JP2008065961A - 光情報検出方法、光ヘッド及び光ディスク装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光ディスクから反射信号光と、同一光源から分岐して光ディスクに当てず検出器に導入する参照光とを、検出器上で干渉させる。その際、参照光と信号光の位相関係が90度ずつずれた4種の干渉状態の検出器出力を同時に得て、演算することにより、ディスクばたつきによる光路長変動があっても、常に安定し、高品質に増幅された再生信号を得ることができる。
【選択図】図1
Description
(1)光源から出射した光束を第1の光束と第2の光束とに分割し、第1の光束を光情報記録媒体上に集光して照射し、光情報記録媒体から反射した信号光を4つの検出器に導き、第2の光束を光情報記録媒体には集光せず参照光として前記4つの検出器に導き、4つの検出器上で信号光と参照光を、信号光と参照光の間の位相関係が互いに異なる状態で光学的に干渉させ、4つの検出器からの出力の全部又は一部を選択的に演算して再生信号を得ることとした。
このように4つの検出器からの出力を選択的に演算することによって、各々の検出器での光学的干渉状態が変化したとしても常に最適に位相が合った状態と同様の再生信号を得ることができる。
これにより、360度の位相関係のうち、90度ずつずれた4つの位相状態を同時に検出することができる。再生信号は光の位相状態の360度の変化に応じて正弦波状に変化するため、90度ずつ位相状態のずれた4つの信号を観測することで、任意の位相状態での信号状態を演算によって再現することが可能になる。すなわち任意の位相状態での安定した再生・検出が実現される。
これにより、第1と第2の検出器の組と第3と第4の検出器の組では位相が90度ずれているため、前者の差動出力が正弦だとすると、後者の差動出力は余弦となる。従って、両者の自乗和をとることで、常に一定した最大出力信号を得ることが可能になる。
このように演算することで、再生信号の線形性が増す。すなわち、光源の光出力に比例した再生信号を得ることが可能になる。
これにより、より信号品質の良い検出器の信号のみを選択的に利用することが可能となるため、S/N比が向上し、さらに、演算が簡単になる(自乗演算が不要になる)利点がある。
この演算方式は検出器出力の自乗演算を行わないため、信号出力の安定度が向上する。すなわち、レーザノイズや媒体ノイズ、アンプノイズなどの検出出力揺らぎの影響を低減できるため、高S/N検出が可能となる。
信号光と参照光の位相差は、光情報記録媒体の上下振れに追従するフォーカスなどにより集光レンズ(対物レンズ)が移動し、変化する。このため、最適な係数αとβは変化するが、検出器出力の比較的長い時間(再生信号検出クロックの数10倍〜数万倍)の平均値演算を行うことで、αとβを最適値に追従制御する事が可能になる。実際例えば、BD2倍速の条件を仮定すると、2xディスクが約0.2mmppの面振れ、最大加速度5m/sを有し、半径58mmの位置で、9.8m/秒の線速度(BD2x)を仮定すると、最大面振れ速度は23mm/sとなり、これは、最大位相変化速度として115000*2π/秒となる。これより、位相が90度変化するのに要する最短時間は1/115000/4=2μsとなる。これは検出チャネルクロック周期の約250倍に相当する。従って、それよりも早い時間での平均(チャネルクロックの100倍程度以上)に亘る検出器出力を平均して、最適なαやβを求めればよい。
これにより、参照光と信号光の位相差を光源の可干渉距離よりも常に小さくできる。例えば、可干渉距離が100μmの場合、光路長差が常に100μm以下となるように制御することで、確実に干渉性を確保でき、本発明の効果(干渉による光信号増幅)が得られる。
(11)光ヘッドを、半導体レーザと、半導体レーザからの光束を第1の光束と第2の光束に分岐する第1の光学素子と、第1の光束を光情報記録媒体の記録膜面に集光し、反射光を受光する対物レンズと、第2の光束の光路中に設けられた参照光束反射手段と、第1の光検出器と、第2の光検出器と、第3の光検出器と、第4の光検出器と、光情報記録媒体によって反射された第1の光束と参照光束反射手段によって反射された第2の光束とが合波された光束を分岐して第1の光検出器と第2の光検出器に入射させる第2の光学素子と、光情報記録媒体によって反射された第1の光束と参照光束反射手段によって反射された第2の光束とを第2光学素子による合波とは90度位相関係が異なる状態で合波し、当該合波された光束を分岐して第3の光検出器と第4の光検出器に入射させる第3の光学素子と、半導体レーザ、第1の光学素子、対物レンズ、参照光束反射手段、第1の光検出器、第2の光検出器、第3の光検出器、第4の光検出器、第2の光学素子及び第3の光学素子を保持する筐体とを有し、
第1の光束と第2の光束の間の位相関係は、第1の検出器上と第2の検出器上では互いに180度異なり、第3の検出器上と第4の検出器上では互いに180度異なり、第1の検出器上と第3の検出器上では90度異なっているように構成した。
(12)光ディスク装置を、前記(11)記載の光ヘッドと、制御部と、信号処理部とを有し、制御部は、光ヘッド及び対物レンズの位置と、半導体レーザの発光状態を制御し、信号処理部は、第1から第4の光検出器からの出力信号から再生信号を生成するように構成した。
これにより、第1、第2、第3、第4の検出器で、参照光とディスクに当たって反射してきた信号光を合成し、干渉効果により増幅して再生することができるため、微小な反射信号を高S/Nで検出することができる。すなわち、特に反射率が低く信号量の少ない多層媒体や、広帯域ノイズの影響の大きい高速再生時のS/N比を大幅に向上することが可能になる。
S=(Sig1)2+(Sig1)2=|Esig|2・|Eref|2
を、アナログ信号として得ている。この例では、得られるアナログ信号は、従来の光ディスク装置で得られる再生信号と同等(ただし高S/N)であるため、本実施例では、従来の光ディスク装置の信号処理回路部の前段に本信号処理部を配置している。実施例4の例では、高速なA/D変換回路を最低2つ搭載する必要があったが、本例では、高速なA/D変換回路は、従来の光ディスクのデジタル信号処理回路と同様に一つあればよい。そのため、コストの上昇を抑えることが可能になる。この信号処理部は、光ヘッド3上に搭載することも可能である。その場合、信号処理部を含めた光ディスク装置側の制御回路は従来と同様のものを用いることが可能となる。
3…光ヘッド
4…光ディスク
23…アドレス検出回路
24…復調回路
25…信号処理回路
26…復号回路
27…マイクロプロセッサ
28…レーザドライバ
29…メモリ
76…自動位置制御手段
77…スピンドルモータ
79…サーボ回路
80…アンプ
81…帰還抵抗
99…上位装置
101…光ディスク装置筐体
102…光ディスク
103…スピンドルモータ
104…光ヘッド
105…半導体レーザ
106…λ/2板
107…偏光ビームスプリッタ
108…コリメートレンズ
109…λ/4板
110…対物レンズ
111…コリメートレンズ
112…λ/4板
114…参照光束反射手段
115…λ/2板
116…偏光ビームスプリッタ
117…第1の光検出器
118…第2の光検出器
119…第3の光検出器
120…第4の光検出器
121…フォーカシングアクチュエータ
122…トラッキングアクチュエータ
210,211,212…AD変換回路
221,222,223,224…自乗演算器
230,231…加算器
240…平方根演算回路
251…電圧制御発信器
252…位相比較器
253…フィルタ
254…2値化回路
261,262…積分器
270…係数算出演算制御ブロック
271,272…係数保持回路
281,282…乗算回路
291…比較器
292…選択器
293,294…ローパスフィルタ
301…半導体レーザ
311…対物レンズ
312…コリメートレンズ
313…コリメートレンズ
321…λ/2板
322,323…λ/4板
324…λ/2板
325…λ/4板
326…λ/2板
331…参照光束反射手段
341…偏光ビームスプリッタ
342…ビームスプリッタ
343,344…偏光ビームスプリッタ
345…サーボ光用ビームスプリッタ
361…第1の光検出器
362…第2の光検出器
363…第3の光検出器
364…第4の光検出器
365…サーボ用検出器
371…フォーカシングアクチュエータ
372…光路長可変手段
381…差動回路
382…差動回路
Claims (21)
- 光源から出射した光束を第1の光束と第2の光束とに分割し、
前記第1の光束を光情報記録媒体上に集光して照射し、
前記光情報記録媒体から反射した信号光を4つの検出器に導き、
前記第2の光束を前記光情報記録媒体には集光せず参照光として前記4つの検出器に導き、
前記4つの検出器上で前記信号光と前記参照光を、当該信号光と参照光の間の位相関係が互いに異なる状態で光学的に干渉させ、
前記4つの検出器からの出力の全部又は一部を選択的に演算して再生信号を得ることを特徴とする光学的情報検出方法。 - 請求項1に記載の光学的情報検出方法において、前記参照光と前記信号光の間の位相関係は、第1の検出器上と第2の検出器上では互いに180度異なり、第3の検出器上と第4の検出器上では互いに180度異なり、前記第1の検出器上と前記第3の検出器上では90度異なっていることを特徴とする光学的情報検出方法。
- 請求項2に記載の光学的情報検出方法において、前記演算は、前記第1の検出器と前記第2の検出器の差動信号の自乗と、前記第3の検出器と前記第4の検出器の差動信号の自乗とを、加算する演算を含むことを特徴とする光学的情報検出方法。
- 請求項3に記載の光学的情報検出方法において、前記加算した結果に平方根演算を付加して、再生信号を得ること特徴とする光学的情報検出方法。
- 請求項2に記載の光学的情報検出方法において、前記選択的な演算は、前記第1の検出器と第2の検出器の差動信号か、前記第3の検出器と第4の検出器の差動信号かのいずれかを選択するものであることを特徴とする光学的情報検出方法。
- 請求項2に記載の光学的情報検出方法において、前記選択的な演算は、前記第1の検出器と第2の検出器の差動信号に所定の係数αを乗算したものと、前記第3の検出器と第4の検出器の差動信号に所定の係数βを乗算したものとの加算演算であることを特徴とする光学的情報検出方法。
- 請求項6に記載の光学的情報検出方法において、前記係数α及び係数βは所定の期間に亘る各々の検出器出力の平均値に基づいて可変設定されることを特徴とする光学的情報検出方法。
- 請求項1に記載の光学的情報検出方法において、前記参照光と前記信号光との間の光学的位相差(光路長の差)を調整する手段を前記参照光の光路中に設けたことを特徴とする光学的情報再生方法。
- 請求項1に記載の光学的情報検出方法において、前記光源の光学的可干渉距離が、前記第1の光束を前記光記録媒体中に集光する手段の可動距離よりも長いことを特徴とする光学的情報再生方法。
- 請求項1に記載の光学的情報検出方法において、前記光源と前記第1の光束を前記光記録媒体中に集光する集光手段の間の距離が固定されており、前記光源と前記集光手段とを一体として移動させることにより、前記第1の光束の前記光情報記録媒体上での集光状態を調整することを特徴とする光学的情報再生方法。
- 半導体レーザと、
前記半導体レーザからの光束を第1の光束と第2の光束に分岐する第1の光学素子と、
前記第1の光束を光情報記録媒体の記録膜面に集光し、反射光を受光する対物レンズと、
前記第2の光束の光路中に設けられた参照光束反射手段と、
第1の光検出器と、
第2の光検出器と、
第3の光検出器と、
第4の光検出器と、
前記光情報記録媒体によって反射された前記第1の光束と前記参照光束反射手段によって反射された前記第2の光束とが合波された光束を分岐して前記第1の光検出器と前記第2の光検出器に入射させる第2の光学素子と、
前記光情報記録媒体によって反射された前記第1の光束と前記参照光束反射手段によって反射された前記第2の光束とを前記第2光学素子による合波とは90度位相関係が異なる状態で合波し、当該合波された光束を分岐して前記第3の光検出器と前記第4の光検出器に入射させる第3の光学素子と、
前記半導体レーザ、前記第1の光学素子、前記対物レンズ、前記参照光束反射手段、前記第1の光検出器、前記第2の光検出器、前記第3の光検出器、前記第4の光検出器、前記第2の光学素子及び前記第3の光学素子を保持する筐体とを有し、
前記第1の光束と前記第2の光束の間の位相関係は、前記第1の検出器上と前記第2の検出器上では互いに180度異なり、前記第3の検出器上と前記第4の検出器上では互いに180度異なり、前記第1の検出器上と前記第3の検出器上では90度異なっていることを特徴とする光ヘッド。 - 請求項11に記載の光ヘッドにおいて、前記第1の検出器の出力と前記第2の検出器の出力の差信号を生成する回路、及び前記第3の検出器の出力と前記第4の検出器の出力の差信号を生成する回路を有することを特徴とする光ヘッド。
- 請求項11に記載の光ヘッドにおいて、前記参照光束反射手段を移動させて前記第2の光束の光路長を調整する手段を有することを特徴とする光ヘッド。
- 請求項11に記載の光ヘッドにおいて、前記対物レンズは前記筐体に固定されており、前記筐体を前記対物レンズの光軸方向に駆動するアクチュエータを有することを特徴とする光ヘッド。
- 光ヘッドと、制御部と、信号処理部とを有し、
前記光ヘッドは、
半導体レーザと、
前記半導体レーザからの光束を第1の光束と第2の光束に分岐する第1の光学素子と、
前記第1の光束を光情報記録媒体の記録膜面に集光し、反射光を受光する対物レンズと、
前記第2の光束の光路中に設けられた参照光束反射手段と、
第1の光検出器と、
第2の光検出器と、
第3の光検出器と、
第4の光検出器と、
前記光情報記録媒体によって反射された前記第1の光束と前記参照光束反射手段によって反射された前記第2の光束とが合波された光束を分岐して前記第1の光検出器と前記第2の光検出器に入射させる第2の光学素子と、
前記光情報記録媒体によって反射された前記第1の光束と前記参照光束反射手段によって反射された前記第2の光束とを前記第2光学素子による合波とは90度位相関係が異なる状態で合波し、当該合波された光束を分岐して前記第3の光検出器と前記第4の光検出器に入射させる第3の光学素子と、
前記半導体レーザ、前記第1の光学素子、前記対物レンズ、前記参照光束反射手段、前記第1の光検出器、前記第2の光検出器、前記第3の光検出器、前記第4の光検出器、前記第2の光学素子及び前記第3の光学素子を保持する筐体を含み、
前記制御部は、前記光ヘッド及び前記対物レンズの位置と、前記半導体レーザの発光状態を制御し、
前記信号処理部は、前記第1から第4の光検出器からの出力信号から再生信号を生成し、
前記第1の光束と前記第2の光束の間の位相関係は、前記第1の検出器上と前記第2の検出器上では互いに180度異なり、前記第3の検出器上と前記第4の検出器上では互いに180度異なり、前記第1の検出器上と前記第3の検出器上では90度異なっていることを特徴とする光ディスク装置。 - 請求項15記載の光ディスク装置において、前記信号処理部は、前記第1の検出器と前記第2の検出器の差動信号の自乗と、前記第3の検出器と前記第4の検出器の差動信号の自乗とを加算する演算を行うことを特徴とする光ディスク装置。
- 請求項15記載の光ディスク装置において、前記信号処理部は、前記第1の検出器と前記第2の検出器の差動信号の自乗と、前記第3の検出器と前記第4の検出器の差動信号の自乗とを加算した結果の平方根を演算する処理を行うことを特徴とする光ディスク装置。
- 請求項15記載の光ディスク装置において、前記信号処理部は、前記第1の検出器と第2の検出器の差動信号と、前記第3の検出器と第4の検出器の差動信号とのいずれかを選択する処理を行うことを特徴とする光ディスク装置。
- 請求項15記載の光ディスク装置において、前記信号処理部は、前記第1の検出器と第2の検出器の差動信号に所定の期間に亘る当該信号の平均値に基づいて可変設定される係数αを乗算したものと、前記第3の検出器と第4の検出器の差動信号に前記所定の期間に亘る当該信号の平均値に基づいて可変設定される係数βを乗算したものとの加算演算を行うことを特徴とする光ディスク装置。
- 請求項15記載の光ディスク装置において、前記参照光束反射手段を移動させて前記第2の光束の光路長を調整する手段を有することを特徴とする光ディスク装置。
- 請求項15記載の光ディスク装置において、前記対物レンズは前記筐体に固定されており、前記筐体を前記対物レンズの光軸方向に駆動するアクチュエータを有することを特徴とする光ディスク装置。
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