(57)【要約】【課題】  回折格子等の光学素子の製造誤差、レーザダイオードと回折格子及びコリメータ間の間隔誤差等によりサイドスポットがサイドスポット受光素子の中心位置からずれを生じ、ＤＰＰ法によるトラッキングエラー信号が歪みを生じる。【解決手段】  回折格子２の光軸周りの回転調整に加えてサイドビームによるサイドスポットがフォトディテクター１１のサイドスポット受光素子１２の中心上に位置するように回折格子２の光軸方向の位置を調整する。また、回折格子２は非平行光束中に配置する。【選択図】        図１
2005174417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源から発した光束を記録媒体上に集光する対物レンズと、前記光源と対物レンズ間に配置され、前記光源からの光束を少なくともメインビームとその両側の２つのサイドビームに分割する波面分割素子と、前記記録媒体からの各ビームの反射光を受光する光検出器とを有する光ヘッドにおいて、前記波面分割素子は前記サイドビームによるサイドスポットが前記光検出器のサイドスポット受光素子の中心上に位置するように光軸方向の位置が調整されていることを特徴とする光ヘッド。
【請求項２】
前記波面分割素子は、非平行光束中に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光ヘッド。
【請求項３】
光源と、前記光源から発した光束を記録媒体上に集光する対物レンズと、前記光源と対物レンズ間に配置され、前記光源からの光束を少なくともメインビームとその両側の２つのサイドビームの３ビームに分割する波面分割素子と、前記記録媒体からの各ビームの反射光を受光する光検出器とを有する光ヘッドの調整方法において、前記メインビームによるメインスポットが前記光検出器のメインスポット受光素子の中心に位置し、且つ、得られるトラッキングエラー信号が最大振幅となるように前記光検出器の位置を調整する工程、前記メインスポットによるプッシュプル信号と前記サイドビームのサイドスポットによるプッシュプル信号との位相差が略１８０度となるように前記波面分割素子の光軸周りの回転調整を行う工程、前記サイドスポットが前記光検出器のサイドスポット受光素子の中心に位置するように前記波面分割素子の光軸方向の位置を調整する工程を含むことを特徴とする光ヘッドの調整方法。
【請求項４】
光源と、前記光源から発した光束を記録媒体上に集光する対物レンズと、前記光源と対物レンズ間に配置され、前記光源からの光束を少なくともメインビームとその両側の２つのサイドビームの３ビームに分割する波面分割素子と、前記記録媒体からの各ビームの反射光を受光する光検出器とを有する光ヘッドの調整方法において、前記メインビームによるメインスポットが前記光検出器のメインスポット受光素子の中心に位置し、且つ、得られるトラッキングエラー信号が最大振幅となるように前記光検出器の位置を調整する工程、前記２つのサイドビームの２つのサイドスポットによるプッシュプル信号間の位相差が略１８０度となるように前記波面分割素子の光軸周りの回転調整を行う工程、前記サイドスポットが前記光検出器のサイドスポット受光素子の中心に位置するように前記波面分割素子の光軸方向の位置を調整する工程を含むことを特徴とする光ヘッドの調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学的情報記録再生装置に用いられる情報記録或いは再生用の光ヘッドに関し、特に、ディファレンシャルプッシュプル法（以下、ＤＰＰ法）を用いた光ヘッド及びその調整方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ等の光記録ディスクのドライブ装置におけるトラッキングサーボ方式の一つとして、ＤＰＰ法が知られている。ＤＰＰ法はメインビームと２つのサイドビームとからそれぞれ得られる各受光素子の出力信号を演算することにより、トラッキングエラー信号を生成する。このＤＰＰ法は、例えば、特開２００３−１６６６６号公報（特許文献１）、特開２００２−２７９６５９号公報等に記載されている（特許文献２）。
【０００３】
具体的には、図１に示すようにレーザダイオード１から出射したビームの往路中に回折格子２を配置し、偏光ビームスプリッタ４、コリーメーター５、１／４波長板６、対物レンズ７を介して光ディスク８上に０次回折光（メインビーム）と２つの回折光（サイドビーム）の３つのビーム光による各スポットを形成する。また、これらの光ディスク８からの反射光を、非点収差法によるフォーカシングエラー検出の為のシリンドリカルレンズ１０を介してフォトディテクター１１の受光素子により受光する。なお、図１中の３はレーザダイオード１の光量制御に用いるＡＰＣ用センサ、９はセンサレンズを示す。
【０００４】
図２はフォトディテクター１１の受光面を示す。フォトディテクター１１は図２に示すようにメインビームによるメインスポットを受光する受光素子１２、サイドビームによるサイドスポットを受光する受光素子１３、１４から構成されている。メインスポットの受光素子１２は縦横４つに分割され、サイドスポットの受光素子１３、１４は縦２つに分割されている。
【０００５】
ここで、図２に示すように受光素子１２〜１４の各分割された受光素子出力をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈで示すと、これらの各信号を用いて演算することによりトラッキングエラー信号が生成される。即ち、メインスポット受光素子１２の出力信号よりメインビームによるプッシュプル信号（ＰＰｍ）を生成し、サイドスポット受光素子１３、１４の出力信号よりサイドビームによるプッシュプル信号（ＰＰｓ）を生成する。
【０００６】
具体的には、例えば、図３に示す演算回路による以下の演算式でＤＰＰ信号が得られる。図３の演算回路の入力Ａ〜Ｈは受光素子１２〜１４の出力Ａ〜Ｈに対応している。
【０００７】
ＰＰｍ＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）
ＰＰｓ＝（Ｅ−Ｆ）＋（Ｇ−Ｈ）
ＤＰＰ＝ＰＰｍ−Ｋ×ＰＰｓ
＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）−Ｋ｛（Ｅ−Ｆ）＋（Ｇ−Ｈ）｝
ここで、Ｋは０次回折光と＋１次回折光、−１次回折光の光強度の差異を補正、校正するように決められる定数である。
【０００８】
この場合、光ディスク８上でのスポットの配置は、回折格子２の光軸周りの回転調整により図４に示すようにメインビームによるメインスポット１７はグルーブ１５上に、サブビームによるサブスポット１８、１９はメインスポット１７を挟んで対称な位置のランド１６上に位置するようになっている。（メインスポット１７がランド１６上の場合は、サブスポット１８、１９はグルーブ１５上となる。）
また、回折格子２の光軸周りの回転調整により図５に示すようにメインスポット１７をランド１５とグルーブ１６の境界上をトレースさせる場合には、サブビーム間での演算によりトラッキングエラー信号を生成する。
【０００９】
即ち、例えば、図６に示す演算回路による以下の演算式でＤＰＰ信号が得られる。図６の演算回路の入力Ｅ〜Ｈは受光素子１３、１４の出力Ｅ〜Ｈに対応している。
【００１０】
ＤＰＰ＝（Ｅ−Ｆ）−α（Ｇ−Ｈ）
ここで、αは＋１次回折光と−１次回折光の光強度の差異を補正、校正するように決められる定数で、通常はほぼ１である。
【特許文献１】特開２００３−１６６６６号公報
【特許文献２】特開２００２−２７９６５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
これらのＤＰＰ法の問題点として、回折格子２の光軸周りの回転調整により光ディスク８上のスポット位置は調整出来るが、回折格子２等の光学素子の製造誤差、或いはレーザダイオード１と回折格子２及びコリーメーター５間の間隔誤差等の組み立て誤差により、図７に示すようにサイドスポットがそれを受光するサイドスポット受光素子１３、１４の中心上にない場合が頻発することがあった。
【００１２】
そのため、サイドスポットが受光素子の中心上にない場合には、ＰＰｓ信号の２つの信号にオフセットが生じるが、再生時には２つのＰＰｓ信号の振幅はほぼ同一で、生じるオフセットは逆極性なので、これらを加算することによりオフセットがキャンセルされる。しかし、記録時には、先行サブビームはピットの影響が無く、後行サブビームはピットの影響があるので、ＰＰｓ信号の２つの信号の振幅のオフセット量が異なり、オフセットがキャンセルされず、それに対応するためにサーボ制御回路が複雑化するという問題があった。
【００１３】
また、メインスポットをランドとグルーブの境界上をトレースさせる場合には、オフセットが加算されて、大きなオフセット印加が必要となり、サーボ制御回路に対する負荷が増大するという問題があった。
【００１４】
更には、サイドスポットのサイドスポット受光素子１３、１４の中心からのずれが大きいと、ＰＰｓ信号そのものが歪んでしまい、結果として、ＤＰＰ法によるトラッキングエラー信号が歪んでしまうという問題もあった。
【００１５】
このように光学素子の製造誤差、組み立て誤差等により、サイドスポットがサイドスポット受光素子の中心上にない場合には、サーボ制御回路が煩雑になったり、ＤＰＰ法によるトラッキングエラー信号そのものが歪んでしまうという問題があった。
【００１６】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、サーボ制御回路の構成が複雑化することがなく、トラッキングエラー信号の歪みも解消可能な光ヘッド及びその調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、上記課題を解決するため、光源と、前記光源から発した光束を記録媒体上に集光する対物レンズと、前記光源と対物レンズ間に配置され、前記光源からの光束を少なくともメインビームとその両側の２つのサイドビームに分割する波面分割素子と、前記記録媒体からの各ビームの反射光を受光する光検出器とを有する光ヘッドにおいて、前記波面分割素子は前記サイドビームによるサイドスポットが前記光検出器のサイドスポット受光素子の中心上に位置するように光軸方向の位置が調整されていることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、光源と、前記光源から発した光束を記録媒体上に集光する対物レンズと、前記光源と対物レンズ間に配置され、前記光源からの光束を少なくともメインビームとその両側の２つのサイドビームの３ビームに分割する波面分割素子と、前記記録媒体からの各ビームの反射光を受光する光検出器とを有する光ヘッドの調整方法において、前記メインビームによるメインスポットが前記光検出器のメインスポット受光素子の中心に位置し、且つ、得られるトラッキングエラー信号が最大振幅となるように前記光検出器の位置を調整する工程、前記メインスポットによるプッシュプル信号と前記サイドビームのサイドスポットによるプッシュプル信号との位相差が略１８０度となるように前記波面分割素子の光軸周りの回転調整を行う工程、前記サイドスポットが前記光検出器のサイドスポット受光素子の中心に位置するように前記波面分割素子の光軸方向の位置を調整する工程を含むことを特徴とする。
【００１９】
更に、本発明は、光源と、前記光源から発した光束を記録媒体上に集光する対物レンズと、前記光源と対物レンズ間に配置され、前記光源からの光束を少なくともメインビームとその両側の２つのサイドビームの３ビームに分割する波面分割素子と、前記記録媒体からの各ビームの反射光を受光する光検出器とを有する光ヘッドの調整方法において、前記メインビームによるメインスポットが前記光検出器のメインスポット受光素子の中心に位置し、且つ、得られるトラッキングエラー信号が最大振幅となるように前記光検出器の位置を調整する工程、前記２つのサイドビームの２つのサイドスポットによるプッシュプル信号間の位相差が略１８０度となるように前記波面分割素子の光軸周りの回転調整を行う工程、前記サイドスポットが前記光検出器のサイドスポット受光素子の中心に位置するように前記波面分割素子の光軸方向の位置を調整する工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、波面分割素子を非平行光束中に配置し、サイドスポットが光検出器のサイドスポット受光素子の中心上に位置するように波面分割素子を光軸方向に調整しているので、ＤＰＰ法によるトラッキングエラー信号を高品位に保つことができ、サーボ制御が簡便となる光ヘッドを得ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。本発明の光ヘッドの基本となる構成は図１に示す光学系と同じであり、光ディスク８上のスポット配置も同じである。本発明の特徴は図１における回折格子２の調整方法にあり、回折格子２の光軸周りの調整に加えて光軸方向の位置を調整するものである。
【００２２】
従来、図４或いは図５に示すようにスポットを配置するため、回折格子２を光軸周りに回転調整をしている。本実施形態においては、更に、光軸方向に沿って回折格子２の移動調整を行うものである。これにより、図８に示すようにサイドスポットがサイドスポット受光素子１３、１４の中心上に位置するようにメインスポットとサイドスポットの間隔を調整出来る。図８中の破線で示すスポットは図７でのサイドスポットの位置を示している。この場合、回折格子２は非平行光束中にあることが不可欠である。
【００２３】
次に、本発明の調整原理について説明する。図９、図１０は本発明の原理を説明するための概念図である。まず、図９に示すように回折格子２の格子面が２１の位置にあるとすると、光源の発光点ａからの光は０次回折光Ｌ０と＋１次回折光Ｌ１、−１次回折光（図示せず）に回折される。この時、１次回折光Ｌ１は発光点ａを含む面内の発光点ａからｄ１離れた点ｂを、見かけ上の発光点とする光のようにみえる。そこで、回折格子２の格子面を２２の位置に移動させると、見かけ上の発光点は発光点ａからｄ２離れた点ｃとなる。Ｌ２はこの時の＋１次回折光を示す。
【００２４】
この2つの点bと点ｃを発光点とする光は図１０（ａ）に示すように光ディスク８の情報面２５上で各々点ｄと点ｅへ結像する。この結像点ｄと点ｅからの光は図１０（ｂ）に示すようにフォトディテクター１１の受光面２７上で点ｆと点ｇに集光する。ここで、図１０（ａ）、（ｂ）においては図１のコリメーター５から対物レンズ７までの光学系を複合光学系２４で代表し、対物レンズ７からシリンドリカルレンズ１０までの光学系は複合光学系２６で代表して示している。このように回折格子２の光軸に沿った移動は、フォトディテクター１１上でのメインスポットに対するサイドスポットの位置の移動となる。
【００２５】
次に、本実施形態による光ヘッドの調整方法について説明する。まず、図３、図４を用いて説明したＤＰＰ信号を生成する場合の調整方法、即ち、グルーブ１５またはランド１６上をメインスポットがトレースするようにトラッキング制御を行う場合の調整方法を図１１を参照しながら説明する。なお、以下に示す光ヘッドの調整はフォトディテクター１１の各受光素子の出力等を自動調整装置で監視しながら自動で行う。
【００２６】
図１１において、始めにステップ１で光ディスク８を光学的情報記録再生装置にセットする（これは手動でも良い）。次いで、ステップ２でフォトディテクター１１をＸ、Ｙ、Ｚ方向にフォーカスサーボがかけられる程度に位置調整を行う。ここで、フォトディテクター１１の回転は機械精度で固定し、Ｘ、Ｙ、Ｚの調整は光軸方向並進、並びに光軸に垂直な面内での平行移動を意味している。フォトディテクター１１は図示しない自動調整治具によってＸ、Ｙ、Ｚ方向に位置調整できるようになっており、この治具を用いて位置調整を行う。
【００２７】
その後、ステップ３でメインスポットがメインスポット受光素子１２の中心に位置し、且つ、得られるトラッキングエラー信号（ＰＰｍ）が最大振幅となるようにフォトディテクター１１のＸ、Ｙ、Ｚ方向の位置の微調整を行う。
【００２８】
続いて、ステップ４でメインビームによるプッシュプル信号（ＰＰｍ）とサイドスポットによるプッシュプル信号（ＰＰｓ）の位相差が１８０°となるように回折格子２の光軸周りの回転調整を行う。回折格子２は同様に図示しない自動調整治具によって光軸周りの回転調整と光軸方向の位置調整ができるようになっており、この治具を用いて光軸周りの調整を行う。次に、ステップ５で２つのサイドスポットがそれぞれサイドスポット受光素子１３、１４の中心に位置するように回折格子２の光軸に沿った位置調整を行う。
【００２９】
次いで、ステップ６で、（１）トラッキングエラー信号（ＰＰｍ）が最大振幅である、（２）メインビームがメインスポット受光素子１２の中心に位置する、（３）メインスポットによるプッシュプル信号（ＰＰｍ）とサイドスポットによるプッシュプル信号（ＰＰｓ）との位相差が１８０°である、（４）２つのサイドスポットがそれぞれサイドスポット受光素子１３、１４の中心に位置する、の各項目が所定範囲内に入って各項目を満足しているかを判断し、満足するまでステップ２〜ステップ５の調整を繰り返し行う。
【００３０】
最後に、すべての項目を満足すると、ステップ７で回折格子２、フォトディテクター１１を固定して調整を終了する（この固定は手動でも良い）。
【００３１】
ここで、本実施形態においては、トラッキングエラー信号（ＰＰｍ）の最大振幅を検出する場合には、フォーカスサーボにオフセットを印加しながら振幅値をモニタし、最大値を示す値にフォーカスサーボオフセットを固定している。また、メインスポットとサイドスポットによるプッシュプル信号の位相差は１８０±１５°を目安としている。
【００３２】
更に、各スポットが受光素子中心にあるか否かは以下を基準としている。即ち、図２に示す各受光素子の分割された出力Ａ〜ＨのＤＣ的な出力をＡｄ〜Ｈｄとする場合、
|Ａｄ＋Ｂｄ−Ｃｄ−Ｄｄ|／（Ａｄ＋Ｂｄ＋Ｃｄ＋Ｄｄ）≦０．１
|Ａｄ＋Ｄｄ−Ｂｄ−Ｃｄ|／（Ａｄ＋Ｂｄ＋Ｃｄ＋Ｄｄ）≦０．１
|Ｅｄ−Ｆｄ|／（Ｅｄ＋Ｆｄ）≦０．１
|Ｇｄ−Ｈｄ|／（Ｇｄ＋Ｈｄ）≦０．１
を満たしている。
【００３３】
次に、図５、図６を用いて説明したＤＰＰ信号を生成する場合の調整方法、即ち、グルーブ１５とランド１６の境界上をメインスポットがトレースするようにトラッキング制御を行う場合の調整方法を図１２を参照して説明する。なお、この場合も同様にフォトディテクター１１の各受光素子の出力等を自動調整装置で監視しながら自動で行う。
【００３４】
図１２において、まず、ステップ１で光ディスク８を装置にセットする（これは手動でも良い）。次に、ステップ２でフォトディテクター１１をＸ、Ｙ、Ｘ方向にフォーカスサーボがかけられる程度に位置調整を行う。その後、ステップ３でメインスポットがメインスポット受光素子１２の中心に位置し、且つ、得られるトラッキングエラー信号（ＰＰｍ）が最大振幅となるようにフォトディテクター１１のＸ、Ｙ、Ｚ方向の位置の微調整を行う。フォトディテクター１１の位置調整は図１１の場合と同様に図示しない自動調整治具を用いて行う。
【００３５】
次に、ステップ４でサイドスポットによるプッシュプル信号（Ｅ−Ｆ）と（Ｇ−Ｈ）間の位相差が１８０°となるように回折格子２の光軸周りの回転調整を行う。また、ステップ５で２つのサイドスポットがそれぞれサイドスポット受光素子１３、１４の中心に位置するように回折格子２の光軸に沿った位置の調整を行う。回折格子２の光軸周りの調整と光軸方向の位置調整は図１１の場合と同様に自動調整治具を用いて行う。
【００３６】
次いで、ステップ６で、（１）トラッキングエラー信号（ＰＰｍ）が最大振幅である、（２）メインスポットがメインスポット受光素子１２の中心に位置する、（３）サイドスポットによるプッシュプル信号（Ｅ−Ｆ）、（Ｇ−Ｈ）間の位相差が１８０°である、（４）サイドスポットがサイドスポット受光素子１３、１４の中心に位置する、の各項目が所定範囲内に入って満足するかを判断し、各項目が満足するまでステップ２〜５の調整を繰り返し行う。
【００３７】
最後に、すべての項目を満足すると、ステップ７で回折格子２、フォトディテクター１１を固定して調整を終了する（この固定は手動でも良い）。
【００３８】
ここで、本実施形態においては、図１１の場合と同様にトラッキングエラー信号（ＰＰｍ）の最大振幅を検出する場合には、フォーカスサーボのオフセットを印加しながら振幅値をモニタし、最大値を示す値にフォーカスサーボオフセットを固定している。また、サイドスポットによるプッシュプル信号間の位相差は１８０±１５°を目安としている。
【００３９】
更に、各スポットが受光素子中心にあるか否かは図１１の場合と同様に以下を基準としている。即ち、図２に示す各受光素子の分割された出力Ａ〜ＨのＤＣ的な出力をＡｄ〜Ｈｄとする場合、
|Ａｄ＋Ｂｄ−Ｃｄ−Ｄｄ|／（Ａｄ＋Ｂｄ＋Ｃｄ＋Ｄｄ）≦０．１
|Ａｄ＋Ｄｄ−Ｂｄ−Ｃｄ|／（Ａｄ＋Ｂｄ＋Ｃｄ＋Ｄｄ）≦０．１
|Ｅｄ−Ｆｄ|／（Ｅｄ＋Ｆｄ）≦０．１
|Ｇｄ−Ｈｄ|／（Ｇｄ＋Ｈｄ）≦０．１
を満たしている。
【００４０】
このようにして２つのサイドスポットがそれぞれサイドスポット受光素子１３、１４の中心上に位置するように調整出来、ＤＰＰ法に好適な光ヘッドを得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の光ヘッドの一実施形態を示す構成図である。
【図２】図１の光ヘッドのフォトディテクターの受光面を示す図である。
【図３】メインスポットがランドまたはグルーブ上をトレースする場合のＤＰＰ信号を生成するための演算回路の例を示す回路図である。
【図４】メインスポットがランドまたはグルーブ上をトレースする場合の光ディスク上における３つのビームの配置を示す図である。
【図５】メインスポットがランドとグルーブの境界上をトレースする場合の光ディスク上における３つのビームの配置を示す図である。
【図６】メインスポットがランドとグルーブの境界上をトレースする場合のＤＰＰ信号を生成するための演算回路の例を示す回路図である。
【図７】従来技術の問題点であるサイドスポットがサイドスポット受光素子の中心上にない場合のビーム配置を示す図である。
【図８】本発明による回折格子の光軸方向の位置調整によりサイドスポットがサイドスポット受光素子の中心上に位置するようにメインスポットとサイドスポットの間隔を調整した場合のビーム配置を示す図である。
【図９】本発明の原理を説明するための回折格子の動きと回折光光路の変化を示す図である。
【図１０】本発明の原理を説明するための見かけ上の発光点とフォトディテクター上における結像点の関係を示す図である。
【図１１】本発明の光ヘッドの調整方法を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の光ヘッドの他の調整方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
１  レーザダイオード
２  回折格子
３  ＡＰＣ用センサ
４  偏光ビームスプリッタ
５  コリメーター
６  １／４波長板
７  対物レンズ
８  光ディスク
９  センサレンズ
１０  シリンドリカルレンズ
１１  フォトディテクター
１２  メインスポット受光素子
１３、１４  サイドスポット受光素子
１５  グルーブ
１６  ランド
１７  メインスポット
１８、１９  サイドスポット
２１、２２  回折格子の格子面
２４、２６  復合光学系
２５  光ディスクの情報面
２７  フォトディテクターの受光面
【図１】
2005174417.tif 000003
【図２】
2005174417.tif 000004
【図３】
2005174417.tif 000005
【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】
2005174417.tif 000013
【図１２】
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