光（戻り光）のうち、光記録媒体の表面とＳＩＬ等の先端面との間の距離が０であるときの反射光の偏光状態に対し直交する偏光状態の成分を検出することによって、光記録媒体の表面とＳＩＬの先端面との間の距離に対応したギャップエラー信号が得られるようになっている。
次に、上述の第２の差信号が集光レンズのオフセットの情報を含むことについて以下説明する。
上述の構成の光学ピックアップ３００を有する光記録再生装置によって、光記録媒体９０の再生を行った場合の戻り光量の分布をシミュレーションした。この結果を図３Ａ及びＢに示す。この例においては、集光レンズ１０４の開口数ＮＡを１．８４、近接場光照射手段１０６としてＳＩＬを用い、その屈折率を２．０７５とした。図３Ａは第１の検出部１２１上の光分布を示し、図３Ｂは第２の検出部１２２上の光分布を示す。図３Ａ及びＢからわかるように、第２の検出部１２２側の分布は中央の光量が少なく、通常の再生特性とは異なることが予想される。
図４Ａ及びＢに、記録トラックのトラックピッチが０．１６μｍ、深さ２０ｎｍのグルーブを横切ったときの信号を示す。図４Ａにおいて、実線ａ１は第１の検出部１２１から得られる第１の和信号、すなわちＲＦ信号、実線ａ２は第１の検出部１２２から得られる第１の差信号、すなわちプッシュプル信号ＰＰ１を示す。また、図４Ｂにおいては、実線ｂ１は第２の検出部１２２から得られる第２の和信号、すなわちギャップエラー信号、実線ｂ２は第２の検出部１２２から得られる差信号ＰＰ２を示す。図４Ａ及びＢを比較すると、第２の検出部１２２から得られる第２の差信号ＰＰ２は、第１の差信号ＰＰ１に対して非常に小さいことがわかる。
図５Ａ及びＢにおいては、同様の記録トラックの構成の光記録媒体に対し、集光レンズが０．１ｍｍトラックの延長方向と垂直な方向にシフトしている場合の各信号を示す。図５Ａにおいて、実線ｃ１は第１の検出部１２１から得られる第１の和信号、すなわちＲＦ信号、実線ｃ２は第１の検出部１２２から得られる第１の差信号、すなわちプッシュプル信号ＰＰ１を示す。また、図５Ｂにおいては、実線ｄ１は第２の検出部１２２から得られる第２の和信号、すなわちギャップエラー信号、実線ｄ２は第２の検出部１２２から得られる差信号ＰＰ２を示す。
それぞれ位置０での信号レベルはオフセットがない状態からずれており、検出部上での光分布のシフトにより、プッシュプル信号のオフセットがのっていることがわかる。しかしながら、第１の検出部１２１側のプッシュプル信号の（オフセット）／（振幅）に対して、第２の検出部１２２側の（オフセット）／（振幅）は非常に小さいことがわかる。すなわち、第２の検出部１２２側で検出される信号は解像度が悪く、検出部上の光分布シフトによるオフセットに対してグルーブを横切ったときの本来のトラッキングエラー信号レベルが小さい。
したがって、新たにトラッキングエラー信号ＴＥを、
ＴＥ＝ＰＰ１−ｋ×ＰＰ２
という演算により得ることによって、オフセットをキャンセルすることができる。図６に示すように、実線ｅ１で示すＰＰ１からｋ×ＰＰ２を差し引いた実線ｅ２で示す信号が、オフセットが補正されたトラッキングエラー信号となる。
なお、この例においては、図５Ａにおいて実線ｃ２で示す信号ＰＰ１の平均値ａｒが−０．０１７１であり、図５Ｂにおいて実線ｄ２で示す信号ＰＰ２の平均値ａｇが−０．００７３であるので、係数ｋとしては、
ｋ＝（−０．０１７１）／（−０．００７３）≒２．３
とした場合を図６に示している。
係数ｋは、その他光記録媒体の記録トラックのグルーブの形状すなわちトラックピッチや深さ、また集光レンズの開口数などによって変化する値であり、目的とする光記録媒体及びこれを用いる光記録再生装置の光学系の条件に対応して適宜選定することが望ましい。
以上説明したように、ギャップエラー信号が得られる第２の検出部１２２において、光記録媒体９０の記録トラックの延長方向と対応する方向に分割した受光領域の差信号には集光レンズのオフセット情報が含まれ、かつトラッキングエラー信号成分が殆どないことから、上述の図１Ｂにおいて説明した構成において演算処理を行うことによって、良好にオフセットが補正されたトラッキングエラー信号が得られることが分かる。
次に、本発明の第２の実施形態例を、図７Ａ及びＢを参照して説明する。この図７Ａ及びＢにおいて、第１の実施形態例で説明した図１Ａ及びＢに対応する部分には同一符号を付して示す。
上述の第１の実施形態例においては、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分を分離する分離部として、ウォラストンプリズム１１０を使用したが、本実施形態例では、分離部として図７Ａに示すように、グラントムソンプリズム１３０を使用するようにしたものである。それ以外の光学系の構成については、第１の実施形態例で説明した光学ピックアップ１００と同じ構成である。
図７Ａ及びＢは、本発明による光記録再生装置の第２の実施形態例の概略構成図である。図７Ａは本発明の光学ピックアップの一実施形態例の概略側面構成図であり、図７Ｂは図７Ａに示す光学ピックアップの検出部の平面構成を含む本発明の光記録再生装置の一実施形態例の要部の概略構成図である。
図７Ａにおいて二点鎖線を付して示すように、この光学ピックアップ１００には、半導体レーザ等の光源１０１と、この光源１０１からの光を開口数が１以上とされる集光レンズ１０４により近接場光として光記録媒体９０に照射し、この光記録媒体９０から反射された光を検出部１４０に導く光学系３００と、集光レンズ１０４を駆動する２軸或いは３軸アクチュエータ等より成る駆動部１０７が設けられる。
光学系３００において光源１０１と集光レンズ１０４との間には、光源１０１からの光を透過し、光記録媒体９０からの反射光のうち、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分の両方を反射するビームスプリッタ１０２と、λ／４板１０３がこの順に配置される。また、ビームスプリッタ１０３で反射されたＰ偏光成分とＳ偏光成分とを分離する分離部として、グラントムソンプリズム１３０を設け、このグラントムソンプリズム１３０の出射側には、これにより分離されたＰ偏光成分とＳ偏光成分とを個別に検出する検出部１４０が設けられる。
この場合においても、集光レンズ１０４としては、光学レンズ１０５と、ＳＩＬ等の近接場光照射手段１０６とを設ける。ＳＩＬについては、前述の第１の実施形態例において説明した例と同様であるので説明を省略する。
このような光学ピックアップ１００において、光源１０１から出射された光は、ビームスプリッタ１０２を通過して、λ／４板１０３に入射される。λ／４板１０３は、結晶軸が入射偏光方向に対して４５°傾けられて配置させてあり、入射光を円偏光として出射させ、この出射光は集光レンズ１０４により近接場光として光記録媒体９０の信号記録面に入射される。
光記録媒体９０の表面で反射した光は、近接場光照射手段１０６、光学レンズ１０５を介して再びλ／４板１０３に入射され、λ／４板１０３を透過することにより、円偏光から直線偏光となる。このλ／４板１０３を透過した光束は、ビームスプリッタ１０２によりそのＳ偏光成分とＰ偏光成分の両方の偏光成分が側方に反射される。このビームスプリッタ１０２は、例えば光学レンズ１０４側から入射した光を、反射面で５０％側方に反射させる。
ビームスプリッタ１０２で側方に反射された戻り光は、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分との分離部に入射させる。この例では、分離部として、グラントムソンプリズム１３０を使用してあり、グラントムソンプリズム１３０でＳ偏光成分とＰ偏光成分とに分離させ、その分離されたＳ偏光成分とＰ偏光成分のうち、光記録媒体９０に入射された光と同一の偏光成分の光を、検出部１４０の第１の検出部１４１に、光記録媒体９０に入射された光と異なる偏光成分の光を第２の検出部１４２に、それぞれ入射させる。
グラントムソンプリズム１３０は、図８Ａに示すように、ガラス１３１とプリズム１３２とを貼り合わせ面１３３で貼り合わせて構成させてある。貼り合わせ面１３３は、光の進行方向を矢印ｘ２、入射面内の横方向を矢印ｙ２、縦方向を矢印ｚ２で示すと、入射面に対し矢印ｘ２で示す進行方向に傾斜した面となる。この貼り合わせ面１３３での屈折により、プリズム１３２のＣ軸方向と同じ方向の偏光の光は、貼り合わせ面１３３で、入射光Ｌ４は偏光成分によって矢印Ｌ５及びＬ６で示すように分離される。すなわち、プリズム１３２のＣ軸方向と同じ方向の偏光成分の光は、貼り合わせ面１３３で、
ｎＧ×ｓｉｎθｉ２＝ｎ３×ｓｉｎθＯ３
を満たす射出角度θＯ３をもつ。ただし、入射角度をθｉ２とし、図８Ｂに示すように、ガラスの屈折率をｎＧ、プリズム１３２の矢印ｃ３で示すＣ軸方向の屈折率をｎ３とする。また、プリズム１３２のＣ軸方向と逆方向の偏光の光は、貼り合わせ面で、
ｎＧ×ｓｉｎθｉ２＝ｎ４×ｓｉｎθＯ４
を満たす射出角度θＯ４をもつ。ただし、プリズム１３２の反対方向の屈折率をｎ４とする。
従って、このグラントムソンプリズム１３０を透過した光の出射部に、第１及び第２の検出部１４１及び１４２が同一面上に隣接して配置された検出部１４０を配置することで、光記録媒体９０へ入射する光の偏光と同じ偏光成分が検出部１４０の第１の検出部１４１に入射し、他方の偏光成分、すなわち光記録媒体９０へ入射する光の偏光と直交する偏光成分が第２の検出部１４２に入射するように構成することができる。
この場合、１つのビームスプリッタ１０２と、１つの分離部、すなわちグラントムソンプリズム１３０を使用した簡単な構成で、光記録媒体９０からの反射光のＳ偏光成分とＰ偏光成分とを個別に検出できるようになり、従来のように複数のビームスプリッタや偏光ビームスプリッタを使用する場合に比べて光学ピックアップの構成を簡単にすることができ、光学ピックアップの小型化にも貢献する。
また、グラントムソンプリズム１３０から出射される２つの偏光成分が近接しているため、同一半導体基板等の同一基体上の隣接した２つの位置に受光部を設けた小型の検出部１４０を用いることが可能となる。従来のように異なる位置に個別に、複数の光検出器を配置する場合に比べて、光検出器の構成を簡単にすることができる。また、本例の光学ピックアップを光記録再生装置に取付けることで、記録再生装置の構成の簡易化や小型化にも貢献する。
なお、上述の第１の実施形態例で説明したウォラストンプリズム１１０とグラントムソンプリズム１３０では、２つの偏光成分の射出角度が異なるため、本例で使用する検出部１４０は、第１の実施形態例で説明した検出部１２０とは、第１及び第２の検出部１４１及び１４２の間隔など、その配置位置を若干異なる位置に設定する必要がある。
そして本例においても、図７Ｂに示すように、第１及び第２の検出部１４１及び１４２にそれぞれ、光記録媒体９０の記録トラックの延長方向に対応する方向に少なくとも分割される２以上の受光領域Ａ３及びＢ３、Ａ４及びＢ４を設ける構成とする。
この例においても、図７Ａにおいて、光記録媒体９０が例えばディスク状である場合、半径方向（ラディアル方向）をｘ軸、記録トラックの延長方向（いわゆるタンジェンシャル方向）をｙ軸、光記録媒体９０の表面と垂直な方向（光学系３００の光軸とほぼ合致する）をｚ軸方向として示す。図７Ｂにおいては、これらの方向に対応する方向をそれぞれｘ軸、ｙ軸及びｚ軸として示している。この場合も第１及び第２の検出部１４１はそれぞれｙ軸方向に沿う分割線をもって２分割された例を示す。
そして第１の検出部１４１の各受光領域Ａ３及びＢ３の和信号が加算器１２８により演算され、ＲＦ再生信号として出力される。これを第１の和信号とする。また、受光領域Ａ３及びＢ３の差信号が減算器１２９により演算されて、第１の差信号として出力される。
第２の検出部１４２の受光領域Ａ４及びＢ４の和信号が加算器１２４により演算されて、ギャップエラー信号ＧＥとして出力される。これを第２の和信号とする。また受光領域Ａ４及びＢ４の差信号は、減算器１２５により演算されて出力される。これを第２の差信号とする。
この第２の差信号は、前述の第１の実施形態例において説明したように、集光レンズのオフセットの情報を含み、トラッキング情報をほとんど含まない信号である。したがって、この第２の差信号に、出力値を調整する係数ｋを乗算器１２５により乗算した信号ＰＰ２を、第１の差信号ＰＰ１から減算器１２７により減算することによって、この場合もオフセットが補正されたトラッキング制御信号ＴＥを得ることができる。
このようにして得られたトラッキングエラー信号ＴＥ及び上述のギャップエラー信号ＧＥを制御部２００に入力する。制御部２００は、検出部１４０から得られるトラッキングエラー信号及びギャップエラー信号の光強度を所定の強度に維持させるように、サーボ回路２０１に指令を送り、駆動部１０７を適切に駆動する信号Ｓａを出力することによって、光学記録媒体９０の所定の記録トラック上に集光レンズ１０４を配置すると共に、光記録媒体９０の表面とＳＩＬ等の近接場光照射手段１０６の先端部との間隔を一定の距離に維持させる。このようにして、光記録媒体９０上に近接場光を照射した記録及び／又は再生を行うことができる。
この場合においても、第１の和信号から得られるＲＦ信号は、光記録媒体９０のピットの凹凸や記録マークに対応した信号となり、光記録媒体９０に記録された情報を再生することができる。第２の和信号は、光記録媒体９０の表面とＳＩＬ等の近接場光照射手段１０６の先端面との間の距離に対応して光強度が変化するギャップエラー信号ＧＥとなる。
従って、第１の実施形態例で説明した光学ピックアップ及び光記録再生装置と同様に、本実施形態例においても、光学ピックアップの構成の簡易化、小型化などを図ることができ、記録再生装置の構成の簡易化や小型化にも貢献する。
次に、本発明の第３の実施の形態を、図９Ａ及びＢを参照して説明する。この図９Ａ及びＢにおいて、第１及び第２の実施形態例で説明した図１Ａ及びＢ、図７Ａ及びＢに対応する部分には同一符号を付す。
上述の第１及び第２の実施形態例では、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分を分離する分離部として、ウォラストンプリズム又はグラントムソンプリズムを使用したが、本例においては、分離部として、偏光分離グレーティングを使用するようにしたものである。それ以外の光学系の基本的な構成については、第１及び第２の実施形態例で説明した光学ピックアップと同じ構成である。
図９Ａ及びＢは、本発明による光記録再生装置の第３の実施形態例の概略構成図である。図９Ａは本発明の光学ピックアップの一実施形態例の概略側面構成図であり、図９Ｂは図９Ａに示す光学ピックアップの検出部の平面構成を含む本発明の光記録再生装置の一実施形態例の要部の概略構成図である。
図９Ａにおいて二点鎖線を付して示すように、この光学ピックアップ１００には、半導体レーザ等の光源１０１と、この光源１０１からの光を開口数が１以上とされる集光レンズ１０４により近接場光として光記録媒体９０に照射し、この光記録媒体９０から反射された光を検出部１２０に導く光学系３００と、集光レンズ１０４を駆動する２軸或いは３軸アクチュエータ等より成る駆動部１０７が設けられる。
光学系３００において光源１０１と集光レンズ１０４との間には、光源１０１からの光を透過し、光記録媒体９０からの反射光のうち、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分の両方を反射するビームスプリッタ１０２と、λ／４板１０３がこの順に配置される。また、ビームスプリッタ１０３で反射されたＰ偏光成分とＳ偏光成分とを分離する分離部として、偏光分離グレーティング１５０を設け、この偏光分離グレーティング１５０の出射側には、これにより分離されたＰ偏光成分とＳ偏光成分とを個別に検出する検出部１６０が設けられる。
この場合においても、集光レンズ１０４としては、光学レンズ１０５と、ＳＩＬ等の近接場光照射手段１０６とを設ける。ＳＩＬについては、前述の第１の実施形態例において説明した例と同様であるので説明を省略する。
このような光学ピックアップ１００において、光源１０１から出射された光は、ビームスプリッタ１０２を通過して、λ／４板１０３に入射される。λ／４板１０３は、結晶軸が入射偏光方向に対して４５°傾けられて配置させてあり、入射光を円偏光として出射させ、この出射光は集光レンズ１０４により近接場光として光記録媒体９０の信号記録面に入射される。
光記録媒体９０の表面で反射した光は、近接場光照射手段１０６、光学レンズ１０５を介して再びλ／４板１０３に入射され、λ／４板１０３を透過することにより、円偏光から直線偏光となる。このλ／４板１０３を透過した光束は、ビームスプリッタ１０２によりそのＳ偏光成分とＰ偏光成分の両方の偏光成分が側方に反射される。このビームスプリッタ１０２は、例えば光学レンズ１０４側から入射した光を、反射面で５０％側方に反射させる。
ビームスプリッタ１０２で側方に反射された戻り光は、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分との分離部に入射させる。この例では、分離部として、偏光分離グレーティング１５０を使用してあり、偏光分離グレーティング１５０でＳ偏光成分とＰ偏光成分とに分離させ、その分離されたＳ偏光成分とＰ偏光成分のうち、光記録媒体９０に入射された光と同一の偏光成分の光を、検出部１６０の第１の検出部１６１に、光記録媒体９０に入射された光と異なる偏光成分の光を第２の検出部１６２に、それぞれ入射させる。
偏光分離グレーティング１５０は、基板として例えばＬｉＮｂＯ３などの結晶で構成され、基板表面にはリチウム（Ｌｉ）を水素（Ｈ）で置換した水素置換領域よりなる屈折率変調領域１５１がグレーティング状に形成してある。図１０Ａに示すように、光の進行方向を矢印ｘ３、入射面内横方向を矢印ｙ３、縦方向を矢印ｚ３として示すと、グレーティングを構成する屈折率変調領域１５１は矢印ｙ３で示す方向に延長し、矢印ｚ３で示す方向に周期構造を有するストライプ状に形成される。この偏光分離グレーティング１５０に矢印Ｌ７で示すように光を入射すると、光は矢印Ｌ８で示す光と、Ｌ９及びＬ１０で示す光として出射される。
ここで、図１０Ｂに示すように、矢印ｃ４で示すＣ軸方向の屈折率をｎ５、反対方向の屈折率をｎ６とする。図１０Ｂに示すように、ＬｉＮｂＯ３などの結晶のＣ軸は矢印ｙ３で示す入射面の横方向に選定される。
図１０Ｃに示すように、置換された屈折率変調領域１５１の厚みをＴとすると、Ｃ軸方向の偏光成分に関しては、屈折率変調領域１５１とそれ以外の領域で、２π（ｎ５−ｎ６）Ｔ／λの位相差が生じ、グレーティングとして作用する。すなわち±１次回折光として出射される。一方、Ｃ軸と反対方向の偏光成分に関しては、置換された領域とそうでない領域で屈折率差がないので光は素通りし、０次光として出射される。グレーティングのピッチをＰとすると、回折されるＣ軸方向の偏光成分の角度θはλ／Ｐ＝ｓｉｎθで与えられる。
従って、図９Ｂに示すように、この偏光分離グレーティング１５０を透過した光の出射部に、第１及び第２の検出部１６１及び１６２が同一面上に隣接して配置された検出部１６０を配置することで、光記録媒体９０へ入射する光の偏光と同じ偏光成分が検出部１６０の第１の検出部１６１に入射し、他方の偏光成分、すなわち光記録媒体９０へ入射する光の偏光と直交する偏光成分が第２の検出部１６２に入射するように構成することができる。本例においては、偏光分離グレーティング１５０により回折される＋１次回折光と０次回折光のみをそれぞれ第１及び第２の検出部１６１及び１６２に入射して利用する場合を示す。
この場合においても、１つのビームスプリッタ１０２と、１つの分離部、すなわち偏光分離グレーティング１５０を使用した簡単な構成で、光記録媒体９０からの反射光のＳ偏光成分とＰ偏光成分とを個別に検出できるようになり、従来のように複数のビームスプリッタや偏光ビームスプリッタを使用する場合に比べて光学ピックアップの構成を簡単にすることができ、光学ピックアップの小型化にも貢献する。
また、偏光分離グレーティング１５０から出射される２つの偏光成分が近接しているため、同一半導体基板等の同一基体上の隣接した２つの位置に受光部を設けた小型の検出部１６０を用いることが可能となる。従来のように異なる位置に個別に、複数の光検出器を配置する場合に比べて、光検出器の構成を簡単にすることができる。また、本例の光学ピックアップを光記録再生装置に取付けることで、記録再生装置の構成の簡易化や小型化にも貢献する。
なお、上述の第１及び第2の実施形態例で説明したウォラストンプリズム１１０、グラントムソンプリズム１３０と偏光分離グレーティング１５０では、２つの偏光成分の射出角度が異なるため、本例で使用する検出部１６０は、第１及び第２の実施形態例で説明した検出部1２０及び１４０とは、第１及び第２の検出部１６１及び１６２の間隔など、その配置位置を若干異なる位置に設定する必要がある。
そして本例においても、図９Ｂに示すように、第１及び第２の検出部１６１及び１６２にそれぞれ、光記録媒体９０の記録トラックの延長方向に対応する方向に少なくとも分割される２以上の受光領域Ａ５及びＢ５、Ａ６及びＢ６を設ける構成とする。
この例においても、図９Ａにおいて、光記録媒体９０が例えばディスク状である場合、半径方向（ラディアル方向）をｘ軸、記録トラックの延長方向（いわゆるタンジェンシャル方向）をｙ軸、光記録媒体９０の表面と垂直な方向（光学系３００の光軸とほぼ合致する）をｚ軸方向として示す。図９Ｂにおいては、これらの方向に対応する方向をそれぞれｘ軸、ｙ軸及びｚ軸として示している。この場合も第１及び第２の検出部１６１はそれぞれｙ軸方向に沿う分割線をもって２分割された例を示す。
そして第１の検出部１６１の各受光領域Ａ５及びＢ５の和信号が加算器１２８により演算され、ＲＦ再生信号として出力される。これを第１の和信号とする。また、受光領域Ａ５及びＢ５の差信号が減算器１２９により演算されて、第１の差信号として出力される。
第２の検出部１６２の受光領域Ａ６及びＢ６の和信号が加算器１２４により演算されて、ギャップエラー信号ＧＥとして出力される。これを第２の和信号とする。また受光領域Ａ６及びＢ６の差信号は、減算器１２５により演算されて出力される。これを第２の差信号とする。
この第２の差信号は、前述の第１の実施形態例において説明したように、集光レンズのオフセットの情報を含み、トラッキング情報をほとんど含まない信号である。したがって、この第２の差信号に、出力値を調整する係数ｋを乗算器１２５により乗算した信号ＰＰ２を、第１の差信号ＰＰ１から減算器１２７により減算することによって、この場合もオフセットが補正されたトラッキング制御信号ＴＥを得ることができる。
このようにして得られたトラッキングエラー信号ＴＥ及び上述のギャップエラー信号ＧＥを制御部２００に入力する。制御部２００は、検出部１６０から得られるトラッキングエラー信号及びギャップエラー信号の光強度を所定の強度に維持させるように、サーボ回路２０１に指令を送り、駆動部１０７を適切に駆動する信号Ｓａを出力することによって、光学記録媒体９０の所定の記録トラック上に集光レンズ１０４を配置すると共に、光記録媒体９０の表面とＳＩＬ等の近接場光照射手段１０６の先端部との間隔を一定の距離に維持させる。このようにして、光記録媒体９０上に近接場光を照射した記録及び／又は再生を行うことができる。
この場合においても、第１の和信号から得られるＲＦ信号は、光記録媒体９０のピットの凹凸や記録マークに対応した信号となり、光記録媒体９０に記録された情報を再生することができる。第２の和信号は、光記録媒体９０の表面とＳＩＬ等の近接場光照射手段１０６の先端面との間の距離に対応して光強度が変化するギャップエラー信号ＧＥとなる。従って、第１の実施形態例で説明した光学ピックアップ及び光記録再生装置と同様に、本実施形態例においても、光学ピックアップの構成の簡易化、小型化などを図ることができ、記録再生装置の構成の簡易化や小型化にも貢献する。
次に、上述の第３の実施形態例と同様に、偏光成分の分離部として偏光分離グレーティングを用いるが、分離された0次光と、±1次回折光とを検出してトラッキングエラー信号の演算に用いる場合について説明する。
図１１Ａ及びＢは、本発明による光記録再生装置の第４の実施形態例の概略構成図である。図１１Ａは本発明の光学ピックアップの一実施形態例の概略側面構成図であり、図１１Ｂは図１１Ａに示す光学ピックアップの検出部の平面構成を含む本発明の光記録再生装置の一実施形態例の要部の概略構成図である。
なお、本例の光学ピックアップ及び光記録再生装置においては、上述の第３の実施形態例において、検出部とその演算処理を行う部分を除き同一の構成とするものであり、図１１Ａ及びＢにおいて、図９Ａ及びＢと対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
この例においては、分離部として偏光分離グレーティング１５０を設け、その出射部に、第１〜第３の検出部１８１〜１８３が同一面上に隣接して配置された検出部１８０を配置するものである。この第１〜第３の検出部１８１〜１８３は、図１１Ｂに示すように、第１の検出部１８１を中央に配置してその両側に第２及び第３の検出部１８２及び１８３を配置する。
そして、第１の検出部１８１において、偏光分離グレーティング１５０により分離された光記録媒体９０へ入射する光の偏光と同じ偏光成分が検出部１８０の第１の検出部１８１に入射する。また、他方の偏光成分、すなわち光記録媒体９０へ入射する光の偏光と直交する偏光成分が第２及び第３の検出部１８２及び１８３に入射するように構成することができる。
この場合も上述の第３の実施形態例と同様に、１つのビームスプリッタ１０２と、１つの分離部、すなわち偏光分離グレーティング１５０を使用した簡単な構成で、光記録媒体９０からの反射光のＳ偏光成分とＰ偏光成分とを個別に検出できるようになり、従来のように複数のビームスプリッタや偏光ビームスプリッタを使用する場合に比べて光学ピックアップの構成を簡単にすることができ、光学ピックアップの小型化にも貢献する。
また、偏光分離グレーティング１５０から出射される２つの偏光成分が近接しているため、同一半導体基板等の同一基体上の隣接した３つの位置に受光部を設けた小型の検出部１８０を用いることが可能となる。従来のように異なる位置に個別に、複数の光検出器を配置する場合に比べて、光検出器の構成を簡単にすることができる。また、本例の光学ピックアップを光記録再生装置に取付けることで、記録再生装置の構成の簡易化や小型化にも貢献する。
そして本例においては、図１１Ｂに示すように、第１〜第３の検出部１８１〜１８３にそれぞれ、光記録媒体９０の記録トラックの延長方向に対応する方向に少なくとも分割される２以上の受光領域Ａ７及びＢ７、Ａ８及びＢ８、Ａ９及びＢ９を設ける構成とする。
そして第１の検出部１８１の各受光領域Ａ７及びＢ７の和信号が加算器１２８により演算され、ＲＦ再生信号として出力される。これを第１の和信号とする。また、受光領域Ａ７及びＢ７の差信号が減算器１２９により演算されて、第１の差信号として出力される。
この場合、第２及び第３の検出部１８２及び１８３の同一側の受光領域Ａ７及びＡ９、Ｂ８及びＢ９が先ず加算器１７１及び１７２により加算される。そして、それぞれ加算されたＡ７及びＡ８、Ｂ７及びＢ８の和信号が加算器１２４により演算されて、ギャップエラー信号ＧＥとして出力される。これを第２の和信号とする。また受光領域Ａ７及びＡ８の和と受光領域Ｂ７及びＢ８の和との差信号は、減算器１２５により演算されて出力される。これを第２の差信号とする。
この第２の差信号は、前述の第１の実施形態例において説明したように、集光レンズのオフセットの情報を含み、トラッキング情報をほとんど含まない信号である。したがって、この第２の差信号に、出力値を調整する係数ｋを乗算器１２５により乗算した信号ＰＰ２を、第１の差信号ＰＰ１から減算器１２７により減算することによって、この場合もオフセットが補正されたトラッキング制御信号ＴＥを得ることができる。
このようにして得られたトラッキングエラー信号ＴＥは、例えば偏光分離グレーティング１５０のグレーティングの延長方向が、光記録媒体９０の記録トラックの延長方向と対応する方向、すなわち図１１Ａにおいてｙ軸方向に沿う方向に対してずれを生じた場合においても、±１次回折光の和信号をとって演算処理することによって、このずれをキャンセルことができるという利点を有する。
そしてこのトラッキングエラー信号及び上述のギャップエラー信号ＧＥを制御部２００に入力して、制御部２００サーボ回路２０１に指令を送り、駆動部１０７を適切に駆動する信号Ｓａを出力することによって、光学記録媒体９０の所定の記録トラック上に集光レンズ１０４を配置すると共に、光記録媒体９０の表面とＳＩＬ等の近接場光照射手段１０６の先端部との間隔を一定の距離に維持させることは上述の第３の実施形態例と同様である。このようにして、本例においても、光記録媒体９０上に近接場光を照射した記録及び／又は再生を行うことができる。
この場合においても、第１の和信号から得られるＲＦ信号は、光記録媒体９０のピットの凹凸や記録マークに対応した信号となり、光記録媒体９０に記録された情報を再生することができる。第２の和信号は、ギャップエラー信号ＧＥとなる。従って、第１の実施形態例で説明した光学ピックアップ及び光記録再生装置と同様に、本実施形態例においても、光学ピックアップの構成の簡易化、小型化などを図ることができ、記録再生装置の構成の簡易化や小型化にも貢献する。
なお、以上の各実施形態例において、図示しないが検出部において得られるＲＦ信号の出力を、再生ブロックに供給して再生処理することで、光記録媒体９０に記録された情報を再生することができる。また、光記録媒体９０への記録時には、記録ブロックで記録処理された信号で、半導体レーザ等の光源１０１の駆動信号（ピットや相変化による記録媒体の場合）、又は磁界変調コイルの駆動信号（光磁気媒体の場合）を生成させることで、記録処理を行うことができる。また、サーボ制御を行う制御部は、光記録媒体９０を回転駆動させるスピンドルモータ（図示せず）のサーボ制御についても行うようにしてある。
以上説明したように、本発明によれば、１つのビームスプリッタと１つの分離部という比較的簡易な構成でギャップエラー信号及びＲＦ再生信号を得ることができるとともに、ギャップエラー信号を検出する検出部の受光領域を少なくとも２分割してその差信号を求めることによって、集光レンズのオフセットが補正されたトラッキングエラー信号を容易に得ることが可能となる。
なお本発明は、上述の実施形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。例えば、Ｐ偏光波とＳ偏光波を分離する手段として、上述した第１〜第４の実施形態例で説明したウォラストンプリズム、グラントムソンプリズム、偏光分離グレーティング以外の分離部を使用してもよい。偏光分離グレーティングを使用する場合でも、上述した実施の形態で説明した結晶構造以外で構成される偏光分離グレーティングを使用することができる。また、サーボ機構についても、図１、図７、図９及び図１１に示した構成以外の機構で、ＳＩＬなどを駆動する機構としてもよいことはもちろんである。
更に、上述の各実施形態例においては、検出部の第１及び第２の検出部、又は第１〜第３の検出部を２分割した例について説明したが、２分割以上の例えば４分割された受光領域を有する構成としてもよく、検出部及び演算回路等の構成においても、種々の変形、変更が可能であることはいうまでもない。
本発明の第１の実施形態例の光記録再生装置の要部の一例を示した構成図で、Ａは光学ピックアップの概略側面構成図、Ｂは検出部の平面構成を含む概略構成図である。 本発明の第１の実施形態例の光学ピックアップに適用されるウォラストンプリズムを示した説明図で、Ａはウォラストンプリズムの概略斜視構成図、Ｂは各プリズムでの偏光方向を示した平面構成図である。 Ａは本発明の第１の実施形態例の光学ピックアップにおける第１の検出部上の光分布をシミュレーションした結果を示す図、Ｂは本発明の第１の実施形態例の光学ピックアップにおける第２の検出部上の光分布をシミュレーションした結果を示す図である。 本発明の第１の実施形態例の光学ピックアップにおける集光レンズのオフセットが生じていない場合の信号レベルを示す図であり、ＡはＲＦ検出信号、Ｂはギャップ検出信号を示す図である。 本発明の第１の実施形態例の光学ピックアップにおける集光レンズのオフセットが生じた場合の信号レベルを示す図であり、ＡはＲＦ検出信号、Ｂはギャップ検出信号を示す図である。 本発明の第１の実施形態例の光学ピックアップにおけるトラッキングエラー検出信号の信号レベルを示す図である。 本発明の第２の実施形態例の光記録再生装置の要部の一例を示した構成図で、Ａは光学ピックアップの概略側面構成図、Ｂは検出部の平面構成を含む概略構成図である。 本発明の第２の実施形態例の光学ピックアップに適用されるグラントムソンプリズムを示した説明図で、Ａはプリズムの概略斜視構成図、Ｂは各プリズムでの偏光方向を示した平面構成図である。 本発明の第３の実施形態例の光記録再生装置の要部の一例を示した構成図で、Ａは光学ピックアップの概略側面構成図、Ｂは検出部の平面構成を含む概略構成図である。 本発明の第３の実施形態例の光学ピックアップに適用される偏光分離グレーティングを示した説明図で、Ａは偏光分離グレーティングの概略斜視構成図、Ｂは偏光分離グレーティングでの平面構成図、Ｃは偏光分離グレーティングの概略断面構成図である。 本発明の第４の実施形態例の光記録再生装置の要部の一例を示した構成図で、Ａは光学ピックアップの概略側面構成図、Ｂは検出部の平面構成を含む概略構成図である。 Ａは従来のトラッキングエラー信号の検出方法の説明図、Ｂはオフセットが生じた場合の光分布のずれを示す説明図である。
符号の説明
１０１…光源、１０２…ビームスプリッタ、１０３…λ／４（四分の一波長）板、１０４…集光レンズ、１０５…光学レンズ、１０６…近接場光照射手段、１１０…ウォラストンプリズム、１１１…第１のプリズム、１１２…第２のプリズム、１２０…検出部、１２１…第１の検出部、１２２…第２の検出部、１２４…加算器、１２５…減算器、１２６…係数乗算器、１２７…減算器、１２８…加算器、１２９…減算器、１３０…グラントムソンプリズム、１３１…ガラス部、１３２…プリズム、１４０…検出部、１４１…第１の検出部、１４２…第２の検出部、１５０…偏光分離グレーティング、１５１…屈折率変調領域、２００…ギャップ／トラッキング制御部、２０１サーボ回路

Claims (9)

  1. 光源からの光を開口数が１以上とされる集光レンズにより近接場光として光記録媒体に照射し、前記光記録媒体から反射された光を検出部に導く光学系と、前記集光レンズを駆動する駆動部を有する光学ピックアップを有して成り、前記光学ピックアップの前記検出部において検出された光出力をもとに前記光記録媒体の記録及び／又は再生を行う光記録再生装置であって、
    前記光学ピックアップは、
    前記光記録媒体からの反射光のうち、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分の両方を反射するビームスプリッタと、
    前記ビームスプリッタで反射されたＰ偏光成分とＳ偏光成分とを分離する分離部と、
    前記分離部で分離されたＰ偏光成分とＳ偏光成分とを個別に検出する検出部とを備え、
    前記検出部には、前記光記録媒体からの反射光のうち、前記光記録媒体へ入射する光の偏光と同じ偏光成分を検出する第1の検出部と、前記光記録媒体へ入射する光の偏光と直交する偏光成分を検出する第２の検出部とが少なくとも設けられ、
    前記第1及び第２の検出部はそれぞれ、前記光記録媒体の記録トラックの延長方向に対応する方向に少なくとも分割される２以上の受光領域を有し、
    前記第1の検出部の前記記録トラックの延長方向に対応する方向に分割された受光領域の差信号を第1の差信号とし、
    前記第２の検出部の前記記録トラックの延長方向に対応する方向に分割される受光領域の差信号を第２の差信号として、
    前記第1の差信号及び第２の差信号との演算より、前記集光レンズのオフセットが補正されたトラッキング制御信号が得られ、
    前記トラッキング制御信号に基づいて、前記駆動部を制御する制御部が設けられた
    ことを特徴とする光記録再生装置。
  2. 前記分離部として、ウォラストンプリズムを使用した
    ことを特徴とする請求項１記載の光記録再生装置。
  3. 前記分離部として、グラントムソンプリズムを使用した
    ことを特徴とする請求項１記載の光記録再生装置。
  4. 前記分離部として、偏光分離グレーティングを使用し、
    前記偏光分離グレーティングからの0次光が、前記第１の検出部において検出され、
    前記偏光分離グレーティングからの＋１次光又は−１次光が、前記第２の検出部において検出される
    ことを特徴とする請求項１記載の光記録再生装置。
  5. 前記第1及び第２の検出部が、同一の基体上に設けられて成る
    ことを特徴とする請求項1記載の光記録再生装置。
  6. 前記第1の検出部の前記記録トラックの延長方向に対応する方向に分割される受光領域の和信号から、前記光記録媒体の再生信号が出力され、
    前記第２の検出部の前記記録トラックの延長方向に対応する方向に分割される受光領域の和信号から、前記集光レンズと前記光記録媒体とのギャップを制御するギャップエラー信号が出力される
    ことを特徴とする請求項1記載の光記録再生装置。
  7. 前記検出部に、前記第1及び第２の検出部に加えて、前記光記録媒体へ入射する光の偏光と直交する偏光成分を検出する第３の検出部が設けられ、
    前記第３の検出部は、前記光記録媒体の記録トラックの延長方向に対応する方向に少なくとも分割される２以上の受光領域を有し、
    前記分離部の前記偏光分離グレーティングからの±１次光のいずれか一方が前記第２の検出部において検出され、他方が前記第３の検出部において検出され、
    前記第1の検出部の前記記録トラックの延長方向に対応する方向に分割された受光領域の差信号を第1の差信号とし、
    前記第２及び第３の検出部の前記記録トラックの延長方向に対応する方向に分割された一方の受光領域同士、及び他方の受光領域の信号同士をそれぞれ加算し、該加算した各信号の差信号を前記第２の差信号として、
    前記第1の差信号及び第２の差信号との演算より、トラッキング制御信号が得られる
    ことを特徴とする請求項７記載の光記録再生装置。
  8. 光源からの光を開口数が１以上とされる集光レンズにより近接場光として光記録媒体に照射し、前記光記録媒体から反射された光を検出部に導く光学系と、前記検出部において検出された光出力をもとに前記集光レンズを駆動する駆動部とを備えた光学ピックアップにおいて、
    前記光記録媒体からの反射光のうち、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分の両方を反射するビームスプリッタと、
    前記ビームスプリッタで反射されたＰ偏光成分とＳ偏光成分とを分離する分離部と、
    前記分離部で分離されたＰ偏光成分とＳ偏光成分とを個別に検出する検出部とを備え、
    前記検出部には、前記光記録媒体からの反射光のうち、前記光記録媒体へ入射する光の偏光と同じ偏光成分を検出する第1の検出部と、前記光記録媒体へ入射する光の偏光と直交する偏光成分を検出する第２の検出部とが少なくとも設けられ、
    前記第1及び第２の検出部はそれぞれ、前記光記録媒体の記録トラックの延長方向に対応する方向に少なくとも分割される２以上の受光領域を有して成り、
    前記第1の検出部の前記記録トラックの延長方向に対応する方向に分割された受光領域の差信号が第1の差信号として外部に出力され、
    前記第２の検出部の前記記録トラックの延長方向に対応する方向に分割される受光領域の差信号が第２の差信号として外部に出力され、
    前記第1の差信号及び第２の差信号から、前記集光レンズのオフセットが補正されたトラッキング制御信号が外部において演算される
    ことを特徴とする光学ピックアップ。
  9. 光源からの光を開口数が１以上とされる集光レンズにより近接場光として光記録媒体に照射し、前記光記録媒体から反射された光を検出して、その検出された光出力をもとに前記集光レンズを前記光記録媒体の記録トラック上に駆動する制御信号を得るトラッキングエラー検出方法であって、
    前記光記録媒体からの反射光のうち、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分とを個別に検出部において検出し、
    前記検出部には、前記光記録媒体からの反射光のうち、前記光記録媒体へ入射する光の偏光と同じ偏光成分を検出する第1の検出部と、前記光記録媒体へ入射する光の偏光と直交する偏光成分を検出する第２の検出部とを少なくとも設けて、
    前記第1及び第２の検出部にそれぞれ、前記光記録媒体の記録トラックの延長方向に対応する方向に少なくとも分割される２以上の受光領域を設け、
    前記第1の検出部の前記記録トラックの延長方向に対応する方向に分割された受光領域の差信号を第1の差信号として出力し、
    前記第２の検出部の前記記録トラックの延長方向に対応する方向に分割される受光領域の差信号を第２の差信号として出力して、
    前記第1の差信号及び第２の差信号との演算より、前記集光レンズのオフセットが補正されたトラッキング制御信号を得る
    ことを特徴とするトラッキングエラー信号検出方法。
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