(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から出射した光を第１と第２の光束に分割する分割手段と、
前記第１の光束を光情報記録媒体上に集光する手段と、
前記第２の光束を反射させる反射手段と、
前記第１の光束又は前記第２の光束の光路長を調整する調整手段と、
前記光情報記録媒体から反射した前記第１の光束と前記第２の光束とを合波しそれらの干渉により生じた干渉光束を複数発生させる光学系と、
発生したそれぞれの干渉光束を検出する検出器と、
前記光学系とは独立に、前記集光手段と前記反射手段とを一体として変位させる第１の可動部とを有し、
前記調整手段は、複数の楔形プリズム、回折格子あるいはその組み合わせを有し、そのうち一部を変位させることにより光路長を調整することを特徴とする光ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載の光ヘッドにおいて、第２の可動部によって光学素子を可動させることにより前記第１の光束の球面収差を補正する補正光学系を備え、前記第２の可動部が前記補正光学系の一部である第一の光学素子と前記調整手段の一部である第２の光学素子とを搭載し、一体として変位させることにより球面収差の補正と光路長の調整とを行うことを特徴とする光ヘッド。
【請求項３】
請求項１に記載の光ヘッドにおいて、前記調整手段が前記第１の可動部の傾きを調整することを特徴とする光ヘッド。
【請求項４】
光源と、前記光源から出射した光を第１と第２の光束に分割する分割手段と、前記第１の光束を光情報記録媒体上に集光する手段と、前記第２の光束を反射させる反射手段と、前記第１の光束又は前記第２の光束の光路長を調整する調整手段と、前記光情報記録媒体から反射した前記第１の光束と前記第２の光束とを合波しそれらの干渉により生じた干渉光束を複数発生させる光学系と、発生したそれぞれの干渉光束を検出する検出器と、前記光学系とは独立に、前記集光手段と前記反射手段とを一体として変位させる第１の可動部とを有し、前記調整手段は、複数の楔形プリズム、回折格子あるいはその組み合わせを有し、そのうち一部を変位させることにより光路長を調整する光ヘッドと、
前記第１の可動部の位置と、前記光源の発光状態とを制御する制御部と、
前記検出器の出力信号から再生信号を生成する信号処理部と、
を備えることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光ディスク装置において、前記光ヘッドは前記第１の光束の球面収差を補正する補正光学系を有し、前記制御部は前記第１の可動部の位置と前記補正光学系を同期して制御することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項６】
請求項４に記載の光ディスク装置において、第２の可動部によって光学素子を可動させることにより前記第１の光束の球面収差を補正する補正光学系を備え、前記第２の可動部が前記補正光学系の一部である第一の光学素子と前記調整手段の一部である第２の光学素子とを搭載し、一体として変位させることにより球面収差の補正と光路長の調整とを行うことを特徴とする光ディスク装置。
【請求項７】
請求項４に記載の光ディスク装置において、前記調整手段が前記第１の可動部の傾きを調整することを特徴とする光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスク装置の再生信号の高Ｓ／Ｎ化に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクは、青色半導体レーザと、高ＮＡ対物レンズを用いるブルーレイディスクの製品化に至って、光学系の分解能としてはほぼ限界に達し、さらなる大容量化に向けては、今後、記録層の多層化が有力となると考えられる。このような多層光ディスクにおいては、各記録層からの検出光量がほぼ同等となる必要性から、特定の記録層からの反射率は小さくせざるを得ない。ところが光ディスクは大容量化とともにビデオなどのダビング速度の高速化の必要性から、データ転送速度の高速化も続いており、そのままでは再生信号のＳ／Ｎ比が十分確保できなくなりつつある。したがって今後の記録層の多層化と高速化を同時に進めていくためには、検出信号の高Ｓ／Ｎ化が必須となる。
【０００３】
光ディスクの再生信号の高Ｓ／Ｎ化に関する技術は、たとえば特許文献１、特許文献２、特許文献３などに述べられている。特許文献１、特許文献２は光磁気ディスクの再生信号の高Ｓ／Ｎ化に関して、半導体レーザからの光を光ディスクに照射する前に分岐して、光ディスクに照射しない光を、光ディスクからの反射光と合波して干渉させることにより、微弱な信号の振幅を、光ディスクに照射しない光の光量を大きくすることによって増幅することを狙ったものである。光磁気ディスクの信号検出で従来用いられている偏光ビームスプリッタの透過光と反射光の差動検出では、本質的にはもとの入射偏光成分と光磁気ディスクによる偏光回転によって生じる入射偏光方向と直交する偏光成分を干渉させて、入射偏光で直交偏光成分を増幅して検出を行なうことになっている。したがって、もとの入射偏光成分を増大させれば信号を増大させることができるが、光ディスクに入射させる光強度は、データを消去したり上書きしたりしないようにするために、ある程度以下に抑える必要がある。これに対して上記従来の技術では、予め信号光と干渉させる光を分離しておいて、これをディスクに集光せずに信号光と干渉させ、信号増幅のため干渉させる光の強度を、ディスク表面の光強度と関係なく強くできるようにしているのである。これにより原理的には光強度の許す範囲で、強度を強くすればするほど、光検出器からの光電流を電圧変換するアンプのノイズに比べたＳ／Ｎ比を高めることができる。特許文献３ではフォトクロミック媒体を用いた光ディスクの再生信号の高Ｓ／Ｎ化に関し、参考文献１、参考文献２と同様に、光ディスクに照射しない光を、光ディスクからの反射光と干渉させることによって信号増幅を狙っている。フォトクロミック媒体を用いた光ディスクについても、信号再生のための入射光強度が高い程媒体の劣化を早めるため、上記光磁気ディスクと同様に記録媒体に照射する光の強度に制限を伴う。
【０００４】
特許文献１では、２つの光を干渉させて干渉光強度を検出している。この際、干渉させるディスク反射光の光路長を可変とし、干渉信号振幅の確保を狙っている。特許文献２、特許文献３では干渉光強度検出に加えて、差動検出も行っている。これにより信号に寄与しない各光の強度成分をキャンセルし、信号振幅を２倍にすることで高Ｓ／Ｎ化を図っている。これらの場合の差動検出には、無偏光のビームスプリッタを用いている。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３４２６７８号公報
【特許文献２】特開平６−２２３４３３号公報
【特許文献３】特開平６−０６８４７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術において、２つの光の干渉により正しく増幅効果を得るためには、干渉させる二つの光の光路長差は光のコヒーレンス長以内である必要がある。現在の光ディスクの面ぶれにより発生する光路長差の変動約１．２ｍｍに比べて、現在の光ディスク装置に使用されるレーザーダイオードのコヒーレンス長は一般に短い。さらに、光路長は再生する光ディスクの種類、カバー層厚のばらつき、記録層を複数有する多層光ディスクの記録層の位置などによっても変化する。従って上記の要請から、信号光と干渉させる光の光路長を制御する必要がある。この制御方法について上記従来技術では特に考慮されていないが、決して自明なことではない。例えば特許文献１では光路中に挿入された三角プリズムを動かすことにより光路長調整を行うとしているが、これを例えばボイスコイルモータなどのアクチュエータで行うと、駆動時の揺れによって光軸方向が変化し、これにより信号光との干渉度が著しく低下し、正しく増幅された信号を得ることができなくなってしまう。このような揺れを抑えたアクチュエータとしてピエゾ素子を利用するものが考えられるが、上記光ディスクの面ぶれの大きさと速度に見合う性能を出す素子は、大きさの観点から光ヘッドに組み込むには適さない。
【０００７】
本発明の目的は、光路長調整機能を有し、信号増幅効果がある干渉型の光ヘッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光ヘッドは基本的に、半導体レーザなどの光源と、この光源から出射した光を第１と第２の光束に分割する偏光ビームスプリッタなどの分割手段と、第１の光束を光ディスク等の光情報記録媒体上に集光する対物レンズなどの集光手段と、第２の光束を反射させるコーナーキューブプリズムなどの反射手段と、第１の光束又は第２の光束の光路長を調整せしめる楔形プリズムなどの調整手段と、光情報記録媒体から反射した第１の光束と第２の光束とを合波しそれらの干渉により生じた干渉光束を複数発生させる偏光ビームスプリッタ等の光学系と、発生したそれぞれの干渉光束を検出する検出器と、集光手段と反射手段とを一体として変位させるボイスコイルモータなどの可動部と、を有する。
【０００９】
前記可動部は、光ディスクの面ぶれに追従し、可動部に搭載されている対物レンズによって第１の光束が常に光ディスクの記録層に焦点を結ぶように、焦点ずれ信号などにより制御される。ここで、光ディスクの面ぶれは第一の光束の光路長を変化させる。しかし可動部に第２の光束の反射手段が一体として搭載されているため、追従するときに第２の光束の光路長が同時に変化し、結果的に第１の光束と第２の光束の光路長差は一定となる。
【００１０】
第１の光束の光路長は、光ディスクの面ぶれだけでなく、たとえば記録層を複数持つ多層光ディスクの、再生される記録層を変えるときなどにも変化する。多層光ディスクは、複数の記録層から反射した光が干渉して再生信号が擾乱を受けないよう、記録層どうしの間隔をある程度大きく取らなくてはならない。現在市販されている光ディスクの記録層どうしの間隔は数十μｍ程度であり、多層光ディスクにおいても最も離れた２つの記録層どうしの間隔はこれと同程度あるいはそれ以上になる。従って再生する記録層を変えたときの、第１の光束の光路長の変化は数十μｍから数１００μｍ程度になり、光の干渉の効果が弱まることで信号品質が劣化する。このため、第１の光束又は第２の光束の光路長を調整する手段を設け、再生する記録層が変わったときにも光路長差が変化しないように調整する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、従来の光ヘッドと同等のサイズで作製可能で、多層光ディスクや複数の規格の光ディスクを再生可能な、信号増幅効果のある干渉型の光ヘッド及び光ディスク装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
［実施例１］
図１は、本発明の光ヘッドの基本的な実施形態を示す概略図である。半導体レーザ１０１からの光をコリメートレンズ１０２によって平行光として、λ／２板１０３を透過させて偏光ビームスプリッタ１０４に入射させる。偏光ビームスプリッタ１０４は分離面に入射するｐ偏光（以後、水平偏光と呼ぶ）をほぼ１００％透過し、ｓ偏光（以後、垂直偏光と呼ぶ）をほぼ１００％反射させる機能を有している。このときλ／２板の光軸のまわりの回転角度を調整することにより、透過光と反射光の強度比を調整することができる。透過する光は、まず特殊偏光ビームスプリッタ１０５に入射する。特殊偏光ビームスプリッタ１０５は水平偏光を１００％透過し、垂直偏光の一部を反射、一部を透過するという性質を持っている。このため入射した光は１００％透過し、λ／４板１０６を透過して円偏光に変換され、球面収差を補正するビームエキスパンダ１１０１を通過し、２次元アクチュエータ１０７に搭載された対物レンズ１０８により、光ディスク１０９上の記録層に集光される。光ディスクからの反射光は同じ光路を戻り、対物レンズ１０８によって平行光とされ、λ／４板１０６により最初に入射したときとは９０°偏光方向が回転した直線偏光となる。次に特殊偏光ビームスプリッタ１０５に入射し、上記の性質により一部が透過、一部が反射する。反射光はシリンドリカルレンズ１１０によって検出器１１１に入射する。
【００１３】
ここで検出器１１１は、図２のように検出器２０１，２０２，２０３，２０４の４つに分割されており、図のようにそれぞれの出力信号をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとすると、演算回路１１２からの信号（Ａ−Ｂ−Ｃ＋Ｄ）が焦点ずれ信号ＦＥＳとして、信号（Ａ−Ｂ＋Ｃ−Ｄ）がトラックずれ信号ＴＥＳとして、それぞれ２次元アクチュエータ１０７のボイスコイルモータに電流としてフィードバックされる。
【００１４】
一方、特殊偏光ビームスプリッタ１０５を透過した光は、偏光ビームスプリッタ１０４に入射する。すると偏光が９０度回転しているため、反射して集光レンズ１１３に入射する。一方、半導体レーザ１０１から出射し、偏光ビームスプリッタ１０４を反射した光は可動部１１４に搭載された反射プリズム１１５において反射し、２次元アクチュエータ１０７上に搭載されたコーナーキューブプリズム１１６に入射する。コーナーキューブプリズムは入射した光を正反対の向きに反射させる素子である。ここで、入射光は光軸がコーナーキューブプリズム１１６の３つの反射面のなす頂点に入射されるようにする。これにより反射された光は同じ光路を戻り、偏光ビームスプリッタ１０４に入射する。ここでコーナーキューブプリズムによって光の偏光、波面が擾乱を受けるので、光路の途中に挿入された偏光補償素子１１７によってそれらの擾乱が補償され、かつ往路の光に対して復路の光の偏光が９０度回転するようにしている。そのためコーナーキューブプリズムからの反射光は偏光ビームスプリッタ１０４を透過し、光ディスクからの反射光と光軸を互いに偏光が直交した状態で同軸となって集光レンズ１１３に入射する。
【００１５】
集光レンズに入射した二つの光は、無偏光ビームスプリッタ１１８によってそれぞれ１対１の割合で反射、透過する。透過した光は、λ／２板１１９を透過することにより偏光が４５度回転した後、偏光ビームスプリッタ１２０によって水平偏光成分と垂直偏光成分に分離され、分離されたそれぞれの光は検出器１２１，１２２によって検出される。無偏光ビームスプリッタ１１８を反射した光はλ／４板１２３を通過した後、偏光ビームスプリッタ１２４によって水平偏光成分と垂直偏光成分に分離され、分離されたそれぞれの光は検出器１２５，１２６によって検出される。検出器１２１，１２２，１２５，１２６の検出信号は演算回路１２７に入力され、演算回路の出力として増幅された光ディスクの再生信号が得られる。
【００１６】
コーナーキューブプリズムの偏光補償について詳細に説明する。コーナーキューブプリズムは、図３（ａ）に示すように、ガラスなどの媒質を切り出して立方体の３面を構成したものである。コーナーキューブプリズムへの入射光は、この３面によって反射され、入射光と正反対の方向に戻り光として出射される。ここで、各反射面での反射は全反射条件を満たすため、所定の入射角に応じた位相差が、入射面に対するｐ偏光とｓ偏光の間に発生する。このため戻り光は偏光と波面が乱れる。しかも光の入射する位置によって３つの反射面を反射する順番が異なることにより、偏光の乱れ方が異なる。図３（ｂ）はコーナーキューブを入射光の方向から見たときの図であり、ここに示す（１）（２）（３）（４）（５）（６）の領域において、それぞれ異なる偏光擾乱が発生する。但し図の太線は反射面どうしの境界線を表している。
【００１７】
これを補正するには、図４のように、３分割位相板４０１と、λ／４板４０２と、６分割λ／２板４０３からなる偏光補償素子１１７を挿入すればよい。λ／４板、６分割λ／２板は偏光の補償だけでなく、入射光に対して戻り光の偏光を９０度回転させる機能も兼ねている。また、３分割位相板は特定領域の水平偏光と垂直偏光の間に所定の位相差（φp−φs）（φp，φsはそれぞれ水平偏光、垂直偏光に発生する位相）を発生させるもので、入射時に本素子を通過する領域と通過しない領域の間の位相差を補償し、戻り光の波面をそろえる役割を持つ。例として、光の波長が４０５ｎｍ、コーナーキューブプリズムの媒質がＢＫ７であるときの３分割位相板、λ／４板と、６分割λ／２板の設定値を表１に示す。角度の定義は図４に示すように、垂直偏光方向４０４を０度とし、入射光方向から見て反時計回りを正としている。
【００１８】
【表１】
0005153424.tif 000002
【００１９】
光の干渉によって増幅信号を得る過程を詳細に説明する。集光レンズ１１３に入射する光は、水平偏光であるコーナーキューブプリズム１１６からの戻り光と、垂直偏光である光ディスク１０９からの戻り光が同軸になったものである。従って、光の偏光状態をジョーンズベクトルで表すと次のようになる。
【００２０】
【数１】
0005153424.tif 000003
【００２１】
ここでＥsは光ディスクからの戻り光の電場、Ｅrはコーナーキューブプリズムからの戻り光の電場である。また、このベクトルの第一成分は水平偏光を、第二成分は垂直偏光を表す。この光は無偏光ビームスプリッタによって２分割され、透過光は軸方向が水平偏光方向から見て２２．５度の方向にfast軸を持つλ／２板を通過する。このときジョーンズベクトルは次のようになる。
【００２２】
【数２】
0005153424.tif 000004
【００２３】
次に偏光ビームスプリッタによって水平偏光成分が透過し、垂直偏光成分が反射するため、透過する光と反射する光の電場はそれぞれ次式のようになる。
【００２４】
【数３】
0005153424.tif 000005
【００２５】
一方、無偏光ビームスプリッタを反射した光は、軸方向が水平偏光方向から見て４５度の方向にfast軸を持つλ／４板を通過する。このときジョーンズベクトルは、次式となる。
【００２６】
【数４】
0005153424.tif 000006
【００２７】
次に偏光ビームスプリッタによって水平偏光成分が透過し、垂直偏光成分が反射するため、透過する光と反射する光の電場はそれぞれ次式のようになる。
【００２８】
【数５】
0005153424.tif 000007
【００２９】
従って４つの検出器１２１，１２２，１２５，１２６の検出信号はそれぞれ、次のようになる。
【００３０】
【数６】
0005153424.tif 000008
【００３１】
ηは検出器の変換効率である。これらをそれぞれＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４とおくと、演算回路１２７において次式のような出力が得られる。
【００３２】
【数７】
0005153424.tif 000009
【００３３】
この出力は、光ディスクから反射した光（以後、信号光と呼ぶ）の電場がコーナーキューブからの戻り光（以後、参照光と呼ぶ）の電場によって増幅された形をしている。したがって光ディスクの反射率が低い等の理由によってＥsが小さく、直接信号光を検出しても正しく信号が再生できない場合であっても、信号を増幅して正しく再生することが可能になる。
【００３４】
但し、本効果を得るための検出器の数や、各検出器上での信号光と参照光の位相差は上記のとおりとは限らず、原理的には３つ以上の検出器で、各検出器上での信号光と参照光の位相差が互いに異なるように検出を行えばよい。例として図１３に、３つの検出器を用い、信号光と参照光の位相差が各検出器上でそれぞれ０度、１２０度、２４０度となる場合の検出方法を示す。集光レンズ１１３を通過した光は、無偏光ビームスプリッタ１３０１，１３０２によって３つの光束に分割され、それぞれ４５度偏光を透過する偏光子１３０３，１３０４，１３０５を通過したのちに検出器１３０６，１３０７，１３０８によって検出される。この３つの光束のうち、ひとつには信号光と参照光の間に１２０度の位相差を発生させる位相板１３０９が、もうひとつには信号光と参照光との間に２４０度の位相差を発生させる位相板１３１０がそれぞれ挿入されている。また、各検出器上での光量が等しくなるように、無偏光ビームスプリッタ１３０１は透過率と反射率の比が１対２に、無偏光ビームスプリッタ１３０２は透過率と反射率が等しくなるようなものを使用する。検出信号はＲＦ信号演算回路１３１１に入力され、演算出力としてＲＦ信号が得られる。このとき、各検出器上に入射する光の強度は、それぞれ次式のように表せる。
【００３５】
【数８】
0005153424.tif 000010
【００３６】
これらの光の検出信号から、次式のように信号光と参照光の間の位相差に依存しない増幅信号を得ることができる。
【００３７】
【数９】
0005153424.tif 000011
【００３８】
ここで、式（１２）及び式（１４）は、信号光と参照光の干渉が理想的である場合の出力であるが、実際は干渉が不完全であることにより、この出力が低下する。干渉の不完全さの要因として現実的に問題となるのは、干渉する２つの光の光軸方向のずれと、光路長のずれである。前者に関しては、コーナーキューブプリズムを採用することにより回避される。信号光は光ディスクに集光されてから反射されたものであるため、常に光軸方向が往路と正反対である。同様に参照光も、コーナーキューブプリズムから反射されたことにより、光軸方向が往路の光と正反対である。往路の光はもともと単一の光源から出射されたものなので、信号光と参照光が往路と正反対の方向に進めば、偏光ビームスプリッタで合波されたときに必ず光軸方向が一致する。
【００３９】
次に、後者の光路長差ずれについて説明する。光源が理想的な単色光源でない場合、有限のコヒーレンス長を持つために、干渉する二つの光の光路長に差があると、干渉度合いが低下する。光ディスク装置で一般的に用いられているレーザーダイオードのコヒーレンス長は約１００μｍ程度であり、光ディスクの面ぶれに対応する光路長変動約±６００μｍによって出力信号が著しく低下するだけでなく、不規則な変動を受けて信号波形が歪んでしまう。このためコーナーキューブプリズムを対物レンズと同じアクチュエータに搭載した。これにより、ディスク面ぶれによって信号光の光路長が変化しても、対物レンズとともにコーナーキューブが光ディスクを追従することにより、参照光に同等の光路長変化を与え、光路長差が変化しないようにすることができる。対物レンズと光ディスクの記録面の間の距離は設計によって一意に決まるため、ピックアップの設計において光路長差を常にゼロにすることが可能となる。
【００４０】
しかしながら、記録層が複数存在する多層光ディスクを再生する場合は、上記の工夫のみでは不十分である。なぜなら異なる記録面を再生する場合、対物レンズと再生する記録面との間の光路長が変化するためである。このため、反射プリズム１１５を可動部１１４に搭載することにより可動とし、光の入射方向に移動させることにより、多層光ディスクの再生する層や、規格の異なる光ディスクなどに応じて光路長差を変化させる。再生される光ディスクの規格により対物レンズと記録層までの距離が既知である場合は、その値をもとに光路長差がゼロになる位置に反射プリズムを移動させればよい。また、製品のばらつきなどにより光路長差がゼロになる位置が不明である場合は、増幅信号の再生信号ジッタなどをモニタし、再生信号品質が最も良好になる位置を学習することにより、最適な調整を行えばよい。
【００４１】
上記の説明で光路長差はゼロにすると仮定したが、必ずしもゼロでなくても十分な増幅信号を得ることができる。一般的なレーザーダイオードに対し、横軸を干渉させる２つの光の光路長差、縦軸を光路長差がゼロのときの値で規格化した干渉度合いをプロットしたものを図５に示す。まず光路長差がゼロから増加すると、急激に干渉度合いが落ち込む。これまで説明に用いたコヒーレンス長とは、この落ち込みにより干渉度が１／ｅになる光路長差を表していた。しかし、光路長差をもっと増加させると、再び干渉度合いが改善され、ほぼ１００％近くまでに増加する。そしてさらに光路長差を増加させると、干渉度が低下、増加を繰り返す。これは、半導体レーザの発振スペクトルが図６のように細い線スペクトルが周期的に並んだ形になっていることに由来する。図５の曲線は図６のスペクトル曲線をフーリエ変換したものになるということが知られており、図５に周期的にピークが表れるのは複数の線スペクトルが並んでいることによる。ピークの間隔は一般的なレーザーダイオードで数ｍｍ程度であり、光路長差をゼロではなく別のピークの位置に設定することも可能である。この場合でも、光路長差がゼロの場合に比べて９割以上の干渉度合いを維持することが可能であり、十分な増幅効果を得ることができる。
【００４２】
また、本実施例では光ディスクに照射しない参照光の光路長を調整する例を示したが、もちろんディスクに照射する信号光の光路長を調整してもよく、図１４のように反射プリズム１１５と可動部１１４が信号光路中に挿入されていてもよい。
【００４３】
［実施例２］
図７は、別の実施形態として、信号光と参照光の光路長調整に楔形のプリズム対７０１，７０２を用いる光ヘッドの概略図である。この場合、光路長の調整は、楔型プリズムの一方を光軸方向あるいは光軸に垂直な方向（図の矢印の方向）に平行移動させることで行うことが可能である。楔形プリズム対を用いることで、実施例１のように光路を折り返す必要がなく、光学系の小型化を実現できる。
【００４４】
また、本方式ではビームの位置ずれが発生し、光路長の調整にともなって位置ずれの度合いが変化する。しかし、これは楔の角度や媒質などを適当に設定することによって実用上無視できる程度に抑えることが可能である。例として屈折率１．６２の媒質に２５μｍ隔てられた２つの記録層を持つ光ディスクを、波長４０５ｎｍの光源を用いて再生する場合を考える。楔形プリズムを光軸と垂直方向に動かす場合、楔形プリズムの媒質をＢＫ７、角度を４．３７°とすると、楔形プリズムを１ｍｍ動かすことで２つの記録層を再生する時の光路長差を補正することができる。このときの光線の横方向のずれは３．１μｍであり、通常の光ピックアップで用いられている光のビーム形約３ｍｍに比べて十分小さく無視することができる。楔形プリズムを光軸方向に動かす場合、楔形プリズムの媒質をＢＫ７、角度を２６．３°とすると、楔形プリズムを１ｍｍ動かすことで同様の補正が可能である。このときのビームの位置ずれは３４４μｍであり、対物レンズに入射される光のビーム径を対物レンズの有効径より大きく取ることで無視することができる。
【００４５】
また、位置ずれが発生しない構成として、図８のように、３つの楔形プリズム８０１，８０２，８０３を使用した構成にすることも可能である。この場合、光路長調整は真ん中の楔形プリズム８０２を入射光軸に垂直な方向に移動させることによって行う。移動距離に対する補正光路長は、２つの楔形プリズムを用いる場合の２倍になる。また、楔形プリズムを、図９のように回折格子９０１，９０２で置き換えた構成でも同等の効果を得ることができる。この場合、二つの回折格子は＋１次回折光にほぼ１００％回折されるようブレーズ化しておく必要がある。光路長調整は、片方の回折格子を光軸方向に前後させることで行う。例として屈折率１．６２の媒質に２５μｍ隔てられた２つの記録層を持つ光ディスクを、波長４０５ｎｍの光源を用いて再生する場合、回折格子の回折角を１６．１度として、光軸方向に１ｍｍ変位させることで、２つの記録層を再生する時の光路長差を補正することができる。このときの光線の横方向のずれは２８８μｍである。また、図１０のように、回折格子１００１と楔形プリズム１００２を組み合わせた構成で光路長調整を行うことも可能である。
【００４６】
［実施例３］
図１１は、別の実施形態として、信号光の球面収差補正と光路長差調整を同時に行う光ヘッドの概略図である。一般に多層光ディスクを再生する場合、記録層によって光ディスク内部の媒質を光が通過する距離が異なるため、光ディスクにおいて発生する球面収差の量が異なる。このため、ビームエキスパンダ１１０１を信号光の光路に挿入し、これを構成するレンズ対の片方を光軸方向に移動させることにより、光ディスク内部で発生する球面収差を相殺するような球面収差を発生させ、いずれの記録層でも球面収差が最小となるように調整する。
【００４７】
本実施例では、上記のレンズと光路長差調整に用いる素子を同一の可動部１１０２に搭載し、球面収差と光路長差を同時に行う。これにより、光学系を簡素にすることが可能である。実施例２の光軸方向にプリズムを可動させる例における１ｍｍという可動距離において、球面収差の補正も十分可能である。
【００４８】
［実施例４］
図１５は、本発明の光ディスク装置の一実施例のブロック図を示したものである。光ヘッド１５０１は実施例１に示したものである。ここで４つの検出器１２１，１２２，１２５，１２６の出力信号Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、信号処理回路２５に入力される。ここでは、演算回路１２７で演算Ｄ１−Ｄ２、Ｄ３−Ｄ４がアナログ演算によって処理され、以後の処理をデジタル演算によって行う。すなわち、上式（１２）の処理の一部をデジタル演算によって行う。式（１２）の演算によって生成された再生信号Ｓは、適当なデジタル等化処理の後、復調回路２４やアドレス検出回路２３に入力され、復号回路２６によって、ユーザデータとして、メモリ２９やマイクロプロセッサ２７に送られる。
【００４９】
マイクロプロセッサ２７は、上位装置９９からの指示によって、任意のサーボ回路７９や自動位置制御手段７６を制御し、任意のアドレスに光スポット３７を位置づける。マイクロプロセッサ２７は、上位装置からの指示が再生か記録かによって、レーザドライバ２８を制御し、レーザ１０１を適当なパワー／波形で発光させる。サーボ回路７９は、サーボ信号ＦＥＳ，ＴＥＳに基づき２次元アクチュエータ１０７を制御する。また、マイクロプロセッサ２７は、信号品質又はディスク情報に基づき可動部１１４の制御を行い、光路長差を最小に、すなわち信号出力が最大になる場所に調整する。光スポット３７を多層光ディスクの１つの記録層から別の記録層に移すとき、マイクロプロセッサ２７は、反射プリズム１１５を搭載した可動部１１４の位置と信号光の球面収差補正用のビームエキスパンダ１１０１の移動を同期して制御する。
【００５０】
［実施例５］
図１２は別の実施形態として、対物レンズとコーナーキューブプリズムを搭載した３次元アクチュエータ１２０１の傾き角を調整することによって光路長調整を行う場合の概略図である。３次元アクチュエータ１２０１は図の矢印の方向に傾斜角を持たせることができ、これにより光路長差の調整が可能である。例として、屈折率１．６２の媒質に２５μｍ隔てられた２つの記録層を持つ光ディスクを、波長４０５ｎｍの光源を用いて再生する場合、対物レンズの中心とコーナーキューブプリズムの中心の間の距離を５ｍｍとして、３次元アクチュエータ１２０１を０．４６度傾けることにより、２つの記録層を再生する時の光路長差を補正することができる。
【００５１】
傾き調整の機構としては、図１６のようなブロック図に基づいている。本ブロック図は実施例４と同じであり、マイクロプロセッサ２７より可動部１１４の代わりに３次元アクチュエータ１２０１の傾きが調整される。光スポット３７を多層光ディスクの１つの記録層から別の記録層に移すとき、マイクロプロセッサ２７は、３次元アクチュエータ１２０１の傾き角と信号光の球面収差補正用のビームエキスパンダ１１０１の移動を同期して制御する。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明により、大容量多層高速光ディスクの再生信号が安定に、高品質で検出することが可能となり、大容量ビデオレコーダや、ハードディスクデータバックアップ装置、保存情報アーカイブ装置など、幅広い産業応用が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の光ヘッドの一例を示す概略図。
【図２】サーボ検出用検出器の詳細を表す図。
【図３】コーナーキューブプリズムの外形を示す図。
【図４】コーナーキューブプリズムの偏光擾乱補正の説明図。
【図５】レーザーダイオードの、干渉度と光路長差の間の関係を示す図。
【図６】レーザーダイオードのスペクトル特性の模式図。
【図７】楔形プリズム対を用いた別の実施形態を示す図。
【図８】３つの楔形プリズムで光路長調整を行う方法を示す図。
【図９】回折格子の対によって光路長調整を行う方法を示す図。
【図１０】楔形プリズムと回折格子の組み合わせによって光路長調整を行う方法を示す図。
【図１１】球面収差補正と光路長調整を同時に行う別の実施形態を示す図。
【図１２】対物レンズを搭載したアクチュエータの傾き角の調整によって光路長調整を行う別の実施形態を示す図。
【図１３】３つの検出器出力より干渉信号出力を得る実施形態を示す図。
【図１４】光路長差調整を信号光の光路長調整により行う実施形態を示す図。
【図１５】本発明の光ヘッドを搭載した光ディスクドライブの一例を示すブロック図。
【図１６】本発明の光ヘッドを搭載した光ディスクドライブの一例を示すブロック図。
【符号の説明】
【００５４】
２…再生信号処理ブロック、２３…アドレス検出回路、２４…復調回路、２５…信号処理回路、２６…復号回路、２７…マイクロプロセッサ、２８…レーザドライバ、２９…メモリ、７９…サーボ回路、７６…自動位置制御手段、９９…上位装置、１０１：半導体レーザ、１０２：コリメートレンズ、１０３：λ／２板、１０４：偏光ビームスプリッタ、１０５：特殊偏光ビームスプリッタ、１０６：λ／４板、１０７：２次元アクチュエータ、１０８：対物レンズ、１０９：光ディスク、１１０：集光レンズ、１１１：検出器、１１２：演算回路、１１３：集光レンズ、１１４：可動部、１１５：反射プリズム、１１６：コーナーキューブプリズム、１１７：偏光補償素子、１１８：無偏光ビームスプリッタ、１１９：λ／２板、１２０：偏光ビームスプリッタ、１２１，１２２：検出器、１２３：λ／４板、１２４：偏光ビームスプリッタ、１２５，１２６：検出器、１２７：演算回路、２０１，２０２，２０３，２０４：受光部、２０５：入射ビーム、４０１：３分割位相板、４０２：λ／４板、４０３：６分割波長板、４０４：垂直偏光方向、７０１，７０２，８０１，８０２，８０３：楔形プリズム、９０１，９０２，１００１：回折格子、１００２：楔形プリズム、１１０１：ビームエキスパンダ、１１０２：可動部、１１０３，１１０４：楔形プリズム、１２０１：３次元アクチュエータ、１３０１，１３０２：無偏光ビームスプリッタ、１３０３，１３０４，１３０５：偏光子、１３０６，１３０７，１３０８：検出器、１３０９，１３１０：位相板、１３１１：演算回路、１５０１：光ヘッド。
【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】
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【図１６】
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