JPWO2006027955A1 - 光情報装置及び情報記録／再生装置 - Google Patents

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Abstract

情報記録面を複数有する光記録媒体に対し、安定したトラッキング制御を実現する。そのために、光情報装置において、光ビームを出射する光源と、光源から出射された光ビームを、複数の情報記録面を有する光記録媒体の所定の情報記録面上に集光する収束手段と、光記録媒体で反射された光ビームを分割するビーム分割手段と、ビーム分割手段で分割された光ビームを受光する受光部を有し、受光部で受光した光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、複数の情報記録面の少なくとも１つには案内溝が形成され、受光部の全ては、所定の情報記録面以外の情報記録面（以下、非集光面という）において反射された光ビームが光検出手段上に形成する写像内に配置されるよう構成する。

Description

本発明は、光情報装置及び情報記録／再生装置、特に、光記録媒体に対して情報の記録、再生もしくは消去を行うための光情報装置、及びその光情報装置を用いて光記録媒体に対して情報の記録、再生もしくは消去を行う情報記録／再生装置に関するものである。
高密度・大容量の記録媒体として、近年、ＤＶＤと称する高密度・大容量の光ディスクが実用化され、動画のような大量の情報を扱える情報媒体として広く普及している。
図１３に、このような光記録媒体の記録、再生に用いられる従来の光ピックアップの構成を示す。ここでは、光記録媒体に３つの光ビームを照射してトラッキングエラー信号を検出している（例えば、特許文献１参照）。
半導体レーザなどからなる光源１は、波長λ１が４０５ｎｍの直線偏光の発散ビーム７０を出射する。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、偏光ビームスプリッタ５２に入射する。入射したビーム７０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２ｍｍの対物レンズ５６で収束ビームに変換され、光記録媒体４０の透明基板４１を透過し、情報記録面４０ｂ上に集光される。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。透明基板４１の厚さは、０．１ｍｍである。光記録媒体４０は、情報記録面４０ｂを有している。光記録媒体４０には、トラックとなる連続溝が形成されており、トラックピッチｔｐは０．３２μｍである。
情報記録面４０ｂで反射されたビーム７０は、対物レンズ５６、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で反射されたビーム７０は、焦点距離ｆ３が３０ｍｍの集光レンズ５９を透過して収束光に変換され、シリンドリカルレンズ５７を経て、光検出器３０に入射する。ビーム７０には、シリンドリカルレンズ５７を透過する際、非点収差が付与される。
光検出器３０は、４つの受光部３０ａ〜３０ｄを有している。受光部３０ａから３０ｄは、それぞれ受光した光量に応じた電流信号Ｉ３０ａ〜Ｉ３０ｄを出力する。
非点収差法によるフォーカス誤差（以下ＦＥとする）信号は、（Ｉ３０ａ＋Ｉ３０ｃ）−（Ｉ３０ｂ＋Ｉ３０ｄ）により得られる。また、プッシュプル法によるトラッキング誤差（以下ＴＥとする）信号は、（Ｉ３０ａ＋Ｉ３０ｄ）−（Ｉ３０ｂ＋Ｉ３０ｃ）により得られる。さらに、光記録媒体４０に記録された情報（以下ＲＦとする）信号は、Ｉ３０ａ＋Ｉ３０ｂ＋Ｉ３０ｃ＋Ｉ３０ｄにより得られる。ＦＥ信号及びＴＥ信号は、所望のレベルに増幅及び位相補償が行われた後、アクチュエータ９１及び９２に供給されて、フォーカス及びトラッキング制御がなされる。
一般に、１枚の光記録媒体４０に記憶する情報の容量を増加させるために、トラックピッチを狭くしていくと、トラックを作製するときの精度もその分向上しなければならない。しかし、現実には、ある絶対的な量の誤差が存在するために、トラックピッチを狭くしていくと、トラックピッチに対する作製誤差量は相対的に増大する。したがって、ＤＶＤと比較して、この誤差の影響は非常に大きくなっている。
図１４に、光記録媒体４０に形成されたトラックと直交する方向にビーム７０を走査したときに得られるＴＥ信号を示す。横軸に示すＴｎ−４、・・・、Ｔｎ＋４は、光記録媒体４０の情報記録面４０ｂに形成されたトラックを示しており、図中において垂直方向に伸びる実線はトラックピッチがｔｐで一律に形成された場合の各トラックＴｎ−４、・・・、Ｔｎ＋４の中心位置をそれぞれ示している。ここで、トラックＴｎ−１はΔｎ−１だけ、トラックＴｎはΔｎだけ、本来のトラックＴｎ−１及びＴｎが形成されるべき位置からそれぞれずれた位置に形成されており、Δｎ−１は＋２５ｎｍ、Δｎは−２５ｎｍである。その結果、ＴＥ信号の振幅は、大きく変動する。ここで、トラックＴｎ−１の近傍での最小振幅をＳ１、最大振幅をＳ２とする。また、ＴＥ信号のゼロクロス点の位置は、トラックＴｎ−１及びＴｎの中心からそれぞれずれる。ここで、トラックＴｎ−１でのずれをｏｆｔ１、トラックＴｎでのずれをｏｆｔ２とする。すなわち、ずれｏｆｔ１とずれｏｆｔ２はオフトラック量を表す。
ＴＥ信号振幅の変動量をΔＰＰ＝（振幅Ｓ２−振幅Ｓ１）／（振幅Ｓ２＋振幅Ｓ１）と定義し、上記のような従来の構成によってＴＥ信号を検出する場合、変動量ΔＰＰは０．６９、ずれｏｆｔ１は＋３３ｎｍ、ずれｏｆｔ２は−３３ｎｍと、大きな値を示す。このようにＴＥ信号振幅の変動量ΔＰＰが大きく変動すると、トラックＴｎ−１及びＴｎではトラッキング制御の利得が低下して、トラッキング制御が不安定になり、情報を信頼性高く記録及び再生することができないという問題があった。
特開平３−００５９２７号公報
本発明は、ＴＥ信号振幅の変動を低減し、情報を信頼性高く記録もしくは再生することができる光ピックアップヘッド装置、光情報装置、及び情報再生方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る光情報装置は、光ビームを出射する光源と、光源から出射されたビームを、複数の情報記録面を有する光記録媒体の所定の情報記録面上に集光する収束手段と、光記録媒体で反射された光ビームを分割するビーム分割手段と、ビーム分割手段で分割された光ビームを受光する受光部を有し、受光部で受光した光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、複数の情報記録面の少なくとも１つには案内溝が形成され、受光部の全ては、所定の情報記録面以外の情報記録面（以下、非集光面という）において反射された光ビームが光検出手段上に形成する写像内に配置されている。
これにより、トラッキングエラー信号振幅の変動を低減し、情報を信頼性高く記録もしくは再生することができる。
また、本発明に係る光情報装置は、収束手段と受光部との光路間に配置された、非点収差発生手段をさらに備える。
非点収差発生手段は、シリンドリカルレンズであることが好ましい。
さらに、光検出手段は、複数の受光部を有し、複数の受光部のそれぞれは、同じ非集光面において反射された光ビームを受光するよう配置されている。
複数の受光部の少なくとも一部の受光部は、それぞれ概ね隣接して配置され、ビーム分割手段で分割された光ビームのそれぞれは、少なくとも一部の受光部でそれぞれ受光される。
ビーム分割手段は、少なくとも第１〜第４の領域を有し、第１〜第４の領域で分割された光ビームは、トラッキングエラー信号を生成するための信号を出力する受光部に入射する。
第１及び第２の領域において分割された光ビームは、光記録媒体のトラックで回折された１次回折光を主に含み、第３及び第４の領域において分割された光ビームは、光記録媒体のトラックで回折された０次回折光を主に含み、光検出手段は、第１〜第４の領域で分割された光ビームをそれぞれ受光する第１〜第４の受光部を有し、第１〜第４の受光部から出力される信号をＩ１〜Ｉ４とし、Ｋを実数としたとき、トラッキングエラー信号は、（Ｉ１−Ｉ２）−Ｋ・（Ｉ４−Ｉ３）と表される。
本発明に係る光情報装置は、ビーム分割手段は、少なくとも第１〜第４の領域を有し、第１及び第２の領域において分割された光ビームは、光記録媒体のトラックで回折された１次回折光を主に含み、第３及び第４の領域において分割された光ビームは、光記録媒体のトラックで回折された０次回折光を主に含み、光検出手段は、第１〜第４の領域で分割された光ビームをそれぞれ受光する第１〜第４の受光部と、ビーム分割手段で分割された光ビームを受光しない位置に配置される第５の受光部とを有し、第１〜第５の受光部から出力される信号をＩ１〜Ｉ５とし、Ｋ、Ｌを実数としたとき、トラッキングエラー信号は、（（Ｉ１−Ｉ２）−Ｋ・（Ｉ４−Ｉ３））−Ｌ−Ｉ５と表される。
これにより、トラッキングエラー信号振幅の変動を低減し、情報を信頼性高く記録もしくは再生することができる。
また、ビーム分割手段が回折格子であり、回折格子で回折された＋１次回折光または−１次回折光のいずれかを用いてトラッキングエラー信号が生成される。
回折格子で回折された＋１次回折光と−１次回折光とを受光するための受光部が、それぞれ回折格子の０次回折光の光軸をはさんで略軸対称位置に配置され、＋１次回折光及び−１次回折光の両方を用いてトラッキングエラー信号が生成される。
光ビームを出射する光源と、光源から出射された光ビームを、複数の情報記録面を有する光記録媒体の所定の情報記録面上に集光する収束手段と、光記録媒体で反射された光ビームを分割するビーム分割手段と、ビーム分割手段の近傍に配置された開口制限手段と、ビーム分割手段で分割された光ビームを受光する受光部を有し、受光部で受光した光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、複数の情報記録面の少なくとも１つには案内溝が形成され、光検出手段は、少なくともフォーカス制御用の第１の受光部とトラッキング制御用の第２の受光部を有し、第２の受光部は、所定の情報記録面以外の情報記録面（以下、非集光面という）において反射され、開口制限手段により制限された光ビームが光検出手段上に形成する写像外に配置されている。
これにより、トラッキングエラー信号振幅の変動を低減し、情報を信頼性高く記録もしくは再生することができる。
また、収束手段と受光部との光路間に配置された、非点収差発生手段をさらに備える。
非点収差発生手段は、シリンドリカルレンズであることが好ましい。
第２の受光部は、第１の受光部に対して、光ビームが光記録媒体のトラックで回折される方向以外の配置方向に配置される。
配置方向とは、光ビームが光記録媒体のトラックで回折される方向に対して、約４０度〜５０度回転した方向である。
第２の受光部は、それぞれ概ね隣接して配置される複数の受光領域を有し、ビーム分割手段で分割された光ビームは、複数の受光領域のそれぞれで受光される。
また、ビーム分割手段は、少なくとも４つの領域を有し、領域で分割された光ビームは、トラッキングエラー信号を生成するための信号を出力する第２の受光部に入射する。
また、ビーム分割手段は、回折格子であることが好ましい。
また、開口制限手段は、ビーム分割手段と一体に構成されていることが好ましい。
本発明に係る情報記録／再生装置は、上記いずれかに記載の光情報装置と、光情報装置を移動させる移送制御部と、光情報装置及び移送制御部を制御する制御部と、光情報装置を用いて光記録媒体に情報の記録及び再生の少なくとも一方を行う記録／再生手段と、光記録媒体を回転運動させる回転部とを備える。
本発明によれば、ＴＥ信号振幅の変動を低減し、情報を信頼性高く記録もしくは再生する光情報装置を提供することができる。
本発明の実施の形態１における光情報装置の構成を示す図。 本発明の実施の形態１の光情報装置における光ピックアップの構成の概略を示す図。 本発明の実施の形態１の光情報装置を構成するビーム分割素子の構成を示す図。 本発明の実施の形態１の光情報装置を構成する光検出器の構成を示す図。 本発明の実施の形態１の光情報装置を構成する光検出器の構成を示す図。 本発明の実施の形態１の光情報装置を構成する光検出器の構成を示す図。 本発明の実施の形態１の光情報装置を構成する光検出器の構成を示す図。 本発明の実施の形態２の光情報装置を構成する光検出器の構成を示す図。 本発明の実施の形態３の光情報装置を構成する光検出器の構成を示す図。 本発明の実施の形態４の光情報装置の構成の概略を示す図。 本発明の実施の形態４の光情報装置を構成する開口制限手段の構成を示す図。 本発明の実施の形態４の光情報装置を構成する光検出器の構成を示す図。 従来の光情報装置を構成する光ピックアップヘッド装置の構成を示す図。 従来の光情報装置で得られるＴＥ信号の様子を示す図。
符号の説明
３２〜３５ 光検出器
３２ａ〜３２ｈ，３３ａ〜３３ｉ，３５ａ〜３５ｈ 受光部
４０ 光記録媒体
５２ 偏光ビームスプリッタ
５３ コリメートレンズ
５４ 波長板
５６ 対物レンズ
５７ シリンドリカルレンズ
５９ 集光レンズ
６０〜６２ ビーム分割素子（回折格子）
７０〜７３，７１ａ〜７１ｈ ビーム
９１，９２ アクチュエータ
９３ 球面収差補正手段
２０１，２０２ 光ピックアップヘッド装置
以下、本発明に係る光情報装置と、光ピックアップヘッド装置及び光情報再生方法の実施形態について、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、動作をなすものとする。
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態に係る光情報装置の構成を示している。
光ピックアップヘッド装置２０１（または光ピックアップとも言う）は、波長λが４０５ｎｍのレーザ光を光記録媒体４０に照射し、光記録媒体４０に記録された信号の再生を行う。移送制御器２０５は、光記録媒体４０上の任意の位置で情報を記録もしくは再生するために光ピックアップヘッド装置２０１を光記録媒体４０の半径方向に沿って移動させる。光記録媒体４０を駆動するモータ２０６は、光記録媒体４０を回転させる。制御器２０７は、光ピックアップヘッド装置２０１と移送制御器２０５とモータ２０６とを制御する。
増幅器２０８は、光ピックアップヘッド装置２０１によって読み取られた信号を増幅する。制御器２０９には、増幅器２０８からの出力信号が入力される。制御器２０９は、この信号に基づいて、光ピックアップヘッド装置２０１が光記録媒体４０の信号を読み取る際に必要とされるＦＥ信号やＴＥ信号などのサーボ信号を生成し、これを制御器２０７に出力する。また、制御器２０９に入力される信号はアナログ信号であるが、制御器２０９はこのアナログ信号をディジタル化（２値化）する。復調器２１０は、光記録媒体４０から読み取られてディジタル化された信号を解析するとともに、元の映像や音楽などのデータを再構築し、再構築された信号は出力器２１４から出力される。
検出器２１１は、制御器２０９から出力される信号に基づいてアドレス信号等を検出し、これをシステム制御器２１２に出力する。システム制御器２１２は、光記録媒体４０から読み取られた物理フォーマット情報及び光記録媒体製造情報（光記録媒体管理情報）に基づいて光記録媒体４０を識別し、記録再生条件等を解読し、この光情報装置全体を制御する。光記録媒体４０に情報を記録再生する場合、システム制御器２１２からの指示にしたがって、制御器２０７は移送制御器２０５を駆動制御する。その結果、移送制御器２０５は図１において、後述する光記録媒体４０に形成された情報記録面の所望の位置の上に光ピックアップヘッド装置２０１を移動させ、光ピックアップヘッド装置２０１は光記録媒体４０の情報記録面に情報を記録再生する。
図２は、本実施の形態に係る光ピックアップヘッド装置２０１の構成の一例を示した図である。
光源１は、波長λが４０５ｎｍの直線偏光の発散ビーム７０を出射する。光源１から出射された発散ビーム７０は、焦点距離ｆ１が１８ｍｍのコリメートレンズ５３で平行光に変換された後、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る。その後、焦点距離ｆ２が２ｍｍの対物レンズ５６で収束ビームに変換され、光記録媒体４０に形成された透明基板を透過し、情報記録面４０ａ上に集光される。対物レンズ５６の開口はアパーチャ５５によって制限され、開口数ＮＡを０．８５としている。光記録媒体４０には情報記録面４０ａ、４０ｂが形成されており、光記録媒体４０の表面から情報記録面４０ａまでの厚みｄ１は０．１ｍｍ、情報記録面４０ｂまでの厚みｄ２は７５μｍ、屈折率ｎは、１．５７である。また、情報記録面４０ａ、４０ｂの基材厚ｄ１、ｄ２の厚み差により発生する球面収差を補正するための球面収差補正手段９３としてステッピングモータ等を用いてコリメートレンズ５３を光軸方向に可動する構成となっている。
情報記録面４０ａで反射されたビーム７０は、対物レンズ５６、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で反射したビーム７０は、ビーム分割素子である回折格子６０で０次回折光のビーム７０と１次回折光の７０ａ〜７０ｄに分割され、焦点距離ｆ３が３０ｍｍの集光レンズ５９とシリンドリカルレンズ５７とを経て、光検出器３２に入射する。光検出器３２に入射するビーム７０は、シリンドリカルレンズ５７を透過する際、非点収差が付与される。
図３は、回折格子６０の構成を、図４は、光検出器３２と、光検出器３２で受光されるビーム７０と、ビーム７０ａ〜７０ｄとの関係を、それぞれ模式的に示している。
回折格子６０は、その溝断面形状が単純な溝形状または、階段状もしくは鋸状のブレーズド形状のどちらであっても良く、全部で４種類の領域６０ａ〜６０ｄを有している。領域６０ａで回折された１次回折光を７０ａ、領域６０ｂで回折された１次回折光を７０ｂ、領域６０ｂで回折された１次回折光を７０ｂ、領域６０ｃで回折された１次回折光を７０ｃ、領域６０ｄで回折された１次回折光を７０ｄとする。各領域において、領域６０ａ、６０ｂは、情報記録面４０ａのトラックで回折された１次回折光であるトラッキング溝成分を多く含み、かつ領域６０ｃ、６０ｄは、そのトラッキング溝成分をほとんど含まないように、分割、構成されている。回折格子６０において、偏光ビームスプリッタ５２によって反射された後に回折格子６０に入射するビーム７０の直径は、通常２〜４ｍｍ程度に設計される。
ＦＥ信号は、光検出器３２から出力される信号Ｉ３２ａ〜Ｉ３２ｄを用いて非点収差法により、すなわち（Ｉ３２ａ＋Ｉ３２ｃ）−（Ｉ３２ｂ＋Ｉ３２ｄ）で得られる。また、ＴＥ信号はＫを実数としたとき、（Ｉ３２ｅ−Ｉ３２ｆ）−Ｋ・（Ｉ３２ｈ−Ｉ３２ｇ）で得られる。
これらのＦＥ信号及びＴＥ信号は、所望のレベルに増幅及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及び９２に供給されて、フォーカス及びトラッキング制御がなされる。
ビーム７０が情報記録面４０ａ上に焦点を結ぶ状態では、情報記録面４０ｂでは大きくデフォーカスをしている。そのため、情報記録面４０ｂで反射したビーム７１の回折格子６０を透過した０次回折光は光検出器３２上で大きくデフォーカスをしている。ここでは、ビーム７１が、受光部３２ｅ〜３２ｈに常に入射するように受光部３２ｅ〜３２ｊを配置している。これは、情報記録面４０ａと４０ｂの間の層間厚みが変化した場合、ビーム７１の受光部３２ｅ〜３２ｈへの入射の有無によってＴＥ信号に乱れが生じ、その結果、安定なトラッキング制御ができなくなることを防ぐためである。このように、情報記録面４０ａと４０ｂの間の層間厚みが変化した場合でも、常にビーム７１が受光部３２ｅ〜３２ｈに入射するように設計することによって乱れの少ないＴＥ信号が得られ、安定したトラッキングエラー制御が可能となる。したがって、本実施の形態に示す光情報装置は、ＴＥ信号振幅の変動を低減し、安定にトラッキング動作を行うことができるので、情報を信頼性高く記録もしくは再生することができる。
また、本実施の形態では、２層の情報記録面が設けられた光記録媒体について説明したが、さらに情報記録面を多く有する光記録媒体についても同様の効果が得られる。図５〜図７は４層の情報記録面を有する光記録媒体から反射したビームと光検出器３２の関係を示している。情報記録面４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、また、それぞれの情報記録面からの反射ビームを７０、７１、７２、７３とする。例えば、情報記録面４０ａに焦点が合っている場合、光検出器３２上でのそれぞれのビームは、図５の様にビーム７１が常に光検出器３２ｅ〜３２ｈに入射するように配置するとともに、回折格子６０の領域６０ａ〜６０ｄで分割したビーム７０ａ〜７０ｄが光検出器３２ｅ〜３２ｈに入射するように回折角を設定することにより、安定したトラッキングエラー制御が可能となる。また、図６のように、ビーム７１が入射せず、ビーム７２が常に入射する位置に光検出器３２ｅ〜３２ｈを配置してもよい。また、図７のように、ビーム７１、７２が入射せず、ビーム７３が常に入射する位置に配置しても同様の効果が得られる。
（実施の形態２）
図８は、本実施の形態で用いる光検出器３３と光検出器３３で受光されるビーム７０、ビーム７１とビーム７０ａ〜７０ｄとの関係を、それぞれ模式的に示した図である。
本実施の形態の光ピックアップと実施の形態１の光ピックアップとの違いは、光検出器３２の代わりに光検出器３３を使用することである。光検出器３２と光検出器３３との違いは、受光部３３ｉ〜３３ｌを、焦点が結ばれていない情報記録面４０ｂで反射したビーム７１の中心に対して受光部３３ｅ〜３３ｈと略軸対象な位置に配置していることである。この光検出器３３を用いた場合のＴＥ信号は、Ｋを実数として、（Ｉ３３ｅ−Ｉ３３ｊ）−（Ｉ３３ｆ−Ｉ３３ｉ）−Ｋ・（（Ｉ３３ｈ−Ｉ３３ｋ）−（Ｉ３３ｇ−Ｉ３３ｌ））により得られる。
この場合、ＴＥ信号を生成するための受光部３３ｅ〜３３ｈに入射した情報記録面４０ｂで反射したビーム７１の迷光を、同じようにビーム７１が入射している受光部３３ｉでキャンセルすることにより、乱れの少ないＴＥ信号が得られ、安定したトラッキングエラー制御が可能となる。したがって、本実施の形態の光情報装置は、ＴＥ信号の変動を低減し、安定にトラッキング動作を行うことができるので、情報を信頼性高く記録もしくは再生することができる。
（実施の形態３）
図９は、本実施の形態で用いる光検出器３４と光検出器３４で受光されるビーム７０とビーム７０ａ〜７０ｎとの関係を、それぞれ模式的に示した図である。
本実施の形態の光ピックアップと実施の形態１の光ピックアップの違いは、回折格子６０の代わりに図示しない回折格子６１、光検出器３２の代わりに光検出器３４を使用することである。実施の形態１においては、回折格子６０の溝断面形状は、単純な溝形状または、階段状もしくは鋸状のブレーズド形状のどちらであっても良いが、本実施の形態の回折格子６１は、±の回折光が発生する単純な溝断面形状を有している。また、図３の回折格子６０と同様に、全部で４種類の領域６１ａ〜６１ｄを有している。
次に、回折格子６１で分割されたビームの説明を行う。情報記録面４０ｂで反射し、回折格子６１の領域６１ａで回折された＋１次回折光を７０ａ、−１次回折光を７０ｅ、領域６１ｂで回折された＋１次回折光を７０ｂ、−１次回折光を７０ｆ、領域６１ｃで回折された＋１次回折光を７０ｃ、−１次回折光を７０ｇ、領域６１ｄで回折された＋１次回折光を７０ｄ、−１次回折光を７０ｈとする。ビーム７０ａ〜７０ｈは、図９のように光検出器３４上に入射する。この時のＴＥ信号は（（Ｉ３４ｅ＋Ｉ３４ｊ）−（Ｉ３４ｆ＋Ｉ３４ｉ））−Ｋ・（（Ｉ３４ｈ＋Ｉ３４ｋ）−（Ｉ３４ｇ＋Ｉ３４ｌ））で得られる。この場合、実施の形態１のＴＥエラー信号より光情報媒体の溝成分の信号がより大きな信号として得られるため、さらに安定したトラッキング制御が可能となる。したがって、本実施の形態に示す光情報装置は、ＴＥ信号振幅の変動を低減し、安定にトラッキング動作を行うことができるので、情報を信頼性高く記録もしくは再生することができる。
また、本実施の形態の光検出器３４においても、情報記録面がさらに増えた場合でも実施の形態１と同様の光検出部の配置を行うことによって安定したトラッキングエラー制御が可能である。
（実施の形態４）
図１０は、本実施の形態に係る、他の光ピックアップ装置２０２の構成の一例を示した図である。
実施の形態１との違いは、ビーム分割手段である回折格子６０の代わりに回折格子６２を、また回折格子６２の近傍に開口制限手段である開口制限素子８０と、光検出器３２の代わりに光検出器３５とを設けたことである。開口制限素子８０は、図１１に示すような構造を有する。すなわち、対物レンズ５６のトラッキング方向に対応した方向が長い小判型形状の領域を有し、小判型形状の中心と回折格子６２の中心がほぼ一致した位置関係を保っている。この小判型形状の外側の領域を通るビームは、光検出器３５に入らないように遮光されている。また、実施の形態１の回折格子６０と回折格子６２の違いは、回折する方向を、０次回折光を中心にθ回転したことにある（図１２参照）。θは約４０度〜５０度であり、好ましくは４５度である。また、実施の形態１〜３では、光記録媒体４０において、焦点が結ばれていない情報記録面４０ｂからの反射したビームの、光検出器３５上でのビーム形状を模式的に円形で表した。しかし、実際には、情報記録面からの反射ビームがシリンドリカルレンズ５７を透過するため、焦点を結んでいない情報記録面からの反射ビームは、光検出器３５上では楕円の形状を有する。また、光検出器３５上での焦点を結んでいない情報記録面で反射したビームの楕円の向きは、シリンドリカルレンズ５７の曲率面の方向により決まる。
また、図１２に示すように、回折格子６２で分割されたビーム７０ａ〜７０ｄを受光する受光部３５ｅ〜３５ｈは、回折格子６２を透過した０次回折光の情報記録面４０ａでのトラックの回折方向と異なった方向に配置されている。本実施の形態では、トラックの回折方向に対して約４０度〜５０度回転した方向に配置されて、回折格子６２で分割された７０ａ〜７０ｄを受光する位置関係にある。この光ピックアップにおけるＴＥ信号は、実施の形態１同様、（Ｉ３５ｅ−Ｉ３５ｆ）−Ｋ・（Ｉ３５ｈ−Ｉ３５ｇ）により得られる。
以上の構成の光ピックアップでは、情報記録面４０ｂに対物レンズ５６の焦点が結ばれている時は、情報記録面４０ａで反射したビーム７１ａの光検出器３５上での写像は、図１２の点線のような楕円形状になる、また、情報記録面４０ａで対物レンズ５６の焦点が結ばれているときは、情報記録面４０ｂで反射した７１ｂの光検出器３５上での写像は、７１ａと９０度回転した楕円形状になり、かつ開口制限素子８０の遮光効果により図１２の点線のような写像になる。
以上のように、開口制限素子８０と回折格子６２と光検出器３５とを組み合わせることにより、光検出器３５のＴＥ信号を検出する受光部３５ｅ〜３５ｈには、迷光が入射されないため、安定したトラッキング制御が可能となる。したがって、本実施の形態に示す光情報装置は、ＴＥ信号振幅の変動を低減し、安定にトラッキング動作を行うことができるので、情報を信頼性高く記録もしくは再生することができる。
なお、本実施の形態では、開口制限素子８０を回折格子６２と別の構成としたが、回折格子と一体に形成しても同様の効果が得られる。また、回折格子６２をホルダー形状として開口制限を行ってもよい。
（他の実施の形態）
以上説明した実施の形態１〜４は一例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で様々な形態をとり得る。以下、その例を示す。
上記各実施の形態において、回折格子６０〜６２は４つの領域に分割されているが、分割する領域の数はこれに限定されない。すなわち、情報記録面でのトラッキング溝成分を主に含む領域と、トラッキング溝成分をほとんど含まない領域に分けるような構成であればよい。
また、ＴＥ信号を作るためにビーム内の全ての領域を使用する必要はなく、例えばビームの中央付近ではＴＥ信号を使用しないといった場合でも、本発明を適用でき、上記と同様の効果を得ることができる。
光学系としては、偏光するものを用いて説明したが、無偏光の光学系を用いる等してもよい。
本発明の趣旨とは関係ないため、非点収差法以外のＦＥ信号検出方式については説明しなかったが、ＦＥ信号の検出方式には何ら制約はなく、スポットサイズディテクション法、フーコー法等の通常のＦＥ信号検出方式は、全て用いることができる。
光記録媒体の作製時にトラックの位置、幅、深さにばらつきがあるときや、トラックに情報が記録されることでＴＥ信号振幅が変動する光記録媒体を用いた場合でも、本実施の形態に示す全ての光情報装置において、ＴＥ信号振幅の変動を低減し、安定にトラッキング動作を行うことができる。したがって、光記録媒体の歩留まりを向上させて、安価な光記録媒体を提供することができる。
また、ＴＥ信号振幅が変動する光記録媒体を許容できることから、レーザビームを用いて光記録媒体の原盤を高速にカッティングできるので、電子ビームを用いて原盤をカッティングするよりも早く、また安価に原盤を作製できる。その分、安価な光記録媒体を提供することができる。
上記実施の形態では、光源１の波長λを４０５ｎｍ、対物レンズ５６の開口数ＮＡを０．８５としたが、ｔｐ／０．８＜λ／ＮＡ＜０．５μｍであるとき、本実施に形態に係る光情報装置は、これまでに述べた特長を特に顕著に示すことができる。
本発明に係る光情報装置は、ＴＥ信号振幅の変動を低減し、情報を信頼性高く記録もしくは再生することが必要とされる光情報装置等の用途に適用できる。
本発明は、光情報装置及び情報記録／再生装置、特に、光記録媒体に対して情報の記録、再生もしくは消去を行うための光情報装置、及びその光情報装置を用いて光記録媒体に対して情報の記録、再生もしくは消去を行う情報記録／再生装置に関するものである。
高密度・大容量の記録媒体として、近年、ＤＶＤと称する高密度・大容量の光ディスクが実用化され、動画のような大量の情報を扱える情報媒体として広く普及している。
図１３に、このような光記録媒体の記録、再生に用いられる従来の光ピックアップの構成を示す。ここでは、光記録媒体に３つの光ビームを照射してトラッキングエラー信号を検出している（例えば、特許文献１参照）。
半導体レーザなどからなる光源１は、波長λ１が４０５ｎｍの直線偏光の発散ビーム７０を出射する。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、偏光ビームスプリッタ５２に入射する。入射したビーム７０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２ｍｍの対物レンズ５６で収束ビームに変換され、光記録媒体４０の透明基板４１を透過し、情報記録面４０ｂ上に集光される。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。透明基板４１の厚さは、０．１ｍｍである。光記録媒体４０は、情報記録面４０ｂを有している。光記録媒体４０には、トラックとなる連続溝が形成されており、トラックピッチｔｐは０．３２μｍである。
情報記録面４０ｂで反射されたビーム７０は、対物レンズ５６、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で反射されたビーム７０は、焦点距離ｆ３が３０ｍｍの集光レンズ５９を透過して収束光に変換され、シリンドリカルレンズ５７を経て、光検出器３０に入射する。ビーム７０には、シリンドリカルレンズ５７を透過する際、非点収差が付与される。
光検出器３０は、４つの受光部３０ａ〜３０ｄを有している。受光部３０ａから３０ｄは、それぞれ受光した光量に応じた電流信号Ｉ３０ａ〜Ｉ３０ｄを出力する。
非点収差法によるフォーカス誤差（以下ＦＥとする）信号は、（Ｉ３０ａ＋Ｉ３０ｃ）−（Ｉ３０ｂ＋Ｉ３０ｄ）により得られる。また、プッシュプル法によるトラッキング誤差（以下ＴＥとする）信号は、（Ｉ３０ａ＋Ｉ３０ｄ）−（Ｉ３０ｂ＋Ｉ３０ｃ）により得られる。さらに、光記録媒体４０に記録された情報（以下ＲＦとする）信号は、Ｉ３０ａ＋Ｉ３０ｂ＋Ｉ３０ｃ＋Ｉ３０ｄにより得られる。ＦＥ信号及びＴＥ信号は、所望のレベルに増幅及び位相補償が行われた後、アクチュエータ９１及び９２に供給されて、フォーカス及びトラッキング制御がなされる。
一般に、１枚の光記録媒体４０に記憶する情報の容量を増加させるために、トラックピッチを狭くしていくと、トラックを作製するときの精度もその分向上しなければならない。しかし、現実には、ある絶対的な量の誤差が存在するために、トラックピッチを狭くしていくと、トラックピッチに対する作製誤差量は相対的に増大する。したがって、ＤＶＤと比較して、この誤差の影響は非常に大きくなっている。
図１４に、光記録媒体４０に形成されたトラックと直交する方向にビーム７０を走査したときに得られるＴＥ信号を示す。横軸に示すＴｎ−４、・・・、Ｔｎ＋４は、光記録媒体４０の情報記録面４０ｂに形成されたトラックを示しており、図中において垂直方向に伸びる実線はトラックピッチがｔｐで一律に形成された場合の各トラックＴｎ−４、・・・、Ｔｎ＋４の中心位置をそれぞれ示している。ここで、トラックＴｎ−１はΔｎ−１だけ、トラックＴｎはΔｎだけ、本来のトラックＴｎ−１及びＴｎが形成されるべき位置からそれぞれずれた位置に形成されており、Δｎ−１は＋２５ｎｍ、Δｎは−２５ｎｍである。その結果、ＴＥ信号の振幅は、大きく変動する。ここで、トラックＴｎ−１の近傍での最小振幅をＳ１、最大振幅をＳ２とする。また、ＴＥ信号のゼロクロス点の位置は、トラックＴｎ−１及びＴｎの中心からそれぞれずれる。ここで、トラックＴｎ−１でのずれをｏｆｔ１、トラックＴｎでのずれをｏｆｔ２とする。すなわち、ずれｏｆｔ１とずれｏｆｔ２はオフトラック量を表す。
特開平３−００５９２７号公報（第５−８頁、第２図）
ＴＥ信号振幅の変動量をΔＰＰ＝（振幅Ｓ２−振幅Ｓ１）／（振幅Ｓ２＋振幅Ｓ１）と定義し、上記のような従来の構成によってＴＥ信号を検出する場合、変動量ΔＰＰは０．６９、ずれｏｆｔ１は＋３３ｎｍ、ずれｏｆｔ２は−３３ｎｍと、大きな値を示す。このようにＴＥ信号振幅の変動量ΔＰＰが大きく変動すると、トラックＴｎ−１及びＴｎではトラッキング制御の利得が低下して、トラッキング制御が不安定になり、情報を信頼性高く記録及び再生することができないという問題があった。
本発明は、ＴＥ信号振幅の変動を低減し、情報を信頼性高く記録もしくは再生することができる光ピックアップヘッド装置、光情報装置、及び情報再生方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る光情報装置は、光ビームを出射する光源と、光源から出射されたビームを、複数の情報記録面を有する光記録媒体の所定の情報記録面上に集光する収束手段と、光記録媒体で反射された光ビームを分割するビーム分割手段と、ビーム分割手段で分割された光ビームを受光する受光部を有し、受光部で受光した光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、複数の情報記録面の少なくとも１つには案内溝が形成され、受光部の全ては、所定の情報記録面以外の情報記録面（以下、非集光面という）において反射された光ビームが光検出手段上に形成する写像内に配置されている。
これにより、トラッキングエラー信号振幅の変動を低減し、情報を信頼性高く記録もしくは再生することができる。
また、本発明に係る光情報装置は、収束手段と受光部との光路間に配置された、非点収差発生手段をさらに備える。
非点収差発生手段は、シリンドリカルレンズであることが好ましい。
さらに、光検出手段は、複数の受光部を有し、複数の受光部のそれぞれは、同じ非集光面において反射された光ビームを受光するよう配置されている。
複数の受光部の少なくとも一部の受光部は、それぞれ概ね隣接して配置され、ビーム分割手段で分割された光ビームのそれぞれは、少なくとも一部の受光部でそれぞれ受光される。
ビーム分割手段は、少なくとも第１〜第４の領域を有し、第１〜第４の領域で分割された光ビームは、トラッキングエラー信号を生成するための信号を出力する受光部に入射する。
第１及び第２の領域において分割された光ビームは、光記録媒体のトラックで回折された１次回折光を主に含み、第３及び第４の領域において分割された光ビームは、光記録媒体のトラックで回折された０次回折光を主に含み、光検出手段は、第１〜第４の領域で分割された光ビームをそれぞれ受光する第１〜第４の受光部を有し、第１〜第４の受光部から出力される信号をＩ１〜Ｉ４とし、Ｋを実数としたとき、トラッキングエラー信号は、（Ｉ１−Ｉ２）−Ｋ・（Ｉ４−Ｉ３）と表される。
本発明に係る光情報装置は、ビーム分割手段は、少なくとも第１〜第４の領域を有し、第１及び第２の領域において分割された光ビームは、光記録媒体のトラックで回折された１次回折光を主に含み、第３及び第４の領域において分割された光ビームは、光記録媒体のトラックで回折された０次回折光を主に含み、光検出手段は、第１〜第４の領域で分割された光ビームをそれぞれ受光する第１〜第４の受光部と、ビーム分割手段で分割された光ビームを受光しない位置に配置される第５の受光部とを有し、第１〜第５の受光部から出力される信号をＩ１〜Ｉ５とし、Ｋ、Ｌを実数としたとき、トラッキングエラー信号は、（（Ｉ１−Ｉ２）−Ｋ・（Ｉ４−Ｉ３））−Ｌ・Ｉ５と表される。
これにより、トラッキングエラー信号振幅の変動を低減し、情報を信頼性高く記録もしくは再生することができる。
また、ビーム分割手段が回折格子であり、回折格子で回折された＋１次回折光または−１次回折光のいずれかを用いてトラッキングエラー信号が生成される。
回折格子で回折された＋１次回折光と−１次回折光とを受光するための受光部が、それぞれ回折格子の０次回折光の光軸をはさんで略軸対称位置に配置され、＋１次回折光及び−１次回折光の両方を用いてトラッキングエラー信号が生成される。
光ビームを出射する光源と、光源から出射された光ビームを、複数の情報記録面を有する光記録媒体の所定の情報記録面上に集光する収束手段と、光記録媒体で反射された光ビームを分割するビーム分割手段と、ビーム分割手段の近傍に配置された開口制限手段と、ビーム分割手段で分割された光ビームを受光する受光部を有し、受光部で受光した光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、複数の情報記録面の少なくとも１つには案内溝が形成され、光検出手段は、少なくともフォーカス制御用の第１の受光部とトラッキング制御用の第２の受光部を有し、第２の受光部は、所定の情報記録面以外の情報記録面（以下、非集光面という）において反射され、開口制限手段により制限された光ビームが光検出手段上に形成する写像外に配置されている。
これにより、トラッキングエラー信号振幅の変動を低減し、情報を信頼性高く記録もしくは再生することができる。
また、収束手段と受光部との光路間に配置された、非点収差発生手段をさらに備える。
非点収差発生手段は、シリンドリカルレンズであることが好ましい。
第２の受光部は、第１の受光部に対して、光ビームが光記録媒体のトラックで回折される方向以外の配置方向に配置される。
配置方向とは、光ビームが光記録媒体のトラックで回折される方向に対して、約４０度〜５０度回転した方向である。
第２の受光部は、それぞれ概ね隣接して配置される複数の受光領域を有し、ビーム分割手段で分割された光ビームは、複数の受光領域のそれぞれで受光される。
また、ビーム分割手段は、少なくとも４つの領域を有し、領域で分割された光ビームは、トラッキングエラー信号を生成するための信号を出力する第２の受光部に入射する。
また、ビーム分割手段は、回折格子であることが好ましい。
また、開口制限手段は、ビーム分割手段と一体に構成されていることが好ましい。
本発明に係る情報記録／再生装置は、上記いずれかに記載の光情報装置と、光情報装置を移動させる移送制御部と、光情報装置及び移送制御部を制御する制御部と、光情報装置を用いて光記録媒体に情報の記録及び再生の少なくとも一方を行う記録／再生手段と、光記録媒体を回転運動させる回転部とを備える。
本発明によれば、ＴＥ信号振幅の変動を低減し、情報を信頼性高く記録もしくは再生する光情報装置を提供することができる。
以下、本発明に係る光情報装置と、光ピックアップヘッド装置及び光情報再生方法の実施形態について、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、動作をなすものとする。
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態に係る光情報装置の構成を示している。
光ピックアップヘッド装置２０１（または光ピックアップとも言う）は、波長λが４０５ｎｍのレーザ光を光記録媒体４０に照射し、光記録媒体４０に記録された信号の再生を行う。移送制御器２０５は、光記録媒体４０上の任意の位置で情報を記録もしくは再生するために光ピックアップヘッド装置２０１を光記録媒体４０の半径方向に沿って移動させる。光記録媒体４０を駆動するモータ２０６は、光記録媒体４０を回転させる。制御器２０７は、光ピックアップヘッド装置２０１と移送制御器２０５とモータ２０６とを制御する。
増幅器２０８は、光ピックアップヘッド装置２０１によって読み取られた信号を増幅する。制御器２０９には、増幅器２０８からの出力信号が入力される。制御器２０９は、この信号に基づいて、光ピックアップヘッド装置２０１が光記録媒体４０の信号を読み取る際に必要とされるＦＥ信号やＴＥ信号などのサーボ信号を生成し、これを制御器２０７に出力する。また、制御器２０９に入力される信号はアナログ信号であるが、制御器２０９はこのアナログ信号をディジタル化（２値化）する。復調器２１０は、光記録媒体４０から読み取られてディジタル化された信号を解析するとともに、元の映像や音楽などのデータを再構築し、再構築された信号は出力器２１４から出力される。
検出器２１１は、制御器２０９から出力される信号に基づいてアドレス信号等を検出し、これをシステム制御器２１２に出力する。システム制御器２１２は、光記録媒体４０から読み取られた物理フォーマット情報及び光記録媒体製造情報（光記録媒体管理情報）に基づいて光記録媒体４０を識別し、記録再生条件等を解読し、この光情報装置全体を制御する。光記録媒体４０に情報を記録再生する場合、システム制御器２１２からの指示にしたがって、制御器２０７は移送制御器２０５を駆動制御する。その結果、移送制御器２０５は図１において、後述する光記録媒体４０に形成された情報記録面の所望の位置の上に光ピックアップヘッド装置２０１を移動させ、光ピックアップヘッド装置２０１は光記録媒体４０の情報記録面に情報を記録再生する。
図２は、本実施の形態に係る光ピックアップヘッド装置２０１の構成の一例を示した図である。
光源１は、波長λが４０５ｎｍの直線偏光の発散ビーム７０を出射する。光源１から出射された発散ビーム７０は、焦点距離ｆ１が１８ｍｍのコリメートレンズ５３で平行光に変換された後、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る。その後、焦点距離ｆ２が２ｍｍの対物レンズ５６で収束ビームに変換され、光記録媒体４０に形成された透明基板を透過し、情報記録面４０ａ上に集光される。対物レンズ５６の開口はアパーチャ５５によって制限され、開口数ＮＡを０．８５としている。光記録媒体４０には情報記録面４０ａ、４０ｂが形成されており、光記録媒体４０の表面から情報記録面４０ａまでの厚みｄ１は０．１ｍｍ、情報記録面４０ｂまでの厚みｄ２は７５μｍ、屈折率ｎは、１．５７である。また、情報記録面４０ａ、４０ｂの基材厚ｄ１、ｄ２の厚み差により発生する球面収差を補正するための球面収差補正手段９３としてステッピングモータ等を用いてコリメートレンズ５３を光軸方向に可動する構成となっている。
情報記録面４０ａで反射されたビーム７０は、対物レンズ５６、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で反射したビーム７０は、ビーム分割素子である回折格子６０で０次回折光のビーム７０と１次回折光の７０ａ〜７０ｄに分割され、焦点距離ｆ３が３０ｍｍの集光レンズ５９とシリンドリカルレンズ５７とを経て、光検出器３２に入射する。光検出器３２に入射するビーム７０は、シリンドリカルレンズ５７を透過する際、非点収差が付与される。
図３は、回折格子６０の構成を、図４は、光検出器３２と、光検出器３２で受光されるビーム７０と、ビーム７０ａ〜７０ｄとの関係を、それぞれ模式的に示している。
回折格子６０は、その溝断面形状が単純な溝形状または、階段状もしくは鋸状のブレーズド形状のどちらであっても良く、全部で４種類の領域６０ａ〜６０ｄを有している。領域６０ａで回折された１次回折光を７０ａ、領域６０ｂで回折された１次回折光を７０ｂ、領域６０ｃで回折された１次回折光を７０ｃ、領域６０ｄで回折された１次回折光を７０ｄとする。各領域において、領域６０ａ、６０ｂは、情報記録面４０ａのトラックで回折された１次回折光であるトラッキング溝成分を多く含み、かつ領域６０ｃ、６０ｄは、そのトラッキング溝成分をほとんど含まないように、分割、構成されている。回折格子６０において、偏光ビームスプリッタ５２によって反射された後に回折格子６０に入射するビーム７０の直径は、通常２〜４ｍｍ程度に設計される。
ＦＥ信号は、光検出器３２から出力される信号Ｉ３２ａ〜Ｉ３２ｄを用いて非点収差法により、すなわち（Ｉ３２ａ＋Ｉ３２ｃ）−（Ｉ３２ｂ＋Ｉ３２ｄ）で得られる。また、ＴＥ信号はＫを実数としたとき、（Ｉ３２ｅ−Ｉ３２ｆ）−Ｋ・（Ｉ３２ｈ−Ｉ３２ｇ）で得られる。
これらのＦＥ信号及びＴＥ信号は、所望のレベルに増幅及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及び９２に供給されて、フォーカス及びトラッキング制御がなされる。
ビーム７０が情報記録面４０ａ上に焦点を結ぶ状態では、情報記録面４０ｂでは大きくデフォーカスをしている。そのため、情報記録面４０ｂで反射したビーム７１の回折格子６０を透過した０次回折光は光検出器３２上で大きくデフォーカスをしている。ここでは、ビーム７１が、受光部３２ｅ〜３２ｈに常に入射するように受光部３２ｅ〜３２ｈを配置している。これは、情報記録面４０ａと４０ｂの間の層間厚みが変化した場合、ビーム７１の受光部３２ｅ〜３２ｈへの入射の有無によってＴＥ信号に乱れが生じ、その結果、安定なトラッキング制御ができなくなることを防ぐためである。このように、情報記録面４０ａと４０ｂの間の層間厚みが変化した場合でも、常にビーム７１が受光部３２ｅ〜３２ｈに入射するように設計することによって乱れの少ないＴＥ信号が得られ、安定したトラッキングエラー制御が可能となる。したがって、本実施の形態に示す光情報装置は、ＴＥ信号振幅の変動を低減し、安定にトラッキング動作を行うことができるので、情報を信頼性高く記録もしくは再生することができる。
また、本実施の形態では、２層の情報記録面が設けられた光記録媒体について説明したが、さらに情報記録面を多く有する光記録媒体についても同様の効果が得られる。図５〜図７は４層の情報記録面を有する光記録媒体から反射したビームと光検出器３２の関係を示している。情報記録面４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、また、それぞれの情報記録面からの反射ビームを７０、７１、７２、７３とする。例えば、情報記録面４０ａに焦点が合っている場合、光検出器３２上でのそれぞれのビームは、図５の様にビーム７１が常に光検出器３２ｅ〜３２ｈに入射するように配置するとともに、回折格子６０の領域６０ａ〜６０ｄで分割したビーム７０ａ〜７０ｄが光検出器３２ｅ〜３２ｈに入射するように回折角を設定することにより、安定したトラッキングエラー制御が可能となる。また、図６のように、ビーム７１が入射せず、ビーム７２が常に入射する位置に光検出器３２ｅ〜３２ｈを配置してもよい。また、図７のように、ビーム７１、７２が入射せず、ビーム７３が常に入射する位置に配置しても同様の効果が得られる。
（実施の形態２）
図８は、本実施の形態で用いる光検出器３３と光検出器３３で受光されるビーム７０、ビーム７１とビーム７０ａ〜７０ｄとの関係を、それぞれ模式的に示した図である。
本実施の形態の光ピックアップと実施の形態１の光ピックアップとの違いは、光検出器３２の代わりに光検出器３３を使用することである。光検出器３２と光検出器３３との違いは、受光部３３ｉ〜３３ｌを、焦点が結ばれていない情報記録面４０ｂで反射したビーム７１の中心に対して受光部３３ｅ〜３３ｈと略軸対象な位置に配置していることである。この光検出器３３を用いた場合のＴＥ信号は、Ｋを実数として、（Ｉ３３ｅ−Ｉ３３ｊ）−（Ｉ３３ｆ−Ｉ３３ｉ）−Ｋ・（（Ｉ３３ｈ−Ｉ３３ｋ）−（Ｉ３３ｇ−Ｉ３３ｌ））により得られる。
この場合、ＴＥ信号を生成するための受光部３３ｅ〜３３ｈに入射した情報記録面４０ｂで反射したビーム７１の迷光を、同じようにビーム７１が入射している受光部３３ｉでキャンセルすることにより、乱れの少ないＴＥ信号が得られ、安定したトラッキングエラー制御が可能となる。したがって、本実施の形態の光情報装置は、ＴＥ信号の変動を低減し、安定にトラッキング動作を行うことができるので、情報を信頼性高く記録もしくは再生することができる。
（実施の形態３）
図９は、本実施の形態で用いる光検出器３４と光検出器３４で受光されるビーム７０とビーム７０ａ〜７０ｎとの関係を、それぞれ模式的に示した図である。
本実施の形態の光ピックアップと実施の形態１の光ピックアップの違いは、回折格子６０の代わりに図示しない回折格子６１、光検出器３２の代わりに光検出器３４を使用することである。実施の形態１においては、回折格子６０の溝断面形状は、単純な溝形状または、階段状もしくは鋸状のブレーズド形状のどちらであっても良いが、本実施の形態の回折格子６１は、±の回折光が発生する単純な溝断面形状を有している。また、図３の回折格子６０と同様に、全部で４種類の領域６１ａ〜６１ｄを有している。
次に、回折格子６１で分割されたビームの説明を行う。情報記録面４０ｂで反射し、回折格子６１の領域６１ａで回折された＋１次回折光を７０ａ、−１次回折光を７０ｅ、領域６１ｂで回折された＋１次回折光を７０ｂ、−１次回折光を７０ｆ、領域６１ｃで回折された＋１次回折光を７０ｃ、−１次回折光を７０ｇ、領域６１ｄで回折された＋１次回折光を７０ｄ、−１次回折光を７０ｈとする。ビーム７０ａ〜７０ｈは、図９のように光検出器３４上に入射する。この時のＴＥ信号は（（Ｉ３４ｅ＋Ｉ３４ｊ）−（Ｉ３４ｆ＋Ｉ３４ｉ））−Ｋ・（（Ｉ３４ｈ＋Ｉ３４ｋ）−（Ｉ３４ｇ＋Ｉ３４ｌ））で得られる。この場合、実施の形態１のＴＥエラー信号より光情報媒体の溝成分の信号がより大きな信号として得られるため、さらに安定したトラッキング制御が可能となる。したがって、本実施の形態に示す光情報装置は、ＴＥ信号振幅の変動を低減し、安定にトラッキング動作を行うことができるので、情報を信頼性高く記録もしくは再生することができる。
また、本実施の形態の光検出器３４においても、情報記録面がさらに増えた場合でも実施の形態１と同様の光検出部の配置を行うことによって安定したトラッキングエラー制御が可能である。
（実施の形態４）
図１０は、本実施の形態に係る、他の光ピックアップ装置２０２の構成の一例を示した図である。
実施の形態１との違いは、ビーム分割手段である回折格子６０の代わりに回折格子６２を、また回折格子６２の近傍に開口制限手段である開口制限素子８０と、光検出器３２の代わりに光検出器３５とを設けたことである。開口制限素子８０は、図１１に示すような構造を有する。すなわち、対物レンズ５６のトラッキング方向に対応した方向が長い小判型形状の領域を有し、小判型形状の中心と回折格子６２の中心がほぼ一致した位置関係を保っている。この小判型形状の外側の領域を通るビームは、光検出器３５に入らないように遮光されている。また、実施の形態１の回折格子６０と回折格子６２の違いは、回折する方向を、０次回折光を中心にθ回転したことにある（図１２参照）。θは約４０度〜５０度であり、好ましくは４５度である。また、実施の形態１〜３では、光記録媒体４０において、焦点が結ばれていない情報記録面４０ｂからの反射したビームの、光検出器３５上でのビーム形状を模式的に円形で表した。しかし、実際には、情報記録面からの反射ビームがシリンドリカルレンズ５７を透過するため、焦点を結んでいない情報記録面からの反射ビームは、光検出器３５上では楕円の形状を有する。また、光検出器３５上での焦点を結んでいない情報記録面で反射したビームの楕円の向きは、シリンドリカルレンズ５７の曲率面の方向により決まる。
また、図１２に示すように、回折格子６２で分割されたビーム７０ａ〜７０ｄを受光する受光部３５ｅ〜３５ｈは、回折格子６２を透過した０次回折光の情報記録面４０ａでのトラックの回折方向と異なった方向に配置されている。本実施の形態では、トラックの回折方向に対して約４０度〜５０度回転した方向に配置されて、回折格子６２で分割された７０ａ〜７０ｄを受光する位置関係にある。この光ピックアップにおけるＴＥ信号は、実施の形態１同様、（Ｉ３５ｅ−Ｉ３５ｆ）−Ｋ・（Ｉ３５ｈ−Ｉ３５ｇ）により得られる。
以上の構成の光ピックアップでは、情報記録面４０ｂに対物レンズ５６の焦点が結ばれている時は、情報記録面４０ａで反射したビーム７１ａの光検出器３５上での写像は、図１２の点線のような楕円形状になる、また、情報記録面４０ａで対物レンズ５６の焦点が結ばれているときは、情報記録面４０ｂで反射した７１ｂの光検出器３５上での写像は、７１ａと９０度回転した楕円形状になり、かつ開口制限素子８０の遮光効果により図１２の点線のような写像になる。
以上のように、開口制限素子８０と回折格子６２と光検出器３５とを組み合わせることにより、光検出器３５のＴＥ信号を検出する受光部３５ｅ〜３５ｈには、迷光が入射されないため、安定したトラッキング制御が可能となる。したがって、本実施の形態に示す光情報装置は、ＴＥ信号振幅の変動を低減し、安定にトラッキング動作を行うことができるので、情報を信頼性高く記録もしくは再生することができる。
なお、本実施の形態では、開口制限素子８０を回折格子６２と別の構成としたが、回折格子と一体に形成しても同様の効果が得られる。また、回折格子６２をホルダー形状として開口制限を行ってもよい。
（他の実施の形態）
以上説明した実施の形態１〜４は一例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で様々な形態をとり得る。以下、その例を示す。
上記各実施の形態において、回折格子６０〜６２は４つの領域に分割されているが、分割する領域の数はこれに限定されない。すなわち、情報記録面でのトラッキング溝成分を主に含む領域と、トラッキング溝成分をほとんど含まない領域に分けるような構成であればよい。
また、ＴＥ信号を作るためにビーム内の全ての領域を使用する必要はなく、例えばビームの中央付近ではＴＥ信号を使用しないといった場合でも、本発明を適用でき、上記と同様の効果を得ることができる。
光学系としては、偏光するものを用いて説明したが、無偏光の光学系を用いる等してもよい。
本発明の趣旨とは関係ないため、非点収差法以外のＦＥ信号検出方式については説明しなかったが、ＦＥ信号の検出方式には何ら制約はなく、スポットサイズディテクション法、フーコー法等の通常のＦＥ信号検出方式は、全て用いることができる。
光記録媒体の作製時にトラックの位置、幅、深さにばらつきがあるときや、トラックに情報が記録されることでＴＥ信号振幅が変動する光記録媒体を用いた場合でも、本実施の形態に示す全ての光情報装置において、ＴＥ信号振幅の変動を低減し、安定にトラッキング動作を行うことができる。したがって、光記録媒体の歩留まりを向上させて、安価な光記録媒体を提供することができる。
また、ＴＥ信号振幅が変動する光記録媒体を許容できることから、レーザビームを用いて光記録媒体の原盤を高速にカッティングできるので、電子ビームを用いて原盤をカッティングするよりも早く、また安価に原盤を作製できる。その分、安価な光記録媒体を提供することができる。
上記実施の形態では、光源１の波長λを４０５ｎｍ、対物レンズ５６の開口数ＮＡを０．８５としたが、ｔｐ／０．８＜λ／ＮＡ＜０．５μｍであるとき、本実施に形態に係る光情報装置は、これまでに述べた特長を特に顕著に示すことができる。
本発明に係る光情報装置は、ＴＥ信号振幅の変動を低減し、情報を信頼性高く記録もしくは再生することが必要とされる光情報装置等の用途に適用できる。
本発明の実施の形態１における光情報装置の構成を示す図。 本発明の実施の形態１の光情報装置における光ピックアップの構成の概略を示す図。 本発明の実施の形態１の光情報装置を構成するビーム分割素子の構成を示す図。 本発明の実施の形態１の光情報装置を構成する光検出器の構成を示す図。 本発明の実施の形態１の光情報装置を構成する光検出器の構成を示す図。 本発明の実施の形態１の光情報装置を構成する光検出器の構成を示す図。 本発明の実施の形態１の光情報装置を構成する光検出器の構成を示す図。 本発明の実施の形態２の光情報装置を構成する光検出器の構成を示す図。 本発明の実施の形態３の光情報装置を構成する光検出器の構成を示す図。 本発明の実施の形態４の光情報装置の構成の概略を示す図。 本発明の実施の形態４の光情報装置を構成する開口制限手段の構成を示す図。 本発明の実施の形態４の光情報装置を構成する光検出器の構成を示す図。 従来の光情報装置を構成する光ピックアップヘッド装置の構成を示す図。 従来の光情報装置で得られるＴＥ信号の様子を示す図。
符号の説明
３２〜３５ 光検出器
３２ａ〜３２ｈ，３３ａ〜３３ｉ，３５ａ〜３５ｈ 受光部
４０ 光記録媒体
５２ 偏光ビームスプリッタ
５３ コリメートレンズ
５４ 波長板
５６ 対物レンズ
５７ シリンドリカルレンズ
５９ 集光レンズ
６０〜６２ ビーム分割素子（回折格子）
７０〜７３，７１ａ〜７１ｈ ビーム
９１，９２ アクチュエータ
９３ 球面収差補正手段
２０１，２０２ 光ピックアップヘッド装置

Claims (20)

  1. 光ビームを出射する光源と、
    前記光源から出射された前記光ビームを、複数の情報記録面を有する光記録媒体の所定の情報記録面上に集光する収束手段と、
    前記光記録媒体で反射された前記光ビームを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前記光ビームを受光する受光部を有し、前記受光部で受光した前記光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、
    前記複数の情報記録面の少なくとも１つには案内溝が形成され、
    前記受光部の全ては、前記所定の情報記録面以外の情報記録面（以下、非集光面という）において反射された前記光ビームが前記光検出手段上に形成する写像内に配置されている、
    光情報装置。
  2. 前記収束手段と前記受光部との光路間に配置された、非点収差発生手段をさらに備える、
    請求項１に記載の光情報装置。
  3. 前記非点収差発生手段は、シリンドリカルレンズである、
    請求項２に記載の光情報装置。
  4. 前記光検出手段は、複数の前記受光部を有し、
    複数の前記受光部のそれぞれは、同じ前記非集光面において反射された前記光ビームを受光するよう配置されている、
    請求項１〜３のいずれか１項に記載の光情報装置。
  5. 複数の前記受光部の少なくとも一部の受光部は、それぞれ概ね隣接して配置され、
    前記ビーム分割手段で分割された前記光ビームのそれぞれは、前記少なくとも一部の受光部でそれぞれ受光される、
    請求項４に記載の光情報装置。
  6. 前記ビーム分割手段は、少なくとも第１〜第４の領域を有し、
    前記第１〜第４の領域で分割された前記光ビームは、トラッキングエラー信号を生成するための信号を出力する前記受光部に入射する、
    請求項１〜５のいずれか１項に記載の光情報装置。
  7. 前記第１及び第２の領域において分割された前記光ビームは、前記光記録媒体のトラックで回折された１次回折光を主に含み、
    前記第３及び第４の領域において分割された前記光ビームは、前記光記録媒体のトラックで回折された０次回折光を主に含み、
    前記光検出手段は、前記第１〜第４の領域で分割された前記光ビームをそれぞれ受光する第１〜第４の受光部を有し、
    前記第１〜第４の受光部から出力される信号をＩ１〜Ｉ４とし、Ｋを実数としたとき、前記トラッキングエラー信号は、（Ｉ１−Ｉ２）−Ｋ・（Ｉ４−Ｉ３）と表される、
    請求項６に記載の光情報装置。
  8. 前記ビーム分割手段は、少なくとも第１〜第４の領域を有し、
    前記第１及び第２の領域において分割された前記光ビームは、前記光記録媒体のトラックで回折された１次回折光を主に含み、
    前記第３及び第４の領域において分割された前記光ビームは、前記光記録媒体のトラックで回折された０次回折光を主に含み、
    前記光検出手段は、前記第１〜前記第４の領域で分割された前記光ビームをそれぞれ受光する第１〜第４の受光部と、前記ビーム分割手段で分割された前記光ビームを受光しない位置に配置される第５の受光部とを有し、
    前記第１〜前記第５の受光部から出力される信号をＩ１〜Ｉ５とし、Ｋ、Ｌを実数としたとき、トラッキングエラー信号は、（（Ｉ１−Ｉ２）−Ｋ・（Ｉ４−Ｉ３））−Ｌ・Ｉ５と表される、
    請求項１〜５のいずれか１項に記載の光情報装置。
  9. 前記ビーム分割手段が回折格子であり、
    前記回折格子で回折された＋１次回折光または−１次回折光のいずれかを用いてトラッキングエラー信号が生成される、
    請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の光情報装置。
  10. 前記回折格子で回折された前記＋１次回折光と前記−１次回折光とを受光するための前記受光部が、それぞれ前記回折格子の０次回折光の光軸をはさんで略軸対称位置に配置され、
    前記＋１次回折光及び前記−１次回折光の両方を用いてトラッキングエラー信号が生成される、
    請求項９に記載の光情報装置。
  11. 光ビームを出射する光源と、
    前記光源から出射された前記光ビームを、複数の情報記録面を有する光記録媒体の所定の情報記録面上に集光する収束手段と、
    前記光記録媒体で反射された前記光ビームを分割するビーム分割手段と、
    前記ビーム分割手段の近傍に配置された開口制限手段と、
    前記ビーム分割手段で分割された前記光ビームを受光する受光部を有し、前記受光部で受光した前記光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、
    前記複数の前記情報記録面の少なくとも１つには案内溝が形成され、
    前記光検出手段は、少なくともフォーカス制御用の第１の受光部とトラッキング制御用の第２の受光部を有し、
    前記第２の受光部は、前記所定の情報記録面以外の情報記録面（以下、非集光面という）において反射され、前記開口制限手段により制限された光ビームが前記光検出手段上に形成する写像外に配置されている、
    光情報装置。
  12. 前記収束手段と前記受光部との光路間に配置された、非点収差発生手段をさらに備える、
    請求項１１に記載の光情報装置。
  13. 前記非点収差発生手段は、シリンドリカルレンズである、
    請求項１２に記載の光情報装置。
  14. 前記第２の受光部は、前記第１の受光部に対して、前記光ビームが前記光記録媒体のトラックで回折される方向以外の配置方向に配置される、
    請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の光情報装置。
  15. 前記配置方向とは、前記光ビームが前記光記録媒体のトラックで回折される方向に対して、約４０度〜５０度回転した方向である、
    請求項１４に記載の光情報装置。
  16. 前記第２の受光部は、それぞれ概ね隣接して配置される複数の受光領域を有し、
    前記ビーム分割手段で分割された前記光ビームは、前記複数の受光領域のそれぞれで受光される、
    請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の光情報装置。
  17. 前記ビーム分割手段は、少なくとも４つの領域を有し、
    前記領域で分割された前記光ビームは、トラッキングエラー信号を生成するための信号を出力する前記第２の受光部に入射する、
    請求項１１〜１６のいずれか１項に記載の光情報装置。
  18. 前記ビーム分割手段は、回折格子である、
    請求項１１〜１７のいずれか１項に記載の光情報装置。
  19. 前記開口制限手段は、前記ビーム分割手段と一体に構成されている、
    請求項１１〜１８のいずれか１項に記載の光情報装置。
  20. 請求項１〜１９のいずれか１項に記載の光情報装置と、
    前記光情報装置を移動させる移送制御部と、
    前記光情報装置及び前記移送制御部を制御する制御部と、
    前記光情報装置を用いて光記録媒体に情報の記録及び再生の少なくとも一方を行う記録／再生手段と、
    前記光記録媒体を回転運動させる回転部と、
    を備える、情報記録／再生装置。
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