(57)【要約】【課題】多層光ディスク・高速光ディスクでは、実効的な媒体の反射率が低く、読み出し時間が短いために、単位時間当たりの再生光量が著しく低下し、再生信号品質（Ｓ／Ｎ）が大幅に低下する。【解決手段】光ディスクから反射信号光と、同一光源から分岐して光ディスクに当てず検出器に導入する参照光とを、検出器上で干渉させる。その際、参照光と信号光の位相関係が９０度ずつずれた４種の干渉状態の検出器出力を同時に得て、演算することにより、ディスクばたつきによる光路長変動があっても、常に安定し、高品質に増幅された再生信号を得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射した光束を第１の光束と第２の光束とに分割し、
前記第１の光束を光情報記録媒体上に集光して照射し、
前記光情報記録媒体から反射した信号光を４つの検出器に導き、
前記第２の光束を前記光情報記録媒体には集光せず参照光として前記４つの検出器に導き、
前記４つの検出器上で前記信号光と前記参照光を、当該信号光と参照光の間の位相関係が互いに異なる状態で光学的に干渉させ、
前記４つの検出器からの出力の全部又は一部を選択的に演算して再生信号を得ることを特徴とする光学的情報検出方法。
【請求項２】
請求項１に記載の光学的情報検出方法において、前記参照光と前記信号光の間の位相関係は、第１の検出器上と第２の検出器上では互いに１８０度異なり、第３の検出器上と第４の検出器上では互いに１８０度異なり、前記第１の検出器上と前記第３の検出器上では９０度異なっていることを特徴とする光学的情報検出方法。
【請求項３】
請求項２に記載の光学的情報検出方法において、前記演算は、前記第１の検出器と前記第２の検出器の差動信号の自乗と、前記第３の検出器と前記第４の検出器の差動信号の自乗とを、加算する演算を含むことを特徴とする光学的情報検出方法。
【請求項４】
請求項３に記載の光学的情報検出方法において、前記加算した結果に平方根演算を付加して、再生信号を得ること特徴とする光学的情報検出方法。
【請求項５】
請求項２に記載の光学的情報検出方法において、前記選択的な演算は、前記第１の検出器と第２の検出器の差動信号か、前記第３の検出器と第４の検出器の差動信号かのいずれかを選択するものであることを特徴とする光学的情報検出方法。
【請求項６】
請求項２に記載の光学的情報検出方法において、前記選択的な演算は、前記第１の検出器と第２の検出器の差動信号に所定の係数αを乗算したものと、前記第３の検出器と第４の検出器の差動信号に所定の係数βを乗算したものとの加算演算であることを特徴とする光学的情報検出方法。
【請求項７】
請求項６に記載の光学的情報検出方法において、前記係数α及び係数βは所定の期間に亘る各々の検出器出力の平均値に基づいて可変設定されることを特徴とする光学的情報検出方法。
【請求項８】
請求項１に記載の光学的情報検出方法において、前記参照光と前記信号光との間の光学的位相差（光路長の差）を調整する手段を前記参照光の光路中に設けたことを特徴とする光学的情報再生方法。
【請求項９】
請求項１に記載の光学的情報検出方法において、前記光源の光学的可干渉距離が、前記第１の光束を前記光記録媒体中に集光する手段の可動距離よりも長いことを特徴とする光学的情報再生方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の光学的情報検出方法において、前記光源と前記第１の光束を前記光記録媒体中に集光する集光手段の間の距離が固定されており、前記光源と前記集光手段とを一体として移動させることにより、前記第１の光束の前記光情報記録媒体上での集光状態を調整することを特徴とする光学的情報再生方法。
【請求項１１】
半導体レーザと、
前記半導体レーザからの光束を第１の光束と第２の光束に分岐する第１の光学素子と、
前記第１の光束を光情報記録媒体の記録膜面に集光し、反射光を受光する対物レンズと、
前記第２の光束の光路中に設けられた参照光束反射手段と、
第１の光検出器と、
第２の光検出器と、
第３の光検出器と、
第４の光検出器と、
前記光情報記録媒体によって反射された前記第１の光束と前記参照光束反射手段によって反射された前記第２の光束とが合波された光束を分岐して前記第１の光検出器と前記第２の光検出器に入射させる第２の光学素子と、
前記光情報記録媒体によって反射された前記第１の光束と前記参照光束反射手段によって反射された前記第２の光束とを前記第２光学素子による合波とは９０度位相関係が異なる状態で合波し、当該合波された光束を分岐して前記第３の光検出器と前記第４の光検出器に入射させる第３の光学素子と、
前記半導体レーザ、前記第１の光学素子、前記対物レンズ、前記参照光束反射手段、前記第１の光検出器、前記第２の光検出器、前記第３の光検出器、前記第４の光検出器、前記第２の光学素子及び前記第３の光学素子を保持する筐体とを有し、
前記第１の光束と前記第２の光束の間の位相関係は、前記第１の検出器上と前記第２の検出器上では互いに１８０度異なり、前記第３の検出器上と前記第４の検出器上では互いに１８０度異なり、前記第１の検出器上と前記第３の検出器上では９０度異なっていることを特徴とする光ヘッド。
【請求項１２】
請求項１１に記載の光ヘッドにおいて、前記第１の検出器の出力と前記第２の検出器の出力の差信号を生成する回路、及び前記第３の検出器の出力と前記第４の検出器の出力の差信号を生成する回路を有することを特徴とする光ヘッド。
【請求項１３】
請求項１１に記載の光ヘッドにおいて、前記参照光束反射手段を移動させて前記第２の光束の光路長を調整する手段を有することを特徴とする光ヘッド。
【請求項１４】
請求項１１に記載の光ヘッドにおいて、前記対物レンズは前記筐体に固定されており、前記筐体を前記対物レンズの光軸方向に駆動するアクチュエータを有することを特徴とする光ヘッド。
【請求項１５】
光ヘッドと、制御部と、信号処理部とを有し、
前記光ヘッドは、
半導体レーザと、
前記半導体レーザからの光束を第１の光束と第２の光束に分岐する第１の光学素子と、
前記第１の光束を光情報記録媒体の記録膜面に集光し、反射光を受光する対物レンズと、
前記第２の光束の光路中に設けられた参照光束反射手段と、
第１の光検出器と、
第２の光検出器と、
第３の光検出器と、
第４の光検出器と、
前記光情報記録媒体によって反射された前記第１の光束と前記参照光束反射手段によって反射された前記第２の光束とが合波された光束を分岐して前記第１の光検出器と前記第２の光検出器に入射させる第２の光学素子と、
前記光情報記録媒体によって反射された前記第１の光束と前記参照光束反射手段によって反射された前記第２の光束とを前記第２光学素子による合波とは９０度位相関係が異なる状態で合波し、当該合波された光束を分岐して前記第３の光検出器と前記第４の光検出器に入射させる第３の光学素子と、
前記半導体レーザ、前記第１の光学素子、前記対物レンズ、前記参照光束反射手段、前記第１の光検出器、前記第２の光検出器、前記第３の光検出器、前記第４の光検出器、前記第２の光学素子及び前記第３の光学素子を保持する筐体を含み、
前記制御部は、前記光ヘッド及び前記対物レンズの位置と、前記半導体レーザの発光状態を制御し、
前記信号処理部は、前記第１から第４の光検出器からの出力信号から再生信号を生成し、
前記第１の光束と前記第２の光束の間の位相関係は、前記第１の検出器上と前記第２の検出器上では互いに１８０度異なり、前記第３の検出器上と前記第４の検出器上では互いに１８０度異なり、前記第１の検出器上と前記第３の検出器上では９０度異なっていることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の光ディスク装置において、前記信号処理部は、前記第１の検出器と前記第２の検出器の差動信号の自乗と、前記第３の検出器と前記第４の検出器の差動信号の自乗とを加算する演算を行うことを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１７】
請求項１５記載の光ディスク装置において、前記信号処理部は、前記第１の検出器と前記第２の検出器の差動信号の自乗と、前記第３の検出器と前記第４の検出器の差動信号の自乗とを加算した結果の平方根を演算する処理を行うことを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１８】
請求項１５記載の光ディスク装置において、前記信号処理部は、前記第１の検出器と第２の検出器の差動信号と、前記第３の検出器と第４の検出器の差動信号とのいずれかを選択する処理を行うことを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１９】
請求項１５記載の光ディスク装置において、前記信号処理部は、前記第１の検出器と第２の検出器の差動信号に所定の期間に亘る当該信号の平均値に基づいて可変設定される係数αを乗算したものと、前記第３の検出器と第４の検出器の差動信号に前記所定の期間に亘る当該信号の平均値に基づいて可変設定される係数βを乗算したものとの加算演算を行うことを特徴とする光ディスク装置。
【請求項２０】
請求項１５記載の光ディスク装置において、前記参照光束反射手段を移動させて前記第２の光束の光路長を調整する手段を有することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項２１】
請求項１５記載の光ディスク装置において、前記対物レンズは前記筐体に固定されており、前記筐体を前記対物レンズの光軸方向に駆動するアクチュエータを有することを特徴とする光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスク装置の再生信号の高Ｓ／Ｎ化に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクは、青色半導体レーザと高ＮＡ対物レンズを用いるBlu-ray Disc（ＢＤ）の製品化に至って、光学系の分解能としてはほぼ限界に達し、さらなる大容量化に向けては、今後、多層化が有力となると考えられる。多層光ディスクにおいては各層からの検出光量がほぼ同等となる必要性から、特定の層からの反射率は小さくせざるを得ない。ところが光ディスクは大容量化とともにビデオなどのダビング速度の高速化の必要性から、転送速度の高速化も続いており、そのままでは再生信号のＳ／Ｎ比が十分確保できなくなりつつある。したがって今後の多層化と高速化を同時に進めていくためには、検出信号の高Ｓ／Ｎ化が必須となる。
【０００３】
光ディスクの再生信号の高Ｓ／Ｎ化に関する技術は、たとえば特許文献１、特許文献２などに述べられている。いずれも光磁気ディスクの再生信号の高Ｓ／Ｎ化に関して、半導体レーザからの光を光ディスクに照射する前に分岐して、光ディスクに照射しない光を、光ディスクからの反射光と合波して干渉させることにより、微弱な信号の振幅を、光ディスクに照射しない光の光量を大きくすることによって増幅することを狙ったものである。光磁気ディスクの信号検出で従来用いられている偏光ビームスプリッタの透過光と反射光の差動検出では、本質的にはもとの入射偏光成分と光磁気ディスクによる偏光回転によって生じる入射偏光方向と直交する偏光成分を干渉させて、入射偏光で直交偏光成分を増幅して検出を行なうことになっている。したがって、もとの入射偏光成分を増大させれば信号を増大させることができるが、光ディスクに入射させる光強度は、データを消去したり上書きしたりしないようにするために、ある程度以下に抑える必要がある。これに対して上記従来の技術では、予め信号光と干渉させる光を分離しておいて、これをディスクに集光せずに信号光と干渉させ、信号増幅のため干渉させる光の強度を、ディスク表面の光強度と関係なく強くできるようにしているのである。これにより原理的には光強度の許す範囲で、強度を強くすればするほど、光検出器からの光電流を電圧変換するアンプのノイズや、光検出器で生じるショットノイズなどに比べたＳ／Ｎ比を高めることができる。
【０００４】
特許文献１では、２つの光を干渉させて干渉強度を検出している。この際、干渉させるディスク非反射光の光路長を可変とし、干渉信号振幅の確保を狙っている。特許文献２では干渉強度検出に加えて、差動検出も行っている。これにより信号に寄与しない各光の強度成分をキャンセルし、これらの光の持つノイズ成分をキャンセルして高Ｓ／Ｎ化を図っている。この場合の差動検出には、無偏光のビームスプリッタを用いている。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３４２６７８号公報
【特許文献２】特開平６−２２３４３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術に用いられている干渉計の光学系は、いずれもマッハツェンダー型の光学系であり、光学部品の点数が多く、光学系の小型化に不向きである。マッハツェンダー型の光学系を用いる理由について、上記文献には詳しく述べられていないが、光磁気ディスクの信号光が偏光回転により生じるため、干渉させる光の偏光方向の調整のため、回転調整のできるλ／２板を干渉させる光路中に、往復でなく、片道方向だけ透過させるように配置させる必要があったため、と推測される。さらに他の問題として、２つの光の光路差の調整方法が特に述べられておらず、実用には難があることが挙げられる。特許文献２には、この問題に対して、干渉させる光を得るための参照ミラーをディスク上に記録膜と離して設置することが述べられているが、これは新規格のディスクを提案するものであり、既存のディスクを高Ｓ／Ｎ化するものではない。
【０００７】
本発明の第１の目的は、２つの光の光路差の調整が容易で、信号増幅効果が高く、光学系の小型化に適した、干渉型の光情報信号の検出方法を提供することにある。
【０００８】
本発明の第２の目的は、２つの光の光路差の調整が容易で、信号増幅効果が高く、光学系の小型化に適した、干渉型の光情報信号の検出系を備えた光ヘッドを提供することである。
【０００９】
本発明の第３の目的は、２つの光の光路差の調整が容易で、信号増幅効果が高く、光学系の小型化に適した、干渉型の光情報信号の検出系を備えた光ディスク装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明では、前記第１の目的を達成するために以下の手段を用いた。
(1)光源から出射した光束を第１の光束と第２の光束とに分割し、第１の光束を光情報記録媒体上に集光して照射し、光情報記録媒体から反射した信号光を４つの検出器に導き、第２の光束を光情報記録媒体には集光せず参照光として前記４つの検出器に導き、４つの検出器上で信号光と参照光を、信号光と参照光の間の位相関係が互いに異なる状態で光学的に干渉させ、４つの検出器からの出力の全部又は一部を選択的に演算して再生信号を得ることとした。
このように４つの検出器からの出力を選択的に演算することによって、各々の検出器での光学的干渉状態が変化したとしても常に最適に位相が合った状態と同様の再生信号を得ることができる。
【００１１】
(2)具体的には、参照光と信号光の間の位相関係は、第１の検出器上と第２の検出器上では互いに１８０度異なり、第３の検出器上と第４の検出器上では互いに１８０度異なり、第１の検出器上と第３の検出器上では９０度異なるようにした。
これにより、３６０度の位相関係のうち、９０度ずつずれた４つの位相状態を同時に検出することができる。再生信号は光の位相状態の３６０度の変化に応じて正弦波状に変化するため、９０度ずつ位相状態のずれた４つの信号を観測することで、任意の位相状態での信号状態を演算によって再現することが可能になる。すなわち任意の位相状態での安定した再生・検出が実現される。
【００１２】
(3)前記の演算として、第１の検出器と第２の検出器の差動信号の自乗と、第３の検出器と第４の検出器の差動信号の自乗とを、加算する演算とした。
これにより、第１と第２の検出器の組と第３と第４の検出器の組では位相が９０度ずれているため、前者の差動出力が正弦だとすると、後者の差動出力は余弦となる。従って、両者の自乗和をとることで、常に一定した最大出力信号を得ることが可能になる。
【００１３】
(4)別の演算方法として、上記演算に平方根演算を付加して再生信号を得ることとした。
このように演算することで、再生信号の線形性が増す。すなわち、光源の光出力に比例した再生信号を得ることが可能になる。
【００１４】
(5)前記の選択的な演算として、第１の検出器と第２の検出器の差動信号か、第３の検出器と第４の検出器の差動信号かのいずれかを選択することとした。
これにより、より信号品質の良い検出器の信号のみを選択的に利用することが可能となるため、Ｓ／Ｎ比が向上し、さらに、演算が簡単になる（自乗演算が不要になる）利点がある。
【００１５】
(6)別の演算として、第１の検出器と第２の検出器の差動信号に所定の係数αを乗算したものと、第３の検出器と第４の検出器の差動信号に所定の係数βを乗算したものとの加算演算とした。
この演算方式は検出器出力の自乗演算を行わないため、信号出力の安定度が向上する。すなわち、レーザノイズや媒体ノイズ、アンプノイズなどの検出出力揺らぎの影響を低減できるため、高Ｓ／Ｎ検出が可能となる。
【００１６】
(7)実際には、係数αと係数βは所定の期間に亘る各々の検出器出力の平均値に基づいて可変設定する。
信号光と参照光の位相差は、光情報記録媒体の上下振れに追従するフォーカスなどにより集光レンズ（対物レンズ）が移動し、変化する。このため、最適な係数αとβは変化するが、検出器出力の比較的長い時間（再生信号検出クロックの数１０倍〜数万倍）の平均値演算を行うことで、αとβを最適値に追従制御する事が可能になる。実際例えば、ＢＤ２倍速の条件を仮定すると、２ｘディスクが約０．２ｍｍｐｐの面振れ、最大加速度５ｍ／ｓを有し、半径５８ｍｍの位置で、９．８ｍ／秒の線速度（ＢＤ２ｘ）を仮定すると、最大面振れ速度は２３ｍｍ／ｓとなり、これは、最大位相変化速度として１１５０００＊２π／秒となる。これより、位相が９０度変化するのに要する最短時間は１／１１５０００／４＝２μｓとなる。これは検出チャネルクロック周期の約２５０倍に相当する。従って、それよりも早い時間での平均（チャネルクロックの１００倍程度以上）に亘る検出器出力を平均して、最適なαやβを求めればよい。
【００１７】
(8)参照光と信号光の間の光学的位相差（光路長の差）を調整する手段を、参照光の光路中に設ける。
これにより、参照光と信号光の位相差を光源の可干渉距離よりも常に小さくできる。例えば、可干渉距離が１００μｍの場合、光路長差が常に１００μｍ以下となるように制御することで、確実に干渉性を確保でき、本発明の効果（干渉による光信号増幅）が得られる。
【００１８】
(9)光源の光学的可干渉距離が、対物レンズ等の光束を光記録媒体中に集光する手段の可動距離よりも長いものとした。これにより、対物レンズの移動に関わらず常に干渉性を確保でき、本発明の効果（干渉による光信号増幅）が得られる。
【００１９】
(10)光記録媒体中に光束を集光する手段と光源間の距離が固定されており、光源と集光手段を一体として移動させることにより、参照光と信号光の位相差を光学的可干渉距離の範囲内にしておくことが可能となる。これにより、常に干渉性を確保でき、本発明の効果（干渉による光信号増幅）が得られる。
【００２０】
本発明では、前記第２の目的を達成するために以下の手段を用いた。
(11)光ヘッドを、半導体レーザと、半導体レーザからの光束を第１の光束と第２の光束に分岐する第１の光学素子と、第１の光束を光情報記録媒体の記録膜面に集光し、反射光を受光する対物レンズと、第２の光束の光路中に設けられた参照光束反射手段と、第１の光検出器と、第２の光検出器と、第３の光検出器と、第４の光検出器と、光情報記録媒体によって反射された第１の光束と参照光束反射手段によって反射された第２の光束とが合波された光束を分岐して第１の光検出器と第２の光検出器に入射させる第２の光学素子と、光情報記録媒体によって反射された第１の光束と参照光束反射手段によって反射された第２の光束とを第２光学素子による合波とは９０度位相関係が異なる状態で合波し、当該合波された光束を分岐して第３の光検出器と第４の光検出器に入射させる第３の光学素子と、半導体レーザ、第１の光学素子、対物レンズ、参照光束反射手段、第１の光検出器、第２の光検出器、第３の光検出器、第４の光検出器、第２の光学素子及び第３の光学素子を保持する筐体とを有し、
第１の光束と第２の光束の間の位相関係は、第１の検出器上と第２の検出器上では互いに１８０度異なり、第３の検出器上と第４の検出器上では互いに１８０度異なり、第１の検出器上と第３の検出器上では９０度異なっているように構成した。
【００２１】
これにより、第１、第２、第３、第４の検出器で、参照光とディスクに当たって反射してきた信号光を合成し、干渉効果により増幅して再生することができるため、微小な反射信号を高Ｓ／Ｎで検出することができる光ヘッドを提供することが可能にある。光ヘッド自身に信号演算回路を有しているため、光ヘッドから得られる信号は従来とほぼ同様であり、容易に本発明の高Ｓ／Ｎの効果を享受することができる。
【００２２】
本発明では、前記第３の目的を達成するために以下の手段を用いた。
(12)光ディスク装置を、前記(11)記載の光ヘッドと、制御部と、信号処理部とを有し、制御部は、光ヘッド及び対物レンズの位置と、半導体レーザの発光状態を制御し、信号処理部は、第１から第４の光検出器からの出力信号から再生信号を生成するように構成した。
これにより、第１、第２、第３、第４の検出器で、参照光とディスクに当たって反射してきた信号光を合成し、干渉効果により増幅して再生することができるため、微小な反射信号を高Ｓ／Ｎで検出することができる。すなわち、特に反射率が低く信号量の少ない多層媒体や、広帯域ノイズの影響の大きい高速再生時のＳ／Ｎ比を大幅に向上することが可能になる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によると、２つの光の光路差の調整が原理的に不要なため、信号増幅効果が高く、光学系の小型化に適した干渉型の光ディスク信号検出系を備えた光ディスク装置を、安価に提供することが可能となる。また、ディスクばたつき等による光路長変動があっても、常に安定し、高品質に増幅された再生信号を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、実施例を用いて、発明の実施の形態について説明する。
【実施例１】
【００２５】
図１は、本発明の光信号検出方法を実現する光学系のブロック図を示したものである。レーザ３０１から出射した光は、第１のλ／２板３２１を透過することによって、偏光方向が４５度回転させられる。偏光の回転した光は第１の偏光ビームスプリッタ３４１によって直交する２つの直線偏光に分離され、一方の偏光の光（再生光）は反射されて第１のλ／４板３２２を透過することによって円偏光に変換された後、対物レンズ３１１で集光され光ディスク４に照射される。スピンドルモータ７７によって回転させられている光ディスク４からの反射光（以後、信号光と呼ぶ）は、対物レンズ３１１で再び平行光に戻され、第１のλ／４板３２２で直線偏光に戻されるが、ディスク面での反射によって、円偏光の回転方向が反転するため、直線偏光の方向は元の光と直交する。このため、信号光は第１の偏光ビームスプリッタ３４１を透過し、ビームスプリッタ３４２の方向に向かう。最初に第１の偏光ビームスプリッタ３４１を透過した偏光方向の光（以後、参照光と呼ぶ）は第２のλ／４板３２３を透過し円偏光に変換され、参照光束反射手段３３１によって反射され、信号光と同様に第２のλ／４板３２３によって元の参照光と直交する直線偏光に変換される。このため、今度は第１の偏光ビームスプリッタ３４１によって反射され、信号光と合成されてビームスプリッタ３４２の方向に向かう。このとき、信号光と参照光は、互いに偏光方向が直交した状態で合成されている。
【００２６】
合成光の一方はハーフミラーであるビームスプリッタ３４２を透過し、第２のλ／２板３２４によって、偏光方向を４５度回転させられた後、偏光ビームスプリッタ３４３によって直交する直線偏光に分離され、第１の検出器３６１（ＰＤ１）と第２の光検出器２６２（ＰＤ２）によって検出される。この時、２つの検出器ＰＤ１，ＰＤ２で検出される光の偏光成分Ｐ，Ｓと、信号光の偏光方向（Ｅsig）と参照光の偏光方向（Ｅref）の関係を示したのが図２である。検出器ＰＤ１ではＰ偏光すなわちＥrefとＥsigのＰ偏光方向の射影成分が検出され、ＰＤ２ではＳ偏光すなわちＥrefとＥsigのＳ偏光方向の射影成分が検出される。Ｓ偏光方向の射影成分では、この図の場合、Ｅrefの符号が反転して見える。検出器ＰＤ１、検出器ＰＤ２で検出される信号を式で表すとそれぞれ、次のようになる。
【００２７】
【数１】
2008065961.tif 000003
【００２８】
ここで、絶対値の二乗になっているのは、検出されるのは光のエネルギーであるからである。ここでは簡単のためにはＥrefとＥsigは完全コヒーレンスであることを仮定している。
【００２９】
この合成光のもう一方は、ハーフミラーであるビームスプリッタ３４２で反射され、第３のλ／４板３２５によって信号光と参照光の間に９０度の位相差を与えられた後、第３のλ／２板３２６によって、偏光方向を４５度回転させられ、ビームスプリッタ３４４によって直交する直線偏光に分離され、第３の検出器３６３（ＰＤ３）と第４の光検出器３６４（ＰＤ４）によって検出される。この時、２つの検出器ＰＤ３，ＰＤ４で検出される光の偏光成分Ｐ，Ｓと、信号光の偏光方向（Ｅsig）と参照光の偏光方向（Ｅref）の関係も同様に図２で表されるが、ＥrefとＥsigの間に９０度の位相差がついているのが、ＰＤ１とＰＤ２の例とは異なる。検出器ＰＤ３、検出器ＰＤ４で検出される信号を式で表すとそれぞれ、次のようになる。
【００３０】
【数２】
2008065961.tif 000004
【００３１】
式中の（１＋ｉ）、（１−ｉ）はλ／４板でＥsig，Ｅrefに±４５度（９０度の差）の位相差がつけられていることを表している。
【００３２】
このようにして、各々の検出器で検出される信号には、光ディスク上の情報には無関係な成分｜Ｅref｜2が含まれているため、ＰＤ１とＰＤ２、ＰＤ３とＰＤ４でそれぞれ差動信号をとると、
【００３３】
【数３】
2008065961.tif 000005
となり、信号光振幅強度と参照光振幅強度の積の形の信号が得られる。これは、参照光の強度を大きくすれば大きな信号出力を得られることを示している。即ち信号光の強度を増幅できることを示している。
【００３４】
ここで、式(5)及び式(6)にはsin、cosが係数として付随しており、これは、信号光と参照光の間の位相差を表している。ところが参照光と信号光は別の光路を通り、ディスクの回転に合わせてフォーカスサーボにより対物レンズ３１１が上下して追随するため、信号光の光路長は絶え間なく変化することになる。したがって、式(5)及び式(6)の位相項が確定せず、この方式で得られる信号は大きく変化してしまう。
【００３５】
そこで本実施例では、式(5)がsine、式(6)がcosineであることに着目し、次のように両者の二乗和の平方根の演算を行って信号を得ることとした。
【００３６】
【数４】
2008065961.tif 000006
【００３７】
このように演算を行うことにより、信号光と参照光の位相が変化した場合でも、安定して確実に一定の信号を得ることができる。従来の光ディスクの信号検出方法で得られる信号は単純に｜Ｅsig｜2であるから、信号は
【００３８】
【数５】
2008065961.tif 000007
となり、参照光と信号光の振幅強度比分だけ増幅されることがわかる。前述したように、多層ディスクでは反射率が５％程度と低く、信号光量が小さくなるのが課題であった。本実施例の参照光は、反射率がほぼ１００％の参照光束反射手段によって反射されるため、信号光に対し約２０倍のエネルギー強度である。したがって、本実施例で得られる信号は√２０倍すなわち、約４．５倍に増幅されることがわかる。ここでは参照光束反射手段としてコーナープリズムを用い、反射光束の反射角度ずれを防いでいる。もちろん通常のミラーや、ミラーとレンズを組み合わせたものを用いても良い。
【００３９】
図３は、信号｜Ｅsig｜2を出力する従来の検出方式、ＰＤ１とＰＤ２のみを用いてSig1を出力とするホモダイン検出方式、及び本発明の方式（ホモダイン・ダイバーシティ検出）において、再生信号振幅を比較して示したものである。横軸は信号光と参照光の間の位相差、縦軸は従来方式と比較した再生信号振幅である。図中の５％及び２０％は、媒体の反射率を表す。ＰＤ１とＰＤ２のみを用いてSig1を出力とするホモダイン検出方式でも従来と比べて信号量を増大させることができるが、信号光と参照光の位相差が波長の１／１０程度変化しただけで、大きく信号振幅が劣化してしまうが、本発明の方式の場合、信号光と参照光の位相差によらず常に大きな再生信号振幅が得られることがわかる。
【実施例２】
【００４０】
実施例１では、信号光と参照光は完全にコヒーレントであるとしたが、一般の半導体レーザでは共振器長が短く、コヒーレント長（光可干渉距離）はあまり長くはない。図８は、実施例１の構成で一般な青色光半導体レーザ（ＬＤ）を用いたときの、再生信号強度の変化を示したものである。ディスクばたつきに追従フォーカスするため、対物レンズ３１１は上下動し、信号光の光路長が変化する。しかしながら参照光の光路長は変化しないため、参照光と信号光の間に光路長差が生じる。この光路長差がＬＤの可干渉距離よりも大きくなると、式(7)の出力を得られない。一般に不完全コヒーレント状態での出力は、式(7)にコヒーレンス度（可干渉度）を乗じたものになる。コヒーレンス度は完全コヒーレンス状態では１即ち１００％、インコヒーレンス状態では０である。
【００４１】
図８（ａ）は、通常の再生状態、即ち（高周波重畳の変調度：約３５０％、ＬＤ出力２ｍＷ）での再生の例である。本実施例での往路光学系の光利用効率は約６０％であり、第１の偏光ビームスプリッタで１／２に分離されることを考慮すると、ディスク膜面に照射される光の光量は約０．６ｍＷに相当する。ディスクばたつきにより再生信号強度が約２０％低下している。ここで用いたディスクのばたつき量は約０．２ｍｍｐｐであることから、光路長が最適状態から約１００μｍずれることで、コヒーレンス度が約２０％低下し、最適時の８０％程度の信号出力しか得られなくなることを示している。図８（ｂ）は高周波重畳の変調度を約２倍にした場合の例である。この例では、ディスクのばたつきにより、再生信号強度が１／２〜１／４に低下してしまっていることがわかる。図８（ｃ）は、この問題を解決するために、高周波重畳をオフにした例である。一般に、高周波重畳を用いないとＬＤの発振状態が不安定になりノイズが増大する。そこで、本例では、ＬＤのパワーを増大することでノイズの発生を抑制した。具体的には第１のλ／２板３２１の角度を調整することで信号光を減少させ、参照光を増大させる。このようにすることにより信号光の減少分だけ、ＬＤパワーを増大させることが可能になる。記録情報の再生光による破壊を防ぐため再生光の強度は一定に保った。この例では、再生光と参照光の比を１：３にした。これによりＬＤパワーは４ｍＷとした。ディスク膜面パワーは本例でも０．６ｍＷであるため、信号光量は図８（ａ）（ｂ）と同様であるが、参照光の強度が約３倍であるため、再生信号強度も同時に√３倍に増大している。
【００４２】
このように本実施例の光信号検出方式を用いることで、再生信号強度の増大が可能になる。
【実施例３】
【００４３】
実施例１及び２では、再生信号を式(7)の演算により得ていたが、平方根演算を行わないで再生信号を得ることも可能である。
【００４４】
すなわち、（Sig1）2＋（Sig2）2＝｜Ｅsig｜2・｜Ｅref｜2を信号として用いる。このような演算では、平方根演算が不要であるため回路構成が簡単になり、また、信号光のエネルギーと再生出力が比例するという利点がある。従来の光信号検出方式でも再生信号出力は、｜Ｅsig｜2と比例するため、本実施例の方式では従来と同様の信号処理方式を用いることが容易になる利点がある。
【実施例４】
【００４５】
図５は、本発明の光ディスク装置の一実施例のブロック図を示したものである。光ヘッド３上に搭載された波長４０５ｎｍの青色半導体レーザ３０１から出射した光は、第１のλ／２板３２１を透過することによって、偏光方向が４５度回転させられる。偏光の回転した光は第１の偏光ビームスプリッタ３４１によって直交する２つの直線偏光に分離され、一方の偏光の光（再生光）は反射されて、第１のコリメートレンズ３１２によって平行光にコリメートされ、第１のλ／４板３２２を透過することによって円偏光に変換された後、ＮＡ０．８５の対物レンズ３１１で集光され、光ディスク４に照射される。光ディスク４からの反射光（以後、信号光と呼ぶ）は、対物レンズ３１１で再び平行光に戻され、第１のλ／４板３２２で直線偏光に戻されるが、ディスク面での反射によって、円偏光の回転方向が反転するため、直線偏光の方向は元の光と直交する。このため、信号光は第１の偏光ビームスプリッタ３４１を透過し、ビームスプリッタ３４２の方向に向かう。最初に第１の偏光ビームスプリッタ３４１を透過した偏光方向の光（以後、参照光と呼ぶ）は、第２のコリメートレンズ３１３にて平行光にされた後、第２のλ／４板３２３を透過し円偏光に変換され、参照光束反射手段３３１によって反射され、信号光と同様に第２のλ／４板３２３によって元の参照光と直交する直線偏光に変換される。このため、今度は第１の偏光ビームスプリッタ３４１によって反射され、信号光と合成されてビームスプリッタ３４２の方向に向かう。このとき、信号光と参照光は、互いに偏光方向が直交した状態で合成されている。
【００４６】
合成光の一部は、サーボ用ビームスプリッタ３４５により、サーボ検出器３６５へと導かれ、フォーカスやトラッキングなどのサーボ信号が生成されるサーボ回路７９に導かれる。
【００４７】
サーボ用ビームスプリッタ３４５を透過した合成光の一方は、ハーフミラーであるビームスプリッタ３４２を透過し、第２のλ／２板３２４によって偏光方向を４５度回転させられた後、偏光ビームスプリッタ３４３によって直交する直線偏光に分離され、第１の検出器３６１（ＰＤ１）と第２の光検出器２６２（ＰＤ２）によって検出される。このとき得られる信号は実施例１と同様であり、式(1)(2)で表される信号が、ＰＤ１，ＰＤ２によって検出される。ＰＤ１，ＰＤ２の出力は、差動回路３８１に入力され差動信号Sig1が生成される。
【００４８】
合成光のもう一方は、ハーフミラーであるビームスプリッタ３４２で反射され、信号光及び参照光の偏光方向に対し４５°回転して配置された第３のλ／４板３２５によって円偏光に変換される。このとき信号光と参照光の元の偏光方向が９０度異なるため、逆の回転方向の円偏光に変化される。この円偏光が、偏光ビームスプリッタ３４４によって直交する直線偏光に分離され、第３の検出器３６３（ＰＤ３）と第４の光検出器３６４（ＰＤ４）によって検出される。ＰＤ３，ＰＤ４の出力は、差動回路３８２に入力され差動信号Sig2が生成される。ＰＤ３，ＰＤ４を得る部分の光学素子の配置は前述の実施例１のものとは異なっているが、結果として得られる信号は実施例１と同様であり、式(3)、式(4)で表される信号がＰＤ３，ＰＤ４によって検出される。
【００４９】
このようにして生成された差動信号Sig1とSig2は、再生ブロック２にある信号処理回路２５に入力される。ここでは、信号処理回路２５は入力の時点で、Sig1とSig2をサンプリングしてデジタル化し、以降の処理をデジタル演算によって行う。すなわち、実施例１の式(7)の処理をデジタル演算によって行う。
【００５０】
信号処理回路２５の回路ブロックの構成の具体例を図１０（ａ）に示す。Sig1とSig2はＡＤ変換回路２１１，２１２によってデジタル化され、自乗演算器２２１，２２２によって自乗演算が為された後に、加算器２３０によって加算され、その後、平方根回路２４０により平方根演算が為され、デジタル信号出力Ｓが得られる。ＡＤ変換器のサンプリングのタイミングは、加算器２３０の出力と電圧制御可変周波数発信器（ＶＣＯ）２５１の出力を位相比較器２５２によって位相比較し、位相比較器の出力をローパスフィルタ（ＬＰＦ）２５３によって平均化して、ＶＣＯの制御入力へとフィードバックすることによって生成している。すなわち、位相比較器２５２、ＶＣＯ２５１、ＬＰＦ２５３によって構成されたＰＬＬ（Phase-locked loop）回路によって位相制御されたクロック出力（ＣＫ）を得て、ＡＤ変換のタイミングを制御している。
【００５１】
式(7)の演算によって生成された再生信号Ｓは、適当なデジタル等化処理の後、復調回路２４やアドレス検出回路２３に入力され、復号回路２６によって、ユーザデータとして、メモリ２９やマイクロプロセッサ２７に送られる。マイクロプロセッサは、上位装置９９からの指示によって、任意のサーボ回路７９や自動位置制御手段７６を制御し、任意のアドレスに光スポット３７を位置づける。マイクロプロセッサ２７は上位装置からの指示が再生か記録かによって、レーザドライバ２８を制御し、レーザ３０１を適当なパワー／波形で発光させる。サーボ回路７９は、サーボ信号に基づきフォーカスアクチュエータ３７１を制御すると同時に、光路差調整手段３７２を制御し、対物レンズ３１１の移動に伴う信号光の光路長の変化に併せて、光路差調整手段３７２によって参照光束反射手段３３１の位置を制御し、参照光と信号光の光路長の差が常に２０μｍ以下になるようにする。この２０μｍという距離は本実施例で用いている青色半導体レーザ３０１の可干渉距離（コヒーレント長）７０μｍと比べて十分に小さく、参照光と信号光は常にほぼ完全コヒーレントな状態が保たれる。
【００５２】
本実施例では記録媒体として、記録層の数が１層〜６層までの６種類のディスクに対して記録再生を試みた。記録媒体は直径１２０ｍｍで、最大１００μｍのカバー層厚を有し、ディスク一層当たりでは２５ＧＢの記録容量の追記型（ＷＯ型）ディスクである。カバー層厚は層数が多くなるほど薄くなり、６層の場合、カバー層厚は約５０μｍで層の間隔は約１０μｍである。このようなディスクに対して記録再生を行った場合の再生信号品質（ジッタ）とディスクの反射率を図９に示す。ディスクの反射率は層の数が多くなるほど低下する。従来の光ディスク装置では、反射率の低下に伴って、ジッタが、急激に上昇し、４層以上では正確にデータの再生ができない状況であるが、本実施例の装置を用いることで、層の数が増え、反射率が低下しても、再生ジッタは約７．５％以下の良好な状態が保たれ、各層の反射率が２％程度の６層ディスクでも高品質な読み書きが実現できている。
【００５３】
実施例１で説明したように、信号は、参照光と信号光の振幅強度比分だけ増幅される。本例では記録層の反射率が２％程度であるため、反射率がほぼ１００％の参照光束反射手段で得られる参照信号光は信号光に対して約５０倍のエネルギー強度を有する。したがって、本実施例で得られる信号は√５０すなわち、約７倍に増幅されることがわかる。すなわち従来例での２％×７＝１４％の反射率のディスクと同等の再生性能が実現される。
【００５４】
この多層ディスクでの良好な再生ができている理由は、実施例１で説明した再生信号振幅の増幅効果の寄与が主であることは言うまでもない。それに加えて、層間クロストークの低減効果があることとも良好な記録再生ができている一因である。本発明では、参照光と信号光を干渉させることによって信号増幅効果が得られるが、フォーカスしていない層からの反射光は、検出器上での波面やスポット径が、参照光とは異なるため十分な干渉増幅効果が得られない。このため、他の層からのクロストーク信号は、殆ど増幅されず自分自身の信号が増幅された分だけ相対的にクロストークが低減される。ここで、実際には、本実施例の多層媒体のすべての層に安定した記録再生を行うため、カバー層厚の変化に対応して、球面収差を制御する事が必要であり、本実施例の装置（ヘッド）にも内蔵されているが、本発明の本質的な効果とは関係しないため、図５では図示せず、説明も省略した。
【実施例５】
【００５５】
実施例４では信号処理ブロックとして図１０（ａ）に示した回路構成のものを用いたが、本実施例では、図１０（ｂ）に示したものを用いた。この例では、デジタル化（ＡＤ変換）の前に、アナログ自乗演算器２２３，２２４及び加算器２３１によって実施例３に示した信号
Ｓ＝（Sig1）2＋（Sig1）2＝｜Ｅsig｜2・｜Ｅref｜2 
を、アナログ信号として得ている。この例では、得られるアナログ信号は、従来の光ディスク装置で得られる再生信号と同等（ただし高Ｓ／Ｎ）であるため、本実施例では、従来の光ディスク装置の信号処理回路部の前段に本信号処理部を配置している。実施例４の例では、高速なＡ／Ｄ変換回路を最低２つ搭載する必要があったが、本例では、高速なＡ／Ｄ変換回路は、従来の光ディスクのデジタル信号処理回路と同様に一つあればよい。そのため、コストの上昇を抑えることが可能になる。この信号処理部は、光ヘッド３上に搭載することも可能である。その場合、信号処理部を含めた光ディスク装置側の制御回路は従来と同様のものを用いることが可能となる。
【実施例６】
【００５６】
以上の実施例では、４つの検出器の信号から自乗和演算によって信号を得ていたが、一般に自乗和演算では元の信号に変動があった場合、その変動が拡大される傾向がある。光路長差が変動した場合、図４に示したように各検出器での再生出力は変動する。これは、式(1)〜(4)の三角関数の係数、すなわち、信号光と参照光の干渉状態が変わることに由来する。しかしながら、以上の実施例のように参照光と信号光の位相差が９０度ずつ異なる４つの検出器で信号を検出すると、いずれかの検出器で比較的大きな出力信号が得られる。そこで、本実施例では、式(5)と式(6)の差動演算信号（Sig1，Sig2）に係数を乗算し、加算することによって信号出力を得る方式を採用した。すなわち、式(9) によって再生信号を得ることとした。係数α、βは式(10),(11)の演算によって求める。
【００５７】
【数６】
2008065961.tif 000008
【００５８】
ここで、上線は平均値を表す。すなわち図５の二つの差動出力Sig1及びSig2を数１０ナノ秒から数１００マイクロ秒にわたって平均化し、その平均出力を用いて、式(10)(11)により係数を求め、乗算器に設定し、式(9)の係数加算演算によって最終的な信号出力を得る。式(10)(11)の分母はα2＋β2＝１となるように規格化するためであって、原理的には（雑音が無ければ）分母は常に一定になるはずであり、式(10)(11)の代わりに単純にSig1の平均値をα、Sig2の平均値をβとしても、ほぼ同様の効果が得られる。
【００５９】
本実施例の信号処理を実現する信号処理部のブロック図を図１１（ａ）に示す。差動信号Sig1，Sig2はＡＤ変換器２１１，２１２によってデジタル化され、デジタル出力は、２つの積分器２６１，２６２に入力されて平均化される。係数算出ブロック２７０は、積分器によって平均化された値を用いて式(10)(11)に従って係数α及びβを算出し、それぞれ係数保持回路（レジスタ）２７１及び２７２にセットする。乗算回路２８１及び２８２によって係数乗算された２つのデジタル化信号は加算器２３０で加算され、式(9)に従ったデジタル信号出力Ｓが得られる。デジタル化のためのタイミングは図１０（ａ）の例と同様、加算器２３０の出力をもとに、位相比較器２５２、ＶＣＯ２５１、ＬＰＦ２５３によって構成されたＰＬＬ（Phase-locked loop）回路によって位相制御されたクロック出力（ＣＫ）により得ている。
【００６０】
ここで積分器２６１，２６２での平均の時間は、信号の取り込み周波数（サンプルレート）あるいはチャネルクロック周波数に対し、数１０倍以上の長さとするのがよい。例えば１００倍の場合、直接的な自乗和演算の場合と比べ、信号変動による係数揺らぎの影響が１／√１００すなわち１／１０に抑えられる。ただし係数は光路長の変動に応じて変化させる必要がある。ノイズの抑制の観点からは、長時間平均した方が良いが、信号光と参照光の位相差は、光情報記録媒体の上下振れに追従するフォーカスなどにより集光レンズ（対物レンズ）の移動に従って変化し、この変化に対応して、αとβを最適値に追従制御する事が必要である。例えば、ＢＤ（Blu-rayディスク）２倍速の条件を仮定する。ディスクが約０．２ｍｍｐｐの面振れ、最大加速度５ｍ／ｓを有し、半径５８ｍｍの位置で、９．８ｍ／秒の線速度（ＢＤ２ｘ）、を仮定すると、最大面振れ速度は２３ｍｍ／ｓとなる。これは、最大位相変化速度として１１５０００＊２π／秒となる。これより、位相が９０度変化するのに要する最短時間は１／１１５０００／４＝２μｓとなる。これは検出チャネルクロック周期の約２５０倍に相当する。従って、それよりも短い時間（チャネルクロックの１００倍程度以上）に亘る検出器出力を平均して、最適なαやβを求めれば、光路長の変化に追随でき、検出ノイズの影響も十分に低減できる。
【００６１】
本実施例では、信号の平均出力を用いて、可変の係数を得ていたが、図１１（ｂ）に示したようにローパスフィルタ２９３，２９４によって得られたSig1とSig2の平均出力の大きさを比較器２９１によって比較し、比較結果を元により大きな方の信号を選択器２９２により選択し、ＡＤ変換回路２１０でデジタル化するという構成の信号処理を行うことによっても本発明の効果は得られる。この場合、光路長の変動により信号出力が最大３０％低下する事があるが、それでも、従来の再生方法と比べると十分に大きな信号増大効果が得られるため、本発明の効果は先の実施例と同様に得られる。
【実施例７】
【００６２】
実施例４では、検出器出力間の差動演算を、単純な差動回路によって実現する例が示されているが、実際には光検出器それぞれに、電流電圧（ＩＶ）変換アンプが付随しており、ＩＶアンプと一体となった検出器（ＯＥＩＣ）からの電気出力信号を用いるのが普通である。しかしながら、ＩＶ変換回路自体はノイズの発生源になる。これは、アンプに内蔵された帰還抵抗の熱雑音によるもので、熱雑音は抵抗値により一意的に決まる。したがって、本発明のように検出器の数を増やすことはアンプノイズの増大にもつながる。そこでアンプノイズの増大を抑える差動検出方法として、図７に記載の回路構成を用いる方法がある。この方法は検出器ＰＤ１，ＰＤ２を直結し、ＩＶアンプ８０をＰＤ１とＰＤ２の接続点に接続したもので、２つの検出器に対して一つのアンプで差動信号を得ることができるため、原理的には３ｄＢのノイズ低減が可能である。また、アンプ入力段で既に差動演算が終わっているため、ＤＣ成分がキャンセルされアンプの飽和の恐れがなく、高ゲインのＩＶ変換を行うことが可能となる。すなわち、帰還抵抗８１を大きくすることが可能となる。熱雑音は帰還抵抗８１の平方根に比例し、出力は帰還抵抗８１に比例するため、出力／雑音比は帰還抵抗８１の平方根に比例して大きくなる。即ち、高いＳ／Ｎを得ることが可能になる。
【実施例８】
【００６３】
本発明の別の実施例として、対物レンズを含めたすべての光学系を一体として移動させて、フォーカスやトラッキング制御を行う一体型ヘッドに適用した例を示す。図６では、光ディスク装置筐体１０１の中に、光ディスク１０２と、スピンドルモータ１０３と、光ディスク１０２に対して情報を記録再生する光ヘッド装置１０４が配置されている。光ヘッド装置１０４は、フォーカシングアクチュエータ１２１と、トラッキングアクチュエータ１２２によって、それぞれ光ディスクへ集光する光軸方向と、ディスクの半径方向に可動になっている。光ヘッド装置１０４の中には、半導体レーザ１０５があり、出射する光がλ／２板１０６によって偏光方向を回転されて、偏光ビームスプリッタ１０７に入射する。偏光ビームスプリッタ１０７ではＳ偏光成分が反射され、Ｐ偏光成分が透過する。反射するＳ偏光成分は、コリメートレンズ１０８によって平行光とされ、λ／４板１０９により円偏光に変換され、対物レンズ１１０によって、光ディスク上の記録膜に集光される。反射した光は再び対物レンズ１１０に入射し、λ／４板１０９を再び透過するときに、入射時と偏光方向が９０度回転した直線偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ１０７を透過する。一方、最初に偏光ビームスプリッタ１０７を透過するＰ偏光成分は、第２のコリメートレンズ１１１によって平行光とされ、第２のλ／４板１１２によって円偏光とされ、参照光束反射手段１１４によって反射され、再びλ／４板１１２に入射して最初に入射した光とは偏光方向が９０度回転した直線偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ１０７で反射される。
【００６４】
これらにより、光ディスク１０２からの反射戻り光と、参照光束反射手段１１４からの反射戻り光が合成されて、第２のλ／２板１１５に入射し、それぞれの光の直線偏光方向が４５度回転させられて、第２の偏光ビームスプリッタ１１６に入射し、第２の偏光ビームスプリッタの分離面に対するＰ偏光成分の光が透過して第１の光検出器１１７に入射し、Ｓ偏光成分の光が反射して第２の光検出器１１８に入射する。図では省略したが、図１と同様に信号光と参照光の間に９０度の位相差を加える光学素子を通して第３の光検出器１１９と第４の光検出器１２０へも合成光が導かれる。
【００６５】
本例では、光検出器１１７，１１８，１１９，１２０はサーボ信号取得用に分割された受光部を持っており、それらの出力信号の演算によってサーボ信号を得る。焦点誤差検出はスポットサイズ法、トラッキング検出はプッシュプル法を用いている。焦点誤差信号とトラッキング誤差信号は、それぞれ増幅して図のフォーカシングアクチュエータ１２１とトラッキングアクチュエータ１２２にフィードバックし、閉ループ制御を行なう。再生信号ＲＦＳは、基本的に検出器１１７〜１２０の総光量信号ＩPD1〜ＩPD4を用い、実施例１と同様に、式(7)を用いる。
【００６６】
本例では、すべての光学系が一体で駆動されるため、ディスクが上下した場合にも信号光の光路長は変わらない。即ち、参照光と信号光の光路長が等しくなるように予め設計しておけば、参照光と信号光の位相関係はほぼ一定に保たれる。実際には、温度変化による光路長変化や、ディスクのカバー厚や屈折率の変動、初期調整ずれの補償などを考慮すると、波長レベルでは位相差は変動する。しかしながら、式(7)の信号取得方式を採用したことにより、位相変動によらず常に安定した信号出力を得ることができる。
【００６７】
このように、本発明によると、信号光より強い参照光を信号光と干渉させることにより、高Ｓ／Ｎ化が実現でき、光ディスクの多層化や、高速化に対応することが可能となる。
【００６８】
以上の実施例では、単一の光源の光を分割して用いる例を示したが、単一の光源の光を分割して用いる代わりに、再生信号のデータ取り込み間隔に相当する時間に光が真空中を進む距離よりも長い光可干渉距離を有する２つの光源から出射した第１と第２の光束を用いることも可能である。この場合、２つの光源の波長は略一致している必要があるが、再生信号のデータ取り込みの間は光の干渉状態がほぼ一定であるため、今まで述べてきた本発明の効果は同様に得られる。
【００６９】
また、本発明での光学系は以上の実施例（図１、図５、図６）に示したものに限られない。例えば９０度ずつ異なる４つの位相差状態の信号出力を得るための光学素子として、λ／２板３２４，３２６や、λ／４板３２５を用いた光学系の他に、偏光制御プリズムや偏光性回折光学素子や、ナノフォトニック材料などの複合光学機能素子を用いることによっても実現可能である。いずれにしても信号光と干渉光の位相差状態が異なる少なくとも４つの状態の信号出力を得ることができる光学系を構成して、信号の演算／選択を行うことにより、本発明の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明により、光ディスクの再生信号の高Ｓ／Ｎ化が可能となり、多層光ディスクや高転送速度の光ディスク装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の光情報検出方法を実現する光学系の例を示すブロック図。
【図２】信号光と参照光の偏光方向と検出光の偏光方向を示す図。
【図３】本発明の実施例の信号増幅シミュレーション結果を示す図。
【図４】本発明の位相ダイバーシティ検出の原理を示す図。
【図５】本発明の実施例の光ディスク装置の構成例を示す図。
【図６】本発明の別の実施例の光ディスク装置の構成図。
【図７】本発明の演算回路の一実施例を示す図。
【図８】可干渉距離（コヒーレント長）の異なる光源での再生信号強度の変化を示す図であり、（ａ）は可干渉距離：３００μｍ、（ｂ）は可干渉距離：１００μｍ、（ｃ）は可干渉距離：１ｍｍの図。
【図９】本発明の効果の一例を示す図。
【図１０】本発明の信号処理ブロックの構成例を示す図。
【図１１】本発明の信号処理ブロックの構成例を示す図。
【符号の説明】
【００７２】
２…再生信号処理ブロック
３…光ヘッド
４…光ディスク
２３…アドレス検出回路
２４…復調回路
２５…信号処理回路
２６…復号回路
２７…マイクロプロセッサ
２８…レーザドライバ
２９…メモリ
７６…自動位置制御手段
７７…スピンドルモータ
７９…サーボ回路
８０…アンプ
８１…帰還抵抗
９９…上位装置
１０１…光ディスク装置筐体
１０２…光ディスク
１０３…スピンドルモータ
１０４…光ヘッド
１０５…半導体レーザ
１０６…λ／２板
１０７…偏光ビームスプリッタ
１０８…コリメートレンズ
１０９…λ／４板
１１０…対物レンズ
１１１…コリメートレンズ
１１２…λ／４板
１１４…参照光束反射手段
１１５…λ／２板
１１６…偏光ビームスプリッタ
１１７…第１の光検出器
１１８…第２の光検出器
１１９…第３の光検出器
１２０…第４の光検出器
１２１…フォーカシングアクチュエータ
１２２…トラッキングアクチュエータ
２１０，２１１，２１２…ＡＤ変換回路
２２１，２２２，２２３，２２４…自乗演算器
２３０，２３１…加算器
２４０…平方根演算回路
２５１…電圧制御発信器
２５２…位相比較器
２５３…フィルタ
２５４…２値化回路
２６１，２６２…積分器
２７０…係数算出演算制御ブロック
２７１，２７２…係数保持回路
２８１，２８２…乗算回路
２９１…比較器
２９２…選択器
２９３，２９４…ローパスフィルタ
３０１…半導体レーザ
３１１…対物レンズ
３１２…コリメートレンズ
３１３…コリメートレンズ
３２１…λ／２板
３２２，３２３…λ／４板
３２４…λ／２板
３２５…λ／４板
３２６…λ／２板
３３１…参照光束反射手段
３４１…偏光ビームスプリッタ
３４２…ビームスプリッタ
３４３，３４４…偏光ビームスプリッタ
３４５…サーボ光用ビームスプリッタ
３６１…第１の光検出器
３６２…第２の光検出器
３６３…第３の光検出器
３６４…第４の光検出器
３６５…サーボ用検出器
３７１…フォーカシングアクチュエータ
３７２…光路長可変手段
３８１…差動回路
３８２…差動回路
【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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【図１１】
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