(57)【要約】      （修正有）【課題】多層光ディスクにおいて所望の光情報記録媒体層と隣接する光情報記録媒体層からの反射光によるフォーカス誤差信号の乱れを低減することができる。【解決手段】ナイフエッジ法によりフォーカス誤差信号を生成する際に、光ディスクからの反射光を直径軸Ｏと距離ｄの平行な直線７ｇを分割線として２分割にし、分割した光束のうち光軸を含まない光束から形成される検出光２０を用いてフォーカス誤差信号を生成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光情報記録媒体層を有する光ディスクに光照射することによって情報を記録する光学ヘッドにおいて、
光源と、前記光源からの光を集光して前記光ディスクに照射する集光手段と、
前記光ディスクからの反射光の直径軸と距離ｄに位置する直線を分割線として反射光の光束を２分割する光束分割手段と、
前記光ディスクの第１の光情報記録媒体層を前記集光手段により集光したとき、前記第１の光情報媒体層からの前記光束分割手段により分割した２つの光束のうち光軸を含まない光束から形成される検出スポットに起因する出力が略等しくなるように配置された第１および第２の光検出領域を持つ光検出器とを備え、
前記第１の光情報記録媒体層以外の光情報記録媒体層からの反射光が、前記第１および第２の光検出領域の分割線を含まないことを特徴とする光学ヘッド。
【請求項２】
前記光束分割手段に入射する反射光の光束直径をＤとしたとき、前記距離ｄは、
【数１】
2009110556.tif 000004
の条件を満足することを特徴とする請求項１記載の光ヘッド。
【請求項３】
前記第１の光検出領域と前記第２の光検出領域の受光面積が等しくないことを特徴とする請求項１または２に記載の光学ヘッド。
【請求項４】
前記第１の光検出領域からの出力と前記第２の光検出領域からの出力の差分に基づいてフォーカス誤差信号を生成することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光学ヘッド。
【請求項５】
前記光束分割手段により分割した２つの光束のうち光軸を含む光束からなる検出スポットを受光する光検出器からの出力の差分に基づいてトラッキング誤差信号を生成することを特徴とする請求項４記載の光学ヘッド。
【請求項６】
前記複数の光情報記録媒体層を有する光ディスクは、３層以上であることを特徴とする請求項１記載の光ヘッド。
【請求項７】
前記複数の光情報記録媒体層の層間は４０μm以下であることを特徴とする請求項１記載の光ヘッド。
【請求項８】
前記複数の光情報記録媒体層の層間は２５μm以下であり、前記光源の波長は４０８nmであることを特徴する請求項１記載の光ヘッド。
【請求項９】
前記光束分割手段は、回折素子であることを特徴とする請求項１記載の光学ヘッド。
【請求項１０】
前記光束分割手段は、プリズムであることを特徴とする請求項１記載の光学ヘッド。
【請求項１１】
前記請求項１から１０に記載された光学ヘッドと、光ディスクと、前記光ディスクを回転運動する回転部と、前記光ヘッドを制御する制御部と、前記光ディスクに情報の記録及び再生の少なくとも一方を行う記録及び再生手段とを備えた光情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスク等のような情報記録媒体に対して記録及び再生を行う際に使用される光学ヘッド、並びにそのような光学ヘッドを備えた記録及び再生を行う光情報処理装置に関するものである。特に、複数の光情報記録媒体層を有する光ディスクに対して、正確な記録再生動作が可能な光ヘッドおよび光情報処理装置を提供する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ディスクは多量の情報信号を高密度で記録することができるため、オーディオ、ビデオ、コンピュータ等の多くの分野において利用が進められている。そして、大容量・高速データの転送が可能になりつつある現在、情報記録媒体として、動画像情報等の大容量データを記録するために更なる高密度化が求められている。この達成のためには、光情報記録媒体の記録マークの間隔とトラックピッチを短くせざるを得ない。記録マーク間隔及びトラックピッチの小さな光情報記録媒体に読み書きを行うためには微小なレーザスポットが必要である。しかし、スポットサイズには回折限界で決まる下限があり、どこまでも微小化することはできない。このため、記録マークのサイズあるいはトラックピッチの寸法で決まる面内記録密度はスポットサイズの下限で決まる限界がある。そこで、光情報記録媒体層を多層化して、光ディスクの面積当たりの情報密度を向上させようとすることが考えられている。
【０００３】
多層の光ディスクから情報を読み出すとき、層間の信号クロストークが発生し、従来方式の光ヘッドでは読み出し信号に大きな誤差が生じることがある。その原因の一つに、レーザ光の焦点位置が読み出そうとしている光情報記録媒体層から外れてしまうことがある。
【０００４】
フォーカス誤差信号の乱れをなくす技術が、特開２００２−１８３９８７号公報に開示されている。図７は、従来の光情報記録媒体と光ヘッドの構成を示す。半導体レーザ１１１から出射したレーザ光はコリメータレンズ１２３で平行光にされた後、三角プリズム１１２で円形ビームに変換される。このレーザ光は、偏光ビームスプリッタ１３１で反射され、λ／４波長板１２１により円偏光にされた後、対物レンズ１４１で微小なスポットに絞り込まれる。スポットの焦点位置では多層光ディスク１５０１が回転しており、記録マークを有する光情報記録媒体層１５１１、１５１２、１５１３等から強度変化を有する反射光が発生する。反射光は対物レンズ１４１に戻り、λ／４波長板１２１により直線偏光に変換され、偏光プリズム１３１を透過する。透過光はハーフプリズム１３２により２つに分割される。ハーフプリズムからの反射光は集光レンズ１４３で集光され、２分割光検出器１５２上に照射された後、電子回路１６１、１６２により、トラッキング誤差信号１７２とデータ信号１７３を生成する。ハーフプリズム１３２の透過光はナイフエッジ１２２で遮られた後、集光レンズ１４２で集光され、４分割光検出器１５３上に照射される。光検出器１５３は、４個の光検出素子１５３１、１５３２、１５３３、１５３４からなる。各光検出素子１５３１、１５３２、１５３３、１５３４の電流・電圧変換後の電圧出力をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとするとき、電子回路１６４は、Ａ〜ＤをＥ＝Ａ−Ｂ＋Ｃ−Ｄのように信号処理してフォーカス誤差信号出力１７１を発生する。
【０００５】
図８に示すように、４分割光検出器１５３の中央部の２個の光検出素子１５３２、１５３３には、対物レンズ１４１の焦点が合っている多層光ディスク１５０１の第１光情報記録媒体層１５１１からの反射光１８１が同光量ずつ入射し、２個の光検出素子１５３２、１５３３から発生される電流・電圧変換後の電圧出力Ｂ、Ｃが等しくなるように設計されている。
【０００６】
このとき、図９に示すように、４分割光検出器１５３の片側半分に位置する２個の光検出素子１５３３、１５３４には第１光情報記録媒体層１５１１の隣接層である第２光情報記録媒体層からの反射光１８２が入射するが、光検出素子１５３３と光検出素子１５３４の分割位置は、反射光１８２が光検出素子１５３３と光検出素子１５３４に同光量で入射し、光検出素子１５３３、１５３４から発生される電流・電圧変換後の電圧出力Ｃ、Ｄが等しくなるように設計されている。
【０００７】
これは例えば、４分割光検出器１５３の４個の光検出素子１５３１、１５３２、１５３３、１５３４を、中心側に位置する２個の光検出素子１５３２、１５３３の分割方向の長さを外側に位置する２個の光検出素子１５３１、１５３４の分割方向の長さより短く設定することにより実現することができる。そして、４分割光検出器１５３の４個の光検出素子１５３１、１５３２、１５３３、１５３４の出力を電子回路１６４でＥ＝Ａ−Ｂ＋Ｃ−Ｄのように信号処理した出力１７１をフォーカス誤差信号として対物レンズ１４１のレンズアクチュエータ１６３を制御することで、隣接する光情報記録媒体層からのデフォーカスした反射光の影響を受けることなく所望の光情報記録媒体層にフォーカス合わせを行うことができる。
【特許文献１】特開２００２−１８３９８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明では、多層光ディスクに情報の記録及び再生の少なくとも一方を行う光情報処理装置において、所望の光情報記録媒体層と隣接する光情報記録媒体層からの反射光によるフォーカス誤差信号の乱れを低減することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係わる光ヘッドは、複数の光情報記録媒体層を有する光ディスクに光照射することによって情報を記録する光学ヘッドにおいて、光源と、前記光源からの光を集光して前記光ディスクに照射する集光手段と、前記光ディスクからの反射光の直径軸と距離ｄに位置する直線を分割線として反射光の光束を２分割する光束分割手段と、前記光ディスクの第１の光情報記録媒体層を前記集光手段により集光したとき、前記第１の光情報媒体層からの前記光束分割手段により分割した２つの光束のうち光軸を含まない光束から形成される検出スポットに起因する出力が略等しくなるように配置された第１および第２の光検出領域を持つ光検出器とを備え、前記第１の光情報記録媒体層以外の光情報記録媒体層からの反射光が、前記第１および第２の光検出領域の分割線を含まないことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係わる光ヘッドは、前記光束分割手段に入射する反射光の光束直径をＤとしたとき、前記距離ｄは、
【００１１】
【数１】
2009110556.tif 000003
【００１２】
の条件を満足することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係わる光ヘッドは、前記第１の光検出領域と前記第２の光検出領域の受光面積が等しくないことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係わる光ヘッドは、前記第１の光検出領域からの出力と前記第２の光検出領域からの出力の差分に基づいてフォーカス誤差信号を生成することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係わる光ヘッドは、前記光束分割手段により分割した２つの光束のうち光軸を含む光束からなる検出スポットを受光する光検出器からの出力の差分に基づいてトラッキング誤差信号を生成することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係わる光ヘッドは、前記複数の光情報記録媒体層を有する光ディスクは、３層以上であることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係わる光ヘッドは、前記複数の光情報記録媒体層の層間は４０μm以下であることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係わる光ヘッドは、前記複数の光情報記録媒体層の層間は２５μm以下であり、前記光源の波長は４０８nmであることを特徴する。
【００１９】
また、本発明に係わる光ヘッドは、前記光束分割手段は、回折素子であることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係わる光ヘッドは、前記光束分割手段は、プリズムであることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係わる光情報処理装置は、上記光学ヘッドと、光ディスクと、前記光ディスクを回転運動する回転部と、前記光ヘッドを制御する制御部と、前記光ディスクに情報の記録及び再生の少なくとも一方を行う記録及び再生手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の光ヘッドおよび光情報処理装置によれば、多層光ディスクにおいて所望の光情報記録媒体層と隣接する光情報記録媒体層からの反射光によるフォーカス誤差信号の乱れを低減することができるという優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の光ヘッド、光情報記録及び再生装置の実施の形態について添付の図面を参照して説明する。なお、各図面において同一の符号は同一の構成要素または同様の作用、動作をなすものを表す。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における光学ヘッドの概略構成図である。
【００２５】
図１において、１は半導体レーザ、２はビームスプリッタ、３は１／４波長板、４はコリメートレンズ、５は反射ミラー、６は対物レンズ、７はホログラム、８は光検出器、９は対物レンズ６を駆動する２軸アクチュエータ、４０はコリメートレンズ４を駆動するステッピングモータ、４１はコリメートレンズ４を保持するレンズホルダであり、これらが光学ヘッド１０を構成している。なお、３０は透明基板を持つ光ディスクである。また、図２に示すように、光ディスク３０には光入射面側（対物レンズ６側）から光情報記録媒体層３１、３２、３３、３４が形成されており、それぞれ表面から光情報記録媒体層までの光透過層の厚さは、ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４となっている。
【００２６】
このような光ディスク３０に対して、情報の記録または再生を行う場合の光学ヘッド１０の動作について述べる。半導体レーザ１から出射された直線偏光のレーザ光は、ビームスプリッタ２を透過し、１／４波長板３で円偏光に変換された後、コリメートレンズ４で平行光に変換され、反射ミラー５で反射して、対物レンズ６によって、透明基板越しに光ディスク３０の情報記録面３１〜３４の何れかに光スポットとして集光される。
【００２７】
光情報記録媒体層３１〜３４の何れかで反射したレーザ光は、再び対物レンズ６を透過し、反射ミラー５で反射され、コリメートレンズ４を透過し、１／４波長板３で往路とは異なる直線偏光に変換された後、ビームスプリッタ２で反射され、ホログラム７によって受光素子８に導かれる。受光素子８で検出されたレーザ光は、光電変換された後演算されて、光ディスク３０の面ぶれに追従するためのフォーカス誤差信号と偏心に追従するためのトラッキング誤差信号を生成する。２軸アクチュエータ９は、このフォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号によって、回転する光ディスク３０の情報トラックに光スポットが追従するよう対物レンズ６を２軸方向に駆動する。
【００２８】
コリメートレンズ４はレンズホルダ４１に保持され、ステッピングモータ４０によって、レーザ光の光軸に沿って移動可能となっている。光情報記録媒体層３１〜３４の光透過層の厚さに応じて、レーザ光は光透過層の厚さ変化に伴う球面収差を補正するように、コリメートレンズ４によって発散光あるいは収束光とされ、対物レンズ６で逆極性の球面収差を発生させ、球面収差の補正を行う。
【００２９】
図３は、本実施の形態における検出光学系の概略図である。ホログラム７は、所望の光情報記録媒体層からの反射光の直径軸との距離が０＜ｄに位置する直線である分割線７ｇとこの分割線７ｇの中心から直交する方向に伸びる７ｈとにより、３つの分割領域の面積が７ａ＜（７ｂ＋７ｃ）となるように分割され、それぞれこれら各分割領域７ａ、７ｂ、７ｃに対応して、別個の格子が形成されている。また、光検出器８は、図３に示すように、４つの矩形上の受光領域８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄに分割された領域を有している。中央の受光領域８ａ、８ｂは、フォーカス用の受光領域であり、分割線８ｘにより分割される。一方、両側の８ｃ、８ｄはトラッキング誤差検出用受光領域である。
【００３０】
次に、光検出器上における検出光の状態を図３を用いて説明する。合焦状態の時、つまり、レーザ光が光ディスク３０の所望の光情報記録媒体層上にジャストフォーカス状態のとき、ホログラム７の分割領域７ａで回折された検出光は分割線８ｘ上に検出スポット２０を形成し、分割領域７ｂ、７ｃで回折された検出光はそれぞれ受光領域８ｂ、８ｃ上に検出スポット２１、２２を形成する。これは、組立時において、分割領域７ａで回折された検出スポットは分割線８ｘ上に形成するように調整されているためである。このような合焦状態のときには、受光領域８ａ、８ｂの出力信号の差分は０となる。
【００３１】
図４に、所望の光情報記録媒体層と隣接する光情報記録媒体層からの反射光を示す。所望の光情報記録媒体層の手前側の隣接層からの反射光７０ｍは、ホログラム７ａにより回折され、受光領域８ａ上で検出スポット２０ｍを形成する。また、所望の光情報記録媒体層の奥側の隣接層からの反射光７０ｎは、受光領域８ｂ上で検出スポット２０ｎを形成する。ここで、各隣接層からの検出スポット２０ｍ、２０ｎは、ホログラム７の分割線７ｇによる光軸中心Ｏを含まない回折光であるので、受光領域８ａ、８ｂ上では、各隣接層からの検出スポット２０ｍ、２０ｎを所望の光情報記録媒体層の検出光２０と分離することができ、その検出スポット２０ｍ、２０ｎは、受光領域分割線８ｘを跨ぐことはない。よって、受光領域８ａ、８ｂからの出力信号の差分であるフォーカス誤差信号を乱すことはなく、安定したフォーカス・サーボを実現することができる。
【００３２】
また、図５は、本実施の形態における別の効果を示すためのフォーカス誤差信号の図である。実線は、ホログラム７の３つの分割領域の面積が７ａ＜（７ｂ＋７ｃ）に分割された時、つまり、分割線７ｇが所望の光情報記録媒体層からの反射光の直径軸との距離が０＜ｄに位置する場合の受光領域８ａ、８ｂからのフォーカス誤差信号出力を示す。一方、点線は、ホログラム７の３つの分割領域が７ａ＝（７ｂ＋７ｃ）に分割された時、つまり、分割線７ｇがｄ＝０に位置する場合での受光領域８ａ、８ｂからのフォーカス誤差信号を示す。なお、このとき分割線７ｈの位置は問わない。
【００３３】
このように、ホログラム７の分割線７ｇが０＜ｄにある方が、デフォーカス時のフォーカス誤差信号の収束を早くすることができる。これにより、狭層間でのフォーカス誤差信号の分離が可能となる。
【００３４】
なお、本実施の形態では、光束分割手段にホログラムを使用したが、プリズムを用いて、光軸を含まない検出光に分離することも可能である。
【００３５】
なお、ホログラム、プリズムのなどの光学素子の材質は、ガラス、プラスチックなどを特に限定するものではない。また、ホログラム、プリズム、レンズを複合化した構成であっても問題ない。
【００３６】
なお、受光素子８ａと８ｂの面積は、８ａ＝８ｂであっても、８ａ≠８ｂであっても何ら問題ない。
【００３７】
さらに、この思想を具現化できる構成であれば、どんな構成であっても良い。
【００３８】
（実施の形態２）
図６は本発明の実施の形態２における光情報処理装置の概略構成図である。
【００３９】
図６において、５０は光情報処理装置全体の筐体であり、筐体５０の内部に光ディスク駆動部５１、制御部５２、光学ヘッド１０を備える。また３０は光ディスクである。光ディスク駆動部５１は光ディスク３０を回転駆動する機能を有し、光学ヘッド１０は実施の形態１で述べたいずれかの光学ヘッドである。制御部５２は光ディスク駆動部５１と光学ヘッド１０の駆動および制御を行う機能を有すると共に、光学ヘッド１０で受光された制御信号、情報信号の信号処理を行う機能と、情報信号を筐体５０の外部と内部でインターフェースさせる機能を有する。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は多層の光ディスクを対象としてフォーカス誤差信号を生成するとき、隣接層からの反射光の影響を低減することができ、記録再生するときの信頼性を向上させることができる。また、フォーカス誤差信号の収束も早くすることができる。これらより、光情報記録媒体層の層間隔を狭くすることが可能になる。光情報記録媒体の層間隔を大きくすれば隣接層からの反射光の影響は少なくなるが、限られたディスク厚さの中で多層を実現することができない。このとき、本発明は他の隣接層からの影響を少なくすることができるので、より層間隔の狭い多くの層からなる多層光ディスクの記録再生が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態１における光学ヘッドの概略構成図
【図２】本発明の実施の形態１における光ディスクの概略構成図
【図３】本発明の実施の形態１における検出系の概略図
【図４】本発明の実施の形態１における隣接する光情報記録媒体層からの検出スポットを示す概略図
【図５】本発明の実施の形態１におけるフォーカス誤差信号の図
【図６】本発明の実施の形態２における光情報処理装置の概略構成図
【図７】従来の光情報記録媒体と光ヘッドの概略構成図
【図８】従来の光ヘッドで合焦点位置にある光情報記録媒体層からの反射光の４分割光検出器上での像を示す模式図
【図９】従来の光ヘッドで隣接層である光情報記録媒体層からの反射光の４分割光検出器上での像を示す模式図
【符号の説明】
【００４２】
１    半導体レーザ
２    ビームスプリッタ
３    １／４波長板
４    コリメートレンズ
５    反射ミラー
６    対物レンズ
７    ホログラム
７ａ，７ｂ，７ｃ    ホログラム分割領域
７ｇ，７ｈ    ホログラム分割線
８    受光素子
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ    受光領域
８ｘ    受光素子分割線
９    ２軸アクチュエータ
１０    光学ヘッド
２０，２１，２２    検出スポット
２０ｍ    手前側（対物レンズ側）の隣接層からの反射光
２２ｎ    奥側の隣接層からの反射光
３０    光ディスク
３１，３２，３３，３４    光情報記録媒体層
４０    ステッピングモータ
４１    レンズホルダ
５０    筐体
５１    光ディスク駆動部
５２    制御部
７０    ジャストフォーカス時のホログラム７上の光束
７０ｍ    所望の光情報記録媒体層の手前側隣接層からの反射光のホログラム上の光束
７０ｎ    所望の光情報記録媒体層の奥側隣接層からの反射光のホログラム上の光束
１１１    半導体レーザ
１１２    三角プリズム
１２１    λ／４波長板
１２２    ナイフエッジ
１２３    コリメータレンズ
１２４    ホログラム光学素子
１３１    偏光ビームスプリッタ
１３２    ハーフプリズム
１４１    対物レンズ
１４２，１４３    集光レンズ
１５２    ２分割光検出器
１５３    ４分割光検出器
１６１，１６２，１６４    電子回路
１６３    レンズアクチュエータ
１７１    フォーカス誤差信号
１７２    トラッキング誤差信号
１７３    データ信号
１８１    第１光情報記録媒体層からの反射光
１８２    第２光情報記録媒体層からの反射光
１５０１    多層光ディスク
１５１１    第１光情報記録媒体層
１５１２    第２光情報記録媒体層
１５１３    第３光情報記録媒体層
１５３１〜１５３４    光検出素子
【図１】
2009110556.tif 000005
【図２】
2009110556.tif 000006
【図３】
2009110556.tif 000007
【図４】
2009110556.tif 000008
【図５】
2009110556.tif 000009
【図６】
2009110556.tif 000010
【図７】
2009110556.tif 000011
【図８】
2009110556.tif 000012
【図９】
2009110556.tif 000013