WO2007094288A1

WO2007094288A1 - 光学ヘッド、光学ヘッドの制御方法及び光情報処理装置

Info

Publication number: WO2007094288A1
Application number: PCT/JP2007/052467
Authority: WO
Inventors: Eishin Mori; Akihiro Arai; Joji Anzai; Hideki Aikoh
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2006-02-14
Filing date: 2007-02-13
Publication date: 2007-08-23
Also published as: US20090135687A1; JP2009110556A; US7869331B2

Abstract

　所望の光情報記録媒体層と隣接する光情報記録媒体層からの反射光に起因するフォーカス誤差信号の乱れを低減する。　光ディスクからの反射光の光束から、少なくとも光束の光軸を含まない第１の光束枝を抽出するホログラム７と、光ディスクからの反射光を受光して信号出力を得る光検出器８とを備え、光検出器８は、光ディスクの複数の光情報記録媒体層のうち、記録又は再生の対象となる光情報記録媒体層からの反射光の第１の光束枝を受光する受光領域８ａ、８ｂを有し、受光領域８ａ、８ｂは、記録又は再生の対象となる光情報記録媒体層からの反射光の第１の光束枝により形成される光スポットに起因するそれぞれの信号出力が実質上等しくなるように配置され、受光領域８ａ、８ｂの分割線８ｘは、記録又は再生の対象となる光情報記録媒体層以外の光情報記録媒体層からの反射光の光束が形成する光スポットが含まれない位置にある。

Description

明細書

光学ヘッド、光学ヘッドの制御方法及び光情報処理装置

技術分野

[0001] 本発明は、複数の光情報記録媒体層を有する光ディスク等のような情報記録媒体に対して記録及び再生を行う際に使用される光学ヘッド、並びにそのような光学へッドを備えた記録又は再生を行う光情報処理装置等に関するものである。

背景技術

[0002] 近年、光ディスクは多量の情報信号を高密度で記録することができるため、オーディォ、ビデオ、コンピュータ等の多くの分野において利用が進められている。そして、大容量 ·高速データの転送が可能になりつつある現在、情報記録媒体として、動画像情報等の大容量データを記録するために更なる高密度化が求められている。

[0003] この達成のためには、光情報記録媒体層の記録マークの間隔とトラックピッチを短くせざるを得な、。記録マーク間隔及びトラックピッチの小さな光情報記録媒体に読み書きを行うためには微小なレーザスポットが必要である。

[0004] しかし、レーザスポットの大きさ（以下、スポットサイズと称す）には回折限界で決まる下限があり、どこまでも微小化することはできない。このため、記録マークのサイズあるいはトラックピッチの寸法で決まる、光ディスクの面内記録密度はスポットサイズの下限で決まる限界がある。

[0005] そこで、光情報記録媒体層を多層化して、光ディスクの一枚当たりの情報密度を向上させようとすることが考免られている。

[0006] 多層の光ディスク力も情報を読み出すとき、層間の信号クロストークが発生し、従来方式の光学ヘッドでは読み出し信号に大きな誤差が生じることがある。その原因の一つに、レーザ光の焦点位置が読み出そうとしている光情報記録媒体層力も外れてしまつことがある。

[0007] 信号クロストークに基づくフォーカス誤差信号の乱れをなくす技術が、特許文献 1に開示されている。

[0008] 図 11は、そのような、従来の光情報記録媒体と光学ヘッドの構成を示す図であり、以下、図 11を参照して、構成及び動作を説明する。

[0009] 半導体レーザ 111から出射したレーザ光はコリメータレンズ 123で平行光にされた後、三角プリズム 112で円形ビームに変換される。このレーザ光は、偏光ビームスプリッタ 131で反射され、 λ Ζ4波長板 121により円偏光にされた後、対物レンズ 141で微小なスポットに絞り込まれる。

[0010] スポットの焦点位置では多層光ディスク 1501が回転しており、記録マークを有する光情報記録媒体層 1511、 1512、 1513等から強度変化を有する反射光が発生する。反射光は対物レンズ 141に戻り、 λ Ζ4波長板 121により直線偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ 131を透過する。透過光はハーフプリズム 132により 2つに分割される。ハーフプリズム 132からの反射光は集光レンズ 143で集光され、 2分割光検出器 152上に照射された後、電子回路 161、 162により、トラッキング誤差信号 172とデータ信号 173を生成する。

[0011] ハーフプリズム 132の透過光はナイフエッジ 122で遮られた後、集光レンズ 142で集光され、 4分割光検出器 153上に照射される。 4分割光検出器 153は、 4個の光検出素子 1531、 1532、 1533、 1534力もなる。各光検出素子 1531、 1532、 1533、 1534の電流 ·電圧変換後の電圧出力を A、 B、 C、 Dとするとき、電子回路 164は、各電圧出力 A〜Dを E = A— B + C- Dのように信号処理して、電圧出力 Eを有するフォーカス誤差信号 171を発生する。

[0012] 図 12に示すように、 4分割光検出器 153の中央部の 2個の光検出素子 1532、 153 3には、対物レンズ 141の焦点が合っている多層光ディスク 1501の光情報記録媒体層 1511からの反射光が入射し、レーザスポット 181を形成する。焦点が合っている光情報記録媒体層 1511からの反射光が光検出素子 1532及び 1533の分割線 α 上に集光し、かつ光検出素子 1532、 1533にそれぞれ同光量ずつ入射することにより、 2個の光検出素子 1532、 1533から発生される電流 ·電圧変換後の電圧出力 Β、 Cが等しくなるように設計されて、る。

[0013] 又、図 13に示すように、 4分割光検出器 153の片側半分に位置する 2個の光検出素子 1533、 1534には光情報記録媒体層 1511の隣接層である光情報記録媒体層 1512からの反射光が入射し、レーザスポット 182を形成する。このとき隣接層からの反射光は光検出素子 1532及び 1533の分割線 αより左側に集光されるようにし、かつ光検出素子 1533と光検出素子 1534の分割位置は、レーザスポット 182が光検出素子 1533と光検出素子 1534に同光量で入射し、光検出素子 1533、 1534から発生される電流 ·電圧変換後の電圧出力 C、 Dが等しくなるように設計されて!ヽる。

[0014] これは例えば、 4分割光検出器 153の 4個の光検出素子 1531、 1532、 1533、 15 34について、中心側に位置する 2個の光検出素子 1532、 1533のそれぞれの幅 L2 を、外側に位置する 2個の光検出素子 1531、 1534の分割方向のそれぞれの幅 L1 より短く設定することにより実現することができる。そして、 4分割光検出器 153の 4個の光検出素子 1531、 1532、 1533、 1534の出力を電子回路 164で E=A— B + C —Dのように信号処理した、電圧出力 Eを有するフォーカス誤差信号 171を出力し、対物レンズ 141のレンズァクチユエータ 163を制御することで、隣接する光情報記録媒体層からのデフォーカスした反射光の影響を受けることなく所望の光情報記録媒体層にフォーカス合わせを行うことができる。

特許文献 1 :特開 2002— 183987号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0015] し力しながら、上述したような従来の光学ヘッドによるフォーカス誤差信号の乱れを取り除く技術には、以下のような課題があった。

[0016] 図 14に示すように、 4分割光検出器 153の構成においては、光検出素子 1533上に形成されるレーザスポット 183は、実際には、光情報記録媒体層 1511からの反射光 (以下、反射光 1)と、光情報記録媒体層 1512からの反射光 (以下、反射光 2)との重ね合わせにより形成されて、る。

[0017] このとき、レーザスポット 183内においては、反射光 1と反射光 2とが光検出素子 15

33で干渉した状態であり、さらに、多層光ディスク 1501の回転に伴い生ずる面ぶれによって、反射光 1と 2それぞれについて光量変化が生じ、これらの干渉により、レーザスポット 183はさらに増幅された光量変化を生ずる。

[0018] このようなレーザスポット 183の光量変化は、フォーカス誤差信号の変動として現れ

、結果フォーカス位置の確定を妨げることとなる。 [0019] 又、ナイフエッジ 122による入射光の遮蔽に際しては、ナイフエッジ 122の端面で入射光の回折が生じるため、反射光 2は光検出素子 1533に隣接する光検出素子 1 532にも入射する。この光検出素子 1532への入射光力フォーカス誤差信号の演算に影響を及ぼすこととなる。

[0020] 本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、所望の光情報記録媒体層と隣接する光情報記録媒体層力の反射光に起因するフォーカス誤差信号の乱れを低減することが可能な光学ヘッド及びそれを用いた光情報処理装置を得ることを目的とする。

課題を解決するための手段

[0021] 上記の目的を達成するために、第 1の本発明は、光源と、

前記光源からの光を集光して、複数の光情報記録媒体層を有する光ディスクに照射する集光部と、

前記光ディスクからの反射光の光束から、少なくとも前記光束の光軸を含まない第 1の光束枝を抽出する光束抽出部と、

前記光ディスクからの反射光を受光して信号出力を得る光検出部とを備え、前記光検出部は、前記光ディスクの複数の前記光情報記録媒体層のうち、記録又は再生の対象となる光情報記録媒体層からの反射光の前記第 1の光束枝を受光する第 1及び第 2の光検出領域を有し、前記第 1及び第 2の光検出領域は、前記光ディスクからの反射光の前記光束の前記光軸との交点を含む境界線により分割されており、記録又は再生の対象となる前記光情報記録媒体層からの反射光の前記第 1の光束枝により形成される光スポットが前記境界線上にて合焦状態となる位置に設けられている、光学ヘッドである。

[0022] 又、第 2の本発明は、、記録又は再生の対象となる前記光情報記録媒体層からの反射光の前記第 1の光束枝により形成される光スポットに起因する信号出力は、前記第 1及び第 2の光検出領域のそれぞれで等しい、第 1の本発明の光学ヘッドである。

[0023] 又、第 3の本発明は、前記光束抽出部は、前記光ディスクからの反射光の光束から前記第 1の光束枝以外の前記光束の光軸を含む単数又は複数の第 2の光束枝を抽出し、前記光検出部は、前記第 2の光束枝を受光しない、第 1の本発明の光学ヘッドである。

[0024] 又、第 4の本発明は、前記光束抽出部は、前記光ディスクからの前記反射光の光軸を含む直径軸から距離 d (d>0)に位置する直線を境界線とする第 1の透過面及び第 2の透過面を有し、

前記第 1の光束枝は前記第 1の透過面を通過することにより生じ、

前記第 2の光束枝は前記第 2の透過面を通過することにより生じるものである、第 3 の本発明の光学ヘッドである。

[0025] 又、第 5の本発明は、前記光束抽出部に入射する反射光の光束直径を Dとしたとき、前記距離 dは、

(数 1) d≤ ( 0 . 5 X (D/ 2 ) ) の条件を満足するものである、第 4の本発明の光学ヘッドである。

[0026] 又、第 6の本発明は、前記第 1の光検出領域と前記第 2の光検出領域の受光面積は等しくない、第 1の本発明の光学ヘッドである。

[0027] 又、第 7の本発明は、前記第 1の光検出領域からの出力と前記第 2の光検出領域力もの信号出力の差分に基づいてフォーカス誤差信号を生成する、第 1の本発明の光学ヘッドである。

[0028] 又、第 8の本発明は、前記第 2の光束枝を受光する副光検出部（8c、 8d)を備え、前記副光検出部の信号出力に基づいてトラッキング誤差信号を生成する、第 3の本発明の光学ヘッドである。

[0029] 又、第 9の本発明は、前記複数の光情報記録媒体層を有する光ディスクは、 3層以上であることを特徴とする第 1の本発明の光学ヘッドである。

[0030] 又、第 10の本発明は、前記複数の光情報記録媒体層の層間は 40 μ m以下である

、第 1の本発明の光学ヘッドである。

[0031] 又、第 11の本発明は、前記複数の光情報記録媒体層の層間は 25 μ m以下であり

、前記光源の波長は 408nmである。 [0032] 又、第 12の本発明は、前記光束抽出部は、ナイフエッジ (80)を有する、第 1の本発明の光学ヘッドである。

[0033] 又、第 13の本発明は、前記光束抽出部は、回折素子 (7)を有する、第 3の本発明の光学ヘッドである。

[0034] 又、第 14の本発明は、前記光束抽出部は、プリズム（71)を有する、第 3の本発明の光学ヘッドである。

[0035] 又、第 15の本発明は、光源からの光を集光して、複数の光情報記録媒体層を有する光ディスクに照射する集光工程と、

前記光ディスクからの反射光の光束から、少なくとも前記光束の光軸を含まない第 1の光束枝を抽出する光束抽出工程と、

前記光ディスクからの反射光を受光して信号出力を得る光検出工程とを備え、前記光検出工程は、前記光ディスクの複数の前記光情報記録媒体層のうち、記録又は再生の対象となる光情報記録媒体層からの反射光の前記第 1の光束枝を受光する第 1及び第 2の光検出工程を有し、

前記第 1及び第 2の光検出工程は、前記第 1の光束枝を前記光ディスクからの反射光の前記光束の前記光軸との交点を含む境界線により分割して行うものであり、記録又は再生の対象となる前記光情報記録媒体層からの反射光の前記第 1の光束枝により形成される光スポットが前記境界線上にて合焦状態となる位置で行うものである、光学ヘッドの制御方法である。

[0036] 又、第 16の本発明は、光ディスクに対し光学的に情報を記録及び再生する光学へッド、と、

前記光ディスクを回転駆動する回転部と、

前記光学ヘッドを制御する制御部とを備え、

前記光学ヘッドとして第 1の本発明の光学ヘッドを有する、光情報処理装置である発明の効果

[0037] 本発明の光学ヘッド及び光情報処理装置によれば、所望の光情報記録媒体層と隣接する光情報記録媒体層力の反射光に起因するフォーカス誤差信号の乱れを低減することができるという優れた効果が得られる。

図面の簡単な説明

[0038] [図 1]本発明の実施の形態 1における光学ヘッドの概略構成図

[図 2]本発明の実施の形態 1における光ディスクの概略構成図

[図 3]本発明の実施の形態 1における検出系の概略図

[図 4] (a)ホログラム 7の構成を示す正面図（b)受光領域 8a、 8bの構成を示す正面図 [図 5]本発明の実施の形態 1における隣接層からの検出スポットを受光している状態を示す概略図

[図 6]本発明の実施の形態 1におけるフォーカス誤差信号の図

[図 7]本発明の実施の形態 1におけるホログラム 7の分割線 7gの位置の距離 dと、光ディスク 30からの反射光量に対するフォーカス誤差信号の割合の関係を示す図

[図 8]本発明の実施の形態 2における検出系の概略図

[図 9]本発明の実施の形態 2における検出系の他の構成例を示す概略図

[図 10]本発明の実施の形態 3における光情報処理装置の概略構成図

[図 11]従来の光情報記録媒体と光学ヘッドの概略構成図

[図 12]従来の光学ヘッドで合焦点位置にある光情報記録媒体層からの反射光の 4分割光検出器上での像を示す模式図

[図 13]従来の光学ヘッドで隣接層である光情報記録媒体層からの反射光の 4分割光検出器上での像を示す模式図

[図 14]従来の光学ヘッドにおける課題を説明するための図

符号の説明

[0039] 1 半導体レーザ

2 ビームスプリッタ

3 1Z4波長板

4 コリメートレンズ

5 反射ミラー

6 対物レンズ

7 ホログラム a, 7b, 7c 分割領域

g、 7h 分割線

光検出器

a、8b、8c、8d 受光領域

x 分割線

2軸ァクチユエータ

0 光学ヘッド

0、 21、 22 検出スポッ卜

0m 検出スポット

2η 検出スポット

0 光ディスク

1、 32、 33、 34 光情報記録媒体層

0 ステッピングモータ

1 レンズホルダ

0 筐体

1 光ディスク駆動部

2 制御部

0 対象層上にて合焦状態にある検出光

m 対象層の手前側（対物レンズ 6に近づく側）の隣接層からの反射光 η 対象層の奥側（対物レンズ 6から遠ざ力る側）の隣接層からの反射光1 プリズム

1a, 71b、 71c サブプリズム

ナイフエッジ

a 縁部

11 半導体レーザ

12 三角プリズム

1 λ Ζ4波長板

2 ナイフエッジ 123 コリメータレンズ

131 偏光ビームスプリッタ

132 ハーフプリズム

141 対物レンズ

142、 143 集光レンズ

152 2分割光検出器

153 4分割光検出器

161、 162、 164 電子回路

163 レンズァクチユエータ

171 フォーカス誤差信号

172 トラッキング誤差信号

173 データ信号

181 レーザスポット

182 レーザスポット

1501 多層光ディスク

1511 光情報記録媒体層

1512 光情報記録媒体層

1513 光情報記録媒体層

1531 -1534 光検出素子

発明を実施するための最良の形態

[0040] 以下、本発明の光学ヘッド、光情報記録及び再生装置の実施の形態について添付の図面を参照して説明する。なお、各図面において同一の符号は同一の構成要素同様の作用、動作をなすものを表す。

[0041] (実施の形態 1)

図 1は本発明の実施の形態 1における光学ヘッドの概略構成図である。

[0042] 図 1において、 1は半導体レーザ、 2はビームスプリッタ、 3は 1Z4波長板、 4はコリメ一トレンズ、 5は反射ミラー、 6は対物レンズ、 7はホログラム、 8は光検出器、 9は対物レンズ 6を駆動する 2軸ァクチユエータ、 40はコリメートレンズ 4を駆動するステツピングモータ、 41はコリメートレンズ 4を保持するレンズホルダであり、これらが光学ヘッド 10を構成している。なお、 30は透明基板をベースにしてなる光ディスクである。

[0043] 又、図 2に示すように、光ディスク 30には光入射面側（対物レンズ 6側）から光情報記録媒体層 31、 32、 33、 34が形成されており、それぞれ表面から光情報記録媒体層 31、 32、 33、 34までの光透過層の厚さは、それぞれ dl、 d2、 d3、 d4となって!/ヽる

[0044] このような光ディスク 30に対して、情報の記録又は再生を行う場合の光学ヘッド 10 の基本的な動作について述べる。半導体レーザ 1から出射された直線偏光のレーザ光は、ビームスプリッタ 2を透過し、 1Z4波長板 3で円偏光に変換された後、コリメートレンズ 4で平行光に変換され、反射ミラー 5で反射して、対物レンズ 6によって、透明基板越しに光ディスク 30の光情報記録媒体層 31〜34のうち、記録又は再生の対象となる何れかの面に光スポットとして集光される。

[0045] 記録又は再生対象となった特定の光情報記録媒体層（以下、対象層と称す)で反射したレーザ光は、再び対物レンズ 6を透過し、反射ミラー 5で反射され、コリメ一トレンズ 4を透過し、 1Z4波長板 3により往路とは異なる直線偏光に変換された後、ビームスプリッタ 2で反射され、ホログラム 7によって光検出器 8に導かれる。

[0046] 光検出器 8で検出されたレーザ光は、光電変換された後、演算部 11により演算されて、光ディスク 30の面ぶれに追従するためのフォーカス誤差信号と偏心に追従するためのトラッキング誤差信号を生成する。 2軸ァクチユエータ 9は、このフォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号によって、回転する光ディスク 30の情報トラックに光スポットが追従するよう対物レンズ 6を 2軸方向に駆動する。

[0047] コリメートレンズ 4はレンズホルダ 41に保持され、ステッピングモータ 40によって、レ一ザ光の光軸に沿って移動可能となっている。光情報記録媒体層 31〜34の光透過層の厚さに応じて、レーザ光は光透過層の厚さ変化に伴う球面収差を補正するように、コリメートレンズ 4によって発散光あるいは収束光とされ、対物レンズ 6で逆極性の球面収差を発生させ、球面収差の補正を行う。

[0048] 本発明は、上記の光学ヘッドにおいて検出光学系を構成する検出光学系は、ホログラム 7と光検出器 8とに特徴を有する。以下、詳細に説明する。 [0049] 図 3は、本実施の形態の光学ヘッドにおける検出光学系の模式的な概略図であり、図 4 (a)はホログラム 7の構成を示す正面図、図 4 (b)は受光領域 8a、 8bの構成を示す正面図である。なお、図 3においては、検出光学系の光路の説明のためにホロダラム 7を斜視図として示し、その構成を説明するために光検出器 8を正面図として示した。

[0050] 図 3及び図 4 (a)に示すように、ホログラム 7は、光ディスク 30からの反射光の通過面にて対象層からの反射光のなす光束が形成する検出スポットの直径と平行で、距離 d (d>0)だけ離れて位置する直線である分割線 7gと、分割線 7gの中心から、分割線 7gと直交するように伸びる分割線 7hとが設けられて、る。

[0051] これ〖こより、ホログラム 7は、 3つの分割領域 7a、 7b、 7c〖こ分けられ、それぞれこれら各分割領域 7a、 7b、 7cに対応して、回折方向が後述する所定の向きとなるようの個別のパターンの格子が形成されている。又、各分割領域 7a、 7b、 7cの面積の間には、 7a< (7b + 7c)の関係がある。

[0052] 光検出器 8は、図 3に示すように、 4つの矩形上の受光領域 8a、 8b、 8c、 8dを有している。中央の受光領域 8a、 8bは、フォーカス誤差検出用の受光領域であり、分割線 8xにより分割され、それぞれの信号出力の差分に基づくフォーカス誤差信号を得る。

[0053] 又、分割線 8xは、光ディスク 30の対象層力もの反射光の光軸 Oと直交して、る。なお、図 3においては作図上、分割線 8xと光軸 Oとは交点近傍においてほぼ平行となつて！/、るものとして示される。

[0054] 一方、受光領域 8a、 8bを挟むように設けられた受光領域 8c、 8dはトラッキング誤差検出用受光領域である。

[0055] なお、上記の説明において、半導体レーザ 1は本発明の光源に相当し、ビームスプリツタ 2、 1Z4波長板 3、コリメートレンズ 4、反射ミラー 5、対物レンズ 6、 2軸ァクチュエータ 9、ステッピングモータ 40、レンズホルダ 41は本発明の集光部に相当し、光検出器 8は本発明の光検出部に相当し、ホログラム 7は本発明の光束抽出部に相当する。

[0056] 次に、光検出器 8上における検出光の状態を図 3及び図 4 (b)を用いて説明する。レーザ光が光ディスク 30の、対象層上にて合焦状態にある検出光 70であるとき、ホログラム 7の分割領域 7aで回折された検出光は、分割線 8x上に検出スポット 20を形成する。これは、組立時において、分割領域 7aで回折された検出スポットは分割線 8 X上に形成するように調整されているためである。このような合焦状態のときには、図 4 (b)に示すように検出スポット 20は分割線 8x上で二分され、受光領域 8a、 8bは同じ大きさの出力信号を出力する。したがって、受光領域 8a、 8bの出力信号の差分、すなわちフォーカス誤差信号は 0となる。

[0057] 一方、分割領域 7b、 7cで回折された検出光はそれぞれ受光領域 8c、 8d上に検出スポット 21、 22を形成する。

[0058] 次に、図 5に、対象層と隣接する他の光情報記録媒体層（以下、隣接層と称す)カゝらの反射光が入射した場合の検出光学系の状態を示す。

[0059] 対象層の手前側（対物レンズ 6に近づく側）の隣接層からの反射光 70mは、ホログラム 7の分割領域 7aにより回折され、受光領域 8a上で検出スポット 20mを形成する。又、対象層の奥側（対物レンズ 6から遠ざ力る側）の隣接層からの反射光 70ηは、受光領域 8b上で検出スポット 20ηを形成する。

[0060] ここで、検出スポット 20m、 20ηを形成する、各隣接層からの反射光の光束は、ホログラム 7の分割線 7gにより、光軸 Οを含まない回折光である。

[0061] 図 3にて説明したように、分割領域 7aと受光領域 8a、 8bとの位置関係は、対象層からの反射光は、分割領域 7aによる回折光が形成する光スポットが、受光領域 8a、 8b の分割線 8x上に配置される場合を合焦状態とするように設計されている。

[0062] このとき、反射光が、合焦状態から外れると、光スポットのサイズ、形状が大きくなるほか、次の作用を生ずる。すなわち、光スポットの元となる光束は、対象層の反射光がなす光束の光軸 Oを含まないため、受光領域 8a、 8b上における形成位置は、分割線 8xを離れる向きに移動する。

[0063] 隣接層からの反射光は、この合焦状態から離れた状態にある対象層からの反射光と同等である。したがって、各隣接層からの反射光の光束はデフォーカスな光スポットを、分割線 8xから離れる向きに、受光領域 8a、 8b上に形成することになる。

[0064] 図 5に示す例では、対象層の手前側の隣接層の反射光により形成される検出スポット 20mは、受光領域 8a側に寄って位置し、対象層の側の隣接層の反射光により形成される検出スポット 20ηは、受光領域 8b側に寄って位置している。

[0065] すなわち、対象層からの反射光により形成された検出スポット 20、及び隣接層からの反射光により形成された検出スポット 20m、 20ηは互いに重なり合うことなぐ受光領域 8a、 8b上に位置することになる。

[0066] したがって、反射光同士の干渉が生じないため、光ディスク 30に面ぶれ等が生じても、各受光領域における信号出力の変動は小さぐフォーカス誤差信号を得るために差分をとつても、信号の変化を許容範囲に収めることができる。すなわち、フォーカス誤差信号を乱すことはなく、安定したフォーカス ·サーボを実現することができる。

[0067] 又、対象層からの反射光の光軸を含む光束を用いてトラッキング誤差信号を取得してトラッキング制御を行うため、光量を十分に確保できた安定したトラッキング制御を実現することが可能となる。

[0068] 以上の説明において、ホログラム 7の分割領域 7aは本発明の第 1の透過面に相当し、分割領域 7b及び 7cは本発明の第 2の透過面に相当する。又、光検出器 8の受光領域 8aは本発明の第 1の光検出領域に相当し、受光領域 8bは本発明の第 2の光検出領域に相当する。又、この検出スポット 20、 20m、 20ηを形成する回折光は本発明の第 1の光束枝に相当し、受光領域 8c、 8dに到達する回折光は本発明の第 2の光束枝に相当する。

[0069] なお、検出スポット 20と、検出スポット 20m、 20ηとの間における信号出力の大きさの比は 100 : 1程度であり、検出スポット 20m、 20ηの出力の大きさ自体がフォーカス誤差信号の乱れに及ぼす影響は小さいと考えることができる。

[0070] 次に、図 6は、本実施の形態における別の効果を示すためのフォーカス誤差信号の図である。図中実線は、ホログラム 7の 3つの分割領域 7a、 7b及び 7cの面積の関係が 7a< (7b + 7c)である時、つまり、ホログラム 7の分割線 7gが、光情報記録媒体の対象層からの反射光がホログラム 7上に形成する光軸 Oの位置に対して距離 dだけシフトして位置する場合の受光領域 8a、 8bからのフォーカス誤差信号出力を示す。

[0071] 一方、図中点線は、ホログラム 7の 3つの分割領域の 7a、 7b及び 7cの面積の関係力^ a= (7b + 7c)である時、つまり、分割線 7g力検出スポットの直径と一致している (距離 d = 0)場合での受光領域 8a、 8bからのフォーカス誤差信号を示す。なお、このとき分割線 7hの位置は問わな、。

[0072] 図中各フォーカス誤差信号の出力の比較から、ホログラム 7の分割線 7gを、ホログラム 7上に形成される検出スポットの直径より距離 d (0く d)だけシフトさせたほうが、デフォーカス時のフォーカス誤差信号の収束を早くすることができることが分かる。これにより、狭層間でのフォーカス誤差信号の分離が可能となる。

[0073] 又、ホログラム 7の分割線 7gの位置、光軸 Oの位置からの距離 dは、 0以上であれば

、元の光束の光軸は含まれないこととなり、本発明のフォーカス誤差信号の乱れを除く上記の効果は得られるが、特に

(数 1) d≤ ( 0 . 5 X (D/ 2 ) ) とすることが望ましい。

[0074] 一般に、光ディスク上に生ずる、埃や指紋、傷等に起因するディフエタトに対してフオーカス'サーボを安定に制御するためには、フォーカス誤差信号は、光ディスクの全反射光量に対して 20%以上の光量を確保することが望ましい。

[0075] ここで図 7は、ホログラム 7の分割線 7gの位置の距離 dと、光ディスク 30からの反射光量に対するフォーカス誤差信号の割合の関係を示す図である。図 7を参照して、距離 dが検出スポットの半径の 1Z2、つまり直径 Dに換算して (0. 5 X (DZ2)以下となるようにすれば、フォーカス誤差信号として所望の光量が確保できることがわかる。

[0076] 以上のように、本実施の形態の光学ヘッドによれば、複数の情報記録層が積層してなる光ディスクにお、て、記録又は再生の対象となる光情報記録媒体層と隣接する光情報記録媒体層からの反射光に起因するフォーカス誤差信号の乱れを低減することができる。これにより光ディスク力もの情報の記録再生するときの信頼性を向上させることができる。

[0077] 又、フォーカス誤差信号の収束も早くすることができる。

[0078] (実施の形態 2)

図 8は、本実施の形態 2の光学ヘッドにおける検出光学系の模式的な概略図である。本実施の形態 2は、検出光学系以外の構成は実施の形態 1と同様であり、共通部について詳細な説明は省略する。又、図 8において図 3と同一または相当部には、同一符号を付し、詳細な説明は省略する。

[0079] プリズム 71は、実施の形態 1のホログラム 7の光路の位置に対応して設けられた手段であって、光ディスク 30からの反射光が入射する面にて対象層からの反射光のなす光束が形成する検出スポットの直径と平行で、光軸 Oの位置から距離 d (d>0)だけ離れて位置する直線に平行な分割面 71gと、分割面 71gの中心から、分割面 71g と直交するように伸びる分割面 71hとによって 3分割されている。

[0080] これにより、プリズム 71は、 3つのサブプリズム 71a、 71b、 71cに分けられ、サブプリズム 71a、 71b、 71cは、入射光をそれぞれ受光領域 8a及び 8b、 8c、 8dに向けて出射するよう設計されている。

[0081] 又、プリズム 71のサブプリズム 71a、 71b、 71cに関し、光ディスク 30からの反射光の各入射面の面積の間には、 71aく（71b + 71c)の関係がある。

[0082] このような構成とした場合、プリズム 71の入射面に入射した光ディスク 30からの入射光の光束は、サブプリズム 71a、 71b、 71cによってそれぞれ異なる光束に分岐される。

[0083] このとき、サブプリズム 71aを通過して受光領域 8a及び 8bに到達する光束は、それが対象層からの反射光によるものである場合は、合焦状態にて分割線 8x上に検出スポット 20を形成する。これは、組立時において、サブプリズム 7 laで屈折された検出スポットは分割線 8x上に形成するように調整されているためである。又、実施の形態 1同様、分割線 8xは、光ディスク 30の対象層からの反射光の光軸 Oと直交している。なお、図 8においても作図上、分割線 8xと光軸 Oとは交点近傍においてほぼ平行となっているものとして示される。又、この検出スポット 20を形成するサブプリズム 71aを通過した光が本発明の第 1の光束枝に相当する。

[0084] このような合焦状態のときには、受光領域 8a、 8bの出力信号の差分、すなわちフォ一カス誤差信号は 0となる。

[0085] 一方、対象層からの反射光が合焦状態にあるとき、同時に隣接層から反射してサブプリズム 71aに入射する光は、合焦状態力離れた状態にある対象層からの反射光と同等であるから、合焦状態にない光スポットを、分割線 8xから離れる向きに、受光領域 8a、 8b上に形成する。

[0086] 以上のように、本実施の形態においては、光束抽出部としてプリズム 72を用い、光ディスク 30からの反射光の光束の、光軸を含まな、一部を屈折させることにより抽出することで、実施の形態 1の光学ヘッドと同様の効果を得ることができる。

[0087] 更に、本発明の光束抽出部は、光ディスクからの反射光のなす光束から、対象層からの反射光がなす光束の光軸を含まない第 1の光束枝を抽出することができれば、その具体的な構成、機能により限定されるものではない。

[0088] したがって、実施の形態 1の、回折を利用したホログラム、実施の形態 2の屈折を利用したプリズムの他、遮蔽を利用したナイフエッジを用いた構成とすることもできる。ナイフェッジは、入射する光の光束のうち、光束の光軸を含まないものを本発明の第 1 の光束枝として光検出器 8の入射領域 8a、 8bに入射させるための手段とした点が、従来例と異なる。

[0089] 図 9は、ナイフエッジを用いた構成例を示す図である。図 9において、レーザ光が光ディスク 30の、対象層上に合焦状態のとき、レーザ光の一部はナイフエッジ 80によつて遮られ、遮られな力つた残りの光が検出光として、分割線 8x上に検出スポット 20を形成する。これは、組立時において、ナイフエッジ 80の縁部 80aにより遮られなかつた光のなす検出スポットが、分割線 8x上に形成するように調整されてヽるためである。又、分割線 8xは、光ディスク 30の対象層からの反射光の光軸 Oと直交している。なお、図 9においては作図上、分割線 8xと光軸 Oとは交点近傍においてほぼ平行となつて！/、るものとして示される。

[0090] なお、この検出スポット 20を形成する、ナイフエッジ 80の縁部 80a〖こより遮られな力つた光が本発明の第 1の光束枝に相当する。このような合焦状態のときに、受光領域 8a、 8bの出力信号の差分、すなわちフォーカス誤差信号は 0となる。

[0091] 一方、隣接層からの反射光が入射した場合は、実施の形態 1、及び図 8の構成例と同様、同時に隣接層から反射してナイフエッジ 80を通過する光は、合焦状態から離れた状態にある対象層からの反射光と同等であるから、合焦状態にない光スポットを、分割線 8xから離れる向きに、受光領域 8a、 8b上に形成する。 [0092] なお、ナイフエッジ 80を光束抽出部として用いた場合は、ナイフエッジ 80により遮蔽されて、その端面上に形成される光スポット 81を形成する一部の反射光は、他の用途に用いることはできないので、トラッキング誤差信号の検出は別途行う必要がある。

[0093] 又、上記の各実施の形態において、ホログラム 7、プリズム 71他の光学素子は、その材質によって限定されない。所定の光学的機能を与えることができるものであれば、ガラス、榭脂、プラスチック等の、任意の材料を用いてもよい。又、光束抽出部は、各実施の形態毎に単一の光学素子 (ホログラム、プリズム）によって構成されるものとしたが、これら光学素子を複合ィ匕した構成であっても問題な!/、。

[0094] 又、各実施の形態において、受光領域 8aと 8bの面積は、同等であるとして説明を行ったが、面積は互いに異なっていてもよい。光検出器 8を小型化でき、又光学へッド内における光検出器 8の配置設計の自由度を増すことができる。又迷光等がノイズとして侵入する恐れを防ぐことができる。要するに、受光領域 8a及び 8bはその境界線 8xが対象層力の光軸の交点上に位置するように構成されていれば、他の部分の形状によって限定されるものではない。

[0095] 又、各実施の形態において、光ディスク 30は、光情報記録媒体層 31、 32、 33、 34 の 4つの光情報記録媒体層を備えた構成としたが、本発明は、 3層以上の光情報記録媒体層を備えた光ディスクであれば適用することができる。

[0096] 特に 4層以上の光情報記録媒体層を備えた光ディスクについては、上述した対象層と隣接層の他に、隣接層から更に離れた光情報記録媒体層から反射したレーザ光も光検出器 8に導かれる場合がある力これらレーザ光の光スポットも、隣接層からのレーザ光同様、受光領域 8a、 8bにそれぞれ分かれて形成されるため、対象層からの反射光の受光に影響することはない。このように、本発明は対象層とそれ以外の光情報記録媒体層との反射光とを分離した光スポットとして得ることができるため、光情報記録媒体層の層数によって限定されるものではない。

[0097] 又、本発明は、光ビームの波長によって限定されるものではなぐ DVD (波長 660η m)、 CD (同 785nm)、 BD (同 405nm)等の各ディスクに用いることができる力特に多層化、高密度化の観点からは、上述の BDや、波長 408nmの短波長レーザ光を用いた光学ヘッドに適用することが望ましい。この場合、光情報記録媒体層の層間距離（図 2の光透過層の厚さ dl〜d4に相当する）を、 40 μ m以下、特に 25 μ m以下とした構成において、本発明は有効である。光情報記録媒体の層間隔を大きくすれば隣接層からの反射光の影響は少なくなるが、限られたディスク厚さの中で多層を実現することができないが、本発明は、他の隣接層力もの影響を少なくすることができる力もである。このように、より層間隔の狭い多くの層力もなる多層光ディスクの記録又は再生が可能となる効果がある。

[0098] (実施の形態 3)

図 10は本発明の実施の形態 3における光情報処理装置の概略構成図である。

[0099] 図 10において、 50は光情報処理装置全体の筐体であり、筐体 50の内部に光ディスク駆動部 51、制御部 52、光学ヘッド 10を備える。また 30は光ディスクである。光デイスク駆動部 51は光ディスク 30を回転駆動する機能を有し、光学ヘッド 10は実施の形態 1で述べた、ずれかの光学ヘッドである。制御部 52は光ディスク駆動部 51と光学ヘッド 10の駆動及び制御を行う機能を有すると共に、光学ヘッド 10で受光された制御信号、情報信号の信号処理を行う機能と、情報信号を筐体 50の外部と内部でィンターフェースさせる機能を有する。

[0100] 以上のような光情報処理装置の光学ヘッド 10として、実施の形態 1、 2の光学ヘッドを用いることにより、フォーカス誤差信号の乱れが低減できるため、光ディスク 30に対する情報の読取り又は書き込みにおいて、安定した動作を実現することができる。産業上の利用可能性

[0101] 本発明にかかる光学ヘッド、光学ヘッドの制御方法等は、所望の光情報記録媒体層と隣接する光情報記録媒体層からの反射光に起因するフォーカス誤差信号の乱れを低減できる効果を有し、光学ヘッド、光情報処理装置等として有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 光源と、

前記光ディスクからの反射光を受光して信号出力を得る光検出部とを備え、前記光検出部は、前記光ディスクの複数の前記光情報記録媒体層のうち、記録又は再生の対象となる光情報記録媒体層からの反射光の前記第 1の光束枝を受光する第 1及び第 2の光検出領域を有し、

前記第 1及び第 2の光検出領域は、前記光ディスクからの反射光の前記光束の前記光軸との交点を含む境界線により分割されており、記録又は再生の対象となる前記光情報記録媒体層からの反射光の前記第 1の光束枝により形成される光スポットが前記境界線上にて合焦状態となる位置に設けられている、光学ヘッド。

[2] 記録又は再生の対象となる前記光情報記録媒体層からの反射光の前記第 1の光束枝により形成される光スポットに起因する信号出力は、前記第 1及び第 2の光検出領域のそれぞれで等しい、請求の範囲第 1項に記載の光学ヘッド。

[3] 前記光束抽出部は、前記光ディスクからの反射光の光束から前記第 1の光束枝以外の前記光束の光軸を含む単数又は複数の第 2の光束枝を抽出し、

前記光検出部は、前記第 2の光束枝を受光しない、請求の範囲第 1項に記載の光学ヘッド。

[4] 前記光束抽出部は、前記光ディスクからの前記反射光の光軸を含む直径軸から距離 d (d>0)〖こ位置する直線を境界線とする第 1の透過面及び第 2の透過面を有し、前記第 1の光束枝は前記第 1の透過面を通過することにより生じ、

前記第 2の光束枝は前記第 2の透過面を通過することにより生じるものである、請求の範囲第 3項に記載の光学ヘッド。

[5] 前記光束抽出部に入射する反射光の光束直径を Dとしたとき、前記距離 dは、

(数 1) d≤(0. 5 X (D/2) )

の条件を満足するものである、請求の範囲第 4項に記載の光学ヘッド。

[6] 前記第 1の光検出領域と前記第 2の光検出領域の受光面積は等しくない、請求の範囲第 1項に記載の光学ヘッド。

[7] 前記第 1の光検出領域からの出力と前記第 2の光検出領域からの信号出力の差分に基づいてフォーカス誤差信号を生成する、請求の範囲第 1項に記載の光学ヘッド

[8] 前記第 2の光束枝を受光する副光検出部を備え、

前記副光検出部の信号出力に基づいてトラッキング誤差信号を生成する、請求の範囲第 3項に記載の光学ヘッド。

[9] 前記複数の光情報記録媒体層を有する光ディスクは、 3層以上であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の光学ヘッド。

[10] 前記複数の光情報記録媒体層の層間は 40 m以下である、請求の範囲第 1項に記載の光学ヘッド。

[11] 前記複数の光情報記録媒体層の層間は 25 μ m以下であり、前記光源の波長は 40

8nmである、請求の範囲第 1項に記載の光学ヘッド。

[12] 前記光束抽出部は、ナイフエッジを有する、請求の範囲第 1項に記載の光学ヘッド

[13] 前記光束抽出部は、回折素子を有する、請求の範囲第 3項に記載の光学ヘッド。

[14] 前記光束抽出部は、プリズムを有する、請求の範囲第 3項に記載の光学ヘッド。

[15] 光源からの光を集光して、複数の光情報記録媒体層を有する光ディスクに照射する集光工程と、

前記光ディスクからの反射光の光束から、少なくとも前記光束の光軸を含まない第

1の光束枝を抽出する光束抽出工程と、

前記光ディスクからの反射光を受光して信号出力を得る光検出工程とを備え、前記光検出工程は、前記光ディスクの複数の前記光情報記録媒体層のうち、記録又は再生の対象となる光情報記録媒体層からの反射光の前記第 1の光束枝を受光する第 1及び第 2の光検出工程を有し、前記第 1及び第 2の光検出工程は、前記第 1の光束枝を前記光ディスクからの反射光の前記光束の前記光軸との交点を含む境界線により分割して行うものであり、記録又は再生の対象となる前記光情報記録媒体層からの反射光の前記第 1の光束枝により形成される光スポットが前記境界線上にて合焦状態となる位置で行うものである、光学ヘッドの制御方法。

[16] 光ディスクに対し光学的に情報を記録及び再生する光学ヘッドと、

前記光ディスクを回転駆動する回転部と、

前記光学ヘッドを制御する制御部とを備え、

前記光学ヘッドとして請求の範囲第 1項に記載の光学ヘッドを有する、光情報処理装置。