(57)【要約】【課題】多層光ディスクの記録再生において、光ピックアップヘッドの集光ビームがフォーカシングしている記録層が第何層であるかを迅速かつ高精度に判別する。【解決手段】回折光学素子３が、光源１からの光を分割して少なくとも光ディスク７の情報記録層数の光ビームを、この複数の光ビームの各集光点による光軸方向の間隔が光ディスク７の情報記録層間隔と一致するように生成するともに、受光部品１２ａ，１２ｂが、各光ビームの戻り光を個別に受光する。そして、受光部品９，１２ａ，１２ｂにより検出された各受光レベルに基づいてメインビームの集光点が何層目の前記情報記録層に位置しているのかを判別する。【選択図】図１
2008198253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、この光源からの光を集光して複数の情報記録層を有した光情報記録媒体へ照射する対物レンズとを備えると共に、
前記光源からの光を分割して少なくとも前記光情報記録媒体の情報記録層と同数の光ビームを生成し１つのメインビーム及び複数のサブビームとして出力するビーム分割手段と、前記光情報記録媒体で反射された前記各光ビームの戻り光を個別に受光する複数の受光部とを備え、
前記ビーム分割手段は、前記複数の光ビームを、それらの集光点による光軸方向の間隔が前記光情報記録媒体の情報記録層間隔と一致するように生成することを特徴とする光ピックアップヘッド。
【請求項２】
前記請求項１に記載の光ピックアップヘッドにおいて、
前記各受光部が、対応するビーム光の前記対物レンズによる集光点と共役な位置に配置されていることを特徴とする光ピックアップヘッド。
【請求項３】
前記請求項１又は２に記載の光ピックアップヘッドにおいて、
前記ビーム分割手段が、光源からの光を０次光及び±ｎ次回折光（ｎは自然数）に分光し前記０次光をメインビーム、前記±ｎ次回折光をサブビームとして出力する回折光学素子であることを特徴とする光ピックアップヘッド。
【請求項４】
前記請求項３に記載の光ピックアップヘッドにおいて、
前記ビーム分割手段である回折光学素子が、フレネルレンズの中心から外れた領域の一部分に相当する形状であることを特徴とする光ピックアップヘッド。
【請求項５】
光情報記録媒体に対して情報の記録再生を行うために前記光情報記録媒体の情報記録層に集光ビームを照射しその戻り光を受光する光ピックアップヘッドを備えた情報記録再生装置において、
前記光ピックアップヘッドとして、前記請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光ピックアップヘッドを備えると共に、前記光ピックアップヘッドの各受光部における受光レベルに基づいて前記メインビームの集光点が何層目の前記情報記録層に位置しているのかを判別する層判別部を備えたことを特徴とする情報記録再生装置。
【請求項６】
前記請求項５に記載の情報記録再生装置において、
前記層判別部は、前記受光部における受光レベルが予め設定した閾値より大きいか否かを個別に判定し、この判定結果に基づいて前記メインビームの集光点が何層目の前記情報記録層に位置しているのかを判別することを特徴とする情報記録再生装置。
【請求項７】
前記請求項５に記載の情報記録再生装置において、
前記ビーム分割手段が、２つのサブビームを生成すると共に、
前記層判別部は、前記２つのサブビームに対応する各受光部における受光レベルの差を算出し、その算出値に基づいて前記メインビームの集光点が何層目の前記情報記録層に位置しているのかを判別することを特徴とする情報記録再生装置。
【請求項８】
前記請求項５に記載の情報記録再生装置において、
前記ビーム分割手段が、±ｎ次回折光（ｎは自然数）をサブビームとして出力すると共に、
前記層判別部は、前記＋ｎ次回折光のサブビームに対応する各受光部における受光レベルの和と、前記−ｎ次回折光のサブビームに対応する各受光部における受光レベルの和との差を算出し、その算出値に基づいて前記メインビームの集光点が何層目の前記情報記録層に位置しているのかを判別することを特徴とする情報記録再生装置。
【請求項９】
光ビームを光情報記録媒体の情報記録層に集光照射することで当該光情報記録媒体に対して情報の記録再生を行う情報記録再生方法において、
光源からの光を分割して少なくとも前記光情報記録媒体の情報記録層と同数の光ビームを生成し１つのメインビーム及び複数のサブビームとして出力するビーム分割ステップと、
この複数の光ビームの対物レンズによる集光点を前記光情報記録媒体内に引き込むビーム集光ステップと、
前記光情報記録媒体で反射された前記各光ビームの戻り光を個別に受光する戻り光検出ステップと、
前記各光ビームの戻り光の受光レベルに基づいて前記メインビームの集光点が何層目の前記情報記録層に位置しているのかを判別する層判別ステップとを設け、
前記ビーム分割ステップでは、前記各光ビームの集光点による光軸方向の間隔が前記光情報記録媒体の情報記録層間隔と一致するように前記複数の光ビームを生成することを特徴とする情報記録再生方法。
【請求項１０】
前記請求項９に記載の情報記録再生方法において、
前記層判別ステップでは、前記各サブビームの戻り光の受光レベルが予め設定した閾値より大きいか否かを個別に判定し、この各判定結果に基づいて前記メインビームの集光点が何層目の前記情報記録層に位置しているのかを判別することを特徴とする情報記録再生方法。
【請求項１１】
前記請求項９に記載の情報記録再生方法において、
前記ビーム分割ステップでは、２つのサブビームを生成し、
前記層判別ステップでは、前記２つのサブビームの戻り光の受光レベルの差を算出し、その算出値に基づいて前記メインビームの集光点が何層目の前記情報記録層に位置しているのかを判別することを特徴とする情報記録再生方法。
【請求項１２】
前記請求項９に記載の情報記録再生方法において、
前記ビーム分割ステップでは、回折光学素子が、光源からの光を０次光及び±ｎ次回折光（ｎは自然数）に分光し前記０次光をメインビーム、前記±ｎ次回折光をサブビームとして出力するようにし、
前記層判別ステップでは、前記＋ｎ次回折光のサブビームの戻り光の受光レベルの和と前記−ｎ次回折光のサブビームの戻り光の受光レベルの和との差を算出し、その算出値に基づいて前記メインビームの集光点が何層目の前記情報記録層に位置しているのかを判別することを特徴とする情報記録再生方法。
【請求項１３】
光源と、この光源からの光を集光して複数の情報記録層を有した光情報記録媒体へ照射する対物レンズと、前記光源からの光を分割して少なくとも前記光情報記録媒体の情報記録層と同数の光ビームを生成し１つのメインビーム及び複数のサブビームとして出力するビーム分割手段と、前記光情報記録媒体で反射された前記各光ビームの戻り光を個別に受光する複数の受光部とを有した光ピックアップヘッドを備えた情報記録再生装置にあって、
前記受光部における前記各サブビームの戻り光の受光レベル値を入力する受光レベル入力処理と、この各受光レベル値に基づいて前記メインビームの集光点が何層目の前記情報記録層に位置しているのかを判別する層判別処理とをコンピュータに実行させることを特徴とする情報記録再生用プログラム。
【請求項１４】
前記請求項１３に記載の情報記録再生用プログラムにおいて、
前記層判別処理を、前記受光レベル入力処理により入力された各受光レベル値が予め設定した閾値より大きいか否かを個別に判定しこの判定結果に基づいて前記メインビームの集光点が何層目の前記情報記録層に位置しているのかを判別するような内容に特定したことを特徴とする情報記録再生用プログラム。
【請求項１５】
前記請求項１３に記載の情報記録再生用プログラムにおいて、
前記ビーム分割手段が２つのサブビームを生成する場合には、前記層判別処理を、前記受光レベル入力処理により入力された２つのサブビームの戻り光の受光レベル値の差を算出しその算出値に基づいて前記メインビームの集光点が何層目の前記情報記録層に位置しているのかを判別するような内容に特定したことを特徴とする情報記録再生用プログラム。
【請求項１６】
前記請求項１３に記載の情報記録再生用プログラムにおいて、
前記ビーム分割手段が、光源からの光を０次光及び±ｎ次回折光（ｎは自然数）に分光し前記０次光をメインビーム、前記±ｎ次回折光をサブビームとして出力する回折光学素子である場合、
前記層判別処理を、前記＋ｎ次回折光のサブビームの戻り光の受光レベル値の和と前記−ｎ次回折光のサブビームの戻り光の受光レベル値の和との差を算出しその算出値に基づいて前記メインビームの集光点が何層目の前記情報記録層に位置しているのかを判別するような内容に特定したことを特徴とする情報記録再生用プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小な光ビームを用いて、情報の記録や再生を行う光ディスク記録再生装置用ピックアップヘッド、光ディスク記録再生装置、及び、光ディスク記録再生方法に関して、特に多層光ディスクに対して情報の記録再生を実行する際に必要な光ディスク記録再生装置用ピックアップヘッド、光ディスク記録再生装置、及び、光ディスク記録再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルハイビジョン放送や、通信手段のブロードバンド化による映像配信等、一般家庭においても容易に高画質な映像を受信することが可能になった。それに伴い、高画質な映像データを、画質を損なうことなく記録できる大容量光ディスクの需要が高まりつつある。
【０００３】
そこで、波長の短い青色半導体レーザと開口数の大きな対物レンズとを用いて、ブルーレイディスクやＨＤＤＶＤなどの大容量光ディスクに対して情報の記録再生を行う次世代光ディスク用の情報記録再生装置が利用されている。一方では、情報記録層を２層設けて記憶容量を大きくした光ディスクも利用されており、これら光ディスクの情報記録層はより多層になると予測される。
【０００４】
多層光ディスク用記録再生装置においては、ターゲット層と実際にフォーカスサーボで引き込んだ層との一致を確認することや、高速で確実な層間ジャンプを実現することなどを目的として、光ピックアップヘッドの集光ビームがフォーカシングしている記録層が第何層であるかを判別する必要がある。
【０００５】
従来は、２層ディスクに対して、第１層のみに記録させたリードイン情報の有無で層を判別していた。この従来方法においては、フォーカスサーボをかけた状態のまま、集光ビームがリードイン情報の存在する可能性のある領域に移動して、リードイン情報の有無を読み取っていた。
【０００６】
また、別の判別方法が、特許文献１に開示されている。この特許文献１の方法は、光ディスクからの反射光束の中心部と周辺部の集光位置ずれから、球面収差信号を検出し、その球面収差を、予めメモリに記憶しておいた値と比較することで、集光ビームがフォーカシングしている層を判別した。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４‐１７１６３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、光ディスクのリードイン情報の有無を読み取る従来の方法では、層間ジャンプを実行する度に、集光ビームが一旦リードイン情報が存在すると思われる領域に移動して、トラックサーボをかけて情報を読み取り、そして、トラックサーボを外して記録再生領域に戻って記録再生を開始するため、記録再生開始までに時間がかかる不都合があった。また、球面収差などが最適化されていない状態でリードイン情報を読み取るため、情報の読み取りエラーの可能性があった。
【０００９】
また、特許文献１に開示された方法では、球面収差が、集光ビームがフォーカシングしている層の違いだけでなく、光ディスクのカバー層厚の変化や光ピックアップヘッドの光学素子の位置ずれなど、別の要因で発生した場合に、層が誤って判別される不都合があった。
【００１０】
そこで、本発明は、上記従来技術の不都合を改善し、多層光ディスクの記録再生において、光ピックアップヘッドの集光ビームがフォーカシングしている記録層が第何層であるかを、迅速に、なおかつ、高精度に判別する情報記録再生装置，情報記録再生装置用の光ピックアップヘッド、並びに、情報記録再生方法，情報記録再生用プログラムを提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の光ピックアップヘッドは、光源と、この光源からの光を集光して複数の情報記録層を有した光情報記録媒体に照射する対物レンズとを備えると共に、光源からの光を分割して少なくとも光情報記録媒体の情報記録層と同数の光ビームを生成し１つのメインビーム及び複数のサブビームとして出力するビーム分割手段と、光情報記録媒体で反射された各光ビームの戻り光を個別に受光する複数の受光部とを備え、ビーム分割手段は、集光点による光軸方向の間隔が光情報記録媒体の情報記録層間隔と一致するように複数の光ビームを生成することを特徴とする。
【００１２】
このような光ピックアップヘッドによれば、集光点による光軸方向の間隔が光情報記録媒体の情報記録層間隔と一致するように複数の光ビームを生成し、その各光ビームを集光して光情報記録媒体へ照射しその戻り光を個別に検出するので、複数の戻り光を同時に検出でき、これらの検出結果から様々な信号を迅速に得ることができる。また、集光点による光軸方向の間隔と情報記録層間隔とが合致しているので、どの光ビームが情報記録層にフォーカスされているかを示すことで、光情報記録媒体と対物レンズとの位置関係を示すことができる。
【００１３】
また、上記の光ピックアップヘッドにおいては、上述した各受光部が対応するビーム光の対物レンズによる集光点と共役な位置に配置されてもよい。このようにすると、集光点による光軸方向の間隔を情報記録層間隔と合致させた複数の光ビームの戻り光を正確に受光することができる。
【００１４】
また、上記の光ピックアップヘッドにおいて、上述したビーム分割手段が、光源からの光を０次光及び±ｎ次回折光（ｎは自然数）に分光し０次光をメインビーム、±ｎ次回折光をサブビームとして出力する回折光学素子であってもよい。このようにすると、光源からの光から複数の光ビームを生成することができる。
【００１５】
また、上記の光ピックアップヘッドにおいて、上述したビーム分割手段である回折光学素子が、フレネルレンズの中心から外れた領域の一部分に相当する形状であってもよい。このようにすると、平行光を平行光と発散光と収束光とに分光することができ、これらの光はその発散や収束度合いによって各集光点が光軸方向に異なるため、回折光学素子の形状を調整することで、集光点による光軸方向の間隔と情報記録層間隔とを一致させることができる。
【００１６】
本発明の情報記録再生装置は、上記の光ピックアップヘッドと、この光ピックアップヘッドの各受光部における受光レベルに基づいてメインビームの集光点が何層目の情報記録層に位置しているのかを判別する層判別部とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
このような情報記録再生装置によれば、どのサブビームのフォーカスが記録層に位置しているかによってメインビームのフォーカス位置が判別でき、メインビームのフォーカスが記録層に位置している場合は、その集光点が何層目の情報記録層に位置しているのかを判別することができる。さらに、メインビーム及びサブビームの戻り光を同時に受光するので、情報の記録再生のためにメインビームを記録層にフォーカシングすると同時に、このメインビームのフォーカス位置が何層目の情報記録層にあるかを判別できるので、情報の記録又は再生までの時間を短縮することができる。
【００１８】
また、上記の情報記録再生装置において、上述した層判別部は、受光部における受光レベルが予め設定した閾値より大きいか否かを個別に判定し、この判定結果に基づいてメインビームの集光点が何層目の情報記録層に位置しているのかを判別するようにしてもよい。このようにすると、受光部における受光レベルが予め設定した閾値より大きいか否かで受光レベルの「高」「低」を判断するため、層判別をデジタル処理で実行できる。
【００１９】
また、上記の情報記録再生装置において、上述したビーム分割手段が、２つのサブビームを生成すると共に、層判別部は、２つのサブビームに対応する各受光部における受光レベルの差を算出し、その算出値に基づいてメインビームの集光点が何層目の情報記録層に位置しているのかを判別するようにしてもよい。
【００２０】
このようにすると、各受光レベルに共通するノイズ成分を除去することができ、より正確な層判別が可能となる。
【００２１】
また、上記の情報記録再生装置において、上述したビーム分割手段が、±ｎ次回折光（ｎは自然数）をサブビームとして出力すると共に、層判別部は、＋ｎ次回折光のサブビームに対応する各受光部における受光レベルすべての和と、−ｎ次回折光のサブビームに対応する各受光部における受光レベルの和との差を算出し、その算出値に基づいてメインビームの集光点が何層目の情報記録層に位置しているのかを判別するようにしてもよい。
【００２２】
このようにすると、各受光レベルに共通するノイズ成分を除去することができ、より正確な層判別が可能となる。
【００２３】
次に、本発明の情報記録再生方法は、光ビームを光情報記録媒体の情報記録層に集光照射することで当該光情報記録媒体に対して情報の記録再生を行う情報記録再生方法において、光源からの光を分割して少なくとも光情報記録媒体の情報記録層と同数の光ビームを生成し１つのメインビーム及び複数のサブビームとして出力するビーム分割ステップと、この複数の光ビームの対物レンズによる集光点を光情報記録媒体内に引き込むビーム集光ステップと、光情報記録媒体で反射された各光ビームの戻り光を個別に受光する戻り光検出ステップと、各光ビームの戻り光の受光レベルに基づいてメインビームの集光点が何層目の情報記録層に位置しているのかを判別する層判別ステップとを設け、ビーム分割ステップでは、各光ビームの集光点による光軸方向の間隔が光情報記録媒体の情報記録層間隔と一致するように複数の光ビームを生成することを特徴とする。
【００２４】
また、上記の情報記録再生方法において、上述した層判別ステップでは、各サブビームの戻り光の受光レベルが予め設定した閾値より大きいか否かを個別に判定し、この各判定結果に基づいてメインビームの集光点が何層目の情報記録層に位置しているのかを判別するようにしてもよい。
【００２５】
また、上記の情報記録再方法において、上述したビーム分割ステップでは、２つのサブビームを生成し、層判別ステップでは、２つのサブビームの戻り光の受光レベルの差を算出し、その算出値に基づいてメインビームの集光点が何層目の情報記録層に位置しているのかを判別するようにしてもよい。
【００２６】
また、上記の情報記録再生方法において、上述したビーム分割ステップでは、回折光学素子が、光源からの光を０次光及び±ｎ次回折光（ｎは自然数）に分光し０次光をメインビーム、±ｎ次回折光をサブビームとして出力するようにし、層判別ステップでは、＋ｎ次回折光のサブビームの戻り光の受光レベルの和と−ｎ次回折光のサブビームの戻り光の受光レベルの和との差を算出し、その算出値に基づいてメインビームの集光点が何層目の情報記録層に位置しているのかを判別するようにしてもよい。
【００２７】
このような情報記録再生方法によれば、上述した情報記録再生装置と同様に、どのサブビームのフォーカスが記録層に位置しているかによってメインビームのフォーカス位置が判別でき、メインビームのフォーカスが記録層に位置している場合は、その集光点が何層目の情報記録層に位置しているのかを判別することができる。さらに、メインビーム及びサブビームの戻り光を同時に受光するので、情報の記録再生のためにメインビームを記録層にフォーカシングすると同時に、このメインビームのフォーカス位置が何層目の情報記録層にあるかを判別できるので、情報の記録又は再生までの時間を短縮することができる。
【００２８】
次に、本発明の情報記録再生用プログラムは、光源と、この光源からの光を複数の情報記録層を有した光情報記録媒体に集光する対物レンズと、光源からの光を分割して少なくとも光情報記録媒体の情報記録層と同数の光ビームを生成し１つのメインビーム及び複数のサブビームとして出力するビーム分割手段と、光情報記録媒体で反射された各光ビームの戻り光を個別に受光する複数の受光部とを有した光ピックアップヘッドを備えた情報記録再生装置にあって、受光部における各サブビームの戻り光の受光レベル値を入力する受光レベル入力処理と、この各受光レベル値に基づいてメインビームの集光点が何層目の情報記録層に位置しているのかを判別する層判別処理とをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００２９】
また、上記の情報記録再生用プログラムにおいて、上述した層判別処理が、受光レベル入力処理により入力された各受光レベル値が予め設定した閾値より大きいか否かを個別に判定しこの判定結果に基づいてメインビームの集光点が何層目の情報記録層に位置しているのかを判別するような内容に特定されてもよい。
【００３０】
また、上記の情報記録再生用プログラムにおいて、上述したビーム分割手段が２つのサブビームを生成する場合には、層判別処理が、受光レベル入力処理により入力された２つのサブビームの戻り光の受光レベル値の差を算出し、その算出値に基づいてメインビームの集光点が何層目の情報記録層に位置しているのかを判別するような内容に特定されてもよい。
【００３１】
また、上記の情報記録再生用プログラムにおいて、上述したビーム分割手段が、光源からの光を０次光及び±ｎ次回折光（ｎは自然数）に分光し０次光をメインビーム、±ｎ次回折光をサブビームとして出力する回折光学素子である場合、層判別処理が、＋ｎ次回折光のサブビームの戻り光の受光レベル値の和と−ｎ次回折光のサブビームの戻り光の受光レベル値の和との差を算出し、その算出値に基づいてメインビームの集光点が何層目の情報記録層に位置しているのかを判別するような内容に特定されてもよい。
【００３２】
このような情報記録再生用プログラムによれば、上述した情報記録再生装置と同様に、どのサブビームのフォーカスが記録層に位置しているかによってメインビームのフォーカス位置が判別でき、メインビームのフォーカスが記録層に位置している場合は、その集光点が何層目の情報記録層に位置しているのかを判別することができる。さらに、メインビーム及びサブビームの戻り光を同時に受光するので、情報の記録再生のためにメインビームを記録層にフォーカシングすると同時に、このメインビームのフォーカス位置が何層目の情報記録層にあるかを判別できるので、情報の記録又は再生までの時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明は以上のように構成され機能するため、これにより、多層光ディスクの記録再生において、光ピックアップヘッドの集光ビームがフォーカシングしている記録層が第何層であるかを迅速かつ高精度に判別することができ、尚且つ、カバー層厚の誤差などにより発生する球面収差に影響されることなく高精度な層判別を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明における一実施形態を、図面を参照して説明する。本発明の情報記録再生方法については、その各ステップを示して説明する。
【００３５】
図１は、本発明における第１実施形態の光ピックアップヘッド１００の光学系の構成を示す図である。
【００３６】
本第１実施形態の光ピックアップヘッド１００の光学系は、光源１と、光源１からの出射光を平行光化するコリメータレンズ２と、この平行光を分割し複数の光ビームを生成するビーム分割手段である回折光学素子３と、光ビームを分岐させる偏光ビームスプリッタ４と、１／４波長板５と、回折光学素子３で生成された各光ビームを集光して光ディスク７に照射する対物レンズ６と、光ビームを２方向に分割するハーフミラー１１ａ，１１ｂと、光ディスク７からの各光ビームの戻り光を集光する再集光レンズ８ａ，８ｂ，８ｃと、光ビームに非点収差を加える非点収差発生用平行平板１０と、集光された各光ビームの戻り光を受光する誤差信号・再生信号検出用受光部品９及び層判別信号検出用受光部品１２ａ，１２ｂとで構成されている。
【００３７】
ここで、対物レンズ６は、レンズ駆動用のアクチュエータ（図示せず）に搭載されているものとする。また、光ディスク７の記録層は３層である。
【００３８】
光源１からの出射光は、コリメータレンズ２で平行光化されて、回折光学素子３により０次光及び±１次回折光の３つの光に分割される〈ビーム分割ステップ〉。これらの光ビームは偏光ビームスプリッタ４にＰ偏光として入射してほぼ１００％が透過し、１／４波長板５を透過して直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズ６により光ディスク７内に集光される〈ビーム集光ステップ〉。
【００３９】
光ディスク７からの反射光は、対物レンズ６を逆向きに透過し、１／４波長板５を透過して円偏光から往路と偏光方向が直交した直線偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ４にＳ偏光として入射してほぼ１００％が反射され、ハーフミラー１１ａの方向に導かれる。
【００４０】
図２は、本第１実施形態における回折光学素子３の形状を示す図である。図２に示すように、回折光学素子３は、フレネルレンズ（位相型フレネルゾーンプレート）の一部を切り取った形状である。回折光学素子３上には、円弧状の微細なピッチが刻まれており、このピッチ幅は、円弧の中心部分に向かって徐々に大きくなる。そして、各々のピッチは、山部分と谷部分とを有し、その山部分の幅の割合と谷部分の幅の割合とが等しくなるように構成されている。ここで、図に示すタンジェンシャル方向とは、光ディスク７において光が集光される部分のトラックに平行な方向のことであり、ラジアル方向とは、光ディスク７のトラックに垂直な方向のことである。
【００４１】
図３は、本第１実施形態における回折光学素子３による光の回折を示す図である。公知の回折理論により、フレネルレンズに入射した光は、発散する＋１次回折光と、収束する−１次回折光と、回折の影響を受けない０次光とに分割される。さらに、このフレネルレンズの一部を切り取り、図２に示すような偏芯を印加することで、回折光にコマ収差が加わり、発散する＋１次回折光は図３の左方向に、収束する−１次回折光は図３の右方向にそれぞれ伝播する。
【００４２】
これにより、図３に示すように、回折光学素子３に入射した光は、発散する＋１次回折光のサブビーム２３ａと、収束する−１次回折光のサブビーム２３ｂと、回折の影響を受けず平行に伝播する０次光のメインビーム２２とに分割される。
【００４３】
図４は、本第１実施形態におけるメインビーム２２及びサブビーム２３ａ，２３ｂの集光点の位置を示す図である。
【００４４】
サブビーム２３ａは発散して対物レンズ６に入射するので、メインビーム２２の集光点位置に対して対物レンズ６から遠い位置に集光する。一方で、サブビーム２３ｂは収束して対物レンズ６に入射するので、メインビーム２２の集光点位置に対して対物レンズ６に近い位置に集光する。
【００４５】
そこで、回折光学素子３の格子パターンを、図４に示すように、サブビーム２３ａ，２３ｂ及びメインビーム２２の集光点による光軸方向の間隔が光ディスク７の情報記録層間隔と一致するように設定する。すなわち、サブビーム２３ａ及び２３ｂの集光点位置とメインビーム２２の集光点位置との光軸方向のズレ量が、それぞれ間隔ｄになるようにする。その結果、例えば、メインビーム２２が光ディスク７の第２層１４に集光した場合、サブビーム２３ａは第３層１５に集光し、サブビーム２３ｂは第１層１３に集光する。
【００４６】
光ディスク７からの戻り光は、対物レンズ６を通過し、偏光ビームスプリッタ４と１／４波長板５によって、誤差信号・再生信号検出用受光部品９の方向へ導かれる。この戻り光は、ハーフミラー１１ａにより２分割される。
【００４７】
図５は、本第１実施形態における誤差信号・再生信号検出用受光部品９の構成を示す図である。誤差信号・再生信号検出用受光部品９は、受光部分を４分割するように受光部３８ａ〜３８ｄを備えて構成されている。
【００４８】
再集光レンズ８ｃ及び非点収差発生用平行平板１０によるメインビーム２２の最小錯乱円位置とサブビーム２３ａ，２３ｂの最小錯乱円位置とは、光軸方向と垂直な面内方向にずれているので、再集光レンズ８ｃ及び非点収差発生用平行平板１０によるメインビーム２２の最小錯乱円位置に受光部３８ａ〜３８ｄを配置し、受光部３８ａ〜３８ｄを合わせたサイズをメインビーム２２の最小錯乱円位置でのビームスポットサイズと同程度にする。これにより、受光部３８ａ〜３８ｄにはメインビーム２２のみが入射し受光される〈戻り光検出ステップ〉。
【００４９】
受光部３８ａ〜３８ｄに入射するメインビーム２２は、非点収差発生用平行平板１０によって非点収差が与えられているので、光ディスク７の光軸方向の位置変動によって、ビームスポットサイズが、図５に示すＸ１又はＸ２方向に歪む。受光部３８ａ〜３８ｄにより受光され光電変換されて得られる電気信号のレベルをそれぞれＶ３８ａ〜Ｖ３８ｄとすると、フォーカス誤差信号は、公知の非点収差法により｛（Ｖ３８ａ＋Ｖ３８ｃ）−（Ｖ３８ｂ＋Ｖ３８ｄ）｝で検出され、トラック誤差信号は、公知のプッシュプル法により｛（Ｖ３８ａ＋Ｖ３８ｂ）−（Ｖ３８ｃ＋Ｖ３８ｄ）｝で検出される。このフォーカス誤差信号及びトラック誤差信号は、図示していない後段のサーボ回路へと出力され、対物レンズ６を搭載したアクチュエータが、対物レンズ６をフォーカス及びトラック方向に駆動制御する。また、再生信号は、（Ｖ３８ａ＋Ｖ３８ｂ＋Ｖ３８ｃ＋Ｖ３８ｄ）で検出される。
【００５０】
一方で、ハーフミラー１１ａにより反射された光ビームは、ハーフミラー１１ｂにより、さらに２分割され、一部が層判別信号検出用受光部品１２ａの方向へ、残りが層判別信号検出用受光部品１２ｂの方向へそれぞれ導かれる。
【００５１】
層判別信号検出用受光部品１２ａは、受光部２６ａを備え、層判別信号検出用受光部品１２ｂは、受光部２６ｂを備えている。層判別信号検出用受光部品１２ａの受光部２６ａを、平行光であるメインビーム２２が再集光レンズ８ａに入射した時の集光点位置に対して、再集光レンズ８ａにΔｆ近づけて配置し、層判別信号検出用受光部品１２ｂの受光部２６ｂを、平行光であるメインビーム２２が再集光レンズ８ｂに入射した時の集光点位置に対して、再集光レンズ８ｂからΔｆ遠ざけて配置する。
【００５２】
Δｆは、再集光レンズ８ａ，８ｂの焦点距離をｆｃ、対物レンズ６の焦点距離をｆｏ、光ディスク７の情報記録層間隔をｄ、光ディスク７の記録層間の屈折率をｎとして［数１］で示す値に設定する。
【００５３】
【数１】
2008198253.tif 000003
【００５４】
例えば、２層のブルーレイディスクやＨＤＤＶＤの場合、記録層の間隔は約２０μｍであり、記録層間の屈折率が２．０、対物レンズの焦点距離が３ｍｍ、再集光レンズの焦点距離が３０ｍｍとすると、［数１］よりΔｆ＝１．０ｍｍである。
【００５５】
さらに、再集光レンズ８ａ，８ｂによるメインビーム２２の集光点位置と、再集光レンズ８ａ，８ｂによるサブビーム２３ａ，２３ｂの集光点位置とは、光軸方向と垂直な面内方向にもずれている。そこで、再集光レンズ８ａによるサブビーム２３ａの集光点位置に合わせて受光部２６ａを配置し、再集光レンズ８ｂによるサブビーム２３ｂの集光点位置に受光部２６ｂを合わせて配置し、受光部２６ａのサイズを再集光レンズ８ａによるサブビーム２３ａの集光点でのビームスポットサイズと同程度にし、受光部２６ｂのサイズを、再集光レンズ８ｂによるサブビーム２３ｂの集光点でのビームスポットサイズと同程度にする。
【００５６】
このようにすることで、受光部２６ａ及び２６ｂは、サブビーム２３ａ及びサブビーム２３ｂの対物レンズ６による集光点と共役な位置にそれぞれ配置される。そして、受光部２６ａにはサブビーム２３ａ、受光部２６ｂにはサブビーム２３ｂのみが入射し受光される〈戻り光検出ステップ〉。
【００５７】
図６は、本第１実施形態の情報再生記録装置の構成を示す図である。
【００５８】
図６に示すように、本第１実施形態の情報再生記録装置は、図１に示す光ピックアップヘッド１００と、増幅回路５１ａ，５１ｂと、光ピックアップヘッド１００の受光部２６ａ，２６ｂにおける受光レベルに基づいてメインビームの集光点が何層目の情報記録層に位置しているのかを判別する層判別部１９とで構成されている。
【００５９】
図１に示す光ピックアップヘッド１００の層判別信号検出用受光部品１２ａ，１２ｂに備えられている受光部２６ａ，２６ｂにサブビーム２３ａ，２３ｂが受光され光電変換され増幅回路５１ａ，５１ｂにより増幅された電気信号のレベルをそれぞれＶ２６ａ，Ｖ２６ｂとする。Ｖ２６ａ及びＶ２６ｂが層判別部１９に送られて、層判別部１９は層判別処理を実行する〈層判別ステップ〉。
【００６０】
本第１実施形態における層判別部１９の処理動作について図を参照して説明する。
【００６１】
図７は、本第１実施形態において、光ディスク７の第１層１３にフォーカスサーボを引き込んだときの集光点の位置関係を示す図である。図７に示すように、メインビーム２２が第１層１３で集光し反射して、サブビーム２３ａは第２層１４で集光し反射する。
【００６２】
図８は、本第１実施形態において、光ディスク７の第２層１４にフォーカスサーボを引き込んだときの集光点の位置関係を示す図である。図８に示すように、メインビーム２２が第２層１４で集光し反射して、サブビーム２３ｂは第１層１３で集光し反射する。さらに、サブビーム２３ａが第３層１５集光し反射する。
【００６３】
図９は、本第１実施形態において、光ディスク７の第３層１５にフォーカスサーボを引き込んだときの集光点の位置関係を示す図である。図９に示すように、メインビーム２２が第３層１５で集光し反射して、サブビーム２３ｂは第２層１４で集光し反射する。
【００６４】
図１０は、本第１実施形態において、対物レンズ６を光軸方向に移動させた際の、フォーカス誤差信号と、Ｖ２６ａ，Ｖ２６ｂの変化とを示す図である。
【００６５】
メインビーム２２の集光点が第１層１３にあるときは、図７に示すとおり、サブビーム２３ａの集光点が第２層１４にあり、受光部２６ａにはサブビーム２３ａの第２層１４からの反射光が集光するのでＶ２６ａが高くなる。一方で、受光部２６ｂにはサブビーム２３ｂの反射光が集光することはないのでＶ２６ｂは低い。
【００６６】
また、メインビーム２２の集光点が第２層１４にあるときは、図８に示すとおり、サブビーム２３ａの集光点が第３層１５にあり、サブビーム２３ｂの集光点が第１層１３にあるため、受光部２６ａにはサブビーム２３ａの第３層１５からの反射光が集光し、受光部２６ｂにはサブビーム２３ｂの第１層１３からの反射光が集光するのでＶ２６ａ及びＶ２６ｂは共に高い。
【００６７】
さらに、メインビーム２２の集光点が第３層１５にあるときは、図９に示すとおり、受光部２６ｂにはサブビーム２６ｂの第２層１４からの反射光が集光するのでＶ２６ｂが高くなる。一方で、受光部２６ａにはサブビーム２３ａの反射光が集光することはないのでＶ２３ａは低い。
【００６８】
メインビーム２２の集光点がある記録層と、Ｖ２６ａ，Ｖ２６ｂのレベルとの関係を［表１］に示す。Ｈが高いレベル、Ｌが低いレベルであることを示す。
【００６９】
【表１】
2008198253.tif 000004
【００７０】
本第１実施形態における層判別部１９では、図１０に示すように、ある一定の閾値を設定し、Ｖ２６ａ及びＶ２６ｂのレベルが閾値を超えるか否かを判定することで、Ｖ２６ａ及びＶ２６ｂの「Ｈ」「Ｌ」を決定し、［表１］に基づいて、メインビーム２２がフォーカシングしている記録層の判別処理を実行する。
【００７１】
ここで、本第１実施形態の情報記録装置は、３層の記録層を有している光ディスク７に対して、フォーカシングしている記録層の判別を行うことができるが、それに限らず、２層の記録層を有した光ディスク７に対しても判別が可能である。２層ディスクの場合でのメインビーム２２の集光点がある層と、Ｖ２６ａ，Ｖ２６ｂのレベルとの関係を［表２］に示す。
【００７２】
【表２】
2008198253.tif 000005
【００７３】
層判別部１９は、閾値に基づいて、Ｖ２６ａ及びＶ２６ｂの「Ｈ」「Ｌ」を決定し、［表２］に基づいて、メインビーム２２がフォーカシングしている記録層の判別処理を実行する。
【００７４】
ここで、上述した層判別部１９については、その機能内容をプログラム化しコンピュータに実行させるように構成してもよい。
【００７５】
以上のように本第１実施形態によると、光ディスク７の記録再生を行う領域に光ピックアップヘッドの集光ビームを照射したまま、フォーカシングしている記録層の判別を行うため、高速な層判別と共に、層間ジャンプ後の記録再生開始時間を短縮することができる。また、カバー層厚の変動などにより発生する球面収差に影響されることなく、層判別を行うため、高精度な層判別ができる。
【００７６】
次に、本発明における第２実施形態の情報記録再生装置について図面を参照して説明する。
【００７７】
図１１は、本第２実施形態の情報記録再生装置の構成を示す図である。図１１において、図６に示す第１実施形態と同様の構成要素には同一の符号が付してある。
【００７８】
図１１に示すように、本第２実施形態の情報記録再生装置は、図６に示す第１実施形態の情報記録再生装置に、層判別部１９に代えて層判別部２８を備え、さらに差信号演算部４４を備えて構成されている。
【００７９】
受光部２６ａ，２６ｂにサブビーム２３ａ，２３ｂが受光されて光電変換され増幅回路５１ａ，５１ｂにより増幅される電気信号のレベルをＶ２６ａ，Ｖ２６ｂとする。Ｖ２６ａとＶ２６ｂとが差信号演算部４４に送られ、（Ｖ２６ａ−Ｖ２６ｂ）が演算される。この（Ｖ２６ａ−Ｖ２６ｂ）をＶ４４とする。差信号演算部４４から出力されたＶ４４は、層判別部２８に送られ、層判別部２８は層判別を実行する〈層判別ステップ〉。
【００８０】
本第２実施形態における層判別部２８の動作を図を参照して説明する。ここで、本第２実施形態において、光ディスク７の各層にフォーカスサーボを引き込んだときの、メインビーム２２、サブビーム２３ａ，２３ｂそれぞれの集光点の位置関係は、上述した第１実施形態と同様である。
【００８１】
図１２は、本第２実施形態において対物レンズ６を光軸方向に移動させた際のフォーカス誤差信号とＶ２６ａ，Ｖ２６ｂ，差信号演算部４４からの出力Ｖ４４の変化を示す図である。
【００８２】
図１２に示すとおり、メインビーム２２の集光点が第１層１３にあるとき、上述した第１実施形態と同様に、Ｖ２６ａが高く、Ｖ２６ｂは低い。よって、その差のＶ４４は正になる。また、メインビーム２２の集光点が第２層１４にあるとき、上述した第１実施形態と同様に、Ｖ２６ａ及びＶ２６ｂは共に高い。よって、その差のＶ４４は０になる。
【００８３】
さらに、メインビーム２２の集光点が第３層１５にあるとき、第１実施形態と同様に、Ｖ２６ａが低く、Ｖ２６ｂが高い。よって、その差のＶ４４は負になる。
【００８４】
ここで、上述した第１実施形態と同様に、光ディスク７は２層ディスクであってもよい。図１３は、本第２実施形態において、２層ディスクの場合での対物レンズ６を光軸方向に移動させた際のフォーカス誤差信号とＶ２６ａ，Ｖ２６ｂ，Ｖ４４の変化を示す図である。
【００８５】
光ディスク７が２層ディスクの場合、図１３に示すとおり、メインビーム２２の集光点が第１層１３にあるとき、第１実施形態と同様に、Ｖ２６ａが高く、Ｖ２６ｂは低い。よって、その差のＶ４４は正になる。また、メインビーム２２の集光点が第２層１４にあるとき、第１実施形態と同様に、Ｖ２６ａが低く、Ｖ２６ｂは高い。よって、その差のＶ４４は負になる。
【００８６】
本第２実施形態における層判別部２８では、図１２又は図１３に示すように、それぞれの層に対応したＶ４４の出力範囲を設定し、その範囲とＶ４４とを比較することで、メインビーム２２がフォーカシングしている層の判別を実行する。
【００８７】
ここで、上述した層判別部２８については、その機能内容をプログラム化しコンピュータに実行させるように構成してもよい。
【００８８】
以上のような本第２実施形態によると、光ディスク７の記録再生を行う領域に、光ピックアップヘッドの集光ビームを照射したまま、層判別を行うため、高速な層判別と共に、層間ジャンプ後の記録再生を開始するまでの時間を短縮することができる。また、カバー層厚の変動などにより発生する球面収差に影響されることなく、層の判別を行うため、高精度な層判別ができる。さらに、層判別の信号として、Ｖ２６ａからＶ２６ｂを差し引いたＶ４４を用いるため、Ｖ２６ａ及びＶ２６ｂに共通するノイズ成分の影響を除去でき、より正確な層判別が可能である。
【００８９】
次に、本発明における第３実施形態の情報記録再生装置について図面を参照して説明する。本第３実施形態の情報記録再生装置は、光ディスクの記録層が５層の場合にも対応してフォーカシング層を判別できる装置である。
【００９０】
図１４は、本第３実施形態における光ピックアップヘッド２００の光学系の構成を示す図である。図１４において、図１に示す第１実施形態と同様の構成要素には同一の符号が付してある。
【００９１】
本第３実施形態における光ピックアップヘッド２００の光学系は、図１に示す第１又は第２実施形態における光ピックアップヘッド１００の光学系において、回折光学素子３に代えて回折光学素子４０を備え、さらに、ハーフミラー１１ｃ，１１ｄと、再集光レンズ８ｃ，８ｄと、層判別信号検出用受光部品１２ｃ，１２ｄとを備えた構成である。
【００９２】
また、光ディスク１８の記録層は５層であり、光源１から光ディスク１８までの光ビームの導線及び、光ディスク１８から誤差信号・再生信号検出用受光部品９までの戻り光の導線は、上述した第１実施形態と同様である。
【００９３】
図１５は、本第３実施形態における回折光学素子４０の形状を示す図である。回折光学素子４０は、図１５に示すように、フレネルレンズの一部を切り取った形状である。また、回折光学素子４０の形状は、図１５に示すように、幅の広い山及び幅の狭い谷と、幅の狭い山及び幅の広い谷とが交互に繰り返す構造の微細なピッチが円弧状に刻まれている形状である。ここで、本第３実施形態において、回折光学素子４０における幅の広い山または谷と、幅の狭い山または谷との幅の割合は、１：０．４０６である。こうすることで、＋２次回折光と、−２次回折光の回折効率が、＋１次回折光と、−１次回折光の回折効率と同等になる。
【００９４】
図１６は、本第３実施形態における回折光学素子４０での光の回折を示す図である。図１５に示す形状の回折光学素子４０によって、入射する平行光が、メインビーム４１とサブビーム４２ａ〜４２ｄとに分割される〈ビーム分割ステップ〉。
【００９５】
サブビーム４２ａは、回折光学素子４０の＋２次回折光であり、サブビーム４２ｂは、回折光学素子４０の＋１次回折光である。また、サブビーム４２ｃは、回折光学素子４０の−１次回折光であり、サブビーム４２ｄは、回折光学素子４０の−２次回折光である。サブビーム４２ａ及び４２ｂは発散光であり、その発散の度合いはサブビーム４２ａの方が大きい。また、サブビーム４２ｃ及び４２ｄは収束光であり、その収束の度合いはサブビーム４２ｄの方が大きい。また、回折光学素子４０の０次光がメインビーム４１であり、平行光である。
【００９６】
図１７は、本第３実施形態におけるメインビーム４１及びサブビーム４２ａ〜４２ｄの集光点の位置を示す図である。
【００９７】
サブビーム４２ａ及び４２は発散して対物レンズ６に入射するので、メインビーム４１の集光点位置に対して対物レンズ６から遠い位置に集光する。そして、発散の度合いが、サブビーム４２ｂよりもサブビーム４２ａの方が大きいため、サブビーム４２ａはサブビーム４２ｂよりもメインビーム４１の集光点位置から遠いところに集光する。
【００９８】
一方で、サブビーム４２ｃ及び４２ｄは収束して対物レンズ６に入射するので、メインビーム４１の集光点位置に対して対物レンズ６に近い位置に集光する。そして、収束の度合いがサブビーム４２ｃよりもサブビーム４２ｄの方が大きいため、サブビーム４２ｄは、サブビーム４２ｃよりもメインビーム４１の集光点位置から遠いところに集光する。
【００９９】
そこで、回折光学素子４０の格子パターンを、図１７に示すように、メインビーム４１及びサブビーム４２ａ〜４２ｄの集光点の光軸方向の間隔が光ディスク１８の情報記録層間隔と一致するように設定する。すなわち、サブビーム４２ｂ及びサブビーム４２ｃの集光点位置とメインビーム４１の集光点位置との光軸方向の差が、光ディスク１８の情報記録層の間隔ｄになり、かつ、サブビーム４２ａ及びサブビーム４２ｄの集光点位置とメインビーム４１の集光点位置との光軸方向の差が、光ディスク１８の情報記録層の間隔ｄの２倍になるように設定する。その結果、例えば、メインビーム４１が光ディスク１８の第３層１５に集光したとき、サブビーム４２ａは第５層１７に、サブビーム４２ｂは第４層１６に、サブビーム４２ｃは第２層１４に、サブビーム４２ｄは第１層１３にそれぞれ集光する。
【０１００】
ここで、本第３実施形態における誤差信号・再生信号検出用受光部品９及び誤差信号・再生信号の検出動作は、上述した第１実施形態と同様である。
【０１０１】
また、ハーフミラー１１ａで反射された光ビームは、ハーフミラー１１ｂ〜１１ｄにより、４分割され、層判別信号検出用受光部品１２ａ〜１２ｄの方向へ、それぞれ導かれる。層判別信号検出用受光部品１２ａには受光部２６ａが、層判別信号検出用受光部品１２ｂには受光部２６ｂが、層判別信号検出用受光部品１２ｃには受光部２６ｃが、層判別信号検出用受光部品１２ｄには受光部２６ｄが、それぞれ設置されている。
【０１０２】
受光部２６ａを、平行光であるメインビーム２２が再集光レンズ８ａに入射した時の集光点位置に対して再集光レンズ８ａ側に２Δｆ近づけて配置し、受光部２６ｂを、平行光が再集光レンズ８ｂに入射した時の集光点位置に対して再集光レンズ８ｂ側にΔｆ近づけて配置し、受光部２６ｃを、平行光が再集光レンズ８ｃに入射した時の集光点位置に対して再集光レンズ８ｃからΔｆ遠ざけて配置する。受光部２６ｄを、平行光が再集光レンズ８ｄに入射した時の集光点位置に対して再集光レンズ８ｄから２Δｆ遠ざけて配置する。
【０１０３】
Δｆは、再集光レンズ８ａ〜８ｄの焦点距離をｆｃ、対物レンズ６の焦点距離をｆｏ、光ディスク１８の情報記録層の間隔をｄ、光ディスク１８の層間の屈折率をｎとして［数２］に示す値に設定する。
【０１０４】
【数２】
2008198253.tif 000006
【０１０５】
例えば、２層のブルーレイディスクやＨＤＤＶＤの場合、ディスクの情報記録層の間隔が２０μｍであり、光ディスク１８の層間の屈折率が２．０、対物レンズ６の焦点距離が３ｍｍ、再集光レンズ８の焦点距離が３０ｍｍとすると、Δｆ＝１．０ｍｍである。
【０１０６】
さらに、メインビーム４１の再集光レンズ８ａ〜８ｄによる集光点位置と、サブビーム４２ａ〜４２ｄの再集光レンズ８ａ〜８ｄによる集光点位置とは、光軸方向と垂直な面内方向にずれている。そこで、受光部２６ａをサブビーム４２ａの再集光レンズ８ａによる集光点位置に配置し、受光部２６ｂをサブビーム４２ｂの再集光レンズ８ｂによる集光点位置に配置し、受光部２６ｃをサブビーム４２ｃの再集光レンズ８ｃによる集光点位置に配置し、受光部２６ｄをサブビーム４２ｄの再集光レンズ８ｄによる集光点位置に配置し、受光部２６ａのサイズをサブビーム４２ａの再集光レンズ８ａによる集光点でのビームスポットサイズと同程度にし、受光部２６ｂのサイズをサブビーム４２ｂの再集光レンズ８ｂによる集光点でのビームスポットサイズと同程度にし、受光部２６ａのサイズをサブビーム４２ｃの再集光レンズ８ｃによる集光点でのビームスポットサイズと同程度にし、受光部２６ｄのサイズを、サブビーム４２ｄの再集光レンズ８ｄによる集光点でのビームスポットサイズと同程度にする。
【０１０７】
このようにすることで、受光部２６ａ〜２６ｄは、サブビーム４２ａ〜４２ｄの対物レンズ６による集光点と共役な位置にそれぞれ配置される。そして、受光部２６ａにはサブビーム４２ａ、受光部２６ｂにはサブビーム４２ｂ、受光部２６ｃにはサブビーム４２ｃ、受光部２６ｄにはサブビーム４２ｄのみが入射し受光される〈戻り光検出ステップ〉。
【０１０８】
図１８は、本第３実施形態の情報記録再生装置の構成を示す図である。図１８に示すように、本第３実施形態の情報再生記録装置は、図１４に示す光ピックアップヘッド２００と、増幅回路５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄと、層判別部２９とで構成されている。
【０１０９】
図１８に示す光ピックアップヘッド２００の層判別信号検出用受光部品１２ａ〜１２ｄに備えられた受光部２６ａ〜２６ｄによりサブビーム４２ａ〜４２ｄが受光され光電変換されて増幅回路５１ａ〜５１ｄにより増幅された電気信号のレベルをそれぞれＶ２６ａ〜Ｖ２６ｄとする。Ｖ２６ａ〜Ｖ２６ｄが層判別部２９に送られ、層判別部２９は層判別処理を実行する〈層判別ステップ〉。
【０１１０】
次に、本第３実施形態における層判別部２９の処理動作について図を参照して説明する。
【０１１１】
図１９は、本第３実施形態において、第１層１３にフォーカスサーボを引き込んだときの集光点の位置関係を示す図である。図１９に示すように、第１層１３でメインビーム４１が集光し反射する。また、第２層１４でサブビーム４２ｂが集光し反射し、第３層１５でサブビーム４２ａが集光し反射する。
【０１１２】
図２０は、本第３実施形態において、第２層１４にフォーカスサーボを引き込んだときの集光点の位置関係を示す図である。図２０に示すように、第２層１４でメインビーム４１が集光し反射する。また、第１層１３でサブビーム４２ｃが集光して反射し、第３層１５でサブビーム４２ｂが集光し反射する。また、第４層１６でサブビーム４２ａが集光し反射する。
【０１１３】
図２１は、本第３実施形態において、第３層１５にフォーカスサーボを引き込んだときの集光点の位置関係を示す図である。図２１に示すように、第３層１５でメインビーム４１が集光し反射する。また、第１層１３でサブビーム４２ｄが集光して反射し、第２層１４で、サブビーム４２ｃが集光し反射する。また、第４層１６でサブビーム４２ｂが集光して反射し、第５層１７でサブビーム４２ａが集光し反射する。
【０１１４】
図２２は、本第３実施形態において、第４層１６にフォーカスサーボを引き込んだときの集光点の位置関係を示す図である。図２２に示すように、第４層１６でメインビーム４１が集光し反射する。また、第２層１３でサブビーム４２ｄが集光して反射し、第３層１５でサブビーム４２ｃが集光し反射する。また、第５層１６でサブビーム４２ｂが集光し反射する。
【０１１５】
図２３は、本第３実施形態において、第５層１７にフォーカスサーボを引き込んだときの集光点の位置関係を示す図である。図２３に示すように、第５層１７でメインビーム４１が集光し反射する。また、第３層１３でサブビーム４２ｄが集光して反射し、第４層１５でサブビーム４２ｃが集光し反射する。
【０１１６】
図２４は、本第３実施形態において、対物レンズ６を光軸方向に移動させた際の、フォーカス誤差信号とＶ２６ａ〜Ｖ２６ｄの変化とを示す図である。
【０１１７】
メインビーム４１が第１層１３にあるとき、受光部２６ａには、サブビーム４２ａの第３層１５からの反射光が集光し、Ｖ２６ａが高くなる。また、受光部２６ｂには、サブビーム４２ｂの第２層１４からの反射光が集光し、Ｖ２６ｂが高くなる。受光部２６ｃ，２６ｄには光が集光しないので、Ｖ２６ｃとＶ２６ｄは低い。
【０１１８】
メインビーム４１が第２層１４にあるとき、受光部２６ａには、サブビーム４２ａの第４層１６からの反射光が集光し、Ｖ２６ａが高くなる。また、受光部２６ｂには、サブビーム４２ｂの第３層１５からの反射光が集光し、Ｖ２６ｂが高くなる。また、受光部２６ｃには、サブビーム４２ｃの第１層１３からの反射光が集光し、Ｖ２６ｃが高くなる。受光部２６ｄには光が集光しないので、Ｖ２６ｄは低い。
【０１１９】
メインビーム４１が第３層１５にあるとき、受光部２６ａには、サブビーム４２ａの第５層１７からの反射光が集光し、Ｖ２６ａが高くなる。また、受光部２６ｂには、サブビーム４２ｂの第４層１６からの反射光が集光し、Ｖ２６ｂが高くなる。また、受光部２６ｃには、サブビーム４２ｃの第２層１４からの反射光が集光し、Ｖ２６ｃが高くなる。さらに、受光部２６ｄには、サブビーム４２ｄの第１層１３からの反射光が集光し、Ｖ２６ｄが高くなる。
【０１２０】
メインビーム４１が第４層１６にあるとき、受光部２６ｂには、サブビーム４２ｂの第５層１７からの反射光が集光し、Ｖ２６ｂが高くなる。また、受光部２６ｃには、サブビーム４２ｃの第３層１５からの反射光が集光し、Ｖ２６ｃが高くなる。また、受光部２６ｄには、サブビーム４２ｄの第２層１４からの反射光が集光し、Ｖ２６ｄが高くなる。受光部２６ａには光が集光しないので、Ｖ２６ａは低い。
【０１２１】
メインビーム４１が第５層１７にあるとき、受光部２６ｃには、サブビーム４２ｃの第４層１６からの反射光が集光し、Ｖ２６ｃが高くなる。また、受光部２６ｄには、サブビーム４２ｄの第３層１５からの反射光が集光し、Ｖ２６ｄが高くなる。受光部２６ａ，２６ｂには光が集光しないので、Ｖ２６ａとＶ２６ｂは低い。
【０１２２】
メインビーム４１の集光点がある記録層とＶ２６ａ〜Ｖ２６ｄのレベルとの関係を［表３］に示す。Ｈが高いレベル、Ｌが低いレベルを示している。
【０１２３】
【表３】
2008198253.tif 000007
【０１２４】
ここで、本第３実施形態では、光ディスク１８は５層であったが、４層以下のディスクであってもよい。［表４］は、４層ディスクの場合での、メインビーム４１がある層とＶ２６ａ〜Ｖ２６ｄのレベルの関係を示す。
【０１２５】
【表４】
2008198253.tif 000008
【０１２６】
［表５］は、３層ディスクの場合での、メインビーム４１がある層とＶ２６ａ〜Ｖ２６ｄのレベルの関係を示す。
【０１２７】
【表５】
2008198253.tif 000009
【０１２８】
［表６］は、２層ディスクの場合での、メインビーム４１がある層とＶ２６ａ〜Ｖ２６ｄのレベルの関係を示す。
【０１２９】
【表６】
2008198253.tif 000010
【０１３０】
本第３実施形態における層判別部２９では、ある一定の閾値を設定し、Ｖ２６ａ〜２６ｄのレベルが閾値を超えるか否かを判定することで、Ｖ２６ａ〜２６ｄの「Ｈ」「Ｌ」を決定し、［表１］〜［表６］に基づいて、メインビーム２２がフォーカシングしている記録層の判別処理を実行する。
【０１３１】
ここで、上述した層判別部２９については、その機能内容をプログラム化しコンピュータに実行させるように構成してもよい。
【０１３２】
以上のように本第３実施形態によると、光ディスク７の記録再生を行う領域に光ピックアップヘッドの集光ビームを照射したまま、フォーカシングしている記録層の判別を行うため、高速な層判別と共に、層間ジャンプ後の記録再生開始時間を短縮することができる。また、カバー層厚の変動などにより発生する球面収差に影響されることなく、層判別を行うため、高精度な層判別ができる。
【０１３３】
次に、本発明における第４実施形態の情報記録再生装置について図面を参照して説明する。
【０１３４】
図２５は、本第４実施形態の情報記録再生装置の構成を示す図である。図２５において、図１８に示す第３実施形態と同様の構成要素には同一の符号が付してある。
【０１３５】
本第４実施形態の情報記録再生装置は、図１８に示す第３実施形態の情報記録再生装置の層判別部２９に代えて層判別部３９を備え、さらに和信号演算部４５ａ，４５ｂと、差信号演算部４６とを備えて構成されている。
【０１３６】
受光部２６ａ〜２６ｄにサブビーム４２ａ〜４２ｄが受光され光電変換されて、増幅回路５１ａ〜５１ｄにより増幅される電気信号のレベルをＶ２６ａ〜Ｖ２６ｄとする。このうち、Ｖ２６ａ及びＶ２６ｂが和信号演算部４５ａに送られ、（Ｖ２６ａ＋Ｖ２６ｂ）が演算され、Ｖ２６ｃ及びＶ２６ｄが和信号演算部４５ｂに送られ、（Ｖ２６ｃ＋Ｖ２６ｄ）が演算される。このように演算された和信号が、差信号演算部４６に送られ、｛（Ｖ２６ａ＋Ｖ２６ｂ）−（Ｖ２６ｃ＋Ｖ２６ｄ）｝が演算される。この差信号は、層判別部３９に送られ、層判別部３９は層判別を実行する〈層判別ステップ〉。
【０１３７】
次に、本第４の実施形態における層判別部３９の処理動作について図を参照して説明する。
【０１３８】
本第４実施形態において、光ディスク１８の各層にフォーカスサーボを引き込んだときの、メインビーム４１及びサブビーム４２ａ〜４２ｄの位置関係は、本第３実施形態と同様である。
【０１３９】
図２６は、本第４実施形態において、対物レンズ６を光軸方向に移動させた際の、フォーカス誤差信号及び、和信号演算部４５ａ〜４５ｂからの出力Ｖ４５ａ，Ｖ４５ｂ、差信号演算部４６からの出力Ｖ４６の変化を示す図である。
【０１４０】
メインビーム４１が第１層１３にあるとき、第３実施形態と同様に、Ｖ２６ａとＶ２６ｂが高く、Ｖ２６ｃとＶ２６ｄが低い。よって、Ｖ４５ａが高く、Ｖ４５ｂが低い。その差のＶ４６は絶対値が大きい正の値である。
【０１４１】
また、メインビーム４１が第２層１４にあるとき、第３実施形態と同様に、Ｖ２６ａ、Ｖ２６ｂ、Ｖ２６ｃが高く、Ｖ２６ｄが低い。よって、Ｖ４５ａが高く、Ｖ４５ｂがやや高い。その差のＶ４６は絶対値が小さい正の値である。
【０１４２】
また、メインビーム４１が第３層１５にあるとき、第３実施形態と同様に、Ｖ２６ａ、Ｖ２６ｂ、Ｖ２６ｃ、Ｖ２６ｄが高い。よって、Ｖ４５ａが高く、Ｖ４５ｂも高い。その差のＶ４６は０である。
【０１４３】
また、メインビーム４１が第４層１６にあるとき、第３実施形態と同様に、Ｖ２６ａが低く、Ｖ２６ｂ、Ｖ２６ｃ、Ｖ２６ｄが高い。よって、Ｖ４５ａがやや高く、Ｖ４５ｂが高い。その差のＶ４６は絶対値が小さい負の値である。
【０１４４】
また、メインビーム４１が第５層１７にあるとき、第３実施形態と同様に、Ｖ２６ａとＶ２６ｂが低く、Ｖ２６ｃとＶ２６ｄが高い。よって、Ｖ４５ａが低く、Ｖ４５ｂが高い。その差のＶ４６は絶対値が大きい負の値である。
【０１４５】
ここで、第３実施形態と同様に、光ディスク１８は４層以下のディスクであってもよい。図２７は、本第４実施形態において、４層ディスクの場合の、対物レンズ６を光軸方向に移動させた際の、フォーカス誤差信号及び、和信号演算部４５ａ〜４５ｂからの出力Ｖ４５ａ〜Ｖ４５ｂ、差信号演算部４６からの出力Ｖ４６の変化を示す図である。
【０１４６】
また、図２８は、本第４実施形態において、３層ディスクの場合での、対物レンズ６を光軸方向に移動させた際の、フォーカス誤差信号及び、和信号演算部４５ａ〜４５ｂからの出力Ｖ４５ａ〜Ｖ４５ｂ、差信号演算部４６からの出力Ｖ４６の変化を示す図である。
【０１４７】
また、図２９は、本第４実施形態において、２層ディスクの場合での、対物レンズ６を光軸方向に移動させた際の、フォーカス誤差信号及び、和信号演算部４５ａ〜４５ｂからの出力Ｖ４５ａ〜Ｖ４５ｂ、差信号演算部４６からの出力Ｖ４６の変化を示す図である。
【０１４８】
以上から、メインビーム４１がフォーカシングしている層の判別が可能である。層判別部３９においては、図２６〜図２９に示すように、それぞれの層に対応した出力範囲を設定し、その範囲とＶ４６とを比較することで、フォーカシングしている層を判別する。
【０１４９】
ここで、上述した層判別部３９については、その機能内容をプログラム化しコンピュータに実行させるように構成してもよい。
【０１５０】
このような本第４実施形態の情報記録再生装置によると、実際に記録・再生を行う領域に、光ピックアップヘッドの集光ビームを照射したまま、層の判別を行うため、高速な層の判別ができ、層間ジャンプ後の記録、または、再生を開始するまでの時間を短縮することができる。また、カバー層厚の変動などにより発生する球面収差に影響されることなく、層の判別を行うため、高精度な層判別ができる。
【０１５１】
また、層判別の信号として、Ｖ２６ａ＋Ｖ２６ｂからＶ２６ｃ＋Ｖ２６ｄを差し引いたＶ４６を用いるため、（Ｖ２６ａ＋Ｖ２６ｂ）と（Ｖ２６ｃ＋Ｖ２６ｄ）に共通するノイズ成分の影響を除去でき、より正確な層判別が可能である。
【０１５２】
ここで、本発明の光ディスク記録再生装置の第１〜第４実施形態では、図２と図１５に示すような方向に、回折光学素子の回折格子の方向を設定したが、タンジェンシャル方向とラジアル方向が逆であってよい。さらに、第１〜第４実施形態は、回折光学素子の回折格子の形状の変更により高次の回折光の回折効率を高めれば、サブビームの数を増やし、６層以上の光ディスクにも適応できる。最大ｎ層の情報記録層を有する光ディスクに対し、サブビームの数は、（ｎ−１）個であり、それに対応した層判別信号検出用受光部品が（ｎ−１）個存在する。
【０１５３】
また、第１〜第４実施形態では、光ディスクからの反射光をハーフミラー１１ａ〜１１ｄで分割し、メインビームを誤差信号・再生信号検出用受光部品９で受光し、サブビームを各々に対応する層判別信号検出用受光部品１２ａ〜１２ｄで受光したが、それに限らず、図３０に示すように、光ディスクからの反射光を分割せずに、誤差信号・再生信号・層判別信号検出用受光部品４７で一度に受光する構成でもよい。この構成について３層の記録層をもつ光ディスクに適応する場合について説明する。
【０１５４】
誤差信号・再生信号・層判別信号検出用受光部品４７の受光部は、図３１に示すように、誤差信号・再生信号検出部４８と、層判別信号検出部４９ａ，４９ｂに分割されており、誤差信号・再生信号検出部４８と、層判別信号検出部４９ｂには、屈折率が１以上の透明体からなる集光点位置補正体５０ａ，５０ｂがそれぞれ設置されている。集光点位置補正体５０ａ，５０ｂの屈折作用により、光ビームの最小錯乱円位置が光軸方向に移動する。そこで、集光点位置補正体５０ａ，５０ｂの厚み及び屈折率を調整することにより、それぞれの光ビームの光軸方向の最小錯乱円位置が同一になるように補正する。
【０１５５】
ここで、本発明の光ディスク記録再生装置の第１〜第４の実施の形態では、フォーカス誤差信号を検出する手段として、非点収差法を用いたが、ナイフエッジ法などの別のフォーカス誤差信号検出手段を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１５６】
【図１】本発明における第１実施形態の記録再生装置における光ピックアップヘッドの光学系の構成を示す図である。
【図２】図１に開示された実施形態における回折光学素子の形状を示す図である。
【図３】図１に開示された実施形態における回折光学素子での光の回折を示す図である。
【図４】図１に開示された実施形態における各回折光の集光点を示す図である。
【図５】図１に開示された実施形態における誤差信号・再生信号検出用受光部品の構成を示す図である。
【図６】図１に開示された実施形態の記録再生装置の構成を示す図である。
【図７】図１に開示された実施形態の記録再生装置において光ディスクの第１層にフォーカスサーボを引き込んだときの各回折光の集光点の位置関係を示す図である。
【図８】図１に開示された実施形態の記録再生装置において光ディスクの第２層にフォーカスサーボを引き込んだときの各回折光の集光点の位置関係を示す図である。
【図９】図１に開示された実施形態の記録再生装置において光ディスクの第３層にフォーカスサーボを引き込んだときの各回折光の集光点の位置関係を示す図である。
【図１０】図１に開示された実施形態の記録再生装置において対物レンズを光軸方向に移動させた際のフォーカス誤差信号及び受信部からの出力信号の変化を示す図である。
【図１１】本発明における第２実施形態の情報記録再生装置の構成を示す図である。
【図１２】図１１に開示された実施形態の情報記録再生装置において対物レンズを光軸方向に移動させた際のフォーカス誤差信号及び受信部からの出力信号，差信号演算部からの出力信号の変化を示す図である。
【図１３】図１１に開示された実施形態の情報記録再生装置において光ディスクが２層ディスクの場合での対物レンズを光軸方向に移動させた際のフォーカス誤差信号及び受信部からの出力信号，差信号演算部からの出力信号の変化を示す図である。
【図１４】本発明における第３実施形態の記録再生装置における光ピックアップヘッドの光学系の構成を示す図である。
【図１５】図１４に開示された実施形態における回折光学素子の形状を示す図である。
【図１６】図１４に開示された実施形態における回折光学素子での光の回折を示す図である。
【図１７】図１４に開示された実施形態における各回折光の集光点を示す図である。
【図１８】図１４に開示された実施形態の情報記録再生装置の構成を示す図である。
【図１９】図１４に開示された実施形態の情報記録再生装置において光ディスクの第１層にフォーカスサーボを引き込んだときの各回折光の集光点の位置関係を示す図である。
【図２０】図１４に開示された実施形態の情報記録再生装置において光ディスクの第２層にフォーカスサーボを引き込んだときの各回折光の集光点の位置関係を示す図である。
【図２１】図１４に開示された実施形態の情報記録再生装置において光ディスクの第３層にフォーカスサーボを引き込んだときの各回折光の集光点の位置関係を示す図である。
【図２２】図１４に開示された実施形態の情報記録再生装置において光ディスクの第４層にフォーカスサーボを引き込んだときの各回折光の集光点の位置関係を示す図である。
【図２３】図１４に開示された実施形態の情報記録再生装置において光ディスクの第５層にフォーカスサーボを引き込んだときの各回折光の集光点の位置関係を示す図である。
【図２４】図１４に開示された実施形態の情報記録再生装置において対物レンズを光軸方向に移動させた際のフォーカス誤差信号及び受信部からの出力信号の変化を示す図である。
【図２５】本発明における第４実施形態の記録再生装置の構成を示す図である。
【図２６】図２５に開示された実施形態において対物レンズを光軸方向に移動させた際のフォーカス誤差信号及び和信号演算部からの出力信号，差信号演算部からの出力信号の変化を示す図である。
【図２７】図２５に開示された実施形態において４層ディスクの場合での対物レンズを光軸方向に移動させた際のフォーカス誤差信号及び和信号演算部からの出力信号，差信号演算部からの出力信号の変化を示す図である。
【図２８】図２５に開示された実施形態において３層ディスクの場合での対物レンズを、光軸方向に移動させた際のフォーカス誤差信号及び和信号演算部からの出力信号，差信号演算部からの出力信号の変化を示す図である。
【図２９】図２５に開示された実施形態において２層ディスクの場合での対物レンズを、光軸方向に移動させた際のフォーカス誤差信号及び和信号演算部からの出力信号，差信号演算部からの出力信号の変化を示す図である。
【図３０】本発明における第１乃至第４実施形態のいずれか１つにおける光ピックアップヘッドの光学系の構成の別の例を示す図である。
【図３１】図３０に開示された実施形態における誤差信号・再生信号・層判別信号検出用受光部品の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１５７】
１  光源
２  コリメータレンズ
３  回折光学素子
４  偏光ビームスプリッタ
５  １／４波長板
６  対物レンズ
７，１８  光ディスク
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ  再集光レンズ
９  誤差信号・再生信号検出用受光部品
１０  非点収差発生用平行平板
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ  ハーフミラー
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ  層判別信号検出用受光部品
１３  第１層
１４  第２層
１５  第３層
１６  第４層
１７  第５層
１９，２８，２９，３９  層判別部
２２  メインビーム
２３ａ，２３ｂ  サブビーム
２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ  受光部
３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄ  受光部
４０  回折光学素子
４１  メインビーム
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ  サブビーム
４４  差信号演算部
４５ａ，４５ｂ  和信号演算部
４６  差信号演算部
４７  誤差信号・再生信号・層判別信号検出用受光部品
４８  誤差信号・再生信号検出部
４９ａ，４９ｂ  層判別信号検出部
５０ａ，５０ｂ  集光点位置補正体
５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ  増幅回路
１００，２００，３００  光ピックアップヘッド
【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】
2008198253.tif 000023
【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】
2008198253.tif 000029
【図２０】
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【図２１】
2008198253.tif 000031
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
2008198253.tif 000034
【図２５】
2008198253.tif 000035
【図２６】
2008198253.tif 000036
【図２７】
2008198253.tif 000037
【図２８】
2008198253.tif 000038
【図２９】
2008198253.tif 000039
【図３０】
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【図３１】
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