JP3691965B2 - 光ヘッド及びこれを用いた光ディスク装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報の記録および再生の少なくとも一方を行う光ディスク装置に係り、特に光ディスクの傾きを検出する機能を有する光ヘッド及びこれを用いた光ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、光ディスク装置では光ヘッドを用い、光源から出射された光ビームを対物レンズで集束させ、光ディスクに透明基板側から入射して情報記録面に照射し、情報記録面上に集光ビームスポットを形成し、情報記録面からの反射光を検出することで再生を行う。しかし、光ディスクが光ヘッドに対して傾いている場合、つまりディスクチルトがある場合、対物レンズで集束された光ビームは光ディスクに対して斜めに入射して透明基板を透過する。このとき光学的収差が発生し、情報記録面上の光ビームスポットが歪んで正確な情報の記録もしくは再生が困難となる。
【０００３】
このため、光ディスク装置を正確に安定な動作をさせるには、光ヘッド全体をディスクチルトに対して垂直に保つ機能を付加するか、もしくは光ヘッド内部にディスクチルトにより発生する光学的収差を補正する機能を付加して、ディスクチルトを許容値内にする必要がある。このようにディスクチルトの補正を行う場合には、適切にディスクチルトの方向および量を検出することが必要になる。
【０００４】
ディスクチルトの検出方式としては、特開平８−５０７３１号に示されるような方式がある。これは従来の光ヘッド構成にディスクチルトを検出するためのチルト検出用光ビームの照射機能と光検出器を付加することにより、ディスクチルトを検出する方式である。具体的には、対物レンズへ向かう光路中にゾーンプレートやホログラムなどの回折素子を配置し、この回折素子で発生した０次回折光を情報の記録／再生を行う主ビームとして用い、１次回折光をチルト検出用光ビームとして用いる。そして、光検出器で受光したチルト検出用光ビームの反射光からディスクチルトの検出を行う。
【０００５】
しかし、このディスクチルト検出方式では、情報の記録／再生に使用する光ビームの一部を分離してチルト検出用光ビームを発生させるため、光源の光利用効率が悪くなっていた。また、別のディスクチルト検出方式として、チルト検出用光ビームのために別光源を用し、このチルト検出用光源の両脇に配置された光検出器を用いてディスクチルトを検出する方式もあるが、これはディスクチルト検出系が光ヘッドの光学系とは別系統で配置されているため、光ディスク装置が複雑・かつ大型化し、コストも高くなってしまう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、ディスクチルトの検出のために対物レンズへ向かう光路中に回折素子を配置する方式では、対物レンズを透過して情報の記録／再生に使用する光ビームの一部を分離してチルト検出用光ビームを発生させるため、レーザ光源の光利用効率が悪いという問題点があり、またディスクチルト検出系を光ヘッドの光学系とは別系統で配置する方式では、光ディスク装置の構成が複雑になってしまい、小型化・低価格化を図る上で不利であるという問題点があった。
【０００７】
本発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたものであり、光源の光利用効率を犠牲にすることなく、かつ簡単な構成でディスクチルトの検出を行うことができる光ヘッド及びこれを用いた光ディスク装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明は光源から出射される光ビームのうち情報の記録／再生に寄与しない領域のビームをディスクチルトの検出に利用することで、光利用効率を低下させることなく、またディスクチルト検出用の光学系を記録／再生用の光学系と独立に設けることなく、ディスクチルトを検出できるようにしたことを骨子とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明に係る光ヘッドは、光ビームを出射する光源と、前記光源から出射される光ビームの一部を内周部で記録／再生用光ビームとして光ディスクに集束させて照射し、前記光源から出射される光ビームの他の一部を外周部で前記光ディスクの傾きを検出するためのチルト検出用光ビームとして前記光ディスクに照射する対物レンズと、前記光ディスクからの前記チルト検出用光ビームの反射光を検出する機能を有する光検出器と、前記光検出器が、正確に分離された前記チルト検出用光ビームの反射光を得られるように、前記対物レンズの前記内周部と外周部の境界の光を遮光する手段と、前記光検出器の出力信号から前記光ヘッドの傾きを求める演算手段とを具備することを特徴とする。
【００１０】
このように対物レンズの外周部をチルト検出用光ビームの照射に用いると、光源から出射される光ビームのうち従来は損失となっていたビームをチルト検出用光ビームとして用いることになるため、光源の光パワーを効率良く使用することができる。すなわち、光利用効率を低下させることなく、またディスクチルト検出用の光学系を記録もしくは再生用の光学系と独立に設けることなく、簡単な構成の光検出器および演算によってディスクチルトを検出することが可能となる。本発明の一つに態様によると、対物レンズの外周部はチルト検出用光ビームを記録もしくは再生用光ビームの光軸に対して傾斜した角度で光ディスクに照射するように構成され、具体的には例えば円環状のプリズムまたはこれと同様の機能を持つ回折素子により構成される。ディスクチルトがあると、チルト検出用光ビームが光ディスクで反射される際、その反射角がディスクチルトの方向にディスクチルトの量に応じた角度だけ変化する。従って、このチルト検出用光ビームの反射光の反射角の変化を光検出器によって検出することで、ディスクチルトの検出が可能となる。
【００１１】
さらに具体的には、例えばチルト検出用光ビームの反射光を検出レンズで集光して光検出器に導くようにすると、反射光のビームが光検出器上をディスクチルトの方向にチルト量に応じた距離だけ移動する。そこで、光検出器として光ディスクからの記録もしくは再生用光ビームの反射光を検出するための主検出領域の周囲にチルト検出用光ビームの反射光を検出するための複数の副検出領域を有する光検出器を用い、これらの副検出領域に対応した出力信号に対して演算を行って、反射光のビームの移動方向および移動量を検出することにより、ディスクチルトの検出を行うことができる。
【００１２】
また、上述のようにチルト検出用光ビームは記録もしくは再生用光ビームの光軸に対して傾斜した角度で光ディスク上に照射され、その反射光は記録もしくは再生用光ビームの反射光とは別の経路を辿り、しかもチルト検出用光ビームは記録もしくは再生用光ビームと異なり非集束光、例えば平行光でよいため、このチルト検出用光ビームにより誤って光ディスク上の情報が再生されてしまうことはない。さらに、チルト検出用光ビームが非集束光でよいことから、光ディスクが相変化媒体や光磁気媒体などの記録・再生可能な媒体である場合、チルト検出用光ビームにより誤って記録を行うこともない。
【００１３】
本発明の他の態様によれば、対物レンズの外周部はチルト検出用光ビームを記録もしくは再生用光ビームの焦点位置と異なる位置に焦点を結ぶように、すなわち、記録もしくは再生用光ビームがフォーカス状態で照射されるのに対し、チルト検出用光ビームはデフォーカス状態で光ディスクに照射するように構成される。より具体的には、対物レンズの外周部は内周部のレンズ領域の焦点距離と異なる複数のレンズを円周方向に沿って配列して構成され、これらのレンズを介してフォーカス状態でチルト検出用光ビームを光ディスクに照射する。これら複数のレンズは、回折素子で構成されてもよい。
【００１４】
ここで、ディスクチルトがない場合は、対物レンズの外周部の複数のレンズを通過した各々のチルト検出用光ビームは同じデフォーカス状態となるが、ディスクチルトがあると、各々のチルト検出用光ビームのデフォーカス状態はディスクチルトの方向および量に応じて相対的に変化する。これに伴い、ディスクチルトの生じた方向にある複数のチルト検出用光ビームの反射光の光検出器上でのビーム径が異なってくるので、このビーム径の大きさの変化を光検出器によって検出することで、ディスクチルトの検出が可能となる。
【００１５】
より具体的には、例えばチルト検出用光ビームの反射光を検出レンズで集光して光検出器に導くようにすると、光検出器上でディスクチルトの方向に位置する反射光のビーム径が相対的に変化するので、光ディスクからの記録もしくは再生用光ビームの反射光を検出するための主検出領域の周囲にチルト検出用光ビームの反射光を検出するための複数の副検出領域を有する光検出器を用い、これらの副検出領域に対応した出力信号に対して演算を行って、このようなビーム径の変化を検出することにより、ディスクチルトの検出を行うことができる。
【００１６】
また、これらのチルト検出用光ビームは副検出領域に入射するため、チルト検出用光ビームにより誤って光ディスク上の情報が再生されてしまうことはない。さらに、チルト検出用光ビームは記録もしくは再生用光ビームと異なり、デフォーカス状態で光ディスク上に照射されるので、誤って光ディスク上に記録がなされるようなこともない。
【００１７】
さらに、本発明によると上述したようなチルト検出機能を有する光ヘッドと、この光ヘッドにおけるチルト検出結果に基づいてディスクチルトを補正するチルト補正手段を備えた光ディスク装置が提供される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
まず、具体的な実施の形態を説明する前に、図１を用いて本発明によるディスクチルト検出の原理を述べる。
一般に、光ディスク装置の光ヘッドでは、図１に示すように光源（典型的には半導体レーザ）１０から出射された光ビームのうち、中央の一部のみ、つまりビーム径（１／ｅ2 での直径＝ピーク強度に対して、約１３．５％以上の光強度を持つ領域のビーム径）のうちの一部のみを対物レンズ１で集束して光ディスク上に照射することにより、情報の記録／再生を行う。従って、光源１０からの光ビームのうちビーム径から対物レンズ１の径を除いた対物レンズ１の外側の斜線で示す領域は、記録／再生に利用されず、この部分のビームのエネルギーがいわゆる光量損となっている。
【００１９】
ここで本発明は、光源１０から出射される光ビームのうち、従来は対物レンズに入射させずに光量損となっていた領域のビームをディスクチルトの検出に利用する。このようにすると、本来光ディスクに照射されるべき光ビームの一部を分離してディスクチルト検出に利用する場合に比較して光利用効率が向上する。また、光ヘッドとは別にディスクチルト検出専用の光源を必要としないため、光ディスク装置全体の構成が簡単となる。
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施形態）
図２に、本発明の第１実施形態に係る光ディスク装置における光ヘッドの要部の構成を示す。図２において、光源１０は例えば半導体レーザであり、この光源１０から出射した光ビームは、コリメータレンズ１１でコリメートされた後、ハーフプリズム１２を透過し、対物レンズ１を介して光ディスク２０の情報記録面２１上に照射される。光ディスク２０は記録再生専用ディスクでも記録・再生可能ディスクでもよく、前者の場合は情報記録面２１にアルミニウム膜などの反射膜が形成され、後者の場合は情報記録面２１に相変化膜や光磁気膜などが形成される。
【００２１】
対物レンズ１は、レンズ支持部５により支持されている。対物レンズ１は、図３に示すように内周部１ａが通常のレンズ、外周部１ｂが円環状のプリズムとなっている。ここで、対物レンズ１のうち内周部１ａは記録または再生あるいはその両方を行うための光ビーム（以下、記録／再生用光ビームという）の集束に用いられ、外周部１ｂは光ヘッドに対する光ディスク１０の傾き（以下、ディスクチルトという）を検出するためのチルト検出用光ビームの照射に用いられる。
【００２２】
半導体レーザ光源１０から出射される光ビームの一部は、対物レンズ１の内周部１ａにより情報記録面２１に記録／再生用光ビームとして集束・照射され、他の一部、つまり記録／再生用光ビームとして使用されず従来は光量損となっていた領域のビームは、対物レンズ１の外周部１ｂにより平行光のチルト検出用光ビームとして情報記録面２１に照射される。情報記録面２１に照射された光ビームは情報記録面２１で反射され、その反射光は対物レンズ１の内周部１ａを照射光と逆方向に通過してハーフプリズム１２に導かれ、ハーフプリズム１２で反射された後、検出レンズ１３を介してディスクチルト検出機能を有する光検出器１５に入射する。
【００２３】
光検出器１５は、図４（ａ）または（ｂ）に示すように５つの検出領域ｄ０，ｄ１〜ｄ４を有し、記録／再生用光ビームとチルト検出用光ビームのそれぞれの反射光を検出する。すなわち、中央の主検出領域ｄ０は記録／再生用光ビームの反射光を検出し、周辺の９０°間隔で配置された４つの副検出領域ｄ１〜ｄ４はチルト検出用光ビームの反射光を検出する。図４（ａ）では副検出領域ｄ１〜ｄ４はそれぞれ一つの検出面で構成されているが、図４（ｂ）ではそれぞれが二分割検出面からなる。光検出器１５の主検出領域ｄ０および副検出領域ｄ１〜ｄ４にそれぞれ対応する出力信号は、図示しない演算回路に入力され、主検出領域ｄ０に対応する出力信号から情報記録面２１に記録された情報の再生信号が求められ、また副検出領域ｄ１〜ｄ４に対応する４つの出力信号に対する演算によってディスクチルトが検出される。
【００２４】
図３に示したように、対物レンズ１の外周部１ｂは円環状のプリズムであり、このプリズムの断面形状は台形である。従って、チルト検出用光ビームは対物レンズ１の外周部の１ｂにより屈折されて、記録／再生用光ビームの光軸に対して傾きを持った平行光として情報記録面２１上に照射される。このチルト検出用光ビームが情報記録面２１によって反射されるときの反射方向と反射角は、光ディスク２０のチルト方向およびチルト量に応じて変化する。そこで、本実施形態ではチルト検出用光ビームの反射光の反射方向およびの反射角の変化を利用して、光ディスク２０のディスクチルト（チルト方向およびチルト量）を検出する。
【００２５】
次に、図５を参照して本実施形態におけるディスクチルトの検出動作を具体的に説明する。
光源１０より出射され、ハーフプリズム１２を経て対物レンズ１の外周部１ｂを通過したチルト検出用光ビームは、光ディスク２０の情報記録面２１で反射されて対物レンズ１の外周部１ｂに逆方向から入射し、さらに検出レンズ１３を経て光検出器１５に至る。このときチルト検出用光ビームは、記録／再生用光ビームの光軸に対して傾いているため、その反射光は検出レンズ１３に対して斜めに入射する。このためチルト検出用光ビームの反射光は、光検出器１５上において図５に示すようにドーナツ状に集光される。
【００２６】
このようにチルト検出用光ビームが記録／再生用光ビームの光軸に対して傾いていると、光検出器１５上において記録／再生用光ビームの反射光とは異なる位置にチルト検出用光ビームの反射光が集光される。ここで、図５（ａ）は光ディスク２０にチルトがない場合の記録／再生用光ビームおよびチルト検出用光ビームの反射光の光ビーム１５上での集光状態を示し、図５（ｂ）（ｃ）はそれぞれ光ディスク２０にラジアル方向およびタンジェンシャル方向のチルトがある場合の記録／再生用光ビームおよびチルト検出用光ビームの反射光の光ビーム１５上での集光状態を示している。
【００２７】
ディスクチルトがあると、つまり光ディスク２０が光ヘッドに対して傾くと、情報記録面２１におけるチルト検出用光ビームの反射角がディスクチルトの方向に変化し、その反射光の検出レンズ１３への入射角も変化する。このとき、図５（ｂ）または（ｃ）に示されるように、光検出器１５上にドーナツ状に集光されたチルト検出用光ビームの反射光は、光ディスク２０のチルト方向に沿って光検出器１５上を移動する。
【００２８】
光検出器１５の副検出領域ｄ１〜ｄ４が図４（ａ）に示したようにそれぞれ一つの検出面から構成される場合を例に説明すると、例えば光ディスク２０がラジアル方向に傾斜した場合は、図５（ｂ）に示されるように、光検出器１５上のチルト検出用光ビームの反射光がラジアル方向に移動することによって、ラジアル方向の直線上に位置する二つの副検出領域ｄ１とｄ３の出力に差が生じる。従って、これらの副検出領域ｄ１とｄ３の出力の差を検出することにより、ラジアル方向のディスクチルト量を検出することができる。
【００２９】
また、光ディスク２０がタンジェンシャル方向に傾斜した場合は、図５（ｃ）に示されるように、光検出器１５上のチルト検出用光ビームの反射光もタンジェンシャル方向に移動し、タンジェンシャル方向の直線上に位置する二つの副検出領域ｄ２とｄ４の出力に差が生じるため、これらの副検出領域ｄ２とｄ４の出力の差を検出することにより、ラジアル方向のディスクチルト量を検出することができる。
【００３０】
さらに、光ディスク２０がラジアル方向およびタンジェンシャル方向の両方に傾斜した場合も、同様に副検出領域ｄ１とｄ３の出力の差、副検出領域ｄ２とｄ４の出力の差を検出することで、これら両方向のディスクチルト量を検出することができる。
【００３１】
一方、光検出器１５の副検出領域ｄ１〜ｄ４が図４（ｂ）に示したように二分割検出面で構成されている場合、具体的には、ラジアル方向の直線上に位置する副検出領域ｄ１，ｄ３がラジアル方向に二分割され、タンジェンシャル方向の直線上に位置する副検出領域ｄ２，ｄ４がタンジェンシャル方向に二分割されている場合は、それぞれの副検出領域の出力から二分割検出面に対応した二つの出力の差を求め、以後上記同様にｄ１とｄ３の出力の差、副検出領域ｄ２とｄ４の出力の差を検出することでラジアル方向およびタンジェンシャル方向のディスクチルトを求めることができる。
【００３２】
なお、本実施形態では対物レンズ１の外周部１ｂを円環状のプリズムとしているが、本発明の効果を得るためにはチルト検出用光ビームが記録／再生用光ビームの光軸に対して傾いて光ディスク２０に照射する機能を持っていればよい。従って、対物レンズ１の外周部１ｂはプリズムと同様の機能を持つ回折素子でもよい。このようにすることにより、光検出器１５上において記録／再生用光ビームとは異なる位置でチルト検出用光ビームを検出することができる。
【００３３】
また、ディスクチルト量の検出感度は、対物レンズ１の外周部１ｂの幅と外周部１ｂを透過する際の屈折角、検出レンズ１３の焦点距離、光検出器１５における副検出領域ｄ１〜ｄ４の大きさ等により自由に設定することができる。
【００３４】
このように本実施形態によれば、対物レンズ１の外周部１ｂを利用してチルト検出用光ビームを光ディスク２０に照射することにより、光源１０の光利用効率を低下させることなく、またディスクチルト検出用の専用の光学系を必要とすることなしにディスクチルトを検出することができる。
【００３５】
また、チルト検出用光ビームは記録／再生用光ビームの光軸に対して傾斜した角度で光ディスク２０上に照射され、かつその反射光は記録／再生用光ビームの反射光とは別の経路を辿り、副検出領域ｄ１〜ｄ４に入射するため、チルト検出用光ビームにより誤って光ディスク２０上の情報が再生されてしまうことはなく、さらにチルト検出用光ビームが非集束光でよいために、光ディスク２０が相変化媒体や光磁気媒体などの記録・再生可能な媒体である場合、チルト検出用光ビームにより誤って記録を行うおそれもない。
【００３６】
（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態に係る光ディスク装置における光ヘッドの要部の構成を示す図である。
図１と同一部分に同一符号を付して説明すると、本実施形態では光検出器１５の副検出領域ｄ１〜ｄ４で検出するチルト検出用光ビームの反射光と、主検出領域ｄ０で検出する記録／再生用光ビームの反射光を正確に分離するために、対物レンズ１の内周部１ａと外周部１ｂの境界に光が入射しないように、遮光リング３１を対物レンズ１の前に挿入して、対物レンズ１の内周部１ａと外周部１ｂの境界を明確にするようにした点が第１の実施形態と異なっている。
【００３７】
また、このような遮光リング３１を用いる代わりに、図７に示すように対物レンズ１の内周部１ａと外周部１ｂの境界上に遮光領域３２を形成して、対物レンズ１の外周部１ｂにおいてチルト検出用光ビームとして使用する領域と使用しない領域との境界を明確にしてもよい。
【００３８】
さらに、図８に示すようにチルト検出用光ビームの反射光が入射しない光検出器１５上の領域に対応する対物レンズ１上の領域に遮光領域３３を形成して、対物レンズ１の内周部１ａと外周部１ｂの境界を明確にしてもよい。
【００３９】
（第３の実施形態）
図９に、本発明の第３に係る実施形態として、第１の実施形態で説明した光ヘッドを備えた光ディスク装置の構成を示す。
【００４０】
本実施形態では、図に示した第１の実施形態の光ヘッドに、対物レンズ１に取り付けられマグネット４０とこれに対向して設けられた駆動コイル４１からなるレンズアクチュエータおよび駆動コイル４１のための駆動回路４５と、光検出器１５の出力信号からディスクチルトの検出を行う演算回路４６を追加し、この演算回路４６の出力に基づいて駆動回路４５を制御することにより、ディスクチルトの補正を行うようにしたものである。
【００４１】
マグネット４０および駆動コイル４１は、対物レンズ１の光軸に対して非対称の駆動力を光軸方向（フォーカス方向）に発生するように対物レンズ１の周囲の複数個所、例えばラジアル方向両端の２個所とタンジェンシャル方向両端の２個所に設置される。そして、演算回路４６の出力に従ってディスクチルトの方向とチルト量に応じて駆動回路４５によって駆動コイル４１に電流が供給されることにより、ディスクチルトの補正が行われる。なお、マグネット４０および駆動コイル４１はフォーカシング制御用の素子と共用してもよいし、ディスクチルトの補正専用に設けてもよい。
【００４２】
（第４の実施形態）
図１０に、本発明の第４の実施形態に係る光ディスク装置における光ヘッドの要部の構成を示す。
図１と同一部分に同一符号を付して第２の実施形態との相違点を説明すると、レンズ支持部６により支持された対物レンズ２は、図１１に示すように内周部２ａについては第１の実施形態と同様に通常のレンズであるが、外周部２ａは光ディスク２０のラジアル方向、タンジェンシャル方向に沿ってそれぞれ２個ずつ配置された４つのレンズ５１〜５４（以下、内周部２ａのレンズと区別するため、便宜上マイクロレンズと称する）を有する。
【００４３】
これら４つのマイクロレンズ５１〜５４は全て同じ焦点距離を持ち、さらに対物レンズ２の内周部２ａとは異なる焦点距離を持つ。従って、マイクロレンズ５１〜５４によりチルト検出用光ビームとして４つのビームが形成され、デフォーカス状態で光ディスク１０に情報記録面２１に照射される。情報記録面２１で反射された４つのチルト検出用光ビームは、マイクロレンズ５１〜５４を光ディスク２９への入射光と逆方向に透過した後、ハーフプリズム１２で反射され、検出レンズ１４を介して光検出器１６に導かれる。
【００４４】
光検出器１６は、図４（ａ）または（ｂ）と同様に、図１２に示すように中央の主検出領域ｄ５で記録／再生用光ビームの反射光を検出し、周辺の副検出領域ｄ６〜ｄ９でチルト検出用光ビームの反射光を検出するように構成される。
【００４５】
次に、図１２および図１３を用いて本実施形態におけるディスクチルトの検出動作を説明する。
図１２（ａ）は光ディスク２０にチルトがない場合の記録／再生用光ビームおよびチルト検出用光ビームの反射光の光ビーム１６上の集光状態を示し、図１２（ｂ）（ｃ）はそれぞれ光ディスク２０にラジアル方向およびタンジェンシャル方向のチルトがある場合の記録／再生用光ビームおよびチルト検出用光ビームの反射光の光ビーム１６上の集光状態を示している。また、図１３（ａ）（ｂ）はディスクチルトがない場合およびディスクチルトがある場合のチルト検出用光ビームのフォーカスずれの変化を示している。
【００４６】
まず、光ディスク２０のチルトがない場合、対物レンズ２の外周部２ｂの４つのマイクロレンズ５１〜５４の各々と光ディスク２０との距離が同じなので、情報記録面２１で反射するときの４つのチルト検出用光ビームは図１３（ａ）に示すように同じデフォーカス状態になる。
【００４７】
これに対し、光ディスク２０が傾くと、４つのマイクロレンズ５１〜５４の各々と光ディスク２０との距離が異なるため、図１３（ｂ）に示すように４つのチルト検出用光ビームが光ディスク２０の情報記録面２１で反射するときのデフォーカス状態はそれぞれ異なった変化を示す。このため４つのチルト検出用光ビームが情報記録面２１で反射し、マイクロレンズ５１〜５４を透過した後に、光検出器１６に向かって進むとき、４つのチルト検出用光ビームの反射光の焦点を結ぶ距離が変化する。
【００４８】
このように４つのチルト検出用光ビームの反射光の焦点を結ぶ距離が変化すると、光検出器１６上のそれぞれの反射光のビーム径の大きさも変化する。すなわち、光ディスク２０のディスクチルト（方向およびチルト量）に応じて、４つのチルト検出用光ビームの光検出器１６上のビーム径が変化する。そこで、これら４つのチルト検出用光ビームの光検出器上１６上でのビーム径の変化を利用して光ディスク２０のディスクチルトを検出する。
【００４９】
さらに詳しく説明すると、情報記録面２１からのチルト検出用光ビームの反射光は、対物レンズ２の外部レンズ部２ｂを通り、ハーフプリズム１２および検出レンズ１４を経て光検出器１５に至る。このとき、４つのチルト検出用光ビームの反射光は、光検出器１６上において図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）のように集光される。このように、４つのレンズ５１〜５４の焦点距離が対物レンズ２の内周部２ａとは異なる焦点距離を持つ場合、光検出器１６上において記録／再生用光ビームの反射光とは異なる位置に４つのチルト検出用光ビームの反射光を集光させることが可能になる。ここで、図１２（ａ）は光ディスク２０にチルトがない場合の４つのチルト検出光ビームの反射光の入射状態であり、図１２（ｂ）（ｃ）はそれぞれ光ディスク２０にラジアル方向およびタンジェンシャル方向のチルトがある場合の４つのチルト検出光ビームの反射光の入射状態である。
【００５０】
例えば、光ディスク２０がラジアル方向に傾くと、４つのマイクロレンズ５１〜５４のうちラジアル方向の直線上に位置する二つマイクロレンズ５１，５３と光ディスク２０との距離が変化するため、これらのマイクロレンズ５１，５３をそれぞれ通る２つのチルト検出用光ビームが情報記録面２１で反射するときのそれぞれのデフォーカス状態が変化する。この結果、図１２（ｂ）に示されるように、光ディスク２０のラジアル方向に光検出器１６上のチルト検出用光ビームの反射光のビーム径が変化する。従って、光ディスク１６のラジアル方向の直線上に位置する二つの副検出領域ｄ６とｄ８の出力に差が生じるため、これらの副検出領域ｄ６とｄ８の出力の差を検出することにより、ラジアル方向のディスクチルト量を検出することができる。
【００５１】
また、光ディスク２０がタンジェンシャル方向に傾斜した場合は、タンジェンシャル方向の直線上の２つのマイクロレンズ５２，５４と光ディスク２０との距離が変化することにより、これらのマイクロレンズ５２，５４をそれぞれ通る２つのチルト検出用光ビームが情報記録面２１で反射するときのそれぞれのデフォーカス状態が変化し、図１２（ｃ）に示されるように、光ディスク２０のタンジェンシャル方向に光検出器１６上のチルト検出用光ビームの反射光のビーム径が変化する。この結果、光ディスク１６のタンジェンシャル方向に並ぶ副検出領域ｄ７とｄ９の出力に差が生じるため、これらの副検出領域ｄ７とｄ９の出力の差を検出することにより、タンジェンシャル方向のディスクチルト量を検出することができる。
【００５２】
さらに、光ディスク２０がラジアル方向およびタンジェンシャル方向の両方に傾斜した場合も、同様に副検出領域ｄ６とｄ８の出力の差、副検出領域ｄ７とｄ９の出力の差を検出することで、これら両方向のディスクチルト量を検出することができる。
【００５３】
一方、光検出器１６の副検出領域ｄ６〜ｄ９が図４（ｂ）と同様に二分割検出面で構成されている場合、具体的にはラジアル方向の直線上に位置する副検出領域ｄ６，ｄ８がラジアル方向に二分割され、タンジェンシャル方向の直線上に位置するに副検出領域ｄ７，ｄ９がタンジェンシャル方向に二分割されている場合は、それぞれの副検出領域の出力を二分割検出面に対応した二つの出力の差として求め、以後上記同様にｄ６とｄ８の出力の差、副検出領域ｄ７とｄ９の出力の差を検出することでラジアル方向およびタンジェンシャル方向のディスクチルトを求めることができる。
【００５４】
なお、本実施形態における対物レンズ２の外周部２ｂ上の４つのマイクロレンズ５１〜５４の焦点距離は必ずしも等しい必要はなく、要するにディスクチルトがある場合に光検出器１６上のビーム径が変化し、その変化量を検出できればよい。また、光ディスクのチルト検出感度は、これらマイクロレンズ５１〜５４の焦点距離と、光検出器１６上の各々の検出領域の大きさにより自由に設定することができる。
【００５５】
ところで、光ディスク２０にチルトが生じると、光ディスク２０と対物レンズ２の外周部２ｂ上の４つのマイクロレンズ５１〜５４の距離が変化する。本実施形態では光検出器１６上のチルト検出用光ビームの反射光のビーム径の変化量を検出している、これは光ディスク２０とこれらマイクロレンズ５１〜５４との距離を検出していることに等しい。従って、本実施形態における対物レンズ２の外周部２ｂ上のマイクロレンズ５１〜５４は、光ディスク２０との距離を検出できる機能を持つ回折素子、例えばフレネルレンズに置き換えてもよい。
【００５６】
このように本実施形態においても、対物レンズ２の外周部２ｂを利用してチルト検出用光ビームを光ディスク２０に照射することにより、光源１０の光利用効率を低下させることなく、またディスクチルト検出用の専用の光学系を必要とすることなしにディスクチルトを検出することができる。
【００５７】
さらに、チルト検出用光ビームは副検出領域に入射するため、誤って光ディスク２０上の情報が再生されてしまうようなことはない。また、チルト検出用光ビームは記録もしくは再生用光ビームと異なり、デフォーカス状態で光ディスク２０上に照射されるので、誤って光ディスク２０上に記録がなされるようなこともない。
【００５８】
（第５の実施形態）
図１４は、本発明の第５の実施形態に係る光ディスク装置における光ヘッドの要部の構成を示す図である。図１９と同一部分に同一符号を付して説明すると、本実施形態では光検出器１６の副検出領域ｄ６〜ｄ９で検出するチルト検出用光ビームの反射光と、主検出領域ｄ５で検出する記録／再生用光ビームの反射光を正確に分離するために、対物レンズ２の内周部２ａと外周部２ｂの境界に光が入射しないように遮光リング６１を対物レンズ２の前に挿入して、対物レンズ２の内周部２ａと外周部２ｂの境界を明確にするようにした点が第４の実施形態と異なっている。
【００５９】
また、このように遮光リング６１を用いる代わりに、図１５に示すように対物レンズ２の内周部２ａと外周部２ｂの境界上に遮光領域６２を形成して、対物レンズ２の内周部２ａと外周部２ｂの境界を明確にしてもよい。
【００６０】
さらに、図１６に示すようにチルト検出用光ビームの反射光が入射しない光検出器１６上の領域に対応する対物レンズ２上の領域に遮光領域６３を形成して、対物レンズ２の内周部２ａと外周部２ｂの境界を明確にしてもよい。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば本来は記録／再生用光ビームの集束・照射に用いられていた対物レンズのうち、記録／再生用光ビームの集束・照射に用いられない外周部をチルト検出用光ビームの照射に用いることにより、光源の光利用効率を低下させることなく、しかもディスクチルト検出用の光学系を記録／再生用の光学系と別に設けることなく、簡単な光検出器と演算を用いてディスクチルトを確実に検出することができ、またディスクチルトの感度を容易に高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるディスクチルト検出の原理を説明するための図
【図２】本発明の第１の実施形態に係る光ヘッドの構成を示す図
【図３】第１の実施形態における対物レンズの構成を示す図
【図４】第１の実施形態におけるチルト検出機能を有する光検出器の構成を示す図
【図５】第１の実施形態における光検出器上に入射するチルト検出用ビームの反射光のディスクチルトによる変化を示す図
【図６】本発明の第２の実施形態に係る光ヘッドの構成を示す図
【図７】第２の実施形態における遮光処理の一例を示す図
【図８】第２の実施形態における遮光処理の他の例を示す図
【図９】本発明の第３の実施形態に係る光ディスク装置の構成を示す図
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る光ヘッドの構成を示す図
【図１１】第４の実施形態における対物レンズの構成を示す図
【図１２】第４の実施形態におけるチルト検出機能を有する光検出器の構成と光検出器上に入射するチルト検出用ビームの反射光のディスクチルトによる変化を示す図
【図１３】第４の実施形態におけるディスクチルトがない場合とある場合のチルト検出用光ビームのフォーカスずれの変化を示す図
【図１４】本発明の第５の実施形態に係る光ヘッドの構成を示す図
【図１５】第５の実施形態における遮光処理の一例を示す図
【図１６】第２の実施形態における遮光処理の他の例を示す図
【符号の説明】
１，２…対物レンズ
１ａ，２ａ…内周部
１ｂ，２ｂ…外周部
５，６…レンズ支持部
１０…光源（半導体レーザ）
１１…コリメータレンズ
１２…ハーフプリズム
１３，１４…検出レンズ
１５，１６…チルト検出機能を有する光検出器
ｄ０，ｄ５…主検出領域
ｄ１〜ｄ４，ｄ６〜ｄ９…チルト検出のための副検出領域
２０…光ディスク
２１…情報記録面
３１…遮光リング
３２，３３…遮光領域
４０…マグネット
４１…駆動コイル
４５…駆動回路
４６…演算回路
５１〜５４…マイクロレンズ
６１…遮光リング
６２，６３…遮光領域
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報の記録および再生の少なくとも一方を行う光ディスク装置に係り、特に光ディスクの傾きを検出する機能を有する光ヘッド及びこれを用いた光ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、光ディスク装置では光ヘッドを用い、光源から出射された光ビームを対物レンズで集束させ、光ディスクに透明基板側から入射して情報記録面に照射し、情報記録面上に集光ビームスポットを形成し、情報記録面からの反射光を検出することで再生を行う。しかし、光ディスクが光ヘッドに対して傾いている場合、つまりディスクチルトがある場合、対物レンズで集束された光ビームは光ディスクに対して斜めに入射して透明基板を透過する。このとき光学的収差が発生し、情報記録面上の光ビームスポットが歪んで正確な情報の記録もしくは再生が困難となる。
【０００３】
このため、光ディスク装置を正確に安定な動作をさせるには、光ヘッド全体をディスクチルトに対して垂直に保つ機能を付加するか、もしくは光ヘッド内部にディスクチルトにより発生する光学的収差を補正する機能を付加して、ディスクチルトを許容値内にする必要がある。このようにディスクチルトの補正を行う場合には、適切にディスクチルトの方向および量を検出することが必要になる。
【０００４】
ディスクチルトの検出方式としては、特開平８−５０７３１号に示されるような方式がある。これは従来の光ヘッド構成にディスクチルトを検出するためのチルト検出用光ビームの照射機能と光検出器を付加することにより、ディスクチルトを検出する方式である。具体的には、対物レンズへ向かう光路中にゾーンプレートやホログラムなどの回折素子を配置し、この回折素子で発生した０次回折光を情報の記録／再生を行う主ビームとして用い、１次回折光をチルト検出用光ビームとして用いる。そして、光検出器で受光したチルト検出用光ビームの反射光からディスクチルトの検出を行う。
【０００５】
しかし、このディスクチルト検出方式では、情報の記録／再生に使用する光ビームの一部を分離してチルト検出用光ビームを発生させるため、光源の光利用効率が悪くなっていた。また、別のディスクチルト検出方式として、チルト検出用光ビームのために別光源を用し、このチルト検出用光源の両脇に配置された光検出器を用いてディスクチルトを検出する方式もあるが、これはディスクチルト検出系が光ヘッドの光学系とは別系統で配置されているため、光ディスク装置が複雑・かつ大型化し、コストも高くなってしまう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、ディスクチルトの検出のために対物レンズへ向かう光路中に回折素子を配置する方式では、対物レンズを透過して情報の記録／再生に使用する光ビームの一部を分離してチルト検出用光ビームを発生させるため、レーザ光源の光利用効率が悪いという問題点があり、またディスクチルト検出系を光ヘッドの光学系とは別系統で配置する方式では、光ディスク装置の構成が複雑になってしまい、小型化・低価格化を図る上で不利であるという問題点があった。
【０００７】
本発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたものであり、光源の光利用効率を犠牲にすることなく、かつ簡単な構成でディスクチルトの検出を行うことができる光ヘッド及びこれを用いた光ディスク装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明は光源から出射される光ビームのうち情報の記録／再生に寄与しない領域のビームをディスクチルトの検出に利用することで、光利用効率を低下させることなく、またディスクチルト検出用の光学系を記録／再生用の光学系と独立に設けることなく、ディスクチルトを検出できるようにしたことを骨子とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明に係る光ヘッドは、光ビームを出射する光源と、前記光源から出射される光ビームの一部を内周部で記録／再生用光ビームとして光ディスクに集束させて照射し、前記光源から出射される光ビームの他の一部を外周部で前記光ディスクの傾きを検出するためのチルト検出用光ビームとして前記光ディスクに照射する対物レンズと、前記光ディスクからの前記チルト検出用光ビームの反射光を検出する機能を有する光検出器と、前記光検出器が、正確に分離された前記チルト検出用光ビームの反射光を得られるように、前記対物レンズの前記内周部と外周部の境界の光を遮光する手段と、前記光検出器の出力信号から前記光ヘッドの傾きを求める演算手段とを具備することを特徴とする。
【００１０】
このように対物レンズの外周部をチルト検出用光ビームの照射に用いると、光源から出射される光ビームのうち従来は損失となっていたビームをチルト検出用光ビームとして用いることになるため、光源の光パワーを効率良く使用することができる。すなわち、光利用効率を低下させることなく、またディスクチルト検出用の光学系を記録もしくは再生用の光学系と独立に設けることなく、簡単な構成の光検出器および演算によってディスクチルトを検出することが可能となる。本発明の一つに態様によると、対物レンズの外周部はチルト検出用光ビームを記録もしくは再生用光ビームの光軸に対して傾斜した角度で光ディスクに照射するように構成され、具体的には例えば円環状のプリズムまたはこれと同様の機能を持つ回折素子により構成される。ディスクチルトがあると、チルト検出用光ビームが光ディスクで反射される際、その反射角がディスクチルトの方向にディスクチルトの量に応じた角度だけ変化する。従って、このチルト検出用光ビームの反射光の反射角の変化を光検出器によって検出することで、ディスクチルトの検出が可能となる。
【００１１】
さらに具体的には、例えばチルト検出用光ビームの反射光を検出レンズで集光して光検出器に導くようにすると、反射光のビームが光検出器上をディスクチルトの方向にチルト量に応じた距離だけ移動する。そこで、光検出器として光ディスクからの記録もしくは再生用光ビームの反射光を検出するための主検出領域の周囲にチルト検出用光ビームの反射光を検出するための複数の副検出領域を有する光検出器を用い、これらの副検出領域に対応した出力信号に対して演算を行って、反射光のビームの移動方向および移動量を検出することにより、ディスクチルトの検出を行うことができる。
【００１２】
また、上述のようにチルト検出用光ビームは記録もしくは再生用光ビームの光軸に対して傾斜した角度で光ディスク上に照射され、その反射光は記録もしくは再生用光ビームの反射光とは別の経路を辿り、しかもチルト検出用光ビームは記録もしくは再生用光ビームと異なり非集束光、例えば平行光でよいため、このチルト検出用光ビームにより誤って光ディスク上の情報が再生されてしまうことはない。さらに、チルト検出用光ビームが非集束光でよいことから、光ディスクが相変化媒体や光磁気媒体などの記録・再生可能な媒体である場合、チルト検出用光ビームにより誤って記録を行うこともない。
【００１３】
本発明の他の態様によれば、対物レンズの外周部はチルト検出用光ビームを記録もしくは再生用光ビームの焦点位置と異なる位置に焦点を結ぶように、すなわち、記録もしくは再生用光ビームがフォーカス状態で照射されるのに対し、チルト検出用光ビームはデフォーカス状態で光ディスクに照射するように構成される。より具体的には、対物レンズの外周部は内周部のレンズ領域の焦点距離と異なる複数のレンズを円周方向に沿って配列して構成され、これらのレンズを介してフォーカス状態でチルト検出用光ビームを光ディスクに照射する。これら複数のレンズは、回折素子で構成されてもよい。
【００１４】
ここで、ディスクチルトがない場合は、対物レンズの外周部の複数のレンズを通過した各々のチルト検出用光ビームは同じデフォーカス状態となるが、ディスクチルトがあると、各々のチルト検出用光ビームのデフォーカス状態はディスクチルトの方向および量に応じて相対的に変化する。これに伴い、ディスクチルトの生じた方向にある複数のチルト検出用光ビームの反射光の光検出器上でのビーム径が異なってくるので、このビーム径の大きさの変化を光検出器によって検出することで、ディスクチルトの検出が可能となる。
【００１５】
より具体的には、例えばチルト検出用光ビームの反射光を検出レンズで集光して光検出器に導くようにすると、光検出器上でディスクチルトの方向に位置する反射光のビーム径が相対的に変化するので、光ディスクからの記録もしくは再生用光ビームの反射光を検出するための主検出領域の周囲にチルト検出用光ビームの反射光を検出するための複数の副検出領域を有する光検出器を用い、これらの副検出領域に対応した出力信号に対して演算を行って、このようなビーム径の変化を検出することにより、ディスクチルトの検出を行うことができる。
【００１６】
また、これらのチルト検出用光ビームは副検出領域に入射するため、チルト検出用光ビームにより誤って光ディスク上の情報が再生されてしまうことはない。さらに、チルト検出用光ビームは記録もしくは再生用光ビームと異なり、デフォーカス状態で光ディスク上に照射されるので、誤って光ディスク上に記録がなされるようなこともない。
【００１７】
さらに、本発明によると上述したようなチルト検出機能を有する光ヘッドと、この光ヘッドにおけるチルト検出結果に基づいてディスクチルトを補正するチルト補正手段を備えた光ディスク装置が提供される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
まず、具体的な実施の形態を説明する前に、図１を用いて本発明によるディスクチルト検出の原理を述べる。
一般に、光ディスク装置の光ヘッドでは、図１に示すように光源（典型的には半導体レーザ）１０から出射された光ビームのうち、中央の一部のみ、つまりビーム径（１／ｅ2 での直径＝ピーク強度に対して、約１３．５％以上の光強度を持つ領域のビーム径）のうちの一部のみを対物レンズ１で集束して光ディスク上に照射することにより、情報の記録／再生を行う。従って、光源１０からの光ビームのうちビーム径から対物レンズ１の径を除いた対物レンズ１の外側の斜線で示す領域は、記録／再生に利用されず、この部分のビームのエネルギーがいわゆる光量損となっている。
【００１９】
ここで本発明は、光源１０から出射される光ビームのうち、従来は対物レンズに入射させずに光量損となっていた領域のビームをディスクチルトの検出に利用する。このようにすると、本来光ディスクに照射されるべき光ビームの一部を分離してディスクチルト検出に利用する場合に比較して光利用効率が向上する。また、光ヘッドとは別にディスクチルト検出専用の光源を必要としないため、光ディスク装置全体の構成が簡単となる。
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施形態）
図２に、本発明の第１実施形態に係る光ディスク装置における光ヘッドの要部の構成を示す。図２において、光源１０は例えば半導体レーザであり、この光源１０から出射した光ビームは、コリメータレンズ１１でコリメートされた後、ハーフプリズム１２を透過し、対物レンズ１を介して光ディスク２０の情報記録面２１上に照射される。光ディスク２０は記録再生専用ディスクでも記録・再生可能ディスクでもよく、前者の場合は情報記録面２１にアルミニウム膜などの反射膜が形成され、後者の場合は情報記録面２１に相変化膜や光磁気膜などが形成される。
【００２１】
対物レンズ１は、レンズ支持部５により支持されている。対物レンズ１は、図３に示すように内周部１ａが通常のレンズ、外周部１ｂが円環状のプリズムとなっている。ここで、対物レンズ１のうち内周部１ａは記録または再生あるいはその両方を行うための光ビーム（以下、記録／再生用光ビームという）の集束に用いられ、外周部１ｂは光ヘッドに対する光ディスク１０の傾き（以下、ディスクチルトという）を検出するためのチルト検出用光ビームの照射に用いられる。
【００２２】
半導体レーザ光源１０から出射される光ビームの一部は、対物レンズ１の内周部１ａにより情報記録面２１に記録／再生用光ビームとして集束・照射され、他の一部、つまり記録／再生用光ビームとして使用されず従来は光量損となっていた領域のビームは、対物レンズ１の外周部１ｂにより平行光のチルト検出用光ビームとして情報記録面２１に照射される。情報記録面２１に照射された光ビームは情報記録面２１で反射され、その反射光は対物レンズ１の内周部１ａを照射光と逆方向に通過してハーフプリズム１２に導かれ、ハーフプリズム１２で反射された後、検出レンズ１３を介してディスクチルト検出機能を有する光検出器１５に入射する。
【００２３】
光検出器１５は、図４（ａ）または（ｂ）に示すように５つの検出領域ｄ０，ｄ１〜ｄ４を有し、記録／再生用光ビームとチルト検出用光ビームのそれぞれの反射光を検出する。すなわち、中央の主検出領域ｄ０は記録／再生用光ビームの反射光を検出し、周辺の９０°間隔で配置された４つの副検出領域ｄ１〜ｄ４はチルト検出用光ビームの反射光を検出する。図４（ａ）では副検出領域ｄ１〜ｄ４はそれぞれ一つの検出面で構成されているが、図４（ｂ）ではそれぞれが二分割検出面からなる。光検出器１５の主検出領域ｄ０および副検出領域ｄ１〜ｄ４にそれぞれ対応する出力信号は、図示しない演算回路に入力され、主検出領域ｄ０に対応する出力信号から情報記録面２１に記録された情報の再生信号が求められ、また副検出領域ｄ１〜ｄ４に対応する４つの出力信号に対する演算によってディスクチルトが検出される。
【００２４】
図３に示したように、対物レンズ１の外周部１ｂは円環状のプリズムであり、このプリズムの断面形状は台形である。従って、チルト検出用光ビームは対物レンズ１の外周部の１ｂにより屈折されて、記録／再生用光ビームの光軸に対して傾きを持った平行光として情報記録面２１上に照射される。このチルト検出用光ビームが情報記録面２１によって反射されるときの反射方向と反射角は、光ディスク２０のチルト方向およびチルト量に応じて変化する。そこで、本実施形態ではチルト検出用光ビームの反射光の反射方向およびの反射角の変化を利用して、光ディスク２０のディスクチルト（チルト方向およびチルト量）を検出する。
【００２５】
次に、図５を参照して本実施形態におけるディスクチルトの検出動作を具体的に説明する。
光源１０より出射され、ハーフプリズム１２を経て対物レンズ１の外周部１ｂを通過したチルト検出用光ビームは、光ディスク２０の情報記録面２１で反射されて対物レンズ１の外周部１ｂに逆方向から入射し、さらに検出レンズ１３を経て光検出器１５に至る。このときチルト検出用光ビームは、記録／再生用光ビームの光軸に対して傾いているため、その反射光は検出レンズ１３に対して斜めに入射する。このためチルト検出用光ビームの反射光は、光検出器１５上において図５に示すようにドーナツ状に集光される。
【００２６】
このようにチルト検出用光ビームが記録／再生用光ビームの光軸に対して傾いていると、光検出器１５上において記録／再生用光ビームの反射光とは異なる位置にチルト検出用光ビームの反射光が集光される。ここで、図５（ａ）は光ディスク２０にチルトがない場合の記録／再生用光ビームおよびチルト検出用光ビームの反射光の光ビーム１５上での集光状態を示し、図５（ｂ）（ｃ）はそれぞれ光ディスク２０にラジアル方向およびタンジェンシャル方向のチルトがある場合の記録／再生用光ビームおよびチルト検出用光ビームの反射光の光ビーム１５上での集光状態を示している。
【００２７】
ディスクチルトがあると、つまり光ディスク２０が光ヘッドに対して傾くと、情報記録面２１におけるチルト検出用光ビームの反射角がディスクチルトの方向に変化し、その反射光の検出レンズ１３への入射角も変化する。このとき、図５（ｂ）または（ｃ）に示されるように、光検出器１５上にドーナツ状に集光されたチルト検出用光ビームの反射光は、光ディスク２０のチルト方向に沿って光検出器１５上を移動する。
【００２８】
光検出器１５の副検出領域ｄ１〜ｄ４が図４（ａ）に示したようにそれぞれ一つの検出面から構成される場合を例に説明すると、例えば光ディスク２０がラジアル方向に傾斜した場合は、図５（ｂ）に示されるように、光検出器１５上のチルト検出用光ビームの反射光がラジアル方向に移動することによって、ラジアル方向の直線上に位置する二つの副検出領域ｄ１とｄ３の出力に差が生じる。従って、これらの副検出領域ｄ１とｄ３の出力の差を検出することにより、ラジアル方向のディスクチルト量を検出することができる。
【００２９】
また、光ディスク２０がタンジェンシャル方向に傾斜した場合は、図５（ｃ）に示されるように、光検出器１５上のチルト検出用光ビームの反射光もタンジェンシャル方向に移動し、タンジェンシャル方向の直線上に位置する二つの副検出領域ｄ２とｄ４の出力に差が生じるため、これらの副検出領域ｄ２とｄ４の出力の差を検出することにより、ラジアル方向のディスクチルト量を検出することができる。
【００３０】
さらに、光ディスク２０がラジアル方向およびタンジェンシャル方向の両方に傾斜した場合も、同様に副検出領域ｄ１とｄ３の出力の差、副検出領域ｄ２とｄ４の出力の差を検出することで、これら両方向のディスクチルト量を検出することができる。
【００３１】
一方、光検出器１５の副検出領域ｄ１〜ｄ４が図４（ｂ）に示したように二分割検出面で構成されている場合、具体的には、ラジアル方向の直線上に位置する副検出領域ｄ１，ｄ３がラジアル方向に二分割され、タンジェンシャル方向の直線上に位置する副検出領域ｄ２，ｄ４がタンジェンシャル方向に二分割されている場合は、それぞれの副検出領域の出力から二分割検出面に対応した二つの出力の差を求め、以後上記同様にｄ１とｄ３の出力の差、副検出領域ｄ２とｄ４の出力の差を検出することでラジアル方向およびタンジェンシャル方向のディスクチルトを求めることができる。
【００３２】
なお、本実施形態では対物レンズ１の外周部１ｂを円環状のプリズムとしているが、本発明の効果を得るためにはチルト検出用光ビームが記録／再生用光ビームの光軸に対して傾いて光ディスク２０に照射する機能を持っていればよい。従って、対物レンズ１の外周部１ｂはプリズムと同様の機能を持つ回折素子でもよい。このようにすることにより、光検出器１５上において記録／再生用光ビームとは異なる位置でチルト検出用光ビームを検出することができる。
【００３３】
また、ディスクチルト量の検出感度は、対物レンズ１の外周部１ｂの幅と外周部１ｂを透過する際の屈折角、検出レンズ１３の焦点距離、光検出器１５における副検出領域ｄ１〜ｄ４の大きさ等により自由に設定することができる。
【００３４】
このように本実施形態によれば、対物レンズ１の外周部１ｂを利用してチルト検出用光ビームを光ディスク２０に照射することにより、光源１０の光利用効率を低下させることなく、またディスクチルト検出用の専用の光学系を必要とすることなしにディスクチルトを検出することができる。
【００３５】
また、チルト検出用光ビームは記録／再生用光ビームの光軸に対して傾斜した角度で光ディスク２０上に照射され、かつその反射光は記録／再生用光ビームの反射光とは別の経路を辿り、副検出領域ｄ１〜ｄ４に入射するため、チルト検出用光ビームにより誤って光ディスク２０上の情報が再生されてしまうことはなく、さらにチルト検出用光ビームが非集束光でよいために、光ディスク２０が相変化媒体や光磁気媒体などの記録・再生可能な媒体である場合、チルト検出用光ビームにより誤って記録を行うおそれもない。
【００３６】
（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態に係る光ディスク装置における光ヘッドの要部の構成を示す図である。
図１と同一部分に同一符号を付して説明すると、本実施形態では光検出器１５の副検出領域ｄ１〜ｄ４で検出するチルト検出用光ビームの反射光と、主検出領域ｄ０で検出する記録／再生用光ビームの反射光を正確に分離するために、対物レンズ１の内周部１ａと外周部１ｂの境界に光が入射しないように、遮光リング３１を対物レンズ１の前に挿入して、対物レンズ１の内周部１ａと外周部１ｂの境界を明確にするようにした点が第１の実施形態と異なっている。
【００３７】
また、このような遮光リング３１を用いる代わりに、図７に示すように対物レンズ１の内周部１ａと外周部１ｂの境界上に遮光領域３２を形成して、対物レンズ１の外周部１ｂにおいてチルト検出用光ビームとして使用する領域と使用しない領域との境界を明確にしてもよい。
【００３８】
さらに、図８に示すようにチルト検出用光ビームの反射光が入射しない光検出器１５上の領域に対応する対物レンズ１上の領域に遮光領域３３を形成して、対物レンズ１の内周部１ａと外周部１ｂの境界を明確にしてもよい。
【００３９】
（第３の実施形態）
図９に、本発明の第３に係る実施形態として、第１の実施形態で説明した光ヘッドを備えた光ディスク装置の構成を示す。
【００４０】
本実施形態では、図に示した第１の実施形態の光ヘッドに、対物レンズ１に取り付けられマグネット４０とこれに対向して設けられた駆動コイル４１からなるレンズアクチュエータおよび駆動コイル４１のための駆動回路４５と、光検出器１５の出力信号からディスクチルトの検出を行う演算回路４６を追加し、この演算回路４６の出力に基づいて駆動回路４５を制御することにより、ディスクチルトの補正を行うようにしたものである。
【００４１】
マグネット４０および駆動コイル４１は、対物レンズ１の光軸に対して非対称の駆動力を光軸方向（フォーカス方向）に発生するように対物レンズ１の周囲の複数個所、例えばラジアル方向両端の２個所とタンジェンシャル方向両端の２個所に設置される。そして、演算回路４６の出力に従ってディスクチルトの方向とチルト量に応じて駆動回路４５によって駆動コイル４１に電流が供給されることにより、ディスクチルトの補正が行われる。なお、マグネット４０および駆動コイル４１はフォーカシング制御用の素子と共用してもよいし、ディスクチルトの補正専用に設けてもよい。
【００４２】
（第４の実施形態）
図１０に、本発明の第４の実施形態に係る光ディスク装置における光ヘッドの要部の構成を示す。
図１と同一部分に同一符号を付して第２の実施形態との相違点を説明すると、レンズ支持部６により支持された対物レンズ２は、図１１に示すように内周部２ａについては第１の実施形態と同様に通常のレンズであるが、外周部２ａは光ディスク２０のラジアル方向、タンジェンシャル方向に沿ってそれぞれ２個ずつ配置された４つのレンズ５１〜５４（以下、内周部２ａのレンズと区別するため、便宜上マイクロレンズと称する）を有する。
【００４３】
これら４つのマイクロレンズ５１〜５４は全て同じ焦点距離を持ち、さらに対物レンズ２の内周部２ａとは異なる焦点距離を持つ。従って、マイクロレンズ５１〜５４によりチルト検出用光ビームとして４つのビームが形成され、デフォーカス状態で光ディスク１０に情報記録面２１に照射される。情報記録面２１で反射された４つのチルト検出用光ビームは、マイクロレンズ５１〜５４を光ディスク２９への入射光と逆方向に透過した後、ハーフプリズム１２で反射され、検出レンズ１４を介して光検出器１６に導かれる。
【００４４】
光検出器１６は、図４（ａ）または（ｂ）と同様に、図１２に示すように中央の主検出領域ｄ５で記録／再生用光ビームの反射光を検出し、周辺の副検出領域ｄ６〜ｄ９でチルト検出用光ビームの反射光を検出するように構成される。
【００４５】
次に、図１２および図１３を用いて本実施形態におけるディスクチルトの検出動作を説明する。
図１２（ａ）は光ディスク２０にチルトがない場合の記録／再生用光ビームおよびチルト検出用光ビームの反射光の光ビーム１６上の集光状態を示し、図１２（ｂ）（ｃ）はそれぞれ光ディスク２０にラジアル方向およびタンジェンシャル方向のチルトがある場合の記録／再生用光ビームおよびチルト検出用光ビームの反射光の光ビーム１６上の集光状態を示している。また、図１３（ａ）（ｂ）はディスクチルトがない場合およびディスクチルトがある場合のチルト検出用光ビームのフォーカスずれの変化を示している。
【００４６】
まず、光ディスク２０のチルトがない場合、対物レンズ２の外周部２ｂの４つのマイクロレンズ５１〜５４の各々と光ディスク２０との距離が同じなので、情報記録面２１で反射するときの４つのチルト検出用光ビームは図１３（ａ）に示すように同じデフォーカス状態になる。
【００４７】
これに対し、光ディスク２０が傾くと、４つのマイクロレンズ５１〜５４の各々と光ディスク２０との距離が異なるため、図１３（ｂ）に示すように４つのチルト検出用光ビームが光ディスク２０の情報記録面２１で反射するときのデフォーカス状態はそれぞれ異なった変化を示す。このため４つのチルト検出用光ビームが情報記録面２１で反射し、マイクロレンズ５１〜５４を透過した後に、光検出器１６に向かって進むとき、４つのチルト検出用光ビームの反射光の焦点を結ぶ距離が変化する。
【００４８】
このように４つのチルト検出用光ビームの反射光の焦点を結ぶ距離が変化すると、光検出器１６上のそれぞれの反射光のビーム径の大きさも変化する。すなわち、光ディスク２０のディスクチルト（方向およびチルト量）に応じて、４つのチルト検出用光ビームの光検出器１６上のビーム径が変化する。そこで、これら４つのチルト検出用光ビームの光検出器上１６上でのビーム径の変化を利用して光ディスク２０のディスクチルトを検出する。
【００４９】
さらに詳しく説明すると、情報記録面２１からのチルト検出用光ビームの反射光は、対物レンズ２の外部レンズ部２ｂを通り、ハーフプリズム１２および検出レンズ１４を経て光検出器１５に至る。このとき、４つのチルト検出用光ビームの反射光は、光検出器１６上において図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）のように集光される。このように、４つのレンズ５１〜５４の焦点距離が対物レンズ２の内周部２ａとは異なる焦点距離を持つ場合、光検出器１６上において記録／再生用光ビームの反射光とは異なる位置に４つのチルト検出用光ビームの反射光を集光させることが可能になる。ここで、図１２（ａ）は光ディスク２０にチルトがない場合の４つのチルト検出光ビームの反射光の入射状態であり、図１２（ｂ）（ｃ）はそれぞれ光ディスク２０にラジアル方向およびタンジェンシャル方向のチルトがある場合の４つのチルト検出光ビームの反射光の入射状態である。
【００５０】
例えば、光ディスク２０がラジアル方向に傾くと、４つのマイクロレンズ５１〜５４のうちラジアル方向の直線上に位置する二つマイクロレンズ５１，５３と光ディスク２０との距離が変化するため、これらのマイクロレンズ５１，５３をそれぞれ通る２つのチルト検出用光ビームが情報記録面２１で反射するときのそれぞれのデフォーカス状態が変化する。この結果、図１２（ｂ）に示されるように、光ディスク２０のラジアル方向に光検出器１６上のチルト検出用光ビームの反射光のビーム径が変化する。従って、光ディスク１６のラジアル方向の直線上に位置する二つの副検出領域ｄ６とｄ８の出力に差が生じるため、これらの副検出領域ｄ６とｄ８の出力の差を検出することにより、ラジアル方向のディスクチルト量を検出することができる。
【００５１】
また、光ディスク２０がタンジェンシャル方向に傾斜した場合は、タンジェンシャル方向の直線上の２つのマイクロレンズ５２，５４と光ディスク２０との距離が変化することにより、これらのマイクロレンズ５２，５４をそれぞれ通る２つのチルト検出用光ビームが情報記録面２１で反射するときのそれぞれのデフォーカス状態が変化し、図１２（ｃ）に示されるように、光ディスク２０のタンジェンシャル方向に光検出器１６上のチルト検出用光ビームの反射光のビーム径が変化する。この結果、光ディスク１６のタンジェンシャル方向に並ぶ副検出領域ｄ７とｄ９の出力に差が生じるため、これらの副検出領域ｄ７とｄ９の出力の差を検出することにより、タンジェンシャル方向のディスクチルト量を検出することができる。
【００５２】
さらに、光ディスク２０がラジアル方向およびタンジェンシャル方向の両方に傾斜した場合も、同様に副検出領域ｄ６とｄ８の出力の差、副検出領域ｄ７とｄ９の出力の差を検出することで、これら両方向のディスクチルト量を検出することができる。
【００５３】
一方、光検出器１６の副検出領域ｄ６〜ｄ９が図４（ｂ）と同様に二分割検出面で構成されている場合、具体的にはラジアル方向の直線上に位置する副検出領域ｄ６，ｄ８がラジアル方向に二分割され、タンジェンシャル方向の直線上に位置するに副検出領域ｄ７，ｄ９がタンジェンシャル方向に二分割されている場合は、それぞれの副検出領域の出力を二分割検出面に対応した二つの出力の差として求め、以後上記同様にｄ６とｄ８の出力の差、副検出領域ｄ７とｄ９の出力の差を検出することでラジアル方向およびタンジェンシャル方向のディスクチルトを求めることができる。
【００５４】
なお、本実施形態における対物レンズ２の外周部２ｂ上の４つのマイクロレンズ５１〜５４の焦点距離は必ずしも等しい必要はなく、要するにディスクチルトがある場合に光検出器１６上のビーム径が変化し、その変化量を検出できればよい。また、光ディスクのチルト検出感度は、これらマイクロレンズ５１〜５４の焦点距離と、光検出器１６上の各々の検出領域の大きさにより自由に設定することができる。
【００５５】
ところで、光ディスク２０にチルトが生じると、光ディスク２０と対物レンズ２の外周部２ｂ上の４つのマイクロレンズ５１〜５４の距離が変化する。本実施形態では光検出器１６上のチルト検出用光ビームの反射光のビーム径の変化量を検出している、これは光ディスク２０とこれらマイクロレンズ５１〜５４との距離を検出していることに等しい。従って、本実施形態における対物レンズ２の外周部２ｂ上のマイクロレンズ５１〜５４は、光ディスク２０との距離を検出できる機能を持つ回折素子、例えばフレネルレンズに置き換えてもよい。
【００５６】
このように本実施形態においても、対物レンズ２の外周部２ｂを利用してチルト検出用光ビームを光ディスク２０に照射することにより、光源１０の光利用効率を低下させることなく、またディスクチルト検出用の専用の光学系を必要とすることなしにディスクチルトを検出することができる。
【００５７】
さらに、チルト検出用光ビームは副検出領域に入射するため、誤って光ディスク２０上の情報が再生されてしまうようなことはない。また、チルト検出用光ビームは記録もしくは再生用光ビームと異なり、デフォーカス状態で光ディスク２０上に照射されるので、誤って光ディスク２０上に記録がなされるようなこともない。
【００５８】
（第５の実施形態）
図１４は、本発明の第５の実施形態に係る光ディスク装置における光ヘッドの要部の構成を示す図である。図１９と同一部分に同一符号を付して説明すると、本実施形態では光検出器１６の副検出領域ｄ６〜ｄ９で検出するチルト検出用光ビームの反射光と、主検出領域ｄ５で検出する記録／再生用光ビームの反射光を正確に分離するために、対物レンズ２の内周部２ａと外周部２ｂの境界に光が入射しないように遮光リング６１を対物レンズ２の前に挿入して、対物レンズ２の内周部２ａと外周部２ｂの境界を明確にするようにした点が第４の実施形態と異なっている。
【００５９】
また、このように遮光リング６１を用いる代わりに、図１５に示すように対物レンズ２の内周部２ａと外周部２ｂの境界上に遮光領域６２を形成して、対物レンズ２の内周部２ａと外周部２ｂの境界を明確にしてもよい。
【００６０】
さらに、図１６に示すようにチルト検出用光ビームの反射光が入射しない光検出器１６上の領域に対応する対物レンズ２上の領域に遮光領域６３を形成して、対物レンズ２の内周部２ａと外周部２ｂの境界を明確にしてもよい。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば本来は記録／再生用光ビームの集束・照射に用いられていた対物レンズのうち、記録／再生用光ビームの集束・照射に用いられない外周部をチルト検出用光ビームの照射に用いることにより、光源の光利用効率を低下させることなく、しかもディスクチルト検出用の光学系を記録／再生用の光学系と別に設けることなく、簡単な光検出器と演算を用いてディスクチルトを確実に検出することができ、またディスクチルトの感度を容易に高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるディスクチルト検出の原理を説明するための図
【図２】本発明の第１の実施形態に係る光ヘッドの構成を示す図
【図３】第１の実施形態における対物レンズの構成を示す図
【図４】第１の実施形態におけるチルト検出機能を有する光検出器の構成を示す図
【図５】第１の実施形態における光検出器上に入射するチルト検出用ビームの反射光のディスクチルトによる変化を示す図
【図６】本発明の第２の実施形態に係る光ヘッドの構成を示す図
【図７】第２の実施形態における遮光処理の一例を示す図
【図８】第２の実施形態における遮光処理の他の例を示す図
【図９】本発明の第３の実施形態に係る光ディスク装置の構成を示す図
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る光ヘッドの構成を示す図
【図１１】第４の実施形態における対物レンズの構成を示す図
【図１２】第４の実施形態におけるチルト検出機能を有する光検出器の構成と光検出器上に入射するチルト検出用ビームの反射光のディスクチルトによる変化を示す図
【図１３】第４の実施形態におけるディスクチルトがない場合とある場合のチルト検出用光ビームのフォーカスずれの変化を示す図
【図１４】本発明の第５の実施形態に係る光ヘッドの構成を示す図
【図１５】第５の実施形態における遮光処理の一例を示す図
【図１６】第２の実施形態における遮光処理の他の例を示す図
【符号の説明】
１，２…対物レンズ
１ａ，２ａ…内周部
１ｂ，２ｂ…外周部
５，６…レンズ支持部
１０…光源（半導体レーザ）
１１…コリメータレンズ
１２…ハーフプリズム
１３，１４…検出レンズ
１５，１６…チルト検出機能を有する光検出器
ｄ０，ｄ５…主検出領域
ｄ１〜ｄ４，ｄ６〜ｄ９…チルト検出のための副検出領域
２０…光ディスク
２１…情報記録面
３１…遮光リング
３２，３３…遮光領域
４０…マグネット
４１…駆動コイル
４５…駆動回路
４６…演算回路
５１〜５４…マイクロレンズ
６１…遮光リング
６２，６３…遮光領域
Claims (4)
- 光ビームを出射する光源と、前記光源から出射される光ビームの一部を内周部で記録／再生用光ビームとして光ディスクに集束させて照射し、前記光源から出射される光ビームの他の一部を外周部で前記光ディスクの傾きを検出するためのチルト検出用光ビームとして前記光ディスクに照射する対物レンズと、
前記光ディスクからの前記チルト検出用光ビームの反射光を検出する機能を有する光検出器と、
前記光検出器が、正確に分離された前記チルト検出用光ビームの反射光を得られるように、前記対物レンズの前記内周部と外周部の境界の光を遮光する手段と、
前記光検出器の出力信号から前記光ヘッドの傾きを求める演算手段と
を具備することを特徴とする光ヘッド。 - 前記対物レンズの前記内周部と外周部の境界の光を遮光する手段は、前記対物レンズの近くに配置された遮光リングであることを特徴とする請求項１記載の光ヘッド。
- 前記対物レンズの前記内周部と外周部の境界の光を遮光する手段は、前記対物レンズの前記内周部と外周部の境界に設けられた遮光領域であることを特徴とする請求項１記載の光ヘッド。
- 請求項 1 乃至３のいずれか１つの光ヘッドを有し、
前記光検出器は、前記光ディスクからの前記記録／再生用光ビームの反射光を検出するための主検出領域の周囲に前記チルト検出用光ビームの反射光を検出するための複数の副検出領域を有し、
前記演算手段は、前記光検出器の前記副検出領域に対応した出力信号に対して演算を行うことにより前記光ディスクの傾きを求め、
補正手段が、前記演算手段の演算結果に基づいて、フォーカスコイルを制御して前記光ディスクの傾きを補正するように構成されていることを特徴とする光ディスク装置。
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