JP2008257821A - 光ディスク装置およびそのフォーカス制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】非点収差法でフォーカス制御する四分割ディテクタの位置誤差や、レンズシフトが大きい場合であっても、光ディスクに記録された情報の読取り精度を高めることができる光ディスク装置およびそのフォーカス制御方法を提供することを目的とする。
【解決手段】光ディスク１０５からの反射光に非点収差を生じさせるシリンドリカルレンズ１０６と、光ディスク１０５の半径方向に平行な線と光ディスク１０５の接線方向に平行な線とにより分割された４つの受光領域を有しシリンドリカルレンズ１０６を介して反射光を受光する四分割ディテクタ１０７と、シリンドリカルレンズ１０６の前に位置し、４つの受光領域のうち、光ディスク１０５の半径方向に平行な線で分割された領域間の境界線上から所定距離の範囲に反射光を受光させないようにする遮光素子１０８を具備することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、光ディスクに情報の記録または再生の少なくとも一方を行う光ディスク装置およびそのフォーカス制御方法に関するものである。

光ディスク装置は、光源から発せられたレーザ光を対物レンズにより光ディスクに集光させることで光ディスクへの記録または再生を行っている。

このとき、光ディスクをスピンドルモータにより回転させ、光ディスクの信号ピットあるいはガイド溝に集光スポットを沿わせるように対物レンズを駆動する。光ディスク装置のスピンドルモータや光ディスク等の偏心により、光ディスクの信号ピットあるいはガイド溝は対物レンズに対して光ディスクの半径方向（以下、Ｘ方向と記す）に移動するため、これに対して集光スポットが追従してトラッキングするように対物レンズはトラッキング制御がなされる。トラッキング制御による対物レンズのＸ方向の移動をレンズシフトと称する。

また、レーザ光の集光スポットが光ディスク面上の信号ピットあるいはガイド溝にフォーカスするように、対物レンズを光ディスク方向へ駆動することで光ディスクと対物レンズとの距離を一定に保つフォーカス制御がなされる。

従来、このフォーカス制御としては、光ディスクからの反射光に非点収差を与え、反射光を受光するディテクタにより対物レンズと光ディスクのフォーカス方向の距離に応じたフォーカス制御信号を発生させて対物レンズ位置を帰還制御する、非点収差法と呼ばれる方法が用いられている。

この非点収差法では、反射光に非点収差を与えるシリンドリカルレンズ等を備え、光ディスクと対物レンズの距離に応じて変形する光ビームを、複数のディテクタで受光して電気信号に変換し、それぞれのディテクタの電気信号を演算することにより光ディスクと対物レンズとの距離を検出し、その距離に応じて対物レンズをフォーカス駆動している。非点収差法に用いる複数のディテクタは、光ディスクの半径方向に平行な線と光ディスクの接線方向に平行な線とにより分割された４つの受光領域を有する受光器（以下、四分割ディテクタと記す）からなり、それぞれの受光領域からの出力値をＩ_a、Ｉ_b、Ｉ_c、Ｉ_dとするとき、フォーカス制御信号ＦＥを、ＦＥ＝（Ｉ_a−Ｉ_d）＋（Ｉ_c−Ｉ_b）に基づいて算出している。

四分割ディテクタの中心は、光ディスクからの反射光の光軸と一致するように配置され、それぞれの受光領域からの出力値Ｉ_a、Ｉ_b、Ｉ_c、Ｉ_dを、Ｉ_a＝Ｉ_b＝Ｉ_c＝Ｉ_d、すなわちＦＥ＝０となるようにフォーカス制御することで光ディスクに集光するレーザ光のスポット径が記録再生動作に最適になるように調整している。

非点収差法では、四分割ディテクタの中心が、光ディスクからの光軸と一致するように配置されるが理想であるが、実際の光ディスク装置においては、四分割ディテクタの取付け位置に誤差が生じ、四分割ディテクタの中心に対して光ディスクからの反射光の光軸位置がずれる場合がある。

このとき、光ディスクからの反射光の光軸が、四分割ディテクタ上で光ディスクの接線方向（以下、Ｙ方向と記す）に変移した状態で、フォーカス制御された光ピックアップが光ディスクの信号ピットあるいはガイド溝を横切るように光ディスクの半径方向へ移動したとき、光ディスクの信号ピットあるいはガイド溝の影響でフォーカス制御信号に誤差が生じて対物レンズがフォーカス方向に異常動作をする。

このため、反射光の中心強度を周辺強度に対して低下させる光学部材を設けることにより、光ディスクの信号ピットあるいはガイド溝を横切るように光ディスクの半径方向へ移動したときのフォーカス制御信号の誤差を低減する光ディスク装置が開示されている。
特開平６−３０９６８７号公報

しかしながら、従来の技術では、以下のような問題が生じていた。

図１２は、従来の光ディスク装置における四分割ディテクタと反射光の光ビームとの位置関係を示す図である。図１２（ａ）、図１２（ｂ）はレンズシフト無しの場合の四分割ディテクタと反射光の光ビームの位置関係、図１２（ｃ）、図１２（ｄ）は＋Ｘ方向にレンズシフトした場合の四分割ディテクタと反射光の光ビームの位置関係、図１２（ｅ）、図１２（ｆ）は−Ｘ方向にレンズシフトした場合の四分割ディテクタと反射光の光ビームの位置関係を示し、反射光および光ビームをハッチングしている。

四分割ディテクタ２００１の中心に対して光ビームの光軸がＹ方向へ位置ずれすると、他の受光領域への漏れ込みが発生し、図１２（ｃ）の場合と図１２（ｄ）の場合、図１２（ｅ）の場合と図１２（ｆ）の場合で等しくなくなる。このとき、図１２（ｄ）及び図１２（ｆ）のように、四分割ディテクタの中心に対して光ビームの光軸がＹ方向への位置ずれがあり、かつレンズシフトして光ビームが四分割ディテクタのＸ方向へ移動した状態では、ＦＥ＝（Ｉ_a−Ｉ_d）＋（Ｉ_c−Ｉ_b）で演算したフォーカス制御信号が０で無くなるため、フォーカス制御に誤差を生じる。

このように、非点収差法によるフォーカス制御信号の演算において、四分割ディテクタ２００１の中心に対して光ビームの光軸がＹ方向へ位置ずれした状態で、対物レンズがトラッキング制御によりレンズシフトしてＸ方向に移動した場合、フォーカス制御信号に誤差を生じるという問題があった。

また、対物レンズの光ディスクに対抗する面の直径が約１ｍｍ以下と小さくなると、レンズシフトの際の移動距離が対物レンズに対して相対的に大きくなり、四分割ディテクタ上で光ビームのＸ方向への移動距離が大きくなるため、フォーカス制御信号の誤差が大きくなる。そのため、対物レンズを小径化して光学系を小型化し光ディスク装置を小型化することが困難という問題があった。

そこで、本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、対物レンズのレンズシフトに伴って発生するフォーカス制御信号の誤差によりフォーカス制御ができなくなるという問題を回避し、光ディスクに記録された情報の読取り精度が高い光ディスク装置およびそのフォーカス制御方法を提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、光ディスクからの反射光に非点収差を生じさせる非点収差発生手段と、光ディスクの半径方向に平行な線と光ディスクの接線方向に平行な線とにより分割された４つの受光領域を有し、非点収差発生手段を介して反射光を受光する受光手段と、非点収差発生手段の前に位置し、４つの受光領域のうち、光ディスクの半径方向に平行な線で分割された領域間の境界線上から所定距離の範囲に反射光を受光させないようにする遮光手段とを具備することを特徴とする光ディスク装置である。

また本発明は、光ディスクからの反射光に非点収差を生じさせ、非点収差を生じさせた反射光を光ディスクの半径方向に平行な線と光ディスクの接線方向に平行な線とにより分割された４つの受光領域で受光する光ディスク装置のフォーカス制御方法であって、非点収差を生じさせる前に、４つの受光領域のうち、光ディスクの半径方向に平行な線で分割された領域間の境界線上から所定距離の範囲に前記反射光を受光させないようにすることを特徴とする光ディスク装置のフォーカス制御方法である。

本発明は上記構成により、非点収差発生手段の前に位置し、４つの受光領域のうち、光ディスクの半径方向に平行な線で分割された領域間の境界線上から所定距離の範囲に反射光を受光させないようにする遮光手段を設けることによって、４つの受光領域で光を受光する受光手段において、４つの受光領域が全体的に光ディスクの接線方向に位置ずれを起こし、光ディスクの半径方向に平行な線で分割された領域間の境界線が光ディスクの接線方向にずれても、そのずれの生じる範囲に反射光を受光させないので、光ディスクの接線方向における受光手段の位置ずれの影響を受けにくいフォーカス制御ができる。その結果、光ディスクの接線方向における受光手段の位置ずれの影響を受けにくいフォーカス制御をするので、光ディスクに記録された情報の読取り精度が高い光ディスク装置を実現できる。

また、本発明は上記構成により、光ディスクからの反射光に非点収差を生じさせ、非点収差を生じさせた反射光を光ディスクの半径方向に平行な線と光ディスクの接線方向に平行な線とにより分割された４つの受光領域で受光する光ディスク装置のフォーカス制御方法であって、非点収差を生じさせる前に、４つの受光領域のうち、光ディスクの半径方向に平行な線で分割された領域間の境界線上から所定距離の範囲に反射光を受光させないようにすることによって、４つの受光領域で光を受光する受光手段において、４つの受光領域が全体的に光ディスクの接線方向に位置ずれを起こし、光ディスクの半径方向に平行な線で分割された領域間の境界線が光ディスクの接線方向にずれても、そのずれの生じる範囲に反射光を受光させないので、光ディスクの接線方向における受光手段の位置ずれの影響を受けにくいフォーカス制御ができる。その結果、光ディスクの接線方向（Ｙ方向）における受光手段の位置ずれの影響を受けにくいフォーカス制御をするので、光ディスクに記録された情報の読取り精度が高い光ディスク装置のフォーカス制御方法を実現できる。

請求項１記載の発明は、光ディスクからの反射光に非点収差を生じさせる非点収差発生手段と、光ディスクの半径方向に平行な線と光ディスクの接線方向に平行な線とにより分割された４つの受光領域を有し、非点収差発生手段を介して反射光を受光する受光手段と、非点収差発生手段の前に位置し、４つの受光領域のうち、光ディスクの半径方向に平行な線で分割された領域間の境界線上から所定距離の範囲に反射光を受光させないようにする遮光手段とを具備することを特徴とするものである。これにより、非点収差発生手段の前に位置し、４つの受光領域のうち、光ディスクの半径方向に平行な線で分割された領域間の境界線上から所定距離の範囲に反射光を受光させないようにする遮光手段を設けることによって、４つの受光領域で光を受光する受光手段において、４つの受光領域が全体的に光ディスクの接線方向に位置ずれを起こし、光ディスクの半径方向に平行な線で分割された領域間の境界線が光ディスクの接線方向にずれても、そのずれの生じる範囲に反射光を受光させないので、光ディスクの接線方向における受光手段の位置ずれの影響を受けにくいフォーカス制御ができる。その結果、光ディスクの接線方向における受光手段の位置ずれの影響を受けにくいフォーカス制御をするので、光ディスクに記録された情報の読取り精度が高い光ディスク装置を実現できる。

請求項２記載の発明は、光ディスクからの反射光を光源からの出射光が通過する光路とは別の光路に導く分離手段を備え、遮光手段が、別の光路上に位置し、分離手段と受光手段との間に設けられたことを特徴とするものである。これにより、遮光手段が出射光とは別の光路上に位置し、分離手段と受光手段との間に設けられたことによって、光源からの出射され光ディスクに到達するまでの出射光に対して遮光手段が影響を与えないので、光ディスクへの記録再生特性を劣化させることなく、反射光と受光手段に光ディスクの接線方向における受光手段の位置ずれの影響を受けにくく、レンズシフトに起因するフォーカス制御信号の誤差が抑制するので、光ディスクに記録された情報の読取り精度が更に高い光ディスク装置を実現できる。

請求項３記載の発明は、遮光手段が、膜状に形成され、分離手段と一体に設けられたことを特徴とするものである。これにより、遮光手段を新たに別部材として設けないので、小型で簡易な構成で光ディスクへの記録再生特性を劣化させることなく、反射光と受光手段に光ディスクの接線方向における受光手段の位置ずれの影響を受けにくく、レンズシフトに起因するフォーカス制御信号の誤差が抑制するので、光ディスクに記録された情報の読取り精度が更に高い小型の光ディスク装置を実現できる。

請求項４記載の発明は、反射光を偏向する偏向素子であり、偏向素子により偏向した偏向光を受光する第二の受光手段を具備することを特徴とするものである。これにより、反射光と受光手段に光ディスクの接線方向における受光手段の位置ずれの影響を受けにくく、レンズシフトに起因するフォーカス制御信号の誤差が抑制しながら、反射光を効率的に受光できるので、光ディスクに記録された情報の読取り精度が更に高い光ディスク装置を実現できる。

以下、本発明の実施の形態１について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における光ディスク装置を示す外観図であり、図２は、本発明の実施の形態１における光学系の構成を示す図である。

光ピックアップ１１０１に搭載された対物レンズ１０４から出射する集光スポットを、スピンドルモータ１１０４に装着して回転する光ディスク１０５にフォーカスさせて光ディスク１０５上のデータを読取る。光ディスク１０５上の信号ピット等のデータは円周状のトラックに配列されており、光ディスク１０５の偏心に伴って光ディスク１０５の半径方向であるＸ方向に往復移動する。集光スポットをデータにトラッキングするために、図示しないトラッキング駆動系を用いて対物レンズ１０４をトラッキング制御する。光ディスク装置は、直径３２ｍｍの光ディスクを用いて記録または再生する、小型光ディスク装置である。

光源となる青色光のレーザダイオード１０１より発せられた光束は、ビームスプリッタ１０２及びコリメータレンズ１０３を通過して、開口数０．７３の対物レンズ１０４で光ディスク１０５に集光される。光ディスク１０５はデータ面上に透明のカバー層０．１１ｍｍを備え、カバー層を透過した光束はデータ面に集光スポットを形成する。光ディスク１０５を回転すると光ディスク１０５のデータ面は図２中のフォーカス方向に周期的に振れるため、光ディスク装置の記録再生動作時は、集光スポットをデータ面上にフォーカスしておくために、対物レンズ１０４を図示しないフォーカス駆動系を用いて、光ディスク１０５のフォーカス方向の変位に応じて駆動する。

また、対物レンズ１０４は光ディスク１０５の回転に伴う光ディスク１０５の半径方向、すなわち、図２の光ディスク１０５の半径方向であるＸ方向にトラッキング駆動され周期的な往復運動、すなわちレンズシフトをする。

ここで、対物レンズ１０４の光ディスク１０５に対向する面の直径は１ｍｍであり、これにより光学系の全体構成を縮小し、本実施の形態の小型の光ディスク装置に搭載できる小型化された光ピックアップとしている。このため、この小径用の対物レンズ１０４は、従来のＣＤ及びＤＶＤ等の直径１２０ｍｍの光ディスク１０５に用いられている直径３ｍｍ程度の対物レンズ１０４を用いた場合と比較して、対物レンズ１０４の直径に対するレンズシフトの割合は従来の３倍程度となり、±０．２ｍｍのレンズシフトにおいて対物レンズ１０４の直径に対するレンズシフトの割合は従来の７％から２０％に増大する。

光ディスク１０５により反射した光束は、ビームスプリッタ１０２により反射されて光源からの出射光が通過する光路とは別の光路に導かれ、遮光手段である遮光素子１０８へ導かれる。遮光素子１０８を通過した反射光は、その一部が遮光された状態でシリンドリカル１０６に到達し、シリンドリカルレンズ１０６により非点収差を加えられ、受光素子である四分割ディテクタ１０７に光ビームとして入射する。四分割ディテクタ１０７は、Ｘ方向に平行な線とＹ方向に平行な線とにより分割された４つの受光領域を備え、入射する光ビームの光軸の中心が四分割ディテクタ１０７の中央になるように配置されている。

ここで、遮光手段１０８は、四分割ディテクタ１０７の４つの受光領域のうち、Ｘ方向で分割された領域間の境界線上から所定距離の範囲に、ビームスプリッタ１０２で反射された反射光を受光させないように遮光するものである。四分割ディテクタ１０７に到達する光ビームは、シリンドリカルレンズ１０６により加えられた非点収差により、対物レンズ１０４から光ディスク１０５までのフォーカス方向の距離に応じて四分割ディテクタ１０７上で形状が変わる。四分割ディテクタ１０７は、光ビームの形状に応じて変化するそれぞれのディテクタの受光光量を電気信号に変換して出力する。

図３は、本発明の実施の形態１における遮光素子を示す構成図である。

遮光素子１０８は、遮光素子１０８を通過した光が、四分割ディテクタ１０７の４つの受光領域のうち、Ｘ方向で分割された領域間の境界線上から所定距離の範囲に受光させないように透明板２０１の表面に遮光膜２０２を備えている。

図４は、本発明の実施の形態１におけるフォーカス制御系のブロック図である。

図４において、四分割ディテクタ１０７は、Ｘ方向及びＹ方向に分割された４つの受光領域を有しており、それぞれの受光領域からＩ_a、Ｉ_b、Ｉ_c、Ｉ_dの出力がされている。また、四分割ディテクタ１０７に到達する光ビームは、遮光素子１０８により、Ｘ方向に平行な線で分割された領域間の境界線上から所定距離の範囲で遮光された光ビームである。

ここで、四分割ディテクタ１０７の４つの受光領域からの出力値を光ディスクからの反射光の光軸周りに連続してＩ_a、Ｉ_b、Ｉ_c、Ｉ_dと定義すると、四分割ディテクタ１０７の出力値は、フォーカス制御信号ＦＥ＝（Ｉ_a−Ｉ_d）＋（Ｉ_c−Ｉ_b）に基づいて、演算器３０２、演算器３０３及びフォーカス制御信号演算器３０４で演算される。

対物レンズ１０４から光ディスク１０５までのフォーカス方向の距離に応じて、四分割ディテクタ１０７上の光ビームの形状が変化し、それに伴ってＩ_a、Ｉ_b、Ｉ_c、Ｉ_dが変化してフォーカス制御信号が変化する。対物レンズ１０４の集光スポットは、ＦＥ＝０のとき、光ディスクに集光するレーザ光のスポット径が記録再生動作に最適になる状態、いわゆるジャストフォーカスとなるように調整されており、常にＦＥ＝０となるようにフォーカス駆動信号生成器３０５によりフォーカス駆動信号が生成され、図示しないフォーカス駆動機構によって対物レンズ１０４をフォーカス方向に移動することでフォーカス状態を保つように帰還制御しながら、光ディスク１０５上の信号記録または再生する。また、対物レンズ１０４は、図示しないトラッキング制御で駆動され光ディスク１０５の信号ピットあるいはガイド溝にトラッキングされている。

図５は、本発明の実施の形態１における遮光素子と反射光との位置関係に対応する四分割ディテクタと反射光の光ビームとの位置関係を示す図である。図５（ａ）はレンズシフト無しの場合の遮光素子と反射光の位置関係、図５（ｂ）、図５（ｃ）はレンズシフト無しの場合の四分割ディテクタと反射光の光ビームの位置関係、図５（ｄ）は＋Ｘ方向にレンズシフトした場合の遮光素子と反射光の位置関係、図５（ｅ）、図５（ｆ）は＋Ｘ方向にレンズシフトした場合の四分割ディテクタと反射光の光ビームの位置関係、図５（ｇ）は−Ｘ方向にレンズシフトした場合の遮光素子と反射光の位置関係、図５（ｈ）、図５（ｉ）は−Ｘ方向にレンズシフトした場合の四分割ディテクタと反射光の光ビームの位置関係を示し、反射光および光ビームをハッチングしている。ここで、遮光素子上の反射光は直径０．５ｍｍ程度で、遮光素子のＸ方向に平行な線で分割された領域間の境界線上を中心に０．１ｍｍ幅の範囲で反射光を透過しない遮光膜を備えている。また、四分割ディテクタ上の光ビームは直径０．０８ｍｍ程度である。遮光素子上の反射光の位置、および四分割ディテクタ上の光ビームは、対物レンズのレンズシフトに応じて±Ｘ方向に移動する。

四分割ディテクタ１０７に入射する光ビームは、Ｘ方向に平行な線で分割された領域間の境界線上から所定距離の範囲で遮光されているので、Ｉ_a、Ｉ_b、Ｉ_c、Ｉ_dは、図５（ｂ）の場合と図５（ｃ）の場合とで等しく、図５（ｅ）の場合と図５（ｆ）の場合とで等しく、また、図５（ｈ）の場合と図５（ｉ）の場合とで等しい。すなわち、遮光素子１０８で一部を遮光された光ビームは、四分割ディテクタ１０７の中心に対して光ディスクからの反射光の光軸がＹ方向へ位置ずれしても、それが他の受光領域へ漏れ込むことが無く、光ディスクの半径方向における受光素子の位置ずれの影響を受けにくい。

図６は、本発明の実施の形態1における四分割ディテクタのＹ方向の位置ずれ距離に対するジャストフォーカス時のフォーカス制御信号を示す図であり、レンズシフトによりＸ方向に光ビームが移動した場合のものを示している。図６において、線Ａは本実施の形態1における遮光素子を備えた光ディスク装置の特性、線Ｂは従来の光ディスク装置の特性である。ここで、レンズシフトは、光ビームの直径に対し４９％とし、フォーカス制御信号はＦＥ＝（Ｉ_a−Ｉ_d）＋（Ｉ_c−Ｉ_b）に基づいて算出している。

四分割ディテクタの中心に対して光ディスクからの反射光の光軸がＹ方向へ位置ずれしている場合でも、フォーカス制御信号ＦＥ＝０からの誤差が、従来よりも抑制されている。これにより、フォーカス制御信号ＦＥによりジャストフォーカスを維持できる四分割ディテクタの中心に対して光ディスクからの反射光の光軸がＹ方向へ位置ずれの許容範囲が広いという効果を示している。

また、遮光素子１０８を、コリメータレンズ１０３により反射光が集束して四分割ディテクタ１０７に至る光学経路のコリメータレンズ１０３と四分割ディテクタ１０７の間に設置しているため、遮光素子１０８自体の位置ずれが有った場合でも、その位置ずれ量は四分割ディテクタ１０７上で小さくなるので、遮光素子１０８のＹ方向における位置誤差の影響を受けにくく、フォーカス制御信号の誤差が小さくなる。

更に、遮光素子１０８が出射光が通過する光路とは別の光路にあるので、対物レンズ１０４の集光スポットに影響する出射光の光量分布を乱すことが無く、光ディスク装置の記録再生特性を劣化しない。

図７は、本発明の実施の形態１におけるフォーカス制御方法を示すフローチャートである。

四分割ディテクタ１０７の取付け位置の誤差に起因して発生する光ビームの他の受光領域への漏れ込みを、遮光素子１０８によって抑えた出力値を用いてフォーカス制御信号ＦＥを演算し、そのＦＥ＝０となるように対物レンズ１０４を帰還制御でフォーカス駆動するので、レンズシフト時のフォーカス制御の誤差が従来と比較して小さくなる。

光ディスク装置の起動に伴ってフォーカス動作を開始（Ｓ１）、対物レンズ１０４をフォーカス方向へ駆動（Ｓ２）し、光ディスクからの反射光は遮光素子を経て、シリンドリカルレンズで非点収差を与えられた光ビームを四分割ディテクタで受光し、４つの受光領域の光ビームの光量に応じた出力Ｉ_a、Ｉ_b、Ｉ_c、Ｉ_dを用いて、フォーカス制御信号ＦＥ＝（Ｉ_a−Ｉ_d）＋（Ｉ_c−Ｉ_b）を得る（Ｓ３）。（Ｉ_a−Ｉ_d）＋（Ｉ_c−Ｉ_b）＝０でなければＦＥに応じて対物レンズ１０４をフォーカス駆動し（Ｓ４）、常に（Ｉ_a−Ｉ_d）＋（Ｉ_c−Ｉ_b）＝０となるようにフォーカス制御する（Ｓ５）。

以上の内容により本発明は、シリンドリカルレンズ１０６の前に位置し、４つの受光領域のうち、Ｘ方向に平行な線で分割された領域間の境界線上から所定距離の範囲に反射光を受光させないようにする遮光素子１０８を設けることによって、４つの受光領域で光を受光する四分割ディテクタ１０７において、４つの受光領域が全体的にＹ方向に位置ずれを起こした場合に、Ｘ方向に平行な線で分割された領域間の境界線がＹ方向にずれても、そのずれの生じる範囲に反射光を受光させないので、Ｙ方向における四分割ディテクタ１０７の位置ずれの影響を受けにくく、レンズシフト状態でもフォーカス制御信号の誤差の発生が抑えられる。その結果、Ｙ方向における四分割ディテクタ１０７の位置ずれの影響を受けにくいフォーカス制御をするので、光ディスク１０５に記録された情報の読取り精度が高い光ディスク装置を実現できる。

また本発明は、遮光素子１０８が出射光とは別の光路上に位置し、ビームスプリッタ１０２と四分割ディテクタ１０７との間に設けられたことによって、遮光素子１０８が、レーザダイオード１０１からの出射され光ディスク１０５に到達するまでの出射光に影響を与えないので、光ディスク１０５への記録再生特性を劣化させることなく、かつ、レンズシフト状態でも、Ｙ方向における四分割ディテクタ１０７の位置ずれの影響を受けにくいフォーカス制御をするので、光ディスク１０５に記録された情報の読取り精度が更に高い光ディスク装置を実現できる。

（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について図面を参照しながら説明する。なお、光ディスク装置全体の構成は、実施の形態１と同様である。

図８は、本発明の実施の形態２における光学系の構成を示す図である。

光源となる青色光のレーザダイオード１０１より発せられた光束は、ビームスプリッタ１０２及びコリメータレンズ１０３を通過して、開口数０．７３の対物レンズ１０４で光ディスク１０５に集光される。光ディスク１０５はデータ面上に透明のカバー層０．１１ｍｍを備え、カバー層を透過した光束はデータ面に集光スポットを形成する。光ディスク１０５を回転すると光ディスク１０５のデータ面は図８中のフォーカス方向に周期的に振れるため、光ディスク装置の記録再生動作時は、集光スポットをデータ面上にフォーカスしておくために、対物レンズ１０４を図示しないフォーカス駆動系を用いて、光ディスク１０５のフォーカス方向の変位に応じて駆動する。

また、対物レンズ１０４は光ディスク１０５の回転に伴う光ディスク１０５の半径方向、すなわち、図８の光ディスクの半径方向であるＸ方向にトラッキング駆動され周期的な往復運動、すなわちレンズシフトをする。

ここで、対物レンズ１０４の光ディスク１０５に対向する面の直径は１ｍｍであり、これにより光学系の全体構成を縮小し、本実施の形態の小型の光ディスク装置に搭載できる小型化された光ピックアップとしている。このため、この小径用の対物レンズ１０４は、従来のＣＤ及びＤＶＤ等の直径１２０ｍｍの光ディスク１０５に用いられている直径３ｍｍ程度の対物レンズ１０４を用いた場合と比較して、対物レンズ１０４の直径に対するレンズシフトの割合は従来の３倍程度となり、±０．２ｍｍのレンズシフトにおいて対物レンズ１０４の直径に対するレンズシフトの割合は従来の７％から２０％に増大する。

光ディスク１０５により反射した光束は、ビームスプリッタ８０１により反射されて光源からの出射光が通過する光路とは別の光路に導かれ、シリンドリカルレンズ１０６に到達する。このとき、ビームスプリッタ８０１により反射した光は、その一部が遮光された状態でシリンドリカルレンズ１０６に到達する。その後、シリンドリカルレンズ１０６により非点収差を加えられ、受光素子である四分割ディテクタ１０７に光ビームとして入射する。四分割ディテクタ１０７は、Ｘ方向に平行な線とＹ方向に平行な線とにより分割された４つの受光領域を備え、入射する光ビームの光軸の中心が四分割ディテクタ１０７の中央になるように配置されている。

四分割ディテクタ１０７に到達する光ビームは、シリンドリカルレンズ１０６により加えられた非点収差により、対物レンズ１０４から光ディスク１０５までのフォーカス方向の距離に応じて四分割ディテクタ１０７上で形状が変わる。四分割ディテクタ１０７は、光ビームの形状に応じて変化するそれぞれのディテクタの受光光量を電気信号に変換して出力する。

図９は、本発明の実施の形態２におけるビームスプリッタを示す図である。図９において、８０２はレーザダイオード１０１からの出射光がビームスプリッタ８０１に入射する面、８０３はレーザダイオード１０１からの出射光が透過し光ディスク１０５からの反射光が入射する面、８０４は光ディスク１０５からの反射光がビームスプリッタ８０１から出射する面である。

ビームスプリッタ８０１には、光ディスク１０５により反射した光束を光源からの出射光が通過する光路とは別の光路に導く際に、その一部を遮光するための遮光膜８０５が設けられている。遮光膜８０５は、光ディスク１０５からの反射光がビームスプリッタから出射する面８０４に設けられ、四分割ディテクタ１０７のＸ方向の線で分割された領域間の境界線上から所定距離の範囲に反射光を受光させないようにしている。

以上の内容により本発明は、シリンドリカルレンズ１０６の前に位置し、４つの受光領域のうち、Ｘ方向に平行な線で分割された領域間の境界線上から所定距離の範囲に反射光を受光させないようにする遮光膜２０２を設けることによって、４つの受光領域で光を受光する四分割ディテクタ１０７において、４つの受光領域が全体的にＹ方向に位置ずれを起こし、Ｘ方向に平行な線で分割された領域間の境界線がＹ方向にずれても、そのずれの生じる範囲に反射光を受光させないので、Ｙ方向における四分割ディテクタ１０７の位置ずれの影響を受けにくいフォーカス制御ができる。その結果、Ｙ方向における四分割ディテクタ１０７の位置ずれの影響を受けにくいフォーカス制御をするので、光ディスク１０５に記録された情報の読取り精度が高い光ディスク装置を実現できる。

また本発明は、遮光膜８０５が出射光とは別の光路上に位置し、ビームスプリッタ１０２と四分割ディテクタ１０７との間に設けられたことによって、遮光膜８０５が、レーザダイオード１０１からの出射され光ディスク１０５に到達するまでの出射光に影響を与えないので、光ディスク１０５への記録再生特性を劣化させることなく、かつ、レンズシフト状態でも、Ｙ方向における四分割ディテクタ１０７の位置ずれの影響を受けにくいフォーカス制御をするので、光ディスク１０５に記録された情報の読取り精度が更に高い光ディスク装置を実現できる。

さらに本発明は、遮光膜８０５が、膜状に形成され、ビームスプリッタ８０１と一体に設けられたことによって、遮光膜８０５を新たに別部材として設けないので、光ディスク１０５への記録再生特性を劣化させることなく、かつ、レンズシフト状態でもＹ方向における四分割ディテクタ１０７の位置ずれの影響を受けにくいフォーカス制御を小型の光ディスク装置でも実現することができる
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について図面を参照しながら説明する。なお、光ディスク装置全体の構成は、実施の形態１、２と同様である。

図１０は、本発明の実施の形態３における光学系の構成を示す図である。

光源となる青色光のレーザダイオード１０１より発せられた光束は、ビームスプリッタ１０２及びコリメータレンズ１０３を通過して、開口数０．７３の対物レンズ１０４で光ディスク１０５に集光される。光ディスク１０５はデータ面上に透明のカバー層０．１１ｍｍを備え、カバー層を透過した光束はデータ面に集光スポットを形成する。光ディスク１０５を回転すると光ディスク１０５のデータ面は図１０中のフォーカス方向に周期的に振れるため、光ディスク装置の記録再生動作時は、集光スポットをデータ面上にフォーカスしておくために、対物レンズ１０４を図示しないフォーカス駆動系を用いて、光ディスク１０５のフォーカス方向の変位に応じて駆動する。

また、対物レンズ１０４は光ディスク１０５の回転に伴う光ディスク１０５の半径方向、すなわち、図１０の光ディスクの半径方向であるＸ方向にトラッキング駆動され周期的な往復運動、すなわちレンズシフトをする。

ここで、対物レンズ１０４の光ディスク１０５に対向する面の直径は１ｍｍであり、これにより光学系の全体構成を縮小し、本実施の形態３の小型の光ディスク装置に搭載できる小型化された光ピックアップとしている。このため、この小径用の対物レンズ１０４は、従来のＣＤ及びＤＶＤ等の直径１２０ｍｍの光ディスク１０５に用いられている直径３ｍｍ程度の対物レンズ１０４を用いた場合と比較して、対物レンズ１０４の直径に対するレンズシフトの割合は従来の３倍程度となり、±０．２ｍｍのレンズシフトにおいて対物レンズ１０４の直径に対するレンズシフトの割合は従来の７％から２０％に増大する。

光ディスク１０５により反射した光束は、ビームスプリッタ１０２により反射されて光源からの出射光が通過する光路とは別の光路に導かれ、反射ミラー９０８へ導かれる。

反射ミラー９０８は、四分割ディテクタ１０７のＸ方向に平行な線で分割された領域間の境界線上から所定距離の範囲の反射光を、第２の受光手段９０９に向けて反射するミラーである。第２の受光手段９０９は光ディスク１０５の反射光を受光して再生信号とするもので、再生信号の強度を上げ、再生特性を向上することができる。

図１１は、本発明の実施の形態３における偏向素子を示す図である。

１００１は図示しないビームスプリッタからの反射光を、四分割ディテクタのＸ方向に平行な線で分割された領域間の境界線上から所定距離の範囲の反射光を偏向する反射ミラーであり、１００２はＸ方向に平行な線で分割された領域間の境界線上から所定距離の範囲の反射光を、図示しない第２の受光手段方向へ偏向する反射面である。

以上の内容により、シリンドリカルレンズ１０６の前に位置し、４つの受光領域のうち、光ディスク１０５の半径方向に平行な線で分割された領域間の境界線上から所定距離の範囲に反射光を受光させないようにする反射ミラー９０８を設けることによって、４つの受光領域で光を受光する四分割ディテクタ１０７において、４つの受光領域が全体的に光ディスク１０５の接線方向に位置ずれを起こし、Ｘ方向に平行な線で分割された領域間の境界線がＹ方向にずれても、そのずれの生じる範囲に反射光を受光させないので、Ｙ方向における四分割ディテクタ１０７の位置ずれの影響を受けにくいフォーカス制御ができ、光ディスク１０５に記録された情報の読取り精度が高い光ディスク装置を実現できる。

また本発明は、反射ミラー９０８が出射光とは別の光路上に位置し、ビームスプリッタ１０２と四分割ディテクタ１０７との間に設けられたことによって、反射ミラー９０８が、レーザダイオード１０１からの出射され光ディスク１０５に到達するまでの出射光に影響を与えないので、光ディスク１０５への記録再生特性を劣化させることなく、かつ、レンズシフト状態でも、Ｙ方向における四分割ディテクタ１０７の位置ずれの影響を受けにくいフォーカス制御をするので、光ディスク１０５に記録された情報の読取り精度が更に高い光ディスク装置を実現できる。

本発明は、非点収差法でフォーカス制御する四分割ディテクタの位置誤差や、レンズシフトが大きい場合であっても、光ディスクに記録された情報の読取り精度を高めることができるので、光ディスクに情報の記録または再生の少なくとも一方を行う光ディスク装置およびそのフォーカス制御方法に適応可能である。

本発明の実施の形態１における光ディスク装置を示す外観図 本発明の実施の形態１における光学系の構成を示す図 本発明の実施の形態１における遮光素子を示す構成図 本発明の実施の形態１におけるフォーカス制御系のブロック図 本発明の実施の形態１における遮光素子と反射光との位置関係に対応する四分割ディテクタと反射光の光ビームとの位置関係を示す図 本発明の実施の形態1における四分割ディテクタのＹ方向の位置ずれ距離に対するジャストフォーカス時のフォーカス制御信号を示す図 本発明の実施の形態１におけるフォーカス制御方法を示すフローチャート 本発明の実施の形態２における光学系の構成を示す図 本発明の実施の形態２におけるビームスプリッタを示す図 本発明の実施の形態３における光学系の構成を示す図 本発明の実施の形態３における偏向素子を示す図 従来の光ディスク装置における四分割ディテクタと反射光の光ビームとの位置関係を示す図

符号の説明

１０１ レーザダイオード
１０２ ビームスプリッタ
１０３ コリメータレンズ
１０４ 対物レンズ
１０５ 光ディスク
１０６ シリンドリカルレンズ
１０７ 四分割ディテクタ
１０８ 遮光素子
２０１ 透明板
２０２ 遮光膜
３０２ 演算器
３０３ 演算器
３０４ フォーカス制御信号演算器
３０５ フォーカス駆動信号生成器
８０１ ビームスプリッタ
９０８ 反射ミラー
９０９ 第２の受光手段
１００１ 反射ミラー
１００２ 反射面
１１０１ 光ピックアップ
１１０２ 対物レンズ
１１０３ 光ディスク
１１０４ スピンドルモータ
２００１ 四分割ディテクタ

Claims (5)

1. 光ディスクからの反射光に非点収差を生じさせる非点収差発生手段と、
   前記光ディスクの半径方向に平行な線と前記光ディスクの接線方向に平行な線とにより分割された４つの受光領域を有し、前記非点収差発生手段を介して前記反射光を受光する受光手段と、
   前記非点収差発生手段の前に位置し、前記４つの受光領域のうち、前記光ディスクの半径方向に平行な線で分割された領域間の境界線上から所定距離の範囲に前記反射光を受光させないようにする遮光手段と、を具備することを特徴とする光ディスク装置。
2. 前記光ディスクからの反射光を光源からの出射光が通過する光路とは別の光路に導く分離手段を備え、
   前記遮光手段は、前記別の光路上に位置し、前記分離手段と前記受光手段との間に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の光ディスク装置。
3. 前記遮光手段は、膜状に形成され、前記分離手段と一体に設けられたことを特徴とする請求項２に記載の光ディスク装置。
4. 前記遮光手段は、前記反射光を偏向する偏向素子であり、前記偏向素子により偏向した偏向光を受光する第二の受光手段を具備することを特徴とする請求項２に記載の光ディスク装置。
5. 光ディスクからの反射光に非点収差を生じさせ、前記非点収差を生じさせた反射光を前記光ディスクの半径方向に平行な線と前記光ディスクの接線方向に平行な線とにより分割された４つの受光領域で受光する光ディスク装置のフォーカス制御方法であって、
   前記非点収差を生じさせる前に、前記４つの受光領域のうち、前記光ディスクの半径方向に平行な線で分割された領域間の境界線上から所定距離の範囲に前記反射光を受光させないようにすることを特徴とする光ディスク装置のフォーカス制御方法。

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