(57)【要約】【課題】チルトが大きい場合においてもＳＩＬと光ディスクとの衝突回避を可能にすることを目的とする。【解決手段】ヘッド部５０を光ディスク１２に対してフォーカス方向に駆動するアクチュエータと、ヘッド部５０の光ディスク１２に対する傾きを検出する回路１０７と、検出された傾き量に応じてヘッド部５０の光ディスク１２に対する傾きを補正するチルト補正機構と、ヘッド部５０と光ディスク１２とのギャップ量を示すギャップエラー信号を検出する回路１０３と、検出されたギャップエラー信号に基づいてアクチュエータをサーボ制御することによりヘッド部５０と光ディスク１２とのギャップ量を制御する回路１０５と、を備え、チルト補正機構によりヘッド部５０の光ディスク１２に対する傾きを補正した後サーボ制御において引き込みを行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光束を光ディスクに集光し、情報の記録再生を行う光情報記録再生装置において、
光源から照射された光束を集光する対物レンズと、該対物レンズと前記光ディスクとの間に配設されるＳＩＬ（Ｓｏｌｉｄ  Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ  Ｌｅｎｓ）と、を有するヘッド部と、
前記ヘッド部を前記光ディスクに対してフォーカス方向に駆動するアクチュエータと、
前記ヘッド部の前記光ディスクに対する傾きを検出する回路と、
該検出された傾き量に応じて前記ヘッド部の前記光ディスクに対する傾きを補正するチルト補正機構と、
前記ヘッド部と前記光ディスクとのギャップ量を示すギャップエラー信号を検出する回路と、
前記検出されたギャップエラー信号に基づいて前記アクチュエータをサーボ制御することにより前記ヘッド部と前記光ディスクとのギャップ量を制御する回路と、を備え、
前記チルト補正機構により前記ヘッド部の前記光ディスクに対する傾きを補正した後、前記サーボ制御において引き込みを行うことを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項２】
前記検出された傾き量が所定値以下であった場合には、
前記ギャップエラー信号が、記録再生を行うギャップ量に相当する第１の所定値になるように前記サーボ制御を行うことを特徴とする請求項１記載の光情報記録再生装置。
【請求項３】
前記傾きの検出は、前記ギャップエラー信号が、前記第１の所定値より大きい値である第２の所定値のときに行うことを特徴とする請求項１又は２記載の光情報記録再生装置。
【請求項４】
前記ヘッド部の実効開口数が１以下に相当する光束を用いて生成したフォーカスエラー信号に基づいて、前記ギャップ量が所定量以上である状態でフォーカスサーボを制御した後、前記傾きを検出することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の光情報記録再生装置。
【請求項５】
前記ラジアル方向に分割された受光部のうち、戻り光量が少ない方からのギャップエラー信号を用いて、前記サーボ制御することを特徴する請求項１から３のいずれか１項記載の光情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光情報記録再生装置に関し、特に、近接場効果を利用して記録再生を行う光情報記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ディスクの記録密度を向上させるために、記録再生に用いる光の波長を短くし対物レンズの開口数（ＮＡ）が大きくなる集光レンズを利用して、光ディスクに対して近接場光を照射する方法が提案されている。
【０００３】
このような近接場光を利用する集光レンズとして、ＳＩＬと非球面レンズ等の光学レンズを組み合わせた開口数１以上を実現している。
【０００４】
近接場光を用いた光記録装置において、ＳＩＬの先端側のレンズ端面と光ディスクとの距離は、入射光の波長の１／４程度とされ、現在用いられている光源の波長範囲では約１００ｎｍ以下が要求される。
【０００５】
このため、ＳＩＬがわずかでも傾いて、いわゆるチルトを持っていると、光ディスクと衝突する可能性があり、衝突した場合には損傷を生じ、正常に記録再生を行なうことができなくなってしまう可能性がある。
【０００６】
従来の近接場光を用いる光情報記録再生装置においては、特許文献１に記載のように、記録再生を行なうギャップ量で、ＳＩＬの光ディスクに対する傾きを求め、ＳＩＬのチルトを補正する方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００５−３３２４４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、記録再生を行なうギャップ量でＳＩＬのチルトを補正する従来例において、チルトが大きい場合には、記録再生を行なうギャップ量に近づけた時点で、ＳＩＬと光ディスクが衝突してしまう。
【０００８】
また、光ディスクを回転させないで、ＳＩＬと光ディスクとを接触させた状態でチルトを補正する従来例においても、ＳＩＬと光ディスクが衝突することになる。
【０００９】
ＳＩＬと光ディスクが衝突した場合、ＳＩＬと光ディスク双方が損傷してしまい、記録再生性能が著しく悪化し、最悪の場合、記録再生ができなくなってしまう可能性がある。
【００１０】
そこで、本発明は、近接場光による記録再生を行なう光情報記録再生装置において、チルトが大きい場合においてもＳＩＬと光ディスクとの衝突回避が可能な光情報記録再生装置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】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、光源からの光束を光ディスクに集光し、情報の記録再生を行う光情報記録再生装置において、光源から照射された光束を集光する対物レンズと、該対物レンズと前記光ディスクとの間に配設されるＳＩＬ（Ｓｏｌｉｄ  Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ  Ｌｅｎｓ）と、を有するヘッド部と、前記ヘッド部を前記光ディスクに対してフォーカス方向に駆動するアクチュエータと、前記ヘッド部の前記光ディスクに対する傾きを検出する回路と、該検出された傾き量に応じて前記ヘッド部の前記光ディスクに対する傾きを補正するチルト補正機構と、前記ヘッド部と前記光ディスクとのギャップ量を示すギャップエラー信号を検出する回路と、前記検出されたギャップエラー信号に基づいて前記アクチュエータをサーボ制御することにより前記ヘッド部と前記光ディスクとのギャップ量を制御する回路と、を備え、前記チルト補正機構により前記ヘッド部の前記光ディスクに対する傾きを補正した後、前記サーボ制御において引き込みを行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、チルトが大きい場合においてもＳＩＬと光ディスクとの衝突を回避することができる。また、安定して光ディスクに対しヘッド部を平行に制御することができる。
【００１３】
また、ＳＩＬと光ディスクの損傷も防げるので、記録再生性能の悪化も回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の実施の形態を説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１５】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の一実施形態としての光情報記録再生装置における光ピックアップの構成を示すブロック図である。
【００１６】
図１において、１は半導体レーザ、２はコリメータレンズ、３はビーム整形プリズム、４は非偏光ビームスプリッタ（ＮＢＳ）である。また、５はレンズ、６は光検出器（ＬＰＣ−ＰＤ）、７は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）、８は１／４波長板（ＱＷＰ）、９はエキスパンダレンズ、１０は対物レンズである。また、１１はＳＩＬ（Ｓｏｌｉｄ  Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ  Ｌｅｎｓ）、１２は光ディスク、１３は１／２波長板（ＨＷＰ）、１４は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）、１５はレンズ、１６は光検出器１（ＰＤ（１））、１７はＲＦ信号である。１８は非偏光ビームスプリッタ（ＮＢＳ）、１９はレンズ、２０は光検出器２（ＰＤ（２））、２１はトラッキング信号、２２は開口、２３はレンズである。２４はＰＤ（４）、２６はレンズ、２７は光検出器３（ＰＤ（３））、２８はギャップエラー信号、２９はフォーカスエラー信号、３１はチルトエラー信号、５０はヘッド部である。本実施の形態の光情報記録再生装置はこれらを有している。
【００１７】
図１に示すように、波長４０５ｎｍの半導体レーザ１から出射された光束は、コリメータレンズ２で平行光束とされ、ビーム整形プリズム３に入射して等方的な光量分布とされる。
【００１８】
ＮＢＳ４を経て、ＰＢＳ７を透過した光束は、ＱＷＰ８を通過し直線偏光から円偏光に変換される。
【００１９】
なお、ＮＢＳ４で一部の光束が反射される。そして、反射された光束を受光し、半導体レーザ１の出射パワーを制御するためのＬＰＣ−ＰＤ６が設けられている。
【００２０】
ＱＷＰ８を透過した光束は、エキスパンダレンズ９に入射する。
【００２１】
エキスパンダレンズ９は、後記する対物レンズ１０やＳＩＬ１１で発生する球面収差を補正するためのレンズで、球面収差に応じて２枚のレンズ間隔を制御可能なように構成されている。
【００２２】
エキスパンダレンズ９からの光束は、ヘッド部５０の対物レンズ１０に入射する。
【００２３】
ヘッド部５０は対物レンズ１０とＳＩＬ１１と備えており、ＳＩＬ１１は対物レンズ１０と光ディスク１２の間に配設されている。そして、ヘッド部５０はフォーカス方向、トラッキング方向及びチルト方向に、二つのレンズを一体に駆動する、図示しないアクチュエータ上に実装されている。
【００２４】
ＳＩＬ１１底面と光ディスク１２との距離が光源の波長４０５ｎｍの数分の１以下にある場合のみ、ＳＩＬ１１底面から近接場効果を利用したエバネッセント光として光ディスク１２に作用する。
【００２５】
その結果、実効開口数ＮＡｅｆｆの光スポット径による記録再生が可能である。光源の波長の４０５ｎｍの数分の１以下にある場合とは、例えば１００ｎｍ以下の近距離のことをいう。
【００２６】
この距離であるギャップ量を所定量に保つためにギャップサーボ制御が行われている。
【００２７】
光ディスク１２で反射された光束は逆回りの円偏光となり、ＳＩＬ１１及び対物レンズ１０に入射して平行光束に再び変換される。
【００２８】
エキスパンダレンズ９、ＱＷＰ８を通過し、往路とは直交する方向の直線偏光とされた光束は、ＰＢＳ７で反射される。
【００２９】
ＨＷＰ１３で偏光面を４５°回転された光束のうちＳ偏光成分は、ＰＢＳ１４で反射され、レンズ１５を経由してＰＤ（１）１６上に集光されて、光ディスク１２上の情報であるＲＦ信号１７が再生される。
【００３０】
ＨＷＰ１３で偏光面を４５°回転された光束のうちＰ偏光成分は、ＰＢＳ１４を透過し、ＮＢＳ１８で反射された光束を受光し、レンズ１９を経由してＰＤ（２）２０上に集光されて、トラッキングエラー２１が出力される。
【００３１】
また、ＳＩＬ１１の底面で反射された光束のうち、全反射をしないＮＡｅｆｆ＜１の光束については、上記の光ディスク１２からの反射光と同様に、入射と逆回りの円偏光として反射される。
【００３２】
一方、全反射を起こすＮＡｅｆｆ≧１の光束については、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分の間に、数１で示す位相差δを生じ、円偏光からずれて楕円偏光となり、１／４波長板８を通過すると往路と同じ方向の偏光成分を含むことになる。
【００３３】
【数１】
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【００３４】
この偏光成分は、ＰＢＳ７を透過してＮＢＳ４で反射され、レンズ２６を経由してＰＤ（３）２７上で検出される。
【００３５】
ここで、ＰＤ（３）２７の分割パターンを図２に示す。図２に示すように、レンズ２６を経由した光束が入射するＰＤ（３）２７は、ラジアル方向に分割されている。
【００３６】
また、円環の部分はＮＡｅｆｆ＞１の戻り光を示す。
【００３７】
図２では、ＳＩＬ１１が光ディスク１２に対して傾いており、Ｐ領域の方がＳＩＬ１１と光ディスク１２とのギャップ量が近いので円環のギャップエラー信号２８が少ない。
【００３８】
このように、ＳＩＬ１１の光ディスク１２に対する傾きがあると、ＰＤ（３）２７の各領域Ｏ、Ｐの光量が異なるため、Ｏ、Ｐの差信号をチルトエラー信号３１として用いることができる。
【００３９】
したがって、チルトエラー信号３１が０になるように、図示しないチルトアクチュエータを制御することでＳＩＬ１１の光ディスク１２に対する傾きを低減することができる。
【００４０】
図３に示すように、ギャップエラー信号２８は近接場領域においてＳＩＬ１１と光ディスク１２の距離が近づくに従い単調減少する。
【００４１】
したがって、予めギャップ制御目標値を決めておけば、図示しないアクチュエータを駆動してギャップサーボを行なうことにより、ＳＩＬ底面と光ディスクの距離を１００ｎｍ以下の所望の距離に保つことができる。
【００４２】
また、半導体レーザ１の出射パワーを制御するためのＬＰＣ−ＰＤ６の出力を用いて、ギャップエラー信号２８を正規化することができる。
【００４３】
次に、ギャップサーボとチルト制御の手順について、図４に示すブロック図と図５に示すフローチャートとを参照しながら説明する。
【００４４】
まず、コントローラ１０１がギャップ制御目標値変換回路１０２に、ギャップ量が８０ｎｍに相当する第２の所定値を設定する。
【００４５】
次に、ギャップエラー生成回路１０３の出力であるギャップエラー信号２８に対し、位相補償回路１０４が位相補償処理を施す。そして、その出力に応じてフォーカスアクチュエータドライバ回路１０５が駆動されることでギャップサーボを行なう（ステップＳ１）。
【００４６】
次に、チルトエラー信号生成回路１０７の出力であるチルトエラー信号３１に基づいて、ＳＩＬ１１の光ディスク１２に対する傾きを検出する（ステップＳ２）。
【００４７】
そして、コントローラ１０１が、ギャップエラー信号２８に基づいてギャップサーボがかかっていることを確認し、チルト補正値設定回路１０６にイネーブル信号を出力する。
【００４８】
そして、チルト補正値設定回路１０６では、チルトエラー信号３１がチルト所定値以下か否かを判断する。
【００４９】
ここで、チルト所定値以下とはヘッド部５０を制御してもＳＩＬ１１と光ディスク１２とが衝突しない値である（ステップＳ３）。
【００５０】
次に、チルトエラー信号３１がチルト所定値以下でなかった場合、チルトエラー信号２８に基づいて、チルト補正値を算出してチルトアクチュエータドライバ回路１０８を駆動することでチルト補正を行なう（ステップＳ４）。これらが、チルト補正機構としての機能を果たす。
【００５１】
また、チルトエラー信号３１がチルト所定値以下であった場合には、コントローラ１０１がギャップ制御目標値変換回路１０２に、記録再生を行なうのに最適なギャップ量（３０ｎｍ）に相当する第１の所定値を設定する。次に、ギャップエラー生成回路１０３の出力であるギャップエラー信号２８に対し、位相補償回路１０４が位相補償処理を施す。そして、その出力に応じてフォーカスアクチュエータドライバ回路１０５が駆動されることでギャップサーボを行なう（ステップＳ５）。
【００５２】
そして、ステップＳ５の状態で記録再生動作を開始する（ステップＳ６）。
【００５３】
以上説明したように、ＳＩＬ１１と光ディスク１２との距離を記録再生を行なうのに最適なギャップ量より離れている状態で、ＳＩＬ１１の光ディスク１２に対する傾きを補正する。このようにすることによって、チルトが大きい場合においても、ギャップサーボ引き込み時のＳＩＬ１１と光ディスク１２との衝突を回避することができる。
【００５４】
［第２の実施形態］
この例においては、上記の第１の実施形態に加えて、ＮＡｅｆｆ＜１の光束の光量により得られるフォーカスエラー信号２９により、フォーカスサーボを制御した状態で、ＳＩＬ１１の光ディスク１２に対する傾きを補正する。
【００５５】
ここで、ＮＡｅｆｆ＜１の光束の光量により得られるフォーカスエラー信号２９を生成する方法を図６に示す。
【００５６】
図６において、ディスクからの反射光束は、瞳径周縁部ではＮＡ＝１.４（ＮＡ＞１）となる。
【００５７】
開口２２はその中心部のＮＡ＜１、例えば、ＮＡ＝０.８５程度の光束を透過し、外周部のＮＡ＞１となる光束を遮光している。
【００５８】
透過光束をＮＡ＝１よりも１０％程度小さくするのは、対物レンズ１０及びＳＩＬ１１がディスク偏芯に伴い、ディスク半径方向に移動した場合に、外周部のＮＡ＞１となる光束が混入しないためである。
【００５９】
フォーカスエラー信号の生成方法としては、センサレンズ２３が例えば、トーリックレンズであり、図１のＰＤ４が例えば４分割センサである場合、公知の非点収差法によるものでよい。
【００６０】
ＮＡ＜１以下の光束には、光ディスク１２の記録層からの反射光が多く含まれていて、精度良くフォーカスエラー信号を生成できる。
【００６１】
次に、第２実施形態においてのチルト制御の手順について、図７に示すフローチャートと図８に示すブロック図とを参照しながら説明する。
【００６２】
まず、コントローラ１０１がアクチュエータドライバ回路１０５の入力信号を位相補償回路１１０の出力に切り替える。
【００６３】
次に、フォーカスエラー信号生成回路の出力であるフォーカスエラー信号２９に対し、位相補償回路１１０が位相補償処理を施す。その出力に応じてフォーカスアクチュエータドライバ回路１０５が駆動されることでフォーカスサーボを行なう（ステップＳ１１）。このときのＳＩＬ１１と光ディスク１２のギャップ量は所定量以上となっている。
【００６４】
ステップＳ１１においてフォーカスサーボを引き込んだときのフォーカスエラー信号２８の合焦点は、図９(ａ)の制御目標位置Ａのように、ＳＩＬ１１と光ディスク１２間の距離が１μｍ程度となっている。
【００６５】
上記の合焦点と、ＳＩＬ１１との間隔はピックアップ内のエキスパンダレンズ９の位置により変更することができる。エキスパンダレンズ９はボイスコイルモータ１１４により位置を移動できる。
【００６６】
次に、制御目標位置Ａにおいてフォーカスサーボが正常に引き込めたら、フォーカスエラー信号２８の合焦点をフォーカス制御目標値Ｂに移動する。
【００６７】
ここで、フォーカス制御目標値Ｂにおける、ＳＩＬ１１と光ディスク１２とのギャップ量は第２の所定値としての８０ｎｍである。
【００６８】
この合焦点の移動はコントローラ１０１がエキスパンダレンズ駆動回路１１３にエキスパンダレンズ９を移動させることにより実現できる（ステップＳ１２）。
【００６９】
このように、予めフォーカスサーボを引き込んでからギャップサーボに切り換えることで、より安定にギャップサーボを開始できる。
【００７０】
こうしてギャップサーボを開始することで、記録再生に最適なギャップ量よりもわずかに大きいギャップ量においてチルト補正を安定に行える。
【００７１】
そして、合焦点の移動が完了したらコントローラ１０１はＳＩＬによる集光制御をフォーカスサーボからギャップサーボに切り換える。
【００７２】
具体的には、フォーカスアクチュエータドライバ回路１０５の入力信号を位相補償回路１０４の出力に切り換える。以降は、第１の実施形態と同じ動作を行なう。
【００７３】
本実施形態において、まずＳＩＬ１１と光ディスク１２との間が、記録再生を行なう位置より遠い位置でフォーカスサーボを行なう。
【００７４】
次に、記録再生に最適なギャップ量よりもわずかに大きいギャップ量に合焦点を移動しチルトを補正する。このような構成にすることで、より安定な状態でチルト補正ができる。
【００７５】
［第３の実施形態］
この例においては、上記の第１の実施形態に加えて、光検出器３（ＰＤ３）２７の分割された受光部の各領域Ｏ、Ｐのうち、戻り光量が少ない片方のみを用いてギャップサーボを制御する。
【００７６】
図１０に示すように、ＳＩＬ１１が光ディスク１２に対して傾いているとＳＩＬ１１と光ディスク１２とのギャップ量が近づいている方の戻り光量が少なくなる。
【００７７】
この場合、各領域Ｏ、Ｐの和信号を用いるのに比べて、いち早くギャップサーボを引き込むことができる。
【００７８】
さらに、第２の所定値に引き込んだ時点で衝突する程大きいチルトがある場合にも、各領域のうち戻り光量が少ない方のみを用いてギャップサーボを制御することで、ＳＩＬ１１と光ディスク１２との衝突を回避できる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、光情報記録再生装置に利用可能であり、特に、近接場光による記録再生を行なう光情報記録再生装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の一実施形態としての光情報記録再生装置における光ピックアップの構成を示すブロック図である。
【図２】光検出器３（ＰＤ３）２７の分割パターンとＮＡｅｆｆ＞１の受光部を示す平面図である。
【図３】光検出器３（ＰＤ３）２７に入射する光束の光量のギャップと戻り光量の関係を示すグラフである。
【図４】本発明の第１の実施形態におけるギャップサーボとチルト制御の手順についてのブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施形態におけるギャップサーボとチルト制御の手順についてのフローチャートである。
【図６】ＮＡｅｆｆ＜１の光束の光量により得られるフォーカスエラー信号２９を生成する構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施形態におけるチルト制御の手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２の実施形態におけるチルト制御の手順についてのブロック図である。
【図９】本発明の第２の実施形態におけるフォーカス制御目標値変更方法を示す図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態におけるギャップエラー信号を示す図である。
【符号の説明】
【００８１】
１  半導体レーザ
２  コリメータレンズ
３  ビーム整形プリズム
４、１８  非偏光ビームスプリッタ（ＮＢＳ）
５、１５、１９、２３、２６  レンズ
６  光検出器（ＬＰＣ−ＰＤ）
７、１４  偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
８  １／４波長板（ＱＷＰ）
９  エキスパンダレンズ
１０  対物レンズ
１１  ＳＩＬ
１２  光ディスク
１３  １／２波長板（ＨＷＰ）
１６  光検出器１（ＰＤ１）
１７  ＲＦ信号
２０  光検出器２（ＰＤ２）
２１  トラッキングエラー信号
２２  開口
２４  光検出器４（ＰＤ４）
２７  光検出器３（ＰＤ３）
２８  ギャップエラー信号
２９  フォーカスエラー信号
３１  チルトエラー信号
１０１  コントローラ
１０２  ギャップ所定値設定回路
１０３  ギャップエラー信号生成回路
１０４、１１０  位相補償回路
１０５  フォーカスアクチュエータドライバ回路
１０６  チルト補正値設定回路
１０７  チルトエラー信号生成回路
１０８  チルトアクチュエータドライバ回路
１０９  フォーカスエラー信号生成回路
１１１  スピンドルモータ
１１２  ピックアップ
１１３  エキスパンダレンズ駆動回路
１１４  ボイスコイルモータ
【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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