光ヘッド装置、光ディスク装置および光ディスク
【課題】回折限界以下の小さな記録マークを含む超解像光ディスクの再生時における低周波ノイズを低減でき、再生信号の品質を向上できる光ヘッド装置を提供する。
【解決手段】光ヘッド装置１０の受光素子２７は、戻り光ビームの周辺部を受光する複数の受光エレメントからなる第１の受光面と、前記戻り光ビームの中央部を受光する受光エレメントからなる第２の受光面とで構成される受光面を有する。第１の受光面の複数の受光エレメントは、対物レンズ５を焦点制御するための非点収差法で使用する４分割受光面において互いに直交する２つの分割線またはそれに相当する分割線の交点に対して非対称な位置に配置されるとともに、戻り光ビームの中心が前記分割線の交点に調整されている。
【解決手段】光ヘッド装置１０の受光素子２７は、戻り光ビームの周辺部を受光する複数の受光エレメントからなる第１の受光面と、前記戻り光ビームの中央部を受光する受光エレメントからなる第２の受光面とで構成される受光面を有する。第１の受光面の複数の受光エレメントは、対物レンズ５を焦点制御するための非点収差法で使用する４分割受光面において互いに直交する２つの分割線またはそれに相当する分割線の交点に対して非対称な位置に配置されるとともに、戻り光ビームの中心が前記分割線の交点に調整されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光ヘッド装置と、超解像方式を採用した光記録再生媒体に対して情報の記録または再生を行なう光ディスク装置と、この光ディスク装置により記録または再生される光ディスクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
これまで、各種光ディスクの大容量化は、ディスクのトラック上に書かれる情報の記録マークの大きさを小さくするとともに、記録や再生に用いるレーザ光の短波長化および開口数が大きい対物レンズの採用により、焦点面での集光スポットサイズを小さくすることによって達成してきた。
【０００３】
例えば、ＣＤ（コンパクトディスク）では、光透過層（情報記録層の上に設けられる透明保護層およびスペース層。透明基板とも言う）となるディスク基板の厚さが約１．２ｍｍ、レーザ光波長が約７８０ｎｍ、対物レンズの開口数（ＮＡ）が０．４５であり、６５０ＭＢの記録容量であった。
【０００４】
ＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）では、光透過層の厚さが約０．６ｍｍ、レーザ光波長が約６５０ｎｍ、ＮＡが０．６であり、４．７ＧＢの記録容量となっている。
【０００５】
さらに高密度のＢＤ（ブルーレイディスク）では、光透過層の厚さを０．１ｍｍにした光ディスクを用いて、レーザ光波長を約４０５ｎｍ、ＮＡを０．８５とすることで１層あたり２５ＧＢの大容量化を実現している。
【０００６】
このほか、光透過層の厚さをＤＶＤと同じ０．６ｍｍとした光ディスクを用いて、レーザ光波長を約４０５ｎｍ、ＮＡを０．６５とすることで１８ＧＢ以上の大容量化を実現するＨＤ ＤＶＤ（高精細デジタル多用途ディスク）などがある。
【０００７】
近年、光記録の分野においては、光の強度によって屈折率が変化する非線形光吸収特性または非線形光透過特性を有する超解像マスク層が成膜された超解像光ディスクを用いた高密度記録方式が研究されている。この方式では、光ディスクに集光スポット内の光強度が大きい、または温度が高い局所的な部分に屈折率変化をもたらすことで、光ディスク装置の光学要素である集光レンズの開口数ＮＡと光の波長λから決まる回折限界λ／４ＮＡよりも小さなマークを再生することができる。（例えば、非特許文献１参照）。
【０００８】
しかしながら、このような超解像光ディスクでは、マスク層で光が吸収されるため、従来の光ディスクにおける再生パワーに比べて大きな再生パワーが必要となる。その結果、再生信号に含まれる低周波ノイズ（またはディスクノイズ）が増大することが知られている。（例えば、非特許文献２参照）。
【０００９】
非特許文献１及び非特許文献２は、代表的な超解像光ディスクであるＳｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ（Ｓｕｐｅｒ ＲＥｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｎｅａｒｆｉｅｌｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）方式に関するものである。これ以外に、情報の記録マークが光の強度によって屈折率が変化する非線形光吸収特性または非線形光透過特性を有する材料により形成された光超解像光ディスクも提案されている。（例えば、非特許文献３参照）。以降ではこれらを総称して超解像光ディスクと呼ぶ。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】“Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｙｅ Ｐａｔｔｅｒｎ ｏｎ Ｓｕｐｅｒ−Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｎｅａｒ−Ｆｉｅｌｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｄｉｓｋ ｗｉｔｈ Ｗｒｉｔｅ−Ｓｔｒａｔｅｇｙ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ”，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．,Ｖｏｌ．４３，Ｎｏ．７Ａ，ｐｐ.４２１２−４２１５（２００４）
【非特許文献２】“Ｌｏｗ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｎｏｉｓｅ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｕｐｅｒ−Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｎｅａｒ−Ｆｉｅｌｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｄｉｓｃ ｗｉｔｈ Ｐｌａｔｉｎｕｍ−Ｏｘｉｄｅ Ｌａｙｅｒ”，ＯＤＳ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ，ＴｈＣ３（２００５）
【非特許文献３】“Ｓｕｂ−Ｔｅｒａｂｙｔｅ−Ｄａｔａ−Ｃａｐａｃｉｔｙ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｉｓｃｓ Ｒｅａｌｉｚｅｄ ｂｙ Ｔｈｒｅｅ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｐｉｔ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ”，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．,Ｖｏｌ．４５，Ｎｏ．４Ａ，ｐｐ.２５９３−２５９７（２００６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来の光ヘッドやこれを搭載した光ディスク装置によって再生または記録される超解像光ディスクにおいては、上記のように光ディスクを再生する際に大きな低周波ノイズが存在するので、光ディスクの再生信号を２値化データに復調する際に、この低周波ノイズがデータ復調エラーの発生要因になるという問題があった。
【００１２】
この発明は上述の問題を解決するためになされたもので、低周波ノイズの影響を抑制し、読み出しデータの復調エラーの少ない再生信号を得ることができる光ヘッド装置と、この光ヘッド装置を備え、低周波ノイズを抑制する光ディスク装置、および、この光ディスク装置で使用する光ディスクを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明に係る光ヘッド装置は、半導体レーザと、半導体レーザから放射される光ビームを集光して光ディスクの情報記録層に集光スポットを形成する対物レンズと、集光スポットが情報記録層で反射した戻り光ビームの光量を電気信号に変換し、前記光ディスクの再生信号を検出する受光素子とを備えた光ヘッド装置であって、この受光素子は、戻り光ビームの周辺部を受光する複数の受光エレメントからなる第１の受光面と戻り光ビームの中央部を受光する受光エレメントからなる第２の受光面とで構成される受光面を有し、対物レンズを焦点制御するための非点収差法で使用する４分割受光面において互いに直交する２つの分割線またはそれに相当する分割線の交点に対して、第１の受光面の複数の受光エレメントが非対称な位置に配置されるとともに前記戻り光ビームの中心が前記分割線の交点に調整されているものである。
【００１４】
この発明に係る光ディスク装置は、上記の光ヘッド装置を備えたものである。
【００１５】
また、この発明に係る他の光ディスク装置は、上記の光ヘッド装置を備え、第１の受光面の複数の受光エレメントの受光量レベルを検出する受光量レベル検出手段、または第１の受光面の複数の受光エレメントからの再生信号レベルを検出する再生信号レベル検出手段を備えたものである。
【００１６】
この発明に係る光ディスクは、超解像マスク層が成膜された超解像光ディスクであって、ゲイン調整手段によってゲイン調整を行なうための領域、および／または光ヘッド装置の少なくとも１つの光学要素を移動して戻り光ビームを受光面上の所定の位置に調整するための領域が設けられているものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、再生信号に含まれている低周波ノイズを低減して再生信号の揺れを抑制し、正確なデータ再生を行うことができる。さらに、受光面と戻り光ビームとの位置ずれや戻り光ビームの非対称な強度分布が存在した場合に、低周波ノイズを抑制することができるため、光ディスクの再生特性を安定化し、信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１の光ディスク装置の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１における低周波ノイズを含む超解像光ディスクの再生信号波形の図である。
【図３】本発明の実施の形態１における超解像光ディスクの再生信号の周波数スペクトルを説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態１の光ヘッド装置の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１の光ヘッド装置の戻り光ビームの中央部から周辺までのＣＮ比の実測結果を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１の光ヘッド装置の光学構成を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１の光ヘッド装置の他の光学構成を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１の光ヘッド装置の他の光学構成を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態１の光ヘッド装置の他の受光面を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係わる光ヘッド装置の他の光学構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係わる光ヘッド装置の非点収差法で使用する４分割の受光面を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態２の光ヘッド装置の受光面と再生信号の演算を説明する図である。
【図１３】本発明の実施の形態２の光ヘッド装置の他の受光面と再生信号の演算を説明する図である。
【図１４】本発明の実施の形態２の光ヘッド装置の他の受光面と再生信号の演算を説明する図である。
【図１５】本発明の実施の形態２の光ヘッド装置の他の受光面と再生信号の演算方法を説明する図である。
【図１６】本発明の実施の形態３の光ディスク装置の全体構成を示す構成図である。
【図１７】本発明の実施の形態３の光ディスク装置の主要部の構成を示す図である。
【図１８】本発明の実施の形態３における光ヘッド装置の受光素子の受光面と戻り光ビームの相対位置ずれを示す図である。
【図１９】本発明の実施の形態３における光ヘッド装置で検出された戻り光ビームの周辺光による出力信号の周波数スペクトルを示す図である。
【図２０】本発明の実施の形態３における光ディスク装置の低周波ノイズ量検出部と再生信号検出部の構成例を示すブロック図である。
【図２１】本発明の実施の形態３の光ディスク装置の主要部の他の構成を示す図である。
【図２２】本発明の実施の形態３の光ディスク装置の主要部の他の構成を示す図である。
【図２３】本発明の実施の形態４の光ディスクを示す図である。
【図２４】本発明の実施の形態４の光ディスクを記録または再生するときの動作シーケンスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１における光ディスク装置の全体構成を示す図である。なお、図１における矢印は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、光ディスク装置５０を構成する各ブロックの接続関係のすべてを表すものではない。
【００２０】
図１において、光ディスク装置５０は、光ディスク６を回転駆動するためのスピンドルモータ５１、光ディスク６にレーザ光を照射し、光ディスク６の情報記録層で反射された戻り光を受光して信号を出力する光ヘッド装置５２、光ヘッド装置５２を光ディスク６の半径方向に駆動するためのスレッドモータ５３、レーザ制御回路５４、サーボ制御回路５５、再生信号処理回路５６、変調回路６４、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）８０、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）８１を備えている。
【００２１】
サーボ制御回路５５には、スピンドルモータ５１をコントロールするスピンドルモータ制御回路６３、スレッドモータ５３をコントロールするスレッドモータ制御回路６２、光ヘッド装置５２をコントロールする光ヘッド制御回路６１があり、それぞれＭＰＵ８１から発せられる命令により動作を行なう。
【００２２】
また、再生信号処理回路５６には、光ヘッド装置５２で検出され、伝送路Ｌ３を介して送られた信号にもとづいて、サーボ信号を生成するサーボ信号検出回路５９、再生信号ＲＦを検出して伝送路Ｌ１に出力信号として出力するＲＦ信号検出回路５８、および光ディスク６の蛇行した案内トラック溝からの反射光で得られるウォブル信号を検出するウォブル信号検出回路５７がある。
【００２３】
ＭＰＵ８１は、ＲＦ信号検出回路５８で検出された信号振幅値データや状態信号などの伝送路Ｌ１の出力信号、あるいは他の各部からの出力信号にもとづいて光ディスク装置全体の動作を決定し、各部へ制御データ（例えば、ＭＰＵ８１からＲＦ信号検出回路５８への伝送路Ｌ２の信号）を送って、それらの制御を行う。
【００２４】
なお、再生信号処理回路５６の構成要素のうち一部分がＭＰＵ８１の内部で処理される構成であってもよい。
【００２５】
ＲＡＭ８０は、プログラム領域およびデータ領域で構成されている。ＭＰＵ８１は、ＲＡＭ８０に記録されているプログラムに従って、各部の動作を制御するとともに、各部から送られてくる信号から制御の判断を行なう。
【００２６】
光ヘッド制御回路６１は、サーボ信号検出回路５９から送られるサーボエラー信号やＭＰＵ８１からの動作命令を元に、制御信号を伝送路Ｌ４経由で光ヘッド装置５２に出力し、光ヘッド装置５２から光ディスク６上へ照射される光の制御を行なう。
【００２７】
スレッドモータ制御回路６２およびスピンドルモータ制御回路６３は、サーボエラー信号やＭＰＵ８１からの動作命令を元に、スレッドモータ５３およびスピンドルモータ５１の制御を行なう。
【００２８】
ウォブル信号検出回路５７とＲＦ信号検出回路５８の出力信号は復調回路６０で情報データに復調される。
【００２９】
ＭＰＵ８１から出力されたデータの一部は、変調回路６４で光ディスク６への記録に適した記録信号に変換され、レーザ制御回路５４へ送られる。この記録信号に基づいてレーザ制御回路５４から伝送路Ｌ５を介して光ヘッド装置５２に制御信号が送られ、光ヘッド装置５２に搭載されている半導体レーザの発光パワーが制御される。
【００３０】
この実施の形態１における光ディスク６は、非線形光吸収特性または非線形光透過特性を有する超解像マスク層が成膜された超解像光ディスクである。
【００３１】
光ヘッド装置５２は、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤやＨＤ ＤＶＤ等の非超解像の光ディスクのみならず、超解像光ディスクにも対応するものである。光ヘッド装置５２は、光ディスク６に半導体レーザによる光ビームを集光するとともに、光ディスク６の情報記録層で反射した戻り光ビームを受光し、再生信号やサーボ信号を生成するための信号を検出する。
【００３２】
次に、光ディスク６の再生信号に含まれる信号成分と低周波ノイズ成分との関係、および、これらの成分と読み出しエラーとの関係について述べる。
【００３３】
光ディスク６の再生原理は、光ディスク６の情報記録層における凹凸または屈折率差によるマークで回折された戻り光を受光素子が検出し、その戻り光の強度に対応した再生信号を得ることである。この再生信号には、ディスク自身がもつランダムなノイズ成分が空間周波数の低域側に含まれる。このランダムノイズを低周波数ノイズと呼ぶ。
【００３４】
図２は、低周波ノイズが発生しているときの再生信号波形の例である。横軸は時間、縦軸は再生信号の電圧を示している。図２に示すように、目的の再生信号Ｓｃよりも大きいノイズ成分Ｎｃが再生信号Ｓｃに重畳することにより、再生信号波形はその振幅よりも大きな波形の揺れを生じる。このような波形の揺れは、データを復調する際に読み出しエラーを起こす原因となる。
【００３５】
図３は、超解像光ディスクの再生信号の時間領域に関する周波数スペクトルを説明する図であり、横軸は周波数、縦軸は信号成分の電力値（対数表示）である。
【００３６】
再生信号のスペクトル分析を行なうと、図３に示すような４種類の空間周波数に対応したそれぞれ記録マーク列Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４に対応する再生信号成分と、低域側に光ディスクの低周波ノイズ（ディスクノイズ）成分がある。低周波ノイズ成分は、空間周波数が小さくなるほど増加する傾向を示す。ここでは、再生データパターンはランダムパターンデータではなく、例えば４種類の空間周波数Ｆ１〜Ｆ４（Ｆ１＜Ｆ２＜Ｆ３＜Ｆ４）の固定マーク列が交互に続くパターンの場合を示している。図３のＦｃは、対物レンズの開口数ＮＡと波長λとで決まる回折限界λ／（４ＮＡ）に対応する分解能のカットオフ周波数である（Ｆ１＜Ｆ２＜Ｆｃ＜Ｆ３＜Ｆ４）。
【００３７】
図３では、回折限界周波数Ｆｃよりも高域側に位置するマーク列Ｍ３およびマーク列Ｍ４に対応する信号は、超解像効果を利用して再生される超解像再生信号である。一方、回折限界周波数Ｆｃよりも低域側に位置するマーク列Ｍ１およびマーク列Ｍ２に対応する信号は、回折現象を利用した非超解像再生信号である。回折限界周波数Ｆｃよりも低域側であって非超解像再生信号であるマーク列Ｍ１およびマーク列Ｍ２に対応する信号に、比較的大きな低周波ノイズが重畳している。以下、図３の空間周波数Ｆ１よりも低域側の空間周波数ＦＬにおける低周波ノイズレベルＮＬをノイズレベルの代表とする。低周波ノイズレベルＮＬが小さい再生信号ほど再生信号成分の振幅に対するランダムな変動が小さい。
【００３８】
再生信号の品質を定量的に比較する際、再生信号成分レベルＣＬ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｌｅｖｅｌ）の低周波ノイズレベルＮＬ（Ｎｏｉｓｅ Ｌｅｖｅｌ）に対する比、すなわちＣＬ/ＮＬの値（以下、ＣＮ比と称する）が重要な指標となる。このＣＮ比が大きいほど、再生信号成分に対するノイズ成分は小さいので、信号の品質は良いことになる。
【００３９】
図３では、縦軸の電力値は対数表示としているので、例えば、ＣＮ＿３はマーク列Ｍ３に対応する超解像再生信号のＣＮ比、ＣＮ＿４はマーク列Ｍ４に対応する超解像再生信号のＣＮ比を示している。以下ではこのＣＮ比を使って説明する。
【００４０】
図４は、本発明の光ヘッド装置の構成例を示す図である。図４において、外部から伝送路Ｌ５を介して入力される制御信号にもとづいて半導体レーザ２から放射された波長λの光ビーム１は、コリメータレンズ３によって略平行光ビームに変換されてビームスプリッタ４を透過し、対物レンズ５によって光ディスク６に集光される。光ディスク６で反射した戻り光ビームＱは対物レンズ５によって再び略平行光ビームになり、前記のビームスプリッタ４で反射し、集光レンズ７で収束光ビームになる。この収束光ビームを受光素子２７が受光して受光パワー量に応じた電気信号を伝送路Ｌ３に出力する。
【００４１】
図４の構成以外に、例えば、ビームスプリッタ４に代えて、偏光ビームスプリッタを配置し、且つその偏光ビームスプリッタと対物レンズ５の間に１／４波長板を挿入してもよい。これにより、光の利用効率を向上させることができる。
【００４２】
また、光ディスク６が回転するときに、対物レンズ５の光軸方向およびその光軸方向に垂直な方向の光ディスク６の位置変動によって生じる対物レンズ５の焦点距離の誤差を補正するように、対物レンズ５を光軸方向およびその光軸方向に垂直な方向に駆動させる対物レンズ駆動アクチュエータを備えてもよい。
【００４３】
また、光ディスクの再生信号の検出光学系以外に、光ディスク６の情報記録層に対する対物レンズ５の焦点誤差量やトラッキング誤差量を検出するためのセンサー光学系を備えていてもよい。
【００４４】
センサー光学系は、集光レンズ７と受光素子２７の間に焦点誤差またはトラッキング誤差などの検出対象に応じて配置されたセンサー素子と、センサー素子によって非点収差が付加された光ビームや分割された光ビームを受光し、電気信号に変換できる複数の受光エレメントを有した受光素子２７で構成される。
【００４５】
図５は、戻り光ビームＱの中の低周波ノイズについて、戻り光ビームＱの半径方向の分布を測定した結果である。図５(ａ)と図５（ｂ）は、光ディスク６のタンジェンシャル方向（すなわち、データトラック方向に対応した方向）および、ラジアル方向（すなわち、光ディスクの半径方向に対応した方向）の光ビーム９のＣＮ比（ＣＬ／ＮＬ比）の分布を示したものである。横軸は、戻り光ビームＱの中央から周辺までの距離であり、戻り光ビームＱの半径を１００として正規化した値である。すなわち、半径位置が０の位置は戻り光ビームＱの中央、１００の位置は戻り光ビームＱの周辺である。図５（ａ）については、戻り光ビームＱの中心からプラス側と、その逆向きのマイナス側におけるＣＮ比を示している。
【００４６】
図５の結果から、タンジェンシャル、ラジアルのいずれの方向についても、戻り光ビームＱの周辺部へ向かうにしたがってＣＮ比が増大している。
【００４７】
そのため、戻り光ビームＱ全体のうち周辺部を強調して検出する、または周辺部のみを検出することができれば、ＣＮ比が大きい再生信号を得ることができる。
【００４８】
図５のＣＮ比分布から、戻り光ビームＱの中央（または中心）から半径の約６０％の位置よりも外側（図中破線より右側の領域）はＣＮ比の増加が顕著であり、ＣＮ比が大きい再生信号の検出に特に有効な範囲である。
【００４９】
また、図５（ａ）の結果から、タンジェンシャル方向のＣＮ比は、戻り光ビームＱの中心からプラス側半径方向に比べて、マイナス側半径方向のＣＮ比が小さい傾向にある。
【００５０】
以下、戻り光ビームＱの全体のうち周辺部を強調して検出、または周辺部のみを検出するヘッド装置の構成について述べる。
【００５１】
図６（ａ）〜（ｃ）は、戻り光ビームＱの中央部に対して周辺部を強調して再生信号を検出できる構成である。
【００５２】
図６（ａ）は集光レンズ７と受光面８ａ、図６（ｂ）は受光面８ａを含む受光素子２７の構成を示す図である。図６（ｂ）において、受光素子２７は、戻り光ビームＱの周辺部を検出できる受光エレメントＡおよびＢと、戻り光ビームＱの中央部を検出できる受光エレメントＣの３つに分割された受光面８ａと、受光エレメントからの信号に対して増幅や加算・減算の合成を行なう信号演算部１０９とで構成される。受光面８ａと信号演算部１０９は、一体になっていても分離されていてもよい。
【００５３】
図６（ｂ）の構成により、分割された受光面８ａの第１の受光面である受光エレメントＡと受光エレメントＢそれぞれの出力信号Ｓａと出力信号ＳｂをゲインＫ１で増幅して加算した信号と、第２の受光面である受光エレメントＣの出力信号ＳｃをゲインＫ２で増幅した信号とを合成した信号を再生信号とする。すなわち、再生信号ＲＦは、ＲＦ＝Ｋ１×（Ｓａ＋Ｓｂ）＋Ｋ２×Ｓｃで生成される。なお、各ゲイン値は正の場合もあり、負の場合もある。また、その大きさは１より大きい場合も、小さい場合もある。これは、以下で述べるすべてのゲインについても同様である。
【００５４】
再生信号のＣＮ比が大きくなるように受光エレメントＡと受光エレメントＢを配置するには、受光面８ａを図６（ａ）のＤ１の方向に移動させて、再生信号のＣＮ比が最も大きくなるように受光面８ａに対する戻り光ビームＱの位置を最適に調整する。
【００５５】
また、図６（ａ）の集光レンズ７をＤ１の方向に移動させることで、上述と同様に受光面上の戻り光ビームＱの相対位置を移動させることができる。
【００５６】
また、集光レンズ７あるいは受光面８ａを図６（ａ）のＤ２の方向に移動させて、集光レンズ７と受光面８ａとの距離を変えることで受光面上の戻り光ビームＱの径の大きさを変化させ、戻り光ビームＱの周辺部が受光エレメントＡおよび受光エレメントＢで受光される量を再生信号のＣＮ比が最も大きくなるように最適に調整することも可能である。
【００５７】
さらに、図６（ｃ）に示すように、受光面８ａの第２の受光面である受光エレメントＣを受光エレメントＣ１および受光エレメントＣ２に２分割した受光面８ｂにより、各受光エレメントの出力信号Ｓａ、出力信号Ｓｂ、出力信号Ｓｃ１、出力信号Ｓｃ２を得て、これらの出力信号から演算値ＲＥＳ＝（Ｓａ＋Ｓｃ１）−（Ｓｂ＋Ｓｃ２）を算出し、これをもとにＣＮ比が最適となる位置に受光面８ｂを配置することもできる。これは、ＣＮ比が大きくなる周辺部が戻り光ビームＱの光軸中心に対して非対称に分布する場合に有効であり、この非対称な分布を補正するように前記のＲＥＳをＣＮ比が最も大きくなる所定の目標値に合わせる。
【００５８】
以下に、図７（ａ）および（ｂ）にもとづいて、戻り光ビームＱの中央部を遮光し、周辺部だけで再生信号を検出する構成について説明する。
【００５９】
図７（ａ）（８ｄの平面図を示す図７（ａ’）と、１０の平面を示す図７（ａ”）とを含めて図７（ａ）として説明する。）は、集光レンズ７と、戻り光ビームＱの中央部を遮光または減衰させて周辺部のみを透過させる遮光素子１０と、遮光素子１０を透過してきた戻り光ビームＱの周辺部を検出する受光面８ｄにより構成したものであり、遮光素子１０の黒い部分が戻り光ビームＱを遮光または減衰する部分である。受光面８ｄ上には、分割された戻り光ビームＱのスポットが形成される。
【００６０】
図７（ａ）においては、１つの受光エレメントからなる受光面８ｄで受光しているが、図６（ｂ）または図６（ｃ）で示したように周辺部と中央部とを個別に検出できる受光面エレメントを有する受光面で受光してもよく、図６の場合と同様な再生信号ＲＦの検出を行なってもよい。
【００６１】
図６の構成の場合と同様に、図７（ａ）の構成においても、受光面８ｄ、集光レンズ７または遮光素子１０を図７（ａ）のＤ１の方向に移動させて、再生信号のＣＮ比が最も大きくなるように、受光面８ｄに対する戻り光ビームＱの位置を最適に調整することができる。
【００６２】
また、集光レンズ７に対して遮光素子１０をＤ３の方向に移動させる、もしくは集光レンズ７をＤ３の方向に移動させることによって、遮光素子１０を透過させる戻り光ビームＱの周辺部の範囲を再生信号のＣＮ比が最も大きくなるように調整することができる。
【００６３】
また、図７（ｂ）（８ｅ＿Ｃ、８ｅ＿Ａ１、８ｅ＿Ａ２、８ｅ＿Ｂ１、８ｅ＿Ｂ２の平面図を示す図７（ｂ’）と、１１の平面を示す図７（ｂ”）とを含めて図７（ｂ）として説明する。）に示すように、戻り光ビームＱの中央部の光量を減少させる遮光素子１０の代わりに、回折素子１１とすることができる。回折素子１１は、戻り光ビームＱの周辺部を回折させる領域Ｇａおよび領域Ｇｂ、中央部を回折させる領域Ｇｃはそれぞれ異なる回折パターンが形成されていて、異なる方向に回折させ分離するものである。これにより、受光面８ｅ＿Ｃ、８ｅ＿Ａ１、８ｅ＿Ａ２、８ｅ＿Ｂ１、８ｅ＿Ｂ２に、それぞれ図７（ｂ）に示すような戻り光ビームＱのスポットが形成される。
【００６４】
回折素子１１で回折され分離された戻り光ビームＱの周辺部と中央部を個別に受光する受光面８ｅ＿Ｃ、８ｅ＿Ａ１、８ｅ＿Ａ２、８ｅ＿Ｂ１、８ｅ＿Ｂ２により検出した出力信号をＳｃ、Ｓａ１、Ｓａ２、Ｓｂ１、Ｓｂ２とすると、再生信号ＲＦはＲＦ＝Ｋ１×（Ｓａ１＋Ｓａ２）＋Ｋ２×（Ｓｂ１＋Ｓｂ２）なる演算により生成される。ここで、Ｋ１、Ｋ２は、ゲインである。
【００６５】
図７（ｂ）においては、各受光面は１つの受光エレメントからなる受光面で受光しているが、図６（ａ）または図６（ｂ）で示したように周辺部と中央部とを個別に検出できる受光面パターンを有する受光素子で受光してもよく、図６の場合と同様な再生信号ＲＦの検出が行える。
【００６６】
図７（ｂ）の構成の場合にも、受光面８ｅ、集光レンズ７または回折素子１１を図７（ｂ）に示すＤ１の方向に移動させること、さらに集光レンズ７をＤ２の方向、もしくは回折素子１１をＤ３の方向にそれぞれ移動させることによって、再生信号のＣＮ比が最も大きくなるように、受光面に対する戻り光ビームＱの位置を最適に調整することができる。
【００６７】
次に、図８（ａ）〜（e）にもとづいて、戻り光ビームＱの中央部に対して強調して周辺部を検出して再生信号を生成する構成について説明する。
【００６８】
図８（ａ）（１２の平面を示す図８（ａ’）を含めて図８（ａ）として説明する。）は、集光レンズ７と戻り光ビームＱを複数の光ビームに分光または分割する回折素子１２と、この回折素子１２によって分光または分割された複数の光ビームを受光する複数の受光面８ｆ＿１、８ｆ＿２、８ｆ＿０により構成したものである。
【００６９】
図８（ｂ）はこれらの受光面を含む受光素子２７の構成を示す図である。受光素子２７は、受光エレメント８ｆ＿Ａ１、８ｆ＿Ｂ１、８ｆ＿Ｃ１に分割された８ｆ＿１と、受光エレメント８ｆ＿Ａ２、８ｆ＿Ｂ２、８ｆ＿Ｃ２に分割された８ｆ＿２と、受光エレメント８ｆ＿０と信号演算部１０９を有している。３つの受光面と信号演算部１０９は、一体になっていても分離されていてもよい。回折素子１２で回折された＋１次回折光Ｑ１は受光面８ｆ＿１で、−１次回折光Ｑ２は受光面８ｆ＿２で、０次回折光Ｑ０は受光エレメント８ｆ＿０で受光する。
【００７０】
受光エレメント８ｆ＿Ａ１と８ｆ＿Ｂ１、および受光エレメント８ｆ＿Ａ２と８ｆ＿Ｂ２は戻り光ビームＱの周辺部を、受光エレメント８ｆ＿Ｃ１、および受光エレメント８ｆ＿Ｃ２は戻り光ビームＱの中央部を検出する。
【００７１】
図８（ｂ）のように戻り光ビームＱが回折して分離される方向に略直行した分割線により受光面が分割されている場合、回折素子１２を図８（ａ）のＤ４の方向（戻り光ビームＱの光軸を中心とする回転方向）に回転させることで、０次回折光Ｑ０を中心にして＋１次回折光Ｑ１および−１次回折光Ｑ２だけをＤ４の方向に移動させることができる。そのため、受光面の分割線Ｊ１と分割線Ｊ２をそれぞれ戻り光ビームＱが回折して分離される方向から傾けて非平行としておくことで、回折素子１２の回転に伴って受光エレメント８ｆ＿Ａ１と８ｆ＿Ｂ１、および受光エレメント８ｆ＿Ａ２と８ｆ＿Ｂ２により検出される戻り光ビームＱの周辺部の領域を、ＣＮ比が最も大きくなるように最適に調整することができ、戻り光ビームＱの径のばらつきになどによる配置誤差の影響を小さくできる。
【００７２】
また、回折素子１２をＤ３の方向に移動させると、受光面上の戻り光ビームＱの各回折光はＤ３の方向に変位する。これにより、前記戻り光ビームＱの＋１次回折光Ｑ１および−１次回折光Ｑ２の配置誤差の影響を小さくできる。
【００７３】
また、図６および図７の構成の場合と同様に、集光レンズ７をＤ１の方向とＤ２の方向に移動させることで、受光面上の戻り光ビームＱの各回折光の位置および光束径を変化させることができるので、戻り光ビームＱのＣＮ比が大きい周辺部を抽出し検出することができる。
【００７４】
図８（ｂ）に示した受光面の代わりに、図８（ｃ）〜（ｅ）に図示する受光面パターンとしてもよい。図８（ｃ）は、図８（ｂ）での分割線の方向が略９０°回転したもの、すなわち、戻り光ビームＱが回折して分離される方向に略平行する分割線により受光面が分割されているものである。ただし、図８（ｂ）と同様に、中央部と周辺部の検出領域を分割する２つの分割線が非平行となっている。
【００７５】
図８（ｄ）と８（ｅ）の受光面は、中央部と周辺部の検出領域を分割する２つの分割線が略平行であるが、戻り光ビームＱが回折して分離される方向に対して非直角かつ非平行な分割線により受光面が分割されているものである。
【００７６】
図８（ｂ）〜（ｅ）において、２つの分割線と戻り光ビームＱが回折して分離される方向またはその直角方向との角度は、１°〜５°が望ましい。
【００７７】
図６〜図８で示した受光素子の受光面は、戻り光ビームＱの周辺部を検出するために受光面の分割方向が光ディスク６のタンジェンシャル方向に対応する方向であるのか、ラジアル方向に対応する方向かについては言及していなかったが、図５で説明したように、タンジェンシャルおよびラジアルのいずれの場合も戻り光ビームＱの中央から周辺部に向かってＣＮ比の増大が観測されていることから、いずれの方向に分割されていても同様のＣＮ比増大の効果が得られる。
【００７８】
図６〜図８では、戻り光ビームＱの集光位置に受光面を配置している図であるが、集光位置以外に配置されていてもよい。
【００７９】
図９に示すような、タンジェンシャル方向あるいはラジアル方向に限定せずに全方向の周辺部を受光する受光面ｇであっても同様のＣＮ比の増大効果が得られる。タンジェンシャル方向もしくはラジアル方向のいずれかの周辺部を受光する場合に比べて、周辺部の光量を多く受光することができるので、Ｃ／Ｎ比の点で有利である。ここで、中央部を受光する受光エレメントＣの一部が受光面の外形に接するように中央部とその外側での幅が異なる形状とすることで、できる限り全方向の周辺部を受光しつつ、中央部を受光する受光エレメントＣからの電気信号を取り出しやすくできる。
【００８０】
上記の通り、幾種類かの構成があるが、これに限るものではなく、これらと本質的に同様の構成、もしくは、図６〜図９の構成の組み合わせからなる構成であってもよい。
【００８１】
ところで、一般に光ヘッド装置において、受光素子は、光学部品が固定される光学ハウジングにＵＶ接着やネジ固定されること多いが、温度や湿度など使用環境の変化によってこれらの部分の寸法等が変わることに起因して、戻り光ビームＱと受光面との相対位置が経時変化する場合がある。
【００８２】
この相対位置の変化の最大値は、現状でおよそ４μｍである。一方、再生信号の品質を保つには、ＣＮ比は６ｄＢ以下の変動に抑えるのが望ましい。
【００８３】
また、図５で示したＣＮ比の実測結果から、ＣＮ比の変化が６ｄＢ以下であるためには、戻り光ビームＱ半径のおよそ約１３％以内に位置ずれを抑えておく必要がある。
【００８４】
したがって、戻り光ビームＱの半径をおよそ４μｍ÷（１３％）＝３０μｍ以上、すなわち、戻り光ビームＱの直径を約６０μｍ以上にしておくことによって、再生信号の品質について信頼性を確保できる光ヘッド装置を提供することができる。
【００８５】
図６〜図９では、本発明の光ヘッド装置の再生信号ＲＦの検出系を説明した。次に、この再生信号ＲＦの検出光学系と、焦点誤差検出やトラッキング誤差検出を行なうセンサー光学系との光路が共通である場合について説明する。ただし、再生信号ＲＦの検出方法は、基本的に図６〜図９と同じである。
【００８６】
図１０は、センサー光学系も示した光ヘッド装置の一例である。図１０において、半導体レーザ２から放射された波長λの光ビーム１は複数の光ビームに分光する回折素子２１を通過し、コリメータレンズ３で略平行光ビームに変換される。コリメータレンズ３を透過した光ビーム１は、偏光プリズム２２、リレーレンズ２３ａおよびリレーレンズ２３ｂ、光ビームの偏光を略偏光に変換する１／４波長板２４、前記１／４波長板２４を透過して、対物レンズ５で光ディスク６に集光される。光ディスク６で反射した光ビームは、戻り光ビームＱとして再び対物レンズ５を透過して略平行光ビームに変化し、リレーレンズ２３ｂおよびリレーレンズ２３ａを透過して偏光プリズム２２で反射する。偏光プリズム２２で反射された戻り光ビームＱは、集光レンズ７で収束光ビームに変換され、センサー素子２６で再生信号およびサーボ制御用信号を生成できる光ビームに変換される。センサー素子２６を経由した戻り光ビームＱは受光素子２７で受光される。
【００８７】
また、駆動系として、対物レンズ５をその光軸方向と光ディスク６の略半径方向に駆動するための対物レンズ駆動アクチュエータ２５、対物レンズ５で集光される光ビームの球面収差を変化させるためにリレーレンズ２３ｂを光軸方向に駆動するリレーレンズ駆動アクチュエータ２８を備える。
【００８８】
受光素子２７で戻り光ビームＱが検出する出力信号は伝送路Ｌ３を介して図１の再生信号処理回路５６に伝送され、再生信号処理回路５６のサーボ信号検出回路５９で、対物レンズ５と光ディスク６との焦点ずれ量に相当する焦点誤差信号や、対物レンズ５で生成された集光スポットの光ディスク６上のデータトラックからのオフトラック量に相当するトラッキング誤差信号、集光スポットの残留球面収差量に相当する球面収差誤差信号などが生成され、光ヘッド制御回路６１から伝送路Ｌ４を介して、図１０に示すように光ヘッド装置５２の対物レンズ駆動アクチュエータ２５およびリレーレンズ駆動アクチュエータ２８を制御する。
【００８９】
対物レンズ駆動アクチュエータ２５は、対物レンズ５を光軸方向に駆動して光ディスク６への焦点制御、および光ディスク６の半径方向に駆動して光ディスク６に形成されているデータトラックへのトラッキング制御に用いられる。
【００９０】
回折素子２１で分光された光ビームは、トラッキング誤差検出に用いられる。ただし、分光された光ビームが不要なトラッキング誤差検出方法の場合には、回折素子２１を除去してよい。
【００９１】
受光素子２７は、センサー素子２６の機能と組み合わせて対物レンズ５またはその他への制御信号と再生信号などを生成するため、複数に分割された受光エレメントから成る受光面を有し、電圧に変換されて電気信号が出力される。
【００９２】
焦点誤差検出方式に非点収差法を用いる、つまり、対物レンズ５の焦点制御に非点収差法を使用する場合であれば、センサー素子２６は、例えば非点収差を付加できるシリンドリカルレンズあるいはホログラム素子とすればよい。非点収差法では、田の字の４分割受光面で戻り光ビームＱを受光するのが一般的である。例えば非点収差法で得られた焦点誤差検出信号は、光ディスク６の情報記録層に対して対物レンズ５の焦点距離の誤差を補正するように焦点制御するための制御信号として利用する。
【００９３】
図１１の受光面は、非点収差法で使用する４分割の受光面と、戻り光ビームＱの周辺部と中央部を個別に受光し検出可能な受光面を複合した構成となっている。このような光学系の共通化、および受光面の複合化は、光ヘッド装置の小型化とコスト低減が図れるという利点がある。
【００９４】
図１１（ａ）は、タンジェンシャルまたはラジアルの一方向に分割受光面を有した図６（ｃ）で示した受光面を基本とするものである。図１１（ｂ）は、図９に示した受光面を基本とするものである。
【００９５】
図１１（ａ）および図１１（ｂ）の場合、受光エレメントＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２からの信号をＳａ１、Ｓａ２、Ｓｂ１、Ｓｂ２、Ｓｃ１、Ｓｃ２、Ｓｄ１、Ｓｄ２とすると、再生信号ＲＦはＲＦ＝Ｋ１×（Ｓａ１＋Ｓａ２＋Ｓｂ１＋Ｓｂ２）＋Ｋ２×（Ｓｃ１＋Ｓｃ２＋Ｓｄ１＋Ｓｄ２）、焦点誤差信号ＦＥＳはＦＥＳ＝（Ｓａ１＋Ｓｃ１＋Ｓｂ２＋Ｓｄ２）−（Ｓａ２＋Ｓｃ２＋Ｓｂ１＋Ｓｄ１）なる演算によって生成できる。
【００９６】
また、図５（ａ）に示されたタンジェンシャル方向のＣＮ比の実測結果によれば、戻り光ビームＱの中心に対してプラス側（外側）半径方向とその反対方向のマイナス側（内側）半径方向のＣＮ比には数ｄＢの差が生じており、タンジェンシャル方向にアンバランスなＣＮ比特性を示している。よって、マイナス側半径方向の周辺部を検出する受光エレメントと中央部を検出する受光エレメントとの分割線から戻り光ビームＱの中心までの距離を、プラス側半径方向の周辺部を検出する受光エレメントと中央部を検出する受光エレメントとの分割線から戻り光ビームＱの中心までの距離よりも大きく設定して、再生信号のＣＮ比を向上させることができる。
【００９７】
図１１（ｃ）は、図１１（ａ）の受光面を基本としたものであり、図１１（ｄ）は、図１１（ｂ）の受光面を基本としたものである。また、再生信号ＲＦと焦点誤差信号ＦＥＳの演算式は、上記で述べた図１１（ａ）および図１１（ｂ）でのものと同じである。
【００９８】
図１１（ｃ）および図１１（ｄ）の受光エレメントＣ１および受光エレメントＣ２の幅Ｗ１と受光エレメントＤ１および受光エレメントＤ２の幅Ｗ２はＷ１＜Ｗ２の関係にしており、プラス側半径方向の周辺部を受光エレメントＡ１および受光エレメントＡ２で受光し、マイナス側半径方向の周辺部を受光エレメントＢ１および受光エレメントＢ２で受光する。
【００９９】
一方、非点収差法による焦点誤差検出を行なう場合、田の字４分割受光面の分割線、またはそれに相当する分割線の交点と、戻り光ビームＱの光軸中心を合わせることによって、最も精度が高い焦点誤差信号が得られる。
【０１００】
したがって、図１１（ｃ）および図１１（ｄ）の受光面により、最大のＣＮ比と最も精度が高い焦点誤差信号を得るための最適な戻り光ビームＱと受光面の位置合わせを行なうことができる。
【０１０１】
また、図６〜図９と同様に集光レンズ７またはセンサー素子２６またはリレーレンズ２３ａ、２４ｂまたは受光素子２７をＤ２〜Ｄ４の方向に移動させることによって、ＣＮ比が最大となるように調整できる。
【０１０２】
上記のように、図６〜図１１で説明した構成において、集光レンズ７、遮光素子１０、回折素子１１、回折素子１２、センサー素子２６、受光素子２７のうち少なくとも１つを移動させる駆動手段を設けて、ＣＮ比が最大となるように戻り光ビームＱと受光素子の受光面パターンとの相対位置を制御することができる。
【０１０３】
また、図４および図１０の光ヘッド装置が複数の異なる光ディスク規格に対応している場合、光ディスク規格に対応して対物レンズ５の開口数ＮＡが変わることによって生じる戻り光ビームＱの径の変化を、この構成で補正してもよい。また、戻り光ビームＱは必ずしも集光させて受光素子に入射させる必要はなく、略平行光束であってもよい。
【０１０４】
以上のように、実施の形態１における光ヘッド装置は、戻り光ビームＱの周辺部を受光する第１の受光エレメントと戻り光ビームＱの中央部を受光する第２の受光エレメントを有する分割受光面によって戻り光ビームＱを検出し、第１の受光エレメントからの出力信号と第２の受光エレメントからの出力信号とを合成するようにしたので、低周波ノイズの少ない再生信号を生成することができる。
【０１０５】
実施の形態２．
以下、実施の形態２を図１２〜図１５に基づいて説明する。
【０１０６】
実施の形態２の光ヘッド装置は、戻り光ビームＱのうち、戻り光ビームＱの中央部に比較してＣＮ比が高い戻り光ビームＱの周辺部を強調して検出する光ヘッド装置において、複数の受光エレメントで検出される出力信号の振幅ゲインを調整して中央部光と周辺部光を検出する各受光エレメントからの出力信号の合成である再生信号ＲＦのＣＮ比を改善する光ヘッド装置である。
【０１０７】
図１２〜図１５は、受光素子２７の受光面８、戻り光ビームＱ、および信号演算部１０９における再生信号ＲＦの演算回路を示す模式図である。受光面８は、本発明の実施の形態１で示した図６〜９と図１１に含まれるものであり、これら以外の図６〜図９および図１１の受光面であってもよい。
【０１０８】
図１２の受光面パターンは光ディスク６のタンジェンシャル方向ＤＴに対応する方向に受光エレメントがＡ〜Ｃの３つ分割され、戻り光ビームＱの周辺部を受光する第１の受光面である受光エレメントＡおよび受光エレメントＢと、第２の受光面である中央部を受光する受光エレメントＣから成る。
【０１０９】
受光エレメントＡおよび受光エレメントＢからの出力信号ＳａとＳｂをそれぞれゲインＫａとゲインＫｂで増幅して加算した合成信号Ｋａ×Ｓａ＋Ｋｂ×Ｓｂと、受光エレメントＣからの出力信号ＳｃをゲインＫｃで増幅した信号Ｋｃ×Ｓｃとを加算し、この加算された信号をさらにゲイン値Ｋｒｆで増幅して再生信号ＲＦ＝Ｋｒｆ×（Ｋａ×Ｓａ＋Ｋｂ×Ｓｂ＋Ｋｃ×Ｓｃ）を生成する。ここで、ゲイン値Ｋｒｆは、信号振幅がある一定値となるようにＡＧＣ（Ａｕｔｏ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路によるゲイン値であってもよい。
【０１１０】
図１２の光ヘッド装置は、各受光エレメントからの出力信号に対して個別にゲイン調整できるようにしたことが特徴である。これにより、戻り光ビームＱと受光面との相対ずれ、または戻り光ビームＱの強度分布の非対称性が存在したときにも、各ゲインを個別に調整することによって再生信号ＲＦのＣＮ比を大きくすることができる。
【０１１１】
さらに、図１３に示すように光ディスク６のラジアル方向（ＤＴに対して垂直）に対応する方向に分割された受光面パターンを用いてもよい。戻り光ビームＱの周辺部と中央部を個別に取り出した後に、戻り光ビームＱの周辺部の光量割合を大きくするようなゲインＫａ、ＫｂおよびＫｃを設定しておくことでＣＮ比が大きい再生信号ＲＦを得ることができる。
【０１１２】
また、図１４のような受光面であっても、図１２の場合と同様の信号処理によってＣＮ比が大きい再生信号ＲＦを得ることができる。
【０１１３】
図１５は、戻り光ビームＱの周辺部を受光する受光エレメントＡおよび受光エレメントＢをさらに３つに分割させた受光面である。受光エレメントＡ１〜Ａ３および受光エレメントＢ１〜Ｂ３からの出力信号Ｓａ１〜Ｓａ３および出力信号Ｓｂ１〜Ｓｂ３のそれぞれについてゲインＫａ１〜Ｋａ３およびＫｂ１〜Ｋｂ３で増幅した各信号を合成し、さらに受光エレメントＣからの出力信号ＳｃをゲインＫｃで増幅した信号Ｋｃ×Ｓｃを加算し、この加算された信号をゲイン値Ｋｒｆで増幅して再生信号ＲＦ＝Ｋｒｆ×（Ｋａ１×Ｓａ１＋Ｋａ２×Ｓａ２＋Ｋａ３×Ｓａ３＋Ｋｂ１×Ｓｂ１＋Ｋｂ２×Ｓｂ２＋Ｋｂ３×Ｓｂ３＋Ｓｂ＋Ｋｃ×Ｓｃ）とすることができる。ここで、ゲイン値Ｋｒｆは、信号振幅がある一定値となるようにＡＧＣ（Ａｕｔｏ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路によるゲイン値であってもよい。
【０１１４】
図１５のような受光面であれば、受光エレメントの分割方向（分割線に直交する方向）に戻り光ビームＱが相対的に位置ずれしても、ＣＮ比が比較的大きい（低周波ノイズ成分が比較的小さい）戻り光ビームＱの周辺部が受光エレメントＡ３および受光エレメントＢ１で検出されたとき、それらを選択的に使用する、あるいは出力信号Ｓａ３および出力信号Ｓｂ１の割合を他の出力信号に比べて大きくする、具体的にはゲインＫａ３およびＫｂ１を他のゲインＫａ１、Ｋａ２、Ｋｂ２，Ｋｂ３に対して大きく設定して演算することにより、ＣＮ比が大きく変動が小さい再生信号を得ることができる。
【０１１５】
また、図１５に示す受光面の分割方向はタンジェンシャル方向ＤＴとしているが、分割方向はラジアル方向としてもよい。
【０１１６】
以上のように、実施の形態２の光ヘッド装置は、戻り光ビームＱの周辺部と中央部を個別に受光して個々に検出した信号を出力できる受光素子２７により、周辺部の出力信号に対して異なるゲインを設定できるとともに、周辺部と中央部の出力信号に対しても異なるゲインを設定できるようにしたものである。
【０１１７】
この構成により、複数の受光エレメントで検出される前記周辺部の出力信号について異なったゲインを与えることができるので、戻り光ビームＱと受光面の位置ずれが生じる、または前記戻り光ビームＱの強度に非対称な分布が存在する場合に、中央部光と周辺部光を検出する各受光エレメントからの出力信号の合成である再生信号ＲＦのＣＮ比を大きくすることができる。
【０１１８】
実施の形態３．
以下、本発明の実施の形態３を図１６〜図２２に基づいて説明する。
【０１１９】
図１６は、実施の形態３におる光ディスク装置の全体構成を示す構成図である。
【０１２０】
図１と異なる点は、ＲＦ信号検出回路５８からの伝送路Ｌ６の信号により光ヘッド装置５２の演算回路部分を制御している点である。
【０１２１】
図１７は本発明の光ディスク装置であるが、受光素子２７とＲＦ信号検出回路５８の構成だけを示しており、半導体レーザから受光面に至る光学系は省略している。図１７の受光面は実施の形態１の図６および図１２の分割受光エレメントであるが、本発明で説明するすべての受光面に適用することができる。
【０１２２】
受光素子２７は、受光エレメントＡ〜Ｃの３つに分割された受光面を有し、これらの受光面で戻り光ビームＱを受光し、出力信号Ｓａ、出力信号Ｓｂおよび出力信号Ｓｃを出力している。
【０１２３】
出力信号Ｓａ、ＳｂおよびＳｃは、それぞれ信号レベル変換部１０１、１０２および１０３に入力され、ゲイン調整部１０４の出力に従って設定されるゲイン値Ｋａ、ＫｂおよびＫｃによって信号を増幅された後に加算され、さらにゲイン値Ｋｒｆで増幅されて再生信号ＲＦとなる。すなわち、再生信号ＲＦは、ＲＦ＝Ｋｒｆ×（Ｋａ×Ｓａ＋Ｋｂ×Ｓｂ＋Ｋｃ×Ｓｃ）の演算で得られる。
【０１２４】
ＲＦ検出回路５８の再生信号ＲＦを高域透過回路１０８に通過させて、ディスクノイズに起因する低周波ノイズ以外の再生信号帯域に比べて十分低いサーボ制御の周波数帯域をカットする。
【０１２５】
以下に、低周波ノイズを低減し、ＣＮ比を向上させる構成と方法について説明する。
【０１２６】
受光素子２７の受光面８と戻り光ビームＱの位置が図１８に示すようにずれている場合、出力信号Ｓａおよび出力信号Ｓｂのスペクトルはそれぞれ図１９（ａ）と図１９（ｂ）のようになり、低周波ノイズＮａおよび低周波ノイズＮｂはＮａ＞Ｎｂの関係となる。
【０１２７】
出力信号Ｓａと出力信号Ｓｂを加算して再生信号ＲＦ＝Ｓａ＋Ｓｂ＋Ｋｃ×Ｓｃとする場合、すなわちは信号レベル変換部１０１および信号レベル変換部１０２の無い場合、あるいはゲインＫａ＝１、ゲインＫｂ＝１に設定した場合、受光エレメントＡに入射する戻り光ビームＱの中央部の量は受光エレメントＣへ入射する戻り光ビームＱと比較して大きく、且つ受光エレメントＡへ入射される全体の光量が増えるので、再生信号ＲＦに低周波ノイズを多く含む出力信号Ｓａの割合が増大し、読み出しエラーが増大する。
【０１２８】
図１７に示す光ディスク装置では、出力信号Ｓａおよび出力信号Ｓｂをノイズ検出手段７１に入力し、その出力をゲイン調整部１０４へ入力する。
【０１２９】
ノイズ検出手段７１では、出力信号Ｓａおよび出力信号Ｓｂがそれぞれ低周波ノイズ量検出部１０５および１０６に入力され、そこで検出された周波数ＦＬ近傍の低周波ノイズ量が比較器１０７へ出力される。比較器１０７は、低周波ノイズ量の差分を演算しゲイン調整部１０４へ出力する。
【０１３０】
ゲイン調整部１０４は、比較器１０７から出力される差分信号に基づいて、低周波ノイズＮａと低周波ノイズＮｂが略同レベルになるように、すなわち低周波ノイズの差分信号が略ゼロに近づくように信号レベル変換部１０１および１０２のゲイン値ＫａおよびＫｂを調整する。
【０１３１】
さらに、再生信号ＲＦにおける光ディスク記録マーク長の大きい信号の振幅レベルと小さい信号の振幅レベルとの比率、すなわち信号変調比Ｒが読み出しエラーを充分抑制できる値以上になるように、ゲイン調整部１０４は信号レベル変換部１０３のゲイン値Ｋｃと信号レベル変換部１０１および１０２のゲイン値ＫａおよびＫｂを調整する。
【０１３２】
また、再生信号のジッター値または再生信号の復調処理後の読み出しエラー率（エラーレート）が目標値以下になるように信号レベル変換部１０３のゲイン値Ｋｃを調整することもできる。
【０１３３】
図２０（ａ）は、図１７の低周波ノイズ検出部の構成例を示したブロック図である。図２０（ａ）は、受光エレメントからの出力信号の周波数ＦＬ近傍の成分を抽出するバンドパスフィルタ回路１３３（ＬＰＦ）とそのレベルを検出するレベル検出回路１３４で構成され、低周波ノイズＮＬを得る。ここで、バンドパスフィルタ回路１３３の一例として、ノッチフィルタ回路を用いることで、周波数ＦＬでの低周波ノイズだけを抽出することが可能となり、ゲイン調整部１０４の調整精度を上げることができる。
【０１３４】
図１７の低周波ノイズ検出部１０５および１０６はＣＮ比検出部に置き換えてもよい。ＣＮ比検出部は、図３で説明したＣＮ比を抽出し出力するものである。
【０１３５】
図２０（ｂ）は、そのＣＮ比検出部の具体的な構成の一例であり、ＣＮ比検出部に入力される信号からバンドパスフィルタＢＰＦ＿Ｌにより周波数ＦＬ近傍の低周波ノイズ成分を抽出して、続くレベル検出回路１３４でレベル値ＬＶ＿Ｌを得る。また、バンドパスフィルタＢＰＦ＿Ｈによりマーク列Ｍ３またはマーク列Ｍ４の再生信号の周波数Ｆ３または周波数Ｆ４近傍の信号成分を抽出して、続くレベル検出器１３６でレベル値ＬＶ＿Ｈを得る。次いで、除算器１３７により、レベル値ＬＶ＿Ｌとレベル値ＬＶ＿Ｈの比を求める。
【０１３６】
以上のように、低周波ノイズ量の検出手段と低周波ノイズ量の検出手段からの低周波ノイズレベルの比較手段とゲイン調整手段によって、受光素子２７と戻り光ビームＱの位置ずれがある場合の低周波ノイズを最適に抑制することができる。また、低周波ノイズ量の検出手段は、上記のようにＣＮ比の検出手段と置き換えることが可能である。
【０１３７】
また、光ディスク装置の記録および再生特性の信頼性をより向上させるために、図１７の構成では信号消滅防止手段７０を設けている。以下に、信号消滅防止手段７０による信頼性向上について述べる。
【０１３８】
ゲイン調整部１０４においては、受光エレメントの出力信号に含まれる低周波ノイズが小さく検出されるほど再生信号ＲＦ全体に対する出力信号の割合を大きくするため、出力信号に設定されるゲイン値は大きく設定されることになる。
【０１３９】
しかしながら、図１７の受光エレメントＡまたは受光エレメントＢに戻り光ビームＱが入射していないような場合には、戻り光ビームＱが入射していない受光エレメントからの信号は信号成分も低周波ノイズ成分も検出されない。そのため、戻り光ビームＱが入射していない受光エレメント側のゲインは大きく、且つ戻り光ビームＱが入射している受光エレメント側のゲインが小さく設定され、結果として信号成分が消滅してしまう。
【０１４０】
この問題を防ぐために、信号消滅防止手段７０では、戻り光ビームＱの周辺部を検出する受光エレメントＡおよび受光エレメントＢからの出力信号ＳａおよびＳｂをそれぞれ受光量レベル検出部１１３および１１４に入力させて受光量を検出し、レベル判定部１１２にていずれかの受光量がある閾値以下となるときに、その受光エレメントでは受光量ゼロと判定する。そして、受光量がゼロと判断された受光エレメント側のゲイン値は、ゲイン調整部１０４で一定値Ｇｃ以上には設定しないように制限を与えるとともに、他の受光エレメントのゲイン値をある一定値Ｇo以下には設定しないように制限を与える。なお、受光量に変動成分が含まれる場合に、検出する受光量に対する変動成分の影響を軽減させるため、変動成分の影響が無視できる程度の時間における平均受光量を受光量レベル検出部１１３および１１４の受光レベルとすることもできる。
【０１４１】
このようにゲイン調整部１０４を調整することで、再生信号が消滅するという問題を避けることができ、信頼性の高い光ディスク装置を実現することができる。
【０１４２】
図２１は本発明の別の形態の光ディスク装置である。図２１には受光素子２７とＲＦ信号検出回路５８の構成だけを示しており、半導体レーザから受光面に至る光学系は省略している。図１７と同様に、図２１の受光面は実施の形態１の図６および図１２の分割受光エレメントであるが、本発明で説明するすべての受光面に適用することができる。
【０１４３】
図１７との違いは、信号消滅防止手段７０の受光量レベル検出部１１３および１１４をそれぞれ再生信号レベル検出部１１０および１１１に置き換えている点であり、その他の構成については同じである。再生信号レベル検出部１１０および１１１とレベル判定部１１２は、出力信号ＳａとＳｂそれぞれに含まれる再生信号成分のレベルを検出するものである。
【０１４４】
ここで、再生信号は、図３で例として述べたマーク列Ｍ１およびマーク列Ｍ２の非超解像の再生信号でもよいが、マーク列Ｍ３またはマーク列Ｍ４の超解像の再生信号はさらに利点がある。これは、超解像の再生信号の場合、実際に超解像再生の条件下で再生信号成分が含まれるか否かを直接に検出できる点で、より正確な判定が可能となるためである。
【０１４５】
再生信号レベル検出部１１０および１１１は、図２０（ａ）と同様な回路構成とすることができる。バンドパスフィルタ回路１３３の透過周波数帯域は、記録されているマーク列Ｍ１〜Ｍ４の再生信号周波数であるＦ１〜Ｆ４のいずれかを含む周波数帯域に合わせる。
【０１４６】
もし、出力信号のうち再生信号成分が含まれていない出力信号が検出された場合、それ以外の出力信号のみを合成して再生信号が生成できるように、ゲイン調整部１０４が信号レベル変換部１０１、１０２および１０３のゲイン値を個別に調整する。
【０１４７】
これにより、再生信号が消滅するという問題を避けることができ、信頼性の高い光ディスク装置を実現することができる。
【０１４８】
図２２は本発明のさらに別の形態の光ディスク装置である。図２２には受光面８とＲＦ信号検出回路５８の構成だけを示しており、半導体レーザから受光面に至る光学系は省略している。受光エレメントからの出力信号のレベルを変換する信号レベル変換部を含む信号演算部１０９に相当する部分は光ディスク装置に搭載されるＲＦ検出回路５８に含まれ、低周波ノイズ量検出部１０５および１０６および正規化回路１１６および１１７をノイズ検出手段７１とする。
【０１４９】
低周波ノイズ量検出部１０５および１０６は、受光エレメントＡおよびＢの出力信号ＳａおよびＳｂから低周波ノイズ量を検出し、これらの低周波ノイズ量でそれぞれの出力信号ＳａおよびＳｂを正規化して、出力信号ＳａとＳｂを加算する。このような構成によって低周波ノイズ量の大きい出力信号の割合を減らす効果がある。
【０１５０】
また、再生信号レベル検出部１１０および１１１とレベル判定部１１２から成る信号消滅防止手段７０により、出力信号のうち再生信号成分が含まれていない場合に、再生信号成分の含まれていない出力信号を使用せず、それ以外の出力信号のみを利用するようにスイッチ回路１１８およびスイッチ回路１１９を制御して、再生信号が消滅するという問題を避け、信頼性の高い光ディスク装置を実現することができる。
【０１５１】
さらに、図２２の再生信号レベル検出部１１０および１１１は、図１７で説明した受光量レベル検出部１１３および１１４であってもよく、同様の処理により出力信号のうち再生信号成分が含まれていない場合に、それ以外の出力信号を利用するようにスイッチ回路１１８および１１９を制御して、再生信号が消滅するという問題を避け、信頼性の高い光ディスク装置を実現することができる。
【０１５２】
以上のように、複数の受光エレメントからの出力信号に含まれる低周波ノイズ量に応じて出力信号のゲインを調整する手段を設けることにより、経時的な位置ずれが起こった場合にも低周波ノイズを低減することができる。
【０１５３】
実施の形態４．
【０１５４】
以下、本発明の実施の形態４を図２３、図２４に基づいて説明する。実施の形態４は、実施の形態１、実施の形態２および実施の形態３で述べた構成において特に有効となる光ディスクに関するものである。
【０１５５】
実施の形態４における光ディスクは、光ヘッド装置からの出力信号により得られる再生信号に含まれる低周波ノイズを低減し、光ヘッド装置の受光面と戻り光ビームＱとの経時的な位置ずれが生じた場合、または戻り光ビームＱが非対称な強度分布である場合に低周波ノイズを低減するとともに、位置ずれが大きくなるときであっても再生信号の消滅を防いで信頼性が高く読み出しエラーを抑制するために有効なものである。
【０１５６】
実施の形態１〜３で説明したようにゲイン調整部１０４がゲイン値を調整して低周波ノイズを低減する際、図１７および図２１および図２２で示した再生信号レベル検出部１１０および１１１での再生信号レベルの検出は、光ディスク６のデータ記録済領域またはコンテンツデータ領域、すなわちユーザ領域ＵＡの記録マーク列を使う。
【０１５７】
また、ユーザ領域ＵＡの記録マーク列を利用して、再生動作中に低周波ノイズの検出および再生信号の検出を行なってゲイン値を調整することもできる。
【０１５８】
しかしながら、ユーザ領域が無記録の光ディスクを使用しようとした場合、上記のような回路のゲイン値を調整するために必要となる記録マーク列がないので、最適なゲイン調整が行なえないという問題が生じる。実施の形態４に係わる光ディスクは、このような問題を解消するためのものである。
【０１５９】
図２３は、実施の形態４に係わる光ディスクの図である。光ディスクの内周領域２００は、ゲイン調整部１０４がゲイン調整を行なうために使用できる記録マーク列が予め設けられた最適化領域ＧＡであって、図中吹き出し内に示した部分が最適化領域ＧＡの拡大図であり、最適化領域ＧＡにおける記録マーク列の一例を示している。拡大図の黒色で表示している部分が記録マーク、記録マーク間はスペースであり、マーク長ＭＬ、マーク幅Ｗのマークが等間隔で配置された場合を示している。１００は光ディスク上の集光スポットであり、光ディスクの回転により記録マークは相対的に図２３のタンジェンシャル方向に移動する。
【０１６０】
再生または記録を開始する前に、まず最適化領域ＧＡの記録マーク列を読み込み、最適なゲイン値を調整する。この動作により、ユーザが無記録状態の光ディスクを使用する場合にもゲイン値の調整が可能となり、再生信号の低周波ノイズを低減することができる。
【０１６１】
図２３では、最適化領域ＧＡは光ディスクの内周領域２００に設置しているが、中周部または外周部に設置されていてもよい。
【０１６２】
また、光ディスク６が超解像光ディスクである場合、最適化領域ＧＡにも超解像マスク層を成膜しておくことで、実際の超解像再生を行なう際の集光スポットの光パワー状態と同等条件でゲイン調整を行なうことができ、超解像再生に適した低周波ノイズの低減を行なえる。
【０１６３】
このとき、最適化領域ＧＡの記録マーク列には少なくとも回折限界よりも小さいマーク列を含めておけば、ゲイン調整時に超解像マークの信号成分を再生信号レベル検出部１１０および検出部１１１で検出するので、信号成分消滅状態をより確実に検出できる。
【０１６４】
また、マーク長ＭＬが回折限界よりも長い非超解像のマーク列としてもよい。これにより、記録マーク列が形成しやく低コスト化できる。このとき、最適化領域ＧＡに超解像マスク層が成膜されていてもよく、成膜されていなくてもよい。
【０１６５】
図２３の最適化領域ＧＡの記録マーク列は、凸凹のピット列であってもよく、さらにトラッキングサーボを動作させる場合に必要となるトラック案内溝の構造が同時に形成されていてもよい。
【０１６６】
実施の形態４に係わる光ディスクを用いてゲイン調整部１０４が信号レベル変換部やＲＦ信号検出回路のゲイン値を調整する動作手順を図２４に示すフローチャートに基づいて説明する。図２４に示すフローチャートの動作手順は、光ディスクの種類、すなわち透明層の厚みや記録密度や記録層数やレーザ波長や超解像光ディスクか否かなど、については判別が完了しているものとし、フォーカスサーボの引き込みステップから記録または再生の動作状態になるステップまでを示している。
【０１６７】
光ディスク６が光ディスク装置に挿入され、光ディスク６にフォーカスサーボが動作する（ステップＳ１）。このとき、再生・記録に必要な情報が記載されるリードイン領域（図示なし）を再生して記録・再生の必要パラメータを検出し、ＭＰＵ８１に送出して光ディスクを再生または記録する準備を行なう（ステップＳ２）。
【０１６８】
次に、内周領域２００に設けられる最適化領域ＧＡに集光スポットがくるように、スレッドモータ制御回路６２でスレッドモータ５３を制御して光ヘッド装置を移動させて最適化領域ＧＡの信号再生を開始し（ステップＳ３）、戻り光ビームＱの周辺部を受光する受光エレメントからの各出力信号に含まれる低周波ノイズ量を低周波ノイズ量検出部１０５および１０６で検出する（ステップＳ４）。
【０１６９】
ステップＳ４で得られた低周波ノイズ量にもとづいてゲイン調整部１０４がゲイン値を設定し（ステップＳ５）、ユーザコンテンツデータの再生または記録の動作を開始する（ステップ６）。
【０１７０】
ステップＳ３とステップＳ４の間にトラッキングサーボが必要であれば、その動作が追加されてもよい。ただし、図２３に示すゲイン最適化用マーク列のマーク幅が集光スポット径に比べて大きく、且つマーク幅を光ディスク６の偏芯などによる光ディスク６の回転時のラジアル方向の変動幅よりも広くしておくことにより、トラッキングサーボを動作させなくても再生信号成分を検出することができる。マーク幅Ｗの制限は特にないが、１００μｍ〜１０００μｍ程度に設定すればよい。
【０１７１】
マーク幅Ｗは、図２３では集光スポットサイズよりも大きく表示しているが、これに限らず、集光スポットサイズより小さくてもよい。ただし、この場合には、トラッキング制御が必要である。
【０１７２】
以上のように、実施の形態４の光ディスクによれば、光ヘッド装置の受光素子の受光面と戻り光ビームＱとの位置ずれがあり、またそれが経時的に変化した場合でも、光ディスクの製造ばらつきによる大小の低周波ノイズも含めて低周波ノイズをより低減することが可能となる。
【０１７３】
また、実施の形態１で説明したように戻り光ビームＱと受光素子の受光面パターンとの相対位置を制御する構成とする場合、実施の形態４の光ディスクのゲイン調整領域ＧＡを用いてこの相対位置の制御を行なうことができる。さらに、焦点制御またはトラッキング制御に使用してもよい。
【０１７４】
実施の形態４に係わる光ディスクによれば、再生信号のＣＮ比を向上させるために光ヘッド装置に設けられたゲイン調整手段あるいは光学部品の駆動手段などの調整を行なうことでき、データ読み出しエラーを低減することができる。
【符号の説明】
【０１７５】
１ 光ビーム
２ 半導体レーザ
５ 対物レンズ
６ 光ディスク
８ 受光面
２７ 受光素子
５０ 光ディスク装置
５２ 光ヘッド装置
１００ 集光スポット
１０１、１０２ 信号レベル変換部
１０３ 信号レベル変換部
１０５、１０６ 低周波ノイズ量検出部
１１０ 、１１１ 再生信号レベル検出部
１１３ 受光量レベル検出部領域
Ｑ 戻り光ビーム
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光ヘッド装置と、超解像方式を採用した光記録再生媒体に対して情報の記録または再生を行なう光ディスク装置と、この光ディスク装置により記録または再生される光ディスクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
これまで、各種光ディスクの大容量化は、ディスクのトラック上に書かれる情報の記録マークの大きさを小さくするとともに、記録や再生に用いるレーザ光の短波長化および開口数が大きい対物レンズの採用により、焦点面での集光スポットサイズを小さくすることによって達成してきた。
【０００３】
例えば、ＣＤ（コンパクトディスク）では、光透過層（情報記録層の上に設けられる透明保護層およびスペース層。透明基板とも言う）となるディスク基板の厚さが約１．２ｍｍ、レーザ光波長が約７８０ｎｍ、対物レンズの開口数（ＮＡ）が０．４５であり、６５０ＭＢの記録容量であった。
【０００４】
ＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）では、光透過層の厚さが約０．６ｍｍ、レーザ光波長が約６５０ｎｍ、ＮＡが０．６であり、４．７ＧＢの記録容量となっている。
【０００５】
さらに高密度のＢＤ（ブルーレイディスク）では、光透過層の厚さを０．１ｍｍにした光ディスクを用いて、レーザ光波長を約４０５ｎｍ、ＮＡを０．８５とすることで１層あたり２５ＧＢの大容量化を実現している。
【０００６】
このほか、光透過層の厚さをＤＶＤと同じ０．６ｍｍとした光ディスクを用いて、レーザ光波長を約４０５ｎｍ、ＮＡを０．６５とすることで１８ＧＢ以上の大容量化を実現するＨＤ ＤＶＤ（高精細デジタル多用途ディスク）などがある。
【０００７】
近年、光記録の分野においては、光の強度によって屈折率が変化する非線形光吸収特性または非線形光透過特性を有する超解像マスク層が成膜された超解像光ディスクを用いた高密度記録方式が研究されている。この方式では、光ディスクに集光スポット内の光強度が大きい、または温度が高い局所的な部分に屈折率変化をもたらすことで、光ディスク装置の光学要素である集光レンズの開口数ＮＡと光の波長λから決まる回折限界λ／４ＮＡよりも小さなマークを再生することができる。（例えば、非特許文献１参照）。
【０００８】
しかしながら、このような超解像光ディスクでは、マスク層で光が吸収されるため、従来の光ディスクにおける再生パワーに比べて大きな再生パワーが必要となる。その結果、再生信号に含まれる低周波ノイズ（またはディスクノイズ）が増大することが知られている。（例えば、非特許文献２参照）。
【０００９】
非特許文献１及び非特許文献２は、代表的な超解像光ディスクであるＳｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ（Ｓｕｐｅｒ ＲＥｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｎｅａｒｆｉｅｌｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）方式に関するものである。これ以外に、情報の記録マークが光の強度によって屈折率が変化する非線形光吸収特性または非線形光透過特性を有する材料により形成された光超解像光ディスクも提案されている。（例えば、非特許文献３参照）。以降ではこれらを総称して超解像光ディスクと呼ぶ。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】“Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｙｅ Ｐａｔｔｅｒｎ ｏｎ Ｓｕｐｅｒ−Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｎｅａｒ−Ｆｉｅｌｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｄｉｓｋ ｗｉｔｈ Ｗｒｉｔｅ−Ｓｔｒａｔｅｇｙ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ”，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．,Ｖｏｌ．４３，Ｎｏ．７Ａ，ｐｐ.４２１２−４２１５（２００４）
【非特許文献２】“Ｌｏｗ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｎｏｉｓｅ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｕｐｅｒ−Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｎｅａｒ−Ｆｉｅｌｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｄｉｓｃ ｗｉｔｈ Ｐｌａｔｉｎｕｍ−Ｏｘｉｄｅ Ｌａｙｅｒ”，ＯＤＳ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ，ＴｈＣ３（２００５）
【非特許文献３】“Ｓｕｂ−Ｔｅｒａｂｙｔｅ−Ｄａｔａ−Ｃａｐａｃｉｔｙ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｉｓｃｓ Ｒｅａｌｉｚｅｄ ｂｙ Ｔｈｒｅｅ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｐｉｔ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ”，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．,Ｖｏｌ．４５，Ｎｏ．４Ａ，ｐｐ.２５９３−２５９７（２００６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来の光ヘッドやこれを搭載した光ディスク装置によって再生または記録される超解像光ディスクにおいては、上記のように光ディスクを再生する際に大きな低周波ノイズが存在するので、光ディスクの再生信号を２値化データに復調する際に、この低周波ノイズがデータ復調エラーの発生要因になるという問題があった。
【００１２】
この発明は上述の問題を解決するためになされたもので、低周波ノイズの影響を抑制し、読み出しデータの復調エラーの少ない再生信号を得ることができる光ヘッド装置と、この光ヘッド装置を備え、低周波ノイズを抑制する光ディスク装置、および、この光ディスク装置で使用する光ディスクを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明に係る光ヘッド装置は、半導体レーザと、半導体レーザから放射される光ビームを集光して光ディスクの情報記録層に集光スポットを形成する対物レンズと、集光スポットが情報記録層で反射した戻り光ビームの光量を電気信号に変換し、前記光ディスクの再生信号を検出する受光素子とを備えた光ヘッド装置であって、この受光素子は、戻り光ビームの周辺部を受光する複数の受光エレメントからなる第１の受光面と戻り光ビームの中央部を受光する受光エレメントからなる第２の受光面とで構成される受光面を有し、対物レンズを焦点制御するための非点収差法で使用する４分割受光面において互いに直交する２つの分割線またはそれに相当する分割線の交点に対して、第１の受光面の複数の受光エレメントが非対称な位置に配置されるとともに前記戻り光ビームの中心が前記分割線の交点に調整されているものである。
【００１４】
この発明に係る光ディスク装置は、上記の光ヘッド装置を備えたものである。
【００１５】
また、この発明に係る他の光ディスク装置は、上記の光ヘッド装置を備え、第１の受光面の複数の受光エレメントの受光量レベルを検出する受光量レベル検出手段、または第１の受光面の複数の受光エレメントからの再生信号レベルを検出する再生信号レベル検出手段を備えたものである。
【００１６】
この発明に係る光ディスクは、超解像マスク層が成膜された超解像光ディスクであって、ゲイン調整手段によってゲイン調整を行なうための領域、および／または光ヘッド装置の少なくとも１つの光学要素を移動して戻り光ビームを受光面上の所定の位置に調整するための領域が設けられているものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、再生信号に含まれている低周波ノイズを低減して再生信号の揺れを抑制し、正確なデータ再生を行うことができる。さらに、受光面と戻り光ビームとの位置ずれや戻り光ビームの非対称な強度分布が存在した場合に、低周波ノイズを抑制することができるため、光ディスクの再生特性を安定化し、信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１の光ディスク装置の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１における低周波ノイズを含む超解像光ディスクの再生信号波形の図である。
【図３】本発明の実施の形態１における超解像光ディスクの再生信号の周波数スペクトルを説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態１の光ヘッド装置の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１の光ヘッド装置の戻り光ビームの中央部から周辺までのＣＮ比の実測結果を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１の光ヘッド装置の光学構成を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１の光ヘッド装置の他の光学構成を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１の光ヘッド装置の他の光学構成を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態１の光ヘッド装置の他の受光面を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係わる光ヘッド装置の他の光学構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係わる光ヘッド装置の非点収差法で使用する４分割の受光面を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態２の光ヘッド装置の受光面と再生信号の演算を説明する図である。
【図１３】本発明の実施の形態２の光ヘッド装置の他の受光面と再生信号の演算を説明する図である。
【図１４】本発明の実施の形態２の光ヘッド装置の他の受光面と再生信号の演算を説明する図である。
【図１５】本発明の実施の形態２の光ヘッド装置の他の受光面と再生信号の演算方法を説明する図である。
【図１６】本発明の実施の形態３の光ディスク装置の全体構成を示す構成図である。
【図１７】本発明の実施の形態３の光ディスク装置の主要部の構成を示す図である。
【図１８】本発明の実施の形態３における光ヘッド装置の受光素子の受光面と戻り光ビームの相対位置ずれを示す図である。
【図１９】本発明の実施の形態３における光ヘッド装置で検出された戻り光ビームの周辺光による出力信号の周波数スペクトルを示す図である。
【図２０】本発明の実施の形態３における光ディスク装置の低周波ノイズ量検出部と再生信号検出部の構成例を示すブロック図である。
【図２１】本発明の実施の形態３の光ディスク装置の主要部の他の構成を示す図である。
【図２２】本発明の実施の形態３の光ディスク装置の主要部の他の構成を示す図である。
【図２３】本発明の実施の形態４の光ディスクを示す図である。
【図２４】本発明の実施の形態４の光ディスクを記録または再生するときの動作シーケンスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１における光ディスク装置の全体構成を示す図である。なお、図１における矢印は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、光ディスク装置５０を構成する各ブロックの接続関係のすべてを表すものではない。
【００２０】
図１において、光ディスク装置５０は、光ディスク６を回転駆動するためのスピンドルモータ５１、光ディスク６にレーザ光を照射し、光ディスク６の情報記録層で反射された戻り光を受光して信号を出力する光ヘッド装置５２、光ヘッド装置５２を光ディスク６の半径方向に駆動するためのスレッドモータ５３、レーザ制御回路５４、サーボ制御回路５５、再生信号処理回路５６、変調回路６４、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）８０、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）８１を備えている。
【００２１】
サーボ制御回路５５には、スピンドルモータ５１をコントロールするスピンドルモータ制御回路６３、スレッドモータ５３をコントロールするスレッドモータ制御回路６２、光ヘッド装置５２をコントロールする光ヘッド制御回路６１があり、それぞれＭＰＵ８１から発せられる命令により動作を行なう。
【００２２】
また、再生信号処理回路５６には、光ヘッド装置５２で検出され、伝送路Ｌ３を介して送られた信号にもとづいて、サーボ信号を生成するサーボ信号検出回路５９、再生信号ＲＦを検出して伝送路Ｌ１に出力信号として出力するＲＦ信号検出回路５８、および光ディスク６の蛇行した案内トラック溝からの反射光で得られるウォブル信号を検出するウォブル信号検出回路５７がある。
【００２３】
ＭＰＵ８１は、ＲＦ信号検出回路５８で検出された信号振幅値データや状態信号などの伝送路Ｌ１の出力信号、あるいは他の各部からの出力信号にもとづいて光ディスク装置全体の動作を決定し、各部へ制御データ（例えば、ＭＰＵ８１からＲＦ信号検出回路５８への伝送路Ｌ２の信号）を送って、それらの制御を行う。
【００２４】
なお、再生信号処理回路５６の構成要素のうち一部分がＭＰＵ８１の内部で処理される構成であってもよい。
【００２５】
ＲＡＭ８０は、プログラム領域およびデータ領域で構成されている。ＭＰＵ８１は、ＲＡＭ８０に記録されているプログラムに従って、各部の動作を制御するとともに、各部から送られてくる信号から制御の判断を行なう。
【００２６】
光ヘッド制御回路６１は、サーボ信号検出回路５９から送られるサーボエラー信号やＭＰＵ８１からの動作命令を元に、制御信号を伝送路Ｌ４経由で光ヘッド装置５２に出力し、光ヘッド装置５２から光ディスク６上へ照射される光の制御を行なう。
【００２７】
スレッドモータ制御回路６２およびスピンドルモータ制御回路６３は、サーボエラー信号やＭＰＵ８１からの動作命令を元に、スレッドモータ５３およびスピンドルモータ５１の制御を行なう。
【００２８】
ウォブル信号検出回路５７とＲＦ信号検出回路５８の出力信号は復調回路６０で情報データに復調される。
【００２９】
ＭＰＵ８１から出力されたデータの一部は、変調回路６４で光ディスク６への記録に適した記録信号に変換され、レーザ制御回路５４へ送られる。この記録信号に基づいてレーザ制御回路５４から伝送路Ｌ５を介して光ヘッド装置５２に制御信号が送られ、光ヘッド装置５２に搭載されている半導体レーザの発光パワーが制御される。
【００３０】
この実施の形態１における光ディスク６は、非線形光吸収特性または非線形光透過特性を有する超解像マスク層が成膜された超解像光ディスクである。
【００３１】
光ヘッド装置５２は、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤやＨＤ ＤＶＤ等の非超解像の光ディスクのみならず、超解像光ディスクにも対応するものである。光ヘッド装置５２は、光ディスク６に半導体レーザによる光ビームを集光するとともに、光ディスク６の情報記録層で反射した戻り光ビームを受光し、再生信号やサーボ信号を生成するための信号を検出する。
【００３２】
次に、光ディスク６の再生信号に含まれる信号成分と低周波ノイズ成分との関係、および、これらの成分と読み出しエラーとの関係について述べる。
【００３３】
光ディスク６の再生原理は、光ディスク６の情報記録層における凹凸または屈折率差によるマークで回折された戻り光を受光素子が検出し、その戻り光の強度に対応した再生信号を得ることである。この再生信号には、ディスク自身がもつランダムなノイズ成分が空間周波数の低域側に含まれる。このランダムノイズを低周波数ノイズと呼ぶ。
【００３４】
図２は、低周波ノイズが発生しているときの再生信号波形の例である。横軸は時間、縦軸は再生信号の電圧を示している。図２に示すように、目的の再生信号Ｓｃよりも大きいノイズ成分Ｎｃが再生信号Ｓｃに重畳することにより、再生信号波形はその振幅よりも大きな波形の揺れを生じる。このような波形の揺れは、データを復調する際に読み出しエラーを起こす原因となる。
【００３５】
図３は、超解像光ディスクの再生信号の時間領域に関する周波数スペクトルを説明する図であり、横軸は周波数、縦軸は信号成分の電力値（対数表示）である。
【００３６】
再生信号のスペクトル分析を行なうと、図３に示すような４種類の空間周波数に対応したそれぞれ記録マーク列Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４に対応する再生信号成分と、低域側に光ディスクの低周波ノイズ（ディスクノイズ）成分がある。低周波ノイズ成分は、空間周波数が小さくなるほど増加する傾向を示す。ここでは、再生データパターンはランダムパターンデータではなく、例えば４種類の空間周波数Ｆ１〜Ｆ４（Ｆ１＜Ｆ２＜Ｆ３＜Ｆ４）の固定マーク列が交互に続くパターンの場合を示している。図３のＦｃは、対物レンズの開口数ＮＡと波長λとで決まる回折限界λ／（４ＮＡ）に対応する分解能のカットオフ周波数である（Ｆ１＜Ｆ２＜Ｆｃ＜Ｆ３＜Ｆ４）。
【００３７】
図３では、回折限界周波数Ｆｃよりも高域側に位置するマーク列Ｍ３およびマーク列Ｍ４に対応する信号は、超解像効果を利用して再生される超解像再生信号である。一方、回折限界周波数Ｆｃよりも低域側に位置するマーク列Ｍ１およびマーク列Ｍ２に対応する信号は、回折現象を利用した非超解像再生信号である。回折限界周波数Ｆｃよりも低域側であって非超解像再生信号であるマーク列Ｍ１およびマーク列Ｍ２に対応する信号に、比較的大きな低周波ノイズが重畳している。以下、図３の空間周波数Ｆ１よりも低域側の空間周波数ＦＬにおける低周波ノイズレベルＮＬをノイズレベルの代表とする。低周波ノイズレベルＮＬが小さい再生信号ほど再生信号成分の振幅に対するランダムな変動が小さい。
【００３８】
再生信号の品質を定量的に比較する際、再生信号成分レベルＣＬ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｌｅｖｅｌ）の低周波ノイズレベルＮＬ（Ｎｏｉｓｅ Ｌｅｖｅｌ）に対する比、すなわちＣＬ/ＮＬの値（以下、ＣＮ比と称する）が重要な指標となる。このＣＮ比が大きいほど、再生信号成分に対するノイズ成分は小さいので、信号の品質は良いことになる。
【００３９】
図３では、縦軸の電力値は対数表示としているので、例えば、ＣＮ＿３はマーク列Ｍ３に対応する超解像再生信号のＣＮ比、ＣＮ＿４はマーク列Ｍ４に対応する超解像再生信号のＣＮ比を示している。以下ではこのＣＮ比を使って説明する。
【００４０】
図４は、本発明の光ヘッド装置の構成例を示す図である。図４において、外部から伝送路Ｌ５を介して入力される制御信号にもとづいて半導体レーザ２から放射された波長λの光ビーム１は、コリメータレンズ３によって略平行光ビームに変換されてビームスプリッタ４を透過し、対物レンズ５によって光ディスク６に集光される。光ディスク６で反射した戻り光ビームＱは対物レンズ５によって再び略平行光ビームになり、前記のビームスプリッタ４で反射し、集光レンズ７で収束光ビームになる。この収束光ビームを受光素子２７が受光して受光パワー量に応じた電気信号を伝送路Ｌ３に出力する。
【００４１】
図４の構成以外に、例えば、ビームスプリッタ４に代えて、偏光ビームスプリッタを配置し、且つその偏光ビームスプリッタと対物レンズ５の間に１／４波長板を挿入してもよい。これにより、光の利用効率を向上させることができる。
【００４２】
また、光ディスク６が回転するときに、対物レンズ５の光軸方向およびその光軸方向に垂直な方向の光ディスク６の位置変動によって生じる対物レンズ５の焦点距離の誤差を補正するように、対物レンズ５を光軸方向およびその光軸方向に垂直な方向に駆動させる対物レンズ駆動アクチュエータを備えてもよい。
【００４３】
また、光ディスクの再生信号の検出光学系以外に、光ディスク６の情報記録層に対する対物レンズ５の焦点誤差量やトラッキング誤差量を検出するためのセンサー光学系を備えていてもよい。
【００４４】
センサー光学系は、集光レンズ７と受光素子２７の間に焦点誤差またはトラッキング誤差などの検出対象に応じて配置されたセンサー素子と、センサー素子によって非点収差が付加された光ビームや分割された光ビームを受光し、電気信号に変換できる複数の受光エレメントを有した受光素子２７で構成される。
【００４５】
図５は、戻り光ビームＱの中の低周波ノイズについて、戻り光ビームＱの半径方向の分布を測定した結果である。図５(ａ)と図５（ｂ）は、光ディスク６のタンジェンシャル方向（すなわち、データトラック方向に対応した方向）および、ラジアル方向（すなわち、光ディスクの半径方向に対応した方向）の光ビーム９のＣＮ比（ＣＬ／ＮＬ比）の分布を示したものである。横軸は、戻り光ビームＱの中央から周辺までの距離であり、戻り光ビームＱの半径を１００として正規化した値である。すなわち、半径位置が０の位置は戻り光ビームＱの中央、１００の位置は戻り光ビームＱの周辺である。図５（ａ）については、戻り光ビームＱの中心からプラス側と、その逆向きのマイナス側におけるＣＮ比を示している。
【００４６】
図５の結果から、タンジェンシャル、ラジアルのいずれの方向についても、戻り光ビームＱの周辺部へ向かうにしたがってＣＮ比が増大している。
【００４７】
そのため、戻り光ビームＱ全体のうち周辺部を強調して検出する、または周辺部のみを検出することができれば、ＣＮ比が大きい再生信号を得ることができる。
【００４８】
図５のＣＮ比分布から、戻り光ビームＱの中央（または中心）から半径の約６０％の位置よりも外側（図中破線より右側の領域）はＣＮ比の増加が顕著であり、ＣＮ比が大きい再生信号の検出に特に有効な範囲である。
【００４９】
また、図５（ａ）の結果から、タンジェンシャル方向のＣＮ比は、戻り光ビームＱの中心からプラス側半径方向に比べて、マイナス側半径方向のＣＮ比が小さい傾向にある。
【００５０】
以下、戻り光ビームＱの全体のうち周辺部を強調して検出、または周辺部のみを検出するヘッド装置の構成について述べる。
【００５１】
図６（ａ）〜（ｃ）は、戻り光ビームＱの中央部に対して周辺部を強調して再生信号を検出できる構成である。
【００５２】
図６（ａ）は集光レンズ７と受光面８ａ、図６（ｂ）は受光面８ａを含む受光素子２７の構成を示す図である。図６（ｂ）において、受光素子２７は、戻り光ビームＱの周辺部を検出できる受光エレメントＡおよびＢと、戻り光ビームＱの中央部を検出できる受光エレメントＣの３つに分割された受光面８ａと、受光エレメントからの信号に対して増幅や加算・減算の合成を行なう信号演算部１０９とで構成される。受光面８ａと信号演算部１０９は、一体になっていても分離されていてもよい。
【００５３】
図６（ｂ）の構成により、分割された受光面８ａの第１の受光面である受光エレメントＡと受光エレメントＢそれぞれの出力信号Ｓａと出力信号ＳｂをゲインＫ１で増幅して加算した信号と、第２の受光面である受光エレメントＣの出力信号ＳｃをゲインＫ２で増幅した信号とを合成した信号を再生信号とする。すなわち、再生信号ＲＦは、ＲＦ＝Ｋ１×（Ｓａ＋Ｓｂ）＋Ｋ２×Ｓｃで生成される。なお、各ゲイン値は正の場合もあり、負の場合もある。また、その大きさは１より大きい場合も、小さい場合もある。これは、以下で述べるすべてのゲインについても同様である。
【００５４】
再生信号のＣＮ比が大きくなるように受光エレメントＡと受光エレメントＢを配置するには、受光面８ａを図６（ａ）のＤ１の方向に移動させて、再生信号のＣＮ比が最も大きくなるように受光面８ａに対する戻り光ビームＱの位置を最適に調整する。
【００５５】
また、図６（ａ）の集光レンズ７をＤ１の方向に移動させることで、上述と同様に受光面上の戻り光ビームＱの相対位置を移動させることができる。
【００５６】
また、集光レンズ７あるいは受光面８ａを図６（ａ）のＤ２の方向に移動させて、集光レンズ７と受光面８ａとの距離を変えることで受光面上の戻り光ビームＱの径の大きさを変化させ、戻り光ビームＱの周辺部が受光エレメントＡおよび受光エレメントＢで受光される量を再生信号のＣＮ比が最も大きくなるように最適に調整することも可能である。
【００５７】
さらに、図６（ｃ）に示すように、受光面８ａの第２の受光面である受光エレメントＣを受光エレメントＣ１および受光エレメントＣ２に２分割した受光面８ｂにより、各受光エレメントの出力信号Ｓａ、出力信号Ｓｂ、出力信号Ｓｃ１、出力信号Ｓｃ２を得て、これらの出力信号から演算値ＲＥＳ＝（Ｓａ＋Ｓｃ１）−（Ｓｂ＋Ｓｃ２）を算出し、これをもとにＣＮ比が最適となる位置に受光面８ｂを配置することもできる。これは、ＣＮ比が大きくなる周辺部が戻り光ビームＱの光軸中心に対して非対称に分布する場合に有効であり、この非対称な分布を補正するように前記のＲＥＳをＣＮ比が最も大きくなる所定の目標値に合わせる。
【００５８】
以下に、図７（ａ）および（ｂ）にもとづいて、戻り光ビームＱの中央部を遮光し、周辺部だけで再生信号を検出する構成について説明する。
【００５９】
図７（ａ）（８ｄの平面図を示す図７（ａ’）と、１０の平面を示す図７（ａ”）とを含めて図７（ａ）として説明する。）は、集光レンズ７と、戻り光ビームＱの中央部を遮光または減衰させて周辺部のみを透過させる遮光素子１０と、遮光素子１０を透過してきた戻り光ビームＱの周辺部を検出する受光面８ｄにより構成したものであり、遮光素子１０の黒い部分が戻り光ビームＱを遮光または減衰する部分である。受光面８ｄ上には、分割された戻り光ビームＱのスポットが形成される。
【００６０】
図７（ａ）においては、１つの受光エレメントからなる受光面８ｄで受光しているが、図６（ｂ）または図６（ｃ）で示したように周辺部と中央部とを個別に検出できる受光面エレメントを有する受光面で受光してもよく、図６の場合と同様な再生信号ＲＦの検出を行なってもよい。
【００６１】
図６の構成の場合と同様に、図７（ａ）の構成においても、受光面８ｄ、集光レンズ７または遮光素子１０を図７（ａ）のＤ１の方向に移動させて、再生信号のＣＮ比が最も大きくなるように、受光面８ｄに対する戻り光ビームＱの位置を最適に調整することができる。
【００６２】
また、集光レンズ７に対して遮光素子１０をＤ３の方向に移動させる、もしくは集光レンズ７をＤ３の方向に移動させることによって、遮光素子１０を透過させる戻り光ビームＱの周辺部の範囲を再生信号のＣＮ比が最も大きくなるように調整することができる。
【００６３】
また、図７（ｂ）（８ｅ＿Ｃ、８ｅ＿Ａ１、８ｅ＿Ａ２、８ｅ＿Ｂ１、８ｅ＿Ｂ２の平面図を示す図７（ｂ’）と、１１の平面を示す図７（ｂ”）とを含めて図７（ｂ）として説明する。）に示すように、戻り光ビームＱの中央部の光量を減少させる遮光素子１０の代わりに、回折素子１１とすることができる。回折素子１１は、戻り光ビームＱの周辺部を回折させる領域Ｇａおよび領域Ｇｂ、中央部を回折させる領域Ｇｃはそれぞれ異なる回折パターンが形成されていて、異なる方向に回折させ分離するものである。これにより、受光面８ｅ＿Ｃ、８ｅ＿Ａ１、８ｅ＿Ａ２、８ｅ＿Ｂ１、８ｅ＿Ｂ２に、それぞれ図７（ｂ）に示すような戻り光ビームＱのスポットが形成される。
【００６４】
回折素子１１で回折され分離された戻り光ビームＱの周辺部と中央部を個別に受光する受光面８ｅ＿Ｃ、８ｅ＿Ａ１、８ｅ＿Ａ２、８ｅ＿Ｂ１、８ｅ＿Ｂ２により検出した出力信号をＳｃ、Ｓａ１、Ｓａ２、Ｓｂ１、Ｓｂ２とすると、再生信号ＲＦはＲＦ＝Ｋ１×（Ｓａ１＋Ｓａ２）＋Ｋ２×（Ｓｂ１＋Ｓｂ２）なる演算により生成される。ここで、Ｋ１、Ｋ２は、ゲインである。
【００６５】
図７（ｂ）においては、各受光面は１つの受光エレメントからなる受光面で受光しているが、図６（ａ）または図６（ｂ）で示したように周辺部と中央部とを個別に検出できる受光面パターンを有する受光素子で受光してもよく、図６の場合と同様な再生信号ＲＦの検出が行える。
【００６６】
図７（ｂ）の構成の場合にも、受光面８ｅ、集光レンズ７または回折素子１１を図７（ｂ）に示すＤ１の方向に移動させること、さらに集光レンズ７をＤ２の方向、もしくは回折素子１１をＤ３の方向にそれぞれ移動させることによって、再生信号のＣＮ比が最も大きくなるように、受光面に対する戻り光ビームＱの位置を最適に調整することができる。
【００６７】
次に、図８（ａ）〜（e）にもとづいて、戻り光ビームＱの中央部に対して強調して周辺部を検出して再生信号を生成する構成について説明する。
【００６８】
図８（ａ）（１２の平面を示す図８（ａ’）を含めて図８（ａ）として説明する。）は、集光レンズ７と戻り光ビームＱを複数の光ビームに分光または分割する回折素子１２と、この回折素子１２によって分光または分割された複数の光ビームを受光する複数の受光面８ｆ＿１、８ｆ＿２、８ｆ＿０により構成したものである。
【００６９】
図８（ｂ）はこれらの受光面を含む受光素子２７の構成を示す図である。受光素子２７は、受光エレメント８ｆ＿Ａ１、８ｆ＿Ｂ１、８ｆ＿Ｃ１に分割された８ｆ＿１と、受光エレメント８ｆ＿Ａ２、８ｆ＿Ｂ２、８ｆ＿Ｃ２に分割された８ｆ＿２と、受光エレメント８ｆ＿０と信号演算部１０９を有している。３つの受光面と信号演算部１０９は、一体になっていても分離されていてもよい。回折素子１２で回折された＋１次回折光Ｑ１は受光面８ｆ＿１で、−１次回折光Ｑ２は受光面８ｆ＿２で、０次回折光Ｑ０は受光エレメント８ｆ＿０で受光する。
【００７０】
受光エレメント８ｆ＿Ａ１と８ｆ＿Ｂ１、および受光エレメント８ｆ＿Ａ２と８ｆ＿Ｂ２は戻り光ビームＱの周辺部を、受光エレメント８ｆ＿Ｃ１、および受光エレメント８ｆ＿Ｃ２は戻り光ビームＱの中央部を検出する。
【００７１】
図８（ｂ）のように戻り光ビームＱが回折して分離される方向に略直行した分割線により受光面が分割されている場合、回折素子１２を図８（ａ）のＤ４の方向（戻り光ビームＱの光軸を中心とする回転方向）に回転させることで、０次回折光Ｑ０を中心にして＋１次回折光Ｑ１および−１次回折光Ｑ２だけをＤ４の方向に移動させることができる。そのため、受光面の分割線Ｊ１と分割線Ｊ２をそれぞれ戻り光ビームＱが回折して分離される方向から傾けて非平行としておくことで、回折素子１２の回転に伴って受光エレメント８ｆ＿Ａ１と８ｆ＿Ｂ１、および受光エレメント８ｆ＿Ａ２と８ｆ＿Ｂ２により検出される戻り光ビームＱの周辺部の領域を、ＣＮ比が最も大きくなるように最適に調整することができ、戻り光ビームＱの径のばらつきになどによる配置誤差の影響を小さくできる。
【００７２】
また、回折素子１２をＤ３の方向に移動させると、受光面上の戻り光ビームＱの各回折光はＤ３の方向に変位する。これにより、前記戻り光ビームＱの＋１次回折光Ｑ１および−１次回折光Ｑ２の配置誤差の影響を小さくできる。
【００７３】
また、図６および図７の構成の場合と同様に、集光レンズ７をＤ１の方向とＤ２の方向に移動させることで、受光面上の戻り光ビームＱの各回折光の位置および光束径を変化させることができるので、戻り光ビームＱのＣＮ比が大きい周辺部を抽出し検出することができる。
【００７４】
図８（ｂ）に示した受光面の代わりに、図８（ｃ）〜（ｅ）に図示する受光面パターンとしてもよい。図８（ｃ）は、図８（ｂ）での分割線の方向が略９０°回転したもの、すなわち、戻り光ビームＱが回折して分離される方向に略平行する分割線により受光面が分割されているものである。ただし、図８（ｂ）と同様に、中央部と周辺部の検出領域を分割する２つの分割線が非平行となっている。
【００７５】
図８（ｄ）と８（ｅ）の受光面は、中央部と周辺部の検出領域を分割する２つの分割線が略平行であるが、戻り光ビームＱが回折して分離される方向に対して非直角かつ非平行な分割線により受光面が分割されているものである。
【００７６】
図８（ｂ）〜（ｅ）において、２つの分割線と戻り光ビームＱが回折して分離される方向またはその直角方向との角度は、１°〜５°が望ましい。
【００７７】
図６〜図８で示した受光素子の受光面は、戻り光ビームＱの周辺部を検出するために受光面の分割方向が光ディスク６のタンジェンシャル方向に対応する方向であるのか、ラジアル方向に対応する方向かについては言及していなかったが、図５で説明したように、タンジェンシャルおよびラジアルのいずれの場合も戻り光ビームＱの中央から周辺部に向かってＣＮ比の増大が観測されていることから、いずれの方向に分割されていても同様のＣＮ比増大の効果が得られる。
【００７８】
図６〜図８では、戻り光ビームＱの集光位置に受光面を配置している図であるが、集光位置以外に配置されていてもよい。
【００７９】
図９に示すような、タンジェンシャル方向あるいはラジアル方向に限定せずに全方向の周辺部を受光する受光面ｇであっても同様のＣＮ比の増大効果が得られる。タンジェンシャル方向もしくはラジアル方向のいずれかの周辺部を受光する場合に比べて、周辺部の光量を多く受光することができるので、Ｃ／Ｎ比の点で有利である。ここで、中央部を受光する受光エレメントＣの一部が受光面の外形に接するように中央部とその外側での幅が異なる形状とすることで、できる限り全方向の周辺部を受光しつつ、中央部を受光する受光エレメントＣからの電気信号を取り出しやすくできる。
【００８０】
上記の通り、幾種類かの構成があるが、これに限るものではなく、これらと本質的に同様の構成、もしくは、図６〜図９の構成の組み合わせからなる構成であってもよい。
【００８１】
ところで、一般に光ヘッド装置において、受光素子は、光学部品が固定される光学ハウジングにＵＶ接着やネジ固定されること多いが、温度や湿度など使用環境の変化によってこれらの部分の寸法等が変わることに起因して、戻り光ビームＱと受光面との相対位置が経時変化する場合がある。
【００８２】
この相対位置の変化の最大値は、現状でおよそ４μｍである。一方、再生信号の品質を保つには、ＣＮ比は６ｄＢ以下の変動に抑えるのが望ましい。
【００８３】
また、図５で示したＣＮ比の実測結果から、ＣＮ比の変化が６ｄＢ以下であるためには、戻り光ビームＱ半径のおよそ約１３％以内に位置ずれを抑えておく必要がある。
【００８４】
したがって、戻り光ビームＱの半径をおよそ４μｍ÷（１３％）＝３０μｍ以上、すなわち、戻り光ビームＱの直径を約６０μｍ以上にしておくことによって、再生信号の品質について信頼性を確保できる光ヘッド装置を提供することができる。
【００８５】
図６〜図９では、本発明の光ヘッド装置の再生信号ＲＦの検出系を説明した。次に、この再生信号ＲＦの検出光学系と、焦点誤差検出やトラッキング誤差検出を行なうセンサー光学系との光路が共通である場合について説明する。ただし、再生信号ＲＦの検出方法は、基本的に図６〜図９と同じである。
【００８６】
図１０は、センサー光学系も示した光ヘッド装置の一例である。図１０において、半導体レーザ２から放射された波長λの光ビーム１は複数の光ビームに分光する回折素子２１を通過し、コリメータレンズ３で略平行光ビームに変換される。コリメータレンズ３を透過した光ビーム１は、偏光プリズム２２、リレーレンズ２３ａおよびリレーレンズ２３ｂ、光ビームの偏光を略偏光に変換する１／４波長板２４、前記１／４波長板２４を透過して、対物レンズ５で光ディスク６に集光される。光ディスク６で反射した光ビームは、戻り光ビームＱとして再び対物レンズ５を透過して略平行光ビームに変化し、リレーレンズ２３ｂおよびリレーレンズ２３ａを透過して偏光プリズム２２で反射する。偏光プリズム２２で反射された戻り光ビームＱは、集光レンズ７で収束光ビームに変換され、センサー素子２６で再生信号およびサーボ制御用信号を生成できる光ビームに変換される。センサー素子２６を経由した戻り光ビームＱは受光素子２７で受光される。
【００８７】
また、駆動系として、対物レンズ５をその光軸方向と光ディスク６の略半径方向に駆動するための対物レンズ駆動アクチュエータ２５、対物レンズ５で集光される光ビームの球面収差を変化させるためにリレーレンズ２３ｂを光軸方向に駆動するリレーレンズ駆動アクチュエータ２８を備える。
【００８８】
受光素子２７で戻り光ビームＱが検出する出力信号は伝送路Ｌ３を介して図１の再生信号処理回路５６に伝送され、再生信号処理回路５６のサーボ信号検出回路５９で、対物レンズ５と光ディスク６との焦点ずれ量に相当する焦点誤差信号や、対物レンズ５で生成された集光スポットの光ディスク６上のデータトラックからのオフトラック量に相当するトラッキング誤差信号、集光スポットの残留球面収差量に相当する球面収差誤差信号などが生成され、光ヘッド制御回路６１から伝送路Ｌ４を介して、図１０に示すように光ヘッド装置５２の対物レンズ駆動アクチュエータ２５およびリレーレンズ駆動アクチュエータ２８を制御する。
【００８９】
対物レンズ駆動アクチュエータ２５は、対物レンズ５を光軸方向に駆動して光ディスク６への焦点制御、および光ディスク６の半径方向に駆動して光ディスク６に形成されているデータトラックへのトラッキング制御に用いられる。
【００９０】
回折素子２１で分光された光ビームは、トラッキング誤差検出に用いられる。ただし、分光された光ビームが不要なトラッキング誤差検出方法の場合には、回折素子２１を除去してよい。
【００９１】
受光素子２７は、センサー素子２６の機能と組み合わせて対物レンズ５またはその他への制御信号と再生信号などを生成するため、複数に分割された受光エレメントから成る受光面を有し、電圧に変換されて電気信号が出力される。
【００９２】
焦点誤差検出方式に非点収差法を用いる、つまり、対物レンズ５の焦点制御に非点収差法を使用する場合であれば、センサー素子２６は、例えば非点収差を付加できるシリンドリカルレンズあるいはホログラム素子とすればよい。非点収差法では、田の字の４分割受光面で戻り光ビームＱを受光するのが一般的である。例えば非点収差法で得られた焦点誤差検出信号は、光ディスク６の情報記録層に対して対物レンズ５の焦点距離の誤差を補正するように焦点制御するための制御信号として利用する。
【００９３】
図１１の受光面は、非点収差法で使用する４分割の受光面と、戻り光ビームＱの周辺部と中央部を個別に受光し検出可能な受光面を複合した構成となっている。このような光学系の共通化、および受光面の複合化は、光ヘッド装置の小型化とコスト低減が図れるという利点がある。
【００９４】
図１１（ａ）は、タンジェンシャルまたはラジアルの一方向に分割受光面を有した図６（ｃ）で示した受光面を基本とするものである。図１１（ｂ）は、図９に示した受光面を基本とするものである。
【００９５】
図１１（ａ）および図１１（ｂ）の場合、受光エレメントＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２からの信号をＳａ１、Ｓａ２、Ｓｂ１、Ｓｂ２、Ｓｃ１、Ｓｃ２、Ｓｄ１、Ｓｄ２とすると、再生信号ＲＦはＲＦ＝Ｋ１×（Ｓａ１＋Ｓａ２＋Ｓｂ１＋Ｓｂ２）＋Ｋ２×（Ｓｃ１＋Ｓｃ２＋Ｓｄ１＋Ｓｄ２）、焦点誤差信号ＦＥＳはＦＥＳ＝（Ｓａ１＋Ｓｃ１＋Ｓｂ２＋Ｓｄ２）−（Ｓａ２＋Ｓｃ２＋Ｓｂ１＋Ｓｄ１）なる演算によって生成できる。
【００９６】
また、図５（ａ）に示されたタンジェンシャル方向のＣＮ比の実測結果によれば、戻り光ビームＱの中心に対してプラス側（外側）半径方向とその反対方向のマイナス側（内側）半径方向のＣＮ比には数ｄＢの差が生じており、タンジェンシャル方向にアンバランスなＣＮ比特性を示している。よって、マイナス側半径方向の周辺部を検出する受光エレメントと中央部を検出する受光エレメントとの分割線から戻り光ビームＱの中心までの距離を、プラス側半径方向の周辺部を検出する受光エレメントと中央部を検出する受光エレメントとの分割線から戻り光ビームＱの中心までの距離よりも大きく設定して、再生信号のＣＮ比を向上させることができる。
【００９７】
図１１（ｃ）は、図１１（ａ）の受光面を基本としたものであり、図１１（ｄ）は、図１１（ｂ）の受光面を基本としたものである。また、再生信号ＲＦと焦点誤差信号ＦＥＳの演算式は、上記で述べた図１１（ａ）および図１１（ｂ）でのものと同じである。
【００９８】
図１１（ｃ）および図１１（ｄ）の受光エレメントＣ１および受光エレメントＣ２の幅Ｗ１と受光エレメントＤ１および受光エレメントＤ２の幅Ｗ２はＷ１＜Ｗ２の関係にしており、プラス側半径方向の周辺部を受光エレメントＡ１および受光エレメントＡ２で受光し、マイナス側半径方向の周辺部を受光エレメントＢ１および受光エレメントＢ２で受光する。
【００９９】
一方、非点収差法による焦点誤差検出を行なう場合、田の字４分割受光面の分割線、またはそれに相当する分割線の交点と、戻り光ビームＱの光軸中心を合わせることによって、最も精度が高い焦点誤差信号が得られる。
【０１００】
したがって、図１１（ｃ）および図１１（ｄ）の受光面により、最大のＣＮ比と最も精度が高い焦点誤差信号を得るための最適な戻り光ビームＱと受光面の位置合わせを行なうことができる。
【０１０１】
また、図６〜図９と同様に集光レンズ７またはセンサー素子２６またはリレーレンズ２３ａ、２４ｂまたは受光素子２７をＤ２〜Ｄ４の方向に移動させることによって、ＣＮ比が最大となるように調整できる。
【０１０２】
上記のように、図６〜図１１で説明した構成において、集光レンズ７、遮光素子１０、回折素子１１、回折素子１２、センサー素子２６、受光素子２７のうち少なくとも１つを移動させる駆動手段を設けて、ＣＮ比が最大となるように戻り光ビームＱと受光素子の受光面パターンとの相対位置を制御することができる。
【０１０３】
また、図４および図１０の光ヘッド装置が複数の異なる光ディスク規格に対応している場合、光ディスク規格に対応して対物レンズ５の開口数ＮＡが変わることによって生じる戻り光ビームＱの径の変化を、この構成で補正してもよい。また、戻り光ビームＱは必ずしも集光させて受光素子に入射させる必要はなく、略平行光束であってもよい。
【０１０４】
以上のように、実施の形態１における光ヘッド装置は、戻り光ビームＱの周辺部を受光する第１の受光エレメントと戻り光ビームＱの中央部を受光する第２の受光エレメントを有する分割受光面によって戻り光ビームＱを検出し、第１の受光エレメントからの出力信号と第２の受光エレメントからの出力信号とを合成するようにしたので、低周波ノイズの少ない再生信号を生成することができる。
【０１０５】
実施の形態２．
以下、実施の形態２を図１２〜図１５に基づいて説明する。
【０１０６】
実施の形態２の光ヘッド装置は、戻り光ビームＱのうち、戻り光ビームＱの中央部に比較してＣＮ比が高い戻り光ビームＱの周辺部を強調して検出する光ヘッド装置において、複数の受光エレメントで検出される出力信号の振幅ゲインを調整して中央部光と周辺部光を検出する各受光エレメントからの出力信号の合成である再生信号ＲＦのＣＮ比を改善する光ヘッド装置である。
【０１０７】
図１２〜図１５は、受光素子２７の受光面８、戻り光ビームＱ、および信号演算部１０９における再生信号ＲＦの演算回路を示す模式図である。受光面８は、本発明の実施の形態１で示した図６〜９と図１１に含まれるものであり、これら以外の図６〜図９および図１１の受光面であってもよい。
【０１０８】
図１２の受光面パターンは光ディスク６のタンジェンシャル方向ＤＴに対応する方向に受光エレメントがＡ〜Ｃの３つ分割され、戻り光ビームＱの周辺部を受光する第１の受光面である受光エレメントＡおよび受光エレメントＢと、第２の受光面である中央部を受光する受光エレメントＣから成る。
【０１０９】
受光エレメントＡおよび受光エレメントＢからの出力信号ＳａとＳｂをそれぞれゲインＫａとゲインＫｂで増幅して加算した合成信号Ｋａ×Ｓａ＋Ｋｂ×Ｓｂと、受光エレメントＣからの出力信号ＳｃをゲインＫｃで増幅した信号Ｋｃ×Ｓｃとを加算し、この加算された信号をさらにゲイン値Ｋｒｆで増幅して再生信号ＲＦ＝Ｋｒｆ×（Ｋａ×Ｓａ＋Ｋｂ×Ｓｂ＋Ｋｃ×Ｓｃ）を生成する。ここで、ゲイン値Ｋｒｆは、信号振幅がある一定値となるようにＡＧＣ（Ａｕｔｏ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路によるゲイン値であってもよい。
【０１１０】
図１２の光ヘッド装置は、各受光エレメントからの出力信号に対して個別にゲイン調整できるようにしたことが特徴である。これにより、戻り光ビームＱと受光面との相対ずれ、または戻り光ビームＱの強度分布の非対称性が存在したときにも、各ゲインを個別に調整することによって再生信号ＲＦのＣＮ比を大きくすることができる。
【０１１１】
さらに、図１３に示すように光ディスク６のラジアル方向（ＤＴに対して垂直）に対応する方向に分割された受光面パターンを用いてもよい。戻り光ビームＱの周辺部と中央部を個別に取り出した後に、戻り光ビームＱの周辺部の光量割合を大きくするようなゲインＫａ、ＫｂおよびＫｃを設定しておくことでＣＮ比が大きい再生信号ＲＦを得ることができる。
【０１１２】
また、図１４のような受光面であっても、図１２の場合と同様の信号処理によってＣＮ比が大きい再生信号ＲＦを得ることができる。
【０１１３】
図１５は、戻り光ビームＱの周辺部を受光する受光エレメントＡおよび受光エレメントＢをさらに３つに分割させた受光面である。受光エレメントＡ１〜Ａ３および受光エレメントＢ１〜Ｂ３からの出力信号Ｓａ１〜Ｓａ３および出力信号Ｓｂ１〜Ｓｂ３のそれぞれについてゲインＫａ１〜Ｋａ３およびＫｂ１〜Ｋｂ３で増幅した各信号を合成し、さらに受光エレメントＣからの出力信号ＳｃをゲインＫｃで増幅した信号Ｋｃ×Ｓｃを加算し、この加算された信号をゲイン値Ｋｒｆで増幅して再生信号ＲＦ＝Ｋｒｆ×（Ｋａ１×Ｓａ１＋Ｋａ２×Ｓａ２＋Ｋａ３×Ｓａ３＋Ｋｂ１×Ｓｂ１＋Ｋｂ２×Ｓｂ２＋Ｋｂ３×Ｓｂ３＋Ｓｂ＋Ｋｃ×Ｓｃ）とすることができる。ここで、ゲイン値Ｋｒｆは、信号振幅がある一定値となるようにＡＧＣ（Ａｕｔｏ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路によるゲイン値であってもよい。
【０１１４】
図１５のような受光面であれば、受光エレメントの分割方向（分割線に直交する方向）に戻り光ビームＱが相対的に位置ずれしても、ＣＮ比が比較的大きい（低周波ノイズ成分が比較的小さい）戻り光ビームＱの周辺部が受光エレメントＡ３および受光エレメントＢ１で検出されたとき、それらを選択的に使用する、あるいは出力信号Ｓａ３および出力信号Ｓｂ１の割合を他の出力信号に比べて大きくする、具体的にはゲインＫａ３およびＫｂ１を他のゲインＫａ１、Ｋａ２、Ｋｂ２，Ｋｂ３に対して大きく設定して演算することにより、ＣＮ比が大きく変動が小さい再生信号を得ることができる。
【０１１５】
また、図１５に示す受光面の分割方向はタンジェンシャル方向ＤＴとしているが、分割方向はラジアル方向としてもよい。
【０１１６】
以上のように、実施の形態２の光ヘッド装置は、戻り光ビームＱの周辺部と中央部を個別に受光して個々に検出した信号を出力できる受光素子２７により、周辺部の出力信号に対して異なるゲインを設定できるとともに、周辺部と中央部の出力信号に対しても異なるゲインを設定できるようにしたものである。
【０１１７】
この構成により、複数の受光エレメントで検出される前記周辺部の出力信号について異なったゲインを与えることができるので、戻り光ビームＱと受光面の位置ずれが生じる、または前記戻り光ビームＱの強度に非対称な分布が存在する場合に、中央部光と周辺部光を検出する各受光エレメントからの出力信号の合成である再生信号ＲＦのＣＮ比を大きくすることができる。
【０１１８】
実施の形態３．
以下、本発明の実施の形態３を図１６〜図２２に基づいて説明する。
【０１１９】
図１６は、実施の形態３におる光ディスク装置の全体構成を示す構成図である。
【０１２０】
図１と異なる点は、ＲＦ信号検出回路５８からの伝送路Ｌ６の信号により光ヘッド装置５２の演算回路部分を制御している点である。
【０１２１】
図１７は本発明の光ディスク装置であるが、受光素子２７とＲＦ信号検出回路５８の構成だけを示しており、半導体レーザから受光面に至る光学系は省略している。図１７の受光面は実施の形態１の図６および図１２の分割受光エレメントであるが、本発明で説明するすべての受光面に適用することができる。
【０１２２】
受光素子２７は、受光エレメントＡ〜Ｃの３つに分割された受光面を有し、これらの受光面で戻り光ビームＱを受光し、出力信号Ｓａ、出力信号Ｓｂおよび出力信号Ｓｃを出力している。
【０１２３】
出力信号Ｓａ、ＳｂおよびＳｃは、それぞれ信号レベル変換部１０１、１０２および１０３に入力され、ゲイン調整部１０４の出力に従って設定されるゲイン値Ｋａ、ＫｂおよびＫｃによって信号を増幅された後に加算され、さらにゲイン値Ｋｒｆで増幅されて再生信号ＲＦとなる。すなわち、再生信号ＲＦは、ＲＦ＝Ｋｒｆ×（Ｋａ×Ｓａ＋Ｋｂ×Ｓｂ＋Ｋｃ×Ｓｃ）の演算で得られる。
【０１２４】
ＲＦ検出回路５８の再生信号ＲＦを高域透過回路１０８に通過させて、ディスクノイズに起因する低周波ノイズ以外の再生信号帯域に比べて十分低いサーボ制御の周波数帯域をカットする。
【０１２５】
以下に、低周波ノイズを低減し、ＣＮ比を向上させる構成と方法について説明する。
【０１２６】
受光素子２７の受光面８と戻り光ビームＱの位置が図１８に示すようにずれている場合、出力信号Ｓａおよび出力信号Ｓｂのスペクトルはそれぞれ図１９（ａ）と図１９（ｂ）のようになり、低周波ノイズＮａおよび低周波ノイズＮｂはＮａ＞Ｎｂの関係となる。
【０１２７】
出力信号Ｓａと出力信号Ｓｂを加算して再生信号ＲＦ＝Ｓａ＋Ｓｂ＋Ｋｃ×Ｓｃとする場合、すなわちは信号レベル変換部１０１および信号レベル変換部１０２の無い場合、あるいはゲインＫａ＝１、ゲインＫｂ＝１に設定した場合、受光エレメントＡに入射する戻り光ビームＱの中央部の量は受光エレメントＣへ入射する戻り光ビームＱと比較して大きく、且つ受光エレメントＡへ入射される全体の光量が増えるので、再生信号ＲＦに低周波ノイズを多く含む出力信号Ｓａの割合が増大し、読み出しエラーが増大する。
【０１２８】
図１７に示す光ディスク装置では、出力信号Ｓａおよび出力信号Ｓｂをノイズ検出手段７１に入力し、その出力をゲイン調整部１０４へ入力する。
【０１２９】
ノイズ検出手段７１では、出力信号Ｓａおよび出力信号Ｓｂがそれぞれ低周波ノイズ量検出部１０５および１０６に入力され、そこで検出された周波数ＦＬ近傍の低周波ノイズ量が比較器１０７へ出力される。比較器１０７は、低周波ノイズ量の差分を演算しゲイン調整部１０４へ出力する。
【０１３０】
ゲイン調整部１０４は、比較器１０７から出力される差分信号に基づいて、低周波ノイズＮａと低周波ノイズＮｂが略同レベルになるように、すなわち低周波ノイズの差分信号が略ゼロに近づくように信号レベル変換部１０１および１０２のゲイン値ＫａおよびＫｂを調整する。
【０１３１】
さらに、再生信号ＲＦにおける光ディスク記録マーク長の大きい信号の振幅レベルと小さい信号の振幅レベルとの比率、すなわち信号変調比Ｒが読み出しエラーを充分抑制できる値以上になるように、ゲイン調整部１０４は信号レベル変換部１０３のゲイン値Ｋｃと信号レベル変換部１０１および１０２のゲイン値ＫａおよびＫｂを調整する。
【０１３２】
また、再生信号のジッター値または再生信号の復調処理後の読み出しエラー率（エラーレート）が目標値以下になるように信号レベル変換部１０３のゲイン値Ｋｃを調整することもできる。
【０１３３】
図２０（ａ）は、図１７の低周波ノイズ検出部の構成例を示したブロック図である。図２０（ａ）は、受光エレメントからの出力信号の周波数ＦＬ近傍の成分を抽出するバンドパスフィルタ回路１３３（ＬＰＦ）とそのレベルを検出するレベル検出回路１３４で構成され、低周波ノイズＮＬを得る。ここで、バンドパスフィルタ回路１３３の一例として、ノッチフィルタ回路を用いることで、周波数ＦＬでの低周波ノイズだけを抽出することが可能となり、ゲイン調整部１０４の調整精度を上げることができる。
【０１３４】
図１７の低周波ノイズ検出部１０５および１０６はＣＮ比検出部に置き換えてもよい。ＣＮ比検出部は、図３で説明したＣＮ比を抽出し出力するものである。
【０１３５】
図２０（ｂ）は、そのＣＮ比検出部の具体的な構成の一例であり、ＣＮ比検出部に入力される信号からバンドパスフィルタＢＰＦ＿Ｌにより周波数ＦＬ近傍の低周波ノイズ成分を抽出して、続くレベル検出回路１３４でレベル値ＬＶ＿Ｌを得る。また、バンドパスフィルタＢＰＦ＿Ｈによりマーク列Ｍ３またはマーク列Ｍ４の再生信号の周波数Ｆ３または周波数Ｆ４近傍の信号成分を抽出して、続くレベル検出器１３６でレベル値ＬＶ＿Ｈを得る。次いで、除算器１３７により、レベル値ＬＶ＿Ｌとレベル値ＬＶ＿Ｈの比を求める。
【０１３６】
以上のように、低周波ノイズ量の検出手段と低周波ノイズ量の検出手段からの低周波ノイズレベルの比較手段とゲイン調整手段によって、受光素子２７と戻り光ビームＱの位置ずれがある場合の低周波ノイズを最適に抑制することができる。また、低周波ノイズ量の検出手段は、上記のようにＣＮ比の検出手段と置き換えることが可能である。
【０１３７】
また、光ディスク装置の記録および再生特性の信頼性をより向上させるために、図１７の構成では信号消滅防止手段７０を設けている。以下に、信号消滅防止手段７０による信頼性向上について述べる。
【０１３８】
ゲイン調整部１０４においては、受光エレメントの出力信号に含まれる低周波ノイズが小さく検出されるほど再生信号ＲＦ全体に対する出力信号の割合を大きくするため、出力信号に設定されるゲイン値は大きく設定されることになる。
【０１３９】
しかしながら、図１７の受光エレメントＡまたは受光エレメントＢに戻り光ビームＱが入射していないような場合には、戻り光ビームＱが入射していない受光エレメントからの信号は信号成分も低周波ノイズ成分も検出されない。そのため、戻り光ビームＱが入射していない受光エレメント側のゲインは大きく、且つ戻り光ビームＱが入射している受光エレメント側のゲインが小さく設定され、結果として信号成分が消滅してしまう。
【０１４０】
この問題を防ぐために、信号消滅防止手段７０では、戻り光ビームＱの周辺部を検出する受光エレメントＡおよび受光エレメントＢからの出力信号ＳａおよびＳｂをそれぞれ受光量レベル検出部１１３および１１４に入力させて受光量を検出し、レベル判定部１１２にていずれかの受光量がある閾値以下となるときに、その受光エレメントでは受光量ゼロと判定する。そして、受光量がゼロと判断された受光エレメント側のゲイン値は、ゲイン調整部１０４で一定値Ｇｃ以上には設定しないように制限を与えるとともに、他の受光エレメントのゲイン値をある一定値Ｇo以下には設定しないように制限を与える。なお、受光量に変動成分が含まれる場合に、検出する受光量に対する変動成分の影響を軽減させるため、変動成分の影響が無視できる程度の時間における平均受光量を受光量レベル検出部１１３および１１４の受光レベルとすることもできる。
【０１４１】
このようにゲイン調整部１０４を調整することで、再生信号が消滅するという問題を避けることができ、信頼性の高い光ディスク装置を実現することができる。
【０１４２】
図２１は本発明の別の形態の光ディスク装置である。図２１には受光素子２７とＲＦ信号検出回路５８の構成だけを示しており、半導体レーザから受光面に至る光学系は省略している。図１７と同様に、図２１の受光面は実施の形態１の図６および図１２の分割受光エレメントであるが、本発明で説明するすべての受光面に適用することができる。
【０１４３】
図１７との違いは、信号消滅防止手段７０の受光量レベル検出部１１３および１１４をそれぞれ再生信号レベル検出部１１０および１１１に置き換えている点であり、その他の構成については同じである。再生信号レベル検出部１１０および１１１とレベル判定部１１２は、出力信号ＳａとＳｂそれぞれに含まれる再生信号成分のレベルを検出するものである。
【０１４４】
ここで、再生信号は、図３で例として述べたマーク列Ｍ１およびマーク列Ｍ２の非超解像の再生信号でもよいが、マーク列Ｍ３またはマーク列Ｍ４の超解像の再生信号はさらに利点がある。これは、超解像の再生信号の場合、実際に超解像再生の条件下で再生信号成分が含まれるか否かを直接に検出できる点で、より正確な判定が可能となるためである。
【０１４５】
再生信号レベル検出部１１０および１１１は、図２０（ａ）と同様な回路構成とすることができる。バンドパスフィルタ回路１３３の透過周波数帯域は、記録されているマーク列Ｍ１〜Ｍ４の再生信号周波数であるＦ１〜Ｆ４のいずれかを含む周波数帯域に合わせる。
【０１４６】
もし、出力信号のうち再生信号成分が含まれていない出力信号が検出された場合、それ以外の出力信号のみを合成して再生信号が生成できるように、ゲイン調整部１０４が信号レベル変換部１０１、１０２および１０３のゲイン値を個別に調整する。
【０１４７】
これにより、再生信号が消滅するという問題を避けることができ、信頼性の高い光ディスク装置を実現することができる。
【０１４８】
図２２は本発明のさらに別の形態の光ディスク装置である。図２２には受光面８とＲＦ信号検出回路５８の構成だけを示しており、半導体レーザから受光面に至る光学系は省略している。受光エレメントからの出力信号のレベルを変換する信号レベル変換部を含む信号演算部１０９に相当する部分は光ディスク装置に搭載されるＲＦ検出回路５８に含まれ、低周波ノイズ量検出部１０５および１０６および正規化回路１１６および１１７をノイズ検出手段７１とする。
【０１４９】
低周波ノイズ量検出部１０５および１０６は、受光エレメントＡおよびＢの出力信号ＳａおよびＳｂから低周波ノイズ量を検出し、これらの低周波ノイズ量でそれぞれの出力信号ＳａおよびＳｂを正規化して、出力信号ＳａとＳｂを加算する。このような構成によって低周波ノイズ量の大きい出力信号の割合を減らす効果がある。
【０１５０】
また、再生信号レベル検出部１１０および１１１とレベル判定部１１２から成る信号消滅防止手段７０により、出力信号のうち再生信号成分が含まれていない場合に、再生信号成分の含まれていない出力信号を使用せず、それ以外の出力信号のみを利用するようにスイッチ回路１１８およびスイッチ回路１１９を制御して、再生信号が消滅するという問題を避け、信頼性の高い光ディスク装置を実現することができる。
【０１５１】
さらに、図２２の再生信号レベル検出部１１０および１１１は、図１７で説明した受光量レベル検出部１１３および１１４であってもよく、同様の処理により出力信号のうち再生信号成分が含まれていない場合に、それ以外の出力信号を利用するようにスイッチ回路１１８および１１９を制御して、再生信号が消滅するという問題を避け、信頼性の高い光ディスク装置を実現することができる。
【０１５２】
以上のように、複数の受光エレメントからの出力信号に含まれる低周波ノイズ量に応じて出力信号のゲインを調整する手段を設けることにより、経時的な位置ずれが起こった場合にも低周波ノイズを低減することができる。
【０１５３】
実施の形態４．
【０１５４】
以下、本発明の実施の形態４を図２３、図２４に基づいて説明する。実施の形態４は、実施の形態１、実施の形態２および実施の形態３で述べた構成において特に有効となる光ディスクに関するものである。
【０１５５】
実施の形態４における光ディスクは、光ヘッド装置からの出力信号により得られる再生信号に含まれる低周波ノイズを低減し、光ヘッド装置の受光面と戻り光ビームＱとの経時的な位置ずれが生じた場合、または戻り光ビームＱが非対称な強度分布である場合に低周波ノイズを低減するとともに、位置ずれが大きくなるときであっても再生信号の消滅を防いで信頼性が高く読み出しエラーを抑制するために有効なものである。
【０１５６】
実施の形態１〜３で説明したようにゲイン調整部１０４がゲイン値を調整して低周波ノイズを低減する際、図１７および図２１および図２２で示した再生信号レベル検出部１１０および１１１での再生信号レベルの検出は、光ディスク６のデータ記録済領域またはコンテンツデータ領域、すなわちユーザ領域ＵＡの記録マーク列を使う。
【０１５７】
また、ユーザ領域ＵＡの記録マーク列を利用して、再生動作中に低周波ノイズの検出および再生信号の検出を行なってゲイン値を調整することもできる。
【０１５８】
しかしながら、ユーザ領域が無記録の光ディスクを使用しようとした場合、上記のような回路のゲイン値を調整するために必要となる記録マーク列がないので、最適なゲイン調整が行なえないという問題が生じる。実施の形態４に係わる光ディスクは、このような問題を解消するためのものである。
【０１５９】
図２３は、実施の形態４に係わる光ディスクの図である。光ディスクの内周領域２００は、ゲイン調整部１０４がゲイン調整を行なうために使用できる記録マーク列が予め設けられた最適化領域ＧＡであって、図中吹き出し内に示した部分が最適化領域ＧＡの拡大図であり、最適化領域ＧＡにおける記録マーク列の一例を示している。拡大図の黒色で表示している部分が記録マーク、記録マーク間はスペースであり、マーク長ＭＬ、マーク幅Ｗのマークが等間隔で配置された場合を示している。１００は光ディスク上の集光スポットであり、光ディスクの回転により記録マークは相対的に図２３のタンジェンシャル方向に移動する。
【０１６０】
再生または記録を開始する前に、まず最適化領域ＧＡの記録マーク列を読み込み、最適なゲイン値を調整する。この動作により、ユーザが無記録状態の光ディスクを使用する場合にもゲイン値の調整が可能となり、再生信号の低周波ノイズを低減することができる。
【０１６１】
図２３では、最適化領域ＧＡは光ディスクの内周領域２００に設置しているが、中周部または外周部に設置されていてもよい。
【０１６２】
また、光ディスク６が超解像光ディスクである場合、最適化領域ＧＡにも超解像マスク層を成膜しておくことで、実際の超解像再生を行なう際の集光スポットの光パワー状態と同等条件でゲイン調整を行なうことができ、超解像再生に適した低周波ノイズの低減を行なえる。
【０１６３】
このとき、最適化領域ＧＡの記録マーク列には少なくとも回折限界よりも小さいマーク列を含めておけば、ゲイン調整時に超解像マークの信号成分を再生信号レベル検出部１１０および検出部１１１で検出するので、信号成分消滅状態をより確実に検出できる。
【０１６４】
また、マーク長ＭＬが回折限界よりも長い非超解像のマーク列としてもよい。これにより、記録マーク列が形成しやく低コスト化できる。このとき、最適化領域ＧＡに超解像マスク層が成膜されていてもよく、成膜されていなくてもよい。
【０１６５】
図２３の最適化領域ＧＡの記録マーク列は、凸凹のピット列であってもよく、さらにトラッキングサーボを動作させる場合に必要となるトラック案内溝の構造が同時に形成されていてもよい。
【０１６６】
実施の形態４に係わる光ディスクを用いてゲイン調整部１０４が信号レベル変換部やＲＦ信号検出回路のゲイン値を調整する動作手順を図２４に示すフローチャートに基づいて説明する。図２４に示すフローチャートの動作手順は、光ディスクの種類、すなわち透明層の厚みや記録密度や記録層数やレーザ波長や超解像光ディスクか否かなど、については判別が完了しているものとし、フォーカスサーボの引き込みステップから記録または再生の動作状態になるステップまでを示している。
【０１６７】
光ディスク６が光ディスク装置に挿入され、光ディスク６にフォーカスサーボが動作する（ステップＳ１）。このとき、再生・記録に必要な情報が記載されるリードイン領域（図示なし）を再生して記録・再生の必要パラメータを検出し、ＭＰＵ８１に送出して光ディスクを再生または記録する準備を行なう（ステップＳ２）。
【０１６８】
次に、内周領域２００に設けられる最適化領域ＧＡに集光スポットがくるように、スレッドモータ制御回路６２でスレッドモータ５３を制御して光ヘッド装置を移動させて最適化領域ＧＡの信号再生を開始し（ステップＳ３）、戻り光ビームＱの周辺部を受光する受光エレメントからの各出力信号に含まれる低周波ノイズ量を低周波ノイズ量検出部１０５および１０６で検出する（ステップＳ４）。
【０１６９】
ステップＳ４で得られた低周波ノイズ量にもとづいてゲイン調整部１０４がゲイン値を設定し（ステップＳ５）、ユーザコンテンツデータの再生または記録の動作を開始する（ステップ６）。
【０１７０】
ステップＳ３とステップＳ４の間にトラッキングサーボが必要であれば、その動作が追加されてもよい。ただし、図２３に示すゲイン最適化用マーク列のマーク幅が集光スポット径に比べて大きく、且つマーク幅を光ディスク６の偏芯などによる光ディスク６の回転時のラジアル方向の変動幅よりも広くしておくことにより、トラッキングサーボを動作させなくても再生信号成分を検出することができる。マーク幅Ｗの制限は特にないが、１００μｍ〜１０００μｍ程度に設定すればよい。
【０１７１】
マーク幅Ｗは、図２３では集光スポットサイズよりも大きく表示しているが、これに限らず、集光スポットサイズより小さくてもよい。ただし、この場合には、トラッキング制御が必要である。
【０１７２】
以上のように、実施の形態４の光ディスクによれば、光ヘッド装置の受光素子の受光面と戻り光ビームＱとの位置ずれがあり、またそれが経時的に変化した場合でも、光ディスクの製造ばらつきによる大小の低周波ノイズも含めて低周波ノイズをより低減することが可能となる。
【０１７３】
また、実施の形態１で説明したように戻り光ビームＱと受光素子の受光面パターンとの相対位置を制御する構成とする場合、実施の形態４の光ディスクのゲイン調整領域ＧＡを用いてこの相対位置の制御を行なうことができる。さらに、焦点制御またはトラッキング制御に使用してもよい。
【０１７４】
実施の形態４に係わる光ディスクによれば、再生信号のＣＮ比を向上させるために光ヘッド装置に設けられたゲイン調整手段あるいは光学部品の駆動手段などの調整を行なうことでき、データ読み出しエラーを低減することができる。
【符号の説明】
【０１７５】
１ 光ビーム
２ 半導体レーザ
５ 対物レンズ
６ 光ディスク
８ 受光面
２７ 受光素子
５０ 光ディスク装置
５２ 光ヘッド装置
１００ 集光スポット
１０１、１０２ 信号レベル変換部
１０３ 信号レベル変換部
１０５、１０６ 低周波ノイズ量検出部
１１０ 、１１１ 再生信号レベル検出部
１１３ 受光量レベル検出部領域
Ｑ 戻り光ビーム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザと、
前記半導体レーザから放射される光ビームを集光して光ディスクの情報記録層に集光スポットを形成する対物レンズと、
前記集光スポットが前記情報記録層で反射した戻り光ビームの光量を電気信号に変換し、前記光ディスクの再生信号を検出する受光素子と
を備えた光ヘッド装置であって、
前記受光素子は、前記戻り光ビームの周辺部を受光する複数の受光エレメントからなる第１の受光面と前記戻り光ビームの中央部を受光する受光エレメントからなる第２の受光面とで構成される受光面を有し、
前記対物レンズを焦点制御するための非点収差法で使用する４分割受光面において互いに直交する２つの分割線またはそれに相当する分割線の交点に対して、前記第１の受光面の複数の受光エレメントが非対称な位置に配置されるとともに前記戻り光ビームの中心が前記分割線の交点に調整されている
ことを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項２】
前記受光素子は、前記第１の受光面の複数の受光エレメントと前記第２の受光面の受光エレメントからの電気信号のレベルを個別に調整する複数の信号レベル変換手段をさらに有し、
前記再生信号は、前記第１の受光面からの当該電気信号のレベルを前記複数の信号レベル変換手段の１つが調整することで得られる第１の電気信号と、前記第２の受光面からの当該電気信号を前記複数の信号レベル変換手段の他の１つが調整することで得られる第２の電気信号とを合成することにより生成される
ことを特徴とする請求項１に記載の光ヘッド装置。
【請求項３】
前記複数の信号レベル変換手段は、前記第１の受光面からの当該電気信号を第１のゲインで増幅することで前記第１の電気信号を生成するとともに、前記第２の受光面からの当該電気信号を第２のゲインで増幅することで前記第２の電気信号を生成し、
前記第１のゲインは、前記第２のゲインよりも大きい値に設定される
ことを特徴とする請求項２に記載の光ヘッド装置。
【請求項４】
前記第１の受光面の当該複数の受光エレメントは、前記戻り光ビームの中心からの距離が互いに異なる複数の受光エレメントを含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光ヘッド装置。
【請求項５】
前記第１の受光面と前記第２の受光面は、前記集光スポットの光ディスク半径方向に直交する方向に対応する前記受光面上の方向に分割されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光ヘッド装置。
【請求項６】
前記光ディスクは、超解像光ディスクであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光ヘッド装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光ヘッド装置を備えた光ディスク装置であって、
前記第１の受光面の複数の受光エレメントの受光量レベルを検出する受光量レベル検出手段を備え、
前記受光量レベル検出手段は、所定時間の平均受光量を前記受光量レベルとすることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項８】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光ヘッド装置を備えた光ディスク装置であって、
前記第１の受光面の複数の受光エレメントの受光量レベルを検出する受光量レベル検出手段と、
前記第１の受光面の複数の受光エレメントの受光量がそれぞれ閾値以下の受光量であるか否かを判定するレベル判定手段と
を備え、
前記受光素子は、前記第１の受光面の複数の受光エレメントのうち前記閾値以下の受光量レベルの受光エレメントを除いた受光エレメントからの電気信号と前記第２の受光面からの電気信号とを合成して前記再生信号を生成する信号演算部を含み、
前記再生信号から前記光ディスクの情報記録層のデータ読み出しが行われることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項９】
請求項３に記載の光ヘッド装置を備えた光ディスク装置であって、
前記第１の受光面の複数の受光エレメントの受光量レベルを検出する受光量レベル検出手段と、
前記第１の受光面の複数の受光エレメントからの再生信号に含まれる低周波ノイズ量を検出する低周波ノイズ量検出手段と、
前記低周波ノイズ量および前記受光量レベルに基づいて前記光ヘッド装置の当該複数の信号レベル変換手段の前記第１のゲインおよび前記第２のゲインを個別に設定するゲイン調整手段と
を備えたことを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光ヘッド装置を備えた光ディスク装置であって、
前記第１の受光面の複数の受光エレメントからの再生信号レベルを検出する再生信号レベル検出手段を備え、
前記再生信号レベル検出手段は、前記第１の受光面の複数の受光エレメントからの再生信号の特定周波数成分のレベルを検出することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光ヘッド装置を備えた光ディスク装置であって、
前記第１の受光面の複数の受光エレメントからの再生信号レベルを検出する再生信号レベル検出手段と、
前記第１の受光面の複数の受光エレメントからの再生信号レベルまたはＣＮ比がそれぞれ閾値以下の受光量であるか否かを判定するレベル判定手段と
を備え、
前記受光素子は、前記第１の受光面の複数の受光エレメントのうち前記閾値以下の再生信号レベルの受光エレメントを除いた受光エレメントからの電気信号と前記第２の受光面からの電気信号とを合成して前記再生信号を生成する信号演算部を含み、
前記再生信号から前記光ディスクの情報記録層のデータ読み出しが行われることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１２】
請求項３に記載の光ヘッド装置を備えた光ディスク装置であって、
前記第１の受光面の複数の受光エレメントからの再生信号レベルを検出する再生信号レベル検出手段と、
前記第１の受光面の複数の受光エレメントからの再生信号に含まれる低周波ノイズ量を検出する低周波ノイズ量検出手段と、
前記低周波ノイズ量および前記再生信号レベルに基づいて前記光ヘッド装置の当該複数の信号レベル変換手段の前記第１のゲインおよび前記第２のゲインを個別に設定するゲイン調整手段と
を備えたことを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１３】
超解像光ディスクであって、
請求項９又は請求項１２に記載のゲイン調整手段によってゲイン調整を行うための第１の領域、および／または前記光ヘッド装置の少なくとも１つの光学要素を移動して前記戻り光ビームを受光面上の所定の位置に調整するための第２の領域が設けられていることを特徴とする光ディスク。
【請求項１４】
前記第１の領域および／または前記第２の領域は特定の空間周波数のマーク列が記録された領域であることを特徴とする請求項１３に記載の光ディスク。
【請求項１５】
前記光ディスクのユーザデータ領域と前記第１の領域および／または前記第２の領域とに超解像マスク層が成膜されていることを特徴とする請求項１４に記載の光ディスク。
【請求項１】
半導体レーザと、
前記半導体レーザから放射される光ビームを集光して光ディスクの情報記録層に集光スポットを形成する対物レンズと、
前記集光スポットが前記情報記録層で反射した戻り光ビームの光量を電気信号に変換し、前記光ディスクの再生信号を検出する受光素子と
を備えた光ヘッド装置であって、
前記受光素子は、前記戻り光ビームの周辺部を受光する複数の受光エレメントからなる第１の受光面と前記戻り光ビームの中央部を受光する受光エレメントからなる第２の受光面とで構成される受光面を有し、
前記対物レンズを焦点制御するための非点収差法で使用する４分割受光面において互いに直交する２つの分割線またはそれに相当する分割線の交点に対して、前記第１の受光面の複数の受光エレメントが非対称な位置に配置されるとともに前記戻り光ビームの中心が前記分割線の交点に調整されている
ことを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項２】
前記受光素子は、前記第１の受光面の複数の受光エレメントと前記第２の受光面の受光エレメントからの電気信号のレベルを個別に調整する複数の信号レベル変換手段をさらに有し、
前記再生信号は、前記第１の受光面からの当該電気信号のレベルを前記複数の信号レベル変換手段の１つが調整することで得られる第１の電気信号と、前記第２の受光面からの当該電気信号を前記複数の信号レベル変換手段の他の１つが調整することで得られる第２の電気信号とを合成することにより生成される
ことを特徴とする請求項１に記載の光ヘッド装置。
【請求項３】
前記複数の信号レベル変換手段は、前記第１の受光面からの当該電気信号を第１のゲインで増幅することで前記第１の電気信号を生成するとともに、前記第２の受光面からの当該電気信号を第２のゲインで増幅することで前記第２の電気信号を生成し、
前記第１のゲインは、前記第２のゲインよりも大きい値に設定される
ことを特徴とする請求項２に記載の光ヘッド装置。
【請求項４】
前記第１の受光面の当該複数の受光エレメントは、前記戻り光ビームの中心からの距離が互いに異なる複数の受光エレメントを含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光ヘッド装置。
【請求項５】
前記第１の受光面と前記第２の受光面は、前記集光スポットの光ディスク半径方向に直交する方向に対応する前記受光面上の方向に分割されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光ヘッド装置。
【請求項６】
前記光ディスクは、超解像光ディスクであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光ヘッド装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光ヘッド装置を備えた光ディスク装置であって、
前記第１の受光面の複数の受光エレメントの受光量レベルを検出する受光量レベル検出手段を備え、
前記受光量レベル検出手段は、所定時間の平均受光量を前記受光量レベルとすることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項８】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光ヘッド装置を備えた光ディスク装置であって、
前記第１の受光面の複数の受光エレメントの受光量レベルを検出する受光量レベル検出手段と、
前記第１の受光面の複数の受光エレメントの受光量がそれぞれ閾値以下の受光量であるか否かを判定するレベル判定手段と
を備え、
前記受光素子は、前記第１の受光面の複数の受光エレメントのうち前記閾値以下の受光量レベルの受光エレメントを除いた受光エレメントからの電気信号と前記第２の受光面からの電気信号とを合成して前記再生信号を生成する信号演算部を含み、
前記再生信号から前記光ディスクの情報記録層のデータ読み出しが行われることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項９】
請求項３に記載の光ヘッド装置を備えた光ディスク装置であって、
前記第１の受光面の複数の受光エレメントの受光量レベルを検出する受光量レベル検出手段と、
前記第１の受光面の複数の受光エレメントからの再生信号に含まれる低周波ノイズ量を検出する低周波ノイズ量検出手段と、
前記低周波ノイズ量および前記受光量レベルに基づいて前記光ヘッド装置の当該複数の信号レベル変換手段の前記第１のゲインおよび前記第２のゲインを個別に設定するゲイン調整手段と
を備えたことを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光ヘッド装置を備えた光ディスク装置であって、
前記第１の受光面の複数の受光エレメントからの再生信号レベルを検出する再生信号レベル検出手段を備え、
前記再生信号レベル検出手段は、前記第１の受光面の複数の受光エレメントからの再生信号の特定周波数成分のレベルを検出することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光ヘッド装置を備えた光ディスク装置であって、
前記第１の受光面の複数の受光エレメントからの再生信号レベルを検出する再生信号レベル検出手段と、
前記第１の受光面の複数の受光エレメントからの再生信号レベルまたはＣＮ比がそれぞれ閾値以下の受光量であるか否かを判定するレベル判定手段と
を備え、
前記受光素子は、前記第１の受光面の複数の受光エレメントのうち前記閾値以下の再生信号レベルの受光エレメントを除いた受光エレメントからの電気信号と前記第２の受光面からの電気信号とを合成して前記再生信号を生成する信号演算部を含み、
前記再生信号から前記光ディスクの情報記録層のデータ読み出しが行われることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１２】
請求項３に記載の光ヘッド装置を備えた光ディスク装置であって、
前記第１の受光面の複数の受光エレメントからの再生信号レベルを検出する再生信号レベル検出手段と、
前記第１の受光面の複数の受光エレメントからの再生信号に含まれる低周波ノイズ量を検出する低周波ノイズ量検出手段と、
前記低周波ノイズ量および前記再生信号レベルに基づいて前記光ヘッド装置の当該複数の信号レベル変換手段の前記第１のゲインおよび前記第２のゲインを個別に設定するゲイン調整手段と
を備えたことを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１３】
超解像光ディスクであって、
請求項９又は請求項１２に記載のゲイン調整手段によってゲイン調整を行うための第１の領域、および／または前記光ヘッド装置の少なくとも１つの光学要素を移動して前記戻り光ビームを受光面上の所定の位置に調整するための第２の領域が設けられていることを特徴とする光ディスク。
【請求項１４】
前記第１の領域および／または前記第２の領域は特定の空間周波数のマーク列が記録された領域であることを特徴とする請求項１３に記載の光ディスク。
【請求項１５】
前記光ディスクのユーザデータ領域と前記第１の領域および／または前記第２の領域とに超解像マスク層が成膜されていることを特徴とする請求項１４に記載の光ディスク。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２０１２−１６９０３６（Ｐ２０１２−１６９０３６Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１３３５８３（Ｐ２０１２−１３３５８３）
【出願日】平成２４年６月１３日（２０１２．６．１３）
【分割の表示】特願２００９−５４３６９４（Ｐ２００９−５４３６９４）の分割
【原出願日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年６月１３日（２０１２．６．１３）
【分割の表示】特願２００９−５４３６９４（Ｐ２００９−５４３６９４）の分割
【原出願日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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