(57)【要約】光源（１）からの光は光学分離手段（２）によりメインビームと少なくとも２つのサブビームとに分離される。収束光学系（６）は、メインビーム及びサブビームを、それらの焦点位置が収束光学系（６）の光軸方向及びこれと直交する方向において互いに異なるように光ディスク（７）の近傍に収束させる。検出手段（９）は、光ディスク（７）で反射されたサブビームの検出手段（９）上でのスポットの大きさを検出することにより、光ディスク（７）と収束光学系（６）の光軸との相対傾きを検出する。これにより、光ヘッドを大型化、コストアップすることなく、光ディスク（７）と光ヘッドの光軸との相対傾きを精度良く検出できる。
2003105143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光束を光情報記録媒体上で収束させる収束光学系と、
前記光源からの光束をメインビームと少なくとも２つのサブビームとに分離する光学分離手段と、
前記光情報記録媒体からの反射光を検出する検出手段とを備え、
前記メインビームの前記光情報記録媒体に向かう第１の収束光の焦点位置と前記サブビームの前記光情報記録媒体に向かう第２の収束光の焦点位置とが、前記収束光学系の光軸方向及びこれと直交する方向において互いに異なり、
前記サブビームの前記光情報記録媒体での反射光が前記検出手段上に形成するスポットの大きさを前記検出手段を用いて検出することにより、前記光情報記録媒体と前記収束光学系の光軸との相対傾きを検出することを特徴とする傾き検出装置。
【請求項２】
前記第１の収束光の焦点位置と前記第２の収束光の焦点位置との間の前記収束光学系の光軸方向における距離をＺ、前記収束光学系の光軸と直交する方向における距離をＸとしたとき、前記Ｘと前記Ｚとが０．０８＞Ｚ／Ｘ＞０．００８を満足する請求項１に記載の傾き検出装置。
【請求項３】
前記サブビームの前記光情報記録媒体からの反射光を受光する前記検出手段の受光部が、前記メインビーム及び前記サブビームの前記光情報記録媒体からの各反射光の焦点位置を含む面と略平行な分割線により３つの領域に分割されている請求項１に記載の傾き検出装置。
【請求項４】
前記光学分離手段が単純回折格子である請求項１に記載の傾き検出装置。
【請求項５】
前記光学分離手段は、第１面に曲率を有する第１のホログラムパターンを備え、前記第１面と対向する第２面に、前記第１面と平行な軸に対して前記第１のホログラムパターンと対称な第２のホログラムパターンを備え、前記第１及び第２のホログラムパターンの断面形状は鋸歯状もしくは階段状である板状光学素子である請求項１に記載の傾き検出装置。
【請求項６】
請求項１に記載の傾き検出装置を有する光ヘッド。
【請求項７】
請求項６に記載の光ヘッドと、前記光ヘッドに対して前記光情報記録媒体を相対的に移動させる駆動機構と、前記光ヘッドから得られる信号に基づいて前記光ヘッド及び前記駆動機構を制御する制御回路とを有する光情報処理装置。
【請求項８】
請求項７に記載の光情報処理装置を備えるコンピュータ。
【請求項９】
請求項７に記載の光情報処理装置を備える映像記録装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の光情報処理装置を備える映像再生装置。
【請求項１１】
請求項７に記載の光情報処理装置を備えるカーナビゲーションシステム。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、光ディスクあるいは光カードなどの光情報記録媒体と光ピックアップとの相対傾きを検出するための傾き検出装置に関する。また、本発明は、この傾き検出装置を備え、光情報記録媒体に対して情報の記録、再生、あるいは消去を行う光ヘッドおよび光情報処理装置に関する。
更には、この光情報処理装置を記憶装置として備えるコンピュータ、映像記録装置、映像再生装置、及びカーナビゲーションシステムに関する。
背景技術
近年では光ディスクの発展に伴い、録再型光ディスク、読み出し専用（ＲＯＭ）光ディスク等いろいろな光ディスクが用いられてきている。このような状況の中、光ディスク上でのスポット品質の劣化の原因の一つである光ディスクの反り等による光ヘッドと光ディスクとの相対傾きを検出する多くの方式が考案されている。
図６に従来の光ヘッドと光ディスクとの相対傾きを検出する装置を搭載した光ヘッドの構成を示す。図６において、半導体レーザ１０１から出射したレーザ光はプリズム１０３で反射し、コリメートレンズ１０４で平行光になり対物レンズ１０５で集光され、光ディスク１０６の情報記録面上でスポットを形成する。次に光ディスク１０６から反射した光は、再び対物レンズ１０５を透過し、コリメートレンズ１０４、プリズム１０３、シリンドリカルレンズ１０８を透過し、光検出器１０９に入射する。従来は、光ディスク１０６の反り等による光ヘッドと光ディスク１０６との相対傾きを検出するためのチルトセンサー１１０をヘッドベース１１１の上面に設けていた。このチルトセンサー１１０は、発光ダイオード１１２と、これを挟むように配置された受光素子１１３、１１４とを備える。発光ダイオード１１２から発せられた光が光ディスク１０６で反射され、受光素子１１３、１１４で受光される。この受光素子１１３、１１４の出力差により相対傾きを検出する。
上記のように、従来の光ピックアップでは、光ディスクと光ピックアップとの相対傾き検出のために、光ピックアップのヘッドベース１１１に傾き検出用のチルトセンサー１１０を設けるために、光ピックアップが大型化し、またコストアップにつながった。
上記課題を解決するために、特許第２８２７１８６号公報（発明の名称：光ディスクの反り検出方法および光ピックアップ）では、以下のようにして光ディスクと光ピックアップとの相対傾きを検出している。即ち、半導体レーザからの光をメインビームとその左右の２つのサブビームとの３つの光ビームに分離し、この３つの光ビームをそれぞれの光スポットが光ディスクの中心から伸びる半径線上に並ぶように光ディスク信号面に照射する。光ディスクから反射したそれぞれの戻り光を非点収差を発生させる光学部品に導き、この光学部品を透過した３つの光ビームのうち左右の２つのサブビームを傾き検出用の２つの４分割光センサーでそれぞれ受光する。光ディスクと光ピックアップとの相対傾きにより発生する２つのサブビームのディスク信号面における正又は負のデフォーカスを前記傾き検出用の２つの４分割光センサーの出力より非点収差法で検出することにより、光ディスクと光ピックアップとの相対傾きを検出できる。上記構成では、傾き検出用の２つのサブビームの光ディスクからの戻り光を２つの４分割光センサーの中心にそれぞれ導く必要がある。しかしながら、温度変化による半導体レーザの波長変化等が変化すると、サブビームの光軸が変化し、戻り光が４分割光センサーの中心からずれた位置に入射し、この結果、傾き検出用の信号に誤差を生じさせるという課題があった。
発明の開示
本願発明は上述の課題を解決するためになされたものであり、光ヘッドを大型化、コストアップすることなく光情報記録媒体と光ヘッドの光軸との相対傾きを検出することができ、かつ温度変化によるレーザの波長変動による影響を受けることなく安定して光情報記録媒体と光ヘッドの相対傾きを検出することができる傾き検出装置を提供することを目的とする。また、本発明は、この傾き検出装置を用いた光ヘッドおよび光情報処理装置、更にはこの光情報処理装置を記憶装置として備えるコンピュータ、映像記録装置、映像再生装置、カーナビゲーションシステムを提供することを目的とする。
本発明の傾き検出装置は、光源と、前記光源からの光束を光情報記録媒体上で収束させる収束光学系と、前記光源からの光束をメインビームと少なくとも２つのサブビームとに分離する光学分離手段と、前記光情報記録媒体からの反射光を検出する検出手段とを備え、前記メインビームの前記光情報記録媒体に向かう第１の収束光の焦点位置と前記サブビームの前記光情報記録媒体に向かう第２の収束光の焦点位置とが、前記収束光学系の光軸方向及びこれと直交する方向において互いに異なり、前記サブビームの前記光情報記録媒体での反射光が前記検出手段上に形成するスポットの大きさを前記検出手段を用いて検出することにより、前記光情報記録媒体と前記収束光学系の光軸との相対傾きを検出することを特徴とする。
本発明の光ヘッドは、上記の本発明の傾き検出装置を備える。
本発明の光情報処理装置は、上記の本発明の光ヘッドと、前記光ヘッドに対して前記光情報記録媒体を相対的に移動させる駆動機構と、前記光ヘッドから得られる信号に基づいて前記光ヘッド及び前記駆動機構を制御する制御回路とを有する。
本発明のコンピュータは、上記の本発明の光情報処理装置を備える。
本発明の映像記録装置は、上記の本発明の光情報処理装置を備える。
本発明の映像再生装置は、上記の本発明の光情報処理装置を備える。
本発明のカーナビゲーションシステムは、上記の本発明の光情報処理装置を備える。
発明を実施するための最良の形態
本発明の傾き検出装置によれば、光ヘッドを大型化、コストアップすることなく光情報記録媒体と光ヘッドの光軸との相対傾きを検出することができ、かつ温度変化によるレーザの波長変動による影響を受けることなく安定して光情報記録媒体と光ヘッドとの相対傾きを検出することができる。
上記の本発明の傾き検出装置において、前記第１の収束光の焦点位置と前記第２の収束光の焦点位置との間の前記収束光学系の光軸方向における距離をＺ、前記収束光学系の光軸と直交する方向における距離をＸとしたとき、前記Ｘと前記Ｚとが０．０８＞Ｚ／Ｘ＞０．００８を満足することが好ましい。これにより、光情報記録媒体と光ヘッドの光軸との相対傾きを０．５°から５°の範囲で検出可能となる。
また、上記の本発明の傾き検出装置において、前記サブビームの前記光情報記録媒体からの反射光を受光する前記検出手段の受光部が、前記メインビーム及び前記サブビームの前記光情報記録媒体からの各反射光の焦点位置を含む面と略平行な分割線により３つの領域に分割されていることが好ましい。これにより、温度変動によって±１次光と０次光の焦点距離が変化しても傾き検出信号は影響を受けない。
また、上記の本発明の傾き検出装置において、前記光学分離手段が単純回折格子であっても良い。これにより、傾き検出用の±１次光（サブビーム）を得ることができる。
あるいは、上記の本発明の傾き検出装置において、前記光学分離手段は、第１面に曲率を有する第１のホログラムパターンを備え、前記第１面と対向する第２面に、前記第１面と平行な軸に対して前記第１のホログラムパターンと対称な第２のホログラムパターンを備え、前記第１及び第２のホログラムパターンの断面形状は鋸歯状もしくは階段状である板状光学素子であっても良い。これにより、ホログラムパターンのピッチ及び曲率半径を変えることにより、再生信号検出用の０次光（メインビーム）の焦点位置と傾き検出用の±１次光（サブビーム）の焦点位置との間の距離（上記距離Ｘ及び距離Ｚ）を変えることができるので、検出可能な傾き範囲を自由に設計できる。
本発明の光ヘッドは、上記の本発明の傾き検出装置を有する。これにより、光情報記録媒体の反り等により光情報記録媒体と光ヘッドの光軸との間に相対傾きが生じた場合でも、傾き検出信号に基づいてコマ収差を補正することにより良好な記録または再生動作が可能となる。
本発明の光情報処理装置は、上記の本発明の光ヘッドと、前記光ヘッドに対して前記光情報記録媒体を相対的に移動させる駆動機構と、前記光ヘッドから得られる信号に基づいて前記光ヘッド及び前記駆動機構を制御する制御回路とを有する。これにより、光情報記録媒体の反り等により光情報記録媒体と光ヘッドの光軸との間に相対傾きが生じた場合でも、傾き検出信号に基づいてコマ収差を補正することにより良好な記録または再生動作が可能となる。
本発明のコンピュータ、映像記録装置、映像再生装置、及びカーナビゲーションシステムは、いずれも上記の本発明の光情報処理装置を備える。これにより、光情報記録媒体の反り等により光情報記録媒体と光ヘッドの光軸との間に相対傾きが生じた場合でも、傾き検出信号に基づいてコマ収差を補正することにより良好な記録または再生動作が可能な各種装置を提供することができる。
以下、本発明を具体的な実施の形態を示しながら詳細に説明する。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１の光ヘッドについて、図面を参照しながら説明する。
図１に本発明の実施の形態１の光ヘッドの構成を示す。１は光源である半導体レーザ、２は光学分離手段であるグレーティング（または単純回折格子ともいう）、３は偏光ビームスプリッター、４はコリメートレンズ、５はλ／４板、６は対物レンズ、７は光ディスク、８はハーフミラー、９、１１は検出手段である光検出器、１０はシリンドリカルレンズである。
以下、本発明の実施の形態１の光ヘッドの動作について図１を用いて説明する。半導体レーザ１から出射した直線偏光の光ビームは、グレーティング２により、これを透過した０次光と回折された±１次光とに分離される。０次光及び±１次光は偏光ビームスプリッター３で反射し、コリメートレンズ４を透過し略平行光となり、λ／４板５で円偏光になり、対物レンズ６に入射し、光ディスク７上に集光される。このとき、図示したように、メインビームとしての０次光は光ディスク７の情報記録面上で焦点を結び、サブビームとしての±１次光は光ディスク７の情報記録面から対物レンズ６側にずれた位置で焦点を結ぶように設計されている。０次光の焦点位置と±１次光の焦点位置との間の対物レンズ６の光軸方向における距離をＺ、光軸と直交する方向における距離をＸとしたとき、０．０８＞Ｘ／Ｚ＞０．００８を満足するように設計されている（往路）。
光ディスク７で反射した０次光及び±１次光はもとの光路を逆にたどり、λ／４板５で半導体レーザ１を出射後の光ビームの偏光方向に対し垂直な直線偏光となり、偏光ビームスプリッター３を透過し、ハーフミラー８で透過光と反射光とに分離される。透過光は光検出器９に入射する。反射光はシリンドリカルレンズ１０を透過し、光検出器１１に入射する。光検出器９を用いて光ディスク７と光ヘッドの光軸（即ち、対物レンズ６の光軸）との相対傾きを検出し、光検出器１１を用いてフォーカスエラー信号等のサーボ信号を検出する（復路）。
図２を用いて光検出器９の形状を説明する。光検出器９の受光部Ａは０次光を受光し、受光部Ｂ及び受光部Ｃは＋１次光及び−１次光をそれぞれ受光する。受光部Ｂ及び受光部Ｃは、図示したように、光検出器９の受光部近傍での０次光及び±１次光の焦点位置を含む面と略平行な分割線９ｂ，９ｃによって、それぞれ３つの領域Ｂ１〜Ｂ３，Ｃ１〜Ｃ３に分割されている。領域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３．Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３への入射光に応じた検出信号を順にＢ１，Ｂ２，Ｂ３．Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３とすると、光ディスクと光ヘッドの光軸との相対傾き検出信号θｅは
θｅ＝（Ｂ１＋Ｂ３＋Ｃ２）−（Ｂ２＋Ｃ１＋Ｃ３）
により検出することができる。
以下、図３Ａ及び図３Ｂを用いて光ディスクと光ヘッドの光軸との相対傾きを検出する原理を説明する。図３Ａは光ディスクと光ヘッドの光軸とが垂直な状態であるときの光検出器９上でのスポット形状を示している。このとき、傾き検出信号θｅは、θｅ＝（Ｂ１＋Ｂ３＋Ｃ２）−（Ｂ２＋Ｃ１＋Ｃ３）＝０となり、光ディスクと光ヘッドの光軸との相対傾きは０であると検出される。
図３Ｂは、光ディスクと光ヘッドの光軸とが傾いた状態であるときの光検出器９上でのスポット形状を示している。このとき、傾き検出信号θｅは、θｅ＝（Ｂ１＋Ｂ３＋Ｃ２）−（Ｂ２＋Ｃ１＋Ｃ３）＞０となる。光ディスクと光ヘッドの光軸との相対傾きが大きいほどθｅの絶対値は大きくなる。以上のような方法により、本発明では光ディスクと光ヘッドの光軸との傾きを検出することができる。
また、前述のようにＸ／Ｚを０．０８＞Ｘ／Ｚ＞０．００８の範囲で設計することにより、光ディスクと光ヘッドの光軸との相対傾きが小さい状態から大きい状態まで、角度にすると０．５°から５°までの範囲で、任意に検出角度範囲を設定することが可能である。
また、本発明では、図２、図３Ａ、図３Ｂに示すように、受光部Ｂ、Ｃを分割する分割線の方向を受光部近傍での０次光及び±１次光の焦点位置を含む面と略平行にすることにより、温度変化による半導体レーザ１からのレーザ光の波長変動によって回折角が変化し、これにより±１次光のスポット位置にずれが生じても、検出信号は影響を受けない。
尚、本実施の形態では、グレーティング２により光ディスクと光ヘッドの光軸との傾き検出用のサブビームを生成したが、本発明はこれに限定されず、図４Ａ〜図４Ｃに示す板状光学素子２０を用いても同様の効果が得られる。図４Ａは板状光学素子２０の上面図、図４Ｂは図４Ａの４Ｂ−４Ｂ線での矢視断面図、図４Ｂは板状光学素子２０の下面図である。板状光学素子２０の表面及び裏面には所定の曲率のホログラムパターン２１，２２が形成されている。ホログラムパターン２１とホログラムパターン２２とは、表面及び裏面に平行な軸２３に対して軸対称である。ホログラムパターン２１，２２の断面形状は鋸歯状又は階段状である。ホログラムパターン２１，２２の凹凸ピッチを変えることにより上記距離Ｘを変えることができ、曲率を変えることにより上記距離Ｚを変えることができる。
（実施の形態２）
図５に光ヘッドを用いた本発明の実施の形態２にかかる光ディスクドライブ（光情報処理装置）６７の全体の構成例を示す。光ディスク７はターンテーブル６２とクランパー６３とで挟まれてターンテーブル６２に固定され、モーター（回転系）６４によって回転させられる。光ヘッド６０は移送系６５上に搭載されており、光ヘッド６０の対物レンズ６から照射された光が光ディスク７の半径に沿って内周から外周まで移動する。制御回路６６は光ヘッド６０から受けた信号に基づいて光ヘッド６０に対してフォーカス制御及びトラッキング制御を行い、搬送系６５に対してトラバース制御を行い、モーター６４に対して回転制御を行う。また、制御回路６６は、光ヘッド６０からの再生信号に基づいて光ディスク７に記録された情報を再生し、信号を光ヘッド６０へ送出して光ディスク７に情報を記録する。
光ヘッド６０は、実施の形態１に示した傾き検出装置を搭載している。傾き検出装置により検出された光ディスク７と光ヘッド６０の光軸との相対傾き信号に基づいて周知の手段によりメインビームのコマ収差を補正することにより良好な記録または再生動作が可能となる。
図５に示した光ディスクドライブ６７を例えば記憶装置（または外部記憶装置）とし、コンピュータ、映像記録装置、映像再生装置、カーナビゲーションシステム等に内蔵（または外付け）することが可能である。このとき、コンピュータ、映像記録装置、映像再生装置、及びカーナビゲーションシステムの記憶装置以外の構成は特に限定されず、周知の構成を採ることができる。
以上に説明した実施の形態は、いずれもあくまでも本発明の技術的内容を明らかにする意図のものであって、本発明はこのような具体例にのみ限定して解釈されるものではなく、その発明の精神と請求の範囲に記載する範囲内でいろいろと変更して実施することができ、本発明を広義に解釈すべきである。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の実施の形態１の光ヘッドの構成の一例を示す図である。
図２は、本発明の実施の形態１の光ヘッドの光検出器の受光部の配置の一例を示す平面図である。
図３Ａ及び図３Ｂは、本発明における光ディスクと光ヘッドの光軸との相対傾き検出方法を説明する図であり、図３Ａは光ディスク面に対して光ヘッドの光軸が垂直である状態（相対傾きが生じていない状態）での光検出器の受光部上のスポットを示した平面図、図３Ｂは光ディスク面に対して光ヘッドの光軸が垂直でない状態（相対傾きが生じている状態）での光検出器の受光部上のスポットを示した平面図である。
図４Ａ〜図４Ｃは、本発明の実施の形態１における光ヘッドにおいてメインビームとサブビームとを発生させる板状光学素子（ホログラム）の構成の一例を示した図であり、図４Ａはその上面図、図４Ｂは図４Ａの４Ｂ−４Ｂ線での矢視断面図、図４Ｂはその下面図である。
図５は、本発明の実施の形態２の光ディスクドライブの概略構成図である。
図６は、従来の光ヘッドの一例の構成図である。
【図１】
2003105143.tif 000003
【図２】
2003105143.tif 000004
2003105143.tif 000005
2003105143.tif 000006
【図５】
2003105143.tif 000007
【図６】
2003105143.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成15年9月29日(2003.9.29)
【手続補正００１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光束を光情報記録媒体上で収束させる収束光学系と、
前記光源からの光束をメインビームと少なくとも２つのサブビームとに分離する光学分離手段と、
前記光情報記録媒体からの反射光を検出する検出手段とを備え、
前記メインビームの前記光情報記録媒体に向かう第１の収束光の焦点位置と前記サブビームの前記光情報記録媒体に向かう少なくとも２つの第２の収束光の焦点位置とが、前記収束光学系の光軸方向及びこれと直交する方向において互いに異なることにより、前記光情報記録媒体と前記収束光学系の光軸との相対傾きに応じて、前記少なくとも２つのサブビームが前記光情報記録媒体上にそれぞれ形成するスポットの大きさが相反して変化し、
前記少なくとも２つのサブビームの前記光情報記録媒体からの反射光を前記検出手段を用いて検出することにより、前記光情報記録媒体と前記収束光学系の光軸との相対傾きを検出することを特徴とする傾き検出装置。
【手続補正００２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
を検出できる。上記構成では、傾き検出用の２つのサブビームの光ディスクからの戻り光を２つの４分割光センサーの中心にそれぞれ導く必要がある。しかしながら、温度変化による半導体レーザの波長変化等が変化すると、サブビームの光軸が変化し、戻り光が４分割光センサーの中心からずれた位置に入射し、この結果、傾き検出用の信号に誤差を生じさせるという課題があった。
発明の開示
本願発明は上述の課題を解決するためになされたものであり、光ヘッドを大型化、コストアップすることなく光情報記録媒体と光ヘッドの光軸との相対傾きを検出することができ、かつ温度変化によるレーザの波長変動による影響を受けることなく安定して光情報記録媒体と光ヘッドの相対傾きを検出することができる傾き検出装置を提供することを目的とする。また、本発明は、この傾き検出装置を用いた光ヘッドおよび光情報処理装置、更にはこの光情報処理装置を記憶装置として備えるコンピュータ、映像記録装置、映像再生装置、カーナビゲーションシステムを提供することを目的とする。
本発明の傾き検出装置は、光源と、前記光源からの光束を光情報記録媒体上で収束させる収束光学系と、前記光源からの光束をメインビームと少なくとも２つのサブビームとに分離する光学分離手段と、前記光情報記録媒体からの反射光を検出する検出手段とを備える。前記メインビームの前記光情報記録媒体に向かう第１の収束光の焦点位置と前記サブビームの前記光情報記録媒体に向かう少なくとも２つの第２の収束光の焦点位置とが、前記収束光学系の光軸方向及びこれと直交する方向において互いに異なることにより、前記光情報記録媒体と前記収束光学系の光軸との相対傾きに応じて、前記少なくとも２つのサブビームが前記光


【手続補正００３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
情報記録媒体上にそれぞれ形成するスポットの大きさが相反して変化する。前記少なくとも２つのサブビームの前記光情報記録媒体からの反射光を前記検出手段を用いて検出することにより、前記光情報記録媒体と前記収束光学系の光軸との相対傾きを検出する。
本発明の光ヘッドは、上記の本発明の傾き検出装置を備える。
本発明の光情報処理装置は、上記の本発明の光ヘッドと、前記光ヘッドに対して前記光情報記録媒体を相対的に移動させる駆動機構と、前記光ヘッドから得られる信号に基づいて前記光ヘッド及び前記駆動機構を制御する制御回路とを有する。
本発明のコンピュータは、上記の本発明の光情報処理装置を備える。
本発明の映像記録装置は、上記の本発明の光情報処理装置を備える。
本発明の映像再生装置は、上記の本発明の光情報処理装置を備える。
本発明のカーナビゲーションシステムは、上記の本発明の光情報処理装置を備える。
図面の簡単な説明
図１は、本発明の実施の形態１の光ヘッドの構成の一例を示す図である。
図２は、本発明の実施の形態１の光ヘッドの光検出器の受光部の配置の一例を示す平面図である。
図３Ａ及び図３Ｂは、本発明における光ディスクと光ヘッドの光軸との相対傾き検出方法を説明する図であり、図３Ａは光ディスク面に対して光ヘッドの光軸が垂直である状態（相対傾きが生じていない状態）での光検出器の受光部上のスポットを示した平面図、図３Ｂは光ディスク面に対して光ヘッドの光軸が垂直でない状態（相対傾きが生じている状態）での光検出器の受光部上のスポットを示した平面図である。
図４Ａ〜図４Ｃは、本発明の実施の形態１における光ヘッドにおいてメインビームとサブビームとを発生させる板状光学素子（ホログラム）




【手続補正書】
【提出日】平成16年6月10日(2004.6.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光束を光情報記録媒体上で収束させる収束光学系と、
前記光源からの光束をメインビームと少なくとも２つのサブビームとに分離する光学分離手段と、
前記光情報記録媒体からの反射光を検出する検出手段とを備え、
前記メインビームの前記光情報記録媒体に向かう第１の収束光の焦点位置と前記サブビームの前記光情報記録媒体に向かう少なくとも２つの第２の収束光の焦点位置とが、前記収束光学系の光軸方向及びこれと直交する方向において互いに異なることにより、前記光情報記録媒体と前記収束光学系の光軸との相対傾きに応じて、前記少なくとも２つのサブビームが前記光情報記録媒体上にそれぞれ形成するスポットの大きさが相反して変化し、
前記少なくとも２つのサブビームの前記光情報記録媒体からの反射光を前記検出手段を用いて検出することにより、前記光情報記録媒体と前記収束光学系の光軸との相対傾きを検出することを特徴とする傾き検出装置。
【請求項２】
前記第１の収束光の焦点位置と前記第２の収束光の焦点位置との間の前記収束光学系の光軸方向における距離をＺ、前記収束光学系の光軸と直交する方向における距離をＸとしたとき、前記Ｘと前記Ｚとが０．０８＞Ｚ／Ｘ＞０．００８を満足する請求項１に記載の傾き検出装置。
【請求項３】
前記サブビームの前記光情報記録媒体からの反射光を受光する前記検出手段の受光部が、前記メインビーム及び前記サブビームの前記光情報記録媒体からの各反射光の焦点位置を含む面と略平行な分割線により３つの領域に分割されている請求項１に記載の傾き検出装置。
【請求項４】
前記光学分離手段が単純回折格子である請求項１に記載の傾き検出装置。
【請求項５】
前記光学分離手段は、第１面に曲率を有する第１のホログラムパターンを備え、前記第１面と対向する第２面に、前記第１面と平行な軸に対して前記第１のホログラムパターンと対称な第２のホログラムパターンを備え、前記第１及び第２のホログラムパターンの断面形状は鋸歯状もしくは階段状である板状光学素子である請求項１に記載の傾き検出装置。
【請求項６】
請求項１に記載の傾き検出装置を有する光ヘッド。
【請求項７】
請求項６に記載の光ヘッドと、前記光ヘッドに対して前記光情報記録媒体を相対的に移動させる駆動機構と、前記光ヘッドから得られる信号に基づいて前記光ヘッド及び前記駆動機構を制御する制御回路とを有する光情報処理装置。
【請求項８】
請求項７に記載の光情報処理装置を備えるコンピュータ。
【請求項９】
請求項７に記載の光情報処理装置を備える映像記録装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の光情報処理装置を備える映像再生装置。
【請求項１１】
請求項７に記載の光情報処理装置を備えるカーナビゲーションシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクあるいは光カードなどの光情報記録媒体と光ピックアップとの相対傾きを検出するための傾き検出装置に関する。また、本発明は、この傾き検出装置を備え、光情報記録媒体に対して情報の記録、再生、あるいは消去を行う光ヘッドおよび光情報処理装置に関する。
【０００２】
更には、この光情報処理装置を記憶装置として備えるコンピュータ、映像記録装置、映像再生装置、及びカーナビゲーションシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
近年では光ディスクの発展に伴い、録再型光ディスク、読み出し専用（ＲＯＭ）光ディスク等いろいろな光ディスクが用いられてきている。このような状況の中、光ディスク上でのスポット品質の劣化の原因の一つである光ディスクの反り等による光ヘッドと光ディスクとの相対傾きを検出する多くの方式が考案されている。
【０００４】
図６に従来の光ヘッドと光ディスクとの相対傾きを検出する装置を搭載した光ヘッドの構成を示す。図６において、半導体レーザ１０１から出射したレーザ光はプリズム１０３で反射し、コリメートレンズ１０４で平行光になり対物レンズ１０５で集光され、光ディスク１０６の情報記録面上でスポットを形成する。次に光ディスク１０６から反射した光は、再び対物レンズ１０５を透過し、コリメートレンズ１０４、プリズム１０３、シリンドリカルレンズ１０８を透過し、光検出器１０９に入射する。従来は、光ディスク１０６の反り等による光ヘッドと光ディスク１０６との相対傾きを検出するためのチルトセンサー１１０をヘッドベース１１１の上面に設けていた。このチルトセンサー１１０は、発光ダイオード１１２と、これを挟むように配置された受光素子１１３、１１４とを備える。発光ダイオード１１２から発せられた光が光ディスク１０６で反射され、受光素子１１３、１１４で受光される。この受光素子１１３、１１４の出力差により相対傾きを検出する。
【０００５】
上記のように、従来の光ピックアップでは、光ディスクと光ピックアップとの相対傾き検出のために、光ピックアップのヘッドベース１１１に傾き検出用のチルトセンサー１１０を設けるために、光ピックアップが大型化し、またコストアップにつながった。
【０００６】
上記課題を解決するために、特許文献１では、以下のようにして光ディスクと光ピックアップとの相対傾きを検出している。即ち、半導体レーザからの光をメインビームとその左右の２つのサブビームとの３つの光ビームに分離し、この３つの光ビームをそれぞれの光スポットが光ディスクの中心から伸びる半径線上に並ぶように光ディスク信号面に照射する。光ディスクから反射したそれぞれの戻り光を非点収差を発生させる光学部品に導き、この光学部品を透過した３つの光ビームのうち左右の２つのサブビームを傾き検出用の２つの４分割光センサーでそれぞれ受光する。光ディスクと光ピックアップとの相対傾きにより発生する２つのサブビームのディスク信号面における正又は負のデフォーカスを前記傾き検出用の２つの４分割光センサーの出力より非点収差法で検出することにより、光ディスクと光ピックアップとの相対傾きを検出できる。上記構成では、傾き検出用の２つのサブビームの光ディスクからの戻り光を２つの４分割光センサーの中心にそれぞれ導く必要がある。しかしながら、温度変化による半導体レーザの波長変化等が変化すると、サブビームの光軸が変化し、戻り光が４分割光センサーの中心からずれた位置に入射し、この結果、傾き検出用の信号に誤差を生じさせるという課題があった。
【特許文献１】特許第２８２７１８６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本願発明は上述の課題を解決するためになされたものであり、光ヘッドを大型化、コストアップすることなく光情報記録媒体と光ヘッドの光軸との相対傾きを検出することができ、かつ温度変化によるレーザの波長変動による影響を受けることなく安定して光情報記録媒体と光ヘッドの相対傾きを検出することができる傾き検出装置を提供することを目的とする。また、本発明は、この傾き検出装置を用いた光ヘッドおよび光情報処理装置、更にはこの光情報処理装置を記憶装置として備えるコンピュータ、映像記録装置、映像再生装置、カーナビゲーションシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の傾き検出装置は、光源と、前記光源からの光束を光情報記録媒体上で収束させる収束光学系と、前記光源からの光束をメインビームと少なくとも２つのサブビームとに分離する光学分離手段と、前記光情報記録媒体からの反射光を検出する検出手段とを備える。前記メインビームの前記光情報記録媒体に向かう第１の収束光の焦点位置と前記サブビームの前記光情報記録媒体に向かう少なくとも２つの第２の収束光の焦点位置とが、前記収束光学系の光軸方向及びこれと直交する方向において互いに異なることにより、前記光情報記録媒体と前記収束光学系の光軸との相対傾きに応じて、前記少なくとも２つのサブビームが前記光情報記録媒体上にそれぞれ形成するスポットの大きさが相反して変化する。前記少なくとも２つのサブビームの前記光情報記録媒体からの反射光を前記検出手段を用いて検出することにより、前記光情報記録媒体と前記収束光学系の光軸との相対傾きを検出する。
【０００９】
本発明の光ヘッドは、上記の本発明の傾き検出装置を備える。
【００１０】
本発明の光情報処理装置は、上記の本発明の光ヘッドと、前記光ヘッドに対して前記光情報記録媒体を相対的に移動させる駆動機構と、前記光ヘッドから得られる信号に基づいて前記光ヘッド及び前記駆動機構を制御する制御回路とを有する。
【００１１】
本発明のコンピュータは、上記の本発明の光情報処理装置を備える。
【００１２】
本発明の映像記録装置は、上記の本発明の光情報処理装置を備える。
【００１３】
本発明の映像再生装置は、上記の本発明の光情報処理装置を備える。
【００１４】
本発明のカーナビゲーションシステムは、上記の本発明の光情報処理装置を備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の傾き検出装置によれば、光ヘッドを大型化、コストアップすることなく光情報記録媒体と光ヘッドの光軸との相対傾きを検出することができ、かつ温度変化によるレーザの波長変動による影響を受けることなく安定して光情報記録媒体と光ヘッドとの相対傾きを検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
上記の本発明の傾き検出装置において、前記第１の収束光の焦点位置と前記第２の収束光の焦点位置との間の前記収束光学系の光軸方向における距離をＺ、前記収束光学系の光軸と直交する方向における距離をＸとしたとき、前記Ｘと前記Ｚとが０．０８＞Ｚ／Ｘ＞０．００８を満足することが好ましい。これにより、光情報記録媒体と光ヘッドの光軸との相対傾きを０．５°から５°の範囲で検出可能となる。
【００１７】
また、上記の本発明の傾き検出装置において、前記サブビームの前記光情報記録媒体からの反射光を受光する前記検出手段の受光部が、前記メインビーム及び前記サブビームの前記光情報記録媒体からの各反射光の焦点位置を含む面と略平行な分割線により３つの領域に分割されていることが好ましい。これにより、温度変動によって±１次光と０次光の焦点距離が変化しても傾き検出信号は影響を受けない。
【００１８】
また、上記の本発明の傾き検出装置において、前記光学分離手段が単純回折格子であっても良い。これにより、傾き検出用の±１次光（サブビーム）を得ることができる。
【００１９】
あるいは、上記の本発明の傾き検出装置において、前記光学分離手段は、第１面に曲率を有する第１のホログラムパターンを備え、前記第１面と対向する第２面に、前記第１面と平行な軸に対して前記第１のホログラムパターンと対称な第２のホログラムパターンを備え、前記第１及び第２のホログラムパターンの断面形状は鋸歯状もしくは階段状である板状光学素子であっても良い。これにより、ホログラムパターンのピッチ及び曲率半径を変えることにより、再生信号検出用の０次光（メインビーム）の焦点位置と傾き検出用の±１次光（サブビーム）の焦点位置との間の距離（上記距離Ｘ及び距離Ｚ）を変えることができるので、検出可能な傾き範囲を自由に設計できる。
【００２０】
本発明の光ヘッドは、上記の本発明の傾き検出装置を有する。これにより、光情報記録媒体の反り等により光情報記録媒体と光ヘッドの光軸との間に相対傾きが生じた場合でも、傾き検出信号に基づいてコマ収差を補正することにより良好な記録または再生動作が可能となる。
【００２１】
本発明の光情報処理装置は、上記の本発明の光ヘッドと、前記光ヘッドに対して前記光情報記録媒体を相対的に移動させる駆動機構と、前記光ヘッドから得られる信号に基づいて前記光ヘッド及び前記駆動機構を制御する制御回路とを有する。これにより、光情報記録媒体の反り等により光情報記録媒体と光ヘッドの光軸との間に相対傾きが生じた場合でも、傾き検出信号に基づいてコマ収差を補正することにより良好な記録または再生動作が可能となる。
【００２２】
本発明のコンピュータ、映像記録装置、映像再生装置、及びカーナビゲーションシステムは、いずれも上記の本発明の光情報処理装置を備える。これにより、光情報記録媒体の反り等により光情報記録媒体と光ヘッドの光軸との間に相対傾きが生じた場合でも、傾き検出信号に基づいてコマ収差を補正することにより良好な記録または再生動作が可能な各種装置を提供することができる。
【００２３】
以下、本発明を具体的な実施の形態を示しながら詳細に説明する。
【００２４】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１の光ヘッドについて、図面を参照しながら説明する。
【００２５】
図１に本発明の実施の形態１の光ヘッドの構成を示す。１は光源である半導体レーザ、２は光学分離手段であるグレーティング（または単純回折格子ともいう）、３は偏光ビームスプリッター、４はコリメートレンズ、５はλ／４板、６は対物レンズ、７は光ディスク、８はハーフミラー、９、１１は検出手段である光検出器、１０はシリンドリカルレンズである。
【００２６】
以下、本発明の実施の形態１の光ヘッドの動作について図１を用いて説明する。半導体レーザ１から出射した直線偏光の光ビームは、グレーティング２により、これを透過した０次光と回折された±１次光とに分離される。０次光及び±１次光は偏光ビームスプリッター３で反射し、コリメートレンズ４を透過し略平行光となり、λ／４板５で円偏光になり、対物レンズ６に入射し、光ディスク７上に集光される。このとき、図示したように、メインビームとしての０次光は光ディスク７の情報記録面上で焦点を結び、サブビームとしての±１次光は光ディスク７の情報記録面から対物レンズ６側にずれた位置で焦点を結ぶように設計されている。０次光の焦点位置と±１次光の焦点位置との間の対物レンズ６の光軸方向における距離をＺ、光軸と直交する方向における距離をＸとしたとき、０．０８＞Ｘ／Ｚ＞０．００８を満足するように設計されている（往路）。
【００２７】
光ディスク７で反射した０次光及び±１次光はもとの光路を逆にたどり、λ／４板５で半導体レーザ１を出射後の光ビームの偏光方向に対し垂直な直線偏光となり、偏光ビームスプリッター３を透過し、ハーフミラー８で透過光と反射光とに分離される。透過光は光検出器９に入射する。反射光はシリンドリカルレンズ１０を透過し、光検出器１１に入射する。光検出器９を用いて光ディスク７と光ヘッドの光軸（即ち、対物レンズ６の光軸）との相対傾きを検出し、光検出器１１を用いてフォーカスエラー信号等のサーボ信号を検出する（復路）。
【００２８】
図２を用いて光検出器９の形状を説明する。光検出器９の受光部Ａは０次光を受光し、受光部Ｂ及び受光部Ｃは＋１次光及び−１次光をそれぞれ受光する。受光部Ｂ及び受光部Ｃは、図示したように、光検出器９の受光部近傍での０次光及び±１次光の焦点位置を含む面と略平行な分割線９ｂ，９ｃによって、それぞれ３つの領域Ｂ１〜Ｂ３，Ｃ１〜Ｃ３に分割されている。領域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３．Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３への入射光に応じた検出信号を順にＢ１，Ｂ２，Ｂ３．Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３とすると、光ディスクと光ヘッドの光軸との相対傾き検出信号θｅは
θｅ＝（Ｂ１＋Ｂ３＋Ｃ２）−（Ｂ２＋Ｃ１＋Ｃ３）
により検出することができる。
【００２９】
以下、図３Ａ及び図３Ｂを用いて光ディスクと光ヘッドの光軸との相対傾きを検出する原理を説明する。図３Ａは光ディスクと光ヘッドの光軸とが垂直な状態であるときの光検出器９上でのスポット形状を示している。このとき、傾き検出信号θｅは、θｅ＝（Ｂ１＋Ｂ３＋Ｃ２）−（Ｂ２＋Ｃ１＋Ｃ３）＝０となり、光ディスクと光ヘッドの光軸との相対傾きは０であると検出される。
【００３０】
図３Ｂは、光ディスクと光ヘッドの光軸とが傾いた状態であるときの光検出器９上でのスポット形状を示している。このとき、傾き検出信号θｅは、θｅ＝（Ｂ１＋Ｂ３＋Ｃ２）−（Ｂ２＋Ｃ１＋Ｃ３）＞０となる。光ディスクと光ヘッドの光軸との相対傾きが大きいほどθｅの絶対値は大きくなる。以上のような方法により、本発明では光ディスクと光ヘッドの光軸との傾きを検出することができる。
【００３１】
また、前述のようにＸ／Ｚを０．０８＞Ｘ／Ｚ＞０．００８の範囲で設計することにより、光ディスクと光ヘッドの光軸との相対傾きが小さい状態から大きい状態まで、角度にすると０．５°から５°までの範囲で、任意に検出角度範囲を設定することが可能である。
【００３２】
また、本発明では、図２、図３Ａ、図３Ｂに示すように、受光部Ｂ、Ｃを分割する分割線の方向を受光部近傍での０次光及び±１次光の焦点位置を含む面と略平行にすることにより、温度変化による半導体レーザ１からのレーザ光の波長変動によって回折角が変化し、これにより±１次光のスポット位置にずれが生じても、検出信号は影響を受けない。
【００３３】
尚、本実施の形態では、グレーティング２により光ディスクと光ヘッドの光軸との傾き検出用のサブビームを生成したが、本発明はこれに限定されず、図４Ａ〜図４Ｃに示す板状光学素子２０を用いても同様の効果が得られる。図４Ａは板状光学素子２０の上面図、図４Ｂは図４Ａの４Ｂ−４Ｂ線での矢視断面図、図４Ｃは板状光学素子２０の下面図である。板状光学素子２０の表面及び裏面には所定の曲率のホログラムパターン２１，２２が形成されている。ホログラムパターン２１とホログラムパターン２２とは、表面及び裏面に平行な軸２３に対して軸対称である。ホログラムパターン２１，２２の断面形状は鋸歯状又は階段状である。ホログラムパターン２１，２２の凹凸ピッチを変えることにより上記距離Ｘを変えることができ、曲率を変えることにより上記距離Ｚを変えることができる。
【００３４】
（実施の形態２）
図５に光ヘッドを用いた本発明の実施の形態２にかかる光ディスクドライブ（光情報処理装置）６７の全体の構成例を示す。光ディスク７はターンテーブル６２とクランパー６３とで挟まれてターンテーブル６２に固定され、モーター（回転系）６４によって回転させられる。光ヘッド６０は移送系６５上に搭載されており、光ヘッド６０の対物レンズ６から照射された光が光ディスク７の半径に沿って内周から外周まで移動する。制御回路６６は光ヘッド６０から受けた信号に基づいて光ヘッド６０に対してフォーカス制御及びトラッキング制御を行い、移送系６５に対してトラバース制御を行い、モーター６４に対して回転制御を行う。また、制御回路６６は、光ヘッド６０からの再生信号に基づいて光ディスク７に記録された情報を再生し、信号を光ヘッド６０へ送出して光ディスク７に情報を記録する。
【００３５】
光ヘッド６０は、実施の形態１に示した傾き検出装置を搭載している。傾き検出装置により検出された光ディスク７と光ヘッド６０の光軸との相対傾き信号に基づいて周知の手段によりメインビームのコマ収差を補正することにより良好な記録または再生動作が可能となる。
【００３６】
図５に示した光ディスクドライブ６７を例えば記憶装置（または外部記憶装置）とし、コンピュータ、映像記録装置、映像再生装置、カーナビゲーションシステム等に内蔵（または外付け）することが可能である。このとき、コンピュータ、映像記録装置、映像再生装置、及びカーナビゲーションシステムの記憶装置以外の構成は特に限定されず、周知の構成を採ることができる。
【００３７】
以上に説明した実施の形態は、いずれもあくまでも本発明の技術的内容を明らかにする意図のものであって、本発明はこのような具体例にのみ限定して解釈されるものではなく、その発明の精神と請求の範囲に記載する範囲内でいろいろと変更して実施することができ、本発明を広義に解釈すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１の光ヘッドの構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１の光ヘッドの光検出器の受光部の配置の一例を示す平面図である。
【図３】図３Ａ及び図３Ｂは、本発明における光ディスクと光ヘッドの光軸との相対傾き検出方法を説明する図であり、図３Ａは光ディスク面に対して光ヘッドの光軸が垂直である状態（相対傾きが生じていない状態）での光検出器の受光部上のスポットを示した平面図、図３Ｂは光ディスク面に対して光ヘッドの光軸が垂直でない状態（相対傾きが生じている状態）での光検出器の受光部上のスポットを示した平面図である。
【図４】図４Ａ〜図４Ｃは、本発明の実施の形態１における光ヘッドにおいてメインビームとサブビームとを発生させる板状光学素子（ホログラム）の構成の一例を示した図であり、図４Ａはその上面図、図４Ｂは図４Ａの４Ｂ−４Ｂ線での矢視断面図、図４Ｃはその下面図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態２の光ディスクドライブの概略構成図である。
【図６】図６は、従来の光ヘッドの一例の構成図である。
【国際調査報告】
2003105143.tif 000009
2003105143.tif 000010
2003105143.tif 000011