JP2005317106A - Optical head apparatus and optical information recording/reproducing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光記録媒体に対して記録および/または再生を行うための光ヘッド装置および光学式情報記録再生装置、特に、フォーカス誤差信号およびトラック誤差信号にオフセットを生じず、かつ光記録媒体の基板厚ずれおよびラジアルチルトを検出することが可能な光ヘッド装置および光学式情報記録再生装置に関するものである。 The present invention relates to an optical head device and an optical information recording / reproducing device for performing recording and / or reproduction on an optical recording medium, and in particular, an offset is not generated in a focus error signal and a track error signal, and the optical recording medium The present invention relates to an optical head device and an optical information recording / reproducing device capable of detecting a substrate thickness deviation and a radial tilt.
RF信号が予め記録されていない追記型および書換可能型の光記録媒体には、通常はトラッキングを行うための溝が形成されている。一般に、光記録媒体への入射光の側から見て、溝の凹部をランド、凸部をグルーブと呼ぶ。このような追記型および書換可能型の光記録媒体に対してフォーカス誤差信号を検出する場合、デフォーカス量が0の位置でのフォーカス誤差信号は厳密には0ではなく、光記録媒体に溝が形成されていることにより原理的にランドとグルーブで逆符号のオフセットを持つ。このオフセットは溝横断雑音によるオフセットと呼ばれる。 Grooves for tracking are usually formed in write-once and rewritable optical recording media in which no RF signal is recorded in advance. Generally, when viewed from the side of incident light on the optical recording medium, the concave portion of the groove is called a land, and the convex portion is called a groove. When a focus error signal is detected for such write-once and rewritable optical recording media, the focus error signal at the position where the defocus amount is 0 is not strictly 0, and there is a groove in the optical recording medium. In principle, lands and grooves have offsets of opposite signs. This offset is called an offset due to groove crossing noise.
また、追記型および書換可能型の光記録媒体に対してトラック誤差信号を検出する場合、通常はプッシュプル法による検出を行うが、プッシュプル法によるトラック誤差信号は、光ヘッド装置の対物レンズが光記録媒体の半径方向にシフトするとオフセットを生じる。このオフセットはレンズシフトによるオフセットと呼ばれる。これらのオフセットによる記録再生特性の悪化を防ぐため、光ヘッド装置および光学式情報記録再生装置には、フォーカス誤差信号およびトラック誤差信号にオフセットを生じない工夫が求められる。 In addition, when detecting a track error signal for a write once type and rewritable type optical recording medium, detection is usually performed by a push-pull method, but the track error signal by the push-pull method is detected by an objective lens of the optical head device. An offset occurs when the optical recording medium is shifted in the radial direction. This offset is called an offset by lens shift. In order to prevent the deterioration of the recording / reproducing characteristics due to these offsets, the optical head device and the optical information recording / reproducing device are required to have a device that does not cause an offset in the focus error signal and the track error signal.
ところで、光学式情報記録再生装置における記録密度は、光ヘッド装置が光記録媒体上に形成する集光スポットの径の2乗に反比例する。すなわち、集光スポットの径が小さいほど記録密度は高くなる。集光スポットの径は光ヘッド装置における対物レンズの開口数に反比例する。すなわち、対物レンズの開口数が高いほど集光スポットの径は小さくなる。 By the way, the recording density in the optical information recording / reproducing apparatus is inversely proportional to the square of the diameter of the focused spot formed on the optical recording medium by the optical head apparatus. That is, the smaller the diameter of the focused spot, the higher the recording density. The diameter of the focused spot is inversely proportional to the numerical aperture of the objective lens in the optical head device. That is, the higher the numerical aperture of the objective lens, the smaller the diameter of the focused spot.
一方、光記録媒体の基板の厚さが設計値からずれると、基板厚ずれに起因する球面収差により集光スポットの形状が乱れ、記録再生特性が悪化する。球面収差は対物レンズの開口数の4乗に比例するため、対物レンズの開口数が高いほど記録再生特性に対する光記録媒体の基板厚ずれのマージンは狭くなる。 On the other hand, when the thickness of the substrate of the optical recording medium deviates from the design value, the shape of the focused spot is disturbed due to spherical aberration due to the substrate thickness deviation, and the recording / reproducing characteristics deteriorate. Since the spherical aberration is proportional to the fourth power of the numerical aperture of the objective lens, the higher the numerical aperture of the objective lens, the narrower the margin of the substrate thickness deviation of the optical recording medium with respect to the recording / reproducing characteristics.
また、光記録媒体が対物レンズに対して半径方向に傾くと、半径方向の傾き(ラジアルチルト)に起因するコマ収差により集光スポットの形状が乱れ、記録再生特性が悪化する。コマ収差は対物レンズの開口数の3乗に比例するため、対物レンズの開口数が高いほど記録再生特性に対する光記録媒体のラジアルチルトのマージンは狭くなる。 Further, when the optical recording medium is tilted in the radial direction with respect to the objective lens, the shape of the focused spot is disturbed by coma aberration caused by the radial tilt (radial tilt), and the recording / reproducing characteristics are deteriorated. Since coma is proportional to the third power of the numerical aperture of the objective lens, the higher the numerical aperture of the objective lens, the narrower the margin of radial tilt of the optical recording medium with respect to the recording / reproducing characteristics.
従って、記録密度を高めるために対物レンズの開口数を高めた光ヘッド装置および光学式情報記録再生装置においては、記録再生特性を悪化させないために、光記録媒体の基板厚ずれおよびラジアルチルトを検出、補正することが必要である。 Therefore, in an optical head device and an optical information recording / reproducing apparatus in which the numerical aperture of the objective lens is increased in order to increase the recording density, the substrate thickness deviation and the radial tilt of the optical recording medium are detected in order not to deteriorate the recording / reproducing characteristics. It is necessary to correct.
フォーカス誤差信号およびトラック誤差信号にオフセットを生じず、かつ光記録媒体の基板厚ずれおよびラジアルチルトを検出することが可能な光ヘッド装置および光学式情報記録再生装置としては、特許文献1に記載の光ヘッド装置および光学式情報記録再生装置がある。
As an optical head device and an optical information recording / reproducing device capable of detecting a substrate thickness shift and a radial tilt of an optical recording medium without causing an offset in a focus error signal and a track error signal,
図19に、特許文献1に記載の第一の光ヘッド装置の構成を示す。
FIG. 19 shows the configuration of the first optical head device described in
半導体レーザ1からの出射光は、コリメータレンズ2で平行光化され、回折光学素子3gによりメインビームである1つの透過光、第一のサブビームである2つの回折光、第二のサブビームである2つの回折光の合計5つの光に分割される。これらの光は、偏光ビームスプリッタ4にP偏光として入射してほぼ100%が透過し、1/4波長板5を透過して直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズ6でディスク7上に集光される。
The light emitted from the
ディスク7からの5つの反射光は、対物レンズ6を逆向きに透過し、1/4波長板5を透過して円偏光から往路と偏光方向が直交した直線偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ4にS偏光として入射してほぼ100%が反射され、円筒レンズ8、レンズ9を透過して光検出器10bで受光される。光検出器10bは、円筒レンズ8、レンズ9の2つの焦線の中間に設置されている。
The five reflected lights from the
図20は、回折光学素子3gの平面図である。 FIG. 20 is a plan view of the diffractive optical element 3g.
回折光学素子3gは、図中に点線で示す対物レンズ6の有効径より小さい直径を有する円の内側の領域13aおよび外側の領域13bに回折格子が形成された構成である。回折格子における格子の方向は、いずれもディスク7の半径方向にほぼ平行であり、格子のパタンは、いずれも等間隔の直線状である。領域13aにおける格子の間隔と領域13bにおける格子の間隔は等しい。
The diffractive optical element 3g has a configuration in which diffraction gratings are formed in an inner region 13a and an
領域13aに入射した光は、0次光として約80.0%が透過し、±1次回折光としてそれぞれ約3.2%が回折され、±2次回折光としてそれぞれ約3.0%が回折される。一方、領域13bに入射した光は、0次光として約91.0%が透過し、±1次回折光としてそれぞれ約3.6%が回折され、±2次回折光としては回折されない。
About 80.0% of the light incident on the region 13a is transmitted as 0th order light, about 3.2% is diffracted as ± 1st order diffracted light, and about 3.0% is diffracted as ± 2nd order diffracted light. The On the other hand, about 91.0% of the light incident on the
回折光学素子3gからの0次光をメインビーム、±1次回折光を第一のサブビーム、±2次回折光を第二のサブビームとすると、メインビームおよび第一のサブビームには、領域13aからの透過光または回折光と領域13bからの透過光または回折光の両方が同じ比率で含まれ、第二のサブビームには、領域13aからの回折光のみが含まれる。
If the 0th order light from the diffractive optical element 3g is the main beam, the ± 1st order diffracted light is the first subbeam, and the ± 2nd order diffracted light is the second subbeam, the main beam and the first subbeam are transmitted from the region 13a. Both the light or diffracted light and the transmitted light or diffracted light from the
その結果、メインビームと第一のサブビームは、強度分布が同じであり、メインビームと第二のサブビームは、強度分布が異なる。第二のサブビームは、メインビームに比べて周辺部の強度が低い。 As a result, the main beam and the first sub beam have the same intensity distribution, and the main beam and the second sub beam have different intensity distributions. The second sub-beam has a lower intensity at the periphery than the main beam.
図21にディスク7上の集光スポットの配置を示す。
FIG. 21 shows the arrangement of the focused spots on the
集光スポット17a、17j、17k、17l、17mは、それぞれ回折光学素子3gからの0次光、+1次回折光、−1次回折光、+2次回折光、−2次回折光に相当する。集光スポット17aはトラック16(ランドまたはグルーブ)上、集光スポット17jはトラック16の1つ右側に隣接するトラック(グルーブまたはランド)上、集光スポット17kはトラック16の1つ左側に隣接するトラック(グルーブまたはランド)上、集光スポット17lはトラック16の2つ右側に隣接するトラック(ランドまたはグルーブ)上、集光スポット17mはトラック16の2つ左側に隣接するトラック(ランドまたはグルーブ)上にそれぞれ配置されている。
The condensed
第一のサブビームは、メインビームと強度分布が同じであるため、第一のサブビームである集光スポット17j、17kは、メインビームである集光スポット17aと径が等しい。一方、第二のサブビームは、メインビームに比べて周辺部の強度が低いため、第二のサブビームである集光スポット17l、17mは、メインビームである集光スポット17aに比べて径が大きい。
Since the first sub-beam has the same intensity distribution as the main beam, the condensing spots 17j and 17k as the first sub-beam have the same diameter as the
図22に光検出器10bの受光部のパタンと光検出器10b上の光スポットの配置を示す。
FIG. 22 shows the pattern of the light receiving part of the
光スポット18aは、回折光学素子3gからの0次光に相当し、光軸を通るディスク7の接線方向に平行な分割線および半径方向に平行な分割線で4つに分割された受光部20a〜20dで受光される。
The light spot 18a corresponds to zero-order light from the diffractive optical element 3g, and is divided into four by a dividing line parallel to the tangential direction of the
光スポット18fは、回折光学素子3gからの+1次回折光に相当し、光軸を通るディスク7の接線方向に平行な分割線および半径方向に平行な分割線で4つに分割された受光部20e〜20hで受光される。
The light spot 18f corresponds to + 1st order diffracted light from the diffractive optical element 3g, and is divided into four by a dividing line parallel to the tangential direction of the
光スポット18gは、回折光学素子3gからの−1次回折光に相当し、光軸を通るディスク7の接線方向に平行な分割線および半径方向に平行な分割線で4つに分割された受光部20i〜20lで受光される。
The light spot 18g corresponds to -1st order diffracted light from the diffractive optical element 3g, and is divided into four by a dividing line parallel to the tangential direction of the
光スポット18hは、回折光学素子3gからの+2次回折光に相当し、光軸を通るディスク7の接線方向に平行な分割線および半径方向に平行な分割線で4つに分割された受光部20m〜20pで受光される。
The light spot 18h corresponds to + second order diffracted light from the diffractive optical element 3g, and is divided into four by a dividing line parallel to the tangential direction of the
光スポット18iは、回折光学素子3gからの−2次回折光に相当し、光軸を通るディスク7の接線方向に平行な分割線および半径方向に平行な分割線で4つに分割された受光部20q〜20tで受光される。
The light spot 18i corresponds to -second order diffracted light from the diffractive optical element 3g, and is divided into four by a dividing line parallel to the tangential direction of the
ディスク7上の集光スポット17a、17j、17k、17l、17mの列は、ほぼ接線方向であるが、円筒レンズ8およびレンズ9の作用により、光検出器10b上の光スポット18a、18f、18g、18h、18iの列は、ほぼ半径方向となる。
The rows of
受光部20a〜20tからの出力をそれぞれV20a〜V20tで表わすと、メインビームである集光スポット17a、第一のサブビームである集光スポット17j、17k、第二のサブビームである集光スポット17l、17mによるフォーカス誤差信号は、非点収差法により、それぞれ(V20a+V20d)−(V20b+V20c)、(V20e+V20h+V20i+V20l)−(V20f+V20g+V20j+V20k)、(V20m+V20p+V20q+V20t)−(V20n+V20o+V20r+V20s)の演算から得られる。
When the outputs from the light receiving portions 20a to 20t are respectively expressed as V20a to V20t, the condensed
差動非点収差法によるフォーカス誤差信号は、(V20a+V20d)−(V20b+V20c)+K{(V20e+V20h+V20i+V20l)−(V20f+V20g+V20j+V20k)}(Kは定数)の演算から得られる。 The focus error signal by the differential astigmatism method is obtained from the calculation of (V20a + V20d) − (V20b + V20c) + K {(V20e + V20h + V20i + V20l) − (V20f + V20g + V20j + V20k)} (K is a constant).
一方、メインビームである集光スポット17a、第一のサブビームである集光スポット17j、17k、第二のサブビームである集光スポット17l、17mによるトラック誤差信号は、プッシュプル法により、それぞれ(V20a+V20b)−(V20c+V20d)、(V20e+V20f+V20i+V20j)−(V20g+V20h+V20k+V20l)、(V20m+V20n+V20q+V20r)−(V20o+V20p+V20s+V20t)の演算から得られる。
On the other hand, the track error signals from the focused
差動プッシュプル法によるトラック誤差信号は、(V20a+V20b)−(V20c+V20d)−K{(V20e+V20f+V20i+V20j)−(V20g+V20h+V20k+V20l)}の演算から得られる。 The track error signal by the differential push-pull method is obtained from the calculation of (V20a + V20b) − (V20c + V20d) −K {(V20e + V20f + V20i + V20j) − (V20g + V20h + V20k + V20l)}.
また、メインビームである集光スポット17aによるRF信号は、V20a+V20b+V20c+V20dの演算から得られる。
Further, the RF signal from the
図23(a)〜(c)に各種のフォーカス誤差信号を示す。 23A to 23C show various focus error signals.
図23(a)〜(c)において、横軸はディスク7のデフォーカス量、縦軸はフォーカス誤差信号である。
23A to 23C, the horizontal axis represents the defocus amount of the
図23(a)に示すフォーカス誤差信号25aは、集光スポット17aがランド上に配置されている場合の集光スポット17aによるフォーカス誤差信号であり、フォーカス誤差信号25bは、集光スポット17aがグルーブ上に配置されている場合の集光スポット17aによるフォーカス誤差信号である。
A
また、図23(b)に示すフォーカス誤差信号25cは、集光スポット17aがランド上に配置されている場合の集光スポット17j、17kによるフォーカス誤差信号であり、フォーカス誤差信号25dは、集光スポット17aがグルーブ上に配置されている場合の集光スポット17j、17kによるフォーカス誤差信号である。
Further, a
デフォーカス量が0の位置でのフォーカス誤差信号は、厳密には0ではなく、図23(a)においては、ランドでは正、グルーブでは負、図23(b)においては、ランドでは負、グルーブでは正のオフセットを持っている。 Strictly speaking, the focus error signal at the position where the defocus amount is 0 is not 0, and in FIG. 23A, the land is positive, the groove is negative, and in FIG. 23B, the land is negative, the groove. Then it has a positive offset.
これに対し、図23(c)に示すフォーカス誤差信号25eは、集光スポット17aがランド上、グルーブ上に配置されている場合の集光スポット17aによるフォーカス誤差信号と集光スポット17j、17kによるフォーカス誤差信号の和である差動非点収差法によるフォーカス誤差信号である。図23(c)においては、図23(a)、(b)におけるフォーカス誤差信号のオフセットが相殺され、フォーカス誤差信号にオフセットを生じない。
On the other hand, the focus error signal 25e shown in FIG. 23 (c) is based on the focus error signal by the
図24(a)〜(c)に各種のトラック誤差信号を示す。 24A to 24C show various track error signals.
図24(a)〜(c)において、横軸はディスク7のオフトラック量、縦軸はトラック誤差信号である。
24A to 24C, the horizontal axis represents the off-track amount of the
図24(a)に示すトラック誤差信号26aは、対物レンズ6がディスク7の半径方向の外側にシフトした場合の集光スポット17aによるトラック誤差信号であり、トラック誤差信号26bは、対物レンズ6がディスク7の半径方向の外側にシフトした場合の集光スポット17j、17kによるトラック誤差信号である。
A track error signal 26a shown in FIG. 24A is a track error signal caused by the
また、図24(b)に示すトラック誤差信号26cは、対物レンズ6がディスク7の半径方向の内側にシフトした場合の集光スポット17aによるトラック誤差信号であり、トラック誤差信号26dは、対物レンズ6がディスク7の半径方向の内側にシフトした場合の集光スポット17j、17kによるトラック誤差信号である。
A track error signal 26c shown in FIG. 24B is a track error signal generated by the
集光スポット17aによるトラック誤差信号と集光スポット17j、17kによるトラック誤差信号は、極性が逆であるが、対物レンズ6がディスク7の半径方向にシフトした場合のオフセットの符号は、同じであり、図24(a)においては正、図24(b)においては負のオフセットを持っている。
The track error signal by the
これに対し、図24(c)に示すトラック誤差信号26eは、対物レンズ6がディスク7の半径方向の外側、内側にシフトした場合の集光スポット17aによるトラック誤差信号と集光スポット17j、17kによるトラック誤差信号の差である差動プッシュプル法によるトラック誤差信号である。図24(c)においては、図24(a)、(b)におけるトラック誤差信号のオフセットが相殺され、トラック誤差信号にオフセットを生じない。
On the other hand, the track error signal 26e shown in FIG. 24C is a track error signal generated by the
図25(a)〜(c)に基板厚ずれの検出に関わる各種のフォーカス誤差信号を示す。 25A to 25C show various focus error signals related to detection of substrate thickness deviation.
図25(a)〜(c)において、横軸はディスク7のデフォーカス量、縦軸はフォーカス誤差信号である。
In FIGS. 25A to 25C, the horizontal axis represents the defocus amount of the
図25(a)に示すフォーカス誤差信号27aは、ディスク7に基板厚ずれがない場合の集光スポット17aによるフォーカス誤差信号、集光スポット17l、17mによるフォーカス誤差信号である。
A focus error signal 27a shown in FIG. 25A is a focus error signal due to the condensing
これに対し、図25(b)に示すフォーカス誤差信号27bは、ディスク7に正の基板厚ずれがある場合の集光スポット17aによるフォーカス誤差信号、フォーカス誤差信号27cは、ディスク7に正の基板厚ずれがある場合の集光スポット17l、17mによるフォーカス誤差信号である。
On the other hand, the focus error signal 27b shown in FIG. 25B is a focus error signal due to the
また、図25(c)に示すフォーカス誤差信号27dは、ディスク7に負の基板厚ずれがある場合の集光スポット17aによるフォーカス誤差信号、フォーカス誤差信号27eは、ディスク7に負の基板厚ずれがある場合の集光スポット17l、17mによるフォーカス誤差信号である。集光スポット17aによるフォーカス誤差信号が0点を横切る位置がジャストフォーカスに相当する。
Further, the focus error signal 27d shown in FIG. 25C is a focus error signal due to the
ディスク7に基板厚ずれがない場合、集光スポット17l、17mによるフォーカス誤差信号は、集光スポット17aによるフォーカス誤差信号とゼロクロス点が一致し、ジャストフォーカスで0となる。
When there is no substrate thickness deviation on the
これに対し、ディスク7に正の基板厚ずれがある場合、集光スポット17l、17mによるフォーカス誤差信号は、集光スポット17aによるフォーカス誤差信号に対してゼロクロス点が図の左側にずれ、ジャストフォーカスで正となる。
On the other hand, when the
また、ディスク7に負の基板厚ずれがある場合、集光スポット17l、17mによるフォーカス誤差信号は、集光スポット17aによるフォーカス誤差信号に対してゼロクロス点が図の右側にずれ、ジャストフォーカスで負となる。
Further, when the
従って、メインビームである集光スポット17aによるフォーカス誤差信号を用いてフォーカスサーボをかけた時の第二のサブビームである集光スポット17l、17mによるフォーカス誤差信号を基板厚ずれ信号として用いることができる。
Therefore, the focus error signal from the focused spots 17l and 17m, which are the second sub-beams when the focus servo is applied using the focus error signal from the
図26(a)〜(c)にラジアルチルトの検出に関わる各種のトラック誤差信号を示す。 26A to 26C show various track error signals related to detection of radial tilt.
図26(a)〜(c)において、横軸はディスク7のオフトラック量、縦軸はトラック誤差信号である。
In FIGS. 26A to 26C, the horizontal axis represents the off-track amount of the
図26(a)に示すトラック誤差信号28aは、ディスク7にラジアルチルトがない場合の集光スポット17aによるトラック誤差信号、集光スポット17l、17mによるトラック誤差信号である。
A track error signal 28a shown in FIG. 26A is a track error signal due to the
これに対し、図26(b)に示すトラック誤差信号28bは、ディスク7に正のラジアルチルトがある場合の集光スポット17aによるトラック誤差信号、トラック誤差信号28cはディスク7に正のラジアルチルトがある場合の集光スポット17l、17mによるトラック誤差信号である。
On the other hand, the track error signal 28b shown in FIG. 26B is a track error signal due to the
また、図26(c)に示すトラック誤差信号28dは、ディスク7に負のラジアルチルトがある場合の集光スポット17aによるトラック誤差信号、トラック誤差信号28eはディスク7に負のラジアルチルトがある場合の集光スポット17l、17mによるトラック誤差信号である。集光スポット17aによるトラック誤差信号が−側から+側へ0点を横切る位置がランド、+側から−側へ0点を横切る位置がグルーブに相当する。
Further, the
ディスク7にラジアルチルトがない場合、集光スポット17l、17mによるトラック誤差信号は、集光スポット17aによるトラック誤差信号とゼロクロス点が一致し、ランド、グルーブのどちらでも0となる。
When there is no radial tilt on the
これに対し、ディスク7に正のラジアルチルトがある場合、集光スポット17l、17mによるトラック誤差信号は、集光スポット17aによるトラック誤差信号に対してゼロクロス点が図の左側にずれ、ランドでは正、グルーブでは負となる。
On the other hand, when the
また、ディスク7に負のラジアルチルトがある場合、集光スポット17l、17mによるトラック誤差信号は、集光スポット17aによるトラック誤差信号に対してゼロクロス点が図の右側にずれ、ランドでは負、グルーブでは正となる。
In addition, when the
従って、集光スポット17aによるトラック誤差信号を用いてトラックサーボをかけた時の集光スポット17l、17mによるトラック誤差信号をラジアルチルト信号として用いることができる。
Accordingly, the track error signals generated by the focused spots 17l and 17m when the track servo is applied using the track error signal generated by the
特許文献1には、第二の光ヘッド装置の構成も記載されている。特許文献1に記載の第二の光ヘッド装置は、特許文献1に記載の第一の光ヘッド装置における回折光学素子3g、光検出器10bをそれぞれ回折光学素子3h、光検出器10aに置き換えたものであり、その構成は図19に示すものと同じである。
図27は、回折光学素子3hの平面図である。
FIG. 27 is a plan view of the diffractive
回折光学素子3hは、図中に点線で示す対物レンズ6の有効径より小さい直径を有する円の内側には、入射光の光軸を通りディスク7の半径方向に平行な直線で領域13c、13dの2つに分割された回折格子が形成されており、外側には、入射光の光軸を通りディスク7の半径方向に平行な直線で領域13e、13fの2つに分割された回折格子が形成された構成である。回折格子における格子の方向は、いずれもディスク7の半径方向にほぼ平行であり、格子のパタンはいずれも等間隔の直線状である。領域13c、13d、13e、13fにおける格子の間隔は、全て等しい。
The diffractive
領域13c、13fに入射した光は、0次光として約40.5%が透過し、+1次回折光として約40.5%が回折され、−1次回折光としては、約4.5%しか回折されない。一方、領域13d、13eに入射した光は、0次光として約40.5%が透過し、−1次回折光として約40.5%が回折され、+1次回折光としては約4.5%しか回折されない。
About 40.5% of light incident on the regions 13c and 13f is transmitted as 0th order light, about 40.5% is diffracted as + 1st order diffracted light, and only about 4.5% is diffracted as -1st order diffracted light. Not. On the other hand, about 40.5% of the light incident on the
回折光学素子3hからの0次光をメインビーム、+1次回折光をサブビーム1、−1次回折光をサブビーム2とすると、メインビームには、領域13c、13d、13e、13fからの透過光が同じ比率で含まれ、サブビーム1には、主として領域13c、13fからの回折光のみが含まれ、サブビーム2には、主として領域13d、13eからの回折光のみが含まれる。
When the 0th-order light from the diffractive
その結果、メインビームとサブビーム1、サブビーム2では、対物レンズ6に入射する際の強度分布が異なる。サブビーム1は、メインビームに比べて上半分では周辺部の強度が低く、下半分では周辺部の強度が高く、サブビーム2は、メインビームに比べて上半分では周辺部の強度が高く、下半分では周辺部の強度が低い。サブビーム1の強度分布とサブビーム2の強度分布を加えたものはメインビームの強度分布と同じである。
As a result, the main beam, the
図28にディスク7上の集光スポットの配置を示す。
FIG. 28 shows the arrangement of focused spots on the
集光スポット17a、17n、17oは、それぞれ回折光学素子3hからの0次光、+1次回折光、−1次回折光に相当する。集光スポット17aは、トラック16(ランドまたはグルーブ)上、集光スポット17nは、トラック16の右側に隣接するトラック(グルーブまたはランド)上、集光スポット17oは、トラック16の左側に隣接するトラック(グルーブまたはランド)上にそれぞれ配置されている。
The
図29に光検出器10aの受光部のパタンと光検出器10a上の光スポットの配置を示す。
FIG. 29 shows the pattern of the light receiving portion of the
光スポット18aは、回折光学素子3hからの0次光に相当し、光軸を通るディスク7の接線方向に平行な分割線および半径方向に平行な分割線で4つに分割された受光部19a〜19dで受光される。
The light spot 18a corresponds to 0th-order light from the diffractive
光スポット18jは、回折光学素子3hからの+1次回折光に相当し、光軸を通るディスク7の接線方向に平行な分割線および半径方向に平行な分割線で4つに分割された受光部19e〜19hで受光される。
The light spot 18j corresponds to + 1st order diffracted light from the diffractive
光スポット18kは、回折光学素子3hからの−1次回折光に相当し、光軸を通るディスク7の接線方向に平行な分割線および半径方向に平行な分割線で4つに分割された受光部19i〜19lで受光される。
The light spot 18k corresponds to −1st order diffracted light from the diffractive
ディスク7上の集光スポット17a、17n、17oの列は、ほぼ接線方向であるが、円筒レンズ8およびレンズ9の作用により、光検出器10a上の光スポット18a、18j、18kの列は、ほぼ半径方向となる。
The row of the
受光部19a〜19lからの出力をそれぞれV19a〜V19lで表わすと、メインビームである集光スポット17a、サブビームである集光スポット17n、17oによるフォーカス誤差信号は、非点収差法により、それぞれ(V19a+V19d)−(V19b+V19c)、(V19e+V19h+V19i+V19l)−(V19f+V19g+V19j+V19k)の演算から得られる。
When the outputs from the light receiving portions 19a to 19l are respectively represented by V19a to V19l, the focus error signals generated by the
差動非点収差法によるフォーカス誤差信号は、(V19a+V19d)−(V19b+V19c)+K{(V19e+V19h+V19i+V19l)−(V19f+V19g+V19j+V19k)}(Kは定数)の演算から得られる。 The focus error signal by the differential astigmatism method is obtained from the calculation of (V19a + V19d) − (V19b + V19c) + K {(V19e + V19h + V19i + V19l) − (V19f + V19g + V19j + V19k)} (K is a constant).
一方、メインビームである集光スポット17a、サブビームである集光スポット17n、17oによるトラック誤差信号は、プッシュプル法により、それぞれ(V19a+V19b)−(V19c+V19d)、(V19e+V19f+V19i+V19j)−(V19g+V19h+V19k+V19l)の演算から得られる。
On the other hand, the track error signals generated by the
差動プッシュプル法によるトラック誤差信号は、(V19a+V19b)−(V19c+V19d)−K{(V19e+V19f+V19i+V19j)−(V19g+V19h+V19k+V19l)}の演算から得られる。また、メインビームである集光スポット17aによるRF信号は、V19a+V19b+V19c+V19dの演算から得られる。
The track error signal by the differential push-pull method is obtained from the calculation of (V19a + V19b) − (V19c + V19d) −K {(V19e + V19f + V19i + V19j) − (V19g + V19h + V19k + V19l)}. The RF signal from the
メインビームである集光スポット17aによるフォーカス誤差信号は、図23(a)のフォーカス誤差信号25a、図23(b)のフォーカス誤差信号25cと同じである。また、サブビーム1の強度分布とサブビーム2の強度分布を加えたものは、メインビームの強度分布と同じであるため、サブビームである集光スポット17n、17oによるフォーカス誤差信号は、図23(a)のフォーカス誤差信号25b、図23(b)のフォーカス誤差信号25dと同じである。
The focus error signal from the
従って、集光スポット17aによるフォーカス誤差信号と集光スポット17n、17oによるフォーカス誤差信号の和である差動非点収差法によるフォーカス誤差信号は、図23(c)のフォーカス誤差信号25eと同じである。すなわち、本光ヘッド装置においては、フォーカス誤差信号にオフセットを生じない。
Therefore, the focus error signal by the differential astigmatism method, which is the sum of the focus error signal by the
メインビームである集光スポット17aによるトラック誤差信号は、図24(a)のトラック誤差信号26a、図24(b)のトラック誤差信号26cと同じである。また、サブビーム1の強度分布とサブビーム2の強度分布を加えたものは、メインビームの強度分布と同じであるため、サブビームである集光スポット17n、17oによるトラック誤差信号は、図24(a)のトラック誤差信号26b、図24(b)のトラック誤差信号26dと同じである。
The track error signal by the
従って、集光スポット17aによるトラック誤差信号と集光スポット17n、17oによるトラック誤差信号の差である差動プッシュプル法によるトラック誤差信号は、図24(c)のトラック誤差信号26eと同じである。すなわち、本光ヘッド装置においては、トラック誤差信号にオフセットを生じない。
Therefore, the track error signal by the differential push-pull method, which is the difference between the track error signal by the
メインビームである集光スポット17aによるフォーカス誤差信号は、ディスク7に基板厚ずれがない場合は、図25(a)のフォーカス誤差信号27a、ディスク7に正の基板厚ずれがある場合は、図25(b)のフォーカス誤差信号27b、ディスク7に負の基板厚ずれがある場合は、図25(c)のフォーカス誤差信号27dと同じである。
The focus error signal from the
サブビーム1である集光スポット17nのうち回折光学素子3hの領域13cからの回折光によるフォーカス誤差信号(上半分のフォーカス誤差信号)である19e−19g、サブビーム2である集光スポット17oのうち回折光学素子3hの領域13dからの回折光によるフォーカス誤差信号(下半分のフォーカス誤差信号)である19l−19jは、ディスク7に基板厚ずれがない場合は、図25(a)のフォーカス誤差信号27a、ディスク7に正の基板厚ずれがある場合は、図25(b)のフォーカス誤差信号27c、ディスク7に負の基板厚ずれがある場合は、図25(c)のフォーカス誤差信号27eと同じである。
19e-19g which is a focus error signal (focus error signal in the upper half) due to diffracted light from the region 13c of the diffractive
サブビーム1である集光スポット17nのうち回折光学素子3hの領域13fからの回折光によるフォーカス誤差信号(下半分のフォーカス誤差信号)である19h−19f、サブビーム2である集光スポット17oのうち回折光学素子3hの領域13eからの回折光によるフォーカス誤差信号(上半分のフォーカス誤差信号)である19i−19kは、ディスク7に基板厚ずれがない場合は、図25(a)のフォーカス誤差信号27a、ディスク7に正の基板厚ずれがある場合は、図25(c)のフォーカス誤差信号27e、ディスク7に負の基板厚ずれがある場合は、図25(b)のフォーカス誤差信号27cと同じである。
19h-19f which is a focus error signal (lower half focus error signal) due to diffracted light from the region 13f of the diffractive
従って、サブビーム1の上半分およびサブビーム2の下半分のフォーカス誤差信号とサブビーム1の下半分およびサブビーム2の上半分のフォーカス誤差信号の差である(19e+19f+19k+19l)−(19g+19h+19i+19j)は、ディスク7に基板厚ずれがない場合は、ジャストフォーカスで0、ディスク7に正の基板厚ずれがある場合は、ジャストフォーカスで正、ディスク7に負の基板厚ずれがある場合は、ジャストフォーカスで負となる。すなわち、メインビームのフォーカス誤差信号を用いてフォーカスサーボをかけた時の、サブビーム1の上半分およびサブビーム2の下半分のフォーカス誤差信号とサブビーム1の下半分およびサブビーム2の上半分のフォーカス誤差信号の差を基板厚ずれ信号として用いることができる。
Therefore, the difference (19e + 19f + 19k + 19l) − (19g + 19h + 19i + 19j) between the focus error signal of the upper half of the
メインビームである集光スポット17aによるトラック誤差信号は、ディスク7にラジアルチルトがない場合は、図26(a)のトラック誤差信号28a、ディスク7に正のラジアルチルトがある場合は、図26(b)のトラック誤差信号28b、ディスク7に負のラジアルチルトがある場合は、図26(c)のトラック誤差信号28dと同じである。
The track error signal by the
サブビーム1である集光スポット17nのうち回折光学素子3hの領域13cからの回折光によるトラック誤差信号(上半分のトラック誤差信号)である19e−19g、サブビーム2である集光スポット17oのうち回折光学素子3hの領域13dからの回折光によるトラック誤差信号(下半分のトラック誤差信号)である19j−19lは、ディスク7にラジアルチルトがない場合は、図26(a)のトラック誤差信号28a、ディスク7に正のラジアルチルトがある場合は、図26(b)のトラック誤差信号28c、ディスク7に負のラジアルチルトがある場合は、図26(c)のトラック誤差信号28eと同じである。
19e-19g which is a track error signal (upper half track error signal) by the diffracted light from the region 13c of the diffractive
サブビーム1である集光スポット17nのうち回折光学素子3hの領域13fからの回折光によるトラック誤差信号(下半分のトラック誤差信号)である19f−19h、サブビーム2である集光スポット17oのうち回折光学素子3hの領域13eからの回折光によるトラック誤差信号(上半分のトラック誤差信号)である19i−19kは、ディスク7にラジアルチルトがない場合は、図26(a)のトラック誤差信号28a、ディスク7に正のラジアルチルトがある場合は、図26(c)のトラック誤差信号28e、ディスク7に負のラジアルチルトがある場合は、図26(b)のトラック誤差信号28cと同じである。
19f-19h which is a track error signal (lower half track error signal) by the diffracted light from the region 13f of the diffractive
従って、サブビーム1の上半分およびサブビーム2の下半分のトラック誤差信号とサブビーム1の下半分およびサブビーム2の上半分のトラック誤差信号の差である(19e+19h+19j+19k)−(19f+19g+19i+19l)は、ディスク7にラジアルチルトがない場合は、ランド、グルーブのどちらでも0、ディスク7に正のラジアルチルトがある場合は、ランドでは正、グルーブでは負、ディスク7に負のラジアルチルトがある場合はランドでは負、グルーブでは正となる。
Therefore, the difference (19e + 19h + 19j + 19k) − (19f + 19g + 19i + 19l) between the track error signal of the upper half of the
すなわち、メインビームのトラック誤差信号を用いてトラックサーボをかけた時の、サブビーム1の上半分およびサブビーム2の下半分のトラック誤差信号とサブビーム1の下半分およびサブビーム2の上半分のトラック誤差信号の差をラジアルチルト信号として用いることができる。
特許文献1に記載の第一の光ヘッド装置およびそれを用いた光学式情報記録再生装置においては、ディスク7上に5つの集光スポット17a、17j、17k、17l、17mが形成される。ディスク7の面振れ等によりディスク7の記録面と5つの集光スポットの集光点位置を結ぶ直線とが平行でなくなると、サブビームである集光スポット17j、17k、17l、17mの集光点位置がディスク7の記録面からディスク7の記録面に垂直な方向へずれ、デフォーカスを生じる。
In the first optical head device described in
第一のサブビームである集光スポット17j、17kに関しては、メインビームである集光スポット17aからの距離が短いため、ディスク7の面振れ等によるデフォーカスの量は小さい。しかし、第二のサブビームである集光スポット17l、17mに関しては、メインビームである集光スポット17aからの距離が長いため、ディスク7の面振れ等によるデフォーカスの量は大きい。また、ディスク7の偏芯等によりディスク7のトラック16と5つの集光スポットの中心を結ぶ直線との角度が本来の角度からずれると、サブビームである集光スポット17j、17k、17l、17mの中心がディスク7の対応するトラックの中心からディスク7の半径方向へずれ、オフトラックを生じる。
With respect to the focused spots 17j and 17k as the first sub-beam, the distance from the
第一のサブビームである集光スポット17j、17kに関しては、メインビームである集光スポット17aからの距離が短いため、ディスク7の偏芯等によるオフトラックの量は小さい。しかし、第二のサブビームである集光スポット17l、17mに関しては、メインビームである集光スポット17aからの距離が長いため、ディスク7の偏芯等によるオフトラックの量は大きい。
Regarding the focused spots 17j and 17k as the first sub beam, the distance from the
第二のサブビームである集光スポット17l、17mは、ディスク7の基板厚ずれおよびラジアルチルトの検出に用いられるが、ディスク7の面振れ等により集光スポット17l、17mに大きなデフォーカスが生じると、基板厚ずれ信号の感度が低下し、ディスク7の基板厚ずれを正しく検出することができなくなる。また、ディスク7の偏芯等により集光スポット17l、17mに大きなオフトラックが生じると、ラジアルチルト信号の感度が低下し、ディスク7のラジアルチルトを正しく検出することができなくなる。
The condensing spots 17l and 17m, which are the second sub-beams, are used for detecting the substrate thickness deviation and the radial tilt of the
特許文献1に記載の第二の光ヘッド装置およびそれを用いた光学式情報記録再生装置においては、差動非点収差法によるフォーカス誤差信号および差動プッシュプル法によるトラック誤差信号を得るため、光検出器10aの12個の受光部19a〜19lからの出力に基づいて演算を行う。また、基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号を得るため、光検出器10aの8個の受光部19e〜19lからの出力に基づいて演算を行う。受光部19a〜19lから出力される電流は、対応する電流−電圧変換回路により電圧に変換されてから演算回路へ送られるが、各信号を得るための演算に関係する受光部の数が多いため、各信号を得るための演算に関係する電流−電圧変換回路の数も多くなり、電流−電圧変換回路の雑音により、フォーカス誤差信号およびトラック誤差信号、ならびに基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の品質が劣化する。また、各信号を得るための演算に関係する受光部の数が多いため、各信号を得るための演算回路の構成が複雑になる。
In the second optical head device described in
本発明の目的は、フォーカス誤差信号およびトラック誤差信号にオフセットを生じず、かつ光記録媒体の基板厚ずれおよびラジアルチルトを検出することが可能な従来の光ヘッド装置および光学式情報記録再生装置における上に述べた課題を解決し、基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の感度が高く、かつフォーカス誤差信号およびトラック誤差信号、ならびに基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の品質が良好であり、各信号を得るための演算回路の構成が簡単な光ヘッド装置および光学式情報記録再生装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a conventional optical head device and an optical information recording / reproducing device capable of detecting a substrate thickness shift and a radial tilt of an optical recording medium without causing an offset in a focus error signal and a track error signal. The above-mentioned problems are solved, the sensitivity of the substrate thickness deviation signal and radial tilt signal is high, and the quality of the focus error signal and track error signal, as well as the substrate thickness deviation signal and radial tilt signal is good, An object of the present invention is to provide an optical head device and an optical information recording / reproducing device having a simple configuration of an arithmetic circuit for obtaining the same.
本発明の光ヘッド装置は、光源と、該光源からの出射光をトラックを構成する溝を有する円盤状の光記録媒体上に集光する対物レンズと、前記光記録媒体からの反射光を受光する光検出器とを有する光ヘッド装置において、前記光源からの出射光から、前記対物レンズにより前記光記録媒体上に集光される光として、メインビーム、第一のサブビームおよび第二のサブビームを生成するビーム生成手段であって、前記第一のサブビームは光軸を含む平面を境界とする第一および第二の部分から構成されており、前記第二のサブビームは光軸を含む平面を境界とする第三および第四の部分から構成されており、前記第一のサブビームの前記第一の部分および前記第二のサブビームの前記第四の部分は、前記メインビームの対応する部分と光軸に垂直な断面内における光軸上の強度で規格化した強度分布が異なると共に、前記第一のサブビームの前記第二の部分および前記第二のサブビームの前記第三の部分は、前記メインビームの対応する部分と光軸に垂直な断面内における光軸上の強度で規格化した強度分布がほぼ同じであるように構成されたビーム生成手段をさらに有し、前記光検出器は、前記光記録媒体からの反射光として、前記光記録媒体で反射された前記メインビーム、前記光記録媒体で反射された前記第一のサブビームの前記第一および第二の部分、前記光記録媒体で反射された前記第二のサブビームの前記第三および第四の部分を、それぞれからフォーカス誤差信号および/またはトラック誤差信号を検出するために個別に受光することを特徴とする。 An optical head device according to the present invention receives a light source, an objective lens that condenses the light emitted from the light source on a disk-shaped optical recording medium having a groove forming a track, and the reflected light from the optical recording medium. And a main beam, a first sub-beam, and a second sub-beam as light condensed on the optical recording medium by the objective lens from the light emitted from the light source. Beam generating means for generating, wherein the first sub-beam is composed of first and second parts having a plane including the optical axis as a boundary, and the second sub-beam is bounded by a plane including the optical axis The first portion of the first sub-beam and the fourth portion of the second sub-beam have a corresponding portion of the main beam and an optical axis. In The intensity distribution normalized by the intensity on the optical axis in a straight section is different, and the second portion of the first sub-beam and the third portion of the second sub-beam correspond to the main beam. And a beam generating means configured so that the intensity distribution normalized by the intensity on the optical axis in a cross section perpendicular to the optical axis is substantially the same, and the photodetector includes the optical recording medium The reflected light from the main beam reflected by the optical recording medium, the first and second portions of the first sub-beam reflected by the optical recording medium, and the reflected by the optical recording medium The third and fourth portions of the second sub-beam are individually received in order to detect a focus error signal and / or a track error signal from each.
また、本発明の光学式情報記録再生装置は、本発明の光ヘッド装置と、前記光検出器で個別に受光された、前記光記録媒体で反射された前記メインビーム、前記光記録媒体で反射された前記第一のサブビームの前記第一および第二の部分、前記光記録媒体で反射された前記第二のサブビームの前記第三および第四の部分のそれぞれから、前記フォーカス誤差信号および/または前記トラック誤差信号を検出し、該フォーカス誤差信号および/または該トラック誤差信号に基づき、フォーカスサーボに用いるフォーカス誤差信号および/またはトラックサーボに用いるトラック誤差信号を検出する検出手段を有することを特徴とする。 The optical information recording / reproducing apparatus of the present invention includes the optical head apparatus of the present invention, the main beam reflected by the optical recording medium, individually received by the photodetector, and reflected by the optical recording medium. The focus error signal and / or from each of the first and second portions of the first sub-beam, and the third and fourth portions of the second sub-beam reflected from the optical recording medium. And detecting means for detecting the track error signal and detecting a focus error signal used for focus servo and / or a track error signal used for track servo based on the focus error signal and / or the track error signal. To do.
本発明の光ヘッド装置および光学式情報記録再生装置においては、光記録媒体上に3つの集光スポットが形成される。光記録媒体の面振れ等により光記録媒体の記録面と3つの集光スポットの集光点位置を結ぶ直線とが平行でなくなると、第一および第二のサブビームである2つの集光スポットの集光点位置が光記録媒体の記録面から光記録媒体の記録面に垂直な方向へずれ、デフォーカスを生じる。しかし、第一および第二のサブビームである2つの集光スポットに関しては、メインビームである集光スポットからの距離が短いため、光記録媒体の面振れ等によるデフォーカスの量は小さい。また、光記録媒体の偏芯等により光記録媒体のトラックと3つの集光スポットの中心を結ぶ直線との角度が本来の角度からずれると、第一および第二のサブビームである2つの集光スポットの中心が光記録媒体の対応するトラックの中心から光記録媒体の半径方向へずれ、オフトラックを生じる。しかし、第一および第二のサブビームである2つの集光スポットに関しては、メインビームである集光スポットからの距離が短いため、光記録媒体の偏芯等によるオフトラックの量は小さい。 In the optical head device and the optical information recording / reproducing apparatus of the present invention, three condensing spots are formed on the optical recording medium. If the recording surface of the optical recording medium and the straight line connecting the condensing point positions of the three condensing spots are not parallel due to surface deflection of the optical recording medium, the two condensing spots that are the first and second sub-beams The focal point position is shifted from the recording surface of the optical recording medium in a direction perpendicular to the recording surface of the optical recording medium, and defocusing occurs. However, the two focused spots that are the first and second sub-beams have a short distance from the focused spot that is the main beam, and therefore the amount of defocus due to the surface shake of the optical recording medium is small. Further, when the angle between the track of the optical recording medium and the straight line connecting the centers of the three condensing spots is deviated from the original angle due to the eccentricity of the optical recording medium, the two condensing light beams that are the first and second sub beams are collected. The center of the spot is shifted from the center of the corresponding track of the optical recording medium in the radial direction of the optical recording medium, resulting in off-track. However, regarding the two focused spots that are the first and second sub beams, the distance from the focused spot that is the main beam is short, so the amount of off-track due to eccentricity of the optical recording medium is small.
このため、第一および第二のサブビームである2つの集光スポットは、光記録媒体の基板厚ずれおよびラジアルチルトの検出に用いられるが、光記録媒体の面振れ等により2つの集光スポットにデフォーカスが生じても、基板厚ずれ信号の感度が低下せず、光記録媒体の基板厚ずれを正しく検出することができる。また、光記録媒体の偏芯等により2つの集光スポットにオフトラックが生じても、ラジアルチルト信号の感度が低下せず、光記録媒体のラジアルチルトを正しく検出することができる。 For this reason, the two focused spots, which are the first and second sub-beams, are used to detect the substrate thickness deviation and the radial tilt of the optical recording medium. Even if defocusing occurs, the sensitivity of the substrate thickness deviation signal does not decrease, and the substrate thickness deviation of the optical recording medium can be detected correctly. In addition, even when off-track occurs in the two focused spots due to the eccentricity of the optical recording medium, the radial tilt signal sensitivity is not lowered, and the radial tilt of the optical recording medium can be detected correctly.
本発明の光ヘッド装置および光学式情報記録再生装置においては、差動非点収差法によるフォーカス誤差信号および差動プッシュプル法によるトラック誤差信号を得るため、光検出器の8個の受光部(メインビームを受光する4個の受光部、第一のサブビームの第二の部分を受光する2個の受光部、第二のサブビームの第三の部分を受光する2個の受光部)からの出力に基づいて演算を行う。また、基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号を得るため、光検出器の4個の受光部(第一のサブビームの第一の部分を受光する2個の受光部、第二のサブビームの第四の部分を受光する2個の受光部)からの出力に基づいて演算を行う。 In the optical head device and the optical information recording / reproducing apparatus of the present invention, in order to obtain a focus error signal by the differential astigmatism method and a track error signal by the differential push-pull method, the eight light receiving sections ( Output from four light receiving parts for receiving the main beam, two light receiving parts for receiving the second part of the first sub beam, and two light receiving parts for receiving the third part of the second sub beam) Calculate based on In addition, in order to obtain a substrate thickness deviation signal and a radial tilt signal, the four light receiving portions of the photodetector (two light receiving portions that receive the first portion of the first sub beam, and the fourth light receiving portion of the second sub beam). The calculation is performed based on the outputs from the two light receiving sections that receive the portion.
それぞれの受光部から出力される電流は、対応する電流−電圧変換回路により電圧に変換されてから演算回路へ送られるが、各信号を得るための演算に関係する受光部の数が少ないため、各信号を得るための演算に関係する電流−電圧変換回路の数も少なくなり、電流−電圧変換回路の雑音により、フォーカス誤差信号およびトラック誤差信号、ならびに基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の品質が劣化しない。また、各信号を得るための演算に関係する受光部の数が少ないため、各信号を得るための演算回路の構成が簡単になる。 The current output from each light receiving unit is converted to a voltage by the corresponding current-voltage conversion circuit and then sent to the arithmetic circuit, but since the number of light receiving units related to the calculation for obtaining each signal is small, The number of current-voltage conversion circuits related to the calculation for obtaining each signal is reduced, and the noise of the current-voltage conversion circuit reduces the quality of the focus error signal, the track error signal, the substrate thickness deviation signal, and the radial tilt signal. Does not deteriorate. In addition, since the number of light receiving portions related to the calculation for obtaining each signal is small, the configuration of the calculation circuit for obtaining each signal is simplified.
上に述べたように、本発明の光ヘッド装置および光学式情報記録再生装置の効果は、基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の感度が高く、かつフォーカス誤差信号およびトラック誤差信号、ならびに基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の品質が良好であり、各信号を得るための演算回路の構成が簡単なことである。 As described above, the effects of the optical head device and the optical information recording / reproducing device of the present invention are that the sensitivity of the substrate thickness deviation signal and the radial tilt signal is high, the focus error signal, the track error signal, and the substrate thickness deviation. The quality of the signal and the radial tilt signal is good, and the configuration of the arithmetic circuit for obtaining each signal is simple.
基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の感度が高い理由は、第一および第二のサブビームである2つの集光スポットに関しては、メインビームである集光スポットからの距離が短いため、光記録媒体の面振れ等によるデフォーカスおよび偏芯等によるオフトラックの量は小さく、基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の感度が低下しないことである。 The reason why the sensitivity of the substrate thickness deviation signal and the radial tilt signal is high is that the two focused spots that are the first and second sub beams have a short distance from the focused spot that is the main beam. The amount of off-track due to defocus due to surface shake or the like and eccentricity is small, and the sensitivity of the substrate thickness deviation signal and radial tilt signal does not decrease.
また、フォーカス誤差信号およびトラック誤差信号、ならびに基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の品質が良好であり、各信号を得るための演算回路の構成が簡単な理由は、各信号を得るための演算に関係する受光部の数が少ないため、各信号を得るための演算に関係する電流−電圧変換回路の数も少なくなり、電流−電圧変換回路の雑音により、各信号の品質が劣化しないことである。 The reason why the quality of the focus error signal, the track error signal, the substrate thickness deviation signal, and the radial tilt signal is good and the configuration of the arithmetic circuit for obtaining each signal is simple is the reason for the computation for obtaining each signal. Since the number of light receiving units involved is small, the number of current-voltage conversion circuits related to the calculation for obtaining each signal is also reduced, and the quality of each signal is not deteriorated by noise of the current-voltage conversion circuit. .
以下に図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
(第一の実施の形態)
本発明の第一の実施の形態における光ヘッド装置は、特許文献1に記載の第一の光ヘッド装置における回折光学素子3g、光検出器10bをそれぞれ回折光学素子3a、光検出器10aに置き換えたものであり、その構成は図19に示すものと同じである。回折光学素子3aは、本発明のビーム生成手段に対応する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(First embodiment)
In the optical head device according to the first embodiment of the present invention, the diffractive optical element 3g and the
図1は、回折光学素子3aの平面図である。
FIG. 1 is a plan view of the diffractive
回折光学素子3aは、図中に点線で示す対物レンズ6の有効径より小さい直径を有する円の内側には、入射光の光軸を通りディスク7の半径方向に平行な直線で領域11a、11bの2つに分割された回折格子が形成されており、外側には、入射光の光軸を通りディスク7の半径方向に平行な直線で領域11c、11dの2つに分割された回折格子が形成された構成である。回折格子における格子の方向は、いずれもディスク7の半径方向にほぼ平行であり、格子のパタンは、いずれも等間隔の直線状である。領域11a、11b、11c、11dにおける格子の間隔は、全て等しい。
The diffractive
図2(a)〜(d)は、回折光学素子3aの断面図である。
2A to 2D are cross-sectional views of the diffractive
回折光学素子3aは、領域11aにおいては、図2(a)に示すように基板14上に矩形状の断面形状を有する格子15aが形成されており、領域11bにおいては、図2(b)に示すように基板14上に矩形状の断面形状を有する格子15bが形成されており、領域11cにおいては、図2(c)に示すように基板14上に8レベルの階段状の断面形状を有する格子15cが形成されており、領域11dにおいては、図2(d)に示すように基板14上に8レベルの階段状の断面形状を有する格子15dが形成された構成である。
In the region 11a, the diffractive
格子15a、15b、15c、15dの間隔は、いずれもPである。
The intervals between the
格子15aの断面形状は、幅がP/2で高さがH2の部分、幅がP/2で高さがH1+H2の部分の繰り返しである。また、格子15bの断面形状は、幅がP/2で高さがH1+H2の部分、幅がP/2で高さがH2の部分の繰り返しである。 The cross-sectional shape of the lattice 15a is a repetition of a portion where the width is P / 2 and the height is H2, and a portion where the width is P / 2 and the height is H1 + H2. The cross-sectional shape of the grating 15b is a repetition of a portion having a width of P / 2 and a height of H1 + H2, and a portion having a width of P / 2 and a height of H2.
一方、格子15cの断面形状は、幅がP/8で高さが0の部分、幅がP/8で高さがH5の部分、幅がP/8で高さがH4の部分、幅がP/8で高さがH4+H5の部分、幅がP/8で高さがH3の部分、幅がP/8で高さがH3+H5の部分、幅がP/8で高さがH3+H4の部分、幅がP/8で高さがH3+H4+H5の部分の繰り返しである。また、格子15dの断面形状は、幅がP/8で高さがH3+H4+H5の部分、幅がP/8で高さがH3+H4の部分、幅がP/8で高さがH3+H5の部分、幅がP/8で高さがH3の部分、幅がP/8で高さがH4+H5の部分、幅がP/8で高さがH4の部分、幅がP/8で高さがH5の部分、幅がP/8で高さが0の部分の繰り返しである。 On the other hand, the cross-sectional shape of the lattice 15c is that the width is P / 8 and the height is 0, the width is P / 8 and the height is H5, the width is P / 8 and the height is H4, and the width is P / 8 and height H4 + H5, width P / 8 and height H3, width P / 8 and height H3 + H5, width P / 8 and height H3 + H4, This is a repetition of a portion where the width is P / 8 and the height is H3 + H4 + H5. The cross-sectional shape of the grating 15d is as follows. The width is P / 8 and the height is H3 + H4 + H5. The width is P / 8 and the height is H3 + H4. The width is P / 8 and the height is H3 + H5. P / 8, height H3, width P / 8, height H4 + H5, width P / 8, height H4, width P / 8, height H5, It is a repetition of a portion where the width is P / 8 and the height is 0.
ここで、半導体レーザ1の波長をλ、格子15a、15b、15c、15dの屈折率をnとし、H1=0.115λ/(n−1)、H2=0.073λ/(n−1)、H3=0.078λ/(n−1)、H4=0.122λ/(n−1)、H5=0.061λ/(n−1)であるとする。また、回折光学素子3aにおける+1次回折光は、図1の上側および図2(a)〜(d)の左側に偏向され、−1次回折光は、図1の下側および図2(a)〜(d)の右側に偏向されるものとする。
Here, λ is the wavelength of the
このとき、格子15a、15bの透過率、+1次回折効率、−1次回折効率は、それぞれ約87.5%、約5.1%、約5.1%となる。一方、格子15cの透過率、+1次回折効率、−1次回折効率は、それぞれ約78.0%、約0.6%、約4.5%となる。また、格子15dの透過率、+1次回折効率、−1次回折効率は、それぞれ約78.0%、約4.5%、約0.6%となる。
At this time, the transmittance, + 1st order diffraction efficiency, and −1st order diffraction efficiency of the
すなわち、領域11a、11bに入射した光は、0次光として約87.5%が透過し、±1次回折光としてそれぞれ約5.1%が回折される。一方、領域11cに入射した光は、0次光として約78.0%が透過し、−1次回折光として約4.5%が回折され、+1次回折光としては約0.6%しか回折されない。また、領域11dに入射した光は、0次光として約78.0%が透過し、+1次回折光として約4.5%が回折され、−1次回折光としては約0.6%しか回折されない。
That is, about 87.5% of the light incident on the
回折光学素子3aからの0次光をメインビーム、+1次回折光をサブビーム1、−1次回折光をサブビーム2とすると、メインビームには、領域11a、11bからの透過光と領域11c、11dからの透過光が約1.1:1の比率で含まれる。
When the 0th-order light from the diffractive
一方、サブビーム1の上半分には、主として領域11aからの回折光のみが含まれ、サブビーム1の下半分には、領域11bからの回折光と領域11dからの回折光が約1.1:1の比率で含まれる。また、サブビーム2の上半分には、領域11aからの回折光と領域11cからの回折光が約1.1:1の比率で含まれ、サブビーム2の下半分には、主として領域11bからの回折光のみが含まれる。
On the other hand, only the diffracted light from the region 11a is mainly included in the upper half of the
その結果、メインビームとサブビーム1、サブビーム2では、対物レンズ6に入射する際の強度分布が異なる。サブビーム1は、上半分ではメインビームに比べて周辺部の強度が低く、下半分ではメインビームと強度分布がほぼ同じである。また、サブビーム2は、上半分ではメインビームと強度分布がほぼ同じであり、下半分ではメインビームに比べて周辺部の強度が低い。
As a result, the main beam, the
図3にディスク7上の集光スポットの配置を示す。
FIG. 3 shows the arrangement of the focused spots on the
集光スポット17a、17b、17cは、それぞれ回折光学素子3aからの0次光、+1次回折光、−1次回折光に相当する。集光スポット17aは、トラック16(ランドまたはグルーブ)上、集光スポット17bは、トラック16の右側に隣接するトラック(グルーブまたはランド)上、集光スポット17cは、トラック16の左側に隣接するトラック(グルーブまたはランド)上にそれぞれ配置されている。
The
サブビーム1は、メインビームに比べて上半分で周辺部の強度が低いため、サブビーム1である集光スポット17bは、メインビームである集光スポット17aに比べて径が大きい。また、サブビーム2は、メインビームに比べて下半分で周辺部の強度が低いため、サブビーム2である集光スポット17cは、メインビームである集光スポット17aに比べて径が大きい。
Since the
図4に光検出器10aの受光部のパタンと光検出器10a上の光スポットの配置を示す。
FIG. 4 shows the pattern of the light receiving part of the
光スポット18aは、回折光学素子3aからの0次光に相当し、光軸を通るディスク7の接線方向に平行な分割線および半径方向に平行な分割線で4つに分割された受光部19a〜19dで受光される。
The light spot 18a corresponds to zero-order light from the diffractive
光スポット18bは、回折光学素子3aからの+1次回折光に相当し、光軸を通るディスク7の接線方向に平行な分割線および半径方向に平行な分割線で4つに分割された受光部19e〜19hで受光される。
The light spot 18b corresponds to + 1st order diffracted light from the diffractive
光スポット18cは、回折光学素子3aからの−1次回折光に相当し、光軸を通るディスク7の接線方向に平行な分割線および半径方向に平行な分割線で4つに分割された受光部19i〜19lで受光される。
The light spot 18c corresponds to −1st order diffracted light from the diffractive
ディスク7上の集光スポット17a、17b、17cの列は、ほぼ接線方向であるが、円筒レンズ8およびレンズ9の作用により、光検出器10a上の光スポット18a、18b、18cの列はほぼ半径方向となる。
Although the rows of the
受光部19a〜19lからの出力をそれぞれV19a〜V19lで表わすと、メインビームである集光スポット17aによるフォーカス誤差信号は非点収差法により、(V19a+V19d)−(V19b+V19c)の演算から得られる。
When the outputs from the light receiving portions 19a to 19l are represented by V19a to V19l, respectively, the focus error signal due to the
サブビーム1である集光スポット17bのうち回折光学素子3aの領域11b、11dからの回折光によるフォーカス誤差信号(下半分のフォーカス誤差信号)は、非点収差法により、V19h−V19fの演算から得られる。
The focus error signal (lower half focus error signal) due to the diffracted light from the
サブビーム2である集光スポット17cのうち回折光学素子3aの領域11a、11cからの回折光によるフォーカス誤差信号(上半分のフォーカス誤差信号)は、非点収差法により、V19i−V19kの演算から得られる。
The focus error signal (upper half focus error signal) by the diffracted light from the regions 11a and 11c of the diffractive
差動非点収差法によるフォーカス誤差信号は、(V19a+V19d)−(V19b+V19c)+K{(V19h+V19i)−(V19f+V19k)}(Kは定数)の演算から得られる。 The focus error signal by the differential astigmatism method is obtained from the calculation of (V19a + V19d) − (V19b + V19c) + K {(V19h + V19i) − (V19f + V19k)} (K is a constant).
一方、メインビームである集光スポット17aによるトラック誤差信号はプッシュプル法により、(V19a+V19b)−(V19c+V19d)の演算から得られる。
On the other hand, the track error signal from the
サブビーム1である集光スポット17bのうち回折光学素子3aの領域11b、11dからの回折光によるトラック誤差信号(下半分のトラック誤差信号)は、プッシュプル法により、V19f−V19hの演算から得られる。
The track error signal (lower half track error signal) by the diffracted light from the
サブビーム2である集光スポット17cのうち回折光学素子3aの領域11a、11cからの回折光によるトラック誤差信号(上半分のトラック誤差信号)は、プッシュプル法により、V19i−V19kの演算から得られる。
The track error signal (upper half track error signal) by the diffracted light from the regions 11a and 11c of the diffractive
差動プッシュプル法によるトラック誤差信号は、(V19a+V19b)−(V19c+V19d)−K{(V19f+V19i)−(V19h+V19k)}の演算から得られる。また、メインビームである集光スポット17aによるRF信号は、V19a+V19b+V19c+V19dの演算から得られる。
The track error signal by the differential push-pull method is obtained from the calculation of (V19a + V19b) − (V19c + V19d) −K {(V19f + V19i) − (V19h + V19k)}. The RF signal from the
メインビームである集光スポット17aによるフォーカス誤差信号は、図23(a)のフォーカス誤差信号25a、図23(b)のフォーカス誤差信号25cと同じである。また、サブビーム1の下半分の強度分布およびサブビーム2の上半分の強度分布は、メインビームの強度分布とほぼ同じであるため、サブビーム1である集光スポット17bによる下半分のフォーカス誤差信号およびサブビーム2である集光スポット17cによる上半分のフォーカス誤差信号は、図23(a)のフォーカス誤差信号25b、図23(b)のフォーカス誤差信号25dと同じである。
The focus error signal from the
従って、集光スポット17aによるフォーカス誤差信号と集光スポット17bによる下半分のフォーカス誤差信号および集光スポット17cによる上半分のフォーカス誤差信号の和である差動非点収差法によるフォーカス誤差信号は、図23(c)のフォーカス誤差信号25eと同じである。すなわち、本光ヘッド装置においては、フォーカス誤差信号にオフセットを生じない。
Therefore, the focus error signal by the differential astigmatism method, which is the sum of the focus error signal from the
メインビームである集光スポット17aによるトラック誤差信号は、図24(a)のトラック誤差信号26a、図24(b)のトラック誤差信号26cと同じである。また、サブビーム1の下半分の強度分布およびサブビーム2の上半分の強度分布は、メインビームの強度分布とほぼ同じであるため、サブビーム1である集光スポット17bによる下半分のトラック誤差信号およびサブビーム2である集光スポット17cによる上半分のトラック誤差信号は、図24(a)のトラック誤差信号26b、図24(b)のトラック誤差信号26dと同じである。
The track error signal by the
従って、集光スポット17aによるトラック誤差信号と集光スポット17bによる下半分のトラック誤差信号および集光スポット17cによる上半分のトラック誤差信号の差である差動プッシュプル法によるトラック誤差信号は、図24(c)のトラック誤差信号26eと同じである。すなわち、本光ヘッド装置においては、トラック誤差信号にオフセットを生じない。
Therefore, the track error signal by the differential push-pull method, which is the difference between the track error signal by the
メインビームである集光スポット17aによるフォーカス誤差信号は、ディスク7に基板厚ずれがない場合は図25(a)のフォーカス誤差信号27a、ディスク7に正の基板厚ずれがある場合は図25(b)のフォーカス誤差信号27b、ディスク7に負の基板厚ずれがある場合は図25(c)のフォーカス誤差信号27dと同じである。
The focus error signal from the
サブビーム1である集光スポット17bのうち回折光学素子3aの領域11aからの回折光によるフォーカス誤差信号(上半分のフォーカス誤差信号)である19e−19g、サブビーム2である集光スポット17cのうち回折光学素子3aの領域11bからの回折光によるフォーカス誤差信号(下半分のフォーカス誤差信号)である19l−19jは、ディスク7に基板厚ずれがない場合は、図25(a)のフォーカス誤差信号27a、ディスク7に正の基板厚ずれがある場合は、図25(b)のフォーカス誤差信号27c、ディスク7に負の基板厚ずれがある場合は、図25(c)のフォーカス誤差信号27eと同じである。
19e-19g which is a focus error signal (upper half focus error signal) due to the diffracted light from the region 11a of the diffractive
従って、サブビーム1の上半分およびサブビーム2の下半分のフォーカス誤差信号である(19e+19l)−(19g+19j)は、ディスク7に基板厚ずれがない場合は、ジャストフォーカスで0、ディスク7に正の基板厚ずれがある場合は、ジャストフォーカスで正、ディスク7に負の基板厚ずれがある場合は、ジャストフォーカスで負となる。すなわち、メインビームのフォーカス誤差信号を用いてフォーカスサーボをかけた時の、サブビーム1の上半分およびサブビーム2の下半分のフォーカス誤差信号を基板厚ずれ信号として用いることができる。
Therefore, the focus error signals (19e + 19l) − (19g + 19j) of the upper half of the
メインビームである集光スポット17aによるトラック誤差信号は、ディスク7にラジアルチルトがない場合は、図26(a)のトラック誤差信号28a、ディスク7に正のラジアルチルトがある場合は、図26(b)のトラック誤差信号28b、ディスク7に負のラジアルチルトがある場合は、図26(c)のトラック誤差信号28dと同じである。
The track error signal by the
サブビーム1である集光スポット17bのうち回折光学素子3aの領域11aからの回折光によるトラック誤差信号(上半分のトラック誤差信号)である19e−19g、サブビーム2である集光スポット17cのうち回折光学素子3aの領域11bからの回折光によるトラック誤差信号(下半分のトラック誤差信号)である19j−19lは、ディスク7にラジアルチルトがない場合は、図26(a)のトラック誤差信号28a、ディスク7に正のラジアルチルトがある場合は、図26(b)のトラック誤差信号28c、ディスク7に負のラジアルチルトがある場合は、図26(c)のトラック誤差信号28eと同じである。
19e-19g which is a track error signal (upper half track error signal) due to diffracted light from the region 11a of the diffractive
従って、サブビーム1の上半分およびサブビーム2の下半分のトラック誤差信号である(19e+19j)−(19g+19l)は、ディスク7にラジアルチルトがない場合は、ランド、グルーブのどちらでも0、ディスク7に正のラジアルチルトがある場合は、ランドでは正、グルーブでは負、ディスク7に負のラジアルチルトがある場合は、ランドでは負、グルーブでは正となる。すなわち、メインビームのトラック誤差信号を用いてトラックサーボをかけた時の、サブビーム1の上半分およびサブビーム2の下半分のトラック誤差信号をラジアルチルト信号として用いることができる。
Accordingly, the track error signals (19e + 19j) − (19g + 19l) of the upper half of the
本実施の形態においては、ディスク7上に3つの集光スポット17a、17b、17cが形成される。
In the present embodiment, three
ディスク7の面振れ等によりディスク7の記録面と3つの集光スポットの集光点位置を結ぶ直線とが平行でなくなると、サブビームである集光スポット17b、17cの集光点位置がディスク7の記録面からディスク7の記録面に垂直な方向へずれ、デフォーカスを生じる。しかし、サブビームである集光スポット17b、17cに関しては、メインビームである集光スポット17aからの距離が短いため、ディスク7の面振れ等によるデフォーカスの量は小さい。
If the recording surface of the
また、ディスク7の偏芯等によりディスク7のトラック16と3つの集光スポットの中心を結ぶ直線との角度が本来の角度からずれると、サブビームである集光スポット17b、17cの中心がディスク7の対応するトラックの中心からディスク7の半径方向へずれ、オフトラックを生じる。しかし、サブビームである集光スポット17b、17cに関しては、メインビームである集光スポット17aからの距離が短いため、ディスク7の偏芯等によるオフトラックの量は小さい。
Further, if the angle between the
このため、サブビームである集光スポット17b、17cはディスク7の基板厚ずれおよびラジアルチルトの検出に用いられるが、ディスク7の面振れ等により集光スポット17b、17cにデフォーカスが生じても、基板厚ずれ信号の感度が低下せず、ディスク7の基板厚ずれを正しく検出することができる。
For this reason, the condensing
また、ディスク7の偏芯等により集光スポット17b、17cにオフトラックが生じても、ラジアルチルト信号の感度が低下せず、ディスク7のラジアルチルトを正しく検出することができる。
Further, even if the off-track occurs in the
本実施の形態においては、差動非点収差法によるフォーカス誤差信号および差動プッシュプル法によるトラック誤差信号を得るため、光検出器10aの8個の受光部19a〜19d、19f、19h、19i、19kからの出力に基づいて演算を行う。また、基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号を得るため、光検出器10aの4個の受光部19e、19g、19j、19lからの出力に基づいて演算を行う。
In the present embodiment, in order to obtain a focus error signal by the differential astigmatism method and a track error signal by the differential push-pull method, the eight light receiving portions 19a to 19d, 19f, 19h, and 19i of the
受光部19a〜19lから出力される電流は、対応する電流−電圧変換回路により電圧に変換されてから演算回路へ送られるが、各信号を得るための演算に関係する受光部の数が少ないため、各信号を得るための演算に関係する電流−電圧変換回路の数も少なくなり、電流−電圧変換回路の雑音により、フォーカス誤差信号およびトラック誤差信号、ならびに基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の品質が劣化しない。また、各信号を得るための演算に関係する受光部の数が少ないため、各信号を得るための演算回路の構成が簡単になる。
(第二の実施の形態)
本発明の第二の実施の形態における光ヘッド装置は、第一の実施の形態における回折光学素子3aを回折光学素子3bに置き換えたものであり、その構成は図19に示すものと同じである。
The current output from the light receiving portions 19a to 19l is converted into a voltage by the corresponding current-voltage conversion circuit and then sent to the arithmetic circuit, but the number of light receiving portions related to the calculation for obtaining each signal is small. The number of current-voltage conversion circuits related to the calculation for obtaining each signal is reduced, and the quality of the focus error signal, the track error signal, the substrate thickness deviation signal, and the radial tilt signal due to the noise of the current-voltage conversion circuit. Does not deteriorate. In addition, since the number of light receiving portions related to the calculation for obtaining each signal is small, the configuration of the calculation circuit for obtaining each signal is simplified.
(Second embodiment)
The optical head device in the second embodiment of the present invention is obtained by replacing the diffractive
図5は、回折光学素子3bの平面図である。 FIG. 5 is a plan view of the diffractive optical element 3b.
回折光学素子3bは、図中に点線で示す対物レンズ6の有効径より小さい直径を有する円の内側には入射光の光軸を通りディスク7の半径方向に平行な直線で領域11e、11fの2つに分割された回折格子が形成されており、外側には入射光の光軸を通りディスク7の半径方向に平行な直線で領域11g、11hの2つに分割された回折格子が形成された構成である。回折格子における格子の方向は、いずれもディスク7の半径方向にほぼ平行であり、格子のパタンは、いずれも等間隔の直線状である。領域11e、11f、11g、11hにおける格子の間隔は、全て等しい。
The diffractive optical element 3b has regions 11e and 11f which are straight lines passing through the optical axis of incident light and parallel to the radial direction of the
本実施の形態における回折光学素子3bの断面図は、図2(a)〜(d)に示すものと同じであり、領域11g、11h、11e、11fがそれぞれ図2(a)、(b)、(c)、(d)に対応する。ここで、H1=0.115λ/(n−1)、H2=0.073λ/(n−1)、H3=0.078λ/(n−1)、H4=0.122λ/(n−1)、H5=0.061λ/(n−1)であるとする。 The cross-sectional view of the diffractive optical element 3b in the present embodiment is the same as that shown in FIGS. 2A to 2D, and the regions 11g, 11h, 11e, and 11f are shown in FIGS. 2A and 2B, respectively. , (C), (d). Here, H1 = 0.115λ / (n−1), H2 = 0.073λ / (n−1), H3 = 0.078λ / (n−1), H4 = 0.122λ / (n−1) , H5 = 0.061λ / (n−1).
このとき、格子15a、15bの透過率、+1次回折効率、−1次回折効率は、それぞれ約87.5%、約5.1%、約5.1%となる。一方、格子15cの透過率、+1次回折効率、−1次回折効率はそれぞれ約78.0%、約0.6%、約4.5%となる。また、格子15dの透過率、+1次回折効率、−1次回折効率は、それぞれ約78.0%、約4.5%、約0.6%となる。
At this time, the transmittance, + 1st order diffraction efficiency, and −1st order diffraction efficiency of the
すなわち、領域11g、11hに入射した光は、0次光として約87.5%が透過し、±1次回折光としてそれぞれ約5.1%が回折される。一方、領域11eに入射した光は0次光として約78.0%が透過し、−1次回折光として約4.5%が回折され、+1次回折光としては約0.6%しか回折されない。 That is, about 87.5% of light incident on the regions 11g and 11h is transmitted as 0th order light, and about 5.1% is diffracted as ± first order diffracted light. On the other hand, about 78.0% of the light incident on the region 11e is transmitted as 0th order light, about 4.5% is diffracted as −1st order diffracted light, and only about 0.6% is diffracted as + 1st order diffracted light.
また、領域11fに入射した光は、0次光として約78.0%が透過し、+1次回折光として約4.5%が回折され、−1次回折光としては約0.6%しか回折されない。 Further, about 78.0% of the light incident on the region 11f is transmitted as 0th order light, about 4.5% is diffracted as + 1st order diffracted light, and only about 0.6% is diffracted as −1st order diffracted light. .
回折光学素子3bからの0次光をメインビーム、+1次回折光をサブビーム1、−1次回折光をサブビーム2とすると、メインビームには領域11g、11hからの透過光と領域11e、11fからの透過光が約1.1:1の比率で含まれる。
When the 0th-order light from the diffractive optical element 3b is the main beam, the + 1st-order diffracted light is the
一方、サブビーム1の上半分には、主として領域11gからの回折光のみが含まれ、サブビーム1の下半分には、領域11hからの回折光と領域11fからの回折光が約1.1:1の比率で含まれる。また、サブビーム2の上半分には、領域11gからの回折光と領域11eからの回折光が約1.1:1の比率で含まれ、サブビーム2の下半分には、主として領域11hからの回折光のみが含まれる。
On the other hand, only the diffracted light from the region 11g is mainly included in the upper half of the
その結果、メインビームとサブビーム1、サブビーム2では対物レンズ6に入射する際の強度分布が異なる。サブビーム1は、上半分ではメインビームに比べて周辺部の強度が高く、下半分ではメインビームと強度分布がほぼ同じである。また、サブビーム2は、上半分ではメインビームと強度分布がほぼ同じであり、下半分ではメインビームに比べて周辺部の強度が高い。
As a result, the main beam, the
図6にディスク7上の集光スポットの配置を示す。
FIG. 6 shows the arrangement of the focused spots on the
集光スポット17a、17d、17eは、それぞれ回折光学素子3bからの0次光、+1次回折光、−1次回折光に相当する。
The
集光スポット17aは、トラック16(ランドまたはグルーブ)上、集光スポット17dは、トラック16の右側に隣接するトラック(グルーブまたはランド)上、集光スポット17eは、トラック16の左側に隣接するトラック(グルーブまたはランド)上にそれぞれ配置されている。
The
サブビーム1は、メインビームに比べて上半分で周辺部の強度が高いため、サブビーム1である集光スポット17dは、メインビームである集光スポット17aに比べて径が小さくサイドローブが大きい。
Since the
また、サブビーム2は、メインビームに比べて下半分で周辺部の強度が高いため、サブビーム2である集光スポット17eは、メインビームである集光スポット17aに比べて径が小さくサイドローブが大きい。
Further, since the
図7に光検出器10aの受光部のパタンと光検出器10a上の光スポットの配置を示す。
FIG. 7 shows the pattern of the light receiving portion of the
光スポット18aは、回折光学素子3bからの0次光に相当し、光軸を通るディスク7の接線方向に平行な分割線および半径方向に平行な分割線で4つに分割された受光部19a〜19dで受光される。
The light spot 18a corresponds to zero-order light from the diffractive optical element 3b, and is divided into four by a dividing line parallel to the tangential direction of the
光スポット18dは、回折光学素子3bからの+1次回折光に相当し、光軸を通るディスク7の接線方向に平行な分割線および半径方向に平行な分割線で4つに分割された受光部19e〜19hで受光される。
The light spot 18d corresponds to the + 1st order diffracted light from the diffractive optical element 3b, and is divided into four by a dividing line parallel to the tangential direction of the
光スポット18eは、回折光学素子3bからの−1次回折光に相当し、光軸を通るディスク7の接線方向に平行な分割線および半径方向に平行な分割線で4つに分割された受光部19i〜19lで受光される。
The light spot 18e corresponds to −1st order diffracted light from the diffractive optical element 3b, and is divided into four by a dividing line parallel to the tangential direction of the
ディスク7上の集光スポット17a、17d、17eの列は、ほぼ接線方向であるが、円筒レンズ8およびレンズ9の作用により、光検出器10a上の光スポット18a、18d、18eの列は、ほぼ半径方向となる。本実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した方法と同様の方法によりフォーカス誤差信号、トラック誤差信号、RF信号が得られる。
The row of the
本実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した理由と同様の理由によりフォーカス誤差信号およびトラック誤差信号にオフセットを生じない。 In the present embodiment, no offset occurs in the focus error signal and the track error signal for the same reason as described in the first embodiment.
また、本実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した方法と同様の方法によりディスク7の基板厚ずれおよびラジアルチルトを検出することができる。
Further, in the present embodiment, the substrate thickness deviation and the radial tilt of the
さらに、本実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した理由と同様の理由により基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の感度が高く、かつフォーカス誤差信号およびトラック誤差信号、ならびに基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の品質が良好であり、各信号を得るための演算回路の構成が簡単である。
(第三の実施の形態)
本発明の第三の実施の形態における光ヘッド装置は、第一の実施の形態における回折光学素子3aを回折光学素子3cに置き換えたものであり、その構成は図19に示すものと同じである。
Furthermore, in the present embodiment, the sensitivity of the substrate thickness deviation signal and the radial tilt signal is high for the same reason as described in the first embodiment, and the focus error signal, the track error signal, and the substrate thickness deviation are high. The quality of the signal and the radial tilt signal is good, and the configuration of the arithmetic circuit for obtaining each signal is simple.
(Third embodiment)
The optical head device in the third embodiment of the present invention is obtained by replacing the diffractive
図8は、回折光学素子3cの平面図である。 FIG. 8 is a plan view of the diffractive optical element 3c.
回折光学素子3cは、図中に点線で示す対物レンズ6の有効径より小さい幅を有する帯の内側には、入射光の光軸を通りディスク7の半径方向に平行な直線で領域11i、11jの2つに分割された回折格子が形成されており、外側には、入射光の光軸を通りディスク7の半径方向に平行な直線で領域11k、11lの2つに分割された回折格子が形成された構成である。回折格子における格子の方向は、いずれもディスク7の半径方向にほぼ平行であり、格子のパタンは、いずれも等間隔の直線状である。領域11i、11j、11k、11lにおける格子の間隔は、全て等しい。
The diffractive optical element 3c has regions 11i and 11j which are straight lines passing through the optical axis of incident light and parallel to the radial direction of the
本実施の形態における回折光学素子3cの断面図は、図2(a)〜(d)に示すものと同じであり、領域11i、11j、11k、11lがそれぞれ図2(a)、(b)、(c)、(d)に対応する。ここで、H1=0.115λ/(n−1)、H2=0.073λ/(n−1)、H3=0.078λ/(n−1)、H4=0.122λ/(n−1)、H5=0.061λ/(n−1)であるとする。 The sectional view of the diffractive optical element 3c in the present embodiment is the same as that shown in FIGS. 2A to 2D, and the regions 11i, 11j, 11k, and 11l are shown in FIGS. 2A and 2B, respectively. , (C), (d). Here, H1 = 0.115λ / (n−1), H2 = 0.073λ / (n−1), H3 = 0.078λ / (n−1), H4 = 0.122λ / (n−1) , H5 = 0.061λ / (n−1).
このとき、格子15a、15bの透過率、+1次回折効率、−1次回折効率は、それぞれ約87.5%、約5.1%、約5.1%となる。
At this time, the transmittance, + 1st order diffraction efficiency, and −1st order diffraction efficiency of the
一方、格子15cの透過率、+1次回折効率、−1次回折効率は、それぞれ約78.0%、約0.6%、約4.5%となる。 On the other hand, the transmittance, the + 1st order diffraction efficiency, and the −1st order diffraction efficiency of the grating 15c are about 78.0%, about 0.6%, and about 4.5%, respectively.
また、格子15dの透過率、+1次回折効率、−1次回折効率は、それぞれ約78.0%、約4.5%、約0.6%となる。 Further, the transmittance, the + 1st order diffraction efficiency, and the −1st order diffraction efficiency of the grating 15d are about 78.0%, about 4.5%, and about 0.6%, respectively.
すなわち、領域11i、11jに入射した光は、0次光として約87.5%が透過し、±1次回折光としてそれぞれ約5.1%が回折される。 That is, about 87.5% of the light incident on the regions 11i and 11j is transmitted as 0th order light, and about 5.1% is diffracted as ± first order diffracted light.
一方、領域11kに入射した光は、0次光として約78.0%が透過し、−1次回折光として約4.5%が回折され、+1次回折光としては約0.6%しか回折されない。 On the other hand, about 78.0% of light incident on the region 11k is transmitted as 0th order light, about 4.5% is diffracted as −1st order diffracted light, and only about 0.6% is diffracted as + 1st order diffracted light. .
また、領域11lに入射した光は、0次光として約78.0%が透過し、+1次回折光として約4.5%が回折され、−1次回折光としては約0.6%しか回折されない。 Further, about 78.0% of the light incident on the region 11l is transmitted as 0th order light, about 4.5% is diffracted as + 1st order diffracted light, and only about 0.6% is diffracted as −1st order diffracted light. .
回折光学素子3cからの0次光をメインビーム、+1次回折光をサブビーム1、−1次回折光をサブビーム2とすると、メインビームには、領域11i、11jからの透過光と領域11k、11lからの透過光が約1.1:1の比率で含まれる。
If the 0th order light from the diffractive optical element 3c is the main beam, the + 1st order diffracted light is the
一方、サブビーム1の上半分には、主として領域11iからの回折光のみが含まれ、サブビーム1の下半分には領域11jからの回折光と領域11lからの回折光が約1.1:1の比率で含まれる。また、サブビーム2の上半分には、領域11iからの回折光と領域11kからの回折光が約1.1:1の比率で含まれ、サブビーム2の下半分には、主として領域11jからの回折光のみが含まれる。
On the other hand, only the diffracted light from the region 11i is mainly included in the upper half of the
その結果、メインビームとサブビーム1、サブビーム2では対物レンズ6に入射する際の強度分布が異なる。サブビーム1は、上半分ではメインビームに比べてディスク7の半径方向における周辺部の強度が低く、下半分ではメインビームと強度分布がほぼ同じである。また、サブビーム2は、上半分ではメインビームと強度分布がほぼ同じであり、下半分ではメインビームに比べてディスク7の半径方向における周辺部の強度が低い。
As a result, the main beam, the
本実施の形態におけるディスク7上の集光スポットの配置は、図3に示すものとほぼ同じであるが、サブビーム1は、メインビームに比べて上半分でディスク7の半径方向における周辺部の強度が低いため、サブビーム1である集光スポット17dは、メインビームである集光スポット17aに比べてディスク7の半径方向における径が大きい。また、サブビーム2は、メインビームに比べて下半分でディスク7の半径方向における周辺部の強度が低いため、サブビーム2である集光スポット17eは、メインビームである集光スポット17aに比べてディスク7の半径方向における径が大きい。
The arrangement of the condensed spots on the
本実施の形態における光検出器10aの受光部のパタンと光検出器10a上の光スポットの配置は、図4に示すものとほぼ同じである。本実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した方法と同様の方法によりフォーカス誤差信号、トラック誤差信号、RF信号が得られる。
The pattern of the light receiving portion of the
本実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した理由と同様の理由によりフォーカス誤差信号およびトラック誤差信号にオフセットを生じない。 In the present embodiment, no offset occurs in the focus error signal and the track error signal for the same reason as described in the first embodiment.
また、本実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した方法と同様の方法によりディスク7の基板厚ずれおよびラジアルチルトを検出することができる。
Further, in the present embodiment, the substrate thickness deviation and the radial tilt of the
さらに、本実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した理由と同様の理由により基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の感度が高く、かつフォーカス誤差信号およびトラック誤差信号、ならびに基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の品質が良好であり、各信号を得るための演算回路の構成が簡単である。
(第四の実施の形態)
本発明の第四の実施の形態における光ヘッド装置は、第一の実施の形態における回折光学素子3aを回折光学素子3dに置き換えたものであり、その構成は図19に示すものと同じである。
Furthermore, in the present embodiment, the sensitivity of the substrate thickness deviation signal and the radial tilt signal is high for the same reason as described in the first embodiment, and the focus error signal, the track error signal, and the substrate thickness deviation are high. The quality of the signal and the radial tilt signal is good, and the configuration of the arithmetic circuit for obtaining each signal is simple.
(Fourth embodiment)
The optical head device in the fourth embodiment of the present invention is obtained by replacing the diffractive
図9は回折光学素子3dの平面図である。
FIG. 9 is a plan view of the diffractive
回折光学素子3dは、図中に点線で示す対物レンズ6の有効径より小さい幅を有する帯の内側には、入射光の光軸を通りディスク7の半径方向に平行な直線で領域11m、11nの2つに分割された回折格子が形成されており、外側には、入射光の光軸を通りディスク7の半径方向に平行な直線で領域11o、11pの2つに分割された回折格子が形成された構成である。回折格子における格子の方向は、いずれもディスク7の半径方向にほぼ平行であり、格子のパタンは、いずれも等間隔の直線状である。領域11m、11n、11o、11pにおける格子の間隔は、全て等しい。
The diffractive
本実施の形態における回折光学素子3dの断面図は図2(a)〜(d)に示すものと同じであり、領域11o、11p、11m、11nがそれぞれ図2(a)、(b)、(c)、(d)に対応する。ここで、H1=0.115λ/(n−1)、H2=0.073λ/(n−1)、H3=0.078λ/(n−1)、H4=0.122λ/(n−1)、H5=0.061λ/(n−1)であるとする。
The cross-sectional view of the diffractive
このとき、格子15a、15bの透過率、+1次回折効率、−1次回折効率は、それぞれ約87.5%、約5.1%、約5.1%となる。
At this time, the transmittance, + 1st order diffraction efficiency, and −1st order diffraction efficiency of the
一方、格子15cの透過率、+1次回折効率、−1次回折効率は、それぞれ約78.0%、約0.6%、約4.5%となる。 On the other hand, the transmittance, the + 1st order diffraction efficiency, and the −1st order diffraction efficiency of the grating 15c are about 78.0%, about 0.6%, and about 4.5%, respectively.
また、格子15dの透過率、+1次回折効率、−1次回折効率は、それぞれ約78.0%、約4.5%、約0.6%となる。 Further, the transmittance, the + 1st order diffraction efficiency, and the −1st order diffraction efficiency of the grating 15d are about 78.0%, about 4.5%, and about 0.6%, respectively.
すなわち、領域11o、11pに入射した光は、0次光として約87.5%が透過し、±1次回折光としてそれぞれ約5.1%が回折される。
That is, about 87.5% of light incident on the
一方、領域11mに入射した光は、0次光として約78.0%が透過し、−1次回折光として約4.5%が回折され、+1次回折光としては約0.6%しか回折されない。
On the other hand, about 78.0% of the light incident on the
また、領域11nに入射した光は、0次光として約78.0%が透過し、+1次回折光として約4.5%が回折され、−1次回折光としては約0.6%しか回折されない。 Further, about 78.0% of the light incident on the region 11n is transmitted as 0th order light, about 4.5% is diffracted as + 1st order diffracted light, and only about 0.6% is diffracted as −1st order diffracted light. .
回折光学素子3dからの0次光をメインビーム、+1次回折光をサブビーム1、−1次回折光をサブビーム2とすると、メインビームには、領域11o、11pからの透過光と領域11m、11nからの透過光が約1.1:1の比率で含まれる。
Assuming that the 0th order light from the diffractive
一方、サブビーム1の上半分には、主として領域11oからの回折光のみが含まれ、サブビーム1の下半分には、領域11pからの回折光と領域11nからの回折光が約1.1:1の比率で含まれる。また、サブビーム2の上半分には、領域11oからの回折光と領域11mからの回折光が約1.1:1の比率で含まれ、サブビーム2の下半分には、主として領域11pからの回折光のみが含まれる。
On the other hand, only the diffracted light from the region 11o is mainly included in the upper half of the
その結果、メインビームとサブビーム1、サブビーム2では、対物レンズ6に入射する際の強度分布が異なる。サブビーム1は、上半分ではメインビームに比べてディスク7の半径方向における周辺部の強度が高く、下半分ではメインビームと強度分布がほぼ同じである。また、サブビーム2は、上半分ではメインビームと強度分布がほぼ同じであり、下半分ではメインビームに比べてディスク7の半径方向における周辺部の強度が高い。
As a result, the main beam, the
本実施の形態におけるディスク7上の集光スポットの配置は、図6に示すものとほぼ同じであるが、サブビーム1は、メインビームに比べて上半分でディスク7の半径方向における周辺部の強度が高いため、サブビーム1である集光スポット17dは、メインビームである集光スポット17aに比べてディスク7の半径方向における径が小さくサイドローブが大きい。また、サブビーム2は、メインビームに比べて下半分でディスク7の半径方向における周辺部の強度が高いため、サブビーム2である集光スポット17eは、メインビームである集光スポット17aに比べてディスク7の半径方向における径が小さくサイドローブが大きい。
The arrangement of the converging spots on the
本実施の形態における光検出器10aの受光部のパタンと光検出器10a上の光スポットの配置は、図7に示すものとほぼ同じである。本実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した方法と同様の方法によりフォーカス誤差信号、トラック誤差信号、RF信号が得られる。
The pattern of the light receiving portion of the
本実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した理由と同様の理由によりフォーカス誤差信号およびトラック誤差信号にオフセットを生じない。 In the present embodiment, no offset occurs in the focus error signal and the track error signal for the same reason as described in the first embodiment.
また、本実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した方法と同様の方法によりディスク7の基板厚ずれおよびラジアルチルトを検出することができる。
Further, in the present embodiment, the substrate thickness deviation and the radial tilt of the
さらに、本実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した理由と同様の理由により基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の感度が高く、かつフォーカス誤差信号およびトラック誤差信号、ならびに基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の品質が良好であり、各信号を得るための演算回路の構成が簡単である。
(第五の実施の形態)
本発明の第五の実施の形態における光ヘッド装置は、第一の実施の形態における回折光学素子3aを回折光学素子3eに置き換えたものであり、その構成は図19に示すものと同じである。
Furthermore, in this embodiment, the sensitivity of the substrate thickness deviation signal and the radial tilt signal is high for the same reason as described in the first embodiment, and the focus error signal, the track error signal, and the substrate thickness deviation are high. The quality of the signal and the radial tilt signal is good, and the configuration of the arithmetic circuit for obtaining each signal is simple.
(Fifth embodiment)
The optical head device in the fifth embodiment of the present invention is obtained by replacing the diffractive
図10は回折光学素子3eの平面図である。 FIG. 10 is a plan view of the diffractive optical element 3e.
回折光学素子3eは、図中に点線で示す対物レンズ6の有効径より小さい直径を有する円の内側には、入射光の光軸を通りディスク7の半径方向に平行な直線および接線方向に平行な直線で領域12a、12b、12c、12dの4つに分割された回折格子が形成されており、外側には、入射光の光軸を通りディスク7の半径方向に平行な直線および接線方向に平行な直線で領域12e、12f、12g、12hの4つに分割された回折格子が形成された構成である。回折格子における格子の方向は、いずれもディスク7の半径方向に平行であり、格子のパタンは、いずれも等間隔の直線状である。領域12a、12b、12c、12d、12e、12f、12g、12hにおける格子の間隔は、全て等しい。領域12a、12c、12e、12gにおける格子の位相と領域12b、12d、12f、12hにおける格子の位相は、互いにπだけずれている。
The diffractive optical element 3e has a straight line parallel to the radial direction of the
本実施の形態における回折光学素子3eの断面図は、図2(a)〜(d)に示すものと同じであり、領域12a、12bが図2(a)、領域12c、12dが図2(b)、領域12e、12fが図2(c)、領域12g、12hが図2(d)に対応する。
The cross-sectional view of the diffractive optical element 3e in the present embodiment is the same as that shown in FIGS. 2A to 2D, the
ここで、H1=0.115λ/(n−1)、H2=0.073λ/(n−1)、H3=0.078λ/(n−1)、H4=0.122λ/(n−1)、H5=0.061λ/(n−1)であるとする。 Here, H1 = 0.115λ / (n−1), H2 = 0.073λ / (n−1), H3 = 0.078λ / (n−1), H4 = 0.122λ / (n−1) , H5 = 0.061λ / (n−1).
このとき、格子15a、15bの透過率、+1次回折効率、−1次回折効率は、それぞれ約87.5%、約5.1%、約5.1%となる。
At this time, the transmittance, + 1st order diffraction efficiency, and −1st order diffraction efficiency of the
一方、格子15cの透過率、+1次回折効率、−1次回折効率は、それぞれ約78.0%、約0.6%、約4.5%となる。 On the other hand, the transmittance, the + 1st order diffraction efficiency, and the −1st order diffraction efficiency of the grating 15c are about 78.0%, about 0.6%, and about 4.5%, respectively.
また、格子15dの透過率、+1次回折効率、−1次回折効率は、それぞれ約78.0%、約4.5%、約0.6%となる。 Further, the transmittance, the + 1st order diffraction efficiency, and the −1st order diffraction efficiency of the grating 15d are about 78.0%, about 4.5%, and about 0.6%, respectively.
すなわち、領域12a、12b、12c、12dに入射した光は、0次光として約87.5%が透過し、±1次回折光としてそれぞれ約5.1%が回折される。
That is, about 87.5% of the light incident on the
一方、領域12e、12fに入射した光は、0次光として約78.0%が透過し、−1次回折光として約4.5%が回折され、+1次回折光としては約0.6%しか回折されない。
On the other hand, about 78.0% of the light incident on the
また、領域12g、12hに入射した光は、0次光として約78.0%が透過し、+1次回折光として約4.5%が回折され、−1次回折光としては約0.6%しか回折されない。
Further, about 78.0% of light incident on the
回折光学素子3eからの0次光をメインビーム、+1次回折光をサブビーム1、−1次回折光をサブビーム2とすると、メインビームには、領域12a、12b、12c、12dからの透過光と領域12e、12f、12g、12hからの透過光が約1.1:1の比率で含まれる。
If the 0th order light from the diffractive optical element 3e is the main beam, the + 1st order diffracted light is the
一方、サブビーム1の上半分には、主として領域12a、12bからの回折光のみが含まれ、サブビーム1の下半分には、領域12c、12dからの回折光と領域12g、12hからの回折光が約1.1:1の比率で含まれる。
On the other hand, the upper half of the
また、サブビーム2の上半分には、領域12a、12bからの回折光と領域12e、12fからの回折光が約1.1:1の比率で含まれ、サブビーム2の下半分には、主として領域12c、12dからの回折光のみが含まれる。
The upper half of the
その結果、メインビームとサブビーム1、サブビーム2では、対物レンズ6に入射する際の強度分布が異なる。サブビーム1は、上半分ではメインビームに比べて周辺部の強度が低く、下半分ではメインビームと強度分布がほぼ同じである。また、サブビーム2は、上半分ではメインビームと強度分布がほぼ同じであり、下半分ではメインビームに比べて周辺部の強度が低い。領域12a、12c、12gからの+1次回折光の位相と領域12b、12d、12hからの+1次回折光の位相は、互いにπだけずれ、同様に領域12a、12c、12eからの−1次回折光の位相と領域12b、12d、12fからの−1次回折光の位相は、互いにπだけずれる。
As a result, the main beam, the
図11にディスク7上の集光スポットの配置を示す。
FIG. 11 shows the arrangement of the focused spots on the
集光スポット17a、17f、17gは、それぞれ回折光学素子3eからの0次光、+1次回折光、−1次回折光に相当する。3つの集光スポット17a、17f、17gは、同一のトラック16(ランドまたはグルーブ)上に配置されている。サブビームは、光軸を通りディスク7の接線方向に平行な直線の左側と右側で位相が互いにπだけずれているため、サブビームである集光スポット17f、17gは、ディスク7の半径方向の左側と右側に強度が等しい2つのピークを持つ。
The
本実施の形態における光検出器10aの受光部のパタンと光検出器10a上の光スポットの配置は、図4に示すものとほぼ同じである。本実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した方法と同様の方法によりフォーカス誤差信号、トラック誤差信号、RF信号が得られる。
The pattern of the light receiving portion of the
回折光学素子3eの領域12a、12c、12e、12gにおける格子の位相と領域12b、12d、12f、12hにおける格子の位相を互いにπだけずらすことにより、サブビームの位相を光軸を通りディスク7の接線方向に平行な直線の左側と右側で互いにπだけずらすことは、ディスク7上のサブビームの集光スポットをメインビームの集光スポットに対し、ディスク7の溝の1/2周期分だけディスク7の半径方向にずらして配置することと誤差信号に関しては等価である。その理由は、例えば特許文献2に記載されている。
By shifting the phase of the grating in the
従って、本実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した理由と同様の理由によりフォーカス誤差信号およびトラック誤差信号にオフセットを生じない。 Therefore, in the present embodiment, no offset occurs in the focus error signal and the track error signal for the same reason as described in the first embodiment.
また、本実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した方法と同様の方法によりディスク7の基板厚ずれおよびラジアルチルトを検出することができる。
Further, in the present embodiment, the substrate thickness deviation and the radial tilt of the
さらに、本実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した理由と同様の理由により基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の感度が高く、かつフォーカス誤差信号およびトラック誤差信号、ならびに基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の品質が良好であり、各信号を得るための演算回路の構成が簡単である。 Furthermore, in the present embodiment, the sensitivity of the substrate thickness deviation signal and the radial tilt signal is high for the same reason as described in the first embodiment, and the focus error signal, the track error signal, and the substrate thickness deviation are high. The quality of the signal and the radial tilt signal is good, and the configuration of the arithmetic circuit for obtaining each signal is simple.
さらにまた、本実施の形態においては、3つの集光スポットがディスク7の同一のトラック上に配置されている。このため、トラックピッチが異なるディスクに対しても3つの集光スポットの配置は変わらず、任意のトラックピッチのディスクに対して上述の効果が得られる。
(第六の実施の形態)
本発明の第六の実施の形態における光ヘッド装置は、第一の実施の形態における回折光学素子3aを回折光学素子3fに置き換えたものであり、その構成は図19に示すものと同じである。
Furthermore, in the present embodiment, three focused spots are arranged on the same track of the
(Sixth embodiment)
The optical head device according to the sixth embodiment of the present invention is obtained by replacing the diffractive
図12は回折光学素子3fの平面図である。回折光学素子3fは、図中に点線で示す対物レンズ6の有効径より小さい直径を有する円の内側には、入射光の光軸を通りディスク7の半径方向に平行な直線および入射光の光軸に関して対称でディスク7の接線方向に平行な2つの直線で領域12i、12j、12k、12lの4つに分割された回折格子が形成されており、外側には、入射光の光軸を通りディスク7の半径方向に平行な直線および入射光の光軸に関して対称でディスク7の接線方向に平行な2つの直線で領域12m、12n、12o、12pの4つに分割された回折格子が形成された構成である。
FIG. 12 is a plan view of the diffractive optical element 3f. The diffractive optical element 3f has a straight line that passes through the optical axis of the incident light and is parallel to the radial direction of the
回折格子における格子の方向は、いずれもディスク7の半径方向に平行であり、格子のパタンは、いずれも等間隔の直線状である。領域12i、12j、12k、12l、12m、12n、12o、12pにおける格子の間隔は、全て等しい。領域12i、12j、12m、12nにおける格子の位相と領域12k、12l、12o、12pにおける格子の位相は、互いにπだけずれている。
The directions of the gratings in the diffraction grating are all parallel to the radial direction of the
本実施の形態における回折光学素子3fの断面図は、図2(a)〜(d)に示すものと同じであり、領域12i、12kが図2(a)、領域12j、12lが図2(b)、領域12m、12oが図2(c)、領域12n、12pが図2(d)に対応する。ここで、H1=0.115λ/(n−1)、H2=0.073λ/(n−1)、H3=0.078λ/(n−1)、H4=0.122λ/(n−1)、H5=0.061λ/(n−1)であるとする。
The sectional view of the diffractive optical element 3f in the present embodiment is the same as that shown in FIGS. 2A to 2D, the
このとき、格子15a、15bの透過率、+1次回折効率、−1次回折効率は、それぞれ約87.5%、約5.1%、約5.1%となる。
At this time, the transmittance, + 1st order diffraction efficiency, and −1st order diffraction efficiency of the
一方、格子15cの透過率、+1次回折効率、−1次回折効率はそれぞれ約78.0%、約0.6%、約4.5%となる。 On the other hand, the transmittance, + 1st order diffraction efficiency, and -1st order diffraction efficiency of the grating 15c are about 78.0%, about 0.6%, and about 4.5%, respectively.
また、格子15dの透過率、+1次回折効率、−1次回折効率はそれぞれ約78.0%、約4.5%、約0.6%となる。 Further, the transmittance, + 1st order diffraction efficiency, and -1st order diffraction efficiency of the grating 15d are about 78.0%, about 4.5%, and about 0.6%, respectively.
すなわち、領域12i、12j、12k、12lに入射した光は、0次光として約87.5%が透過し、±1次回折光としてそれぞれ約5.1%が回折される。
That is, about 87.5% of the light incident on the
一方、領域12m、12oに入射した光は、0次光として約78.0%が透過し、−1次回折光として約4.5%が回折され、+1次回折光としては約0.6%しか回折されない。
On the other hand, about 78.0% of the light incident on the
また、領域12n、12pに入射した光は、0次光として約78.0%が透過し、+1次回折光として約4.5%が回折され、−1次回折光としては約0.6%しか回折されない。
Further, about 78.0% of the light incident on the
回折光学素子3fからの0次光をメインビーム、+1次回折光をサブビーム1、−1次回折光をサブビーム2とすると、メインビームには領域12i、12j、12k、12lからの透過光と領域12m、12n、12o、12pからの透過光が約1.1:1の比率で含まれる。
Assuming that the 0th order light from the diffractive optical element 3f is the main beam, the + 1st order diffracted light is the
一方、サブビーム1の上半分には、主として領域12i、12kからの回折光のみが含まれ、サブビーム1の下半分には領域12j、12lからの回折光と領域12n、12pからの回折光が約1.1:1の比率で含まれる。
On the other hand, only the diffracted light from the
また、サブビーム2の上半分には、領域12i、12kからの回折光と領域12m、12oからの回折光が約1.1:1の比率で含まれ、サブビーム2の下半分には主として領域12j、12lからの回折光のみが含まれる。
The upper half of the
その結果、メインビームとサブビーム1、サブビーム2では、対物レンズ6に入射する際の強度分布が異なる。サブビーム1は、上半分ではメインビームに比べて周辺部の強度が低く、下半分ではメインビームと強度分布がほぼ同じである。また、サブビーム2は、上半分ではメインビームと強度分布がほぼ同じであり、下半分ではメインビームに比べて周辺部の強度が低い。領域12i、12j、12nからの+1次回折光の位相と領域12k、12l、12pからの+1次回折光の位相は、互いにπだけずれ、同様に領域12i、12j、12mからの−1次回折光の位相と領域12k、12l、12oからの−1次回折光の位相は、互いにπだけずれる。
As a result, the main beam, the
図13にディスク7上の集光スポットの配置を示す。
FIG. 13 shows the arrangement of the focused spots on the
集光スポット17a、17h、17iは、それぞれ回折光学素子3fからの0次光、+1次回折光、−1次回折光に相当する。3つの集光スポット17a、17h、17iは、同一のトラック16(ランドまたはグルーブ)上に配置されている。サブビームは、光軸に関して対称でディスク7の接線方向に平行な2つの直線の外側と内側で位相が互いにπだけずれているため、サブビームである集光スポット17h、17iは、ディスク7の半径方向の左側と右側に強度が等しい2つのピークを持つ。
The
本実施の形態における光検出器10aの受光部のパタンと光検出器10a上の光スポットの配置は、図4に示すものとほぼ同じである。本実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した方法と同様の方法によりフォーカス誤差信号、トラック誤差信号、RF信号が得られる。
The pattern of the light receiving portion of the
回折光学素子3fの領域12i、12j、12m、12nにおける格子の位相と領域12k、12l、12o、12pにおける格子の位相を互いにπだけずらすことにより、サブビームの位相を光軸に関して対称でディスク7の接線方向に平行な2つの直線の外側と内側で互いにπだけずらすことは、ディスク7上のサブビームの集光スポットをメインビームの集光スポットに対し、ディスク7の溝の1/2周期分だけディスク7の半径方向にずらして配置することと誤差信号に関しては等価である。その理由は、例えば特許文献3に記載されている。
By shifting the phase of the grating in the
従って、本実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した理由と同様の理由によりフォーカス誤差信号およびトラック誤差信号にオフセットを生じない。 Therefore, in the present embodiment, no offset occurs in the focus error signal and the track error signal for the same reason as described in the first embodiment.
また、本実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した方法と同様の方法によりディスク7の基板厚ずれおよびラジアルチルトを検出することができる。
Further, in the present embodiment, the substrate thickness deviation and the radial tilt of the
さらに、本実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した理由と同様の理由により基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の感度が高く、かつフォーカス誤差信号およびトラック誤差信号、ならびに基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の品質が良好であり、各信号を得るための演算回路の構成が簡単である。 Furthermore, in the present embodiment, the sensitivity of the substrate thickness deviation signal and the radial tilt signal is high for the same reason as described in the first embodiment, and the focus error signal, the track error signal, and the substrate thickness deviation are high. The quality of the signal and the radial tilt signal is good, and the configuration of the arithmetic circuit for obtaining each signal is simple.
さらにまた、本実施の形態においては、3つの集光スポットがディスク7の同一のトラック上に配置されている。このため、トラックピッチが異なるディスクに対しても3つの集光スポットの配置は変わらず、任意のトラックピッチのディスクに対して上述の効果が得られる。
Furthermore, in the present embodiment, three focused spots are arranged on the same track of the
本発明の光ヘッド装置の実施の形態としては、第二の実施の形態における回折光学素子3b、第三の実施の形態における回折光学素子3c、第四の実施の形態における回折光学素子3dを、第五の実施の形態における回折光学素子3eと同様に、入射光の光軸を通りディスク7の接線方向に平行な直線でさらに左側の領域と右側の領域に分割し、左側の領域における格子の位相と右側の領域における格子の位相を互いにπだけずらした回折光学素子に置き換えた形態も考えられる。
As an embodiment of the optical head device of the present invention, the diffractive optical element 3b in the second embodiment, the diffractive optical element 3c in the third embodiment, and the diffractive
これらの実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した理由と同様の理由によりフォーカス誤差信号およびトラック誤差信号にオフセットを生じない。 In these embodiments, no offset occurs in the focus error signal and the track error signal for the same reason as described in the first embodiment.
また、これらの実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した方法と同様の方法によりディスク7の基板厚ずれおよびラジアルチルトを検出することができる。
In these embodiments, the substrate thickness deviation and the radial tilt of the
さらに、これらの実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した理由と同様の理由により基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の感度が高く、かつフォーカス誤差信号およびトラック誤差信号、ならびに基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の品質が良好であり、各信号を得るための演算回路の構成が簡単である。 Further, in these embodiments, the sensitivity of the substrate thickness deviation signal and the radial tilt signal is high for the same reason as described in the first embodiment, and the focus error signal, the track error signal, and the substrate thickness are increased. The quality of the deviation signal and the radial tilt signal is good, and the configuration of the arithmetic circuit for obtaining each signal is simple.
さらにまた、これらの実施の形態においては、3つの集光スポットがディスク7の同一のトラック上に配置されている。このため、トラックピッチが異なるディスクに対しても3つの集光スポットの配置は変わらず、任意のトラックピッチのディスクに対して上述の効果が得られる。
Furthermore, in these embodiments, three focused spots are arranged on the same track of the
本発明の光ヘッド装置の実施の形態としては、第二の実施の形態における回折光学素子3b、第三の実施の形態における回折光学素子3c、第四の実施の形態における回折光学素子3dを、第六の実施の形態における回折光学素子3fと同様に、入射光の光軸に関して対称でディスク7の接線方向に平行な2つの直線でさらに外側の領域と内側の領域に分割し、外側の領域における格子の位相と内側の領域における格子の位相を互いにπだけずらした回折光学素子に置き換えた形態も考えられる。
As an embodiment of the optical head device of the present invention, the diffractive optical element 3b in the second embodiment, the diffractive optical element 3c in the third embodiment, and the diffractive
これらの実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した理由と同様の理由によりフォーカス誤差信号およびトラック誤差信号にオフセットを生じない。 In these embodiments, no offset occurs in the focus error signal and the track error signal for the same reason as described in the first embodiment.
また、これらの実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した方法と同様の方法によりディスク7の基板厚ずれおよびラジアルチルトを検出することができる。
In these embodiments, the substrate thickness deviation and the radial tilt of the
さらに、これらの実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した理由と同様の理由により基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の感度が高く、かつフォーカス誤差信号およびトラック誤差信号、ならびに基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の品質が良好であり、各信号を得るための演算回路の構成が簡単である。 Further, in these embodiments, the sensitivity of the substrate thickness deviation signal and the radial tilt signal is high for the same reason as described in the first embodiment, and the focus error signal, the track error signal, and the substrate thickness are increased. The quality of the deviation signal and the radial tilt signal is good, and the configuration of the arithmetic circuit for obtaining each signal is simple.
さらにまた、これらの実施の形態においては、3つの集光スポットがディスク7の同一のトラック上に配置されている。このため、トラックピッチが異なるディスクに対しても3つの集光スポットの配置は変わらず、任意のトラックピッチのディスクに対して上述の効果が得られる。
Furthermore, in these embodiments, three focused spots are arranged on the same track of the
第一〜第六の実施の形態においては、メインビームのフォーカス誤差信号を用いてフォーカスサーボをかけた時の、サブビーム1の上半分およびサブビーム2の下半分のフォーカス誤差信号を基板厚ずれ信号として用いている。これに対し、メインビームのフォーカス誤差信号とサブビーム1の下半分およびサブビーム2の上半分のフォーカス誤差信号の和である差動非点収差法によるフォーカス誤差信号を用いてフォーカスサーボをかけた時の、サブビーム1の上半分およびサブビーム2の下半分のフォーカス誤差信号を基板厚ずれ信号として用いる形態も考えられる。
In the first to sixth embodiments, the focus error signals of the upper half of the
この実施の形態においては、フォーカス誤差信号に溝横断雑音によるオフセットを生じることなく基板厚ずれを検出することができる。 In this embodiment, the substrate thickness deviation can be detected without causing an offset due to the groove crossing noise in the focus error signal.
ところで、基板厚ずれ信号にも溝横断雑音によるオフセットは発生する。このとき、メインビームのフォーカス誤差信号とサブビーム1の下半分およびサブビーム2の上半分のフォーカス誤差信号の差をフォーカスオフセット信号と呼ぶと、フォーカスオフセット信号においてフォーカス誤差を表わす成分は相殺され、溝横断雑音によるオフセットの成分のみが残る。
Incidentally, an offset due to groove crossing noise also occurs in the substrate thickness deviation signal. At this time, if the difference between the focus error signal of the main beam and the focus error signal of the lower half of the
従って、サブビーム1の上半分およびサブビーム2の下半分のフォーカス誤差信号からフォーカスオフセット信号を引いた信号を基板厚ずれ信号として用いれば、基板厚ずれ信号に溝横断雑音によるオフセットを生じることなく基板厚ずれを検出することができる。
Therefore, if a signal obtained by subtracting the focus offset signal from the focus error signal of the upper half of the
第一〜第六の実施の形態においては、メインビームのトラック誤差信号を用いてトラックサーボをかけた時の、サブビーム1の上半分およびサブビーム2の下半分のトラック誤差信号をラジアルチルト信号として用いている。これに対し、メインビームのトラック誤差信号とサブビーム1の下半分およびサブビーム2の上半分のトラック誤差信号の差である差動プッシュプル法によるトラック誤差信号を用いてトラックサーボをかけた時の、サブビーム1の上半分およびサブビーム2の下半分のトラック誤差信号をラジアルチルト信号として用いる形態も考えられる。
In the first to sixth embodiments, the track error signals of the upper half of the
この実施の形態においては、トラック誤差信号にレンズシフトによるオフセットを生じることなくラジアルチルトを検出することができる。ところで、ラジアルチルト信号にもレンズシフトによるオフセットは発生する。このとき、メインビームのトラック誤差信号とサブビーム1の下半分およびサブビーム2の上半分のトラック誤差信号の和をトラックオフセット信号と呼ぶと、トラックオフセット信号においてトラック誤差を表わす成分は相殺され、レンズシフトによるオフセットの成分のみが残る。
In this embodiment, the radial tilt can be detected without causing an offset due to lens shift in the track error signal. Incidentally, an offset due to lens shift also occurs in the radial tilt signal. At this time, if the sum of the track error signal of the main beam and the track error signal of the lower half of the
従って、サブビーム1の上半分およびサブビーム2の下半分のトラック誤差信号からトラックオフセット信号を引いた信号をラジアルチルト信号として用いれば、ラジアルチルト信号にレンズシフトによるオフセットを生じることなくラジアルチルトを検出することができる。
(第七の実施の形態)
図14に本発明の第七の実施の形態を示す。
Therefore, if a signal obtained by subtracting the track offset signal from the track error signal of the upper half of the
(Seventh embodiment)
FIG. 14 shows a seventh embodiment of the present invention.
本実施の形態は、本発明の第一の実施の形態における光ヘッド装置に演算回路21a、駆動回路22a、リレーレンズ23a、23bを付加した光学式情報記録再生装置である。演算回路21aは、本発明の検出手段に対応し、駆動回路22a、リレーレンズ23a、23bは、本発明の補正手段に対応する。
The present embodiment is an optical information recording / reproducing apparatus in which an arithmetic circuit 21a, a drive circuit 22a, and
演算回路21aは、光検出器10aの各受光部からの出力に基づいて基板厚ずれ信号を演算する。駆動回路22aは、基板厚ずれ信号が0になるように、図中の点線で囲まれたリレーレンズ23a、23bのどちらか一方を図示しないアクチュエータにより光軸方向に移動させる。リレーレンズ23a、23bのどちらか一方を光軸方向に移動させると対物レンズ6における倍率が変化し、球面収差が変化する。そこで、リレーレンズ23a、23bのどちらか一方の光軸方向の位置を調整してディスク7の基板厚ずれに起因する球面収差を相殺する球面収差を対物レンズ6で発生させる。これによりディスク7の基板厚ずれが補正され、記録再生特性に対する悪影響がなくなる。
(第八の実施の形態)
図15に本発明の第八の実施の形態を示す。
The arithmetic circuit 21a calculates a substrate thickness deviation signal based on the output from each light receiving unit of the
(Eighth embodiment)
FIG. 15 shows an eighth embodiment of the present invention.
本実施の形態は、本発明の第一の実施の形態における光ヘッド装置に演算回路21a、駆動回路22bを付加した光学式情報記録再生装置である。演算回路21aは、本発明の検出手段に対応し、駆動回路22bは、本発明の補正手段に対応する。 The present embodiment is an optical information recording / reproducing apparatus in which an arithmetic circuit 21a and a drive circuit 22b are added to the optical head apparatus according to the first embodiment of the present invention. The arithmetic circuit 21a corresponds to the detection means of the present invention, and the drive circuit 22b corresponds to the correction means of the present invention.
演算回路21aは、光検出器10aの各受光部からの出力に基づいて基板厚ずれ信号を演算する。駆動回路22bは、基板厚ずれ信号が0になるように、図中の点線で囲まれたコリメータレンズ2を図示しないアクチュエータにより光軸方向に移動させる。コリメータレンズ2を光軸方向に移動させると対物レンズ6における倍率が変化し、球面収差が変化する。そこで、コリメータレンズ2の光軸方向の位置を調整してディスク7の基板厚ずれに起因する球面収差を相殺する球面収差を対物レンズ6で発生させる。これによりディスク7の基板厚ずれが補正され、記録再生特性に対する悪影響がなくなる。
(第九の実施の形態)
図16に本発明の第九の実施の形態を示す。
The arithmetic circuit 21a calculates a substrate thickness deviation signal based on the output from each light receiving unit of the
(Ninth embodiment)
FIG. 16 shows a ninth embodiment of the present invention.
本実施の形態は、本発明の第一の実施の形態における光ヘッド装置に演算回路21b、駆動回路22cを付加した光学式情報記録再生装置である。演算回路21bは、本発明の検出手段に対応し、駆動回路22cは、本発明の補正手段に対応する。
The present embodiment is an optical information recording / reproducing apparatus in which an
演算回路21bは、光検出器10aの各受光部からの出力に基づいてラジアルチルト信号を演算する。駆動回路22cは、ラジアルチルト信号が0になるように、図中の点線で囲まれた対物レンズ6を図示しないアクチュエータによりディスク7の半径方向に傾ける。これによりディスク7のラジアルチルトが補正され、記録再生特性に対する悪影響がなくなる。
(第十の実施の形態)
図17に本発明の第十の実施の形態を示す。
The
(Tenth embodiment)
FIG. 17 shows a tenth embodiment of the present invention.
本実施の形態は、本発明の第一の実施の形態における光ヘッド装置に演算回路21b、駆動回路22dを付加した光学式情報記録再生装置である。演算回路21bは、本発明の検出手段に対応し、駆動回路22dは、本発明の補正手段に対応する。
The present embodiment is an optical information recording / reproducing apparatus in which an
演算回路21bは、光検出器10aの各受光部からの出力に基づいてラジアルチルト信号を演算する。駆動回路22dは、ラジアルチルト信号が0になるように、図中の点線で囲まれた光ヘッド装置全体を図示しないモータによりディスク7の半径方向に傾ける。これによりディスク7のラジアルチルトが補正され、記録再生特性に対する悪影響がなくなる。
The
本発明の光学式情報記録再生装置の実施の形態としては、第七または第八の実施の形態と第九または第十の実施の形態を組み合わせた形態も考えられる。これらの実施の形態においては、ディスク7の基板厚ずれとラジアルチルトの両方を補正することができる。
(第十一の実施の形態)
図18に本発明の第十一の実施の形態を示す。
As an embodiment of the optical information recording / reproducing apparatus of the present invention, a combination of the seventh or eighth embodiment and the ninth or tenth embodiment is also conceivable. In these embodiments, both the substrate thickness deviation and the radial tilt of the
(Eleventh embodiment)
FIG. 18 shows an eleventh embodiment of the present invention.
本実施の形態は、本発明の第一の実施の形態における光ヘッド装置に演算回路21c、駆動回路22e、液晶光学素子24を付加した光学式情報記録再生装置である。演算回路21cは、本発明の検出手段に対応し、駆動回路22e、液晶光学素子24は、本発明の補正手段に対応する。 The present embodiment is an optical information recording / reproducing apparatus in which an arithmetic circuit 21c, a drive circuit 22e, and a liquid crystal optical element 24 are added to the optical head device according to the first embodiment of the present invention. The arithmetic circuit 21c corresponds to the detection means of the present invention, and the drive circuit 22e and the liquid crystal optical element 24 correspond to the correction means of the present invention.
演算回路21cは、光検出器10aの各受光部からの出力に基づいて基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号を演算する。駆動回路22eは、基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号が0になるように、図中の点線で囲まれた液晶光学素子24に電圧を印加する。液晶光学素子24は、複数の領域に分割されており、各領域に印加する電圧を変化させると透過光に対する球面収差およびコマ収差が変化する。そこで、液晶光学素子24に印加する電圧を調整して、ディスク7の基板厚ずれに起因する球面収差を相殺する球面収差およびラジアルチルトに起因するコマ収差を相殺するコマ収差を液晶光学素子24で発生させる。これにより、ディスク7の基板厚ずれおよびラジアルチルトが補正され、記録再生特性に対する悪影響がなくなる。
The arithmetic circuit 21c calculates a substrate thickness deviation signal and a radial tilt signal based on outputs from the respective light receiving portions of the
第九〜第十一の実施の形態においては、ランドに対してトラックサーボをかける場合とグルーブに対してトラックサーボをかける場合ではラジアルチルト信号の符号が逆になる。従って、ランドとグルーブでは、ラジアルチルトを補正するための演算回路21b、21c、駆動回路22c、22d、22eから構成される回路の極性を切り換える。
In the ninth to eleventh embodiments, the sign of the radial tilt signal is reversed when the track servo is applied to the land and the track servo is applied to the groove. Therefore, in the land and the groove, the polarity of the circuit constituted by the
本発明の光学式情報記録再生装置の実施の形態としては、本発明の第二〜第六の実施の形態における光ヘッド装置に演算回路、駆動回路等を付加した形態も考えられる。 As an embodiment of the optical information recording / reproducing apparatus of the present invention, a configuration in which an arithmetic circuit, a drive circuit, etc. are added to the optical head device in the second to sixth embodiments of the present invention is also conceivable.
1 半導体レーザ
2 コリメータレンズ
3a〜3h 回折光学素子
4 偏光ビームスプリッタ
5 1/4波長板
6 対物レンズ
7 ディスク
8 円筒レンズ
9 レンズ
10a、10b 光検出器
11a〜11p 領域
12a〜12p 領域
13a〜13f 領域
14 基板
15a〜15d 格子
16 トラック
17a〜17o 集光スポット
18a〜18k 光スポット
19a〜19l 受光部
20a〜20t 受光部
21a〜21c 演算回路
22a〜22e 駆動回路
23a、23b リレーレンズ
24 液晶光学素子
25a〜25e フォーカス誤差信号
26a〜26e トラック誤差信号
27a〜27e フォーカス誤差信号
28a〜28e トラック誤差信号
DESCRIPTION OF
Claims (33)
該光源からの出射光をトラックを構成する溝を有する円盤状の光記録媒体上に集光する対物レンズと、
前記光記録媒体からの反射光を受光する光検出器とを有する光ヘッド装置において、
前記光源からの出射光から、前記対物レンズにより前記光記録媒体上に集光される光として、メインビーム、第一のサブビームおよび第二のサブビームを生成するビーム生成手段であって、前記第一のサブビームは光軸を含む平面を境界とする第一および第二の部分から構成されており、前記第二のサブビームは光軸を含む平面を境界とする第三および第四の部分から構成されており、前記第一のサブビームの前記第一の部分および前記第二のサブビームの前記第四の部分は、前記メインビームの対応する部分と光軸に垂直な断面内における光軸上の強度で規格化した強度分布が異なると共に、前記第一のサブビームの前記第二の部分および前記第二のサブビームの前記第三の部分は、前記メインビームの対応する部分と光軸に垂直な断面内における光軸上の強度で規格化した強度分布がほぼ同じであるように構成されたビーム生成手段をさらに有し、
前記光検出器は、前記光記録媒体からの反射光として、前記光記録媒体で反射された前記メインビーム、前記光記録媒体で反射された前記第一のサブビームの前記第一および第二の部分、前記光記録媒体で反射された前記第二のサブビームの前記第三および第四の部分を、それぞれからフォーカス誤差信号および/またはトラック誤差信号を検出するために個別に受光することを特徴とする光ヘッド装置。 A light source;
An objective lens for condensing the light emitted from the light source on a disk-shaped optical recording medium having a groove forming a track;
In an optical head device having a photodetector for receiving reflected light from the optical recording medium,
Beam generating means for generating a main beam, a first sub beam, and a second sub beam as light condensed on the optical recording medium by the objective lens from the light emitted from the light source, The sub-beam is composed of first and second parts bounded by a plane including the optical axis, and the second sub-beam is composed of third and fourth parts bounded by the plane including the optical axis. The first portion of the first sub-beam and the fourth portion of the second sub-beam are intensities on the optical axis in a section perpendicular to the corresponding portion of the main beam and the optical axis. While the normalized intensity distribution is different, the second portion of the first sub-beam and the third portion of the second sub-beam are within a cross section perpendicular to the corresponding portion of the main beam and the optical axis. Further comprising a configured beam generating means as normalized intensity distribution is approximately the same in intensity on definitive optical axis,
The photodetector includes the main beam reflected by the optical recording medium and the first and second portions of the first sub-beam reflected by the optical recording medium as reflected light from the optical recording medium. The third and fourth portions of the second sub beam reflected by the optical recording medium are individually received in order to detect a focus error signal and / or a track error signal from each of them. Optical head device.
前記第一、第二、第三および第四の左側の領域における格子の位相と前記第一、第二、第三および第四の右側の領域における格子の位相は、互いに略πだけずれていることを特徴とする請求項3に記載の光ヘッド装置。 The first, second, third, and fourth regions are straight lines that pass through the optical axis of incident light and are parallel to the tangential direction of the optical recording medium. Divided into regions and first, second, third and fourth right regions,
The phase of the grating in the first, second, third, and fourth left regions and the phase of the grating in the first, second, third, and fourth right regions are shifted from each other by approximately π. The optical head device according to claim 3.
前記第一、第二、第三および第四の外側の領域における格子の位相と前記第一、第二、第三および第四の内側の領域における格子の位相は、互いに略πだけずれていることを特徴とする請求項3に記載の光ヘッド装置。 The first, second, third, and fourth regions are two straight lines that are symmetrical with respect to the optical axis of incident light and parallel to the tangential direction of the optical recording medium. Are divided into an outer area and a first, second, third and fourth inner area,
The phase of the grating in the first, second, third, and fourth outer regions and the phase of the grating in the first, second, third, and fourth inner regions are shifted from each other by approximately π. The optical head device according to claim 3.
前記第一の領域からの+1次回折光を前記第一のサブビームの前記第一の部分とし、
前記第二および第四の領域からの+1次回折光を前記第一のサブビームの前記第二の部分とし、
前記第一および第三の領域からの−1次回折光を前記第二のサブビームの前記第三の部分とし、
前記第二の領域からの−1次回折光を前記第二のサブビームの前記第四の部分とすることを特徴とする請求項3乃至7のいずれか1項に記載の光ヘッド装置。 Zero-order light from the first, second, third and fourth regions is the main beam,
+ 1st order diffracted light from the first region is the first portion of the first sub-beam,
+ 1st order diffracted light from the second and fourth regions is the second portion of the first sub-beam,
−1st order diffracted light from the first and third regions is the third portion of the second sub-beam,
8. The optical head device according to claim 3, wherein −1st-order diffracted light from the second region is used as the fourth portion of the second sub-beam. 9.
前記第三の領域における格子の断面形状は、−1次回折効率が+1次回折効率より高くなるような階段状であり、
前記第四の領域における格子の断面形状は、+1次回折効率が−1次回折効率より高くなるような階段状であることを特徴とする請求項3乃至8のいずれか1項に記載の光ヘッド装置。 The cross-sectional shape of the grating in the first and second regions is a rectangular shape such that the + 1st order diffraction efficiency and the -1st order diffraction efficiency are substantially equal,
The cross-sectional shape of the grating in the third region is stepped such that the −1st order diffraction efficiency is higher than the + 1st order diffraction efficiency,
9. The light according to claim 3, wherein the cross-sectional shape of the grating in the fourth region is a step shape such that the + 1st order diffraction efficiency is higher than the −1st order diffraction efficiency. Head device.
前記所定の境界の他方は、前記対物レンズの有効径より小さい直径を有する円の外側であることを特徴とする請求項3乃至9のいずれか1項に記載の光ヘッド装置。 One of the predetermined boundaries is inside a circle having a diameter smaller than the effective diameter of the objective lens;
10. The optical head device according to claim 3, wherein the other of the predetermined boundaries is outside a circle having a diameter smaller than the effective diameter of the objective lens.
前記所定の境界の他方は、前記対物レンズの有効径より小さい直径を有する円の内側であることを特徴とする請求項3乃至9のいずれか1項に記載の光ヘッド装置。 One of the predetermined boundaries is outside a circle having a diameter smaller than the effective diameter of the objective lens;
10. The optical head device according to claim 3, wherein the other of the predetermined boundaries is an inside of a circle having a diameter smaller than an effective diameter of the objective lens.
前記所定の境界の他方は、前記対物レンズの有効径より小さい幅を有する帯の外側であることを特徴とする請求項3乃至9のいずれか1項に記載の光ヘッド装置。 One of the predetermined boundaries is the inside of a band having a width smaller than the effective diameter of the objective lens;
10. The optical head device according to claim 3, wherein the other of the predetermined boundaries is outside a band having a width smaller than an effective diameter of the objective lens.
前記所定の境界の他方は、前記対物レンズの有効径より小さい幅を有する帯の内側であることを特徴とする請求項3乃至9のいずれか1項に記載の光ヘッド装置。 One of the predetermined boundaries is outside a band having a width smaller than the effective diameter of the objective lens;
10. The optical head device according to claim 3, wherein the other of the predetermined boundaries is an inner side of a band having a width smaller than the effective diameter of the objective lens.
前記光検出器で個別に受光された、前記光記録媒体で反射された前記メインビーム、前記光記録媒体で反射された前記第一のサブビームの前記第一および第二の部分、前記光記録媒体で反射された前記第二のサブビームの前記第三および第四の部分のそれぞれから、前記フォーカス誤差信号および/または前記トラック誤差信号を検出し、該フォーカス誤差信号および/または該トラック誤差信号に基づき、フォーカスサーボに用いるフォーカス誤差信号および/またはトラックサーボに用いるトラック誤差信号を検出する検出手段を有することを特徴とする光学式情報記録再生装置。 An optical head device according to any one of claims 1 to 13,
The main beam reflected by the optical recording medium individually received by the photodetector, the first and second portions of the first sub-beam reflected by the optical recording medium, and the optical recording medium And detecting the focus error signal and / or the track error signal from each of the third and fourth portions of the second sub-beam reflected at, and based on the focus error signal and / or the track error signal An optical information recording / reproducing apparatus comprising detection means for detecting a focus error signal used for focus servo and / or a track error signal used for track servo.
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