WO2010082430A1 - 受光装置、光ディスク再生装置、及び受光素子選択方法 - Google Patents

受光装置、光ディスク再生装置、及び受光素子選択方法 Download PDF

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寿史 澤田
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太陽誘電株式会社
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    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/13—Optical detectors therefor
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/139—Numerical aperture control means

Definitions

  • the present invention relates to a light receiving device including a light receiving element array including a plurality of light receiving elements, an optical disk reproducing device using the light receiving device, and a method of operating the light receiving device.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2004-192802 discloses the following matters. Specifically, the size of one light receiving element in the avalanche photo diode is 2 ⁇ m square, and 100 pieces are arranged vertically and horizontally, and the applied voltage of each light receiving element is independent. The position of the light receiving element having a peak signal intensity is the peak of the reproduction signal light collected by the detection lens. Assuming that the light receiving element a exhibits the maximum signal intensity, the light receiving element a is divided into four regions A, B, C, and D so that the point a is a boundary, and the wiring is performed so that four divided light receiving elements can be formed.
  • the resolution of reading or writing can be improved by reducing the spot diameter of the light spot formed by condensing the laser beam on the optical disk.
  • a method for improving the resolution in this way there is a method of reducing the spot diameter by shielding the central portion of the light beam applied to the optical disc or inserting a phase filter that shifts the phase of the central portion by 180 degrees from the peripheral portion.
  • Such an effect of reducing the spot diameter is called a super-resolution effect.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 6-44603 discloses a technique for reducing a side lobe of a light spot by providing a pinhole in front of a light receiving element. However, if a mechanical pinhole is employed, the position adjustment takes time and effort.
  • an object of the present invention is to provide a technique for easily suppressing the influence of side lobes of a light spot.
  • the light-receiving device includes a light-receiving element array including a plurality of light-receiving elements, and a selection unit that determines whether or not to output each of the plurality of light-receiving elements included in the light-receiving element array.
  • the selecting means described above specifies a light receiving element that falls within the main lobe range of the light spot irradiated to the light receiving element array or a light receiving element that falls outside the main lobe range, and receives the light receiving element that falls within the main lobe range.
  • the output from the light receiving element is enabled. In this way, the side lobes can be removed without trouble by the selection means without mechanically providing pinholes.
  • the light receiving device described above condenses laser light on an irradiation object (for example, an optical disk) while producing a super-resolution effect, and condenses reflected light from the irradiation object on a light receiving element array. You may make it further have a means to make. As described above, the main lobe reduced by the super-resolution effect can be effectively detected while avoiding problems such as crosstalk due to the side lobe.
  • an irradiation object for example, an optical disk
  • the selection means described above detects the light receiving element having the largest output value in the light spot as the center light receiving element, outputs from the light receiving elements in the same row as the center light receiving element or the light receiving elements, You may make it exclude the light receiving element of the same row
  • the selection means described above may divide the light receiving elements that fall within the main lobe of the light spot into four groups by light receiving elements in the same row and column as the central light receiving element. As a result, conventionally required operations such as tracking in the optical disk reproducing apparatus can be performed in the light receiving apparatus.
  • the light receiving element selection method includes a step of initially irradiating a light spot to a light receiving element array including a plurality of light receiving elements, and a light receiving element or main lobe that falls within a range of a main lobe of the light spot. Identifying a light receiving element that falls outside the range, and enabling a light receiving element that falls within a main lobe range or an output from the light receiving element.
  • the process of identifying a light receiving element that falls within the main lobe range or that falls outside the main lobe range may be performed by a dedicated circuit, or may be a program prepared in advance in a processor such as an optical disk playback device. It may be implemented by executing. Such a program is stored in a memory inside or outside the processor. It may be stored in another memory or a computer-readable recording medium.
  • the specific algorithm has various modifications, and the method described below is merely an example.
  • the influence of the side lobe of the light spot can be easily suppressed.
  • the super-resolution optical system will be described with reference to FIG.
  • a collimating lens 102 having a diameter of about 4 mm, a beam splitter 103, a quarter wavelength plate 104, a mask 105 for obtaining a super-resolution effect, and a diameter of about A 3.6 mm objective lens 106 is arranged.
  • a condensing lens 107 is disposed between the beam splitter 103 and a photodiode PD 108 which is an example of a light receiving element.
  • the wavelength ⁇ of the LD 101 is 405 nm
  • the spread angles are 14 deg (horizontal), 14 deg (vertical)
  • the LIM values 0.55 (Rad), 0.55 (Tan)
  • the spot The diameter is 0.382 ⁇ m (Rad) and 0.382 ⁇ m (Tan).
  • the vertical axis represents the light intensity
  • the horizontal axis represents the position.
  • the light intensity distribution when the mask 105 is not provided is shown in FIG. In FIG. 3, as in FIG.
  • the vertical axis represents the light intensity
  • the vertical axis represents the light intensity and the horizontal axis represents the position, as in FIGS. 2 to 4. Since side lobes exist on the optical disc 150, naturally, side lobes have also occurred on the PD. Therefore, as shown in FIG. 6, when a pinhole 109 for removing side lobes is provided between the condenser lens 107 and the PD 108, the light intensity distribution on the PD 108 becomes as shown in FIG. In FIG. 7, the vertical axis represents the light intensity and the horizontal axis represents the position, as in FIG. In this way, side lobes can be removed while reducing the main lobe diameter. However, as described in the background section, the mechanical alignment of the pinhole 109 becomes a problem.
  • BD ROM Read Only Memory
  • BD line density and track pitch of a Blu-ray disc
  • 9 and 10 show the results of simulations paying attention.
  • the 3T signal is continuously recorded on the track indicated by the arrow, and until the 3T signal of (1) to (5), the 8T signal is present on the adjacent track. Although recorded, it is assumed that no other signal is recorded in the adjacent track for the 3T signal after (6).
  • FIG. 8 shows that the 3T signal is continuously recorded on the track indicated by the arrow, and until the 3T signal of (1) to (5), the 8T signal is present on the adjacent track.
  • FIG. 9 shows how the signal waveform changes in an ideal state without aberration.
  • the vertical axis represents signal intensity
  • the horizontal axis represents position.
  • the solid line shows the case where the pinhole 109 as shown in FIG. 1 is not used
  • the dotted line shows the case where the pinhole 109 is used as shown in FIG.
  • the spherical aberration of the optical pickup is 0.033 ⁇
  • the tilt of the optical disc 150 is 0.2 deg (Rad) (coma aberration)
  • 0.1 deg (Tan) coma aberration
  • the thickness variation of the optical disc 150 is ⁇ 5 ⁇ m (spherical aberration).
  • the pinhole 109 When the pinhole 109 is used, the level of the signal waveform becomes lower and the waveform shape becomes worse, but the change is almost constant. However, when the pinhole 109 is not used, the level of the signal waveform is large, but a stable signal waveform is not obtained, and the position corresponding to the signal portion after (6) in FIG. The level is clearly increased and is affected by interference. As described above, the use of the pinhole 109 is considered effective in increasing the capacity of an existing optical disk by increasing the linear density and the track pitch. As described above, mechanically introducing the pinhole 109 is a problem, and in order to obtain the same effect, in this embodiment, a PD array including a large number of PDs is introduced in place of the PD 108.
  • a PD array 201 in which 50 ⁇ 50 PDs 201a are arranged in a 1.4 ⁇ m square is employed.
  • the overall size is about 75 ⁇ 75 ⁇ m square.
  • Employing such a PD array 201 is effective for a reproduction signal light spot having a spot diameter of about 30 ⁇ m.
  • a circle B for the PD (with hatching) that enters the circle B, basically the PD or the output from the PD is Enable.
  • the PD having the highest reception intensity is indicated as C. Even if the PD in the same row and column as the position C is included in the circle B, the PD or the output from the PD is excluded from the enable target. . This is because the light receiving signal is used for control such as tracking conventionally performed by dividing the region into four portions 1 to 4.
  • the circle B may not be a circle, and a PD having a minimum received light intensity is searched for, and the PD and a PD inside the PD are basically enabled.
  • the PD array 201 By using such a PD array, data can be reproduced from a large-capacity optical disk. That is, at the time of reproduction, the side lobe portion generated by the super-resolution effect is not received, so that the influence of crosstalk can be reduced. In addition, it is preferable that the light spot is irradiated almost at the center of the PD array 201. However, if the PD array 201 has a certain amount of margin, it is not necessary to perform perfect alignment, and the tilt of the optical disk It can easily cope with disturbances such as uneven thickness. Of course, since the pinhole is not mechanically arranged, it is not necessary to adjust the position of the pinhole. In addition, since the size of each PD is reduced, the response speed is also increased.
  • FIG. 12 shows a functional block diagram of the optical disc playback apparatus 300 in the present embodiment.
  • the optical disc playback apparatus 300 includes a PD array 201 including the PDs 1 to 9 and the like as described above, and a non-volatile memory that stores information for substantially selecting a required PD among the PDs included in the PD array 201 206, an analog switch IC 202 including switches SW1 to SW3 connected to each PD of the PD array 201, and the analog switch IC 202 connected to the analog switch IC 202.
  • the light reception intensity is obtained by A / D converting the signal from each PD.
  • a signal processing circuit 203 that performs signal processing such as generating a digital value in accordance with the signal processing, and a process of specifying a hatched PD as shown in FIG. 11 from the received intensity value of each PD by the signal processing circuit 203
  • the arithmetic circuit 204 with the built-in memory 204a and the data used in the arithmetic processing of the arithmetic circuit 204, etc. It includes a memory 207 for holding, the address selection circuit 205 for writing information to select for PD designated by the arithmetic circuit 204 in the non-volatile memory 206.
  • the initial setting process will be described. First, the light spot is irradiated onto the PD array 201.
  • the arithmetic circuit 204 instructs the address selection circuit 205 to sequentially select the PDs included in the PD array 201.
  • the address selection circuit 205 writes information for selecting each PD in the nonvolatile memory 206 at predetermined time intervals. For example, when selecting PD1, PD2, and PD3 in this order, a bit string such as (10000%) (010000%) (00100%) Is written in the nonvolatile memory 206. Then, the switches of the analog switch IC 202 are turned on in the order of SW1, SW2, SW3.
  • the signal processing circuit 203 A / D converts the signal from the analog switch IC 202 and outputs a digital value corresponding to the reception intensity to the arithmetic circuit 204.
  • the arithmetic circuit 204 stores, for example, a digital value (hereinafter referred to as an output value) corresponding to the received intensity together with the identifier of the PD in the memory 207. If such a process is performed on all PDs in the PD array 201, the light reception status is accumulated in the memory 207. Thereafter, the arithmetic circuit 204 performs the processing shown in FIGS. 13 and 15 while referring to the light reception status data stored in the memory 207. First, the maximum value is specified from the output values of all the PDs, and the position C (x1, y1) of the PD that has output the maximum value is detected (step S1).
  • a digital value hereinafter referred to as an output value
  • the PD positions P (x1, y2), Q (x1, y3), R (x3, y1), and S (x2, y1) at which the output value is minimized in the vertical and horizontal directions around the position C are specified (step S3).
  • the lower left of x and y is the origin, and the coordinate value is incremented one by one when both x and y move in that direction in each PD.
  • the counter i is initialized to 1 (step S5).
  • the arithmetic circuit 204 searches the (x1 + i) column in the direction of increasing y sequentially from (y1 + 1) to search for the PD at the position where the output value is minimum, and receives the PD from (y1 + 1) to the position as the light reception target.
  • the PD is selected and the address of the selected PD is output to the address selection circuit 205.
  • the address selection circuit 205 sets the selected PD on in the nonvolatile memory 206 (step S7).
  • the processing is performed for the area (4) in FIG. Normally, the output value decreases in order, so when the output value increases, the process returns to the previous PD and selects the corresponding PD.
  • the arithmetic circuit 204 searches the (x1 + i) column in the direction of decreasing y sequentially from (y1-1) to search for the PD at the position where the output is minimum, and the PD from (y1-1) to the position. Is selected, and the address of the selected PD is output to the address selection circuit 205.
  • the address selection circuit 205 sets the selected PD to ON in the nonvolatile memory 206 (step S9).
  • the processing is performed for the area (3) in FIG.
  • the arithmetic circuit 204 searches the (x1-i) column in the direction of increasing y sequentially from (y1 + 1), searches for the PD at the position where the output is minimum, and receives the PD from (y1 + 1) to the position.
  • the target PD is selected, and the address of the selected PD is output to the address selection circuit 205.
  • the address selection circuit 205 sets the selected PD to ON in the nonvolatile memory 206 (step S11).
  • the area (1) is processed.
  • the arithmetic circuit 204 searches the (x1-i) column in the direction of decreasing y in order from (y1-1) to search for the PD at the position where the output is minimum, and from (y1-1) to the position.
  • the address selection circuit 205 sets the selected PD to ON in the nonvolatile memory 206 (step S13).
  • the area (2) is processed.
  • i is incremented by 1 (step S15), and it is determined whether i> (x2-x1) is satisfied (step S17). If this condition is not satisfied, the process returns to step S7. On the other hand, when this condition is satisfied, the processing shifts to the processing in FIG. 15 via the terminal A in order to change the processing direction.
  • the arithmetic circuit 204 initializes i to 1 (step S19).
  • the arithmetic circuit 204 searches the (y1 + i) rows in the direction of increasing x sequentially from (x1 + 1) to search for the PD at the position where the output value is minimum, and receives the PD from (x1 + 1) to the corresponding position as the light receiving target.
  • the PD is selected and the address of the selected PD is output to the address selection circuit 205.
  • the address selection circuit 205 sets the selected PD to ON in the nonvolatile memory 206 (step S21).
  • the processing is performed for the area (4) in FIG.
  • the arithmetic circuit 204 searches the (y1 + i) rows in the direction of decreasing x in order from (x1-1) to search for the PD at the position where the output is minimum, and the PD from (x1-1) to the position. Is selected, and the address of the selected PD is output to the address selection circuit 205.
  • the address selection circuit 205 sets the selected PD to ON in the nonvolatile memory 206 (step S23). Here, the processing is performed for the area (3) in FIG.
  • the arithmetic circuit 204 searches the (y1-i) rows in the direction of increasing x sequentially from (x1 + 1) to search for the PD at the position where the output is minimum, and receives the PD from (y1 + 1) to the position.
  • the target PD is selected, and the address of the selected PD is output to the address selection circuit 205.
  • the address selection circuit 205 sets the selected PD to ON in the nonvolatile memory 206 (step S25).
  • the area (1) is processed.
  • the arithmetic circuit 204 searches the (y1-i) column in the direction of decreasing x sequentially from (x1-1) to search for the PD at the position where the output is minimum, and from (x1-1) to the position.
  • step S27 the address of the selected PD is output to the address selection circuit 205.
  • the address selection circuit 205 sets the selected PD to ON in the nonvolatile memory 206 (step S27).
  • step S29 the area (2) is processed.
  • i is incremented by 1 (step S29), and it is determined whether i> (y2-y1) is satisfied (step S31). If this condition is not satisfied, the process returns to step S21. On the other hand, if this condition is satisfied, the process is terminated. In some cases, overlapping determinations may be made in steps S7 to S13 and steps S21 to S27, but a PD that is determined to be turned on in any case may be turned on.
  • Each PD group can be identified.
  • the arithmetic circuit 204 sets data on the PD group in the signal processing circuit 203.
  • the switch SW of the analog switch IC 202 connected to the PD whose ON is set in the nonvolatile memory 206 is turned ON, so that a signal corresponding to the received light intensity is transmitted to the signal processing circuit 203. Is entered.
  • the signal processing circuit 203 adds the signal values of each PD for each PD group and outputs the sum to the head amplifier.
  • the arithmetic circuit 204 may perform the above processing according to a program stored in the internal memory 204a, for example, or may hold a dedicated arithmetic circuit for the above processing.
  • the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this.
  • the algorithm shown in FIGS. 13 and 15 is an example, and various modifications are possible.
  • the analog switch IC 205 may not be used for the PD array 201 when it is possible to control on / off of each PD itself.
  • the adjustment of the light receiving sensitivity can be set to other than on or off, for example, the PD having the minimum light receiving intensity is set to about 0.5, and in the above processing, the other PD set to on is set. May be set to 1, such as anti-aliasing in the graphics field.
  • the optical disk reproducing apparatus 300 has been described as an example, but the present invention is naturally effective also in an optical disk recording / reproducing apparatus.
  • an algorithm is used that identifies PDs outside the main lobe range and determines that the remaining PDs are within the main lobe range. You may do it.
  • the range within the main lobe range the PD with the smallest received light intensity may be removed, or an algorithm may be adopted that makes the range within the main lobe slightly larger.

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Abstract

光スポットのサイドローブの影響を簡単に抑制する。 本受光装置は、複数の受光素子を含む受光素子アレイと、受光素子アレイに含まれる複数の受光素子の各々又は各々からの出力の採否を決定する選択手段とを有する。そして、上で述べた選択手段は、受光素子アレイに照射された光スポットのメインローブの範囲に入る受光素子又はメインローブの範囲外となる受光素子を特定し、メインローブの範囲に入る受光素子又は当該受光素子からの出力をイネーブルするものである。

Description

受光装置、光ディスク再生装置、及び受光素子選択方法
　本発明は、複数の受光素子を含む受光素子アレイを含む受光装置、当該受光装置を用いた光ディスク再生装置等、及び当該受光装置の動作方法に関する。
　例えば特開２００４−１９２８０２号公報には、以下の事項が開示されている。具体的には、アバランシェ・フォト・ダイオードにおける一つの受光素子の大きさは２μｍ角であり、縦横１００個ずつ並んでいて、各受光素子の印加電圧は独立している。信号強度がピークを示す受光素子の位置が、検出レンズにより集光された再生信号光のピークである。受光素子ａが最大の信号強度を示したとすると、ａ点が境界となるようにＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４つの領域に分割し、４分割の受光素子が形成できるように結線する。このように多数の受光素子を含むアバランシェ・フォト・ダイオードを用いれば、機械的な調整を省略できるので調整時間が大幅に短縮でき、量産性が高くなるとされている。
　一方、光ディスク上にレーザ光を集光されることによって形成される光スポットのスポット径を小さくすることにより、読み出し又は書き込みの解像度を向上させることができる。このように解像度を向上させる方法として、光ディスクに照射する光束の中心部分を遮光したり、中心部分の位相を周辺部分と１８０度ずらす位相フィルタを挿入したりすることによってスポット径を小さくする方法が知られている。このようなスポット径を小さくする効果を超解像効果と呼ぶ。
　しかし、超解像効果を用いた場合、光スポットのメインローブ径は小さくなるものの、その周辺部にあるサイドローブが大きくなり、例えば再生時の場合、このサイドローブが周辺マークの影響を強く受けることになるため、隣接トラックからのクロストークや、符号間干渉などが発生してしまい、超解像効果が減じられてしまう。
　このため、例えば特開平６−４４６０３号公報などでは、受光素子の手前にピンホールを設けて、光スポットのサイドローブを低減する技術が開示されている。しかしながら、機械的なピンホールを採用すると、その位置調整に手間や時間がかかってしまう。
特開２００４−１９２８０２号公報 特開平６−４４６０３号公報
　以上のように、光スポットを小さくすることによって生ずるサイドローブの影響を簡単に抑制する技術は従来存在していない。
　従って、本発明の目的は、光スポットのサイドローブの影響を簡単に抑制するための技術を提供することである。
　本発明の第１の態様に係る受光装置は、複数の受光素子を含む受光素子アレイと、受光素子アレイに含まれる複数の受光素子の各々又は各々からの出力の採否を決定する選択手段とを有する。そして、上で述べた選択手段は、受光素子アレイに照射された光スポットのメインローブの範囲に入る受光素子又はメインローブの範囲外となる受光素子を特定し、メインローブの範囲に入る受光素子又は当該受光素子からの出力をイネーブルするものである。
　このようにすれば、ピンホールを機械的に設けることなく選択手段によってサイドローブを手間無く除去できるようになる。
　また、上で述べた受光装置は、照射対象物（例えば光ディスク）上にレーザ光を超解像効果を生じさせつつ集光させると共に、照射対象物からの反射光を受光素子アレイ上に集光させる手段をさらに有するようにしてもよい。このように超解像効果によって小さくなったメインローブをサイドローブによるクロストークなどの問題を回避しつつ有効に検出することができるようになる。
　さらに、上で述べた選択手段が、光スポットにおいて最も出力値の大きい受光素子を中心受光素子として検出し、中心受光素子と同じ行の受光素子又は当該受光素子からの出力と、中心受光素子と同じ列の受光素子又は当該受光素子からの出力とを、イネーブルされた受光素子又は当該受光素子からの出力から除外するようにしてもよい。
　また、上で述べた選択手段が、光スポットのメインローブの範囲に入る受光素子を、中心受光素子と同じ行と同じ列の受光素子で４グループに分けるようにしてもよい。これによって、光ディスク再生装置などにおけるトラッキングなどの従来から必要とされる動作を本受光装置においても行うことができるようになる。
　また、このような受光装置については、光ディスク再生装置又は光ディスク記録再生装置などに用いられる場合もある。このような場合には、光ディスクにおける記録密度を上げることができるようになる。
　本発明の第２の態様に係る受光素子選択方法は、複数の受光素子を含む受光素子アレイに初期的に光スポットを照射するステップと、光スポットのメインローブの範囲に入る受光素子又はメインローブの範囲外となる受光素子を特定し、メインローブの範囲に入る受光素子又は当該受光素子からの出力をイネーブルするステップとを含む。このようにすれば、これ以降の処理においてサイドローブを除去した後の受光信号を得ることができるようになり、サイドローブによるクロストークなどの問題を回避することができるようになる。
　なお、以下で本発明の実施の形態について説明するが、これは一例であって、同様の効果を奏する構成であれば、どのような構成であってもよい。特に、メインローブの範囲に入る受光素子又はメインローブの範囲外となる受光素子を特定する処理については、専用の回路によって実施する場合もあれば、光ディスク再生装置等のプロセッサにおいて予め用意されたプログラムを実行することによって実施することもある。このようなプログラムについては、プロセッサ内又はプロセッサ外のメモリに格納される。その他のメモリやコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納される場合もある。さらに、その具体的なアルゴリズムには様々な変形があり、以下で述べる手法は一例に過ぎない。
　本発明によれば、光スポットのサイドローブの影響を簡単に抑制することができるようになる。
超解像光学系を説明するための図である。 超解像光学系における第一の受光強度分布を表す図である。 通常の光学系の受光強度分布を表す図である。 超解像光学系における第二の受光強度分布を表す図である。 超解像光学系の受光素子における受光強度分布を表す図である。 超解像光学系においてサイドローブ除去を説明するための図である。 サイドローブ除去手法を採用した場合の受光強度分布を示す図である。 高密度記録におけるクロストークを説明するための図である。 シミュレーションの結果（収差無しの場合）を示す図である。 シミュレーションの結果（収差有りの場合）を示す図である。 ＰＤアレイを説明するための図である。 本発明の実施の形態における光ディスク再生装置の機能ブロック図である。 メインローブの範囲内のＰＤを探索するための処理フローを示す図である。 メインローブの範囲内のＰＤを探索するための処理を説明するための図である。 メインローブの範囲内のＰＤを探索するための処理フローを示す図である。
２０１　ＰＤアレイ　　　２０２　アナログスイッチＩＣ
２０３　信号処理回路　　２０４　演算回路
２０５　アドレス選択回路　　２０６　不揮発性メモリ
２０７　メモリ　　３００　光ディスク再生装置
［本発明の実施の形態の前提及び概要］
　まず初めに、超解像光学系について図１を用いて説明する。レーザダイオードＬＤ１０１と、光ディス１５０との間には、直径約４ｍｍのコリメートレンズ１０２と、ビームスプリッタ１０３と、１／４波長板１０４と、超解像効果を得るためのマスク１０５と、直径約３．６ｍｍの対物レンズ１０６とが配置されている。また、ビームスプリッタ１０３と受光素子の一例であるフォト・ダイオードＰＤ１０８との間には、集光レンズ１０７が配置されている。なお、ＬＤ１０１の波長λ＝４０５ｎｍ、広がり角１４ｄｅｇ（水平）、１４ｄｅｇ（垂直）、対物レンズＮＡ＝０．８５、ｆ＝２ｍｍ、ＬＩＭ値０．５５（Ｒａｄ）、０．５５（Ｔａｎ）、スポット径０．３８２μｍ（Ｒａｄ）、０．３８２μｍ（Ｔａｎ）であるものとする。
　このような超解像光学系においてマスク径Ｄ＝１．２ｍｍである場合には、図２に示すような光ディスク１５０上での光強度分布が得られる。図２において縦軸は光強度を表し、横軸は位置を表す。同様に、マスク１０５を設けない場合の光強度分布を図３に示す。図３は、図２と同様に縦軸は光強度を表し、横軸は位置を表す。図２と図３を比較すると、図２の方がメインローブ径は小さくなっているが、図２においてＡで示すようにサイドローブが大きくなってしまう。
　また、マスク径Ｄ＝１．６ｍｍにすると、図４に示すような光強度分布が得られる。図４は、図２及び図３と同様に縦軸は光強度を表し、横軸は位置を表す。このようなマスクを採用すると、よりメインローブ径を小さくすることができるが、サイドローブの大きさが大きくなっていることも分かる。
　例えばマスク径Ｄ＝１．６ｍｍとした場合、ＰＤ１０８では、図５に示すような光強度分布が得られる。図５は、図２乃至図４と同様に縦軸は光強度を表し、横軸は位置を表す。光ディスク１５０上でサイドローブが存在するので、当然ながらＰＤ１０８上でもサイドローブが発生してしまっている。
　そこで、図６に示すように、集光レンズ１０７とＰＤ１０８の間に、サイドローブ除去のためのピンホール１０９を設けると、ＰＤ１０８上の光強度分布は図７のようになる。図７は、図２等と同様に縦軸は光強度を表し、横軸は位置を表す。このようにすれば、メインローブ径を小さくした上で、サイドローブ除去が行える。但し、背景技術の欄で述べたように、ピンホール１０９の機械的な位置合わせが問題となる。
　このような超解像効果を用いれば現在の光ディスクの記憶容量を増加させることができる。例えばＢｌｕ−ｒａｙディスク（ＢＤと呼ぶ）の線密度とトラックピッチを共に１．３３倍した大容量ＢＤのＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）をモデル化して、隣接トラックからのクロストークの影響を３Ｔ信号に着目してシミュレーションを行った結果を図９及び図１０に示す。なお、このシミュレーションでは、図８のように、矢印で示したトラックには、３Ｔ信号が連続して記録されており、ほぼ（１）乃至（５）の３Ｔ信号までは隣接トラックに８Ｔ信号が記録されているが、（６）以降の３Ｔ信号については、隣接トラックには他の信号が記録されていないものとする。
　例えば、収差のない理想的な状態において、信号波形がどのように変化するかを図９に示す。図９では、縦軸は信号強度を表し、横軸は位置を表す。図９において実線は図１に示すようなピンホール１０９を用いない場合を示し、点線は図６に示すようにピンホール１０９を用いる場合を示す。ピンホール１０９を用いる場合には、光量は減少しているが、信号波形はほぼ一定の変化を行っており、干渉の影響はほとんど見られない。一方、ピンホール１０９を用いない場合には、信号波形が一定しておらず、点線で示している図８の（６）以降の信号部分に対応する位置では明らかにレベルが上昇して干渉の影響を受けている。
　また、例えば光ピックアップの球面収差０．０３３λ、光ディスク１５０のチルト０．２ｄｅｇ（Ｒａｄ）（コマ収差）、０．１ｄｅｇ（Ｔａｎ）（コマ収差）、光ディスク１５０の厚さ変動±５μｍ（球面収差）が存在するものとしてシミュレーションを行うと、図１０に示すような信号波形が得られる。図１０では、縦軸は信号強度を表し、横軸は位置を表す。図１０でも実線は図１に示すようなピンホール１０９を用いない場合を示し、点線は図６のようにピンホール１０９を用いる場合を示す。ピンホール１０９を用いる場合には、信号波形のレベルはより低くなり、波形の形状も悪くなるが、ほぼ一定の変化を行っている。しかし、ピンホール１０９を用いない場合には、信号波形のレベルは大きいが、安定した信号波形が得られておらず、点線で示している図８の（６）以降の信号部分に対応する位置では明らかにレベルが上昇して干渉の影響を受けている。
　以上のように、ピンホール１０９を用いることは、既存の光ディスクを、線密度及びトラックピッチを上げて大容量化する場合には有効であると考えられる。
　上で述べたように機械的にピンホール１０９を導入することは問題であり、同様の効果を得るために、本実施の形態では、ＰＤ１０８に代わって多数のＰＤを含むＰＤアレイを導入すると共に、ピンホール１０９と同様の効果を奏するように選択的に各ＰＤの感度等を設定することによって、メインローブの範囲内の光のみ受光するようにする。これによって、ピンホールの位置調整を省略することができる。
　例えば図１１に示すように、例えば各々１．４μｍ角で５０×５０個のＰＤ２０１ａを並べたＰＤアレイ２０１を採用する。全体のサイズは７５×７５μｍ角程度である。このようなＰＤアレイ２０１を採用すれば、スポット径３０μｍ程度の再生信号光スポットには有効である。
　図１１に重ねて示した光強度分布のメインローブの範囲を擬似的に円Ｂで示すと、当該円Ｂに入るＰＤ（ハッチング付き）については、基本的に当該ＰＤ又は当該ＰＤからの出力をイネーブルする。なお、最も受信強度が大きいＰＤをＣとして示しており、この位置Ｃと同じ行及び列のＰＤについては、円Ｂに入るものでも、当該ＰＤ又は当該ＰＤからの出力をイネーブルの対象から除外する。これは、１乃至４の４つの部分に領域分割を行って、従来から行われてきたトラッキングなどの制御に受光信号を用いるためである。
　なお、実際には円Ｂは、円ではない場合もあり、受光強度が極小となるＰＤを探索して、当該ＰＤ及び当該ＰＤより内側のＰＤを基本的なイネーブル対象とする。
　このようなＰＤアレイを用いることによって、大容量の光ディスクからのデータ再生が可能となる。すなわち、再生時に、超解像効果によって生ずるサイドローブの部分を受光しなくなるので、クロストークの影響を低減することができるようになる。また、ＰＤアレイ２０１のほぼ中心に光スポットが照射されることが好ましいが、ＰＤアレイ２０１のサイズ自体にある程度の余裕を持たせておけば、位置合わせを完璧に行う必要が無く、光ディスクのチルトや厚みむら等の外乱に対しても容易に対処できる。当然、ピンホールを機械的に配置しないので、ピンホールの位置調整の必要もない。また、ＰＤ１つ１つのサイズも小さくなるため、応答速度も速くなる。
［実施の形態１］
　図１２に本実施の形態における光ディスク再生装置３００の機能ブロック図を示す。光ディスク再生装置３００は、上で述べたようなＰＤ１乃至９等を含むＰＤアレイ２０１と、ＰＤアレイ２０１に含まれるＰＤのうち必要とされるＰＤを実質的に選択する情報を格納する不揮発性メモリ２０６と、ＰＤアレイ２０１の各ＰＤに接続されているスイッチＳＷ１乃至３等を含むアナログスイッチＩＣ２０２と、当該アナログスイッチＩＣ２０２に接続されており、各ＰＤからの信号をＡ／Ｄ変換して受光強度に応じたディジタル値を生成するなどの信号処理を実施する信号処理回路２０３と、信号処理回路２０３による各ＰＤの受信強度の値から図１１において示したようなハッチング付きのＰＤを特定する処理などを実施する、内蔵メモリ２０４ａ付きの演算回路２０４と、演算回路２０４の演算処理などで用いられるデータを保持するメモリ２０７と、演算回路２０４によって指定されたＰＤについて選択するための情報を不揮発性メモリ２０６に書き込むアドレス選択回路２０５とを含む。
　次に、初期設定処理について説明する。まずＰＤアレイ２０１に対して、光スポットを照射する。この際、演算回路２０４は、アドレス選択回路２０５に、ＰＤアレイ２０１に含まれる各ＰＤを順番に選択するように指示する。アドレス選択回路２０５は、所定時間間隔で、各ＰＤを選択する情報を不揮発性メモリ２０６に書き込む。例えばＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３、といった順番に選択する場合には、（１００００．．．．）（０１００００．．．．）（００１００．．．．）といったビット列を不揮発性メモリ２０６に書き込む。そうすると、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３といった順番で、アナログスイッチＩＣ２０２の各スイッチがオンになる。信号処理回路２０３は、アナログスイッチＩＣ２０２からの信号をＡ／Ｄ変換して受信強度に応じたディジタル値を演算回路２０４に出力する。演算回路２０４は、例えばメモリ２０７にＰＤの識別子と共に受信強度に応じたディジタル値（以下、出力値と呼ぶ）を格納する。このような処理をＰＤアレイ２０１内の全てのＰＤについて実施すれば、受光状況がメモリ２０７に蓄積されるようになる。
　その後、演算回路２０４は、メモリ２０７に格納されている受光状況データを参照しつつ、図１３及び図１５に示す処理を実施する。まず、全てのＰＤの出力値から最大値を特定すると共に、当該最大値を出力したＰＤの位置Ｃ（ｘ１，ｙ１）を検出する（ステップＳ１）。位置Ｃを中心に、上下、左右につき出力値極小となるＰＤ位置Ｐ（ｘ１，ｙ２）、Ｑ（ｘ１，ｙ３）、Ｒ（ｘ３，ｙ１）、Ｓ（ｘ２，ｙ１）を特定する（ステップＳ３）。なお、ｘ、ｙ共に左下が原点で、各ＰＤでｘもｙもその方向に一つ移動すると１つずつ座標値がインクリメントされるものとする。そして、カウンタｉを１に初期化する（ステップＳ５）。
　その後、演算回路２０４は、（ｘ１＋ｉ）列について（ｙ１＋１）から順にｙを増加させる方向に探索して出力値極小となる位置のＰＤを探索し、（ｙ１＋１）から当該位置までのＰＤを受光対象ＰＤとして選択し、選択ＰＤのアドレスをアドレス選択回路２０５に出力する。アドレス選択回路２０５は、不揮発性メモリ２０６において選択ＰＤをオンにセットする（ステップＳ７）。ここでは、図１４の（４）の領域について処理している。通常は、出力値は順に下がってゆくので、出力値が上昇したら一つ前のＰＤに戻って当該ＰＤまでを選択する。
　また、演算回路２０４は、（ｘ１＋ｉ）列について（ｙ１−１）から順にｙを減少させる方向に探索して出力最小となる位置のＰＤを探索し、（ｙ１−１）から当該位置までのＰＤを受光対象ＰＤを選択し、選択ＰＤのアドレスをアドレス選択回路２０５に出力する。アドレス選択回路２０５は、不揮発性メモリ２０６において選択ＰＤをオンにセットする（ステップＳ９）。ここでは、図１４の（３）の領域について処理している。
　さらに、演算回路２０４は、（ｘ１−ｉ）列について（ｙ１＋１）から順にｙを増加させる方向に探索して出力最小となる位置のＰＤを探索し、（ｙ１＋１）から当該位置までのＰＤを受光対象ＰＤを選択し、選択ＰＤのアドレスをアドレス選択回路２０５に出力する。アドレス選択回路２０５は、不揮発性メモリ２０６において選択ＰＤをオンにセットする（ステップＳ１１）。ここでは、（１）の領域について処理している。
　また、演算回路２０４は、（ｘ１−ｉ）列について（ｙ１−１）から順にｙを減少させる方向に探索して出力最小となる位置のＰＤを探索し、（ｙ１−１）から当該位置までのＰＤを受光対象ＰＤを選択し、選択ＰＤのアドレスをアドレス選択回路２０５に出力する。アドレス選択回路２０５は、不揮発性メモリ２０６において選択ＰＤをオンにセットする（ステップＳ１３）。ここでは、（２）の領域について処理している。
　そして、ｉを１インクリメントし（ステップＳ１５）、ｉ＞（ｘ２−ｘ１）が成立するか判断する（ステップＳ１７）。この条件を満たしていない場合にはステップＳ７に戻る。一方、この条件を満たした場合には、処理の方向を変えるために端子Ａを介して図１５の処理に移行する。
　また、演算回路２０４は、ｉを１に初期化する（ステップＳ１９）。
　その後、演算回路２０４は、（ｙ１＋ｉ）行について（ｘ１＋１）から順にｘを増加させる方向に探索して出力値極小となる位置のＰＤを探索し、（ｘ１＋１）から当該位置までのＰＤを受光対象ＰＤとして選択し、選択ＰＤのアドレスをアドレス選択回路２０５に出力する。アドレス選択回路２０５は、不揮発性メモリ２０６において選択ＰＤをオンにセットする（ステップＳ２１）。ここでは、図１４の（４）の領域について処理している。
　また、演算回路２０４は、（ｙ１＋ｉ）行について（ｘ１−１）から順にｘを減少させる方向に探索して出力最小となる位置のＰＤを探索し、（ｘ１−１）から当該位置までのＰＤを受光対象ＰＤを選択し、選択ＰＤのアドレスをアドレス選択回路２０５に出力する。アドレス選択回路２０５は、不揮発性メモリ２０６において選択ＰＤをオンにセットする（ステップＳ２３）。ここでは、図１４の（３）の領域について処理している。
　さらに、演算回路２０４は、（ｙ１−ｉ）行について（ｘ１＋１）から順にｘを増加させる方向に探索して出力最小となる位置のＰＤを探索し、（ｙ１＋１）から当該位置までのＰＤを受光対象ＰＤを選択し、選択ＰＤのアドレスをアドレス選択回路２０５に出力する。アドレス選択回路２０５は、不揮発性メモリ２０６において選択ＰＤをオンにセットする（ステップＳ２５）。ここでは、（１）の領域について処理している。
　また、演算回路２０４は、（ｙ１−ｉ）列について（ｘ１−１）から順にｘを減少させる方向に探索して出力最小となる位置のＰＤを探索し、（ｘ１−１）から当該位置までのＰＤを受光対象ＰＤを選択し、選択ＰＤのアドレスをアドレス選択回路２０５に出力する。アドレス選択回路２０５は、不揮発性メモリ２０６において選択ＰＤをオンにセットする（ステップＳ２７）。ここでは、（２）の領域について処理している。
　そして、ｉを１インクリメントし（ステップＳ２９）、ｉ＞（ｙ２−ｙ１）が成立するか判断する（ステップＳ３１）。この条件を満たしていない場合にはステップＳ２１に戻る。一方、この条件を満たした場合には、処理を終了する。なお、ステップＳ７乃至Ｓ１３と、ステップＳ２１乃至Ｓ２７で、重複する判断を行う場合もあるが、いずれかでオンと判断されたＰＤについてはオンすればよい。
　なお、ステップＳ７とＳ２１でオンにセットされたＰＤ群、ステップＳ９とＳ２３でオンにセットされたＰＤ群、ステップＳ１１とＳ２５でオンにセットされたＰＤ群、ステップＳ１３とＳ２７でオンにセットされたＰＤ群については、それぞれ特定できるようにする。そして、演算回路２０４は、信号処理回路２０３に、ＰＤ群についてのデータを設定する。
　このようにすれば、以降の処理では、不揮発性メモリ２０６にオンが設定されたＰＤに接続された、アナログスイッチＩＣ２０２のスイッチＳＷはオンになるので、受光強度に応じた信号が信号処理回路２０３が入力される。信号処理回路２０３は、ＰＤ群毎に各ＰＤの信号値を加算し、それぞれヘッドアンプに出力する。これによって、ヘッドアンプなどの、通常の信号処理を従来から保持している回路にて行うことができるようになる。信号処理回路２０３においてさらに他の処理を行うようにしても良い。
　なお、演算回路２０４は、例えば内蔵メモリ２０４ａに格納されているプログラムに従って上記処理を行うようにしても良いし、上記処理のための専用の演算回路を保持するようにしても良い。
　以上本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば図１３及び図１５で示したアルゴリズムは一例であって様々な変形が可能である。さらに、ＰＤアレイ２０１についても、個々のＰＤのオン／オフ自体を制御できるようにする場合には、アナログスイッチＩＣ２０５を用いない場合もある。さらに、受光感度の調整をオン又はオフ以外に設定できる場合には、例えば、受光強度が極小となるＰＤについては０．５程度に設定し、上の処理ではオンに設定された他のＰＤについては１に設定するなど、グラフィックスの分野におけるアンチエイリアシングのような調整を行うようにしても良い。
　その他、光ディスク再生装置３００を一例として述べたが、当然ながら光ディスク記録再生装置においても、本発明は有効である。さらに、メインローブの範囲内であるＰＤを探索する処理の一例を示したが、メインローブの範囲外のＰＤを特定し、残余のＰＤがメインローブの範囲内と判断するようなアルゴリズムを採用するようにしても良い。メインローブの範囲内とされる範囲についても、より少なく受光強度が極小となるＰＤを外すようにしても良いし、多少多めにメインローブの範囲内とするようなアルゴリズムを採用しても良い。

Claims (6)

  1. 　複数の受光素子を含む受光素子アレイと、
    前記受光素子アレイに含まれる前記複数の受光素子の各々又は各々からの出力の採否を決定する選択手段と、
    を有し、
    前記選択手段は、前記受光素子アレイに照射された光スポットのメインローブの範囲に入る受光素子又は前記メインローブの範囲外となる受光素子を特定し、前記メインローブの範囲に入る受光素子又は当該受光素子からの出力をイネーブルする受光装置。
  2. 　照射対象物上にレーザ光を超解像効果を生じさせつつ集光させると共に、前記照射対象物からの反射光を前記受光素子アレイ上に集光させる手段をさらに有する請求項１記載の受光装置。
  3. 　前記選択手段が、前記光スポットにおいて最も出力値の大きい受光素子を中心受光素子として検出し、前記中心受光素子と同じ行の受光素子又は当該受光素子からの出力と、
    前記中心受光素子と同じ列の受光素子又は当該受光素子からの出力とを、前記イネーブルされた前記受光素子又は当該受光素子からの出力から除外する請求項１記載の受光装置。
  4. 　前記選択手段が、前記光スポットのメインローブの範囲に入る受光素子を、前記中心受光素子と同じ行と同じ列の受光素子で４グループに分ける請求項３記載の受光装置。
  5. 　請求項１乃至４のいずれか１つ記載の受光装置を有する光ディスク再生装置。
  6. 　複数の受光素子を含む受光素子アレイに初期的に光スポットを照射するステップと、
    前記光スポットのメインローブの範囲に入る受光素子又は前記メインローブの範囲外となる受光素子を特定し、前記メインローブの範囲に入る受光素子又は当該受光素子からの出力をイネーブルするステップと、を含む受光素子選択方法。
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