(57)【要約】【課題】  光ディスクがチルトすることにより発生するコマ収差をナイフエッジ（フーコー）法を用いて定量的に検出することができる光ヘッド装置及び光ディスク装置を提供する。  【解決手段】  レーザ光を出射するレーザ光源２０と、このレーザ光源２０から出射されたレーザ光を情報記録媒体１上に集光する対物レンズ２４と、情報記録媒体１からの反射光を集光する集光レンズ２５を介して受光する光検出器２７とを有する光ヘッド装置において、集光レンズ２５によって反射光が集光される集光位置にナイフエッジ２６を配置させ、このナイフエッジ２６によって投影された像に基づいて情報記録媒体のチルト量を検出することを特徴とする。【選択図】  図１
2006099844.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射するレーザ光源と、このレーザ光源から出射された前記レーザ光を情報記録媒体上に集光する対物レンズと、前記情報記録媒体からの反射光を集光する集光レンズを介して受光する光検出器とを有する光ヘッド装置において、
前記集光レンズによって前記反射光が集光される集光位置にナイフエッジを配置させ、このナイフエッジによって投影された像に基づいて前記情報記録媒体のチルト量を検出することを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項２】
レーザ光を出射するレーザ光源と、このレーザ光源から出射された前記レーザ光を情報記録媒体上に集光する対物レンズと、前記情報記録媒体からの反射光を集光する集光レンズを介して受光する光検出器とを有する光ヘッド装置において、
前記集光レンズによって前記反射光が集光される集光位置に回折素子を配置させ、この回折素子によって回折された回折像に基づいて前記情報記録媒体のチルト量を検出することを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項３】
レーザ光を出射するレーザ光源と、このレーザ光源から出射された前記レーザ光を情報記録媒体上に集光する対物レンズと、前記情報記録媒体からの反射光を集光する集光レンズと、前記集光レンズによって集光された前記反射光を透過及び反射させる複合プリズムを介して受光する光検出器とを有する光ヘッド装置において、
前記複合プリズムはナイフエッジ又は回折素子を有し、前記集光レンズによって集光された前記反射光が前記ナイフエッジによって投影されて得られる像、又は回折素子によって回折されて得られる像に基づいて前記情報記録媒体のチルト量を検出することを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項４】
前記回折素子と前記光検出器はそれぞれ４分割され、前記４分割の回折素子によって回折された前記反射光を前記４分割の光検出器によって受光して、互いに直行する２方向のチルト量を同時に検出することを特徴とする請求項２乃至３のいずれかに記載の光ヘッド装置。
【請求項５】
レーザ光を出射するレーザ光源と、このレーザ光源から出射された前記レーザ光を情報記録媒体上に集光する対物レンズと、前記情報記録媒体からの反射光を集光する集光レンズを介して受光する光検出器と、この光検出器によって受光された前記反射光から情報を再生する光ディスク装置において、
前記集光レンズによって前記反射光が集光される集光位置にナイフエッジを配置させ、このナイフエッジによって投影された像に基づいて前記情報記録媒体のチルト量を検出することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項６】
レーザ光を出射するレーザ光源と、このレーザ光源から出射された前記レーザ光を情報記録媒体上に集光する対物レンズと、前記情報記録媒体からの反射光を集光する集光レンズを介して受光する光検出器と、この光検出器によって受光された前記反射光から情報を再生する光ディスク装置において、
前記集光レンズによって前記反射光が集光される集光位置に回折素子を配置させ、この回折素子によって回折された回折像に基づいて前記情報記録媒体のチルト量を検出することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項７】
レーザ光を出射するレーザ光源と、このレーザ光源から出射された前記レーザ光を情報記録媒体上に集光する対物レンズと、前記情報記録媒体からの反射光を集光する集光レンズと、前記集光レンズによって集光された前記反射光を透過及び反射させる複合プリズムを介して受光する光検出器と、この光検出器によって受光された前記反射光から情報を再生する光ディスク装置において、
前記複合プリズムはナイフエッジ又は回折素子を有し、前記集光レンズによって集光された前記反射光が前記ナイフエッジによって投影されて得られる像、又は回折素子によって回折されて得られる像に基づいて前記情報記録媒体のチルト量を検出することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項８】
前記回折素子と前記光検出器はそれぞれ４分割され、前記４分割の回折素子によって回折された前記反射光を前記４分割の光検出器によって受光して、互いに直行する２方向のチルト量を同時に検出することを特徴とする請求項６乃至７のいずれかに記載の光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光ディスクに対して情報を記録又は再生を行うための光ヘッド装置及び光ディスク装置に関し、特に、光ディスクがチルトすることにより発生するコマ収差をナイフエッジ（フーコー）法等を用いて定量的に検出することができる光ヘッド装置及び光ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、情報の高密度記録が可能な光ディスクとして、片面１層容量が４．７ＧＢ（ギガバイト）を有する光ディスク（現世代ＤＶＤ）が実用化されている。例えば、再生専用の光ディスクであるＤＶＤ−ＲＯＭ（Digital Versatile Disk−Read Only Memory）、ＤＶＤ−ＲＷ（Rewritable）、ＤＶＤ−ＲＡＭ（Random Access Memory）等がある。しかしながら、近年では、ＢＳデジタル放送や地上波デジタル放送が始まり、デジタル放送の解像度で録画できる数十ギガバイトを有する次世代のＤＶＤ（次世代ＤＶＤ）の開発が行われ実用化されつつある。この次世代ＤＶＤはデジタル放送の解像度で録画できるようにするため現行ＤＶＤの約５倍という面記録密度を実現しなければならない。
【０００３】
面記録密度を高めるには一般的に、対物レンズの収束性能を示す開口数（ＮＡ：numerical aperture）をできる限り大きくしてビームスポット径を絞り込む。同スポット径は開口数に反比例して小さくなるためである。よって、ビームスポットの径が小さいほど面記録密度は高くなる。一方、光ディスクが対物レンズに対して半径方向に傾くと、光ディスクの基板に起因するコマ収差によってビームスポットの形状が乱れるので、記録再生特性が悪化する。コマ収差は対物レンズの開口数の３乗に比例するため、対物レンズの開口数が高いほど、記録再生特性に対する光ディスクの半径方向の傾き（ラジアルチルト）のマージンは狭くなる（チルトマージンが狭くなると、ディスク製造や装置の組み立てに許される機械的な誤差が極端に少なくなり、あまりよろしくない）。したがって、面記録密度を高めるために対物レンズの開口数を高めた光ヘッド装置や光ディスク装置においては、記録再生特性を悪化させないために、光ディスクのラジアルチルトを精度良く検出しかつ補正することが必要である。このようなチルトを検出するものとして、例えば特開２００３−０１６６７９号公報や特開２００３−３４６３６５号公報がある。
【特許文献１】特開２００３−０１６６７９号公報（段落番号０００６、図３）
【特許文献２】特開２００３−３４６３６５号公報（段落番号００１３、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の技術によると、光検出器に集光する前に、回折格子により光束の内側と外側を別々の光検出器に集光させるようにし、それぞれの演算により球面、ラジアルコマ、タンジェンシャルコマの各収差検出信号を得るものである。しかしながら、特許文献１ではチルト検出のために、光束の内側と外側を分離してそれぞれ演算するため、光学系が複雑になりコストが上がるとともに、８分割の検出器が必要となるため検出器分割の増加による信号のＳ／Ｎの低下を招く、という問題がある。
【０００５】
上記特許文献２に記載の技術によると、光源と、光源からの出射光を光記録媒体上に集光する対物レンズと、光記録媒体からの反射光を受光する光検出器とを有するものであって、対物レンズに入射する際の強度分布が異なるメインビーム及びサブビームを用い、メインビーム及びサブビームのそれぞれから位相差法によるトラック誤差信号を検出し、メインビームのトラック誤差信号とサブビームのトラック誤差信号との位相のずれに基づいて光記録媒体のラジアルチルトを検出するものである。しかしながら、特許文献２では、３ビームを用いるために記録再生ビームの光量が低下してしまうし、またトラック誤差信号の位相を検知するためトラック誤差信号の品質によりチルト検出量が変動する、という問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は上記の問題を解決するために成されたものであり、光ディスクがチルトすることにより発生するコマ収差をナイフエッジ（フーコー）法等を用いて定量的に検出することができる光ヘッド装置及び光ディスク装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した課題を解決するために、この発明は、レーザ光を出射するレーザ光源と、このレーザ光源から出射された前記レーザ光を情報記録媒体上に集光する対物レンズと、前記情報記録媒体からの反射光を集光する集光レンズを介して受光する光検出器とを有する光ヘッド装置において、前記集光レンズによって前記反射光が集光される集光位置にナイフエッジを配置させ、このナイフエッジによって投影された像に基づいて前記情報記録媒体のチルト量を検出することを特徴とする。
【０００８】
また上記した課題を解決するために、この発明は、レーザ光を出射するレーザ光源と、このレーザ光源から出射された前記レーザ光を情報記録媒体上に集光する対物レンズと、前記情報記録媒体からの反射光を集光する集光レンズを介して受光する光検出器とを有する光ヘッド装置において、前記集光レンズによって前記反射光が集光される集光位置に回折素子を配置させ、この回折素子によって回折された回折像に基づいて前記情報記録媒体のチルト量を検出することを特徴とする。
【０００９】
また上記した課題を解決するために、この発明は、レーザ光を出射するレーザ光源と、このレーザ光源から出射された前記レーザ光を情報記録媒体上に集光する対物レンズと、前記情報記録媒体からの反射光を集光する集光レンズと、前記集光レンズによって集光された前記反射光を透過及び反射させる複合プリズムを介して受光する光検出器とを有する光ヘッド装置において、前記複合プリズムはナイフエッジ又は回折素子を有し、前記集光レンズによって集光された前記反射光が前記ナイフエッジによって投影されて得られる像、又は回折素子によって回折されて得られる像に基づいて前記情報記録媒体のチルト量を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、受光光学系の集光レンズの集光位置にナイフエッジや回折素子を配置することで情報記録媒体のチルト量を検出するため、送光系ビームを分割する必要がなく、受光系の検出器分割は１方向検出では２分割、２方向では高々４分割でよいため、低コスト、高Ｓ／Ｎでのチルト検出が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、この発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の光ディスク装置に係る実施の形態の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、光ディスク１は例えば０．６ｍｍ厚さのポリカーボネート基板上に反射性の情報記録層が形成されたディスク状情報記録媒体である。光源には短波長の半導体レーザ光源２０が用いられる。その出射光の波長は、例えば４００ｎｍ〜４１０ｎｍの範囲の紫色波長帯のものである。半導体レーザ光源２０からの出射光１００は、コリメートレンズ２１により平行光となり偏光ビームスプリッタ２２、λ／４板２３を透過して、対物レンズ２４に入射される。その後、光ディスク１の基板を透過し、情報記録層に集光される。光ディスク１の情報記録層による反射光１０１は、再び光ディスク１の基板を透過し、対物レンズ２４、λ／４板２３を透過し、偏光ビームスプリッタ２２で反射された後、集光レンズ２５を透過して光検出器２６に入射される。
【００１３】
光検出器２７の受光部は、通常複数に分割されておりそれぞれの受光部から光強度に応じた電流を出力する。出力された電流は、図示しないＩ／Ｖアンプ（電流電圧変換）により電圧に変換された後、演算回路４０に入力される。入力された電圧信号は、演算回路４０によりチルト誤差信号及びＨＦ信号及びフォーカス誤差信号及びトラック誤差信号などに演算処理される。チルト誤差信号はチルト制御を行うためのものであり、ＨＦ信号は光ディスク１に記録された情報を再生するためのものであり、フォーカス誤差信号はフォーカス制御を行うためのものであり、またトラック誤差信号はトラッキング制御を行うためのものである。
【００１４】
対物レンズ２４はアクチュエータ２８にて上下方向、ディスクラジアル方向、およびチルト方向(ラジアル方向または／およびタンジェンシャル方向)に駆動可能であり、サーボドライバ５０によって光ディスク１上の情報トラックに追従するように制御される。なお、チルト方向には２種類ある。光ディスクの中心に向かってディスク面が傾くことで生じる「ラジアルチルト」と、トラックの接線方向に生じる「タンジェンシャルチルト」とがある。このうちディスクの反りで一般に生じるのはラジアルチルトである。単にディスク製造時に生じるチルトだけではなく、経年変化や使用環境の急変で生じるチルトも考慮する必要がある。
【００１５】
さて、本発明におけるチルトセンサは、この受光光学系の集光レンズ２５の焦点位置にナイフエッジ２６を配置し、その像を光検出器２７で検出することで機能する。
【００１６】
図２にナイフエッジ２６と光検出器２７の配置関係を示す。
【００１７】
集光レンズ２５の焦点位置に図の左右方向にエッジを持つナイフエッジ２６が設置され、光束の下半分が遮光される。光検出器２７にはこのナイフエッジ２６による像が投影される。光ディスク１が傾いた場合、図１に示す反射光束１０１にはコマ収差が生じている。そのため集光レンズ２５の焦点位置にナイフエッジ２６を置くことで、いわゆるフーコー(ナイフエッジ)テストを行なうこととなり、その像はコマ収差を反映したものとなる。そうすることで、記録再生ビームを用いて検出しているため、特性に直接影響するチルト量を精度良く検出することができる。
【００１８】
図３は光検出器２７上の光束像である。光ディスク１にチルトが無い場合は単純な半円状の像（中央の図）であるのに対して、チルトを与えると楕円状の像を生じ、それはチルト方向によって明暗分かれることが分かる。したがって、この検出器２７上の光量をモニタすることでチルトにほぼ比例した信号が得られる。すなわち、この例の場合、チルトがマイナス方向（−０．６度）に加わると光検出器２７による検出光量が低下し（左図）、チルトがプラス方向（０．６度）に加わると光検出器２７による検出光量が増加する（右図）。なお、この場合のディスクチルトのプラス方向、マイナス方向は図４に示す通りである。但し、０点の補正が必要なため、この場合は図２の上下で２分割した光検出器を用い、上半分に像が出る、すなわち信号が生じ始める時点をチルト０と定義することが必要である。
【００１９】
なお、図２のナイフエッジ２６の配置では図の上下方向に生ずるチルトを検出するのに都合が良い。すなわち、図の上下方向が例えば光ディスク１のラジアル方向に対応する場合には、この配置によりラジアルチルトを良く検出することができる。逆に、光ディスク１のトラック延伸方向(タンジェンシャル方向)のチルトを検出したい場合にはナイフエッジを図の面内で９０度回転させれば良い。
【００２０】
また、別の実施形態として図１のナイフエッジを上下分割型の回折素子とする方法、いわゆるダブルナイフエッジ型にする形態もある。
【００２１】
図５はこのようなチルトセンサを含む光ディスク装置に係る実施の形態の概略構成を示すブロック図である。図６は回折素子と光検出器の配置関係を示す図である。図７は回折素子が上下に２分割されていることを示す図である。また図８は回折素子を用いたときの光検出器上の光束像を示す図である。なお、同一構成部分には同一符号を付している。
【００２２】
図５乃至図８に示すように、ナイフエッジ２６の代わりに回折素子２９が集光レンズ２５の集光位置に配置される。回折素子２９は図７に示すように上下に２分割されており、上部Ｋ１を通過した光束は集光位置の光束の下部がナイフエッジで遮光された場合に相当する回折像が光検出器２７上に投影される。一方、下部Ｋ２を通過した光束は集光位置の光束の上部がナイフエッジで遮光された場合に相当する回折像を光検出器２７の別の領域上に投影される。このときの光検出器２７上の像を表したものが図８である。回折素子２９のＫ１を通過した光束が図８の上部の検出器上に導かれ、信号Ｓ＿Ｋ１が発生される。また、回折素子２９のＫ２を通過した光束が図８の下部の検出器上に導かれ、信号Ｓ＿Ｋ２が発生される。
【００２３】
チルトが０の場合には、両者は上下に反転した同一の像を生ずる。一方、図８の左右の図のように光ディスク１にチルトが生じた場合には、上下で楕円型の像が明暗反転して生ずる。従って、Ｔｉｌｔ＝Ｓ＿Ｋ１−Ｓ＿Ｋ２なる演算を行なうことにより、チルトに比例した信号が直接検出することが可能となる。なお、この場合、チルトが０の場合には、Ｔｉｌｔ＝Ｓ＿Ｋ１−Ｓ＿Ｋ２なる演算が０となるため、０点の補正が必要ないというメリットがある。
【００２４】
なお、上述の説明では、ある一方向のチルトの検出のみ可能な構成であったが、例えば図９に示すような回折素子２９と光検出器２７を用いることで互いに直行する２方向（ラジアル方向、タンジェンシャル方向）のディスクチルトを検出することも可能となる。すなわち、回折素子２９を図示のように４分割した場合に図の上下方向のチルトはＴｉｌｔ＝（ａ＋ｂ）−（ｃ＋ｄ）なる演算を、図の左右方向のチルトはＴｉｌｔ＝（ａ＋ｄ）−（ｂ＋ｃ）なる演算を行なうことにより同時に検出することが可能となる。このように、本発明では１方向のディスクチルトを検出する場合には２分割の光検出器でよく、また２方向のディスクチルトを検出する場合には高々４分割の光検出器で精度良くチルトを検出することができる。
【００２５】
ところで、ナイフエッジ２６や回折素子２９を集光レンズ２５の集光位置に正確に配置することは調整が困難な場合がある。この場合、図１０のような構成にするとその調整が容易になる。図１０は光検出器と複合プリズムとを組み合わせた構造図である。図１０に示すように、光検出器２７のパッケージ２７ａに複合プリズム３０が搭載されている。複合プリズム３０には集光レンズ２５により集光された光束がハーフミラー面３０ａに入射される。光束はハーフミラー面３０ａでＨＦ信号等チルト以外の信号検出用の光束Ａとチルト検出用の光束Ｂに分離される。
【００２６】
光束Ａはハーフミラー面３０ａを透過し、光検出器２７の受光面２７ｂに入射される。一方、チルト検出用の光束Ｂはハーフミラー面３０ａで反射され、また、複合プリズム３０のミラー面３０ｂでさらに反射され、光検出器２７の受光面２７ｃに入射される。
【００２７】
光束Ａと光束Ｂは、光束Ａが光検出器２７の受光面２７ｂに集光されるときに、光束Ｂは複合プリズム３０の最終面３０ｃに集光されるように集光レンズ２５の焦点距離と複合プリズム３０の各光路長が設計されている。そこで、複合プリズム３０の最終面３０ｃにナイフエッジ２６を転写しておくことで、チルト検出用の光束Ｂは上述した方式によるチルト検出に用いることができるようになる。
【００２８】
こうして、複合プリズム３０を用いることで、集光レンズ２５とナイフエッジ２６の図面の左右方向（Ｘ方向）の調整は光束Ａを光検出器２７の受光面２７ｂに集光させるように調整するだけでよく、調整効率が格段に向上することとなる。また、最終面３０ｃに回折素子２９と同等な効果を持つ回折パターンを刻印してもよく、その場合、図５の構成例と同等な効果が期待できる。
【００２９】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階では、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施の形態による光ディスク装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】ナイフエッジと光検出器の配置関係を示す図。
【図３】光検出器上の光束像を示す図。
【図４】光ディスクのチルト方向を示す図。
【図５】本発明の他の実施の形態によるチルトセンサを含む光ディスク装置の概略構成を示すブロック図。
【図６】回折素子と光検出器の配置関係を示す図。
【図７】回折素子が上下に２分割されていることを示す図。
【図８】回折素子を用いたときの光検出器上の光束像を示す図。
【図９】４分割の回折素子と光検出器の配置関係を示す図。
【図１０】光検出器と複合プリズムとを組み合わせた構造図。
【符号の説明】
【００３１】
２０  半導体レーザ光源
２１  コリメートレンズ
２２  偏光ビームスプリッタ
２３  λ／４板
２４  対物レンズ
２５  集光レンズ
２６  ナイフエッジ
２７  光検出器
２７ａ  パッケージ
２７ｂ、ｃ  受光面
２９  回折素子
３０  複合プリズム
３０ａ  ハーフミラー面
３０ｂ  ミラー面
３０ｃ  最終面
４０  演算回路
５０  サーボドライバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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