JP2006512715A - 光走査デバイス用のディスク駆動装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、光ディスクの回転軸を定義する回転手段及び前記光ディスクを光ビームで走査するための光走査デバイスを含む光ディスク駆動装置に関する。これらの光走査手段は、それら自体、前記第一の光ビームを生じさせるための第一の光源、第一の光源とディスクの情報層における集束点との間に提供された集束手段、前記情報層から反射された第一の後方へのビームを受けるための光検出器、及び、前記集束手段にもまた伝達される第二の光ビームを生じさせるための且つ情報層における第二の光ビームの反射の後に得られる第二の後方へのビームに対応する第二のスポットの前記光検出器における位置からチルトを測定するための第二の光源を含む。本発明に従って、戻る第二のビームを検出器へ実質的に再度集束させるための回折要素が提供された回折構造が、前記集束点と前記光検出器との間に提供される。一連の環の形状のプリズムからなる、この回折構造は、前記光検出器の直前に位置決めされたサーボレンズの一つの表面若しくは集束手段として使用される対物レンズの一つの表面のいずれかに又は別個の板に付けられる。また、回折構造を、階段状の構造で近似してもよい。

Description

本発明は、一般に、ディスク形状の記憶媒体に情報を記憶するための又はこのようなディスク形状の記憶媒体から情報を読み取るための光走査デバイスに関し、ここでディスクは、回転させられ、且つ、書き込み／読み取りヘッドは、回転するディスクに対して径方向に移動させられる。より詳しくは、本発明は、光ディスクの回転軸を定義する回転手段、及び、前記光ディスクを光ビームで走査するための光走査手段を含む光ディスク駆動装置に関する。

本発明は、光ディスクシステム又は光磁気ディスクシステムの場合に適用可能である。以後、用語“光ディスクシステム”を使用することにするが、この用語が、光磁気ディスクを包含することが、意図されていることは、理解されることである。

光記憶ディスクが、（画像、データ、音楽のような）情報を記憶してもよい記憶空間の少なくとも一つのトラックを含むことは、一般的に知られている。光記憶ディスクは、読み取り専用タイプのものであってもよく、ここでは情報は、製造中に記録され、且つ、ユーザーによって読み取られ得るだけであり、又は、書き込み可能タイプのものであってもよく、ここでは情報は、ユーザーによって、記憶されてもよい。光記憶ディスクの記憶空間に情報を書き込むために、又は、ディスクから情報を読み取るために、光ディスク駆動装置は、一方では、光ディスクを受けると共に回転させるための回転手段を含み、他方では、光ビーム、典型的にはレーザービームを発生させると共に前記レーザービームで記憶トラックを走査するための光学手段を含む。回転手段は、例えば、光ディスクの中央部分に掛かるハブを駆動するモーターである。回転するディスクを光学的に走査するために、光ディスク駆動装置は、例えば、少なくとも光ビーム発生器デバイス（典型的にはレーザーダイオード）、ディスクの情報層における焦点のスポットに光ビームを集束させるための対物レンズ、及び、ディスクから反射された反射光を受けると共に電気的な検出器の出力信号を発生させるための光検出器を含む。光ディスクの技術、一般に、情報を光ディスクに記憶することができる方式、及び、光学データを光ディスクから読み取ることができる方式は、一般的に知られているので、ここでは、この技術をより詳細に記述することとは、必要ではない。

理想的な場合には、戻るビームが、即ち、ディスクから反射された光が、同軸なものであり、且つ、入射する光に対して反対の方向に伝播するように、ディスクの情報層が、装置の光軸に垂直であることが、仮定される。ディスクが、そった表面を有する場合には、反射光の伝播軸は、入射する光の軸に対してもはや同軸ではなく、且つ、理想的な場合の同軸の伝播からの、戻るビームの逸脱に存する、チルトの効果が、観察される。このようなディスクのチルトは、光ディスク駆動装置の性能を劣化させることが知られており、且つ、検出されると共に補償される必要がある。にもかかわらず、入射する光が、ディスクの情報層における小さなスポットに集束させられるので、同軸の伝播からのこの逸脱は、非常に小さく、且つ、前記逸脱の検出のこの原理に基づいたチルトの検出器は、実施することが非常に困難である。

そして、例えば、入射するビームへ収差を加えること、従って、情報層におけるスポットの大きさが増加することを引き起こすことによって、戻るビームの逸脱を増幅することが、提示されてきた。例えば、ディスクが、赤外光（波長＝約７９０ｎｍ）でアクセスされるとき、大量の球面収差（前記収差は、放射ビームにおいて、ビームの中央部分における光線及びビームの周辺の光線が、ディスクに集束させられるとき、異なる焦点を有するという事実によるものである）は、ディスクの情報層におけるスポットの大きさが、ディスクが赤色光（波長＝約６６０ｎｍ）でアクセスされる状況と比較して、増加することを引き起こす。このような状況の例は、特許文献１に記載されており、ディスクのチルトは、ディスクにおける情報を読み出すために使用される波長と異なる波長を有する光源で、スポットの位置から測定される。しかしながら、このような方法が適用されるとき、光検出器におけるスポットの大きさが、今、光ディスク駆動装置に従来使用された標準的な四つの象限の検出器の大きさと比較して、大き過ぎることが判明する。検出器の象限からの信号における有意な差を測定することができず、よって、チルトの誤差信号を導出することができない。
特願２０００−０７６６７９号公報

従って、本発明の目的は、この欠点を回避する光ディスク駆動装置を提供することである。

このために、本発明は、本記述の導入の段落に定義されるような光ディスク駆動装置に関し、且つ、光走査手段は、それら自体、少なくとも、
前記第一の光ビームを生じさせるための第一の光源、
前記光ビームに適用されると共に前記第一の光源と第一の被覆層を有する前記第一のディスクの情報層における集束点との間に提供される集束手段、
前記第一のディスクの前記情報層から反射された第一の後方へのビームを受けるために提供される光検出器、
前記集束手段にもまた伝達される第二の光ビームを生じさせるための、且つ、前記第一のディスクの前記情報層における前記第二の光ビームの反射後に得られる第二の後方へのビームに対応する第二のスポットの前記光検出器における位置からのチルトを測定するための、第二の光源
を含み、
前記光ディスク駆動装置は、前記集束点と前記光検出器との間に、戻る第二のビームを検出器へ実質的に再度集束させるための回折要素が提供された回折構造をさらに含む。

この構造は、検出器の信号の間における有意な差を測定すること、従って、顕著なチルトの誤差信号を導出することができるために、検出器に十分に小さいスポットを発生させることを可能にする。

好ましくは、回折構造は、光検出器の直前に位置決めされたサーボレンズの一つの表面に付けられる。しかしながら、また、それは、集束手段として使用される対物レンズの一つの表面に、又は、別個の板に、付けられてもよい。

好都合な実施においては、回折構造は、一連の環の形状のプリズムからなるが、また、それを、階段状の構造によって近似することができる。

今、本発明を、ほんの一例として、より詳細な様式で、且つ、添付する図面を参照して、記述することにする。

光ディスク１に情報を記憶する又は光ディスク１から情報を読み取るのに適切な光ディスク駆動装置を概略的に図１に示す。ディスク駆動装置は、装置の枠２、及び、ディスク１を回転させるために、枠２に固定された且つ回転軸４を定義するモーター３を含む。ディスク１を受けると共に保持するために、ディスク駆動装置は、調整可能な又は締め付けのハブ５を含んでもよく、そのハブは、モーター３の軸６に据え付けられる。また、ディスク駆動装置は、そり７を含み、そのそりは、明瞭の目的で示さない案内手段によって、ディスク１の径の方向に、すなわち、回転軸４に対して実質的に垂直な方向に、変位可能に案内される。径方向のそりのアクチュエータ８は、装置の枠２に対するそり７の径方向の位置を規制するために提供される。

ディスク駆動装置は、プラットホーム９さらに含み、そのプラットホームは、そり７に対するディスク１の径の方向に変位可能であり、且つ、そのプラットホームは、明瞭の目的のために示さない据え付け手段によって、そり７に対して変位可能に据え付けられる。径方向のプラットホームアクチュエータ１０は、そり７に対してプラットホーム９を径方向に変位させるために、提供される。径方向のそりのアクチュエータ及び径方向のプラットホームアクチュエータは、それ自体知られており、且つ、このような径方向のプラットホームアクチュエータの設計及び動作が、本発明の主題ではないので、ここでは、それらをより詳細に議論することは、必要ではない。

ディスク駆動装置は、光ビームによってディスク１の（示さない）トラックを走査するために、後に記述する光学デバイス２０をさらに含む。また、それは、そり７に対してプラットホーム９を旋回させるために配置された、ピボットプラットホームアクチュエータ１１（このようなピボットプラットホームアクチュエータは、それ自体知られており、従ってより詳細に議論しない）及び後に続く出力、モーター３の制御入力に接続された第一の出力１２ａ、径方向のそりのアクチュエータ８の制御入力に結合させられた第二の出力１２ｂ、径方向のプラットホームアクチュエータ１０の制御入力に結合させられた第三の出力１２ｃ、軸のプラットホームアクチュエータ１３の制御入力に結合させられた第四の出力１２ｄ、及び、ピボットプラットホームアクチュエータ１１の制御入力に結合させられた第五の出力１２ｅを有する制御ユニット１２を含む。制御ユニット１２は、前記出力１２ａから１２ｅまでで、それぞれ、モーター３、そりのアクチュエータ８、径方向のプラットホームアクチュエータ１０、軸のプラットホームアクチュエータ１３、及びピボットプラットホームアクチュエータ１１を制御するための制御信号Ｓ_ＣＭ、Ｓ_ＣＳ、Ｓ_Ｃｐｒ、Ｓ_Ｃｐａ、及びＳ_ＣＰｐを発生させるように、設計される。また、制御ユニット１２は、後に続く段落に記述した光検出器からの読み取り信号Ｓ_Ｒを受けるための読み取り信号入力１２を有する。

今、光走査デバイス２０を記述することにする。図２に説明する本発明の好適な実施形態に従って、光走査デバイスは、光ビーム発生手段２１（第一の光ビーム）、典型的にはレーザーを含み、その光ビーム発生手段を、そり７の枠２に対して据え付けてもよい。このレーザー２１は、与えられた第一の波長（この例では６６０ｎｍ）の発散する放射ビーム２２を生じさせ、且つ、このように放出された直線偏光した光の光束は、半透明ミラー２３によって反射させられ、且つ、ミラー２５及びレンズ系に向かって偏光ビームスプリッター２４を透過させられる。このレンズ系は、発散する放射ビーム２２を、コリメートされた放射ビーム２８に変化させるコリメータレンズ２６、及び、前記コリメートされたビームを、ディスクの情報層におけるフォーカス３０に達する収束するビーム２９に変換する対物レンズ２７を含む。

前記情報層におけるそれの反射の後に、収束するビーム２９は、同じ光路に戻る反射ビームを形成する。この後方への放射は、偏光ビームスプリッター２４を通じてさらに透過させられ、且つ、前記戻るビームを、サーボ検出器４２のような光検出器に届く、収束するビーム４１に変換するサーボレンズ４０を通過する。半透明ミラー２３は、放出されたビーム及び戻るものを分離すること、並びに、後者のものを、前記ミラーの後に続く光学素子（４０、４２）に供給することを可能にする光学素子で構築される。

ディスク１の径方向の及び接線方向のチルトの量の尺度を得るために、第二の光源５１、典型的には、前記第一の波長（この例では７８０ｎｍ）と異なる第二の波長を備えたレーザーは、第二の光ビームを生じさせるために、一時的にスイッチをオンにする。定義によって、それらの間の絶対的な差が１０ｎｍを超えるとき、二つの波長は、異なると考えられる。前記光源５１によって放出された偏光した光は、偏光ビームスプリッター２４及びミラー２５によって反射され、そして、コリメータレンズ２６を通過させられ、且つ、対物レンズ２７によって集束させられる。そして、情報層における前記第二のビームの反射後に得られた第二の後方へのビームを、サーボ検出器４２によって受ける。第二の光ビームの波長が、前記第一の光ビームのものと異なるので、今、前記第一のディスクの情報層におけるスポットは、異常なものとなる。結果として、この第二のビームの検出器におけるスポットの大きさは、検出器の大きさよりも大きくなる。

本発明によれば、サーボ検出器におけるスポットの大きさの問題を克服するために、後方へのビームの経路に位置させられたレンズの一つにおける一つの表面に又は情報層における集束点とサーボ検出器との間における別個の板、以下に記述するように実施された回折構造に付くことが、提示される。そのようにすることによって、第二の光源によって放出された光で前記第一のディスクにアクセスするとき、サーボ検出器におけるスポットの大きさが、減少させられる。

この回折構造の例を、図３及び４に示す。放射源５１によって生じさせられた第二の光ビームについて、回折構造は、一つの特定の回折次数で実質的に光ビームを回折させるべきである。この例では、光が第一の回折次数に回折される場合を考える。これを、ブレーズド回折格子タイプのものであると共に（図３における）上部から及び（図４における）半径に沿った断面で見たような一連の環の形状のプリズム１０１からなる回折構造１００によって、達成することができる。図４の断面において、数は、回折要素の各々の径方向の位置をミリメートルで示す。プリズムの高さｈ_２は、

によって与えられ、ここでλ_２は、第二の光源５１によって放出された光の波長であり、ｎ_２は、波長λ_２におけるプリズムの材料の屈折率である。図３及び４に示すように、（０．１５４ｍｍの半径までの）回折構造の中央の領域は、どんな回折要素をも含まない。この領域の大きさは、前記第二の光源からの光で前記第一の被覆層を有する前記第一のディスクにアクセスするとき、検出器４２の外側に届く発散性の戻るビームの実質的な量の光線が、前記検出器へ再度集束させられる一方で、第二の光源５１からの光で第二の被覆層を有する第二のディスクにアクセスするとき、反射光が、変更されてない構造１００を通過するように、選ばれる。後に続く表１は、回折構造を構成する連続的な環の半径についての典型的な値を（ミリメートルで）、ピッチ、すなわち、二つの連続的な環の間における距離（マイクロメートルで）と一緒に、与える。

回折構造の重要な特徴は、それが、この光が、前記第一のディスクにアクセスするために使用されるとき、前記第一の光ビームの戻る光に影響を及ぼすべきではないということである。しかしながら、ブレーズド回折格子は、また、第一の回折次数へ有意に第一の光ビームを回折させる。これを予防するために、ブレーズド回折格子の代わりに、二元の回折格子を使用しなければならない。二元の回折格子において、各々のブレーズは、階段状の構造によって、近似される（図５）。国際公開第０２／２１５２２号パンフレットは、第一の光ビームに影響を及ぼさない一方で、第二の光ビームの実質的な部分を第一の回折次数に回折させるこのような二元の回折格子を設計する方法を記述する。従って、前記の特許出願に説明された方法は、参照によって含まれる。この結果を、図５の提示した階段状の構造と共に得てもよく、ここではブレーズド回折格子は、四つの階段（１０５、１０６、１０７、及び１０８）での近似である。この構造で、階段の高さをｈ_１の倍数として選んでおいたので、第一の光源によって放出された光が、回折格子によって変更されないことを示すことができ、各々のｈ_１の階段は、第一の光源からの光を使用するとき、２πの位相シフトに至る（第二の光源によって放出された光についての位相シフトは、一般に、２πではない）。階段の高さｈ_１は、

によって与えられ、ここでλ_１は、第一の光源によって放出された光の波長であり、ｎ_１は、波長λ_１における回折格子の材料の屈折率である。ここで、例示的な目的のために、λ_１及びλ_２の両方についての回折格子の材料の屈折率は、１．６５であると仮定される。図５に示す状況については、階段１０５の高さは、１×ｈ_１であり、階段１０６の高さは、２×ｈ_１であり、階段１０７の高さは、４×ｈ_１であり、且つ、階段１０８の高さは、５×ｈ_１である。示した階段の構造の回折効率は、おおよそ７５パーセントである。

サーボ検出器における第二の光源からのスポットの大きさを減少させるために、本発明に従って、使用される回折構造は、サーボレンズ若しくは対物レンズのいずれかに又は別個の板に付けられる。第一の場合には、（図５に説明されるような）回折構造は、サーボレンズの前面に付けられ、図６及び７は、それぞれ、回折構造無しのスポット１１０及びサーボレンズに付けられた回折構造有りのスポット１１１を示す。図６と比較して図７から理解することができるように、スポットの大きさは、回折構造無しの状況と比較すると、減少させられる（これらの図において、黒四角１１２は、光ピックアップデバイスに使用される標準的な四つの象限の検出器の大きさを示す）。本発明に係る回折格子が存在しないときに検出器の外側に届く前記第二のビームの少なくとも１０％を超える光は、回折格子が存在するときに、検出器へ再度集束されない。より好ましくは、２５％を超えるものは、検出器へ再度集束される。規格化されたチルトの誤差信号は、前記四つの象限の検出器における第二の光源からのスポットの位置から導出される。Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤが、個々の象限を指すとすれば、ＲＴＥＳと呼ばれる、規格化された径方向のチルトの誤差信号は、

によって与えられる。

得られたシミュレーションされた規格化された径方向のチルトの誤差信号を図８に示す。

第二の場合において、回折構造を、対物レンズに付けてもよい。そして、各々の環についての半径及び対応するピッチは、半径に属する開口数（ＮＡ）と一緒に、後に続く表２に与えられる。

前記第二の被覆層を有する第二のディスクにアクセスするとき第二の光源からの戻る光に影響を及ぼさないために、回折構造は、０．５＜ＮＡ＜０．６５によって定義された領域に制限され、ここでそれは、第二の光源によって放出された光について弱い正のレンズとして作用する。レンズの効果により、光線は、サーボ検出器に再度集束させられる（回折構造が、対物レンズの非球面に適合するために、全体的な非球面の形状を有することに留意してもよい）。上述したように、第一の光源からの光が、０．５＜ＮＡ＜０．６５の領域を通過するとき、影響されないように、回折構造を、位相階段プロフィールによって近似してもよい。この変更した対物レンズで得られた、規格化された径方向のチルトの誤差信号を図９に示す。端の光線の現実のフォーカスの位置（すなわち、ディスクへの行程における０．５＜ＮＡ＜０．６５の領域に届く第二の光源からの光の部分）は、重要である。これは、図１０及び１１に示され、ここで図１０は、対物レンズ（ＯＬ）２７を通過すると共にディスク１の情報層１２０へ集束させられる第二の光源からの光を示す（図１１が、情報層１２０のまわりの領域の拡大図である一方で、図１０が、折り曲げられない光の経路を示す、すなわち、システムが、透過で示されることに留意すること）。理解することができるように、現実のフォーカス１２１は、情報層１２０の“後部に”位置決めされる。回折構造が、端の光線１２０を、この点の前における且つ情報層１２０のわずかにだけ後部におけるフォーカス１２３へもたらすことは、重要である。端の光線を情報層へ集束させることは、ディスクのチルトの結果として着陸するビームを抑制し、よって、有用な誤差信号には至らない。

このように定義された本発明は、上述の実施に限定されないことを理解しなければならない。上述した実施形態において、第一の波長が、第二の波長よりも小さい一方で、第一の波長もまた、第二の波長より大きくてもよいことは、可能である。また、上述した実施形態において、四つの象限を備えた検出器に明確な参照をする一方で、原理を、少なくとも二つの又は六つ以上の区分でさえも有する検出器へ適用することができると思われる。上述した実施形態が、チルトの測定に使用される第二の光源からのビームが、第一の光源からのビームの開口数よりも小さい開口数に制限される状況を示すが、上に与えられたものと類似の原理を、反対の状況に適用することができることは、認識される。

光ディスクに情報を記憶する又は光ディスクから情報を読み取るのに適切な光ディスク駆動装置の例を説明する。 光走査デバイスの例を示す。 本発明に係る回折構造の第一の実施の上部からの図を示す。 本発明に係る回折構造の第一の実施の断面における図を示す。 図４の断面で説明されるプリズム構造の近似である位相階段の構造を示す。 本発明に係る回折構造無しでスポットの大きさ及び局在性を説明する。 本発明に係る回折構造有りでスポットの大きさ及び局在性を説明する。 図３及び４の実施の場合に得られたシミュレーションされた規格化された径方向のチルトの誤差信号を示すグラフである。 図５の実施の場合に得られた類似の規格化された径方向のチルトの誤差信号を示すグラフである。 光がどのように対物レンズを通過すると共に情報層に集束されるかを示す。 前記情報層のまわりの領域の拡大図である。

Claims (6)

1. 光ディスクの回転軸を定義する回転手段、及び、前記光ディスクを光ビームで走査する光走査手段を含む光ディスク駆動装置であって、
   前記光走査手段は、それ自体、少なくとも
   前記第一の光ビームを生じさせる第一の光源、
   前記光ビームに適用されると共に前記第一の光源と第一の被覆層を有する前記第一のディスクの情報層における集束点との間に提供される集束手段、
   前記第一のディスクの前記情報層からの反射された第一の後方へのビームを受けるために提供される光検出器、
   前記集束手段にもまた伝達される第二の光ビームを生じさせ、且つ、前記第一のディスクの前記情報層における前記第二の光ビームの反射の後に得られる第二の後方へのビームに対応する第二のスポットの前記光検出器における位置からのチルトを測定する、第二の光源を含み、
   前記光ディスク駆動装置は、前記集束点と前記光検出器との間に、戻る第二のビームを前記検出器へ実質的に再度集束させる回折要素が提供された回折構造をさらに含む、光ディスク駆動装置。
2. 前記回折構造は、前記光検出器の直前に位置決めされたサーボレンズの一つの表面に付けられる、請求項１に記載の光ディスク駆動装置。
3. 前記回折構造は、集束手段として使用される対物レンズの一つの表面に付けられる、請求項１に記載の光ディスク駆動装置。
4. 前記回折構造は、別個の板に付けられる、請求項１に記載の光ディスク駆動装置。
5. 前記回折構造は、一連の環の形状のプリズムからなる、請求項２乃至４のいずれか一項に記載の光ディスク駆動装置。
6. 前記回折構造は、階段状の構造によって近似される、請求項２又は３に記載の光ディスク駆動装置。

Images