JP2009238284A - フォーカスサーボ方法、光再生方法および光再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
安定した信号を検出可能なフォーカスサーボ方法、光再生方法および光再生装置を提供する。
【解決手段】
対物レンズ７の中心Ｏから所定距離ｘ離れた偏芯位置Ｐにフォーカスサーボレーザ光Ｌ２を照射するが、この所定距離ｘに応じて光スポットＳの厚さ方向（Ｚ方向）のサイズである光スポットサイズｚが変化するので、記録媒体２０のボイドＨに確実にフォーカスサーボレーザ光Ｌ２の光スポットＳが照射されるように中心Ｏから所定距離ｘの位置にフォーカスサーボレーザ光Ｌ２を照射し、ボイドＨで確実に再生光が反射されるようにし、この再生光をフォトディテクタ２１で検出し、検出した再生光Ｌｓに基づき対物レンズ７の位置を対物レンズアクチュエータ９により制御し、安定したフォーカスサーボ信号をフォトディテクタ２１で検出することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、記録媒体に記録された情報の再生時のフォーカスサーボ方法、光再生方法および光再生装置に関する。

現在のＣＤ(Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ)、ＤＶＤ(Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ)、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃの次世代の光ディスクとして、記録媒体に定在波を記録する方式が提案されている。

例えば、照射された光強度によって屈折率が変化する記録媒体中に、一旦光を集光し、その後光ディスク裏面に設けられた反射装置を用いてもう一度逆方向から光を同一焦点位置に集光する。その結果、光スポットサイズの小さなホログラムを記録媒体に形成することにより、情報を記録する。

再生時には、同じように光ディスク表面から照射した光の反射光を読み取ることにより情報を判別する（例えば、非特許文献１参照。）。
（R. R. McLeod etal.,"Microholographicmultilayer optical disk data storage," Appl. Opt., Vol. 44, 2005, pp3197）

しかしながら、体積型の光記録媒体の情報を再生する際、従来ではフォーカスサーボを取るために光記録媒体にリファレンス面を設置する必要があった。この方法では、リファレンス面の製造の手間がかかることに加え、リファレンス面から離れた信号記録位置で記録再生する場合、リファレンス面と記録面とに同時に集光する際の光学収差を両方とも極めて低くすることが困難であった。そのため、信号の劣化および記録再生位置に対するビームの追随が困難となる、という問題があった。また光記録媒体を異なる記録再生装置に交換した際、リファレンス面からの相対距離設定が機種間で僅かに異なる可能性があるために、再生信号の再現性を維持することが難しい、という問題があった。

また、例えばBlu-ray discのような従来の光記録再生方法では、各記録層には明確な反射面が存在しており、フォーカス用信号は記録再生光の戻り光から直接得ることができた。しかし、例えばビットバイビット体積記録では、しばしば信号記録位置に明確な信号反射面が設定されておらず、スポットサイズと同等もしくはそれ以下のサイズのビットが存在しているだけである。ビットは微小であるため、記録再生ビームのスポットを信号記録位置近辺に厚さ（奥行き）方向へスキャンしたとしても、ビームスポットが信号記録位置と重ならずフォーカス用信号が再生されない、という問題があった。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、安定した信号を検出可能なフォーカスサーボ方法、光再生方法および光再生装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係るフォーカスサーボ方法は、対物レンズの偏芯位置に光を入射し、光記録媒体の記録マークに前記光記録媒体の厚さ方向に対して斜めに光を照射し、前記記録マークへの光の照射により前記記録マークで反射した光を検出し、前記検出した光に基づき前記対物レンズの位置を制御する。

本発明では、対物レンズの偏芯位置に光を入射するが、この入射位置に応じて光スポットの厚さ方向のサイズが変化するので、記録マークに確実に光スポットを照射することができるように中心から所定距離離れた偏芯位置に光を入射し、記録マークで確実に光が反射するようにし、この反射した光を検出し、検出した光に基づき対物レンズの位置を制御し、安定した信号を検出することができる。

前記記録マークは、前記光記録媒体の記録面内方向に所定面内間隔でかつ厚さ方向に所定厚さ間隔で形成されており、前記対物レンズは、前記対物レンズの中心から前記偏芯位置までの距離に応じて前記厚さ方向のサイズが変化する光スポットを前記記録マークに照射するために、入射した光を屈折する。
これにより、対物レンズの中心から偏芯位置までの距離に応じて、光記録媒体の厚さ方向の光スポットのサイズを変化させて、確実に記録マークに光を照射することができる。

前記光スポットは、前記記録面内方向のサイズが前記所定面内間隔より大きくかつ前記厚さ方向のサイズが前記所定厚さ間隔より小さい。
これにより、光記録媒体の厚さ方向で異なる層の記録マークに跨って光が照射されずに所定の層の記録マークにのみ確実に光を照射することができるので、高品質の信号を検出することができる。

前記対物レンズの開口数をＮＡ、前記光の波長をλ、前記対物レンズの瞳径で規格化した前記対物レンズに入射する光の径をφ、前記所定距離をｘ、前記所定面内間隔をＴＰｘ、前記所定厚さ間隔をＴＰｚとしたときに、前記所定距離ｘは、０＜ｘ＜ＮＡを満たす。

これにより、所定距離ｘを０より大きくすることで、光スポットの厚さ方向のサイズを所定長さより大きくして、確実に記録マークに光スポットを照射することができる。

前記光スポットの前記厚さ方向のサイズは、２．５ｘ＋λ／（φ・ＮＡ）^２＜ＴＰｚを満たす。

これにより、所定距離ｘを大きくすることで、光スポットの厚さ方向のサイズを大きくすることができる。また、光スポットの厚さ方向のサイズをＴＰｚ未満とすることで、光記録媒体の厚さ方向に形成されている複数の層の記録マークに光スポットが跨って照射されることを防止し安定した信号を得ることができる。

前記光スポットの前記所定面内方向のサイズは、０．８２λ／（φ・ＮＡ）＞ＴＰｘを満たす。

これにより、所定距離ｘに依存することなく、確実に記録マークに光を照射することができる。

前記光は、前記光記録媒体の前記記録マークを再生するときの再生光と干渉性のない光である。

これにより、フォーカスサーボを行うときの光と、記録マークの再生時の再生光とが干渉することを防止し、安定したフォーカスサーボ信号を検出することができる。

前記光は、該光の偏光成分が、前記再生光の偏光成分と異なる。

これにより、二つの光の偏光成分（偏光方向）がそろったときに発生する光の干渉を防ぐことができる。

前記光は、該光の波長が、前記再生光の波長と異なる。

これにより、フォーカスサーボを行うときの光と、記録マークの再生時の再生光とが干渉することを防止し、光スポットの形状が乱れることを防止し、安定したフォーカスサーボ信号を検出することができる。

前記対物レンズの偏芯位置に入射する光は、ホログラム素子に入射した光を該ホログラム素子で分離することで生成された光である。

ここで、ホログラム素子とは、例えばホログラフィック回折格子を含む。

これにより、ホログラム素子により光を再生光とフォーカスサーボ用の光とに分離することができる。

前記対物レンズの偏芯位置に入射する光は、マスクに入射した光を該マスクで分離することで生成された光である。

これにより、マスクにより光を再生光とフォーカスサーボ用の光とに分離することができる。

本発明に係る光再生方法は、対物レンズの偏芯位置に光を入射し、光記録媒体の記録マークに前記光記録媒体の厚さ方向に対して斜めに光を照射し、前記記録マークへの光の照射により前記記録マークで反射した光を検出し、前記検出した光に基づき前記対物レンズの位置を制御し、前記記録マークに照射した再生光により前記記録マークで反射した光に基づき記録情報を再生する。

本発明では、対物レンズの偏芯位置に光を入射するが、この入射位置に応じて光スポットの厚さ方向のサイズが変化するので、記録マークに確実に光スポットを照射することができるように中心から所定距離離れた位置に光を入射し、記録マークで確実に光が反射するようにし、この反射した光を検出し、検出した光に基づき対物レンズの位置を制御し、安定した信号を検出することができる。この結果、安定したフォーカスサーボ制御を行い安定して記録情報を再生することができる。

本発明に係る光再生装置は、対物レンズの偏芯位置にフォーカスサーボ光を入射する手段と、前記対物レンズに入射したフォーカスサーボ光を光記録媒体の記録マークに照射するために屈折する対物レンズと、前記記録マークへのフォーカスサーボ光の照射により前記記録マークで反射した光を検出する検出手段と、前記検出した光に基づき前記対物レンズの位置を制御する手段と、前記記録マークに照射された再生光により前記記録マークで反射した光に基づき記録情報を再生する手段とを具備する。

本発明では、対物レンズの偏芯位置にフォーカスサーボ光を入射するが、この偏芯位置に応じて光記録媒体に形成される光スポットの厚さ方向のサイズが変化するので、記録マークに確実にフォーカスサーボ光を照射することができるように偏芯位置にフォーカスサーボ光を照射し、記録マークで確実に光が反射するようにし、この反射した光を検出し、検出した光に基づき対物レンズの位置を制御し、安定したフォーカスサーボ用の信号を検出することができる。この結果、安定したフォーカスサーボ制御を行い安定した記録情報を再生することができる。

以上のように、本発明によれば、安定した信号を検出可能なフォーカスサーボ方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る光記録再生装置の光学系の構成を示す図である。
図１に示すように、光記録再生装置１の光学系は、レーザ光源２、集光レンズ３、ビームスプリッタ４、ミラー５，６、対物レンズ７，８、対物レンズアクチュエータ９，１０、ミラー１１、光路長調整用ミラー１２、ミラー１３、集光レンズ１４、フォトディテクタ１５、レーザ光源１６、ミラー１７，１８、集光レンズ１９、フォトディテクタ２１および対物レンズフォーカスサーボ装置２２を備えている。

レーザ光源２は、例えば波長約４０５ｎｍの青色レーザ光Ｌ１を集光レンズ３に向けて射出する。

集光レンズ３は、レーザ光源２から射出された青色レーザ光Ｌ１をビームスプリッタ４に入射させる。

ビームスプリッタ４は、集光レンズ３からの青色レーザ光Ｌ１をミラー５の方向と、光路長調整用ミラー１２の方向とに分離する。

ミラー５はビームスプリッタ４からの青色レーザ光Ｌ１をミラー１３を介してミラー６に向けて反射し、ミラー６はミラー５からの青色レーザ光Ｌ１をミラー１７に向けて反射する。ミラー６で反射された青色レーザ光Ｌ１は、ミラー１７，１８を透過し、対物レンズ７に入射する。

対物レンズ７は、ミラー１８からの青色レーザ光Ｌ１を集光し、記録媒体２０内に光スポットを生成する。

一方、光路長調整用ミラー１２は、ビームスプリッタ４から入射した青色レーザ光Ｌ１をビームスプリッタ４に向けて反射する。光路長調整用ミラー１２は、光路長を調整するために用いられる。光路長調整用ミラー１２で反射した青色レーザ光Ｌ１は、ビームスプリッタ４を透過し、ミラー１１で反射し対物レンズ８に入射する。

対物レンズ８は、ミラー１１からの青色レーザ光Ｌ１を集光し、記録媒体２０内に光スポットを生成する。情報の記録時（記録マークであるホログラム形成時）には、この光スポットと、上述した対物レンズ７で集光された光スポットとが記録媒体２０中で干渉し、記録媒体２０中にホログラムが形成される。

レーザ光源２から射出した青色レーザ光Ｌ１は、再生時には、ミラー５，６で反射されるなどして対物レンズ７で集光され、記録媒体２０中のホログラムに照射される。この結果、ホログラムにより反射した再生光は、対物レンズ７、ミラー１８，１７および６を介してミラー１３に入射する。

ミラー１３は、ミラー６からの再生光を集光レンズ１４に向けて反射する。

集光レンズ１４は、ミラー１３からの再生光を集光し、フォトディテクタ１５に照射する。

フォトディテクタ１５は、再生光を検出し、図示しない情報制御部に信号を出力する。これにより、情報が再生される。フォトディテクタ１５は、例えば２分割フォトディテクタや４分割の位置検出フォトディテクタ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）が用いられている。

フォトディテクタ１５は、所定の再生光を検出することができないときには、フォーカスエラー信号を生成する。例えば対物レンズ７と記録媒体２０との距離がずれた場合には、記録媒体２０からの再生光が対物レンズ７の外周側にずれるなどして、フォトディテクタ１５に戻る光も正しくフォーカスしたときと異なる位置に集光されるためである。

図２は図１に示す光記録再生装置１の光学系の領域Ａの拡大図である。
図２に示すように、レーザ光源１６は、例えば波長約４０５ｎｍとは異なる波長のフォーカスサーボレーザ光Ｌ２をミラー１７に向けて射出する。

ミラー１７は、フォーカスサーボレーザ光Ｌ２をミラー１８に向けて反射し、ミラー１８はミラー１７からのフォーカスサーボレーザ光Ｌ２を透過する。この結果、フォーカスサーボレーザ光Ｌ２は、対物レンズ７の中心Ｏから所定距離ｘ離れた偏芯位置Ｐに入射する。

対物レンズ７は、入射したフォーカスサーボレーザ光Ｌ２を屈折し、この屈折したフォーカスサーボレーザ光Ｌ２を青色レーザ光Ｌ１の焦点と一致させる。これにより、記録媒体２０の所定のホログラムに、フォーカスサーボレーザ光Ｌ２を照射する。

フォーカスサーボレーザ光Ｌ２によりホログラムで反射した再生光Ｌｓは、対物レンズ７の端に入射し、対物レンズ７によりミラー１８の方向に屈折し、ミラー１８で集光レンズ１９の方向に反射する。

集光レンズ１９は、ミラー１８からの再生光Ｌｓをフォトディテクタ２１に集光する。

フォトディテクタ２１は、集光レンズ１９からの再生光Ｌｓをフォーカスサーボ光として用いる。つまり、フォトディテクタ２１は、このフォーカスサーボ光に基づき、例えば非点収差法により対物レンズフォーカスサーボ装置２２に信号を出力する。

対物レンズフォーカスサーボ装置２２は、フォトディテクタ２１からの信号に基づき、対物レンズアクチュエータ９を制御するための制御信号を出力する。

対物レンズアクチュエータ９は、対物レンズフォーカスサーボ装置２２からの制御信号に基づき、対物レンズ７をフォーカス制御するために移動させる。対物レンズアクチュエータ１０も、同様に対物レンズ８のフォーカスサーボ制御を行う。

図３は図２に示す光路図の領域Ｂの拡大図である。
記録媒体２０は、記録面内方向（図３に示すＸ方向およびＹ方向）に所定面内間隔ＴＰｘおよびＴＰｙでホログラムＨが複数形成されており、厚さ方向（図３に示すＺ方向）に所定厚さ間隔ＴＰｚでホログラムＨが複数形成されている。この所定面内間隔ＴＰｘまたはＴＰｙは、例えばホログラムＨのトラックピッチである。図３では、記録媒体２０に、Ｚ方向に２層の記録面が形成されている例を示した。しかし、これに限定されず、Ｚ方向に３層以上記録面が形成されていてもよい。

対物レンズ７の開口数をＮＡ、フォーカスサーボレーザ光Ｌ２の波長をλ、対物レンズ７の瞳径で規格化した対物レンズ７に入射するフォーカスサーボレーザ光Ｌ２の径をφ、所定距離をｘ、所定面内間隔をＴＰｘ、所定厚さ間隔をＴＰｚ、記録媒体２０に生成される光スポットＳの面内方向（Ｘ方向）のサイズである光スポットサイズをｍ、記録媒体２０に生成される光スポットＳの厚さ方向（Ｚ方向）のサイズである光スポットサイズをｚとしたときに、
光スポットサイズｍ＝０．８２・λ／（φ・ＮＡ）＞ＴＰｘ ・・・（式１）
光スポットサイズｚ＝２．５ｘ＋λ／（φ・ＮＡ）^２＜ＴＰｚ ・・・（式２）
０＜ｘ＜ＮＡ ・・・（式３）
を満たすように各値が設定されている。

式１は、光スポットサイズｍが所定面内間隔ＴＰｘより大きい、つまり、Ｘ方向に複数形成されているホログラムＨのうち少なくとも１つに光スポットＳが照射されるように各値が設定されている、ことを示している。

式１に示すように、光スポットサイズｍは、所定距離ｘに依存していない。これは図４に示す実験からも分かる。

図４は対物レンズ７の中心Ｏからフォーカスサーボレーザ光Ｌ２の中心までの所定距離ｘと面内方向の光スポットサイズｍとの関係を示す図である。

図４に示すように、フォーカスサーボレーザ光Ｌ２の径φを０．１６または０．３３（対物レンズ７の瞳径を１と規格化した）とし、所定距離ｘを０〜０．７（対物レンズ７の瞳径を１と規格化した）の間で変更したときに、フォーカスサーボレーザ光Ｌ２の面内方向（Ｘ方向）の光スポットサイズｍはほとんど変わらない。

式２は、光スポットＳのＺ方向のサイズである光スポットサイズｚが所定厚さ間隔ＴＰｚより小さい、つまり、光スポットＳが複数の層のホログラムＨに跨って照射されることがないように各値が設定されている、ことを示している。

式２に示すように、光スポットサイズｚは、所定距離ｘに応じて変化する。これは図５に示す実験から分かる。

図５は対物レンズ７の中心Ｏからフォーカスサーボレーザ光Ｌ２の中心までの所定距離ｘと厚さ方向の光スポットサイズｚとの関係を示す図である。
図５に示すように、フォーカスサーボレーザ光Ｌ２の径φを０．１６、０．３３（対物レンズ７の瞳径を１と規格化した）とし、所定距離ｘを０〜０．７（対物レンズ７の瞳径を１と規格化した）の間で変更したときに、フォーカスサーボレーザ光Ｌ２の厚さ方向（Ｚ方向）の光スポットサイズｚが線形変化する。

図６は図５に示す対物レンズ７の瞳面の中心Ｏにおける光スポットサイズｚで光スポットサイズｚを規格化した図である。
図６に示すように、フォーカスサーボレーザ光Ｌ２の径φを０．３３としたときには、傾きαは２．５に等しいことが分かった。

つまり、フォーカスサーボレーザ光Ｌ２の厚さ方向の光スポットサイズｚは、所定距離ｘ＝０のときの光スポットサイズｚをｚ０としたときに、
ｚ＝２．５ｘ＋ｚ０・・・（式４）
と表される。

一般に、対物レンズ７によりる集光点における光スポットサイズｚは、
ｚ０＝λ／（φ・ＮＡ）^２・・・（式５）
と表される。

式４および式５から、式２の左辺に示す光スポットサイズｚが決定されている。

式３は、所定距離ｘがＮＡより小さく０より大きい、つまり、Ｚ方向の光スポットサイズｚがｚ０より大きくなりＴＰｚより小さくなるように各値が設定されている、ことを表している。

所定距離ｘが０＜ｘ＜ＮＡを満たすように、例えばレーザ光源１６やミラー１７の位置が設定されている。

次に、光記録再生装置１を用いて記録媒体２０に記録されている情報を再生する方法について説明する。

図７は光記録再生装置１のフォーカスサーボおよび再生の動作を説明するためのフローチャート、図８は光記録再生装置１の再生時の光路図である。
光記録再生装置１の図８に示すレーザ光源２は、データ再生用の青色レーザ光Ｌ１を集光レンズ３に向けて射出し、レーザ光源１６は、フォーカスサーボレーザ光Ｌ２をミラー１７に向けて射出する（ＳＴ７０１）。

図８に示すように、レーザ光源１６からミラー１７に向けて射出したフォーカスサーボレーザ光Ｌ２は、ミラー１７で反射し、ミラー１８を透過し、対物レンズ７に入射する。このとき、フォーカスサーボレーザ光Ｌ２は、対物レンズ７の中心Ｏから所定距離ｘ離れた位置（図２および図３参照）に入射する（ＳＴ７０２）。

対物レンズ７に入射したフォーカスサーボレーザ光Ｌ２を対物レンズ７により屈折し、記録媒体２０のホログラムＨに光スポットＳを照射する（ＳＴ７０３）。

光スポットＳによりホログラムＨで再生された再生光Ｌｓは、図８に示すように対物レンズ７に入射し屈折して、ミラー１８に入射し集光レンズ１９に向けて反射する。集光レンズ１９に入射した再生光Ｌｓは集光レンズ１９で集光され、フォトディテクタ２１に入射する。これにより、フォトディテクタ２１により、フォーカスサーボ用の再生光Ｌｓを検出する（ＳＴ７０４）。

フォトディテクタ２１は、集光レンズ１９からの再生光Ｌｓをフォーカスサーボ光として用い、このフォーカスサーボ光に基づき、例えば非点収差法により対物レンズフォーカスサーボ装置２２に信号を出力する。

対物レンズフォーカスサーボ装置２２は、フォトディテクタ２１からの信号に基づき、対物レンズアクチュエータ９を制御するための制御信号を出力する。

対物レンズアクチュエータ９は、対物レンズフォーカスサーボ装置２２からの制御信号に基づき、フォーカス制御するために対物レンズ７を移動させる（ＳＴ７０５）。対物レンズアクチュエータ１０も、同様に対物レンズ８のフォーカスサーボ制御を行う。

以上により、対物レンズ７、８のフォーカスサーボ制御が行われる。

一方、図８に示すように、レーザ光源２から射出され集光レンズ３に入射した青色レーザ光Ｌ１の一部は、ビームスプリッタ４を透過し、ミラー５で反射し、ミラー１３を透過し、ミラー６で反射し、ミラー１７，１８を透過し、対物レンズ７に入射する。

対物レンズ７は、対物レンズ７の瞳面に入射した青色レーザ光Ｌ１を集光し、記録媒体２０内のホログラムＨに光スポットを生成する。

このとき、対物レンズ７の位置は既にフォーカスサーボ制御されているため、対物レンズ７により集光された青色レーザ光Ｌ１の光スポットは、記録媒体２０の複数の層のホログラムＨに跨らずに所定の層の少なくも１つのホログラムＨに確実に照射される。これにより、ホログラムＨで再生光Ｌｓ´が反射される。

ホログラムＨで反射された再生光Ｌｓ´は、対物レンズ７に入射し、ミラー１８，１７，６を介して、ミラー１３に入射する。ミラー１３に入射した再生光Ｌｓ´は、集光レンズ１４に向けて反射し、集光レンズ１４で集光され、フォトディテクタ１５で検出され、フォトディテクタ１５からの出力信号により安定した情報が再生される（ＳＴ７０６）。

このように本実施形態によれば、対物レンズ７の中心Ｏから所定距離ｘ離れた偏芯位置Ｐにフォーカスサーボレーザ光Ｌ２を照射するが、この所定距離ｘに応じて光スポットＳの厚さ方向（Ｚ方向）のサイズである光スポットサイズｚが変化するので、記録媒体２０のホログラムＨに確実にフォーカスサーボレーザ光Ｌ２の光スポットＳが照射されるように中心Ｏから所定距離ｘの位置にフォーカスサーボレーザ光Ｌ２を照射し、ホログラムＨで確実に再生光が反射されるようにし、この再生光をフォトディテクタ２１で検出し、検出した再生光Ｌｓに基づき対物レンズ７の位置を対物レンズアクチュエータ９により制御し、安定したフォーカスサーボ信号をフォトディテクタ２１で検出することができる。

この結果、安定したフォーカスサーボ制御を行った状態で、青色レーザ光Ｌ１を確実に所定の層のホログラムＨに照射し、安定した再生光Ｌｓ´をフォトディテクタ１５で検出し、安定して記録情報を再生することができる。

任意の記録面のホログラムＨに自動的にフォーカスサーボ制御することができる。この結果、光記録再生装置１と異なる光記録再生装置を用いて情報が記録された記録媒体の情報を光記録再生装置１を用いて安定して再生することができる。

所定距離ｘは、０＜ｘ＜ＮＡを満たすように、例えばミラー１７の位置が設定されている。これにより、所定距離ｘを０より大きくすることで、光スポットＳの厚さ方向の光スポットサイズｚを所定長さより大きくして、確実に記録媒体２０のホログラムＨに光スポットＳを照射することができる。

光スポットＳは、記録面内方向（図３のＸ方向）の光スポットサイズｍが所定面内間隔ＴＰｘより大きくかつ厚さ方向（図３のＺ方向）の光スポットサイズｚが所定厚さ間隔ＴＰｚより小さい。これにより、記録媒体２０の厚さ方向（図３のＺ方向）で異なる層のホログラムＨに跨ってフォーカスサーボレーザ光Ｌ２が照射されずに所定の層のホログラムＨにのみ確実にフォーカスサーボレーザ光Ｌ２を照射することができるので、高品質のフォーカスサーボ信号を検出することができる。

青色レーザ光Ｌ１と、フォーカスサーボレーザ光Ｌ２とは、波長が異なっているので、これらの光が干渉することを防止することができる。この結果、正確なフォーカスサーボ制御および情報再生を行うことができる。

次に、第１の変形例の光記録再生装置について説明する。なお、本変形例以降では、上述した実施形態と同様の構成部品などには同じ符号を付しその説明を省略し、異なる箇所を中心に説明する。

図９は第１の変形例の光記録再生装置の光学系の構成を示す図である。
本変形例の光記録再生装置の光学系は、図２に示す領域Ａの代わりに、図９に示す領域Ａ２を備える点が異なる。

つまり、本変形例の光記録再生装置の光学系は、図９に示すように対物レンズ７とミラー１８との間にホログラム素子３０を備え、図２に示すレーザ光源１６、ミラー１７を備えていない点が異なる。

ホログラム素子３０は、例えば多数の溝が形成されたホログラフィック回折格子などである。ホログラム素子３０は、ホログラム素子３０に入射した光を所定の方向に分離する機能を有している。

本変形例の光記録再生装置を用いた情報再生動作について説明する。
図９に示すように、青色レーザ光Ｌ１は、ミラー１８を透過し、ホログラム素子３０に入射すると、ホログラム素子３０により、情報再生用の青色レーザ光Ｌ１と、フォーカスサーボレーザ光Ｌ３とに分離（回折）する。

ホログラム素子３０で分離したフォーカスサーボレーザ光Ｌ３は、対物レンズ７の中心Ｏから所定距離ｘ離れた偏芯位置Ｐに入射する。

対物レンズ７に入射したフォーカスサーボレーザ光Ｌ３は、対物レンズ７により青色レーザ光Ｌ１の集光点に重なるように屈折し、記録媒体２０のホログラムＨに照射される。

ホログラムＨで反射された再生光Ｌ４は、対物レンズ７に入射し、対物レンズ７により屈折し、再びホログラム素子３０に入射する。

ホログラム素子３０を透過した再生光Ｌ４は、ミラー１８により集光レンズ１９に向けて反射する。集光レンズ１９に入射した再生光Ｌ４は、集光され、フォトディテクタ２１に入射する。以降、対物レンズ７のフォーカス制御動作については同様なので省略する。

このように本変形例では、１つのレーザ光源２の青色レーザ光Ｌ１を、ホログラム素子３０により、再生用の青色レーザ光Ｌ１と、フォーカスサーボレーザ光Ｌ３とに分離することができるので、製造コストを抑えて安定したフォーカスサーボ信号を得て、安定した情報再生を行うことができる。

この場合において、ホログラム素子３０で分離したフォーカスサーボレーザ光Ｌ３を図示しない波長分散ミラーに入射し、再生用の青色レーザ光Ｌ１と異なる波長のフォーカスサーボレーザ光をフォーカスサーボ光として用いることが好ましい。波長分散ミラーは、例えばホログラム素子３０と対物レンズ７との間のフォーカスサーボレーザ光Ｌ３の光路上に配置すればよい。

この場合には、波長分散ミラーを透過したフォーカスサーボレーザ光Ｌ３の波長と、再生用の青色レーザ光Ｌ１の波長とが異なるので、これらの光が干渉することを防止し、安定したフォーカスサーボ制御をすることができる。

本変形例では、青色レーザ光Ｌ１と、フォーカスサーボレーザ光Ｌ３とが、記録媒体２０の同じ層の同じホログラムＨに重なる例を示した。しかし、これらの光が重ならない場合でも、フォーカスサーボ制御を実行することができる。

次に，第２の変形例の光記録再生装置について説明する。
図１０は第２の変形例の光記録再生装置の光学系の構成を示す図、図１１は図１０に示す光記録再生装置のマスクの平面図である。

本変形例の光記録再生装置の光学系は、図２に示す領域Ａの代わりに、図１０に示す領域Ａ３を備える点が異なる。

つまり、本変形例の光記録再生装置の光学系は、図１０に示すマスク４０を備え、図２に示すレーザ光源１６およびミラー１７を備えない点が異なる。

マスク４０は、入射する青色レーザ光Ｌ１を、再生用のレーザ光と、フォーカスサーボ用のレーザ光とに分離するために、ミラー１８と、図１０では図示しないミラー６（図１参照）との間に設けられている。マスク４０には、図１１に示すように、再生用の青色レーザ光Ｌ１を透過する孔４１と、フォーカスサーボレーザ光Ｌ５を透過する孔４２とが形成されている。孔４２の径φは、対物レンズ７の瞳径を１としたときに、例えば０．１８または０．３３となるように設定されている。

本変形例の光記録再生装置を用いた情報再生動作について説明する。
図１０に示すように、青色レーザ光Ｌ１は、マスク４０に入射すると、マスク４０により、再生用の青色レーザ光Ｌ１と、フォーカスサーボレーザ光Ｌ５とに分離する。

マスク４０で分離したフォーカスサーボレーザ光Ｌ５は、対物レンズ７の中心Ｏから所定距離ｘ離れた偏芯位置Ｐに入射する。

対物レンズ７に入射したフォーカスサーボレーザ光Ｌ５は、対物レンズ７により青色レーザ光Ｌ１の集光点に重なるように屈折し、記録媒体２０のホログラムＨに照射される。

ホログラムＨで反射された再生光Ｌ６は、対物レンズ７の端に入射し、対物レンズ７により屈折し、ミラー１８に入射する。

ミラー１８に入射した再生光Ｌ６は、ミラー１８により集光レンズ１９に向けて反射する。以降のフォーカスサーボ制御については上記実施形態などと同様なのでその説明を省略する。

このように本変形例によれば、レーザ光源１６を備えることなく単純かつ安価なマスク４０を用いることで、青色レーザ光Ｌ１を、再生用の青色レーザ光Ｌ１と、フォーカスサーボレーザ光Ｌ５とに分離し、フォーカスサーボレーザ光Ｌ５を用いて、安定なフォーカスサーボ制御を低コストで行うことができる。

なお、本発明は以上説明した実施の形態には限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能である。

上記第１の変形例および第２の変形例では、同一のレーザ光源２からの青色レーザ光Ｌ１を、再生用の青色レーザ光Ｌ１と、フォーカスサーボレーザ光Ｌ３（Ｌ５）とに分離する例を示した。しかし、レーザ光源２の代わりに、コヒーレンシー（干渉性）の低いＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を用いたり、レーザ光源２からのフォーカスサーボレーザ光Ｌ３（Ｌ５）をデポラライザや拡散板を用いてコヒーレンシーを低下させたり、レーザ光源２からのフォーカスサーボレーザ光Ｌ３（Ｌ５）の光路長を変更してコヒーレンス長が重ならないようにしたりすることが好ましい。

例えば第１の変形例の場合に、ホログラム素子３０で分離されたフォーカスサーボレーザ光Ｌ３の光路中にλ／２波長板などの位相変調板を設けるようにすることが好ましい。これにより、再生用の青色レーザ光Ｌ１と、フォーカスサーボレーザ光Ｌ３との偏光成分が異なる（例えば直交する）ようにし、干渉を防止し、安定したフォーカスサーボ制御を行うことができる。

本発明の一実施形態に係る光記録再生装置の光学系の構成を示す図である。 図１に示す光記録再生装置の光学系の領域Ａの拡大図である。 図２に示す光路図の領域Ｂの拡大図である。 対物レンズの中心Ｏからフォーカスサーボレーザ光の中心までの所定距離ｘと面内方向の光スポットサイズｍとの関係を示す図である。 対物レンズの中心Ｏからフォーカスサーボレーザ光の中心までの所定距離ｘと厚さ方向の光スポットサイズｚとの関係を示す図である。 図５に示す対物レンズの瞳面の中心位置における光スポットの厚さ方向サイズで光スポットの厚さ方向サイズを規格化した図である。 光記録再生装置のフォーカスサーボおよび再生の動作を説明するためのフローチャートである。 光記録再生装置の再生時の光路図である。 第１の変形例の光記録再生装置の光学系の構成を示す図である。 第２の変形例の光記録再生装置の光学系の構成を示す図である。 図１０に示す光記録再生装置のマスクの平面図である。

符号の説明

ＴＰｘ 所定面内間隔
ＴＰｚ 所定厚さ間隔
ｘ 所定距離
Ｌ１ 青色レーザ光
Ｌ２，Ｌ３，Ｌ５ フォーカスサーボレーザ光
Ｏ 中心
Ｐ 偏芯位置
Ｌｓ，Ｌ４，Ｌ６ 再生光
Ｈ ホログラム
Ｓ 光スポット
ｍ 光スポットサイズ
ｚ 光スポットサイズ
１ 光記録再生装置
２，１６ レーザ光源
７，８ 対物レンズ
９，１０ 対物レンズアクチュエータ
１５，２１ フォトディテクタ
２０ 記録媒体
３０ ホログラム素子
４０ マスク
４１，４２ 孔

Claims (17)

1. 対物レンズの偏芯位置に光を入射し、
   光記録媒体の記録マークに前記光記録媒体の厚さ方向に対して斜めに光を照射し、
   前記記録マークへの光の照射により前記記録マークで反射した光を検出し、
   前記検出した光に基づき前記対物レンズの位置を制御するフォーカスサーボ方法。
2. 請求項１に記載のフォーカスサーボ方法であって、
   前記記録マークは、前記光記録媒体の記録面内方向に所定面内間隔でかつ厚さ方向に所定厚さ間隔で形成されており、
   前記対物レンズは、前記対物レンズの中心から前記偏芯位置までの距離に応じて前記厚さ方向のサイズが変化する光スポットを前記記録マークに照射するために、入射した光を屈折するフォーカスサーボ方法。
3. 請求項２に記載のフォーカスサーボ方法であって、
   前記光スポットは、前記記録面内方向のサイズが前記所定面内間隔より大きくかつ前記厚さ方向のサイズが前記所定厚さ間隔より小さいフォーカスサーボ方法。
4. 請求項２に記載のフォーカスサーボ方法であって、
   前記対物レンズの開口数をＮＡ、前記光の波長をλ、前記対物レンズの瞳径で規格化した前記対物レンズに入射する光の径をφ、前記距離をｘ、前記所定面内間隔をＴＰｘ、前記所定厚さ間隔をＴＰｚとしたときに、
   前記距離ｘは、０＜ｘ＜ＮＡを満たすフォーカスサーボ方法。
5. 請求項４に記載のフォーカスサーボ方法であって、
   前記光スポットの前記厚さ方向のサイズは、２．５ｘ＋λ／（φ・ＮＡ）^２＜ＴＰｚを満たすフォーカスサーボ方法。
6. 請求項４に記載のフォーカスサーボ方法であって、
   前記光スポットの前記所定面内方向のサイズは、０．８２λ／（φ・ＮＡ）＞ＴＰｘを満たすフォーカスサーボ方法。
7. 請求項１に記載のフォーカスサーボ方法であって、
   前記光は、前記光記録媒体の前記記録マークを再生するときの再生光と干渉性のない光であるフォーカスサーボ方法。
8. 請求項７に記載のフォーカスサーボ方法であって、
   前記光は、該光の偏光成分が、前記再生光の偏光成分と異なるフォーカスサーボ方法。
9. 請求項７に記載のフォーカスサーボ方法であって、
   前記光は、該光の波長が、前記再生光の波長と異なるフォーカスサーボ方法。
10. 請求項１に記載のフォーカスサーボ方法であって、
    前記対物レンズの偏芯位置に入射する光は、ホログラム素子に入射した光を該ホログラム素子で分離することで生成された光であるフォーカスサーボ方法。
11. 請求項１に記載のフォーカスサーボ方法であって、
    前記対物レンズの偏芯位置に入射する光は、マスクに入射した光を該マスクで分離することで生成された光であるフォーカスサーボ方法。
12. 対物レンズの偏芯位置に光を入射し、
    光記録媒体の記録マークに前記光記録媒体の厚さ方向に対して斜めに光を照射し、
    前記記録マークへの光の照射により前記記録マークで反射した光を検出し、
    前記検出した光に基づき前記対物レンズの位置を制御し、
    前記記録マークに照射した再生光により前記記録マークで反射した光に基づき記録情報を再生する光再生方法。
13. 請求項１２に記載の光再生方法であって、
    前記光スポットは、前記光記録媒体の記録面内方向のサイズが前記所定面内間隔より大きくかつ前記厚さ方向のサイズが前記所定厚さ間隔より小さい光再生方法。
14. 請求項１２に記載の光再生方法であって、
    前記対物レンズの開口数をＮＡ、前記光の波長をλ、前記対物レンズの瞳径で規格化した前記対物レンズに入射する光の径をφ、前記対物レンズの中心から前記偏芯位置までの距離をｘ、前記所定面内間隔をＴＰｘ、前記所定厚さ間隔をＴＰｚとしたときに、
    前記距離ｘは、０＜ｘ＜ＮＡを満たす光再生方法。
15. 対物レンズの偏芯位置にフォーカスサーボ光を入射する手段と、
    前記対物レンズに入射したフォーカスサーボ光を光記録媒体の記録マークに照射するために屈折する対物レンズと、
    前記記録マークへのフォーカスサーボ光の照射により前記記録マークで反射した光を検出する検出手段と、
    前記検出した光に基づき前記対物レンズの位置を制御する手段と、
    前記記録マークに照射された再生光により前記記録マークで反射した光に基づき記録情報を再生する手段と
    を具備する光再生装置。
16. 請求項１５に記載の光再生装置であって、
    前記光スポットは、前記光記録媒体の記録面内方向のサイズが前記所定面内間隔より大きくかつ前記厚さ方向のサイズが前記所定厚さ間隔より小さい光再生装置。
17. 請求項１５に記載の光再生方法であって、
    前記対物レンズの開口数をＮＡ、前記光の波長をλ、前記対物レンズの瞳径で規格化した前記対物レンズに入射する光の径をφ、前記対物レンズの中心からの前記偏芯位置までの距離をｘ、前記所定面内間隔をＴＰｘ、前記所定厚さ間隔をＴＰｚとしたときに、
    前記距離ｘは、０＜ｘ＜ＮＡを満たす光再生装置。

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