JP2005122776A - 光ピックアップ及び光記録媒体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 一本の光束で対物レンズなどの光学素子と光記録媒体との各々のチルト信号、さらには対物レンズなどの光学素子と光記録媒体との相対チルト信号が生成可能とする。
【解決手段】 対物レンズ１０６は、光記録媒体１０７に半導体レーザ３０１の出射光を集光させる。アクチュエータ部２００は、対物レンズ１０６及び１／４波長板１０５を一体に傾動（チルト）する。１／４波長板１０５は、半導体レーザ３０１の光を１／４の位相差で通過させる。第1の受光素子３０５は、半導体レーザ３０１から出射し１／４波長板１０５を透過して光記録媒体１０７で反射した反射光を受光する。第２の受光素子３０６は、１／４波長板１０５の反射光を受光する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、ＣＤ，ＤＶＤなどの光記録媒体に光を照射して情報の記録、再生及び消去のうちの少なくとも１つを行う光ピックアップ、及びこの光ピックアップを備えた光記録媒体装置に関する。

特許文献１，２には、２つの光源で光記録媒体と対物レンズの相対チルト量を検出する技術が開示されている。

また、特許文献３には、単一の光源で光記録媒体と対物レンズの相対チルト量を検出する技術が開示されている。

特開平５−６５６１号公報 特開２０００−１８７８６６公報 特開平５−６５６２号公報

映像情報、音声情報、又はコンピュータ上のデータを保存する手段として、記録容量０.６５ＧＢのＣＤ、記録容量４.７ＧＢのＤＶＤなどの光記録媒体が普及しつつある。そして、近年、さらなる記録密度の向上及び大容量化の要求が強くなっている。このような光記録媒体の記録密度を上げる手段として、光記録媒体に対して情報の記録又は再生を行う光ピックアップにおいて、対物レンズの開口数（ＮＡ）を大きくすること、或いは、光源の波長を短くすることにより、該対物レンズによって集光され、光記録媒体上に形成されるビームスポットを小径化する方法が有効である。

しかしながら、対物レンズの開口数をより大きく、或いは光源の波長をより短くすると、光記録媒体のチルト（傾き）によって発生するコマ収差が大きくなる問題がある。コマ収差が発生すると、光記録媒体の情報記録面上に形成されるスポットが劣化するため、正常な記録再生動作が行えなくなる。ここで、光記録媒体のチルトによって発生するコマ収差は、一般的に、
Ｗ₃₁＝（（ｎ²−１）／（２ｎ³））×（ｄ×ＮＡ³×θ／λ）
（但し、ｎは光記録媒体の透明基板の屈折率、ｄは透明基板の厚み、ＮＡは対物レンズの開口数、λは光源の波長、θは光記録媒体のチルト量である）
という式で与えられる。この式から、短波長、高ＮＡほど収差が大きくなることがわかる。

このような光記録媒体の傾きによって生じる光ビームの収差を補正するために、光ピックアップ又は光ピックアップを移動させるキャリッジ部を傾けて光ピックアップの光軸が光記録媒体に略直角に維持され、実質的に光記録媒体のチルトが光学的に補正されるようにすることが従来行われているが、光ピックアップ、又は光ピックアップを移動させるキャリッジ部が傾けられて光記録媒体の傾きが光学的補正される場合には、その傾ける対象が大きく、かつ重い為に、傾き補正動作の応答性が悪く、高速で光ピックアップ、或はキャリッジを傾けることが難しい問題がある。また、光ピックアップ、或いはキャリッジを傾ける機構が必要となるため、光ピックアップ或は、キャリッジが重くなり、高速アクセスが難しくなる問題もある。

そこで、これらの弊害を除去するため対物レンズだけを傾けるチルト補正の方法が提案されている。図１４には、そのようなチルト補正機構を備えた一般的な光情報処理装置の要部を示す。図１４において、光情報処理装置は、光記録媒体の情報記録面にレーザ光を集束する対物レンズ１０６と、この対物レンズ１０６を保持する対物レンズ保持体２０１とを備えている。また、光情報処理装置は、対物レンズ保持体２０１を支持するベース部２０２と、このベース部２０２と対物レンズ保持体２０１との間に介在される弾性支持機構２０３，２０４とを備えており、対物レンズ保持体２０１をフォーカス方向、トラッキング方向、ラジアルチルト方向の計３方向に動けるよう、ベース部２０２に対して弾性的に支持している。ここで、フォーカス方向とは図示のＺ軸方向（対物レンズ１３の光軸方向）をいい、トラッキング方向とは図示のＸ軸方向（光記録媒体１０７の半径方向）をいう。また、ラジアルチルト方向とは図示のＹ軸回りのチルト方向（光記録媒体１０７の半径方向に対するチルトの方向）をいう。そして、この光情報処理装置は、レンズアクチュエータの駆動コイルへの入力電流を制御して、光記録媒体１０７の情報記録面における記録トラック上に所定のレーザ光スポットを追従させるフォーカスサーボ及びトラッキングサーボを行うと共に、レーザ光の入射方向（すなわち対物レンズ１０６の光軸）が光記録媒体１０７の情報記録面に垂直となるようなチルトサーボを行うように構成されている。

このようなチルト補正では、特許文献１，２に開示の技術のように、光記録媒体と対物レンズとの間の相対的なチルト量を検出しなければならない。図１５は、このようなチルト検出光学系の説明図である。図１５において、光記録媒体チルトセンサ２０は、対物レンズチルトセンサ４と共に、光ピックアップ基準となるベース部１５上において対物レンズ１０６を保持する対物レンズ保持体１４と対向して配置されている。また、対物レンズ保持体１４には、光記録媒体チルトセンサ２０と光記録媒体１との間を往復する光の通路としての貫通孔１４ａが形成されている。そして、検出された光記録媒体のチルト角度と対物レンズチルト角度とから相対チルト角度を算出する差分アンプ（図示せず）を備えており、この差分アンプからの出力がゼロとなるようにチルトサーボが行われる。

さらに、図１６に示す特許文献３に開示されているチルト検出系においては、その周辺がハーフミラーで作られた反射面２が対物レンズ３と一体に傾動可能に保持されている。光記録媒体１が傾くと、発光素子５から出射して光記録媒体１で戻り、光が反射面２で反射されるチルト検出光ビームの偏向角が変化し、この変化が光検出器１２で検出される。チルト検出光ビームの偏向角は、光記録媒体１と対物レンズ３の相対的傾きに対応している。特許文献３の技術では、特許文献１，２の技術のように２つの光源を配置せずに１つの光源で光記録媒体と対物レンズの相対チルト量を検出している。

しかしながら、特許文献１，２に開示の技術では、対物レンズチルトと光記録媒体のチルトを検出するために２つのチルトセンサを用いている。このように２つのチルトセンサを用いれば、光学系のレイアウトの制約が増すとともに、部品点数上、従来の光記録媒体のみのチルトセンサに比べ新たにチルトセンサが必要となる。また、組付工数の増加、煩雑化も増す。さらに、２つのビームの位置関係が組付ずれ、或いは光記録媒体の内周側と外周側でずれるために検出精度が低くなる問題もあった。

また、特許文献３に開示の技術では、１つの光源で光記録媒体と対物レンズの相対チルトを検出できる。しかしながら、相対チルト信号のみでチルトサーボを引き込もうとすると、対物レンズ保持体２０１（図１４参照）の相対チルト角度の変化速度が大きい状態で引き込まなければならなくなる。このため、サーボの引き込み力が足りずに、相対チルトサーボの引き込みが出来ない可能性もある。その結果、再度サーボの引き込みをし直さなければならず、装置の起動から光記録媒体に対する信号の記録再生開始までに時間がかかってしまう。また、この問題は、装置起動時のみならず、記録再生中に外乱などによって相対チルトサーボが外れて、再度チルトサーボの引き込みをする場合にも、同様に起こりうる。

本発明の目的は、一本の光束で対物レンズなどの光学素子と光記録媒体との各々のチルト信号、さらには対物レンズなどの光学素子と光記録媒体との相対チルト信号が生成可能であるようにすることである。

本発明は、光記録媒体に光を照射して情報の記録、再生及び消去のうちの少なくとも１つを行う光ピックアップにおいて、前記光記録媒体に前記光を集光させる光学素子と、光源と、前記光源の光を所定の位相差で通過させる位相板と、前記レンズ及び前記位相板を一体に傾動する駆動機構と、前記光源から出射し前記位相板を透過して前記光記録媒体で反射した反射光を受光する第1の受光素子と、前記位相板の反射光を受光する第２の受光素子と、を備えていることを特徴とする光ピックアップである。

本発明によれば、光源からの一本の光束で対物レンズなどの光学素子と光記録媒体との各々のチルト信号を、それぞれ第２の受光素子、第1の受光素子により出力することができるので、一本の光束で、対物レンズなどの光学素子と光記録媒体との各々のチルト信号、さらには対物レンズなどの光学素子と光記録媒体との間の相対チルト信号の３つが生成可能である。

本発明を実施するための最良の一形態について説明する。

図１は、光記録媒体に対して情報の記録、再生、消去を行うことができる光ピックアップ６０３の構成を示す説明図である。固定光学系１００からの光Ｌ１を、光学素子、例えば、対物レンズ１０６により光記録媒体１０７上に集光させ、その光記録媒体１０７からの反射光を固定光学系１００内に配置されている検出系（図示せず）からの信号に基づいて情報の記録、再生が行われる。また、固定光学系１００とは別に、対物レンズ１０６を傾動させるアクチュエータ部２００と、光記録媒体１０７のチルトを検出するチルト検出光学系３００が設けられており、チルト検出光学系３００で検出されたチルト量に応じて、アクチュエータ部２００は、後述の図示しないアクチュエータの駆動によりチルト（傾動）されて、常に対物レンズ１０６の光軸が光記録媒体１０７の面に対して直交するように維持される。これにより、対物レンズ１０６と後述の１／４波長板１０５は一体にチルトされる。以下では、固定光学系１００、アクチュエータ部２００、チルト検出光学系３００の構成、動作にさらに詳細に説明する。

図２は、光記録媒体に記録又は再生、消去できる固定光学系１００とアクチュエータ部２００の構成を示す説明図である。図２の光学系の要部は、半導体レーザ１０１、コリメートレンズ１０２、偏光ビームスプリッタ１０３、プリズム１０４、１／４波長板（位相板）１０５、対物レンズ１０６、検出レンズ１０８、円筒レンズ１０９、受光素子１１０などから構成される。半導体レーザ１０１から出射した直線偏光の発散光は、コリメートレンズ１０２で略平行光とされ、偏光ビームスプリッタ１０３を透過し、プリズム１０４で光路を９０°偏向されて、１／４波長板１０５を通過して円偏光とされ、対物レンズ１０６に入射し、光記録媒体１０７上に微小な光スポットとして集光される。この光スポットにより、情報の再生、記録、消去が行われる。光記録媒体１０７から反射した光は、往路とは反対回りの円偏光となり、再び略平行光とされ、１／４波長板１０５を通過して往路と直交した直線偏光になり、偏光ビームスプリッタ１０３で反射され、集光レンズ１０８、円筒レンズ１０９で集光されて受光素子１１０に入射する。

図３は、アクチュエータ部２００の構成を示す斜視図である。アクチュエータ部２００は、対物レンズ１０６と、この対物レンズ１０６を保持する対物レンズ保持体２０１とを備えている。また、対物レンズ保持体２０１を支持するベース部２０２と、このベース部２０２と対物レンズ保持体２０１との間に介在される弾性支持機構２０３，２０４とを備えている。対物レンズ保持体２０１、ベース部２０２、弾性支持機構２０３，２０４、及び、これらを駆動する駆動源となる図示しないアクチュエータにより、駆動機構を構成している。

弾性支持機構２０３，２０４は、対物レンズ保持体２０１がフォーカス方向、トラッキング方向、ラジアルチルト方向の計３方向に動けるよう、対物レンズ保持体２０１をベース部２０２に弾性的に支持させる部材である。ここで、上記フォーカス方向とは図３のＺ軸方向（対物レンズ１０６の光軸方向）をいい、上記トラッキング方向とは図３のＸ軸方向（光記録媒体１０７の半径方向）をいう。また、上記ラジアルチルト方向とは図３のＹ軸回りのチルト方向（光記録媒体１０７の半径方向に対するチルトの方向）をいう。また、図３に図示しない駆動手段を備えている。この駆動手段は、例えば対物レンズ保持体２０１に設けられた永久磁石と、ベース部２０２に対して相対的に固定された駆動コイルとからなるいわゆるボイスコイルモータによって構成されている。そして、この駆動手段は、駆動コイルへの入力電流に応じて、対物レンズ保持体２０１を上記３方向に駆動する。この駆動手段の駆動コイルへの入力電流を制御することで、光記録媒体１０７の情報記録面における記録トラック上に光スポットを追従させるフォーカスサーボ及びトラッキングサーボを行うと共に、レーザ光の入射方向（すなわち対物レンズ１０６の光軸）が光記録媒体１０７の情報記録面に垂直となるようなチルトサーボを行う。

図４は、チルト検出光学系の構成を示す説明図である。チルト検出光学系の要部は、半導体レーザ３０１、コリメートレンズ３０２、ハーフミラー３０３、１／４波長板１０５、偏光ビームスプリッタ３０４、第１の受光素子３０５、第２の受光素子３０６などから構成される。光源となる半導体レーザ３０１から出射した直線偏光の発散光は、ハーフミラー３０３で光路を９０°偏向されコリメートレンズ３０２で略平行光とされる。続く１／４波長板１０５の光源側の面には、所定のコートがされており、ハーフミラーからの光の一部は反射され、残りの成分は透過させる。１／４波長板１０５を透過した光は、１／４波長板１０５を通過することにより円偏光とされ、光記録媒体１０７で反射される。光記録媒体１０７からの反射光は、往路とは反対回りの円偏光となり、１／４波長板１０５を再度通過して往路と直交した直線偏光になる。すなわち、１／４波長板１０５表面で反射した光と、１／４波長板１０５を通過して光記録媒体１０７で反射した光は、偏光方向が直交した状態で、コリメートレンズ３０２に反射光として入射する。そして、各反射光はほぼ同一光路をたどり、ハーフミラー３０３を通過し偏光ビームスプリッタ３０４に入射する。

ここで、１／４波長板１０５の表面からの反射光と光記録媒体１０７からの反射光は偏光ビームスプリッタ（偏光分離素子）３０４により光路が分離される。光記録媒体１０７からの反射光は偏光ビームスプリッタ３０４で反射されて第1の受光素子３０５に、１／４波長板１０５からの反射光は偏光ビームスプリッタ３０４を透過して第２の受光素子３０６に、それぞれ入射する。

図１の構成では、固定光学系１００からの光Ｌ１とチルト検出光学系３００の光Ｌ２は、ともに共通の１／４波長板１０５を通過している。そして各光学系からの光をともに直線偏光から円偏光、あるいは円偏光から直線偏光に変換できる１／４波長板１０５を具備している。このとき、位相板となる１／４波長板１０５としては、ある厚さｔにおいて常光線（屈折率ｎｏ）と異常光線（屈折率ｎｅ）の位相差が、所定の位相差、例えば、固定光学系１００の波長λ１とチルト検出光学系３００の波長λ２のほぼ１／４となるような結晶からなる１／４波長板を採用すればよい。すなわち以下の式（１）（２）を満たす結晶である。

Δｎ１×ｔ＝｛（２ｐ＋１）／４｝×λ１（ｐ＝０，１，…） … （１）
Δｎ２×ｔ＝｛（２ｑ＋１）／４｝×λ２（ｑ＝０，１，…） … （２）
（但し、Δｎ１；波長λ１の光源からの光に対する（ｎｏ−ｎｅ）、Δｎ２；波長λ２の光源からの光に対する（ｎｏ−ｎｅ））
このような特性をもつ１／４波長板１０５を配置することにより、固定光学系１００に対しては偏光ビームスプリッタ１０３と１／４波長板１０５が組合わされた偏光分離光学系が実現されており、十分な光量を得られる。また、チルト検出光学系についても、一つの光源（半導体レーザ３０１）からの光でアクチュエータ部２００と光記録媒体１０７の双方のチルトを検出可能となる（後者は第1の受光素子３０５、前者は第２の受光素子３０６がそれぞれ出力する信号による）。むろん、固定光学系の光の波長λ１と、チルト検出光学系の光の波長λ２は同一であってもよい。

なお、１／４波長板１０５の材料は結晶に限られず、有機材料などを用いてもよい。また図１では固定光学系１００からの光Ｌ１とチルト検出光学系３００からの光Ｌ２がともに同一の１／４波長板１０５を通過する構成であったが、光Ｌ１と光Ｌ２とで別の１／４波長板を用いてもよい。さらに固定光学系１００からの光が通過する１／４波長板１０５はアクチュエータ部２００に搭載せず、固定光学系１００内部に配置するようにしてもよい。

この例では、１／４波長板１０５の表面には所定のコートがされており、１／４波長板１０５、すなわちアクチュエータ部２００を介して一体可動する対物レンズ１０６のチルト量を観測している。このときコートの条件としては、第１、第２の受光素子３０５，３０６への入射光量が概ね一致していることが望ましく、チルト検出光学系３００の波長λ２について、コートの反射率は光記録媒体１０７の反射率の約１／２とすればよい。なお、このコートは、固定光学系１００の光ビームが対物レンズ１０６を通過する領域の外部に形成することが望ましい。

図４、図５を参照し、第１、第２の受光素子３０５，３０６からの出力信号を用いて演算を行う回路の詳細について説明する。光記録媒体１０７のチルト量を検出する為に、光記録媒体１０７からの反射光を検出する受光素子３０５は、一対の受光部３０５ａ，３０５ｂからなる。符号Ｌ２１は光スポットである。一対の受光部３０５ａ、３０５ｂは、光記録媒体１０７の半径方向に沿って配置されている。従って、光記録媒体１０７がチルトすると、その方向に応じて一対の受光部３０５ａ，３０５ｂの一方の検出信号のレベルが他方に比べて大きくなる。一対の受光部３０５ａ，３０５ｂは、それぞれ、プリアンプ３１１，３１２に接続されている。このプリアンプ３１１，３１２は、プリアンプ３１１，３１２からの出力信号の差を差出力信号として出力する差分回路３１３に接続されている。差分回路３１３が出力する差出力信号を演算することにより、光記録媒体１０７の傾き量が求められる。光記録媒体１０７の反射率が変動し、或は、半導体レーザ３０１から発光される光線の光強度が時間とともに変動して、その結果、プリアンプ３１１，３１２からの検出信号の特性が変化するが、この特性の変化は、後段の回路で補正される。即ち、プリアンプ３１１，３１２からの信号が加算回路３１４で加算され、その加算出力が割算回路３１５に入力する。割算回路３１５では、加算出力を基準として差分回路３１３からの差出力が規格化され、差出力に含まれる変動成分が除去されて、この割算回路３１５の出力が光記録媒体１０７のチルトを検出したチルト信号となる。これらの回路３１１〜３１５により第１の算出手段を実現している。

対物レンズ１０６及び１／４波長板を搭載したアクチュエータ部２００のチルト量を検出する為に、アクチュエータ部２００に設置されている１／４波長板１０５から反射された光線を検出する受光素子３０６も一対の受光部３０６ａ，３０６ｂからなる。符号Ｌ２２は光スポットである。対物レンズ１０６が傾けられると、その傾く方向に応じてこの一対の受光部３０６ａ，３０６ｂの一方の検出信号のレベルが他方の信号レベルに比して大きくなる。この一対の受光部３０６ａ，３０６ｂは、それぞれプリアンプ３１６，３１７に接続されている。このプリアンプ３１６，３１７は、同様にプリアンプ３１６，３１７からの出力信号の差を差出力信号として出力する差分回路３１８に接続されている。差分回路３１８からの差出力信号を演算することによりアクチュエータ部２００、すなわち対物レンズ１０６のチルト量が求められる。半導体レーザ３０１から出射する光線の光強度が時間とともに変動してプリアンプ３１６，３１７からの検出信号の特性が変化するが、この特性の変化は、後段の回路で補正される。即ち、プリアンプ３１６，３１７からの信号が同様に加算回路３１９で加算され、加算出力が割算回路３２０に入力される。割算回路３２０では、加算出力を基準として差分回路３１８からの差出力を規格化し、差出力に含まれる変動成分が除去されて、この割算回路３２０からは対物レンズ１０６のチルトを検出したチルト信号（対物レンズチルト信号）が出力される。これらの回路３１６〜３２０により、第２の算出手段を実現している。

光記録媒体１０７及び対物レンズ１０６のチルト量に相当するチルト信号を出力する割算回路３１５，３２０は、第３の算出手段となる差分回路３２２に接続され、そのチルト信号の差がこの差分回路３２２から発生される。この差分回路３２２からの差出力（相対チルト信号）は、光記録媒体１０７に対する対物レンズ１０６の相対チルト量に相当している。差分回路３２２の前段にはスイッチ３２１が設けられており、後述するように制御手順に応じて対物レンズチルト信号と相対チルト信号を選択してチルト制御を行う。

次に、前述の光ピックアップ６０３を搭載し、光記録媒体１０７上に情報の記録、或いは再生を行う光情報記録再生装置の概略構成と動作について説明する。

図６は、この光情報記録再生装置６０１の概略構成を示すブロック図である。図６に示すように、光情報記録再生装置６０１は、本発明の光記録媒体装置を実施するもので、光情報記録再生装置６０１は、光記録媒体１０７を回転駆動するモータ６０２と、光記録媒体１０７にレーザ光を照射する前述の光ピックアップ６０３と、この光ピックアップ６０３を光記録媒体１０７の半径方向に移動させる粗動モータ６０５と、これらの各部を制御する制御系と、を備えている。

制御系として、光情報記録再生装置６０１は、マイクロコンピュータを中心に構成され、各部を集中制御するコントローラ６０６を備え、このコントローラ６０６に制御される回転制御系６０７、ピックアップ制御系６０８、粗動モータ制御系６０９及び信号処理系６１０を備える。回転制御系６０７は、光記録媒体１０７を回転駆動するモータ６０２の動作を制御する。ピックアップ制御系６０８は光ピックアップ６０３の動作を制御する。粗動モータ制御系６０９は、光ピックアップ６０３を光記録媒体１０７の半径方向に移動させる粗動モータ６０５の動作を制御する。信号処理系６１０は、前述の図５の回路などを備えていて、光ピックアップ６０３の検出信号の信号処理を行う。この信号処理系６１０は、光記録媒体１０７から読み出したデータをキャッシュメモリ６１１に蓄える。そして、コントローラ６０６は、キャッシュメモリ６１１に蓄えられたデータを、外部インターフェイス６１２を介して接続されたホスト機器６１３（パーソナルコンピュータなど）に転送する。

次に、光情報記録再生装置６０１の動作を、図７のフローチャートに沿って説明する。図７の処理はチルト制御手段を実現するもので、まず、コントローラ６０６は、図５のスイッチ３２１で対物レンズチルト信号を選んだ状態にしておき、サーチ信号を流してアクチュエータ部２００をラジアルチルト方向に一定振幅で傾動させる。そして、レンズチルト信号が零となる時点をチルトサーボ引き込み回路（図示せず）が検出してレンズチルトサーボが開始される（ステップＳ１）。その後、順次、フォーカスサーボをかけ（ステップＳ２）、トラッキングサーボをかける（ステップＳ３）。そして、以上の各サーボが安定した後に、相対チルト信号が零となる時点で、スイッチ３２１で相対チルト信号へ切り替え、ラジアルチルト方向について、上記レンズチルトサーボに代えて相対チルトサーボが開始する（ステップＳ４）。以上のようにして、相対チルトサーボへの引き込みが行われる。

このような構成より、光記録媒体１０７自体の動的なチルトや外乱の影響の大きい相対チルトサーボに直接引き込もうとするのではなく、一旦、上記レンズチルトサーボを行って相対チルト角度の値が所定範囲内になってから上記相対チルトサーボを開始することにより、光記録媒体１０７自体の動的なチルトや外乱の影響をほとんど受けずに、迅速確実な相対チルトサーボの引き込みを行うことができる。

また、トラックジャンプ、あるいは、記録層が多層構造（例えば２層）で各記録層に情報の記録を行うことができる多層光記録媒体における情報の記録、再生時のレイヤジャンプ（アクセスする記録層を変更すること）の際には、レンズチルトサーボとフォーカスサーボを行いながら実施することで、トラックジャンプ、レイヤジャンプ後は、速やかにトラックサーボと相対チルトサーボを行うことが可能である。

前述の光ピックアップ６０３では、チルト方向はラジアル方向であったが、このチルト方向はラジアル方向のみならず、タンジェンシャル方向に傾動するものであってもよい。この場合のアクチュエータ部２００の構成を図８に示す。このタンジェンシャルチルト方向とはＸ軸回りのチルト（傾動）方向（光記録媒体１０７の接線方向に対するチルトの方向）をいう。このときのチルト検出光学系としては、図９に示すように、図５における２分割された受光部をもつ第１、第２の受光素子３０５，３０６に代えて、受光部３０５ｃ〜３０５ｆ、受光部３０６ｃ〜３０６ｆからそれぞれ構成された４分割の受光素子を第１、第２の受光素子３０５，３０６として用いればよい。光記録媒体１０７のラジアル方向のみならずタンジェンシャル方向についてもチルト補正を行うことにより、各種マージンに余裕が出来、安定した情報の記録、再生動作が実現可能となる。

図１０は、チルト検出光学系の他の構成を示す説明図である。図１０において図４のチルト検出光学系と同様の光学素子等については、同一符号を用いて詳細な説明は省略する。図１０のチルト検出光学系が図４のものと相違するのは、偏光ビームスプリッタ３０４に代えて同位置に偏光分離素子として偏光ホログラム３０７を配置した点である。これにより、光記録媒体１０７、１／４波長板１０５で反射された光は、偏光ホログラム３０７に導かれる。偏光ホログラムはＰ偏光の光が入射した場合は±１次回折され、Ｓ偏光が入射した場合は回折されず０次透過する。そのため、光記録媒体１０７からの反射光がＰ偏光方向、１／４波長板１０５からの反射光がＳ偏光方向に偏光面をもつ光となるように半導体レーザ３０１の偏光方向を設定しておけば、光記録媒体１０７からの反射光は回折されて第１の受光素子３０５に、１／４波長板１０５からの反射光は回折されずに０次透過して第２の受光素子３０６に、それぞれ入射する。これにより、１／４波長板１０５と一体に傾動する対物レンズ１０６のチルト量と、光記録媒体１０７のチルト量、さらには対物レンズ１０６と光記録媒体１０７の相対チルト量が観測可能である。そして、各受光素子３０５，３０６は前述の例のように２分割素子を設置すればラジアル方向、あるいはタンジェンシャル方向のチルト信号を生成できる。また、前述のように４分割受光素子を設置すればラジアル方向とタンジェンシャル方向のチルト量を同時に生成できる。

また、この場合に、偏光ホログラム３０７の面に集光能力（パワー）を持たせるようにしてもよい。例えば、光記録媒体１０７での反射光のラジアル方向を縮小するようなシリンドリカル機能を持たせれば、図１１に示すように、光記録媒体１０７上の光スポットＬ２５が光記録媒体１０７の既記録領域から未記録領域へと横断する際に発生する光量分布の影響が軽減可能となる。

すなわち、図１２に示すように、シリンドリカルレンズ（符号ＣＬ）は、一方の方向（図１２では左右方向）にはパワーを持たず、その方向と直交する方向（図１２では上下方向）にパワーを有する光学素子であり、光記録媒体１０７からの反射光によって生成される受光素子上の光スポットＬ４のラジアル方向（図１２では上下方向）を縮小でき、光量分布の影響を軽減した状態で光スポットの移動が観測できるようになる。ここで、ホログラム面に＋１次回折光にラジアル方向を縮小させるパワーを持たせた場合、−１次回折光は拡大してしまう。そこで、この拡大したビームが第１及び第２の受光素子３０５，３０６にフレア光（不要光）として入射しないようなレイアウトとすることが望ましい。

図１３は、チルト検出光学系の他の構成を示す説明図である。図１３のチルト検出光学系が図１０のものと相違する点は、半導体レーザ３０１、受光素子３０５，３０６、偏光ホログラム３０７、コリメートレンズ３０２、ハーフミラー３０３を一つのパッケージ内に集積化して構成したことである。

この光集積ユニット４００によれば、半導体レーザ４０１から出射した光が、複合プリズムのハーフミラー面４０３を透過し、コリメートレンズ４０２に向かう。そして、戻り光はハーフミラー面４０３、ミラー面４０８で反射され、偏光ホログラム面４０４に入射する。偏光ホログラム面４０４に入射した光のうち、光記録媒体１０７からの反射光（Ｐ偏光成分）は回折されて受光素子４０５に、１／４波長板１０５からの反射光（Ｓ偏光成分）は回折されず受光素子４０６に、それぞれ入射する。このような集積化により、組付が容易となるとともに装置の小型化も図れる。

なお、本発明は１種類の光記録媒体１０７の記録、再生に適用するのみならず、使用波長の異なる複数種類の光記録媒体１０７の記録、再生を行うことができる光情報記録再生装置６０１に適用することができる。すなわち、前述のような構成のチルト検出光学系を、発光波長の異なる複数の光源を備えた光ピックアップ６０３に、その光源ごとにそれぞれ設けるようにすれば、いずれの種類の光記録媒体１０７に対してもチルトサーボを実行できる為、安定した記録、再生動作が行える。

本発明を実施するための最良の一形態である光ピックアップの構成を示す説明図である。 固定光学系とアクチュエータ部の構成を示す説明図である。 アクチュエータ部の構成を示す斜視図である。 チルト検出光学系の構成を示す説明図である。 チルト検出光学系からチルト信号を検出する回路の回路図である。 光情報記録再生装置の概略構成を示すブロック図である。 光情報記録再生装置が実施する処理のフローチャートである。 アクチュエータ部の構成を示す斜視図である。 第１及び第２の受光素子に用いる４分割受光素子の説明図である。 チルト検出光学系の他の構成例を示す説明図である。 光記録媒体上の光スポットが光記録媒体の既記録領域から未記録領域へと横断する場合の説明図である。 シリンドリカルレンズの説明図である。 一つのパッケージ内に集積化されたチルト検出光学系の説明図である。 アクチュエータ部の構成例を示す斜視図である。 特許文献１，２に開示のチルト検出光学系の説明図である。 特許文献３に開示のチルト検出光学系の説明図である。

符号の説明

１０５ 位相板
１０６ 光学素子
１０７ 光記録媒体
２０１〜２０４ 駆動機構
３０４ 偏光分離素子、ビームスプリッタ
３０５ 第１の受光素子
３０６ 第２の受光素子
３０７ 偏光分離素子、偏光ホログラム
３１１〜３１５ 第１の算出手段
３１６〜３２０ 第２の算出手段
３２２ 第３の算出手段
６０１ 光記録媒体装置
６０３ 光ピックアップ

Claims (11)

1. 光記録媒体に光を照射して情報の記録、再生及び消去のうちの少なくとも１つを行う光ピックアップにおいて、
   前記光記録媒体に前記光を集光させる光学素子と、
   光源と、
   前記光源の光を所定の位相差で通過させる位相板と、
   前記レンズ及び前記位相板を一体に傾動する駆動機構と、
   前記光源から出射し前記位相板を透過して前記光記録媒体で反射した反射光を受光する第1の受光素子と、
   前記位相板の反射光を受光する第２の受光素子と、
   を備えていることを特徴とする光ピックアップ。
2. 前記駆動機構は、前記光記録媒体のラジアル方向又はタンジェンシャル方向に前記レンズ及び前記位相板を傾動するものであり、
   前記第１、第２の受光素子は、受光量の変動により前記傾動を検出する２分割された受光部をそれぞれ備えている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
3. 前記駆動機構は、前記光記録媒体のラジアル方向及びタンジェンシャル方向に前記レンズ及び前記位相板を傾動するものであり、
   前記第１、第２の受光素子は、受光量の変動により前記傾動を検出する４分割された受光部をそれぞれ備えている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
4. 前記光記録媒体で反射した反射光と前記位相板の反射光とを分離して前記第１及び第２の受光素子にそれぞれ受光させる偏光分離素子を備えている、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかの一に記載の光ピックアップ。
5. 前記偏光分離素子は、偏光ビームスプリッタである、ことを特徴とする請求項４に記載の光ピックアップ。
6. 前記偏光分離素子は、偏光ホログラムである、ことを特徴とする請求項４に記載の光ピックアップ。
7. 前記光源は、前記光記録媒体からの反射光が前記偏光ホログラムで回折される方向に偏光面を有するように設置され、
   前記第１の受光素子は、前記偏光ホログラムで回折された＋１次回折光あるいは−１次回折光を受光するように配置され、
   前記偏光ホログラム素子は、シリンドリカルレンズを有する、
   ことを特徴とする請求項６に記載の光ピックアップ。
8. 前記光源、前記偏光分離素子、並びに前記第１及び第２の受光素子は、一つのパッケージに集積化されている、ことを特徴とする請求項５〜７のいずれかの一に記載の光ピックアップ。
9. 光記録媒体に光を照射して情報の記録、再生及び消去のうちの少なくとも１つを行う光記録媒体装置において、
   前記記録、再生及び消去のうちの少なくとも１つを行う請求項１〜８のいずれかの一に記載の光ピックアップと、
   前記第１の受光素子の信号から前記光記録媒体のチルト角度を算出する第１の算出手段と、
   前記第２の受光素子の信号から前記光学素子のチルト角度を算出する第２の算出手段と、
   前記第１及び第２の算出手段から前記光学素子と前記光記録媒体の相対チルト角度を算出する第３の算出手段と、
   を備えていることを特徴とする光記録媒体装置。
10. 前記第２及び第３の算出手段のいずれか一方の信号に基づき前記駆動機構のアクチュエータを制御するチルト制御手段を備え、
    このチルト制御手段は、前記第２の算出手段からの信号に基づき前記光学素子のチルト角度についてチルトサーボを開始し、その後、前記第３の算出手段からの信号に基づき前記相対チルト角度の値が所定範囲内になってから、前記光学素子のチルトサーボに代えて前記相対チルトサーボを開始する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の光記録媒体装置。
11. 前記チルト制御手段は、前記光ピックアップを所定トラック数移動させるとき、又は、前記光記録媒体が記録層が多層構造で各記録層に対して情報の記録が可能な多層記録媒体であるときに前記光ピックアップを異なる前記記録層に移動させるときに、前記第１の算出手段からの信号に基づき前記各チルトサーボのうち前記光学素子のチルト角度についてのみチルトサーボを行うこと、を特徴とする請求項１０に記載の光記録媒体装置。
    

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