JP6032535B2 - 光ピックアップおよび光記録再生装置 - Google Patents

Description

本開示は、光テープ等の光記録媒体に情報の記録を行いながら、記録された情報の再生を行う光ピックアップおよび光記録再生装置に関する。

保存用ストレージ用途に適した光記録再生装置として、光による高密度記録技術を活かした光テープ媒体に複数の光ピックアップで同時に記録再生をする光テープ装置が提案されている。例えば特許文献１は、そのような光テープ装置の例を開示している。

一方、従来の磁気テープ装置では、記録するトラックには記録ヘッドと再生ヘッドとが個別に配置されている。データを記録しながら記録されたデータを再生して正しく記録されたかを検証（ベリファイ）することによって信頼性の確保と高速処理を両立している。

光磁気（ＭＯ）ディスクや、ブルーレイディスク（ＢＤ）、ＤＶＤ、ＣＤといったディスク媒体へのデータの記録および再生を光ピックアップを用いて行う光記録再生装置においても、ベリファイを行う技術が知られている。そのような技術では、回折格子を用いてレーザ光源から出射した光ビームを分割し、０次光および±１次光の光ビームを記録層上に照射する。０次光の照射により記録が行われ、±１次光を検出することによりベリファイが行われる。このような技術はＤＲＡＷ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｒｅａｄ Ａｆｔｅｒ Ｗｒｉｔｅ）と呼ばれる。記録直後にエラーチェックを行うため、処理速度が速くなり、転送レートの高速化を図ることができる。ＤＲＡＷ技術を用いた記録再生装置は、例えば特許文献２に開示されている。

光記録再生装置では、記録および再生動作中のフォーカス制御およびトラッキング制御を適切に行う必要がある。特に光記録媒体として光テープを用いる場合、トラックの特性が一般的な光ディスクとは異なるため、光テープのトラック特性に適したトラッキング制御が必要である。

従来の光ディスク装置におけるトラッキング制御方式には、例えばプッシュプル法（ＰＰ法）、アドバンストプッシュプル法（ＡＰＰ法）、およびコレクトファーフィールド法（ＣＦＦ法）が知られている。ＰＰ法、ＡＰＰ法、ＣＦＦ法によるトラッキング制御は、それぞれ特許文献２〜４に開示されている。

特開２００６−２８６０７０号公報 特開平６−１６２５３２号公報 特開平８−３０６０５７号公報 特開２０００−３０６２６２号公報

従来の光記録再生装置では、例えば光テープのように、記録、再生時にトラック位置が大きく変動し得る光記録媒体に適したトラッキング信号を得ることができなかった。

本開示は、例えば光テープのように、動作中のトラックの位置変動が比較的大きい光記録媒体に対してもトラッキング性能を安定化できる光記録再生装置を提供する。

本開示における光ピックアップは、光記録媒体のトラック上にデータを記録しながらトラック上に記録されたデータを読み出すことができる。光ピックアップは、光ビームを出射する光源と、特定の方向に偏光した光を回折させる第１の回折素子であって、光源から出射された光ビームを記録用ビームおよび再生用ビームを含む複数の光ビームに分離する第１の回折素子と、記録用ビームおよび再生用ビームを光記録媒体の同一トラック上に集束させる対物レンズと、フォーカス制御およびトラッキング制御のために対物レンズをシフトさせるレンズアクチュエータであって、トラッキング方向における対物レンズの初期位置からのシフト量の上限が０．３ｍｍ以上０．６ｍｍ以下になるように対物レンズをシフトさせるレンズアクチュエータと、第１の回折素子および光記録媒体の間に配置された波長板であって、第１の回折素子から波長板に向かう光の偏光方向と波長板から第１の回折素子に向かう光の偏光方向とが直交するように設計された波長板と、トラッキング方向に対応する方向に配列された回折特性の異なる２つの回折領域を有する第２の回折素子であって、各回折領域が、特定の方向に直交する方向に偏光した光を回折させるように構成され、各回折領域において、光記録媒体で反射された記録用ビームを、透過光ビームおよび少なくとも１つの回折光ビームに分離する第２の回折素子と、透過光ビーム、各回折領域から出射した回折光ビーム、および光記録媒体で反射された再生用ビームの各々を検出するように構成された複数の受光素子を有する光検出器とを備える。

本開示における技術によれば、例えば光テープのように、動作中のトラックの位置変動が比較的大きい光記録媒体に対しても、安定したトラッキング制御を実現できる。なお、本開示における技術は、光テープに限らず、光ディスクのような他の光記録媒体においても適用できる。

実施の形態における光テープ装置の構成を示す図 実施の形態における光テープの一部を拡大して示す模式図 実施の形態における光テープ装置の回路構成例を示す図 実施の形態における光ピックアップの光学構成を示す図 実施の形態における光ピックアップの各部の機能を模式的に示す図 （ａ）は偏光ホログラム板８の斜視図、（ｂ）は偏光ホログラム板８の偏光ホログラム素子８ｂの面を示す平面図 光テープのトラック上に形成されるメインスポットおよび２つのサブスポットの例を示す模式図 実施の形態における光検出器と検出回路の例を示す図 偏光ホログラム素子８ｂから出射する回折光が受光素子１３、１４にどのように入射するかを示す模式図 （ａ）は光駆動信号の例を示す図、（ｂ）は記録マークの例を示す図、（ｃ）はメインビームの後を走査するサブビームによる信号の例を示す図、（ｄ）はメインビームに先行して走査するサブビームによる信号の例を示す図、（ｅ）は２つの再生信号の差動によって得られる信号の例を示す図 溝深さｄおよびラジアルＲｉｍ強度Ｒを変化させたときのＴＥバランスの変化についてのシミュレーション結果を示す図 ＴＥバランスの絶対値が１５％以下に抑えられる溝深さの範囲ｂとラジアルＲｉｍ強度Ｒとの関係を示すグラフ 溝深さｄおよびラジアルＲｉｍ強度Ｒを変化させたときのＴＥ振幅の変化についてのシミュレーション結果を示す図 ＴＥ振幅が０．５以下に抑えられる溝深さの範囲ａとラジアルＲｉｍ強度Ｒとの関係を示すグラフ スポットサイズ法によるトラッキング信号を得るための光検出器と検出回路を示す図 ＴＥバランスの定義を示す図 (ａ),（ｂ）はＰＰ法においてレンズシフトに対するＴＥバランスとＴＥ振幅を計算した結果を示す図、(ｃ),（ｄ）はＡＰＰ法においてレンズシフトに対するＴＥバランスとＴＥ振幅を計算した結果を示す図、(ｅ),（ｆ）はＣＦＦ法においてレンズシフトに対するＴＥバランスとＴＥ振幅を計算した結果を示す図 ＡＰＰ法によるトラッキング制御を行う光ピックアップの構成例を示す図 ＡＰＰ法によるトラッキング信号を得るための光検出器の構成例を示す図 ＣＦＦ法によるトラッキング制御を行う光ピックアップの構成例を示す図 ＣＦＦ法によるトラッキング信号を得るための光検出器の構成例を示す図 対物レンズの開口に入射する再生用ビームが中心からずれている様子を示す図

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成についての重複説明を省略する場合がある。これは、説明が不必要に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

[１−１．全体構成]
図１は、本実施形態の光記録再生装置の構成例を示す図である。本実施形態における光記録再生装置は、光テープ２にデータを記録し、光テープ２からデータを再生することができる光テープ装置１である。光テープ装置１は、例えば、大量のデータのバックアップに使用され得る。光テープ装置１は、転送レートを上げ、短時間でバックアップを行うため、複数の光ピックアップ４を具備している。各光ピックアップ４により、光テープ２にデータを記録しながら、記録されたデータを読み出すＤＲＡＷ動作が実現される。光ピックアップ４の数および配列は任意であるが、本実施形態では、１２個の光ピックアップ４（Ｐ．Ｕ１〜Ｐ．Ｕ１２）が光テープ２のトラック方向に交差する方向に配列されている。これにより、大容量のデータを複数のトラックに並行して記録、再生することができる。また、光テープ２は、順方向、逆方向のいずれの方向にも走行できるように構成されている。このため、光テープ２の末端まで記録または再生が完了した後、走行方向を逆転させることにより、先頭まで巻き戻すことなく記録または再生を継続することができる。

光テープ２には、テープ状のフィルムに予めナノプリント技術によってサブミクロン（１μｍ未満）のピッチでトラック３が転写されており、その上に記録層や保護層が積層されている。トラック３はテープの走行方向とほぼ平行に形成される。図１では、見易さを考慮し、トラック３についてはその一部のみが描かれているが、実際には光テープ２の記録領域全体にわたってトラック３が形成されている。光テープ２の記録領域の幅Ｗは、例えば数ｍｍから数ｃｍの範囲内に設定され得る。また、光テープ２の厚さは数μｍから数十μｍ程度に設定され、溝の深さは例えば１μｍ以下に設定され得る。

１２個の光ピックアップ４は、光テープ２の記録領域を幅方向に１２等分した１２個の記録ゾーンの各々に対応して１台ずつ固定されて配置されている。このため、各記録ゾーン内のトラックへのアクセスは、対物レンズ５の移動のみによって実行される。対物レンズ５は、トラックに垂直な方向（トラッキング方向）にシフトできるように、レンズアクチュエータ２０によって駆動される。記録領域の幅Ｗを、例えば４．８ｍｍとすると、各記録ゾーンの幅Ｔは、４．８ｍｍ／１２＝０．４ｍｍである。この場合、対物レンズ５は、対応する記録ゾーンの中心を初期位置として、±０．２ｍｍの範囲内でシフト可能に構成されていればよいとも考えられる。しかし、本実施形態では、後述するように、光テープ２の製造時の誤差やテープ走行時に発生する蛇行の影響等を考慮し、対物レンズ５は、最大で±０．３〜０．６ｍｍの長い距離をシフトできるように構成されている。以下の説明では、対物レンズ５をトラッキング方向にシフトさせることを、「レンズシフト」と呼ぶことがある。

図２は、光テープ２の一部を模式的に拡大して示す斜視図である。光テープ２は、例えばベースフィルム２ａ、ベースフィルム２ａの裏面に張り付けられたバックコート層２ｂ、およびベースフィルム２ａに支持されたインプリント層２ｃを含む。インプリント層２ｃの上面には、ランド２ｄおよびグルーブ２ｅが形成されている。図面には記載されていないが、インプリント層２ｃの上面を覆うように反射膜および記録材料膜が積層される。光テープ２は、長尺方向Ｌに沿って延びており、例えば数百ｍの長さを有している。

図２のスケールは、現実の光テープ２のサイズを忠実に反映していない。実際の光テープ２には、数百本またはそれ以上の本数のランド２ｄおよびグルーブ２ｅが形成され得る。データはランド２ｄおよびグルーブ２ｅの一方または両方に記録され得る。データが記録されるランド２ｄまたはグルーブ２ｅを「トラック」と称する。トラックのピッチは、例えば０．２〜０．４μｍの範囲に設定され得る。以下の説明では、グルーブ２ｅにデータが記録されるものとする。このため、トラックのことを「トラック溝」と表現する場合がある。

光テープ２には、光ビームの照射によって光学的にマークが形成され得る。より具体的に言えば、このようなマークは記録材料膜に形成される。光ビームの照射は、光源と、この光源から出射された光ビームを光テープ２にフォーカスさせる対物レンズ５とを含む光ピックアップ４によって行われる。光ピックアップ４が光テープ２に光ビームを照射すると、光テープ２上の照射領域と他の領域（非照射領域）との間で、反射率や屈折率などの光学特性が変化する。このようにして光学特性が変化した領域を「記録マーク」と称する。

光テープ２に記録されているデータは、比較的弱い一定強度の光ビームを光記録媒体に照射し、光テープ２によって変調された反射光を検出することによって再生される。光テープ２にデータを記録する場合、記録すべきデータに応じて光パワーを変調したパルス状の光ビームを光テープ２に照射し、それによって記録材料膜の特性を局所的に変化させることによってデータの書き込みが行われる。

記録材料膜にデータを記録するとき、上述のように光パワーを変調した光ビームを記録材料膜に照射することより、結晶質の記録材料膜に非晶質の記録マークを形成する。この非晶質の記録マークは、記録用光ビームの照射を受けた記録材料膜の一部が融点以上の温度に上昇した後、急速に冷却されることによって形成される。光ビームを記録マークに照射するときの光パワーを低めに設定すると、光ビームが照射された記録マークの温度は融点を超えず、急冷後に結晶質に戻る（記録マークの消去）。このようにして、記録マークの書き換えを何度も行うことが可能になる。データを記録するときの光ビームの光パワーの大きさが不適切であると、記録マークの形状が歪み、データを再生することが難しくなることがある。

光テープ２に対してデータの記録または再生を行うとき、光ビームが目標トラック上で常に所定の集束状態となる必要がある。このためには、フォーカス制御およびトラッキング制御が必要となる。フォーカス制御およびトラッキング制御を行うためには、光テープ２から反射される光に基づいて、フォーカスずれやトラックずれを検知し、そのずれを縮小させるように光ビームスポットの位置を調整することが必要である。フォーカスずれおよびトラックずれの大きさは、それぞれ、光テープ２からの反射光に基づいて生成される「フォーカス誤差信号」および「トラッキング誤差信号」によって示される。フォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号は、各光ピックアップ４が備える光検出器から出力される。光テープ装置１が備える制御回路は、各光ピックアップ４の光検出器から出力されるフォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号に基づいて、各光ピックアップ４のフォーカス制御およびトラッキング制御を行う。なお、以下の説明では、フォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号を、それぞれ「フォーカス信号」および「トラッキング信号」と表現することがある。

次に、光テープ装置１の回路構成例を説明する。図３は、本実施形態における光テープ装置１の回路構成を示すブロック図である。図示されている光テープ装置１は、複数の光ピックアップ４の集合である光ピックアップアセンブリ４０および光テープ２を走行させるためのモータ５０６、５０７と、それらに電気的に接続されたフロントエンド信号処理部５２０、エンコーダ／デコーダ５３０、サーボ制御部５５０、ドライバアンプ５６０、およびＣＰＵ（システムコントローラ）５４０の回路ブロックを含んでいる。

各光ピックアップ４の出力は、フロントエンド信号処理部５２０を介してエンコーダ／デコーダ５３０に送られる。エンコーダ／デコーダ５３０は、データ読み出し時には、各光ピックアップ４によって得られる信号に基づいて光テープ２に記録されているデータを復号する。エンコーダ／デコーダ５３０は、光変調回路５３１を含んでおり、データ書き込み時には、データを符号化し、光テープ２に書き込むべき信号（光駆動信号）を生成する。光駆動信号は、光変調回路５３１を介して各光ピックアップ４に入力される。この信号により、所望の記録マークが光テープ２のトラック上に形成されるように各光ピックアップ４の光源から出射される光ビームの強度が変調される。

フロントエンド信号処理部５２０は、各光ピックアップ４の出力に基づいて再生信号を生成する一方、フォーカス誤差信号ＦＥやトラッキング誤差信号ＴＥを生成する。生成された再生信号は、エンコーダ／デコーダ５３０に送出され、フォーカス誤差信号ＦＥおよびトラッキング誤差信号ＴＥは、サーボ制御部５５０に送出される。サーボ制御部５５０は、ドライバアンプ５６０を介してモータ５０６、５０７を制御する一方、各光ピックアップ４内のレンズアクチュエータ２０を介して対物レンズ５の位置を制御する。エンコーダ／デコーダ５３０およびサーボ制御部５５０などの構成要素は、ＣＰＵ５４０によって制御される。図３に示される各回路ブロックは、例えば各部を構成する集積回路素子およびメモリなどの電子部品を回路基板上に搭載して実現することができる。

[１−２．課題]
次に、光記録媒体として光テープ２を用いる場合に発生する課題と、これを解決するための光ピックアップ４の構成とを説明する。

一般的な光ディスク装置と異なり、光テープ装置１では、各光ピックアップ４は、担当する記録ゾーンに対応する位置に固定されている。このため、対物レンズ５を移動させることによって所望のトラック３にアクセスする必要がある。しかし、以下に述べる光テープ装置固有の問題が生じるため、このことは容易ではない。

光テープ２の製造には、長い短冊状のシートに連続してトラック溝を形成する工程が必要である。例えば、光テープ２は以下の工程によって製造され得る。まず、電子ビーム加工によって形成されたトラック溝の形状を有するシートを金属ロールに貼り付けたものを原盤として用意する。続いて、テープの材料であるフィルムをロール状に巻いた原反にＵＶ硬化樹脂を塗布し、原盤である溝転写用の金属ロールを押付けてトラック溝を連続的に転写する。その後、ＵＶ硬化をさせることにより、テープにトラック溝が形成される。次に、トラック溝が形成されたテープ上にスパッタリング等の方法によって記録膜を形成し、さらにその上に保護膜を形成することによって光テープの原反が完成する。続いて、ロール状の光テープの原反を、スリッター加工によって例えば１／２インチ幅に連続的に切断することにより、一度に多数の光テープが製造される。

以上の光テープの製作工程において、テープ材料の原反と原盤との転写の際の位置合わせ誤差や、原反の回転時に軸方向に揺れが発生することにより、テープ材料とトラック溝との転写位置のずれが発生し得る。また、スリッター加工時にも同様に、原反の回転軸方向に揺れが発生することにより、光テープ完成後、切断面であるテープエッジに対してトラック溝が平行にならず、トラック溝の位置に誤差が生じる場合がある。これらの誤差は、溝を必要としない磁気テープにおいては問題にはならない。また、円盤状のスタンパーで一体成型する光ディスクにおいても、これらの誤差は発生しない。これらは光テープ固有の問題である。

また、テープ走行時には、テープガイドによってテープのエッジを基準に各トラックの位置が決まるため、光ピックアップの位置に対するトラック溝の位置変動（光テープの「ランアウト」と呼ぶ。）が発生する。この位置変動は、環境にもよるが、概ね±０．１〜０．３ｍｍ程度である。また、各光ピックアップ４が装置に固定されているため、記録ゾーン内の特定のトラックへのアクセスのために±０．２ｍｍ程度のレンズシフトが必要である。したがって、光テープの製造時の誤差を無視しても、トラックへの追従のために、合計で±０．３〜０．５ｍｍ程度の対物レンズのシフトが要求される。

従来の光ディスク装置では、記録用ディスクについては±０．０５ｍｍ程度、再生用ディスクについては±０．１ｍｍ程度の対物レンズの追随が必要とされ、設計としては±０．２ｍｍ程度の可動範囲を確保すれば十分であると考えられてきた。しかし、本実施形態のような光テープ装置では、光ディスク装置における可動範囲の１．５倍から２倍以上の極めて広い範囲に亘って対物レンズを移動させる必要がある。そこで、本実施形態では、トラッキング方向における対物レンズ５の初期位置からのシフト量の上限が０．３ｍｍ以上０．６ｍｍ以下になるようにアクチュエータ２０によって対物レンズ５をシフトさせる。このシフト量の上限は、より好ましくは、０．３５ｍｍ以上０．５５ｍｍ以下の値に設定され、さらに好ましくは、０．４ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の値に設定される。

一方、ＤＲＡＷ機能を有する光ピックアップ４は、光源から出射される光ビームをメインビーム（記録用ビーム）およびサブビーム（再生用ビーム）を含む複数の光ビームに分岐して２つ以上の光スポットを光テープ２の同一トラック上に形成する。このため、光の有効利用の観点、およびスポット位置の調整上の問題を少なくして量産性を確保する観点から、トラッキング検出方法は１ビーム法が採用される。ここで、１ビーム法とは、メインビームのみを用いてトラッキング誤差信号を得る方法である。１ビーム法によるトラッキング検出方法として、例えばプッシュプル法（ＰＰ法）、アドバンストプッシュプル法（ＡＰＰ法）、およびコレクトファーフィールド法（ＣＦＦ法）が知られている。しかし、これらの従来のトラッキング検出方法をそのまま適用した場合、以下の問題が生じる。

図１３は、ＰＰ法における光検出器の構成例を示す図である。光記録媒体で反射されたメインビームおよびサブビームは、光検出器上の受光素子２１２、２１３にそれぞれ光スポット２１４、２１５を形成する。ここで、対物レンズが移動すると、光検出器上の光スポット２１４は、例えば図１３に示す破線の位置にシフトする。この光検出器上の光スポット位置のずれ量はレンズ移動量に比例する。光スポットの位置がずれると、トラッキング誤差信号の対称性が損なわれ、その非対称性の程度（以下、「ＴＥバランス」と呼ぶ。）に応じてトラッキング誤差信号が本来の値からずれてしまう。ここで、ＴＥバランス（％）は、図１４に示すように、トラッキング誤差信号の正の振幅をＡとし、負の振幅をＢとしたとき、（Ａ−Ｂ）／２（Ａ＋Ｂ）×１００で表される量として定義される。

図１５（ａ）、（ｂ）は、ＰＰ法におけるレンズシフト量に対するＴＥバランスおよびトラッキング信号振幅（以下、「ＴＥ振幅」と呼ぶ。）を計算した結果をそれぞれ示す図である。図１５において、ＴＥ振幅は、レンズシフト量が０ｍｍのときの値を１として規格化されたＴＥ信号の振幅を表す。ここで、計算条件は、波長：０．４０５ｍ、対物レンズの開口数（ＮＡ）：０．８５、トラック溝のピッチ：０．３２μｍ、トラックの溝深さ：０．０４μｍ、ラジアルＲＩＭ強度：０．６である。なお、ラジアルＲｉｍ強度は、対物レンズの開口に入射する光の開口中心における強度に対する開口端における強度の比率を示す。すなわち、中心における強度と開口端における強度とが同じであるとき、ラジアルＲｉｍ強度は１となる。ラジアルＲｉｍ強度は、絞りの程度を表し、開口の大きさや、コリメートレンズと光源との距離等によって変動する。

振動などの外乱を考慮すると、トラッキング制御が安定でトラック飛びが発生しにくいオフトラック量は、トラックピッチの５％程度までであり、ＴＥバランスは１５％以下に抑える必要がある。ＰＰ法ではレンズシフトが０．０５ｍｍのときＴＥバランスが１５％となる。レンズシフトをさらに大きくして±０．５ｍｍにするとＴＥバランスは２００％以上となる。このような状態では、トラッキング制御が全くできないか、あるいはすぐにトラック飛びが発生するなど、実際の装置に適用することはできない。したがって、本実施形態のような光テープ装置１には、ＰＰ法は採用できない。

次に、レンズシフト時のＴＥバランスの劣化を改善したＡＰＰ法における問題点を説明する。図１６は、ＡＰＰ法を適用した光ピックアップの光学構成の例を簡略化して示す模式図である。図１６では、光源、コリメートレンズその他の光学系の図示は省略されている。光記録媒体３０１からの反射光３０４は対物レンズ３０２を透過して光検出器３０３に入射する。

図１７は、光検出器３０３およびその検出回路を図１６における矢印Ａの方向に見た図である。光検出器３０３は、トラッキング方向に対応する方向に２分割され、さらにトラック方向に対応する方向に３分割されている。すなわち、光検出器３０３は、６個の受光セルＣ１〜Ｃ６を有している。

ＡＰＰ法では、レンズシフトに伴うトラッキング信号のオフセットを軽減するために、トラッキング信号成分が少ない周辺部にあたる受光セルＣ１、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ６の出力をＰＰ法とは逆符号にして差動演算が行われる。すなわち、受光セルＣ１〜Ｃ６から出力される信号をそれぞれｃ１〜ｃ６とすると、図１７に示すように、トラッキング信号は、（ｃ２−ｃ５）＋ｋ（ｃ４＋ｃ６）−ｋ（ｃ１＋ｃ３）で表される。この演算により、レンズシフト時のＤＣ成分のオフセットがキャンセルされ、オフセットの少ないトラッキング信号が得られる。

図１５（ｃ）、（ｄ）は、上記のＰＰ法におけるシミュレーションと同じ条件で、ＡＰＰ法におけるレンズシフト量に対するＴＥバランスおよびＴＥ振幅を計算した結果をそれぞれ示す図である。なお、ＡＰＰ法によるトラッキング信号の演算式におけるｋ値は、ＴＥバランスが最も小さくなる値に設定して計算した。図１５（ｃ）に示すように、ＴＥバランスは、レンズシフト±０．４ｍｍまでは安定しているように見え、±０．５ｍｍでも許容範囲内にあると言える。しかし、図１５（ｄ）に示すように、ＴＥ振幅はレンズシフト量とともに急激に低下する。ＴＥ振幅は、レンズシフト０．１５ｍｍで約３０％低下し、レンズシフト０．５ｍｍでは９０％以上も低下する。これは、レンズシフト量に応じて、光ディスクからの反射光が検出用ホログラムに対して位置がずれて入射するため、トラッキング信号成分が検出器に入射する光量が減少するためである。このように、ＡＰＰ法では、ＴＥ振幅の変動が大きいため、トラッキング制御のループゲインが大きく変化して不安定となる。このため、ＡＰＰ法も０．５程度のレンズシフト量が要求される光テープ装置に適用することはできない。

次に、ＣＦＦ法を適用した場合のシミュレーション結果を説明する。図１８は、ＣＦＦ法を適用した光ピックアップの光学構成の例を簡略化して示す模式図である。なお、図１８でも、光源、ビームスプリッタその他の光学系の図示は省略されている。また、図１９は、光検出器４０５、４０６および検出回路を図１８における矢印Ａの方向に見た図である。

光記録媒体４０１からの反射光は、対物レンズ４０２を透過して、検出ホログラム４０４に入射する。検出ホログラム４０４は、トラッキング方向に分割された回折特性の異なる２つの領域を有している。このため、検出ホログラムに入射した光は、各領域でそれぞれ回折され、それらの回折光は光検出器４０５、４０６にそれぞれ導かれる。光検出器４０５、４０６には、検出ホログラム４０４によって分離された反射光が導かれるので、ＰＰ法のようにレンズシフトによる反射光の強度の増減が少なく、比較的安定した出力が得られる。

図１５（ｅ）、（ｆ）は、上記のシミュレーションと同じ条件で、ＣＦＦ法におけるレンズシフト量に対するＴＥバランスおよびＴＥ振幅を計算した結果をそれぞれ示す図である。図１５（ｆ）に示すように、レンズシフト０．５ｍｍにおける振幅変動は−１０％以内であり、比較的安定している。しかし、図１５（ｅ）に示すように、レンズシフト０．１２ｍｍ付近まではＴＥバランスが１５％以内に抑えられているが、それ以上ではＴＥバランスが１５％を超え、０．５ｍｍではＴＥバランスが６２％程度に増加する。したがって、この条件下では、ＣＦＦ法においてもレンズシフト量の増加に伴い、トラッキング信号のオフセットが大きくなるため、０．５ｍｍ程度のレンズシフトが要求される光テープ装置に適用することはできない。

一方、ＤＲＡＷのために回折格子を用いて光源から出射された光ビームをメインビームおよびサブビームに分岐させる構成では、サブビームがメインビームに対して斜めに進むことに起因する再生能力の低下の問題が発生する。０次光であるメインビームは光源から直進して対物レンズの開口に入射するが、１次以上の回折光であるサブビームは、メインビームに対して回折角の分だけ斜めに進み、対物レンズの開口に入射する。このため、メインビームは対物レンズの開口全体に入射するが、図２０に示すように、サブビーム２１０は開口２０７全体には入射せず、開口２０７にサブビームが入射しない部分が生じる。この状況は、実質的に対物レンズのＮＡが小さくなったことと等価である。このように、サブビームは、メインビームのようには充分絞れず、再生能力が低下するという問題が生じる。

本発明者らは、上記の課題を新たに見出し、光テープ２のようなトラック位置の変動が大きい光記録媒体にも安定して記録および再生を可能にする光ピックアップを完成させた。以下、本実施形態の光テープ装置１における光ピックアップ４の構成および動作をより具体的に説明する。

[１−３．光ピックアップの構成]
図４は、光ピックアップ４の光学構成を模式的に示す図である。光ピックアップ４は、光源６、偏光ビームプリッタ１１、コリメートレンズ（コリメータ）７、対物レンズユニット１８、レンズアクチュエータ２０、および光検出器１２を備えている。対物レンズユニット１８は、対物レンズホルダー１０に支持された偏光ホログラム板８、１／４波長板９、および対物レンズ５を備えている。

光源６は、半導体レーザ光源であり、図３に示されている光変調回路５３１から入力される光駆動信号に応答して、強度変調された光ビームを出射するように構成されている。これにより、記録すべきデータに応じて強度が変調された光ビームが光源６から出射される。

偏光ビームスプリッタ１１は、特定の偏光方向の光のみを反射させ、その他の光を透過させる光学素子であり、光源６から出射された光ビームを光テープ２に導くとともに、光テープ２から反射された光ビームを光検出器１２に導く。コリメータ７は、偏光ビームスプリッタ１１で反射された光ビームを平行光に変換する。

本実施形態では、対物レンズ５、偏光ホログラム板８、波長板９が、対物レンズユニット１８として一体化されている。対物レンズユニット１８は、レンズアクチュエータ２０によって光テープ２の記録面に垂直な方向（フォーカス方向）および記録面に平行かつトラックに垂直な方向（トラッキング方向）に移動可能に構成されている。より具体的には、レンズアクチュエータ２０が備えるフォーカスコイル、トラッキングコイル、およびバネまたはワイヤー等の弾性部材により、フォーカスコイルおよびトラッキングコイルに印加された電圧に応じて対物レンズユニット１８が移動する。レンズアクチュエータ２０によるこのフォーカス制御およびトラッキング制御は、図３に示されているサーボ制御部５５０によって制御される。

図５は、光ピックアップ４の各部の機能を説明するために図４の構成の一部を簡略化して示す模式図である。図５では、図４に示す構成要素のうち、光源６および偏光ビームスプリッタ１１の記載は省略されている。また、対物レンズユニット１８、コリメータ７、および光検出器１２の相互の間隔が図４に示す構成よりも短く表されている。

偏光ホログラム板８は、特定の方向に偏光した光を回折させる回折格子８ａが設けられた面と、当該方向に垂直な方向に偏光した光を回折させる２つの回折領域を有する偏光ホログラム素子８ｂが設けられた面とを有している。偏光ホログラム素子８ｂにおける当該２つの回折領域は、トラッキング方向に偏光ホログラム素子８ｂを２分するように設けられている。

回折格子８ａは、光源６から出射された光ビームを回折させ、０次回折光および±１次回折光を含む複数の回折光を発生させる。本実施形態では、０次回折光が記録用のメインビームとして用いられ、±１次回折光が再生用のサブビームとして用いられる。メインビームおよびサブビームは、対物レンズ５によって光テープ２の同一トラック上に集束される。ホログラム領域８ｂは、光テープ２の記録面から反射された光ビームを回折して０次回折光ビーム（透過光ビーム）および±１次回折光ビームを含む複数の光ビームを発生させる。

図６（ａ）、（ｂ）は、偏光ホログラム板８の構造を模式的に示す図である。図６（ａ）は、偏光ホログラム板８の斜視図であり、図６（ｂ）は偏光ホログラム板８を図６（ａ）における矢印の方向に見たときの平面図である。回折格子８ａは、往路（光源から光テープに向かう経路）の光ビームに対してのみ回折格子として機能し、復路（光テープから光検出器に向かう経路）の光ビームに対しては透明媒質として機能するように設計されている。一方、偏光ホログラム８ｂは、往路の光ビームに対しては透明媒質として機能し、復路の光ビームに対しては回折領域Ａ、Ｂの各々において、入射光を回折させるように設計されている。

図４に示すように、光源６の半導体レーザから出射された光ビームは、偏光ビームスプリッタ１１で反射され、コリメータ７を透過することによって平行光になる。この平行光は、対物レンズホルダー１０に固定された偏光ホログラム板８の一方の面の回折格子８ａによってメインビームと２つのサブビームとに分岐する。回折格子８ａから出射したメインビームおよび２つのサブビームは直線偏光であるが、１／４波長板９を透過することにより、円偏光または楕円偏光になる。１／４波長板９を透過したメインビームおよび２つのサブビームは、対物レンズ５により集光され、光テープ２のトラック上にメインスポットと２つのサブスポットとを形成する。光テープ２上の各光スポットからの反射光は、対物レンズ５を透過後、１／４波長板９の作用により、往路の光ビームに対して偏波面が９０度回転した直線偏光に変換される。このため、図５に示す偏光ホログラム板８の回折格子８ａにおいては反射光は回折せずに透過する。一方、回折格子８ａの対向面に配置された偏光ホログラム素子８ｂでは回折が生じ、メインビーム、サブビームの各々について、０次回折光ビームおよび±１次回折光ビームが発生する。これらの回折光のうち、領域Ａ、Ｂの各々に入射したメインビームから生じた＋１次回折光ビームおよび−１次回折光ビームの一方は、トラッキング誤差信号生成のために用いられる。領域Ａ、Ｂの各々に入射したメインビームから生じた＋１次回折光ビームおよび−１次回折光ビームの他方は、フォーカス誤差信号生成のために用いられる。

トラッキング方向に２分割されたホログラムパターン（領域Ａ、Ｂ）によりメインビームから生じた０次回折光ビームおよび±１次回折光ビーム、ならびに光テープ２によって反射された２つのサブビームは、光検出器１２に設けられたそれぞれに対応する受光素子に入射する。これらの受光素子から出力される電気信号に基づいて、トラッキング誤差信号、フォーカス誤差信号、ＤＲＡＷ用の再生信号が得られる。このように、偏光ホログラム板８は、トラック方向に直交する回折格子８ａのパターンによってＤＲＡＷ用のサブビームを生成するとともに、ＣＦＦ法によるトラッキング誤差信号検出用の回折ビームも生成するという２つの機能を有している。

図７は、光テープ２上に形成される光スポットの配置例を示す模式図である。光ピックアップ４の光学系は、回折格子８ａから出射したメインビームおよび２つのサブビームによって、メインスポット１１０および２つのサブスポット１２０ａ、１２０ｂが、光テープ２の同一トラック上にそれぞれ形成されるように調整されている。メインスポット１１０における光量が記録パワーに設定されたとき、サブスポット１２０ａ、１２０ｂは信号再生に適した光量になるように、偏光ホログラム板８の回折格子８ａの回折効率が設計されている。矢印ａの方向に光テープ２への記録が行われている時には、第１のサブスポット１２０ａにより、記録直後のマークが読み出される。一方、矢印ａとは逆の方向に記録が行われている時には、第２のサブスポット１２０ｂにより、記録直後のマークが読み出される。このように、本実施形態における光ピックアップ４は、光テープ２がいずれの方向に走行している場合でもＤＲＡＷが実行できるように構成されている。

本実施形態では、回折格子８ａと対物レンズ５とが対物レンズホルダー１０によって近接した状態で固定されているため、２つのサブビームは、対物レンズ５の開口の中心からそれほどずれることなく、開口を通過する。このため、従来の構成とは異なり、回折角と距離により対物レンズ５の開口にサブビームが入射しない部分が発生するという問題が発生しない。したがって、本実施形態によれば、メインスポットと同様に２つのサブビームもよく絞れ、その結果、再生能力の高いＤＲＡＷ用のビームを発生させることができる。

図８は、光検出器１２の構成例および生成される信号を模式的に示す図である。図８には、光検出器１２が光テープ２からの反射光を受光して、各種の信号を検出している状況が示されている。光検出器１２は、受光素子１３〜１７を備えており、それらの出力に基づいて、各種の信号が生成される。図８に示す例では、トラッキング検出方式としてＣＦＦ法を、フォーカス検出方式としてスポットサイズ検出法を採用している。

光テープ２上に形成される２つのサブスポット１２０ａ、１２０ｂからの反射光のうち、偏光ホログラム素子８ｂを透過した光（０次回折光）は、それぞれ受光素子１５、１６に入射する。受光素子１５、１６からそれぞれ出力される信号は、ＤＲＡＷ用の再生信号として利用される。受光素子１５、１６の出力のうち、いずれの出力をＤＲＡＷ用の再生信号として利用するかは、光テープ２の記録方向に依存する。本実施形態では、光テープ２の記録方向に応じて受光素子１５、１６の出力のいずれを利用するかを切り換えられるように構成されている。

一方、光テープ２のトラック上に形成されたメインスポット１１０からの反射光のうち、偏光ホログラム素子８ｂを透過した光（０次回折光）は、受光素子１７に入射する。図８には表されていないが、受光素子１７の出力は、ＤＲＡＷを行わない再生モードにおける再生信号として利用され得る。

光テープ２のトラック上に形成されたメインスポット１１０からの反射光のうち、偏光ホログラム素子８ｂによって回折された＋１次光は、中央部と周辺部とに２分割された受光素子１４に入射する。受光素子１４は、スポットサイズ法によるフォーカス信号を生成するように、中央部の出力と周辺部の出力との間で差動演算が行われる。

一方、メインスポット１１０からの反射光のうち、偏光ホログラム素子８ｂの領域Ａ、Ｂによって回折された−１次光は、２分割された受光素子１３の領域１３ａ、１３ｂにそれぞれ入射する。これらの領域１３ａ、１３ｂから出力される信号の差動出力により、ＣＦＦ法によるトラッキング信号が生成される。

図９は、偏光ホログラム素子８ｂの回折領域Ａ、Ｂの各々から出射する±１次回折光が、受光素子１３、１４にどのように入射するかをより具体的に示す模式図である。図９において、偏光ホログラム板８および受光素子１３、１４以外の要素の記載は省略されている。図示されるように、偏光ホログラム素子８ｂの領域Ａ、Ｂから出射する＋１次回折光は、受光素子１４の左側および右側にそれぞれ光スポットを形成する。フォーカス状態に応じてこれらの光スポットのサイズが変化するため、上記の演算によってフォーカス信号が得られる。一方、偏光ホログラム素子８ｂの領域Ａ、Ｂから出射する−１次回折光は、受光素子１３の左側領域１３ａおよび右側領域１３ｂにそれぞれ光スポットを形成する。トラックずれが発生すると、これらの光スポットの左右のバランスが変化するため、上記の演算により、トラッキング信号が得られる。なお、この例では＋１次回折光が受光素子１４に入射し、−１次回折光が受光素子１３に入射するように領域Ａ、Ｂのホログラムパターンが設計されているが、この例に限定されない。すなわち、領域Ａ、Ｂは、＋１次回折光を受光素子１３に導き、−１次回折光を受光素子１４に導くように構成されていてもよい。また、各受光素子のレイアウトは、偏光ホログラム素子８ｂのホログラムパターンに応じて適宜変更してもよい。偏光ホログラム素子８ｂおよび受光素子１３は、ＣＦＦ法によるトラッキング信号が得られれば、どのように構成されていてもよい。

次に、受光素子１５、１６から出力される再生信号を用いてベリファイを行う方法の例を説明する。未記録の光テープ２にデータを記録する場合、受光素子１５、１６の出力の差動をとり、その差動信号を光駆動信号と比較することによってベリファイが可能である。この点について、図１０を参照しながら説明する。

図１０（ａ）は、光駆動信号の波形の例を示している。図１０（ｂ）は、トラック上に形成される記録マークの形状を模式的に示している。記録マークは、光駆動信号がハイレベルにある期間にメインスポット１１０が位置していた領域に形成される。

図１０（ｃ）および（ｄ）は、それぞれ、メインビームに続いて光テープ２を照射するサブビーム（「後のサブビーム」と呼ぶ。）の反射光の信号波形およびメインビームに先行して光テープ２を照射するサブビーム（「先のサブビーム」と呼ぶ。）の反射光の信号波形を示している。図１０（ｃ）からわかるように、後のサブビームの反射光の波形は、光駆動信号によって変調された光ビームのスポットが記録マークの存在するトラックを移動したことにより、記録マークの影響を受けている。一方、図１０（ｄ）に示されるように、先のサブビームの反射光の波形は、光駆動信号によって変調された光ビームのスポットが記録マークの存在しないトラックを移動したことにより、記録マークの影響を受けていない。

図１０（ｅ）は、先のサブビームの反射光の信号から、後のサブビームの反射光の信号を差し引いた信号の波形を示している。この波形は、記録マークの位置および形状を反映した情報、即ち記録されたデータの情報を含んでいる。この信号を光駆動信号と比較すれば、データが正しく記録されたか否かが判定できる。この判定処理は、例えば図３に示されるＣＰＵ５４０によって実行され得る。

なお、本実施形態では、２つのサブビームからの反射光の検出信号の差動によってベリファイ用の信号を生成しているが、この例に限定されない。例えば、光源６から出射されて光テープ２で反射されるまでの光ビームを検出する光検出器を設けた場合、その光検出器による検出信号を用いてベリファイを行うことが可能である。すなわち、後のサブビームの信号を、当該光検出器から出力される信号またはそれを必要に応じて補正した信号で作動することにより、上記と同様のベリファイ用信号が得られる。そのような光検出器は、例えばビームスプリッタ１１に対して光源６の反対側に配置され得る。このような構成では、先のサブビームの信号は利用されない。このため、光テープ２の走行方向が逆転せず、常に一方向にのみ走行するように装置が構成されている場合、先のサブビームが光テープ２のトラック上に集束されなくてもよい。

[１−４．安定したトラッキング信号を得るための条件]
本実施形態で用いられるＣＦＦ法は、１ビームトラッキング検出法の中では、ＴＥバランスが比較的安定しており、オフセットが発生しにくいとされる。しかし、上記のシミュレーションでは、光テープに要求されるレンズシフト±０．３〜０．６ｍｍでＴＥバランス１５％以内という条件を満たすことができなかった。

本発明者らは、トラック溝のパラメータとトラッキング信号のオフセットに影響を与えるパラメータの値を変化させて、レンズシフトした際のトラッキング信号の挙動についてのシミュレーションを行った。そして、レンズシフトしても安定したトラッキング信号が得られる条件を見出した。以下、当該条件を説明する。

計算条件は、対物レンズＮＡ：０．８５、レンズシフト０．５ｍｍ、光源の波長λ、トラックの溝ピッチ：０．８λとして、ラジアルＲｉｍ強度Ｒ、トラックの溝深さｄを変化させた際のトラッキング信号について計算した。その計算結果を、図１１Ａ〜図１２Ｂに示す。

図１１Ａは、溝深さｄを０〜０．５λ、ラジアルＲｉｍ強度を０．６、０．７６、０．８５、０．８９と変化させた際のレンズシフト−０．５ｍｍ時のＴＥバランス（％）を示す。ＴＥバランスの変化は、溝深さ０．２５λを中心に対称に変化している。図示していないが、レンズシフト＋０．５ｍｍのＴＥバランスは、図１１ＡのＴＥバランス０％軸を基準に対称な曲線で表される。各Ｒｉｍ強度におけるＴＥバランス曲線とＴＥバランス−１５％の線との２つの交点の間の幅ｂを、ｂ_１、ｂ_２、ｂ_３、ｂ_４（λ）と表す。この幅ｂの範囲においては、レンズシフト０．５ｍｍでＴＥバランス（絶対値）≦１５％を維持できる範囲を示している。図１１Ｂは、ラジアルＲｉｍ強度と幅ｂとの関係をグラフにプロットしたものである。このグラフから次の近似式が得られる。
ｂ=1.2R²-R+0.395

幅ｂは、溝深さ０．２５λを中心とする対称な領域の幅であるため、溝深さｄ（λ）、ラジアルＲｉｍ強度Ｒ、および波長λが満たすべき条件は、以下の式（１）で表される。
0.25λ−(1.2R²-R+0.395)λ/2≦d≦0.25λ＋(1.2R²-R+0.395)λ/2 （１）

本式は、レンズシフト０．５ｍｍにおいてもＴＥバランス（絶対値）≦１５％を満たす溝深さｄ、ラジアルＲｉｍ強度Ｒ、および波長λの条件を示している。

次に、図１２Ａおよび図１２Ｂを参照しながら、ＴＥ振幅についてのシミュレーション結果を説明する。図１２Ａは、図１１Ａ、図１１Ｂに示す計算と同様の条件で、溝深さｄを０〜０．５λ、ラジアルＲｉｍ強度を０．６、０．７６、０．８５、０．８９と変化させた際のレンズシフト０．５ｍｍ時のＴＥ振幅の変化を表すグラフである。基準はラジアルＲｉｍ強度が１でレンズシフト０ｍｍ時のＴＥ振幅を１としている。ＴＥ振幅は、溝深さ０．１２５λおよび０．３７５λをピークに溝深さの変化に伴い振幅が減少する。特に振幅０．５を下回るところからは急激に振幅が低下し、０．２５λでＴＥ振幅がほぼ０になる。したがって、本実施形態では、ＴＥ振幅が充分大きく安定する領域としてＴＥ振幅≧０．５を満たすべき条件に設定した。各Ｒｉｍ強度におけるＴＥ振幅曲線とＴＥ振幅０．５の線との２つの交点の間の幅ａを、ａ_１、ａ_２、ａ_３、ａ_４と表す。この幅ａは、レンズシフト０．５ｍｍでＴＥ≧０．５を維持できる範囲の幅を示している。

図１２Ｂは、ラジアルＲｉｍ強度と幅ａとをグラフにプロットしたものである。このグラフから次の近似式が得られる。
ａ=-0.2R²+0.45R-0.085

幅ａは、溝深さ０．１２５λを中心とする対称な領域の幅であるため、溝深さｄ（λ）、ラジアルＲｉｍ強度Ｒ、および波長λが満たすべき条件は、以下の式（２）で表される。
0.125λ−(-0.2R²+0.45R-0.085)λ/2≦d≦0.125λ＋(-0.2R²+0.45R-0.085)λ/2 （２）

また、ＴＥ振幅≧０．５を満たす領域は、溝深さ０．３７５λを中心とする対称な領域にもあるので、同様に溝深さｄ（λ）、ラジアルＲｉｍ強度Ｒ、および波長λが満たすべき条件は、以下の式（３）で表される。
0.375λ−(-0.2R²+0.45R-0.085)λ/2≦d≦0.375λ＋(-0.2R²+0.45R-0.085)λ/2 （３）

式（２）と式（３）は、レンズシフト０．５ｍｍにおいてもＴＥ振幅≧０．５を満足できる溝深さｄ、ラジアルＲｉｍ強度Ｒ、および波長λの条件を示している。

以上より、上記式（１）および式（２）の両式、または上記式（１）および式（３）の両式を満たすように各光ピックアップ４におけるラジアルＲｉｍ強度Ｒおよび波長λが設定されていれば、レンズシフト０．５ｍｍにおいてもＴＥバランス≦１５％かつＴＥ振幅≧０．５となる。すなわち、トラッキング信号にオフセットが少なく、安定したトラッキング信号を確保でき、トラッキング制御を安定させることができる。

なお、上記のシミュレーションでは、対物レンズのＮＡを０．８５、レンズシフトを０．５ｍｍ、トラックの溝ピッチを０．８λとしたが、これらの条件から多少ずれていたとしても、上記の式（１）〜（３）の条件は、概ね成立する。例えば、対物レンズのＮＡが０．８１〜０．８９に設定され、レンズシフトの上限が０．３ｍｍ〜０．６ｍｍに設定され、トラックの溝ピッチが０．７５λ〜０．８５λに設定されていたとしても、上記の式（１）〜（３）の条件を適用してもよい。

以上のように、本実施形態によれば、ＣＦＦ法によるトラッキング検出方式を用いてレンズシフトの上限が０．３ｍｍ〜０．５ｍｍに設定されていてもオフセットが許容範囲内に納まり、ＴＥ振幅を充分に確保できる。これにより、レンズシフト量の大きい光テープ装置においても安定したトラッキング制御を実現できる。

[１−５．効果等]
以上のように、本実施の形態における光ピックアップ４は、光記録媒体（光テープ２）のトラック上にデータを記録しながら当該トラック上に記録されたデータを読み出すことができる。光ピックアップ４は、光ビームを出射する光源６と、特定の方向に偏光した光を回折させる第１の回折素子（回折格子８ａ）と、記録用ビームおよび再生用ビームを光テープ２の同一トラック上に集束させる対物レンズ５と、フォーカス制御およびトラッキング制御のために対物レンズをシフトさせるレンズアクチュエータ２０と、回折格子８ａおよび光テープ２の間に配置された波長板９と、トラッキング方向に対応する方向に配列された回折特性の異なる２つの回折領域Ａ、Ｂを有する第２の回折素子（偏光ホログラム素子８ｂ）と、光検出器１２とを備えている。レンズアクチュエータ２０は、トラッキング方向における対物レンズ５の初期位置からのシフト量の上限が０．３ｍｍ以上０．６ｍｍ以下になるように対物レンズ５をシフトさせる。回折格子８ａは、光源６から出射された光ビームを記録用ビームおよび再生用ビームを含む複数の光ビームに分離する。波長板９は、回折格子８ａから波長板９に向かう光の偏光方向と波長板９から回折格子８ａに向かう光の偏光方向とが直交するように設計されている。偏光ホログラム素子８ｂは、回折領域Ａ、Ｂの各々が、上記特定の方向に直交する方向に偏光した光を回折させるように構成され、各回折領域Ａ、Ｂにおいて、光テープ２で反射された記録用ビームを、透過光ビームおよび±１次回折光ビームに分離する偏光ホログラム素子８ｂを有している。光検出器１２は、透過光ビーム、各回折領域Ａ、Ｂから出射した±１次回折光ビーム、および光テープ２で反射された再生用ビームの各々を検出するように構成された複数の受光素子を有している。以上の構成により、記録、再生時にトラック位置が大きく変動し得る光テープに対してＤＲＡＷを行い、かつ、安定したトラッキング信号を得ることができるため、記録および再生品質を向上させることができる。

また、本実施形態では、第１の回折素子として回折格子８ａが用いられ、第２の回折素子として偏光ホログラム素子８ｂが用いられる。そして、回折格子８ａおよび偏光ホログラム素子８ｂは、偏光ホログラム板８として一体化されている。これにより、ＤＲＡＷのためのメインビームおよびサブビームを生成する素子と、ＣＦＦ法によるトラッキング信号を得るための回折光ビームを生成する素子とを一体化でき、装置の小型化が可能となる。

さらに、偏光ホログラム板８、波長板９、および対物レンズ５は、１つのレンズユニット１８として一体化されている。そして、レンズアクチュエータ２０は、レンズユニット１８全体をシフトさせることによって対物レンズ５のシフトを行う。これにより、ＤＲＡＷ用のサブビームが対物レンズ５の開口の中心から大きくずれることを防止できる。その結果、ＤＲＡＷの再生品質を向上させることができる。加えて、レンズシフトの際、対物レンズ５と偏光ホログラム板８とが常に一体的に移動するため、トラッキング信号品質の劣化を抑えることができる。

また、光検出器１２は、複数の受光素子のうち、偏光ホログラム素子８ｂにおける２つの回折領域Ａ、Ｂから出射した＋１次回折光ビームまたは-１次回折光ビームを検出する２つの受光素子から出力される信号間の差分演算によってトラッキング信号を生成する。このため、比較的安定したトラッキング信号が得られる。

さらに、光テープ２のトラックピッチをａ、光源６からの出射光の波長をλとするとき、ａ／０．８５≦λ≦ａ／０．７５を満足し、対物レンズ５の開口数は０．８１以上０．８９以下であり、対物レンズ５に入射する光のラジアルＲｉｍ強度をＲ、光記録媒体のトラックの溝深さをｄとするとき、上記の式（１）および式（２）の両式、または上記の式（１）および式（３）の両式を満足する。これにより、レンズシフトを０．３ｍｍ〜０．６ｍｍという大きい値に設定してもＴＥバランス、ＴＥ振幅ともに良好な安定したトラッキング信号を得ることができる。

（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。そこで、以下、他の実施の形態を例示する。

上記の実施の形態では、第１の回折素子の一例として回折格子８ａを用い、第２の回折素子の一例として偏光ホログラム素子８ｂを用いたが、この例に限定されない。第１の回折素子は、光源から出射された光ビームを記録用ビームおよび再生用ビームを含む複数の光ビームに分離するように構成されている限り、どのように構成されていてもよい。また、第２の回折素子は、トラッキング方向に対応する方向に配列された回折特性の異なる２つの回折領域を有し、各回折領域が、光記録媒体で反射された記録用ビームを、透過光ビームおよび少なくとも１つの回折光ビームに分離するように構成されている限り、どのように構成されていてもよい。例えば、上記の偏光ホログラム板８の代わりに、上記の回折格子８ａおよび偏光ホログラム素子８ｂと同様の特性を有する２層の積層されたホログラムパターンを用いてもよい。

また、上記の実施形態では、第１および第２の回折素子、波長板、および対物レンズは１つのレンズユニットとして一体化されているが、このような例に限定されない。これらの要素が分離して設けられていてもよい。その場合、対物レンズ５と第２の回折素子とをトラッキング方向に一体的にシフトさせる機構を設けてもよい。

また、光記録媒体は必ずしも光テープである必要はない。他の種類の光記録媒体にも上記の光ピックアップおよび光記録再生装置の構成を適用することができる。

また、上記の実施形態では、光記録再生装置は１２個の光ピックアップを備えているが、光ピックアップの数は任意に定めてよい。少なくとも１つの光ピックアップを備える光記録再生装置であれば、上記の技術を適用することができる。

以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。

したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

本開示にかかる光ピックアップは、これを複数個含む大容量情報記憶システムにて光記録媒体の異なる領域、または異なる光記録媒体に同時に情報を正確に記録する用途に用いられ得る。本開示にかかる光記録再生装置は、簡易な構成でコストメリットを有する記録再生装置として有用である。

１ 光記録再生装置（光テープ装置）
２ 光記録媒体（光テープ）
２ａ ベースフィルム
２ｂ バックコート層
２ｃ インプリント層
２ｄ ランド
２ｅ グルーブ
３ トラック
４ 光ピックアップ
５ 対物レンズ
６ 光源
７ コリメータ
８ 偏光ホログラム板
８ａ 回折格子
８ｂ 偏光ホログラム素子
９ １／４波長板
１０ 対物レンズホルダー
１１ ビームスプリッタ
１２ 光検出部
１３〜１７ 受光素子
２０ レンズアクチュエータ
４０ 光ピックアップアセンブリ
１１０ メインスポット
１２０ａ、１２０ｂ サブスポット
５０６、５０７ モータ
５２０ フロントエンド信号処理部
５３０ エンコーダ／デコーダ
５３１ 光変調回路
５４０ ＣＰＵ（システムコントローラ）
５５０ サーボ制御部
５６０ ドライバアンプ

Claims (8)

1. 光記録媒体のトラック上にデータを記録しながら前記トラック上に記録されたデータを読み出す光ピックアップであって、
   光ビームを出射する光源と、
   特定の方向に偏光した光を回折させる第１の回折素子であって、前記光源から出射された前記光ビームを記録用ビームおよび再生用ビームを含む複数の光ビームに分離する第１の回折素子と、
   前記記録用ビームおよび前記再生用ビームを前記光記録媒体の同一トラック上に集束させる対物レンズと、
   フォーカス制御およびトラッキング制御のために前記対物レンズをシフトさせるレンズアクチュエータであって、トラッキング方向における前記対物レンズの初期位置からのシフト量の上限が０．３ｍｍ以上０．６ｍｍ以下になるように前記対物レンズをシフトさせるレンズアクチュエータと、
   前記第１の回折素子および前記光記録媒体の間に配置された波長板であって、前記第１の回折素子から前記波長板に向かう光の偏光方向と前記波長板から前記第１の回折素子に向かう光の偏光方向とが直交するように設計された波長板と、
   前記トラッキング方向に対応する方向に配列された回折特性の異なる２つの回折領域を有する第２の回折素子であって、各回折領域が、前記特定の方向に直交する方向に偏光した光を回折させるように構成され、各回折領域において、前記光記録媒体で反射された前記記録用ビームを、透過光ビームおよび少なくとも１つの回折光ビームに分離する第２の回折素子と、
   前記透過光ビーム、各回折領域から出射した前記回折光ビーム、および前記光記録媒体で反射された前記再生用ビームの各々を検出するように構成された複数の受光素子を有する光検出器と、
   を備え、
   前記光記録媒体のトラックピッチをａ、前記光源からの出射光の波長をλとするとき、ａ／０．８５≦λ≦ａ／０．７５を満足し、前記対物レンズの開口数は０．８１以上０．８９以下であり、前記対物レンズに入射する光のラジアルＲｉｍ強度をＲ、前記光記録媒体のトラックの溝深さをｄとするとき、
   0.25λ−(1.2R ² -R+0.395)λ/2≦d≦0.25λ＋(1.2R ² -R+0.395)λ/2、および
   0.125λ−(-0.2R ² +0.45R-0.085)λ/2≦d≦0.125λ＋(-0.2R ² +0.45R-0.085)λ/2
   の両式、または
   0.25λ−(1.2R ² -R+0.395)λ/2≦d≦0.25λ＋(1.2R ² -R+0.395)λ/2、および
   0.375λ−(-0.2 R ² +0.45R-0.085)λ/2≦d≦0.375λ＋(-0.2R ² +0.45R-0.085)λ/2
   の両式を満足する、
   光ピックアップ。
2. 前記第１の回折素子は回折格子であり、
   前記第２の回折素子は偏光ホログラム素子である、
   請求項１に記載の光ピックアップ。
3. 前記第１および第２の回折素子が一体化された偏光ホログラム板を備えている、請求項２に記載の光ピックアップ。
4. 前記偏光ホログラム板、前記波長板、および前記対物レンズは１つのユニットとして一体化され、
   前記レンズアクチュエータは、前記ユニットをシフトさせるように構成されている、
   請求項３に記載の光ピックアップ。
5. 前記光検出器は、前記複数の受光素子のうち、前記２つの回折領域から出射した前記回折光ビームを検出する２つの受光素子から出力される信号間の差分演算によってトラッキング誤差信号を生成する、請求項１に記載の光ピックアップ。
6. 光記録媒体のトラック上にデータを記録しながら前記トラック上に記録されたデータを読み出す光ピックアップであって、
   光ビームを出射する光源と、
   特定の方向に偏光した光を回折させる第１の回折素子であって、前記光源から出射された前記光ビームを記録用ビームおよび再生用ビームを含む複数の光ビームに分離する第１の回折素子と、
   前記記録用ビームおよび前記再生用ビームを前記光記録媒体の同一トラック上に集束させる対物レンズと、
   フォーカス制御およびトラッキング制御のために前記対物レンズをシフトさせるレンズアクチュエータであって、トラッキング方向における前記対物レンズの初期位置からのシフト量の上限が０．３ｍｍ以上０．６ｍｍ以下になるように前記対物レンズをシフトさせるレンズアクチュエータと、
   前記第１の回折素子および前記光記録媒体の間に配置された波長板であって、前記第１の回折素子から前記波長板に向かう光の偏光方向と前記波長板から前記第１の回折素子に向かう光の偏光方向とが直交するように設計された波長板と、
   前記トラッキング方向に対応する方向に配列された回折特性の異なる２つの回折領域を有する第２の回折素子であって、各回折領域が、前記特定の方向に直交する方向に偏光した光を回折させるように構成され、各回折領域において、前記光記録媒体で反射された前記記録用ビームを、透過光ビームおよび少なくとも１つの回折光ビームに分離する第２の回折素子と、
   前記透過光ビーム、各回折領域から出射した前記回折光ビーム、および前記光記録媒体で反射された前記再生用ビームの各々を検出するように構成された複数の受光素子を有する光検出器と、
   を備え
   前記第１の回折素子は回折格子であり、
   前記第２の回折素子は偏光ホログラム素子であり、
   前記第１および第２の回折素子が一体化された偏光ホログラム板を備えている、
   光ピックアップ。
7. 前記偏光ホログラム板、前記波長板、および前記対物レンズは１つのユニットとして一体化され、
   前記レンズアクチュエータは、前記ユニットをシフトさせるように構成されている、
   請求項６に記載の光ピックアップ。
8. 少なくとも１つの光ピックアップと、
   前記光ピックアップから出力される信号を処理する信号処理部と、
   前記信号処理部の出力に基づいて前記光ピックアップを制御するコントローラと、
   を備える光記録再生装置であって、
   前記光ピックアップは、
   光ビームを出射する光源と、
   特定の方向に偏光した光を回折させる第１の回折素子であって、前記光源から出射された前記光ビームを記録用ビームおよび再生用ビームを含む複数の光ビームに分離する第１の回折素子と、
   前記記録用ビームおよび前記再生用ビームを光記録媒体の同一トラック上に集束させる対物レンズと、
   フォーカス制御およびトラッキング制御のために前記対物レンズをシフトさせるレンズアクチュエータであって、トラッキング方向における前記対物レンズの初期位置からのシフト量の上限が０．３ｍｍ以上０．６ｍｍ以下になるように前記対物レンズをシフトさせるレンズアクチュエータと、
   前記第１の回折素子および前記光記録媒体の間に配置された波長板であって、前記第１の回折素子から前記波長板に向かう光の偏光方向と前記波長板から前記第１の回折素子に向かう光の偏光方向とが直交するように設計された波長板と、
   前記トラッキング方向に対応する方向に配列された回折特性の異なる２つの回折領域を有する第２の回折素子であって、各回折領域が、前記特定の方向に直交する方向に偏光した光を回折させるように構成され、各回折領域において、前記光記録媒体で反射された前記記録用ビームを、透過光ビームおよび少なくとも１つの回折光ビームに分離する第２の回折素子と、
   前記透過光ビーム、各回折領域から出射した前記回折光ビーム、および前記光記録媒体で反射された前記再生用ビームの各々を検出するように構成された複数の受光素子を有する光検出器と、
   を有し、
   前記光記録媒体のトラックピッチをａ、前記光源からの出射光の波長をλとするとき、ａ／０．８５≦λ≦ａ／０．７５を満足し、前記対物レンズの開口数は０．８１以上０．８９以下であり、前記対物レンズに入射する光のラジアルＲｉｍ強度をＲ、前記光記録媒体のトラックの溝深さをｄとするとき、
   0.25λ−(1.2R ² -R+0.395)λ/2≦d≦0.25λ＋(1.2R ² -R+0.395)λ/2、および
   0.125λ−(-0.2R ² +0.45R-0.085)λ/2≦d≦0.125λ＋(-0.2R ² +0.45R-0.085)λ/2
   の両式、または
   0.25λ−(1.2R ² -R+0.395)λ/2≦d≦0.25λ＋(1.2R ² -R+0.395)λ/2、および
   0.375λ−(-0.2 R ² +0.45R-0.085)λ/2≦d≦0.375λ＋(-0.2R ² +0.45R-0.085)λ/2
   の両式を満足する、
   光記録再生装置。

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