(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの光源と、
前記光源から出射した光を、複数の記録層からなる多層光ディスクの任意の記録層に集光する集光レンズと、
前記複数の記録層のうち任意の記録層からの反射光を少なくとも三つに分岐する光分岐素子と、
前記光分岐素子により分岐された分岐光をそれぞれ検出する少なくとも三つの第１乃至第３の受光領域が一つの基板上に設けられた光検出器とを備え、
前記光分岐素子は、前記光ディスクから情報信号を検出するために前記第１の受光領域に一つの分岐光を入射させ、
前記第２の受光領域は、実質的に前記分岐光の焦点位置に対して前記集光レンズ側に設けられ、
前記第３の受光領域は、実質的に前記分岐光の焦点位置に対して前記集光レンズと反対側でかつ前記第２の受光領域と対称な位置に設けられ、
前記光分岐素子は、
前記記録層からの反射光を分岐する第１の光分岐素子と、
前記第１の光分岐素子によって分岐された反射光を更に少なくとも三つに分岐する第２の光分岐素子とを含み、
前記第１の受光領域は、前記分岐光の焦点位置の近傍に設けられ、
前記第２の光分岐素子は、前記第１の光分岐素子によって分岐された反射光を更に少なくとも四つに分岐し、
前記光検出器は、前記第２の光分岐素子により分岐された一つの分岐光を検出する第４の受光領域が前記第１乃至第３の受光領域とともに一つの基板上に設けられた光検出器を含み、
前記第４の受光領域は、前記記録層と隣接する記録層からの反射光の結像位置に設けられていることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項２】
前記光源は、前記受光領域とともに一つの基板上に設けられていることを特徴とする請求項１記載の光ヘッド装置。
【請求項３】
前記第１の受光領域は、前記分岐光のエアリーディスク径の３倍以下の大きさを有することを特徴とする請求項１又は２記載の光ヘッド装置。
【請求項４】
前記第１の受光領域は、
前記分岐光のエアリーディスク径の３倍以下の大きさを有する光検出領域と、
前記光検出領域の周囲に設けられた複数の分割光検出領域とを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ヘッド装置。
【請求項５】
前記光検出領域により検出される光量と、前記複数の分割光検出領域により検出される光量との差から、前記多層光ディスクの情報を再生することを特徴とする請求項４記載の光ヘッド装置。
【請求項６】
少なくとも一つの光源と、
前記光源から出射した光を、複数の記録層からなる多層光ディスクの任意の記録層に集光する集光レンズと、
前記複数の記録層のうち任意の記録層からの反射光を少なくとも三つに分岐する光分岐素子と、
前記光分岐素子により分岐された分岐光をそれぞれ検出する少なくとも三つの第１乃至第３の受光領域が一つの基板上に設けられた光検出器とを備え、
前記光分岐素子は、前記光ディスクから情報信号を検出するために前記第１の受光領域に一つの分岐光を入射させ、
前記第２の受光領域は、実質的に前記分岐光の焦点位置に対して前記集光レンズ側に設けられ、
前記第３の受光領域は、実質的に前記分岐光の焦点位置に対して前記集光レンズと反対側でかつ前記第２の受光領域と対称な位置に設けられ、
前記光源は、前記第２及び第３の受光領域とともに一つの基板上に設けられるとともに、前記第１の受光領域として用いられ、
前記光分岐素子は、前記記録層からの反射光を少なくとも四つに分岐し、
前記光検出器は、前記光分岐素子により分岐された一つの分岐光を検出する第４の受光領域が前記光源と前記第２及び第３の受光領域とともに一つの基板上に設けられた光検出器を含み、
前記第４の受光領域は、前記記録層と隣接する記録層からの反射光の結像位置に設けられていることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項７】
前記第２及び第３の受光領域の各々は、前記分岐光のエアリーディスク径の６倍以下の大きさを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光ヘッド装置。
【請求項８】
前記第２の受光領域の信号と前記第３の受光領域の信号とからトラッキング誤差信号を得ることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の光ヘッド装置。
【請求項９】
前記光分岐素子は、回折光学素子であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の光ヘッド装置。
【請求項１０】
前記光分岐素子は、複合プリズムであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の光ヘッド装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の光ヘッド装置と、前記光ディスクを駆動する駆動機構とを備えることを特徴とする光情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の情報層（記録層）を積層した光記録媒体（例えば、多層光ディスク、多層光カード）に情報の記録、再生又は消去を行うために用いられる光ヘッド装置及び該光ヘッド装置を用いた光情報処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクの記録容量の拡大のために、光源の短波長化と対物レンズの開口数（以下ＮＡと略記する）の拡大とが進んでいる。ＤＶＤディスクでは、光源波長は６５０ｎｍ、対物レンズのＮＡは０．６であったが、次世代の光ディスクでは、光源波長を４０５ｎｍ、対物レンズのＮＡを０．８５とする光学系が提案されている。
【０００３】
更なる記録容量の拡大のため、光ディスクの厚み方向に情報層を所定間隔で多数重ね合わせた多層光ディスクも開発途上にある。この多層光ディスクの再生時には、再生しようとする情報層の信号に加えて、他の層からの信号が漏れ込むという層間クロストークが発生するという課題が有った。この課題に対して、共焦点光学系を用いて再生層以外の情報層からの反射光を除去する光ヘッド装置が提案されている。
【０００４】
図３０は、特許文献１に記載されている、従来の光ヘッド装置の構成を示す図である。図３０において、１は半導体レーザ、２はコリメートレンズ、３はビーム整形プリズム、４、５は無偏光ビームスプリッタ、６は対物レンズ、７は多層光磁気記録媒体を示し、多層光磁気記録媒体７には情報層が積層されている。また、８は２分の１波長板、９は偏光ビームスプリッタ、１０、１１は集光レンズ、１２、１３は集光レンズ１０、１１の集光位置に設けられたピンホール、１４、１５は光検出器、１６はシリンドリカルレンズ、１７は４分割光検出器を示している。
【０００５】
図３０において、多層光磁気記録媒体７の情報信号は、ピンホール１２と１３を通過した光量の差から検出され、多層光磁気記録媒体７の再生層以外からの反射光は、ピンホール１２、１３で殆ど遮光されるので、層間クロストークの少ない光ヘッド装置が得られる。多層光磁気記録媒体７の情報層のフォーカス・トラッキングサーボでは、シリンドリカルレンズ１６と４分割光検出器１７とを用いて、公知の非点収差法によりフォーカス誤差信号を、プッシュプル法やヘテロダイン法によりトラッキング誤差信号を得ている。
【０００６】
上記のような多層光ディスクのトラッキング方法については、特許文献２に示されているように、複数の情報層のうち、１層だけにトラック溝を設け、前記トラック溝からトラッキング誤差信号を得て、トラック溝のある層とは別の層に信号を書き込み、次に、書き込んだ信号をもとにトラッキング誤差信号を得て、更に別の層に信号を書き込むという、層間で順次トラッキングを行う方法も提案されている。
【０００７】
また、特許文献１ではピンホールを用いて再生層以外の層からの反射光を除去しているが、特許文献３には光検出器をピンホール程度に小さくすることによって同じ効果を得る方法が開示されている。
【特許文献１】特許第２６２４２５５号公報
【特許文献２】特許第２８３５０７４号公報
【特許文献３】特開平８−１８５６４０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、前記特許文献１の構成では、サーボ用の光検出器と情報信号検出用の光検出器とが分離されており、個々に位置調整が必要であり、温度変化や振動に対しても個々の位置変動を抑制する必要があった。また、前記特許文献２には共焦点光学系と組み合わせた場合の光学系構成は開示されていない。また、特許文献３にはフォーカス・トラッキングサーボ信号として非点収差法や３ビーム法を用いることが記述されているが、具体的な光学構成については開示されていない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の目的は、サーボ用の光学系と情報信号検出用の光学系とを共用化した簡単な光学系を用いて、信頼性の高い小型の多層光ディスク用光ヘッド装置及び光情報処理装置を提供することである。
【００１０】
本発明の一局面に従う光ヘッド装置は、少なくとも一つの光源と、前記光源から出射した光を、複数の記録層からなる多層光ディスクの任意の記録層に集光する集光レンズと、前記複数の記録層のうち任意の記録層からの反射光を少なくとも三つに分岐する光分岐素子と、前記光分岐素子により分岐された分岐光をそれぞれ検出する少なくとも三つの第１乃至第３の受光領域が一つの基板上に設けられた光検出器とを備え、前記光分岐素子は、前記光ディスクから情報信号を検出するために前記第１の受光領域に一つの分岐光を入射させ、前記第２の受光領域は、実質的に前記分岐光の焦点位置に対して前記集光レンズ側に設けられ、前記第３の受光領域は、実質的に前記分岐光の焦点位置に対して前記集光レンズと反対側でかつ前記第２の受光領域と対称な位置に設けられている。
【００１１】
本発明の他の局面に従う光情報処理装置は、上記の光ヘッド装置と、前記光ディスクを駆動する駆動機構とを備えるものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光ディスクから情報信号を検出するために第１の受光領域に一つの分岐光が入射されているので、第１の受光領域を情報信号検出用光検出器として用いることができるとともに、第２の受光領域が分岐光の焦点位置に対して光路上において実質的に集光レンズ側に設けられるとともに、第３の受光領域が分岐光の焦点位置に対して光路上において実質的に集光レンズと反対側でかつ第２の受光領域と対称な位置に設けられているので、第２及び第３の受光領域をフォーカスサーボ用光検出器として用いることができる。また、第１乃至第３の受光領域が一つの基板上に設けられているので、フォーカスサーボ用光検出器及び情報信号検出用光検出器を集積化してサーボ用の光学系と情報信号検出用の光学系とを共用化することができる。この結果、サーボ用の光学系と情報信号検出用の光学系とを共用化した簡単な光学系を用いて、信頼性の高い小型の多層光ディスク用光ヘッド装置及び光情報処理装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の各実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態の光ヘッド装置について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態における光ヘッド装置の構成図である。図１において、光ヘッド装置は、半導体レーザ２１、コリメートレンズ２２、ビームスプリッタ２３、集光レンズ２４、アクチュエータ２５、検出レンズ２７、ビームスプリッタ２８及び光検出器２９、３０を備える。多層光ディスク２６は、記録層である情報層２６ａ、２６ｂ、２６ｃを少なくとも含む。
【００１５】
コリメートレンズ２２は、半導体レーザ２１から出射したレーザ光を平行光にする。ビームスプリッタ２３は、コリメートレンズ２２を出射したレーザ光の光路を切り換えて集光レンズ２４へ導く。このように、半導体レーザ２１を出射したレーザ光は、コリメートレンズ２２によって平行光となった後、ビームスプリッタ２３により光路を折り曲げられて集光レンズ２４に入射する。
【００１６】
集光レンズ２４は、アクチュエータ２５によって駆動され、レーザ光を多層光ディスク２６の情報層２６ａ、２６ｂ、２６ｃのうちの一の情報層に集光させる。アクチュエータ２５は、集光レンズ２４を保持して移動させることにより、多層光ディスク２６の任意の位置にレーザ光の集光スポットを移動させる。多層光ディスク２６から反射したレーザ光は、集光レンズ２４、ビームスプリッタ２３を透過し、検出レンズ２７により集光される。
【００１７】
ビームスプリッタ２８は、検出レンズ２７により集光されたレーザ光を光検出器２９と光検出器３０に分岐する。光検出器２９は、多層光ディスク２６の反射光から、公知のプッシュプル法や位相差法によりトラッキング誤差信号を得る。光検出器３０は、多層光ディスク２６の反射光からＲＦ信号及びフォーカス誤差信号を得る。図示しない制御回路は、光検出器３０から得られたフォーカス誤差信号と光検出器２９の出力から得られたトラッキング誤差信号とを用いてアクチュエータ２５を動作させ、多層光ディスク２６の記録及び再生を行うことができる。
【００１８】
図２は、図１に示す光検出器３０の構成を示す断面図である。図２において、光検出器３０は、複合プリズム３１及び光検出素子３６を備える。複合プリズム３１は、反射面３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを備え、反射面３１ｂ、３１ｃは部分反射面である。ここで、レーザ光３２は、検出レンズ２７により集光されたレーザ光であり、反射面３１ａにより反射され、反射面３１ｂ、３１ｃ、３１ｄへ導かれる。レーザ光３３は、反射面３１ｂにより一部反射されたレーザ光であり、レーザ光３４は、反射面３１ｃにより一部反射されたレーザ光であり、レーザ光３５は、反射面３１ｄにより反射されたレーザ光である。反射面３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの反射率は、反射されたレーザ光３３とレーザ光３５との光量が同一になるように決定されている。光検出素子３６は、領域分割されたフォトダイオードから構成される。
【００１９】
図３は、図２に示す光検出素子３６の上面図である。図３において、光検出素子３６は、フォーカス検出用受光領域３７ａ、３７ｂ及びＲＦ検出用受光領域３８を備える。フォーカス検出用受光領域３７ａ、３７ｂは、それぞれレーザ光３３、３５を受光し、ＲＦ検出用受光領域３８は、レーザ光３４を受光する。ＲＦ検出用受光領域３８は、光路上において実質的にレーザ光３２の集光点位置に設けられており、フォーカス検出用受光領域３７ａは、光路上において実質的にレーザ光３２の集光点位置よりも集光レンズ２４側に設けられており、フォーカス検出用受光領域３７ｂは、レーザ光３２の集光点位置を基準としてフォーカス検出用受光領域３７ａと光路上において実質的に対称な位置に設けられている。
【００２０】
すなわち、レーザ光３２は、反射面３１ｂ、３１ｃ、３１ｄによりこの順に反射されるため、レーザ光３３〜３５の光路長はこの順に長くなり、ＲＦ検出用受光領域３８がレーザ光３２の集光点位置に設けられている場合、レーザ光３３の集光点位置は、フォーカス検出用受光領域３７ａを超えた位置となり、レーザ光３５の集光点位置は、フォーカス検出用受光領域３７ｂの手前の位置となり、レーザ光３３の集光点位置とレーザ光３５の集光点位置とは、レーザ光３４の集光点位置を中心として対称な位置となる。
【００２１】
ここで、光検出器３０の動作について説明する。フォーカス誤差検出方法としては、公知のスポットサイズディテクション法（ＳＳＤ法）が用いられる。ＳＳＤ法について簡単に説明すると、フォーカス検出用受光領域３７ａ、３７ｂは、それぞれ少なくとも３分割されたフォトダイオードからなっており、以下のようにしてフォーカス検出用受光領域３７ａ、３７ｂの差分信号からフォーカス誤差信号を得ることができる。
【００２２】
図１において、集光レンズ２４の焦点が多層光ディスク２６の所定の情報層に合っている状態（合焦状態）の時に、図２におけるレーザ光３２は、図３に示すＲＦ検出用受光領域３８に集光する。この時、レーザ光３２の集光点位置に対して光路上において実質的に対称位置に設けられたフォーカス検出用受光領域３７ａ、３７ｂでのレーザ光スポットサイズは、等しくなるので、フォーカス誤差信号は０になる。一方、集光レンズ２４が合焦状態から外れるとレーザ光３２の集光位置がずれて、フォーカス検出用受光領域３７ａ、３７ｂ上でのレーザ光スポットサイズが異なるので、フォーカス誤差信号が０でなくなる。従って、フォーカス誤差信号を０にするようにアクチュエータ２５を駆動することにより、合焦状態を保持できる。
【００２３】
次に、光検出器３０を用いた情報信号の再生について図４を参照しながら説明する。図４は、図３に示すＲＦ検出用受光領域３８の受光領域パターンと検出光スポットとを示す図である。
【００２４】
図４に示すように、ＲＦ検出用受光領域３８の受光領域パターンは、矩形形状（例えば、正方形形状）を有する受光領域３９と、その周囲に設けられた略Ｌ字形状を有する４個の分割受光領域４０ａ〜４０ｄとから構成される。なお、受光領域及び分割受光領域の形状は、上記の例に特に限定されず、円形形状を有する受光領域や略扇型形状を有する分割受光領域等を用いてもよい。
【００２５】
光スポット４１、４２は、検出レンズ２７によって集光された検出光スポットを示し、例えば、図１に示す情報層２６ｂが再生されている場合には、検出光スポット４１は、情報層２６ｂの反射光を集光した光スポットであり、検出光スポット４２は、情報層２６ｂに隣接する情報層２６ａ、２６ｃの反射光を集光した光スポットである。
【００２６】
検出光スポット４１は、受光領域３９上に集光されており、情報層２６ｂの情報信号（ＲＦ信号Ｒｆ）は、受光領域３９の出力から得られる。この時、情報層２６ｂに隣接する情報層２６ａ、２６ｃからの検出光スポット４２は、ＲＦ検出用受光領域３８の受光面上で広がっているので、検出光スポット４２のサイズに比べて受光領域３９の領域の寸法を小さくすることで、従来例の説明で述べたように層間クロストークを小さくすることができる。
【００２７】
また、受光領域３９の領域の寸法（縦方向の長さ及び横方向の長さ、本実施の形態では、受光領域３９は正方形形状を有しているため、縦方向の長さ及び横方向の長さは同一である）は、式（１）によって与えられるレーザ光３２のエアリーディスク径の３倍以下の大きさであることが好ましい。
【００２８】
１．２２×λ／ＮＡ・・・（１）
式（１）において、λはレーザ光３２の波長、ＮＡは検出レンズ２７の開口数である。受光領域３９の領域の寸法を検出光スポット４１のエアリーディスク径の３倍以下とすれば、情報層２６ａ、２６ｂ、２６ｃの間隔は、集光レンズ２４の集光スポットのレイリー長程度まで小さくできる。なお、受光領域３９と検出光スポット４１との位置合わせ精度を考慮すると、受光領域３９の領域の寸法は、検出光スポット４１のエアリーディスク径の１倍以上であることが好ましい。
【００２９】
また、図３に示すフォーカス検出用受光領域３７ａ、３７ｂのそれぞれの寸法（縦方向の長さ及び横方向の長さのうち短い方の長さ）は、レーザ光３２のエアリーディスク径の６倍以下の大きさであることが好ましい。この場合、フォーカス誤差信号を劣化させることなく、記録再生層以外の情報層からの反射光の影響を小さくすることができる。さらに、分割受光領域４０ａ〜４０ｄの和信号の定数倍をＲＦ信号Ｒｆから差し引くことにより、層間クロストークを低減することも可能である。この定数は、情報層２６ａ、２６ｂ、２６ｃの層間隔を基に決定される。
【００３０】
例えば、情報層２６ｂに集光レンズ２４から出射した光が集光している状態で距離ｄだけ離れた隣接情報層２６ａ，２６ｃでのデフォーカスしたスポット半径は、集光レンズ２４の開口数をＮＡとして、ＮＡ×ｄとなる。層間クロストークは、隣接情報層２６ａ、２６ｃでのスポット径に反比例して大きくなるので、定数は層間隔の逆数に比例係数を乗じて得ることができる。
【００３１】
また、分割受光領域４０ａ、４０ｄの和信号と分割受光領域４０ｂ、４０ｃの和信号との差からスポット位置Ｘ誤差信号Ｅｘが得られ、分割受光領域４０ａ、４０ｂの和信号と分割受光領域４０ｃ、４０ｄの和信号との差からスポット位置Ｙ誤差信号Ｅｙが得られるので、検出光スポット４２の位置ずれを検出して、例えば、図１における検出レンズ２７を図示しないアクチュエータで微動することにより、検出光スポット４２の位置補正を行うことができる。また、検出光スポット４１と検出光スポット４２とは同軸であるので、検出光スポット４２の位置補正により、検出光スポット４１の位置補正も同時にできることになる。なお、検出光スポット４１の位置ずれが大きい時には、検出光スポット４１が分割受光領域４０ａ〜４０ｄに入射するので、上記と同様に位置誤差信号が得られることは言うまでもない。
【００３２】
上記の構成により、本実施の形態においては、ＲＦ検出用受光領域３８の受光領域３９を小さくして、層間クロストークを低減できると共に、分割受光領域４０ａ〜４０ｄにより検出光スポットの位置ずれを検出して補正することができる。また、ＲＦ検出用受光領域３８とフォーカス検出用受光領域３７ａ、３７ｂとを一つの光検出素子３６上に集積することにより、相互の位置ずれをなくすことができる。
【００３３】
なお、多層光ディスク２６を再生する際には、ＲＦ検出用受光領域３８から公知のプッシュプル法や位相差法によってトラッキング誤差信号を得ることも可能である。また、レーザ光３４の焦点位置に微小ピンホールを設けて、該微小ピンホールを介して光検出を行っても良い。
【００３４】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態の光ヘッド装置について説明する。図５は、本発明の第２の実施の形態の光ヘッド装置の構成図である。図５において図１と同一物については同一番号を附して説明を省略する。本実施の形態においては、多層光ディスク２６にトラッキング用のサーボ面が設けられており、例えば、多層光ディスク２６の情報層の最下面もしくは最上面にトラッキング溝を形成したサーボ面を設けることができる。本実施の形態でも、半導体レーザ２１を出射した光は、図１に示す光ヘッド装置と同様に光検出器４８で受光され、ＲＦ信号とフォーカス誤差信号とが検出される。
【００３５】
図６は、図５に示す光検出器４８の構成図である。図６に示す光検出器４８は、ホログラム４９及び光検出素子５４を備え、光検出素子５４は、領域分割されたフォトダイオードから構成される。また、レーザ光５０は、検出レンズ２７により集光されたレーザ光であり、回折光５１は、ホログラム４９により回折された＋１次回折光であり、回折光５２は、ホログラム４９を透過した０次回折光であり、回折光５３は、ホログラム４９により回折された−１次回折光である。回折光学素子であるホログラム４９は、＋１次回折光を収束する作用を有しており、−１次回折光に対しては発散作用を及ぼす。
【００３６】
図７は、図６に示す光検出素子５４の上面図である。図７において、光検出素子５４は、フォーカス検出用受光領域５５ａ、５５ｂ及びＲＦ検出用受光領域５６を備える。フォーカス検出用受光領域５５ａ、５５ｂは、それぞれ−１次回折光５３、＋１次回折光５１を受光し、ＲＦ検出用受光領域５６は、０次回折光５２を受光する。ＲＦ検出用受光領域５６は、光路上において実質的にレーザ光５０の集光点位置に設けられており、フォーカス検出用受光領域５５ａは、光路上において実質的にレーザ光５０の集光点位置よりも集光レンズ２４側に設けられており、フォーカス検出用受光領域５５ｂは、レーザ光５０の集光点位置を基準としてフォーカス検出用受光領域５５ａと光路上において実質的に対称な位置に設けられている。
【００３７】
なお、ＲＦ検出用受光領域５６の構成は、第１の実施の形態のＲＦ検出用受光領域３８と同一の構成であり、光検出器４８において、フォーカス誤差検出方法としてＳＳＤ法による検出を行い、中心の受光領域を小さくして層間クロストークを小さくするのは、第１の実施の形態と同様であり、説明を省略する。
【００３８】
次に、トラッキング誤差信号の検出方法について説明する。図５に示す光ヘッド装置は、半導体レーザ４３、ビームスプリッタ４４、コリメータ４５、ビームスプリッタ４６及び光検出器４７をさらに備え、コリメータ４５は、例えば、凹レンズと凸レンズとの組み合わせから構成される。
【００３９】
半導体レーザ４３を出射し、ビームスプリッタ４４とコリメータ４５を通過したレーザ光は、ビームスプリッタ４６により光路を曲げられ、集光レンズ２４により集光される。ここで、集光レンズ２４と多層光ディスク２６との間隔は、光検出器４８からのフォーカス誤差信号により制御されるので、集光レンズ２４の焦点と多層光ディスク２６のトラッキングサーボ面とは一般的に一致しない。
【００４０】
しかしながら、本実施の形態では、コリメータ４５のレンズ間隔を変えることにより、半導体レーザ４３を出射したレーザ光の集光点位置を光軸方向に変化できるので、集光レンズ２４の位置に関わらず、多層光ディスク２６のトラッキングサーボ面に集光点を合わせることが可能となっている。従って、光検出器４７からのフォーカス誤差信号により半導体レーザ４３を出射したレーザ光を多層光ディスク２６のトラッキングサーボ面に集光させ、光検出器４７で得られたトラッキング誤差信号を基に、多層光ディスク２６のトラッキングを行い、光検出器４８で得られたフォーカス誤差信号を基に半導体レーザ２１の出射レーザ光を多層光ディスク２６の任意の情報層に集光させることで、多層光ディスク２６の記録及び再生が可能となる。
【００４１】
上記の構成により、本実施の形態においては、ホログラム４９及び光検出素子５４を用いて第１の実施の形態と同様の効果を得ることができるとともに、トラッキング誤差信号をトラッキングサーボ面から得ることにより、トラッキングを行うので、多層光ディスク２６の各面にトラッキング用の溝を設ける必要が無く、安価な多層光ディスクを実現することが可能となる。
【００４２】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態の光ヘッド装置について説明する。図８は、本発明の第３の実施の形態の光ヘッド装置の構成図である。図８において図１と同一物については同一番号を附して説明を省略する。図８において、本実施の形態では、第１の実施の形態では別々に設けていたフォーカス誤差信号及びＲＦ信号検出用の光検出器３０とトラッキング誤差信号検出用の光検出器２８とを一体に構成した光検出器５７を用いて、フォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号とＲＦ信号の検出を行う点が、第１の実施の形態と異なる点であり、以下、図９乃至図１１を用いて光検出器５７の動作について説明する。
【００４３】
図９は、図８に示す光ヘッド装置で用いられるトラッキング誤差信号の検出方法を説明するための模式図である。なお、図９において、図１と同一物については同一番号を附して説明を省略し、また、説明を容易にするためにビームスプリッタ２３の図示を省略している。
【００４４】
図９に示す多層光ディスク２６の情報層２６ｂには、記録されたピット列から回折格子５８が形成されている。なお、回折格子５８は、多層光ディスク２６に予め設けられたトラック溝から形成してもよい。
【００４５】
回折光５９ａ、５９ｂ、５９ｃは、回折格子５８によって回折された光であり、回折光５９ａ、５９ｂ、５９ｃの仮想的な光源位置を図中のＡ、Ｂ、Ｃで示す。反射光６０は、情報層２６ａからの反射光であり、検出光６１ａ、６１ｂ、６１ｃは、それぞれ回折光５９ａ、回折光５９ｂ、回折光５９ｃを検出レンズ２７で集光した光である。仮想面６２は、検出光６１ａ、６１ｂ、６１ｃの集光点を含む面であり、仮想面６３は、回折格子５８の結像面であり、仮想面６４は、情報層２６ａの結像面である。
【００４６】
図９に示す例では、情報層２６ａにフォーカスが合って情報の記録又は再生を行っている状態を示しており、情報層２６ａを透過した光は、隣接する情報層２６ｂに形成されている回折格子５８によって回折光５９ａ、５９ｂ、５９ｃとして回折及び反射される。この時、回折光５９ａ、５９ｂ、５９ｃは、あたかも図９の仮想光源Ａ、Ｂ、Ｃから出射したかのように発散し、集光レンズ２４と検出レンズ２７とからなる光学系により像Ａ’、Ｂ’、Ｃ’として仮想面６２に結像される。
【００４７】
次に、回折格子５８の結像面である仮想面６３では、像Ａ’、Ｂ’、Ｃ’から発散する検出光６１ａ、６１ｂ、６１ｃが干渉し合って、回折格子５８の像ができる。従って、仮想面６３に図８に示す光検出器５７のトラッキング検出用受光領域を設けて、像の明暗を検出することで、トラッキングを行うことができる。また、仮想面６４に図８に示す光検出器５７のフォーカス検出用受光領域及びＲＦ検出用受光領域を設けることで情報層２６ａのフォーカス誤差信号及びＲＦ信号を検出することができる。
【００４８】
図１０は、図８に示す光検出器５７の構成を示す断面図であり、図１１は、図１０に示す光検出素子３６の上面図である。なお、図１０及び図１１において図２及び図３と同一物については同一番号を附して説明を省略し、また、フォーカス誤差信号及びＲＦ信号の検出動作に関しては、第１の実施の形態で説明した動作を用いているので、説明を省略し、トラッキング誤差信号の検出方法について説明する。
【００４９】
図１０において、複合プリズム３１の反射面３１ａ’は、部分反射面であり、レーザ光６５は、情報層２６ｂから反射されたレーザ光であり、図９において検出光６１ａ、６１ｂ、６１ｃとして説明した検出光と同じものである。また、図１１において、トラッキング検出用受光領域６６がフォーカス検出用受光領域３７ａ、３７ｂ及びＲＦ検出用受光領域３８とともに光検出素子３６上に形成されており、短冊形に領域分割されている。
【００５０】
図１０に示す反射面３１ａ’と反射面３１ｃとの間隔を、集光レンズ２４と検出レンズ２７とで構成される光学系の縦倍率と、多層光ディスク２６の情報層の間隔との積に一致させることで、情報層２６ａから反射されたレーザ光３２がＲＦ検出用受光領域３８に集光する時に、レーザ光６５をトラッキング検出用受光領域６６に集光させることができ、回折格子５８の像が形成される。このとき、トラッキング検出用受光領域６６の分割ピッチを回折格子５８の像の明暗ピッチに合わせておくことで、トラッキング誤差信号を得ることができる。
【００５１】
上記の構成により、本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができるとともに、隣接層の情報ピット列をトラッキング誤差信号として利用できるので、多層光ディスク２６の各面にトラッキング用の溝を設ける必要が無く、安価な多層光ディスクを実現することが可能となる。また、トラッキング検出用受光領域６６とフォーカス検出用受光領域３７ａ、３７ｂ及びＲＦ検出用受光領域３８とを同一基板上に設けたことで、部品点数が少なく、温度変化や振動に対して光源像の位置ずれの少ない信頼性の高い光ヘッド装置を提供することができる。
【００５２】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態の光ヘッド装置について説明する。図１２は、本発明の第４の実施の形態の光ヘッド装置の構成図である。図１２において図１と同一物については同一番号を附して説明を省略する。図１２に示す光ヘッド装置は、半導体レーザと光検出素子とが集積されている集積モジュール７０を備え、本実施の形態の動作が第１の実施の形態の動作と異なる点は、集積モジュール７０の動作だけであるので、図１３及び図１４を用いて、集積モジュール７０の動作を説明する。
【００５３】
図１３は、図１２に示す集積モジュール７０の構成を示す断面図であり、図１４は、図１３に示す光検出素子３６の上面図である。図１３及び図１４において図２及び図３と同一物については同一番号を附して説明を省略する。
【００５４】
図１３において、集積モジュール７０は、複合プリズム３１、４分の１波長板７３及び光検出素子３６を備える。複合プリズム３１は、反射面７２、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを備える。反射面３１ａは、偏光反射面であり、Ｓ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過させる。図１４において、光検出素子３６は、半導体レーザ７４、反射面７５、フォーカス検出用受光領域３７ａ、３７ｂ及びＲＦ検出用受光領域３８を備える。反射面７５は、光検出素子３６の基板であるシリコン基板を異方性エッチングすることにより形成される。
【００５５】
図１３及び図１４において、半導体レーザ７４を出射したレーザ光７１は、反射面７５と反射面７２とで反射され、反射面３１ａへ入射する。反射面３１ａに入射するレーザ光７１がＳ偏光となるように、半導体レーザ７４の配置が決定されている。レーザ光７１は、反射面３１ａに入射する時にはＳ偏光であるので、反射面３１ａで反射され、４分の１波長板７３へ入射する。４分の１波長板７３の片面には、反射膜が形成されており、レーザ光７１が４分の１波長板７３を往復することで、偏光面が９０°回転し、Ｐ偏光のレーザ光が反射面３１ａを透過する。
【００５６】
図１２において、集積モジュール７０を出射したレーザ光は、多層光ディスク２６で反射されると共に、集光レンズ２４と検出レンズ２７との間に配置された図示しない４分の１波長板を往復透過することで、偏光面が９０°回転する。図１３において、集積モジュール７０へ入射されるレーザ光３２は、反射面３１ａに対してＳ偏光となるので、反射されることとなる。なお、トラッキング誤差信号、フォーカス誤差信号及びＲＦ信号の検出方法については、第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００５７】
上記の構成により、本実施の形態においては、半導体レーザ７４とフォーカス検出用受光領域３７ａ、３７ｂ及びＲＦ検出用受光領域３８とを同一基板上に設けたことで、部品点数が少なく、温度変化や振動に対して光源像の位置ずれの少ない信頼性の高い光ヘッド装置を提供することができる。
【００５８】
（第５の実施の形態）
次に、本発明の第５の実施の形態の光ヘッド装置について説明する。本発明の第５の実施の形態の光ヘッド装置は、第４の実施の形態と集積モジュール７０の構成が異なるだけであるので、図１５及び図１６に集積モジュール７０の構成を示し、本実施の形態の光ヘッド装置について図１５及び図１６を用いて説明する。図１５は、本発明の第５の実施の形態の光ヘッド装置に用いられる集積モジュール７０の構成を示す断面図であり、図１６は、図１５に示す光検出素子５４の上面図である。図１５及び図１６において図６及び図７と同一物については同一番号を附し、説明を省略する。
【００５９】
図１５において、集積モジュール７０は、ホログラム基板７６及び光検出素子５４を備える。図１６において、光検出素子５４は、半導体レーザ８０、反射面８１、フォーカス検出用受光領域５５ａ、５５ｂ及びＲＦ検出用受光領域５６ａ、５６ｂを備える。反射面８１は、光検出素子５４の基板であるシリコン基板を異方性エッチングすることにより形成される。
【００６０】
図１５において、ホログラム基板７６の上下の面には、回折光学素子であるホログラム７７とホログラム７８とが形成されている。ホログラム７７は、レーザ光５０を紙面に垂直な方向に回折し、ホログラム７７により回折されたレーザ光７９は、紙面に対して前後２方向に回折され、図１６に示すＲＦ検出用受光領域５６ａ、５６ｂへ入射される。ホログラム７８は、レーザ光５０を紙面内で回折させ、＋１次回折光を収束する作用を有している。
【００６１】
図１５及び図１６において、半導体レーザ８０を出射したレーザ光は、反射面８１で反射され、ホログラム基板７６を透過する。第４の実施の形態と同様に、集積モジュール７０を出射したレーザ光は、多層光ディスク２６で反射され、集積モジュール７０に戻る。フォーカス誤差信号の検出方法については、第２の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００６２】
ＲＦ信号の検出は、ホログラム７７によりレーザ光５０が回折され、回折されたレーザ光７９がＲＦ検出用受光領域５６ａ、５６ｂに入射することによって行われる。ＲＦ検出用受光領域５６ａ、５６ｂでの信号検出方法は、第１の実施の形態で述べたとおりであるので、説明を省略する。
【００６３】
上記の構成により、本実施の形態においては、半導体レーザ８０とフォーカス検出用受光領域５５ａ、５５ｂ及びＲＦ検出用受光領域５６ａ、５６ｂとを同一基板上に設けたことで、部品点数が少なく、温度変化や振動に対して光源像の位置ずれの少ない信頼性の高い光ヘッド装置を提供することができる。
【００６４】
（第６の実施の形態）
次に、本発明の第６の実施の形態の光ヘッド装置について説明する。図１７は、本発明の第６の実施の形態の光ヘッド装置の構成図であり、図１７において図１２と同一物については同一番号を附し、説明を省略する。
【００６５】
図１７において、光ヘッド装置は、集積モジュール８５を備え、集積モジュール８５は、光検出器と光源が一体化されている。図１８は、図１７に示す集積モジュール８５の構成を示す断面図であり、図１９は、図１８に示す光検出素子３６の上面図である。図１７及び図１８において図１３及び図１４と同一物については同一番号を附し、説明を省略する。
【００６６】
図１８において、集積モジュール８５は、複合プリズム３１、４分の１波長板７３及び光検出素子３６を備える。複合プリズム３１は、反射面７２、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｅを備える。反射面３１ａは、偏光反射面であり、Ｓ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過させる。反射面３１ｅは、部分反射面である。図１９において、光検出素子３６は、半導体レーザ７４、反射面７５、トラッキング検出用受光領域６６、フォーカス検出用受光領域３７ａ、３７ｂ及びＲＦ検出用受光領域３８を備える。反射面７５は、光検出素子３６の基板であるシリコン基板を異方性エッチングすることにより形成される。トラッキング検出用受光領域６６は、光検出素子３６上に形成され、短冊形に領域分割されている。
【００６７】
図１８に示すレーザ光６５は、図１７において集光レンズ２４の焦点が例えば、情報層２６ａに合っている時に、情報層２６ｂから回折及び反射される光を検出レンズ２７で集光したレーザ光である。この時、レーザ光３２は、情報層２６ａからの反射光を検出レンズ２７で集光したレーザ光である。
【００６８】
図１８及び図１９において、半導体レーザ７４を出射したレーザ光７１は、反射面７５と反射面７２とで反射され、反射面３１ａへ入射する。反射面３１ａに入射するレーザ光７１がＳ偏光となるように、半導体レーザ７４の配置が決定されている。レーザ光７１は、反射面３１ａに入射する時にはＳ偏光であるので、反射面３１ａで反射され、４分の１波長板７３へ入射する。４分の１波長板７３の片面には、反射膜が形成されており、レーザ光７１が４分の１波長板７３を往復することで、偏光面が９０°回転し、Ｐ偏光のレーザ光が反射面３１ａを透過する。
【００６９】
図１７において、集積モジュール８５を出射したレーザ光は、多層光ディスク２６で反射されると共に、集光レンズ２４と検出レンズ２７との間に配置された図示しない４分の１波長板を往復透過することで、偏光面が９０°回転する。図１８において、集積モジュール８５へ入射されるレーザ光３２は、反射面３１ａに対してＳ偏光となるので、反射されることとなる。フォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号及びＲＦ信号の検出方法については、第３の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００７０】
上記の構成により、本実施の形態においては、半導体レーザ７４と、フォーカス検出用受光領域３７ａ、３７ｂ、ＲＦ検出用受光領域３８及びトラッキング検出用受光領域６６とを同一基板上に設けたことで、部品点数が少なく、温度変化や振動に対して光源像の位置ずれの少ない信頼性の高い光ヘッド装置を提供することができる。
【００７１】
（第７の実施の形態）
次に、本発明の第７の実施の形態の光ヘッド装置について説明する。本発明の第７の実施の形態の光ヘッド装置は、第６の実施の形態と集積モジュール８５の構成が異なるだけであるので、図２０及び図２１に集積モジュール８５の構成を示し、本実施の形態の光ヘッド装置について図２０及び図２１を用いて説明する。図２０は、本発明の第７の実施の形態の光ヘッド装置に用いられる集積モジュール８５の構成を示す断面図であり、図２１は、図２０に示す光検出素子５４の上面図である。図２０及び図２１において図１５及び図１６と同一物については同一番号を附し、説明を省略する。
【００７２】
図２０において、集積モジュール８５は、ホログラム基板７６及び光検出素子５４を備える。図２１において、光検出素子５４は、半導体レーザ８０、反射面８１、トラッキング検出用受光領域６６、フォーカス検出用受光領域５５ａ、５５ｂ及びＲＦ検出用受光領域５６を備える。反射面８１は、光検出素子５４の基板であるシリコン基板を異方性エッチングすることにより形成される。
【００７３】
図２０において、ホログラム基板７６の上下の面には、回折光学素子であるホログラム８６、ホログラム７８及びホログラム８７が形成されている。ホログラム８７は、回折作用を有する。半導体レーザ８０を出射したレーザ光８９は、反射面８１で反射された後、ホログラム８７に入射して回折され、更に、ホログラム８６に入射して回折されてレーザ光５０と同じ光路で、図１７に示す多層光ディスク２６の例えば、情報層２６ａに集光する。多層光ディスク２６で反射されたレーザ光は、集積モジュール８５に戻る。
【００７４】
ホログラム８６は、検出レンズ２７により集光されたレーザ光５０を回折し、０次回折光を透過させると共に、＋１次回折光をホログラム７８へ入射させる。ホログラム７８は、レーザ光５０を紙面内で回折させ、＋１次回折光を収束する作用を有し、−１次回折光に対しては発散作用を及ぼす。回折光５１は、ホログラム７８により回折された＋１次回折光であり、回折光５２は、ホログラム７８を透過した０次回折光であり、回折光５３は、ホログラム７８により回折された−１次回折光である。
【００７５】
図２１において、フォーカス検出用受光領域５５ａ、５５ｂは、それぞれ−１次回折光５３、＋１次回折光５１を受光する。ＲＦ検出用受光領域５６は、０次回折光５２を受光する。ＲＦ検出用受光領域５６は、光路上において実質的にレーザ光５０の集光点位置に設けられており、フォーカス検出用受光領域５５ａは、光路上において実質的にレーザ光５０の集光点位置よりも集光レンズ２４側に設けられており、フォーカス検出用受光領域５５ｂは、レーザ光５０の集光点位置を基準としてフォーカス検出用受光領域５５ａと光路上において実質的に対称な位置に設けられている。
【００７６】
なお、フォーカス誤差信号及びＲＦ信号の検出方法については、第２の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。また、ＲＦ検出用受光領域５６の構成は、第１の実施の形態で述べたＲＦ検出用受光領域３８と同一の構成である。また、集積モジュール８５において、フォーカス誤差検出方法としてＳＳＤ法による検出を行い、ＲＦ検出用受光領域５６の受光領域３９を小さくして層間クロストークを小さくするのは、第１の実施の形態と同様であり、説明を省略する。
【００７７】
図２０に示すレーザ光８８は、図１７において集光レンズ２４の焦点が例えば、情報層２６ａに合っている時に、情報層２６ｂから回折及び反射される光を検出レンズ２７で集光したレーザ光である。この時、レーザ光５０は、情報層２６ａからの反射光を検出レンズ２７で集光したレーザ光である。
【００７８】
ここで、ホログラム８６からトラッキング検出用受光領域６６までの光路長と、ホログラム８６からＲＦ検出用受光領域５６との光路長との差を、集光レンズ２４及び検出レンズ２７で構成される光学系の縦倍率と多層光ディスク２６の情報層の間隔との積に一致させることで、情報層２６ａから反射されたレーザ光５０がＲＦ検出用受光領域５６に集光する時に、トラッキング検出用受光領域６６にはレーザ光８８が集光し、情報層２６ｂの像が形成される。したがって、トラッキング誤差信号については、ホログラム８６を通過したレーザ光８８がトラッキング検出用受光領域６６に結像するので、第３の実施の形態で述べた原理によりトラッキング誤差信号を検出する。
【００７９】
上記の構成により、本実施の形態においては、半導体レーザ８０と、フォーカス検出用受光領域５５ａ、５５ｂ、ＲＦ検出用受光領域５６及びトラッキング検出用受光領域６６とを同一基板上に設けたことで、部品点数が少なく、温度変化や振動に対して光源像の位置ずれの少ない信頼性の高い光ヘッド装置を提供することができる。
【００８０】
（第８の実施の形態）
次に、本発明の第８の実施の形態の光ヘッド装置について説明する。図２２は、本発明の第８の実施の形態の光ヘッド装置の構成図である。図２２において、図１と同一物については同一番号を附し、説明を省略する。
【００８１】
図２２において、半導体レーザ２１を出射したレーザ光は、コリメートレンズ２２によって平行光となった後、ビームスプリッタ２３により光路を折り曲げられて集光レンズ２４へ入射する。集光レンズ２４は、アクチュエータ２５によって駆動され、レーザ光を多層光ディスク２６の情報層２６ａ、２６ｂ、２６ｃのうちの一の情報層に集光させる。多層光ディスク２６から反射したレーザ光は、集光レンズ２４、ビームスプリッタ２３を透過し、検出レンズ２７により集光される。光検出器９０は、多層光ディスク２６の反射光から、フォーカス・トラッキング誤差信号とＲＦ信号とを検出する。ＲＦ信号の検出方法に関しては、第１の実施の形態１で述べた通りであるので、説明を省略する。
【００８２】
本実施の形態の光ヘッド装置が図１に示す光ヘッド装置と異なるのは、光検出器２９と光検出器３０を一つに纏めた光検出器９０に変更した点である。図２３は、図２２に示す光検出器９０の構成を示す断面図であり、図２４は、図２３に示す光検出素子３６の上面図である。図２３及び図２４において図２及び図３と同一物については同一番号を附し、説明を省略する。
【００８３】
図２３において、光検出器９０は、複合プリズム３１及び光検出素子３６を備え、複合プリズム３１は、第１の実施の形態と同様に構成される。図２４において、光検出素子３６は、フォーカス・トラッキング検出用受光領域９１ａ、９１ｂ及びＲＦ検出用受光領域３８を備える。フォーカス・トラッキング検出用受光領域９１ａ、９１ｂは、それぞれ８分割された光検出要素からなっている。
【００８４】
次に、フォーカス・トラッキング誤差信号の検出方法について説明する。図２５は、図２４に示すフォーカス・トラッキング検出用受光領域９１ａ、９１ｂの構成を示す上面図であり、フォーカス・トラッキングの説明に不用なＲＦ検出用受光領域３８の図示を省略している。
【００８５】
図２５において、フォーカス・トラッキング検出用受光領域９１ａは、８つの光検出要素Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４から構成される。８つの光検出要素Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４は、矩形形状を有するフォーカス・トラッキング検出用受光領域９１ａを水平方向及び垂直方向に分割して４分割領域を作成し、さらに、内側の領域が外側の領域より小さくなるように各４分割領域を水平方向に２分割して作成されたものである。光検出要素Ａ１、Ａ２と、光検出要素Ｂ１〜Ｂ４と、光検出要素Ａ３、Ａ４とが、図３に示すフォーカス検出用受光領域３７ａの３分割領域に対応する、フォーカス・トラッキング検出用受光領域９１ｂも、フォーカス・トラッキング検出用受光領域９１ａと同様に構成される。スポット９２ａ、９２ｂは、それぞれフォーカス・トラッキング検出用受光領域９１ａ、９１ｂへ入射するレーザ光のスポットである。
【００８６】
フォーカス・トラッキング検出用受光領域９１ａ、９１ｂをそれぞれ構成する光検出要素Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４、Ｃ１〜Ｃ４、Ｄ１〜Ｄ４の各出力をＡ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４、Ｃ１〜Ｃ４、Ｄ１〜Ｄ４として表すと、フォーカス誤差信号は、公知のＳＳＤ法を用い、（Ａ１＋Ａ２＋Ａ３＋Ａ４＋Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３＋Ｄ４）と（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｂ３＋Ｂ４＋Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３＋Ｃ４）との差から得られる。トラッキング誤差信号は、公知のプッシュプル法であれば、（Ｃ１＋Ｃ４＋Ｄ１＋Ｄ４）と（Ｃ２＋Ｄ２＋Ｄ３＋Ｃ３）との差、又は（Ａ１＋Ａ４＋Ｂ１＋Ｂ４）と（Ａ２＋Ａ３＋Ｂ２＋Ｂ３）との差から得られ、公知の位相差法であれば、（Ｃ１＋Ｃ３＋Ｄ１＋Ｄ３）と（Ｃ２＋Ｃ４＋Ｄ２＋Ｄ４）との位相差、又は（Ａ１＋Ａ３＋Ｂ１＋Ｂ３）と（Ａ２＋Ａ４＋Ｂ２＋Ｂ４）との位相差から得られる。
【００８７】
なお、スポット９２ａとスポット９２ｂとは、レーザ光３２の焦点に対して、光軸方向に対称な位置関係にあるので、スポット内の明暗パターンが点対称になっている。従って、プッシュプル法として、（Ａ１＋Ａ４＋Ｂ１＋Ｂ４＋Ｃ２＋Ｄ２＋Ｄ３＋Ｃ３）と（Ａ２＋Ａ３＋Ｂ２＋Ｂ３＋Ｃ１＋Ｃ４＋Ｄ１＋Ｄ４）との差を用い、位相差法として、（Ａ１＋Ａ３＋Ｂ１＋Ｂ３＋Ｃ１＋Ｃ３＋Ｄ１＋Ｄ３）と（Ａ２＋Ａ４＋Ｂ２＋Ｂ４＋Ｃ２＋Ｃ４＋Ｄ２＋Ｄ４）との位相差を用いても良い。
【００８８】
この時、記録再生層以外の情報層からの反射光のフォーカス・トラッキング検出用受光領域９１ａ、９１ｂ上での像は、点対称にはなっていないので、フォーカス・トラッキング検出用受光領域９１ａ、９１ｂ両方の信号からトラッキング誤差信号を得ることにより、記録再生層以外の情報層からの反射光の影響の少ない良質なトラッキング誤差信号を得ることができる。
【００８９】
上記の構成により、本実施の形態においては、少ない部品点数で、情報層の信号を基にフォーカス・トラッキング誤差信号を得ることができ、より精度の高い追従性能が得られる。なお、本実施の形態の光ヘッド装置の光検出器９０においては、光分岐素子として複合プリズムを用いたが、ホログラムを用いても構わない。
【００９０】
（第９実施の形態）
次に、本発明の第９の実施の形態の光ヘッド装置について説明する。図２６は、本発明の第９の実施の形態の光ヘッド装置の構成図である。図２６において図１と同一物については同一番号を附し、説明を省略する。
【００９１】
図２６に示す光ヘッド装置は、光検出器と光源とが一体化されて集積されている集積モジュール９３を備える。図２７は、図２６に示す集積モジュール９３の構成を示す断面図であり、図２８は、図２７に示す光検出素子３６の上面図である。図２６及び図２７において図１０及び図１１並びに図２３及び図２４と同一物については同一番号を附し、説明を省略する。
【００９２】
図２７において、集積モジュール９３は、複合プリズム３１及び光検出素子３６を備える。図２８において、光検出素子３６は、半導体レーザ９４、反射面９５、トラッキング検出用受光領域６６及びフォーカス・トラッキング検出用受光領域９１ａ、９１ｂを備える。反射面９５は、光検出素子３６の基板であるシリコン基板を異方性エッチングすることにより形成される。
【００９３】
図２７において、半導体レーザ９４を出射したレーザ光は、レーザ光３４と同一光路を通り、図２６に示す多層光ディスク２６に入射して反射され、集積モジュール９３に戻ることとなる。フォーカス誤差信号及び記録再生層からのトラッキング誤差信号の検出方法については、第８実施の形態で述べたとおりであり、記録再生層に隣接する情報層からのトラッキング誤差信号の検出方法は、第３の実施の形態で述べたとおりであるので、説明を省略する。
【００９４】
ＲＦ信号の検出方法は、図２７においてレーザ光３４が半導体レーザ９４に戻る時に、よく知られているように戻り光の強度によって半導体レーザ９４の発振状態が変化することを利用して検出する。すなわち、複合プリズム３１の反射面３１ｃにより反射されたレーザ光３４が半導体レーザ９４へ入射することにより、半導体レーザ９４が、多層光ディスク２６からのＲＦ信号を検出するための受光領域としても機能する。例えば、半導体レーザ９４を一定出力で発振するように駆動電流を制御するようにしておけば、戻り光が強い時には駆動電流が小さくなるので、駆動電流の変動からＲＦ信号を検出できる。
【００９５】
上記の構成により、本実施の形態においては、半導体レーザ９４とフォーカス・トラッキング検出用受光領域９１ａ、９１ｂ及びトラッキング検出用受光領域６６とを同一基板上に設け、半導体レーザ９４からＲＦ信号を検出するようにしたことで、部品点数が少なく、温度変化や振動に対して光源像の位置ずれのない信頼性の高い光ヘッド装置を提供することができる。
【００９６】
なお、記録再生層に隣接する情報層からのトラッキング誤差信号を検出する必要が無ければ、トラッキング検出用受光領域６６も必要がない。また、本実施の形態の光ヘッド装置の光検出器９３においては、光分岐素子として複合プリズムを用いたが、ホログラムを用いても構わない。また、上記の各実施の形態における光源及び受光領域は、任意に組み合わせることができ、例えば、第９の実施の形態の半導体レーザ９４を第１乃至第８の実施の形態のＲＦ検出用受光領域として用いてもよい。
【００９７】
（第１０の実施の形態）
次に、本発明の第１０の実施の形態として、上記の第１乃至第９の実施の形態の光ヘッド装置を用いた光情報処理装置について説明する。図２９は、本発明の第１０の実施の形態の光情報処理装置の構成を示す模式図である。
【００９８】
図２９において、光情報処理装置は、光ヘッド装置９６、モータ９８、回路基板９９及び電源１００を備える。光ヘッド装置９６としては、第１乃至第９の実施の形態の光ヘッド装置のうちいずれか一の光ヘッド装置が用いられる。光ディスク９７は、光記録媒体であり、複数の情報層を有する光ディスクである。モータ９８は、光ディスク９７の回転駆動機構であり、光ディスク９７を支持及び回転させる。
【００９９】
光ヘッド装置９６は、光ディスク９７との位置関係に対応する信号を回路基板９９へ送る。回路基板９９は、この信号を演算して、光ヘッド装置９６又は光ヘッド装置９６内の集光レンズを微動させるための信号を出力し、フォーカスサーボ駆動機構（図示せず）及びトラッキングサーボ駆動機構（図示せず）を制御し、光ディスク９７に対してフォーカスサーボ及びトラッキングサーボを行う。また、回路基板９９は、光ヘッド装置９６による情報の読み出し、書き込み又は消去といった動作を行うための電気回路を有し、光ディスク９７に対して情報の読み出し、書き込み又は消去を行う。電源１００は、内部電源又は外部電源との接続部から構成され、光ヘッド装置９６の駆動機構、フォーカスサーボ駆動機構、トラッキングサーボ駆動機構、モータ９８並びに回路基板９９へ電力を供給する。なお、電源又は外部電源との接続端子は、各駆動回路にそれぞれ設けられていても何ら問題ない。
【０１００】
上記の構成により、本実施の形態の光情報処理装置では、第１乃至第９の実施の形態の光ヘッド装置のうちいずれか一の光ヘッド装置を用いているので、層間クロストークが小さく、再生性能が良好であると共に、振動や周囲温度の変化の影響を受けにくいという利点を有する。
【０１０１】
上記のように、本発明の一態様に係る光ヘッド装置は、少なくとも一つの光源と、前記光源から出射した光を、複数の記録層からなる多層光ディスクの任意の記録層に集光する集光レンズと、前記複数の記録層のうち任意の記録層からの反射光を少なくとも三つに分岐する光分岐素子と、前記光分岐素子により分岐された分岐光をそれぞれ検出する少なくとも三つの第１乃至第３の受光領域が一つの基板上に設けられた光検出器とを備え、前記光分岐素子は、前記光ディスクから情報信号を検出するために前記第１の受光領域に一つの分岐光を入射させ、前記第２の受光領域は、実質的に前記分岐光の焦点位置に対して前記集光レンズ側に設けられ、前記第３の受光領域は、実質的に前記分岐光の焦点位置に対して前記集光レンズと反対側でかつ前記第２の受光領域と対称な位置に設けられている。
【０１０２】
この光ヘッド装置においては、光ディスクから情報信号を検出するために第１の受光領域に一つの分岐光が入射されるので、第１の受光領域を情報信号検出用光検出器として用いることができるとともに、第２の受光領域が分岐光の焦点位置に対して光路上において集光レンズ側に設けられるとともに、第３の受光領域が分岐光の焦点位置に対して光路上において集光レンズと反対側でかつ第２の受光領域と対称な位置に設けられているので、第２及び第３の受光領域をフォーカスサーボ用光検出器として用いることができる。また、第１乃至第３の受光領域が一つの基板上に設けられているので、フォーカスサーボ用光検出器及び情報信号検出用光検出器を集積化することができる。この結果、サーボ用の光学系と情報信号検出用の光学系とを共用化した簡単な光学系を用いて、信頼性の高い小型の多層光ディスク用光ヘッド装置及び光情報処理装置を実現することができる。
【０１０３】
前記光分岐素子は、前記記録層からの反射光を分岐する第１の光分岐素子と、前記第１の光分岐素子によって分岐された反射光を更に少なくとも三つに分岐する第２の光分岐素子とを含み、前記第１の受光領域は、前記分岐光の焦点位置の近傍に設けられていることが好ましい。
【０１０４】
この場合、第１の受光領域が分岐光の焦点位置の近傍に設けられているので、第１の受光領域が受光する光量を基に光ディスクの情報信号を検出することができる。この結果、フォーカスサーボ用光検出器と情報信号検出用光検出器とを集積化することにより、小型で信頼性の高い多層光ディスク用光ヘッド装置を実現することができる。
【０１０５】
前記第２の光分岐素子は、前記第１の光分岐素子によって分岐された反射光を更に少なくとも四つに分岐し、前記光検出器は、前記第２の光分岐素子により分岐された一つの分岐光を検出する第４の受光領域が前記第１乃至第３の受光領域とともに一つの基板上に設けられた光検出器を含み、前記第４の受光領域は、前記記録層と隣接する記録層からの反射光の結像位置に設けられていることが好ましい。
【０１０６】
この場合、第４の受光領域が記録層と隣接する記録層からの反射光の結像位置に設けられているので、第４の受光領域をトラッキングサーボ用光検出器として用いることができる。この結果、トラッキングサーボ用光検出器と、フォーカスサーボ用光検出器と、情報信号検出用光検出器とを集積化することにより、さらに小型で、信頼性の高い多層光ディスク用光ヘッド装置を実現することができる。
【０１０７】
前記光源は、前記受光領域とともに一つの基板上に設けられていることが好ましい。
【０１０８】
この場合、各受光領域とともに光源が一つの基板上に設けられているので、光源も含めてサーボ用光検出器と情報信号検出用光検出器とを集積化することにより、さらに小型で、信頼性の高い多層光ディスク用光ヘッド装置を実現することができる。
【０１０９】
前記第１の受光領域は、前記分岐光のエアリーディスク径の３倍以下の大きさを有することが好ましい。
【０１１０】
この場合、多層光ディスクの記録層の間隔を集光レンズの集光スポットのレイリー長程度まで小さくできるので、記録層の総数を増加させることができ、光ディスクの記録容量を増大させることができる。
【０１１１】
前記第１の受光領域は、前記分岐光のエアリーディスク径の３倍以下の大きさを有する光検出領域と、前記光検出領域の周囲に設けられた複数の分割光検出領域とを含むことが好ましい。
【０１１２】
この場合、光検出領域の大きさを小さくすることで、層間クロストークを小さくすることができるとともに、複数の分割光検出領域からの信号を基に検出光スポットの位置誤差信号を得ることができるので、光検出領域に集光される検出光スポットの位置ずれを正確に補正することができる。
【０１１３】
前記光検出領域により検出される光量と、前記複数の分割光検出領域により検出される光量との差から、前記多層光ディスクの情報を再生することが好ましい。
【０１１４】
この場合、複数の分割光受光領域の和信号の定数倍を光検出領域の信号から差し引くことにより、層間クロストークを低減することができ、多層光ディスクの情報を正確に再生することができる。
【０１１５】
前記光源は、前記第２及び第３の受光領域とともに一つの基板上に設けられるとともに、前記第１の受光領域として用いられることが好ましい。
【０１１６】
この場合、光源を用いて光ディスクからの戻り光の強度を検出することにより光ディスクの情報信号を検出することができるので、光源を情報信号検出用光検出器として用いることができるとともに、フォーカスサーボ用光検出器と、情報信号検出用光検出器として機能する光源とを集積化することにより、より小型で信頼性の高い多層光ディスク用光ヘッド装置を実現することができる。
【０１１７】
前記光分岐素子は、前記記録層からの反射光を少なくとも四つに分岐し、前記光検出器は、前記光分岐素子により分岐された一つの分岐光を検出する第４の受光領域が前記光源と前記第２及び第３の受光領域とともに一つの基板上に設けられた光検出器を含み、前記第４の受光領域は、前記記録層と隣接する記録層からの反射光の結像位置に設けられていることが好ましい。
【０１１８】
この場合、第４の受光領域が記録層と隣接する記録層からの反射光の結像位置に設けられているので、第４の受光領域をトラッキングサーボ用光検出器として用いることができる。この結果、トラッキングサーボ用光検出器と、フォーカスサーボ用光検出器と、情報信号検出用光検出器として機能する光源とを集積化することにより、さらに小型で、信頼性の高い多層光ディスク用光ヘッド装置を実現することができる。
【０１１９】
前記第２及び第３の受光領域の各々は、前記分岐光のエアリーディスク径の６倍以下の大きさを有することが好ましい。
【０１２０】
この場合、フォーカス誤差信号を劣化させることなく、他の記録層からの反射光の影響を小さくすることができるので、フォーカスサーボを高精度に行うことができる。
【０１２１】
前記第２の受光領域の信号と前記第３の受光領域の信号とからトラッキング誤差信号を得ることが好ましい。
【０１２２】
この場合、第２及び第３の受光領域をトラッキングサーボ用光検出器として共用することができるので、フォーカス・トラッキングサーボ用光検出器と、情報信号検出用光検出器とを集積化することにより、さらに小型で、信頼性の高い多層光ディスク用光ヘッド装置を実現することができる。
【０１２３】
前記光分岐素子は、回折光学素子であることが好ましい。この場合、光ヘッド装置を低コスト化することができるとともに、受光領域の配置の自由度を向上することができる。
【０１２４】
前記光分岐素子は、複合プリズムであることが好ましい。この場合、分岐光の位置を正確に決定することができ、各受光領域の検出精度を向上することができる。
【０１２５】
本発明の他の態様に係る光情報処理装置は、上記いずれかの光ヘッド装置と、前記光ディスクを駆動する駆動機構とを備えるものである。この構成により、小型で信頼性の高い光情報処理装置を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
本発明にかかる光ヘッド装置及び光情報処理装置は、部品点数を少なくすると共に、振動や周囲温度の変化による光検出器の位置ずれを抑制でき、コンピューター用記憶ドライブや映像記録再生用ドライブとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】本発明の第１の実施の形態における光ヘッド装置の構成図である。
【図２】図１に示す光検出器の構成を示す断面図である。
【図３】図２に示す光検出素子の上面図である。
【図４】図３に示すＲＦ検出用受光領域の受光領域パターンと検出光スポットとを示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の光ヘッド装置の構成図である。
【図６】図５に示す光検出器の構成図である。
【図７】図６に示す光検出素子の上面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態の光ヘッド装置の構成図である。
【図９】図８に示す光ヘッド装置で用いられるトラッキング誤差信号の検出方法を説明するための模式図である。
【図１０】図８に示す光検出器の構成を示す断面図である。
【図１１】図１０に示す光検出素子の上面図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態の光ヘッド装置の構成図である。
【図１３】図１２に示す集積モジュールの構成を示す断面図である。
【図１４】図１３に示す光検出素子の上面図である。
【図１５】本発明の第５の実施の形態の光ヘッド装置に用いられる集積モジュールの構成を示す断面図である。
【図１６】図１５に示す光検出素子の上面図である。
【図１７】本発明の第６の実施の形態の光ヘッド装置の構成図である。
【図１８】図１７に示す集積モジュールの構成を示す断面図である。
【図１９】図１８に示す光検出素子の上面図である。
【図２０】本発明の第７の実施の形態の光ヘッド装置に用いられる集積モジュールの構成を示す断面図である。
【図２１】図２０に示す光検出素子の上面図である。
【図２２】本発明の第８の実施の形態の光ヘッド装置の構成図である。
【図２３】図２２に示す光検出器の構成を示す断面図である。
【図２４】図２３に示す光検出素子の上面図である。
【図２５】図２４に示すフォーカス・トラッキング検出用受光領域の構成を示す上面図である。
【図２６】本発明の第９の実施の形態の光ヘッド装置の構成図である。
【図２７】図２６に示す集積モジュールの構成を示す断面図である。
【図２８】図２７に示す光検出素子の上面図である。
【図２９】本発明の第１０の実施の形態の光情報処理装置の構成を示す模式図である。
【図３０】従来の光ヘッド装置の構成を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【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２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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