(57)【要約】【課題】オフセットを生じることなく、集光スポットの位置ずれを表す面内位置誤差信号を生成可能な位置誤差信号検出装置を提供する。【解決手段】光記録媒体３は、２次元の周期的な凹凸構造を有するビームガイド層を備える。回折光学素子１７は、メインビームと、第１の方向へメインビームに関して対称に偏向された第１のサブビーム群と、第２の方向へメインビームに関して対称に偏向された第２のサブビーム群とを生成する。光検出器１１は、光記録媒体３からの反射光を受光する。誤差信号生成回路は、メインビームの反射光及び第２のサブビーム群の反射光に基づいて、メインビームの集光スポットの第１の方向の位置ずれを表す第１の面内位置誤差信号を生成する。また、メインビームの反射光及び第１のサブビーム群の反射光に基づいて、集光スポットの第２の方向の位置ずれを表す第２の面内位置誤差信号を生成する。【選択図】図２
2010160849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
光源が出射する出射光から、メインビームと、該メインビームの光軸に垂直な第１の方向へ前記メインビームに関して対称に偏向された第１のサブビーム群と、前記メインビームの光軸及び前記第１の方向に垂直な第２の方向へ前記メインビームに関して対称に偏向された第２のサブビーム群とを生成する回折光学素子と、
前記メインビーム、前記第１のサブビーム群、及び、前記第２のサブビーム群を、光記録媒体内の２次元の周期的な凹凸構造を有するビームガイド層に集光する対物レンズと、
前記ビームガイド層からの、前記メインビーム、前記第１のサブビーム群、及び、前記第２のサブビーム群の反射光を受光する光検出器と、
前記光検出器で受光された前記メインビームの反射光及び前記第２のサブビーム群の反射光に基づいて、前記ビームガイド層上の前記凹凸構造の凸部に対する前記メインビームの集光スポットの前記第１の方向の位置ずれを表す第１の面内位置誤差信号を生成すると共に、前記光検出器で受光された前記メインビームの反射光及び前記第１のサブビーム群の反射光に基づいて、前記ビームガイド層上の前記凹凸構造の凸部に対する前記メインビームの集光スポットの前記第２の方向の位置ずれを表す第２の面内位置誤差信号を生成する位置誤差信号検出回路とを備える位置誤差信号検出装置。
【請求項２】
前記回折光学素子は、格子の方向が前記第２の方向に略平行な第１の回折格子と、格子の方向が前記第１の方向に略平行な第２の回折格子とを有する、請求項１に記載の位置誤差信号検出装置。
【請求項３】
前記第１の回折格子は、光軸を通り前記第１の方向に平行な直線を境界として一方の側と他方の側との間で格子の位相が互いに略半周期だけずれており、前記第２の回折格子は、光軸を通り前記第２の方向に平行な直線を境界として一方の側と他方の側との間で格子の位相が互いに略半周期だけずれている、請求項２に記載の位置誤差信号検出装置。
【請求項４】
前記回折光学素子は、第１の領域と、該第１の領域に対して前記第１の方向及び第２の方向にそれぞれ隣接し、前記第１の領域よりも第１の深さだけ深い第２の領域及び第３の領域と、該第３の領域に対して前記第１の方向に隣接すると共に前記第２の領域に対して前記第２の方向に隣接し、前記第１の領域よりも前記第１の深さの２倍の第２の深さだけ深い第４の領域とから構成されるユニットが、前記第１の方向及び第２の方向に周期的に配置された回折格子を有する、請求項１に記載の位置誤差信号検出装置。
【請求項５】
前記回折格子は、光軸を通り前記第１の方向に平行な直線を境界として一方の側と他方の側との間で前記ユニットの位相が互いに略半周期だけずれており、光軸を通り前記第２の方向に平行な直線を境界として一方の側と他方の側との間で前記ユニットの位相が互いに略半周期だけずれている、請求項４に記載の位置誤差信号検出装置。
【請求項６】
第１の光源と、
該第１の光源が出射する出射光から、メインビームと、該メインビームの光軸に垂直な第１の方向へ前記メインビームに関して対称に偏向された第１のサブビーム群と、前記メインビームの光軸及び前記第１の方向に垂直な第２の方向へ前記メインビームに関して対称に偏向された第２のサブビーム群とを生成する回折光学素子と、
前記メインビーム、前記第１のサブビーム群、及び、前記第２のサブビーム群を、光記録媒体内の２次元の周期的な凹凸構造を有するビームガイド層に集光する対物レンズと、
前記ビームガイド層からの、前記メインビーム、前記第１のサブビーム群、及び、前記第２のサブビーム群の反射光を受光する第１の光検出器と、
前記第１の光検出器で受光された前記メインビームの反射光及び前記第２のサブビーム群の反射光に基づいて、前記ビームガイド層上の前記凹凸構造の凸部に対する前記メインビームの集光スポットの前記第１の方向の位置ずれを表す第１の面内位置誤差信号を生成すると共に、前記第１の光検出器で受光された前記メインビームの反射光及び前記第１のサブビーム群の反射光に基づいて、前記ビームガイド層上の前記凹凸構造の凸部に対する前記メインビームの集光スポットの前記第２の方向の位置ずれを表す第２の面内位置誤差信号を生成する位置誤差信号検出回路と、
前記第１の面内位置誤差信号及び前記第２の面内位置誤差信号に基づいて、前記メインビームの集光スポットを前記第１の方向及び第２の方向に移動させる面内集光スポット移動手段駆動回路とを備える光学的情報記録再生装置。
【請求項７】
前記ビームガイド層が記録層であり、
前記第１の光検出器が出力する前記記録層からの反射光に応じた信号に基づいて再生データを生成する再生回路と、
記録データに応じて前記第１の光源を駆動する記録回路とを更に備える、請求項６に記載の光学的情報記録再生装置。
【請求項８】
前記光記録媒体が、前記ビームガイド層とは別に記録層を有しており、
第２の光源と、
前記第２の光源が出射する光を前記記録層に集光した際の前記記録層からの反射光を受光する第２の光検出器と、
前記第２の光検出器が出力する前記記録層からの反射光に応じた信号に基づいて再生データを生成する再生回路と、
記録データに応じて前記第２の光源を駆動する記録回路とを更に備える、請求項６に記載の光学的情報記録再生装置。
【請求項９】
光源が出射する出射光から、メインビームと、該メインビームの光軸に垂直な第１の方向へ前記メインビームに関して対称に偏向された第１のサブビーム群と、前記メインビームの光軸及び前記第１の方向に垂直な第２の方向へ前記メインビームに関して対称に偏向された第２のサブビーム群とを生成し、
前記メインビーム、前記第１のサブビーム群、及び、前記第２のサブビーム群を、光記録媒体内の２次元の周期的な凹凸構造を有するビームガイド層に集光し、
前記ビームガイド層からの、前記メインビーム、前記第１のサブビーム群、及び、前記第２のサブビーム群の反射光を受光し、
前記メインビームの反射光及び前記第２のサブビーム群の反射光に基づいて、前記ビームガイド層上の前記凹凸構造の凸部に対する前記メインビームの集光スポットの前記第１の方向の位置ずれを表す第１の面内位置誤差信号を生成し、
前記メインビームの反射光及び前記第１のサブビーム群の反射光に基づいて、前記ビームガイド層上の前記凹凸構造の凸部に対する前記メインビームの集光スポットの前記第２の方向の位置ずれを表す第２の面内位置誤差信号を生成する位置誤差信号検出方法。
【請求項１０】
光源が出射する出射光から、メインビームと、該メインビームの光軸に垂直な第１の方向へ前記メインビームに関して対称に偏向された第１のサブビーム群と、前記メインビームの光軸及び前記第１の方向に垂直な第２の方向へ前記メインビームに関して対称に偏向された第２のサブビーム群とを生成し、
前記メインビーム、前記第１のサブビーム群、及び、前記第２のサブビーム群を、光記録媒体内の２次元の周期的な凹凸構造を有するビームガイド層に集光し、
前記ビームガイド層からの、前記メインビーム、前記第１のサブビーム群、及び、前記第２のサブビーム群の反射光を受光し、
前記メインビームの反射光及び前記第２のサブビーム群の反射光に基づいて、前記ビームガイド層上の前記凹凸構造の凸部に対する前記メインビームの集光スポットの前記第１の方向の位置ずれを表す第１の面内位置誤差信号を生成し、
前記メインビームの反射光及び前記第１のサブビーム群の反射光に基づいて、前記ビームガイド層上の前記凹凸構造の凸部に対する前記メインビームの集光スポットの前記第２の方向の位置ずれを表す第２の面内位置誤差信号を生成し、
情報の記録再生に際して、前記第１の面内位置誤差信号及び前記第２の面内位置誤差信号に基づいて、前記メインビームの集光スポットを前記第１の方向及び第２の方向に移動する光学的情報記録再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光記録媒体に対する集光スポットの位置ずれを検出する位置誤差信号検出装置及び方法、並びに、光記録媒体に対して情報の記録及び再生を行う光学的情報記録再生装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光記録媒体は、デジタル情報の記録・再生に用いられる。光記録媒体として、ディスク状の光記録媒体と、カード状の光記録媒体とが知られている。ディスク状の光記録媒体を用いる場合、光学的情報記録再生装置は、光記録媒体に情報を記録し、或いは、光記録媒体から情報を再生する際に、光ディスク媒体を回転させると共に、光学ユニットをディスク状の光記録媒体の半径方向へ移動させる。一方、カード状の光記録媒体を用いる場合、光学的情報記録再生装置は、光記録媒体を回転させずに、光記録媒体又は光学的情報記録再生装置内の光学ユニットを、光記録媒体の面内２方向へ移動させる。
【０００３】
ディスク状の光記録媒体は、中央部分には、光記録媒体をクランプするためのクランプ領域を有している。その光記録媒体の中央部分のクランプ領域は、情報を記録するための領域として使用することはできない。一方、カード状の光記録媒体では、光記録媒体を回転させる必要がないので、中央部分にクランプ領域を設ける必要がない。従って、カード状の光記録媒体では、そのほぼ全面を、情報を記録するための領域として使用できる。
【０００４】
ところで、光記録媒体に対して情報の記録・再生を行う際には、光記録媒体に対する集光スポットの位置ずれを検出する必要がある。カード状の光記録媒体にて集光スポットの位置ずれ検出を行う技術が、非特許文献１に記載されている。非特許文献１では、光記録媒体に対する集光スポットの位置ずれを検出するために、２次元の周期的な凹凸構造を有するビームガイド層を備えたカード状の光記録媒体を用いている。
【０００５】
図１９に、非特許文献１に記載の光記録媒体における反射層を斜視図で示す。反射層２０２は、ビームガイド層であり、２次元の周期的な凹凸構造を有する。この凹凸構造は、領域群２４０〜２４３で構成されている。領域群２４０〜２４３は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向にそれぞれ周期ｐｘ、ｐｙで離散的に配置された複数の領域から成る。領域群２４１は、領域群２４０に対してＸ軸方向に隣接し、Ｘ軸方向にｐｘ／２だけずらした位置で、かつ、領域群２４０に対して深さｄだけ深い位置に設けられている。領域群２４２は、領域群２４０に対してＹ軸方向に隣接し、領域群２４０に対してＹ軸方向にｐｙ／２だけずらした位置で、かつ、領域群２４０に対して深さｄだけ深い位置に設けられている。領域群２４３は、領域群２４２及び２４１に対してそれぞれＸ軸方向及びＹ軸方向に隣接し、領域群２４０に対してＸ軸方向、Ｙ軸方向にそれぞれｐｘ／２、ｐｙ／２だけずらした位置で、かつ、領域群２４０に対して深さ２ｄだけ深い位置に設けられている。
【０００６】
上記構成の反射層２０２を有する光記録媒体を用いることで、反射層２０２上の集光スポットの面内２方向の位置ずれを検出することができる。反射層２０２上の集光スポットの面内２方向の位置ずれを表す面内位置誤差信号を検出する方法として、プッシュプル法がある。
【０００７】
図２０は、光学ユニットにおける光検出器の受光部を平面図で示している。光検出器３１８は、反射層２０２に２次元の周期的な凹凸構造を設けた光記録媒体に対し、面内位置誤差信号をプッシュプル法で検出する。光検出器３１８の受光部は、縦方向及び横方向に分割された４つの受光部３２８ａ〜３２８ｄを有する。図２０に破線で示す光スポット３３０は、反射層２０２からの反射光が光検出器３１８で受光される際の光検出器３１８上の光スポットを表している。
【０００８】
光スポット３３０の円弧で囲まれた領域３３３ａ及び３３３ｃは、反射層２０２からの反射光のうち、図１９に示す凹凸構造によりＸＺ平面内に回折された±１次回折光と０次光とが重なっている領域である。また、光スポット３３０の円弧で囲まれた領域３３３ｂ及び３３３ｄは、反射層２０２からの反射光のうち、図１９に示す凹凸構造によりＹＺ平面内に回折された±１次回折光と０次光とが重なっている領域である。受光部３２８ａ〜３２８ｄからの出力電圧を、それぞれＶ３２８ａ〜Ｖ３２８ｄとすると、Ｘ軸及びＹ軸方向の面内位置誤差信号ＰＥＸ３及びＰＥＹ３は、
ＰＥＸ３＝Ｖ３２８ａ＋Ｖ３２８ｄ−Ｖ３２８ｂ−Ｖ３２８ｃ
ＰＥＹ３＝Ｖ３２８ａ＋Ｖ３２８ｂ−Ｖ３２８ｃ−Ｖ３２８ｄ
で得られる。
【０００９】
面内位置誤差信号ＰＥＸ３及びＰＥＹ３を用いて集光スポットの位置ずれを補正する方法として、反射層２０２に光を集光する対物レンズをアクチュエータに搭載し、面内位置誤差信号ＰＥＸ３及びＰＥＹ３の信号レベルに応じて、対物レンズをＸ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ駆動する方法がある。或いは、光学的情報記録再生装置の光学ユニット内に透過光を偏向可能な光偏向器を設け、面内位置誤差信号ＰＥＸ３及びＰＥＹ３の信号レベルに応じて光偏向器を制御し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に偏向する方法がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】冨山瑞穂、片山龍一，「２次元回折格子を用いた光記録媒体に対する面内誤差信号検出」，第６９回応用物理学会学術講演会講演予稿集，社団法人  応用物理学会，２００８年９月２日，Ｎｏ．３，ｐ．１０２７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
対物レンズをアクチュエータに搭載する構成の場合、対物レンズにレンズシフトが発生すると、面内位置誤差信号を検出する光検出器の受光部上での光スポットの位置が変化し、面内位置誤差信号にオフセットが生じるという問題がある。また、光学ユニット内に光偏向器を設ける構成の場合、光を偏向したときに対物レンズに入射する光が光軸から傾くため、対物レンズの開口によって反射光にケラレが生じる。それに起因して、面内位置誤差信号を検出する光検出器の受光部上での光スポットの強度分布が非対称になり、面内位置誤差信号にオフセットが発生するという問題がある。面内位置誤差信号にオフセットが発生すると、集光スポットの面内２方向の位置制御の精度が低下し、記録再生性能が低下する。
【００１２】
本発明は、オフセットを生じることなく、集光スポットの位置ずれを表す面内位置誤差信号を生成可能な位置誤差信号検出装置及び方法、並びに、光学的情報記録再生装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の位置誤差信号検出装置は、光源と、該光源が出射する出射光から、メインビームと、該メインビームの光軸に垂直な第１の方向へ前記メインビームに関して対称に偏向された第１のサブビーム群と、前記メインビームの光軸及び前記第１の方向に垂直な第２の方向へ前記メインビームに関して対称に偏向された第２のサブビーム群とを生成する回折光学素子と、前記メインビーム、前記第１のサブビーム群、及び、前記第２のサブビーム群を、光記録媒体内の２次元の周期的な凹凸構造を有するビームガイド層に集光する対物レンズと、前記ビームガイド層からの、前記メインビーム、前記第１のサブビーム群、及び、前記第２のサブビーム群の反射光を受光する光検出器と、前記光検出器で受光された前記メインビームの反射光及び前記第２のサブビーム群の反射光に基づいて、前記ビームガイド層上の前記凹凸構造の凸部に対する前記メインビームの集光スポットの前記第１の方向の位置ずれを表す第１の面内位置誤差信号を生成すると共に、前記光検出器で受光された前記メインビームの反射光及び前記第１のサブビーム群の反射光に基づいて、前記ビームガイド層上の前記凹凸構造の凸部に対する前記メインビームの集光スポットの前記第２の方向の位置ずれを表す第２の面内位置誤差信号を生成する位置誤差信号検出回路とを備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の光学的情報記録再生装置は、第１の光源と、該第１の光源が出射する出射光から、メインビームと、該メインビームの光軸に垂直な第１の方向へ前記メインビームに関して対称に偏向された第１のサブビーム群と、前記メインビームの光軸及び前記第１の方向に垂直な第２の方向へ前記メインビームに関して対称に偏向された第２のサブビーム群とを生成する回折光学素子と、前記メインビーム、前記第１のサブビーム群、及び、前記第２のサブビーム群を、光記録媒体内の２次元の周期的な凹凸構造を有するビームガイド層に集光する対物レンズと、前記ビームガイド層からの、前記メインビーム、前記第１のサブビーム群、及び、前記第２のサブビーム群の反射光を受光する第１の光検出器と、前記第１の光検出器で受光された前記メインビームの反射光及び前記第２のサブビーム群の反射光に基づいて、前記ビームガイド層上の前記凹凸構造の凸部に対する前記メインビームの集光スポットの前記第１の方向の位置ずれを表す第１の面内位置誤差信号を生成すると共に、前記第１の光検出器で受光された前記メインビームの反射光及び前記第１のサブビーム群の反射光に基づいて、前記ビームガイド層上の前記凹凸構造の凸部に対する前記メインビームの集光スポットの前記第２の方向の位置ずれを表す第２の面内位置誤差信号を生成する位置誤差信号検出回路と、前記第１の面内位置誤差信号及び前記第２の面内位置誤差信号に基づいて、前記メインビームの集光スポットを前記第１の方向及び第２の方向に移動させる面内集光スポット移動手段駆動回路とを備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明の位置誤差信号検出方法は、光源が出射する出射光から、メインビームと、該メインビームの光軸に垂直な第１の方向へ前記メインビームに関して対称に偏向された第１のサブビーム群と、前記メインビームの光軸及び前記第１の方向に垂直な第２の方向へ前記メインビームに関して対称に偏向された第２のサブビーム群とを生成し、前記メインビーム、前記第１のサブビーム群、及び、前記第２のサブビーム群を、光記録媒体内の２次元の周期的な凹凸構造を有するビームガイド層に集光し、前記ビームガイド層からの、前記メインビーム、前記第１のサブビーム群、及び、前記第２のサブビーム群の反射光を受光し、前記メインビームの反射光及び前記第２のサブビーム群の反射光に基づいて、前記ビームガイド層上の前記凹凸構造の凸部に対する前記メインビームの集光スポットの前記第１の方向の位置ずれを表す第１の面内位置誤差信号を生成し、前記メインビームの反射光及び前記第１のサブビーム群の反射光に基づいて、前記ビームガイド層上の前記凹凸構造の凸部に対する前記メインビームの集光スポットの前記第２の方向の位置ずれを表す第２の面内位置誤差信号を生成することを特徴とする。
【００１６】
本発明の光学的情報記録再生方法は、光源が出射する出射光から、メインビームと、該メインビームの光軸に垂直な第１の方向へ前記メインビームに関して対称に偏向された第１のサブビーム群と、前記メインビームの光軸及び前記第１の方向に垂直な第２の方向へ前記メインビームに関して対称に偏向された第２のサブビーム群とを生成し、前記メインビーム、前記第１のサブビーム群、及び、前記第２のサブビーム群を、光記録媒体内の２次元の周期的な凹凸構造を有するビームガイド層に集光し、前記ビームガイド層からの、前記メインビーム、前記第１のサブビーム群、及び、前記第２のサブビーム群の反射光を受光し、前記メインビームの反射光及び前記第２のサブビーム群の反射光に基づいて、前記ビームガイド層上の前記凹凸構造の凸部に対する前記メインビームの集光スポットの前記第１の方向の位置ずれを表す第１の面内位置誤差信号を生成し、前記メインビームの反射光及び前記第１のサブビーム群の反射光に基づいて、前記ビームガイド層上の前記凹凸構造の凸部に対する前記メインビームの集光スポットの前記第２の方向の位置ずれを表す第２の面内位置誤差信号を生成し、情報の記録再生に際して、前記第１の面内位置誤差信号及び前記第２の面内位置誤差信号に基づいて、前記メインビームの集光スポットを前記第１の方向及び第２の方向に移動することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の位置誤差信号検出装置及び方法は、オフセットを生じることなく、集光スポットの位置ずれを表す面内位置誤差信号を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態の位置誤差信号検出装置を含む光学的情報記録再生装置を示すブロック図である。
【図２】光学ユニットを示すブロック図。
【図３】光記録媒体を示す断面図。
【図４】表面に２次元の凹凸構造を有する回折光学素子の一例を示す斜視図。
【図５】図４に示す光学回折素子を用いたときの光記録媒体の反射層上での集光スポットの配置を示す図。
【図６】表面に２次元の凹凸構造を有する回折光学素子の別例を示す上面図。
【図７】図６の回折光学素子を示す斜視図。
【図８】図７に示す回折光学素子を用いたときの光記録媒体の反射層上での集光スポットの配置を示す図。
【図９】表面の１次元の凹凸構造を有する回折光学素子の一例を示す斜視図。
【図１０】図９に示す回折光学素子と組み合わせて用いられる回折光学素子を示す斜視図。
【図１１】表面に１次元の凹凸構造を有する回折光学素子の別例を示す斜視図。
【図１２】図１１に示す回折光学素子と組み合わせて用いられる回折光学素子を示す斜視図。
【図１３】光検出器の受光部と光検出器上の光スポットの配置とを示す図。
【図１４】（ａ）〜（ｃ）は、面内位置誤差信号を示すグラフ。
【図１５】本発明の第２実施形態の位置誤差信号検出装置を含む光学的情報記録再生装置を示すブロック図。
【図１６】第２実施形態で用いる光学ユニットを示すブロック図。
【図１７】第２実施形態で用いる光記録媒体を示す断面図。
【図１８】光検出器の受光部と光検出器上の光スポットの配置とを示す図。
【図１９】光記録媒体における２次元の周期的な凹凸構造を有する反射層を示す斜視図。
【図２０】光学ユニット内の光検出器の受光部を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の位置誤差信号検出装置の第１実施形態を含む光学的情報記録再生装置の第１実施形態を示している。
【００２０】
位置誤差信号検出装置の第１実施形態は、光学ユニット２、コントローラ５０、レーザ駆動回路５３、増幅回路５４、及び、誤差信号生成回路５９を有する。
【００２１】
光学的情報記録再生装置１は、位置誤差信号検出装置の第１実施形態、変調回路５１、記録信号生成回路５２、再生信号処理回路５５、復調回路５６、対物レンズ駆動回路６０、光偏向器駆動回路６１、ポジショナ６２、及び、ポジショナ駆動回路６３を有する。光学的情報記録再生装置１は、光記録媒体３に対する情報の記録、及び、光記録媒体３から情報再生の少なくとも一方を行う。
【００２２】
図２に、光学ユニット２を示す。光学ユニット２は、レーザ光源４、凸レンズ５、ビームスプリッタ６、光偏向器７、対物レンズ８、円筒レンズ９、凸レンズ１０、光検出器１１、及び、回折光学素子１７を有する。光偏向器７は、図示しない２つの電極の間に電気光学結晶、液晶などを挟んだ構成を有し、入射光を光軸に垂直な面内の２方向へ偏向可能である。対物レンズ８は、１軸のアクチュエータに搭載されており、光軸方向へ移動可能である。
【００２３】
まず、位置誤差信号検出装置に関係する部分について説明する。レーザ光源４から出射した光は、凸レンズ５を透過する。回折光学素子１７は、凸レンズ５を透過した光から、透過光と回折光とを生成する。回折光学素子１７を透過した光をメインビームとし、回折光をサブビームとする。回折光学素子１７を透過した０次光の一部、及び、回折光学素子１７で回折された回折光の一部は、ビームスプリッタ６を透過する。ビームスプリッタ６を透過した光は、光偏向器７を透過する。光偏向器７を透過した光は、対物レンズ８を透過して、光記録媒体３内に集光される。
【００２４】
光記録媒体３内に集光された光は、光記録媒体３内で反射する。光記録媒体３内で反射した光は、対物レンズ８を往路とは逆向きに通る。対物レンズ８を逆向きに通った光は、光偏向器７を透過する。光偏向器７を透過した光の一部は、ビームスプリッタ６で反射する。ビームスプリッタ６で反射した光は、円筒レンズ９及び凸レンズ１０を透過する。光検出器１１は、円筒レンズ９及び凸レンズ１０の２つの焦線の中間に配置されている。円筒レンズ９及び凸レンズ１０を透過した光は、光検出器１１の受光部で受光される。
【００２５】
図３に、光記録媒体３の断面を示す。光記録媒体３は、保護層１２、記録層１３、反射層１４、及び、保護層１５をこの順に有する。保護層１２、１５の材料には、例えばガラスやプラスチックなどを用いることができる。記録層１３の材料には、例えば相変化材料や有機色素材料を用いることができる。反射層１４の材料には、例えば銀やアルミニウムを用いることができる。保護層１２、１５、記録層１３、及び、反射層１４の材料は、上記したものには限定されない。
【００２６】
記録層１３及び反射層１４は、対物レンズ８（図２）を用いて光記録媒体３内に集光されるビーム１６の焦点深度内に位置している。保護層１５の反射層１４側の面には、面内位置誤差信号を検出するための凹凸構造が設けられている。この凹凸構造は、図１９に示す構造と同じものである。記録層１３及び反射層１４は、保護層１５に設けられている凹凸構造と同じ凹凸構造を有している。
【００２７】
回折光学素子１７は、入射光から、透過光（メインビーム）と、透過光の光軸に垂直な第１の方向へ透過光に関して対称に偏向された光（第１のサブビーム群）と、透過光の光軸及び第１の方向に垂直な第２の方向へ透過光に関して対称に偏向された光（第２のサブビーム群）とを生成する。回折光学素子１７は、表面に２次元の周期的な凹凸構造を有する。或いは、回折光学素子１７は、表面に１次元の周期的な凹凸構造を有する素子を組み合わせて構成してもよい。回折光学素子１７の材料には、例えばガラスやプラスチックを用いることができる。回折光学素子１７の材料は、これらに限定されるわけではない。
【００２８】
図４に、表面に２次元の周期的な凹凸構造を有する回折光学素子１７の一例（回折光学素子１７ａ）を斜視図で示す。回折光学素子１７上のＸ軸及びＹ軸は、光記録媒体３上のＸ軸及びＹ軸に対応する。また、回折光学素子１７上のＺ軸は、光軸と平行である。Ｘ軸は、メインビームの光軸に垂直な第１の方向に相当する。また、Ｙ軸は、メインビームの光軸及びＸ軸に垂直な第２の方向に相当する。回折光学素子１７は、入射した光の一部をＸＺ平面内及びＹＺ平面内に回折する。回折光学素子１７で回折された光のうち、ＸＺ平面内に回折された＋１次回折光、及び、−１次回折光は、第１のサブビーム群に相当する。また、回折光のうち、ＹＺ平面内に回折された＋１次回折光、及び、−１次回折光は、第２のサブビーム群に相当する。
【００２９】
回折光学素子１７ａは、領域群３４０ａ〜３４３ａの４つの領域群で構成されるユニットが、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に周期的に配置された２次元の周期的な凹凸構造（回折格子）を有する。各ユニットは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ周期ｃｘ、ｃｙで配置される。領域群３４１ａ（第２の領域）は、領域群３４０ａ（第１の領域）に対してＸ軸方向に隣接し、領域群３４０ａに対してＸ軸方向にｃｘ／２だけずらした位置で、かつ、領域群３４０ａに対して深さｈだけ深い位置に設けられている。領域群３４２ａ（第３の領域）は、領域群３４０ａに対してＹ軸方向に隣接し、領域群３４０ａに対してＹ軸方向にｃｙ／２だけずらした位置で、かつ、領域群３４０ａに対して深さｈだけ深い位置に設けられている。領域群３４３ａ（第４の領域）は、領域群３４２ａ、３４１ａに対してそれぞれＸ軸方向及びＹ軸方向に隣接し、領域群３４０ａに対してＸ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれｃｘ／２、ｃｙ／２だけずらした位置で、かつ、領域群３４０ａに対して深さ２ｈだけ深い位置に設けられている。
【００３０】
図５は、反射層１４と、回折光学素子１７ａを用いたときの反射層１４上の集光スポットの配置とを示している。回折光学素子１７ａを透過したメインビームは、対物レンズ８で集光され、反射層１４（図３）上に集光スポット３１８として集光される。回折光学素子１７ａで回折された回折光（サブビーム）は、対物レンズ８で集光され、反射層１４上に集光スポット３１９ａ〜３１９ｄとして集光される。より詳細には、回折光学素子１７ａでＸＺ平面内に回折された＋１次回折光は、集光スポット３１９ａとして集光され、−１次回折光は、集光スポット３１９ｂとして集光される。また、回折光学素子１７ａでＹＺ平面内に回折された＋１次回折光は、集光スポット３１９ｃとして集光され、−１次回折光は、集光スポット３１９ｄとして集光される。回折光学素子１７ａは、反射層１４上で、集光スポット３１９ａ及び３１９ｂのＹ軸方向の集光位置が、集光スポット３１８のＹ軸方向の集光位置に対してｐｙ／２だけずれた位置になり、かつ、集光スポット３１９ｃ及び３１９ｄのＸ軸方向の集光位置が、集光スポット３１８のＸ軸方向の集光位置に対してｐｘ／２だけずれた位置になるように、光軸の周りに回転させて配置される。
【００３１】
図６に、表面に２次元の周期的な凹凸構造を有する回折光学素子１７の別例（回折光学素子１７ｂ）の上面を示す。回折光学素子１７ｂは、光軸を中心として、Ｘ軸及びＹ軸を含む面内で、Ｘ軸及びＹ軸を境界とする４つの領域１８ａ〜１８ｄを有する。上記した回折光学素子１７ａとの相違点は、領域１８ａ及び１８ｂと領域１８ｃ及び１８ｄとで、Ｘ軸方向の回折格子の位相が半周期ずれており、領域１８ａ及び１８ｄと領域１８ｂ及び１８ｃとで、Ｙ軸方向の回折格子の位相が半周期ずれている点である。つまり、回折光学素子１７ｂを構成する回折格子は、光軸を通りＸ軸方向に平行な直線を境界として一方の側と他方の側との間で格子の位相が互いに半周期だけずれ、光軸を通りＹ軸方向に平行な直線を境界として一方の側と他方の側との間で格子の位相が互いに半周期だけずれている。
【００３２】
図７に、回折光学素子１７ｂを斜視図で示す。回折光学素子１７ｂは、領域群３４０ｂ〜３４３ｂの４つの領域群で構成されるユニットが、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に周期的に配置された２次元の周期的な凹凸構造（回折格子）を有する。各ユニットは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ周期ｃｘ、ｃｙで配置される。領域群３４１ｂは、領域群３４０ｂに対してＸ軸方向に隣接し、領域群３４０ｂに対してＸ軸方向にｃｘ／２だけずらした位置で、かつ、領域群３４０ｂに対して深さｈだけ深い位置に設けられる。領域群３４２ｂは、領域群３４０ｂに対してＹ軸方向に隣接し、領域群３４０ｂに対してＹ軸方向にｃｙ／２だけずらした位置で、かつ、領域群３４０ｂに対して深さｈだけ深い位置に設けられる。領域群３４３ｂは、領域群３４２ｂ及び３４１ｂに対してそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向に隣接し、領域群３４０ｂに対してＸ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれｃｘ／２、ｃｙ／２だけずらした位置で、かつ、領域群３４０ｂに対して深さ２ｈだけ深い位置に設けられている。
【００３３】
図７に示すように、領域１８ａ及び１８ｂにおける凹凸構造のＸ軸方向の位相は、それぞれ領域１８ｄ及び１８ｃにおける凹凸構造のＸ軸方向の位相に対して半周期だけずれる。例えば領域群３４０ａに着目すれば、領域１８ａ及び１８ｂにおける領域群３４０ａのＸ軸方向の位置と、領域１８ｃ及び１８ｄにおける領域群３４０ａの位置とは、ｃｘ／２だけずれている。また、領域１８ａ及び１８ｄにおける凹凸構造のＹ軸方向の位相は、それぞれ領域１８ｂ及び１８ｃにおける凹凸構造のＹ軸方向の位相に対して半周期だけずれている。例えば、領域群３４０ａに着目すれば、領域１８ａ及び１８ｄにおける領域群３４０ａの位置と、領域１８ｂ及び１８ｃにおける領域群３４０ａの位置とは、ｃｙ／２だけずれている。
【００３４】
図８は、反射層１４と、回折光学素子１７ｂを用いたときの反射層１４上の集光スポットの配置とを示している。回折光学素子１７ｂを透過したメインビームは、対物レンズ８で集光され、反射層１４上に集光スポット３２０として集光される。回折光学素子１７ｂで回折された回折光（サブビーム）は、対物レンズ８で集光され、反射層１４上に集光スポット３２１ａ〜３２１ｄとして集光される。より詳細には、回折光学素子１７ｂでＸＺ平面内に回折された＋１次回折光は、集光スポット３２１ａとして集光され、−１次回折光は、集光スポット３２１ｂとして集光される。また、回折光学素子１７ｂでＹＺ平面内に回折された＋１次回折光は、集光スポット３２１ｃとして集光され、−１次回折光は、集光スポット３２１ｄとして集光される。回折光学素子１７ｂは、反射層１４上で、集光スポット３２１ａ及び３２１ｂのＹ軸方向の集光位置が、集光スポット３２０のＹ軸方向の集光位置と同じ位置になり、かつ、集光スポット３２１ｃ及び３２１ｄのＸ軸方向の集光位置が、集光スポット３２０のＸ軸方向の集光位置と同じ位置になるように、光軸の周りに回転させて配置される。
【００３５】
ここで、回折光学素子１７ｂの領域１８ａ及び１８ｂからのＸ軸方向への±１次回折光の位相と、領域１８ｄ及び１８ｃからのＸ軸方向への±１次回折光の位相とは、互いに半周期だけずれている。同様に、回折光学素子１７ｂの領域１８ａ及び１８ｄからのＹ軸方向への±１次回折光の位相と、領域１８ｂ及び１８ｃからのＹ軸方向への±１次回折光の位相とは、互いに半周期だけずれている。このため、回折光学素子１７ｂでＸＺ平面内に回折された＋１次回折光及び−１次回折光（第１のサブビーム群）は、光軸を通りＸ軸に平行な直線をはさんで位相が互いにπだけずれており、反射層１４上の集光スポット３２１ａ及び３２１ｂは、光軸を通りＸ軸に平行な直線を挟んで、互いに強度が等しい２つのピークを持つ。また、回折光学素子１７ｂでＹＺ平面内に回折された＋１次回折光及び−１次回折光（第２のサブビーム群）は、光軸を通りＹ軸に平行な直線をはさんで位相が互いにπだけずれており、反射層１４上の集光スポット３２１ｃ及び３２１ｄは、光軸を通りＹ軸に平行な直線を挟んで、互いに強度が等しい２つのピークを持つ。
【００３６】
回折光学素子１７は、上記した表面に２次元の凹凸構造を有するもの（回折光学素子１７ａ、１７ｂ）に代えて、表面に１次元の周期的な凹凸構造を有する回折光学素子を２つ組み合わせて構成してもよい。この場合、一方の回折光学素子における回折格子は、格子の方向がＹの方向に平行な方向とし、他方の回折光学素子における回折格子は、格子の方向がＸ軸方向に平行な方向とすればよい。
【００３７】
図９に、表面に１次元の周期的な凹凸構造を有する回折光学素子１７の一例（回折光学素子１７ｃ）を示す。また、図１０に、回折光学素子１７ｃと組み合わせて用いる回折光学素子１７ｄを示す。回折光学素子１７ｃ（図９）は、１次元の周期的な凹凸構造を有している。この凹凸構造は、領域群４４０ａ、４４１ａにより構成されている。領域群４４０ａ、４４１ａは、Ｘ軸方向に周期ｃｘで離散的に配置された複数の領域から成る。領域群４４１ａは、領域群４４０ａに対してＸ軸方向に隣接し、領域群４４０ａに対してＸ軸方向にｃｘ／２だけずらした位置で、かつ、領域群４４０ａに対して深さｈだけ深い位置に設けられている。回折光学素子１７ｃに入射した光の一部は、上記凹凸構造により、ＸＺ平面内に回折される。
【００３８】
回折光学素子１７ｄ（図１０）は、１次元の周期的な凹凸構造を有している。この凹凸構造は、領域群４４２ａ、４４３ａにより構成されている。領域群４４２ａ、４４３ａは、Ｙ軸方向に周期ｃｙで離散的に配置された複数の領域から成る。領域群４４３ａは、領域群４４２ａに対してＹ軸方向に隣接し、領域群４４２ａに対してＹ軸方向にｃｙ／２だけずらした位置で、かつ、領域群４４２ａに対して深さｈだけ深い位置に設けられている。回折光学素子１７ｄに入射した光の一部は、上記凹凸構造により、ＹＺ平面内に回折される。回折光学素子１７として、回折光学素子１７ｃと回折光学素子１７ｄとを組み合わせたものを用いることで、回折光学素子１７は、全体として、透過光と、ＸＺ平面に回折された±１次回折光と、ＹＺ平面に回折された±１次回折光とを生成する。
【００３９】
回折光学素子１７として、回折光学素子１７ｃと回折光学素子１７ｄとを組み合わせたものを用いた場合、反射層１４上に集光される光の配置は、図５と同様な配置となる。すなわち、回折光学素子１７ｃ及び１７ｄの双方を透過した０次光（メインビーム）は、集光スポット３１８として集光される。回折光学素子１７ｃでＸＺ平面内に回折された±１次回折光（第１のサブビーム群）は、集光スポット３１９ａ及び３１９ｂとして集光される。また、回折光学素子１７ｄでＹＺ平面内に回折された±１次回折光（第２のサブビーム群）は、集光スポット３１９ｃ及び３１９ｄとして集光される。
【００４０】
図１１に、表面に１次元の周期的な凹凸構造を有する回折光学素子１７の別例（回折光学素子１７ｅ）を示す。また、図１２に、回折光学素子１７ｅと組み合わせて用いる回折光学素子１７ｆを示す。回折光学素子１７ｅ及び１７ｆは、図６に示す回折光学素子１７ｂと同様に、光軸を通りＸ軸方向に平行な直線と、光軸を通りＹ軸方向に平行な直線とを境界とする４つの領域（領域１８ａ〜１８ｄ）を有する。
【００４１】
回折光学素子１７ｅ（図１１）は、１次元の周期的な凹凸構造を有している。この凹凸構造は、領域群４４０ｂ、４４１ｂにより構成されている。領域群４４０ｂ、４４１ｂは、Ｘ軸方向に周期ｃｘで離散的に配置された複数の領域から成る。領域群４４１ｂは、領域群４４０ｂに対してＸ軸方向に隣接し、領域群４４０ｂに対してＸ軸方向にｃｘ／２だけずらした位置で、かつ、領域群４４０ｂに対して深さｈだけ深い位置に設けられている。回折光学素子１７ｅでは、領域１８ａ及び１８ｂにおける凹凸構造のＸ軸方向の位相が、領域１８ｄ及び１８ｃにおける凹凸構造のＸ軸方向の位相に対して半周期だけずれている。回折光学素子１７ｅに入射した光の一部は、上記凹凸構造により、ＸＺ平面内に回折される。
【００４２】
回折光学素子１７ｆ（図１２）は、１次元の周期的な凹凸構造を有している。この凹凸構造は、領域群４４２ｂ、４４３ｂにより構成されている。領域群４４２ｂ、４４３ｂは、Ｙ軸方向に周期ｃｙで離散的に配置された複数の領域から成る。領域群４４３ｂは、領域群４４２ｂに対してＹ軸方向に隣接し、領域群４４２ｂに対してＹ軸方向にｃｙ／２だけずらした位置で、かつ、領域群４４２ｂに対して深さｈだけ深い位置に設けられている。回折光学素子１７ｆでは、領域１８ａ及び１８ｄにおける凹凸構造のＹ軸方向の位相が、領域１８ｂ及び１８ｃにおける凹凸構造のＹ軸方向の位相に対して半周期だけずれている。回折光学素子１７ｆに入射した光の一部は、上記凹凸構造により、ＸＺ平面内に回折される。回折光学素子１７として、回折光学素子１７ｅと回折光学素子１７ｆとを組み合わせたものを用いることで、回折光学素子１７は、全体として、透過光と、ＸＺ平面に回折された±１次回折光と、ＹＺ平面に回折された±１次回折光とを生成する。
【００４３】
回折光学素子１７として、回折光学素子１７ｅと回折光学素子１７ｆとを組み合わせたものを用いた場合、反射層１４上に集光される光の配置は、図８と同様な配置となる。すなわち、回折光学素子１７ｅ及び１７ｆの双方を透過した０次光（メインビーム）は、集光スポット３２０として集光される。回折光学素子１７ｅでＸＺ平面内に回折された±１次回折光（第１のサブビーム群）は、集光スポット３２１ａ及び３２１ｂとして集光される。また、回折光学素子１７ｆでＹＺ平面内に回折された±１次回折光（第２のサブビーム群）は、集光スポット３２１ｃ及び３２１ｄとして集光される。
【００４４】
ここで、回折光学素子１７として、回折光学素子１７ａ、又は、回折光学素子１７ｃと回折光学素子１７ｄとの組み合わせを用いたときに、ＸＺ平面内に回折された±１次回折光のＹ軸方向の集光位置を、メインビームのＹ軸方向の集光位置に対してｐｙ／２だけずれた位置にすることと、回折光学素子として、回折光学素子１７ｂ、又は、回折光学素子１７ｅと回折光学素子１７ｆとの組み合わせを用いたときに、ＸＺ平面内に回折された±１次回折光のＹ軸方向の集光位置を、メインビームのＹ軸方向の集光位置と同じ位置にすることとは、Ｙ軸方向の面内位置誤差信号に関しては等価である。同様に、回折光学素子１７として、回折光学素子１７ａ、又は、回折光学素子１７ｃと回折光学素子１７ｄとの組み合わせを用いたときに、ＹＺ平面内に回折された±１次回折光のＸ軸方向の集光位置を、メインビームのＸ軸方向の集光位置に対してｐｘ／２だけずれた位置にすることと、回折光学素子１７として、回折光学素子１７ｂ、又は、回折光学素子１７ｅと回折光学素子１７ｆとの組み合わせを用いたときに、ＹＺ平面内に回折された±１次回折光のＸ軸方向の集光位置を、メインビームのＸ軸方向の集光位置と同じ位置にすることとは、Ｘ軸方向の面内位置誤差信号に関しては等価である。
【００４５】
図１３に、光検出器１１の受光部と光検出器１１上の光スポットの配置を示す。光スポット２２は、回折光学素子１７からの０次光に相当する。光スポット２２は、光軸を通るＸ軸に平行な分割線及びＹ軸に平行な分割線で４つに分割された受光部２４ａ〜２４ｄで受光される。
【００４６】
光スポット２３ａは、回折光学素子１７によりＸＺ平面内に回折された＋１次回折光に相当する。光スポット２３ａは、Ｙ軸に平行な分割線で２つに分割された受光部２４ｅ、２４ｆで受光される。光スポット２３ｂは、回折光学素子１７でＸＺ平面内に回折された−１次回折光に相当する。光スポット２３ｂは、Ｙ軸に平行な分割線で２つに分割された受光部２４ｇ、２４ｈで受光される。
【００４７】
光スポット２３ｃは、回折光学素子１７によりＹＺ平面内に回折された＋１次回折光に相当する。光スポット２３ｃは、Ｘ軸に平行な分割線で２つに分割された受光部２４ｉ、２４ｊで受光される。光スポット２３ｄは、回折光学素子１７でＹＺ平面内に回折された−１次回折光に相当する。光スポット２３ｄは、Ｘ軸に平行な分割線で２つに分割された受光部２４ｋ、２４ｌで受光される。
【００４８】
受光部２４ａ〜２４ｌは、受光した光の量に応じた電圧信号を出力する。受光部２４ａ〜２４ｌの出力電圧を、Ｖ２４ａ〜Ｖ２４ｌとする。光軸方向の位置誤差信号は、非点収差法により、
ＰＥＺ１＝（Ｖ２４ａ＋Ｖ２４ｃ）−（Ｖ２４ｂ＋Ｖ２４ｄ）  （１）
の演算から得られる。
【００４９】
回折光学素子１７の０次光を用いたＸ軸方向の面内位置誤差信号は、プッシュプル法により、
ＰＥＸＭ１＝（Ｖ２４ａ＋Ｖ２４ｂ）−（Ｖ２４ｃ＋Ｖ２４ｄ）
の演算から得られる。また、回折光学素子１７でＹＺ平面内に回折された±１次回折光を用いたＸ軸方向の面内位置誤差信号は、プッシュプル法により、
ＰＥＸＳ１＝（Ｖ２４ｉ＋Ｖ２４ｋ）−（Ｖ２４ｊ＋Ｖ２４ｌ）
の演算から得られる。
【００５０】
回折光学素子１７の０次光を用いたＹ軸方向の面内位置誤差信号は、プッシュプル法により、
ＰＥＹＭ１＝（Ｖ２４ａ＋Ｖ２４ｄ）−（Ｖ２４ｂ＋Ｖ２４ｃ）
の演算から得られる。また、回折光学素子１７でＸＺ平面内に回折された±１次回折光を用いたＹ軸方向の面内位置誤差信号は、プッシュプル法により、
ＰＥＹＳ１＝（Ｖ２４ｅ＋Ｖ２４ｇ）−（Ｖ２４ｆ＋Ｖ２４ｈ）
の演算から得られる。
【００５１】
差動プッシュプル法によるＸ軸方向の面内位置誤差信号は、
ＰＥＸ１＝ＰＥＸＭ１−Ｋ×ＰＥＸＳ１（Ｋは定数）  （２）
の演算から得られる。また、差動プッシュプル法によるＹ軸方向の面内位置誤差信号は、
ＰＥＹ１＝ＰＥＹＭ１−Ｋ×ＰＥＹＳ１（Ｋは定数）  （３）
の演算から得られる。
【００５２】
図１４（ａ）〜（ｃ）は、光偏向器７が透過光を偏向したときの各面内位置誤差信号を示している。図１４（ａ）〜（ｃ）において、横軸は反射層１４上のメインビームの集光スポット（図５の集光スポット３１８又は図８の集光スポット３２０）のＸ軸方向又はＹ軸方向の位置を表している。また、縦軸は、面内位置誤差信号の大きさを表している。
【００５３】
図１４（ａ）は、光偏向器７が、透過光をＸ軸の正の方向に偏向したときのＸ軸方向の面内位置誤差信号、又は、透過光をＹ軸の正の方向に偏向したときのＹ軸方向の面内位置誤差信号を示している。図１４（ａ）にて、面内位置誤差信号２５ａは、回折光学素子１７の０次光を用いたＸ軸方向又はＹ軸方向の位置誤差信号（ＰＥＸＭ１又はＰＥＹＭ１）である。面内位置誤差信号２５ｂは、回折光学素子１７でＹＺ平面内に回折された±１次回折光を用いたＸ軸方向の面内位置誤差信号（ＰＥＸＳ１）、又は、回折光学素子でＸＺ平面内に回折された±１次回折光を用いたＹ軸方向の面内位置誤差信号（ＰＥＹＳ１）である。
【００５４】
図１４（ｂ）は、光偏向器７が、透過光をＸ軸の負の方向に偏向したときのＸ軸方向の面内位置誤差信号、又は、透過光をＹ軸の負の方向に偏向したときのＹ軸方向の面内位置誤差信号を示している。図１４（ｂ）にて、面内位置誤差信号２５ｃは、回折光学素子１７の０次光を用いたＸ軸方向又はＹ軸方向の面内位置誤差信号（ＰＥＸＭ１又はＰＥＹＭ１）である。面内位置誤差信号２５ｄは、回折光学素子１７でＹＺ平面内に回折された±１次回折光を用いたＸ軸方向の面内位置誤差信号（ＰＥＸＳ１）、又は、回折光学素子１７でＸＺ平面内に回折された±１次回折光を用いたＹ軸方向の面内位置誤差信号（ＰＥＹＳ１）である。
【００５５】
図１４（ｃ）は、光偏向器７が、透過光をＸ軸方向に偏向したときのＸ軸方向の面内位置誤差信号、又は、透過光をＹ軸方向に偏向したときのＹ軸方向の面内位置誤差信号を示している。図１４（ｃ）にて、面内位置誤差信号２５ｅは、差動プッシュプル法によるＸ軸方向又はＹ軸方向の面内位置誤差信号（ＰＥＸ１又はＰＥＹ１）である。
【００５６】
光偏向器７で透過光を偏向すると、対物レンズ８に入射する光が光軸から傾くことで、対物レンズ８の開口によって反射光にケラレが生じる。そのため、面内位置誤差信号を検出する光検出器１１の受光部２４ａ〜２４ｌ上での光スポット２２及び２３ａ〜２３ｄの強度分布が非対称となり、面内位置誤差信号にオフセットが発生する。
【００５７】
図１４（ａ）及び（ｂ）に示すように、０次光を用いたＸ軸方向又はＹ軸方向の面内位置誤差信号２５ａ、２５ｃと、ＹＺ平面内に回折された±１次回折光を用いたＸ軸方向の面内位置誤差信号又はＸＺ平面内に回折された±１次回折光を用いたＹ軸方向の面内位置誤差信号２５ｂ、２５ｄとは、極性が逆であるが、それぞれの信号のオフセットは同じ符号を持つ。すなわち、光偏向器７で透過光をＸ軸又はＹ軸の正の方向に偏向した場合（図１４（ａ））では、各信号のオフセットは正の符号を持ち、透過光をＸ軸又はＹ軸の負の方向に偏向した場合（図１４（ｂ））では、各信号のオフセットは負の符号を持つ。
【００５８】
上記に対し、図１４（ｃ）に示すように、差動プッシュプル法によるＸ軸方向又はＹ軸方向の面内位置誤差信号２５ｅは、光偏向器７が透過光を偏向しても、オフセットが生じない。これは、差動プッシュプル法による面内位置誤差信号２５ｅでは、図１４（ａ）、（ｂ）に示す０次光を用いた面内位置誤差信号２５ａ、２５ｃのオフセットと、±１次回折光を用いた面内位置誤差信号２５ｂ、２５ｄのオフセットとが相殺されるためである。このように、面内位置誤差信号の検出に差動プッシュプル法を用いることで、対物レンズの開口によって反射光にケラレが生じたとしても、オフセットを生じることなく、面内位置誤差信号を生成することができる。
【００５９】
次に、位置誤差信号検出装置に関係する回路の動作について説明する。レーザ駆動回路５３は、レーザ光源４を駆動する。増幅回路５４は、光学ユニット２内の光検出器１１が出力する信号を増幅する。増幅回路５４は、光検出器１１が有する受光部２４ａ〜２４ｌ（図１３）が出力する信号を、それぞれ増幅する。誤差信号生成回路５９は、面内位置誤差信号を含む各種の誤差信号を生成する。より詳細には、誤差信号生成回路５９は、増幅回路５４が増幅した各受光部の電圧信号に基づいて、光軸方向の位置誤差信号ＰＥＺ１（式１）、Ｘ軸方向の面内位置誤差信号ＰＥＸ１（式２）、及び、Ｙ軸方向の面内位置誤差信号ＰＥＹ１（式３）を生成する。
【００６０】
次に、光学的情報記録再生装置１全体及び光学的情報記録再生装置１に関係する回路の動作について説明する。光記録媒体３は、ポジショナ６２に搭載される。ポジショナ駆動回路６３は、ポジショナ６２を駆動する。光偏向器駆動回路６１は、光学ユニット２（図２）内の光偏向器７を駆動する。光偏向器７及びポジショナ６２は、光記録媒体３に照射される集光スポットの位置を面内２方向に移動させる面内集光スポット移動手段に相当する。光偏向器駆動回路６１及びポジショナ駆動回路６３は、面内集光スポット移動手段を駆動する面内集光スポット移動手段駆動回路に相当する。対物レンズ駆動回路６０は、光学ユニット２内の対物レンズ８を搭載するアクチュエータを駆動する。
【００６１】
レーザ駆動回路５３は、レーザ光源４を駆動する。変調回路５１は、光記録媒体３への情報の記録時に、記録データとして外部から入力された信号を、所定の変調規則に従って変調する。記録信号生成回路５２は、情報記録時に、変調回路５１で変調された信号に基づいて、光学ユニット２内のレーザ光源４を駆動するための記録信号を生成する。変調回路５１、記録信号生成回路５２、及び、レーザ駆動回路５３は、光記録媒体３に情報を記録するための記録回路に相当する。
【００６２】
レーザ駆動回路５３は、光記録媒体３への情報の記録時には、レーザ光源４に、記録信号生成回路５２が生成した記録信号に応じた電流を供給し、レーザ光源４を駆動する。情報記録時に、レーザ光源４を出射し、回折光学素子１７を０次光として透過したメインビームは、対物レンズ８により光記録媒体３の反射層１４（図３）に集光される。このメインビームの集光スポットにより、光記録媒体３の記録層１３に記録マークが形成され、情報が記録される。
【００６３】
増幅回路５４は、光学ユニット２内の光検出器１１が出力する信号を増幅する。増幅回路５４は、光検出器１１が有する受光部２４ａ〜２４ｌ（図１３）が出力する信号を、それぞれ増幅する。再生信号処理回路５５は、情報再生時に、増幅回路５４が出力する電圧信号に基づいて、再生信号の生成、波形等化、２値化を行う。復調回路５６は、再生信号処理回路５５で２値化された信号を所定の復調規則に従って復調し、再生データを出力する。増幅回路５４、再生信号処理回路５５、及び、復調回路５６は、光記録媒体３から情報を再生するための再生回路に相当する。
【００６４】
レーザ駆動回路５３は、光記録媒体３からの情報の再生時には、レーザ光源４からの出射光のパワーが一定になるように、レーザ光源４へ一定の電流を供給し、レーザ光源４を駆動する。再生信号は、光記録媒体３の反射層１４で反射し、光検出器１１の受光部２４ａ〜２４ｄで受光された光の和であり、
ＲＦ１＝（Ｖ２４ａ＋Ｖ２４ｂ＋Ｖ２４ｃ＋Ｖ２４ｄ）
の演算から得られる。
【００６５】
対物レンズ駆動回路６０は、対物レンズ８を搭載するアクチュエータに、光軸方向の位置誤差信号ＰＥＺ１に応じた電流を供給する。対物レンズ駆動回路６０は、光軸方向の位置誤差信号ＰＥＺ１に応じてアクチュエータを駆動し、光記録媒体３に照射されるメインビームの集光スポット（図５の集光スポット３１８又は図８の集光スポット３２０）にデフォーカスが生じないように、対物レンズ８を光軸方向へ駆動する。
【００６６】
光偏向器駆動回路６１は、面内位置誤差信号ＰＥＸ１及び面内位置誤差信号ＰＥＹ１に応じた電圧を、光偏向器７の電極へ供給する。光偏向器駆動回路６１は、面内位置誤差信号ＰＥＸ１及び面内位置誤差信号ＰＥＹ１に応じて光偏向器７を駆動し、光記録媒体３に照射されるメインビームの集光スポットが、領域群２４０（図１９）を含む複数の領域のうち、任意の領域の中心に位置するように、入射光をＸ軸方向及びＹ軸方向へ偏向させる。
【００６７】
ポジショナ駆動回路６３は、光記録媒体３の面内でメインビームの集光スポットの位置を変更する際に、ポジショナ６２が有するモータへ電流を供給し、光記録媒体３をＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動させる。ポジショナ駆動回路６３は、この動作を、面内位置誤差信号ＰＥＸ１及び面内位置誤差信号ＰＥＹ１に基づいて、目標位置までのＸ軸方向及びＹ軸方向の移動量を検出しながら行う。
【００６８】
コントローラ５０は、全体の制御を行う。コントローラ５０は、対物レンズ駆動回路６０、光偏向器駆動回路６１、ポジショナ駆動回路６３、変調回路５１と記録信号生成回路５２で構成される回路、及び、再生信号処理回路５５と復調回路５６で構成される回路を制御する。
【００６９】
本実施形態では、位置誤差信号検出装置は、回折光学素子１７（図２）を用いて、レーザ光源４が出射する出射光から、メインビームと、メインビームの光軸に垂直なＸ軸方向（第１の方向）へメインビームに関して対称に偏向された第１のサブビーム群と、メインビームの光軸及びＸ軸方向に垂直なＹ軸方向（第２の方向）へメインビームに関して対称に偏向された第２のサブビーム群とを生成する。位置誤差信号検出装置は、光検出器１１を用いて、メインビーム、第１のサブビーム群、及び、第２のサブビーム群を、光記録媒体３内の２次元の周期的な凹凸構造を有する反射層１４（図３）に集光した際の反射光を受光する。その後、位置誤差信号検出装置は、誤差信号生成回路５９（図１）で、メインビームの反射光及び第２のサブビーム群の反射光に基づいて、反射層１４上の凹凸構造の凸部に対するメインビームの集光スポットのＸ軸方向の位置ずれを表す面内位置誤差信号ＰＥＸ１（第１の面内位置誤差信号）を生成する。また、メインビームの反射光及び第１のサブビーム群の反射光に基づいて、反射層１４上の凹凸構造の凸部に対するメインビームの集光スポットのＹ軸方向の位置ずれを表す面内位置誤差信号ＰＥＹ１（第２の面内位置誤差信号）を生成する。
【００７０】
本実施形態では、Ｘ軸方向の面内位置誤差信号を、メインビームの反射光と、Ｙ軸方向へメインビームに関して対称に偏向された第２のサブビーム群の反射光とに基づいて生成している。図１４を参照して説明したように、光偏向器７を用いて透過光を偏向したとき、メインビームの反射光を用いた面内位置誤差信号と、第２のサブビーム群の反射光を用いた面内位置誤差信号とには、メインビームの集光スポットの位置に応じて同様の傾向を有するオフセットが生じる。誤差信号生成回路５９が、メインビームの反射光を用いた面内位置誤差信号のオフセットを、第２のサブビーム群の反射光を用いた面内位置誤差信号のオフセットで相殺することで、光偏向器７を用いてメインビーム及びサブビームを偏向したときでも、オフセットを生じることなく、Ｘ軸方向の面内位置誤差信号を生成することができる。Ｙ軸方向についても同様に、Ｙ軸方向の面内位置誤差信号を、メインビームの反射光と、Ｘ軸方向へメインビームに関して対称に偏向された第１のサブビーム群の反射光とに基づいて生成することで、光偏向器７を用いてメインビーム及びサブビームを偏向したときでも、オフセットを生じることなく、Ｙ軸方向の面内位置誤差信号を生成することができる。
【００７１】
また、本実施形態の光学的情報記録再生装置１では、情報の記録再生に際して、位置誤差信号検出装置が生成したＸ軸方向及びＹ軸方向の面内位置誤差信号に基づいて、メインビームの集光スポットをＸ軸方向及びＹ軸方向に制御する。位置誤差信号検出装置は、オフセットを生じることなくＸ軸方向及びＹ軸方向の面内位置誤差信号を生成できるので、そのような面内位置誤差信号を用いることで、集光スポットのＸ軸方向及びＹ軸方向への位置制御の精度を向上することができる。その結果、情報の記録再生に際して、記録再生特性を向上することができる。
【００７２】
図１５は、本発明の位置誤差信号検出装置の第２実施形態を含む光学的情報記録再生装置の第２実施形態を示している。第１実施形態では、使用対象の光記録媒体３の記録層１３及び反射層１４（図３）が２次元の凹凸構造を有し、記録層１３及び反射層１４がビームガイド層として機能した。本実施形態では、ビームガイド層とは別に記録層を有する光記録媒体９９を使用対象とし、位置誤差信号検出装置は、そのような光記録媒体９９における面内位置誤差信号を生成する。また、光学的情報記録再生装置９８は、そのような光記録媒体９９に対する情報の記録・再生を行う。
【００７３】
位置誤差信号検出装置の第２の実施形態は、光学ユニット１００、コントローラ１５０、レーザ駆動回路１５７、増幅回路１５８、及び、誤差信号生成回路１５９とを備える。
光学的情報記録再生装置９８は、位置誤差信号検出装置の第２の実施形態、変調回路１５１、記録信号生成回路１５２、レーザ駆動回路１５３、増幅回路１５４、再生信号処理回路１５５、復調回路１５６、対物レンズ駆動回路１６０、増幅回路１６１、誤差信号生成回路１６２、対物レンズ駆動回路１６３、ポジショナ１６４、ポジショナ駆動回路１６５、リレーレンズ駆動回路１６６、シャッタ駆動回路１６７、及び、光偏向器駆動回路１６８、１６９を有する。光学的情報記録再生装置９８は、３次元記録再生用の光学的情報記録再生装置である。
【００７４】
図１６に、光学ユニット１００を示す。光学ユニット１００は、レーザ光源１０１、凸レンズ１０２、偏光ビームスプリッタ１０３、偏光ビームスプリッタ１０４、ミラー１０５、λ／２板１０６、凸レンズ１０７、凸レンズ１０８、ダイクロイックミラー１０９、λ／４板１１０、対物レンズ１１１、ミラー１１２、シャッタ１１３、偏光ビームスプリッタ１１４、ミラー１１５、凸レンズ１１６、凸レンズ１１７、ミラー１１８、λ／４板１１９、対物レンズ１２０、凸レンズ１２１、光検出器１２２、λ／４板１２３、凸レンズ１２４、光検出器１２５、レーザ光源１２６、凸レンズ１２７、ビームスプリッタ１２８、凸レンズ１２９、円筒レンズ１３０、光検出器１３１、凹レンズ１３２、円筒レンズ１３３、光偏向器１３４、光偏向器１３５、及び、回折光学素子１３６を有する。
【００７５】
光学ユニット１００は、レーザ光源１０１と、レーザ光源１２６とを有している。レーザ光源１０１は、光記録媒体９９に情報を記録し、或いは、光記録媒体９９から情報を再生する際に用いる光を出射する。つまり、レーザ光源１０１は、光記録媒体９９内の記録層に集光する光を出射する。一方、レーザ光源１２６は、光記録媒体９９内のビームガイド層に照射する光を出射する。レーザ光源１２６が出射する光の波長と、レーザ光源１０１が出射する光の波長とは、互いに異なる。レーザ光源１２６は、第１の光源に相当し、レーザ光源１０１は、第２の光源に相当する。光学ユニット１００内の各要素のうち、位置誤差信号装置に関係する部分は、レーザ光源１２６が出射した光を光記録媒体９９内のビームガイド層に集光し、その反射光を光検出器１３１で検出するまでの経路に関係する部分である。
【００７６】
まず、位置誤差信号検出装置に関係する部分について説明する。レーザ光源１２６を出射した光は、凸レンズ１２７を透過し、回折光学素子１３６に入射する。回折光学素子１３６の構成及び動作は、本発明の位置誤差信号検出装置の第１の実施形態における回折光学素子１７の構成及び動作と同じである。すなわち、回折光学素子１３６は、入射光から、透過光（メインビーム）と、透過光の光軸に垂直な第１の方向へ透過光に関して対称に偏向された光（第１のサブビーム群）と、透過光の光軸及び第１の方向に垂直な第２の方向へ透過光に関して対称に偏向された光（第２のサブビーム群）とを生成する。
【００７７】
回折光学素子１３６を透過した０次光（メインビーム）、及び、回折光学素子１３６で回折された回折光（サブビーム）は、ビームスプリッタ１２８に入射し、一部がダイクロイックミラー１０９側に透過する。ダイクロイックミラー１０９は、レーザ光源１２６が出射する光と同じ波長の光を透過する。ダイクロイックミラー１０９を透過した光は、光偏向器１３４に入射する。光偏向器１３４は、２つの電極の間に電気光学素子、液晶などを挟んだ構成であり、入射光を光軸に垂直な面内の２方向へ偏向可能である。光偏向器１３４を透過した光は、λ／４板１１０を透過し、対物レンズ１１１により、光記録媒体９９内に集光される。対物レンズ１１１は、図示しない１軸のアクチュエータに搭載されており、光軸方向へ移動可能である。
【００７８】
光記録媒体９９内に集光された光は、光記録媒体９９内のビームガイド層で反射し、その反射光は、対物レンズ１１１を往路とは逆向きに通る。対物レンズ１１１を逆向きに通った光は、λ／４板１１０を透過し、光偏向器１３４を透過する。光偏向器１３４を透過した光は、ダイクロイックミラー１０９を透過し、ビームスプリッタ１２８で一部が光検出器１３１側へ反射する。
【００７９】
ビームスプリッタ１２８で反射した光は、円筒レンズ１３０と凸レンズ１２９とを透過する。光検出器１３１は、円筒レンズ１３０と凸レンズ１２９の２つの焦線の中間に設置されている。光検出器１３１の構成及び動作は、本発明の位置誤差信号検出装置の第１の実施形態における光検出器１１の構成及び動作と同じである。すなわち、光検出器１３１は、受光部２４ａ〜２４ｌ（図１３）を有し、メインビームに対するビームガイド層からの反射光、第１のサブビーム群に対するビームガイド層からの反射光、及び、第２のサブビーム群に対するビームガイド層からの反射光を受光する。
【００８０】
次に、位置誤差信号検出装置に関係する回路の動作について説明する。レーザ駆動回路１５７は、光学ユニット１００内のレーザ光源１２６を駆動する。レーザ駆動回路１５７は、レーザ光源１２６に一定の電流を供給し、レーザ光源１２６の出射光のパワーを一定に保つ。増幅回路１５８は、光検出器１３１の出力を増幅する。増幅回路１５８は、光検出器１３１の受光部２４ａ〜２４ｌ（図１３）の出力を、それぞれ増幅する。誤差信号生成回路１５９は、受光部２４ａ〜２４ｌの出力に基づいて、光軸方向位置誤差信号ＰＥＺ１（式１）、面内位置誤差信号（ＰＥＸ１（式２）及びＰＥＹ１（式３））を生成する。
【００８１】
次に、光学的情報記録再生装置９８全体について説明する。レーザ光源１０１を出射した光の経路について説明する。レーザ光源１０１を出射した光は、凹レンズ１３２と凸レンズ１０２とで構成されるエキスパンダレンズ系を透過し、ビーム径が拡大される。エキスパンダレンズ系を透過した光は、λ／４板１２３を透過し、直線偏光から円偏光に変換される。λ／４板１２３を透過した光のうち、約５０％が、偏光ビームスプリッタ１０３でＳ偏光成分として反射し、約５０％が、偏光ビームスプリッタ１０３をＰ偏光成分として透過する。
【００８２】
偏光ビームスプリッタ１０３で反射した光は、λ／２板１０６を透過して偏光方向が９０°変化する。λ／２板１０６を透過した光は、偏光ビームスプリッタ１０４へＰ偏光として入射し、ほぼ１００％が透過する。偏光ビームスプリッタ１０４を透過した光は、ミラー１０５で反射し、凸レンズ１０７と凸レンズ１０８とで構成されるリレーレンズ系を透過する。凸レンズ１０８は、１軸のアクチュエータに搭載されており、光軸方向へ移動可能である。
【００８３】
リレーレンズ系を透過した光は、ダイクロイックミラー１０９に入射する。ダイクロイックミラー１０９は、レーザ光源１０１から出射する光と同じ波長の光を反射する。ダイクロイックミラー１０９で反射した光は、光偏向器１３４を透過し、λ／４板１１０を透過して直線偏光から円偏光に変換される。λ／４板１１０を透過した光は、対物レンズ１１１により、光記録媒体９９内に集光される。
【００８４】
一方、偏光ビームスプリッタ１０３を透過した光は、ミラー１１２で反射し、シャッタ１１３に入射する。シャッタ１１３は、入射光を通過させるか、遮断するかを切り替え可能である。シャッタ１１３は、光記録媒体９９への情報の記録時は入射光を通過させ、情報の再生時は入射光を遮断する。
【００８５】
シャッタ１１３を通過した光は、偏光ビームスプリッタ１１４へＰ偏光として入射してほぼ１００％が透過する。偏光ビームスプリッタ１１４を透過した光は、ミラー１１５で反射し、凸レンズ１１６と凸レンズ１１７とで構成されるリレーレンズ系を透過する。凸レンズ１１７は、１軸のアクチュエータに搭載されており、光軸方向へ移動可能である。
【００８６】
リレーレンズ系を透過した光は、ミラー１１８で反射し、光偏向器１３５を透過する。光偏向器１３５は図示しない２つの電極の間に電気光学結晶、液晶などを挟んだ構成であり、入射光を光軸に垂直な面内の２方向へ偏向可能である。光偏向器１３５を透過した光は、λ／４板１１９を透過して直線偏光から円偏光へ変換される。λ／４板１１９を透過した光は、対物レンズ１２０により光記録媒体９９内に集光される。対物レンズ１２０は、１軸のアクチュエータに搭載されており、光軸方向へ移動可能である。
【００８７】
光記録媒体９９への情報記録時は、シャッタ１１３は入射光を透過させるので、光記録媒体９９には、偏光ビームスプリッタ１０３で反射した光と、透過した光との双方が対向して照射されることになる。偏光ビームスプリッタ１０３で反射し、対物レンズ１１１により光記録媒体９９内に集光された光と、偏光ビームスプリッタ１０３を透過し、対物レンズ１２０により光記録媒体９９内に集光された光とは、光記録媒体９９内の同一の位置に集光されて干渉し、集光位置に微小な回折格子が形成される。
【００８８】
図１７に、光記録媒体９９の断面を示す。光記録媒体９９は、保護層１３９、波長選択層１４０、記録層１４１、及び、保護層１４２をこの順に有する。保護層１３９、１４２の材料には、例えばガラスやプラスチックなどを用いることができる。波長選択層１４０の材料には、例えば誘電体多層膜などを用いることができる。記録層１４１の材料には、例えばフォトポリマを用いることができる。保護層１３９、１４２、波長選択層１４０、記録層１４１の材料は、上記したものには限定されない。
【００８９】
波長選択層１４０は、レーザ光源１２６が出射する光と同じ波長の光を反射し、レーザ光源１０１が出射する光と同じ波長の光を透過させる。保護層１３９の波長選択層１４０側の面には、面内位置誤差信号を検出するための凹凸構造が設けられている。この凹凸構造は、図１９に示すものと同じである。波長選択層１４０は、ビームガイド層であり、保護層１３９に設けられている凹凸構造と同じ凹凸構造を有する。
【００９０】
図１７にて、ビーム１４５は、レーザ光源１２６から出射し、対物レンズ１１１により集光された光を表している。ビーム１４５は、波長選択層１４０上に集光される。波長選択層１４０上に集光されたビーム１４５は、波長選択層１４０で反射する。この反射光は、最終的に、光検出器１３１の受光部で受光される。
【００９１】
ビーム１４３は、レーザ光源１０１が出射した光のうち、偏光ビームスプリッタ１０３で反射し、対物レンズ１１１により集光された光を表している。また、ビーム１４４は、レーザ光源１０１が出射した光のうち、偏光ビームスプリッタ１０３を透過し、対物レンズ１２０により集光された光を表している。
【００９２】
光記録媒体９９への情報記録時には、ビーム１４３とビーム１４４とが、記録層１４１内に照射される。ビーム１４３とビーム１４４は、記録層１４１内の同一の位置に集光され、集光位置に回折格子が形成される。
【００９３】
光記録媒体９９からの情報再生時は、シャッタ１１３が偏光ビームスプリッタ１０３を透過した光を遮断するので、２つのビームのうち、ビーム１４４は存在しない。つまり、記録層１４１には、ビーム１４３とビーム１４４のうち、ビーム１４３のみが照射される。ビーム１４３は、情報再生時には、記録層１４１内に形成された回折格子に集光される。回折格子に集光された光は、一部が反射し、対物レンズ１１１を逆向きに通る。
【００９４】
図１６に戻り、対物レンズ１１１を逆向きに通った回折格子からの反射光は、λ／４板１１０を透過して円偏光から直線偏光に変換される。λ／４板１１０を透過した光は、光偏向器１３４を透過し、ダイクロイックミラー１０９で反射する。ダイクロイックミラー１０９で反射した光は、凸レンズ１０８と凸レンズ１０７とで構成されるリレーレンズ系を透過する。
【００９５】
リレーレンズ系を透過した光は、ミラー１０５で反射し、偏光ビームスプリッタ１０４へＳ偏光として入射しほぼ１００％が反射する。偏光ビームスプリッタ１０４で反射した光は、凸レンズ１２１を透過し、光検出器１２２の受光部で受光される。光検出器１２２は、第２の光源であるレーザ光源１０１が出射する光を光記録媒体９９内に集光した際の光記録媒体９９からの反射光を受光する第２の光検出器に相当する。光記録媒体９９からの再生信号（ＲＦ２）は、光検出器１２２の受光部での受光量から得られる。
【００９６】
光偏向器１３４及び１３５は、それぞれ、偏光ビームスプリッタ１０３で反射した光、及び、偏光ビームスプリッタ１０３を通過した光を偏向し、光記録媒体９９内の集光スポットの位置を、光記録媒体９９の面内２方向へ移動させる。また、リレーレンズ系は、凸レンズ１０８及び凸レンズ１１７の位置を光軸方向に移動することで、それぞれ、偏光ビームスプリッタ１０３で反射した光、及び、偏光ビームスプリッタ１０３を通過した光の光記録媒体９９内の集光スポットの位置を光記録媒体９９の厚み方向へ移動させる。このような制御を行うことで、光記録媒体９９の面内２方向だけでなく、厚み方向にも多層に回折格子のパターを形成することができ、３次元の記録再生が可能になる。
【００９７】
情報記録時に、対物レンズ１１１により光記録媒体９９内に集光された光（図１７のビーム１４３）は、光記録媒体９９を対物レンズ１２０側に透過する。光記録媒体９９を透過した光は、対物レンズ１２０を逆向きに通り、λ／４板１１９を透過して円偏光から直線偏光に変換される。λ／４板１１９を透過した光は、光偏向器１３５を透過する。光偏向器１３５を透過した光は、ミラー１１８で反射し、凸レンズ１１７と凸レンズ１１６とで構成されるリレーレンズ系を透過する。
【００９８】
リレーレンズ系を透過した光は、ミラー１１５で反射し、偏光ビームスプリッタ１１４へＳ偏光として入射しほぼ１００％が反射する。偏光ビームスプリッタ１１４で反射した光は、円筒レンズ１３３及び凸レンズ１２４を透過する。光検出器１２５は、円筒レンズ１３３と凸レンズ１２４の２つの焦線の中間に設置されている。円筒レンズ１３３及び凸レンズ１２４を透過した光は、光検出器１２５の受光部で受光される。
【００９９】
図１８は、光検出器１２５の受光部と、光検出器１２５上の光スポットの配置とを示している。光スポット１４７は、対物レンズ１１１側から入射するビーム１４３の対物レンズ１２０側への透過光の光検出器１２５上での光スポットである。光検出器の受光部は、光軸を通るＸ軸に平行な分割線、及び、Ｙ軸に平行な分割線で４つに分割された受光部１４６ａ〜１４６ｄを有する。光スポット１４７は、４分割された受光部１４６ａ〜１４６ｄで受光される。
【０１００】
光記録媒体９９内で、ビーム１４３の集光スポットと、ビーム１４４の集光スポットとに光軸方向の位置ずれが生じると、光検出器１２５上の光スポット１４７の形状が変化する。これは、円筒レンズ１３３の作用によるものである。集光スポットの光軸方向の位置ずれは、対物レンズ１１１と対物レンズ１２０との間隔の変化に伴って発生する。また、集光スポットの光軸方向の位置ずれは、リレーレンズ系における２つの凸レンズの間隔の変化に伴って発生する。すなわち、凸レンズ１０７と凸レンズ１０８との間隔の変化、又は、凸レンズ１１６と凸レンズ１１７との間隔の変化に伴って発生する。
【０１０１】
また、光記録媒体９９内で、ビーム１４３の集光スポットと、ビーム１４４の集光スポットとの間に、面内のＸ軸方向又はＹ軸方向の位置ずれが生じると、光検出器１２５上の光スポット１４７は、それぞれ縦方向又は横方向へ移動する。これは、円筒レンズ１３３の作用によるものである。このＸ軸方向又はＹ軸方向の位置ずれは、対物レンズ１１１と対物レンズ１２０とのディセンタに伴って発生する。また、集光スポットのＸ軸方向又はＹ軸方向の位置ずれは、リレーレンズ系における２つの凸レンズのディセンタに伴って発生する。すなわち、凸レンズ１０７と凸レンズ１０８とのディセンタ、又は、凸レンズ１１６と凸レンズ１１７とのディセンタに伴って発生する。
【０１０２】
光検出器１２５の受光部１４６ａ〜１４６ｄからの出力電圧を、それぞれＶ１４６ａ〜Ｖ１４６ｄとする。このとき、ビーム１４３の集光スポットに対するビーム１４４の集光スポットの光軸方向の位置ずれを表す相対光軸方向位置誤差信号（ＰＥＺ２）は、
ＰＥＺ２＝（Ｖ１４６ａ＋Ｖ１４６ｃ）−（Ｖ１４６ｂ＋Ｖ１４６ｄ）
の演算から得られる。また、ビーム１４３の集光スポットに対するビーム１４４の集光スポットの、Ｘ軸方向の位置ずれを表す相対面内位置誤差信号（ＰＥＸ２）と、Ｙ軸方向の位置ずれを表す相対面内位置誤差信号（ＰＥＹ２）とは、それぞれ
ＰＥＸ２＝（Ｖ１４６ａ＋Ｖ１４６ｄ）−（Ｖ１４６ｂ＋Ｖ１４６ｃ）
ＰＥＹ２＝（Ｖ１４６ａ＋Ｖ１４６ｂ）−（Ｖ１４６ｃ＋Ｖ１４６ｄ）
の演算から得られる。
【０１０３】
次に、光学的情報記録再生装置９８に関係する回路の動作について説明する。光記録媒体９９は、ポジショナ１６４に搭載される。ポジショナ駆動回路１６５は、ポジショナを駆動する。光偏向器駆動回路１６８は、光学ユニット１００（図１６）内の光偏向器１３４を駆動する。光偏向器１３４及びポジショナ１６４は、面内集光スポット移動手段に相当する。光偏向器駆動回路１６８及びポジショナ駆動回路１６５は、面内集光スポット移動手段駆動回路に相当する。対物レンズ駆動回路１６０は、対物レンズ１１１を搭載するアクチュエータを駆動する。
【０１０４】
対物レンズ駆動回路１６０は、対物レンズ１１１を搭載するアクチュエータに、光軸方向位置誤差信号ＰＥＺ１に応じた電流を供給する。対物レンズ駆動回路１６０は、光軸方向位置誤差信号ＰＥＺ１に応じてアクチュエータを駆動し、対物レンズ１１１が光記録媒体９９内に集光する集光スポット（図１７のビーム１４５の集光スポット）にデフォーカスが生じないように、対物レンズ１１１を光軸方向へ駆動する。
【０１０５】
光偏向器駆動回路１６８は、面内位置誤差信号ＰＥＸ１及び面内位置誤差信号ＰＥＹ１に応じた電圧を光偏向器１３４の電極へ供給する。光偏向器駆動回路１６８は、面内位置誤差信号ＰＥＸ１及び面内位置誤差信号ＰＥＹに応じて光偏向器１３４を駆動し、光記録媒体９９に照射されるメインビームの集光スポットが、領域群２４０（図１９）を含む複数の領域のうち、任意の領域の中心に位置するように、入射光をＸ軸方向及びＹ軸方向へ偏向させる。
【０１０６】
ポジショナ駆動回路１６５は、光記録媒体９９の面内でメインビームの集光スポットの位置を変更する際に、ポジショナ１６４が有するモータへ電流を供給し、光記録媒体９９をＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動させる。ポジショナ駆動回路１６５は、この動作を、面内位置誤差信号ＰＥＸ１及び面内位置誤差信号ＰＥＹ１に基づいて、目標位置までのＸ軸方向及びＹ軸方向の移動量を検出しながら行う。
【０１０７】
レーザ駆動回路１５３は、光学ユニット１００内のレーザ光源１０１を駆動する。増幅回路１５４は、光検出器１２２の出力を増幅する。シャッタ駆動回路１６７は、光学ユニット１００内のシャッタ１１３を駆動する。シャッタ駆動回路１６７は、シャッタ１１３が有するモータへ供給する電流を制御し、シャッタ１１３の開閉を制御する。シャッタ駆動回路１６７は、光記録媒体９９への情報記録時は、シャッタ１１３を開き、シャッタ１１３の入射光を透過させる。シャッタ駆動回路１６７は、光記録媒体９９からの情報再生時は、シャッタ１１３を閉じ、シャッタ１１３の入射光を遮断する。
【０１０８】
変調回路１５１は、光記録媒体９９への情報の記録時に、記録データとして外部から入力された信号を所定の変調規則に従って変調する。記録信号生成回路１５２は、変調回路１５１で変調された信号に基づいて、レーザ光源１０１を駆動するための記録信号を生成する。レーザ駆動回路１５３は、光記録媒体９９への情報の記録時には、記録信号生成回路１５２で生成された記録信号に基づいて、レーザ光源１０１へ記録信号に応じた電流を供給しレーザ光源１０１を駆動する。変調回路１５１、記録信号生成回路１５２、及び、レーザ駆動回路１５３は、記録回路に相当する。
【０１０９】
レーザ駆動回路１５３は、光記録媒体９９からの情報の再生時には、レーザ光源１０１からの出射光のパワーが一定になるように、レーザ光源１０１へ一定の電流を供給してレーザ光源１０１を駆動する。増幅回路１５４は、光記録媒体９９からの情報の再生時に、光学ユニット１００内の光検出器１２２の受光部から出力される電圧信号を増幅する。再生信号処理回路１５５は、増幅回路１５４で増幅された電圧信号に基づいて、再生信号（ＲＦ２）の生成、波形等化、２値化を行う。復調回路１５６は、再生信号処理回路１５５で２値化された信号を所定の復調規則に従って復調し、再生データとして外部へ出力する。増幅回路１５４、再生信号処理回路１５５、及び、復調回路１５６は、再生回路に相当する。
【０１１０】
対物レンズ駆動回路１６３は、光学ユニット１００内の対物レンズ１２０を搭載するアクチュエータを駆動する。光偏向器駆動回路１６９は、光偏向器１３５を駆動する。リレーレンズ駆動回路１６６は、凸レンズ１０８及び凸レンズ１１７を搭載するアクチュエータを駆動する。リレーレンズ駆動回路１６６は、ビーム１４３、１４４の集光スポットの光記録媒体９９の厚み方向の位置を変更する際に、凸レンズ１０８及び凸レンズ１１７を搭載するアクチュエータにそれぞれ電流を供給し、凸レンズ１０８及び凸レンズ１１７をそれぞれ光軸方向に移動させる。
【０１１１】
増幅回路１６１は、光学ユニット１００内の光検出器１２５の出力を増幅する。増幅回路１６１は、光検出器１２５の４つの受光部１４６ａ〜１４６ｄ（図１８）の出力のそれぞれを増幅する。増幅回路１６１は、光記録媒体９９への情報記録時に、光検出器１２５の各受光部が出力する電圧信号を増幅する。誤差信号生成回路１６２は、光検出器１２５の各受光部の出力に基づいて、相対光軸方向位置誤差信号ＰＥＺ２、Ｘ軸方向の相対面内位置誤差信号ＰＥＸ２、及び、Ｙ軸方向の相対面内位置誤差信号ＰＥＹ２を生成する。
【０１１２】
対物レンズ駆動回路１６３は、対物レンズ１２０を搭載するアクチュエータに、相対光軸方向位置誤差信号ＰＥＺ２に応じた電流を供給する。対物レンズ駆動回路１６３は、光軸方向位置誤差信号ＰＥＺ２に応じてアクチュエータを駆動し、光記録媒体９９内のビーム１４３の集光スポットとビーム１４４の集光スポットとの光軸方向の位置が一致するように、対物レンズ１２０を光軸方向へ駆動する。
【０１１３】
光偏向器駆動回路１６９は、光偏向器１３５の電極に、相対面内位置誤差信号ＰＥＸ２及び相対面内位置誤差信号ＰＥＹ２に応じた電圧を供給する。光偏向器駆動回路１６９は、相対面内位置誤差信号ＰＥＸ２及び相対面内位置誤差信号ＰＥＹ２に応じた電圧を光偏向器１３５の電極に供給し、光記録媒体９９内のビーム１４３の集光スポットとビーム１４４の集光スポットとの面内のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置が一致するように、入射光をＸ軸方向及びＹ軸方向へ偏向する。
【０１１４】
コントローラ１５０は、全体の制御を行う。コントローラ１５０は、面内位置誤差信号の生成に関し、レーザ駆動回路１５７、増幅回路１５８と誤差信号生成回路１５９とで構成される回路を制御する。また、コントローラ１５０は、情報の記録再生に関し、変調回路１５１と記録信号生成回路１５２とレーザ駆動回路１５３とで構成される回路（記録回路）、増幅回路１５４と再生信号処理回路１５５と復調回路１５６とで構成される回路（再生回路）、シャッタ駆動回路１６７、増幅回路１６１と誤差信号生成回路１６２とで構成される回路、対物レンズ駆動回路１６０、光偏向器駆動回路１６８、対物レンズ駆動回路１６３、光偏向器駆動回路１６９、リレーレンズ駆動回路１６６、及び、ポジショナ駆動回路１６５を制御する。
【０１１５】
本実施形態では、光記録媒体９９は、ビームガイド層とは別に記録層１４１（図１７）を有している。また、光学的情報記録再生装置９８は、ビームガイド層上に集光する光とは別に、記録層１４１に集光すべき光を出射するレーザ光源１０１と、レーザ光源１０１の出射光に対する記録層１４１からの反射光を受光する光検出器１２２を有している。再生回路は、光検出器１２２が出力する記録層１４１からの反射光に応じた信号に基づいて再生信号を生成し、記録回路は、記録データに応じて、レーザ光源１０１を駆動する。本実施形態においても、第１実施形態と同様に、オフセットを生じることなく、面内位置誤差信号を生成することができる。また、本実施形態で用いる光記録媒体９９は、面内方向に加えて、光記録媒体９９の厚み方向にも情報を記録できるので、記録密度を向上できるという効果もある。
【０１１６】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の位置誤差信号検出装置、光学的情報記録再生装置、位置誤差信号検出方法、及び、光学的情報記録再生方法は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１１７】
１：光学的情報記録再生装置
２：光学ユニット
３：光記録媒体
４：レーザ光源
５：凸レンズ
６：ビームスプリッタ
７：光偏向器
８：対物レンズ
９：円筒レンズ
１０：凸レンズ
１１：光検出器
１２：保護層
１３：記録層
１４：反射層
１５：保護層
１６：ビーム
１７、１７ａ〜１７ｆ：回折光学素子
１８ａ〜１８ｄ：領域
２２：光スポット
２３ａ〜２３ｄ：光スポット
２４ａ〜２４ｌ：受光部
２５ａ〜２５ｅ：面内位置誤差信号
５０：コントローラ
５１：変調回路
５２：記録信号生成回路
５３：レーザ駆動回路
５４：増幅回路
５５：再生信号処理回路
５６：復調回路
５９：誤差信号生成回路
６０：対物レンズ駆動回路
６１：光偏向器駆動回路
６２：ポジショナ
６３：ポジショナ駆動回路
９８：光学的情報記録再生装置
９９：光記録媒体
１００：光学ユニット
１０１：レーザ光源
１０２：凸レンズ
１０３：偏光ビームスプリッタ
１０４：偏光ビームスプリッタ
１０５：ミラー
１０６：λ／２板
１０７：凸レンズ
１０８：凸レンズ
１０９：ダイクロイックミラー
１１０：λ／４板
１１１：対物レンズ
１１２：ミラー
１１３：シャッタ
１１４：偏光ビームスプリッタ
１１５：ミラー
１１６：凸レンズ
１１７：凸レンズ
１１８：ミラー
１１９：λ／４板
１２０：対物レンズ
１２１：凸レンズ
１２２：光検出器
１２３：λ／４板
１２４：凸レンズ
１２５：光検出器
１２６：レーザ光源
１２７：凸レンズ
１２８：ビームスプリッタ
１２９：凸レンズ
１３０：円筒レンズ
１３１：光検出器
１３２：凹レンズ
１３３：円筒レンズ
１３４：光偏向器
１３５：光偏向器
１３６：回折光学素子
１３９：保護層
１４０：波長選択層
１４１：記録層
１４２：保護層
１４３：ビーム
１４４：ビーム
１４５：ビーム
１４６ａ〜１４６ｄ：受光部
１４７：光スポット
１５０：コントローラ
１５１：変調回路
１５２：記録信号生成回路
１５３：レーザ駆動回路
１５４：増幅回路
１５５：再生信号処理回路
１５６：復調回路
１５７：レーザ駆動回路
１５８：増幅回路
１５９：誤差信号生成回路
１６０：対物レンズ駆動回路
１６１：増幅回路
１６２：誤差信号生成回路
１６３：対物レンズ駆動回路
１６４：ポジショナ
１６５：ポジショナ駆動回路
１６６：リレーレンズ駆動回路
１６７：シャッタ駆動回路
１６８：光偏向器駆動回路
１６９：光偏向器駆動回路
２０２：反射層
２４０：領域群
２４１：領域群
２４２：領域群
２４３：領域群
３１８：光検出器
３２８ａ〜３２８ｄ：受光部
３３０：光スポット
３３３ａ〜３３３ｄ：領域
３１８：集光スポット
３１９ａ〜３１９ｄ：集光スポット
３２０：集光スポット
３２１ａ〜３２１ｄ：集光スポット
３４０ａ、３４０ｂ：領域群
３４１ａ、３４１ｂ：領域群
３４２ａ、３４２ｂ：領域群
３４３ａ、３４３ｂ：領域群
４４０ａ、４４０ｂ：領域群
４４１ａ、４４１ｂ：領域群
４４２ａ、４４２ｂ：領域群
４４３ａ、４４３ｂ：領域群
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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