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技術 光ピックアップ装置および光ディスク装置

出願人 株式会社日立メディアエレクトロニクス
発明者 山崎和良
出願日 2007年12月26日 (13年0ヶ月経過) 出願番号 2007-333443
公開日 2009年7月16日 (11年5ヶ月経過) 公開番号 2009-157978
状態 特許登録済
技術分野 光ヘッド
主要キーワード 部分波 検出器中心 情報記録回路 波長略 分光比 ブレーズ回折格子 アクセス方向 干渉状態
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題

本発明は、BD、HD DVDの2層ディスクまたはそれ以上の層数ディスクに対し、安定したフォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号を検出することのできる光ピックアップ光ディスク装置を提供することを目的とする。

解決手段

信号光を分割して検出する。前記光検出器は領域Aと領域Bの2つの領域を有し、光ディスク上のトラックにより回折された回折光のうち、領域Aには、0次回折光のみが入射し、領域Bには、0次、±1次回折光が入射する。この検出器からフォーカス誤差信号は、検出器1で検出される信号により生成し、トラッキング誤差信号は領域A、Bで検出される信号により生成する。

概要

背景

本技術分野の背景技術としては、例えば特許文献1(特開2004−281026号公報)がある。本特許文献1には、課題として「TE信号振幅の変動量をΔPP=(振幅a−振幅b)/(振幅a+振幅b)と定義し、上記のような従来の構成によってTE信号を検出する場合、変動量ΔPPは0.69、ずれoft1は+33nm、ずれoft2は−33nmと、大きな値を示す。このようにTE信号振幅の変動量ΔPPが大きく変動すると、トラックTn−1及びTnではトラッキング制御の利得が低下して、トラッキング制御が不安定になり、情報を信頼性高く記録及び再生することができないという問題があった。」にと記載があり、解決手段として「本発明に係るさらに他の光情報装置は、光ビーム出射する光源と、前記光源から出射された光ビームをトラックを有する光記憶媒体上に集光する集光手段と、前記光記憶媒体で反射回折された光ビームを分岐する分岐手段と、前記分岐された光ビームを複数の領域によって分割する分割手段と、前記分割手段で分割された光ビームを検出し、検出した光量に応じて電流信号を出力する複数の検出領域を有する光検出手段と、前記光検出手段から出力された電流信号を電圧信号に変換する複数の変換手段と、前記分割手段に配置された前記複数の領域のうち、トラッキング誤差信号成分を主に含む領域を第1の領域とし、トラッキング誤差信号オフセット成分を主に含む領域を第2の領域とし、前記第1の領域から得られる電圧信号から、前記第2の領域から得られる電圧信号に係数をかけて差し引くことでトラッキング誤差信号を生成するトラッキング誤差信号生成手段とを備え、前記第1の領域を通った光ビームが前記光検出手段に到達する効率に比べて、前記第2の領域を通った光ビームが前記光検出手段に到達する効率が高いことを特徴とする。」と記載がある。

特開2004−281026号公報

概要

本発明は、BD、HD DVDの2層ディスクまたはそれ以上の層数ディスクに対し、安定したフォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号を検出することのできる光ピックアップ光ディスク装置を提供することを目的とする。信号光を分割して検出する。前記光検出器は領域Aと領域Bの2つの領域を有し、光ディスク上のトラックにより回折された回折光のうち、領域Aには、0次回折光のみが入射し、領域Bには、0次、±1次回折光が入射する。この検出器からフォーカス誤差信号は、検出器1で検出される信号により生成し、トラッキング誤差信号は領域A、Bで検出される信号により生成する。

目的

そこで本発明の目的は、フォーカス誤差信号のノイズを低減し、2層以上の記録面を有するディスクに対して安定したフォーカス制御およびトラッキング制御可能な光ピックアップ装置あるいは光ディスク装置を提供することである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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請求項1

光ピックアップ装置であって、半導体レーザと、該半導体レーザから出射した光束を集光して光ディスク照射するための対物レンズと、集光された前記光束を前記光ディスク上の所定の位置に照射するために前記対物レンズを移動させるためのアクチュエータと、前記光ディスク上のトラックから回折した前記光束を受光する光検出器を備え、前記光検出器は第1領域、第2領域、第3領域、第4領域の4領域を有する受光部があり、前記第1領域と第3領域は前記受光部の中心軸に対して線対称であり、前記第2領域と第4領域は前記受光部の中心軸に対して線対称であり、前記第2領域と第4領域は前記受光部の中心軸から離れても同じ幅であるもしくは離れるにしたがって幅が狭くなり、前記光ディスク上のトラックにより回折された回折光のうち、前記第1領域、第3領域には、0次回折光入射し、前記第2領域、第4領域には、0次、±1次回折光が入射し、前記光ディスクから得られる非点収差方式によるフォーカス誤差信号は、前記第1領域、第3領域で検出される信号により生成することを特徴とした光ピックアップ装置。

請求項2

請求項1記載の光ピックアップ装置において、前記受光部の第1領域と第3領域は前記受光部の前記中心軸に接しており、前記受光部の第1領域、第2領域、第3領域、第4領域は、前記中心軸と略垂直な軸に対して線対称に分割されていることを特徴とした光ピックアップ装置。

請求項3

請求項1から2のいずれか一項記載の光ピックアップ装置において、前記光ディスクから得られるトラッキング誤差信号は前記受光部の第1領域、第2領域、第3領域、第4領域で検出される信号により生成することを特徴とした光ピックアップ装置。

請求項4

請求項1から3のいずれか一項記載の光ピックアップ装置において、前記対物レンズと前記光検出間に偏光回折格子があり、前記偏光回折格子を透過した光束の直線偏光と、前記偏光回折格子を回折した光束の直線偏光が直交していることを特徴とした光ピックアップ装置。

請求項5

光ピックアップ装置であって、半導体レーザと、該半導体レーザから出射した光束を集光して光ディスクに照射するための対物レンズと、集光された前記光束を前記光ディスク上の所定の位置に照射するために前記対物レンズを移動させるためのアクチュエータと、前記光ディスクから回折した前記光束を回折する回折格子と、前記回折格子によって回折された前記光束を受光する光検出器を備え、前記回折格子は第1領域、第2領域、第3領域、第4領域の4領域を有し、前記第1領域と第3領域は前記回折格子の中心軸に対して線対称であり、前記第2領域と第4領域4は前記回折格子の中心軸に対して線対称であり、前記第2領域と第4領域は前記中心軸から離れても同じ幅であるもしくは離れるにしたがって幅が狭くなり、前記光ディスク上のトラックにより回折された回折光のうち、前記第1領域、第3領域には、0次回折光が入射し、前記第2領域、第4領域には、0次、±1次回折光が入射し、前記光ディスクから得られる非点収差方式によるフォーカス誤差信号は、前記回折格子の第1領域、第3領域を回折した前記光束を前記光検出器で検出することで得られる信号により生成することを特徴とした光ピックアップ装置。

請求項6

光ピックアップ装置であって、半導体レーザと、該半導体レーザから出射した光束を集光して光ディスクに照射するための対物レンズと、集光された光束を前記光ディスク上の所定の位置に照射するために前記対物レンズを移動させるためのアクチュエータと、前記光ディスクから回折した前記光束を回折する回折格子と、前記回折格子によって回折された前記光束を受光する光検出器を備え、前記回折格子は第1領域、第2領域、第3領域、第4領域、第5領域の5領域を有し、前記第1領域と第3領域は前記回折格子の中心軸に対して線対称であり、前記第2領域と第4領域は前記回折格子の中心軸に対して線対称であり、前記第2領域と第4領域は前記中心軸から離れても同じ幅であるもしくは離れるにしたがって幅が狭くなり、前記光ディスク上のトラックにより回折された回折光のうち、前記第1領域、第3領域には、0次回折光が入射し、前記第2領域、第4領域には、0次、±1次回折光が入射し、前記光ディスクから得られる非点収差方式によるフォーカス誤差信号は、前記回折格子の第1領域、第3領域を回折した前記光束を前記光検出器で検出することで得られる信号により生成することを特徴とした光ピックアップ装置。

請求項7

請求項5から6のいずれか一項記載の光ピックアップ装置において、前記回折格子の第1領域と第3領域は前記回折格子の前記中心軸に接しており、前記回折格子の第1領域、第2領域、第3領域、第4領域は、前記中心軸と略垂直な軸に対して線対称に分割されていることを特徴とした光ピックアップ装置。

請求項8

請求項5から7のいずれか一項記載の光ピックアップ装置において、前記回折格子はブレーズ化された偏光回折格子であることを特徴とする光ピックアップ装置。

請求項9

請求項5から7のいずれか一項記載の光ピックアップ装置において、前記回折格子は偏光回折格子であり、前記偏光回折格子を透過した光束の直線偏光と前記偏光回折格子を回折した光束の直線偏光が直交していることを特徴とした光ピックアップ装置。

請求項10

請求項5から7のいずれか一項記載の光ピックアップ装置において、前記偏光回折格子は回折格子面波長板を積層しており、前記第1領域と第3領域に入射した光は透過し、前記第2領域と第4領域に入射した光は回折し、前記第1領域と第3領域を透過した光束の直線偏光と前記第2領域と第4領域を回折した光束の直線偏光が直交していることを特徴とした光ピックアップ装置。

請求項11

光ディスク装置であって、半導体レーザと、該半導体レーザから出射した光束を集光して光ディスクに照射するための対物レンズと、集光された前記光束を前記光ディスク上の所定の位置に照射するために前記対物レンズを移動させるためのアクチュエータと、前記光ディスク上のトラックから回折した前記光束を受光する光検出器を備え、前記光検出器は第1領域、第2領域、第3領域、第4領域の4領域を有する受光部があり、前記第1領域と第3領域は前記受光部の中心軸に対して線対称であり、前記第2領域と第4領域は前記受光部の中心軸に対して線対称であり、前記第2領域と第4領域は前記受光部の中心軸から離れても同じ幅であるもしくは離れるにしたがって幅が狭くなり、前記光ディスク上のトラックにより回折された回折光のうち、前記第1領域、第3領域には、0次回折光が入射し、前記第2領域、第4領域には、0次、±1次回折光が入射し、前記光ディスクから得られる非点収差方式によるフォーカス誤差信号は、前記第1領域、第3領域で検出される信号により生成する光ピックアップ装置と、前記光ピックアップ装置内における前記半導体レーザを駆動するレーザ点灯回路と、前記光ピックアップ装置内の前記光検出器から検出された信号を用いてフォーカス誤差信号やトラッキング誤差信号を生成するサーボ信号生成回路と、光ディスクに記録された情報信号再生する情報信号再生回路とを搭載した光ディスク装置。

請求項12

光ディスク装置であって、半導体レーザと、該半導体レーザから出射した光束を集光して光ディスクに照射するための対物レンズと、集光された前記光束を前記光ディスク上の所定の位置に照射するために前記対物レンズを移動させるためのアクチュエータと、前記光ディスクから回折した前記光束を回折する回折格子と、前記回折格子によって回折された前記光束を受光する光検出器を備え、前記回折格子は第1領域、第2領域、第3領域、第4領域の4領域を有し、前記第1領域と第3領域は前記回折格子の中心軸に対して線対称であり、前記第2領域と第4領域4は前記回折格子の中心軸に対して線対称であり、前記第2領域と第4領域は前記中心軸から離れても同じ幅であるもしくは離れるにしたがって幅が狭くなり、前記光ディスク上のトラックにより回折された回折光のうち、前記第1領域、第3領域には、0次回折光が入射し、前記第2領域、第3領域には、0次、±1次回折光が入射し、前記光ディスクから得られる非点収差方式によるフォーカス誤差信号は、前記回折格子の第1領域、第3領域を回折した前記光束を前記光検出器で検出することで得られる信号により生成する光ピックアップ装置と、前記光ピックアップ装置内における前記半導体レーザを駆動するレーザ点灯回路と、前記光ピックアップ装置内の前記光検出器から検出された信号を用いてフォーカス誤差信号やトラッキング誤差信号を生成するサーボ信号生成回路と、光ディスクに記録された情報信号を再生する情報信号再生回路とを搭載した光ディスク装置。

請求項13

光ディスク装置であって、半導体レーザと、該半導体レーザから出射した光束を集光して光ディスクに照射するための対物レンズと、集光された光束を前記光ディスク上の所定の位置に照射するために前記対物レンズを移動させるためのアクチュエータと、前記光ディスクから回折した前記光束を回折する回折格子と、前記回折格子によって回折された前記光束を受光する光検出器を備え、前記回折格子は第1領域、第2領域、第3領域、第4領域、第5領域の5領域を有し、前記第1領域と第3領域は前記回折格子の中心軸に対して線対称であり、前記第2領域と第4領域は前記回折格子の中心軸に対して線対称であり、前記第2領域と第4領域は前記中心軸から離れても同じ幅であるもしくは離れるにしたがって幅が狭くなり、前記光ディスク上のトラックにより回折された回折光のうち、前記第1領域、第3領域には、0次回折光が入射し、前記第2領域、第4領域には、0次、±1次回折光が入射し、前記光ディスクから得られる非点収差方式によるフォーカス誤差信号は、前記回折格子の第1領域、第3領域を回折した前記光束を前記光検出器で検出することで得られる信号により生成する光ピックアップ装置と、前記光ピックアップ装置内における前記半導体レーザを駆動するレーザ点灯回路と、前記光ピックアップ装置内の前記光検出器から検出された信号を用いてフォーカス誤差信号やトラッキング誤差信号を生成するサーボ信号生成回路と、光ディスクに記録された情報信号を再生する情報信号再生回路とを搭載した光ディスク装置。

技術分野

0001

本発明は、光ピックアップ装置および光ディスク装置に関する発明である。

背景技術

0002

本技術分野の背景技術としては、例えば特許文献1(特開2004−281026号公報)がある。本特許文献1には、課題として「TE信号振幅の変動量をΔPP=(振幅a−振幅b)/(振幅a+振幅b)と定義し、上記のような従来の構成によってTE信号を検出する場合、変動量ΔPPは0.69、ずれoft1は+33nm、ずれoft2は−33nmと、大きな値を示す。このようにTE信号振幅の変動量ΔPPが大きく変動すると、トラックTn−1及びTnではトラッキング制御の利得が低下して、トラッキング制御が不安定になり、情報を信頼性高く記録及び再生することができないという問題があった。」にと記載があり、解決手段として「本発明に係るさらに他の光情報装置は、光ビーム出射する光源と、前記光源から出射された光ビームをトラックを有する光記憶媒体上に集光する集光手段と、前記光記憶媒体で反射回折された光ビームを分岐する分岐手段と、前記分岐された光ビームを複数の領域によって分割する分割手段と、前記分割手段で分割された光ビームを検出し、検出した光量に応じて電流信号を出力する複数の検出領域を有する光検出手段と、前記光検出手段から出力された電流信号を電圧信号に変換する複数の変換手段と、前記分割手段に配置された前記複数の領域のうち、トラッキング誤差信号成分を主に含む領域を第1の領域とし、トラッキング誤差信号オフセット成分を主に含む領域を第2の領域とし、前記第1の領域から得られる電圧信号から、前記第2の領域から得られる電圧信号に係数をかけて差し引くことでトラッキング誤差信号を生成するトラッキング誤差信号生成手段とを備え、前記第1の領域を通った光ビームが前記光検出手段に到達する効率に比べて、前記第2の領域を通った光ビームが前記光検出手段に到達する効率が高いことを特徴とする。」と記載がある。

0003

特開2004−281026号公報

発明が解決しようとする課題

0004

光ピックアップ装置は、一般に光ディスク内にある所定の記録トラック上に正しくスポット照射するため、フォーカス誤差信号の検出により対物レンズフォーカス方向に変位させてフォーカス方向に調整が行われる他、トラッキング誤差信号を検出して対物レンズをディスク状記録媒体半径方向へ変位させてトラッキング調整が行われる。これらの信号により対物レンズの位置制御が行われる。

0005

特許文献1では光ディスク上に1つの光ビームを照射し、ディスクによる回折光回折格子で分割して検出している。これにより2層ディスクであっても安定したトラッキング制御が行えると記載している。ところが、特許文献1のような構成ではフォーカス誤差信号にノイズが発生してしまい問題となる。

0006

そこで本発明の目的は、フォーカス誤差信号のノイズを低減し、2層以上の記録面を有するディスクに対して安定したフォーカス制御およびトラッキング制御可能な光ピックアップ装置あるいは光ディスク装置を提供することである。

課題を解決するための手段

0007

上記目的は、特許請求の範囲に記載の発明によって達成できる。
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば次のとおりである。

0008

本発明に従う光ピックアップ装置は、半導体レーザと、該半導体レーザから出射した光束を集光して光ディスクに照射するための対物レンズと、集光された前記光束を前記光ディスク上の所定の位置に照射するために前記対物レンズを移動させるためのアクチュエータと、前記光ディスク上のトラックから回折した前記光束を受光する光検出器を備える。前記光検出器は第1領域、第2領域、第3領域、第4領域の4領域を有する受光部があり、前記第1領域と第3領域は前記受光部の中心軸に対して線対称であり、前記第2領域と第4領域は前記受光部の中心軸に対して線対称であり、前記第2領域と第4領域は前記受光部の中心軸から離れても同じ幅であるもしくは離れるにしたがって幅が狭くなり、前記光ディスク上のトラックにより回折された回折光のうち、前記第1領域、第3領域には、0次回折光入射し、前記第2領域、第4領域には、0次、±1次回折光が入射し、前記光ディスクから得られる非点収差方式によるフォーカス誤差信号は、前記第1領域、第3領域で検出される信号により生成する。

発明の効果

0009

本発明によれば複数の情報記録面を有する情報記録媒体記録再生する場合に、安定したサーボ信号を得ることが可能な光ピックアップおよびこれを搭載した光ディスク装置を提供することができる。

発明を実施するための最良の形態

0010

以下に、本発明の実施の形態を説明する。

0011

図5は本発明の第1の実施例に係る光ピックアップ装置の一例を示した概略構成図である。

0012

光ピックアップ装置1は、図5のように駆動機構7によって光ディスク100の半径方向に駆動することができるように構成されている。また光ピックアップ装置上のアクチュエータ5には対物レンズ2が搭載されており、この対物レンズ2から光ディスク上に光が照射される。対物レンズ2から出射した光は光ディスク100上にスポットを形成し、光ディスク100を反射する。この反射光を検出することでフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号が生成される。

0013

上記のような光ピックアップ装置において、図6光学系について示している。ここではBDについて説明するが、HD DVDや他の記録方式であってもなんら構わない。

0014

半導体レーザ50からは、波長略405nmの光ビームが発散光として出射される。半導体レーザ50から出射した光ビームはビームスプリッタ52を反射する。なお一部の光ビームはビームスプリッタ52を透過しフロントモニタ53に入射する。一般的にBD−RE、BD−Rなどの記録型の光ディスクに情報を記録する場合には、光ディスクの記録面に所定の光量を照射させるため、半導体レーザの光量を高精度に制御する必要がある。このため、フロントモニタ53は記録型の光ディスクに信号を記録する際に、半導体レーザ50の光量の変化を検出し、半導体レーザ50の駆動回路(図示せず)にフィードバックされる。これにより光ディスク上の光量をモニタすることが可能となる。

0015

ビームスプリッタ52を反射した光ビームはコリメートレンズ51により略平行な光ビームに変換される。コリメートレンズ51を透過した光ビームはビームエキスパンダ54に入射する。ビームエキスパンダ54は、光ビームの発散収束状態を変えることで、光ディスク100のカバー層厚み誤差による球面収差補償することに使用される。ビームエキスパンダ54を出射した光ビームは立ち上げミラー55を反射、1/4波長板56を透過後、アクチュエータ5に搭載された対物レンズ2により光ディスク100上に集光される。

0016

光ディスク100により反射した光ビームは、対物レンズ2、1/4波長板56、立ち上げミラー55、ビームエキスパンダ54、コリメートレンズ51、ビームスプリッタ52を透過する。ビームスプリッタ52を透過した光ビームは検出レンズ57を経て、検出器10に入射する。このとき、検出レンズ57によって所定の非点収差が与えられるため、非点収差方式によってフォーカス誤差信号を検出できる構成となっている。

0017

まず、トラッキング誤差信号検出の問題について説明を行う。一般的なトラッキング誤差信号検出方法として、差動プッシュプル方式が知られている。この差動プッシュプル方式(DPP:Differential Push Pull方式)は、回折格子によって光ビームをメインビームサブビーム+1次、サブビーム−1次に分割し、半径方向のメインビームから得られるプッシュプル(MPP)信号とサブビーム+1次とサブビーム−1次から得られるプッシュプル(SPP)信号を以下の演算を行うことでDCオフセットを低減している。

0018

なお、kはメインビームとサブビームの光量比補正する係数である。

0019

ところが、DPP方式はBDやHD DVDなどの2層ディスクを再生した場合に問題が起こる。これについて説明を行う。

0020

2層ディスクは記録面が2面存在する光ディスクであり、それぞれの記録面で反射光が発生する。このため、2層ディスクではビームは光ディスクによって2つに分離され、2つの光路を辿って検出器に入射する。例えば片方の層に焦点を合わせた場合、その光ビームは検出器面上にスポット(信号光)を形成し、もう片方の層を反射した光ビーム(迷光)が検出器上にぼけた状態で入射する。この時、検出器上ではそれぞれの層を反射した信号光と迷光とが検出器面上で重なり合い、干渉が発生する。本来、周波数の同じレーザを出射したビームは時間的に変化しないが、光ディスクの回転によりそれぞれの層の間隔が変化するため、2つの光の位相関係が時間的に変化し、トラッキング誤差信号であるDPP信号の変動を引き起こす。このDPP信号の変動は主にSPP信号に大きく起因している。これは、メインビームとサブビーム+1次光とサブビーム−1次の光量比は一般的に10:1:1〜20:1:1であり、メインビームに対して光量が小さいため、サブビームの信号光とメインビームの迷光との干渉が信号光に対して大きく発生してしまうのである。干渉については公知であるため説明は省略する。これにより、SPP信号が大きく変動してしまい、結果としてトラッキング誤差信号であるDPP信号が大きく変動してしまうのである。トラッキング誤差信号の変動が発生すると、光ディスク上のスポットがトラックに沿って追従できなくなり、主に記録・再生信号劣化の問題が起こる。

0021

この問題に対し、特許文献1では光ディスク上に1つのスポットを形成し、その反射光を複数の領域に分けることで信号光と迷光を分離して検出することで安定したトラッキング誤差信号を検出している。また、特許文献1ではフォーカス誤差信号および再生信号となるRF信号を同時に検出するため非点収差方式のフォーカス誤差検出を採用している。ところが、非点収差方式は、トラック接線方向の検出器面ずれや非点収差によってフォーカス誤差信号にノイズ成分が発生することが問題となる。以下、非点収差方式の原理を含め簡単に説明する。

0022

図1に非点収差方式の検出系を示す。ディスク100を反射し、対物レンズ71、コリメートレンズ72、検出レンズ73を透過し、検出器74に入射する。ここでフォーカス誤差信号検出に着目すると検出レンズ73は、シリンドリカル面を有しているため、光ディスク100上スポットのフォーカスが合っているときの検出器面上のスポットは図2(2)のように円形となる。それに対し、フォーカスがあっていないときには、図2(1)、(3)のように検出器面上のスポットが対角方向に楕円状のスポットとなる。なお、図2(1)がフォーカス位置よりも対物レンズ71が光ディスク100に近づいた状態で、図2(3)がフォーカス位置よりも遠ざかった状態を示している。

0023

ここでフォーカス誤差信号(FES)は以下の式で表される。

0024

A、B、C、Dはそれぞれ検出面a、b、c、dから得られた信号強度を示している。このように検出することでフォーカス誤差信号を得ることができる。

0025

ところが上記したように非点収差方式は、トラック接線方向の検出器面ずれや非点収差によってフォーカス誤差信号にノイズ成分が発生し、安定したフォーカス誤差信号を生成できない問題がある。この点について以下説明を行っていく。

0026

検出器73に入射したスポットには、光ディスク100を反射した信号光の他に、光ディスク100の溝を回折した回折光も入射する。これにより、信号光と回折光の干渉が発生する。図3は光ディスク100を反射した信号光と光ディスク100を回折した回折光の干渉状態について示したものである。領域Z1と領域Z2が干渉領域である。この干渉領域を含む、以下の式で検出するとトラッキング誤差信号(TES)であるプッシュプル信号(PP)が得られる。

0027

このPP信号は溝横断を横断したときに発生する溝横断信号であり、ディスク上のトラックに追従するためには必要となる信号である。しかし、この信号がフォーカス誤差信号に発生することが問題となる。

0028

ここで、図4は光ディスク上スポットのフォーカスが合っているときの検出器面上を示しており、(1)は検出器中心に入射した場合であり、(2)は光ディスク接線方向に対応する方向にずれて入射した場合を示している。図4(1)のように、検出器中心に入射したスポットでのフォーカス誤差信号は、AとBを減算すると0、CとDを減算すると0となるためプッシュプル信号は検出されない。ところが、図4(2)のようにスポットに対して検出器面ずれが起こるとAとBを減算しても、CとDを減算しても領域Z3が領域Z4に相当する領域が残ることとなる。結果として、領域Z3と領域Z4の信号を減算することとなりDC的なオフセットは発生しないもののPP信号に相当するAC的な信号を検出する。このAC的な信号はノイズ成分(以下漏れ込みと呼ぶ)となり、光ディスク100上をシークするときなどにおいてフォーカスサーボが追従できず、その回路発振する問題が起こる。

0029

また、非点収差の場合には検出器面上でフォーカス制御時のスポットが円ではなく楕円になってしまうことから漏れ込みが発生する。
このように、検出器面ずれや非点収差が発生するとフォーカスサーボが発振してしまう問題が起こる。

0030

そしてさらに、近年実用化が期待されている、低コストで作製可能な有機色素のBD、HDDVDディスクはPP信号の変調度が大きいディスクなので、フォーカス誤差信号への溝横断信号の漏れ込みはさらに増加してしまう。

0031

このため、特許文献1のような光学系構成では、フォーカス誤差信号への漏れ込みが課題となる。この漏れ込みを光学的に低減するためには、ピックアップ調整精度を向上する必要があり、コストアップにつながる。ただし、経時的な変化により検出器がずれてしまえば漏れ込みが発生するため、根本的な対策が必要となる。

0032

フォーカス誤差信号への漏れ込み低減という観点では、特開8−63761(以下特許文献2と呼ぶ)がある。これは、ディスク上トラックに依存した干渉領域である領域1と領域2をフォーカス誤差信号として検出していない。ただし、特許文献2のような構成では、対物レンズが変位した場合に、フォーカス誤差信号で検出される領域に干渉領域が入射することから漏れ込みが発生してしまうことが明らかである。またそれと同時に、トラッキング誤差信号検出において課題がある。特許文献2の構成は、1ビームまたは3ビームの構成が考えられる。1ビームの構成にした場合、干渉領域である領域1と領域2を含む領域の差動でトラッキング誤差信号を検出すると記載されているが、光ビームの強度分布を考慮すると実際には対物レンズの変位に伴ってDCオフセットが発生してしまい安定したトラッキング制御ができない問題がある。またこれに対し、対物レンズの変位に伴うDCオフセットを抑制するため3ビームを用いた場合(DPP方式)には、上記したように2層ディスクでトラッキング誤差信号が変動するため問題となる。

0033

このように、特許文献1、特許文献2のような構成ではBDの2層ディスク等でフォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号を満足するサーボ信号検出方式できない課題がある。

0034

この課題に対し、本実施形態では、一例として、図7に示されるような8分割された構造の検出器10を用いる。図7に示す検出器10おいては、検出面a1、d1(第1領域)とb1、c1(第3領域)により構成される領域には光ディスク上のトラックにより回折された回折光のうち、0次回折光のみが照射され、検出面e1、h1(第2領域)とf1、g1(第4領域)により構成される領域には、0次回折光と±1次回折光が照射される。第1領域と第3領域は、中心軸500に対して線対称となっている。また、第1領域と第3領域は、中心軸500に対して線対称となっている。ここで、中心軸500は、検出器10の受光面全体の中心を通り、受光面全体の1辺に平行な直線であり、光ピックアップが光ディスクドライブに組み込まれたときに、光ディスクのトラック半径方向に直交する方向になっている。図7に示されるように、検出面a1、d1から構成される第1領域と検出面b1、c1から構成される第3領域は中心軸500に接し、検出面e1、h1から構成される第2領域と検出面f1、g1から構成される第4領域は中心軸500には接しないように配置されている。

0035

さらに検出器10の検出面a1、b1、c1、d1、e1、f1、g1、h1から得られたA1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1の信号を以下の演算によりフォーカス誤差信号(FES)、トラッキング誤差信号(TES)、RF信号を生成する。

0036

なお、kt1は対物レンズが変位した際にトラッキング誤差信号でDC成分を発生させないようにする係数である。

0037

上記演算式からわかるようにディスク上トラックに依存した干渉領域である領域1と領域2をフォーカス誤差信号の検出信号として用いていない。これにより、漏れ込みの少ない安定したフォーカス誤差信号検出が可能となる。また対物レンズが変位しても干渉領域がフォーカス誤差信号として検出されないことから、対物レンズが変位しても漏れ込みの少ない安定したフォーカス誤差信号検出が可能となる。

0038

トラッキング誤差信号は、対物レンズの変位に対して(E1+H1)−(F1+G1)の信号はAC成分とDC成分を発生するのに対し、(A1+D1)−(B1+C1)の信号はDC成分のみを発生する。このため、対物レンズが変位してもDC成分の発生しない安定した、トラッキング誤差信号が得られる。また、DPP方式のようにサブの信号を用いないことから2層ディスクによる干渉信号の影響も受けにくい。

0039

なお、ここでは検出器のパターンをトラック半径方向と平行に分割したが、図8のように半径方向から角度があってもよい。すなわち、図8に示すように、検出面a1とe1の境界線、検出面b1とf1の境界線、検出面c1とg1の境界線、検出面d1とh1の境界線が、それぞれ、ディスク半径方向と平行ではなく、所定の角度を有するように構成されていても良い。図8に示した例では、検出面e1、f1、g1、h1の中心軸方向の幅が、中心軸から遠ざかるにしたがって狭くなるような角度で各検出面の境界線が形成されている。

0040

図9は本発明の第2の実施例に係る光ピックアップの光学系の一例を示した概略構成図である。実施例1との違いは復路光学系に回折格子11を設けていることを特徴としている。また、検出器10のパターンが異なることも特徴となる。

0041

回折格子11は、例えば図10のようなパターンになっており、回折格子11に入射した光ビームは0次光および+1次光を出射する。回折格子11の分光比は例えば0次光:+1次光=7:3であるとする。

0042

図10に示すパターンの回折格子11では、格子領域Da、Dd(第1領域)とDb、Dc(第3領域)により構成される領域には光ディスク上のトラックにより回折された回折光のうち、0次回折光のみが照射され、格子領域Deh(第2領域)、Dfg(第4領域)により構成される領域には、0次回折光と±1次回折光が照射される。格子領域DaとDcとから構成される領域は、格子領域DbとDdとから構成される領域と、中心軸501に対して線対称となっている。また、格子領域Dehは、格子領域Dfgと中心軸501に対して線対称となっている。ここで、中心軸501は、回折格子11の中心を通り、回折格子の1辺に平行な直線であり、光ピックアップが光ディスクドライブに組み込まれたときに、光ディスクのトラック半径方向に直交する方向になっている。図10に示されるように、格子領域Da、Db、Dc、Ddは中心軸501に接し、格子領域Deh、Dfgは中心軸501には接しないように構成されている。

0043

また、回折格子11のDa、Db、Dc、Dd、Deh、Dfg領域を回折した+1次光はそれぞれ、図11に示す検出器の検出面a12、b12、c12、d12、eh12、fg12に入射し、0次光は、8分割検出面a2、b2、c2、d2、e2、f2、g2、h2に入射する。
検出面a2、b2、c2、d2、e2、f2、g2、h2、a12、b12、c12、d12、eh12、fg12から得られたA2、B2、C2、D2、E2、F2、G2、H2、A12、B12、C12、D12、EH12、FG12の信号を以下の演算によりフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号、RF信号を生成する。

0044

なお、kt2は対物レンズが変位した際にトラッキング誤差信号でDC成分を発生させないようにする係数である。また、例えば検出面a2とc2、b2とd2、e2とg2、f2、h2を結線してもよい。

0045

このようにディスク上のトラックに依存した干渉領域を検出しないことにより、安定したフォーカス誤差信号が検出できる。また対物レンズが変位しても干渉領域がフォーカス誤差信号として検出されないことから、対物レンズが変位しても漏れ込みの少ない安定したフォーカス誤差信号検出が可能となる。

0046

トラッキング誤差信号は、対物レンズの変位に対して(EH2—FG2)の信号はAC成分とDC成分を発生するのに対し、(A2+D2)—(B2+C2)の信号はDC成分のみを発生する。このため、対物レンズが変位してもDC成分を発生しない安定した、トラッキング誤差信号が得られる。また、トラッキング誤差信号を検出する検出面は他層からの迷光を入射させない構成となるためトラッキング誤差信号の変動が大きく抑制できる。

0047

以上のような構成とすることで安定したフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号を検出することが可能となる。

0048

なお、ここでは検出器のパターンをトラック半径方向と平行に分割したが、図12(a)のように、ディスク半径方向と平行ではなく、所定の角度を有するように構成されていても良い。また図12(b)、(c)のようにX領域(第5領域)を有する回折格子パターンとなってもよい。
さらに回折格子の分光比についてはあくまでも参考値であり、これ以外の分光比であってもよい。また、説明では+1次光を用いたがー1次光であってもよい。

0049

図13は本発明の第3の実施例に係る光ピックアップの検出器の一例を示した概略構成図である。光学系は図9と同様の構成であり、実施例2との違いは復路光学系に回折格子11が偏光回折格子であることを特徴としている。また、検出器10のパターンが異なることも特徴となる。

0050

偏光回折格子11は、例えば図10図12のようなパターンになっており、偏光回折格子11に入射した光ビームはその偏光方向に応じて透過光と回折+1次光、−1次光として出射する。このため、偏光回折格子11を透過した光と回折した光の偏光面が直交することになる。さらに、偏光回折格子の光軸方向の回転角度により分光比を変えることができる。ここで、分光比を例えば透過光:+1次光(または−1次光)=7:3となる回転角度であるとする。ここで偏光回折格子11のDa、Db、Dc、Dd領域は+1次光を出射、Deh、Dfg領域は−1次光を出射するとする。さらに、偏光回折格子11のDa、Db、Dc、Dd、Deh、Dfg領域を回折した+1次光(または−1次光)はそれぞれ、図13に示す検出器の検出面a13、b13、c13、d13、eh13、fg13に入射し、透過は、8分割検出面a3、b3、c3、d3、e3、f3、g3、h3に入射する。

0051

検出面a3、b3、c3、d3、e3、f3、g3、h3、a13、b13、c13、d13、eh13、fg13から得られたA3、B3、C3、D3、E3、F3、G3、H3、A13、B13、C13、D13、EH13、FG13の信号を以下の演算によりフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号、RF信号を生成する。

0052

なお、kt3は対物レンズが変位した際にトラッキング誤差信号でDC成分を発生させないようにする係数である。また、例えば検出面a3とc3、b3とd3、e3とg3、f3とh3を結線してもよい。

0053

トラッキング誤差信号検出には2つの直交する直線偏光は干渉しないという偏光特性を利用している。例えば、図13中の0次光は検出器a13、b13、fg13、eh13に入射しているが透過光と回折+1次光、透過と回折−1次光の偏光が直交しているため干渉は発生しなく、安定したトラッキング誤差信号を検出できる。また、検出面を近づけることで検出器が小型になる。これにより、単純に部品コストだけでなく検出器および回折格子の調整が簡単になり、調整によるコストアップを防ぐことが可能となる。

0054

以上のような構成とすることで安定したフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号を検出することが可能となる。

0055

ここで、偏光回折格子11の光軸方向の回転角による分光比はあくまでも参考値であり、これ以外の分光比であってもよい。

0056

図14は本発明の第4の実施例に係る光ピックアップの検出器の一例を示した概略構成図である。光学系は図9と同様の構成であり、実施例2との違いは復路光学系の回折格子11がブレーズ回折格子であることを特徴としている。また、検出器10のパターンが異なることも特徴となる。
ブレーズ回折格子11は、例えば図10図12のようなパターンになっており、DfgとDehは格子形状、それ以外は格子形状となっていない。このため、DfgとDeh以外の領域に入射した光ビームは、そのまま透過する。それに対し、DfgとDeh領域に入射した光ビームは回折される。ここで例えば、DfgとDeh領域の分光比0次光:−1次光:−2次光=20:54:20とする。また、ブレーズ回折格子11のDfgとDeh領域を回折したー1次光は、図14に示す検出器の検出面s4に入射し、−2次光は検出面i4、j4、k4、l4に入射する。そして、DfgとDeh以外の領域の光はそのまま透過し、検出面a4、b4、c4、d4に入射する。
検出器10の検出面a4、b4、c4、d4、i4、j4、k4、l4、s4から得られたA4、B4、C4、D4、I4、J4、K4、L4、S4の信号を以下の演算によりフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号、RF信号を生成する。

0057

なお、kt4は対物レンズが変位した際にトラッキング誤差信号でDC成分を発生させないようにする係数である。

0058

トラッキング誤差信号は検出面a4、b4、c4、d4と検出面I4、J4、K4、L4から得られる信号で検出される。ここで、検出面a4、b4、c4、d4に入射する光ビームは検出器上で迷光と重なるが、信号光の光量が大きいため、変動がほとんど発生しない。また、検出面I4、J4、K4、L4上では信号光と迷光とが重ならないため、トラッキング誤差信号の変動は発生しない。

0059

フォーカス誤差信号は、検出面a4、b4、c4、d4で検出される。この検出面では、ディスク上トラックに依存した干渉領域を含む領域w1の光量が小さいためフォーカス誤差信号の漏れ込みを低減することが可能となる。

0060

以上のような構成とすることで安定したフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号を検出することが可能となる。

0061

ここで、ブレーズ回折格子11の分光比はあくまでも参考値であり、これ以外の分光比であってもよい。また、説明ではー1次光を用いたが+1次光であってもよい。

0062

図15は本発明の第4の実施例に係る光ピックアップの検出器の一例を示した概略構成図である。光学系は図9と同様の構成であり、実施例2との違いは復路光学系の回折格子11が部分波長板と偏光回折格子の一体型素子であることを特徴としている。また、検出器10のパターンが異なることも特徴となる。

0063

回折格子11の部分波長板は、例えば図16のようなパターンになっており、領域HW1、HW2は1/2波長板になっており、この領域HW1、HW2を透過した光ビームは、その他の領域を透過した光ビームと偏光がほぼ直交する構成となっている。また、偏光回折格子は領域HW1、HW2の波長板によって変換された偏光のみを回折する回折格子となっている。ここで例えば、偏光回折格子の分光比0次光:+1次光:−1次光=0:7:3とする。

0064

回折格子11の部分波長板HW1とHW2領域を回折した+1次光は、図15に示す検出器の検出面s5に入射し、−1次光は検出面i5、j5、k5、l5に入射する。そして、HW1とHW2以外の領域の光はそのまま透過し、検出面a5、b5、c5、d5に入射する。

0065

検出器10の検出面a5、b5、c5、d5、i5、j5、k5、l5、s5から得られたA5、B5、C5、D5、I5、J5、K5、L5、S5の信号を以下の演算によりフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号、RF信号を生成する。

0066

なお、kt5は対物レンズが変位した際にトラッキング誤差信号でDC成分を発生させないようにする係数である。

0067

トラッキング誤差信号は検出面a5、b5、c5、d5と検出面I5、J5、K5、L5から得られる信号で検出される。ここで、検出面a5、b5、c5、d5に入射する光ビームは検出器上で信号光と迷光と重なるが、信号光の光量が大きいため、変動がほとんど発生しない。また、検出面I5、J5、K5、L5上では信号光と迷光とが重なるが偏光が直交しているため、変動は発生しない。このような構成にすることでトラッキング誤差信号の変動を低減することが可能となる。

0068

フォーカス誤差信号は、検出面a5、b5、c5、d5で検出される。この検出面には、ディスク上トラックに依存した干渉領域を検出しないためフォーカス誤差信号の漏れ込みを低減することが可能となる。

0069

以上のような構成とすることで安定したフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号を検出することが可能となる。

0070

ここで、偏光回折格子11の分光比はあくまでも参考値であり、これ以外の分光比であってもよい。また、ここでは1/2波長板で説明したが、他の波長板を用いてもよい。さらに、偏光回折格子の回折しない一部の偏光を検出面a5、b5、c5、d5に入射させてもよい。加えて、波長板と偏光回折格子が分離されていてもよい。

0071

図17は本発明の第3の実施例に係る光ピックアップの検出器の一例を示した概略構成図である。光学系は図9と同様の構成であり、実施例2との違いは復路光学系に回折格子11が偏光回折格子であることを特徴としている。また、検出器10のパターンが異なることも特徴となる。

0072

偏光回折格子11は、例えば図10図12のようなパターンになっており、偏光回折格子11に入射した光ビームはその偏光方向に応じて透過光・回折光となる。ここで、偏光回折格子11の光軸方向の回転角度により分光比を変えることができるので、例えば透過光:+1次光:−1次光=15:1:1となる回転角度であるとする。また、透過光と回折光は偏光が直交している。

0073

ここで偏光回折格子11のDa、Db、Dc、Dd領域を回折した光ビームは信号光、迷光ともに検出器に入射しない。また、Deh、Dfg領域を回折した+1次光は検出面m6、n6、o6、p6に入射し、−1次光は検出面i6、j6、k6、l6に入射する。さらに、偏光回折格子により回折されなかった光ビームは、検出面a6、b6、c6、d6に入射する。

0074

検出面a6、b6、c6、d6、i6、j6、k6、l6、m6、n6、o6、p6から得られたA6、B6、C6、D6、E6、I6、J6、K6、L6、M6、N6、O6、P6の信号を以下の演算によりフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号、RF信号を生成する。

0075

なお、kf6は偏光回折格子の分光比によって生ずる光量差を補正する係数である。kt6は対物レンズが変位した際にトラッキング誤差信号でDC成分を発生させないようにする係数である。また、例えば検出面I6とM6、J6とN6、K6とO6、L6とP6を結線してもよい。

0076

トラッキング誤差信号は検出面a6、b6、c6、d6と検出面I6、J6、K6、L6、M6、N6、O6、P6から得られる信号で検出される。ここで、検出面a6、b6、c6、d6に入射する光ビームは検出器上で信号光と迷光と重なるが、信号光の光量が大きいため、変動がほとんど発生しない。また、検出面I6、J6、K6、L6、M6、N6、O6、P6上では信号光と迷光とが重なるが偏光が直交しているため、変動は発生しない。このような構成にすることでトラッキング誤差信号の変動を低減することが可能となる。

0077

フォーカス誤差信号は、検出面a5、b5、c5、d5と検出面I6、J6、K6、L6、M6、N6、O6、P6から得られる信号で検出される。ここで、検出面a6、b6、c6、d6から得られる信号は通常の非点収差方式のために漏れ込みが発生する。しかし、検出面I6、J6、K6、L6、M6、N6、O6、P6から得られる信号は、ディスク上トラックに依存した干渉領域を検出しないためフォーカス誤差信号の漏れ込みが発生しない。このため、最終的に得られる信号は、通常の非点収差方式に対し漏れ込みが低減しているのである。

0078

以上のような構成とすることで安定したフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号を検出することが可能となる。

0079

ここで、偏光回折格子11の光軸方向の回転角による分光比はあくまでも参考値であり、これ以外の分光比であってもよい。

0080

実施例7では、光ピックアップ装置1を搭載した、光学的情報再生装置について説明する。図18は光学的情報再生装置の概略構成である。光ピックアップ装置1は、光ディスク100の半径方向に沿って駆動できる機構が設けられており、アクセス制御回路173からのアクセス制御信号に応じて位置制御される。

0081

レーザ点灯回路177からは所定のレーザ駆動電流が光ピックアップ装置1内の半導体レーザに供給され、半導体レーザからは再生に応じて所定の光量でレーザ光が出射される。なお、レーザ点灯回路177は光ピックアップ装置1内に組み込むこともできる。

0082

光ピックアップ装置1内の光検出器から出力された信号は、サーボ信号生成回路174および情報信号再生回路175に送られる。サーボ信号生成回路174では前記光検出器からの信号に基づいてフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号ならびにチルト制御信号などのサーボ信号が生成され、これを基にアクチュエータ駆動回路173を経て光ピックアップ装置1内のアクチュエータを駆動して、対物レンズの位置制御がなされる。

0083

前記情報信号再生回路175では、前記光検出器からの信号に基づいて光ディスク100に記録されている情報信号が再生される。

0084

前記サーボ信号生成回路174および情報信号再生回路175で得られた信号の一部はコントロール回路176に送られる。このコントロール回路176にはスピンドルモータ駆動回路171、アクセス制御回路173、サーボ信号生成回路174、レーザ点灯回路177、球面収差補正素子駆動回路179などが接続され、光ディスク100を回転させるスピンドルモータ180の回転制御アクセス方向およびアクセス位置の制御、対物レンズのサーボ制御、光ピックアップ装置1内の半導体レーザ発光光量の制御、ディスク基板厚さの違いによる球面収差の補正などが行われる。

0085

実施例8では、光ピックアップ装置1を搭載した光学的情報記録再生装置(光ディスク装置)について説明する。図19は光学的情報記録再生装置の概略構成である。この装置で前記図19に説明した光学的情報記録再生装置と相違する点は、コントロール回路176とレーザ点灯回路177の間に情報信号記録回路178を設け、情報信号記録回路178からの記録制御信号に基づいてレーザ点灯回路177の点灯制御を行って、光ディスク100へ所望の情報を書き込む機能が付加されている点である。

0086

以上、本発明に従う光ピックアップ及び光ディスク装置の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良や変形を行うことができる。

図面の簡単な説明

0087

非点収差方式のフォーカス誤差信号検出を説明する図である。
非点収差方式のフォーカス誤差信号検出を説明する図である。
フォーカス誤差信号検出の漏れ込みを説明する図である。
フォーカス誤差信号検出の漏れ込みを説明する図である。
実施例1における光ピックアップ装置と光ディスクの配置を説明する図である。
実施例1における本発明の光学系を説明する図である。
実施例1における本発明の受光部を示す図である。
実施例1における図7以外の受光部を示す図である。
実施例2における本発明の光学系を説明する図である。
実施例2における本発明の回折格子面を示す図である。
実施例2における本発明の検出部を示す図である。
実施例2における図10以外の回折格子面を示す図である。
実施例3における本発明の検出部を示す図である。
実施例4における本発明の検出部を示す図である。
実施例5における本発明の検出部を示す図である。
実施例5における本発明の部分波長板を示す図である。
実施例6における本発明の検出部を示す図である。
実施例7における光学的情報再生装置を説明する図である。
実施例8における光学的情報記録再生装置を説明する図である。

符号の説明

0088

1:光ピックアップ装置、2:対物レンズ、5:アクチュエータ、7:駆動機構、10:検出器、11:回折格子、50:半導体レーザ、51:コリメートレンズ、52:ビームスプリッタ、53:フロントモニタ、54:ビームエキスパンダ、55:立ち上げミラー、56:1/4波長板、57:検出レンズ、100:光ディスク、171:スピンドルモータ回路、172:アクセス制御回路、173:アクチュエータ駆動回路、174:サーボ信号生成回路、175:情報信号再生回路、176:コントロール回路、177:レーザ点灯回路、178:情報記録回路、179:球面収差補正素子駆動回路、180:スピンドルモータ

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