JP2009070437A - 抽出光学系、光ピックアップ装置、光ディスク装置及び情報処理装置 - Google Patents

抽出光学系、光ピックアップ装置、光ディスク装置及び情報処理装置 Download PDF

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Abstract

【課題】信号光と迷光とを含む光束から信号光を効率良く抽出する。
【解決手段】偏光ビームスプリッタ54で−Z方向に分岐された戻り光束は、集光レンズ61で収束光となり、遮蔽板62に入射する。信号光は、その大部分が遮蔽板62及び遮蔽板63のいずれも透過し、検出レンズ58で集光され、受光器59で受光される。迷光は、対象記録層が記録層L0の場合には、遮蔽板62の遮光部62aによって遮光され、対象記録層が記録層L1の場合には、遮蔽板63の遮光部63aによって遮光される。このように、戻り光束に含まれる信号光のみが受光器59で受光されるため、受光器59からは、S/N比の高い光電変換信号が出力されることとなる。
【選択図】図12

Description

本発明は、抽出光学系、光ピックアップ装置、光ディスク装置及び情報処理装置に係り、さらに詳しくは、信号光と迷光とが含まれる光束から信号光を抽出する抽出光学系、該抽出光学系を有する光ピックアップ装置、該光ピックアップ装置を備えた光ディスク装置及び該光ディスク装置を備えた情報処理装置に関する。
近年、デジタル技術の進歩及びデータ圧縮技術の向上に伴い、音楽、映画、写真及びコンピュータソフトなどの情報(以下「コンテンツ」ともいう)を記録するための媒体として、DVD(digital versatile disc)などの光ディスクが注目されるようになり、その低価格化とともに、光ディスクを情報記録の対象媒体とする光ディスク装置が普及するようになった。
ところで、コンテンツの情報量は、年々増加する傾向にあり、光ディスクの記録容量の更なる増加が期待されている。そこで、光ディスクの記録容量を増加させる手段の一つとして、記録層の多層化が考えられ、複数の記録層を有する光ディスク(以下「多層ディスク」ともいう)及び該多層ディスクをアクセス対象とする光ディスク装置の開発が盛んに行われている。
多層ディスクでは、記録層と記録層との間隔が広いと、球面収差の影響により目的とする記録層からの信号が劣化するおそれがあるため、記録層と記録層との間隔を狭くする傾向にある。しかしながら、記録層と記録層との間隔が狭くなると、いわゆる層間クロストークにより、多層ディスクからの戻り光束には、目的とする記録層での反射光(以下「信号光」ともいう)だけでなく、目的とする記録層以外の記録層での反射光(以下「迷光」ともいう)も高いレベルで含まれることとなる.
そこで、多層ディスクを再生するときに、層間クロストークを低減させる装置が提案された(例えば、特許文献1参照)。
ところで、従来の光ピックアップはで、光ディスクの偏芯に追従するために、差動プッシュプル法を用いたトラッキング法が使われている(例えば、非特許文献1参照)。差動プッシュプル法は、光源からの光束を3ビームに分割して光ディスクに照射し、光ディスクで反射した光束を光検出器で検出する方法である。
また、多層ディスクを再生する際に差動プッシュプル法を用いると、光量の小さい信号と光量の大きい迷光とが光検出器の受光面上で干渉し、コヒーレントクロストークを引き起こすことが知られている(例えば、非特許文献2参照)。
特許第2624255号公報 大里 潔、「新しいトラッキングサーボ方式 差動プッシュプル法」、光メモリシンポジウム’86、1986年、東京、p127−p132 Alexander van der Lee、Erwin Altewischer、「Drive considerations for multilayer discs」、ISOM2006、Technical Digest、Mo−C−05
今後、多層ディスクにおける記録層の数が増加し、それに伴って、記録層と記録層との間隔が更に狭くなることが予想される。そこで、光検出器で受光される光束に含まれる迷光の更なる低減が望まれている。しかしながら、特許文献1に開示されている装置では、検出器に入射する迷光を更に減少させるには、ピンホールの径を更に小さくする必要があるため、検出器に入射する信号光も減少するという不都合があった。
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第1の目的は、信号光と迷光とが含まれる光束から信号光を効率良く抽出することができる抽出光学系を提供することにある。
また、本発明の第2の目的は、複数の記録層を有する光ディスクから所望の信号を精度良く取得することができる光ピックアップ装置を提供することにある。
また、本発明の第3の目的は、複数の記録層を有する光ディスクからの情報の再生を精度良く行うことができる光ディスク装置を提供することにある。
また、本発明の第4の目的は、複数の記録層を有する光ディスクに対して、安定したアクセスを行うことができる情報処理装置を提供することにある。
本発明は、第1の観点からすると、信号光と迷光とが含まれる光束から前記信号光を抽出する抽出光学系であって、前記光束を集光する第1光学素子と;前記信号光の集光位置と前記第1光学素子との間にある迷光の集光位置に配置され、該集光位置での迷光のビームスポットと同程度の大きさの遮光領域と、該遮光領域の周囲に設けられた透過領域とを有する第2光学素子と;前記信号光の集光位置に対して前記第1光学素子と反対側にある迷光の集光位置に配置され、該集光位置での迷光のビームスポットと同程度の大きさの遮光領域と、該遮光領域の周囲に設けられた透過領域とを有する第3光学素子と;を備える第1の抽出光学系である。
これによれば、信号光と迷光とが含まれる光束は第1光学素子で集光され、信号光の集光位置と第1光学素子との間で集光する迷光は第2光学素子の遮光領域で遮光され、信号光の集光位置に対して第1光学素子と反対側に集光する迷光は、第3光学素子の遮光領域で遮光される。従って、信号光と迷光とが含まれる光束から信号光を効率良く抽出することが可能となる。
本発明は、第2の観点からすると、信号光と迷光とが含まれる光束から前記信号光を抽出する抽出光学系であって、前記光束を集光する第1光学素子と;前記信号光の集光位置と前記第1光学素子との間にある迷光の集光位置に配置され、該集光位置での迷光のビームスポットと同程度の大きさの第1の領域と、該第1の領域の周囲に設けられた第2の領域とを有する第2光学素子と;前記信号光の集光位置に対して前記第1光学素子と反対側にある迷光の集光位置に配置され、該集光位置での迷光のビームスポットと同程度の大きさの第1の領域と、該第1の領域の周囲に設けられた第2の領域とを有する第3光学素子と;前記第3光学素子を透過した光束の光路上に配置された検光子と;を備え、前記第2光学素子の第1の領域と前記第3光学素子の第2の領域とによって付与される光学的位相差は、前記第2光学素子の第2の領域と前記第3光学素子の第1の領域とによって付与される光学的位相差と等しく、かつ前記第2光学素子の第2の領域と前記第3光学素子の第2の領域とによって付与される光学的位相差と異なることを特徴とする第2の抽出光学系である。
これによれば、信号光と迷光とが含まれる光束は第1光学素子で集光され、第2光学素子と第3光学素子とによって信号光と迷光の偏光状態が互いに異なる状態とされる。そこで、検光子によって信号光のみを透過させることができる。従って、信号光と迷光とが含まれる光束から信号光を効率良く抽出することが可能となる。
本発明は、第3の観点からすると、複数の記録層を有する光ディスクに光束を照射し、前記光ディスクからの反射光を受光する光ピックアップ装置であって、光源と;前記光源から射出された光束を前記複数の記録層のうちアクセス対象の記録層に集光する対物レンズと;前記光ディスクで反射され前記対物レンズを介した戻り光束の光路上に配置され、前記アクセス対象の記録層で反射された反射光を信号光とし、前記複数の記録層のうち前記アクセス対象の記録層以外の記録層で反射された反射光を迷光とし、前記戻り光束から前記信号光を抽出する本発明の抽出光学系と;前記抽出光学系で抽出された前記信号光を受光し、受光量に応じた信号を生成する光検出器と;を備える光ピックアップ装置である。
これによれば、本発明の抽出光学系を備えているため、迷光が極めて少ない戻り光束が光検出器で受光される。従って、複数の記録層を有する光ディスクから所望の信号を精度良く取得することが可能となる。
本発明は、第4の観点からすると、複数の記録層を有する光ディスクに対して、情報の記録、再生及び消去のうち少なくとも再生が可能な光ディスク装置であって、本発明の光ピックアップ装置と;前記光ピックアップ装置の光検出器の出力信号を用いて、前記光ディスクに記録されている情報の再生を行なう処理装置と;を備える光ディスク装置である。
これによれば、本発明の光ピックアップ装置を備えているため、その結果として、複数の記録層を有する光ディスクからの情報の再生を精度良く行うことが可能となる。
本発明は、第5の観点からすると、本発明の光ディスク装置と;前記光ディスク装置を制御する制御装置と;を備える情報処理装置である。
これによれば、本発明の光ディスク装置を備えているため、結果として、複数の記録層を有する光ディスクに対して、安定したアクセスを行うことが可能となる。
以下、本発明の一実施形態を図1〜図18に基づいて説明する。図1には、本発明の一実施形態に係る光ディスク装置20の概略構成が示されている。
この図1に示される光ディスク装置20は、光ディスク15を回転駆動するためのスピンドルモータ22、光ピックアップ装置23、該光ピックアップ装置23を光ディスク15の半径方向に駆動するためのシークモータ21、レーザ制御回路24、エンコーダ25、駆動制御回路26、再生信号処理回路28、バッファRAM34、バッファマネージャ37、インターフェース38、フラッシュメモリ39、CPU40及びRAM41などを備えている。なお、図1における矢印は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表すものではない。また、本実施形態では、光ディスク装置20は多層ディスクに対応しているものとする。
光ディスク15は、一例として図2に示されるように、光束の入射側から順に、基板M0、記録層L0、中間層ML、記録層L1、基板M1を有している。また、記録層L0と中間層MLとの間には金や誘電体などで形成された半透明膜MB0があり、記録層L1と基板M1との間にはアルミニウムなどで形成された反射膜MB1がある。中間層MLには、照射される光束に対して透過率が高く、基板の屈折率に近い屈折率を有する紫外線硬化型の樹脂材料が用いられている。
すなわち、光ディスク15は片面2層ディスクである。なお、各記録層にはスパイラル状又は同心円状の案内用の溝を有するトラックが、それぞれ形成されている。そして、光ディスク15は、記録層L0が記録層L1よりも光ピックアップ装置23に近くなるように光ディスク装置20にセットされる。そこで、光ディスク15に入射した光束の一部は半透明膜MB0で反射され、残りは半透明膜MB0を透過する。そして、半透明膜MB0を透過した光束は反射膜MB1で反射される。ここでは、一例として、光ディスク15はHD DVD系の情報記録媒体であるものとする。
光ピックアップ装置23は、光ディスク15の2つの記録層のうちアクセス対象の記録層(以下、便宜上「対象記録層」と略述する)にレーザ光を照射するとともに、光ディスク15からの反射光を受光するための装置である。
この光ピックアップ装置23は、一例として図3に示されるように、光源ユニット51、カップリングレンズ52、グレーティング71、偏光ビームスプリッタ54、1/4波長板55、対物レンズ60、集光レンズ61、2つの遮蔽板(62、63)、検出レンズ58、受光器59、及び対物レンズ60を駆動するための駆動系(図示省略)などを備えている。
光源ユニット51は、光ディスク15に対応する波長が約405nmのレーザ光を射出する光源としての半導体レーザを含んで構成されている。なお、本実施形態では、光源ユニット51から出力されるレーザ光の最大強度射出方向を+X方向とする。また、一例として、光源ユニット51からは、偏光ビームスプリッタ54に対してP偏光の光束が出力されるものとする。
この光源ユニット51の+X側には、カップリングレンズ52が配置され、光源ユニット51から出力された光束を略平行光とする。
グレーティング71は、カップリングレンズ52の+X側に配置され、カップリングレンズ52からの略平行光を0次光、+1次回折光(以下、便宜上「+1次光」と略述する)、−1次回折光(以下、便宜上「−1次光」と略述する)の3ビームに分割する。すなわち、グレーティング71は、入射光を3ビーム化する。ここでは、一例として、グレーティング71は、入射光の80%を0次光に、10%を+1次光に、10%を−1次光にするものとする。また、以下では、便宜上、+1次光と−1次光を合わせて「±1次光」ともいう。
偏光ビームスプリッタ54は、グレーティング71の+X側に配置されている。この偏光ビームスプリッタ54は、入射する光束の偏光状態に応じてその反射率が異なっている。ここでは、偏光ビームスプリッタ54は、P偏光に対する反射率が小さく、S偏光に対する反射率が大きくなるように設定されている。すなわち、光源ユニット51から出力された光束の大部分は、偏光ビームスプリッタ54を透過することができる。この偏光ビームスプリッタ54の+X側には、1/4波長板55が配置されている。
この1/4波長板55は、入射した光束に1/4波長の光学的位相差を付与する。1/4波長板55の+X側には、対物レンズ60が配置され、1/4波長板55を透過した光束を対象記録層に集光する。
駆動系は、フォーカシングアクチュエータ及びトラッキングアクチュエータを有している。フォーカシングアクチュエータは、対物レンズ60の光軸方向であるフォーカス方向に対物レンズ60を微少駆動するためのアクチュエータである。ここでは、便宜上、対象記録層が記録層L0のときのフォーカス方向に関する対物レンズ60の最適位置を「第1レンズ位置」といい、対象記録層が記録層L1のときのフォーカス方向に関する対物レンズ60の最適位置を「第2レンズ位置」ということとする。なお、対物レンズ60が第2レンズ位置にあるときには、第1レンズ位置にあるときよりも、対物レンズ60と光ディスク15との間隔は狭くなる(図4(A)及び図4(B)参照)。
トラッキングアクチュエータは、トラッキング方向に対物レンズ60を微少駆動するためのアクチュエータである。
ここで、光ディスク15からの戻り光束について説明する。
対象記録層が記録層L0のときには、一例として図4(A)に示されるように、対物レンズ60は第1レンズ位置に位置決めされる。これにより、光源ユニット51から出射された光束は、対物レンズ60によって記録層L0に集光される。そして、半透過膜MB0で反射された光束は信号光として対物レンズ60に入射する。一方、半透過膜MB0を透過した光束は金属反射膜MB1で反射され、迷光として対物レンズ60に入射する。
対象記録層が記録層L1のときには、一例として図4(B)に示されるように、対物レンズ60は第2レンズ位置に位置決めされる。これにより、光源ユニット51から出射された光束は、対物レンズ60によって記録層L1に集光される。そして、金属反射膜MB1で反射された光束は信号光として対物レンズ60に入射する。一方、半透過膜MB0で反射された光束は迷光として対物レンズ60に入射する。
すなわち、対象記録層がいずれの記録層であっても、戻り光束には半透過膜MB0で反射された光束(以下「第1反射光」ともいう)と金属反射膜MB1で反射された光束(以下「第2反射光」ともいう)とが含まれることとなる。ここでは、対象記録層が記録層L0のときには、第1反射光が信号光であり、第2反射光が迷光である。一方、対象記録層が記録層L1のときには、第2反射光が信号光であり、第1反射光が迷光である。迷光は再生信号処理回路28で各種信号を検出する際にS/N比を低下させる要因となるため、戻り光束に含まれる信号光のみを抽出する必要がある。
集光レンズ61は、偏光ビームスプリッタ54の−Z側に配置され、偏光ビームスプリッタ54で反射された戻り光束を集光する。
遮蔽板62は、集光レンズ61の−Z側で、対象記録層が記録層L0のときに、記録層L1からの迷光が集光する位置に配置されている。この遮蔽板62は、一例として図5に示されるように、遮光部62aと透過部62bとを有し、集光レンズ61の光軸の延長線上に遮光部62aが設けられている。また、遮光部62aは、入射する記録層L1からの迷光のビームスポットと同程度の大きさを有している。
遮蔽板63は、遮蔽板62の−Z側で、対象記録層が記録層L1のときに、記録層L0からの迷光が集光する位置に配置されている。この遮蔽板63は、一例として図6に示されるように、遮光部63aと透過部63bとを有し、集光レンズ61の光軸の延長線上に遮光部63aが設けられている。また、遮光部63aは、入射する記録層L0からの迷光のビームスポットと同程度の大きさを有している。
遮光部62a及び遮光部63aは、光学ガラス中に光吸収物質を分散させて作られる吸収型フィルタ、ガラス基板上にクロム膜をコートして作られる反射型フィルタ、及び偏光フィルタなどを用いて形成することができる。
集光レンズ61で集光された信号光と迷光の集光点について図7を用いて説明する。なお、図7では、説明を分かりやすくするため、光学系は対物レンズ60と集光レンズ61のみを図示し、対物レンズ60の光軸方向をZ軸方向としている。
信号光の集光位置をC、記録層L0からの迷光の集光位置をA、記録層L1からの迷光の集光位置Bとし、ACの間隔をS、BCの間隔をT、対物レンズ60の焦点距離をf1、集光レンズ61の焦点距離をf2、第1の記録層と第2の記録層の間隔をΔ、中間層MLの屈折率をnとすると、レンズの縦倍率の関係より、次の(1)式及び(2)式が得られる。
T=(2・Δ/n)・(f2/f1) ……(1)
S=(2・Δ/n)・(f2/f1) ……(2)
そこで、遮蔽板62と遮蔽板63との間隔Lは、次の(3)式が成り立つように設定すれば良い。この場合には、遮蔽板62と遮蔽板63の中間位置が信号光の集光位置となる。
L=S+T
=4・(Δ/n)・(f2/f1) ……(3)
そこで、一例として図8に示されるように、遮蔽板62及び遮蔽板63は、それらの間隔がLとなるように、保持部材70により一体的に保持されている。これにより、2枚の遮蔽板を同時に調整することが可能となり、光学系の組み立て時の調整および取り付けを容易にすることができる。
上記間隔Lは、光ディスク15の記録層の間隔Δで決定される。そこで、間隔Δにばらつきがあると、迷光の集光点はZ軸方向にばらつくこととなる。
迷光の集光点がZ軸方向にずれた状態で、対物レンズ60がトラッキングを行うと、分離光学素子62への迷光の入射位置はトラッキング方向に対応する方向(ここでは、X軸方向)に移動することになる。
この場合には、一例として図9及び図10に示されるように、各遮蔽板における遮光部を、トラッキング方向に対応する方向(ここでは、X軸方向)を長手方向とする長方形、あるいは前記トラッキング方向に対応する方向を長軸方向とする楕円形とすることにより、迷光の集光点がZ軸方向にずれた状態で、対物レンズ60がトラッキングを行っても、信号光と迷光とを精度良く分離することができる。
検出レンズ58は、遮蔽板63の−Z側に配置され、遮蔽板63を透過した戻り光束を集光する。
受光器59は、検出レンズ58の−Z側に配置されている。この受光器59は、一例として図11に示されるように、+1次光を受光する受光領域59a、0次光を受光する受光領域59b、−1次光を受光する受光領域59bを有し、再生信号処理回路28にてRF信号、ウォブル信号及びサーボ信号などを検出するのに適した複数の信号(光電変換信号)を出力する。
上記のように構成される光ピックアップ装置23の作用を、図12(対象記録層が記録層L0の場合)及び図13(対象記録層が記録層L1の場合)を用いて説明する。なお、図12及び図13では、信号光を実線で示し、迷光を破線で示している。また、±1次光については、煩雑さを避けるため図示を省略している。
光源ユニット51から出力された直線偏光(ここではP偏光)の光束は、カップリングレンズ52で略平行光となり、グレーティング71で3ビーム(0次光及び±1次光)化され、偏光ビームスプリッタ54に入射する。グレーティング71からの各光束の大部分は偏光ビームスプリッタ54をそのまま透過し、1/4波長板55で円偏光とされ、対物レンズ60を介して光ディスク15の対象記録層である記録層L0に3つの微小スポットとして集光される。
「対象記録層が記録層L0の場合」
光ディスク15からは、記録層L0からの信号光と記録層L1からの迷光とが生じ、これらの光束は、往路とは反対回りの円偏光となり、戻り光束として対物レンズ60で再び略平行光とされ、1/4波長板55で往路と直交した直線偏光(ここではS偏光)とされる。そして、この戻り光束は偏光ビームスプリッタ54に入射する。偏光ビームスプリッタ54に入射した戻り光束は、S偏光であるため、偏光ビームスプリッタ54で−Z方向に反射され、信号光が平行光で、迷光が収束光で集光レンズ61に入射する。
集光レンズ61からの信号光は、遮蔽板62に入射する。遮蔽板62に入射した信号光は、ビームスポットが遮光部62aの大きさよりもかなり大きいため、その大部分は遮蔽板62を透過し、一旦集光したあと発散光として、遮蔽板63に入射する。遮蔽板63に入射した信号光は、ビームスポットが遮光部63aの大きさよりもかなり大きいため、その大部分は遮蔽板63を透過し、検出レンズ58で集光され、受光器59で受光される。
集光レンズ61からの迷光は、遮蔽板62に入射し、遮蔽板62の遮光部62aによって遮光される。
すなわち、戻り光束に含まれる信号光のみが受光器59で受光されるため、S/N比の高い光電変換信号が出力されることとなる。
「対象記録層が記録層L1の場合」
光ディスク15からは、記録層L1からの信号光と記録層L0からの迷光とが生じ、これらの光束は、往路とは反対回りの円偏光となり、戻り光束として対物レンズ60で再び略平行光とされ、1/4波長板55で往路と直交した直線偏光(ここではS偏光)とされる。そして、この戻り光束は偏光ビームスプリッタ54に入射する。偏光ビームスプリッタ54に入射した戻り光束は、S偏光であるため、偏光ビームスプリッタ54で−Z方向に反射され、信号光が平行光で、迷光が発散光で集光レンズ61に入射する。
集光レンズ61からの信号光は、対象記録層が記録層L0の場合と同様にして、受光器59で受光される。
集光レンズ61からの迷光は、遮蔽板62に入射する。遮蔽板62に入射した迷光は、ビームスポットが遮光部62aの大きさよりもかなり大きいため、その大部分は遮蔽板62を透過し、遮蔽板63に入射する。遮蔽板63に入射した迷光は、遮蔽板63の遮光部63aで遮光される。
この場合も、戻り光束に含まれる信号光のみが受光器59で受光されるため、S/N比の高い光電変換信号が出力されることとなる。
図1に戻り、再生信号処理回路28は、受光器59の出力信号(複数の光電変換信号)に基づいて、サーボ信号(フォーカスエラー信号やトラックエラー信号など)、アドレス情報、同期情報及びRF信号などを取得する。ここでは、受光器59からS/N比の高い光電変換信号が出力されるため、サーボ信号、アドレス情報、同期情報及びRF信号などを精度良く取得することができる。
例えば、中間層厚20μmの片面2層のHD DVDディスクにおいて、受光器59の出力信号から得られた差動プッシュプル信号の一例が図14に示されている。なお、比較例として、偏光ビームスプリッタ54で反射された戻り光束が、直接、検出レンズ58に入射する場合に、受光器59の出力信号から得られた差動プッシュプル信号が図15に示されている。
比較例では、±1次光で生成される差動プッシュプル信号(SPP)が迷光の干渉の影響により乱れていることが分かる。一方、本実施形態で得られた差動プッシュプ信号(SPP)は、メインプッシュプル信号(MPP)と同期しており,非常に精度の良い差動プッシュプル信号が得られている。なお、図14及び図15の縦軸は規格化されており、例えば、受光器59がトラッキング方向に直交する方向の分割線によって2つの受光領域に分割され、各受光領域の出力信号をSa、Sbとすると、縦軸は(Sa−Sb)/(Sa+Sb)である。
再生信号処理回路28で得られたサーボ信号は駆動制御回路26に出力され、アドレス情報はCPU40に出力され、同期信号はエンコーダ25や駆動制御回路26などに出力される。さらに、再生信号処理回路28は、RF信号に対して復号処理及び誤り検出処理などを行い、誤りが検出されたときには誤り訂正処理を行った後、再生データとしてバッファマネージャ37を介してバッファRAM34に格納する。また、再生データに含まれるアドレス情報はCPU40に出力される。
図1に戻り、駆動制御回路26は、再生信号処理回路28からのトラックエラー信号に基づいて、トラッキング方向に関する対物レンズ60の位置ずれを補正するためのトラッキングアクチュエータの駆動信号を生成する。また、駆動制御回路26は、再生信号処理回路28からのフォーカスエラー信号に基づいて、対物レンズ60のフォーカスずれを補正するためのフォーカシングアクチュエータの駆動信号を生成する。ここで生成された各アクチュエータの駆動信号は光ピックアップ装置23に出力される。これにより、トラッキング制御及びフォーカス制御が行われる。さらに、駆動制御回路26は、CPU40の指示に基づいて、シークモータ21を駆動するための駆動信号、及びスピンドルモータ22を駆動するための駆動信号を生成する。各モータの駆動信号は、それぞれシークモータ21及びスピンドルモータ22に出力される。
バッファRAM34には、光ディスク15に記録するデータ(記録用データ)、及び光ディスク15から再生したデータ(再生データ)などが一時的に格納される。このバッファRAM34へのデータの入出力は、バッファマネージャ37によって管理されている。
エンコーダ25は、CPU40の指示に基づいて、バッファRAM34に蓄積されている記録用データをバッファマネージャ37を介して取り出し、データの変調及びエラー訂正コードの付加などを行ない、光ディスク15への書き込み信号を生成する。ここで生成された書き込み信号はレーザ制御回路24に出力される。
レーザ制御回路24は、光源ユニット51の半導体レーザの発光パワーを制御する。例えば記録の際には、前記書き込み信号、記録条件、及び半導体レーザの発光特性などに基づいて、半導体レーザの駆動信号がレーザ制御回路24にて生成される。
インターフェース38は、上位装置90(例えば、パソコン)との双方向の通信インターフェースであり、ATAPI(AT Attachment Packet Interface)、SCSI(Small Computer System Interface)及びUSB(Universal Serial Bus)などの標準インターフェースに準拠している。
フラッシュメモリ39には、CPU40にて解読可能なコードで記述された各種プログラム、記録パワーや記録ストラテジ情報を含む記録条件、及び光源ユニット51の半導体レーザの発光特性などが格納されている。
CPU40は、フラッシュメモリ39に格納されている上記プログラムに従って前記各部の動作を制御するとともに、制御に必要なデータなどをRAM41及びバッファRAM34に保存する。
次に、上位装置90からアクセス要求があったときの、光ディスク装置20における処理について図16を用いて簡単に説明する。図16のフローチャートは、CPU40によって実行される一連の処理アルゴリズムに対応している。
上位装置90の主制御装置(図示省略)は、ユーザから記録要求があると記録要求コマンドを発行し、再生要求があると再生要求コマンドを発行する。
上位装置90から記録要求コマンド又は再生要求コマンド(以下、「要求コマンド」と総称する)を受信すると、図16のフローチャートに対応するプログラムの先頭アドレスがCPU40のプログラムカウンタにセットされ、処理がスタートする。
最初のステップ401では、所定の線速度(又は角速度)で光ディスク15が回転するように駆動制御回路26に指示するとともに、上位装置90から要求コマンドを受信した旨を再生信号処理回路28に通知する。
次のステップ403では、要求コマンドから指定アドレスを抽出し、その指定アドレスから、対象記録層が記録層L0であるか記録層L1であるかを特定する。
次のステップ405では、特定された対象記録層に関する情報を駆動制御回路26などに通知する。
次のステップ409では、指定アドレスに対応する目標位置近傍に光スポットが形成されるように、駆動制御回路26に指示する。これにより、シーク動作が行なわれる。なお、シーク動作が不要であれば、ここでの処理はスキップされる。
次のステップ411では、要求コマンドに応じて記録又は再生を許可する。
次のステップ413では、記録又は再生が完了したか否かを判断する。完了していなければ、ここでの判断は否定され、所定時間経過後に再度判断する。完了していれば、ここでの判断は肯定され、処理を終了する。
ところで、比較のために、偏光ビームスプリッタ54で反射された戻り光束が、直接、検出レンズ58に入射するときの信号光及び迷光の光路が、図17(対象記録層が記録層L0の場合)及び図18(対象記録層が記録層L1の場合)に示されている。なお、図17及び図18では、信号光を実線で示し、迷光を破線で示している。また、±1次光については、煩雑さを避けるため図示を省略している。
図17に示されるように、対象記録層が記録層L0の場合には、偏光ビームスプリッタ54で−Z方向に反射された戻り光束は、信号光が平行光で、迷光が収束光で検出レンズ58に入射する。迷光は、信号光よりも+Z側で集光した後、発散した状態で、信号光全体を覆うようにして光検出器59に入射する。特に、0次光の迷光は、±1次光の受光領域(59a、59c)にかぶってしまう。従って、迷光が、RF信号、ウォブル信号及びサ−ボ信号などの検出信号に影響を及ぼすことになる。
また、図18に示されるように、対象記録層が記録層L1の場合には、偏光ビームスプリッタ54で−Z方向に反射された戻り光束は、信号光が平行光で、迷光が発散光で検出レンズ58に入射する。迷光は、信号光よりも−Z方向に集光するため、信号光全体を覆うようにして光検出器59に入射する。特に、0次光の迷光は、±1次光の受光領域(59a、59c)にかぶってしまう。従って、迷光が、RF信号、ウォブル信号及びサ−ボ信号などの検出信号に影響を及ぼすことになる。
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る光ピックアップ装置23では、集光レンズ61と遮蔽板62と遮蔽板63とによって、抽出光学系が構成されている。
また、本実施形態に係る光ディスク装置20では、再生信号処理回路28と、CPU40及び該CPU40によって実行されるプログラムとによって、処理装置が構成されている。なお、CPU40によるプログラムに従う処理の少なくとも一部をハードウェアによって構成することとしても良いし、あるいは全てをハードウェアによって構成することとしても良い。
また、光ディスク装置20と上位装置90とによって、情報処理装置が実現されている。そして、上位装置90の主制御装置(図示省略)によって、制御装置が実現されている。
以上説明したように、本実施形態に係る光ピックアップ装置23によると、光源ユニット51から出射された直線偏光(ここではP偏光)の光束は、カップリングレンズ52、グレーティング71、偏光ビームスプリッタ54、1/4波長板55、及び対物レンズ60を介して光ディスク15の対象記録層に複数の微小スポットとして集光される。光ディスク15からの戻り光束(信号光+迷光)は、往路と直交した直線偏光(ここではS偏光)となって偏光ビームスプリッタ54に入射する。偏光ビームスプリッタ54で−Z方向に分岐された戻り光束は、集光レンズ61で収束光となり、遮蔽板62に入射する。
信号光は、その大部分が遮蔽板62及び遮蔽板63のいずれも透過し、検出レンズ58で集光され、受光器59で受光される。迷光は、対象記録層が記録層L0の場合には、遮蔽板62の遮光部62aによって遮光され、対象記録層が記録層L1の場合には、遮蔽板63の遮光部63aによって遮光される。このように、戻り光束に含まれる信号光のみが受光器59で受光されるため、受光器59からは、S/N比の高い光電変換信号が出力されることとなる。従って、複数の記録層を有する光ディスクから所望の信号を精度良く取得することが可能となる。
また、本実施形態に係る光ディスク装置20によると、S/N比の高い光電変換信号が光ピックアップ装置23から出力されるため、複数の記録層を有する光ディスクへのアクセスを精度良く安定して行うことが可能となる。従って、複数の記録層を有する光ディスクからの情報の再生を精度良く行うことができる。
そして、本実施形態に係る情報処理装置によると、複数の記録層を有する光ディスクに対して、安定したアクセスを行うことが可能となる。
なお、上記実施形態において、前記光ピックアップ装置23に代えて、図19に示される光ピックアップ装置23Aを用いても良い。この光ピックアップ装置23Aでは、前記遮蔽板62に代えて位相板65が用いられ、前記遮蔽板63に代えて位相板66が用いられ、位相板66と結像レンズ58との間に偏光子69が配置されている。すなわち、集光レンズ61と位相板65と位相板66と偏光子69とによって、抽出光学系が構成されている。
位相板65は、対象記録層が記録層L0のときに、記録層L1からの迷光が集光する位置に配置されている。この位相板65は、一例として図20に示されるように、第1領域65aと第2領域65bとを有し、集光レンズ61の光軸の延長線上に第1領域65aが設けられている。また、第1領域65aは、集光位置における迷光のビームスポットよりも若干大きくなるように設定されている。第2領域65bは、第1領域65aの周囲に設けられている。
第1領域65aは、入射する光束に光学的位相差(δ1)を付与し、第2領域65bは、第1領域65aとは異なる光学的位相差(δ2)を入射する光束に付与する。
位相板66は、対象記録層が記録層L1のときに、記録層L0からの迷光が集光する位置に配置されている。この位相板66は、一例として図21に示されるように、第1領域66aと第2領域66bとを有し、集光レンズ61の光軸の延長線上に第1領域66aが設けられている。また、第1領域66aは、集光位置における迷光のビームスポットよりも若干大きくなるように設定されている。第2領域66bは、第1領域66aの周囲に設けられている。
第1領域66aは、入射する光束に光学的位相差(δ3)を付与し、第2領域66bは、第1領域66aとは異なる光学的位相差(δ4)を入射する光束に付与する。
位相板65、66としては、ツイストネマティック型液晶、サブ波長格子、フォトニック結晶、及び水晶などを用いることができる。
また、検光子69としては、高分子膜からなる偏光フィルタ、及び方解石などを用いることができる。
信号光の大部分は、対象記録層が記録層L0及び記録層L1のどちらの場合も、位相板65によりδ2の光学的位相差が付与され、位相板66によりδ4の光学的位相差が付与される。すなわち、合計で(δ2+δ4)の光学的位相差が付与される。
迷光は、対象記録層が記録層L0の場合には、位相板65によりδ1の光学的位相差が付与され、位相板66によりδ4の光学的位相差が付与される。すなわち、合計で(δ1+δ4)の光学的位相差が付与される。
また、迷光は、対象記録層が記録層L1の場合には、位相板65によりδ2の光学的位相差が付与され、位相板66によりδ3の光学的位相差が付与される。すなわち、合計で(δ2+δ3)の光学的位相差が付与される。
そこで、(δ1+δ4)=(δ2+δ3)≠(δ2+δ4)、となるように、各光学的位相差を設定することにより、検光子69に入射する光束の偏光状態を、迷光と信号光とで互いに異ならせることができる。そして、検光子69の透過光軸方位を、迷光を遮光するように設定することにより、迷光が光検出器59に入射しないようにできる。
(1)δ1=δ3=0、δ2=δ4=λ/2の場合
ここでは、第2領域65b及び第2領域66bの光学軸方位は、偏光ビームスプリッタ54で反射される光(S偏光)に対して45度傾斜した方向に設定されている。
信号光に付与される光学的位相差は、δ2+δ4=λ/2+λ/2=λである。
迷光に付与される光学的位相差は、対象記録層が記録層L0のときは、δ1+δ4=0+λ/2=λ/2であり、対象記録層が記録層L1のときは、δ2+δ3=λ/2+0=λ/2である。
偏光ビームスプリッタ54で反射されたときの信号光は、S偏光であり、2つの位相差板(65、66)により、λの光学的位相差が与えられる。そこで、検光子69に入射するときの信号光は、S偏光のままである。
偏光ビームスプリッタ54で反射されたときの迷光は、S偏光であり、2つの位相差板(65、66)により、S偏光に対し光学軸方位45°でλ/2の光学的位相差が与えられる。そこで、検光子69に入射するときの迷光は、P偏光となっている。
なお、δ1=δ3=nλ(nは整数)であっても良い。
(2)δ1=δ3=λ/2、δ2=δ4=0の場合
ここでは、第1領域65a及び第1領域66aの光学軸方位は、偏光ビームスプリッタ54で反射される光(S偏光)に対して45度傾斜した方向に設定されている。
信号光に付与される光学的位相差は、δ2+δ4=0+0=0である。
迷光に付与される光学的位相差は、対象記録層が記録層L0のときは、δ1+δ4=λ/2+0=λ/2であり、対象記録層が記録層L1のときは、δ2+δ3=0+λ/2=λ/2である。
2つの位相差板(65、66)により信号光に付与される光学的位相差は0である。そこで、検光子69に入射するときの信号光は、S偏光のままである。
2つの位相差板(65、66)により迷光に付与される光学的位相差はλ/2である。そこで、検光子69に入射するときの迷光は、P偏光となっている。
なお、δ2=δ4=nλ(nは整数)であっても良い。
(3)δ1=+λ/4、δ2=−λ/4、δ3=−λ/4、δ4=+λ/4の場合
ここでは、第1領域65a、第2領域65b、第1領域66a、及び第2領域66bの光学軸方位は、偏光ビームスプリッタ54で反射される光(S偏光)に対して45度傾斜した方向に設定されている。
信号光に付与される光学的位相差は、δ2+δ4=−λ/4+λ/4=0である。
迷光に付与される光学的位相差は、対象記録層が記録層L0のときは、δ1+δ4=+λ/4+λ/4=λ/2であり、対象記録層が記録層L1のときは、δ2+δ3=−λ/4−λ/4=−λ/2である。
2つの位相差板(65、66)により信号光に付与される光学的位相差は0である。そこで、検光子69に入射するときの信号光は、S偏光のままである。
2つの位相差板(65、66)により迷光に付与される光学的位相差は±λ/2である。そこで、検光子69に入射するときの迷光は、P偏光となっている。
(1)〜(3)のように、2つの位相板(65、66)を透過することにより、迷光と信号光の偏光状態は互いに直交することになり、検光子69の透過光軸をS偏光が透過されるように設定すれば、信号光のみが検光子69を透過し、受光器59で受光される。
従って、上記実施形態と同様な効果を得ることができる。
なお、上記実施形態では、対物レンズ60が無限系である場合について説明したが、これに限らず、対物レンズ60が有限系であっても良い。この場合であっても、上記実施形態及び各変形例と同じ構成で信号光を効率良く抽出することができる。
また、上記実施形態では、情報の記録及び再生が可能な光ディスク装置について説明したが、これに限らず、情報の記録、再生及び消去のうち、少なくとも情報の再生が可能な光ディスク装置であれば良い。
また、上記実施形態では、光ディスクが2つの記録層を有する場合について説明したが、これに限らず、3つ以上の記録層を有していてもよい。例えば対象記録層が2つの記録層に挟まれていると、戻り光束には、信号光の集光位置よりも手前で集光する迷光と、信号光の集光位置よりも遠方で集光する迷光とが含まれることとなるが、この場合でも、信号光を効率良く抽出することができる。
また、上記実施形態では、光ディスクがHD DVD系の場合について説明したが、これに限らず、光ディスクがCD系、DVD系,及びBlu−rayに対応した次世代の情報記録媒体であっても良い。
また、上記実施形態では、光ピックアップ装置が1つの半導体レーザを備える場合について説明したが、これに限らず、例えば互いに異なる波長の光束を発光する複数の半導体レーザを備えていても良い。この場合に、例えば波長が約405nmの光束を発光する半導体レーザ、波長が約660nmの光束を発光する半導体レーザ及び波長が約780nmの光束を発光する半導体レーザの少なくとも1つを含んでいても良い。すなわち、光ディスク装置が互いに異なる規格に準拠した複数種類の光ディスクに対応する光ディスク装置であっても良い。この場合に、少なくともいずれかの光ディスクが複数の記録層を有する光ディスクであっても良い。
以上説明したように、本発明の抽出光学系によれば、信号光と迷光とを含む光束から信号光を効率良く抽出するのに適している。また、本発明の光ピックアップ装置によれば、複数の記録層を有する光ディスクから所望の信号を精度良く取得するのに適している。また、本発明の光ディスク装置によれば、複数の記録層を有する光ディスクへのアクセスを精度良く安定して行うのに適している。また、本発明の情報処理装置によれば、複数の記録層を有する光ディスクに対して、安定したアクセスを行うのに適している。
光ディスク装置の構成を示すブロック図である。 図1における光ディスクの構造を説明するための図である。 図1における光ピックアップ装置を説明するための図である。 図4(A)及び図4(B)は、それぞれ信号光及び迷光を説明するための図である。 図3における遮蔽板62を説明するための図である。 図3における遮蔽板63を説明するための図である。 信号光及び迷光の集光位置を説明するための図である。 遮蔽板62と遮蔽板63を一体的に保持する保持部材を説明するための図である。 各遮蔽板の変形例1を説明するための図である。 各遮蔽板の変形例2を説明するための図である。 図3における受光器を説明するための図である。 対象記録層が記録層L0の場合の、信号光及び迷光の光路を説明するための図である。 対象記録層が記録層L1の場合の、信号光及び迷光の光路を説明するための図である。 信号処理回路で取得される±1次光による差動プッシュプル信号を説明するための図である。 従来取得されていた±1次光による差動プッシュプル信号を説明するための図である。 上位装置からアクセス要求を受信したときの光ディスク装置での処理を説明するためのフローチャートである。 抽出光学系がないときの、対象記録層が記録層L0の場合の、信号光及び迷光の光路を説明するための図である。 抽出光学系がないときの、対象記録層が記録層L1の場合の、信号光及び迷光の光路を説明するための図である。 図1における光ピックアップ装置の変形例を説明するための図である。 図19における位相板65を説明するための図である。 図19における位相板66を説明するための図である。 図19の光ピックアップ装置での、対象記録層が記録層L0の場合の、信号光及び迷光の光路を説明するための図である。 図19の光ピックアップ装置での、対象記録層が記録層L1の場合の、信号光及び迷光の光路を説明するための図である。
符号の説明
15…光ディスク、20…光ディスク装置、23…光ピックアップ装置、23A…光ピックアップ装置、28…再生信号処理回路(処理装置の一部)、40…CPU(処理装置の一部)、51…光源ユニット、52…カップリングレンズ、54…偏光ビームスプリッタ、55…1/4波長板、58…検出レンズ、59…受光器、60…対物レンズ、61…集光レンズ、62…遮蔽板、62a…遮光部(第1の領域)、62b…透過部(第2の領域)、63…遮蔽板、63a…遮光部(第1の領域)、63b…透過部(第2の領域)、65…位相板、66…位相板、66a…第1領域(第1の領域)、69…偏光子、71…グレーティング、L0…記録層(複数の記録層の一部)、L1…記録層(複数の記録層の一部)。

Claims (11)

  1. 信号光と迷光とが含まれる光束から前記信号光を抽出する抽出光学系であって、
    前記光束を集光する第1光学素子と;
    前記信号光の集光位置と前記第1光学素子との間にある迷光の集光位置に配置され、該集光位置での迷光のビームスポットと同程度の大きさの遮光領域と、該遮光領域の周囲に設けられた透過領域とを有する第2光学素子と;
    前記信号光の集光位置に対して前記第1光学素子と反対側にある迷光の集光位置に配置され、該集光位置での迷光のビームスポットと同程度の大きさの遮光領域と、該遮光領域の周囲に設けられた透過領域とを有する第3光学素子と;を備える抽出光学系。
  2. 信号光と迷光とが含まれる光束から前記信号光を抽出する抽出光学系であって、
    前記光束を集光する第1光学素子と;
    前記信号光の集光位置と前記第1光学素子との間にある迷光の集光位置に配置され、該集光位置での迷光のビームスポットと同程度の大きさの第1の領域と、該第1の領域の周囲に設けられた第2の領域とを有する第2光学素子と;
    前記信号光の集光位置に対して前記第1光学素子と反対側にある迷光の集光位置に配置され、該集光位置での迷光のビームスポットと同程度の大きさの第1の領域と、該第1の領域の周囲に設けられた第2の領域とを有する第3光学素子と;
    前記第3光学素子を透過した光束の光路上に配置された検光子と;を備え、
    前記第2光学素子の第1の領域と前記第3光学素子の第2の領域とによって付与される光学的位相差は、前記第2光学素子の第2の領域と前記第3光学素子の第1の領域とによって付与される光学的位相差と等しく、かつ前記第2光学素子の第2の領域と前記第3光学素子の第2の領域とによって付与される光学的位相差と異なることを特徴とする抽出光学系。
  3. 前記第2光学素子及び前記第3光学素子の第1の領域は、いずれも1/2波長の光学的位相差を付与し、前記第2光学素子及び前記第3光学素子の第2の領域は、いずれも光学的位相差を付与しないかあるいはn波長(nは整数)の光学的位相差を付与することを特徴とする請求項2に記載の抽出光学系。
  4. 前記第2光学素子及び前記第3光学素子の第2の領域は、いずれも1/2波長の光学的位相差を付与し、前記第2光学素子及び前記第3光学素子の第1の領域は、いずれも光学的位相差を付与しないかあるいはn波長(nは整数)の光学的位相差を付与することを特徴とする請求項2に記載の抽出光学系。
  5. 前記第2光学素子の第1の領域は、+1/4波長の光学的位相差を付与し、前記第2光学素子の第2の領域は、−1/4波長の光学的位相差を付与し、
    前記第3光学素子の第1の領域は、−1/4波長の光学的位相差を付与し、前記第3光学素子の第2の領域は、+1/4波長の光学的位相差を付与することを特徴とする請求項2に記載の抽出光学系。
  6. 前記信号光と迷光とが含まれる光束は、複数の記録層を有する光ディスクからの対物レンズを介した光束であり、
    前記第2光学素子と前記第3光学素子の間隔Lは、前記対物レンズの焦点距離f1、前記第1光学素子の焦点距離f2、前記複数の記録層における記録層間隔Δ、前記複数の記録層における記録層間の媒質の屈折率nを用いて、L=4・(Δ/n)・(f2/f1)を満足することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の抽出光学系。
  7. 前記第2光学素子と前記第3光学素子は前記間隔Lで、一体的に保持されていることを特徴とする請求項6に記載の抽出光学系。
  8. 前記信号光と迷光とが含まれる光束は、複数の記録層を有する光ディスクからの対物レンズを介した光束であり、
    前記第2光学素子及び前記第3光学素子の第1の領域は、前記対物レンズのトラッキング方向に対応する方向を長手方向とする長方形、あるいは前記トラッキング方向に対応する方向を長軸方向とする楕円形であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の抽出光学系。
  9. 複数の記録層を有する光ディスクに光束を照射し、前記光ディスクからの反射光を受光する光ピックアップ装置であって、
    光源と;
    前記光源から射出された光束を前記複数の記録層のうちアクセス対象の記録層に集光する対物レンズと;
    前記光ディスクで反射され前記対物レンズを介した戻り光束の光路上に配置され、前記アクセス対象の記録層で反射された反射光を信号光とし、前記複数の記録層のうち前記アクセス対象の記録層以外の記録層で反射された反射光を迷光とし、前記戻り光束から前記信号光を抽出する請求項1〜8のいずれか一項に記載の抽出光学系と;
    前記抽出光学系で抽出された前記信号光を受光し、受光量に応じた信号を生成する光検出器と;を備える光ピックアップ装置。
  10. 複数の記録層を有する光ディスクに対して、情報の記録、再生及び消去のうち少なくとも再生が可能な光ディスク装置であって、
    請求項9に記載の光ピックアップ装置と;
    前記光ピックアップ装置の光検出器の出力信号を用いて、前記光ディスクに記録されている情報の再生を行なう処理装置と;を備える光ディスク装置。
  11. 請求項10に記載の光ディスク装置と;
    前記光ディスク装置を制御する制御装置と;を備える情報処理装置。
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