JPWO2004038708A1 - 光学ヘッドおよび光ディスク装置 - Google Patents
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Abstract
Description
対物レンズの開口数を大きくした場合、光ディスクの基板の厚み誤差や光ディスクを多層構造とした場合の情報記録再生面を切り替えることに伴う基板の厚み変化により、大きな球面収差が発生する。さらに対物レンズの開口数を大きくした場合、対物レンズの光軸と光ディスク面の相対的な傾き(以下、チルトと呼ぶことがある)が発生した場合により大きなコマ収差が発生する。
これらの球面収差やコマ収差によって、光ディスクに集光された光スポットが劣化し、情報の記録または再生性能が低下する。そのため、記録密度が高い光ディスク装置においては、これらの収差を検出し補正することが必要となる。
従来の光ディスク装置の球面収差検出手段としては、特許文献1に記載されたものが知られている。
図20に球面収差検出が可能な従来の光ヘッド90の概略構成図を示す。
図20において、101は半導体レーザ、104はコリメートレンズ、105は対物レンズ、106は光ディスク、107はホログラム、108は光検出器である。
半導体レーザ101から出射されたレーザ光は、コリメートレンズ104で略平行光となり、対物レンズ105により光ディスク106の基板越しに記録再生情報面に集光される。光ディスク106の記録再生情報面で反射したレーザ光は再び基板を透過し、対物レンズ105、コリメートレンズ104を透過し、ホログラム107を透過して回折されて、信号検出用の光検出器108に入射する。
ホログラム107は図21に示すようなパターンとなっている。
ホログラム107は、光軸に直交する直線Lと光軸を中心とする第1の半円E1とで囲まれた第1の領域aと、上記第1の半円E1と、上記直線Lと第1の半円E1よりも半径が大きくかつ第1の半円E1側に位置する第2の半円E2と上記直線Lとで囲まれた第2の領域bと、上記直線Lに対して第1の半円E1および第2の半円E2と反対側の第3の半円E3と直線Lとで囲まれた第3の領域cとの3つの領域を有している。
ホログラム107の各領域a、bおよびcは、それぞれの領域a、bおよびcを光ディスク106側から通過する光によって、各領域a、bおよびcに対応する集光スポットが光検出器108上に別々に集光するように構成されている。すなわち、ホログラム107の3つの領域a、bおよびcを光ディスク106側から通過する光は、光検出器108上に3ヶ所の集光スポットととして形成される。
光検出装置108は図22A〜図22Cに示すように、5つの受光領域108a〜108eで構成されている。光ディスク106で反射されたレーザ光の光束のうち、ホログラム107の第1の領域aからの光束は、受光領域108aと108bとの境界線上に集光スポットP1として形成され、ホログラム107の第2の領域bからの光束は、受光領域108cと108dとの境界線上に集光スポットP2として形成され、第3の領域cからの光束は、受光領域108eに集光スポットP3として形成されるようになっている。
ここで光ディスク106に記録された情報信号(再生信号)RFは、各受光領域108a〜108eからの出力電気信号を用いて示すと、
再生信号RF=受光領域108aで得られる信号+受光領域108bで得られる信号+受光領域108cで得られる信号+受光領域108dで得られる信号+受光領域108eで得られる信号、
で与えられる。
光ディスク106の基板の厚さが適切で球面収差が発生していない状態において、光ディスク106上に正しく焦点が結ばれているとき、つまり合焦時には各受光領域108a〜108eに形成される集光スポットP1〜P3の形状は、図22Bに示すように、それぞれがほぼ同じ大きさの点となる。
このとき、ホログラム107にて回折される光束のうち集光スポットP1は、受光領域108aと108bに対して照射面積が等しくなるように形成される。つまり、受光領域108aから得られる電気信号と、受光領域108bから得られる電気信号との値が等しいことを示している。同様に集光スポットP2は、受光領域108cと108dとに対して照射面積が等しくなるように形成される。
一般に、光ディスク106の基板の厚みが適切でない場合には、上記構成の集光光学系において球面収差が発生する。
図23は球面収差が発生している時の光線状態を示している。球面収差が発生すると、光線の光軸oからの距離に応じて集光位置のずれが生じる。すなわち、光線bが面F上に集光している時は、光線bよりも光軸oから遠い光線aは面Fの手前で集光し、光線bよりも光軸oに近い光線cは面Fの奥で集光する。
すなわち、光軸oからの距離が互いに異なる2つの領域におけるフォーカス状態を検出することで球面収差の発生状況を知ることができる。
集光光学系において球面収差が発生した場合は、合焦状態すなわち受光領域108aと受光領域108bとの電気信号の差が0である状態であっても、受光領域108cと受光領域108dとの電気信号の差が0でなく、正あるいは負の値をとるようになる。これにより、正あるいは負の球面収差が発生したことが示される。
上記集光光学系に正あるいは負の球面収差が発生した場合には、例えば正の球面収差が生じたとすると、光軸からより遠い距離にある第2の光線bの光束である、受光領域108c、108dにおける集光スポットP2は、その集光位置が光検出器108の受光面の手前側になるので、図21Aに示すように、受光領域108d上に半ドーナツ状に拡がる。逆に、負の球面収差が生じたとすると、受光領域108c、受光領域108dの集光スポットP2は、その集光位置が光検出器108の受光面の奥側になるので、図22Cに示すように、受光領域108c上に半ドーナツ状に拡がる。
したがって、集光光学系で発生した球面収差を示す信号である球面収差信号SAEは以下のようになる。
球面収差信号SAE=受光領域108cで得られる信号−受光領域108dで得られる信号−K×(受光領域108aで得られる信号−受光領域108bで得られる信号)、
ここで、Kは定数である。
なお、球面収差の収差補正手段としては特許文献2に記載されたものが知られている。光ディスクの基板厚が変化した場合、球面収差検出信号に応じて液晶素子を制御して収差補正を行う。
液晶素子とは2枚のガラス基板に挟まれた部分に液晶を封入したものである。レーザ光が通過する部分を複数の領域に分け、各々の領域に独立に電圧を印加すると、それぞれ対応する部分の屈折率を変化させることができる。この屈折率の変化を利用して波面の位相を変えることができる。レーザ光に収差があると、部分的にレーザ光の位相が変わるので、この変化した位相を補完するように液晶素子を駆動することにより収差の補正ができる。電圧を収差の度合いに応じて印加すると収差をより正確に補正することが可能である。球面収差が発生した場合、最も波面収差が少なくなるように液晶素子の位相を制御する。
従来の光ディスク装置のチルト検出手段としては、特許文献3に記載されたものが知られている。
図24にチルト検出が可能な従来の光ヘッド80の概略構成図を示す。
図24において、201は半導体レーザ、202はビームスプリッタ、204はコリメートレンズ、205は対物レンズ、206は光ディスク、207はリレーレンズ、208は光検出器である。
半導体レーザ201から出射されたレーザ光は、ビームスプリッタ202を透過し、コリメートレンズ204で略平行光となり、対物レンズ205により光ディスク206の基板越しに記録再生情報面に集光される。
光ディスク206の記録再生情報面で反射したレーザ光は再び基板を透過し、対物レンズ205、コリメートレンズ204を透過し、ビームスプリッタ202で反射され、リレーレンズ207により信号検出用の光検出器208に導かれる。
図25Aに示すように光検出器208に入射した光束は、受光領域208aから受光領域208fに6分割されて受光される。受光領域208eと受光領域208fとで受光された信号を使って、第1のトラッキングエラー信号TE1を検出し、受光領域208aから受光領域208dで受光された信号を使って、第2のトラッキングエラー信号TE2を検出する。
トラッキングエラー信号はプッシュプル信号であるため、トラッキングエラー信号TE1、TE2は次式で表される。
トラッキングエラー信号TE1=受光領域208eで受光された信号ー受光領域208fで受光された信号、
トラッキングエラー信号TE2=(受光領域208aで受光された信号+受光領域208bで受光された信号)−(受光領域208cで受光された信号+受光領域208dで受光された信号)、
第1のトラッキングエラー信号TE1と第2のトラッキングエラー信号TE2の位相を比較して光ディスク傾き(チルト)を検出することができる。
図25Bは半径方向に沿った光ディスクの傾きがあるときの検出光束の光強度分布に、前記受光領域の範囲を重ねて表した図である。光ディスクの傾きに応じて光束の強度分布に非対称性が現れるが、図25Bに示したようにその非対称性の大きな部分は受光領域208eと208fとに存在する。このため、第1のトラッキングエラー信号TE1と第2のトラッキングエラー信号TE2とでは光ディスクの傾きの影響度が異なる。
光ディスクの傾きがないときには、2つのトラッキングエラー信号TE1とTE2との位相は一致するが、光ディスクが傾くと2つのトラッキングエラー信号TE1とTE2とには位相ずれが生じる。それぞれの信号に対して光ディスク傾きの影響度が異なるため、第1のトラッキングエラー信号TE1と第2のトラッキングエラー信号TE2との位相を比較することによって、光ディスクの傾きを検出することが可能となる。
なお、従来のプッシュプル信号、すなわち、
プッシュプル信号TE3=(受光領域208aで受光された信号+受光領域208bで受光された信号+受光領域208eで受光された信号)−(受光領域208cで受光された信号+受光領域208dで受光された信号+受光領域208fで受光された信号)、
の演算で得られるプッシュプル信号TE3を第1のトラッキングエラー信号TE1として用いることによっても光ディスクの傾きを検出することが可能である。これは前記従来のプッシュプル信号TE3がトラッキングエラー信号TE1とTE2との和信号に相当するため、第1および第2のトラッキングエラー信号TE1とTE2との間には、十分検出可能な位相差が生じるからである。
しかしながら、従来の構成においては球面収差検出手段とチルト検出手段とはそれぞれ単独で構成されているので、両方の収差を検出するためのホログラムのパターン、光検出器のパターンが互いに干渉するという課題がある。あるい光束の分割数が多くなることで各受光領域で検出される電気信号が小さくなるので、収差検出に必要なS/N比が得られないという課題がある。
本発明は簡単なホログラムと受光素子との構成で球面収差検出とチルト検出とを同時に実現し、さらに対物レンズ移動時のオフセットを補正可能なトラッキングエラー信号検出、フォーカスエラー信号検出まで含んだ簡単な構成の光学ヘッドを提供することを目的とする。
本発明に係る他の光ヘッドは、レーザ光を照射する光源と、前記光源から照射された前記レーザ光を情報記録媒体に集光させる対物レンズと、前記情報記録媒体によって反射され前記対物レンズを通過したレーザ光を空間的に複数の光束に分割する光分割手段と、前記光分割手段によって分割された前記複数の光束を受光する受光素子と、前記受光素子によって受光された前記複数の光束に基づいてトラッキングエラー信号を検出するトラッキングエラー信号検出手段と、前記受光素子によって受光された前記複数の光束に基づいて、前記対物レンズにおいて発生する球面収差を検出する球面収差検出手段とを具備しており、前記光分割手段は、前記情報記録媒体に形成された情報トラックの長手方向と実質的に平行に配置された第1の分割線と、前記第1の分割線と実質的に直交しかつ前記対物レンズの光軸を通る第2の分割線と、前記第2の分割線と実質的に平行に配置された第3の分割線と、前記第2の分割線に対し前記第3の分割線の反対側に位置しかつ前記集光光学系の光軸を中心とした半円形状の第4の分割線とによって分割された8つの領域を有しており、前記トラッキングエラー信号検出手段は、前記8つの領域のうちの前記第2および第3の分割線の間に配置された2つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することにより前記トラッキングエラー信号を生成し、前記8つの領域のうちの前記第3の分割線の外側に配置された2つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することにより、前記対物レンズの移動に伴って生ずる前記トラッキングエラー信号のオフセットを補正する信号を生成し、前記球面収差検出手段は、前記第2の分割線と前記第4の分割線とによって囲まれた2つの領域を通過して生成された光束を、前記受光素子上に形成された第1の受光領域と第2の受光領域との分割線上に集光して、前記第1の受光領域と前記第2の受光領域とにおいてそれぞれ検出された光量を比較して得られる第1のフォーカス点のずれ量と、前記第4の分割線の外側の2つの領域を通過して生成された光束を前記受光素子上に形成された第3の受光領域と第4の受光領域との分割線上に集光して、前記第3の受光領域と前記第4の受光領域とにおいてそれぞれ検出された光量を比較して得られる第2のフォーカス点のずれ量とを比較して、前記対物レンズにおいて発生する前記球面収差を検出するための球面収差誤差信号を生成することを特徴とする。
本発明に係るさらに他の光ヘッドは、レーザ光を照射する光源と、前記光源から照射された前記レーザ光を情報記録媒体に集光させる対物レンズと、前記情報記録媒体によって反射され前記対物レンズを通過したレーザ光を空間的に複数の光束に分割する光分割手段と、前記光分割手段によって分割された前記複数の光束を受光する受光素子と、前記受光素子によって受光された前記複数の光束に基づいてトラッキングエラー信号を検出するトラッキングエラー信号検出手段と、前記受光素子によって受光された前記複数の光束に基づいて、前記対物レンズにおいて発生する球面収差を検出する球面収差検出手段とを具備しており、前記光分割手段は、前記情報記録媒体に形成された情報トラックの長手方向と実質的に平行に配置された第1の分割線と、前記第1の分割線と実質的に直交しかつ前記対物レンズの光軸に対して実質的に対称に互いに平行に配置された第2および第3の分割線と、前記第2および第3の分割線の間に位置しかつ前記集光光学系の光軸を中心とした円形状の第4の分割線により分割された8つの領域を有し、前記トラッキングエラー信号検出手段は、前記8つの領域のうちの、前記第4の分割線の外側であってかつ前記第2および第3の分割線の間に配置された2つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することによって前記トラッキングエラー信号を生成し、前記8つの領域のうちの前記第2および第3の分割線の外側に配置された4つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することにより、前記対物レンズの移動に伴って生ずる前記トラッキングエラー信号のオフセットを補正する信号を生成し、前記球面収差検出手段は、前記第4の分割線の内側を通過して生成された光束に非点収差を与えて前記受光素子上に集光された光スポットの形状の変化を検出して得られる第1のフォーカス点のずれ量と、前記光分割手段の全領域を通過して生成された光束に非点収差を与えて前記受光素子上に集光された光スポットの形状の変化を検出して得られる第2のフォーカス点のずれ量とを比較して、前記対物レンズにおいて発生する前記球面収差を検出するための球面収差誤差信号を生成することを特徴とする光学ヘッド。
本発明に係る光ディスク装置は、本発明に係る光学ヘッドと、フォーカスエラー信号に電気的オフセットを付加して所定の焦点ずれを発生させ、前記所定の焦点ずれの範囲における前記球面収差誤差信号SAE=SAE2−k×SAE1の変動が、所定の範囲内に収まるように前記定数kを決定するための制御回路とを具備することを特徴とする。
図2は、実施の形態1における光学ヘッドのホログラムのパターンを示す図である。
図3は、実施の形態1における光学ヘッドの光検出器のパターンを示す図である。
図4Aおよび図4Bは、対物レンズの合焦点ずれに対するフォーカスエラー信号の変化を模式的に示すグラフである。
図5は、フォーカスエラー信号がゼロの時の球面収差補正信号の変化を示すグラフである。
図6Aおよび図6Bは、補正係数k2の設定方法を示す図である。
図7は、実施の形態1における球面収差検出信号を決定する手順を示すフローチャートである。
図8Aおよび図8Bは、実施の形態1において別の球面収差補正手段を示す概略構成図である。
図9は、チルト発生時のホログラム上での光束の様子を模式的に示す図である。
図10は、実施の形態2における光学ヘッドの概略構成図である。
図11は、実施の形態2における光学ヘッドのホログラムのパターンを示す図である。
図12は、実施の形態2における光学ヘッドの光検出器のパターンを示す図である。
図13は、実施の形態3における光学ヘッドの概略構成図である。
図14は、実施の形態3における光学ヘッドのホログラムのパターンを示す図である。
図15は、実施の形態3における光学ヘッドの光検出器のパターンを示す図である。
図16は、実施の形態3における光学ヘッドの別のホログラムのパターンを示す図である。
図17は、実施の形態4における光学ヘッドの概略構成図である。
図18は、実施の形態4における光学ヘッドの偏光ホログラムのパターンを示す図である。
図19は、実施の形態1における光学ヘッドの受発光一体素子のパターンを示す図である。
図20は、球面収差検出が可能な従来の光学ヘッドの概略構成図である。
図21は、球面収差検出が可能な従来の光学ヘッドのホログラムのパターンを示す図である。
図22A〜図22Cは、球面収差検出が可能な従来の光学ヘッドの光検出器のパターンを示す図である。
図23は、球面収差発生時の光線の状態を模式的に示す図である。
図24は、チルト検出が可能な従来の光学ヘッドの概略構成図である。
図25Aおよび図25Bは、チルト検出が可能な従来の光学ヘッドの光検出器のパターンを示す図である。
前記対物レンズと前記情報記録媒体との間の相対的な傾きを検出するチルト検出手段をさらに具備しており、前記第2および第3の分割線の間の間隔は、前記情報記録媒体の前記情報トラックにおいて回折した0次光と±1次光とが重なる領域における前記情報トラックの長手方向に沿った幅よりも狭くなっており、前記チルト検出手段は、前記第2および第3の分割線の間に配置された前記2つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することにより得られる第1のトラッキングエラー信号と、前記光分割手段の全領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することにより得られる第2のトラッキングエラー信号との位相を比較して、前記対物レンズと前記情報記録媒体との間の相対的な傾きを検出するためのチルト誤差信号を生成することが好ましい。
本実施の形態に係る他の光ヘッドにおいては、球面収差検出手段は、第2の分割線と第4の分割線とによって囲まれた2つの領域を通過して生成された光束を、受光素子上に形成された第1の受光領域と第2の受光領域との分割線上に集光して、第1の受光領域と第2の受光領域とにおいてそれぞれ検出された光量を比較して得られる第1のフォーカス点のずれ量と、第4の分割線の外側の2つの領域を通過して生成された光束を受光素子上に形成された第3の受光領域と第4の受光領域との分割線上に集光して、第3の受光領域と第4の受光領域とにおいてそれぞれ検出された光量を比較して得られる第2のフォーカス点のずれ量とを比較して、対物レンズにおいて発生する球面収差を検出するための球面収差誤差信号を生成する。このため、簡単なホログラムと受光素子の構成によって球面収差を検出することができる。
前記対物レンズと前記情報記録媒体との間の相対的な傾きを検出するチルト検出手段をさらに具備しており、前記第2および第3の分割線の間の間隔は、前記情報記録媒体の情報トラックにおいて回折した0次光と±1次光とが重なる領域における前記情報トラックの長手方向に沿った幅の1/2よりも狭くなっており、前記チルト検出手段は、前記第2および第3の分割線の間に配置された2つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することによって得られる第1のトラッキングエラー信号と、前記光分割手段の全領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することによって得られる第2のトラッキングエラー信号との位相を比較して、前記対物レンズと前記情報記録媒体との間の前記相対的な傾きを検出するためのチルト誤差信号を生成することが好ましい。
本実施の形態に係るさらに他の光学ヘッドにおいては、球面収差検出手段は、第4の分割線の内側を通過して生成された光束に非点収差を与えて受光素子上に集光された光スポットの形状の変化を検出して得られる第1のフォーカス点のずれ量と、光分割手段の全領域を通過して生成された光束に非点収差を与えて受光素子上に集光された光スポットの形状の変化を検出して得られる第2のフォーカス点のずれ量とを比較して、対物レンズにおいて発生する球面収差を検出するための球面収差誤差信号を生成する。このため、簡単なホログラムと受光素子の構成によって球面収差を検出することができる。
前記対物レンズと前記情報記録媒体との間の相対的な傾きを検出するチルト検出手段をさらに具備しており、前記第2および第3の分割線の間の間隔は、前記情報記録媒体の情報トラックにおいて回折した0次光と±1次光とが重なる領域における前記情報トラックの長手方向に沿った幅よりも狭く、前記チルト検出手段は、前記第4の分割線の外側であってかつ前記第2および第3の分割線の間に配置された2つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することによって得られる第1のトラッキングエラー信号と、前記光分割手段の全領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することによって得られる第2のトラッキングエラー信号との位相を比較して、前記対物レンズと前記情報記録媒体との間の前記相対的な傾きを検出するためのチルト誤差信号を生成することが好ましい。
前記第1のフォーカス点のずれ量を示す信号をSAE1、前記第2のフォーカス点のずれ量を示す信号をSAE2とし、前記球面収差誤差信号SAEは、SAE=SAE2−k×SAE1、(kは、球面収差がない状態でフォーカス点のずれ量が、所定の範囲においてk=SAE2/SAE1を略満足する定数)で表されることが好ましい。
前記光分割手段は、偏光ホログラムを含んでいることが好ましい。
前記受光素子は、前記光源と一体に構成される受発光一体素子であることが好ましい。
前記受光素子は、前記光源と前記光分割手段とを一体に構成した集積光学素子であることが好ましい。
前記対物レンズと前記光分割手段との間に設けられた液晶素子と、前記前記球面収差検出手段によって生成された前記球面収差誤差信号に応じて、前記液晶素子に印可する電圧によって、前記液晶素子を透過する波面の位相を変化させて前記球面収差を補正する球面収差補正手段とをさらに具にしていることが好ましい。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
(実施の形態1)
図1に本発明の実施の形態1に係る光ディスク装置150の概略構成図を示す。光ディスク装置150は、光学ヘッド100と制御回路11とメモリ15とを備えている。
図1に示す光学ヘッド100において、1は光源に対応する半導体レーザ、2は偏光ビームスプリッタ、3は1/4波長板、4はコリメートレンズ、5は集光光学系に対応する対物レンズ、6は光ディスク、51は光分割手段に対応するホログラム、61は受光素子に対応する光検出器、10は球面収差検出器、12はフォーカスエラー検出器、13はトラッキングエラー検出器、14は対物レンズアクチュエータ。20は球面収差補正手段に対応する液晶素子である。
半導体レーザ1から出射された直線偏光のレーザ光は、偏光ビームスプリッタ2を透過し、1/4波長板3で円偏光に変換され、コリメートレンズ4で略平行光となり、液晶素子20を透過して、対物レンズ5により光ディスク6の基板越しに記録再生情報面に集光される。
光ディスク6の記録再生情報面で反射したレーザ光は再び光ディスク6の基板を透過し、対物レンズ5、液晶素子20、コリメートレンズ4を透過し、1/4波長板3で往路とは異なる直線偏光に変換された後、偏光ビームスプリッタ2で反射する。このとき偏光ビームスプリッタ2は、往路のレーザ光の偏光成分は略透過し、復路のレーザ光の偏光成分は略反射するように予め設計されているものとする。
偏光ビームスプリッタ2を反射した復路のレーザ光は、ホログラム51を透過して回折することによりレーザ光を空間的に複数の光束に分割し光検出器61へと導かれる。光検出器61は予め複数の受光領域に分割されており、夫々の受光領域に入射した光は、その光量に応じた信号へ変換され、球面収差検出器10、フォーカスエラー検出器12、トラッキングエラー検出器13へ送られる。
光検出器61で検出された信号はフォーカスエラー検出器12、トラッキングエラー検出器13で演算され、対物レンズアクチュエータ14はフォーカスエラー検出器12、トラッキングエラー検出器13で演算され、制御回路11で所定の処理をされた信号に応じて、対物レンズ5にて光ディスク6の記録再生情報面に形成される集光スポットが、光ディスク6の記録再生情報面に形成された情報トラックに追従するように対物レンズ5を駆動する。
図2に実施の形態1におけるホログラム51のパターンの一例を示す。図中の破線はホログラムを透過するレーザ光の光束を示す。
図2に示すように、ホログラム51は、光ディスク6の情報トラックの方向と実質上平行な第1の分割線L1(領域51aと領域51bおよび領域51cと領域51dの境界線)と、その第1の分割線L1と実質上直交しかつ対物レンズ5の光軸に対して実質上対称な第2および第3の分割線L2およびL3(領域51aと領域51cおよび領域51bと領域51dの境界線)とにより6つの領域に分割される。
このとき、ホログラム51はプッシュプル成分を含む部分と含まない部分を境界として、複数の領域51a〜51dに分割されることになる。
図3に実施の形態1における光検出器61のパターンを示す。光検出器61には複数の受光領域61a〜61lが配置されている。
ホログラム51の領域51a(第2および第3の分割線L2およびL3の外側の領域)を通った±1次光は、光検出器61の受光領域61eと受光領域61fとに入射する。ホログラム51の領域51b(第2および第3の分割線の外側の領域)を通った±1次光は光検出器61の受光領域61gと受光領域61hとに入射する。ホログラムの領域51c(第2および第3の分割線の間の2つの領域の一方)を通った±1次光は光検出器61の受光領域61iと受光領域61jとに入射する。ホログラムの領域51d(第2および第3の分割線の間の2つの領域の他方)を通った±1次光は光検出器61の受光領域61kと受光領域61lとに入射する。
また、全光束が透過する0次光は光検出器61の4分割領域61a〜61dに集光される。なお+1次光は右側の受光領域、−1次光は左側の受光領域に集光されるものとする。
ここで、ホログラム51の領域51a〜51dを通る+1次光は光検出器61の受光面よりも遠いところに焦点を結び、−1次光は光検出器61の受光面よりも近いところに焦点を結び、更に光ディスク6が対物レンズ5の合焦点にあるときに、±1次光の光検出器61の受光面での光束の大きさが実質上等しくなるように、ホログラム51の格子パターンにレンズの屈折力を持たせる。このようにすると、対物レンズ5の合焦点ずれに応じて±1次光の光検出器61の受光面上の光束の大きさがそれぞれ異なる大きさに変化する。
フォーカスエラー信号FEは、
フォーカスエラー信号FE=受光領域61eで得られる信号+受光領域61gで得られる信号+受光領域61iで得られる信号+受光領域61kで得られる信号−(受光領域61fで得られる信号+受光領域61hで得られる信号+受光領域61jで得られる信号+受光領域61lで得られる信号)、
で得られる。
また、プッシュプル信号TE1は、
プッシュプル信号TE1=受光領域61iで得られる信号+受光領域61jで得られる信号−(受光領域61kで得られる信号+受光領域61lで得られる信号)、
で得られる。
ここで、対物レンズ5が情報トラックに直交する方向(半径方向)に向かって移動した場合にはプッシュプル信号TE1にオフセットが発生するが、プッシュプル成分を含まない補正信号TE2、
TE2=受光領域61eで得られる信号+受光領域61fで得られる信号−(受光領域61gで得られる信号+受光領域61hで得られる信号)、
を用いて、対物レンズ5の移動に伴って生じるオフセットが補正されたトラッキングエラー信号TEを得ることができる。
トラッキングエラー信号TE=TE1−k1×TE2、
ここで、k1は補正係数である。補正係数k1は、所定範囲内における対物レンズ5の移動によってトラッキングエラー信号TEにオフセットが発生しないように決定される。
次に本実施の形態における球面収差の検出方法を以下に説明する。
ホログラム51内の領域51a、領域51bと領域51c、領域51dとは、光軸からの距離が互いに異なるため、球面収差が発生した場合の集光位置が異なる。従ってホログラムの領域51aと領域51bの光束から得られるフォーカスエラー信号SAE1と、領域51cと領域51dとの光束から得られるフォーカスエラー信号SAE2とを比較することにより、発生した球面収差の大きさと方向を表す球面収差検出信号SAE1およびSAE2が得られる。
球面収差検出信号SAE1=受光領域61eで得られる信号+受光領域61gで得られる信号−(受光領域61fで得られる信号+受光領域61hで得られる信号)、
球面収差検出信号SAE2=受光領域61iで得られる信号+受光領域61kで得られる信号−(受光領域61jで得られる信号+受光領域61lで得られる信号)、
図4Aは球面収差が発生していない状態における、対物レンズ5の合焦点ずれに対するフォーカスエラー信号FE、フォーカスエラー信号SAE1およびフォーカスエラー信号SAE2の変化を模式的に示したグラフである。球面収差が発生していない状態では、3つのフォーカスエラー信号のゼロクロス点は一致する。
なお、図4Aに示すように、一般的にはフォーカスエラー信号SAE1とフォーカスエラー信号SAE2とは振幅や傾きが互いに異なる。
図4Bは球面収差が発生した状態における、対物レンズ5の合焦点ずれに対するフォーカスエラー信号FE、フォーカスエラー信号SAE1およびフォーカスエラー信号SAE2の変化を模式的に示したグラフである。
図4Bに示すように、球面収差が発生した場合は各フォーカスエラー信号がシフトするが、フォーカスエラー信号FE、フォーカスエラー信号SAE1およびフォーカスエラー信号SAE2のシフト量には互いに差が生じる。このフォーカスエラー信号FE、フォーカスエラー信号SAE1およびフォーカスエラー信号SAE2のシフト量の差は、球面収差の増大に伴い大きくなる。
球面収差補正信号SAEは以下の式で得られる。
SAE=SAE2−k2×SAE1、
k2は補正係数である。図5は球面収差が発生して、フォーカスエラー信号FE=0の時の、球面収差補正信号SAEの変化を表している。球面収差補正信号SAEは球面収差の大きさと方向に応じた信号であるため、球面収差検出器10によって検出された球面収差補正信号の大きさと方向に応じて、球面収差補正器11が液晶素子20に印加する電圧を調整することによって、液晶素子20を透過するレーザ光の波面の位相を変化させて球面収差の補正を行うことが可能である。液晶素子20を用いた場合は、アクチュエータ等の駆動メカニズムを用いることなく、球面収差の補正が可能なため、小型の光ヘッドに適している。
ここで図6Aに示すように、球面収差が発生していない状態のフォーカスエラー信号SAE2とフォーカスエラー信号SAE1×k2との傾きが略等しくなるように係数k2を設定する(合焦点を中心とした所定の範囲dにおいてk2=SAE2/SAE1を満足させる)ことが望ましい。
この場合、図6Bに示すように、球面収差が発生していない状態では、対物レンズ5の合焦点ずれが発生しても(所定の範囲d内では)球面収差補正信号SAEは略ゼロとなる。すなわち球面収差補正信号SAEが合焦点ずれの影響を受けないため、球面収差補正の精度を向上させることが可能となる。
ここで本実施の形態に係る光学ヘッドを備えた光ディスク装置において、補正係数k2を具体的に決定する方法を図7を参照して説明する。
まず、フォーカスサーボがオンされる(ステップS1)。そして、フォーカスエラー検出器12において演算された信号に応じて、対物レンズアクチュエータ14は対物レンズ5を駆動し、光ディスク6の記録再生情報面にレーザ光を集光させる。次に補正係数k2に所定の値Aを設定する(ステップS2)。その後、所定の値Aにおいて、予め補正係数k2=Aとした場合の球面収差検出信号SAEを、
SAE=SAE2−(k2×SAE1)、
の演算によって得て、メモリにSAE(1)として格納する(ステップS3)。
次に、フォーカスエラー検出器12において演算された信号に電気的オフセットを付加し、所定量(例えば図6Aおよび図6Bに示す範囲dの半分の+d/2)の焦点ずれを発生させる(ステップS4)。その後、その時の球面収差検出信号SAEを、メモリにSAE(2)として格納する(ステップS5)。
同様に、フォーカスエラー検出器12において演算された信号に、逆の電気的オフセットを付加し、所定量(例えば、−d/2)の焦点ずれを発生させる(ステップS6)。そして、その時の球面収差検出信号SAEを、メモリにSAE(3)として格納する(ステップS7)。
メモリに格納された、焦点ずれ無しでの球面収差検出信号SAE(1)と、+d/2の焦点ずれでの球面収差検出信号SAE(2)と、−d/2の焦点ずれでの球面収差検出信号SAE(3)とを比較し(ステップS8)、球面収差検出信号SAE(1)、SAE(2)およびSAE(3)のばらつきが所定範囲内であるか否かを判断する(ステップS9)。
球面収差検出信号SAE(1)、SAE(2)およびSAE(3)のばらつきが所定範囲内であると判断されたときは(ステップS9においてYES)、補正係数k2=Aに設定する(ステップS10)。球面収差検出信号SAE(1)、SAE(2)およびSAE(3)のばらつきが所定範囲内でないと判断されたときは(ステップS9においてNO)、所定の値Aとは異なる値Bを、改めて補正係数k2=Bと設定して(ステップS11)、ステップS3へ戻り、再び球面収差検出信号SAE(1)〜SAE(3)を得る。この場合の値Bは、球面収差検出信号SAE(1)〜SAE(3)のばらつきの方向および量に応じて決定されることが好ましい。この値Bによって、球面収差検出信号SAE(1)〜SAE(3)のばらつきが所定の範囲内になれば、補正係数k2=Bに決定すればよい。所定の範囲内にならなければ、さらに別の値Cを補正係数k2=Cとして、球面収差検出信号SAE(1)〜SAE(3)を得る。
このような手順を用いることによって、球面収差検出信号SAEが合焦点ずれの影響を受けにくい補正係数k2を設定することができる。
なお球面収差の補正は、図1に示した液晶素子20を用いる以外に、コリメートレンズ4をレーザ光の光軸方向に沿って駆動して、球面収差の補正を行うことが可能である。コリメートレンズ4を光源(半導体レーザ1)の方向に向かって移動させることで、コリメートレンズ4の出射光は平行光から発散光となり、コリメートレンズ4を対物レンズ5の方向に向かって移動させることで、コリメートレンズ4の出射光は平行光から収れん光となる。
対物レンズ5に入射するレーザ光を発散光もしくは収れん光とすることで球面収差が発生するため、光ディスク6の基板厚が変化することによって発生する球面収差と逆方向の球面収差を発生させることにより、球面収差をキャンセルすることが可能である。例えば、対物レンズ5に入射するレーザ光を発散光とすることによって、光ディスク6の基板厚が厚くなった場合に発生する球面収差をキャンセルすることが可能であり、逆に、対物レンズ5に入射するレーザ光を収れん光とすることで、光ディスク6の基板厚が薄くなった場合に発生する球面収差をキャンセルすることが可能となる。
図8Aにコリメートレンズ4をレーザ光の光軸方向に沿って駆動する機構を持つ、別の実施の形態の光学ヘッド100Aの概略構成図を示す。図8Aにおいて、1は半導体レーザ、4はコリメートレンズ、5は対物レンズ、6は光ディスク、41はモータ、42はシャフト、43はレンズホルダである。モータ41を駆動することによってシャフト42が回転し、コリメートレンズ4とコリメートレンズ4を保持するレンズホルダ43とがレーザ光の光軸方向に沿って移動可能である。
ここで、球面収差補正信号SAEの大きさと方向に応じて、球面収差SAE信号がゼロになるようにモータ41を駆動し、レンズホルダ43に保持されたコリメートレンズ4の光軸方向に沿った位置を変えることで、球面収差を補正することが可能である。
図8Bのように、コリメートレンズ4を光源(半導体レーザ1)の方向に向かって移動することによって、コリメートレンズ4からの出射光は発散光となり、光ディスク6の基板厚が厚くなった場合に発生する球面収差を補正する。
なお、コリメートレンズ4をレーザ光の光軸方向に沿って駆動する手段としては、上述のモータを使用する方法に限らず、磁気回路や圧電素子の駆動によるアクチュエータなど、いかなる手段によるものでも可能であることは言うまでもない。
以上のように、球面収差補正をコリメートレンズの駆動によって行った場合は、液晶素子20を用いた場合に比べて記録および再生に用いるレーザ光の損失が少ないため、光利用効率の低下を抑制できるという利点がある。
次に対物レンズ5と光ディスク6との間の相対的な傾きであるチルトの検出方法を説明する。図9はチルトが発生した場合のホログラム51上での光束の様子を模式的に示したものである。光ディスク6の傾きはディスクの半径方向すなわち情報トラックと垂直な方向に沿って発生するため、プッシュプル信号の光量にアンバランスが生じる。このようなアンバランスが生じた状態のプッシュプル信号は位相ずれが発生しているため、このプッシュプル信号を用いてトラッキングサーボ動作を行った場合には、トラッキングエラー信号のゼロクロス点と情報トラックの中心とがずれるいわゆるオフトラックが発生する。
チルトによる位相ずれの影響は、光軸を中心とした領域(図9中の領域X)において大きく現れるため、全光束によるプッシュプル信号と光束中央領域Xによるプッシュプル信号との位相を比較することにより、チルトの発生量を検出することできる。
光束中央部領域Xにおけるプッシュプル信号は前記TE1であり、
TE1=受光領域61iで得られる信号+受光領域61jで得られる信号−(受光領域61kで得られる信号+受光領域61lで得られる信号)、
で表される。一方、全光束によるプッシュプル信号TE0は0次光の集光する領域61a〜61dにおいて検出され、
TE0=受光領域61aで得られる信号+受光領域61bで得られる信号−(受光領域61cで得られる信号+受光領域61dで得られる信号)、
で表される。プッシュプル信号TE1とプッシュプル信号TE0との間の位相差がチルトの発生量となる。
なお、プッシュプル信号TE1とプッシュプル信号TE0とには対物レンズの移動に伴うオフセットが発生するため、チルトの検出には、それぞれをプッシュプル成分を含まない補正信号TE2によって補正した、
信号TE=TE1−k1×TE2、
信号TE’=TE0−k3×TE2、
(k1、k3は補正係数)を用いることが望ましい。
なお、検出されたチルトの大きさと方向に応じて、球面収差補正器11は対物レンズ5を駆動する電流を調整し、対物レンズ5と光ディスク6との間の相対的な傾きを補正することができる。
(実施の形態2)
図10に本発明の別の実施の形態の光ディスク装置250の概略構成図を示す。なお、第1の実施の形態と同一の構成に関しては同一の符号を用いて以下説明を省略する。光ディスク装置250は、光学ヘッド200と制御回路11とメモリ15とを備えている。図10に示す光学ヘッド200において、52は光分割手段に対応するホログラム、62は受光素子に対応する光検出器である。
図11に実施の形態2におけるホログラム52のパターンの一例示す。
図11に示すように、光ディスク6の情報トラックの方向と実質上平行な第1の分割線L4(領域52aと領域52bおよび領域52cと領域52dの境界線)と、その第1の分割線L4と実質上直交しかつ対物レンズ5の光軸を通る第2の分割線L5(領域52c・領域52dと領域52e・領域52fとの境界線)と、その第2の分割線L5と実質上平行な第3の分割線L6(領域52aと領域52cおよび領域52bと領域52dの境界線)と、第2の分割線L5に対し第3の分割線L6の反対側に位置しかつ対物レンズ5の光軸を中心とした半円形状の第4の分割線L7(領域52eと領域52f境界線)とにより6つの領域に分割される。
このとき、ホログラム52は複数の領域52a〜52fに分割されることになる。
図12に実施の形態2における光検出器62のパターンを示す。光検出器62には複数の領域62a〜62lが配置されている。
ここでホログラム52の領域52a(第3の分割線の外側の領域)を通った±1次光は光検出器62の受光領域62iに入射し、ホログラム52の領域52b(第3の分割線の外側の領域)を通った±1次光は光検出器62の受光領域62jに入射し、ホログラム52の領域52c(第2および第3の分割線L5およびL6の間の2つの領域の一方)を通った±1次光は光検出器62の受光領域62kに対応し、ホログラム52の領域52d(第2および第3の分割線L5およびL6の間の2つの領域の他方)を通った±1次光は光検出器62の受光領域62lに入射する。
ホログラム52の領域52e(第2および第4の分割線L5およびL7の間の領域)を通った±1次光は光検出器62の2分割受光領域62eと62fに入射し、ホログラム52の領域52f(第4の分割線L5の外側の領域)を通った±1次光は光検出器62の2分割受光領域62gと62hにと入射する。
また、全光束が透過する0次光は光検出器62の4分割領域62a〜62dに集光される。
なおホログラム52の領域52e、52fにおける±1次光は、光ディスク6が対物レンズ5の合焦点にあるときに、受光領域62eと62f、62gと62hへの照射面積がそれぞれ等しくなるように形成される。つまり、受光領域62eから得られる電気信号と受光領域62fから得られる電気信号と受光領域62gから得られる電気信号と受光領域62hから得られる電気信号との値がそれぞれ等しくなるようにホログラム52の格子パターンを設定する。このようにすると対物レンズ5の合焦点ずれに応じて検出器62の受光領域62e、62f、62gおよび62hからの出力が変化する。なお、図12は合焦ずれが発生している状態を表しており、±1次光が受光領域62eと62gにのみ入射している。
フォーカスエラー信号FEは、
FE=受光領域62eで得られる信号+受光領域62gで得られる信号−(受光領域62fで得られる信号+受光領域62hで得られる信号)、
で得られる。
また、プッシュプル信号TE1は、
TE1=受光領域62kで得られる信号+受光領域62lで得られる信号、
で得られる。
ここで、対物レンズ5が情報トラックに直交する方向に移動した場合にはプッシュプル信号TE1にオフセットが発生するが、プッシュプル成分を含まない補正信号TE2、
TE2=受光領域62iで得られる信号−受光領域62jで得られる信号、
を用いて、対物レンズ5の移動に伴い生じるオフセットが補正されたトラッキングエラー信号TEを得ることができる。
TE=TE1−k1×TE2、
ここで、k1は補正係数である。補正係数k1は、所定範囲内における対物レンズ5の移動によってトラッキングエラー信号TEにオフセットが発生しないように決定される。
本実施の形態における球面収差の検出方法を以下に説明する。
ホログラム52内の領域52eと領域52fは、光軸からの距離が互いに異なるため、球面収差が発生した場合の集光位置が互いに異なる。従って領域52eを通る光束から得られるフォーカスエラー信号SAE1と、領域52fを通る光束から得られるフォーカスエラー信号SAE2とを比較することにより、発生した球面収差の大きさと方向を表す球面収差エラー信号SAEが得られる。
SAE1=受光領域62eで得られる信号−受光領域62fで得られる信号、
SAE2=受光領域62gで得られる信号−受光領域62hで得られる信号、
SAE=SAE2−k2×SAE1、
ここで、k2は補正係数である。補正係数k2は、実施の形態1で述べたように、球面収差が発生していない状態におけるフォーカスエラー信号SAE1とフォーカスエラー信号SAE2×k2との傾きが互いに略等しくなるように設定する(合焦点を中心とした所定の範囲xでk2=SAE2/SAE1を満足させる)ことが望ましい。
なお、検出された球面収差の大きさと方向に応じて、球面収差補正器11は液晶素子20に印加する電圧を調整し、球面収差の補正を行う。また、実施の形態1で述べたように、コリメートレンズ4をレーザ光の光軸方向に沿って駆動して、球面収差の補正を行うことも可能である。
次に対物レンズ5と光ディスク6との間の相対的な傾きであるチルトの検出方法を説明する。チルトによる位相ずれの影響は、光軸を中心とした領域に大きく現れるため、全光束によるプッシュプル信号と光束中央領域によるプッシュプル信号の位相とを比較することにより、チルトの発生量を知ることできる。
光束中央部領域のプッシュプル信号は前記TE1であり、
TE1=受光領域62kで得られる信号−受光領域62lで得られる信号、
で表される。一方、全光束によるプッシュプル信号TE0は0次光の集光する領域62a〜62dで検出され、
TE0=受光領域62aで得られる信号+受光領域62bで得られる信号−(受光領域62cで得られる信号+受光領域62dで得られる信号)、
で表される。プッシュプル信号TE1とプッシュプル信号TE0との間の位相差がチルトの発生量となる。
なお、プッシュプル信号TE1とプッシュプル信号TE0とには対物レンズの移動に伴うオフセットが発生するため、チルトの検出には、それぞれをプッシュプル成分を含まない補正信号TE2で補正した、
TE=TE1−k1×TE2、
TE’=TE0−k3×TE2、
(但し、k1、k3は補正係数)
を用いることが望ましい。
なお、検出されたチルトの大きさと方向に応じて、球面収差補正器11は対物レンズ5を駆動する電流を調整し、対物レンズ5と光ディスク6との間の相対的な傾きを補正することができる。
(実施の形態3)
図13に本発明の別の実施の形態の光ディスク装置350の概略構成図を示す。なお、実施の形態1と同一の構成に関しては同一の符号を用いて説明を省略する。光ディスク装置350は、光学ヘッド300と制御回路11とメモリ15とを備えている。
図13に示す光学ヘッド300において、53は光分割手段に対応するホログラム、63は受光素子に対応する光検出器、73はホログラムを通過して生成された光束に非点収差を与えるアナモフィックレンズである。
図14に本実施の形態におけるホログラム53のパターンの一例を示す。図14に示すように、光ディスク6の情報トラックの方向と実質上平行な第1の分割線L81(領域53aと領域53bおよび領域53cと領域53dの境界線)と、その第1の分割線と実質上直交しかつ前記集光光学系の光軸に対して実質上対称な第2および第3の分割線L8およびL9(領域53aと領域53cおよび領域53bと領域53dの境界線)と、前記第2および第3の分割線L8およびL9の間に位置し、かつ前記集光光学系の光軸を中心とした円形状の第4の分割線L10(領域53c・領域53dと領域53eの境界線)とにより7つの領域に分割される。
このとき、ホログラム53は複数の領域53a〜53eに分割されることになる。
図15に本実施の形態における光検出器63のパターンを示す。光検出器63には複数の領域63a〜63jを設ける。
ここでホログラム53の領域53a(第2および第3の分割線L8およびL9の外側の領域)を通った±1次光は光検出器63の受光領域63gに入射し、ホログラム53の領域53b(第2および第3の分割線L8およびL9の外側の領域)を通った±1次光は光検出器63の受光領域63hに入射し、ホログラム53の領域53c(第2および第3の分割線L8およびL9の間の2つの領域の一方)を通った±1次光は光検出器63の受光領域63iに入射し、ホログラム53の領域53d(第2および第3の分割線L8およびL9の間の2つの領域の他方)を通った±1次光は光検出器63の受光領域63jに入射する。
また、全光束が透過する0次光は光検出器63の4分割領域63a〜63dに集光される。また、ホログラム53の領域53e(第4の分割線L10の内側の領域)を通った±1次光は光検出器63の4分割領域63eと63fとに集光される。
なおアナモフィックレンズ73は、光ディスク6が対物レンズ5の合焦点にあるときに、受光領域63a〜63dに対して照射面積が等しくなるようにレンズの屈折力が設定され、位置調整される。つまり、受光領域63a〜63dから得られる電気信号の値がそれぞれ等しくなるように調整される。このようにすると対物レンズ5の合焦点ずれに応じて検出器63の受光領域63aと63cと63bと63dとからの出力が変化する。同様に、対物レンズ5の合焦点ずれに応じて光検出器63の受光領域63eと63fからの出力も変化する。
フォーカスエラー信号FEは、
FE=受光領域63aで得られる信号+受光領域63cで得られる信号−(受光領域63bで得られる信号+受光領域63dで得られる信号)、で得られる。
また、プッシュプル信号TE1は、
TE1=受光領域63aで得られる信号+受光領域63bで得られる信号−(受光領域63cで得られる信号+受光領域63dで得られる信号)、
で得られる。
ここで、対物レンズ5が情報トラックに直交する方向に沿って移動した場合にはプッシュプル信号TE1にオフセットが発生するが、プッシュプル成分を含まない補正信号TE2、
TE2=受光領域63gで得られる信号−受光領域63hで得られる信号、
を用いて、対物レンズ5の移動に伴い生じるオフセットが補正されたトラッキングエラー信号TEを得ることができる。
TE=TE1−k1×TE2
ここで、k1は補正係数である。補正係数k1は、所定範囲内における対物レンズ5の移動によってトラッキングエラー信号TEにオフセットが発生しないよう決定される。
本実施の形態における球面収差の検出方法を以下に説明する。
ホログラム53内の領域53eは、全光束に対して光軸からの距離が小さいため、球面収差が発生した場合の集光位置が全光束におけるデフォーカス量と異なる。従って領域53eを通った光束から得られるフォーカスエラー信号SAE1と、全光束から得られるフォーカスエラー信号SAE2とを比較することにより、発生した球面収差の大きさと方向を表す球面収差エラー信号SAEが得られる。
SAE1=受光領域63eで得られる信号−受光領域63fで得られる信号、
SAE2(=FE)=受光領域63aで得られる信号+受光領域63cで得られる信号−(受光領域63bで得られる信号+受光領域63dで得られる信号)、
SAE=SAE2−k2×SAE1、
ここで、k2は補正係数である。補正係数k2は、実施の形態1で述べたように、球面収差が発生していない状態のフォーカスエラー信号SAE1とフォーカスエラー信号SAE2×k2との傾きが略等しくなるようにk2を設定する(合焦点を中心とした所定の範囲xにおいてk2=SAE2/SAE1を満足させる)ことが望ましい。
なお、検出された球面収差の大きさと方向に応じて、球面収差補正器11は液晶素子20に印加する電圧を調整し、球面収差の補正を行う。また、実施の形態1で述べたように、コリメートレンズ4をレーザ光の光軸方向に沿って駆動して、球面収差の補正を行うことも可能である。
次に対物レンズ5と光ディスク6との間の相対的な傾きであるチルトの検出方法を説明する。チルトによる位相ずれの影響は、光軸を中心とした領域に大きく現れるため、全光束によるプッシュプル信号と光束中央領域によるプッシュプル信号との位相を比較することにより、チルトの発生量を知ることできる。
光束中央部領域におけるプッシュプル信号は前記TE1であり、
TE1=受光領域63gで得られる信号−受光領域63hで得られる信号、
で表される。一方、全光束によるプッシュプル信号TE0は0次光の集光する領域63a〜63dにおいて検出され、
TE0=受光領域63aで得られる信号+受光領域63bで得られる信号−(受光領域63cで得られる信号+受光領域63dで得られる信号)、
で表される。プッシュプル信号TE1とプッシュプル信号TE0との間の位相差がチルトの発生量となる。
なお、プッシュプル信号TE1とプッシュプル信号TE0とには対物レンズ5の移動に伴うオフセットが発生するため、チルトの検出には、それぞれをプッシュプル成分を含まない補正信号TE2によって補正した、
TE=TE1−k1×TE2、
TE’=TE0−k3×TE2、
(但し、k1,k3は補正係数)
を用いることが望ましい。
なお、検出されたチルトの大きさと方向に応じて、制御回路11は対物レンズ5を駆動する電流を調整し、対物レンズ5と光ディスク6との間の相対的な傾きを補正することができる。
ここで図16に、本実施の形態における別のホログラム53Aのパターンを示す。図16に示したホログラム53Aは領域53aaから領域53eeまでの7つの領域に分割される。図中斜線で示したエ型の領域は信号検出には使用しない。
図16に示したホログラム53Aのパターンは、図14に示したホログラム53のパターンと同様の球面収差検出およびチルト検出の効果が得られることは明らかである。
光ディスク6の情報トラックのピッチ、基板の厚さおよび半導体レーザ1の波長によっては、図16に示したホログラム53Aのパターンを用いることにより、合焦点ずれやチルトによるトラッキング誤差信号のオフセットを低減できるなどの効果があり、この場合はトラッキング誤差信号検出に不要な領域53eeを球面収差検出に使えるなどのメリットがある。
(実施の形態4)
図17に本発明の別の実施の形態の光ディスク装置450の概略構成図を示す。光ディスク装置450は、光学ヘッド400と制御回路11とメモリ15とを備えている。
図17に示す光学ヘッド400において、30は光源に対応する半導体レーザ1と受光素子に対応する光検出器64とを一体に構成した受発光一体素子、3は1/4波長版、4はコリメートレンズ、5は集光光学系に対応する対物レンズ、6は光ディスク、54は光分割手段に対応する偏光ホログラム、10は球面収差検出器、12はフォーカスエラー検出器、13はトラッキングエラー検出器、14は対物レンズアクチュエータ、20は球面収差補正手段に対応する液晶素子である。
受発光一体素子30内の半導体レーザ1から出射された直線偏光のレーザ光は、偏光ホログラム54で回折されずに透過し、1/4波長板3で円偏光に変換され、コリメートレンズ4で略平行光となり、液晶素子20を透過して、対物レンズ5により光ディスク6の基板越しに記録再生情報面に集光される。
光ディスク6の記録再生情報面で反射したレーザ光は再び基板を透過し、対物レンズ5、液晶素子20、コリメートレンズ4を透過し、1/4波長板3で往路の直線偏光と直交する方向の直線偏光に変換された後、偏光ホログラム54で回折することによりレーザ光を空間的に複数の光束に分割し光検出器64へと導く。
光検出器64は予め複数の受光領域に分割されており、夫々の受光領域に入射した光の光量に応じた信号へ変換され、球面収差検出器10、フォーカスエラー検出器12、トラッキングエラー検出器13へ送られ、情報信号検出とエラー信号検出とが行われる。
ここで、偏光ホログラム54は、往路の直線偏光は回折させず、復路の直線偏光はそのほとんどを±1次光として回折するように構成されている。
図18は本実施の形態における偏光ホログラム54のパターンの一例を示す。
図18に示すように、光ディスク6の情報トラックの方向と実質上平行な第1の分割線L11(領域54aと領域54b、領域54cと領域54dおよび領域54eと領域54fの境界線)と、その第1の分割線と実質上直交しかつ対物レンズ5の光軸に対して実質上対称な第2および第3の分割線L12およびL13(領域54aと領域54eおよび領域54bと領域54fの境界線)と、その第2および第3の分割線と実質上並行かつ対物レンズ5の光軸に対して実質上対称な第4および第5の分割線L14およびL15(領域54cと領域54eおよび領域54dと領域54fの境界線)とにより10個の領域に分割される。
図19に本実施の形態における受発光一体素子30内の受光領域のパターンを示す。受発光一体素子30には複数の受光領域64e〜64nを設ける。なお、受発光一体素子の中央は半導体レーザ1である。
ここでホログラム54の領域54a(第2および第3の分割線L12およびL13の外側の領域)を通った±1次光は光検出器64の受光領域64eと受光領域64fに入射し、ホログラム54の領域54b(第2および第3の分割線L12およびL13の外側の領域)を通った±1次光は光検出器64の受光領域64gと受光領域64hに入射し、ホログラム54の領域54c(第4および第5の分割線L14およびL15の間の2つの領域の一方)を通った±1次光は光検出器64の受光領域64iと受光領域64jに入射し、ホログラム64の領域54d(第4および第5の分割線L14およびL15の間の2つの領域の一方)を通った±1次光は光検出器64の受光領域64kと受光領域64lに入射する。
ホログラム54の領域54e(第2および第3の分割線L12およびL13の間かつ第4および第5の分割線L14およびL15の外側の領域の一方)を通った±1次光は光検出器64の受光領域64mに入射し、ホログラム54の領域54f(第2および第3の分割線L12およびL13の間かつ第4および第5の分割線L14およびL15の外側の領域の一方)を通った±1次光は光検出器64の受光領域64nに入射する。
なおホログラム54の領域54a〜54dにおける+1次光は光検出器64の受光面よりも遠いところに焦点を結び、−1次光は光検出器64の受光面よりも近いところに焦点を結び、更に光ディスク6が対物レンズ5の合焦点にあるときに、±1次光の光検出器64の受光面での光束の大きさが実質上等しくなるように偏光ホログラム54の格子パターンにレンズの屈折力を持たせる。このようにすると対物レンズ5の合焦点ずれに応じて±1次光の検出器64の受光面上の光束の大きさがそれぞれ異なる大きさに変化する。
フォーカスエラー信号FEは、
FE=受光領域64eで得られる信号+受光領域64gで得られる信号+受光領域64iで得られる信号+受光領域64kで得られる信号−(受光領域64fで得られる信号+受光領域64hで得られる信号+受光領域64jで得られる信号+受光領域64lで得られる信号)、
で得られる。
また、プッシュプル信号TE1は、
TE1=受光領域64iで得られる信号+受光領域64jで得られる信号−(受光領域64kで得られる信号+受光領域64lで得られる信号)、
で得られる。
ここで、対物レンズ5が情報トラックに直交する方向に移動した場合にはプッシュプル信号TE1にオフセットが発生するが、プッシュプル成分を含まない補正信号TE2、
TE2=受光領域64eで得られる信号+受光領域64fで得られる信号−(受光領域64gで得られる信号+受光領域64hで得られる信号)、
を用いて、対物レンズ5の移動に伴い生じるオフセットが補正されたトラッキングエラー信号TEを得ることができる。
TE=TE1−k1×TE2、
ここで、k1は補正係数である。補正係数k1は、所定範囲内における対物レンズ5の移動によってトラッキングエラー信号TEにオフセットが発生しないよう決定される。
本実施の形態における球面収差の検出方法を以下に説明する。
偏光ホログラム54内の領域54a、54bと領域54c、54dとは、光軸からの距離が互いに異なるため、球面収差が発生した場合の集光位置が異なる。従ってホログラム54の領域54aと54bにおける光束から得られるフォーカスエラー信号SAE1と、領域54cと54dにおける光束から得られるフォーカスエラー信号SAE2とを比較することにより、発生した球面収差の大きさと方向を表す球面収差エラー信号SAEが得られる。
SAE1=受光領域64eで得られる信号+受光領域64gで得られる信号−(受光領域64fで得られる信号+受光領域64hで得られる信号)、
SAE2=受光領域64iで得られる信号+受光領域64kで得られる信号−(受光領域64jで得られる信号+受光領域64lで得られる信号)、
SAE=SAE2−k2*SAE1、
ここで、k2は補正係数である。補正係数k2は、実施の形態1で述べたように、球面収差が発生していない状態のフォーカスエラー信号SAE1とフォーカスエラー信号SAE2×k2との傾きが略等しくなるようにk2を設定する(合焦点を中心とした所定の範囲xでk2=SAE2/SAE1を満足させる)ことが望ましい。
なお、検出された球面収差の大きさと方向に応じて、球面収差補正器11は液晶素子20に印加する電圧を調整し、球面収差の補正を行う。また、実施の形態1で述べたように、コリメートレンズ4をレーザ光の光軸方向に沿って駆動して、球面収差の補正を行うことも可能である。
次に対物レンズ5と光ディスク6との間の相対的な傾きであるチルトの検出方法を説明する。チルトによる位相ずれの影響は、光軸を中心とした領域に大きく現れるため、光軸からの距離が互いに異なる2つのプッシュプル信号の位相を比較することにより、チルトの発生量を知ることできる。
光軸に近いほうのプッシュプル信号は前記TE1であり、
TE1=受光領域64iで得られる信号+受光領域64jで得られる信号−(受光領域64kで得られる信号+受光領域64lで得られる信号)、
で表される。一方、光軸から遠いほうのプッシュプル信号TE0は、
TE0=受光領域64mで得られる信号−受光領域64nで得られる信号、
で表される。プッシュプル信号TE1とプッシュプル信号TE0との位相差がチルトの発生量となる。
なお、検出されたチルトの大きさと方向に応じて、球面収差補正器11は対物レンズ5を駆動する電流を調整し、対物レンズ5と光ディスク6との間の相対的な傾きを補正することができる。
以上、本実施の形態で述べた受発光一体素子と偏光ホログラムとを用いた光学ヘッドの構成は、SSDフォーカス検出を元にした(実施の形態1)と同様の信号検出方式であるが、このような受発光一体素子と偏光ホログラムとを用いた光学ヘッドは、本実施の形態における偏光ホログラム、受光領域のパターンに限定されず、例えばナイフエッジ・フォーカス検出を元にした(実施の形態2)や、非点収差フォーカス検出を元にした(実施の形態3)と同様の信号検出方式による構成であっても、往復光路中の光学構成が簡単になり、コストやサイズ面で有利な光学ヘッドが得られる。
さらに、図17における前記受発光一体素子30と偏光ホログラム54、1/4波長板3までを一体構成とした集積型の光学素子とすることにより、光学ヘッドはさらにコスト・サイズ面で有利となり、より望ましい。
一方、チルトの補正方法も本実施の形態で述べた対物レンズを駆動して対物レンズと光ディスクとの間の相対的な傾きを補正する方法に限らず、位相制御が可能な液晶素子を駆動して、発生したコマ収差のみをキャンセルするなどの各種補正方法が適用可能であることは明らかである。
また本発明の光学ヘッドは、対物レンズ移動時のオフセット補正可能なトラッキングエラー信号検出と、光スポットの大きさからフォーカス点のずれ量を検出するいわゆるSSDフォーカス検出とを備えた光学ヘッドに対し、この光学ヘッドの構成を大きく変更することなく、球面収差検出機能とチルト検出機能とを付加できるという優れた効果が得られる。
さらに本発明の光学ヘッドは、対物レンズ移動時のオフセット補正可能なトラッキングエラー信号検出と、2分割された各々の受光領域で検出される光量を比較してフォーカス点のずれ量を検出するいわゆるナイフエッジ・フォーカス検出とを備えた光学ヘッドに対し、この光学ヘッドの構成を大きく変更することなく、球面収差検出機能を付加できるという優れた効果が得られる。
さらに本発明の光学ヘッドは、対物レンズ移動時のオフセット補正可能なトラッキングエラー信号検出と、2分割された各々の受光領域で検出される光量を比較してフォーカス点のずれ量を検出するいわゆるナイフエッジ・フォーカス検出とを備えた光学ヘッドに対し、この光学ヘッドの構成を大きく変更することなく、球面収差検出機能とチルト検出機能とを付加できるという優れた効果が得られる。
さらに本発明の光学ヘッドは、対物レンズ移動時のオフセット補正可能なトラッキングエラー信号検出と、非点収差を与えた光スポットの、受光素子上の形状変化からフォーカス点のずれ量を検出するいわゆる非点収差フォーカス検出とを備えた光学ヘッドに対し、この光学ヘッドの構成を大きく変更することなく、球面収差検出機能を付加できるという優れた効果が得られる。
さらに本発明の光学ヘッドは、対物レンズ移動時のオフセット補正可能なトラッキングエラー信号検出と、非点収差を与えた光スポットの、受光素子上の形状変化からフォーカス点のずれ量を検出するいわゆる非点収差フォーカス検出とを備えた光学ヘッドに対し、この光学ヘッドの構成を大きく変更することなく、球面収差検出機能とチルト検出機能とを付加できるという優れた効果が得られる。
さらに本発明の光学ヘッドは、球面収差が発生していない状態では、合焦点ずれが発生しても球面収差補正信号は常に略ゼロとなるため、球面収差補正信号SAEが合焦点ずれの影響を受けない。このため、球面収差補正の精度を向上させることが可能となる。
さらに本発明の光学ヘッドは、光源から出射されて偏光ホログラムに入射する直線偏光は回折させず、光ディスクで反射して偏光ホログラムに入射する復路の直線偏光はそのほとんどを±1次光として回折するように構成することにより、光ディスクに入射するレーザ光の利用効率が大きくできるという優れた効果が得られる。
さらに本発明の光学ヘッドは、光源と受光素子を略同一面上に配置することによる調整の簡素化が図れるだけでなく、光学ヘッドの小型化さらにはコスト面で有利となるという優れた効果が得られる。
さらに本発明の光学ヘッドは、光源と受光素子を略同一面上に配置し、さらに位置決めされた光分割手段が一体に構成されることにより、調整の簡素化が図れるだけでなく、光学ヘッドの小型化さらにはコスト面で有利となるという優れた効果が得られる。
さらに本発明の光学ヘッドは、前記集光光学系で発生する球面収差を補正する球面収差補正手段を備え、前記球面収差補正手段は、前記球面収差誤差信号に応じて、液晶素子に印可する電圧によって透過する波面の位相を変化させて球面収差を補正するので、アクチュエータ等の駆動メカニズムを用いないため、従来の光学ヘッドの構成をほとんど変更する必要がなく、小型で、球面収差の検出および補正が可能な光学ヘッドが得られるという優れた効果が得られる。
さらに本発明の光学ヘッドは、前記光源から照射されるレーザ光を略平行光とするコリメートレンズを備え、前記コリメートレンズを、前記球面収差誤差信号に応じて、前記集光光学系の光軸方向に変位させることによって、前記集光光学系で発生する球面収差を補正するので、従来の光学ヘッドのコリメートレンズを駆動するだけで、光学構成をほとんど変更することなく、またレーザ光の光利用効率を低下させることなく球面収差の検出および補正が可能な光学ヘッドが得られるという優れた効果が得られる。
再生信号RF=受光領域108aで得られる信号+受光領域108bで得られる信号+受光領域108cで得られる信号+受光領域108dで得られる信号+受光領域108eで得られる信号、
で与えられる。
ここで、Kは定数である。
トラッキングエラー信号TE2=(受光領域208aで受光された信号+受光領域208bで受光された信号)−(受光領域208cで受光された信号+受光領域208dで受光された信号)、
第1のトラッキングエラー信号TE1と第2のトラッキングエラー信号TE2の位相を比較して光ディスク傾き(チルト)を検出することができる。
プッシュプル信号TE3=(受光領域208aで受光された信号+受光領域208bで受光された信号+受光領域208eで受光された信号)−(受光領域208cで受光された信号+受光領域208dで受光された信号+受光領域208fで受光された信号)、
の演算で得られるプッシュプル信号TE3を第1のトラッキングエラー信号TE1として用いることによっても光ディスクの傾きを検出することが可能である。これは前記従来のプッシュプル信号TE3がトラッキングエラー信号TE1とTE2との和信号に相当するため、第1および第2のトラッキングエラー信号TE1とTE2との間には、十分検出可能な位相差が生じるからである。
前記光源から照射された前記レーザ光を情報記録媒体に集光させる対物レンズと、
前記情報記録媒体によって反射され前記対物レンズを通過したレーザ光を空間的に複数の光束に分割する光分割手段と、
前記光分割手段によって分割された前記複数の光束を受光する受光素子と、
前記受光素子によって受光された前記複数の光束に基づいてトラッキングエラー信号を検出するトラッキングエラー信号検出手段と、
前記受光素子によって受光された前記複数の光束に基づいて、前記対物レンズにおいて発生する球面収差を検出する球面収差検出手段とを具備しており、
前記光分割手段は、前記情報記録媒体に形成された情報トラックの長手方向と実質的に平行に配置された第1の分割線と、前記第1の分割線と実質上直交しかつ前記対物レンズの光軸に対して実質的に対称に互いに平行に配置された第2および第3の分割線とによって分割された6つの領域を有しており、
前記トラッキングエラー信号検出手段は、前記6つの領域のうちの前記第2および第3の分割線の間に配置された2つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することにより第1のプッシュプル信号を生成し、前記6つの領域のうちの前記第2および第3の分割線の外側に配置された4つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することにより、前記対物レンズの移動に伴って生ずる前記第1のプッシュプル信号のオフセットを補正する信号を生成し、
前記球面収差検出手段は、前記第2および第3の分割線の間に配置された前記2つの領域を通過して生成された光束を前記受光素子上に集光して形成される光スポットの大きさを検出して得られる第1のフォーカス点のずれ量と、前記第2および第3の分割線の外側に配置された前記4つの領域を通過して生成された光束を前記受光素子上に集光して形成される光スポットの大きさを検出して得られる第2のフォーカス点のずれ量とを比較して、前記対物レンズにおいて発生する前記球面収差を検出するための球面収差補正信号を生成することを特徴とする。
フォーカスエラー信号に電気的オフセットを付加して所定の焦点ずれを発生させ、前記所定の焦点ずれの範囲における前記球面収差補正信号SAE=SAE2−k×SAE1の変動が、所定の範囲内に収まるように前記定数kを決定するための制御回路とを具備することを特徴とする。
SAE=SAE2−k×SAE1、
(kは、球面収差がない状態でフォーカス点のずれ量が、所定の範囲においてk=SAE2/SAE1を略満足する定数)
で表されることが好ましい。
前記球面収差検出手段によって生成された前記球面収差補正信号に応じて、前記液晶素子に印加する電圧によって、前記液晶素子を透過する波面の位相を変化させて前記球面収差を補正する球面収差補正手段とをさらに具備していることが好ましい。
図1に本発明の実施の形態1に係る光ディスク装置150の概略構成図を示す。光ディスク装置150は、光学ヘッド100と制御回路11とメモリ15とを備えている。
フォーカスエラー信号FE=受光領域61eで得られる信号+受光領域61gで得られる信号+受光領域61iで得られる信号+受光領域61kで得られる信号−(受光領域61fで得られる信号+受光領域61hで得られる信号+受光領域61jで得られる信号+受光領域61lで得られる信号)、
で得られる。
プッシュプル信号TE1=受光領域61iで得られる信号+受光領域61jで得られる信号−(受光領域61kで得られる信号+受光領域61lで得られる信号)、
で得られる。
TE2=受光領域61eで得られる信号+受光領域61fで得られる信号−(受光領域61gで得られる信号+受光領域61hで得られる信号)、
を用いて、対物レンズ5の移動に伴って生じるオフセットが補正されたトラッキングエラー信号TEを得ることができる。
ここで、k1は補正係数である。補正係数k1は、所定範囲内における対物レンズ5の移動によってトラッキングエラー信号TEにオフセットが発生しないように決定される。
球面収差検出信号SAE2=受光領域61iで得られる信号+受光領域61kで得られる信号−(受光領域61jで得られる信号+受光領域61lで得られる信号)、
図4Aは球面収差が発生していない状態における、対物レンズ5の合焦点ずれに対するフォーカスエラー信号FE、フォーカスエラー信号SAE1およびフォーカスエラー信号SAE2の変化を模式的に示したグラフである。球面収差が発生していない状態では、3つのフォーカスエラー信号のゼロクロス点は一致する。
k2は補正係数である。図5は球面収差が発生して、フォーカスエラー信号FE=0の時の、球面収差補正信号SAEの変化を表している。球面収差補正信号SAEは球面収差の大きさと方向に応じた信号であるため、球面収差検出器10によって検出された球面収差補正信号の大きさと方向に応じて、球面収差補正器11が液晶素子20に印加する電圧を調整することによって、液晶素子20を透過するレーザ光の波面の位相を変化させて球面収差の補正を行うことが可能である。液晶素子20を用いた場合は、アクチュエータ等の駆動メカニズムを用いることなく、球面収差の補正が可能なため、小型の光ヘッドに適している。
SAE=SAE2−(k2×SAE1)、
の演算によって得て、メモリにSAE(1)として格納する(ステップS3)。
TE1=受光領域61iで得られる信号+受光領域61jで得られる信号−(受光領域61kで得られる信号+受光領域61lで得られる信号)、
で表される。一方、全光束によるプッシュプル信号TE0は0次光の集光する領域61a〜61dにおいて検出され、
TE0=受光領域61aで得られる信号+受光領域61bで得られる信号−(受光領域61cで得られる信号+受光領域61dで得られる信号)、
で表される。プッシュプル信号TE1とプッシュプル信号TE0との間の位相差がチルトの発生量となる。
信号TE=TE1−k1×TE2、
信号TE’=TE0−k3×TE2、
(k1、k3は補正係数)を用いることが望ましい。
図10に本発明の別の実施の形態の光ディスク装置250の概略構成図を示す。なお、第1の実施の形態と同一の構成に関しては同一の符号を用いて以下説明を省略する。光ディスク装置250は、光学ヘッド200と制御回路11とメモリ15とを備えている。図10に示す光学ヘッド200において、52は光分割手段に対応するホログラム、62は受光素子に対応する光検出器である。
FE=受光領域62eで得られる信号+受光領域62gで得られる信号−(受光領域62fで得られる信号+受光領域62hで得られる信号)、
で得られる。
TE1=受光領域62kで得られる信号+受光領域62lで得られる信号、
で得られる。
TE2=受光領域62iで得られる信号−受光領域62jで得られる信号、
を用いて、対物レンズ5の移動に伴い生じるオフセットが補正されたトラッキングエラー信号TEを得ることができる。
ここで、k1は補正係数である。補正係数k1は、所定範囲内における対物レンズ5の移動によってトラッキングエラー信号TEにオフセットが発生しないように決定される。
SAE2=受光領域62gで得られる信号−受光領域62hで得られる信号、
SAE=SAE2−k2×SAE1、
ここで、k2は補正係数である。補正係数k2は、実施の形態1で述べたように、球面収差が発生していない状態におけるフォーカスエラー信号SAE1とフォーカスエラー信号SAE2×k2との傾きが互いに略等しくなるように設定する(合焦点を中心とした所定の範囲xでk2=SAE2/SAE1を満足させる)ことが望ましい。
TE1=受光領域62kで得られる信号−受光領域62lで得られる信号、
で表される。一方、全光束によるプッシュプル信号TE0は0次光の集光する領域62a〜62dで検出され、
TE0=受光領域62aで得られる信号+受光領域62bで得られる信号−(受光領域62cで得られる信号+受光領域62dで得られる信号)、
で表される。プッシュプル信号TE1とプッシュプル信号TE0との間の位相差がチルトの発生量となる。
TE=TE1−k1×TE2、
TE’=TE0−k3×TE2、
(但し、k1、k3は補正係数)
を用いることが望ましい。
(実施の形態3)
図13に本発明の別の実施の形態の光ディスク装置350の概略構成図を示す。なお、実施の形態1と同一の構成に関しては同一の符号を用いて説明を省略する。光ディスク装置350は、光学ヘッド300と制御回路11とメモリ15とを備えている。
FE=受光領域63aで得られる信号+受光領域63cで得られる信号−(受光領域63bで得られる信号+受光領域63dで得られる信号)、
で得られる。
TE1=受光領域63aで得られる信号+受光領域63bで得られる信号−(受光領域63cで得られる信号+受光領域63dで得られる信号)、
で得られる。
TE2=受光領域63gで得られる信号−受光領域63hで得られる信号、
を用いて、対物レンズ5の移動に伴い生じるオフセットが補正されたトラッキングエラー信号TEを得ることができる。
ここで、k1は補正係数である。補正係数k1は、所定範囲内における対物レンズ5の移動によってトラッキングエラー信号TEにオフセットが発生しないよう決定される。
SAE2(=FE)=受光領域63aで得られる信号+受光領域63cで得られる信号−(受光領域63bで得られる信号+受光領域63dで得られる信号)、
SAE=SAE2−k2×SAE1、
ここで、k2は補正係数である。補正係数k2は、実施の形態1で述べたように、球面収差が発生していない状態のフォーカスエラー信号SAE1とフォーカスエラー信号SAE2×k2との傾きが略等しくなるようにk2を設定する(合焦点を中心とした所定の範囲xにおいてk2=SAE2/SAE1を満足させる)ことが望ましい。
TE1=受光領域63gで得られる信号−受光領域63hで得られる信号、
で表される。一方、全光束によるプッシュプル信号TE0は0次光の集光する領域63a〜63dにおいて検出され、
TE0=受光領域63aで得られる信号+受光領域63bで得られる信号−(受光領域63cで得られる信号+受光領域63dで得られる信号)、
で表される。プッシュプル信号TE1とプッシュプル信号TE0との間の位相差がチルトの発生量となる。
TE=TE1−k1×TE2、
TE’=TE0−k3×TE2、
(但し、k1,k3は補正係数)
を用いることが望ましい。
(実施の形態4)
図17に本発明の別の実施の形態の光ディスク装置450の概略構成図を示す。光ディスク装置450は、光学ヘッド400と制御回路11とメモリ15とを備えている。
FE=受光領域64eで得られる信号+受光領域64gで得られる信号+受光領域64iで得られる信号+受光領域64kで得られる信号−(受光領域64fで得られる信号+受光領域64hで得られる信号+受光領域64jで得られる信号+受光領域64lで得られる信号)、
で得られる。
TE1=受光領域64iで得られる信号+受光領域64jで得られる信号−(受光領域64kで得られる信号+受光領域64lで得られる信号)、
で得られる。
TE2=受光領域64eで得られる信号+受光領域64fで得られる信号−(受光領域64gで得られる信号+受光領域64hで得られる信号)、
を用いて、対物レンズ5の移動に伴い生じるオフセットが補正されたトラッキングエラー信号TEを得ることができる。
ここで、k1は補正係数である。補正係数k1は、所定範囲内における対物レンズ5の移動によってトラッキングエラー信号TEにオフセットが発生しないよう決定される。
SAE2=受光領域64iで得られる信号+受光領域64kで得られる信号−(受光領域64jで得られる信号+受光領域64lで得られる信号)、
SAE=SAE2−k2*SAE1、
ここで、k2は補正係数である。補正係数k2は、実施の形態1で述べたように、球面収差が発生していない状態のフォーカスエラー信号SAE1とフォーカスエラー信号SAE2×k2との傾きが略等しくなるようにk2を設定する(合焦点を中心とした所定の範囲xでk2=SAE2/SAE1を満足させる)ことが望ましい。
TE1=受光領域64iで得られる信号+受光領域64jで得られる信号−(受光領域64kで得られる信号+受光領域64lで得られる信号)、
で表される。一方、光軸から遠いほうのプッシュプル信号TE0は、
TE0=受光領域64mで得られる信号−受光領域64nで得られる信号、
で表される。プッシュプル信号TE1とプッシュプル信号TE0との位相差がチルトの発生量となる。
Claims (12)
- レーザ光を照射する光源と、
前記光源から照射された前記レーザ光を情報記録媒体に集光させる対物レンズと、
前記情報記録媒体によって反射され前記対物レンズを通過したレーザ光を空間的に複数の光束に分割する光分割手段と、
前記光分割手段によって分割された前記複数の光束を受光する受光素子と、
前記受光素子によって受光された前記複数の光束に基づいてトラッキングエラー信号を検出するトラッキングエラー信号検出手段と、
前記受光素子によって受光された前記複数の光束に基づいて、前記対物レンズにおいて発生する球面収差を検出する球面収差検出手段とを具備しており、
前記光分割手段は、前記情報記録媒体に形成された情報トラックの長手方向と実質的に平行に配置された第1の分割線と、前記第1の分割線と実質上直交しかつ前記集光光学系の光軸に対して実質的に対称に互いに平行に配置された第2および第3の分割線とによって分割された6つの領域を有しており、
前記トラッキングエラー信号検出手段は、前記6つの領域のうちの前記第2および第3の分割線の間に配置された2つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することにより前記トラッキングエラー信号を生成し、前記6つの領域のうちの前記第2および第3の分割線の外側に配置された4つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することにより、前記対物レンズの移動に伴って生ずる前記トラッキングエラー信号のオフセットを補正する信号を生成し、
前記球面収差検出手段は、前記第2および第3の分割線の間に配置された前記2つの領域を通過して生成された光束を前記受光素子上に集光して形成される光スポットの大きさを検出して得られる第1のフォーカス点のずれ量と、前記第2および第3の分割線の外側に配置された前記4つの領域を通過して生成された光束を前記受光素子上に集光して形成される光スポットの大きさを検出して得られる第2のフォーカス点のずれ量とを比較して、前記対物レンズにおいて発生する前記球面収差を検出するための球面収差誤差信号を生成することを特徴とする光学ヘッド。 - 前記対物レンズと前記情報記録媒体との間の相対的な傾きを検出するチルト検出手段をさらに具備しており、
前記第2および第3の分割線の間の間隔は、前記情報記録媒体の前記情報トラックにおいて回折した0次光と±1次光とが重なる領域における前記情報トラックの長手方向に沿った幅よりも狭くなっており、
前記チルト検出手段は、前記第2および第3の分割線の間に配置された前記2つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することにより得られる第1のトラッキングエラー信号と、前記光分割手段の全領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することにより得られる第2のトラッキングエラー信号との位相を比較して、前記対物レンズと前記情報記録媒体との間の相対的な傾きを検出するためのチルト誤差信号を生成する、請求の範囲1記載の光学ヘッド。 - レーザ光を照射する光源と、
前記光源から照射された前記レーザ光を情報記録媒体に集光させる対物レンズと、
前記情報記録媒体によって反射され前記対物レンズを通過したレーザ光を空間的に複数の光束に分割する光分割手段と、
前記光分割手段によって分割された前記複数の光束を受光する受光素子と、
前記受光素子によって受光された前記複数の光束に基づいてトラッキングエラー信号を検出するトラッキングエラー信号検出手段と、
前記受光素子によって受光された前記複数の光束に基づいて、前記対物レンズにおいて発生する球面収差を検出する球面収差検出手段とを具備しており、
前記光分割手段は、前記情報記録媒体に形成された情報トラックの長手方向と実質的に平行に配置された第1の分割線と、前記第1の分割線と実質的に直交しかつ前記対物レンズの光軸を通る第2の分割線と、前記第2の分割線と実質的に平行に配置された第3の分割線と、前記第2の分割線に対し前記第3の分割線の反対側に位置しかつ前記集光光学系の光軸を中心とした半円形状の第4の分割線とによって分割された8つの領域を有しており、
前記トラッキングエラー信号検出手段は、前記8つの領域のうちの前記第2および第3の分割線の間に配置された2つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することにより前記トラッキングエラー信号を生成し、前記8つの領域のうちの前記第3の分割線の外側に配置された2つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することにより、前記対物レンズの移動に伴って生ずる前記トラッキングエラー信号のオフセットを補正する信号を生成し、
前記球面収差検出手段は、前記第2の分割線と前記第4の分割線とによって囲まれた2つの領域を通過して生成された光束を、前記受光素子上に形成された第1の受光領域と第2の受光領域との分割線上に集光して、前記第1の受光領域と前記第2の受光領域とにおいてそれぞれ検出された光量を比較して得られる第1のフォーカス点のずれ量と、前記第4の分割線の外側の2つの領域を通過して生成された光束を前記受光素子上に形成された第3の受光領域と第4の受光領域との分割線上に集光して、前記第3の受光領域と前記第4の受光領域とにおいてそれぞれ検出された光量を比較して得られる第2のフォーカス点のずれ量とを比較して、前記対物レンズにおいて発生する前記球面収差を検出するための球面収差誤差信号を生成することを特徴とする光学ヘッド。 - 前記対物レンズと前記情報記録媒体との間の相対的な傾きを検出するチルト検出手段をさらに具備しており、
前記第2および第3の分割線の間の間隔は、前記情報記録媒体の情報トラックにおいて回折した0次光と±1次光とが重なる領域における前記情報トラックの長手方向に沿った幅の1/2よりも狭くなっており、
前記チルト検出手段は、前記第2および第3の分割線の間に配置された2つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することによって得られる第1のトラッキングエラー信号と、前記光分割手段の全領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することによって得られる第2のトラッキングエラー信号との位相を比較して、前記対物レンズと前記情報記録媒体との間の前記相対的な傾きを検出するためのチルト誤差信号を生成する、請求の範囲4記載の光学ヘッド。 - レーザ光を照射する光源と、
前記光源から照射された前記レーザ光を情報記録媒体に集光させる対物レンズと、
前記情報記録媒体によって反射され前記対物レンズを通過したレーザ光を空間的に複数の光束に分割する光分割手段と、
前記光分割手段によって分割された前記複数の光束を受光する受光素子と、
前記受光素子によって受光された前記複数の光束に基づいてトラッキングエラー信号を検出するトラッキングエラー信号検出手段と、
前記受光素子によって受光された前記複数の光束に基づいて、前記対物レンズにおいて発生する球面収差を検出する球面収差検出手段とを具備しており、
前記光分割手段は、前記情報記録媒体に形成された情報トラックの長手方向と実質的に平行に配置された第1の分割線と、前記第1の分割線と実質的に直交しかつ前記対物レンズの光軸に対して実質的に対称に互いに平行に配置された第2および第3の分割線と、前記第2および第3の分割線の間に位置しかつ前記集光光学系の光軸を中心とした円形状の第4の分割線により分割された8つの領域を有し、
前記トラッキングエラー信号検出手段は、前記8つの領域のうちの、前記第4の分割線の外側であってかつ前記第2および第3の分割線の間に配置された2つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することによって前記トラッキングエラー信号を生成し、前記8つの領域のうちの前記第2および第3の分割線の外側に配置された4つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することにより、前記対物レンズの移動に伴って生ずる前記トラッキングエラー信号のオフセットを補正する信号を生成し、
前記球面収差検出手段は、前記第4の分割線の内側を通過して生成された光束に非点収差を与えて前記受光素子上に集光された光スポットの形状の変化を検出して得られる第1のフォーカス点のずれ量と、前記光分割手段の全領域を通過して生成された光束に非点収差を与えて前記受光素子上に集光された光スポットの形状の変化を検出して得られる第2のフォーカス点のずれ量とを比較して、前記対物レンズにおいて発生する前記球面収差を検出するための球面収差誤差信号を生成することを特徴とする光学ヘッド。 - 前記対物レンズと前記情報記録媒体との間の相対的な傾きを検出するチルト検出手段をさらに具備しており、
前記第2および第3の分割線の間の間隔は、前記情報記録媒体の情報トラックにおいて回折した0次光と±1次光とが重なる領域における前記情報トラックの長手方向に沿った幅よりも狭く、
前記チルト検出手段は、前記第4の分割線の外側であってかつ前記第2および第3の分割線の間に配置された2つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することによって得られる第1のトラッキングエラー信号と、前記光分割手段の全領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することによって得られる第2のトラッキングエラー信号との位相を比較して、前記対物レンズと前記情報記録媒体との間の前記相対的な傾きを検出するためのチルト誤差信号を生成する、請求項5記載の光学ヘッド。 - 前記第1のフォーカス点のずれ量を示す信号をSAE1、前記第2のフォーカス点のずれ量を示す信号をSAE2とし、前記球面収差誤差信号SAEは、
SAE=SAE2−k×SAE1、
(kは、球面収差がない状態でフォーカス点のずれ量が、所定の範囲においてk=SAE2/SAE1を略満足する定数)
で表される、請求の範囲1、3および5のいずれか一項に記載の光学ヘッド。 - 前記光分割手段は、偏光ホログラムを含んでいる、請求の範囲1、3および5のいずれか一項に記載の光学ヘッド。
- 前記受光素子は、前記光源と一体に構成される受発光一体素子である、請求の範囲1、3および5のいずれか一項に記載の光学ヘッド。
- 前記受光素子は、前記光源と前記光分割手段とを一体に構成した集積光学素子である、請求の範囲1、3および5のいずれか一項に記載の光学ヘッド。
- 前記対物レンズと前記光分割手段との間に設けられた液晶素子と、
前記前記球面収差検出手段によって生成された前記球面収差誤差信号に応じて、前記液晶素子に印可する電圧によって、前記液晶素子を透過する波面の位相を変化させて前記球面収差を補正する球面収差補正手段とをさらに具備している、請求項1、3および5のいずれか一項に記載の光学ヘッド。 - 請求の範囲7記載の光学ヘッドと、
フォーカスエラー信号に電気的オフセットを付加して所定の焦点ずれを発生させ、前記所定の焦点ずれの範囲における前記球面収差誤差信号SAE=SAE2−k×SAE1の変動が、所定の範囲内に収まるように前記定数kを決定するための制御回路とを具備することを特徴とする光ディスク装置。
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