JP2005108279A - 光学ヘッドおよび光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 トラック構造などの異なる種々の光ディスクに対しても、安定かつ良好な記録・再生が可能である光学ヘッド、更には、それを利用した光ディスク装置を提供する。
【解決手段】 各々波長が異なる第１のレーザ光源１および第２のレーザ光源２と、これら光源から放射された光束を、ディスク厚、記録材質などが異なる種々の光ディスクに集光する対物レンズ９と、光ディスク１０からの反射光を受光して電気信号を検出する光検出器１２と、光検出器との間に十文字型の分割線を有する回折格子７を配置する。光ディスク１０からの反射光束のうち、その一部は、回折格子７により４分割され、光検出器１２の各々の領域に形成された受光面に導かれ、ディスク構造に応じたトラッキング誤差信号とフォーカス誤差信号を検出し、他方、残りの反射光束は、回折格子を透過して、光検出器上に記録情報信号専用に形成された受光面１２ｑに導かれ、アンプノイズを低減し、安定かつ正確な記録再生を実現する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、情報記録媒体である光ディスクに対して情報を記録・再生可能な光学ヘッド及びそれを利用した光ディスク装置に関する。

光ディスク装置は、低コストメディアである光ディスクを利用し、非接触、大容量、高速アクセスを可能とすることを特徴とする情報記録・再生装置であり、これらの特徴を生かして、例えば、ディジタルオーディオ信号やディジタル映像信号の記録・再生装置として、あるいは、コンピュータの外部記憶装置として広く利用されている。

ところで、現在、一般的に広く用いられている光ディスクは、その基板の厚さ、記録材質、更には、対応する波長が異なるなど、様々な種類のものが存在し、かつ、普及している。例えば、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭなどは、ディスク基板の厚さ０．６ｍｍ、対応波長６５０ｎｍ帯である。これに対し、例えば、ＣＤやＣＤ−Ｒなどは、その基板厚さ１．２ｍｍ、記録・再生に最適なレーザ光の波長は７８０ｎｍ帯である。そのため、ＤＶＤディスクに対して最適に設計された対物レンズを用い、かつ、同一の光学系によってＣＤディスクに記録・再生することは、上述したディスク基板の厚さ等の違いによって生じる球面収差など収差の影響により、事実上、困難であった。

このような問題を解決する手段として、例えば、下記の特許文献１には、対応波長の違いを利用し、かつ、ディスク基板の厚さの違いによって生じる球面収差を補正する働きを持つ特殊対物レンズを用いることにより、種々の光ディスク上でも良好な光スポットを得る方式が開示されている。
特開２０００−８１５６６号公報（図１）

なお、このようなディスク基板の厚さや対応波長の違いとは別に、現在一般的に用いられている光ディスクは、情報が記録されている記録トラックの構造の違いによっても、以下の２種類に大別することができる。すなわち、（１）ディスクの情報記録面に予め連続的な案内溝が設けられ、この案内溝に沿って情報信号を記録あるいは消去することが可能な記録可能型ディスクと、（２）情報信号に対応した凹凸ピット列が予めディスク上に形成された再生専用型ディスクの２種類である。しかしながら、案内溝が設けられている前者の記録可能型ディスクにとって最適なトラッキング誤差信号検出方式であるプッシュプル方式は、他方、案内溝のない後者の再生専用型ディスクには適さず、逆に、後者の再生専用型ディスクのトラッキング誤差信号検出方式として一般的な３スポット方式やディファレンシャルフェイズディテクション方式（以下、ＤＰＤ方式と略称）は、前者の記録可能型ディスクに適用さないという問題がある。そのため、単一の光学ヘッドで記録可能ディスクと再生専用ディスクの両方に対応することは困難であった。

そこで、これらの問題を解決し、即ち、ディスクの厚さや対応波長、更には、トラック構造の異なる種々の光ディスクに対して互換再生が可能な光ピックアップとして、例えば、下記の特許文献２では、６５０ｎｍ帯と７８０ｎｍ帯との２光源と、各光源の前にそれぞれ回折格子を備え、さらに、ディスクからの反射光を、複数に分割された受光面を持つ１つの光検出器によって受光する構成が開示されている。
特開２０００−８２２２６号公報（図１）

ところが、前記特許文献２にも開示されている様に、案内溝が設けられている記録可能型ディスクに対してフォーカス誤差信号検出に非点収差法を用いると、トラッキング横断信号がフォーカス誤差信号に漏れ込むため、良好なフォーカス誤差が得られないことが知られている。そこで、前記特許文献２では、光源の前方に設けた回折格子により３スポットを生成し、各スポットをディスクトラックの略１／２ピッチ毎に配置した上で、各スポットの反射光について各々非点収差法によるフォーカス誤差信号を得て、これらを演算処理することでこの問題を改善している。

しかしながら、この方式によるフォーカス誤差信号の改善の程度は、再生専用の光ピックアップに関しては十分であるが、記録用光学ヘッドに関しては未だ不十分であるという問題点があった。また、光源前方に配した回折格子により３スポットを生成する構成のため、光源の出射光量に対する記録用スポット光量の比率（光利用効率）が低く、記録に必要なパワーを確保できない、若しくは、より高価な高出力光源が必要になるという問題点があった。

また、ＤＶＤ−ＲＡＭディスクとＤＶＤ−Ｒディスクのように、それぞれ、そのトラックピッチが異なるディスクに対しては、特に、その記録に関しては、それら両方に同時に対応することが出来ないという問題点もあった。加えて、６５０ｎｍ帯、及び、７８０ｎｍ帯の２光源の前に、それぞれの回折格子を配置する構造のため、回折格子が２個必要であった。

そこで、これらの問題を解決し、即ち、ディスクの厚さ、対応波長、トラック構造、トラックピッチが異なる記録可能ディスク又は再生専用ディスクに対し、記録・再生が可能であると共に、安定かつ良好な記録が可能な小形・簡略・低コストな光学ヘッドとして、例えば、以下の特許文献３により知られているものがある。すなわち、この特許文献３により知られる光学ヘッドでは、各々波長が異なる第１の光源及び第２の光源と、前記第１の光源及び第２の光源から放射された光束とを、ディスクの厚等の異なる種々の光ディスクに集光するための対物レンズと前記光ディスクからの反射光を受光して電気信号を検出する光検出器との間に、十文字型の分割線を有する回折格子を配置するものである。これにより、回折格子は光ディスクからの反射光束を４分割し、各々の領域で回折分離した回折光を光検出器上の各々独立した受光面に導き、もって、ディスク構造に応じた検出方法によるトラッキング誤差信号とナイフエッジ方式によるフォーカス誤差信号を検出することを可能とする。

上述したように、従来技術により提案されている、ディスク厚さ、対応波長、トラック構造、トラックピッチ等の異なる記録可能ディスク又は再生専用ディスクに対し、記録・再生可能であると共に、安定かつ良好な記録が可能な光学ヘッドは、トラッキングエラー検出については、ディファレンシャルフェイズディテクション（ＤＰＤ）方式とプッシュプル方式の両方の検出方式への対応が可能であり、かつ、良好なフォーカスエラー検出可能な受発光素子を備えている。そして、このような構成において、光ディスクからの反射光束を光検出素子で受光し、その検出信号に所定の演算を施すことにより、必要なサーボ信号を得るものである。従って、これらのサーボ用信号とＲＦ信号とを、共通の光検出器により検出する構成となっており、記録情報信号は、上記光検出器上における複数の領域の出力を加算して生成される。

ところで、近年における高速記録再生の要求に対し、光ディスク装置におけるデータの処理速度が高速化しており、これに伴って、ＲＦ信号やサーボ用信号における必要帯域の高周波数化が進んでいる。しかしながら、このような高周波信号の記録情報信号を、上記のように複数の光検出器で受光した出力を加算して記録情報信号に変換しようとすると、上記光検出器上のアンプノイズの影響が無視できなくなり、そのため、良好な記録情報信号を得ることが困難になるという問題がある。

加えて、書き換え可能な光ディスクである、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ±ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、更には、青色レ−ザを用いた高密度記録光ディスクなど、相変化する記録材質に用いる、所謂、相変化媒体は、上述の再生専用又は追記タイプの光ディスクに比べ、その記録膜の反射率が低くなっている。また、高倍速での書き換え対応の要求により、かかる光ディスクの反射率はさらに低くなる可能性が有る。このような低反射率の光ディスクにより反射される、情報記録面に記録された情報を含む光を効率良く光検出器に導いても、しかしながら、その光レベル(キャリヤレベル)は小さい。そのため、光検出器上のアンプノイズの影響は益々無視できなくなり、良好な記録情報信号を得ることは困難になる。また、このようなノイズの影響を除去するためには、複雑な信号処理系が必要となり、これでは、製品のコストアップを招くという問題も生じる。

そこで、本発明の目的は、上記従来技術における問題点に鑑み、具体的には、簡単な構成で、ディスク厚さ、対応波長、トラック構造、トラックピッチが異なる記録可能ディスク又は再生専用ディスクに対しても良好な情報の記録又は再生が可能であり、かつ、特に反射率の低い光ディスクに対しても、複雑な信号処理系を用いることなく、記録情報信号のアンプノイズを低減することにより、安定かつ良好な情報の記録又は再生が可能な光学ヘッド、及び、それを利用した光ディスク装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明では、まず、それぞれ波長の異なる第１の光と第２の光とを選択的に出射可能な光源と；前記光源からの第１又は第２の光を光ディスクの情報記録面に集光して投射するための対物レンズと；前記投射された第１又は第２の光の前記光ディスクからの反射光を受光し、電気信号に変換する光検出器と；そして、前記光検出器と前記対物レンズとの間に配置され、入射する前記光ディスクからの反射光束を複数の方向に分離する手段とを備えた光ヘッドにおいて、前記光検出器には、前記分離手段により分離された複数の反射光束に対応して、複数の受光面が形成されており、もって、装着される複数種類の光ディスクのディスク構造に応じてトラッキング誤差信号とフォーカス誤差信号の検出を行なうと共に、前記光検出器には、更に、前記光ディスクの記録面上に記録された情報信号を再生するための１つの受光面とを備えている光ヘッドが提案される。

また、本発明によれば、前記に記載した光ヘッドにおいて、前記分離手段は、その略中央部に十文字型の分割線を有する回折格子からなり、前記光ディスクからの反射光束を４分割に回折分離するものであり、更には、前記回折格子は、光学異方性を有する材料により形成されており、前記反射光束の一部を透過し、残りを回折分離するものであり、そして、前記反射光束の略８０％を透過し、残りを回折分離するものであることが好ましい。あるいは、前記回折格子は、所定の直線偏光を有する光ビームを透過し、前記直線偏光に対して偏光方向が直交する直線偏光を有する光ビームを所定の回折効率で回折する偏光異方性を有しており、更に、前記回折格子と前記対物レンズの間に、各々波長が異なる前記第１又は第２の光に対して略４分の１波長板として作用する位相板を設けることが好ましい。

加えて、本発明によれば、上記に記載した光ヘッドにおいて、前記光検出器に形成された複数の受光面は、前記光ディスクの記録面上に記録された情報信号を再生するための１つの受光面を、前記光検出器の略中央部に形成すると共に、前記トラッキング誤差信号とフォーカス誤差信号の検出を行なうための複数の受光面を、当該略中央部に形成された受光面を中心とする同心円状に配置すること、又は、前記光検出器に形成された複数の受光面のうち、前記フォーカス誤差信号の検出を行なうための受光面は、ナイフエッジ方式によってフォーカス誤差信号の検出を行なうこと、又は、前記トラッキング誤差信号の検出を行なう受光面は、前記トラッキング誤差信号の検出をプッシュプル方式で行なう受光面と、ディファレンシャルフェイズディテクション方式で行なう受光面とを備えていることが好ましい。更に、前記光源は、それぞれ波長の異なる第１の光を出射する第１の光源と第２の光を出射する第２の光源とを有し、かつ、前記光ヘッドは、更に、前記光源から出射される光の一部を受光する光モニタ検出手段を含んでおり、さらに、前記光モニタ検出手段を、前記第１及び第２の光源より放射される光束の共通光路中で、かつ、前記対物レンズの前に設けることが好ましい。

そして、本発明によれば、やはり、上記の目的を達成するため、前記に記載された光学ヘッドと、装着された光ディスクの構造による違いを判別する判別手段と、その判別結果に応じて、トラッキング誤差信号の検出方式を適宜切り替える手段とを備えた光ディスク装置が提案されている。

本発明によれば、ディスクの厚さ、記録材質、トラック構造、トラックピッチの異なる記録可能ディスク、更には、再生専用ディスクに対しても、それぞれ、最適な検出方式によるトラッキング誤差信号及びフォ−カス誤差信号の検出を可能とする光ヘッドと共に、簡単な構成により、記録情報信号のアンプノイズを低減することにより、単一の装置で、安定かつ良好な記録・再生を行うことが可能な光ディスク装置を提供することが出来る。

以下、本発明の実施の形態になる光学ヘッドの構成、及び、それを利用した光ディスク装置について、添付の図面を参照しながら詳細に説明を加える。

まず、添付の図１は、本発明の第１の実施形態としての光学ヘッドの概略を示す斜視図である。波長の異なるレーザ光源１及び光源２は、光ディスク装置に挿入される光ディスク１０ａ又は１０ｂ（図中に破線で示す）に各々対応し、それぞれ異なる２つの波長λ１及びλ２で発振する半導体レーザである。

まず、光ディスク１０ａ（例えば、ＤＶＤディスク）の記録又は再生の場合、レーザ光源１を点灯させて光源から発した光束は、ダイクロイックプリズム３を透過し、上記レーザ光源１及びレーザ光源２の波長に対して偏光ビームスプリッタとして作用する、所謂、ビームスプリッタ４に入射する。このビームスプリッタ４を出射した光束は、次に、コリメータレンズ６によって平行光束に変換され、回折格子７に達する。また、上記ビームスプリッタ４は、上記レーザ光源１及び２の偏光方向が略Ｐ偏光として入射するように、配置されている。

回折格子７は、十文字型の分割線により「田」の字型に４分割されており、かつ、各分割領域では、それぞれ光束の回折方向が互いに異なるように、それぞれの格子溝が設けられている。さらに、この回折格子７は、光学異方性を有する材料により形成されており、もって、光ディスク１０ａへ向かう往路での光束はほとんど回折せず、かつ、当該往路光の偏光方向に直交する直線偏光を有する光の８０％程度は０次光として透過し、残りの約２０％を±１次回折するように構成されている。この０次光と±１次回折光の光量比は、例えば、回折格子７の格子溝深さにより変えることが出来る。

上記の回折格子７を透過した往路光束は、さらに、上記レーザ光源１及びレーザ光源２の波長に対して４分の１波長板として作用する位相板８を透過し、対物レンズ９に至って光ディスク１０の情報記録面上に集光される。なお、この対物レンズ９は、上記光源１の波長の光束を光ディスク１０ａ（例えば、ディスク基板の厚さが０．６ｍｍのＤＶＤディスク）の情報記録面上に良好に集光させる機能と、上記光源２の波長の光束を光ディスク１０ｂ（例えば、ディスク基板の厚さが１．２ｍｍのＣＤディスク）の情報記録面上に良好に集光させる機能とを、共に、併せ持っている。そして、光ディスク１０ａで反射された反射光束は、再び、この対物レンズ９を透過し、その後、上記レーザ光源１およびレーザ光源２の波長に対して４分の１波長板として作用する位相板８、さらには、回折格子７へと導かれる。この時、復路光束は、上記位相板８を往復で透過することによって、往路光束に対して偏光方向が直交する、所謂、直線偏光の光束となる。

一方、回折格子７の各領域で透過又は回折された復路光束の０次／±１次回折光は、略Ｓ偏光としてビームスプリッタ４に入射する。そのため、そのビームスプリッタ面で反射し、検出レンズ１１を経て、複数個の独立した受光面を有する検出器１２の所定の受光面に入射する。

これに対し、光ディスク１０ｂ（例えば、ＣＤディスク：図中に破線で示す）の記録又は再生を行なう場合には、レーザ光源２を点灯させる。この光源から発した光束は、ダイクロイックプリズム３を反射し、上記のＤＶＤディスク記録／再生の場合と同じ経路で、検出器１２の所定の受光面に入射する。なお、ダイクロイックプリズム３に対しては、レーザ光源１及びレーザ光源２を入れ替えて設置してもよい。さらに、上記ダイクロイックプリズム３をダイクロイックミラ−に置き換えてもよい。

また、上記のビームスプリッタ４は、コリメータレンズ６に向かうレーザ光源１及びレーザ光源２の光束の一部を反射し、もって、前方モニタ用検出器５に入射させる。前方モニタ用検出器５は、対物レンズ９からの出射パワ−を一定に維持し、かつ、各種の光ディスクに記録する際の記録パワーの制御に用いられる。

なお、上記の対物レンズ９は、回折格子７及び位相板８と共に、アクチュエータのレンズホルダ１３に固定され、図示しない一般的なレンズ駆動手段により、一体に駆動される。このような構成とすることによれば、例えば、トラッキング制御時に対物レンズ９がディスク半径方向に変位しても、光ディスク１０により反射された反射光束と回折格子７の分割線の相対位置は変化せず、その結果として、以下に示すように、プッシュプル方式によるトラッキング誤差信号を検出する際の対物レンズの変位に伴うオフセットが低減され、良好な信号を検出することが可能となる。

次に、添付の図２〜図５は、上記光検出器１２の受光面の配置構造と共に、上記回折格子７との位置関係の一例を示した斜視図である。まず、図２は、レーザ光源１（波長λ１）による光スポットが光ディスク１０ａ上の情報記録面に合焦している場合での光スポットの状態を示している。また、図３はレーザ光源１（波長λ１）による光スポットが、正の側に焦点ずれを起こした状態を示している。

同様に、図４は、レーザ光源２（波長λ２）による光スポットが光ディスク１０ｂ上の情報記録面に合焦した場合における光スポットの状態を示している。また、図５はレーザ光源２（波長λ２）による光スポットが、正の側に焦点ずれを起こした状態を示している。

光検出器１２は、例えば図２のように、１２個の短冊状の受光面１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈ、１２ｉ、１２j、１２k、１２ｌと、それらよりも検出面積が大きい４個の長方形の受光面１２ｍ、１２ｎ、１２o、１２pとから構成されている。これら１２個の短冊状の受光面１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈ、１２ｉ、１２j、１２k、１２ｌは、いわゆる、ナイフエッジ方式によるフォーカス誤差信号を検出する受光面であり、各々平行に配置された２個の受光面、例えば、受光面１２ａと１２ｂ、受光面１２ｃと１２ｄ、受光面１２ｅと１２ｆ、そして、受光面１２ｇと１２ｈをそれぞれ組合わせて、合計４組の、レーザ光源１の光スポット受光領域を形成している。また、同様にして２個の受光面、例えば、受光面１２ａと１２ｉ、受光面１２ｃと１２j、受光面１２ｅと１２ｋ、そして、受光面１２ｇと１２ｌをそれぞれ組合わせて、やはり、合計４組のレーザ光源２の光スポット受光領域を形成している。なお、前記の各々２個の受光面の境界線は、上記回折格子７により回折される方向と略直行するように配置されている。

一方、検出面積の大きい４個の長方形の受光面１２ｍ、１２ｎ、１２o、１２pは、プッシュプル方式又はＤＰＤ方式によってトラッキング誤差信号を検出するためのものである。

そして、上述したフォーカス誤差信号検出用のレーザ光源１及びレーザ光源２の、それぞれ４組の受光領域と、上記トラッキング誤差信号検出用の４個の受光面は、図にも明らかなように、中心光軸の検出器上への投影点を中心として、同心円状に（同一円周上に）配置されている。但し、上記回折格子４の各領域における格子ピッチの違いによっては、必ずしも、同一円周上に配置されるものではない。また、中心光軸の検出器上への投影点における受光面１２ｑは、上記回折格子７を透過した光スポット１００（即ち、光ディスク１０で反射され、その記録領域に記録されている情報信号を含む光）を検出するために、専用に配置されている。これにより、従来では複数の受光面の出力を加算して生成している情報信号を、単一の出力を電流電圧変換することのみで得ることが出来、もって、複数の受光面からの出力の加算によるアンプノイズを低減することも可能となる。

次に、フォーカス誤差信号の検出について説明する。ここでは、レーザ光源１の光束についてのみ説明するが、しかしながら、原理的にはレーザ光源２の光束についても同様である。

光ディスク１０ａを反射した後、対物レンズ９及び位相板８を経た復路光束は、上記図２及び図３において、その上方から下方に向かって進行し（図中に矢印で表示）、回折格子７に入射する。そして、この回折格子７の各分割領域において略１／４円盤状に分割・回折され、各々、異なる方向に回折された後、それぞれの受光領域に達する。例えば、領域７ａにおいて分割された±１次回折光のうち、＋１次光は受光面１２ａ、１２ｂからなる受光領域に入射し、−１次光は受光面１２ｍに入射する。なお、上記受光面１２ａ、１２ｂ上に入射した＋１次光は、光ディスク１０ａ上のスポットがディスクの記録トラック上に合焦した時、受光面１２ａ、１２ｂの境界線上に合焦する。

ところで、光ディスク上でのスポットが正又は負の側に焦点ずれを起こした場合について説明する。まず、光スポットが正の側で焦点ずれを起こした場合には、上記図３において、１／４円盤状のスポットが受光面１２ｂ側に投影され、これに対し、負の側で焦点ずれを起こした場合には、図示しないが、１／４円盤状のスポットは受光面１２ａ側に投影される。このため、上記受光面１２ａと受光面１２ｂの各々で検出される光強度信号の差信号を得ることにより、所謂、ナイフエッジ方式によるフォーカス誤差信号が可能になる。同様にして、上記回折格子７内の他の各領域で分割・回折された光束も、各々、＋１次光はフォーカス誤差信号検出用の受光領域に、−１次光はトラッキング誤差信号検出用の受光面に入射するよう配置されている。そこで、各フォーカス誤差信号検出用の受光領域での光強度信号の差信号をから、フォーカス誤差信号を検出し、かつ、それらの和信号を出力するようにすれば、良好なフォーカス誤差信号を得ることが出来る。なお、上記のような構成とすることによれば、情報を記録又は再生しようとする種々の光ディスクのトラックピッチに依存すること無く、トラック横断信号漏れ込みの十分小さいナイフエッジ方式よるフォーカス誤差信号の検出が可能となる。

次に、添付の図６は、上記に詳述した光検出器１２の各受光面で検出された光強度信号から、フォーカス誤差信号やトラッキング誤差信号、更には、記録情報信号を出力するための構成を示すブロック図である。

まず、図の光スポット１０１ａは、受光面１２ａ、１２ｂからなる受光領域に、光スポット１０１ｂは受光面１２ｃ、１２ｄからなる受光領域に、光スポット１０１ｃは受光面１２ｇ、１２ｈからなる受光領域に、そして、光スポット１０１ｄは受光面１２ｅ、１２ｆからなる受光領域に、それぞれ、入射している。そして、これら受光面１２ａ、１２ｅ及び１２ｄ、１２ｈからの検出信号の和と、受光面１２ｂ、１２ｆ及び１２ｃ、１２ｇからの検出信号の和とを演算増幅器２００に入力し、それらの差信号を検出することによって、上記ナイフエッジ方式によるフォーカス誤差信号を検出している。

一方、トラッキング誤差信号検出用の受光面１２ｍ、１２ｎ、１２o、１２pからのそれぞれの出力信号は、光ディスク１０からの反射光束を上記「田」の字状に４分割した場合における各分割領域での光強度の変調信号に相当している。そこで、これら各受光面からの出力信号を、所定の信号遅延回路２０１を経て所定の位相差検出回路２０２に入力し、所定の演算処理を施すことにより、所謂、ＤＰＤ方式によるトラッキング誤差信号を検出することが出来る。

また、上記のトラッキング誤差信号検出用の受光面において、受光面１２ｍと１２ｎからの出力信号の和信号と、同じく受光面１２oと１２pからの出力信号の和信号は、光ディスク１０からの反射光束をディスク半径方向に２分割した場合における各分割領域で得られる光強度の変調信号に相当するので、例えば、演算増幅器２０３によって、これら信号の差信号を検出することにより、所謂、プッシュプル方式によるトラッキング誤差信号を検出することが出来る。

さらには、受光面１２ｑからの信号、即ち、光ディスク１０に記録された情報信号を含む光スポット１００を検出した信号から、単一の電流電圧変換増幅器２０４により、記録情報信号を生成することによれば、上述したように、従来の複数領域の加算による記録情報信号の生成に比較し、アンプノイズを低減することが出来る。このように、上記検出器１２の各受光面からの出力信号に対し、所定の演算を施すことによれば、フォーカス誤差信号と共に、検出方式の異なる２種類のトラッキング誤差信号をも同時に得ることが可能となり、もって、装着される光ディスク１０が記録可能型か、又は、再生専用型かに応じて、それぞれに適したトラッキング誤差信号を選択可能となり、かつ、良好な記録情報信号を得ることが出来る。

なお、本発明は上記した構成に限るものではない。例えば、上記第１の実施の形態においては、回折格子７で４分割された復路光束による検出面上でのそれぞれのスポット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ及び１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄを、それぞれ、光検出器１２内のどの受光面又は受光領域に入射させるかは、自由に設定できるものである。なお、その際、入射させる受光面又は受光領域の組み合わせに応じ、回折格子７の各分割領域における格子溝の向きを所定の方向に設定し、かつ、フォーカス誤差信号検出領域及びトラッキング誤差信号検出領域を構成するそれぞれでの各受光面からの検出信号の演算方法を正しく設定することによれば、これまで述べてきた検出原理と全く同様の原理により、各信号の検出が可能であることは、当業者であれば明らかであろう。

続いて、本発明になる第２の実施の形態について説明する。なお、この第２の実施の形態では、その構成要素は、上記第１の実施の形態とほぼ同じであるが、しかしながら、光検出器３０のフォーカス誤差信号を検出する受光面の配置が異なる。

添付の図７は、この第２の実施の形態になる光ヘッドの構成を示している。なお、この図においても、光検出器３０上に示される光スポット１００、１０１、１０２、１０３、１０４は、やはり上述と同様に、レーザ光源１及びレーザ光源２による光スポットが、各々、光ディスク１０ａ及び１０ｂの情報記録面に合焦した時に形成される状態で示されている。また、この第２の実施の形態においても、上記第１の実施の形態と同様に、中心光軸の検出器上での投影点の受光面３０ｑは、光スポット１００を受光し、これにより、光ディスクに記録されている情報信号検出するために、専用に配置している。

しかしながら、この第２の実施の形態では、ナイフエッジ方式によるフォーカス誤差信号を検出する各々２個の受光面からなる受光面、即ち、受光面３０ａと３０ｂ、受光面３０ｃと３０ｄ、受光面３０ｅと３０ｆ、そして、受光面３０ｈと３０ｇは、図からも明らかなように、その間の境界線は、上記回折格子７により回折される方向と略平行となるように配置されており、かかる構成により、第１及び第２の光源からの光スポット１０１を、同一領域で受光するようにしている。

また、上記の図７に示すように、フォーカス誤差信号の検出領域及びトラッキング誤差信号の検出領域では、それぞれの各受光面からの検出信号の演算方法を、上記第１の実施の形態において述べた検出原理と全く同様にして、各信号の検出を行なうことが出来る。これにより、上記の第１の実施の形態では、第１及び第２の光源によるフォーカス誤差信号の極性が反転したが、これに対し、本第２の実施の形態では、第１及び第２の光源によるフォーカス誤差信号の極性を同一にすることが可能である。加えて、上記第１の実施の形態では、光波長の変化により、受光面の境界線上に合焦する光スポット１０１、１０３が境界線上から外れてしまい、そのため、得られるフォーカス誤差信号にも影響を及ぼすが、しかしながら、この第２の実施の形態では、光波長が変化しても合焦する光スポットが境界線上を移動するだけであり、そのため、光波長の変化がフォーカス誤差信号に影響を及ぼすことがなく、かかる問題点から解消される。

次に、添付の図８は、上記にその詳細を説明した本発明の光ヘッドを採用した光ディスク装置の概略構成を示したブロック図である。なお、ここでは、装置により記録・再生される光ディスクとして、例えば、ＤＶＤディスクが装着された場合について、その動作を説明する。

まず、装着された光ディスク１０の種類を、システム制御回路５０の中のディスク判別回路５０ａにて判定し、その結果に基づき、レーザ駆動装置５１の中の出力選択スイッチ回路５１ａによりレーザ光源を選択する（この場合、レーザ光源１）。次に、レーザ駆動回路５１の中のＡＰＣ回路５１ｃにより、上記で選択したレーザ光源１を駆動させる。また、特に、情報を記録する場合には、記録システム制御回路５０より送られた記録情報に基づいて生成した信号を、レーザ駆動回路５１中の記録パルス生成回路５１ｂより生成されたパルスをＡＰＣ回路５１ｃからの電流に加算し、もって、レーザ光源１を駆動させる。また、図示しないが、本発明の光ディスク装置には、光ディスク１０を回転させるためのスピンドルモ-タと、更には、上記システム制御回路５０により制御されるスピンドルモ-タ駆動回路が含まれている。

また、同様にして、装着される光ディスクがＣＤディスクの場合には、ディスク判別回路５０ａでの判定結果に基づき、レーザ駆動装置５１中の出力選択スイッチ回路５１ａによってレーザ光源２が選択される。そして、ＡＰＣ回路５１ｃによりレーザ光源２を駆動させることは、上記と同様である。

一方、光ディスク１０からの反射光は、光検出器１２に入射して電気信号に変換され、各々、信号生成回路５２に送られ、そこで各検出方式に基づき、フォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号、情報記録信号等の各信号が生成される。これらの生成された各信号は、システム制御回路５０に供給される。但し、信号生成回路５２では、上記ＤＰＤ方式及びプッシュプル方式の２種類のトラッキング誤差信号が生成され、これらは、一旦、スイッチ回路５３に送られ、その後、ディスク判別回路５０での判別結果に基づいて選択されたトラッキング誤差信号が、上記システム制御回路に供給される。なお、装着されたディスクが記録型のＤＶＤディスク１０ａの場合には、上記光検出器１２からの信号が信号生成回路５２に送られ、フォーカス誤差信号と情報記録信号、更には、スイッチ回路５３で選択されたプッシュプル方式によるトラッキング誤差信号が、上記のシステム制御回路に供給されることとなる。

その結果、上記のシステム制御回路５０では、上述の各誤差信号を基にして、アクチュエータ駆動回路５４を介して図示していないアクチュエータ駆動手段を駆動し、もって、対物レンズ９と、レーザ光源１及びレーザ光源２の波長に対して４分の１波長板として作用する位相板８と、そして、回折格子７とを一体に変位させ、もって、フォーカス制御及びトラッキング制御を行う。また、図示しないが、本発明になる光ディスク装置は、通常の光ディスク装置と同様に、光ヘッドを光ディスクの半径方向に光ヘッドを送る機構及びその駆動回路を含んでおり、これにより、装着される光ディスクの任意の場所に対してアクセスが可能となっていることは詳述するまでもなかろう。

以上にも詳述したように、本発明によれば、第１の光源及び第２の光源より放射された、それぞれ波長の異なる光束を、ディスク厚さの異なる種々の光ディスクに集光するための対物レンズを備え、光ディスクからの反射光を受光して電気信号を出力する光検出器と前記対物レンズ間に十文字型の分割線を有する回折格子を配置する。前記回折格子は光ディスクからの反射光束を１次回折により４分割し、各々の領域で第１および第２の光源の波長と回折格子のピッチ及び方向で定まる回折角に回折分離した回折光を光検出器上の各々独立した受光面に導き、さらに、光検出器はディスク構造に応じた検出方法によるトラッキング誤差信号とフォーカス誤差信号を検出することが出来るように設定した。また、前記回折格子を透過した０次光から前記光ディスクの情報記録面に記録された情報信号を再生する専用の受光面に導くことが出来るように設定した。なお、このような光学ヘッドにおいて、前記フォーカス誤差信号検出方式としてナイフエッジ方式を用いる。

ところで、上述したように、従来、記録情報信号はディスク構造に応じたトラッキング検出方法に対応するため、前記光検出器上の複数領域の出力を加算して生成しているが、しかしながら、その場合、光検出器のアンプノイズは、加算する領域の数の１／２乗に比例して大きくなる。これに対して、本発明のように記録情報信号の専用の受光面を光検出器に設けることによれば、光検出器上のアンプノイズ低減をはかることが出来る。

なお、上記第１及び第２の光源は各々の光軸は、直交するように配置されており、光軸の交点に設置されたミラー又は接合面は、略４５度プリズム、及び、対物レンズに向かう光束と光ディスクからの反射光束を前記光検出器に導くため分離するビ−ムスプリッタとを含む。また、前記回折格子を所定の偏光異方性を有する光学部材によって形成する。これにより、前記光源から光ディスクに向かう光束と同じ直線偏光は回折せず、前記所定の方向と直交する直線偏光は所定の回折効率で回折するように設定したうえで、前記回折格子と前記対物レンズの間に第１および第２の光源の波長に対して略４分の１波長板として作用する位相板を設けることによれば、対物レンズを経て光ディスクに照射される往路光は回折されず、光ディスクから反射されてきた復路光だけを選択的に回折させて往路の高い光利用効率を得ることが可能となる。

また、復路の前記回折格子による１次回折光と０次光の比率は回折格子の格子深さにより設定することが出来る。よって、光ディスク装置で情報信号再生に必要な光量が得られるように０次光の光量を設定する。

前記光検出器のフォーカス誤差信号検出領域は前記第１及び第２の光源の前記反射光を受光する各検出面間の境界線の方向が、前記回折格子により回折される方向と略直行する角度をなす構成とした。さらに、前記フォーカス誤差信号検出領域における各検出面間の境界線の方向が、前記回折格子により回折される方向と略平行となる角度をなす構成にすることも可能である。

さらに、トラッキング誤差信号検出手段としてプッシュプル方式からなる第１の検出方式と、ＤＰＤ方式からなる第２の検出方式とを共に具備し、光ディスクの構造の違いに応じて前記第１および第２のトラッキング誤差信号検出手段を適宜切り替えるようにした。

そして、本発明による光学ヘッドは、前記第１及び第２光源の一定パワ−維持および記録パワ−制御のため各光源から出射される光の一部を受光する前方向光モニタ検出器を含み、前方向光モニタ検出器を前記第１及び第２の光源より放射された光束の共通光路中で、かつ、前記対物レンズに入射前に設置する。

また、光ディスク装置としては、以上述べたような光学ヘッドと装着された光ディスクの種類を判別するディスク判別手段とを備える。装着された光ディスクが記録可能ディスクか再生専用ディスクかに応じて前記第１および第２のトラッキング誤差信号検出方式を適宜切り替える。

また、前記ディスク判別手段の判定結果に従ってディスクの対応波長に応じた第１又は第２の光源を点灯し、所定の前記対物レンズ出力に対して各々所定の値に調整された前記前方向光モニタ検出器の出力を用いて一定パワ−維持及び記録パワ−制御する手段を備える構成とした。

以上述べたように、本発明によれば、ディスク厚、記録材質、トラック構造、トラックピッチ等の異なる記録可能ディスク及び／又は再生専用ディスクに対し、それぞれ、最適な検出方式によるトラッキング誤差信号及びフォ−カス誤差信号を検出可能とするとともに、簡単な構成で記録情報信号のアンプノイズを低減することにより、単一の装置で、安定かつ良好な記録・再生を行うことが可能な光ヘッドおよび光ディスク装置を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態における光ヘッドの概略構成を示す斜視図である。 上記第１の実施の形態の光ヘッドの光検出器における受光面と回折格子との配置関係を、一方のレーザ光がディスク記録トラック上に合焦している状態における光スポットと共に示す斜視図である。 上記第１の実施の形態の光ヘッドの光検出器における受光面と回折格子との配置関係を、その光スポットが正の側に焦点ずれをおこしている状態と共に示す斜視図である。 上記第１の実施の形態の光ヘッドの光検出器における受光面と回折格子との配置関係を、他方のレーザ光がディスク記録トラック上に合焦している状態における光スポットと共に示す斜視図である。 上記第１の実施の形態の光ヘッドの光検出器における受光面と回折格子との配置関係を、その光スポットが正の側に焦点ずれをおこしている状態と共に示す斜視図である。 上記第１の実施の形態において、上記検出器の受光面の概略形状と、フォーカス誤差信号やトラッキング誤差信号などの信号を生成する構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態になる検出器の受光面の形状と、フォーカス誤差信号やトラッキング誤差信号などの信号を生成する構成の一例を示すブロック図である。 本発明になる光ディスク装置の実施の形態を示すブロック図である。

符号の説明

１、２…レーザ光源、３…ダイクロイックプリズム、４…ビームスプリッタ、５…前方光モニタ検出器、６…コリメ−トレンズ、７…回折格子、８…位相板、９…対物レンズ、１０…光ディスク、１１…検出レンズ、１２…光検出器、受光面、１２ａ〜ｑ…受光面、１３…レンズホルダ、２００…演算増幅器。

Claims (11)

1. それぞれ波長の異なる第１の光と第２の光とを選択的に出射可能な光源と；前記光源からの第１又は第２の光を光ディスクの情報記録面に集光して投射するための対物レンズと；前記投射された第１又は第２の光の前記光ディスクからの反射光を受光し、電気信号に変換する光検出器と；そして、前記光検出器と前記対物レンズとの間に配置され、入射する前記光ディスクからの反射光束を複数の方向に分離する手段とを備えた光ヘッドにおいて、前記光検出器には、前記分離手段により分離された複数の反射光束に対応して、複数の受光面が形成されており、もって、装着される複数種類の光ディスクのディスク構造に応じてトラッキング誤差信号とフォーカス誤差信号の検出を行なうと共に、前記光検出器には、更に、前記光ディスクの記録面上に記録された情報信号を再生するための１つの受光面とを備えていることを特徴とする光ヘッド。
2. 前記請求項１に記載した光ヘッドにおいて、前記分離手段は、その略中央部に十文字型の分割線を有する回折格子からなり、前記光ディスクからの反射光束を４分割に回折分離することを特徴とする光ヘッド。
3. 前記請求項２に記載した光ヘッドにおいて、前記回折格子は、光学異方性を有する材料により形成されており、前記反射光束の一部を透過し、残りを回折分離することを特徴とする光ヘッド。
4. 前記請求項３に記載した光ヘッドにおいて、前記回折格子は、前記反射光束の略８０％を透過し、残りを回折分離することを特徴とする光ヘッド。
5. 前記請求項３に記載した光ヘッドにおいて、前記回折格子は、所定の直線偏光を有する光ビームを透過し、前記直線偏光に対して偏光方向が直交する直線偏光を有する光ビームを所定の回折効率で回折する偏光異方性を有していることを特徴とする光ヘッド。
6. 前記請求項５に記載した光ヘッドにおいて、更に、前記回折格子と前記対物レンズの間に、各々波長が異なる前記第１又は第２の光に対して略４分の１波長板として作用する位相板を設けたことを特徴とする光学ヘッド。
7. 前記請求項１に記載した光ヘッドにおいて、前記光検出器に形成された複数の受光面は、前記光ディスクの記録面上に記録された情報信号を再生するための１つの受光面を、前記光検出器の略中央部に形成すると共に、前記トラッキング誤差信号とフォーカス誤差信号の検出を行なうための複数の受光面を、当該略中央部に形成された受光面を中心とする同心円状に配置したことを特徴とする光ヘッド。
8. 前記請求項１に記載した光ヘッドにおいて、前記光検出器に形成された複数の受光面のうち、前記フォーカス誤差信号の検出を行なうための受光面は、ナイフエッジ方式によってフォーカス誤差信号の検出を行なうことを特徴とする光ヘッド。
9. 前記請求項１に記載した光ヘッドにおいて、前記光検出器に形成された複数の受光面のうち、前記トラッキング誤差信号の検出を行なう受光面は、前記トラッキング誤差信号の検出をプッシュプル方式で行なう受光面と、ディファレンシャルフェイズディテクション方式で行なう受光面とを備えていることを特徴とする光ヘッド。
10. 前記請求項１に記載した光ヘッドにおいて、前記光源は、それぞれ波長の異なる第１の光を出射する第１の光源と第２の光を出射する第２の光源とを有し、かつ、前記光ヘッドは、更に、前記光源から出射される光の一部を受光する光モニタ検出手段を含んでおり、さらに、前記光モニタ検出手段を、前記第１及び第２の光源より放射される光束の共通光路中で、かつ、前記対物レンズの前に設けたことを特徴とする光学ヘッド。
11. 前記請求項１〜請求項１０のいずれかに記載された光学ヘッドと、装着された光ディスクの構造による違いを判別する判別手段と、その判別結果に応じて、トラッキング誤差信号の検出方式を適宜切り替える手段とを備えたことを特徴とする光ディスク装置。

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