WO2011111381A1

WO2011111381A1 - 光ピックアップ、光情報記録再生装置、コンピュータ装置及び光ディスクレコーダ

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Publication number: WO2011111381A1
Application number: PCT/JP2011/001373
Authority: WO
Inventors: 佐野　晃正; 水野　定夫
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2010-03-10
Filing date: 2011-03-09
Publication date: 2011-09-15
Also published as: JP2013101726A

Abstract

　固体イマルジョンレンズの端面と光記録媒体の表面との相対傾き角度を安定に精度良く検出できる光ピックアップ、光情報記録再生装置、コンピュータ装置及び光ディスクレコーダを提供する。第１のビームの中心と第２のビームの中心とは、ＳＩＬ（１０８ｂ）の端面上では異なる位置にあり、ビームスプリッタ（１０６）は、ビームエキスパンダ（１０５）と対物レンズ光学系（１０８）との間に配置され、光検出器（１２１）は、収束した第１のビームを受光する第１の受光領域と、収束した第２のビームを受光する第２の受光領域とを含み、第１の受光領域と第２の受光領域との受光光量の差に基づいて、ＳＩＬ（１０８ｂ）の端面と光ディスク（２００）の表面との相対傾き角度を検出する。

Description

光ピックアップ、光情報記録再生装置、コンピュータ装置及び光ディスクレコーダ

　本発明は、光ディスク又は光カードなどの光記録媒体に収束した光を照射することにより当該光記録媒体に情報を記録又は再生する光ピックアップ、当該光ピックアップを備える光情報記録再生装置、当該光情報記録再生装置を備えるコンピュータ装置、及び当該光情報記録再生装置を備える光ディスクレコーダに関するものである。

　従来、映像又は音声を初めとする各種の情報を記録する光記録媒体として、ＣＤ、ＤＶＤ又はＢＤ（ブルーレイディスク）といった光ディスクが広く用いられている。このような光記録媒体を用いた光情報記録再生装置では、光記録媒体に光を照射して情報を記録又は再生するため、情報の記録密度は光記録媒体に収束する光スポットの大きさに依存する。従って、光記録媒体の大容量化は、光ピックアップにより照射される光スポットを小さくすることによって実現できる。この光スポットの大きさは、対物レンズの開口数に比例し、照射する光の波長に反比例する。そのため、より小さな光スポットを形成するには、使用する光の波長を更に短くするか、あるいは、対物レンズの開口数を更に大きくすれば良い。

　しかしながら、これまで実用化されている光情報記録再生装置では、光記録媒体と対物レンズとの間が波長に比べて十分大きく離れている。また、対物レンズの開口数が１を超えた場合、対物レンズに入射する光はレンズ出射面で全反射する。そのため、光記録媒体の記録密度を上げることができなかった。

　そこで、対物レンズの開口数が１を超える場合の光記録再生方法として、ＳＩＬ（固体イマルジョンレンズ（Ｓｏｌｉｄ　Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ　Ｌｅｎｓ））を用いた近接場光記録再生方法が開発されている。開口数ＮＡは、光記録媒体の媒質の屈折率をｎとし、入射光の光軸に対する最大角度をθとすると、ＮＡ＝ｎ・ｓｉｎθで定義される。通常、開口数が１を超え、対物レンズの出射端面が平面であると、対物レンズを出射する光の角度は臨界角以上になる。臨界角以上の領域の光は、対物レンズの出射端面において全反射される。この全反射する光は、出射端面からエバネッセント光としてしみ出す。近接場光記録再生方法では、このエバネッセント光をレンズから光記録媒体に伝搬できるようにしたものである。このため、対物レンズの出射端面と光記録媒体表面との間隔（エアギャップ）を、エバネッセント光の減衰距離より短く維持して、開口数が１を越える範囲の光を対物レンズから光記録媒体に透過させている。

　このようなＳＩＬを用いる光学系では、エバネッセント光により光を伝播させるため、ＳＩＬと光ディスクとの間隔は、光の波長より十分短く保つ必要がある。例えば、ＳＩＬと光ディスクとの間隔は、光の波長のおよそ１０分の１以下にする必要があり、波長４０５ｎｍの光を使用している場合、２５ｎｍ程度に保つ必要がある。ところがこのような間隔が狭い状態でＳＩＬと光ディスクとの間に相対的な傾きがあるとＳＩＬの端部と光ディスクとが衝突する。従って、傾きに許容される誤差が非常に小さくなる。

　ＳＩＬと光ディスクとの相対傾き角度θは、下記の（１）式で表される。なお、下記の（１）式において、ｇはＳＩＬと光ディスクとの間隔を表し、ＤはＳＩＬの先端の直径を表している。ＳＩＬの先端の直径Ｄを４０μｍとし、間隔ｇを２５ｎｍとすると、許容される相対傾き角度θは０．０７度程度となる。

　θ＝ｓｉｎ^－１（ｇ／２Ｄ）・・・（１）

　しかしながら、相対傾き角度を０．０７度以下に抑えることは、容易ではない。この相対傾き角度を抑える方法として、相対傾き角度を検出し、ＳＩＬ又は光ディスクを傾ける方法がある。相対傾き角度を検出する方法としては、ＳＩＬの端面の反射光の分布を検出し、反射光の分布の偏りから相対傾き角度を検出する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

　図２５は、従来の光ピックアップの構成を示す図である。半導体レーザ１から出射された光ビームは、コリメータレンズ２で平行光となり、ビームスプリッタ３及びビームスプリッタ４を透過する。１／４波長板５を経た光ビームは、レンズ６ａにより収束光となる。収束光となった光ビームはＳＩＬ６ｂに入射し、光ディスク７上に収束される。ＳＩＬ６ｂの先端と光ディスク７の表面とは、エバネッセント光により光が伝播する位の距離に接近している。

　光ディスク７で反射された光ビームは、ＳＩＬ６ｂ、レンズ６ａ及び１／４波長板５を再び通り、ビームスプリッタ４に入射する。ビームスプリッタ４に入射した光ビームの一部は、反射され、光検出器８に入射する。ビームスプリッタ４に入射した光ビームの他部は、透過され、ビームスプリッタ３に入射する。ビームスプリッタ３に入射した光ビームは、光検出器９に向けて反射され、光検出器９に入射する。ここで、光検出器８は、光ディスク７の情報面で反射した光ビームを受光し、情報再生用の信号を生成する。一方、光検出器９は、４分割された受光部を持ち、各受光部は、それぞれ受光した光量に応じた信号を出力する。

　図２６は、従来の光ピックアップにおいて、ＳＩＬの端面と光ディスクの表面とが相対的に傾いている場合のＳＩＬの端面付近の拡大図である。矢印Ａで示す周辺光と、矢印Ｂで示す周辺光とでは、ＳＩＬ６ｂの端面と光ディスク７の表面との間の距離がそれぞれ異なっている。そのため、矢印Ａで示す周辺光が通過する位置と、矢印Ｂで示す周辺光が通過する位置とでは反射率が異なる。これにより、光ディスク７の情報面で反射した光ビームには明暗の差が生じる。図２５の光検出器９は、この明暗の差を４つの受光部の信号量の違いとして検出することにより、傾き角度を検出することができる。

　また、別の相対傾き角度を検出する方法として、ＳＩＬの端面を通して複数の光ビームを光ディスクに照射し、相対傾き角度を検出する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

　しかしながら、前記従来の構成では、複数の情報層を持つ多層ディスクに対して、１つの光源のみを用いて、情報層からの再生信号と、ギャップ制御のためのギャップ検出信号と、相対傾き角度を検出するためのチルト信号とを得ることを考えた場合、情報を記録又は再生しようとする情報層の位置に応じてＳＩＬの端面でのビーム径が変わってしまい、相対傾き角度の検出感度が大きく変化してしまう。特に、ＳＩＬを用いる場合、光ディスクのカバー層が薄いため、最も表面に近い情報層では、実用的なチルト検出の感度が得られないという課題を有している。

　また、多層ディスクで光ビームを集光する層（例えば、情報を記録又は再生する情報層）を変えた時、従来の複数の光ビームを使う方法では、メインビームとサブビームとを十分に分離して検出できないという課題を有している。

特開２００６－３４４３５１号公報特開２００６－００４５９６号公報

　本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、固体イマルジョンレンズの端面と光記録媒体の表面との相対傾き角度を安定に精度良く検出できる光ピックアップ、光情報記録再生装置、コンピュータ装置及び光ディスクレコーダを提供することを目的とするものである。

　本発明の一局面に係る光ピックアップは、第１のビーム及び第２のビームを生成する光ビーム生成部と、前記第１のビーム及び前記第２のビームの発散度を変更する発散度変更機構と、前記発散度変更機構からの前記第１のビーム及び前記第２のビームを複数の層を持つ光記録媒体に収束する、前記光記録媒体の表面に対向する端面を有する固体イマルジョンレンズを含む対物レンズ光学系と、前記固体イマルジョンレンズの端面で反射した前記第１のビーム及び前記第２のビームを、前記対物レンズ光学系に入射する前記第１のビーム及び前記第２のビームと分岐する第１の分岐素子と、前記第１の分岐素子から分岐した前記第１のビーム及び前記第２のビームを収束する検出レンズと、前記検出レンズで収束した前記第１のビーム及び前記第２のビームを検出する第１の光検出器とを備え、前記第１のビームの中心と前記第２のビームの中心とは、前記固体イマルジョンレンズの端面上では異なる位置にあり、前記第１の分岐素子は、前記発散度変更機構と前記対物レンズ光学系との間に配置され、前記第１の光検出器は、前記収束した第１のビームを受光する第１の受光領域と、前記収束した第２のビームを受光する第２の受光領域とを含み、前記第１の受光領域と前記第２の受光領域との受光光量の差に基づいて、前記固体イマルジョンレンズの端面と前記光記録媒体の表面との相対傾き角度を検出する。

　この構成により、第１の光検出器の受光面上でのスポットサイズを小さく抑えことができる。このため、第１のビームのスポットが、第２のビーム用の第２の受光領域で受光される量を低減することができる。また、同様に、第２のビームのスポットが、第１のビーム用の第１の受光領域で受光される量を低減することができる。

　本発明によれば、光記録媒体が複数の層を有していても、光記録媒体の表面と固体イマルジョンレンズの端面との相対傾き角度を安定に精度よく検出することができる。したがって、固体イマルジョンレンズが光記録媒体の表面と衝突することを避けることができる。このため、情報を安定に記録又は再生できるだけでなく、光記録媒体を傷つける可能性を低くすることができる。

本発明の実施の形態１における光ピックアップの構成を示す図である。本発明の実施の形態１における回折素子の一例を示す正面図である。本発明の実施の形態１における対物レンズ光学系と光ディスクの各情報層との関係を示す構成図である。（Ａ）は、光ディスクの第１の情報層にメインビームが収束している様子を示す図であり、（Ｂ）は、メインビームが第１の情報層に照射される場合のＳＩＬの端面におけるメインビーム及び第１～第４のサブビームのスポット形状を示す図である。（Ａ）は、光ディスクの第２の情報層にメインビームが収束している様子を示す図であり、（Ｂ）は、メインビームが第２の情報層に照射される場合のＳＩＬの端面におけるメインビーム及び第１～第４のサブビームのスポット形状を示す図である。（Ａ）は、光ディスクの第３の情報層にメインビームが収束している様子を示す図であり、（Ｂ）は、メインビームが第３の情報層に照射される場合のＳＩＬの端面におけるメインビーム及び第１～第４のサブビームのスポット形状を示す図である。（Ａ）は、光ディスクの第１の情報層にメインビームが収束している様子を示す図であり、（Ｂ）は、第１の情報層にメインビームが収束している際に、メインビームが検出レンズにより光検出器に集光される様子を示す図である。（Ａ）は、光ディスクの第２の情報層にメインビームが収束している様子を示す図であり、（Ｂ）は、第２の情報層にメインビームが収束している際に、メインビームが検出レンズにより光検出器に集光される様子を示す図である。（Ａ）は、光ディスクの第３の情報層にメインビームが収束している様子を示す図であり、（Ｂ）は、第３の情報層にメインビームが収束している際に、メインビームが検出レンズにより光検出器に集光される様子を示す図である。図１に示す光ピックアップにおいて、メインビームを各情報層に集光した際のＳＩＬの端面からの反射光の様子を示す図である。本発明の実施の形態１の比較例における光ピックアップの構成を示す図である。図１１に示す光ピックアップにおいて、メインビームを各情報層に集光した際のＳＩＬの端面からの反射光の様子を示す図である。（Ａ）は、第１の情報層にメインビームを集光しているときの光検出器の受光面における受光領域と、メインビームのスポットと、第１～第４のサブビームのスポットとを示す図であり、（Ｂ）は、第２の情報層にメインビームを集光しているときの光検出器の受光面における受光領域と、メインビームのスポットと、第１～第４のサブビームのスポットとを示す図であり、（Ｃ）は、第３の情報層にメインビームを集光しているときの光検出器の受光面における受光領域と、メインビームのスポットと、第１～第４のサブビームのスポットとを示す図である。図１１の光ピックアップの光検出器の受光面における受光領域と、メインビームのスポットと、第１～第４のサブビームのスポットとを示す図である。（Ａ）は、光ディスクの第３の情報層に光ディスクのラジアル方向に並んだ第１のビーム及び第２のビームが収束している様子を示す図であり、（Ｂ）は、光ディスクのラジアル方向に並んだ第１のビーム及び第２のビームが第３の情報層に照射される場合のＳＩＬの端面における第１のビーム及び第２のビームのスポット形状を示す図である。（Ａ）は、図１に示す光ピックアップにおける光検出器の受光面での受光領域の配置と、光ディスクのラジアル方向に並んだ第１のビーム及び第２のビームのスポットとを示す図であり、（Ｂ）は、図１１に示す比較例である光ピックアップにおける光検出器の受光面での受光領域の配置と、光ディスクのラジアル方向に並んだ第１のビーム及び第２のビームのスポットとを示す図である。（Ａ）は、光ディスクの第３の情報層に光ディスクのタンゼンシャル方向に並んだ第１のビーム及び第２のビームが収束している様子を示す図であり、（Ｂ）は、光ディスクのタンゼンシャル方向に並んだ第１のビーム及び第２のビームが第３の情報層に照射される場合のＳＩＬの端面における第１のビーム及び第２のビームのスポット形状を示す図である。（Ａ）は、図１に示す光ピックアップにおける光検出器の受光面での受光領域の配置と、光ディスクのタンゼンシャル方向に並んだ第１のビーム及び第２のビームのスポットとを示す図であり、（Ｂ）は、図１１に示す比較例である光ピックアップにおける光検出器の受光面での受光領域の配置と、光ディスクのタンゼンシャル方向に並んだ第１のビーム及び第２のビームのスポットとを示す図である。（Ａ）は、光ディスクの第３の情報層に第１のビーム、第２のビーム、第３のビーム及び第４のビームが収束している様子を示す図であり、（Ｂ）は、第１のビーム、第２のビーム、第３のビーム及び第４のビームが第３の情報層に照射される場合のＳＩＬの端面における第１のビーム、第２のビーム、第３のビーム及び第４のビームのスポット形状を示す図である。（Ａ）は、図１に示す光ピックアップにおける光検出器の受光面での受光領域の配置と、第１のビーム、第２のビーム、第３のビーム及び第４のビームのスポットとを示す図であり、（Ｂ）は、図１１に示す比較例である光ピックアップにおける光検出器の受光面での受光領域の配置と、第１のビーム、第２のビーム、第３のビーム及び第４のビームのスポットとを示す図である。本発明の実施の形態２における光ピックアップの構成を示す図である。本発明の実施の形態３における光情報記録再生装置の概略構成を示す図である。本発明の実施の形態４におけるコンピュータ装置の全体構成を示す斜視図である。本発明の実施の形態５における光ディスクレコーダの全体構成を示す斜視図である。従来の光ピックアップの構成を示す図である。従来の光ピックアップにおいて、ＳＩＬの端面と光ディスクの表面とが相対的に傾いている場合のＳＩＬの端面付近の拡大図である。

　以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

　（実施の形態１）
　図１は、本発明の実施の形態１における光ピックアップの構成を示す図である。

　図１に示す光ピックアップは、半導体レーザ１０１、回折素子１０２、コリメータレンズ１０３、ビームスプリッタ１０４、ビームエキスパンダ１０５、ビームスプリッタ１０６、１／４波長板１０７、対物レンズ光学系１０８、検光子１０９、検出レンズ１１０、光検出器１１１、検出レンズ１２０及び光検出器１２１を備える。

　図１において、光源の一例である半導体レーザ１０１は、直線偏光の光ビームを出射する。サブビーム生成素子の一例である回折素子１０２は、半導体レーザ１０１によって出射された光ビームから、０次光であるメインビームと、±１次光であるサブビームとを生成する。図１においては、半導体レーザ１０１と回折素子１０２とが、光ビーム生成部の一例である。

　メインビームとサブビームとは、コリメータレンズ１０３で略平行光となり、第２の分岐素子の一例であるビームスプリッタ１０４を透過する。ビームスプリッタ１０４を透過したメインビームとサブビームとは、発散度変更機構の一例であるビームエキスパンダ１０５に入射する。ビームエキスパンダ１０５は、負のパワーを持つレンズ１０５ａと、正のパワーを持つレンズ１０５ｂとから成り、レンズ１０５ａとレンズ１０５ｂとの間隔を変更することでレンズ１０５ｂから出射される光ビームの発散度を変更する。レンズ１０５ｂは、光軸方向に移動可能なアクチュエータ１０５ｃに搭載されている。

　ビームエキスパンダ１０５を通ったメインビームとサブビームとは、第１の分岐素子の一例であるビームスプリッタ１０６を透過して、１／４波長板１０７に入射する。１／４波長板１０７は、直線偏光の光ビームを円偏光に変換する。１／４波長板１０７を経たメインビームとサブビームとは、対物レンズ光学系１０８に入射する。対物レンズ光学系１０８は、絞りレンズ１０８ａとＳＩＬ（固体イマルジョンレンズ）１０８ｂとから成る。ＳＩＬ１０８ｂの出射端面と、当該出射端面に対向する光記録媒体の一例である光ディスク２００の表面との間に存在するエアギャップがエバネッセント減衰長さより短くされることにより、エバネッセント光による光伝播が行われる。ＳＩＬ１０８ｂの出射端面と光ディスク２００の表面との間の間隔は、半導体レーザ１０１から出射される光ビームの波長の１０分の１よりおおむね短い。

　光ディスク２００により反射及び回折されたメインビームとサブビームとは、対物レンズ光学系１０８で再び略平行光に戻され、１／４波長板１０７を経た後、ビームスプリッタ１０６及びビームスプリッタ１０４でそれぞれ一部の光が反射される。

　ビームスプリッタ１０４は、偏光ビームスプリッタであり、往路とは直交する偏光方向の光ビームを反射する。ビームスプリッタ１０４は、光ディスク２００で反射したメインビーム及びサブビーム（復路光）を、ビームエキスパンダ１０５に入射するメインビーム及びサブビーム（往路光）と分岐する。ビームスプリッタ１０４で反射された光ビームは、検出レンズ１１０で収束光に変換され、第２の光検出器の一例である光検出器１１１で受光される。検出レンズ１１０は、収束光への変換と同時に非点収差を与える。光検出器１１１は、図示しない４分割された受光部を持ち、非点収差法によりフォーカス信号を検出する。また、光検出器１１１は、プッシュプル法によりトラッキング信号を検出する。また、光検出器１１１は、各受光部で受光された光量の和信号からＲＦ信号を生成する。

　一方、ビームスプリッタ１０６は、無偏光ビームスプリッタであり、往路と同じ偏光方向の直線偏光の一部を反射する。ビームスプリッタ１０６は、ＳＩＬ１０８ｂの端面で反射したメインビーム及びサブビーム（復路光）を、対物レンズ光学系１０８に入射するメインビーム及びサブビーム（往路光）と分岐する。ビームスプリッタ１０６で反射された光ビームは、検光子１０９に入射する。検光子１０９は、往路と同じ偏光方向の直線偏光成分のみを透過する。検光子１０９を透過した光ビームは、検出レンズ１２０で収束光に変換され、第１の光検出器の一例である光検出器１２１で受光される。光検出器１２１は、ＳＩＬ１０８ｂと光ディスク２００との間隔を検出するためのギャップ信号と、ＳＩＬ１０８ｂと光ディスク２００との相対傾き角度を表すチルト検出信号とを生成する。

　図２は、本発明の実施の形態１における回折素子１０２の一例を示す正面図である。回折素子１０２は、Ｘ方向及びＹ方向の２方向に格子が形成されており、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれに±１次光を生成する。このため、回折素子１０２を通った光ビームは、０次光であるメインビームと、４つのサブビームとに変換される。

　図３は、対物レンズ光学系１０８と、光ディスク２００の各情報層との関係を示す模式図である。ＳＩＬ１０８ｂの先端と光ディスク２００との距離は、エバネッセント光として光が効率よく伝播する距離である。ＳＩＬ１０８ｂの先端と光ディスク２００との距離は、例えば２５ｎｍ程度に保たれる。ここでは、光ディスク２００は３つの情報層を持つ例を示す。光ビームが入射する側の表面から近い順に、第１の情報層Ｌ１、第２の情報層Ｌ２及び第３の情報層Ｌ３と呼ぶ。表面から第１の情報層Ｌ１までの距離をｔ１とし、第１の情報層Ｌ１と第２の情報層Ｌ２との距離をｔ２とし、第２の情報層Ｌ２と第３の情報層Ｌ３との距離をｔ３とする。また、表面から第１の情報層Ｌ１までの距離をｄ_１とし、表面から第２の情報層Ｌ２までの距離をｄ_２とし、表面から第３の情報層Ｌ３までの距離をｄ_３とする。

　光ディスク２００の屈折率をｎとし、収束する光ビームの最も外側の光線の角度をθとし、開口数をＮＡとすると、屈折率ｎ、角度θ及び開口数ＮＡは、下記の（２）式の関係を有している。

　ＮＡ＝ｎ・ｓｉｎθ・・・（２）

　ＳＩＬ１０８ｂの先端は、直径Ｄの平坦部（端面）を有し、平坦部の周囲の形状はコーン状である。メインビームとサブビームとはこの平坦部を通る。

　図４（Ａ）～図６（Ｂ）は、ＳＩＬ１０８ｂの端面におけるメインビーム３０１及び第１～第４のサブビーム３０２ａ～３０２ｄのスポット形状と、メインビームが到達する情報層との関係を示す図である。

　図４（Ａ）は、光ディスク２００の第１の情報層Ｌ１にメインビーム３０１が収束している様子を示す図であり、図４（Ｂ）は、メインビーム３０１が第１の情報層Ｌ１に照射される場合のＳＩＬ１０８ｂの端面におけるメインビーム３０１及び第１～第４のサブビーム３０２ａ～３０２ｄのスポット形状を示す図である。

　ＳＩＬ１０８ｂの端面の中央にメインビーム３０１が配置され、メインビーム３０１の周囲に第１～第４のサブビーム３０２ａ～３０２ｄが配置される。第１のサブビーム３０２ａと第２のサブビーム３０２ｂとは、メインビーム３０１を挟んで光ディスクのタンゼンシャル方向に配置される。第３のサブビーム３０２ｃと第４のサブビーム３０２ｄとは、メインビーム３０１を挟んで光ディスクのラジアル方向に配置される。

　第１の情報層Ｌ１は最も手前に配置されている。そのため、ＳＩＬ１０８ｂの端面でのビーム径は小さく、メインビーム３０１及び第１～第４のサブビーム３０２ａ～３０２ｄは互いに重ならない。ここで、ＳＩＬ１０８ｂの端面と光ディスク２００の表面とが相対的に傾いていると、サブビームの位置でのＳＩＬ１０８ｂの端面と光ディスク２００の表面との間隔が異なる。ＳＩＬ１０８ｂの端面での反射率は、間隔が狭ければ小さくなる。なお、間隔がゼロならばＳＩＬ１０８ｂの端面での反射率は屈折率差だけで決まる。また、間隔が広ければ入射光は全反射に近くなるため、ＳＩＬ１０８ｂの端面での反射率は、１に近づき、大きくなる。このため、間隔の差はサブビームの反射光の光量差として現れる。サブビームの間隔と反射光の光量差とに基づいてＳＩＬ１０８ｂと光ディスク２００との相対的な傾きの角度を検出することができる。

　図５（Ａ）は、光ディスク２００の第２の情報層Ｌ２にメインビーム３０１が収束している様子を示す図であり、図５（Ｂ）は、メインビーム３０１が第２の情報層Ｌ２に照射される場合のＳＩＬ１０８ｂの端面におけるメインビーム３０１及び第１～第４のサブビーム３０２ａ～３０２ｄのスポット形状を示す図である。第２の情報層Ｌ２は、複数の情報層のうちの中間に配置されている。ＳＩＬ１０８ｂの端面ではメインビーム３０１と、第１～第４のサブビーム３０２ａ～３０２ｄの一部とは互いに重なり合う。

　図６（Ａ）は、光ディスク２００の第３の情報層Ｌ３にメインビーム３０１が収束している様子を示す図であり、図６（Ｂ）は、メインビーム３０１が第３の情報層Ｌ３に照射される場合のＳＩＬ１０８ｂの端面におけるメインビーム３０１及び第１～第４のサブビーム３０２ａ～３０２ｄのスポット形状を示す図である。第３の情報層Ｌ３は最も奥に配置されている。ＳＩＬ１０８ｂの端面ではメインビーム３０１と、第１～第４のサブビーム３０２ａ～３０２ｄとは互いに重なり合っており、図５（Ｂ）に比べて重なり度合いが大きくなっている。

　ＳＩＬ１０８ｂの端面の直径Ｄは、最も奥にある第３の情報層Ｌ３にメインビームを集光する場合でも、サブビームがけられないように構成される。ＳＩＬ１０８ｂの端面上でのサブビームの中心とメインビームの中心との間隔Ｌ_ｂと、光ディスク２００の最奥層にメインビーム及びサブビームを収束したときのＳＩＬ１０８ｂの端面でのビーム径Ｄ_ｂと、ＳＩＬ１０８ｂの端面の直径Ｄとは、下記の（３）式の関係を満たすとよい。

　Ｄ＞２×Ｌ_ｂ＋Ｄ_ｂ・・・（３）

　なお、図４（Ａ）～図６（Ｂ）の構成では、メインビームの両側に２つのサブビームが位置する構成であるため、上記の（３）式の関係となる。もし、メインビームの片側に１つのサブビームが位置する構成であれば、間隔Ｌ_ｂと、ビーム径Ｄ_ｂと、直径Ｄとは、下記の（４）式の関係を満たせばよい。

　Ｄ＞Ｌ_ｂ＋Ｄ_ｂ・・・（４）

　本実施の形態の例では光ディスク２００は３層ディスクである。表面から第３の情報層Ｌ３までの距離がｄ_３であり、対物レンズ光学系１０８の光ディスク２００中での開口数がＮＡであり、光ディスク２００の屈折率がｎ_ｄｉｓｋである場合、ビーム径Ｄ_ｂは、下記の（５）式で表される。

　Ｄ_ｂ＝２×ｄ_３×ｔａｎ（ｓｉｎ^－１（ＮＡ／ｎ_ｄｉｓｋ））・・・（５）

　次に、光ピックアップの検出系の配置について説明する。図７（Ａ）は、光ディスク２００の第１の情報層Ｌ１にメインビーム３０１が収束している様子を示す図であり、図７（Ｂ）は、第１の情報層Ｌ１にメインビーム３０１が収束している際に、メインビーム３０１が検出レンズ１２０により光検出器１２１に集光される様子を示す図である。

　ＳＩＬ１０８ｂの端面で反射したメインビーム３０１は、光ディスク２００の表面からの距離ｄ_１’の位置に一旦収束し、そこから発散光となり検出系に導かれる。距離ｄ_１’は、下記の（６）式で表される。

　ｄ_１’＝ｄ_１×ｎ_ＳＩＬ／ｎ_ｄｉｓｋ・・・（６）

　ここで、ｄ_１’は、第１の情報層Ｌ１にメインビーム３０１が収束している際の光ディスク２００の表面からＳＩＬ１０８ｂの端面で反射したメインビーム３０１の収束点までの距離であり、ｄ_１は光ディスク２００の表面から第１の情報層Ｌ１までの距離であり、ｎ_ｄｉｓｋは光ディスク２００の屈折率であり、ｎ_ＳＩＬはＳＩＬ１０８ｂの屈折率である。

　従って、光ディスク２００から光検出器１２１へ向かう復路光は、半導体レーザ１０１から光ディスク２００へ向かう往路光よりも半導体レーザ１０１に近い側を仮想発光点として伝播する。このため、図７（Ｂ）に示すように、メインビーム３０１が検出レンズ１２０により収束する点１２３は、検出レンズ１２０に平行光を入れたときの焦点位置１２２より遠い側になる。焦点位置１２２と点１２３との距離は、距離ｄ_１’の空気中換算値に検出系の縦倍率βを掛けた距離となる。なお、検出系の縦倍率βは、β＝（ＮＡ_ｄｉｓｋ／ＮＡ_ｄｅｔ）^２と定義できる。ＮＡ_ｄｉｓｋは光ディスク側の開口数を表し、ＮＡ_ｄｅｔは検出側（対物レンズ光学系側）の開口数を表している。

　更に、図８（Ａ）は、光ディスク２００の第２の情報層Ｌ２にメインビーム３０１が収束している様子を示す図であり、図８（Ｂ）は、第２の情報層Ｌ２にメインビーム３０１が収束している際に、メインビーム３０１が検出レンズ１２０により光検出器１２１に集光される様子を示す図である。

　ＳＩＬ１０８ｂの端面で反射したメインビーム３０１は、光ディスク２００の表面からの距離ｄ_２’の位置に一旦収束し、そこから発散光となり検出系に導かれる。距離ｄ_２’は、下記の（７）式で表される。

　ｄ_２’＝ｄ_２×ｎ_ＳＩＬ／ｎ_ｄｉｓｋ・・・（７）

　ここで、ｄ_２’は、第２の情報層Ｌ２にメインビーム３０１が収束している際の光ディスク２００の表面からＳＩＬ１０８ｂの端面で反射したメインビーム３０１の収束点までの距離であり、ｄ_２は光ディスク２００の表面から第２の情報層Ｌ２までの距離であり、ｎ_ｄｉｓｋは光ディスク２００の屈折率であり、ｎ_ＳＩＬはＳＩＬ１０８ｂの屈折率である。

　図８（Ｂ）に示すように、メインビーム３０１が検出レンズ１２０により収束する点１２４は、図７（Ｂ）で示した点１２３より遠い側になる。焦点位置１２２と点１２４との距離は、距離ｄ_２’の空気中換算値に検出系の縦倍率βを掛けた距離となる。なお、検出系の縦倍率βは、β＝（ＮＡ_ｄｉｓｋ／ＮＡ_ｄｅｔ）^２と定義できる。光検出器１２１は、点１２４が受光面上に一致するように配置する。

　更に、図９（Ａ）は、光ディスク２００の第３の情報層Ｌ３にメインビーム３０１が収束している様子を示す図であり、図９（Ｂ）は、第３の情報層Ｌ３にメインビーム３０１が収束している際に、メインビーム３０１が検出レンズ１２０により光検出器１２１に集光される様子を示す図である。

　ＳＩＬ１０８ｂの端面で反射したメインビーム３０１は、光ディスク２００の表面からの距離ｄ_３’の位置に一旦収束し、そこから発散光となり検出系に導かれる。距離ｄ_３’は、下記の（８）式で表される。

　ｄ_３’＝ｄ_３×ｎ_ＳＩＬ／ｎ_ｄｉｓｋ・・・（８）

　図９（Ｂ）に示すように、メインビーム３０１が検出レンズ１２０により収束する点１２５は、図８（Ｂ）で示した点１２４より更に遠い側になる。焦点位置１２２と点１２５との距離は、距離ｄ_３’の空気中換算値に検出系の縦倍率βを掛けた距離となる。なお、検出系の縦倍率βは、β＝（ＮＡ_ｄｉｓｋ／ＮＡ_ｄｅｔ）^２と定義できる。

　図１０は、図１に示す光ピックアップにおいて、メインビームを各情報層に集光した際のＳＩＬ１０８ｂの端面からの反射光の様子を示す図である。第１の情報層Ｌ１、第２の情報層Ｌ２及び第３の情報層Ｌ３に集光した際のＳＩＬ１０８ｂの端面からの反射光は、それぞれ点１２３、点１２４及び点１２５で収束する。点１２３と点１２５との距離Ｌは、距離ｄ_１’と距離ｄ_３’とのディスク中換算値の差に検出系の縦倍率βを掛けたものに等しい。したがって、距離Ｌは、下記の（９）式で表される。

　Ｌ＝β×（ｄ_３’－ｄ_１’）×ｎ_ｄｉｓｋ／ｎ_ＳＩＬ・・・（９）

　本実施の形態では、図１に示したようにビームスプリッタ１０６をビームエキスパンダ１０５の対物レンズ光学系１０８側に配置している。すなわち、ビームスプリッタ１０６は、ビームエキスパンダ１０５と、対物レンズ光学系１０８との間に配置されている。このため、ＳＩＬ１０８ｂの端面で反射した光が集束する点である焦点位置１２２が基準となり、焦点位置１２２からの距離の差で集束位置が決まる。

　図１１は、本発明の実施の形態１の比較例における光ピックアップの構成を示す図である。図１１に示す光ピックアップは、ビームスプリッタ１０６がビームエキスパンダ１０５より半導体レーザ１０１側に配置されている。すなわち、ビームスプリッタ１０６は、ビームエキスパンダ１０５と半導体レーザ１０１との間に配置されている。図１２は、図１１に示す光ピックアップにおいて、メインビームを各情報層に集光した際のＳＩＬ１０８ｂの端面からの反射光の様子を示す図である。

　仮に、図１１の比較例に示すように、ビームスプリッタ１０６がビームエキスパンダ１０５より光源（半導体レーザ１０１）側（ビームスプリッタ１０４と同じ側）に配置されている場合、ＳＩＬ１０８ｂの端面からの反射光は図１２に示す集束位置に集束される。ビームエキスパンダ１０５より半導体レーザ１０１側では、ビームエキスパンダ１０５の状態にかかわらず、対物レンズ光学系１０８の焦点位置で反射した光ビームは、同じ位置に再度収束する。これは、対物レンズ光学系１０８の焦点位置で反射した光ビームが、光源と共役の位置に収束するためである。従って、この場合、対物レンズ光学系１０８の焦点位置で反射したメインビームは、検出レンズ１２０で収束されると、検出レンズ１２０に平行光を入射したときと同じ焦点位置１３２に収束する。

　第１の情報層Ｌ１、第２の情報層Ｌ２及び第３の情報層Ｌ３に集光した際のＳＩＬ１０８ｂの端面からのメインビームの反射光は、それぞれ点１３３、点１３４及び点１３５で収束する。点１３３と点１３５との距離Ｌ’は、距離ｄ_１’と距離ｄ_３’とのディスク中換算値の差の２倍に検出系の縦倍率βを掛けたものに等しい。したがって、距離Ｌ’は、下記の（１０）式で表される。

　Ｌ’＝２×β×（ｄ_３’－ｄ_１’）×ｎ_ｄｉｓｋ／ｎ_ＳＩＬ・・・（１０）

　面１３１は、図１１に示す光学系において光検出器１２１を配置する場合の最適な受光面の配置位置を示す。

　このように、ビームスプリッタ１０６及び検出系（検光子１０９、検出レンズ１２０及び光検出器１２１）をビームエキスパンダ１０５より光源側に配置した場合、ビームスプリッタ１０６及び検出系をビームエキスパンダ１０５より対物レンズ光学系側に配置した場合に比べ、メインビームを集光する情報層の位置を変えたときのＳＩＬ１０８ｂの端面で反射した光ビームの収束位置の変化は２倍になる。これは、ＳＩＬ１０８ｂの端面からの反射光を用いてギャップを制御又はチルト信号を生成する際、光検出器１２１の受光部上でのスポット変化も２倍になることを意味する。

　従って、図１０及び図１２に示すように、光検出器１２１の受光面でのメインビームのスポット径の最大値は、面１３１でのメインスポット径の最大値の約半分となる。このため、チルト検出のために、サブビームの受光領域は、メインビームの受光領域の周囲に配置することができる。

　図１３（Ａ）～図１３（Ｃ）は、光検出器１２１の受光面における受光領域の配置と、メインビーム及び第１～第４のサブビームのスポットとの関係を示す図である。図１３（Ａ）は、第１の情報層Ｌ１にメインビーム３０１を集光しているときの光検出器１２１の受光面における受光領域と、メインビームのスポットと、第１～第４のサブビームのスポットとを示す図である。図１３（Ｂ）は、第２の情報層Ｌ２にメインビーム３０１を集光しているときの光検出器１２１の受光面における受光領域と、メインビームのスポットと、第１～第４のサブビームのスポットとを示す図である。図１３（Ｃ）は、第３の情報層Ｌ３にメインビーム３０１を集光しているときの光検出器１２１の受光面における受光領域と、メインビームのスポットと、第１～第４のサブビームのスポットとを示す図である。

　ＳＩＬ１０８ｂの端面で反射したメインビーム３０１は、中央の第１の受光領域４０１で受光され、第１～第４のサブビーム３０２ａ～３０２ｄは、それぞれ第２～第５の受光領域４０２ａ～４０２ｄで受光される。第２～第５の受光領域４０２ａ～４０２ｄは、第１の受光領域４０１を中央にして十字状に配置される。各受光領域は、メインビーム３０１を収束させる情報層が変わり、スポットのサイズが変わっても、受光領域をはみ出さない大きさに設定する。このためには、メインビーム３０１と第１～第４のサブビーム３０２ａ～３０２ｄとの受光面上での間隔が各スポット径の最大値より大きくなるようにすればよい。

　受光面上の光ビームの間隔は、ＳＩＬ１０８ｂの端面上のメインビームの中心とサブビームの中心との間隔Ｌ_ｂと、検出系の横倍率α（α＝√β）との積にほぼ等しい。スポットサイズは、受光面から各集束点までの距離と、検出側の開口数ＮＡ_ｄｅｔとで決まる。開口数ＮＡ_ｄｅｔは、検出系の横倍率αと、対物側の開口数ＮＡ_ｄｉｓｋとに基づいて、下記の（１１）式で表される。

　ＮＡ_ｄｅｔ＝ＮＡ_ｄｉｓｋ／α・・・（１１）

　光検出器１２１の受光面が、点１２３と点１２５との中点に配置されると、スポットサイズの直径の最大値は、点１２３と点１２５との距離Ｌに開口数を掛けたものとなる。スポットサイズの直径の最大値ｄ_ｄｅｔは、下記の（１２）式で表される。

　ｄ_ｄｅｔ＝ＮＡ_ｄｅｔ×Ｌ・・・（１２）

　上記の（１２）式に上記の（６）式、（８）式、（９）式及び（１１）式を代入すると、スポットサイズの直径の最大値ｄ_ｄｅｔは、下記の（１３）式で表される。

　ｄ_ｄｅｔ＝（ｄ_３－ｄ_１）×α×ＮＡ_ｄｉｓｋ・・・（１３）

　従って、光検出器１２１上でメインビームとサブビームとを分離するためには、スポットサイズの直径の最大値ｄ_ｄｅｔは、下記の（１４）式の関係を満たす必要がある。

　Ｌ_ｂ×α＞ｄ_ｄｅｔ・・・（１４）

　そのため、ＳＩＬ１０８ｂの端面上でのメインビームの中心とサブビームの中心との間隔Ｌ_ｂと、光ディスク２００の表面から第３の情報層Ｌ３までの距離ｄ_３と、光ディスク２００の表面から第１の情報層Ｌ１までの距離ｄ_１と、光ディスク２００中での開口数ＮＡ_ｄｉｓｋとは、下記の（１５）式の関係を満たす必要がある。

　Ｌ_ｂ＞（ｄ_３－ｄ_１）×ＮＡ_ｄｉｓｋ・・・（１５）

　ここで、Ｌ_ｂはＳＩＬ１０８ｂの端面上のメインビームの中心とサブビームの中心との間隔であり、ｄ_３は３層ディスクの表面と３層ディスクの最奥層である第３の情報層Ｌ３との間の層厚であり、ｄ_１は３層ディスクの表面と３層ディスクの最も表面に近い第１の情報層Ｌ１との間の層厚であり、ＮＡ_ｄｉｓｋは対物側の開口数である。

　具体的には、ｄ_３＝７μｍ、ｄ_１＝１μｍ及びＮＡ_ｄｉｓｋ＝１．８とすると、Ｌ_ｂ＞１０．８［μｍ］とすればよいので、例えば間隔Ｌ_ｂは１５μｍとすればよい。また、ｎ_ｄｉｓｋ＝２．０とすると、上記の（５）式より、ビーム径Ｄ_ｂは２８．９μｍとなる。間隔Ｌ_ｂ及びビーム径Ｄ_ｂの値を用いて、上記の（３）式について考察すると、ＳＩＬ１０８ｂの端面の直径Ｄは、Ｄ＞２×１５＋２８．９＝５８．９［μｍ］とすればよいので、例えば直径Ｄは６０μｍとすればよい。

　なお、ここでは３層ディスクを考えたので、光ディスクの表面から最も奥の情報層までの距離としてｄ_３を用いたが、一般化すると、Ｎ層の光ディスクの表面から最も奥の情報層までの距離をｄ_Ｎとして、間隔Ｌ_ｂは、下記の（１６）式で表される。

　Ｌ_ｂ＞（ｄ_Ｎ－ｄ_１）×ＮＡ_ｄｉｓｋ・・・（１６）

　また、光検出器１２１のメインビーム用の第１の受光領域４０１のサイズは、検出面上のメインビームとサブビームとの距離と同じにするのがよい。

　メインビーム用の第１の受光領域４０１の形状は四角形であり、ＳＩＬ１０８ｂの端面上でのメインビームの中心とサブビームの中心との間隔Ｌ_ｂと、対物レンズ光学系１０８から光検出器１２１までの光学系の倍率αと、第１の受光領域４０１の一辺の長さＬ_ｐｄとは、下記の（１７）式の関係を満たせばよい。

　Ｌ_ｐｄ＝α×Ｌ_ｂ・・・（１７）

　具体的には、Ｌ_ｂ＝１５μｍ及びα＝１０とすると、第１の受光領域４０１の一辺の長さＬ_ｐｄは１５０μｍとなる。ｄ_３＝７μｍ、ｄ_１＝１μｍ及びＮＡ_ｄｉｓｋ＝１．８とすると、メインビームのスポットサイズの直径の最大値ｄ_ｄｅｔは１０８μｍとなり、メインビームのスポットは、第１の受光領域４０１内に収まる。

　第１～第４のサブビーム３０２ａ～３０２ｄは、収差等のため、メインビームのスポットサイズの直径の最大値ｄ_ｄｅｔより外周側に向かって大きなスポット径となる可能性がある。しかしながら、受光面の外周側には大きさの制限がないので、第２～第５の受光領域４０２ａ～４０２ｄの面積を外周側に広げれば、第１～第４のサブビーム３０２ａ～３０２ｄを漏れなく受光することができる。また、図１３（Ａ）～図１３（Ｃ）に示すように、サブビーム用の第２～第５の受光領域４０２ａ～４０２ｄは、内外周方向（光ディスクのタンゼンシャル方向及びラジアル方向）とは垂直の方向の幅をメインビーム用の第１の受光領域４０１の一辺の幅より大きくし、内周側の角を面取りした形状にしてもよい。この場合、サブビームの受光漏れを減らすことができる。

　サブビーム用の第２～第５の受光領域４０２ａ～４０２ｄから得られる信号をそれぞれチルト信号Ｓ_ａ～Ｓ_ｄとすると、光ディスクのタンゼンシャル方向及びラジアル方向それぞれの、光ディスク２００の表面とＳＩＬ１０８ｂの端面との相対傾き角度Ｔ_ｔａｎ及びＴ_ｒａｄは、下記の（１８）式及び（１９）式を用いて検出することができる。

　Ｔ_ｔａｎ＝（Ｓ_ａ－Ｓ_ｂ）・・・（１８）
　Ｔ_ｒａｄ＝（Ｓ_ｃ－Ｓ_ｄ）・・・（１９）

　この検出信号Ｔ_ｔａｎ及びＴ_ｒａｄに基づいて、光ディスク２００の表面とＳＩＬ１０８ｂの端面との相対角度ずれを補正することができる。補正方法としては、構成の図示はしないが、対物レンズ光学系１０８を支えるアクチュエータにチルト機構を設けて対物レンズ光学系１０８を傾ける方法や、光ディスク２００を回転駆動するモータ部にチルト機構を設けて光ディスク２００を傾ける方法、光ピックアップ全体を支持するシャフト部にチルト機構を設けて光ピックアップを傾ける方法などがある。

　ここで、比較例として、上述した図１１の光ピックアップの構成の場合について詳細を説明する。図１４は、図１１の光ピックアップの光検出器の受光面における受光領域と、メインビームのスポットと、第１～第４のサブビームのスポットとを示す図である。なお、比較例のＳＩＬ１０８ｂの端面における、メインビーム３０１及び第１～第４のサブビーム３０２ａ～３０２ｄの照射位置の関係は、図４（Ｂ）、図５（Ｂ）及び図６（Ｂ）と同じとする。

　図１１の比較例の構成では、スポットサイズの直径の最大値ｄ_ｄｅｔ’は、下記の（２０）式で表される。

　ｄ_ｄｅｔ’＝ＮＡ_ｄｅｔ×Ｌ’・・・（２０）

　また、図１１の比較例の構成では、点１３３と点１３５との距離Ｌ’は、上述した（１０）式で表される。

　したがって、上記の（２０）式に、（６）式、（８）式、（１０）式及び（１１）式を代入すると、スポットサイズの直径の最大値ｄ_ｄｅｔ’は、下記の（２１）式で表される。

　ｄ_ｄｅｔ’＝２×（ｄ_３－ｄ_１）×α×ＮＡ_ｄｉｓｋ・・・（２１）

　ここで、上述した本実施の形態１の構成例と同じように、ｄ_３＝７μｍ、ｄ_１＝１μｍ、ＮＡ_ｄｉｓｋ＝１．８及びα＝１０倍とすると、スポットサイズの直径の最大値ｄ_ｄｅｔ’は、ｄ_ｄｅｔ’＝２×（７－１）×１０×１．８＝２１６［μｍ］となる。

　以上のように、図１１の比較例の構成では、光検出器１２１の受光面上でのスポットサイズの直径の最大値ｄ_ｄｅｔ’が、上述した本実施の形態１の構成例におけるスポットサイズの直径の最大値ｄ_ｄｅｔに比べて、２倍の大きさとなってしまう。

　ここで、図１１の比較例の構成において、ＳＩＬ１０８ｂの端面上のメインビームの中心とサブビームの中心との間隔Ｌ_ｂと、ＳＩＬ１０８ｂの端面の直径Ｄと、第１の受光領域４０１の一辺の長さＬ_ｐｄとが、上述した本実施の形態１の構成例と同じ値に設定された場合を考える。すなわち、図１１の比較例の構成において、Ｌ_ｂ＝１５μｍであり、Ｄ＝４５μｍであり、Ｌ_ｐｄ＝１５０μｍであるとする。

　このとき、光検出器１２１の受光面上でのメインビームの中心とサブビームの中心との間隔Ｌ_ｄｄｅｔは、ＳＩＬ１０８ｂの端面上のメインビームの中心とサブビームの中心との間隔Ｌ_ｂと、検出系の横倍率αとの積にほぼ等しい。このため、光検出器１２１の受光面上でのメインビームの中心とサブビームの中心との間隔Ｌ_ｄｄｅｔは、Ｌ_ｄｄｅｔ≒Ｌ_ｂ×α=１５×１０=１５０［μｍ］となる。

　しかし、図１１の比較例では、光検出器１２１の受光面上でのスポットサイズの直径の最大値ｄ_ｄｅｔ’が大きく、ｄ_ｄｅｔ’＝２１６μｍである。すなわち、光検出器１２１の受光面上でのスポットサイズの直径の最大値ｄ_ｄｅｔ’が、光検出器１２１の受光面上でのメインビームの中心とサブビームの中心との間隔Ｌ_ｄｄｅｔよりも、大きくなってしまう。

　このため、図１４に示すように、メインビーム３０１のスポットが、サブビーム用の第２～第５の受光領域４０２ａ～４０２ｄで受光されてしまう。また、同様に、第１～第４のサブビーム３０２ａ～３０２ｄのスポットが、メインビーム用の第１の受光領域４０１で受光されてしまう。従って、メインビームとサブビームとを分離して検出することが困難となる。

　以上のように、図１１の比較例の構成のように、ビームスプリッタ１０６がビームエキスパンダ１０５より光源側（ビームスプリッタ１０４と同じ側）に配置される構成では、多層光ディスクのいずれの層（例えば、情報層）にメインビームが集光される場合であっても、メインビームとサブビームとを分離して検出することができない。このため、光検出器１２１は、メインビームとサブビームとの受光光量の差を用いて、多層光ディスクの表面とＳＩＬの端面との相対傾き角度を検出する場合に、安定かつ精度よく検出することができない。

　これに対して、本実施の形態によれば、図１に示したように、ビームスプリッタ１０６がビームエキスパンダ１０５よりも対物レンズ光学系１０８側に配置されている。この構成により、光検出器１２１の受光面上でのスポットサイズを小さく抑えことができる。このため、メインビーム３０１のスポットが、サブビーム用の第２～第５の受光領域４０２ａ～４０２ｄで受光される量を低減することができる。また、同様に、第１～第４のサブビーム３０２ａ～３０２ｄのスポットが、メインビーム用の第１の受光領域４０１で受光される量を低減することができる。これにより、光ディスク２００が多層ディスクであっても、光ディスク２００の表面とＳＩＬ１０８ｂの端面との相対傾き角度を安定に精度よく検出することができる。また、ＳＩＬ１０８ｂが光ディスク２００の表面と衝突することを避けることができるため、情報を安定に記録又は再生できるだけでなく、重要な光ディスク２００を傷つける可能性を低くすることができる。

　ここで、図１１の比較例の構成において、ＳＩＬ１０８ｂの端面上のメインビームの中心とサブビームの中心との間隔Ｌ_ｂを非常に大きくする場合について考える。すなわち、間隔Ｌ_ｂが、下記の（２２）式を満たす設定について考える。

　Ｌ_ｂ＞２×（ｄ_Ｎ－ｄ_１）×ＮＡ_ｄｉｓｋ・・・（２２）

　この場合、ＳＩＬ１０８ｂの端面上のメインビームの中心とサブビームの中心との間隔Ｌ_ｂが非常に大きくなるので、図１１の比較例の構成であっても、光検出器１２１の異なる受光領域で、メインビームとサブビームとを分離して検出することが可能ではある。

　しかし、この場合、間隔Ｌ_ｂを大きくすると、ＳＩＬ１０８ｂの端面上において、光ビームの一部が、ＳＩＬ１０８ｂの端面からはみ出してしまう。ここで、ＳＩＬ１０８ｂの端面上において、光ビームの一部が、ＳＩＬ１０８ｂの端面からはみ出すことを避けるために、ＳＩＬ１０８ｂの端面のサイズをさらに大きくすることが考えられる。しかし、ＳＩＬ１０８ｂの端面のサイズを大きくすると、少しの傾きによって、ＳＩＬ１０８ｂと光ディスク２００の表面とが衝突してしまう。すなわち、ＳＩＬ１０８ｂの端面のサイズを大きくすると、チルトの許容量が少なくなり、チルト制御が困難となってしまう。

　これに対して、本実施の形態によれば、光検出器１２１の異なる受光領域で、メインビームとサブビームとを分離して検出することができるので、ＳＩＬ１０８ｂの端面のサイズをさらに大きくする必要がない。すなわち、間隔Ｌ_ｂと距離ｄ_Ｎと距離ｄ_１と開口数ＮＡ_ｄｉｓｋとは、下記の（２３）式の関係を満たすことが好ましい。

　２×（ｄ_Ｎ－ｄ_１）×ＮＡ_ｄｉｓｋ＞Ｌ_ｂ・・・（２３）

　このため、本実施の形態によれば、ＳＩＬ１０８ｂの端面のサイズを大きく設定することなく、かつチルトの許容量を少なくすることなく、光検出器１２１の異なる受光領域で、メインビームとサブビームとを分離して検出することが可能となる。

　なお、本実施の形態では、光ディスクのラジアル方向と光ディスクのタンゼンシャル方向との両方の傾きを検出するため、４本のサブビームを用いる例を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、２本のサブビームのみを用いて、光ディスクのラジアル方向のみ、又は光ディスクのタンゼンシャル方向のみの傾きを検出しても良い。この場合、回折素子は１方向のみの格子でよいため、構成がより簡単になる。

　また、本実施の形態では、メインビームの両側にサブビームを配置し、２つのサブビームを使って相対傾き角度を検出する例を示しているが、片側のみのサブビームとメインビームとを使って相対傾き角度を検出しても良い。この場合、傾き角度の検出感度は半分になるが、光検出器１２１の受光領域の形状を簡素化できる。

　これらの本実施の形態１の別の構成例について、以下に詳細に説明する。

　なお、上述した本実施の形態の構成例では、メインビーム３０１及び第１～第４のサブビーム３０２ａ～３０２ｄを用いている。しかし、本実施の形態の光ピックアップは、少なくとも２つ以上の光ビームが用いられる構成であれば良い。このため、以下の説明では、光ビームのうち、いずれがメインビームであるのか、及び、いずれがサブビームであるのかは特定しない。代わりに、第１のビーム及び第２のビームといった表現を用いることとする。

　図１５（Ａ）～図１６（Ｂ）は、２つの光ビームとして第１のビーム及び第２のビームを用いる場合の構成例を示す図である。図１５（Ａ）は、光ディスク２００の第３の情報層Ｌ３に光ディスクのラジアル方向に並んだ第１のビーム７０１及び第２のビーム７０２が収束している様子を示す図であり、図１５（Ｂ）は、光ディスクのラジアル方向に並んだ第１のビーム７０１及び第２のビーム７０２が第３の情報層Ｌ３に照射される場合のＳＩＬ１０８ｂの端面における第１のビーム７０１及び第２のビーム７０２のスポット形状を示す図である。図１５（Ａ）に示すように、第１のビーム７０１及び第２のビーム７０２は、最も奥の第３の情報層Ｌ３に照射されている。

　図１５（Ｂ）に示すように、ＳＩＬ１０８ｂの端面上において、第２のビーム７０２の中心は、第１のビーム７０１の中心から、光ディスクのラジアル方向にずれた位置にある。

　なお、図１５（Ｂ）では、一例として、第１のビーム７０１及び第２のビーム７０２の中心が、ＳＩＬ１０８ｂの端面上において、光ディスクのラジアル方向の直線上に位置するように、照射されている。しかし、この場合に限らず、第１のビーム７０１及び第２のビーム７０２の中心が、さらに、光ディスクのタンゼンシャル方向にずれていても良い。

　図１６（Ａ）は、図１に示す光ピックアップにおける光検出器１２１の受光面での受光領域の配置と、光ディスクのラジアル方向に並んだ第１のビーム７０１及び第２のビーム７０２のスポットとを示す図である。さらに、図１６（Ｂ）は、図１１に示す比較例である光ピックアップにおける光検出器１２１の受光面での受光領域の配置と、光ディスクのラジアル方向に並んだ第１のビーム７０１及び第２のビーム７０２のスポットとを示す図である。

　上述したように、図１１に示す比較例の構成では、光検出器の受光面上でのスポットサイズの最大値が大きくなる。このため、図１６（Ｂ）に示すように、第１のビーム７０１のスポット７０１”が、第２のビーム用の受光領域８０２ｂで受光されてしまう。また、同様に、第２のビーム７０２のスポット７０２”が、第１のビーム用の受光領域８０２ａで受光されてしまう。従って、第１のビーム７０１と第２のビーム７０２とを分離して検出することが困難となる。

　これに対して、図１６（Ａ）に示すように、図１に示す本実施の形態の光ピックアップの構成であれば、第１のビーム７０１のスポット７０１’と第２のビーム７０２のスポット７０２’とを、それぞれ異なる受光領域８０２ａ，８０２ｂで受光することができる。従って、第１のビーム７０１と第２のビーム７０２とを分離して検出することができる。

　次に、本実施の形態１の別の構成例について、以下に詳細に説明する。

　図１７（Ａ）～図１８（Ｂ）は、２つの光ビームとして、第１のビーム及び第２のビームを用いる場合の別の構成例を示す図である。図１７（Ａ）は、光ディスク２００の第３の情報層Ｌ３に光ディスクのタンゼンシャル方向に並んだ第１のビーム７０１及び第２のビーム７０２が収束している様子を示す図であり、図１７（Ｂ）は、光ディスクのタンゼンシャル方向に並んだ第１のビーム７０１及び第２のビーム７０２が第３の情報層Ｌ３に照射される場合のＳＩＬ１０８ｂの端面における第１のビーム７０１及び第２のビーム７０２のスポット形状を示す図である。図１７（Ａ）に示すように、第１のビーム７０１及び第２のビーム７０２は、最も奥の第３の情報層Ｌ３に照射されている。

　図１７（Ｂ）に示すように、ＳＩＬ１０８ｂの端面上において、第２のビーム７０２の中心は、第１のビーム７０１の中心から、光ディスクのタンゼンシャル方向にずれた位置にある。

　なお、図１７（Ｂ）では、一例として、第１のビーム７０１及び第２のビーム７０２の中心が、ＳＩＬ１０８ｂの端面上において、光ディスクのタンゼンシャル方向の直線上に位置するように、照射されている。しかし、この場合に限らず、第１のビーム７０１及び第２のビーム７０２の中心が、さらに、光ディスクのラジアル方向にずれていても良い。

　図１８（Ａ）は、図１に示す光ピックアップにおける光検出器１２１の受光面での受光領域の配置と、光ディスクのタンゼンシャル方向に並んだ第１のビーム７０１及び第２のビーム７０２のスポットとを示す図である。さらに、図１８（Ｂ）は、図１１に示す比較例である光ピックアップにおける光検出器１２１の受光面での受光領域の配置と、光ディスクのタンゼンシャル方向に並んだ第１のビーム７０１及び第２のビーム７０２のスポットとを示す図である。

　上述したように、図１１に示す比較例の構成では、光検出器１２１の受光面上でのスポットサイズの最大値が大きくなる。このため、図１８（Ｂ）に示すように、第１のビーム７０１のスポット７０１”が、第２のビーム用の受光領域８０２ｂで受光されてしまう。また、同様に、第２のビーム７０２のスポット７０２”が、第１のビーム用の受光領域８０２ａで受光されてしまう。従って、第１のビーム７０１と第２のビーム７０２とを分離して検出することが困難となる。

　これに対して、図１８（Ａ）に示すように、図１に示す本実施の形態の光ピックアップの構成であれば、第１のビーム７０１のスポット７０１’と第２のビーム７０２のスポット７０２’とを、それぞれ異なる受光領域８０２ａ，８０２ｂで受光することができる。従って、第１のビーム７０１と第２のビーム７０２とを分離して検出することができる。

　図１９（Ａ）～図２０（Ｂ）は、４つの光ビームとして、第１のビーム、第２のビーム、第３のビーム及び第４のビームを用いる場合の別の構成例を示す図である。図１９（Ａ）は、光ディスク２００の第３の情報層Ｌ３に第１のビーム７０１、第２のビーム７０２、第３のビーム７０３及び第４のビーム７０４が収束している様子を示す図であり、図１９（Ｂ）は、第１のビーム７０１、第２のビーム７０２、第３のビーム７０３及び第４のビーム７０４が第３の情報層Ｌ３に照射される場合のＳＩＬ１０８ｂの端面における第１のビーム７０１、第２のビーム７０２、第３のビーム７０３及び第４のビーム７０４のスポット形状を示す図である。図１９（Ａ）に示すように、第１のビーム７０１、第２のビーム７０２、第３のビーム７０３及び第４のビーム７０４は、最も奥の第３の情報層Ｌ３に照射されている。

　図１９（Ｂ）に示すように、ＳＩＬ１０８ｂの端面上において、第２のビーム７０２の中心は、第１のビーム７０１の中心から、光ディスクのタンゼンシャル方向にずれた位置にある。また、ＳＩＬ１０８ｂの端面上において、第４のビーム７０４の中心は、第３のビーム７０３の中心から、光ディスクのラジアル方向にずれた位置にある。

　なお、図１９（Ｂ）では、一例として、第１のビーム７０１及び第２のビーム７０２の中心が、ＳＩＬ１０８ｂの端面上において、光ディスクのタンゼンシャル方向の直線上に位置するように、照射されている。また、一例として、第３のビーム７０３及び第４のビーム７０４の中心が、ＳＩＬ１０８ｂの端面上において、光ディスクのラジアル方向の直線上に位置するように、照射されている。しかし、これらの場合に限らず、第１のビーム７０１及び第２のビーム７０２の中心が、さらに、光ディスクのラジアル方向にずれていても良い。同様に、第３のビーム７０３及び第４のビーム７０４の中心が、さらに、光ディスクのタンゼンシャル方向にずれていても良い。

　図２０（Ａ）は、図１に示す光ピックアップにおける光検出器１２１の受光面での受光領域の配置と、第１のビーム７０１、第２のビーム７０２、第３のビーム７０３及び第４のビーム７０４のスポットとを示す図である。さらに、図２０（Ｂ）は、図１１に示す比較例である光ピックアップにおける光検出器１２１の受光面での受光領域の配置と、第１のビーム７０１、第２のビーム７０２、第３のビーム７０３及び第４のビーム７０４のスポットとを示す図である。

　上述したように、図１１に示す比較例の構成では、光検出器１２１の受光面上でのスポットサイズの最大値が大きくなる。このため、図２０（Ｂ）に示すように、第１のビーム７０１のスポット７０１”が、第１のビーム用の受光領域８０２ａ以外の受光領域８０２ｂ，８０２ｃ，８０２ｄで受光されてしまう。また、同様に、第２のビーム７０２のスポット７０２”が、第２のビーム用の受光領域８０２ｂ以外の受光領域８０２ａ，８０２ｃ，８０２ｄで受光されてしまう。さらに、同様に、第３のビーム７０３のスポット７０３”が、第３のビーム用の受光領域８０２ｃ以外の受光領域８０２ａ，８０２ｂ，８０２ｄで受光されてしまう。さらにまた、同様に、第４のビーム７０４のスポット７０４”が、第４のビーム用の受光領域８０２ｄ以外の受光領域８０２ａ，８０２ｂ，８０２ｃで受光されてしまう。従って、第１のビーム７０１、第２のビーム７０２、第３のビーム７０３及び第４のビーム７０４を分離して検出することが困難となる。

　これに対して、図２０（Ａ）に示すように、図１に示す本実施の形態の光ピックアップの構成であれば、第１のビーム７０１のスポット７０１’、第２のビーム７０２のスポット７０２’、第３のビーム７０３のスポット７０３’及び第４のビーム７０４のスポット７０４’を、それぞれ異なる受光領域８０２ａ，８０２ｂ，８０２ｃ，８０２ｄで受光することができる。従って、第１のビーム７０１、第２のビーム７０２、第３のビーム７０３及び第４のビーム７０４を分離して検出することができる。

　なお、上述した構成例における第１のビーム７０１、第２のビーム７０２、第３のビーム７０３及び第４のビーム７０４は、それぞれ、異なる光源から出射されても良い。もしくは、第１のビーム７０１、第２のビーム７０２、第３のビーム７０３及び第４のビーム７０４は、１つの光源から出射された光ビームから回折素子などを用いて生成されても良い。本実施の形態の光ピックアップが、それぞれのビームを生成する光ビーム生成部を備えていれば良い。

　以上、詳細に説明したように、本実施の形態の光ピックアップは、下記の構成を有している。

　すなわち、本発明の一局面に係る光ピックアップは、第１のビーム及び第２のビームを生成する光ビーム生成部と、第１のビーム及び第２のビームの発散度を変更する発散度変更機構と、発散度変更機構からの第１のビーム及び第２のビームを複数の層を持つ光記録媒体に収束する、光記録媒体の表面に対向する端面を有する固体イマルジョンレンズを含む対物レンズ光学系と、固体イマルジョンレンズの端面で反射した第１のビーム及び第２のビームを、対物レンズ光学系に入射する第１のビーム及び第２のビームと分岐する第１の分岐素子と、第１の分岐素子から分岐した第１のビーム及び第２のビームを収束する検出レンズと、検出レンズで収束した第１のビーム及び第２のビームを検出する第１の光検出器を備えている。このとき、第１のビームの中心と第２のビームの中心とは、固体イマルジョンレンズの端面上では異なる位置にある。また、第１の分岐素子は、発散度変更機構と対物レンズ光学系との間に配置される。また、第１の光検出器は、収束した第１のビームを受光する第１の受光領域と、収束した第２のビームを受光する第２の受光領域とを含む。そして、第１の光検出器は、第１の受光領域と第２の受光領域との受光光量の差に基づいて、固体イマルジョンレンズの端面と光記録媒体の表面との相対傾き角度を検出する。

　この構成により、第１の光検出器の受光面上でのスポットサイズを小さく抑えことができる。このため、第１のビームのスポットが、第２のビーム用の第２の受光領域で受光される量を低減することができる。また、同様に、第２のビームのスポットが、第１のビーム用の第１の受光領域で受光される量を低減することができる。これにより、光記録媒体が複数の層を有していても、光記録媒体の表面と固体イマルジョンレンズの端面との相対傾き角度を安定に精度よく検出することができる。したがって、固体イマルジョンレンズが光記録媒体の表面と衝突することを避けることができる。このため、情報を安定に記録又は再生できるだけでなく、光記録媒体を傷つける可能性を低くすることができる。

　なお、本実施の形態の光ピックアップは、図１に一例として示した構成のように、さらに、ビームスプリッタ１０４、検出レンズ１１０及び光検出器１１１などを備えていても良い。本実施の形態の光ピックアップは、光検出器１１１の検出結果に基づいて、フォーカス信号、トラッキング信号及びＲＦ信号などを検出及び生成しても良い。

　さらに、上記の光ピックアップにおいて、固体イマルジョンレンズの端面上での第１のビームの中心と第２のビームの中心との間隔Ｌ_ｂと、光記録媒体の表面から最奥層までの距離ｄ_Ｎと、光記録媒体の表面から表面に最も近い層までの距離ｄ_１と、光記録媒体中での開口数ＮＡとは、
　Ｌ_ｂ＞（ｄ_Ｎ－ｄ_１）×ＮＡ
の関係を満たすことが好ましい。

　この構成により、光記録媒体が有する複数の層のうちのいずれの層にビームの焦点があるときでも、複数のビーム（例えば、第１のビーム及び第２のビーム）を、第１の光検出器のそれぞれ異なる受光領域で検出することができる。すなわち、複数のビーム（例えば、第１のビーム及び第２のビーム）を、分離して検出することができる。これにより、光記録媒体が複数の層を有していても、光記録媒体の表面と固体イマルジョンレンズの端面との相対傾き角度を安定に精度よく検出することができる。したがって、固体イマルジョンレンズが光記録媒体の表面と衝突することを避けることができる。このため、情報を安定に記録又は再生できるだけでなく、光記録媒体を傷つける可能性を低くすることができる。

　さらに、上記の光ピックアップにおいて、間隔Ｌ_ｂと距離ｄ_Ｎと距離ｄ_１と開口数ＮＡとは、
　２×（ｄ_Ｎ－ｄ_１）×ＮＡ＞Ｌ_ｂ
の関係をさらに満たすことが好ましい。

　この構成により、固体イマルジョンレンズの端面のサイズを大きく設定することなく、かつ傾きの許容量を少なくすることなく、第１の光検出器の異なる受光領域で、複数のビーム（例えば、第１のビーム及び第２のビーム）を分離して検出することが可能となる。

　さらに、上記の光ピックアップにおいて、固体イマルジョンレンズの端面上での第１のビームの中心と第２のビームの中心との間隔Ｌ_ｂと、対物レンズ光学系から第１の光検出器までの光学系の倍率αと、第１の受光領域の一辺の長さＬ_ｐｄとは、
　Ｌ_ｐｄ＝α×Ｌ_ｂ
の関係を満たすことが好ましい。

　この構成により、第１のビーム以外のビーム（例えば、第２のビーム）が混入することなく、第１のビームを検出することができる。

　さらに、上記の光ピックアップにおいて、固体イマルジョンレンズの端面上での第１のビームの中心と第２のビームの中心との間隔Ｌ_ｂと、光記録媒体の最奥層に第１のビーム及び第２のビームを収束したときの固体イマルジョンレンズの端面でのビーム径Ｄ_ｂと、固体イマルジョンレンズの端面の直径Ｄとは、
　Ｄ＞２×Ｌ_ｂ＋Ｄ_ｂ
の関係を満たすことが好ましい。

　この構成により、固体イマルジョンレンズの端面で第１のビーム及び第２のビームがけられることがなくなる。すなわち、第１のビーム及び第２のビームの一部が、固体イマルジョンレンズの端面から、はみ出すことがなくなる。

　さらに、上記の光ピックアップにおいて、固体イマルジョンレンズの端面の周囲の形状はコーン状であることが好ましい。

　この構成により、相対傾きに対して、固体イマルジョンレンズと光記録媒体とが衝突し難くなるので、相対傾きの許容角度を大きくすることができる。

　さらに、上記の光ピックアップにおいて、固体イマルジョンレンズの端面上での第２のビームの中心は、固体イマルジョンレンズの端面上での第１のビームの中心から、光記録媒体のタンゼンシャル方向にずれた位置にあることが好ましい。

　この構成により、光記録媒体のタンゼンシャル方向の相対傾き角度を高い感度で検出できる。なお、光記録媒体のタンゼンシャル方向にずれた位置にある第２のビームの中心と第１のビームの中心とは、光記録媒体のラジアル方向にずれてもよい。

　さらに、上記の光ピックアップにおいて、光ビーム生成部は、第３のビーム及び第４のビームをさらに生成し、発散度変更機構は、第３のビーム及び第４のビームの発散度を変更し、対物レンズ光学系は、第３のビーム及び第４のビームを光記録媒体に収束し、第１の分岐素子は、固体イマルジョンレンズの端面で反射した第３のビーム及び第４のビームを、対物レンズ光学系に入射する第３のビーム及び第４のビームと分岐し、検出レンズは、第１の分岐素子から分岐した第３のビーム及び第４のビームを収束し、第１の光検出器は、検出レンズで収束した第３のビーム及び第４のビームを検出し、第１のビームの中心と、第２のビームの中心と、第３のビームの中心と、第４のビームの中心とは、固体イマルジョンレンズの端面上ではそれぞれ異なる位置にあり、固体イマルジョンレンズの端面上での第４のビームの中心は、固体イマルジョンレンズの端面上での第３のビームの中心から、光記録媒体のラジアル方向にずれた位置にあり、第１の光検出器は、収束した第３のビームを受光する第３の受光領域と、収束した第４のビームを受光する第４の受光領域とをさらに含み、第１の受光領域と第２の受光領域との受光光量の差、及び第３の受光領域と第４の受光領域との受光光量の差に基づいて、固体イマルジョンレンズの端面と光記録媒体の表面との相対傾き角度を検出することが好ましい。

　この構成により、光記録媒体のラジアル方向及びタンゼンシャル方向の２方向の相対傾き角度を高い感度で検出することができる。

　さらに、上記の光ピックアップにおいて、固体イマルジョンレンズの端面上での第２のビームの中心は、固体イマルジョンレンズの端面上での第１のビームの中心から、光記録媒体のラジアル方向にずれた位置にあることが好ましい。

　この構成により、光記録媒体のラジアル方向の相対傾き角度を高い感度で検出できる。なお、光記録媒体のラジアル方向にずれた位置にある第２のビームの中心と第１のビームの中心とは、光記録媒体のタンゼンシャル方向にずれてもよい。

　さらに、上記の光ピックアップにおいて、第１のビームは、メインビームであり、第２のビームは、サブビームであり、第１の分岐素子は、固体イマルジョンレンズの端面で反射したメインビーム及びサブビームを、対物レンズ光学系に入射するメインビーム及びサブビームと分岐し、第１の光検出器は、検出レンズで収束したメインビーム及びサブビームを検出し、光ピックアップは、光記録媒体で反射したメインビームを、発散度変更機構に入射するメインビーム及びサブビームと分岐する第２の分岐素子と、第２の分岐素子で分岐したメインビームを検出する第２の光検出器とをさらに備えることが好ましい。

　この構成により、第２の光検出器により、メインビームを受光し、フォーカス信号、トラッキング信号又はＲＦ信号などを検出することができる。さらに、フォーカス信号、トラッキング信号又はＲＦ信号などを検出するためのメインビームが、傾き制御に用いられるので、サブビームを１つだけ生成すれば良い。このため、サブビームが複数生成される場合と比較して、１つのサブビームに対する光量を大きくすることができる。

　さらに、上記の光ピックアップにおいて、光ビーム生成部は、第１のビーム及び第２のビームに加えてメインビームを生成し、第１のビームは、第１のサブビームであり、第２のビームは、第２のサブビームであり、第１の分岐素子は、固体イマルジョンレンズの端面で反射したメインビーム、第１のサブビーム及び第２のサブビームを、対物レンズ光学系に入射するメインビーム、第１のサブビーム及び第２のサブビームと分岐し、第１の光検出器は、検出レンズで収束したメインビーム、第１のサブビーム及び第２のサブビームを検出し、光ピックアップは、光記録媒体で反射したメインビームを、発散度変更機構に入射するメインビーム、第１のサブビーム及び第２のサブビームと分岐する第２の分岐素子と、第２の分岐素子で分岐したメインビームを検出する第２の光検出器とをさらに備えることが好ましい。

　また、本実施の形態１では、回折素子１０２によりメインビームからサブビームを生成する方法を示しているが、これに限らず、サブビーム生成素子として複数の半導体レーザを設けてもよい。この場合、メインビームの光量ロスを減らすことができ、特に記録用光ピックアップで半導体レーザのパワーに余裕が無い時には有利である。

　また、本実施の形態１では、２次元の格子を持つ回折素子１０２で４つのサブビームを生成する例を示しているが、一枚のガラスの表面と裏面とに互いに直交する方向の１次元の格子を設けても良い。

　なお、本実施の形態１において、フォーカス検出は非点収差法により行い、トラッキング検出はプッシュプル法により行うとしているが、これらに限定されるものではなく、フォーカス検出及びトラッキング検出は他の検出方法と組み合わせて行っても良い。

　また、本実施の形態１においては、多層光記録媒体として、３層の情報層を持つ光記録媒体を例として主に説明している。しかし、本実施の形態における多層光記録媒体は、これに限られるものではない。例えば、本実施の形態における多層光記録媒体は、２層以上の情報層を持つ光記録媒体であっても良い。

　もしくは、多層光記録媒体は、１層の情報層と、フォーカス用の層及びトラッキング用の層のうちの少なくとも一方とを備える光記録媒体であっても良い。ここで、フォーカス用の層とは、例えば、フォーカス用の領域を有する層であっても良い。トラッキング用の層とは、例えば、トラッキング用の領域を有する層であっても良い。

　（実施の形態２）
　次に、本発明の実施の形態２における光ピックアップの構成について説明する。図２１は、本発明の実施の形態２における光ピックアップの構成を示す図である。実施の形態２の構成では、コリメータレンズが移動可能なアクチュエータに載っており、コリメータレンズ及びアクチュエータが発散度変更機構の一部となっている。なお、図２１に示す光ピックアップにおいて、実施の形態１と同じ機能を有する構成については同じ符号をつける。

　図２１に示す光ピックアップは、半導体レーザ１０１、ビームスプリッタ１０４、ビームエキスパンダ１０５、１／４波長板１０７、対物レンズ光学系１０８、検出レンズ１２０、光検出器１２１、回折素子５０１、コリメータレンズ系５０２、ビームスプリッタ５０３、検出レンズ５１０及び光検出器５１１を備える。

　光源の一例である半導体レーザ１０１は、直線偏光の光ビームを出射する。サブビーム生成素子の一例である回折素子５０１は、半導体レーザ１０１によって出射された光ビームから、０次光であるメインビームと、±１次光であるサブビームとを生成する。図２１においては、半導体レーザ１０１と回折素子５０１とが、光ビーム生成部の一例である。

　メインビームとサブビームとは、第２の分岐素子の一例であるビームスプリッタ１０４を透過する。ビームスプリッタ１０４を透過したメインビームとサブビームとは、発散度変更機構の一例であるコリメータレンズ系５０２に入射する。コリメータレンズ系５０２は、コリメータレンズ５０２ａ及びアクチュエータ５０２ｂを含む。コリメータレンズ系５０２は、正のパワーを持つコリメータレンズ５０２ａを光軸方向に移動することで、コリメータレンズ５０２ａから出射される光ビームの発散度を変更する機能を有する。コリメータレンズ５０２ａは、光軸方向に移動可能なアクチュエータ５０２ｂに搭載されている。

　コリメータレンズ系５０２を通ったメインビームとサブビームとは、第１の分岐素子の一例であるビームスプリッタ５０３を透過して、１／４波長板１０７に入射する。１／４波長板１０７は、直線偏光の光ビームを円偏光に変換する。１／４波長板１０７を経たメインビームとサブビームとは、対物レンズ光学系１０８に入射する。対物レンズ光学系１０８は、絞りレンズ１０８ａとＳＩＬ１０８ｂとから成る。ＳＩＬ１０８ｂの出射端面と、当該出射端面に対向する光記録媒体の一例である光ディスク２００の表面との間に存在するエアギャップがエバネッセント減衰長さより短くされることにより、エバネッセント光による光伝播が行われる。

　光ディスク２００により反射及び回折されたメインビームとサブビームとは、対物レンズ光学系１０８で再び略平行光に戻され、１／４波長板１０７を経た後、ビームスプリッタ５０３及びビームスプリッタ１０４でそれぞれ一部の光が反射される。

　ビームスプリッタ１０４は、偏光ビームスプリッタであり、往路とは直交する偏光方向の光ビームを反射する。ビームスプリッタ１０４で反射された光ビームは、検出レンズ５１０で収束角度が変更され、第２の光検出器の一例である光検出器５１１で受光される。検出レンズ５１０は、収束角度の変更と同時に非点収差を与える。光検出器５１１は、図示しない４分割された受光部を持ち、非点収差法によりフォーカス信号を検出する。また、光検出器５１１は、プッシュプル法によりトラッキング信号を検出する。また、光検出器５１１は、各受光部で受光された光量の和信号からＲＦ信号を生成する。

　一方、ビームスプリッタ５０３は、部分偏光ビームスプリッタであり、往路と同じ偏光方向の直線偏光の一部を反射し、往路と直交する偏光方向の偏光を反射しない。ビームスプリッタ５０３で反射された光ビームは、往路と同じ偏光方向の直線偏光成分のみを持つ。ビームスプリッタ５０３で反射した光ビームは、検出レンズ１２０で収束光に変換され、第１の光検出器の一例である光検出器１２１で受光される。光検出器１２１は、ＳＩＬ１０８ｂと光ディスク２００との間隔を検出するためのギャップ信号と、ＳＩＬ１０８ｂと光ディスク２００との相対傾き角度を表すチルト検出信号とを生成する。

　検出レンズ１２０と光検出器１２１との関係、及び光検出器１２１の受光領域の配置については実施の形態１で述べた構成と同じである。

　本実施の形態２によれば、発散度変更機構がコリメータレンズを含むため、実施の形態１の光ピックアップより光学部品の構成要素が少なくなる。また、ビームスプリッタ５０３を部分偏光ビームスプリッタで構成することで、無偏光ビームスプリッタと検光子とを組み合わせる実施の形態１の光ピックアップより部品点数を減らすことができる。

　（実施の形態３）
　実施の形態１又は実施の形態２の光ピックアップを用いた光情報記録再生装置の実施の形態を図２２に示す。図２２は、本発明の実施の形態３における光情報記録再生装置の概略構成を示す図である。図２２において、光情報記録再生装置６０７は、駆動装置６０１、光ピックアップ６０２、電気回路（制御部）６０３及びモータ６０４を備える。

　光ディスク２００は、ターンテーブル６０５に搭載され、クランパー６０６により保持され、モータ６０４によって回転される。光ピックアップ６０２は、実施の形態１又は実施の形態２で述べた光ピックアップである。駆動装置６０１は、実施の形態１又は実施の形態２に示した光ピックアップ６０２を、光ディスク２００の所望の情報の存在するトラックのところまで移送する。

　電気回路６０３は、光ピックアップ６０２から得られる信号に基づいて、光ピックアップ６０２とモータ６０４とを制御する。光ピックアップ６０２は、光ディスク２００との位置関係に対応して、フォーカス信号、トラッキング信号、ギャップ信号及びＲＦ信号を電気回路６０３へ送る。電気回路６０３は、これらの信号に対応して、光ピックアップ６０２へ、対物レンズ光学系を移動させるアクチュエータを駆動させるための信号を送る。この信号によって、光ピックアップ６０２は、光ディスク２００に対してフォーカス制御、トラッキング制御、ギャップ制御又はチルト制御を行い、情報の読み出し、情報の書き込み又は情報の消去を行う。

　以上の説明において、光情報記録再生装置６０７に搭載する光ディスク２００は、複数の層（例えば、近接場光により情報を記録又は再生するための情報層）を有する実施の形態１で述べた光記録媒体である。本実施の形態３の光情報記録再生装置６０７は、光ディスク２００が多層ディスクであっても、光ディスク２００の表面とＳＩＬの端面との相対傾き角度を安定に精度よく検出することができ、ＳＩＬが光ディスク２００の表面と衝突することを避けることができる。そのため、情報を安定に記録又は再生できるだけでなく、重要な光ディスク２００を傷つける可能性を低くすることができる。

　なお、本実施の形態３の光情報記録再生装置は、ＳＩＬから出射される光によって、光記録媒体に情報を記録及び／又は再生しても良い。

　もしくは、本実施の形態３の光情報記録再生装置は、光記録媒体に情報を記録及び／又は再生するための近接場光発生素子を備えた記録再生部を備えていても良い。

　近接場光発生素子は、例えば、全体が収束光のスポットよりも大きく、細長く形成された金属プレートであっても良い。近接場光発生素子の形状は、例えば、金属プレート内部の一部に開けられた微小穴と、その穴の一部が尖った突起部とを有する形状である。金属プレートの材料としては、使用する光ビームの波長に合わせて、当該光ビームとプラズモン共鳴するような材料を選ぶことが好ましい。例えば、金属プレートの材料は、Ａｕなどでも良い。

　近接場光発生素子に光ビームが集光されることにより、プラズモン共鳴によって、近接場光が発生する。そして、この近接場光を光記録媒体に照射することで、情報を記録及び／又は再生することが可能となる。

　このような、近接場光発生素子を備えた記録再生部を備える構成であっても、上述した実施の形態１又は実施の形態２の光ピックアップを、チルト制御に別途用いても良い。

　これにより、光ディスクが多層ディスクであっても、光ディスクの表面とＳＩＬの端面との相対傾き角度を安定に精度よく検出することができる。このため、ＳＩＬが光ディスクの表面と衝突することを避けることができる。したがって、情報を安定に記録又は再生できるだけでなく、重要な光ディスクを傷つける可能性を低くすることができる。

　以上、詳細に説明したように、本実施の形態の光情報記録再生装置は、下記の構成を有している。

　すなわち、本発明の他の局面に係る光情報記録再生装置は、上記の光ピックアップと、光記録媒体を回転させるモータと、前記光ピックアップから得られる信号に基づいて、前記モータ及び前記光ピックアップを制御する制御部とを備える。この構成によれば、上記の光ピックアップを光情報記録再生装置に適用することができる。

　（実施の形態４）
　本実施の形態４は、実施の形態３に係る光情報記録再生装置６０７を具備したコンピュータ装置の実施の形態である。図２３は、本発明の実施の形態４におけるコンピュータ装置の全体構成を示す斜視図である。図２３に示したコンピュータ装置６０９は、実施の形態３に係る光情報記録再生装置６０７と、情報の入力を行うためのキーボード６１１及びマウス６１２などの入力装置（入力部）６２１と、入力装置６２１から入力された情報及び光情報記録再生装置６０７から読み出した情報の少なくともいずれかに基づいて演算を行うＣＰＵなどの演算装置（演算部）６０８と、演算装置６０８によって演算された結果を表示するブラウン管又は液晶表示装置などの出力装置（出力部）６１０とを備えている。

　本実施の形態４に係るコンピュータ装置は、実施の形態３に係る光情報記録再生装置６０７を具備しており、近接場光により情報を記録又は再生するための情報層を持つ光記録媒体に情報を安定に記録又は再生することができるので、広い用途に使用できる。

　以上、詳細に説明したように、本実施の形態のコンピュータ装置は、下記の構成を有している。

　すなわち、本発明の他の局面に係るコンピュータ装置は、上記の光情報記録再生装置と、情報を入力する入力部と、前記入力部によって入力された情報、及び前記光情報記録再生装置によって再生された情報の少なくともいずれかに基づいて演算を行う演算部と、前記入力部によって入力された情報、前記光情報記録再生装置によって再生された情報、及び前記演算部によって演算された結果の少なくともいずれかを出力する出力部とを備える。この構成によれば、上記の光ピックアップを備える光情報記録再生装置をコンピュータ装置に適用することができる。

　（実施の形態５）
　本実施の形態５は、実施の形態３に係る光情報記録再生装置６０７を具備した光ディスクレコーダの実施の形態である。図２４は、本発明の実施の形態５における光ディスクレコーダの全体構成を示す斜視図である。図２４に示した光ディスクレコーダ６１５は、実施の形態３に係る光情報記録再生装置６０７と、画像情報を、光情報記録再生装置６０７によって光記録媒体へ記録するための情報信号に変換する記録用信号処理回路（記録用信号処理部）６１３とを備えている。

　なお、光ディスクレコーダ６１５は、光情報記録再生装置６０７から得られる情報信号を画像情報に変換する再生用信号処理回路（再生用信号処理部）６１４をさらに備えることが望ましい。この構成によれば、既に記録した情報を再生することも可能となる。更に、光ディスクレコーダ６１５は、情報を表示するブラウン管又は液晶表示装置などの出力装置６１０を備えてもよい。

　本実施の形態５に係る光ディスクレコーダは、実施の形態３に係る光情報記録再生装置６０７を具備しており、近接場光により情報を記録又は再生するための情報層を持つ光記録媒体に安定に情報を記録又は再生することができるので、広い用途に使用できる。

　以上、詳細に説明したように、本実施の形態の光ディスクレコーダは、下記の構成を有している。

　すなわち、本発明の他の局面に係る光ディスクレコーダは、上記の光情報記録再生装置と、画像情報を、前記光情報記録再生装置によって記録するための情報信号に変換する記録用信号処理部と、前記光情報記録再生装置から得られる情報信号を画像情報に変換する再生用信号処理部とを備える。この構成によれば、上記の光ピックアップを備える光情報記録再生装置を光ディスクレコーダに適用することができる。

　なお、発明を実施するための形態の項においてなされた具体的な実施態様又は実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と特許請求事項との範囲内で、種々変更して実施することができるものである。

　本発明に係る光ピックアップ、光情報記録再生装置、コンピュータ装置及び光ディスクレコーダは、開口数が１を超えるような固体イマルジョンレンズを使って複数の層を有する光記録媒体に高密度にかつ安定して情報を記録又は再生することが可能になる。よって、光情報記録再生装置の応用機器である大容量の光ディスクレコーダ又はコンピュータ用メモリ装置などに利用することができる。

Claims

　第１のビーム及び第２のビームを生成する光ビーム生成部と、
　前記第１のビーム及び前記第２のビームの発散度を変更する発散度変更機構と、
　前記発散度変更機構からの前記第１のビーム及び前記第２のビームを複数の層を持つ光記録媒体に収束する、前記光記録媒体の表面に対向する端面を有する固体イマルジョンレンズを含む対物レンズ光学系と、
　前記固体イマルジョンレンズの端面で反射した前記第１のビーム及び前記第２のビームを、前記対物レンズ光学系に入射する前記第１のビーム及び前記第２のビームと分岐する第１の分岐素子と、
　前記第１の分岐素子から分岐した前記第１のビーム及び前記第２のビームを収束する検出レンズと、
　前記検出レンズで収束した前記第１のビーム及び前記第２のビームを検出する第１の光検出器とを備え、
　前記第１のビームの中心と前記第２のビームの中心とは、前記固体イマルジョンレンズの端面上では異なる位置にあり、
　前記第１の分岐素子は、前記発散度変更機構と前記対物レンズ光学系との間に配置され、
　前記第１の光検出器は、前記収束した第１のビームを受光する第１の受光領域と、前記収束した第２のビームを受光する第２の受光領域とを含み、前記第１の受光領域と前記第２の受光領域との受光光量の差に基づいて、前記固体イマルジョンレンズの端面と前記光記録媒体の表面との相対傾き角度を検出することを特徴とする光ピックアップ。
　前記固体イマルジョンレンズの端面上での前記第１のビームの中心と前記第２のビームの中心との間隔Ｌ_ｂと、前記光記録媒体の表面から最奥層までの距離ｄ_Ｎと、前記光記録媒体の表面から表面に最も近い層までの距離ｄ_１と、前記光記録媒体中での開口数ＮＡとは、
　Ｌ_ｂ＞（ｄ_Ｎ－ｄ_１）×ＮＡ
の関係を満たすことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
　前記間隔Ｌ_ｂと前記距離ｄ_Ｎと前記距離ｄ_１と前記開口数ＮＡとは、
　２×（ｄ_Ｎ－ｄ_１）×ＮＡ＞Ｌ_ｂ
の関係をさらに満たすことを特徴とする請求項２記載の光ピックアップ。
　前記第１の受光領域の形状は四角形であり、
　前記固体イマルジョンレンズの端面上での前記第１のビームの中心と前記第２のビームの中心との間隔Ｌ_ｂと、前記対物レンズ光学系から前記第１の光検出器までの光学系の倍率αと、前記第１の受光領域の一辺の長さＬ_ｐｄとは、
　Ｌ_ｐｄ＝α×Ｌ_ｂ
の関係を満たすことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の光ピックアップ。
　前記固体イマルジョンレンズの端面上での前記第１のビームの中心と前記第２のビームの中心との間隔Ｌ_ｂと、前記光記録媒体の最奥層に前記第１のビーム及び前記第２のビームを収束したときの前記固体イマルジョンレンズの端面でのビーム径Ｄ_ｂと、前記固体イマルジョンレンズの端面の直径Ｄとは、
　Ｄ＞２×Ｌ_ｂ＋Ｄ_ｂ
の関係を満たすことを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の光ピックアップ。
　前記固体イマルジョンレンズの端面の周囲の形状はコーン状であることを特徴とする請求項５記載の光ピックアップ。
　前記固体イマルジョンレンズの端面上での前記第２のビームの中心は、前記固体イマルジョンレンズの端面上での前記第１のビームの中心から、前記光記録媒体のタンゼンシャル方向にずれた位置にあることを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の光ピックアップ。
　前記光ビーム生成部は、第３のビーム及び第４のビームをさらに生成し、
　前記発散度変更機構は、前記第３のビーム及び前記第４のビームの発散度を変更し、
　前記対物レンズ光学系は、前記第３のビーム及び前記第４のビームを前記光記録媒体に収束し、
　前記第１の分岐素子は、前記固体イマルジョンレンズの端面で反射した前記第３のビーム及び前記第４のビームを、前記対物レンズ光学系に入射する前記第３のビーム及び前記第４のビームと分岐し、
　前記検出レンズは、前記第１の分岐素子から分岐した前記第３のビーム及び前記第４のビームを収束し、
　前記第１の光検出器は、前記検出レンズで収束した前記第３のビーム及び前記第４のビームを検出し、
　前記第１のビームの中心と、前記第２のビームの中心と、前記第３のビームの中心と、前記第４のビームの中心とは、前記固体イマルジョンレンズの端面上ではそれぞれ異なる位置にあり、
　前記固体イマルジョンレンズの端面上での前記第４のビームの中心は、前記固体イマルジョンレンズの端面上での前記第３のビームの中心から、前記光記録媒体のラジアル方向にずれた位置にあり、
　前記第１の光検出器は、前記収束した第３のビームを受光する第３の受光領域と、前記収束した第４のビームを受光する第４の受光領域とをさらに含み、前記第１の受光領域と前記第２の受光領域との受光光量の差、及び前記第３の受光領域と前記第４の受光領域との受光光量の差に基づいて、前記固体イマルジョンレンズの端面と前記光記録媒体の表面との相対傾き角度を検出することを特徴とする請求項７記載の光ピックアップ。
　前記固体イマルジョンレンズの端面上での前記第２のビームの中心は、前記固体イマルジョンレンズの端面上での前記第１のビームの中心から、前記光記録媒体のラジアル方向にずれた位置にあることを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の光ピックアップ。
　前記第１のビームは、メインビームであり、
　前記第２のビームは、サブビームであり、
　前記第１の分岐素子は、前記固体イマルジョンレンズの端面で反射した前記メインビーム及び前記サブビームを、前記対物レンズ光学系に入射する前記メインビーム及び前記サブビームと分岐し、
　前記第１の光検出器は、前記検出レンズで収束した前記メインビーム及び前記サブビームを検出し、
　前記光ピックアップは、
　前記光記録媒体で反射した前記メインビームを、前記発散度変更機構に入射する前記メインビーム及び前記サブビームと分岐する第２の分岐素子と、
　前記第２の分岐素子で分岐した前記メインビームを検出する第２の光検出器とをさらに備えることを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の光ピックアップ。
　請求項１～１０のいずれかに記載の光ピックアップと、
　光記録媒体を回転させるモータと、
　前記光ピックアップから得られる信号に基づいて、前記モータ及び前記光ピックアップを制御する制御部とを備えることを特徴とする光情報記録再生装置。
　請求項１１に記載の光情報記録再生装置と、
　情報を入力する入力部と、
　前記入力部によって入力された情報、及び前記光情報記録再生装置によって再生された情報の少なくともいずれかに基づいて演算を行う演算部と、
　前記入力部によって入力された情報、前記光情報記録再生装置によって再生された情報、及び前記演算部によって演算された結果の少なくともいずれかを出力する出力部とを備えることを特徴とするコンピュータ装置。
　請求項１１に記載の光情報記録再生装置と、
　画像情報を、前記光情報記録再生装置によって記録するための情報信号に変換する記録用信号処理部と、
　前記光情報記録再生装置から得られる情報信号を画像情報に変換する再生用信号処理部とを備えることを特徴とする光ディスクレコーダ。