JP2009134232A - 可変回折格子、光量制御装置、光ピックアップ及び光ディスク装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】耐光性を高め得ると共に回折効率を高速に変化させ得るようにする。
【解決手段】可変回折格子10は、周期cの格子g11が形成された回折格子11の格子面11Aと周期cの格子g12が形成された回折格子12の格子面12Aとを対向させ、z方向に関して格子g11及び格子g12の山状部分同士の位置を揃えた第1状態では、z方向から入射する光ビームに対し(1)式により表される位相深さφ1の回折格子として作用する一方、回折格子11が回折格子12に対し周期cの半分である幅hだけx方向へ移動され格子g11及び格子g12の山状部分と谷状部分との位置を互いに対応させた第2状態では、(3)式により表される位相深さφ2の回折格子として作用することにより、それぞれ異なる回折効率の回折格子として作用することができる。
【選択図】図3
【解決手段】可変回折格子10は、周期cの格子g11が形成された回折格子11の格子面11Aと周期cの格子g12が形成された回折格子12の格子面12Aとを対向させ、z方向に関して格子g11及び格子g12の山状部分同士の位置を揃えた第1状態では、z方向から入射する光ビームに対し(1)式により表される位相深さφ1の回折格子として作用する一方、回折格子11が回折格子12に対し周期cの半分である幅hだけx方向へ移動され格子g11及び格子g12の山状部分と谷状部分との位置を互いに対応させた第2状態では、(3)式により表される位相深さφ2の回折格子として作用することにより、それぞれ異なる回折効率の回折格子として作用することができる。
【選択図】図3
Description
本発明は可変回折格子、光量制御装置、光ピックアップ及び光ディスク装置に関し、例えば光ディスク装置内で光ビームの透過効率を調整する回折格子に適用して好適なものである。
従来、回折格子は、複数の波長が混在する白色光ビームを波長毎に分離し、又は単波長の光ビームを回折させて複数に分離するといった特性を活用すべく、種々の光学機器等により広く利用されている。
例えば一般的な構成の回折格子1は、図1に示すように、単一波長の入射光ビームが回折面の法線方向から入射された場合、その一部を0次光ビームとしてほぼ直進させると共にその残りを±1次以上の回折光ビームとして回折させる。
光学機器では、この回折格子1に入射光ビームを入射させ、回折された後の所定次数の光ビームのみを利用することにより、光ビームの光量を減衰させる減衰器(アッテネータ)として当該回折格子1を用いることもできる。
例えば光ディスク装置では、半導体レーザから光ビームを出射し、光ディスクへ情報を記録する際には比較的強い光ビームを照射し、当該光ディスクから情報を再生する際には比較的弱い光ビームを照射するようになされている。
ここで半導体レーザは、光ビームの出射強度を弱めてもノイズ成分の絶対的なレベルが変化しないため、結果的に相対的なノイズレベルが増加してしまう性質を有することが知られている。このため光ディスク装置では、再生時に光ビームの出射強度を弱めず、且つ光ディスクに照射する光ビームの強度を弱めたいという要望があった。
そこで光ディスク装置のなかには、記録時には半導体レーザの出力を高めて強い光ビームを光ディスクに照射する一方、再生時には当該半導体レーザの出力を高めたまま、他の光学部品によって光ビームの強度を減衰させることにより比較的弱い光ビームを光ディスクに照射するようになされたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
この光ディスク装置では、例えば液晶素子を用いて回折格子を構成し、当該液晶素子に対する印加電圧を調整して回折効率を変化させることにより、記録時に光ビームを減衰させず、再生時にのみ光ビームを減衰させるようになされている。
特開2002−260272公報(第9図)
しかしながら、かかる構成の液晶素子は、特に低温時の応答速度が遅く、また耐光性も不十分であるという問題があった。
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、耐光性を高め得ると共に回折効率を高速に変化させ得る可変回折格子、耐光性を高め得ると共に光量を制御し得る光量制御装置、耐光性を高め得ると共に光ディスクへの照射光量を制御し得る光ピックアップ及び光ディスク装置、並びに耐光性を高め得ると共に受光素子への照射光量を制御し得る光ディスク装置を提案しようとするものである。
かかる課題を解決するため本発明の可変回折格子においては、所定の第1周期ごとに第1格子が一面に設けられた第1格子板と、第1格子板に対向すると共に近接するよう位置し、第1格子板と対向する対向面又はその反対面に、第1格子板から第1周期幅で出射される光が入射される際の入射幅に相当する第2周期ごとに、第1格子を構成する各格子とほぼ平行な第2格子が設けられた第2格子板とを設けるようにした。
この可変回折格子は、第1格子及び第2格子の格子配列方向関する当該第1格子及び当該第2格子の相対的な位置を変化させることにより、当該第1格子及び第2格子を通過する平行光が回折されてなる0次光及び±1次以上の高次光との光量比率を調整することができる。
さらに本発明の光量制御装置においては、光ビームを出射する光源と、所定の第1周期ごとに第1格子が一面に設けられた第1格子板と、第1格子板に対向すると共に近接するよう位置し、第1格子板と対向する対向面又はその反対面に、第1格子板から第1周期幅で出射される光が入射される際の入射幅に相当する第2周期ごとに、第1格子を構成する各格子とほぼ平行な第2格子が設けられた第2格子板と、所定の制御信号に基づき第1格子板又は第2格子板の位置を第1格子の格子配列方向に変化させる位置変化部とを有することにより、光ビームを0次光及び±1次以上の高次光に分離する可変回折格子と、分離された光ビームを集光する集光レンズと、光ビームを検出する複数の受光領域を有し、0次光及び高次光の全て若しくは一部を互いに異なる受光領域によりそれぞれ独立して検出する受光素子と、受光素子による0次光及び高次光の全て若しくは一部の検出結果を基に制御信号を生成する制御部とを設けるようにした。
この光量制御装置は、受光素子による0次光又は高次光の検出結果に応じて可変回折格子における当該0次光及び当該高次光の分離比率を調整することにより、当該0次光及び高次光の光量を制御することができる。
さらに本発明の光ピックアップにおいては、光ビームを出射する光源と、所定の第1周期ごとに第1格子が一面に設けられた第1格子板と、第1格子板に対向すると共に近接するよう位置し、第1格子板と対向する対向面又はその反対面に、第1格子板から第1周期幅で出射される光が入射される際の入射幅に相当する第2周期ごとに、第1格子を構成する各格子とほぼ平行な第2格子が設けられた第2格子板と、所定の制御信号に基づき第1格子板又は上記第2格子板の位置を第1格子の格子配列方向に変化させる位置変化部とを有することにより、光ビームを0次光及び1次以上の高次光に分離する可変回折格子と、分離された光ビームをさらに2の光路に分配する光分配器と、光分配器により分配された一方の光ビームを所定の光ディスクに集光する対物レンズと、光分配器により分配された他方の光ビームを集光する集光レンズと、光ビームを検出する複数の受光領域を有し、0次光及び高次光の全て若しくは一部を互いに異なる受光領域によりそれぞれ独立して検出することにより、0次光及び高次光の全て若しくは一部の検出結果を基に所定の光量制御部によって制御信号を生成させる受光素子とを設けるようにした。
この光ピックアップは、受光素子による受光結果を基に、可変回折格子により光ビームを0次光及び高次光に分離する際の分離比率を所定の制御部に調整させることにより、光ディスクに照射する光ビームの光量を制御することができる。
さらに本発明の光ディスク装置においては、光ビームを出射する光源と、所定の第1周期ごとに第1格子が一面に設けられた第1格子板と、第1格子板に対向すると共に近接するよう位置し、第1格子板と対向する対向面又はその反対面に、第1格子板から第1周期幅で出射される光が入射される際の入射幅に相当する第2周期ごとに、第1格子を構成する各格子とほぼ平行な第2格子が設けられた第2格子板と、所定の制御信号に基づき第1格子板又は第2格子板の位置を第1格子の格子配列方向に変化させる位置変化部とを有することにより、光ビームを0次光及び1次以上の高次光に分離する可変回折格子と、分離された光ビームをさらに2の光路に分配する光分配器と、光分配器により分配された一方の光ビームにおける0次光を光ディスクに集光する対物レンズと、光分配器により分配された他方の光ビームを集光する集光レンズと、光ビームを検出する複数の受光領域を有し、0次光及び高次光の全て若しくは一部を互いに異なる受光領域によりそれぞれ独立して検出する受光素子と、受光素子による0次光及び高次光の全て若しくは一部の検出結果を基に制御信号を生成する制御部とを設けるようにした。
この光ディスク装置は、受光素子での受光結果を基に可変回折格子における0次光及び高次光の分離比率を制御することにより、光ディスクに照射される光ビームの光量を調整することができる。
さらに本発明の光ディスク装置においては、光ビームを出射する光源と、光ビームを光ディスクの所定位置に集光する対物レンズと、所定の第1周期ごとに第1格子が一面に設けられた第1格子板と、第1格子板に対向すると共に近接するよう位置し、第1格子板と対向する対向面又はその反対面に、第1格子板から第1周期幅で出射される光が入射される際の入射幅に相当する第2周期ごとに、第1格子を構成する各格子とほぼ平行な第2格子が設けられた第2格子板と、所定の制御信号に基づき第1格子板又は上記第2格子板の位置を第1格子の格子配列方向に変化させる位置変化部とを有することにより、光ビームが光ディスクにより反射されてなる反射光ビームを0次光及び1次以上の高次光に分離する可変回折格子と、分離された反射光ビームをそれぞれ検出し複数の検出信号を生成する受光素子と、複数の検出信号を基に、光ディスクに記録された情報を表す再生信号及び対物レンズの位置を制御するためのサーボ信号を生成する信号処理部と、0次光に基づく検出信号の低周波数成分が予め設定された閾値を超えないよう調整信号を制御する制御部とを設けるようにした。
この光ディスク装置は、受光素子での受光結果を基に可変回折格子における0次光及び高次光の分離比率を制御することにより、当該受光素子に照射される反射光ビームの光量を所望の範囲に調整することができる。
本発明によれば、第1格子及び第2格子の格子配列方向関する当該第1格子及び当該第2格子の相対的な位置を変化させることにより、当該第1格子及び第2格子を通過する平行光が回折されてなる0次光及び±1次以上の高次光との光量比率を調整することができ、かくして耐光性を高め得ると共に回折効率を高速に変化させ得る可変回折格子を実現できる。
また本発明によれば、受光素子による0次光又は高次光の検出結果に応じて可変回折格子における当該0次光及び当該高次光の分離比率を調整することにより、当該0次光及び高次光の光量を制御することができ、かくして耐光性を高め得ると共に光量を制御し得る光量制御装置を実現できる。
さらに本発明によれば、受光素子による受光結果を基に、可変回折格子により光ビームを0次光及び高次光に分離する際の分離比率を所定の制御部に調整させることにより、光ディスクに照射する光ビームの光量を制御することができ、かくして耐光性を高め得ると共に光ディスクへの照射光量を制御し得る光ピックアップを実現できる。
さらに本発明によれば、受光素子での受光結果を基に可変回折格子における0次光及び高次光の分離比率を制御することにより、光ディスクに照射される光ビームの光量を調整することができ、かくして耐光性を高め得ると共に光ディスクへの照射光量を制御し得る光ディスク装置を実現できる。
さらに本発明によれば、受光素子での受光結果を基に可変回折格子における0次光及び高次光の分離比率を制御することにより、当該受光素子に照射される反射光ビームの光量を所望の範囲に調整することができ、かくして耐光性を高め得ると共に受光素子への照射光量を制御し得る光ディスク装置を実現できる。
以下、図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
(1)回折格子の構成
(1−1)基本原理
本発明の具体的な構成について説明する前に、まず本発明の基本原理を説明する。図2(A)に外観図を示すように、可変回折格子10は、それぞれ略平板状でなる2枚の回折格子11及び12が互いにほぼ平行に近接し、且つそれぞれの格子が形成された格子面11A及び12Aを対向させた構成となっている。説明の都合上、以下では格子面11A及び12Aの法線と平行な方向をz方向と定義する。
(1−1)基本原理
本発明の具体的な構成について説明する前に、まず本発明の基本原理を説明する。図2(A)に外観図を示すように、可変回折格子10は、それぞれ略平板状でなる2枚の回折格子11及び12が互いにほぼ平行に近接し、且つそれぞれの格子が形成された格子面11A及び12Aを対向させた構成となっている。説明の都合上、以下では格子面11A及び12Aの法線と平行な方向をz方向と定義する。
回折格子11及び12は、それぞれ一般的な構成の回折格子1(図1)と同様に構成されている。回折格子11は、透明な樹脂材料又はガラス材料等により構成されており、所定波長(例えば405[nm])の光ビームに対し屈折率n1の屈折率を呈するようになされている。
図3(A)に断面図を示すように、回折格子11は、格子面11Aに格子深さd1及び周期cでなる格子g11が形成されている。この格子g11は、格子面11Aの格子配列方向(図2に矢印xで示す)に沿って、突出した山状の部分と陥没した谷状の部分とが交互に現れる、2段階のいわゆるバイナリ型となっている。また格子g11は、山状の部分及び谷状の部分におけるx方向の幅hがいずれも周期cの約1/2となっている。
一方、回折格子12は、回折格子11と同様、透明な樹脂材料又はガラス材料等により構成されており、所定波長(例えば405[nm])の光ビームに対し屈折率n2の屈折率を呈するようになされている。
回折格子12は、格子面11Aと対向する格子面12Aに、格子深さd2でなり格子面11Aと同一の周期cでなるバイナリ型の格子g12が形成されている。この格子g12は、回折格子11における格子面11Aの格子g11と同一の格子配列方向(すなわちx方向)に沿って、山状部分及び谷状部分が交互に現れるようになされている。
因みに、回折格子12における格子g12の周期cは、当該回折格子11から周期cで出射される光が入射される際の入射幅に相当すれば良く、回折格子11および12に平行光が入射されることを前提としていることから、回折格子11の格子g11と同一の周期cとなっている。
また回折格子11及び12は、所定波長(例えば405[nm])の光ビームについて屈折率がn0である空気中に設けられており、格子面11Aと回折格子12の格子面12Aとの間隔が所定距離以下となるようにそれぞれ配置されている。
可変回折格子10は、図3(A)に示したように、z方向に関して格子g11及び格子g12の山状部分同士の位置を合わせた状態(以下、これを第1状態と呼ぶ)である場合、当該可変回折格子10全体として、次式に示す位相深さφ1の回折格子として作用することができる。
この場合、平行光でなり可変回折格子10をz方向に沿って通過する光ビームは、図3(B)に示すように、位相深さφ1の回折格子を通過した場合と同様に位相が変化することになる。
また、可変回折格子10におけるm次(mは0以上の整数)の回折効率η1(m)は、次式により求めることができる。
ここで可変回折格子10は、回折格子12を固定したまま回折格子11が第1状態からx方向、すなわち格子g11及びg12の格子配列方向へ距離Δxだけ移動されると、例えば図3(A)及び(B)とそれぞれ対応する図4(A)及び(B)に示す中間状態となる。
因みに可変回折格子10は、例えばコイルと磁石との組み合わせでなるアクチュエータや圧電素子等を用いることにより、回折格子11を移動させることができる。
可変回折格子10は、さらに回折格子11がx方向へ移動され、第1状態からの移動量が幅hになると、図3(A)及び(B)とそれぞれ対応する図5(A)及び(B)に示すように、z方向に関して格子g11及び格子g12の山状部分と谷状部分との位置を互いに対応させた状態(以下、これを第2状態と呼ぶ)となる。
このとき可変回折格子10は、全体として、(1)式と対応する次式に示すような位相深さφ2の回折格子として作用することができる。
またこのときの可変回折格子10におけるm次の回折効率η2(m)は、(2)式と対応する次式により求めることができる。
さらに可変回折格子10は、第1状態及び第2状態に加えて、中間状態でも回折格子として作用する。具体的に可変回折格子10は、0次光及び±1次光についてのシミュレーションにより、図6に示すように回折効率を連続的に変化させることがわかった。
因みに図6では、回折格子12に対する回折格子11のx方向に関する位置を、格子g11及びg12の周期cに対する位相(以下、これを格子位相と呼ぶ)により表しており、第1状態及び第2状態の格子位相をそれぞれ「0」及び「0.5」としている。また図6では、0次光の特性を特性曲線U10により表し、±1次光の特性を特性曲線U11により表している。
この図6において、0次光を表す特性曲線U10は、第1状態から第2状態にかけて回折効率が約35[%]から約90[%]まで連続的に変化している。すなわち可変回折格子10は、例えば0次光について、透過率を約35[%]から約90[%]まで変化させるアッテネータ(減衰器)として作用することができる。
同様に可変回折格子10は、±1次光について、透過率を約25[%]から約5[%]まで変化させるアッテネータとして作用することができる。
このように可変回折格子10は、格子g11と格子g12との平行が保たれたまま回折格子12に対する回折格子11のx方向に関する相対的な位置が変化されることにより、回折効率を変化させることができる。
なお回折格子11及び12は、いずれも一般的な回折格子と同様、格子面11Aの格子g11及び格子面12Aの格子g12がy方向(図2)に関して同一形状となるよう形成されている。このため可変回折格子10は、回折格子12に対する回折格子11のy方向に関する位置により回折効率が変化することはない。
(1−2)可変回折格子の構成例
本発明による可変回折格子は、図2〜図5に示した可変回折格子10に限らず、他の構成とすることもできる。以下では、その具体的な構成例を示す。また説明の都合上、上述した可変回折格子10を第1の可変回折格子10と呼ぶ。
本発明による可変回折格子は、図2〜図5に示した可変回折格子10に限らず、他の構成とすることもできる。以下では、その具体的な構成例を示す。また説明の都合上、上述した可変回折格子10を第1の可変回折格子10と呼ぶ。
(1−2−1)第2の可変回折格子の構成
図3(A)と対応する図7(A)に示すように、第2の可変回折格子20は、回折格子11及び12とそれぞれ対応する回折格子21及び22の組み合わせにより構成されている。
図3(A)と対応する図7(A)に示すように、第2の可変回折格子20は、回折格子11及び12とそれぞれ対応する回折格子21及び22の組み合わせにより構成されている。
回折格子21及び22は、それぞれ回折格子11及び12とほぼ同様に構成されているものの、互いの位相深さが一致するよう、すなわち次式の関係を満たすように、屈折率n1及びn2並びに格子深さd1及びd2が定められている。
このため、可変回折格子20をz方向(図2)に沿って通過する光ビームは、第1状態では、図3(B)と対応する図7(B)に示すように、位相深さφ1の回折格子を通過した場合と同様に位相が変化することになる。
一方、可変回折格子20は、回折格子22を固定したまま回折格子21が第1状態からx方向へ移動されると、図8(A)に示す中間状態を経て図9(A)に示す第2状態になる。ここで(5)式を(3)式に代入すると、位相深さφ2=0となる。
すなわち第2状態の可変回折格子20をz方向(図2)に沿って通過する光ビームは、図9(B)に示すように、回折されることなく0次光のみとなり、いわば素通りすることになる。
この可変回折格子20の回折効率は、0次光及び±1次光についてのシミュレーションにより、図6と対応する図10に示すような特性を示すことがわかった。因みに図10では、0次光の特性を特性曲線U20により表し、±1次光の特性を特性曲線U21により表している。
図10において、0次光を表す特性曲線U20は、第1状態から第2状態にかけて回折効率が約50[%]から約100[%]まで連続的に変化している。すなわち可変回折格子20は、0次光について、透過率を約50[%]から約100[%]まで変化させるアッテネータとして作用することができる。
同様に可変回折格子20は、±1次光について、透過率を約20[%]から約0[%]まで変化させるアッテネータとして作用することができる。
また可変回折格子20は、(5)式を満たす場合のみでなく、次式の関係を満たす場合にも同様の性質を示すことになる。
このように第2の可変回折格子20は、第1の可変回折格子10と同様、回折格子22に対する回折格子21のx方向に関する位置が変化されることにより、回折効率を変化させることができ、特に第2状態では、回折格子が設けられていない場合と同様に0次光のみを約100[%]の割合で通過させることができる。
(1−2−2)第3の可変回折格子の構成
図3(A)と対応する図11(A)に示すように、第3の可変回折格子30は、回折格子11及び12とそれぞれ対応する回折格子31及び32の組み合わせにより構成されている。
図3(A)と対応する図11(A)に示すように、第3の可変回折格子30は、回折格子11及び12とそれぞれ対応する回折格子31及び32の組み合わせにより構成されている。
回折格子31及び32は、それぞれ回折格子11及び12と一部異なり、断面が鋸歯状に形成された、いわゆるブレーズド型の回折格子となっている。
回折格子31及び32の格子g31及びg32は、いずれも周期cでなり、格子g31及びg32の斜面同士が互いに対向するようになされている。
可変回折格子30は、図11(A)に示した第1状態において、一方の山状部分と他方の谷状部分とが対応するよう位置しており、上述した(5)式を満たすように、屈折率n1及びn2並びに格子深さd1及びd2が定められている。
このため可変回折格子30は、第1状態において、可変回折格子20の第2状態(図9)と同様の光学的特性を有することになる。すなわち、平行光でなり第1状態の可変回折格子30をz方向(図2)に沿って通過する光ビームは、図11(B)に示すように回折されることなく0次光のみとなり、素通りすることになる。また第1状態の可変回折格子30は、デューティー比が0[%]の回折格子と見なすこともできる。
ここで可変回折格子30は、回折格子32を固定したまま回折格子31が第1状態からx方向へ距離Δxだけ移動されると、例えば図11(A)と対応する図12(A)に示す中間状態となる。
この中間状態において、可変回折格子30をz方向に沿って通過する光ビームは、図12(B)に示すように、周期cのうち距離Δxに相当する部分の位相が、次式に示す位相深さφ3となるような回折格子を通過した場合と同様に変化することになる。
このとき可変回折格子30は、デューティー比が(距離Δx/周期c)の回折格子と見なすことができる。
可変回折格子30は、さらに回折格子31がx方向へ移動され、第1状態からの移動量が幅hになると、図11(A)と対応する図13(A)示すように、格子g31及び格子g32の山状部分と谷状部分とがx方向に互いに半周期ずつずれた状態(以下、これを第2状態と呼ぶ)となる。
この第2状態において、第3の可変回折格子30は、図13(B)に示すように、位相深さφ3でなりデューティー比が50[%]の回折格子と見なすことができる。
すなわち第3の可変回折格子30は、図11(B)、図12(B)及び図13(B)に示したように、第1状態から第2状態へ変化されるについて、位相深さφ3の回折格子におけるデューティー比を0[%]から50[%]まで変化させることができる。
この可変回折格子30の回折効率は、0次光及び±1次光についてのシミュレーションにより、図6及び図10と対応する図14に示すような特性を示すことがわかった。因みに図14では、0次光の特性を特性曲線U30により表し、±1次光の特性を特性曲線U31により表している。
図14において、0次光を表す特性曲線U30は、第1状態から第2状態にかけて透過率が約100[%]から約50[%]まで連続的に変化している。すなわち可変回折格子30は、0次光について、透過率を約100[%]から約50[%]まで変化させるアッテネータとして作用することができる。
同様に可変回折格子30は、±1次光について、透過率を約0[%]から約20[%]まで変化させるアッテネータとして作用することができる。
このように第3の可変回折格子30は、第1の可変回折格子10と同様、回折格子32に対する回折格子31のx方向に関する位置が変化されることにより、回折効率を変化させることができ、特に第1状態では、回折格子が設けられていない場合と同様に0次光のみをほぼ100[%]の割合で通過させることができる。
なお回折格子31及び32の格子g31及びg32は、それぞれ鋸歯型に限らず、階段状の疑似鋸歯型に構成されていても良い。
(1−2−3)第4の可変回折格子の構成
図3(A)と対応する図15(A)に示すように、第4の可変回折格子40は、回折格子11及び12とそれぞれ対応する回折格子41及び42の組み合わせにより構成されている。
図3(A)と対応する図15(A)に示すように、第4の可変回折格子40は、回折格子11及び12とそれぞれ対応する回折格子41及び42の組み合わせにより構成されている。
可変回折格子40は、上述した可変回折格子10、20及び30と異なり、発散光でなる光ビームが入射されることを前提としている。
このため回折格子41及び42は、基本的にはそれぞれ回折格子11及び12と類似した構成を有しているものの、光ビームの発散に合わせて、それぞれの格子g41及びg42における周期が互いに異なるようになされている。
すなわち可変回折格子40は、光ビームの光源Qから格子g41及びg42までの距離をそれぞれ距離f1及びf2とし、格子g41及びg42の周期をそれぞれ周期c1及びc2とすると、次式に示すような関係を有する。
図15(A)に示す第1状態において、回折格子41及び42は、格子g41の山状部分を通過した光ビームが格子g42の山状部分を通過するよう、互いの位置が定められている。
このため点Qを点光源として発散する光ビームは、可変回折格子40を通過することにより、図3(B)と対応する図15(B)に示すように、位相深さφ1の回折格子を通過した場合と同様に位相が変化することになる。
なお、この可変回折格子40においても、第1の可変回折格子10(図3)の場合と同様、(1)式及び(2)式の関係が成立する。
また可変回折格子40は、回折格子41がx方向へ距離h1(すなわち周期c1の1/2の距離)だけ移動されると、図15(A)及び(B)と対応する図16(A)及び(B)に示すように第2状態となる。
この第2状態において、可変回折格子40は、第1の可変回折格子10(図5)の場合と同様、(3)式に示した位相深さφ2の回折格子と見なすことができ、(4)式により回折効率η2(m)を算出することができる。
また可変回折格子40は、光ビームの光源が第2回折格子側にあり、集光レンズ等により点Qを焦点として集光される光ビームに対しても、同様に回折効率を変化させることができる。
このように第4の可変回折格子40は、第1の可変回折格子10と同様、回折格子42に対する回折格子41のx方向に関する位置が変化されることにより、回折効率を変化させることができる。これにより第4の可変回折格子40は、発散光又は収束光でなる光ビームのアッテネータとして作用することもできる。
(1−3)動作及び効果
以上の構成において、可変回折格子10は、周期cの格子g11が形成された回折格子11の格子面11Aと、周期cの格子g12が形成された回折格子12の格子面12Aとを対向させることにより、全体として一つの回折格子を構成する。
以上の構成において、可変回折格子10は、周期cの格子g11が形成された回折格子11の格子面11Aと、周期cの格子g12が形成された回折格子12の格子面12Aとを対向させることにより、全体として一つの回折格子を構成する。
可変回折格子10は、z方向に関して格子g11及び格子g12の山状部分同士の位置を揃えた第1状態(図3)では、z方向から入射する光ビームに対し、(1)式により表される位相深さφ1の回折格子として作用する。
一方、可変回折格子10は、回折格子11が回折格子12に対し周期cの半分である幅hだけx方向へ移動され、格子g11及び格子g12の山状部分と谷状部分との位置を互いに対応させた第2状態(図5)では、(3)式により表される位相深さφ2の回折格子として作用する。
従って可変回折格子10は、回折格子12に対する回折格子11の位置が移動され第1状態又は第2状態に切り換えられることにより、それぞれ異なる回折効率の回折格子として作用することができる。
このとき可変回折格子10は、それぞれ一般的な回折格子と同様の材料構成でなる回折格子11及び12が組み合わされているため、例えば液晶素子に印加する電圧を制御することにより回折効率を変化させる場合と比較して、耐光性を向上させることができる。
また可変回折格子10は、例えばアクチュエータや圧電素子等を用いることにより、回折格子11を極めて短い時間で所望の位置へ移動させることができるので、液晶素子の場合と比較して、周囲の温度等に左右されることなく高速に応答することが期待できる。
このとき可変回折格子10は、回折格子12に対し回折格子11を最大でも幅hだけ移動させれば良いため、例えば回折格子全体を移動させ光路に挿入するか否かを切り換えるような場合と比較して、回折格子11の移動時間を遙かに短縮することができ、また移動のために要する空間も大幅に削減することができる。
さらに可変回折格子10は、第1状態及び第2状態に加え、中間状態(図4)においても回折効率が連続的に変化するため(図6)、アッテネータとして用いられる際に、0次光又は±1次光等の光ビームの光量をきめ細かく調整することができる。
さらに可変回折格子20は、屈折率n1及びn2並びに格子深さd1及びd2が(5)式又は(6)式を満たすよう選定及び設計されることにより、第2状態において、光ビームを回折させることなく素通しとすることもできる(図9(B))。
また可変回折格子30は、ブレーズド型の回折格子31及び32を組み合わせ、第1状態ないし第2状態に変化することにより、回折格子のデューティー比を変化させることができ(図11(B)、図12(B)及び図13(B))、これにより回折効率を連続的に変化させることができる。
さらに可変回折格子40は、回折格子41及び42の格子g41及びg42における周期c1及びc2が、(8)式の関係に基づき光ビームの光源である点Qからの距離f1及びf2と比例するよう設計されていることにより、平行光でなる光ビームに対し可変回折格子10が作用する場合と同様に、発散光又は収束光でなる光ビームに対し回折効率を適切に調整することができる。
以上の構成によれば、可変回折格子10は、周期cの格子g11が形成された回折格子11の格子面11Aと周期cの格子g12が形成された回折格子12の格子面12Aとを対向させ、z方向に関して格子g11及び格子g12の山状部分同士の位置を揃えた第1状態では、z方向から入射する光ビームに対し(1)式により表される位相深さφ1の回折格子として作用する一方、回折格子11が回折格子12に対し周期cの半分である幅hだけx方向へ移動され格子g11及び格子g12の山状部分と谷状部分との位置を互いに対応させた第2状態では、(3)式により表される位相深さφ2の回折格子として作用することにより、それぞれ異なる回折効率の回折格子として作用することができる。
(2)第1の実施の形態
(2−1)光ディスク装置の構成
図17において、光ディスク装置50は、制御部51を中心に構成されており、BD(Blu-ray Disc、登録商標)方式の光ディスク100に対して情報を記録し、また当該光ディスク100から当該情報を再生し得るようになされている。
(2−1)光ディスク装置の構成
図17において、光ディスク装置50は、制御部51を中心に構成されており、BD(Blu-ray Disc、登録商標)方式の光ディスク100に対して情報を記録し、また当該光ディスク100から当該情報を再生し得るようになされている。
因みに光ディスク装置50は、様々な種類、すなわち書換型若しくは再生専用型の違い及び記録層の数等が異なる光ディスク100にそれぞれ対応するようになされている。
制御部51は、図示しないCPU(Central Processing Unit)と、各種プログラム等が格納されるROM(Read Only Memory)と、当該CPUのワークメモリとして用いられるRAM(Random Access Memory)とによって構成されており、光ディスク装置50を統括制御するようになされている。
すなわち制御部51は、駆動部52を介してスピンドルモータ55を回転駆動させ、ターンテーブル(図示せず)に載置された光ディスク100を所望の速度で回転させる。また制御部51は、駆動部52を介してスレッドモータ56を駆動させることにより、光ピックアップ57を移動軸G1及びG2に沿ってトラッキング方向、すなわち光ディスク100の内周側又は外周側へ向かう方向へ大きく移動させる。
光ピックアップ57は、対物レンズ58等の複数の光学部品が取り付けられており、制御部51の制御に基づいて光ディスク100へ光ビームを照射し、このとき当該光ビームが反射されてなる反射光ビームを検出するようになされている。
例えば制御部51は、光ディスク100が装填された状態で、当該光ディスク100に記録されている情報を再生する再生命令を外部機器(図示せず)から受け付けた場合、駆動部52を介して、所定の再生制御信号を光ピックアップ57へ供給する。
これに応じて光ピックアップ57は、対物レンズ58により光ビームを光ディスク100の記録層へ集光すると共に、駆動部52によるフォーカス制御及びトラッキング制御に基づき、2軸アクチュエータ59によって当該対物レンズ58の位置を調整する。
具体的に光ピックアップ57は、内部のレーザダイオード(詳しくは後述する)から光ビームを出射し、対物レンズ58を介して光ディスク100の記録層へ照射する。また光ピックアップ57は、光ビームが当該記録層により反射されてなる反射光ビームを内部のフォトディテクタ(詳しくは後述する)により受光し、そのときの受光量に応じた受光信号を複数生成して信号処理部53へ供給する。
これに応じて信号処理部53は、供給された受光信号を用いた所定の演算処理を行うことにより、光ビームの焦点と光ディスク100の信号記録層における所望トラックとの間の、フォーカス方向及びトラッキング方向に関するずれ量を表すフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号をそれぞれ生成し、これらを駆動部52へ供給する。
駆動部52は、供給されたフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号を基に、対物レンズ58を駆動するための駆動信号を生成し、これを2軸アクチュエータ59へ供給する。
光ピックアップ57は、この駆動信号に基づいて2軸アクチュエータ59を駆動することにより、対物レンズ58のフォーカス制御及びトラッキング制御を行い、当該対物レンズ58により集光される光ビームの焦点を所望トラックへ追従させるようになされている。
このとき制御部51は、外部から供給される情報に基づき、レーザダイオードから出射する光ビームの強度を信号処理部53によって変調することにより、所望のトラックに対し当該情報を記録し得るようになされている。
また制御部51は、信号処理部53によって検出信号に対し所定の演算処理、復調処理及び復号化処理等を施すことにより、光ディスク100における所望のトラックに記録されている情報を再生し得るようになされている。
因みに制御部51は、このとき得られた情報や、光ピックアップ57における反射光ビームの受光結果等を基に、光ディスク100の種類を判別する判別処理を行うようにもなされている。これにより制御部51は、光ディスク100の種類により異なる記録方式や再生方式に正しく対応し得るようになされている。
このように光ディスク装置50は、光ディスク100に対し光ビームを用いて情報を記録し、また当該光ビームを用いて光ディスク100から情報を再生するようになされている。
(2−2)光ピックアップの構成
図18に示すように、光ピックアップ57は、レーザダイオード、フォトディテクタ及びプリズム等が一体に構成された光集積素子60を中心に構成されている。
図18に示すように、光ピックアップ57は、レーザダイオード、フォトディテクタ及びプリズム等が一体に構成された光集積素子60を中心に構成されている。
光集積素子60は、図19に示すように、板状のベース板61の一面にレーザダイオード62が設けられており、信号処理部53(図17)から供給されるレーザ駆動信号DLに基づき、当該レーザダイオード62からBD方式に対応した波長約405[nm]の光ビームL1を出射させる。
光ビームL1は、ベース板61の一面に設けられた立上ミラー63により反射され、当該ベース板61に設けられた孔部61Hを通じて反対面側へ進行し、開口部を有する台座部64Aを通過して1/2波長板65へ入射する。
因みに光集積素子60は、レーザダイオード62の周囲をベース板61、部材64C、リッド64D及び台座64A等によって密封することにより、当該レーザダイオード62を酸化等による劣化から保護するようになされている。
1/2波長板65は、光ビームL1の偏光方向を調整し可変回折格子66へ入射させる。可変回折格子66は、図20(A)及び(B)に示すように、全体が中空の直方体状でなるシャーシ80の内部に可動回折格子81及び固定回折格子82を有している。
シャーシ80は、それぞれ板状の底板80A及び天板80Cの間に、四角柱の側面状でなる側板80Bが挟まれたような構成を有している。底板80A及び天板80Cは、それぞれ中央に設けられた貫通孔により光ビームを通過させ得るようになされている。
可動回折格子81及び固定回折格子82は、それぞれ可変回折格子40(図15及び図16)における回折格子41及び42と同様に構成されており、発散光でなる光ビームL1の光源(すなわちレーザダイオード62)からの光路長の比率に応じて、格子g81及びg82の周期c1及びc2がそれぞれ定められている。
因みに可変回折格子66は、固定回折格子82側(すなわち図の下側)から発散光でなる光ビームL1が入射するため、可変回折格子40の場合と反対に、格子g81の周期c1が格子g82の周期c2よりも大きくなるようになされている。
固定回折格子82は、底板80Aに取付固定されている。一方、可動回折格子81は、板ばねや弾性体等により構成された可動支持部83を介して天板80Cに取付固定されている。これにより可動回折格子81は、格子g81が配列されたx方向又はその反対方向(以下−x方向と呼ぶ)へ自在に移動し得るようになされている。
さらに可動回折格子81及び固定回折格子82は、互いにほぼ平行となり、且つ格子g81及びg82も互いにほぼ平行となるよう位置調整されている。
可動回折格子81の側面81E及び81Fには、それぞれ薄膜コイル84が取り付けられている。また、当該薄膜コイル84とそれぞれ対向する側板80B1及び80B2の内面には、マグネット85がそれぞれ取り付けられている。すなわち可変回折格子66は、薄膜コイル84及びマグネット85の組み合わせにより格子アクチュエータ86を構成している。
格子アクチュエータ86は、駆動部52(図17)から当該薄膜コイル84に格子駆動信号DGが供給されると、当該格子駆動信号DGに基づく電磁力を発生させ、当該電磁力とマグネット85の磁力との作用により、当該格子駆動信号DGに応じた距離だけ可動回折格子81をx方向又はその反対方向へ移動させるようになされている。
このように可変回折格子66は、駆動部52から供給される格子駆動信号DGに応じ格子アクチュエータ86によって可動回折格子81を移動させることにより、上述した可変回折格子40と同様、0次光及び±1次以上の回折光における回折効率をそれぞれ変化させることができる。
実際上、可変回折格子66は、光ビームL1を回折させることにより0次及び±1次以上の高次の回折光(以下、これを高次回折光と呼ぶ)でなる複数の光ビームに分離し、透明な樹脂材料でなるモールド複合素子67(図19)を介して積層プリズム68へ入射させる。
積層プリズム68の偏光反射膜68Aは、光ビームL1の偏光方向との関係により、当該光ビームL1を所定の割合で透過することにより光ビームL2とし、これをコリメータレンズ71(図18)へ入射させる。同時に偏光反射膜68Aは、当該光ビームL1の残り部分を反射することにより光ビームL3とし、これを集光レンズ73(図18)へ入射させる。すなわち偏光反射膜68Aは、光ビームL1を光ビームL2及びL3に分配することになる。
コリメータレンズ71は、光ビームL2を発散光から平行光に変換し、これを1/4波長板72により直線偏光から円偏光に変換させた上で、対物レンズ58へ入射させる。対物レンズ58は、光ビームL2を集光し光ディスク100の記録層へ照射する。
このとき光ビームL2は、光ディスク100の記録層において反射されることにより、円偏光における回転方向が反転された反射光ビームL4となり、対物レンズ58へ入射する。対物レンズ58は、反射光ビームL4を発散光から平行光に変換し、これを1/4波長板72により円偏光から直線偏光に変換させた上で、コリメータレンズ71へ入射させる。
因みに反射光ビームL4は、円偏光における回転方向が光ビームL2とは反対方向であるため、1/4波長板72により直線偏光に変換された後の偏光方向が光ビームL2の偏光方向と直交することになる。
コリメータレンズ71は、反射光ビームL4を収束光に変換し、これを光集積素子60の積層プリズム68(図19)へ入射させる。積層プリズム68の偏光反射膜68Aは、反射光ビームL4の偏光方向との関係によりその大部分を反射し、ハーフミラー68Bへ入射させる。
ハーフミラー68Bは、反射光ビームL4を約20%の割合で反射することにより反射光ビームL5とし、モールド複合素子67に形成されたホログラム67Aによりこれを複数の光ビームに分離させた上で、再生信号検出用フォトディテクタ69へ照射させる。
またハーフミラー68Bは、反射光ビームL4を約80%の割合で透過することにより反射光ビームL6とし、これをミラー68Cにより反射させて再生信号検出用フォトディテクタ69へ照射させる。
再生信号検出用フォトディテクタ69は、反射光ビームL5及びL6に対応した複数の検出領域を有しており(詳しくは後述する)、各検出領域により反射光ビームL5及びL6の光量を検出し、それぞれの光量に応じた複数の受光信号を生成して、これを信号処理部53(図17)へ供給する。
信号処理部53は、複数の受光信号を基に所定の演算処理を行うことにより、上述したフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号を生成するようになされている。
一方、発散光でなる光ビームL1が積層プリズム68(図19)の偏光反射膜68Aにより反射されてなる光ビームL3は、集光レンズ73(図18)により発散光から収束光に変換され、APC(Automatic Power Control)用フォトディテクタ74へ入射させる。
ここでAPC用フォトディテクタ74は、図21(A)及び(B)に示すように、光ビームL3のうち0次光及び±1次光が照射される位置に合わせて検出領域74A、74B及び74Cがそれぞれ設けられている。
さらにAPC用フォトディテクタ74は、光ビームL3の±3次光が照射される位置にそれぞれミラー74Mが設けられており、当該±3次光をそれぞれ反射し検出領域74B及び74Cへ導くようになされている。
これによりAPC用フォトディテクタ74は、検出領域74Aにより光ビームL3の0次光を受光すると共に、検出領域74B及び74Cにより光ビームL3の±1次光及び±3次光を高次光として受光し、光電変換によりそれぞれの光量に応じた検出信号SDA、SDB及びSDCを生成して信号処理部53(図17)へ供給する。
信号処理部53は、検出信号SDA、SDB及びSDCを基にレーザ駆動信号DLを生成し、これを光ピックアップ57のレーザダイオード62(図19)へ供給することにより、当該レーザダイオード62から出射する光ビームL1の光量を調整するようになされている。
このように光ピックアップ57は、駆動部52から供給される格子駆動信号DGに基づき可変回折格子66の可動回折格子81を移動させることにより、光ビームL2及びL3における0次光及び高次回折光それぞれの回折効率を変化させた上で、当該光ビームL2を光ディスク100へ導くと共に当該光ビームL3をAPC用フォトディテクタ74へ導くようになされている。
(2−3)レーザダイオード及び可変回折格子による光量の制御
(2−3−1)光量制御回路の構成
ところで光ピックアップ57では、レーザダイオード62(図19)の出射光量がそのまま光ビームL1(図18)の光量となり、当該光ビームL1の光量及び可変回折格子66(図19、図20(A)及び(B))における0次光の回折効率により、光ビームL2及びL3(図18)における0次光の光量が定められることになる。
(2−3−1)光量制御回路の構成
ところで光ピックアップ57では、レーザダイオード62(図19)の出射光量がそのまま光ビームL1(図18)の光量となり、当該光ビームL1の光量及び可変回折格子66(図19、図20(A)及び(B))における0次光の回折効率により、光ビームL2及びL3(図18)における0次光の光量が定められることになる。
このため光ディスク装置50は、図22に示すように、APC用フォトディテクタ74及び信号処理部53を組み合わせた光量制御部90により、光ビームL1並びに光ビームL2及びL3の光量を統合的に制御するようになされている。
すなわちAPC用フォトディテクタ74の検出領域74Aは、光ビームL3の0次光を受光し、その受光量に応じて電流値が変化する検出信号SDAを電流電圧変換回路91の差動アンプ91Aに供給する。
上述したように光ビームL3は、積層プリズム68の偏光反射膜68Aにより光ビームL1が固定された割合で反射されたものである。このため検出信号SDAは、光ビームL3の0次光の光量変化を直接表すだけでなく、光ディスク100に照射される光ビームL2の0次光の光量変化を間接的に表すことになる。
APC用フォトディテクタ74に組み込まれた電流電圧変換回路91は、検出信号SDAにおける電流の変化を電圧の変化に変換することにより0次光信号Vaを生成し、これを差動アンプ92の負入力端子並びに増幅器96及び97へそれぞれ供給する。
差動アンプ92は、制御部51(図17)により、光ビームL3の0次光における目標光量を表す信号(以下これを0次光基準信号Varと呼ぶ)が正入力端子に供給されるようになされている。
因みに0次光基準信号Varは、光ディスク装置50が光ディスク100に対し情報を記録する記録時には比較的大きな値が設定される一方、光ディスク装置50が当該光ディスク100から情報を読み出す再生時には比較的小さな値が設定されるようになされている。
差動アンプ92は、0次光基準信号Varに対する0次光信号Vaの差分を算出し、その算出結果を0次光差分信号Vadとしてレーザダイオード駆動回路93へ供給する。
レーザダイオード駆動回路93は、供給される0次光差分信号Vadを基にレーザ駆動信号DLを生成し、これをレーザダイオード62へ供給する。これによりレーザダイオード62は、光ビームL3の0次光を示す0次光信号Vaを0次光基準信号Varに近づけるような光量でなる光ビームL1を出射する。因みにレーザダイオード駆動回路93は、記録時には、記録すべき情報に応じてレーザ駆動信号DLを変調させるようになされている。
かくして光量制御部90は、レーザダイオード62から出射する光ビームL1の光量をフィードバック制御(以下、これを出射光量制御と呼ぶ)するようになされている。
一方、APC用フォトディテクタ74の検出領域74B及び74Cは、光ビームL3の±1次光及び±3次光(すなわち高次光)を受光し、それぞれの受光量に応じた検出信号同士を加算した検出信号SDBCを電流電圧変換回路94の差動アンプ94Aに供給する。
APC用フォトディテクタ74に組み込まれた電流電圧変換回路94は、検出信号SDBCにおける電流の変化を電圧の変化に変換することにより高次光信号Vbcを生成し、これを差動アンプ95の負入力端子へ供給する。
増幅器96は、0次光信号Vaを0.05倍することにより第1比較用信号Va1を生成し、これをスイッチ98へ供給する。同様に増幅器97は、0次光信号Vaを1.5倍することにより第2比較用信号Va2を生成し、これをスイッチ98へ供給する。
スイッチ98は、制御部51(図17)の制御に基づき、光ディスク100の再生時には第2比較用信号Va2を選択し、一方光ディスク100の記録時には第1比較用信号Va1を選択して(以下、ここで選択された信号を選択比較用信号Vasと呼ぶ)、当該選択比較用信号Vasを差動アンプ95の正入力端子へ供給する。
差動アンプ95は、選択比較用信号Vasに対する高次光信号Vbcの差分を算出し、その算出結果を高次光差分信号Vbcdとして位相補償回路99へ供給する。
位相補償回路99は、高次光差分信号Vbcdを基に、発振等を防止し制御を安定させ得る格子制御信号CGを生成し、これを駆動部52へ供給する。駆動部52は、格子制御信号CGを基に格子駆動信号DGを生成し、これを可変回折格子66の格子アクチュエータ86へ供給することにより、可動回折格子81(図20)をx方向又はその反対方向へ移動させ0次光及び高次光の回折効率を変化させる。
すなわち光量制御部90は、高次光信号Vbcを選択比較用信号Vasに近づけて追従させるようフィードバック制御(以下、これを格子位置制御と呼ぶ)を行っている。
ここで光量制御部90は、光ディスク100の再生時には、0次光信号Vaを1.5倍した第2比較用信号Va2が選択比較用信号Vasとなっているため、0次光信号Vaと高次光信号Vbcとの比率を約1対1.5とするように、可変回折格子66の回折効率を調整することになる。
すなわち光量制御部90は、可変回折格子66によって高次光信号Vbcの割合を増加させることにより0次光信号Vaの光量を減少させている。
これにより光量制御部90は、光ビームがレーザダイオード62から出射され光ディスク100へ照射されるまでの往路における光学効率(すなわち光ビームL1がレーザダイオード62から出射される際の元出射パワーに対する、光ビームL2が対物レンズ58から出射される際の対物レンズ出射パワーの割合)を減少させることができる。かくして光量制御部90は、元出射パワーを増加させることに伴いレーザノイズを相対的に低減させることができる。
一方、光量制御部90は、光ディスク100の記録時には、0次光信号Vaを0.05倍した第1比較用信号Va1が選択比較用信号Vasとなっているため、0次光信号Vaと高次光信号Vbcとの比率を約1対0.05とするように、可変回折格子66の回折効率を調整することになる。
すなわち光量制御部90は、可変回折格子66によって高次光信号Vbcの割合を極めて減少させることにより0次光信号Vaの光量を増加させることができる。これにより光量制御部90は、往路の光学効率を極力高めることができるので、少ないレーザ駆動電流により対物レンズ出射パワーを記録に適する程度に高めることができる。
因みに光量制御部90では、0次光の光量をできるだけ増加させるため、0次光ビームの割合を100%に近づけるべきであるものの、格子位置制御におけるフィードバック制御を高速に行う観点から、増幅器97における倍率を0.05とし0次光ビームの割合(すなわち回折効率)を約95%としている。
このように光量制御部90は、0次光信号Vaに対する高次光信号Vbcの比率、すなわち0次光に対する高次光の光量の比率を予め設定した所望の値(1.5や0.05等)に調整することにより、可変回折格子66の回折効率を調整するようになされている。これにより光量制御部90は、当該可変回折格子66をアッテネータとして機能させるときの減衰量を調整することができ、再生時と記録時とで往路の光学効率を大きく変化させることができる。
(2−3−2)格子位置制御の開始
ところで光量制御部90は、上述した格子位置制御を開始する際、特定の条件を満たすタイミングで開始することにより、フィードバックループの収束に要する時間を短縮するようになされている。
ところで光量制御部90は、上述した格子位置制御を開始する際、特定の条件を満たすタイミングで開始することにより、フィードバックループの収束に要する時間を短縮するようになされている。
光ディスク装置50は、光ディスク100に対し記録又は再生を開始する際、まず光ディスク100の信号記録層に光ビームL2の焦点を粗く合わせてフィードバック制御を開始し得る状態とするフォーカス引き込み動作を行う。
光量制御部90は、このフォーカス引き込み動作を行う際、格子位置制御を開始する前の準備として、制御部51からの制御に基づき駆動部52により図23(A)に示すような波形でなる事前格子駆動信号DG0を生成し、これを可変回折格子66へ供給する。
事前格子駆動信号DG0は、その波形が鋸歯状でなり、所定周期で繰り返されるようになされている。また事前格子駆動信号DG0を微分した場合、図23(B)に示すような微分信号ΔDG0が得られる。なお事前格子駆動信号DG0は、鋸歯状に限らず、正弦波状や三角波状であっても良い。
可変回折格子66は、事前格子駆動信号DG0に基づき可動回折格子81(図20(A))をx方向又はその反対方向へ周期的に移動させることにより、0次光ビーム及び高次光ビームの回折効率をそれぞれ連続的に変化させる。
この結果、高次光信号Vbc(図22)は、事前格子駆動信号DG0と対応して図23(C)に示すように変化する。この図23(C)に選択比較用信号Vasを重ねて表すと、高次光信号Vbcは、時刻t1、t2、t3、t4、t5及びt6で当該選択比較用信号Vasと一致することがわかる。また高次光信号Vbcを微分した場合、図23(D)に示すような微分信号ΔVbcが得られる。
ところで光量制御部90は、上述した格子位置制御により、高次光信号Vbcを選択比較用信号Vasに近づけるようフィードバック制御する。従って光量制御部90は、高次光信号Vbcの値と選択比較用信号Vasの値とが一致する時刻t1、t2、t3、t4、t5又はt6(図23(C))又はその前後において当該格子位置制御を開始すれば、直ちにフィードバックループを収束できるようにも考えられる。
しかしながら光量制御部90は、信号処理部53において、高次光信号Vbcを差動アンプ95の負入力端子へ供給することにより、最終的に格子駆動信号DGを生成している。すなわち光量制御部90では、仮に高次光信号Vbcが増加すれば、格子駆動信号DGは減少することになる。
このため光量制御部90は、格子駆動信号DGが増加傾向にあるときに高次光信号Vbcも増加するようなタイミングで格子位置制御を開始しなければ、フィードバックループを発散させてしまうことになる。
すなわち光量制御部90は、高次光信号Vbcの増加又は減少と格子駆動信号DGの増加又は減少とが一致するとき、換言すれば事前格子駆動信号の微分値ΔDG0の符号と高次光信号の微分値ΔVbcの符号とが一致するとき、いわば極性が一致するときに格子位置制御を開始すれば、フィードバックループを短時間で収束できると考えられる。
そこで光量制御部90は、まず信号処理部53により、事前格子駆動信号の微分値ΔDG0及び高次光信号の微分値ΔVbcを算出し得ると共に、高次光信号Vbcと選択比較用信号Vasとの差分が所定の閾値Vth未満であるか否かを判定する。
次に光量制御部90は、高次光信号Vbcの値と選択比較用信号Vasの値との差分が閾値Vth未満であり、且つ事前格子駆動信号の微分値ΔDG0と高次光信号の微分値ΔVbcとの積が正となるとき、すなわち微分値ΔDG0の符号と微分値ΔVbcの符号とが一致する時刻t1、t2、t5若しくはt6又はその付近において当該格子位置制御を開始する。
このように光量制御部90は、高次光信号Vbcの値と選択比較用信号Vasの値との差分並びに事前格子駆動信号の微分値ΔDG0の符号及び高次光信号の微分値ΔVbcの符号の関係を基に格子位置制御の開始タイミングを定めることにより、フィードバックループを短時間で安定的に収束し得るようになされている。
(2−3−3)回折格子の設計例
次に、可変回折格子66(図20)の可動回折格子81及び固定回折格子82における格子g81及びg82の周期c2について説明する。因みに可変回折格子66は、可変回折格子40(図15及び図16)の場合と同様、格子g81の周期c1と格子g82の周期c2とが相違するものの、ここでは格子g81の周期c1に着目する。
次に、可変回折格子66(図20)の可動回折格子81及び固定回折格子82における格子g81及びg82の周期c2について説明する。因みに可変回折格子66は、可変回折格子40(図15及び図16)の場合と同様、格子g81の周期c1と格子g82の周期c2とが相違するものの、ここでは格子g81の周期c1に着目する。
光ピックアップ57(図18)は、例えば記録時に、可変回折格子66により分離された高次光ビーム(すなわち±1次以上の回折光ビーム)を対物レンズ58に入射させてしまうと、光ディスク100における本来情報を記録したい所望トラック以外の他の箇所に対し、当該対物レンズ58により当該高次光ビームを集光してしまう。この場合、光ピックアップ57は、当該他の箇所に既に記録されていた情報を意図せずに消去してしまう可能性がある。
そこで、光ピックアップ57において、0次光ビームのみを光ディスク100へ照射し高次光ビームを光ディスク100へ照射しないための条件について検討する。
まず、図18及び図19との対応部分に同一符号を付した図24に示すように、可変回折格子105が平行光中に配置された光ピックアップ104を想定する。
この光ピックアップ104は、レーザダイオード62から出射された発散光でなる光ビームをコリメータレンズ71により平行光に変換し、1/2波長板65を介して可変回折格子105へ入射させる。
可変回折格子105は、可変回折格子66における可動回折格子81及び固定回折格子82に代えて、可変回折格子10、20又は30と同様の可動回折格子及び固定回折格子が設けられており、平行光でなる光ビームを回折させ、またその回折効率を変化させ得るようになされている。
可変回折格子105は、光ビームを回折することにより0次光及び±1次以上の高次光に分離し、積層プリズム68のうち偏光反射膜68Aを含む部分に対応する偏光ビームスプリッタ106へ入射させる。
偏光ビームスプリッタ106の偏光反射膜106Aは、積層プリズム68の偏光反射膜68Aと同様、光ビームを所定の割合で反射し集光レンズ73を介してAPC用フォトディテクタ74へ入射させると共に、当該光ビームの残りを透過して1/4波長板72、対物レンズ58を介して光ディスク100へ照射させる。
光ディスク100により反射された光ビーム(すなわち反射光ビーム)は、対物レンズ58、1/4波長板72を介して偏光ビームスプリッタ106へ入射される。偏光ビームスプリッタ106は、反射光ビームの大部分を反射し、集光レンズ107により収束光に変換した後、積層プリズム68のハーフミラー68B及びミラー68Cと対応する積層プリズム108へ入射させる。
積層プリズム108は、積層プリズム68と同様、ハーフミラー108Bにより反射光ビームを約20%の割合で反射し、ホログラム109により複数の光ビームに分離させた上で再生信号検出用フォトディテクタ69へ照射させる。また積層プリズム108は、ハーフミラー108Bにより反射光ビームを約80%の割合で透過し、ミラー108Cにより反射させて再生信号検出用フォトディテクタ69へ照射させる。
この光ピックアップ104において、可変回折格子105から偏光ビームスプリッタ106の偏光反射膜106Aまでの距離をY1とし、当該偏光反射膜106Aから集光レンズ73までの距離をY2とし、集光レンズ73からAPC用フォトディテクタ74までの距離をY3とし、偏光反射膜106Aから対物レンズ58までの距離をY6とする。
光ビームの波長をλ[nm]とすると、対物レンズ58の位置における0次光ビーム及び1次光ビーム間の距離u1は、可変回折格子105における格子の周期c(図3)を用い、次式のように表すことができる。
ここで、光ディスク100がBD方式である場合を想定し、光ビームの波長λ=405[nm]、距離Y1+Y6=200[mm]、対物レンズ58の有効半径rv=0.5[mm]と仮定する。この場合、光ピックアップ104では、(9)式の関係から、格子の周期c=80[μm]であれば高次光ビームが対物レンズ58の有効半径外に到達することになる。
実際上、光ピックアップ104は、距離Y1+Y6<200[mm]であり、また対物レンズ58の有効半径rv>0.5[mm]であるため、各回折格子を周期c<80[μm]とする必要がある。
また、周期c=1[μm]とした場合、(9)式におけるY6の代わりにY2+Y3を代入し、距離Y1+Y2+Y3=5[mm]としても、APC用フォトディテクタ74の受光面における0次光ビーム及び1次光ビーム間の距離が2[mm]以上となってしまう。この場合APC用フォトディテクタ74は、受光素子の大きさに関する制約から、1個の受光素子により0次光ビーム及び1次光ビームの双方を受光することが困難となってしまう。
次に、可変回折格子66が発散光中に配置された光ピックアップ57(図18及び図19)に着目する。この光ピックアップ57において、レーザダイオード62から可変回折格子66までの距離をY0とし、可変回折格子66の可動回折格子81から積層プリズム68の偏光反射膜68Aまでの距離をY1とする。
また、当該偏光反射膜68Aから集光レンズ73までの距離をY2とし、集光レンズ73からAPC用フォトディテクタ74までの距離をY3とする。さらに、偏光反射膜68Aからコリメータレンズ71までの距離をY4とし、コリメータレンズ74から対物レンズ58までの距離をY5とする。
ここで光ビームL1の波長をλ[nm]とすると、対物レンズ58の位置における、0次光ビーム及び1次光ビーム間の距離u2は、次式のように表すことができる。
ここで、光ディスク100がBD方式である場合を想定し、光ビームL1の波長λ=405[nm]、距離Y0=3[mm]、距離Y1=2.5[mm]、距離Y2=2.5[mm]、距離Y3=5.3[mm]、距離Y4=10[mm]、距離Y5=200[mm]、対物レンズ58の有効半径rv=0.5[mm]と仮定する。
この場合、光ピックアップ57では、(10)式の関係から、格子g81の周期c1=15[μm]であれば高次光ビームが対物レンズ58の有効半径外に到達することになる。
実際上、光ピックアップ57は、距離Y5<200[mm]であり、また対物レンズ58の有効半径rv>0.5[mm]であるため、可動回折格子81の格子g81を周期c1<15[μm]とする必要がある。
また、(10)式のY4をY2に置き換え、Y5をY3に置き換え、周期c1=0.5[μm]とした場合、距離Y3=5[mm]としても、APC用フォトディテクタ74の受光面における0次光ビーム及び1次光ビーム間の距離が2[mm]以上となってしまう。この場合、APC用フォトディテクタ74は、1個の受光素子により0次光ビーム及び1次光ビームの双方を受光することが困難となってしまう。
以上の条件をまとめると、可変回折格子における格子の周期c(又は周期c1)は、対物レンズ58に到達する光ビームのうち高次光ビームを有効半径内に入射させず、且つ光ビームの±1次光ビームを1個の受光素子でなるAPC用フォトディテクタ74により受光させるべく、0.5[μm]<c(又はc1)<80[μm]の範囲に設定されていることが望ましい。
因みに発散光中に可変回折格子66を配置する光ピックアップ57の場合、格子g82の周期c2については、上述した(8)式により定めれば良い。
(2−4)動作及び効果
以上の構成において、光ディスク装置50は、光ピックアップ57のレーザダイオード62から出射された光ビームL1の光路上に可変回折格子66を設け、光ディスク100の再生又は記録のいずれを行うかに応じて、光量制御部90によって可動回折格子81の位置を制御することにより、光ビームL1における0次光ビームの回折効率を調整する。
以上の構成において、光ディスク装置50は、光ピックアップ57のレーザダイオード62から出射された光ビームL1の光路上に可変回折格子66を設け、光ディスク100の再生又は記録のいずれを行うかに応じて、光量制御部90によって可動回折格子81の位置を制御することにより、光ビームL1における0次光ビームの回折効率を調整する。
従って光ディスク装置50は、可変回折格子66から出射される0次光ビームの減衰量を適切に変化させることができるので、情報の再生又は記録のいずれを行う場合にも、レーザダイオード62から出射する光ビームL1におけるレーザノイズを相対的に低く抑えたまま、光ディスク100に対して適切な光量でなる光ビームL2を照射することができる。
このとき可変回折格子66は、光ビームL1が通過する可動回折格子81及び固定回折格子82を一般的な回折格子と同様のガラス材料や樹脂材料等で構成しているため、従来の液晶素子を用いる場合等と比較して、光ビームL1に対する耐光性を高めることができる。
また可変回折格子66は、アクチュエータ86により可動回折格子81を最大でも幅h(図3)だけx方向に移動させることにより0次光ビームの回折効率を大きく変化させることができるので、従来の液晶素子を用いる場合と比較して、所望の回折効率を得られるまでに要する時間を極めて短くすることができる。
また、特許文献1の図4や図8に示されているように、NDフィルタ等の光学部品を大きく移動させて光路上に位置させるか否かを切り換える構成では、切換時間が長く(例えば0.1秒以上)なってしまっていた。このため、かかる従来の光学部品では、例えば光ディスク100の記録層が単層である場合と多層である場合とにおける光量切換等には適用し得たものの、高速性が要求される記録時と再生時とにおける光量切換には適用が難しく、また駆動用アクチュエータの小型化も困難であった。
これに対し可変回折格子66は、アクチュエータ86により可動回折格子81を最大でも僅かに幅h(図3)だけx方向に移動させれば良い、すなわち可動回折格子81の移動距離が短いため、短時間で回折効率を切り換えることができ記録時と再生時とにおける光量切換に適用し得ると共に、光ピックアップ57及び光集積素子60の小型化及び軽量化に寄与することができる。
また光量制御部90(図22)は、選択比較用信号Vasを再生時に適した第1比較用信号Va1又は記録時に適した第2比較用信号Va2に切り換えることにより、記録時及び再生時の双方で適切なフィードバック制御を行うことができるので、可変回折格子66における回折効率を確実に所望の値に設定することができる。
さらに光量制御部90は、格子位置制御を開始する際、事前格子駆動信号DG0に基づき可動回折格子81を周期的に移動させ、高次光信号Vbcの値と選択比較用信号Vasの値との差分が閾値Vth未満となり、且つ事前格子駆動信号の微分値ΔDG0の符号及び高次光信号の微分値ΔVbcの符号が一致したタイミングで当該格子位置制御を開始することにより、フィードバックループを極めて短時間で収束させることができる。
以上の構成によれば、光ディスク装置50は、光ピックアップ57内における光ビームL1の光路上に可変回折格子66を設け、光ディスク100の再生又は記録のいずれを行うかに応じて、光量制御部90により可変回折格子66における可動回折格子81の位置をフィードバック制御することにより、可変回折格子66から出射される0次光ビームの回折効率を適切に変化させることができ、光ビームL1のレーザノイズ成分を相対的に低く抑えたまま、光ディスク100に対し情報の再生又は記録に適した光量でなる光ビームL2を照射することができる。
(3)第2の実施の形態
(3−1)光ディスク装置及び光ピックアップの構成
第2の実施の形態において、光ディスク装置110は第1の実施の形態における光ディスク装置50(図17)と比較して、制御部51、駆動部52、信号処理部53及び光ピックアップ57に代えて、制御部111、駆動部112、信号処理部113及び光ピックアップ114が設けられている点が異なっているものの、他は同様に構成されている。
(3−1)光ディスク装置及び光ピックアップの構成
第2の実施の形態において、光ディスク装置110は第1の実施の形態における光ディスク装置50(図17)と比較して、制御部51、駆動部52、信号処理部53及び光ピックアップ57に代えて、制御部111、駆動部112、信号処理部113及び光ピックアップ114が設けられている点が異なっているものの、他は同様に構成されている。
光ピックアップ114は、第1の実施の形態における光ピックアップ57(図18)とほぼ同様に構成されているものの、光集積素子60に代わる光集積素子115が設けられている点が異なっている。
光集積素子115は、第1の実施の形態における光集積素子60(図19)とほぼ同様に構成されているものの、可変回折格子66に代えて可変回折格子116が設けられている点が異なっている。
可変回折格子116は、図20(A)との対応部分に同一符号を付した図25に示すように、可変回折格子66におけるアクチュエータ86(すなわち薄膜コイル84及びマグネット85)に代えて圧電素子117及びばね118が設けられている点が異なっている。
圧電素子117は、可変回折格子116のシャーシ80における一方の側板80B3と、可動回折格子81の側面81Jとの間に取り付けられており、駆動部112(図17)から供給される圧電素子駆動信号DPに基づきx方向に関する全長を変化し得るようになされている。
ばね118は、可変回折格子116のシャーシ80における他方の側板80B4と可動回折格子81の側面81Kとの間に、自然長からやや押し縮められた状態で取り付けられている。このためばね118は、側板80B4に対し可動回折格子81を−x方向(すなわちx方向の反対方向)へ常時押し付ける。
かかる構成により可変回折格子116は、圧電素子駆動信号DPが圧電素子117に印加され当該圧電素子117のx方向に関する全長が変化することに伴い、x方向又は−x方向へ移動するようになされている。
(3−2)格子位置制御の開始
この第2の実施の形態において、光ディスク装置110は、可変回折格子66のアクチュエータ86と同様に、光量制御部90と対応する光量制御部120により駆動部112を介して圧電素子駆動信号DPを圧電素子117へ供給することにより格子位置制御を行うようになされている。
この第2の実施の形態において、光ディスク装置110は、可変回折格子66のアクチュエータ86と同様に、光量制御部90と対応する光量制御部120により駆動部112を介して圧電素子駆動信号DPを圧電素子117へ供給することにより格子位置制御を行うようになされている。
このとき光量制御部120は、第1の実施の形態の光量制御部90とは異なる手法により格子位置制御を行うようになされている。すなわち光量制御部120は、格子位置制御を開始する前の準備として、第1の実施の形態と同様、制御部111からの制御に基づき、駆動部112により図23(A)と対応する図26(A)に示すような波形でなる事前格子駆動信号DG1を生成し、これを可変回折格子116へ供給する。
これに応じて光量制御部120は、第1の実施の形態における光量制御部90と同様の出射光量制御を行い、レーザダイオード駆動回路93から図26(B)に示すようなレーザ駆動信号DL1をレーザダイオード62へ供給するとともに、その値を監視する。
光量制御部120は、レーザ駆動信号DLの極大値DLmax(図中丸印で示す)及び極小値DLmin(図中三角印で示す)を検出すると共に、当該極大値DLmaxとなるときの事前格子駆動信号DG1max及び当該極小値DLminとなるときの事前格子駆動信号DG1minを制御部111内のRAM等に記憶する。
ここで可変回折格子116では、レーザ駆動信号DLが最大となるときには光結合効率が最小となっており、レーザ駆動信号DLが最小となるときには光結合効率が最大となっているものと推定される。
そこで光量制御部120は、大きな光量が必要な記録時には、レーザ駆動信号DLが極小値DLminとなるように、すなわち往路における光学効率が最大となるように格子位置制御を行い、また小さな光量で十分な再生時には、レーザ駆動信号DLが極大値DLmaxとなるように格子位置制御を行う。
因みに、この第2の実施の形態では、格子位置制御を行うに際し、回折格子駆動信号DGと可動回折格子81の位置とが相互に対応していることが望ましい。このため第2の実施の形態では、図25に示したように、圧電素子117によって可動回折格子81の位置を変化させる可変回折格子116を用いるようになされている。
このように第2の実施の形態における光量制御部120は、レーザ駆動信号DLの極大値DLmax及び極小値DLminを利用することにより、格子位置制御を行う。
(3−3)動作及び効果
以上の構成において、第2の実施の形態による光ディスク装置110は、光ピックアップ114のレーザダイオード62から出射された光ビームL1の光路上に可変回折格子116を設け、光ディスク100の再生又は記録のいずれを行うかに応じて、光量制御部120によって可動回折格子81の位置を制御することにより、光ビームL1における0次光ビームの回折効率を調整する。
以上の構成において、第2の実施の形態による光ディスク装置110は、光ピックアップ114のレーザダイオード62から出射された光ビームL1の光路上に可変回折格子116を設け、光ディスク100の再生又は記録のいずれを行うかに応じて、光量制御部120によって可動回折格子81の位置を制御することにより、光ビームL1における0次光ビームの回折効率を調整する。
従って第2の実施の形態による光ディスク装置110は、第1の実施の形態と同様、可変回折格子116から出射される0次光ビームの減衰量を適切に変化させることができるので、情報の再生又は記録のいずれを行う場合にも、光ディスク100に対して適切な光量でなる光ビームL2を照射することができる。
このとき光量制御部120は、格子位置制御を開始する際、事前格子駆動信号DG1に基づき可動回折格子81を周期的に移動させ、記録時にはレーザ駆動信号DLが極小値DLminとなるように当該可動回折格子81を位置決めすることにより、往路の光学効率を高めた状態に保つことができる。
さらに光量制御部120は、再生時にはレーザ駆動信号DLが極大値DLmaxとなるように可動回折格子81を位置決めすることにより、往路の光学効率を低い状態に保つことができ、これに伴い再生時のレーザノイズを相対的に低減することができる。
また可変回折格子116は、光量制御部120から供給される圧電素子駆動信号DPに基づき圧電素子117を用いて可動回折格子81をx方向又は−x方向へ移動させることにより、当該可動回折格子81の位置と回折格子駆動信号DGとの間にある程度の対応関係を持たせることができる。
その他、第2の実施の形態による光ディスク装置110は、第1の実施の形態における光ディスク装置50と同様の作用効果を得ることができる。
以上の構成によれば、第2の実施の形態による光ディスク装置110は、第1の実施の形態と同様、光ピックアップ114内における光ビームL1の光路上に可変回折格子116を設け、光ディスク100の再生又は記録のいずれを行うかに応じて、光量制御部120によって可変回折格子116における可動回折格子81の位置を制御する。これにより光ディスク装置110は、可変回折格子116から出射される0次光ビームの回折効率を適切に変化させることができ、光ディスク100に対し情報の再生又は記録に適した光量でなる光ビームL2を照射することができる。
(4)第3の実施の形態
(4−1)光ディスク装置及び光ピックアップの構成
第3の実施の形態において、光ディスク装置130は、第1の実施の形態における光ディスク装置50と比較して制御部51、駆動部52、信号処理部53及び光ピックアップ57に代えて制御部131、駆動部132、信号処理部133及び光ピックアップ134が設けられている点が異なっているものの、他は同様に構成されている。
(4−1)光ディスク装置及び光ピックアップの構成
第3の実施の形態において、光ディスク装置130は、第1の実施の形態における光ディスク装置50と比較して制御部51、駆動部52、信号処理部53及び光ピックアップ57に代えて制御部131、駆動部132、信号処理部133及び光ピックアップ134が設けられている点が異なっているものの、他は同様に構成されている。
光ピックアップ134は、第1の実施の形態における光ピックアップ57(図18)とほぼ同様に構成されているものの、光集積素子60及びAPC用フォトディテクタ74に代わる光集積素子135及びAPC用フォトディテクタ136が設けられている点が異なっている。
APC用フォトディテクタ136は、外観上は第1の実施の形態におけるAPC用フォトディテクタ74(図21)と同様に構成されており、検出領域74Aにより光ビームL3の0次光を受光すると共に、検出領域74B及び74Cにより±1次光ビーム及び±3次光ビームを受光するようになされている。
光集積素子135は、第1の実施の形態における光集積素子60とほぼ同様に構成されているものの、再生信号検出用フォトディテクタ69に代えて再生信号検出用フォトディテクタ137が設けられている点が異なっている。
(4−2)光量制御部の構成
ところで光ディスク装置130は、図21との対応部分に同一符号を付した図27に示すように、APC用フォトディテクタ136、再生信号検出用フォトディテクタ137及び信号処理部133を組み合わせた光量制御部140により、光ビームL1並びに光ビームL2及びL3の光量を制御するようになされている。
ところで光ディスク装置130は、図21との対応部分に同一符号を付した図27に示すように、APC用フォトディテクタ136、再生信号検出用フォトディテクタ137及び信号処理部133を組み合わせた光量制御部140により、光ビームL1並びに光ビームL2及びL3の光量を制御するようになされている。
APC用フォトディテクタ136の検出領域74Aは、光ビームL3の0次光を受光し、その受光量に応じた検出信号SDAに対し電流電圧変換回路91により電流電圧変換処理を施して0次光信号Vaとし、これを差動アンプ92の負入力端子及び増幅器96へそれぞれ供給する。
差動アンプ92は、制御部131から供給される0次光基準信号Varに対する0次光信号Vaの差分を算出し、その算出結果を0次光差分信号としてレーザダイオード駆動回路93へ供給する。
レーザダイオード駆動回路93は、供給される0次光差分信号を基にレーザ駆動信号DLを生成し、これをレーザダイオード62へ供給することにより、光ビームL3の0次光を0次光基準信号Varに近づけるような光量でなる光ビームL1を出射する。
かくして光量制御部140は、光量制御部90と同様、光ビームL3における0次光の光量を一定に保つよう、すなわち光ディスク100に照射される光ビームL2の0次光の光量を一定に保つよう、レーザダイオード62から出射する光ビームL1の光量をフィードバック制御(出射光量制御)している。
ところでレーザダイオード62から出射される光ビームL1には、ノイズ成分(いわゆるレーザノイズ)が含まれている場合があるが、この場合、当該光ビームL1から分離された光ビームL3を基に生成される高次光信号Vbc及び再生RF信号SRFにも同様のレーザノイズ成分が含まれることになる。
APC用フォトディテクタ74の検出領域74B及び74Cは、レーザノイズ成分が含まれた光ビームL3の±1次光及び±3次光を受光し、それぞれの受光量に応じた検出信号同士を加算した検出信号SDBCを電流電圧変換回路94の差動アンプ94Aに供給する。
電流電圧変換回路94は、検出信号SDBCにおける電流の変化を電圧の変化に変換することにより高次光信号Vbcを生成し、これをローパスフィルタ(LPF、Low Pass Filter)141及びハイパスフィルタ(HPF、High Pass Filter)143へ供給する。
ローパスフィルタ141は、高次光信号Vbcから以降の制御に不要な高域成分(すなわちレーザノイズ成分)を除去することにより直流成分等の低域成分でなる高次光低域信号VbcLを生成し、これを差動アンプ95の負入力端子へ供給する。
一方、増幅器96は、0次光信号Vaを0.05倍することにより第1比較用信号Va1を生成し、これをスイッチ142へ供給する。
フォーカス引き込み時及びフォーカスサーボ、トラッキングサーボの開始当初において、スイッチ142は、制御部131(図16)の制御に基づき第1比較用信号Va1を選択し、このとき選択した第1比較用信号Va1を比較用低域信号Vas2として差動アンプ95の正入力端子へ供給する。
差動アンプ95は、第1比較用信号Va1でなる比較用低域信号Vas2と高次光低域信号VbcLとの差分を算出し、これを高次光差分信号Vbcdとして位相補償回路99へ供給する。
位相補償回路99は、高次光差分信号Vbcdを基に、発振等を防止し制御を安定させ得る格子制御信号CGを生成し、これを駆動部132へ供給する。駆動部132は、格子制御信号CGを基に格子駆動信号DGを生成し、これを可変回折格子66の格子アクチュエータ86へ供給することにより、可動回折格子81(図20)をx方向又はその反対方向へ移動させ回折効率を変化させる。
すなわち光量制御部140は、高次光低域信号VbcLを比較用低域信号Vas2に近づけるよう、可変回折格子66における回折効率のフィードバック制御(格子位置制御)を行っている。
フォーカス引き込み時及び光ディスク100の記録時において、光量制御部140は、光量制御部90と同様、0次光信号Vaを0.05倍した第1比較用信号Va1が選択比較用信号Vas2となっているため、0次光信号Vaと高次光低域信号VbcLとの比率を約1対0.05とするように、可変回折格子66の回折効率を調整することになる。
すなわち光量制御部140は、可変回折格子66によって高次光の割合を低減することにより0次光の光量比率を高めて大きくしており、これにより光ディスク100に照射される光ビームL2をフォーカス引き込み及び記録に適した光量に調整し得るようになされている。
一方、再生信号検出用フォトディテクタ137は、図示しない検出領域により反射光ビームL6の光量を検出し、その光量に応じた受光信号を再生RF信号生成回路144へ供給する。再生RF信号生成回路144は、受光信号を元に再生RF信号SRFを生成し、これをローパスフィルタ145及び差動アンプ146の正入力端子へ供給する。
ローパスフィルタ145は、再生RF信号SRFから主にレーザノイズ成分が含まれる高域成分を除去することにより、直流成分等の低域成分でなる再生RF低域信号SRFLを生成し、これをスイッチ142へ供給する。
光ディスク100の再生時において、スイッチ142は、制御部131(図16)の制御に基づき再生RF低域信号SRFLを比較用低域信号Vas2として選択し、差動アンプ95の正入力端子へ供給する。
かくして光量制御部140は、高次光低域信号VbcLを比較用低域信号Vas2に揃えるよう、可変回折格子66における高次光の回折効率をフィードバック制御(すなわち格子位置制御)する。
これにより光量制御部140は、高次光信号Vbcの直流成分レベルを再生RF信号SRFの直流成分レベルに揃えることができる。
ハイパスフィルタ143は、高次光信号Vbcから直流成分等の低域成分を除去することにより、高域成分(すなわちレーザノイズ成分)でなると共に直流成分レベルが再生RF信号SRFと同等に揃えられた高次光高域信号VbcHを生成し、これを差動アンプ146の負入力端子へ供給する。
差動アンプ146は、直流成分レベルが調整された高次光信号Vbcの高域成分、すなわちレーザノイズ成分である高次光高域信号VbcHを再生RF信号SRFから差し引くことにより、当該再生RF信号SRFに含まれるレーザノイズ成分を相殺した再生RF差分信号SRFdを生成し、これを信号処理部133の波形等価回路147へ供給する。
信号処理部133は、再生RF差分信号SRFdに対し、波形等価回路147により信号波形の整形を行い、A/D(Analog/Digital)変換回路148によりディジタル化し、PRML(Partial Response Maximum Likelihood)再生信号処理回路149によりPRML演算処理を施すことにより、再生信号を生成する。
このように光量制御部140は、可変回折格子66の回折効率を調整して光ビームL2及びL3における0次光ビームと高次光ビームとの光量比率を変化させることにより、光ディスク100に照射される光ビームL2の光量比率を再生時と記録時とで大きく変化させ、当該可変回折格子66をアッテネータとして機能させることができる。
特に光量制御部140は、光ビームL2の0次光における強度を抑えるべき再生時において、まず可変回折格子66の回折効率を調整することにより、高次光信号Vbcと再生RF信号SRFとの直流成分レベルを揃える。次に光量制御部140は、再生RF信号SRFからレーザノイズ成分に相当する高次光高域信号VbcHを差し引くことにより、レーザダイオード62から光ビームL1が出射される時点で含まれるノイズ成分を再生RF信号SRFから除去することができる。
(4−3)動作及び効果
以上の構成において、第3の実施の形態による光ディスク装置130は、第1の実施の形態と同様、光ピックアップ134のレーザダイオード62から出射された光ビームL1の光路上に可変回折格子66を設け、光ディスク100の再生又は記録のいずれを行うかに応じて、光量制御部140によって可動回折格子81の位置を制御することにより、光ビームL1における0次光ビームの回折効率を調整する。
以上の構成において、第3の実施の形態による光ディスク装置130は、第1の実施の形態と同様、光ピックアップ134のレーザダイオード62から出射された光ビームL1の光路上に可変回折格子66を設け、光ディスク100の再生又は記録のいずれを行うかに応じて、光量制御部140によって可動回折格子81の位置を制御することにより、光ビームL1における0次光ビームの回折効率を調整する。
光量制御部140は、フォーカス引き込み動作時及び光ディスク100の記録時において、0次光信号Vaと高次光低域信号VbcLとの比率を約1対0.05とするよう可変回折格子66のフィードバック制御を行うことにより、光量制御部90と同様、高次光信号Vbcの割合を低減し0次光信号Vaの光量を高める。
これに対し光量制御部140は、光ディスク100の再生時において、高次光低域信号VbcLを再生RF低域信号SRFLと同等のレベルに合わせるよう可変回折格子66のフィードバック制御を行うと共に、再生RF信号SRFから高次光高域信号VbcHを減算した上で再生信号を生成する。
従って第3の実施の形態による光ディスク装置130は、第1の実施の形態と同様、可変回折格子66から出射される0次光ビームの減衰量を適切に変化させることができるので、情報の再生又は記録のいずれを行う場合にも、光ディスク100に対して適切な光量でなる光ビームL2を照射することができる。
このとき光量制御部140は、光ビームL3の0次光をAPC用フォトディテクタ74によって受光し出射光量制御を行うことにより、光ディスク100へ照射される光ビームL2の光量を一定に保つことができる。
また光量制御部140は、光ディスク100の再生時において、可変回折格子66の格子位置制御を行い再生RF低域信号SRFLと高次光低域信号VbcLとのレベルを揃えた上で再生RF信号SRFから高次光高域信号VbcHを減算することにより、光ビームL1に含まれるレーザノイズ成分を除去することができるので、再生信号の品質を向上させることができる。
すなわち光ディスク装置130は、可変回折格子66により光ビームL1を0次光及び高次光に分離すると共に、光量制御部140により当該0次光及び高次光の光量比率を制御することにより、0次光に基づいた出射光量制御と、高次光に基づいた格子位置制御とを並行して行うことができる。
また光量制御部140は、可変回折格子66により再生RF低域信号SRFLと高次光低域信号VbcLとのレベルを揃えることができるため、レーザノイズキャンセラを構成する場合に広帯域可変ゲインアンプ等を用いる必要がなく、またかかる広帯域可変ゲインアンプ等を用いる場合と比較して回路規模を抑えることができ、アンプに起因するノイズの発生を抑えることもできる。
さらに光量制御部140は、再生信号検出用フォトディテクタ137に差動アンプ143を組み込むことにより、光ビームL1に含まれるノイズ成分を除去するための電子部品を別途設ける必要がない。因みに光量制御部140は、再生信号検出用フォトディテクタ137に代えてAPC用フォトディテクタ136に差動アンプ143を組み込む構成とした場合にも、同様の作用効果を得ることができる。
その他、第3の実施の形態による光ディスク装置130は、第1の実施の形態における光ディスク装置50と同様の作用効果を得ることができる。
以上の構成によれば、第3の実施の形態による光ディスク装置130は、第1の実施の形態と同様の出射光量制御を行うと共に、光ディスク100の再生時において高次光高域信号VbcHのレーザノイズレベルを再生RF信号SRFのレーザノイズレベルに揃えるよう、光量制御部140によって可変回折格子66の格子位置制御を行う。これにより光ディスク装置130は、可変回折格子66から出射される0次光ビームの回折効率を適切に変化させて光ディスク100に対し適切な光量でなる光ビームL2を照射することができ、これと並行して再生RF信号SRFから高次光高域信号VbcHを減算するだけでレーザノイズ成分を除去することができる。
(5)第4の実施の形態
(5−1)光ディスク装置及び光ピックアップの構成
第4の実施の形態において、光ディスク装置150は第1の実施の形態における光ディスク装置50と比較して、制御部51、駆動部52、信号処理部53及び光ピックアップ57に代えて、制御部151、駆動部152、信号処理部153及び光ピックアップ154が設けられている点が異なっているものの、他は同様に構成されている。
(5−1)光ディスク装置及び光ピックアップの構成
第4の実施の形態において、光ディスク装置150は第1の実施の形態における光ディスク装置50と比較して、制御部51、駆動部52、信号処理部53及び光ピックアップ57に代えて、制御部151、駆動部152、信号処理部153及び光ピックアップ154が設けられている点が異なっているものの、他は同様に構成されている。
図18及び図19との対応部分に同一符号を付した図28に示すように、光ピックアップ154は、第1の実施の形態における光ピックアップ57と比較して、光集積素子60及びAPC用フォトディテクタ74に代えて光集積素子155及びAPC用フォトディテクタ156が設けられている点が異なっている。
光集積素子155は、第1の実施の形態における光集積素子60と比較して、可変回折素子66が省略される一方で反射光ビームL5及びL6の光路上に可変回折格子157が設けられており、さらに再生信号検出用フォトディテクタ69に代えて再生信号検出用フォトディテクタ158が設けられている点が異なっている。
APC用フォトディテクタ156は、回折されていない1本の光ビームL3を受光し、その光量に応じた検出信号を生成するようになされている。
図20(A)との対応部分に同一符号を付した図29に示すように、可変回折格子157は、第1の実施の形態における可変回折格子66と比較して、可動範囲規制材161が設けられている点が異なっているものの、他は同様に構成されている。
すなわち可変回折格子157は、可変回折格子66と同様、駆動部152から供給される格子駆動信号DGに基づき、格子アクチュエータ86により当該格子駆動信号DGに応じた距離だけ可動回折格子81をx方向又はその反対方向へ移動させ、これにより光ビームの回折効率を変化させるようになされている。
可動範囲規制材161は、側板80Bの内側面における可動回折格子81と対向する位置に取り付けられている。可動回折格子81は、この可動範囲規制材161によって−x方向への移動範囲を規制されており、可動範囲規制材161に当接することにより移動限界に達し、このとき0次光の回折効率が最大となるよう、固定回折素子82との相対的な取付位置等が予め調整されている。
このため可変回折格子157を駆動する駆動部152は、記録時のように0次光の回折効率を最大とする際、可動回折格子81を可動範囲規制材161に当接するまで単純に−x方向へ移動させれば良く、フィードバック制御により時間をかけて可動回折格子81の位置を微調整する必要がない。
一方、再生信号検出用フォトディテクタ158の受光面、すなわち光ビームL5及びL6が照射される面には、図30に示すような受光領域158A、158B及び158Cが設けられている。
受光領域158A及び158Bは、それぞれ3つの分割受光領域に分割されており、光ビームL5がホログラム67Aにより回折されてなる+1次光及び−1次光を分割受光領域ごとに受光し、それぞれの受光量に応じた検出信号を信号処理部153へ供給する。
信号処理部153は、この検出信号を基に、いわゆるSSD(Spot Size Detecting)法に従った演算処理を行うことによりフォーカスエラー信号を生成するようになされている。
受光領域158Cは、再生RF信号及びトラッキングエラー信号を生成するための検出信号を生成するようになされているが、トラッキングエラー信号に関しては、いわゆる1ビームプッシュプル法及びDPD(Differential Phase Detecting)法の双方に対応するようになされている。
一般に1ビームプッシュプル法では、図31(A)に示すように、光ビームを受光するための受光領域R1を7つの受光領域R1A、R1B、R1C、R1D、R1E、R1F及びR1Gに分割している。プッシュプル法では、各受光領域における検出信号をそれぞれS1A、S1B、S1C、S1D、S1E、S1F及びS1Gとすると、所定の係数kを用いた次式に従い、トラッキングエラー信号STE1を算出するようになされている。
一方、DPD法では、図31(B)に示すように、光ビームを受光するための受光領域R2を4つの受光領域R2A、R2B、R2C及びR2Dに分割している。DPD法では、各受光領域における位相をそれぞれΦA、ΦB、ΦC及びΦDとすると、次式に従い、トラッキングエラー信号STE2を算出するようになされている。
このため受光領域158Cは、図30に示したように、1ビームプッシュプル法における分割パターン及びDPD法における分割パターンを組み合わせた12の分割受光領域に分割されており、各分割受光領域における受光結果に基づいて検出信号を生成し、これを信号処理部153へ供給する。
これに応じて信号処理部153は、(11)式又は(12)式に準じた演算処理を行うことにより、プッシュプル法又はDPD法によるトラッキングエラー信号を生成するようになされている。
因みに光ディスク装置150は、光ディスク100の種類を判別した判別結果を基に、当該光ディスク100の構造等に適した生成手法でトラッキングエラー信号を生成するようになされている。具体的に光ディスク装置150は、光ディスク100が書換型ディスクであれば1ビームプッシュプル法によりトラッキングエラー信号を生成し、当該光ディスク100が再生専用型ディスクであればDPD法によりトラッキングエラー信号を生成するようになされている。
(5−2)光量制御部の構成
ところで光ディスク装置150は、図22との対応部分に同一符号を付した図32に示すように、APC用フォトディテクタ156及び信号処理部153を組み合わせた光量制御部170により、光ビームL1並びに光ビームL5及びL6の光量を制御するようになされている。
ところで光ディスク装置150は、図22との対応部分に同一符号を付した図32に示すように、APC用フォトディテクタ156及び信号処理部153を組み合わせた光量制御部170により、光ビームL1並びに光ビームL5及びL6の光量を制御するようになされている。
光量制御部170の電流電圧変換回路91並びに差動アンプ92及びレーザダイオード(LD)駆動回路93は、第1の実施の形態における光量制御部90と同様、レーザダイオード62から出射する光ビームL1の光量をフィードバック制御(すなわち出射光量制御)する。
また制御モード切換器171は、制御部151からのモード切換信号Cmcに基づきスイッチ172を制御するようになされている。スイッチ172の一入力端子には、格子アクチュエータ86を駆動するための所定のバイアス電圧VBが入力されている。
制御モード切換器171は、まずフォーカス引き込み動作時において、スイッチ172を制御することによりバイアス電圧VBを格子制御信号CGとして駆動部152へ供給させる。このバイアス電圧VBは、可動回折格子81(図20)を−x方向へ最大限移動させるような値でなる。
駆動部152は、バイアス電圧VBでなる格子制御信号CGを基に格子駆動信号DGを生成し、これを可変回折格子157の格子アクチュエータ86へ供給する。可変回折格子157は、可動回折格子81(図20)を−x方向へ最大限移動させて可動範囲規制材161に当接させることにより、0次光の回折効率を最大とする。
これにより光量制御部170は、フォーカス引き込み動作時に光ビームL6の光量を最大化することができ、当該光ビームL6の光量を基に行われるフォーカス引き込み動作の精度を高めることができる。
さらに信号処理部153は、受光領域158Cにより検出された全ての検出信号を加算することにより和信号VSを生成し、これをローパスフィルタ(LPF)173へ供給する。ローパスフィルタ173は、和信号VSの低域成分を低域和信号VSLとし、これを差動アンプ95の正入力端子及びコンパレータ174の入力端子へ供給する。
差動アンプ95は、制御部151から負入力端子に供給される和信号設定値VSEと、低域和信号VSLの最大値との差分を算出し、その算出結果を差分和信号VSdとして位相補償回路99へ供給する。因みに和信号設定値VSEは、可変回折格子157を調整する際における和信号VSの目標値を表している。
位相補償回路99は、差分和信号VSdの位相を調整することにより格子制御信号CGを生成し、これをスイッチ172へ供給する。
一方、コンパレータ174は、制御部151から入力端子に供給される和信号閾値VSTと低域和信号VSLの最大値とを比較し、その比較結果を制御モード切換器171へ供給する。因みに和信号閾値VSTは、和信号VSが比較的大きいか否か、すなわち光ディスク100の信号記録層における光ビームの反射率が比較的高いか否かを判別するための閾値である。
制御モード切換器171は、低域和信号VSLの最大値が和信号閾値VSTよりも大きかった場合、スイッチ172を制御し、位相補償回路99から供給される格子制御信号CGを駆動部152へ供給させる。
因みに低域和信号VSLは、光ディスク100が再生専用型である場合など、光ディスク100の信号記録層における光ビームの反射率が比較的高い場合に、和信号閾値VSTよりも大きくなる。
駆動部152は、格子制御信号CGを基に格子駆動信号DGを生成し、これを可変回折格子157の格子アクチュエータ86へ供給する。これにより光量制御部170は、ローパスフィルタ173、差動アンプ95、位相補償回路99、スイッチ172及び駆動部152によるフィードバック制御を行うことになる。
このとき可変回折格子157は、和信号VSの最大値が和信号設定値VSEとなるよう可動回折格子81(図20)を移動制御することなり、結果的に0次光の回折効率を下げるよう調整する。
因みに和信号設定値VSEは、和信号閾値VSTよりもある程度低い値となるよう設定されている。これにより光量制御部170は、和信号VSを和信号設定値VSEに近づけたときにコンパレータ174による比較結果が頻繁に反転してしまうことを防止するようになされている。
制御部151は、この調整を終了すると共にフォーカス引き込み動作を終了すると、通常のフォーカス制御を開始する。因みに光量制御部170は、フォーカス制御の開始後も和信号VSを和信号設定値VSEに保つよう可動回折格子81の位置制御を継続するようになされている。
すなわち光ディスク装置150は、光ディスク100による光ビームの反射効率が比較的高い場合、可変回折格子157における0次光の回折効率を下げることにより、再生信号検出用フォトディテクタ158に照射される光ビームL5及びL6の光量を抑えるようになされている。
一方、制御モード切換器171は、低域和信号VSLの最大値が和信号閾値VSTよりも小さかった場合、スイッチ172を制御し、バイアス電圧VBを格子制御信号CGとして駆動部152へ供給させ続ける。
この結果、可変回折格子157は、可動回折格子81(図20)を−x方向へ最大限移動させて可動範囲規制材161に当接させた状態、すなわち0次光の回折効率を最大とする状態を維持する。
制御部151は、フォーカス引き込み動作を終了すると、0次光の回折効率を最大としたまま通常のフォーカス制御を開始する。光量制御部170は、フォーカス制御の開始後、光ディスク100の再生を行うときも可変回折格子157における0次光の回折効率を最大とした状態を維持する。
これに対して光量制御部170は、光ディスク100の記録を行う際、制御モード切換器171によりスイッチ172を制御し、位相補償回路99から供給される格子制御信号CGを駆動部152へ供給させる。
駆動部152は、格子制御信号CGを基に格子駆動信号DGを生成し、これを可変回折格子157の格子アクチュエータ86へ供給する。この場合、光量制御部170は、ローパスフィルタ173、差動アンプ95、位相補償回路99、スイッチ172及び駆動部152によるフィードバック制御を行うことになる。
このとき可変回折格子157は、和信号VSの最大値が和信号設定値VSEとなるよう可動回折格子81(図20)を移動制御することなり、結果的に0次光の回折効率を下げる。
これにより光ディスク装置150は、記録時に光ディスク100に照射する光ビームL2の光量を再生時よりも遙かに増加させるものの、可変回折格子157をアッテネータとして利用することにより、再生信号検出用フォトディテクタ158に照射される光ビームL5及びL6の光量が過大となり飽和することを防止できる。
すなわち光量制御部170は、和信号VSの最大値が和信号閾値VSTを超えるときには当該和信号VSの最大値を和信号設定値VSEに合わせるよう光ビームL5及びL6の光量を減衰させる。また光量制御部170は、和信号VSの最大値が当該和信号閾値VSTよりも小さいときには、再生時に光ビームL5及びL6の光量を最大化したままとする一方、記録時に当該和信号VSの最大値を和信号設定値VSEに合わせるよう光ビームL5及びL6の光量を減衰させる。
これにより光量制御部170は、再生信号検出用フォトディテクタ158に照射される光ビームL5及びL6の光量を所定範囲に調整することができるので、再生信号検出用フォトディテクタ158により生成された検出信号を増幅回路等により増幅させずに済む。
このように光量制御部170は、フォーカス引き込み動作時において、可変回折格子157により光ビームL5及びL6の光量を最大化することによりフォーカス引き込み動作の精度を向上させるようになされている。
また光量制御部170は、記録時及び再生時において、和信号VSの最大値と和信号閾値VSTとの比較結果を基に可変回折格子157の回折効率を調整することにより、再生信号検出用フォトディテクタ158に照射される光ビームL5及びL6の光量を所定範囲に調整するようになされている。
(5−3)動作及び効果
以上の構成において、第4の実施の形態による光ディスク装置150は、光ピックアップ154のレーザダイオード62から出射された光ビームL1が光ディスク100により反射され、さらに積層プリズム68により分離された光ビームL5及びL6の光路上に可変回折格子157を設け、光量制御部170により当該可変回折格子157における回折効率を調整するようにした。
以上の構成において、第4の実施の形態による光ディスク装置150は、光ピックアップ154のレーザダイオード62から出射された光ビームL1が光ディスク100により反射され、さらに積層プリズム68により分離された光ビームL5及びL6の光路上に可変回折格子157を設け、光量制御部170により当該可変回折格子157における回折効率を調整するようにした。
光量制御部170は、フォーカス引き込み動作時において、駆動部152によりバイアス電圧VBでなる格子制御信号CGを基に格子駆動信号DGを生成し、これを可変回折格子157の格子アクチュエータ86へ供給させる。これに応じて可変回折格子157は、可動回折格子81(図29)を−x方向へ最大限移動させて可動範囲規制材161に当接させることにより、光ビームL6における0次光の回折効率を最大化する。
また光量制御部170は、低域和信号VSLの最大値が和信号閾値VSTよりも大きい、すなわち光ディスク100による光ビームの反射効率が比較的高い場合、可変回折格子157の可動回折格子81を移動制御することにより、低域和信号VSLの最大値が和信号設定値VSEとなるよう光ビームL5及びL6における0次光の回折効率を低減させる。
一方光量制御部170は、低域和信号VSLの最大値が和信号閾値VSTよりも小さい、すなわち光ディスク100による光ビームの反射効率が比較的低い場合、再生時には可変回折格子157の可動回折格子81を移動制御して可動範囲規制材161に当接させることにより0次光の回折効率を最大化し、記録時には低域和信号VSLの最大値が和信号設定値VSEとなるよう光ビームL5及びL6における0次光の回折効率を低減させる。
従って光ディスク装置150は、光量制御部170によって低域和信号VSLに応じて可変回折格子157における回折効率を制御することにより、光ディスク100へ照射される光ビームL2の光量が互いに異なる再生時および記録時の双方において、光ディスク100の種類等による反射率の違いに関わらず、再生信号検出用フォトディテクタ158に照射される光ビームL6の光量変化を、当該再生信号検出用フォトディテクタ158の感度に適した範囲に抑えることができる。
このため光ディスク装置150は、光ディスク100の種類により反射率が異なること等に起因して再生信号検出用フォトディテクタ158に照射される光ビームL6の光量が大きく変動するような場合に必要となる、複数種類の電流電圧変換抵抗及び切換スイッチを設けることによるいわゆるゲイン調整を行うことなく、当該再生信号検出用フォトディテクタ158により適正に検出信号を生成することができる。
また光ディスク装置150は、当該切換スイッチの寄生容量等によるアンプノイズの増加により検出信号を劣化させることがないため、当該検出信号を基に信号処理部153等により生成される再生RF信号、フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号等の精度を高めることができる。
特に光量制御部170は、低域和信号VSLを和信号設定値VSEに合わせるフィードバック制御により可変回折格子157における回折効率を調整するため、例えば当該回折効率を予め決めた所定値に設定するような場合と比較して、再生信号検出用フォトディテクタ158に照射される光ビームL6の光量を適切な変動範囲内で変化させることができる。
また光ディスク装置150は、フォーカス引き込み動作時、光量制御部170によって可変回折格子157における回折効率を最大化して光ビームL6の光量を最大化するこができ、当該光ビームL6の光量を基に行われるフォーカス引き込み動作の精度を向上させることができる。
さらに光ディスク装置150は、可変回折格子157における可動回折格子81及び固定回折格子82の相対的な位置を僅かに変化させるだけで回折効率を大きく変化させることができる。すなわち光ディスク装置150は、可動回折格子81の移動範囲が僅かで済むため、可変回折格子157を不用意に大型化する必要がなく、光ピックアップ154の小型化を図ることができる。
さらに光ディスク装置150では、可変回折格子157に可動範囲規制材161を設けたことにより、可動回折格子81を単純に−x方向(図29)へ最大限移動させるだけで、フィードバック制御を行うこと無く極めて短い時間で0次光の光量を最大化することができる。
以上の構成によれば、光ディスク装置150は、光ビームL5及びL6の光路上に可変回折格子157を設け、光量制御部170によって低域和信号VSLと和信号閾値VSTとの比較結果を基に当該可変回折格子157における回折効率を調整することにより、光ディスク100へ照射される光ビームL2の光量が互いに異なる再生時および記録時の双方において、光ディスク100の種類等による反射率の違いに関わらず、再生信号検出用フォトディテクタ158に照射される光ビームL6の光量を適切な変動範囲内で変化させることができる。
(6)第5の実施の形態
(6−1)光ディスク装置及び光ピックアップの構成
第5の実施の形態において、光ディスク装置180(図17)は、第4の実施の形態における光ディスク装置150と比較して制御部151、駆動部152、信号処理部153及び光ピックアップ154に代えて制御部181、駆動部182、信号処理部183及び光ピックアップ184が設けられている点が異なっているものの、他は同様に構成されている。
(6−1)光ディスク装置及び光ピックアップの構成
第5の実施の形態において、光ディスク装置180(図17)は、第4の実施の形態における光ディスク装置150と比較して制御部151、駆動部152、信号処理部153及び光ピックアップ154に代えて制御部181、駆動部182、信号処理部183及び光ピックアップ184が設けられている点が異なっているものの、他は同様に構成されている。
光ピックアップ184(図27)は、第4の実施の形態における光ピックアップ154と比較して、光集積素子155に代えて光集積素子185を有している点が異なっている。光集積素子185(図28)は、可変回折格子157及び再生信号検出用フォトディテクタ158に代えて可変回折格子187及び再生信号検出用フォトディテクタ188が設けられている点が異なっているものの、他は光集積素子155と同様に構成されている。
可変回折格子187は、可変回折格子66(図20)とほぼ同様に構成されており、可変回折格子157(図29)のような可動範囲規制材159は設けられていない。
再生信号検出用フォトディテクタ188は、図30との対応部分に同一符号を付した図33に示すように、受光領域158A、158B及び158Cに加えて、当該検出領域158Cを挟んで互いに対称な位置に検出領域188D及び188Eが設けられている。
検出領域188D及び188Eは、光ビームL6が可変回折格子157により回折された際に生成される+1次光及び−1次光の照射位置に合わせてそれぞれ設けられており、それぞれ+1次光及び−1次光の受光量に応じた検出信号Vd及びVeを生成するようになされている。
(6−2)光量制御部の構成
ところで光ディスク装置180は、図32との対応部分に同一符号を付した図34に示すように、光量制御部170と類似した構成を有する光量制御部190により、光ビームL1並びに光ビームL5及びL6の光量を制御するようになされている。
ところで光ディスク装置180は、図32との対応部分に同一符号を付した図34に示すように、光量制御部170と類似した構成を有する光量制御部190により、光ビームL1並びに光ビームL5及びL6の光量を制御するようになされている。
光量制御部190は、光量制御部170の構成に加え、増幅器191及び差動アンプ192が設けられている。増幅器191は、低域和信号VSLを0.05倍して比較用低域和信号VS3を生成し、これを差動アンプ192の正入力端子へ供給する。差動アンプ192の負入力端子には、検出信号Vd及びVeを加算した±1次光信号Vdeが供給される。
差動アンプ192は、比較用低域和信号VS3に対する±1次光信号Vdeの差分を算出し、その算出結果を±1次光差分信号Vdedとしてスイッチ172へ供給する。すなわちスイッチ172には、光量制御部170(図32)におけるバイアス電圧VBに代えて±1次光差分信号Vdedが供給されることになる。
光量制御部190は、光量制御部170においてスイッチ172を制御してバイアス電圧VBを格子制御信号CGとして駆動部152へ供給させることに代えて、当該スイッチ172を制御して±1次光差分信号Vdedを格子制御信号CGとして駆動部182へ供給させるようになされている。
すなわち光量制御部190は、フォーカス引き込み動作時及び低域和信号VSLが和信号閾値VSTよりも小さかった場合の再生時において、±1次光信号Vdeを比較用低域和信号VS3に近づけていくようなフィードバック制御を行うことになる。
これにより光量制御部190は、可動範囲規制材161が設けられていない可変回折格子187における0次光の回折効率を高めることができる。
その他、光量制御部190は、光量制御部170と同様に、フォーカス引き込み動作時において、可変回折格子187により光ビームL5及びL6の光量を最大化することによりフォーカス引き込み動作の精度を向上させるようになされている。
また光量制御部190は、光量制御部170と同様、記録時及び再生時において、和信号VSの最大値と和信号閾値VSTとの比較結果を基に可変回折格子187の回折効率を調整することにより、再生信号検出用フォトディテクタ188に照射される光ビームL5及びL6の光量を所定範囲に調整するようになされている。
(6−3)動作及び効果
以上の構成において、第5の実施の形態による光ディスク装置180は、光ピックアップ184のレーザダイオード62から出射された光ビームL1が光ディスク100により反射され、さらに積層プリズム68により分離された光ビームL5及びL6の光路上に可変回折格子187を設け、光量制御部190により当該可変回折格子187における回折効率を調整するようにした。
以上の構成において、第5の実施の形態による光ディスク装置180は、光ピックアップ184のレーザダイオード62から出射された光ビームL1が光ディスク100により反射され、さらに積層プリズム68により分離された光ビームL5及びL6の光路上に可変回折格子187を設け、光量制御部190により当該可変回折格子187における回折効率を調整するようにした。
光量制御部190は、フォーカス引き込み動作時及び光ディスク100による光ビームの反射効率が比較的低く低域和信号VSLが和信号閾値VSTよりも小さかった場合の再生時において、±1次光信号Vdeを比較用低域和信号VS3に近づけるよう可変回折格子187の可動回折格子81を移動制御することにより、光ビームL5及びL6における0次光の回折効率を最大化する。
また光量制御部190は、低域和信号VSLの最大値が和信号閾値VSTよりも大きい、すなわち光ディスク100による光ビームの反射効率が比較的高い場合、可変回折格子187の可動回折格子81を移動制御することにより、低域和信号VSLの最大値が和信号設定値VSEとなるよう光ビームL5及びL6における0次光の回折効率を低減させる。
一方光量制御部190は、低域和信号VSLの最大値が和信号閾値VSTよりも小さい、すなわち光ディスク100による光ビームの反射効率が比較的低い場合、再生時にはフォーカス引き込み動作時と同様に0次光の回折効率を最大化し、記録時には低域和信号VSLの最大値が和信号設定値VSEとなるよう光ビームL5及びL6における0次光の回折効率を低減させる。
従って光ディスク装置180は、光ディスク装置150と同様、光量制御部190によって低域和信号VSLに応じて可変回折格子187における回折効率を制御することにより、光ディスク100へ照射される光ビームL2の光量が互いに異なる再生時および記録時の双方において、光ディスク100の種類等による反射率の違いに関わらず、再生信号検出用フォトディテクタ188に照射される光ビームL6の光量をある程度の範囲内で変化させることができる。
また光量制御部190は、±1次光信号Vdeに基づいたフィードバック制御により可変回折格子187における0次光の回折効率を最大化するため、例えば経年変化等により初期状態における可動回折格子81の位置が変化してしまったような場合であっても、当該可動回折格子81の絶対的な位置に頼ることなく、確実に0次光の回折効率を最大化することができる。
その他、第5の実施の形態における光ディスク装置180は、第4の実施の形態における光ディスク装置150と同様の作用効果を奏し得る。
以上の構成によれば、第5の実施の形態における光ディスク装置180は、光ビームL5及びL6の光路上に可変回折格子187を設け、光量制御部190によって低域和信号VSLと和信号閾値VSTとの比較結果を基に当該可変回折格子187における回折効率を調整することにより、光ディスク100へ照射される光ビームL2の光量が互いに異なる再生時および記録時の双方において、光ディスク100の種類等による反射率の違いに関わらず、再生信号検出用フォトディテクタ188に照射される光ビームL6の光量を適切な変動範囲内で変化させることができる。
(7)第6の実施の形態
(7−1)光ディスク装置及び光ピックアップの構成
第6の実施の形態において、光ディスク装置200(図17)は、第4の実施の形態における光ディスク装置150と比較して、制御部151、駆動部152、信号処理部153及び光ピックアップ154に代えて制御部201、駆動部202、信号処理部203及び光ピックアップ204が設けられている点が異なっているものの、他は同様に構成されている。
(7−1)光ディスク装置及び光ピックアップの構成
第6の実施の形態において、光ディスク装置200(図17)は、第4の実施の形態における光ディスク装置150と比較して、制御部151、駆動部152、信号処理部153及び光ピックアップ154に代えて制御部201、駆動部202、信号処理部203及び光ピックアップ204が設けられている点が異なっているものの、他は同様に構成されている。
光ピックアップ204は、第4の実施の形態における光ピックアップ154と比較して、光集積素子155に代えて光集積素子205を有している点が異なっている。
図28との対応部分に同一符号を付した図35に示すように、光集積素子205は、可変回折格子157及び再生信号検出用フォトディテクタ158に代えて可変回折格子207及び再生信号検出用フォトディテクタ208が設けられている点が異なっているものの、他は光集積素子155と同様に構成されている。
可変回折格子207は、可変回折格子66(図20)とほぼ同様に構成されており、0次光及び±1次光の回折効率を相補的に変化させるものの、第5の実施の形態における可変回折格子187(図28)と異なり、光ビームL6のみを回折させるようになされている。
再生信号検出用フォトディテクタ208は、図30及び図33との対応部分に同一符号を付した図36に示すように、受光領域158A及び158Bに加え、受光領域158Cに代わる受光領域208C、受光領域188D及び188Eに代わる受光領域208D及び208Eがそれぞれ設けられている。
受光領域208Cは、図31(A)に示した受光領域R1と同様に7分割されており、プッシュプル法によるトラッキングエラー信号の算出に対応した7種類の検出信号を生成し得るようになされている。しかしながら受光領域208Cは、受光領域158Cと異なり、DPD法に対応した4つの受光領域(図31(B))における位相を生成し得るようにはなされていない。
また受光領域208D及び208Eは、図31(B)に示した受光領域R2と同様にそれぞれ4分割されており、DPD法によるトラッキングエラー信号の算出に対応した4種類の検出信号をそれぞれ生成し得るようになされている。
すなわち光ディスク装置200は、可変回折格子207によって0次光及び±1次光の割合を変化させることにより、受光領域208Cに照射される0次光の割合を高めてプッシュプル法によるトラッキングエラー信号の算出に適した7種類の検出信号を生成するか、或いは受光領域208D及び208Eに照射される±1次光の割合を高めてDPD法によるトラッキングエラー信号の算出に適した4種類の検出信号をそれぞれ生成するかを切り換え得るようになされている。
(7−2)光量制御部の構成
ところで光ディスク装置200は、図32との対応部分に同一符号を付した図37に示す光量制御部210により、光ビームL1及び光ビームL6の光量を制御するようになされている。
ところで光ディスク装置200は、図32との対応部分に同一符号を付した図37に示す光量制御部210により、光ビームL1及び光ビームL6の光量を制御するようになされている。
光量制御部210は、光量制御部170と同様、差動アンプ91及び92並びにレーザダイオード(LD)駆動回路93により、レーザダイオード62から出射する光ビームL1の光量を一定に保つようフィードバック制御(すなわち出射光量制御)するようになされている。
信号処理部203は、再生信号検出用フォトディテクタ208の受光領域208Cから供給される検出信号の総和として0次光和信号VS0を算出し、これをローパスフィルタ(LPF)211へ供給する。
ローパスフィルタ211は、0次光和信号VS0の低域成分を抽出して低域0次光和信号VS0Lとし、これを増幅器212及び差動アンプ213の正入力端子へ供給する。増幅器212は、低域0次光和信号VS0Lを0.05倍することにより比較用0次光和信号VS0sを生成し、これを差動アンプ214の正入力端子へ供給する。
また信号処理部203は、再生信号検出用フォトディテクタ208の受光領域208D及び208Eから供給される検出信号の総和として1次光和信号VS1を算出し、これをローパスフィルタ(LPF)215へ供給する。
ローパスフィルタ215は、1次光和信号VS1の低域成分を抽出して低域1次光和信号VS1Lとし、これを増幅器216及び差動アンプ214の負入力端子へ供給する。増幅器216は、低域1次光和信号VS1Lを0.05倍することにより比較用1次光和信号VS1sを生成し、これを差動アンプ213の負入力端子へ供給する。
差動アンプ213は、低域0次光和信号VS0Lと比較用1次光和信号VS1sとの差分を算出し、これを差分0次光和信号VS0dとしてスイッチ217へ供給する。また差動アンプ214は、低域1次光和信号VS1Lと比較用0次光和信号VS0sとの差分を算出し、これを差分1次光和信号VS1dとしてスイッチ217へ供給する。
スイッチ217は、制御部201から供給されるモード切換信号Cmc2に基づき、差分0次光和信号VS0d又は差分1次光和信号VS1dのいずれか一方を選択し、これを差分和信号VSdとして位相補償回路99へ供給する。
因みに制御部201は、所定の判別処理によって光ディスク100の種類を判別し、当該光ディスク100が再生専用型であった場合、差分0次光和信号VS0dを選択させ、当該光ディスク100が書換型であった場合、差分1次光和信号VS1dを選択させるようなモード切換信号Cmc2をスイッチ217へ供給するようになされている。
位相補償回路99は、差分和信号VSdを基に格子制御信号CGを生成し、これを駆動部202へ供給する。駆動部202は、格子制御信号CGを基に格子駆動信号DGを生成し、これを可変回折格子207の格子アクチュエータ86へ供給する。
すなわち光量制御部210は、ローパスフィルタ213及び215、増幅器212及び216、差動アンプ213及び214、スイッチ217、位相補償回路99及び駆動部152によるフィードバック制御を行うようになされている。
ここで光量制御部210は、例えばスイッチ217により差分0次光和信号VS0dが選択された場合、差動アンプ213により低域0次光和信号VS0Lを比較用1次光和信号VS1sに合わせるような、すなわち当該低域0次光和信号VS0Lを低域1次光和信号VS1Lよりも格段に低下させるよう可変回折格子207をフィードバック制御することになる。
この結果、光量制御部210は、可変回折格子207における±1次光の回折効率を実質的に最大化するため、光ビームL6のほぼ全てを±1次光として回折させ、再生信号検出用フォトディテクタ208の受光領域208D及び208Eへ照射させることができる。
これにより再生信号検出用フォトディテクタ208の受光領域208D及び208Eは、DPD法に対応し、且つ十分な光量の±1次光に基づいた十分な信号レベルでなる検出信号を生成することができる。
一方、光量制御部210は、例えばスイッチ217により差分1次光和信号VS1dが選択された場合、差動アンプ214により低域1次光和信号VS1Lを比較用0次光和信号VS0sに合わせるような、すなわち当該低域1次光和信号VS1Lの値を低域0次光和信号VS0Lよりも格段に低下させるよう可変回折格子207をフィードバック制御することになる。
この結果、光量制御部210は、可変回折格子207における0次光の回折効率を実質的に最大化するため、光ビームL6のほぼ全てを0次光とし、再生信号検出用フォトディテクタ208の受光領域208Cへ照射させることができる。
これにより再生信号検出用フォトディテクタ208の受光領域208Cは、1ビームプッシュプル法に対応し、且つ十分な光量の0次光に基づいた十分な信号レベルでなる検出信号を生成することができる。
このように光量制御部210は、モード切換信号Cmc2に従い、スイッチ217により差分0次光和信号VS0dが選択された場合、可変回折格子207における±1次光の回折効率を実質的に最大化して再生信号検出用フォトディテクタ208からDPD法に対応する検出信号を生成させ、スイッチ217により差分1次光和信号VS1dが選択された場合、可変回折格子207における0次光の回折効率を実質的に最大化して再生信号検出用フォトディテクタ208から1ビームプッシュプル法に対応する検出信号を生成させることができる。
(7−3)動作及び効果
以上の構成において、第6の実施の形態による光ディスク装置200は、光ピックアップ204のレーザダイオード62から出射された光ビームL1が光ディスク100により反射され、さらに積層プリズム68により分離された光ビームL6の光路上に可変回折格子207を設け、光量制御部210により当該可変回折格子207における回折効率を調整するようにした。
以上の構成において、第6の実施の形態による光ディスク装置200は、光ピックアップ204のレーザダイオード62から出射された光ビームL1が光ディスク100により反射され、さらに積層プリズム68により分離された光ビームL6の光路上に可変回折格子207を設け、光量制御部210により当該可変回折格子207における回折効率を調整するようにした。
光量制御部210は、スイッチ217により差分0次光和信号VS0dが選択された場合、低域0次光和信号VS0Lを比較用1次光和信号VS1sに合わせるよう可変回折格子207をフィードバック制御し、光ビームL6のほぼ全てを±1次光として回折させ、再生信号検出用フォトディテクタ208の受光領域208D及び208Eへ照射させる。
また光量制御部210は、スイッチ217により差分1次光和信号VS1dが選択された場合、低域1次光和信号VS1Lを比較用0次光和信号VS0sに合わせるよう可変回折格子207をフィードバック制御し、光ビームL6のほぼ全てを0次光とし、再生信号検出用フォトディテクタ208の受光領域208Cへ照射させる。
従って光ディスク装置200は、スイッチ217により差分0次光和信号VS0d又は差分1次光和信号VS1dのいずれが選択されるかに応じて、可変回折格子207における0次光及び±1次光の回折効率を変化させることにより、再生信号検出用フォトディテクタ208に対する0次光及び±1次光それぞれの照射割合を調整することができる。
すなわち光ディスク装置200は、光ディスク100の種類が再生専用型であった場合、可変回折格子207により±1次光の回折効率を実質的に最大化することができ、光ビームL6のほぼ全てを±1次光として再生信号検出用フォトディテクタ208の受光領域208D及び208Eへ照射させることができるので、当該再生信号検出用フォトディテクタ208によりDPD法に対応した4種類の検出信号をそれぞれ生成することができる。
また光ディスク装置200は、光ディスク100の種類が書換型であった場合、可変回折格子207により0次光の回折効率を実質的に最大化することができ、光ビームL6のほぼ全てを0次光として再生信号検出用フォトディテクタ208の受光領域208Cへ照射させることができるので、当該再生信号検出用フォトディテクタ208により1ビームプッシュプル法に対応した7種類の検出信号を生成することができる。
このため光ディスク装置200は、第4の実施の形態及び第5の実施の形態における受光領域158Cのように、12の分割受光領域による各検出信号の加算結果等を基に4種類又は7種類の検出信号を生成する場合と比較して、検出信号毎に必要なアンプの数を必要最小限に削減することができるので、トラッキングエラー信号及び再生RF信号等に対するアンプノイズの影響を低減化することができる。
また光ディスク装置200は、光ディスク100の種類に応じて光ビームL6における0次光及び高次光それぞれの回折効率を調整することにより、すなわち0次光及び高次光の光量比率を大きく変化させることにより、DPD法又は1ビームプッシュプル法のいずれによりトラッキングエラー信号を生成する場合であっても、再生信号検出用フォトディテクタ208により実際に検出信号の生成に利用される光ビームL6の割合を極めて高めることができる。
これにより光ディスク装置200は、各検出信号におけるS/N(Signal/Noise)比を高めることができるので、再生RF信号のみならず信号処理部203により生成するトラッキングエラー信号の精度も高めることができ、対物レンズ58(図18)に対するトラッキング制御の精度を高めることができる。
さらに可変回折格子207は、光ビームL6を可動回折格子81及び固定回折格子82のみ通過させるため、当該光ビームL6の減衰を最小限に止めることができ、また特殊な光学特性を持った特殊な材料を用いることなく簡易に構成することができる。
以上の構成によれば、光ディスク装置200は、光ピックアップ204内における光ビームL6の光路上に可変回折格子207を設け、光量制御部210により、モード切換信号Cmc2に従って0次光和信号VS0又は1次光和信号VS1のいずれを低減させるか選択し、可変回折格子207における0次光及び±1次光の回折効率を変化させることにより、光ビームL6のほぼ全てを±1次光とし再生信号検出用フォトディテクタ208の受光領域208D及び208Eへ照射させてDPD法に対応する検出信号を生成させ、或いは光ビームL6のほぼ全てを0次光とし再生信号検出用フォトディテクタ208の受光領域208Cへ照射させて1ビームプッシュプル法に対応する検出信号を生成させることができるので、アンプノイズ等による検出信号の劣化を必要最小限に抑えることができる。
(8)他の実施の形態
なお上述した実施の形態においては、可変回折格子10の回折格子11及び12における互いに対向した面に格子g11及びg12を設けるようにした場合について述べたが(図2)、本発明はこれに限らず、格子g11が回折格子11のいずれの面に設けられていても良く、また格子g12が回折格子12のいずれの面に設けられていても良い。
なお上述した実施の形態においては、可変回折格子10の回折格子11及び12における互いに対向した面に格子g11及びg12を設けるようにした場合について述べたが(図2)、本発明はこれに限らず、格子g11が回折格子11のいずれの面に設けられていても良く、また格子g12が回折格子12のいずれの面に設けられていても良い。
すなわち可変回折格子10は、例えば図38(A)に示すように格子g12を格子板11と対向しない面に設けるようにし、或いは図38(B)に示すように格子g11を格子板12と対向しない面に設けると共に格子12gを格子板11と対向しない面に設けるようにしても良い。ただし本発明の場合、回折格子の動作原理を勘案すると格子g11及びg12の間隔ができるだけ近接していることが望ましく、かかる観点から格子g11及びg12が互いに対向した状態(図2)が最も良好な特性を呈すると推測される。可変回折格子20、30、40、66、116、157、187及び207についても同様である。
また上述した実施の形態においては、第4の可変回折格子において、点光源Qに近い方の回折格子である回折格子41をx方向(図15(A))へ移動させることにより可変格子40全体としての回折効率を変化させるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば点光源Qから遠方にある回折格子42をx方向へ移動させることにより、あるいは可変格子41及び42をそれぞれx方向及びその反対方向へそれぞれ移動させることにより、当該回折格子40全体としての回折効率を変化させるようにしても良い。
また上述した第1〜第6の実施の形態においては、発散光又は収束光中に可変回折格子40と同様に構成された可変回折格子66、116、157、187又は207を設けるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図24に示したように平行光中に可変回折格子10、20又は30と同様に構成された可変回折格子を設けるようにしても良い。
さらに上述した可変回折格子10においては、波長405[nm]の光について屈折率n0である空気中に回折格子板11及び12を設けるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば屈折率nxの溶媒中に回折格子板11及び12を設けるようにしても良い。この場合、上述した(1)式、(3)式、(5)式、(6)式及び(7)式における屈折率n0を屈折率nxに置き換えれば良い。可変回折格子20、30、40、66、116、157、187及び207についても同様である。
さらに上述した第1の実施の形態においては、光量制御部90により、事前格子駆動信号の微分値ΔDG0と高次光信号の微分値ΔVbcとの積が正となるときに格子位置制御を開始するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば高次光信号Vbcと0次光信号Vaとの比率Vrを算出し、当該比率Vrの微分値ΔVrと事前格子駆動信号の微分値ΔDG0との積が正となるときに格子位置制御を開始するようにしても良い。
さらに上述した第1の実施の形態においては、APC用フォトディテクタ74における光ビームL3の±3次光が照射される位置にそれぞれミラー74Mを設けるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば±5次光が照射される位置にそれぞれミラー74M5をさらに設け、±5次光をそれぞれ検出領域74B及び74Cへ反射させるようにする等、任意の高次光における次数に応じた角度でミラーを配置し、当該ミラーにより各高次光を検出領域74B及び74Cへ反射させるようにしても良い。或いは、APC用フォトディテクタ74からミラー74Mを省略しても良い。
さらに上述した第1の実施の形態においては、増幅器96により0次光信号Vaを0.05倍し、増幅器97により0次光信号Vaを1.5倍するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、各増幅器において0次光信号Vaを任意の倍率で増幅するようにしても良く、要は0次光信号Vaと高次光信号Vbcとの所望比率に応じて定めれば良い。
さらに上述した第1の実施の形態においては、光量制御部90の出射光量制御として、レーザダイオード62から出射する光ビームL1の光量をフィードバック制御するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、当該出射光量制御を行わないようにしても良い。
さらに上述した第1の実施の形態における光量制御部90においては、0次光信号Vaを0次光基準信号Varに追従させるよう出射光量制御を行うと共に、0次光信号Vaを0.05倍した第1比較用信号Va1又は1.5倍した第2比較用信号Va2に高次光信号Vbcを追従させるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば0次光基準信号Varを0.05倍した第1比較用信号Va1又は1.5倍した第2比較用信号Va2に高次光信号Vbcを追従させるようにしても良い。
さらに上述した第1の実施の形態における光量制御部90においては、格子位置制御として高次光信号Vbcを選択比較用信号Vasに近づけるようフィードバック制御するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば可変回折格子66における回折効率と格子駆動信号DGとの対応関係を関数やテーブルとして記憶しておき、設定したい回折効率に応じて当該関数やテーブルを基に格子駆動信号DGを生成する等しても良い。
さらに上述した第1の実施の形態においては、光量制御部90により、光ディスク100の記録時と再生時とで可変回折格子66から出射される0次光ビームの回折効率を変化させるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、他の要因に応じて可変回折格子66から出射される0次光ビームの回折効率を変化させるようにしても良い。
例えば光量制御部90は、光ディスク100の種類として記録層を1層のみ有する単層ディスクと当該記録層を2層有する2層ディスクとが想定される場合に、0次光ビームに対する高次光ビームの比率を、2層ディスクのときよりも単層ディスクのときに高めるようにする等しても良い。
さらに上述した第4の実施の形態においては、可変回折格子157内に、可動回折格子81の−x方向への移動範囲を規制する可動範囲規制材161を設け、可動回折格子81が可動範囲規制材161に当接するときに0次光の回折効率が最大となるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば可変回折格子157内に、可動回折格子81のx方向への移動範囲を規制する第2の可動範囲規制材をさらに設け、可動回折格子81が第2の可動範囲規制材に当接するときに高次光の回折効率が最大となるようにしても良い。
さらに上述した第4及び第5の実施の形態においては、フォーカスサーチ動作時において和信号閾値VSTと低域和信号VSLの最大値とを比較し、低域和信号VSL>和信号閾値VSTの場合には低域和信号VSL=和信号設定値VSEとするよう可動回折格子81の格子制御を行うようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばフォーカスサーチ時には0次光がおおむね最大となるよう可動回折格子81を格子制御すると共に、0次光信号Vaを調整することにより和信号VSの最大値がおおむね和信号設定値VSEとなるようにし、フォーカスサーボの開始後に、所定の再生パワーとなるよう0次光基準信号Varを変更すると共に低域和信号VSL=和信号設定値VSEとするよう可動回折格子81の格子制御を行う等しても良い。
さらに上述した第6の実施の形態においては、トラッキングエラー信号の生成方式として、DPD法又はプッシュプル法のいずれかを利用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、他の種々のトラッキングエラー信号の生成方式を利用するようにしても良い。この場合、フォトディテクタ208の各受光領域が当該トラッキングエラー信号の生成方式に対応した分割パターンにより分割されていれば良い。
さらに上述した第1の実施の形態においては、光ディスク装置50がBD方式に対応し、レーザダイオード62から波長約405[nm]の光ビームL1を出射するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、当該光ディスク装置50がCD方式やDVD方式に対応し、レーザダイオード62から各方式に対応した波長の光ビームL1を出射するようにしても良く、また各方式に応じて光ビームL1の波長を切り換えるようにしても良い。第2〜第6の実施の形態についても同様である。
さらに上述した第1の実施の形態においては、光ディスク装置50において、光量制御部90により可変回折格子66における回折効率を制御するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、他の種々の光学機器において、所定の制御部によって可変回折格子66における回折効率を制御することにより光ビームの光量を調整するようにしても良い。また可変回折格子66に代えて可変回折格子105や可変回折格子157等を用いても良い。
さらに上述した実施の形態においては、第1格子板としての回折格子11と、第2格子板としての回折格子12とにより可変回折格子としての可変回折格子10を構成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、他の種々の構成による第1格子板と、第2格子板とにより可変回折格子を構成するようにしても良い。
さらに上述した実施の形態においては、光源としてのレーザダイオード62と、可変回折格子としての可変回折格子66と、集光レンズとしての集光レンズ73と、受光素子としてのAPC用フォトディテクタ74と、制御部としてのAPC用フォトディテクタ74、駆動部52及び信号処理部53とにより光量制御装置としての光ディスク装置50を構成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、他の種々の構成による光源と、可変回折格子と、集光レンズと、受光素子と、制御部とにより光量制御装置を構成するようにしても良い。
本発明は、光ビームを回折させ、又は光ビームを減衰させる種々の光学機器でも利用できる。
1、11、12、21、22、31、32、41、42……回折格子、10、20、30、40、66、105、116、157、187、207……可変回折格子、50、110、130、150、180、200……光ディスク装置、51、111、131、151、181、201……制御部、52、112、132、152、182、202……駆動部、53、113、133、153、183、203……信号処理部、57、104、114、134、154、184、204……光ピックアップ、58……対物レンズ、62……レーザダイオード、69、137、158、188、208……再生信号検出用フォトディテクタ、74、136、156……APC用フォトディテクタ、74A、74B、74C、158A、158B、158C、188D、188E、208C、208D、208E……受光領域、74M……ミラー面、80……シャーシ、80A……底板、80B……側板、80C……天板、81……可動回折格子、82……固定回折格子、83……可動支持部、84……薄膜コイル、85……マグネット、86……格子アクチュエータ、90、120、140、170、190、210……光量制御部、91、92、94、95、143、192、213、214……差動アンプ、93……LD駆動回路、99……位相補償回路、117……圧電素子、118……ばね、171……制御モード切換器、174……コンパレータ。
Claims (25)
- 所定の第1周期ごとに第1格子が一面に設けられた第1格子板と、
上記第1格子板に対向すると共に近接するよう位置し、上記第1格子板と対向する対向面又はその反対面に、上記第1格子板から上記第1周期幅で出射される光が入射される際の入射幅に相当する第2周期ごとに、上記第1格子を構成する各格子とほぼ平行な第2格子が設けられた第2格子板と
を具えることを特徴とする可変回折格子。 - 上記第2格子は、
所定の基準点から上記一面までの距離と上記第1周期との比率が、当該基準点から上記第2格子が設けられた面までの距離と上記第2周期との比率と同等である
ことを特徴とする請求項1に記載の可変回折格子。 - 上記第2周期は、
上記第1周期と同等でなる
ことを特徴とする請求項1に記載の可変回折格子。 - 上記第2格子は、
上記格子の深さと媒質の屈折率との積でなる位相深さが、上記第1格子部の位相深さと同等である
ことを特徴とする請求項1に記載の可変回折格子。 - 上記第1格子及び上記第2格子は、バイナリ型の格子でなる
ことを特徴とする請求項1に記載の可変回折格子。 - 上記第1格子及び上記第2格子は、
鋸歯型又は階段状の疑似鋸歯型に形成されている
ことを特徴とする請求項4に記載の可変回折格子。 - 上記第1格子は、
上記第1格子板の上記第2格子板と対向する面に設けられ、
上記第2格子は、
上記対向面に設けられている
ことを特徴とする請求項1に記載の可変回折格子。 - 上記第1格子板又は上記第2格子板の少なくとも一方を移動させることにより、上記第1格子を構成する各格子と上記第2格子を構成する各格子との格子配列方向に関する相対的位置を変化させる位置変化部
をさらに具えることを特徴とする請求項1に記載の可変回折格子。 - 上記位置変化部は、
上記第1格子板又は上記第2格子板の位置を変化させると共に、当該第1格子板又は当該第2格子板について上記格子配列方向の少なくとも一方向への移動限界が規定されている
ことを特徴とする請求項8に記載の可変回折格子。 - 上記位置変化部は、
上記第1格子板又は上記第2格子板が上記移動限界に達した際、上記第1格子板及び上記第2格子板を通過することにより光が分離されてなる0次光又は1次以上の高次光の比率を最も高めるよう位置決めされている
ことを特徴とする請求項9に記載の可変回折格子。 - 上記位置変化部は、
上記第1格子板について上記格子配列方向の双方向への移動限界がそれぞれ規定され、上記第1格子板が一方の上記移動限界に達した際、上記第1格子板及び上記第2格子板を通過した光が分離されてなる0次光の比率を最も高め、上記第1格子板が他方の上記移動限界に達した際、上記第1格子板及び上記第2格子板を通過することにより光が分離されてなる1次以上の高次光の比率を最も高めるよう位置決めされている
ことを特徴とする請求項8に記載の可変回折格子。 - 光ビームを出射する光源と、
所定の第1周期ごとに第1格子が一面に設けられた第1格子板と、上記第1格子板に対向すると共に近接するよう位置し、上記第1格子板と対向する対向面又はその反対面に、上記第1格子板から上記第1周期幅で出射される光が入射される際の入射幅に相当する第2周期ごとに、上記第1格子を構成する各格子とほぼ平行な第2格子が設けられた第2格子板と、所定の制御信号に基づき上記第1格子板又は上記第2格子板の位置を上記第1格子の格子配列方向に変化させる位置変化部とを有することにより、上記光ビームを0次光及び±1次以上の高次光に分離する可変回折格子と、
上記分離された上記光ビームを集光する集光レンズと、
上記光ビームを検出する複数の受光領域を有し、上記0次光及び上記高次光の全て若しくは一部を互いに異なる上記受光領域によりそれぞれ独立して検出する受光素子と、
上記受光素子による上記0次光及び上記高次光の全て若しくは一部の検出結果を基に上記制御信号を生成する制御部と
を具えることを特徴とする光量制御装置。 - 上記制御部は、
上記受光素子により受光した上記0次光と上記高次光との光量比率を所望の値にするよう上記制御信号を調整する
ことを特徴とする請求項12に記載の光量制御装置。 - 上記制御部は、
上記受光素子による上記0次光の検出結果に応じて上記光源から出射する上記光ビームの光量を制御すると共に、上記高次光の検出結果に応じて当該高次光の光量を所望の値にするよう上記制御信号を調整する
ことを特徴とする請求項12に記載の光量制御装置。 - 上記制御部は、
正弦波状、三角波状又は鋸歯状でなる上記制御信号により引き込み動作を行うと共に、当該制御信号の微分値と上記受光素子による上記高次光の検出結果に対する微分値との積が予め設定された所定の極性となるときに光量制御動作を開始させる
ことを特徴とする請求項12に記載の光量制御装置。 - 上記制御部は、
正弦波状、三角波状又は鋸歯状でなる上記制御信号により引き込み動作を行うと共に、当該制御信号の微分値と上記受光素子による上記高次光及び上記0次光の各検出結果における比率の微分値との積が予め設定された所定の極性となるときに光量制御動作を開始させる
ことを特徴とする請求項12に記載の光量制御装置。 - 上記制御部は、
上記0次光の全て若しくは一部の検出結果に応じて上記光源から出射する上記光ビームの光量を制御すると共に、上記制御信号を正弦波状、三角波状又は鋸歯状としたときに上記光源へ供給される電流の極大値及び極小値の少なくとも一方を検出し、当該電流を当該極大値又は当該極小値近傍の値とするよう上記制御信号を調整する
ことを特徴とする請求項12に記載の光量制御装置。 - 上記受光素子は、
1次以上の高次光を次数に応じた角度で配置されたミラーで反射することにより、上記受光領域に入射させる
ことを特徴とする請求項12に記載の光量制御装置。 - 光ビームを出射する光源と、
所定の第1周期ごとに第1格子が一面に設けられた第1格子板と、上記第1格子板に対向すると共に近接するよう位置し、上記第1格子板と対向する対向面又はその反対面に、上記第1格子板から上記第1周期幅で出射される光が入射される際の入射幅に相当する第2周期ごとに、上記第1格子を構成する各格子とほぼ平行な第2格子が設けられた第2格子板と、所定の制御信号に基づき上記第1格子板又は上記第2格子板の位置を上記第1格子の格子配列方向に変化させる位置変化部とを有することにより、上記光ビームを0次光及び1次以上の高次光に分離する可変回折格子と、
上記分離された上記光ビームをさらに2の光路に分配する光分配器と、
上記光分配器により分配された一方の光ビームを所定の光ディスクに集光する対物レンズと、
上記光分配器により分配された他方の光ビームを集光する集光レンズと、
上記光ビームを検出する複数の受光領域を有し、上記0次光及び上記高次光の全て若しくは一部を互いに異なる上記受光領域によりそれぞれ独立して検出することにより、上記0次光及び上記高次光の全て若しくは一部の検出結果を基に所定の光量制御部によって上記制御信号を生成させる受光素子と
を具えることを特徴とする光ピックアップ。 - 上記第1格子板及び上記第2格子板は、
上記第1周期及び上記第2周期がいずれも0.5[μm]以上80[μm]以下でなる
ことを特徴とする請求項19に記載の光ピックアップ。 - 光ビームを出射する光源と、
所定の第1周期ごとに第1格子が一面に設けられた第1格子板と、上記第1格子板に対向すると共に近接するよう位置し、上記第1格子板と対向する対向面又はその反対面に、上記第1格子板から上記第1周期幅で出射される光が入射される際の入射幅に相当する第2周期ごとに、上記第1格子を構成する各格子とほぼ平行な第2格子が設けられた第2格子板と、所定の制御信号に基づき上記第1格子板又は上記第2格子板の位置を上記第1格子の格子配列方向に変化させる位置変化部とを有することにより、上記光ビームを0次光及び1次以上の高次光に分離する可変回折格子と、
上記分離された上記光ビームをさらに2の光路に分配する光分配器と、
上記光分配器により分配された一方の光ビームにおける0次光を光ディスクに集光する対物レンズと、
上記光分配器により分配された他方の光ビームを集光する集光レンズと、
上記光ビームを検出する複数の受光領域を有し、上記0次光及び上記高次光の全て若しくは一部を互いに異なる上記受光領域によりそれぞれ独立して検出する受光素子と、
上記受光素子による上記0次光及び上記高次光の全て若しくは一部の検出結果を基に上記制御信号を生成する制御部と
を具えることを特徴とする光ディスク装置。 - 上記制御部は、
上記光ディスクに対し情報を記録する記録時における上記0次光に対する上記高次光の比率よりも、上記光ディスクから情報を再生する再生時における上記比率を高めるよう上記制御信号を調整する
ことを特徴とする請求項21に記載の光ディスク装置。 - 上記制御部は、
上記光ディスクが複数の信号記録層を有する多層ディスクである場合における上記0次光に対する上記高次光の比率よりも、上記光ディスクが1の信号記録層を有する単層ディスクである場合における上記比率を高めるよう上記制御信号を調整する
ことを特徴とする請求項21に記載の光ディスク装置。 - 光ビームを出射する光源と、
上記光ビームを光ディスクの所定位置に集光する対物レンズと、
所定の第1周期ごとに第1格子が一面に設けられた第1格子板と、上記第1格子板に対向すると共に近接するよう位置し、上記第1格子板と対向する対向面又はその反対面に、上記第1格子板から上記第1周期幅で出射される光が入射される際の入射幅に相当する第2周期ごとに、上記第1格子を構成する各格子とほぼ平行な第2格子が設けられた第2格子板と、所定の制御信号に基づき上記第1格子板又は上記第2格子板の位置を上記第1格子の格子配列方向に変化させる位置変化部とを有することにより、上記光ビームが上記光ディスクにより反射されてなる反射光ビームを0次光及び1次以上の高次光に分離する可変回折格子と、
上記分離された反射光ビームをそれぞれ検出し複数の検出信号を生成する受光素子と、
上記複数の検出信号を基に、上記光ディスクに記録された情報を表す再生信号及び上記対物レンズの位置を制御するためのサーボ信号を生成する信号処理部と、
上記0次光に基づく上記検出信号の低周波数成分が予め設定された閾値を超えないよう上記調整信号を制御する制御部と
を具えることを特徴とする光ディスク装置。 - 上記制御部は、
上記高次光に基づく上記検出信号と上記0次光に基づく上記検出信号との比率を予め設定された値とするよう上記制御信号を調整する
ことを特徴とする請求項24に記載の光ディスク装置。
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WO2022176332A1 (ja) * | 2021-02-18 | 2022-08-25 | 株式会社フジクラ | 光回折素子、及び、光回折素子の位置調整方法 |
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-
2008
- 2008-03-04 JP JP2008053800A patent/JP2009134232A/ja active Pending
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