JP2005317118A

JP2005317118A - 光ヘッド装置

Info

Publication number: JP2005317118A
Application number: JP2004134290A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sakai; 博酒井
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 2004-04-28
Filing date: 2004-04-28
Publication date: 2005-11-10
Also published as: CN1707647A; CN100346408C; US20050265204A1

Abstract

【課題】１枚の光記録ディスクに２層以上の記録層を形成した場合でも、トラッキングエラー信号を正確に得ることのできる光ヘッド装置を提供すること。
【解決手段】光ヘッド装置１００は、２層以上の記録層２（０層２０および１層２１）を備えたＤＶＤ−Ｒ／ＲＷなどの光記録ディスク１に対する情報記録および情報再生を行うものであり、光学系として、レーザ光を出射する光源としてのレーザ発光素子１２０と、このレーザ発光素子１２０から出射されたレーザ光を３ビームに分割する回折素子１３０とを有している。ＤＰＰ法によりトラッキングサーボを行うにあたって、０層２０に記録を行う際に１層２１で反射して受光素子１４０のサブ用の受光面に到達するメインビームの光量を低く抑えるために、回折格子１３０における０次光、＋１次光、および−１次光の回折比を８：１：１〜１８：１：１に設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、２層以上の記録層を備えたＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ等の光記録ディスクに対する情報の記録、再生を行う光ヘッド装置に関するものである。

ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷなどの光記録ディスクのドライブ装置では、トラッキングサーボを行うにあたってディファレンシャルプッシュプル（ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＰｕｓｈ−Ｐｕｌｌ：ＤＰＰ）法などが採用されている。このＤＰＰ法では、メインビームと２つのサブビーム（サイドビーム）からそれぞれ得られる各受光素子の出力信号を演算することにより、トラッキングエラー信号を生成する。すなわち、レーザ発光素子から出射されたビームの往路に回折格子を設置して、コリメートレンズおよび対物レンズを介して光記録ディスク上に０次回折光（メインビーム）と、２つの１次回折光（±１次回折光サブビーム）の３つのビーム光による各スポットを形成し、これらの戻り光を各受光素子により受光する。そして、メインの受光面の出力信号からメインプッシュプル（ＭａｉｎＰｕｓｈ−Ｐｕｌｌ：ＭＰＰ）信号を生成する一方、各サブの受光面の出力信号からサブプッシュプル（ＳｕｂＰｕｓｈ−Ｐｕｌｌ／ＳｉｄｅＰｕｓｈ−Ｐｕｌｌ：ＳＰＰ）信号を生成し、これらの信号を所定の式で演算してトラッキングエラー信号が得られる。

ここで、光記録ディスクの記録を行う場合には、記録に有効な光量を確保する必要があるので、回折素子については、可能な限りメインビームの光量を高め、サブビームの光量を落とすように構成し、それにより、高倍速記録およびレーザ発光素子の効率を高めている。

光記録ディスクにおいては、図１に示すように、１枚の光記録ディスク１に２層以上の記録層２を形成して記録密度の飛躍的な向上を図ることが提案されている。ここで、光記録ディスク１の表面に近い方の記録層２を０層２０と、光記録ディスク１の表面から遠い方の記録層２を１層２１とした場合、０層２０については反射率を概ね３０％程度とし、残りを透過させて１層２１にまで到達させる。一方、１層２１については、反射率が最大となるように構成する。

しかしながら、このような光記録ディスクの記録を行う際に、従来構成のままでＤＰＰ法を採用するとトラッキングエラー信号を正確に得られないという問題点がある。その理由は以下のように考えられる。まず、０層２０にフォーカスサーボをかけた際、０層２０では、前記のとおり、レーザ光の概ね６０％程度が透過し、１層２１に到達する。ここで、メインビームの光量が高いと、１層２１で反射したメインビームは受光素子１４０に発散光として到達し、１層２１で反射して受光素子１４０のサブの受光面に到達するメインビームの光量は、本来０層２０で反射してサブの受光面に到達するサブビームの光量と同等、あるいはそれ以上となってしまい、トラッキングエラー信号を正確に得られなくなる。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、１枚の光記録ディスクに２層以上の記録層を形成した場合でも、トラッキングエラー信号を正確に得ることのできる光ヘッド装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明では、２層以上の記録層を備えた光記録ディスクに対する情報の記録および再生のうちの少なくとも一方を行う光ヘッド装置であって、光源としてのレーザ発光素子と、該レーザ発光素子から出射されたレーザ光から０次光からなるメインビームと±１次光からなるサブビームとを形成する回折素子とを備え、当該回折素子における０次光、＋１次光、および−１次光の回折比が８：１：１〜１８：１：１であることを特徴とする。

本発明では、回折素子における０次光（メインビーム）、＋１次光（サブビーム）、および−１次光（サブビーム）の回折比が８：１：１〜１８：１：１に設定されており、従来の回折比と比較すると、メインビームの光量を低く抑えてある。従って、光記録ディスクにおいて、表面に近い方の記録層にフォーカスサーボをかけた際、表面から遠い方の記録層で反射したメインビームが受光素子に発散光として到達したとしても、表面から遠い方の記録層で反射してサブの受光面に到達するメインビームの光量は、表面に近い方の記録層で反射してサブの受光面に到達する光量と比較して低いレベルであり、無視できる。それ故、表面から遠い方の記録層で反射したメインビームの戻り光は、トラッキングエラー信号の生成を妨げることがない。また、０次光（メインビーム）の比率に対して下限も設定してあるので、記録効率なども低下しない。

本発明は、前記光記録ディスクに対する情報の記録および再生のうちの少なくとも記録が行われる光ヘッド装置に適用すると効果的である。光記録ディスクの記録を行う場合には、記録に有効な光量を確保する必要があるので、メインビームの光量を高める傾向にあるので、かかる光量に上限を設定しておけば、記録を行う際にトラッキングエラー信号を正確に得ることができる。

本発明によれば、表面に近い方の記録層にフォーカスサーボをかけた際、表面から遠い方の記録層で反射したメインビームの戻り光が高い光量をもってサブの受光面に到達しない。それ故、本発明は、前記メインビームおよび前記２つのサブビームの前記光記録ディスクからの戻り光の受光結果を演算することによりトラッキングエラー信号を生成するディファレンシャルプッシュプル法（ＤＰＰ法）によってトラッキングサーボが行われる光ヘッド装置に適用すると効果的である。

本発明では、折素子における０次光（メインビーム）、＋１次光（サブビーム）、および−１次光（サブビーム）の回折比が８：１：１〜１８：１：１に設定され、メインビームの光量を低く抑えてある。従って、光記録ディスクにおいて、表面に近い方の記録層にフォーカスサーボをかけた際、表面から遠い方の記録層で反射してサブの受光面に到達するメインビームの光量は、表面に近い方の記録層で反射してサブの受光面に到達する光量と比較して低いレベルであり、無視できる。それ故、表面から遠い方の記録層で反射したメインビームの戻り光は、トラッキングエラー信号の生成を妨げることがない。それ故、表面から遠い方の記録層で反射したメインビームの戻り光は、トラッキングエラー信号の生成を妨げることがないので、１枚の光記録ディスクに２層以上の記録層を形成した場合でも、トラッキングエラー信号を正確に得ることができる。また、０次光（メインビーム）の比率に対して下限も設定してあるので、記録効率なども低下しない。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

（光ヘッド装置の基本構成）
図１は、本発明を適用した光ヘッド装置の基本構成を示す概略構成図である。

図１に示す光ヘッド装置１００は、２層以上の記録層２（０層２０および１層２１）を備えたＤＶＤ−Ｒ／ＲＷなどの光記録ディスク１に対する情報記録および情報再生を行うものであり、その光学系として、６３０ｎｍ近傍あるいは６３５ｎｍ近傍の短波長レーザ光を出射する光源としてのレーザ発光素子１２０と、このレーザ発光素子１２０から出射されたレーザ光を０次光（メインビーム）と±１次光（２つのサブビーム）の３ビームに分割する回折素子１３０と、光路分離用のプリズム１５０と、プリズム１５０を透過したレーザ光を平行光にするコリメータレンズ１６１と、コリメータレンズ１６１から出射された平行光束を所定方向に偏向する立ち上げミラー１６２と、この立ち上げミラー１６２によって偏向された平行光束を光記録ディスク１上に集光させる対物レンズ１７０とを備え、これらの光学素子がこの順番で配置されてレーザ発光素子１２０から光記録ディスク１に到る光路（往路）が構成されている。

プリズム１５０の側方には、センサレンズ１６６と信号検出用の受光素子１４０とが配置され、光記録ディスク１で反射された戻り光は、対物レンズ１７０、立ち上げミラー１６２、コリメータレンズ１６１を介してプリズム１５０に入射し、プリズム１５０によって、直角に折り曲げられてセンサレンズ１６６と受光素子１４０に向けて導かれるように構成されている。このようにして光記録ディスク１から受光素子１４０への戻り光の光路（復路）が構成されている。ここで、センサレンズ１６６は、光記録ディスク１からの戻り光に対して非点収差を発生させるとともに、戻り光の倍率を上げている。

本形態の光ヘッド装置１００では、トラッキングサーボを行うにあたってＤＰＰ法によりトラッキングエラー信号を得るように構成されている。このため、信号検出用の受光素子１４０において、メインビームの戻り光（メインのスポット）を受光するメインの受光面（ＭＰＤ）は縦横４つに分割されている一方、サブビームの戻り光（サブのスポット）を受光するサブの受光面（ＳＰＤ）は縦に２つに分割されている。従って、メインの受光面の出力信号からメインプッシュプル（ＭＰＰ）信号を生成する一方、各サブの受光面の出力信号からサブプッシュプル（ＳＰＰ）信号を生成し、これらの信号を所定の式で演算すればトラッキングエラー信号が得られる。

また、光ヘッド装置１００は、立ち上げミラー１６２の背後にモニター用の受光素子１１０を備えており、受光素子１１０は、立ち上げミラー１６２から外れたレーザ光を受光する。なお、受光素子１１０での受光結果は、レーザ発光素子１２０にフィードバックされてレーザ発光素子１２０からの出射レベルが制御される。

なお、光ヘッド装置１００は、対物レンズ１７０をフォーカシング方向及びトラッキング方向に駆動するレンズ駆動装置１８０を備えている。レンズ駆動装置１８０は、トラッキング駆動コイル、トラッキング駆動磁石や、フォーカシング駆動コイル、フォーカシング駆動磁石等を備えているが、その構成は周知の構成であるため、詳細な説明は省略する。

（２層の記録層に対応するために構成）
このように構成した光ヘッド装置１００において、光記録ディスク１には、共通の基材上に２つの記録層２が形成されて、記録密度を高めてある。ここで、光記録ディスク１の表面に近い方の記録層２を０層２０と、光記録ディスク１の表面から遠い方の記録層２を１層２１とした場合、０層２０については反射率を概ね３０％程度とし、残りを透過させて１層２１にまで到達させるように構成され、１層２１については、反射率が最大となるように構成されている。従って、光記録ディスク１の０層２０に記録を行う際に０層２０にフォーカスサーボをかけると、０層２０では、レーザ光の概ね６０％程度が透過し、１層２１に到達する。その際、１層２１で反射したメインビームは、受光素子１４０に発散光として到達する。しかるに本形態では、以下に説明するように、回折素子１３０における０次光、＋１次光、および−１次光の回折比が８：１：１〜１８：１：１になるように、回折素子１３０の格子高さが設定されている。このため、１層２１で反射して受光素子１４０のサブの受光面に到達するメインビームの光量は、０層２０で反射して受光素子１４０のサブの受光面に到達するサブビームの光量と比較して著しく低く、無視できる。それ故、１層２１で反射したメインビームの戻り光は、トラッキングエラー信号の生成を妨げることがない。

かかる構成を、図２および図３を参照して詳述する。図２は、回折素子１３０における０次光、＋１次光、および−１次光の回折比を変化させた場合の、０次光の相対効率および変調率（０次光の１層２１からの漏れ光量／１次光の光量）を示すグラフである。図２において、０次光の相対効率は実線Ｌ１で示し、変調率は実線Ｌ２で示してある。図３には、回折素子１３０における０次光、＋１次光、および−１次光の回折比を１５：１：１に設定した本発明の実施例、および回折素子１３０における０次光、＋１次光、および−１次光の回折比を２１．７５：１：１に設定した比較例において、ＳＰＰオフセット内外差絶対値を変化させた場合における内周ＳＰＰ振幅に対するＳＰＰオフセット内外差比率の変化を示すグラフである。図３において、本発明の実施例は実線Ｌ３で示し、比較例は実線Ｌ４で示してある。尚、ＳＰＰオフセット内外差とは、光記録ディスク１の内周側と外周側との間で生じるＳＰＰオフセットの差異をいい、光記録ディスク１に反りがあり、記録層２の内外周で傾きの相違があるような場合等に、光記録ディスク１の内周側と外周側との間でこのＳＰＰオフセットの差異が生じる。

まず、図２に示すように、回折素子１３０における０次光、＋１次光、および−１次光の回折比を変化させた場合、実線Ｌ２で示すように、回折素子１３０における０次光、＋１次光、および−１次光の回折比を１８：１：１より０次光の比率を高めていくと、漏れ光量（変調比）が２倍を超えてしまう。すなわち、０次光の１層２１からの漏れ光量が１次光の光量を超えてしまい、０次光の１層２１からの漏れ光量が影響が大きくなってしまい、正確なトラッキングサーボを行えなくなってしまう。それ故、回折素子１３０における０次光、＋１次光、および−１次光の回折比は、１８：１：１より０次光の比率が低いことが好ましい。

但し、図２に実線Ｌ１で示すように、回折素子１３０における０次光、＋１次光、および−１次光の回折比を８：１：１より０次光の比率を高めていくと、０次光の相対効率が緩やかに上昇していくが、回折素子１３０における０次光、＋１次光、および−１次光の回折比が８：１：１より０次光の比率を低くしていくと、０次光の相対効率が急激に低下してしまい、好ましくない。それ故、本形態では、回折素子１３０における０次光、＋１次光、および−１次光の回折比を８：１：１〜１８：１：１に設定し、正確なトラッキングサーボ、および効率のよい記録の双方を実現している。

また、図３に実線Ｌ３によって、回折素子１３０における０次光、＋１次光、および−１次光の回折比を１５：１：１に設定した本発明の実施例のＳＰＰオフセット内外差比率を示すように、本発明の実施例では、ＳＰＰオフセット内外差比率が小さく安定している。これに対して、図３に実線Ｌ４によって、回折素子１３０における０次光、＋１次光、および−１次光の回折比を２１．７５：１：１に設定した比較例のＳＰＰオフセット内外差比率を示すように、比較例では、ＳＰＰオフセット内外差比率が大きく安定していない。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の光ヘッド装置１００では、回折素子１３０における０次光（メインビーム）、＋１次光（サブビーム）、および−１次光（サブビーム）の回折比を８：１：１〜１８：１：１に設定してあり、従来の回折比と比較すると、メインビームの光量を低く抑えてある。従って、光記録ディスク１において、表面に近い方の記録層２（０層２０）にフォーカスサーボをかけた際、表面から遠い方の記録層２（１層２１）で反射したメインビームが受光素子１４０に発散光として到達したとしても、１層２１で反射してサブの受光面に到達するメインビームの光量は、０層２０で反射してサブの受光面に到達する光量と比較して低いレベルであり、無視できる。それ故、本形態の光ヘッド装置１００では、１層２１で反射したメインビームの戻り光は、トラッキングエラー信号の生成を妨げることがないので、１枚の光記録ディスク１に２層以上の記録層を形成した場合でも、トラッキングエラー信号を正確に得ることができる。また、０次光（メインビーム）の比率に対して下限も設定してあるので、記録効率なども低下しない。

（その他の実施の形態）
なお、上記形態では、光ヘッド装置１００において光記録ディスク１に記録を行う場合を説明したが、再生においても概ね同様なことがいえる。従って、層以上の記録層２を備えた光記録ディスク１に対する情報の記録および再生のうちの少なくとも一方を行う光ヘッド装置１００であれば、記録・再生の双方を行う光ヘッド装置や記録専用の光ヘッド装置の他、再生専用の光ヘッド装置に本発明を適用することができる。

本発明を適用した光ヘッド装置の基本構成を示す概略構成図である。光ヘッド装置において、回折素子における０次光、＋１次光、および−１次光の回折比を変化させた場合の、０次光の相対効率および変調率を示すグラフである。光ヘッド装置において、ＳＰＰオフセット内外差絶対値を変化させた場合における、内周ＳＰＰ振幅に対するＳＰＰオフセット内外差比率の変化を示すグラフである。

符号の説明

１光記録ディスク
２記録層
２００層（記録層）
２１１層（記録層）
１００光ヘッド装置
１１０モニター用の受光素子
１３０回折素子
１４０信号検出用の受光素子
１７０対物レンズ

Claims

２層以上の記録層を備えた光記録ディスクに対する情報の記録および再生のうちの少なくとも一方を行う光ヘッド装置であって、
光源としてのレーザ発光素子と、該レーザ発光素子から出射されたレーザ光から０次光からなるメインビームと±１次光からなるサブビームとを形成する回折素子とを備え、
当該回折素子における０次光、＋１次光、および−１次光の回折比が８：１：１〜１８：１：１であることを特徴とする光ヘッド装置。
請求項１において、前記光記録ディスクに対する情報の記録および再生のうちの少なくとも記録が行われることを特徴とする光ヘッド装置。
請求項１または２において、前記メインビームおよび前記サブビームの前記光記録ディスクからの戻り光の受光結果を演算することによりトラッキングエラー信号を生成するディファレンシャルプッシュプル法によってトラッキングサーボが行われることを特徴とする光ヘッド装置。