(57)【要約】【課題】受光するレーザー光と受光素子、受光素子同士の精密な位置関係を必要としない受光装置、受光装置、収差量検出装置、光信号検出装置、および、これらを用いた光信号再生装置を提供する【解決手段】集光された光を結像前後で、結像点から等距離で受光する第１、第２の受光素子を用い、それぞれの受光素子は、受光するレーザー光の略中心の光束を受光する第１の受光領域と、受光するレーザー光の略中心の光束を含まない光のみを受光する第２の受光領域とを有する。収差量の計算には、これら第１、第２の受光素子の差分を用いる。【選択図】　　図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集光された光を結像前に受光する第１の受光素子と、集光された光を結像後に受光する第２の受光素子とを有し、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子は、前記集光された光の結像点から略等距離に配されている受光装置であって、
前記第１の受光素子および前記第２の受光素子は、前記集光された光の略中心の光を含む光を受光する第１の受光領域と、集光された光の略中心の光を含まない光を受光する第２の受光領域とを含み、前記第１の受光領域は、前記第２の受光領域で挟まれていることを特徴とする受光装置。
【請求項２】
前記第１の受光領域と第２の受光領域の境界と垂直方向における前記第１の受光領域の幅は、４０〜６０μｍであることを特徴とする請求項１記載の受光装置。
【請求項３】
前記第１の受光素子と前記第２の受光素子は、前記光の結像点から２ＮＡ〜８ＮＡｍｍの位置に配されていることを特徴とする請求項１または２記載の受光装置。ただし、ＮＡは、復路側の開口数。
【請求項４】
前記第２の受光素子は、前記第１の受光素子による反射光を受光することを特徴とする請求項１から３いずれかに記載の受光装置。
【請求項５】
前記第１の受光素子は分光手段により分光された一方の光を受光し、前記第２の受光素子は分光された他方の光を受光することを特徴とする請求項１から３いずれかに記載の受光装置。
【請求項６】
前記分光手段は、ハーフプリズム或いは平行平板素子であることを特徴とする請求項５記載の受光装置。
【請求項７】
前記分光手段は、ホログラムであることを特徴とする請求項５記載の受光装置。
【請求項８】
前記第１の受光領域と第２の受光領域の境界は、前記ホログラムの格子方向と略垂直であることを特徴とする７記載の受光装置。
【請求項９】
前記分光手段は、前記集光された光を分光することを特徴とする請求項５から８記載の受光装置。
【請求項１０】
前記１から９記載の受光装置の前記第１の受光素子からの出力と前記第２の受光素子からの出力を用いて収差量を検出していることを特徴とする収差量検出装置。
【請求項１１】
前記第１の受光素子からの出力、および、前記第２の受光素子からの出力は、各受光素子における前記第１の受光領域による出力であることを特徴とする請求項１０記載の収差量検出装置。
【請求項１２】
前記第１の受光素子からの出力と前記第２の受光素子からの出力の差分をもちいて収差量を検出していることを特徴とする請求項１０または１１記載の収差量検出装置。
【請求項１３】
集光した光の収差量を検出する収差量検出装置であって、
前記集光した光の結像点から略等距離に配され、前記集光した光を結像前に受光する第１の受光素子と、集光された光を結像後に受光する第２の受光素子とを有し、
前記第１の受光素子からの出力と前記第２の受光素子からの出力を差分することで収差量を検出することを特徴とする収差量検出装置。
【請求項１４】
前記第１の受光領域と第２の受光領域の境界との垂直方向における前記第１の受光領域の幅は、４０〜６０μｍであることを特徴とする請求項１３記載の収差量検出装置。
【請求項１５】
前記第１の受光素子と前記第２の受光素子は、前記結像点から２ＮＡ〜８ＮＡｍｍの位置に配されていることを特徴とする請求項１３または１４記載の収差量検出装置。ただし、ＮＡは、復路側の開口数。
【請求項１６】
前記第２の受光素子は、前記第１の受光素子の反射光を受光することを特徴とする請求項１３から１５いずれかに記載の収差量検出装置。
【請求項１７】
前記第１の受光素子は分光手段により分光された一方の光を受光し、前記第２の受光素子は分光された他方の光を受光することを特徴とする請求項１３から１５いずれかに記載の収差量検出装置
【請求項１８】
前記分光手段は、ハーフプリズム或いは平行平板素子であることを特徴とする請求項１７記載の収差量検出装置。
【請求項１９】
前記分光手段は、ホログラムであることを特徴とする請求項１７記載の収差量検出装置。
【請求項２０】
前記分光手段は、前記集光された光を分光することを特徴とする請求項１７から１９記載の収差量検出装置。
【請求項２１】
光記録媒体に照射した光の反射光を受光し、前記光記録媒体に記録された信号の検出を行う光信号検出装置であって、
前記反射光を集光する集光手段を有し、この集光した光を結像前に受光する第１の受光素子と、前記反射光を集光した光を結像後に受光する第２の受光素子とを有し、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子は、前記集光した光の結像点から略等距離に配されており、
前記第１の受光素子の出力と前記第２の受光素子の出力に基いた収差補正信号により、前記光記録媒体に照射した光の反射光の収差量を軽減する補正を行う収差補正手段を有することを特徴とする光信号検出装置。
【請求項２２】
前記第１の受光素子および前記第２の受光素子の受光領域は、前記集光した光の略中心の光を含む光を受光する第１の受光領域と、集光した光の略中心の光を含まない光を受光する第２の受光領域とを含み、前記第１の受光領域は、前記第２の受光領域で挟まれていることを特徴とする請求項２２記載の光信号検出装置。
【請求項２３】
前記第１の受光領域と第２の受光領域の境界は、前記反射光における前記光記録媒体のトラック方向の成分と略垂直であることを特徴とする２４記載の光信号検出装置。
【請求項２４】
前記第１の受光領域と第２の受光領域の境界と垂直方向における前記第１の受光領域の幅は、４０〜６０μｍであることを特徴とする請求項２２または２３記載の光信号検出装置。
【請求項２５】
前記第１の受光素子と前記第２の受光素子は、前記結像点から２〜８ＮＡｍｍの位置に配されていることを特徴とする請求項２１から２４いずれかに記載の光信号検出装置。ただし、ＮＡは、復路側の開口数。
【請求項２６】
前記第２の受光素子は、前記第１の受光素子の反射光を受光することを特徴とする請求項２１から２５いずれかに記載の光信号検出装置。
【請求項２７】
前記第１の受光素子は分光手段により分光した一方の光を受光し、前記第２の受光素子は分光した他方の光を受光することを特徴とする請求項２１から２５いずれかに記載の光信号検出装置。
【請求項２８】
前記分光手段は、ハーフプリズム或いは平行平板素子であることを特徴とする請求項２７記載の光信号検出装置。
【請求項２９】
前記分光手段は、ホログラムであることを特徴とする請求項２７記載の光信号検出装置。
【請求項３０】
前記第１の受光領域と第２の受光領域の境界は、前記ホログラムの格子方向と略垂直であることを特徴とする２９記載の光信号検出装置。
【請求項３１】
前記分光手段は、前記集光された光を分光することを特徴とする請求項２７から３０いずれかに記載の光信号検出装置。
【請求項３２】
前記第１の受光素子の出力と前記第２の受光素子の出力に基き収差量に関する値を算出する収差量算出手段と、
この収差量算出手段からの前記収差量に関する値に基づき前記収差補正信号を生成する収差補正信号生成手段とをさらに有していることを特徴とする請求項２１から３２いずれかに記載の光信号検出装置。
【請求項３３】
光記録媒体に照射した光の反射光を受光し、前記光記録媒体に記録された信号の再生を行う光信号再生装置であって、
請求項２１から３１いずれかに記載の光信号検出装置と、
前記第１の受光素子の出力と前記第２の受光素子の出力に基き収差量に関する値を算出する収差量算出手段と、
この収差量算出手段からの前記収差量に関する値に基き前記光記録媒体に照射した光の反射光の収差を軽減する補正を行うための収差補正信号を生成する収差補正信号生成手段とを有することを特徴とする光信号再生装置。
【請求項３４】
前記収差量算出手段では、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子の出力を差分することで収差量の算出をすることを特徴とする請求項３３記載の光信号再生装置。
【請求項３５】
前記第１の受光素子と前記第２の受光素子の出力をフォーカス補正信号の生成にも利用していることを特徴とする請求項３３または３４記載の光信号再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光の受光装置、収差量検出装置、光信号検出装置に関する。より詳しくは、集光された光の結像点の前後で光を検出するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光記録媒体の種類が多様化しつつある現代、その保護層の厚みもまた幾つかの種類のものが存在する。光ヘッドに記録されている情報を読み取る場合、媒体の保護層厚が設計値からずれている場合、対物光軸に対して傾きを持つ場合等に、光ビームの波面に球面収差が発生し、微小スポットを結像する際の妨げとなる。
【０００３】
また、近年の短波長高密度型光ヘッドの一部は、記録媒体に記録された情報を読み取るビームスポットをより小さく絞るために、０．８５以上の高い値の開口数で設計されている。この場合には、光学系に発生する収差、特に媒体の保護層膜厚の誤差によって生ずる球面収差が結像スポット径に大きく影響するため、これらを何らかの方法で検出し、補正する必要がある。
【０００４】
そのような背景から、これまでにもいくつかの収差検出方法が提案されてきた。特開１９９８−２１４４３６や特開２０００−５７６１６では、光が結像する点に受光素子を設け、受光素子をビームの光軸を中心に内外周で分けて、内外周用の各受光領域がそれぞれ十字の分割線で四分割され、各分割領域の信号出力を演算することにより、焦点誤差信号と球面収差信号を生成する方法が提案されている。さらに特開２０００−１７１３４６、特開２００２−３９９１５および特開２００２−５５０２４に示される方法は、光が結像する点に受光素子を設け、復路側の光ビームを内外周にわけ、各ビームをそれぞれ個別に２分割された受光素子に導いて、これらの信号を演算することにより焦点誤差信号と球面収差信号を生成している。
【０００５】
図１は、上記した従来の収差量検出装置に使用される受光装置の一例を表した図である。光源１０３は、レーザー光を発振し、光源１０３から発せられた光は、所定の経路を通り、図示しない光ディスクまで届く。そして、光ディスクの反射面で反射された光は、コリメートレンズ１０４を通り、ホログラム１０１の各領域に入射された反射光ごとに回折されて、それぞれ受光素子１０２中の所定の位置で結像される。
【０００６】
ホログラム１０１の内周領域１０１ａに入射された反射光は、受光素子１０２の内周光量検出領域１０２ａ上に設けられた図示しない分割線上で結像される。ホログラム１０１の外周領域１０１ｂに入射された反射光は、受光素子１０２の外周光量検出領域１０２ｂ上に設けられた図示しない分割線上で結像される。ホログラム１０１のトラッキング誤差信号用領域１０１ｃ、１０１ｄに入射された反射光は、それぞれ受光素子１０２のトラッキング誤差信号検出領域１０２ｃ、１０２ｄで結像される。なお、トラッキング誤差信号用領域１０１ｃ、１０１ｄからトラッキング誤差信号検出領域１０２ｃ、１０２ｄへの反射光の経路は図示していない。
【０００７】
そして、先に述べたように受光素子１０２ａ、１０２ｂは、図示しない分割線で２つの領域に分割され、反射光の球面収差量は、受光素子１０２ａ、１０２ｂの分割された各２つの領域の光量に応じて、それぞれの領域から発せられる電気信号全てを使用し、計算により求められていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の受光装置を用いた収差量検出装置では、結像点付近の光を用いるため、収差量が略ゼロである状態で、ホログラムにより回折された反射光が各受光領域上でほぼ結像していなければならなかった。更に、少なくとも収差量を検出するために設けられた受光領域では、各受光領域が分割されており、径が僅か数から十数μｍをいう極小のスポットを各受光領域の分割線上に位置するよう調整する必要があった。また、受光領域の分割が十字の分割線で四分割されている場合には、十字の分割線の交点に、前記の極小スポットの中心が位置するよう設定する必要があった。
【０００９】
従って、ホログラム１０１と受光素子１０２中の各受光領域の位置関係の設定が困難であった。特に、受光素子１０２を図に示したように各領域を一体的にする場合には、受光素子の位置関係ばかりではなくその向きの設定も正確にしなければならず、製造上困難を極める。
【００１０】
さらに、スポット径が小さい為光の中心を含む光と光の中心を含まない外周の光を分離し、互いに異なる受光領域で受光させることが困難であった。
【００１１】
また、機器の温度変化により、レーザー光の周波数が僅かにずれた場合、ホログラムによる回折の方向が若干ずれ、上述した分割線から外れてしまうこともある。
【００１２】
更に、上述の収差量検出装置に用いられる光ピックアップのレーザー光がトラッキングサーボにより光ディスクの径方向に僅かにずれた場合にも、やはり上述した分割線から外れてしまうことがある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は、上述の問題を解決し、製造が簡易で、また、温度変化による光の結像点のズレを問題としない、優れた受光装置、収差量検出装置、および、光信号検出装置を提案するものである。
【００１４】
本発明に係る、受光装置は、集光された光を結像前に受光する第１の受光素子と、集光された光を結像後に受光する第２の受光素子とを有し、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子は、前記集光された光の結像点から略等距離に配されている受光装置であって、前記第１の受光素子および前記第２の受光素子は、前記集光された光の略中心の光を含む光を受光する第１の受光領域と、集光された光の略中心の光を含まない光を受光する第２の受光領域とを含み、前記第１の受光領域は、前記第２の受光領域で挟まれているものである。
【００１５】
このように結像点での光束を使用しない構成の受光装置を採用することにより、従来、非常に正度を要求されていた光束と受光素子、あるいは各受光素子同士の位置関係に余裕が出てくる。さらに第２の受光素子が第１の受光素子を挟み込む構成とすることで、円形のレーザー光を受光する場合にも半円形のレーザー光を受光する場合にも、確実に光束の中心を含む光と、中心を含まない光を分けて受光することができる。
【００１６】
さらに、前記第１の受光領域と第２の受光領域の境界と垂直方向における前記第１の受光領域の幅は、４０〜６０μｍである構成とすれば好適であり、また、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子は、前記光の結像点から２ＮＡ〜８ＮＡｍｍ（ＮＡは、復路側の開口数）の位置に配されている構成としても好適である。このような構成とすることで、本受光装置を使用して、収差の検出やフォーカスの制御が確実かつ容易となる。
【００１７】
そして、前記第２の受光素子は、前記第１の受光素子による反射光を受光する構成としてもよく、前記第１の受光素子は分光手段により分光された一方の光を受光し、前記第２の受光素子は分光された他方の光を受光する構成としてもよい。さらに、前記分光手段は、ハーフプリズム或いは平行平板素子である構成としてもよく、前記分光手段は、ホログラムである構成としてもよい。
【００１８】
前記第１の受光領域と第２の受光領域の境界は、前記ホログラムの格子方向と略垂直である構成とすれば好適である。このような構成をとることで、装置の温度変化による受光するレーザー光の周波数がシフトした際にも確実に受光ができるのである。
前記分光手段は、前記集光された光を分光する構成としてもよい。
【００１９】
また、本発明にかかる収差量検出装置は、前記した受光装置の前記第１の受光素子からの出力と前記第２の受光素子からの出力を用いて収差量を検出しているものである。このような構成の収差量検出装置では、前記した受光装置の特徴を持ち合せることとなる。
【００２０】
また、前記第１の受光素子からの出力、および、前記第２の受光素子からの出力は、各受光素子における前記第１の受光領域による出力である構成とすれば好適である。このような構成とすることで確実に受光するレーザー光等の光束の中心を含む光を収差量の計算に用いることができる。そして、前記第１の受光素子からの出力と前記第２の受光素子からの出力の差分をもちいて収差量を検出している構成としてもよい。このような構成とすることで、単に差分を用いるのみの簡易なアルゴリズムで収差量の計算ができる。
【００２１】
そして、本発明にかかる収差量検出装置は、集光した光の収差量を検出する収差量検出装置であって、前記集光した光の結像点から略等距離に配され、前記集光した光を結像前に受光する第１の受光素子と、集光された光を結像後に受光する第２の受光素子とを有し、前記第１の受光素子からの出力と前記第２の受光素子からの出力を差分することで収差量を検出するものである。このように結像点での光束を使用しない構成の受光装置を採用することにより、従来、非常に正度を要求されていた光束と受光素子、あるいは各受光素子同士の位置関係に余裕が出てくる。
【００２２】
さらに、前記第１の受光領域と第２の受光領域の境界との垂直方向における前記第１の受光領域の幅は、４０〜６０μｍである構成とすれば好適であり、また、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子は、前記結像点から２ＮＡ〜８ＮＡｍｍ（ＮＡは、復路側の開口数）の位置に配されていても好適である。このような構成とすることで、本受光装置を使用して、収差の検出やフォーカスの制御が確実かつ容易となる。
【００２３】
また、前記第２の受光素子は、前記第１の受光素子の反射光を受光する構成としてもよく、前記第１の受光素子は分光手段により分光された一方の光を受光し、前記第２の受光素子は分光された他方の光を受光する構成としてもよい。さらに、前記分光手段は、ハーフプリズム或いは平行平板素子であってものよく、前記分光手段は、ホログラムであってもよい。また、前記分光手段は、前記集光された光を分光する構成としてもよい。
【００２４】
また、本発明にかかる光信号検出装置は、光記録媒体に照射した光の反射光を受光し、前記光記録媒体に記録された信号の検出を行う光信号検出装置であって、前記反射光を集光する集光手段を有し、この集光した光を結像前に受光する第１の受光素子と、前記反射光を集光した光を結像後に受光する第２の受光素子とを有し、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子は、前記集光した光の結像点から略等距離に配されており、前記第１の受光素子の出力と前記第２の受光素子の出力に基いた収差補正信号により、前記光記録媒体に照射した光の反射光の収差量を軽減する補正を行う収差補正手段を有するものである。このような結像点での光束を使用しない構成の受光装置を採用することにより、従来、非常に正度を要求されていた光束と受光素子、あるいは各受光素子同士の位置関係に余裕が出てくる。
【００２５】
さらに、前記第１の受光素子および前記第２の受光素子の受光領域は、前記集光した光の略中心の光を含む光を受光する第１の受光領域と、集光した光の略中心の光を含まない光を受光する第２の受光領域とを含み、前記第１の受光領域は、前記第２の受光領域で挟まれている構成とすれば好適である。第２の受光素子が第１の受光素子を挟み込む構成とすることで、円形のレーザー光を受光する場合にも半円形のレーザー光を受光する場合にも、確実に光束の中心を含む光と、中心を含まない光を分けて受光することができる。
【００２６】
そして更に、前記第１の受光領域と第２の受光領域の境界は、前記反射光における前記光記録媒体のトラック方向の成分と略垂直であれば好適である。このような構成と採用することで、例えば、本光信号検出装置を、光ディスクの信号検出に用いた場合に、光ディスクで反射したレーザー光の像が光ディスクのトラック方向に対して垂直にシフトした場合にも、第１の受光領域と第２の受光領域からの出力に影響がほぼ無い。
【００２７】
また、前記第１の受光領域と第２の受光領域の境界と垂直方向における前記第１の受光領域の幅は、４０〜６０μｍである構成とすれば好適であり、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子は、前記結像点から２ＮＡ〜８ＮＡｍｍ（ＮＡは、復路側の開口数）の位置に配されている構成としても好適である。このような構成とすることで、本受光装置を使用して、収差の検出やフォーカスの制御が確実かつ容易となる。
【００２８】
また、前記第２の受光素子は、前記第１の受光素子の反射光を受光する構成としてもよく、前記第１の受光素子は分光手段により分光した一方の光を受光し、前記第２の受光素子は分光した他方の光を受光する構成としてもよい。さらに、前記分光手段は、ハーフプリズム或いは平行平板素子であってもよく、前記分光手段は、ホログラムであっても良い。
【００２９】
また、前記第１の受光領域と第２の受光領域の境界は、前記ホログラムの格子方向と略垂直である構成とすれば好適である。このような構成をとることで、装置の温度変化による受光するレーザー光の周波数がシフトした際にも確実に受光ができるのである。
【００３０】
また、前記分光手段は、前記集光された光を分光する構成としてもよい。
【００３１】
さらに、前記第１の受光素子の出力と前記第２の受光素子の出力に基き収差量に関する値を算出する収差量算出手段と、この収差量算出手段からの前記収差量に関する値に基づき前記収差補正信号を生成する収差補正信号生成手段とをさらに有している構成としてもよい。このような構成を採用することで、光ピックアップ等の光信号検出装置内で収差量に検出も行うことができ、機敏に収差量の補正をすることが可能となる。
【００３２】
そして、本発明にかかる光信号再生装置は、光記録媒体に照射した光の反射光を受光し、前記光記録媒体に記録された信号の再生を行う光信号再生装置であって、前記した光信号検出装置と、前記第１の受光素子の出力と前記第２の受光素子の出力に基き収差量に関する値を算出する収差量算出手段と、この収差量算出手段からの前記収差量に関する値に基き前記光記録媒体に照射した光の反射光の収差を軽減する補正を行うための収差補正信号を生成する収差補正信号生成手段とを有するものである。このような構成を採用することで、前述した光信号検出装置の特徴を有する、例えば、光ディスク再生装置を得ることができる。
【００３３】
さらに、前記収差量算出手段では、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子の出力を差分することで収差量の算出をする構成としてもよい。このような構成を採用することで、アルゴリズムの簡易な光信号再生装置を得ることができる。
【００３４】
また、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子の出力をフォーカス補正信号の生成にも利用している構成とすれば、フォーカス補正信号用の受光素子と収差検出用の受光素子を全くの個別に設ける必要がなくなり、簡易に構成できる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を発明の実施の形態に即して詳細に説明する。また、説明のために使用する図は簡単のためスケールを変え模式的に表しているが、それは本発明の内容に何ら影響を与えるものではない。また、本発明は波長４０５ｎｍ、受光素子側の開口数０．１の青色のレーザー光を使用した光信号再生装置を例に取り説明する。
【００３６】
図２は、光信号再生装置の一態様である光ディスク再生装置１を表したブロック図である。光ディスク再生装置１は、図示しないチャッキング手段によりスピンドルモータ３に直接、あるいは、間接的にチャッキングされた光ディスク２に記録された情報を再生するものである。この光ディスクの情報を読み出して、電気的な信号を出力する光信号検出装置である光ピックアップ３０は、スライダ機構を備えたシャーシ２８に設けられており、スライドモータ２７で光ディスク２の径方向に移動可能となっている。
【００３７】
光ピックアップ３０から出力された電気信号は、データ再生信号であるＲＦ信号，フォーカスエラー信号，トラッキングエラー信号，収差量信号を求めるＲＦアンプ４に入力される。ＲＦアンプ４内で、光ピックアップ３０からの電気信号が、演算器５に入力され、この演算器５では、光ピックアップ３０の受光素子であるフォトダイオードからの電気信号を全て加算した後、ＲＦ信号を生成する。ＲＦ信号は波形等化器６に入力され、波形干渉等が少ない状態となるようＲＦ信号の波形を修正する。波形等化器６から出力された信号は、整形器７に入力されてパルス信号に変換される。このパルス信号は、信号処理回路１１に入力される。信号処理回路１１では、クロックの再生、同期検出、データ復調、誤り検出、誤り訂正等の処理を施してデータ出力が、出力端子１３から出力される。
【００３８】
また、ＲＦアンプ４内では、データ出力される信号とは別に光ピックアップ３０の受光素子であるフォトダイオードからの電気信号が、それぞれフォーカスエラー検出回路８、トラッキングエラー検出回路９、収差量検出回路１０に入力される。これら各ブロックでフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、収差量信号の計算がそれぞれ行われ、サーボ処理回路１６に入力される。
【００３９】
サーボ処理回路１６では、フォーカス制御回路１７、トラッキング制御回路１８、収差量制御回路１９、スライド制御回路２０を有しており、ＲＦアンプ１２からのフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、収差量信号等に基づいて、ピックアップ１１のフォーカス、トラッキング、収差、スライドの調整を行うための各サーボ信号をフォーカスドライバ２２、トラッキングドライバ２３、収差補正ドライバ２４及びスライドドライバ２５に送る。また、このサーボ処理回路１６は、スピンドル制御回路２１も有し、スピンドルサーボ信号をスピンドルドライバ２６に送る。
【００４０】
トラッキングドライバ２３では、サーボ処理回路１６からの各サーボ信号に応じて、光ピックアップ３０内のトラッキング手段を駆動するトラッキングドライブ電流を発する。そして、後述するようにトラッキングの補正が行われる。また、フォーカスドライバ２２はサーボ処理回路１６からの各サーボ信号に応じてピックアップ１１のフォーカスレンズをフォーカス方向に動かすフォーカスドライブ電流を発する。また、収差補正ドライバ２４は、サーボ処理回路１６からのサーボ信号に応じて、後述する光ピックアップ３０内の収差補正手段を駆動する収差補正ドライブ電流を発する。この信号が基となり収差の補正が行われる。
【００４１】
更に、スライドドライバ２５はスライドサーボ信号に応じスライドモータ２７を介して光ピックアップ３０をスライドする。また、スピンドルドライバ２６は、スピンドルサーボ信号に応じてスピンドルモータ３の回転を制御する。
【００４２】
なお、システムコントローラ１４は、外部スイッチ１５からの信号、および、信号処理回路１３からの信号を受け、サーボ処理回路１６等に制御信号を送っている。
【００４３】
また、光信号再生装置として光ディスク再生装置で説明したが、光信号再生装置の態様はこれに留まらず、その他の構成となっても良い。
【００４４】
図３は、本発明に係る光信号検出装置の一実施の形態である光ピックアップの光学系を模式的に表した図である。なお、本光ピックアップの概念は、再生用としても記録用としても適用可能である。
【００４５】
光源である半導体レーザー装置３１は、波長λは４０５ｎｍの青色レーザーを発光する。この半導体レーザー装置３１から発せられるレーザー光は、適当に広がった段階でコリメータレンズ３２により平行光線とされる。レーザー光は、光の進行方向に直行する面での断面が楕円形状であるため、ビーム成形用プリズム３３に入射され、かかるプリズムによる屈折で断面形状が真円とされる。なお、半導体レーザー装置３１から発せられた状態では、レーザー光は、光ディスク２に対して所定の角度をなしているが、ビーム成形用プリズム３３を通過したレーザー光は、光ディスク２に対して垂直方向に屈折されている。
【００４６】
この半導体レーザー装置３１　は、光ディスク２から情報信号を再生する際は、一定の出力のレーザー光を出射し、光ディスク２に情報信号を記録する際は、記録する信号に応じて、出射するレーザー光の強度が変化する。なお、本発明において、半導体レーザー装置３１から出射されるレーザー光の波長は、規格により異なるものであり、特に限定されるものではない。
【００４７】
ビーム成形用プリズム３３を通過したレーザー光は、ハーフプリズムの一種である偏光ビームスプリッタ３４に入射される。偏光ビームスプリッタ３４により、半導体レーザー装置から発せられたレーザー光の約１０％程がパワーモニター用フォトダイオード４０の方に反射され、残りの９０％程が光ディスクに記録された情報を読み取るのに使用される。このパワーモニター用フォトダイオード４０は、半導体レーザー装置３１から発せられるレーザー光の強度を監視し、その結果を図示せぬ回路により半導体レーザー装置３１にフィードバックするものである。これは、必須の構成ではないが、特に記録用として光ピックアップ３０を動作させる場合に有効である。
【００４８】
ビームスプリッタ３４から出射されたレーザー光は、１／４波長板３５を通過し、レーザー光は、１／４波長板３５を透過する際に円偏光状態となされ、この円偏光光束が、光ディスクに入射される。
【００４９】
１／４波長板を通過したレーザー光は、収差補正レンズ３７に入射される。収差補正レンズは、単数のレンズによる場合と複数のレンズを組み合わせたレンズが使用される場合があり本発明においては、そのどちらでも良い。収差補正レンズ３７は、例えばコイルと磁石の組合せを主要部品として含む収差補正アクチュエータ３６でホールドされて収差補正手段を構成しており、前述の収差補正ドライブ電流により収差を補正する方向に調整される。
【００５０】
フォーカスレンズ３９は、２組のレンズ３９ａ、３９ｂからなるレンズがフォーカスアクチュエータ３８によりホールドされており、前述のフォーカスドライブ電流によりフォーカスを合わせる方向に調整される。このフォーカスレンズ３９により、レーザー光を、光ディスク２の反射面上に集光する。すなわち、１／４波長板３によって円偏光状態とされたレーザー光は、フォーカスレンズ３９によって集光されて、光ディスク２の保護膜２ｂを介して、光ディスク２の反射面２ａに入射される。
【００５１】
なお、このフォーカスレンズ３９は、１枚のレンズからなるものであってもよく、図に示すよう２枚のレンズによって構成しても良い。２枚以上のレンズにより構成した場合には、開口数ＮＡ　を大きくしても、各レンズ面の曲率をあまりきつくする必要がなく作製が容易であり、高記録密度化及び大容量化に適している。
【００５２】
光ディスク２は、全厚が１．２ｍｍであり、ポリカーボネート等からなる基板に反射面２ａが形成され、再生専用ディスクの場合は、この反射面２ａに信号が記録されている。記録型ディスクの場合は、ユーザーにより反射面２ａに信号を記録することが可能な構成となって、書き換え可能型のタイプと書き換え不可のタイプがある。更に、この反射面２ａを保護する保護膜２ｂは、やはりポリカーボネート等の透明樹脂で形成されており、その厚みは約０．１ｍｍとなっている。
【００５３】
反射面に入射されたレーザー光は、この反射層で反射されて戻りのレーザー光となる。この戻りのレーザー光は、元の光路を辿ってフォーカスレンズ３９、収差補正レンズ３７を透過した後、１／４波長板３５に入射する。そして、この戻り光は、１／４波長板３５を透過することにより、入射時の偏光方向に対して９０度回転された直線偏光となり、その後、この戻りのレーザー光は、偏光ビームスプリッタ３４に入射し、受光ブロックＤに入射される。なお、偏光ビームスプリッタ３４の代わりにハーフミラーとして働く平行平板素子等を使用しても良い。
【００５４】
本実施の形態では、受光ブロックＤには、シリンドリカルレンズ４１と受光装置である受光部４２からなる。
【００５５】
図４は、図３に示した受光ブロックＤの一例を示したものである。本例の受光ブロックは、シリンドリカルレンズ４１と受光装置である受光部４２からなる。受光部４２は、受光素子である第１のフォトダイオード４３＋および第２のフォトダイオード４３−を含む構成となっている。
【００５６】
平行光線の状態で入射された戻りのレーザー光は、シリンドリカルレンズ４１により集束される。第１の受光素子である第１のフォトダイオード４３＋は、集束されたレーザー光を結像する前で受け、光の約５０％を受光して、残りの約５０％を反射する。反射されたレーザー光は、結像点Ｘで結像し、その後、発散する。そして、レーザー光が発散した後、第２の受光素子である第２のフォトダイオードで受光される。この第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードは、結像点Ｘに対して等距離に設定されている。従って、第１のフォトダイオード４３＋と第２のフォトダイオード４３−に映し出される像は、点対称のものとなり、像が円形の場合その系は、略同一である。
【００５７】
図５は、図３に示した受光ブロックＤの他の例を示したものである。本例においても受光ブロックＤは、シリンドリカルレンズ４１と受光部４２からなる。受光部４２は、ハーフプリズム４４と第１のフォトダイオードおよび第２のフォトダイオードを含む構成となっている。
【００５８】
平行光線の状態で入射された戻りのレーザー光は、シリンドリカルレンズ４１により集束される。ハーフプリズム４４は、レーザー光は約５０％が透過し残りの約５０％が反射する。反射したレーザー光は、結像する前に第１の受光素子である第１のフォトダイオード４３＋で受光される。そして、ハーフプリズム４４を透過したレーザー光は、結像点Ｘで結像し、その後、第２の受光素子である第２のフォトダイオードで受光される。なお、ハーフプリズム４４の変わりに、レーザー光の約５０％が透過し残りの約５０％が反射する平行平板素子でも同様に実施できる。
【００５９】
図では、ハーフプリズム４４で反射したレーザー光が、仮に第１のフォトダイオード４３＋を透過した場合の結像点を仮想結像点Ｘ’として表している。この仮想結像点Ｘ’とフォトダイオード４３＋の距離と結像点Ｘから第２のフォトダイオードまでの距離は略等距離に設定されており、このことが本実施の形態で、第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードが結像点から等距離にあるということである。従って、収差等がない理想の状況下では、第１のフォトダイオード４３＋と第２のフォトダイオード４３−に映し出される像は、対称のものとなり、像が円形の場合その径は、略同一である。
【００６０】
ところで、実際には、各フォトダイオード中には、受けた光を電気的に変換するための受光部と、その受光部を覆っている樹脂等からなるのが一般的である。従って、図４および図５に示した例、および、今後説明する例において、第１、第２の受光部４３＋、４３−が結像点から略等距離という概念は、この素子中の受光部が結像点から略等距離にあるということである。さらに、第１、第２のフォトダイオードに照射されるレーザー光の像を合わせるため、僅かに結像点からの距離をずらすことは、図４および図５に示した例、および、今後説明する例において、略等距離の内である。
【００６１】
図６は、前述した第１のフォトダイオード４３＋の受光領域を表した図である。なお、第２のフォトダイオード４３−は、本図を左右逆に考えればよい。フォトダイオード４３＋、４３−は、主に２種類の領域に分類され、一方の種類の領域が他方の種類の領域で挟まれている構造となっている。すなわち第１の受光領域４３ｃ＋は、第２の受光領域４３ｓ＋で挟まれた構造となっている。図４、図５に示した受光ブロックの場合、光ディスク２の反射面２ａで反射したレーザー光の像Ｚは、円形であり、２種類の領域でレーザー光全体を受光している。レーザー光の像Ｚの中心部分は、第２の受光領域４３ｓ＋で挟まれた第１の受光領域４３ｃ＋で受光され、第１の受光領域４３ｃ＋を挟んだ第２の受光領域４３ｓ＋は、レーザー光の像Ｚの中心部分を含まないレーザー光を受光する。
【００６２】
図６の２ｃは、光ディスク２のトラック方向を示している。本実施の形態では、光ディスク２の反射面２ａで反射したレーザー光のトラック方向の成分が、第１の受光領域４３ｃ＋と第２の受光領域４３ｓ＋の境界に対して垂直となるよう第１、第２のフォトダイオード４３＋、４３−が設置される。これは、トラッキングサーボの追従により、フォーカスレンズ３９が光ディスク２のトラックに対し垂直な方向（径方向）にシフトした場合の影響を抑えるためである。すなわちディスクに潜在するトラックの偏芯等により、フォーカスレンズ３９のシフトが起きた場合、反射したレーザー光の像Ｚの方向が、図に示す像Ｚ’ようにトラック方向２ｃに対して垂直にシフトする。よって、このようにレーザー光のトラック方向の成分が、第１の受光領域４３ｃ＋と第２の受光領域４３ｓ＋の境界に対して垂直となるよう第１、第２のフォトダイオード４３＋、４３−を設置すれば、フォーカスレンズ３９のシフトが起きても、第１の受光領域４３ｃ＋と第２の受光領域４３ｓ＋からの出力に影響がほぼ無い。
【００６３】
図７は、受光ブロックＤの他の実施の形態を表した図である。本例において、受光ブロックは、シリンドリカルレンズ４１と受光装置である受光部４２からなる。受光部４２は、ホログラム４５と一組の受光素子である第１のフォトダイオード４３＋と第２のフォトダイオード４３−からなる。シリンドリカルレンズ４１を通過したレーザー光は、ホログラム素子４５を通過して分光される。分光した一方のレーザー光は、結像前に第１のフォトダイオード４３＋で受光される。ここで、仮に第１のフォトダイオード４３＋を透過した場合のレーザー光の結像点を図のように仮想結像点Ｘ’とした場合、結像点Ｘから第２のフォトダイオード４３−までの距離と仮想結像点Ｘ’から第１の結像点までの距離から略等距離に設定されている。このことが図５の実施の形態の場合と同様に本実施の形態で、第１のフォトダイオード４３＋と第２のフォトダイオード４３−が結像点から略等距離にあるということである。
【００６４】
図８は、図７に示した実施の形態において、受光部４２を詳細に示した斜視図である。図８において、ホログラム４５は、３つの領域４５ａ、４５ｂ、４５ｃに分割されているが、図７に示した例は、図８に示された例に限らず、ホログラム４５が分割されていなくとも良い。ホログラム４５の半円の領域４５ａで回折されたレーザー光が、第１のフォトダイオード４３＋、第２のフォトダイオード４３−で受光される。第１のフォトダイオード４３＋に表れる像ａ＋と第２のフォトダイオード４３−に表れる像ａ−は、それぞれ結像前の＋１次光と結像後の−１次光の関係にあるため、互いに反転した形状となっている。また、ホログラム４５に入射されたレーザー光の略中心部分は、第１、第２のフォトダイオードの第１の領域４３ｃ＋、４３ｃ−で受光され、第１の受光領域４３ｃ＋、４３ｃ−を挟んだ第２の受光領域４３ｓ＋、４３ｓ−は、略中心部分を含まないレーザー光を受光する。
【００６５】
また、図のように第１、第２のフォトダイオードは、第１の領域４３ｃ＋、４３ｃ−と第２の受光領域４３ｓ＋、４３ｓ−の境界線が、ホログラム４５の領域４５ａの格子であるグレーティングに対し略垂直となるように設置される。これは、機器の温度変化等により、レーザー光の周波数がシフトした場合の影響を抑えるためである。すなわち、温度変化等によりレーザー光の周波数が変化すると、ホログラム４５により回折される角度が変化する。この角度の変化により、第１、第２のフォトダイオード４３＋、４３−に表れる像ａ＋と像ａ−は、グレーティングに対して略垂直な方向に変化し、例えば図の点線で示した像ａ’＋と像ａ’−のようになる。したがって、第１、第２の領域の境界がグレーティングに対し略垂直となるよう、フォトダイオード４３＋、４３−を設置することで、レーザー光の温度変化による影響を少なくすることができる。なお、ホログラムのグレーティングは、僅かに湾曲しているが、ここでは、この湾曲は無視してグレーティングの平均的な方向で考えている。
【００６６】
なお、本例においても、図６に示したように、光ディスク２で反射したレーザー光のトラック方向の成分が、第１の受光領域４３ｃ＋と第２の受光領域４３ｓ＋の境界に対して垂直となるよう第１、第２のフォトダイオード４３＋、４３−が配置されることが好ましい。
【００６７】
図９は、図８で説明した３つの領域に分割されたホログラム４５を用い収差量等を計算するための前提となる模式図である。本図では、レーザー光がメインビーム、第１のサブビーム、第２のサブビームからなる周波数の異なる３つのビームを使用した場合の例であり、ホログラム４５の各領域４５ａ、４５ｂ、４５ｃにより回折されたレーザー光が各フォトダイオードに映し出される像を示している。
【００６８】
領域４５ａで回折されたメインビームの＋１次光は、フォトダイオード４３＋で受光され、−１次光は第２のフォトダイオード４３−で受光される。フォトダイオード４３＋で受光した像ａ＋の内、第１の領域４３ｃ＋で受光したレーザー光が像ａｃ＋であり、第２の領域４３ｓ＋で受光したレーザー光が像ａｓ＋である。また、同様にフォトダイオード４３−で受光した像ａ−の内、第１の領域４３ｃ−で受光したレーザー光が像ａｃ−であり、第２の領域４３ｓ−で受光したレーザー光が像ａｓ−である。なお、領域４５ａで回折された第１のサブビーム、第２のサブビームは、特にどのフォトダイオードでも受光されない。
【００６９】
領域４５ｂで回折されるレーザー光は、第１、第２のフォトダイオード４３＋、４３−とは異なる他のフォトダイオードで受光される。この場合、領域４５ｂで回折されて分光されたメインビームは一方が＋１次光として結像前に１つのフォトダイオードで受光され、他方が−１次光として結像後に他のフォトダイオードで受光される。更に、領域４５ｂで分光された第１のサブビーム、第２のサブビームも一方が＋１次光として結像前にそれぞれフォトダイオードで受光され、他方が−１次光として結像後に他のフォトダイオードで受光される。
【００７０】
このような条件のもと、領域４５ｂで回折されたメインビーム、第１のサブビーム、第２のサブビームの＋１次側のレーザー光の像は、図のようにフォトダイオード上で、それぞれ順に像ｂｐ＋、像ｂｑ＋、像ｂｒ＋となり、−１次側のレーザー光は、フォトダイオード上で、それぞれ順に像ｂｐ−、像ｂｑ−、像ｂｒ−となる。
【００７１】
同様にして領域４５ｃで回折されるレーザー光も、やはり、第１、第２のフォトダイオード４３＋、４３−とは異なる他のフォトダイオードで受光される。この場合、領域４５ｃで回折されて分光されたメインビームは一方が＋１次光として結像前に１つのフォトダイオードで受光され、他方が−１次光として結像後に他のフォトダイオードで受光される。更に、領域４５ｃで分光された第１のサブビーム、第２のサブビームも一方が＋１次光として結像前にフォトダイオードで受光され、他方が−１次光として結像後に他のフォトダイオードで受光される。
【００７２】
このような条件のもと、領域４５ｃで回折されたメインビーム、第１のサブビーム、第２のサブビームの＋１次側のレーザー光の像は、図のようにフォトダイオード上で、それぞれ順に像ｃｐ＋、像ｃｑ＋、像ｃｒ＋となり、−１次側のレーザー光は、フォトダイオード上で、それぞれ順に像ｃｐ−、像ｃｑ−、像ｃｒ−となる。
【００７３】
そして、像ｂｐ＋と像ｂｐ−、像ｂｑ＋と像ｂｑ−、像ｂｒ＋と像ｂｒ−、像ｃｐ＋と像ｃｐ−、像ｃｑ＋と像ｃｑ−、像ｃｒ＋と像ｃｒ−の組み合わせにおいて、＋１次光がフォトダイオードを仮に透過した場合に結像するとされる仮想結像点からフォトダイオードまでの距離と、−１次光の結像点からフォトダイオードまでの距離は略同じに設定されている。したがって、各組み合わせにおいて、収差等がない理想状態ではそれぞれ互いに対して対称の形状となる。
【００７４】
なお、本実施の形態では、理解の容易のため領域４５ｂ、４５ｃで分光された各レーザー光も結像前と結像後に受光する方式を用いたが、領域４５ｂ、４５ｃは、トラッキング誤差信号を検出するためものであるため、＋１次と−１次のレーザー光を結像前と結像後に受光する必要はない。したがって、結像点の発熱によるフォトダイオード素子の劣化を避け、かつ、メインビームとサブビームが受光素子上で重なり合わないように適宜設計しても良い。
【００７５】
ここで、図９で示された各フォトダイオードの出力により収差量等を算出する方法について説明する。なお、図９で示した像の記号と、その像が写されるフォトダイオードからの出力信号は同じ記号を用いるものとする。
図２において、光ピックアップ３０からの電気信号が、データ出力される信号とは別に、それぞれフォーカスエラー検出回路８、トラッキングエラー検出回路９、収差量検出回路１０に入力される。これら各ブロックでフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、収差量信号の計算がそれぞれ行われ、サーボ処理回路１６に入力される。ここで、この光ピックアップ３０からの電気信号とは、各フォトダイオードに基づいた電気信号のことをさす。
【００７６】
収差量検出回路１０では、第１のフォトダイオード４３＋からの出力、第２のフォトダイオード４３−からの出力のみで収差量ａｂを検出することができ、具体的には、ａｂ＝（ａｓ＋＋ａｃ＋）−（ａｓ−＋ａｃ−）となる。これは、単に第１のフォトダイオード４３＋からの出力、第２のフォトダイオード４３−からの出力を差分しただけであって、非常に簡易な計算で収差量を求めることができる。更に他の計算方法として、ａｂ＝ａｃ＋−ａｃ−もあげられる。本方法がもっとも簡易な方法と考えられる。更にａｂ＝ａｓ＋−ａｓ−やａｂ＝（ａｃ＋＋ａｓ−）−（ａｃ−＋ａｓ＋）等としても良い。
【００７７】
また、本実施の形態では、トラッキング誤差の補正も可能とするため、第１、第２のフォトダイオード４３＋、４３−で受光されるレーザー光は、ホログラム４５で約半円状になされたものを使用しているが、収差の補正に関しては、図６に示したように、全反射光を利用した円形のレーザー光を使用しても良い。
また、図９に示した各フォトダイオードからの出力を基にフォーカスエラー信号も単に第１のフォトダイオード４３＋からの出力、第２のフォトダイオード４３−からの信号のみで計算できる。具体的には、ｆｏ＝（ａｃ＋＋ａｓ−）−（ａｃ−＋ａｓ＋）があげられる。その他収差量検出回路の場合と同様に、ｆｏ＝ａｃ＋−ａｃ−やｆｏ＝ａｓ＋−ａｓ−としても良い。
【００７８】
また、トラッキングエラー信号は、例えばｔｒ＝（ｂｐ＋＋ｂｐ−−ｃｐ＋−ｃｐ−）−ｋ（ｂｑ＋＋ｂｑ−＋ｂｒ＋＋ｂｒ−−ｃｑ＋−ｃｑ−−ｃｒ＋−ｃｒ−）と計算できる。ただし、ｋは定数である。あるいはｔｒ＝（ｂｑ＋＋ｂｑ−＋ｃｑ＋＋ｃｑ−）−（ｂｒ＋＋ｂｒ−＋ｃｒ＋＋ｃｒ−）としても良い。
【００７９】
また、データとして出力される信号は、＋１次側、−１次側の全ての信号を加えたものとすればよい。
【００８０】
このようにして得られた、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、収差量信号が基となり、サーボ処理回路１６を経て、フォーカスドライバ２２、トラッキングドライバ２３、収差補正ドライバ２４からフォーカスドライブ電流、トラッキングドライブ電流、収差量補正ドライブが出力される。そして、図３に示したように、フォーカスドライブ電流でフォーカスアクチュエータ３８が働き、フォーカスレンズ３９の位置が調整される。また、トラッキングドライブ電流でトラッキングが補正される。収差量補正ドライブ電流で収差補正アクチュエータ３６が働き、収差補正レンズの位置が調整される。
【００８１】
このようにしてフォーカスとトラッキングの調整がなされると共に収差の軽減がなされる。この収差軽減の動作は、光ディスク２の信号を読み出す際、あるいは、読み出す前に１度補正し、その後は特に収差の補正をしない設定としても良い。または、連続して、あるいは複数回にわたって収差の補正をする設定としても良い。
【００８２】
図１０は、本発明に係る光信号検出装置である光ピックアップの他の例を示したものである。なお、本実施の形態においても光ピックアップ３０’は、再生用としても記録用としても適用可能である。なお、図３に示した光ピックアップ３０と同様の構成にかかる部分は、同一の符号を付し細かな説明は省略する。
【００８３】
光源３１は、半導体レーザーであり、この光源３１から発せられるレーザー光は、コリメータレンズ３２により平行光線とされ、ビーム成形用プリズム３３に入射され、レーザー光が略真円とされる。これらの構成は、図３に示した光ピックアップの例と同様である。
【００８４】
ビーム成形用プリズム３３を通過したレーザー光は、ハーフプリズムの一種である第１の偏光ビームスプリッタ３４ａに入射される。本図では省略されているが、図３の場合と同様にパワーモニタフォトダイオードを設け、光源から発せられたレーザー光の約１０％程をパワーモニタフォトダイオードに反射させ、光源３１から発せられるレーザー光の強度を監視する構成としても良い。
【００８５】
第１のビームスプリッタ３４ａから出射されたレーザー光は、第２のビームスプリッタ３４ｂを通過する。先に述べた、パワーモニタフォトダイオードを第１のビームスプリッタ３４ａに応じた位置の変わりに第２のビームスプリッタ３４ｂに応じた位置に設けることもできる。第２のビームスプリッタ３４ｂを通過したレーザー光は、この後、１／４波長板３５、収差補正レンズ３７、フォーカスレンズ３９を通過する。ここでの動作も図３に示した光ピックアップの例と同様である。
【００８６】
なお、図３に示した例と同様、収差補正レンズ３７とフォーカスレンズ３９は、コイルと磁石の組合せを主要部品として含む収差補正アクチュエータ３６、フォーカスアクチュエータ３８でホールドされており、前述の収差補正ドライブ電流、フォーカス補正信号によりそれぞれ調整される。また、本光ピックアップは、トラッキングドライバ２３からのトラッキング補正信号により、トラッキングの調整もされている。
【００８７】
フォーカスレンズ３９を通過したレーザー光は、光ディスク２　の保護膜２ｂを介して、光ディスク２の反射面２ａに入射される。反射面２ａに入射されたレーザー光は、この反射層で反射されて戻りのレーザー光となり、元の光路を辿ってフォーカスレンズ３９、収差補正レンズ３７を透過した後、１／４波長板３５に入射する。そして、この戻り光は、１／４波長板３５を透過することにより、入射時の直線偏光となり、その後、この戻りのレーザー光は、第２の偏光ビームスプリッタ３４ｂに入射する。
【００８８】
第２の偏光ビームスプリッタ３４ｂに入射した戻り光のレーザー光は、戻り光の約４５％を反射し、残りの５５％を透過する。透過したレーザー光は、第２の偏光ビームスプリッタ３４ｂから第１の偏光ビームスプリッタ３４ａに入射する。第１の偏光ビームスプリッタ３４ａに入射した戻り光のレーザー光は、戻り光の約８２％を反射し、残りの１８％を透過する。
こうして、第２、第１の偏光ビームスプリッタ３４ｂ、３４ａで反射された光は、それぞれ第２のシリンドリカルレンズ４１−と第１のシリンドリカルレンズ４１＋に入射されて、レンズの屈折により集光される。
【００８９】
第２の偏光ビームスプリッタ３４ｂで反射され、第２のシリンドリカルレンズ４１−で集光されたレーザー光は、結像点Ｘで結像後に拡散して第２の受光素子である第２のフォトダイオード４３−で受光される。また、第１の偏光ビームスプリッタ３４ａで反射され、シリンドリカルレンズ４１＋で集光されたレーザー光は、結像点前に第１の受光素子である第１のフォトダイオード４３＋で受光される。ここで、第１、第２のフォトダイオード３４＋、４３−の構成は、図６に示したフォトダイオードと同様である。
【００９０】
そして、第１のフォトダイオード４３＋をレーザー光が仮に透過した場合に第１のシリンドリカルレンズ４３＋で集光されたレーザー光の仮想結像点をＸ’とした場合、仮想結像点Ｘ’から第１のフォトダイオード４３＋までの距離と、結像点Ｘから第２のフォトダイオード４３−までの距離は、略同じ距離となるよう第１のフォトダイオード４３＋と第２のフォトダイオード４３−が設置される。したがって、第１のフォトダイオード４３＋、第２のフォトダイオード４３−で受光されるレーザー光の像は、収差等がない理想の状態では対称の形となる。
【００９１】
なお、本実施の形態では、レーザー光をフォトダイオードに導く手段として、ハーフプリズムの１種である２つの偏光ビームスプリッタを用いたが、一方あるいは両方を光の一部が透過し、一部が反射するハーフミラー等の平行平板素子を用いても良い。
【００９２】
また、本例においても、図６に示したように、光ディスク２で反射したレーザー光のトラック方向の成分が、第１の受光領域４３ｃ＋と第２の受光領域４３ｓ＋の境界に対して垂直となるよう第１、第２のフォトダイオード４３＋、４３−が設置されることが好ましい。
【００９３】
図１１は、本発明に係る更に他の実施の形態を示した図である。本実施の形態は、フォトダイオードが光源である半導体レーザー装置の中に設けられている例である。なお、本実施の形態においても光ピックアップ３０”は、再生用としても記録用としても適用可能である。なお、図３、図１０に示した光ピックアップ３０、３０’と同様の構成にかかる部分は、同一の符号を付し細かな説明は省略する。
【００９４】
発光・受光を行う半導体レーザー装置５０の半導体レーザー素子レーザー光は、コリメータレンズ３２により平行光線とされ、ビーム成形用プリズム３３に入射され、レーザー光の真円とされる。これらの構成は、図３、図１０に示した光ピックアップ３０、３０’の例と同様である。
【００９５】
ビーム成形用プリズム３３を通過したレーザー光は、１／４波長板３５、収差補正レンズ３７、フォーカスレンズ３９を通過する。ここでの動作も図３、図１０に示した光ピックアップ３０、３０’の例と同様である。
なお、図３、図１０に示した例と同様、収差補正レンズ３７とフォーカスレンズ３９は、コイルと磁石の組合せを主要部品として含む収差補正アクチュエータ３６、フォーカスアクチュエータ３８でホールドされており、前述の収差補正ドライバ２４からの収差補正信号、フォーカスドライバ２２からのフォーカス補正信号によりそれぞれ調整される。また、本光ピックアップは、トラッキングドライバ２３からのトラッキング補正信号により、トラッキングの調整もされている。
【００９６】
フォーカスレンズ３９を通過したレーザー光は、光ディスク２　の保護膜２ｂを介して、光ディスク２の反射面２ａに入射される。反射面２ａに入射されたレーザー光は、この反射層で反射されて戻りのレーザー光となり、元の光路を辿ってフォーカスレンズ３９、収差補正レンズ３７を透過した後、１／４波長板３５に入射する。ここでの動作も、図３、図１０に示した光ピックアップ３０、３０’と同様である。
【００９７】
１／４波長板３５を通過したレーザー光の戻り光は、再びビーム成形用プリズム３３を通過して、コリメータレンズ３２で集光され、発光・受光を行う半導体レーザー装置５０内で受光される。
【００９８】
図１２は、図１１に示した発光・受光を行う半導体レーザー装置５０の具体的構成を表した模式図である。この半導体レーザー装置５０は、円板状をした絶縁体からなる台座５１上に、この台座５１　と一体的にヒートシンク５６　が設けられている。ヒートシンク５６の上には発光素子である半導体レーザー素子５５　が、レーザー発振面を上方に向けて設置されている。半導体レーザー素子５５　から上方に向けて発振されるレーザー光は、図１１に示したとおり光ディスク２に照射される。なお、図示しないが、半導体レーザー素子５５により発振されるレーザー光を受光し得る位置に、モニター用フォトダイオードを設置しても良い。この場合、モニター用フォトダイオードの検出結果に基づいて、半導体レーザー素子５５から発振されるレーザー光の出力が調整される。
【００９９】
台座５１上には、半導体レーザー素子５５から照射されて光ディスクにて反射されたレーザー光を受光し得る位置に、信号検出用の第１と第２の受光素子である第１のフォトダイオード５７＋と第２のフォトダイオード５７−が設置されている。また、台座５１　には、複数のリード５８が取り付けられており、台座５１　を貫通して、その上面に達し
た各リード端子５８の端部が、半導体レーザー素子５５　、第１、第２のフォトダイオード５７＋、５７−と、図示しないワイヤーボンディングによってそれぞれ、電気的に接続されている。
【０１００】
台座５１上のヒートシンク５６、半導体レーザー素子５５および第１、第２のフォトダイオード５７＋、５７−等は、台座５１に接着された外筐５２によって覆われている。この外筐５２は、底面が開放されて上面に開口部５４が設けられた円筒状をしている。上面の開口部５４は円形状をしており、この開口部５４は外筐５３の上面に取り付けられたホログラム５３によって閉塞されている。
【０１０１】
外筐５３内には、透明な流体材料が充填されて封入されている。この流体材料は、半導体レーザー素子５５　から発振されるレーザー光の波長を透過させ得る透明度を有した、例えばシリコンオイル、フッ素系不活性液体、鉱油等である。
【０１０２】
このような半導体レーザー装置３０　は、半導体レーザー素子５５から発振されるレーザー光が、流体材料およびホログラム５３を通って、光ディスクに照射される。
【０１０３】
光ディスクにて反射され図１１に示すコリメータレンズ３２で集光されたレーザー光は、ホログラム５３で分光されて、第１のフォトダイオードには結像前に照射され、第２のフォトダイオードには、結像点Ｘで一旦結像後、拡散された状態で照射されるようになっている。この際、第１のフォトダイオード５７＋を仮にレーザー光が透過した場合の結像点を仮想結像点Ｘ’とし、この仮想結像点Ｘ’から第１のフォトダイオードまでの距離と結像点Ｘから第２のフォトダイオード５７−までの距離は略等距離となるように第１のフォトダイオード５７＋と第２のフォトダイオード５７−が設置されている。
【０１０４】
なお、第１、第２のフォトダイオード５７＋、５７−は、図６に示したフォトダイオードと同様の構成をしており、各ダイオードは、主に２種類の領域の分類され、一方の種類の領域が他方の種類の領域で挟まれている構造となっている。第１の領域と第２の受光領域の境界線が、ホログラム５３の格子であるグレーティングに対し略垂直となるように設置されることが好ましい。
【０１０５】
また、本実施の形態においても、図６に示したように、光ディスク２で反射したレーザー光のトラック方向の成分が、第１の受光領域と第２の受光領域の境界に対して垂直となるよう第１、第２のフォトダイオード５７＋、５７−が設置されることが好ましい。
【０１０６】
以上全ての実施の形態において、光信号検出装置である光ピックアップと収差検出回路、収差制御回路、収差補正ドライバを含んだ装置として、収差量検出装置として働かせることも可能である。
【０１０７】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
本実施例において、受光装置であるフォトダイオードは、図８を用いて説明したものと同様の概念である受光装置を用いたが、図８における半円状の領域４５ａのみを考慮し、他の領域４５ｂ、４５ｃは考慮されていない。そして、使用したフォトダイオードは、図６を用いて説明したものと同様の概念である受光素子を用いた。また、レーザー波長はλ＝４０５ｎｍであり、復路側の開口数ＮＡ＝０．１とした。
【０１０８】
また、各像の縦方向であるη軸方向が図６で示した、第１の領域と第２の領域の境界方向となっている。したがって、かかる境界の方向と光ディスク２のトラック方向２ｃとが垂直となされている場合は、各像の横方向であるξ軸方向に図６で示すトラック方向２ｃの成分が含まれる。更に、ホログラムのグレーティングが、かかる境界の方向と垂直となされている場合は、各像の横方向であるξ軸方向にグレーティングの成分が含まれる。
【０１０９】
図１３は、光ディスクの保護膜の厚さが規定の厚さ０．１ｍｍより２０μｍ薄い場合の像の様子と、像の中心、すなわち、η＝０を通る横軸方向での光強度のグラフをセットで表したものである。
【０１１０】
図においてＡは、結像点から−５００λすなわち０．２０３ｍｍでの結果である。グラフからも明らかなように、光はξ＝０μｍ付近を中心に急進に立ち上がっていることが分かる。ξ＝８０μｍ付近にも極弱いピークが伺える。
【０１１１】
Ｂは結像点から−１０００λすなわち０．４０５ｍｍでの結果である。グラフからも明らかなように、ξ＝３５μｍ付近で強いピークがあるが、Ａで示したピークと比較すると急峻性は薄れている。また、ξ＝７０μｍ付近から先にかけて弱い光の強度が観測される。
【０１１２】
Ｃは結像点から−２０００λすなわち０．８１μｍでの結果である。グラフからも明らかなように、ξ＝２０μｍ付近、４０μｍ付近でピークが表れ、ξ＝６０μｍ付近、９０μｍ付近でξ＝２０μｍ付近、４０μｍ付近のピークよりもやや強いピークが表れている。
【０１１３】
なお、結像点からの距離が＋５００λ、＋１０００λ、＋２０００λの像とグラフは、順にＡ，Ｂ，Ｃの像とグラフを対称に返したものとなる。
【０１１４】
図１４は、光ディスクの保護膜の厚さが規定の厚さ０．１ｍｍで誤差のない場合の像の様子と、像の中心、すなわち、η＝０を通る横軸方向での光強度のグラフをセットで表したものである。したがって、本実施例では、収差がおきていない。
【０１１５】
図においてＡは、結像点から−５００λすなわち０．２０３ｍｍでの結果である。グラフからも明らかなように、光はξ＝５μｍ付近を中心にピークが伺える。
【０１１６】
Ｂは結像点から−１０００λすなわち０．４０５ｍｍでの結果である。グラフからも明らかなように、ξ＝１０μｍ付近、２０μｍ付近、３０μｍ付近でピークが伺え、また、ξ＝８０μｍ付近にもピークが伺える。
【０１１７】
Ｃは結像点から−２０００λすなわち０．８１μｍでの結果である。グラフからも明らかなように、ξ＝２０μｍ付近から７０μｍ付近にかけて緩やかなピークが表れ、ξ＝１１０μｍ付近で急峻で強いピークが表れている。
【０１１８】
なお、結像点からの距離が＋５００λ、＋１０００λ、＋２０００λの像とグラフは、順にＡ，Ｂ，Ｃの像とグラフを対称に返したものとなる。
【０１１９】
図１５は、光ディスクの保護膜の厚さが規定の厚さ０．６ｍｍより２０μｍ厚い場合の像の様子と、像の中心、すなわち、η＝０を通る横軸方向での光強度のグラフをセットで表したものである。
【０１２０】
図においてＡは、結像点から−５００λすなわち０．２０３ｍｍでの結果である。グラフからも明らかなように、光はξ＝５μｍ付近を中心に急進に立ち上がっていることが分かる。ξ＝８０μｍ付近にも弱いピークが伺える。
【０１２１】
Ｂは結像点から−１０００λすなわち０．４０５ｍｍでの結果である。グラフからも明らかなように、ξ＝１０μｍ付近で強いピークがあるが、Ａで示したピークと比較すると急峻性は薄れている。また、ξ＝８０μｍ付近に比較的強いピークがξ＝１００μ付近にもピークが伺える。
【０１２２】
Ｃは結像点から−２０００λすなわち０．８１μｍでの結果である。グラフからも明らかなように、ξ＝２０μｍ付近でなだらかなピークが表れ、ξ＝１１０μｍ付近で急峻で強いピークが表れている。
【０１２３】
なお、結像点からの距離が＋５００λ、＋１０００λ、＋２０００λの像とグラフは、順にＡ，Ｂ，Ｃの像とグラフを対称に返したものとなる。
【０１２４】
図１６は、図６を用いて説明した受光素子であるフォトダイオードの第１の受光領域４３ｃ＋の幅ａの値を複数用いて、保護膜２ｂの厚み誤差に対する収差量信号ａｂ＝ａｃ＋−ａｃ−＋ａｓ−−ａｓ＋をそれぞれ示したグラフである。本グラフでは、厚み誤差を相当する球面収差量に換算したスポットの強度分布をスカラ回折理論に基づくシミュレーションで算出し、各受光領域に落ちる光量を演算することにより信号出力を求めた。計算に用いた開口数ＮＡは０．１、波長は４０５ｎｍ、結像点からフォトダイオードまでの距離は０．３２４ｍｍ（８００λ）としている。
【０１２５】
各グラフからも明らかなとおり、第１の受光領域４３ｃ＋（４３ｃ−）の幅ａがａ＝４０，５０，６０μｍでは出力の変化が大きいものの、ａ＝３０μｍでは他に比べ出力の変化が極端に小さく、ａ＝２０μｍでは保護膜厚誤差±２０μｍの範囲では極大・極小値を持ち、単調に変化しないことが判明した。本グラフより、ａ＝４０，５０，６０μｍの時には収差の検出が容易であることがわかる。
【０１２６】
図１７は、図１６と同一の条件で、保護膜２ｂの厚み誤差に対するフォーカス信号ｆｏ＝ａｃ＋−ａｃ−の出力を示したものである。本結果からも明らかなように、第１の受光領域４３ｃ＋（４３ｃ−）の幅ａがａ＝４０，５０，６０μｍでは出力の変化が小さいものの、ａ＝３０μｍでは、他に比べ出力の変化が大きい結果となった。これより、ａ＝３０μｍの場合には、収差量が大きいとフォーカス制御に影響する恐れがあることを示している。
【０１２７】
図１８は収差量が±２０μｍの時の、第１の受光領域４３ｃ＋（４３ｃ−）の幅ａに対する収差量信号とフォーカス信号の出力値を示したものである。本条件の系においてはデフォーカスはなく球面収差のみが存在する状態なので、フォーカス制御に影響を与えないようにするため、収差量信号はなるべく大きく、フォーカス信号はなるべく小さい方が良い。したがって図１８の結果から明らかなように、受光素子幅ａはａ＝４０〜６０μｍの間に設計することが望ましい。
【０１２８】
なお、本例では、収差量信号を検出するための演算をａｂ＝ａｃ＋−ａｃ−＋ａｓ−−ａｓ＋とし、フォーカス信号を検出するための演算をｆｏ＝ａｃ＋−ａｃ−としたが、前述のように各信号の演算方法はこれらのみに限らず、光学系や受光素子幅等の設計状況に応じて適宜決めればよい。
【０１２９】
図１９は、図６を用いて説明した受光素子であるフォトダイオードの第１の受光領域４３ｃ＋の幅ａの値を複数用いて、受光素子であるフォトダイオードの結像点からの距離と、フォーカス信号ｆｏ＝ａｃ＋−ａｃ−＋ａｓ―−ａｓ＋のＳ字曲線振幅をそれぞれ示したグラフである。本グラフは保護層２ｂの厚み誤差はないものとし、開口数ＮＡを０．１、波長を４０５ｎｍとしている。本図から明らかな通り、受光素子幅ａがａ＝４０〜６０μｍの範囲では、検出位置が０．２ｍｍ以下になると、フォーカス信号の出力が急激に減少する傾向がある。一方、結像点からフォトダイオードまでの距離の増加に伴ってフォーカス信号も増加する傾向を示すが、０．８ｍｍを超えると、図１３〜１５に示す受光素子上の光強度分布が大きくなりすぎるため、隣接して結像するサブビームの光が漏れて入射する恐れがあり、フォーカス信号や収差量信号の品質を劣化させる原因となる。受光素子上の光強度分布の広がりは復路側の開口数ＮＡにほぼ比例するので、結像点からフォトダイオードまでの距離は２ＮＡ〜８ＮＡｍｍ、すなわち図１９の条件では０．２〜０．８ｍｍであることが望ましい。
【０１３０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、ホログラムにより回折された反射光が各受光素子上で結像する必要が無く、各受光領域が分割されている場合でも容易に像を分割線上に位置することができる。したがって、受光素子の位置、向きを容易に設定できることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の収差量検出装置に使用される受光装置の一例を表した図である。
【図２】本発明に係る光信号再生装置の一態様である光ディスク再生装置を表したブロック図である。
【図３】本発明に係る光信号検出装置の一実施の形態である光ピックアップの光学系を模式的に表した図である。
【図４】図３に示した受光ブロックの一例を示したものである。
【図５】図３に示した受光ブロックＤの他の例を示したものである。
【図６】第１のフォトダイオードの受光領域を表した図である。
【図７】図３に示した受光ブロックの他の実施の形態を表した図である。
【図８】図７に示した受光ブロックの受光部を詳細に示した斜視図である。
【図９】図８で説明した３つの領域に分割されたホログラムを用い収差量等を計算するための前提となる模式図である。
【図１０】本発明に係る光信号検出装置である光ピックアップの他の例を示したものである。
【図１１】本発明に係る光信号検出装置である光ピックアップの更に他の実施の形態を示した図である。
【図１２】図１１に示した発光・受光を行う半導体レーザー装置の具体的構成を表した模式図である。
【図１３】受光素子に現れる像の様子と、像の中心を通る横軸方向での光強度のグラフをセットで表したものである。
【図１４】受光素子に現れる像の様子と、像の中心を通る横軸方向での光強度のグラフをセットで表したものである。
【図１５】受光素子に現れる像の様子と、像の中心を通る横軸方向での光強度のグラフをセットで表したものである。
【図１６】受光素子の第１の受光領域の幅を複数用いて、保護膜の厚み誤差に対する収差量信号の変化を示したグラフである。
【図１７】受光素子の第１の受光領域の幅を複数用いて、保護膜の厚み誤差に対するフォーカス信号の変化を示したグラフである。
【図１８】収差量が一定の場合に第１の受光領域の幅に対する収差量信号とフォーカス信号の出力値を示したものである。
【図１９】受光素子の第１の受光領域の幅の値を複数用いて、受光素子の結像点からの距離と、フォーカス信号のＳ字曲線振幅をそれぞれ示したグラフである。
【符号の説明】
１　　光ディスク再生装置
２　　光ディスク
４　　ＲＦアンプ
６　　　波形等化器
７　　　整形器
８　　　フォーカスエラー検出回路
９　　　トラッキングエラー検出回路
１０　　収差検出回路
１６　　サーボ処理回路
１７　　フォーカス制御回路
１８　　トラッキング制御回路
１９　　収差制御回路
２２　　フォーカスドライバ
２３　　トラッキングドライバ
２４　　収差補正ドライバ
３０、３０’、３０”　　光ピックアップ
３１、５０　　半導体レーザー装置
３２　　コリメータレンズ
３３　　ビーム成形用プリズム
３４　　偏光ビームスプリッタ
３５　　１／４波長板
３７　　収差補正レンズ
３９　　　フォーカスレンズ
４１　　シリンドリカルレンズ
４２　　受光部
４３＋、４３−　　　第１、第２の受光素子
４４　　ハーフプリズム
４５、５３　　ホログラム
５５　　発光素子
５７＋、５７−　　　第１、第２の受光素子
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2004095082.tif 000017
【図１６】
2004095082.tif 000018
【図１７】
2004095082.tif 000019
【図１８】
2004095082.tif 000020
【図１９】
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