JP2005122878A - Information apparatus and optical pickup - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、媒体に対して光学的に情報(データ)を記録または検出する情報装置に関しており、特に光ビームの波面を制御する波面補正手段を備えた情報装置および光ピックアップに関する。 The present invention relates to an information apparatus for optically recording or detecting information (data) on a medium, and more particularly to an information apparatus and an optical pickup provided with wavefront correction means for controlling the wavefront of a light beam.
光ディスク装置のように光学的に情報を記録・再生する装置では、記録媒体である光ディスクの傾きや基板厚み(情報面の深さ)の変化などにより発生する収差を補償するため、光路中に液晶素子や可変形ミラーといった波面補正手段を配置することが行われる。この際、光ビームと対物レンズとの光軸ずれ(以下、「レンズシフト」と称することとする。)による収差補正性能の低下を防止することが重要になる。 In an optical recording / reproducing apparatus such as an optical disk apparatus, a liquid crystal is provided in the optical path in order to compensate for aberrations caused by changes in the inclination of the optical disk, which is a recording medium, and the substrate thickness (information surface depth). Wavefront correction means such as elements and deformable mirrors are arranged. At this time, it is important to prevent a decrease in aberration correction performance due to an optical axis shift (hereinafter referred to as “lens shift”) between the light beam and the objective lens.
一般に、光ディスク装置の上記対物レンズは、光ピックアップ内に取り付けられ、同じく光ピックアップ内の光源から出たレーザ光を光ディスクの情報面上に収束し、ビームスポットを形成するために用いられる。 In general, the objective lens of an optical disc apparatus is mounted in an optical pickup, and is used to converge a laser beam emitted from a light source in the optical pickup on the information surface of the optical disc to form a beam spot.
光ディスク装置では、光ディスクの目的とするトラック上をレーザ光のビームスポットが正確に追従するようにトラッキング制御が行なわれる。このトラッキング制御は、光ピックアップ内の対物レンズをアクチュエータによって駆動し、光ディスク上の目的とするトラックに対するビームスポットの位置ズレを最小化するように実行される。 In the optical disc apparatus, tracking control is performed so that the beam spot of the laser beam accurately follows the target track of the optical disc. This tracking control is executed so that the objective lens in the optical pickup is driven by an actuator to minimize the positional deviation of the beam spot with respect to the target track on the optical disk.
上記のトラッキング制御により、光ディスクの情報面に平行でかつトラックに垂直な方向に対物レンズが移動すると、レンズシフトが発生するため、収差を補償するための波面補正が適切に達成されなくなる。 When the objective lens moves in the direction parallel to the information surface of the optical disk and perpendicular to the track by the tracking control described above, a lens shift occurs, so that wavefront correction for compensating for aberration cannot be properly achieved.
レンズシフトによる影響を低減する1つの方法は、波面補正手段を対物レンズと一体に構成することである。こうすれば、対物レンズの光軸と波面補正パターンとの中心は常に一致するため、収差補正性能の低下が防止される。しかし一方で、可動部の重量増加に伴う応答特性の低下、波面補正素子への配線のためのアクチュエータ構造の複雑化、光ピックアップの薄型化への障害といった問題が生ずる。波面補正手段に高精度な補正が求められ、波面補正パターンの多分割化や複数種の収差モードへの対応等が必要になる程、これらの問題との両立が難しくなっていた。 One way to reduce the effects of lens shift is to construct the wavefront correction means integrally with the objective lens. By doing so, the center of the optical axis of the objective lens and the wavefront correction pattern always coincide with each other, so that a reduction in aberration correction performance is prevented. However, on the other hand, there arise problems such as a decrease in response characteristics accompanying an increase in the weight of the movable part, a complicated actuator structure for wiring to the wavefront correction element, and an obstacle to making the optical pickup thinner. As the wavefront correction means requires high-precision correction, and it becomes necessary to divide the wavefront correction pattern into multiple divisions and support a plurality of types of aberration modes, it becomes difficult to achieve both of these problems.
こうした理由から、波面補正手段を対物レンズではなく、光ピックアップの基台側に配置し、レンズシフトの影響を低減する構成が各種提案されている。この一つの例としては、波面補正手段と対物レンズとの間に平行平板を挿入し、レンズシフトに応じてこれを傾けるものがある(例えば特許文献1参照)。特許文献1には、これ以外にもレンズシフトに応じて光源や光検出器を移動させる構成が開示されている。
For these reasons, various configurations have been proposed in which the wavefront correcting means is arranged not on the objective lens but on the base side of the optical pickup to reduce the influence of lens shift. As an example of this, there is a method in which a parallel plate is inserted between the wavefront correcting means and the objective lens, and this is inclined according to the lens shift (see, for example, Patent Document 1). In addition to this,
また、波面補正手段が、レンズシフトが無い場合に用いる第1電極群の他に、外方向へのレンズシフトに対応した第2電極群、内方向へのレンズシフトに対応した第3電極群を備え、所定量以上のレンズシフトに対してこれらの電極を使い分ける構成を備えたものもある(例えば特許文献2参照)。特許文献2では、光ディスク基板の傾き(チルト)を補正するための液晶素子の第1電極群に対して、第2および第3の電極群を組み合わせた実施例が開示されている。また、別の実施例として、球面収差を補正するための液晶素子の第1電極群に対して、第2および第3の電極群を組み合わせた実施例も開示されている。
しかしながら、上記の従来技術には、以下のような課題がある。 However, the above prior art has the following problems.
第1に、特許文献1に記載されたようなレンズシフト補正構成においては、装置の大型化、高コスト化を招くという課題がある。レンズシフトを補正するために平行平板やこれを傾けるための駆動部といった部材が追加されており、また正確なレンズシフト補正を行うためには、これらの機構の動作を対物レンズの動きに十分精度良く追従させるための制御機構が必要となる。このように、レンズシフト補正構成の追加に伴う装置の複雑化が避けられない。
First, in the lens shift correction configuration described in
第2に、特許文献2に記載されたような第2、第3の電極群を用いる構成においては、得られる波面補正精度と補正可能な波面の種類の柔軟性に課題がある。第2、第3の電極群を配置した部分には第1の電極群を配置することはできないため、波面補正精度を向上させるための電極群配置とレンズシフトの影響を低減させるための電極群配置とは互いにトレードオフの関係にある。従って、十分な波面補正精度を保ったまま広い範囲のレンズシフトに対応することが難しいという課題がある。さらに、チルトを補正する場合と、球面収差を補正する場合とで、レンズシフトの影響を低減させる電極パターンをそれぞれ個別に設計しているが、装置によってはチルトによる収差と球面収差とが複合した収差、あるいはもっと広く任意の収差への対応が必要な場合がある。こうした任意の収差に対してレンズシフトの影響を精度良く低減させるための柔軟性にも課題がある。
Secondly, in the configuration using the second and third electrode groups as described in
第3に、特許文献2に記載されたような構成においては、微小なレンズシフトに対するきめ細かな波面補正ができないという課題がある。特許文献2では200μm以下のレンズシフトに対しては補正を行わず、200μm以上のレンズシフトに対しては1段階だけ補正を行う。このように、補正は行うか行わないかの2段階だけで選択され、微小なレンズシフトにきめ細かに対応することが難しい。
Thirdly, in the configuration described in
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、特別な対物レンズとの光軸合わせの専用部材を必要とすることなく、高精度にレンズシフトの影響を低減した波面補正を行う情報装置および光ピックアップを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to reduce the influence of lens shift with high accuracy without requiring a special member for optical axis alignment with a special objective lens. It is an object of the present invention to provide an information apparatus and an optical pickup that perform wavefront correction.
本発明の情報装置は、光ビームで媒体にデータを書き込むこと、および/または前記媒体からデータを読み出すことを行なう情報装置であって、前記光ビームを生成する光源と、前記光ビームを前記媒体に集光する対物レンズと、前記光ビームの光軸に対する前記対物レンズの光軸の位置ずれの量を検知するレンズシフト検出手段と、前記光ビームの波面を局所的に補正する補正要素が2次元アレイ状に配列され、各補正要素が互いに独立に駆動される波面補正手段と、前記光ビームの断面における各座標位置と前記光ビームの波面位相との対応付けを行う波面演算手段と、前記レンズシフト検出手段の出力に基づいて前記座標位置と前記波面位相との対応付けを変更するレンズシフト補正演算手段と、前記レンズシフト補正演算手段の出力に基づいて前記波面補正手段を制御する制御手段とを備えている。 An information device according to the present invention is an information device that writes data to a medium with a light beam and / or reads data from the medium, the light source generating the light beam, and the light beam into the medium An objective lens for focusing the light beam, lens shift detection means for detecting the amount of positional deviation of the optical axis of the objective lens with respect to the optical axis of the light beam, and a correction element for locally correcting the wavefront of the light beam. Wavefront correction means arranged in a three-dimensional array, and each correction element is driven independently of each other; wavefront calculation means for associating each coordinate position in the cross section of the light beam with the wavefront phase of the light beam; Lens shift correction calculation means for changing the correspondence between the coordinate position and the wavefront phase based on the output of the lens shift detection means, and the output of the lens shift correction calculation means And a control means for controlling the wavefront correction means based.
好ましい実施形態において、前記光ビームの波面を検出する波面センサを更に備え、前記波面演算手段は、前記波面センサの出力に基づいて前記光ビームの断面における各座標位置と前記光ビームの波面位相との対応付けを行う。 In a preferred embodiment, the apparatus further comprises a wavefront sensor that detects a wavefront of the light beam, and the wavefront calculation means includes each coordinate position in the cross section of the light beam and the wavefront phase of the light beam based on the output of the wavefront sensor. Is associated.
好ましい実施形態において、前記媒体の前記光ビームに対する傾きを検知する手段を更に備え、前記波面演算手段は、前記媒体の前記光ビームに対する傾きに応じて前記光ビームの断面における各座標位置と前記光ビームの波面位相との対応付けを行う。 In a preferred embodiment, the optical system further comprises means for detecting an inclination of the medium with respect to the light beam, and the wavefront calculating means has each coordinate position in the cross section of the light beam and the light according to the inclination of the medium with respect to the light beam. Correlation with the wavefront phase of the beam is performed.
好ましい実施形態において、前記媒体における球面収差を検知する手段を更に備え、前記波面演算手段は、前記球面収差に応じて前記光ビームの断面における各座標位置と前記光ビームの波面位相との対応付けを行う。 In a preferred embodiment, it further comprises means for detecting spherical aberration in the medium, and the wavefront computing means associates each coordinate position in the cross section of the light beam with the wavefront phase of the light beam according to the spherical aberration. I do.
好ましい実施形態において、前記レンズシフト補正演算手段は、前記光ビームの光軸に対する前記対物レンズの光軸の位置ずれの方向に、前記光ビームの座標位置をシフトさせることによって前記座標位置と前記波面位相との対応付けを変更する。 In a preferred embodiment, the lens shift correction calculating means shifts the coordinate position of the light beam in the direction of the positional deviation of the optical axis of the objective lens with respect to the optical axis of the light beam, thereby moving the coordinate position and the wavefront. Change the correspondence with the phase.
好ましい実施形態において、前記光ビームの光軸に対する前記対物レンズの光軸の位置ずれの方向に関する前記補正要素の隣接ピッチ間隔をpとしたとき、前記レンズシフト補正演算手段は、前記pよりも小さい前記光軸のずれ量に対して前記光ビームの座標位置をシフトさせる。 In a preferred embodiment, when the adjacent pitch interval of the correction element regarding the direction of the positional deviation of the optical axis of the objective lens with respect to the optical axis of the light beam is p, the lens shift correction calculation means is smaller than the p. The coordinate position of the light beam is shifted with respect to the shift amount of the optical axis.
好ましい実施形態において、前記波面演算手段は、前記媒体の基材厚さの変化に伴う第1の収差モードと、前記媒体の傾きに伴う第2の収差モードとの合成により、全体収差を算出する。 In a preferred embodiment, the wavefront calculating means calculates a total aberration by combining a first aberration mode associated with a change in substrate thickness of the medium and a second aberration mode associated with the tilt of the medium. .
好ましい実施形態において、前記第1の収差モードが単一モード内に前記光軸中心からの距離rに関し6次以上の項を含む。 In a preferred embodiment, the first aberration mode includes a sixth-order term or more with respect to a distance r from the optical axis center in a single mode.
好ましい実施形態において、前記第2の収差モードが単一モード内に前記光軸中心からの距離rに関し5次以上の項を含む。 In a preferred embodiment, the second aberration mode includes a fifth-order term or more with respect to a distance r from the optical axis center in a single mode.
好ましい実施形態において、波面補正手段の各補正要素は、前記光ビームを反射する微小反射ミラーを有しており、前記波面補正手段は可変形ミラーとして機能する。 In a preferred embodiment, each correction element of the wavefront correction unit includes a minute reflection mirror that reflects the light beam, and the wavefront correction unit functions as a deformable mirror.
好ましい実施形態において、前記波面補正手段は液晶素子を含み、前記波面補正手段の各補正要素は、前記光ビームを光学的に変調する液晶領域を有している。 In a preferred embodiment, the wavefront correction means includes a liquid crystal element, and each correction element of the wavefront correction means has a liquid crystal region that optically modulates the light beam.
本発明の光ピックアップは、基台と、基台上に設けられた光源と、前記基台上に移動自在に支持され、前記光源から出射された光ビームを集光して媒体に照射する対物レンズと、前記対物レンズを前記光ビームの光軸に直交する方向に移動させることができる対物レンズアクチュエータと、前記光ピックアップの前記基台上に設けられ、前記光ビームの波面を局所的に補正する補正要素を2次元アレイ状に配列して、これらの補正要素を独立に制御して空間的な波面補正パターンを形成する波面補正手段とを備え、前記波面補正手段が形成する波面補正パターンを、前記光ビームの光軸に対する前記対物レンズの光軸のずれの方向にシフトさせる。 An optical pickup according to the present invention includes a base, a light source provided on the base, and an objective that is movably supported on the base, collects a light beam emitted from the light source, and irradiates the medium. A lens, an objective lens actuator capable of moving the objective lens in a direction perpendicular to the optical axis of the light beam, and a base of the optical pickup for locally correcting the wavefront of the light beam; Wavefront correction means for arranging correction elements to be arranged in a two-dimensional array and independently controlling these correction elements to form a spatial wavefront correction pattern. The wavefront correction pattern formed by the wavefront correction means is And shifting in the direction of deviation of the optical axis of the objective lens with respect to the optical axis of the light beam.
本発明によれば、波面演算手段が光ビームの座標位置と波面位相との対応付けを行い、レンズシフト補正演算手段がレンズシフト量に応じて座標位置と波面位相との対応付けを変更する。この出力に基づいて波面補正制御手段が波面補正手段を制御するため、レンズシフト補正のための専用部材を必要とせず、補正精度が高い波面補正動作を行うことができる。 According to the present invention, the wavefront computing means associates the coordinate position of the light beam with the wavefront phase, and the lens shift correction computing means changes the association between the coordinate position and the wavefront phase according to the lens shift amount. Since the wavefront correction control unit controls the wavefront correction unit based on this output, a dedicated member for lens shift correction is not required, and a wavefront correction operation with high correction accuracy can be performed.
(実施形態1)
以下、図1〜図7を参照しながら本発明による情報装置の第1の実施形態を説明する。本実施形態における情報装置は、光ディスク装置である。
(Embodiment 1)
Hereinafter, a first embodiment of an information device according to the present invention will be described with reference to FIGS. The information device in this embodiment is an optical disk device.
まず、図1を参照する。図1は、本実施形態における光ディスク装置の概略構成図である。この光ディスク装置は、光ビームで媒体(光ディスク)にデータを書き込むこと、および/また光ディスクからデータを読み出すことを行なう情報装置である。 First, refer to FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical disc apparatus according to the present embodiment. This optical disk device is an information device that writes data to a medium (optical disk) with a light beam and / or reads data from the optical disk.
GaNレーザ等の光源1から出射された光ビームは、コリメータレンズ2により無限系の光ビームに変換され、偏光ビームスプリッタ3に入射する。この光ビームのうちP偏光成分だけが偏光ビームスプリッタ3を透過し、残りのS偏光成分は反射されて図示しない前光モニターに入射する。透過したP偏光成分は1/4波長板4によって円偏光に変換される。
A light beam emitted from a
本実施形態における可変形ミラー5は、基板5a上に変位可能な微小ミラー5bを多数設けたミラーである。このような可変形ミラー5は、例えば本出願人による国際公開WO03/061488号パンフレット(国際出願日:2002年1月29日)や国際公開WO03/065103号パンフレット(国際出願日:2002年11月26日)に開示されている構成を有している。国際公開WO03/061488号パンフレットに係る出願は、2003年7月29日に米国の国内段階に移行し(出願番号10/470,685)、国際公開WO03/065103号パンフレットに係る出願は2004年7月23日に米国の国内段階に移行している。
The
各微小ミラー5bは、2次元アレイ状に配列されており、多数の微小ミラー5bによって反射面を形成している。各微小ミラー5bは、その裏面に接続された駆動部5cによって駆動される。個々の微小ミラー5bの基板5aからの垂直方向変位および/または基板5aに対する傾斜が独立して制御される。本実施形態の可変形ミラー5に求められる機能として重要な点は、各微小ミラー5bが基板5aに対して傾斜するだけではなく、基板5aに対して傾斜した状態または平行な状態で基板5aから全体として変位できることにある。傾斜に加えて、このような変位が可能であるため、波面の位相を高い精度で補正することが可能になる。
The
微小ミラー5bの変位によって光ビームの波面を局所的に変化させることができるため、個々の微小ミラー5bおよび駆動部5cは、波面補正を行うための最小単位である補正要素として機能する。可変形ミラー5に対する光の入射角、出射角は、例えば、それぞれ45度に設定され得る。可変形ミラー5の構造の詳細については後述する。
Since the wavefront of the light beam can be locally changed by the displacement of the
可変形ミラー5によって位相を変調された光ビームは、対物レンズ6によって光ディスク7の記録層上に集光される。対物レンズ6は、対物レンズアクチュエータ8により光ビームの光軸方向Aおよび光軸に直交する方向Bの2方向に平行移動可能に構成されており、所望の記録層への合焦と、所望の記録トラックへの追従が出来るようになっている。光軸に直交する方向Bは、光ディスク7の半径方向であり、図面に直交する方向である。
The light beam whose phase is modulated by the
光ディスク7は、所定の間隔で配置された複数の記録層と、記録層を覆って保護する光透過可能な基材部からなる光記録媒体である。トラッキング方式はサンプルサーボ方式で、各層のサーボエリアに千鳥状のプリピットが形成されている。光ディスク7の記録層で反射された光ビームは、再度可変形ミラー5と1/4波長板4とを通過する。この光ビームは大半がS偏光成分であるため、偏光ビームスプリッタ3によって反射され、ホログラム9、レンズ10、光検出器11によって構成される波面センサにより波面を検出される。この波面センサはモーダル型で、これは例えば次の文献に開示されたような公知技術を用いて構成することができる。
The
M.A.A.Neil, M.J.Booth, and T.Wilson, "New modal wave-front sensor: a theoretical analysis," J. Opt. Soc. Am. A / Vol. 17, No.6, pp.1098-1107 (2000)
ホログラム9はn個(nは2以上の整数)の直交する収差モードMi(i=1〜n)について、それぞれ異なる方向に±1次光を生成する。各モードMiに対応するこれらの±1次光には、予め定められたバイアス係数をBiとして、+1次光には+BiMi、−1次光には−BiMiのバイアス収差が付与される。ホログラム9は断面が正弦波に近い多段のバイナリーホログラムあるいは断面が二等辺三角形のブレーズ形状ホログラムであり、±1次光以外の高次光の比率を低減して回折効率を高めるように設けられている。また、回折溝の深さが適当な値に設定されており、0次光が所定の割合で透過するように設けられている。
M. A. A. Neil, M. J. Booth, and T. Wilson, "New modal wave-front sensor: a theoretical analysis," J. Opt. Soc. Am. A / Vol. 17, no. 6, pp. 1098-1107 (2000)
The hologram 9 generates ± first-order light in different directions for n (n is an integer of 2 or more) orthogonal aberration modes Mi (i = 1 to n). These ± first-order lights corresponding to the respective modes Mi are given a bias aberration of + BiMi for the + 1st order light and −BiMi for the −1st order light, where Bi is a predetermined bias coefficient. The hologram 9 is a multistage binary hologram having a cross section close to a sine wave or a blazed hologram having a cross section of an isosceles triangle, and is provided so as to increase the diffraction efficiency by reducing the ratio of higher order light other than ± first order light. Further, the depth of the diffraction groove is set to an appropriate value, and the 0th-order light is provided so as to transmit at a predetermined rate.
レンズ10は、ホログラム9によって偏向されたn対の光ビームを光検出器11上に集光する。レンズ10の焦点距離をfとすると、ホログラム9と光検出器11とはそれぞれレンズ10の主平面より距離fの位置に配置され、レンズ10はフーリエ変換レンズとして作用する。
The
光検出器11は各n対について±1次光の強度信号の差動出力Siを生成する。収差モードMiに対応した差動出力Siは収差モードMiの大きさAiに対応する信号となる。収差モードMiに対する感度Si/Aiはバイアス係数Bi等の設計パラメータにより予め決定されている。
The
直交する収差モードの基底関数としてはZernike多項式による基底関数Ziを用いてもよいが、光ディスク7の基材厚変化と傾きによる収差をより直接的に表す基底関数として(数1)〜(数3)に示すM1〜M3を選択する。対物レンズ6のデフォーカスによる収差M4は(数4)に示すように通常のZernike多項式のデフォーカスに関する基底関数Z2を適用する。
As a basis function of orthogonal aberration modes, a basis function Zi by a Zernike polynomial may be used, but as a basis function that more directly represents an aberration due to a change in the substrate thickness of the
(数1)
M1=1.78−8.75r2+4.50r4+2.49r6+1.27r8+0.67r10+0.37r12
(数2)
M2=(4.47r−4.60r3−1.78r5−0.75r7−0.34r9)cosθ
(数3)
M3=(4.47r−4.60r3−1.78r5−0.75r7−0.34r9)sinθ
(数4)
M4=Z2=√3(2r2−1)
(Equation 1)
M1 = 1.78-8.75r 2 + 4.50r 4 + 2.49r 6 + 1.27r 8 + 0.67r 10 + 0.37r 12
(Equation 2)
M2 = (4.47r−4.60r 3 −1.78r 5 −0.75r 7 −0.34r 9 ) cos θ
(Equation 3)
M3 = (4.47r−4.60r 3 −1.78r 5 −0.75r 7 −0.34r 9 ) sin θ
(Equation 4)
M4 = Z2 = √3 (2r 2 −1)
M1は光ディスク7の基材厚変化に伴う球面収差モード、M2は光ディスク7のラジアル方向の傾きに伴う収差モード、M3は光ディスク7のタンジェンシャル方向の傾きに伴う収差モードであり、どれも互いにほぼ直交し、ノルムもほぼ1である。なお、(r,θ)はホログラム9面上の極座標位置であり、rは0≦r≦1に規格化された半径である。
M1 is a spherical aberration mode associated with a change in the substrate thickness of the
1次の球面収差に関するZernike多項式の基底関数Z11は(数5)に示すように半径rの4次の項まで、1次のコマ収差に関するZernike多項式の基底関数Z7、Z8は(数6)、(数7)に示すように半径rの3次の項までを含んでいる。これに対し、収差モードM1はこの1つのモード内に半径rの6次以上の項を含み、収差モードM2、M3は半径rの5次以上の項を含んでいる。 The basis function Z11 of the Zernike polynomial for the first-order spherical aberration is up to the fourth-order term of the radius r as shown in (Equation 5), and the basis functions Z7 and Z8 of the Zernike polynomial for the first-order coma aberration are (Equation 6), As shown in (Expression 7), it includes up to the third order term of the radius r. On the other hand, the aberration mode M1 includes a sixth or higher order term of the radius r in one mode, and the aberration modes M2 and M3 include a fifth or higher order term of the radius r.
(数5)
Z11=√5(6r4 −6r2 +1)
(数6)
Z7=2√2(3r3 −2r)cosθ
(数7)
Z8=2√2(3r3 −2r)sinθ
(Equation 5)
Z11 = √5 (6r 4 -6r 2 +1)
(Equation 6)
Z7 = 2√2 (3r 3 −2r) cos θ
(Equation 7)
Z8 = 2√2 (3r 3 -2r) sinθ
Zernike多項式も任意に高次の基底関数を考えることができ、上記の収差モードMiが高次の項までを含むZernike多項式の基底関数Zjの組み合わせMi=ΣkjZjで近似できることは自明であるが、それでもこうした基底変換は実用上の効果がある。すなわち、収差の発生の主要因が光ディスク7の基材厚変化と傾きというように予め特定できる場合には、その性質を利用することにより検出する収差モードの数を大幅に減らしつつ高次の収差モードを補正することができる。(数1)〜(数3)から見て取れるように、光ディスク7の基材厚変化と傾きに伴う収差は半径rに関する高次の項の収束性が比較的低い。このため、Zernike多項式の基底関数Ziを収差モードに選んだ場合には、低次モードから高次モードまで相当多くの光検出器の対が必要になるか、あるいは低次モードだけを補正対象にした場合には高次モードの残留誤差が大きくなる。これに対し、光ディスク7の基材厚変化と傾きによる収差モードM1〜M3を選んだ場合には、高次の項までの収差検出を各々1つのモード数で行うことができ、1つの検出器当たりの光量も多く、S/N比も良い。
It is obvious that the Zernike polynomial can be arbitrarily considered as a higher-order basis function, and the aberration mode Mi can be approximated by a combination Mi = ΣkjZj of the basis function Zj of the Zernike polynomial including up to a higher-order term. Such basis transformation has a practical effect. That is, when the main cause of the occurrence of aberration can be specified in advance, such as the change in the substrate thickness and the inclination of the
光検出器11からはこの収差モードM1〜M4の大きさを示す信号S1〜S4が出力される。また、ホログラム9の0次光の集光スポットからは光ディスク7のプリピットおよび記録マークによって変調された信号S5が出力される。光検出器11の詳細は後述する。なお、(数1)〜(数3)の係数は光ディスク7の標準基材厚85μm、NA0.85、ディスク基材の屈折率1.62等の条件下で求められたものであり、これらの数値自身はこうした条件によって異なる。
The
光源1、コリメータレンズ2、偏光ビームスプリッタ3、1/4波長板4、可変形ミラー5、対物レンズアクチュエータ8、ホログラム9、レンズ10、光検出器11は図示しない光ピックアップ基台上に固定されており、対物レンズ6はこの光ピックアップ基台上に4本ワイヤ構成などの支持構成によって移動自在に支持されている。
The
制御回路12は、波面演算部13,レンズシフト補正演算部14、全体制御部15、波面補正制御部16とを備える。
The
波面演算部13は、光検出器11の出力信号S1〜S3を用いて、光ディスク7の基材厚変化と傾きに伴う波面収差を補正するための位相関数ψ(x,y)を算出する。ここでx、yは可変形ミラー5のミラー位置に対応した座標である。この手順としては、最初に信号S1〜S3から基底関数M1〜M3の係数A1〜A3が求められ、(数1)〜(数3)および(数8)によってホログラム9面上の極座標表示の位相関数ψ(r,θ)が求められる。
The wavefront calculator 13 uses the output signals S1 to S3 of the
(数8)
ψ(r,θ)=ΣAiMi
(Equation 8)
ψ (r, θ) = ΣAiMi
次に、波面演算部13はホログラム9面上の極座標で与えられた位相関数ψ(r,θ)を可変ミラー5面上の直交座標表示ψ(x,y)に変換する。この結果はレンズシフト補正演算部14に出力される。
Next, the wavefront calculation unit 13 converts the phase function ψ (r, θ) given by the polar coordinates on the hologram 9 surface into an orthogonal coordinate display ψ (x, y) on the surface of the
レンズシフト補正演算部14は、全体制御部15から対物レンズ6のレンズシフト量x0を入力し、これに基づき波面演算部13から入力した位相関数ψ(x,y)をψ(x−x0,y)に変換する。このψ(x−x0,y)が、波面補正制御部16が可変形ミラー5を制御する際の目標波面となる。
The lens shift correction calculation unit 14 receives the lens shift amount x0 of the
全体制御部15は、光検出器11から入力したS4,S5を基に、対物レンズアクチュエータ8へのフォーカス制御信号Fo、トラッキング制御信号Trを作成する。また、このトラッキング制御信号Trに低域通過フィルタを通過させることにより、対物レンズ6のレンズシフト量x0を算出している。レンズシフト量x0を求める方法は、これに限定されず、例えば、光ピックアップの基台に対する対物レンズ6の変位を変位センサで検出してもよい。
The overall control unit 15 creates a focus control signal Fo and a tracking control signal Tr for the
波面補正制御部16は、レンズシフト補正演算部14からの出力ψ(x−x0,y)に基づいて可変形ミラー5の各微小ミラー5bの変位および傾きを制御する。波面補正制御部16の動作については後述するが、制御が収束したときには、可変形ミラー5の全体の反射面形状は目標波面を十分な精度で近似したものとなる。この位相関数ψ(x−x0,y)は、対物レンズ6のレンズシフト量x0に応じてその波面形状を保ったままx0だけ位置をずらしたものであるため、常に対物レンズ6の位置に追従するように、可変形ミラー5上の波面補正パターンが動くことになる。
The wavefront correction control unit 16 controls the displacement and inclination of each
図9は、対物レンズ6のシフトに応じて、波面補正パターンがシフトする様子を模式的に示している。破線で示す部分はレンズシフト前、実線で示す部分がレンズシフト後の状態を表している。図9においては、右方向がx方向である。図9からわかるように、対物レンズ6がx方向にx0だけ変位したとき、各微笑ミラー5bの変位および傾きが変化し、全体として反射面がx方向にx0だけシフトしている。可変形ミラー5を照射する光ビームの直径は例えば数mm程度の大きさにあるが、レンズシフト量x0の大きさは例えば0〜200μm程度の範囲にある。波面補正パターンの全体の大きさに比べて、レンズシフト量x0は充分に小さい。
FIG. 9 schematically shows how the wavefront correction pattern shifts in accordance with the shift of the
なお、レンズシフト量x0が微小ミラー5bの配列ピッチより小さいときでも、上記の波面補正パターンを適切にシフトさせる必要がある。あとで図7を参照しながら詳しく説明するように、本実施形態で用いる可変形ミラー5によれば、微小なレンズシフト量x0にも適切に対応することができる。
Even when the lens shift amount x0 is smaller than the arrangement pitch of the
次に図2を参照する。図2は、本実施形態の可変形ミラー5の分解斜視図である。図2では、1つの補正要素を拡大して記載しているが、現実には、多数の補正要素が基板5a上に配列されており、二次元的なアレイを形成している。
Reference is now made to FIG. FIG. 2 is an exploded perspective view of the
駆動部5cの固定部側には、基板5a上に設けられた絶縁層21と、その絶縁層21上に設けられたベース22および3対の固定電極23〜25が備えられている。ベース22および固定電極23〜25は、アルミニウム(Al)または多結晶シリコン等の導電膜をパターニングすることによって形成されている。固定電極23〜25はそれぞれ2つの固定電極片23a、23b〜25a、25bに分割されている。固定電極片23a、23b〜25a、25bは、絶縁層21に形成されたビア(不図示)によって基板5aに形成された駆動回路に接続されている。駆動回路は、0〜5Vの範囲内で各々独立した電圧を固定電極片23a、23b〜25a、25bに与えることができる。この6つの固定電極片23a、23b〜25a、25bに印加する電圧は例えば16bit程度の多段階の値として設定され得る。一方、ベース22は接地電位に設定されている。
An insulating
駆動部5cの可動部側としては、3つのヨーク27〜29がそれぞれ1対のヒンジ26によって取り付けられ、さらにこれらのヨーク27〜29を微小ミラー5bに連結するための中間連結部材30が設けられている。本実施形態におけるヒンジ26は、ベース22と一体に接合している。
On the movable portion side of the
ヨーク27〜29は、対応する固定電極23〜25に対向し、それぞれが可動電極として機能する。ヨーク27〜29は、アルミニウム(Al)もしくは多結晶シリコン等の導電性部材をパターニングすることによって形成され、ベース22と導通して接地電位に設定されている。ヨーク27〜29は、それぞれ固定電極片23a、23b〜25a、25bに対向する位置に第1の部分27a〜29aおよび第2の部分27b〜29bを有している。ヨーク27〜29は互いに同一の形状をしており、特に断らない限り、1つのヨークについての説明内容は他のヨークについても適用される。
The
ヨーク28は回動軸A1を中心に回動自在に支持され、ヨーク27、29は回動軸A2を中心に回動自在に支持される。回動軸A1(もしくはA2)と直交する方向をxとし、x方向に隣接する駆動部のピッチ間隔をpとすると、回動軸A1と回動軸A2とは互いにx方向に半ピッチ分(=p/2)だけずれた位置に設けられる。このように、y方向に隣接するヨーク同士は回動軸が互いにx方向に半ピッチ分ずらされて、市松模様状に配列される。ヨーク27を支持するヒンジ26は、ヨーク28と隣接する駆動部28’との間の隙間に沿在するように配設される。このように構成することにより、隣接するヨークとぶつかることなく、ヒンジ26のy方向の長さを伸ばすことができる。このため、ヨークの回動に関わるヒンジ26のバネ定数を下げることができ、しかも回動力に直接関わるヨークの面積低下を最小限に抑えることができる。本実施形態のようにヒンジ26とヨーク27〜29とが同一プロセスで形成されで材質や厚みが同一となる場合でも、こうした構成によりヨーク27〜29の剛性確保とヒンジ26の柔軟性確保を両立することができる。
The
固定電極片23aに駆動電圧を与えた場合、ヨーク27の第1の部分27aが固定電極片23a側に吸引される。これに対し、固定電極片23bに駆動電圧を与えた場合は、第2の部分27bが固定電極片23b側に吸引される。このようにして、回動軸Aを中心にしてCW(時計回り)方向、CCW(反時計回り)方向の何れに対しても、選択的に回動力を付与できる。
When a driving voltage is applied to the fixed
第1の部分27aの遊端近傍の駆動点27c(斜線で表示)において、ヨーク27は中間連結部材30の突起30aと結合する。また駆動点27cの近傍にはヨーク27を貫通する溝穴27dを設ける。この溝穴27dは同時に次の2つの効果を奏する。1つめの効果は、ヨーク27〜29がそれぞれ個別に変位した際に発生するねじり応力を緩和し、ヨーク間の変位量のクロストークを防止する効果である。2つめの効果は、駆動点27cの上方向(z方向に正)と下(z方向に負)方向の変位量のバランスをとる効果である。溝穴27dを設けたために、第1の部分27aの面積は第2の部分27bの面積よりも小さく、回動軸A2周りに発生する回動トルクはCCW方向がCW方向よりも小さい。従って、回動軸A2周りの回動に伴う駆動点27cの変位を考えた場合、上方向への変位の方が下方向への変位よりも大きくなる。一方、ヨーク27と固定電極23との間に働く静電吸引力は、ヒンジ26に単純な回動変形だけではなく、下方向への撓み変形を与える。これは、固定電極片23aと23bのいずれを駆動した場合も駆動点27cに下方向の変位を与える。駆動点27cの変位はこれらの回動に伴う変位と撓みに伴う変位との和になるため、上方向と下方向との変位の差が互いに相殺されて両方向への変位量のバランスが改善する。しかも回動変位も撓み変位も静電吸引力に一次比例するため、ヒンジ26のねじり剛性と撓み剛性の大きさに応じて溝穴27dの面積を適宜設定すれば、広い変位範囲にわたって変位量のバランス改善効果が発揮される。なお、本実施例では溝穴27dを設けることでこの2つめの効果を実現したが、同じ効果は駆動点27cを吸引する方向への回動トルクを小さくすれば、任意の構成で達成できる。これには、例えば、第1の部分27aの面積を第2の部分27bよりも小さくする、もしくは固定電極片23aの面積を固定電極片23bよりも小さくする等の構成が含まれる。こうした構成によって、固定電極片23a、23bに印加した電圧に応じて、駆動点27cの変位量を上方向、下方向とも対称性よく制御することが可能になる。
The
中間連結部材30は、3点の突起30a〜30cを備え、突起30aはヨーク27の駆動点27cと連結し、突起30bはヨーク28の駆動点28cと連結し、突起30cはヨーク29の駆動点29cと連結している。このため、ヨーク27〜29を個別に回動駆動させると、突起30a〜30cの変位を独立に制御できることになり、これによって中間連結部材30の姿勢が定まる。突起30a〜30c近傍には中間連結部材30を貫通する溝穴32a〜32cを設ける。この溝穴32a〜32cは、ヨーク27〜29の溝穴27d〜29dと同様、ヨーク27〜29がそれぞれ個別に変位した際に発生するねじり応力を緩和し、ヨーク間の変位量のクロストークを防止する。
The intermediate connecting
微小ミラー5bは、基板5aとは別のSOI基板から形成され、突起33によって中間連結部材30の斜線部31とAu接合されている。微小ミラー5bと中間連結部材30とは一体に結合しているため、微小ミラー5bの姿勢は中間連結部材30の姿勢によって決定される。x方向に隣接する微小ミラー5bのピッチ間隔はp、x方向のミラー長さはLである。
The
こうした構成により、固定電極片23a、23b〜25a、25bを適宜選択して駆動電圧を独立に設定すれば、微小ミラー5bを、z方向の変位、x軸周りの傾き、y軸周りの傾きについて正負双方向に駆動できる。
With such a configuration, if the fixed
次に、図3および図4を用いて、可変形ミラー5の波面の折れ線近似精度を向上させるための駆動点27c〜29cの座標位置について説明を行う。図3は、可変形ミラー5の駆動点と波面近似精度との関係を示す説明図である。ここでは説明を簡単にするために、まず1次元のグラフで説明する。
Next, the coordinate positions of the drive points 27c to 29c for improving the accuracy of the polygonal line approximation of the wavefront of the
最初に、図3(a)を用いて一般的な波面の折れ線近似方法を説明する。 First, a general method of approximating a broken line of wavefront will be described with reference to FIG.
図3(a)において、横軸は可変形ミラー5のx方向の座標位置であり、縦軸は波面の位相である。可変形ミラー5で補正目標となる位相関数ψが2点鎖線で示されている。位相関数ψは既に説明したように座標位置xの関数形で与えられている。可変形ミラー5の各微小ミラー5bは、基板5aに対する変位と傾きとが制御可能であるから、この位相関数ψを折れ線近似で再現することになる。微小ミラー5bの隣接ピッチ間隔はpであるから、間隔p毎に座標点xj(jは整数)をとり、隣接する2つの座標点xj、xj+1に対する位相関数ψの値ψ(xj)、ψ(xj+1)を結ぶように微小ミラー5bの変位と傾きを求めることができる。この近似折れ線ψ’を実線で示す。この方法は演算量が少なく高速な計算処理が可能であるが、波面誤差が大きい。
In FIG. 3A, the horizontal axis represents the coordinate position in the x direction of the
別の折れ線近似方法として、区間[xj、xj+1]毎に、位相関数ψからの誤差を最小にする変位と傾きとを最小自乗法で求めることが可能である。この方法によれば、波面誤差を小さくできるが、演算量が多くなる。 As another broken line approximation method, for each section [xj, xj + 1], it is possible to obtain the displacement and the slope that minimize the error from the phase function ψ by the least square method. According to this method, the wavefront error can be reduced, but the calculation amount increases.
そこで、図3(b)を用いて、少ない演算量で精度を向上させた波面の折れ線近似方法を説明する。ここでは、区間[xj、xj+1]内に2点の座標点xj,a、xj,bをとる。座標点xj,a、xj,bはミラー中心に関して対称の位置にあり、互いにdだけ離れた距離にある。この距離dの値を適切な値に設定し、ミラー面を座標(xj,a , ψ(xj,a))と(xj,b , ψ(xj,b))との2点を通る線分として規定することを考える。 Therefore, a wavefront broken line approximation method with improved accuracy with a small amount of calculation will be described with reference to FIG. Here, two coordinate points xj, a, xj, b are taken in the section [xj, xj + 1]. The coordinate points xj, a, xj, b are in symmetrical positions with respect to the mirror center and are separated from each other by d. The distance d is set to an appropriate value, and the mirror surface is a line segment passing through two points of coordinates (xj, a, ψ (xj, a)) and (xj, b, ψ (xj, b)). Think about prescribing as
図3(c)は区間[xj、xj+1]における位相関数ψの曲率半径Rと波面誤差を極小にする距離dの値との関係をプロットしている。ミラーの大きさをLとして、無次元化した曲率半径R/Lを横軸にとり、波面誤差を極小にする無次元化した距離d/Lを縦軸にとっている。波面誤差は長さLのミラー内における誤差の自乗の定積分値∫(ψ−ψ’)2dxの平方根として定義される。位相関数ψの曲率半径Rは任意の値をとり得るが、図3(c)から、波面誤差を極小にする無次元距離d/Lは、ほとんど無次元曲率半径R/Lに依存せず、約0.58と一定の値をとることがわかる。従って、距離d=0.58Lと設定した座標点xj,a、xj,bを可変形ミラー5の駆動点の座標位置と一致させ、各駆動点の変位目標値をψ(xj,a)、ψ(xj,b)とすれば、最小自乗法を用いた方法と同程度に波面誤差を極小化することができ、さらに駆動点の変位目標値を位相関数ψから直接計算できるために、極めて演算量を低減できる。
FIG. 3C plots the relationship between the radius of curvature R of the phase function ψ and the value of the distance d that minimizes the wavefront error in the interval [xj, xj + 1]. The dimension of the mirror is L, the dimensionless radius of curvature R / L is taken on the horizontal axis, and the dimensionless distance d / L that minimizes the wavefront error is taken on the vertical axis. The wavefront error is defined as the square root of the definite integral value ∫ (ψ−ψ ′) 2 dx of the square of the error in the length L mirror. The curvature radius R of the phase function ψ can take an arbitrary value, but from FIG. 3C, the dimensionless distance d / L that minimizes the wavefront error hardly depends on the dimensionless curvature radius R / L. It can be seen that it takes a constant value of about 0.58. Accordingly, the coordinate points xj, a, xj, b set as the distance d = 0.58L are made to coincide with the coordinate position of the drive point of the
上記の事項を2次元モデルに拡張した場合について、図4を参照しながら説明する。図4は、可変形ミラー5の駆動点と波面近似精度との関係を2次元的に示す説明図である。
The case where the above items are extended to a two-dimensional model will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram two-dimensionally showing the relationship between the drive point of the
図4(a)は、可変形ミラー5の平面図であり、微小ミラー5bと駆動点27c〜29cが記載されている。駆動点27c〜29cは、実質的に微小ミラー5bの中心点Oを中心とする直径dの円周上に位置する。
FIG. 4A is a plan view of the
図4(b)は微小ミラー5b内における位相関数ψの曲率半径Rと波面誤差を極小にする距離dの値との関係をプロットしている。微小ミラー5bは1辺の長さがLの正方形状とし、この無次元化した曲率半径R/Lを横軸にとり、波面誤差を極小にする無次元化した直径d/Lを縦軸にとっている。波面誤差はL×Lのミラー面内における誤差の自乗の定積分値∫∫(ψ−ψ’)2dxdyの平方根として定義される。
FIG. 4B plots the relationship between the radius of curvature R of the phase function ψ in the
位相関数ψを球面とした場合の結果を実線で示す。波面誤差を極小にする無次元距離d/Lは、ほとんど無次元曲率半径R/Lに依存せず、約0.82と一定の値をとることがわかる。また、先程の1次元モデルでの結果を点線で併記している。これは、位相関数ψがx方向にのみ曲率を持ちy方向に曲率を持たない円筒面の場合に相当するが、既に説明したように無次元直径d/Lは約0.58である。位相関数ψが球面の場合を扁平率0、位相関数ψが円筒面の場合を扁平率1とすれば、一般的な波面はこの中間の扁平率を持つ。従って、図の斜線部で示したように、無次元直径d/Lの範囲を0.58以上0.82以下とすれば良いことが判る。 The result when the phase function ψ is spherical is shown by a solid line. It can be seen that the dimensionless distance d / L that minimizes the wavefront error is almost independent of the dimensionless radius of curvature R / L and takes a constant value of about 0.82. In addition, the result of the previous one-dimensional model is shown with a dotted line. This corresponds to the case where the phase function ψ is a cylindrical surface having a curvature only in the x direction and no curvature in the y direction, but as described above, the dimensionless diameter d / L is about 0.58. If the flatness is 0 when the phase function ψ is spherical and the flatness is 1 when the phase function ψ is cylindrical, the general wavefront has an intermediate flatness. Therefore, as indicated by the hatched portion in the figure, it can be understood that the range of the dimensionless diameter d / L may be 0.58 or more and 0.82 or less.
このように、駆動点27c〜29cを、微小ミラー5bの中心点Oを中心とする直径d=0.58Lの第1の円と直径d=0.82Lの第2の円との間の領域内に配置することで、波面誤差の近似精度を高めることができる。駆動点27c〜29cの変位目標値は位相関数ψの関数に各駆動点の座標位置(x,y)を入力して直接計算しているために、演算量は極めて少ない。さらに、図4(a)に記載したように本実施形態では、駆動点の座標位置を並進ベクトル(p/2 , p/4)、(p/2 , −p/4)の単純な格子形状に設けている。このため、全ての微小ミラー5bに対する座標点の設定も単純なインクリメント計算だけで実施することができる。
In this way, the drive points 27c to 29c are located between the first circle having the diameter d = 0.58L and the second circle having the diameter d = 0.82L centered on the center point O of the
次に、図5、図6を用いて光検出器11の詳細を説明する。図5は本実施形態の光検出器11における受光部の平面図である。光検出器11はPINフォトダイオードアレイである。
Next, details of the
図5(a)に示すように、光検出器11は収差検出用の差動信号S1〜S4に対応する受光領域41a、41b〜44a、44bと、ディスク情報検出用の信号S5に対応する受光領域45とを備える。
As shown in FIG. 5A, the
受光領域41a、41bは、ディスク基材厚変化に伴う球面収差モードM1を検出するための+1次光、−1次光をそれぞれ受光する。受光領域42a、42bは、ディスクのラジアル方向の傾きに伴う球面収差モードM2を検出するための+1次光、−1次光をそれぞれ受光する。領域43a、43bは、ディスクのタンジェンシャル方向の傾きに伴う球面収差モードM3を検出するための+1次光、−1次光をそれぞれ受光する。受光領域44a、44bは、対物レンズ6のデフォーカスに伴う球面収差モードM4を検出するための+1次光、−1次光をそれぞれ受光する。
The
受光領域41aの拡大図を図5(b)に示す。他の受光領域の構造も基本的に同一である。受光領域41aは6×6個の独立な受光素子41a(1,1)〜41a(6,6)からなる。各受光素子41a(1,1)〜41a(6,6)への配線はITO等の透明電極もしくは下層の配線層とのビア配線などにより行われ、配線が受光素子間のギャップ内を走らないように設けられている。これにより受光素子の有効受光面積を高めている。
An enlarged view of the
斜線部は無収差時の光スポットA0の大きさを表しており、この光スポットA0のエアリディスク半径をr0とする。受光素子の大きさLeは、このエアリディスク半径r0よりも小さい値に設けられている。受光領域41aの光量の検出に当たっては、これらの受光素子41a(1,1)〜41a(6,6)のうち、光スポットA0の中心部に位置するものだけが用いられる。図に示した状態においては、41a(3,3)、41a(3,4)、41a(4,3)、41a(4,4)の4つの受光素子からの出力信号が有効に検出される。例えば温度変化等に伴い、光スポットA0の中心位置がずれた場合には、そのずれた中心位置近傍の4つの受光素子が新たに使用される。このように、複数の微小な受光素子の中から有効に動作させる受光素子を選択して、光スポットA0の中心位置近傍の光強度のみを検出可能なように設けている。この検出構成について図6を用いて説明する。
The shaded area represents the size of the light spot A0 when there is no aberration, and the radius of the air disk of the light spot A0 is r0. The size Le of the light receiving element is set to a value smaller than the air disk radius r0. In detecting the amount of light in the
図6は、本実施形態の光検出器11における検出回路の概略構成図である。ここでは領域41a、41bを例にとって説明するが、他の受光領域に関してもほぼ同様である。切替え部45aは、受光領域41a内の受光素子41a(1,1)〜41a(6,6)端子に接続された36個のスイッチ45a1〜45a36と、接地端子46aに接続されたスイッチ45a37とを備え、任意の端子を選んで差動増幅器47の+側入力と接続する。切替え部45bは、受光領域41b内の受光素子41b(1,1)〜41b(6,6)端子に接続された36個のスイッチ45b1〜45b36と、接地端子46bに接続されたスイッチ45b37とを備え、任意の端子を選んで差動増幅器47の−側入力と接続する。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a detection circuit in the
差動増幅器47によって増幅された出力はAD変換器48でデジタルデータ化され、制御回路12に出力される。
The output amplified by the
装置の起動時や、図示しない温度センサによって装置の所定値以上の温度変化が検知された時などに、制御回路12は光スポットの位置ずれを補正するために受光素子の選択動作を行う。この時、光源1はONされ、光検出器11は光ディスク7からの反射光を受光する状態にある。
When the apparatus is started up or when a temperature change not less than a predetermined value of the apparatus is detected by a temperature sensor (not shown), the
最初に受光領域41a側の受光素子の選択について説明する。まず、切替え部45bはスイッチ45b37のみをONし、差動増幅器47の−側入力を接地端子46bに接続する。この状態で、切替え部45aはスイッチ45a1〜45a36を1つずつ順番に切替えながらONしていく。すると、受光素子41a(1,1)〜41a(6,6)の各々の出力が差動増幅器47で増幅されAD変換器48でデジタル化される。それぞれの受光素子の出力データは制御回路12のメモリに保持される。これらの出力データは、受光領域内41a内の光量分布を表している。制御回路12は各出力データを比較し、最も大きい光量が得られる部分を光スポット中心と判断して、その光スポット中心周辺の4つの受光素子を選択対象として決定する。
First, selection of the light receiving element on the
受光領域41b側の受光素子の選択も全く同様に行われる。すなわち、切替え部45aはスイッチ45a37のみをONし、差動増幅器47の+側入力を接地端子46bに接続する。この状態で、切替え部45bはスイッチ45b1〜45b36を1つずつ順番に切替えながらONしていく。すると、受光素子41b(1,1)〜41b(6,6)の各々の出力が差動増幅器47で増幅されAD変換器48でデジタル化される。それぞれの受光素子の出力データは制御回路12のメモリに保持される。これらの出力データは、受光領域内41b内の光量分布を表している。制御回路12は各出力データを比較し、最も大きい光量が得られる部分を光スポット中心と判断して、その光スポット中心周辺の4つの受光素子を選択対象として決定する。
The selection of the light receiving element on the
このようにして受光素子の選択が完了すると、制御回路12は収差検出信号S1を作成するための接続を切替え部45a、45bに指示する。切替え部45aは選択した4つの受光素子の端子に接続したスイッチをONし、差動増幅器47の+側入力と接続する。同様に、切替え部45bは選択した4つの受光素子の端子に接続したスイッチをONし、差動増幅器47の−側入力と接続する。
When the selection of the light receiving element is completed in this way, the
すると、差動増幅器47からは受光領域41a、41bの各々から選択された受光素子の差動増幅出力が得られる。これをAD変換器48でデジタル化したデータとして収差検出信号S1が得られる。
Then, the
光スポット位置の再補正が制御回路12から要求されない限り、切替え部45a、45bはこの接続を常に保持し、情報装置の記録および再生動作中は常時有効な収差検出信号S1が出力される。このため応答性が高い収差検出が可能である。
Unless the re-correction of the light spot position is requested from the
また、光スポットの位置ずれに対応可能であるために、光検出器11の組立調整精度が大幅に緩和されると共に、温度特性などの情報装置の状態変化に伴う光スポットの位置ずれにも強く、装置の信頼性を向上させることができる。
Further, since it is possible to cope with the positional deviation of the light spot, the assembly adjustment accuracy of the
さらに、切替え部45を受光素子と差動増幅器47との間に設けているので、差動増幅器47やAD変換器48は受光素子数に対して大幅に削減できる。このため、回路構成が極めて簡潔になり、回路コストの低減と省電力化を実現することができる。
Further, since the switching
信号S2〜S4も上記説明したものと同様の構成で作成される。信号S5は差動信号ではない点が異なるだけで、やはり同様の構成で作成される。信号S5もこのような微小な有効受光領域のみを用いる共焦点光学構成としたために、多層ディスクにおける他層からの迷光の影響を低減させることができる。 The signals S2 to S4 are also generated with the same configuration as described above. The signal S5 is also created with the same configuration except that it is not a differential signal. Since the signal S5 also has such a confocal optical configuration using only such a small effective light receiving region, the influence of stray light from other layers in the multilayer disk can be reduced.
なお、ここでは有効に動作させる受光素子は数が4つで正方形状の配置に固定した場合について説明したが、これは収差モード毎に数や配置形状を変えてもよく、あるいは時系列的に変化させても良い。特に、最初は有効に動作させる受光素子数を多くして、光スポット位置が多少ずれていても収差の粗調整が行えるように設定し、こうした収差の粗調整と光スポット位置の検出が完了した後に有効に動作させる受光素子数を少なくして、精密な調整を行えるようにしてもよい。これは、過渡的に発生する大きな収差が光スポット位置の検出精度を低減させるような場合に、収差と光スポット位置の双方を速く目標精度まで収束させ、動作信頼性を高める上で効果がある。 Here, the case where the number of light receiving elements to be operated effectively is four and fixed in a square arrangement has been described, but this may be changed in number and arrangement shape for each aberration mode, or in time series It may be changed. In particular, the number of light-receiving elements to be operated effectively is increased at first, so that the coarse adjustment of the aberration can be performed even if the light spot position is slightly shifted, and the rough adjustment of the aberration and the detection of the light spot position are completed. It is also possible to reduce the number of light receiving elements to be operated effectively later so that precise adjustment can be performed. This is effective in increasing the operational reliability by rapidly converging both the aberration and the light spot position to the target accuracy when a large aberration that occurs transiently reduces the detection accuracy of the light spot position. .
また装置の組立誤差による光スポットの中心位置のずれに関しては、予め組立後の光スポット中心位置が測定されて制御回路12内のROMメモりに保存されており、装置の起動時にはこの値が読み出されて使用される。
Regarding the deviation of the center position of the light spot due to the assembly error of the apparatus, the center position of the light spot after assembly is measured in advance and stored in the ROM memory in the
再び図1を参照しながら、本実施形態の情報装置の動作を説明する。 The operation of the information apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 1 again.
装置の起動時には、光源1をONし、可変形ミラー5を平坦な状態にして、対物レンズ6のフォーカスを光ディスク7の所定の記録層に引き込む。この所定の記録層は、最上層と最下層の中間位置にあり、可変形ミラー5が平坦な状態において、対物レンズ6の球面収差が最も小さくなるように設計された位置とする。ここで、光検出器11の光スポット位置検出を行い、有効に動作させる受光素子を決定する。
When the apparatus is activated, the
その後、実際にデータの記録再生を行う記録層の目標トラックに対物レンズ6を移動させる。全体制御部15からは、このときのトラッキング制御信号Trに基づいて対物レンズ6のレンズシフト量x0が出力される。一方、光検出器11からは収差信号S1〜S3が出力され、波面演算部13ではこれを用いて可変ミラー5面上に換算した位相関数ψ(x,y)を出力する。
Thereafter, the
さらに位相関数ψ(x,y)は、レンズシフト補正演算部14でレンズシフト量x0に応じたずらし変換ψ(x−x0,y)を加えられ、これが可変形ミラー5を制御する際の目標波面となる。波面補正制御部16は、この目標波面の位相関数ψ(x−x0,y)に各微小ミラー5bの駆動点の座標位置を代入して目標変位を決め、所定のゲイン定数を乗じて閉ループ制御を行う。これにより、光ディスク7の基材厚変化と傾きに伴う波面収差モードM1〜M3が補正される。
Further, the phase function ψ (x, y) is added with a shift transformation ψ (x−x0, y) corresponding to the lens shift amount x0 in the lens shift correction calculation unit 14, and this is a target for controlling the
以上のように、光ディスク7の基材厚変化と傾きに伴う収差モードM1〜M3およびデフォーカスによる収差モードM4については、検出する各収差モードが互いに直交するように構成した光検出器11を用いて波面検出を行い、これらの収差モードM1〜M4と直交しないレンズシフト要因の収差については、これを直接測定することなく、対物レンズ6のレンズシフト量x0を検出し、この分だけ位相関数ψ(x,y)の座標をx0だけずらして可変形ミラー5に適用している。このため、簡単な構成で収差検出時のモード間の干渉を防ぎ、近似精度を高めることができる。
As described above, for the aberration modes M1 to M3 associated with the change in the substrate thickness and the inclination of the
収差モードM1〜M4はZernike多項式の基底関数Ziと同様、座標軸の回転に関して不変(invariant)である。すなわち、M1、M4は回転対称であり、M2、M3は回転して得られたモードをM2とM3との組み合わせで表現することができる。こうした座標軸の回転に関して不変な系でレンズシフトを補正するためには高次までの多くの収差モードが必要となるが、上記のような構成によれば少ない収差モードの組み合わせだけで精度の良い収差補正が可能となる。 The aberration modes M1 to M4 are invariant with respect to the rotation of the coordinate axes, like the basis function Zi of the Zernike polynomial. That is, M1 and M4 are rotationally symmetric, and M2 and M3 can represent modes obtained by rotation by a combination of M2 and M3. In order to correct the lens shift in a system that is invariant with respect to the rotation of the coordinate axes, many aberration modes up to higher orders are required. However, according to the above configuration, accurate aberrations can be achieved with only a few aberration modes. Correction is possible.
次に、図7を参照しながら、レンズシフト量x0が任意に小さな値をとっても、適切な波面補正を達成できることを説明する。図7は、レンズシフト量x0があるときの可変形ミラー5の補正波面形状を示す説明図である。ここでも簡単化のため、1次元のグラフで説明する。
Next, with reference to FIG. 7, it will be described that appropriate wavefront correction can be achieved even when the lens shift amount x0 takes an arbitrarily small value. FIG. 7 is an explanatory diagram showing the corrected wavefront shape of the
図7(a)では、まず、レンズシフト量x0が丁度微小ミラー5bのピッチ間隔pと等しい場合を示している。
FIG. 7A shows a case where the lens shift amount x0 is just equal to the pitch interval p of the
図中の左側のグラフにはレンズシフトがない場合の位相関数ψ(x,y)を1点鎖線で示し、可変形ミラー5の補正波面形状を破線で示している。駆動点xj,a、xj,bの目標変位量はそれぞれψ(xj,a)、ψ(xj,b)である。また、図中の右側のグラフにはレンズシフト量がpの場合の位相関数ψ(x−p,y)を2点鎖線で示し、可変形ミラー5の補正波面形状を実線で示している。駆動点xj+1,a、xj+1,bの目標変位量はそれぞれψ(xj+1 −p,a)、ψ(xj+1 −p,b)である。
In the graph on the left side in the figure, the phase function ψ (x, y) when there is no lens shift is indicated by a one-dot chain line, and the corrected wavefront shape of the
図より自明であるが、レンズシフト量x0が丁度微小ミラー5bのピッチ間隔pに等しい場合は、レンズシフトがない場合の駆動点xj,a、xj,bの目標変位量ψ(xj,a)、ψ(xj,b)を隣接する微小ミラーの駆動点xj+1,a、xj+1,bにずらして適用すればよい。このときにレンズシフト補正に伴う可変形ミラー5の補正波面精度の劣化がないこともまた明らかである。
As is obvious from the figure, when the lens shift amount x0 is just equal to the pitch interval p of the
図7(b)では、レンズシフト量x0が微小ミラー5bのピッチ間隔pよりも小さいα・p(α<1)の場合を示している。
FIG. 7B shows a case where the lens shift amount x0 is α · p (α <1) which is smaller than the pitch interval p of the
図中の左側のグラフにはレンズシフトがない場合の位相関数ψ(x,y)を1点鎖線で示し、可変形ミラー5の補正波面形状を破線で示している。駆動点xj,a、xj,bの目標変位量はそれぞれψ(xj,a)、ψ(xj,b)である。図中の右側のグラフにはレンズシフト量がα・pの場合の位相関数ψ(x−α・p,y)を2点鎖線で示し、可変形ミラー5の補正波面形状を実線で示している。駆動点xj+1,a、xj+1,bの目標変位量はそれぞれψ(xj+1 −α・p,a)、ψ(xj+1 −α・p,b)である。
In the graph on the left side in the figure, the phase function ψ (x, y) when there is no lens shift is indicated by a one-dot chain line, and the corrected wavefront shape of the
ここでは、レンズシフト補正を行った場合の駆動点xj+1,a、xj+1,bの目標変位量ψ(xj+1 −α・p,a)、ψ(xj+1 −α・p,b)をレンズシフトがない場合の駆動点xj,a、xj,bの目標変位量ψ(xj,a)、ψ(xj,b)とは異ならせ、波面近似精度を高めるようにしている。
Here, the target displacement amounts ψ (xj + 1−α · p, a) and ψ (xj + 1−α · p) at the drive points
このように、レンズシフト量x0が微小ミラー5bのピッチ間隔pよりも小さい場合でも、各微小ミラー5bの目標変位量を多段階で制御してこの目標変位値をずらしているため、波面近似精度を低下させることなくレンズシフトを補正できる。従って、任意の微小なレンズシフト量x0について、波面のレンズシフト補正が可能である。
Thus, even when the lens shift amount x0 is smaller than the pitch interval p between the
以上のように本実施形態の情報装置は、光検出器11の出力に基づいて波面演算部13が光ビームの座標位置と波面位相との対応付けを行う位相関数ψ(x,y)を作成し、レンズシフト補正演算部14がレンズシフト量x0に応じて座標位置と波面位相との対応付けを変更した位相関数ψ(x−x0,y)を作成し、この位相関数ψ(x−x0,y)に基づいて波面補正制御部16が可変形ミラー5を制御している。この構成により、レンズシフト補正のための専用部材を必要とせず、単に演算処理のみで補正動作を行うことができる。また、レンズシフト補正動作に伴い実際に変位するものは微小ミラー5bのみであり、これは質量も小さく変位量もnmオーダと小さいため、極めて高速の追従応答が可能である。また、レンズシフト補正を行った場合の波面補正精度の劣化もなく、任意の波面に対して同一の処理で適用が可能である。さらに任意の微小なレンズシフト量に対してもレンズシフト補正が可能である。
As described above, the information device according to the present embodiment generates the phase function ψ (x, y) for the wavefront calculation unit 13 to associate the coordinate position of the light beam with the wavefront phase based on the output of the
なお本実施形態では、光検出部11が検出する際の収差モードと、波面演算部13が位相関数ψ(r,θ)を再現する際の収差モードとについて、(数1)〜(数3)で示されるM1〜3を共通に用いているが、これ以外の構成も考えられる。例えば光検出部11が(数5)〜(数7)で表されるZernike多項式の収差モードZiを用いて収差を検出し、波面演算部13が(数1)〜(数3)で表される収差モードMiを用いて位相関数ψ(r,θ)を再現することも可能である。収差モードZiと収差モードMiとの間の相関関係を予め求めておけば、こうした構成でも一定の効果を得ることができる。
In the present embodiment, (Equation 1) to (Equation 3) for the aberration mode when the
(実施形態2)
次に、図8を参照しながら、本発明による情報装置の第2の実施形態を説明する。図8は、本実施形態における情報装置の概略構成図である。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the information device according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic configuration diagram of the information device in the present embodiment.
本実施形態において、光源1、コリメータレンズ2、可変形ミラー5、対物レンズ6、光ディスク7、対物レンズアクチュエータ8、光検出器11、制御回路12、波面演算部13,レンズシフト補正演算部14、全体制御部15、波面補正制御部16は、実施形態1で説明したものと同一である。
In the present embodiment, the
光源1から出射された光ビームはコリメータレンズ2により無限系の光ビームに変換され、ハーフミラー50に入射する。光ビームのうちハーフミラー50を透過した成分は偏光ビームスプリッタ51に入射し、このうちのP偏光成分は偏光ビームスプリッタ51を透過して1/4波長板52によって円偏光に変換される。この光ビームは可変形ミラー5によって反射されて位相を変調され、再び1/4波長板52を透過してS偏光成分に変換される。
The light beam emitted from the
このS偏光成分の光ビームは偏光ビームスプリッタ51に反射されて対物レンズ6に入射し、光ディスク7の記録層上に集光される。光ディスク7の記録層で反射された光ビームは、再度対物レンズ6、偏光ビームスプリッタ51、1/4波長板52を通過して可変形ミラー5に入射する。可変形ミラー5によって反射された光ビームは位相を変調され、再び1/4波長板52を透過してP偏光成分に変換され、ハーフミラー50に入射する。
The light beam of this S-polarized component is reflected by the
この光ビームのうちハーフミラー50に反射された成分は、ホログラム53と光検出器11によって構成される波面センサにより波面を検出される。ホログラム53は光検出器11と一体に接着して設けられる。
A component of the light beam reflected by the
ホログラム53は実施形態1で説明したホログラム9とレンズ10とを合わせたものと同じような集光スポット対を形成する。すなわち、(数1)〜(数4)で示されるような収差モードMiと、そのバイアス係数Biについて、+BiMiのバイアス収差を付与された光スポットと、−BiMiのバイアス収差を付与された光スポットとを作成する。また光ディスク7のプリピットおよび記録マークによって変調された信号S5を検出するための光スポットも同時に形成される。
The
本実施形態によれば、可変形ミラー5に光ビームが垂直入射するため、波面演算部13におけるミラー位置に対応した座標計算を簡略化することができる。またホログラム53を光検出器11と一体に構成したため、構成が簡略化されて組立調整工程が簡素化するとともに、温度変化などによる集光スポットの位置ずれを効果的に防止することができる。
According to the present embodiment, since the light beam is perpendicularly incident on the
(実施形態3)
次に、図10を参照しながら、本発明による情報装置の第3の実施形態を説明する。図10は、本実施形態における情報装置の概略構成図である。
(Embodiment 3)
Next, a third embodiment of the information device according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a schematic configuration diagram of the information device in the present embodiment.
本実施形態において、光源1、コリメータレンズ2、偏光ビームスプリッタ3、1/4波長板4、可変形ミラー5、対物レンズ6、光ディスク7、対物レンズアクチュエータ8、レンズ10、レンズシフト補正演算部14、および波面補正制御部16の構成および動作は、実施形態1の情報装置が備えている対応部分の構成および動作と同一である。
In the present embodiment, the
光ディスク7から偏光ビームスプリッタ3に返ってきた光ビームは、反射してレンズ10を通過し、シリンドリカルレンズ20により非点収差を付与されて光検出器11bに入射する。光検出器11bは、図示しない4つの受光部を備え、非点収差法によってフォーカス誤差信号を生成するとともに、プッシュプル法によってトラッキング誤差信号を生成する。フォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号は、全体制御部15bに入力される。
The light beam returned from the
全体制御部15bは、光ディスク7の記録層の基材厚の変化量と、記録層の傾き量を算出し、それらの量に基づいて、基底関数M1〜M3の係数A1〜A3を決定する。
The overall control unit 15b calculates the change amount of the base material thickness of the recording layer of the
波面演算部13bは、基底関数M1〜M3の係数A1〜A3を示す信号を全体制御部15bから受け取り、係数A1〜A3に基づいて、位相関数ψ(x,y)を算出する。位相関数ψ(x,y)を示す信号は、レンズシフト補正演算部14に送出される。 The wavefront calculation unit 13b receives signals indicating the coefficients A1 to A3 of the basis functions M1 to M3 from the overall control unit 15b, and calculates the phase function ψ (x, y) based on the coefficients A1 to A3. A signal indicating the phase function ψ (x, y) is sent to the lens shift correction calculation unit 14.
図11は、全体制御部15bが係数A1〜A3を決定する手順を示すフローチャートである。 FIG. 11 is a flowchart illustrating a procedure in which the overall control unit 15b determines the coefficients A1 to A3.
図11に示されるステップST01では、光ディスク7の種類が判別される。このステップST01は、光ディスク7が装置に挿入されると速やかに実行される。ステップST02では、ステップST01における判別の結果に基づいて、図示しないメモリにあらかじめ記憶されている様々なディスク情報の中から対応するディスク情報が読み出される。ディスク情報には、例えば光ディスク7の有する記録層の数や、各々の記録層における基材厚(記録層の深さ)の値が含まれている。
In step ST01 shown in FIG. 11, the type of the
ステップST03では、記録再生を行う層の基材厚変化量が算出される。対物レンズ6は、所定の基材厚で球面収差が最小になるように設計されており、球面収差の大きさは、その基材厚と、記録再生を実施する記録層の基材厚との差である基材厚変化量に比例して発生する。
In step ST03, the base material thickness change amount of the layer to be recorded / reproduced is calculated. The
ステップST04では、基底関数M1の係数A1が算出される。係数A1は、基材厚変化量に対して、あらかじめ設定した比例定数を乗ずることによって算出される。 In step ST04, the coefficient A1 of the basis function M1 is calculated. The coefficient A1 is calculated by multiplying the base material thickness variation by a preset proportionality constant.
ステップST05では、対物レンズ6が光ディスク7の内周側に移動させられる。ステップST06では、内周側において対物レンズアクチュエータ8を駆動し、記録再生を行うべき記録層に対してフォーカスを合わせる。そのときの対物レンズアクチュエータ8のフォーカス方向の駆動量C1は、図示しないメモリに記録される。
In step ST05, the
ステップST07では、対物レンズ6が所定の距離Dだけ外周側に移動させられる。ステップST08では、ステップST06と同様に、記録再生を行うべき記録層にフォーカスを合わせ、そのときの対物レンズアクチュエータ8のフォーカス方向の駆動量C2が図示しないメモリに記録される。
In step ST07, the
ステップST09では、アクチュエータ駆動量C1およびC2、ならびに距離Dに基づいて、記録層の傾き量が算出される。記録層の傾き量は、アクチュエータ駆動量C1とアクチュエータ駆動量C2の差を距離Dで割ることにより得られる。 In step ST09, the tilt amount of the recording layer is calculated based on the actuator drive amounts C1 and C2 and the distance D. The amount of inclination of the recording layer is obtained by dividing the difference between the actuator driving amount C1 and the actuator driving amount C2 by the distance D.
ステップST10では、基底関数M2、M3の係数A2、A3が算出される。係数A2、A3は、記録層の傾き量に対して、あらかじめ設定した比例定数を乗ずることによって算出される。 In step ST10, coefficients A2 and A3 of the basis functions M2 and M3 are calculated. The coefficients A2 and A3 are calculated by multiplying the tilt amount of the recording layer by a preset proportionality constant.
本実施形態によれば、波面センサを用いずに波面関数を生成するので、光検出部を簡易な構成で実現することが可能である。なお、光ディスク7に含まれる各記録層の基材厚(記録層深さ)の決定方法は、上記の方法に限定されない。例えば、対物レンズアクチュエータ8が各記録層にフォーカスを合わせたときの各々の駆動量に基づいて各記録層の基材厚を算出しても良い。また、記録層の傾き量の算出方法も上記の方法に限定されない。例えば光ディスク7の傾き量を検出するチルトセンサを別途設け、その出力に基づいて算出しても良い。
According to the present embodiment, since the wavefront function is generated without using the wavefront sensor, the light detection unit can be realized with a simple configuration. The method for determining the substrate thickness (recording layer depth) of each recording layer included in the
このように、本実施形態では、波面センサを用いていないが、波面補正手段として機能する可変形ミラーにおける各補正要素(微小ミラー)の状態を決定した後、光ビームの光軸に対する対物レンズの光軸の位置ずれの量を検知すると、この位置ズレを補償するように各微小ミラーの状態を適切に補正することができる。 As described above, in this embodiment, the wavefront sensor is not used, but after determining the state of each correction element (micromirror) in the deformable mirror functioning as the wavefront correction unit, the objective lens relative to the optical axis of the light beam is determined. When the amount of positional deviation of the optical axis is detected, the state of each micromirror can be appropriately corrected so as to compensate for this positional deviation.
本発明で重要な点は、波面補正手段として機能する素子の状態をレンズシフトに応じて再構成することにある。波面補正手段として機能する素子の初期状態は、光ビームの波面を検知して決定することもできるが、光ディスクの傾き(チルト)、光ディスクの記録層の表面からの深さ(基材厚)などに基づいて決定することもできる。光ディスクの傾き(チルト)は、コマ収差を補償するために必要な情報であり、光ディスクの基材厚は、球面収差を補償するために必要な情報である。 The important point in the present invention is that the state of the element functioning as the wavefront correction means is reconfigured according to the lens shift. The initial state of the element functioning as the wavefront correction means can be determined by detecting the wavefront of the light beam, but the tilt of the optical disc, the depth from the surface of the recording layer of the optical disc (base material thickness), etc. Can also be determined based on The tilt of the optical disc is information necessary for compensating coma aberration, and the substrate thickness of the optical disc is information necessary for compensating spherical aberration.
このように、本発明の好ましい実施形態によれば、可変形ミラーの反射面の形状(微小ミラーの状態)は、上記の収差を最小限化するために適宜最適化され、その後にレンズシフトが生じた場合に、レンジスシフトに応じた補正が行なわれる。 Thus, according to a preferred embodiment of the present invention, the shape of the reflecting surface of the deformable mirror (the state of the micromirror) is optimized as appropriate in order to minimize the above aberration, and then the lens shift is performed. When this occurs, correction according to the range shift is performed.
なお、上記の各実施形態では、波面補正手段として、基板上に変位可能な微小ミラーを多数設けた可変形ミラーを用いているが、そのような素子の代わりに、光ビームの断面内において所望の屈折率分布を形成できる液晶素子を用いてもよい。 In each of the above-described embodiments, a deformable mirror provided with a large number of displaceable micromirrors on the substrate is used as the wavefront correction means. However, instead of such an element, it is desired within the cross section of the light beam. Alternatively, a liquid crystal element capable of forming a refractive index distribution may be used.
本発明は、レンズシフトが生じる状況で収差補正が必要となる光ディスク装置などの情報装置に広く適用される。 The present invention is widely applied to an information apparatus such as an optical disk apparatus that requires aberration correction in a situation where a lens shift occurs.
5 可変形ミラー
6 対物レンズ
11 光検出器
11b 光検出器
12 制御回路
12b 制御回路
13 波面演算部
13b 波面演算部
14 レンズシフト補正演算部
15 全体制御部
15b 全体制御部
16 波面補正制御部
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記光ビームを生成する光源と、
前記光ビームを前記媒体に集光する対物レンズと、
前記光ビームの光軸に対する前記対物レンズの光軸の位置ずれの量を検知するレンズシフト検出手段と、
前記光ビームの波面を局所的に補正する補正要素が2次元アレイ状に配列され、各補正要素が互いに独立に駆動される波面補正手段と、
前記光ビームの断面における各座標位置と前記光ビームの波面位相との対応付けを行う波面演算手段と、
前記レンズシフト検出手段の出力に基づいて前記座標位置と前記波面位相との対応付けを変更するレンズシフト補正演算手段と、
前記レンズシフト補正演算手段の出力に基づいて前記波面補正手段を制御する制御手段と、
を備えている情報装置。 An information device for writing data to a medium with a light beam and / or reading data from the medium,
A light source for generating the light beam;
An objective lens for condensing the light beam on the medium;
Lens shift detecting means for detecting the amount of positional deviation of the optical axis of the objective lens with respect to the optical axis of the light beam;
Correction elements for locally correcting the wavefront of the light beam are arranged in a two-dimensional array, and each correction element is driven independently of each other;
Wavefront computing means for associating each coordinate position in the cross section of the light beam with the wavefront phase of the light beam;
Lens shift correction calculation means for changing the correspondence between the coordinate position and the wavefront phase based on the output of the lens shift detection means;
Control means for controlling the wavefront correction means based on the output of the lens shift correction calculation means;
An information device.
前記波面演算手段は、前記波面センサの出力に基づいて前記光ビームの断面における各座標位置と前記光ビームの波面位相との対応付けを行う、請求項1に記載の情報装置。 A wavefront sensor for detecting a wavefront of the light beam;
The information device according to claim 1, wherein the wavefront calculation unit associates each coordinate position in a cross section of the light beam with a wavefront phase of the light beam based on an output of the wavefront sensor.
前記波面演算手段は、前記媒体の前記光ビームに対する傾きに応じて前記光ビームの断面における各座標位置と前記光ビームの波面位相との対応付けを行う、請求項1に記載の情報装置。 Means for detecting a tilt of the medium relative to the light beam;
The information device according to claim 1, wherein the wavefront calculation unit associates each coordinate position in a cross section of the light beam with a wavefront phase of the light beam according to an inclination of the medium with respect to the light beam.
前記波面演算手段は、前記球面収差に応じて前記光ビームの断面における各座標位置と前記光ビームの波面位相との対応付けを行う、請求項1に記載の情報装置。 Further comprising means for detecting spherical aberration in the medium;
The information apparatus according to claim 1, wherein the wavefront calculation unit associates each coordinate position in the cross section of the light beam with a wavefront phase of the light beam according to the spherical aberration.
前記レンズシフト補正演算手段は、前記pよりも小さい前記光軸のずれ量に対して前記光ビームの座標位置をシフトさせる請求項5に記載の情報装置。 When the adjacent pitch interval of the correction element regarding the direction of the positional deviation of the optical axis of the objective lens with respect to the optical axis of the light beam is p,
The information device according to claim 5, wherein the lens shift correction calculation unit shifts the coordinate position of the light beam with respect to the optical axis shift amount smaller than the p.
基台上に設けられた光源と、
前記基台上に移動自在に支持され、前記光源から出射された光ビームを集光して媒体に照射する対物レンズと、
前記対物レンズを前記光ビームの光軸に直交する方向に移動させることができる対物レンズアクチュエータと、
前記光ピックアップの前記基台上に設けられ、前記光ビームの波面を局所的に補正する補正要素を2次元アレイ状に配列して、これらの補正要素を独立に制御して空間的な波面補正パターンを形成する波面補正手段と、
を備え、
前記波面補正手段が形成する波面補正パターンを、前記光ビームの光軸に対する前記対物レンズの光軸のずれの方向にシフトさせる光ピックアップ。
The base,
A light source provided on the base;
An objective lens that is movably supported on the base and collects the light beam emitted from the light source and irradiates the medium;
An objective lens actuator capable of moving the objective lens in a direction perpendicular to the optical axis of the light beam;
Spatial wavefront correction is performed by arranging correction elements that are provided on the base of the optical pickup and locally correct the wavefront of the light beam in a two-dimensional array and control these correction elements independently. Wavefront correction means for forming a pattern;
With
An optical pickup that shifts a wavefront correction pattern formed by the wavefront correction means in a direction of deviation of an optical axis of the objective lens with respect to an optical axis of the light beam.
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-
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- 2004-09-21 JP JP2004272823A patent/JP2005122878A/en active Pending
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