JP2005018841A

JP2005018841A - 光ヘッド装置

Info

Publication number: JP2005018841A
Application number: JP2003179196A
Authority: JP
Inventors: Osamu Ishibashi; 治石橋; Tadashi Takeda; 正武田
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2003-06-24
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】トラッキングエラー信号の検出に３ビーム法を採用した場合に発生するＴＥオフセットを確実に補償可能な光ヘッド装置を提供すること。
【解決手段】光ヘッド装置の受光素子３では、第１および第２のサブ受光領域３２、３３の中心位置間の距離が第１および第２のサブビームスポット５２、５３の中心位置間の距離よりも長い。このため、対物レンズ４５がトラッキング方向に移動すると、サブビームスポット５２、５３のうち、一方のサブビームスポットはサブ受光領域の中心に近づく一方、他方のサブビームスポットはサブ受光領域の中心から遠ざかり、一部がはみ出る。従って、他方のサブビームスポットに対するサブ受光領域での受光レベルが低下するので、ＴＥオフセットを補償できる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＤやＤＶＤなどの光記録媒体（光記録ディスク）の記録、再生に用いられる光ヘッド装置に関するものである。さらに詳しくは、３ビーム法によりトラッキングエラー検出を行う光ヘッド装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ヘッド装置では、レーザ光源からの出射光をＣＤやＤＶＤなどの光記録ディスクに収束させる対物レンズのトラッキングエラー検出を行うため、出射光を回折格子によりメインビーム、メインビームの両側の第１および第２のサブビームとからなる３ビームに分割し、光記録ディスクで反射した３ビームを受光素子で受光し、受光素子でのサブビームの受光量の差を検出する３ビーム法を採用したものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この３ビーム法を採用した光ヘッド装置において、受光素子では、図４（Ａ）に示すように、メインビームスポット１０４、第１のサブビームスポット１０５、および第２のサブビームスポット１０６の中心位置は、それぞれメイン受光領域１０１、第１のサブ受光領域１０２、および第２のサブ受光領域１０３の中心位置に重なっており、この状態で、第１および第２のサブ受光領域１０２、１０３での受光量を比較することによりトラッキングエラー検出が行われる。
【０００４】
ここで、対物レンズが光記録ディスクの内周側に移動すると、図４（Ｂ）に示すように、メインスポット１０４、第１のサブビームスポット１０５、および第２のサブビームスポット１０６は、メイン受光領域１０１からみて第２のサブ受光領域１０３が位置する側に移動する。これに対して、対物レンズが光記録ディスクの外周側に移動すると、図４（Ｃ）に示すように、メインスポット１０４、第１のサブビームスポット１０５、および第２のサブビームスポット１０６は、メイン受光領域１０１からみて第１のサブ受光領域１０２が位置する側に移動する。このとき、図４（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、サブビームスポット１０５、１０６のいずれにおいても、サブ受光領域１０２、１０３の中心からのずれ具合は同等である。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−１４７３８０
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、対物レンズを光記録ディスクの半径方向に移動させたとき、トラッキングエラーが発生していないにもかかわらず、サブ受光領域１０２、１０３での検出信号に直流電圧成分が残ってトラッキングエラーオフセット（以下、ＴＥオフセット）が発生することがある。
【０００７】
すなわち、トラッキングエラー検出では、サブ受光領域１０２、１０３での検出信号に含まれる直流電圧成分をそれぞれＥ、Ｆとしたとき、トラッキング信号ＴＥを以下の式
ＴＥ＝Ｅ−Ｆ
から求め、（Ｅ−Ｆ）が０になる方向に対物レンズを駆動する。ここで、トラッキングエラーを検出する位置では、トラッキングエラーが発生していない状態でサブ受光領域１０２、１０３での受光量に差がなく、直流電圧成分Ｅ、Ｆの差がない状態、すなわち、トラッキングエラー信号ＴＥが０であることを前提としている。
【０００８】
ところが、対物レンズを光記録ディスクの半径方向に移動させたときには、トラッキングエラーが発生していないにもかかわらず、サブ受光領域１０２、１０３での受光量に差が発生して、直流電圧成分Ｅ、Ｆの差が０以外の値、すなわち、トラッキングエラー信号ＴＥが０以外の値となることがある。このようなトラッキングエラー信号ＴＥの０からのオフセット量がＴＥオフセットである。
【０００９】
このときのＴＥオフセット量ＴＥＯは、トラッキングエラーが発生していない状態で、以下の式
ＴＥＯ＝Ｅ−Ｆ
で示され、例えば、図５に示すように、対物レンズを光記録ディスクの内周側に移動させると、Ｅ＞Ｆとなって、ＴＥＯ＞０となる一方、対物レンズを光記録媒体の外周側に移動させると、Ｅ＜Ｆとなって、ＴＥＯ＜０となる。ここで、トラッキング補正は、（Ｅ−Ｆ）が０になる方向に対物レンズを駆動するため、ＴＥオフセットが存在すると、オフセット分だけ対物レンズをずれた位置に駆動してしまうという誤動作が発生する。特にＴＥＯ＜０となるようなＴＥオフセットが存在すると、光ヘッド装置のサーボシステムに破綻を来たすことがある。
【００１０】
このようなＴＥオフセットは、光ヘッド装置における光学部品の配置状態、装置フレーム等に形成される光路の形成状態等を原因として発生していると考えられているが、明確な原因は未だ把握されていないため、現在のところ、原因を完全に除去できるまでには到っていない。
【００１１】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、トラッキングエラー信号の検出に３ビーム法を採用した場合に発生するＴＥオフセットを確実に補償可能な光ヘッド装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、光源と、該光源からの出射光をメインビーム、および該メインビームの両側のサブビームからなる３ビームに分割する回折格子と、前記回折格子からの前記３ビームを光記録媒体に収束させる対物レンズと、前記光記録媒体で反射した前記メインビームを受光するメイン受光領域、および該メイン受光領域の両側で前記サブビームの各々を受光するサブ受光領域を備えた受光素子とを有し、前記サブ受光領域での受光量の差に基づいて前記対物レンズのトラッキング補正を行う光ヘッド装置において、前記サブビームが前記サブ受光領域に形成するサブビームスポットの中心位置間の距離と、前記サブ受光領域の中心位置間の距離は、前記対物レンズがトラッキング方向のいずれの位置にあるかによって発生するＴＥオフセットを補償する方にずれていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の光ヘッド装置では、サブビームスポットの中心位置間の距離と、サブ受光領域の中心位置間の距離がずれているため、対物レンズが光記録媒体に対して内周側あるいは外周側に移動したとき、一方のサブビームスポットは、サブ受光領域の中心から遠ざかる一方、その結果、他方のサブビームスポットは、サブ受光領域の中心に近づく。従って、他方のサブビームスポットに対するサブ受光領域での受光レベルが低下するので、ＴＥオフセットを補償することができる。
【００１４】
本発明においては、例えば、前記対物レンズがトラッキング方向に移動することによって、前記サブビームスポットの一方は、スポットの一部がサブ受光領域から外れることにより、前記トラッキングエラーオフセットが補償される構成を採用することができる。
【００１５】
本発明においては、また、前記対物レンズがトラッキング方向のいずれの位置にあっても、前記サブビームスポットの双方がサブ受光領域内に位置する一方、前記対物レンズがトラッキング方向に移動することによって、前記サブビームスポットの一方は、前記サブビームの光強度の低い部分の一部がサブ受光領域から外れることにより、前記トラッキングエラーオフセットが補償される構成を採用してもよい。すなわち、ビームスポットは、通常、受光素子上では回折格子、対物レンズ等を絞り部材として絞られた光の周辺光に相当する領域として規定されており、このように定義されたスポットがサブ受光領域から外れなくても、絞り部材の回折による影響でスポットの周辺に回り込んだ光の一部がサブ受光領域から外れることにより、前記ＴＥオフセットが補償される構成であってもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明を適用した光ヘッド装置の一例を説明する。
【００１７】
（全体構成）
図１は、本発明を適用した光ヘッド装置の光学系を示す概略構成図である。図１に示すように、光ヘッド装置１は、ＣＤやＤＶＤなどの光記録ディスク５（光記録媒体）に対して情報の再生、記録を行うものであり、レーザ光源２と、受光素子３と、レーザ光源２から出射されたレーザ光Ｌを光記録ディスク５に収束させるとともに、光記録ディスク５で反射した戻り光ＬＲを受光素子３に導く光学系４とを有している。
【００１８】
光学系４には、互いに直交する座標軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸としたときに、レーザ光源２からＹ軸方向に出射されたレーザ光Ｌをトラッキング検出用に３ビームに回折する回折格子４１と、回折格子４１により３ビームに分離したレーザ光ＬをＸ軸方向に反射するハーフミラー４２と、ハーフミラー４２からのレーザ光をＺ軸方向に立ち上げる全反射ミラー４３と、全反射ミラー４３からのレーザ光Ｌを平行光にするコリメートレンズ４４と、平行光を光記録ディスク５の記録面に収束させる対物レンズ４５とが含まれている。
【００１９】
また、光学系４は、光記録ディスク５の記録面で反射した後、光路を逆に辿って、ハーフミラー４２を通過した戻り光ＬＲに非点収差を発生させる非点収差生成レンズ４６と、非点収差生成レンズ４６を通過した戻り光ＬＲを検出する受光素子３とを有している。非点収差生成レンズ４６は、非点収差法により対物レンズ４５をＺ軸方向にフォーカシング補正を行うため戻り光ＬＲに非点収差を発生させるものである。なお、戻り光ＬＲには、ハーフミラー４２を通過することによっても非点収差が発生するので、非点収差生成レンズ４６を用いなくても、非点収差法による対物レンズ４５のフォーカシング補正は可能である。
【００２０】
このように構成された光ヘッド装置１では、レーザ光源２からのレーザ光Ｌを回折格子４１によりメインビームと、メインビームの両側の第１および第２のサブビームとに分割して光記録ディスク５に導き、光記録ディスク５で反射した戻り光ＬＲを受光素子３で受光し、戻り光ＬＲのメインビームにより、光記録ディスク５の情報再生が行われる。
【００２１】
また、戻り光ＬＲの第１および第２のサブビームによって対物レンズ４５を光記録ディスク５の半径方向に微小移動させる、３ビーム法によるトラッキングエラー補正が行われる。
【００２２】
（受光素子に対するビームスポット位置）
図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、図１に示す光ヘッド装置１における受光素子３に形成されるレーザ光のスポットを示す説明図である。
【００２３】
図２（Ａ）に示すように、受光素子３は、メインビームによるメインビームスポット５１を受光するメイン受光領域３１を備えているとともに、メイン受光領域３１の両側には、サブビームによるサブビームスポット５２、５３を受光する第１および第２のサブ受光領域３２、３３を備えている。
【００２４】
本形態では、対物レンズ４５が光記録ディスクの半径方向における略中央にある状態では、メイン受光領域３１の中心位置に対して、メインビームスポット５１の中心位置を一致させてあるが、第１および第２のサブ受光領域３２、３３の中心位置間の距離と、第１および第２のサブビームスポット５２、５３の中心位置間の距離を相違させ、ＴＥオフセットを補償している。すなわち、本形態では、第１および第２のサブ受光領域３２、３３の中心位置間の距離を、第１および第２のサブビームスポット５２、５３の中心位置間の距離よりも長くしてあるため、対物レンズ４５が光記録ディスクの半径方向における略中央にある状態で、第１のサブビームスポット５２の中心位置は、第１のサブ受光領域３２の中心位置よりもメイン受光領域３１の方にずれており、第２のサブビームスポット５３の中心位置も、第２のサブ受光領域３３の中心位置よりもメイン受光領域３１の方にずれている。
【００２５】
このため、対物レンズ４５を光記録ディスク５の半径方向における内周側に移動させると、図２（Ｂ）に示すように、第１のサブビームスポット５２の中心位置は、第１のサブ受光領域３２の中心位置から遠ざかる一方、第２のサブビームスポット５３の中心位置は第２のサブ受光領域３３の中心位置に近づく。従って、第１のサブビームスポット５２は、一部が第１のサブ受光領域３２からずれる分だけ、第１のサブ受光領域３２における受光量が低下する。
【００２６】
それ故、トラッキングエラーが発生していない状態で、サブ受光領域５２、５３での検出信号をそれぞれＥ、Ｆとしたとき、ＴＥオフセット量ＴＥＯは、以下の式
ＴＥＯ＝Ｅ−Ｆ
で表わされるが、対物レンズ４５を光記録ディスク５の半径方向における内周側に移動させるとき、第１のサブ受光領域３２での検出信号に含まれる直流電圧成分Ｅのレベルを低減しておけるので、対物レンズ４５を光記録ディスク５の内周側に移動させるときに発生するＴＥオフセット（図５を参照）を補償することができる。
【００２７】
これに対して、対物レンズ４５を光記録ディスク５の半径方向における外周側に移動させると、図２（Ｃ）に示すように、第２のサブビームスポット５３の中心位置は、第２のサブ受光領域３３の中心位置から遠ざかる一方、第１のサブビームスポット５２の中心位置は第１のサブ受光領域３２の中心位置に近づく。従って、第２のサブビームスポット５３は、一部が第２のサブ受光領域３３からずれる分だけ、第２のサブ受光領域３３における受光量が低下する。
【００２８】
それ故、対物レンズ４５を光記録ディスク５の半径方向における外周側に移動させるとき、第２のサブ受光領域３３での検出信号に含まれる直流電圧成分Ｆのレベルを低減しておけるので、対物レンズ４５を光記録ディスク５の外周側に移動させるときに発生するＴＥオフセット（図５を参照）を補償することができる。
【００２９】
このような構成は、回折格子４１の仕様によって、第１および第２のサブビームスポット５２、５３の間隔を調整することにより実現できる。
【００３０】
また、光記録ディスク５の記録面上での３ビームの間隔が予め設定されている場合には、受光素子３に形成する第１および第２のサブ受光領域３２、３３の間隔を調整すればよい。
【００３１】
（その他の実施の形態）
上記の実施の形態において、第１および第２のサブビームスポット５２、５３は、対物レンズ４５を移動させると、サブ受光領域３２、３３から内側に外れるようになっているが、光ヘッド装置１のＴＥオフセットのパターンによっては、図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、対物レンズ４５を光記録ディスク５の半径方向に移動させたときに、サブビームスポット５２、５３の一部がサブ受光領域３２、３３の外側に外れるようにしてもよい。
【００３２】
また、サブビームスポット５２、５３は、受光素子３上では回折格子４１、対物レンズ４５等を絞り部材として絞られた光の周辺光に相当する領域として規定されているが、このようなサブビームスポット５２、５３の周囲には、光強度の低い部分が存在する。従って、対物レンズ４５を移動させると、第１および第２のサブビームスポット５２、５３の一部がサブ受光領域３２、３３から外れるような構成に限らず、対物レンズ４５を光記録ディスク５の半径方向に移動したとき、第１および第２のサブビームスポット５２、５３の双方がサブ受光領域３２、３３内に位置するが、絞り部材の回折による影響でサブビームスポット５２、５３の周辺に回り込んだ光の一部がサブ受光領域３２、３３から外れる構成を採用した場合も、ＴＥオフセットを補償することができる。
【００３３】
例えば、第１および第２のサブビームスポット５２、５３の周囲に、回折格子４１あるいは対物レンズ４５の有効径の外を通る光束部分（フレア）が存在している場合には、サブビームスポット５２、５３がサブ受光領域３２、３３から外れなくても、フレアがサブ受光領域３２、３３から外れるので、ＴＥオフセットを補償することができる。
【００３４】
また、戻り光ＬＲには、ハーフミラー４２を通過することにより、コマ収差が発生する。コマ収差が発生すると、第１および第２のサブビームスポット５２、５３は、円形が歪んだスポット形状になり、光量の密度が不均一になる。この光量の密度をハーフミラー４２の角度によって調整すると、サブビームスポット５２、５３がサブ受光領域３２、３３から外れなくても、光強度の低い部分の一部がサブ受光領域３２、３３から外れることにより、ＴＥオフセットが補償される構成であってもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光ヘッド装置は、サブビームスポットの中心位置間の距離と、サブ受光領域の中心位置間の距離がずれているため、対物レンズが光記録媒体に対して内周側あるいは外周側に移動したとき、一方のサブビームスポットは、サブ受光領域の中心から遠ざかる一方、その結果、他方のサブビームスポットは、サブ受光領域の中心に近づく。従って、他方のサブビームスポットに対するサブ受光領域での受光レベルが低下するので、ＴＥオフセットを補償することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した光ヘッド装置の光学系を示す概略構成図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、図１に示す光ヘッド装置における受光素子に形成されるレーザ光のスポットを示す説明図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、図１に示す光ヘッド装置における別の受光素子に形成されるレーザ光のスポットを示す説明図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、従来の光ヘッド装置における受光素子に収束するレーザ光を示す説明図である。
【図５】光ヘッド装置における対物レンズのトラッキング方向の位置とＴＥオフセットの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１光ヘッド装置
２レーザ光源
３受光素子
４光学系
３１メイン受光領域
３２第１のサブ受光領域
３３第２のサブ受光領域
４１回折格子
４２ハーフミラー
４３全反射ミラー
４４コリメートレンズ
４５対物レンズ
４６非点収差レンズ
５１メインビームスポット
５２第１のサブビームスポット
５３第２のサブビームスポット

Claims

光源と、該光源からの出射光をメインビーム、および該メインビームの両側のサブビームからなる３ビームに分割する回折格子と、前記回折格子からの前記３ビームを光記録媒体に収束させる対物レンズと、前記光記録媒体で反射した前記メインビームを受光するメイン受光領域、および該メイン受光領域の両側で前記サブビームの各々を受光するサブ受光領域を備えた受光素子とを有し、前記サブ受光領域での受光量の差に基づいて前記対物レンズのトラッキング補正を行う光ヘッド装置において、
前記サブビームが前記サブ受光領域に形成するサブビームスポットの中心位置間の距離と、前記サブ受光領域の中心位置間の距離は、前記対物レンズがトラッキング方向のいずれの位置にあるかによって発生するトラッキングエラーオフセットを補償する方にずれていることを特徴とする光ヘッド装置。
請求項１において、前記対物レンズがトラッキング方向に移動することによって、前記サブビームスポットの一方は、スポットの一部がサブ受光領域から外れることにより、前記トラッキングエラーオフセットが補償されていることを特徴とする光ヘッド装置。
請求項１において、前記対物レンズがトラッキング方向のいずれの位置にあっても、前記サブビームスポットの双方がサブ受光領域内に位置する一方、
前記対物レンズがトラッキング方向に移動することによって、前記サブビームスポットの一方は、前記サブビームの光強度の低い部分の一部がサブ受光領域から外れることにより、前記トラッキングエラーオフセットが補償されていることを特徴とする光ヘッド装置。