JP2004310939A

JP2004310939A - 収差検出装置、基材厚検出装置、光ヘッドおよび光情報処理装置、コンピュータ、映像記録装置、映像再生装置、カーナビゲーションシステム

Info

Publication number: JP2004310939A
Application number: JP2003105065A
Authority: JP
Inventors: Jiyouji Anzai; 穣児安西
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-04-09
Filing date: 2003-04-09
Publication date: 2004-11-04

Abstract

【課題】記録型光ディスクの記録情報信号のＳ／Ｎを低下させることなく球面収差信号検出する。
【解決手段】メインビームの情報記録媒体上での収束光１とサブビームの情報記録媒体上での収束光２を分離方向および光軸方向に焦点位置が異なるように集光させ、収束光２の情報記録媒体上での反射光の大きさを光検出器を用いて検出する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光媒体と光ピックアップの収差を検出するための収差検出装置に関するものであり、更にはこの収差検出装置を用いて光ディスクあるいは光カードなど、光媒体上に記憶される情報の記録・再生あるいは消去を行う収差検出装置および光ヘッドおよび光情報処理装置に関するものである。
【０００２】
更にはこの光情報処理装置を記憶装置として備えるコンピュータ、映像記録装置、映像再生装置、カーナビゲーションシステムに関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
近年では光ディスクの発展に伴い、録再型光ディスク、読み出し専用（ＲＯＭ）光ディスク等いろいろな光ディスクが用いられてきている。このような状況の中、光ディスク上でのスポット品質の劣化の原因の一つである光ディスクの保護層の基材厚の変化による球面収差を検出する多くの方式が考案されている。
【０００４】
従来、光ディスクの球面収差補正手段としては特許文献１参照に記載されたものがある。
【０００５】
図５にこの球面収差補正方法の概略構成を示す。
【０００６】
半導体レーザ等の光源１０１を出射する光ビームはホログラム１０９を通過してコリメートレンズ１０３で略平行光に変換され、波面変換素子１０４、１／４λ板１１５を通過して対物レンズ１０５により光ディスク１０６の基板越しに記録再生情報面上に入射する。
【０００７】
記録再生情報面で反射した光ビームは再び基板を透過し、対物レンズ１０５、１／４λ板１１５、波面変換素子１０４、コリメートレンズ１０３を経て、ホログラム１０９を透過して回折されて、信号検出用の光検出器１０７に入射する。光検出器１０７は情報信号、フォーカス信号やトラッキング信号等の制御信号、及び光ビームの収差を検出するピンダイオードなどの光検出素子からなる。これらの検出素子は、各信号検出ごとに単独に構成される場合と、機能を統合して複数の機能を兼ねる場合とがある。
【０００８】
図６に球面収差検出の具体的な方式を示す。
【０００９】
ホログラム１０９は複数の領域１０９ｅ〜１０９ｈに分割されており各々の領域に対応して光検出器１０７ａ〜１０７ｈを設ける。すなわち、領域１０９ｅは光検出器１０７ｇ、１０７ｈに対応し、領域１０９ｆは光検出器１０７ａ、１０７ｂに対応し、領域１０９ｇは光検出器１０７ｃ、１０７ｄに対応し、領域１０９ｈは光検出器１０７ｅ、１０７ｆに対応する。
【００１０】
球面収差が発生していると仮定したとき、検出用ホログラム１０９の上では領域１０９ｅ、１０９ｆと領域１０９ｇ、１０７ｈとの間で位相誤差がもっとも大きくなる。従ってこれらの２領域をそれぞれ検出すると球面収差を検出することができる。球面収差はＸ軸やＹ軸に関して対称な収差であるから領域１０９ｅと領域１０９ｇ、１０９ｈとの組み合わせから検出することも可能である。同じく領域１０９ｆと領域１０９ｇ、１０９ｈとの組み合わせから検出することも可能である。
【００１１】
即ち球面収差ＳＡは、
ＳＡ＝［（１０７ａ）＋（１０７ｈ）］−［（１０７ｂ）＋（１０７ｇ）］
の信号を見ることで検出できる。
【００１２】
検出された収差は信号処理回路１０８で処理され、波面変換素子１０４を駆動する。
【００１３】
【特許文献１】
特開２０００−１５５９７９号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来の光ピックアップでは、球面収差を検出するために光ピックアップの復路に検出用ホログラム１０９を設ける必要がある。この場合、光ディスクからの反射光の一部を球面収差検出用に分離するため、ＤＶＤ−ＲＡＭなどの記録型の光ディスクや今後普及が予想される記録型の多層光ディスクなどにおいては情報が記録されている面の反射率が極めて低く、球面収差検出用の信号品質を上げようとすれば記録時情報検出用の信号が低下し記録情報信号のＳ／Ｎの劣化が起こる。また、この信号の低下をなくすために、球面収差検出用の信号からも記録情報信号を得ようとするとノイズが増大するため、結果として記録情報信号のＳ／Ｎの劣化が起こる。
【００１５】
本願発明は上述の課題を解決するためになされたものであり、記録情報信号のＳ／Ｎを劣化させることなく光ディスクと保護層の基材厚み誤差等による球面収差を検出することができる収差検出装置、基材厚検出装置およびこの収差検出装置を用いた光ヘッドおよび光情報処理装置、更にはこの光情報処理装置を記憶装置として備えるコンピュータ、映像記録装置、映像再生装置、カーナビゲーションシステムを得ることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の収差検出装置は、光源と、光源からの光束を光情報記録媒体へ収束させる対物レンズと、における第１の特定領域の光束を透過させてメインビームとし、前記第１の特定領域内の第２の特定領域の光束を少なくとも２つの光束に分岐させて２つのサブビームとする光学分岐手段と、情報記録媒体からの反射光を検出する光検出手段を備え、光学分岐手段を透過したメインビームの情報記録媒体上での第１の収束光と光学分岐手段の特定領域で分岐された第１のサブビームの情報記録媒体上での第２の収束光と第２のサブビームの情報記録媒体上での第３の収束光が光軸方向に焦点位置が異なるように集光し、前記第１のサブビームからの反射光と前記第２のサブビームからの反射光の大きさを前記光検出手段を用いて検出することにより収差を検出することを特徴とする。
【００１７】
また、前記光学分岐手段の前記第２の特定領域を通過した前記光束の前記対物レンズ通過時の面積Ａが前記対物レンズの開口面積Ｂに対し０．３Ｂ＜Ａ＜０．９Ｂであることを特徴とする。
【００１８】
また、前記光学分岐手段において、前記第２の特定領域の光束が通過する部分に所定の曲率を持ったホログラムが形成されたことを特徴とする。
【００１９】
また、前記光学分岐手段は板状光学素子を備え、前記板状光学素子において前記第２の特定領域の光束が通過する第１面と第２面に曲率の異なったホログラムパターンが形成され、前記ホログラムパターンの断面は鋸歯状もしくは階段状であることを特徴とする。
【００２０】
また、前記光検出手段は前記メインビームからの反射光を受光する第１の受光部と、前記第１のサブビームからの反射光を受光する第２の受光部と、前記第２のサブビームからの反射光を受光する第３の受光部を有し、前記第２の受光部と前記第３の受光部は分割線により３つの領域に分割されていることを特徴とする。
【００２１】
また、前記光検出手段は前記メインビームからの反射光を受光する第１の受光部と、前記第１のサブビームからの反射光を受光する第２の受光部と、前記第２のサブビームからの反射光を受光する第３の受光部を有し、前記第２の受光部と前記第３の受光部は十字の分割線により４つの領域に分割され、前記対物レンズと前記光検出手段の間に非点収差を発生させる光学素子を備えたことを特徴とする。
【００２２】
本発明の光ヘッドは、本発明の収差検出装置を有したものである。
【００２３】
本発明の光情報処理装置は、本発明の光ヘッドと情報記録媒体を相対的に移動させる、回転系もしくは移送系と、光ヘッドから得られる信号に基づいて光ヘッド、回転系、移送系を制御する制御回路を有したことを特徴とする。
【００２４】
本発明のコンピュータ、映像記録装置、映像再生装置、またはカーナビゲーションシステムは、本発明の光情報処理装置を備えることを特徴とする。
【００２５】
本発明の基材厚検出装置は、光源と、前記光源からの光束を光情報記録媒体へ収束させる対物レンズと、前記光束における第１の特定領域の光束を透過させてメインビームとし、前記第１の特定領域内の第２の特定領域の光束を少なくとも２つの光束に分岐させて２つのサブビームとする光学分岐手段と、前記情報記録媒体からの反射光を検出する光検出手段を備え、前記光学分岐手段を透過したメインビームの前記情報記録媒体上での第１の収束光と前記光学分岐手段の特定領域で分岐された第１のサブビームの前記情報記録媒体上での第２の収束光と第２のサブビームの前記情報記録媒体上での第３の収束光が光軸方向に焦点位置が異なるように集光し、前記第１のサブビームからの反射光と前記第２のサブビームからの反射光の大きさを前記光検出手段を用いて検出することにより前記情報記録媒体の厚さを検出することを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下本発明の実施の形態１の光ヘッドについて、図面を参照しながら説明する。
【００２７】
図１は本発明の実施の形態１の光ヘッドの構成を示すものである。１は光源である半導体レーザ、２は光学分岐手段であるホログラム、３は偏光ビームスプリッター、４はコリメートレンズ、５は球面収差補正手段であり光源１〜光ディスク８へ至る光路中に配置されている。球面収差検出手段５は例えば凹レンズと凸レンズとを有し、これらのレンズの間隔を調節すること、または液晶素子により入射する光の屈折率を変えることにより球面収差を調節するものである。６はλ／４板、７は対物レンズ、８は光ディスク、９はシリンドリカルレンズ、１０は光検出手段である光検出器である。
【００２８】
以下、本発明の実施の形態１の光ヘッドの動作について図１を用いて説明する。半導体レーザ１から出射した直線偏光の光ビームはホログラム２で透過した０次光（メインビーム）と回折された±１次光（サブビーム）に分離される。０次光及び±１次光は偏光ビームスプリッター３で反射し、コリメートレンズ４を透過し略平行光となり、収差補正手段５を透過し、λ／４板６で円偏光になり、対物レンズ７に入射、光ディスク８に集光される。また、ホログラム２は対物レンズ７の開口径に対応した領域の３０％から９０％の特定範囲に形成され、特定範囲で回折された±１次光は図のように光ディスク８の情報記録面に対しほぼ対称となる位置で焦点を結ぶようにホログラム２が設計されている（往路）。
【００２９】
光ディスク８で反射した光はもとの光路を逆にたどり、再びλ／４板６で半導体レーザの出射後の偏光方向に対し垂直な直線偏光となり、偏光ビームスプリッター３及びシリンドリカルレンズ９を透過し、光検出器１０に入射する。図２光検出器１０のＡ部でフォーカスエラー信号等のサーボ信号及び記録情報信号を検出し、光検出器１０のＢ部及びＣ部を用いて光ディスク８の基材厚差による球面収差を検出する（復路）。
【００３０】
続いて、図１（ｂ）は光検出器１０の受光部形状と光ディスクの保護層の基材厚が理想的な状態の場合の概略図である。まず、光検出器１０の受光部形状を説明する。光検出器１０のＡ部は０次光を受光する受光部で、Ｂ部、Ｃ部は±１次光を受光する受光部である。また、Ａ部、Ｂ部、Ｃ部はそれぞれ図のように十字の分割線によって４つの領域（Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４、Ｃ１〜Ｃ４）に分割された受光部形状になっている。受光部Ａ部のＡ１〜Ａ４でフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号及び記録情報信号を検出し、受光部Ｂ部及び受光部Ｃ部で球面収差信号を検出する。球面収差信号ＳＡＥは
ＳＡＥ＝｛（Ｂ１＋Ｂ４）−（Ｂ２＋Ｂ３）｝＋｛（Ｃ１＋Ｃ４）−（Ｃ２＋Ｃ３）｝
により検出することができる。
【００３１】
以下、図１（ｂ）、図２（ｂ）を用いて光ディスクと保護層の基材厚により発生する球面収差の検出方法を説明する。図２（ｂ）は保護層の基材厚が理想状態の検出光の状態であり、この時、受光部Ｂと受光部Ｃに入射される検出光は図のようにほぼ対称な形状である。従って球面収差信号ＳＡＥ信号≒０となる。図３は保護層の基材厚が理想状態より厚い場合の検出光の状態を表した概略図である。この場合、＋１次光の記録面のスポットと−１次光の記録面でのスポットに差が生じるため、記録面で反射された検出光の光検出器Ｂ部及びＣ部での形状は図のように非対称となる。この場合、Ｂ２とＢ３の検出光量が増加しＣ１とＣ４の検出光量が減少するため球面収差信号ＳＡＥ＜０となる。また、保護層の基材厚が理想状態より薄い場合は逆の検出光形状となり球面収差信号ＳＡＥ＞０はとなる。
【００３２】
以上のような方法により、本発明は光ディスクの保護層の厚みにより発生する球面収差を検出する事ができ、この球面収差信号ＳＡＥが０になるよう球面収差補正素子１１を制御することで良好な再生信号を得ることができる。また、球面収差検出のために０次光の反射光を使用しないため、記録型の光ディスクのような反射光量の少ないディスクにおいても、記録情報のＳ／Ｎを劣化させることなく球面収差を検出することが可能である。
【００３３】
また球面収差信号ＳＡＥを用いて基材厚の厚みの情報を得ることも可能なので、基材厚検出装置に適用することも可能である。
【００３４】
尚、本実施の形態のホログラム２は第１面または第２面の断面形状が凹状で曲率を持ったホログラムパターンであるが、断面形状が鋸歯状または階段状のホログラムパターンを第１面と第２面に略軸対称となるように形成した光学素子でも同様の効果が得られる。
【００３５】
（実施の形態２）
以下本発明の実施の形態２の光ヘッドについて、図面を参照しながら説明する。図３は本発明の実施の形態２の光ヘッドの構成を示すものである。１は光源である半導体レーザ、２は光学分岐手段であるホログラム、３は偏光ビームスプリッター、４はコリメートレンズ、６はλ／４板、７は対物レンズ、８は光ディスク、９はシリンドリカルレンズ、１０、１１は検出手段である光検出器、１２はハーフミラーである。
【００３６】
半導体レーザ１から出射した直線偏光の光ビームは実施の形態１と同様な経路を通り光ディスク８で反射され偏光ビームスプリッター３を透過する。次に実施の形態２のヘッドではハーフミラー１２で反射と透過の２つの光路に分割され、反射された光束はシリンドリカルレンズ９を透過し光検出器１１に入射する。一方、ハーフミラー１２透過した光束は光検出器１０に入射する。光検出器１１でサーボ信号を検出し、光検出器１０で球面収差の検出を行う。
【００３７】
図３（ｂ）に実施の形態２の光ヘッドの光検出器１０の模式図を示す。光検出器１０の受光部Ｂおよび受光部Ｃを平行な２本の分割線により、それぞれ３つの領域に分割することによっても、同様に球面収差検出が可能である。この場合、球面収差信号ＳＡＥは、
ＳＡＥ＝（Ｂ１＋Ｂ３＋Ｃ２）−（Ｂ２＋Ｃ１＋Ｃ３）となる。
【００３８】
光ディスク８の保護層の基材厚が変化すると、受光部Ｂと受光部Ｃに入射する光ビームの大きさが異なるため、上記ＳＡＥの演算により球面収差信号が得られる。
【００３９】
（実施の形態３）
図４に実施の形態２の光ヘッドを用いて光情報処理装置を構成したときの光ディスクドライブ６７の全体の構成例を示す。光ディスク６１はターンテーブル６２とクランパー６３で挟んで固定され、モーター（回転系）６４によって回転させられる。実施の形態２記載の光ヘッド６０はトラバース（移送系）６５上に乗っており、照射する光が光ディスク６１の内周から外周まで光ディスク６１の径方向へ移動できるようにしている。制御回路６６は光ヘッド６０から受けた信号をもとにフォーカス制御、トラッキング制御、トラバース制御、モーターの回転制御等を行う。また再生信号から情報の再生や、記録信号の光ヘッド６０への送出を行う。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の光情報処理装置は、本発明の光ヘッドと情報記録媒体を相対的に移動させる、回転系もしくは移送系と、光ヘッドから得られる信号に基づいて光ヘッド、回転系、移送系を制御する制御回路を有するので、光ディスクの保護層の基材厚が変化した場合でも、球面収差検出信号に基づいて球面収差を補正することにより良好な記録または再生動作が可能となる。
【００４１】
本発明のコンピュータ、映像記録装置、映像再生装置、またはカーナビゲーションシステムは、本発明の光情報処理装置を備えることにより、光ディスクの保護層の基材厚が変化した場合でも、球面収差検出信号に基づいて球面収差を補正することにより良好な記録または再生動作が可能な各種装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）実施の形態１の光ヘッド装置の構成の一例を示す図
（ｂ）実施の形態１の光ヘッド装置の光検出器の構成の一例と、光ディスクの保護層の基材厚に対する球面収差検出方式を説明する図で、基材厚が理想状態のときの光検出器の模式図
【図２】（ａ）光ディスクの保護層の基材厚に対する球面収差検出方式を説明する図で、基材厚が理想状態からずれたときの模式図
（ｂ）光ディスクの保護層の基材厚に対する球面収差検出方式を説明する図で、基材厚が理想状態からずれたときの光検出器の模式図
【図３】実施の形態２の光ヘッド装置の構成図
【図４】実施の形態３の光ディスクドライブの概略図
【図５】従来の光ヘッドの構成図
【図６】従来の光ヘッドの構成図
【符号の説明】
１半導体レーザ
２ホログラム
３偏光ビームスプリッター
４コリメートレンズ
５球面収差補正素子
６ λ／４板
７対物レンズ
８光ディスク
９シリンドリカルレンズ
１０光検出器
１１光検出器
１２ハーフミラー
６０光ヘッド
６１光ディスク
６２ターンテーブル
６３クランパー
６４モーター
６５トラバース
６６制御回路
６７光ディスクドライブ

Claims

光源と、
前記光源からの光束を光情報記録媒体へ収束させる対物レンズと、
前記光束における第１の特定領域の光束を透過させてメインビームとし、前記第１の特定領域内の第２の特定領域の光束を少なくとも２つの光束に分岐させて２つのサブビームとする光学分岐手段と、
前記情報記録媒体からの反射光を検出する光検出手段を備え、
前記光学分岐手段を透過したメインビームの前記情報記録媒体上での第１の収束光と前記光学分岐手段の特定領域で分岐された第１のサブビームの前記情報記録媒体上での第２の収束光と第２のサブビームの前記情報記録媒体上での第３の収束光が光軸方向に焦点位置が異なるように集光し、
前記第１のサブビームからの反射光と前記第２のサブビームからの反射光の大きさを前記光検出手段を用いて検出することにより収差を検出することを特徴とする収差検出装置。
前記光学分岐手段の前記第２の特定領域を通過した前記光束の前記対物レンズ通過時の面積Ａが前記対物レンズの開口面積Ｂに対し０．３Ｂ＜Ａ＜０．９Ｂであることを特徴とする請求項１に記載の収差検出装置。
前記光学分岐手段において、前記第２の特定領域の光束が通過する部分に所定の曲率を持ったホログラムが形成されたことを特徴とする請求項２に記載の収差検出装置。
前記光学分岐手段は板状光学素子を備え、前記板状光学素子において前記第２の特定領域の光束が通過する第１面と第２面に曲率の異なったホログラムパターンが形成され、
前記ホログラムパターンの断面は鋸歯状もしくは階段状であることを特徴とする請求項２に記載の収差検出装置。
前記光検出手段は前記メインビームからの反射光を受光する第１の受光部と、
前記第１のサブビームからの反射光を受光する第２の受光部と、
前記第２のサブビームからの反射光を受光する第３の受光部を有し、
前記第２の受光部と前記第３の受光部は分割線により３つの領域に分割されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の収差検出装置。
前記光検出手段は前記メインビームからの反射光を受光する第１の受光部と、
前記第１のサブビームからの反射光を受光する第２の受光部と、
前記第２のサブビームからの反射光を受光する第３の受光部を有し、
前記第２の受光部と前記第３の受光部は十字の分割線により４つの領域に分割され、前記対物レンズと前記光検出手段の間に非点収差を発生させる光学素子を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の収差検出装置。
請求項１から請求項５のいずれかに記載の収差検出装置を有することを特徴とする光ヘッド。
前記光源と前記対物レンズの間に収差補正手段を有し、前記収差検出装置にて検出された収差に応じて前記収差補正手段を動作させることを特徴とする請求項７に記載の光ヘッド。
請求項８記載の光ヘッドと情報記録媒体を相対的に移動させる、回転系もしくは移送系と、前記光ヘッドから得られる信号に基づいて前記光ヘッド、前記回転系、前記移送系を制御する制御回路を有する光情報処理装置。
請求項９記載の光情報処理装置を備えるコンピュータ。
請求項９記載の光情報処理装置を備える映像記録装置。
請求項９記載の光情報処理装置を備える映像再生装置。
請求項９記載の光情報処理装置を備えるカーナビゲーションシステム。
光源と、
前記光源からの光束を光情報記録媒体へ収束させる対物レンズと、
前記光束における第１の特定領域の光束を透過させてメインビームとし、第２の特定領域の光束を少なくとも２つの光束に分岐させて２つのサブビームとする光学分岐手段と、
前記情報記録媒体からの反射光を検出する光検出手段を備え、
前記光学分岐手段を透過したメインビームの前記情報記録媒体上での第１の収束光と前記光学分岐手段の特定領域で分岐された第１のサブビームの前記情報記録媒体上での第２の収束光と第２のサブビームの前記情報記録媒体上での第３の収束光が光軸方向に焦点位置が異なるように集光し、
前記第１のサブビームからの反射光と前記第２のサブビームからの反射光の大きさを前記光検出手段を用いて検出することにより前記情報記録媒体の厚さを検出することを特徴とする基材厚検出装置。