(57)【要約】【課題】対象物の傾きに関する情報を含む信号を精度良く出力することができる小型で安価な傾きセンサを提供する。【解決手段】対象物１５を介した光束は回折素子１５３に入射し、入射角に応じた回折効率で回折される。回折素子からの回折光は光検出器１５９で受光される。対象物が所定の基準面に対して傾斜すると、対象物の傾斜角に応じて回折素子に入射する光束の入射角が変化し、回折素子からの回折光の強度が変化する。これにより、光検出器の出力信号には対象物の傾きに関する情報が含まれることとなる。このように光検出器での受光光量そのものが対象物の傾きに関する情報を含んでいるために、従来に比べて光検出器の実装位置に関する許容範囲が広くなり、組み付け工程、調整工程及び検査工程を簡素化することが可能となる。【選択図】  図４
2004279191.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の基準面に対する対象物の傾きに関する情報を検出するための傾きセンサであって、
前記対象物を介した光束の光路上に前記基準面と所定の位置関係で配置され、前記光束の入射角に応じた回折効率で前記光束を回折する回折素子と；
前記回折素子からの回折光を受光し、光電変換信号を出力する光検出器と；を備える傾きセンサ。
【請求項２】
前記光検出器で受光される回折光は、最も強度の高い次数の回折光であることを特徴とする請求項１に記載の傾きセンサ。
【請求項３】
前記回折素子は、前記光検出器で受光される回折光の強度と前記光束の入射角との関係が所定区間でほぼ線形となるように設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の傾きセンサ。
【請求項４】
前記光検出器は、前記回折光とは別個に前記回折素子からの０次光を更に受光し、
前記光検出器からの前記回折光の光電変換信号と前記０次光の光電変換信号との差信号を生成する差信号生成手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の傾きセンサ。
【請求項５】
前記光検出器は、前記回折素子からの＋１次回折光及び−１次回折光をそれぞれ受光し、
前記光検出器からの前記＋１次回折光の光電変換信号と前記−１次回折光の光電変換信号との差信号を生成する差信号生成手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の傾きセンサ。
【請求項６】
前記回折素子は、第１の溝方向の凹凸格子が形成された第１の領域及び前記第１の溝方向に直交する第２の溝方向の凹凸格子が形成された第２の領域をそれぞれ含み、
前記光検出器は、前記第１の領域からの回折光を受光する第１の受光部と、前記第２の領域からの回折光を受光する第２の受光部とを有することを特徴とする請求項１に記載の傾きセンサ。
【請求項７】
前記第１、第２の受光部で受光される回折光は、それぞれ最も強度の高い次数の回折光であることを特徴とする請求項６に記載の傾きセンサ。
【請求項８】
前記回折素子は、前記第１の受光部で受光される回折光の強度と前記第１の領域への前記光束の入射角との関係が第１の区間でほぼ線形となるとともに、前記第２の受光部で受光される回折光の強度と前記第２の領域への前記光束の入射角との関係が第２の区間でほぼ線形となるように設定されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の傾きセンサ。
【請求項９】
前記光検出器は、前記回折素子からの０次光を受光する第３の受光部を更に有し、
前記第１の受光部からの光電変換信号と前記第３の受光部からの光電変換信号との差信号を生成する第１の差信号生成手段を更に備えることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の傾きセンサ。
【請求項１０】
前記第２の受光部からの光電変換信号と前記第３の受光部からの光電変換信号との差信号を生成する第２の差信号生成手段を更に備えることを特徴とする請求項９に記載の傾きセンサ。
【請求項１１】
前記第１の受光部は、前記第１の領域からの＋１次回折光及び−１次回折光をそれぞれ受光し、
前記第１の受光部から出力される前記＋１次回折光の光電変換信号と前記−１次回折光の光電変換信号との差信号を生成する第１の差信号生成手段を更に備えることを特徴とする請求項６に記載の傾きセンサ。
【請求項１２】
前記第２の受光部は、前記第２の領域からの＋１次回折光及び−１次回折光をそれぞれ受光し、
前記第２の受光部から出力される前記＋１次回折光の光電変換信号と前記−１次回折光の光電変換信号との差信号を生成する第２の差信号生成手段を更に備えることを特徴とする請求項１１に記載の傾きセンサ。
【請求項１３】
前記回折素子は、形成されている凹凸格子の断面形状がのこぎり刃状であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の傾きセンサ。
【請求項１４】
前記対象物を介した光束は、前記対象物で反射された反射光であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の傾きセンサ。
【請求項１５】
前記基準面に対して一定の角度をなす方向に光束を出射する光源を更に備え、
前記光源から出射され前記対象物で反射された反射光の光路上に前記回折素子が配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の傾きセンサ。
【請求項１６】
前記光源から出射され前記対象物に向かう光束の光路上に配置され、前記光源から出射された光束を略平行光とする光学素子を更に備えることを特徴とする請求項１５に記載の傾きセンサ。
【請求項１７】
前記回折素子は、入射する光束の偏光状態に応じて回折作用が異なる偏光回折素子であり、
前記光源から出射される光束の偏光方向に対して、前記偏光回折素子に入射する前記反射光の偏光方向をほぼ９０度ずらすための位相差板を更に備えることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の傾きセンサ。
【請求項１８】
所定の基準面に対する対象物の傾斜角を測定する傾き測定装置であって、
請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の傾きセンサと；
前記傾きセンサの出力信号に基づいて、前記基準面に対する前記対象物の傾斜角を取得する傾斜角取得手段と；を備える傾き測定装置。
【請求項１９】
情報記録媒体の記録面に光を照射し、前記記録面からの反射光を受光する光ピックアップ装置であって、
前記情報記録媒体を前記対象物とする請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の傾きセンサと；
前記情報記録媒体に対応した波長のレーザ光を出射するレーザ光源と；
前記レーザ光を前記記録面に集光する対物レンズを含み、前記記録面で反射され前記対物レンズを介した前記レーザ光の戻り光束を所定の受光位置まで導く光学系と；
前記受光位置に配置され、前記戻り光束を受光する信号光検出器と；を備える光ピックアップ装置。
【請求項２０】
情報記録媒体の記録面に光を照射し、前記記録面からの反射光を受光する光ピックアップ装置であって、
前記情報記録媒体に対応した波長のレーザ光を出射するレーザ光源と；
前記レーザ光を前記記録面に集光する対物レンズを含み、前記記録面で反射され前記対物レンズを介した前記レーザ光の戻り光束を所定の受光位置まで導く光学系と；
前記受光位置に配置され、前記戻り光束を受光する信号光検出器と；
前記レーザ光源から出射され前記対物レンズに向かう光束の光路上に配置され、前記レーザ光の一部を前記情報記録媒体に向けて分岐する分岐光学素子と；
前記分岐光学素子で分岐され前記情報記録媒体で反射されたレーザ光の光路上に前記回折素子が配置され、前記情報記録媒体を前記対象物とする請求項１４に記載の傾きセンサと；を備える光ピックアップ装置。
【請求項２１】
情報記録媒体の記録面上に光を照射し、情報の記録、再生、及び消去のうち少なくとも再生を行なう光ディスク装置であって、
請求項１９又は２０に記載の光ピックアップ装置と；
前記傾きセンサの出力信号に基づいて、前記記録面に形成される光スポットの形状を調整する調整手段と；
前記光ピックアップ装置の出力信号を用いて、情報の記録、再生、及び消去のうち少なくとも再生を行なう処理装置と；を備える光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は傾きセンサ、傾き測定装置、光ピックアップ装置及び光ディスク装置に係り、さらに詳しくは、所定の基準面に対する対象物の傾きを検出するための傾きセンサ、該傾きセンサを用いた傾き測定装置、情報記録媒体の記録面に光を照射し、該記録面からの反射光を受光する光ピックアップ装置及び該光ピックアップ装置を備えた光ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナルコンピュータ（以下「パソコン」と略述する）は、その機能が向上するに伴い、音楽や映像といったＡＶ（Ａｕｄｉｏ−Ｖｉｓｕａｌ）情報を取り扱うことが可能となってきた。これらＡＶ情報の情報量は非常に大きいために、情報記録媒体としてＣＤ（ｃｏｍｐａｃｔ  ｄｉｓｃ）やＤＶＤ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  ｄｉｓｃ）などの大容量の光ディスクが注目されるようになり、その低価格化とともに、光ディスクをアクセスするための光ディスク装置がパソコンの周辺機器の一つとして普及するようになった。
【０００３】
光ディスク装置では、スパイラル状又は同心円状のトラックが形成された光ディスクの記録面にレーザ光の微小スポットを形成することにより情報の記録を行い、記録面からの反射光に基づいて情報の再生などを行っている。そして、光ディスク装置には、記録面にレーザ光を照射するとともに、記録面からの反射光を受光するための装置として光ピックアップ装置が設けられている。
【０００４】
一般的に光ピックアップ装置は、対物レンズを含み、光源から出射される光束を記録面に導くとともに、記録面で反射された戻り光束を所定の受光位置まで導く光学系、及び受光位置に配置された受光素子などを備えている。この受光素子からは、記録面に記録されているデータの再生情報だけでなく、光ピックアップ装置自体及び対物レンズの位置制御に必要な情報（サーボ情報）などを含む信号が出力される。そして、光ディスク装置は、受光素子からの出力信号に基づいて、記録面の所定位置に所定形状の光スポットが形成されるように各種サーボ制御を行っている。
【０００５】
記録面の所定位置に所定の光スポットを正確に形成したり、再生情報及びサーボ情報などを精度良く検出するためには、記録面と対物レンズの光軸とがほぼ直交していることが望ましい。しかしながら、例えば情報記録媒体のそりや偏重心などにより、記録面が対物レンズの光軸に垂直な平面に対して傾く場合があり、その傾きが大きくなると、光スポットの形状の劣化、再生情報及びサーボ情報などを含む信号の劣化を引き起こすおそれがあった。なお、以下では、対物レンズの光軸に垂直な平面に対する情報記録媒体の傾きを、便宜上「情報記録媒体の傾き」と略述する。
【０００６】
光を用いて対象物の傾きを検出する装置としては、レーザオートコリメータが知られている。一般的にレーザオートコリメータは、一例として図２３に示されるように、対物レンズＬ、該対物レンズＬの焦点位置をレーザ光の発光点とする光源ＬＤ、該光源ＬＤから出射されたレーザ光の光路上に光源ＬＤから距離ｂの位置に配置され、対物レンズＬを介した対象物Ｍからの反射光を分岐する偏光ビームスプリッタＰＢＳ、該偏光ビームスプリッタＰＢＳと対物レンズＬとの間に配置されたλ／４板ＰＸ、及び偏光ビームスプリッタＰＢＳで分岐されたレーザ光の光路上に偏光ビームスプリッタＰＢＳから距離ｂの位置に配置された位置検出器ＰＳＤなどを備えている。光源ＬＤから出射されたレーザ光は、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、λ／４板ＰＸ及び対物レンズＬを介して対象物Ｍに照射される。ここで、例えば対象物Ｍが対物レンズＬの光軸に垂直な平面に対して角度θだけ傾いていると、対象物Ｍで反射された反射光は、往路に対して角度２θだけずれて対物レンズＬに入射する。対物レンズＬに入射した反射光は、λ／４板ＰＸ及び偏光ビームスプリッタＰＢＳを介して位置検出器ＰＳＤに入射する。そして、位置検出器ＰＳＤで検出された受光位置ｄと対物レンズＬの焦点距離ｆ（＝ａ＋ｂ）とから次の（１）式に基づいて角度θが算出される。
【０００７】
θ＝ｄ／２ｆ  ……（１）
【０００８】
しかしながら、レーザオートコリメータでは位置検出器ＰＳＤが高価であるとともに、必要な検出精度を得るには焦点距離ｆの長い対物レンズを用いなければならないため、情報記録媒体の傾き検出用として光ディスク装置に用いると、光ディスク装置の低コスト化及び小型化を阻害するという不都合があった。
【０００９】
そこで、低コスト化及び小型化を阻害することなく情報記録媒体の傾きを検出する装置が種々提案された（例えば特許文献１参照）。
【００１０】
【特許文献１】
特許第１７８７２７４号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に開示されている光ディスク装置（特許文献１では光学式ディスクプレーヤと記載されている）では、情報記録媒体からの反射光を受光領域が２つに分割されている２分割受光素子で受光し、受光領域毎に出力される各光電変換信号の差信号に基づいて、情報記録媒体の傾きを検出している。しかしながら、２分割受光素子を設計上の位置に正確に実装するのは困難であり、組み付け誤差に起因するオフセットが差信号に付加され、傾きの検出精度が低下するおそれがあった。また、経時変化や温度変化などに起因するオフセットが上記差信号に付加されるおそれもあった。
【００１２】
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、対象物の傾きに関する情報を含む信号を精度良く出力することができる小型で安価な傾きセンサを提供することにある。
【００１３】
また、本発明の第２の目的は、対象物の傾斜角を精度良く測定することができる小型で安価な傾き測定装置を提供することにある。
【００１４】
また、本発明の第３の目的は、大型化及び高コスト化を招くことなく、光ピックアップ装置自体及び対物レンズの位置制御に必要な情報などを含む信号を精度良く出力することができる光ピックアップ装置を提供することにある。
【００１５】
また、本発明の第４の目的は、情報記録媒体へのアクセスを精度良く安定して行うことができる光ディスク装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、所定の基準面に対する対象物の傾きに関する情報を検出するための傾きセンサであって、前記対象物を介した光束の光路上に前記基準面と所定の位置関係で配置され、前記光束の入射角に応じた回折効率で前記光束を回折する回折素子と；前記回折素子からの回折光を受光し、光電変換信号を出力する光検出器と；を備える傾きセンサである。
【００１７】
なお、本明細書では、「傾きに関する情報」は、傾斜角そのものだけでなく、傾斜角に変換することができる情報、及び傾斜角の変化に応じて変化する情報などを含む。
【００１８】
これによれば、対象物を介した光束は回折素子に入射し、入射角に応じた回折効率で回折される。回折素子からの回折光は光検出器で受光され、受光光量に応じた光電変換信号が光検出器から出力される。例えば対象物が所定の基準面に対して傾斜すると、回折素子は基準面と所定の位置関係で配置されているために、対象物の傾斜角に応じて回折素子に入射する光束の入射角が変化する。この回折素子は光束の入射角に応じて回折効率が変化する特性を有しているために、光束の入射角に応じて回折素子からの回折光の強度が変化し、それによって光検出器での受光光量が変化する。すなわち、光検出器から出力される光電変換信号には対象物の傾きに関する情報が含まれることとなる。このように光検出器での受光光量そのものが対象物の傾きに関する情報を含んでいるために、前記従来例に比べて光検出器の実装位置に関する許容範囲が広くなり、組み付け工程、調整工程及び検査工程を簡素化することが可能となる。すなわち、製造コストを低減することが可能となる。また、光検出器の出力信号に及ぼす経時変化や温度変化などの影響も低減することができる。従って、小型で安価な構成で、対象物の傾きに関する情報を含む信号を精度良く出力することができる。
【００１９】
この場合において、請求項２に記載の傾きセンサの如く、前記光検出器で受光される回折光は、最も強度の高い次数の回折光であることとすることができる。
【００２０】
上記請求項１及び２に記載の各傾きセンサにおいて、請求項３に記載の傾きセンサの如く、前記回折素子は、前記光検出器で受光される回折光の強度と前記光束の入射角との関係が所定区間でほぼ線形となるように設定されていることとすることができる。かかる場合には、傾きセンサの出力信号から対象物の傾きに関する情報を抽出する処理及び回路を単純化することができる。
【００２１】
上記請求項１〜３に記載の各傾きセンサにおいて、請求項４に記載の傾きセンサの如く、前記光検出器が前記回折光とは別個に前記回折素子からの０次光を更に受光する場合には、前記光検出器から出力される前記回折光の光電変換信号と前記０次光の光電変換信号との差信号を生成する差信号生成手段を更に備えることとすることができる。かかる場合には、ある程度大きな傾きにも対応することが可能となる。
【００２２】
上記請求項１に記載の傾きセンサにおいて、請求項５に記載の傾きセンサの如く、前記光検出器が前記回折素子からの＋１次回折光及び−１次回折光をそれぞれ受光する場合には、前記光検出器から出力される前記＋１次回折光の光電変換信号と前記−１次回折光の光電変換信号との差信号を生成する差信号生成手段を更に備えることとすることができる。かかる場合には、入射角が０度のときに差信号が０となり、傾きセンサの出力信号から対象物の傾きに関する情報を抽出する処理及び回路を単純化することができる。
【００２３】
上記請求項１に記載の傾きセンサにおいて、請求項６に記載の傾きセンサの如く、前記回折素子が、第１の溝方向の凹凸格子が形成された第１の領域及び前記第１の溝方向に直交する第２の溝方向の凹凸格子が形成された第２の領域をそれぞれ含む場合には、前記光検出器は、前記第１の領域からの回折光を受光する第１の受光部と、前記第２の領域からの回折光を受光する第２の受光部とを有することとすることができる。かかる場合には、互いに直交する２方向に関する対象物の傾きに関する情報を含む信号をそれぞれ出力することが可能となる。
【００２４】
この場合において、請求項７に記載の傾きセンサの如く、前記第１、第２の受光部で受光される回折光は、それぞれ最も強度の高い次数の回折光であることとすることができる。
【００２５】
上記請求項６及び７に記載の各傾きセンサにおいて、請求項８に記載の傾きセンサの如く、前記回折素子は、前記第１の受光部で受光される回折光の強度と前記第１の領域への前記光束の入射角との関係が第１の区間でほぼ線形となるとともに、前記第２の受光部で受光される回折光の強度と前記第２の領域への前記光束の入射角との関係が第２の区間でほぼ線形となるように設定されていることとすることができる。
【００２６】
上記請求項６〜８に記載の各傾きセンサにおいて、請求項９に記載の傾きセンサの如く、前記光検出器が前記回折素子からの０次光を受光する第３の受光部を更に有する場合には、前記第１の受光部からの光電変換信号と前記第３の受光部からの光電変換信号との差信号を生成する第１の差信号生成手段を更に備えることとすることができる。
【００２７】
この場合において、請求項１０に記載の傾きセンサの如く、前記第２の受光部からの光電変換信号と前記第３の受光部からの光電変換信号との差信号を生成する第２の差信号生成手段を更に備えることとすることができる。
【００２８】
上記請求項６に記載の傾きセンサにおいて、請求項１１に記載の傾きセンサの如く、前記第１の受光部が前記第１の領域からの＋１次回折光及び−１次回折光をそれぞれ受光する場合には、前記第１の受光部から出力される前記＋１次回折光の光電変換信号と前記−１次回折光の光電変換信号との差信号を生成する第１の差信号生成手段を更に備えることとすることができる。
【００２９】
この場合において、請求項１２に記載の傾きセンサの如く、前記第２の受光部が前記第２の領域からの＋１次回折光及び−１次回折光をそれぞれ受光する場合には、前記第２の受光部から出力される前記＋１次回折光の光電変換信号と前記−１次回折光の光電変換信号との差信号を生成する第２の差信号生成手段を更に備えることとすることができる。
【００３０】
上記請求項１〜１２に記載の各傾きセンサにおいて、請求項１３に記載の傾きセンサの如く、前記回折素子は、形成されている凹凸格子の断面形状がのこぎり刃状であることとすることができる。
【００３１】
上記請求項１〜１３に記載の各傾きセンサにおいて、前記対象物を介した光束としては、前記対象物を通過した光束や前記対象物から出射された光束などであっても良いが、例えば請求項１４に記載の傾きセンサの如く、前記対象物を介した光束は、前記対象物で反射された反射光であることとすることができる。
【００３２】
この場合において、請求項１５に記載の傾きセンサの如く、前記基準面に対して一定の角度をなす方向に光束を出射する光源を更に備え、前記光源から出射され前記対象物で反射された反射光の光路上に前記回折素子が配置されていることとすることができる。
【００３３】
この場合において、請求項１６に記載の傾きセンサの如く、前記光源から出射され前記対象物に向かう光束の光路上に配置され、前記光源から出射された光束を略平行光とする光学素子を更に備えることとすることができる。
【００３４】
上記請求項１５及び１６に記載の各傾きセンサにおいて、請求項１７に記載の傾きセンサの如く、前記回折素子は、入射する光束の偏光状態に応じて回折作用が異なる偏光回折素子であり、前記光源から出射される光束の偏光方向に対して、前記偏光回折素子に入射する前記反射光の偏光方向をほぼ９０度ずらすための位相差板を更に備えることとすることができる。かかる場合には、光利用効率が向上するため、更に小型化を図ることができる。
【００３５】
請求項１８に記載の発明は、所定の基準面に対する対象物の傾斜角を測定する傾き測定装置であって、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の傾きセンサと；前記傾きセンサの出力信号に基づいて、前記基準面に対する前記対象物の傾斜角を取得する傾斜角取得手段と；を備える傾き測定装置である。
【００３６】
これによれば、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の傾きセンサの出力信号に基づいて、傾斜角取得手段により基準面に対する対象物の傾斜角が取得されるため、結果として小型で安価な装置構成で、対象物の傾斜角を精度良く測定することができる。
【００３７】
請求項１９に記載の発明は、情報記録媒体の記録面に光を照射し、前記記録面からの反射光を受光する光ピックアップ装置であって、前記情報記録媒体を前記対象物とする請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の傾きセンサと；前記情報記録媒体に対応した波長のレーザ光を出射するレーザ光源と；前記レーザ光を前記記録面に集光する対物レンズを含み、前記記録面で反射され前記対物レンズを介した前記レーザ光の戻り光束を所定の受光位置まで導く光学系と；前記受光位置に配置され、前記戻り光束を受光する信号光検出器と；を備える光ピックアップ装置である。
【００３８】
これによれば、レーザ光源から出射されたレーザ光は対物レンズを介して情報記録媒体の記録面に集光され、記録面で反射され対物レンズを介したレーザ光の戻り光束は信号光検出器で受光される。そして、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の傾きセンサでは、光源から出射され情報記録媒体で反射した光束を回折素子を介して光検出器で受光し、その受光光量に応じた光電変換信号が出力される。すなわち、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の傾きセンサにより情報記録媒体の傾きに関する情報を含む信号が精度良く出力されるため、結果として大型化及び高コスト化を招くことなく、信号光検出器から光ピックアップ装置自体及び対物レンズの位置制御に必要な情報などを含む信号を精度良く出力することが可能となる。
【００３９】
請求項２０に記載の発明は、情報記録媒体の記録面に光を照射し、前記記録面からの反射光を受光する光ピックアップ装置であって、前記情報記録媒体に対応した波長のレーザ光を出射するレーザ光源と；前記レーザ光を前記記録面に集光する対物レンズを含み、前記記録面で反射され前記対物レンズを介した前記レーザ光の戻り光束を所定の受光位置まで導く光学系と；前記受光位置に配置され、前記戻り光束を受光する信号光検出器と；前記レーザ光源から出射され前記対物レンズに向かう光束の光路上に配置され、前記レーザ光の一部を前記情報記録媒体に向けて分岐する分岐光学素子と；前記分岐光学素子で分岐され前記情報記録媒体で反射されたレーザ光の光路上に前記回折素子が配置され、前記情報記録媒体を前記対象物とする請求項１４に記載の傾きセンサと；を備える光ピックアップ装置である。
【００４０】
これによれば、レーザ光源から出射されたレーザ光は対物レンズを介して情報記録媒体の記録面に集光され、記録面で反射され対物レンズを介したレーザ光の戻り光束は信号光検出器で受光される。この際、レーザ光源から出射されたレーザ光の一部が分岐光学素子によって情報記録媒体に向けて分岐され、この分岐されたレーザ光の情報記録媒体からの反射光が請求項１４に記載の傾きセンサを構成する回折素子に入射される。すなわち、請求項１４に記載の傾きセンサにより情報記録媒体の傾きに関する情報を含む信号が精度良く出力される。従って、結果として大型化及び高コスト化を招くことなく、信号光検出器から光ピックアップ装置自体及び対物レンズの位置制御に必要な情報などを含む信号を精度良く出力することが可能となる。
【００４１】
請求項２１に記載の発明は、情報記録媒体の記録面上に光を照射し、情報の記録、再生、及び消去のうち少なくとも再生を行なう光ディスク装置であって、請求項１９又は２０に記載の光ピックアップ装置と；前記傾きセンサの出力信号に基づいて、前記記録面に形成される光スポットの形状を調整する調整手段と；前記光ピックアップ装置の出力信号を用いて、情報の記録、再生、及び消去のうち少なくとも再生を行なう処理装置と；を備える光ディスク装置である。
【００４２】
これによれば、処理装置により、ピックアップ装置の出力信号を用いて情報の記録、再生、及び消去のうち少なくとも再生を行なう際に、調整手段により傾きセンサの出力信号に基づいて、記録面に形成される光スポットの形状が調整される。従って、情報記録媒体への情報の記録、再生、及び消去のうち少なくとも再生を含むアクセスを精度良く安定して行うことができる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。図１には、本発明の一実施形態に係る光ディスク装置２０の概略構成が示されている。
【００４４】
この図１に示される光ディスク装置２０は、情報記録媒体（対象物）としての光ディスク１５を回転駆動するためのスピンドルモータ２２、光ピックアップ装置２３、レーザコントロール回路２４、エンコーダ２５、ドライバ２７、再生信号処理回路２８、サーボコントローラ３３、バッファＲＡＭ３４、バッファマネージャ３７、インターフェース３８、フラッシュメモリ３９、ＣＰＵ４０及びＲＡＭ４１などを備えている。なお、図１における接続線は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表すものではない。また、本実施形態では、一例としてＤＶＤ系の規格に準拠した情報記録媒体が光ディスク１５に用いられるものとする。
【００４５】
前記光ピックアップ装置２３は、光ディスク１５のスパイラル状又は同心円状のトラックが形成された記録面にレーザ光を照射するとともに、記録面からの反射光を受光するための装置であり、図２に示されるように、受発光モジュール５１、コリメートレンズ５２、ホログラム素子５３、立ち上げミラー５７、電気光学素子７１、対物レンズ６０、傾きセンサとしてのチルトセンサＴＳ及び駆動系（フォーカシングアクチュエータ、トラッキングアクチュエータ及びシークモータ（いずれも図示省略））などを備えている。
【００４６】
前記受発光モジュール５１は、レーザ光源としての半導体レーザ５１ａ、及び信号光検出器としての受光器５９を含んで構成されている。
【００４７】
この半導体レーザ５１ａは、波長が６６０ｎｍの光束（レーザ光）を発光する。なお、ここでは、受発光モジュール５１から出射される光束（以下、便宜上「出射光束」ともいう）の最大強度出射方向を＋Ｘ方向とする。
【００４８】
受光器５９は、半導体レーザ５１ａの近傍に配置され、光ディスク１５の記録面に照射された出射光束の反射光（以下「戻り光束」という）を受光する。この受光器５９は、通常の光ディスク装置と同様に、ウォブル信号情報、再生データ情報、フォーカスエラー情報及びトラックエラー情報などを含む信号を出力する複数の受光素子を含んで構成されている。
【００４９】
受発光モジュール５１の＋Ｘ側には、受発光モジュール５１と一体化して前記ホログラム素子５３が配置されている。このホログラム素子５３は、往路と復路の共通光路上から戻り光束を受光器５９の受光面方向に分岐する。
【００５０】
ホログラム素子５３の＋Ｘ側には、前記コリメートレンズ５２が配置され、ホログラム素子５３を透過した出射光束を略平行光とする。
【００５１】
コリメートレンズ５２の＋Ｘ側には、前記立ち上げミラー５７が配置され、コリメートレンズ５２からの略平行光を＋Ｚ方向に反射する。
【００５２】
立ち上げミラー５７の＋Ｚ側には、前記電気光学素子７１が配置されている。この電気光学素子７１にはドライバ２７から電圧が印加され、入射する光束に印加電圧に応じた光学的位相差が付与される。
【００５３】
前記対物レンズ６０は、電気光学素子７１の＋Ｚ側に配置され、電気光学素子７１を透過した光束を集光し、光ディスク１５の記録面に光スポットを形成する。
【００５４】
前記チルトセンサＴＳは、対物レンズ６０近傍に配置され、対物レンズ６０の光軸に垂直な平面（基準面）に対する光ディスク１５の傾き（以下、便宜上「チルト」ともいう）に関する情報を含む信号を出力する。なお、このチルトセンサＴＳの構成等については後に詳述する。
【００５５】
ここで、上記のように構成される光ピックアップ装置２３の作用を簡単に説明する。受発光モジュール５１から出射された光束（出射光束）は、ホログラム素子５３に入射する。ホログラム素子５３を透過した出射光束は、コリメートレンズ５２で略平行光とされ、立ち上げミラー５７で＋Ｚ方向に反射される。この出射光束は電気光学素子７１で印加電圧に応じた光学的位相差が付与された後、対物レンズ６０を介して光ディスク１５の記録面に集光される。
【００５６】
光ディスク１５の記録面にて反射した反射光は、戻り光束として対物レンズ６０で再び略平行光とされ、電気光学素子７１で印加電圧に応じた光学的位相差が付与された後、立ち上げミラー５７に入射する。この戻り光束は立ち上げミラー５７で−Ｘ方向に反射され、コリメートレンズ５２を介してホログラム素子５３に入射する。ホログラム素子５３で回折された戻り光束は、受光器５９で受光される。受光器５９を構成する各受光素子は、受光量に応じた信号をそれぞれ再生信号処理回路２８に出力する。
【００５７】
また、チルトセンサＴＳは、前述の如くチルトに関する情報を含む信号を再生信号処理回路２８に出力する。
【００５８】
前記再生信号処理回路２８は、図３に示されるように、Ｉ／Ｖアンプ２８ａ、サーボ信号検出回路２８ｂ、ウォブル信号検出回路２８ｃ、ＲＦ信号検出回路２８ｄ、デコーダ２８ｅ、Ｉ／Ｖアンプ２８ｆ、チルトセンサ信号検出回路２８ｇ、スポット調整信号生成回路２８ｈ及びメモリ２８ｍなどから構成されている。
【００５９】
Ｉ／Ｖアンプ２８ａは、受光器５９の出力信号である電流信号を電圧信号に変換するとともに、所定のゲインで増幅する。サーボ信号検出回路２８ｂは、Ｉ／Ｖアンプ２８ａの出力信号に基づいてサーボ信号（フォーカスエラー信号及びトラックエラー信号など）を検出する。ここで検出されたサーボ信号はサーボコントローラ３３に出力される。ウォブル信号検出回路２８ｃは、Ｉ／Ｖアンプ２８ａの出力信号に基づいてウォブル信号を検出する。ＲＦ信号検出回路２８ｄは、Ｉ／Ｖアンプ２８ａの出力信号に基づいてＲＦ信号を検出する。
【００６０】
デコーダ２８ｅは、ウォブル信号検出回路２８ｃで検出されたウォブル信号からＡＤＩＰ（Ａｄｄｒｅｓｓ  Ｉｎ  Ｐｒｅｇｒｏｏｖｅ）情報及び同期信号などを抽出する。ここで抽出されたＡＤＩＰ情報はＣＰＵ４０に出力され、同期信号はエンコーダ２５に出力される。また、デコーダ２８ｅは、ＲＦ信号検出回路２８ｄで検出されたＲＦ信号に対して復号処理及び誤り訂正処理等を行なった後、再生データとしてバッファマネージャ３７を介してバッファＲＡＭ３４に格納する。なお、再生データが音楽データの場合には外部のオーディオ機器などに出力される。
【００６１】
Ｉ／Ｖアンプ２８ｆは、チルトセンサＴＳの出力信号である電流信号を電圧信号に変換するとともに、所定のゲインで増幅する。
【００６２】
メモリ２８ｍには、後述するチルト変換情報やチルト補償情報を含む各種情報が格納されている。
【００６３】
チルトセンサ信号検出回路２８ｇは、Ｉ／Ｖアンプ２８ｆの出力信号及びメモリ２８ｍに格納されているチルト変換情報に基づいて、前記基準面に対する光ディスク１５の傾斜角（以下、便宜上「チルト量」という）に対応するチルトセンサ信号を検出する。
【００６４】
スポット調整信号生成回路２８ｈは、上記チルトセンサ信号及びメモリ２８ｍに格納されているチルト補償情報に基づいて、光ディスク１５の記録面に形成される光スポットの形状を最適な形状に調整するための信号（以下「スポット調整信号」と略述する）を生成する。ここでは、チルトに起因する波面収差を相殺するような光学的位相差を電気光学素子７１で付与するための電気光学素子７１への印加電圧に対応する信号がスポット調整信号としてドライバ２７に出力される。
【００６５】
図１に戻り、前記サーボコントローラ３３は、再生信号処理回路２８からのフォーカスエラー信号に基づいてフォーカスずれを補正するためのフォーカス制御信号を生成し、トラックエラー信号に基づいてトラックずれを補正するためのトラッキング制御信号を生成する。ここで生成された各制御信号はそれぞれドライバ２７に出力される。
【００６６】
前記ドライバ２７は、上記フォーカス制御信号に基づいてフォーカシングアクチュエータの駆動信号を光ピックアップ装置２３に出力し、上記トラッキング制御信号に基づいてトラッキングアクチュエータの駆動信号を光ピックアップ装置２３に出力する。すなわち、サーボ信号検出回路２８ｂ、サーボコントローラ３３及びドライバ２７によってトラッキング制御及びフォーカス制御が行われる。また、ドライバ２７は、スポット調整信号生成回路２８ｇからのスポット調整信号に基づいて電気光学素子７１への印加電圧を光ピックアップ装置２３に出力する。さらに、ドライバ２７は、ＣＰＵ４０からの制御信号に基づいてスピンドルモータ２２及びシークモータにそれぞれ駆動信号を出力する。
【００６７】
前記バッファＲＡＭ３４には、光ディスク１５に記録するデータ、及び光ディスク１５から読み出したデータなどが一時的に格納される。
【００６８】
前記バッファマネージャ３７は、バッファＲＡＭ３４へのデータの入出力を管理し、蓄積されたデータ量が所定量になるとＣＰＵ４０に通知する。
【００６９】
前記エンコーダ２５は、ＣＰＵ４０の指示に基づいてバッファＲＡＭ３４に蓄積されているデータをバッファマネージャ３７を介して取り出し、データの変調及びエラー訂正コードの付加等を行ない、光ディスク１５への書き込み信号を生成するとともに、再生信号処理回路２８からの同期信号に同期して書き込み信号をレーザコントロール回路２４に出力する。
【００７０】
前記レーザコントロール回路２４は、エンコーダ２５からの書き込み信号及びＣＰＵ４０の指示に基づいて、前記半導体レーザ５１ａの発光パワーを制御する制御信号を光ピックアップ装置２３に出力する。
【００７１】
前記インターフェース３８は、ホスト（例えばパソコン）との双方向の通信インターフェースであり、一例としてＡＴＡＰＩ（ＡＴ  Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ  Ｐａｃｋｅｔ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）の規格に準拠している。
【００７２】
前記フラッシュメモリ３９には、ＣＰＵ４０にて解読可能なコードで記述されたプログラムが格納されている。
【００７３】
前記ＣＰＵ４０は、フラッシュメモリ３９に格納されている上記プログラムに従って上記各部の動作を制御するとともに、制御に必要なデータなどを一時的にＲＡＭ４１に保存する。
【００７４】
次に、前記チルトセンサＴＳの構成等について図４〜図６に基づいて説明する。このチルトセンサＴＳは、図４に示されるように、光源としての発光ダイオード１５１、光学素子としてのコリメートレンズ１５２、回折素子としてのホログラム素子１５３、及び光検出器としての受光素子１５９などを備えている。
【００７５】
前記発光ダイオード１５１は、ＣＰＵ４０の指示に基づいて、前記基準面に対して一定の角度をなす方向に、チルトに関する情報を検出するための光束（以下、便宜上「チルト検出用光束」ともいう）を出射する。
【００７６】
前記コリメートレンズ１５２は、発光ダイオード１５１から出射され光ディスク１５に向かうチルト検出用光束の光路上に配置され、発光ダイオード１５１から出射されたチルト検出用光束を略平行光とする。
【００７７】
前記ホログラム素子１５３は、前記基準面と所定の位置関係を有するとともに、光ディスク１５で反射されたチルト検出用光束（以下、便宜上「チルト検出用反射光束」という）の光路上に配置され、チルト検出用反射光束を回折する。このホログラム素子１５３は、いわゆる体積ホログラム素子であり、設計値として溝深さが３．７±１μｍ、溝間隔（ピッチ）が１．４±０．１μｍの周期的な凹凸格子が形成されている。
【００７８】
ここで、体積ホログラムについて説明する。例えば、小山、西原著の「光波電子光学」（コロナ社）１１７頁〜１３２頁に記載されている如く、ホログラムには、一般的に平面ホログラムと体積ホログラムとがある。平面ホログラムであるか体積ホログラムであるかは、次の（２）式で算出されるパラメータＱの値（Ｑ値）によって判断される。ここで、λは入射光の波長、Ｔは凹凸格子の溝深さ、ｎは屈折率、Ｐは溝間隔である。
【００７９】
Ｑ＝２πλＴ／（ｎＰ２）  ……（２）
【００８０】
通常、Ｑ≦０．５の場合が平面ホログラム、Ｑ≧５の場合が体積ホログラムと呼ばれている。平面ホログラムと体積ホログラムの性質の違いの一つは、回折効率の入射角依存性の有無である。例えば図５に示されるように、平面ホログラムでは光の入射角に関係なく回折効率はほぼ一定であるが、体積ホログラムでは光の入射角により回折効率は大きく変化し、特定の入射角θＢ（ブラッグ角）のときに回折効率が最大となる。
【００８１】
ホログラム素子１５３の回折効率は、一例として図６に示されるように大きな入射角依存性を有している。図６には、＋１次回折光の場合について示されている。そして、入射角が−５度から＋５度の間では、回折効率と入射角とはほぼ線形の関係にある。ここでは、回折効率Ｄｆと入射角θとの関係は、一例として次の（３）式で示されるものとする。なお、ａ１及びｋ１は定数である。
【００８２】
Ｄｆ＝ａ１・θ＋ｋ１  ……（３）
【００８３】
そこで、基準面に対する光ディスク１５の傾きが０度のときの入射角をθ０とすると、そのときの回折効率Ｄｆ０は次の（４）式で示される。
【００８４】
Ｄｆ０＝ａ１・θ０＋ｋ１  ……（４）
【００８５】
ここで、例えば光ディスク１５が基準面に対して角度θｍだけ時計方向に傾くと入射角はθ０＋２θｍとなる。このときの回折効率Ｄｆｍは次の（５）式で示される。
【００８６】
Ｄｆｍ＝ａ１（θ０＋２θｍ）＋ｋ１  ……（５）
【００８７】
上記（５）式と（４）式の差を求めると、次の（６）式が得られる。すなわち、回折効率の変化量とチルト量とが対応することとなる。
【００８８】
Ｄｆｍ−Ｄｆ０＝２ａ１・θｍ  ……（６）
【００８９】
なお、本実施形態では、一例として光ディスク１５がトラックの接線方向（以下「タンジェンシャル方向」ともいう）に直交する方向（以下「ラジアル方向」ともいう）に傾くとホログラム素子１５３の回折効率が変化するように設定されている。すなわち、チルトセンサＴＳからはラジアルチルトに関する情報を含む信号が出力される。また、ホログラム素子１５３は、チルト量が０のときにチルト検出用反射光束の入射角がほぼ０となるように配置されている。
【００９０】
前記受光素子１５９は、ホログラム素子１５３からの回折光を受光し、光電変換信号を再生信号処理回路２８に出力する。従って、受光素子１５９の出力信号はホログラム素子１５３での回折効率に応じて変化することとなる。そこで、受光素子１５９の出力信号Ｉは、ホログラム素子１５３での回折効率Ｄｆを用いて、次の（７）式で示すことができる。なお、ａ２及びｋ２は定数である。
【００９１】
Ｉ＝ａ２・Ｄｆ＋ｋ２  ……（７）
【００９２】
チルト量が０のときの出力信号Ｉ０は、次の（８）式で示すことができる。なお、Ａ＝ａ１・ａ２、Ｋ＝ａ２・ｋ１＋ｋ２である。
【００９３】
2004279191.tif 000003
【００９４】
例えば光ディスク１５がθｍだけ時計回りに傾いたときの出力信号Ｉｍは、次の（９）式で示すことができる。
【００９５】
2004279191.tif 000004
【００９６】
上記（９）式と（８）式との差を求めると、次の（１０）式が得られる。すなわち、受光素子１５９の出力信号の変化量とチルト量とが対応することとなる。従って、予め実験等により、Ｉ０及びａ２の値を求めておくことにより、チルト量θｍを算出することができる。本実施形態では、受光素子１５９の出力信号は再生信号処理回路２８で電圧信号に変換されるので、（１０）式における電流値をＩ／Ｖアンプ２８ｆの特性に応じて電圧値に変更した次の（１１）式におけるＶ０及びＢの値（いずれも定数）が前記チルト変換情報としてメモリ２８ｍに格納されている。
【００９７】
Ｉｍ−Ｉ０＝２ａ２・θｍ  ……（１０）
Ｖｍ−Ｖ０＝Ｂ・θｍ  ……（１１）
【００９８】
すなわち、前記チルトセンサ信号検出回路２８ｇでは、上記（１１）式及び前記チルト変換情報に基づいてチルト量を検出する。
【００９９】
また、メモリ２８ｍには、チルト量と電気光学素子７１への印加電圧との関係がチルト補償情報として格納されている。そして、前記スポット調整信号生成回路２８ｈでは、検出されたチルト量とチルト補償情報とに基づいて電気光学素子７１への印加電圧を設定する。
【０１００】
なお、本実施形態では、受光素子１５９は、一例として＋１次回折光Ｌ＋１を受光するように設定されている（図４参照）。図４におけるＬ−１は−１次回折光を示している。
【０１０１】
次に、前述の光ディスク装置２０を用いて、光ディスク１５にユーザデータを記録する場合の処理動作について簡単に説明する。
【０１０２】
ＣＰＵ４０はホストから記録要求のコマンド（以下、「記録要求コマンド」という）を受信すると、指定された記録速度に基づいてスピンドルモータ２２の回転を制御するための制御信号をドライバ２７に出力するとともに、記録要求コマンドを受信した旨を再生信号処理回路２８に通知する。また、ＣＰＵ４０はホストから受信したユーザデータのバッファＲＡＭ３４への蓄積をバッファマネージャ３７に指示する。
【０１０３】
光ディスク１５の回転が所定の線速度に達すると、前記トラッキング制御及びフォーカス制御が行われる。なお、トラッキング制御及びフォーカス制御は記録処理が終了するまで随時行われる。また、再生信号処理回路２８は、受光器５９の出力信号に基づいてＡＤＩＰ情報を取得し、ＣＰＵ４０に通知する。なお、再生信号処理回路２８は、記録処理が終了するまで所定のタイミング毎にＡＤＩＰ情報を取得し、ＣＰＵ４０に通知する。
【０１０４】
ＣＰＵ４０は、ＡＤＩＰ情報に基づいて書き込み開始地点に光ピックアップ装置２３が位置するようにシークモータを制御する制御信号をドライバ２７に出力する。さらに、ＣＰＵ４０は、バッファマネージャ３７からバッファＲＡＭ３４に蓄積されたユーザデータのデータ量が所定量を超えたとの通知を受けると、エンコーダ２５に書き込み信号の生成を指示する。
【０１０５】
光ピックアップ装置２３が書き込み開始地点に到達すると、ＣＰＵ４０はチルト補正処理を行う。
【０１０６】
このチルト補正処理では、ＣＰＵ４０はチルトセンサＴＳにチルト検出を指示するとともに、再生信号処理回路２８にチルト補正処理の開始を指示する。これにより、チルトセンサＴＳでは、発光ダイオード１５１からチルト検出用光束が出射され、光ディスク１５からの反射光がホログラム素子１５３を介して受光素子１５９で受光される。受光素子１５９からは受光量に応じた信号（電流信号）が再生信号処理回路２８に出力される。
【０１０７】
再生信号処理回路２８では、チルトセンサＴＳの出力信号はＩ／Ｖアンプ２８ｆで電圧信号に変換され、チルトセンサ信号検出回路２８ｇに入力される。チルトセンサ信号検出回路２８ｇは、メモリ２８ｍに格納されているチルト変換情報（ここでは前記Ｖ０及びＢ）を読み出し、前記（１１）式を用いてチルト量を算出する。ここで算出されたチルト量はチルトセンサ信号としてスポット調整信号生成回路２８ｈに出力される。スポット調整信号生成回路２８ｈは、メモリ２８ｍに格納されているチルト補償情報を読み出し、チルトセンサ信号に基づいて、チルトによる波面収差を相殺するための光学的位相差が電気光学素子７１で付与されるように、電気光学素子７１の印加電圧を設定しドライバ２７に出力する。
【０１０８】
チルト補正処理が終了すると、ＣＰＵ４０はエンコーダ２５に対して書き込みを許可する。これにより、ユーザデータは、エンコーダ２５、レーザコントロール回路２４及び光ピックアップ装置２３を介して光ディスク１５に書き込まれる。ホストから受信したユーザデータがすべて書き込まれると記録処理を終了する。
【０１０９】
また、光ディスク装置２０を用いて、光ディスク１５に記録されているデータを再生する場合の処理動作について簡単に説明する。
【０１１０】
ＣＰＵ４０は、ホストから再生要求のコマンド（以下、「再生要求コマンド」という）を受信すると、再生速度に基づいてスピンドルモータ２２の回転を制御するための制御信号をドライバ２７に出力するとともに、再生要求コマンドを受信した旨を再生信号処理回路２８に通知する。
【０１１１】
光ディスク１５の回転が所定の線速度に達すると、前記トラッキング制御及びフォーカス制御が行われる。なお、トラッキング制御及びフォーカス制御は再生処理が終了するまで随時行われる。
【０１１２】
ＣＰＵ４０は、再生信号処理回路２８から所定のタイミング毎に出力されるＡＤＩＰ情報に基づいて、読み出し開始地点に光ピックアップ装置２３が位置するようにシークモータを制御する制御信号をドライバ２７に出力する。
【０１１３】
そして、光ピックアップ装置２３が読み出し開始地点に到達すると、ＣＰＵ４０は前述と同様にしてチルト補正処理を行う。ＣＰＵ４０はチルト補正処理が終了すると再生信号処理回路２８に通知する。これにより、再生信号処理回路２８は、受光器５９の出力信号からＲＦ信号を検出し、復号処理、誤り訂正処理等を行った後、再生データとしてバッファＲＡＭ３４に蓄積する。バッファマネージャ３７は、バッファＲＡＭ３４に蓄積された再生データがセクタデータとして揃ったときに、インターフェース３８を介してホストに転送する。
【０１１４】
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る光ディスク装置２０では、再生信号処理回路２８によって調整手段が実現されている。
【０１１５】
また、ＣＰＵ４０及び該ＣＰＵ４０にて実行されるプログラムとによって処理装置が実現されている。しかしながら、本発明がこれに限定されるものではないことは勿論である。すなわち、上記実施形態は一例に過ぎず、ＣＰＵ４０によるプログラムに従う上記処理によって実現した処理装置の少なくとも一部をハードウェアによって構成することとしても良いし、あるいは全てをハードウェアによって構成することとしても良い。
【０１１６】
以上説明したように、本実施形態に係るチルトセンサＴＳによると、発光ダイオード１５１から出射された光束はコリメートレンズ１５２を介して光ディスク１５に照射される。この光束は光ディスク１５で反射され、ホログラム素子１５３を介して受光素子１５９で受光される。光ディスク１５が基準面に対して傾斜すると、ホログラム素子１５３は基準面と所定の位置関係を有して配置されているために、光ディスク１５の傾斜角に応じてホログラム素子１５３に入射する光束の入射角が変化する。このホログラム素子１５３は光束の入射角に応じて回折効率が変化する特性を有しているために、光束の入射角に応じてホログラム素子１５３からの回折光の強度が変化し、それによって受光素子１５９での受光光量が変化する。すなわち、受光素子１５９から出力される光電変換信号には光ディスク１５の傾きに関する情報が含まれることとなる。このように受光素子１５９での受光光量そのものが光ディスク１５の傾きに関する情報を含んでいるために、前記従来例に比べて受光素子１５９の実装位置に関する許容範囲が広くなり、組み付け工程、調整工程及び検査工程を簡素化することが可能となる。すなわち、製造コストを低減することが可能となる。また、受光素子１５９の出力信号に及ぼす経時変化や温度変化などの影響を低減することができる。従って、小型で安価な構成で、光ディスク１５の傾きに関する情報を含む信号を精度良く出力することができる。
【０１１７】
また、受光素子１５９の出力信号に含まれるオフセット成分が極めて少ないため、高精度のチルト量を検出することが可能となる。そして、受光素子１５９の出力信号からチルト量を求めるための回路あるいは処理を簡素化することができる。
【０１１８】
また、本実施形態に係る光ディスク装置２０によると、データの記録及び再生に先だってチルトに起因する波面収差が精度良く補正されるため、光ディスクに対する記録及び再生を含むアクセスを精度良く安定して行うことが可能となる。
【０１１９】
なお、上記実施形態のチルトセンサＴＳでは、受光素子１５９がホログラム素子１５３からの＋１次回折光Ｌ＋１を受光する場合について説明したが、これに限らず、受光素子１５９がホログラム素子１５３からの−１次回折光Ｌ−１を受光しても良い。
【０１２０】
また、上記実施形態のチルトセンサＴＳでは、ホログラム素子１５３からの＋１次回折光のみを用いてチルト量を検出する場合について説明したが、これに限らず、＋１次回折光及び−１次回折光の両方を用いても良い。一例として図７（Ａ）に示されるように、光ディスクが傾くと、ホログラム素子１５３では＋１次回折光Ｌ＋１とともに−１次回折光Ｌ−１の回折効率も変化する。このとき、−１次回折光Ｌ−１の回折効率と＋１次回折光Ｌ＋１の回折効率との差（以下、便宜上「回折効率差」という）は、一例として図７（Ｂ）に示されるように、ホログラム素子１５３への入射角に応じて周期的に変化することとなる。そして、図７（Ｂ）の例では、入射角が−１０度と＋１０度の間において、回折効率差と入射角との関係がほぼ線形となる。このことは、上記実施形態での説明からわかるように、＋１次回折光Ｌ＋１の光量と−１次回折光Ｌ−１の光量との差によってホログラム素子１５３における入射角を求めることができることを示している。また、入射角が０度のときには、＋１次回折光Ｌ＋１の回折効率と−１次回折光Ｌ−１の回折効率とは互いに等しく、回折効率差が０となるため、処理を単純化することができる。
【０１２１】
そこで、図８（Ａ）に示されるように、＋１次回折光Ｌ＋１を受光するための受光素子１５９ａと、−１次回折光Ｌ−１を受光するための受光素子１５９ｂとを備えたチルトセンサＴＳａを用いても良い。但し、このときには、一例として図８（Ｂ）に示されるように、受光素子１５９ｂの出力信号と受光素子１５９ａの出力信号との差信号を生成する差信号生成手段としてのアンプＯＰａが必要となる。なお、このアンプＯＰａは、チルトセンサＴＳａ内に実装しても良いが、チルトセンサＴＳａの出力信号を処理する外部回路に実装しても良い。そして、アンプＯＰａの出力信号がほぼ０となるように電気光学素子７１への印加電圧を制御すれば良い。
【０１２２】
また、体積ホログラム素子は、溝深さ及び溝間隔などを調整することにより、一例として図９（Ａ）に示されるように、０次光Ｌ０の最大光量、−１次回折光Ｌ−１の最大光量及び＋１次回折光Ｌ＋１の最大光量を互いにほぼ等しくすることができる。図９（Ａ）には、溝深さ（設計値）が６．０±１μｍ、溝間隔（設計値）が１．４±０．１μｍの周期的な凹凸格子を有する体積ホログラム素子の場合ついて示されている。この場合には、図９（Ｂ）に示されるように、入射角が０よりも小さいときに、−１次回折光Ｌ−１と０次光Ｌ０との光量差と、入射角との関係が広範囲でほぼ線形となる。また、図９（Ｃ）に示されるように、入射角が０よりも大きいときに、＋１次回折光Ｌ＋１と０次光Ｌ０との光量差と、入射角との関係が広範囲でほぼ線形となる。このことは、上記実施形態での説明からわかるように、＋１次回折光Ｌ＋１の光量と０次光Ｌ０の光量との差、及び−１次回折光Ｌ−１の光量と０次光Ｌ０の光量との差によって入射角を求めることができることを示している。
【０１２３】
そこで、図１０（Ａ）に示されるように、＋１次回折光Ｌ＋１を受光するための受光素子１５９ａと、−１次回折光Ｌ−１を受光するための受光素子１５９ｂと、０次光Ｌ０を受光するための受光素子１５９ｃと、を備えたチルトセンサＴＳｂを用いても良い。但し、このときには、一例として図１０（Ｂ）に示されるように、受光素子１５９ａの出力信号と受光素子１５９ｃの出力信号との差信号を生成する差信号生成手段としてのアンプＯＰｂ、受光素子１５９ｂの出力信号と受光素子１５９ｃの出力信号との差信号を生成する差信号生成手段としてのアンプＯＰｃ、アンプＯＰｂの出力信号及びアンプＯＰｃの出力信号のいずれか一方を出力する切り換えスイッチＳＷ、及び受光素子１５９ａの出力信号と受光素子１５９ｂの出力信号とを比較し、切り換えスイッチＳＷを制御する選択回路ＳＥＬが必要となる。この選択回路ＳＥＬは、受光素子１５９ａの出力信号のほうが大きい場合にアンプＯＰｂの出力信号が出力され、受光素子１５９ｂの出力信号のほうが大きい場合にアンプＯＰｃの出力信号が出力されるように、切り換えスイッチＳＷを制御する。これにより、検出の分解能が高くなり、更に精度良くチルトを検出することができる。なお、アンプＯＰｂ、アンプＯＰｃ、切り換えスイッチＳＷ及び選択回路ＳＥＬは、チルトセンサＴＳｂ内に実装しても良いが、チルトセンサＴＳｂの出力信号を処理する外部回路に実装しても良い。
【０１２４】
体積ホログラム素子では、溝深さを深くすると、前述したように回折効率の入射角依存性が顕著となるため、チルト検出の分解能を上げることが可能である。しかしながら、溝深さがある程度以上深くなると、一例として図１１に示されるように、回折効率と入射角との関係がほぼ線形を示す領域（以下、便宜上「線形領域」という）内に入射角０度が含まれなくなる。このような場合には、一例として図１２に示されるように、チルト量が０のときの入射角が線形領域のほぼ中央の入射角（図１１では約６．５度）となるようにホログラム素子１５３を設定すれば良い。また、この場合に、一例として図１３に示されるように、凹凸格子の断面形状がのこぎり刃状となるように（ブレーズ化）しても良い。
【０１２５】
また、上記実施形態のチルトセンサＴＳでは、ホログラム素子１５３が偏光性を有さない場合について説明したが、一例として図１４に示されるように、ホログラム素子１５３に代えて偏光回折素子としての偏光性を有する偏光ホログラム素子１５３’を用いても良い。このチルトセンサＴＳｃには、発光ダイオード１５１に代えて、直線偏光の光束を発光する半導体レーザ１５１’が用いられ、往路と復路の光路上に位相差板としてのλ／４板１５５が配置される。例えば半導体レーザ１５１’からＰ偏光の光束が発光され、偏光ホログラム素子１５３’がＰ偏光の光束を透過し、Ｓ偏光の光束を回折するように設定されている場合について説明する。
【０１２６】
半導体レーザ１５１’から出射されたＰ偏光の光束（以下「ＬＤ光」という）は、コリメートレンズ１５２で略平行光とされ、偏光ホログラム素子１５３’に入射する。ＬＤ光の大部分は偏光ホログラム素子１５３’を透過し、λ／４板１５５で円偏光となり光ディスク１５に照射される。光ディスク１５からの反射光（以下「反射ＬＤ光」という）は往路と逆回りの円偏光であり、λ／４板１５５でＳ偏光となり、偏光ホログラム素子１５３’に入射する。偏光ホログラム素子１５３’で回折された反射ＬＤ光は受光素子１５９で受光される。これにより、光利用効率が向上し、チルトセンサの小型化を推進することができる。
【０１２７】
また、上記実施形態のチルトセンサＴＳでは、コリメートレンズ１５２を用いて発光ダイオード１５１から出射される光束を略平行光とする場合について説明したが、例えば発光ダイオード１５１から出射される光束の発散度が小さい場合には、コリメートレンズ１５２がなくても良い。
【０１２８】
また、上記実施形態のチルトセンサＴＳでは、ラジアルチルトを検出する場合について説明したが、光ディスク１５に対向してチルトセンサの配置を９０度回転することにより、タンジェンシャル方向に関するチルト（以下「タンジェンシャルチルト」という）を検出することができる。
【０１２９】
また、一例として図１５（Ａ）に示されるように、ホログラム素子１５３に代えて、互いに凹凸格子の溝方向が直交する２つの領域（Ｒ１，Ｒ２）に分割されたホログラム素子１６３を用いることにより、互いに直交する２方向におけるチルトを検出することが可能となる。例えば、図１５（Ｂ）に示されるように、領域Ｒ１（第１の領域）に入射した光束がラジアル方向に回折され、領域Ｒ２（第２の領域）に入射した光束がタンジェンシャル方向に回折されるようにホログラム素子１６３を配置し、領域Ｒ１からの＋１次回折光を受光するための受光素子１５９ｒ（第１の受光部）、及び領域Ｒ２からの＋１次回折光を受光するための受光素子１５９ｔ（第２の受光部）を、それぞれ所定位置に設けることにより、受光素子１５９ｒの出力信号に基づいてラジアルチルトを検出し、受光素子１５９ｔの出力信号に基づいてタンジェンシャルチルトを検出することができる。
【０１３０】
この場合において、図１６に示されるように、領域Ｒ１からの＋１次回折光Ｌ＋１を受光するための受光素子１５９ｒａと、−１次回折光Ｌ−１を受光するための受光素子１５９ｒｂと、領域Ｒ２からの＋１次回折光Ｌ＋１を受光するための受光素子１５９ｔａと、−１次回折光Ｌ−１を受光するための受光素子１５９ｔｂと、を備えても良い。そして、一例として図１７に示されるように、受光素子１５９ｒａの出力信号と受光素子１５９ｒｂの出力信号との差信号を生成する第１の差信号生成手段としてのアンプＯＰｄ、及び受光素子１５９ｔａの出力信号と受光素子１５９ｔｂの出力信号との差信号を生成する第２の差信号生成手段としてのアンプＯＰｅを備えても良い。なお、これらのアンプは、チルトセンサ内に実装しても良いが、チルトセンサの出力信号を処理する外部回路に実装しても良い。
【０１３１】
さらに、この場合において、図１８に示されるように、０次光Ｌ０を受光するための受光素子１５９ｃを備えても良い。そして、一例として図１９に示されるように、受光素子１５９ｒａの出力信号と受光素子１５９ｃの出力信号との差信号を生成する第１の差信号生成手段としてのアンプＯＰｆ、受光素子１５９ｒｂの出力信号と受光素子１５９ｃの出力信号との差信号を生成する第１の差信号生成手段としてのアンプＯＰｇ、アンプＯＰｆの出力信号及びアンプＯＰｇの出力信号のいずれか一方を出力する切り換えスイッチＳＷ１、及び受光素子１５９ｒａの出力信号と受光素子１５９ｒｂの出力信号とを比較し、切り換えスイッチＳＷ１を制御する選択回路ＳＥＬ１を備えても良い。この選択回路ＳＥＬ１は、受光素子１５９ｒａの出力信号のほうが大きい場合にアンプＯＰｆの出力信号が出力され、受光素子１５９ｒｂの出力信号のほうが大きい場合にアンプＯＰｇの出力信号が出力されるように、切り換えスイッチＳＷ１を制御する。さらに、受光素子１５９ｔａの出力信号と受光素子１５９ｃの出力信号との差信号を生成する第２の差信号生成手段としてのアンプＯＰｈ、受光素子１５９ｔｂの出力信号と受光素子１５９ｃの出力信号との差信号を生成する第２の差信号生成手段としてのアンプＯＰｉ、アンプＯＰｈの出力信号及びアンプＯＰｉの出力信号のいずれか一方を出力する切り換えスイッチＳＷ２、及び受光素子１５９ｔａの出力信号と受光素子１５９ｔｂの出力信号とを比較し、切り換えスイッチＳＷ２を制御する選択回路ＳＥＬ２を備えても良い。この選択回路ＳＥＬ２は、受光素子１５９ｔａの出力信号のほうが大きい場合にアンプＯＰｈの出力信号が出力され、受光素子１５９ｔｂの出力信号のほうが大きい場合にアンプＯＰｉの出力信号が出力されるように、切り換えスイッチＳＷ２を制御する。これにより、検出の分解能が高くなり、更に精度良くチルトを検出することができる。なお、各アンプ、各切り換えスイッチ及び各選択回路は、チルトセンサ内に実装しても良いが、チルトセンサの出力信号を処理する外部回路に実装しても良い。また、一例として図２０に示されるように、複数の領域Ｒ１及び複数の領域Ｒ２を備えるホログラム素子を用いても良い。
【０１３２】
また、上記実施形態では、チルトセンサの外部でチルト量を求める場合について説明したが、これに限らず、チルトセンサの内部にチルト量を求める回路を実装しても良い。
【０１３３】
また、上記実施形態において、一例として図２１に示されるように、チルト検出用の光束として、受発光モジュール５１から出射される光束の一部を用いても良い。この場合には、コリメートレンズ５２と立上げミラー５７との間に分岐光学素子としてのビームスプリッタ５４が配置され、コリメートレンズ５２で略平行光とされた光束の一部を光ディスク１５にチルト検出用光束として照射する。そして、光ディスク１５で反射されたチルト検出用光束の光路上にホログラム素子１５３が配置される。従って、発光ダイオード１５１及びコリメートレンズ１５２は不要である。なお、ビームスプリッタ５４に代えて、ホログラム素子や反射ミラーなどを用いても良い。
【０１３４】
また、上記実施形態では、電気光学素子７１に印加する電圧を制御して記録面に形成される光スポットの形状を調整する場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、チルト量に対応して対物レンズ６０を保持しているレンズホルダ（図示省略）を回動させても良い。この場合には、レンズホルダを回動するためのアクチュエータが設けられ、該アクチュエータの駆動信号がスポット調整信号生成回路２８ｈから出力されることとなる。また、チルト量に対応して光ピックアップ装置２３自体を回動させても良い。この場合には、光ピックアップ装置２３自体を回動するためのモータが設けられ、該モータの駆動信号がスポット調整信号生成回路２８ｈから出力されることとなる。そして、これらの場合には、電気光学素子７１は不要である。
【０１３５】
さらに、上記実施形態では、再生信号処理２８でチルト補正信号及びスポット調整信号を求める場合について説明したが、これに限らず、例えばチルトセンサ信号検出回路及びスポット調整信号生成回路の少なくとも一方と同様な処理を行う回路を光ピックアップ装置に設けても良い。
【０１３６】
また、上記実施形態では、光ディスク装置がＤＶＤの規格に準拠した光ディスクに対応する場合について説明したが、これに限らず、例えばＣＤの規格に準拠した光ディスクに対応しても良い。さらに、光磁気ディスクに対応しても良い。
【０１３７】
また、上記実施形態では、光源が１つの場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではなく、互いに異なる波長の光を発光する複数の光源を備えても良い。例えば波長が４０５ｎｍの光束を発光する光源、波長が６６０ｎｍの光束を発光する光源及び波長が７８０ｎｍの光束を発光する光源のうちの少なくとも２つの光源を備えても良い。
【０１３８】
また、上記実施形態において、ホログラム素子５３に代えて、入射する光束の偏光方向に応じて回折効率が異なる偏光ホログラム素子を用いても良い。これにより、光利用効率が向上するので、高速化に対応できるようになる。なお、この場合には、対物レンズと偏光ホログラム素子との間にλ／４板などの位相差付与手段が必要となる。
【０１３９】
また、上記実施形態では、戻り光束を分岐するためにホログラム素子５３を用いる場合について説明したが、これに限らず、例えばビームスプリッタを用いても良い。
【０１４０】
また、上記実施形態に係る光ディスク装置は、ホストと同一の筐体内に配置される、いわゆる内蔵タイプであっても良いし、ホストとは別の筐体内に配置される、いわゆる外付けタイプであっても良い。
【０１４１】
また、上記実施形態では、情報の記録及び再生が可能な光ディスク装置について説明したが、これに限らず、情報の記録、再生及び消去のうち少なくとも再生が可能な光ディスク装置であれば良い。
【０１４２】
また、上記実施形態では、インターフェースがＡＴＡＰＩの規格に準拠する場合について説明したが、これに限らず、例えばＡＴＡ（ＡＴ  Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ）、ＳＣＳＩ（Ｓｍａｌｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）１．０、ＵＳＢ２．０、ＩＥＥＥ１３９４、ＩＥＥＥ８０２．３、シリアルＡＴＡ及びシリアルＡＴＡＰＩのうちのいずれかの規格に準拠しても良い。
【０１４３】
また、一例として図２２に示されるように、上記実施形態に係るチルトセンサＴＳを用いて、傾き測定装置２００を実現することができる。この傾き測定装置２００は、受光素子１５９の出力信号に含まれるチルトに関する情報を角度情報に変換する傾斜角取得手段としての角度情報変換回路２０１、及び角度情報を表示する表示器２０３を有している。すなわち、対象物の傾きに関する情報を含む信号が、チルトセンサＴＳから出力されるため、小型で安価な装置構成で、対象物の傾斜角を精度良く測定することができる。なお、角度情報を表示する必要がない場合には、表示器２０３はなくても良い。また、チルトセンサＴＳに代えて前記チルトセンサＴＳａ、ＴＳｂ及びＴＳｃのいずれかを用いても良い。さらに、前記２方向のチルト検出を行うチルトセンサを用いても良い。
【０１４４】
【発明の効果】
本発明に係る傾きセンサによれば、小型で安価な構成で、対象物の傾きに関する情報を含む信号を精度良く出力することができるという効果がある。
【０１４５】
また、本発明に係る傾き測定装置によれば、小型で安価な装置構成で、対象物の傾斜角を精度良く測定することができるという効果がある。
【０１４６】
また、本発明に係る光ピックアップ装置によれば、大型化及び高コスト化を招くことなく、光ピックアップ装置自体及び対物レンズの位置制御に必要な情報などを含む信号を精度良く出力することができるという効果がある。
【０１４７】
また、本発明に係る光ディスク装置によれば、情報記録媒体へのアクセスを精度良く安定して行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る光ディスク装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１における光ピックアップ装置の構成を説明するための図である。
【図３】図１における再生信号処理回路の構成を説明するためのブロック図である。
【図４】図１のチルトセンサの構成を説明するための図である。
【図５】体積ホログラムを説明するための図である。
【図６】チルトセンサに配置されたホログラム素子における回折効率の入射角依存性を説明するための図である。
【図７】図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、それぞれ体積ホログラムにおける＋１次回折光及び−１次回折光の特性を説明するための図である。
【図８】図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、それぞれ＋１次回折光と−１次回折光とを用いてチルト検出を行う場合を説明するための図である。
【図９】図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は、それぞれ溝深さ及び溝間隔が調整された体積ホログラムにおける０次光及び±１次回折光の特性を説明するための図である。
【図１０】図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、それぞれ０次光と±１次回折光折光とを用いてチルト検出を行う場合を説明するための図である。
【図１１】溝深さがある程度深い体積ホログラムにおける回折効率の入射角依存性を説明するための図である。
【図１２】図１１の体積ホログラムを用いたチルトセンサを説明するための図である。
【図１３】体積ホログラムにおけるブレーズを説明するための図である。
【図１４】偏光ホログラムを用いたチルトセンサを説明するための図である。
【図１５】図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）は、それぞれ２方向のチルト検出を行うチルトセンサを説明するための図である。
【図１６】図１５（Ｂ）において、＋１次回折光と−１次回折光とを受光する場合を説明するための図である。
【図１７】図１６における差信号生成回路を説明するための図である。
【図１８】図１６において、更に０次光を受光する場合を説明するための図である。
【図１９】図１８における差信号生成回路を説明するための図である。
【図２０】図１５（Ａ）のホログラム素子の変形例を説明するための図である。
【図２１】受発光モジュールから出射された光束の一部をチルト検出用に用いる場合を説明するための図である。
【図２２】本発明の一実施形態に係る傾き測定装置の構成を説明するための図である。
【図２３】レーザオートコリメータを説明するための図である。
【符号の説明】
１５…光ディスク（情報記録媒体、対象物）、２０…光ディスク装置、２３…光ピックアップ装置、２８…再生信号処理回路（調整手段）、４０…ＣＰＵ（処理装置）、５１ａ…半導体レーザ（レーザ光源）、５４…ビームスプリッタ（分岐光学素子）、５９…受光器（信号光検出器）、６０…対物レンズ、１５１…発光ダイオード（光源）、１５２…コリメートレンズ（光学素子）、１５３…ホログラム素子（回折素子）、１５３’…偏光ホログラム素子（偏光回折素子）、１５５…λ／４板（位相差板）、１５９…受光素子（光検出器）、１５９ｃ…受光素子（第３の受光部）、１５９ｒ…受光素子（第１の受光部）、１５９ｔ…受光素子（第２の受光部）、１６３…ホログラム素子（回折素子）、２００…傾き測定装置、２０１…角度情報変換回路（傾斜角取得手段）、ＯＰａ，ＯＰｂ，ＯＰｃ…アンプ（差信号生成手段）、ＯＰｄ，ＯＰｆ，ＯＰｇ…アンプ（第１の差信号生成手段）、ＯＰｅ，ＯＰｈ，ＯＰｉ…アンプ（第２の差信号生成手段）、Ｒ１…領域（第１の領域）、Ｒ２…領域（第２の領域）、ＴＳ…チルトセンサ（傾きセンサ）。
【図１】
2004279191.tif 000005
【図２】
2004279191.tif 000006
【図３】
2004279191.tif 000007
【図４】
2004279191.tif 000008
【図５】
2004279191.tif 000009
【図６】
2004279191.tif 000010
【図７】
2004279191.tif 000011
【図８】
2004279191.tif 000012
【図９】
2004279191.tif 000013
【図１０】
2004279191.tif 000014
【図１１】
2004279191.tif 000015
【図１２】
2004279191.tif 000016
【図１３】
2004279191.tif 000017
【図１４】
2004279191.tif 000018
【図１５】
2004279191.tif 000019
【図１６】
2004279191.tif 000020
【図１７】
2004279191.tif 000021
【図１８】
2004279191.tif 000022
【図１９】
2004279191.tif 000023
【図２０】
2004279191.tif 000024
【図２１】
2004279191.tif 000025
【図２２】
2004279191.tif 000026
【図２３】
2004279191.tif 000027