JP3696092B2 - 光ピックアップ装置 - Google Patents
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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の傾斜による収差を補正すると共に、デフォーカス（ｄｅｆｏｃｕｓ）特性を改善できる光ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、光ピックアップ装置は光ディスクに情報を記録したり、記録された情報を再生するようにするものである。最近、光ディスクの高密度化につれ、光源から照射される光は短波長化されレンズの開口数ＮＡは高まっている。一方、かかる光ピックアップ装置を通じて光ディスクに情報を記録／再生しようとするとき、光ディスクが傾いて載置される場合すなわち、光ディスクの情報面が光軸に垂直な方向に載置されず傾いて載置される場合、その傾斜によるコマ収差が生じる問題がある。また、光ディスクの高密度化に従い光源が短波長化され対物レンズの開口数が高まるにつれ、低密度の光ディスクとの互換性に伴う光ディスクの厚さ変化及び波長変動による球面収差が生じる問題がある。また、対物レンズの開口数の増加につれ一定の再生信号特性が維持される焦点深度が浅くなって、光ディスクと対物レンズとの距離調整誤差は、厳しく管理されるべきである。
【０００３】
ここで、コマ収差Ｗ31は数式（１）のような比例関係が成立つので、同一の光ディスクの傾斜に対して、高い開口数の光ピックアップでは相対的に低い開口数の場合に比べて光ディスクの傾斜によるコマ収差が急激に増加する。
【０００４】
【数１】
【０００５】
また、光ディスクの記録容量は光源から照射される光の波長λと対物レンズの開口数ＮＡにより数式（２）のように決定される。
【０００６】
【数２】
【０００７】
また、光ディスクの厚さ偏差Δｄにより生じる球面収差Ｗ40dは数式（３）のようになる。
【０００８】
【数３】
【０００９】
ここで、ｎは光ディスク基板の屈折率であり、ｄは基板の厚さである。
【００１０】
従って、光ディスクの記録密度を約１５ＧＢ以上に高めようとする場合、前記数式（２）に基づいて考えると、約４１０ｎｍ領域の短波長の光を照射する光源と、開口数ＮＡ０.６以上の対物レンズの採用が必須である。しかし、このように光ディスクの記録密度を高めるために対物レンズの開口数を高める場合、光ディスクの厚さ偏差Δｄによる生じる球面収差Ｗ40dは開口数ＮＡの４乗に比例するので急激に増加する問題がある。
【００１１】
図１を参照すれば、前記のコマ収差及び球面収差を補正するための従来の光ディスク収差補正装置は、入射光をまず集束する対物レンズ３と、対物レンズ３により集束された光を再度集束して光ディスク１に結ばせる集束レンズ５を含む。
【００１２】
従って、光ディスク１が一方向に傾いた場合、集束レンズ５を一方向に傾くように駆動してコマ収差を補正する。
【００１３】
上述したように構成される従来の光ディスクの収差補正装置は、対物レンズおよび集束レンズを光スポットのトラッキング及びフォーカシング調整方向への駆動、集束レンズの傾斜駆動が必要なので、アクチュエータの構成が極めて複雑になる問題がある。
【００１４】
また、光ディスクの記録密度が１５ＧＢ以上に高密度化するにつれ、一トラックに対する情報の再生時隣接トラックの影響によりクロストーク（ｃｒｏｓｓｔａｌｋ）が大きく生じる問題がある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記のような問題を改善するために創案されたものであり、光ディスクの傾斜によるコマ収差、デフォーカスなどの光学収差により劣化する再生信号特性を改善し、ジッター量を最小にすることができる光ピックアップ装置を提供することにその目的がある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明に係る互換型光ピックアップ装置は、光を照射する光源と、入射光の進行経路を変換する光路変換手段と、入射光を集束して光ディスクに光スポットが結ぶようにする対物レンズと、光ディスクに主光スポットと副光スポットとを含んだ少なくとも二つの光スポットが結ぶように、入射光を第１光と第２光とを含んだ少なくとも二つの光に分岐するが、前記第１光と第２光の光軸が傾くようにする光分岐手段と、前記光ディスクから反射して前記光路変換手段を経て入射する第１及び第２光を各々受光する第１及び第２受光部を有する光検出器と、前記第１及び第２受光部を通じて検出され光電変換された信号から光ディスクの傾斜による収差を補正する信号処理部とを含むことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る光ピックアップ装置は、光を照射する光源と、入射光の進行経路を変換する光路変換手段と、光ディスクに光スポットが結ぶように入射光を集束する対物レンズと、光ディスクに主光スポットと副光スポットとを含んだ少なくとも二つの光スポットが結ぶように、入射光を第１光と第２光とを含んだ少なくとも二つの光に分岐するが、前記第１光と第２光の光軸が傾くようにする光分岐手段と、前記光ディスクから反射して前記光路変換手段を経て入射する第１及び第２光を各々受光するが、第１光を中心部及び周縁部に分けて受光し、受光した光を独立的に光電変換して電気信号を検出する複数の受光領域を有する第１受光部、及び第２光を中心部及び周縁部に分けて受光し、受光した光を独立的に光電変換して電気信号を検出する複数の受光領域を有する第２受光部を具備する光検出器と、前記第１及び第２受光部を通じて検出され光電変換された信号から光ディスクの傾斜による収差、光ディスクの厚さ変化による収差及びクロストークにより劣化した信号を補正する信号処理部とを含むことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づいて本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。
図２を参照すると、本発明の一実施形態による光ピックアップ装置は、光源１１と、光ディスク１に同時に少なくとも二つの光スポットが結ぶように入射光を分岐する光分岐手段と、入射光の進行経路を変換する光路変換手段と、入射光を集束する対物レンズ２１と、光ディスク１で反射した光を受光する光検出器２５、１２５と、光ディスク１の厚さ偏差を補正する信号処理部３０、１３０とを含んでなる。
【００１９】
ここで、光ディスク１の記録密度を約１５ＧＢ以上に高めるために、光源１１として約４１０ｎｍ領域の短波長の光を照射する光源が採用され、対物レンズ２１としてＮＡ０.６以上の対物レンズが採用される。
【００２０】
光源１１から照射された発散光はコリメーティングレンズ１３を通過して集束されて平行光となる。光源１１から照射された光は前記光分岐手段を通じて第１光及び第２光I、IIを含んだ少なくとも二つの光に分岐して、図３に示したように、主光スポットＳＰmと副光スポットＳＰsを形成する。副光スポットＳＰsは光ディスク１の傾斜補正のためのものであって、コマ収差が含まれているスポットである。ここで、光ディスク１が傾斜なしに載置された場合、第１光Iはその光軸が垂直なまま光ディスク１に入射する反面、第２光IIは傾いて光ディスク１に入射する。従って、光ディスク１の傾斜がない場合、図４に示したように、第１光Iは収差のない主光スポットＳＰmを形成し、第２光IIは所定のコマ収差を持つ副光スポットＳＰsを形成する。
【００２１】
一方、光ディスクが所定の角度で傾いて載置された場合、主光スポットＳＰmが歪曲され、副光スポットＳＰsはディスクの傾斜方向によって歪曲量が増加または減少することになる。図５はディスクが０.５°で傾いて載置された場合を示したものであり、この場合は副光スポットＳＰsに付け加えたコマ収差と同じ方向に光ディスク１が傾いた場合に当たり、副光スポットＳＰsの歪曲量が増加したことが分かる。一方、光ディスク１が逆方向に傾いた場合には、副光スポットＳＰsの歪曲量が減少する。
【００２２】
このように、形成される主光スポットＳＰmと副光スポットＳＰsとの関係により後述する信号処理部３０で光ディスクの傾斜程度に従いコマ収差が補正できる。
【００２３】
前記光分岐手段は、光ディスク１が傾斜なしに載置された状態において、主光スポットＳＰmは収差のない光となり、副光スポットＳＰsはコマ収差を持つ光となるようにする。このために、光分岐手段はホログラム素子を具備することが望ましい。このホログラム素子１５は入射光を第１光及び第２光I及びIIに分岐すると共に、第１光Iは無収差光となり第２光IIは所定量のコマ収差を持つ光となるように第２光IIに対して所定のコマ収差を発生させる。第２光IIの光軸は第１光Iの光軸に対して傾いており、副光スポットＳＰsが主光スポットＳＰmとは光ディスク１の同一トラック上の相異なる位置に結ばせる。
【００２４】
ホログラム素子１５は、ホログラムパターンの形成される基板が等方性材質からなり、図６及び図７に示したようなホログラムパターン１５ａを有する。図面を参照すると、ホログラムパターン１５ａは第１光Iが通過する中心に行くほど間隔が広まり、外側に行くほど間隔が狭まる、歪曲した複数のストライプ状に形成される。
【００２５】
前記光路変換手段は、ホログラム素子１５と対物レンズ２１との光路上に設けられ入射光の進行経路を変換する。すなわち、光源１１の方から入射した光は対物レンズ２１の方に向かわせ、対物レンズ２１の方から入射した光は光検出器２５、１２５の方に向かわせる。かかる光路変換手段としては、入射光を所定光量比で分割し透過または反射して光の経路を変換するビームスプリッター１７を含むことが望ましい。
【００２６】
対物レンズ２１は、ホログラム素子１５を通じて分岐した第１光及び第２光I、IIの各々を集束して、光ディスク１の同一トラックの相異なる位置に結ばせる。
【００２７】
光ディスク１から反射した第１光及び第２光I、IIの各々は対物レンズ２１とビームスプリッター１７を経た後、集光レンズ２３で集光されたまま光検出器２５、１２５に受光される。
【００２８】
図２及び図８を参照すると、本発明の一実施形態に係る光検出器２５は、第１光及び第２光I、IIの各々を受光して光電変換する第１及び第２受光部２６及び２７を具備する。また、一実施形態に係る信号処理部３０は、第１及び第２受光部２６及び２７の各々を通じて検出され光電変換された信号から光ディスク１の傾斜による収差を補正する。
【００２９】
図８を参照すると、一実施例に係る信号処理部３０は、次の数式（４）のように再生信号を演算して光ディスクの傾斜変化によるコマ収差により増大するジッター量を最小にする。
【００３０】
【数４】
【００３１】
ここで、Ｓmは第１受光部２６で受光され光電変換された前記主光スポットによる主再生信号であり、Ｓsubは第２受光部２７で受光され光電変換された前記副光スポットによる副再生信号であり、ｋは利得率（ｇａｉｎ ｆａｃｔｏｒ）を表す。ここで、利得率ｋは光ディスク１の傾斜の程度によりその大きさが変わり、傾斜の方向に従い負数または正数となる。すなわち、利得率ｋはｋ値制御回路を通じて制御される値であって、光ディスク１の傾斜検出センサーによる傾斜信号に比例して調整でき、あるいは再生信号のジッター（ｊｉｔｔｅｒ）が最小になるようにジッターをモニタリングした結果をフィードバッグして調整されうる。
【００３２】
ディレイ３１は、第１及び第２受光部２６及び２７を通じて受光した信号間の位相差がある場合、両信号間の位相を合わせるために先立つ信号の位相を遅延させる。従って、両信号間に位相差がない場合、前記ディレイ３１は排除しても良い。
【００３３】
図９を参照して信号処理部３０による再生信号の補正動作を詳しく説明する。図９は光ディスクが接線方向に０.２５°傾いた場合、利得率ｋ値による補正ジッター量を示したグラフである。このグラフは対物レンズの開口数が０.６、光源の波長が４００ｎｍ、トラックのピッチが０.３７μｍ、最小マーク長さが０.２５μｍであり、変調コードとしてＥＦＭ＋を用いる場合に例えて示したものである。
【００３４】
図９を参照すると、補正前（ｋ＝０）のジッター量の１１.４％が、補正後例えばｋ＝２で設定した場合、ジッター量が８.７％に、光ディスクが傾斜なしに載置された場合のジッター量の８.３％近くに補正されたことが分かる。
【００３５】
一方、光ディスクが半径方向に傾いた場合の補償は、副光スポットに半径方向のコマ収差を持つように前記ホログラム素子のパターンを決めることによってできる。また、図１０に示したように、副光スポットＳＰsを接線方向及び半径方向の両方に傾くようにすると、光ディスク１の半径方向及び接線方向の傾斜によるコマ収差により増大するジッター量を最小にできる。
【００３６】
図１１を参照すると、本発明の他の実施形態に係る光検出器１２５は、第１光及び第２光I、IIの各々を受光する第１及び第２受光部１２６、１２７を具備する。
【００３７】
第１受光部１２６は、第１光Iを中心部と周縁部とに分けて受光し、受光した光を独立的に光電変換する複数の受光領域を有する。そして、第２受光部１２７も第２光IIを中心部と周縁部に分けて受光し、受光した光を独立的に光電変換する複数の受光領域を有する。
【００３８】
図１１を参照すると、第１受光部１２６は第１光Iの中心部信号を検出する第１受光領域１２６ａと、光ディスク１の半径方向に対応した方向への第１受光領域１２６ａの両側に各々設けられて第１光Iの周縁部信号を検出する第２及び第３受光領域１２６ｂ及び１２６ｃを含むことが望ましい。ここで、第１光Iの周縁部信号は光ディスク１の半径方向に対応した方向への周縁部信号である。
【００３９】
第２受光部１２７は第２光IIの中心部信号を検出する第４受光領域１２７ａと、光ディスク１の半径方向に対応した方向で第４受光領域１２７ａの両側に各々設けられ、第２光IIの周縁部信号を検出する第５及び第６受光領域１２７ｂ及び１２７ｃを含む。
【００４０】
このように、分割された第１及び第２受光部１２６及び１２７を通じて検出した電気信号は後述する信号処理部１３０で処理され、光ディスクの傾斜による収差及びクローストークにより劣化した信号が補正される。
【００４１】
ここで、トラック誤差信号が検出できるようにするために、第１受光部１２６は図１２に示したような分割構造を有するように変更できる。図１２を参照すると、第１受光部１２６’は４×２配列の八つの分割領域ａ1、．．．、ａ8に分けている。すなわち、光ディスク１の半径方向に対応した方向に４分割され、光ディスク１の接線方向に対応した方向に２分割される。ここで、中央部の四つの分割領域ａ2、ａ3、ａ6、ａ7は入射した第１光Iの中心部の光を受光し、残りの四つの分割領域 ａ1、ａ4、ａ5、ａ8は第１光Iの周縁部の光を受光する。
【００４２】
第１受光部１２６’は、トラック誤差信号を検出しようとする場合、実質的に４分割領域を有する通常の光検出器と同一の機能を遂行できるように、八つの分割領域をａ1＋ａ2、ａ3＋ａ4、ａ5＋ａ6、ａ7＋ａ8の四つの領域に分けてトラック誤差信号を検出する。一方、クロストークを減らそうとする場合は、八つの分割領域をａ1＋ａ5、ａ2＋ａ6＋ａ3＋ａ7、ａ4＋ａ8の三つの領域に分けて信号処理部１３０で信号を処理する。
【００４３】
図１１を参照すると、信号処理部１３０は第１受光部１２６と第２受光部１２７の各々を通じて検出及び光電変換された信号から光ディスク１の傾斜による光学収差及びクロストークを補正する。
【００４４】
信号処理部１３０は、次の数式（５）により再生信号を演算して前記光ディスクの傾斜変化によるコマ収差により増大するジッター量を最小にする。
【００４５】
【数５】
【００４６】
ここで、Ｓmは第１受光部１２６で受光され光電変換された前記主光スポットにより主再生信号であり、Ｓsubは第２受光部１２７で受光され光電変換された前記副光スポットによる副再生信号であり、αは利得率を表す。
【００４７】
ここで、第１受光部１２６で検出した主再生信号Ｓmは、第１受光領域１２６ａを通じて検出した第１光Iの中心部信号値と、第２及び第３受光領域１２６ｂ及び１２６ｃを通じて検出した第１光Iの周縁部信号に光ディスク１の隣接トラックによるクロストークが最小となるように調整される利得率βをかけた値との和信号である。
【００４８】
また、第２受光部１２７で検出した副再生信号Ｓsubは、第４受光領域１２７ａを通じて検出した第２光IIの中心部信号値と、第５及び第６受光領域１２７ｂ及び１２７ｃを通じて検出した第２光IIの周縁部信号に光ディスク１の隣接トラックによるクロストークが最小となるように調整される利得率δをかけた値との和信号である。
【００４９】
上述したように、第１及び第２受光部１２６及び１２７で中心部信号と周縁部信号とに分けて信号を検出し、周縁部信号に所定の利得率βまたはδをかけることによって、狭トラック光ディスク１の隣接トラックによるクロストークの影響を減らしうる。
【００５０】
図１１に示したディレイ１３１は、第１及び第２受光部１２６及び１２７を通じて受光した信号間の位相差が発生する場合、両信号間の位相を合わせるために先立つ信号の位相を遅延させる。従って、両信号間に位相差がない場合、ディレイ１３１は信号処理部１３０から排除しても良い。
【００５１】
図１３を参照して信号処理部１３０による再生信号の補正動作を詳しく説明する。図１３は光ディスクが接線方向に０.２５°の傾斜を持つ場合、利得率α値による補正ジッター量を示したグラフである。このグラフは対物レンズの開口数が０.６、光源の波長が４００ｎｍ、トラックのピッチが０.３７μｍ、最小マーク長さが０.２５μｍであり、変調コードとしてＥＦＭ＋を用いる場合に例えて示したものである。また、利得率βとδはすべて２.０にした。
【００５２】
図１３を参照すると、利得率βとδを各々１に設定した場合と２.０に設定した場合を比べた時、ジッター量が１５.５％からジッター量が１０.３％に約５％くらい補正されたことが分かる。また、利得率αを最適にした場合（α＝２.０）、補正前のジッター量が１３.５％から補正後８.８％に改善されることが分かる。一方、第２受光部で受光した光に対してはクロストーク補正を行わなく、第１受光部で受光した光にのみクロストーク補正を行う場合（β＝２.０、γ＝１.０）にも、利得率α＝０.５に設定した場合ジッター量が１０．２％で補正前に比べて改善されることが分かる。
【００５３】
一方、光ディスクが半径方向に傾いた場合の補償は、副光スポットに半径方向のコマ収差を持つように前記ホログラム素子のパターンを決めることによって可能である。また、副光スポットＳＰsを接線方向及び半径方向の両方に傾くようにすると、光ディスク１の半径方向及び接線方向の傾斜によるコマ収差により増大するジッター量を同時に最小にできる。
【００５４】
図１４を参照すると、本発明の他の実施例に係る光ピックアップ装置は、光源５１と、光ディスク１に同時に少なくとも二つの光スポットが結ぶように入射光を分岐する光分岐手段と、入射光の進行経路を変換する光路変換手段と、入射光を集束する対物レンズ６１と、光ディスク１から反射した光を受光する光検出器７０と、光ディスク１の厚さ偏差により増大するジッター量を最小にする信号処理部８０とを含んでなる。ここで、光源５１と対物レンズ６１は各々図２に示したものと実質的に同一なのでその詳しい説明は略する。
【００５５】
光源５１から照射された発散光は前記光分岐手段を通じて第１光及び第２光I’、II’を含んだ少なくとも二つの光に分岐する。ここで、第１光及び第２光I’、II’対物レンズ６１を経て光ディスク１に集束するものであって、第１光I’は無収差の主光スポットＳＰmを形成し、第２光II’は所定のコマ収差を持つ副光スポットＳＰsを形成する。ここで、第１光及び第２光I’、II’は光ディスク１の同じ位置に結ぶものであって、その偏光方向によって区別される。
【００５６】
このために、前記光分岐手段は、第１光I’が一の偏光の無収差光となり第２光II’が他の偏光のコマ収差を持つ光となるように、第２光II’に対して所定のコマ収差を発生させる偏光ホログラム素子５７を具備することが望ましい。この偏光ホログラム素子５７に形成されたホログラムパターンは、図６及び図７を参照して説明したホログラム素子１５のパターンと実質的に同一なので、その詳しい説明は略する。
【００５７】
前記光路変換手段は、偏光ホログラム素子５７と対物レンズ６１間の光路上に設けられて入射光を所定光量比で透過または反射させて光の経路を変換するビームスプリッター５９と、ビームスプリッター５９と光検出器７０間の光路上に設けられ、光ディスク１から反射しビームスプリッター５９を経て入射した光を偏光に従い透過または反射させる偏光ビームスプリッター６５を含む。ここで、ビームスプリッター５９と偏光ビームスプリッター６５との光路上には入射光を集光する集光レンズ６３がさらに具備できる。
【００５８】
光検出器７０の第１及び第２受光部７１、７３の各々は偏光ビームスプリッター６５で分岐した第１光及び第２光I’、II’の各々を受光できるように配置される。従って、偏光ビームスプリッター６５で分岐した一の偏光の第１光I’は第１受光部７１で受光され、他の偏光の第２光II’は第２受光部７２で受光される。
【００５９】
信号処理部８０は、第１及び第２受光部７１、７２の各々を通じて検出及び光電変換された信号から光ディスク１の傾斜による収差により増大するジッター量を最小にする。
【００６０】
ここで、光検出器７０及び信号処理部８０は、図８を参照して説明した光検出器２５及び信号処理部３０、並びに図１１及び図１２を参照して説明した光検出器１２５及び信号処理部１３０の各々と実質的に同一に構成されるので、その詳しい説明は略する。
【００６１】
上述したように光ピックアップ装置を構成する場合の収差補正及びデフォーカス特性改善の効果を図１５ないし図２２を参照して詳しく説明する。
【００６２】
まず、図１５ないし図２０は光検出器７０及び信号処理部８０の各々を図８を参照して説明した光検出器２５及び信号処理部３０の各々と同一に構成した場合の特性を示したグラフである。
【００６３】
図１５は半径方向への光ディスクの傾斜によるジッター量の変化を示したグラフであり、補正前のジッター量に比べて補正後のジッター量が大幅に減ることが分かる。ここで、補正後のジッター量は利得率ｋを動的制御することによって最適化したものである。図１６は光ディスクの半径方向への傾斜による最適化した利得率ｋを示したグラフである。また、光ディスク接線方向及び半径方向との対角線方向に傾いた場合にも利得率ｋを調節してジッター値を大幅に減らしうる。
【００６４】
図１７は光ディスクの厚さ偏差によるジッター量の補正効果を示したグラフであり、図１８は光ディスクの厚さ偏差により増大するジッター量を最小にする補正を行なう時の最適化した利得率ｋを示したグラフである。図１７及び図１８から、利得率ｋ値を調整することによって補正後のジッター特性を大幅に改善できることが分かる。
【００６５】
図１９は光ディスクのデフォーカス量の変化によるジッター値の変化を示したグラフであり、図２０は光ディスクのデフォーカス量の変化による補正時の最適化した利得率ｋを示したグラフである。図１９及び図２０から、利得率ｋ値を調整することによって補正後のジッター特性を大幅に改善できることが分かる。
【００６６】
図２１及び図２２は光検出器７０及び信号処理部８０の各々を図１１及び図１２を参照して説明した光検出器１２５及び信号処理部１３０の各々と同一に構成した場合の特性を示したグラフである。
【００６７】
前記のように光ピックアップ装置を構成した場合のクロストーク補正及び収差補正の効果を図２１及び図２２を参照して詳しく説明する。
【００６８】
図２１は光ディスクの接線方向での傾斜発生時、ジッター量の改善効果を説明するために示したグラフであり、図２２は光ディスクの半径方向での傾斜発生時、ジッター量の改善効果を説明するために示したグラフである。
【００６９】
図２１及び図２２において、参照符号Ａは主光スポットのみを用いた場合の結果を示したものである。そして、参照符号Ｂは副光スポットを用いて光ディスクの収差を補正したものであって、信号処理部でクロストーク補正の演算を適用しなかった場合の結果を示したものである。また、参照符号Ｃは副光スポットを用いて光ディスクの収差を補正したものであって、第１受光部で受光した信号に対してはクロストーク補正の演算を適用し、第２受光部に受光した信号に対してはクロストーク補正の演算を適用しなかった場合の結果を示したものである。そして、参照符号Ｄは副光スポットを用いて光ディスクの収差を補正したものであって、第１及び第２受光部に受光した信号のすべてに対してクロストーク補正の演算を適用した場合の結果を示したものである。
【００７０】
図２１及び図２２から、参照符号Ｄが示したように、二つの光スポットを用いて光ディスクの収差補正を行うと共に、第１及び第２受光部を複数個の分割領域に分けて、検出した信号を中心部信号と周縁部信号とに分け周縁部信号には所定の利得を与えた場合、光ディスクの接線方向及び半径方向での傾斜によるジッター特性が大幅に改善されることが分かる。
【００７１】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、無収差の第１光とコマ収差を持つ第２光を用いて光ディスクに主光スポットと副光スポットが結ぶようにすると共に、光検出器の第１及び第２受光部の各々で受光した光を数式（４）に示したような演算を通じて再生信号を検出する場合、光ディスクの傾斜によるコマ収差及び光ディスクの厚さ偏差による球面収差が補正できるので、再生信号のジッター特性を大幅に改善できる。また、デフォーカス特性も改善できる。
【００７２】
また、数式（５）に示したような演算を通じて再生信号を検出すると共に、第１及び第２受光部を複数の受光領域に分けてクロストーク補正を行うことによって、光ディスクの傾斜によるコマ収差及び光ディスクの厚さ偏差による球面収差が補正できクロストークが低減できるので、再生信号のジッター特性がさらに改善できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の光ディスクの収差補正装置を示した概略図である。
【図２】 本発明の一実施形態に係る光ピックアップ装置の光学的配置を示した概略図である。
【図３】 光ディスクに形成された主光スポットと副光スポットを示した概略図である。
【図４】 光ディスクの傾斜がない場合、主光スポットと副光スポットの形状を示した図面である。
【図５】 光ディスクが０.５°傾いた場合、主光スポットと副光スポットの形状を示した図面である。
【図６】 図２のホログラム素子の概略的な断面図である。
【図７】 図２のホログラム素子の概略的な平面図である。
【図８】 図２の光検出器及び信号処理部の一例を示した概略図である。
【図９】 図８において光ディスクが０.２５°の傾斜を持つ場合、利得率ｋ値による補正ジッター量を示したグラフである。
【図１０】 光ディスクが接線方向及び半径方向の両方に傾いた場合、主光スポットと副光スポットの形状を示した図面である。
【図１１】 図２の光検出器及び信号処理部の他の例を示した概略図である。
【図１２】 図１１の光検出器の第１受光部の一例を示した概略図である。
【図１３】 図１１及び図１２において光ディスクが０.２５°の傾斜を持つ場合、利得率α、β、δ値による補正ジッター量を示したグラフである。
【図１４】 本発明の他の実施形態に係る光ピックアップ装置の光学的配置を示した概略図である。
【図１５】 各々光ディスクの半径方向での傾斜によるジッター量の変化及び補正時の最適化した利得率ｋを示したグラフである。
【図１６】 各々光ディスクの半径方向での傾斜によるジッター量の変化及び補正時の最適化した利得率ｋを示したグラフである。
【図１７】 各々光ディスクの厚さ偏差によるジッター量の変化及び補正時の最適化した利得率ｋを示したグラフである。
【図１８】 各々光ディスクの厚さ偏差によるジッター量の変化及び補正時の最適化した利得率ｋを示したグラフである。
【図１９】 各々光ディスクのデフォーカス量の変化によるジッター量の変化及び補正時の最適化した利得率ｋを示したグラフである。
【図２０】 各々光ディスクのデフォーカス量の変化によるジッター量の変化及び補正時の最適化した利得率ｋを示したグラフである。
【図２１】 図１４に示した光ピックアップ装置が図１１に示した光検出器及び信号処理部を有する場合、光ディスクの接線方向での傾斜の補正効果を説明するために示したグラフである。
【図２２】 図１４に示した光ピックアップ装置が図１１に示した光検出器及び信号処理部を有する場合、光ディスクの半径方向での傾斜の補正効果を説明するためにを示したグラフである。
【符号の説明】
１ 光ディスク
１１ 光源
１３ コリメーティンぐレンズ
１５ ホログラム素子
１７ ビームスプリッター
２１ 対物レンズ
２３ 集光レンズ
２５、１２５ 光検出器
２６、１２６ 第１受光部
２７、１２７ 第２受光部
３０、１３０ 信号処理部
I 第１光
II 第２光
【発明の属する技術分野】
本発明は光ディスクの傾斜による収差を補正すると共に、デフォーカス（ｄｅｆｏｃｕｓ）特性を改善できる光ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、光ピックアップ装置は光ディスクに情報を記録したり、記録された情報を再生するようにするものである。最近、光ディスクの高密度化につれ、光源から照射される光は短波長化されレンズの開口数ＮＡは高まっている。一方、かかる光ピックアップ装置を通じて光ディスクに情報を記録／再生しようとするとき、光ディスクが傾いて載置される場合すなわち、光ディスクの情報面が光軸に垂直な方向に載置されず傾いて載置される場合、その傾斜によるコマ収差が生じる問題がある。また、光ディスクの高密度化に従い光源が短波長化され対物レンズの開口数が高まるにつれ、低密度の光ディスクとの互換性に伴う光ディスクの厚さ変化及び波長変動による球面収差が生じる問題がある。また、対物レンズの開口数の増加につれ一定の再生信号特性が維持される焦点深度が浅くなって、光ディスクと対物レンズとの距離調整誤差は、厳しく管理されるべきである。
【０００３】
ここで、コマ収差Ｗ31は数式（１）のような比例関係が成立つので、同一の光ディスクの傾斜に対して、高い開口数の光ピックアップでは相対的に低い開口数の場合に比べて光ディスクの傾斜によるコマ収差が急激に増加する。
【０００４】
【数１】
また、光ディスクの記録容量は光源から照射される光の波長λと対物レンズの開口数ＮＡにより数式（２）のように決定される。
【０００６】
【数２】
また、光ディスクの厚さ偏差Δｄにより生じる球面収差Ｗ40dは数式（３）のようになる。
【０００８】
【数３】
ここで、ｎは光ディスク基板の屈折率であり、ｄは基板の厚さである。
【００１０】
従って、光ディスクの記録密度を約１５ＧＢ以上に高めようとする場合、前記数式（２）に基づいて考えると、約４１０ｎｍ領域の短波長の光を照射する光源と、開口数ＮＡ０.６以上の対物レンズの採用が必須である。しかし、このように光ディスクの記録密度を高めるために対物レンズの開口数を高める場合、光ディスクの厚さ偏差Δｄによる生じる球面収差Ｗ40dは開口数ＮＡの４乗に比例するので急激に増加する問題がある。
【００１１】
図１を参照すれば、前記のコマ収差及び球面収差を補正するための従来の光ディスク収差補正装置は、入射光をまず集束する対物レンズ３と、対物レンズ３により集束された光を再度集束して光ディスク１に結ばせる集束レンズ５を含む。
【００１２】
従って、光ディスク１が一方向に傾いた場合、集束レンズ５を一方向に傾くように駆動してコマ収差を補正する。
【００１３】
上述したように構成される従来の光ディスクの収差補正装置は、対物レンズおよび集束レンズを光スポットのトラッキング及びフォーカシング調整方向への駆動、集束レンズの傾斜駆動が必要なので、アクチュエータの構成が極めて複雑になる問題がある。
【００１４】
また、光ディスクの記録密度が１５ＧＢ以上に高密度化するにつれ、一トラックに対する情報の再生時隣接トラックの影響によりクロストーク（ｃｒｏｓｓｔａｌｋ）が大きく生じる問題がある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記のような問題を改善するために創案されたものであり、光ディスクの傾斜によるコマ収差、デフォーカスなどの光学収差により劣化する再生信号特性を改善し、ジッター量を最小にすることができる光ピックアップ装置を提供することにその目的がある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明に係る互換型光ピックアップ装置は、光を照射する光源と、入射光の進行経路を変換する光路変換手段と、入射光を集束して光ディスクに光スポットが結ぶようにする対物レンズと、光ディスクに主光スポットと副光スポットとを含んだ少なくとも二つの光スポットが結ぶように、入射光を第１光と第２光とを含んだ少なくとも二つの光に分岐するが、前記第１光と第２光の光軸が傾くようにする光分岐手段と、前記光ディスクから反射して前記光路変換手段を経て入射する第１及び第２光を各々受光する第１及び第２受光部を有する光検出器と、前記第１及び第２受光部を通じて検出され光電変換された信号から光ディスクの傾斜による収差を補正する信号処理部とを含むことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る光ピックアップ装置は、光を照射する光源と、入射光の進行経路を変換する光路変換手段と、光ディスクに光スポットが結ぶように入射光を集束する対物レンズと、光ディスクに主光スポットと副光スポットとを含んだ少なくとも二つの光スポットが結ぶように、入射光を第１光と第２光とを含んだ少なくとも二つの光に分岐するが、前記第１光と第２光の光軸が傾くようにする光分岐手段と、前記光ディスクから反射して前記光路変換手段を経て入射する第１及び第２光を各々受光するが、第１光を中心部及び周縁部に分けて受光し、受光した光を独立的に光電変換して電気信号を検出する複数の受光領域を有する第１受光部、及び第２光を中心部及び周縁部に分けて受光し、受光した光を独立的に光電変換して電気信号を検出する複数の受光領域を有する第２受光部を具備する光検出器と、前記第１及び第２受光部を通じて検出され光電変換された信号から光ディスクの傾斜による収差、光ディスクの厚さ変化による収差及びクロストークにより劣化した信号を補正する信号処理部とを含むことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づいて本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。
図２を参照すると、本発明の一実施形態による光ピックアップ装置は、光源１１と、光ディスク１に同時に少なくとも二つの光スポットが結ぶように入射光を分岐する光分岐手段と、入射光の進行経路を変換する光路変換手段と、入射光を集束する対物レンズ２１と、光ディスク１で反射した光を受光する光検出器２５、１２５と、光ディスク１の厚さ偏差を補正する信号処理部３０、１３０とを含んでなる。
【００１９】
ここで、光ディスク１の記録密度を約１５ＧＢ以上に高めるために、光源１１として約４１０ｎｍ領域の短波長の光を照射する光源が採用され、対物レンズ２１としてＮＡ０.６以上の対物レンズが採用される。
【００２０】
光源１１から照射された発散光はコリメーティングレンズ１３を通過して集束されて平行光となる。光源１１から照射された光は前記光分岐手段を通じて第１光及び第２光I、IIを含んだ少なくとも二つの光に分岐して、図３に示したように、主光スポットＳＰmと副光スポットＳＰsを形成する。副光スポットＳＰsは光ディスク１の傾斜補正のためのものであって、コマ収差が含まれているスポットである。ここで、光ディスク１が傾斜なしに載置された場合、第１光Iはその光軸が垂直なまま光ディスク１に入射する反面、第２光IIは傾いて光ディスク１に入射する。従って、光ディスク１の傾斜がない場合、図４に示したように、第１光Iは収差のない主光スポットＳＰmを形成し、第２光IIは所定のコマ収差を持つ副光スポットＳＰsを形成する。
【００２１】
一方、光ディスクが所定の角度で傾いて載置された場合、主光スポットＳＰmが歪曲され、副光スポットＳＰsはディスクの傾斜方向によって歪曲量が増加または減少することになる。図５はディスクが０.５°で傾いて載置された場合を示したものであり、この場合は副光スポットＳＰsに付け加えたコマ収差と同じ方向に光ディスク１が傾いた場合に当たり、副光スポットＳＰsの歪曲量が増加したことが分かる。一方、光ディスク１が逆方向に傾いた場合には、副光スポットＳＰsの歪曲量が減少する。
【００２２】
このように、形成される主光スポットＳＰmと副光スポットＳＰsとの関係により後述する信号処理部３０で光ディスクの傾斜程度に従いコマ収差が補正できる。
【００２３】
前記光分岐手段は、光ディスク１が傾斜なしに載置された状態において、主光スポットＳＰmは収差のない光となり、副光スポットＳＰsはコマ収差を持つ光となるようにする。このために、光分岐手段はホログラム素子を具備することが望ましい。このホログラム素子１５は入射光を第１光及び第２光I及びIIに分岐すると共に、第１光Iは無収差光となり第２光IIは所定量のコマ収差を持つ光となるように第２光IIに対して所定のコマ収差を発生させる。第２光IIの光軸は第１光Iの光軸に対して傾いており、副光スポットＳＰsが主光スポットＳＰmとは光ディスク１の同一トラック上の相異なる位置に結ばせる。
【００２４】
ホログラム素子１５は、ホログラムパターンの形成される基板が等方性材質からなり、図６及び図７に示したようなホログラムパターン１５ａを有する。図面を参照すると、ホログラムパターン１５ａは第１光Iが通過する中心に行くほど間隔が広まり、外側に行くほど間隔が狭まる、歪曲した複数のストライプ状に形成される。
【００２５】
前記光路変換手段は、ホログラム素子１５と対物レンズ２１との光路上に設けられ入射光の進行経路を変換する。すなわち、光源１１の方から入射した光は対物レンズ２１の方に向かわせ、対物レンズ２１の方から入射した光は光検出器２５、１２５の方に向かわせる。かかる光路変換手段としては、入射光を所定光量比で分割し透過または反射して光の経路を変換するビームスプリッター１７を含むことが望ましい。
【００２６】
対物レンズ２１は、ホログラム素子１５を通じて分岐した第１光及び第２光I、IIの各々を集束して、光ディスク１の同一トラックの相異なる位置に結ばせる。
【００２７】
光ディスク１から反射した第１光及び第２光I、IIの各々は対物レンズ２１とビームスプリッター１７を経た後、集光レンズ２３で集光されたまま光検出器２５、１２５に受光される。
【００２８】
図２及び図８を参照すると、本発明の一実施形態に係る光検出器２５は、第１光及び第２光I、IIの各々を受光して光電変換する第１及び第２受光部２６及び２７を具備する。また、一実施形態に係る信号処理部３０は、第１及び第２受光部２６及び２７の各々を通じて検出され光電変換された信号から光ディスク１の傾斜による収差を補正する。
【００２９】
図８を参照すると、一実施例に係る信号処理部３０は、次の数式（４）のように再生信号を演算して光ディスクの傾斜変化によるコマ収差により増大するジッター量を最小にする。
【００３０】
【数４】
ここで、Ｓmは第１受光部２６で受光され光電変換された前記主光スポットによる主再生信号であり、Ｓsubは第２受光部２７で受光され光電変換された前記副光スポットによる副再生信号であり、ｋは利得率（ｇａｉｎ ｆａｃｔｏｒ）を表す。ここで、利得率ｋは光ディスク１の傾斜の程度によりその大きさが変わり、傾斜の方向に従い負数または正数となる。すなわち、利得率ｋはｋ値制御回路を通じて制御される値であって、光ディスク１の傾斜検出センサーによる傾斜信号に比例して調整でき、あるいは再生信号のジッター（ｊｉｔｔｅｒ）が最小になるようにジッターをモニタリングした結果をフィードバッグして調整されうる。
【００３２】
ディレイ３１は、第１及び第２受光部２６及び２７を通じて受光した信号間の位相差がある場合、両信号間の位相を合わせるために先立つ信号の位相を遅延させる。従って、両信号間に位相差がない場合、前記ディレイ３１は排除しても良い。
【００３３】
図９を参照して信号処理部３０による再生信号の補正動作を詳しく説明する。図９は光ディスクが接線方向に０.２５°傾いた場合、利得率ｋ値による補正ジッター量を示したグラフである。このグラフは対物レンズの開口数が０.６、光源の波長が４００ｎｍ、トラックのピッチが０.３７μｍ、最小マーク長さが０.２５μｍであり、変調コードとしてＥＦＭ＋を用いる場合に例えて示したものである。
【００３４】
図９を参照すると、補正前（ｋ＝０）のジッター量の１１.４％が、補正後例えばｋ＝２で設定した場合、ジッター量が８.７％に、光ディスクが傾斜なしに載置された場合のジッター量の８.３％近くに補正されたことが分かる。
【００３５】
一方、光ディスクが半径方向に傾いた場合の補償は、副光スポットに半径方向のコマ収差を持つように前記ホログラム素子のパターンを決めることによってできる。また、図１０に示したように、副光スポットＳＰsを接線方向及び半径方向の両方に傾くようにすると、光ディスク１の半径方向及び接線方向の傾斜によるコマ収差により増大するジッター量を最小にできる。
【００３６】
図１１を参照すると、本発明の他の実施形態に係る光検出器１２５は、第１光及び第２光I、IIの各々を受光する第１及び第２受光部１２６、１２７を具備する。
【００３７】
第１受光部１２６は、第１光Iを中心部と周縁部とに分けて受光し、受光した光を独立的に光電変換する複数の受光領域を有する。そして、第２受光部１２７も第２光IIを中心部と周縁部に分けて受光し、受光した光を独立的に光電変換する複数の受光領域を有する。
【００３８】
図１１を参照すると、第１受光部１２６は第１光Iの中心部信号を検出する第１受光領域１２６ａと、光ディスク１の半径方向に対応した方向への第１受光領域１２６ａの両側に各々設けられて第１光Iの周縁部信号を検出する第２及び第３受光領域１２６ｂ及び１２６ｃを含むことが望ましい。ここで、第１光Iの周縁部信号は光ディスク１の半径方向に対応した方向への周縁部信号である。
【００３９】
第２受光部１２７は第２光IIの中心部信号を検出する第４受光領域１２７ａと、光ディスク１の半径方向に対応した方向で第４受光領域１２７ａの両側に各々設けられ、第２光IIの周縁部信号を検出する第５及び第６受光領域１２７ｂ及び１２７ｃを含む。
【００４０】
このように、分割された第１及び第２受光部１２６及び１２７を通じて検出した電気信号は後述する信号処理部１３０で処理され、光ディスクの傾斜による収差及びクローストークにより劣化した信号が補正される。
【００４１】
ここで、トラック誤差信号が検出できるようにするために、第１受光部１２６は図１２に示したような分割構造を有するように変更できる。図１２を参照すると、第１受光部１２６’は４×２配列の八つの分割領域ａ1、．．．、ａ8に分けている。すなわち、光ディスク１の半径方向に対応した方向に４分割され、光ディスク１の接線方向に対応した方向に２分割される。ここで、中央部の四つの分割領域ａ2、ａ3、ａ6、ａ7は入射した第１光Iの中心部の光を受光し、残りの四つの分割領域 ａ1、ａ4、ａ5、ａ8は第１光Iの周縁部の光を受光する。
【００４２】
第１受光部１２６’は、トラック誤差信号を検出しようとする場合、実質的に４分割領域を有する通常の光検出器と同一の機能を遂行できるように、八つの分割領域をａ1＋ａ2、ａ3＋ａ4、ａ5＋ａ6、ａ7＋ａ8の四つの領域に分けてトラック誤差信号を検出する。一方、クロストークを減らそうとする場合は、八つの分割領域をａ1＋ａ5、ａ2＋ａ6＋ａ3＋ａ7、ａ4＋ａ8の三つの領域に分けて信号処理部１３０で信号を処理する。
【００４３】
図１１を参照すると、信号処理部１３０は第１受光部１２６と第２受光部１２７の各々を通じて検出及び光電変換された信号から光ディスク１の傾斜による光学収差及びクロストークを補正する。
【００４４】
信号処理部１３０は、次の数式（５）により再生信号を演算して前記光ディスクの傾斜変化によるコマ収差により増大するジッター量を最小にする。
【００４５】
【数５】
ここで、Ｓmは第１受光部１２６で受光され光電変換された前記主光スポットにより主再生信号であり、Ｓsubは第２受光部１２７で受光され光電変換された前記副光スポットによる副再生信号であり、αは利得率を表す。
【００４７】
ここで、第１受光部１２６で検出した主再生信号Ｓmは、第１受光領域１２６ａを通じて検出した第１光Iの中心部信号値と、第２及び第３受光領域１２６ｂ及び１２６ｃを通じて検出した第１光Iの周縁部信号に光ディスク１の隣接トラックによるクロストークが最小となるように調整される利得率βをかけた値との和信号である。
【００４８】
また、第２受光部１２７で検出した副再生信号Ｓsubは、第４受光領域１２７ａを通じて検出した第２光IIの中心部信号値と、第５及び第６受光領域１２７ｂ及び１２７ｃを通じて検出した第２光IIの周縁部信号に光ディスク１の隣接トラックによるクロストークが最小となるように調整される利得率δをかけた値との和信号である。
【００４９】
上述したように、第１及び第２受光部１２６及び１２７で中心部信号と周縁部信号とに分けて信号を検出し、周縁部信号に所定の利得率βまたはδをかけることによって、狭トラック光ディスク１の隣接トラックによるクロストークの影響を減らしうる。
【００５０】
図１１に示したディレイ１３１は、第１及び第２受光部１２６及び１２７を通じて受光した信号間の位相差が発生する場合、両信号間の位相を合わせるために先立つ信号の位相を遅延させる。従って、両信号間に位相差がない場合、ディレイ１３１は信号処理部１３０から排除しても良い。
【００５１】
図１３を参照して信号処理部１３０による再生信号の補正動作を詳しく説明する。図１３は光ディスクが接線方向に０.２５°の傾斜を持つ場合、利得率α値による補正ジッター量を示したグラフである。このグラフは対物レンズの開口数が０.６、光源の波長が４００ｎｍ、トラックのピッチが０.３７μｍ、最小マーク長さが０.２５μｍであり、変調コードとしてＥＦＭ＋を用いる場合に例えて示したものである。また、利得率βとδはすべて２.０にした。
【００５２】
図１３を参照すると、利得率βとδを各々１に設定した場合と２.０に設定した場合を比べた時、ジッター量が１５.５％からジッター量が１０.３％に約５％くらい補正されたことが分かる。また、利得率αを最適にした場合（α＝２.０）、補正前のジッター量が１３.５％から補正後８.８％に改善されることが分かる。一方、第２受光部で受光した光に対してはクロストーク補正を行わなく、第１受光部で受光した光にのみクロストーク補正を行う場合（β＝２.０、γ＝１.０）にも、利得率α＝０.５に設定した場合ジッター量が１０．２％で補正前に比べて改善されることが分かる。
【００５３】
一方、光ディスクが半径方向に傾いた場合の補償は、副光スポットに半径方向のコマ収差を持つように前記ホログラム素子のパターンを決めることによって可能である。また、副光スポットＳＰsを接線方向及び半径方向の両方に傾くようにすると、光ディスク１の半径方向及び接線方向の傾斜によるコマ収差により増大するジッター量を同時に最小にできる。
【００５４】
図１４を参照すると、本発明の他の実施例に係る光ピックアップ装置は、光源５１と、光ディスク１に同時に少なくとも二つの光スポットが結ぶように入射光を分岐する光分岐手段と、入射光の進行経路を変換する光路変換手段と、入射光を集束する対物レンズ６１と、光ディスク１から反射した光を受光する光検出器７０と、光ディスク１の厚さ偏差により増大するジッター量を最小にする信号処理部８０とを含んでなる。ここで、光源５１と対物レンズ６１は各々図２に示したものと実質的に同一なのでその詳しい説明は略する。
【００５５】
光源５１から照射された発散光は前記光分岐手段を通じて第１光及び第２光I’、II’を含んだ少なくとも二つの光に分岐する。ここで、第１光及び第２光I’、II’対物レンズ６１を経て光ディスク１に集束するものであって、第１光I’は無収差の主光スポットＳＰmを形成し、第２光II’は所定のコマ収差を持つ副光スポットＳＰsを形成する。ここで、第１光及び第２光I’、II’は光ディスク１の同じ位置に結ぶものであって、その偏光方向によって区別される。
【００５６】
このために、前記光分岐手段は、第１光I’が一の偏光の無収差光となり第２光II’が他の偏光のコマ収差を持つ光となるように、第２光II’に対して所定のコマ収差を発生させる偏光ホログラム素子５７を具備することが望ましい。この偏光ホログラム素子５７に形成されたホログラムパターンは、図６及び図７を参照して説明したホログラム素子１５のパターンと実質的に同一なので、その詳しい説明は略する。
【００５７】
前記光路変換手段は、偏光ホログラム素子５７と対物レンズ６１間の光路上に設けられて入射光を所定光量比で透過または反射させて光の経路を変換するビームスプリッター５９と、ビームスプリッター５９と光検出器７０間の光路上に設けられ、光ディスク１から反射しビームスプリッター５９を経て入射した光を偏光に従い透過または反射させる偏光ビームスプリッター６５を含む。ここで、ビームスプリッター５９と偏光ビームスプリッター６５との光路上には入射光を集光する集光レンズ６３がさらに具備できる。
【００５８】
光検出器７０の第１及び第２受光部７１、７３の各々は偏光ビームスプリッター６５で分岐した第１光及び第２光I’、II’の各々を受光できるように配置される。従って、偏光ビームスプリッター６５で分岐した一の偏光の第１光I’は第１受光部７１で受光され、他の偏光の第２光II’は第２受光部７２で受光される。
【００５９】
信号処理部８０は、第１及び第２受光部７１、７２の各々を通じて検出及び光電変換された信号から光ディスク１の傾斜による収差により増大するジッター量を最小にする。
【００６０】
ここで、光検出器７０及び信号処理部８０は、図８を参照して説明した光検出器２５及び信号処理部３０、並びに図１１及び図１２を参照して説明した光検出器１２５及び信号処理部１３０の各々と実質的に同一に構成されるので、その詳しい説明は略する。
【００６１】
上述したように光ピックアップ装置を構成する場合の収差補正及びデフォーカス特性改善の効果を図１５ないし図２２を参照して詳しく説明する。
【００６２】
まず、図１５ないし図２０は光検出器７０及び信号処理部８０の各々を図８を参照して説明した光検出器２５及び信号処理部３０の各々と同一に構成した場合の特性を示したグラフである。
【００６３】
図１５は半径方向への光ディスクの傾斜によるジッター量の変化を示したグラフであり、補正前のジッター量に比べて補正後のジッター量が大幅に減ることが分かる。ここで、補正後のジッター量は利得率ｋを動的制御することによって最適化したものである。図１６は光ディスクの半径方向への傾斜による最適化した利得率ｋを示したグラフである。また、光ディスク接線方向及び半径方向との対角線方向に傾いた場合にも利得率ｋを調節してジッター値を大幅に減らしうる。
【００６４】
図１７は光ディスクの厚さ偏差によるジッター量の補正効果を示したグラフであり、図１８は光ディスクの厚さ偏差により増大するジッター量を最小にする補正を行なう時の最適化した利得率ｋを示したグラフである。図１７及び図１８から、利得率ｋ値を調整することによって補正後のジッター特性を大幅に改善できることが分かる。
【００６５】
図１９は光ディスクのデフォーカス量の変化によるジッター値の変化を示したグラフであり、図２０は光ディスクのデフォーカス量の変化による補正時の最適化した利得率ｋを示したグラフである。図１９及び図２０から、利得率ｋ値を調整することによって補正後のジッター特性を大幅に改善できることが分かる。
【００６６】
図２１及び図２２は光検出器７０及び信号処理部８０の各々を図１１及び図１２を参照して説明した光検出器１２５及び信号処理部１３０の各々と同一に構成した場合の特性を示したグラフである。
【００６７】
前記のように光ピックアップ装置を構成した場合のクロストーク補正及び収差補正の効果を図２１及び図２２を参照して詳しく説明する。
【００６８】
図２１は光ディスクの接線方向での傾斜発生時、ジッター量の改善効果を説明するために示したグラフであり、図２２は光ディスクの半径方向での傾斜発生時、ジッター量の改善効果を説明するために示したグラフである。
【００６９】
図２１及び図２２において、参照符号Ａは主光スポットのみを用いた場合の結果を示したものである。そして、参照符号Ｂは副光スポットを用いて光ディスクの収差を補正したものであって、信号処理部でクロストーク補正の演算を適用しなかった場合の結果を示したものである。また、参照符号Ｃは副光スポットを用いて光ディスクの収差を補正したものであって、第１受光部で受光した信号に対してはクロストーク補正の演算を適用し、第２受光部に受光した信号に対してはクロストーク補正の演算を適用しなかった場合の結果を示したものである。そして、参照符号Ｄは副光スポットを用いて光ディスクの収差を補正したものであって、第１及び第２受光部に受光した信号のすべてに対してクロストーク補正の演算を適用した場合の結果を示したものである。
【００７０】
図２１及び図２２から、参照符号Ｄが示したように、二つの光スポットを用いて光ディスクの収差補正を行うと共に、第１及び第２受光部を複数個の分割領域に分けて、検出した信号を中心部信号と周縁部信号とに分け周縁部信号には所定の利得を与えた場合、光ディスクの接線方向及び半径方向での傾斜によるジッター特性が大幅に改善されることが分かる。
【００７１】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、無収差の第１光とコマ収差を持つ第２光を用いて光ディスクに主光スポットと副光スポットが結ぶようにすると共に、光検出器の第１及び第２受光部の各々で受光した光を数式（４）に示したような演算を通じて再生信号を検出する場合、光ディスクの傾斜によるコマ収差及び光ディスクの厚さ偏差による球面収差が補正できるので、再生信号のジッター特性を大幅に改善できる。また、デフォーカス特性も改善できる。
【００７２】
また、数式（５）に示したような演算を通じて再生信号を検出すると共に、第１及び第２受光部を複数の受光領域に分けてクロストーク補正を行うことによって、光ディスクの傾斜によるコマ収差及び光ディスクの厚さ偏差による球面収差が補正できクロストークが低減できるので、再生信号のジッター特性がさらに改善できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の光ディスクの収差補正装置を示した概略図である。
【図２】 本発明の一実施形態に係る光ピックアップ装置の光学的配置を示した概略図である。
【図３】 光ディスクに形成された主光スポットと副光スポットを示した概略図である。
【図４】 光ディスクの傾斜がない場合、主光スポットと副光スポットの形状を示した図面である。
【図５】 光ディスクが０.５°傾いた場合、主光スポットと副光スポットの形状を示した図面である。
【図６】 図２のホログラム素子の概略的な断面図である。
【図７】 図２のホログラム素子の概略的な平面図である。
【図８】 図２の光検出器及び信号処理部の一例を示した概略図である。
【図９】 図８において光ディスクが０.２５°の傾斜を持つ場合、利得率ｋ値による補正ジッター量を示したグラフである。
【図１０】 光ディスクが接線方向及び半径方向の両方に傾いた場合、主光スポットと副光スポットの形状を示した図面である。
【図１１】 図２の光検出器及び信号処理部の他の例を示した概略図である。
【図１２】 図１１の光検出器の第１受光部の一例を示した概略図である。
【図１３】 図１１及び図１２において光ディスクが０.２５°の傾斜を持つ場合、利得率α、β、δ値による補正ジッター量を示したグラフである。
【図１４】 本発明の他の実施形態に係る光ピックアップ装置の光学的配置を示した概略図である。
【図１５】 各々光ディスクの半径方向での傾斜によるジッター量の変化及び補正時の最適化した利得率ｋを示したグラフである。
【図１６】 各々光ディスクの半径方向での傾斜によるジッター量の変化及び補正時の最適化した利得率ｋを示したグラフである。
【図１７】 各々光ディスクの厚さ偏差によるジッター量の変化及び補正時の最適化した利得率ｋを示したグラフである。
【図１８】 各々光ディスクの厚さ偏差によるジッター量の変化及び補正時の最適化した利得率ｋを示したグラフである。
【図１９】 各々光ディスクのデフォーカス量の変化によるジッター量の変化及び補正時の最適化した利得率ｋを示したグラフである。
【図２０】 各々光ディスクのデフォーカス量の変化によるジッター量の変化及び補正時の最適化した利得率ｋを示したグラフである。
【図２１】 図１４に示した光ピックアップ装置が図１１に示した光検出器及び信号処理部を有する場合、光ディスクの接線方向での傾斜の補正効果を説明するために示したグラフである。
【図２２】 図１４に示した光ピックアップ装置が図１１に示した光検出器及び信号処理部を有する場合、光ディスクの半径方向での傾斜の補正効果を説明するためにを示したグラフである。
【符号の説明】
１ 光ディスク
１１ 光源
１３ コリメーティンぐレンズ
１５ ホログラム素子
１７ ビームスプリッター
２１ 対物レンズ
２３ 集光レンズ
２５、１２５ 光検出器
２６、１２６ 第１受光部
２７、１２７ 第２受光部
３０、１３０ 信号処理部
I 第１光
II 第２光
Claims (5)
- 光を照射する光源と、
光ディスクに主光スポットと副光スポットとを含んだ少なくとも二つの光スポットが同一トラック上に結ぶように、入射光を第１光と第２光とを含んだ少なくとも二つの光に分岐する光分岐手段と、
入射光の進行経路を変換する光路変換手段と、
光ディスクに光スポットが結ぶように入射光を集束する対物レンズと、
前記光ディスクから反射して前記光路変換手段を経て入射する第１及び第２光を各々受光する第１及び第２受光部を有し、検出された信号を光電変換する光検出器と、
前記第１及び第２受光部を通じて検出され光電変換された信号を処理する信号処理部とを含み、
前記光ディスクが正常状態において、前記主光スポットは収差のない光となり前記副光スポットはコマ収差を持つ光となり、
前記第１受光部で受光され光電変換された前記主光スポットによる主再生信号をＳｍ、前記第２受光部で受光され光電変換された前記副光スポットによる副再生信号をＳｓｕｂ、光ディスクの傾斜に応じた利得率をｋとするとき、
前記信号処理部は、下記の数式により前記第１及び第２受光部を通じて検出され光電変換された信号を演算して増大した前記ジッター量を最小にした再生信号を生成するようにしたことを特徴とする光ピックアップ装置。
再生信号 = Sｍ + k(Sｍ - Sｓｕｂ) - 前記光分岐手段は、前記光ディスクが正常状態において、前記主光スポットは収差のない光となり前記副光スポットはコマ収差を持つ光となるように、前記第２光に対して所定の収差を発生させるホログラム素子を具備することを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
- 前記光分岐手段は、前記第１光が一の偏光の無収差光となり、前記第２光が他の偏光のコマ収差を持つ光となるように、前記第２光に対して所定の収差を発生させる偏光ホログラム素子を具備し、
前記光路変換手段は、入射光を所定の光量比で透過または反射させて光の経路を変換するビームスプリッターと、前記ビームスプリッターと前記光検出器との光路上に設けられて前記光ディスクから反射し前記ビームスプリッターを経て入射する光を偏光に従い透過または反射させる偏光ビームスプリッターとを含み、
前記光検出器の第１及び第２受光部の各々は、前記偏光ビームスプリッターで分岐した第１及び第２光の各々を受光するように配置されたことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。 - 前記信号処理部は、
補正しようとする光学収差量により前記利得率ｋ値が最適化されるように制御するｋ値制御回路をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。 - 前記信号処理部は、
前記主光スポットと副光スポットの位相がずれる場合、位相を合わせる遅延回路をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
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