JP4434300B1 - 光ヘッド装置及び光記録再生システム - Google Patents

Abstract

【課題】多層光記録媒体の記録再生に用いる光ヘッド装置におけるフォーカス制御機構を、大型化したりすることなく、層間迷光を低減させて、再生信号の品質を高めるようにする。
【解決手段】多層光記録媒体用光ヘッド装置（光ヘッド）１４は、非点収差を利用したフォーカス制御機構を有し、このフォーカス制御機構は、シリンドリカルレンズ８０Ｂを含むセンサレンズ８０を有し、該センサレンズ８０を通った光ビームに、センサレンズに近い位置にある前側焦線８４Ａ位置で、Ｙ方向の直線状に焦点を結び、遠い位置にある後側焦線８４Ｂ位置で、Ｘ方向の直線状に焦点を結ぶ非点収差を発生させ、前側焦線８４Ａと後側焦線８４Ｂとの間の位置に、光ビームの形状から焦点位置を検出する光検出器２５を備えてなり、前側焦線８４Ａ位置に、その焦線が通過し、且つ、非焦点位置の記録層から反射された迷光を遮断する大きさの窓部８３を有する遮蔽板８２を配置したものである。
【選択図】図４

Description

この発明は、複数の記録層を有する多層光記録媒体の情報記録再生に用いる光ヘッド装置及びこの光ヘッド装置を含む光記録再生システムに関する。

特許文献１には、サーボ信号を正確に検出して制御動作を確実に行なうことが可能な２層光ディスク用光ピックアップ装置が開示されている。

この光ピックアップ装置は、２層光ディスクにより反射された反射ビームを受光するフォトディテクタと、フォトディテクタとビームスプリッタとの間に互いに光軸を一致させて設けられた第１のフォーカシングレンズと、焦点を合わされていない情報信号層からの反射ビームを遮断する遮光板と、第２のフォーカシングレンズとを備えて構成され、焦点が合わされていない情報信号層からの反射ビーム即ち層間迷光が、フォトディテクタに到達することを抑制し、サーボ信号を正確に検出するようにしたものである。

しかしながら、上記特許文献１記載の光ピックアップ装置では、焦点が合わされていない情報信号層からの反射ビームを遮断する遮光板、即ちピンホール板の位置調整が困難であり、又、２つのフォーカシングレンズ間の距離が大きいので、光ピックアップが大型化してしまうという問題点があった。また、フォーカシングレンズを使用するため、部品数が多くなるという問題点があった。

特開平８−１８５６４０号公報

本発明者は、鋭意研究の結果、非点収差光学素子を用いたときの前側焦線位置で、反射光ビームの中心から外側にかなり離れた位置でも、遮蔽板により遮断すると層間迷光の悪影響を低減できることを見出した。

この発明は、位置調整が困難なピンホールや、装置を大型化する２つのフォーカシングレンズ等を用いることなく、層間迷光を低減させて、正確なフォーカス制御、トラッキング制御をすることができる光ヘッド装置及び多層光記録媒体記録再生システムを提供することを課題とする。

即ち、以下の実施例により上記課題を解決することができる。

（１）光ビームを発生させるレーザ光源と、このレーザ光源からの光ビームを光記録媒体に集光させると共に、その反射光である反射光ビームを受光する対物レンズと、この対物レンズを通った前記反射光ビームに、近い位置にある前側焦線位置で、前記反射光ビームの光軸をＺ方向としたとき、これと直行する面内で、相互に直交するＸ方向とＹ方向のうちＹ方向の直線状に焦点を結び、遠い位置にある後側焦線位置で、Ｘ方向の直線状に焦点を結ぶ非点収差を発生させる非点収差光学素子と、前記前側焦線位置と後側焦線位置との間の位置に配置され、前記反射光ビームの形状から前記対物レンズの焦点位置を検出する光検出器と、を有してなり、前記前側焦線位置での前記反射光ビームの断面形状における、長手方向と直交する幅方向両外側を遮蔽する遮蔽板を前記前側焦線位置に配置したことを特徴とする光ヘッド装置。

（２）前記遮蔽板は、前記前側焦線位置での前記反射光ビームの断面形状における、長手方向と直交する幅方向位置と光強度との関係を示す相対放射強度分布曲線でのピーク値の１／ｅ^２となるビーム幅をＤとしたとき、大きくとも１０Ｄ幅方向両外側を遮蔽するようにされたことを特徴とする（１）に記載の光ヘッド装置。

（３）前記光検出器の受光面から、前記非点収差光学素子方向への距離ｓの位置が前記前側焦線位置とされ、前記距離ｓは、前記光反射光ビームが前記光検出器に入射して得られるフォーカスエラー信号と、前記対物レンズの焦点距離との関係から得られるＳ字曲線におけるピーク−ピークの距離をｄ、前記対物レンズから前記光検出器の受光面までの光学系の復路倍率をＭとしたとき、ｓ≒ｄ×Ｍ^２とされていることを特徴とする（１）又は（２）に記載の光ヘッド装置。

（４）遮蔽板は、反射光ビームが通過する窓部を有し、この窓部は、前記前側焦線位置での反射光ビームの断面形状における長手方向に長く形成され、前記光検出器は、前記Ｘ方向とＹ方向とに４５°をなす方向を上下方向としたとき、上下及び左右対称に配置された同一形状の４個の受光素子を備え、これらの受光素子の対角線上で対をなす２組の受光素子の和の差分を検出信号として出力するようにされ、前記窓部は、その長手方向が、前記Ｙ方向と一致するように配置されたことを特徴とする（１）、（２）又は（３）に記載の光ヘッド装置。

（５）前記光検出器は、メイン光ビーム受光部及びこれに対してＸ方向とＹ方向に等距離ずれた位置に配置されたサブ光ビーム受光部を有し、前記メイン光ビーム受光部は、前記Ｘ方向とＹ方向とに４５°をなす方向を上下方向としたとき、上下及び左右に隣接する４区画に配置された受光素子を備え、これらの受光素子の対角線上で対をなす２組の受光素子の和の差分を検出信号として出力するようにされ、前記サブ光ビーム受光部は、上下及び左右に隣接する４区画及び上下に隣接する２区画のいずれかに配置された受光素子を備えてなり、遮蔽板は、反射光ビームが通過する窓部を有し、この窓部は前記前側焦線位置での反射光ビームの断面形状における長手方向に長く形成され、前記窓部はメインウィンドーとサブウィンドーとからなり、前記メインウィンドーは、その長手方向が、Ｙ方向と一致するように配置され、前記サブウィンドーは、前記サブ光ビームの前側焦線位置に、且つ、前記メインウィンドーと平行に配置されたことを特徴とする（１）又は（２）に記載の光ヘッド装置。

（６）前記メインウィンドーの長手方向と直交する方向の幅は、前記サブウィンドーの幅より大きくされたことを特徴とする（５）に記載の光ヘッド装置。

（７）複数の記録層を備えた光記録媒体と、（１）乃至（６）のいずれかに記載の光ヘッド装置とを有してなり、前記光ヘッド装置は、前記光検出器の出力信号に基づいて、前記対物レンズの前記記録層に対するフォーカシングをするようにされたことを特徴とする光記録再生システム。

この発明においては、フォーカスエラー検出のために用いる非点収差光学素子と光検出器との間の位置であって、非点収差光学素子による反射光ビームの前側焦線位置に、その焦線から外側に離間した位置での光を遮断する遮蔽板を配置することによって、遮蔽板位置の調整が容易で、装置を大型化したり多くの部品を使用することなく、非焦点位置の記録層からの反射光ビーム（層間迷光）を遮断することができる。

以下本発明の実施例に係る光ヘッド装置及びこれを含む多層光記録媒体記録再生システムについて説明する。

図１に示されるように、この実施例１に係る多層光記録媒体記録再生システム（以下記録再生システム）１０は、多層光記録媒体１２と、光ヘッド装置（以下光ヘッド）１４と、光ヘッド１４からの信号に基づいて、再生（ＲＦ）信号や、トラッキングエラー（ＴＥ）信号、フォーカスエラー（ＦＥ）信号等を出力する検出回路４０と、検出回路４０の出力信号に基づいて、光ヘッド１４を制御したり、光ヘッド１４を多層光記録媒体１２の半径方向に駆動するための駆動装置１５及び多層光記録媒体１２を回転駆動するためのスピンドルモータ１６を制御する制御装置５０と、検出回路４０からのＲＦ信号より基本クロックを再生したりアドレスを判別したりする信号処理回路７０と、システムコントローラ７２及びＤ／Ａコンバータ７４とを備えて構成されている。

図２に示されるように、多層光記録媒体１２は、複数の記録層１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、・・・を備えて構成されている。

光ヘッド１４は、図３に示されるように、ＢＤ光学系２０と、ＤＶＤ・ＣＤ光学系３０と、アクチュエータ１７とを備えている。

このアクチュエータ１７には、図２に示されるように、ＢＤ光学系２０におけるＢＤ対物レンズ２２、及び、ＤＶＤ・ＣＤ光学系３０におけるＤＶＤ・ＣＤ対物レンズ３２が、これらの中心光軸２２Ａ、３２Ａが、多層光記録媒体１２の回転方向と直交する同一半径上に並ぶように搭載されている。

ＢＤ光学系２０は、ブルーレイディスク（商標）用のレーザ光を出射するレーザダイオードからなるレーザ光源２３と、このレーザ光源２３から出射された光ビームのｓ偏光又はｐ偏光の一方を図３において横方向に反射する偏光ビームスプリッタ２４と、この偏光ビームスプリッタ２４を通った光ビームを多層光記録媒体１２の特定の記録層に合焦させる上記ＢＤ対物レンズ２２と、多層光記録媒体１２からの、上記光ビームの反射光が、ＢＤ対物レンズ２２を経て偏光ビームスプリッタ２４を透過した後の光ビームを受光する光検出器２５と、を同一の光軸ＯＡ２上に備えて構成されている。

光軸ＯＡ２上には、レーザ光源２３と偏光ビームスプリッタ２４との間に、回折格子２６が配置され、又、偏光ビームスプリッタ２４と再生用対物レンズ２２との間には、コリメートレンズ２７、立上げミラー２８及びλ／４波長板２９がこの順で配置され、偏光ビームスプリッタ２４と光検出器２５との間には、非点収差光学素子であるセンサレンズ８０が配置されている。このセンサレンズ８０と光検出器２５との間には、遮蔽板８２が配置されている。

コリメートレンズ２７は図示しない駆動装置によって光軸方向に移動可能とされている。センサレンズ８０は、これを透過した光ビームに所定の非点収差が与えられるようになっている。この非点収差は、フォーカスエラー信号（ＦＥ信号）の検出に使用される（詳細後述）。

アクチュエータ１７は、例えばボイスコイルモータからなり、制御装置５０からの信号に基づいてフォーカス動作、トラッキング動作、チルト動作を行なうように構成されている。

回折格子２６は、レーザ光源２３から直線偏光の発散光として出射された光ビームを、１本のメイン光ビームと２本のサブ光ビームに分岐するようにされている（以下特に説明がない限り、これらをまとめて光ビームと称する）。上記２本のサブ光ビームは、デファレンシャルプッシュプル方式（以下ＤＰＰ方式）によるトラックエラー信号（ＴＥ信号）の検出に用いられるものである。

センサレンズ８０は、原理図である図４に示すように、円形レンズ８０Ａとシリンドリカルレンズ８０Ｂとを組合せ、入射した反射光ビームに非点収差を発生させるように構成されている。

非点収差発生原理について説明する。ここでは、反射光ビームの光軸をＺ方向とし、これと直交する面内における１方向をＸ方向、且つ、Ｘ方向と直交する方向をＹ方向としている。

センサレンズ８０は、偏光ビームスプリッタ２４を透過した後の反射光ビームを、円形レンズ８０Ａ及びシリンドリカルレンズ８０Ｂとを通すことによって、シリンドリカルレンズ８０Ｂに近い位置の線状の焦点である前側焦線８４Ａの位置で、Ｙ方向の直線状に焦点を結び、遠い位置の線状の焦点である後側焦線８４Ｂ位置で、Ｘ方向の直線状に焦点を結ぶ非点収差を発生させるようになっている。光検出器２５は光ビームが円形となる位置に配置されている。

遮蔽板８２は、図５、６に示されるように、上記の前側焦線８４Ａの位置に、該前側焦線を形成する反射光ビームのビーム外形よりも僅かに大きくて、該反射光ビームの断面形状における長手方向と直交する方向の幅方向両外側を遮蔽する窓部８３を備えている。窓部８３は、メインウィンドー８３Ａと、この両側に設けられたサブウィンドー８３Ｂ、８３Ｃとから構成されている。

前側焦線８４Ａの位置は、光検出器２５の受光面から、非点収差光学素子である前記センサレンズ８０方向への距離ｓの位置とされ、前記距離ｓは、前記光反射光ビームが前記光検出器２５に入射して得られるＦＥ信号と、ＢＤ対物レンズ２２の焦点距離との関係から得られるＳ字曲線におけるピーク−ピークの距離をｄ（図１３参照）、対物レンズ２２からセンサレンズ８０に至る光学系の復路倍率をＭとしたとき、ｓ≒ｄ×Ｍ^２とされている。

なお、シリンドリカルレンズ８０Ｂの軸線は、図５に示されるように実施例では、図４（原理図）から時計方向に４５°傾けて配置されている。

ここにおいて、窓部とは、光の通る幅を制限するための光学的な開口であり、その開口は、光を透過しない金属板や樹脂板、ガラス板等に機械的に穴があいた状態でも良い。また、ガラス板にエッチングを施し、開口にあたる部分を高透過率、それ以外を低透過率で構成して、光の通る幅を制限しても良い。

メインウィンドー８３Ａは、レーザ光源２３からの光ビームが、回折格子２６により分岐された前記１本のメイン光ビームに対応し、サブウィンドー８３Ｂ、８３Ｃは、同時に分岐された２本のサブ光ビームに対応して設けられている。

従って、メイン光ビームは、前記光軸ＯＡ２上に、その前側焦線８４Ａが形成され、サブ光ビームは、メイン光ビームの前側焦線８４Ａの両側にこれと平行となるようにその前側焦線が形成される。

光検出器２５は、前記Ｘ方向とＹ方向とに４５°をなす方向を上下方向としたとき、上下及び左右対称に隣接する４区画に配置された同一形状の４個の受光素子２５Ａ〜２５Ｄを備え、図７に示されるように、これらの受光素子２５Ａ〜２５Ｄの対角線上で対をなす２組の受光素子２５Ａと２５Ｃ及び２５Ｂと２５Ｄの和の差分を検出信号として出力するようにされている。

前記メインウィンドー８３Ａは、その長手方向が、前記Y方向と一致するように配置されている。

前記受光素子２５Ａ〜２５Ｄの両側には、左右に配置された２個の同一形状の受光素子２５Ｅ及び２５Ｆからなる第１のサブ光ビーム受光部と、左右に隣接する２区画に配置された２個の同一形状の受光素子２５Ｇ及び２５Ｈからなる第２のサブ光ビーム受光部がそれぞれ配置されている。サブ光ビーム受光部は、上下及び左右対称に隣接する４区画に配置された４個の受光素子をからなるタイプでも良い。

前記メインウィンドー８３Ａ及びサブウィンドー８３Ｂ、８３Ｃの長手方向と直交する方向の開口幅は次のように決定する。これは、反射光ビーム及びサブ光ビームの、ぞれぞれの前側焦線位置における光強度を、開口幅方向位置との関係で測定し、測定された光強度と開口幅方向位置の関係を示す相対放射光強度分布曲線（図８参照）でのピーク値の１／ｅ^２となるビーム幅をＤとしたとき、開口の幅を１．５〜１０Ｄとなるようにする。なお、通常用いられている定義では、１／ｅ^２＝０．１３５であり、光ビームの強度がピーク値の１／ｅ^２になるビーム径をビームの直径としている。

開口幅が１．５Ｄ未満では、スリットにより遮蔽される部分が多すぎて、光検出のための絶対光量が不足し、１０Ｄを超えたときは、迷光を十分に遮蔽できずＮ／Ｓが悪化する。本発明者は層間迷光が前側焦線位置では、その幅方向に１０Ｄよりも更に外側に拡がり、且つ、１０Ｄよりも外側の層間迷光を遮断することは、迷光対策として大きな効果があることを見出した。

本実施例の光学的条件では、前記メインウィンドー８３Ａの開口幅は５０μｍ以上、サブウィンドー８３Ｂ、８３Ｃの開口幅は１０μｍ以上とされている。これは、フォーカスサーボ引き込みに支障を起こさず、迷光を遮断する有効な値となっており、できるだけ５０μｍ及び１０μｍに近い開口幅とするのが良い。

ＤＶＤ・ＣＤ光学系３０は、上記ＢＤ光学系２０と同様の構成であって、同一の光軸ＯＡ３上に、レーザ光源３３とＤＶＤ・ＣＤ対物レンズ３２との間に回折格子３６、偏光ビームスプリッタ３４、コリメートレンズ３７、立上げミラー３８及びλ／４波長板３９を、この順で備えている。又、多層光記録媒体１２からの反射光が、偏光ビームスプリッタ３４に戻ってこれを透過した後に、この光ビームを受光する第２の光検出器３５及びこれと偏光ビームスプリッタ３４との間に配置されたセンサレンズ３１を備えている。なお、ＤＶＤ・ＣＤ光学系３０には遮蔽板が不要である。

図５において、遮蔽板８２と光検出器２５は、光軸方向に分離して配置されているが、本発明はこれに限定されるものでなく、実際の量産に際しては、光検出器２５と遮蔽板８２とを一体的に形成するのが良い。

例えば、図９に示されるように、基板９０上にすり鉢形状の凹部９１を形成し、この凹部９１の底部に光検出器２５を取り付け、すり鉢状の凹部９１の全面を、遮蔽板８２によってカバーするように、例えば接着剤９２によって接着して取り付ける構成がある。

この場合、前述のように、光検出器２５と窓部８３との距離は０．４７８ｍｍであるので、基板９０は非常に小さいものとなる。遮蔽板８２は、例えば黒色で艶消し塗装した金属板等が良い。

検出回路４０は、エラー検出回路４１、波形等化器４２、整形器４３から構成されていて、制御装置５０は、制御回路５１とドライバ６１とから構成されている。

制御回路５１は、フォーカス制御回路５２、トラッキング制御回路５３、チルト制御回路５４、スライド制御回路５６及びスピンドル制御回路５７から構成されている。

又、ドライバ６１は、フォーカスドライバ６２、トラッキングドライバ６３、チルトドライバ６４、スライドドライバ６６及びスピンドルドライバ６７から構成されている。

制御装置５０は、上記構成によって、検出回路４０からのフォーカスエラー（ＦＥ）信号、トラッキングエラー（ＴＥ）信号等に基づいて、光ヘッド１４のフォーカスサーボ、トラッキングサーボ及びスライドサーボ等を行なうと共に、スピンドルモータ７２の回転を制御するように構成されている。

又、信号処理回路７０は、検出回路４０からのＲＦ信号に復調、誤り検出／訂正等の処理を施してデータを再生するデジタル信号処理を行ない、Ｄ／Ａコンバータ７４を介してデジタル信号であるデータをアナログ信号に変換してから出力端子（図示省略）に供給するようにされている。

次に、上記ＢＤ光学系２０から光ビームをブルーレイ規格の多層光記録媒体１２に照射して、再生信号を得る過程について説明する。

レーザ光源２３は直線偏光の光ビームを発散光として出射し、その光ビームは、回折格子２６に入射して、前述のように、１本のメイン光ビームと２本のサブ光ビームとされる。

回折格子２６を通過した光ビームは、偏光ビームスプリッタ２４において反射された後に、コリメートレンズ２７によってほぼ平行な光ビームに変換される。

コリメートレンズ２７を通過した後、光ビームは、立上げミラー２８によって、多層光記録媒体１２方向に反射され、ここから、λ／４波長板２９において直線偏光から円偏光に変換されてから、ＢＤ対物レンズ２２を経て、多層光記録媒体１２の目的の記録層に合焦される。

記録層において光ビームが反射されて、その反射光ビームがＢＤ対物レンズ２２に入射し、λ／４波長板２９によって直線偏光に変換されてから、立上げミラー２８、コリメートレンズ２７を経て、偏光ビームスプリッタ２４に入射する。反射光（光ビーム）は、偏光ビームスプリッタ２４を透過して、センサレンズ８０及び遮蔽板８２の窓部８３を経て光検出器２５に入射し、この入射光に基づいて、光検出器２５は、再生（ＲＦ）信号を検出回路４０に出力する。

検出回路４０では、波形等化器４２、整形器４３を経て、ＲＦ信号を信号処理回路７０に出力し、信号処理回路７０は、ＲＦ信号に復調、誤り検出／訂正等の処理を施してデジタル信号処理を行なってからＤ／Ａコンバータ７４に送り、ここでは、デジタル信号であるデータがアナログ信号に変換されて出力端子に供給される。

なお、ＤＶＤ・ＣＤ光学系３０においても、対象がＤＶＤやＣＤであることを除き、ＢＤ光学系２０におけると同様に、記録再生がなされる。

次に、上記反射光が、偏光ビームスプリッタ２４を透過して、センサレンズ８０及び遮蔽板８２を経て光検出器２５に入射し、再生信号として検出される過程の詳細について説明する。

センサレンズ８０を通った光ビームは、該センサレンズ８０によって非点収差を発生する。

上記のように、反射光ビームは、シリンドリカルレンズ８０Ｂに近い位置の線状の焦点である前側焦線８４Ａで、Ｙ方向の直線状に焦点を結び、遠い位置の線状の焦点である後側焦線（図４の符号８４Ｂ参照）の位置で、Ｘ方向の直線状に焦点を結ぶようにされている。光検出器２５は、反射光ビームが円形となる位置に配置されているので、受光素子２５Ａ〜２５Ｄの出力が均等となったときに反射光ビームは目的の記録層に合焦していることになり、その焦点のずれ方向によって、光検出器２５の出力がマイナス又はプラスとなり、いわゆるＳ字曲線を形成し、これから合焦点を検出することができる。

ここで、光検出器２５には、光ビームが合焦しない位置の記録層からの反射光も入射し、例えば図６において二点鎖線で示される楕円形のように光検出器２５の受光面を大きく囲む範囲に照射され、従来はこれがノイズとなって、再生信号の品質を低下させてしまう。

この実施例においては、前側焦線８４Ａの位置に窓部８３を配置して、上記非焦点位置の記録層からの迷光を遮断している。詳細には、メインウィンドー８３Ａの位置で、光ビームの合焦位置にある記録層からの反射光ビームを、図１０において主光８５Ａとして示されるようにメインウィンドー８３Ａの内側を通し、遮蔽板８２におけるメインウィンドー８３Ａの外側部分により、主光８５Ａの外側の迷光８５Ｂを遮断する。

なお、非焦点位置にある記録層からの反射光ビームの、前側焦線８４Ａの位置でのビーム形状、大きさは、図１０において二点鎖線で示される迷光８５Ｂのようにメインウィンドー８３Ａ、更には光検出器２５の受光素子２５Ａ〜２５Ｄを含む大きさとなって入射する。

図１０に示されるように、上記迷光８５Ｂは、その殆どが、メインウィンドー８３Ａの両外側部分で遮断され、又、迷光８５Ｂの長手方向両端は受光素子２５Ａ〜２５Ｄよりも外側にはみ出すので、これがノイズとなることがない。従って、主光８５Ａに対する迷光８５Ｂの割合が非常に小さくなり、従って再生信号におけるＮ／Ｓが大幅に向上される。なお、合焦状態での主光８５Ａは、図１１に示されるように、ビーム形状が円形となって、光検出器２５に到達する。

上記メインウィンドー８３Ａの幅を５０μｍ以上、且つ、サブウィンドー８３Ｂ、８３Ｃの幅を１０μｍ以上とした根拠について図１２〜１４を参照して説明する。

図１２は、多層光記録媒体１２、ＢＤ対物レンズ２２、センサレンズ８０、遮蔽板８２、光検出器２５を、直線的な光軸上に模式的に配置した光学系統図である。

図１２において、ＦＬ０は、多層光記録媒体１２の記録層とＢＤ対物レンズ２２との距離、ＦＬ１、ＦＬ２及びＦＬ３は、センサレンズ８０に対する遮蔽板８２、後側焦線８４Ｂ、光検出器２５のそれぞれの距離を示す。ここで、ＢＤ対物レンズの開口数ＮＡ＝０．８５、用いるレーザ光の波長を４０５ｎｍとし、ブルーレイディスク用の光ヘッドの仕様に合わせると、光検出器２５を構成する４個の受光素子２５Ａ〜２５Ｄはそれぞれ５０μｍ×５０μｍサイズであり、ＦＬ０＝１．７６５ｍｍ、ＦＬ１＝２５．５ｍｍ、ＦＬ２＝２６．４７５ｍｍ、ＦＬ３＝２５．９７８ｍｍとなり、光検出器２５の受光面からの窓部８３までの距離ｓは、ＦＬ３−ＦＬ１＝０．４７８ｍｍとなる。

この距離ｓは、図１３のＦＥ信号曲線におけるピーク−ピーク（Ｐｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ）距離ｄ＝２μｍ、対物レンズの復路倍率Ｍ＝１５．５から計算されるｄ×Ｍ^２＝４８０．５μｍと近似している。即ち、ｓ≒ｄ×Ｍ^２となる。

上記構成において、ＦＥ信号及びＦＥ信号の窓部幅依存性について検討した。

図１３では、縦軸にＦＥ信号、横軸にＢＤ対物レンズ２２と記録層との距離（焦点距離）をそれぞれ表わすようにして、遮蔽板無し、及び窓部幅を７μｍ、２５μｍ、５０μｍのそれぞれの場合について、ＦＥ信号と焦点距離との関係を求めた。

又、図１４に示されるように、ＴＥ信号の開口幅（サブウィンドー）依存性との関係を、遮蔽板無し、開口幅１０μｍ及び２５μｍの場合についてＴＥ信号とディスク位置との関係を求めた。

その結果、ＦＥ信号に対しては、開口幅が５０μｍ以上あれば、合焦状態での光ビームのＳ字曲線の振幅量は遮蔽板無しとほぼ同じであり、フォーカスサーボの引き込みを支障なく行えることが分かった。又、ＴＥ信号に対しては、サブウィンドーの幅が１０μｍ以上とすると合焦状態での光ビームは、遮蔽板無しと同じ特性となり、窓部の影響を受けないことが分かった。この時、迷光は、ほぼ窓部の幅でしか受光部に到達しないので、開口幅を上記の寸法に設定すれば、迷光は遮断し、かつ合焦状態での光ビームは開口幅の影響を受けないようにすることができる。この結果は、図８に示される前側焦線位置での相対放射強度曲線における１．５Ｄ〜１０Ｄと一致している。

なお、本実施例では、センサレンズ８０により非点収差を形成しているが、本発明はこれに限定されるものでなく、例えば図１５に示されるように円形レンズ９０Ａと平行平面ガラス板９０Ｂを反射光ビームの光軸に対して、平行平面が斜めになるように配置した光学素子９０であってもよい。

本発明の実施例に係る光ヘッド装置を含む多層光記録媒体再生システムを示すブロック図 同実施例における多層光記録媒体と光ヘッド装置との関係を模式的に示す一部断面とした斜視図 同実施例における光ヘッド装置の光学系及び回路を示すブロック図 同実施例に用いた非点収差機構の原理を模式的に示す斜視図 同実施例におけるセンサレンズと遮蔽板及び光検出器との関係を模式的に示す斜視図 同実施例における光検出器の受光素子の配置と迷光の受光範囲との関係を示す平面図 同実施例におけるフォーカスエラー信号を出力するための回路を示す回路図 前側焦線位置での反射光ビームの幅方向位置と相対放射強度との関係を示す線図 光検出器と遮蔽板を一体的に構成した例を示す断面図 同実施例における、前側焦線位置でのメインウィンドー、主光及び迷光のビーム形状との関係を模式的に示す平面図 光検出器における主光の合焦状態を示す平面図 センサレンズと、窓部と光検出器との位置関係を示す光学配置図 同実施例におけるＦＥ信号と焦点距離の関係を、窓幅との関係において示す線図 同実施例において、ＴＥ信号とディスク位置及び窓幅との関係を示す線図 非点収差光学素子の他の例を模式的に示す斜視図

符号の説明

１０…多層光記録媒体記録再生システム
１２…多層光記録媒体
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ…記録層
１４…多層光記録媒体用光ヘッド装置（光ヘッド）
２０…ＢＤ光学系
２２…ＢＤ対物レンズ
２５…光検出器
２５Ａ〜２５Ｄ、２５Ｅ、２５Ｆ、２５Ｇ、２５Ｈ…受光素子
３０…ＤＶＤ・ＣＤ光学系
３２…ＤＣ対物レンズ
４０…検出回路
５０…制御装置
５１…制御回路
７０…信号処理回路
８０…センサレンズ
８０Ａ…円形レンズ
８０Ｂ…シリンドリカルレンズ
８２…遮蔽板
８３…窓部
８３Ａ…メインウィンドー
８３Ｂ、８３Ｃ…サブウィンドー
８４Ａ…前側焦線
８４Ｂ…後側焦線
８５Ａ…主光
８５Ｂ…迷光
９０…非点収差光学素子

Claims (7)

1. 光ビームを発生させるレーザ光源と、このレーザ光源からの光ビームを光記録媒体に集光させると共に、その反射光である反射光ビームを受光する対物レンズと、この対物レンズを通った前記反射光ビームに、近い位置にある前側焦線位置で、前記反射光ビームの光軸をＺ方向としたとき、これと直行する面内で、相互に直交するＸ方向とＹ方向のうちＹ方向の直線状に焦点を結び、遠い位置にある後側焦線位置で、Ｘ方向の直線状に焦点を結ぶ非点収差を発生させる非点収差光学素子と、前記前側焦線位置と後側焦線位置との間の位置に配置され、前記反射光ビームの形状から前記対物レンズの焦点位置を検出する光検出器と、を有してなり、前記前側焦線位置での前記反射光ビームの断面形状における、長手方向と直交する幅方向両外側を遮蔽する遮蔽板を前記前側焦線位置に配置したことを特徴とする光ヘッド装置。
2. 請求項１において、
   前記遮蔽板は、前記前側焦線位置での前記反射光ビームの断面形状における、長手方向と直交する幅方向位置と光強度との関係を示す相対放射強度分布曲線でのピーク値の１／ｅ^２となるビーム幅をＤとしたとき、大きくとも１０Ｄ幅方向両外側を遮蔽するようにされたことを特徴とする光ヘッド装置。
3. 請求項１又は２において、
   前記光検出器の受光面から、前記非点収差光学素子方向への距離ｓの位置が前記前側焦線位置とされ、前記距離ｓは、前記光反射光ビームが前記光検出器に入射して得られるフォーカスエラー信号と、前記対物レンズの焦点距離との関係から得られるＳ字曲線におけるピーク−ピークの距離をｄ、前記対物レンズから前記光検出器の受光面までの光学系の復路倍率をＭとしたとき、ｓ≒ｄ×Ｍ^２とされていることを特徴とする光ヘッド装置。
4. 請求項１、２又は３において、
   遮蔽板は、反射光ビームが通過する窓部を有し、この窓部は、前記前側焦線位置での反射光ビームの断面形状における長手方向に長く形成され、
   前記光検出器は、前記Ｘ方向とＹ方向とに４５°をなす方向を上下方向としたとき、上下及び左右対称に配置された同一形状の４個の受光素子を備え、これらの受光素子の対角線上で対をなす２組の受光素子の和の差分を検出信号として出力するようにされ、前記窓部は、その長手方向が、前記Ｙ方向と一致するように配置されたことを特徴とする光ヘッド装置。
5. 請求項１又は２において、
   前記光検出器は、メイン光ビーム受光部及びこれに対してＸ方向とＹ方向に等距離ずれた位置に配置されたサブ光ビーム受光部を有し、
   前記メイン光ビーム受光部は、前記Ｘ方向とＹ方向とに４５°をなす方向を上下方向としたとき、上下及び左右に隣接する４区画に配置された受光素子を備え、これらの受光素子の対角線上で対をなす２組の受光素子の和の差分を検出信号として出力するようにされ、
   前記サブ光ビーム受光部は、上下及び左右に隣接する４区画及び上下に隣接する２区画のいずれかに配置された受光素子を備えてなり、
   遮蔽板は、反射光ビームが通過する窓部を有し、この窓部は前記前側焦線位置での反射光ビームの断面形状における長手方向に長く形成され、
   前記窓部はメインウィンドーとサブウィンドーとからなり、
   前記メインウィンドーは、その長手方向が、Ｙ方向と一致するように配置され、前記サブウィンドーは、前記サブ光ビームの前側焦線位置に、且つ、前記メインウィンドーと平行に配置されたことを特徴とする光ヘッド装置。
6. 請求項５において、
   前記メインウィンドーの長手方向と直交する方向の幅は、前記サブウィンドーの幅より大きくされたことを特徴とする光ヘッド装置。
7. 複数の記録層を備えた光記録媒体と、請求項１乃至６のいずれかに記載の光ヘッド装置とを有してなり、前記光ヘッド装置は、前記光検出器の出力信号に基づいて、前記対物レンズの前記記録層に対するフォーカシングをするようにされたことを特徴とする光記録再生システム。

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