JP2007207381A - 光学的情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 フォーカスエラーにトラック横断信号成分の漏れ込みが小さい光学的情報記録再生装置を提供する。
【解決手段】 光記録媒体からの反射光束を受光素子に導かれた出力に基づき、記録情報及びサーボ情報の再生する際に、前記受光素子は、前記反射光における前記光記録媒体上のトラックによる０次回折光と１次回折光との干渉領域の光を主に受光する第１の領域と、主に０次回折光を受光する第２の領域とからなる多分割受光素子であって、前記第２の領域からの出力より、フォーカスエラー信号を生成する生成手段を有する光学的情報記録再生装置において、前記光束の波長は、前記光記録媒体のトラックピッチよりも長い。
【選択図】 図４

Description

本発明は、光ディスク等の光記録媒体に情報を記録し、或いは記録情報を再生する光学的情報記録再生装置に関し、特に、フォーカスエラー信号の生成方法に関する。

光ディスク装置は、広く応用展開が図られ、ビデオレコーダ、ビデオカメラの記憶装置としての利用も盛んになっている。

その中で、光ピックアップ装置部のサーボエラー生成技術に注目すると、フォーカスエラー生成に関しては、初期のコンパクトディスク装置の頃から、主に非点収差法が使用されている。

非点収差法は、周知のように、まず、分割センサーまでの受光光学系にシリンドリカルレンズ等を設けて非点収差を発生させる。そして、光ディスク３が、近すぎ、合焦、遠すぎに応じて、センサー上スポットの形状を変えて、分割の演算によりフォーカスエラー信号を得る方法である。

ここで、対物レンズが光ディスク３のトラックを横断する場合には、光ディスク３に刻まれたランドやグルーブからなるトラックにより反射された１次回折光によって、フォーカス信号に外乱が重畳され、フォーカス信号にゆらぎが生じる。その結果、不安定なフォーカスサーボになったり、外乱に応じてアクチュエータが不要な音を発したりといった問題が生じていた。

そこで、特開平１０−０９７７２３号公報では、トラックからの反射光のうち主に０次回折光を受光する領域を用いて、フォーカスエラー信号を生成することにより、トラック横断による外乱を低減し、安定したフォーカスエラー信号を生成することが開示されている。

上記公報では、図１０に示すようなセンサー３１及びセンサー上のスポットを利用している。

センサー３１は、トラックからの反射光に対して主に０次回折光を受光する領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄと、主に０次回折光と１次回折光との干渉光を受光する領域Ｅ、Ｆに多分割されている。

フォーカスエラー信号は、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、の領域からの出力Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄ、を用いて
ＦＥ＝（Ｓａ＋Ｓｃ）−（Ｓｂ＋Ｓｄ）
の演算により得ている。これにより、Ｅ、Ｆの領域を用いずに、主に０次回折光を受光する領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのみを使用しているので、安定したフォーカスエラー信号を得ることができる。
特開平１０−０９７７２３号公報

しかしながら、波長とトラックピッチの関係によっては、図１０に示すように０次回折光と１次回折光との干渉光の領域が広くなり、領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにも干渉光が入射するのである。そのため、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ領域を用いてもフォーカスエラー信号にゆらぎを発生させることとなり、不安定なフォーカスサーボを引き起こし、更にアクチュエータの不要な音の発生原因にもなり得る。

また、その対策として、主に０次回折光が入射する領域を狭めて干渉光が入り込まないようにすると、フォーカスエラー信号を生成するための０次回折光の光量が少なくなる。その結果、不安定なフォーカスエラー信号となり得る。

そこで、本発明は、０次回折光と１次回折光との干渉領域を小さくすると共に、０次回折光のみの領域を大きくすることにより、フォーカスエラーにドラック横断信号成分の漏れこみを小さくすることで、安定したフォーカスエラー信号を生成し、アクチュエータの不要な音を低減することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、以下を提供する。

光源からの光束を対物レンズにより光記録媒体に集光して情報を記録する記録手段と、前記光記録媒体からの反射光束を受光素子に導き、該受光素子からの出力に基づき、記録情報及びサーボ情報を再生する再生手段と、前記受光素子は、前記反射光における前記光記録媒体上のトラックによる０次回折光と１次回折光との干渉領域の光を主に受光する第１の領域と、主に０次回折光を受光する第２の領域とからなる多分割受光素子であって、前記第２の領域からの出力により、フォーカスエラー信号を生成するフォーカスエラー信号生成手段とを有する光学的情報記録再生装置において、前記光束の波長は、前記光記録媒体のトラックピッチよりも長い光学的情報記録再生装置。

本発明により、トラック横断信号成分をフォーカスエラーに漏れ込みを小さくすることで、安定したフォーカスエラー信号を得ることができ、アクチュエータの不要な音を低減することができる。

次に、発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は本発明による光学的情報記録再生装置の第１の実施形態に係る光学系のブロック図である。

先ず、光学系の概要について説明する。

ＬＤ（半導体レーザ）１からの出射ビームは、一部がＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）２で反射され、モニタ用ＰＤ（フォトダイオード）３に照射される。このモニタ用ＰＤ３からの出力は、ＬＤ１からの出射パワーのコントロールに使用される。

ＰＢＳ２を透過したビームは、第１レンズ４と第２レンズ５の２群構成からなるコリメートレンズに入射し、略平行光束とされる。この平行光束はλ／４板６を通ってミラー７で偏向され対物レンズ８により集光され、光ディスク９上に結像される。情報の記録時には、光ディスク９上にＬＤ１の光出力の変調により情報の記録を行う。また、再生時には、ＬＤ１の低出力により情報トラックを走査し、光ディスク９からの反射光をＲＦサーボＰＤ１１で受光し、その受光信号に基づいて情報の再生を行う。

第１レンズ４と第２レンズ５の２群構成からなるコリメートレンズ６は群間距離を変えることにより光ディスク９へ集光するビームに可変の球面収差を与えることが可能となっていて、２層の光ディスクにも対応可能となっている。

本実施形態では、ＬＤ１の波長は４０５ｎｍ、対物レンズ９の開口数は０．８５である。光ディスクは、プリグルーブ１５があり、そのピッチは３２０ｎｍとなっている。

光ディスク９から反射したビームは、対物レンズ８、λ／４板６、第１レンズ４と第２レンズ５の２群構成からなるコリメートレンズを介してＰＢＳ２に入射する。この入射光束はＰＢＳ２で反射され、センサレンズ１０によりＲＦサーボＰＤ１１上に集光される。このＲＦサーボＰＤ１１からの出力により情報信号、サーボ用信号が得られる。

次に、対物レンズ８で集光した光は上記プリグルーブで反射回折されるので、その回折について説明する。

ます、入射光の入射角θ１で入射する成分について考える。

反射の１次回折角をθ２とすると、回折格子への入射光と回折光の関係式より、
Ｓｉｎθ２−Ｓｉｎθ１＝４０５ｎｍ／３２０ｎｍ
となる。

結果、
−５８．２°＜θ１＜−１５．４°
の時に１次回折光が得られることとなる。この時、１次回折角は、
２４．６°＜θ２＜９０°
となる。

この入射光と反射回折光の関係の模式図を図２に示す。

図２は、黒丸の入射光及び反射回折光と、黒抜き丸の入射光及び反射回折光の様子を表した図である。

ここで、θ１、θ２の極性は、図中プリグルーブ１５面に垂直な角度（一点差線）を０°として、反時計回りが入射角θ１のプラス、時計回りが反射回折角θ２のプラスである。

従って、反射回折角がマイナス領域では、入射角θ１は、
１５．４°＜θ１＜５８．２°
となる。

ここで、±５８．２°は、入射時の対物レンズの開口数で決定され、
Ｓｉｎθ１＝０．８５
に相当している。

このとき、対物レンズ８で取り込まれる反射光の瞳面上での強度分布２１を見ると、模式的には図３のようになる。即ち、０次回折光と１次回折光の干渉領域は中心近傍には生じず、大きく解離している。これは、使用波長よりプリグルーブのピッチが狭いためである。

本発明はこの点に注目してなされたものである。

本実施形態においては、センサレンズ１０は、ＰＢＳ２側がシリンドリカル面、ＲＦサーボＰＤ１１側が球面となっているレンズである。

シリンドリカル面の母線は、従来例と同様、光ディスク９のトラック方向に対して４５°に相当するように、光軸廻りに回転した位置に設定されている。フォーカスエラーは上記シリンドリカル面により発生した非点収差を利用して生成している。

図４に、ＲＦサーボＰＤ１１の受光領域と受光スポット２２を模式的に示す。

ＲＦサーボＰＤ１１は、６分割センサーで、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの領域からなる。領域Ｅと領域Ｆは、受光スポット２２の干渉領域を覆うように設定した。ここで、その大きさは、組立誤差（受光スポット２２半径の１／８程度）があっても干渉領域がＥ、Ｆの領域からはみ出ないサイズに設定した。

また、フォーカスエラー（ＦＥ）は、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの領域から出力をＳａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄ、Ｓｅ、Ｓｆとして、
ＦＥ＝（Ｓａ＋Ｓｃ）−（Ｓｂ＋Ｓｄ）
より得るようにした。また、トラッキングエラー（ＴＥ）は、干渉領域の変化を得るように、
ＴＥ＝Ｓｅ−Ｓｆ
とした。

以上のようにして、本発明では、フォーカスエラー生成の際に、干渉領域の変化の影響が無いようにした。

次に、本実施形態の検討結果について説明する。

検討は、図１０に示した４分割センサーでフォーカスエラー生成した場合と比較することで行った。

図５にディスクが光軸方向（フォーカス方向）にシフトしたときに得られるフォーカスエラーを示す。

実線で本案、点線で従来例を示している。

フォーカスエラーは、ＦＥをＳａ＋Ｓｂ＋Ｓｃ＋Ｓｄで割り算して正規化して評価した。

グラフから分かるように、本案と従来例はほぼ同じフォーカスエラーが得られた。

また、図６に、フォーカスサーボのみオン状態でプリグルーブがディスク半径方向（プリグルーブに垂直な方向）に移動している時のフォーカスエラーを示す。（ａ）は、ＰＤとスポットの相対的位置ズレ（受光スポット２２半径の１／８）がある場合、（ｂ）は、往路光学系に非点収差（０．４λｐｖ）を有している場合を示している。また、フォーカスエラーの値は、図５で示したフォーカスエラー振幅値で正規化して評価した。

実線で本案、点線で従来例を示している。

（ａ）の場合、従来例では、プリグルーブの移動に伴い干渉領域の影響を受けてフォーカスエラーが変動している。

対して、本案では、フォーカスエラーの変動は非常に小さく、約１／１０に抑えられている。

また、（ｂ）の場合は、本案は従来例約１／２になっている。

こうして、トラック横断信号成分がフォーカスエラーに漏れ込むことを抑えられることが確認出来た。

（第２の実施形態）
図７は本発明による光学的情報記録再生装置の第２の実施形態に係る光学系のブロック図である。

ＬＤ１から対物レンズ８までの往路光学系は、第１の実施形態と同じである。

復路光学系について説明すると、光ディスク９から反射したビームは、対物レンズ８、λ／４板６、第１レンズ４と第２レンズ５の２群構成からなるコリメートレンズを介してＰＢＳ２に入射する。この入射光束はＰＢＳ２で反射され、波面分割手段である回折素子１２に入射する。回折素子１２からのビームは、センサレンズ１３を経てＲＦサーボＰＤ１４上に集光される。このＲＦサーボＰＤ１４からの出力により情報信号、サーボ用信号が得られる。

ここで、回折素子１２には、図７で模式的に示すように、受光した光束の０次回折光と１次回折光の干渉領域部分を回折するような回折格子部が設けられている。図中、回折格子部をハッチングで表している。また、回折格子部は、ブレーズド化されており、１次回折光が最大となり、０次回折光が無いような構造にしている。

更に、回折格子部の大きさは、受光スポットの干渉領域を覆い、加えて、組立誤差（受光スポット半径の１／８程度）があっても干渉領域が回折格子部からはみ出ないように設定した。

図８に受光部を模式的に示す。（ａ）が光学系、（ｂ）がＲＦサーボＰＤ１４部を示している。

ＲＦサーボＰＤ１４は、６分割センサーであり、Ａ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’、Ｅ’、Ｆ’の領域からできている。

図８（ａ）で示すように、回折素子１２の回折格子部で回折された光は、センサレンズ１３を経てＲＦサーボＰＤ１４のＥ’、Ｆ’の領域へ入射する。また、回折格子部以外からの光は、センサレンズ１３で非点収差を与えられ、Ａ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’の４分割領域へ入射する。センサレンズは第１の実施形態のセンサレンズ１０と同様である。

そして、各サーボ信号は、Ａ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’、Ｅ’、Ｆ’の領域から出力をＳａ’、Ｓｂ’、Ｓｃ’、Ｓｄ’、Ｓｅ’、Ｓｆ’として、
ＦＥ＝（Ｓａ’＋Ｓｃ’）−（Ｓｂ’＋Ｓｄ’）
ＴＥ＝Ｓｅ’−Ｓｆ’
の演算により得るようにした。

こうして、フォーカスエラー生成の際に、０次回折光と１次回折光の干渉領域の影響を抑えられる、第１の実施形態と同じ効果を実現した。

以上のようにして、トラック横断信号成分がフォーカスエラーに漏れ込むことを抑えることが出来た。

また、本発明により、組立誤差によるセンサーとスポットの相対的位置ズレ、或いは、光学素子の品質等により往路光学系に非点収差を有している場合などの時に発生していた、不安定なフォーカスサーボ、アクチュエータの不要な音といった問題をも低減することができる。

また、本実施例では、フォーカスエラーの生成の際に、０次回折光のみを用いている例を示したが、０次回折光に加えて、フォーカスエラー信号に大きな影響を与えない限りにおいて、１次回折光と０次回折光の干渉光が重畳した状態でも構わない。

第１の実施形態に係る光学系模式図である 本発明に係るプリグルーブによる回折の様子を模式的に示す図である 本発明に係る対物レンズ瞳面上での強度分を模式的に示す図である 第１の実施形態に係るＲＦサーボＰＤとその上のスポットを模式的に示す図である 本発明と従来例での、光軸方向ディスクシフトとそのときのフォーカスエラーの関係を示すグラフである 本発明と従来例での、光軸方向ディスクシフトとそのときのフォーカスエラーの関係を示すグラフである 第１の実施形態に係る光学系模式図である 第２の実施形態に係る回折素子を模式的に示す図である 第２の実施形態に係る受光部を模式的に示す図である 従来例に係る受光素子とその受光素子上のスポットの様子を模式的に示す図である

符号の説明

１ ＬＤ
８ 対物レンズ
１０、１３ センサレンズ
１１、１４ ＲＦサーボＰＤ
１２ 回折素子

Claims (2)

1. 光源からの光束を対物レンズにより光記録媒体に集光して情報を記録する記録手段と、
   前記光記録媒体からの反射光束を受光素子に導き、該受光素子からの出力に基づき、記録情報及びサーボ情報を再生する再生手段と、
   前記受光素子は、前記反射光における前記光記録媒体上のトラックによる０次回折光と１次回折光との干渉領域の光を主に受光する第１の領域と、主に０次回折光を受光する第２の領域とからなる多分割受光素子であって、
   前記第２の領域からの出力により、フォーカスエラー信号を生成するフォーカスエラー信号生成手段とを有する光学的情報記録再生装置において、
   前記光束の波長は、前記光記録媒体のトラックピッチよりも長いことを特徴とする光学的情報記録再生装置。
2. 光源からの光束を対物レンズにより光記録媒体に集光して情報を記録する記録手段と、
   前記光記録媒体からの反射光束を受光素子に導き、該受光素子からの出力に基づき、記録情報及びサーボ情報を再生する再生手段と、
   前記光記録媒体からの反射光束を前記受光素子に導く光学系内に、前記反射光における前記光記録媒体上のトラックによる０次回折光と１次回折光の干渉領域の光を主に受光する第１の領域と、主に０次回折光を受光する第２の領域を有する波面分割手段と、
   前記光記録媒体からの反射光束を分割して前記受光素子に導き、前記波面分割手段の第２の領域からの光束を受光した受光領域からの出力によりフォーカスエラー信号を生成するフォーカスエラー信号生成手段とを有する光学的情報記録再生装置において、
   前記光束の波長は、前記光記録媒体のトラックピッチよりも長いことを特徴とする光学的情報記録再生装置。

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