JP3688894B2

JP3688894B2 - 光ピックアップ

Info

Publication number: JP3688894B2
Application number: JP19122298A
Authority: JP
Inventors: 直治梁川; 昌義吉田; 吉隆下田
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1998-07-07
Filing date: 1998-07-07
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2018-07-07
Also published as: JP2000021009A; US6577565B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＤＶＤ等の情報記録媒体において、記録情報を記録又は再生すると共に、アドレス情報等の各種制御情報が予め記録されるプリピットを検出する光ピックアップの技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、記録情報を追記可能なＤＶＤ−Ｒ（DVD-Recordable）などの情報記録媒体においては、プリフォーマット段階でアドレス情報等の各種制御情報を記録したプリピットを予め形成し、当該情報記録媒体に対する記録又は再生を行うに際し、このプリピットを検出することにより必要な制御情報の取得を行っている。例えば、ガイドトラックとしてのランドトラックに、凹凸形状による位相ピットとしてのプリピットを予め形成し、情報ピットの再生に用いる受光素子を共用してプリピット検出を行っている。
【０００３】
ところで、光ピックアップにおいては、光ビームに非点収差を与えるマルチレンズやシリンドリカルレンズのような光学素子を介して受光するよう光学系が構成されることが多い。すなわち、フォーカシングサーボを実現するために、非点収差を積極的に利用してフォーカスエラーを検出する非点収差法が広く採用されているためである。そして、受光素子の検出信号は、このフォーカスエラー検出に加え、ＲＦ信号の生成、トラッキングエラー検出、前記プリピット検出など多様な用途に利用されることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の光ピックアップでは、受光素子を分割して各分割領域のプッシュプル信号を得てプリピット検出を行うこと多い。そのため、上述のように光ビームに非点収差が与えられると、受光素子における受光パターンが一方向に偏るなどして乱れを生じる。特に、マルチレンズ等による非点収差とその他の光学系で生じる収差が合成されることにより、受光パターンが回転したり、斜めの非点収差が現れるなど、正常な受光パターンが得られなくなる。その結果、プリピット検出の検出精度の劣化につながるという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明はこのような問題に鑑みなされたものであり、光ビームに非点収差を与える光学素子を用いる場合にも、簡易な構成により良好な検出精度が得られるプリピット検出を行うことが可能な光ピックアップを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の光ピックアップは、アドレス情報を含む制御情報を記録するためのランドプリピットが予めランドトラックに形成された情報記録媒体に対し光源から出射された光ビームを照射し、該情報記録媒体から反射された光ビームを受光して記録情報を読み取ると共に、前記ランドプリピットを検出する光ピックアップであって、前記情報記録媒体から反射された光ビームに非点収差を与える光学素子を介して該光ビームを受光する第１受光素子と、前記情報記録媒体から反射された光ビームの一部を、前記非点収差を与える光学素子に入射されるまでの光路中から分離する光ビーム分離手段と、前記光ビーム分離手段により分離された前記光ビームの一部を受光する第２受光素子と、前記第１受光素子の検出信号に基づいて前記記録情報の読み取りを行う読取手段と、前記第２受光素子の検出信号に基づいて前記ランドプリピットを検出するプリピット検出手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、光源から出射された光ビームは、光学系により情報記録媒体に照射され、反射された光ビームが光ビーム分離手段に導かれる。そして、光ビームの一部が分離されて第２受光素子にて受光され、残りの光ビームは、非点収差を付与する光学素子を通過後、第１受光素子にて受光される。プリピット検出手段は、第２受光素子の検出信号に基づいて情報記録媒体に予め形成されたプリピットを検出する。よって、例えばフォーカスエラーの検出用に光ビームに非点収差を付与するシリンドリカルレンズ等の光学素子を配置させる光学系であっても、その光学素子の前で分離した光ビームからプリピット検出を行うようにしたので、非点収差による受光パターンの乱れが少ない状態でプリピットの検出を行うことができ、プリピット検出の性能を劣化させることがなく、精度の高いプリピット検出を行うことができる。
【０００８】
請求項２に記載の光ピックアップは、請求項１に記載の光ピックアップにおいて、前記第１受光素子の検出信号に基づいてトラッキングエラー検出及び非点収差法によるフォーカスエラー検出を行うことを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、第２受光素子は前記プリピット検出のみに用いるようにし、第１受光素子はそれ以外の記録情報の読み取り、トラッキングエラー検出、フォーカスエラー検出に用いるようにする。よって、プリピット検出に好適な第２受光素子の構造や配置を定めることが可能となり、例えばビーム径の大小を適宜に調整するなど、容易にプリピット検出の性能を高め、調整の自由度を大きくすることができる。
【００１０】
請求項３に記載の光ピックアップは、請求項１に記載の光ピックアップにおいて、前記第１受光素子の検出信号に基づいて非点収差法によるフォーカスエラー検出を行うと共に、前記第２受光素子の検出信号に基づいてトラッキングエラー検出を行うことを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、第１受光素子は非点収差法によるフォーカスエラー検出のみに用いるようにし、第２受光素子はプリピット検出に加え、記録情報の読み取り、トラッキングエラー検出に用いるようにする。よって、フォーカスエラー検出だけのために非点収差を与える光学素子が配置され、第１受光素子に照射される光量を大きくしなくてもよく、相対的に第２受光素子に照射される光量を大きくすることができる。
【００１２】
請求項４に記載の光ピックアップは、請求項２又は請求項３に記載の光ピックアップにおいて、前記トラッキングエラー検出は前記光ビームを回折させて得られた主ビームと複数の副ビームにより行われ、前記第２受光素子は当該複数の副ビームが遮断されて主ビームのみ受光面に照射されることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、光源から出射された光ビームが回折されて主ビームと複数の副ビームが発生し、これによりトラッキングエラー検出が行われると共に、第２受光素子では、主ビームのみ受光面に照射させて複数の副ビームを遮断する構造にする。よって、プリピット検出には不要となる副ビームが照射されないようにして、プリピット検出の性能を確保することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係る光ピックアップの概略構成を示す図である。図１（ａ）に示す光ピックアップは、光源としての半導体レーザ１、コリメータレンズ２、グレーティング３、整形プリズム４、１／４波長板５、反射プリズム６、対物レンズ７、集光レンズ８、ハーフミラー９、マルチレンズ１０、第1受光素子１１、第２受光素子１２等を備えて構成されている。
【００１８】
図１（ａ）において、半導体レーザ１から出射された光ビームは、コリメータレンズ２を通過して平行光にされ、グレーティング３により回折されてトラッキングサーボ用に主ビームと２つの副ビームに分離される。
【００１９】
グレーティング３を通過した光ビームは、整形プリズム４に入射され、反射膜４ａを通過して、１／４波長板５に導かれる。この反射膜４ａは、光ビームのうち、例えばＰ偏光の光ビームを１００％透過させ、Ｓ偏光の光ビームを１００％反射させる特性を有する。従って、半導体レーザ１から出射された光ビームをＰ偏光となるようにすれば出射側と受光側の光路が適切に分離可能となる。
【００２０】
反射膜４ａを通過した光ビームは、１／４波長板５を介して反射プリズム６にて、図１（ａ）の紙面垂直方向に反射する。ここで、図１（ｂ）は、図１（ａ）の側面図であり、反射プリズム６でほぼ直角に反射している様子がわかる。その後、光ビームは対物レンズ７に導かれ、光ディスク１３の情報記録面上に集光されて、ビームスポットを形成する。
【００２１】
光ディスク１３の情報記録面から反射された光ビームは、再び対物レンズ７を通過して、反射プリズム６にて反射された後、１／４波長板５により偏光面が回転されてＳ偏光となり、整形プリズム４に導かれる。そして、整形プリズム４の反射膜４ａで反射され、集光レンズ８を介してハーフミラー９に導かれる。
【００２２】
光ビーム分離手段としてのハーフミラー９は光ビームを２方向に分離する。そして、一方はハーフミラー９を透過して、マルチレンズ１０を介して第1受光素子１１に導かれ、他方はハーフミラー９で反射され、第２受光素子１２に導かれる。なお、ハーフミラー９としては、光ビームの偏光に依存しない無偏光なビームスプリッタを用いることが望ましい。これは、非点収差法によるフォーカスエラー検出を行う際に、光ディスク１３の基板複屈折に起因する偏光位相差が生じ、光ビームの強度分布が乱れてデフォーカスが生じるのを防止するためである。
【００２３】
マルチレンズ１０は、シリンドリカルレンズと凹レンズの機能を併せ持ち、光ビームに非点収差を与えることができるレンズである。なお、マルチレンズ１０は、非点収差を発生させる光学部品であればよく、一般的なシリンドリカルレンズを用いたり、更には、非点収差を与えるホログラムパターンを形成したホログラム素子を用いてもよい。
【００２４】
第1受光素子１１は、ハーフミラー９を通過した光ビームの光量に比例した検出信号を出力し、この検出信号に基づき記録情報が復調される。また、マルチレンズ１０により与えられた非点収差を利用した非点収差法によるフォーカスエラー検出が行われる。更に、グレーティング３により発生させた２つの副ビームを用いて３ビーム法によるトラッキングエラー検出が行われる。一方、第２受光素子１２は、ハーフミラー９を反射した光ビームの光量に比例した検出信号を出力する。この検出信号に基づき前述のプリピットが検出され、アドレス情報等が抽出される。
【００２５】
なお、上述の構成において、前記ハーフミラー９の反射率は、第１受光素子１１及び第２受光素子１２で必要となるＳ／Ｎ等に応じて適切に設定する必要がある。例えば、５０％程度の反射率を有するハーフミラー９を用いることができる。
【００２６】
図２は、本実施形態に係る光ピックアップにより、光ディスク１３に形成されるプリピットと受光パターンとの関係を説明する図である。図２に示すように、光ディスク１３には、情報トラックとしてのグルーブトラック１４と、ガイドトラックとしてのランドトラック１５が交互に形成されている。そして、グルーブトラック１４には図示しない情報ピットが形成されている。一方、ランドトラック１５にはアドレス情報等を記録するプリピット１６が予め形成され、凹凸形状をなしている。
【００２７】
図２に示すように、グルーブトラック１４に光ビームを照射して矢印の方向に進行させながら、反射される光ビームを４つの分割領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに分割された第２受光素子１２により受光する。そして、進行中のグルーブトラック1４に隣接する一方のランドトラック１５のプリピット１６を、第２受光素子１２の受光パターンに基づいて検出する。
【００２８】
ここで、プリピット１６を検出する際の第２受光素子１２の各分割領域Ａ乃至Ｄに対応する検出信号のパターンについて、図３を用いて説明する。図３に示すように、プリピット１６の検出時に、光ビームの相対的な進行方向の前方側に連動して位相変化が生じる分割領域ＢとＤの検出信号が先に変化する。そして、光ビームの相対的な進行方向の後方側に連動して位相変化が生じる分割領域ＡとＣが続いて変化する。このとき、先行する分割領域ＢとＤの検出信号に対して、遅延時間ｔだけ遅れて後続の分割領域ＡとＣの検出信号が変化する。
【００２９】
このとき、プリピット１６で生ずる回折特性に起因して、分割領域ＡとＤでは、光ビームの強度を弱める方向に変化し、分割領域ＢとＣでは、光ビームの強度を強める方向に変化する。そのため、図３に示す波形パターンに従った各分割領域Ａ乃至Ｄに対応する検出信号を得ることができる。
【００３０】
一方、第２受光素子１２で受光される光ビームに非点収差がある場合には、第２受光素子１２の受光パターンに乱れが生じ、プリピット検出性能が劣化する。すなわち、光学系に非点収差があると、光ビームの波面収差量が方向により変化するため、ビームスポットに歪みを生じる。また、マルチレンズ１０は、非点収差法によるフォーカスエラー検出を行うため、前述したように光ビームに非点収差を与えるような構造になっているので、マルチレンズ１０通過後に第２受光素子１２が配置される構成では、光ビームに生じる非点収差は一層大きくなっている。そして、光学系に起因する非点収差とマルチレンズ１０により付与される非点収差が合成される場合には、斜め方向の非点収差が生じ、第２受光素子１２の受光パターンがアンバランスとなったり、回転するなどして、プリピット検出性能の劣化は一層大きくなってしまう。そこで、本実施形態では、ハーフミラー９により光ビームを分離して、マルチレンズ１０の通過前の光ビームを第２受光素子１２に導き、非点収差に基づくプリピット検出性能の劣化を最小限にするよう光学系を配置している。
【００３１】
本実施形態の場合は、第２受光素子１２をプリピット検出のみに用いるようにしているため、第２受光素子１２における光ビームのビーム径を比較的自由に調整することができる。例えば、第２受光素子１２の受光ビーム径を１ｍｍ程度に大きくすると光軸信頼性を向上させることができ、軸ずれ等に対し安定になる。一方、第２受光素子１２への入射側にレンズ等を介して受光ビーム径を小さくすると、軸ずれの許容度は小さくなるが、第２受光素子１２の受光面の面積を小さくすることができる。
【００３２】
また、本実施形態では、３ビーム法によるトラッキングエラー検出を行うため、主ビーム以外に２つの副ビームを発生させているが、これらの副ビームはプリピット検出には不要であるので、第２受光素子１２に受光させないことが望ましい。そのため、第２受光素子１２に主ビームのみ入射させ、２つの副ビームが遮ぎられるようにピンホールを設ける構造にしてもよい。また、主ビームのみが照射されるよう第２受光素子１２に樹脂モールドを施してもよい。これにより、本来プリピット検出とは無関係である２つの副ビームが第２受光素子１２に照射されることに起因してプリピット検出性能の劣化を引き起こすことが防止されることになる。
【００３３】
図４は、本実施形態に係るプリピット検出回路のブロック図である。図４に示すように、プリピット検出回路は、加算器１００、１０１と、減算器１０２と、比較器１０３とを備えている。図４では、４分割型の第２受光素子１２のＡ乃至Ｄの各分割領域にそれぞれ受光された反射光に対応する検出信号をＡ乃至Ｄとして表している。
【００３４】
図４に示すプリピット検出回路において、検出信号ＡとＤは加算器１００に入力される。そして、加算器１００では、検出信号ＡとＤの和をとって、Ａ＋Ｄに対応する加算信号が出力される。その結果、加算信号Ａ＋Ｄは、図３に示すパターンで変化し、プリピット１６に対応する変化が現れる波形パターンが得られる。
【００３５】
また、図４において、検出信号ＢとＣは、加算器１０１に入力される。そして、加算器１０１では、検出信号ＢとＣの和をとって、Ｂ＋Ｃに対応する加算信号が出力される。その結果、加算信号Ｂ＋Ｃは、図３に示すパターンで変化し、この場合も、プリピット１６に対応する変化が現れる波形パターンが得られる。
【００３６】
次に、加算信号Ａ＋Ｄと加算信号Ｂ＋Ｃは、減算器１０２に入力される。この減算器１０２では、加算信号Ａ＋Ｄ及び加算信号Ｂ＋Ｃの差分をとって、プリピット検出信号（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）を出力する。このとき、加算信号Ａ＋Ｄ、Ｂ＋Ｃは、ともに変化の方向が同じであるため、図３に示すように、プリピット１６の検出に伴う変化が強調される波形パターンが得られる。
【００３７】
比較器１０３では、プリピット検出信号（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）に対し、予め設定されたスレッシュホールドｔｈと大小を比較して、プリピット１６の有無の判定が行われる。すなわち、プリピット検出信号（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）が、図３に示すマージンｍの範囲内で適切に設定されたスレッシュホールドｔｈに比べ小さくなるときに、プリピット１６が検出されることになる。
【００３８】
なお、図４に示すプリピット検出回路では、第２受光素子１２の各分割領域Ａ乃至Ｄの検出信号を元に、（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）を算出してプリピット検出信号を得る場合を説明したが、これ以外にも、例えば、２つの減算器と１つの加算器を用いて、（Ａ−Ｃ）＋（Ｄ−Ｂ）を算出してプリピット検出信号を得るようにしてもよい。この場合も、プリピット検出に伴う変化の方向が一致するので、前述と同様にプリピット１６の検出を行うことができる。
【００３９】
また、前述の説明では、第２受光素子１２を４分割型としてプリピット検出を行う場合について説明したが、これに限られず、第２受光素子１２を、例えばラジアル方向に２分割型として、プッシュプル出力によりプリピット検出を行うようにしてもよい。
【００４０】
また、前述の第２受光素子１２の各分割領域Ａ乃至Ｄに対応する検出信号の相対的な遅延時間ｔを補正するため、例えば、先に変化する分割領域ＢとＤに対し遅延時間ｔに設定されたディレイライン等を介して検出信号を得るようにプリピット検出回路を構成してもよい。この場合は、検出のピークが各分割領域Ａ乃至Ｄで互いに一致するので、より広い検出マージンが確保されることになる。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態に係る光ピックアップによれば、半導体レーザ１から出射された光ビームが光ディスク１３に照射され、その反射光に対して非点収差を付与するマルチレンズ１０に入射される前に配置したハーフミラー９で光ビームを分離して第２受光素子１２に導き、その検出信号によりプリピット１６の検出を行うよう光学系を構成した。従って、第２受光素子１２における受光パターンは、非点収差による分布の乱れを十分抑えた状態にできるので、プリピット１６の高精度な検出性能を確保することができる。しかも、第２受光素子１２の受光面におけるビーム径の調整の自由度を高めることができ、第２受光素子１２の構造を工夫してトラッキングエラー検出用の副ビームも容易に除去可能である。一方、通常の記録情報の再生、トラッキングエラー検出、フォーカスエラー検出等は、従来と同様、マルチレンズ１０を介して第１受光素子１１にて行うようにしたので、良好な再生品質を保持することができる。
【００４２】
なお、以上説明した実施形態においては、第１受光素子１１で記録情報の復調、フォーカスエラー検出、トラッキングエラー検出を行い、第２受光素子１２でプリピット検出のみを行う場合について説明したが、例えば、第１受光素子１１でフォーカスエラー検出のみを行い、第２受光素子１２でプリピット検出、記録情報の復調、トラッキングエラー検出を行うように構成してもよい。すなわち、マルチレンズ１０により光ビームに付与される非点収差は、非点収差法によるフォーカスエラーでは必要となるが、それ以外の記録情報の復調、トラッキングエラー検出では必ずしも必要ではないためである。なお、このように構成した場合のハーフミラー９の反射率は、８０％程度としてもよい。つまり、第１受光素子１１と第２受光素子１２の光量の比率は１対４程度でよく、これは、フォーカスエラー検出が、光ビームの光量をそれほど大きくしなくても行えるためである。その結果、第２受光素子１２においては十分大きな光ビームの光量が得られるので、必要なＳ／Ｎが高い場合には有効な構成である。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、非点収差を付与する光学素子の前で分離した光ビームを元にプリピット検出を行うようにしたので、付与した非点収差により受光パターンが乱れることに起因するプリピット検出の性能劣化を引き起こすことがなく、高精度なプリピット検出を行える光ピックアップが実現できる。
【００４４】
請求項２に記載の発明によれば、第２受光素子は前記プリピット検出のみに用い、第１受光素子はそれ以外の記録情報の読み取り、トラッキングエラー検出、フォーカスエラー検出に用いる構成としたので、ビーム径の大小の調整などの第２受光素子の構造や配置をプリピット検出に適合させることができ、調整の自由度を大きくしながら容易にプリピット検出の性能を高められる光ピックアップが実現できる。
【００４５】
請求項３に記載の発明によれば、第１受光素子は非点収差法によるフォーカスエラー検出のみに用い、第２受光素子はプリピット検出、記録情報の読み取り、トラッキングエラー検出に用いる構成としたので、第１受光素子に照射される光量を小さくでき、相対的に第２受光素子に照射される光量を大きくすることが可能な光ピックアップを実現できる。
【００４６】
請求項４に記載の発明によれば、主ビームと複数の副ビームを発生させてトラッキングエラー検出を行うと共に、第２受光素子では、主ビームのみ受光面に照射させて複数の副ビームを遮断する構造としたので、プリピット検出には不要となる副ビームが照射されないようにして、プリピット検出の性能を確保することが可能な光ピックアップを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における光ピックアップの概略構成図であり、（ａ）は光学全体の構成を示す図、（ｂ）は（ａ）の光ディスク近辺の側面図である。
【図２】本発明の実施形態における光ディスクのプリピットと受光パターンの関係を説明する図である。
【図３】本発明の実施形態におけるプリピット検出信号のパターンを示す図である。
【図４】本発明の実施形態におけるプリピット検出回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…半導体レーザ
２…コリメータレンズ
３…グレーティング
４…整形プリズム
５…１／４波長板
６…反射プリズム
７…対物レンズ
８…集光レンズ
９…ハーフミラー
１０…マルチレンズ
１１…第１受光素子
１２…第２受光素子
１３…光ディスク
１４…グルーブトラック
１５…ランドトラック
１６…プリピット
１００、１０１…加算器
１０２…減算器
１０３…比較器

Claims

アドレス情報を含む制御情報を記録するためのランドプリピットが予めランドトラックに形成された情報記録媒体に対し光源から出射された光ビームを照射し、該情報記録媒体から反射された光ビームを受光して記録情報を読み取ると共に、前記ランドプリピットを検出する光ピックアップであって、
前記情報記録媒体から反射された光ビームに非点収差を与える光学素子を介して該光ビームを受光する第１受光素子と、
前記情報記録媒体から反射された光ビームの一部を、前記非点収差を与える光学素子に入射されるまでの光路中から分離する光ビーム分離手段と、
前記光ビーム分離手段により分離された前記光ビームの一部を受光する第２受光素子と、
前記第１受光素子の検出信号に基づいて前記記録情報の読み取りを行う読取手段と、
前記第２受光素子の検出信号に基づいて前記ランドプリピットを検出するプリピット検出手段と、
を備えることを特徴とする光ピックアップ。
前記第１受光素子の検出信号に基づいてトラッキングエラー検出及び非点収差法によるフォーカスエラー検出を行うことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
前記第１受光素子の検出信号に基づいて非点収差法によるフォーカスエラー検出を行うと共に、前記第２受光素子の検出信号に基づいてトラッキングエラー検出を行うことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
前記トラッキングエラー検出は前記光ビームを回折させて得られた主ビームと複数の副ビームにより行われ、前記第２受光素子は当該複数の副ビームが遮断されて主ビームのみ受光面に照射されることを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ。