JP2006244538A - 光ヘッド装置及び光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】波長の異なるレーザ光を選択的に用いて対応する規格の記録媒体から情報を再生する際に、安定な再生信号が得られる光ピックアップおよび光ディスク装置を提供する。
【解決手段】この発明の光ディスク装置１は、第１の波長のレーザ光に対応させて規定された回折パターンが与えられた回折格子２４を用い、第１の波長とは異なる第２の波長のレーザ光が透過した場合に、その出力信号を、非回折と回折光を加算することにより、ＲＦ信号を得る。これにより、後段に設けられる信号処理系に余裕が得られ、記録層の反射率の低い光ディスクや複数の記録層と中間層を有する光ディスクからの信号の再生が安定化される。
【選択図】 図５

Description

この発明は、光学的情報記録媒体すなわち光ディスクに情報を記録し、または記録媒体から情報を再生する光ディスク装置ならびにその光ディスク装置に組み込まれる光ヘッド装置に関する。

レーザ光を用いて非接触で情報が記録可能で、あるいは既に記録されている情報を再生できる光ディスクおよびその光ディスクに情報を記録し、または光ディスクから情報を再生する光ディスク装置（光ディスクドライブ）が実用化されて久しい。なお、ＣＤ規格やＤＶＤ規格と呼ばれる複数種類の記録密度の光ディスクが既に広く普及している。

近年、青色あるいは青紫色の波長のレーザ光を用いて情報を記録することにより、さらに記録密度が高められた超高密度光ディスク（High density（ハイ デンシティ））ＤＶＤ（以下、ＨＤ ＤＶＤと略称する）も既に実用化されようとしている。

なお、光ディスク装置は、光ディスク（記録媒体）の所定の位置に、所定波長のレーザ光を照射する送光系、光ディスクで反射されたレーザ光を検出する受光系、送光系および受光系の動作を制御する機構制御（サーボ）系、送光系に対しては記録すべき情報や消去信号を供給し、受光系により検出された信号から記録されている情報を再生する信号処理系、等を含む。また、送光系および受光系、ならびにサーボ系等が一体化された光ヘッド装置の大きさに対しても、さらなる小型化および軽量化の要求が高い。

ところで、ＤＶＤ規格の光ディスクやＨＤ ＤＶＤ規格の光ディスクは、複数の記録層を有する。

さらに、ＨＤ−ＤＶＤ規格の光ディスクの中でも記録可能な光ディスクではＤＶＤ規格の記録可能な光ディスクよりも光反射率が低い。また、記録密度の向上に関係して波長の短いレーザ光が用いられることにより、送光系および受光系に用いられる光学素子の透過率が下がる傾向にある。これらに起因して、記録層から反射される反射レーザ光の強度は、例えば広く普及しているＣＤ規格の光ディスクに比較して僅かである。

次に、ＤＶＤ規格の光ディスクやＣＤ規格の光ディスクなど複数のディスクに対して安定した記録・再生を行うために、光ヘッド装置の対物レンズのフォーカス制御およびトラッキング制御に用いるフォーカスエラー量の検出とトラッキングエラー量の検出に、光ディスクで反射された反射レーザ光を回折格子により回折させて分割した回折成分を用いることが既に広く利用されている。

例えば、特許文献１には、偏光異方性ホログラムを用いて回折させた＋１次回折光からフォーカスエラー信号を得るとともに、同回折光のうちの−１次回折光からトラッキングエラー信号を得ることが開示されている。
特開平８−２２６２４号公報

しかしながら、特許文献１に記載された偏光異方性ホログラムを用いる場合には、０次光を信号再生またはフォーカス制御もしくはトラッキング制御に利用することができない。偏光異方性ホログラムには波長依存性が大きいため、光源波長が変わると０次回折効率/±１次回折光率が変化する。このため、ＨＤ−ＤＶＤ規格の光ディスクの記録再生に対して±１次回折効率を最大にする異方性ホログラムを用いる場合でも、光源波長が変動した場合には、±１次回折光率が下がる一方で０次光の回折効率が大きくなるため０次回折光も利用することが望ましい。

さらに、ＨＤ−ＤＶＤ規格の光ディスクだけではなくＤＶＤ規格の光ディスクやＣＤ規格の光ディスクなどに対しても±１次光の回折効率が小さくなり、一方で０次光の回折効率が大きくなる。このため、特に複数種類の光ディスクの信号再生またはフォーカス制御もしくはトラッキング制御には±１次回折光だけではなく０次回折光も利用することが望ましい。

ＨＤ−ＤＶＤ規格の光ディスクのように記録層からの反射レーザ光の強度が僅かな光ディスクからの信号の再生を安定となる（再生信号のＳ／Ｎ比が低下する）問題があるが、±１次回折光だけではなく０次回折光も利用することにより、ＨＤ−ＤＶＤ規格の光ディスクだけでなくＤＶＤ規格やＣＤ規格の光ディスクに対しても安定な記録・再生が可能になる。

なお、ＨＤ ＤＶＤ規格の光ディスクにおいて情報の記録あるいは再生もしくは消去に用いられるレーザ光の波長は、４００〜４１０ｎｍであり、現時点では、高いＳ／Ｎ比を確保できる信号検出系（光検出器）や信号処理系は、確立されていない。すなわち、検出された反射レーザ光から得られる信号成分の処理に用いられる信号処理回路の設計等も、非常に困難である。

本発明の目的は、反射率の低い記録媒体や複数の記録層を有する記録媒体から安定に、記録情報を再生可能な光ヘッドおよび光ディスク装置を提供することである。

この発明は、上記問題点に基づきなされたもので、記録媒体の記録面で反射された光を捕捉する対物レンズと、前記対物レンズにより捕捉された光を、その光の波長に応じて予め決められている所定の方向に回折させる光回折素子と、前記光回折素子を通過した非回折光を検出し、その光強度に対応する大きさの出力信号を生起する第１の光検出器と、前記光回折素子により回折された光を、その回折角度に応じて予め決められた位置で検出し、その光強度に対応する大きさの出力信号を生起する第２の光検出器と、前記第１の光検出器からの出力に、前記第２の光検出器からの出力のうち、前記回折光の少なくとも１つの成分に対応する出力を加算して出力する信号出力部と、を有することを特徴とする光ヘッド装置、を提供するものである。

また、この発明は、上記問題点に基づきなされたもので、記録媒体の記録面で反射された光を捕捉する対物レンズと、第１の波長の光および第１の波長の光とは異なる波長の第２の波長さらに第３の波長の光のそれぞれに対して所定の回折効率を有し、前記対物レンズにより捕捉された光をその光の波長に応じて予め決められている所定の方向に回折させる光回折素子と、前記光回折素子を通過した非回折光を検出し、その光強度に対応する大きさの出力信号を生起する第１の光検出器と、前記光回折素子により回折された光を、その回折角度に応じて予め決められた位置で検出し、その光強度に対応する大きさの出力信号を生起する第２の光検出器と、前記第１の光検出器からの出力に、前記第２の光検出器からの出力のうち、前記回折光の少なくとも１つの成分に対応する出力を加算して出力する信号出力部と、を有することを特徴とする光ヘッド装置、を提供するものである。

本発明によれば、回折格子の特性に合わせ、分割された反射レーザ光のうちの「０次光」と「＋１次回折光」もしくは「０次光」と「＋１次回折光」と「−１次回折光」の全てを、ＲＦ信号の検出に加算して供給することで、後段に設けられる信号処理系に余裕が得られ、記録層の反射率の低い光ディスクや複数の記録層と中間層を有する光ディスクからの信号の再生が安定化される。また、光ディスク装置としての信頼性も向上される。

以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態が適用可能な情報記録再生装置（光ディスク装置）の構成の一例を示す。

図１に示す光ディスク装置１は、記録媒体（光ディスク）Ｄに情報を記録し、あるいは光ディスクに記録されている情報を読み出し、もしくは光ディスクに記録されている情報を消去可能な光ピックアップ装置（光ヘッド装置）１１を含む。なお、詳述しないが、光ヘッド装置１１に加え、光ヘッド装置１１を光ディスクＤの記録面に沿って光ヘッド装置を移動させる図示しないヘッド移動機構や光ディスクを所定の速度で回転させるディスクモータ（図示せず）等の機構要素も組み込まれていることはいうまでもない。

光ヘッド装置１１は、光源、例えば半導体レーザ素子であるレーザダイオード（ＬＤ）２１を含む。ＬＤ（光源）２１から出力されるレーザ光の波長は、例えば４００〜４１０ｎｍで、好ましくは４０５ｎｍである。

ＬＤ（光源）２１からのレーザ光は、コリメートレンズ２２によりコリメート（平行光化）されるとともに、予め所定の位置に設けられている偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２３、光分割素子すなわちホログラム回折素子（ＨＯＥ）２４を順に透過され、集光素子すなわち対物レンズ（ＯＬ）２５により所定の集束性が与えられる。なお、対物レンズ２５は、例えばプラスチック製で、その開口数ＮＡは、例えば０．６５である。

対物レンズ２５により所定の集束性が与えられたレーザ光は、光ディスクの詳述しないカバー層を透過し、記録層（あるいはその近傍）に集光される（光源２１からのレーザ光は、対物レンズ２５焦点位置で最小光スポットを呈する）。なお、対物レンズ２５は、例えば駆動コイルとマグネットからなる対物レンズ駆動部２６により、光ディスクの記録面のトラックに、所定の位置関係に位置される。例えば、周知のフォーカス制御により、対物レンズ２５と光ディスクＤの記録面との間の距離が対物レンズ２５の焦点距離に一致されるよう、対物レンズ２５（光ヘッド装置１１）が記録面と直交する方向（光軸方向）に移動されることで、レーザ光の最小光スポットが光ディスクＤの記録層に集光される。

光ディスクＤの記録面で反射された反射レーザ光は、対物レンズ２５により捕捉され、対物レンズ２５により概ね平行な断面ビーム形状に変換され、偏光ビームスプリッタ２３に戻される。

偏光ビームスプリッタ２３に戻された反射レーザ光は、図示しない１／４波長板を通過されることにより光ディスクＤに向かうレーザ光の偏光の方向と偏光の方向が９０度回転されているため、偏光ビームスプリッタ２３の詳述しない偏光面で反射される。

偏光ビームスプリッタ２３で反射された反射レーザ光は、フォーカスレンズ２７によりフォトダイオード（光検出器）２８の受光面に結像される。

反射レーザ光は、ＨＯＥ２４を通過される際に、後段に設けられる光検出器２８の受光面に予め与えられている検出領域（受光領域）の配列および形状に合わせて、所定の分割数および形状に、分割される。

光検出器２８の個々の受光部から出力された電流は、図示しないＩ／Ｖアンプにより電圧に変換された後、信号処理部１２により、例えばＲＦ（再生）信号、フォーカスエラー信号、およびトラッキングエラー信号等に利用可能に、演算処理される。

なお、ＲＦ信号は、コントローラ（主制御部）１５の制御により、詳述しないが、所定の信号形式に変換され、もしくは所定のインタフェースにより、例えば一時記憶装置または外部記憶装置等に出力される。

また、信号処理部１２の出力のうち対物レンズ２５の位置に関する信号、すなわちフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号からは、信号処理部１２またはコントローラ１５において、対物レンズ２５の位置を補正するフォーカス制御信号およびトラッキング制御信号に変換され、レンズ駆動回路１３に供給される。

また、信号処理部１２の出力のうちのレーザ光の強度に関する信号およびコントローラ１５を介して供給される記録データあるいは再生もしくは消去の指示に基づいて、レーザダイオード２１から出力されるレーザ光の強度が制御される（ＬＤ２１に供給される駆動電流の大きさが、逐次、変化される）。

信号処理部１２により得られた信号はまた、光ヘッド装置１１の対物レンズ２５の位置を、対物レンズ２５と光ディスクＤの記録面との間の距離が対物レンズ２５の焦点距離に一致されるよう、光ディスクの記録面を含む面と直交する方向（光軸方向）、および光ディスクの記録面に予め形成されているトラックもしくは記録マーク（列）が延びる方向と直交する方向に、任意に移動させるためのサーボ信号にも利用される。

なお、サーボ信号は、周知のフォーカスエラー（誤差）検出方法に従って、対物レンズ２５の焦点位置において所定のサイズをとる光スポットが光ディスクＤの記録層上でその所定のサイズとなるよう、対物レンズ２５の位置の変化を示すフォーカスエラー信号と、周知のトラックエラー（誤差）検出方法に従って、同光スポットが記録マーク列もしくはトラックの概ね中心に案内されるよう、対物レンズ２５の位置の変化を示すトラッキングエラー信号に基づいて、生成される。

すなわち、対物レンズ２５は、光ディスクＤの図示しない記録層に形成されているトラックまたは記録マーク列の概ね中心に、対物レンズ２５により集光された光スポットを、その焦点距離において、記録層に最小の光スポットを提供可能に、制御される。

より詳細には、半導体レーザ（ＬＤ）２１から発したレーザ光Ｌは、コリメートレンズ２２によりコリメートされる。このレーザ光Ｌは、直線偏光であり、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）２３、ホログラム（ＨＯＥ）２４を透過し、図示しない１／４波長板により偏光面が円偏光に変化（回転）され、対物レンズ２５を透過することで所定の集束性が与えられて、光ディスクＤの記録面に集光される。

光ディスクＤの記録面に集光されたレーザ光Ｌは、記録面に形成されている記録マーク（ピット列）や、光ディスクの記録面に予め形成されているグルーブ等で（反射あるいは回折され、）光学的に変調される。

光ディスクの記録面で反射あるいは回折した反射レーザ光Ｒは、対物レンズ２５により捕捉されて、出射時に再びほぼ平行化され、図示しない１／４波長板を通過されることで往路に比較して偏光の方向が９０度変化されて、ホログラム回折素子（ＨＯＥ）２４に戻される。

ホログラム素子２４は、復路の偏光（反射レーザ光Ｒ）にのみ作用する偏光パターンが与えられており、反射レーザ光Ｒを複数光束に分割し、かつ回折成分を所定の方向に偏向させる。分割された反射レーザ光Ｒ０（非回折光、以下０次光と呼称する），Ｒ１（１次回折光）およびＲ−１（−１次回折光）は、それぞれのレーザ光を受光可能に設けられている受光領域に向けて偏向される。なお、ＨＯＥ２４は、例えばバイナリ型のパターンが与えられた回折格子である。もちろん、以下に説明するように、ブレーズ型のパターンの回折格子も用いることができる。

このようにして、偏光の方向が往路と９０度変化され、所定数に分割された反射レーザ光Ｒ０，Ｒ１およびＲ−１は、ＰＢＳ２３の偏光面で反射され、フォーカスレンズ２７を介してフォトディテクタ２８のそれぞれの受光領域に、集光される。

図２は、図１に示した光ヘッド装置のホログラム回折素子により分割された反射レーザ光と、光検出器の受光面の受光領域との関係を示す。

既に説明したように、ホログラム回折素子（ＨＯＥ）２４は、バイナリ型の回折格子である。従って、ホログラム２４を通過した光ビーム（反射レーザ光）は、０次光Ｒ０と、１次回折光Ｒ１と、−１次回折光Ｒ−１に分割される。なお、ＨＯＥ２４は、光ディスクＤの半径方向（ラジアル方向）と同ディスクの記録面のトラック（案内溝）あるいは記録マーク列の接線方向（タンジェンシャル方向）のそれぞれの方向に、所定数に分割されている。

ＨＯＥ２４により分割された反射レーザ光Ｒ０，Ｒ１，Ｒ−１は、光検出器２８の０次光検出領域２８−０、１次回折光検出領域２８＋１、−１次回折光検出領域２８−１のそれぞれに結像される。なお、詳述しないが、１次回折光検出領域２８＋１は、例えば互いに直交する２本の分割線により区分された検出（受光）領域を有し、例えば周知のナイフエッジ法あるいはダブルナイフエッジ法により、フォーカスエラー信号を得る。また、−１次回折光検出領域２８−１は、例えばＨＯＥ２４による分割数に応じて規定される数（図２の例では１×４）の受光（検出）領域が平行に配列されたもので、例えば周知の位相差法により、トラッキングエラー信号を得る。

それぞれの検出領域からの出力は、図示しないＩ／Ｖ変換器（プリアンプ）により所定レベルまで増幅され、後段の信号処理部１２に供給される。

信号処理部１２は、フォーカスエラー処理部１２ｆとトラッキングエラー処理部１２ｔとＲＦ検出部１２ｓを有し、フォーカスエラー処理部１２ｆには、１次回折光検出領域２８＋１からの出力が入力される。同様に、トラッキングエラー処理部１２ｔには、−１次回折光検出領域２８−１からの出力が入力される。これに対し、ＲＦ検出部１２ｓには、０次光検出領域２８−０からの出力と１次回折光検出領域２８＋１からの出力のそれぞれが入力される。

図３および図４は、図１に示した光ディスク装置においてホログラム回折素子の種類とレーザ素子から出射されるレーザ光の波長と回折効率との関係を示す。

図３は、ホログラム回折素子をバイナリ型とした場合のレーザ光の波長と回折効率との関係を示し、「０次光」のみの場合（曲線ａ）、「＋１次回折光」のみの場合（曲線ｂ）、「０次光に±１次回折光」を加算した場合（曲線ｃ）、のそれぞれにおける回折効率を示している。

図３から明らかなように、回折効率は、『０次光に±１次回折光』を加算した（曲線ｃ）で、最も効率が高いことが認められる。

このように、回折格子をバイナリ型とし、大きな信号レベルが要求されるＲＦ検出系については、０次光と±１次回折光を足し合わせることで、レーザ光の波長変動の影響を受けにくい信号再生系が達成される。

図４は、ホログラム回折素子をブレーズ型とした場合のレーザ光の波長と回折効率との関係を示し、「０次光」のみの場合（曲線ａ）、「＋１次回折光」のみの場合（曲線ｂ）、「０次光に＋１次回折光」を加算した場合（曲線ｃ）、のそれぞれにおける回折効率を示している。

図４から明らかなように、回折効率は、『０次光』のみ（曲線ａ）においては、「０」であるから、「＋１次回折光」のみの場合（曲線ｂ）または「０次光に＋１次回折光」を加算した場合（曲線ｃ）において、高い回折効率が得られる。

従って、回折格子をバイナリ型とする場合には「０次光と±１次回折光」からＲＦ信号を得ること、および回折格子をブレーズ型とする場合には「１次回折光」もしくは「０次光と＋１次回折光」のみからＲＦ信号を得ることが、出力信号とノイズ成分との比すなわちＳ／Ｎ比を高めるために有益である。

次に、図１に示した光ディスク装置を、記録密度の異なる光ディスクへの情報の記録、あるいは情報の再生が可能な複数の波長の光を出射するレーザ素子を有する装置とした例を示す。

図５は、図１に示した光ディスク装置の別の実施の形態の一例を示す。なお、図５に示す光ディスク装置において、図５に示した要素と同一または類似した要素構成には、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。また、図５に示す光ディスク装置は、図１に示した光ディスク装置を、異なる記録密度の光ディスクに情報を記録し、または情報を再生し、もしくは情報を消去可能としたものである。

図５に示す光ディスク装置１０１は、第１の波長、例えば４０５ｎｍの波長のレーザ光を出力する第１レーザ素子１３１、第１の波長とは異なる第２の波長、例えば６５０ｎｍのレーザ光を出力する第２レーザ素子１３２、第１および第２のレーザ素子１３１および１３２から出力されたレーザ光を、実質的に同一の光路に重ね合わせる光合成素子（ダイクロイックプリズム）１３３を有する。なお、第１レーザ素子１３１から出力される光の波長は、例えば４００〜４１０ｎｍであってもよい。また、第２レーザ素子１３２からのレーザ光の波長は、例えば６４５〜６５５ｎｍであってもよい。

第１レーザ素子１３１および第２レーザ素子１３２は、ダイクロイックプリズム１３３とともに、光ヘッド装置１１１として一体に組み立てられている。

第１レーザ素子１３１からの波長４０５ｎｍのレーザ光は、ダイクロイックプリズム１３３の波長選択膜を通過し、コリメートレンズ２２によりコリメートされ、偏光ビームスプリッタ２３、ホログラム回折素子２４を通って、対物レンズ２５に案内される。なお、対物レンズ２５により所定の集束性が与えられた波長４０５ｎｍのレーザ光は、光ディスクの詳述しないカバー層を透過し、トラックピッチが約０．４μｍのＨＤ ＤＶＤ規格の光ディスクへの情報の記録あるいは情報の再生もしくは情報の消去に利用される。

第２レーザ素子１３２からの波長６５０ｎｍのレーザ光は、ダイクロイックプリズム１３３の波長選択膜で反射され、第１レーザ素子１３１からの波長４０５ｎｍのレーザ光と同一の光路を通り、コリメートレンズ２２によりコリメートされ、偏光ビームスプリッタ２３、ホログラム回折素子２４を通って、対物レンズ２５に案内される。また、対物レンズ２５により所定の集束性が与えられた波長６５０ｎｍのレーザ光は、光ディスクの詳述しないカバー層を透過し、トラックピッチが約０．６８μｍのＤＶＤ規格の光ディスクへの情報の記録あるいは情報の再生もしくは情報の消去に利用される。

光ディスクＤの記録面で反射された所定波長の反射レーザ光は、対物レンズ２５により捕捉され、対物レンズ２５により概ね平行な断面ビーム形状に変換され、偏光ビームスプリッタ２３に戻される。

偏光ビームスプリッタ２３に戻された反射レーザ光は、その偏光面で反射され、フォーカスレンズ２７により光検出器（フォトダイオード）２８の受光面に結像される。なお、光検出器２８の受光面は、ＨＯＥ（光回折素子）２４を通過されることにより所定個数に分割される反射レーザ光の分割数、および後段の信号処理に合わせて設定された検出領域（受光領域）の配列および形状を有する。すなわち、ＨＯＥ２４には、光検出器２８の検出領域の配列および形状に対応して、反射レーザ光を所定の分割数および形状に分割可能な回折パターンが与えられている。

光検出器２８の個々の受光部から出力された電流は、図示しないＩ／Ｖアンプにより電圧に変換された後、信号処理部１２により、例えばＲＦ（再生）信号、フォーカスエラー信号、およびトラッキングエラー信号等に利用可能に、演算処理される。

なお、光検出器２８は、図２により既に説明したと同様に、ＨＯＥ２４により分割された反射レーザ光のうちの０次光（非回折光）Ｒ０を受光する０次光検出領域２８−０，＋１次回折光）Ｒ１を受光する＋１次光検出領域２８＋１，−１次回折光Ｒ−１を受光する−１次光検出領域２８−１を有する。

それぞれの検出領域からの出力は、図示しないＩ／Ｖ変換器（プリアンプ）により所定レベルまで増幅され、後段の信号処理部１２に供給される。

以下、図３および図４に示したと同様に、図５に示した光ディスク装置においてホログラム回折素子の種類とレーザ素子から出射されるレーザ光の波長と回折効率との関係を示す。この場合、図１に示した光ディスク装置においては、回折素子（ホログラム素子）は１種類のみであるから、波長４０５ｎｍを基準として設計された回折素子に、波長６５０ｎｍのレーザ光を通過させる場合について説明する。

図６は、ホログラム回折素子をバイナリ型とした場合のレーザ光の波長（６５０ｎｍ）と回折効率との関係を示し、「０次光」のみの場合（曲線ａ）、「＋１次回折光」のみの場合（曲線ｂ）、「０次光に±１次回折光」を加算した場合（曲線ｃ）、のそれぞれにおける回折効率を示している。

図６に示される通り、波長４０５ｎｍに対して設計されたバイナリ型回折格子に６５０ｎｍのレーザ光を通過させた場合であっても、『０次光に±１次回折光』を加算した（曲線ｃ）の場合に、回折効率が最も効率が高いことが認められる。

図７は、ホログラム回折素子をブレーズ型とし、図６と同様に、波長４０５ｎｍを基準として設計された回折素子に、波長６５０ｎｍのレーザ光を通過させる場合について場合のレーザ光の波長と回折効率との関係を示し、「０次光」のみの場合（曲線ａ）、「＋１次回折光」のみの場合（曲線ｂ）、「０次光に＋１次回折光」を加算した場合（曲線ｃ）、のそれぞれにおける回折効率を示している。

図７から明らかなように、波長４０５ｎｍを基準として設計された回折素子に、波長６５０ｎｍのレーザ光を通過させた場合には、『０次光』のみ（曲線ａ）においても所定レベルの回折効率が得られ、「＋１次回折光」のみの場合（曲線ｂ）には、効率が向上することが認められる。従って、「０次光に＋１次回折光」を加算した場合（曲線ｃ）において、最も、高い回折効率が得られる。

すなわち、波長４０５ｎｍのレーザ光に合わせて設計された回折パターンが与えられたブレーズ型格子に波長６５０ｎｍのレーザ光を通過させた場合であっても、所定レベルの回折効率が得られることが認められる。

図８は、図３および図６に示したバイナリ型回折格子の溝の深さの偏差（深さずれ）と４０５ｎｍの波長のレーザ光（ＨＤ ＤＶＤ規格向け）および６５０ｎｍの波長のレーザ光（ＤＶＤ規格（現行）向け）のそれぞれの回折効率を示している。

図８に示されるとおり、格子パターンの溝の深さの偏差（深さずれ）に対しては、波長４０５ｎｍのレーザ光の０次光（曲線ｐ）については、その変動がほとんど無く、同４０５ｎｍのレーザ光の＋１次回折光（曲線ｑ）において、概ね２０％であることが認められる。また、波長６５０ｎｍのレーザ光の０次光（曲線ｒ）および＋１次回折光（曲線ｓ）においては、いずれも概ね４０％であることが認められる。

図９は、図４および図７に示したブレーズ型回折格子の溝の深さの偏差（深さずれ）と４０５ｎｍの波長のレーザ光（ＨＤ ＤＶＤ規格向け）および６５０ｎｍの波長のレーザ光（ＤＶＤ規格（現行）向け）のそれぞれの回折効率を示している。

図９に示されるとおり、格子パターンの溝の深さの偏差（深さずれ）に対しては、波長４０５ｎｍのレーザ光の０次光（曲線ｐ）については、その変動がほとんど無く、同４０５ｎｍのレーザ光の＋１次回折光（曲線ｑ）において、概ね１００％であることが認められる。また、波長６５０ｎｍのレーザ光の０次光（曲線ｒ）においては、概ね２０％であり、同＋１次回折光（曲線ｓ）においては、概ね６０％に達することが認められる。

なお、図１０および図１１は、図６ないし図９により説明したＤＶＤ規格の光ディスクからの再生信号を「＋１次回折光」のみ（曲線ｍ）もしくは「０次光と±１次回折光」の和（曲線ｎ）により得る場合に、波長の変化に対する出力の変動の程度を示している。なお、ＲＦ受光量（縦軸）は、基準値からの変動量を示している。

また、図１２および図１３は、それぞれ、ＨＤ ＤＶＤを基準とした溝の深さの変化に対する出力の変動の程度を示している。なお、図１２および図１３においては、波長４０５ｎｍ（ＨＤ ＤＶＤ向け）が曲線ｕで、波長６５０ｎｍ（ＤＶＤ向け）の「±１次回折光のみ」が曲線ｖで、同ＤＶＤ向けの「±１次回折光と０次光」の合計が曲線ｗで、それぞれ、示されている。

以上説明したように、光ディスク装置において、ホログラム回折素子を、バイナリ型、あるいはブレーズ型とする場合に、ブレーズ格子は、理論上は、回折効率が１になるが、実際のブレーズ格子は、ステップ（階段）状の擬似ブレーズであることが多く、そのためステップ数が少ないと回折効率が０．７程度になる。この条件を、バイナリ型の回折格子に適用すると、回折効率は、０．８程度に向上されることが認められる。

また、ＨＤ ＤＶＤ規格とＤＶＤ規格の両ディスクから情報を再生可能とする場合、ＨＤ ＤＶＤで最適化した（波長４０５ｎｍを基準として設計した）ブレーズＨＯＥでは、ＤＶＤ規格のディスクに対しては、ＲＦ信号を、「＋１次回折光」のみよりも「０次光＋１次回折光」から検出する場合に、より検出用光ビーム（反射レーザ光）の光量を効率よく確保できる（検出光量が高められる）ことが認められる。

また、ＨＤ ＤＶＤで最適化した（波長４０５ｎｍを基準として設計した）バイナリ型ＨＯＥでは、ＤＶＤ規格のディスクに対しては、＋１次回折光もしくは−１次回折光もしくは＋１次回折光と−１次回折光加算のいずれを用いる場合よりも、０次光＋±１次回折光とする（「０次光」＋「＋１次回折光」＋「−１次回折光」の全てを合計する）ことがにより、より検出用光ビーム（反射レーザ光）の光量を効率よく確保できる（検出光量が高められる）ことが認められる。

すなわち、計算結果として、バイナリ（０次光と±１次回折光が発生する）のときに、ＲＦとして、±１次回折光のみよりも０次光と±１次回折光をすべて足し合わせた方がよい。また、ブレーズ（０次光＋１次光が発生する）のときには、ＲＦとして、＋１次光のみよりも０次光と＋１次回折光のすべて足し合わせることがこのましい。

例えば、図１１に示したように、溝深さが変化したときには、回折格子をブレーズ型とする場合には、ＨＤ／ＤＶＤのいずれにおいてもＲＦ信号振幅値は、
ＲＦ（ＨＤ）における「＋１次回折光の受光量」を１．０とする場合、
ＲＦ（ＤＶＤ）においては、「同」０．６１２
であり、
ＲＦ（ＤＶＤ）において、「０次光＋１次回折光」とした場合の受光量は、
０．８３６
となる。

また、ＨＤ／ＤＶＤのＲＦ信号振幅の変動率は、
ＲＦ（ＨＤ）において、「＋１次回折光」については、−０．０００１［１／ｎｍ］
であり、
ＲＦ（ＤＶＤ）において、「＋１次回折光」については、−０．００４２［１／ｎｍ］
となる。一方、
ＲＦ（ＤＶＤ）において、「０次光と＋１次回折光」とした場合には、０．０００７［１／ｎｍ］
である。

以上から、ＤＶＤのＲＦ信号として「０次光＋１次回折光」を「１次光のみ」と比較した場合、
溝深さによるＲＦ変動率が１／４
受光量は１．４倍
となる。

同様に、図１３に示したように、波長によるＲＦ変動率も、
波長によるＲＦ変動率が１／６
となる。

また、図１１に示したように、溝深さが変化したときには、回折格子をバイナリ型とする場合には、ＨＤ／ＤＶＤのいずれにおいてもＲＦ信号振幅値は、
ＲＦ（ＨＤ）における「±１次回折光の受光量」を０．８１１とする場合、
ＲＦ（ＤＶＤ）においては、「同」０．４４４
であり、
ＲＦ（ＤＶＤ）において、「０次光と±１次回折光」とした場合の受光量は、
０．８９６
となる。

また、ＨＤ／ＤＶＤのＲＦ信号振幅の変動率は、
ＲＦ（ＨＤ）において、「±１次回折光」については、０．０００［１／ｎｍ］
であり、
ＲＦ（ＤＶＤ）において、「±１次回折光」については、−０．００４［１／ｎｍ］
となる。一方、
ＲＦ（ＤＶＤ）において、「０次光と±１次回折光」とした場合には、−０．００１［１／ｎｍ］
である。

これより、ＤＶＤのＲＦ信号として「０次光と±１次回折光」を「±１次回折光」と比較した場合、
溝深さによるＲＦ変動率が１／４
受光量は２倍
となる。

同様に、図１３に示したように、波長によるＲＦ変動率も、
波長によるＲＦ変動率が１／９
となる。

以上説明したように、回折格子の特性に合わせ、分割された反射レーザ光のうちの「０次光」と「＋１次回折光」もしくは「０次光」と「＋１次回折光」と「−１次回折光」の全てを、ＲＦ信号の検出に加算して供給することで、光量を大きくするだけではなく光量変動を小さくすることができるため、後段に設けられる信号処理系に余裕が得られ、記録層の反射率の低い光ディスクや複数の記録層と中間層を有する光ディスクからの信号の再生が安定化される。また、光ディスク装置としての信頼性も向上される。

なお、この発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々な変形もしくは変更が可能である。また、個々の実施の形態は、可能な限り適宜組み合わせて実施されてもよく、その場合、組み合わせによる効果が得られる。

本発明が適用可能な光ディスク装置の一例を示す概略図。 図１に示した光ディスク装置の光ヘッド装置における光分割素子と光検出器との結像関係およびＲＦ出力信号の組み合わせの一例を示す概略図。 図１に示した光ヘッド装置におけるレーザ素子からのレーザ光の波長と回折効率（バイナリ型）の関係を説明する概略図。 図１に示した光ヘッド装置におけるレーザ素子からのレーザ光の波長と回折効率（ブレーズ型）の関係を説明する概略図。 図１に示した光ディスク装置の別の実施の形態の一例を示す概略図。 図３に示した回折格子を図５に示した光ディスク装置に適用した場合のレーザ光の波長と回折効率（バイナリ型）の関係を説明する概略図。 図４に示した回折格子を図５に示した光ディスク装置に適用した場合のレーザ光の波長と回折効率（ブレーズ型）の関係を説明する概略図。 図３に示した回折格子を図５に示した光ディスク装置に適用した場合の回折格子の溝の深さと回折効率（バイナリ型）の関係を説明する概略図。 図４に示した回折格子を図５に示した光ディスク装置に適用した場合の回折格子の溝の深さと回折効率（ブレーズ型）の関係を説明する概略図。 図３に示した回折格子（バイナリ型）を図５に示した光ディスク装置に適用した場合のＲＦ出力の変化（波長依存）を説明する概略図。 図４に示した回折格子（ブレーズ型）を図５に示した光ディスク装置に適用した場合のＲＦ出力の変化（波長依存）を説明する概略図。 図３に示した回折格子（バイナリ型）を図５に示した光ディスク装置に適用した場合のＲＦ出力の変化（溝の深さ依存）を説明する概略図。 図４に示した回折格子（ブレーズ型）を図５に示した光ディスク装置に適用した場合のＲＦ出力の変化（溝の深さ依存）を説明する概略図。

符号の説明

１…光ディスク装置（情報記録再生装置）、１１…光ヘッド（光ピックアップ）装置、１２…信号処理部、１２ｓ…ＲＦ検出部、１２ｆ…フォーカスエラー処理部、１２ｔ…トラッキングエラー処理部、１３…対物レンズ駆動回路、１４…レーザドライバ、１５…コントローラ、２１…（出力光の波長４０５ｎｍの）光源、２２…コリメートレンズ、２３…偏光ビームスプリッタ、２４…光回折素子（ＨＯＥ，光分割手段）、２５…対物レンズ、２６…対物レンズ駆動機構、２７…結像レンズ、２８…光検出器、２８＋１…＋１次回折光検出部、２８−０…０次光検出部、２８−１…−１次回折光検出路、１３１…第１の光源（波長４０５ｎｍ）、１３２…第２の光源（波長６５０ｎｍ）、１３３…光結合プリズム、Ｄ…光ディスク（記録媒体）。

Claims (8)

1. 記録媒体の記録面で反射された光を捕捉する対物レンズと、
   前記対物レンズにより捕捉された光を、その光の波長に応じて予め決められている所定の方向に回折させる光回折素子と、
   前記光回折素子を通過した非回折光を検出し、その光強度に対応する大きさの出力信号を生起する第１の光検出器と、
   前記光回折素子により回折された光を、その回折角度に応じて予め決められた位置で検出し、その光強度に対応する大きさの出力信号を生起する第２の光検出器と、
   前記第１の光検出器からの出力に、前記第２の光検出器からの出力のうち、前記回折光の少なくとも１つの成分に対応する出力を加算して出力する信号出力部と、
   を有することを特徴とする光ヘッド装置。
2. 前記第２の光検出器は、前記第２の光検出器からの前記回折光の全てに対応する出力を加算して出力することを特徴とする請求項１記載の光ヘッド装置。
3. 記録媒体の記録面で反射された光を捕捉する対物レンズと、
   第１の波長の光および第１の波長の光とは異なる波長の第２の波長さらに第３の波長の光のそれぞれに対して所定の回折効率を有し、前記対物レンズにより捕捉された光をその光の波長に応じて予め決められている所定の方向に回折させる光回折素子と、
   前記光回折素子を通過した非回折光を検出し、その光強度に対応する大きさの出力信号を生起する第１の光検出器と、
   前記光回折素子により回折された光を、その回折角度に応じて予め決められた位置で検出し、その光強度に対応する大きさの出力信号を生起する第２の光検出器と、
   前記第１の光検出器からの出力に、前記第２の光検出器からの出力のうち、前記回折光の少なくとも１つの成分に対応する出力を加算して出力する信号出力部と、
   を有することを特徴とする光ヘッド装置。
4. 前記第２の光検出器は、前記第２の光検出器からの前記回折光の全てに対応する出力を加算して出力することを特徴とする請求項３載の光ヘッド装置。
5. 前記光回折素子は、非回折光と±１次回折光を生起するバイナリ型であることを特徴とする請求項３または４記載の光ヘッド装置。
6. 前記光回折素子は、通過する光を非回折光と所定の一方向に+１次回折光を生起するブレーズ型であることを特徴とする請求項３または４記載の光ヘッド装置。
7. 記録媒体の記録面で反射された光を捕捉する対物レンズと、前記対物レンズにより捕捉された光を、その光の波長に応じて予め決められている所定の方向に回折させる光回折素子と、前記光回折素子を通過した非回折光を検出し、その光強度に対応する大きさの出力信号を生起する第１の光検出器と、前記光回折素子により回折された光を、その回折角度に応じて予め決められた位置で検出し、その光強度に対応する大きさの出力信号を生起する第２の光検出器と、前記第１の光検出器からの出力に、前記第２の光検出器からの出力のうち、前記回折光の少なくとも１つの成分に対応する出力を加算して出力する信号出力部と、を有することを特徴とする光ヘッド装置と、
   前記信号処理部からの出力から前記記録媒体に記録されている情報を再生する信号処理装置と、
   を有することを特徴とする光ディスク装置。
8. 記録媒体の記録面で反射された光を捕捉する対物レンズと、第１の波長の光および第１の波長の光とは異なる波長の第２の波長さらに第３の波長の光のそれぞれに対して所定の回折効率を有し、前記対物レンズにより捕捉された光をその光の波長に応じて予め決められている所定の方向に回折させる光回折素子と、前記光回折素子を通過した非回折光を検出し、その光強度に対応する大きさの出力信号を生起する第１の光検出器と、前記光回折素子により回折された光を、その回折角度に応じて予め決められた位置で検出し、その光強度に対応する大きさの出力信号を生起する第２の光検出器と、前記第１の光検出器からの出力に、前記第２の光検出器からの出力のうち、前記回折光の少なくとも１つの成分に対応する出力を加算して出力する信号出力部と、を有することを特徴とする光ヘッド装置と、
   前記信号処理部からの出力から前記記録媒体に記録されている情報を再生する信号処理装置と、
   を有することを特徴とする光ディスク装置。

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