JP2008305493A - 光学式情報記録再生装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】小型で簡単な構成で球面収差を補正することが可能な光学式情報記録再生装置を提供する。
【解決手段】半導体レーザ1から光ディスク10までの光路に対物レンズ9に入射する光束の発散角を変化させるビームエキスパンダー5を具備する。また光束のフォーカスエラーを検出する光検出器13を含むフォーカスエラー検出光学系、ビームエキスパンダー5から出射した光束の一部をフォーカスエラー検出光学系に導く光学素子を具備する。更に、光検出器の出力に基づき発散角変換素子の出射する光束の発散角を検出する発散角検出回路25、その検出結果に基づき発散角変換素子を駆動して光学式記録媒体の記録層における球面収差を補正するコントローラ28を具備する。
【選択図】図1

Description

本発明は、光ディスク等の光学式記録媒体に光学的に情報の記録又は再生を行う光学式情報記録再生装置、特に、光学式記録媒体のカバー層の厚み誤差等に起因して発生する球面収差の補正に関するものである。
現在、波長407nm程度の青紫半導体レーザと、NA=0.85の対物レンズを用いた高密度光記録の技術が実用化されている。このような光ディスクにおいては、従来のCDやDVDとは異なり、僅かなカバー層厚の誤差で大きな球面収差が発生し、記録再生が不安定となる。そのため、球面収差を補正する手段が必要となっている。
例えば、特許文献1に記載された技術のようにコリメータレンズやビームエキスパンダーのレンズを光軸方向に駆動し、対物レンズへ入射する光束の発散角を変えることで球面収差を補正する方法がある。
球面収差の最適化には、プッシュプル信号やRF信号の振幅を用いて行われるが、球面収差が大きくずれている場合には、フォーカス引き込みそのものが困難になり、球面収差の最適化動作を行うことができない。このため、駆動するレンズ位置(可動部位置)について初期調整された基準位置を検出する必要がある。
例えば、特許文献2や特許文献3に記載されているようにフォトインタラプタを用いて基準位置を検出する方法がある。図10はその場合の構成を示す。ステッピングモータ22によりリードスクリュー23、ラック24を介してエキスパンダレンズ16の凹レンズ16aを駆動する。凹レンズ16aのホルダー25aに固定された遮光体が、フォトセンサ28から離れている場合には、フォトセンサ28内のLEDの放射光が遮られることなくフォトダイオードに入射する。
この時のフォトセンサの出力をハイレベルとする。一方、遮光体が移動し、LEDとフォトダイオードの間に入ることによってLEDの放射光が遮断され、フォトセンサ28の出力レベルがローレベルとなる。こうしてハイレベル、ローレベル間の所定のレベルを検出することにより可動部の基準位置を検出する。
また、特許文献4には、位置検出用の部品を搭載する代わりにビームエキスパンダー(第1、2のコリメータレンズ)を出射した光束を分離して発散角を検出する方法が提案されている。
特開2002−312971号公報 特開2003−91847号公報 特開2003−131113号公報 特開2005−327396号公報
特許文献1、2等に記載された方法を用いてレンズ位置検出を行う場合には、部品点数が増加する、或いは光路が増加することによって装置が大型化するという問題があった。例えば、フォトインタラプタを用いる場合には、遮光部品とフォトセンサといった部品が必要となる。
また、特許文献4に記載のようにビームエキスパンダーを出射した光束を分離して発散角を検出する方法の場合には、検出センサに集光するための集光光学系、検出センサに導くまでの光路が情報を読み出す光路とは別に必要となる。そのため、やはり光学系が大型化する問題があった。
本発明の目的は、小型で簡単な構成で球面収差を補正することが可能な光学式情報記録再生装置を提供することにある。
本発明は、光源から光学式記録媒体までの光路に設けられ、対物レンズに入射する光束の発散角を変化させる発散角変換素子と、光束のフォーカスエラーを検出する、光検出器を含むフォーカスエラー検出光学系を具備する。また、発散角変換素子から出射された光束の一部をフォーカスエラー検出光学系に導く光学素子と、光検出器の出力に基づき発散角変換素子の出射する光束の発散角を検出する手段を具備する。更に、発散角検出手段の検出結果に基づき発散角変換素子を駆動することによって光学式記録媒体の記録層における球面収差を補正する手段を具備する。
本発明によれば、フォーカスエラー検出光学系を利用して発散角変換素子の調整量を検出するので、専用の光学系やフォトインタラプタ等の部品が必要なく、装置の大型化を回避することが可能となる。
次に、発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。まず、本発明はフォーカスエラー検出光学系を利用して発散角変換素子(球面収差補正光学系)の調整量を検出する。これにより、専用の光学系やフォトインタラプタ等の部品が必要なく、小型な装置を提供するものである。
具体的には、発散角変換素子を出射した光束を折り返し、フォーカスエラー検出光学系に導くと、発散角度に応じて対物レンズのフォーカスエラーと同じような挙動を示す検出信号(発散角検出信号)が得られる。本発明は、この知見を利用し、発散角検出信号に基づき発散角変換素子を駆動することによって光学式記録媒体の記録層における球面収差を補正するものである。
(第1の実施形態)
図1は本発明に係る光学式情報記録再生装置の第1の実施形態を示すブロック図である。図中1は光源である半導体レーザであり、例えば、波長は405nmである。10は情報記録媒体である光ディスクであり、図1に示すように第1層10aと第2層10bの記録層を有する2層ディスクである。第2層10bは光入射側とし、透過層厚は75μmとする。第1層10aは光入射側の反対側の記録層とし、透過厚層は100μmとする。
また、2は回折格子、3は偏光ビームスプリッタ、4はコリメータレンズである。5は球面収差を補正するためのビームエキスパンダーであり、凹レンズ5aと凸レンズ5bから構成されている。
2つのレンズのうち凸レンズ5bは駆動機構14の駆動により光軸方向に可動し、凹レンズ5aと凸レンズ5bのレンズ間隔を可変することができる。光軸方向に可動するレンズとしては、他方の凹レンズ5aでも良い。
駆動機構14は駆動源(例えばステッピングモータ)及びその駆動力を凸レンズ5bの光軸方向の直線運動に変換するギア機構等から構成されている。コントローラ28はSA駆動回路20を制御し、駆動機構14の駆動により凸レンズ5bの光軸方向の位置を調整することで光ディスク10の各記録層での球面収差を補正する。
6は1/4波長板であり、光軸に対し2.5deg傾けて取り付けられている。また、ビームエキスパンダー5側の面は光源波長に対し無反射コートがされており、もう片方の面はコーティングされていない。
7は跳ね上げミラー、8は対物レンズアクチュエータ、9は対物レンズである。対物レンズ9のNAは0.85で、透過層厚87.5μmの時、無限系で無収差となるように設計されている。
対物レンズアクチュエータ9は、フォーカス方向と光ディスク10の半径方向への2軸並進の駆動機構を有するアクチュエータであり、対物レンズ9は対物レンズアクチュエータ8上に搭載されている。
11は集光レンズ、12はセンサレンズ、13は光検出器を示す。センサレンズ12は非点収差を発生させる非点収差素子であり、シリンドリカルレンズやホログラム素子等を用いる。光検出器13は図2に示すような受光面パターンを有する。光検出器13の具体的な構成は後述するが受光面13aと13bを有する。このようにフォーカスエラー検出光学系は、非点収差発生素子を含んでいる。
RF検出回路23は後述するように光検出器13の出力からRF再生信号を生成する。サーボエラー検出回路24は同様に光検出器13の出力からフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号を生成する。発散角検出回路25は同様に光検出器13の出力から発散角信号を生成する。レーザパワーモニタ検出回路26は後述するように光検出器13の出力からレーザパワーモニタ信号を生成する。
コントローラ28は装置内の各部を制御する制御回路であり、光ディスク10の各記録層に情報を記録又は情報を読み出すための制御を行う。
更に、コントローラ28は上述のフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号に基づいて対物レンズアクチュエータ8のフォーカスアクチュエータとトラッキングアクチュエータを駆動し、フォーカス制御とトラッキング制御を行う。図1ではこれらのサーボ制御の詳しい構成に関しては省略している。
また、コントローラ28は上述のレーザパワーモニタ信号に基づき半導体レーザ1を制御する。図1では記録データを所定の変調方式によって変調する変調回路、或いは復調処理を行う復調回路等については省略している。更に、光ディスク11を回転駆動するスピンドルモータ等の機構についても省略している。
光源の半導体レーザ1を出射し、コリメータレンズ4によって平行光束にされた光束は、偏光ビームスプリッタ3を透過し、凹レンズ5aと凸レンズ5bからなるビームエキスパンダー5に入射する。ビームエキスパンダー5は上述のように凸レンズ5bが光軸方向に可動となっており、対物レンズ9への入射光束の発散角ないし収束角を変えることが出来る。
ビームエキスパンダー5を透過した光束は1/4波長板6を透過するが、その際、出射面側のフレネル反射によって一部が分離される。反射光は1/4波長板6を2回透過するため、入射時の偏光方向と直交した直線偏光となって折り返される。また、1/4波長板6は光軸に対して傾けて取り付けられているため、分離された光束は往路とずれた光軸角度となる。
この分離された光束は再度ビームエキスパンダー5を透過し、偏光ビームスプリッタ3により反射され、集光レンズ11、センサレンズ12を介して光検出器13上の受光面13aに集光される。受光面13aの出力から後述する発散角信号、レーザパワーモニタ信号等が得られる。
一方、1/4波長板6を透過した光束は、跳ね上げミラー7で反射され、更に対物レンズ9によって光ディスク10の情報記録面に集光される。光ディスク10からの反射光は対物レンズ9、1/4波長板6、跳ね上げミラー7、ビームエキスパンダー5を経由して偏光ビームスプリッタ3に入射する。
その入射光は、偏光ビームスプリッタ3により反射され、集光レンズ11、センサレンズ12を介して光検出器13上の受光面13bに集光される。受光面13bの出力からRF再生信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号等が得られる。
図2は光検出器13の受光面を示す。RF・サーボ用の受光面は中央の4分割センサa〜dとその両側の2分割センサe〜hから構成されている。発散角検出、レーザパワーモニタ用の受光面は4分割センサi〜lによって構成されている。受光面13aの4分割センサi〜lはサブビームも同時に入射するため、受光面13bの4分割センサa〜dに比べ十分に広い受光領域を有している。
光検出器13の受光面をa〜lとし、各受光面からの出力をそれぞれA〜Lとすると、フォーカスエラー信号FEは非点収差法により、
FE=(A+C)−(B+D) …(1)
なる演算により得られる。
トラッキングエラー信号TEはディファレンシャル・プッシュプル法により、
TE={(A+D)−(B+C)}−k{(F−E)+(H−G)} …(2)
なる演算により得られる。これらフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号はサーボエラー検出回路24にて生成され、コントローラ28に出力される。
更に、RF再生信号は4分割センサの総和により、
RF再生信号=A+B+C+D …(3)
なる演算により得られる。このRF再生信号は上述のようにRF検出回路23により生成され、コントローラ28に出力される。
更に、レーザパワーモニタ信号は4分割センサi〜lの総和により、
レーザパワーモニタ信号=I+J+K+L …(4)
なる演算により得られる。このレーザパワーモニタ信号は上述のようにレーザパワーモニタ信号生成回路26により生成され、コントローラ28に出力される。レーザパワーモニタ信号に基づいて半導体レーザ1の出力のAPC制御を行う。
更に、発散角信号は非点収差法により、
発散角信号=(I+K)−(J+L) …(5)
なる演算により得られる。
この発散角信号は上述のように発散角検出回路25により生成され、コントローラ28に出力される。この時得られる信号と、ビームエキスパンダー5の凸レンズ位置の関係及び最適カバー層厚との関係を図3に示す。
ビームエキスパンダー5の凸レンズ5bの移動に応じて発散角が変化し、発散角信号はS字形状となる。そして、ビームエキスパンダー5を出射する光束の発散角が0、即ち、完全に平行光となった位置でゼロクロスする。この際、2つのサブビームも同時に受光面13aの4分割センサi〜lに入射しているが、ほぼ線対称に入射するため、ゼロクロス位置への影響は無視できる。
ここで、上述のようにビームエキスパンダー5(発散角変換素子)を出射した光束を折り返し、光束のフォーカスエラーを検出する、光検出器13を含むフォーカスエラー検出光学系に導いている。発散角検出回路25は式(5)のように光検出器13の出力に基づき発散角変換素子の出射する光束の発散角に応じて対物レンズ9のフォーカスエラー信号と同様の挙動を示す発散角信号を検出する。この本発明の主要部の構成は以下の全ての実施形態において同様である。但し、発散角変換素子としてコリメータレンズや液晶素子等を用いている。
次に、ビームエキスパンダー5による球面収差の補正動作を説明する。電源投入時或いは光ディスクの交換時には、コントローラ28は光ディスクの記録層における球面収差の補正を行う。まず、光ディスク10の第1層10aにおける球面収差の補正を行う場合の動作を説明する。
その際、コントローラ28は発散角検出回路24からの発散角信号に基づいてエキスパンダー5の凸レンズ5bを基準位置に調整する。即ち、コントローラ28はSA駆動回路20を制御し、凸レンズ5bを光軸方向に移動させて発散角信号の変化を検出し、発散角信号がゼロとなる基準位置に凸レンズ5bを移動させる。基準位置では上述のようにビームエキスパンダー5を出射する光束の発散角は0となる。
次いで、無限系で最適となるカバー層厚87.5μmから第1層の100μmの差に相当する所定のステップ数だけ駆動機構14のステッピングモータ(図示せず)を駆動する。即ち、上述のように対物レンズ9のNAは0.85で、透過層厚87.5μmの時無限系で無収差になり、上述の基準位置は図3に示すようにレンズ位置が0で、カバー層厚87.5μmに相当する。
この状態から第1層10aの透過層厚100μmの差に相当する分(12.5μm)レンズ位置を移動させる(図3に破線で示すレンズ位置と最適カバー層厚との関係においてレンズ位置0からAで示す点まで移動させる)。
その後、コントローラ28は光ディスク10の第1層10aへフォーカス及びトラッキングサーボの引き込みを行い、RF検出回路23からのRF再生信号振幅を検出する。そして、RF再生信号振幅が最大となるように凸レンズ5bの位置を微調整することで光ディスク10の第1層10aでの球面収差の補正を行う。
続いて、光ディスク10の第2層10bでの球面収差を補正する場合には、凸レンズ5bの位置に関して第1層10aと第2層10bの層間差にあたる所定のステップ数だけ駆動機構14のステッピングモータを駆動する。即ち、層間差25μmに相当する分レンズ位置を移動させる(図3に示すレンズ位置と最適カバー層厚との関係においてBで示す点まで移動させる)。
次に、コントローラ28は光ディスク10の第2層10bにフォーカスを移動させて同様にRF検出回路23からのRF再生信号振幅を検出する。そして、同様にRF再生信号振幅が最大となるように凸レンズ5bの位置を微調整することにより、光ディスク10の第2層10bでの球面収差の補正を行う。
以上のように本実施形態の光学式記録再生装置は、光源(半導体レーザ1)からの光束を対物レンズ9によって光学式記録媒体(光ディスク10)の記録層に集光し、情報を記録又は再生する。また、光源1から光学式記録媒体10までの光路に設けられ、対物レンズ9に入射する光束の発散角を変化させる発散角変換素子(ビームエキスパンダー5)と、光束のフォーカスエラーを検出する、光検出器13を含むフォーカスエラー検出光学系を具備している。
更に、発散角変換素子から出射された光束の一部をフォーカスエラー検出光学系に導く光学素子(1/4波長板6)と、光検出器13の出力に基づき発散角変換素子の出射する光束の発散角を検出する発散角検出回路25を備えている。また、発散角検出回路15の検出結果に基づき発散角変換素子を駆動することによって光学式記録媒体の記録層における球面収差を補正するコントローラ28を備えている。また、本実施形態では、光学素子は直線偏光を円偏光に変換する偏光変換素子である。更に、発散角変換素子はビームエキスパンダー5である。
本実施形態によれば、球面収差補正光学系における発散角変換時の基準位置を、簡便な装置構成で検出することができるため、フォトインタラプタ等の光学部品が不要であり、装置の大型化を回避することができる。
(第2の実施形態)
図4は本発明の第2の実施形態を示すブロック図である。図中、図1と同一部分には同一符号を付している。第1の実施形態では平行光束中に往路、復路を分離する偏光ビームスプリッタ3を配置しているが、本実施形態では半導体レーザ1からの発散光束中に偏光ビームスプリッタ3を配置している点が異なる。その他の構成、球面収差補正動作を含む動作については第1の実施形態と同様なので詳しい説明を省略する。
本実施形態によれば、第1の実施形態の効果に加えて、半導体レーザ1からの発散光を平行光束化するコリメータレンズ4が復路における集光レンズの役割を兼ねるので、部品点数の削減が可能である。また、光源とコリメータレンズ間のスペースを有効利用できるので、小型化に適している。
(第3の実施形態)
図5は本発明の第3の実施形態を示すブロック図である。図中、図1と同一部分には同一符号を付している。第1の実施形態では発散角変換素子としてビームエキスパンダーを用いているが、本実施形態では、コリメータレンズ4の駆動によって行う。コリメータレンズ4は第1の実施形態と同様に駆動機構14により光軸方向に駆動され、上述のように球面収差の補正を行う。
コリメータレンズ4を光軸方向に移動させると発散角信号は図3と同様の変化を示す。そのため、発散角信号がゼロとなる位置にコリメータレンズ4を移動させて基準位置に調整してから球面収差の補正を行う。
その他の構成、球面収差補正動作を含む動作については第1の実施形態と同様であるので詳しい説明は省略する。本実施形態において、発散角変換素子はコリメータレンズ4である。また、コリメータレンズ4はフォーカスエラー検出光学系の光検出器13に光束を集光する集光レンズを兼ねている。
本実施形態によれば、コリメータレンズ4が、復路における集光レンズの役割に加え、ビームエキスパンダーの役割を兼ねるので、第2の実施形態に対して更なる部品数の削減が可能である。
(第4の実施形態)
図6は本発明の第4の実施形態を示すブロック図である。本実施形態では、回折格子2を用いておらずビーム分割をしていない点が異なっている。また、それに伴い光検出器の構成が第1の実施形態と異なっている。図7は光検出器16の構成を示すが、受光面16aと16bから構成されている。
図中1は光源である半導体レーザであり、例えば、波長は405nmである。10は情報記録媒体である光ディスクであり、第1層10aと第2層10bの記録層を有する2層ディスクである。第2層10bは光入射側とし、透過層厚は75μmとする。第1層10aは光入射側の反対側の記録層とし、透過厚層は100μmとする。
3は偏光ビームスプリッター、4はコリメータレンズである。5は球面収差を補正するためのビームエキスパンダーであり、凹レンズ5aと凸レンズ5bから構成されている。2つのレンズのうち凸レンズ5bは駆動機構14の駆動により光軸方向に可動し、凹レンズ5aと凸レンズ5bのレンズ間隔を可変することができる。
駆動機構14はステッピングモータ等の駆動源及びその駆動力を凸レンズ5bの光軸方向の直線運動に変換するギア機構等から構成されている。コントローラ28はSA駆動回路20を制御し、駆動機構13の駆動により凸レンズ5bの光軸方向の位置を調整することで光ディスク10の各記録層での球面収差を補正する。
6は1/4波長板であり、光軸に対し2.5deg傾けて取り付けられている。ビームエキスパンダー5側の面は光源波長に対し無反射コートがされており、もう片方の面はコーティングがされていない。
7は跳ね上げミラー、8は対物レンズアクチュエータ、9は対物レンズである。対物レンズ9のNAは0.85で、透過層厚87.5μmの時、無限系で無収差となるように設計されている。
対物レンズアクチュエータ9は、フォーカス方向と光ディスク10の半径方向への2軸並進の駆動機構を有するアクチュエータであり、対物レンズ9は対物レンズアクチュエータ8上に搭載されている。
更に、11は集光レンズ、12はセンサレンズ、16は光検出器を示す。センサレンズ12は非点収差を発生させる非点収差素子であり、シリンドリカルレンズやホログラム素子等を用いる。光検出器16は図7に示すような受光面パターンを有する。
RF検出回路23は光検出器16の出力からRF再生信号を生成する。サーボエラー検出回路24は同様に光検出器16の出力からフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号を生成する。発散角検出回路25は同様に光検出器16の出力から発散角信号を生成する。レーザパワーモニタ検出回路26は光検出器16の出力からレーザパワーモニタ信号を生成する。
コントローラ28は装置内の各部を制御する制御回路であり、光ディスク10の各記録層に情報を記録又は情報を読み出すための制御を行う。更に、コントローラ28は上述のフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号に基づいて対物レンズアクチュエータ8のフォーカスアクチュエータとトラッキングアクチュエータを駆動し、フォーカス制御とトラッキング制御を行う。図6ではこれらのサーボ制御の詳しい構成に関しては省略している。
更に、コントローラ28は上述のレーザパワーモニタ信号に基づき、半導体レーザ1を制御する。また、図6では記録データを所定の変調方式によって変調する変調回路、或いは復調処理を行う復調回路等については省略している。更に、光ディスク11を回転駆動するスピンドルモータ等の機構についても省略している。
半導体レーザ1を出射し、コリメータレンズ4によって平行光束にされた光束は偏光ビームスプリッタ3を透過し、凹レンズ5aと凸レンズ5bからなるビームエキスパンダー5に入射する。ビームエキスパンダー5は上述のように凸レンズ5bが光軸方向に可動となっており、対物レンズ9への入射光束の発散角ないし収束角を変えることが出来る。
ビームエキスパンダー5を透過した光束は1/4波長板6を透過するが、その際、出射面側のフレネル反射によって、一部が分離される。反射光は1/4波長板6を2回透過するため、入射時の偏光方向と直交した直線偏光となって折り返される。また、1/4波長板6は光軸に対し傾けて取り付けられているため、分離された光束は往路とずれた光軸角度となる。
この分離された光束は再度ビームエキスパンダー5を透過し、偏光ビームスプリッタ3により反射され、集光レンズ11、センサレンズ12を介して光検出器16上の受光面16aに集光される。受光面16aの出力から発散角信号、レーザパワーモニタ信号等が得られる。
一方、1/4波長板6を透過した光束は、跳ね上げミラー7で反射され、更に対物レンズ9によって光ディスク10の情報記録面に集光される。光ディスク10からの反射光は対物レンズ9、1/4波長板6、跳ね上げミラー7、ビームエキスパンダー5を経由して偏光ビームスプリッタ3に入射する。
その入射光は、偏光ビームスプリッタ3により反射され、集光レンズ11、センサレンズ12を介して光検出器16上の受光面16bに集光される。受光面16bの出力からRF再生信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号等が得られる。
図7は光検出器16の受光面を示す。RF・サーボ用の受光面16bは6分割センサa〜fから構成されている。ここで、受光面e、fはトラックによる回折光と0次反射光が干渉する、いわゆるプッシュプル信号が得られる干渉領域を含んでいる。受光面a〜dは干渉領域を含んでおらず、溝横断の影響を受けにくい領域である。
発散角検出、レーザパワーモニタ用の受光面は4分割センサg〜jによって構成されている。光検出器16の受光面をa〜jとし、各受光面からの出力をそれぞれA〜Jとすると、フォーカスエラー信号FEは非点収差法により、
FE=(A+C)−(B+D) …(6)
なる演算により得られる。
また、トラッキングエラー信号TEは、
TE=(F−E)−k{(A+D)−(B+C)} …(7)
なる演算により得られる。ここで、(A+D)−(B+C)は(F−E)によって得られるプッシュプル信号成分のレンズシフト分をキャンセルするためのレンズ位置信号に当たる。これらフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号はサーボエラー検出回路24にて生成され、コントローラ28に出力される。
更に、RF再生信号は6分割センサの総和により、
RF再生信号=A+B+C+D+E+F …(8)
なる演算により得られる。このRF再生信号は上述のようにRF検出回路23により生成され、コントローラ28に出力される。
更に、レーザパワーモニタ信号は4分割センサg〜jの総和により、
レーザパワーモニタ信号=G+H+I+J …(9)
なる演算により得られる。このレーザパワーモニタ信号は上述のようにレーザパワーモニタ信号生成回路26により生成され、コントローラ28に出力される。このレーザパワーモニタ信号に基づいて半導体レーザ1の出力のAPC制御が行われる。
更に、発散角信号は非点収差法により、
発散角信号=(G+I)−(H+J) …(10)
なる演算により得られる。この発散角信号は上述のように発散角検出回路25により生成され、コントローラ28に出力される。
ビームエキスパンダー5による球面収差の補正動作は第1の実施形態と同様である。その際、発散角信号は図3と同様にS字に変化し、発散角信号がゼロとなる基準位置に凸レンズbを移動させる。また、光ディスクの各記録層における球面収差の補正を第1の実施形態と同様に行う。
このように本実施形態によれば、第1の実施形態の効果に加えて、ビーム分割をしていないので光検出器の受光面を小さくでき、光検出器の小型化、ひいては装置の小型化に適している。
(第5の実施形態)
図8は本発明の第5の実施形態を示すブロック図である。図中、図1と同一部分には同一符号を付している。第1の実施形態では発散角変換素子としてビームエキスパンダーを用いているが、本実施形態では液晶素子15を用いている。液晶素子15の駆動は液晶駆動回路30によって行う。その他の構成は図1と同様である。
液晶素子15の電極パターンは図9に示すように同心円上に5分割されている。中央から周辺へ段階的に光学的位相差を与えることにより、出射光の発散、収束を切り替えることができる。また、往路、復路双方の直線偏光に作用するように同一パターンで配向を直交させた素子を2枚重ねてある。
半導体レーザ1を出射し、コリメータレンズ4によって平行光束にされた光束は、偏光ビームスプリッタ3を透過し、液晶素子15に入射する。液晶素子15を透過した光束は、1/4波長板6を透過するが、その際、出射面側のフレネル反射によって一部が分離される。反射光は1/4波長板6を2回透過するため、入射時の偏光方向と直交した直線偏光となって折り返される。
また、1/4波長板6は光軸に対して傾けて取り付けられているため、分離された光束は往路とずれた光軸角度となる。この分離された光束は、再度液晶素子15、偏光ビームスプリッタ3により反射され、集光レンズ11、センサレンズ12を介して光検出器13上の受光面13aに集光される。受光面13aの出力から発散角信号、レーザパワーモニタ信号等が得られる。
一方、1/4波長板6を透過した光束は、跳ね上げミラー7で反射され、更に対物レンズ9によって光ディスク10の情報記録面に集光される。光ディスク10からの反射光は対物レンズ9、1/4波長板6、跳ね上げミラー7、液晶素子15を経由して偏光ビームスプリッタ3に入射する。その入射光は、偏光ビームスプリッタ3により反射され、集光レンズ11、センサレンズ12を介して光検出器13上の受光面13bに集光される。受光面13bの出力からRF再生信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号等が得られる。
本実施形態では、液晶素子15の2枚重ねた素子間に液晶駆動回路30から駆動電圧を印加し、その駆動電圧を調整することにより光ディスク10の各記録層における球面収差を補正する。その場合、駆動電圧を変化させると発散角信号は図3と同様にS字状の変化を示す。よって、光ディスクの各記録層における球面収差を補正する場合には、まず、発散角信号がゼロとなるように液晶素子15の駆動信号を調整するのが良い。その後、第1の実施形態と同様に球面収差の調整を行うのが良い。本実施形態において、発散角変換素子には液晶素子15を用いている。
本実施形態では、光束の発散収束に液晶素子を用いることにより機構の削減による小型化、動作の安定化を実現できる。特に、光ディスクの記録層にフォーカスサーボを引き込む場合、発散角信号に基づいて液晶素子の駆動信号を調整することで、確実に記録層にサーボを引き込むことが可能となる。
本発明に係る光学式情報記録再生装置の第1の実施形態を示すブロック図である。 図1中の光検出器の受光面を示す図である。 ビームエキスパンダー5の凸レンズ位置と発散角信号、最適カバー層厚との関係を示すグラフである。 本発明の第2の実施形態を示すブロック図である。 本発明の第3の実施形態を示すブロック図である。 本発明の第4の実施形態を示すブロック図である。 図6中の光検出器の受光面を示す図である。 本発明の第5の実施形態を示すブロック図である。 図8中の液晶素子の電極パターンを示す図である。 従来例の情報記録再生装置を示す図である。
符号の説明
1 レーザ光源
2 回折格子
3 偏光ビームスプリッタ
4 コリメータ
5 ビームエキスパンダー
6 1/4波長板
7 跳ね上げミラー
8 対物レンズアクチュエータ
9 対物レンズ
10 光ディスク
11 集光レンズ
12 センサレンズ
13 光検出器
14 ステッピングモータ
15 液晶素子
16 光検出器

Claims (5)

  1. 光源からの光束を対物レンズによって光学式記録媒体の記録層に集光し、情報を記録又は再生する光学式情報記録再生装置において、
    前記光源から光学式記録媒体までの光路に設けられ、前記対物レンズに入射する光束の発散角を変化させる発散角変換素子と、
    前記光束のフォーカスエラーを検出する、光検出器を含むフォーカスエラー検出光学系と、
    前記発散角変換素子から出射された光束の一部を前記フォーカスエラー検出光学系に導く光学素子と、
    前記光検出器の出力に基づき前記発散角変換素子の出射する光束の発散角を検出する手段と、
    前記発散角検出手段の検出結果に基づき前記発散角変換素子を駆動することによって前記光学式記録媒体の記録層における球面収差を補正する手段とを備えたことを特徴とする光学式情報記録再生装置。
  2. 前記光学素子は、直線偏光を円偏光に変換する偏光変換素子であることを特徴とする請求項1に記載の光学式情報記録再生装置。
  3. 前記フォーカスエラー検出光学系は、非点収差発生素子を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の光学式情報記録再生装置。
  4. 前記発散角変換素子は、ビームエキスパンダー、コリメータレンズ又は液晶素子であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光学式情報記録再生装置。
  5. 前記コリメータレンズは前記フォーカスエラー検出光学系の前記光検出器に光束を集光する集光レンズを兼ねていることを特徴とする請求項4に記載の光学式情報記録再生装置。
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