(57)【要約】【課題】 複数の情報記録面を有する情報記録媒体を記録再生する場合に、デフォーカスに対し安定かつ目的以外の記録面から反射した不要光の影響を受けにくいサーボ信号が得られる光ヘッドとこれを搭載した光学的情報記録再生装置を提供する。  【解決手段】光検出器１０９の受光部１１２を第１の受光面５０３、第２の受光面５０４、第３の受光面５０５、第４の受光面５０６、第５の受光面５０７から構成し、第１の受光面を五角形あるいは六角形に、第２、第３、第５の受光面を六角形に分割されたパターンとする。さらに、合焦点時に各受光面に照射される光ビーム５０９の直径と各受光面の大きさの関係を所定の範囲に設定する。光ビーム多分割素子１０４は、第２の格子領域Ａ1〜Ｄ1と第３の格子領域Ｅ1〜Ｈ1に入射した光ビームが複数の＋1次光と−1次光に、第１の格子領域Ｉ1〜Ｊ1に入射した光ビームが複数の＋1次光に回折されるように形成される。さらにＵ/Ｄ、Ｖ/Ｄの関係を所定の範囲に設定する。【選択図】図１
2008204517.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源と、
前記レーザ光源から出射された光ビームを平行光に変換するコリメートレンズと、
前記コリメートレンズを光軸方向に移動させる球面収差補正機構と、
前記レーザ光源から出射された光ビームを情報記録媒体の情報記録面に集光する対物レンズと、
情報記録面で反射した光ビームを集光する検出レンズと、
情報記録面で反射した光ビームを複数の光ビームに分割する光ビーム多分割素子と、
前記光ビーム多分割素子により分割された複数の光ビームを受光し電気信号に変換する光検出器を有する光ヘッドであって、
前記光検出器は、情報記録媒体の半径方向に対応し且つ情報記録媒体の半径方向に平行な第１の仮想中心線に対し一方の側に、五角形あるいは六角形に分割された第１の受光面と、前記第１の受光面の外側に設けられ六角形に分割された第２の受光面と、前記第２の受光面の外側に設けられ六角形に分割された第３の受光面を備え、前記第１の仮想中心線のもう一方の側に、２つの長方形と２つの台形に分割された第４の受光面と、前記第４の受光面の外側に設けられ六角形に分割された第５の受光面を備えたことを特徴とする光ヘッド。
【請求項２】
レーザ光源と、
前記レーザ光源から出射された光ビームを平行光に変換するコリメートレンズと、
前記コリメートレンズを光軸方向に移動させる球面収差補正機構と、
前記レーザ光源から出射された光ビームを情報記録媒体の情報記録面に集光する対物レンズと、
情報記録面で反射した光ビームを集光する検出レンズと、
情報記録面で反射した光ビームを複数の光ビームに分割する光ビーム多分割素子と、
前記光ビーム多分割素子により分割された複数の光ビームを受光し電気信号に変換する光検出器を有する光ヘッドであって、
前記光ビーム多分割素子は、前記情報記録媒体で反射し回折された０次光と±１次光が重なる２つのプッシュプル領域を横切る線にほぼ平行な第１の線分と前記第１の線分と垂直する第２の線分によって区分されており、前記第１の線分と前記第２の線分が交差する点を中心として点対称に分割された格子面からなる第１の格子領域と、前記第１の格子領域の外側に設けられ前記第１の線分に対して線対称に分割された４つの格子面からなる第２の格子領域と、前記第１の格子領域の外側に設けられ前記第２の線分に対して線対称に分割された４つの格子面からなる第３の格子領域から構成され、前記情報記録媒体の情報記録面で反射され前記第１の格子領域と前記第２の格子領域と前記第３の格子領域に入射した光ビームが複数の＋１次光と−１次光に回折されるようにしたことを特徴とする光ヘッド。
【請求項３】
請求項１、２において、前記情報記録媒体の情報記録面に焦点を合わせた状態において、前記第２の格子領域の４つの格子面で回折された−1次光により生成された４つの光ビームが前記第４の受光面における前記２つの長方形と前記２つの台形の境界である暗線部に照射されるようにしたことを特徴とする光ヘッド。
【請求項４】
請求項１、２において、前記第２の格子領域の４つの格子面で回折された＋１次光により生成され前記第１の受光面に照射される複数の光ビームと前記第３の格子領域の４つの格子面で回折された＋１次光により生成され前記第２の受光面に照射される複数の光ビームからメイントラッキング誤差信号を生成し、前記第３の格子領域の４つの格子面で回折された−１次光により生成され前記第５の受光面に照射される複数の光ビームからサブトラッキング誤差信号を生成し、前記メイントラッキング誤差信号と前記サブトラッキング誤差信号の差動演算によりトラッキング誤差信号を生成することを特徴とする光ヘッド。
【請求項５】
請求項１、２において、前記第２の格子領域の４つの格子面で回折された＋１次光により生成され前記第１の受光面に照射される複数の光ビームと前記第３の格子領域の４つの格子面で回折された＋１次光により生成され前記第２の受光面に照射される複数の光ビームと前記第１の格子領域の４つの格子面で回折された＋１次光により生成され前記第３の受光面に照射される複数の光ビームから再生信号を生成することを特徴とする光ヘッド。
【請求項６】
請求項１において、前記第３の格子領域の４つの格子面で回折された−1次光により生成され前記第５の受光面に照射される複数の光ビームから前記情報記録媒体の半径方向における前記対物レンズの位置信号を生成することを特徴とする光ヘッド。
【請求項７】
請求項１、２において、前記検出レンズの焦点距離を前記コリメートレンズの焦点距離よりも短くしたことを特徴とする光ヘッド。
【請求項８】
請求項２において、前記光ビーム多分割素子の格子面は偏光性格子面で形成されかつ前記光ビーム多分割素子に1／４波長板が形成されていることを特徴とする光ヘッド
【請求項９】
請求項２において、前記第１の格子領域の格子面で回折される前記＋1次光の強度が前記−1次光の強度より大きくなるように前記光ビーム多分割素子を形成したことを特徴とする光ヘッド。
【請求項１０】
請求項１、２において、前記情報記録媒体は複数の情報記録面を有しており、目的とする情報記録面に焦点を合わせた状態で目的とする情報記録面以外の情報記録面で反射した不要光が前記光検出器に照射される場合、前記光ビーム多分割素子により前記不要光を多分割して前記不要光の照射領域内に前記不要光が照射されない箇所を生成し、その箇所に前記第１から第５の受光面を配置したことを特徴とする光ヘッド。
【請求項１１】
請求項１０において、前記対物レンズが前記情報記録媒体の半径方向に動作した場合、目的とする情報記録面以外の情報記録面で反射した不要光が少なくとも前記第５の受光面に照射されないようにしたことを特徴とする光ヘッド。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれかに記載の光ヘッドと、前記光源を駆動するためのレーザ駆動回路と、前記光ヘッドの光検出器の出力信号よりサーボ信号を生成するためのサーボ信号生成回路と、前記光ヘッドの光検出器の出力信号より前記光ディスクに記録されている情報を再生するための情報信号再生回路と、前記レーザ駆動回路、前記サーボ信号生成回路および前記情報信号再生回路を制御するシステム制御回路とを有する光学的情報記録再生装置。
【請求項１３】
レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射された光ビームを光ディスク上に合焦点するように集光する対物レンズと、
光ディスクからの反射光を複数の光ビームに分割する分割素子と、
前記分割素子により分割された複数の光ビームを光スポットとして受光する光検出器と、
を有し、
前記光検出器の受光面は、光ディスク上で光ビームが焦点ずれしたときに前記光スポットがずれる方向に延長された形状である、
光ヘッド。
【請求項１４】
請求項１３記載の光ヘッドであって、
前記光検出器は、光ディスクの半径方向に対応し且つ光ディスクの半径方向に平行な分割線の一方側に、第１の受光面と、該第１の受光面より分割線から離れた位置に配置される第２の受光面を備え、前記第１の受光面の延長方向と前記第２の受光面の延長方向が異なる、
光ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ヘッドおよび光学的情報記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、例えば特開２００６-３４４３４４号公報（特許文献１）がある。本公報には「複数の記録層を有する光ディスクから所望の信号を精度良く取得する」と記載されている。また、例えば特開２００６-３４４３８０号公報（特許文献２）がある。本公報には「情報記録面を２面有する記録可能な光記憶媒体を用いた場合でも、オフセットの少ないトラッキング誤差信号を検出する」と記載されている。さらに、例えば非特許文献１には「トラッキング用フォトディテクタを他層迷光のない領域に配置する」と記載されている（非特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６-３４４３４４号公報（第２６頁、図３、図５）
【特許文献２】特開２００６-３４４３８０号公報（第１４頁、図１）
【非特許文献１】電子情報通信学会  信学技報CPM2005−149（2005−10）（第３３頁、図４、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、光ディスクで反射した光ビームを集光レンズで絞り、２枚の１／４波長板と偏光光学素子を透過させて広がった光を集光レンズで絞りフォトディテクタに照射する構成としている。そのため、検出光学系が複雑となりサイズが大きくなるという懸念がある。特許文献２では、レーザ光源の後に３スポット生成用の回折格子を配置し、ディスク上に1つのメインスポットと２つのサブスポットを照射しているため、記録に必要なメインビームの光利用効率が低下するという懸念がある。
【０００５】
非特許文献１では、フォーカス用フォトディテクタの周囲に生じるフォーカス用光ビームの他層からの迷光の外側にトラッキング用フォトディテクタを配置し、さらにホログラム素子の中央部で回折した光を他層からの迷光の外側に飛ばす構成にしているため、光検出器のサイズが大きくなるという懸念がある。
【０００６】
本発明は、複数の情報記録面を有する情報記録媒体を記録再生する場合に、安定したサーボ信号を得ることが可能な光ヘッドおよびこれを搭載した光学的情報記録再生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、その一例として特許請求の範囲に記載の構成により達成できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば複数の情報記録面を有する情報記録媒体を記録再生する場合に、安定したサーボ信号を得ることが可能な光ヘッドおよびこれを搭載した光学的情報記録再生装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００１０】
本発明における実施例１について図１から図１１を用いて説明する。本実施例ではまず初めに図１を用いてＢＤ用光ヘッドの全体構成を説明する。なお、本実施例はＢＤ用に限定されるものではなく、例えばＨＤ ＤＶＤ用、ＤＶＤ用光ヘッド、ＢＤ/ＤＶＤ/ＣＤ互換光ヘッド等に適用しても良い。
【００１１】
図１（a）はＢＤ用光ヘッドの概略を示す上面図である。ＢＤレーザ光源１０１から４０５ｎｍ帯の光ビームが直線偏光の発散光として出射され、偏光ビームスプリッタ１０２、ＢＤ反射ミラー１０３、光ビーム多分割素子１０４、ＢＤ補助レンズ１０５を経てＢＤコリメートレンズ１０６により略平行な光ビームに変換される。上記ＢＤコリメートレンズ１０６は（図示しない）ＢＤコリメートレンズ駆動機構によって矢印で示す光軸方向に駆動する。また、上記ＢＤコリメートレンズ１０６の表面には回折溝が設けられており、上記ＢＤレーザ光源１０１の瞬間的な波長変動に起因する色収差を補正する。ここで、上記光ビーム多分割素子１０４は（図示しない）偏光性格子と１／４波長板を貼り合わせて一体化した素子であり、上記（図示しない）偏光性格子は所定方向の直線偏光の光ビームを回折させ、上記所定方向と直交する方向の直線偏光の光ビームを透過させる。このため、上記ビーム多分割素子１０４は、紙面の左方から右方へ通過する＋Ｘ方向の光ビームを透過させ、紙面の右方から左方へ通過する−Ｘ方向の光ビームを回折させる。つまり、上記ＢＤ反射ミラー１０３より入射した光ビームは上記光ビーム多分割素子１０４の上記（図示しない）偏光性格子を回折することなく透過し、上記（図示しない）１／４波長板によって円偏光に変換される。上記ＢＤコリメートレンズ１０６から出射した光ビームはＢＤ立上げミラー１０７により＋Ｚ方向に反射しＢＤ対物レンズ１０８で集光され、情報記録媒体ここではＢＤのデータ層に照射される。
上記ＢＤのデータ層で反射した光ビームは、上記ＢＤ対物レンズ１０８、上記ＢＤ立上げミラー１０７、上記ＢＤコリメートレンズ１０６、上記ＢＤ補助レンズ１０５を経て上記光ビーム多分割素子１０４に入射する。上記光ビーム多分割素子１０４に入射した光ビームは上記（図示しない）１／４波長板で円偏光から往路（ＢＤレーザ光源１０１からＢＤ対物レンズ１０８に至る光路）と直交する方向の直線偏光に変換され、上記偏光性格子で複数の光ビームに分割される。これらの複数の光ビームは、上記ＢＤ反射ミラー１０３、上記偏光ビームスプリッタ１０２を経てＢＤ光検出器１０９の受光部１１２に到達する。本実施例ではサーボ信号の検出方式としてフォーカス誤差信号（以下、ＦＥＳと呼ぶ）にナイフエッジ法、トラッキング誤差信号（以下、ＴＥＳと呼ぶ）にプッシュプル（以下、ＰＰと呼ぶ）方式を使用している。なお、上記ナイフエッジ法や上記ＰＰ方式は公知技術であるためここでは説明を省略する。上記ＢＤ光検出器１０９の受光部１１２に導かれた複数の光ビームは、ＢＤのデータ層に記録されている情報信号、ＴＥＳおよびＦＥＳなど情報記録媒体上に照射された集光スポットの位置制御信号の検出等に使用される。
以下、上記ＢＤレーザ光源１０１からＢＤのデータ層に至る光路を往路系、ＢＤデータ層から上記ＢＤ光検出器１０９に至る光路を復路系と呼ぶことにする。上記ＢＤのデータ層に照射される集光スポットの大きさは、対物レンズの開口数（ＮＡ）と上記レーザ光源１０１の波長だけでなく往路系倍率（上記ＢＤ補助レンズ１０５と上記ＢＤコリメートレンズ１０６の合成焦点距離÷ＢＤ対物レンズ１０８の焦点距離）にも依存し、この往路倍率を大きくすることにより上記集光スポットを小さくすることができる。このため、本実施例では光学系簡素化の観点から上記ＢＤレーザ光源１０１レーザから出射した光ビームをビーム整形せず、往路系倍率を約１２倍に設定している。なお、本実施例ではＢＤデータ層で反射した光ビームを上記ＢＤ光検出器１０９の受光部１１２に集光する検出レンズが上記ＢＤ補助レンズ１０５と上記ＢＤコリメートレンズ１０６と兼用されており、往路系倍率と復路系倍率が等しい関係にある。ＢＤ光学系ではＢＤデータ層への集光スポットを小さくするため、開口数０．８５の上記ＢＤ対物レンズ１０８を使用する。ところが、上記（図示しない）ＢＤデータ層のカバー層厚さ誤差により発生する球面収差は開口数の４乗に比例して増加するため、ＢＤではこの球面収差を補正する手段が必要となる。本実施例では小型化、簡素化の観点から、ビームエキスパンダ（凹レンズと凸レンズを組合わせ、入射した平行光を拡大し平行光を出射する機能をもつ）を採用せず、（図示しない）球面収差補正機構によりＢＤコリメートレンズ１０６を光軸方向に移動させ、上記ＢＤ対物レンズ１０８に入射する光ビームを平行光から弱発散、弱収束光に変換し上記球面収差を補正する方式とした。上記ＢＤコリメートレンズ１０６の可動範囲と球面収差補正感度は上記ＢＤコリメートレンズ１０６の焦点距離に依存し、この焦点距離が短いと可動範囲が小さく球面収差補正感度が高い関係にある。本実施例ではこの関係を考慮し、上記ＢＤコリメートレンズ１０６の焦点距離を約１０ｍｍに設定している。また、上記ＢＤレーザ光源１０１から出射した光ビームのうち、上記ＢＤ対物レンズ１０８の有効径外の光ビームは、上記ＢＤ反射ミラー１０３の上空を通過して反射部材１１０により光路が斜めに変更されフロントモニタ１１１の受光部１１３に入射する。上記フロントモニタ１１１は上記ＢＤレーザ光源１０１から出射する光ビームの光量を検出する素子であり、その検出光量を上記ＢＤレーザ光源１０１の（図示しない）制御回路にフィードバックすることにより情報記録媒体に照射される光ビームの光量を所望の値に制御する。図１（b）は上記ＢＤ光検出器１０９の受光部１１２における受光面パターンを示している。情報記録媒体の半径方向に対応しかつ情報記録媒体の半径方向にほぼ平行な第1の仮想中心線５０１の一方の側に五角形あるいは六角形に分割された第１の受光面５０３（Ａ〜Ｄ）、上記第１の受光面５０３の外側（仮想中心線５０１から離れた位置）に設けられ六角形に分割された第２の受光面５０４（Ｅ〜Ｈ）、上記第２の受光面５０４の外側（仮想中心線５０１から離れた位置）に設けられ六角形に分割された第３の受光面５０５（Ｉ、Ｊ）が形成されている。さらに、��記仮想中心線５０１のもう一方の側には２つの長方形と２つの台形に分割された第４の受光面５０６（Ｍ〜Ｐ）、上記第４の受光面５０６の外側（仮想中心線５０１から離れた位置）に設けられ六角形に分割された第５の受光面５０７（Ｓ〜Ｔ）が形成されている。丸（○）と斜線で示した５０９はＢＤのデータ層に焦点を合わせた場合、ＢＤのデータ層から反射して上記ＢＤ光検出器１０９の受光部１１２に照射される光ビームを示している。図１（b）の詳細については後ほど図５を用いて説明する。図１(c)は光ビーム多分割素子１０４の格子パターンを示している。情報記録媒体で反射し回折された０次光と±1次光が重なる（斜線部で示す）２つのプッシュプル領域８１１を横切り情報記録媒体の半径方向にほぼ平行な第１の線分８０１と上記第１の線分８０１と直交する第２の線分８０２により区分された複数の格子面Ａ1〜Ｌ1から構成されている。点線部１１４は上記光ビーム多分割素子１０４の位置における光ビームの直径を示している。図１（c）の詳細については後ほど図８を用いて説明することにする。
次に図２を用いて、上記光ビーム多分割素子１０４により複数に分割、回折された光ビームが上記ＢＤ光検出器１０９の受光部１１２に形成する光ビームについて説明する。図２（a）は光ビーム多分割素子１０４が無い場合を示しており、情報記録媒体２０１の記録面２０２で反射した光ビーム２１２は対物レンズ２０３を透過し、焦点距離fdの検出レンズ２０４により光線２１５のように絞られ、光検出器２０５の受光面２０６で焦点を結び光ビーム２０７を形成する。幾何光学的な光線追跡計算では上記光ビーム２０７は点状になるが、実際には回折の影響を受け有限の大きさになる。図２（a）の右側に示した図は回折光学計算により求めた受光面２０６の光ビーム２０７の像であり、光ビーム２０７の直径は約５μｍになっている。図２（b）は光ビーム多分割素子１０４が設けられた場合を示しており、図２（c）は上記光ビーム多分割素子１０４の各格子面を示している。ここでは、上記光ビーム多分割素子１０４の各格子面のうち、ハッチングを施した格子面Ｅ１と斜線を施した格子面Ａ１で回折される光ビームについて説明する。図２（b）において、情報記録媒体２０１の記録面２０２で反射した光ビーム２１２は対物レンズ２０３を透過し、焦点距離fdの検出レンズ２０４、上記光ビーム多分割素子１０４の格子面Ｅ１で光線２１３のように回折する。その後光ビーム２１２は、上記光検出器２０５の受光面２０６で焦点を結び光ビーム２０９を形成する。同様に、上記光ビーム多分割素子１０４の格子面Ａ１では、光ビーム２１２が光線２１４のように回折する。その後、上記光検出器２０５の受光面２０６で焦点を結び光ビーム２１０を形成する。幾何光学的な光線追跡計算では上記光ビーム２０９、２１０は点状になるが、実際には回折の影響を受け有限の大きさになる。図２（b）の右側に示した図は回折光学計算により求めた受光面２０６での光ビーム２０９、２１０の像であり、光ビーム２０９、光ビーム２１０の直径は約２５μｍとなっている。つまり、上記光ビーム２０７の直径の約５倍になっている。これは図２（c）に示すように、上記光ビーム多分割素子１０４の位置における光ビーム２０８が上記格子面Ａ１、格子面Ｅ１で分割されているので、上記光ビーム２０８の開口数ＮＡ1に比べて格子面Ａ１での開口数ＮＡＡ１、格子面Ｅ１での開口数ＮＡＥ１の値が小さくなっているためである。一般的に、集光された光ビームの直径Ｄは波長をλ、開口数をＮＡと表記すると以下の[数式１]で表される。ここで、αはレーザの発光角分布により決まる定数である。
【００１２】
Ｄ＝α×λ／ＮＡ        [数式１]
図２（c）に示すように、格子面Ａ１での実質的な開口数ＮＡＡ１、格子面Ｅ１での実質的な開口数ＮＡＥ１を算出したところ、上記光ビーム２０８の開口数ＮＡ1の約１／５となる。そのため、上記[数式１]より上記光ビーム２０９、光ビーム２１０の直径は上記光ビーム２０７の約５倍となる。本図では格子面Ａ１、格子面Ｅ１を例にして説明したが、他の格子面Ｂ１〜Ｄ1、Ｆ１〜Ｌ１についても同様のことが言える。
上記図２の説明を踏まえ、図３を用い受光面３０１に形成される光ビームから検出される受光強度のデフォーカス特性について説明する。図３（a）の右側の図で、３０２は合焦点状態において、上記光ビーム多分割素子１０４の格子面Ａ1〜Ｈ1で回折された光ビームが受光面３０１で形成する光ビームを示しており、上記図２より約２５μｍの直径である。合焦点状態からデフォーカスした時の光ビームを計算すると、上記光ビーム３０２は矢印３０３の方向に移動し光ビーム３０４、あるいは矢印３０５の方向に移動し光ビーム３０５を形成し、受光面３０１から外れる方向に移動する。これは、格子面Ａ1〜Ｈ1で回折される各光ビームが図２（c）で示した上記光ビーム２０８の中心を含まない周辺部の光ビームであることによる。このとき、横軸に上記合焦点状態からのデフォーカス量、縦軸に受光面３０１の受光強度（最大値を1としたときの相対値）を示すと図３（a）の左側に示すグラフの曲線３０８のようになる。矢印３０９の範囲ではデフォーカス量に対し受光面３０１の受光強度が一定であり、矢印３０９から外側の範囲ではデフォーカス量に対し受光面３０１の受光強度が急激に低下する。受光面３０１から得られる信号がデフォーカスしても安定であるためには、上記矢印３０９に示す受光強度が平坦な範囲ができるだけ広い特性が望ましい。つまり、受光面のサイズと上記平坦な範囲３０９の関係を把握することが重要となる。
そこで、合焦点状態からのデフォーカス量と受光面３０１の受光強度の関係が、受光面３０１のサイズ３１０によりどのように変化するのかを計算した。図３（b）の左側の図は格子面Ａ１で回折された光ビームについて、横軸に上記受光面３０１のサイズ３１０、縦軸に上記受光面３０１の受光強度が平坦な範囲（上記矢印３０９の範囲）をとったグラフであり、曲線３１１に示すように変化する。このグラフから、上記受光面３０１のサイズ３１０を大きくするに従って上記受光面３０１の受光強度が平坦な範囲３０９が増加することがわかる。本実施例では上記受光面３０１のサイズ３１０を例えば、約５０μｍ（光ビーム２１０の直径約２５μｍの約２倍）とした。このとき、受光強度が平坦な範囲３０９は約１.８μｍｐ-ｐとなる。これは、ＢＤの焦点深度約０.５６μｍｐ-ｐに対し約３倍の値であり、上記受光面３０１からデフォーカスに対して安定な信号が得られる。格子面Ｂ1〜Ｄ1により回折された光ビームについても格子面Ａ1と同様に、上記受光面３０１のサイズ３１０を例えば、約５０μｍ（光ビーム２１０の直径約２５μｍの約２.５倍に相当する）とした。このとき、受光強度が平坦な範囲３０９は約１.８μｍｐ-ｐとなり、受光面３０１からデフォーカスに対して安定な信号が得られる。
図３（c）の左側の図は、格子面Ｅ１で回折された光ビームについて、横軸に上記受光面３０１のサイズ３１３、縦軸に上記受光面３０１の受光強度が平坦な範囲（上記矢印３０９の範囲）をとったグラフであり、曲線３１２に示すように変化する。このグラフから、上記受光面３０１のサイズ３１３を大きくするに従って上記受光面３０１の受光強度が平坦な範囲３０９が増加することがわかる。本実施例では受光面３０１のサイズ３１３を例えば、約５０μm（光ビーム２０９の直径約２５μｍの約２倍に相当する）とした。このとき、受光強度が平坦な範囲３０９は約１.８μｍｐ-ｐとなる。これはＢＤの焦点深度約０.５６μｍｐ-ｐに対し約３倍の値であり、上記受光面３０１からデフォーカスに対して安定な信号が得られる。格子面Ｆ１〜Ｈ１により回折された光ビームについても格子面Ｅ1と同様に、上記受光面３０１のサイズ３１３を例えば、約５０μmとした。このとき、受光強度が平坦な範囲３０９は約１.８μｍｐ-ｐとなり、受光面３０１からデフォーカスに対して安定な信号が得られる。
図４（a）は上記光ビーム多分割素子１０４の格子面Ａ1で回折した光ビームについて、上記受光面３０１のサイズ３１０を上記図３で設定した約５０μｍとし、デフォーカス量と上記受光面３０１の受光強度（相対値）を計算した例を示している。曲線４０１の平坦な範囲が矢印３０９に示すように約１.８μｍｐ-ｐと広い範囲が得られている。図４（b）は上記光ビーム多分割素子１０４の格子面Ｅ1で回折した光ビームについて、上記受光面３０１のサイズ３１３を上記図３で設定した約５０μmとし、デフォーカス量と上記受光面３０１の受光強度を計算した例を示している。曲線４０２の平坦な範囲が矢印３０９に示すように約１.８μｍｐ-ｐと広い範囲が得られている。以上の説明より、上記光ビーム多分割素子１０４を用いる場合、デフォーカスに対して受光面３０１から安定した信号を得るためには、受光面に照射される光ビームの直径と受光面サイズの関係をどのようにすれば良いのかが明らかとなった。
図５は上記図２から図４を用いて説明した内容を踏まえて決定したＢＤ光検出器１０９の受光部１１２の受光面パターンを示している。５０１は情報記録媒体の半径方向に対応しかつ情報記録媒体の半径方向にほぼ平行な第1の仮想中心線を、５０２は上記第1の仮想中心線５０１と直交する第２の仮想中心線を示している。丸（○）と斜線で示した５０９は合焦点時に各受光面に照射される光ビームを示している。上記第1の仮想中心線５０１に対し一方の側（図では−Ｙ方向）に、４つの五角形に分割された第１の受光面５０３（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの記号を付す）、上記第１の受光面５０３の外側（仮想中心線５０１から離れた位置）に六角形に分割された第２の受光面５０４（Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈの記号を付す）が設けられ、上記第２の受光面５０４の外側（仮想中心線５０１から離れた位置）に六角形に分割された第３の受光面５０５（Ｉ、Ｊの記号を付す）が設けられている。さらに、上記第1の仮想中心線５０１のもう一方の側には、２つの長方形と２つの台形に分割された第４の受光面５０６（Ｍ、Ｎ、Ｏ、Ｐの記号を付す）と、上記第４の受光面５０６の外側（仮想中心線５０１から離れた位置）に六角形に分割された第５の受光面５０７（Ｓ、Ｑ、Ｒ、Ｔの記号を付す）が設けられている。なお、第１の受光面５０３の分割形状を４つの六角形としても構わない。
上記第１の受光面５０３（Ａ〜Ｄ）、第２の受光面５０４（Ｅ〜Ｇ）、第３の受光面５０５（Ｉ、Ｊ）、第４の受光面５０６（Ｍ〜Ｐ）、第５の受光面５０７（Ｓ〜Ｔ）は上記第２の仮想中心線５０２に対し線対称に配置されている。また、上記第１の受光面５０３の略中心位置と上記第４の受光面５０６の略中心位置が上記第1の仮想中心線５０１に対し線対称に配置されている。同図では上記第1の仮想中心線５０１から上記第１の受光面５０３の略中心位置である一点鎖線５１４までの距離と、上記第1の仮想中心線５０１から上記第４の受光面５０６の略中心位置である一点鎖線５１５までの距離がＹ1と等しく設定されている。さらに、上記第２の受光面５０４の略中心位置と上記第５の受光面５０７の略中心位置が上記第1の仮想中心線５０１に対し線対称に配置されている。同図では上記第1の仮想中心線５０１から上記第２の受光面５０４の略中心位置である一点鎖線５１６までの距離と、上記第1の仮想中心線５０１から上記第５の受光面５０７の略中心位置である一点鎖線５１７までの距離がＹ２と等しく設定されている。
上記第４の受光面５０６は、上記情報記録媒体の情報記録面に焦点を合わせた状態において、上記光ビーム多分割素子１０４によりＭとＯ、Ｎ、ＰとＯ、Ｎの境界である暗線部５０８に４つの光ビーム５０９が照射されるようになっている。これら４つの光ビームからダブルナイフエッジ法によりフォーカス誤差信号（ＦＥＳ）が生成される。ここで、図５においてＡ〜Ｉの記号を付けた各受光面での光強度を同一の記号で表すことにする。なお、上記光ビーム多分割素子１０４の各格子面からどのように光ビームが照射されるかについては後ほど図８を用いて説明する。
上記フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）の演算式は以下に示す[数式２] で表される。
【００１３】
ＦＥＳ＝（Ｍ＋Ｐ）−（Ｏ＋Ｎ）      [数式２]
トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）は以下に説明するように生成される。まず、上記第１の受光面５０３（Ａ〜Ｄ）と上記第２の受光面５０４（Ｅ〜Ｈ）に照射される複数の光ビームからメイントラッキング誤差信号（ＭＴＥＳ）が生成され、その演算式は以下に示す[数式３] で表される。
【００１４】
ＭＴＥＳ＝{（Ａ＋Ｅ）+（Ｂ＋Ｆ）}−{（Ｄ＋Ｈ）＋（Ｃ＋Ｇ）}   ［数式３］
さらに、上記第５の受光面５０７（Ｑ〜Ｔ）に照射される複数の光ビームによりサブトラッキング誤差信号（ＳＴＥＳ）が生成され、その演算式は以下に示す[数式４] で表される。
【００１５】
ＳＴＥＳ＝{（Ｑ＋Ｒ）−（Ｓ＋Ｔ）}    ［数式４］
上記ＭＴＥＳとＳＴＥＳの差動演算によりトラッキング誤差信号（ＴＥＳ）が生成され、その演算式は以下に示す[数式５] で表される。
【００１６】
ＴＥＳ＝ＭＴＥＳ-ｋ×ＳＴＥＳ          ［数式５］
ここで、［数式５］のｋは図１で示したＢＤ対物レンズ１０８がトラッキング動作（図１のＹ、-Ｙ方向に移動）する際、［数式５］で表されるＴＥＳのＤＣオフセットが最も良く補正されるように設定される係数である。本実施例の場合、このkは約２.４〜２.７の間に設定される。  
再生信号（ＲＦ）は上記第１の受光面５０３（Ａ〜Ｄ）と上記第２の受光面５０４（Ｅ〜Ｈ）と第３の受光面５０５（Ｉ、Ｊ）に照射される複数の光ビームにより生成され、その演算式は以下に示す[数式６] で表される。
【００１７】
ＲＦ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ＋Ｆ＋Ｇ＋Ｈ＋Ｉ＋Ｊ    ［数式６］  
上記情報記録媒体の半径方向（図１のＹ、-Ｙ方向）における上記対物レンズ１０８の位置信号（ＬＥ）は、上記第５の受光面５０７（Ｑ〜Ｔ）に照射される複数の光ビームにより生成され、その演算式は以下に示す[数式７]で表される。
【００１８】
ＬＥ＝（Ｑ＋Ｒ）−（Ｓ＋Ｔ）      ［数式７］              
上記図２、図３、図４を用いて説明したように、上記第１の受光面５０３（Ａ〜Ｄ）のＸ方向の寸法Ｓ1を約５０μｍ、Ｙ方向の寸法Ｔ1を約５０μｍ、上記第２の受光面５０４（Ｅ〜Ｈ）のＸ方向の寸法Ｓ２を約５０μｍ、Ｙ方向の寸法Ｔ２を約５０μｍ、第３の受光面５０５（Ｉ、Ｊ）のＸ方向の寸法Ｓ３を約５０μｍ、Ｙ方向の寸法Ｔ３を約５０μｍ、上記第５の受光面５０７（Ｑ〜Ｔ）のＸ方向の寸法Ｓ５を約５０μｍ、Ｙ方向の寸法Ｔ５を約５０μｍとした。これらの寸法は、合焦点時に各受光面に照射される光ビーム５０９の直径の約２.５倍に相当する。
以上より、上記第１の受光面５０３、第２の受光面５０４、第３の受光面５０５、第５の受光面５０７に照射される複数の光ビームから得られる信号は、デフォーカスに対して安定である、すなわちデフォーカスに強い信号が得られるので、上記［数式３］から［数式５］で示したトラッキング誤差信号（ＴＥＳ）をデフォーカスに対して安定な特性にできるという効果が得られる。
図６は情報記録媒体の記録層に集光された光ビームが合焦点状態からデフォーカスした場合、図５を用いて説明した光検出器１０９の各受光面５０３、５０４、５０５、５０６、５０７に照射される光スポットの変化を計算し模式的に示した図である。図６(a)は合焦点状態から図１の−Ｚ方向にデフォーカスした場合を、図６(b)は合焦点状態から図１の＋Ｚ方向にデフォーカスした場合を示している。図６(a)において、合焦点状態で各受光面に照射される光ビーム５０９はＡでは矢印６０２の方向に、Ｄでは矢印６０３の方向に、Ｃでは矢印６０４の方向に、Ｂでは矢印６０５の方向に移動し、実線で示す光ビーム６０１に変化する。Ｈでは上記光ビーム５０９が矢印６０６の方向に、Ｅでは矢印６０７の方向に、Ｆでは矢印６０８の方向に、Ｇでは矢印６０９の方向に、Ｉでは矢印６１９の方向に、Ｊでは矢印６１０の方向に移動し、実線で示す光ビーム６０１に変化する。Ｓでは上記光ビーム５０９が矢印６１１の方向に、Ｒでは矢印６１２の方向に、Ｑでは矢印６１３の方向に、Ｔでは矢印６１４の方向に移動し、実線で示す光ビーム６０１に変化する。ＭとＯの境界である暗線部５０８に照射された上記光ビーム５０９は矢印６１５の方向に、ＭとＮの境界である上記暗線部５０８に照射された上記光ビーム５０９は矢印６１６の方向に、ＯとＰの境界である上記暗線部５０８に照射された上記光ビーム５０９は矢印６１７の方向に、ＮとＰの境界である上記暗線部５０８に照射された上記光ビーム５０９は矢印６１８の方向に移動し、実線で示す光ビーム６０１に変化する。図６(b)において、合焦点状態で各受光面に照射される光ビーム５０９はＡでは矢印６０４の方向に、Ｄでは矢印６０５の方向に、Ｃでは矢印６２２の方向に、Ｂでは矢印６０３の方向に移動し、実線で示す光ビーム６０２に変化する。Ｈでは上記光ビーム５０９が矢印６０８の方向に、Ｅでは矢印６０９の方向に、Ｆでは矢印６０６の方向に、Ｇでは矢印６０７の方向に、Ｉでは矢印６２０の方向に、Ｊでは矢印６２１の方向に移動し、実線で示す光ビーム６０２に変化する。Ｓでは上記光ビーム５０９が矢印６１３の方向に、Ｒでは矢印６１４の方向に、Ｑでは矢印６１１の方向に、Ｔでは矢印６１２の方向に移動し、実線で示す光ビーム６０２に変化する。ＭとＯの境界である暗線部５０８に照射された上記光ビーム５０９は矢印６１７の方向に、ＭとＮの境界である暗線部５０８に照射された上記光ビーム５０９は矢印６１８の方向に、ＯとＰの境界である暗線部５０８に照射された上記光ビーム５０９は矢印６１５の方向に、ＮとＰの境界である暗線部５０８に照射された上記光ビーム５０９は矢印６１６の方向に移動し、実線で示す光ビーム６０２に変化する。なお、図６に示すように上記光ビーム５０９の移動する角度は上記仮想中心軸線５０１から離れるにしたがって大きくなる。
以上の結果をまとめると、合焦点状態からデフォーカスした場合、各受光面における上記光ビーム５０９の軌跡は紙面の右斜め上下方向あるいは左斜め上下方向のいずれかであることがわかる。そのため、各受光面の形状を矩形とする必要は無く、上記光ビーム５０９の軌跡以外の箇所は不要な部分となる。そのため、図５において各受光面５０３、５０４、５０５、５０７は五角形あるいは六角形に分割されている。すなわち、デフォーカスに対して安定な信号が得られかつ必要最低限な面積を持つ形状にした。これにより、多数に分割された受光面の合計面積を必要最低限に抑え、光検出器１０９の電気的な周波数特性が大幅に劣化することを抑制できるという効果が得られる。
図７を用いて、上記フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）を検出する上記第４の受光面５０６について説明する。図７（a）において、５０９は上記情報記録媒体の記録層に集光された光ビームが合焦点状態にある時に暗線部５０８に照射される光ビームを示している。図７（a）の右側の図は、Ｍ、Ｎ、Ｏ、Ｐにおける受光感度を模式的に示している。暗線部５０８は受光感度が連続的に減少する部分であり、Ｍでは実線７０８のように、Ｏ、Ｎでは実線７０９のように、Ｐでは実線７１０のように受光感度が連続的に変化する。上記第４の受光面５０６のＹ方向の寸法をa、暗線部５０８のＹ方向の寸法をｂと表記する。図７（b）、図７（c）を用いて、暗線部５０８のｂ寸法（暗線幅ｂ）とＦＥＳ検出範囲の関係を計算した例を説明する。なお、上記寸法aは固定している。
図７（b）は横軸にデフォーカス量を、縦軸にＦＥＳ振幅と４つの光ビーム５０９の受光強度から検出される和信号の振幅をとったグラフを示している。７０１は上記和信号の振幅波形を、７０２はＦＥＳの振幅波形を示しており、ＦＥＳ検出範囲７０６はデフォーカス量０を中心としたＦＥＳの振幅波形７０２に接線７０３を引き、ＦＥＳの振幅波形７０２の極大値７０４から水平方向に引いた点線と接線７０３との交点、ＦＥＳの振幅波形７０２の極小値７０５から水平方向に引いた点線と接線７０３との交点の間隔矢印７０６として定義する。
図７（c）は暗線部５０８のｂ寸法（図の横軸には暗線幅ｂと記載）とＦＥＳ検出範囲７０６の関係を計算した例を示しており、暗線部５０８のｂ寸法が大きくなるに従ってＦＥＳ検出範囲７０６は増加する関係にある。ＢＤではＦＥＳ検出範囲７０６として１.５〜２μｍｐ-ｐ程度が適正な値であり、本実施例では暗線部５０８のｂ寸法を約２５〜４０μｍの間に設定することにより適正なＦＥＳ検出範囲１.５〜２μｍｐ-ｐが得られる。なお、この暗線部５０８のｂ寸法は上記光ビーム５０９の直径約２５μｍの約１倍から１.６倍の範囲に相当する。
【００１９】
図８を用いて、光ビーム多分割素子１０４について説明する。図８（a）は光ビーム多分割素子１０４に形成された格子パターンを示している。上記光ビーム多分割素子１０４は複数の偏向性格子面Ａ1〜Ｌ1から構成されており、点線部１１４は光ビーム多分割素子１０４の位置における光ビームの直径を示し、２点鎖線部８１０と点線部１１４で囲まれた（斜線を施した）２箇所の領域８１１は、情報記録媒体のトラックで反射し、回折された０次光と±１次光が重なるプッシュプル領域を示している。
【００２０】
上記光ビーム多分割素子１０４は、上記２つのプッシュプル領域８１１を横切る線にほぼ平行な第１の線分８０１（図のＸ方向）と上記第１の線分と垂直する第２の線分８０２（図のＹ方向）によって区分されており、上記第１の線分８０１と上記第２の線分８０２が交差する点８１２を中心として点対称に分割された４つの偏光性格子面Ｉ1、Ｊ1、Ｋ1、Ｌ1からなる第１の格子領域と、上記第１の格子領域の外側に設けられ上記交差点８１２を中心として点対称に分割された４つの偏光性格子面Ａ1、Ｂ1、Ｃ1、Ｄ1からなる第２の格子領域と、上記第１の格子領域の外側に設けられ上記交差点８１２を中心として点対称に分割された４つの偏光性格子面Ｅ1、Ｆ1、Ｇ1、Ｈ1からなる第３の格子領域を備えている。なお、上記光ビーム多分割素子１０４は上記偏向性格子面Ａ1〜Ｌ1と（図示しない）１／４波長板が一体化された素子になっている。図８（a）のＵは上記第１の格子領域のＸ方向の寸法（幅）を、Ｖは上記第１の格子領域（Ｉ1〜Ｌ1）のＹ方向の寸法（高さ）を、Ｗは上記第２の格子領域（Ａ1〜Ｄ1）のＹ方向の寸法（高さ）を、Ｄは光ビーム多分割素子１０４の偏光性格子面位置における光ビームの直径を示している。本実施例では、Ｕ／Ｄの値を約２０〜２２％、Ｖ／Ｄの値を約２０〜２２％、Ｗ／Ｄの値を約２８〜２９％の範囲に設定している。
【００２１】
図８（b）は上記偏向性格子面Ａ１〜Ｈ１における光ビームについて説明する図である。上記レーザ光源１０１から出射された直線偏光（Ｐ偏光）の光ビーム８０３は上記光ビーム多分割素子１０４の偏向性格子面の領域で回折することなく透過し、上記（図示しない）１／４波長板の領域で円偏光に変換されて光ビーム８０４となり、ＢＤ対物レンズ１０８で集光されて情報記録媒体８０８の情報記録面８０９に照射される。上記情報記録面８０９で反射されＢＤ対物レンズ１０８を透過した光ビーム８０５は、上記光ビーム多分割素子１０４の（図示しない）１／４波長板の領域でレーザ光源１０１から出射された直線偏光（Ｐ偏光）と直交する直線偏光（Ｓ偏光）に変換され、偏向性格子面の領域で−１次光８０７と＋１次光８０６に回折される。この場合、０次光は発生しない。
【００２２】
図８（c）は偏向性格子面Ｉ１〜Ｌ１における光ビームについて説明する図である。上記レーザ光源１０１から出射された直線偏光（Ｐ偏光）の光ビーム８０３は上記光ビーム多分割素子１０４の偏向性格子面の領域で回折することなく透過し、（図示しない）１／４波長板の領域で円偏光に変換されて光ビーム８０４となり、ＢＤ対物レンズ１０８で集光されて情報記録媒体８０８の情報記録面８０９に照射される。情報記録面８０９で反射されＢＤ対物レンズ１０８を透過した光ビーム８０５は、上記光ビーム多分割素子１０４の１／４波長板の領域で上記レーザ光源１０１から出射された直線偏光（Ｐ偏光）と直交する直線偏光（Ｓ偏光）に変換され、偏向性格子面の領域で＋１次光８０６のみに回折される。つまり、＋1次光の強度が−1次光の強度より大きくなるように上記光ビーム多分割素子１０４を形成しているが、この場合−１次光と０次光は発生しない。このような光ビーム多分割素子１０４の格子面はブレーズ化することにより形成することができる。
本実施例における偏光性格子面Ａ1〜Ｌ1における格子ピッチと格子角度を表１に示す。
【００２３】
【表１】
2008204517.tif 000003
偏光性格子面Ａ1〜Ｌ1における格子ピッチと格子角度は表１に示すように設定されている。格子面Ａ１とＤ１では格子ピッチがｄ１と等しく、格子角度がθ１で互いに反対方向になっている。格子面Ｂ１とＣ１では格子ピッチがｄ２と等しく、格子角度がθ２で互いに反対方向になっている。格子面Ｅ１とＨ１では格子ピッチがｄ３と等しく、格子角度がθ３で互いに反対方向になっている。格子面Ｆ１とＧ１では格子ピッチがｄ４と等しく、格子角度がθ１で互いに反対方向になっている。格子面Ｉ１とＪ１では格子ピッチがｄ５と等しく、格子角度がθ４で互いに反対方向になっている。格子面Ｋ１とＬ１では格子ピッチがｄ５と等しく、格子角度がθ４で互いに反対方向になっている。ここで、格子ピッチについてはｄ１＞ｄ２＞ｄ３＞ｄ４＞ｄ５の関係を、格子角度についてはθ４＞θ３＞θ１＞θ２の関係を持たせてある。
図９は光ビーム多分割素子１０４の各格子面に、表１に記載の格子角度をもつ（二点鎖線で示す）格子溝９０１を記載した模式図を示している。また、格子角度θn(ｎ＝１〜４)の符号と方向の定義を記載してある。
【００２４】
ここで、図８、図９、表１を用いて説明した光ビーム多分割素子１０４の各領域の格子面で回折された光ビームが、図５を用いて説明した光検出器１０９の受光部１１２のどの受光面に照射されるのかについて説明する。上記第２の格子領域の４つの格子面（Ａ１〜Ｄ1）で回折された＋１次光８０６は光検出器１０９の第１の受光面５０３（Ａ〜Ｄ）に、上記第２の格子領域の４つの格子面（Ａ１〜Ｄ1）で回折された−１次光８０７は上記第４の受光面５０６の暗線部５０８またはＭ〜Ｐに照射される。上記第３の格子領域の４つの格子面（Ｅ1〜Ｇ1）で回折された＋１次光８０６は第２の受光面（Ｅ〜Ｇ）に、上記第３の格子領域の４つの格子面（Ｅ1〜Ｇ1）で回折された−１次光８０７は第５の受光面５０７（Ｓ〜Ｔ）に入射する。上記第１の格子領域の４つの格子面（Ｉ1〜Ｌ1）で回折された＋１次光８０６は第３の受光面５０５（Ｉ、Ｊ）に照射される。このようにして複数の光ビームが照射され、上記［数式２］〜［数式７］で示した信号が得られる。
【００２５】
図１０はＬ０層（カバー層厚さ約１００μｍ）とＬ１層（カバー層厚さ約７５μｍ）の２層のデータ層を有するＢＤ情報記録媒体において、目的とするＬ０層に焦点を合わせた場合に、目的以外の層であるＬ1層から反射して光検出器１１９の受光部１１２に照射される不要光の分布を計算した例を示している。図１０（a）は図１で示したＢＤ対物レンズ１０８のＹ方向（ＢＤ情報記録媒体の半径方向）への移動量が０の場合を示している。複数の丸印１００１は上記Ｌ０層から反射して検出レンズで絞られた光ビームを示しており、各受光面に照射された光強度に応じて上記［数式２］から［数式７］で示した各信号を生成する。点線１００３で囲まれた領域は上記不要光を示しており、上記光ビーム多分割素子１０４によって多分割されている。そのため、一点鎖線１００２で示す上記不要光の照射領域の最外周部の中に、上記点線１００３で囲まれた不要光が存在しない箇所が生成される。この不要光が存在しない箇所に上記図５で示した第１の受光面５０３、第２の受光面５０４、第４の受光面５０６、第５の受光面５０７が配置されている。図１０（b）は図１で示したＢＤ対物レンズ１０８がＹ方向（ＢＤ情報記録媒体の半径方向）へ移動した場合を示している。丸印１００４はＬ０層から反射して検出レンズで絞られた光ビームを、点線１００６で囲まれた領域は上記不要光を示す。図１０（a）から上記不要光の照射状態が変化し、斜線部１００７、１００８、１００９で示すようにＤ、Ｅ、Ｇの一部に上記不要光が照射されている。しかし、信号光である光ビーム１００１の光強度に対して上記不要光の強度は十分に小さく、上記［数式３］で示したメイントラッキング誤差信号（ＭＴＥＳ）は、ＭＴＥＳ＝{（Ａ＋Ｅ）+（Ｂ＋Ｆ）}−{（Ｄ＋Ｈ）＋（Ｃ＋Ｇ）}  の演算式から得られるので、ＥとＧで受光される光強度は互いに差し引かれる関係にあり、上記ＭＴＥＳが乱されることはない。また、第５の受光面５０７（Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔ）には全く上記不要光が照射されていない。上記［数式４］で示したサブトラッキング誤差信号（ＳＴＥＳ）は、ＳＴＥＳ＝{（Ｑ＋Ｒ）−（Ｓ＋Ｔ）}  の演算式から得られるので、上記ＳＴＥＳは上記不要光の影響を全く受けない。そのため、上記ＳＴＥＳは上記ＢＤ対物レンズ１０８がトラッキング動作した際に、上記ＭＴＥＳで発生するＤＣオフセットを補正するのに必要なＤＣオフセット成分だけを乱れることなく発生させることが可能となる。以上より、[数式５]で示したトラッキング誤差信号（ＴＥＳ）は、ＴＥＳ＝ＭＴＥＳ-ｋ×ＳＴＥＳ の演算式で得られるので、上記ＴＥＳは乱されることはなく、上記ＢＤ対物レンズ１０８がトラッキング動作した場合でも他層からの不要光の影響を受けにくい安定したトラッキング誤差信号（ＴＥＳ）を得ることが可能となる。また、［数式７］で示した上記ＢＤ対物レンズ１０８のトラッキング方向（図１のＹ、-Ｙ方向）の位置信号（ＬＥ）は、ＬＥ＝（Ｑ＋Ｒ）−（Ｓ＋Ｔ）の演算式で得られるので、上記ＬＥは乱されることはなく、他層からの不要光の影響を受けない安定した対物レンズの位置信号を得ることが可能となる。なお、Ｉ，Ｊには上記不要光が照射されているが、これらは上記［数式６］で示した再生信号（ＲＦ���の検出のみに用いているので上記不要光が照射されていても実用上問題にはならない。
【００２６】
Ｑ、Ｒ、Ｓ、ＴにＬ1層で反射した上記不要光が全く照射されないという状態は、図８（a）で示したように、４つの偏光性格子面Ｉ１〜Ｌ１からなる第１の格子領域の寸法Ｕ、Ｖについて、Ｕ／Ｄの値を約２０〜２２％、Ｖ／Ｄの値を約２０〜２２％に設定したことと、図８（b）で示したように偏向性格子面Ｉ１〜Ｌ１で＋１次光８０６にのみ回折されるように上記多分割素子１０４を形成したことにより生じた効果である。また、上記偏光性格子面Ｉ１〜Ｌ１で＋１次光８０６のみ回折されるようにしたことにより、Ｉ、Ｊに照射される光強度を強くすることができる。上記再生信号（ＲＦ）は、上記[数式６]で示したように、ＲＦ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ＋Ｆ＋Ｇ＋Ｈ＋Ｉ＋Ｊ  の演算式から得られるので、上記再生信号（ＲＦ）の信号強度を強くすることができ、Ｓ／Ｎ特性が良い再生信号が得られるという効果がある。上記多分割素子１０４の４つの偏光性格子面Ｉ１〜Ｌ１からなる第１の格子領域にて、＋１次光８０６のみ回折するようにしたのは以下に示す理由による。もし仮に、偏光性格子面Ｉ１〜Ｌ１で−１次光も発生させるようにすると、上記偏光性格子面Ｉ１〜Ｌ１から発生する（図示しない）不要光が第５の受光面５０７（Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔ）に照射されるので他層からの不要光の影響を受け、上記サブトラッキング誤差信号（ＳＴＥＳ）が乱され安定したトラッキング誤差信号（ＴＥＳ）を得ることができなくなる。また、上記偏光性格子面Ｉ１〜Ｌ１で回折した−１次光はどの受光面にも入射しないので上記再生信号（ＲＦ）の強度が低下し、Ｓ／Ｎ特性が劣化することになる。
【００２７】
図１１はＬ０層（カバー層厚さ約１００μｍ）とＬ１層（カバー層厚さ約７５μｍ）の２層のデータ層を有するＢＤ情報記録媒体において、目的とするＬ１層に焦点を合わせた場合に、目的以外の層であるＬ０層から反射して光検出器１１９の受光部１１２に照射される不要光の分布を計算した例を示している。図１１（a）は図１で示したＢＤ対物レンズ１０８のＹ方向（ＢＤ情報記録媒体の半径方向）への移動量が０の場合を示している。複数の丸印１１０１は上記Ｌ１層から反射して検出レンズで絞られた光ビームを示しており、各受光面に照射された光強度に応じて上記［数式２］から［数式７］で示した各信号を生成する。点線１１０３で囲まれた領域は上記不要光を示しており、上記光ビーム多分割素子１０４によって多分割されている。そのため、一点鎖線１１０２で示す上記不要光の照射領域の最外周部の中に、上記点線１１０３で囲まれた不要光が存在しない箇所が生成される。この不要光が存在しない箇所に図５で示した第１の受光面５０３、第２の受光面５０４、第４の受光面５０６、第５の受光面５０７が配置されている。
【００２８】
図１１（b）は図１で示したＢＤ対物レンズ１０８がＹ方向（ＢＤ情報記録媒体の半径方向）へ移動した場合を示している。複数の丸印１１０４はＬ１層から反射して検出レンズで絞られた光ビームを、点線１１０６で囲まれた領域は不要光を示す。図１１（a）の状態から上記不要光の状態は変化し、斜線部１１０７、１１０８、１１０９、１１１０、１１１１で示すようにＣ、Ｄの一部とＡ、Ｈ、Ｆに上記不要光が照射されている。しかし、信号光である光ビーム１１０４の光強度に対して上記不要光の強度は十分に小さく、上記［数式３］で示したメイントラッキング誤差信号（ＭＴＥＳ）は、
ＭＴＥＳ＝{（Ａ＋Ｅ）+（Ｂ＋Ｆ）}−{（Ｄ＋Ｈ）＋（Ｃ＋Ｇ）}  の演算式から得られるので、ＡとＨ、Ｆと（Ｃ＋Ｄ）で受光される光強度は互いに差し引かれる関係にあり、上記ＭＴＥＳが乱されることはない。また、第５の受光面５０７（Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔ）には全く上記不要光が照射されていない。上記［数式４］で示したサブトラッキング誤差信号（ＳＴＥＳ）は、ＳＴＥＳ＝{（Ｑ＋Ｒ）−（Ｓ＋Ｔ）}  の演算式から得られるので、上記ＳＴＥＳは上記不要光の影響を全く受けない。そのため、上記ＳＴＥＳはＢＤ対物レンズ１０８がトラッキング動作した際に、上記ＭＴＥＳで発生するＤＣオフセットを補正するのに必要なＤＣオフセット成分だけを乱れることなく発生させることが可能となる。
以上より、[数式５]で示したトラッキング誤差信号（ＴＥＳ）は、ＴＥＳ＝ＭＴＥＳ-ｋ×ＳＴＥＳ の演算式で得られるので上記ＴＥＳが乱されることはなく、ＢＤ対物レンズ１０８がトラッキング動作した際に、安定したトラッキング誤差信号を得ることが可能となる。ここで、Ｑ、Ｒ、Ｓ、ＴにＬ1層で反射した不要光が全く照射されないという状態は、図８（a）を用いて説明したようにＵ／Ｄの値を約２０〜２２％、Ｖ／Ｄの値を約２０〜２２％に設定したことと、図８（b）を用いて説明したように偏光性格子面Ｉ１〜Ｌ１で＋１次光８０６のみ回折されるように上記多分割素子１０４を形成したことにより生じた効果である。以上より、Ｌ０層（カバー層厚さ約１００μｍ）とＬ１層（カバー層厚さ約７５μｍ）の２層のデータ層を有するＢＤ情報記録媒体にて、他層からの不要光の影響を受けにくく安定したトラッキング誤差信号（ＴＥＳ）および対物レンズ１０８のトラッキング方向（図１のＹ、-Ｙ方向）の位置信号（ＬＥ）を得ることが可能となる。
【実施例２】
【００２９】
本発明における実施例２について図１２から図１５を用いて説明する。
図１２は本実施例におけるＢＤ用光ヘッドの概略を示す上面図である。図１を用いて説明した実施例１と異なる点は、偏光ビームスプリッタ１０２の出射面１２０２とＢＤ光検出器１０９の間に集光レンズ１２０１を配置したことである。その他については図１と同じであるためここでは説明を省略する。
【００３０】
図１３（a）はＢＤデータ層からＢＤ光検出器１０９に至る光路である復路系の倍率（ＢＤ補助レンズ１０５とＢＤコリメートレンズ１０６と集光レンズ１２０１の合成焦点距離÷対物レンズ１０８の焦点距離）を実施例１の約１２倍（＝往路系倍率）から１０倍、８倍と小さくし、図８（a）で示した格子面Ａ１、格子面Ｅ１で回折された光ビームが光検出器１０９の受光部１１２に焦点を結び照射される光ビーム像を回折光学計算により求めた結果を示している。（１）格子面Ａ１で回折された光ビーム像は、復路系の倍率を約１２倍から１０倍、８倍と小さくするに従って２１０、１３０１、１３０２で示すように変化し、光ビームの直径が小さくなっていく。（２）格子面Ｅ１で回折された光ビーム像は、復路系の倍率を約１２倍から１０倍、８倍と小さくするに従って２０９、１３０３、１３０４で示すように変化し、光ビームの直径が小さくなっていく。ここでは格子面Ａ１、格子面Ｅ１で回折された光ビームを例にして説明したが、他の格子面で回折された光ビームについても同様に復路系の倍率を小さくするに従って上記光ビームの直径が小さくなっていく。
図１３（b）は横軸に復路系倍率をとり、縦軸に図５で示した第１の受光面５０３（Ａ〜Ｄ）での受光強度が平坦な範囲３０９を計算した例を示している。ここで、受光部１１２における受光面の大きさは実施例１で設定した約５０μｍとしている。復路系の倍率を実施例１の約１２倍（＝往路系倍率）から小さくしていくと、上記平坦な範囲３０９が大きくなっていく。図１３（c）は横軸に復路系倍率をとり、縦軸に第２の受光面５０４（Ｅ〜Ｈ）での受光強度が平坦な範囲３０９を計算した例を示している。ここで、受光部１１２における受光面の大きさは実施例１で設定した約５０μｍとしている。図１３（b）と同様に、復路系の倍率を実施例１の約１２倍から小さくしていくと、上記の平坦な範囲３０９が大きくなっていく。以上より、復路系の倍率を往路系の倍率（＝約１２倍）よりも小さくすることにより、図８（a）で示した各格子面での光ビームの開口数（ＮＡ）が実施例１に比べて大きくなるので、受光面での光ビーム直径がより小さくなる。実施例１に対し集光レンズ１２０１を追加したため、部品点数が1つ増えることになるが、受光面での受光強度が平坦な範囲３０９が増加するので、実施例１に比べて上記トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）がデフォーカスに対してより安定するという効果が得られる。また、上記トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）を実施例１と同じデフォーカス特性に設定した場合、逆に受光面のサイズを小さくすることができ、光検出器１０９を小型化できるという効果も得られる。
図１４は図７（a）で示した暗線幅ｂを約３０μｍに設定し、復路系の倍率とフォーカス誤差信号（ＦＥＳ）の検出範囲７０６の関係を計算した例を示している。１４０１で示す曲線のようになり、復路系の倍率を実施例１の約１２倍（＝往路系倍率）から小さくしていくと、ＦＥＳ検出範囲７０６が大きくなる関係にある。例えば、復路系倍率を９〜１０倍に設定すると、図１３より、受光面での受光強度が平坦な範囲３０９を約２〜２.６μｍと広くとり、ＦＥＳ検出範囲７０６を約２〜２.４μｍと実用的な範囲に設定することができる。つまり、デフォーカス特性に強いトラッキング誤差信号（ＴＥＳ）と実用的に適正なＦＥＳ検出範囲を持つフォーカス誤差信号（ＦＥＳ）が得られるという効果がある。目標とする仕様によっては復路系倍率を上記範囲の９〜１０倍から変えても良い。
図１５は集光レンズ１２０１の焦点距離と復路系倍率、検出レンズ系（１０６、１０５、１２０１）の合成焦点距離の関係を計算した例を示している。復路系の倍率の曲線は１５０１のようになり、検出レンズ系の合成焦点距離の曲線は１５０２のようになる。例えば復路系倍率を９〜１０倍に設定する場合、集光レンズ１２０１の焦点距離を約１０〜１５ｍｍに設定すれば良い。このとき検出レンズ系の合成焦点距離は約１３〜１４ｍｍの範囲にあり、往路にあるコリメートレンズ系の合成焦点距離約１７ｍｍよりも短い値となる。
【実施例３】
【００３１】
本発明における実施例３について図１６から図１８を用いて説明する。
図１６は本実施例のＢＤ光検出器１０９の受光部１１２の受光面パターンを示している。実施例１の図５と異なる点は、Ｉを矢印１６０２の方向に、Ｊを矢印１６０１の方向に離して第３の受光面１６０３を形成したことである。なお、点線で示したＩ、Ｊは実施例１の図５における位置を示している。その他については図５と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００３２】
図１７はＬ０層（カバー層厚さ約１００μｍ）とＬ１層（カバー層厚さ約７５μｍ）の２層のデータ層を有するＢＤ情報記録媒体において、目的とするＬ０層に焦点を合わせた場合に、目的以外の層であるＬ1層から反射して光検出器１１９の受光部１１２に照射される不要光の分布を計算した例を示している。図１７（a）は図１で示した対物レンズ１０８のＹ方向（ＢＤ情報記録媒体の半径方向）への移動量が０の場合を示している。複数の丸印１７０１は上記Ｌ０層から反射して検出レンズで絞られた光ビームを示しており、各受光面に照射された光強度に応じて上記［数式２］から［数式７］で示した各信号を生成する。点線１７０３で囲まれた領域は不要光を示しており、光ビーム多分割素子１０４によって多分割されている。そのため、一点鎖線１７０２で示した不要光の照射領域の最外周部の中に上記点線１７０３で囲まれた不要光が存在しない箇所が生成される。この不要光が存在しない箇所に図１６で示した第１の受光面５０３、第２の受光面５０４、第４の受光面５０６、第５の受光面５０７が配置されている。
図１７（b）は図１で示したＢＤ対物レンズ１０８がＹ方向（ＢＤ情報記録媒体の半径方向）へ移動した場合を示している。丸印１７０４はＬ０層で反射し検出レンズで絞られた光ビームを、点線１７０６で囲まれた領域は不要光を示す。図１７（a）の状態から上記不要光の状態は変化し、斜線部１７０７で示すようにＤの一部に上記不要光が照射されている。実施例１で示した図１０（b）に比べて上記不要光が照射される受光面の数が減少している。また、図１０（b）と同様にＳ、Ｑ、Ｒ、Ｔには全く不要光が照射されない。よって、実施例１で説明したようにＴＥＳが乱されることはなく、ＢＤ対物レンズ１０８がトラッキング動作した際に、安定したトラッキング誤差信号を得ることが可能となる。上記実施例１に対して光検出器のサイズが少し大きくなるが、上記［数式３］で示した
ＭＴＥＳ＝{（Ａ＋Ｅ）+（Ｂ＋Ｆ）}−{（Ｄ＋Ｈ）＋（Ｃ＋Ｇ）}  が実施例１よりも安定するので、その結果、上記［数式５］で示したＴＥＳ＝ＭＴＥＳ-ｋ×ＳＴＥＳ  が上記実施例１に比べて他層からの不要光の影響を受けにくくなり安定するという効果が得られる。なお、図１７（a）、図１７（b）の図から、第３の受光面１６０３（Ｉ、Ｊ）は上記実施例１の図１０と比べて、一点鎖線１７０２、１７０５で示した不要光の照射領域の最外周部に近づいて配置されていることがわかる。
図１８はＬ０層（カバー層厚さ約１００μｍ）とＬ１層（カバー層厚さ約７５μｍ）の２層のデータ層を有するＢＤ情報記録媒体において、目的とするＬ１層に焦点を合わせた場合に、目的以外の層であるＬ０層から反射して光検出器１１９の受光部１１２に照射される不要光の分布を計算した例を示している。図１８（a）は図１で示した対物レンズ１０８のＹ方向（ＢＤ情報記録媒体の半径方向）への移動量が０の場合を示している。複数の丸印１８０１は上記Ｌ１層から反射して検出レンズで絞られた光ビームを示しており、各受光面に照射された光強度に応じて上記［数式２］から［数式７］で示した各信号を生成する。点線１８０３で囲まれた領域は不要光を示しており、光ビーム多分割素子１０４によって多分割されている。そのため、一点鎖線１８０２で示した不要光の照射領域の外周部の中に、上記点線１８０３で囲まれた不要光が存在しない箇所が生成される。この不要光が存在しない箇所に図１６で示した第１の受光面５０３、第２の受光面５０４、第４の受光面５０６、第５の受光面５０７が配置されている。
図１８（b）は図１で示したＢＤ対物レンズ１０８がＹ方向（ＢＤ情報記録媒体の半径方向）へ移動した場合を示している。丸印１８０４はＬ１層で反射して検出レンズで絞られた光ビームを、点線１８０６で囲まれた領域は不要光を示す。図１８（a）の状態から上記不要光の状態は変化し、斜線部１８０７、１８０８で示すようにＡとＤの一部に上記不要光が照射されている。上記実施例１で示した図１１（b）に比べて上記不要光が照射される受光面の数が減少している。また、図１１（b）と同様にＳ、Ｑ、Ｒ、Ｔには全く不要光が照射されない。よって、上記実施例１で説明したように、ＴＥＳが乱されることはなく、ＢＤ対物レンズ１０８がトラッキング動作した際に安定したトラッキング誤差信号を得ることが可能となる。上記実施例１に対して光検出器のサイズが少し大きくなるが、上記［数式３］で示したＭＴＥＳ＝{（Ａ＋Ｅ）+（Ｂ＋Ｆ）}−{（Ｄ＋Ｈ）＋（Ｃ＋Ｇ）}が上記実施例１よりも安定する。その結果、上記［数式５］で示したＴＥＳ＝ＭＴＥＳ-ｋ×ＳＴＥＳ  が実施例１に比べて他層からの不要光の影響を受けにくくなり安定した特性が得られるという効果がある。なお、図１８（a）、図１８（b）の図から、第３の受光面１６０３の受光面（Ｉ、Ｊ）は上記実施例１の図１１と比べて、一点鎖線１８０２、１８０５で示した不要光の照射領域の最外周部に近づいて配置されていることがわかる。
【実施例４】
【００３３】
本発明における実施例４について図１９から図２１を用いて説明する。
図１９は本実施例における光ビーム多分割素子１９０１に形成された格子パターンを示しており、複数の偏向性格子面Ａ1〜Ｄ1、Ｅ２〜Ｌ２から構成されている。上記実施例１の図８で示した光ビーム多分割素子１０４と異なる点は、４つの偏光性格子面Ｉ２、Ｊ２、Ｋ２、Ｌ２からなる第１の格子領域の形状が実施例１では矩形であったのに対し、本実施例では（４つの斜辺１９０２を有する）菱形としたことである。それに伴い、４つの偏光性格子面Ｅ２、Ｆ２、Ｇ２、Ｈ２からなる第３の格子領域の形状も上記実施例１とは異なっている。その他については上記実施例１と同じであるため、ここでは説明を省略する。なお、本実施例ではＢＤ光検出器１０９の受光部１１２の受光面パターンを上記実施例３で示した図１６のパターンとしている。
図２０はＬ０層（カバー層厚さ約１００μｍ）とＬ１層（カバー層厚さ約７５μｍ）の２層のデータ層を有するＢＤ情報記録媒体において、目的とするＬ０層に焦点を合わせた場合に、目的以外の層であるＬ1層から反射して光検出器１１９の受光部１１２に照射される不要光の分布を計算した例を示している。図２０（a）は図１で示したＢＤ対物レンズ１０８のＹ方向（ＢＤ情報記録媒体の半径方向）への移動量が０の場合を示している。複数の丸印２００１は上記Ｌ０層で反射して検出レンズで絞られた光ビームを示しており、各受光面に照射された光強度に応じて上記［数式２］から［数式７］で示した各信号を生成する。点線２００３で囲まれた領域は不要光を示しており、図１９で示した光ビーム多分割素子１９０１によって多分割されている。そのため、一点鎖線２００２で示した不要光の照射領域の最外周部の中に、上記点線２００３で囲まれた不要光が存在しない箇所が生成される。この不要光が存在しない箇所に図１６で示した第１の受光面５０３、第２の受光面５０４、第４の受光面５０６、第５の受光面５０７が配置されている。
図２０（b）は図１で示したＢＤ対物レンズ１０８がＹ方向（ＢＤ情報記録媒体の半径方向）へ移動した場合を示している。丸印２００４はＬ０層で反射して検出レンズで絞られた光ビームを、点線２００６で囲まれた領域は不要光を示す。図２０（a）の状態から上記不要光の状態は変化し、斜線部２００７で示すように、Ｄのごく一部に上記不要光が照射されている。上記実施例３で示した図１７（b）と比べると、Ｄにおいて上記不要光が照射される面積が減少している。また、図１７（b）と同様にＳ、Ｑ、Ｒ、Ｔには全く不要光が照射されない。よって、実施例１で説明したようにＴＥＳが乱されることはなく、ＢＤ対物レンズ１０８がトラッキング動作した場合に安定したトラッキング誤差信号を得ることが可能となる。この場合、実施例３に対し光ビーム多分割素子１９０１の形状が少し複雑になるが、上記［数式３］で示したＭＴＥＳ＝{（Ａ＋Ｅ）+（Ｂ＋Ｆ）}−{（Ｄ＋Ｈ）＋（Ｃ＋Ｇ）}がより安定する。その結果、上記［数式５］で示したＴＥＳ＝ＭＴＥＳ-ｋ×ＳＴＥＳ  が実施例３に比べて他層からの不要光の影響を受けにくくなり、より安定した特性が得られるという効果がある。
図２１はＬ０層（カバー層厚さ約１００μｍ）とＬ１層（カバー層厚さ約７５μｍ）の２層のデータ層を有するＢＤ情報記録媒体において、目的とするＬ１層に焦点を合わせた場合に、目的以外の層であるＬ０層から反射して光検出器１１９の受光部１１２に照射される不要光の分布を計算した例を示している。図２１（a）は図１で示したＢＤ対物レンズ１０８のＹ方向（ＢＤ情報記録媒体の半径方向）への移動量が０の場合を示している。複数の丸印２１０１は上記Ｌ１層で反射して検出レンズで絞られた光ビームを示しており、各受光面に照射された光強度に応じて上記［数式２］から［数式７］で示した各信号を生成する。点線２１０３で囲まれた領域は不要光を示しており、図１９で示した光ビーム多分割素子１９０１によって多分割されている。そのため、一点鎖線２１０２で示した不要光の照射領域の最外周部中に、上記点線２１０３で囲まれた不要光が存在しない箇所が生成される。この不要光が存在しない箇所に図１６で示した第１の受光面５０３、第２の受光面５０４、第４の受光面５０６、第５の受光面５０７が配置されている。
図２１（b）は図１で示したＢＤ対物レンズ１０８がＹ方向（ＢＤ情報記録媒体の半径方向）へ移動した場合を示している。丸印２１０４はＬ１層で反射して検出レンズで絞られた光ビームを、点線２１０６で囲まれた領域は不要光を示す。図２１（a）の状態から上記不要光の状態は変化し、斜線部２１０７、２１０８で示すように、ＡとＤの一部に上記不要光が照射されている。この状態は実施例３で示した図１８（b）とほぼ同等である。また、図１８（b）と同様にＳ、Ｑ、Ｒ、Ｔには全く不要光が照射されない。よって、実施例１で説明したように、ＴＥＳが乱されることはなく、ＢＤ対物レンズ１０８がトラッキング動作した場合に安定したトラッキング誤差信号（ＴＥＳ）を得ることが可能となる。この場合、上記［数式５］で示したＴＥＳ＝ＭＴＥＳ-ｋ×ＳＴＥＳ  は上記実施例３と同様に安定する。
【実施例５】
【００３４】
本発明における実施例５について図２２を用いて説明する。本図は実施例４の図１９で示した光ビーム多分割素子１９０１の格子パターンを変形した例を示している。図２２（a）において、実施例４と異なる点は、４つの偏光性格子面Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２からなる第２の格子領域の形状が実施例４では矩形であったのに対し、本実施例では斜辺２２０２、斜辺２２０３、斜辺２２０４、斜辺２２０５を設けた台形にしたことである。これに伴い、４つの偏光性格子面Ｅ３、Ｆ３、Ｇ３、Ｈ３からなる第３の格子領域の形状も上記実施例４とは異なっている。この場合、偏光性格子面Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２は２点鎖線部８１０と点線部１１４で囲まれた領域である情報記録媒体のトラックで回折された０次光と±１次光が重なる（斜線部８１１で示す）２つのプッシュプル領域を完全に含むようになっており、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）の信号振幅が増えるという効果がある。また、図２２（b）に示すように第２の格子領域である４つの偏光性格子面Ａ３、Ｂ３、Ｃ３、Ｄ３に斜辺２２０７、斜辺２２０８、斜辺２２０９、斜辺２２１０を設けた台形形状とすることも可能である。これに伴い、４つの偏光性格子面Ｅ４、Ｆ４、Ｇ４、Ｈ４からなる第３の格子領域の形状は図２２（a）とは異なる。なお、図２２では４つの偏光性格子面Ｉ２、Ｊ２、Ｋ２、Ｌ２からなる第１の格子領域を菱形としたが、図８で示したように矩形としても良い。
【実施例６】
【００３５】
これまではＢＤ用光ヘッドの実施例を説明してきたが、本実施例ではＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤに対応した３波長互換光ヘッドの実施例について説明する。
【００３６】
図２３はＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤに対応した３波長互換光ヘッドの上面図を示す。ＢＤ光学系は基本的に実施例１の図１と同じであるため、詳細な説明は省略し、図１で記載しなかった部分について説明する。一点鎖線で囲まれた領域２３０１はＢＤコリメートレンズ１０６を矢印の光軸方向に駆動する球面収差補正機構を示している。
次に、ＤＶＤ／ＣＤ光学系について以下、説明する。２３０３は２波長マルチレーザを示しており、異なる波長の光ビームを出射するレーザチップをその筐体内に２個搭載したレーザ光源である。２波長マルチレーザ２３０３には、波長約６６０ｎｍの光ビームを出射する（図示しない）ＤＶＤレーザチップと波長約７８０ｎｍの光ビームを出射する（図示しない）ＣＤレーザチップが搭載されている。
まず、ＤＶＤ光学系について説明する。２波長マルチレーザ２３０３の（図示しない）前記ＤＶＤレーザチップから直線偏光のＤＶＤ光ビームが発散光として出射される。（図示しない）前記ＤＶＤレーザチップから出射した光ビームは広帯域１／２波長板２３０４に入射し、所定の方向の直線偏光に変換される。なお、広帯域１／２波長板２３０４は、波長約６６０ｎｍ帯と波長約７８０ｎｍ帯の光ビームが入射した場合に、どちらの波長に対しても１／２波長板として機能する素子であり、現在のＤＶＤ／ＣＤ互換光ピックアップでは一般的に用いられている。
【００３７】
前記光ビームは次に波長選択性回折格子２３０５に入射する。波長選択性回折格子２３０５は波長約６６０ｎｍの光ビームが入射すると、回折角度θ１で光ビームを分岐し、波長約７８０ｎｍの光ビームが入射すると、回折角度θ１とは異なる角度θ２で光ビームを分岐する光学素子である。このような波長選択性回折格子２３０５は回折格子の溝深さや屈折率に工夫をすることで製作でき、近年の２波長マルチレーザ光源を搭載する光ピックアップに使用されている。光ビームは波長選択性回折格子２３０５により１本のメイン光ビームと２本のサブ光ビームに分岐され、その２本のサブ光ビームはＤＰＰや、差動非点収差方式（ＤＡＤ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ａｓｔｉｇｍａｔｉｃ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）の信号生成に利用される。なお、ＤＰＰやＤＡＤは公知技術であるため、ここでは説明を省略する。波長選択性回折格子２３０５を通過した光ビームはダイクロハーフミラー２３０６で反射した後、コリメートレンズ２３０７によって略平行な光ビームに変換される。コリメートレンズ２３０７を通過した光ビームは液晶収差補正素子２３０８に入射する。この液晶収差補正素子２３０８はＤＶＤの光ビームに対し所定方向のコマ収差を補正する機能を有する。また、ＣＤの光ビームに対しても補正量は異なるが、ＤＶＤと同様にコマ収差を補正することができるように電極パターンを設定している。液晶収差補正素子２３０８を通過した光ビームは広帯域１／４波長板２３０９に入射し円偏光に変換される。広帯域１／４波長板２３０９もＤＶＤとＣＤの光ビームの両方に１／４波長板として機能する光学素子である。広帯域１／４波長板２３０９を通過した光ビームは立上げミラー２３１０でＺ方向に反射しＤＶＤ／ＣＤ互換対物レンズ２３１１に入射し、情報記録媒体２３１８、ここではＤＶＤのデータ層に集光照射される。ＤＶＤ／ＣＤ互換対物レンズ２３１１とＢＤ対物レンズ１０８は破線で囲まれた領域２３０２内に配置された（図示しない）対物レンズアクチュエータに搭載されており、図のＹ方向とＺ方向への並進駆動およびＸ軸回りの回転駆動をさせることができる。
上記データ層で反射した光ビームは、ＤＶＤ／ＣＤ互換対物レンズ２３１１、立上げミラー２３１０、広帯域１／４波長板２３０９、液晶収差補正素子２３０８、コリメートレンズ２３０７、ダイクロハーフミラー２３０６、検出レンズ２３１２を進行し、ＤＶＤ／ＣＤ光検出器２３１３に到達する。光ビームにはダイクロハーフミラー２３０６を透過する際に非点収差が与えられ、フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）の検出に使用される。検出レンズ２３１２は非点収差の方向を任意の方向に回転させると同時にＤＶＤ／ＣＤ光検出器２３１３上での集光スポットの大きさを決める機能を持つ。ＤＶＤ／ＣＤ光検出器２３１３に導かれた光ビームは、ＤＶＤのデータ層に記録されている情報信号の検出と、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）およびフォーカス誤差信号（ＦＥＳ）などＤＶＤのデータ層に集光照射された集光スポットの位置制御信号の検出等に使用される。ここで、図２３の左側が情報記録媒体２３１８の内周方向に相当し、右側が情報記録媒体２３１８の外周方向に相当する。なお、ＤＶＤ／ＣＤ互換対物レンズ２３１１とＢＤ対物レンズ１０８の２個の対物レンズを情報記録媒体２３１８の半径方向（Ｙ方向）に並べて搭載しているが、光ピックアップを製作する際、情報記録媒体２３１８の半径方向と接線方向とでＤＶＤ／ＣＤ互換対物レンズ２３１１とＢＤ対物レンズ１０８の各々の最適チルト角度が異なる場合がある。この最適チルト角度のずれを補正するため、液晶収差補正素子２３０８が搭載されている。チルト角度のずれはコマ収差に相当するため、液晶収差補正素子２３０８は情報記録媒体２３１８の半径方向（Ｙ方向）と接線方向（Ｘ方向）のコマ収差を補正する機能を持つ。
【００３８】
次にＣＤの光学系について説明する。２波長マルチレーザ２３０３の（図示しない）ＣＤレーザチップから直線偏光のＣＤ光ビームが発散光として出射される。（図示しない）ＣＤレーザチップから出射した光ビームは広帯域１／２波長板２３０４に入射し、所定の方向の直線偏光に変換される。光ビームは次に波長選択性回折格子２３０５に入射し、前記回折角度θ１とは異なる回折角度θ２により１本のメイン光ビームと２本のサブ光ビームに分岐され、その２本のサブ光ビームはＤＰＰや、ＤＡＤの信号生成に利用される。波長選択性回折格子２３０５を通過した光ビームはダイクロハーフミラー２３０６を反射した後、コリメートレンズ２３０７によって略平行な光ビームに変換される。コリメートレンズ２３０７を進行した光ビームは液晶収差補正素子２３０８に入射する。液晶収差補正素子２３０８は、ＣＤの光ビームに対しても所定方向のコマ収差を補正する機能を持つ。液晶収差補正素子２３０８を通過した光ビームは広帯域１／４波長板２３０９に入射し円偏光に変換される。広帯域１／４波長板２３０９を通過した光ビームは立上げミラー２３１０でＺ方向に反射し、ＤＶＤ／ＣＤ互換対物レンズ２３１１に入射し、ＣＤのデータ層に集光照射される。
ＣＤのデータ層で反射した光ビームは、ＤＶＤ／ＣＤ互換対物レンズ２３１１、立上げミラー２３１０、広帯域１／４波長板２３０９、液晶収差補正素子２３０８、コリメートレンズ２３０７、ダイクロハーフミラー２３０６、検出レンズ２３１２を通過し、ＤＶＤ／ＣＤ光検出器２３１３に到達する。光ビームにはダイクロハーフミラー２３０６を透過する際、ＤＶＤと同様に非点収差が与えられ、フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）の検出に使用される。検出レンズ２３１２もＤＶＤの光ビームと同様にＣＤの光ビームの非点収差の方向を任意の方向に回転させると同時にＤＶＤ／ＣＤ光検出器２３１３での集光スポットの大きさを決める機能がある。ＤＶＤ／ＣＤ光検出器２３１３に導かれた光ビームはＣＤのデータ層に記録されている情報信号の検出と、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）およびフォーカス誤差信号（ＦＥＳ）などＣＤのデータ層に集光照射された集光スポットの位置制御信号の検出などに使用される。
２波長マルチレーザ２３０３のチップ活性層と水平な方向（θ//方向）と垂直な方向（θ⊥方向）の光強度分布中心付近にフロントモニタ１１１の受光面が配置されている。２３１７はＢＤレーザ光源１０１と２波長マルチレーザ２３０３の発光量を制御するためのレーザドライバＩＣを示している。２３１５は本実施例の光ヘッド
と（図示しない）ドライブの電気回路基板を電気的に接続するＦＰＣを示している。
以上のように２波長マルチレーザ２３０３を用い、上記光学部品を光ヘッド筐体２３１９に搭載することでＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの３媒体に対応した互換光ヘッドを提供することができる。光ヘッド筐体２３１９は２本のガイドシャフト２３１６によって支持されている。また、第１の対物レンズであるＤＶＤ／ＣＤ互換対物レンズ２３１１と第２の対物レンズであるＢＤ対物レンズ１０８を情報記録媒体２３１８の半径方向（Ｙ方向）に並べて配置し、ＤＶＤ/ＣＤ光学系とＢＤ光学系を同一の光ヘッド筐体２３１９内において、ＤＶＤ／ＣＤ互換対物レンズ２３１１とＢＤ対物レンズ１０８の中心を結ぶ軸線２３２０に対して同じ側のスペースに独立して設けた。このような構成にすることで各光学系の性能を確保することができ、更に光学系の組立、調整が容易になるという効果が得られる。なお、本実施例で示した３波長互換光ヘッドは、薄型タイプの光ヘッドを想定しており、ノートパソコン搭載の薄型ドライブ、ポータブルドライブ、光ディスクムービ−カメラ等の装置への搭載が期待できる。
【実施例７】
【００３９】
上記実施例１から実施例６までは本発明の光ヘッドに関する実施例を説明してきたが、ここでは上記光ヘッドを搭載した光情報再生装置または光情報記録再生装置の実施例について、図２４を用いて説明する。図２４は情報の記録および再生を行う情報記録再生装置２４０１の概略ブロック図を示している。２４０２は本発明の光ヘッドを示しており、この光ヘッド２４０２から検出された信号は信号処理回路内のサーボ信号生成回路２４０３および情報信号再生回路２４０４に送られる。サーボ信号生成回路２４０３では、光ヘッド２４０２より検出された信号から光ディスク媒体２４０５に適したフォーカス制御信号、トラッキング制御信号、球面収差検出信号が生成され、これらをもとに対物レンズアクチュエータ駆動回路２４０６を経て光ヘッド２４０２内の（図示しない）対物レンズアクチュエータを駆動し、対物レンズ２４０７の位置制御を行う。また、上記サーボ信号生成回路２４０３では上記光ヘッド２４０２より球面収差検出信号が生成され、この信号をもとに球面収差補正駆動回路２４０８を経て光ヘッド２４０２内の（図示しない）球面収差補正光学系の補正レンズを駆動する。また、情報信号再生回路２４０４では光ヘッド２４０２から検出された信号から光ディスク媒体２４０５に記録された情報信号が再生され、その情報信号は情報信号出力端子２４０９へ出力される。なお、サーボ信号生成回路２４０３および、情報信号再生回路２４０４で得られた信号の一部はシステム制御回路２４１０に送られる。システム制御回路２４１０からはレーザ駆動用記録信号が送られ、レーザ光源点灯回路２４１１を駆動させて（図示しない）フロントモニタを用いて発光量の制御を行い、光ヘッド２４０２を介して、光ディスク媒体２４０５に記録信号を記録する。なお、このシステム制御回路２４１０にはアクセス制御回路２４１２とスピンドルモータ駆動回路２４１３が接続されており、それぞれ、光ヘッド２４０２のアクセス方向位置制御や光ディスク２４０５のスピンドルモータ２４１４の回転制御が行われる。なお、上記情報記録再生装置２４０１をユーザが制御する場合、ユーザ入力処理回路２４１５にユーザが指示することによって制御を行う。その際、情報記録再生装置の処理状態等の表示は表示処理回路２４１６によって行われる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施例１において、ＢＤ用光ヘッドの概略を示す上面図、ＢＤ光検出器１０９の受光部１１２の受光面パターンおよび光ビーム多分割素子１０４の格子分割パターンを示す図。
【図２】実施例１において、光ビーム多分割素子１０４により複数に回折された光ビームがＢＤ光検出器１０９の受光部１１２に形成する光ビームについて説明する図。
【図３】実施例１において、受光面に形成された光ビームのデフォーカス特性について説明する図およびグラフ。
【図４】実施例１において、光ビーム多分割素子１０４の格子面Ａ1、格子面Ｅ1により回折された光ビームについて、受光面３０１のサイズ３１０を設定した場合、デフォーカス量と受光面３０１での受光強度を計算した例を示すグラフ。
【図５】実施例１において、ＢＤ光検出器１０９の受光部１１２の受光面パターンを示す図。
【図６】実施例１において、情報記録媒体の記録層に集光された光ビームが合焦点状態からデフォーカスした場合、光検出器の各受光面に照射される光ビームの変化を計算し模式的に示した図。
【図７】実施例１において、フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）を検出する第４の受光面５０６について説明する図およびグラフ。
【図８】実施例１において、光ビーム多分割素子１０４について説明する図。
【図９】実施例１において、光ビーム多分割素子１０４の各格子面に表１に記載の格子角度をもつ（二点鎖線で示す）格子溝９０１を記載した模式図。
【図１０】実施例１において、目的以外の層であるＬ1層から反射して光検出器１１９の受光部１１２に照射される不要光の分布を計算した例を示す図。
【図１１】実施例１において、目的以外の層であるＬ０層から反射して光検出器１１９の受光部１１２に照射される不要光の分布を計算した例を示す図。
【図１２】実施例２において、ＢＤ用光ヘッドの概略を示す上面図。
【図１３】実施例２において、復路系倍率と受光面での光強度が平坦な範囲３０９を計算した例を示す図およびグラフ。
【図１４】実施例２において、復路系倍率とフォーカス誤差信号（ＦＥＳ）の検出範囲７０６の関係を計算した例を示すグラフ。
【図１５】実施例２において、集光レンズ１２０２の焦点距離と復路系倍率、検出レンズ系（１０６、１０５、１２０１）の合成焦点距離の関係を計算した例を示すグラフ。
【図１６】実施例３において、ＢＤ光検出器１０９の受光部１１２の受光面パターンを示す図。
【図１７】実施例３において、目的以外の層であるＬ1層から反射して光検出器１１９の受光部１１２に照射される不要光の分布を計算した例を示す図。
【図１８】実施例３において、目的以外の層であるＬ０層から反射して光検出器１１９の受光部１１２に照射される不要光の分布を計算した例を示す図。
【図１９】実施例４において、光ビーム多分割素子１９０１に形成された格子パターンを示す図。
【図２０】実施例４において、目的以外の層であるＬ1層から反射して光検出器１１９の受光部１１２に照射される不要光の分布を計算した例を示す図。
【図２１】実施例４において、目的以外の層であるＬ０層から反射して光検出器１１９の受光部１１２に照射される不要光の分布を計算した例を示す図。
【図２２】実施例５において、光ビーム多分割素子の格子パターン形状を変形した例を示す図。
【図２３】実施例６において、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤに対応した３波長互換光ヘッドを示す上面図。
【図２４】実施例７において、上記光ヘッドを搭載した光情報再生装置または光情報記録再生装置を示す概略ブロック図。
【符号の説明】
【００４１】
１０１  ＢＤレーザ光源    
【００４２】
１０４  光ビーム多分割素子
１０９  ＢＤ光検出器      
１１２  ＢＤ光検出器１０９の受光部
１１４  光ビーム多分割素子１０４の位置における光ビームの直径
５０１  受光部１１２において、情報記録媒体の半径方向に対応しかつほぼ平行な第1の仮想中心線
５０２  受光部１１２において、上記第1の仮想中心線と直交する第２の仮想中心線
５０３  受光部１１２における第１の受光面
５０４  受光部１１２における第２の受光面
５０５  受光部１１２における第３の受光面
５０６  受光部１１２における第４の受光面
５０７  受光部１１２における第５の受光面
５０９  合焦点時に各受光面に照射される光ビーム
８０１  光ビーム多分割素子１０４において、２つのプッシュプル領域を横切る線にほぼ平行な第１の線分
８０２  光ビーム多分割素子１０４において、上記第１の線分と直交する第２の線分
１００３  目的以外の層であるＬ1層から反射して光検出器１１９の受光部１１２に照射される不要光
１００６  対物レンズ１０８がトラッキング移動した際、目的以外の層であるＬ1層から反射して光検出器１１９の受光部１１２に照射される不要光
１１０３  目的以外の層であるＬ０層から反射して光検出器１１９の受光部１１２に照射される不要光
１１０６  対物レンズ１０８がトラッキング移動した際、目的以外の層であるＬ1層から反射して光検出器１１９の受光部１１２に照射される不要光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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