(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の情報記録層を有する光ディスクに情報を記録又は再生するための光ピックアップであって、
所定の偏光状態の光を出射する光源と、
前記光ディスクの表面に平行な平面部を有するソリッドイマージョンレンズを含み、前記光を集光させる集光レンズ群と、
前記集光レンズ群により集光された前記光の前記光ディスクからの反射光を集光させる第１の集光部と、
前記第１の集光部によって集光された前記光ディスクからの反射光の光量を検出することにより、再生信号及びフォーカスエラー信号の少なくとも一方を検出する第１の光検出器と、
前記集光レンズ群により集光された前記光の前記ソリッドイマージョンレンズの前記平面部からの反射光を集光させる第２の集光部と、
前記第２の集光部によって集光された前記ソリッドイマージョンレンズの前記平面部からの反射光の光量を検出することにより、前記光ディスクの表面と前記ソリッドイマージョンレンズの前記平面部との間隔に応じたギャップエラー信号を検出する第２の光検出器とを備え、
前記第１の光検出器の受光面のサイズは、前記第１の集光部によって集光された前記光ディスクからの反射光の前記第１の光検出器の受光面と同一平面における直径よりも小さく、
前記第１の光検出器の各辺の長さと前記第２の光検出器の各辺の長さとは等しく、
前記集光レンズ群と前記第１の集光部とを含む第１の光学系の光学倍率Ｍと、前記集光レンズ群と前記第２の集光部とを含む第２の光学系の光学倍率ｍとは、Ｍ＞ｍを満たすことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２】
前記複数の情報記録層のうちの所定の情報記録層に前記光が集光された場合に、前記所定の情報記録層と隣り合う情報記録層からの反射光の前記第１の光検出器上の光スポットの面積が、前記第１の光検出器の受光面の面積の３倍以上となるように、前記第１の光学系の光学倍率Ｍが決定されることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項３】
前記集光レンズ群の開口数が、１．５以上であるとき、前記第１の光学系の光学倍率Ｍは、Ｍ≧３０を満たすことを特徴とする請求項１又は２記載の光ピックアップ。
【請求項４】
前記複数の情報記録層のうちのいずれの情報記録層に前記光を集光した場合であっても、前記第２の光検出器上の光スポットの面積が、前記第２の光検出器の受光面の面積以下となるように、前記第２の光学系の光学倍率ｍが決定される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。
【請求項５】
前記集光レンズ群の開口数が、２．０以下であるとき、前記第２の光学系の光学倍率ｍは、ｍ≦１０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。
【請求項６】
前記光源から出射された前記光の光路上に配置され、前記光源から出射された前記光を透過させ、前記ソリッドイマージョンレンズの前記平面部からの反射光を前記第２の光検出器に向けて反射させる第１の光路分割部と、
前記第１の光路分割部を透過した前記光の光路上に配置され、前記第１の光路分割部を透過した前記光を透過させ、前記光ディスクからの反射光を前記第１の光検出器に向けて反射させる第２の光路分割部と、
前記第２の光路分割部を透過した前記光の光路上に配置される４分の１波長板とをさらに備え、
前記集光レンズ群は、前記４分の１波長板を透過した前記光の光路上に配置され、
前記第１の集光部は、前記第２の光路分割部によって反射された前記光ディスクからの反射光の光路上に配置され、
前記第２の集光部は、前記第１の光路分割部によって反射された前記ソリッドイマージョンレンズの前記平面部からの反射光の光路上に配置されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光ピックアップ。
【請求項７】
前記第２の光路分割部は、前記光源から出射される光と平行な偏光成分の光を反射し、
前記第１の光路分割部は、前記光源から出射される光と直交する偏光成分の光を反射することを特徴とする請求項６記載の光ピックアップ。
【請求項８】
前記光源から出射された光の光路上に配置され、前記光源から出射された前記光を透過させ、前記ソリッドイマージョンレンズの前記平面部からの反射光と前記光ディスクからの反射光とを含む混合光を反射させる光路分割部と、
前記光路分割部によって反射された前記混合光の光路上に配置され、前記光路分割部によって反射された前記混合光を、前記ソリッドイマージョンレンズの前記平面部からの反射光と、前記光ディスクからの反射光とに分離する偏光分離素子とをさらに備え、
前記集光レンズ群は、前記光路分割部を透過した前記光の光路上に配置され、
前記第１の集光部は、前記偏光分離素子によって分離された前記光ディスクからの反射光を前記第１の光検出器に集光させるとともに、前記偏光分離素子によって分離された前記ソリッドイマージョンレンズの前記平面部からの反射光を前記第２の光検出器に集光させる第１の集光レンズを含み、
前記第２の集光部は、前記第１の集光レンズと、前記第１の集光レンズによって集光された前記ソリッドイマージョンレンズの前記平面部からの反射光を前記第２の光検出器にさらに集光させる第２の集光レンズとを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光ピックアップ。
【請求項９】
前記光源から出射された前記光の光路上に配置され、前記光源から出射された前記光を透過させ、前記ソリッドイマージョンレンズの前記平面部からの反射光と前記光ディスクからの反射光とを含む混合光を反射させる光路分割部と、
前記光路分割部によって反射された前記混合光の光路上に配置され、前記光路分割部によって反射された前記混合光を、前記ソリッドイマージョンレンズの前記平面部からの反射光と、前記光ディスクからの反射光とに分離する偏光分離素子とをさらに備え、
前記集光レンズ群は、前記光路分割部を透過した前記光の光路上に配置され、
前記第１の集光部は、前記偏光分離素子によって分離された前記光ディスクからの反射光を前記第１の光検出器に集光させるとともに、前記偏光分離素子によって分離された前記ソリッドイマージョンレンズの前記平面部からの反射光を前記第２の光検出器に集光させる第３の集光レンズと、前記第３の集光レンズにより集光された前記光ディスクからの反射光を前記第１の光検出器にさらに集光又は発散させる第４の集光レンズとを含み、
前記第２の集光部は、前記第３の集光レンズを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光ピックアップ。
【請求項１０】
前記偏光分離素子は、ウォラストンプリズム及び偏光ホログラムのいずれか一方を含むことを特徴とする、請求項８又は９記載の光ピックアップ。
【請求項１１】
前記光路分割部は、ビームスプリッタを含むことを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の光ピックアップ。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の光ピックアップと、
前記光ディスク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電気信号に基づいて、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ディスクドライブ装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の光ディスクドライブ装置と、
前記光ディスクドライブ装置によって前記光ディスクへ記録するための情報を処理する情報処理部とを備えることを特徴とする光情報記録装置。
【請求項１４】
請求項１２記載の光ディスクドライブ装置と、
前記光ディスクドライブ装置によって前記光ディスクから再生された情報を処理する情報処理部とを備えることを特徴とする光情報再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の情報記録層を有する光情報媒体に情報を記録又は再生するための光ピックアップ、当該光ピックアップを備える光ディスクドライブ装置、当該光ディスクドライブ装置を備える光情報記録装置、及び当該光ディスクドライブ装置を備える光情報再生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、ハイビジョン放送の普及や、動画又は静止画などのデータをデジタル情報として記録媒体に記録又は再生する技術の発達に伴い、最近では一般的となっているＤＶＤ又はＣＤなどの光ディスクよりもさらに大容量の情報を記録又は再生することが可能なＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ  ｄｉｓｃ）が普及しつつある。【０００３】
また、ハイビジョン映像のさらなる高精細化や、３次元立体映像の記録又は再生などを実現するために、ＢＤよりもさらに大容量の情報を記録又は再生する光情報記録再生システムが要望されている。【０００４】
現在、記録媒体に対して光学的に情報信号を記録又は再生する光記録再生技術としては、光学記録媒体である光ディスク上に再生用レーザ光を集光し、その反射光をモニターすることにより、光ディスクに記録されていた情報信号を読み出す方式が一般的である。【０００５】
また、光ディスクに情報信号を記録する場合、又は光ディスクに記録されている情報信号を消去する場合には、所定のレーザパワーとした記録用レーザ光又は消去用レーザ光を光ディスクの所望位置に集光させ、記録用レーザ光又は消去用レーザ光の照射により、光ディスクの情報記録層上の記録又は消去の対象とされている領域の温度を上昇させ、情報信号の記録又は消去が行われる。【０００６】
従来の光記録再生技術においては、光ディスクに記録されるデータの密度は、光ディスクの記録面に集光されるレーザ光の光スポット径に依存し、レーザ光の光スポット径が小さいほど高密度にデータの記録又は再生が可能となる。【０００７】
対物レンズにより集光されるレーザ光の最小光スポット径は、レーザ光の波長に比例し、対物レンズの開口数に反比例する特性を有している。したがって、レーザ光の光スポット径を小さくすることにより記録密度を高密度化するために、光源の短波長化及び対物レンズの高開口数化が行われている。【０００８】
対物レンズの開口数をＮＡとし、集光される光の入射角度をθとし、光が集光される媒質の屈折率をｎとすると、開口数は、ＮＡ＝ｎ×ｓｉｎθで表すことができる。この式により、屈折率ｎが１である空気中に集束経路を設けた場合に開口数ＮＡを１よりも高くすることは実質的に不可能であることが示される。【０００９】
近年、この開口数の限界を超える技術として、ソリッドイマージョンレンズ（Ｓｏｌｉｄ  Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ  Ｌｅｎｓ）を用いた、ニアフィールド光記録再生方式の光ピックアップが提案されている。【００１０】
ソリッドイマージョンレンズは、球面部及び平面部を有し、平面部が球の一部をなす形状に形成され、光情報媒体の表面に平面部を極めて近接させて配置させる。ソリッドイマージョンレンズと光ディスクとの境界面においては、エバネッセント波が透過し、このエバネッセント波が光ディスクの情報記録層に到達する。【００１１】
このような、開口数が１を超える場合においては、空気層の厚さを十分薄くするような制御を行わないと、光ディスクの情報記録層に集光されるレーザ光の強度の低下により、記録精度又は再生精度は劣化する。すなわち、例えば、上述したように、ソリッドイマージョンレンズと光ディスクとの間の間隔を１００ｎｍ以下、望ましくは５０ｎｍ程度以下としないと、記録精度又は再生精度は劣化する。【００１２】
そこで、このような高精度にソリッドイマージョンレンズと光ディスクとの間のギャップを制御する方法が、特許文献１に示されている。【００１３】
以下、特許文献１に示された光ピックアップについて図１３を参照して説明する。図１３は、従来の光ピックアップの構成を示す図である。【００１４】
従来の光ピックアップは、図１３に示すように、球面部と光情報媒体１０８の表面に平行な平面部とを有するソリッドイマージョンレンズ１０１を備えて構成される。【００１５】
ソリッドイマージョンレンズ１０１は、例えば半球状であり、球の半径とほぼ等しい厚みを有している。ソリッドイマージョンレンズ１０１の平面部と光情報媒体１０８の表面との間の距離（ギャップ）は、サーボ機構によって、光源となる半導体レーザ１０３の発光波長の１０分の１程度の距離に維持される。【００１６】
従来の光ピックアップにおいては、半導体レーザ１０３より発せられ光情報媒体１０８により反射された反射光（戻り光）のうち、光情報媒体１０８の表面とソリッドイマージョンレンズ１０１の平面部との間の距離が０であるときの反射光の偏光状態に対し直交する偏光状態の成分を検出することによって、光情報媒体１０８の表面とソリッドイマージョンレンズ１０１の平面部との間の距離に対応したギャップエラー信号が得られるようになっている。【００１７】
すなわち、従来の光ピックアップにおいては、半導体レーザ１０３から発せられた光束は、コリメータレンズ１０４によって平行光束に変換されて、ビームスプリッタ１０５に入射する。【００１８】
半導体レーザ１０３から発せられた光束は、ビームスプリッタ１０５を透過し、続いて、偏光ビームスプリッタ１０６に入射する。半導体レーザ１０３から発せられた光束は、偏光ビームスプリッタ１０６の反射面に対してＰ偏光となっている。Ｐ偏光の光束は、反射面を透過して、偏光ビームスプリッタ１０６を透過する。【００１９】
偏光ビームスプリッタ１０６を透過した光束は、結晶軸が入射偏光方向に対して４５°傾けられて配置された４分の１波長板１０７を透過して直線偏光から円偏光に変換されて、対物レンズ１０２に入射される。対物レンズ１０２は、入射された平行光束を収束させて、ソリッドイマージョンレンズ１０１に入射させる。ソリッドイマージョンレンズ１０１においては、光情報媒体１０８の表面に平行に近接された平面部の近傍に集光点が形成される。ソリッドイマージョンレンズ１０１の屈折率は、例えば、１．８である。【００２０】
このように集光された光束は、エバネッセント波として、光情報媒体１０８の情報記録層上に集光される。この場合、対物レンズ１０２の開口数は、例えば、１．３６程度となる。【００２１】
図１３に示した光ピックアップは、記録ピット（凹凸マーク）により情報信号が記録された光情報媒体又は相変化を利用して情報信号が記録された光情報媒体から情報信号を再生する。すなわち、光情報媒体１０８の情報記録層上に集光された光束は、情報記録層上における記録ピットの有無等によって異なる反射の仕方をして、対物レンズ１０２及び４分の１波長板１０７を経て、偏光ビームスプリッタ１０６に戻ってくる。【００２２】
光情報媒体１０８によって反射されて対物レンズ１０２側に戻ってきた光束は、４分の１波長板１０７を透過することにより、円偏光から直線偏光に変換される。このときの偏光方向は、半導体レーザ１０３から出射された光束の偏光方向に対して直交する方向となっている。したがって、光情報媒体１０８に反射されて４分の１波長板１０７を透過した光束は、偏光ビームスプリッタ１０６の反射面に対してＳ偏光となっている。Ｓ偏光の反射光は、偏光ビームスプリッタ１０６の反射面により反射され、半導体レーザ１０３に戻る光路から外れて、光情報媒体１０８からの再生信号を得るための第１のディテクタ１０９に受光される。【００２３】
従来の光ピックアップにおいて、ビームスプリッタ１０５と偏光ビームスプリッタ１０６との間の光軸に垂直な面１１１においては、半導体レーザ１０３から発せられた光束は、半導体レーザ１０３と同じ方向の電界成分のみ有する直線偏光となっている。【００２４】
ソリッドイマージョンレンズ１０１の平面部が光情報媒体１０８の表面に密着している状態においては、ほぼすべての反射光が、４分の１波長板１０７を往復する事によって偏光方向が９０°回転された光となっている。そのため、第１のディテクタ１０９の直前の面１１２、すなわち偏光ビームスプリッタ１０６と第１のディテクタ１０９との間の光軸に垂直な面１１２においては、半導体レーザ１０３からの出射光に略等しい分布の光束が入射される。このとき、ビームスプリッタ１０５と偏光ビームスプリッタ１０６との間の面１１１においては、光情報媒体１０８からの反射光はほとんど戻ってこない。【００２５】
そして、ソリッドイマージョンレンズ１０１の平面部が光情報媒体１０８の表面から離間した状態においては、ソリッドイマージョンレンズ１０１の平面部の近傍で集光される光のうち、平面部の臨界角を越える角度で入射する光、すなわち開口数が１より大きい光（ｎ×ｓｉｎθ＞１、ｎ：ソリッドイマージョンレンズの屈折率、θ：集光される光の入射角度）は平面部で反射される。【００２６】
このように、ソリッドイマージョンレンズ１０１の平面部で反射される光は、全反射されるときに偏光方向が回転する。そして、ソリッドイマージョンレンズ１０１の平面部で全反射された光は、上述のようにソリッドイマージョンレンズ１０１の平面部が光情報媒体１０８の表面に密着している状態における反射光の偏光方向に対し、直交する偏光成分を含んでいる。そのため、ソリッドイマージョンレンズ１０１の平面部が光情報媒体１０８の表面から離間した場合、ビームスプリッタ１０５と偏光ビームスプリッタ１０６との間の面１１１における戻り光の分布は、光束の周辺部のみが戻った状態の分布となる。【００２７】
このようにして面１１１に戻った光は、図１３に示すように、ビームスプリッタ１０５の反射面によって反射され、ギャップエラー信号を得るための第２のディテクタ１１０に受光される。ギャップエラー信号は、ソリッドイマージョンレンズ１０１の平面部と光情報媒体１０８の表面との距離に対応した信号である。【００２８】
そして、このとき、第１のディテクタ１０９の直前の面１１２における戻り光の分布は、光束の周辺部が欠損した状態の分布となる。【００２９】
第２のディテクタ１１０における受光量と、ソリッドイマージョンレンズ１０１の平面部と光情報媒体１０８の表面との間の距離（エアギャップ）との関係においては、例えば、第２のディテクタ１１０での受光量が、入射光量比０．２に保たれるように、ソリッドイマージョンレンズ１０１の光情報媒体１０８に対する接離方向の位置を制御すれば、ソリッドイマージョンレンズ１０１の平面部と光情報媒体１０８の表面との間の距離（エアギャップ）を波長の１０分の１に保持することができる。【００３０】
ところで、最近、図１３に示したようなソリッドイマージョンレンズを用いた光情報記録再生方式において、さらなる大容量化を図るために、２層又は３層以上の情報記録層を有する多層構造の光ディスクが提案されている。【００３１】
図１３に示した構成の光ピックアップにおいて、このような多層光ディスクに情報を記録又は再生する場合、情報を記録又は再生する情報記録層からの反射光に、当該情報記録層以外の他の情報記録層からの反射光が重畳し、これらの反射光が互いに干渉し合うことによって、再生信号及びギャップエラー信号に誤差を生じさせるという課題があった。【００３２】
また、情報を記録又は再生する情報記録層と、ソリッドイマージョンレンズ１０１の平面部との間の距離は離れている。そのため、図１３に示した構成の場合、情報記録層に集光された光スポットからの反射光の集光点位置と、ソリッドイマージョンレンズ１０１の平面部からの反射光の集光点位置とが大きくずれるので、ギャップエラー信号の動作範囲が狭くなり、ギャップ位置を正しく検出できなくなるという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３３】
【特許文献１】特許第４２２８６６６号公報
【発明の概要】
【００３４】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、複数の情報記録層を有する光情報媒体に情報を記録又は再生する場合において、高精度に、再生信号、フォーカスエラー信号及びギャップエラー信号を検出することができる光ピックアップ、光ディスクドライブ装置、光情報記録装置及び光情報再生装置を提供することを目的とするものである。
【００３５】
本発明の一局面に係る光ピックアップは、複数の情報記録層を有する光情報媒体に情報を記録又は再生するための光ピックアップであって、所定の偏光状態の光を出射する光源と、前記光情報媒体の表面に平行な平面部を有するソリッドイマージョンレンズを含み、前記光を集光させる集光レンズ群と、前記集光レンズ群により集光された前記光の前記光情報媒体からの反射光を集光させる第１の集光部と、前記第１の集光部によって集光された前記光情報媒体からの反射光の光量を検出することにより、再生信号及びフォーカスエラー信号の少なくとも一方を検出する第１の光検出器と、前記集光レンズ群により集光された前記光の前記ソリッドイマージョンレンズの前記平面部からの反射光を集光させる第２の集光部と、前記第２の集光部によって集光された前記ソリッドイマージョンレンズの前記平面部からの反射光の光量を検出することにより、前記光情報媒体の表面と前記ソリッドイマージョンレンズの前記平面部との間隔に応じたギャップエラー信号を検出する第２の光検出器とを備え、前記集光レンズ群と前記第１の集光部とを含む第１の光学系の光学倍率Ｍと、前記集光レンズ群と前記第２の集光部とを含む第２の光学系の光学倍率ｍとは、Ｍ＞ｍを満たす。
【００３６】
この構成によれば、光源は、所定の偏光状態の光を出射する。集光レンズ群は、光情報媒体の表面に平行な平面部を有するソリッドイマージョンレンズを含み、光を集光させる。第１の集光部は、集光レンズ群により集光された光の光情報媒体からの反射光を集光させる。第１の光検出器は、第１の集光部によって集光された光情報媒体からの反射光の光量を検出することにより、再生信号及びフォーカスエラー信号の少なくとも一方を検出する。第２の集光部は、集光レンズ群により集光された光のソリッドイマージョンレンズの平面部からの反射光を集光させる。第２の光検出器は、第２の集光部によって集光されたソリッドイマージョンレンズの平面部からの反射光の光量を検出することにより、光情報媒体の表面とソリッドイマージョンレンズの平面部との間隔に応じたギャップエラー信号を検出する。そして、集光レンズ群と第１の集光部とを含む第１の光学系の光学倍率Ｍと、集光レンズ群と第２の集光部とを含む第２の光学系の光学倍率ｍとは、Ｍ＞ｍを満たす。
【００３７】
本発明によれば、複数の情報記録層を有する多層光情報媒体に情報を記録又は再生する場合において、再生信号光及びフォーカスエラー信号光に対して、記録又は再生の対象となる情報記録層以外の情報記録層からの反射光による影響を抑制することができ、さらに、ギャップエラー信号の検出を高精度に行うことが可能になるので、複数の情報記録層を有する光情報媒体に情報を記録又は再生する場合において、高精度に、再生信号、フォーカスエラー信号及びギャップエラー信号を検出することができる。
【００３８】
本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】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２】図１の光ピックアップにおいて、再生信号及びフォーカスエラー信号を検出するための検出光学系を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１において、光学倍率Ｍと、再生信号光及びフォーカス信号光の第１のディテクタ上での集光スポットと受光素子との面積比との関係を示す図である。
【図４】ギャップエラー信号を検出するための検出光学系において、情報記録層Ｌ３に集光する光のソリッドイマージョンレンズの平面部からの反射光を示す図である。
【図５】ギャップエラー信号を検出するための検出光学系において、情報記録層Ｌ２に集光する光のソリッドイマージョンレンズの平面部からの反射光を示す図である。
【図６】ギャップエラー信号を検出するための検出光学系において、情報記録層Ｌ１に集光する光のソリッドイマージョンレンズの平面部からの反射光を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１において、光学倍率ｍと、ギャップエラー信号光の第２のディテクタ上での集光スポットと受光素子との面積比との関係を示す図である。
【図８】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。
【図９】本発明の実施の形態３における光ピックアップの構成を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態４における光ピックアップの構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態５における光ディスクドライブ装置の構成を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態６における光情報記録再生装置の全体構成を示す概略斜視図である。
【図１３】従来の光ピックアップの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。尚、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。
【００４１】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における光ピックアップについて図１を参照して説明する。
【００４２】
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１、コリメータレンズ２、ビームスプリッタ３、偏光ビームスプリッタ４、４分の１波長板５、集光レンズ群７、第１の検出レンズ１１、第１のディテクタ１２、第２の検出レンズ１３及び第２のディテクタ１４を備える。
【００４３】
半導体レーザ１は、所定の偏光状態の光を出射する。図１に示すように、集光レンズ群７は、球面部と光情報媒体９の表面に平行な平面部とを有するソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ）８と、対物レンズ６とにより構成される。集光レンズ群７の開口数は１．５以上である。
【００４４】
ソリッドイマージョンレンズ８は、例えば半球状である。
【００４５】
第１の検出レンズ１１は、集光レンズ群７により集光された光の光情報媒体９からの反射光を集光させる。第１のディテクタ１２は、第１の検出レンズ１１によって集光された光情報媒体９からの反射光の光量を検出することにより、再生信号及びフォーカスエラー信号の少なくとも一方を検出する。
【００４６】
第２の検出レンズ１３は、集光レンズ群７により集光された光のソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光を第２のディテクタ１４に集光させる。第２のディテクタ１４は、第２の検出レンズ１３によって集光されたソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光の光量を検出することにより、光情報媒体９の表面とソリッドイマージョンレンズ８の平面部との間隔に応じたギャップエラー信号を検出する。
【００４７】
ビームスプリッタ３は、半導体レーザ１から出射された光の光路上に配置される。ビームスプリッタ３は、半導体レーザ１から出射された光を透過させ、ソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光を第２のディテクタ１４に向けて反射させる。
【００４８】
偏光ビームスプリッタ４は、ビームスプリッタ３を透過した光の光路上に配置される。偏光ビームスプリッタ４は、ビームスプリッタ３を透過した光を透過させ、光情報媒体９からの反射光を第１のディテクタ１２に向けて反射させる。
【００４９】
４分の１波長板５は、偏光ビームスプリッタ４を透過した光の光路上に配置される。集光レンズ群７は、４分の１波長板５を透過した光の光路上に配置される。第１の検出レンズ１１は、偏光ビームスプリッタ４によって反射された光情報媒体９からの反射光の光路上に配置される。第２の検出レンズ１３は、ビームスプリッタ３によって反射されたソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光の光路上に配置される。
【００５０】
ギャップ制御部１０は、ソリッドイマージョンレンズ８の平面部と光情報媒体９の表面との間の距離を制御する。ギャップ制御部１０は、ソリッドイマージョンレンズ８の平面部と光情報媒体９の表面との間の距離（ギャップ）を、例えば５０ｎｍ程度以下の距離に維持する。
【００５１】
図１の光ピックアップにおいては、半導体レーザ１より発せられ光情報媒体９により反射された反射光（戻り光）のうち、光情報媒体９の表面とソリッドイマージョンレンズ８の平面部との間の距離が０であるときの反射光の偏光状態に対し直交する偏光状態の成分を検出することによって、光情報媒体９の表面とソリッドイマージョンレンズ８の平面部との間の距離に対応したギャップエラー信号が得られるようになっている。
【００５２】
すなわち、光ピックアップにおいては、半導体レーザ１から発せられた光束は、コリメータレンズ２によって平行光束に変換されて、ビームスプリッタ３に入射する。
【００５３】
ビームスプリッタ３を透過した光束は、続いて、偏光ビームスプリッタ４に入射する。半導体レーザ１から発せられた光束は、偏光ビームスプリッタ４の反射面に対してＰ偏光となっている。そのため、偏光ビームスプリッタ４に入射した光束は、反射面を透過して、偏光ビームスプリッタ４を透過する。
【００５４】
偏光ビームスプリッタ４を透過した光束は、４分の１波長板５を透過することにより円偏光に変換され、対物レンズ６に入射する。
【００５５】
対物レンズ６は、入射された平行光束を収束させ、ソリッドイマージョンレンズ８に入射させる。対物レンズ６の集光点は、光情報媒体９の表面に平行に近接されたソリッドイマージョンレンズ８の平面部の近傍に形成される。
【００５６】
このように、ソリッドイマージョンレンズ８の平面部に集光された光束は、エバネッセント波として、光情報媒体９の情報記録層上に集光する。この場合、集光レンズ群７の開口数ＮＡは、例えば、１．５以上となる。
【００５７】
図１に示す光ピックアップは、記録ピット（凹凸マーク）により情報信号が記録された光情報媒体又は相変化を利用して情報信号が記録された光情報媒体を再生する。すなわち、光情報媒体９の情報記録層上に集光された光束は、情報記録層上における記録ピットの有無等によって異なる反射の仕方をして、集光レンズ群７及び４分の１波長板５を経て、偏光ビームスプリッタ４に戻ってくる。
【００５８】
光情報媒体９によって反射されて集光レンズ群７側に戻ってきた光束は、４分の１波長板５を透過することにより、円偏光から直線偏光に変換される。このときの偏光方向は、半導体レーザ１から出射された光束の偏光方向に対して直交する方向となっている。
【００５９】
したがって、光情報媒体９に反射されて４分の１波長板５を透過した光束は、偏光ビームスプリッタ４の反射面に対してＳ偏光となっている。Ｓ偏光の反射光は、偏光ビームスプリッタ４の反射面により反射され、第１の検出レンズ１１により集光され、光情報媒体９からの再生信号を得るための第１のディテクタ１２に受光される。
【００６０】
一方、ソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光は全反射により偏光状態が回転しているため、Ｐ偏光の成分は、偏光ビームスプリッタ４を透過し、ビームスプリッタ３の反射面によって反射される。ビームスプリッタ３によって反射された光は、第２の検出レンズ１３により集光され、ギャップエラー信号を得るための第２のディテクタ１４に受光される。ギャップエラー信号は、ソリッドイマージョンレンズ８の平面部と光情報媒体９の表面との距離に対応した信号である。
【００６１】
第２のディテクタ１４における受光量と、ソリッドイマージョンレンズ８の平面部と光情報媒体９の表面との間の距離（エアギャップ）との関係において、ギャップ制御部１０は、第２のディテクタ１４での光量を所定量に保つように、ソリッドイマージョンレンズ８の光情報媒体９に対する接離方向の位置を制御する。これにより、ソリッドイマージョンレンズ８の平面部と光情報媒体９の表面との間の距離（エアギャップ）を所定の距離に保持することができる。
【００６２】
ところで、本実施の形態１の光ピックアップでは、図示しない球面収差補正部を用いることにより、２層又は３層以上の複数の情報記録層を有する多層光情報媒体に情報を記録又は再生することも可能である。その場合、情報を記録又は再生する情報記録層に対し、他の情報記録層からの戻り光（迷光）の影響が重大な課題となる。
【００６３】
以下、図２を用いて、３つの情報記録層Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を有する多層光情報媒体における迷光について、詳細な説明を行う。
【００６４】
図２は、図１の光ピックアップにおいて、再生信号及びフォーカスエラー信号を検出するための検出光学系を示す図である。
【００６５】
具体的には、図２に示す光学系では、半導体レーザ１からの光が、光情報媒体９へ入射し、さらに、光情報媒体９から反射され、光情報媒体９によって反射された光が、第１の検出レンズ１１によって第１のディテクタ１２に集光される。なお、図２では、ソリッドイマージョンレンズ８、光情報媒体９、第１の検出レンズ１１及び第１のディテクタ１２のみを表記し、他の構成要素については省略している。
【００６６】
また、図２では、各情報記録層Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、等しい間隔ｔを有するとともに、それぞれ等しい屈折率ｎを有することとし、ソリッドイマージョンレンズ８からの出射光を情報記録層Ｌ２へ集光し、情報記録層Ｌ２に情報を記録又は再生する場合について説明する。
【００６７】
すなわち、光情報媒体９は、光入射面から遠い順に、情報記録層Ｌ１、情報記録層Ｌ２及び情報記録層Ｌ３を有し、情報記録層Ｌ１と情報記録層Ｌ２との間の間隔、情報記録層Ｌ２と情報記録層Ｌ３との間の間隔、及び情報記録層Ｌ３と光入射面（光情報媒体９の表面）との間の間隔は、それぞれ等しい。また、情報記録層Ｌ１、情報記録層Ｌ２及び情報記録層Ｌ３は、それぞれ等しい屈折率を有している。
【００６８】
さらに、迷光は、すべての情報記録層からの反射光により発生するが、特に、情報を記録又は再生する層（図２における情報記録層Ｌ２）に隣接する情報記録層（図２における情報記録層Ｌ１及び情報記録層Ｌ３）からの反射光が支配的である。そのため、図２の情報記録層Ｌ１、情報記録層Ｌ２及び情報記録層Ｌ３にのみ着目する。
【００６９】
ソリッドイマージョンレンズ８からの出射光２００は、情報記録層Ｌ２へ集光され、情報記録層Ｌ２で反射光２０１として反射される。
【００７０】
ソリッドイマージョンレンズ８からの出射光２００の一部の収束光は、情報記録層Ｌ２へ到達する前に情報記録層Ｌ３で反射光２０２として反射される。さらに、情報記録層Ｌ２に集光された光の一部は、情報記録層Ｌ２を透過し、情報記録層Ｌ１で反射光２０３として反射される。
【００７１】
情報記録層Ｌ１からの反射光２０３及び情報記録層Ｌ３からの反射光２０２は、情報記録層Ｌ２からの反射光（再生信号光）２０１とともにソリッドイマージョンレンズ８に戻り、さらに、第１の検出レンズ１１により、第１のディテクタ１２に集光される。そして、第１のディテクタ１２は、受光した光に基づいて再生信号を得る。
【００７２】
この場合、情報記録層Ｌ２からの反射光２０１は、第１のディテクタ１２の受光面Ｆ２に集光される。情報記録層Ｌ１からの反射光２０３は、受光面Ｆ２から第１の検出レンズ１１に近づく方向へδＦ離れた収束面Ｆ１に向かって収束し、情報記録層Ｌ３からの反射光２０２は、受光面Ｆ２から第１の検出レンズ１１とは反対の方向へδＦ離れた収束面Ｆ３に向かって収束する。反射光２０２及び反射光２０３は、それぞれ直径ｄ１の光スポットサイズをもつ光ビームとして、受光面Ｆ２に到達する。
【００７３】
したがって、迷光の影響を抑えるには、第１のディテクタ１２において、情報記録層Ｌ２からの再生信号光量に対する、情報記録層Ｌ１及び情報記録層Ｌ３からの反射光の光量を少なくすればよい。
【００７４】
すなわち、光ビームの直径ｄ１を、第１のディテクタ１２の受光面Ｆ２のサイズよりも極力大きくし、情報記録層Ｌ１及び情報記録層Ｌ３からの反射光の取り込み量を減少させればよい。
【００７５】
ソリッドイマージョンレンズ８からの出射光の開口数をＮＡ１とし、ソリッドイマージョンレンズ８を含む集光レンズ群７と第１の検出レンズ１１とにより構成される検出光学系の光学倍率（横倍率）をＭとした場合、光ビームの直径ｄ１は、下記の（１）式で示される。
【００７６】
ｄ１＝４ｔ／ｎ×Ｍ２×ＮＡ１／（Ｍ２−ＮＡ１２）１／２・・・（１）
【００７７】
ここで、第１のディテクタ１２の受光面Ｆ２のサイズを大きくすると、キャパシタンスが増えるため、周波数特性が悪くなる。また、第１のディテクタ１２の受光面Ｆ２のサイズを小さくし過ぎると、経時変化又は温度変動などによる検出位置変動に対して不利になる。
【００７８】
このため、第１のディテクタ１２の受光面Ｆ２のサイズは、例えば１００μｍ×１００μｍ程度とすることが好ましい。
【００７９】
また、各情報記録層の間隔ｔは２μｍであり、各情報記録層を構成する材料の屈折率ｎは１．６である場合、第１のディテクタ１２の受光素子の面積に対する迷光の面積比を上記の（１）式を用いて計算すると、図３のグラフが得られる。
【００８０】
図３は、本発明の実施の形態１において、光学倍率Ｍと、再生信号光及びフォーカス信号光の第１のディテクタ上での集光スポットと受光素子との面積比との関係を示す図である。図３では、ソリッドイマージョンレンズ８の開口数ＮＡが１．５、１．７５及び２．０である場合の、光学倍率Ｍと、再生信号光及びフォーカス信号光の第１のディテクタ上での集光スポットと受光素子との面積比との関係を示している。
【００８１】
迷光による再生信号光への影響を少なくするためには、迷光の面積は、第１のディテクタ１２の受光面の面積の少なくとも３倍以上必要である。
【００８２】
したがって、図３のグラフより、ソリッドイマージョンレンズ８の開口数を１．５以上にした場合、光学倍率Ｍが３０倍以上となるように、第１の検出レンズ１１が選択される。これにより、迷光の面積が、第１のディテクタ１２の受光面Ｆ２（受光素子）の面積の４倍以上となり、記録又は再生の対象となる情報記録層以外の情報記録層からの反射光による影響を抑制するとともに、周波数特性が良好であり、かつ、安定した再生信号を得ることが可能となる。
【００８３】
以上のように、本実施の形態１の光ピックアップは、所定の偏光状態の光を出射する半導体レーザ１（光源）と、半導体レーザ１から出射された光を集光させる、ソリッドイマージョンレンズ８を含む集光レンズ群７と、集光レンズ群７により集光された光の光情報媒体９からの反射光を集光させる第１の検出レンズ１１（第１の集光部）と、第１の検出レンズ１１によって集光された光情報媒体９からの反射光の光量を検出することにより、再生信号及びフォーカスエラー信号の少なくとも一方を検出する第１のディテクタ１２（第１の光検出器）とを備える。
【００８４】
そして、複数の情報記録層のうちの所定の情報記録層に光が集光された場合に、所定の情報記録層と隣り合う情報記録層からの反射光の第１のディテクタ１２上の光スポットの面積は、第１のディテクタ１２の受光面Ｆ２の面積の３倍以上となるように、集光レンズ群７と第１の検出レンズ１１とを含む第１の光学系の光学倍率Ｍが決定される。この構成により、迷光による再生信号光への影響を少なくすることができる。
【００８５】
さらに、本実施の形態１の光ピックアップは、集光レンズ群７の開口数が、１．５以上であるとき、第１の光学系の光学倍率Ｍは、Ｍ≧３０を満たす。
【００８６】
この構成により、迷光の面積が、第１のディテクタ１２の受光面Ｆ２の面積の４倍以上となり、記録又は再生の対象となる情報記録層以外の情報記録層からの反射光による影響を抑制するとともに、周波数特性が良好であり、かつ、安定した再生信号を得ることが可能となる。
【００８７】
次に、図４〜図６を用いて、３つの情報記録層Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を有する多層光情報媒体におけるギャップエラー信号を検出するギャップエラー検出光学系について詳細に説明する。
【００８８】
図４〜図６は、図１の光ピックアップにおいて、ギャップエラー信号を検出するための検出光学系を示す図である。図４は、ギャップエラー信号を検出するための検出光学系において、情報記録層Ｌ３に集光する光のソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光を示す図であり、図５は、ギャップエラー信号を検出するための検出光学系において、情報記録層Ｌ２に集光する光のソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光を示す図であり、図６は、ギャップエラー信号を検出するための検出光学系において、情報記録層Ｌ１に集光する光のソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光を示す図である。
【００８９】
具体的には、図４〜図６に示す光学系では、ソリッドイマージョンレンズ８の平面部によって反射された光が、第２の検出レンズ１３によって第２のディテクタ１４に集光される。なお、図４〜図６では、ソリッドイマージョンレンズ８、光情報媒体９、第２の検出レンズ１３及び第２のディテクタ１４のみを表記し、他の構成要素については省略している。
【００９０】
また、図４〜図６では、各情報記録層Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、等しい間隔ｔを有するとともに、それぞれ等しい屈折率ｎを有し、ソリッドイマージョンレンズ８からの出射光を、各情報記録層Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３へ選択的に集光し、それぞれの情報記録層に情報を記録又は再生する場合について説明する。
【００９１】
図４〜図６において、情報記録層Ｌ２は、情報記録層Ｌ１及び情報記録層Ｌ３の中間に位置するため、情報記録層Ｌ２に対して光学的に共役な位置ｆ２と、第２の検出レンズ１３の焦点位置とが等しくなるように光学系が配置される。
【００９２】
ギャップエラー信号は、ソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光を検出することにより得られるため、ソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光は、情報記録層Ｌ２に対して光学的に共役な位置ｆ２からずれた位置（受光面Ｆ２）に集光する。
【００９３】
ここで、ソリッドイマージョンレンズ８の平面部から光情報媒体９までの間隔（ギャップ）をｇとし、ソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光の仮想的な発光点を、図４〜図６に示す情報記録層Ｌ２から光路長がΔｆずれた位置とし、仮想的な発光点からの光が集光する集光点と、情報記録層Ｌ２に対して光学的に共役な位置ｆ２との間隔をΔＦとする。
【００９４】
図４〜図６に示すソリッドイマージョンレンズ８を含む集光レンズ群７と第２の検出レンズ１３とにより構成される検出光学系の光学倍率（横倍率）をｍとした場合、間隔ΔＦは、下記の（２）式で示される。
【００９５】
ΔＦ＝Δｆ×ｍ２＝２（２ｔ／ｎ＋ｇ）×ｍ２・・・（２）
【００９６】
上記の（２）式によって算出される間隔ΔＦに対応する位置に、第２のディテクタ１４の受光面が配置されることにより、第２のディテクタ１４におけるギャップエラー信号の検出範囲を最大にすることが可能となる。
【００９７】
ところで、情報記録層Ｌ１、情報記録層Ｌ２又は情報記録層Ｌ３へ選択的に集光し、それぞれの情報記録層に情報を記録又は再生する場合、各情報記録層に対応する第２のディテクタ１４上での光スポットサイズはそれぞれ変化する。
【００９８】
具体的には、図４は、ソリッドイマージョンレンズ８からの出射光２００を情報記録層Ｌ３へ集光した状態である。ソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光２２１は、第２の検出レンズ１３により収束面Ｆ３に向かって収束し、第２のディテクタ１４上において直径ｄ２を有する光スポットが形成される。
【００９９】
また、図５は、ソリッドイマージョンレンズ８からの出射光２００を情報記録層Ｌ２へ集光した状態である。ソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光２２２は、第２の検出レンズ１３により第２のディテクタ１４上の受光面Ｆ２に向かって収束する。
【０１００】
さらに、図６は、ソリッドイマージョンレンズ８からの出射光２００を情報記録層Ｌ１へ集光した状態である。ソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光２２３は、第２の検出レンズ１３により収束面Ｆ１に向かって収束し、第２のディテクタ１４上において直径ｄ２を有する光スポットが形成される。
【０１０１】
したがって、上記の（２）式によって算出される間隔ΔＦに対応する位置に、第２のディテクタ１４の検出面が配置された場合、情報記録層Ｌ２に情報を記録又は再生するために、ソリッドイマージョンレンズ８を含む集光レンズ群７の出射光の焦点位置を情報記録層Ｌ２に合わせたときの第２のディテクタ１４上での光スポットサイズは最小となる。
【０１０２】
しかしながら、情報記録層Ｌ１又は情報記録層Ｌ３に情報を記録又は再生するために、ソリッドイマージョンレンズ８を含む集光レンズ群７の出射光の焦点位置を、情報記録層Ｌ１又は情報記録層Ｌ３にフォーカス調整した場合の第２のディテクタ１４上での光スポットサイズは、焦点位置を情報記録層Ｌ２に合わせた場合の光スポットサイズよりも大きくなる。
【０１０３】
ギャップエラー信号を正確に検出するためには、ソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光は、すべての情報記録層にそれぞれフォーカスを合わせた場合に、第２のディテクタ１４に完全に取り込まれる必要がある。
【０１０４】
そのためには、各情報記録層にフォーカスが合わせられたときの、第２のディテクタ１４上での光スポットサイズが、受光素子（受光面）のサイズよりも小さくなければならない。
【０１０５】
図４〜図６において、情報記録層Ｌ１又は情報記録層Ｌ３にフォーカスが合わせられた際の第２のディテクタ１４上での光スポットの直径ｄ２は下記の（３）式を用いて算出される。
【０１０６】
ｄ２＝４ｔ／ｎ×ｍ２×ＮＡ１／（ｍ２−ＮＡ１２）１／２・・・（３）
【０１０７】
なお、上記の（３）式において、ｔは、隣接する情報記録層の間隔を表し、ｎは、情報記録層の屈折率を表し、ｍは、ソリッドイマージョンレンズ８を含む集光レンズ群７と第２の検出レンズ１３とにより構成される検出光学系の光学倍率（横倍率）を表し、ＮＡ１は、ソリッドイマージョンレンズ８からの出射光の開口数を表す。
【０１０８】
ここで、第２のディテクタ１４の受光面のサイズを大きくすると、キャパシタンスが増えるため、周波数特性が悪くなる。また、第２のディテクタ１４のサイズを小さくし過ぎると、経時変化又は温度変動などによる検出位置変動に対して不利になる。
【０１０９】
このため、第１のディテクタ１２と同様に、第２のディテクタ１４の受光面のサイズは、例えば１００μｍ×１００μｍ程度とすることが好ましい。
【０１１０】
各情報記録層の間隔ｔは２μｍであり、各情報記録層を構成する材料の屈折率ｎは１．６である場合、第２のディテクタ１４の受光素子の面積に対する、第２のディテクタ１４上での光スポットの面積比を上記の（３）式を用いて計算すると、図７のグラフが得られる。
【０１１１】
図７は、本発明の実施の形態１において、光学倍率ｍと、ギャップエラー信号光の第２のディテクタ上での集光スポットと受光素子との面積比との関係を示す図である。図７では、ソリッドイマージョンレンズ８の開口数ＮＡが１．５、１．７５及び２．０である場合の、光学倍率ｍと、ギャップエラー信号光の第２のディテクタ１４上での集光スポットと受光素子との面積比との関係を示している。
【０１１２】
図７のグラフより、ソリッドイマージョンレンズ８の開口数を２．０以下にした場合、光学倍率ｍが１０倍以下となるように、第２の検出レンズ１３が選択される。これにより、ソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光の第２のディテクタ１４上での集光スポットと第２のディテクタ１４の受光面（受光素子）との面積比は１倍以下となり、光スポットは常に第２のディテクタ１４の受光素子（受光面）をはみ出さないので、周波数特性が良好であり、かつ、安定したギャップエラー信号を得ることが可能となる。
【０１１３】
以上のように、本実施の形態１の光ピックアップは、所定の偏光状態の光を出射する半導体レーザ１（光源）と、半導体レーザ１から出射された光を集光させる、ソリッドイマージョンレンズ８を含む集光レンズ群７と、集光レンズ群７により集光された光のソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光を集光させる第２の検出レンズ１３（第２の集光部）と、第２の検出レンズ１３によって集光されたソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光の光量を検出することにより、光情報媒体９の表面とソリッドイマージョンレンズ８の平面部との間隔に応じたギャップエラー信号を検出する第２のディテクタ１４（第２の光検出器）とを備える。
【０１１４】
そして、本実施の形態１の光ピックアップは、光情報媒体９の複数の情報記録層のうちのいずれの情報記録層に光を集光した場合であっても、第２のディテクタ１４上の光スポットの面積が、第２のディテクタ１４の受光面の面積以下となるように、集光レンズ群７と第２の検出レンズ１３とを含む第２の光学系の光学倍率ｍが決定される。
【０１１５】
この構成により、各情報記録層にフォーカスが合わせられたときの、第２のディテクタ１４上での光スポットサイズが、受光素子のサイズよりも小さくなる。これにより、ソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光は、すべての情報記録層にそれぞれフォーカスを合わせた場合に第２のディテクタ１４に完全に取り込まれる。したがって、ギャップエラー信号を正確に検出することができる。
【０１１６】
さらに、本実施の形態１の光ピックアップは、集光レンズ群７の開口数が、２．０以下であるとき、第２の光学系の光学倍率ｍは、ｍ≦１０を満たす。
【０１１７】
この構成により、面積比は１倍以下となり、光スポットは常に第２のディテクタ１４の受光素子（受光面）をはみ出さないので、周波数特性が良好であり、かつ、安定したギャップエラー信号を得ることが可能となる。
【０１１８】
なお、本実施の形態１の光ピックアップは、半導体レーザ１から出射された光の光路上に配置され、半導体レーザ１から出射された光を透過させ、ソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光を第２のディテクタ１４に向けて反射させるビームスプリッタ３（第１の光路分割部）と、ビームスプリッタ３を透過した光の光路上に配置され、ビームスプリッタ３を透過した光を透過させ、光情報媒体９からの反射光を第１のディテクタ１２に向けて反射させる偏光ビームスプリッタ４（第２の光路分割部）と、偏光ビームスプリッタ４を透過した光の光路上に配置される４分の１波長板５とをさらに備える。そして、集光レンズ群７は、４分の１波長板５を透過した光の光路上に配置される。
【０１１９】
また、第１の検出レンズ１１（第１の集光部）は、偏光ビームスプリッタ４によって反射された光情報媒体９からの反射光の光路上に配置される。
【０１２０】
また、第２の検出レンズ１３（第２の集光部）は、ビームスプリッタ３によって反射されたソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光の光路上に配置される。
【０１２１】
以上、述べてきた内容によれば、図２に示す再生信号及びフォーカスエラー信号を検出する検出光学系においては、当該検出光学系の光学倍率（横倍率）Ｍを大きくする必要があり、図４〜図６に示すギャップエラー信号を検出する検出光学系においては、当該検出光学系の光学倍率（横倍率）ｍを抑える必要がある。
【０１２２】
上述したように、再生信号光検出用の第１のディテクタ１２上の再生信号光の光スポットの直径ｄ１は、上記の（１）式で表される。
【０１２３】
ここで、記録又は再生の対象となる情報記録層以外の情報記録層からの反射光による影響を抑制するためには、直径ｄ１を第１のディテクタ１２の受光面のサイズより大きくする必要がある。このとき、例えば、第１のディテクタ１２が正方形であれば、直径ｄ１と第１のディテクタ１２の各辺の長さＳ１との関係は、ｄ１＞Ｓ１を満たす。
【０１２４】
また、上述したように、ギャップエラー信号検出用の第２のディテクタ１４上のギャップエラー信号光の光スポットの直径ｄ２は、上記の（３）式で表される。
【０１２５】
ここで、多層光情報媒体の各情報記録層においてギャップエラー信号を正確に検出するためには、直径ｄ２を第２のディテクタ１４の受光面のサイズより小さくする必要がある。このとき、例えば、第２のディテクタ１４が正方形であれば、直径ｄ２と第２のディテクタ１４の各辺の長さＳ２との関係は、ｄ２＜Ｓ２を満たす。
【０１２６】
ここで、ディテクタのサイズＳは、検出信号の周波数特性に影響を及ぼす。さらに、再生信号光検出用の第１のディテクタ１２と、ギャップエラー信号検出用の第２のディテクタ１４とは、同程度の周波数特性が必要となる。このため第１のディテクタ１２の各辺の長さＳ１と、第２のディテクタ１４の各辺の長さＳ２との関係は、Ｓ１＝Ｓ２を満たすことが好ましい。従って、上述のように、ｄ１＞Ｓ１であり、かつｄ２＜Ｓ２であるので、直径ｄ１と直径ｄ２との関係は、ｄ１＞ｄ２を満たす。
【０１２７】
直径ｄ１と直径ｄ２との関係は、上述の（１）式及び（３）式に基づいて、下記の（４）式で表される。
【０１２８】
４ｔ／ｎ×Ｍ２×ＮＡ１／（Ｍ２−ＮＡ１２）１／２＞４ｔ／ｎ×ｍ２×ＮＡ１／（ｍ２−ＮＡ１２）１／２・・・（４）
【０１２９】
ここで、（４）式の両辺とも正なので、両辺を（４ｔ／ｎ）×ＮＡ１で除算して整理すると、下記の（５）式が導き出される。
【０１３０】
Ｍ２／（Ｍ２−ＮＡ１２）１／２＞ｍ２／（ｍ２−ＮＡ１２）１／２・・・（５）
【０１３１】
光ピックアップにおいては、対物レンズの収束光は、１μｍ以下と小さい。かつ、光検出器は、数百μｍオーダーと大きい。このため、光学倍率Ｍ及び光学倍率ｍの値はそれぞれ大きくなる。これに対して、対物レンズの開口数は１．５程度である。このことから、Ｍ２＞＞ＮＡ１２及びｍ２＞＞ＮＡ１２とすると、上記の（５）式は、下記の（６）式で表される。
【０１３２】
Ｍ＞ｍ・・・（６）
【０１３３】
したがって、集光レンズ群７と第１の検出レンズ１１とを含む光学系の光学倍率Ｍと、集光レンズ群７と第２の検出レンズ１３とを含む光学系の光学倍率ｍとが、上述の（６）式の関係を満たせば、記録又は再生の対象となる情報記録層以外の情報記録層からの反射光による影響を抑制することができ、さらに、ギャップエラー信号の検出を高精度に行うことが可能になる。
【０１３４】
このように、図１の光ピックアップにて、２層又は３層以上の複数の情報記録層を有する多層光情報媒体に情報を記録又は再生する場合、（再生信号及びフォーカスエラー信号を検出する検出光学系の光学倍率（横倍率）Ｍ）は、ギャップエラー信号を検出する検出光学系の光学倍率（横倍率）ｍよりも大きいことが好ましい。
【０１３５】
さらに、具体的には、前述したように、光学倍率Ｍは３０倍以上であり、かつ光学倍率ｍは１０倍以下であることが望ましい。これにより、周波数特性が良好であり、かつ、安定した再生信号及びギャップエラー信号を得ることができる。
【０１３６】
これにより、２層又は３層以上の複数の情報記録層を有する多層光情報媒体に情報を記録又は再生する場合において、再生信号光及びフォーカスエラー信号光に対して、記録又は再生の対象となる情報記録層以外の情報記録層からの反射光による影響を抑制することができ、さらに、ギャップエラー信号の検出を高精度に行うことが可能になる。したがって、高密度光情報媒体を多層化した場合においても、ソリッドイマージョンレンズを用いた光ピックアップにおいて、安定にサーボを行うことができ、低い誤り率で情報の記録又は再生が可能となる。
【０１３７】
なお、図４〜図６は、光情報媒体９の情報記録層の層数が３層である場合を示しているが、光情報媒体９の情報記録層の層数をｋとすると、間隔ΔＦの値は、下記の（７）式で表される。
【０１３８】
ΔＦ＝２（（（１＋ｋ）／２）ｔ／ｎ＋ｇ）×ｍ２・・・（７）
【０１３９】
上記の（７）式によって算出される間隔ΔＦに対応する位置に、第２のディテクタ１４の受光面が配置されることにより、第２のディテクタ１４におけるギャップエラー信号の検出範囲を最大にすることが可能となる。
【０１４０】
また、本実施の形態１においては、ソリッドイマージョンレンズ８からの出射光を、情報記録層Ｌ２へ集光し、情報記録層Ｌ２に情報を記録又は再生する場合について説明しているが、情報記録層Ｌ２以外の他の情報記録層に情報を記録又は再生する場合についても上記と同様である。
【０１４１】
本実施の形態１では、半導体レーザ１から発せられた光束が、コリメータレンズ２によって平行光束に変換され、集光レンズ群７によって平行光束が光情報媒体９に集光されているが、本実施の形態１の光ピックアップは、コリメータレンズ２の光軸方向の位置を変化させることにより、フォーカス位置制御を行う構成としても良い。これにより、例えば、光情報媒体９とソリッドイマージョンレンズ８との間のギャップを常に一定にしたままフォーカス制御が行えるため、ソリッドイマージョンレンズ８と光情報媒体９との光結合効率を一定にすることができ、安定した信号再生及びギャップ制御を行うことが可能となる。
【０１４２】
さらに、本実施の形態１の光ピックアップは、コリメータレンズ２を省略してもよく、半導体レーザ１から発せられた光束を集光レンズ群７によって光情報媒体９に集光する有限光学系の構成であってもよい。
【０１４３】
この場合、第１の検出レンズ１１及び第２の検出レンズ１３のいずれかを省略することが可能であり、これにより光学構成を簡素化することができる。
【０１４４】
本実施の形態１では、ソリッドイマージョンレンズ８は半球状としているが、これに限らず、たとえば、超球状であってもよい。
【０１４５】
また、図１では、偏光ビームスプリッタ４から第１の検出レンズ１１までの距離と、ビームスプリッタ３から第２の検出レンズ１３までの距離とが等しく、第１の検出レンズ１１から第１のディテクタ１２までの距離と、第２の検出レンズ１３から第２のディテクタ１４までの距離とが異なるが、本発明は特にこれに限定されない。たとえば、第１のディテクタ１２と第２のディテクタ１４とを同一のディテクタの異なる受光部とし、偏光ビームスプリッタ４から第１の検出レンズ１１までの距離と、ビームスプリッタ３から第２の検出レンズ１３までの距離とを異ならせても良い。
【０１４６】
さらに、図１においては、ビームスプリッタ３及び偏光ビームスプリッタ４はキューブ型であるが、本発明は特にこれに限定されず、たとえば、プレート型であってもよい。
【０１４７】
なお、本実施の形態１においては、ディテクタの受光面のサイズを１００μｍ×１００μｍとし、情報記録層の間隔ｔを２μｍとし、情報記録層を構成する材料の屈折率ｎを１．６としているが、これに限られるものではない。
【０１４８】
（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について図８を参照して説明する。
【０１４９】
図８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。図８に示す光ピックアップは、半導体レーザ１、コリメータレンズ２、ビームスプリッタ３、集光レンズ群７、第１のディテクタ１２、第２の検出レンズ１３、第２のディテクタ１４、レンズ１５及び偏光光学素子１６を備える。集光レンズ群７は、対物レンズ６及びソリッドイマージョンレンズ８を備える。なお、図８に示す光ピックアップにおいて、図１に示す光ピックアップと同じ構成については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【０１５０】
図８の光ピックアップは、図１とは異なり、再生信号光（及び／又はフォーカスエラー信号光）と、ギャップエラー信号光とを同一のビームスプリッタ３からの反射光から得て、偏光光学素子１６によって再生信号光とギャップエラー信号光とを分離し、再生信号光とギャップエラー信号光とをそれぞれ異なるディテクタで検出する構成を有する。
【０１５１】
ビームスプリッタ３は、半導体レーザ１から出射された光の光路上に配置される。ビームスプリッタ３は、半導体レーザ１から出射された光を透過させ、ソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光と光情報媒体９からの反射光とを含む混合光を反射させる。
【０１５２】
偏光光学素子１６は、ビームスプリッタ３によって反射された混合光の光路上に配置される。偏光光学素子１６は、ビームスプリッタ３によって反射された混合光を、ソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光と、光情報媒体９からの反射光とに分離する。集光レンズ群７は、ビームスプリッタ３を透過した光の光路上に配置される。
【０１５３】
第２の検出レンズ１３は、偏光光学素子１６によって分離された光情報媒体９からの反射光を第１のディテクタ１２に集光させるとともに、偏光光学素子１６によって分離されたソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光を第２のディテクタ１４に集光させる。レンズ１５は、第２の検出レンズ１３により集光された光情報媒体９からの反射光を第１のディテクタ１２にさらに集光又は発散させる。
【０１５４】
図８において、半導体レーザ１から発せられた光束は、コリメータレンズ２によって平行光束に変換されて、ビームスプリッタ３に入射する。ビームスプリッタ３を透過した光束は、ソリッドイマージョンレンズ８とともに集光レンズ群７を構成する対物レンズ６に入射する。
【０１５５】
対物レンズ６は、入射された平行光束を収束させて、ソリッドイマージョンレンズ８に入射させる。対物レンズ６の集光点は、光情報媒体９の表面に平行に近接されたソリッドイマージョンレンズ８の平面部の近傍に形成される。ソリッドイマージョンレンズ８は、対物レンズ６によって集光された光束をエバネッセント波として光情報媒体９の情報記録層上に集光させる。また、対物レンズ６によって集光された光束の一部は、ソリッドイマージョンレンズ８の平面部によって反射される。
【０１５６】
光情報媒体９の情報記録層上からの反射光は、ビームスプリッタ３の反射面で反射される。ビームスプリッタ３によって反射された光は、偏光光学素子１６によってソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光と分離され、第２の検出レンズ１３によって集光される。第２の検出レンズ１３によって集光された光情報媒体９からの反射光は、さらに、レンズ１５を透過し、光情報媒体９からの再生信号を得るための第１のディテクタ１２に受光される。
【０１５７】
また、ソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光は、ビームスプリッタ３の反射面で反射される。ビームスプリッタ３によって反射された光は、偏光光学素子１６によって光情報媒体９からの反射光と分離される。このとき、ソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光は、ソリッドイマージョンレンズ８の平面部での全反射により偏光状態が回転している。そのため、ソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光は、光情報媒体９からの反射光とは異なる方向に偏向される。
【０１５８】
従って、ソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光は、第２の検出レンズ１３を透過した後、第１のディテクタ１２とは異なる位置に配置された第２のディテクタ１４に集光される。第２のディテクタ１４からの信号出力に基づいて、ソリッドイマージョンレンズ８と光情報媒体９との間隔に応じたギャップエラー信号が得られる。
【０１５９】
第２のディテクタ１４における受光量と、ソリッドイマージョンレンズ８の平面部と光情報媒体９の表面との間の距離（エアギャップ）との関係において、ギャップ制御部１０は、第２のディテクタ１４での光量を所定量に保つように、ソリッドイマージョンレンズ８の光情報媒体９に対する接離方向の位置を制御する。これにより、ソリッドイマージョンレンズ８の平面部と光情報媒体９の表面との間の距離（エアギャップ）を所定の距離に保持することができる。
【０１６０】
図８の光ピックアップも、実施の形態１と同様、多層光情報媒体に情報を良好に記録又は再生するためには、再生信号及びフォーカスエラー信号を検出するための検出光学系の光学倍率（横倍率）Ｍが、ギャップエラー信号を検出するための検出光学系の光学倍率（横倍率）ｍより大きくなるように、第２の検出レンズ１３及びレンズ１５を選択する必要がある。レンズ１５は、たとえば、凹レンズである。
【０１６１】
なお、偏光光学素子１６としては、ウォラストンプリズム又は偏光ホログラムなどを用いることができる。
【０１６２】
ウォラストンプリズムは、入射した光ビームの偏光に応じて異なる角度で出射することにより光ビームを分離する光学素子である。
【０１６３】
また、偏光ホログラムは、特定の偏光の光ビームのみを回折し、特定の偏光とは異なる偏光の光ビームを回折せずに透過させる光学素子である。
【０１６４】
その他の内容については、実施の形態１と同様である。
【０１６５】
以上のように、本実施の形態２の光ピックアップは、所定の偏光状態の光を出射する半導体レーザ１（光源）と、ソリッドイマージョンレンズ８を含み、半導体レーザ１から出射された光を集光させる集光レンズ群７と、集光レンズ群７により集光された光の光情報媒体９からの反射光を集光する第２の検出レンズ１３及びレンズ１５（第１の集光部）と、第２の検出レンズ１３及びレンズ１５によって集光された光情報媒体９からの反射光の光量を検出することにより、再生信号及びフォーカスエラー信号の少なくとも一方を検出する第１のディテクタ１２（第１の光検出器）とを備える。
【０１６６】
さらに、本実施の形態２の光ピックアップは、集光レンズ群７により集光された光のソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光を集光する第２の検出レンズ１３（第２の集光部）と、第２の検出レンズ１３によって集光されたソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光の光量を検出することにより、光情報媒体９の表面とソリッドイマージョンレンズ８の平面部との間隔に応じたギャップエラー信号を検出する第２のディテクタ１４（第２の光検出器）を備える。
【０１６７】
さらに、本実施の形態２の光ピックアップは、半導体レーザ１から出射された光の光路上に配置され、半導体レーザ１から出射された光を透過させ、ソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光と光情報媒体９からの反射光とを含む混合光を反射させるビームスプリッタ３（光路分割部）と、ビームスプリッタ３によって反射された混合光の光路上に配置され、ビームスプリッタ３によって反射された混合光を、ソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光と、光情報媒体９からの反射光とに分離する偏光光学素子１６（偏光分離素子）とを備える。そして、集光レンズ群７は、ビームスプリッタ３を透過した光の光路上に配置される。
【０１６８】
また、本実施の形態２における第１の集光部は、偏光光学素子１６によって分離された光情報媒体９からの反射光を第１のディテクタ１２に集光させるとともに、偏光光学素子１６によって分離されたソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光を第２のディテクタ１４に集光させる第２の検出レンズ１３（第３の集光レンズ）と、第２の検出レンズ１３により集光された光情報媒体９からの反射光を第１のディテクタ１２にさらに集光又は発散させるレンズ１５（第４の集光レンズ）とを含む。
【０１６９】
また、本実施の形態２における第２の集光部は、第２の検出レンズ１３（第３の集光レンズ）を含む。
【０１７０】
本実施の形態２においては、実施の形態１よりも光学部品の点数を少なくすることができるため、光学系の構成を小型化し、光ピックアップのコストを低減することが可能になる。
【０１７１】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３における光ピックアップについて図９を参照して説明する。
【０１７２】
図９は、本発明の実施の形態３における光ピックアップの構成を示す図である。図９に示す光ピックアップは、半導体レーザ１、コリメータレンズ２、ビームスプリッタ３、集光レンズ群７、第１のディテクタ１２、第２の検出レンズ１３、第２のディテクタ１４、偏光光学素子１６及びレンズ１７を備える。集光レンズ群７は、対物レンズ６及びソリッドイマージョンレンズ８を備える。なお、図９に示す光ピックアップにおいて、図１及び図８に示す光ピックアップと同じ構成については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【０１７３】
図９に示す光ピックアップは、図８とは異なり、再生信号及びフォーカスエラー信号を検出するための検出光学系の光学倍率（横倍率）Ｍがギャップエラー信号を検出するための検出光学系の光学倍率（横倍率）ｍよりも大きくなるように、第２の検出レンズ１３と第２のディテクタ１４との間に、レンズ１７を配置したことを特徴とする。レンズ１７は、たとえば、凸レンズである。
【０１７４】
ビームスプリッタ３は、半導体レーザ１から出射された光の光路上に配置される。ビームスプリッタ３は、半導体レーザ１から出射された光を透過させ、ソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光と光情報媒体９からの反射光とを含む混合光を反射させる。
【０１７５】
偏光光学素子１６は、ビームスプリッタ３によって反射された混合光の光路上に配置される。偏光光学素子１６は、ビームスプリッタ３によって反射された混合光を、ソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光と、光情報媒体９からの反射光とに分離する。集光レンズ群７は、ビームスプリッタ３を透過した光の光路上に配置される。
【０１７６】
第２の検出レンズ１３は、偏光光学素子１６によって分離された光情報媒体９からの反射光を第１のディテクタ１２に集光させるとともに、偏光光学素子１６によって分離されたソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光を第２のディテクタ１４に集光させる。
【０１７７】
レンズ１７は、第２の検出レンズ１３によって集光されたソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光を第２のディテクタ１４にさらに集光させる。
【０１７８】
その他の内容については、実施の形態１及び実施の形態２と同様である。
【０１７９】
以上のように、本実施の形態３の光ピックアップは、所定の偏光状態の光を出射する半導体レーザ１（光源）と、ソリッドイマージョンレンズ８を含み、半導体レーザ１から出射された光を集光させる集光レンズ群７と、集光レンズ群７により集光された光の光情報媒体９からの反射光を集光させる第２の検出レンズ１３（第１の集光部）と、第２の検出レンズ１３によって集光された光情報媒体９からの反射光の光量を検出することにより、再生信号及びフォーカスエラー信号の少なくとも一方を検出する第１のディテクタ１２（第１の光検出器）とを備える。
【０１８０】
さらに、本実施の形態３の光ピックアップは、集光レンズ群７により集光された光のソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光を集光させる第２の検出レンズ１３及びレンズ１７（第２の集光部）と、第２の検出レンズ１３及びレンズ１７によって集光されたソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光の光量を検出することにより、光情報媒体９の表面とソリッドイマージョンレンズ８の平面部との間隔に応じたギャップエラー信号を検出する第２のディテクタ１４（第２の光検出器）とを備える。
【０１８１】
さらに、本実施の形態３の光ピックアップは、半導体レーザ１から出射された光の光路上に配置され、半導体レーザ１から出射された光を透過させ、ソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光と光情報媒体９からの反射光とを含む混合光を反射させるビームスプリッタ３（光路分割部）と、ビームスプリッタ３によって反射された混合光の光路上に配置され、ビームスプリッタ３によって反射された混合光を、ソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光と、光情報媒体９からの反射光とに分離する偏光光学素子１６（偏光分離素子）とを備える。そして、集光レンズ群７は、ビームスプリッタ３を透過した光の光路上に配置される。
【０１８２】
また、本実施の形態３における第１の集光部は、偏光光学素子１６によって分離された光情報媒体９からの反射光を第１のディテクタ１２に集光させるとともに、偏光光学素子１６によって分離されたソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光を第２のディテクタ１４に集光させる第２の検出レンズ１３（第１の集光レンズ）を含む。
【０１８３】
また、本実施の形態３における第２の集光部は、第２の検出レンズ１３（第１の集光レンズ）と、第２の検出レンズ１３によって集光されたソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光を第２のディテクタ１４にさらに集光させるレンズ１７（第２の集光レンズ）とを含む。
【０１８４】
本実施の形態３においては、実施の形態１よりも光学部品の点数を少なくすることができるため、光学系の構成を小型化し、光ピックアップのコストを低減することが可能になる。
【０１８５】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４における光ピックアップについて図１０を参照して説明する。
【０１８６】
図１０は、本発明の実施の形態４における光ピックアップの構成を示す図である。図１０に示す光ピックアップは、半導体レーザ１、コリメータレンズ２、ビームスプリッタ３、集光レンズ群７、第１のディテクタ１２、第２の検出レンズ１３、第２のディテクタ１４及び偏光ホログラム１８を備える。集光レンズ群７は、対物レンズ６及びソリッドイマージョンレンズ８を備える。なお、図１０に示す光ピックアップにおいて、図１、図８及び図９に示す光ピックアップと同じ構成については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【０１８７】
図１０に示す光ピックアップは、図９とは異なり、偏光ホログラム１８を、第２の検出レンズ１３と、第１のディテクタ１２及び第２のディテクタ１４との間に配置したことを特徴とする。
【０１８８】
偏光ホログラム１８は、特定の偏光に対し回折する偏光分離機能を有する。さらに、偏光ホログラム１８は、実施の形態１〜３と同様に、再生信号及びフォーカスエラー信号を検出するための検出光学系の光学倍率（横倍率）Ｍがギャップエラー信号を検出するための検出光学系の光学倍率（横倍率）ｍよりも大きくなるように、再生信号光及び／又はギャップエラー信号光に対してレンズ作用を有する回折レンズにて構成されている。
【０１８９】
以下、図１０を用いて、本実施の形態４の具体的な作用について説明する。
【０１９０】
図１０において、偏光ホログラム１８は、再生信号光及びフォーカスエラー信号光と同じ偏光方向の光に対し作用しない構造を有している。したがって、第２の検出レンズ１３を透過した再生信号光及びフォーカスエラー信号光は、偏光ホログラム１８をそのまま透過し、第１のディテクタ１２へ集光される。
【０１９１】
一方、偏光ホログラム１８は、ギャップエラー信号光と同じ偏光方向の光に対して回折する構造を有し、さらに、回折レンズによる集光作用を有している。
【０１９２】
したがって、ギャップエラー信号光は、偏光ホログラム１８を通過した後、回折されると同時に集光され、合成焦点距離が短くなって第２のディテクタ１４へと入射する。
【０１９３】
これにより、第２のディテクタ１４へ集光される光ビームの倍率は、第１のディテクタ１２に集光される光ビームの倍率より低くなり、再生信号及びフォーカスエラー信号を検出するための検出光学系の光学倍率（横倍率）Ｍがギャップエラー信号を検出するための検出光学系の光学倍率（横倍率）ｍよりも大きくなる関係が満足される。
【０１９４】
本実施の形態４においては、実施の形態１〜３よりもさらに光学部品の点数を少なくすることができるため、光学系の構成をさらに小型化し、光ピックアップのコストを低減することが可能になる。
【０１９５】
なお、本実施の形態４においては、偏光ホログラム１８は、再生信号光及びフォーカスエラー信号光と同じ偏光方向の光に対し回折レンズとして作用せず、ギャップエラー信号光と同じ偏光方向の光に対し回折レンズとして作用するとしているが、本発明は特にこれに限定されない。逆に、偏光ホログラム１８は、再生信号光及びフォーカスエラー信号光と同じ偏光方向の光に対し回折レンズとして作用し、発散作用を持たせて合成焦点距離を長くし、ギャップエラー信号光と同じ偏光方向の光に対し回折レンズとして作用しない構成であっても良い。
【０１９６】
（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５における光ディスクドライブ装置について図１１を参照して説明する。
【０１９７】
図１１は、本発明の実施の形態５における光ディスクドライブ装置の構成を示す図である。
【０１９８】
図１１に示すように、光ディスクドライブ装置は、光ピックアップ３５、スピンドルモータ３０、図示しないヘッド駆動部、信号処理部３３、インターフェース３４、サーボ制御部３１、図示しない送りモータ及びシステムコントローラ３２を備えている。
【０１９９】
スピンドルモータ３０は、サーボ制御部３１により駆動制御され、所定の回転数で回転される。スピンドルモータ３０により回転される光情報媒体９に対して光ピックアップ３５からのレーザ光が照射される。
【０２００】
光ピックアップ３５は、スピンドルモータ３０により回転される光情報媒体９に対して、レーザ光を照射して、その戻り光に基づいて当該光情報媒体９から情報信号を読み出す。また、光ピックアップ３５は、ソリッドイマージョンレンズ８の平面部からの反射光に基づいて、ギャップエラー信号を出力する。なお、光ピックアップ３５は、実施の形態１〜４のいずれかの光ピックアップである。
【０２０１】
また、光ピックアップ３５は、光情報媒体９の記録トラックに対して垂直方向に移動可能に支持され、図示しない送りモータにより光情報媒体９の記録トラックに対して垂直方向に駆動される。
【０２０２】
信号処理部３３は、光ピックアップ３５から出力された信号に対して各種信号処理を行う。信号処理部３３は、具体的には、情報信号の再生系として、信号復調器及び誤り訂正回路を備え、また、情報信号の記録系として、信号変調器等を備えている。信号処理部３３は、信号を再生する際には、光ピックアップ３５により光情報媒体９から読み出された再生信号を信号復調器により復調し、そして、訂正回路により誤り訂正を行う。
【０２０３】
インターフェース３４は、外部接続された電子機器との間でデータを送受信する。外部接続された電子機器とは、例えば、外部コンピュータである。
【０２０４】
例えば、光ディスクドライブ装置において再生動作がなされているときには、信号処理部３３の信号復調器及び誤り訂正回路等において信号処理された再生信号が、インターフェース３４を介して外部コンピュータに送出される。
【０２０５】
サーボ制御部３１は、光ピックアップ３５における集光レンズ群７を保持する二軸アクチュエータ等のレンズ駆動部をサーボ制御し、集光レンズ群７をフォーカシング方向及びトラッキング方向に移動させる。
【０２０６】
また、サーボ制御部３１は、光ピックアップ３５を送り操作する図示しない送りモータをサーボ制御する。
【０２０７】
さらに、サーボ制御部３１は、光情報媒体９を回転駆動するスピンドルモータ３０をサーボ制御する。サーボ制御部３１は、上述した各部のサーボ制御を、システムコントローラ３２からの制御信号に基づいて行う。システムコントローラ３２は、光ディスクドライブ装置を構成する各部を制御する。
【０２０８】
以上のように構成された光ディスクドライブ装置は、光情報媒体９から情報を再生する際には、スピンドルモータ３０によって回転される光情報媒体９から光ピックアップ３５によって読み出した再生信号に対して、信号処理部３３の信号復調器による復調と、訂正回路による誤り訂正とを行う。そして、信号処理がなされた再生信号は、例えば、インターフェース３４を介して、外部接続される電子機器に送出される。
【０２０９】
また、光ディスクドライブ装置は、光情報媒体９に情報を記録する際には、信号処理部３３の信号変調器により情報信号を変調し、変調した情報信号に基づく所定のレーザ出力を有する記録用レーザ光を、スピンドルモータ３０により回転される光情報媒体９に対して光ピックアップ３５から照射する。
【０２１０】
なお、本実施の形態５において、光ピックアップ３５が光ピックアップの一例に相当し、スピンドルモータ３０がモータの一例に相当し、サーボ制御部３１、システムコントローラ３２及び信号処理部３３が制御部の一例に相当する。また、サーボ制御部３１、システムコントローラ３２及び信号処理部３３は、実施の形態１〜４のギャップ制御部１０として機能する。
【０２１１】
上述の実施の形態１〜５では、ニアフィールド光記録技術が採用される光情報媒体、例えば、相変化型光ディスクに情報を記録又は再生する光ピックアップ及び光ディスクドライブ装置について説明した。しかし、本発明はこれに限定されることはなく、光磁気記録媒体など、他の光情報媒体に適用することもできる。
【０２１２】
（実施の形態６）
次に、本発明の実施の形態６における光情報記録再生装置について図１２を参照して説明する。
【０２１３】
本実施の形態６は、実施の形態５に係る光ディスクドライブ装置を具備した光情報記録再生装置の実施の形態である。図１２は、本発明の実施の形態６における光情報記録再生装置の全体構成を示す概略斜視図である。図１２に示した光情報記録再生装置４０は、実施の形態５に係る光ディスクドライブ装置４１と、画像情報を、光ディスクドライブ装置４１によって光情報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）４２と、光ディスクドライブ装置４１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）４３とを備える。
【０２１４】
本実施の形態６において、光情報記録再生装置４０は、記録用信号処理回路４２及び再生用信号処理回路４３を備えているが、本発明は特にこれに限定されず、記録用信号処理回路４２及び再生用信号処理回路４３のうちのいずれか一方のみを備える構成であってもよい。さらに、光情報記録再生装置４０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４４を備えてもよい。
【０２１５】
なお、本実施の形態６において、光情報記録再生装置４０が光情報記録装置及び光情報再生装置の一例に相当し、記録用信号処理回路４２及び再生用信号処理回路４３が情報処理部の一例に相当する。
【０２１６】
本実施の形態６に係る光情報記録再生装置４０は、実施の形態５に係る光ディスクドライブ装置４１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複数の情報記録層を有する光情報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。
【０２１７】
なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。
【０２１８】
本発明の一局面に係る光ピックアップは、複数の情報記録層を有する光情報媒体に情報を記録又は再生するための光ピックアップであって、所定の偏光状態の光を出射する光源と、前記光情報媒体の表面に平行な平面部を有するソリッドイマージョンレンズを含み、前記光を集光させる集光レンズ群と、前記集光レンズ群により集光された前記光の前記光情報媒体からの反射光を集光させる第１の集光部と、前記第１の集光部によって集光された前記光情報媒体からの反射光の光量を検出することにより、再生信号及びフォーカスエラー信号の少なくとも一方を検出する第１の光検出器と、前記集光レンズ群により集光された前記光の前記ソリッドイマージョンレンズの前記平面部からの反射光を集光させる第２の集光部と、前記第２の集光部によって集光された前記ソリッドイマージョンレンズの前記平面部からの反射光の光量を検出することにより、前記光情報媒体の表面と前記ソリッドイマージョンレンズの前記平面部との間隔に応じたギャップエラー信号を検出する第２の光検出器とを備え、前記集光レンズ群と前記第１の集光部とを含む第１の光学系の光学倍率Ｍと、前記集光レンズ群と前記第２の集光部とを含む第２の光学系の光学倍率ｍとは、Ｍ＞ｍを満たす。
【０２１９】
この構成によれば、光源は、所定の偏光状態の光を出射する。集光レンズ群は、光情報媒体の表面に平行な平面部を有するソリッドイマージョンレンズを含み、光を集光させる。第１の集光部は、集光レンズ群により集光された光の光情報媒体からの反射光を集光させる。第１の光検出器は、第１の集光部によって集光された光情報媒体からの反射光の光量を検出することにより、再生信号及びフォーカスエラー信号の少なくとも一方を検出する。第２の集光部は、集光レンズ群により集光された光のソリッドイマージョンレンズの平面部からの反射光を集光させる。第２の光検出器は、第２の集光部によって集光されたソリッドイマージョンレンズの平面部からの反射光の光量を検出することにより、光情報媒体の表面とソリッドイマージョンレンズの平面部との間隔に応じたギャップエラー信号を検出する。そして、集光レンズ群と第１の集光部とを含む第１の光学系の光学倍率Ｍと、集光レンズ群と第２の集光部とを含む第２の光学系の光学倍率ｍとは、Ｍ＞ｍを満たす。
【０２２０】
したがって、複数の情報記録層を有する多層光情報媒体に情報を記録又は再生する場合において、再生信号光及びフォーカスエラー信号光に対して、記録又は再生の対象となる情報記録層以外の情報記録層からの反射光による影響を抑制することができ、さらに、ギャップエラー信号の検出を高精度に行うことが可能になるので、複数の情報記録層を有する光情報媒体に情報を記録又は再生する場合において、高精度に、再生信号、フォーカスエラー信号及びギャップエラー信号を検出することができる。
【０２２１】
また、上記の光ピックアップにおいて、前記複数の情報記録層のうちの所定の情報記録層に前記光が集光された場合に、前記所定の情報記録層と隣り合う情報記録層からの反射光の前記第１の光検出器上の光スポットの面積が、前記第１の光検出器の受光面の面積の３倍以上となるように、前記第１の光学系の光学倍率Ｍが決定されることが好ましい。
【０２２２】
この構成によれば、複数の情報記録層のうちの所定の情報記録層に光が集光された場合に、所定の情報記録層と隣り合う情報記録層からの反射光の第１の光検出器上の光スポットの面積が、第１の光検出器の受光面の面積の３倍以上となるように、第１の光学系の光学倍率Ｍが決定される。
【０２２３】
したがって、記録又は再生の対象となる情報記録層以外の情報記録層からの反射光による再生信号光への影響を少なくすることができる。
【０２２４】
また、上記の光ピックアップにおいて、前記集光レンズ群の開口数が、１．５以上であるとき、前記第１の光学系の光学倍率Ｍは、Ｍ≧３０を満たすことが好ましい。
【０２２５】
この構成によれば、集光レンズ群の開口数が、１．５以上であるとき、第１の光学系の光学倍率Ｍは、Ｍ≧３０を満たす。この場合、迷光の面積が、第１の光検出器の受光面の面積の４倍以上となり、記録又は再生の対象となる情報記録層以外の情報記録層からの反射光による影響を抑制するとともに、周波数特性が良好であり、かつ、安定した再生信号を得ることが可能となる。
【０２２６】
また、上記の光ピックアップにおいて、前記複数の情報記録層のうちのいずれの情報記録層に前記光を集光した場合であっても、前記第２の光検出器上の光スポットの面積が、前記第２の光検出器の受光面の面積以下となるように、前記第２の光学系の光学倍率ｍが決定されることが好ましい。
【０２２７】
この構成によれば、各情報記録層にフォーカスが合わせられたときの、第２の光検出器上での光スポットサイズが、光検出器の受光面のサイズよりも小さくなる。これにより、ソリッドイマージョンレンズの平面部からの反射光は、すべての情報記録層にそれぞれフォーカスを合わせた場合に第２の光検出器に完全に取り込まれる。したがって、ギャップエラー信号を正確に検出することができる。
【０２２８】
また、上記の光ピックアップにおいて、前記集光レンズ群の開口数が、２．０以下であるとき、前記第２の光学系の光学倍率ｍは、ｍ≦１０を満たすことが好ましい。
【０２２９】
この構成によれば、集光レンズ群の開口数が、２．０以下であるとき、第２の光学系の光学倍率ｍは、ｍ≦１０を満たす。この場合、ソリッドイマージョンレンズの平面部からの反射光の第２の光検出器上での集光スポットと第２の光検出器の受光面（受光素子）との面積比は１倍以下となり、光スポットは常に第２のディテクタ１４の受光素子（受光面）をはみ出さないので、周波数特性が良好であり、かつ、安定したギャップエラー信号を得ることが可能となる。
【０２３０】
また、上記の光ピックアップにおいて、前記光源から出射された前記光の光路上に配置され、前記光源から出射された前記光を透過させ、前記ソリッドイマージョンレンズの前記平面部からの反射光を前記第２の光検出器に向けて反射させる第１の光路分割部と、前記第１の光路分割部を透過した前記光の光路上に配置され、前記第１の光路分割部を透過した前記光を透過させ、前記光情報媒体からの反射光を前記第１の光検出器に向けて反射させる第２の光路分割部と、前記第２の光路分割部を透過した前記光の光路上に配置される４分の１波長板とをさらに備え、前記集光レンズ群は、前記４分の１波長板を透過した前記光の光路上に配置され、前記第１の集光部は、前記第２の光路分割部によって反射された前記光情報媒体からの反射光の光路上に配置され、前記第２の集光部は、前記第１の光路分割部によって反射された前記ソリッドイマージョンレンズの前記平面部からの反射光の光路上に配置されることが好ましい。
【０２３１】
この構成によれば、第１の光路分割部は、光源から出射された光の光路上に配置され、光源から出射された光を透過させ、ソリッドイマージョンレンズの平面部からの反射光を第２の光検出器に向けて反射させる。第２の光路分割部は、第１の光路分割部を透過した光の光路上に配置され、第１の光路分割部を透過した光を透過させ、光情報媒体からの反射光を第１の光検出器に向けて反射させる。４分の１波長板は、第２の光路分割部を透過した光の光路上に配置される。集光レンズ群は、４分の１波長板を透過した光の光路上に配置される。第１の集光部は、第２の光路分割部によって反射された光情報媒体からの反射光の光路上に配置される。第２の集光部は、第１の光路分割部によって反射されたソリッドイマージョンレンズの平面部からの反射光の光路上に配置される。
【０２３２】
したがって、ソリッドイマージョンレンズの平面部からの反射光の光路と、光情報媒体からの反射光の光路とを分割することができ、ギャップエラー信号と、再生信号及びフォーカスエラー信号の少なくとも一方とを高精度に検出することができる。
【０２３３】
また、上記の光ピックアップにおいて、前記第２の光路分割部は、前記光源から出射される光と平行な偏光成分の光を反射し、前記第１の光路分割部は、前記光源から出射される光と直交する偏光成分の光を反射することが好ましい。
【０２３４】
この構成によれば、第２の光路分割部は、光源から出射される光と平行な偏光成分の光を反射し、第１の光路分割部は、光源から出射される光と直交する偏光成分の光を反射する。したがって、ソリッドイマージョンレンズの平面部からの反射光の光路と、光情報媒体からの反射光の光路とを分割することができる。
【０２３５】
また、上記の光ピックアップにおいて、前記光源から出射された光の光路上に配置され、前記光源から出射された前記光を透過させ、前記ソリッドイマージョンレンズの前記平面部からの反射光と前記光情報媒体からの反射光とを含む混合光を反射させる光路分割部と、前記光路分割部によって反射された前記混合光の光路上に配置され、前記光路分割部によって反射された前記混合光を、前記ソリッドイマージョンレンズの前記平面部からの反射光と、前記光情報媒体からの反射光とに分離する偏光分離素子とをさらに備え、前記集光レンズ群は、前記光路分割部を透過した前記光の光路上に配置され、前記第１の集光部は、前記偏光分離素子によって分離された前記光情報媒体からの反射光を前記第１の光検出器に集光させるとともに、前記偏光分離素子によって分離された前記ソリッドイマージョンレンズの前記平面部からの反射光を前記第２の光検出器に集光させる第１の集光レンズを含み、前記第２の集光部は、前記第１の集光レンズと、前記第１の集光レンズによって集光された前記ソリッドイマージョンレンズの前記平面部からの反射光を前記第２の光検出器にさらに集光させる第２の集光レンズとを含むことが好ましい。
【０２３６】
この構成によれば、光路分割部は、光源から出射された光の光路上に配置され、光源から出射された光を透過させ、ソリッドイマージョンレンズの平面部からの反射光と光情報媒体からの反射光とを含む混合光を反射させる。偏光分離素子は、光路分割部によって反射された混合光の光路上に配置され、光路分割部によって反射された混合光を、ソリッドイマージョンレンズの平面部からの反射光と、光情報媒体からの反射光とに分離する。集光レンズ群は、光路分割部を透過した光の光路上に配置される。第１の集光部は、偏光分離素子によって分離された光情報媒体からの反射光を第１の光検出器に集光させるとともに、偏光分離素子によって分離されたソリッドイマージョンレンズの平面部からの反射光を第２の光検出器に集光させる第１の集光レンズを含む。第２の集光部は、第１の集光レンズと、第１の集光レンズによって集光されたソリッドイマージョンレンズの平面部からの反射光を第２の光検出器にさらに集光させる第２の集光レンズとを含む。
【０２３７】
したがって、偏光分離素子によって、光路分割部によって反射された混合光が、ソリッドイマージョンレンズの平面部からの反射光と、光情報媒体からの反射光とに分離されるので、光学部品の点数を少なくすることができ、光学系の構成を小型化し、光ピックアップのコストを低減することが可能になる。
【０２３８】
また、上記の光ピックアップにおいて、前記光源から出射された前記光の光路上に配置され、前記光源から出射された前記光を透過させ、前記ソリッドイマージョンレンズの前記平面部からの反射光と前記光情報媒体からの反射光とを含む混合光を反射させる光路分割部と、前記光路分割部によって反射された前記混合光の光路上に配置され、前記光路分割部によって反射された前記混合光を、前記ソリッドイマージョンレンズの前記平面部からの反射光と、前記光情報媒体からの反射光とに分離する偏光分離素子とをさらに備え、前記集光レンズ群は、前記光路分割部を透過した前記光の光路上に配置され、前記第１の集光部は、前記偏光分離素子によって分離された前記光情報媒体からの反射光を前記第１の光検出器に集光させるとともに、前記偏光分離素子によって分離された前記ソリッドイマージョンレンズの前記平面部からの反射光を前記第２の光検出器に集光させる第３の集光レンズと、前記第３の集光レンズにより集光された前記光情報媒体からの反射光を前記第１の光検出器にさらに集光又は発散させる第４の集光レンズとを含み、前記第２の集光部は、前記第３の集光レンズを含むことが好ましい。
【０２３９】
この構成によれば、光路分割部は、光源から出射された光の光路上に配置され、光源から出射された光を透過させ、ソリッドイマージョンレンズの平面部からの反射光と光情報媒体からの反射光とを含む混合光を反射させる。偏光分離素子は、光路分割部によって反射された混合光の光路上に配置され、光路分割部によって反射された混合光を、ソリッドイマージョンレンズの平面部からの反射光と、光情報媒体からの反射光とに分離する。集光レンズ群は、光路分割部を透過した光の光路上に配置される。第１の集光部は、偏光分離素子によって分離された光情報媒体からの反射光を第１の光検出器に集光させるとともに、偏光分離素子によって分離されたソリッドイマージョンレンズの平面部からの反射光を第２の光検出器に集光させる第３の集光レンズと、第３の集光レンズにより集光された光情報媒体からの反射光を第１の光検出器にさらに集光又は発散させる第４の集光レンズとを含む。第２の集光部は、第３の集光レンズを含む。
【０２４０】
したがって、偏光分離素子によって、光路分割部によって反射された混合光が、ソリッドイマージョンレンズの平面部からの反射光と、光情報媒体からの反射光とに分離されるので、光学部品の点数を少なくすることができ、光学系の構成を小型化し、光ピックアップのコストを低減することが可能になる。
【０２４１】
また、上記の光ピックアップにおいて、前記偏光分離素子は、ウォラストンプリズム及び偏光ホログラムのいずれか一方を含むことが好ましい。
【０２４２】
この構成によれば、ソリッドイマージョンレンズの平面部からの反射光と、光情報媒体からの反射光とを分離させることができる。
【０２４３】
また、上記の光ピックアップにおいて、前記光路分割部は、ビームスプリッタを含むことが好ましい。
【０２４４】
この構成によれば、ビームスプリッタによって、光源から出射された光を透過させることができ、ソリッドイマージョンレンズの平面部からの反射光と光情報媒体からの反射光とを含む混合光を反射させることができる。
【０２４５】
本発明の他の局面に係る光ディスクドライブ装置は、上記のいずれかに記載の光ピックアップと、光情報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電気信号に基づいて、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ディスクドライブ装置に適用することができる。
【０２４６】
本発明の他の局面に係る光情報記録装置は、上記の光ディスクドライブ装置と、前記光ディスクドライブ装置によって光情報媒体へ記録するための情報を処理する情報処理部とを備える。この構成によれば、上記の光ピックアップを備える光ディスクドライブ装置を光情報記録装置に適用することができる。
【０２４７】
本発明の他の局面に係る光情報再生装置は、上記の光ディスクドライブ装置と、前記光ディスクドライブ装置によって光情報媒体から再生された情報を処理する情報処理部とを備える。この構成によれば、上記の光ピックアップを備える光ディスクドライブ装置を光情報再生装置に適用することができる。
【０２４８】
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。
【産業上の利用可能性】
【０２４９】
本発明に係る光ピックアップは、例えば数百ギガバイト以上の大容量のデジタル情報が記録可能な、複数の情報記録層を有する光情報媒体に情報を記録又は再生する、ソリッドイマージョンレンズを用いたニアフィールド光記録再生方式の光ピックアップに適用することが可能である。
【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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