JP5778624B2 - Optical information reproducing apparatus and optical information reproducing method - Google Patents

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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ている。更なる大容量化とデータ転送速度の高速化を同時に実現する方法として、複数の記録層にデータを記録する多層記録が有力であり、3層ディスクまでが既に製品化に至っている。   Optical discs have reached the limit of the resolution of the optical system as a result of commercialization of a blue-ray disc using a blue semiconductor laser and a high NA objective lens. As a method for simultaneously realizing further increase in capacity and increase in data transfer speed, multi-layer recording in which data is recorded on a plurality of recording layers is promising, and up to three-layer discs have already been commercialized.

更なる記録容量の向上のためには記録層数を高めることが望まれるが、記録層数の増大に伴いディスクの製造歩留まりが悪くなり、実現が困難となる。このため、記録層には従来の記録型光ディスクに見られる溝構造を設けずに、別個にトラックサーボ動作のための溝構造を有する反射面を設ける光ディスク(サーボ面サーボ光ディスク、非特許文献1)や、記録層構造を設けない体積型光ディスクが提案され、次世代光ディスクの有力候補となっている。体積型光ディスクには、光の微小な干渉縞によってデータ記録するマイクロホログラム方式(非特許文献2)や、高いピークパワーのレーザを集光する際に生じる多光子吸収過程によってデータ記録するボイド記録方式(非特許文献3)などが知られている。   In order to further improve the recording capacity, it is desired to increase the number of recording layers. However, as the number of recording layers increases, the manufacturing yield of the disk deteriorates, making it difficult to realize. For this reason, the recording layer is not provided with the groove structure found in the conventional recording type optical disk, but is provided with a reflection surface having a groove structure for track servo operation separately (servo surface servo optical disk, Non-Patent Document 1). In addition, a volume type optical disc without a recording layer structure has been proposed and has become a promising candidate for the next generation optical disc. The volume type optical disc has a micro-hologram method (Non-Patent Document 2) for recording data by minute interference fringes of light, and a void recording method for recording data by a multi-photon absorption process that occurs when a high peak power laser is focused. (Non-Patent Document 3) is known.

上記のサーボ面サーボ光ディスクや体積型光ディスクにおいては、データ記録時には溝構造を有する反射面(サーボ面)に集光される光束(サーボ光)を用いてフォーカスサーボ、トラックサーボの動作を行い、同時に記録媒体の所定位置に集光される別の光束(記録光)を用いてデータ記録を行う。データ再生時には、サーボ制御を高精度で行うために、従来の光ディスクと同様に、記録層に集光された光束の反射光を用いてフォーカスサーボ、トラックサーボの動作を行い、同時に再生信号を取得する。トラックサーボ動作の方式としてプッシュプル法やその改良である差動プッシュプル法、アドバンスプッシュプル法などが公知の方法として用いられている。また、差動プッシュプル法の信号を光の干渉によって増強する方法(特許文献1)が知られている。   In the servo surface servo optical disk and volume type optical disk described above, focus servo and track servo operations are performed using a light beam (servo light) focused on a reflective surface (servo surface) having a groove structure at the time of data recording. Data recording is performed using another light beam (recording light) focused on a predetermined position of the recording medium. During data playback, in order to perform servo control with high accuracy, the focus servo and track servo operations are performed using the reflected light of the light beam collected on the recording layer, and the playback signal is simultaneously acquired, as with conventional optical disks. To do. As a method of track servo operation, a push-pull method or a modified push-pull method, an advanced push-pull method, or the like is used as a known method. In addition, a method of enhancing a differential push-pull method signal by light interference (Patent Document 1) is known.

特開2009−15944号公報JP 2009-15944 A

M. Ogasawara, K. Takahashi, M. Nakano, M. Inoue, A. Kosuda and T. Kikukawa, 16 Layers Write Once Disc with a Separated Guide Layer, ISOM Tech. Dig., ThL07, Taiwan, Oct. 2010.M. Ogasawara, K. Takahashi, M. Nakano, M. Inoue, A. Kosuda and T. Kikukawa, 16 Layers Write Once Disc with a Separated Guide Layer, ISOM Tech. Dig., ThL07, Taiwan, Oct. 2010. H. Miyamoto, H. Yamatsu, K. Saito, N. Tanabe, T. Horigome, G. Fujita, S. Kobayashi and H. Uchiyama, “Direct Servo Error Signal Detection Method from Recorded Micro-Reflectors,” Jpn. J. Appl. Phys. 48, 03A054, Mar. 2009.H. Miyamoto, H. Yamatsu, K. Saito, N. Tanabe, T. Horigome, G. Fujita, S. Kobayashi and H. Uchiyama, “Direct Servo Error Signal Detection Method from Recorded Micro-Reflectors,” Jpn. J. Appl. Phys. 48, 03A054, Mar. 2009. D. Ueda et al., “Dynamic Recording of 200 Gbytes in Three-Dimensional Optical Disk by a 405 nm Wavelength Picosecond Laser,” Jpn. J. Appl. Phys. 50, 032704, 2010.D. Ueda et al., “Dynamic Recording of 200 Gbytes in Three-Dimensional Optical Disk by a 405 nm Wavelength Picosecond Laser,” Jpn. J. Appl. Phys. 50, 032704, 2010.

上記の再生時のトラックサーボ動作は、基本的に反射光の左右(ディスクの動径方向、すなわちラジアル方向に対応)の領域の強度差をトラックエラー信号として用いている。この強度差は、記録層における記録部分(マーク)と未記録部分の反射率・位相の差が周期的に繰り返す構造によって生じる回折光に起因しており、記録・未記録部分の反射率、位相の差や、記録マークの形状によってエラー信号の振幅が異なる。このため、トラックエラー信号の振幅が記録条件や記録媒体の材料組成などのばらつきによって大きく変動し、安定したトラックサーボ動作が難しいという課題がある。   The track servo operation at the time of reproduction basically uses the intensity difference between the left and right areas of the reflected light (corresponding to the radial direction of the disk, that is, the radial direction) as a track error signal. This difference in intensity is caused by the diffracted light caused by the structure in which the difference in reflectance / phase between the recorded portion (mark) and the unrecorded portion in the recording layer is periodically repeated. The amplitude of the error signal varies depending on the difference between the two and the shape of the recording mark. For this reason, the amplitude of the track error signal varies greatly due to variations in recording conditions, the material composition of the recording medium, etc., and there is a problem that stable track servo operation is difficult.

上記課題に鑑み、本発明の目的は、安定なトラックサーボ制御が可能な光情報再生装置、光情報再生方法を提供することである。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an optical information reproducing apparatus and an optical information reproducing method capable of stable track servo control.

本発明の目的を達成するために以下の手段を用いた。
(1)半導体レーザなどの光源と、光源からの光束を第一の光束と第二の光束とに分割する無偏光ビームスプリッタなどの光分割手段と、第一の光束を記録媒体上の所定の位置に集光する対物レンズなどの集光手段と、集光手段を第一の光束の光軸方向に垂直な方向に駆動する電磁アクチュエータなどの駆動部と、第一の光束の記録媒体からの反射光を第二の光束と合波し、少なくとも第一の光束の+1次回折光を含む領域Aと、第一の光束の−1次回折光を含む領域Bの2つ領域に対し、それぞれ3種類以上の干渉光を生成する、ホログラム素子や無偏光ビームスプリッタ、偏光ビームスプリッタ、λ/2板、λ/4板などからなる干渉光学系と、干渉光を検出する検出器と、検出器の出力から、少なくとも第一の光束の領域Aの光束と、第一の光束の領域Bの光束の位相差を生成する信号処理部と、位相差をトラックエラー信号として駆動部に入力するサーボ回路と、を有することとした。
これにより、記録マークや記録媒体の特性のばらつきが生じる場合にも安定したトラックサーボ制御が可能となる。
In order to achieve the object of the present invention, the following means were used.
(1) a light source such as a semiconductor laser; a light splitting means such as a non-polarizing beam splitter that splits a light beam from the light source into a first light beam and a second light beam; A focusing unit such as an objective lens that focuses light on a position; a drive unit such as an electromagnetic actuator that drives the focusing unit in a direction perpendicular to the optical axis direction of the first light beam; The reflected light is combined with the second light flux, and there are three types for each of the two areas, that is, the area A including the + 1st order diffracted light of the first light flux and the area B including the −1st order diffracted light of the first light flux. An interference optical system that generates the above interference light, such as a hologram element, a non-polarization beam splitter, a polarization beam splitter, a λ / 2 plate, and a λ / 4 plate, a detector that detects the interference light, and an output of the detector To at least the first luminous flux in region A and the first luminous flux. A signal processing unit that generates the phase difference of the light beam in the region B of one light beam and a servo circuit that inputs the phase difference as a track error signal to the drive unit are provided.
This makes it possible to perform stable track servo control even when variations in characteristics of recording marks and recording media occur.

(2)半導体レーザなどの光源と、光源からの光束を第一の光束と第二の光束とに分割する無偏光ビームスプリッタなどの光分割手段と、第一の光束を記録媒体上の所定の位置に集光する対物レンズなどの集光手段と、集光手段を第一の光束の光軸方向に垂直な方向に駆動する電磁アクチュエータなどの駆動部と、第一の光束の記録媒体からの反射光を第二の光束と合波し、2種類以上の干渉光を生成するホログラム素子や偏光ビームスプリッタ、λ/2板、λ/4板などからなる干渉光学系と、第一の光束と第二の光束の光路長差を調整する電磁アクチュエータやピエゾ素子などの光路長差調整手段と、干渉光を検出する検出器と、検出器の出力から、第一の光束のうち+1次回折光を含む領域Aの光束と、第一の光束のうち−1次回折光を含む領域Bの光束との位相差と、第二の光束の位相を基準にして記録媒体からの反射された第一の光束の位相を生成する信号処理部と、位相差をトラックエラー信号として駆動部に入力するサーボ回路と、第一の光束の位相を位相エラー信号として光路長差調整手段に入力するサーボ回路とを有することとした。
これにより、少ない検出器で(1)と同様のトラックサーボ制御が可能となり、装置の小型化に寄与する。
(2) a light source such as a semiconductor laser; a light splitting means such as a non-polarizing beam splitter that splits a light beam from the light source into a first light beam and a second light beam; A focusing unit such as an objective lens that focuses light on a position; a drive unit such as an electromagnetic actuator that drives the focusing unit in a direction perpendicular to the optical axis direction of the first light beam; An interference optical system composed of a hologram element, a polarization beam splitter, a λ / 2 plate, a λ / 4 plate, etc. that multiplexes the reflected light with the second light beam to generate two or more types of interference light, and the first light beam From the optical path length difference adjusting means such as an electromagnetic actuator and a piezo element that adjusts the optical path length difference of the second light beam, the detector that detects the interference light, and the output of the detector, the first-order diffracted light of the first light beam is converted. The first-order diffracted light of the first region A signal processing unit for generating a phase difference from the light flux in the region B including the phase and a phase of the first light flux reflected from the recording medium based on the phase of the second light flux, and driving the phase difference as a track error signal And a servo circuit for inputting the phase of the first light flux as a phase error signal to the optical path length difference adjusting means.
Thereby, track servo control similar to (1) can be performed with a small number of detectors, which contributes to downsizing of the apparatus.

(3)(1)又は(2)において、干渉光学系は、第一の光束における+1次回折光を含む領域Aと、−1次回折光を含む領域Bと、0次光のみを含む領域Cのそれぞれに3種類以上の干渉光を生成する干渉光学系であって、位相差は、第一の光束の領域Cの位相を基準とした位相差であることとした。
これにより、第一の光束と第二の光束の光路長が変動する場合にも安定して(1)又は(2)と同等のトラックエラー信号を取得することが可能となる。
(3) In (1) or (2), the interference optical system includes a region A including the + 1st order diffracted light, a region B including the −1st order diffracted light, and a region C including only the 0th order light in the first light flux. Each of the interference optical systems generates three or more types of interference light, and the phase difference is a phase difference based on the phase of the region C of the first light flux.
Thereby, even when the optical path lengths of the first light flux and the second light flux fluctuate, it is possible to stably acquire a track error signal equivalent to (1) or (2).

(4)(3)において、位相差は、第一の光束の領域Cの位相を0としたときの、領域Aの電場の虚部と領域Bの電場の虚部の差であることとした。
これにより、対物レンズなどの集光手段がラジアル方向に位置シフトを生じた場合にも安定したトラックサーボ制御が可能となる。
(4) In (3), the phase difference is the difference between the imaginary part of the electric field in region A and the imaginary part of the electric field in region B when the phase of region C of the first light flux is zero. .
This makes it possible to perform stable track servo control even when a focusing means such as an objective lens shifts in the radial direction.

(5)(1)において、干渉光学系は、少なくとも第一の光束における+1次回折光を含む領域Aと、−1次回折光を含む領域Bと、0次光のみを含む領域のうち中心部分の領域Cと、周辺部分の領域Dの4つの領域に対し、それぞれに3種類以上の干渉光を生成する干渉光学系であって、信号処理部は、領域Cと領域Dの位相差をフォーカスエラー信号として生成し、フォーカスエラー信号によって集光手段のフォーカス制御を行うサーボ回路を有することとした。
これにより、トラックエラー信号を取得する過程においてフォーカスエラー信号を同時に取得することが可能となり、装置の簡素化、小型化に寄与する。
(5) In (1), the interference optical system has a central portion of at least the region A including the + 1st order diffracted light, the region B including the −1st order diffracted light, and the region including only the 0th order light in the first light flux. An interference optical system that generates three or more types of interference light for each of the four areas of the area C and the peripheral area D. The signal processing unit determines the phase difference between the areas C and D as a focus error. The servo circuit is generated as a signal and performs focus control of the light collecting means by a focus error signal.
This makes it possible to simultaneously acquire the focus error signal in the process of acquiring the track error signal, contributing to simplification and miniaturization of the apparatus.

(6)(1)において、干渉光が生成される、第一の光束の領域は2つであることとした。
これにより、より簡素な構成で(1)と同等のトラックサーボ制御が可能となる。
(6) In (1), there are two regions of the first light flux in which interference light is generated.
Thereby, track servo control equivalent to (1) can be performed with a simpler configuration.

本発明によると、記録マークや記録媒体の特性によらずにトラックサーボ制御を行うことが可能な、光情報再生装置を提供することができる。
上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
According to the present invention, it is possible to provide an optical information reproducing apparatus capable of performing track servo control regardless of the characteristics of recording marks and recording media.
Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.

本発明による光情報再生装置の一実施例のブロック図。The block diagram of one Example of the optical information reproducing | regenerating apparatus by this invention. 電磁アクチュエータの詳細図。Detailed view of electromagnetic actuator. ホログラム素子の領域分割パターンを表す図。The figure showing the area | region division pattern of a hologram element. 検出器と信号処理回路の概略図。Schematic of a detector and a signal processing circuit. 信号処理回路のブロック図。The block diagram of a signal processing circuit. 光ディスクからの反射光の概略図。Schematic of the reflected light from an optical disk. 信号光の各領域の電場を表す図。The figure showing the electric field of each field of signal light. 信号光の各領域の電場を表す図。The figure showing the electric field of each field of signal light. 本発明のトラックエラー信号の生成原理を説明する図。The figure explaining the generation principle of the track error signal of the present invention. 本発明のトラックエラー信号の生成原理を説明する図。The figure explaining the generation principle of the track error signal of the present invention. トラックエラー信号のシミュレーション結果を示す図。The figure which shows the simulation result of a track error signal. 記録マークとスペースに位相差がない場合に、オントラック時の信号光電場の位相を表す図。The figure showing the phase of the signal photoelectric field at the time of on-track when there is no phase difference between a recording mark and a space. 記録マークとスペースに位相差がない場合に、オフトラック時の信号光電場の位相を表す図。The figure showing the phase of the signal photoelectric field at the time of off-track when there is no phase difference between a recording mark and a space. ホログラム素子の別の領域分割パターンの例を示す図。The figure which shows the example of another area division | segmentation pattern of a hologram element. ホログラム素子の別の領域分割パターンの例を示す図。The figure which shows the example of another area division | segmentation pattern of a hologram element. ホログラム素子を用いない場合の検出器の受光部の配置パターンの例を示す図。The figure which shows the example of the arrangement pattern of the light-receiving part of the detector when not using a hologram element. 信号光と参照光の干渉光を検出する別の光学系の構成図。The block diagram of another optical system which detects the interference light of signal light and reference light. 信号光と参照光の干渉光を検出する別の光学系における検出器の構成図。The block diagram of the detector in another optical system which detects the interference light of signal light and reference light. 3種類の干渉光を生成する場合の光学系の模式図。The schematic diagram of the optical system in the case of producing | generating three types of interference light. トラックエラー信号のオフセットを除去する場合のホログラム素子の別の領域分割パターンの例を示す図。The figure which shows the example of another area division pattern of the hologram element in the case of removing the offset of a track error signal. トラックエラー信号のオフセットを除去する場合のホログラム素子の別の領域分割パターンに対する検出器と信号処理部回路の概略図。FIG. 6 is a schematic diagram of a detector and a signal processing unit circuit for another area division pattern of a hologram element when removing an offset of a track error signal. 信号光と参照光の光路長をフィードバック制御する実施形態の構成図。The block diagram of embodiment which performs feedback control of the optical path length of signal light and reference light. 信号光と参照光の光路長をフィードバック制御する実施形態における検出器と信号処理回路の詳細図。FIG. 5 is a detailed diagram of a detector and a signal processing circuit in an embodiment that performs feedback control of optical path lengths of signal light and reference light. 信号光と参照光の光路長をフィードバック制御する実施形態における信号光の各領域の電場を表す図。The figure showing the electric field of each field of signal light in an embodiment which performs feedback control of the optical path length of signal light and reference light. 信号光と参照光の光路長をフィードバック制御し、再生信号を信号光と参照光の干渉光から取得する場合の構成図。The block diagram in the case of performing feedback control of the optical path length of signal light and reference light, and acquiring a reproduction signal from interference light of signal light and reference light. 信号光と参照光の光路長をフィードバック制御し、再生信号を信号光と参照光の干渉光から取得する場合の、検出器と信号処理回路の詳細図。FIG. 3 is a detailed diagram of a detector and a signal processing circuit when feedback control is performed on the optical path lengths of signal light and reference light and a reproduction signal is acquired from interference light of the signal light and reference light. 信号光と参照光の干渉光からフォーカスエラー信号を取得する実施形態の構成図。The block diagram of embodiment which acquires a focus error signal from the interference light of signal light and reference light. 信号光と参照光の干渉光からフォーカスエラー信号を取得する実施形態における、ホログラム素子の領域分割パターンの例を示す図。The figure which shows the example of the area | region division pattern of a hologram element in embodiment which acquires a focus error signal from the interference light of signal light and reference light. 信号光と参照光の干渉光からフォーカスエラー信号を取得する実施形態における、信号処理回路のブロック図。The block diagram of the signal processing circuit in embodiment which acquires a focus error signal from the interference light of signal light and reference light. 信号光と参照光の干渉光からフォーカスエラー信号を取得する実施形態における、ホログラム素子の別の領域分割パターンの例を示す図。The figure which shows the example of another area division | segmentation pattern of a hologram element in embodiment which acquires a focus error signal from the interference light of signal light and reference light. 信号光と参照光の干渉光からフォーカスエラー信号を取得する実施形態における、ホログラム素子の別の領域分割パターンの例を示す図。The figure which shows the example of another area division | segmentation pattern of a hologram element in embodiment which acquires a focus error signal from the interference light of signal light and reference light. 別々に検出する領域の数を減らした実施形態における、ホログラム素子の領域分割パターンの例を示す図。The figure which shows the example of the area | region division pattern of a hologram element in embodiment which reduced the number of the area | regions detected separately. 別々に検出する領域の数を減らした実施形態における信号処理回路のブロック図。The block diagram of the signal processing circuit in embodiment which reduced the number of the area | regions detected separately. 別々に検出する領域の数を減らした実施形態における別の信号処理回路のブロック図。The block diagram of another signal processing circuit in embodiment which reduced the number of the area | regions detected separately.

[実施例1]
(動作の概略)
図1は、本発明による光情報再生装置の一実施例のブロック図を示したものである。光ディスク112は、サーボ面サーボ光ディスクや体積型光ディスクなど、記録層に溝構造を有さないグルーブレス媒体である。なお、本明細書では、体積型光ディスクのトラックによって構成される仮想的な面も記録層と呼ぶ。
[Example 1]
(Outline of operation)
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an optical information reproducing apparatus according to the present invention. The optical disk 112 is a grooveless medium having no groove structure in the recording layer, such as a servo surface servo optical disk or a volume type optical disk. In the present specification, a virtual surface constituted by tracks of a volume optical disc is also called a recording layer.

まず、本実施例装置の再生時の動作について説明する。レーザドライバ101は、マイクロプロセッサ102の指示により、半導体レーザ104を発光させる。半導体レーザ104から出射した光束は、λ/2板105を通過する。ここで半導体レーザ104からの光束は垂直偏光(s偏光)であり、λ/2板105の光学軸方向は水平方向に対して22.5度に設定されており、光束の偏光方向が45度回転させられる。偏光の回転した光は、偏光ビームスプリッタ106によって、反射する垂直偏光の光束と透過する水平偏光の光束とに分割される。このうち反射した光束は、第一のコリメートレンズ107によって平行光とされたのち、球面収差を補正するリレーレンズ108とλ/4板(軸方向:水平偏光方向に対して45度)109を通過し、電磁アクチュエータ110に搭載されたNA0.85の対物レンズ111によって光ディスク112の内部の記録層に集光される。   First, the operation during reproduction of the apparatus of the present embodiment will be described. The laser driver 101 causes the semiconductor laser 104 to emit light according to an instruction from the microprocessor 102. The light beam emitted from the semiconductor laser 104 passes through the λ / 2 plate 105. Here, the light beam from the semiconductor laser 104 is vertically polarized light (s-polarized light), the optical axis direction of the λ / 2 plate 105 is set to 22.5 degrees with respect to the horizontal direction, and the polarization direction of the light beam is 45 degrees. Rotated. The polarized light is split by the polarization beam splitter 106 into a vertically polarized light beam that is reflected and a horizontally polarized light beam that is transmitted. The reflected light beam is converted into parallel light by the first collimating lens 107, and then passes through a relay lens 108 that corrects spherical aberration and a λ / 4 plate (axial direction: 45 degrees with respect to the horizontal polarization direction) 109. Then, the light is condensed on the recording layer inside the optical disc 112 by the objective lens 111 with NA of 0.85 mounted on the electromagnetic actuator 110.

図2は、電磁アクチュエータ110の構成例を示す図である。電磁アクチュエータ110は、対物レンズ111が搭載された搭載部2901、電磁石2902、永久磁石2903からなり、電磁石2902に流す電流により搭載部2901の位置が変位する構成となっている。電磁石2902は複数設けられており、これらに流す電流の組み合わせにより、対物レンズ111を光軸方向及び水平方向に変位させることが可能である。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the electromagnetic actuator 110. The electromagnetic actuator 110 includes a mounting portion 2901 on which the objective lens 111 is mounted, an electromagnet 2902, and a permanent magnet 2903. The position of the mounting portion 2901 is displaced by a current flowing through the electromagnet 2902. A plurality of electromagnets 2902 are provided, and the objective lens 111 can be displaced in the optical axis direction and in the horizontal direction by a combination of currents flowing through them.

光ディスク112からの反射光(以後、信号光と呼ぶ)は、照射時と逆の光路を辿り、λ/4板109を再び通過することにより水平偏光となり、偏光ビームスプリッタ106に入射する。一方、偏光ビームスプリッタ106を透過した光束(以後、参照光と呼ぶ)は、コリメートレンズ118で平行光束とされた後、ミラー119で正反対の方向に反射され、λ/4板120(軸方向:水平偏光方向に対して45度)を往復で通過することにより偏光方向を垂直偏光とされ、偏光ビームスプリッタ106に再び入射する。   Reflected light from the optical disk 112 (hereinafter referred to as signal light) follows an optical path opposite to that at the time of irradiation, passes through the λ / 4 plate 109 again, becomes horizontal polarized light, and enters the polarization beam splitter 106. On the other hand, a light beam that has passed through the polarization beam splitter 106 (hereinafter referred to as reference light) is converted into a parallel light beam by the collimator lens 118, and then reflected by the mirror 119 in the opposite direction, and the λ / 4 plate 120 (axial direction: The polarization direction is changed to vertical polarization by reciprocating through 45 degrees with respect to the horizontal polarization direction, and is incident on the polarization beam splitter 106 again.

ここで信号光と参照光ともに特殊偏光ビームスプリッタ113が配置されている方向に出射されるため、偏光ビームスプリッタ106において信号光と参照光が、偏光が直交した状態で合波される。この合波光束は特殊偏光ビームスプリッタ(水平偏光の光を50%透過、50%反射し、垂直偏光の光を100%透過する)113に入射し、信号光成分である水平偏光成分のみが記録時と同様に50%の割合で反射され、残りは透過する。この反射光はシリンドリカルレンズ114を通過して4分割検出器115に集光され、検出される。4分割検出器115の出力信号から、フォーカスエラー信号が生成され、サーボ回路116を介して電磁アクチュエータ110の駆動電流としてフィードバックされる。これにより、対物レンズ111により集光された光束のスポット117が記録面上に形成されるように制御される。本実施例では、フォーカスサーボ制御として非点収差法を用いた。   Here, since both the signal light and the reference light are emitted in the direction in which the special polarization beam splitter 113 is arranged, the signal light and the reference light are combined in the polarization beam splitter 106 in a state where the polarizations are orthogonal to each other. This combined beam enters a special polarization beam splitter (transmits 50% of horizontally polarized light, reflects 50%, and transmits 100% of vertically polarized light) 113, and only the horizontally polarized light component, which is a signal light component, is recorded. As with time, it is reflected at a rate of 50% and the rest is transmitted. The reflected light passes through the cylindrical lens 114 and is collected and detected by the quadrant detector 115. A focus error signal is generated from the output signal of the quadrant detector 115 and fed back as a drive current of the electromagnetic actuator 110 via the servo circuit 116. Thereby, the spot 117 of the light beam condensed by the objective lens 111 is controlled to be formed on the recording surface. In this embodiment, the astigmatism method is used as focus servo control.

特殊偏光ビームスプリッタ113からの透過光束は、ホログラム素子121を通過し、光束内の複数の領域が別々の方向に回折される。ホログラム素子は図3のような3つの領域A,B,Cに分割されており、Aが光ディスクからの反射光のうち+1次回折光を、Bが−1次回折光を含み、Cが0次光のみを含んでいる。これらの回折光は、それぞれ無偏光ビームスプリッタ122によって透過光、反射光に2分割される。   The transmitted light beam from the special polarization beam splitter 113 passes through the hologram element 121, and a plurality of regions in the light beam are diffracted in different directions. The hologram element is divided into three regions A, B, and C as shown in FIG. 3, where A includes the + 1st order diffracted light of the reflected light from the optical disc, B includes the −1st order diffracted light, and C includes the 0th order light. Contains only. These diffracted lights are divided into two by the non-polarizing beam splitter 122 into transmitted light and reflected light.

透過光は、光学軸が水平方向に対して22.5度に設定されたλ/2板123を通過して偏光が45度回転し、偏光ビームスプリッタ124によってp偏光成分とs偏光成分に分離される。分離された光束はそれぞれ検出器125,126にそれぞれ入射し、各検出器においてホログラム素子の領域毎に別々の受光部によって検出され、強度に比例した電気信号が出力される。   The transmitted light passes through the λ / 2 plate 123 whose optical axis is set to 22.5 degrees with respect to the horizontal direction, and the polarization is rotated 45 degrees, and is separated into a p-polarized component and an s-polarized component by the polarizing beam splitter 124. Is done. The separated light beams respectively enter the detectors 125 and 126, and are detected by separate light receiving portions for each area of the hologram element in each detector, and an electric signal proportional to the intensity is output.

同様に、無偏光ビームスプリッタ122を反射した光束は、光学軸が水平方向に対して45度に設定されたλ/4板127を通過した後に偏光ビームスプリッタ128によって分離され、検出器129,130で検出される。後で述べるように、検出器で受光される光束は、いずれも信号光と参照光とが干渉した干渉光である。   Similarly, the light beam reflected by the non-polarization beam splitter 122 is separated by the polarization beam splitter 128 after passing through the λ / 4 plate 127 whose optical axis is set to 45 degrees with respect to the horizontal direction, and is detected by the detectors 129 and 130. Is detected. As will be described later, each of the light beams received by the detector is interference light in which the signal light and the reference light interfere with each other.

検出器125,126,129,130の出力は信号処理回路131に送られる。各検出器は上述のように、それぞれ領域A,B,Cからの光束を検出する受光部を有し、図4に示すように各3チャンネルの出力が信号処理回路131に入力される。信号処理回路131は、入力された信号に基づき、再生信号とトラックエラー信号を出力する。得られた再生信号は、復調回路132で復調された後、復号回路133に送られてユーザデータに変換され、マイクロプロセッサ102を通して上位装置103に送られる。トラックエラー信号は、サーボ回路116を介して電磁アクチュエータ110の駆動電流としてフィードバックされ、スポット117のラジアル方向位置が記録トラックの中心となるよう制御される。   The outputs of the detectors 125, 126, 129 and 130 are sent to the signal processing circuit 131. As described above, each detector has a light receiving unit that detects the light beams from the regions A, B, and C, respectively, and outputs from each of the three channels are input to the signal processing circuit 131 as shown in FIG. The signal processing circuit 131 outputs a reproduction signal and a track error signal based on the input signal. The obtained reproduction signal is demodulated by the demodulation circuit 132, sent to the decoding circuit 133, converted into user data, and sent to the host device 103 through the microprocessor 102. The track error signal is fed back as a drive current for the electromagnetic actuator 110 via the servo circuit 116, and the radial position of the spot 117 is controlled to be the center of the recording track.

(再生の原理)
ここで、上に述べた動作により干渉光が生成され、これによって再生信号、トラックエラー信号を生成する原理について述べる。無偏光ビームスプリッタ122に入射する光束は、p偏光成分として再生光を、s偏光成分として参照光を含んでいるため、この偏光状態をジョーンズベクトルで表すと次のようになる。
(Reproduction principle)
Here, the principle of generating the reproduction signal and the track error signal by generating the interference light by the above-described operation will be described. Since the light beam incident on the non-polarizing beam splitter 122 includes reproduction light as a p-polarized component and reference light as an s-polarized component, this polarization state is represented by the Jones vector as follows.

Figure 0005778624
Figure 0005778624

ここでEsは信号光の電場、Er参照光の電場である。但しEs,Erはホログラム素子121のいずれの領域の電場と考えても良い。また、このベクトルの第一成分はp偏光を、第二成分はs偏光を表す。 Here E s is the electric field of the signal light, which is the electric field of E r reference light. However, E s and E r may be considered as an electric field in any region of the hologram element 121. The first component of this vector represents p-polarized light, and the second component represents s-polarized light.

この光束が無偏光ビームスプリッタ122を透過し、λ/2板123を通過した後のジョーンズベクトルは次のようになる。   The Jones vector after this light beam passes through the non-polarizing beam splitter 122 and passes through the λ / 2 plate 123 is as follows.

Figure 0005778624
Figure 0005778624

偏光ビームスプリッタ124によってp偏光成分とs偏光成分に分離されるため、分離された光束の電場はそれぞれ

Figure 0005778624
となり、信号光と参照光の重ね合わせ、すなわち干渉光となっている。一方、無偏光ビームスプリッタ122を反射した光がλ/4板127を通過した後のジョーンズベクトルは
Figure 0005778624
となる。次に偏光ビームスプリッタ128によってp偏光成分とs偏光成分に分離されるため、分離された光束の電場はそれぞれ
Figure 0005778624
となり、やはり信号光と参照光の重ね合わせ、すなわち干渉光となっている。 Since the polarization beam splitter 124 separates the p-polarized component and the s-polarized component, the electric fields of the separated light beams are respectively
Figure 0005778624
Thus, the signal light and the reference light are superimposed, that is, interference light. On the other hand, the Jones vector after the light reflected by the non-polarizing beam splitter 122 passes through the λ / 4 plate 127 is
Figure 0005778624
It becomes. Next, since the polarization beam splitter 128 separates the p-polarized component and the s-polarized component, the electric field of the separated light flux is respectively
Figure 0005778624
Thus, the signal light and the reference light are superimposed, that is, interference light.

従って4つの干渉光の強度はそれぞれ、次式のようになり、これらに比例する電気信号がそれぞれ検出器125,126,129,130から出力される。   Accordingly, the intensities of the four interference lights are respectively expressed by the following equations, and electric signals proportional to these are output from the detectors 125, 126, 129, and 130, respectively.

Figure 0005778624
Figure 0005778624

実際は各検出器にホログラム素子121の領域A,B,Cに対応する3チャンネルの出力が得られ、計12チャンネルの出力信号が信号処理回路131に入力される。領域Aに対する式(8)、式(9)、式(10)、式(11)の出力をそれぞれA1,A2,A3,A4,領域Bに対する式(8)、式(9)、式(10)、式(11)の出力をそれぞれB1,B2,B3,B4,領域Cに対する式(8)、式(9)、式(10)、式(11)の出力をそれぞれC1,C2,C3、C4とする。式(8)、式(9)、式(10)、式(11)はそれぞれ第1項、第2項が信号光、参照光の強度成分を表し、第3項が信号光と参照光の干渉を表す項である。φは参照光の位相を基準とした信号光の位相である。   Actually, three detector outputs corresponding to the regions A, B, and C of the hologram element 121 are obtained at each detector, and a total of twelve output signals are input to the signal processing circuit 131. The outputs of the expressions (8), (9), (10), and (11) for the region A are respectively expressed as the expressions (8), (9), and (10) for the areas A1, A2, A3, A4, and B. ), And the output of expression (11) are respectively output from expression (8), expression (9), expression (10), and expression (11) for B1, B2, B3, B4, and region C, respectively. C4. In Equation (8), Equation (9), Equation (10), and Equation (11), the first term and the second term represent the intensity components of the signal light and the reference light, respectively, and the third term represents the signal light and the reference light. This is a term representing interference. φ is the phase of the signal light based on the phase of the reference light.

信号処理回路131における信号処理のブロック図を図5に示す。まず、検出器125,126の出力の差と検出器129,130の出力の差が演算され、それらがAD変換器によりデジタル信号に変換される。これらは、例えば領域Aに関する出力について表すと

Figure 0005778624
となり、上記の干渉を表す項に比例した出力となっている。領域B,Cについても同様の信号BI,BQ,CI,CQが得られる。これらの信号から、領域A,B,Cにおける信号光の電場に対応する信号
Figure 0005778624
が得られる。これらの出力が信号光の電場に対応することは、簡単のために参照光電場Erを1とすると、例えば領域Aについて
Figure 0005778624
と表されることから確認できる。再生信号は信号光電場の強度の変調信号のため、これらの電場より
Figure 0005778624
として出力される。トラックエラー信号は、信号光の左右の領域(領域A,B)の位相差に相当する信号として
Figure 0005778624
が出力される。 A block diagram of signal processing in the signal processing circuit 131 is shown in FIG. First, the difference between the outputs of the detectors 125 and 126 and the difference between the outputs of the detectors 129 and 130 are calculated, and these are converted into digital signals by the AD converter. These represent, for example, the output related to region A
Figure 0005778624
Thus, the output is proportional to the term representing the interference. Similar signals B I , B Q , C I , and C Q are obtained for the regions B and C. From these signals, signals corresponding to the electric field of the signal light in the regions A, B, and C
Figure 0005778624
Is obtained. These outputs correspond to the electric field of the signal light. For the sake of simplicity, if the reference photoelectric field Er is 1, for example, for the region A
Figure 0005778624
It can be confirmed from this. Since the reproduction signal is a modulated signal of the intensity of the signal photoelectric field,
Figure 0005778624
Is output as The track error signal is a signal corresponding to the phase difference between the left and right regions (regions A and B) of the signal light.
Figure 0005778624
Is output.

ここで、信号光の左右の領域の位相差によりトラックエラー信号が得られる原理について詳細に説明する。光ディスクからの反射光は、記録マークが所定の間隔のトラックとして整列していることから、正反射光である0次光のほかに、左右に変位した+1次光と−1次光とが含まれる。この反射光は、対物レンズの開口制限により0次光の存在する範囲の外側では光量がゼロとなるため、図6に示すように、円形の0次光の左右に、それぞれ+1次光と−1次光が重なる領域が存在する形となっている。   Here, the principle of obtaining the track error signal by the phase difference between the left and right regions of the signal light will be described in detail. The reflected light from the optical disc includes the + 1st order light and the −1st order light displaced to the left and right in addition to the 0th order light which is the regular reflected light because the recording marks are aligned as tracks with a predetermined interval. It is. Since this reflected light has zero light quantity outside the range where the 0th order light exists due to the aperture limitation of the objective lens, as shown in FIG. 6, the + 1st order light and − There is a region where primary light overlaps.

ここで、0次光と+1次光、−1次光の電場をそれぞれE0,E+1,E-1と表すと、領域A,B,Cの信号光電場はそれぞれE0+E+1,E0+E-1,E0と表される。これを複素平面上に図示すると、図7のようになる。+1次光と−1次光は、スポット117が記録マークで形成されるトラックの中心にあるときは同一であり、図8に示すように領域A,Bの電場が等しくなる。スポット117がトラック中心からラジアル方向に変位すると、+1次光と−1次光は互いに逆符号の位相を生じ、結果的に領域A,Bの位相差が生じる。本実施例は、領域A,Bの位相を反映する値として電場の虚部を扱う。但し位相の値は0次光が基準となるため、EA,EBをECで除算した後に虚部を取る。これらの値はスポットのトラック中心からの変位量(オフトラック)に対して図9のように表され、これらの差である式(19)の出力は図10のようにオフトラックが0のときに0となり、トラックエラー信号として理想的な出力となっている。 Here, if the electric fields of the 0th order light, the + 1st order light, and the −1st order light are expressed as E 0 , E +1 , and E −1 , the signal photoelectric fields in the regions A, B, and C are E 0 + E +1, respectively. , E 0 + E −1 , E 0 . This is illustrated on the complex plane as shown in FIG. The + 1st order light and the −1st order light are the same when the spot 117 is at the center of the track formed by the recording marks, and the electric fields in the areas A and B are equal as shown in FIG. When the spot 117 is displaced in the radial direction from the track center, the + 1st order light and the −1st order light have phases opposite to each other, resulting in a phase difference between the regions A and B. In this embodiment, the imaginary part of the electric field is treated as a value reflecting the phases of the regions A and B. However, since the phase value is based on the 0th order light, the imaginary part is taken after dividing E A and E B by E C. These values are expressed as shown in FIG. 9 with respect to the amount of displacement of the spot from the track center (off-track), and the output of equation (19), which is the difference between these values, is when the off-track is zero as shown in FIG. 0, which is an ideal output as a track error signal.

(トラックエラー信号のシミュレーション)
本実施例におけるトラックエラー信号の振幅と、従来のプッシュプル法によるトラックエラー信号の振幅を、さまざまな記録マークに対して比較したシミュレーション結果を図11に示す。本シミュレーションにおいて、対物レンズのNAは0.85、光源の波長は405nm、トラックピッチは0.32μm、リムインテンシティ(光束の中心部分の強度に対する周縁部分の強度の比)は40%とし、マーク形状は矩形(マーク幅0.16μm)の連続マークとした。
(Track error signal simulation)
FIG. 11 shows a simulation result in which the amplitude of the track error signal in this embodiment and the amplitude of the track error signal by the conventional push-pull method are compared for various recording marks. In this simulation, the NA of the objective lens is 0.85, the wavelength of the light source is 405 nm, the track pitch is 0.32 μm, the rim intensity (ratio of the intensity of the peripheral part to the intensity of the central part of the light beam) is 40%, and the mark The shape was a continuous mark having a rectangular shape (mark width 0.16 μm).

本結果のうち、マーク、スペースの位相差が0又は半波長(0.5λ)の場合において、従来のプッシュプル法は振幅が0であるのに対し、本実施例では、マークが存在しない場合に相当するマーク相対反射率100%の場合を除いては、十分な振幅が得られた。このことは、次のようにして説明される。   Among these results, when the phase difference between the mark and space is 0 or half wavelength (0.5λ), the amplitude of the conventional push-pull method is 0, whereas in this embodiment, there is no mark. Except for the case where the relative reflectance of the mark corresponding to is 100%, a sufficient amplitude was obtained. This is explained as follows.

マーク、スペースの位相差が0又は半波長(0.5λ)の場合、オントラック時の0次光、+1次光、−1次光の位相が等しくなるため、図12に示されるように、領域A,B,Cの信号光電場の位相が全て等しくなる。このためオフトラック時の領域A,Bの電場は、図13のように互いに位相が逆向きで大きさ(すなわち強度)が等しくなる。従来のプッシュプル法によるエラー信号は、信号光の左右の領域(本実施例の領域A,B)の強度差であるため、左右の領域で強度差が生じないこのような状況下ではプッシュプル信号は生じない。一方、本実施例のエラー信号は左右の位相差に相当するため、左右で強度が等しくても位相の符号が逆転していることから、エラー信号を取得することができる。   When the phase difference between the mark and the space is 0 or half wavelength (0.5λ), the phase of the 0th order light, the + 1st order light, and the −1st order light at the time of on-track becomes equal, as shown in FIG. The phases of the signal photoelectric fields in the regions A, B, and C are all equal. For this reason, the electric fields in the regions A and B at the time of off-track are opposite in phase to each other and have the same magnitude (that is, intensity) as shown in FIG. Since the error signal by the conventional push-pull method is a difference in intensity between the left and right areas of the signal light (areas A and B in this embodiment), in such a situation where there is no difference in intensity between the left and right areas, push-pull is performed. No signal is generated. On the other hand, since the error signal of this embodiment corresponds to the left and right phase difference, the error signal can be acquired because the sign of the phase is reversed even if the intensity is the same on the left and right.

この性質により、図11からもわかるように、本実施例のエラー信号は従来のプッシュプル法に比べ、マーク・スペースの位相差や反射率の変動に対し、振幅の変動が小さくなっている。従って、実際の状況下においてエラー信号が安定し、安定したトラックサーボ制御が可能となる。プッシュプル法の改良である差動プッシュプル法やアドバンスプッシュプル法、新アドバンスプッシュプル法などの方式においても、信号光の左右の強度差を取得するという点でプッシュプル法と本質的に同一である。これらの従来の方式に対し、本実施例において信号光の左右の位相差を取得する方式は、本質的に異なる方式であると言える。   Due to this property, as can be seen from FIG. 11, the error signal of this embodiment has a smaller amplitude variation with respect to the mark / space phase difference and the reflectance variation than the conventional push-pull method. Therefore, the error signal is stabilized under actual conditions, and stable track servo control is possible. The push-pull method, such as the differential push-pull method, the advanced push-pull method, and the new advanced push-pull method, is essentially the same as the push-pull method in that it acquires the intensity difference between the left and right signal light. It is. In contrast to these conventional methods, the method of acquiring the left and right phase difference of the signal light in this embodiment is essentially a different method.

なお、特許文献1では、本実施例と同じように信号光と参照光の干渉信号からトラックエラー信号を取得している。しかし、取得する信号は信号光の左右の強度差に対応しており、従来の差動プッシュプル法と本質的に同一の信号であるため、本実施例の方式とは異なる。   In Patent Document 1, the track error signal is acquired from the interference signal between the signal light and the reference light as in the present embodiment. However, since the signal to be acquired corresponds to the difference in intensity between the left and right signal lights, and is essentially the same signal as the conventional differential push-pull method, it is different from the method of this embodiment.

本実施例のトラックエラー信号は、光ディスクの偏芯などに伴う対物レンズのラジアル方向位置シフトに対してロバストであるという性質を持つ。このことは次のようにして理解される。対物レンズがラジアル方向にシフトした場合、領域A,Bにおける0次光の光量が変化する。しかし、本実施例のトラックエラー信号は、再び図7を見れば明らかなように、0次光の大きさには無関係となっている。一方で+1次光、−1次光の光量は領域A,Bをはみ出さなければ一定であるため、結果的に対物レンズのラジアル方向位置シフトが生じてもトラックエラー信号にオフセットや振幅変化が生じない。   The track error signal of this embodiment has a property that it is robust against a radial position shift of the objective lens due to the eccentricity of the optical disk. This is understood as follows. When the objective lens is shifted in the radial direction, the amount of zero-order light in the areas A and B changes. However, the track error signal of this embodiment is irrelevant to the magnitude of the 0th-order light, as is apparent from FIG. On the other hand, the light amounts of the + 1st order light and the −1st order light are constant as long as they do not protrude from the areas A and B. As a result, even if the radial position shift of the objective lens occurs, an offset or amplitude change occurs in the track error signal. Does not occur.

本実施例においては、ホログラム素子121が図3のように領域分割されていたが各領域の設定はこの例に限らず、+1次光が全て含まれる領域、−1次光が全て含まれる領域、0次光のみが含まれる領域の3領域が存在すればよい。例えば図14、図15のように領域が分割されたホログラム素子を用いてもよい。また、領域ごとに別々に信号出力を得るためにはホログラム素子121が必ずしも必要でなく、例えば検出器125,126,129,130を信号光・参照光の集光位置から光軸方向にずらした位置に配置し、それぞれの受光部が図16に示すように3分割されているものを用いても、同様の動作が実現可能である。   In this embodiment, the hologram element 121 is divided into regions as shown in FIG. 3, but the setting of each region is not limited to this example, and the region including all + 1st order light and the region including all −1st order light. , It is sufficient that there are three regions including only the 0th-order light. For example, you may use the hologram element by which the area | region was divided | segmented like FIG. 14, FIG. In addition, the hologram element 121 is not necessarily required to obtain a signal output separately for each region. For example, the detectors 125, 126, 129, and 130 are shifted in the optical axis direction from the focusing positions of the signal light and the reference light. The same operation can be realized even if the light receiving units are arranged at positions and each light receiving unit is divided into three as shown in FIG.

本実施例では、信号光と参照光の干渉光を生成する手段として無偏光ビームスプリッタ122、偏光ビームスプリッタ124,128、λ/2板123、λ/4板127などを用いたが、形態はこれに限られない。たとえばHideharu Mikami et al., “Ultra-Compact Optical Module of Homodyne Detection,” ISOM/ODS Tech. Dig., OMC3, Hawaii, Jun. 2011に述べられているように、図17のような構成としてもよい。この場合、信号光と参照光が合波された光束はまず無偏光回折格子2601で±1次回折光に分岐される(無偏光ビームスプリッタに相当)。次にこれらの回折光は位相板2602を通過し、2つの回折光の間の信号光、参照光の位相差がπ/2だけ変化する(λ/2板、λ/4板に対応)、その後これらの光束はウォラストンプリズム2603により±45度偏光成分が分岐され、結果的に領域A,B,Cのそれぞれに対して4つの干渉光が生成される。これらの光束は同一の検出器2604で検出され、検出器2604は図18に示すように分岐光束ごとに受光部を設け、別々のチャンネルの信号を出力する。   In this embodiment, the non-polarizing beam splitter 122, the polarizing beam splitters 124 and 128, the λ / 2 plate 123, the λ / 4 plate 127, and the like are used as means for generating the interference light of the signal light and the reference light. It is not limited to this. For example, as described in Hideharu Mikami et al., “Ultra-Compact Optical Module of Homodyne Detection,” ISOM / ODS Tech. Dig., OMC3, Hawaii, Jun. 2011, the configuration shown in FIG. . In this case, the light beam obtained by combining the signal light and the reference light is first branched into ± first-order diffracted light by the non-polarization diffraction grating 2601 (corresponding to a non-polarization beam splitter). Next, these diffracted lights pass through the phase plate 2602, and the phase difference between the signal light and the reference light between the two diffracted lights changes by π / 2 (corresponding to λ / 2 plate and λ / 4 plate), Thereafter, these light beams are branched by ± 45 degree polarization components by the Wollaston prism 2603, and as a result, four interference lights are generated for each of the regions A, B, and C. These light beams are detected by the same detector 2604. The detector 2604 provides a light receiving unit for each branched light beam as shown in FIG. 18, and outputs signals of different channels.

本実施例では信号光の領域ごとに4種類の干渉光を生成し、これらから再生信号やトラックエラー信号を取得したが、信号光と参照光の干渉光を決めるパラメータは信号光強度、参照光強度、信号光と参照光の位相差、の3つであるため、原理的には3種類以上の干渉光を取得すれば同様の動作が可能である。   In this embodiment, four types of interference light are generated for each signal light region, and a reproduction signal and a track error signal are obtained from these. The parameters that determine the interference light between the signal light and the reference light are signal light intensity and reference light. Since the intensity and the phase difference between the signal light and the reference light are three, in principle, the same operation is possible if three or more types of interference light are acquired.

図19は、3種類の干渉光を取得する場合のホログラム素子121通過後の光学系の模式図である。信号光と参照光の合波光束に対し、入射光束を無偏光ビームスプリッタ1201,1202によって3つの光束に分割し、そのうち1つの光束はs偏光がp偏光に対して120度の位相差を生じる位相板1203を、別の光束はs偏光がp偏光に対して240度の位相差を生じる位相板1204を通過させ、その後、3つの光束のいずれも45度偏光のみを透過する偏光子1205,1206,1207を透過させて、検出器1208,1209,1210によって検出する。これらの検出器はそれぞれ、領域A,B,Cの光束を検出する3つの検出器が備わっている。領域Aに対する出力はそれぞれ次のように表される。  FIG. 19 is a schematic diagram of the optical system after passing through the hologram element 121 when three types of interference light are acquired. With respect to the combined light beam of the signal light and the reference light, the incident light beam is divided into three light beams by non-polarizing beam splitters 1201 and 1202, and one of the light beams has a phase difference of 120 degrees with respect to the p-polarized light. Another light beam passes through the phase plate 1203 through which the s-polarized light causes a phase difference of 240 degrees with respect to the p-polarized light, and then the polarizer 1205 transmits only 45-degree polarized light in all three light beams. 1206 and 1207 are transmitted and detected by detectors 1208, 1209 and 1210. Each of these detectors includes three detectors that detect the light fluxes in the regions A, B, and C. The outputs for region A are expressed as follows.

Figure 0005778624
Figure 0005778624

これらの出力から、信号光電場に対応する出力は、下記の演算により得られる。   From these outputs, an output corresponding to the signal photoelectric field is obtained by the following calculation.

Figure 0005778624
Figure 0005778624

領域B,Cについても同様の出力が得られる。これらの出力から上記実施例と同様に再生信号、トラックエラー信号が得られる。   Similar outputs can be obtained for regions B and C. From these outputs, a reproduction signal and a track error signal are obtained in the same manner as in the above embodiment.

本実施例ではトラックエラー信号と再生信号を信号光、参照光の干渉光から取得したが、再生信号の取得方法は本実施例の方法に限らない。例えば4分割検出器115において4つの受光部からの出力信号の総和(全信号光量に対応)を再生信号としてもよい。この場合、信号処理回路131において再生信号を取得する演算は省略される。   In this embodiment, the track error signal and the reproduction signal are acquired from the signal light and the interference light of the reference light. However, the method for acquiring the reproduction signal is not limited to the method of this embodiment. For example, the sum of the output signals from the four light receiving units (corresponding to the total signal light amount) in the quadrant detector 115 may be used as the reproduction signal. In this case, the calculation for obtaining the reproduction signal in the signal processing circuit 131 is omitted.

本実施例では、信号光の左右の位相差に相当する信号として式(19)をトラックエラー信号としたが、信号の種類はこの限りではない。たとえば、+1次光と−1次光の位相差を直接計算する次式をトラックエラー信号としてもよい。   In this embodiment, Equation (19) is used as a track error signal as a signal corresponding to the phase difference between the left and right of the signal light, but the type of signal is not limited to this. For example, the following equation for directly calculating the phase difference between the + 1st order light and the −1st order light may be used as the track error signal.

Figure 0005778624
Figure 0005778624

ここで、kは所定の係数であり、領域A,B,Cに含まれる0次光電場の平均値より、式(24)における除算の分子、分母それぞれにおいて0次光電場が0となるよう算出される。実際には、トラックサーボを駆動した状態における再生信号の品質が最良となるよう最適化される。この場合、arg内の分子が+1次光の電場、分母が−1次光の電場となっており、これらの除算の偏角は+1次光と−1次光の位相差となっている。   Here, k is a predetermined coefficient, and the zero-order photoelectric field is zero in each of the numerator and denominator of the division in the equation (24) from the average value of the zero-order photoelectric fields included in the regions A, B, and C. Calculated. Actually, the reproduction signal quality is optimized so that the track servo is driven. In this case, the numerator in arg is the electric field of + 1st order light, the denominator is the electric field of −1st order light, and the declination of these divisions is the phase difference between + 1st order light and −1st order light.

本実施例では、上に述べたように対物レンズのラジアル方向位置シフトが生じてもトラックエラー信号にオフセットが生じない構成となっているが、トラックエラー信号のオフセットを除去する構成はこの限りではない。たとえば、ホログラム素子121を図20のごとく4分割構成にする。すなわち、領域A,Bは本実施例と同一であり、それぞれ+1次光と−1次光がすべて収まる領域とし、それ以外の領域をさらに左右の領域C,Dに2分割する。そして、これらの各領域が検出器125,126,129,130においてそれぞれ図21のように別々の検出器で受光され、別々の出力信号を生成する構成にする。そして本実施例と同様に領域A,B,C,Dの電場に相当する信号EA,EB,EC,EDを出力し、以下の演算によりトラックエラー信号を得る。 In the present embodiment, as described above, even if the radial position shift of the objective lens occurs, the track error signal is not offset. However, the configuration for removing the track error signal offset is not limited to this. Absent. For example, the hologram element 121 is divided into four parts as shown in FIG. That is, the areas A and B are the same as in this embodiment, and the areas where the + 1st order light and the −1st order light are all accommodated, and the other areas are further divided into left and right areas C and D. These regions are received by the detectors 125, 126, 129, and 130, respectively, as shown in FIG. 21, and generate different output signals. Similarly to this embodiment, signals E A , E B , E C , E D corresponding to the electric fields in the regions A, B, C, D are output, and a track error signal is obtained by the following calculation.

Figure 0005778624
Figure 0005778624

但し、kは所定の係数であり、式(24)の場合と同様、領域A,B,C,Dに含まれる0次光電場の平均値より、式(25)における除算の分子、分母それぞれにおいて0次光電場が0となるよう算出される。実際はトラックサーボを駆動した状態における再生信号の品質が最良となるよう最適化される。この場合、対物レンズのラジアル方向位置シフト発生時にEA,ECの0次光成分が減少し、EB,EDの0次光成分が増加する。あるいはそのEA,ECの0次光成分が減少し、EB,EDの0次光成分が増加する。いずれの場合も、式(25)の演算の分子と分母において減算を行っていることから、0次光成分の増減がキャンセルされ、結果としてオフセットや振幅の変化を生じにくい構成となっている。 However, k is a predetermined coefficient, and the numerator and denominator of the division in the equation (25) are calculated from the average values of the zero-order photoelectric fields included in the regions A, B, C, and D as in the case of the equation (24). Is calculated so that the zero-order photoelectric field becomes zero. Actually, the reproduction signal is optimized so that the quality of the reproduction signal is best when the track servo is driven. In this case, when the radial position shift of the objective lens occurs, the zero order light components of E A and E C decrease, and the zero order light components of E B and E D increase. Alternatively, the zero order light components of E A and E C decrease, and the zero order light components of E B and E D increase. In either case, since the subtraction is performed in the numerator and denominator of the calculation of Expression (25), the increase / decrease in the 0th-order light component is canceled, and as a result, the offset and the amplitude are hardly changed.

このような構成と比較すると、本実施例の構成はホログラム素子121の分割数や検出器125,126,129,130の受光部の数が少ないため有利である。なお、本構成では再生信号は信号光の総光量のため、次式として得られる。   Compared with such a configuration, the configuration of this embodiment is advantageous because the number of divisions of the hologram element 121 and the number of light receiving portions of the detectors 125, 126, 129, and 130 are small. In this configuration, the reproduction signal is obtained as the following equation because of the total amount of signal light.

Figure 0005778624
Figure 0005778624

なお、上記シミュレーション結果において、マーク・スペースの相対反射率や位相差のほとんどの組み合わせにおいて本実施例のトラックエラー信号が得られている(トラックエラー信号が得られないのは、マークとスペースの反射率差が無く位相差も波長の整数倍、すなわちマーク・スペース構造が実質的に存在しない場合のみ)ことから、本実施例が適用可能な記録媒体に特に制限はなく、例えば特開2011−076695号公報に示されるような、マイクロホログラム方式において位相多値変調により記録されている場合や、特許第2705330号のように、記録時の光強度に応じて反射層の界面が変形するものを用いても良い。もちろん、記録型BDやBD−ROMのような従来の記録媒体に対しても適用可能である。以下の実施例についても、同様の記録媒体に適用することが可能である。   In the above simulation results, the track error signal of this embodiment is obtained for most combinations of the relative reflectivity and phase difference of the mark and space (the track error signal cannot be obtained because the reflection of the mark and space Since there is no rate difference and the phase difference is an integral multiple of the wavelength, that is, only when there is substantially no mark / space structure), the recording medium to which the present embodiment is applicable is not particularly limited, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-076665. In the case of recording by phase multi-level modulation in the micro-hologram method as shown in Japanese Patent Publication No. 2, or using the one in which the interface of the reflective layer is deformed according to the light intensity at the time of recording as in Japanese Patent No. 2705330 May be. Of course, the present invention can also be applied to a conventional recording medium such as a recordable BD or a BD-ROM. The following embodiments can also be applied to similar recording media.

なお、本実施例では、フォーカスサーボ動作とトラックサーボ動作の双方を行うために、電磁アクチュエータ110は2つの方向(入射光軸方向とラジアル方向)に可動であるものを用いたが、本実施例のトラックサーボ動作を行うためにはラジアル方向のみ可動である電磁アクチュエータを用いればよいことは言うまでもない。   In this embodiment, the electromagnetic actuator 110 is movable in two directions (incident optical axis direction and radial direction) in order to perform both the focus servo operation and the track servo operation. Needless to say, in order to perform the track servo operation, an electromagnetic actuator movable only in the radial direction may be used.

[実施例2]
本実施例は、信号処理が簡素な別の実施例である。本実施例の光情報再生装置の構成図を図22に示す。
[Example 2]
This embodiment is another embodiment in which signal processing is simple. FIG. 22 shows a configuration diagram of the optical information reproducing apparatus of this example.

本実施例においては、参照光がミラー119で反射される前後でピエゾ素子1501に搭載されたミラー1502で反射され、またミラー119が電磁アクチュエータ1503に搭載されている。また、無偏光ビームスプリッタ122とその反射光を検出する光学系が省略されている。本実施例では、フォーカスエラー信号により対物レンズ111の光軸方向位置を制御すると同時に、ミラー119の光軸方向位置を同一のフォーカスエラー信号により変位させ、信号光と参照光の光路長がおおよそ等しくなるよう制御される。さらにピエゾ素子1501が位相エラー信号PESにより駆動され、信号光と参照光の位相が一定となるよう制御される。また、再生信号は4分割検出器115の総光量として出力され、信号処理回路131を介さずに復調回路132に入力される。   In this embodiment, the reference light is reflected by the mirror 1502 mounted on the piezo element 1501 before and after being reflected by the mirror 119, and the mirror 119 is mounted on the electromagnetic actuator 1503. Further, the non-polarizing beam splitter 122 and the optical system for detecting the reflected light are omitted. In this embodiment, the optical axis direction position of the objective lens 111 is controlled by the focus error signal, and at the same time, the optical axis direction position of the mirror 119 is displaced by the same focus error signal, so that the optical path lengths of the signal light and the reference light are approximately equal. It is controlled to become. Further, the piezo element 1501 is driven by the phase error signal PES, and is controlled so that the phases of the signal light and the reference light are constant. Further, the reproduction signal is output as the total light amount of the quadrant detector 115 and input to the demodulation circuit 132 without passing through the signal processing circuit 131.

本実施例の検出器125,126と、信号処理回路131の構成を図23に示す。検出器125,126からの出力信号に対し、まず実施例1と同様に差信号A2−A1,B2−B1,C2−C1が演算され、差信号C2−C1は位相エラー信号としてサーボ回路116を通してピエゾ素子1501の駆動電圧としてフィードバックされる。また、差信号A2−A1とB2−B1の差、すなわちA2−A1−B2+B1が演算され、これがトラックエラー信号となり、サーボ回路116を介して対物レンズ110の駆動信号としてフィードバックされる。   The configurations of the detectors 125 and 126 and the signal processing circuit 131 of this embodiment are shown in FIG. First, difference signals A2-A1, B2-B1, C2-C1 are calculated for the output signals from the detectors 125, 126 in the same manner as in the first embodiment, and the difference signal C2-C1 is passed through the servo circuit 116 as a phase error signal. It is fed back as a driving voltage for the piezo element 1501. Further, the difference between the difference signals A 2 -A 1 and B 2 -B 1, that is, A 2 -A 1 -B 2 + B 1 is calculated and becomes a track error signal, which is fed back as a drive signal for the objective lens 110 via the servo circuit 116.

本実施例の動作原理を以下に説明する。位相エラー信号である差信号C2−C1は式(12)で表され、信号光の0次光成分と参照光の位相差φの余弦に比例する。従って本信号をエラー信号として信号光と参照光の位相差を制御することで、φが(余弦が0となるよう)π/2もしくは−π/2に保たれる。このことは、参照光を基準としたときの信号光の0次成分(領域Cの電場)の実部がゼロとなり、複素平面上で虚軸方向のベクトルで表されることを意味している。この様子を図24に示す。ここで、参照光信号A2−A1,B2−B1はそれぞれ、領域A,Bの電場の実部成分を表すため、これらの差信号A2−A1−B2+B1は、図24と図7を比較すると明らかなように、実施例1におけるトラックエラー信号と同一である。このようにして、簡素な演算により実施例1と同様に信号光の左右の位相差を用いたトラックサーボ制御を行うことが可能となる。   The operation principle of this embodiment will be described below. The difference signal C2-C1, which is a phase error signal, is expressed by Expression (12), and is proportional to the cosine of the zero-order light component of the signal light and the phase difference φ of the reference light. Therefore, by controlling the phase difference between the signal light and the reference light using this signal as an error signal, φ can be maintained at π / 2 or −π / 2 (so that the cosine becomes 0). This means that the real part of the zero-order component of the signal light (electric field in region C) with reference light as a reference is zero, and is represented by a vector in the imaginary axis direction on the complex plane. . This is shown in FIG. Here, since the reference light signals A2-A1 and B2-B1 represent the real part components of the electric fields in the regions A and B, respectively, these difference signals A2-A1-B2 + B1 are apparent when FIG. 24 and FIG. 7 are compared. Thus, it is the same as the track error signal in the first embodiment. In this way, it is possible to perform track servo control using the left and right phase differences of the signal light as in the first embodiment by simple calculation.

本実施例は、再生信号として信号光の総光量に相当する信号を、直接4分割検出器により生成したが、実施例1と同様に参照光との干渉光から生成することも可能である。この場合の構成を図25に示す。この場合は無偏光ビームスプリッタ122が省略されず、検出器129,130は領域Cの光束のみを受光し、信号を出力する。この場合の信号処理回路は図26のようになっており、本実施例の構成に加え、検出器129,130からの信号の差信号C3−C4をA/D変換したものが再生信号として出力される。差信号C3−C4は、図24における領域Cの電場の虚軸成分、すなわち電場の長さ(強度)に対応するため、このように再生信号として用いることができる。   In the present embodiment, a signal corresponding to the total light amount of the signal light is directly generated by the quadrant detector as a reproduction signal. However, as in the first embodiment, it can also be generated from the interference light with the reference light. The configuration in this case is shown in FIG. In this case, the non-polarizing beam splitter 122 is not omitted, and the detectors 129 and 130 receive only the light flux in the region C and output a signal. The signal processing circuit in this case is as shown in FIG. 26, and in addition to the configuration of the present embodiment, a signal obtained by A / D converting the difference signal C3-C4 of the signals from the detectors 129 and 130 is output as a reproduction signal. Is done. The difference signal C3-C4 corresponds to the imaginary axis component of the electric field in the region C in FIG. 24, that is, the length (intensity) of the electric field, and thus can be used as a reproduction signal.

なお、本実施例では参照光の光路長の制御機構として電磁アクチュエータ1503とピエゾ素子1501を用いたが、これは光路長制御に必要なストローク(制御範囲)を電磁アクチュエータ1503で確保し、ピエゾ素子で波長オーダの精密な光路長制御を行うという目的のために用いている。しかしピエゾ素子のストロークが光ディスクの面ぶれと同程度以上である場合は、電磁アクチュエータ1503を省略することも可能である。   In this embodiment, the electromagnetic actuator 1503 and the piezo element 1501 are used as a control mechanism for the optical path length of the reference light. However, the electromagnetic actuator 1503 secures a stroke (control range) necessary for the optical path length control. This is used for the purpose of precise optical path length control in the wavelength order. However, the electromagnetic actuator 1503 can be omitted if the stroke of the piezo element is equal to or greater than the surface deflection of the optical disk.

本実施例の光情報再生方法を再説すると、光束を第一の光束と第二の光束とに分割し、第一の光束を記録媒体上の所定の位置に集光し、第一の光束の記録媒体からの反射光を第二の光束と合波し、2種類以上の干渉光を生成し、干渉光を検出した検出信号の出力から、第一の光束のうち+1次回折光を含む領域Aの光束と、第一の光束のうち−1次回折光を含む領域Bの光束との位相差と、第二の光束の位相を基準に記録媒体から反射された第一の光束の位相を生成し、位相差をトラックエラー信号として第一の光束の集光位置をフィードバック制御し、第一の光束の位相を位相エラー信号として第一の光束と第二の光束の光路長差をフィードバック制御する方法である。   Reexplaining the optical information reproducing method of this embodiment, the light beam is divided into a first light beam and a second light beam, the first light beam is condensed at a predetermined position on the recording medium, and the first light beam The region A including the + 1st order diffracted light in the first light flux from the output of the detection signal that detects the interference light by combining the reflected light from the recording medium with the second light flux to generate two or more types of interference light. And the phase of the first light beam reflected from the recording medium based on the phase difference between the first light beam and the light beam in the region B including the −1st order diffracted light and the phase of the second light beam. The feedback control of the condensing position of the first light beam using the phase difference as a track error signal, and the feedback control of the optical path length difference between the first light beam and the second light beam using the phase of the first light beam as the phase error signal It is.

[実施例3]
本実施例は、実施例1のトラックエラー信号に加え、フォーカスエラー信号を信号光と参照光の干渉光から取得する実施例である。本実施例の光情報再生装置の構成図を図27に示す。
[Example 3]
In this embodiment, in addition to the track error signal of the first embodiment, a focus error signal is acquired from interference light of signal light and reference light. FIG. 27 shows a configuration diagram of the optical information reproducing apparatus of the present embodiment.

本実施例の構成は、図1で示される実施例1の構成と比較して、フォーカスエラー信号を取得するために用意された特殊偏光ビームスプリッタ113、シリンドリカルレンズ114、4分割検出器115が省略された構成となっており、代わりに信号処理回路131からフォーカスエラー信号が出力される構成となっている。また、ホログラム素子は図28のごとく、実施例1と同様の領域A,Bのほかに、光束の中心部分の領域C、光束の上下部分の領域Dに分割されており、各領域が検出器125,126,129,130においてそれぞれ別々の受光部で受光され、別々のチャンネルの信号を出力する。信号処理回路131の構成を図29に示す。実施例1の構成に加え、領域Dの電場EDが演算され、領域Cの電場ECの値と併せてフォーカスエラー信号が以下の演算出力として生成される。 Compared with the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1, the configuration of the present embodiment omits the special polarization beam splitter 113, the cylindrical lens 114, and the quadrant detector 115 that are prepared for acquiring the focus error signal. Instead, the focus error signal is output from the signal processing circuit 131 instead. Further, as shown in FIG. 28, the hologram element is divided into a region C in the central portion of the light beam and a region D in the upper and lower portions of the light beam in addition to the regions A and B as in the first embodiment. In 125, 126, 129, and 130, light is received by separate light receiving sections, and signals of separate channels are output. The configuration of the signal processing circuit 131 is shown in FIG. In addition to the configuration of the first embodiment, the electric field E D of the region D is calculated, and a focus error signal is generated as the following calculation output together with the value of the electric field E C of the region C.

Figure 0005778624
Figure 0005778624

ここで、式(27)がフォーカスエラー信号となる理由について説明する。スポットが記録面上と異なる位置にある場合、信号光はデフォーカス収差を含むため、中心部分と周辺部分とで位相差が生じる。この位相差はスポットが記録面上にある時に0となり、記録面の奥にあるか手前にあるかによって符号が逆転する。すなわち、信号光の中心部分と周辺部分の位相差はフォーカスエラー信号として用いることができる。但し領域A,Bは記録トラックによる回折光を含むため、余分な位相が付加される。従って上記回折光を含まない周辺部分である領域Dと、中心部分である領域Cとの位相差を取得することにより、フォーカスエラー信号とすることができる。   Here, the reason why Expression (27) becomes a focus error signal will be described. When the spot is at a position different from the recording surface, the signal light includes defocus aberration, so that a phase difference occurs between the central portion and the peripheral portion. This phase difference becomes 0 when the spot is on the recording surface, and the sign is reversed depending on whether the spot is in the back or in front of the recording surface. That is, the phase difference between the central portion and the peripheral portion of the signal light can be used as a focus error signal. However, since regions A and B contain diffracted light from the recording track, an extra phase is added. Accordingly, a focus error signal can be obtained by acquiring the phase difference between the region D that is the peripheral portion not including the diffracted light and the region C that is the central portion.

なお、本実施例においても実施例1と同様に、ホログラム素子121の領域分割の形状はこの限りではなく、+1次回折光を含む領域、−1次回折光を含む領域、中心部分を多く含む0次光のみの領域、周辺部分を多く含む0次光のみの領域、の4領域があれば同様の動作が実現可能である。たとえば図30、図31のような分割形状であっても構わない。   In the present embodiment, similarly to the first embodiment, the shape of the region division of the hologram element 121 is not limited to this, and the region including the + 1st order diffracted light, the region including the −1st order diffracted light, and the 0th order including many central portions. The same operation can be realized if there are four areas, that is, a light-only area and a zero-order light-only area including many peripheral portions. For example, a divided shape as shown in FIGS. 30 and 31 may be used.

[実施例4]
本実施例は、別々に検出する光束の領域の数を減らした別の実施形態である。本実施例の光情報再生装置の構成図は、実施例1と同様に図1に示される。但し、ホログラム素子121は、図32に示すように入射光束の左右に2分割されているのみであり、これら左右の領域A,Bが検出器125,126,129,130で別々の受光部により検出される。信号処理回路131の構成を図33に示す。トラックエラー信号を生成する演算においては、実施例1の領域Cの電場ECの代わりに、領域A,Bの電場の和EA+EBを用い、

Figure 0005778624
をトラックエラー信号とする。また、再生信号はECが省略された
Figure 0005778624
が出力として用いられる。 [Example 4]
The present embodiment is another embodiment in which the number of light flux areas to be detected separately is reduced. The configuration diagram of the optical information reproducing apparatus of the present embodiment is shown in FIG. However, as shown in FIG. 32, the hologram element 121 is only divided into two on the left and right sides of the incident light beam, and these left and right regions A and B are separated by detectors 125, 126, 129, and 130 by separate light receiving sections. Detected. The configuration of the signal processing circuit 131 is shown in FIG. In the calculation for generating the track error signal, instead of the electric field E C in the region C of the first embodiment, the sum E A + E B of the regions A and B is used.
Figure 0005778624
Is a track error signal. Also, E C is omitted from the playback signal.
Figure 0005778624
Is used as output.

本実施例は、光ディスク112の記録マークとスペース(未記録)部分の位相差が0か非常に小さい場合に有効である。以下に動作原理を説明する。光ディスク112の記録マークとスペース(未記録)部分の位相差が0か非常に小さい場合、実施例1で説明したように、左右の領域の電場EA,EBは複素平面上で互いに位相が逆向きで大きさが等しいベクトルとして表される。この場合、EAとEBの和は常に0次光の方向を向く。すなわちEA+EBは0次光と位相が等しくなる。この性質は実施例1において0次光のみを含む電場である領域Cの電場ECと同一であり、トラックエラー信号の演算においてECをEA+EBで置き換えることが可能となる。本実施例においても、対物レンズのラジアル方向位置シフトに対してトラックエラー信号が変化しないという性質は保たれる。 This embodiment is effective when the phase difference between the recording mark and the space (unrecorded) portion of the optical disk 112 is 0 or very small. The operation principle will be described below. When the phase difference between the recording mark and the space (unrecorded) portion of the optical disk 112 is 0 or very small, as described in the first embodiment, the electric fields E A and E B in the left and right regions are out of phase with each other on the complex plane. Represented as a vector of opposite magnitude in equal direction. In this case, the sum of E A and E B always points in the direction of the 0th order light. That is, E A + E B has the same phase as the 0th order light. This property is the same as the electric field E C in the region C, which is an electric field including only the 0th-order light in the first embodiment, and it becomes possible to replace E C with E A + E B in the calculation of the track error signal. Also in the present embodiment, the property that the track error signal does not change with respect to the radial position shift of the objective lens is maintained.

同様の考え方により、実施例2、3における領域の分割数を減らすことも可能である。たとえば実施例2においてホログラム素子を本実施例と同様に図32のごとく左右に2分割された構造とし、信号処理回路の演算としては図34に示すように、位相エラー信号をA2−A1とB2−B1の和信号A2−A1+B2−B1として用いることができる。   In the same way, it is possible to reduce the number of divided areas in the second and third embodiments. For example, in the second embodiment, the hologram element is divided into left and right as shown in FIG. 32 as in the present embodiment, and as shown in FIG. 34, the signal processing circuit calculates the phase error signal as A2-A1 and B2. It can be used as the sum signal A2-A1 + B2-B1 of -B1.

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。   In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部や全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリやハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、又は、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。   Each of the above-described configurations, functions, processing units, processing means, and the like may be realized by hardware by designing a part or all of them with, for example, an integrated circuit. Each of the above-described configurations, functions, and the like may be realized by software by interpreting and executing a program that realizes each function by the processor. Information such as programs, tables, and files for realizing each function can be stored in a recording device such as a memory, a hard disk, or an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, or a DVD.

本発明により、大容量な光情報記録再生装置の提供が可能となり、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, a large-capacity optical information recording / reproducing apparatus can be provided, and a wide range of industrial applications such as a large-capacity video recorder, a hard disk data backup apparatus, and a stored information archive apparatus can be expected.

101:レーザドライバ、102:マイクロプロセッサ、103:上位装置、104:半導体レーザ、105:λ/2板、106:偏光ビームスプリッタ、107:コリメートレンズ、108:リレーレンズ、109:λ/4板、110:電磁アクチュエータ、111:対物レンズ、112:光ディスク、113:特殊偏光ビームスプリッタ、114:シリンドリカルレンズ、115:4分割検出器、116:サーボ回路、117:スポット、118:コリメートレンズ、119:ミラー、120:λ/4板、121:ホログラム素子、122:無偏光ビームスプリッタ、123:λ/2板、124,128:偏光ビームスプリッタ、125,126,129,130:検出器、127:λ/4板、131:信号処理回路、132:復調回路、133:復号回路、1201,1202:無偏光ビームスプリッタ、1203,1204:位相板、1205,1206,1207:偏光子、1208,1209,1210:検出器、1501:ピエゾ素子、1502:ミラー、1503:電磁アクチュエータ、2601:回折格子、2602:位相板、2603:ウォラストンプリズム、2604:検出器、2901:搭載部、2902:電磁石、2903:永久磁石 101: laser driver, 102: microprocessor, 103: host device, 104: semiconductor laser, 105: λ / 2 plate, 106: polarization beam splitter, 107: collimating lens, 108: relay lens, 109: λ / 4 plate, 110: Electromagnetic actuator, 111: Objective lens, 112: Optical disk, 113: Special polarization beam splitter, 114: Cylindrical lens, 115: Quadrant detector, 116: Servo circuit, 117: Spot, 118: Collimating lens, 119: Mirror 120: λ / 4 plate, 121: hologram element, 122: non-polarization beam splitter, 123: λ / 2 plate, 124, 128: polarization beam splitter, 125, 126, 129, 130: detector, 127: λ / 4 plates, 131: signal processing circuit, 132: demodulation circuit, 1 33: Decoding circuit, 1201, 1202: Non-polarizing beam splitter, 1203, 1204: Phase plate, 1205, 1206, 1207: Polarizer, 1208, 1209, 1210: Detector, 1501: Piezo element, 1502: Mirror, 1503: Electromagnetic actuator, 2601: diffraction grating, 2602: phase plate, 2603: Wollaston prism, 2604: detector, 2901: mounting portion, 2902: electromagnet, 2903: permanent magnet

Claims (13)

光源と、
前記光源からの光束を第一の光束と第二の光束とに分割する光分割手段と、
前記第一の光束を記録媒体上の所定の位置に集光する集光手段と、
前記集光手段を、前記第一の光束の光軸方向に垂直な方向に駆動する駆動部と、
前記第一の光束の記録媒体からの反射光を前記第二の光束と合波し、少なくとも前記第一の光束の+1次回折光を含む領域Aと、前記第一の光束の−1次回折光を含む領域Bの2つ領域に対し、それぞれ3種類以上の干渉光を生成する干渉光学系と、
前記干渉光を検出する検出器と、
前記検出器の出力から、少なくとも前記第一の光束の前記領域Aの光束と、前記第一の光束の前記領域Bの光束との位相差を生成する信号処理部と、
前記位相差をトラックエラー信号として前記駆動部に入力するサーボ回路と、
を有することを特徴とする光情報再生装置。
A light source;
A light splitting means for splitting a light beam from the light source into a first light beam and a second light beam;
Condensing means for condensing the first light flux at a predetermined position on the recording medium;
A drive unit that drives the light collecting means in a direction perpendicular to the optical axis direction of the first light flux;
The reflected light from the recording medium of the first light flux is combined with the second light flux, and the region A including at least the + 1st order diffracted light of the first light flux and the −1st order diffracted light of the first light flux are obtained. An interference optical system that generates three or more types of interference light for each of the two regions B including the region B;
A detector for detecting the interference light;
A signal processing unit that generates a phase difference between at least the light flux in the region A of the first light flux and the light flux in the region B of the first light flux from the output of the detector;
A servo circuit that inputs the phase difference as a track error signal to the drive unit;
An optical information reproducing apparatus comprising:
光源と、
前記光源からの光束を第一の光束と第二の光束とに分割する光分割手段と、
前記第一の光束を記録媒体上の所定の位置に集光する集光手段と、
前記集光手段を、前記第一の光束の光軸方向に垂直な方向に駆動する駆動部と、
前記第一の光束の記録媒体からの反射光を前記第二の光束と合波し、2種類以上の干渉光を生成する干渉光学系と、
前記第一の光束と前記第二の光束の光路長差を調整する光路長差調整部と、
前記干渉光を検出する検出器と、
前記検出器の出力から、前記第一の光束のうち+1次回折光を含む領域Aの光束と、前記第一の光束のうち−1次回折光を含む領域Bの光束との位相差と、前記第二の光束の位相を基準に前記記録媒体から反射された前記第一の光束の位相とを生成する信号処理部と、
前記位相差をトラックエラー信号として前記駆動部に入力するサーボ回路と、
前記第一の光束の位相を位相エラー信号として前記光路長調整部に入力するサーボ回路と、
を有することを特徴とする光情報再生装置。
A light source;
A light splitting means for splitting a light beam from the light source into a first light beam and a second light beam;
Condensing means for condensing the first light flux at a predetermined position on the recording medium;
A drive unit that drives the light collecting means in a direction perpendicular to the optical axis direction of the first light flux;
An interference optical system for combining reflected light from the recording medium of the first light flux with the second light flux to generate two or more types of interference light;
An optical path length difference adjusting unit for adjusting an optical path length difference between the first light flux and the second light flux;
A detector for detecting the interference light;
From the output of the detector, the phase difference between the luminous flux in the region A including the + 1st order diffracted light in the first luminous flux and the luminous flux in the region B including the −1st order diffracted light in the first luminous flux, and the first A signal processing unit that generates a phase of the first light beam reflected from the recording medium based on a phase of the second light beam;
A servo circuit that inputs the phase difference as a track error signal to the drive unit;
A servo circuit that inputs the phase of the first light flux to the optical path length difference adjustment unit as a phase error signal;
An optical information reproducing apparatus comprising:
請求項1又は2に記載の光情報再生装置において、
前記干渉光学系は、前記領域Aと、前記領域Bと、前記第一の光束の0次光のみを含む領域Cの3つ領域に対し、それぞれ3種類以上の干渉光を生成する干渉光学系であり、
前記位相差は、前記第一の光束のうち前記領域Cの光束の位相を基準とした位相差であることを特徴とする光情報再生装置。
The optical information reproducing apparatus according to claim 1 or 2,
The interference optical system generates three or more types of interference light for each of the three areas of the area A, the area B, and the area C including only the 0th-order light of the first light flux. And
The optical information reproducing apparatus according to claim 1, wherein the phase difference is a phase difference based on a phase of a light beam in the region C of the first light beam.
請求項3に記載の光情報再生装置において、
前記位相差は、前記領域Cにおける前記第一の光束の位相を0としたときの、前記領域Aにおける前記第一の光束の電場の虚部と前記領域Bにおける前記第一の光束の電場の虚部との差であることを特徴とする光情報再生装置。
The optical information reproducing apparatus according to claim 3,
The phase difference is defined as the imaginary part of the electric field of the first light beam in the region A and the electric field of the first light beam in the region B when the phase of the first light beam in the region C is 0. An optical information reproducing apparatus characterized by being a difference from an imaginary part.
請求項1に記載の光情報再生装置において、
前記干渉光学系は、少なくとも前記領域Aと、前記領域Bと、前記第一の光束の0次光のみを含む領域のうち中心部分の領域Cと、周辺部分の領域Dの4つの領域に対し、それぞれ3種類以上の干渉光を生成する干渉光学系であり、
前記信号処理部は、前記第一の光束のうち前記領域Cの光束と前記領域Dの光束との位相差をフォーカスエラー信号として生成し、
前記フォーカスエラー信号によって前記集光手段のフォーカス制御を行うサーボ回路を有することを特徴とする光情報再生装置。
The optical information reproducing apparatus according to claim 1,
The interference optical system has at least four regions, namely, the region A, the region B, and the region C including the central portion of the region including only the 0th-order light of the first light beam and the region D of the peripheral portion. Are interference optical systems that generate three or more types of interference light,
The signal processing unit generates a phase difference between the light flux in the region C and the light flux in the region D as the focus error signal in the first light flux,
An optical information reproducing apparatus, comprising: a servo circuit that performs focus control of the light collecting means according to the focus error signal.
請求項1に記載の光情報再生装置において、干渉光が生成される、前記第一の光束の領域は2つであることを特徴とする光情報再生装置。   2. The optical information reproducing apparatus according to claim 1, wherein the first light beam has two regions where interference light is generated. 請求項1又は2に記載の光情報再生装置において、
溝構造のない記録面を備える記録媒体を再生することを特徴とする光情報再生装置。
The optical information reproducing apparatus according to claim 1 or 2,
An optical information reproducing apparatus for reproducing a recording medium having a recording surface without a groove structure.
光束を第一の光束と第二の光束とに分割し、
前記第一の光束を記録媒体上の所定の位置に集光し、
前記第一の光束の記録媒体からの反射光を前記第二の光束と合波し、少なくとも前記第一の光束の+1次回折光を含む領域Aと、前記第一の光束の−1次回折光を含む領域Bの2つ領域に対し、それぞれ3種類以上の干渉光を生成し、
前記干渉光を検出した検出信号の出力から、少なくとも前記第一の光束の前記領域Aの光束と、前記第一の光束の前記領域Bの光束との位相差を生成し、
前記位相差をトラックエラー信号として前記第一の光束の集光位置をフィードバック制御することを特徴とする光情報再生方法。
Split the luminous flux into a first luminous flux and a second luminous flux,
Condensing the first light flux at a predetermined position on the recording medium;
The reflected light from the recording medium of the first light flux is combined with the second light flux, and the region A including at least the + 1st order diffracted light of the first light flux and the −1st order diffracted light of the first light flux are obtained. Generate three or more types of interference light for each of the two regions B including the region B,
From the output of the detection signal that detects the interference light, generate a phase difference between at least the light flux in the region A of the first light flux and the light flux in the region B of the first light flux,
An optical information reproducing method, wherein feedback control is performed on the condensing position of the first light flux using the phase difference as a track error signal.
請求項8に記載の光情報再生方法において、
前記領域Aと、前記領域Bと、前記第一の光束の0次光のみを含む領域Cに対し、それぞれ3種類以上の干渉光を生成し、
前記位相差は、前記第一の光束の領域Cの位相を基準とした位相差であることを特徴とする光情報再生方法。
The optical information reproducing method according to claim 8,
Three or more types of interference light are generated for each of the region A, the region B, and the region C including only the 0th-order light of the first light flux,
The optical information reproducing method, wherein the phase difference is a phase difference based on a phase of a region C of the first light flux.
請求項9に記載の光情報再生方法において、
前記位相差は、前記領域Cにおける前記第一の光束の位相を0としたときの、前記領域Aにおける前記第一の光束の電場の虚部と前記領域Bにおける前記第一の光束の電場の虚部の差であることを特徴とする光情報再生方法。
The optical information reproducing method according to claim 9, wherein
The phase difference is defined as the imaginary part of the electric field of the first light beam in the region A and the electric field of the first light beam in the region B when the phase of the first light beam in the region C is 0. An optical information reproducing method characterized in that the difference is an imaginary part.
請求項8に記載の光情報再生方法において、
少なくとも前記領域Aと、前記領域Bと、前記第一の光束の0次光のみを含む領域のうち中心部分の領域Cと、周辺部分の領域Dの4つの領域に対し、それぞれに3種類以上の干渉光を生成し、
前記第一の光束のうち前記領域Cの光束と前記領域Dの光束との位相差をフォーカスエラー信号として生成し、
前記フォーカスエラー信号により前記第一の光束の集光位置をフィードバック制御することを特徴とする光情報再生方法。
The optical information reproducing method according to claim 8,
At least three types for each of the four areas of the area A, the area B, and the area C including only the 0th-order light of the first light flux, the central area C and the peripheral area D Produces interference light
A phase difference between the light flux in the region C and the light flux in the region D of the first light flux is generated as a focus error signal.
An optical information reproducing method, wherein the focus position of the first light flux is feedback controlled by the focus error signal.
請求項8に記載の光情報再生方法において、干渉光が生成される、前記第一の光束の領域は2つであることを特徴とする光情報再生方法。   9. The optical information reproducing method according to claim 8, wherein the first light flux has two regions where interference light is generated. 請求項8に記載の光情報再生方法において、
前記記録媒体は溝構造のない記録面を備えることを特徴とする光情報再生方法。
The optical information reproducing method according to claim 8,
An optical information reproducing method, wherein the recording medium has a recording surface without a groove structure.
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