(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源から出射されたビームを光記録媒体上へ微小スポットとして収束させる集光光学系と、前記光記録媒体により反射され、回折されたビームを分岐する第１のビーム分岐素子と、前記第１のビーム分岐素子により分岐されたビームに非点収差を付与する光学素子と、前記光学素子により非点収差を付与されたビームを受光し、光量に応じた光電流を出力する第１の光検出器と、前記光記録媒体から前記第１の光検出器に至る光路中に設けられ、前記光記録媒体により反射されたビームを分岐する前記集光光学系と一体化された第２のビーム分岐素子と、前記第２のビーム分岐素子により分岐されたビームを受光し、光量に応じた光電流を出力する第２の光検出器と、前記第２のビーム分岐素子の周辺部に形成された第３のビーム分岐素子と、前記集光光学系と前記光記録媒体との相対的な位置決めを行うためフォーカス及びトラッキングの制御を行う駆動部とを具備し、前記第１の光検出器と前記第２の光検出器はそれぞれ４つの領域に分割された受光部を有し、前記第１の光検出器の受光部を含む面と前記第１の光検出器で受光されるビームの焦点との相対的な位置関係が、前記第２の光検出器の受光部を含む面と前記第２の光検出器で受光されるビームの焦点との相対的な位置関係と異なり、前記第１の光検出器が４つの受光部を有し、その周辺部に前記第２の光検出器の４つの受光部が設けられている光ピックアップヘッド装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスク、光カード等の光記録媒体上に光学情報を記録し、記録された光学情報を再生し又は消去する光ピックアップヘッド装置、その光ピックアップヘッド装置を用いた光情報処理装置及び光ピックアップヘッド装置の組立調整方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光記録媒体上に情報を記録する光ディスクシステムが多様化する中で、光記録媒体上の情報を正確に読み書きする光ピックアップヘッド装置が要求されている。従来の光ピックアップヘッド装置の一例の構成を図１３に示す。図１３において、半導体レーザ光源１０から出射された直線偏光の発散ビーム７０は、コリメートレンズ２０により平行光に変換された後、偏光ビームスプリッタ３０に入射する。偏光ビームスプリッタ３０に入射したビーム７０は、全て偏光ビームスプリッタ３０を透過した後、１／４波長板３１に入射する。１／４波長板３１を円偏光のビームに変換する。円偏光に変換されたビームは、対物レンズ２１により光記録媒体４０上に集光される。
【０００３】
光記録媒体４０にはトラックが形成されている。光記録媒体４０により反射され、回折されたビーム７０は、再び対物レンズ２１を透過した後、１／４波長板３１に再入射する。１／４波長板３は再入射した反射光を、光源１０から出射されたときとは９０度異なる方向の直線偏光のビームに変換する。１／４波長板３１を透過したビーム７０は、偏光ビームスプリッタ３０により全て反射された後、集光レンズ２２で収束ビームに変換される。集光レンズ２２で変換された収束ビーム７０は、平行平板３２を透過した後、光検出器５０に入射する。ビーム７０は、平行平板３２を透過する際、フォーカス誤差信号を検出するために非点収差が付与される。光検出器５０は、入射したビームの光量に応じた電気信号を出力する。光検出器５０から出力される電気信号は、信号処理部８０に入力される。
【０００４】
信号処理部８０の構成を図１４に示す。光検出器５０は４つの受光部５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄからなる。受光部５０Ａと受光部５０Ｃから出力される信号は加算部８９２により、受光部５０Ｂと受光部５０Ｄから出力される信号は加算部８９１により、受光部５０Ａと受光部５０Ｄから出力される信号は加算部８９４により、受光部５０Ｂと受光部５０Ｃから出力される信号は加算部８９３により、それぞれ加算される。加算部８９１，８９２から出力される信号は演算部８７１により、加算部８９３，８９４から出力される信号は演算部８７２により、それぞれ差動演算がなされる。演算部８７１から出力される信号は端子４０１から、演算部８７２から出力される信号は端子４０２からそれぞれ出力される。端子４０１から出力される信号がフォーカス誤差信号、端子４０２から出力される信号がトラッキング誤差信号となる。このフォーカス誤差信号の検出方法は非点収差法、トラッキング誤差信号の検出方法はプッシュプル法としてよく知られている。フォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号はそれぞれ焦点制御用のアクチュエータ９０及びトラッキング制御用のアクチュエータ９１に入力され、光源１０から出射されたビーム７０が光記録媒体４０上の所望の位置に焦点を結ぶように対物レンズ２１の位置を制御する。
【０００５】
図１３において、Ｘ軸は光記録媒体４０上のトラックと直交する方向、Ｙ軸は光記録媒体４０上のトラックと平行な方向、Ｚ軸は光記録媒体４０と直交する方向である。図１５は、対物レンズ２１と光記録媒体４０のＺ軸方向の相対的な位置ずれとフォーカス誤差信号の関係を示している。Ｓ１は、光記録媒体４０上に集光されたビーム７０が焦点を結んだ状態を表す。フォーカス誤差信号の振幅をＦＥｐ−ｐ、フォーカス誤差信号の変化が直線性を示す範囲をＺｓとする。通常Ｚｓは５〜２０μｍに設計される。
【０００６】
図１６は、ビーム７０がＺ方向にはＳ１の位置にあるときに、ビーム７０のＸ軸方向の位置とフォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号の関係を示している。光記録媒体４０上のトラックの周期は、０．７４μｍである。トラッキング誤差信号はビーム７０のＸ軸方向の位置に応じて信号が変化するが、フォーカス誤差信号はビーム７０のＸ軸方向の位置に対して不感である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図１６は、光記録媒体４０上に集光されるビーム７０が有する波面収差が０の場合を示しており、光記録媒体４０上に集光されるビーム７０の波面収差が０でない場合には様子が異なる。例えば、図１７は、光源１０から出射されるビーム７０の波長をλとし、光記録媒体４０上に集光されるビーム７０が、Ｘ軸及びＹ軸に対して共に４５度の方向に４０ｍλｒｍｓの非点収差を有する場合の、ビーム７０のＸ軸方向の位置とフォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号の関係を示している。この場合も、ビーム７０はＺ軸方向にはＳ１の位置にある。トラッキング誤差信号は、図１６と同様な変化をしているが、フォーカス信号は、図１６と異なった挙動を示している。すなわち、フォーカス誤差信号もビーム７０のＸ軸方向の位置に応じて変化している。このフォーカス誤差信号のビーム７０のＸ軸方向の位置に対する変化を溝横断ノイズと定義し、その振幅をＦＥｅｒｒとする。
【０００８】
図１８は、ビーム７０が有する波面収差ＷＦＥと溝横断ノイズＦＥｅｒｒの関係を示している。ここで、溝横断ノイズＦＥｅｒｒはフォーカス誤差信号の振幅ＦＥｐ−ｐで規格化している。溝横断ノイズＦＥｅｒｒはデフォーカスの原因となる。デフォーカス量ＤＦＯは、ＤＦＯ＝ＦＥｅｒｒ／ＦＥｐ−ｐ＊Ｚｓで与えられ、単位はμｍである。フォーカス誤差信号の直線範囲Ｚｓを１０μｍとしたとき、例えばＦＥｅｒｒ／ＦＥｐ−ｐが０．１であれば、１μｍのデフォーカスが生じることになる。図１８によれば、ＦＥｅｒｒ／ＦＥｐ−ｐが０．１のとき、ビーム７０が有する波面収差ＷＦＥは８ｍλである。この量は、光学素子を作製する時点及び光ピックアップヘッド装置を組み立てる時点で容易に発生しうる量である。
【０００９】
近年、記録容量の増大のため、光源の波長λを短くし、対物レンズの開口数ＮＡを０．６程度まで引き上げる試みがなされている。しかしながら、焦点深度はλ／（ＮＡ）2 に比例するので、光源の波長を短くすること及び対物レンズの開口数を大きくすることは、いずれも焦点深度を浅くする結果となる。そのため、溝横断ノイズＦＥｅｒｒに起因するデフォーカスが許容できなくなるという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記従来例の問題点を解決するためになされたものであり、溝横断ノイズＦＥｅｒｒを低減することが可能な光ピックアップヘッド装置、その光ピックアップヘッド装置を用いた光情報処理装置及び光ピックアップヘッド装置の組立調整方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第１の光ピックアップヘッド装置は、光源と、前記光源から出射されたビームを光記録媒体上へ微小スポットとして収束させる集光光学系と、前記光記録媒体により反射され、回折されたビームを分岐する第１のビーム分岐素子と、前記第１のビーム分岐素子により分岐されたビームに非点収差を付与する光学素子と、前記光学素子により非点収差を付与されたビームを受光し、光量に応じた光電流を出力する第１の光検出器と、前記光記録媒体から前記第１の光検出器に至る光路中に設けられ、前記光記録媒体により反射されたビームを分岐する第２のビーム分岐素子と、前記第２のビーム分岐素子により分岐されたビームを受光し、光量に応じた光電流を出力する第２の光検出器と、前記集光光学系と前記光記録媒体との相対的な位置決めを行うためフォーカス及びトラッキングの制御を行う駆動部とを具備し、前記第１の光検出器の受光部を含む面と前記第１の光検出器で受光されるビームの焦点との相対的な位置関係が、前記第２の光検出器の受光部を含む面と前記第２の光検出器で受光されるビームの焦点との相対的な位置関係と異なり、前記第１の光検出器と前記第２の光検出器が一体化されている。
【００１２】
上記構成において、前記第２のビーム分岐素子が前記集光光学系と一体化されていることが好ましい。
また、前記第２のビーム分岐素子が前記第１のビーム分岐素子から前記第１の光検出器に至る光路中に配置されていることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の第２の光ピックアップヘッド装置は、光源と、前記光源から出射されたビームを光記録媒体上へ微小スポットとして収束させる集光光学系と、前記光記録媒体により反射され、回折されたビームを分岐する第１のビーム分岐素子と、前記第１のビーム分岐素子により分岐されたビームに非点収差を付与する光学素子と、前記光学素子により非点収差を付与されたビームを受光し、光量に応じた光電流を出力する第１の光検出器と、前記光記録媒体から前記第１の光検出器に至る光路中に設けられ、前記光記録媒体により反射されたビームを分岐する前記集光光学系と一体化された第２のビーム分岐素子と、前記第２のビーム分岐素子により分岐されたビームを受光し、光量に応じた光電流を出力する第２の光検出器と、前記第２のビーム分岐素子の周辺部に形成された第３のビーム分岐素子と、前記集光光学系と前記光記録媒体との相対的な位置決めを行うためフォーカス及びトラッキングの制御を行う駆動部とを具備し、前記第１の光検出器と前記第２の光検出器はそれぞれ４つの領域に分割された受光部を有し、前記第１の光検出器の受光部を含む面と前記第１の光検出器で受光されるビームの焦点との相対的な位置関係が、前記第２の光検出器の受光部を含む面と前記第２の光検出器で受光されるビームの焦点との相対的な位置関係と異なり、前記第１の光検出器が４つの受光部を有し、その周辺部に前記第２の光検出器の４つの受光部が設けられている。
【００１４】
上記構成において、前記第３のビーム分岐素子が回折素子であることが好ましい。
また、前記第３のビーム分岐素子がレンズ作用を有することが好ましい。
【００１５】
さらに、前記第２のビーム分岐素子と前記第３のビーム分岐素子が回折素子であり、前記第２のビーム分岐素子と前記第３のビーム分岐素子の１次回折光の回折光率が等しいことが好ましい。
【００１６】
上記第１及び第２の光ピックアップヘッド装置において、前記第２の光検出器により受光されるビームが非点収差を有する場合、前記光源から出射されたビームが前記光記録媒体上で焦点を結ぶとき、前記第２の光検出器で受光されるビームは、焦線よりもさらにデフォーカスした状態で前記第２の光検出器に受光されることが好ましい。
【００１７】
また、前記第２のビーム分岐素子が回折素子であることが好ましい。
さらに、前記第２のビーム分岐素子がレンズ作用を有することが好ましい。
【００１８】
さらに、前記第１の光検出器と前記第２の光検出器が同一の半導体基板上に形成されていることが好ましい。
【００１９】
上記第１の光ピックアップヘッド装置において、前記第１の光検出器と前記第２の光検出器がそれぞれ４つの受光部を有することが好ましい。
【００２０】
一方、本発明の第１の光情報処理装置は、光源と、前記光源から出射されたビームを光記録媒体上へ微小スポットとして収束させる集光光学系と、前記光記録媒体により反射され、回折されたビームを分岐する第１及び第２のビーム分岐素子と、前記第１のビーム分岐素子により分岐されたビームに非点収差を付与する光学素子と、前記光学素子により非点収差を付与されたビームを受光し、光量に応じた光電流を出力する第１の光検出器と、前記第２のビーム分岐素子により分岐されたビームを受光し、光量に応じた光電流を出力する第２の光検出器と、前記第１及び第２の光検出器から出力される信号からフォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号を生成する信号処理部と、前記信号処理部で生成されたフォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号を用いて前記集光光学系と前記光記録媒体との相対的な位置決めを行うためフォーカス及びトラッキングの制御を行う駆動部とを具備し、前記信号処理部は前記第１の光検出器から出力される信号を演算する第１の演算部と、前記第２の光検出器から出力される信号を演算する第２の演算部と、前記第１の演算部と前記第２の演算部から出力される信号を演算する第３の演算部を有し、前記第３の演算部から出力される信号からフォーカス誤差信号が生成される。
【００２１】
また、本発明の第２の光情報処理装置は、光源と、前記光源から出射されたビームを光記録媒体上へ微小スポットとして収束させる集光光学系と、前記光記録媒体により反射され、回折されたビームを分岐する第１及び第２のビーム分岐素子と、前記第１のビーム分岐素子により分岐されたビームに非点収差を付与する光学素子と、前記光学素子により非点収差を付与されたビームを受光し、光量に応じた光電流を出力する第１の光検出器と、前記第２のビーム分岐素子により分岐されたビームを受光し、光量に応じた光電流を出力する第２の光検出器と、前記第１及び第２の光検出器から出力される信号からフォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号を生成する信号処理部と、前記信号処理部で生成されたフォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号を用いて前記集光光学系と前記光記録媒体との相対的な位置決めを行うためフォーカス及びトラッキングの制御を行う駆動部とを具備し、前記信号処理部は前記第１の光検出器から出力される信号を演算する第１の演算部と、前記第２の光検出器から出力される信号の検波を行う検波部と、前記検波部から出力される信号を演算する第２の演算部と、前記第１の演算部と前記第２の演算部から出力される信号を演算する第３の演算部を有し、前記第３の演算部から出力される信号からフォーカス誤差信号が生成される。
【００２２】
上記第１及び第２の光情報処理装置において、前記第１の演算部が、少なくとも前記第２の演算部及び前記第３の演算部の機能を有することが好ましい。
【００２３】
また、本発明の光ピックアップヘッド装置の組立調整方法は、光源と、前記光源から出射されたビームを光記録媒体上へ微小スポットとして収束させる集光光学系と、前記光記録媒体により反射され、回折されたビームを分岐する第１及び第２のビーム分岐素子と、前記第１のビーム分岐素子により分岐されたビームに非点収差を付与する光学素子と、前記光学素子により非点収差を付与されたビームを受光し、光量に応じた光電流を出力する第１の光検出器と、前記第２のビーム分岐素子により分岐されたビームを受光し、光量に応じた光電流を出力する第２の光検出器と、前記第１の光検出器及び前記第２の光検出器から出力された信号からフォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号を生成する演算手段と、前記フォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号を用いて前記集光光学系と前記光記録媒体との相対的な位置決めを行うためフォーカス及びトラッキングの制御を行う駆動部とを具備する光ピックアップヘッド装置の組立調整方法であって、前記第２の光検出器から出力される信号を受けて信号の変化を検出し、出力される信号を第１の評価関数とし、前記第１の光検出器又は前記第２の光検出器から出力された信号から前記光記録媒体上に記録されたマーク列のジッタを検出し、出力されるジッタ信号を第２の評価関数とし、前記第１の評価関数及び第２の評価関数に重みづけを行った結果を用いて、前記光ピックアップヘッド装置の集光光学系と光記録媒体の相対的な位置関係を調整する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明による光ピックアップヘッド装置、その光ピックアップヘッド装置を用いた光情報処理装置及び光ピックアップヘッド装置の組立調整方法の実施の形態について詳細に説明する。なお、従来の光ピックアップヘッド装置と同様の構成要素を用いることが可能な場合には、同じ番号を付している。
【００２５】
（第１の実施形態）
本発明の光ピックアップヘッド装置及びそれを用いた光情報処理装置に関する第１の実施形態について、図１から図４を参照しつつ説明する。図１は、第１の実施形態における光ピックアップヘッド装置の一構成例を示す図である。
【００２６】
半導体レーザ光源１０から出射された直線偏光の発散ビーム７０は、コリメートレンズ２０により平行光に変換される。平行光化されたビーム７０は、第１のビーム分岐素子としての偏光ビームスプリッタ３０に入射する。偏光ビームスプリッタ３０に入射したビーム７０は、全て偏光ビームスプリッタ３０を透過し、１／４波長板３１に入射する。１／４波長板３１を透過する際、ビーム７０は円偏光のビームに変換される。円偏光に変換されたビーム７０は、集光光学系としての対物レンズ２１により、光録媒体４０上に集光される。
【００２７】
光記録媒体４０にはトラックが形成されている。光記録媒体４０により反射され、回折されたビーム７０は、再び対物レンズ２１を透過した後、１／４波長板３１に再入射する。１／４波長板３１を再度透過する際、ビーム７０は光源１０から出射したときとは９０度異なる方向の直線偏光のビームに変換される。１／４波長板３１を透過したビーム７０は、偏光ビームスプリッタ３０により全て反射され、集光レンズ２２により収束ビームに変換される。集光レンズ２２により変換された収束ビーム７０は、非点収差を付与する光学素子及び第２のビーム分岐素子としてのハーフミラー３３により２つに分岐される。ハーフミラー３３を透過したビーム７０Ａは、第１の光検出器としての光検出器５０に入射する。一方、ハーフミラー３３により反射されたビーム７０Ｂは、第２の光検出器としての光検出器５１に入射する。
【００２８】
ビーム７０Ａがハーフミラー３３を透過する際、フォーカス誤差信号を検出するため、ビーム７０Ａに対して非点収差が付与される。一方、ビーム７０Ｂはハーフミラー３３により反射され、ハーフミラー３３を透過しないため、ビーム７０Ｂには非点収差は付与されない。従って、光検出器５０の受光部を含む面と光検出器５０で受光されるビーム７０Ａの焦点との相対的な位置関係は、光検出器５１の受光部を含む面と光検出器５１で受光されるビーム７０Ｂの焦点との相対的な位置関係とは異なる。ビーム７０Ａ，７０Ｂは、それぞれ光検出器５０，５１により受光され、それぞれの光量に応じた電気信号に変換される。光検出器５０及び５１から出力される電気信号は、図２に示す信号処理部８１に入力される。
【００２９】
図２は、光情報処理装置における光検出器５０，５１及び信号処理部８１の構成を示す。光検出器５０，５１は、それぞれ４つの受光部５０Ａ〜５０Ｄ，５１Ａ〜５１Ｄを有する。光検出器５０の受光部５０Ａと受光部５０Ｃから出力される信号は、加算部８９２により加算される。同様に、受光部５０Ｂと受光部５０Ｄから出力される信号は、加算部８９１により加算される。受光部５０Ａと受光部５０Ｄから出力される信号は、加算部８９４により加算される。受光部５０Ｂと受光部５０Ｃから出力される信号は、加算部８９３により加算される。
【００３０】
加算部８９１，８９２から出力される信号は、第１の演算部としての演算部８７１により差動演算される。また、加算部８９３，８９４から出力される信号は、演算部８７２により差動演算される。演算部８７２から出力される信号は端子４０２から出力され、トラッキング誤差信号となる。
【００３１】
一方、光検出器５１における受光部５１Ａと受光部５１Ｃから出力される信号は、加算部８９６により加算される。また、受光部５１Ｂと受光部５１Ｄから出力される信号は、加算部８９５により加算される。加算部８９５，８９６から出力される信号は、第２の差動演算部としての演算部８７３により差動演算される。演算部８７３から出力される信号は、可変利得増幅部８３１により信号強度が調整された後、第３の演算部としての演算部８７４に入力される。演算部８７４は、演算部８７１及び可変利得増幅部８３１から出力される信号を受けて差動演算を行う。演算部８７４から出力される信号は、端子４０１から出力され、フォーカス誤差信号となる。
【００３２】
端子４０１，４０２から出力されたフォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号は、それぞれ焦点制御用の駆動部としてのアクチュエータ９０及びトラッキング制御用の駆動部としてのアクチュエータ９１に入力される。アクチュエータ９０，９１は、それぞれ、光源１０から出射されたビーム７０が光記録媒体４０上の所望の位置に焦点を結ぶように、対物レンズ２１の位置を制御する。
【００３３】
第１の実施形態においては、光検出器５１で受光されるビーム７０Ｂは、ハーフミラー３３により反射され、非点収差が付与されていない。そのため、光記録媒体４０と対物レンズ２１の図１に示すＺ軸方向の相対的な位置が変化しても、光検出器５１上で受光されるビーム７０Ｂの大きさが変化するだけあり、ビームの断面の相似形は保たれる。すなわち、光記録媒体４０と対物レンズ２１のＺ軸方向の相対的な位置が変化しても、演算部８７３から出力される信号は変化しないので、フォーカス誤差信号に悪影響を与える信号は出力されない。このことは、光検出器５１をビーム７０Ｂの焦点から充分に離れた位置に配置することにより、光ピックアップヘッド装置を組み立てる際の光検出器５１のビーム７０Ｂとの光軸方向の調整は不要であることを意味する。換言すれば、光検出器５１とビーム７０Ｂの焦点位置との関係が少々ずれても、フォーカス誤差信号に何等影響を与えない。図１３に示す従来例と比較して、光検出器５１を設けたことによる光ピックアップヘッド装置を組み立てる際の工数の増加は少なく、フォーカス誤差信号の安定性も損なわれない。
【００３４】
一方、演算部８７３から出力される信号は溝横断ノイズを含む。しかし、演算部８７４で差動演算を行うことにより、フォーカス誤差信号に含まれる溝横断ノイズは低減される。可変利得増幅部８３１の利得は、フォーカス誤差信号に含まれる溝横断ノイズが最も小さくなるように選ばれる。
【００３５】
図３は、光記録媒体４０に集光されるビーム７０が３０ｍλの非点収差を有し、ビーム７０がＺ軸方向にはＳ１の位置にある場合における、ビーム７０のＸ軸方向の位置と端子４１１から得られる信号及び端子４０２から得られるトラッキング誤差信号との関係を示している。光記録媒体４０上のトラックの周期は、０．７４μｍである。端子４１１から得られる信号は、従来の光ピックアップヘッド装置で得られるフォーカス誤差信号に相当し、溝横断ノイズを含んでいる。
【００３６】
図４は、図３と同じ条件で、ビーム７０のＸ軸方向の位置と端子４０１から得られるフォーカス誤差信号及び端子４０２から得られるトラッキング誤差信号の関係を示している。図４から明らかなように、端子４０１から得られるフォーカス誤差信号は、溝横断ノイズが極めて低減されている。すなわち、本発明の光ピックアップヘッド装置及び光情報処理装置から得られるフォーカス誤差信号には溝横断ノイズがほとんど含まれず、その結果、光源の波長を短くしても、対物レンズの開口数を大きくしても、溝横断ノイズに起因するデフォーカスはほとんど発生しない。従って、本発明の光ピックアップヘッド装置及び光情報処理装置を用いた場合、高密度に情報が記録された光記録媒体に対して、安定して情報を読み出し又は記録することが可能となる。
【００３７】
なお、上記第１の実施形態の説明において、光記録媒体から情報を読み出すことについては、本発明の目的と異なるため説明していないが、光検出器５０又は５１の各受光部から出力される信号を加算することにより得られる。
【００３８】
（第２の実施形態）
本発明の光情報処理装置に関する第２の実施形態について、図５を参照しつつ説明する。図５は、第２の実施形態に置ける光情報処理装置の信号処理部８２の構成を示す。なお、第２の実施形態における光情報処理装置に用いる光ピックアップヘッド装置は、図１に示す第１の実施形態の場合と同じである。
【００３９】
第１の実施形態の信号処理部８１と第２の実施形態の信号処理部８２で異なる点は、加算部８９１，８９２，８９５，８９６から出力される信号を演算する演算部の構成である。図５に示すように、加算部８９１，８９２から出力される信号は、それぞれ可変利得増幅部８３２，８３３により、端子４０１から出力されるフォーカス誤差信号に含まれる溝横断ノイズが最も少なくなるレベルに増幅される。演算部８７５は、加算部８９５，８９６と可変利得増幅部８３２，８３３から出力される信号を受けて演算を行う。演算部８７５から出力される信号は端子４０１から出力され、フォーカス誤差信号となる。
【００４０】
演算部８７５は、第１の実施形態の信号処理部８１における演算部８７１，８７３，８７４の機能を果たしている。従って、第２の実施形態の信号処理部８２を用いた光情報処理装置においても、端子４０１から出力されるフォーカス誤差信号に含まれる溝横断ノイズは少ない。なお、ここでは演算部の構成について述べたが、加算部についても演算部と同様に様々な構成が適用できることは言うまでもない。
【００４１】
（第３の実施形態）
本発明の光情報処理装置に関する第３の実施形態について、図６を参照しつつ説明する。図６は、第３の実施形態に置ける光情報処理装置の信号処理部８３の構成を示す。なお、第３の実施形態における光情報処理装置に用いる光ピックアップヘッド装置も、図１に示す第１の実施形態の場合と同じである。
【００４２】
第１の実施形態の信号処理部８１と第３の実施形態の信号処理部８３で異なる点は、演算部８７３の入力側に検波部８１１，８１２と低域濾波部８２１，８２２を設けたことである。検波部８１１，８１２と低域濾波部８２１，８２２とが包絡線検波の役割を果たしている。第３の実施形態の信号処理部８３を用いた光情報処理装置は、光記録媒体４０に情報がピット列として記録されている場合に特に有効である。
【００４３】
光記録媒体４０に情報がピット列として記録されている場合、加算部８９５，８９６から出力される信号をそれぞれ検波部８１１，８１２に入力すると、低域濾波部８２１，８２２からは直流成分が除去されて溝横断ノイズに相当する信号だけが出力される。従って、例えば光検出器５１の受光部５１Ａ〜５１Ｄに不均一な迷光が入射し、受光部５１Ａ〜５１Ｄから出力される信号にレベルの異なる電気的な直流オフセットが含まれていても、その直流成分が除去されるので、フォーカス誤差信号には影響を与えず、安定した光情報処理装置となる。なお、検波部を用いた信号検出の形態については、例えば特開昭５６−４１５３８号公報に既に開示されているので、詳細な説明は省略する。
【００４４】
（第４の実施形態）
本発明の光ピックアップヘッド装置及びそれを用いた光情報処理装置に関する第４の実施形態について、図７及び図８を参照しつつ説明する。図７は、第４の実施形態における光ピックアップヘッド装置の一構成例を示す図である。図７に示す第４の実施形態の光ピックアップヘッド装置は、集光レンズ２２により集光されたビーム７０を受ける光学系の構成において、図１に示す第１の実施形態の光ピックアップヘッド装置と異なる。
【００４５】
図７に示すように、集光レンズ２２で変換された収束ビーム７０は、平行平板３２を透過した後、第２のビーム分岐素子としてのホログラム素子６０に入射する。ビーム７０には、平行平板３２を透過する際、フォーカス誤差信号を検出するために非点収差が付与される。ホログラム素子６０には、パターンとしてフレネルゾーンプレートが記録されている。ホログラム素子６０は、ビーム７０を受けて０次回折光７０Ｃ及び１次回折光７０Ｄを生成する。ホログラム素子６０で生成された０次回折光７０Ｃ及び１次回折光７０Ｄは、光検出器５２に入射する。
【００４６】
ビーム７０Ｃ，７０Ｄと光検出器５２の受光部の関係を図８に示す。光検出器５２は、シリコン基板上に形成された８つの受光部５２Ａ〜５２Ｈを有する。ビーム７０Ｃは受光部５２Ａ〜５２Ｄにより、ビーム７０Ｄは大半が受光部５２Ａ〜５２Ｄの周辺部に形成された受光部５２Ｅ〜５２Ｈにより、それぞれ受光される。ビーム７０Ｄはホログラム素子６０の１次回折光であり、レンズ作用を有するフレネルゾーンプレートにより、ビーム７０Ｃとは異なる位置に焦点を有する。ビーム７０Ｃ，７０Ｄ共、平行平板３２を透過することにより非点収差が付与されているが、ここでは、ビーム７０Ｃが光検出器５２上で最小錯乱円となるとき、ビーム７０Ｄが光検出器５２上で焦線よりも十分デフォーカスした状態で受光されるように設計されている。従って、ビーム７０Ｄは光検出器５２上で概ね円形のビームとなり、ビーム７０の大きさの変化は、フォーカス誤差信号に影響を与えない。光検出器５２により受光されたビーム７０Ｃ，７０Ｄは、それぞれその光量に応じた電気信号に変換される。光検出器５２から出力される電気信号は、例えば図２に示す第１の実施形態の信号処理部８１に入力することにより光情報処理装置を構成することができる。
【００４７】
図２において、光検出器５０，５１を切り離し、光検出器５２の受光部５２Ａから出力される信号を端子４０６に、受光部５２Ｂから出力される信号を端子４０３に、受光部５２Ｃから出力される信号を端子４０５に、受光部５２Ｄから出力される信号を端子４０４に、受光部５２Ｅから出力される信号を端子４１０に、受光部５２Ｆから出力される信号を端子４０７に、受光部５２Ｇから出力される信号を端子４０９に、受光部５２Ｈから出力される信号を端子４０８に、それぞれ入力すれば、端子４０１から得られるフォーカス誤差信号に含まれる溝横断ノイズは低減される。
【００４８】
第４の実施形態に示す光ピックアップヘッド装置では、第１の光検出器としての受光部５２Ａ〜５２Ｄと第２の光検出器としての受光部５２Ｅ〜５２Ｈが１つの光検出器５２として構成されており、小型，低価格な光ピックアップヘッド装置となる。
【００４９】
また、ホログラム素子６０と平行平板３２は別々の部品として光ピックアップヘッド装置を構成したが、例えば、フレネルゾーンプレートを平行平板３２上に形成して、ホログラム素子６０と平行平板３２の役割を１つの部品で実現してもよい。
【００５０】
（第５の実施形態）
本発明の光ピックアップヘッド装置及びそれを用いた光情報処理装置に関する第５の実施形態について、図９及び図１０を参照しつつ説明する。図９は、第５の実施形態における光ピックアップヘッド装置の一構成例を示す図である。図９に示す第５の実施形態の光ピックアップヘッド装置は、第２のビーム分岐素子が対物レンズ２３上に形成されている点において、図７に示す第４の実施形態の光ピックアップヘッド装置と異なる。
【００５１】
対物レンズ２３の構成を図１０に示す。対物レンズ２３は領域２３Ａと２３Ｂを有し、領域２３Ｂは通常のレンズと同様である。領域２３Ａには、第２のビーム分岐素子としての同心円上のブレーズ化されたフレネルゾーンプレートが形成されている。領域２３Ａの０次回折光の回折効率を８０％、１次回折光の回折効率を１０％としている。
【００５２】
光記録媒体４０の基板の厚さｔが０．６ｍｍの場合、対物レンズ２３の領域２３Ｂを透過するビーム及び領域２３Ａの０次回折光を用いて、光記録媒体４０に記録された情報を読み出す。一方、光記録媒体４０の基板の厚さｔが１．２ｍｍの場合、対物レンズ２３の領域２３Ａの１次回折光を用いて、光記録媒体４０に記録された情報を読み出される。この情報の読み出し方法及び対物レンズに形成されたフレネルゾーンプレートの構成については、例えばＹ．Ｋｏｍｍａ，ｅｔａｌ．：”Ｄｕａｌ  ｆｏｃｕｓ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｈｅａｄ  ｆｏｒ  ０．６ｍｍ  ａｎｄ  １．２ｍｍ  ｄｉｓｋｓ”，Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄａｔａ  Ｓｔｒａｇｅ  ′９４  ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．２３３８，ｐ２８２（１９９４）．に開示されているので、詳細な説明は略する。
【００５３】
光記録媒体４０により反射されたビーム７０は、再び対物レンズ２３に入射し、領域２３Ａにより０次回折光７０Ｅ及び１次回折光７０Ｆが生成される。２つのビーム７０Ｅ及び７０Ｆは、１／４波長板３１、偏光ビームスプリッタ３０、集光レンズ２２及び平行平板３２を経て光検出器５２に入射する。ビーム７０Ｅと７０Ｆの関係は、図７に示した第４の実施形態のビーム７０Ｃと７０Ｄの関係と概ね同様となる。信号処理部も、第４の実施形態の場合と同様のものを用いることができる。
【００５４】
第５の実施形態のピックアップヘッド装置も、第４の実施形態の場合と同様に、第１の光検出器としての受光部５２Ａ〜５２Ｄと第２の光検出器としての受光部５２Ｅ〜５２Ｈが１つの光検出器５２として構成されており、小型，低価格な光ピックアップヘッド装置となる。さらに、第２のビーム分岐素子を、対物レンズ２３上に形成することにより、基板の厚さが異なる光記録媒体に記録された情報を読み出すことが可能な光ピックアップヘッド装置となる。
【００５５】
（第６の実施形態）
本発明の光ピックアップヘッド装置及びそれを用いた光情報処理装置に関する第６の実施形態について、図１１を参照しつつ説明する。図１１において、（ａ）は第６の実施形態における光ピックアップヘッド装置に用いられる対物レンズ２４の構成を示し、（ｂ）はビーム７０Ｅ〜７０Ｇと光検出器５２の受光部の関係を示す。第６の実施形態の光ピックアップヘッド装置は、図９に示す第５の実施形態の光ピックアップヘッド装置における対物レンズ２３の代わりに、図１１（ａ）に示す対物レンズ２４を用いる。
【００５６】
図１１（ａ）に示す対物レンズ２４において、領域２４Ａには第２のビーム分岐素子としてのフレネルゾーンプレートが形成されており、フレネルゾーンプレートのパターンは対物レンズ２３の領域２３Ａに形成したパターンと同一である。対物レンズ２４の領域２４Ｂには、第３のビーム分岐素子として、領域２４Ａとは異なる位置に焦点を有するビームを生成するフレネルゾーンプレートが形成されている。領域２４Ａ，２４Ｂ共、０次回折光の回折効率を８０％、１次回折光の回折効率を１０％としている。
【００５７】
光記録媒体４０の基板の厚さｔが０．６ｍｍの場合、対物レンズ２４の領域２４Ａ及び領域２４Ｂからの０次回折光を用いて、光記録媒体４０に記録された情報を読み出す。一方、光記録媒体４０の基板の厚さｔが１．２ｍｍの場合、対物レンズ２４の領域２４Ａからの１次回折光を用いて、光記録媒体４０に記録された情報を読み出される。
【００５８】
光記録媒体４０により反射されたビームは、再び対物レンズ２４に入射し、領域２４Ａにより０次回折光７０Ｅ及び１次回折光７０Ｆが、領域２４Ｂにより０次回折光７０Ｅ及び１次回折光７０Ｇが、それぞれ生成される。３つのビーム７０Ｅ，７０Ｆ，７０Ｇは、１／４波長板３１、偏光ビームスプリッタ３０、集光レンズ２２及び平行平板３２を経て光検出器５２に入射する。ビーム７０Ｅ〜７０Ｇと光検出器５２の関係を図１１（ｂ）に示す。ビーム７０Ｇはビーム７０Ｆと同様に受光部５２Ｅ〜５２Ｈで受光される。
【００５９】
第６の実施形態の対物レンズ２４では、領域２４Ａと２４Ｂの回折効率を等しくすることにより、対物レンズ２４を透過する０次回折光の強度分布がガウス分布に近くなり、光記録媒体４０上に集光されたビームのサイドロープを低く抑えることができ、隣接トラックからのクロストーク及び符号間干渉の影響を小さくできる。また、光検出器５２の受光部５２Ａ〜５２Ｄで受光されるビーム７０Ｅの強度分布と受光部５２Ｅ〜５２Ｈで受光されるビーム７０Ｇ，７０Ｈの強度分布も実質的に等しくなる。
【００６０】
（第７の実施形態）
本発明の光ピックアップヘッド装置の組立調整方法に関する第７の実施形態について、ＺＹ１２を参照しつつ説明する。図１２は第７の実施形態の光ピックアップヘッド装置の組立調整方法において用いられる信号処理部８４の構成を示す。組立てられる光ピックアップヘッド装置としては、例えば図１に示す第１の実施形態の光ピックアップヘッド装置とする。また、光記録媒体４０としては、情報をマーク列で記録した光記録媒体を用いる。
【００６１】
図１２において、光検出器５０から出力される信号は、加算部８９１〜８９４に入力された後、フォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号がそれぞれ端子４０１及び４０２から出力される。差動演算部８７１からされる信号は、検波部８１３にも入力される。検波部８１３に入力された信号は、検波部８１３により検波された後、低域濾波部８２３に入力される。低域濾波部８２３からは、検波部８１３で検波された信号のエンベロープが信号Ｓ２として出力される。低域濾波部８２３及び検波部８１３が、光記録媒体４０に記録された情報のエンベロープを検出する信号処理部である。
【００６２】
一方、加算部８９１，８９２から出力される信号は、さらに加算部８９７で加算される。加算部８９７で加算された信号はジッタ検出部８１７に入力され、ジッタが検出される。ジッタを示す信号はＳ１で表す。信号Ｓ１及びＳ２は評価部８１８で所望の重み付けを行って加算された後、端子５１２から出力される。
【００６３】
光ピックアップヘッド装置を組み立てる際、フォーカス及びトラッキングサーボをかけて対物レンズ２１と光記録媒体４０の相対的な傾きを調整する。このとき、端子４１２から出力される信号が最少となるように調整する。Ｘ軸及びＹ軸と平行な方向に対して光学系に残留する波面収差は、信号Ｓ１の変化により、Ｘ軸及びＹ軸に４５度の方向に対して光学系に残留する波面収差は、信号Ｓ２の変化により、それぞれ検出される。従って、第７の実施形態の光ピックアップヘッド装置の組立調整方法を用いた場合、光学系に残留する波面収差は、従来の光ピックアップヘッド装置の組立調整方法を用いた場合よりも小さくすることができる。図１８に示すように、光学系に残留する波面収差が小さい程、フォーカス誤差信号に含まれる溝横断ノイズも低減される。このとき、外乱によるデフォーカス等の誤差要因に対する許容範囲が広くなり、光記録媒体からの情報を従来の光ピックアップヘッド装置の組立調整方法を用いた場合よりも安定して読み出すことができる。また、溝横断ノイズを低減する程、シーク動作をさせたときに駆動部から発生する音は小さくなるので、動作音の小さな光情報処理装置を提供することができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の第１の光ピックアップヘッド装置は、光源と、光源から出射されたビームを光記録媒体上へ微小スポットとして収束させる集光光学系と、光記録媒体により反射され、回折されたビームを分岐する第１のビーム分岐素子と、第１のビーム分岐素子により分岐されたビームに非点収差を付与する光学素子と、光学素子により非点収差を付与されたビームを受光し、光量に応じた光電流を出力する第１の光検出器と、光記録媒体から第１の光検出器に至る光路中に設けられ、光記録媒体により反射されたビームを分岐する第２のビーム分岐素子と、第２のビーム分岐素子により分岐されたビームを受光し、光量に応じた光電流を出力する第２の光検出器と、集光光学系と光記録媒体との相対的な位置決めを行うためフォーカス及びトラッキングの制御を行う駆動部とを具備し、
第１の光検出器の受光部を含む面と第１の光検出器で受光されるビームの焦点との相対的な位置関係が、第２の光検出器の受光部を含む面と第２の光検出器で受光されるビームの焦点との相対的な位置関係と異なる。
【００６５】
すなわち、第２のビーム分岐素子により分岐されるビームには非点収差は付与されないので、光記録媒体と集光光学系の光軸方向の相対的な位置が変化しても、第２の光検出器上で受光されるビームの断面の大きさが変化するだけで、相似形は保たれる。従って、第２の光検出器の出力を演算処理することにより、フォーカス誤差信号に悪影響を及ぼす成分を相殺することができる。また、第２の光検出器の受光面を第２のビーム分岐素子により分岐されたビームの焦点から充分に離すことにより、第２の光検出器の光軸方向の位置調整を不要にすることができる。
【００６６】
また、本発明の第２の光ピックアップヘッド装置は、上記第１の光ピックアップヘッド装置の構成に加えて、第２のビーム分岐素子が集光光学系に一体化され、第２のビーム分岐素子の周辺部に第３のビーム分岐素子が形成され、第１及び第２の光検出器がそれぞれ４つに分割された受光部を有する。すなわち、例えばフレネルゾーンプレートが記録されたホログラム素子等の第３の光分岐素子によりビームが分岐（回折）されるので、それぞれ分岐（回折）されたビーム（例えば、０次回折光及び１次回折光）を用いて基板厚さの異なる複数種類の光記録媒体の記録再生を行うことができる。
【００６７】
さらに、本発明の第１の光情報処理装置は、上記光ピックアップヘッド装置を用い、第１及び第２の光検出器から出力される信号からフォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号を生成する信号処理部と、信号処理部で生成されたフォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号を用いて集光光学系と光記録媒体との相対的な位置決めを行うためフォーカス及びトラッキングの制御を行う駆動部とを具備し、信号処理部は第１の光検出器から出力される信号を演算する第１の演算部と、第２の光検出器から出力される信号を演算する第２の演算部と、第１の演算部と第２の演算部から出力される信号を演算する第３の演算部を有し、第３の演算部から出力される信号からフォーカス誤差信号が生成される。
【００６８】
すなわち、前述のように、本発明の光ピックアップヘッド装置を用いることにより、第２のビーム分岐素子により分岐されるビームには非点収差は付与されないので、光記録媒体と集光光学系の光軸方向の相対的な位置が変化しても、第２の光検出器上で受光されるビームの断面の大きさが変化するだけで、相似形は保たれる。特に、第２の演算部により第１の光検出器からの出力と第２の光検出器からの出力を差動演算することにより、フォーカス信号に含まれる溝横断ノイズを低減することができる。その結果、光源の波長を短くしても、集光光学系の対物レンズの開口数を大きくしても、溝横断ノイズに起因するデフォーカスはほとんど発生せず、高密度に情報が記録された光記録媒体から安定して情報を読み出し、又は光記録媒体に情報を高密度に記録することができる。
【００６９】
また、本発明の第２の光情報処理装置は、上記第１の光情報処理装置の構成に加えて、第２の光検出器から出力される信号の検波を行う検波部を有し、第２の演算部は検波部から出力される信号を演算する。すなわち、第２の光情報処理装置は、特に光記録媒体に情報がピット列として記録されている場合に有効であり、検波部の出力から直流成分が除去される。そのため、不均一な迷光が入射しても、電気的な直流オフセット成分が除去され、フォーカス誤差信号には影響を与えず、安定した光情報処理装置が得られる。
【００７０】
また、本発明の光ピックアップヘッド装置の組立調整方法は、上記光ピックアップヘッド装置の組立てに適するものであって、第２の光検出器から出力される信号を受けて信号の変化を検出し、出力される信号を第１の評価関数とし、第１の光検出器又は第２の光検出器から出力された信号から光記録媒体上に記録されたマーク列のジッタを検出し、出力されるジッタ信号を第２の評価関数とし、第１の評価関数及び第２の評価関数に重みづけを行った結果を用いて、光ピックアップヘッド装置の集光光学系と光記録媒体の相対的な位置関係を調整する。
【００７１】
光ピックアップヘッド装置を組み立てる際、フォーカス及びトラッキングサーボをかけて集光光学系の対物レンズと光記録媒体の相対的な傾きを調整するが、このとき、第１の評価関数及び第２の評価関数に重みづけを行った結果を表す信号が最少となるように調整する。Ｘ軸及びＹ軸と平行な方向に対して光学系に残留する波面収差は、第１の評価関数の変化により、Ｘ軸及びＹ軸に４５度の方向に対して光学系に残留する波面収差は、第２の評価関数の変化により、それぞれ検出される。従って、本発明の光ピックアップヘッド装置の組立調整方法を用いた場合、光学系に残留する波面収差は、従来の光ピックアップヘッド装置の組立調整方法を用いた場合よりも小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における光ピックアップヘッド装置の一構成例を示す図
【図２】第１の実施形態における光情報処理装置の光検出器及び信号処理部の構成を示す図
【図３】第１の実施形態における信号処理部の端子４１１からの出力信号とトラッキング誤差信号の関係を示す図
【図４】第１の実施形態におけるフォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号の関係を示す図
【図５】本発明の第２の実施形態における光情報処理装置の信号処理部の構成を示す図
【図６】本発明の第３の実施形態における光情報処理装置の信号処理部の構成を示す図
【図７】本発明の第４の実施形態における光ピックアップヘッド装置の一構成例を示す図
【図８】第４の実施形態におけるビームと光検出器の受光部の関係を示す図
【図９】本発明の第５の実施形態における光ピックアップヘッド装置の一構成例を示す図
【図１０】本発明の第６の実施形態における対物レンズの構成を示す図
【図１１】（ａ）は本発明の第６の実施形態における対物レンズの構成を示す図、（ｂ）は第６の実施形態に置けるビームと光検出器の受光部の関係を示す図
【図１２】本発明の第７の実施形態における光ピックアップヘッド装置の組立調整方法に用いる信号処理部の構成を示す図
【図１３】従来の光ピックアップヘッド装置の構成を示す図
【図１４】従来の光ピックアップヘッド装置における信号処理部の構成を示す図
【図１５】従来の光ピックアップヘッド装置から得られるフォーカス誤差信号の波形を示す図
【図１６】従来の光ピックアップヘッド装置から得られる光学系の波面収差が無い場合のフォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号の関係を示す図
【図１７】従来の光ピックアップヘッド装置から得られる光学系の波面収差が有る場合のフォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号の関係を示す図
【図１８】従来の光ピックアップヘッド装置から得られる光学系が有する波面収差と溝横断ノイズの関係を示す図
【符号の説明】
１０            ：半導体レーザ光源
２０            ：コリメートレンズ
２１            ：対物レンズ
２２            ：集光レンズ
２３            ：対物レンズ
２３Ａ〜２３Ｂ  ：領域
２４            ：対物レンズ
２４Ａ〜２４Ｂ  ：領域
３０            ：偏光ビームスプリッタ
３１            ：１／４波長板
３２            ：平行平板
３３            ：ハーフミラー
４０            ：光記録媒体
５０〜５２      ：光検出器
５０Ａ〜５０Ｄ  ：受光部
５１Ａ〜５１Ｄ  ：受光部
５２Ａ〜５２Ｈ  ：受光部
６０            ：ホログラム素子
７０            ：ビーム
７０Ａ〜７０Ｇ  ：ビーム
８０〜８４      ：信号処理部
９０〜９１      ：駆動部
４０１〜４１２  ：端子
８１１〜８１３  ：検波部
８１７          ：ジッタ検出部
８１８          ：評価部
８２１〜８２３  ：低域濾波部
８３１〜８３３  ：可変利得増幅部
８７１〜８７５  ：演算部
８９１〜８９７  ：加算部
【図１】
0003658092.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003658092.tif 000004
【図４】
0003658092.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0003658092.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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