(57)【要約】【課題】大型化及び高コスト化を招くことなく、光記録媒体の厚さ方向における複数の記録位置に同時に光束を照射するとともに、複数の記録位置でそれぞれ反射された複数の反射光を個別に検出する。【解決手段】単一の多波長光源を有する光出力装置１１０、光出力装置１１０からの光束に含まれる光ディスク１５の複数の記録層に対応する複数の光成分を個別に変調することができる変調光学系１２０、変調光学系１２０からの光束の発散度を波長に応じて変更する色収差レンズ１３１、色収差レンズ１３１を介した光束を光ディスク１５に集光する対物レンズ１４１、及び光ディスク１５からの戻り光束に含まれる光ディスク１５の複数の記録層で反射した各光成分をそれぞれ分離し、個別に検出する検出系１７０を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さ方向に複数の記録位置を有する光記録媒体に光束を照射し、前記光記録媒体からの戻り光束を受光する光学ヘッドであって、
光源と；
前記光源からの光束が前記光記録媒体の厚さ方向における複数の記録位置が含まれる領域を照射するように、前記光源からの光束を前記光記録媒体に導くとともに、前記光記録媒体からの戻り光束に含まれる前記複数の記録位置で反射した各光成分をそれぞれ分離して、所定の受光位置まで導く光学系と；
前記受光位置に配置され、前記複数の光成分を個別に受光する複数の受光領域を有する光検出器と；を備える光学ヘッド。
【請求項２】
前記光源は、互いに波長が異なる複数の光成分を含む光束を射出する光源であることを特徴とする請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項３】
前記光学系は、
前記光源から前記光記録媒体に向かう光束の光路上に配置され、前記複数の光成分の光強度を略同一にする波長フィルタを、更に備えることを特徴とする請求項２に記載の光学ヘッド。
【請求項４】
前記互いに波長が異なる複数の光成分は、前記光記録媒体の厚さ方向における複数の記録位置にそれぞれ対応し、
前記光学系は、
前記光源からの光束の進行方向を波長に応じて変更する第１の波長分散素子と、
前記波長分散素子を介した光束に含まれる前記複数の光成分の光強度を連続的あるいは離散的に変調する空間光変調素子と、
前記空間光変調素子を介した光束を前記光記録媒体に集光する色収差を持つ対物レンズと、
前記光記録媒体からの戻り光束の光路上に配置され、前記戻り光束の進行方向を波長に応じて変更する第２の波長分散素子と、を含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の光学ヘッド。
【請求項５】
前記互いに波長が異なる複数の光成分は、前記光記録媒体の厚さ方向における複数の記録位置にそれぞれ対応し、
前記光学系は、
前記光源からの光束の進行方向を波長に応じて変更する第１の波長分散素子と、
前記波長分散素子を介した光束に含まれる前記複数の光成分の光強度を連続的あるいは離散的に変調する空間光変調素子と、
前記空間光変調素子を介した光束の発散度を波長に応じて変更する色収差レンズと、
前記色収差レンズを介した光束を前記光記録媒体に集光する対物レンズと、
前記光記録媒体からの戻り光束の光路上に配置され、前記戻り光束の進行方向を波長に応じて変更する第２の波長分散素子と、を含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の光学ヘッド。
【請求項６】
前記互いに波長が異なる複数の光成分は、前記光記録媒体の厚さ方向における複数の記録位置にそれぞれ対応し、
前記光学系は、
前記光源からの光束の進行方向を波長に応じて変更する第１の波長分散素子と、
前記波長分散素子を介した光束に含まれる前記複数の光成分の光強度を連続的あるいは離散的に変調する空間光変調素子と、
前記空間光変調素子を介した光束の発散度を波長に応じて変更する第２の波長分散素子と、
前記第２の波長分散素子を介した光束を前記光記録媒体に集光する対物レンズと、
前記光記録媒体からの戻り光束の光路上に配置され、前記戻り光束の進行方向を波長に応じて変更する第３の波長分散素子と、を含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の光学ヘッド。
【請求項７】
前記互いに波長が異なる複数の光成分は、前記光記録媒体の厚さ方向における複数の記録位置にそれぞれ対応し、
前記光学系は、
前記光源からの光束の進行方向及び発散度を波長に応じて変更する第１の波長分散素子と、
前記波長分散素子を介した光束に含まれる前記複数の光成分の光強度を連続的あるいは離散的に変調する空間光変調素子と、
前記空間光変調素子を介した光束を前記光記録媒体に集光する対物レンズと、
前記光記録媒体からの戻り光束の光路上に配置され、前記戻り光束の進行方向を波長に応じて変更する第２の波長分散素子と、を含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の光学ヘッド。
【請求項８】
前記光源から射出される光束は、前記光記録媒体の厚さ方向における複数の記録位置に対応する複数の照射光成分を含み、
前記光学系は、
前記光源から前記光記録媒体に向かう光束の光路と前記光記録媒体からの戻り光束の光路の共通光路上に配置され、前記複数の照射光成分に連続的あるいは離散的な波面収差を付与する空間光変調素子と、
前記空間光変調素子を介した前記光源からの光束を前記光記録媒体に集光する対物レンズと、
前記空間光変調素子を介した前記光記録媒体からの戻り光束の光路上に配置され、前記戻り光束に含まれる前記複数の記録位置で反射した反射光成分がそれぞれ入射し、互いに異なる方向に射出する複数の部分領域を有する分離光学素子と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項９】
前記光源から射出される光束は、前記光記録媒体の厚さ方向における複数の記録位置に対応する複数の照射光成分を含み、
前記光学系は、
前記光源から前記光記録媒体に向かう光束の光路と前記光記録媒体からの戻り光束の光路の共通光路上に配置され、前記複数の照射光成分の光強度を連続的あるいは離散的に変調する空間光変調素子と、
前記空間光変調素子を介した前記光源からの光束を前記光記録媒体に集光するアキシコンレンズと、
前記空間光変調素子を介した前記光記録媒体からの戻り光束の光路上に配置され、前記戻り光束に含まれる前記複数の記録位置で反射した反射光成分がそれぞれ入射し、互いに異なる方向に射出する複数の部分領域を有する分離光学素子と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項１０】
前記光源から射出される光束は、前記光記録媒体の厚さ方向における複数の記録位置に対応する複数の照射光成分を含み、
前記光学系は、
前記光源から前記光記録媒体に向かう光束の光路と前記光記録媒体からの戻り光束の光路の共通光路上に配置され、前記複数の照射光成分に連続的あるいは離散的な波面収差を付与する空間光変調素子と、
前記空間光変調素子を介した前記光源からの光束を前記光記録媒体に集光する対物レンズと、
前記光源から前記光記録媒体に向かう光束の光路上に配置され、前記光源から射出された光束の一部を参照光として反射する参照ミラーと、
前記参照ミラーで反射された参照光と前記空間光変調素子を介した前記光記録媒体からの戻り光束とを合波し、多波長干渉縞が発生した干渉光束を生成する合波光学素子と、
前記干渉光束を波長成分毎に分離する分離光学素子と、を含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の光学ヘッド。
【請求項１１】
前記光源から射出される光束は、前記光記録媒体の厚さ方向における複数の記録位置に対応する複数の照射光成分を含み、
前記光学系は、
前記光源から前記光記録媒体に向かう光束の光路と前記光記録媒体からの戻り光束の光路の共通光路上に配置され、前記複数の照射光成分の光強度を連続的あるいは離散的に変調する空間光変調素子と、
前記空間光変調素子を介した前記光源からの光束を前記光記録媒体に集光するアキシコンレンズと、
前記光源から前記光記録媒体に向かう光束の光路上に配置され、前記光源から射出された光束の一部を参照光として反射する参照ミラーと、
前記参照ミラーで反射された参照光と前記空間光変調素子を介した前記光記録媒体からの戻り光束とを合波し、多波長干渉縞が発生した干渉光束を生成する合波光学素子と、
前記干渉光束を波長成分毎に分離する分離光学素子と、を含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の光学ヘッド。
【請求項１２】
前記光源から射出される光束は、前記光記録媒体の厚さ方向における複数の記録位置に対応する複数の照射光成分を含み、
前記光学系は、
前記光源から前記光記録媒体に向かう光束の光路と前記光記録媒体からの戻り光束の光路の共通光路上に配置され、前記複数の照射光成分に連続的あるいは離散的な波面収差を付与する空間光変調素子と、
前記空間光変調素子を介した前記光源からの光束を前記光記録媒体に集光する対物レンズと、
前記光記録媒体の表面で反射された参照光と前記空間光変調素子を介した前記複数の記録位置からの戻り光束とを合波し、多波長干渉縞が発生した干渉光束を生成する合波光学素子と、
前記干渉光束を波長成分毎に分離する分離光学素子と、を含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の光学ヘッド。
【請求項１３】
前記光源から射出される光束は、前記光記録媒体の厚さ方向における複数の記録位置に対応する複数の照射光成分を含み、
前記光学系は、
前記光源から前記光記録媒体に向かう光束の光路と前記光記録媒体からの戻り光束の光路の共通光路上に配置され、前記複数の照射光成分の光強度を連続的あるいは離散的に変調する空間光変調素子と、
前記空間光変調素子を介した前記光源からの光束を前記光記録媒体に集光するアキシコンレンズと、
前記光記録媒体の表面で反射された参照光と前記空間光変調素子を介した前記複数の記録位置からの戻り光束とを合波し、多波長干渉縞が発生した干渉光束を生成する合波光学素子と、
前記干渉光束を波長成分毎に分離する分離光学素子と、を含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の光学ヘッド。
【請求項１４】
前記光学系は、前記分離光学素子を介した光束をフーリエ変換するフーリエ変換光学系を、更に含むことを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の光学ヘッド。
【請求項１５】
厚さ方向に複数の記録位置を有する光記録媒体に対して、情報の記録、再生、及び消去のうち少なくとも再生を行なう光ディスク装置であって、
請求項１〜９、１４のいずれか一項に記載の光学ヘッドと；
前記光学ヘッドの光検出器の出力信号を用いて情報の再生を行う処理装置と；を備える光ディスク装置。
【請求項１６】
厚さ方向に複数の記録位置を有する光記録媒体に対して、情報の記録、再生、及び消去のうち少なくとも再生を行なう光ディスク装置であって、
請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の光学ヘッドと；
前記光学ヘッドの光検出器の出力信号をフーリエ変換するフーリエ変換処理回路と；
前記フーリエ変換処理回路の処理結果を用いて情報の再生を行う処理装置と；を備える光ディスク装置。
【請求項１７】
厚さ方向に複数の記録位置を有する光記録媒体にアクセス可能な情報処理装置であって、
請求項１５又は１６に記載の光ディスク装置と；
前記光ディスク装置を制御する主制御装置と；を備える情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学ヘッド、光ディスク装置及び情報処理装置に係り、さらに詳しくは、厚さ方向に複数の記録位置を有する光記録媒体に光束を照射し、前記光記録媒体からの戻り光束を受光する光学ヘッド、厚さ方向に複数の記録位置を有する光記録媒体に対して、情報の記録、再生、及び消去のうち少なくとも再生を行なう光ディスク装置、及び該光ディスク装置を備える情報処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタル技術の進歩及びデータ圧縮技術の向上に伴い、音楽、映画、写真及びコンピュータソフトなどの情報（以下「コンテンツ」ともいう）を記録するための情報記録媒体（メディア）として、ＣＤ（compact disc）やＤＶＤ（digital versatile disc）などの光ディスクが注目されるようになり、その低価格化とともに、光ディスクを情報記録の対象媒体とする光ディスク装置が普及するようになった。
【０００３】
光ディスク装置では、光ディスクのスパイラル状又は同心円状のトラックが形成された記録層にレーザ光の微小スポットを形成することにより情報の記録を行い、記録層からの反射光に基づいて情報の再生などを行っている。この光ディスク装置には、光ディスクにレーザ光を照射するとともに、光ディスクからの反射光（戻り光）を受光するために、光ピックアップ装置が設けられている。
【０００４】
ところで、コンテンツの情報量は、年々増加する傾向にあり、光ディスクの記録容量の更なる増加が期待されている。
【０００５】
また、光ディスクの記録容量を増加させる手段として、近年、いわゆるホログラム方式が注目されているが、記録材料の信頼性や光学系における再現性が十分ではなく、原理的な観点から実用化を危ぶむ意見がある。一方、他の有望な手段として、数１０層程度の複数の記録層を重ね合わせた、いわゆる３次元多層方式の開発がなされている。この３次元多層方式では、記録材料として蛍光材料や２光子吸収材料を用い、透過率や層間クロストークを改善させた例が多数発表されているが、ホログラム方式と比較すると、記録速度、及び再生速度の遅いのが最大の欠点である。
【０００６】
特許文献１には、光波長に応じて波長分散をもつ材料により構成され、多波長光源からの複数の光波長の光を同時もしくは時間分別の形態で受光可能となし、その各波長光に対応する記録媒体の光記録層に、当該波長光の焦点をそれぞれ独立して結ばせるようになした多波長書込み型光学素子が開示されている。この多波長書込み型光学素子は、互いに波長の異なる複数の光源からの光束を、光記録媒体の複数の光記録層にそれぞれ集光させる光学素子である。
【０００７】
特許文献２には、同一平面上に配置され、同一波長の光ビームを出射する複数の光源と、これら光源より出射された前記光ビームを集光する対物レンズと、前記光源と前記対物レンズとの間に配置され、前記光ビームがそれぞれに対応する記録層にフォーカスするように光路長を変換する光路長変換手段とを有する情報記録・再生装置が開示されている。
【０００８】
非特許文献１には、複数光源からの光束を、対物レンズと多重露光された体積ホログラムを用いて多層光記録媒体の異なった光記録層へ集光させるデバイスが開示されている。
【０００９】
特許文献３には、波数ドメイン反射率計を使用した多重層の共焦干渉顕微鏡が開示されている。この共焦干渉顕微鏡によると、対象の内部及び／又は対象上にある情報担持領域の焦合画像は、広帯域点光源からブロープビーム及び参照ビームを発生し、参照ビームに反対称特性を生成し、プローブビームを領域内のラインに合焦されたビームに転換し、及び、焦合戻りブロープビームに反対称特性を発生させることによって、対象の情報領域における誤差を減少させるように焦点外画像から識別される。
【００１０】
なお、単一の多波長光源を用いたものとして、特許文献４には、レーザ光源から出射されたレーザ光を被加工材料に照射して加工するレーザ加工装置が開示されている。このレーザ加工装置は、波長分布選択手段と照射位置調整手段とを備え、前記波長分布選択手段はレーザ光源から入射されたレーザ光から被加工材料に照射する波長を選択して前記照射位置調整手段へ出射し、前記照射位置調整手段は入射されたレーザ光を波長ごとに異なる焦点距離で集光して被加工材料に照射する。
【００１１】
また、ある種の球面収差を利用したものとして、特許文献５には、開口面から凹状の光波面をもつ球面波を放射する光学系と、該光学系の開口面の前面付近に、上記球面波を光波面の周辺にいく程曲率が小さくなるように光波面を歪ませる補正光学系とからなる非回折光ビーム発生装置が開示されている。
【００１２】
また、アキシコンレンズを用いたものとして、特許文献６には、半導体レーザダイオードから出射したレーザ光をコリメータレンズによりコリメート化し、ビームスプリッタによりその向きを変えた後、アキシコンを通過させることにより、記録，消去，再生時に光ディスク等の記録媒体の記録面が変動する範囲よりも十分焦点深度の深い光ビームを光ディスク等に照射することで、焦点合わせのための特別な機械的機構を省略し得る光学ヘッドが開示されている。
【００１３】
そして、フォトニック結晶を用いたものとして、特許文献７には、光記録媒体に対して、複数の波長を用いて情報の書込み、読出しを行う波長多重光記録ヘッドが開示されている。この波長多重光記録ヘッドでは、光分波素子としてフォトニック結晶が用いられている。
【００１４】
【特許文献１】特開昭６３−１１３９４７号公報
【特許文献２】特許第２９８８７３２号公報
【特許文献３】特表２００２−５３９４９４号公報
【特許文献４】特開２００５−２１１９０９号公報
【特許文献５】特許第２７５９６３５号公報
【特許文献６】特開平１１−４５４５６号公報
【特許文献７】特開２００２−３０４７６０号公報
【非特許文献１】Ｌｅｅ，Ｓ．Ｃ．、Ｙ．Ｋａｗａｔａ  「Ｖｏｌｕｍｅ  ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ  ｄｅｖｉｃｅ  ｆｏｒ  ｔｈｅｓｐｈｅｒｉｃａｌ  ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ  ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｔｈｅ  ｐａｒａｌｌｅｌ  ｄａｔａ  ａｃｃｅｓｓ  ｉｎ  ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｍｅｍｏｒｙ」Ｆｒ−ＰＤ−１５  ＩＳＯＭ２０００
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
特許文献１に開示されている多波長書込み型光学素子では、互いの波長が大きく異なる複数の光スポットを用いて各光記録層に対する記録及び再生を行っているため、光記録層毎に波長に応じた記録材料を用いる必要があった。しかしながら、蛍光材料や２光子吸収材料は、反応する波長範囲が狭いため、特許文献１に開示されている多波長書込み型光学素子を用いる場合に、光記録層の数を数１０層程度とすることは事実上不可能であった。また、記録層毎に記録材料を異なるものとすると、光ディスクの製造コストが高くなり、実用的ではない。さらに、特許文献１に開示されている多波長書込み型光学素子は、複数の光源、及び各光源から射出された光束を合波するダイクロイックミラーあるいはハーフミラーを備えているため、装置が大型化したり、光利用効率が低下するという不都合があった。
【００１６】
特許文献２に開示されている情報記録・再生装置では、光源が同一平面上に配置されていると、光軸外の光源からの光束に対して、レンズ系で波面収差（コマ収差）が発生するため、記録層で回折限界の光スポットを得るのは困難であった。また、特許文献２に開示されている情報記録・再生装置では、コリメートレンズからの光束がある角度を持って射出されるため、対物レンズに取り込まれる光量が光源毎に異なり、光利用効率が低下するという不都合があった。さらに、特許文献２に開示されている情報記録・再生装置は、複数の光源を有しているため、装置が大型化するという不都合があった。
【００１７】
非特許文献１に開示されているデバイスでは、体積ホログラムは、多重露光するほど回折効率が低下するので、スポット数を増やすと、得られる盤面パワーが低下するという不都合があった。また、非特許文献１に開示されているデバイスでは、複数の光源を光軸に垂直な面上に配置した構成にすると、コリメートレンズからの光束がある角度を持って射出されるため、対物レンズに取り込まれる光量や光量分布が光源毎に異なり、光利用効率の低下やスポット形状の非対称性が生じる。さらに、非特許文献１に開示されているデバイスは、複数の光源を有しているため、装置が大型化するという不都合があった。
【００１８】
特許文献３に開示されている共焦干渉顕微鏡では、白色干渉計やフーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィを光ディスクに応用したものであるが、焦点以外の領域ではスポット径が広がるため面領域の記録密度や再生分解能が低いという不都合があった。
【００１９】
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、大型化及び高コスト化を招くことなく、光記録媒体の厚さ方向における複数の記録位置に同時に光束を照射するとともに、複数の記録位置でそれぞれ反射された複数の反射光を個別に検出することができる光学ヘッドを提供することにある。
【００２０】
また、本発明の第２の目的は、大型化及び高コスト化を招くことなく、光記録媒体の厚さ方向における複数の記録位置に同時にアクセスすることができる光ディスク装置を提供することにある。
【００２１】
また、本発明の第３の目的は、大型化及び高コスト化を招くことなく、厚さ方向に複数の記録位置を有する光記録媒体に対するアクセス速度を向上させることができる情報処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は、第１の観点からすると、厚さ方向に複数の記録位置を有する光記録媒体に光束を照射し、前記光記録媒体からの戻り光束を受光する光学ヘッドであって、光源と；前記光源からの光束が前記光記録媒体の厚さ方向における複数の記録位置が含まれる領域を照射するように、前記光源からの光束を前記光記録媒体に導くとともに、前記光記録媒体からの戻り光束に含まれる前記複数の記録位置で反射した各光成分をそれぞれ分離して、所定の受光位置まで導く光学系と；前記受光位置に配置され、前記複数の光成分を個別に受光する複数の受光領域を有する光検出器と；を備える光学ヘッドである。
【００２３】
これによれば、光源からの光束は、光学系によって、光記録媒体の厚さ方向における複数の記録位置が含まれる領域を照射するように、光記録媒体に導かれる。そして、光記録媒体からの戻り光束は、光学系によって、その戻り光束に含まれる複数の記録位置で反射した各光成分がそれぞれ分離され、所定の受光位置まで導かれる。従って、大型化及び高コスト化を招くことなく、光記録媒体の厚さ方向における複数の記録位置に同時に光束を照射するとともに、複数の記録位置でそれぞれ反射された複数の反射光を個別に検出することが可能となる。
【００２４】
本発明は、第２の観点からすると、厚さ方向に複数の記録位置を有する光記録媒体に対して、情報の記録、再生、及び消去のうち少なくとも再生を行なう光ディスク装置であって、本発明の光学ヘッドと；前記光学ヘッドの光検出器の出力信号を用いて情報の再生を行う処理装置と；を備える第１の光ディスク装置である。
【００２５】
これによれば、本発明の光学ヘッドを備えているため、大型化及び高コスト化を招くことなく、光記録媒体の厚さ方向における複数の記録位置に同時にアクセスすることが可能となる。
【００２６】
本発明は、第３の観点からすると、厚さ方向に複数の記録位置を有する光記録媒体に対して、情報の記録、再生、及び消去のうち少なくとも再生を行なう光ディスク装置であって、本発明の光学ヘッドと；前記光学ヘッドの光検出器の出力信号をフーリエ変換するフーリエ変換処理回路と；前記フーリエ変換処理回路の処理結果を用いて情報の再生を行う処理装置と；を備える第２の光ディスク装置である。
【００２７】
これによれば、本発明の光学ヘッドを備えているため、大型化及び高コスト化を招くことなく、光記録媒体の厚さ方向における複数の記録位置に同時にアクセスすることが可能となる。
【００２８】
本発明は、第４の観点からすると、厚さ方向に複数の記録位置を有する光記録媒体にアクセス可能な情報処理装置であって、本発明の光ディスク装置と；前記光ディスク装置を制御する主制御装置と；を備える情報処理装置である。
【００２９】
これによれば、本発明の光ディスク装置を備えているため、大型化及び高コスト化を招くことなく、厚さ方向に複数の記録位置を有する光記録媒体に対するアクセス速度を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
《光ディスク装置》
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を図１〜図１０に基づいて説明する。図１には、本発明の第１の実施形態に係る光ディスク装置２０の概略構成が示されている。
【００３１】
この光ディスク装置２０は、光ディスク１５を回転駆動するためのスピンドルモータ２２、光ピックアップ装置２３、該光ピックアップ装置２３をシーク方向に駆動するためのシークモータ２１、レーザ制御回路２４、エンコーダ２５、駆動制御回路２６、再生信号処理回路２８、電圧制御回路２９、バッファＲＡＭ３４、バッファマネージャ３７、インターフェース３８、フラッシュメモリ３９、ＣＰＵ４０及びＲＡＭ４１などを備えている。なお、図１における矢印は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表すものではない。
【００３２】
ここでは、光ディスク１５は、一例として３つの記録層を有する３層ディスクであり、レーザ光の入射側から順に、第１記録層（Ｌ１とする）、第２記録層（Ｌ２とする）、第３記録層（Ｌ３とする）を有しているものとする。
【００３３】
光ピックアップ装置２３は、光ディスク１５に光束を照射するとともに、光ディスク１５の各記録層で反射された反射光を戻り光束として受光することができる光ピックアップ装置である。
【００３４】
この光ピックアップ装置２３は、一例として図２に示されるように、光出力装置１１０、変調光学系１２０、ビームスプリッタ１６１、色収差レンズ１３１、対物レンズ１４１、検出系１７０、及び対物レンズ１４１を駆動するための不図示の駆動系などを備えている。
【００３５】
光出力装置１１０は、光源１１１とコリメートレンズ１１２を有している。
【００３６】
光源１１１は、射出される光束が数ｎｍから１０数ｎｍ程度までの複数の波長を持ついわゆる多波長光源である。ここでは、一例として図３に示されるように、光源１１１は、波長スペクトルが、波長λ１、波長λ２、及び波長λ３でピークを持つ多波長光源であるものとする。なお、以下では、便宜上、波長λ１が含まれるピークをピーク１、波長λ２が含まれるピークをピーク２、波長λ３が含まれるピークをピーク３という。そして、光強度が所定の値（図３ではＳ）のときのピーク１の波長幅をｗ１、ピーク２の波長幅をｗ２、ピーク３の波長幅をｗ３とする。また、本明細書では、光源１１１から射出される光束の最大強度射出方向をＺ軸の＋方向とし、Ｚ軸方向に垂直な面内における互いに直交する２つの方向をＸ軸方向及びＹ軸方向として説明する。
【００３７】
また、ここでは、一例として、波長λ１の光成分を第１記録層Ｌ１に対応させ、波長λ２の光成分を第２記録層Ｌ２に対応させ、波長λ３の光成分を第３記録層Ｌ３に対応させるものとする。なお、図２には、主として波長λ１の光成分の光路が図示されている。
【００３８】
コリメートレンズ１１２は、光源１１１の＋Ｚ側に配置され、光源１１１から射出された光束を略平行光とする。
【００３９】
変調光学系１２０は、コリメートレンズ１１２の＋Ｚ側に配置されている。この変調光学系１２０は、光出力装置１１０から出力される光束を光ディスク１５の複数の記録層に対応する複数の光成分毎に個別に変調することができる。ここでは、変調光学系１２０は、２個のレンズ（１２１、１２７）、４個の波長分散素子（１２２、１２３、１２４、１２５）、及び空間光変調素子１２６を有している。
【００４０】
レンズ１２１は、コリメートレンズ１１２の＋Ｚ側に配置され、コリメートレンズ１１２を介した光束を収束光とする。
【００４１】
各波長分散素子は、いずれも同じ光学特性を有する反射型の回折素子である。波長分散素子１２２は、レンズ１２１の＋Ｚ側に配置され、レンズ１２１を介した光束を＋Ｙ方向に回折する。波長分散素子１２３は、波長分散素子１２２の＋Ｙ側に配置され、波長分散素子１２２を介した光束を＋Ｚ方向に回折する。
【００４２】
波長分散素子１２３からの光束に含まれる波長λ１の光成分（以下では、便宜上「λ１光」ともいう）の集光位置（Ｐ１とする）と、波長λ２の光成分（以下では、便宜上「λ２光」ともいう）の集光位置（Ｐ２とする）と、波長λ３の光成分（以下では、便宜上「λ３光」ともいう）の集光位置（Ｐ３とする）は、Ｙ軸方向に関して互いに異なっている（図２参照）。
【００４３】
空間光変調素子１２６は、波長分散素子１２３の＋Ｚ側に配置されている。この空間光変調素子１２６は、一例として図４に示されるように、帯状の複数の透明電極（１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃ、・・・）を有する液晶素子である。
【００４４】
空間光変調素子１２６の各透明電極には、電圧制御回路２９から個別に電圧が印加される。そして、空間光変調素子１２６における各透明電極に対応する帯状の領域は、印加電圧に応じて透過率が変化する。以下では、透明電極１２６ａに対応する帯状の領域を領域１２６Ａ、透明電極１２６ｂに対応する帯状の領域を領域１２６Ｂ、透明電極１２６ｃに対応する帯状の領域を領域１２６Ｃという。
【００４５】
そして、領域１２６Ａに集光位置Ｐ１が含まれ、領域１２６Ｂに集光位置Ｐ２が含まれ、領域１２６Ｃに集光位置Ｐ３が含まれるように設定されている。
【００４６】
従って、透明電極１２６ａへの印加電圧によってλ１光の光強度が変化し、透明電極１２６ｂへの印加電圧によってλ２光の光強度が変化し、透明電極１２６ｃへの印加電圧によってλ３光の光強度が変化する。このように、空間光変調素子１２６では、波長分散素子１２３からの光束に含まれる光ディスク１５の複数の記録層に対応する複数の光成分を個別に変調することができる。
【００４７】
波長分散素子１２４は、空間光変調素子１２６の＋Ｚ側に配置され、空間光変調素子１２６を介した光束を−Ｙ方向に回折する。波長分散素子１２５は、波長分散素子１２４の−Ｙ側に配置され、波長分散素子１２４を介した光束を＋Ｚ方向に回折する。
【００４８】
レンズ１２７は、波長分散素子１２５の＋Ｚ側に配置され、波長分散素子１２５を介した光束を略平行光とする。
【００４９】
ビームスプリッタ１６１は、レンズ１２７の＋Ｚ側に配置され、レンズ１２７からの光束の大部分をそのまま透過させるとともに、光ディスク１５からの戻り光束を−Ｙ方向に分岐する。
【００５０】
色収差レンズ１３１は、一例として図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示されるように、互いに波長分散特性が異なる２枚のレンズ（１３１ａ、１３１ｂ）で構成されている。
【００５１】
この色収差レンズ１３１は、入射光の波長に応じてその発散度を変更する。なお、本明細書では、「発散度」は、光束が発散するときの発散の程度だけでなく、光束が収束するときの収束の程度も含むものとする。ここでは、色収差レンズ１３１は、λ１光の発散度を変更して収束光とし（図５（Ａ）参照）、λ３光の発散度を変更してを発散光とする（図５（Ｃ）参照）。また、色収差レンズ１３１は、λ２光をそのまま略平行光状態で透過させる（図５（Ｂ）参照）。
【００５２】
対物レンズ１４１は、色収差レンズ１３１の＋Ｚ側に配置され、色収差レンズ１３１を介した光束を集光する。対物レンズ１４１には、収束光、略平行光、及び発散光が入射するため、対物レンズ１４１を介した光束は、光ディスク１５の厚さ方向に関する位置が互いに異なる複数の位置に集光する。以下では、便宜上、光ディスク１５の厚さ方向に関する位置が互いに異なる複数の位置に集光した光束を「線状スポットＬＳ」ともいう。
【００５３】
ここでは、一例として図６に示されるように、フォーカス制御が適切に行われると、線状スポットＬＳにおけるλ１光の集光位置Ｓ１が第１記録層Ｌ１の近傍、λ２光の集光位置Ｓ２が第２記録層Ｌ２の近傍、λ３光の集光位置Ｓ３が第３記録層Ｌ３の近傍となるように設定されている。
【００５４】
また、一例として図７に示されるように、線状スポットＬＳにおける前記波長幅ｗ１に対応する長さをΔ１、前記波長幅ｗ２に対応する長さをΔ２、前記波長幅ｗ３に対応する長さをΔ３とすると、Δ１、Δ２及びΔ３が、光ディスク１５における記録層間隔の最大許容誤差（数％）よりも大きくなるように設定されている。これにより、従来と異なり、記録層毎にフォーカス制御を行う必要がなく、いずれか１つの記録層のみに対してフォーカス制御を行えば良いこととなる。
【００５５】
図２に戻り、検出系１７０は、ビームスプリッタ１６１の−Ｙ側に配置されている。この検出系１７０は、集光レンズ１７１、波長分散素子１７２、及び受光器１７３を備えている。
【００５６】
集光レンズ１７１は、ビームスプリッタ１６１の−Ｙ側に配置され、ビームスプリッタ１６１で−Ｙ方向に分岐された戻り光束を集光する。
【００５７】
波長分散素子１７２は、集光レンズ１７１の−Ｙ側に配置され、集光レンズ１７１を介した戻り光束の進行方向を波長に応じて変更する。これにより、戻り光束に含まれる第１記録層Ｌ１からの反射光成分（光成分Ｑ１とする）、第２記録層Ｌ２からの反射光成分（光成分Ｑ２とする）、及び第３記録層Ｌ３からの反射光成分（光成分Ｑ３とする）は、互いに異なる位置に集光する。
【００５８】
受光器１７３は、波長分散素子１７２を介した戻り光束の集光位置に配置されている。この受光器１７３は、一例として図８に示されるように、受光面が複数の受光領域（１７３ａ、１７３ｂ、１７３ｃ、・・・・）に分割されている分割受光素子（あるいは複数の受光素子）を有している。ここでは、戻り光束に含まれる光成分Ｑ１は受光領域１７３ａで受光され、戻り光束に含まれる光成分Ｑ２は受光領域１７３ｂで受光され、戻り光束に含まれる光成分Ｑ３は受光領域１７３ｃで受光されるように設定されている。従って、受光領域１７３ａの出力信号（光電変換信号）には第１記録層Ｌ１に関する情報が含まれ、受光領域１７３ｂの出力信号（光電変換信号）には第２記録層Ｌ２に関する情報が含まれ、受光領域１７３ｃの出力信号（光電変換信号）には第３記録層Ｌ３に関する情報が含まれることとなる。各受光領域の出力信号は、それぞれ再生信号処理回路２８に供給される。
【００５９】
不図示の駆動系は、対物レンズ１４１の光軸方向であるフォーカス方向に対物レンズ１４１を微少駆動するためのフォーカシングアクチュエータ、及びトラッキング方向に対物レンズ１４１を微少駆動するためのトラッキングアクチュエータを有している。
【００６０】
図１に戻り、再生信号処理回路２８は、受光器１７３の複数の出力信号（複数の光電変換信号）に基づいて、サーボ信号（フォーカスエラー信号やトラックエラー信号など）、アドレス情報、同期情報、及びＲＦ信号などの再生情報を取得する。ここでは、受光領域１７３ａの出力信号に基づいて、第１記録層Ｌ１に関する再生情報が取得され、受光領域１７３ｂの出力信号に基づいて、第２記録層Ｌ２に関する再生情報が取得され、受光領域１７３ｃの出力信号に基づいて、第３記録層Ｌ３に関する再生情報が取得される。すなわち、再生信号処理回路２８では、複数の記録層に関する再生情報をそれぞれほぼ同時に取得することができる。
【００６１】
ここで得られたサーボ信号は制御回路２６に出力され、アドレス情報はＣＰＵ４０に出力され、同期信号はエンコーダ２５や駆動制御回路２６などに出力される。さらに、再生信号処理回路２８は、ＲＦ信号に対して復号処理及び誤り検出処理などを行い、誤りが検出されたときには誤り訂正処理を行った後、再生データとして前記バッファマネージャ３７を介してバッファＲＡＭ３４に格納する。また、再生データに含まれるアドレス情報はＣＰＵ４０に出力される。
【００６２】
駆動制御回路２６は、再生信号処理回路２８からのサーボ信号に基づいて、光ピックアップ装置２３における駆動系の駆動信号を生成し、光ピックアップ装置２３に出力する。これにより、トラッキング制御及びフォーカス制御が行われる。また、駆動制御回路２６は、ＣＰＵ４０の指示に基づいて、シークモータ２１を駆動するための駆動信号、及びスピンドルモータ２２を駆動するための駆動信号を生成する。各モータの駆動信号は、それぞれシークモータ２１及びスピンドルモータ２２に出力される。
【００６３】
バッファＲＡＭ３４には、光ディスク１５に記録するデータ（記録用データ）、及び光ディスク１５から再生したデータ（再生データ）などが一時的に格納される。このバッファＲＡＭ３４へのデータの入出力は、バッファマネージャ３７によって管理されている。
【００６４】
エンコーダ２５は、ＣＰＵ４０の指示に基づいて、バッファＲＡＭ３４に蓄積されている記録用データをバッファマネージャ３７を介して取り出し、データの変調及びエラー訂正コードの付加などを行ない、光ディスク１５の各記録層に対する書き込み信号を生成する。ここで生成された書き込み信号は電圧制御回路２９に出力される。
【００６５】
レーザ制御回路２４は、光ピックアップ装置２３における光源１１１の発光パワーを制御する。ここでは、一例として、各記録層のリードパワーは同一であり、再生時には発光パワーがＷｐ１に制御されるものとする。また、各記録層のライトパワー（＞リードパワー）は同一であり、記録時には発光パワーがＷｐ２（＞Ｗｐ１）に制御されるものとする。
【００６６】
電圧制御回路２９は、光ピックアップ装置２３における空間光変調素子１２６に印加電圧を供給し、空間光変調素子１２６の作用を制御する。
【００６７】
ここでは、再生時に、第１記録層Ｌ１に関する再生情報を取得するときは、λ１光（パワーＷｐ１）が空間光変調素子１２６をそのまま透過するように透明電極１２６ａへの印加電圧が制御され、第２記録層Ｌ２に関する再生情報を取得するときは、λ２光（パワーＷｐ１）が空間光変調素子１２６をそのまま透過するように透明電極１２６ｂへの印加電圧が制御され、第３記録層Ｌ３に関する再生情報を取得するときは、λ３光（パワーＷｐ１）が空間光変調素子１２６をそのまま透過するように透明電極１２６ｃへの印加電圧が制御される。
【００６８】
また、記録時に、第１記録層Ｌ１に情報を記録するときは、第１記録層Ｌ１に対する書き込み信号に基づいて透明電極１２６ａへの印加電圧が制御され、第２記録層Ｌ２に情報を記録するときは、第２記録層Ｌ２に対する書き込み信号に基づいて透明電極１２６ｂへの印加電圧が制御され、第３記録層Ｌ３に情報を記録するときは、第３記録層Ｌ３に対する書き込み信号に基づいて透明電極１２６ｃへの印加電圧が制御される。
【００６９】
この場合に、第１記録層Ｌ１にマーク（ピット）を形成するときは、λ１光（パワーＷｐ２）が空間光変調素子１２６をそのまま透過するように透明電極１２６ａへの印加電圧が制御され、第２記録層Ｌ２にマーク（ピット）を形成するときは、λ２光（パワーＷｐ２）が空間光変調素子１２６をそのまま透過するように透明電極１２６ｂへの印加電圧が制御され、第３記録層Ｌ３にマーク（ピット）を形成するときは、λ３光（パワーＷｐ２）が空間光変調素子１２６をそのまま透過するように透明電極１２６ｃへの印加電圧が制御される。
【００７０】
そして、第１記録層Ｌ１にスペースを形成するときは、空間光変調素子１２６を透過したλ１光のパワーがＷｐ１となるように透明電極１２６ａへの印加電圧が制御され、第２記録層Ｌ２にスペースを形成するときは、空間光変調素子１２６を透過したλ２光のパワーがＷｐ１となるように透明電極１２６ｂへの印加電圧が制御され、第３記録層Ｌ３にスペースを形成するときは、空間光変調素子１２６を透過したλ３光のパワーがＷｐ１となるように透明電極１２６ｃへの印加電圧が制御される。
【００７１】
なお、記録時に、記録対象の記録層が２つあるいは１つであれば、記録対象の記録層以外の記録層に対応する透明電極への印加電圧は、スペースを形成するときと同様な制御がなされる。
【００７２】
インターフェース３８は、上位装置９０（例えば、パソコン）との双方向の通信インターフェースであり、ＡＴＡＰＩ（AT Attachment Packet Interface）、ＳＣＳＩ（Small Computer System Interface）、及びＵＳＢ（Universal Serial Bus）などの標準インターフェースに準拠している。
【００７３】
フラッシュメモリ３９には、ＣＰＵ４０にて解読可能なコードで記述された各種プログラム、記録ストラテジ、空間光変調素子１２６の特性及び光源１１１の発光特性などが格納されている。また、記録時及び再生時における空間光変調素子１２６の各透明電極の印加電圧に関する情報がフラッシュメモリ３９に格納されている。
【００７４】
ＣＰＵ４０は、フラッシュメモリ３９に格納されている上記プログラムに従って前記各部の動作を制御するとともに、制御に必要なデータなどをＲＡＭ４１及びバッファＲＡＭ３４に保存する。
【００７５】
《記録処理》
次に、上位装置９０からユーザデータの記録要求があったときの、光ディスク装置２０における処理（記録処理）について図９を用いて説明する。図９のフローチャートは、ＣＰＵ４０によって実行される一連の処理アルゴリズムに対応している。
【００７６】
上位装置９０から記録要求コマンドを受信すると、フラッシュメモリ３９に格納されている図９のフローチャートに対応するプログラムの先頭アドレスがＣＰＵ４０のプログラムカウンタにセットされ、記録処理がスタートする。
【００７７】
最初のステップＳ４０１では、所定の線速度（又は角速度）で光ディスク１５が回転するように駆動制御回路２６に指示するとともに、上位装置９０から記録要求コマンドを受信した旨を再生信号処理回路２８及びレーザ制御回路２４などに通知する。これにより、レーザ制御回路２４を介して光源１１１の発光パワーがＷｐ１に制御される。
【００７８】
また、記録要求コマンドに基づいて記録対象の記録層を特定し、該特定結果を再生信号処理回路２８、エンコーダ２５、及び電圧制御回路２９などに通知する。なお、ここでは、第１記録層Ｌ１と第２記録層Ｌ２と第３記録層Ｌ３とにユーザデータが記録されるものとする。
【００７９】
次のステップＳ４０３では、バッファＲＡＭ３４に蓄積されている上位装置９０からのユーザデータ（記録用データ）を、第１記録層Ｌ１に記録するユーザデータ、第２記録層Ｌ２に記録するユーザデータ、及び第３記録層Ｌ３に記録するユーザデータに分割する。
【００８０】
次のステップＳ４０５では、指定アドレスに対応する目標位置近傍に光スポットが形成されるように、駆動制御回路２６に指示する。これにより、シーク動作が行なわれる。なお、シーク動作が不要であれば、ここでの処理はスキップされる。
【００８１】
次のステップＳ４０７では、記録を許可する。これにより、レーザ制御回路２４を介して光源１１１の発光パワーがＷｐ２に制御される。そして、エンコーダ２５、電圧制御回路２９及び光ピックアップ装置２３を介して、光ディスク１５の各記録層にユーザデータがそれぞれ記録される。
【００８２】
次のステップＳ４０９では、記録が完了したか否かを判断する。完了していなければ、ここでの判断は否定され、所定時間経過後に再度判断する。記録が完了していれば、ここでの判断は肯定され、記録完了を上位装置９０に通知し、記録処理を終了する。ここでは、各記録層への記録が同時に行われるため、従来よりも単時間で記録処理を終了することができる。
【００８３】
《再生処理》
次に、上位装置９０から再生要求があったときの、光ディスク装置２０における処理（再生処理）について図１０を用いて説明する。図１０のフローチャートは、ＣＰＵ４０によって実行される一連の処理アルゴリズムに対応している。
【００８４】
上位装置９０から再生要求コマンドを受信すると、フラッシュメモリ３９に格納されている図１０のフローチャートに対応するプログラムの先頭アドレスがＣＰＵ４０のプログラムカウンタにセットされ、再生処理がスタートする。
【００８５】
最初のステップＳ５０１では、所定の線速度（又は角速度）で光ディスク１５が回転するように駆動制御回路２６に指示するとともに、上位装置９０から再生要求コマンドを受信した旨を再生信号処理回路２８及びレーザ制御回路２４などに通知する。これにより、レーザ制御回路２４を介して光源１１１の発光パワーがＷｐ１に制御される。
【００８６】
また、再生要求コマンドに基づいて再生対象の記録層を特定し、該特定結果を再生信号処理回路２８及び電圧制御回路２９などに通知する。なお、ここでは、第１記録層Ｌ１と第２記録層Ｌ２と第３記録層Ｌ３とから再生するものとする。
【００８７】
次のステップＳ５０３では、指定アドレスに対応する目標位置近傍に光スポットが形成されるように、駆動制御回路２６に指示する。これにより、シーク動作が行なわれる。なお、シーク動作が不要であれば、ここでの処理はスキップされる。
【００８８】
次のステップＳ５０５では、再生を許可する。これにより、光ピックアップ装置２３及び再生信号処理回路２８を介して、光ディスク１５の各記録層に記録されているデータがそれぞれ再生される。
【００８９】
次のステップＳ５０７では、再生が完了したか否かを判断する。完了していなければ、ここでの判断は否定され、所定時間経過後に再度判断する。再生が完了していれば、ここでの判断は肯定され、ステップＳ５０９に移行する。
【００９０】
このステップＳ５０９では、第１記録層Ｌ１からの再生データと第２記録層Ｌ２からの再生データと第３記録層Ｌ３からの再生データとを連結し、上位装置９０に転送する。そして、再生処理を終了する。ここでは、各記録層からの再生がほぼ同時に行われるため、従来よりも単時間で再生処理を終了することができる。
【００９１】
以上の説明から明らかなように、本第１の実施形態に係る光ディスク装置２０では、再生信号処理回路２８と、電圧制御回路２９と、ＣＰＵ４０及び該ＣＰＵ４０によって実行されるプログラムとによって、処理装置が実現されている。なお、ＣＰＵ４０によるプログラムに従う処理の少なくとも一部をハードウェアによって実現することとしても良いし、あるいは全てをハードウェアによって実現することとしても良い。
【００９２】
以上説明したように、本第１の実施形態に係る光ピックアップ装置２３によると、単一の多波長光源を有する光出力装置１１０、光出力装置１１０からの光束に含まれる光ディスク１５の複数の記録層に対応する複数の光成分を個別に変調することができる変調光学系１２０、変調光学系１２０からの光束の発散度を波長に応じて変更する色収差レンズ１３１、色収差レンズ１３１を介した光束を光ディスク１５に集光する対物レンズ１４１、及び光ディスク１５からの戻り光束に含まれる光ディスク１５の複数の記録層で反射した各光成分をそれぞれ分離し、個別に検出する検出系１７０を備えている。従って、大型化及び高コスト化を招くことなく、光ディスク１５の複数の記録層に同時に光束を照射するとともに、複数の記録層でそれぞれ反射された複数の反射光を個別に検出することが可能となる。
【００９３】
また、線状スポットＬＳにおけるΔ１、Δ２及びΔ３が、光ディスク１５の記録層間隔の最大許容誤差よりも大きくなるように設定されているため、製造誤差などによる各記録層の位置に変動があった場合でも、記録層毎にフォーカス制御を行う必要がなく、いずれか１つの記録層のみに対してフォーカス制御を行えば良い。従って、フォーカス制御を簡素化することができ、結果として、複数の記録層を有する光ディスクに対するアクセス速度が向上する。
【００９４】
また、本第１の実施形態に係る光ディスク装置２０によると、光ディスク１５の複数の記録層に同時に光束を照射するとともに、複数の記録層でそれぞれ反射された複数の反射光を個別に検出することができる光ピックアップ装置２３を備えているため、結果として、大型化及び高コスト化を招くことなく、光ディスクの複数の記録層に同時にアクセスすることが可能となる。
【００９５】
そして、第１記録層Ｌ１への記録と第２記録層Ｌ２への記録と第３記録層Ｌ３への記録とをほぼ同時に行うことができるため、複数の記録層を有する光ディスクへの記録処理を迅速に行うことが可能となる。
【００９６】
また、第１記録層Ｌ１からの再生と第２記録層Ｌ２からの再生と第３記録層Ｌ３からの再生とをほぼ同時に行うことができるため、複数の記録層を有する光ディスクからの再生処理を迅速に行うことが可能となる。
【００９７】
すなわち、前記ホログラム方式よりも信頼性や再現性に優れているピット記録方式での記録速度及び再生速度を向上させることができる。
【００９８】
また、複数の光源を用いる必要がないため、光利用効率に優れ、装置の小型化が可能となる。
【００９９】
また、光源から射出される光束の波長範囲が数ｎｍから１０数ｎｍ程度なので、各記録層の記録材料を同一とすることができ、光ディスクのコスト低減を図ることができる。
【０１００】
なお、上記第１の実施形態では、光源が、波長スペクトルにおいて波長λ１、波長λ２、及び波長λ３でピークをもつ光束を射出する光源である場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、前記光源１１１に代えて、一例として図１１に示されるように、波長スペクトルにおいて波長λ１、波長λ２、及び波長λ３で明確なピークをもたない光束を射出する光源を用いても良い。この場合には、前記空間光変調素子１２６に代えて、一例として図１２に示されるように、各透明電極の幅を適当に狭めて、透明電極間に遮光領域を有する空間光変調素子１２６´を用いることにより、擬似的に波長λ１、波長λ２、及び波長λ３でピークをもつ光束とすることができる。
【０１０１】
この場合に、前記受光器１７３に代えて、一例として図１３に示されるように、各記録層の位置の変動幅が受光領域の幅以内となるように、各受光領域（あるいは各受光素子）の幅を適当に狭めて、受光領域間に隙間を設けた受光器１７３´を用いても良い。
【０１０２】
このように、変調光学系１２０の空間光変調素子における透明電極の幅や受光器における受光領域の幅を適切に設定することにより、各記録層の位置に変動があった場合でも、記録層毎にフォーカス制御を行う必要がなく、いずれか１つの記録層のみに対してフォーカス制御を行えば良いこととすることができる。
【０１０３】
また、上記第１の実施形態において、前記空間光変調素子１２６として多分割ミラー素子を用いても良い。
【０１０４】
また、上記第１の実施形態において、前記各波長分散素子としてプリズムあるいはフォトニック結晶を用いても良い。
【０１０５】
また、上記第１の実施形態において、前記色収差レンズ１３１に代えて、図１４に示されるように、波長分散素子１３２を用いても良い。この波長分散素子１３２は、レンズ作用を持つ透過型の回折素子である。一般的に回折格子で発生する回折光は、波長によって回折角が異なるので、波長分散素子にレンズ作用を持たせることによって、前記色収差レンズ１３１と同様の機能を実現できる。
【０１０６】
また、上記第１の実施形態において、前記色収差レンズ１３１に代えて、フォトニック結晶を用いても良い。回折格子やフォトニック結晶は、通常のガラス材料による色収差レンズよりも大きな波長分散特性を持つので、狭帯域の波長スペクトルを有する光束でも、長い線状スポットを形成することができる。
【０１０７】
また、上記第１の実施形態において、前記波長分散素子１２５に代えて、図１５に示されるように、レンズ作用を有する波長分散素子１２８を用いても良い。これにより、前記色収差レンズ１３１が不要となる。すなわち、回折格子のパターンを適切に設定して、前記波長分散素子１２５に、前記色収差レンズ１３１あるいは上記波長分散素子１３２の機能を付加しても良い。例えば、波長λ２の回折光が対物レンズ１４１に平行光として入射するようにレンズ１２７の位置を調整すると、波長分散素子１２８の波長分散特性により、波長λ１の回折光は収束光として対物レンズ１４１に入射し、波長λ３の回折光は発散光として対物レンズ１４１に入射する。なお、変調光学系１２０における４個の波長分散素子のいずれかが、レンズ作用を有する波長分散素子であれば良い。これにより、部品点数が削減され、低コスト化、及び小型化を図ることができる。
【０１０８】
また、上記第１の実施形態において、図１６に示されるように、前記ビームスプリッタ１６１を前記空間光変調素子１２６と前記波長分散素子１２４との間に配置し、前記受光器１７３をビームスプリッタ１６１の＋Ｙ側に配置しても良い。この場合に、前記色収差レンズ１３１に代えて、前記波長分散素子１３２を用いても良い。これにより、前記集光レンズ１７１及び前記波長分散素子１７２が不要となり、低コスト化、及び小型化を図ることができる。また、前記波長分散素子１２５に代えて、上記波長分散素子１２８を用いても良い。これにより、更に前記色収差レンズ１３１が不要となり、更なる低コスト化、及び小型化が可能となる。
【０１０９】
また、上記第１の実施形態において、光源１１１から射出される光束の波長スペクトルにおいて、各ピークの高さの違いが大きい場合には、図１７に示されるように、各ピークの高さをほぼ等しくするために、前記コリメートレンズ１１２の＋Ｚ側に波長フィルタ１１３を配置しても良い。この波長フィルタ１１３は、例えば、前記ピーク２の高さが前記ピーク１及びピーク３の高さよりも高い場合（図３参照）には、一例として図１８（Ａ）に示されるように、前記ピーク２の高さを前記ピーク１及びピーク３よりも低くする特性を有している。これにより、波長フィルタ１１３を透過した光束の波長スペクトルは、一例として図１８（Ｂ）に示されるように、各ピークの高さがほぼ等しくなる。その結果、記録品質及び信号品質を向上させることができる。なお、波長フィルタ１１３は、往路の光路上に配置されていれば良い。
【０１１０】
また、上記第１の実施形態において、図１９に示されるように、前記対物レンズ１４１に代えて、前記色収差レンズ１３１と同等の色収差をもつ対物レンズ１４２を用いても良い。この場合には、前記色収差レンズ１３１が不要となり、低コスト化、及び小型化を図ることができる。
【０１１１】
また、上記第１の実施形態において、記録層によってリードパワーが異なっても良い。この場合には、複数のリードパワーの中で最も大きいリードパワーが前記Ｗｐ１となる。
【０１１２】
そして、第１記録層Ｌ１に関する再生情報を取得するときは、空間光変調素子１２６を透過したλ１光のパワーが第１記録層Ｌ１のリードパワーとなるように透明電極１２６ａへの印加電圧が制御され、第２記録層Ｌ２に関する再生情報を取得するときは、空間光変調素子１２６を透過したλ２光のパワーが第２記録層Ｌ２のリードパワーとなるように透明電極１２６ｂへの印加電圧が制御され、第３記録層Ｌ３に関する再生情報を取得するときは、空間光変調素子１２６を透過したλ３光のパワーが第３記録層Ｌ３のリードパワーとなるように透明電極１２６ｃへの印加電圧が制御される。
【０１１３】
また、上記第１の実施形態において、記録層によってライトパワーが異なっても良い。この場合には、複数のライトパワーの中で最も大きいライトパワーが前記Ｗｐ２となる。
【０１１４】
この場合に、第１記録層Ｌ１にマーク（ピット）を形成するときは、空間光変調素子１２６を透過したλ１光のパワーが第１記録層Ｌ１のライトパワーとなるように透明電極１２６ａへの印加電圧が制御され、第２記録層Ｌ２にマークを形成するときは、空間光変調素子１２６を透過したλ２光のパワーが第２記録層Ｌ２のライトパワーとなるように透明電極１２６ｂへの印加電圧が制御され、第３記録層Ｌ３にマークを形成するときは、空間光変調素子１２６を透過したλ３光のパワーが第３記録層Ｌ３のライトパワーとなるように透明電極１２６ｃへの印加電圧が制御される。
【０１１５】
また、上記第１の実施形態において、記録と再生を同時に行うことも可能である。例えば、図２０に示されるように、前記第３記録層Ｌ３に代えて、サーボ層Ｌｇが設けられている場合に、第１記録層Ｌ１及び第２記録層Ｌ２への記録と、サーボ層Ｌｇからの再生情報の取得とを同時に行うことができる。この場合には、光源１１１の発光パワーはＷｐ２に制御される。
【０１１６】
そして、透明電極１２６ａへの印加電圧は、第１記録層Ｌ１にマークを形成するときは、λ１光（パワーＷｐ２）が空間光変調素子１２６をそのまま透過し、第１記録層Ｌ１にスペースを形成するときは、空間光変調素子１２６を透過したλ１光のパワーがＷｐ１となるように制御される。
【０１１７】
透明電極１２６ｂへの印加電圧は、第２記録層Ｌ２にマークを形成するときは、λ２光（パワーＷｐ２）が空間光変調素子１２６をそのまま透過し、第２記録層Ｌ２にスペースを形成するときは、空間光変調素子１２６を透過したλ２光のパワーがＷｐ１となるように制御される。
【０１１８】
透明電極１２６ｃへの印加電圧は、空間光変調素子１２６を透過したλ３光のパワーがＷｐ１となるように制御される。
【０１１９】
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態を図２１〜図２６（Ｂ）に基づいて説明する。
【０１２０】
この第２の実施形態は、図２１に示されるように、前述した第１の実施形態における前記光出力装置１１０に代えて光出力装置２１０を用い、前記色収差レンズ１３１に代えて空間光変調素子２２６を用い、前記検出系１７０に代えて検出系２７０を用いるとともに、第１の実施形態における前記変調光学系１２０を省いている点に特徴を有する。従って、以下においては、第１の実施形態との相違点を中心に説明するとともに、前述した第１の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一の符号を用い、その説明を簡略化し若しくは省略するものとする。
【０１２１】
光出力装置２１０は、単一波長の光束を射出する光源２１１と、光源２１１の＋Ｚ側に配置され、光源２１１から射出された光束を略平行光とするコリメートレンズ１１２を有している。
【０１２２】
空間光変調素子２２６は、一例として図２２に示されるように、マトリックス状に配置された複数の透明電極を有する液晶素子である。ここでは、一例として図２３（Ａ）に示されるように、空間光変調素子２２６に、３つの領域（領域２２６ａ、領域２２６ｂ、及び領域２２６ｃ）が設定されている。領域２２６ｃは、空間光変調素子２２６の中心近傍の円形の領域であり、領域２２６ｂは、領域２２６ｃに接する輪帯状の領域であり、領域２２６ａは、領域２２６ｂに接する輪帯状の領域である。そして、空間光変調素子２２６を透過した光束に、一例として図２３（Ｂ）に示されるような連続的な球面収差状の波面収差（回転対称な波面収差）が付加されるように、各領域に対応する複数の透明電極に対して電圧制御回路２９から電圧がそれぞれ印加される。これにより、一例として図２３（Ｃ）に示されるように、対物レンズ１４１を介して光ディスク１５に線状スポットＬＳが形成される。この場合には、フォーカス制御が適切に行われると、領域２２６ａを透過した光束は第１記録層Ｌ１近傍に集光し、領域２２６ｂを透過した光束は第２記録層Ｌ２近傍に集光し、領域２２６ｃを透過した光束は第３記録層Ｌ３近傍に集光するように設定されている。
【０１２３】
第１記録層Ｌ１近傍に集光する光成分は、領域２２６ａに対応する複数の透明電極（以下では、便宜上「第１透明電極群」ともいう）への印加電圧を制御することにより変調することができる。また、第２記録層Ｌ２近傍に集光する光成分は、領域２２６ｂに対応する複数の透明電極（以下では、便宜上「第２透明電極群」ともいう）への印加電圧を制御することにより変調することができる。さらに、第３記録層Ｌ３近傍に集光する光成分は、領域２２６ｃに対応する複数の透明電極（以下では、便宜上「第３透明電極群」ともいう）への印加電圧を制御することにより変調することができる。すなわち、第１記録層Ｌ１近傍に集光する光成分、第２記録層Ｌ２近傍に集光する光成分、及び第３記録層Ｌ３近傍に集光する光成分を、個別に変調することができる。
【０１２４】
ここでは、再生時に、第１記録層Ｌ１に関する再生情報を取得するときは、第１記録層Ｌ１近傍に集光する光成分のパワーが前記Ｗｐ１となるように前記第１透明電極群への印加電圧が制御され、第２記録層Ｌ２に関する再生情報を取得するときは、第２記録層Ｌ２近傍に集光する光成分のパワーがＷｐ１となるように前記第２透明電極群への印加電圧が制御され、第３記録層Ｌ３に関する再生情報を取得するときは、第３記録層Ｌ３近傍に集光する光成分のパワーがＷｐ１となるように前記第３透明電極群への印加電圧が制御される。
【０１２５】
また、記録時に、第１記録層Ｌ１に情報を記録するときは、第１記録層Ｌ１に対する書き込み信号に基づいて第１透明電極群への印加電圧が制御され、第２記録層Ｌ２に情報を記録するときは、第２記録層Ｌ２に対する書き込み信号に基づいて第２透明電極群への印加電圧が制御され、第３記録層Ｌ３に情報を記録するときは、第３記録層Ｌ３に対する書き込み信号に基づいて第３透明電極群への印加電圧が制御される。
【０１２６】
この場合に、第１記録層Ｌ１にマークを形成するときは、第１記録層Ｌ１近傍に集光する光成分のパワーが前記Ｗｐ２となるように第１透明電極群への印加電圧が制御され、第２記録層Ｌ２にマークを形成するときは、第２記録層Ｌ２近傍に集光する光成分のパワーがＷｐ２となるように第２透明電極群への印加電圧が制御され、第３記録層Ｌ３にマークを形成するときは、第３記録層Ｌ３近傍に集光する光成分のパワーがＷｐ２となるように第３透明電極群への印加電圧が制御される。
【０１２７】
そして、第１記録層Ｌ１にスペースを形成するときは、第１記録層Ｌ１近傍に集光する光成分のパワーがＷｐ１となるように第１透明電極群への印加電圧が制御され、第２記録層Ｌ２にスペースを形成するときは、第２記録層Ｌ２近傍に集光する光成分のパワーがＷｐ１となるように第２透明電極群への印加電圧が制御され、第３記録層Ｌ３にスペースを形成するときは、第３記録層Ｌ３近傍に集光する光成分のパワーがＷｐ１となるように第３透明電極群への印加電圧が制御される。
【０１２８】
また、一例として図２４（Ａ）に示されるように、領域２２６ａを透過した光束の波面が収束波面、領域２２６ｂを透過した光束の波面が平行波面、領域２２６ｃを透過した光束の波面が発散波面となるように、各領域に対応する複数の透明電極に電圧制御回路２９から電圧をそれぞれ印加しても良い。すなわち、空間光変調素子２２６を透過した光束に、離散的な球面収差状の波面収差を付与しても良い。この場合には、一例として図２４（Ｂ）に示されるように、線状スポットＬＳは、第１記録層Ｌ１近傍に形成される線状スポットＬＳ１と、第２記録層Ｌ２近傍に形成される線状スポットＬＳ２と、第３記録層Ｌ３近傍に形成される線状スポットＬＳ３とから構成されることとなる。
【０１２９】
線状スポットＬＳ１は、第１透明電極群への印加電圧を制御して収差形状を変えることにより変調することができる。また、線状スポットＬＳ１の長さは、領域２２６ａで付与される位相形状によって変えることができる。
【０１３０】
線状スポットＬＳ２は、第２透明電極群への印加電圧を制御して収差形状を変えることにより変調することができる。また、線状スポットＬＳ２の長さは、領域２２６ｂで付与される位相形状によって変えることができる。
【０１３１】
線状スポットＬＳ３は、第３透明電極群への印加電圧を制御して収差形状を変えることにより変調することができる。また、線状スポットＬＳ３の長さは、領域２２６ｃで付与される位相形状によって変えることができる。
【０１３２】
そして、各線状スポットの長さは、光ディスク１５における記録層間隔の最大許容誤差よりも大きくなるように設定されている。従って、第１の実施形態と同様に、記録層毎にフォーカス制御を行う必要がなく、いずれか１つの記録層のみに対してフォーカス制御を行えば良い。
【０１３３】
検出系２７０は、輪帯素子１７４、集光レンズ１７１、及び受光器１７３を有している。
【０１３４】
輪帯素子１７４は、ビームスプリッタ１６１の−Ｙ側に配置されている。この輪帯素子１７４は、一例として図２５に示されるように、マトリックス状に配置された複数の透明電極を持つ液晶素子である。ここでは、一例として図２６（Ａ）に示されるように、輪帯素子１７４に、３つの領域（領域１７４ａ、領域１７４ｂ、及び領域１７４ｃ）が設けられている。領域１７４ｃは、輪帯素子１７４の中心近傍の円形の領域であり、領域１７４ｂは、領域１７４ｃに接する輪帯状の領域であり、領域１７４ａは、領域１７４ｂに接する輪帯状の領域である。領域１７４ａには、戻り光束に含まれる第１記録層Ｌ１からの戻り光成分Ｑ１が入射し、領域１７４ｂには、戻り光束に含まれる第２記録層Ｌ２からの戻り光成分Ｑ２が入射し、領域１７４ｃには、戻り光束に含まれる第３記録層Ｌ３からの戻り光成分Ｑ３が入射するように設定されている。そして、各領域に対応する複数の透明電極に対して、各領域で互いに異なる傾斜を持つ位相が付与されるように、電圧制御回路２９から電圧が印加される。
【０１３５】
従って、一例として図２６（Ｂ）に示されるように、第１記録層Ｌ１からの戻り光成分Ｑ１、第２記録層Ｌ２からの戻り光成分Ｑ２、及び第３記録層Ｌ３からの戻り光成分Ｑ３は、輪帯素子１７４で分離されることとなる。
【０１３６】
集光レンズ１７１は、輪帯素子１７４の−Ｙ側に配置され、輪帯素子１７４を介した戻り光束を集光する。
【０１３７】
受光器１７３は、第１記録層Ｌ１からの戻り光成分Ｑ１が受光領域１７３ａで受光され、第２記録層Ｌ２からの戻り光成分Ｑ２が受光領域１７３ｂで受光され、第３記録層Ｌ３からの戻り光成分Ｑ３が受光領域１７３ｃで受光されるように配置されている。
【０１３８】
そして、本第２の実施形態に係る光ディスク装置２０では、第１の実施形態と同様にして記録処理及び再生処理を行うことができる。
【０１３９】
以上説明したように、本第２の実施形態に係る光ピックアップ装置２３によると、単一の単波長光源を有する光出力装置２１０、光出力装置２１０からの光束を光ディスク１５の複数の記録層に対応した複数の光成分に分割し、複数の光成分に連続的あるいは離散的な球面収差状の波面収差を付与することができる空間光変調素子２２６、空間光変調素子２２６を介した光束を光ディスク１５に集光する対物レンズ１４１、及び光ディスク１５からの戻り光束に含まれる光ディスク１５の複数の記録層で反射した各光成分をそれぞれ分離し、個別に検出する検出系２７０を備えている。従って、前記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１４０】
また、単一波長の光源を使うことができるので、記録材料の感度特性や記録層間の信号特性が均一化され、信号品質が向上するとともに、光学系の色収差による影響をなくすことができる。
【０１４１】
また、本第２の実施形態に係る光ディスク装置２０によると、光ピックアップ装置２３を備えているため、結果として、前記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１４２】
なお、上記第２の実施形態において、輪帯素子１７４として多分割ミラー素子を用いても良い。
【０１４３】
また、上記第２の実施形態において、前記輪帯素子１７４に代えて、一例として図２７（Ａ）〜図２７（Ｄ）に示されるように、ガラス基板上に、前記領域１７４ａに対応して透明ガラス製の管状部材１７５ａが貼付され、前記領域１７４ｃに対応して透明ガラス製の円柱部材１７５ｃが貼付されたガラス素子１７５を用いても良い。管状部材１７５ａ及び円柱部材１７５ｃの上面は、互いに反対方向に傾斜しており、管状部材１７５ａを透過した光束及び円柱部材１７５ｃを透過した光束は、互いに反対方向の傾きを持つ。なお、管状部材１７５ａと円柱部材１７５ｃの間の領域１７５ｂに入射した光束は、そのまま素通りする。
【０１４４】
また、上記第２の実施形態において、前記輪帯素子１７４に代えて、一例として図２８（Ａ）及び図２８（Ｂ）に示されるように、前記領域１７４ａに対応する領域１７６ａ、及び前記領域１７４ｃに対応する領域１７６ｃにそれぞれ回折格子を形成し、領域１７６ａ及び領域１７６ｃが、互いに反対方向に傾斜した回折光を発生する回折素子１７６を用いても良い。なお、領域１７６ａと領域１７６ｃの間の領域１７６ｂに入射した光束は、そのまま素通りする。
【０１４５】
また、上記第２の実施形態において、前記空間光変調素子２２６に代えて、一例として図２９に示されるように、多分割ミラー素子２２７とアキシコンレンズ２２８とを用いても良い。この場合には、前記対物レンズ１４１は不要となる。これにより、高速記録が可能となる。
【０１４６】
多分割ミラー素子２２７は、ビームスプリッタ１６１の＋Ｚ側に配置されている。この多分割ミラー素子２２７は、一例として図３０（Ａ）に示されるように、マトリックス状に配置された複数の分割ミラーを有している。各分割ミラーは、電圧制御回路２９からの印加電圧によってそれぞれ傾きが変化する。従って、前記電圧制御回路２９からの印加電圧によって、各分割ミラーで反射される光の反射方向を個別に制御することができる。
【０１４７】
ここでは、多分割ミラー素子２２７には、一例として図３０（Ｂ）に示されるように、前記空間光変調素子２２６の領域２２６ａに対応する領域２２７ａ、前記領域２２６ｂに対応する領域２２７ｂ、前記領域２２６ｃに対応する領域２２７ｃが設けられている。
【０１４８】
アキシコンレンズ２２８は、多分割ミラー素子２２７の＋Ｙ方向に配置され、光ディスク１５に線状スポットＬＳを形成する。ここでは、フォーカス制御が適切に行われると、領域２２７ａで反射された光束は第１記録層Ｌ１近傍に集光し、領域２２７ｂで反射された光束は第２記録層Ｌ２近傍に集光し、領域２２７ｃで反射された光束は第３記録層Ｌ３近傍に集光する。なお、多分割ミラー素子２２７において、反射光の進行方向をアキシコンレンズ２２８に向かう方向とするか否かにより光強度の変調を行うことができる。
【０１４９】
ここでは、再生時に、第１記録層Ｌ１に関する再生情報を取得するときは、第１記録層Ｌ１近傍に集光する光成分のパワーがＷｐ１となるように領域２２７ａの複数の分割ミラー（以下では、便宜上「第１分割ミラー群」ともいう）への印加電圧が制御され、第２記録層Ｌ２に関する再生情報を取得するときは、第２記録層Ｌ２近傍に集光する光成分のパワーがＷｐ１となるように領域２２７ｂの複数の分割ミラー（以下では、便宜上「第２分割ミラー群」ともいう）への印加電圧が制御され、第３記録層Ｌ３に関する再生情報を取得するときは、第３記録層Ｌ３近傍に集光する光成分のパワーがＷｐ１となるように領域２２７ｃの複数の分割ミラー（以下では、便宜上「第３分割ミラー群」ともいう）への印加電圧が制御される。
【０１５０】
また、記録時に、第１記録層Ｌ１に情報を記録するときは、第１記録層Ｌ１に対する書き込み信号に基づいて前記第１分割ミラー群への印加電圧が制御され、第２記録層Ｌ２に情報を記録するときは、第２記録層Ｌ２に対する書き込み信号に基づいて前記第２分割ミラー群への印加電圧が制御され、第３記録層Ｌ３に情報を記録するときは、第３記録層Ｌ３に対する書き込み信号に基づいて前記第３分割ミラー群への印加電圧が制御される。
【０１５１】
この場合に、第１記録層Ｌ１にマークを形成するときは、第１記録層Ｌ１近傍に集光する光成分のパワーがＷｐ２となるように第１分割ミラー群への印加電圧が制御され、第２記録層Ｌ２にマークを形成するときは、第２記録層Ｌ２近傍に集光する光成分のパワーがＷｐ２となるように第２分割ミラー群への印加電圧が制御され、第３記録層Ｌ３にマークを形成するときは、第３記録層Ｌ３近傍に集光する光成分のパワーがＷｐ２となるように第３分割ミラー群への印加電圧が制御される。
【０１５２】
そして、第１記録層Ｌ１にスペースを形成するときは、第１記録層Ｌ１近傍に集光する光成分のパワーがＷｐ１となるように第１分割ミラー群への印加電圧が制御され、第２記録層Ｌ２にスペースを形成するときは、第２記録層Ｌ２近傍に集光する光成分のパワーがＷｐ１となるように第２分割ミラー群への印加電圧が制御され、第３記録層Ｌ３にスペースを形成するときは、第３記録層Ｌ３近傍に集光する光成分のパワーがＷｐ１となるように第３分割ミラー群への印加電圧が制御される。
【０１５３】
ところで、アキシコンレンズ２２８によって形成される線状スポットの長さや位置は、一例として図３１に示されるように、アキシコンレンズ２２８の＋Ｙ側にレンズ２２９及び前記対物レンズ１４１を用いることにより任意に設定することができる。なお、図３１では、レンズ２２９の焦点距離をｆ１、対物レンズ１４１の焦点距離をｆ０としている。
【０１５４】
この場合に、レンズ２２９及び対物レンズ１４１を、レンズ２２９を介した光束の集光点位置が対物レンズ１４１の前側焦点位置とほぼ一致するように配置すると、対物レンズ１４１によって線状スポットＬＳが形成される。そして、レンズ２２９及び対物レンズ１４１の焦点距離や配置を変更することにより、線状スポットＬＳの長さを変更することができる。また、対物レンズ１４１の焦点距離を変更することにより、Ｙ軸方向に関する線状スポットＬＳの位置を変更することができる。従って、アキシコンレンズ２２８のみでは所望の線状スポットが得られない場合には、適切なレンズ２２９及び対物レンズ１４１を用いても良い。
【０１５５】
また、上記第２の実施形態において、色収差が問題とならない場合には、前記光源２１１に代えて、第１の実施形態における前記光源１１１のような多波長光源を用いても良い。
【０１５６】
《第３の実施形態》
次に、本発明の第３の実施形態を図３２及び図３３に基づいて説明する。
【０１５７】
この第３の実施形態は、図３０に示されるように、前述した第２の実施形態に対物レンズ１４３及び参照ミラー１５２を追加し、前記光出力装置２１０に代えて、前述した第１の実施形態における前記光出力装置１１０を用い、前記検出系２７０に代えて、前述した第１の実施形態における前記検出系１７０を用いている点に特徴を有する。従って、以下においては、第１及び第２の実施形態との相違点を中心に説明するとともに、前述した第１及び第２の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一の符号を用い、その説明を簡略化し若しくは省略するものとする。
【０１５８】
対物レンズ１４３は、ビームスプリッタ１６１の＋Ｙ側に配置されている。参照ミラー１５２は、対物レンズ１４３の＋Ｙ側に配置されている。
【０１５９】
光出力装置１１０から出力された光束の一部は、ビームスプリッタ１６１で＋Ｙ方向に分岐される。対物レンズ１４３は、ビームスプリッタ１６１で＋Ｙ方向に分岐された光束を参照ミラー１５２のミラー面に集光する。
【０１６０】
参照ミラー１５２で反射された光束は、参照光として対物レンズ１４３を介してビームスプリッタ１６１に入射し、光ディスク１５からの戻り光束と合波され、多波長干渉縞が発生した干渉光束となる。
【０１６１】
この干渉光束は、集光レンズ１７１で集光され、波長分散素子１７２で波長毎に分波され、受光器１７３で受光される。
【０１６２】
そこで、光ディスク装置２０は、図３３に示されるように、受光器１７３の複数の出力信号（複数の光電変換信号）をフーリエ変換し、光ディスク１５の厚さ方向における反射強度分布を検出するフーリエ変換処理回路３０を備えており、フーリエ変換処理回路３０での変換結果が前記再生信号処理回路２８に出力される。
【０１６３】
以上説明したように、本第３の実施形態に係る光ピックアップ装置２３によると、単一の多波長光源を有する光出力装置１１０、光出力装置１１０からの光束を光ディスク１５の複数の記録層に対応した複数の光成分に分割し、複数の光成分に連続的あるいは離散的な球面収差状の波面収差を付与することができる空間光変調素子２２６、空間光変調素子２２６を介した光束を光ディスク１５に集光する対物レンズ１４１、参照光を生成する参照ミラー１５２、参照光と光ディスク１５からの戻り光束を合波し干渉光束を生成するビームスプリッタ１６１、干渉光束を波長毎に分波する波長分散素子１７２を備えている。従って、前記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１６４】
また、本第３の実施形態に係る光ディスク装置２０によると、光ピックアップ装置２３を備えているため、前記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１６５】
なお、上記第３の実施形態において、前記空間光変調素子２２６に代えて、一例として図３４に示されるように、前記多分割ミラー素子２２７とアキシコンレンズ２２８とを用いても良い。この場合には、前記対物レンズ１４１は不要となる。なお、このとき、アキシコンレンズ２２８の＋Ｙ側に、更に前記レンズ２２９及び前記対物レンズ１４１を配置しても良い。
【０１６６】
また、上記第３の実施形態において、一例として図３５に示されるように、前記波長フィルタ１１３を配置しても良い。この場合に、前記空間光変調素子２２６に代えて、前記多分割ミラー素子２２７とアキシコンレンズ２２８とを用いても良い。なお、このとき、アキシコンレンズ２２８の＋Ｙ側に、更に前記レンズ２２９及び前記対物レンズ１４１を配置しても良い。
【０１６７】
また、上記第３の実施形態において、前記フーリエ変換処理回路３０が光ピックアップ装置に含まれていても良い。
【０１６８】
また、上記第３の実施形態において、光ディスク１５の表面の反射率が適切なときには、光ディスク１５の表面で反射した光を参照光とすることが可能である。この場合には、前記対物レンズ１４２及び参照ミラー１５２は不要となる。
【０１６９】
これを説明するための計測用装置が図３６（Ａ）に示されている。この計測用装置は、パルス幅１００フェムト秒のｆｓレーザ光源１００１、ビームスプリッタ１００２、頂角１７０度のアキシコンレンズ１００３、線状スポット調整用のレンズ１００４及び対物レンズ１００５、反射ミラー１００６、回折素子１００７、集光レンズ１００８、２次元ＣＣＤカメラ１００９、ガラス積層体１０１０を有している。このガラス積層体１０１０は、厚さ０．１７ｍｍのガラス板を多数枚重ねたものである。
【０１７０】
ｆｓレーザ光源１００１から射出された光束は、ビームスプリッタ１００２、アキシコンレンズ１００３、レンズ１００４及び対物レンズ１００５を介してガラス積層体１０１０に照射される。ここでは、図３６（Ｂ）に示されるように、ガラス積層体１０１０の表面で反射された光束が参照光ｒＬとなり、ガラス板の境界面で反射された物体光ｍＬと干渉する。
【０１７１】
ガラス積層体１０１０からの干渉光束は、対物レンズ１００５、レンズ１００４、及びアキシコンレンズ１００３を介してビームスプリッタ１００２に入射する。ビームスプリッタ１００２で分岐された干渉光束は、反射ミラー１００６、回折素子１００７、及び集光レンズ１００８を介して２次元ＣＣＤカメラ１００９に入射する。
【０１７２】
ガラス積層体１０１０におけるガラス板の数が１４枚のときに、２次元ＣＣＤカメラ１００９からの信号をフーリエ変換して得られた結果の一例が、図３６（Ｃ）に示されている。図３６（Ｃ）では、横軸が深さ方向の距離Ｄ、縦軸が反射光強度Ｒである。なお、目盛りは相対値である。図３６（Ｃ）に示されるように、０．１７ｍｍ間隔で１３個の境界面が明りょうに観察できる。すなわち、各境界面からの反射光強度を個別に検出することが可能である。
【０１７３】
また、上記第３の実施形態において、一例として図３７に示されるように、前記波長分散素子１７２と受光器１７３との間にフーリエ変換光学系１８０を更に設けても良い。この場合には、前記フーリエ変換処理回路３０が不要となり、高速再生が可能となる。
【０１７４】
このフーリエ変換光学系１８０は、空間光変調素子１８１、ビームスプリッタ１８２、及び集光レンズ１８３を有している。
【０１７５】
空間光変調素子１８１は、波長分散素子１７２を介した干渉光束の光路上で、集光レンズ１８３の前側の焦点位置に配置され、波長分散素子１７２を介した干渉光束の光強度によって、検出光ｋＬの位相を変化させる素子である。例えば浜松ホトニクス（株）のＰＡＬ−ＳＬＭ（光アドレス型平行配向液晶空間光変調器）などがある。
【０１７６】
ビームスプリッタ１８２は、空間光変調素子１８１と集光レンズ１８３の間の光路上に配置され、外部（図３５では紙面右下）から入射される検出光ｋＬを空間光変調素子１８１に向かう方向に分岐する。
【０１７７】
検出光ｋＬは、空間光変調素子１８１にて、波長分散素子１７２を介した干渉光束の光強度分布に応じて変調される。空間光変調素子１８１で変調された検出光ｋＬは、ビームスプリッタ１８２及び集光レンズ１８３を介して受光器１７３で受光される。
【０１７８】
受光器１７３は、集光レンズ１８３の後ろ側の焦点位置に配置されている。この場合には、受光器１７３の複数の出力信号（複数の光電変換信号）は、各記録層からの反射光の強度に関する情報を含むこととなる。従って、再生信号処理回路２８は、受光器１７３の複数の出力信号（複数の光電変換信号）に基づいて、サーボ信号、アドレス情報、同期情報、及びＲＦ信号などを記録層毎に取得することができる。
【０１７９】
また、本発明を生体内部検査装置に適用することにより、検出深度の全領域について光軸垂直方向に高分解能な測定が可能となる。
【０１８０】
なお、上記各実施形態では、光ディスクの記録層が３層の場合について説明したが、これに限定されるものではない。
【０１８１】
また、上記各実施形態では、１つの記録層に３次元的に情報が記録される光ディスクに対しても同様にして情報の記録及び再生を行うことができる。
【０１８２】
また、上記各実施形態では、光ディスクが情報の書き換えが可能な光ディスクであっても良い。この場合には、複数の記録層に記録されている情報をほぼ同時に消去することができるため、情報の消去を従来よりも高速に行うことが可能である。
【０１８３】
また、上記各実施形態において、前記電圧制御回路２９が光ピックアップ装置に含まれていても良い。
【０１８４】
《情報処理装置》
次に、本発明の一実施形態に係る情報処理装置を図３８に基づいて説明する。
【０１８５】
この情報処理装置１０は、主制御装置９２、前記光ディスク装置２０、ハードディスク装置（ＨＤＤ）９４、入力装置９５、表示装置９６、及びドライブインターフェース９７などを備えている。
【０１８６】
前記ＨＤＤ９４は、ハードディスク９４ｂと、該ハードディスク９４ｂを駆動するための駆動装置９４ａなどから構成されている。
【０１８７】
前記表示装置９６は、例えばＣＲＴ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）及びプラズマ・ディスプレイ・パネル（ＰＤＰ）などを用いた表示部（図示省略）を備え、主制御装置９２から指示された各種情報を表示する。
【０１８８】
前記入力装置９５は、例えばキーボード、マウス、タブレット、ライトペン及びタッチパネルなどのうち少なくとも１つの入力媒体（図示省略）を備え、ユーザから入力された各種情報を主制御装置９２に通知する。なお、入力媒体からの情報はワイヤレス方式で入力されても良い。また、表示装置９６と入力装置９５とが一体化されたものとして、例えばタッチパネル付きＬＣＤなどがある。
【０１８９】
前記ドライブインターフェース９７は、主制御装置９２と、光ディスク装置２０及びＨＤＤ９４との双方向のインターフェースであり、前記光ディスク装置２０のインターフェース３８と同じ標準インターフェースに準拠している。
【０１９０】
このように構成される情報処理装置１０において、ユーザが、入力装置９５を介して、光ディスク１５に対する再生要求を入力すると、主制御装置９２は、再生要求コマンドを光ディスク装置２０に送信する。
【０１９１】
光ディスク装置２０は、再生要求コマンドを受信すると、上記再生処理を行う。
【０１９２】
主制御装置９２は、光ディスク装置２０からの再生結果を表示装置９６の表示部に表示する。
【０１９３】
また、ユーザが、入力装置９５を介して、光ディスク１５に対する記録要求を入力すると、主制御装置９２は、記録要求コマンド及び記録用データを光ディスク装置２０に送信する。
【０１９４】
光ディスク装置２０は、記録要求コマンドを受信すると、上記記録処理を行う。
【０１９５】
主制御装置９２は、光ディスク装置２０での記録結果を表示装置９６の表示部に表示する。
【０１９６】
以上説明したように、本実施形態に係る情報処理装置１０によると、大型化及び高コスト化を招くことなく、光ディスクの複数の記録層に同時にアクセスすることができる光ディスク装置２０を備えているため、結果として、大型化及び高コスト化を招くことなく、複数の記録層を有する光ディスクに対する高速アクセスが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１９７】
以上説明したように、本発明の光学ヘッドによれば、大型化及び高コスト化を招くことなく、光記録媒体の厚さ方向における複数の記録位置に同時に光束を照射するとともに、複数の記録位置でそれぞれ反射された複数の反射光を個別に検出するのに適している。本発明の光ディスク装置によれば、大型化及び高コスト化を招くことなく、光記録媒体の厚さ方向における複数の記録位置に同時にアクセスするのに適している。また、本発明の情報処理装置によれば、大型化及び高コスト化を招くことなく、厚さ方向に複数の記録位置を有する光記録媒体に対するアクセス速度を向上させるのに適している。
【図面の簡単な説明】
【０１９８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光ディスク装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１における光ピックアップ装置を説明するための図である。
【図３】光源から射出される光束の波長スペクトルを説明するための図である。
【図４】空間光変調素子を説明するための図である。
【図５】図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は、それぞれ色収差レンズの作用を説明するための図である。
【図６】線状スポットを説明するための図（その１）である。
【図７】線状スポットを説明するための図（その２）である。
【図８】受光器を説明するための図である。
【図９】上位装置から記録要求を受信したときの図１の光ディスク装置での処理を説明するためのフローチャートである。
【図１０】上位装置から再生要求を受信したときの図１の光ディスク装置での処理を説明するためのフローチャートである。
【図１１】光源から射出される光束の波長スペクトルの他の例を説明するための図である。
【図１２】図１１の光源に対応する空間光変調素子を説明するための図である。
【図１３】図１１の光源に対応する受光器を説明するための図である。
【図１４】図２の光ピックアップ装置の変形例１を説明するための図である。
【図１５】図２の光ピックアップ装置の変形例２を説明するための図である。
【図１６】図２の光ピックアップ装置の変形例３を説明するための図である。
【図１７】図２の光ピックアップ装置の変形例４を説明するための図である。
【図１８】図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）は、それぞれ図１７における波長フィルタを説明するための図である。
【図１９】図２の光ピックアップ装置の変形例５を説明するための図である。
【図２０】サーボ層を有する光ディスクを説明するための図である。
【図２１】本発明の第２の実施形態に係る光ピックアップ装置を説明するための図である。
【図２２】図２１における空間光変調素子を説明するための図である。
【図２３】図２３（Ａ）〜図２３（Ｃ）は、それぞれ図２１における空間光変調素子の作用を説明するための図である。
【図２４】図２４（Ａ）及び図２４（Ｂ）は、それぞれ図２１における空間光変調素子の別の作用を説明するための図である。
【図２５】図２１における輪帯素子を説明するための図である。
【図２６】図２６（Ａ）及び図２６（Ｂ）は、それぞれ図２１における輪帯素子の作用を説明するための図である。
【図２７】図２７（Ａ）〜図２７（Ｃ）は、それぞれ図２１における輪帯素子の別の例１を説明するための図である。
【図２８】図２８（Ａ）〜図２８（Ｃ）は、それぞれ図２１における輪帯素子の別の例２を説明するための図である。
【図２９】図２１の光ピックアップ装置の変形例を説明するための図である。
【図３０】図３０（Ａ）及び図３０（Ｂ）は、それぞれ図２９における多分割ミラー素子を説明するための図である。
【図３１】図２９の光ピックアップ装置の変形例を説明するための図である。
【図３２】本発明の第３の実施形態に係る光ピックアップ装置を説明するための図である。
【図３３】図３２の光ピックアップ装置を備える光ディスク装置の構成を示すブロック図である。
【図３４】図３２の光ピックアップ装置の変形例１を説明するための図である。
【図３５】図３２の光ピックアップ装置の変形例２を説明するための図である。
【図３６】図３６（Ａ）〜図３６（Ｃ）は、それぞれ図３２の光ピックアップ装置の変形例３を説明するための図である。
【図３７】図３２の光ピックアップ装置の変形例４を説明するための図である。
【図３８】本発明の一実施形態に係る情報処理装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１９９】
１０…情報処理装置、１５…光ディスク（光記録媒体）、２０…光ディスク装置、２３…光ピックアップ装置（光ヘッド）、２８…再生信号処理回路（処理装置の一部）、２９電圧制御回路（処理装置の一部）、３０…フーリエ変換処理回路、４０…ＣＰＵ（処理装置の一部）、１１１…光源、１１３…波長フィルタ、１２０…変調光学系、１２２〜１２５…波長分散素子、１２６…空間光変調素子、１３１…色収差レンズ、１３２…波長分散素子、１４１…対物レンズ、１４２…対物レンズ、１５２…参照ミラー、１６１…ビームスプリッタ（合波光学素子）、１７１…集光レンズ（検出光学系の一部）、１７２…波長分散素子（検出光学系の一部）、１７３…受光器（光検出器）、１７４…輪帯素子（分離光学素子）、１８０…フーリエ変換光学系、２１１…光源、２２６…空間光変調素子、２２７…多分割ミラー素子、２２８…アキシコンレンズ。
【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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【図２５】
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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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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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