JP3658092B2 - Optical pickup head device, optical information processing device, and optical pickup head device assembly adjustment method - Google Patents

Optical pickup head device, optical information processing device, and optical pickup head device assembly adjustment method Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスク、光カード等の光記録媒体上に光学情報を記録し、記録された光学情報を再生し又は消去する光ピックアップヘッド装置、その光ピックアップヘッド装置を用いた光情報処理装置及び光ピックアップヘッド装置の組立調整方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、光記録媒体上に情報を記録する光ディスクシステムが多様化する中で、光記録媒体上の情報を正確に読み書きする光ピックアップヘッド装置が要求されている。従来の光ピックアップヘッド装置の一例の構成を図13に示す。図13において、半導体レーザ光源10から出射された直線偏光の発散ビーム70は、コリメートレンズ20により平行光に変換された後、偏光ビームスプリッタ30に入射する。偏光ビームスプリッタ30に入射したビーム70は、全て偏光ビームスプリッタ30を透過した後、1/4波長板31に入射する。1/4波長板31を円偏光のビームに変換する。円偏光に変換されたビームは、対物レンズ21により光記録媒体40上に集光される。
【0003】
光記録媒体40にはトラックが形成されている。光記録媒体40により反射され、回折されたビーム70は、再び対物レンズ21を透過した後、1/4波長板31に再入射する。1/4波長板3は再入射した反射光を、光源10から出射されたときとは90度異なる方向の直線偏光のビームに変換する。1/4波長板31を透過したビーム70は、偏光ビームスプリッタ30により全て反射された後、集光レンズ22で収束ビームに変換される。集光レンズ22で変換された収束ビーム70は、平行平板32を透過した後、光検出器50に入射する。ビーム70は、平行平板32を透過する際、フォーカス誤差信号を検出するために非点収差が付与される。光検出器50は、入射したビームの光量に応じた電気信号を出力する。光検出器50から出力される電気信号は、信号処理部80に入力される。
【0004】
信号処理部80の構成を図14に示す。光検出器50は4つの受光部50A,50B,50C,50Dからなる。受光部50Aと受光部50Cから出力される信号は加算部892により、受光部50Bと受光部50Dから出力される信号は加算部891により、受光部50Aと受光部50Dから出力される信号は加算部894により、受光部50Bと受光部50Cから出力される信号は加算部893により、それぞれ加算される。加算部891,892から出力される信号は演算部871により、加算部893,894から出力される信号は演算部872により、それぞれ差動演算がなされる。演算部871から出力される信号は端子401から、演算部872から出力される信号は端子402からそれぞれ出力される。端子401から出力される信号がフォーカス誤差信号、端子402から出力される信号がトラッキング誤差信号となる。このフォーカス誤差信号の検出方法は非点収差法、トラッキング誤差信号の検出方法はプッシュプル法としてよく知られている。フォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号はそれぞれ焦点制御用のアクチュエータ90及びトラッキング制御用のアクチュエータ91に入力され、光源10から出射されたビーム70が光記録媒体40上の所望の位置に焦点を結ぶように対物レンズ21の位置を制御する。
【0005】
図13において、X軸は光記録媒体40上のトラックと直交する方向、Y軸は光記録媒体40上のトラックと平行な方向、Z軸は光記録媒体40と直交する方向である。図15は、対物レンズ21と光記録媒体40のZ軸方向の相対的な位置ずれとフォーカス誤差信号の関係を示している。S1は、光記録媒体40上に集光されたビーム70が焦点を結んだ状態を表す。フォーカス誤差信号の振幅をFEp−p、フォーカス誤差信号の変化が直線性を示す範囲をZsとする。通常Zsは5〜20μmに設計される。
【0006】
図16は、ビーム70がZ方向にはS1の位置にあるときに、ビーム70のX軸方向の位置とフォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号の関係を示している。光記録媒体40上のトラックの周期は、0.74μmである。トラッキング誤差信号はビーム70のX軸方向の位置に応じて信号が変化するが、フォーカス誤差信号はビーム70のX軸方向の位置に対して不感である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
図16は、光記録媒体40上に集光されるビーム70が有する波面収差が0の場合を示しており、光記録媒体40上に集光されるビーム70の波面収差が0でない場合には様子が異なる。例えば、図17は、光源10から出射されるビーム70の波長をλとし、光記録媒体40上に集光されるビーム70が、X軸及びY軸に対して共に45度の方向に40mλrmsの非点収差を有する場合の、ビーム70のX軸方向の位置とフォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号の関係を示している。この場合も、ビーム70はZ軸方向にはS1の位置にある。トラッキング誤差信号は、図16と同様な変化をしているが、フォーカス信号は、図16と異なった挙動を示している。すなわち、フォーカス誤差信号もビーム70のX軸方向の位置に応じて変化している。このフォーカス誤差信号のビーム70のX軸方向の位置に対する変化を溝横断ノイズと定義し、その振幅をFEerrとする。
【0008】
図18は、ビーム70が有する波面収差WFEと溝横断ノイズFEerrの関係を示している。ここで、溝横断ノイズFEerrはフォーカス誤差信号の振幅FEp−pで規格化している。溝横断ノイズFEerrはデフォーカスの原因となる。デフォーカス量DFOは、DFO=FEerr/FEp−p*Zsで与えられ、単位はμmである。フォーカス誤差信号の直線範囲Zsを10μmとしたとき、例えばFEerr/FEp−pが0.1であれば、1μmのデフォーカスが生じることになる。図18によれば、FEerr/FEp−pが0.1のとき、ビーム70が有する波面収差WFEは8mλである。この量は、光学素子を作製する時点及び光ピックアップヘッド装置を組み立てる時点で容易に発生しうる量である。
【0009】
近年、記録容量の増大のため、光源の波長λを短くし、対物レンズの開口数NAを0.6程度まで引き上げる試みがなされている。しかしながら、焦点深度はλ/(NA)2 に比例するので、光源の波長を短くすること及び対物レンズの開口数を大きくすることは、いずれも焦点深度を浅くする結果となる。そのため、溝横断ノイズFEerrに起因するデフォーカスが許容できなくなるという問題があった。
【0010】
本発明は、上記従来例の問題点を解決するためになされたものであり、溝横断ノイズFEerrを低減することが可能な光ピックアップヘッド装置、その光ピックアップヘッド装置を用いた光情報処理装置及び光ピックアップヘッド装置の組立調整方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第1の光ピックアップヘッド装置は、光源と、前記光源から出射されたビームを光記録媒体上へ微小スポットとして収束させる集光光学系と、前記光記録媒体により反射され、回折されたビームを分岐する第1のビーム分岐素子と、前記第1のビーム分岐素子により分岐されたビームに非点収差を付与する光学素子と、前記光学素子により非点収差を付与されたビームを受光し、光量に応じた光電流を出力する第1の光検出器と、前記光記録媒体から前記第1の光検出器に至る光路中に設けられ、前記光記録媒体により反射されたビームを分岐する第2のビーム分岐素子と、前記第2のビーム分岐素子により分岐されたビームを受光し、光量に応じた光電流を出力する第2の光検出器と、前記集光光学系と前記光記録媒体との相対的な位置決めを行うためフォーカス及びトラッキングの制御を行う駆動部とを具備し、前記第1の光検出器の受光部を含む面と前記第1の光検出器で受光されるビームの焦点との相対的な位置関係が、前記第2の光検出器の受光部を含む面と前記第2の光検出器で受光されるビームの焦点との相対的な位置関係と異なり、前記第1の光検出器と前記第2の光検出器が一体化されている
【0012】
上記構成において、前記第2のビーム分岐素子が前記集光光学系と一体化されていることが好ましい。
また、前記第2のビーム分岐素子が前記第1のビーム分岐素子から前記第1の光検出器に至る光路中に配置されていることが好ましい。
【0013】
また、本発明の第2の光ピックアップヘッド装置は、光源と、前記光源から出射されたビームを光記録媒体上へ微小スポットとして収束させる集光光学系と、前記光記録媒体により反射され、回折されたビームを分岐する第1のビーム分岐素子と、前記第1のビーム分岐素子により分岐されたビームに非点収差を付与する光学素子と、前記光学素子により非点収差を付与されたビームを受光し、光量に応じた光電流を出力する第1の光検出器と、前記光記録媒体から前記第1の光検出器に至る光路中に設けられ、前記光記録媒体により反射されたビームを分岐する前記集光光学系と一体化された第2のビーム分岐素子と、前記第2のビーム分岐素子により分岐されたビームを受光し、光量に応じた光電流を出力する第2の光検出器と、前記第2のビーム分岐素子の周辺部に形成された第3のビーム分岐素子と、前記集光光学系と前記光記録媒体との相対的な位置決めを行うためフォーカス及びトラッキングの制御を行う駆動部とを具備し、前記第1の光検出器と前記第2の光検出器はそれぞれ4つの領域に分割された受光部を有し、前記第1の光検出器の受光部を含む面と前記第1の光検出器で受光されるビームの焦点との相対的な位置関係が、前記第2の光検出器の受光部を含む面と前記第2の光検出器で受光されるビームの焦点との相対的な位置関係と異なり、前記第1の光検出器が4つの受光部を有し、その周辺部に前記第2の光検出器の4つの受光部が設けられている
【0014】
上記構成において、前記第3のビーム分岐素子が回折素子であることが好ましい。
また、前記第3のビーム分岐素子がレンズ作用を有することが好ましい。
【0015】
さらに、前記第2のビーム分岐素子と前記第3のビーム分岐素子が回折素子であり、前記第2のビーム分岐素子と前記第3のビーム分岐素子の1次回折光の回折光率が等しいことが好ましい。
【0016】
上記第1及び第2の光ピックアップヘッド装置において、前記第2の光検出器により受光されるビームが非点収差を有する場合、前記光源から出射されたビームが前記光記録媒体上で焦点を結ぶとき、前記第2の光検出器で受光されるビームは、焦線よりもさらにデフォーカスした状態で前記第2の光検出器に受光されることが好ましい。
【0017】
また、前記第2のビーム分岐素子が回折素子であることが好ましい。
さらに、前記第2のビーム分岐素子がレンズ作用を有することが好ましい
【0018】
さらに、前記第1の光検出器と前記第2の光検出器が同一の半導体基板上に形成されていることが好ましい。
【0019】
上記第1の光ピックアップヘッド装置において、前記第1の光検出器と前記第2の光検出器がそれぞれ4つの受光部を有することが好ましい
【0020】
一方、本発明の第1の光情報処理装置は、光源と、前記光源から出射されたビームを光記録媒体上へ微小スポットとして収束させる集光光学系と、前記光記録媒体により反射され、回折されたビームを分岐する第1及び第2のビーム分岐素子と、前記第1のビーム分岐素子により分岐されたビームに非点収差を付与する光学素子と、前記光学素子により非点収差を付与されたビームを受光し、光量に応じた光電流を出力する第1の光検出器と、前記第2のビーム分岐素子により分岐されたビームを受光し、光量に応じた光電流を出力する第2の光検出器と、前記第1及び第2の光検出器から出力される信号からフォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号を生成する信号処理部と、前記信号処理部で生成されたフォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号を用いて前記集光光学系と前記光記録媒体との相対的な位置決めを行うためフォーカス及びトラッキングの制御を行う駆動部とを具備し、前記信号処理部は前記第1の光検出器から出力される信号を演算する第1の演算部と、前記第2の光検出器から出力される信号を演算する第2の演算部と、前記第1の演算部と前記第2の演算部から出力される信号を演算する第3の演算部を有し、前記第3の演算部から出力される信号からフォーカス誤差信号が生成される。
【0021】
また、本発明の第2の光情報処理装置は、光源と、前記光源から出射されたビームを光記録媒体上へ微小スポットとして収束させる集光光学系と、前記光記録媒体により反射され、回折されたビームを分岐する第1及び第2のビーム分岐素子と、前記第1のビーム分岐素子により分岐されたビームに非点収差を付与する光学素子と、前記光学素子により非点収差を付与されたビームを受光し、光量に応じた光電流を出力する第1の光検出器と、前記第2のビーム分岐素子により分岐されたビームを受光し、光量に応じた光電流を出力する第2の光検出器と、前記第1及び第2の光検出器から出力される信号からフォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号を生成する信号処理部と、前記信号処理部で生成されたフォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号を用いて前記集光光学系と前記光記録媒体との相対的な位置決めを行うためフォーカス及びトラッキングの制御を行う駆動部とを具備し、前記信号処理部は前記第1の光検出器から出力される信号を演算する第1の演算部と、前記第2の光検出器から出力される信号の検波を行う検波部と、前記検波部から出力される信号を演算する第2の演算部と、前記第1の演算部と前記第2の演算部から出力される信号を演算する第3の演算部を有し、前記第3の演算部から出力される信号からフォーカス誤差信号が生成される。
【0022】
上記第1及び第2の光情報処理装置において、前記第1の演算部が、少なくとも前記第2の演算部及び前記第3の演算部の機能を有することが好ましい。
【0023】
また、本発明の光ピックアップヘッド装置の組立調整方法は、光源と、前記光源から出射されたビームを光記録媒体上へ微小スポットとして収束させる集光光学系と、前記光記録媒体により反射され、回折されたビームを分岐する第1及び第2のビーム分岐素子と、前記第1のビーム分岐素子により分岐されたビームに非点収差を付与する光学素子と、前記光学素子により非点収差を付与されたビームを受光し、光量に応じた光電流を出力する第1の光検出器と、前記第2のビーム分岐素子により分岐されたビームを受光し、光量に応じた光電流を出力する第2の光検出器と、前記第1の光検出器及び前記第2の光検出器から出力された信号からフォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号を生成する演算手段と、前記フォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号を用いて前記集光光学系と前記光記録媒体との相対的な位置決めを行うためフォーカス及びトラッキングの制御を行う駆動部とを具備する光ピックアップヘッド装置の組立調整方法であって、前記第2の光検出器から出力される信号を受けて信号の変化を検出し、出力される信号を第1の評価関数とし、前記第1の光検出器又は前記第2の光検出器から出力された信号から前記光記録媒体上に記録されたマーク列のジッタを検出し、出力されるジッタ信号を第2の評価関数とし、前記第1の評価関数及び第2の評価関数に重みづけを行った結果を用いて、前記光ピックアップヘッド装置の集光光学系と光記録媒体の相対的な位置関係を調整する。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明による光ピックアップヘッド装置、その光ピックアップヘッド装置を用いた光情報処理装置及び光ピックアップヘッド装置の組立調整方法の実施の形態について詳細に説明する。なお、従来の光ピックアップヘッド装置と同様の構成要素を用いることが可能な場合には、同じ番号を付している。
【0025】
(第1の実施形態)
本発明の光ピックアップヘッド装置及びそれを用いた光情報処理装置に関する第1の実施形態について、図1から図4を参照しつつ説明する。図1は、第1の実施形態における光ピックアップヘッド装置の一構成例を示す図である。
【0026】
半導体レーザ光源10から出射された直線偏光の発散ビーム70は、コリメートレンズ20により平行光に変換される。平行光化されたビーム70は、第1のビーム分岐素子としての偏光ビームスプリッタ30に入射する。偏光ビームスプリッタ30に入射したビーム70は、全て偏光ビームスプリッタ30を透過し、1/4波長板31に入射する。1/4波長板31を透過する際、ビーム70は円偏光のビームに変換される。円偏光に変換されたビーム70は、集光光学系としての対物レンズ21により、光録媒体40上に集光される。
【0027】
光記録媒体40にはトラックが形成されている。光記録媒体40により反射され、回折されたビーム70は、再び対物レンズ21を透過した後、1/4波長板31に再入射する。1/4波長板31を再度透過する際、ビーム70は光源10から出射したときとは90度異なる方向の直線偏光のビームに変換される。1/4波長板31を透過したビーム70は、偏光ビームスプリッタ30により全て反射され、集光レンズ22により収束ビームに変換される。集光レンズ22により変換された収束ビーム70は、非点収差を付与する光学素子及び第2のビーム分岐素子としてのハーフミラー33により2つに分岐される。ハーフミラー33を透過したビーム70Aは、第1の光検出器としての光検出器50に入射する。一方、ハーフミラー33により反射されたビーム70Bは、第2の光検出器としての光検出器51に入射する。
【0028】
ビーム70Aがハーフミラー33を透過する際、フォーカス誤差信号を検出するため、ビーム70Aに対して非点収差が付与される。一方、ビーム70Bはハーフミラー33により反射され、ハーフミラー33を透過しないため、ビーム70Bには非点収差は付与されない。従って、光検出器50の受光部を含む面と光検出器50で受光されるビーム70Aの焦点との相対的な位置関係は、光検出器51の受光部を含む面と光検出器51で受光されるビーム70Bの焦点との相対的な位置関係とは異なる。ビーム70A,70Bは、それぞれ光検出器50,51により受光され、それぞれの光量に応じた電気信号に変換される。光検出器50及び51から出力される電気信号は、図2に示す信号処理部81に入力される。
【0029】
図2は、光情報処理装置における光検出器50,51及び信号処理部81の構成を示す。光検出器50,51は、それぞれ4つの受光部50A〜50D,51A〜51Dを有する。光検出器50の受光部50Aと受光部50Cから出力される信号は、加算部892により加算される。同様に、受光部50Bと受光部50Dから出力される信号は、加算部891により加算される。受光部50Aと受光部50Dから出力される信号は、加算部894により加算される。受光部50Bと受光部50Cから出力される信号は、加算部893により加算される。
【0030】
加算部891,892から出力される信号は、第1の演算部としての演算部871により差動演算される。また、加算部893,894から出力される信号は、演算部872により差動演算される。演算部872から出力される信号は端子402から出力され、トラッキング誤差信号となる。
【0031】
一方、光検出器51における受光部51Aと受光部51Cから出力される信号は、加算部896により加算される。また、受光部51Bと受光部51Dから出力される信号は、加算部895により加算される。加算部895,896から出力される信号は、第2の差動演算部としての演算部873により差動演算される。演算部873から出力される信号は、可変利得増幅部831により信号強度が調整された後、第3の演算部としての演算部874に入力される。演算部874は、演算部871及び可変利得増幅部831から出力される信号を受けて差動演算を行う。演算部874から出力される信号は、端子401から出力され、フォーカス誤差信号となる。
【0032】
端子401,402から出力されたフォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号は、それぞれ焦点制御用の駆動部としてのアクチュエータ90及びトラッキング制御用の駆動部としてのアクチュエータ91に入力される。アクチュエータ90,91は、それぞれ、光源10から出射されたビーム70が光記録媒体40上の所望の位置に焦点を結ぶように、対物レンズ21の位置を制御する。
【0033】
第1の実施形態においては、光検出器51で受光されるビーム70Bは、ハーフミラー33により反射され、非点収差が付与されていない。そのため、光記録媒体40と対物レンズ21の図1に示すZ軸方向の相対的な位置が変化しても、光検出器51上で受光されるビーム70Bの大きさが変化するだけあり、ビームの断面の相似形は保たれる。すなわち、光記録媒体40と対物レンズ21のZ軸方向の相対的な位置が変化しても、演算部873から出力される信号は変化しないので、フォーカス誤差信号に悪影響を与える信号は出力されない。このことは、光検出器51をビーム70Bの焦点から充分に離れた位置に配置することにより、光ピックアップヘッド装置を組み立てる際の光検出器51のビーム70Bとの光軸方向の調整は不要であることを意味する。換言すれば、光検出器51とビーム70Bの焦点位置との関係が少々ずれても、フォーカス誤差信号に何等影響を与えない。図13に示す従来例と比較して、光検出器51を設けたことによる光ピックアップヘッド装置を組み立てる際の工数の増加は少なく、フォーカス誤差信号の安定性も損なわれない。
【0034】
一方、演算部873から出力される信号は溝横断ノイズを含む。しかし、演算部874で差動演算を行うことにより、フォーカス誤差信号に含まれる溝横断ノイズは低減される。可変利得増幅部831の利得は、フォーカス誤差信号に含まれる溝横断ノイズが最も小さくなるように選ばれる。
【0035】
図3は、光記録媒体40に集光されるビーム70が30mλの非点収差を有し、ビーム70がZ軸方向にはS1の位置にある場合における、ビーム70のX軸方向の位置と端子411から得られる信号及び端子402から得られるトラッキング誤差信号との関係を示している。光記録媒体40上のトラックの周期は、0.74μmである。端子411から得られる信号は、従来の光ピックアップヘッド装置で得られるフォーカス誤差信号に相当し、溝横断ノイズを含んでいる。
【0036】
図4は、図3と同じ条件で、ビーム70のX軸方向の位置と端子401から得られるフォーカス誤差信号及び端子402から得られるトラッキング誤差信号の関係を示している。図4から明らかなように、端子401から得られるフォーカス誤差信号は、溝横断ノイズが極めて低減されている。すなわち、本発明の光ピックアップヘッド装置及び光情報処理装置から得られるフォーカス誤差信号には溝横断ノイズがほとんど含まれず、その結果、光源の波長を短くしても、対物レンズの開口数を大きくしても、溝横断ノイズに起因するデフォーカスはほとんど発生しない。従って、本発明の光ピックアップヘッド装置及び光情報処理装置を用いた場合、高密度に情報が記録された光記録媒体に対して、安定して情報を読み出し又は記録することが可能となる。
【0037】
なお、上記第1の実施形態の説明において、光記録媒体から情報を読み出すことについては、本発明の目的と異なるため説明していないが、光検出器50又は51の各受光部から出力される信号を加算することにより得られる。
【0038】
(第2の実施形態)
本発明の光情報処理装置に関する第2の実施形態について、図5を参照しつつ説明する。図5は、第2の実施形態に置ける光情報処理装置の信号処理部82の構成を示す。なお、第2の実施形態における光情報処理装置に用いる光ピックアップヘッド装置は、図1に示す第1の実施形態の場合と同じである。
【0039】
第1の実施形態の信号処理部81と第2の実施形態の信号処理部82で異なる点は、加算部891,892,895,896から出力される信号を演算する演算部の構成である。図5に示すように、加算部891,892から出力される信号は、それぞれ可変利得増幅部832,833により、端子401から出力されるフォーカス誤差信号に含まれる溝横断ノイズが最も少なくなるレベルに増幅される。演算部875は、加算部895,896と可変利得増幅部832,833から出力される信号を受けて演算を行う。演算部875から出力される信号は端子401から出力され、フォーカス誤差信号となる。
【0040】
演算部875は、第1の実施形態の信号処理部81における演算部871,873,874の機能を果たしている。従って、第2の実施形態の信号処理部82を用いた光情報処理装置においても、端子401から出力されるフォーカス誤差信号に含まれる溝横断ノイズは少ない。なお、ここでは演算部の構成について述べたが、加算部についても演算部と同様に様々な構成が適用できることは言うまでもない。
【0041】
(第3の実施形態)
本発明の光情報処理装置に関する第3の実施形態について、図6を参照しつつ説明する。図6は、第3の実施形態に置ける光情報処理装置の信号処理部83の構成を示す。なお、第3の実施形態における光情報処理装置に用いる光ピックアップヘッド装置も、図1に示す第1の実施形態の場合と同じである。
【0042】
第1の実施形態の信号処理部81と第3の実施形態の信号処理部83で異なる点は、演算部873の入力側に検波部811,812と低域濾波部821,822を設けたことである。検波部811,812と低域濾波部821,822とが包絡線検波の役割を果たしている。第3の実施形態の信号処理部83を用いた光情報処理装置は、光記録媒体40に情報がピット列として記録されている場合に特に有効である。
【0043】
光記録媒体40に情報がピット列として記録されている場合、加算部895,896から出力される信号をそれぞれ検波部811,812に入力すると、低域濾波部821,822からは直流成分が除去されて溝横断ノイズに相当する信号だけが出力される。従って、例えば光検出器51の受光部51A〜51Dに不均一な迷光が入射し、受光部51A〜51Dから出力される信号にレベルの異なる電気的な直流オフセットが含まれていても、その直流成分が除去されるので、フォーカス誤差信号には影響を与えず、安定した光情報処理装置となる。なお、検波部を用いた信号検出の形態については、例えば特開昭56−41538号公報に既に開示されているので、詳細な説明は省略する。
【0044】
(第4の実施形態)
本発明の光ピックアップヘッド装置及びそれを用いた光情報処理装置に関する第4の実施形態について、図7及び図8を参照しつつ説明する。図7は、第4の実施形態における光ピックアップヘッド装置の一構成例を示す図である。図7に示す第4の実施形態の光ピックアップヘッド装置は、集光レンズ22により集光されたビーム70を受ける光学系の構成において、図1に示す第1の実施形態の光ピックアップヘッド装置と異なる。
【0045】
図7に示すように、集光レンズ22で変換された収束ビーム70は、平行平板32を透過した後、第2のビーム分岐素子としてのホログラム素子60に入射する。ビーム70には、平行平板32を透過する際、フォーカス誤差信号を検出するために非点収差が付与される。ホログラム素子60には、パターンとしてフレネルゾーンプレートが記録されている。ホログラム素子60は、ビーム70を受けて0次回折光70C及び1次回折光70Dを生成する。ホログラム素子60で生成された0次回折光70C及び1次回折光70Dは、光検出器52に入射する。
【0046】
ビーム70C,70Dと光検出器52の受光部の関係を図8に示す。光検出器52は、シリコン基板上に形成された8つの受光部52A〜52Hを有する。ビーム70Cは受光部52A〜52Dにより、ビーム70Dは大半が受光部52A〜52Dの周辺部に形成された受光部52E〜52Hにより、それぞれ受光される。ビーム70Dはホログラム素子60の1次回折光であり、レンズ作用を有するフレネルゾーンプレートにより、ビーム70Cとは異なる位置に焦点を有する。ビーム70C,70D共、平行平板32を透過することにより非点収差が付与されているが、ここでは、ビーム70Cが光検出器52上で最小錯乱円となるとき、ビーム70Dが光検出器52上で焦線よりも十分デフォーカスした状態で受光されるように設計されている。従って、ビーム70Dは光検出器52上で概ね円形のビームとなり、ビーム70の大きさの変化は、フォーカス誤差信号に影響を与えない。光検出器52により受光されたビーム70C,70Dは、それぞれその光量に応じた電気信号に変換される。光検出器52から出力される電気信号は、例えば図2に示す第1の実施形態の信号処理部81に入力することにより光情報処理装置を構成することができる。
【0047】
図2において、光検出器50,51を切り離し、光検出器52の受光部52Aから出力される信号を端子406に、受光部52Bから出力される信号を端子403に、受光部52Cから出力される信号を端子405に、受光部52Dから出力される信号を端子404に、受光部52Eから出力される信号を端子410に、受光部52Fから出力される信号を端子407に、受光部52Gから出力される信号を端子409に、受光部52Hから出力される信号を端子408に、それぞれ入力すれば、端子401から得られるフォーカス誤差信号に含まれる溝横断ノイズは低減される。
【0048】
第4の実施形態に示す光ピックアップヘッド装置では、第1の光検出器としての受光部52A〜52Dと第2の光検出器としての受光部52E〜52Hが1つの光検出器52として構成されており、小型,低価格な光ピックアップヘッド装置となる。
【0049】
また、ホログラム素子60と平行平板32は別々の部品として光ピックアップヘッド装置を構成したが、例えば、フレネルゾーンプレートを平行平板32上に形成して、ホログラム素子60と平行平板32の役割を1つの部品で実現してもよい。
【0050】
(第5の実施形態)
本発明の光ピックアップヘッド装置及びそれを用いた光情報処理装置に関する第5の実施形態について、図9及び図10を参照しつつ説明する。図9は、第5の実施形態における光ピックアップヘッド装置の一構成例を示す図である。図9に示す第5の実施形態の光ピックアップヘッド装置は、第2のビーム分岐素子が対物レンズ23上に形成されている点において、図7に示す第4の実施形態の光ピックアップヘッド装置と異なる。
【0051】
対物レンズ23の構成を図10に示す。対物レンズ23は領域23Aと23Bを有し、領域23Bは通常のレンズと同様である。領域23Aには、第2のビーム分岐素子としての同心円上のブレーズ化されたフレネルゾーンプレートが形成されている。領域23Aの0次回折光の回折効率を80%、1次回折光の回折効率を10%としている。
【0052】
光記録媒体40の基板の厚さtが0.6mmの場合、対物レンズ23の領域23Bを透過するビーム及び領域23Aの0次回折光を用いて、光記録媒体40に記録された情報を読み出す。一方、光記録媒体40の基板の厚さtが1.2mmの場合、対物レンズ23の領域23Aの1次回折光を用いて、光記録媒体40に記録された情報を読み出される。この情報の読み出し方法及び対物レンズに形成されたフレネルゾーンプレートの構成については、例えばY.Komma,etal.:”Dual focus optical head for 0.6mm and 1.2mm disks”,Optical Data Strage ′94 SPIE Vol.2338,p282(1994).に開示されているので、詳細な説明は略する。
【0053】
光記録媒体40により反射されたビーム70は、再び対物レンズ23に入射し、領域23Aにより0次回折光70E及び1次回折光70Fが生成される。2つのビーム70E及び70Fは、1/4波長板31、偏光ビームスプリッタ30、集光レンズ22及び平行平板32を経て光検出器52に入射する。ビーム70Eと70Fの関係は、図7に示した第4の実施形態のビーム70Cと70Dの関係と概ね同様となる。信号処理部も、第4の実施形態の場合と同様のものを用いることができる。
【0054】
第5の実施形態のピックアップヘッド装置も、第4の実施形態の場合と同様に、第1の光検出器としての受光部52A〜52Dと第2の光検出器としての受光部52E〜52Hが1つの光検出器52として構成されており、小型,低価格な光ピックアップヘッド装置となる。さらに、第2のビーム分岐素子を、対物レンズ23上に形成することにより、基板の厚さが異なる光記録媒体に記録された情報を読み出すことが可能な光ピックアップヘッド装置となる。
【0055】
(第6の実施形態)
本発明の光ピックアップヘッド装置及びそれを用いた光情報処理装置に関する第6の実施形態について、図11を参照しつつ説明する。図11において、(a)は第6の実施形態における光ピックアップヘッド装置に用いられる対物レンズ24の構成を示し、(b)はビーム70E〜70Gと光検出器52の受光部の関係を示す。第6の実施形態の光ピックアップヘッド装置は、図9に示す第5の実施形態の光ピックアップヘッド装置における対物レンズ23の代わりに、図11(a)に示す対物レンズ24を用いる。
【0056】
図11(a)に示す対物レンズ24において、領域24Aには第2のビーム分岐素子としてのフレネルゾーンプレートが形成されており、フレネルゾーンプレートのパターンは対物レンズ23の領域23Aに形成したパターンと同一である。対物レンズ24の領域24Bには、第3のビーム分岐素子として、領域24Aとは異なる位置に焦点を有するビームを生成するフレネルゾーンプレートが形成されている。領域24A,24B共、0次回折光の回折効率を80%、1次回折光の回折効率を10%としている。
【0057】
光記録媒体40の基板の厚さtが0.6mmの場合、対物レンズ24の領域24A及び領域24Bからの0次回折光を用いて、光記録媒体40に記録された情報を読み出す。一方、光記録媒体40の基板の厚さtが1.2mmの場合、対物レンズ24の領域24Aからの1次回折光を用いて、光記録媒体40に記録された情報を読み出される。
【0058】
光記録媒体40により反射されたビームは、再び対物レンズ24に入射し、領域24Aにより0次回折光70E及び1次回折光70Fが、領域24Bにより0次回折光70E及び1次回折光70Gが、それぞれ生成される。3つのビーム70E,70F,70Gは、1/4波長板31、偏光ビームスプリッタ30、集光レンズ22及び平行平板32を経て光検出器52に入射する。ビーム70E〜70Gと光検出器52の関係を図11(b)に示す。ビーム70Gはビーム70Fと同様に受光部52E〜52Hで受光される。
【0059】
第6の実施形態の対物レンズ24では、領域24Aと24Bの回折効率を等しくすることにより、対物レンズ24を透過する0次回折光の強度分布がガウス分布に近くなり、光記録媒体40上に集光されたビームのサイドロープを低く抑えることができ、隣接トラックからのクロストーク及び符号間干渉の影響を小さくできる。また、光検出器52の受光部52A〜52Dで受光されるビーム70Eの強度分布と受光部52E〜52Hで受光されるビーム70G,70Hの強度分布も実質的に等しくなる。
【0060】
(第7の実施形態)
本発明の光ピックアップヘッド装置の組立調整方法に関する第7の実施形態について、ZY12を参照しつつ説明する。図12は第7の実施形態の光ピックアップヘッド装置の組立調整方法において用いられる信号処理部84の構成を示す。組立てられる光ピックアップヘッド装置としては、例えば図1に示す第1の実施形態の光ピックアップヘッド装置とする。また、光記録媒体40としては、情報をマーク列で記録した光記録媒体を用いる。
【0061】
図12において、光検出器50から出力される信号は、加算部891〜894に入力された後、フォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号がそれぞれ端子401及び402から出力される。差動演算部871からされる信号は、検波部813にも入力される。検波部813に入力された信号は、検波部813により検波された後、低域濾波部823に入力される。低域濾波部823からは、検波部813で検波された信号のエンベロープが信号S2として出力される。低域濾波部823及び検波部813が、光記録媒体40に記録された情報のエンベロープを検出する信号処理部である。
【0062】
一方、加算部891,892から出力される信号は、さらに加算部897で加算される。加算部897で加算された信号はジッタ検出部817に入力され、ジッタが検出される。ジッタを示す信号はS1で表す。信号S1及びS2は評価部818で所望の重み付けを行って加算された後、端子512から出力される。
【0063】
光ピックアップヘッド装置を組み立てる際、フォーカス及びトラッキングサーボをかけて対物レンズ21と光記録媒体40の相対的な傾きを調整する。このとき、端子412から出力される信号が最少となるように調整する。X軸及びY軸と平行な方向に対して光学系に残留する波面収差は、信号S1の変化により、X軸及びY軸に45度の方向に対して光学系に残留する波面収差は、信号S2の変化により、それぞれ検出される。従って、第7の実施形態の光ピックアップヘッド装置の組立調整方法を用いた場合、光学系に残留する波面収差は、従来の光ピックアップヘッド装置の組立調整方法を用いた場合よりも小さくすることができる。図18に示すように、光学系に残留する波面収差が小さい程、フォーカス誤差信号に含まれる溝横断ノイズも低減される。このとき、外乱によるデフォーカス等の誤差要因に対する許容範囲が広くなり、光記録媒体からの情報を従来の光ピックアップヘッド装置の組立調整方法を用いた場合よりも安定して読み出すことができる。また、溝横断ノイズを低減する程、シーク動作をさせたときに駆動部から発生する音は小さくなるので、動作音の小さな光情報処理装置を提供することができる。
【0064】
【発明の効果】
以上のように、本発明の第1の光ピックアップヘッド装置は、光源と、光源から出射されたビームを光記録媒体上へ微小スポットとして収束させる集光光学系と、光記録媒体により反射され、回折されたビームを分岐する第1のビーム分岐素子と、第1のビーム分岐素子により分岐されたビームに非点収差を付与する光学素子と、光学素子により非点収差を付与されたビームを受光し、光量に応じた光電流を出力する第1の光検出器と、光記録媒体から第1の光検出器に至る光路中に設けられ、光記録媒体により反射されたビームを分岐する第2のビーム分岐素子と、第2のビーム分岐素子により分岐されたビームを受光し、光量に応じた光電流を出力する第2の光検出器と、集光光学系と光記録媒体との相対的な位置決めを行うためフォーカス及びトラッキングの制御を行う駆動部とを具備し、
第1の光検出器の受光部を含む面と第1の光検出器で受光されるビームの焦点との相対的な位置関係が、第2の光検出器の受光部を含む面と第2の光検出器で受光されるビームの焦点との相対的な位置関係と異なる。
【0065】
すなわち、第2のビーム分岐素子により分岐されるビームには非点収差は付与されないので、光記録媒体と集光光学系の光軸方向の相対的な位置が変化しても、第2の光検出器上で受光されるビームの断面の大きさが変化するだけで、相似形は保たれる。従って、第2の光検出器の出力を演算処理することにより、フォーカス誤差信号に悪影響を及ぼす成分を相殺することができる。また、第2の光検出器の受光面を第2のビーム分岐素子により分岐されたビームの焦点から充分に離すことにより、第2の光検出器の光軸方向の位置調整を不要にすることができる。
【0066】
また、本発明の第2の光ピックアップヘッド装置は、上記第1の光ピックアップヘッド装置の構成に加えて、第2のビーム分岐素子が集光光学系に一体化され、第2のビーム分岐素子の周辺部に第3のビーム分岐素子が形成され、第1及び第2の光検出器がそれぞれ4つに分割された受光部を有する。すなわち、例えばフレネルゾーンプレートが記録されたホログラム素子等の第3の光分岐素子によりビームが分岐(回折)されるので、それぞれ分岐(回折)されたビーム(例えば、0次回折光及び1次回折光)を用いて基板厚さの異なる複数種類の光記録媒体の記録再生を行うことができる。
【0067】
さらに、本発明の第1の光情報処理装置は、上記光ピックアップヘッド装置を用い、第1及び第2の光検出器から出力される信号からフォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号を生成する信号処理部と、信号処理部で生成されたフォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号を用いて集光光学系と光記録媒体との相対的な位置決めを行うためフォーカス及びトラッキングの制御を行う駆動部とを具備し、信号処理部は第1の光検出器から出力される信号を演算する第1の演算部と、第2の光検出器から出力される信号を演算する第2の演算部と、第1の演算部と第2の演算部から出力される信号を演算する第3の演算部を有し、第3の演算部から出力される信号からフォーカス誤差信号が生成される。
【0068】
すなわち、前述のように、本発明の光ピックアップヘッド装置を用いることにより、第2のビーム分岐素子により分岐されるビームには非点収差は付与されないので、光記録媒体と集光光学系の光軸方向の相対的な位置が変化しても、第2の光検出器上で受光されるビームの断面の大きさが変化するだけで、相似形は保たれる。特に、第2の演算部により第1の光検出器からの出力と第2の光検出器からの出力を差動演算することにより、フォーカス信号に含まれる溝横断ノイズを低減することができる。その結果、光源の波長を短くしても、集光光学系の対物レンズの開口数を大きくしても、溝横断ノイズに起因するデフォーカスはほとんど発生せず、高密度に情報が記録された光記録媒体から安定して情報を読み出し、又は光記録媒体に情報を高密度に記録することができる。
【0069】
また、本発明の第2の光情報処理装置は、上記第1の光情報処理装置の構成に加えて、第2の光検出器から出力される信号の検波を行う検波部を有し、第2の演算部は検波部から出力される信号を演算する。すなわち、第2の光情報処理装置は、特に光記録媒体に情報がピット列として記録されている場合に有効であり、検波部の出力から直流成分が除去される。そのため、不均一な迷光が入射しても、電気的な直流オフセット成分が除去され、フォーカス誤差信号には影響を与えず、安定した光情報処理装置が得られる。
【0070】
また、本発明の光ピックアップヘッド装置の組立調整方法は、上記光ピックアップヘッド装置の組立てに適するものであって、第2の光検出器から出力される信号を受けて信号の変化を検出し、出力される信号を第1の評価関数とし、第1の光検出器又は第2の光検出器から出力された信号から光記録媒体上に記録されたマーク列のジッタを検出し、出力されるジッタ信号を第2の評価関数とし、第1の評価関数及び第2の評価関数に重みづけを行った結果を用いて、光ピックアップヘッド装置の集光光学系と光記録媒体の相対的な位置関係を調整する。
【0071】
光ピックアップヘッド装置を組み立てる際、フォーカス及びトラッキングサーボをかけて集光光学系の対物レンズと光記録媒体の相対的な傾きを調整するが、このとき、第1の評価関数及び第2の評価関数に重みづけを行った結果を表す信号が最少となるように調整する。X軸及びY軸と平行な方向に対して光学系に残留する波面収差は、第1の評価関数の変化により、X軸及びY軸に45度の方向に対して光学系に残留する波面収差は、第2の評価関数の変化により、それぞれ検出される。従って、本発明の光ピックアップヘッド装置の組立調整方法を用いた場合、光学系に残留する波面収差は、従来の光ピックアップヘッド装置の組立調整方法を用いた場合よりも小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態における光ピックアップヘッド装置の一構成例を示す図
【図2】第1の実施形態における光情報処理装置の光検出器及び信号処理部の構成を示す図
【図3】第1の実施形態における信号処理部の端子411からの出力信号とトラッキング誤差信号の関係を示す図
【図4】第1の実施形態におけるフォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号の関係を示す図
【図5】本発明の第2の実施形態における光情報処理装置の信号処理部の構成を示す図
【図6】本発明の第3の実施形態における光情報処理装置の信号処理部の構成を示す図
【図7】本発明の第4の実施形態における光ピックアップヘッド装置の一構成例を示す図
【図8】第4の実施形態におけるビームと光検出器の受光部の関係を示す図
【図9】本発明の第5の実施形態における光ピックアップヘッド装置の一構成例を示す図
【図10】本発明の第6の実施形態における対物レンズの構成を示す図
【図11】(a)は本発明の第6の実施形態における対物レンズの構成を示す図、(b)は第6の実施形態に置けるビームと光検出器の受光部の関係を示す図
【図12】本発明の第7の実施形態における光ピックアップヘッド装置の組立調整方法に用いる信号処理部の構成を示す図
【図13】従来の光ピックアップヘッド装置の構成を示す図
【図14】従来の光ピックアップヘッド装置における信号処理部の構成を示す図
【図15】従来の光ピックアップヘッド装置から得られるフォーカス誤差信号の波形を示す図
【図16】従来の光ピックアップヘッド装置から得られる光学系の波面収差が無い場合のフォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号の関係を示す図
【図17】従来の光ピックアップヘッド装置から得られる光学系の波面収差が有る場合のフォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号の関係を示す図
【図18】従来の光ピックアップヘッド装置から得られる光学系が有する波面収差と溝横断ノイズの関係を示す図
【符号の説明】
10 :半導体レーザ光源
20 :コリメートレンズ
21 :対物レンズ
22 :集光レンズ
23 :対物レンズ
23A〜23B :領域
24 :対物レンズ
24A〜24B :領域
30 :偏光ビームスプリッタ
31 :1/4波長板
32 :平行平板
33 :ハーフミラー
40 :光記録媒体
50〜52 :光検出器
50A〜50D :受光部
51A〜51D :受光部
52A〜52H :受光部
60 :ホログラム素子
70 :ビーム
70A〜70G :ビーム
80〜84 :信号処理部
90〜91 :駆動部
401〜412 :端子
811〜813 :検波部
817 :ジッタ検出部
818 :評価部
821〜823 :低域濾波部
831〜833 :可変利得増幅部
871〜875 :演算部
891〜897 :加算部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical pickup head device that records optical information on an optical recording medium such as an optical disk or an optical card, and reproduces or erases the recorded optical information, an optical information processing device using the optical pickup head device, and The present invention relates to an assembly adjustment method for an optical pickup head device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the diversification of optical disk systems that record information on optical recording media, there is a demand for optical pickup head devices that accurately read and write information on optical recording media. FIG. 13 shows a configuration of an example of a conventional optical pickup head device. In FIG. 13, the linearly polarized divergent beam 70 emitted from the semiconductor laser light source 10 is converted into parallel light by the collimator lens 20 and then enters the polarization beam splitter 30. All the beams 70 incident on the polarization beam splitter 30 pass through the polarization beam splitter 30 and then enter the quarter-wave plate 31. The quarter wave plate 31 is converted into a circularly polarized beam. The beam converted into circularly polarized light is condensed on the optical recording medium 40 by the objective lens 21.
[0003]
A track is formed on the optical recording medium 40. The beam 70 reflected and diffracted by the optical recording medium 40 passes through the objective lens 21 again and then reenters the quarter-wave plate 31. The quarter wave plate 3 converts the re-incident reflected light into a linearly polarized beam having a direction different from that of the light emitted from the light source 10 by 90 degrees. The beam 70 transmitted through the quarter-wave plate 31 is totally reflected by the polarization beam splitter 30 and then converted into a convergent beam by the condenser lens 22. The convergent beam 70 converted by the condenser lens 22 passes through the parallel plate 32 and then enters the photodetector 50. As the beam 70 passes through the parallel plate 32, astigmatism is given to detect a focus error signal. The photodetector 50 outputs an electrical signal corresponding to the amount of incident beam. The electrical signal output from the photodetector 50 is input to the signal processing unit 80.
[0004]
The configuration of the signal processing unit 80 is shown in FIG. The photodetector 50 includes four light receiving portions 50A, 50B, 50C, and 50D. Signals output from the light receiving unit 50A and the light receiving unit 50C are added by the adding unit 892, signals output from the light receiving unit 50B and the light receiving unit 50D are added by the adding unit 891, and signals output from the light receiving units 50A and 50D are added. Signals output from the light receiving unit 50B and the light receiving unit 50C by the unit 894 are added by the adding unit 893, respectively. The signals output from the adders 891 and 892 are differentially calculated by the arithmetic unit 871, and the signals output from the adders 893 and 894 are differentially calculated by the arithmetic unit 872. A signal output from the calculation unit 871 is output from the terminal 401, and a signal output from the calculation unit 872 is output from the terminal 402. A signal output from the terminal 401 is a focus error signal, and a signal output from the terminal 402 is a tracking error signal. The detection method of the focus error signal is well known as the astigmatism method, and the detection method of the tracking error signal is well known as the push-pull method. The focus error signal and the tracking error signal are respectively input to the focus control actuator 90 and the tracking control actuator 91 so that the beam 70 emitted from the light source 10 is focused on a desired position on the optical recording medium 40. The position of the objective lens 21 is controlled.
[0005]
In FIG. 13, the X axis is a direction orthogonal to the track on the optical recording medium 40, the Y axis is a direction parallel to the track on the optical recording medium 40, and the Z axis is a direction orthogonal to the optical recording medium 40. FIG. 15 shows the relationship between the relative displacement in the Z-axis direction between the objective lens 21 and the optical recording medium 40 and the focus error signal. S1 represents a state in which the beam 70 focused on the optical recording medium 40 is in focus. The amplitude of the focus error signal is FEp-p, and the range in which the change in the focus error signal exhibits linearity is Zs. Usually, Zs is designed to be 5 to 20 μm.
[0006]
FIG. 16 shows the relationship between the position of the beam 70 in the X-axis direction, the focus error signal, and the tracking error signal when the beam 70 is at the position S1 in the Z direction. The period of the track on the optical recording medium 40 is 0.74 μm. The tracking error signal varies depending on the position of the beam 70 in the X-axis direction, but the focus error signal is insensitive to the position of the beam 70 in the X-axis direction.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 16 shows a case where the wavefront aberration of the beam 70 condensed on the optical recording medium 40 is zero. When the wavefront aberration of the beam 70 condensed on the optical recording medium 40 is not zero, FIG. The situation is different. For example, in FIG. 17, the wavelength of the beam 70 emitted from the light source 10 is λ, and the beam 70 condensed on the optical recording medium 40 is 40 mλ rms in the direction of 45 degrees with respect to both the X axis and the Y axis. The figure shows the relationship between the position of the beam 70 in the X-axis direction, the focus error signal, and the tracking error signal when there is astigmatism. Also in this case, the beam 70 is at the position S1 in the Z-axis direction. The tracking error signal changes in the same manner as in FIG. 16, but the focus signal shows a behavior different from that in FIG. That is, the focus error signal also changes according to the position of the beam 70 in the X-axis direction. The change of the focus error signal with respect to the position of the beam 70 in the X-axis direction is defined as groove crossing noise, and the amplitude thereof is FEerr.
[0008]
FIG. 18 shows the relationship between the wavefront aberration WFE of the beam 70 and the groove crossing noise FEerr. Here, the groove crossing noise FEerr is normalized by the amplitude FEp-p of the focus error signal. The groove crossing noise FEerr causes defocusing. The defocus amount DFO is given by DFO = FEerr / FEp-p * Zs, and its unit is μm. When the linear range Zs of the focus error signal is 10 μm, for example, if FEerr / FEp-p is 0.1, defocusing of 1 μm occurs. According to FIG. 18, when FEerr / FEp-p is 0.1, the wavefront aberration WFE of the beam 70 is 8 mλ. This amount is an amount that can be easily generated when the optical element is manufactured and when the optical pickup head device is assembled.
[0009]
In recent years, in order to increase the recording capacity, attempts have been made to shorten the wavelength λ of the light source and raise the numerical aperture NA of the objective lens to about 0.6. However, the depth of focus is λ / (NA)2 Therefore, shortening the wavelength of the light source and increasing the numerical aperture of the objective lens both result in a shallow depth of focus. For this reason, there has been a problem that defocusing caused by the groove crossing noise FEerr becomes unacceptable.
[0010]
The present invention has been made to solve the above-described problems of the conventional example, and an optical pickup head device capable of reducing the groove crossing noise FEerr, an optical information processing device using the optical pickup head device, and An object of the present invention is to provide an assembly adjustment method for an optical pickup head device.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, a first optical pickup head device of the present invention includes a light source, a condensing optical system for converging a beam emitted from the light source as a minute spot on the optical recording medium, and the optical recording medium. A first beam branching element for branching the beam reflected and diffracted by the optical element, an optical element for giving astigmatism to the beam branched by the first beam branching element, and astigmatism by the optical element. A first photodetector that receives the applied beam and outputs a photocurrent corresponding to the amount of light; and an optical path from the optical recording medium to the first photodetector, and is provided by the optical recording medium. A second beam branching element that branches the reflected beam; a second photodetector that receives the beam branched by the second beam branching element and outputs a photocurrent according to the amount of light; and With optical optics A drive unit for controlling focus and tracking to perform relative positioning with the optical recording medium, and a surface including the light receiving unit of the first photodetector and light reception by the first photodetector. Relative positional relationship between the surface of the second photodetector and the focal point of the beam received by the second photodetector. DifferentThus, the first photodetector and the second photodetector are integrated..
[0012]
The said structure WHEREIN: It is preferable that the said 2nd beam branching element is integrated with the said condensing optical system.
In addition, it is preferable that the second beam branch element is disposed in an optical path from the first beam branch element to the first photodetector.
[0013]
  Further, the second optical pickup head device of the present invention includes a light source, a condensing optical system for converging a beam emitted from the light source as a minute spot on the optical recording medium, and a reflection and diffraction by the optical recording medium. A first beam branching element for branching the beam, an optical element for giving astigmatism to the beam branched by the first beam branching element, and a beam given astigmatism by the optical element A first photodetector that receives light and outputs a photocurrent corresponding to the amount of light; and a beam that is provided in an optical path from the optical recording medium to the first photodetector and reflected by the optical recording medium. A second beam detector integrated with the converging optical system to be branched, and a second light detector that receives the beam branched by the second beam splitter and outputs a photocurrent according to the amount of light. And the vessel A third beam branching element formed at the periphery of the beam branching element, and a drive unit for controlling focus and tracking for relative positioning of the condensing optical system and the optical recording medium. Each of the first photodetector and the second photodetector has a light receiving portion divided into four regions, and the surface including the light receiving portion of the first photodetector and the first light detector The relative positional relationship between the focal point of the beam received by the photodetector is relative to the focal plane of the beam received by the second photodetector and the surface including the light receiving portion of the second photodetector. Different from general positional relationshipThe first photodetector has four light receiving portions, and the four light receiving portions of the second photodetector are provided in the periphery thereof..
[0014]
In the above configuration, it is preferable that the third beam branching element is a diffraction element.
Further, it is preferable that the third beam branching element has a lens action.
[0015]
Further, the second beam branching element and the third beam branching element are diffractive elements, and the diffracted light rates of the first-order diffracted light of the second beam branching element and the third beam branching element are equal. preferable.
[0016]
In the first and second optical pickup head devices, when the beam received by the second photodetector has astigmatism, the beam emitted from the light source focuses on the optical recording medium. At this time, it is preferable that the beam received by the second photodetector is received by the second photodetector in a state of being further defocused than the focal line.
[0017]
  The second beam branching element is preferably a diffraction element.
  Furthermore, it is preferable that the second beam branching element has a lens action..
[0018]
Furthermore, it is preferable that the first photodetector and the second photodetector are formed on the same semiconductor substrate.
[0019]
  In the first optical pickup head device, it is preferable that each of the first photodetector and the second photodetector has four light receiving portions..
[0020]
On the other hand, the first optical information processing apparatus of the present invention includes a light source, a condensing optical system for converging the beam emitted from the light source as a minute spot on the optical recording medium, and the diffraction reflected by the optical recording medium. First and second beam branching elements for branching the split beam, an optical element for giving astigmatism to the beam branched by the first beam branching element, and astigmatism being given by the optical element A first photodetector that receives the beam and outputs a photocurrent according to the amount of light; and a second beam that receives the beam branched by the second beam branching element and outputs a photocurrent according to the amount of light. A photodetector, a signal processing unit that generates a focus error signal and a tracking error signal from signals output from the first and second photodetectors, and a focus error signal and a traffic generated by the signal processing unit. A drive unit for controlling focus and tracking to perform relative positioning between the condensing optical system and the optical recording medium using a King error signal, and the signal processing unit includes the first optical detection A first computing unit that computes a signal output from the detector, a second computing unit that computes a signal output from the second photodetector, the first computing unit, and the second computation A third calculation unit that calculates a signal output from the unit, and a focus error signal is generated from the signal output from the third calculation unit.
[0021]
The second optical information processing apparatus of the present invention includes a light source, a condensing optical system for converging the beam emitted from the light source as a minute spot on the optical recording medium, and the diffraction reflected by the optical recording medium. First and second beam branching elements for branching the split beam, an optical element for giving astigmatism to the beam branched by the first beam branching element, and astigmatism being given by the optical element A first photodetector that receives the beam and outputs a photocurrent according to the amount of light; and a second beam that receives the beam branched by the second beam branching element and outputs a photocurrent according to the amount of light. A photodetector, a signal processing unit that generates a focus error signal and a tracking error signal from signals output from the first and second photodetectors, and a focus error signal and a traffic generated by the signal processing unit. A drive unit for controlling focus and tracking to perform relative positioning between the condensing optical system and the optical recording medium using a King error signal, and the signal processing unit includes the first optical detection A first calculation unit that calculates a signal output from the detector, a detection unit that detects a signal output from the second photodetector, and a second that calculates a signal output from the detection unit A calculation unit; a third calculation unit that calculates signals output from the first calculation unit and the second calculation unit; and a focus error signal is generated from a signal output from the third calculation unit. Generated.
[0022]
In the first and second optical information processing apparatuses, it is preferable that the first calculation unit has at least functions of the second calculation unit and the third calculation unit.
[0023]
Also, the assembly adjustment method of the optical pickup head device of the present invention is reflected by the light source, a condensing optical system for converging the beam emitted from the light source as a fine spot on the optical recording medium, and the optical recording medium, First and second beam branching elements that branch the diffracted beam, an optical element that gives astigmatism to the beam branched by the first beam branching element, and astigmatism is given by the optical element A first photodetector that receives the beam and outputs a photocurrent according to the amount of light; and a beam branched by the second beam branch element; and outputs a photocurrent according to the amount of light. Two photodetectors, arithmetic means for generating a focus error signal and a tracking error signal from signals output from the first photodetector and the second photodetector, and the focus error signal And a method for assembling and adjusting an optical pickup head device comprising a drive unit for controlling focusing and tracking for performing relative positioning between the condensing optical system and the optical recording medium using a tracking error signal. , Receiving a signal output from the second photodetector, detecting a change in the signal, and using the output signal as a first evaluation function, the first photodetector or the second photodetector The jitter of the mark train recorded on the optical recording medium is detected from the signal output from the optical recording medium, the output jitter signal is used as the second evaluation function, and the first evaluation function and the second evaluation function are weighted. The relative positional relationship between the condensing optical system of the optical pickup head device and the optical recording medium is adjusted using the result of the pasting.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of an optical pickup head device according to the present invention, an optical information processing device using the optical pickup head device, and an assembly adjustment method for the optical pickup head device will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same number is attached | subjected when the component similar to the conventional optical pick-up head apparatus can be used.
[0025]
(First embodiment)
A first embodiment relating to an optical pickup head device of the present invention and an optical information processing device using the same will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an optical pickup head device according to the first embodiment.
[0026]
The linearly polarized divergent beam 70 emitted from the semiconductor laser light source 10 is converted into parallel light by the collimating lens 20. The collimated beam 70 is incident on the polarization beam splitter 30 as the first beam branching element. All the beams 70 incident on the polarization beam splitter 30 pass through the polarization beam splitter 30 and enter the quarter-wave plate 31. When passing through the quarter-wave plate 31, the beam 70 is converted into a circularly polarized beam. The beam 70 converted into circularly polarized light is condensed on the optical recording medium 40 by the objective lens 21 as a condensing optical system.
[0027]
A track is formed on the optical recording medium 40. The beam 70 reflected and diffracted by the optical recording medium 40 passes through the objective lens 21 again and then reenters the quarter-wave plate 31. When the light passes through the quarter-wave plate 31 again, the beam 70 is converted into a linearly polarized beam having a direction different from that of the light emitted from the light source 10 by 90 degrees. The beam 70 transmitted through the quarter wavelength plate 31 is totally reflected by the polarization beam splitter 30 and converted into a convergent beam by the condenser lens 22. The convergent beam 70 converted by the condenser lens 22 is branched into two by an optical element providing astigmatism and a half mirror 33 as a second beam branching element. The beam 70A transmitted through the half mirror 33 is incident on the photodetector 50 as the first photodetector. On the other hand, the beam 70B reflected by the half mirror 33 is incident on the photodetector 51 as the second photodetector.
[0028]
Astigmatism is given to the beam 70A in order to detect a focus error signal when the beam 70A passes through the half mirror 33. On the other hand, since the beam 70B is reflected by the half mirror 33 and does not pass through the half mirror 33, astigmatism is not given to the beam 70B. Accordingly, the relative positional relationship between the surface including the light receiving portion of the photodetector 50 and the focal point of the beam 70 </ b> A received by the photodetector 50 is the same between the surface including the light receiving portion of the photodetector 51 and the photodetector 51. The relative positional relationship with the focal point of the received beam 70B is different. The beams 70A and 70B are received by the photodetectors 50 and 51, respectively, and converted into electrical signals corresponding to the respective light amounts. The electrical signals output from the photodetectors 50 and 51 are input to the signal processing unit 81 shown in FIG.
[0029]
FIG. 2 shows a configuration of the photodetectors 50 and 51 and the signal processing unit 81 in the optical information processing apparatus. The photodetectors 50 and 51 include four light receiving units 50A to 50D and 51A to 51D, respectively. Signals output from the light receiving unit 50A and the light receiving unit 50C of the photodetector 50 are added by an adding unit 892. Similarly, signals output from the light receiving unit 50B and the light receiving unit 50D are added by the adding unit 891. Signals output from the light receiving unit 50A and the light receiving unit 50D are added by the adding unit 894. Signals output from the light receiving unit 50B and the light receiving unit 50C are added by the adding unit 893.
[0030]
The signals output from the adders 891 and 892 are differentially calculated by a calculation unit 871 serving as a first calculation unit. The signals output from the adders 893 and 894 are differentially calculated by the calculator 872. A signal output from the calculation unit 872 is output from the terminal 402 and becomes a tracking error signal.
[0031]
On the other hand, signals output from the light receiving unit 51A and the light receiving unit 51C in the photodetector 51 are added by an adding unit 896. The signals output from the light receiving unit 51B and the light receiving unit 51D are added by the adding unit 895. The signals output from the adding units 895 and 896 are differentially calculated by a calculation unit 873 serving as a second differential calculation unit. The signal output from the calculation unit 873 is input to a calculation unit 874 as a third calculation unit after the signal intensity is adjusted by the variable gain amplification unit 831. The calculation unit 874 receives the signals output from the calculation unit 871 and the variable gain amplification unit 831 and performs a differential calculation. A signal output from the calculation unit 874 is output from the terminal 401 and becomes a focus error signal.
[0032]
The focus error signal and the tracking error signal output from the terminals 401 and 402 are respectively input to an actuator 90 as a focus control drive unit and an actuator 91 as a tracking control drive unit. The actuators 90 and 91 respectively control the position of the objective lens 21 so that the beam 70 emitted from the light source 10 focuses on a desired position on the optical recording medium 40.
[0033]
In the first embodiment, the beam 70B received by the photodetector 51 is reflected by the half mirror 33 and is not given astigmatism. Therefore, even if the relative positions of the optical recording medium 40 and the objective lens 21 in the Z-axis direction shown in FIG. 1 change, only the size of the beam 70B received on the photodetector 51 changes. The similar shape of the cross section is maintained. That is, even if the relative positions of the optical recording medium 40 and the objective lens 21 in the Z-axis direction change, the signal output from the calculation unit 873 does not change, and thus a signal that adversely affects the focus error signal is not output. This is because the optical detector 51 is arranged at a position sufficiently away from the focal point of the beam 70B, so that adjustment of the optical axis direction with the beam 70B of the optical detector 51 when assembling the optical pickup head device is unnecessary. It means that there is. In other words, even if the relationship between the photodetector 51 and the focal position of the beam 70B is slightly shifted, the focus error signal is not affected at all. Compared to the conventional example shown in FIG. 13, the increase in the number of steps for assembling the optical pickup head device due to the provision of the photodetector 51 is small, and the stability of the focus error signal is not impaired.
[0034]
On the other hand, the signal output from the calculation unit 873 includes groove crossing noise. However, by performing the differential calculation in the calculation unit 874, the groove crossing noise included in the focus error signal is reduced. The gain of the variable gain amplifying unit 831 is selected so that the groove crossing noise included in the focus error signal is minimized.
[0035]
FIG. 3 shows the position of the beam 70 in the X-axis direction when the beam 70 focused on the optical recording medium 40 has astigmatism of 30 mλ and the beam 70 is at the position S1 in the Z-axis direction. The relationship between the signal obtained from the terminal 411 and the tracking error signal obtained from the terminal 402 is shown. The period of the track on the optical recording medium 40 is 0.74 μm. The signal obtained from the terminal 411 corresponds to a focus error signal obtained by a conventional optical pickup head device, and includes groove crossing noise.
[0036]
FIG. 4 shows the relationship between the position of the beam 70 in the X-axis direction, the focus error signal obtained from the terminal 401, and the tracking error signal obtained from the terminal 402 under the same conditions as in FIG. As is clear from FIG. 4, the focus error signal obtained from the terminal 401 has extremely reduced groove crossing noise. That is, the focus error signal obtained from the optical pickup head device and the optical information processing device of the present invention contains almost no groove crossing noise. As a result, even if the wavelength of the light source is shortened, the numerical aperture of the objective lens is increased. However, there is almost no defocus due to groove crossing noise. Therefore, when the optical pickup head device and the optical information processing device of the present invention are used, it is possible to stably read or record information on an optical recording medium on which information is recorded at high density.
[0037]
In the description of the first embodiment, reading information from the optical recording medium is not described because it is different from the object of the present invention, but is output from each light receiving unit of the photodetector 50 or 51. It is obtained by adding the signals.
[0038]
(Second Embodiment)
A second embodiment relating to the optical information processing apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows the configuration of the signal processing unit 82 of the optical information processing apparatus according to the second embodiment. The optical pickup head device used in the optical information processing apparatus in the second embodiment is the same as that in the first embodiment shown in FIG.
[0039]
The difference between the signal processing unit 81 of the first embodiment and the signal processing unit 82 of the second embodiment is the configuration of the calculation unit that calculates the signals output from the addition units 891, 892, 895, and 896. As shown in FIG. 5, the signals output from the adders 891 and 892 are set to levels at which the noise across the grooves included in the focus error signal output from the terminal 401 is minimized by the variable gain amplifiers 832 and 833, respectively. Amplified. The arithmetic unit 875 receives signals output from the adding units 895 and 896 and the variable gain amplifying units 832 and 833 and performs arithmetic operations. A signal output from the calculation unit 875 is output from the terminal 401 and becomes a focus error signal.
[0040]
The calculation unit 875 functions as the calculation units 871, 873, and 874 in the signal processing unit 81 of the first embodiment. Therefore, even in the optical information processing apparatus using the signal processing unit 82 of the second embodiment, the groove crossing noise included in the focus error signal output from the terminal 401 is small. In addition, although the structure of the calculating part was described here, it cannot be overemphasized that various structures are applicable also about an adding part similarly to a calculating part.
[0041]
(Third embodiment)
A third embodiment relating to the optical information processing apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows the configuration of the signal processing unit 83 of the optical information processing apparatus according to the third embodiment. The optical pickup head device used in the optical information processing apparatus in the third embodiment is the same as that in the first embodiment shown in FIG.
[0042]
The difference between the signal processing unit 81 of the first embodiment and the signal processing unit 83 of the third embodiment is that the detection units 811 and 812 and the low-pass filtering units 821 and 822 are provided on the input side of the calculation unit 873. It is. The detection units 811 and 812 and the low-pass filtering units 821 and 822 play the role of envelope detection. The optical information processing apparatus using the signal processing unit 83 of the third embodiment is particularly effective when information is recorded as a pit string on the optical recording medium 40.
[0043]
When information is recorded in the optical recording medium 40 as a pit string, when the signals output from the adders 895 and 896 are input to the detectors 811 and 812, respectively, the DC component is removed from the low-pass filter units 821 and 822. Thus, only a signal corresponding to the groove crossing noise is output. Therefore, for example, even if non-uniform stray light is incident on the light receiving portions 51A to 51D of the photodetector 51 and the signals output from the light receiving portions 51A to 51D include electrical direct current offsets having different levels, the direct current Since the component is removed, the focus error signal is not affected, and a stable optical information processing apparatus is obtained. Note that the form of signal detection using the detection unit has already been disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-41538, and a detailed description thereof will be omitted.
[0044]
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment relating to an optical pickup head device of the present invention and an optical information processing device using the same will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of the optical pickup head device according to the fourth embodiment. The optical pickup head device of the fourth embodiment shown in FIG. 7 is the same as the optical pickup head device of the first embodiment shown in FIG. 1 in the configuration of the optical system that receives the beam 70 condensed by the condenser lens 22. Different.
[0045]
As shown in FIG. 7, the convergent beam 70 converted by the condenser lens 22 passes through the parallel plate 32 and then enters the hologram element 60 as the second beam branching element. Astigmatism is given to the beam 70 in order to detect a focus error signal when passing through the parallel plate 32. In the hologram element 60, a Fresnel zone plate is recorded as a pattern. The hologram element 60 receives the beam 70 and generates 0th-order diffracted light 70C and 1st-order diffracted light 70D. The zero-order diffracted light 70 </ b> C and the first-order diffracted light 70 </ b> D generated by the hologram element 60 are incident on the photodetector 52.
[0046]
The relationship between the beams 70C and 70D and the light receiving portion of the photodetector 52 is shown in FIG. The photodetector 52 has eight light receiving parts 52A to 52H formed on a silicon substrate. The beam 70C is received by the light receiving parts 52A to 52D, and most of the beam 70D is received by the light receiving parts 52E to 52H formed around the light receiving parts 52A to 52D. The beam 70D is the first-order diffracted light of the hologram element 60, and has a focal point at a position different from the beam 70C by a Fresnel zone plate having a lens action. Both the beams 70C and 70D are provided with astigmatism by transmitting through the parallel plate 32. Here, when the beam 70C has a minimum circle of confusion on the photodetector 52, the beam 70D is detected by the photodetector 52. It is designed to receive light in a state of being sufficiently defocused above the focal line. Therefore, the beam 70D becomes a substantially circular beam on the photodetector 52, and the change in the size of the beam 70 does not affect the focus error signal. The beams 70C and 70D received by the photodetector 52 are converted into electrical signals corresponding to the light amounts. The electrical signal output from the photodetector 52 can be configured, for example, by inputting it into the signal processing unit 81 of the first embodiment shown in FIG.
[0047]
In FIG. 2, the photodetectors 50 and 51 are disconnected, the signal output from the light receiving unit 52A of the photodetector 52 is output to the terminal 406, the signal output from the light receiving unit 52B is output to the terminal 403, and output from the light receiving unit 52C. The signal output from the light receiving unit 52D to the terminal 404, the signal output from the light receiving unit 52E to the terminal 410, the signal output from the light receiving unit 52F to the terminal 407, and the light receiving unit 52G If the output signal is input to the terminal 409 and the signal output from the light receiving portion 52H is input to the terminal 408, the groove crossing noise included in the focus error signal obtained from the terminal 401 is reduced.
[0048]
In the optical pickup head device shown in the fourth embodiment, the light receiving portions 52A to 52D as the first photodetector and the light receiving portions 52E to 52H as the second photodetector are configured as one photodetector 52. Therefore, the optical pickup head device is small and inexpensive.
[0049]
Further, the hologram element 60 and the parallel plate 32 constitute an optical pickup head device as separate parts. For example, a Fresnel zone plate is formed on the parallel plate 32, and the role of the hologram element 60 and the parallel plate 32 is one. It may be realized with parts.
[0050]
(Fifth embodiment)
A fifth embodiment relating to an optical pickup head device of the present invention and an optical information processing device using the same will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of the optical pickup head device according to the fifth embodiment. The optical pickup head device of the fifth embodiment shown in FIG. 9 differs from the optical pickup head device of the fourth embodiment shown in FIG. 7 in that the second beam branching element is formed on the objective lens 23. Different.
[0051]
The configuration of the objective lens 23 is shown in FIG. The objective lens 23 has regions 23A and 23B, and the region 23B is the same as a normal lens. In the region 23A, a concentric blazed Fresnel zone plate as a second beam branching element is formed. The diffraction efficiency of the zero-order diffracted light in the region 23A is 80%, and the diffraction efficiency of the first-order diffracted light is 10%.
[0052]
When the thickness t of the substrate of the optical recording medium 40 is 0.6 mm, information recorded on the optical recording medium 40 is read using a beam that passes through the region 23B of the objective lens 23 and the 0th-order diffracted light of the region 23A. On the other hand, when the thickness t of the substrate of the optical recording medium 40 is 1.2 mm, the information recorded on the optical recording medium 40 is read using the first-order diffracted light in the region 23A of the objective lens 23. Regarding the method of reading this information and the configuration of the Fresnel zone plate formed on the objective lens, see, for example, Y.C. Koma, et al. "Dual focus optical head for 0.6 mm and 1.2 mm disks", Optical Data Storage '94 SPIE Vol. 2338, p282 (1994). The detailed description is omitted.
[0053]
The beam 70 reflected by the optical recording medium 40 is incident on the objective lens 23 again, and zero-order diffracted light 70E and first-order diffracted light 70F are generated by the region 23A. The two beams 70E and 70F enter the photodetector 52 through the quarter-wave plate 31, the polarization beam splitter 30, the condenser lens 22, and the parallel plate 32. The relationship between the beams 70E and 70F is substantially the same as the relationship between the beams 70C and 70D of the fourth embodiment shown in FIG. As the signal processing unit, the same one as in the case of the fourth embodiment can be used.
[0054]
Similarly to the case of the fourth embodiment, the pickup head device of the fifth embodiment also includes the light receiving parts 52A to 52D as the first photodetector and the light receiving parts 52E to 52H as the second photodetector. A single optical detector 52 is formed, and the optical pickup head device is small and inexpensive. Furthermore, by forming the second beam branching element on the objective lens 23, an optical pickup head device capable of reading information recorded on optical recording media having different substrate thicknesses is obtained.
[0055]
(Sixth embodiment)
A sixth embodiment relating to an optical pickup head device of the present invention and an optical information processing device using the same will be described with reference to FIG. 11A shows the configuration of the objective lens 24 used in the optical pickup head device according to the sixth embodiment, and FIG. 11B shows the relationship between the beams 70E to 70G and the light receiving unit of the photodetector 52. The optical pickup head device of the sixth embodiment uses an objective lens 24 shown in FIG. 11A in place of the objective lens 23 in the optical pickup head device of the fifth embodiment shown in FIG.
[0056]
In the objective lens 24 shown in FIG. 11A, a Fresnel zone plate as a second beam branching element is formed in the region 24A, and the pattern of the Fresnel zone plate is the same as the pattern formed in the region 23A of the objective lens 23. Are the same. In the region 24B of the objective lens 24, a Fresnel zone plate that generates a beam having a focal point at a position different from the region 24A is formed as a third beam branching element. In both the regions 24A and 24B, the diffraction efficiency of the 0th-order diffracted light is 80%, and the diffraction efficiency of the 1st-order diffracted light is 10%.
[0057]
When the thickness t of the substrate of the optical recording medium 40 is 0.6 mm, the information recorded on the optical recording medium 40 is read using the 0th-order diffracted light from the regions 24A and 24B of the objective lens 24. On the other hand, when the thickness t of the substrate of the optical recording medium 40 is 1.2 mm, the information recorded on the optical recording medium 40 is read using the first-order diffracted light from the region 24A of the objective lens 24.
[0058]
The beam reflected by the optical recording medium 40 enters the objective lens 24 again, and the 0th-order diffracted light 70E and the 1st-order diffracted light 70F are generated by the region 24A, and the 0th-order diffracted light 70E and the 1st-order diffracted light 70G are generated by the region 24B. The The three beams 70E, 70F, and 70G enter the photodetector 52 through the quarter-wave plate 31, the polarization beam splitter 30, the condenser lens 22, and the parallel plate 32. The relationship between the beams 70E to 70G and the photodetector 52 is shown in FIG. The beam 70G is received by the light receiving units 52E to 52H in the same manner as the beam 70F.
[0059]
In the objective lens 24 of the sixth embodiment, by making the diffraction efficiencies of the regions 24A and 24B equal, the intensity distribution of the 0th-order diffracted light transmitted through the objective lens 24 becomes close to a Gaussian distribution and is collected on the optical recording medium 40. The side rope of the emitted beam can be kept low, and the effects of crosstalk and intersymbol interference from adjacent tracks can be reduced. Further, the intensity distribution of the beam 70E received by the light receiving parts 52A to 52D of the photodetector 52 and the intensity distribution of the beams 70G and 70H received by the light receiving parts 52E to 52H are substantially equal.
[0060]
(Seventh embodiment)
A seventh embodiment relating to the assembly adjustment method of the optical pickup head device of the present invention will be described with reference to ZY12. FIG. 12 shows the configuration of the signal processing unit 84 used in the assembly adjustment method of the optical pickup head device of the seventh embodiment. The assembled optical pickup head device is, for example, the optical pickup head device of the first embodiment shown in FIG. As the optical recording medium 40, an optical recording medium in which information is recorded in a mark row is used.
[0061]
In FIG. 12, the signal output from the photodetector 50 is input to the adders 891 to 894, and then the focus error signal and the tracking error signal are output from the terminals 401 and 402, respectively. The signal output from the differential operation unit 871 is also input to the detection unit 813. The signal input to the detection unit 813 is detected by the detection unit 813 and then input to the low-pass filtering unit 823. From the low-pass filtering unit 823, the envelope of the signal detected by the detection unit 813 is output as the signal S2. The low-pass filtering unit 823 and the detecting unit 813 are signal processing units that detect an envelope of information recorded on the optical recording medium 40.
[0062]
On the other hand, signals output from the adders 891 and 892 are further added by an adder 897. The signal added by the adder 897 is input to the jitter detector 817, and jitter is detected. A signal indicating jitter is represented by S1. The signals S1 and S2 are added after performing desired weighting in the evaluation unit 818, and then output from the terminal 512.
[0063]
When assembling the optical pickup head device, the relative tilt between the objective lens 21 and the optical recording medium 40 is adjusted by applying focus and tracking servo. At this time, adjustment is made so that the signal output from the terminal 412 is minimized. The wavefront aberration remaining in the optical system with respect to the direction parallel to the X axis and the Y axis is caused by the change of the signal S1, and the wavefront aberration remaining in the optical system with respect to the direction of 45 degrees along the X axis and the Y axis is Each is detected by a change in S2. Therefore, when the assembly adjustment method of the optical pickup head device of the seventh embodiment is used, the wavefront aberration remaining in the optical system can be made smaller than when the assembly adjustment method of the conventional optical pickup head device is used. it can. As shown in FIG. 18, as the wavefront aberration remaining in the optical system is smaller, the groove crossing noise included in the focus error signal is also reduced. At this time, an allowable range for an error factor such as defocus due to disturbance is widened, and information from the optical recording medium can be read more stably than in the case of using the conventional assembly adjustment method of the optical pickup head device. Further, as the noise across the groove is reduced, the sound generated from the drive unit when the seek operation is performed is reduced, so that it is possible to provide an optical information processing apparatus with low operation sound.
[0064]
【The invention's effect】
As described above, the first optical pickup head device of the present invention is reflected by the light source, the condensing optical system for converging the beam emitted from the light source as a fine spot on the optical recording medium, and the optical recording medium, A first beam branching element that branches the diffracted beam; an optical element that imparts astigmatism to the beam branched by the first beam branching element; and a beam that is provided with astigmatism by the optical element A first photodetector that outputs a photocurrent according to the amount of light, and a second detector that is provided in an optical path from the optical recording medium to the first photodetector and branches the beam reflected by the optical recording medium. Relative to the light beam branching element, the second photodetector for receiving the beam branched by the second beam branching element, and outputting a photocurrent according to the amount of light, and the focusing optical system and the optical recording medium. For accurate positioning ; And a driving unit that performs the scan and tracking control,
The relative positional relationship between the surface including the light receiving portion of the first photodetector and the focal point of the beam received by the first photodetector is the second relative to the surface including the light receiving portion of the second photodetector. This is different from the relative positional relationship with the focal point of the beam received by the photodetector.
[0065]
That is, since the astigmatism is not given to the beam branched by the second beam branching element, even if the relative positions of the optical recording medium and the condensing optical system in the optical axis direction change, the second light Similarity is maintained only by changing the cross-sectional size of the beam received on the detector. Therefore, by processing the output of the second photodetector, it is possible to cancel out components that adversely affect the focus error signal. Further, it is not necessary to adjust the position of the second photodetector in the optical axis direction by sufficiently separating the light receiving surface of the second photodetector from the focal point of the beam branched by the second beam branching element. Can do.
[0066]
According to the second optical pickup head device of the present invention, in addition to the configuration of the first optical pickup head device, the second beam branching element is integrated with the condensing optical system. A third beam branching element is formed in the periphery of the first light detector, and the first and second photodetectors each have a light receiving portion divided into four parts. That is, for example, the beam is branched (diffracted) by a third optical branching element such as a hologram element in which the Fresnel zone plate is recorded, and thus branched (diffracted) beams (for example, 0th order diffracted light and 1st order diffracted light). Can be used to record and reproduce a plurality of types of optical recording media having different substrate thicknesses.
[0067]
Further, a first optical information processing apparatus of the present invention uses the optical pickup head device, and generates a focus error signal and a tracking error signal from signals output from the first and second photodetectors. And a drive unit that performs focus and tracking control in order to perform relative positioning between the condensing optical system and the optical recording medium using the focus error signal and the tracking error signal generated by the signal processing unit, The signal processing unit includes a first calculation unit that calculates a signal output from the first photodetector, a second calculation unit that calculates a signal output from the second photodetector, and a first calculation. And a third calculation unit that calculates a signal output from the second calculation unit, and a focus error signal is generated from the signal output from the third calculation unit.
[0068]
That is, as described above, by using the optical pickup head device of the present invention, no astigmatism is given to the beam branched by the second beam branching element. Even if the relative position in the axial direction changes, the similar shape is maintained only by changing the size of the cross section of the beam received on the second photodetector. In particular, by performing a differential operation on the output from the first photodetector and the output from the second photodetector by the second computing unit, it is possible to reduce the groove crossing noise included in the focus signal. As a result, even if the wavelength of the light source was shortened or the numerical aperture of the objective lens of the condensing optical system was increased, almost no defocusing due to groove crossing noise occurred, and information was recorded at high density. Information can be stably read from the optical recording medium, or information can be recorded on the optical recording medium with high density.
[0069]
According to a second optical information processing apparatus of the present invention, in addition to the configuration of the first optical information processing apparatus, the second optical information processing apparatus includes a detection unit that detects a signal output from the second photodetector. The second calculation unit calculates a signal output from the detection unit. That is, the second optical information processing apparatus is effective particularly when information is recorded as a pit string on the optical recording medium, and a direct current component is removed from the output of the detection unit. Therefore, even if non-uniform stray light is incident, the electrical DC offset component is removed, and a stable optical information processing apparatus is obtained without affecting the focus error signal.
[0070]
The method of adjusting and assembling the optical pickup head device according to the present invention is suitable for assembling the optical pickup head device, detects a change in the signal by receiving a signal output from the second photodetector, Using the output signal as the first evaluation function, the jitter of the mark row recorded on the optical recording medium is detected from the signal output from the first photodetector or the second photodetector and output. Using the jitter signal as the second evaluation function and weighting the first evaluation function and the second evaluation function, the relative positions of the condensing optical system of the optical pickup head device and the optical recording medium are used. Adjust the relationship.
[0071]
When assembling the optical pickup head device, focus and tracking servo are applied to adjust the relative inclination between the objective lens of the condensing optical system and the optical recording medium. At this time, the first evaluation function and the second evaluation function It adjusts so that the signal showing the result of performing the weighting to be minimized. The wavefront aberration remaining in the optical system with respect to the direction parallel to the X axis and the Y axis is the wavefront aberration remaining in the optical system with respect to the direction of 45 degrees along the X axis and the Y axis due to the change in the first evaluation function. Are respectively detected by a change in the second evaluation function. Therefore, when the assembly adjustment method for the optical pickup head device of the present invention is used, the wavefront aberration remaining in the optical system can be made smaller than when the assembly adjustment method for the conventional optical pickup head device is used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an optical pickup head device according to a first embodiment of the invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a photodetector and a signal processing unit of the optical information processing apparatus according to the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between an output signal from a terminal 411 of the signal processing unit and a tracking error signal in the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a focus error signal and a tracking error signal in the first embodiment.
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a signal processing unit of an optical information processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a signal processing unit of an optical information processing apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of an optical pickup head device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a beam and a light receiving unit of a photodetector in the fourth embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing a configuration example of an optical pickup head device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of an objective lens according to a sixth embodiment of the present invention.
11A is a diagram illustrating a configuration of an objective lens according to a sixth embodiment of the present invention, and FIG. 11B is a diagram illustrating a relationship between a beam and a light receiving unit of a photodetector according to the sixth embodiment.
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a signal processing unit used in an assembly adjustment method for an optical pickup head device according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a conventional optical pickup head device.
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a signal processing unit in a conventional optical pickup head device.
FIG. 15 is a view showing a waveform of a focus error signal obtained from a conventional optical pickup head device.
FIG. 16 is a diagram showing a relationship between a focus error signal and a tracking error signal when there is no wavefront aberration of an optical system obtained from a conventional optical pickup head device.
FIG. 17 is a diagram showing a relationship between a focus error signal and a tracking error signal when there is wavefront aberration of an optical system obtained from a conventional optical pickup head device.
FIG. 18 is a diagram showing the relationship between wavefront aberration and groove crossing noise of an optical system obtained from a conventional optical pickup head device.
[Explanation of symbols]
10: Semiconductor laser light source
20: Collimating lens
21: Objective lens
22: Condensing lens
23: Objective lens
23A-23B: Area
24: Objective lens
24A-24B: Area
30: Polarizing beam splitter
31: 1/4 wavelength plate
32: Parallel plate
33: Half mirror
40: Optical recording medium
50-52: Photodetector
50A to 50D: light receiving part
51A-51D: Light-receiving part
52A to 52H: Light receiving portion
60: Hologram element
70: Beam
70A to 70G: Beam
80 to 84: Signal processing unit
90 to 91: Drive unit
401 to 412: Terminals
811 to 813: detection unit
817: Jitter detector
818: Evaluation section
821-823: Low-pass filtering part
831 to 833: Variable gain amplifier
871-875: Calculation unit
891-897: Adder

Claims (1)

光源と、前記光源から出射されたビームを光記録媒体上へ微小スポットとして収束させる集光光学系と、前記光記録媒体により反射され、回折されたビームを分岐する第1のビーム分岐素子と、前記第1のビーム分岐素子により分岐されたビームに非点収差を付与する光学素子と、前記光学素子により非点収差を付与されたビームを受光し、光量に応じた光電流を出力する第1の光検出器と、前記光記録媒体から前記第1の光検出器に至る光路中に設けられ、前記光記録媒体により反射されたビームを分岐する前記集光光学系と一体化された第2のビーム分岐素子と、前記第2のビーム分岐素子により分岐されたビームを受光し、光量に応じた光電流を出力する第2の光検出器と、前記第2のビーム分岐素子の周辺部に形成された第3のビーム分岐素子と、前記集光光学系と前記光記録媒体との相対的な位置決めを行うためフォーカス及びトラッキングの制御を行う駆動部とを具備し、前記第1の光検出器と前記第2の光検出器はそれぞれ4つの領域に分割された受光部を有し、前記第1の光検出器の受光部を含む面と前記第1の光検出器で受光されるビームの焦点との相対的な位置関係が、前記第2の光検出器の受光部を含む面と前記第2の光検出器で受光されるビームの焦点との相対的な位置関係と異なり、前記第1の光検出器が4つの受光部を有し、その周辺部に前記第2の光検出器の4つの受光部が設けられている光ピックアップヘッド装置。  A light source, a condensing optical system for converging the beam emitted from the light source as a minute spot on the optical recording medium, a first beam branching element for branching the diffracted beam reflected by the optical recording medium, An optical element that imparts astigmatism to the beam branched by the first beam branching element, a first beam that receives astigmatism from the optical element, and outputs a photocurrent corresponding to the amount of light. And a second optical system integrated with the condensing optical system provided in the optical path from the optical recording medium to the first optical detector for branching the beam reflected by the optical recording medium. A beam branching element, a second photodetector for receiving a beam branched by the second beam branching element and outputting a photocurrent according to the amount of light, and a peripheral part of the second beam branching element Formed third bee A branch unit; and a drive unit that controls focus and tracking to perform relative positioning between the condensing optical system and the optical recording medium, and the first photodetector and the second light. Each of the detectors has a light receiving portion divided into four regions, and a relative relationship between the surface including the light receiving portion of the first photodetector and the focal point of the beam received by the first photodetector. The positional relationship is different from the relative positional relationship between the surface including the light receiving portion of the second photodetector and the focal point of the beam received by the second photodetector, and the first photodetector is An optical pickup head device having four light receiving portions and provided with four light receiving portions of the second photodetector in the periphery thereof.
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