(57)【要約】【課題】  記録層の厚さ変化による球面収差を探知して補償する光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】  光を放出する光源と、光源から放出された光をフォーカシングして光記録媒体上に光スポットを形成する対物レンズと、光源と対物レンズとの間に位置し、光源から放出された光を分岐して一つのメインスポットと二つのサブスポットとを光記録媒体上に形成させる光分岐手段と、光記録媒体から反射されたメインスポットの光とサブスポットの光との光量をそれぞれ検出する検出器と、光源と対物レンズとの間に位置し、光記録媒体から反射された光を検出器に向かわせるビームスプリッタと、検出器の出力によって、トラッキングエラー信号、フォーカシングエラー信号及び球面収差信号をそれぞれ生成する信号生成回路と、対物レンズとビームスプリッタとの間に位置し、厚さ変化による球面収差を信号生成回路で生成された球面収差信号によって補償するための球面収差補償素子とを備える。【選択図】      図３
2007052905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を放出する光源と、
前記光源から放出された光をフォーカシングして光記録媒体上に光スポットを形成する対物レンズと、
前記光源と対物レンズとの間に位置し、第１領域及び前記第１領域を取り囲む第２領域に分けられており、光源から放出された光を分岐して一つのメインスポットと二つのサブスポットとを光記録媒体上に形成させる光分岐手段と、
光記録媒体から反射されたメインスポットの光とサブスポットの光との光量をそれぞれ検出する検出器と、
前記光源と対物レンズとの間に位置し、光記録媒体から反射された光を前記検出器に向かわせるビームスプリッタと、
前記検出器の出力によって、トラッキングエラー信号、フォーカシングエラー信号及び球面収差信号をそれぞれ生成する信号生成回路と、
前記対物レンズとビームスプリッタとの間に位置し、球面収差を前記信号生成回路で生成された球面収差信号によって補償するための球面収差補償素子とを備えることを特徴とする記録層の厚さ変化による球面収差を探知して補償する光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記光分岐手段により形成された一つのメインスポットと二つのサブスポットとは、光記録媒体の記録層の同じトラック上に一列に配列され、メインスポットの前方と後方とにそれぞれサブスポットが位置することを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記光分岐手段は、０次回折されたメインスポットと、メインスポットより光量が少なく、±１次回折された二つのサブスポットとを形成するホログラム光学素子であることを特徴とする請求項１または２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記ホログラム光学素子により形成される二つのサブスポットは、同じ光量を有し、二つのサブスポットのうち一つは、光軸に隣接し、円形断面を有し、他の一つは、光軸から相対的に遠く、輪形断面を有することを特徴とする請求項３に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記ホログラム光学素子は、円形の第１領域と、前記第１領域の外側の第２領域とを有し、前記第１及び第２領域には、間隔の相異なる回折格子がそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項３に記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記ホログラム光学素子は、前記光源とビームスプリッタとの間に配置されることを特徴とする請求項３に記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記ホログラム光学素子は、前記対物レンズとビームスプリッタとの間に配置され、光記録媒体に向かって入射する光のみを選択的に回折させる偏光ホログラム光学素子であることを特徴とする請求項３に記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記検出器は、光記録媒体から反射されたメインスポットの光量を測定する一つのメインスポット４分割光検出器と、光記録媒体から反射された二つのサブスポットの光量をそれぞれ測定する二つのサブスポット４分割光検出器と、を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
前記光記録媒体から反射されて前記検出器に入射する光に非点収差を付与する非点収差レンズは、前記ビームスプリッタと検出器との間に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
前記信号生成回路は、フォーカシングエラー信号及びＲＦ信号を生成するためのＲＦ／ＦＥＳ回路、トラッキングエラー信号を生成するためのＴＥＳ回路、及び球面収差信号を生成するためのＳＡＳ回路を備えることを特徴とする請求項８に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１１】
前記ＲＦ／ＦＥＳ回路は、前記メインスポット４分割光検出器の各セグメントで測定された光量をいずれも合算してＲＦ信号を生成し、一つの対角線方向の二つのセグメントで測定された光量の和と、他の対角線方向の二つのセグメントで測定された光量の和との差としてフォーカシングエラー信号を生成することを特徴とする請求項１０に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１２】
前記ＳＡＳ回路は、二つのサブスポット４分割光検出器でそれぞれ算出した二つのサブスポットのフォーカシングエラー信号の差として球面収差信号を生成することを特徴とする請求項１０に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１３】
前記ＴＥＳ回路は、メインスポット４分割光検出器で算出したメインスポットのプッシュプル信号と、二つのサブスポット４分割光検出器で算出したサブスポットのプッシュプル信号との差としてトラッキングエラー信号を生成することを特徴とする請求項１０に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１４】
前記球面収差補償素子は、光記録媒体の記録層の厚さ変化により発生する球面収差と逆方向の球面収差を発生させる液晶パネルまたはビーム拡大器であることを特徴とする請求項１または２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１５】
前記信号生成回路で発生したトラッキングエラー信号及びフォーカシングエラー信号によって、前記対物レンズを駆動するアクチュエータをさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１６】
前記光源から放出された光を平行ビームにするコリメーティングレンズをさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１７】
光記録媒体を搭載及び回転させる駆動装置と、光記録媒体の半径方向に移動可能に設置されて光記録媒体から／に情報を再生／記録する光ピックアップ装置と、前記光ピックアップ装置のフォーカシング及びトラッキングサーボを制御する制御部と、を備える光記録／再生システムにおいて、
光記録媒体の記録層の厚さ変化による球面収差を探知して補償するために、前記光ピックアップ装置は、
光を放出する光源と、
前記光源から放出された光をフォーカシングして光記録媒体上に光スポットを形成する対物レンズと、
前記光源と対物レンズとの間に位置し、第１領域及び前記第１領域を取り囲む第２領域に分けられており、光源から放出された光を分岐して一つのメインスポットと二つのサブスポットとを光記録媒体上に形成させる光分岐手段と、
光記録媒体から反射されたメインスポットの光とサブスポットの光との光量をそれぞれ検出する検出器と、
前記光源と対物レンズとの間に位置し、光記録媒体から反射された光を前記検出器に向かわせるビームスプリッタと、
前記検出器の出力によって、トラッキングエラー信号、フォーカシングエラー信号及び球面収差信号をそれぞれ生成する信号生成回路と、
前記対物レンズとビームスプリッタとの間に位置し、球面収差を前記信号生成回路で生成された球面収差信号によって補償するための球面収差補償素子とを備えることを特徴とする光記録／再生システム。
【請求項１８】
前記光分岐手段により形成された一つのメインスポットと二つのサブスポットとは、光記録媒体の記録層の同じトラック上に一列に配列され、メインスポットの前方と後方とにそれぞれサブスポットが位置することを特徴とする請求項１７に記載の光記録／再生システム。
【請求項１９】
前記光分岐手段は、０次回折されたメインスポットと、メインスポットより光量が少なく、±１次回折された同じ光量の二つのサブスポットとを形成するホログラム光学素子であることを特徴とする請求項１７または１８に記載の光記録／再生システム。
【請求項２０】
前記検出器は、光記録媒体から反射されたメインスポットの光量を測定する一つのメインスポット４分割光検出器と、光記録媒体から反射された二つのサブスポットの光量をそれぞれ測定する二つのサブスポット４分割光検出器とを備えることを特徴とする請求項１７または１８に記載の光記録／再生システム。
【請求項２１】
前記信号生成回路は、二つのサブスポット４分割光検出器でそれぞれ算出した二つのサブスポットのフォーカシングエラー信号の差として球面収差信号を生成することを特徴とする請求項２０に記載の光記録／再生システム。
【請求項２２】
前記信号生成回路は、メインスポット４分割光検出器で算出したメインスポットのプッシュプル信号と、二つのサブスポット４分割光検出器で算出したサブスポットのプッシュプル信号との差としてトラッキングエラー信号を生成することを特徴とする請求項２０に記載の光記録／再生システム。
【請求項２３】
前記球面収差補償素子は、光記録媒体の記録層の厚さ変化により発生する球面収差と逆方向の球面収差を発生させる液晶パネルまたはビーム拡大器であることを特徴とする請求項１７または１８に記載の光記録／再生システム。
【請求項２４】
前記信号生成回路で発生したトラッキングエラー信号及びフォーカシングエラー信号によって、前記対物レンズを駆動するアクチュエータをさらに備えることを特徴とする請求項１７または１８に記載の光記録／再生システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光記録媒体の記録層の厚さ変化による球面収差を探知して補償できる光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業の発展と共に処理及び記録せねばならない情報量が増加しつつ、さらに記録密度の高い光記録媒体が要求されている。かかる高容量の光記録媒体は、光記録媒体にフォーカシングされる光スポットを小さくすることによって実現されうる。光スポットを小さくするためには、一般的にさらに短い波長を有する光を使用し、対物レンズの開口数（ＮＡ）を増加させねばならない。例えば、４０５ｎｍの波長を有する光を放出する光源と、０．８５のＮＡを有する対物レンズとがブルーレイディスク（ＢＤ）システムで使われている。
【０００３】
一般的な光記録媒体の構造を見れば、情報記録層の上下面にそれぞれ透明基板が形成されていて情報記録層をホコリやスクラッチから保護する。記録層は、単層構造で構成されることもあるが、記録層を二層構造で構成することによって、高容量の情報保存機能を実現する光記録媒体も開発されている。かかる複層構造の光記録媒体の場合、互いに隣接する記録層の間にスペーサ層を置いて二つの記録層を分離する。
【０００４】
前記のような構造の光記録媒体に／から情報を記録／再生するためには、光ピックアップ装置を通じて光記録媒体の記録層に光をフォーカシングし、前記記録層から反射された光を分析する。この過程で、光は、透明基板を通過して記録層に入射するか、または複層構造の光記録媒体の場合、透明基板、上部記録層及びスペーサ層を順次に通過して下部記録層に入射する。しかし、製造過程でのエラーまたは記録層の変化（例えば、上部記録層から下部記録層に、または下部記録層から上部記録層に）により記録層の厚さが微細に変われば、球面収差が発生する。ここで、記録層の厚さは、光記録媒体の入射表面からの距離と定義される。一般的に、球面収差は、記録層の厚さの変化量に比例し、対物レンズのＮＡの４乗に比例する。かかる球面収差は、情報を記録／再生するシステムの性能を低下させるが、特に、記録密度を高めるためにＮＡの大きい対物レンズを使用するシステムでは、その影響が非常に大きい。したがって、記録層の厚さ変化による球面収差を探知して補償できる光ピックアップ装置が要求されている。
【０００５】
図１は、特許文献１に開示された従来の光ピックアップ装置を例示的に示す図である。図１に示すように、従来の光ピックアップ装置は、光源１０１、コリメーティングレンズ１０２、回折格子１１２、ビームスプリッタ１０３、凸レンズと凹レンズとで構成されたレンズ組み合わせ１０４、対物レンズ１０５、アクチュエータ１０６、ホログラム光学素子（ＨＯＥ）１０８、収斂レンズ１０９、シリンダレンズ１１０及び検出器１１１を備えている。
【０００６】
図１に示した光ピックアップ装置の動作を見れば、光源１０１から放出された光は、コリメーティングレンズ１０２により平行光となった後、回折格子１１２に入射する。前記回折格子１１２に回折された光は、三つの光、すなわち０次回折光と±１次回折光とに分離されてビームスプリッタ１０３とレンズ組み合わせ１０４とを通過した後、対物レンズ１０５により光記録媒体Ｄの記録層上にフォーカシングされる。このとき、対物レンズ１０５によりフォーカシングされた０次回折光は、メインスポットとなり、対物レンズ１０５によりフォーカシングされた±１次回折光は、メインスポットの両側の第１及び第２サブスポットとなる。メインスポットは、光記録媒体Ｄ上の一つのトラックに位置し、二つの第１及び第２サブスポットは、メインスポットがフォーカシングされたトラックとその隣接トラックとの中間に位置する。
【０００７】
このようにフォーカシングされた三つの光は、記録層から反射されて再び対物レンズ１０５とレンズ組み合わせ１０４とを通過した後、ビームスプリッタ１０３により反射されてＨＯＥ  １０８に入射する。ＨＯＥ  １０８は、入射光のほとんどを通過させ、一部を回折させる役割を行うものであって、メインスポットの光をほとんど通過させる一方、一部を回折させて第３及び第４サブスポットを形成する。次いで、メインスポットと第１ないし第４サブスポットとは、収斂レンズ１０９により収斂された後、シリンダレンズ１１０を通過して検出器１１１に入射する。ここで、シリンダレンズ１１０は、フォーカシングエラー信号を得るための一般的な非点収差法によって各光に非点収差を提供する役割を行う。
【０００８】
図２は、検出器１１１に受光されるビームスポットのパターンを示す図である。図２に示したように、検出器１１１は、５個の４分割光検出器１１１ａないし１１１ｅで構成され、前記４分割光検出器１１１ａないし１１１ｅにメインスポットと第１ないし第４サブスポットとがそれぞれ受光される。このとき、メインスポット、第１及び第２サブスポットを受光した４分割光検出器１１１ａないし１１１ｃの出力は、一般的なＤＰＰ（差動プッシュプル）方法によって、トラッキングエラー信号、フォーカシングエラー信号、及び光記録媒体Ｄに記録された情報を再生するためのＲＦ信号を得るのに使われる。このように得たトラッキングエラー信号及びフォーカシングエラー信号は、制御／駆動回路を通じてアクチュエータ１０６の制御に使われる。また、第３及び第４サブスポットを受光した４分割光検出器１１１ｄ，１１１ｅの出力を通じて、厚さ変化による球面収差信号を得る。このように得た球面収差信号を利用して、制御／駆動回路がレンズ組み合わせ１０４の凸レンズと凹レンズとの間隔を調節することによって、球面収差を最小化できる。
【０００９】
しかし、特許文献１に開示された従来の光ピックアップ装置の場合、記録層の厚さ変化による球面収差を探知するために回折格子とＨＯＥとをいずれも使用するため、光学素子の増加による光学的効率の低下をもたらし、比較的高価な光検出器を複数使用せねばならないという問題がある。
【００１０】
一方、特許文献２も、記録層の厚さ変化による球面収差を探知する光ピックアップ装置を開示しているが、前記光ピックアップ装置の場合、球面収差信号が光ピックアップ装置でのデフォーカシングにより影響を受けるという問題がある。したがって、厚さ変化なしに若干のデフォーカシングのみがある場合にも、球面収差信号が発生して正確な球面収差を補正し難い。
【００１１】
また、特許文献３に開示された光ピックアップ装置の場合、８分割ＨＯＥを使用するため、ＨＯＥの構造が複雑であるだけでなく、検出器の構造も非常に複雑になって製造し難いという問題がある。
【特許文献１】米国特許公開ＵＳ２００２／００４１５４２号公報
【特許文献２】米国特許第６，６６１，７５０号明細書
【特許文献３】米国特許第６，８０７，１３３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、光記録媒体の記録層の厚さ変化による球面収差を探知して補償するにおいて、構造が比較的簡単であり、デフォーカシングによる影響を受けず、比較的低コストで製作できる光ピックアップ装置を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するための本発明の望ましい実施形態による光ピックアップ装置は、光を放出する光源と、前記光源から放出された光をフォーカシングして光記録媒体上に光スポットを形成する対物レンズと、前記光源と対物レンズとの間に位置し、光源から放出された光を分岐して一つのメインスポットと二つのサブスポットとを光記録媒体上に形成させる光分岐手段と、光記録媒体から反射されたメインスポットの光とサブスポットの光との光量をそれぞれ検出する検出器と、前記光源と対物レンズとの間に位置し、光記録媒体から反射された光を前記検出器に向かわせるビームスプリッタと、前記検出器の出力によって、トラッキングエラー信号（ＴＥＳ）、フォーカシングエラー信号（ＦＥＳ）及び球面収差信号（ＳＡＳ）をそれぞれ生成する信号生成回路と、前記対物レンズとビームスプリッタとの間に位置し、厚さ変化による球面収差を前記信号生成回路で生成されたＳＡＳによって補償するための球面収差補償素子とを備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、前記光分岐手段により形成された一つのメインスポットと二つのサブスポットとは、光記録媒体の記録層の同じトラック上に一列に配列され、メインスポットの前方と後方とにそれぞれサブスポットが位置することを特徴とする。
【００１５】
また、前記光分岐手段は、０次回折されたメインスポットと、メインスポットより光量が少なく、±１次回折された二つのサブスポットとを形成するＨＯＥでありうる。この場合、前記ＨＯＥにより形成される二つのサブスポットは、同じ光量を有し、二つのサブスポットのうち一つは、光軸に隣接して円形断面を有し、他の一つは、光軸から相対的に遠くて輪形断面を有することが望ましい。このために、前記ＨＯＥは、円形の第１領域と、前記第１領域の外側の第２領域とを有し、前記第１及び第２領域には、間隔の相異なる回折格子がそれぞれ形成されている。
【００１６】
一方、前記ＨＯＥは、前記光源とビームスプリッタとの間に配置されうる。または、前記ＨＯＥは、前記対物レンズとビームスプリッタとの間に配置されることもある。この場合、前記ＨＯＥは、光記録媒体に向かって入射する光のみを選択的に回折させる偏光ＨＯＥであることが望ましい。
【００１７】
また、前記検出器は、光記録媒体から反射されたメインスポットの光量を測定する一つのメインスポット４分割光検出器と、光記録媒体から反射された二つのサブスポットの光量をそれぞれ測定する二つのサブスポット４分割光検出器と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
また、前記光記録媒体から反射されて前記検出器に入射する光に非点収差を付与する非点収差レンズは、前記ビームスプリッタと検出器との間に配置されうる。
【００１９】
本発明によれば、前記信号生成回路は、ＦＥＳ及びＲＦ信号を生成するためのＲＦ／ＦＥＳ回路、ＴＥＳを生成するためのＴＥＳ回路、及びＳＡＳを生成するためのＳＡＳ回路を備えることを特徴とする。
【００２０】
前記ＲＦ／ＦＥＳ回路は、前記メインスポット４分割光検出器の各セグメントで測定された光量をいずれも合算してＲＦ信号を生成し、一つの対角線方向の二つのセグメントで測定された光量の和と、他の対角線方向の二つのセグメントで測定された光量の和との差としてＦＥＳを生成する。
【００２１】
また、前記ＳＡＳ回路は、二つのサブスポット４分割光検出器でそれぞれ算出した二つのサブスポットのＦＥＳの差としてＳＡＳを生成する。
【００２２】
また、前記ＴＥＳ回路は、メインスポット４分割光検出器で算出したメインスポットのプッシュプル信号と、二つのサブスポット４分割光検出器で算出したサブスポットのプッシュプル信号との差としてＴＥＳを生成する。
【００２３】
一方、前記球面収差補償素子は、光記録媒体の記録層の厚さ変化により発生する球面収差と逆方向の球面収差を発生させる液晶パネルまたはビーム拡大器でありうる。
【００２４】
また、本発明による光ピックアップ装置は、前記信号生成回路で発生したＴＥＳ及びＦＥＳによって、前記対物レンズを駆動するアクチュエータと、前記光源から放出された光を平行ビームにするコリメーティングレンズとをさらに備える。
【００２５】
本発明の他の実施形態によれば、光記録媒体を搭載及び回転させる駆動装置と、光記録媒体の半径方向に移動可能に設置されて光記録媒体から／に情報を再生／記録する光ピックアップ装置と、前記光ピックアップ装置のフォーカシング及びトラッキングサーボを制御する制御部とを備える光記録／再生システムにおいて、光記録媒体の記録層の厚さ変化による球面収差を探知して補償するために、前記光ピックアップ装置は、光を放出する光源と、前記光源から放出された光をフォーカシングして光記録媒体上に光スポットを形成する対物レンズと、前記光源と対物レンズとの間に位置し、光源から放出された光を分岐して一つのメインスポットと二つのサブスポットとを光記録媒体上に形成させる光分岐手段と、光記録媒体から反射されたメインスポットの光とサブスポットの光との光量をそれぞれ検出する検出器と、前記光源と対物レンズとの間に位置し、光記録媒体から反射された光を前記検出器に向かわせるビームスプリッタと、前記検出器の出力によって、ＴＥＳ、ＦＥＳ及びＳＡＳをそれぞれ生成する信号生成回路と、前記対物レンズとビームスプリッタとの間に位置し、記録層の厚さ変化による球面収差を前記信号生成回路で生成されたＳＡＳによって補償するための球面収差補償素子とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明による光ピックアップ装置は、比較的簡単な構造で光記録媒体の記録層の厚さ変化による球面収差を探知及び補償できる。また、光ピックアップにデフォーカシングが発生してもＳＡＳには影響を与えないため、正確に記録層の厚さ変化を探知でき、対物レンズにシフトが発生する場合にも、ＴＥＳに影響を与えない。かかる本発明による光ピックアップ装置は、構造が簡単であり、高価な部品を少なく使用するため、比較的低コストで製作できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、添付した図面を参照して、本発明の望ましい実施形態について詳細に説明する。
【００２８】
図３は、本発明の望ましい実施形態による光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。図３に示したように、本発明による光ピックアップ装置は、光を放出する光源１１、光源１１から放出された光を平行ビームにするコリメーティングレンズ１２、平行ビームをフォーカシングして光ディスクのような光記録媒体Ｄ上に光スポットを形成する対物レンズ１６、光源１１と対物レンズ１６との間に位置し、平行ビームをメインビームとサブビームとに分岐させる光分岐手段１３、光記録媒体Ｄから反射された光の光量を検出する検出器２０、光源１１と対物レンズ１６との間に位置し、前記光記録媒体Ｄから反射された光を前記検出器２０に向かわせるビームスプリッタ１４、検出器２０の出力を受けてＴＥＳ、ＦＥＳ及びＳＡＳをそれぞれ生成する信号生成回路３０，４０，５０、及び対物レンズ１６とビームスプリッタ１４との間に位置し、厚さ変化による球面収差を前記信号生成回路３０，４０，５０で生成されたＳＡＳによって補償するための球面収差補償素子１５を備えている。信号生成回路３０，４０，５０は、ＦＥＳ及びＲＦ信号を生成するためのＲＦ／ＦＥＳ回路３０、ＴＥＳを生成するためのＴＥＳ回路４０、及びＳＡＳを生成するためのＳＡＳ回路５０で構成される。また、本発明による光ピックアップ装置は、ＴＥＳとＦＥＳとによって対物レンズ１６をトラッキング／フォーカシング駆動するアクチュエータ１７をさらに備える。
【００２９】
光源１１は、レーザダイオードのような所定の波長を有する光を放出する半導体レーザ素子でありうる。例えば、記録密度の高い光記録媒体に対する要求に応じて、約４０５ｎｍの短波長を有するブルーレイを放出する半導体レーザ素子を光源１１として使用できる。光源１１から放出された光は、一般的に発散光であるため、コリメーティングレンズ１２を使用して平行ビームに変換させる。このようにコリメーティングレンズ１２を通過して平行ビームに変換された光は、図３に示したように、光分岐手段１３に入射する。
【００３０】
本発明の望ましい実施形態によれば、光分岐手段１３は、例えばＨＯＥを使用できる。ＨＯＥは、入射光を複数の回折光に分岐させ、表面に形成された回折パターンの形態によって回折光の光量を調節できる。
【００３１】
図４は、本発明による光ピックアップ装置で使われるＨＯＥの構成を例示的に示す正面図である。図４に示したように、本発明によるＨＯＥ  １３の表面は、半径Ｒ１内側の領域１３ａと半径Ｒ１外側の領域１３ｂとに分けられており、ＨＯＥ  １３の二つの領域１３ａ，１３ｂには、格子間隔のそれぞれ異なる回折格子が形成されている。ここで、Ｒ２は、コリメーティングレンズ１２を透過した平行ビームが入射する領域の半径である。かかる構造で、ＨＯＥ  １３に入射する平行ビームは、０次回折されたメインビームと、前記メインビームより光量が少なく、±１次回折された二つのサブビームとに分岐される。このとき、ＨＯＥ  １３から出射されるメインビームは、半径がＲ２である円形断面を有する平行ビームである。また、±１次回折されて出射されるサブビームのうち一つは、光軸に隣接して半径がＲ１である円形断面を有し、他の一つは、光軸から比較的遠くて内側半径がＲ１であり、外側半径がＲ２である輪形断面を有する。一方、光記録媒体の記録層の実際の厚さ変化量と線形的な比例関係を有するＳＡＳが得られるように、前記二つのサブビームの光量が互いに同一であることが望ましい。このために、半径Ｒ２に対する半径Ｒ１の比は、約０．７５であることが適当である。
【００３２】
ＨＯＥ  １３により形成されたメインビームとサブビームとは、ビームスプリッタ１４と後述する球面収差補償素子１５とを通過して対物レンズ１６に入射する。対物レンズ１６は、メインビームとサブビームとをフォーカシングして光記録媒体Ｄ上に光スポットを形成する。以下、メインビームの光スポットをメインスポットとし、サブビームの光スポットをサブスポットとする。一般的に、光記録媒体Ｄ内の記録層は、光記録媒体Ｄを螺旋形に一周する複数のトラックの形態に形成されている。対物レンズ１６により形成されるメインスポットとサブスポットとは、かかるトラックのうち一つに一列に位置するが、特にメインスポットの前方と後方とにサブスポットがそれぞれ一つずつ位置する。
【００３３】
このように光記録媒体Ｄ上にフォーカシングされたメインビームとサブビームとは、記録層のトラックで反射及び回折された後、再び対物レンズ１６と球面収差補償素子１５とを通過してビームスプリッタ１４に入射する。ビームスプリッタ１４は、光記録媒体Ｄから反射された光を検出器２０に向かって反射させる。ビームスプリッタ１４により反射された光は、収斂レンズ１８により検出器２０上にフォーカシングされてメインスポットとサブスポットとを形成する。このとき、検出器２０上に形成されるメインスポットとサブスポットとには、非点収差レンズ１９により約４５°の非点収差が付与される。
【００３４】
検出器２０は、例えば一つのメインスポットと二つのサブスポットとの光量をそれぞれ検出するための三つの４分割光検出器で構成されうる。図５には、かかる三つの４分割光検出器２１ないし２３、及び４分割光検出器２１ないし２３上に形成された光スポットのパターンが示されている。図５に示したように、それぞれの４分割光検出器２１ないし２３は、４個のセグメントに分割されてそれぞれのセグメントから個別的に光量を検出する。図５において、中央に位置するメインスポット４分割光検出器２１は、メインスポットの光量を検出し、上部及び下部のサブスポット４分割光検出器２２，２３は、二つのサブスポットの光量をそれぞれ検出する。対物レンズ１６をトラッキング及びフォーカシング駆動するためのＴＥＳとＦＥＳ、記録層の厚さ変化により発生する球面収差を補正するためのＳＡＳ、及び光記録媒体Ｄに記録された情報を再生するためのＲＦ信号などは、前記それぞれの４分割光検出器２１ないし２３で検出された光量から得られる。
【００３５】
まず、ＦＥＳは、メインスポット４分割光検出器２１の対角線方向の光量差から計算されうる。前述したように、検出器２０上に形成される光スポットには、非点収差レンズ１９により対角線方向である約４５°方向に非点収差が付与されるが、光が光記録媒体Ｄの記録層に正確にフォーカシングされた場合には、検出器２０上に形成される光スポットは、ほぼ円形を維持するが、正確にフォーカシングされていない場合には、非点収差により対角線方向に傾いた楕円形の光スポットが検出器２０上に形成される。したがって、対物レンズ１６のフォーカシングエラーは、メインスポット４分割光検出器２１の二つの対角線方向のセグメントでそれぞれ測定された光量の差となる。すなわち、ＦＥＳは、次の式（１）により計算されうる。
【００３６】
FES=A+C-B-D          （１）
ここで、ＡないしＤは、メインスポット４分割光検出器２１の該当するアルファベットで表示されたセグメントで測定された光量を表す。
【００３７】
また、光記録媒体Ｄに記録された情報を再生するためのＲＦ信号は、次の式（２）に定義されたように、メインスポット４分割光検出器２１の各セグメントで測定された光量の総和となる。
【００３８】
RF=A+C+B+D          （２）
光記録媒体Ｄの記録層の厚さ変化は、一つのトラック上でメインスポットの前方と後方とにそれぞれ位置する二つのサブスポットのＦＥＳの差となる。すなわち、記録層の厚さ変化がない場合には、メインスポットの前方と後方とにあるそれぞれのサブスポットから計算したＦＥＳが同一になる。しかし、記録層の厚さ変化がある場合には、二つのサブスポットの位置でフォーカシング深さが異なるので、二つのサブスポットのＦＥＳが異なる。したがって、二つのサブスポットのＦＥＳの差は、記録層の厚さ変化量に比例する。式（３）は、かかる記録層の厚さ変化によるＳＡＳをサブスポット４分割光検出器２２，２３の各セグメントで検出された光量で表している。
【００３９】
SAS=FES1-FES2=(F+H-E-G)-(J+L-I-K)          （３）
ここで、ＥないしＬは、サブスポット４分割光検出器２２，２３の該当するアルファベットで表示されたセグメントで測定された光量を表す。
【００４０】
一方、光記録媒体Ｄ上に形成されるメインスポットとサブスポットとは、記録層のトラックにより反射されると共に、トラックのエッジ部分により回折する。光記録媒体Ｄ上に形成されるメインスポットとサブスポットとがトラックの中心に正確に位置する場合には、検出器２０上に形成される光スポットの回折パターンが対称をなすが、トラックの中心に位置しない場合には、検出器２０に形成される光スポットの回折パターンが非対称をなす。したがって、ＤＰＰ方法によって、図面で見たとき、４分割光検出器２１ないし２３の上下側にあるセグメントで測定された光量の差としてＴＥＳを求める。すなわち、ＴＥＳは、次の式（４）から計算されうる。
【００４１】
TES=MPP-M×SPP
=(A+B-C-D)-M×[(E+H-F-G)+(I+L-J-K)]          （４）
ここで、ＭＰＰは、メインスポットによるプッシュプル信号であり、ＳＰＰは、サブスポットによるプッシュプル信号であり、Ｍは、メインスポットとサブスポットとの光量差を考慮した係数である。
【００４２】
図５に示したように、ＦＥＳ及びＲＦ信号を生成するためのＲＦ／ＦＥＳ回路３０、ＴＥＳを生成するためのＴＥＳ回路４０、及びＳＡＳを生成するためのＳＡＳ回路５０は、前述した数式１ないし４によって４分割光検出器２１ないし２３の各セグメントの出力を合わせるか、または差し引く複数の加算器と差動回路とで構成される。
【００４３】
このように求めたＦＥＳ及びＴＥＳは、アクチュエータ１７に送られて、情報を記録／再生するとき、対物レンズ１６のフォーカシング及びトラッキング制御に使われる。また、ＳＡＳは、球面収差補償素子１５に送られて、記録層の厚さ変化による球面収差の補償に使われる。球面収差補償素子１５としては、例えば液晶パネルやビーム拡大器などを使用できる。すなわち、光記録媒体Ｄの表面から記録層までの距離差で発生する球面収差を、液晶パネルやビーム拡大さを利用して逆方向の球面収差を発生させることによって補償する。かかる液晶パネルやビーム拡大器を利用した球面収差の補償方法は、公知技術であるので、さらに詳細な説明は省略する。
【００４４】
図６は、本発明による光ピックアップ装置において、記録層の厚さ変化によるＳＡＳの変化を示すグラフである。図６に示したように、ＳＡＳは、記録層の厚さ変化に対して良好な線形的な比例関係を有するということが分かる。また、図７は、対物レンズ１６が記録層のトラックを横断しつつ発生するＴＥＳを示す図である。図７において、対物レンズ１６によりフォーカシングされる光スポットが正確にトラックの中心に位置する場合、またはトラックとトラックとの間に正確に位置する場合に、ＴＥＳが０となる。したがって、図７のグラフに表示されたＴＥＳの値から光スポットがトラック上のどの位置にあるかが分かる。
【００４５】
一方、図８及び図９は、対物レンズ１６がトラックのエッジ方向に所定の距離ほど（例えば、約２ｍｍ）シフトされた場合のＳＡＳとＴＥＳとを示すグラフである。図８に示したように、本発明の望ましい実施形態による光ピックアップ装置では、対物レンズ１６がシフトされてもＳＡＳには影響を与えないため、常に正確なＳＡＳが得られる。また、図９に示したように、対物レンズ１６がシフトされる場合、メインスポットによるプッシュプル信号ＭＰＰとサブスポットによるプッシュプル信号ＳＰＰとは、所定の値ほどオフセットされるが、前記二つの信号ＭＰＰ、ＳＰＰの差から求められるＴＥＳには、オフセットが発生しない。したがって、本発明による光ピックアップ装置では、対物レンズ１６がシフトされても、常に正確なＴＥＳが得られる。
【００４６】
前述した構造を有する本発明の望ましい実施形態による光ピックアップ装置は、同じ記録層のトラック上にメインスポットと二つのサブスポットとを形成するため、記録層のトラックがランドまたはグルーブの形態になったあらゆる形態の光記録媒体、例えばＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＨＤ  ＤＶＤ−ＲＷ、ＢＤ−ＲＷなどにいずれも適用されうるという長所がある。
【００４７】
また、ＨＯＥ  １３で発生する二つのサブスポットが同じ光量を有するため、光ピックアップ内に若干のデフォーカシングが発生しても、それによる影響をほとんど受けない。すなわち、同じ光量の二つのサブスポットは、デフォーカシングによる影響を同一に受ける一方、ＳＡＳは、二つのサブスポットでのＦＥＳの差（すなわち、ＳＡＳ＝ＦＥＳ１−ＦＥＳ２）として求められるため、デフォーカシングによる影響は相殺されうる。したがって、光ピックアップ内にデフォーカシングが発生しても、記録層の厚さ変化によるＳＡＳを正確に計算することが可能である。
【００４８】
一方、前述した説明では、ＨＯＥ  １３が光源１１とビームスプリッタ１４との間に位置すると説明したが、ビームスプリッタ１４と対物レンズ１６との間にＨＯＥを配置してもよい。この場合、ＨＯＥは、光記録媒体Ｄに向かって入射する光のみを回折させ、光記録媒体Ｄから反射されて入射する光はそのまま通過させるように方向性を有する必要がある。かかるＨＯＥとして、例えば偏光ＨＯＥ（ｐ−ＨＯＥ）を使用できる。
【００４９】
図１０は、本発明による光ピックアップを採用した光記録／再生システムの全体的な構造を概略的に示す図である。図１０に示したように、本発明による光ピックアップを採用した光記録／再生システム６０は、例えばＣＤ、ＤＶＤまたはＢＤのようなディスク状の光記録媒体Ｄを回転させるためのスピンドルモータ６５、前記光記録媒体Ｄの半径方向に移動可能に設置されて光記録媒体から／に情報を再生／記録する光ピックアップ６１、スピンドルモータ６５を駆動するための駆動部６７、及び光ピックアップ６１のフォーカシング及びトラッキングサーボを制御するための制御部６９を備える。ここで、説明していない参照番号６２は、光記録媒体Ｄが搭載されるターンテーブルであり、６３は、光記録媒体Ｄをチャッキングするためのクランプを表す。
【００５０】
光ピックアップ６１は、前述したように、光源から出射された光を光記録媒体Ｄに集束させる対物レンズ１６を備える光学系と、対物レンズ１６を駆動するためのアクチュエータと、ＦＥＳ、ＴＥＳ、ＳＡＳ及びＲＦ信号を生成するための信号生成回路とを備える。
【００５１】
光記録媒体Ｄから反射された光は、光ピックアップ６１に設けられた光検出器を通じて検出され、光電変換されて前述した電気的信号に変わり、前記電気的信号は、制御部６９に入力される。制御部６９は、駆動部６７を通じてスピンドルモータ６５の回転速度を制御する一方、光ピックアップ６１から入力された信号に基づいて、光ピックアップ６１のフォーカシング及びトラッキング駆動を制御する。また、制御部６９は、光ピックアップ６１から入力されたＲＦ信号に基づいて、光記録媒体Ｄに記録された情報を再生する。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、光ピックアップ装置及び光記録／再生システムの製造関連の技術分野に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】記録層の厚さ変化による球面収差を探知して補償する従来の光ピックアップ装置を概略的に示す図である。
【図２】従来の光ピックアップ装置の光検出器の構成及び前記光検出器に受光されるビームスポットのパターンを示す図である。
【図３】本発明の望ましい実施形態による光ピックアップ装置の構成を概略的に示す図である。
【図４】本発明による光ピックアップ装置で使われるＨＯＥの構成を例示的に示す正面図である。
【図５】本発明による光ピックアップ装置の光検出器の構成、前記光検出器に受光されるビームスポットのパターン、及び前記光検出器と連結されてＴＥＳ、ＳＡＳなどを求める周辺回路を概略的に示す図である。
【図６】本発明による光ピックアップ装置において、光記録層の厚さ変化によるＳＡＳの変化を示すグラフである。
【図７】本発明による光ピックアップ装置でのＴＥＳを示すグラフである。
【図８】本発明による光ピックアップ装置において、対物レンズのシフトがある場合、光記録層の厚さ変化によるＳＡＳの変化を示すグラフである。
【図９】本発明による光ピックアップ装置において、対物レンズのシフトがある場合、ＴＥＳを示すグラフである。
【図１０】本発明による光記録／再生システムを概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１１  光源
１２  コリメーティングレンズ
１３  光分岐手段
１４  ビームスプリッタ
１５  球面収差補償素子
１６  対物レンズ
１７  アクチュエータ
１８  収斂レンズ
１９  非点収差レンズ
２０  検出器
３０  ＲＦ／ＦＥＳ回路
４０  ＴＥＳ回路
５０  ＳＡＳ回路
【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】
2007052905.tif 000009
【図８】
2007052905.tif 000010
【図９】
2007052905.tif 000011
【図１０】
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