(57)【要約】【課題】  主ビームの検出信号に不安定な特性が表われる光ディスクであっても、安定的なフォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号とを生成することができ、さらに、再生信号の安定的な生成に寄与することができる光ピックアップ、並びに、光ディスク装置を提供する。【解決手段】  光ピックアップの光センサとして、主ビームの反射光が入射される第１の受光領域１９０と、２個のサブビームの反射光がそれぞれ入射される第２と第３の受光領域１９１，１９２とを備え、第１の受光領域１９０を非分割センサとし、第２と第３の受光領域１９１，１９２を４分割センサとする。そして、主ビームの検出信号により再生信号を生成し、サブビームの検出信号のみに基づいてフォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号とを生成する。【選択図】        図２
2007226901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超解像近接場構造光ディスクを記録媒体としてデータの記録又は再生を行う光ピックアップであって、
レーザ光を主ビームと２個のサブビームの複数ビームに分割する回折格子と、
前記複数ビームが光ディスクのデータトラックに対して斜めの配置になるように前記レーザ光を照射する光学系と、
前記主ビームの反射光が入射される第１の受光領域、および、前記２個のサブビームの反射光がそれぞれ入射される第２と第３の受光領域を有する光センサと、
該光センサの前方の光路上で異なる角度を向いて互いに接触するように固定された２つのプリズムからなる光学部品と、を備え
前記光センサにおける第１の受光領域は非分割であり、
前記光センサの第２と第３の受光領域は、それぞれ田の字状に４分割され、各分割領域に入射した光の強度をそれぞれ個別に検出可能に構成され、
前記光センサの検出信号のうち前記主ビームの検出信号により再生信号が生成され、前記サブビームの検出信号のみに基づいてダブルナイフエッジ法によりフォーカス誤差信号が、３ビーム法によりトラッキング誤差信号が生成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。
【請求項２】
光ディスクにレーザ光を照射してデータの記録又は再生を行う光ピックアップであって、
レーザ光を主ビームと２個のサブビームの複数ビームに分割する回折格子と、
前記複数ビームが光ディスクのデータトラックに対して斜めの配置になるように前記レーザ光を照射する光学系と、
前記複数ビームの反射光をそれぞれ検出する光センサとを備え、
前記光センサの検出信号のうち前記主ビームの検出信号により再生信号が生成され、前記サブビームの検出信号のみによってフォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号とが生成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。
【請求項３】
光ディスクにレーザ光を照射してデータの記録又は再生を行う光ピックアップであって、
レーザ光を主ビームと２個のサブビームの複数ビームに分割する回折格子と、
前記複数ビームが光ディスクのデータトラックに対して斜めの配置になるように前記レーザ光を照射する光学系と、
前記主ビームの反射光が入射される第１の受光領域、および、前記２個のサブビームの反射光がそれぞれ入射される第２と第３の受光領域を有する光センサとを備え、
前記第１の受光領域は非分割であり、
前記第２と第３の受光領域は、それぞれ田の字状に４分割され、各分割領域に入射した光の強度をそれぞれ個別に検出可能にされていることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項４】
前記光センサの前段に、光路上で異なる角度を向いて互いに接触するように固定された２つのプリズムからなる光学部品が設けられ、
前記サブビームの検出信号のみに基づいてダブルナイフエッジ法により前記フォーカス誤差信号が生成され、３ビーム法により前記トラッキング誤差信号が生成されることを特徴とする請求項２〜３の何れかに記載の光ピックアップ。
【請求項５】
超解像近接場構造光ディスクを記録媒体としてデータの記録又は再生を行うものであることを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載の光ピックアップ。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載の光ピックアップと、
前記光ディスクを回転させるスピンドル機構と、
前記光ピックアップを光ディスクの半径方向に移動させる駆動機構と
を備えてい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】
この発明は、超解像近接場構造ディスクなどの光ディスクを記録媒体としてデータの記録又は再生を行う光ピックアップおよび光ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
以前より、近接場光を利用することで、記録面により微小な記録マークを形成してデータの記録再生を行うスーパーＲＥＮＳ（Super-Resolution Near-field Structure：超解像近接場構造）ディスクと呼ばれる光ディスクが開発されている。
【０００３】
スーパーＲＥＮＳディスクにおいては、レーザ光が記録層の記録マークに達するまでにある程度のレーザパワーが必要であるため、再生信号の信号対雑音比（ＣＮＲ：Carrier to Noise ratio）がレーザパワーに対して非線形の特性を有し、レーザパワーが低い状態では再生信号のＣＮＲが非常に小さく、レーザパワーが一定以上となると再生信号のＣＮＲが急激に大きくなるという特性がある。
【０００４】
また、本願の発明に関連する従来技術として特許文献１〜４に開示の技術がある。特許文献１には、ＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）などの光ディスク装置において、一次回折光（サブビーム）を４分割センサで検出してフォーカス誤差信号を生成する技術が開示されている。なお、特許文献１には、トラッキング誤差信号を生成する場合には、主ビームを２分割センサで検出してその検出信号を使用するとの記載がある（段落００３３）。
【０００５】
また、特許文献２には、近視野光ヘッドにおいて集光点と集光マークとのズレをナイフエッジ法により検出する技術が開示されている。また、特許文献３には、光ディスク装置において光スポットの中央部分と周辺部分とを分離してナイフエッジ法にて球面収差の検出を行う技術が開示されている。また、特許文献４には、フォーカス誤差をナイフエッジ法で検出し、トラッキング誤差を３スポット法で検出する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平１０−６４１０４号公報
【特許文献２】特開２００１−３０７３４８号公報
【特許文献３】特開２００２−３６７１９７号公報
【特許文献４】特開平０１−２６９２３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のスーパーＲＥＮＳディスクにおいては、再生信号に振幅の大きな低域ノイズが現れ、記録マークを再生するＨｉ−Ｌｏの信号が振幅の大きな低域ノイズに包含されてしまうという特性（ＥＮＶＥＬＯＰ特性と呼ばれる）を有するという課題がある。
【０００７】
一般的な光ピックアップの技術では、フォーカス誤差信号は０次回折光である主ビームを分割センサで受光し、この主ビームの検出信号から生成するのが通常である。また、トラッキング誤差信号も主ビームの検出信号と±１次回折であるサブビームの検出信号とを合わせて生成する場合が多い。
【０００８】
しかしながら、上記のスーパーＲＥＮＳディスクでは、主ビームの反射光に余り好ましくないＥＮＶＥＬＯＰ特性が付加されているため、従来のように主ビームの検出信号を用いてフォーカス誤差信号やトラッキング誤差信号を使用したのでは、安定したフォーカス誤差信号やトラッキング誤差信号が得られず、安定したフォーカスサーボやトラッキングサーボがかけられないという問題があった。
【０００９】
また、分割センサはそれぞれ独立したフォトダイオードを極近接させて分離させる構造を有するため、非分割の光センサに比べて、入射光の検出信号にノイズが生じることが分かっている。そのため、スーパーＲＥＮＳディスクの再生に分割センサを用いたのでは、好ましくないＥＮＶＥＬＯＰ特性にセンサノイズも加わることとなって、再生信号生成の不安定要因がさらに増すという問題もあった。
【００１０】
この発明の目的は、スーパーＲＥＮＳディスクのように再生信号に不安定な特性が表われる光ディスクに対しても、安定したフォーカスサーボやトラッキングサーボのかけられる光ピックアップ並びに光ディスク装置を提供することにある。
【００１１】
また、スーパーＲＥＮＳディスクのように再生信号に不安定な特性が表われる光ディスクに対して、再生信号の安定的な生成に寄与することの出来る光ピックアップ並びに光ディスク装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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記録又は再生を行う光ピックアップであって、レーザ光を主ビームと２個のサブビームの複数ビームに分割する回折格子と、  前記複数ビームが光ディスクのデータトラックに対して斜めの配置になるように前記レーザ光を照射する光学系と、前記主ビームの反射光が入射される第１の受光領域、および、前記２個のサブビームの反射光がそれぞれ入射される第２と第３の受光領域を有する光センサとを備え、前記第１の受光領域は非分割であり、前記第２と第３の受光領域は、それぞれ田の字状に４分割され、各分割領域に入射した光の強度をそれぞれ個別に検出可能にされている構成とした。そして、前記光センサの検出信号のうち前記主ビームの検出信号により再生信号が生成され、前記サブビームの検出信号のみに基づいてフォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号とが生成される構成とした。
【００１３】
このような構成により、主ビームは検出ノイズの小さな非分割のセンサで検出されるので、主ビームの反射光に好ましくない特性があるような場合でも、その他のノイズが省かれて再生信号の安定的な生成に寄与することができる。
【００１４】
また、サブビームを４分割センサで検出することで、主ビームの検出信号を用いることなく、サブビームの検出信号のみによってフォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号とを生成することができる。それにより、主ビームの検出信号に不安定な特性があるばあいでも安定的なフォーカスサーボとトラッキングサーボをかけることが出来る。
【００１５】
具体的には、前記光センサの前段に、光路上で異なる角度を向いて互いに接触するように固定された２つのプリズムからなる光学部品を設け、前記サブビームの検出信号のみに基づいてダブルナイフエッジ法により前記フォーカス誤差信号を生成し、３ビーム法により前記トラッキング誤差信号を生成することが出来る。
【００１６】
このような方式により、トラッキングサーボのブレの影響でフォーカス誤差信号に表れる残留エラー信号も小さくなり、安定したサーボ特性を得ることが出来る。
【００１７】
さらに具体的には、上記のような構成は、再生信号の信号対雑音比が入射レーザのパワーに対して非線形特性を有する超解像近接場構造光ディスクを記録媒体とする場合に特に有用である。
【００１８】
そして、上述のような光ピックアップ、並びに、光ディスクを回転させるスピンドル機構、光ピックアップを光ディスクの半径方向に移動させる駆動機構等を備えた光ディスク装置により、主ビームの検出信号に不安定な特性が表われる光ディスクであっても、再生信号の安定的な生成に寄与することができるとともに、安定的なフォーカスサーボとトラッキングサーボをかけることの出来る光ディスク装置を実現できる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明に従うと、主ビームの検出信号に不安定な特性が表われる光ディスクであっても、再生信号の安定的な生成に寄与することができ、且つ、安定的なフォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号とを生成することが出来るという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施の形態の光ピックアップを示す構成図である。
【００２２】
この実施の形態の光ピックアップ１０は、スーパーＲＥＮＳディスク３を記録媒体としてその記録面にレーザ光を照射してデータの記録や再生を行うものである。光ピックアップ１０は、レーザ光を出射する半導体レーザ１１と、レーザ光を複数ビームに分割する回折格子１２と、光ディスク３へ向う進行波と光ディスク３からの反射波とを分離するための偏光ビームスプリッタ１３および１／４波長板１４と、レーザ光を平行光にするコリメータレンズ１５と、立上げミラー１６と、レーザ光を光ディスク３の記録面に集束させる対物レンズ１７と、分離された反射光にフォーカス誤差検出のための光学作用を及ぼすプリズム１８ａ，１８ｂと、３つの受光領域が形成された光センサ１９と、対物レンズ１７をフォーカス方向とトラッキング方向とに微小変位させるレンズアクチュエータ２０と、半導体レーザ１１を駆動するレーザドライバ２２と、光センサ１９の検出信号に演算処理を施す演算回路２３等を備え、これらが１個のアクチュエータベースに搭載されて構成される。なお、レーザドライバ２２や演算回路２３は、アクチュエータベース側に搭載しても良いし、或いは、アクチュエータベースの外側に設けて、フレキシブル配線により半導体レーザ１１や光センサ１９と接続させるようにしても良い。
【００２３】
プリズム１８ａ，１８ｂは、光センサ１９の前方の光路上で、互いに異なる角度を向いて接触するように固定されたものであり、ダブルナイフエッジ方式のフォーカス誤差検出を可能とする作用を与える光学部品である。
【００２４】
レンズアクチュエータ２０は、外部からフォーカスサーボ制御信号とトラッキングサーボ制御信号とを受けて、対物レンズ１７を保持したレンズホルダを、電磁力の作用によりフォーカス方向とトラッキング方向とにそれぞれ独立的に高速に駆動するものである。
【００２５】
図２には、光センサの受光部の詳細な構成と光スポット形状とを表わした説明図を示す。同図中、光スポットを点線で示す。図２（ａ）は焦点が手前にずれている場合、（ｂ）は合焦点の場合、（ｃ）は焦点が奥側にずれている場合をそれぞれ示している。また、図３は、回折格子１２により分割された複数ビームの光ディスクの記録面への照射位置を表わした説明図である。
【００２６】
光センサ１９は、１個の半導体チップ上に所定のパターンでフォトダイオードを形成してなるシリコンモノシリックのＰＤＩＣ（フォト・ディテクタ集積回路）である。その受光部には、中央に第１受光領域１９０が、その両隣りに第２受光領域１９１と第３受光領域１９２とが、それぞれ形成されている。第１受光領域１９０には０次回折光である主ビームの反射光が入射され、第２および第３受光領域１９１，１９２には±１次回折光であるサブビームの反射光がそれぞれ入射される。
【００２７】
第１受光領域１９０は、非分割の構成であり、受光領域１９０全体の領域Ｅが１つのフォトダイオードとして形成されている。
【００２８】
第２と第３の受光領域１９１，１９２は、それぞれ田の字状に４分割された構成であり、各分割領域Ａ〜Ｄ，Ｆ〜Ｉにてそれぞれ独立的に受光強度の検出が可能になっている。
【００２９】
主ビームＰ０とサブビームＰ１，Ｐ１とは、図３に示すように、光ディスクのデータトラックに対して斜めになるように照射されている。主ビームＰ０はデータピット又はデータマークの形成されるグルーブＧに照射され、サブビームＰ１，Ｐ１はランドＬとグルーブＧの境界をまたぐように照射される。
【００３０】
そして、上述のプリズム１８ａ，１８ｂの作用により、これら主ビームＰ０とサブビームＰ１，Ｐ１とが光ディスク３の記録面に対して手前にずれた状態、合焦点の状態、奥側にずれた状態とで、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す形態で主ビームとサブビームとが入射され、各受光領域においてそれぞれの光量が検出される。
【００３１】
演算回路２３は、第１受光領域１９０（領域Ｅ）の検出信号と、第２と第３受光領域１９１，１９２の各分割領域Ａ〜Ｄ，Ｆ〜Ｉの検出信号とを受け、これらの検出信号に基づき所定の演算処理を行って再生信号（ＲＦ信号）、フォーカス誤差信号（ＦＥ信号）、トラッキング誤差信号（ＴＥ信号）をそれぞれ生成する。
【００３２】
演算回路２３において各信号を生成する演算式は次の通りである。ここで、各領域Ａ〜Ｉの検出信号の強度を各領域の符号と同一の記号で表わしている。
ＲＦ信号＝Ｅ
ＦＥ信号＝｛（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）｝＋｛（Ｆ＋Ｈ）−（Ｇ＋Ｉ）｝
ＴＥ信号＝（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）−（Ｆ＋Ｇ＋Ｈ＋Ｉ）
【００３３】
つまり、この演算回路２３では、フォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号とが主ビームの検出信号は用いられず、サブビームの検出信号のみが用いられて生成されている。
【００３４】
上記演算回路２３で生成されたＦＥ信号とＴＥ信号とは、光ピックアップ１０から光ディスク装置の制御回路に送られる。そして、制御回路においてこれらの信号に基づきフォーカスサーボ制御信号とトラッキングサーボ制御信号とが生成されて、これらの信号がレンズアクチュエータ２０に出力される。レンズアクチュエータ２０は、これらの制御信号により対物レンズ１７をフォーカス方向とトラッキング方向とに変位させて、レーザ光の焦点を光ディスク３の記録面に合わせ、レーザ光の主ビームの位置を所定のデータトラックのグルーブに合わせるようになっている。
【００３５】
また、このような構成の光ピックアップ１０を、光ディスク３を回転させるスピンドル機構と、光ピックアップ１０を光ディスク３の半径方向に移動させる駆動機構等と組み合わせることで、光ディスク装置が構成される。
【００３６】
以上のように、この実施の形態の光ピックアップ１０、並びに、これを搭載した光ディスク装置によれば、主ビームを非分割の受光領域１９０で検出して再生信号（ＲＦ信号）を生成しているので、光センサ１９で付加されるノイズを小さくして、安定した再生信号の生成に寄与することが出来る。特に、スーパーＲＥＮＳディスクでは、再生信号となる主ビームの反射光に不安定なＥＮＶＥＬＯＰ特性が表われるが、その場合でも光センサ１９でのノイズが極力低減されて、再生信号の安定した生成に寄与することが出来る。
【００３７】
また、フォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号とがサブビームの検出信号のみから生成されるので、主ビームの検出信号に不安定な特性が表われるような場合でも、その影響を排除して安定的なフォーカスサーボとトラッキングサーボとを行うことが出来る。
【００３８】
なお、サブビームの検出信号のみを用いることで、安定的なフォーカスサーボとトラッキングサーボが可能になる理由は次に示すごとくである。
【００３９】
図４には、スーパーＲＥＮＳディスクの再生パワーと再生信号のＣＮＲの関係を表わした特性グラフを示す。
【００４０】
すなわち、スーパーＲＥＮＳディスクは、図４の特性グラフに表わすように、入射ビームの強度が一定以上になると再生信号のＣＮＲが急激に上昇するという特性を有する。それと同時に、このＣＮＲが高くなる範囲で不安定なＥＮＶＥＬＯＰ特性が現われる。一方、±１次回折光であるサブビームは、０次回折光である主ビームに対してパワーが１／１０程度に低減する。例えば、主ビームが３ｍＷであればサブビームは０．３ｍＷとなる。従って、主ビームの反射光に不安定なＥＮＶＥＬＯＰ特性が表われても、サブビームの反射光にそれは生じない。従って、サブビームの検出信号のみでフォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号とを生成することで、主ビームの検出信号を用いる場合に比べて安定的なフォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号とを生成することが可能となる。
【００４１】
また、上記実施の形態の光ピックアップ１０では、フォーカス誤差信号をダブルナイフエッジ法により生成しているので、非点収差法など他の方式で生成する場合よりも、フォーカス誤差信号の残留エラー信号を小さくすることが出来るという効果も得られる。
【００４２】
図５には、フォーカス誤差信号に現れる残留エラー信号の大きさを比較する波形図を示す。
【００４３】
一般に、フォーカスサーボとトラッキングサーボとは互いに干渉するため、トラッキングサーボのブレがフォーカス誤差信号に残留エラー信号として現れてしまう。上記のように、サブビームのみを用いてトラッキング誤差信号とフォーカス誤差信号を生成する構成において、非点収差法を用いた場合とダブルナイフエッジ法とを用いた場合とを比較すると、図５に示すように、フォーカス誤差信号に現れる残留エラー信号は、非点収差法を用いた場合では１０〜２０％の大きさになるが、ダブルナイフエッジ法では５％以下と顕著に小さくなる。ここで、残留エラー信号の大きさはフォーカス誤差信号の最大振幅を１００％として表わしている。このことから、ダブルナイフエッジ法を用いたこの実施の形態の光ピックアップ１０では、非点収差法を用いた場合に比べて、速やかで安定的なフォーカスの引き込みを行えるという効果が得られる。
【００４４】
なお、本発明は、上記の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、上記実施の形態では、光ディスクとして超解像近接場構造ディスクを例示したが、主ビームの反射光に不安定な特性を有するような光ディスクであれば、本発明を適用することで同様の作用効果を得ることが出来る。
【００４５】
また、上記実施の形態では、フォーカス誤差信号を生成する方法としてダブルナイフエッジ法を用いているが、非点収差法やフーコー法などその他の方式を用いた場合でも、サブビームのみから生成することで、主ビームの不安定な特性を排除できるという一定の効果が奏される。また、トラッキング誤差信号を生成する方法も３ビーム法に限られず、サブビームの検出のみで生成することが出来れば、種々の方式を適用しても良い。
【００４６】
その他、実施の形態で具体的に示したその他の光学構成やサーボ制御の構成などは、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態の光ピックアップを示す構成図である。
【図２】光センサの受光部の詳細な構成と光スポット形状を表わした説明図である。
【図３】光ディスクの記録面への複数ビームの照射位置を表わした説明図である。
【図４】スーパーＲＥＮＳディスクの再生パワーと再生信号のＣＮＲの関係を表わした特性グラフである。
【図５】フォーカス誤差信号に現れる残留エラー信号の大きさを比較した波形図である。
【符号の説明】
【００４８】
３    光ディスク
１０  光ピックアップ
１１  半導体レーザ
１２  回折格子
１３  偏光ビームスプリッタ
１４  １／４波長板
１５  コリメータレンズ
１６  立上げミラー
１７  対物レンズ
１８ａ，１８ｂ  プリズム
１９  光センサ
２０  レンズアクチュエータ
２２  レーザドライバ
２３  演算回路
１９０  第１受光領域
１９１  第２受光領域
１９２  第３受光領域
Ａ〜Ｄ  分割領域
Ｆ〜Ｉ  分割領域
【図１】
2007226901.tif 000003
【図２】
2007226901.tif 000004
【図３】
2007226901.tif 000005
【図４】
2007226901.tif 000006
【図５】
2007226901.tif 000007