JP5043049B2 - Optical information reproducing method and optical disc apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for detecting an interference-type optical information signal capable of easily adjusting an optical path difference between signal light and reference light, providing a high signal amplification effect, and stably maintaining the effect, and suited to the miniaturization of an optical system. <P>SOLUTION: The optical disk device for interfering light used as reference light without being applied to an optical disk 109 with reflected light from the optical disk, and obtaining an amplifying signal by calculation based on a plurality of interference signal outputs includes, in its signal processing circuit 25, a calculation adjustment mechanism for monitoring one or both of ongoing calculation and a calculation output and adjusting calculation so as to stabilize the output. Thus, variations of device components or an influence of a change of characteristics with time or the like is prevented, and an amplifying effect is stably obtained. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、光ディスク装置の再生信号の高S/N化に関する。   The present invention relates to a high S / N ratio of a reproduction signal of an optical disc apparatus.

光ディスクは、青色半導体レーザと、高NA対物レンズを用いるブルーレイディスクの製品化に至って、光学系の分解能としてはほぼ限界に達し、さらなる大容量化に向けては、今後、記録層の多層化が有力となると考えられる。このような多層光ディスクにおいては各記録層からの検出光量がほぼ同等となる必要性から、特定の記録層からの反射率は小さくせざるを得ない。ところが光ディスクは大容量化とともにビデオなどのダビング速度の高速化の必要性から、データ転送速度の高速化も続いており、そのままでは再生信号のS/N比が十分確保できなくなりつつある。したがって今後の記録層の多層化と高速化を同時に進めていくためには、検出信号の高S/N化が必須となる。   Optical discs have reached the limit of the resolution of the optical system, resulting in the commercialization of a blue-ray disc using a blue semiconductor laser and a high NA objective lens. To further increase the capacity, the recording layer will be multilayered in the future. It is thought to be influential. In such a multi-layer optical disc, the reflectance from a specific recording layer must be reduced because the amount of light detected from each recording layer needs to be substantially equal. However, since the optical disk needs to have a large capacity and a high dubbing speed for video and the like, the data transfer speed is also increasing, and the S / N ratio of the reproduced signal cannot be secured sufficiently. Therefore, in order to simultaneously advance the multilayering and speeding up of the recording layer in the future, it is essential to increase the S / N of the detection signal.

光ディスクの再生信号の高S/N化に関する技術は、たとえば特許文献1〜3などに述べられている。特許文献1,2は光磁気ディスクの再生信号の高S/N化に関して、半導体レーザからの光を光ディスクに照射する前に分岐して、光ディスクに照射しない光を、光ディスクからの反射光と合波して干渉させることにより、微弱な信号の振幅を、光ディスクに照射しない光の光量を大きくすることによって増幅することを狙ったものである。光磁気ディスクの信号検出で従来用いられている偏光ビームスプリッタの透過光と反射光の差動検出は、本質的には、もとの入射偏光成分と光磁気ディスクによる偏光回転によって生じる入射偏光方向と直交する偏光成分を干渉させて、入射偏光で直交偏光成分を増幅して検出を行なうことになっている。したがって、もとの入射偏光成分を増大させれば信号を増大させることができるが、光ディスクに入射させる光強度は、データを消去したり上書きしたりしないようにするために、ある程度以下に抑える必要がある。これに対して上記従来の技術では、予め信号光と干渉させる光を分離しておいて、これをディスクに集光せずに信号光と干渉させ、信号増幅のため干渉させる光の強度を、ディスク表面の光強度と関係なく強くできるようにしているのである。これにより原理的には光強度の許す範囲で、強度を強くすればするほど、光検出器からの光電流を電圧変換するアンプのノイズに比べたS/N比を高めることができる。特許文献3はフォトクロミック媒体を用いた光ディスクの再生信号の高S/N化に関し、特許文献1,2と同様に、光ディスクに照射しない光を、光ディスクからの反射光と干渉させることによって信号増幅を狙っている。フォトクロミック媒体を用いた光ディスクについても、信号再生のため入射光強度が高い程媒体の劣化を早めるため、上記光磁気ディスクと同様に記録媒体に照射する光の強度に制限を伴う。   Techniques related to increasing the S / N ratio of the reproduction signal of the optical disk are described in Patent Documents 1 to 3, for example. In Patent Documents 1 and 2, regarding the increase in the S / N ratio of the reproduction signal of the magneto-optical disk, the light from the semiconductor laser branches before irradiating the optical disk, and the light not irradiated to the optical disk is combined with the reflected light from the optical disk. The aim is to amplify the amplitude of a weak signal by increasing the amount of light that does not irradiate the optical disk by causing interference with waves. The differential detection of the transmitted light and reflected light of the polarization beam splitter conventionally used for magneto-optical disk signal detection is essentially the incident polarization direction caused by the original incident polarization component and the polarization rotation by the magneto-optical disk. Is detected by amplifying the orthogonal polarization component with the incident polarized light. Therefore, if the original incident polarization component is increased, the signal can be increased, but the intensity of the light incident on the optical disk must be kept below a certain level in order not to erase or overwrite the data. There is. On the other hand, in the above conventional technique, the light to be interfered with the signal light is separated in advance, and this is interfered with the signal light without condensing it on the disk, and the intensity of the light to be interfered for signal amplification is This makes it possible to increase the intensity regardless of the light intensity on the disk surface. Thus, in principle, the S / N ratio compared to the noise of the amplifier that converts the photocurrent from the photodetector into a voltage can be increased as the intensity is increased within the range allowed by the light intensity. Patent Document 3 relates to a high S / N ratio of a reproduction signal of an optical disk using a photochromic medium, and similarly to Patent Documents 1 and 2, signal amplification is performed by causing light that does not irradiate the optical disk to interfere with reflected light from the optical disk. Aiming. Also for an optical disk using a photochromic medium, the higher the incident light intensity for signal reproduction, the faster the medium is deteriorated. Therefore, similarly to the magneto-optical disk, the intensity of light applied to the recording medium is limited.

特許文献1では、2つの光を干渉させて干渉光強度を検出している。この際、干渉させるディスク反射光の光路長を可変とし、干渉信号振幅の確保を狙っている。特許文献2,3,4では干渉光強度検出に加えて、差動検出も行っている。これにより信号に寄与しない各光の強度成分をキャンセルし、信号振幅を2倍にすることで高S/N化を図っている。   In Patent Document 1, interference light intensity is detected by causing two lights to interfere with each other. At this time, the optical path length of the reflected disk light to be interfered is made variable so as to secure the interference signal amplitude. In Patent Documents 2, 3, and 4, differential detection is also performed in addition to interference light intensity detection. As a result, the intensity component of each light that does not contribute to the signal is canceled and the signal amplitude is doubled to achieve a high S / N ratio.

一般に、2つの光の干渉により得られる干渉信号は、干渉させる二つの光の間の干渉位相(光路長差)に依存する。これに対し、特許文献1では光路中に挿入された三角プリズムを入射光軸方向に可動とすることで光路長差の安定化を図っている。同様に、特許文献4では干渉光学系全体を光ディスクに追従させることで、光ディスクの回転に伴う面ぶれにより発生する光路長差をキャンセルすることを図っている。また、光ディスクに当てない光を反射するミラーの位置を光軸方向に可動とすることで光路長差の安定化を図っている。特許文献5では、互いに干渉状態の異なる複数の干渉信号を生成し、それらの演算により信号を生成することで、干渉位相に依存しない増幅信号を出力することを図っている。   In general, an interference signal obtained by interference between two lights depends on an interference phase (optical path length difference) between the two lights to be interfered. On the other hand, Patent Document 1 stabilizes the optical path length difference by making a triangular prism inserted in the optical path movable in the direction of the incident optical axis. Similarly, in Patent Document 4, the entire optical interference system is caused to follow the optical disc, thereby canceling the optical path length difference caused by the surface blur caused by the rotation of the optical disc. Further, the optical path length difference is stabilized by making the position of the mirror that reflects the light not hitting the optical disc movable in the optical axis direction. In Patent Document 5, a plurality of interference signals having different interference states are generated, and a signal is generated by calculating them, thereby outputting an amplified signal that does not depend on the interference phase.

特開平5−342678号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-342678 特開平6−223433号公報JP-A-6-223433 特開平6−68470号公報JP-A-6-68470 特開2007−317284号公報JP 2007-317284 A 特開2008−65961号公報JP 2008-65961 A

上記従来技術において、光路長差を安定に保つには、現在の光ディスクの面ぶれ約600μmに対し、可動とする対象物を追従させ、更に光源の波長よりも十分小さい数nm程度の精度で位置決めを行う必要がある。しかし、現在のアクチュエータでこの要求に見合うストロークと位置決め精度を達成することは難しい。更に、光ディスクに設けられたカバー層の厚みのむらも光路長差を乱す原因となるが、上記従来技術には、この厚みむらに対応する光路長の制御方法については特に述べられていない。   In the above prior art, in order to keep the optical path length difference stable, the movable target is made to follow the current optical disc surface deviation of about 600 μm, and the positioning is performed with an accuracy of several nanometers which is sufficiently smaller than the wavelength of the light source. Need to do. However, it is difficult to achieve a stroke and positioning accuracy that meet this requirement with current actuators. Furthermore, unevenness in the thickness of the cover layer provided on the optical disk also causes the optical path length difference to be disturbed. However, the above-described prior art does not particularly describe a method for controlling the optical path length corresponding to the uneven thickness.

これに対し、特許文献5では光路長差に依存しない出力を得る方法を採っているため上記の問題は発生しないが、光学系が理想的な状態からずれている時に、干渉位相に対する依存性が発生してしまい、本来の効果が得られなくなってしまう。干渉位相に対する依存性を発生させる主な原因としては、複数の干渉光を発生させるための光学系におけるハーフビームスプリッタの分岐比、偏光に対する遅延量の違い、λ/2板やλ/4板の設定角、遅延量、検出器の量子効率などの誤差が挙げられる。しかし、これらの誤差の全てを無視できる程度に抑えることは一般に難しく、仮に光学系の組み立て時に誤差を抑えることができたとしても、温度変化や経時変化などにより再び誤差が発生するため、本来の効果を安定に得ることは難しい。   On the other hand, Patent Document 5 employs a method of obtaining an output that does not depend on the optical path length difference, so the above problem does not occur. However, when the optical system is deviated from an ideal state, the dependency on the interference phase is present. It will occur and the original effect cannot be obtained. The main causes of the dependency on the interference phase include the branching ratio of the half beam splitter in the optical system for generating a plurality of interference lights, the difference in the delay amount with respect to the polarization, the λ / 2 plate and the λ / 4 plate. Examples include errors such as the set angle, delay amount, and detector quantum efficiency. However, it is generally difficult to suppress all of these errors to a negligible level, and even if errors can be suppressed during assembly of the optical system, errors will occur again due to temperature changes and changes over time. It is difficult to obtain a stable effect.

本発明の第1の目的は、2つの光の光路差の調整が容易で、信号増幅効果が高く、効果を安定に持続させることができ、光学系の小型化に適した、干渉型の光情報信号の検出方法を提供することにある。   The first object of the present invention is to easily adjust the optical path difference between two lights, to have a high signal amplification effect, to maintain the effect stably, and to an interference type light suitable for downsizing an optical system. It is to provide a method for detecting an information signal.

本発明の第2の目的は、2つの光の光路差の調整が容易で、信号増幅効果が高く、効果を安定に持続させることができ、光学系の小型化に適した、干渉型の光情報信号の検出系を備えた光ディスク装置を提供することである。   The second object of the present invention is to adjust the optical path difference between two lights, to have a high signal amplification effect, to maintain the effect stably, and to an interference type light suitable for downsizing of an optical system. An object of the present invention is to provide an optical disc apparatus provided with an information signal detection system.

本発明では、上記第1の目的を達成するために以下の手段を用いた。
光源から出射した光束を第1の光束と第2の光束とに分割し、第1の光束を光情報記録媒体上に集光して照射し、光情報記録媒体から反射した信号光を複数の検出器に導き、第2の光束を光情報記録媒体には集光せず参照光として複数の検出器に導き、複数の検出器上で信号光と参照光を位相関係が互いに異なる状態で光学的に干渉させ、複数の検出器からの出力を入力として演算を行うことにより再生信号を取得する。その際、複数の干渉位相における演算途中の出力、最終的な演算の出力、あるいはその両方に基づき、演算の演算内容を可変設定し、演算の結果の干渉位相に対する依存性が最小になるように設定する演算調整を行うこととした。演算内容は、一度可変設定されると、その設定に固定される。
In the present invention, the following means are used to achieve the first object.
The light beam emitted from the light source is divided into a first light beam and a second light beam, the first light beam is condensed and irradiated on the optical information recording medium, and a plurality of signal lights reflected from the optical information recording medium are emitted. The light is guided to the detector, the second light beam is not collected on the optical information recording medium, but is guided to a plurality of detectors as reference light, and the signal light and the reference light are optically optically different from each other on the plurality of detectors. The reproduced signal is obtained by performing an operation using the outputs from a plurality of detectors as inputs. At that time, based on the output in the middle of multiple interference phases, the final calculation output, or both, the calculation content of the calculation is variably set so that the dependence of the calculation result on the interference phase is minimized. The calculation adjustment to be set was performed. Once the calculation content is variably set, it is fixed to that setting.

このように複数の検出器の出力を基に演算を行うことによって、各々の検出器での光学的干渉状態が変化したとしても常に最適に位相が合った状態と同様の再生信号を得ることができる。また、演算の調整を行うことで、光学系が不完全又は不安定な状況においても、干渉状態によらない再生信号を得ることができる。   Thus, by performing calculations based on the outputs of a plurality of detectors, even if the optical interference state at each detector changes, it is possible to always obtain the same reproduced signal as in the optimally matched phase. it can. Further, by adjusting the calculation, it is possible to obtain a reproduction signal that does not depend on the interference state even when the optical system is incomplete or unstable.

具体的には、干渉信号を取得する検出器が4個の場合、参照光と信号光の間の位相関係は、第1の検出器上と第2の検出器上では互いに180度異なり、第3の検出器上と第4の検出器上では互いに180度異なり、第1の検出器上と第3の検出器上では90度異なるようにする。これにより、360度の位相関係のうち、90度ずつずれた4つの位相状態を同時に検出することができる。再生信号は光の位相状態の360度の変化に応じて正弦波状に変化するため、90度ずつ位相状態のずれた4つの信号を観測することで、任意の位相状態での信号状態を演算によって再現することが可能になる。すなわち任意の位相状態での安定した再生・検出が実現される。   Specifically, when there are four detectors that acquire interference signals, the phase relationship between the reference light and the signal light is 180 degrees different between the first detector and the second detector, The third detector and the fourth detector are different from each other by 180 degrees, and the first detector and the third detector are different from each other by 90 degrees. Thereby, four phase states shifted by 90 degrees out of the 360 degree phase relationship can be detected simultaneously. Since the reproduction signal changes in a sine wave shape in response to a change in the phase state of light of 360 degrees, the signal state in an arbitrary phase state can be calculated by observing four signals that are shifted in phase state by 90 degrees. It becomes possible to reproduce. That is, stable reproduction / detection in an arbitrary phase state is realized.

前記の演算として、第1の検出器と第2の検出器の差動信号と、第3の検出器と第4の検出器の差動信号との、2次の多項式とした。ここで、第1と第2の検出器の組と第3と第4の検出器の組では位相が90度ずれているため、干渉位相によらずどちらか一方の差動信号が十分な振幅を持つため、常に一定した最大出力信号を得ることが可能になる。また、4つの干渉信号を取得する光学系などが理想的な状態からずれている場合も、出力信号の干渉位相依存性をモニタし、これが最小になるように2次多項式の係数を適当に選ぶことにより、干渉位相に依存しない一定の出力信号を得ることが可能である。   As the calculation, a quadratic polynomial of a differential signal of the first detector and the second detector and a differential signal of the third detector and the fourth detector is used. Here, since the phases of the first and second detector sets and the third and fourth detector sets are shifted by 90 degrees, either one of the differential signals has a sufficient amplitude regardless of the interference phase. Therefore, it becomes possible to always obtain a constant maximum output signal. Even when the optical system for acquiring the four interference signals deviates from the ideal state, the interference phase dependence of the output signal is monitored, and the coefficients of the second-order polynomial are appropriately selected so that this is minimized. This makes it possible to obtain a constant output signal that does not depend on the interference phase.

別の手段として、前記手段に加え、信号光と干渉光の光学的位相差(光路長差)を変調することを行った。これにより、光路長の揺らぎが小さく出力信号の干渉位相依存性が十分に測れない状況においても、意図的に干渉位相を変調することができるため、上記干渉位相依存性を安定して得ることができる。さらに、干渉位相の変調を一定周波数とし、出力信号における当該周波数成分を検出することで、出力信号の干渉位相依存性を精度よく測ることができる。   As another means, in addition to the above means, the optical phase difference (optical path length difference) between the signal light and the interference light was modulated. As a result, even when the fluctuation of the optical path length is small and the interference phase dependency of the output signal cannot be measured sufficiently, the interference phase can be intentionally modulated, so that the above interference phase dependency can be stably obtained. it can. Furthermore, the interference phase dependency of the output signal can be accurately measured by setting the interference phase to a constant frequency and detecting the frequency component in the output signal.

別の手段として、上記演算は、上記2つの差動信号のぞれぞれの直流成分を除き、第1の差動信号の二乗と、第2の差動信号の二乗と、第1の差動信号と第2の差動信号の積とを、適当な係数を乗じて加算する演算とした。これにより、探索する係数の個数が減少するため、演算の調整を高速に行うことができる。   As another means, the calculation is performed by excluding a direct current component of each of the two differential signals, the first differential signal square, the second differential signal square, and the first difference. The product of the dynamic signal and the second differential signal was added by multiplying by an appropriate coefficient. As a result, the number of coefficients to be searched is reduced, so that the calculation can be adjusted at high speed.

さらに別の手段として、上記演算は、2つの差動出力からそれぞれ直流成分を除き所定の係数を乗算したものに対し、これらの二乗和と、これらの積とを、所定の係数で加算するものとした。これにより、調整が一意に定まる演算と1つの係数の探索になるため、演算の調整が高速になる。   As another means, the above operation is to add the sum of the squares of these two products and a predetermined coefficient to the two differential outputs, which are obtained by multiplying a predetermined coefficient by removing the DC component, respectively. It was. As a result, the adjustment is uniquely determined and the search for one coefficient is performed, so that the adjustment of the calculation becomes faster.

さらに別の手段として、上記演算は、上記2つの差動信号の2次多項式とし、上記演算調整は、2次多項式の係数を、片方の差動信号から異なる干渉位相状態で読み出した3つの値と、もう片方の差動信号から異なる干渉位相状態で読み出した2つの値を用いた演算により決定するものとした。これにより、一意に決まる演算のみにより調整を行うことが可能であるため、調整が高速になる。より具体的には、読み出す値として、2つの差動信号の最大値と最小値、さらに片方の差動信号が最大になる干渉位相状態におけるもう片方の差動信号の値とした。   As another means, the calculation is a quadratic polynomial of the two differential signals, and the calculation adjustment is three values obtained by reading the coefficients of the quadratic polynomial from one differential signal in different interference phase states. And the calculation using two values read out from the other differential signal in different interference phase states. As a result, the adjustment can be performed only by a uniquely determined operation, so that the adjustment becomes faster. More specifically, the values to be read are the maximum value and the minimum value of the two differential signals, and the value of the other differential signal in the interference phase state in which one of the differential signals is maximum.

第2の目的を達成するために、好適には光ディスク装置を、光ヘッドと、制御部と、信号処理部とを有する構成とし、以下の手段を用いることができる。   In order to achieve the second object, the optical disk apparatus preferably includes an optical head, a control unit, and a signal processing unit, and the following means can be used.

光ヘッドは、半導体レーザと、半導体レーザからの光束を第1の光束と第2の光束に分岐する第1の光学素子と、第1の光束を光情報記録媒体の記録膜面に集光し、反射光を受光する対物レンズと、第2の光束の光路中に設けられた参照光束反射手段と、第1の光検出器と、第2の光検出器と、第3の光検出器と、第4の光検出器とを有する。また、光情報記録媒体によって反射された第1の光束と参照光束反射手段によって反射された第2の光束とが合波された光束を分岐して第1の光検出器と第2の光検出器に入射させる第2の光学素子と、第1の光束と第2の光束とを第2光学素子による合波とは90度位相関係が異なる状態で合波し、当該合波された光束を分岐して第3の光検出器と第4の光検出器に入射させる第3の光学素子とを有し、第1の光束と第2の光束の間の位相関係は、第1の検出器上と第2の検出器上では互いに180度異なり、第3の検出器上と第4の検出器上では互いに180度異なり、第1の検出器上と第3の検出器上では90度異なっているように構成した。   The optical head condenses the semiconductor laser, the first optical element that branches the light beam from the semiconductor laser into the first light beam and the second light beam, and the first light beam on the recording film surface of the optical information recording medium. An objective lens for receiving the reflected light, a reference light beam reflecting means provided in the optical path of the second light beam, a first light detector, a second light detector, and a third light detector, And a fourth photodetector. Further, the first light detector and the second light detection are performed by branching a light beam obtained by combining the first light beam reflected by the optical information recording medium and the second light beam reflected by the reference light beam reflecting means. The second optical element to be incident on the device, the first light beam and the second light beam are combined in a state where the phase relationship is 90 degrees different from the combination by the second optical element, and the combined light beam is A third optical element branched and incident on the fourth optical detector, and the phase relationship between the first and second light fluxes is the same as that on the first detector. And 180 on the second detector, 180 degrees on the third detector and the fourth detector, and 90 degrees on the first detector and the third detector. Configured to be.

制御部は、光ヘッド及び対物レンズの位置と、半導体レーザの発光状態を制御する。信号処理部は、第1から第4の光検出器の出力信号から所定の演算により再生信号を生成し、複数の干渉位相における上記演算の演算途中の出力、最終的な演算の出力、あるいはその両方に基づき、上記演算の演算内容を可変設定し、固定された設定により前記演算の結果の干渉位相に対する依存性が最小になるように設定する演算調整を行うように構成した。   The control unit controls the positions of the optical head and the objective lens and the light emission state of the semiconductor laser. The signal processing unit generates a reproduction signal by a predetermined calculation from the output signals of the first to fourth photodetectors, outputs during the calculation of the above calculation at a plurality of interference phases, outputs of the final calculation, or Based on both, the calculation contents of the calculation are variably set, and the calculation adjustment is performed so that the dependence on the interference phase of the calculation result is minimized by the fixed setting.

これにより、第1、第2、第3、第4の検出器で、参照光と光ディスクに当たって反射してきた信号光を合成し、干渉効果により増幅して再生することができるため、微小な反射信号を高S/Nで検出することができる。すなわち、特に反射率が低く信号量の少ない多層媒体や、広帯域ノイズの影響の大きい高速再生時のS/N比を大幅に向上することが可能になる。   As a result, the first, second, third, and fourth detectors can synthesize the reference light and the signal light reflected by the optical disk and amplify and reproduce it by the interference effect. Can be detected with high S / N. That is, it is possible to significantly improve the S / N ratio during multi-layer media with low reflectivity and a small signal amount, and high-speed playback that is greatly affected by broadband noise.

また、演算の調整機能により、光ヘッドの構成部品の特性や組み立てにおける誤差の許容範囲を広く取ることができるようになるため、装置製造のコストを下げることが可能になる。   In addition, the adjustment function of the calculation makes it possible to widen the tolerance of the characteristics of the components of the optical head and the error in assembling, thereby reducing the cost of manufacturing the apparatus.

本発明によると、実際の光学系に生じる様々な特性のばらつきに影響を受けることなく、安定した増幅信号を出力でき、光学系の小型化に適した干渉型の光ディスク信号検出系を備えた光ディスク装置を、安価に提供することが可能となる。これにより、記録層数が複数存在する多層光ディスクなど、信号光強度を従来よりも低くせざるを得ない場合や、信号再生速度が従来に比べて高速化することによりノイズが増大する場合などに、信号増幅によって再生信号品質を向上させることが可能となる。   According to the present invention, an optical disc provided with an interference type optical disc signal detection system that can output a stable amplified signal without being affected by variations in various characteristics generated in an actual optical system and is suitable for downsizing of the optical system. The device can be provided at low cost. As a result, when the signal light intensity has to be lower than before, such as a multilayer optical disk with multiple recording layers, or when the signal reproduction speed is higher than before, noise increases. It is possible to improve the reproduction signal quality by signal amplification.

本発明によると、従来のディスク装置と同等のサイズで作製可能で、内蔵する干渉光学系の様々な特性のばらつきの影響を受けることなく安定な出力信号を生成可能な、信号増幅効果のある、干渉型の光ディスク装置を提供することができる。   According to the present invention, it can be produced in the same size as a conventional disk device, can generate a stable output signal without being affected by variations in various characteristics of the built-in interference optical system, and has a signal amplification effect. An interference type optical disc apparatus can be provided.

本発明による光ディスク装置の一例を示す摸式図。1 is a schematic diagram showing an example of an optical disc apparatus according to the present invention. サーボ検出用検出器の詳細を表す図。The figure showing the detail of the detector for servo detection. 信号処理回路のブロック図。The block diagram of a signal processing circuit. コーナーキューブの外形を示す図。The figure which shows the external shape of a corner cube. コーナーキューブの偏光擾乱補正の説明図。Explanatory drawing of the polarization disturbance correction of a corner cube. 演算回路、演算調整回路のブロック図。The block diagram of a calculation circuit and a calculation adjustment circuit. 干渉信号を検出する検出器が3つの場合の光ヘッドを示す図。The figure which shows an optical head in case the detector which detects an interference signal is three. ピエゾ素子により光路長差の変調を行う別の実施形態を示す図。The figure which shows another embodiment which modulates an optical path length difference with a piezo element. アクチュエータの傾きにより光路長差の調整と変調を行う別の実施形態を示す図。The figure which shows another embodiment which adjusts and modulates an optical path length difference with the inclination of an actuator. 演算調整を簡略化した別の実施形態を示す図。The figure which shows another embodiment which simplified calculation adjustment. 演算調整をさらに簡略化した別の実施形態を示す図。The figure which shows another embodiment which further simplified calculation adjustment. 演算調整を差動出力の演算により行う別の実施形態を示す図。The figure which shows another embodiment which performs calculation adjustment by the calculation of a differential output. 演算調整を差動出力の演算により行い、演算を簡略化した別の実施形態を示す図。The figure which shows another embodiment which performed calculation adjustment by the calculation of differential output, and simplified the calculation. 光路長差を一定周波数で変化させる実施例における、ピエゾ素子への駆動電圧を表す図。The figure showing the drive voltage to a piezo element in the Example which changes an optical path length difference by a fixed frequency.

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明による光ディスク装置の一例を示す摸式図である。
半導体レーザ101からの光をコリメートレンズ102によって平行光とし、λ/2板103を透過させて偏光ビームスプリッタ104に入射させる。偏光ビームスプリッタ104は分離面に入射するp偏光(以後、水平偏光と呼ぶ)をほぼ100%透過し、s偏光(以後、垂直偏光と呼ぶ)をほぼ100%反射させる機能を有している。このときλ/2板103の光軸のまわりの回転角度を調整することにより、透過光と反射光の強度比を調整することができる。透過光は、まず特殊偏光ビームスプリッタ105に入射する。特殊偏光ビームスプリッタ105は水平偏光を100%透過し、垂直偏光の一部を反射、一部を透過するという性質を持っている。このため入射した光は100%透過し、λ/4板106を透過して円偏光に変換され、球面収差を補正するビームエキスパンダ129を通過し、2次元アクチュエータ107に搭載された対物レンズ108により、光ディスク109上の記録層に集光される。光ディスクからの反射光は同じ光路を戻り、対物レンズ108によって平行光とされ、λ/4板106により最初に入射したときとは90°偏光方向が回転した直線偏光となる。次に特殊偏光ビームスプリッタ105に入射し、上記の性質により一部が透過、一部が反射する。反射光はシリンドリカルレンズ110によって検出器111に入射する。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an optical disc apparatus according to the present invention.
The light from the semiconductor laser 101 is converted into parallel light by the collimator lens 102, transmitted through the λ / 2 plate 103, and incident on the polarization beam splitter 104. The polarization beam splitter 104 has a function of transmitting almost 100% of p-polarized light (hereinafter referred to as horizontal polarization) incident on the separation surface and reflecting almost 100% of s-polarized light (hereinafter referred to as vertical polarization). At this time, the intensity ratio between the transmitted light and the reflected light can be adjusted by adjusting the rotation angle of the λ / 2 plate 103 around the optical axis. The transmitted light first enters the special polarization beam splitter 105. The special polarizing beam splitter 105 has a property of transmitting 100% of horizontally polarized light, reflecting part of vertically polarized light, and partially transmitting. Therefore, the incident light is 100% transmitted, is transmitted through the λ / 4 plate 106, is converted into circularly polarized light, passes through the beam expander 129 that corrects spherical aberration, and passes through the objective lens 108 mounted on the two-dimensional actuator 107. Thus, the light is condensed on the recording layer on the optical disk 109. The reflected light from the optical disk returns along the same optical path, is converted into parallel light by the objective lens 108, and becomes linearly polarized light whose 90 ° polarization direction is rotated from the first incident time by the λ / 4 plate 106. Next, the light is incident on the special polarization beam splitter 105, and a part of the light is transmitted and a part of the light is reflected by the above properties. The reflected light is incident on the detector 111 by the cylindrical lens 110.

ここで検出器111は図2のように検出器201,202,203,204の4つに分割されており、図のようにそれぞれの出力信号をA,B,C,Dとおくと、演算A−B−C+Dが焦点ずれ信号(FES)として、演算A−B+C−Dがトラックずれ信号(TES)として、それぞれ2次元アクチュエータ107のボイスコイルモータに電流としてフィードバックされる。   Here, the detector 111 is divided into four detectors 201, 202, 203, and 204 as shown in FIG. 2. If the respective output signals are set as A, B, C, and D as shown in the figure, the calculation is performed. A−B−C + D is fed back as a current to the voice coil motor of the two-dimensional actuator 107 as a defocus signal (FES) and a calculation A−B + C−D as a track shift signal (TES).

一方、特殊偏光ビームスプリッタ105を透過した光は偏光ビームスプリッタ104に入射する。すると偏光が90度回転しているため、反射して集光レンズ113に入射する。一方、半導体レーザ101から出射し、偏光プリズム104を反射した光は可動部114に搭載された反射プリズム115において反射し、2次元アクチュエータ107上に搭載されたコーナーキューブプリズム116に入射する。コーナーキューブプリズムは入射した光を正反対の向きに反射させる素子である。ここで、入射光は光軸がコーナーキューブプリズム116の3つの反射面のなす頂点に入射されるようにする。これにより反射された光は同じ光路を戻り、偏光ビームスプリッタ104に入射する。ここで、コーナーキューブプリズムによって光の偏光、波面が擾乱を受けるため、光路の途中に挿入された補償素子117によってそれらの擾乱が補償され、かつ往路の光に対して復路の光の偏光が90度回転するようにしている。そのためコーナーキューブプリズムからの反射光は偏光ビームスプリッタ104を透過し、光ディスクからの反射光と互いに偏光が直交した状態で同軸となって集光レンズ113に入射する。   On the other hand, the light transmitted through the special polarization beam splitter 105 enters the polarization beam splitter 104. Then, since the polarized light is rotated by 90 degrees, it is reflected and enters the condenser lens 113. On the other hand, the light emitted from the semiconductor laser 101 and reflected by the polarizing prism 104 is reflected by the reflecting prism 115 mounted on the movable portion 114 and enters the corner cube prism 116 mounted on the two-dimensional actuator 107. The corner cube prism is an element that reflects incident light in the opposite direction. Here, the incident light is incident on the vertex formed by the three reflecting surfaces of the corner cube prism 116. The light reflected thereby returns along the same optical path and enters the polarization beam splitter 104. Here, since the polarization and wavefront of the light are disturbed by the corner cube prism, the disturbance is compensated by the compensation element 117 inserted in the middle of the optical path, and the polarization of the return light is 90% with respect to the forward light. I try to rotate it. For this reason, the reflected light from the corner cube prism passes through the polarization beam splitter 104 and enters the condensing lens 113 in a state of being coaxial with the reflected light from the optical disk in a state in which the polarization is orthogonal to each other.

集光レンズ113に入射した二つの光は、無偏光ビームスプリッタ118によってそれぞれ1対1の割合で反射、透過する。透過した光はλ/2板119を透過することにより偏光が45度回転した後、偏光ビームスプリッタ120によって水平偏光成分と垂直偏光成分に分離され、分離されたそれぞれの光は検出器121,122によって検出される。無偏光ビームスプリッタ118を反射した光はλ/4板123を通過した後、偏光ビームスプリッタ124によって水平偏光成分と垂直偏光成分に分離され、分離されたそれぞれの光は検出器125,126によって検出される。検出器121,122の出力信号は差動回路127に入力され、差動信号D1が出力される。同様に、検出器125,126の出力信号は差動回路128に入力され、差動信号D2が出力される。 The two lights incident on the condenser lens 113 are reflected and transmitted by the non-polarizing beam splitter 118 at a ratio of 1: 1, respectively. The transmitted light is transmitted through the λ / 2 plate 119 and the polarization is rotated by 45 degrees, and then separated by the polarization beam splitter 120 into a horizontal polarization component and a vertical polarization component, and the separated lights are detected by the detectors 121 and 122. Detected by. The light reflected from the non-polarizing beam splitter 118 passes through the λ / 4 plate 123 and then separated into a horizontal polarization component and a vertical polarization component by the polarization beam splitter 124, and the separated lights are detected by the detectors 125 and 126. Is done. The output signal of the detector 121 and 122 are input to a differential circuit 127, the differential signal D 1 is output. Similarly, the output signal of the detector 125 and 126 are input to a differential circuit 128, the differential signal D 2 is output.

ここでD1,D2は、再生ブロック2にある信号処理回路25に入力される。ここでは、信号処理回路25は入力の時点で、D1とD2をサンプリングしてデジタル化し、以降の処理をデジタル演算によって行う。 Here, D 1 and D 2 are input to the signal processing circuit 25 in the reproduction block 2. Here, at the time of input, the signal processing circuit 25 samples and digitizes D 1 and D 2 and performs the subsequent processing by digital calculation.

信号処理回路25の回路ブロックの構成の具体例を図3に示す。D1とD2はAD変換回路301,302によってデジタル化され、演算回路303に入力され、デジタル信号出力Sが得られる。AD変換器のサンプリングのタイミングは、演算回路303の出力と電圧制御可変周波数発信器(VCO)304の出力を位相比較器305によって位相比較し、位相比較器の出力をローパスフィルタ(LPF)306によって平均化して、VCOの制御入力へとフィードバックすることによって生成している。すなわち、位相比較器305、VCO304、LPF306によって構成されたPLL(Phase-locked loop)回路によって位相制御されたクロック出力(CK)を得て、AD変換のタイミングを制御している。演算回路の内部では、D1,D2に関する2次の多項式演算が行われ、演算調整回路307より与えられる係数により演算式が決定される。 A specific example of the circuit block configuration of the signal processing circuit 25 is shown in FIG. D 1 and D 2 are digitized by the AD conversion circuits 301 and 302 and input to the arithmetic circuit 303 to obtain a digital signal output S. The sampling timing of the AD converter is such that the output of the arithmetic circuit 303 and the output of the voltage controlled variable frequency oscillator (VCO) 304 are phase-compared by the phase comparator 305 and the output of the phase comparator is output by the low-pass filter (LPF) 306. It is generated by averaging and feeding back to the control input of the VCO. That is, a clock output (CK) whose phase is controlled by a phase-locked loop (PLL) circuit configured by the phase comparator 305, the VCO 304, and the LPF 306 is obtained, and the AD conversion timing is controlled. Inside the arithmetic circuit, a quadratic polynomial calculation relating to D 1 and D 2 is performed, and an arithmetic expression is determined by a coefficient given from the arithmetic adjustment circuit 307.

演算調整回路307は、演算出力にローパスフィルタ308を通して再生信号成分を落としたものを一定期間メモリに保存し、保存データより演算出力の揺らぎの大きさを最大値と最小値の差として算出する。そして算出された値が最小となるよう、上記係数の値を一定期間ごとに変えて演算回路303にフィードバックし、最適な係数を求める。なお、通常の光ディスク再生信号の周波数の下限は演算出力の揺らぎの周波数の上限より2桁以上大きいため、ローパスフィルタのカットオフ周波数は両者の中間に設定すればよい。例えば現行のブルーレイディスクを1倍速(線速度4.917m/s)で再生する場合の再生信号周波数は数100kHz以上であるのに対し、光路長差の変動による演算出力の揺らぎの周波数は数kHz程度以下であるので、ローパスフィルタのカットオフ周波数は10kHz程度に設定すればよい。   The arithmetic adjustment circuit 307 stores the arithmetic output obtained by dropping the reproduction signal component through the low-pass filter 308 in a memory for a certain period, and calculates the magnitude of fluctuation of the arithmetic output as the difference between the maximum value and the minimum value from the stored data. Then, the value of the coefficient is changed at regular intervals so as to minimize the calculated value and fed back to the arithmetic circuit 303 to obtain an optimum coefficient. Since the lower limit of the frequency of a normal optical disk reproduction signal is two or more orders of magnitude higher than the upper limit of the fluctuation frequency of the calculation output, the cut-off frequency of the low-pass filter may be set between the two. For example, the reproduction signal frequency when reproducing the current Blu-ray disc at 1 × speed (linear velocity: 4.917 m / s) is several hundred kHz or more, while the fluctuation frequency of the calculation output due to the fluctuation of the optical path length difference is several kHz. Therefore, the cut-off frequency of the low-pass filter may be set to about 10 kHz.

最適な係数が決定された後に、デジタル信号出力Sは適当なデジタル等化処理の後、復調回路24やアドレス検出回路23に入力され、復号回路26によって、ユーザデータとして、メモリ29やマイクロプロセッサ27に送られる。マイクロプロセッサは、上位装置99からの指示によって、任意のサーボ回路79や自動位置制御手段76を制御し、任意のアドレスに光スポット37を位置づける。マイクロプロセッサ27は上位装置からの指示が再生か記録かによって、レーザドライバ28を制御し、レーザ101を適当なパワー/波形で発光させる。サーボ回路79は、サーボ信号FES,TESに基づき2次元アクチュエータ107を制御する。またさらに、マイクロプロセッサ27は、信号品質又はディスク情報に基づき可動部114の制御を行い、光路長差が最小に、すなわち信号出力が最大になる場所に可動部114の位置を調整する。   After the optimum coefficient is determined, the digital signal output S is input to the demodulating circuit 24 and the address detecting circuit 23 after appropriate digital equalization processing, and is decoded by the decoding circuit 26 as user data into the memory 29 and the microprocessor 27. Sent to. The microprocessor controls an arbitrary servo circuit 79 and automatic position control means 76 according to an instruction from the host device 99, and positions the light spot 37 at an arbitrary address. The microprocessor 27 controls the laser driver 28 depending on whether the instruction from the host device is reproduction or recording, and causes the laser 101 to emit light with an appropriate power / waveform. The servo circuit 79 controls the two-dimensional actuator 107 based on the servo signals FES and TES. Furthermore, the microprocessor 27 controls the movable portion 114 based on the signal quality or the disk information, and adjusts the position of the movable portion 114 to a place where the optical path length difference is minimized, that is, the signal output is maximized.

本光学系において、干渉信号出力を十分に得るためには、信号光と参照光の光路長差は光源のコヒーレンス長以内程度に設定する必要がある。このため可動部114は、多層光ディスクの読み取る層やディスクの種類などに応じて反射プリズム115を入射光の光軸方向に移動させ、信号光と参照光の光路長差がゼロになるように設定する。光路長差ゼロの位置は、干渉信号出力の振幅の大きさが最大になる位置として探索あるいは学習する。あるいは再生信号のジッタが最小になる位置としてもよい。また、光ディスクの面ぶれによる光路長差の変化は、コーナーキューブプリズム116が対物レンズ108とともにアクチュエータ107に一体に搭載されていることにより相殺される。   In this optical system, in order to obtain a sufficient interference signal output, the optical path length difference between the signal light and the reference light needs to be set within about the coherence length of the light source. For this reason, the movable unit 114 is set so that the optical path length difference between the signal light and the reference light becomes zero by moving the reflecting prism 115 in the optical axis direction of the incident light according to the reading layer of the multilayer optical disk or the type of the disk. To do. The position where the optical path length difference is zero is searched or learned as a position where the amplitude of the interference signal output is maximized. Or it is good also as a position where the jitter of a reproduction signal becomes the minimum. In addition, the change in the optical path length difference due to the surface blur of the optical disk is canceled by the corner cube prism 116 being integrally mounted on the actuator 107 together with the objective lens 108.

コーナーキューブプリズムの偏光補償について詳細に説明する。コーナーキューブプリズムは図4(a)に示すように、ガラスなどの媒質を切り出して立方体の3面を構成したものである。コーナーキューブプリズムへの入射光は、この3面によって反射され、入射光と正反対の方向に戻り光として出射される。ここで、各反射面での反射は全反射条件を満たすため、所定の入射角に応じた位相差が、入射面に対するp偏光とs偏光の間に発生する。このため戻り光は偏光と波面が乱れる。しかも光の入射する位置によって3つの反射面を反射する順番が異なることにより、偏光の乱れ方が異なる。図4(b)はコーナーキューブを入射光の方向から見たときの図であり、ここに示す(1)(2)(3)(4)(5)(6)の領域においてそれぞれ異なる偏光擾乱が発生する。但し図の太線は反射面どうしの境界線を表している。   The polarization compensation of the corner cube prism will be described in detail. As shown in FIG. 4A, the corner cube prism is formed by cutting out a medium such as glass to form three surfaces of a cube. Incident light to the corner cube prism is reflected by these three surfaces and is emitted as return light in the opposite direction to the incident light. Here, since the reflection at each reflecting surface satisfies the total reflection condition, a phase difference corresponding to a predetermined incident angle occurs between the p-polarized light and the s-polarized light with respect to the incident surface. For this reason, the return light is disturbed in polarization and wavefront. In addition, the order of reflecting the three reflecting surfaces differs depending on the position where the light is incident, so that the polarization disturbance is different. FIG. 4B is a view when the corner cube is viewed from the direction of incident light. Different polarization disturbances in the regions (1), (2), (3), (4), (5), and (6) shown here. Will occur. However, the bold line in the figure represents the boundary line between the reflecting surfaces.

これを補正するには、図5のように3分割位相板501と、λ/4板502と、6分割λ/2板503からなる補償素子117を挿入すればよい。λ/4板,6分割λ/2板は偏光の補償だけでなく、入射光に対して戻り光の偏光を90度回転させる機能も兼ねている。また、3分割位相板は特定領域の水平偏光と垂直偏光の間に所定の位相差φp−φs(φp,φsはそれぞれ水平偏光,垂直偏光に発生する位相)を発生させるもので、入射時に本素子を通過する領域と通過しない領域の間の位相差を補償し、戻り光の波面をそろえる役割を持つ。例として、光の波長が405nm、コーナーキューブプリズムの媒質がBK7であるときの3分割位相板、λ/4板と、6分割λ/2板の設定値を表1に示す。角度の定義は図4に示すように、垂直偏光方向504を0度とし、入射光方向から見て反時計回りを正としている。   In order to correct this, as shown in FIG. 5, a compensation element 117 composed of a three-divided phase plate 501, a λ / 4 plate 502, and a six-divided λ / 2 plate 503 may be inserted. The λ / 4 plate and the 6-divided λ / 2 plate not only compensate for the polarization, but also have a function of rotating the polarization of the return light by 90 degrees with respect to the incident light. The three-divided phase plate generates a predetermined phase difference φp−φs (φp and φs are phases generated in horizontal polarization and vertical polarization, respectively) between horizontal polarization and vertical polarization in a specific region. It has the role of compensating for the phase difference between the region that passes through the element and the region that does not pass through, and aligning the wavefront of the return light. As an example, Table 1 shows set values of a three-divided phase plate, a λ / 4 plate, and a six-divided λ / 2 plate when the wavelength of light is 405 nm and the medium of the corner cube prism is BK7. As shown in FIG. 4, the angle is defined such that the vertical polarization direction 504 is 0 degree and the counterclockwise direction is positive when viewed from the incident light direction.

Figure 0005043049
Figure 0005043049

次に、光の干渉によって増幅信号を得る過程を詳細に説明する。まず、光学系が理想的な状態にある場合を考える。集光レンズ113に入射する光は、水平偏光であるコーナーキューブ116からの戻り光と、垂直偏光である光ディスク109からの戻り光が同軸になったものである。従って光の偏光状態をジョーンズベクトルで表すと、式(1)となる。   Next, the process of obtaining an amplified signal by light interference will be described in detail. First, consider a case where the optical system is in an ideal state. The light incident on the condenser lens 113 is obtained by coaxially combining the return light from the corner cube 116 that is horizontally polarized light and the return light from the optical disk 109 that is vertically polarized light. Therefore, when the polarization state of light is expressed by a Jones vector, Equation (1) is obtained.

Figure 0005043049
Figure 0005043049

ここでEsは光ディスク4からの戻り光の電場、Erはコーナーキューブプリズム116からの戻り光の電場である。また、このベクトルの第1成分は水平偏光を、第2成分は垂直偏光を表す。 Here, E s is the electric field of the return light from the optical disc 4, and E r is the electric field of the return light from the corner cube prism 116. The first component of the vector represents horizontal polarization, and the second component represents vertical polarization.

この光は無偏光ビームスプリッタ118によって2分割され、透過光は軸方向が水平偏光方向から見て22.5度の方向にfast軸を持つλ/2板119を通過する。このときジョーンズベクトルは、次式(2)となる。   This light is divided into two by a non-polarizing beam splitter 118, and the transmitted light passes through a λ / 2 plate 119 having a fast axis in the direction of 22.5 degrees when viewed from the horizontal polarization direction. At this time, the Jones vector is expressed by the following equation (2).

Figure 0005043049
Figure 0005043049

次に偏光ビームスプリッタ120によって水平偏光成分が透過し、垂直偏光成分が反射するため、透過する光と反射する光の電場はそれぞれ式(3)、式(4)となる。   Next, since the horizontal polarization component is transmitted by the polarization beam splitter 120 and the vertical polarization component is reflected, the electric fields of the transmitted light and the reflected light are expressed by equations (3) and (4), respectively.

Figure 0005043049
Figure 0005043049

一方、無偏光ビームスプリッタ118を反射した光は、軸方向が水平偏光方向から見て45度の方向にfast軸を持つλ/4板123を通過する。このときジョーンズベクトルは、式(5)となる。   On the other hand, the light reflected by the non-polarizing beam splitter 118 passes through the λ / 4 plate 123 having a fast axis in the direction of 45 degrees as viewed from the horizontal polarization direction. At this time, the Jones vector is expressed by Equation (5).

Figure 0005043049
Figure 0005043049

次に、偏光ビームスプリッタ124によって水平偏光成分が透過し、垂直偏光成分が反射するため、透過する光と反射する光の電場はそれぞれ、式(6)、式(7)となる。従って4つの検出器121,122,125,126の検出信号はそれぞれ、式(8)から式(11)となる。   Next, since the horizontal polarization component is transmitted by the polarization beam splitter 124 and the vertical polarization component is reflected, the electric fields of the transmitted light and the reflected light are expressed by equations (6) and (7), respectively. Therefore, the detection signals of the four detectors 121, 122, 125, and 126 are expressed by equations (8) to (11), respectively.

Figure 0005043049
Figure 0005043049

ηは検出器の変換効率である。Δφは信号光と参照光の位相関係、すなわち干渉位相である。これらをそれぞれA1,A2,A3,A4とおくと、差動信号D1,D2はそれぞれ式(12)、式(13)と表される。

Figure 0005043049
η is the conversion efficiency of the detector. Δφ is a phase relationship between the signal light and the reference light, that is, an interference phase. If these are set as A 1 , A 2 , A 3 , and A 4 , respectively, the differential signals D 1 and D 2 are expressed as Expression (12) and Expression (13), respectively.
Figure 0005043049

このとき、演算回路では以下の式のように、D1,D2の二乗和(2次式のひとつ)の演算を行うときに干渉位相に依存しない出力が得られる。 At this time, in the arithmetic circuit, an output that does not depend on the interference phase is obtained when calculating the sum of squares of D 1 and D 2 (one of the quadratic expressions), as in the following expression.

Figure 0005043049
Figure 0005043049

この出力は、光ディスクから反射した光(以後、信号光と呼ぶ)の電場がコーナーキューブからの戻り光(以後、参照光と呼ぶ)の電場によって増幅された形をしている。したがって光ディスクの反射率が低い等の理由によってEsが小さく、直接信号光を検出しても正しく信号が再生できない場合であっても、信号を増幅して正しく再生することが可能になる。なお、本出力の平方根を再生信号として扱っても良い。これにより信号の線型性が良くなるためにデータの復調が簡潔になる。 This output has a form in which the electric field of light reflected from the optical disk (hereinafter referred to as signal light) is amplified by the electric field of return light from the corner cube (hereinafter referred to as reference light). Thus small E s the reason of low reflectance, etc. of the optical disk, even when the signal properly be detected directly signal light can not be played, it is possible to correctly reproduce amplifies the signal. Note that the square root of this output may be treated as a reproduction signal. This improves the linearity of the signal and simplifies data demodulation.

次に、光学系が不完全な場合に、演算調整回路307が有効に作用することを示す。実際に光ヘッドを作製するにあたり、光学系の各種パラメータ、例えばハーフビームスプリッタ118の反射率、透過率、遅延量や、λ/2板119,λ/4板123の遅延量、設定角、あるいは検出器121,122,125,126の変換効率、オフセットなどが理想的な値から誤差を生ずる。これらの誤差により、検出器の出力A1,A2,A3,A4はもはや式(8)(9)(10)(11)のような式で記述できない。一般に、このような誤差がある場合の差動出力D1,D2はそれぞれ式(15)、式(16)のように表される。a,r,b1,b2,δは定数である。 Next, it will be shown that the arithmetic adjustment circuit 307 works effectively when the optical system is incomplete. In actually manufacturing the optical head, various parameters of the optical system, such as reflectance, transmittance, delay amount of the half beam splitter 118, delay amounts of the λ / 2 plate 119 and λ / 4 plate 123, set angle, or The conversion efficiencies and offsets of the detectors 121, 122, 125, 126 cause errors from ideal values. Due to these errors, the detector outputs A 1 , A 2 , A 3 , and A 4 can no longer be described by equations such as equations (8), (9), (10), and (11). In general, the differential outputs D 1 and D 2 in the case where there is such an error are expressed by the equations (15) and (16), respectively. a, r, b 1 , b 2 , and δ are constants.

Figure 0005043049
Figure 0005043049

これらに対して理想的な場合と同じ二乗和演算を出力すると、一般には干渉位相に依存する項が残ってしまう。ところが、式(17)(18)(19)とすると、D1’,D2”は理想的な場合のD1,D2と同じ形をしており、これらの二乗和は式(20)となって、位相に依存しない出力となる。

Figure 0005043049
If the same sum-of-squares calculation as in the ideal case is output, a term that depends on the interference phase generally remains. However, if the equations (17), (18), and (19) are used, D 1 ′ and D 2 ″ have the same form as D 1 and D 2 in the ideal case, and the sum of squares of these is the equation (20). Thus, the output does not depend on the phase.
Figure 0005043049

式(20)をD1,D2を用いて表すと、式(21)となり、D1,D2の2次の多項式となる(ただし、s=sinδである)。 When Expression (20) is expressed using D 1 and D 2 , Expression (21) is obtained, which is a quadratic polynomial of D 1 and D 2 (where s = sin δ).

Figure 0005043049
Figure 0005043049

従って、演算出力をD1,D2の2次の多項式とし、各項の係数を式(21)の値に設定することで、理想的な状態と同じように干渉位相に依存しない出力信号を得ることができる。ただし、出力信号の振幅を理想的な場合と同等にするため、実際は以下の式のように、式(21)を1/cosδの二乗で除算したものを各係数の目標値とし、D1の二乗項の係数は1に固定とする。 Therefore, by setting the calculation output to a quadratic polynomial of D 1 and D 2 and setting the coefficient of each term to the value of equation (21), an output signal that does not depend on the interference phase as in the ideal state can be obtained. Obtainable. However, in order to equal the ideal case the amplitude of the output signal, in fact as the following equation, a material obtained by dividing equation (21) by the square of 1 / cos [delta] and the target value of each coefficient, the D 1 The coefficient of the square term is fixed at 1.

Figure 0005043049
Figure 0005043049

なお、現実的なδの変動範囲約±10度程度において1/cosδの二乗は±3%程度しか変化しないため、上記の除算は出力信号の振幅にほとんど影響を及ぼさない。また、式(22)の定数項c5は干渉位相に対する依存性と無関係であるが、以下のように他の項の係数c1,c2,c3,c4より一意に定まる。 Note that since the square of 1 / cos δ changes only by about ± 3% in a practical fluctuation range of about ± 10 degrees, the above division hardly affects the amplitude of the output signal. Further, the constant term c 5 in the equation (22) is irrelevant to the dependency on the interference phase, but is uniquely determined from the coefficients c 1 , c 2 , c 3 , and c 4 of other terms as follows.

Figure 0005043049
Figure 0005043049

以上をまとめると、最適な演算の調整は図6のようなブロック図で表される。まず、入力信号D1,D2からD1の二乗、D2の二乗、D1とD2の積が二乗回路601,602などを用いて生成され、最適化回路603から与えられる係数c1,c2,c3,c4,c5とともに信号出力Sが生成される。ここでD1の二乗項の係数は1に固定し、定数項以外の他の項の係数値c1,c2,c3,c4,c5をパラメータとして探索する。定数項c5は定数項生成回路604において探索パラメータc1,c2,c3,c4より式(23)を用いて生成される。出力信号Sはローパスフィルタ308により再生信号成分を落とされた後にメモリ605に一定期間保存され、データ処理回路606はそれらの最大値、最小値を生成し、差動回路607によりそれらの差が出力される。ただし、ローパスフィルタは省略しても構わない。以下に述べるすべてのローパスフィルタについても同様である。この出力は干渉位相に対する依存性の大きさを表すパラメータになっており、最適化回路603ではこの値が最小になるようにc1,c2,c3,c4の値を調整する。最適化されたパラメータは式(22)に示される値に設定されるため、干渉位相に依存しない信号出力Sが得られる。なお、探索するパラメータは上記係数値とは限らず、例えばr,b1,b2,sinδを探索するパラメータとし、これらの値から式(22)に従って2次式の係数を算出してもよい。 To summarize the above, the optimal calculation adjustment is represented by a block diagram as shown in FIG. First, input signal D 1 , D 2 to D 1 square, D 2 square, product of D 1 and D 2 are generated using square circuits 601, 602, etc., and coefficient c 1 given from optimization circuit 603 is given. , C 2 , c 3 , c 4 , and c 5 , a signal output S is generated. Here, the coefficient of the square term of D 1 is fixed to 1 , and the coefficient values c 1 , c 2 , c 3 , c 4 , and c 5 of terms other than the constant term are searched as parameters. The constant term c 5 is generated by the constant term generation circuit 604 from the search parameters c 1 , c 2 , c 3 , and c 4 using equation (23). The output signal S is dropped in the reproduction signal component by the low-pass filter 308 and stored in the memory 605 for a certain period. The data processing circuit 606 generates the maximum value and the minimum value, and the differential circuit 607 outputs the difference between them. Is done. However, the low-pass filter may be omitted. The same applies to all the low-pass filters described below. This output is a parameter representing the degree of dependence on the interference phase, and the optimization circuit 603 adjusts the values of c 1 , c 2 , c 3 , and c 4 so that this value is minimized. Since the optimized parameter is set to the value shown in Expression (22), the signal output S independent of the interference phase is obtained. Note that the parameters to be searched are not limited to the above coefficient values. For example, r, b 1 , b 2 , and sin δ may be used as search parameters, and the coefficients of the quadratic expression may be calculated from these values according to the equation (22). .

なお、演算出力の干渉位相に対する依存性の指標としては、上記のような出力の最大値と最小値の差だけに限らない。たとえばこの値を再生信号振幅の大きさや、DC成分で規格化した値を代わりに用いてもよい。   Note that the dependency index of the calculation output on the interference phase is not limited to the difference between the maximum value and the minimum value of the output as described above. For example, a value obtained by normalizing this value with the magnitude of the reproduction signal amplitude or the DC component may be used instead.

上述の演算調整が完了した後は、固定された設定値によって安定した再生信号を取得することができる。すなわち、調整完了後には再生信号を取得する時に調整を行わなくてよいということを意味している。ただし、装置の経時的な状態変化や、環境温度の変化などにより、理想的な設定値がシフトし、干渉位相依存性が徐々に発生する可能性があり、この場合、適切なタイミングで再度調整を行うことが必要となる。本実施例では、前記干渉依存性の大きさを表すパラメータを常にモニタし、一定値を上回った時に前述の演算調整を開始する。これ以外にも、当該装置の起動時と、最新の調整から所定の期間が経過した後に定期的に調整を行うようにしても構わない。   After the above-described calculation adjustment is completed, a stable reproduction signal can be acquired with a fixed set value. That is, after the adjustment is completed, it is not necessary to perform adjustment when the reproduction signal is acquired. However, there is a possibility that the ideal setting value shifts due to changes in the status of the device over time or changes in the environmental temperature, and interference phase dependence may gradually occur. It is necessary to do. In this embodiment, a parameter indicating the magnitude of the interference dependency is constantly monitored, and the above-described calculation adjustment is started when the parameter exceeds a certain value. In addition to this, the adjustment may be performed periodically when the apparatus is activated and after a predetermined period has elapsed since the latest adjustment.

なお、本効果を得るための検出器の数や、各検出器上での信号光と参照光の位相差は上記のとおりとは限らず、原理的には3つ以上の検出器で、各検出器上での信号光と参照光の位相差が互いに異なるように検出を行えばよい。例として図7に、3つの検出器を用い、信号光と参照光の位相差が各検出器上でそれぞれ0度、120度、240度となる場合の光ヘッド部の構成を示す。集光レンズ113を通過した光は、無偏光ビームスプリッタ701,702によって3つの光束に分割され、それぞれ45度偏光を透過する偏光子703,704,705を通過したのちに検出器706,707,708によって検出される。この3つの光束のうち、ひとつには信号光と参照光の間に60度の位相差を発生させる位相板709が、もうひとつには信号光と参照光との間に300度の位相差を発生させる位相板710がそれぞれ挿入されている。また、各検出器上での光量が等しくなるように、無偏光ビームスプリッタ701は透過率と反射率の比が1対2に、無偏光ビームスプリッタ702は透過率と反射率が等しくなるようなものを使用する。このとき、各検出器上に入射する光の強度I1,I2,I3は、それぞれ次式のように表せる。 Note that the number of detectors for obtaining this effect and the phase difference between the signal light and the reference light on each detector are not necessarily as described above, and in principle, each of three or more detectors Detection may be performed so that the phase difference between the signal light and the reference light on the detector is different from each other. As an example, FIG. 7 shows a configuration of an optical head unit in which three detectors are used and the phase difference between the signal light and the reference light is 0 degree, 120 degrees, and 240 degrees on each detector, respectively. The light that has passed through the condenser lens 113 is divided into three light beams by non-polarizing beam splitters 701 and 702, and after passing through polarizers 703, 704, and 705 that respectively transmit 45-degree polarized light, detectors 706, 707, 708 is detected. Of these three luminous fluxes, one phase plate 709 generates a phase difference of 60 degrees between the signal light and the reference light, and the other has a phase difference of 300 degrees between the signal light and the reference light. Each of the phase plates 710 to be generated is inserted. Further, the non-polarizing beam splitter 701 has a ratio of transmittance to reflectance of 1: 2, and the non-polarizing beam splitter 702 has the same transmittance and reflectance so that the amount of light on each detector is equal. Use things. At this time, the intensities I 1 , I 2 , and I 3 of the light incident on each detector can be expressed by the following equations, respectively.

Figure 0005043049
Figure 0005043049

ただし、ここで無偏光ビームスプリッタ701,702での反射時に信号光と参照光の間に180度の位相差が発生することを考慮している。次に、これらの出力信号を演算回路711に入力し、以下の出力D1,D2を生成する。 However, here, it is considered that a phase difference of 180 degrees occurs between the signal light and the reference light when reflected by the non-polarizing beam splitters 701 and 702. Next, these output signals are input to the arithmetic circuit 711 to generate the following outputs D 1 and D 2 .

Figure 0005043049
Figure 0005043049

すると、これらは上記の4つの検出器の例における差動信号D1,D2と同じ形をしている。したがって次式のような演算により、信号光と参照光の間の位相差に依存しない増幅信号を得ることができる。 Then, they have the same shape as the differential signals D 1 and D 2 in the above four detector examples. Therefore, an amplified signal that does not depend on the phase difference between the signal light and the reference light can be obtained by the calculation of the following equation.

Figure 0005043049
Figure 0005043049

光学系が不完全な場合は、D1,D2が上記の4検出器の例と同様に式(15)、式(16)の形になるため、これらに対して上記の例と同じ演算、調整を行えばよい。 If the optical system is incomplete, D 1 and D 2 are in the form of equations (15) and (16) as in the case of the above four detectors. Adjustment may be performed.

本実施例はDVDやブルーレイディスクのような、通常の光ディスクの再生を前提としているが、入射光と変調された信号光がコヒーレントで同一の波長であれば、特に形態は問わない。例えばホログラムメモリや、近接場メモリなどの大容量メモリにおいても本発明は適用可能である。   This embodiment is premised on reproduction of a normal optical disc such as a DVD or a Blu-ray disc, but the form is not particularly limited as long as the incident light and the modulated signal light are coherent and have the same wavelength. For example, the present invention can be applied to a large capacity memory such as a hologram memory or a near field memory.

図8は別の実施形態として、光路長差を変調する機構を搭載した場合を示している。実施例1で述べた演算調整を正確に行うためには、干渉位相が2π以上の範囲で変化する必要がある。実施例1では光学系の不安定により生じる干渉位相の揺らぎを利用していたが、本実施例ではマイクロプロセッサからの命令によりピエゾ素子801に電圧を駆動して信号光を反射するミラー802を前後方向に変調することにより光路長差を変調するため、光学系が安定で干渉位相の揺らぎがほとんど生じない場合でも、意図的に干渉位相を変調することにより、演算調整を確実に行うことができる。   FIG. 8 shows a case where a mechanism for modulating the optical path length difference is mounted as another embodiment. In order to accurately perform the calculation adjustment described in the first embodiment, the interference phase needs to change in a range of 2π or more. In the first embodiment, the fluctuation of the interference phase caused by the instability of the optical system is used. However, in this embodiment, the mirror 802 that drives the voltage to the piezo element 801 and reflects the signal light by the command from the microprocessor is moved back and forth. Since the optical path length difference is modulated by modulating in the direction, even if the optical system is stable and the interference phase hardly fluctuates, it is possible to reliably perform calculation adjustment by intentionally modulating the interference phase. .

なお、光路長差を変調する機構は光路長差調整機構と同一でもよく、光路長差調整によって設定された位置を中心として光路長差を変調すればよい。また、図8では信号光路の途中にこれらの調整機構が挿入されているが、参照光路の途中にこれらを挿入しても全く同一の効果が得られる。また、変調の速度は数100Hz〜数kHz程度あればよく、可動機構としてステッピングモータ等を用いても十分である。別の可動機構として、図9のように対物レンズやコーナーキューブプリズムを搭載するアクチュエータを3次元アクチュエータ901とし、光軸方向に傾けることによって光路長差を発生させても良い。   Note that the mechanism for modulating the optical path length difference may be the same as the optical path length difference adjusting mechanism, and the optical path length difference may be modulated around the position set by the optical path length difference adjustment. In FIG. 8, these adjusting mechanisms are inserted in the middle of the signal optical path, but the same effect can be obtained even if they are inserted in the middle of the reference optical path. The modulation speed may be about several hundred Hz to several kHz, and it is sufficient to use a stepping motor or the like as the movable mechanism. As another movable mechanism, an actuator equipped with an objective lens and a corner cube prism as shown in FIG. 9 may be a three-dimensional actuator 901, and the optical path length difference may be generated by tilting in the optical axis direction.

また、干渉位相の変調を一定周波数fで行ってもよい。一般に、干渉位相依存性が残っているときの演算出力は、式(30)のように表される(Δφは位相差、k1,k2,k3,k4,k5,k6,k7,k8,δ1,δ2は定数)。 Further, the modulation of the interference phase may be performed at a constant frequency f. In general, the calculation output when the interference phase dependency remains is expressed as shown in Expression (30) (Δφ is a phase difference, k 1 , k 2 , k 3 , k 4 , k 5 , k 6 , k 7 , k 8 , δ 1 and δ 2 are constants).

Figure 0005043049
Figure 0005043049

ここで、光路長差Δlを式(31)で表される速度vで変化させるようにピエゾ素子に駆動させる電圧を直線的に変化させると(λは光源の波長)、式(32)となるため(tは時間、l0は時刻0のときの光路長差)、演算出力に周波数fの成分と2fの成分が生じる。 Here, when the voltage for driving the piezo element is linearly changed so that the optical path length difference Δl is changed at the speed v represented by the equation (31) (λ is the wavelength of the light source), the equation (32) is obtained. Therefore (t is time, l 0 is the optical path length difference at time 0), a frequency f component and a 2f component are generated in the calculation output.

Figure 0005043049
Figure 0005043049

従ってこれらの変調周波数成分の大きさを干渉位相依存性の大きさとし、これらが最小(ゼロ)となるように演算調整を行えばよい。なお、ピエゾ素子の駆動電圧としては、単に一方向に直線的に変化する電圧でなく、図14のような三角波であっても構わない。   Therefore, the magnitude of these modulation frequency components is set to the magnitude of the dependency on the interference phase, and calculation adjustment may be performed so that these are the minimum (zero). Note that the driving voltage of the piezo element may not be a voltage that changes linearly in one direction but may be a triangular wave as shown in FIG.

図10は、別の実施形態として、実施例1において、演算調整を簡略化した場合の信号処理ブロック図である。この場合、差動信号D1,D2はまずハイパスフィルタ1001,1002を通過し、DC成分が除去される。すると、式(15)、式(16)においてb1=b2=0となるため、実施例1の式(22)は次式(33)となり、3成分のみの和となる。従って、本実施例では、DC成分を除去した差動信号D1,D2を用いて、式(34)の形の演算を行い、最適化回路603ではc1,c2を最適化すればよい。 FIG. 10 is a signal processing block diagram in a case where calculation adjustment is simplified in Example 1 as another embodiment. In this case, the differential signals D 1 and D 2 first pass through the high-pass filters 1001 and 1002, and the DC component is removed. Then, since b 1 = b 2 = 0 in the equations (15) and (16), the equation (22) in the first embodiment becomes the following equation (33), which is the sum of only three components. Therefore, in this embodiment, if the differential signal D 1 , D 2 from which the DC component is removed is used to perform the calculation of the form (34), and the optimization circuit 603 optimizes c 1 , c 2. Good.

Figure 0005043049
Figure 0005043049

この場合、実施例1に比べて演算式が簡略化され、さらに探索する係数の個数が4つから2つに減るため、調整をより高速に行うことができる。   In this case, the arithmetic expression is simplified as compared with the first embodiment, and the number of coefficients to be searched is reduced from four to two, so that the adjustment can be performed at higher speed.

図11は、別の実施形態として、実施例3の演算調整をさらに簡略化した場合である。これまでの実施例は演算の最終結果のみに基づいて演算調整を行っていたのに対し、本実施例では演算途中(差動演算と2次の多項式演算の間)の値も演算調整に用いる。この場合、DC成分を除去された差動信号のうち一方(ここではD2)は、次にゲイン調整回路1101に入力される。ここではD1,D2の変動の大きさを等しくする調整を行う。具体的には、D1,D2をそれぞれローパスフィルタ1102,1103に通して再生信号成分を落としたものを一定期間メモリ1104,1105に保存し、データ処理回路1106,1107、差動回路1108,1109によりD1,D2それぞれの振幅(一定期間における最大値と最小値の差)を出力し、さらにそれらの比を除算回路1110により生成し、これをD2に乗算するというものである。これにより、r=1となるため、実施例1の式(22)は式(35)となる。従って、本実施例では、DC成分を除去し、ゲイン調整回路を通過した後、式(36)の形の演算を行い、最適化回路603では係数c1を最適化すればよい。 FIG. 11 shows a case where the calculation adjustment of Example 3 is further simplified as another embodiment. In the above-described embodiments, calculation adjustment is performed based only on the final result of the calculation. In this embodiment, values in the middle of calculation (between differential calculation and second-order polynomial calculation) are also used for calculation adjustment. . In this case, one (here, D 2 ) of the differential signals from which the DC component has been removed is input to the gain adjustment circuit 1101. Here, adjustment is performed to equalize the magnitudes of fluctuations of D 1 and D 2 . Specifically, D 1 and D 2 are respectively passed through the low-pass filters 1102 and 1103 and the reproduced signal components are dropped and stored in the memories 1104 and 1105 for a certain period of time, and the data processing circuits 1106 and 1107, the differential circuit 1108, In 1109, the amplitudes of D 1 and D 2 (the difference between the maximum value and the minimum value in a certain period) are output, and a ratio between them is generated by a division circuit 1110, and this is multiplied by D 2 . As a result, since r = 1, the expression (22) in the first embodiment becomes the expression (35). Therefore, in this embodiment, after removing the DC component and passing through the gain adjustment circuit, the calculation in the form of Expression (36) is performed, and the optimization circuit 603 may optimize the coefficient c 1 .

Figure 0005043049
Figure 0005043049

本実施例では探索する係数は1つのみのため、調整をより高速に行うことができる。   In this embodiment, since only one coefficient is searched for, adjustment can be performed at higher speed.

図12は別の実施形態として、実施例1の演算調整を演算処理によって行う場合である。この場合、差動信号D1,D2それぞれの最大値、最小値と、D1が最大値を取る干渉位相におけるD2の値から、演算の係数を決定する。具体的には、D1,D2をそれぞれローパスフィルタ1201,1202に通して再生信号成分を落としたものを一定期間メモリ1203,1204に保存し、データ処理回路1205,1206によりD1の最大値a1、最小値a2、D2の最大値a3,最小値a4,D1が最大値を取る干渉位相におけるD2の値a5を出力する。そしてこれらの値を演算回路1207に入力し、以下の演算によりr,b1,b2,sinδの値を決定する。 FIG. 12 shows a case where the calculation adjustment of Example 1 is performed by calculation processing as another embodiment. In this case, the coefficient of calculation is determined from the maximum value and the minimum value of each of the differential signals D 1 and D 2 and the value of D 2 in the interference phase where D 1 takes the maximum value. Specifically, D 1 and D 2 are passed through the low-pass filters 1201 and 1202, respectively, and the reproduction signal component is dropped and stored in the memories 1203 and 1204 for a certain period, and the maximum value of D 1 is obtained by the data processing circuits 1205 and 1206. The value a 5 of D 2 in the interference phase where the maximum value a 3 , minimum value a 4 , and D 1 of a 1 , minimum value a 2 , and D 2 take the maximum value is output. These values are input to the arithmetic circuit 1207, and the values of r, b 1 , b 2 and sin δ are determined by the following calculation.

Figure 0005043049
Figure 0005043049

次に、これらの値から式(22)に従い2次式の各係数を決定すればよい。本実施例では上記実施例のように係数値の探索を行うことなく演算処理により一意に係数を決定できるため、演算を高速に行うことができる。なお、図13に示すように、実施例4と同様にハイパスフィルタ1001,1002でD1,D2のDC成分を落とした後に同様の処理を行ってもよい。この場合、b1=b2=0となるため、演算回路1207では式(37)、式(40)のみを演算し、式(33)に従い、式(34)の係数c1,c2を決定すればよい。 Next, each coefficient of the quadratic equation may be determined from these values according to equation (22). In this embodiment, since the coefficient can be uniquely determined by the calculation process without searching for the coefficient value as in the above embodiment, the calculation can be performed at high speed. As shown in FIG. 13, the same processing may be performed after the DC components of D 1 and D 2 are dropped by the high-pass filters 1001 and 1002 as in the fourth embodiment. In this case, since b 1 = b 2 = 0, the arithmetic circuit 1207 calculates only the expressions (37) and (40), and calculates the coefficients c 1 and c 2 of the expression (34) according to the expression (33). Just decide.

本発明により、大容量多層高速光ディスクの再生信号を安定に、高品質で検出することが可能となり、大容量ビデオレコーダや、ハードディスクデータバックアップ装置、保存情報アーカイブ装置など、幅広い産業応用が期待できる。   According to the present invention, it becomes possible to detect a reproduction signal of a large-capacity multilayer high-speed optical disk stably and with high quality, and a wide range of industrial applications such as a large-capacity video recorder, a hard disk data backup device, and a stored information archive device can be expected.

2…再生信号処理ブロック、23…アドレス検出回路、24…復調回路、25…信号処理回路、26…復号回路、27…マイクロプロセッサ、28…レーザドライバ、29…メモリ、79…サーボ回路、76…自動位置制御手段、77…モータ、37…光スポット、99…上位装置、1501:光ヘッド、101:半導体レーザ、102:コリメートレンズ、103:λ/2板、104:偏光プリズム、105:特殊偏光ビームスプリッタ、106:λ/4板、107:2次元アクチュエータ、108:対物レンズ、109:光ディスク、110:集光レンズ、111:検出器、112:演算回路、113:集光レンズ、114:可動部、115:プリズムミラー、116:コーナーキューブプリズム、117:偏光補償素子、118:無偏光ハーフビームスプリッタ、119:λ/2板、120:偏光ビームスプリッタ、121,122:検出器、123:λ/4板、124:偏光ビームスプリッタ、125,126:検出器、127:演算回路、128:差動回路、129:ビームエキスパンダ、201,202,203,204:受光部、205:入射ビーム、301,302:AD変換回路、303:演算回路、304:電圧制御発信器、305:位相比較器、306:ローパスフィルタ、307:演算調整回路、308:ローパスフィルタ、501:3分割位相板、502:λ/4板、503:6分割波長板、504:垂直偏光方向、601,602:二乗回路、603:最適化回路、604:定数項生成回路、605:メモリ、606:データ処理回路、607:差動回路、701,702:無偏光ビームスプリッタ、703,704,705:偏光子、706,707:位相板、708,709,710:検出器、711:演算回路、801:ピエゾ素子、802:ミラー、901:三次元アクチュエータ、1001,1002:ハイパスフィルタ、1101:ゲイン調整回路、1102,1103:ローパスフィルタ、1104,1105:メモリ、1106,1107:データ処理回路、1108,1109:差動回路、1110:除算回路、1201,1202:ローパスフィルタ、1203,1204:メモリ、1205,1206:データ処理回路、1207:演算回路 2 ... Reproduction signal processing block, 23 ... Address detection circuit, 24 ... Demodulation circuit, 25 ... Signal processing circuit, 26 ... Decoding circuit, 27 ... Microprocessor, 28 ... Laser driver, 29 ... Memory, 79 ... Servo circuit, 76 ... Automatic position control means, 77 ... motor, 37 ... light spot, 99 ... host device, 1501: optical head, 101: semiconductor laser, 102: collimating lens, 103: λ / 2 plate, 104: polarizing prism, 105: special polarization Beam splitter, 106: λ / 4 plate, 107: two-dimensional actuator, 108: objective lens, 109: optical disk, 110: condenser lens, 111: detector, 112: arithmetic circuit, 113: condenser lens, 114: movable 115: Prism mirror 116: Corner cube prism 117: Polarization compensator 118: Non-polarized light Half beam splitter, 119: λ / 2 plate, 120: polarization beam splitter, 121, 122: detector, 123: λ / 4 plate, 124: polarization beam splitter, 125, 126: detector, 127: arithmetic circuit, 128 : Differential circuit, 129: beam expander, 201, 202, 203, 204: light receiving unit, 205: incident beam, 301, 302: AD converter circuit, 303: arithmetic circuit, 304: voltage control oscillator, 305: phase Comparator, 306: Low-pass filter, 307: Arithmetic adjustment circuit, 308: Low-pass filter, 501: Three-division phase plate, 502: λ / 4 plate, 503: Six-division wavelength plate, 504: Vertical polarization direction, 601, 602: Square circuit, 603: Optimization circuit, 604: Constant term generation circuit, 605: Memory, 606: Data processing circuit, 607: Differential circuit 701, 702: Unpolarized beam splitter, 703, 704, 705: Polarizer, 706, 707: Phase plate, 708, 709, 710: Detector, 711: Arithmetic circuit, 801: Piezo element, 802: Mirror, 901: Three-dimensional actuator, 1001, 1002: high-pass filter, 1101: gain adjustment circuit, 1102, 1103: low-pass filter, 1104, 1105: memory, 1106, 1107: data processing circuit, 1108, 1109: differential circuit, 1110: division circuit 1201, 1202: low-pass filter, 1203, 1204: memory, 1205, 1206: data processing circuit, 1207: arithmetic circuit

Claims (18)

光源から出射した光束を第1と第2の光束とに分割し、
前記第1の光束を光情報記録媒体に集光して照射し、
前記光情報記録媒体から反射された信号光を複数の検出器に導き、
前記第2の光束を前記光情報記録媒体に照射せずに参照光として前記複数の検出器に導き、
前記複数の検出器上で前記信号光と前記参照光を両者の光学的な位相関係が互いに異なる状態で光学的に干渉させ、
前記複数の検出器からの出力を入力とする演算を行い、
前記演算の結果を再生信号として取得する光学的情報再生方法であって、
複数の干渉位相における前記演算の演算途中の出力、最終的な演算の出力、あるいはその両方に基づき、前記演算の演算内容を可変設定し、前記演算の結果の干渉位相に対する依存性が最小になるように前記演算内容を固定する調整工程を有し、
前記固定された演算内容にて再生信号を取得することを特徴とする光学的情報再生方法。
Splitting the light beam emitted from the light source into a first light beam and a second light beam;
Condensing and irradiating the first light flux on an optical information recording medium;
Signal light reflected from the optical information recording medium is guided to a plurality of detectors,
Guiding the second light flux to the plurality of detectors as reference light without irradiating the optical information recording medium;
Optically interfering the signal light and the reference light on the plurality of detectors in a state in which their optical phase relationships are different from each other;
Performing an operation with the outputs from the plurality of detectors as inputs,
An optical information reproduction method for obtaining a result of the calculation as a reproduction signal,
Based on the output during the calculation of the plurality of interference phases, the output of the final calculation, or both, the calculation content of the calculation is variably set, and the dependency of the calculation result on the interference phase is minimized. An adjustment step for fixing the calculation content as described above,
An optical information reproducing method, wherein a reproduction signal is obtained with the fixed calculation content.
請求項1に記載の光学的情報再生方法において、前記信号光と前記参照光の間の光学的位相差を変調しながら前記演算内容を可変設定することを特徴とする光学的情報再生方法。   2. The optical information reproducing method according to claim 1, wherein the calculation content is variably set while modulating an optical phase difference between the signal light and the reference light. 請求項2に記載の光学的情報再生方法において、前記光学的位相差を所定の周波数で変調し、前記演算の結果における前記所定の周波数の成分とその2倍の周波数の成分の大きさを前記干渉位相に対する依存性の大きさとすることを特徴とする光学的情報再生方法。   3. The optical information reproducing method according to claim 2, wherein the optical phase difference is modulated at a predetermined frequency, and the magnitude of the component of the predetermined frequency and a component of the frequency twice that in the result of the calculation are calculated. An optical information reproducing method characterized by having a large dependence on an interference phase. 請求項1に記載の光学的情報再生方法において、
前記検出器の個数は4個であり、
前記4個の検出器上での干渉位相が互いに90度の整数倍だけ異なり、
前記演算は、検出される前記信号光と前記参照光の干渉位相が互いに180度異なる第1の検出器と第2の検出器の差動信号を第1の差動信号とし、前記検出器のうち残りの第3の検出器と第4の検出器の差動信号を第2の差動信号として、前記第1の差動信号と前記第2の差動信号の2次の多項式演算結果を前記再生信号とするものであり、
前記調整工程では、前記演算結果の干渉位相に対する依存性が最小になる前記多項式演算の各項の係数を探索し、設定することを特徴とする光学的情報再生方法。
The optical information reproducing method according to claim 1,
The number of the detectors is 4,
The interference phases on the four detectors differ from each other by an integral multiple of 90 degrees;
In the calculation, a differential signal between the first detector and the second detector in which the interference phases of the detected signal light and the reference light are different from each other by 180 degrees is used as a first differential signal, and Among them, the differential signal of the remaining third detector and the fourth detector is used as a second differential signal, and a second-order polynomial operation result of the first differential signal and the second differential signal is obtained. The playback signal,
In the adjusting step, a coefficient of each term of the polynomial calculation that minimizes the dependence of the calculation result on the interference phase is searched and set, wherein the optical information reproducing method is characterized in that:
請求項1に記載の光学的情報再生方法において、
前記検出器の個数は4個であり、
前記4個の検出器上での干渉位相が互いに90度の整数倍だけ異なり、
前記演算は、検出される前記信号光と前記参照光の干渉位相が互いに180度異なる第1の検出器と第2の検出器の差動信号の直流成分を除いたものを第1の差動信号とし、前記検出器のうち残りの第3の検出器と第4の検出器の差動信号の直流成分を除いたものを第2の差動信号として、前記第1の差動信号の二乗と、前記第2の差動信号の二乗と、前記第1の差動信号と前記第2の差動信号の積とにそれぞれ所定の係数を乗算して加算したものを前記再生信号とするものであり、
前記調整工程では、前記演算結果の干渉位相に対する依存性が最小になるように前記係数を探索し、設定することを特徴とする光学的情報再生方法。
The optical information reproducing method according to claim 1,
The number of the detectors is 4,
The interference phases on the four detectors differ from each other by an integral multiple of 90 degrees;
In the calculation, the first differential is obtained by removing the DC component of the differential signal of the first detector and the second detector in which the interference phases of the detected signal light and the reference light are 180 degrees different from each other. A signal obtained by removing the DC component of the differential signals of the remaining third detector and the fourth detector from among the detectors as a second differential signal, and the square of the first differential signal. And the sum of the square of the second differential signal and the product of the first differential signal and the second differential signal multiplied by a predetermined coefficient, respectively. And
In the adjusting step, the coefficient is searched and set so that the dependence of the calculation result on the interference phase is minimized.
請求項1に記載の光学的情報再生方法において、
前記検出器の個数は4個であり、
前記4個の検出器上での干渉位相が互いに90度の整数倍だけ異なり、
前記演算は、検出される前記信号光と前記参照光の干渉位相が互いに180度異なる第1の検出器と第2の検出器の差動信号に対して直流成分を除き、第1の係数を掛けたものを第1の差動信号とし、前記検出器のうち残りの第3の検出器と第4の検出器の差動信号に対して直流成分を除き、第2の係数を掛けたものを第2の差動信号として、前記第1の差動信号と前記第2の差動信号の二乗和と、前記第1の差動信号と前記第2の差動信号の積とに、それぞれ第3の係数と第4の係数とを乗算した後に加算したものを前記再生信号とするものであり、
前記調整工程では、前記4つの検出器上での前記干渉位相が変動したときの前記第1の差動信号と前記第2の差動信号の変動の大きさが等しくなるように前記第1の係数と前記第2の係数とを設定し、さらに前記演算の結果の干渉位相に対する依存性が最小になるように前記第3の係数と前記第4の係数とを設定することを特徴とする光学的情報再生方法。
The optical information reproducing method according to claim 1,
The number of the detectors is 4,
The interference phases on the four detectors differ from each other by an integral multiple of 90 degrees;
In the calculation, the first coefficient is obtained by removing a direct current component from the differential signal of the first detector and the second detector in which the interference phases of the detected signal light and the reference light are 180 degrees different from each other. The product obtained by multiplying is the first differential signal, and the differential signal of the remaining third detector and the fourth detector among the detectors is obtained by multiplying the second coefficient by excluding the DC component. As the second differential signal, the sum of squares of the first differential signal and the second differential signal, and the product of the first differential signal and the second differential signal, respectively. What is obtained by multiplying the third coefficient and the fourth coefficient and then adding them is the reproduction signal,
In the adjustment step, the first differential signal and the second differential signal have the same magnitude of fluctuation when the interference phase on the four detectors fluctuates. An optical system characterized in that a coefficient and the second coefficient are set, and further, the third coefficient and the fourth coefficient are set so that the dependence of the calculation result on the interference phase is minimized. Information reproduction method.
請求項1に記載の光学的情報再生方法において、
前記検出器の個数は4個であり、
前記4個の検出器上での干渉位相が互いに90度の整数倍だけ異なり、
前記演算は、検出される前記信号光と前記参照光の干渉位相が互いに180度異なる第1の検出器と第2の検出器の差動信号を第1の差動信号とし、前記検出器のうち残りの第3の検出器と第4の検出器の差動信号を第2の差動信号として、前記第1の差動信号と前記第2の差動信号の2次の多項式演算結果を前記再生信号とするものであり、
前記調整工程では、干渉位相を変動させたときの、前記第1の差動信号の最大値及び最小値と、前記第2の差動信号の最大値及び最小値と、前記第1の差動信号が最大値を取る干渉位相状態における前記第2の差動信号の値を読み出し、前記読み出した値に基づき、前記2次の多項式演算の係数を演算により決定し、設定することを特徴とする光学的情報再生方法。
The optical information reproducing method according to claim 1,
The number of the detectors is 4,
The interference phases on the four detectors differ from each other by an integral multiple of 90 degrees;
In the calculation, a differential signal between the first detector and the second detector in which the interference phases of the detected signal light and the reference light are different from each other by 180 degrees is used as a first differential signal, and Among them, the differential signal of the remaining third detector and the fourth detector is used as a second differential signal, and a second-order polynomial operation result of the first differential signal and the second differential signal is obtained. The playback signal,
In the adjustment step, the maximum value and the minimum value of the first differential signal, the maximum value and the minimum value of the second differential signal, and the first differential when the interference phase is changed. A value of the second differential signal in an interference phase state in which the signal takes a maximum value is read, and a coefficient of the second-order polynomial calculation is determined and set based on the read value. Optical information reproduction method.
請求項1に記載の光学的情報再生方法において、前記干渉位相に対する依存性の大きさをモニタし、それが所定の値を上回った時に前記調整工程を行うことを特徴とする光学的情報再生方法。   2. The optical information reproducing method according to claim 1, wherein the degree of dependence on the interference phase is monitored, and the adjusting step is performed when the dependency exceeds a predetermined value. . 請求項1に記載の光学的情報再生方法において、装置起動時及び前回の調整から所定の時間が経過したときに前記調整工程を行うことを特徴とする光学的情報再生方法。   2. The optical information reproducing method according to claim 1, wherein the adjusting step is performed when the apparatus is activated and when a predetermined time has elapsed since the previous adjustment. 光ヘッドと、制御部と、信号処理部とを有し、
前記光ヘッドは、半導体レーザと、前記半導体レーザから出射した光束を第1と第2の光束とに分割する第1の光学素子と、前記第1の光束を光情報記録媒体に集光して照射し前記光情報記録媒体から反射される反射光を信号光として受光する対物レンズと、前記第2の光束の光路中に設けられ、前記第2の光束を参照光として反射させる参照光反射手段と、複数の検出器と、前記信号光と前記参照光とを合波し、前記複数の光検出器に導き、前記信号光と前記参照光とを各検出器上において互いに異なる位相関係で干渉させる干渉光検出光学系とを含み、
前記制御部は、前記光ヘッド及び前記対物レンズの位置と、前記半導体レーザの発光状態を制御し、
前記信号処理部は、前記複数の検出器の出力を入力とする演算を行って前記演算の結果を再生信号として取得する演算回路と、複数の干渉位相における前記演算の演算途中の出力、最終的な演算の出力、あるいはその両方に基づき、前記演算の結果の干渉位相に対する依存性の大きさが最小になるように前記演算回路による演算の内容を可変設定する演算調整部とを有することを特徴とする光ディスク装置。
An optical head, a control unit, and a signal processing unit;
The optical head includes a semiconductor laser, a first optical element that divides a light beam emitted from the semiconductor laser into a first light beam and a second light beam, and condenses the first light beam on an optical information recording medium. An objective lens that receives reflected light reflected from the optical information recording medium as signal light, and reference light reflecting means that is provided in the optical path of the second light flux and reflects the second light flux as reference light And a plurality of detectors, and the signal light and the reference light are combined and guided to the plurality of light detectors, and the signal light and the reference light interfere with each other with different phase relationships on each detector. Interference light detection optical system
The control unit controls the position of the optical head and the objective lens and the light emission state of the semiconductor laser,
The signal processing unit performs an operation with the outputs of the plurality of detectors as inputs and obtains a result of the operation as a reproduction signal, an output in the middle of the operation at a plurality of interference phases, and finally And an arithmetic adjustment unit that variably sets the content of the calculation by the arithmetic circuit so that the magnitude of the dependence on the interference phase of the result of the calculation is minimized based on the output of the simple calculation or both. An optical disk device.
請求項10に記載の光ディスク装置において、前記信号光あるいは前記参照光の光路中に、前記信号光と前記参照光との間の光学的位相差を変調する変調素子を有することを特徴とする光ディスク装置。 11. The optical disk device according to claim 10 , further comprising a modulation element that modulates an optical phase difference between the signal light and the reference light in an optical path of the signal light or the reference light. apparatus. 請求項11に記載の光ディスク装置において、前記変調素子により前記光学的位相差を所定の周波数で変調する回路を有し、前記演算の結果における前記変調周波数の成分とその2倍の周波数の成分の大きさを前記干渉位相に対する依存性の大きさとすることを特徴とする光ディスク装置。 12. The optical disk apparatus according to claim 11 , further comprising a circuit that modulates the optical phase difference at a predetermined frequency by the modulation element, wherein a component of the modulation frequency and a component of a frequency twice that in the result of the calculation are obtained. An optical disc apparatus characterized in that a magnitude is a magnitude of dependence on the interference phase. 請求項10に記載の光ディスク装置において、
前記複数の検出器として4個の検出器を有し、
前記4個の検出器上での前記信号光と前記参照光との位相関係が互いに90度の整数倍だけ異なり、
前記演算回路は、検出される前記信号光と前記参照光の干渉位相が互いに180度異なる第1の検出器と第2の検出器の差動信号として第1の差動信号を出力し、前記検出器のうち残りの第3の検出器と第4の検出器の差動信号として第2の差動信号を出力し、前記第1の差動信号と前記第2の差動信号の2次の多項式演算結果を出力する演算を行い、前記演算調整部は、前記演算回路の出力の干渉位相に対する依存性が最小になる前記多項式演算の各項の係数を探索し、設定することを特徴とする光ディスク装置。
The optical disk apparatus according to claim 10 , wherein
Having four detectors as the plurality of detectors;
The phase relationship between the signal light and the reference light on the four detectors differs from each other by an integer multiple of 90 degrees,
The arithmetic circuit outputs a first differential signal as a differential signal of a first detector and a second detector in which interference phases of the detected signal light and the reference light are different from each other by 180 degrees, A second differential signal is output as a differential signal between the remaining third detector and the fourth detector of the detectors, and a second order of the first differential signal and the second differential signal is output. The calculation adjustment unit searches for and sets the coefficient of each term of the polynomial calculation that minimizes the dependency of the output of the calculation circuit on the interference phase. Optical disk device to perform.
請求項10に記載の光ディスク装置において、
前記複数の検出器として4個の検出器を有し、
前記4個の検出器上での干渉位相が互いに90度の整数倍だけ異なり、
前記演算回路は、検出される前記信号光と前記参照光の干渉位相が互いに180度異なる第1の検出器と第2の検出器の差動信号の直流成分を除いたものを第1の差動信号として出力し、前記検出器のうち残りの第3の検出器と第4の検出器の差動信号の直流成分を除いたものを第2の差動信号として出力し、前記第1の差動信号の二乗と、前記第2の差動信号の二乗と、前記第1の差動信号と前記第2の差動信号の積とにそれぞれ所定の係数を乗算して加算したものを前記再生信号として出力し、
前記演算調整部は、前記演算回路の出力の干渉位相に対する依存性が最小になる前記係数を探索し、設定することを特徴とする光ディスク装置。
The optical disk apparatus according to claim 10 , wherein
Having four detectors as the plurality of detectors;
The interference phases on the four detectors differ from each other by an integral multiple of 90 degrees;
The arithmetic circuit has a first difference obtained by removing a DC component of a differential signal of the first detector and the second detector in which the interference phases of the detected signal light and the reference light are 180 degrees different from each other. Output as a moving signal, and outputs a signal obtained by removing the DC component of the differential signal of the remaining third detector and the fourth detector from among the detectors as a second differential signal. A product of a square of a differential signal, a square of the second differential signal, and a product of the first differential signal and the second differential signal multiplied by a predetermined coefficient, respectively, and added. Output as a playback signal,
The optical disk apparatus characterized in that the calculation adjustment unit searches for and sets the coefficient that minimizes the dependency of the output of the calculation circuit on the interference phase.
請求項10に記載の光ディスク装置において、
前記複数の検出器として4個の検出器を有し、
前記4個の検出器上での干渉位相が互いに90度の整数倍だけ異なり、
前記演算回路は、検出される前記信号光と前記参照光の干渉位相が互いに180度異なる第1の検出器と第2の検出器の差動信号に対して直流成分を除き第1の係数を掛けたものを第1の差動信号として出力し、前記検出器のうち残りの第3の検出器と第4の検出器の差動信号に対して直流成分を除き第2の係数を掛けたものを第2の差動信号として出力し、前記第1の差動信号と前記第2の差動信号の二乗和と、前記第1の差動信号と前記第2の差動信号との積とに、それぞれ第3の係数と第4の係数とを乗算して加算したものを前記再生信号として出力し、
前記演算調整部は、前記4個の検出器上での前記干渉位相が変動したときの前記第1の差動信号と前記第2の差動信号の変動の大きさが等しくなるように前記第1の係数と前記第2の係数を設定し、さらに前記演算の結果の干渉位相に対する依存性が最小になるように前記第3の係数と前記第4の係数とを設定することを特徴とする光ディスク装置。
The optical disk apparatus according to claim 10 , wherein
Having four detectors as the plurality of detectors;
The interference phases on the four detectors differ from each other by an integral multiple of 90 degrees;
The arithmetic circuit obtains a first coefficient excluding a direct current component with respect to a differential signal of the first detector and the second detector in which interference phases of the detected signal light and the reference light are 180 degrees different from each other. The multiplied product is output as a first differential signal, and the differential signal of the remaining third detector and the fourth detector among the detectors is multiplied by the second coefficient except for the DC component. Output as a second differential signal, and a product of the sum of squares of the first differential signal and the second differential signal, and the first differential signal and the second differential signal. And the result obtained by multiplying and adding the third coefficient and the fourth coefficient, respectively, is output as the reproduction signal,
The arithmetic adjustment unit is configured to make the first differential signal and the second differential signal have the same magnitude of fluctuation when the interference phase on the four detectors fluctuates. The coefficient of 1 and the second coefficient are set, and the third coefficient and the fourth coefficient are set so that the dependence of the calculation result on the interference phase is minimized. Optical disk device.
請求項10に記載の光ディスク装置において、
前記複数の検出器として4個の検出器を有し、
前記検出器上での干渉位相が互いに90度の整数倍だけ異なり、
前記演算回路は、検出される前記信号光と前記参照光の干渉位相が互いに180度異なる第1の検出器と第2の検出器の差動信号として第1の差動信号を出力し、前記検出器のうち残りの第3の検出器と第4の検出器の差動信号として第2の差動信号を出力し、前記第1の差動信号と前記第2の差動信号の2次の多項式演算の結果を前記再生信号として出力し、
前記演算調整部は、干渉位相を変動させたときの、前記第1の差動信号の最大値及び最小値と、前記第2の差動信号の最大値及び最小値と、前記第1の差動信号が最大値を取る干渉位相状態における前記第2の差動信号の値を読み出し、前記読み出した値に基づき、前記2次の多項式演算の係数を演算により決定し、設定することを特徴とする光ディスク装置。
The optical disk apparatus according to claim 10 , wherein
Having four detectors as the plurality of detectors;
The interference phases on the detector differ from each other by an integer multiple of 90 degrees;
The arithmetic circuit outputs a first differential signal as a differential signal of a first detector and a second detector in which interference phases of the detected signal light and the reference light are different from each other by 180 degrees, A second differential signal is output as a differential signal between the remaining third detector and the fourth detector of the detectors, and a second order of the first differential signal and the second differential signal is output. The result of the polynomial operation is output as the reproduction signal,
The calculation adjustment unit is configured such that the maximum value and the minimum value of the first differential signal, the maximum value and the minimum value of the second differential signal, and the first difference when the interference phase is changed. A value of the second differential signal in an interference phase state in which a moving signal takes a maximum value is read, and a coefficient of the second-order polynomial calculation is determined and set based on the read value. Optical disk device to perform.
請求項10に記載の光ディスク装置において、前記干渉位相に対する依存性の大きさをモニタし、それが所定の値を上回った時に前記演算調整部を作動させることを特徴とする光ディスク装置。 11. The optical disc apparatus according to claim 10 , wherein the magnitude of the dependence on the interference phase is monitored, and the calculation adjustment unit is activated when the dependency exceeds a predetermined value. 請求項10に記載の光ディスク装置において、装置の起動時と、前回の演算内容の可変設定後、所定の時間が経過した時に前記演算調整部を作動させることを特徴とする光ディスク装置。 11. The optical disc apparatus according to claim 10 , wherein the calculation adjustment unit is activated when the apparatus is started up and when a predetermined time has elapsed after variably setting the previous calculation contents.
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