JP3435067B2 - 光ピックアップ装置 - Google Patents
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- G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
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- G11B2007/0009—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier for carriers having data stored in three dimensions, e.g. volume storage
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Description
報記録媒体に光学的に情報を記録又は再生する光ディス
ク装置に搭載される光ピックアップ装置に関する。詳し
くは、複数の記録再生層を有する光ディスクに対して、
正確な記録再生動作を可能とする光ピックアップ装置に
関する。
密度で記録することができるため、オーディオ、ビデ
オ、コンピュータ等の多くの分野において利用が進めら
れている。最近は、記録容量を増大するために記録層を
多層に設けた記録媒体や、記録された信号を高速再生す
るために複数ビームで同時に複数トラックの信号を読み
出す光学系などが提案されている。
は、各記録再生面間の距離が短くなると、光ビームがあ
る1つの記録再生面に対してアクセスしている際に、そ
の記録再生面からの反射光が隣接する記録再生面からの
戻り光の影響を受けてしまう。このとき、光ビームのフ
ォーカス調整のためのフォーカス誤差信号も上記影響を
受けたものとなり、正確なフォーカス調整が行えなくな
る。
人は先に図11に示す光ピックアップ装置を提案した
(特開平9−161282号公報)。
1からの出射光がホログラム素子2を透過し、コリメー
トレンズ3、対物レンズ4を介して光ディスク5上に集
光される。その戻り光は、対物レンズ4、コリメートレ
ンズ3を介して、ホログラム素子2に導かれる。
光ディスク5のラジアル方向に対応するy方向に延びる
分割線2gと、この分割線2gの中心から光ディスク5
のラジアル方向と直交するx方向、つまり光ディスク5
のトラック方向に対応する方向に延びる分割線2hとに
より、3つの分割領域2a、2b、2cに分割されてい
る。
向に対応するx方向に配列された4つの矩形状の受光領
域7a、7b、7c、7dに分割された領域を有してい
る。中央の受光領域7a、7b(フォーカス用の受光領
域)は、光ディスク5のラジアル方向に対応するy方向
に延びる分割線7yにより分割され、7a、7bの外側
にそれぞれ7e、7fの補助受光領域を設けている。
ク5の記録面に合焦状態の時に、ホログラム素子2の分
割領域2aで回折された戻り光が分割線7y上にビーム
P1を形成し、分割領域2b、2cで回折された戻り光
がそれぞれ受光領域7d、7c上にビームP2、P3を
形成するように、配置されている。
d、7e、7fの出力信号をそれぞれSa、Sb、S
c、Sd、Se、Sfとしたときに、フォーカス誤差信
号FESは、(Sa+Sf)−(Sb+Se)の演算で
求められる。これにより、FESカーブの形状が多層記
録層に適したものに補正される。
域7a、7b、7e、7f及びビームP1についてのみ
詳しく説明する。図13(a)のように合焦状態の時に
は、フォーカス用戻り光P1は分割線7y上に集光され
る。ビームP1は光ディスク5が遠ざかった場合には図
13(b)、近づいた場合は図13(d)のようにいず
れかの一方の受光領域7bまたは7aに拡がり、さらに
遠ざかったり近づいたりすると、(c)(e)のよう
に、はみ出した光はそれぞれ7f、7eに入射する。
(=(Sa+Sf)−(Sb+Se))のカーブ(実線
で示す)を示す図である。点線で示す補助受光領域7
e、7fがない場合のフォーカス誤差信号FES(=S
a−Sb)に比べて、FES引き込み範囲−d1〜+d
1を越えた領域で、緩やかに0に収束していたのを急激
に0に収束させることができる。この場合、層間距離が
例えばd2の2層ディスク5を再生した場合、FESカ
ーブは、図15のようになりFESオフセットが十分小
さい独立した2本(2層)のFESカーブが得られるた
め、正常なフォーカスサーボを行うことができる。
には、当然組立て誤差が存在し、理想通り組立てられた
場合には、上記の通り、隣接記録再生層からの戻り光に
よるフォーカス誤差信号のオフセットを削除することが
可能であるが、誤差が発生した場合には、フォーカス動
作させた場合の受光素子への戻り光の形状が変化して、
フォーカス誤差信号の補正量が異なり、複数の記録再生
層を有する光ディスクを記録再生する際に、良好なFE
Sカーブを得ることができなくなる。
に特願平9−24203号において、上述の問題点を解
決するために、補助受光領域の形状を最適化し、ピック
アップ組立て時に組立て誤差が発生しても、複数の記録
再生層を有する光ディスクに対して、正確な記録再生動
作を可能な光ピックアップを提案した(以下、先行提案
例と記す)。
同じであるが、補助受光領域の形状を最適化し、x方向
の幅を規定している点で異なる。
装置(特開平9−161282号公報)において、組立
時の誤差によって生じるFESカーブの乱れについて述
べる。
2が半導体レーザ1とコリメータレンズ3で定められる
光軸に対して、+X方向にずれて調整された場合のFE
Sカーブを図16に示す。この場合大きくデフォーカス
状態になった場合に遠い側(+d2付近)で大きなピー
クを生じてしまう。この状態で、例えば層間距離d2の
2層ディスクを再生する場合、FESにΔd1のFES
オフセットが発生し、正しい合焦状態を得ることができ
ない。
公差やレーザ波長のずれなどによって発生するFESオ
フセットは、ホログラム素子2の回転調整により0に調
整しているため、1層ディスクでは問題無いが、大きく
デフォーカス状態になったときのビーム形状の変化は理
想状態と異なるため、このようなFES乱れが生じる。
を用いて説明する。分割線2gが+x方向にずれた場
合、大きくデフォーカスした状態での戻り光は、図17
(c)(e)のように分割線7yからはみ出して、それ
ぞれ受光領域7a、7b側に広がる。特に、デフォーカ
ス方向が遠い側でのはみ出しが大きくなり(同図
(c))、組み立て誤差がなければ戻り光が入射しない
はずの受光領域7aに、戻り光が入射してしまう。増加
分をΔSaとすると、FES=(Sa+Sf)−(Sb
+Se)で演算されるフォーカス誤差信号は、 FES=(Sa+Sf)−(Sb+Se) =ΔSa =Δd1 となり乱れが生じる。
が−x方向にズレた場合についても説明する。大きくデ
フォーカスした状態での戻り光は、図18のように分割
線7yから離れていくように大きくなる。分割線7yの
位置ずれが無ければ、例えば図13(c)の状態では、
受光領域7b全体に戻り光が入射するのに対して、位置
ずれがあると、図18(c)のように、受光領域7bへ
の戻り光が減少する。減少分をΔSbとすると、FES
=(Sa+Sf)−(Sb+Se)で演算されるフォー
カス誤差信号は、FES=(Sa+Sf)−(Sb+S
e) =ΔSb =Δd1 となり、乱れが生じる。
おいてはこれを防ぐ方法として補助受光領域の面積を小
さくする手法を用いている。補助受光領域7e、7fの
幅を小さくした場合のFESカーブを図19の実線で示
す。また、組立て誤差がある場合のFESカーブを図2
0に示す。図20と図16を比較してみれば分かるよう
に、補助受光領域7e、7fの幅を小さくすれば、ホロ
グラム素子の位置ずれがある場合に発生する遠い側での
ピークΔd1は小さくなる。
立てられたときに、FESの補正量が小さいため、幅が
大きい場合(図14)のFES(一点鎖線)に比べてF
ESの立ち下がりがゆるくなり、例えばデフォーカス位
置+d2においてはΔd2という若干のフォーカスオフ
セットが発生してしまう。
状態検出用に設けられた補助受光領域が、主受光領域に
形成された分割線に対し対象な位置であって、かつ上記
主受光領域の外側に形成されていることが起因となり、
組立て誤差がある場合あるいは組立て誤差がない場合の
どちらか一方においてしか、良好なFESカーブを得る
ことができなかった。
改善をめざすものであり、特に、各記録再生層の間の距
離が小さい多層ディスクでも、各層からのFESカーブ
が干渉せず(オフセットが発生しない)、組立誤差があ
る場合でも乱れが少ないFESを生成でき、かつビーム
間隔の狭い複数ビーム光学系においても適用できる光ピ
ックアップ装置を提供することを目的とするものであ
る。
クアップ装置は、光源と、該光源からの出射光を多層の
記録層を有する記録担体上に集光させるとともに前記記
録担体からの戻り光を回折素子に導く光学系と、前記記
録担体の半径方向およびその直交方向に延びる分割線に
より3つの領域に分割され、前記光学系から導かれた戻
り光を受光素子側に回折させる回折素子と、前記分割線
に対応する線によって分割され、前記多層の記録層を有
する記録担体の再生層からの反射光を受光する少なくと
も2つの主受光領域と、前記多層の記録層を有する記録
担体の非再生層からの反射光のうち、前記主受光領域か
らはみ出した光のみを受光する補助受光領域とを有して
いる受光素子とを備えており、前記主受光領域と補助受
光領域とで前記戻り光を検出することで、前記非再生層
からの反射光が前記主受光領域に入射することによって
発生するオフセット並びに感度変化の補正を行う光ピッ
クアップ装置において、前記補助受光領域は、前記主受
光領域の分割線の方向のみに、隣接して配置されている
とともに、前記分割線に対して一方側にある主受光領域
からの出力に前記分割線に対して、他方側にある補助受
光領域からの出力を加えた信号と、前記分割線に対して
他方側にある主受光領域からの出力に前記分割線に対し
て一方 側にある補助受光領域からの出力を加えた信号
と、の差を取ることでフォーカス誤差信号を生成する演
算手段を有するものである。
請求項1に記載の光ピックアップ装置において、前記補
助受光領域が、前記主受光領域の分割線に対して対称な
位置に配置された2または4つの受光領域から構成され
ているものである。
請求項1または2に記載の光ピックアップ装置におい
て、前記光源または前記光学系は、前記記録担体上の複
数のトラックを同時に再生するための複数の光ビームを
生成する複数ビーム生成手段を有してなるものである。
請求項3に記載の光ピックアップ装置において、前記主
受光領域及び前記補助受光領域には、前記複数の光ビー
ムの内の1つの光ビームのみが入射するよう形成されて
なるものである。
詳細に示す。なお、従来例で示した構成要素と同じもの
は同一符号で示す。
成を示す図である。光源である半導体レーザ1からの出
射光がホログラム素子2を透過しコリメートレンズ3、
対物レンズ4を介して光ディスク5上に集光される。そ
の戻り光は、対物レンズ4、コリメートレンズ3を介し
て、ホログラム素子2に導かれる。ホログラム素子2は
図2に示すように、光ディスク5のラジアル方向に対応
するy方向に延びる分割線2gと、この分割線2gの中
心から光ディスク5のラジアル方向と直交するx方向、
つまり光ディスク5のトラック方向に対応する方向に延
びる分割線2hとにより、3つの分割領域2a、2b、
2cに分割されている。
向に対応するx方向に配列された4つの矩形状の受光領
域7a、7b、7c、7dに分割された領域を有してい
る。中央の受光領域7a、7b(フォーカス用の受光領
域)は、光ディスク5のラジアル方向に対応するy方向
に延びる分割線7yにより分割されている。また、受光
領域7a,7bの分割線方向の外側に隣接して補助受光
領域7g、7h、71、7jが配置されている。
ームが光ディスク5に合焦状態の時に、ホログラム素子
2の分割領域2aで回折された戻り光が分割線7y上に
ビームP1として集光され、分割領域2b、2cで回折
された戻り光がそれぞれ受光領域7d、7c上にビーム
P2、P3として集光されるよう配置されている。
7h、71、7jの出力信号をそれぞれSa、Sb、S
c、Sd、Sg、Sh、Si、Sjとすると、フォーカ
ス誤差信号FESは、図示していない演算手段が(Sa
+Sh+Sj)−(Sb+Sg+Si)を演算すること
で求められる。従来例の図12においては、補助受光領
域を分割線に直交する方向に配置していたが、本発明で
は分割線方向の外側に配置し、上記演算により、従来例
で説明したものと同様のFESカーブ補正を行う。
に関連する受光領域7a、7b、7g、7h、7i、7
jおよびビームP1について詳しく説明する。図3
(a)のように合焦状態の時には、フォーカス用戻り光
P1、トラッキング用戻り光P2、P3が集光されてい
る。ビームP1は光ディスク5が遠ざかった場合には図
3(b)、近づいた場合は図3(d)のようにいずれか
の一方の受光領域7bまたは7aに拡がり、さらに離れ
ていくと、(c)(e)のように、はみ出した光はそれ
ぞれ7h、7jまたは7g、7iに入射する。図4に示
すようにFES=(Sa+Sh+Sj)−(Sb+Sg
+Si)のカーブ(実線で示す)は、補助受光領域7
g、7h、71、7jがない場合のFES(=Sa−S
b)(点線で示す)に比べて、FES引き込み範囲−d
1〜+d1を越えた領域で、フォーカス誤差信号FES
を急激に0に収束させることができる。この場合、層間
距離が例えばd2の2層ディスクを再生した場合、従来
例の図15で示したのと同様FESオフセットが十分小
さい独立した2本(2層)のFESカーブが得られるた
め、正常なフォーカスサーボを行うことができる。
クの内の1つの記録再生層を再生した場合に、他の記録
再生層からの反射光、すなわち大きくデフォーカス状態
の戻り光のみを受光する補助受光領域を設け、その形状
を最適化することにより、補助受光領域からの信号(非
記録再生層からの信号)を用いて、再生層のFESオフ
セットを補正するというものである。
アップと同様であるが、本実施例においては、ホログラ
ム素子に位置ずれがある場合でも、FESに乱れが発生
せずに正常な特性を維持することができる。図5〜図7
を用いて詳細を説明する。
+x方向にずれた場合、受光領域7a、7b、7g、7
h、7i、7jとビームP1の関係は図5のようにな
る。つまり、大きくデフォーカスした状態での戻り光
は、図5(c)(e)のように分割線7yからはみ出す
ように大きくなる。分割線7yの位置ずれが無ければ
(例えば図3(c)の状態)受光領域7aに戻り光が入
射しないが、位置ずれがあると受光領域7aへも戻り光
が入射してしまう。しかし、同時に補助受光領域7g、
7iにも戻り光が入射するのでFES=(Sa+Sh+
Sj)−(Sb+Sg+Si)で演算されるフォーカス
誤差信号では7aへのはみ出し光の影響が7g、7iへ
のはみ出し光の影響によりキャンセルされて図16で示
したような大きなFES乱れは発生しない。
が−x方向にずれた場合についても説明する。この場
合、受光領域7a、7b、7g、7h、7i、7jとビ
ームP1の関係は図6のようになる。大きくデフォーカ
スした状態での戻り光は、図6(c)(e)のように分
割線7yから離れていくように大きくなる。分割線7y
の位置ずれが無ければ、例えば図3(c)の状態では受
光領域7b全体に戻り光が入射するが、位置ずれがある
と図7(c)のように受光領域7bへの戻り光が減少し
ていってしてしまう。しかし、同時に補助受光領域7
h、7jへの入射光も減少していくのでFES=(Sa
+Sh+Sj)−(Sb+Sg+Si)で演算されるフ
ォーカス誤差信号では7bの光量減少の影響が7h、7
jへの光量減少の影響によりキャンセルされて図16で
示したような大きなFES乱れは発生しない。
示したものに限られる訳ではなく、分割線7yに平行な
方向における主受光領域7a、7bの中央部分に対し
て、分割線7yの垂直方向に隣り合う位置以外に配置す
ればよく、例えば、図21及び図22に示したものであ
っても良い。これらの図は、分割線2gが+x方向にず
れた場合の戻り光を併せて表示しているが、図に示され
ているように、組み立て誤差が発生すると、組み立て誤
差のないときにビームp1が入射してはならない主受光
領域(7aまたは7b)に光が入射するが、その分、補
助受光領域7g〜7jに入射する光量が減るため、組み
立て誤差の影響を吸収できる。よって、オフセット誤差
を防止できる。要するに、補助受光領域7g〜7jは組
み立て誤差により前記主受光領域での受光量に変化が生
じたときに、その変化を補償できる(打ち消すことので
きる)形状及び配置に形成されていれば良い。
方向の両側に設けたが、片側でも同様の効果を得ること
ができる。
領域7a,7bは、上記した全ての配置の場合とも、所
望のデフォーカス量のときにFESが0へと減じられる
ように、つまり、主受光領域7a,7bによるフォーカ
ス誤差信号を補助受光領域7g〜7jにより補正できる
ように、その形状(幅,長さ等)及び配置が決定され
る。これにより、多層の光ディスクの記録再生面の間隔
に合わせて、各記録再生面でのFESが干渉しないよう
に設定できる。
を、主受光領域7a,7bに対して一定の比率で増幅
(あるいは減衰)して上記した演算を行い、フォーカス
誤差信号を生成してもよい。このようにすれば、補助受
光領域7g〜7jの配置の自由度が向上する。
法によりフォーカス誤差信号を得る場合について説明し
たが、本実施の形態の概念はビームサイズ法によりフォ
ーカス誤差信号を得る場合にも適用可能である。
ッシュプル法にて(Sc−Sd)の演算で求めることが
できる。また,ピット信号が記録されたディスクであれ
ばScとSdのピット変調信号の時間的ずれ(位相差)
を比較することにより、位相差(DPD)法によるTE
Sを得ることも可能である。
の形態の光学系構成図、図9はホログラム素子と受光素
子の各受光領域の形成例を示す図である。
あるが、本実施の形態ではホログラム素子2と半導体レ
ーザ1の間に回折格子6(複数ビーム生成手段)が配置
されており、光源からの出射光を複数ビームに分割して
いる。複数ビームに分割する目的として、3ビーム法に
よるTESを得たい場合や、高速再生のために3ビーム
以上の複数ビームを隣接トラックに並列に集光させて、
同時に複数トラックの信号を読み出しを行いたい場合等
がある(図10)。図8は、回折格子によって0次回折
光(メインビーム)と±1次光、±2次光(サブビー
ム)の5ビームを発生させて同時に5トラックを再生す
るための光ピックアップを示している。
子2で回折されて、回折格子6を避けて受光素子8に導
かれる。受光素子8は、光ディスク5のラジアル方向に
対応するy方向に延びる分割線8yにより分割された受
光領域8a、8b(フォーカス用の受光領域)、さらに
分割線方向の外側に隣接して配置された補助受光領域8
e、8f、8g、8hが配置されている。さらにy方向
の両側に受光領域8c、8d(トラッキング用の受光領
域)を備え、またx方向には高次の回折ビームを受光す
るための受光領域8i、8jと8k、8lが配列されて
いる。0次回折光(メインビーム)については、中央の
受光領域7a、7bの分割線7y上に、ホログラム素子
2の分割領域2aで回折された戻り光がビームP1を形
成し、分割領域2b、2cで回折された戻り光がそれぞ
れ受光領域8d、8c上にビームP2、P3を形成して
いる。
次光Q1、−1次光S1、+2次光R1、−2次光T1
がそれぞれ受光領域8i、8k、8j、8lに入射する
(P2、P3についても同様)。
8f、8g、8h、8i、8j、8k、8lの出力信号
をそれぞれSa、Sb、Sc、Sd、Se、Sf、S
g、Sh、Si、Sj、Sk、Slとしたとき、フォー
カス誤差信号FESを(Sa+Sf+Sh)−(Sb+
Se+Sg)の演算で求める。すなわち、ここでは、フ
ォーカス誤差信号FESは0次回折光のみに基づいて生
成する。TESについては実施例1と同様である。ま
た、各トラックの再生信号として、(Sa+Sb+Sc
+Sd+Se+Sf+Sg+Sh)、Si、Sj、S
k、Slの5つの信号を用いる。
補助受光領域(8e、8f、8g、8h)を利用して生
成するため、光ディスクが多層の記録再生層を有してお
り各記録再生層の間の距離が小さいものであっても、各
層からのFESカーブが干渉せず(オフセットが発生し
ない)、組立誤差がある場合でも乱れが少ないフォーカ
ス誤差信号を生成することができる。
助受光領域を分割線方向の外側にのみ設けたため、従来
のようにx方向に設けた場合に比べて、実質的な受光領
域幅を小さくできる(主受光領域8a、8bの幅を大き
くできる)ため、サブビーム間の距離が小さくても正常
なFES特性を有する複数ビームピックアップが構成で
きる。
ム生成手段として回折格子を用いたが、特にこれに限定
する必要はなく、複数の半導体レーザチップを同一パッ
ケージに近接して配置したり、モノリシックレーザアレ
イなどを用いた複数レーザピックアップでも、適用する
ことができる。
ず、実施の形態1で説明した例えば図21,22に示す
構成のものであってもよい。
した複数ビームの内の0次光を用いてフォーカス誤差信
号の生成を行ったが、1次光を用いてもよいし、また、
各ビーム全てについてフォーカス誤差信号の生成・検出
を行ってもよい。
ームのみならず、複数の半導体レーザからの複数ビーム
や複数の発光点を有するマルチレーザによる複数ビーム
に対しても、本実施の形態の光ピックアップを適用でき
る。この場合、複数ビームの内の1つのみに対してフォ
ーカス誤差信号を生成してもよいし、複数ビームそれぞ
れに対してフォーカス誤差信号を生成してもよい。
を越えたデフォーカス領域でのFESカーブの改善を達
成でき、各記録再生層の間の距離が小さい多層光ディス
クでも、各層からのFESカーブが干渉せず(オフセッ
トが発生せず)、組立誤差がある場合でも乱れが少ない
FESを生成でき、かつビーム間隔の狭い複数ビーム光
学系においても適用できる。
光学系を示す概略構成図である。
び配置を説明する図である。
場合の受光状態を説明する図である。
状態を説明する図である。
素子の形状および受光状態を説明する図である。
FESカーブを説明する図である。
光学系を示す概略構成図である。
び配置を説明する図である。
略構成図である。
の形状および配置を説明する図である。
ない場合の受光状態を説明する図である。
ーブを説明する図である。
スクのFESカーブを説明する図である。
ム素子がずれた場合のFESカーブを説明する図であ
る。
ム素子が+x方向にずれた場合の受光素子の形状および
受光状態を説明する図である。
ム素子がーx方向にずれた場合の受光素子の形状および
受光状態を説明する図である。
におけるFESカーブを説明する図である。
ラム素子がずれた場合のFESカーブを説明する図であ
る。
を説明する図である。
他の例を説明する図である。
Claims (4)
- 【請求項1】光源と、該光源からの出射光を多層の記録
層を有する記録担体上に集光させるとともに前記記録担
体からの戻り光を回折素子に導く光学系と、前記記録担体の半径方向およびその直交方向に延びる 分
割線により3つの領域に分割され、前記光学系から導か
れた戻り光を受光素子側に回折させる回折素子と、 前記分割線に対応する線によって分割され、前記多層の
記録層を有する 記録担体の再生層からの反射光を受光す
る少なくとも2つの主受光領域と、前記多層の記録層を
有する記録担体の非再生層からの反射光のうち、前記主
受光領域からはみ出した光のみを受光する補助受光領域
とを有している受光素子とを備えており、前記主受光領域と補助受光領域とで前記戻り光を検出す
ることで、前記非再生層からの反射光が前記主受光領域
に入射することによって発生するオフセット並びに感度
変化の補正を行う 光ピックアップ装置において、 前記補助受光領域は、前記主受光領域の分割線の方向の
みに、隣接して配置されているとともに、 前記分割線に対して一方側にある主受光領域からの出力
に前記分割線に対して、他方側にある補助受光領域から
の出力を加えた信号と、前記分割線に対して他方側にあ
る主受光領域からの出力に前記分割線に対して一方側に
ある補助受光領域からの出力を加えた信号と、の差を取
ることでフォーカス誤差信号を生成する演算手段を有す
る ことを特徴とする光ピックアップ装置。 - 【請求項2】請求項1に記載の光ピックアップ装置にお
いて、 前記補助受光領域は、前記主受光領域の分割線に対して
対称な位置に配置された2または4つの受光領域から構
成されてい ることを特徴とする光ピックアップ装置。 - 【請求項3】請求項1または2に記載の光ピックアップ
装置において、 前記光源または前記光学系は、前記記録担体上の複数の
トラックを同時に再生するための複数の光ビームを生成
する複数ビーム生成手段を有してなることを特徴とする
光ピックアップ装置。 - 【請求項4】請求項3に記載の光ピックアップ装置にお
いて、 前記主受光領域及び前記補助受光領域には、前記複数の
光ビームの内の1つの光ビームのみが入射するよう形成
されてなることを特徴とする光ピックアップ装置。
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