JP2000348371A - 光学ヘッドおよび光ディスクシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来、ウォブル信号を有する光ディスクを再
生する光学ヘッドの非点収差補正は経時変化、温度変
化、ディスクのばらつきまで補正できなかった。 【解決手段】 ウォブル信号からクロストーク成分であ
る振幅変調信号を生成し、その振幅変調信号で光学ヘッ
ドの光源１と対物レンズ６の間に配設された非点収差補
正手段３を調整することにより非点収差量を変化させリ
アルタイムに非点収差補正をかける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディスクに光スポ
ットを形成して光学的に情報を記録再生する光学ヘッド
および光ディスクシステムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、光ディスクシステムは、ＭＤ、Ｄ
ＶＤ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＯＭ用などその用途は年々多
様化するとともに高密度、小型・高性能化している。特
に記録可能な光磁気ディスクあるいは相変化ディスクを
利用した光ディスクシステムにおいては、高精度にディ
スクのトラックに追従することが求められている。

【０００３】以下図面を参照しながら、従来の光磁気デ
ィスクを利用したミニディスク（ＭＤ）装置の光学ヘッ
ドについて説明する。

【０００４】図５（ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来の光学
ヘッドの概略的な構成および動作原理を説明する平面図
と側面図である。図６は半導体レーザが非点隔差を有す
るときの対物レンズ６とディスク７の相対位置変化（デ
フォーカス）による光スポット形状の変化を概念的に示
した図、図７は多分割光検出器上の検出スポットとそれ
から生成するＡＤＩＰ信号の演算を説明する図、図８は
ディスク上のグルーブと光スポットの関係を表す図、図
９、図１０、図１１はディスク上の光スポットをデフォ
ーカスさせた時のＡＤＩＰ信号の波形を示す図、図１２
（ａ）、（ｂ）はそれぞれ別の従来の光学ヘッドの概略
的な構成および動作原理を説明する平面図、側面図であ
る。

【０００５】図５（ａ）、（ｂ）において、１は半導体
レーザチップで１ａは活性層、１ｂは半導体レーザチッ
プの活性層１ａに平行な面における発光点、１ｃは活性
層１ａに垂直な面における発光点、２は回折格子、４は
コリメートレンズ、５はビームスプリッタで５ａは反射
面、６は対物レンズ、７はディスク、８はディスク７か
らの光磁気信号を含む反射光をＰ偏光成分とＳ偏光成分
とＰ＋Ｓ偏光成分に分離する３ビームウォラストンプリ
ズム、９は多分割光検出器に光束を収斂させる凸レンズ
面９ａと、フォーカスエラー信号を発生させるシリンド
リカル面９ｂをもつ検出レンズ、１０はフォーカスエラ
ー信号、トラッキングエラー信号、ＲＦ信号を検出する
ための多分割光検出器、１１はフロントモニター用光検
出器である。１２ａは半導体レーザチップ１から出射す
る光束、１２ｂはディスク７に収斂する光束、１２ｃ、
１２ｆ、１２ｇは３ビームウォラストンプリズム８でＰ
偏光成分とＳ偏光成分とＰ＋Ｓ偏光成分に分光された光
束、１２ｄは半導体レーザチップ１の活性層１ａに平行
な方向の光束が収斂する光スポット位置、１２ｅは活性
層１ａに垂直な方向の光束が収斂する光スポット位置で
ある。

【０００６】図６において、１５ａはディスクから遠ざ
かった時（−方向と定義する）のディスク上の光スポッ
ト形状、１５ｂは合焦時のディスク上の光スポット形
状、１５ｃはディスクに近づいた時（＋方向）のディス
ク上の光スポット形状である。

【０００７】図７において、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、
１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｈは多分割光検
出器１０に形成された個々の光検出器であり、１０ａ〜
１０ｄはフォーカスエラー信号およびウォブル信号を検
出する。ミニディスクではこのウォブル信号をＡＤＩＰ
（Ａｄｄｒｅｓｓ Ｉｎ Ｐｒｅ−ｇｒｏｏｖｅ）信号
と呼び２２．０５ｋＨｚ±１ｋＨｚのＦＭ変調信号であ
る。１０ｅ、１０ｆはトラッキングエラー信号を検出、
１０ｇ、１０ｈはＲＦ信号を検出する。１３はＡＤＩＰ
信号を生成する差動器である。

【０００８】図８において、７ａ１、７ａ２、７ａ３は
ディスクのグルーブ、７ｂ１、７ｂ２はランドである。

【０００９】このように構成された従来例について、そ
の動作について説明する。

【００１０】図５（ａ）に示す半導体レーザチップ１の
活性層１ａに平行な面において、半導体レーザチップ１
の発光点１ｂは端面からΔ１内部に入ったところにあ
る。この発光点１ｂから出射された光束１２ａは回折格
子２によって±１次光に回折され（図示せず）０次光と
±１次光がコリメートレンズ４により略平行光束に変換
される。略平行光束はビームスプリッタ５に入射し略平
行光束の一部は反射面５ａで反射されフロントモニター
用光検出器１１に入射し、半導体レーザチップ１の発振
光量を一定に保つようにサーボがかけられる。反射面５
ａを透過した略平行光束は対物レンズ６に入射しディス
ク７上に収斂され１２ｄで光スポットとなる。

【００１１】一方、図５（ａ）に示す半導体レーザチッ
プ１の活性層１ａに垂直な面においては、半導体レーザ
チップ１の発光点１ｃは端面にある。この発光点１ｃか
ら出射された光束１２ａは前記と同じ経路をたどりディ
スク７上の１２ｅで光スポットとなる。

【００１２】これらの光スポットがディスク７の７ａ面
側にある信号（ピットあるいは光磁気記録されたドメイ
ン）により変調、反射され対物レンズ６に入射し再び略
平行光束に変換されビームスプリッタ５に入射し反射面
５ａで反射される。反射された略平行光束は３ビームウ
ォラストンプリズム８に入射しここでＰ偏光成分の光束
１２ｆとＳ偏光成分の光束１２ｇとＰ＋Ｓ偏光成分の光
束１２ｃの三つの光束に分光される。

【００１３】分光された光束はそれぞれ検出レンズ９に
入射し第一面の凸面９ａで収斂され、第二面のシリンド
リカル面９ｂでフォーカスエラー信号を得るために非点
収差が与えられ多分割光検出器１０上に収斂される。

【００１４】図７に示すように、多分割光検出器１０で
得られた信号を（１０ａ＋１０ｃ）−（１０ｂ＋１０
ｄ）の演算を行なうことによりフォーカスエラー信号が
得られる。

【００１５】また、３ビームの先行ビーム１０ｅと後行
ビーム１０ｆの差動をとることによりトラッキングエラ
ー信号が得られる。

【００１６】また、（１０ａ＋１０ｄ）−（１０ｂ＋１
０ｃ）の演算を行なうことによりＡＤＩＰ信号が得ら
れ、この信号を元にディスクを回転させるスピンドルモ
ータの制御を行なう。

【００１７】また、光磁気ディスク再生時はＰ偏光成分
の１０ｇとＳ偏光成分の１０ｈとの差動をとることによ
り光磁気信号が得られ、ＲＯＭディスク再生時は１０ｇ
と１０ｈの加算を行なうことによりピット信号が得られ
る。

【００１８】しかしながら、これらに使用する半導体レ
ーザチップ１は図５（ａ）、（ｂ）に示すように活性層
１ａに平行な方向の発光点１ｂと垂直な方向の発光点１
ｃの位置が異なりいわゆる非点隔差Δ１を持っている。
したがって、縦倍率をβとするとディスク７上に収斂す
る光スポット側ではΔ２＝１／βの非点隔差が発生す
る。特に再生用で使われる低光出力の半導体レーザの非
点隔差は大きく１６μｍ程度の物がある。縦倍率を１６
とするとΔ２は１μｍとなり、通常光スポット径の１μ
ｍと比較して大きな非点量となる。また、対物レンズ６
も加工精度のばらつきによっても非点収差が発生する。

【００１９】以上のように非点収差があるとディスク面
上の光スポット形状は、合焦位置（図５（ａ）、（ｂ）
の１２ｄと１２ｅの略中間位置）でややラジアル方向に
長い楕円、＋方向のデフォーカス時（ディスク７と対物
レンズ６が接近する方向）の光スポット形状は合焦時よ
りタンジェンシャル方向に長くなり、−方向のデフォー
カス時（ディスク７と対物レンズ６が遠ざかる方向）の
光スポット形状は合焦時よりラジアル方向に長くなる。

【００２０】次に図８のグルーブとデフォーカスした光
スポットの関係と図９、１０、１１のデフォーカスした
ときのＡＤＩＰ信号波形を見る。

【００２１】グルーブ７ａ２上を−方向にデフォーカス
した光スポット１５ａがトレースすると合焦時より光ス
ポットのラジアル方向の径が大きくなり両隣のグルーブ
である７ａ１、７ａ３のＡＤＩＰ信号も同時に検出し７
ａ２のＡＤＩＰ信号とビートを起こす。実際の信号波形
を図１１に示している。ラジアル方向の光スポット径が
太くなるのでＭＴＦが下がりＡＤＩＰ信号自体の振幅が
減少する一方隣接トラックとクロストークによりビート
が発生し振幅変調を受けている。この信号波形では極端
に振幅が小さくなっているのでこの信号では正常にスピ
ンドルモータを制御することはできない。

【００２２】グルーブ７ａ２上を＋方向にデフォーカス
した光スポット１５ｃがトレースすると合焦時より光ス
ポットのタンジェンシャル方向の径が大きくなり図９に
示すようにラジアル方向のＭＴＦが向上して全体的に振
幅が大きくなる。

【００２３】以下図面を参照しながら、別の光学ヘッド
について説明する。

【００２４】図１２（ａ）、（ｂ）において、１４は平
行平板で他の名称は図５（ａ）、（ｂ）と同じなので省
略する。このように構成された従来例について、その動
作について説明する。

【００２５】図１２（ａ）に示す半導体レーザチップ１
の活性層１ａに平行な面において、半導体レーザチップ
１の発光点１ｂから出射された光束１２ａは回折格子２
によって±１次光に回折され（図示せず）、平行平板１
４に入射する。この平行平板１４は半導体レーザチップ
１の出射光軸に対して傾けて、活性層１ａに垂直に構成
され、半導体レーザチップ１の活性層１ａに平行な面に
おいて垂直な面より発光点位置１ｂは対物レンズ６側に
シフトさせたことと同等（図１２（ａ）中の仮想発光
点）となり、その結果非点隔差が補正されることが知ら
れている。非点隔差が補正されるとディスク７側の光ス
ポットの集光位置１２ｄおよび１２ｅは同一ポイントと
なり非点収差が補正される。平行平板１４の板厚、傾き
を半導体レーザチップ１の非点隔差量Δ１に応じて変え
ることにより調整が可能となる。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな光学ヘッドにおいては、半導体レーザチップ１およ
び対物レンズ６の個体のばらつきにより非点隔差量が大
きくばらつき、光学ヘッドのＡＤＩＰ信号がばらつくと
いう問題を有していた。

【００２７】また、平行平板を発散光束中に配設して半
導体レーザチップの非点隔差をそのばらつきの中心値で
補正してもばらつきに関しては補正できない問題を有し
ていた。

【００２８】また、光学ヘッドのばらつきを小さくする
ために、対物レンズの個々の非点収差の方向を実測し対
物レンズにマーキング等を行い対物レンズ駆動装置に規
定の方向で実装することもできるが、検査および作業コ
ストの大幅な増大となる問題を有していた。

【００２９】また、トラックピッチやグルーブ形状のば
らつきのあるディスクを記録再生する時は従来方法では
非点収差補正が固定されているため対処できない問題を
有していた。

【００３０】また、温度特性や経時変化による光学系の
非点収差変化にも対処できない問題を有していた。

【００３１】そこで、本発明は上記課題を解決するため
になされたものであり、半導体レーザチップと光学系の
非点収差を光学ヘッドで得られる信号と非点収差補正手
段を用いてリアルタイムに補正できる光学ヘッドおよび
光ディスクシステムを提供することを目的とする。

【００３２】

【課題を解決するための手段】本発明は、光源と、ラジ
アル方向に微小振幅でウォブルさせた案内溝を有する光
ディスク上に光束を集光させて光スポットを形成する集
光手段と、前記光源と前記集光手段との間に位置し前記
光スポットに非点収差を付加する非点収差発生手段と、
前記非点収差発生手段により発生する非点収差量を可変
する非点収差調整手段と、前記光ディスク上の各種信号
を検出する信号検出手段と、前記信号検出手段によって
得られたウォブル信号から振幅変調成分を検出し、振幅
変調信号を生成する振幅変調信号生成手段から構成さ
れ、前記振幅変調信号を用いて前記非点収差発生手段を
前記非点収差調整手段で調整することを特徴とする光学
ヘッドおよび光ディスクシステムである。

【００３３】また、光源と、ラジアル方向に微小振幅で
ウォブルさせた案内溝を有する光ディスク上に光束を集
光させて光スポットを形成する集光手段と、前記光源と
前記集光手段との間の発散光束中に位置し前記光源の光
軸に対して傾斜させて配置した屈折率可変手段と、前記
屈折率可変手段を制御する屈折率制御手段と、前記光デ
ィスク上の各種信号を検出する信号検出手段と、前記信
号検出手段によって得られたウォブル信号から振幅変調
成分を検出し、前記振幅変調信号を生成する前記振幅変
調信号生成手段から構成され、前記振幅変調信号を用い
て屈折率可変手段を前記屈折率制御手段で調整すること
を特徴とする光学ヘッドおよび光ディスクシステムであ
る。

【００３４】これにより、半導体レーザチップの非点隔
差、光学系の非点収差、ディスクのばらつきに対して特
性の良好な光学ヘッドおよび光ディスクシステムが得ら
れる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１から図４を用いて説明する。以下の説明におい
ては、光磁気ディスク装置に用いる光学ヘッドに関する
ものとして行なうが、その他の種類のディスクに対する
光学ヘッドおよび光ディスクシステムにも適用可能であ
る。

【００３６】図１は、本発明の実施の形態における光学
ヘッドの概略的な構成および動作原理を説明する平面図
であり、図２はＡＤＩＰ信号の波形を示す図、図３は振
幅変調検出手段の構成を示す図、図４は液晶パネルの屈
折率変化とＡＤＩＰ信号の振幅変調成分の振幅との関係
を示す図である。

【００３７】図１において、３は非点隔差補正手段であ
る液晶パネルで３ａ、３ｂはガラス板、３ｃは液晶、１
３はＡＤＩＰ信号を生成する差動回路で他の名称は従来
例と同じなので省略する。

【００３８】以上のように構成された光学ヘッドについ
て、以下その動作について説明する。

【００３９】図１に示す半導体レーザチップ１の活性層
に平行な面において、半導体レーザチップ１の発光点１
ｂから出射された光束１２ａは回折格子２によって±１
次光に回折され（図示せず）、液晶パネル３に入射す
る。この液晶パネル３は半導体レーザチップ１の活性層
に垂直かつ出射光軸に対して傾けて構成されている。

【００４０】液晶パネル３は液晶制御手段で電圧を加え
られることにより屈折率を変化させることができる。屈
折率を大きくすることにより非点隔差を大きくすること
ができ半導体レーザチップ１の仮想発光点を対物レンズ
６側に移動させることができ半導体レーザチップ１の非
点隔差をキャンセルすることができる。液晶パネル３を
透過した光束の経路は従来例と同じなので省略する。

【００４１】次に制御系について説明する。

【００４２】まず第１にＡＤＩＰ信号のクロストークに
よる振幅変調成分を振幅変調検出手段で検出する。この
ときデフォーカスは０すなわちフォーカスオフセットを
０にしておく。図２に示すＡＤＩＰ信号を図３に示す振
幅変調検出手段に入力し、ＡＤＩＰ信号の上包絡線を上
包絡線検出器で、下包絡線を下包絡線検出器で検出す
る。この上、下包絡線を差動器で差動をとることにより
ＡＤＩＰ信号の振幅信号が得られる。

【００４３】次にこの振幅信号はＡＣ検出器に入力され
振幅信号からＡＣ成分である振幅変調信号が得られる。
図４に示すように液晶パネル３の屈折率を大きくしてい
くと非点収差が補正され振幅変調信号が減少していく。
非点収差が補正されるとクロストークが最小となり良好
なＡＤＩＰ信号が得られる。さらに屈折率を大きくして
いくと非点収差が過補正となりクロストークによる振幅
変調信号が増加する。

【００４４】以上のように本実施形態によれば、半導体
レーザチップ１の非点隔差のばらつきや光学系の非点収
差のばらつきが存在していても、液晶パネル３の屈折率
を変化させ、クロストークによる振幅変調信号が最小に
なる様に液晶制御手段で液晶パネル３を制御することに
より、クロストークの少ない良好なＡＤＩＰ信号が得ら
れる。上記した構成を光ヘッド内に集積一体化して構成
することも、検出部分、駆動部分だけの光ヘッドと制御
回路を組み合わせシステム全体として実現することも可
能である。

【００４５】なお、本実施の形態では液晶パネルの屈折
率を可変して非点収差を補正しているが、他の非点収差
補正手段で行っても良いのは言うまでもない。

【００４６】また、本実施の形態では振幅変調信号が最
小となる非点収差補正量をベストとしたが、前記補正量
に一定のオフセットを加えて調整しても良いのは言うま
でもない。

【００４７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ラジアル
方向に微小振幅でウォブルさせた案内溝を有する光ディ
スクを記録再生する光学ヘッドおよび光ディスクシステ
ムにおいて、ウォブル信号から得られる振幅変調信号を
用いて光学系に配設された非点収差発生手段を制御する
ことによりクロストークの少ない良好なＡＤＩＰ信号が
得ることができ安定したスピンドル制御を行なうことが
できる。

【００４８】また、従来非点収差補正は固定値であった
が本方式により光学ヘッドに用いられる素子のばらつ
き、経時変化、温度変化、再生するディスクのばらつき
まで含んだ補正をリアルタイムに行なうことができその
効果は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における光学ヘッドの概略
的な構成および動作原理を説明する平面図

【図２】本発明の実施の形態におけるＡＤＩＰ信号の波
形を示す図

【図３】本発明の実施の形態における振幅変調検出手段
の構成を示す図

【図４】本発明の実施の形態における液晶パネルの屈折
率変化とＡＤＩＰ信号の振幅変調成分の振幅との関係を
示す図

【図５】（ａ）従来の光学ヘッドの概略的な構成および
動作原理を説明する平面図 （ｂ）従来の光学ヘッドの概略的な構成および動作原理
を説明する側面図

【図６】従来の半導体レーザが非点隔差を有するときの
対物レンズとディスクの相対位置変化による光スポット
形状の変化を概念的に示した図

【図７】従来の多分割光検出器上の検出スポットとそれ
から生成するＡＤＩＰ信号の演算を説明する図

【図８】ディスク上のグルーブと光スポットの関係を表
す図

【図９】ディスク上の光スポットをデフォーカスさせた
時のＡＤＩＰ信号の波形を示す図

【図１０】ディスク上の光スポットをデフォーカスさせ
た時のＡＤＩＰ信号の波形を示す図

【図１１】ディスク上の光スポットをデフォーカスさせ
た時のＡＤＩＰ信号の波形を示す図

【図１２】（ａ）従来の光学ヘッドの概略的な構成およ
び動作原理を説明する平面図 （ｂ）従来の光学ヘッドの概略的な構成および動作原理
を説明する側面図

【符号の説明】

１ 半導体レーザチップ １ａ 活性層 １ｂ 発光点 １ｃ 発光点 ３ 液晶パネル ６ 対物レンズ ７ ディスク ７ａ１ グルーブ ７ａ２ グルーブ ７ａ３ グルーブ １０ 多分割光検出器 １３ 差動器 １５ａ ディスク上の光スポット形状 １５ｂ ディスク上の光スポット形状 １５ｃ ディスク上の光スポット形状

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松原 彰 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 愛甲 秀樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 中村 徹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5D075 AA03 CD01 CD18 DD05 EE03 FG18 5D119 AA13 BA01 EC02 JA09 JB03

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、ラジアル方向に微小振幅でウォ
   ブルさせた案内溝を有する光ディスク上に光束を集光さ
   せて光スポットを形成する集光手段と、前記光源と前記
   集光手段との間に位置し前記光スポットに非点収差を付
   加する非点収差発生手段と、前記非点収差発生手段によ
   り発生する非点収差量を可変する非点収差調整手段と、
   前記光ディスク上の各種信号を検出する信号検出手段
   と、前記信号検出手段によって得られたウォブル信号か
   ら振幅変調成分を検出し、振幅変調信号を生成する振幅
   変調信号生成手段から構成され、前記振幅変調信号を用
   いて前記非点収差発生手段を前記非点収差調整手段で調
   整することを有することを特徴とする光学ヘッド。
2. 【請求項２】 光源と、ラジアル方向に微小振幅でウォ
   ブルさせた案内溝を有する光ディスク上に光束を集光さ
   せて光スポットを形成する集光手段と、前記光源と前記
   集光手段との間の発散光束中に位置し前記光源の光軸に
   対して傾斜させて配置した屈折率可変手段と、前記屈折
   率可変手段を制御する屈折率制御手段と、前記光ディス
   ク上の各種信号を検出する信号検出手段と、前記信号検
   出手段によって得られたウォブル信号から振幅変調成分
   を検出し、振幅変調信号を生成する振幅変調信号生成手
   段から構成され、前記振幅変調信号を用いて前記屈折率
   可変手段を前記屈折率制御手段で調整することを有する
   ことを特徴とする光学ヘッド。
3. 【請求項３】 屈折率可変手段が液晶であることを特徴
   とする請求項２記載の光学ヘッド。
4. 【請求項４】 光源と、ラジアル方向に微小振幅でウォ
   ブルさせた案内溝を有する光ディスク上に光束を集光さ
   せて光スポットを形成する集光手段と、前記光源と前記
   集光手段との間に位置し前記光スポットに非点収差を付
   加する非点収差発生手段と、前記非点収差発生手段によ
   り発生する非点収差量を可変する非点収差調整手段と、
   前記光ディスク上の各種信号を検出する信号検出手段
   と、前記信号検出手段によって得られたウォブル信号か
   ら振幅変調成分を検出し、振幅変調信号を生成する振幅
   変調信号生成手段から構成され、前記振幅変調信号を用
   いて前記非点収差発生手段を前記非点収差調整手段で調
   整することを特徴とする光ディスクシステム。
5. 【請求項５】 光源と、ラジアル方向に微小振幅でウォ
   ブルさせた案内溝を有する光ディスク上に光束を集光さ
   せて光スポットを形成する集光手段と、前記光源と前記
   集光手段との間の発散光束中に位置し前記光源の光軸に
   対して傾斜させて配置した屈折率可変手段と、前記屈折
   率可変手段を制御する屈折率制御手段と、前記光ディス
   ク上の各種信号を検出する信号検出手段と、前記信号検
   出手段によって得られたウォブル信号から振幅変調成分
   を検出し、振幅変調信号を生成する振幅変調信号生成手
   段から構成され、前記振幅変調信号を用いて前記屈折率
   可変手段を前記屈折率制御手段で調整することを特徴と
   する光ディスクシステム。
6. 【請求項６】 屈折率可変手段が液晶であることを特徴
   とする請求項５記載の光ディスクシステム。