(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から出射した光束を、信号光としての第１の光束と、光情報記録媒体には集光しない参照光としての第２の光束とに分割する分割手段と、
前記信号光と前記参照光の干渉光を検出する検出器と、
前記検出器上で、前記信号光と前記参照光の間の位相関係が互いに異なる状態で光学的に干渉させる手段と、
前記第１または前記第２の光束を、前記光情報記録媒体の所定の層に焦点を合わせた他方の光束に対して前後にデフォーカスさせる手段と、
前記前後にデフォーカスさせた干渉光の差信号から、フォーカス誤差信号を求める手段とを有し、
前記検出器は、第１の検出器と第２の検出器を有し、
前記第１の検出器では、前記第１の光束と、前側にデフォーカスさせた前記第２の光束の干渉光を検出し、
前記第２の検出器では、前記第１の光束と、後側にデフォーカスさせた前記第２の光束の干渉光を検出するものであり、
前記第１の検出器で検出した信号と、前記第２の検出器で検出した信号との和信号から、ＲＦ信号を求める手段と、
を有することを特徴とする情報再生装置。
【請求項２】
光源と、
前記光源から出射した光束を、信号光としての第１の光束と、光情報記録媒体には集光しない参照光としての第２の光束とに分割する分割手段と、
前記信号光と前記参照光の干渉光を検出する検出器と、
前記検出器上で、前記信号光と前記参照光の間の位相関係が互いに異なる状態で光学的に干渉させる手段と、
前記第１または前記第２の光束を、前記光情報記録媒体の所定の層に焦点を合わせた他方の光束に対して前後にデフォーカスさせる手段と、
前記前後にデフォーカスさせた干渉光の差信号から、フォーカス誤差信号を求める手段とを有し、
前記検出器は、第１の検出器と第２の検出器と第３の検出器を有し、
前記第２の光束は、前記光情報記録媒体の所定の層に焦点を合わせた前記第１の光束に対して前後にデフォーカスされた光束と、デフォーカスされていない光束であって、
前記第１の光束と、前記デフォーカスされていない第２の光束との干渉光を、前記第３の検出器で検出して、ＲＦ信号を得る手段とを有し、
前記第１の光束と、前記前側にデフォーカスされた第２の光束との干渉光を、前記第１の検出器で検出し、
前記第１の光束と、前記後側にデフォーカスされた第２の光束との干渉光を、前記第２の検出器で検出し、
前記第１の検出器で検出した信号と、前記第２の検出器で検出した信号との差信号から、フォーカス誤差信号を求める
ことを特徴とする情報再生装置。
【請求項３】
光源と、
前記光源から出射した光束を、信号光としての第１の光束と、光情報記録媒体には集光しない参照光としての第２の光束とに分割する分割手段と、
前記信号光と前記参照光の干渉光を検出する検出器と、
前記検出器上で、前記信号光と前記参照光の間の位相関係が互いに異なる状態で光学的に干渉させる手段と、
前記第１または前記第２の光束を、前記光情報記録媒体の所定の層に焦点を合わせた他方の光束に対して前後にデフォーカスさせる手段と、
前記前後にデフォーカスさせた干渉光の差信号から、フォーカス誤差信号を求める手段とを有し、
前記検出器は、第１の検出器と第２の検出器を有し、
前記第１の光束の信号光は第１の信号光と第２の信号光とに分割され、
前記第２の光束の参照光は第１の参照光と第２の参照光とに分割され、
前記第１の信号光と前記第１の参照光との干渉光を前記第１の検出器で検出して、ＲＦ信号を得、
前記第２の信号光と前記第２の参照光との干渉光を前記第２の検出器で検出し、
前記デフォーカスさせる手段は、前記第２の参照光の光路中に設けられ、前記デフォーカス手段は、前記第２の参照光を時刻ｔ及びｔ＋Δｔにおいて前記光情報記録媒体の所定の層に焦点を合わせた前記第２の信号光に対して前及び後にデフォーカスさせ、時刻ｔにおける前記第２の検出器の出力Ｓｉｇ２（ｔ）と、時刻ｔ＋Δｔにおける前記第２の検出器の出力Ｓｉｇ２（ｔ＋Δｔ）の差から前記フォーカス誤差信号を得る
ことを特徴とする情報再生装置。
【請求項４】
前記デフォーカスさせる手段は、曲線回折格子であることを特徴とする請求項１乃至３何れかに記載の情報再生装置。
【請求項５】
前記デフォーカスさせる手段によって、前記第１または第２の光束に付与する前後のデフォーカス波面収差は、その符号が異なり、絶対値が略等しいことを特徴とする請求項１乃至３何れかに記載の情報再生装置。
【請求項６】
前記信号光と前記参照光との間の光学的位相差を調整する手段が、前記参照光の光路中に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３何れかに記載の情報再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を情報記録媒体に照射して、情報を再生する情報再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクは、青色半導体レーザと、ＮＡ０．８５の高ＮＡ対物レンズを用いるブルーレイディスク（ＢＤ）の製品化に至って、光学系の分解能としてはほぼ限界に達し、さらなる大容量化に向けては、今後、記録層の多層化が有力となると考えられる。近年、記録層を２層ないし３層有するブルーレイディスクが市販されており、レコーダの映像保存媒体やパソコンのデータ保存媒体として用いられている。
【０００３】
このような多層光ディスクにおいては各記録層からの検出光量がほぼ同等となる必要性から、記録層の数を増やすのに伴いそれぞれの記録層の反射率は小さくせざるを得ない。このため、各記録層からの検出信号のＳ／Ｎ比が低下するという課題がある。
【０００４】
そこで、検出信号の増幅技術が開発されている。この増幅技術の一例として、特開２００８−３１０９４２号には、下記の技術が述べられている。光ディスクからの微弱な反射光（信号光）を、光ディスクに照射する前に分岐した光ディスクに照射しない光（参照光）と合波して干渉によって増幅する。この時、合波光を無偏光ビームスプリッタで２つに分岐してそれぞれλ／２板またはλ／４板を透過させた後、偏光ビームスプリッタの透過光と反射光の差動検出を行うことで、分岐した２つの光の位相関係が異なる４つの干渉光を検出する。光ディスク回転時の面ぶれによって信号光の光路長が変化し４つの干渉光の出力が変動するのにかかわらず、４つの出力を選択的に演算することにより、再生信号の安定した増幅が得られるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３１０９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１では、信号光と参照光との干渉光から生成する高Ｓ／Ｎ比の再生信号、フォーカス誤差信号に対して１６個の検出器が必要であり、検出器の数が非常に多く、結果としてアンプノイズやショットノイズの影響でＳ／Ｎ比が低下してしまう。
【０００７】
上記課題に鑑み、本発明の目的は、２つの光の光路差の調整が容易で、信号増幅効果が高い、干渉型の光情報信号の検出を行う光情報再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、上記の課題を解決するために、光源から出射した光束を、信号光としての第１の光束と、光情報記録媒体には集光しない参照光としての第２の光束とに分割し、信号光と参照光の間の位相関係が互いに異なる状態で光学的に干渉させて、検出する光情報記録再生装置であって、前記第１または前記第２の光束を、前後にデフォーカスさせて、それらの差信号からフォーカス誤差信号を得るようにする構成とした。
【０００９】
より、具体的に説明すると、下記の通りである。
【００１０】
(1)光源から出射した光束を第１の光束と第２の光束とに分割し、
光情報記録媒体に集光して照射し反射した第１の光束を信号光として第１の検出器と第２の検出器とに導き、
光情報記録媒体には集光しない第２の光束を参照光として前記第１の検出器と第２の検出器とに導き、
前記第１および第２の検出器上でそれぞれ信号光と参照光を、信号光と参照光の間の位相関係が互いに異なる状態で光学的に干渉させて、検出する光情報再生装置であって、
前記第２の光束は、前記光情報記録媒体の所定の層に焦点を合わせた前記第１の光束に対して前後にデフォーカスされた光束とし、
第１の光束と、前側にデフォーカスされた第２の光束との干渉光を、前記第１の検出器で検出して、前記第１の検出器の出力から信号Ｓｉｇ１を生成し、
第１の光束と、後ろ側にデフォーカスされた第２の光束との干渉光を、前記第２の検出器で検出して、前記第２の出器の出力から信号Ｓｉｇ２を生成し、
前記信号Ｓｉｇ１と前記信号Ｓｉｇ２との和から再生ＲＦ信号を、
前記信号Ｓｉｇ１と前記信号Ｓｉｇ２との差からフォーカス誤差信号を得ることとした。
【００１１】
このように、前記第１の検出器では、前記第１の光束が前記光情報記録媒体の所定の層に対して前側に所定の量だけデフォーカスした時に、前記信号Ｓｉｇ１の干渉による増幅効果が最大となる。また、前記第２の検出器では、前記第１の光束が前記光情報記録媒体の所定の層に対して後ろ側に所定の量だけデフォーカスした時に、前記信号Ｓｉｇ２の干渉による増幅効果が最大となる。すなわち、各々の検出器から、前記光記録媒体の所定の層に対して前後に所定の量だけデフォーカスした時に出力が最大となる２つの信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２が得られる。そこで、この２つの信号の和をとることによって、デフォーカスがゼロの時に出力が最大となる再生ＲＦ信号が得られる。また、この２つの信号の差をとることによって、デフォーカスがゼロの時に出力がゼロとなり、デフォーカスの符号に応じて出力の符号の異なるフォーカス誤差信号が得られ、Ｓ／Ｎ比の高い再生ＲＦ信号とフォーカス誤差信号を同時に生成することができる。
【００１２】
(2)また、(1)の別の手段として、
前記第２の光束を、前記光情報記録媒体の所定の層に焦点を合わせた前記第１の光束に対して前後にデフォーカスされた光束とする代わりに、
前記第１の光束を、前記第１および第２の検出器に焦点を合わせた前記第２の光束に対して前後にデフォーカスされた光束とし、
第２の光束と、前側にデフォーカスされた第１の光束との干渉光を、前記第１の検出器で検出して、前記第１の検出器の出力から信号Ｓｉｇ１を生成し、
第２の光束と、後ろ側にデフォーカスされた第１の光束との干渉光を、前記第２の検出器で検出して、前記第２の出器の出力から信号Ｓｉｇ２を生成し、
前記信号Ｓｉｇ１と前記信号Ｓｉｇ２との和から再生ＲＦ信号を、
前記信号Ｓｉｇ１と前記信号Ｓｉｇ２との差からフォーカス誤差信号を得ることとした。
【００１３】
これにより、前記第１の検出器では、前記第１の光束が前記光情報記録媒体の所定の層に対して後ろ側に所定の量だけデフォーカスした時に、前記信号Ｓｉｇ１の干渉による増幅効果が最大となる。また、前記第２の検出器では、前記第１の光束が前記光情報記録媒体の所定の層に対して前側に所定の量だけデフォーカスした時に、前記信号Ｓｉｇ２の干渉による増幅効果が最大となる。すなわち、各々の検出器から、前記光記録媒体の所定の層に対して前後に所定の量だけデフォーカスした時に出力が最大となる２つの信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２が得られる。そこで、この２つの信号の和をとることによって、デフォーカスがゼロの時に出力が最大となる再生ＲＦ信号が得られる。また、この２つの信号の差をとることによって、デフォーカスがゼロの時に出力がゼロとなり、デフォーカスの符号に応じて出力の符号の異なるフォーカス誤差信号が得られ、Ｓ／Ｎ比の高い再生ＲＦ信号とフォーカス誤差信号を同時に生成することができる。
【００１４】
(3)また(1)の別の手段として、
光源から出射した光束を第１の光束と第２の光束とに分割し、
光情報記録媒体に集光して照射し反射した第１の光束を信号光として第１の検出器と第２の検出器と第３の検出器とに導き、
光情報記録媒体には集光しない第２の光束を参照光として前記第１の検出器と第２の検出器と第３の検出器とに導き、
前記第１、第２および第３の検出器上でそれぞれ信号光と参照光を、信号光と参照光の間の位相関係が互いに異なる状態で光学的に干渉させて、検出する光情報再生装置であって、
前記第２の光束は、前記光情報記録媒体の所定の層に焦点を合わせた前記第１の光束に対して前後にデフォーカスされた光束と、デフォーカスされていない光束とし、
第１の光束と、デフォーカスされていない第２の光束との干渉光を、前記第３の検出器で検出して、前記第３の検出器の出力Ｓｉｇ３から再生ＲＦ信号を得ることとし、
さらに、第１の光束と、前側にデフォーカスされた第２の光束との干渉光を、前記第１の検出器で検出して、前記第１の検出器の出力から信号Ｓｉｇ１を生成し、
第１の光束と、後ろ側にデフォーカスされた第２の光束との干渉光を、前記第２の検出器で検出して、前記第２の出器の出力から信号Ｓｉｇ２を生成し、
前記信号Ｓｉｇ１と前記信号Ｓｉｇ２との差からフォーカス誤差信号を得ることとした。
【００１５】
このように再生信号とフォーカス誤差信号の検出を別にすることによって、再生信号は前記第１の光束が前記光情報記録媒体の所定の層に焦点を合わせた時に最も効果的な増幅が得られると同時に、フォーカス誤差信号は、第２の光束に付与するデフォーカス量によって引込み可能な焦点ずれ範囲を適当に設計することが可能となる。
【００１６】
(4)また、(3)の別の手段として、
前記第２の光束を、前記光情報記録媒体の所定の層に焦点を合わせた前記第１の光束に対して前後にデフォーカスされた光束と、デフォーカスされていない光束とする代わりに、
前記第１の光束を、前記第１、第２および第３の検出器に焦点を合わせた前記第２の光束に対して前後にデフォーカスされた光束と、デフォーカスされていない光束とし、
第２の光束と、デフォーカスされていない第１の光束との干渉光を、前記第３の検出器で検出して、前記第１の検出器の出力Ｓｉｇ３から再生ＲＦ信号を得ることとし、
さらに、第２の光束と、前側にデフォーカスされた第１の光束との干渉光を、前記第１の検出器で検出して、前記第２の検出器の出力から信号Ｓｉｇ１を生成し、
第２の光束と、後ろ側にデフォーカスされた第１の光束との干渉光を、前記第２の検出器で検出して、前記第３の出器の出力から信号Ｓｉｇ２を生成し、
前記信号Ｓｉｇ１と前記信号Ｓｉｇ２との差からフォーカス誤差信号を得ることとした。
【００１７】
このように再生信号とフォーカス誤差信号の検出を別にすることによって、再生信号は前記第１の光束が前記光情報記録媒体の所定の層に焦点を合わせた時に最も効果的な増幅が得られると同時に、フォーカス誤差信号は、第１の光束に付与するデフォーカス量によって引込み可能な焦点ずれ範囲を適当に設計することが可能となる。
【００１８】
(5)また(1)の別の手段として、
前記第１の光束の信号光は第１の信号光と第２の信号光とに分割され、
前記第２の光束の参照光は第１の参照光と第２の参照光とに分割され、
前記第１の信号光と前記第１の参照光との干渉光を前記第１の検出器で検出し、
前記第２の信号光と前記第２の参照光との干渉光を前記第２の検出器で検出する光情報再生装置であって、
前記第１の検出器の出力から再生ＲＦ信号を得ることとし、
さらに、前記第２の参照光の光路中に前記第２の参照光を前後にデフォーカスさせる手段を設け、前記デフォーカス手段は、前記第２の参照光を時刻ｔまたはｔ＋Δｔにおいて前記光情報記録媒体の所定の層に焦点を合わせた前記第２の信号光に対して前または後にデフォーカスさせ、時刻ｔにおける前記第２の検出器の出力Ｓｉｇ２（ｔ）と、時刻ｔ＋Δｔにおける前記第２の検出器の出力Ｓｉｇ２（ｔ＋Δｔ）の差からフォーカス誤差信号を得ることとした。
【００１９】
このように再生信号とフォーカス誤差信号の検出を別にすることによって、再生信号は前記第１の光束が前記光情報記録媒体の所定の層に焦点を合わせた時に最も効果的な増幅が得られると同時に、フォーカス誤差信号は、第２の光束に付与するデフォーカス量によって引込み可能な焦点ずれ範囲を適当に設計することが可能となる。
【００２０】
(6)また(5)の別の手段として、
前記第１の光束の信号光は第１の信号光と第２の信号光とに分割され、
前記第２の光束の参照光は第１の参照光と第２の参照光とに分割され、
前記第１の信号光と前記第１の参照光との干渉光を前記第１の検出器で検出し、
前記第２の信号光と前記第２の参照光との干渉光を前記第２の検出器で検出する光情報再生装置であって、
前記第１の検出器の出力から再生ＲＦ信号を得ることとし、
さらに、前記第２の信号光の光路中に前記第２の信号光を前後にデフォーカスさせる手段を設け、前記デフォーカス手段は、前記第２の信号光を時刻ｔまたはｔ＋Δｔにおいて前記第２の検出器に焦点を合わせた前記第２の参照光に対して前または後にデフォーカスさせ、時刻ｔにおける前記第２の検出器の出力Ｓｉｇ２（ｔ）と、時刻ｔ＋Δｔにおける前記第２の検出器の出力Ｓｉｇ２（ｔ＋Δｔ）の差からフォーカス誤差信号を得ることとした。
【００２１】
このように再生信号とフォーカス誤差信号の検出を別にすることによって、再生信号は前記第１の光束が前記光情報記録媒体の所定の層に焦点を合わせた時に最も効果的な増幅が得られると同時に、フォーカス誤差信号は、第２の光束に付与するデフォーカス量によって引込み可能な焦点ずれ範囲を適当に設計することが可能となる。
【００２２】
(7)前記の第１、第２、第３の検出器はそれぞれ４つの検出器（ＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３、ＰＤ４；ＰＤ１Ａ、ＰＤ２Ａ、ＰＤ３Ａ、ＰＤ４Ａ；ＰＤ１Ｂ、ＰＤ２Ｂ、ＰＤ３Ｂ、ＰＤ４Ｂ）からなり、前記信号光と参照光の間の位相関係は、前記第１、第２、第３の４つの検出器上で互いにほぼ９０度ずつ異なることとし、位相がほぼ１８０度異なる検出器の対（ＰＤ１とＰＤ２、ＰＤ３とＰＤ４、ＰＤ１ＡとＰＤ２Ａ、ＰＤ３ＡとＰＤ４Ａ、ＰＤ１ＢとＰＤ２Ｂ、ＰＤ３ＢとＰＤ４Ｂ）で信号光と参照光の干渉光をそれぞれ差動検出し、組となる差動信号Ｓｉｇ１１とＳｉｇ１２、Ｓｉｇ２１とＳｉｇ２２、Ｓｉｇ３１とＳｉｇ３２を生成することとする。
【００２３】
これにより、前記第１、第２、第３の４つの検出器でもって、３６０度の位相関係のうち、ほぼ９０度ずつずれた４つの位相状態を同時に検出することができる。再生信号は光の位相状態の３６０度の変化に応じて正弦波状に変化するため、９０度ずつ位相状態のずれた４つの信号を観測することで、任意の位相状態での信号状態を演算によって再現することが可能となる。すなわち任意の位相状態での安定した再生・検出が実現される。
【００２４】
なお、上記は、ほぼ９０度ずつ位相状態をずらすことを説明したが、ほぼ１２０度ずつずらし、０度、１２０度、２４０度位相状態がずれた３つの信号を観測することによっても、安定した再生、検出が実現できる。
【００２５】
(8)前記(7)において、前記第１、第２、第３の４つの検出器で得られる前記組となる差動信号Ｓｉｇ１１、Ｓｉｇ１２およびＳｉｇ２１、Ｓｉｇ２２およびＳｉｇ３１、Ｓｉｇ３２は、それぞれ位相がほぼ１８０度異なる干渉光の対を電流差動型の差動検出器によって検出する。
【００２６】
これにより、参照光強度による検出器の飽和を避けることができ、十分な増幅効果が得られ、十分なＳ／Ｎ比を確保することが可能となる。
【００２７】
(9)さらに、(7)または(8)の前記第１の４つの検出器で得られる前記２組の差動信号Ｓｉｇ１１、Ｓｉｇ１２のそれぞれの２乗を加算して和信号Ｓｉｇ１を得る演算とした。
【００２８】
また、前記第２の４つの検出器で得られる前記２組の差動信号Ｓｉｇ２１、Ｓｉｇ２２のそれぞれの２乗を加算して和信号Ｓｉｇ２を得る演算とした。
【００２９】
また、前記第３の４つの検出器で得られる前記２組の差動信号Ｓｉｇ３１、Ｓｉｇ３２のそれぞれの２乗を加算して和信号Ｓｉｇ３を得る演算とした。
【００３０】
これにより、４つの検出器では位相が９０度ずつずれているため、Ｓｉｇ１１またはＳｉｇ２１またはＳｉｇ３１は信号光と参照光の間の位相関係に対して正弦だとすると、Ｓｉｇ１２またはＳｉｇ２２またはＳｉｇ３２は余弦となる。したがって、両者の２乗和をとることで、常に一定した最大出力信号を得ることが可能になる。
【００３１】
(10)前記第１または第２の光束を前後にデフォーカスさせる手段は、曲線回折格子によることとする。曲線回折格子は、同心円状に配置され、そのピッチが周辺ほど細かくなる、いわゆるフレネルゾーンプレートを、中心をずらしてカットしたものであり、フレネルゾーンプレートの効果として回折光にレンズ作用を与えることができる。このレンズ作用は、＋１次回折光と、−１次回折光とで方向が逆向きとなり、＋１次回折光に凸レンズ作用を与えると、−１次回折光には凹レンズ作用が加わる。逆に、＋１次回折光に凹レンズ作用を与えると、−１次回折光には凸レンズ作用が加わる。
【００３２】
これにより、前記第１または第２の光束から前後逆向きに同じ量だけ焦点ずれのある光束を制御性よく形成することができる。
【００３３】
(11)前記第１または第２の光束に付与する前後のデフォーカス波面収差は、その符号が異なり、絶対値が略等しいことが望ましい。この時、第１または第２の光束と、前側にデフォーカスした第２または第１の光束との干渉光を検出する検出器から得られる信号をＳｉｇ１、第１または第２の光束と、後ろ側にデフォーカスした第２または第１の光束との干渉光を検出する検出器から得られる信号をＳｉｇ２として、再生ＲＦ信号はＳｉｇ１＋Ｓｉｇ２で、フォーカス誤差信号はＳｉｇ１−Ｓｉｇ２、またはＳｉｇ２−Ｓｉｇ１で得ることとした。
【００３４】
これにより、Ｓ／Ｎ比の高い再生ＲＦ信号とフォーカス誤差信号を同時に生成することができる。
【００３５】
(12)前記第１または第２の光束に付与する前後のデフォーカス波面収差は、その絶対値が異なってもよい。この時、第１または第２の光束と、前側にデフォーカスした第２または第１の光束との干渉光を検出する検出器から得られる信号をＳｉｇ１、第１または第２の光束と、後ろ側にデフォーカスした第２または第１の光束との干渉光を検出する検出器から得られる信号をＳｉｇ２として、さらにこれらの信号に係数を乗算し、再生ＲＦ信号はａ１Ｓｉｇ１＋ａ２Ｓｉｇ２で、フォーカス誤差信号はｂ１Ｓｉｇ１−ｂ２Ｓｉｇ２で得ることとした。ここで、ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２は所定の係数である。
【００３６】
これにより、Ｓ／Ｎ比の高い再生ＲＦ信号とフォーカス誤差信号を同時に生成することができる。
【００３７】
(13)信号光と参照光との間の光学的位相差（光路長差）を調整する手段を、参照光の光路中に設けることとした。
【００３８】
これにより、信号光と参照光の間の位相差を、光源の可干渉距離よりも常に小さくできる。例えば、可干渉距離が１００μｍの場合、光路長差が常に１００μｍ以下となるように制御することで、確実に干渉性を確保でき、干渉による安定した光信号増幅の効果が得られる。
【００３９】
(14)また、本発明の光情報記録再生装置は、
光源と、
前記光源から出射された光束を分割する第１の光分岐素子と、
前記光源から出射され、前記第１の光分岐素子によって分割された光束の一方を光情報記録媒体に集光する集光光学系と、
前記集光光学系において集光される光の焦点位置を可変にする可変焦点機構と、
前記光情報記録媒体に集光して反射した信号光を検出する第１の検出器と、
前記光情報記録媒体に集光して反射した信号光と、前記分割された光束の他方から得られる参照光とを光学的に干渉させる干渉光学系と、
前記干渉光学系における干渉光を複数に分割する分割光学系と、
前記分割光学系において分割された複数の干渉光を、位相関係が互いに異なる状態で、それぞれ検出する第２の複数の検出器と、
前記第１の検出器によって検出された信号光から得られる焦点ずれ信号と、前記第２の複数の検出器によって検出された干渉光から得られる焦点ずれ信号と、を切り替える手段とを有し、
前記切り替える手段によって切り替えて、前記可変焦点機構を制御することとした。
【発明の効果】
【００４０】
従来の光ディスク装置と同等のサイズで作製可能で、信号増幅効果が高く、安価な干渉型の光学的情報検出方法、光ピックアップおよび光ディスク装置が実現される。特に、複数の記録層を有する多層光ディスクに対して高Ｓ／Ｎ比の検出信号を得ることができる。具体的には、従来技術（特許文献１）では信号光と参照光との干渉光から生成する高Ｓ／Ｎ比の再生信号とフォーカス誤差信号に対して１６個の検出器を必要とするのに対し、本発明では２組または３組のＮ個（Ｎは３以上）の検出器で足り、６個（２組×Nが３の場合）以上１２個（３組×Nが４の場合）以下に減らすことができる。
【００４１】
特に、複数の記録層を有する多層光ディスクに対してＳ／Ｎ比の高い光情報信号を検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の光情報検出方法を実現する光ピックアップの構成例を示す図。
【図２】本発明の光情報記録再生装置の構成例を表す概略図。
【図３】本発明の光ピックアップの検出光学系の構成例を示す図。
【図４】信号光と参照光の偏光方向と検出光の偏光方向を示す図。
【図５】本発明の実施例の再生信号とフォーカス誤差信号のシミュレーション結果を示す図。
【図６】本発明の実施例において、参照光に付与するデフォーカス波面収差量と、再生信号振幅およびフォーカス誤差信号の引込範囲のシミュレーション結果を示す図。
【図７】本発明の実施例による２層ＢＤの再生信号とフォーカス誤差信号のシミュレーション結果を示す図。
【図８】本発明のフォーカス制御のフローを示す図。
【図９】本発明の参照光光路長調整手段のフローを示す図。
【図１０】本発明の光情報検出方法を実現する光ピックアップの別の構成例を示す図。
【図１１】本発明の演算回路の一実施例を示す図。
【図１２】本発明の光ピックアップ光学系と信号演算方法の一実施例を示す図。
【図１３】本発明の光情報検出方法を実現する光ピックアップの別の構成例を示す図。
【図１４】本発明で用いる曲線回折格子を示す図。
【図１５】本発明の光情報検出方法を実現する光ピックアップの別の構成例を示す図。
【図１６】本発明の光情報検出方法を実現する光ピックアップの別の構成例を示す図。
【図１７】本発明の光情報検出方法を実現する光ピックアップの別の構成例を示す図。
【図１８】偏光位相変換分離素子の説明図。
【図１９】本発明の光情報検出方法を実現する光ピックアップの別の構成例を示す図。
【図２０】本発明の光情報検出方法を実現する光ピックアップの別の構成例を示す図。
【図２１】本発明の光情報検出方法を実現する光ピックアップの別の構成例を示す図。
【図２２】本発明の光情報検出方法を実現する光ピックアップの別の構成例を示す図。
【図２３】偏光位相変換分離素子の説明図。
【図２４】本発明の光情報検出方法を実現する光ピックアップの別の構成例を示す図。
【図２５】本発明の光情報検出方法を実現する光ピックアップの別の構成例を示す図。
【図２６】本発明の光情報検出方法を実現する光ピックアップの別の構成例を示す図。
【図２７】本発明の光ピックアップの検出光学系の別の構成例を示す図。
【図２８】本発明の光情報検出方法を実現する光ピックアップの別の構成例を示す図。
【図２９】本発明の光情報検出方法を実現する光ピックアップの別の構成例を示す図。
【図３０】本発明の光情報検出方法を実現する光ピックアップの別の構成例を示す図。
【図３１】本発明の光情報検出方法を実現する光ピックアップの別の構成例を示す図。
【図３２】本発明の光情報検出方法を実現する光ピックアップの別の構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００４４】
実施例１では、参照光に対して、異符号のデフォーカスを与える例について説明する。
[光ピックアップ光学系の構成]
図１は本発明の光信号検出方法を実現する光ピックアップ２の光学系の概略図を示したものである。本実施例の光ピックアップ光学系は、半導体レーザから出射された光を光ディスクに導き反射させ、該反射光（信号光）と参照光とを干渉させて干渉光を生成するための干渉光学系と、生成された干渉光を分離し、分離された各々の干渉光に位相差を付与して複数の検出器で検出するための検出光学系とにより構成される。
【００４５】
＜信号光と参照光の生成＞
半導体レーザ１０１から出射した光は、コリメートレンズ１１１によって平行光にされ、λ／２板１２１を透過し、偏光ビームスプリッタ１３１に入射し、第１の光束１０２と第２の光束１０３に分離される。偏光ビームスプリッタは分離面に入射するｐ偏光（以降、水平偏光と呼ぶ）をほぼ１００％透過し、ｓ偏光（以降、垂直偏光と呼ぶ）をほぼ１００％反射させる機能を有している。半導体レーザ１０１から出射した光の偏光状態はｐ偏光となっており、λ／２板１２１の光軸周りの回転角度を調整することにより、λ／２板１２１を透過する光の偏光方向を任意に変更し、偏光ビームスプリッタ１３１での透過光と反射光との強度比を任意に調整することができる。
【００４６】
＜信号光の２分割検出＞
偏光ビームスプリッタ１３１によって反射された垂直偏光の第１の光束１０２は、λ／４板１２２を透過することによって円偏光に変換された後、対物レンズ１１２で集光され、１つないし複数の情報記録層を有する光ディスク３に照射される。回転モータ２０１によって回転させられている光ディスク３で反射した第１の光束１０２（以降、信号光と呼ぶ）は、対物レンズ１１２で再び平行光に戻され、λ／４板１２２で直線偏光に戻されるが、ディスク面での反射によって円偏光の回転方向が反転するため、直線偏光の方向は元の光と直交する水平偏光となる。このため、λ／４板１２２を透過した水平偏光の信号光１０２は偏光ビームスプリッタ１３１を透過してハーフミラーであるビームスプリッタ１３２へ向かう。
【００４７】
ビームスプリッタ１３２に入射した信号光１０２は、第１の信号光１０２ａと第２の信号光１０２ｂとに分割される。ビームスプリッタ１３２で反射した第１の信号光１０２ａは、偏光ビームスプリッタ１３３を透過し、検出光学系１１へ向かう。また、ビームスプリッタ１３２を透過した第２の信号光１０２ｂは、偏光ビームスプリッタ１３４を透過し、検出光学系１２へ向かう。
【００４８】
＜デフォーカス参照光の２分割検出＞
一方、λ／２板１２１と偏光ビームスプリッタ１３１を透過した水平偏光の第２の光束１０３（以降、参照光と呼ぶ）は、λ／２板１２３によって垂直偏光に変換された後、参照光反射手段１４１で反射され、ハーフミラーであるビームスプリッタ１３５へ向かう。
【００４９】
ビームスプリッタ１３５に入射した参照光１０３は、第１の参照光１０３ａと第２の参照光１０３ｂとに分割される。ビームスプリッタ１３５で反射した第１の参照光１０３ａは、第１のレンズ１１３を透過してある所定のデフォーカス波面収差Ｗ２０を付与された後、偏光ビームスプリッタ１３３で反射され、検出光学系１１へ向かう。また、ビームスプリッタ１３５を透過した第２の参照光１０３ｂは、第２のレンズ１１４を透過して第１のレンズ１１３で第１の参照光１０３ａに付与されるのとは反対符号のデフォーカス波面収差−Ｗ２０を付与された後、偏光ビームスプリッタ１３４で反射され、検出光学系１２へ向かう。
【００５０】
このとき、第１の信号光１０２ａと第１の参照光１０３ａとは検出光学系１１で、第２の信号光１０２ｂと第２の参照光１０３ｂとは検出光学系１２で、互いに偏光方向が直交した状態、すなわち信号光は水平偏光、参照光は垂直偏光の状態で合成されている。
【００５１】
＜前後デフォーカス量の規定＞
第１のレンズ１１３で第１の参照光１０３ａに付与されるデフォーカス波面収差と第２のレンズ１１４で第２の参照光１０３ｂに付与されるデフォーカス波面収差の絶対値は略等しいことが望ましい。あるいは、光ディスクで反射されて検出光学系１１、１２へ向かう信号光１０２に対して、第１の参照光１０３ａと第２の参照光１０３ｂは光束の規格化半径をｒ（光軸はｒ＝０、周辺光束はｒ＝１）として、それぞれ＋Ｗ２０ｒ２、−Ｗ２０ｒ２のデフォーカス波面収差が付与され、信号光１０２に対して前後にデフォーカスされることが望ましい。例えば第１のレンズ１１３は焦点距離ｆ０の凸レンズとし、第２のレンズ１１４は焦点距離−ｆ０の凹レンズとする。
[光情報記録再生装置の全体構成]
図２は本発明の光信号検出方法を実現する光情報記録再生装置の全体的な構成の一例を示したものである。
【００５２】
＜ドライブ全体構成、制御機構＞
光情報記録再生装置１は、光ピックアップ２と回転モータ２０１を備えており、光ディスク３は回転モータ２０１によって回転可能な構成となっている。
【００５３】
光ピックアップ２は、光を光ディスク３に照射してデジタル情報を記録および／または再生する役割を果たす。光ピックアップ２で検出された再生光は電流電圧（ＩＶ）変換された後、信号処理回路２０３に入力される。信号処理回路２０３によって再生信号やサーボ信号が生成され、コントローラ２０２に送られる。コントローラ２０２はサーボ信号に基づき、サーボ制御回路２０４やアクセス制御回路２０５、自動位置制御手段２０６を制御する。サーボ制御回路２０４は後述する光ピックアップ２の対物レンズやビームエキスパンダの位置制御などを、アクセス制御回路２０５はアクチュエータ２ａにより光ピックアップ２の位置制御を、自動位置制御手段２０６は回転モータ２０１により光ディスク３の回転制御を行う。これにより光ディスク３の任意の位置に光スポット１０２ｓを位置づける。また、コントローラ２０２は再生か記録かによって、またディスクの種類によってレーザドライバ２０７を制御し、光ピックアップ２に含まれる半導体レーザを適当なパワー／波形で発光させる。また、後述の通り、記録時には光ピックアップ２の信号光１０２に多くの光量が必要となる一方、再生時は参照光の光量によって再生光の増幅率が決まるため、記録・再生時ともにサーボ制御回路２０４で回転アクチュエータ１２１ａを制御し、λ／２板１２１の光軸周りの回転角度を適当に調整する。
【００５４】
＜信号光と参照光の生成＞
光ピックアップ２上に搭載された波長４０５ｎｍの青色半導体レーザ１０１から出射した光は、コリメートレンズ１１１によって平行光にされ、λ／２板１２１を透過し、偏光ビームスプリッタ１３１によって第１の光束１０２と第２の光束１０３に分離される。
【００５５】
偏光ビームスプリッタ１３１で反射された垂直偏光の第１の光束１０２は、偏光性のビームスプリッタ１３６を透過し、λ／４板１２２を透過することによって円偏光に変換された後、１つないし複数の情報記録層を有する光ディスク３の基板厚の変化により発生する球面収差を補正するビームエキスパンダ１１５を透過し、ＮＡ０．８５の対物レンズ１１２で集光され、光ディスク３に照射される。光ディスク３で反射された信号光は、対物レンズ１１２、ビームエキスパンダ１１５、λ／４板１２２を透過し、水平偏光となる。ビームスプリッタ１３６は垂直偏光を１００％透過し、水平偏光の一部を反射、一部を透過するという性質を持つように設計されており、一部の信号光はビームスプリッタ１３６で反射され、残りは透過する。
【００５６】
＜信号光の検出＞
ビームスプリッタ１３６で反射された一部の信号光１０２は、集光レンズ１１６で集光され、シリンドリカルレンズ１１７により非点収差を与えられて検出器１３へと導かれる。検出器１３の出力信号から信号処理回路２０３によってフォーカス誤差信号（ＦＥＳ）やトラッキング誤差信号（ＴＥＳ）のサーボ信号や、再生ＲＦ信号を出力する。該サーボ信号、かつ／または後述の検出光学系１１、１２の出力信号から信号処理回路２０３によって生成されるフォーカス誤差信号に基づきコントローラ２０２はサーボ制御回路２０４を介して、ビームエキスパンダ１１５の光軸方向の位置を変えるレンズアクチュエータ１１５ａや、対物レンズ１１２の光軸方向や光ディスク半径方向の位置を変える対物レンズアクチュエータ１１２ａを制御し、光ディスク３の任意の位置に光スポット１０２ｓを位置づける。
【００５７】
＜信号光、参照光の検出＞
ビームスプリッタ１３６を透過した残りの信号光１０２は、前述の通り偏光ビームスプリッタ１３１を透過し、ビームスプリッタ１３２で第１の信号光１０２ａと第２の信号光１０２ｂとに分離され、水平偏光の状態で検出光学系１１と検出光学系１２へ向かう。一方で、λ／２板１２１と偏光ビームスプリッタ１３１を透過した水平偏光の第２の光束１０３（以降、参照光と呼ぶ）は、前述の通りλ／２板１２３によって垂直偏光に変換された後、参照光反射手段１４１によって反射され、ビームスプリッタ１３５で第１の参照光１０３ａと第２の参照光１０３ｂとに分離され、第１のレンズ１１３、第２のレンズ１１４によってそれぞれ所定のデフォーカスを付与された後、垂直偏光の状態で検出光学系１１と検出光学系１２へ向かう。第１の信号光１０２ａと第１の参照光１０３ａとは検出光学系１１で、第２の信号光１０２ｂと第２の参照光１０３ｂとは検出光学系１２で、互いに偏光方向が直行した状態で合成されている。そして具体的には後述するように、検出光学系１１、１２の出力信号から信号処理回路２０３によってフォーカス誤差信号（ＦＥＳ）のサーボ信号や、再生ＲＦ信号を出力する。
【００５８】
以降、検出器１３の出力信号から得られる、信号光１０２のみから生成される再生ＲＦ信号とフォーカス誤差信号を、後述する検出光学系１１、１２から得られる、信号光１０２と参照光１０３の干渉光から生成されるそれらと区別するため、検出器１３から得られる信号をそれぞれＲＦ１、ＦＥＳ１、検出光学系１１、１２から得られる信号をそれぞれＲＦ２、ＦＥＳ２と記す。
【００５９】
＜参照光光路長調整手段１４１ａの制御＞
ここで、コントローラ２０２はサーボ信号に基づきサーボ制御回路２０４で対物レンズアクチュエータ１１２ａを制御すると同時に、参照光光路長調整手段１４１ａを制御し、対物レンズ１１２の移動に伴う信号光の光路長の変化に合わせて、参照光光路長調整手段１４１ａによって参照光反射手段１４１の位置を制御し、参照光１０３と信号光１０２との光路長の差が常に半導体レーザ１０１のコヒーレント長以下になるようにする。これにより、参照光と信号光は常にほぼ完全コヒーレントな状態が保たれる。または、コントローラ２０２は図９に示すように後述する再生ＲＦ信号ＲＦ２をモニタしながら信号光１０２と参照光１０３の干渉度が最大となるように参照光光路長調整手段１４１ａを制御する。これにより、参照光による信号光の安定した増幅が得られる。
【００６０】
＜λ／２板１２１回転の別例＞
本実施例では、偏光ビームスプリッタ１３１に入射する光束の偏光方向をλ／２板１２１の回転により制御しているが、例えば代わりに、電圧の印加によって光の偏光方向が切り替わる液晶素子板を用いて光束の偏光方向を制御してもよい。
【００６１】
＜第１の光束と第２の光束の別例＞
本実施例ではビームスプリッタ１３１の反射光（垂直偏光）を第１の光束（信号光）として、透過光（水平偏光）を第２の光束（参照光）として用いているが、その逆でも構わない。この場合も、検出光学系１１、１２において信号光１０２と参照光１０３の偏光方向が直交するようにすればよい。
【００６２】
＜ビームエキスパンダ１１５の別例＞
本実施例において球面収差補正機構として２枚組エキスパンダレンズの一部を動かす例を示しているが、これは例えばコリメートレンズ１１１をアクチュエータに搭載して動かしてもよい。また、電圧駆動の液晶可変位相変調素子を用いて波面を直接変調してもよい。
【００６３】
＜ビームスプリッタ１３６の別例＞
ビームスプリッタ１３６は、垂直偏光を１００％反射し、水平偏光の一部を反射、一部を透過するという性質を持っていてもよい。この時、λ／４板１２２、ビームエキスパンダ１１５、対物レンズ１１２、光ディスク３は、ビームスプリッタ１３６による垂直偏光の反射光路中に配置される。また、集光レンズ１１６、シリンドリカルレンズ１１７、検出器１３は、光ディスク３によって反射された信号光１０２のビームスプリッタ１３６の透過光路中に配置される。
【００６４】
＜サーボ方式の別例＞
本実施例では、光ディスク３で反射した信号光１０２からフォーカス誤差信号を取得するため、集光レンズ１１６で収束光とされた信号光にシリンドリカルレンズ１１７で非点収差を付与し、非点収差法を用いて検出器１３でフォーカス誤差信号ＦＥＳ１を取得しているが、例えばスポットサイズ法、ナイフエッジ法などを用いても構わない。この場合にはシリンドリカルレンズ１１７は不要となる。また、トラッキング誤差信号の取得には、一般的な光ピックアップで用いられるプッシュプル法やＤＰＤ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｐｈａｓｅ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）法などを用いればよい。また、複数の受光部から成る検出器１３で検出され、ＩＶ変換された各信号出力の和から、光ディスク強度信号ＲＦ１を得ることができる。
【００６５】
[光ピックアップ検出光学系の構成]
図３は、光ピックアップ２の検出光学系１１の光学系構成の一例を示したものである。検出光学系１２についても構成と機能は同じであるので説明は割愛する。
【００６６】
検出光学系１１に入射した水平偏光の信号光１０２と垂直偏光の参照光１０３の合成光はレンズ３０１で集光され、ハーフミラーであるビームスプリッタ３０２によって２つに分割される。
【００６７】
＜合成光の検出＞
ビームスプリッタ３０２を透過した合成光は、λ／２板３０３によって偏光方向を４５度回転させられた後、偏光ビームスプリッタ３０５によって直交する直線偏光に分離され、第１の検出器３０７ａ（ＰＤ１）と第２の検出器３０７ｂ（ＰＤ２）によって検出される。本実施例では検出器３０７ａ、３０７ｂはレンズ３０１による信号光１０２の焦点位置に配置される。２つの検出器ＰＤ１、ＰＤ２で検出される光の偏光成分Ｐ、Ｓと、信号光の偏光方向（Ｅｓｉｇ）と参照光の偏光方向（Ｅｒｅｆ）の関係を示したのが図４である。検出器ＰＤ１ではＰ偏光すなわちＥｓｉｇとＥｒｅｆのＰ偏光方向の射影成分が検出され、検出器ＰＤ２ではＳ偏光すなわちＥｓｉｇとＥｒｅｆのＳ偏光方向の射影成分が検出される。Ｓ偏光方向の射影成分では、この図の場合、Ｅｒｅｆの符号が反転して見える。検出光学系１１の検出器ＰＤ１、ＰＤ２で検出される信号を式で表すと、それぞれ次のようになる。
【００６８】
【数１】
0005686717.tif 000002
【００６９】
【数２】
0005686717.tif 000003
【００７０】
ここで、絶対値の二乗になっているのは、検出されるのは光のエネルギーであるからである。ここでは簡単のためにＥｓｉｇとＥｒｅｆは完全コヒーレンスであることを仮定している。
【００７１】
＜他方の合成光の検出＞
ビームスプリッタ３０２で反射された合成光は、λ／４板３０４によって円偏光に変換される。この時信号光１０２と参照光１０３で元の偏光方向が９０度異なるため、逆の回転方向の円偏光に変換される。これらの円偏光が、偏光ビームスプリッタ３０６によって直交する直線偏光に分離され、第３の検出器３０７ｃ（ＰＤ３）と第４の検出器３０７ｄ（ＰＤ４）によって検出される。本実施例では検出器３０７ｃ、３０７ｄはレンズ３０１による信号光１０２の焦点位置に配置される。２つの検出器ＰＤ３、ＰＤ４で検出される光の偏光成分Ｐ、Ｓと、信号光の偏光方向（Ｅｓｉｇ）と参照光の偏光方向（Ｅｒｅｆ）の関係も同様に図４で表されるが、ＥｓｉｇとＥｒｅｆの間に９０度の位相差がついているのが、ＰＤ１とＰＤ２の例とは異なる。検出光学系１１の検出器ＰＤ３、ＰＤ４で検出される信号を式で表すと、それぞれ次のようになる。
【００７２】
【数３】
0005686717.tif 000004
【００７３】
【数４】
0005686717.tif 000005
【００７４】
式中のｅｘｐ（±ｉπ／４）はλ／４板でＥｓｉｇ、Ｅｒｅｆで±４５度（９０度の差）の位相差がつけられていることを表している。ビームスプリッタ３０２、偏光ビームスプリッタ３０５、３０６によって分割された信号光１０２と参照光１０３の位相差は、数（１）〜（４）に示すように、検出光学系１１の４つの検出器ＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３、ＰＤ４上でそれぞれ、０°、１８０°、９０°、２７０°と互いに異なっている。
【００７５】
＜信号の差動検出＞
このようにして、各々の検出器で検出される信号には、光ディスク３上の情報には無関係な成分｜Ｅｒｅｆ｜２が含まれているため、検出光学系１１の差動回路３０８ａ、３０８ｂでそれぞれＰＤ１とＰＤ２、ＰＤ３とＰＤ４の出力の差動信号をとると、
【００７６】
【数５】
0005686717.tif 000006
【００７７】
【数６】
0005686717.tif 000007
【００７８】
となり、信号光振幅強度と参照光振幅強度の積の形の信号が得られる。これは、参照光の強度を大きくすれば大きな信号出力を得られることを示している。即ち信号光の強度を増幅できることを示している。
【００７９】
このようにして検出光学系１１で生成された差動信号Ｓｉｇ１１とＳｉｇ１２は、信号処理回路２０３に入力される。そして、後述のようにフォーカス誤差信号（ＦＥＳ）のサーボ信号や、再生ＲＦ信号が生成され、コントローラ２０２に送られる。
【００８０】
＜２組の２乗和信号生成＞
ここで、数（５）及び数（６）にはｓｉｎ、ｃｏｓが付随しており、これは信号光と参照光との間の位相差を表している。ところが参照光と信号光は別の光路を通り、ディスクの回転に合わせてフォーカスサーボにより対物レンズ１１２が上下して追随するため、信号光の光路長は絶え間なく変化することになる。したがって、数（５）及び数（６）の位相項が確定せず、この方式で得られる信号は大きく変化してしまう。
【００８１】
そこで、信号処理回路２０３により検出光学系１１で生成された差動信号Ｓｉｇ１１とＳｉｇ１２の二乗和の演算を行って信号Ｓｉｇ１を得ることとした。
【００８２】
【数７】
0005686717.tif 000008
【００８３】
このように演算を行うことにより、信号光と参照光の位相が変化した場合でも、安定して確実に一定の信号を得ることができる。数（７）のように二乗加算の演算を行うことにより出力Ｓｉｇ１は信号光強度｜Ｅｓｉｇ｜２に比例した信号が得られるため、再生ＲＦ信号は従来のＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤと同じ信号波形が得られる。またその増幅率は｜Ｅｒｅｆ｜２であり、参照光強度を強くすることにより、増幅率を上げることができることがわかる。また、二乗和の後平方根を取って再生ＲＦ信号としても良い。平方根を取る演算を行うと、信号光強度の平方根に比例した出力となるため、再生ＲＦ信号は従来の光磁気ディスクと同じ信号波形となる。
【００８４】
図１の検出光学系１２においても検出光学系１１と同様に、４つの検出器ＰＤ１Ａ、ＰＤ２Ａ、ＰＤ３Ａ、ＰＤ４Ａ（３０７Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）の各出力から、差動回路によって数（５）のように２つの差動信号Ｓｉｇ２１、Ｓｉｇ２２を生成し、さらに数（７）のように二乗和演算
【００８５】
【数８】
0005686717.tif 000009
【００８６】
によりＳｉｇ２を得ることとする。
【００８７】
＜２組の信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２生成の別例＞
本実施例に記載の効果を得るための光ピックアップ２の検出光学系１１、１２の検出器の数や、各検出器上での信号光と参照光の位相差は上記のとおりとは限らず、原理的には３つ以上の検出器で、各検出器上での信号光と参照光の位相差を互いに異なるように検出を行えばよい。例えば、図２７に検出光学系１１に３つの検出器を用い、信号光と参照光の位相差が各検出器上でそれぞれ０度、１２０度、２４０度となる場合の検出方法を示す。検出光学系１２についても構成と機能は同じであるので説明は割愛する。
【００８８】
検出光学系１１に入射した水平偏光の信号光１０２と垂直偏光の参照光１０３の合成光はレンズ３０１で集光され、無偏光ビームスプリッタ２７０１、２７０２によって３つの光束に分離され、それぞれ４５度偏光を透過する偏光子２７０３、２７０４、２７０５を通過した後に検出器２７０６、２７０７、２７０８によって検出される。この３つの光束のうち、一つには信号光と参照光の間に１２０度の位相差を発生させるような位相板２７０９が、もう一つには信号光と参照光の間に２４０度の位相差を発生させるような位相板２７１０がそれぞれ挿入されている。また、各検出器上での光量が等しくなるように、無偏光ビームスプリッタ２７０１は透過率と反射率の比が２対１に、無偏光ビームスプリッタ２７０２は透過率と反射率が等しくなるようなものを使用する。この時、各検出器上に入射する光の強度はそれぞれ次式のように表せる。
【００８９】
【数９】
0005686717.tif 000010
【００９０】
これらの光の検出信号から、次式のように信号光と参照光の間の位相差に依存しない増幅信号Ｓｉｇ１を得ることができる。
【００９１】
【数１０】
0005686717.tif 000011
【００９２】
＜２組の信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２生成の別例＞
また、本実施例に記載の効果を得るためのＳｉｇ１（またはＳｉｇ２）の別の演算として、数（５）（６）の差動信号Ｓｉｇ１１、Ｓｉｇ１２に係数を乗算し、加算することによって信号出力を得てもよい。すなわち、数（１１）によってＳｉｇ１を得ることとした。係数α、βは数（１２）の演算によって求める。Ｓｉｇ２も同様であるので説明は割愛する。
【００９３】
【数１１】
0005686717.tif 000012
【００９４】
【数１２】
0005686717.tif 000013
【００９５】
ここで、上線は平均値を表す。すなわち２つの差動出力Ｓｉｇ１１、Ｓｉｇ１２を数１０ナノ秒から数１００マイクロ秒にわたって平均化し、その平均出力を用いて、数（１２）により係数を求め、乗算器に設定し、数（１１）の係数加算演算によって最終的な信号出力を得る。式（１２）の分母はα２＋β２＝１となるように規格化するためであって、原理的には（雑音がなければ）分母は常に一定になるはずであり、式（１２）の代わりに単純にＳｉｇ１１の平均値をα、Ｓｉｇ１２の平均値をβとしても、ほぼ同様の効果が得られる。
【００９６】
＜２組の２乗和信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２からＲＦ信号とＦＥＳを得る方法＞
ここで、図１の検出光学系１１に入射する第１の参照光１０３ａは第１のレンズ１１３によってある所定のデフォーカス波面収差Ｗ２０を付与されており、対物レンズ１１２で集光された信号光１０２が光ディスク３の情報記録層に合焦した時の第１の信号光１０２ａに対して前側にデフォーカスしている。検出光学系１１で検出される再生光は、第１の信号光１０２ａと第１の参照光１０３ａの干渉光であるので、再生光が最も増幅される、すなわち干渉の効果が最も強くなるのは、光ディスク３が回転モータ２０１によって回転されてディスクの面ぶれが起きている最中で、光ディスク３の前記情報記録層が信号光１０２の焦点位置からある量Δだけ光軸方向にずれて光ディスク３で反射された信号光１０２が第１の参照光１０３ａと同様に前側にＷ２０だけデフォーカスした時である。
【００９７】
一方、図１の検出光学系１２に入射する第２の参照光１０３ｂは第２のレンズ１１４によってある所定のデフォーカス波面収差−Ｗ２０を付与されており、対物レンズ１１２で集光された信号光１０２が光ディスク３の情報記録層に合焦した時の第２の信号光１０２ｂに対して後ろ側にデフォーカスしている。検出光学系１２で検出される再生光は、第２の信号光１０２ｂと第２の参照光１０３ｂの干渉光であるので、再生光が最も増幅される、すなわち干渉の効果が最も強くなるのは、光ディスク３が回転モータ２０１によって回転されてディスクの面ぶれが起きている最中で、光ディスク３の前記情報記録層が信号光１０２の焦点位置からある量−Δだけ光軸方向にずれて光ディスク３で反射された信号光１０２が第２の参照光１０３ｂと同様に後ろ側にＷ２０だけデフォーカスした時である。
【００９８】
このように、２つの検出光学系１１、１２において、再生光が最も増幅される対物レンズ１１２と光ディスク３の情報記録層の相対位置関係を、信号光１０２の前記情報記録層への合焦時に比べて同程度だけ前後にずらすことができる。そこで、この２つの信号の差分を取ることにより、すなわち
【００９９】
【数１３】
0005686717.tif 000014
【０１００】
により、フォーカス誤差信号を得ることとした。また、２つの信号の和を取る、すなわち
【０１０１】
【数１４】
0005686717.tif 000015
【０１０２】
により、参照光１０３によって増幅された信号光１０２の強度信号を得ることとした。信号光１０２と参照光１０３から再生ＲＦ信号ＲＦ２およびフォーカス誤差信号ＦＥＳ２を得るための検出光学系１１（検出器３０７ａ、ｂ、ｃ、ｄ）、１２（検出器３０７Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）を含む光学系および信号処理回路２０３で行われる信号演算方法のブロック図を図１２に纏める。図１２の１２０１は２乗演算回路、１２０２は加算回路、１２０３は差動回路を示す。
【０１０３】
＜２組の２乗和信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２からＲＦ信号とＦＥＳを得る実例＞
図５は本発明による再生ＲＦ信号およびフォーカス誤差信号を計算機シミュレーションにより確認した結果である。シミュレーションではスカラー回折理論に基づき、光検出器上の光強度分布をフーリエ積分により求めた。計算条件は波長λ＝４０５ｎｍ、対物レンズ開口数ＮＡ＝０．８５、検出系集光レンズＮＡ０．０８５（復路倍率１０倍）、検出器サイズは５０μｍ角とし、光ディスクは基板厚０．１ｍｍの単層ＢＤを想定した。第１のレンズ１１３および第２のレンズ１１４で付与されるデフォーカス波面収差量Ｗ２０は０．１λ（５７．７ｍλｒｍｓ）とし、図５（ａ）は２組の２乗和信号Ｓｉｇ１（実線）、Ｓｉｇ２（鎖線）、（ｂ）はこれらの和信号から得られる数（１４）に示す再生ＲＦ信号ＲＦ２（実線）、（ｃ）はこれらの差信号から得られる数（１３）に示すフォーカス誤差信号ＦＥＳ２の結果を示す。（ａ）（ｂ）には参考のためにＷ２０＝０λの場合の結果も合わせて点線で示す。図５（ａ）に示すように、出力が最大となるデフォーカスがゼロの位置に対して、前後にずれた２つの信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２が生成できる。そして図５（ｂ）に示すように、これらの和信号を取ることにより、デフォーカスがゼロ、すなわち、対物レンズ１１２で集光された信号光１０２が光ディスク３の情報記録層に合焦した時に最大となる再生ＲＦ信号が得られる。また図５（ｃ）に示すように、これらの差信号を取ることにより、デフォーカスに対してＳ字の形をした、フォーカス誤差信号が得られる。
【０１０４】
図６にデフォーカス波面収差量Ｗ２０と再生ＲＦ信号の増幅率（Ｗ２０＝０の時で正規化）およびフォーカス誤差信号の引込範囲の関係を示すシミュレーション結果を示す。これによると、デフォーカス波面収差量Ｗ２０によってフォーカス誤差信号の引込範囲を制御することができる。一方で、デフォーカス波面収差量Ｗ２０が大きいと再生信号の増幅率が低下し、フォーカス誤差信号のゼロ点付近での線形性が悪くなるため、本実施例では第１のレンズ１１３および第２のレンズ１１４で付与されるデフォーカス波面収差量Ｗ２０は０．４λ以下であることが望ましい。
【０１０５】
図７に層間隔が５μｍの２層ディスクに本発明を適用した時の（ａ）再生ＲＦ信号ＲＦ２および（ｂ）フォーカス誤差信号ＦＥＳ２のシミュレーション結果を実線で示す。比較のため、光検出器１３の出力から得られる再生ＲＦ信号ＲＦ１およびフォーカス誤差信号ＦＥＳ１のシミュレーション結果を合わせて点線で示す。ＲＦ１およびＦＥＳ１の計算条件は波長λ＝４０５ｎｍ、対物レンズ開口数をＮＡ＝０．８５、有効光束径は３ｍｍ、検出系集光レンズ開口数をＮＡ２＝０．０８５（復路倍率１０倍）、シリンドリカルレンズ１１７により付与される非点隔差は検出系において１ｍｍ、検出器は５０μｍ角の４分割光検出器とし、光ディスクの基板厚は手前から０．０９５ｍｍ、０．１ｍｍとした。２層ディスクの層間隔が５μｍと従来の２層ＢＤに比べて非常に狭いため、検出器１３から得られる再生信号ＲＦ１は各層からの反射光が殆ど分離できておらず、フォーカス誤差信号ＦＥＳ１も記録層０μｍの位置でゼロクロスしていない。一方で、検出光学系１１、１２から得られる再生信号ＲＦ２は各層からの反射光がきれいに分離しており、フォーカス誤差信号ＦＥＳ２も分離した２つのＳ字信号が得られている。したがって、参照光との干渉光を検出することにより、信号光のみの強度信号を検出するより、光ディスク３の面ぶれによる信号光のデフォーカスに対して非常に選択性の高い信号が得られ、結果として多層光ディスクの層間クロストークに強い再生ＲＦ信号およびフォーカス誤差信号が得られる。
【０１０６】
＜前後デフォーカス量とＳｉｇ１、Ｓｉｇ２からＲＦ信号とＦＥＳを得る別例＞
本実施例に記載の効果を得るための、第１のレンズ１１３により第１の参照光１０３ａに付与されるデフォーカス波面収差Ｗ１と第２のレンズ１１４により第２の参照光１０３ｂに付与されるデフォーカス波面収差Ｗ２とは、上記のとおり異符号で絶対値が略同じであるとは限らず、原理的にはＷ１とＷ２の絶対値が異なってもよい。このとき、数（１３）（１４）に示すＲＦ信号とフォーカス誤差信号の別の演算として、数（７）（８）の２乗和信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２に係数を乗算し、それぞれを加算または減算することによって信号出力を得てもよい。すなわち、数（１５）（１６）によってＲＦ２、ＦＥＳ２を得ることとした。
【０１０７】
【数１５】
0005686717.tif 000016
【０１０８】
【数１６】
0005686717.tif 000017
【０１０９】
係数ａ１とａ２は、対物レンズ１１２で集光される信号光１０２が光ディスク３の情報記録層に合焦した時に、ＲＦ２が略最大となるように設定する必要がある。そこで例えば係数ａ１とａ２は数（１７）の演算によって求める。
【０１１０】
【数１７】
0005686717.tif 000018
【０１１１】
ここで、上線は平均値を表す。すなわち２つの信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２を数１０ナノ秒から数１００マイクロ秒にわたって平均化し、その平均出力を用いて、数（１７）により係数を求め、乗算器に設定し、数（１５）の係数加算演算によって最終的な信号出力を得る。式（１５）の係数ａ１、ａ２はａ１２＋ａ２２＝１となるように規格化している。または、ＲＦ信号振幅は図６に示すようにデフォーカス波面収差Ｗ２０に対してＷ２０＜０．２λの範囲でほぼ線形の関係にあるので、各波面収差の絶対値によって数（１８）に示すように係数ａ１、ａ２を決定してもよい。
【０１１２】
【数１８】
0005686717.tif 000019
【０１１３】
例えば、図６に示すように、λ＝４０５ｎｍ、対物レンズ開口数ＮＡ＝０．８５の光学系においてｃ＝９．１６である。
【０１１４】
係数ｂ１とｂ２は、対物レンズ１１２で集光される信号光１０２が光ディスク３の情報記録層に合焦した時に、ＦＥＳ２＝０、すなわちｂ１Ｓｉｇ１とｂ２Ｓｉｇ２とが等しくなるように設定する必要がある。そこで、例えば光情報記録再生装置１の初期調整時に、単層の光ディスク３に対して検出器１３で生成されるフォーカス誤差信号ＦＥＳ１を用いてフォーカス制御を行い、ＦＥＳ２＝０となるように係数ｂ１とｂ２を求めればよい。式（１６）の係数ｂ１、ｂ２はｂ１２＋ｂ２２＝１となるように規格化している。
【０１１５】
＜フォーカス誤差信号の切り替え＞
本実施例では信号光１０２のみを検出する検出器１３と、信号光１０２と参照光１０３の合成光を検出する検出光学系１１、１２の出力から各々フォーカス誤差信号ＦＥＳ１、ＦＥＳ２を生成することができる。ＦＥＳ２はＦＥＳ１に比べて図７で示した通り層間クロストークの影響が小さいが、対物レンズ１１２の焦点位置から離れた層からのＳ字のフォーカス誤差信号が小さくなり、多層光ディスクの層数を数えたり、記録層の切り替え（層間ジャンプ）を行ったりするのには不向きである可能性がある。そこで、図８に示すように、例えば層数の少ない光ディスクを再生する時や、光ディスク３を光情報記録再生装置１にセットして層数をカウントするなど光情報記録再生装置１の初期調整を行う時、多層光ディスクの記録層切り替え（層間ジャンプ）を行う時など、記録層だけでなく記録層以外のＳ字のフォーカス誤差信号も必要な時はフォーカス誤差信号としてＦＥＳ１を用い、層間クロストークの影響をできるだけ受けずに多層光ディスクの記録再生を行う時はフォーカス誤差信号としてＦＥＳ２を用いるように、図１に示す光情報記録再生装置１のコントローラ２０２でフォーカス誤差信号を切り替えてもよい。コントローラ２０２からサーボ制御回路２０４を介して対物レンズアクチュエータ１１２ａにＦＥＳ１＝０またはＦＥＳ２＝０となるようにフィードバック制御することで、対物レンズ１１２のフォーカス制御が可能となる。
【０１１６】
＜検出光学系１１、１２の別例＞
なお、図３に示す本実施例の光ピックアップ２の検出光学系では、ビームスプリッタ３０２の前にレンズ３０１を配置し、合成光を４つの検出器３０７ａ〜ｄに集光しているが、レンズ３０１の代わりにビームスプリッタ３０２と偏光ビームスプリッタ３０５および３０６との間に、または偏光ビームスプリッタ３０５と検出器３０７ａ、ｂおよび偏光ビームスプリッタ３０６と検出器３０７ｃ、ｄとの間に別々のレンズを配置してもよい。
【０１１７】
＜半導体レーザ１０１の別例＞
半導体レーザ１０１に例えばＤＦＢレーザなどのコヒーレンス長が数ｃｍ〜数ｍと非常に長いレーザを用いてもよい。この場合、コヒーレンス長がディスクの面ぶれによる信号光の光路長変化（〜数１００μｍ）よりも十分長いため、参照光光路長調整手段１４１が不要となり、光情報記録再生装置１の構成が簡易となる。
【実施例２】
【０１１８】
実施例では、図１に示すように、第１の参照光１０３ａと第２の参照光１０３ｂに対して、第１のレンズ１１３と第２のレンズ１１４によって符号の異なるデフォーカスを付与したが、本発明の別の実施形態として、図１０に示すように、符号の異なるデフォーカスを付与するのは第１の信号光１０２ａと第２の信号光１０２ｂでも構わない。図１０の光ピックアップ２のうち、既に説明した図１に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。
【０１１９】
λ／２板１２１と透過し偏光ビームスプリッタ１３１を透過した参照光１０３は、前述の通りλ／２板１２３によって垂直偏光に変換された後、参照光反射手段１４１によって反射され、ビームスプリッタ１３５で第１の参照光１０３ａと第２の参照光１０３ｂとに分離され、垂直偏光の状態で検出光学系１１と検出光学系１２へ向かう。一方、光ディスク３で反射され偏光ビームスプリッタ１３１を透過した信号光１０２は、ビームスプリッタ１３２で第１の信号光１０２ａと第２の信号光１０２ｂとに分離され、第１のレンズ１１３、第２のレンズ１１４によってそれぞれ所定のデフォーカスを付与された後、水平偏光の状態で検出光学系１１と検出光学系１２へ向かう。第１の信号光１０２ａと第１の参照光１０３ａとは検出光学系１１で、第２の信号光１０２ｂと第２の参照光１０３ｂとは検出光学系１２で、互いに偏光方向が直行した状態で合成されている。検出光学系１１、１２の光学系構成は図３に示したものと同じであるが、本実施例では検出器３０７ａ、ｂ、ｃ、ｄはレンズ３０１による参照光１０３の焦点位置に配置される。これにより、実施例１と同様の発明の効果が得られる。
【実施例３】
【０１２０】
実施例１または２では、前記第１または第２の光束を前後にデフォーカスさせる手段として第１のレンズ１１３と第２のレンズ１１４を用いていたが、曲線回折格子を用いてもよい。曲線回折格子は、同心円状に配置され、そのピッチが周辺ほど細かくなる、いわゆるフレネルゾーンプレートを、中心をずらしてカットしたものであり、フレネルゾーンプレートの効果として回折光にレンズ作用を与えることができる。このレンズ作用は、＋１次回折光と、−１次回折光とで方向が逆向きとなり、＋１次回折光に凸レンズ作用を与えると、−１次回折光には凹レンズ作用が加わる。逆に、＋１次回折光に凹レンズ作用を与えると、−１次回折光には凸レンズ作用が加わる。これにより、前記第１または第２の光束から前後逆向きに同じ量だけ焦点ずれのある光束を制御性よく形成することができる。
【０１２１】
図１３に本実施例の光信号検出方法を実現する光ピックアップ２の光学系の概略図を示す。なお、図１３の光ピックアップ２の構成および機能に関して、既に説明した図１に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。光ディスク３で反射した信号光１０２は、対物レンズ１１２、λ／４板１２２を透過し、水平偏光の状態で偏光ビームスプリッタ１３１を透過し、直線回折格子１３０２に入射する。直線回折格子１３０２に入射した信号光１０２は第１の信号光１０２ａと第２の信号光１０２ｂに分割され、偏光ビームスプリッタ１３０３を透過して、それぞれ検出光学系１１、１２へと向かう。一方、λ／２板１２１と透過し偏光ビームスプリッタ１３１を透過した参照光１０３は、λ／２板１２３によって垂直偏光に変換された後、参照光反射手段１４１によって反射され、曲線回折格子１３０１に入射する。曲線回折格子１３０１に入射した参照光１０３は前述の通り＋１次回折光の第１の参照光１０３ａと−１次回折光の第２の参照光１０３ｂに分割され、偏光ビームスプリッタ１３０３で反射されて、それぞれ検出光学系１１、１２へと向かう。第１の参照光１０３ａは曲線回折格子１３０１によって偏向されると同時にある所定のデフォーカス量が付与される。一方第２の参照光１０３ｂは曲線回折格子１３０１によって光軸から第１の参照光１０３ａとは反対の方向に偏向されると同時に、第１の参照光１０３ａとは符号の異なるデフォーカス量が付与される。検出光学系１１、１２の光学系構成は図３に示したものと同じであるが、本実施例では検出器３０７ａ、ｂ、ｃ、ｄはレンズ３０１による信号光１０２の焦点位置に配置される。これにより、検出光学系１１、１２に向かう信号光１０２、参照光１０３は図１および実施例１で説明した状態と同じになる。
【０１２２】
図１４に曲線回折格子１３０１の一例を示す。ただし、簡単のため、実際よりもピッチを広く、曲線の曲率を大きく表示している。半導体レーザ１０１の波長をλ＝４０５ｎｍ、対物レンズ１１２の開口数をＮＡ＝０．８５、光束径をφ＝３ｍｍ、検出光学系１１、１２のレンズ３０１の焦点距離をｆ２＝１７．６４７ｍｍ（復路倍率１０倍）、検出光学系１１、１２の４つの検出器ＰＤ１〜４の光軸からのずれをΔ＝０．１ｍｍとすると、曲線回折格子１３０１および直線回折格子１３０２で参照光１０３および信号光１０２に付与される傾き波面収差Ｗ１１は、回折格子による回折角をθとして
【０１２３】
【数１９】
0005686717.tif 000020
【０１２４】
の関係から、Ｗ１１＝２０．９９λである。曲線回折格子１３０１で参照光１０３に付与されるデフォーカス波面収差をＷ２０＝０．１λとすると、曲線回折格子１３０１は実際にはほぼ直線回折格子となる。なお、図１４に示した例はＷ２０＝１λ、Ｗ１１＝５λとしたときの曲線回折格子１３０１のパターンである。
【０１２５】
このように本実施例の構成により、信号光と参照光の干渉光を検出する光学系を簡素化でき、小型な光ピックアップが実現できる。
【実施例４】
【０１２６】
実施例３では、図１３に示すように、第１の参照光１０３ａと第２の参照光１０３ｂに対して、曲線回折格子１３０１によって符号の異なるデフォーカスを付与したが、本発明の別の実施形態として、符号の異なるデフォーカスを付与するのは第１の信号光１０２ａと第２の信号光１０２ｂでも構わない。本実施例では図２８に示すように、偏光ビームスプリッタ１３１と偏光ビームスプリッタ１３０３の間の信号光光路中に曲線回折格子１３０１を、偏光ビームスプリッタ１３１と偏光ビームスプリッタ１３０３の間の参照光光路中に直線回折格子１３０２を配置すればよい。これにより、実施例３と同様の発明の効果が得られる。
【実施例５】
【０１２７】
実施例３または実施例４では、信号光と参照光を２つに分割する手段として、別々の回折格子、曲線回折格子１３０１と直線回折格子１３０２とを用いたが、図１５に示すように偏光性回折格子１５０１を用いてもよい。偏光性回折格子１５０１は、実施例３に示すように、水平偏光の信号光１０２には曲線回折格子として、垂直偏光の参照光１０３には直線回折格子として作用するようにする。または、実施例４に示すように、水平偏光の信号光１０２には直線回折格子として、垂直偏光の参照光１０３には曲線回折格子として作用するようにする。これにより、実施例３または４に比べて光ピックアップ内の回折格子の数を減らすことができ、実施例３または４と同様の発明の効果が得られる。
【実施例６】
【０１２８】
実施例３または実施例４では、検出光学系１１と検出光学系１２は別の光学系を用いているが、共通の光学部品を用いてもよい。図１６に本実施例の光信号検出方法を実現する光ピックアップ２の光学系の概略図を示す。なお、図１６の光ピックアップ２の構成および機能に関して、既に説明した図１、図１３に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。
【０１２９】
信号光１０２は直線回折格子１３０２で第１の信号光１０２ａと第２の信号光１０２ｂとに分割され、偏光ビームスプリッタ１３０３を透過し、レンズ３０１によって集光される。一方、参照光１０３は曲線回折格子１３０１で第１の参照光１０３ａと第２の参照光１０３ｂとに分割され、偏光ビームスプリッタ１３０３で反射され、レンズ３０１によって集光される。
【０１３０】
第１の信号光１０２ａと第１の参照光１０３ａの合成光の一部は、ハーフミラーであるビームスプリッタ３０２を透過し、λ／２板３０３で偏光方向を回転され、偏光ビームスプリッタ３０５で分離されて、検出器３０７ａと３０７ｂとで検出される。合成光の他方は、ビームスプリッタ３０２で反射され、λ／４板３０４で偏光方向を回転され、偏光ビームスプリッタ３０６で分離されて、検出器３０７ｃと３０７ｄで検出される。検出器３０７ａと３０７ｂ、３０７ｃと３０７ｄで差動検出すると、数（５）および数（６）で示した差動信号Ｓｉｇ１１とＳｉｇ１２が得られる。さらにその２乗和を取ることにより、数（７）に示した２乗和信号Ｓｉｇ１が得られる。
【０１３１】
同様に、第２の信号光１０２ｂと第２の参照光１０３ｂの合成光の一部は、ハーフミラーであるビームスプリッタ３０２を透過し、λ／２板３０３で偏光方向を回転され、偏光ビームスプリッタ３０５で分離されて、検出器３０７Ａと３０７Ｂとで検出される。合成光の他方は、ビームスプリッタ３０２で反射され、λ／４板３０４で偏光方向を回転され、偏光ビームスプリッタ３０６で分離されて、検出器３０７Ｃと３０７Ｄで検出される。検出器３０７Ａと３０７Ｂ、３０７Ｃと３０７Ｄで差動検出し、さらにその２乗和を取ることにより、数（８）に示した２乗和信号Ｓｉｇ２が得られる。
【０１３２】
このように本実施例の構成により、信号光と参照光の干渉光を検出する光学系を簡素化でき、小型な光ピックアップが実現できる。
【実施例７】
【０１３３】
前記の実施例では、検出器出力間の差動演算を、単純な差動回路によって実現する例が示されているが、実際には検出器それぞれに電流電圧（ＩＶ）変換アンプが付随しており、ＩＶアンプと一体となった検出器（ＯＥＩＣ）からの電気出力信号を用いるのが普通である。しかしながら、ＩＶ変換回路自体はノイズの発生源になる。これは、アンプに内蔵された帰還抵抗の熱雑音によるもので、熱雑音は抵抗値により一意的に決まる。したがって、本発明のように検出器の数を増やすことはアンプノイズの増大にもつながる。そこでアンプノイズの増大を抑える差動検出方法として、図１１に記載の回路構成を用いる方法がある。この方法は検出器ＰＤ１、ＰＤ２を直結し、ＩＶアンプ１１０１をＰＤ１とＰＤ２の接続点に接続したもので、２つの検出器に対して一つのアンプで差動信号を得ることができるため、原理的には３ｄＢのノイズ低減が可能である。また、アンプ入力段で既に差動演算が終わっているため、ＤＣ成分がキャンセルされアンプの飽和の恐れがなく、高ゲインのＩＶ変換を行うことが可能となる。すなわち、帰還抵抗１１０２を大きくすることが可能となる。熱雑音は帰還抵抗１１０２の平方根に比例し、出力は帰還抵抗１１０２に比例するため、出力／雑音比は帰還抵抗１１０２の平方根に比例して大きくなる。即ち、高いＳ／Ｎを得ることが可能になる。
【実施例８】
【０１３４】
図１７は光情報記録再生装置１における光ピックアップ２の光学系構成の別の一例を示したものである。図１、図１０、１３、１５に示す光ピックアップ２の検出光学系(図３)では、数（１）（２）（３）（４）に示す信号を別の光検出器で検出したが、これを１つにパッケージ化された検出器１７０５により受光し、信号演算回路２０３により信号演算を行うのでも良い。光ディスク３で反射された信号光１０２と参照光反射手段１４１で反射された参照光１０３は曲線回折格子１３０１、直線回折格子１３０２によって分割され、偏光ビームスプリッタ１３０３に入射し、第１の信号光１０２ａと第１の参照光１０３ａ、および第２の信号光１０２ｂと第２の参照光１０３ｂとがそれぞれ合成される。各合成光は無偏光回折格子１７０６によって光軸に平行に戻された後、偏光位相変換分離素子１７００に入射し、２つの光の干渉による位相差が異なる４つの光に分割されて、レンズ１７０４で集光され、各合成光に対して検出器１７０５上に設けられた４つのＰＤ（３０７ａ、ｂ、ｃ、ｄおよび３０７Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ全部で８つ）でそれぞれ検出される。
【０１３５】
図１８は、偏光位相変換分離素子１７００の構造と機能を説明する図である。偏光位相変換分離素子１７００は、無偏光回折格子１７０１と、角度選択性偏光変換素子１７０２と、偏光分離回折格子１７０３とからなる。図１７ではこれらを一体化された状態で図示したが、ここでは説明の便宜上、離して示している。機能としては一体化されていても、分離されていても変わらない。２つの合成光に対する偏光位相変換分離素子１７００の機能は同じであるので、第１の信号光１０２ａと第１の参照光１０３ａとの合成光を用いて偏光位相変換分離素子１７００の機能を説明する。
【０１３６】
第１の信号光１０２ａと第１の参照光１０３ａとが無偏光回折格子１７０１に入射すると、偏光方向を問わずに２つの光はともに２つの異なる進行方向の光にそれぞれ分離する。これは無偏光回折格子１７０１をブレーズ化することにより容易に実現可能である。一方は直進する０次光、他方は所定の回折角で回折する１次回折光である。次に、これらの光は角度選択性偏光変換素子１７０２に入射する。ここで、直進する０次光には何ら位相差を生じないが、傾いて入射した１次回折光については信号光と参照光の間に９０度の位相差が発生する。そのためには、光学軸１７０２ａが角度選択性偏光変換素子１７０２の入射面に対して垂直な一軸異方性を持っており、無偏光回折格子１７０１の回折光の回折方向が第１の信号光１０２ａの偏光方向または第１の参照光１０３ａの偏光方向と一致していれば良い。この時、角度選択性偏光変換素子１７０２の厚さ、屈折率異方性量（垂直方向屈折率と面内屈折率の差）と１次回折光の入射角により、１次回折光の信号光成分、参照光成分の間の位相差を一意的に決めることができるのである。
【０１３７】
さらに、角度選択性偏光変換素子１７０２の出射光を、偏光分離回折格子１７０３に入射させる。偏光分離回折格子は、たとえば特許第３８３２２４３号に記載の素子を用いることができる。これは液晶や、ニオブ酸リチウム、水晶などの異方性材料によりブレーズ格子を形成することにより容易に実現できる。すなわち偏光方向により屈折率が異なる材質であるため、ある偏光方向とそれと直交する偏光方向とで格子によって加わる位相分布が逆転するように配置すればよいのである。これにより、１次回折光と−１次回折光が直交する偏光方向となるようにすることができる。あるいは、ウォラストンプリズムのような異方性光学結晶を張り合わせて作られる素子で代用してもよい。本実施形態で分離する偏光の方向は、信号光と参照光に対して４５度の方向と、それに垂直な方向である。以上のようにして分離された４つの光における、信号光成分と参照光成分の干渉の位相差は、図中に示したように０°、９０°、１８０°、２７０°とすることができる。
【０１３８】
また、曲線回折格子１３０１、直線回折格子１３０２、無偏光回折格子１７０６、１７０１、偏光分離回折格子１７０３のどれでも回折しない０次光が発生するような設計が可能である。そこで、検出器１７０５の中心である光軸付近に受光部１７０５ｏを設けてもよい。受光部に信号光かつ／または参照光を照射し、受光部１７０５ｏで検出された出力を用いて偏光位相変換分離素子１７００や検出器１７０５の位置・傾き調整をしてもよい。
【０１３９】
このように本実施例の構成により、信号光と参照光の干渉光を検出する光学系を簡素化でき、小型な光ピックアップが実現できる。
【０１４０】
【特許文献２】特許第３８３２２４３号
【実施例９】
【０１４１】
前記の実施例では、光ディスク３で反射した信号光１０２と、参照光反射手段１４１で反射した参照光１０３の合成光を、第１の４つの検出器と第２の４つの検出器において、信号光と参照光の位相関係がほぼ９０度ずつ異なる状態で検出したが、本実施例では、信号光と参照光の合成光を第１の４つの検出器と第２の４つの検出器と第３の４つの検出器で検出することとした。
【０１４２】
＜３組の検出光学系構成（１組ＲＦ用、２組ＦＥＳ用）＞
図１９は本実施例の光ピックアップ２の光学系の一例を示す図である。なお、図１９の光ピックアップ２の構成および機能に関して、既に説明した図１に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。
【０１４３】
光ディスク３で反射した信号光１０２は対物レンズ１１２、λ／４板１２２を透過して水平偏光となり、偏光ビームスプリッタ１３１を透過し、ビームスプリッタ１３７で分割される。ビームスプリッタ１３７で反射した第３の信号光１０２ｃは、偏光ビームスプリッタ１３９を透過して検出光学系１４へ向かう。一方、ビームスプリッタ１３７を透過した信号光１０２ｄは、ハーフミラーであるビームスプリッタ１３２で第１の信号光１０２ａと第２の信号光１０２ｂとに分離され、検出光学系１１と検出光学系１２へ向かう。
【０１４４】
また、λ／２板１２１と偏光ビームスプリッタ１３１を透過した水平偏光の参照光１０３は、λ／２板１２３によって垂直偏光に変換された後、参照光反射手段１４１によって反射され、ビームスプリッタ１３８で分割される。ビームスプリッタ１３８で反射した第３の参照光１０３ｃは、偏光ビームスプリッタ１３９で反射され検出光学系１４へ向かう。一方、ビームスプリッタ１３８を透過した参照光１０３ｄは、ハーフミラーであるビームスプリッタ１３５で第１の参照光１０３ａと第２の参照光１０３ｂとに分離され、第１のレンズ１１３、第２のレンズ１１４によってそれぞれ所定のデフォーカスを付与された後、検出光学系１１と検出光学系１２へ向かう。
【０１４５】
＜３組の２乗和信号Ｓｉｇ１、２、３得る方法、ＲＦ、ＦＥＳ演算＞
第１の信号光１０２ａと第１の参照光１０３ａとは検出光学系１１で、第２の信号光１０２ｂと第２の参照光１０３ｂとは検出光学系１２で、第３の信号光１０２ｃと第３の参照光１０３ｃとは検出光学系１４で、互いに偏光方向が直行した状態で合成されている。検出光学系１１、１２、１４はそれぞれ例えば図３に示した構成で実現される。そして、検出光学系１１、１２の出力からそれぞれ２乗和信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２を生成し、これらの差信号から数（１３）に示すようにフォーカス誤差信号ＦＥＳ２を得ることとした。一方、検出光学系１４においても、４つの検出器ＰＤ１Ｂ、ＰＤ２Ｂ、ＰＤ３Ｂ、ＰＤ４Ｂの各出力から、差動回路によって数（５）のように２つの差動信号Ｓｉｇ３１、Ｓｉｇ３２を生成し、さらに数（７）のように二乗和演算
【０１４６】
【数２０】
0005686717.tif 000021
【０１４７】
によりＳｉｇ３を得ることとする。そして、Ｓｉｇ３を再生ＲＦ信号ＲＦ２とすることとした。または、
【０１４８】
【数２１】
0005686717.tif 000022
【０１４９】
により、参照光１０３によって増幅された信号光１０２の再生ＲＦ信号を得ることとした。
【０１５０】
本実施例により、再生ＲＦ信号とフォーカス誤差信号を別の検出光学系の出力から独立に生成することができるため、参照光によって効率よく増幅された再生ＲＦ信号が得られると同時に、フォーカス誤差信号の引込範囲を再生信号の増幅率とは独立に設計することができる。
【０１５１】
＜第３と第１、２の信号（参照）光分けるビームスプリッタ１３７（１３８）の別例＞
ビームスプリッタ１３７による第３の信号光１０２ｃと残りの信号光１０２ｄとの分光比は任意であるが、再生ＲＦ信号振幅を多く得るため、第３の信号光１０２ｃの光量を信号光１０２ｄの光量に比べて多くすることが望ましい。また、ビームスプリッタ１３８による第３の参照光１０３ｃと残りの参照光１０３ｄとの分光比も任意である。
【０１５２】
＜３組の検出光学系の別構成（曲線回折格子）＞
図２０は本実施例の光ピックアップ２の光学系の別の例を示す図である。なお、図２０の光ピックアップ２の構成および機能に関して、既に説明した図１、図１３に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。
【０１５３】
図２０に示す光ピックアップでは、第３の信号光１０２ｃと第１、第２の信号光１０２ａ、ｂを生成するのに、曲線回折格子１３０１を用いる。また、第３の参照光１０３ｃと第１、第２の参照光１０３ａ、ｂを生成するのに直線回折格子１３０２を用いる。具体的には、曲線回折格子１３０１の０次回折光を第３の信号光１０２ｃ、±１次回折光を第１、第２の信号光１０２ａ、ｂとし、直線回折格子１３０２の０次回折光を第３の参照光１０３ｃ、±１次回折光を第１、第２の参照光１０３ａ、ｂとする。曲線回折格子１３０１の±１次回折光には、前述の通り凸レンズ作用と凹レンズ作用が加わる。
【０１５４】
曲線回折格子、直線回折格子ともに、格子の溝深さによって０次光と±１次光の回折効率を自由に制御することができる。回折格子の屈折率をｎ、溝深さをｄ[λ]、溝幅のデューティ比をτとすると、０次光と±１次光の回折効率はそれぞれ
【０１５５】
【数２２】
0005686717.tif 000023
【０１５６】
【数２３】
0005686717.tif 000024
【０１５７】
で与えられる。例えばｎ＝１．５、τ＝０．５、ｄ＝０．３λとすると、η０＝７９．４％、η±１＝８．４％となる。
【０１５８】
第１、２の信号光１０２ａ、ｂと第１、２の参照光１０３ａ、ｂは、偏光ビームスプリッタ１３０３で合波され、それぞれ検出光学系１１、１２へ向かい、前述の通り、フォーカス誤差信号ＦＥＳ２を生成するのに用いられる。第３の信号光１０２ｃと第３の参照光１０３ｃは、偏光ビームスプリッタ１３０３で合波され、検出光学系１４へ向かい、前述の通り再生ＲＦ信号を生成するのに用いられる。
【０１５９】
このような構成により、信号光と参照光の干渉光を検出する光学系を簡素化でき、小型な光ピックアップが実現できる。
【０１６０】
＜３組の検出光学系の別構成（光学部品共通化）＞
図２１は本実施例の光ピックアップ２の光学系の別の例を示す図である。なお、図２１の光ピックアップ２の構成および機能に関して、既に説明した図１、図１６、図２０に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。
【０１６１】
図２１に示す光ピックアップでは、図２０と同様に、第３の信号光１０２ｃと第１、第２の信号光１０２ａ、ｂを生成するのに、曲線回折格子１３０１を用いる。また、第３の参照光１０３ｃと第１、第２の参照光１０３ａ、ｂを生成するのに直線回折格子１３０２を用いる。図２０では検出光学系１１、１２、１４は別の光学系を用いているが、図１６と同様に、共通の光学部品を用いてもよい。第３の信号光１０２ｃと第３の参照光１０３ｃの合成光は検出器３０７ｅ、ｆ、ｇ、ｈで、第１の信号光１０２ａと第１の参照光１０３ａの合成光は検出器３０７ａ、ｂ、ｃ、ｄで、第２の信号光１０２ｂと第２の参照光１０３ｂの合成光は検出器３０７Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄで検出される。
【０１６２】
このような構成により、信号光と参照光の干渉光を検出する光学系を簡素化でき、小型な光ピックアップが実現できる。
【０１６３】
＜３組の検出光学系の別構成（光学系集積化）＞
図２２は本実施例の光ピックアップ２の光学系の別の例を示す図である。なお、図２２の光ピックアップ２の構成および機能に関して、既に説明した図１、図１７に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。
【０１６４】
図２２に示す光ピックアップ２では、図２０と同様に、第３の信号光１０２ｃと第１、第２の信号光１０２ａ、ｂを生成するのに、曲線回折格子１３０１を用いる。また、第３の参照光１０３ｃと第１、第２の参照光１０３ａ、ｂを生成するのに直線回折格子１３０２を用いる。また、数（１）（２）（３）（４）に示す信号を１つにパッケージ化された検出器１７０５により受光し、信号演算回路２０３により信号演算を行う。
【０１６５】
光ディスク３で反射された信号光１０２と参照光反射手段１４１で反射された参照光１０３はそれぞれ曲線回折格子１３０１、直線回折格子１３０２によって分割され、偏光ビームスプリッタ１３０３に入射し、第１の信号光１０２ａと第１の参照光１０３ａ、および第２の信号光１０２ｂと第２の参照光１０３ｂ、および第３の信号光１０２ｃと第３の参照光１０３ｃとがそれぞれ合成され、無偏光回折格子２２０３に入射する。ここで、各合成光は無偏光回折格子２２０３上で重ならないようにするため、予めビームエキスパンダ２２０１、２２０２によってビーム径が小径化されている。そして、無偏光回折格子２２０３は、第１の信号光１０２ａと第１の参照光１０３ａの合成光、および第２の信号光１０２ｂと第２の参照光１０３ｂの合成光が透過する領域にのみ格子パターンが形成され、第３の信号光１０２ｃと第３の参照光１０３ｃの合成光が透過する光軸近傍の領域には格子パターンが形成されていないこととする。これにより、第１の信号光１０２ａと第１の参照光１０３ａの合成光、および第２の信号光１０２ｂと第２の参照光１０３ｂの合成光は無偏光回折格子２２０３によって光軸に平行に戻される。また、第３の信号光１０２ｃと第３の参照光１０３ｃの合成光は光軸に平行のまま無偏光回折格子２２０３を透過する。各合成光は偏光位相変換分離素子１７００に入射し、２つの光の干渉による位相差が異なる４つの光に分割されて、レンズ１７０４で集光され、各合成光に対して検出器１７０５上に設けられた４つのＰＤ（３０７ａ、ｂ、ｃ、ｄおよび３０７Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄおよび３０７ｅ、ｆ、ｇ、ｈ全部で１２）でそれぞれ検出される。
【０１６６】
図２３は、偏光位相変換分離素子１７００の構造と機能を説明する図である。図１８に示した偏光位相変換分離素子１７００の構造や機能と同じであるが、本構成では、第３の信号光１０２ｃと第３の参照光１０３ｃの合成光に対しても、偏光位相変換分離を行う。以上のようにして３つの各合成光に対して分離された４つの光における、信号光成分と参照光成分の干渉の位相差は、図中に示したように０°、９０°、１８０°、２７０°とすることができる。
【０１６７】
このような構成により、信号光と参照光の干渉光を検出する光学系を簡素化でき、小型な光ピックアップが実現できる。
【実施例１０】
【０１６８】
実施例９では、第１の参照光１０３ａと第２の参照光１０３ｂに対して、符号の異なるデフォーカスを付与したが、本発明の別の実施形態として、符号の異なるデフォーカスを付与するのは第１の信号光１０２ａと第２の信号光１０２ｂでも構わない。例えば図１９に示す光ピックアップ２では、第１のレンズ１１３によって第１の参照光１０３ａを前に、第２のレンズ１１４によって第２の参照光１０３ｂを後ろにデフォーカスさせたのに対し、例えば図２９に示すように、第１のレンズ１１３によって第１の信号光１０２ａを前に、第２のレンズ１１４によって第２の信号光１０２ｂを後ろにデフォーカスさせてもよい。または、図２０、図２１、図２２に示す光ピックアップ２では、図１４に示す曲線回折格子１３０１によって参照光１０３を前後にデフォーカスさせ、直線回折格子１３０２によって信号光１０２にはデフォーカスを付与しないのに対し、例えば曲線回折格子１３０１を信号光１０２の光路中に配置し、直線回折格子１３０２を参照光１０３の光路中に配置し、曲線回折格子１３０１によって信号光１０２を前後にデフォーカスさせ、直線回折格子１３０２によって参照光１０３にはデフォーカスを付与しないのでも構わない。これにより、実施例９と同様の発明の効果が得られる。
【実施例１１】
【０１６９】
本実施例では、信号光と参照光を第１の４つの検出器と第２の４つの検出器で検出することとし、第１の４つの検出器から再生ＲＦ信号ＲＦ２を、第２の４つの検出器からフォーカス誤差信号ＦＥＳ２を生成することとした。
【０１７０】
＜２組の検出光学系構成（１組ＲＦ用、１組ＦＥＳ用）＞
図２４は本実施例の光ピックアップ２の光学系の一例を示す図である。なお、図２４の光ピックアップ２の構成および機能に関して、既に説明した図１、図１９に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。
【０１７１】
光ディスク３で反射した信号光１０２は対物レンズ１１２、λ／４板１２２を透過して水平偏光となり、偏光ビームスプリッタ１３１を透過し、ビームスプリッタ１３７で第１の信号光１０２ａと第２の信号光１０２ｂとに分離され、それぞれ検出光学系１４と検出光学系１２へ向かう。
【０１７２】
また、λ／２板１２１と偏光ビームスプリッタ１３１を透過した水平偏光の参照光１０３は、λ／２板１２３によって垂直偏光に変換された後、参照光反射手段１４１によって反射され、ビームスプリッタ１３８で第１の参照光１０３ａと第２の参照光１０３ｂとに分離される。ビームスプリッタ１３８で反射された第１の参照光１０３ａは、偏光ビームスプリッタ１３３で反射され、検出光学系１４へ向かう。ビームスプリッタ１３８を透過した第２の参照光１０３ｂは、液晶素子１１８を透過して偏光ビームスプリッタ１３４で反射され、検出光学系１２へ向かう。
【０１７３】
＜２組の２乗和信号Ｓｉｇ２、３得る方法、ＲＦ、ＦＥＳ演算＞
第１の信号光１０２ａと第１の参照光１０３ａとは検出光学系１４で、第２の信号光１０２ｂと第２の参照光１０３ｂとは検出光学系１２で、互いに偏光方向が直行した状態で合成されている。検出光学系１２、１４はそれぞれ例えば図３に示した構成で実現される。そして、検出光学系１４の出力から数（２０）のように２乗和信号Ｓｉｇ３を生成し、これを再生ＲＦ信号ＲＦ２とすることとした。また、検出光学系１２の出力から数（８）にように２乗和信号Ｓｉｇ２を生成し、フォーカス誤差信号ＦＥＳ２を次のように生成することとした。
【０１７４】
ビームスプリッタ１３８を透過した第２の参照光１０３ｂは液晶素子１１８に入射する。液晶素子１１８は、印加される電圧に応じて入射する光束にある所定のデフォーカス波面収差を付与する機能を有している。そこで、コントローラ２０２はサーボ制御回路２０４を介して液晶素子１１８に印加する電圧を制御する。例えば、液晶素子１１８に矩形波、正弦波、または鋸波状の電圧を印加する。これにより、液晶素子１１８に印加される電圧が時刻ｔで＋Ｖ、または時刻ｔ＋Δｔで−Ｖとなり、入射光束に付与されるデフォーカス波面収差が＋Ｗ２０または−Ｗ２０となる。この変調に同期してコントローラ２０２は検出光学系１２の出力から２乗和信号Ｓｉｇ２（ｔ）、Ｓｉｇ２（ｔ＋Δｔ）を生成し、
【０１７５】
【数２４】
0005686717.tif 000025
【０１７６】
として、フォーカス誤差信号を得ることとした。
【０１７７】
本実施例により、再生ＲＦ信号とフォーカス誤差信号を別の検出光学系の出力から独立に生成することができるため、参照光によって効率よく増幅された再生ＲＦ信号が得られると同時に、フォーカス誤差信号の引込範囲を再生信号の増幅率とは独立に設計することができる。
【０１７８】
＜２組の検出光学系の別構成（液晶→レンズの抜差し）＞
図２４に示す光ピックアップでは前後のデフォーカス波面収差±Ｗ２０を付与するのに液晶素子を用いたが、例えば図２５に示すようにレンズの抜差しによって実現してもよい。
【０１７９】
ビームスプリッタ１３８を透過した第２の参照光１０３ｂは、第１のレンズ１１９ａ、第２のレンズ１１９ｂを透過し、偏光ビームスプリッタ１３４で反射され、検出光学系１２へ向かう。コントローラ２０２はアクチュエータ１１９ｃによって第２のレンズ１１９ｂを抜差しするのと同期して、数（２４）に示す検出光学系１２の出力から生成される２乗和信号Ｓｉｇ２の時間差動信号からフォーカス誤差信号ＦＥＳ２を生成する。また、第１のレンズ１１９ａは正のパワーφを有し、第２のレンズ１１９ｂが挿入されている時、第１のレンズ１１９ａと第２のレンズ１１９ｂの合成パワーは−φとなるようにした（レンズ間隔が０の時は、第２のレンズ１１９ｂのパワーは−２φとすればよい）。
【０１８０】
＜２組の検出光学系の別構成（液晶→レンズ収束、反射ミラーの前後駆動）＞
また、本実施例の前後のデフォーカス波面収差±Ｗ２０を付与する手段は、例えば図２６に示すように参照光を反射ミラーに集光し、該反射ミラーの前後駆動することによって実現してもよい。
【０１８１】
ビームスプリッタ１３８を透過した第２の参照光１０３ｂは、λ／２板１２４によって水平偏光とされ、偏光ビームスプリッタ１３４を透過する。さらにλ／４板１２５によって円偏光とされた後、レンズ１２０によって反射手段１４２に集光される。反射手段１４２によって反射された第２の参照光１０３ｂはレンズ１２０によって再び平行光とされた後、λ／４板１２５によって垂直偏光とされ、偏光ビームスプリッタ１３４で反射され、検出光学系１２へ向かう。コントローラ２０２はアクチュエータ１４２ａによって反射手段１４２を第２の参照光１０３ｂのレンズ１２０による焦点付近で光軸方向に駆動させるのと同期して、数（２４）に示す検出光学系１２の出力から生成される２乗和信号Ｓｉｇ２の時間差動信号からフォーカス誤差信号ＦＥＳ２を生成する。ここで、アクチュエータ１４２ａは、第２の参照光１０３ｂに付与されるデフォーカス波面収差が＋Ｗ２０または−Ｗ２０となるように反射手段１４２を光軸方向に駆動した。
【０１８２】
＜第３と第１、２の信号（参照）光分けるビームスプリッタ１３７（１３８）の別例＞
本実施例において、ビームスプリッタ１３７による第１の信号光１０２ａと第２の信号光１０２ｂとの分光比は任意であるが、再生ＲＦ信号振幅を多く得るため、第１の信号光１０２ａの光量を第２の信号光１０２ｂの光量に比べて多くすることが望ましい。また、ビームスプリッタ１３８による第１の参照光１０３ａと第２の参照光１０３ｂとの分光比も任意である。
【実施例１２】
【０１８３】
実施例１１では、第２の参照光１０３ｂに対して、前後のデフォーカスを付与したが、本発明の別の実施形態として、前後のデフォーカスを付与するのは第２の信号光１０２ｂでも構わない。例えば図２４に示す光ピックアップ２では、液晶素子１１８によって第２の参照光１０３ｂを前後にデフォーカスさせたのに対し、図３０に示すように、液晶素子１１８によって第２の信号光１０２ｂを前後にデフォーカスさせてもよい。また、図２５に示す光ピックアップ２では第２の参照光１０３ｂを第１のレンズ１１９ａ、第２のレンズ１１９ｂを透過させ、第２のレンズ１１９ｂをアクチュエータ１１９ｃで抜差しすることによって第２の参照光１０３ｂを前後にデフォーカスさせたのに対し、図３１に示すように、第２の信号光１０２ｂを第１のレンズ１１９ａ、第２のレンズ１１９ｂを透過させ、第２のレンズ１１９ｂをアクチュエータ１１９ｃで抜差しすることによって第２の信号光１０２ｂを前後にデフォーカスさせてもよい。また、図２６に示す光ピックアップ２では、第２の参照光１０３ｂをレンズ１２０で反射手段１４２に集光し、該反射手段１４２をアクチュエータ１４２ａでレンズ１２０の焦点近傍で光軸方向に駆動させることによって第２の参照光１０３ｂを前後にデフォーカスさせたのに対し、図３２に示すように、第２の信号光１０２ｂをレンズ１２０で反射手段１４２に集光し、該反射手段１４２をアクチュエータ１４２ａでレンズ１２０の焦点近傍で光軸方向に駆動させることによって第２の信号光１０２ｂを前後にデフォーカスさせてもよい。図３２に示す光ピックアップ２では、ビームスプリッタ１３８を透過した第２の参照光１０３ｂはλ／２板によって垂直偏光から水平偏光に変換された後、偏光ビームスプリッタ１３４を透過し、検出光学系１２へ向かう。ビームスプリッタ１３７を透過した水平偏光の第２の信号光１０２ｂは、偏光ビームスプリッタ１３４を透過する。さらにλ／４板１２５によって円偏光とされた後、レンズ１２０によって反射手段１４２に集光される。反射手段１４２によって反射された第２の信号光１０２ｂはレンズ１２０によって再び平行光とされた後、λ／４板１２５によって垂直偏光とされ、偏光ビームスプリッタ１３４で反射され、検出光学系１２へ向かう。コントローラ２０２はアクチュエータ１４２ａによって反射手段１４２を第２の信号光１０２ｂのレンズ１２０による焦点付近で光軸方向に駆動させるのと同期して、数（２４）に示す検出光学系１２の出力から生成される２乗和信号Ｓｉｇ２の時間差動信号からフォーカス誤差信号ＦＥＳ２を生成する。ここで、アクチュエータ１４２ａは、第２の信号光１０２ｂに付与されるデフォーカス波面収差が＋Ｗ２０または−Ｗ２０となるように反射手段１４２を光軸方向に駆動した。
【０１８４】
これにより、実施例１１と同様の発明の効果が得られる。
【符号の説明】
【０１８５】
１…光情報記録再生装置、
２…光ピックアップ、２ａ…アクチュエータ、
３…光ディスク、
１１、１２、１４…検出光学系、１３…検出器、
１０１…半導体レーザ、
１０２…第１の光束（信号光）、
１０２ａ…第１の信号光、１０２ｂ…第２の信号光、１０２ｓ…光スポット、
１０３…第２の光束（参照光）、
１０３ａ…第１の参照光、１０３ｂ…第２の参照光、
１０２ｃ…第３の信号光、１０２ｄ…信号光、
１０３ｃ…第３の参照光、１０３ｄ…参照光、
１１１…コリメートレンズ、
１１２…対物レンズ、１１２ａ…対物レンズアクチュエータ、
１１３…第１のレンズ、１１４…第２のレンズ、
１１５…ビームエキスパンダ、１１５ａ…レンズアクチュエータ、
１１６…集光レンズ、１１７…シリンドリカルレンズ、
１１８…液晶素子、
１１９ａ…第１のレンズ、１１９ｂ…第２のレンズ、１１９ｃ…アクチュエータ、
１２０…集光レンズ、
１２１…λ／２板、１２２…λ／４板、１２３…λ／２板、
１２１ａ…回転アクチュエータ、
１２４…λ／２板、１２５…λ／４板、
１３１、１３３、１３４、１３６、１３９…偏光ビームスプリッタ、
１３２、１３５…ビームスプリッタ、
１３７、１３８…ビームスプリッタ、
１４１…参照光反射手段、１４１ａ…参照光光路長調整手段、
１４２…反射手段、１４２ａ…アクチュエータ、
２０１…回転モータ、２０２…コントローラ、２０３…信号処理回路、
２０４…サーボ制御回路、２０５…アクセス制御回路、２０６…自動位置制御手段、
２０７…レーザドライバ、
３０１…レンズ、３０２…ビームスプリッタ、
３０３…λ／２板、３０４…λ／４板、３０５、３０６…偏光ビームスプリッタ、
３０７ａ、ｂ、ｃ、ｄ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ…検出器、
３０８ａ、ｂ…差動回路、
１１０１…ＩＶアンプ、１１０２…帰還抵抗、
１２０１…２乗演算回路、１２０２…加算回路、１２０３…差動回路、
１３０１…曲線回折格子、１３０２…直線回折格子、１３０３…偏光ビームスプリッタ、
１５０１…偏光性回折格子、
１７００…偏光位相変換分離素子、１７０１、１７０６…無偏光回折格子、
１７０２…角度選択性偏光変換素子、１７０２ａ…光学軸、
１７０３…偏光分離回折格子、
１７０４…レンズ、１７０５…検出器、１７０５ｏ…受光部、
２２０１、２２０２…ビームエキスパンダ、２２０３…無偏光回折格子、
２７０１、２７０２…無偏光ビームスプリッタ、２７０３、２７０４、２７０５…偏光子、
２７０６、２７０７、２７０８…検出器、２７０９、２７１０…位相板。
【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１４】
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【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６】
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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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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