(57)【要約】【課題】  光センサの受光量の最適化とレーザの出力パワーの最適化とを共に図り、対物レンズの正確なサーボ制御と再生信号のジッタ低減とを共に実現する光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】  光ピックアップ装置において、進行ビームと反射ビームとをレーザの偏光角に応じて分離するビームスプリッタ１６と、反射ビームの強度を検出する光センサとの間に、電極間に液晶を配してなり光の偏光面を角度可変に回転させる液晶素子３１ａ、および、該液晶素子３１ａの後段に配置される偏光子３１ｂからなる光量調整デバイス３１を設け、液晶素子３１ａの電極間電圧に応じて光量調整デバイスの光の透過量が調整されるようにする。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ディスクにレーザ光を照射してデータの再生または記録を行う光ピックアップ装置において、
光ディスクに向かって進行する光と光ディスクから反射した光とを光の偏光角に応じて分離するビームスプリッタと、
該ビームスプリッタにより分離された光ディスクからの反射光の強度を検出する光センサと、
該光センサと上記ビームスプリッタとの間の光路上に設けられ、光の偏光面を角度可変に回転させる液晶素子、および、該液晶素子の後段に配置された偏光子からなる光量調整手段とを備え、
光ディスクからの反射光が上記ビームスプリッタにより偏光面が揃った状態で分離され上記液晶素子に入射されることで、上記液晶素子への印加電圧に応じて上記光量調整手段の光の透過量が調整されるように構成されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
光ディスクにレーザ光を照射してデータの再生または記録を行う光ピックアップ装置において、
光ディスクに向かって進行する光と光ディスクから反射した光とを分離するビームスプリッタと、
該ビームスプリッタにより分離された光ディスクからの反射光の強度を検出する光センサと、
該光センサと上記ビームスプリッタとの間の光路上に設けられ光の偏光角に応じた相互作用により光の透過量を制御する光量調整手段と、
を備えていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３】
上記光量調整手段は、光の偏光面を角度可変に回転させる旋光素子と、該旋光素子の後段に配置される偏光子とから構成されることを特徴とする請求項２記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
上記旋光素子は、印加電圧により光の偏光面を角度可変に回転させる液晶素子であることを特徴とする請求項２または３に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
上記旋光素子は、ファラデー素子と該ファラデー素子に磁場を可変的に与える電磁手段とからなるファラデー素子デバイスであることを特徴とする請求項２または３に記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
上記ビームスプリッタは、偏光角に応じて光を分離する偏光ビームスプリッタであり、上記光量調整手段には偏光面の揃った光が入射されるように構成されていることを特徴とする請求項２〜５の何れかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかに記載の光ピックアップ装置と、この光ピックアップ装置を制御する制御手段と、光ディスクを出し入れするディスクローディング機構とを備えた光ディスクドライブ装置において、
上記制御手段は、少なくとも光ディスクが投入されてデータの再生を開始する前に上記光量調整手段を動作させて光センサへの受光量を調整するように構成されていることを特徴とする光ディスクドライブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光ディスクにレーザ光を照射してデータの記録または再生を行う光ピックアップ装置ならびに光ディスクドライブ装置に関し、特にデータ密度の高い光ディスクでの再生や高速な再生を行う装置に利用して有用な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、青紫レーザを用いて小さな光スポットを形成し高いデータ密度で記録再生を行うディスクドライブ装置や、通常スピードの何十倍と云った高速な再生を可能とするＣＤ（コンパクトディスク）やＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）のディスクドライブ装置が開発されている。
【０００３】
このような光ディスクドライブ装置には、半導体レーザから出力されたレーザ光を、回折格子、レンズ、ビームスプリッタ、ミラーおよび対物レンズなど、種々の光学系を介して光ディスクの記録面に収束させ、その反射光を光センサで受けて再生信号を生成する光ピックアップ装置が搭載されている。
【０００４】
近年、データの高密度化や記録面の多層化、ならびに記録や再生の高速化に伴って、例えば球面収差の補正など、光ピックアップのレーザ光に様々な補正処理を行う必要が生じている（例えば特許文献１や特許文献２）。
【０００５】
また、光ディスクの反射率は、メディアの種類、第何層の記録面か、並びに透明層での複屈折の量などによってばらつくため、従来、光センサからの再生信号が出力飽和になったりレベル不足にならないように、レーザの発光量を調整して光センサの受光量を調整したり、光センサのアンプのゲインを切り替えるなどの調整を行うことがあった。
【特許文献１】特開２００１−３４４８０２号公報
【特許文献２】特開２００２−３７３４４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
光ディスクドライブ装置において、データの高密度化や再生速度の高速化を進めようとすると再生信号のジッタが問題となってくる。つまり、光ディスクの記録面に形成された光ピットや記録マークを読み出す際に、光ピットや記録マークの開始位置や終端位置と再生信号の立上りエッジ又は立下りエッジのタイミングとが完全に同期せずにばらつき（ジッタ）が生じることがあるが、データの高密度化や再生速度の高速化によりこのジッタの許容値が小さくなる。
【０００７】
再生信号のジッタには様々な要因が考えられるが、半導体レーザの特性等によりレーザの出力パワー自体に基づいてジッタの大きさが変動することがあると考えられた。これは、半導体レーザのパワー変化が波長やレーザの偏光に僅かな変化を及ぼしたり、或は、出力パワーの増減が他の回路に変化を及ぼすなど、様々な要因が影響しているものと考えられる。
【０００８】
しかしながら、従来の光ピックアップ装置では、光センサからの再生信号のレベルを最適化するためにレーザ出力を調整した場合、このレーザ出力の調整により再生信号のジッタが大きくなってしまう場合があった。
【０００９】
また、再生信号のレベルを最適化するために、光センサのアンプの利得を連続的或は多段階に切り替え可能とする方式も考えられたが、光センサのアンプはフォトダイオード等のセンサ素子に隣接して形成され、光ピックアップのブロックに搭載されるので回路面積を小さくする必要があり、アンプの利得を連続或は多段階に切り替え可能とすると回路面積が大きくなって要求を満たせないという問題があった。
【００１０】
この発明の目的は、光センサの受光量の最適化とレーザ出力パワーの最適化とを共に図り、対物レンズの正確なサーボ制御と再生信号のジッタの低減とを共に実現する光ピックアップ装置ならびに光ディスクドライブ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記目的を達成するため、光ディスクにレーザ光を照射してデータの再生または記録を行う光ピックアップ装置において、光ディスクに向かって進行する光と光ディスクから反射した光とを分離するビームスプリッタと、該ビームスプリッタにより分離された光ディスクからの反射光の強度を検出する光センサと、該光センサと上記ビームスプリッタとの間の光路上に設けられ光の偏光角に応じた相互作用により光の透過量を制御する光量調整手段と、を備えた構成とした。
【００１２】
このような手段によれば、レーザ光の出力パワーに依存せずに光センサの受光量を調整することが出来るので、レーザ光の出力パワーの最適化と光センサの受光量の最適化との両方を図ることが出来る。
【００１３】
具体的には、上記光量調整手段は、光の偏光面を角度可変に回転させる旋光素子と、該旋光素子の後段に設けられる偏光子とから構成することが出来る。このような構成により、簡単な制御で連続的な光量の調整を行うことが出来る。
【００１４】
ここで、上記旋光素子としては、印加電圧により光の偏光面を角度可変に回転させる液晶素子から構成することが出来る。このような構成により、光量調整手段をコンパクトに構成することが出来るとともに、電気的な制御により速やかな光量調整が可能となる。なお、上記旋光素子は、ファラデー素子と該ファラデー素子に磁場を可変的に与える電磁手段とからなるファラデー素子デバイスから構成することも出来る。
【００１５】
望ましくは、ビームスプリッタは、偏光角に応じて光を分離する偏光ビームスプリッタであり、上記光量調整手段には偏光面の揃った光が入射されるように構成すると良い。このような構成により、光量調整手段の入力部で偏光を一定にする構成（偏光板など）を省くことができ、それによりレーザ出力を無駄に散乱させてしまうことも無い。
【００１６】
また、本発明は、上記目的を達成するために、上述の光ピックアップ装置と、この光ピックアップ装置を制御する制御手段と、光ディスクを出し入れするディスクローディング機構とを備えた光ディスクドライブ装置において、上記制御手段は、少なくとも光ディスクが投入されてデータの再生を開始する前に上記光量調整手段を制御して光センサへの受光量を調整するような構成とした。
【００１７】
このような手段によれば、光ディスクごとに反射率が異なっても常に最適な受光量で再生信号を得ることが出来る。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明に従うと、レーザ光の出力パワーの最適化により再生信号のジッタの低減を図ること出来るとともに、レーザ光の出力パワーとは独立に光センサの受光量を最適化することが出来るので、それにより対物レンズのサーボ制御用の信号を安定的に取得することができ、より正確なサーボ制御が可能となるという効果がある。そして、これらにより、データ密度の高い光ディスクでのデータ再生や高速なデータ再生を、高い信頼性で且つ安定して実現できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施の形態の光ピックアップ装置に搭載される光学系を示す構成図である。
【００２１】
この実施の形態の光ディスクドライブ装置は、例えば、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスクにデータの記録や再生を行うもので、全体構成の図示は省略するが、光ディスクを装置に出し入れするローディング機構や、装置内に収容された光ディスクを回転させる回転機構、並びに、レーザ光を光ディスクの記録面に当ててデータの記録や再生を行う光ピックアップ１０、この光ピックアップ１０を光ディスクの半径方向に移動させる駆動機構、並びに、各駆動部の制御や記録再生データの処理を行う制御回路などを備えている。
【００２２】
光ピックアップ１０は、１ブロックのフレームに種々の光学素子が搭載されてなるもので、図１に示すように、ＤＶＤ用の波長のレーザ光を出力する発光手段としての半導体レーザ１１ａ、ＣＤ用の波長のレーザ光を出力する発光手段としての半導体レーザ１１ｂ、レーザ光を平行光にするコリメータレンズ１２ａ，１２ｂ、レーザ出力のフィードバック制御のために各レーザ出力をそれぞれ検出するフロントモニタ用光センサ１３ａ，１３ｂ、対物レンズのサーボ制御のためにサブビームを形成する回折格子１４、ビーム成型用のプリズム１５、光ディスクに向けて進行するレーザ光と反射して戻ってくるレーザ光とを分離する偏光ビームスプリッタ１６、ＣＤ用のレーザ光を光路に導くプリズム１７、偏光ビームスプリッタ１６と協働して光アイソレータとして機能する１／４波長板、光ディスクＤの記録面にレーザ光を収束させる対物レンズ２０、偏光ビームスプリッタ１６により分離された反射光の透過光量を調整する光量調整デバイス３１、反射光を収束させる検出レンズ２４、ならびに、複数分割された検出面でそれぞれ反射光の強度を検出する光センサ２５などが設けられている。
【００２３】
また、光ピックアップ１０は、上記の光学系のほかに、レーザ光のフォーカス調整やトラッキング調整を行うために対物レンズ２０を微小な範囲で高速に動かすサーボ機構が設けられている。
【００２４】
偏光ビームスプリッタ１６は、レーザ光の偏光面の角度に応じて透過光と反射光と分離するものであり、従って、次段に配置された光量調整デバイス３１へは偏光面の揃った直線偏光のレーザ光が送られることになる。
【００２５】
光センサ２５は、基板にフォトダイオード等が形成されてなるものであり、この基板にはフォトダイオードの出力を増幅するヘッドアンプ２５ａ（図４）も一緒に形成されている。
【００２６】
図２には、光ピックアップ装置の光量調整デバイス３１とその周辺の構成を示す図、図３には、光量調整ユニットの光透過特性のグラフを示す。
【００２７】
上記光量調整デバイス３１は、レーザ光の偏光面を角度可変に回転させる偏波面可変素子３１ａと、この偏波面可変素子３１ａの次段に配置され特定角度の偏光面を有するレーザ光を通過させそれと直角の偏光面を有するレーザ光を遮断する偏光子３１ｂとから構成される。
【００２８】
偏波面可変素子３１ａは、例えばＴＮ（Twisted Nematic）液晶セルのように、電極間に分子配列が一軸配向する液晶を一方の電極側から他方の電極側にかけて分子配向が１８０度ねじれるように充填してなる液晶素子であり、電極間に電圧を印加しなければレーザ光の偏光面を１８０度回転させて通過させる一方、電圧を印加することでレーザ光の偏光面の回転量を電圧に応じて０度〜１８０度の間で変化させる。この偏波面可変素子３１ａには、一対の電極に電圧を印加する制御回路内の駆動回路４１が配線接続されている。
【００２９】
なお、実際に使用する偏光面の回転範囲は９０度より小さいので、液晶素子の分子配向のねじれは１８０度でなく、９０度以下であっても良い。また、電極は光を透過する透明電極としたり、或は、線状の電極を格子状に配した電極とするなど、液晶パネルで用いられている技術を適宜適用することが出来る。
【００３０】
このような構成の光量調整デバイス３１によれば、図３に示すように、偏光ビームスプリッタ１６から入射したレーザ光の偏光面を偏波面可変素子３１ａで０度〜１８０度回転させることで、レーザ光のデバイス透過率をほぼ０パーセントからほぼ１００パーセントまで変化させることが出来る。
【００３１】
なお、図３のグラフの横軸は、偏波面可変素子３１ａでのレーザ偏光面の回転角度９０度を基準角度（０度）としたものであり、従って、この角度を基準として偏光面の回転角度を−４５度〜＋４５度に変化させることで、光の透過率を上下に変動させて光センサ２５の受光量を調整することができる。
【００３２】
図４には、この実施例の光ディスクドライブ装置において受光量の調整処理に関わる構成を示すブロック図である。
【００３３】
同図において、２５，２５ａは前述した光センサとそのヘッドアンプ、４０は装置の全体制御を行うマイクロコントローラ、４２は光ピックアップ１０との間で再生信号や記録信号をやり取りするＤＳＰ（Digital Signal Processor）、３１ａと４１は前述した偏波面可変素子とその駆動回路、２２は光ピックアップ１０に設けられる対物レンズ２０のサーボ機構のうち対物レンズ２０を光軸方向に動かすフォーカスアクュエータ、４３はこのアクチュエータ２２を駆動する駆動回路４３である。
【００３４】
これらのうち、マイクロコントローラ４０、偏波面可変素子駆動回路４１、ＤＳＰ４２、およびフォーカスアクチュエータ駆動回路４３は、光ピックアップ１０とは別構成の制御基板上に設けられ、光ピックアップ１０の該当の素子と配線接続されるようになっている。
【００３５】
以上のように、この実施の形態の光ピックアップ１０によれぱ、光量調整デバイス３１により光センサ２５の受光量を半導体レーザ１１ａ，１１ｂの発光量と独立して連続的に調整することが出来るので、半導体レーザ１１ａ，１１ｂの出力パワーの最適化と、光センサ２５での受光量の最適化とを共に実現することが出来る。
【００３６】
例えば、半導体レーザ１１ａ，１１ｂは再生信号のジッタが最小となるように再生時の出力パワーを最適化して固定とするとともに、光ディスクの反射率などに影響される光センサ２５の受光量は、ヘッドアンプ２５ａからの再生信号に出力飽和やレベル不足が生じず適切な信号振幅が得られるように最適化することが出来る。そして、この適切な信号振幅により対物レンズ２０のサーボ制御用の検出信号のゲインも安定し、より正確な対物レンズ２０のサーボ制御が可能となる。
【００３７】
さらに、このような正確なサーボ制御と再生信号のジッタの低減によって、より高速な再生スピードを実現することが可能となる。
【００３８】
次に、上記構成の光ディスクドライブ装置で行われる光センサの受光量調整処理について説明する。
【００３９】
図５には、図４のマイクロコントローラ４０により実行される光センサ２５の受光量調整処理の処理の流れを示すフローチャートである。
【００４０】
この受光量調整処理は、ディスクローディング機構により光ディスクが装置内に投入されたことに基づいて開始される。この処理が開始されると、先ず、ステップＳ１において光ディスクが正しく配置されたか確認をしてステップＳ２に移行する。
【００４１】
ステップＳ２では、ＤＳＰ４２にコマンドを送信して光センサ２５にＳ字状の信号を生成させるための制御をさせる。ＤＳＰ４２は、このコマンドに基づきフォーカスアクチュエータ２２を駆動させて対物レンズ２０を光軸方向に上下に振る。それにより、レーザ光の焦点が光ディスクの反射面の手前から反射面に到達して更に反射して手前へと移動を繰り返す。そして、このときの反射光が光学系を介して光センサ２５に入射されることで、検出信号の微小な振れとなって現れ、Ｓ字状の検出信号が得られる。
【００４２】
このＳ字状の検出信号の振幅は、光センサ２５に入射されるレーザ光の光量に依存しており、このＳ字状の検出信号の振幅から光センサ２５の受光量を定めることが出来る。ＤＳＰ４２はこのＳ字状の検出信号を受けるとその振幅を演算して、ステップＳ３においてこの振幅値をマイクロコントローラ４０に渡す。
【００４３】
なお、対物レンズのフォーカス駆動によりＳ字状の信号を生成し、それに基づいて光センサの受光量を確認する技術は公知のものであり、このＳ字状の信号を生成する機能やその振幅を演算して出力する機能は従来の一般的な光ディスク用のＤＳＰに備わっているものである。
【００４４】
マイクロコントローラ４０は、ステップＳ３で上記Ｓ字状検出信号の振幅値を取得したら、続くステップＳ４で目標振幅との誤差を演算しステップＳ５に移行する。ここで、目標振幅とは、ヘッドアンプ２５ａから出力される光センサ２５の検出信号が飽和レベルとなったりレベル不足となったりせず、サーボ制御用の信号を安定して生成することの出来る出力レベルに相当するものとして、予め設定されたものである。
【００４５】
ステップＳ５では、演算して求めた誤差の絶対値が予め定められた目標精度値以下であるか判定し、以下であれば所望の受光量に設定されているとして、ステップＳ６でＤＳＰ４２にＳ字状信号の生成動作を終了させるコマンドを送信してこの受光量調整処理を終了する。
【００４６】
一方、誤差の絶対値が目標精度値以下になっていなければ、ステップＳ７で誤差の正負を判別する。
【００４７】
そして、誤差が負の値であればステップＳ８に移行し、偏波面可変素子３１ａに印加されている電圧を増してレーザ光の偏光面のＡ方向（図３参照）に補正角「δ度」だけ回転させる。なお、偏波面可変素子３１ａにおける偏光面の回転角度の初期値は図３の０度としておき、１回の回転補正角δは目標精度に相当する値より十分小さくなる定数値として予め設定されている。
【００４８】
続いて、ステップＳ９において、変数「ａ」が実際のＡ方向の回転角を表すように補正角の値δを変数ａに加算し、ステップＳ１０でこの変数ａの値が４５を超えてないか、すなわち回転角が４５度を超えていないか判別する。その結果、４５度を超えていなければ再びステップＳ３に戻ってステップＳ３からの振幅の確認と必要ならば更なる補正処理を繰り返す一方、４５度を超えていれば、これ以上回転させても目標精度値以下にならないと判断してステップＳ６に移行しこの受光量調整処理を終了する。
【００４９】
他方、ステップＳ７の判別処理で誤差が正の値であれば、ステップＳ１１〜Ｓ１３において上記ステップＳ８〜Ｓ１０と同様の処理を逆のＢ方向について行う。
【００５０】
つまり、上記のステップＳ３，Ｓ４において光センサ２５の受光量が目標の量から外れていないか確認し、外れていればステップＳ８〜Ｓ１０やステップＳＳ１１〜Ｓ１３において偏波面可変素子３１ａでのレーザ光の偏波面を微小角δずつ回転させて光センサ２５の受光量を変化させる処理を繰り返していくことで、この受光量が目標の値に調整されるようになっている。
【００５１】
以上のように、この実施の形態の光ディスクドライブ装置によれば、光ディスクを装着するたびに光センサ２５の受光量の調整が行われるので、光ディスクの種類等により反射率が変化しても、光センサ２５の受光量を常に最適にすることが出来る。また、受光量は連続的に変化させて調整することが出来るので、アンプのゲインを２段階で切り替えて調整する従来の方式に較べて、細かい調整を行うことが出来る。
【００５２】
また、この受光量の調整を行うのに半導体レーザ１１ａ，１１ｂの出力パワーは変化させないので、半導体レーザ１１ａ，１１ｂの出力パワーについては半導体レーザ１１ａ，１１ｂの特性に基づいて最適化することが出来る。
【００５３】
従って、光センサ２５の受光量の最適化と半導体レーザ１１ａ，１１ｂの出力パワーの最適化とをともに達成することができ、それにより対物レンズ２０の正確なサーボ制御と再生信号のジッタの低減とを実現することが出来る。
【００５４】
なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、レーザ光の偏光面を回転させる手段として液晶素子を例示したが、光を通過させるファラデー素子とこのファラデー素子に可変的に磁場をかける電磁コイル等とからなるファラデーデバイスを旋光素子として適用することも出来る。
【００５５】
また、レーザ光の偏光に関係して透過光量を変化させる光量調整手段として、偏光子とこの偏光子を回転させる駆動手段とからなるデバイスを用いて、レーザ光の偏光面を回転させるのではなく、偏光子を回転させることで透過光量を調整するような手段を用いることも出来る。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
この発明は、ＤＶＤ、ＣＤ、青紫レーザ用光ディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）などのディスクドライブ装置や光ピックアップに利用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態の光ピックアップ装置の光学系構成を示す図である。
【図２】光ピックアップ装置の光量調整ユニットとその周辺の構成を示す図である。
【図３】図２の光量調整デバイスの光透過特性を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態の光ディスクドライブ装置において光センサの受光量を調整する処理に関わる構成を示すブロック図である。
【図５】図４のマイクロコントローラにより実行されるセンサ受光量調整処理の処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５８】
１０    光ピックアップ
１１ａ，１１ｂ  半導体レーザ
１２ａ，１２ｂ  コリメータレンズ
１３ａ，１３ｂ  フロントモニタ用光センサ
１４    回折格子
１５    ビーム成型用プリズム
１６    偏光ビームスプリッタ
１７    プリズム
１８    １／４波長板
２０    対物レンズ
２２    フォーカスアクチュエータ
２４    検出レンズ
２５    光センサ
２５ａ  ヘッドアンプ
３１    光量調整デバイス（光量調整手段）
３１ａ  偏波面可変素子（旋光素子）
３１ｂ  偏光子
４０    マイクロコントローラ
４１    駆動回路
４２    ＤＳＰ
【図１】
2005196856.tif 000003
【図２】
2005196856.tif 000004
【図３】
2005196856.tif 000005
【図４】
2005196856.tif 000006
【図５】
2005196856.tif 000007