JP3715443B2

JP3715443B2 - 光ピックアップ装置

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Publication number: JP3715443B2
Application number: JP24214898A
Authority: JP
Inventors: 孝則前田; 育也菊池
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1998-08-27
Filing date: 1998-08-27
Publication date: 2005-11-09
Anticipated expiration: 2018-08-27
Also published as: JP2000076678A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録再生媒体への情報記録または記録再生媒体から情報再生を行う光ピックアップ装置に関し、特に、記録再生媒体の記録再生面の傾きを検出することができる光ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＣＤ（コンパクトディスク）やＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）等に代表される光ディスクに対して情報を記録又は再生する記録再生装置では、光ディスクの透明基板に対して光ピックアップ装置の光軸を垂直に保つようにチルトサーボを行い、これにより、透明基板を通して記録再生面に集光されるスポット光に収差が発生するのを防止するようにしている。
【０００３】
例えば、光ディスクの製造工程で記録再生面を覆う透明基板に反りが発生し、この反りに起因して記録再生面が光ピックアップ装置の光軸に対して傾くような事態が生じると、スポット光が透明基板に斜め入射することで収差が発生して、光ピックアップ装置の伝達関数（ＯＴＦ）が劣化することとなる。このような事態を回避するためにチルトサーボが行われている。
【０００４】
この従来のチルトサーボでは、光ディスクに検出光を照射する発光ダイオード（ＬＥＤ）と、光ディスクからの反射光を受光する受光素子とを光ピックアップ装置のマウントに設け、反射光のバランスのずれから記録再生面の半径方向（ラジアル方向）における傾き量を検出し、この検出結果に基づいて、光ピックアップ装置全体をラジアル方向に角度調節することで、光ピックアップ装置の光軸を光ディスクの記録再生面に対して垂直に保つようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、情報量の増大に伴い、光ディスクの記録密度の向上が求められており、これを実現するために、光ピックアップ装置に設けられている対物レンズの開口数を拡大して、より小径のスポット光を光ディスクの記録再生面に集光させることが考えられている。
【０００６】
このように対物レンズの開口数を拡大すると、光ピックアップ装置の光軸と光ディスクの傾き（スキュー）に対する許容度が小さくなるため、極めて高精度のチルトサーボが必要である。
【０００７】
しかし、上記従来のチルトサーボでは、光ディスクのラジアル方向の傾きだけを検出しており、光ディスクの時間軸方向（周方向）の傾きについては考慮されていないため、スキューを確実に補償することが困難であった。
【０００８】
更に、従来のチルトサーボでは、記録再生面にスポット光を集光させるための光学系とは別個に、上記の発光ダイオードと受光素子を設け、記録再生面に対するスポット光の集光位置から離間した位置に検出光を照射することによって、ラジアル方向の傾きを検出している。したがって、実際に記録再生すべき位置におけるラジアル方向と時間軸方向の傾きを同時に検出していないため、スキューを確実に補償することが困難であり、高密度記録を実現し且つ高密度記録された情報を高精度で再生するためには、スキューに対する許容度を十分確保することができないという問題があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、透明板と記録再生面を有する記録再生媒体に、記録又は再生のための光を照射する光ピックアップ装置であって、前記光を射出する光源と、前記光源からの射出光を前記記録再生面に照射させる集光光学系と前記透明板に照射させる集光光学系集光手段とを有する集光手段と、前記透明板の表面からの戻り光を受光する光検出手段と、前記透明板の表面からの戻り光により前記光検出器から出力される受光出力に基づいて、前記記録再生媒体の傾き情報を抽出する信号処理手段と、を備え、前記光検出手段は、前記透明板の表面からの戻り光を第１の戻り光として受光する他、前記記録再生面からの戻り光を第２の戻り光として受光し、前記信号処理手段は、第１の戻り光により前記光検出器から出力される受光出力に基づいて第１の信号を生成すると共に、前記第２の戻り光により前記光検出器から出力される受光出力に基づいて第２の信号を生成し、前記第１，第２の信号を比較することにより、前記記録再生媒体の傾き情報を抽出することを特徴とする。
【００１０】
これによれば、本光ピックアップ装置の光軸に対して記録再生媒体が傾くと、集光手段から透明基板の表面に照射される光が、この透明板の表面の傾きに応じて反射されて戻り光となる。この戻り光を光検出手段で検出することにより、透明板の表面の傾きの情報を有する受光出力が生成される。そして、信号処理手段が受光出力を信号処理することにより、記録再生体の傾き情報を抽出する。
【００１１】
更に、集光手段から記録再生面に照射される光が、この記録再生面で反射又は回折されて戻り光になる。また、集光手段から記録再生面に照射される光が、この記録再生面で反射又は回折されて戻り光となる。これらの光は、ほぼ同じ領域からの光となる。これら記録再生媒体の傾きの情報を有する戻り光を光検出手段で検出することにより、記録再生面からの戻り光に対応する受光出力に基づいて第１の信号が生成されると共に、透明板の表面からの戻り光に対応する受光出力に基づいて第２の信号が生成される。そして、信号処理手段がこれらの第１，第２の信号を比較することで、記録再生媒体の傾き情報を抽出する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１乃至図９を参照して第１の実施形態の光ピックアップ装置を説明する。
図１は、本光ピックアップ装置１に備えられた光学系の構成を示す構成図である。同図において、光ピックアップ装置１は、光源である半導体レーザ２と、ビームスプリッタ３と、ビームスプリッタ３の前方に配置されたコリメータレンズ４及び集光手段としての対物レンズ５と、ビームスプリッタ３の後方に配置されたホログラム素子６及び光検出器７とを備えて構成され、これらの各光学要素２〜７は光軸合わせが成されている。そして、硬質保護層８と透明基板９間に記録再生面１０を挟んだ構造を有する光ディスク１１が、透明基板９を対物レンズ５の前面に向けて配設されるようになっている。
【００１４】
かかる構成において、半導体レーザ２から所定波長の光が射出されると、この光をビームスプリッタ３がコリメータレンズ４側に反射する。この反射された光をコリメータレンズ４が平行光にして対物レンズ５側に射出し、更に平行光を対物レンズ５が集光して光ディスク１１側に照射する。また、対物レンズ５で照射される光が記録再生面１０で反射又は回折されることによって生じる光（以下、第１の戻り光という）と、光ディスク１１の透明基板９の表面（以下、基板表面という）９ａで反射される光（以下、第２の戻り光という）とを対物レンズ５が集光し、コリメータレンズ４を介してビームスプリッタ３側に射出する。これらの戻り光をビームスプリッタ３がホログラム素子６側へ透過し、更に、ホログラム素子６がビームスプリッタ３からの戻り光を回折することによって０次光ｈ₀と高次光ｈ₁に分割し、０次光ｈ₀を光検出器７に設けられている第１の受光領域１２に、高次光ｈ₁を光検出器７に設けられている第２の受光領域１３にそれぞれ照射する。
【００１５】
ここで、対物レンズ５は、図２に示すような縦断面構造を有している。すなわち、対物レンズ５の前面は、集光光学系としての、曲率の小さな輪帯状の周辺部（以下、第１の領域という）ＡＲ１と、集光光学系集光手段としての、第１の領域に較べて曲率の大きな中央部（以下、第２の領域という）ＡＲ２との２つの領域を備えて成形されている。これにより、第１の領域ＡＲ１の焦点距離に較べて第２の領域ＡＲ２の焦点距離が短くなっている。
【００１６】
更に、第１の領域ＡＲ１の焦点位置に光ディスク１１の記録再生面１０を一致させると、第２の領域ＡＲ２の焦点位置が基板表面９ａの外側となって基板表面９ａにその焦点位置から外れた拡散パターン光が照射されるように、予め第１，第２の領域ＡＲ１，ＡＲ２の各曲率が設定されている。
【００１７】
かかる構造の対物レンズ５によると、コリメータレンズ４からの平行光のうち、第１の領域ＡＲ１の輪帯開口によって集光される光は、光ディスク１１の透明基板９を通って記録再生面１０に微小なスポットを結び、更に、記録再生面１０で反射又は回折される光（第１の戻り光）が、再び第１の領域ＡＲ１で集光されて光検出器７側へ射出される。
【００１８】
一方、上記平行光のうち、第２の領域ＡＲ２で集光される光は、図中の点線で示すように、光ディスク１１の基板表面９ａに比較的大きなパターンとして照射され、更に、基板表面９ａで反射される光（第２の戻り光）が、再び第２の領域ＡＲ２で集光されて光検出器７側へ射出される。
【００１９】
尚、第２の領域ＡＲ２を通り基板表面９ａに照射される光の一部が、透明基板９を透過して記録再生面１０に到達することとなるが、この光はエネルギー密度の低い拡散パターン光となるため、記録再生面１０での情報記録又は情報再生に悪影響を及ぼすことはない。
【００２０】
更に、第１の領域ＡＲ１で集光される光には第２の領域ＡＲ２が寄与しないので、上記の輪帯開口のみで集光される微小なスポット形状の光が記録再生面１０に入射する。したがって、このスポット形状の光が記録再生面１０で反射又は回折されることで生じる第１の戻り光を、いわゆるプッシュプル法等で解析処理することによりトラッキングサーボを行ったり、いわゆるフーコー法や非点収差法等で解析処理することによりフォーカスサーボを行うことが可能となっている。また、第１の戻り光を光電気変換素子（図示略）で検出することにより、記録再生面１０に記録されている情報を再生することができる。
【００２１】
次に、ホログラム素子６の構造を図３に基づいて説明する。ホログラム素子６は、同図に示すような環状の回折パターンが形成されている。これにより、ビームスプリッタ３を透過してくる上記第１，第２の戻り光のうち、０次光ｈ₀を光検出器７に設けられている第１の受光領域１２にそのまま照射し、一方、高次光ｈ₁については、あたかも凸レンズの光軸からずれた周辺面で周辺光線を屈折させるのと同等な回折効果を与えることで、光検出器７に設けられている第２の受光領域１３に照射する。
【００２２】
光検出器７は、第１，第２の受光領域１２，１３が一体化されたＯＥＩＣ等で構成されている。第１の受光領域１２は、図４に示すように、互いに同一形状の受光面から成る４個ずつの受光エレメントａ〜ｄで構成されており、更に、図２に示した記録再生面１０に対してフォーカシングされた状態のときに、第１の戻り光の０次光成分ｈ₀が所定の大きさで入射するように位置決めされている。
【００２３】
第２の受光領域１３も同様に、互いに同一形状の受光面から成る４個ずつの受光エレメントｅ〜ｈで形成されており、上記のフォーカシング状態のときに、第２の戻り光の高次光成分ｈ₁が所定の大きさで入射するように位置決めされている。
【００２４】
これらの受光エレメントａ〜ｈには、差動増幅器１８〜２３と増幅器２４，２５で構成された信号処理回路が接続されている。差動増幅器１８〜２１は、受光エレメントａ〜ｈで光電変換された信号（以下、光電変換信号という）Ｓａ〜Ｓｈについて、次式（１）〜（４）で表される演算処理をすることにより、図中に示す各演算信号Ｒdc，Ｔba，Ｒhg，Ｔfeを生成する。
【００２５】
Ｒdc＝Ｓｄ−Ｓｃ …(1)
Ｔba＝Ｓｂ−Ｓａ …(2)
Ｒhg＝Ｓｈ−Ｓｇ …(3)
Ｔfe＝Ｓｆ−Ｓｅ …(4)
増幅器２４，２５は、それぞれ予め所定の増幅率α，βに設定されており、次式（５），（６）で表される演算処理をすることにより、演算信号αＲdc，βＴbaを生成する。
αＲdc＝α×Ｒdc …(5)
βＴba＝β×Ｔba …(6)
差動増幅器２２，２３は、演算信号αＲdc，βＴba，Ｒhg，Ｔfeについて、次式（７），（８）で表される演算処理をすることにより、光ディスク１１のラジアル方向の傾き量を示す第１の信号（以下、第１の誤差検出信号という）ＲＥと、光ディスク１１の時間軸方向の傾き量を示す第２の信号（以下、第２の誤差検出信号という）ＴＥを生成する。
ＲＥ＝Ｒhg−αＲdc …(7)
ＴＥ＝Ｔfe−βＴba …(8)
次に、第１の誤差検出信号ＲＥと第２の誤差検出信号ＴＥにより、光ディスク１１のラジアル方向と時間軸方向の傾き量が得られる原理について、図４〜図９を参照して説明する。
【００２６】
図５は、光ディスク１１の記録再生面１０に対して光ピックアップ装置１の光軸がラジアル方向及び時間軸方向の両方向において傾いていない状態で、トラッキングアクチュエータの駆動により光ピックアップ装置１をラジアル方向に移動させたときに、第１，第２の受光領域１２，１３に照射される０次光成分ｈ₀と高次光成分ｈ₁のパターン変化を示している。
【００２７】
かかる状態で、対物レンズ５の第１の領域ＡＲ１で生成されるスポット光が記録再生面１０のトラック上に照射され、且つ第２の領域ＡＲ２で生成されるパターン光が基板表面９ａに照射された場合は、図５（ｂ）に示すように、前記第１の戻り光による第１のパターンＰ１が第１の受光領域１２の中央に入射し、且つ前記第２の戻り光による第２のパターンＰ２が第２の受光領域１３の中央に入射する。
【００２８】
また、図５（ｂ）の状態から対物レンズ５を光ディスクの中心軸側（リードイン側）へ移動させると、図５（ａ）に示すように、第１，第２のパターンＰ１，Ｐ２は共に第１，第２の受光領域１２，１３の左側に変位する。
【００２９】
また、図５（ｂ）の状態から対物レンズ５を光ディスクのラジアル方向外側（リードアウト側）へ移動させると、図５（ｃ）に示すように、第１，第２のパターンＰ１，Ｐ２は共に第１，第２の受光領域１２，１３の右側に変位する。
【００３０】
このような第１，第２のパターンＰ１，Ｐ２の変位に伴って、図４の差動増幅器１８，２０から出力される演算信号Ｒdc，Ｒhgの出力レベルの変化をプロットすると、図６に示すように、図５（ｂ）の状態を原点“０”としてほぼ対称な特性曲線が得られる。
【００３１】
ここで、増幅器２４の増幅率αは、予め演算信号Ｒdc，Ｒhgの出力レベルの比（Ｒhg／Ｒdc）と等しくなるように設定されているため、差動増幅器２２から出力される第１の誤差検出信号ＲＥの出力レベルは常にほぼ０になる。
【００３２】
このように、光ディスク１１の記録再生面１０に対して光ピックアップ装置１の光軸が傾いていない状態で得られる第１の誤差検出信号ＲＥが常にほぼ０になるように、増幅器２４の増幅率αを予め設定しておき、第１の誤差検出信号ＲＥの出力レベルを所定のしきい値（スキューを許容できる値）Ｖthと比較することにより、スキューが発生していない場合を検出することができるようになっている。
【００３３】
次に、図７は、図５（ｂ）の状態から光ディスク１１をラジアル方向に傾けた場合に、第１，第２のパターンＰ１，Ｐ２が変化する様子を示している。尚、図７（ｂ）は図５（ｂ）と同じ状態、すなわち、スキューが発生していない場合を示している。
【００３４】
光ディスク１１の記録再生面１０が、図８（ａ）に示すようにラジアル方向においてリードイン側に傾くと、図７（ａ）に示すように、記録再生面９上のスポット光が焦点を結んでいるため、第１のパターンＰ１は殆ど変位しない。
【００３５】
一方、第２のパターンＰ２は、基板表面９ａ上に照射されるパターン光が焦点位置になく、且つ基板表面９ａの傾きによってその第２の戻り光の光路が光軸から大きく偏移されることとなるため、受光エレメントｈ側に変位する。
【００３６】
また、光ディスク１１の記録再生面１０が、図８（ｂ）に示すように、ラジアル方向においてリードアウト側に傾くと、図７（ｃ）に示すように、記録再生面９上のスポット光が焦点を結んでいるため、第１のパターンＰ１は殆ど変位しない。一方、第２のパターンＰ２は、基板表面９ａの傾きによってその第２の戻り光の光路が光軸から大きく偏移されることとなるため、受光エレメントｇ側に変位する。
【００３７】
このように第１，第２のパターンＰ１，Ｐ２が変位すると、それに伴って、差動増幅器１８，２０から出力される演算信号Ｒdc，Ｒhgのそれぞれの出力レベルが、図６と同様に変化することとなる。
【００３８】
したがって、第１の誤差検出信号ＲＥの実際の出力レベルを測定することにより、ラジアル方向における記録再生面１０の傾き量の他、リードイン側とリードアウト側のいずれの向きに傾いているかの情報を抽出することができる。
【００３９】
次に、光ディスク１１が時間軸方向に傾いた場合の検出原理を説明する。
光ディスク１１の記録再生面１０に対して光ピックアップ装置１の光軸がラジアル方向及び時間軸方向の両方向において傾いていない状態で、光ピックアップ装置１を時間軸方向に移動させると、図４中の差動増幅器１９，２１から出力される演算信号Ｔba，Ｔfeの出力レベルは、図６に示した演算信号Ｒdc，Ｒhgと同様に変化する。
【００４０】
そこで、増幅器２５の増幅率βを、予め演算信号Ｔba，Ｔfeの出力レベルの比（Ｔfe／Ｔba）と等しくなるように設定することで、光ディスク１１の記録再生面１０に対して光ピックアップ装置１の光軸が傾いていない状態で得られる第２の誤差検出信号ＴＥが常にほぼ０になるようにしている。
【００４１】
図９は、図５（ｂ）の状態から光ディスク１１を時間軸方向に傾けた場合に、第１，第２のパターンＰ１，Ｐ２が変化する様子を示している。尚、図９（ｂ）は図５（ｂ）と同じ状態、すなわち、スキューが発生していない場合を示している。
【００４２】
光ディスク１１が時間軸方向において反時計回り方向に傾くと、記録再生面９上のスポット光が焦点を結んでいるため、図９（ａ）に示すように、第１のパターンＰ１は殆ど変位しない。一方、第２のパターンＰ２は、基板表面９ａの傾きによってその第２の戻り光の光路が光軸から大きく偏位されることとなるため、受光エレメントｅ側に変位する。
【００４３】
また、光ディスク１１が時間軸方向において時計回り方向に傾くと、記録再生面９上のスポット光が焦点を結んでいるため、図９（ｃ）に示すように、第１のパターンＰ１は殆ど変位しない。一方、第２のパターンＰ２は、基板表面９ａの傾きによってその第２の戻り光の光路が光軸から大きく偏位されることとなるため、受光エレメントｆ側に変位する。
【００４４】
このように第１，第２のパターンＰ１，Ｐ２が変位すると、それに伴って、差動増幅器１９，２１から出力される演算信号Ｔba，Ｔfeのそれぞれの出力レベルが変化することとなる。
【００４５】
したがって、第２の誤差検出信号ＴＥの実際の出力レベルを測定することにより、時間軸方向における記録再生面１０の傾き量の他、反時計回り方向と時計回り方向のいずれの向きに傾いているかの情報を抽出することができる。
【００４６】
このように、本実施形態によれば、第１，第２の誤差検出信号ＲＥ，ＴＥの出力レベルに基づいて、光ディスク１１のラジアル方向及び時間軸方向の傾きを検出することができる。
【００４７】
そして、第１の誤差検出信号ＲＥを用いてディスクチルト補正手段を駆動したり、光ディスク１１から情報再生を行う際のクロストークキャンセラ特性を可変させる、記録時のパワー、ストラテジの制御等を行うことができる。また、第２の誤差検出信号ＴＥを用いて記録信号に遅延を与えたり、時間軸チルト補正手段を駆動することができる。これらの結果、高開口数の対物レンズ５を用いても、光軸と光ディスク１１との傾き（スキュー）に対する許容度が向上し、高密度記録と、高密度記録された情報を高精度で再生することが可能となる。
【００４８】
また、１つの半導体レーザ２で、光量損失を抑えて良好な記録再生を行うことができる。
【００４９】
また、本実施形態の光ピックアップ装置は、光ディスクに照射するスポット光やパターン光の照射パワー、記録感度、透過基板の厚み、光ディスクの制御範囲等に応じて、様々な設計態様を講じることができる構成及び機能を有しているため、様々な規格の光ディスクに適応可能である。
【００５０】
尚、本実施の形態では、第１，第２の受光領域１２，１３をそれぞれ４分割して、４個ずつの受光エレメントａ〜ｄ，ｅ〜ｈで構成する場合を説明した。しかし、一般的な光ピックアップ装置のような場合、すなわち、アクチュエータを時間軸方向に駆動しない場合には、図４中の差動増幅器２１で生成される演算信号Ｔfeをそのまま時間軸方向の傾き検出信号として用いることができる。また、演算信号Ｔfeをそのまま時間軸方向の傾き検出信号として用いる場合には、第１の受光領域１２をラジアル方向、すなわち、受光エレメントａ，ｂの配置方向に２分割して、２個の受光エレメントを設けるだけでよい。
【００５１】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施形態を図１０を参照して説明する。尚、本実施形態の光ピックアップ装置は、図１〜図９を参照して説明した第１の実施形態と同様の構成を有している。但し、図１及び図２に示した対物レンズ５に代えて、図１０の縦断面図にて示す対物レンズ５’が設けられている。
【００５２】
図１０において、対物レンズ５’の前面は、集光光学系としての、曲率の小さな輪帯状の周辺部（第１の領域）ＡＲ１’と、集光光学系集光手段としての、第１の領域に較べて曲率の大きな中央部（第２の領域）ＡＲ２’との２つの領域を備えて成形されている。
【００５３】
ここで、第１の領域ＡＲ１を通って光ディスク１１に入射する光のうち、基板表面９ａで反射される光（第２の戻り光）を、第２の領域ＡＲ２で集光して光検出器７側へ射出させる構造となっている。更に、第１の領域ＡＲ１を通って光ディスク１１に入射する光のうち、透明基板９を透過し記録再生面１０で反射又は回折される光（第１の戻り光）を、再び第１の領域ＡＲ１で集光して光検出器７側へ射出させる構造となっている。第２の領域ＡＲ２’を通って光ディスク１１側へ入射する光は架空点上に集光し、この光が基板表面９ａでの反射によって生じる戻り光は、光検出器７側へ射出しないように設定されている。
【００５４】
かかる構造の対物レンズ５’によると、第１の領域ＡＲ１’で集光される光には第２の領域ＡＲ２’が寄与しないため、上記の輪帯開口のみで集光される微小なスポット形状の光が記録再生面１０に入射する。したがって、このスポット形状の光が記録再生面１０で反射又は回折されることで生じる第１の戻り光を、いわゆるプッシュプル法等で解析処理することによりトラッキングサーボを行ったり、いわゆるフーコー法や非点収差法等で解析処理することによりフォーカスサーボを行うことが可能となっている。また、第１の戻り光を光電気変換素子（図示略）で検出することにより、記録再生面１０に記録されている情報を再生することができる。
【００５５】
更に、第１の実施形態と同様に、図４に示した第１，第２の受光領域１２，１３から出力される光電変換信号Ｓａ〜Ｓｈを信号処理回路で演算処理をすることにより、光ディスク１１のラジアル方向の傾き量を示す第１の誤差検出信号ＲＥと、光ディスク１１の時間軸方向の傾き量を示す第２の誤差検出信号ＴＥが得られる。
【００５６】
また、本実施形態の光ピックアップ装置は、光ディスクに照射するスポット光やパターン光の照射パワー、記録感度、透過基板の厚み、光ディスクの制御範囲等に応じて、様々な設計態様を講じることができる構成及び機能を有しているため、様々な規格の光ディスクに適応可能である。
【００５７】
尚、第１，第２の実施形態では、対物レンズ５，５’の前面の第１，第２の領域ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ１’，ＡＲ２’を球面形状にした場合を述べたが、非球面形状にしてもよい。かかる構造にすると、収差を低減することができる。また、第２の領域ＡＲ２，ＡＲ２’をトーリック面とすることによって、この領域を通る光に対して非球面収差を与えることができ、位相検出信号の生成に利用することが可能となる。また、第２の領域ＡＲ２，ＡＲ２’は、対物レンズ５，５’の中心部に形成される必要はなく、非対称な形状でもよい。また、第１の実施形態において対物レンズ５の第２の領域ＡＲ２を非対称な形状にする場合には、コリメータレンズ４からの平行光が入射する部分と、光ディスク１１からの戻り光が入射する部分を一致させる必要はない。
【００５８】
また、第１，第２の実施形態の対物レンズ５，５’では、光ディスク１１と対向する前面に第１，第２の領域ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ１’，ＡＲ２’を形成する場合を述べたが、これに代えて、コリメータレンズ４側に対向する後面に、第１，第２の領域ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ１’，ＡＲ２’を形成してもよい。また、単玉構造の対物レンズ５，５’に限らず、複玉構造にしたり、複数枚の対物レンズの一面を利用することで、第１，第２の領域ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ１’，ＡＲ２’と同様の機能を発揮させるようにしてもよい。
【００５９】
また、第１，第２の実施形態では、第１，第２の領域で曲率が異なる対物レンズ５，５’を適応する場合を説明したが、これらと同様のレンズ効果を有するホログラム素子を適用してもよい。この場合、非回折光はホログラム素子をそのまま透過するので、ホログラム素子の中央部（近軸側の部分）が完全に遮光されないように構成することができる。したがって、回折効率を調整することで光ディスク１１の記録再生面１０に集光するスポット光の形状を様々に調整することができ、ひいては設計の自由度を高くすることができる。
【００６０】
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施形態について図１１を参照して説明する。図１１は、本実施形態の光ピックアップ装置２６の光学系の構成を示す構成図である。尚、図１１中、図１と同一又は相当する構成要素を同一符号で示している。
【００６１】
図１１において、光ピックアップ装置２６は、互いに波長の異なる光を射出する第１，第２の半導体レーザ２７，２８と、ダイクロイックプリズム３０と、ビームスプリッタ３の前方に配設されたコリメータレンズ４及び対物レンズ３１と、ビームスプリッタ３の後方に配設されたダイクロイックプリズム３２及び第１，第２の光検出器３３，３４を備えて構成され、これらの各光学要素３，４，２７〜３４は光軸合わせが成されている。
【００６２】
第１の半導体レーザ２７は、光ディスク１１の記録再生面１０に情報を記録するための光源であり、短波長λ１の光を射出する青色レーザ等が用いられている。第２の半導体レーザ２８は、光ディスク１１の基板表面９ａの傾きを検出するための光源であり、長波長λ２の光を射出する赤外レーザ等が用いられている。対物レンズ３１は、第１，第２の実施形態の対物レンズ５，５’とは異なり、前面が２つの領域に分割されていない構造となっている。また、短波長λ１のスポット光が光ディスク１１の透明基板９を通って記録再生面１０上に集光され、長波長λ２のパターン光が光ディスク１１の基板表面９ａに比較的大きなパターンを結ぶように、対物レンズ３１の形状が設定されている。
【００６３】
第１の半導体レーザ２７の光射出端からコリメータレンズ４までの光軸距離Ｌ１と、第２の半導体レーザ２８の光射出端からコリメータレンズ４までの光軸距離Ｌ２が、Ｌ１＜Ｌ２の関係となるように設定されている。より具体的には、第１，第２の半導体レーザ２７，２８のダイクロイックプリズム３０までのそれぞれの間隔を調整することで、Ｌ１＜Ｌ２の関係に設定している。これにより、対物レンズ３１の色収差を低減することができると共に、基板表面９ａ上に照射される長波長λ２のパターンの大きさを調節できるようになっている。
【００６４】
ダイクロイックプリズム３０は、プリズム面に波長選択性を有する誘電体多層膜が蒸着されており、第１の半導体レーザから射出される短波長λ１の光を透過し、第２の半導体レーザから射出される長波長λ２の光を反射することにより、これらの光をビームスプリッタ３側へ射出する。
【００６５】
第１の光検出器３３には、図４に示した第１の受光領域１２と同様に、４分割された受光エレメントａ〜ｄが設けられ、第２の光検出器３４には、図４に示した第２の受光領域１３と同様に、４分割された受光エレメントｅ〜ｈが設けられている。更に、図４と同様に、これらの受光エメントａ〜ｈから出力される光電変換信号Ｓａ〜Ｓｈを演算処理することにより、光ディスク１１のラジアル方向の傾き量を示す第１の誤差検出信号ＲＥと、光ディスク１１の時間軸方向の傾き量を示す第２の誤差検出信号ＴＥとを生成する信号処理回路が設けられている。
【００６６】
ダイクロイックプリズム３２は、プリズム面に波長選択性を有する誘電体多層膜が蒸着されており、短波長λ１と長波長λ２の光がビームスプリッタ３側から入射すると、短波長λ１の光を透過して第１の光検出器３３の上記受光エメントａ〜ｄへ射出し、長波長λ２の光を第２の光検出器３４の上記受光エメントｅ〜ｈへ反射する。
【００６７】
次に、かかる構成を有する本光ピックアップ装置２６の作動について説明する。第１，第２の半導体レーザ２７，２８から同時に光が射出される。これらの光はダイクロイックプリズム３０で合波され、ビームスプリッタ３でコリメータレンズ４側に反射される。この合波光をコリメータレンズ４が平行光にして対物レンズ３１側に射出し、更に平行光を対物レンズ３１が集光して光ディスク１１側に照射する。
【００６８】
これにより、光ディスク１１の記録再生面９に短波長λ１のスポット光が集光されると共に、記録再生面９で反射又は回折されることで生じる光（第１の戻り光）が再び対物レンズ３１で集光されてコリメータレンズ４側へ射出される。これと同時に、光ディスク１１の導体表面９ａに長波長λ２のパターン光が照射されると共に、導体表面９ａで反射された光（第２の戻り光）が再び対物レンズ３１で集光されてコリメータレンズ４側へ射出される。したがって、本実施形態の光ピックアンプ装置１においても、記録再生面に短波長λ１の光りを照射し、光ディスク１１の表面に長波長λ２の光りを照射することから、図２と図１０に示した、記録再生面に光りを照射するための集光光学系としての第１の領域ＡＲ１，ＡＲ１’と、光ディスク１１の表面に光りを照射するための集光光学系集光手段としての第２の領域ＡＲ２，ＡＲ２’との２つの領域を備えた対物レンズ５，５’と同様の機能を有する集光手段が実現されている。
【００６９】
これらの第１，第２の戻り光は、コリメータレンズ４及びビームスプリッタ３を通ってダイクロイックプリズム３２に到達し、更に、ダイクロイックプリズム３２の波長選択性によって、短波長λ１である第１の戻り光が光検出器３３に、長波長λ２である第２の戻り光が光検出器３４に入射する。
【００７０】
第１，第２の光検出器３３，３４がこれらの戻り光を光電変換することによって上記の光電変換信号Ｓａ〜Ｓｈを出力し、更に、上記の第１の実施形態で説明した信号処理回路がこれらの光電変換信号Ｓａ〜Ｓｈについて演算処理をすることにより、光ディスク１１のラジアル方向の傾き量を示す第１の誤差検出信号ＲＥと、光ディスク１１の時間軸方向の傾き量を示す第２の誤差検出信号ＴＥとを生成する。
【００７１】
このように、本実施形態によれば、記録再生のための短波長λ１のスポット光に加えて、傾き検出のための長波長λ２のパターン光を光ディスク１１に照射し、これらの第１，第２の戻り光に基づいて第１，第２の誤差検出信号ＲＥ，ＴＥを生成するようにしたので、光ディスク１１のラジアル方向及び時間軸方向の傾きを正確に検出することができる。
【００７２】
そして、第１の誤差検出信号ＲＥを用いてディスクチルト補正手段を駆動したり、光ディスク１１から情報再生を行う際のクロストークキャンセラ特性を可変させる、記録時のパワー、ストラテジの制御等を行うこともできる。また、第２の誤差検出信号ＴＥを用いて記録信号に遅延を与えたり、時間軸チルト補正手段を駆動することができる。これらの結果、高開口数の対物レンズ３１を用いても、光軸と光ディスク１１との傾き（スキュー）に対する許容度が向上し、高密度記録と、高密度記録された情報を高精度で再生することが可能となる。
【００７３】
また、本実施形態の光ピックアップ装置は、光ディスクに照射するスポット光やパターン光の照射パワー、記録感度、透過基板の厚み、光ディスクの制御範囲等に応じて、様々な設計態様を講じることができる構成及び機能を有しているため、様々な規格の光ディスクに適応可能である。
【００７４】
尚、本実施の形態では、第１，第２の光検出器３３，３４から出力される光電変換信号Ｓａ〜Ｓｈに基づいて、ラジアル方向と時間軸方向の傾きを検出する場合を説明したが、第２の光検出器３４から出力される光電変換信号に基づいて、ラジアル方向と時間軸方向の傾きを検出することもできる。
【００７５】
また、本実施形態では、第１，第２の光検出器３３，３４に、４個ずつの受光エレメントａ〜ｄ，ｅ〜ｈをそれぞれ備える構成について説明したが、第１の実施形態と同様に、２個ずつの受光エレメントで構成してもよい。
【００７６】
また、本実施形態では、波長の異なる２つの光を用いて光ディスク１１に対する記録再生と傾き検出を同時に行う場合を説明したが、波長は同一で光パワーが異なる２つの光を用いてもよい。この場合の一例としては、図１１中のダイクロイックプリズム３０，３２をハーフプリズム等に置き換え、第１，第２の半導体レーザ２７，２８を同一波長の半導体レーザにして、第１の半導体レーザ２７の射出強度に対して、第２の半導体レーザ２８の射出強度を低くするような構成にすることにより、第１，第２の光検出器３３，３４の検出出力に基づいてラジアル方向と時間軸方向の傾きを検出することができる。
【００７７】
（第４の実施の形態）
次に、第４の実施形態について図１２を参照して説明する。図１２は、本実施形態の光ピックアップ装置３５の光学系の構成を示す構成図である。尚、図１２中、図１１と同一又は相当する構成要素を同一符号で示している。
【００７８】
図１２において、光源となる半導体レーザ３６とビームスプリッタ３の間に第１のホログラム素子３７が配設され、ビームスプリッタ３の後方に、第２のホログラム素子３８と光検出器３９が配設されている。
【００７９】
第１のホログラム素子３７は、あたかも凸レンズの光軸からずれた周辺面で周辺光線を屈折させるのと同等な回折効果を与える回折パターンが形成されている。第２のホログラム素子３８は、凹レンズと同等の回折効果を発揮する回折パターンが形成されている。光検出器３９は、２次元イメージが検出可能な受光面を有する第１，第２の受光領域４０，４１を備えて構成されている。
【００８０】
かかる構成によると、半導体レーザ３６の射出光が第１のホロブラム素子３７を透過することにより、半導体レーザ３６の実像光が光ディスク１１の記録再生面１０に、半導体レーザ３６の虚像光が光ディスク１１の基板表面９ａに照射さる。更に、実像光が記録再生面１０で反射又は回折され、且つ虚像光が基板表面９ａで反射さることで生じる戻り光が、再び対物レンズ３１で集光され、コリメータレンズ４とビームスプリッタ３を介して、第２のホロブラム素子３８に入射する。第２のホログラム素子３８では、戻り光を拡大して、光検出器３９の第１，第２の受光領域４０，４１に射出する。したがって、本実施形態の光ピックアンプ装置１においても、記録再生面に実像光を照射し、光ディスク１１の表面に虚像光を照射することから、図２と図１０に示した、記録再生面に光りを照射するための集光光学系としての第１の領域ＡＲ１，ＡＲ１’と、光ディスク１１の表面に光りを照射するための集光光学系集光手段としての第２の領域ＡＲ２，ＡＲ２’との２つの領域を備えた対物レンズ５，５’と同様の機能を有する集光手段が実現されている。
【００８１】
第１，第２の受光領域４０，４１では、第１の受光領域４０が戻り光のうちの実像光を第１のイメージ信号に光電変換し、第２の受光領域４１が戻り光のうちの虚像光を第２のイメージ信号に光電変換して出力する。そして、これら第１，第２のイメージ信号を比較することにより、光ディスク１１のラジアル方向と時間軸方向の傾きを検出する。
【００８２】
このように、本実施形態によれば、単一の光源を適用して光ディスクのラジアル方向と時間軸方向の傾きを検出することができ、また、構成の簡素化等を実現することができる。更に、一般的な高開口数の対物レンズ３１を適用することができる。
【００８３】
尚、以上に説明した第１，第２の実施形態では、２分割された曲率の異なる領域を有する対物レンズ５，５’等の集光手段と単一波長の半導体レーザ２等の光源手段を備えて、光ディスクの傾きを検出し、第３，第４の実施形態では、一般的な対物レンズ３１等の集光手段と、複数波長の半導体レーザ２７，２８等の光源手段又は単一波長の半導体レーザ３６等の光源手段を備えて、光ディスクの傾きを検出する場合を説明した。しかし、本発明は、これらの構成に限定されるものではなく、各実施形態の集光手段と光源手段を個々独立に組み合わせた構成にしてもよい。
【００８４】
また、第１〜第４の実施形態は、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）、ＬＤ（レーザディスク）等に代表される光ディスク等の記録再生媒体の傾き検出が可能である。また、ＣＤ−ＲＯＭ等の読み取り専用の記録再生媒体や、書き込みが可能なＣＤ−Ｒ等の記録再生媒体を対象とすることができるものである。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、記録再生媒体を構成している少なくとも透明板の表面に光を照射し、その表面で反射されることで生じる戻り光、すなわち、記録再生媒体の傾き情報を有する戻り光を検出するので、記録再生媒体の傾き情報を正確に抽出することができる。更に、戻り光に内在する傾き情報は、その記録媒体の傾き態様に応じて、全方位の傾き情報を有している。このため、従来の問題点であったラジアル方向の傾きと時間軸方向の傾きを検出することが可能となる。
【００８６】
したがって、この抽出される傾き情報に基づいて、記録再生媒体のチルト補正や、記録光の照射パワー、ストラテジ、再生イコライザ特性等を可変制御することができ、高開口数の対物レンズ等の集光手段を適用しても、記録媒体の傾き（スキュー）に対して強い光ピックアップ装置を実現することができる。更に、このように、高開口数の対物レンズ等の適用が可能となるため、高密度記録が可能になると共に、高密度記録された記録再生媒体から高精度で情報再生することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の光ピックアップ装置の構成を示す構成図である。
【図２】対物レンズの構造を示す縦断面図である。
【図３】ホログラム素子の回折パターン形状を模式的に示す説明図である。
【図４】第１，第２の受光領域の形状と信号処理回路の構成を示すブロック図である。
【図５】傾き検出の作動原理を説明するための説明図である。
【図６】傾き検出の作動原理を更に説明するための特性図である。
【図７】傾き検出の作動原理を更に説明するための説明図である。
【図８】傾き検出の作動原理を更に説明するため、対物レンズに対し光ディスクが傾いた状態を示す縦断面図である。
【図９】傾き検出の作動原理を更に説明するための説明図である。
【図１０】第２の実施形態の光ピックアップ装置の構成を説明するための、対物レンズの構造を示す縦断面図である。
【図１１】第３の実施形態の光ピックアップ装置の構成を示す構成図である。
【図１２】第４の実施形態の光ピックアップ装置の構成を示す構成図である。
【符号の説明】
２，２７，２８，３６…半導体レーザ
３…ビームスプリッタ
４…コリメータレンズ
５，５’，３１…対物レンズ
６，３７，３８…ホログラム素子
７，３３，３４，３９…光検出器
９…透明基板
９ａ…基板表面
１０…記録再生面
１１…光ディスク
１２，１３…受光領域
１８〜２１，２２，２３…差動増幅器
２４，２５…増幅器
ＡＲ１…第１の領域
ＡＲ２…第２の領域

Claims

透明板と記録再生面を有する記録再生媒体に、記録又は再生のための光を照射する光ピックアップ装置であって、
前記光を射出する光源と、
前記光源からの射出光を前記記録再生面に照射させる集光光学系と前記透明板に照射させる集光光学系集光手段とを有する集光手段と、
前記透明板の表面からの戻り光を受光する光検出手段と、
前記透明板の表面からの戻り光により前記光検出器から出力される受光出力に基づいて、前記記録再生媒体の傾き情報を抽出する信号処理手段と、を備え、
前記光検出手段は、前記透明板の表面からの戻り光を第１の戻り光として受光する他、前記記録再生面からの戻り光を第２の戻り光として受光し、
前記信号処理手段は、第１の戻り光により前記光検出器から出力される受光出力に基づいて第１の信号を生成すると共に、前記第２の戻り光により前記光検出器から出力される受光出力に基づいて第２の信号を生成し、前記第１，第２の信号を比較することにより、前記記録再生媒体の傾き情報を抽出することを特徴とする光ピックアップ装置。
前記集光手段は、前記記録再生面からの戻り光を透過させる第１の領域と、前記透明板の表面からの戻り光を透過させる第２の領域とを有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。
前記集光手段は、前記光源からの光を透過させる第１の領域と、前記光源からの光を透過させる第２の領域とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置。
前記集光手段は、前記光源からの射出光を前記第１の領域を通して前記透明板側に照射し、前記透明板の表面からの戻り光を前記第２の領域を通して射出させることを特徴とする請求項２又は３に記載の光ピックアップ装置。
前記透明板の表面からの戻り光は、前記透明板の表面でデフォーカス状態であることを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の光ピックアップ装置。
前記光ピックアップ装置は、波面の異なる複数の光束を前記集光手段から前記記録再生媒体に照射すると共に、前記複数の光束のうちの１つを前記記録再生面に照射し、前記複数の光束のうちの他の１つを前記透明板の表面に照射することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の光ピックアップ装置。
前記光ピックアップ装置は、前記光源からの射出光を波面の異なる複数の光束の光に変換して出力するホログラム素子を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光ピックアップ装置。