JP2004310811A

JP2004310811A - 光ヘッド及び収差検出方法、並びに光記録媒体記録再生装置

Info

Publication number: JP2004310811A
Application number: JP2003099327A
Authority: JP
Inventors: Takashi Nakao; 敬中尾
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-04-02
Filing date: 2003-04-02
Publication date: 2004-11-04

Abstract

【課題】ディスク基板厚や光学系のずれにともなう球面収差を精度よく安定して検出する。
【解決手段】光ヘッド１０４の光学系１０における復路光学系として、０次回折光及び±１次回折光を発生させる回折光学素子１３と、集束レンズ１７と、シリンドリカルレンズ１８と、光検出器２０とを設ける。光ディスク１０２の盤面にて反射され、回折された反射レーザ光を光検出素子２１，２２，２３にて検出し、和信号を算出することにより、光ディスク１０２の盤面に形成された光ディスク表面保護層の厚み誤差を含む球面収差を検出する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスク等の光学情報記録媒体に情報を記録する、及び／又は光学情報記録媒体に記録された情報を再生する光学情報記録再生装置に適用される光ヘッド及び光ヘッドにおける収差検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスクの記録密度は、記録再生する光スポットの大きさλ／ＮＡ（λ：光波長、ＮＡ：対物レンズ開口数）によりほぼ制限される。したがって、記録媒体の大容量化のためには記録再生光の波長を短くするか、開口数を大きくすることが必要である。
【０００３】
記録再生光の波長を短くする方法として、近年、波長４０５ｎｍの青紫色半導体レーザの開発が進んでいる。また、対物レンズの開口数（ＮＡ）を大きくする技術として、２群２枚の対物レンズを用いて、ＮＡを最大０．８５まで高める手法がある（例えば、特許文献１参照。）。しかし、ＮＡが大きくなることにともない光学系のずれや、ディスク基板の厚さと傾きによる誤差などで発生する収差が増大する問題がある。
【０００４】
これに対して、上記従来例では、ディスク傾きにより発生するコマ収差に関しては基板の厚さを０．１ｍｍまで薄くすることで低減し、基板厚さ誤差により発生する球面収差は、光ディスク表面と記録面との焦点ずれ信号の差から基板厚さを検出し、この検出信号に基づいて２枚のレンズの間隔を変える等して補償している。
【０００５】
また、光検出器にて検出される光スポットの中央部付近と外縁部付近とを分離して、非点収差方式による焦点ずれ信号の差によって球面収差を補償するための制御信号を検出し、これらの和信号を焦点ずれ信号とする技術も開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−１９５２９９号公報
【特許文献２】
特開２０００−５７６１６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献１を例とする手法では、表面と記録膜面からの焦点ずれ信号から基板厚さを検出することで球面収差を検出しているが、この場合、球面収差を直接検出していないため、基板の屈折率ずれや、光検出器のずれ等の影響で検出された球面収差に誤差が生じやすく、球面収差を補償するための信号制御が困難な場合があるという問題点がある。
【０００８】
また、特許文献２を例とする手法では、光検出器を複数分割（８分割）して光スポットを検出しているが、この場合、光検出器の各領域に入射する光スポットの面積が非常に小さくなるために、光検出器の位置ずれが生じた際に球面収差を補償するための信号にオフセットが生じやすいという問題があった。
【０００９】
また、上述のように光記録媒体に書き込む情報信号の高密度化を実現するために、高ＮＡ化、記録膜の多層化等を行った場合、例えば、２０μｍ〜３０μｍという層間距離分に相当する距離だけディスク基板の表面から記録層に至るまでのディスク基板の厚みが変化することになる。ディスク基板の厚みに変化が生ずると、球面収差の発生量が変化し、高密度化された光ディスクでは、情報信号の書込及び読出ができない場合もある。
【００１０】
一般に、基板厚、対物レンズの開口数（ＮＡ）、波長及び球面収差の間には、以下の関係式が成り立つことが知られている。
【００１１】
球面収差∝ΔＤ×｛（ｎ^２−１）／ｎ^３｝×（ＮＡ）^４／λ
【００１２】
ただし、上式において、Ｄは基板厚、ΔＤは基板厚の差、ｎは基板の屈折率である。
【００１３】
上式によれば、球面収差の発生量は、対物レンズの開口数の４乗に比例し、開口数を大きくするに連れて球面収差の発生量も大きくなる。そのため、情報信号の高密度化を図ろうとするほどディスク盤面の基板厚みの僅かな変動の検出・補償が必須となる。
【００１４】
そこで本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、光学系のずれ、特にディスク基板厚さの微細変動にともなう球面収差誤差を精度よく検出する収差検出方法、及びこの方法によって収差検出を行う光ヘッド、並びに検出した収差を補正してオフセットの少ない焦点ずれ信号を検出し光記録媒体の記録再生を安定して行う光記録媒体記録再生装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明に係る光ヘッドは、少なくとも１層の情報記録層を有する光記録媒体に対して光ビームを射出する光源と、光源が射出した光ビーム又は光源によって射出された後光記録媒体にて反射された反射ビームを回折して生じる±１次回折光が光記録媒体盤面における球面収差となる回折光になる回折光学手段と、回折光学手段にて得られた０次回折光と±１次回折光とを検出する複数の光検出手段と、複数の光検出手段にて検出された各回折光強度から光記録媒体の盤面の厚み誤差を生成する誤差検出手段とを備えることにより、この光ヘッドは、集光光学系に発生する球面収差を幾何光学的に検出する。
【００１６】
ここで、この光ヘッドは、光源からの光ビームを光記録媒体上に集光する対物レンズと、光記録媒体上で反射され再度対物レンズを通過した復路の光ビームを往路の光ビームと分離する光ビーム分岐手段とを備え、回折光学手段は、光ビーム分岐手段の後段に設けられ、複数の光検出手段にて復路の光ビームを回折して生じる０次回折光と±１次回折光とを検出し、誤差検出手段は、複数の光検出手段からの焦点誤差信号を比較して球面収差に含まれる光記録媒体盤面の厚み誤差を検出する。
【００１７】
また、誤差検出手段は、光源が射出した光ビーム又は光源によって射出された後光記録媒体にて反射された反射ビームが回折光学手段にて回折されて生じる＋１次回折光の光検出手段における焦点ずれ信号と、−１次回折光の光検出手段における焦点ずれ信号とを比較して、光記録媒体上に集光された光ビームの球面収差量を検出する。
【００１８】
複数の光検出手段は、光源の近傍に光源に対して対称に配置され、回折光学手段は、ホログラム光学素子であることが好ましい。
【００１９】
上述した目的を達成するために、本発明に係る収差検出方法は、少なくとも１層の情報記録層を有する光記録媒体に対し光ビームを射出する工程と、光源が射出した光ビーム又は光源によって射出された後光記録媒体にて反射された反射ビームを回折して生じる±１次回折光が光記録媒体盤面における球面収差となる回折光を生成する回折工程と、回折工程にて得られた０次回折光と±１次回折光とを複数の光検出手段にて検出する光検出工程と、光検出工程にて検出された各回折光強度から光記録媒体の盤面の厚み誤差を生成する誤差検出工程とを有することにより、集光光学系に発生する球面収差を幾何光学的に検出する。
【００２０】
ここで、誤差検出工程では、光源が射出した光ビーム又は光源によって射出された後光記録媒体にて反射された反射ビームが回折工程にて回折されて生じる＋１次回折光の光検出手段上の焦点ずれ信号と、−１次回折光の光検出手段上の焦点ずれ信号とを比較して、光記録媒体上に集光された光ビームの球面収差量を検出する。
【００２１】
また、上述した目的を達成するために、本発明に係る光記録媒体記録再生装置は、少なくとも１層の情報記録層を有する光記録媒体に対して光ビームを射出する光源と、光源が射出した光ビーム又は光源によって射出された後光記録媒体にて反射された反射ビームを回折して生じる±１次回折光が光記録媒体盤面における球面収差となる回折光になる回折光学手段と、回折光学手段にて得られた０次回折光と±１次回折光とを検出する複数の光検出手段と、複数の光検出手段にて検出された各回折光強度から光記録媒体の盤面の厚み誤差を生成する誤差検出手段と、誤差検出手段によって検出された光記録媒体の厚み誤差に基づいて記録再生動作を制御する制御手段とを備えることにより、集光光学系に発生する球面収差を幾何光学的に検出する。
【００２２】
ここで、この光記録媒体記録再生装置は、光源からの光ビームを上記光記録媒体上に集光する対物レンズと、光記録媒体上で反射され再度対物レンズを通過した復路の光ビームを往路の光ビームと分離する光ビーム分岐手段とを備え、回折光学手段は、光ビーム分岐手段の後段に設けられ、複数の光検出手段にて復路の光ビームを回折して生じる０次回折光と±１次回折光とを検出し、誤差検出手段は、複数の光検出手段からの焦点誤差信号を比較して球面収差に含まれる光記録媒体盤面の厚み誤差を検出し、制御手段は、誤差検出手段によって検出された光記録媒体の厚み誤差に基づいて記録再生動作を制御する。
【００２３】
誤差検出手段は、光源が射出した光ビーム又は光源によって射出された後光記録媒体にて反射された反射ビームが回折光学手段にて回折されて生じる＋１次回折光の光検出手段における焦点ずれ信号と、−１次回折光の光検出手段における焦点ずれ信号とを比較して、光記録媒体上に集光された光ビームの球面収差量を検出し、制御手段は、誤差検出手段によって検出された光記録媒体の厚み誤差に基づいて記録再生動作を制御する。
【００２４】
また、複数の光検出手段は、光源の近傍に光源に対して対称に配置され、回折光学手段は、ホログラム光学素子であることが好ましい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明は、少なくとも１層の情報記録層を有する光記録媒体に対して光ビームを射出し、光記録媒体にて反射された反射ビームを、回折して生じる±１次回折光が光記録媒体盤面における球面収差となるように回折光学手段によって回折し、得られた０次回折光と±１次回折光の回折光強度から光ディスク盤面の厚み誤差を含む球面収差を検出できるようにしたものである。また、この収差検出装置を光ディスク記録再生装置に適用した。
【００２６】
ここで、光ヘッドでは、光源が射出した光ビーム又は光源によって射出された後光記録媒体にて反射された反射ビームが回折光学手段にて回折されて生じる＋１次回折光の光検出手段における焦点ずれ信号と、−１次回折光の光検出手段における焦点ずれ信号とを比較して、光記録媒体上に集光された光ビームの球面収差量を検出している。
【００２７】
以下、本発明に係る光ヘッド及び光ディスク記録再生装置の具体例について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に述べる具体例は、本発明の好適な具体例であるから技術的に好ましい種々の限定が付されているが、以下の説明では、本発明に限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００２８】
まず、本発明に係る光ヘッドを適用した光ディスク記録再生装置１０１を図１に示す。光ディスク記録再生装置１０１は、光記録媒体である光ディスク１０２を回転操作する駆動手段としてのスピンドルモータ１０３と、本発明に係る光ヘッド１０４と、その駆動手段としての送りモータ１０５を備えている。ここで、スピンドルモータ１０３は、ディスク種類判別手段ともなるシステムコントローラ１０７及びサーボ制御回路１０９により駆動制御され、所定の回転数で駆動される。
【００２９】
光ディスク１０２は、光変調記録を用いた種々の方式の記録再生ディスク、いわゆる「光磁気記録」、「相変化記録」及び「色素記録」等を含む光ディスク、具体的には「ＣＤ−Ｒ／ＲＷ」、「ＤＶＤ−ＲＡＭ」、「ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ」、「ＤＶＤ＋ＲＷ」等、または、各種光磁気記録媒体である。また、この光ディスク１０２として、記録層上における最適な記録及び／又は再生光パワーの異なる少なくとも２以上の記録領域に記録層が分割された光ディスク、複数の記録層が透明基板を介して積層された光ディスクであっても使用できる。
【００３０】
記録層上における最適な記録及び／又は再生光パワーの差異は、光ディスクにおける記録方式そのものが異なることに起因するもののほか、光ディスクの回転速度（光ヘッド１に対する線速度）の違いによって生じるもの（いわゆる標準速度ディスクに対するｎ倍速ディスク）であってもよい。
【００３１】
また、この光ディスク１０２としては、最適な記録及び／又は再生光パワ−が異なる記録媒体、または同一の少なくとも２以上の記録層を有する多層光ディスクを使用することができる。この場合、多層光ディスクの設計のしかたにより、各記録層についての最適な記録及び／又は再生光パワーに違いが生じる。
【００３２】
なお、これら光ディスクの記録及び／又は再生光の波長としては、例えば、４０５ｎｍ、或いは４００ｎｍ程度乃至７８０ｎｍ程度の何れかが考えられる。
【００３３】
光ヘッド１０４は、光ディスク１０２の記録層に対して光束を照射し、この光束の記録層による反射光を検出する。また、光ヘッド１０４は、光ディスク１０２の記録層からの反射光に基づいて、後述する各種光束を検出し、各光束に対応する信号をプリアンプ部１０２に供給する。この光ヘッド１０４の光学系は、図２を用いて詳説する。
【００３４】
プリアンプ部１０２の出力は、信号変換復調部及びＥＣＣプロック１０８に送られる。この信号変復調部及びＥＣＣブロック１０８は、信号の変調、復調及びＥＣＣ（エラー訂正符号）の付加を行う。光ヘッド１０４は、信号変復調部及びＥＣＣブロック１０８の指令にしたがって回転する光ディスク１０２の記録層に対して光照射を行い、光ディスク１０２に対する信号の記録又は再生を行う。
【００３５】
プリアンプ部１２０は、各光束に対応する信号に基づいて、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、ＲＦ信号等を生成するように構成されている。記録又は再生の対象媒体とされる光記録媒体の種類に応じて、サーボ制御回路１０９、信号変復調部及びＥＣＣブロック１０８等により、これらの信号に基づく復調及び誤り訂正処理等の所定の処理が行われる。
【００３６】
復調された記録信号は、光ディスク１０２が、例えばコンピュータのデータストレージ用であれば、インターフェイス１１１を介して外部コンピュータ１３０等に送出される。外部コンピュータ１３０等は、光ディスク１０２に記録された信号を再生信号として受け取ることができる。
【００３７】
また、光ディスク１０２が、いわゆる「オーディオビジュアル」用ディスクであれば、Ｄ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器１１２のＤ／Ａ変換部でデジタル／アナログ変換され、オーディオビジュアル処理部１１３に供給される。オーディオビジュアル処理部１１３に供給された信号は、オーディオビジュアル処理部１１３にてオーディオビデオ信号処理され、オーディオビジュアル信号入出力部１１４を介して外部の撮像映写機器に伝送される。
【００３８】
光ヘッド１０４は、送りモータ１０５により光ディスク１０２上の所定の記録トラックまで移動操作される。スピンドルモータ１０３の制御、送りモータ１０５の制御、及び光ヘッド１０４において光集光手段となる対物レンズを保持する２軸アクチュエータのフォーカシング方向の駆動とトラッキング方向の駆動制御は、それぞれサーボ制御回路１０９により行われる。
【００３９】
サーボ制御回路１０９は、光ヘッド１０４内に配設された光結合効率可変素子を動作させ、光ヘッド１０４における光結合効率、すなわち半導体レーザ素子等のレーザ光源から出射する光束の総光量と光ディスク１０２上に集光する光量との比率が、記録モード時、再生モード時、或いは光ディスク１０２の種類に応じて変更されるように制御している。
【００４０】
レーザ制御部１２１は、光ヘッド１０４のレーザ光源を制御する。特に、この具体例では、レーザ光源の出力パワーを記録モード時と再生モード時とで、あまた光ディスク１０２の種類に応じて異ならせる制御を行っている。
【００４１】
また、レーザ制御部１２１では、光ディスク１０２が記録層上における最適な記録及び／又は再生光パワーの異なる少なくとも２種類以上の光ディスクから選択的に使用されたものである場合（記録方式の異なるもの、分割された記録領域の何れかであるか、積層された記録層のうちいずれであるか、光束に対する相対線速度が異なるものなどの何れも含む）、ディスク種類判別センサ１１５が光ディスク１０２の種類を判別する。光ディスク１０２としては、上述したように光変調記録を用いた種々の方式の光ディスク、または各種光磁気記録媒体が挙げられ、このなかには、記録層上における最適な記録及び／又は再生光パワーが異なる記録媒体も含まれている。ディスク種類判別センサ１１５は、光ディスク１０２の表面反射率や、その他の形状的及び外形的な違いなどを検出できる。
【００４２】
システムコントローラ１０７は、ディスク種類判別センサ１１５より送られる検出結果に基づいて光ディスク１０２の種類を判別する。光記録媒体の種類を判別する手法としては、光記録媒体がカートリッジに収納されるタイプであれば、このカートリッジに検出穴を設けておく手法が挙げられる。
【００４３】
また、他の例としては、光記録媒体最内周にあるプリマスタードピットやグルーブ等に記録された目録情報（ＴａｂｌｅＯｆＣｏｎｔｅｎｔｓ；ＴＯＣ）による情報に基づいて、「ディスク種別」若しくは「推奨記録パワー及び推奨再生パワー」を検出し、この光記録媒体の記録及び再生に適した記録及び再生光パワーを設定する手法が挙げられる。
【００４４】
光結合効率制御手段となるサーボ制御回路１０９は、システムコントローラ１０７に制御されて、ディスク種類判別センサ１１５の判別結果に応じて、光ヘッド１０４における光結合効率を制御する。
【００４５】
光ディスク１０２が最適な記録及び／又は再生光パワーの異なる少なくとも２以上の記録領域に記録層が分割された光ディスクである場合、記録領域識別手段により記録及び／又は再生をしようとする記録領域を検出する。
【００４６】
複数の記録領域が光ディスク１０２の中心からの距離に応じて同心円上に分割されている場合には、記録領域識別手段としてサーボ制御回路１０９を用いることができる。サーボ制御回路１０９は、例えば光ヘッド１０４と光ディスク１０２との相対位置を検出する（ディスク１０３に記録されたアドレス信号をもとに位置検出する場合を含む）ことによって、記録及び／又は再生を使用とする記録領域を判別できる。そして、サーボ制御回路１０９は、記録及び／再生を使用とする記録領域の判別結果に応じて光ヘッド１０４における光結合効率を制御する。
【００４７】
また、光ディスク１０２が最適な記録及び／再生光パワーの異なる少なくとも２以上の記録層を有する多層光ディスクである場合、記録層識別手段により、記録及び／又は再生を使用とする記録層を判別する。記録層識別手段としては、サーボ制御回路１０９を用いることができる。サーボ制御回路１０９は、例えば光ヘッド１０４と光ディスク１０２との相対位置を検出することによって、記録及び／又は再生をしようとする記録層を検出できる。サーボ制御回路１０９は、記録及び／又は再生を使用とする記録層の判別結果に応じて、光ヘッド１０４における光結合効率を制御する。
【００４８】
なお、これら光ディスクの種類、記録領域、記録層についての情報は、各光ディスクに記録された、いわゆるＴＯＣなどの目録情報を読み取ることによっても判別できる。
【００４９】
続いて、図２に、本発明の具体例として示す光ディスク記録再生装置の光ヘッド１０４の光学系１０を示す。
【００５０】
この光学系１０は、往路光学系として、光源となるレーザ光を発射する半導体レーザ素子１１と、入射光を平行光束にするコリメータレンズ１２と、偏光ビームスプリッタ１４と、１／４波長板１５と、対物レンズ１６とを有し、光源から出射したレーザ光を光ディスク１０２の盤面に照射する。また、復路光学系として、０次回折光及び±１次回折光を発生させる回折光学素子１３と、集束レンズ１７と、シリンドリカルレンズ１８と、光検出器２０とを有し、光ディスク１０２の盤面にて反射した反射レーザ光を光検出器２０にて検出する。
【００５１】
本具体例にて使用する対物レンズ１６の開口数は、０．８５となっている。また、本具体例では、回折光学素子１３としてホログラム光学素子を用いる。このホログラム光学素子は、光ディスク盤面上にて反射され偏光ビームスプリッタ１４にて反射されたレーザ光を主光束（０次光）と副光束（±１次光）とに分岐させる。
【００５２】
主光束は、後述する光検出器２０の受光面の一の光検出素子上にスポットを形成する光束であり、一対の副光束は、互いに逆方向の極性を有する一定の収差を有し、受光面の一の光検出素子上に形成される主スポットに対して離間した位置にある他の光検出素子上にスポットを形成する光束である。一対の副光束が有する収差は、光ディスク１０２の盤面に形成された光ディスク表面保護層によって生じる球面収差になっており、互いに逆方向の極性を有し収差量が等しい。
【００５３】
半導体レーザ素子１１は、図示しない駆動回路により駆動されレーザ光を発射する。半導体レーザ素子１１から発射されたレーザ光は、コリメータレンズ１２によって平行光束となり、偏光ビームスプリッタ１４を透過した後、１／４波長板１５によって円偏光に変換され、対物レンズ１６に到達する。対物レンズ１６は、レーザ光束を光ディスク１０２の記録面に収束させる。
【００５４】
光ディスク１０２の記録面で反射した光束は、対物レンズ１６にて平行光束にされた後、再び１／４波長板１５を透過する。この結果、反射レーザ光は、光源より射出されたときと９０度偏光方向の異なる直線偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ１４に入射する。偏光ビームスプリッタ１４で反射したレーザ光束は、回折光学素子１３に到達する。
【００５５】
回折光学素子１３は、反射レーザ光の０次回折光及び±１次回折光を発生させる。回折光学素子１３で発生した０次回折光及び±１次回折光の３回折光は、集束レンズ１７及びシリンドリカルレンズ１８を透過後、光検出器２０の受光面に到達する。
【００５６】
次に、図３を用いて光検出器２０の構成を説明する。光検出器２０は、図３に示すように、光ディスクの半径方向に対応する分割線とトラックの接線方向に対応する分割線によって分割された４領域を有する３つの光検出素子２１、１２、１３を備えている。
【００５７】
光検出素子２１へは、回折光学素子１３を透過した０次回折光が入射し、光検出素子２２へは回折光学素子１３で回折した＋１次回折光が入射し、光検出素子２３へは回折光学素子１３で回折した−１次回折光がそれぞれ入射する。
【００５８】
光検出素子２１の分割された各領域２１ａ〜２１ｄには差動増幅器２４が、光検出素子２２の分割された各領域２２ａ〜２２ｄには差動増幅器２５が、光検出素子２３の分割された各領域２３ａ〜２３ｄには差動増幅器２６が接続されている。各々の領域では、非点収差法に基づき焦点誤差信号ＦＥ１〜ＦＥ３を生成する。ここで、差動増幅器２４は第１の焦点誤差信号ＦＥ１を生成し、差動増幅器２５は第２の焦点誤差信号ＦＥ２を生成し、差動増幅器２６は第３の焦点誤差信号ＦＥ３を生成している。
【００５９】
具体的に、差動増幅器２４は、光検出素子２１の領域２１ａ〜２１ｄの各出力レベルに応じて第１のエラー信号ＦＥ１を生成する。領域２１ａ〜２１ｄの各出力レベルを２１ａＯＵＴ、２１ｂＯＵＴ、２１ｃＯＵＴ、２１ｄＯＵＴとすると、第１のエラー信号ＦＥ１は、次式（１）のように表すことができる。
【００６０】
ＦＥ１＝（２１ａＯＵＴ＋２１ｃＯＵＴ）−（２１ｂＯＵＴ＋２１ｄＯＵＴ）・・・（１）
【００６１】
このＦＥ１は、フォーカスエラー信号ＦＥとして光ディスク記録再生装置１００のフォーカスサーボ系に供給される。
【００６２】
同じく、差動増幅器２５は、光検出素子２２の領域２２ａ〜２２ｄの各出力レベルに応じて第２のエラー信号ＦＥ２を生成する。領域２２ａ〜２２ｄの各出力レベルを２２ａＯＵＴ、２２ｂＯＵＴ、２２ｃＯＵＴ、２２ｄＯＵＴとすると、第２のエラー信号ＦＥ２は、次式（２）のように表すことができる。
【００６３】
ＦＥ２＝（２２ａＯＵＴ＋２２ｃＯＵＴ）−（２２ｂＯＵＴ＋２２ｄＯＵＴ）・・・（２）
【００６４】
差動増幅器２６も同様に、光検出素子２３の領域２３ａ〜２３ｄの各出力レベルに応じて第３のエラー信号ＦＥ３が生成される。２３ａ〜２３ｄの各出力レベルを２３ａＯＵＴ、２３ｂＯＵＴ、２３ｃＯＵＴ、２３ｄＯＵＴとすると、第３のエラー信号ＦＥ３は、次式（３）のように表すことができる。
【００６５】
ＦＥ３＝（２３ａＯＵＴ＋２３ｃＯＵＴ）−（２３ｂＯＵＴ＋２３ｄＯＵＴ）・・・（３）
【００６６】
したがって、式（２），（３）に示した２つのエラー信号ＦＥ２とＦＥ３との和信号（ＦＥ２＋ＦＥ３）を求めることにより、光ディスク盤面の表面保護層の厚みによる球面収差を差し引いて、さらに読取場所による表面保護層の厚み誤差を検出することができる。
【００６７】
図４に光ディスクの断面を示す。ただし、図４では、レーザ光の照射面を紙面上側としている。光ディスク１０２は、表面保護層１０２ａ，１０２ｂによりディスク基板１０３が覆われてなる。本具体例として示す光学系１０を用いて書込（読取）レーザ光を照射した場合、例えば、光ディスク１０２上での照射レーザ光の球面収差が小さく、光ディスク盤面上にて略合焦状態にあるときには、回折光学素子１３によって与えられた収差の影響のみを受けるため、反射レーザ光は、光検出素子２２，２３上に互いにほぼ同等な形状の±１次回折光のスポットを生じる。
【００６８】
一方、予め考慮された表面保護層による球面収差が光ディスク盤面上の微細凹凸変化によって変動した場合、すなわち図４に示すように光ディスク１０２の表面保護層の厚み誤差Δｔによってプラスの収差が生じた場合、光検出素子２２，２３に形成されるスポットは、回折光学素子１３によって与えられた極性の異なる同等の形状の球面収差に加え、光ディスク盤面上にて生じた光ディスクの表面保護層の厚み誤差Δｔによる収差を含むことになる。このため、±１次回折光の光検出素子上のスポットは、互いに異なった形状になる。具体的には、光検出素子２２側のスポットは大きくなり、光検出素子２３側のスポットは小さくなる。
【００６９】
したがって、２つのエラー信号、ＦＥ２とＦＥ３との和信号（ＦＥ２＋ＦＥ３）を算出すると、光ディスク盤面の表面保護層の厚み誤差を含む球面収差を検出できる。図４に示した厚み誤差がある場合では、この和信号ＦＥ２＋ＦＥ３は、ゼロでなくなり、光ディスク盤面の表面保護層１０２ａの厚み誤差による収差が検出できる。
【００７０】
この方法では、集光光学系に発生する球面収差を幾何光学的に検出しているため、従来のように集光光学系に発生する球面収差を電気的に検出する手法に比べて、周囲の電気的なノイズに影響されず精度よく球面収差を検出できるという利点もある。
【００７１】
さらに本具体例に示す光学系では、ホログラム光学素子で発生した±１次回折光の各々の焦点ずれ信号を検出すればよいため、例えば非点収差法によって焦点ずれを検出する場合は、４分割したタイプの光検出器２０を用いればよく、従来のように光検出器を８分割する必要はない。そのため、光検出器を８分割した結果、各領域に入射する光スポットの面積が非常に小さくなり光検出器の位置ずれが生じた場合に信号にオフセットが生じやすいという問題も回避でき、精度よく球面収差を検出することができる。
【００７２】
このように本具体例によれば、光ディスク盤面の表面保護層の特性が変化したことで反射光に発生する球面収差が変化しても、この球面収差の変化量及び極性を正確且つ即時に検出し、この検出信号に基づいてこれを適切に補償することで光ディスクに対して正確に情報を記録再生することができる。
【００７３】
なお、本発明は、上述した具体例のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、レーザビームの照射位置における透明板の厚さに基づいて球面収差量に対応する球面収差信号を得る球面収差検出手段は、本具体例の構成に限定されない。本具体例では、各エラー信号の生成方法は非点収差法を用いているが、この方法に限定する必要はなく、例えば、スポット径を測定するスポットサイズ法、ナイフエッジ法を適用してエラー信号を生成してもよい。
【００７４】
また、本具体例では、光ディスク１０２からの反射光が回折光学素子１３を通過する構成としたが、この構成に代えて、コリメータレンズ１２と偏光ビームスプリッタ１４の間に回折光学素子１３を設けることもできる。
【００７５】
さらにまた、コリメータレンズ１２と偏光ビームスプリッタ１４の間に回折光学素子１３を設ける構成とした場合は、回折光学素子１３により生成される０次回折光から得られる信号に加えて±１次回折光から得られる信号も用いてトラッキングエラー信号を生成してもよい。また、回折光学素子１３で発生させる球面収差は、２次元の収差だけでなく１次元の球面収差であってもよい。
【００７６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係る光ヘッドによれば、回折光学手段によって、光源が射出した光ビーム又は光源によって射出された後光記録媒体にて反射された反射ビームを光記録媒体盤面における球面収差となるように回折し、回折光学手段にて得られた０次回折光と±１次回折光の各回折光強度から光記録媒体の盤面の厚み誤差を生成することにより、光記録媒体盤面の保護層の特性が変化したことにより反射光に発生する球面収差が変化しても、この球面収差の変化量及び極性を正確且つ即時に検出できる。また、従来のように集光光学系に発生する球面収差を電気的に検出する装置に比べて周囲の電気的なノイズに影響されず、精度よく球面収差を検出できる。
【００７７】
また、本発明に係る収差検出方法によれば、回折工程によって、光源が射出した光ビーム又は光源によって射出された後光記録媒体にて反射された反射ビームを光記録媒体盤面における球面収差となるように回折し、回折工程にて得られた０次回折光と±１次回折光の各回折光強度から光記録媒体の盤面の厚み誤差を生成することにより、光記録媒体盤面の保護層の特性が変化したことにより反射光に発生する球面収差が変化しても、この球面収差の変化量及び極性を正確且つ即時に検出できる。また、従来のように集光光学系に発生する球面収差を電気的に検出する装置に比べて周囲の電気的なノイズに影響されず、精度よく球面収差を検出できる。
【００７８】
さらに、本発明に係る光記録媒体記録再生装置によれば、回折光学手段によって、光源が射出した光ビーム又は光源によって射出された後光記録媒体にて反射された反射ビームを光記録媒体盤面における球面収差となるように回折し、回折光学手段にて得られた０次回折光と±１次回折光の各回折光強度から光記録媒体の盤面の厚み誤差を生成することにより、光記録媒体盤面の保護層の特性が変化したことにより反射光に発生する球面収差が変化しても、この球面収差の変化量及び極性を正確且つ即時に検出できる。また、従来のように集光光学系に発生する球面収差を電気的に検出する装置に比べて周囲の電気的なノイズに影響されず、精度よく球面収差を検出できる。この検出信号に基づいてこれを適切に補償することで、光記録媒体に対して正確に情報を記録再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の具体例として示す光ディスク記録再生装置を説明する構成図である。
【図２】上記光ディスク記録再生装置の光ヘッドの光学系を説明する構成図である。
【図３】上記光学系の光検出器を説明する構成図である。
【図４】光ディスクの表面保護層の厚み誤差を説明する模式図である。
【符号の説明】
１収差検出装置、１０光ヘッド光学系、１１半導体レーザ素子、１２コリメータレンズ、１３回折光学素子、１４偏光ビームスプリッタ、１５１／４波長板、１６対物レンズ、１７集束レンズ、１８シリンドリカルレンズ、２０光検出器、２１，２２，２３光検出素子２４，２５，２６差動増幅器

Claims

少なくとも１層の情報記録層を有する光記録媒体に対して光ビームを射出する光源と、
上記光源が射出した光ビーム又は上記光源によって射出された後上記光記録媒体にて反射された反射ビームを回折して生じる±１次回折光が上記光記録媒体盤面における球面収差となる回折光になる回折光学手段と、
上記回折光学手段にて得られた０次回折光と±１次回折光とを検出する複数の光検出手段と、
上記複数の光検出手段にて検出された各回折光強度から上記光記録媒体の盤面の厚み誤差を生成する誤差検出手段と
を備える光ヘッド。
上記光源からの光ビームを上記光記録媒体上に集光する対物レンズと、
上記光記録媒体上で反射され再度上記対物レンズを通過した復路の光ビームを往路の光ビームと分離する光ビーム分岐手段とを備え、
上記回折光学手段は、上記光ビーム分岐手段の後段に設けられ、上記複数の光検出手段にて上記復路の光ビームを回折して生じる０次回折光と±１次回折光とを検出し、
上記誤差検出手段は、上記複数の光検出手段からの焦点誤差信号を比較して上記球面収差に含まれる上記光記録媒体盤面の厚み誤差を検出することを特徴とする請求項１記載の光ヘッド。
上記誤差検出手段は、上記光源が射出した光ビーム又は上記光源によって射出された後上記光記録媒体にて反射された反射ビームが上記回折光学手段にて回折されて生じる＋１次回折光の上記光検出手段における焦点ずれ信号と、−１次回折光の上記光検出手段における焦点ずれ信号とを比較して、上記光記録媒体上に集光された光ビームの球面収差量を検出することを特徴とする請求項１記載の光ヘッド。
上記複数の光検出手段は、上記光源の近傍に上記光源に対して対称に配置されていることを特徴とする請求項１記載の光ヘッド。
上記回折光学手段は、ホログラム光学素子であることを特徴とする請求項１記載の光ヘッド。
少なくとも１層の情報記録層を有する光記録媒体に対し光ビームを射出する工程と、
上記光源が射出した光ビーム又は上記光源によって射出された後上記光記録媒体にて反射された反射ビームを回折して生じる±１次回折光が上記光記録媒体盤面における球面収差となる回折光を生成する回折工程と、
上記回折工程にて得られた０次回折光と±１次回折光とを複数の光検出手段にて検出する光検出工程と、
上記光検出工程にて検出された各回折光強度から上記光記録媒体の盤面の厚み誤差を生成する誤差検出工程と
を有する収差検出方法。
上記誤差検出工程では、上記光源が射出した光ビーム又は上記光源によって射出された後上記光記録媒体にて反射された反射ビームが上記回折工程にて回折されて生じる＋１次回折光の上記光検出工程にて検出される光検出手段における焦点ずれ信号と、−１次回折光の上記光検出工程にて検出される光検出手段における焦点ずれ信号とを比較して、上記光記録媒体上に集光された光ビームの球面収差量を検出することを特徴とする請求項６記載の収差検出方法。
少なくとも１層の情報記録層を有する光記録媒体に対して光ビームを射出する光源と、
上記光源が射出した光ビーム又は上記光源によって射出された後上記光記録媒体にて反射された反射ビームを回折して生じる±１次回折光が上記光記録媒体盤面における球面収差となる回折光になる回折光学手段と、
上記回折光学手段にて得られた０次回折光と±１次回折光とを検出する複数の光検出手段と、
上記複数の光検出手段にて検出された各回折光強度から上記光記録媒体の盤面の厚み誤差を生成する誤差検出手段と、
上記誤差検出手段によって検出された上記光記録媒体の厚み誤差に基づいて記録再生動作を制御する制御手段と
を備える光記録媒体記録再生装置。
上記光源からの光ビームを上記光記録媒体上に集光する対物レンズと、
上記光記録媒体上で反射され再度上記対物レンズを通過した復路の光ビームを往路の光ビームと分離する光ビーム分岐手段とを備え、
上記回折光学手段は、上記光ビーム分岐手段の後段に設けられ、上記複数の光検出手段にて上記復路の光ビームを回折して生じる０次回折光と±１次回折光とを検出し、
上記誤差検出手段は、上記複数の光検出手段からの焦点誤差信号を比較して上記球面収差に含まれる上記光記録媒体盤面の厚み誤差を検出し、
上記制御手段は、上記誤差検出手段によって検出された上記光記録媒体の厚み誤差に基づいて記録再生動作を制御することを特徴とする請求項８記載の光記録媒体記録再生装置。
上記誤差検出手段は、上記光源が射出した光ビーム又は上記光源によって射出された後上記光記録媒体にて反射された反射ビームが上記回折光学手段にて回折されて生じる＋１次回折光の上記光検出手段における焦点ずれ信号と、−１次回折光の上記光検出手段における焦点ずれ信号とを比較して、上記光記録媒体上に集光された光ビームの球面収差量を検出し、
上記制御手段は、上記誤差検出手段によって検出された上記光記録媒体の厚み誤差に基づいて記録再生動作を制御することを特徴とする請求項８記載の光記録媒体記録再生装置。
上記複数の光検出手段は、上記光源の近傍に上記光源に対して対称に配置されていることを特徴とする請求項８記載の光記録媒体記録再生装置。
上記回折光学手段は、ホログラム光学素子であることを特徴とする請求項８記載の光記録媒体記録再生装置。