JP2008257864A - 光ピックアップ及びそれを用いた光学的情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光ディスクのトラック間隔に依存しない高精度なトラッキング誤差信号を検出可能とする。
【解決手段】光検出器９において、トラッキング誤差信号の生成時には、半導体レーザからの光ビームが回折格子によって０次回折光ビームと＋１次回折光ビームと−１次回折光ビームとに分割され、光ディスクから反射されて、０次回折光ビームは間隔ａ０で配置された受光面１５ａｂ，１５ｃｄからなる受光領域１５で検出され、＋１次回折光ビームは間隔ｂ０で配置された受光面１６ａ，１６ｂからなる受光領域１６で検出され、−１次回折光ビームは間隔ｃ０で配置された受光面１７ａ，１７ｂからなる受光領域１７で検出される。これらの検出信号は、夫々演算処理され、プッシュプル方式によるトラッキング誤差信号が生成される。
【選択図】図５

Description

本発明は、光学的情報記録媒体（以下、光ディスクという）で記録，再生するための記録再生用光ピックアップ及びそれを用いた光学的情報記録再生装置（以下、光ディスクシステムという）に係り、特に、光ディスクの半径方向の位置制御技術に関する。

近年、大容量の情報メディアとして、デジタル・バーサタイル・ディスク（以下、ＤＶＤという）が急速に普及している。このうちの記録可能なＤＶＤは、案内溝（以下、トラックという）を有するものであるが、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ（トラック間隔＝０．７４μｍ）、ＤＶＤ−ＲＡＭ１（トラック間隔＝１．４８μｍ）などトラック間隔の異なる規格が乱立しており、このため、１台の装置でこれらトラック間隔の異なる複数の光ディスクに対して記録再生が可能なマルチ光ピックアップ及びそれを用いた光ディスクシステムが強く求められている。

さて、光ディスク上に記録された情報信号を再生するためには、光ビームを光ディスク上のトラック位置に対して正確に追従させる必要がある。このようにトラックに対して光ビームを追従させる技術を、トラッキング位置制御という。また、トラッキング位置制御に用いられる検出信号を、トラッキング誤差信号ＴＥＳという。

トラッキング誤差信号ＴＥＳの検出法としては、従来、様々な方法が知られているが、最も一般的な方法として、差動プッシュプル法（以下、ＤＰＰ（Differential Push Pull）法という）がある（例えば、特許文献１参照）。

このＤＰＰ法は、光ビームを回折格子によって０次回折光ビーム，＋１次回折光ビーム及び−１次回折光ビームの３本に分割し、各光ビームを対物レンズによって光ディスク上に集光照射し（この場合、光ディスク上での±１次回折光ビームは夫々、０次回折光ビームの照射位置に対してトラックに直交する方向の互いに反対側にあって、かつ０次回折光ビームの照射位置から各々略１／２トラック間隔の位置に照射されるようにしている）、光ディスクから反射した３本の光ビームが夫々一対の２分割された受光面で受光されることにより、夫々毎にプッシュプル信号を検出し、０次回折光ビームから生成されるプッシュプル信号（ＭＰＰ（主プッシュプル）信号）と、±１次回折光ビーム夫々から生成されるプッシュプル信号を加算した信号（ＳＰＰ（サブプッシュプル）信号）との差からトラッキング誤差信号ＴＥＳを生成する検出法である。

このＤＰＰ法は、光ディスク上の０次回折光ビームの照射位置に対して±１次回折光ビームの照射位置を各々、０次回折光ビームの照射位置から略１／２トラック間隔を開けて配置することにより、メインプッシュプル信号ＭＰＰとサブプッシュプル信号ＳＰＰとの間に１８０度の位相差を与えることを利用するものである。そのため、これら３本の光ビームの照射位置の間隔をＤＶＤ−ＲＡＭ１の１／２トラック間隔、即ち、０．７４μｍの間隔に設定すると、その間隔（＝０．７４μｍ）は、１／２トラック間隔が０．３７μｍのＤＶＤ−Ｒ／ＲＷにとって１トラック間隔に相当するため、ＤＰＰ法では、このようにトラック間隔の異なる光ディスクからトラッキング誤差信号ＴＥＳを検出することができないという問題がある。

これを解決する手段として、トラック間隔の異なる光ディスクからもトラッキング誤差信号ＴＥＳを検出可能な検出法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

このトラッキング誤差信号ＴＥＳの検出法を、以下では、１トラックＤＰＰ法ということにするが、この１トラックＤＰＰ法は、ＤＰＰ法と異なる方法でメインプッシュプル信号ＭＰＰとサブプッシュプル信号ＳＰＰとの間に１８０度の位相差を与えるものである。

１トラックＤＰＰ法では、分割線によって光ディスクの半径方向に相当する方向に２個の領域に分割され、これら領域間で周期構造の位相差が１８０度異なる構成とした回折格子を用いる。この回折格子によって１つの光ビームから分割された＋１次回折光ビームと−１次回折光ビームとを、光ディスク上の０次回折光ビームの照射位置に対して、各々同一のトラックに配置することにより、メインプッシュプル信号ＭＰＰとサブプッシュプル信号ＳＰＰに１８０度の位相差が与えられる。即ち、光ディスク上に３本の光ビームの照射位置を各々同一のトラックに配置することが可能なため、トラック間隔の異なるいずれの光ディスクからもトラッキング誤差信号ＴＥＳを検出することができる。

特公平４−３４２１２号公報 特開平９−８１９４２号公報

光ディスク上の特定位置に記録されている情報にアクセスする場合、光ピックアップでは、対物レンズを光ディスクの半径方向に並進させて使用する。１トラックＤＰＰ法では、分割線によって光ディスクの半径方向に相当する方向に分割された２個の領域間で周期構造の位相差が１８０度異なる構成の回折格子を用いるため、対物レンズが並進すると、対物レンズの中心と回折格子の分割線との間で位置ずれが生ずる。このずれを、以下、格子ずれという。

さて、光ディスクから反射された回折光ビームが光検出器上に形成する回折パターンは、光ディスクのトラック間隔に依存し、トラック間隔が広いほど回折パターンの間隔は狭くなる。ＤＶＤ−ＲＡＭ１（トラック間隔＝１．４８μｍ）やＲＡＭ２（トラック間隔＝１．２３μｍ）のように、トラック間隔が広い光ディスクでは、回折パターンは、その間隔は非常に狭くて、非常に隣接したものになる。

このようなトラック間隔の広い光ディスクにおいて、対物レンズが並進すると、２分割された受光面の分割線（境界線）から回折パターンの中心がずれるため、夫々受光面に対する回折パターンの位置がずれて夫々の受光面での受光量が変化し、プッシュプル信号の振幅が大幅に減少する。また、回折格子によって分割された±１次回折光ビームにも、格子ずれのため、回折パターン内で一部の位相が１８０度異なる領域を発生させ、プッシュプル信号の振幅を減少させる作用がある。

このように、１トラックＤＰＰ法では、対物レンズの並進に対してプッシュプル信号の振幅低下が大きく、特に、トラック間隔の広い光ディスクの記録あるいは再生に対応した光ピックアップ並びにそれを用いた光ディスクシステムを実現することが困難であった。

本発明は、上記のような問題点を鑑みなされたもので、その目的は、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷやＤＶＤ−ＲＡＭなどの異なるトラック間隔の光ディスクに依存せず、対物レンズが並進しても、トラッキング誤差信号ＴＥＳの振幅を最大に保つことができるようにした高性能なマルチ光ピックアップ並びにそれを用いた光ディスクシステムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、レーザ光源と、レーザ光源から出射した光ビームを０次回折光ビームと＋１次回折光ビームと−１次回折光ビームの少なくとも３本の回折光ビームに分割する回折格子と、３本の回折光ビームを光学的情報記録媒体上に独立に集光させる対物レンズと、３本の回折光ビームの光学的情報記録媒体からの反射光を独立に受光する少なくとも３個の検出領域を有する光検出器とを備えた光ピックアップであって、光検出器の３個の検出領域は夫々、光学的情報記録媒体の半径方向に相当する所定の方向に沿って所定の間隔を開けて配置された２個の受光面を少なくとも備え、検出領域毎に、２個の受光面から独立に検出された信号の差から、プッシュプル方式により、トラッキング誤差信号を生成可能な信号を出力するものである。

また、−１次回折光ビームと＋１次回折光ビーム夫々の略半面に略１８０度の位相差を与える位相付加手段を設け、３本の光ビームの照射によって光学的情報記録媒体上に形成される３個の集光スポットの光学的情報記録媒体上に設けられた案内溝に直交する方向の間隔が案内溝の間隔の略整数倍となるように、集光スポットを光学的情報記録媒体上に配置したものである。

さらに、位相付加手段として、回折格子の一方の略半面の周期構造の位相が他方の略半面に形成された周期構造の位相と略１８０度異なる回折格子をなすものである。

さらに、０次回折光ビームを受光する検出領域は、少なくともその中心線を境として設けられた第１，第２の受光面と、第１の受光面に接して中心線とは反対側に配置された第３の受光面と、第２の受光面に配置された中心線とは反対側に配置された第４の受光面とからなり、第１〜第４の受光面は、光学的情報記録媒体からの情報信号の検出に用いられるとともに、第３，第４の受光面が、第１，第２の受光面によって上記の所定の間隔を開けて配置された２個の受光面とするものである。

上記目的を達成するために、本発明による光学的情報記録再生装置は、上記の光ピックアップを搭載し、この光ピックアップの出力信号からプッシュプル方式によるトラッキング誤差信号を生成するサーボ信号生成回路を少なくとも設けたものである。

以上説明したように、本発明によると、光ディスクの半径方向に相当する方向に所定の間隔を開けて配置された所定の幅をもつ２個の受光面を少なくとも備え、かかる受光面の各々で独立に検出された信号の差から各々独立にトラッキング誤差検出信号を検出可能な光検出器を用いるので、トラック間隔に依存せず、対物レンズの並進や光ディスクの傾きに対しても、振幅が影響されない高精度のトラッキング誤差検出信号を検出することを可能とする。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

初めに、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ（トラック間隔＝０．７４μｍ）やＤＶＤ−ＲＡＭ１（トラック間隔＝１．４８μｍ），ＤＶＤ−ＲＡＭ２（トラック間隔＝１．２３μｍ）のように、トラック間隔が異なるＤＶＤの様々な光ディスクの記録または再生に対応したマルチ光ピックアップの実施形態について説明する。

図１は本発明による光ピックアップの第１の実施形態における光学系を示す構成図であって、１は半導体レーザ、２は回折格子、３はハーフミラー、４はコリメートレンズ、５は対物レンズ、６はアクチュエータ、７は光ディスク、８は検出レンズ、９はフロントモニタ、１０は回折光ビーム（一点鎖線はその光路を示す）、１１はこの第１の実施形態の光ピックアップ、１２は光ディスクである。ここで、光ディスク１２は上記のＤＶＤとする。

図１に示す光ピックアップ１１の光学系において、通常、ＤＶＤからなる光ディスク１２の記録または再生には、半導体レーザ１として、波長６６０ｎｍ帯の半導体レーザが用いられる。このため、半導体レーザ１からは、波長約６６０ｎｍの光ビームが発散光として出射される。この光ビームは回折格子２にされ、３本の回折光ビーム１０に分割される。これら回折光ビーム１０はハーフミラー３で反射され、コリメートレンズ４で略平行な回折光ビーム１０に変換される。

なお、一部の回折光ビーム１０は、ハーフミラー３を透過してフロントモニタ７に入射される。一般的に、ＤＶＤ−Ｒなどの記録型の光ディスク１２に情報を記録する場合、光ディスク１２の記録面に所定の光強度を照射させるために、半導体レーザ１の発光強度を高精度に制御する必要がある。このため、フロントモニタ７は、記録型の光ディスク１２に信号を記録する際に、半導体レーザ１の発光強度の変化を検出しており、この検出結果に応じて半導体レーザ１の駆動回路（図示せず）を制御するフィードバック制御が行なわれる。

コリメートレンズ４を透過した３本の平行な回折光ビーム１０は、アクチュエータ６に搭載された対物レンズ５により、光ディスク１２上に各々集光照射され、光ディスク１２上に３個の集光スポットが形成される。そして、この光ディスク１２で反射された回折光ビーム１０は、対物レンズ５，コリメートレンズ４，ハーフミラー３及び検出レンズ８を透過して光検出器９で検出される。

これら回折光ビーム１０は、ハーフミラー３を透過するとき、非点収差が与えられ、フォーカシングエラー信号ＦＥＳの検出に使用される。検出レンズ８は、非点収差の方向を任意の方向に回転させると同時に、光検出器９上での光スポットの大きさを決める働きがある。光検出器９では、光ビームを受光することにより、光ディスク１２上に記録されている情報信号の検出や、トラッキング誤差信号ＴＥＳ及びフォーカスエラー信号ＦＥＳなど光ディスク１２上に集光照射された集光スポットの位置制御信号の検出が行なわれる。

図２は図１における回折格子２の格子パターンの一具体例を示す図であって、２ａ，２ｂはパターン領域、２ｃは分割線である。

同図において、回折格子２は、分割線２ｃにより、パターン領域２ａ，２ｂに分割された構造をなしている。これらパターン領域２ａとパターン領域２ｂとは、その周期構造の位相差が１８０度異なっている。また、光ピックアップ１１では、回折格子２が、分割線２ｃの方向が光ディスク１２の半径方向に直交する方向（即ち、トラックに沿う方向）となるように、配置されている。この回折格子２に入射する光ビームは、０次回折光ビームと±１次回折光ビームとの３本の回折光ビーム１０に分割される。そして、回折格子２の上記の構成により、±１次回折光ビーム夫々について、一方の略半面と他方の略半面との間で略１８０度の位相差が与えられる。

図３は光ディスク１２上でのかかる３本の回折光ビームによる集光スポットの配置を示す図である。

同図において、光ディスク１２上には、回折格子２によって分割された０次回折光ビーム，＋１次回折光ビーム及び−１次回折光ビームが集光照射され、０次回折光ビームで０次集光スポット１４₀が、＋１次回折光ビームで＋１次集光スポット１４₊₁が、−１次回折光ビームで−１次集光スポット１４_-1が夫々形成される。これら０次集光スポット１４₀，＋１次集光スポット１４₊₁及び−１次集光スポット１４_-1は、同一トラック１３上に配置される。なお、回折格子２の回折によって形成される＋１次集光スポット１４₊₁と−１次集光スポット１４_-1とは、図示するように、トラック１３の幅方向（光ディスク１２の半径方向）に２つの強度分布をもつ集光スポットからなっており、トラッキング状態では、これら０次集光スポット１４₀，＋１次集光スポット１４₊₁及び−１次集光スポット１４_-1がトラック１３の中心線１３ａに関して対象となるように、０次回折光ビーム，＋１次回折光ビーム及び−１次回折光ビームが光ディスク１２上に集光照射される。

図４は図１における光検出器９の検出領域の一具体例を示す構成図であって、１５，１６，１７は検出領域、１５ａ〜１５ｈ，１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂは受光面、１５Ｌ１，１５Ｌ２，１６Ｌ，１７Ｌは中心線である。

同図において、矢印で示すｒ方向は、光検出器９上において、光ディスク１２の半径方向に対物レンズ５が並進するときの３個の集光スポット１４₀，１４₊₁，１４_-1が移動する方向である。

光検出器９は、３個の検出領域１５，１６，１７を有している。これら検出領域１５，１６，１７には夫々、光ディスク１２で反射された０次回折光ビーム，＋１次回折光ビーム，−１次回折光ビームが照射されるものであって、かかる照射によって検出領域１５，１６，１７に形成される光スポットを夫々、０次光スポット１４（０）、＋１次光スポット１４（＋１）、−１次光スポット１４（−１）として示している。

検出領域１５は、８個の受光面１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆ，１５ｇ，１５ｈに分割されており、０次光スポット１４（０）から夫々独立に信号を検出することができる。受光面１５ａ，１５ｅ，１５ｇ，１５ｃと受光面１５ｂ，１５ｆ，１５ｈｒ，１５ｄとは、ｒ方向に沿う中心線１５Ｌ２に関して互いに反対側に配置され、また、受光面１５ａ，１５ｂ，１５ｅ，１５ｆと受光面１５ｃ，１５ｄ，１５ｇ，１５ｈとは、ｒ方向に垂直な中心線１５Ｌ１に関して互いに反対側に配置されている。この中心線１５Ｌ１は、光検出器９上でトラック１３の中心線１３ａ（図３）に対応する線に平行な線である。さらに、受光面１５ｅ，１５ｆと受光面１５ｇ，１５ｈとは、中心線１５Ｌ１を中心とする幅ａ０の領域に配置されている（従って、これら受光面１５ｅ，１５ｆ，１５ｇ，１５ｈの幅はａ０／２である）。そして、受光面１５ａ，１５ｂは幅ａ１をなして、受光面の１５ｅ，１５ｆに接して配置され、また、受光面１５ｃ，１５ｄは幅ａ２をなして、受光面１５ｇ，１５ｈに接して配置されている。

検出領域１６は、２個の受光面１６ａ，１６ｂに分割されており、＋１次光スポット１４（＋１）から夫々独立に信号を検出することができる。これら受光面１６ａ，１６ｂは、ｒ方向に垂直な中心線１６Ｌ（従って、検出領域１５での中心線１５Ｌ１と平行）を中心とする幅ｂ０の領域を隔てて配置された幅が夫々ｂ１，ｂ２の受光面である。

検出領域１７は、２個の受光面１７ａ，１７ｂに分割されており、−１次光スポット１４（−１）から夫々独立に信号を検出することができる。これら受光面１７ａ，１７ｂは、ｒ方向に垂直な中心線１７Ｌ（従って、検出領域１５での中心線１５Ｌ１と平行）を中心とする幅ｃ０の領域を隔てて配置された幅が夫々ｃ１，ｃ２の受光面である。

ここで、光検出器９上では、図示するように、０次光スポット１４（０）に対する＋１次光スポット１４（＋１），−１次光スポット１４（−１）の配列方向が、図３に示す光ディスク１２上での０次集光スポット１４₀に対する＋１次光スポット１４₊₁，−１次光スポット１４_-1の配列方向に対して、約９０度異なるｒ方向となっているが、これは、光ディスク１２で反射された３本の回折光ビームの非点収差の方向が、検出レンズ８により、約９０度回転させられたためである。

光ディスク１２に記録されている情報信号ＳＩは、検出領域１５により、０次光スポット１４（０）の強度変化として検出され、検出領域１５の受光面１５ａ〜１５ｈでの検出信号の和、即ち、次の式（１）によって表わされる。
ＳＩ＝ＳＩ_15a＋ＳＩ_15b＋ＳＩ_15c＋ＳＩ_15d＋ＳＩ_15e
＋ＳＩ_15f＋ＳＩ_15g＋ＳＩ_15h ……（１）
但し、ＳＩ_15a，ＳＩ_15b，ＳＩ_15c，ＳＩ_15d，ＳＩ_15e，ＳＩ_15f，ＳＩ_15g，ＳＩ_15hは夫々、検出領域１５の受光面１５ａ〜１５ｈでの検出信号である。

また、フォーカスエラー信号ＦＥＳは、一般に最もよく用いられている非点収差方式を想定している。このため、フォーカスエラー信号ＦＥＳは、０次光スポット１４（０）の非点収差を検出領域１５の対角にある受光面から検出される。そこで、フォーカスエラー信号ＦＥＳは、検出領域１５の受光面の検出信号から、次の式（２）〜（４）の演算、即ち、
ＦＥＳ＝ＦＥＳ１−ＦＥＳ２ ……（２）
但し、
ＦＥＳ１＝（ＳＩ_15a＋ＳＩ_15e）＋（ＳＩ_15d＋ＳＩ_15h） ……（３）
ＦＥＳ２＝（ＳＩ_15b＋ＳＩ_15f）＋（ＳＩ_15c＋ＳＩ_15g） ……（４）
によって生成される。

しかし、フォーカスエラー信号ＦＥＳの検出法は、上記の非点収差方式に限るものでなく、ナイフエッジ法など他の方法を用いてもよい。

図５は図１における光検出器９の検出信号からトラッキング誤差信号ＴＥＳを生成する手段の一具体例を示すブロック図であって、１５ａｂ，１５ｃｄは受光面、１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂ，２０ａ，２０ｂは電流／電圧変換増幅器、２１ａ〜２１ｃは減算器、２２は加算器、２３は増幅器、２４は減算器であり、図４に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。なお、検出領域１５での受光面１５ａｂは図４における受光面１５ａ，１５ｂからなるものであり、受光面１５ｃｄは同じく受光面１５ｃ，１５ｄからなるものである。

図５においては、光検出器９の検出領域１５では、受光面１５ａｂから図４での受光面１５ａ，１５ｂの検出信号ＳＩ_15a，ＳＩ_15bの合成信号ＳＩ_15abが得られ、受光面１５ｃｄから図４での受光面１５ｃ，１５ｃの検出信号ＳＩ_15c，ＳＩ_15dの合成信号ＳＩ_15cdが得られる。

０次光スポット１４（０），＋１次光スポット１４（＋１）及び−１次光スポット１４（−１）には夫々、これらが光ディスク１２のトラック１３により回折されているため、図示するように、回折パターンが形成される。この第１の実施形態では、トラック中心１３ａ（図３）から光ディスク１２の半径方向に１／２トラック間隔ずれた位置に０次集光スポット１４₀が照射されている状態を想定している。これは、トラッキングエラーが最大で、格子ずれによる影響が最大となる状態であり、この影響を評価するために、この状態でのトラッキング誤差信号の生成について説明するものである。

このため、検出領域１５，１６，１７に照射される０次光スポット１４（０），＋１次光スポット１４（＋１）及び−１次光スポット１４（−１）は、光強度の弱い部分（黒塗りの斜線ハッチングで示す）と光強度の強い部分（白塗りの斜線ハッチングで示す）からなる回折パターンをなしている。そして、光ディスク１２としては、トラック間隔が広い光ディスクを想定しているため、０次光スポット１４（０）と＋１次光スポット１４（＋１）と−１次光スポット１４（−１）は夫々、図５に示すように、黒塗りの斜線部分と白抜きの斜線部分が非常に隣接した回折パターンをなしている。

以下、このような光スポットの回折パターンからトラッキング誤差信号ＴＥＳを生成する方法について説明する。

受光面１５ａｂから生成された電流信号を電流／電圧変換増幅器１８ａで電圧変換して得られる電圧信号ＳＩ_15abと、受光面１５ｃｄから生成された電流信号を電流／電圧変換増幅器１８ｂで変換して得られる電圧信号ＳＩ_15bとは、減算器２１ａで減算処理され、メインプッシュプル信号ＭＰＰが生成される。また、受光面１６ａから生成した電流信号は電流／電圧変換増幅器１９ａで電圧信号ＳＩ_16aに変換され、受光面１６ｂから生成した電流信号は電流／電圧変換増幅器１９ｂで電圧信号ＳＩ_16bに変換される。これら電圧信号ＳＩ_16a，ＳＩ_16bは減算器２１ｂで減算処理され、サブプッシュプル信号ＳＰＰ１が生成される。同様にして、受光面１７ａから生成した電流信号は電流／電圧変換増幅器２０ａで電圧信号ＳＩ_17aに変換され、受光面１７ｂから生成した電流信号は電流／電圧変換増幅器２０ｂで電圧信号ＳＩ_17bに変換される。これらＳＩ_17a，ＳＩ_17bは減算器２１ｃで減算処理され、サブプッシュプル信号ＳＰＰ２が生成される。これらサブプッシュプル信号ＳＰＰ１，ＳＰＰ２は加算器２２で加算され、サブプッシュプル信号ＳＰＰが生成される。

このメインプッシュプル信号ＭＰＰは、増幅器２３でｋ倍された後、減算器２４でメインプッシュプル信号ＭＰＰと減算処理され、これにより、トラッキング誤差信号ＴＥＳが得られる。ここで、増幅器２３は、メインプッシュプル信号ＭＰＰとサブプッシュプル信号ＳＰＰとの振幅を合わせるために、設けられている。なお、このトラッキング誤差信号ＴＥＳの検出法での演算処理は、次の演算式（５）〜（９）によって表わされる。

即ち、減算器２１ａは、
ＭＰＰ＝ＳＩ_15ab−ＳＩ_15cd ……（５）
の演算を行ない、減算器２１ｂは、
ＳＰＰ１＝ＳＩ_16a−ＳＩ_16b ……（６）
の演算を行ない、演算器２１ｃは、
ＳＰＰ２＝ＳＩ_17a−ＳＩ_17b ……（７）
の演算を行ない、加算器２２は、
ＳＰＰ＝ＳＰＰ１＋ＳＰＰ２ ……（８）
の演算を行ない、減算器２４は、
ＴＥＳ＝ＭＰＰ−ｋＳＰＰ ……（９）
の演算を行なう。

次に、図６は図５に示す状態から対物レンズ５が並進したことによる光検出器９上での３つの光スポットが受ける影響を、図６により、説明する。

光ディスク１２の半径方向に対物レンズ５が並進すると、図６において、対物レンズ５の並進がないときの図５に示した０次光スポット１４（０），＋１次光スポット１４（＋１），−１次光スポット１４（−１）は、破線で示す位置からｒ方向にずれ、夫々０次光スポット２５（０），＋１次光スポット２５（＋１），−１次光スポット２５（−１）となり、格子ずれが生ずる。このため、０次光スポット２５（０）の回折パターンの弱い光強度の黒塗り斜線部分は、その一部２６が検出領域１５の中心線１５Ｌ１を超えて受光面１５ａｂ側に移動する。また、＋１次光スポット２５（＋１）及び−１次光スポット２５（−１）の回折パターンも、その強い光強度の白塗りの斜線部分も、その一部２７，２８が検出領域１６Ｌ，１７Ｌを越えて受光面１６ａ，１７ａ側に移動する。

これに対し、この第１の実施形態では、トラッキング誤差信号ＴＥＳを検出するための検出領域１５での受光面１５ａｂ，１５ｃｄは、中心線１５Ｌ１の両側に幅ａ０の間隔を空けて配置され、同じくトラッキング誤差信号ＴＥＳを検出するための検出領域１６での受光面１６ａ，１６ｂも、中心線１６Ｌの両側に幅ｂ０の間隔を空けて配置され、同じくトラッキング誤差信号ＴＥＳを検出するための検出領域１７での受光面１７ａ，１７ｂも、中心線１７Ｌの両側に幅ｃ０の間隔を空けて配置されているので、対物レンズ５の並進によって、上記のように、夫々の光スポットが検出領域１５〜１７で移動しても、検出領域１５では、０次光スポット２５（０）の回折パターンの弱い光強度の黒塗り斜線部分が検出領域１５の中心線１５Ｌ１の反対側の受光面１５ａｂに達することがなく、また、検出領域１６でも、＋１次光スポット２５（＋１）の回折パターンの強い光強度の白塗り斜線部分が検出領域１６の中心線１６Ｌの反対側の受光面１６ａに達することもなく、さらに、検出領域１７でも、＋１次光スポット２５（−１）の回折パターンの強い光強度の白塗り斜線部分が検出領域１７の中心線１７Ｌの反対側の受光面１７ａに達することもない。このことからして、対物レンズ５が並進しても、トラッキング誤差信号ＴＥＳの振幅が減少することはない。

これに対し、上記特許文献２に記載の１トラックＤＰＰ法などでは、図６でこれを説明すると、検出領域１５では、受光面１５ａｂ，１５ｃｄが中心線１５Ｌ１で接した構成となされ、検出領域１６でも、受光面１６ａ，１６ｂが中心線１６Ｌで接した構成となされ、検出領域１７でも、受光面１７ａ，１７ｂが中心線１７Ｌで接した構成となされでいるので、対物レンズの並進があると、検出領域１５では、０次光スポット２５（０）の回折パターンの弱い光強度の黒塗り斜線部分が検出領域１５の中心線１５Ｌ１を越えて受光面１５ａｂに入り込み、検出領域１６でも、＋１次光スポット２５（＋１）の回折パターンの強い光強度の白塗り斜線部分が検出領域１６の中心線１６Ｌを越えて受光面１６ａに入り込み、検出領域１７でも、＋１次光スポット２５（−１）の回折パターンの強い光強度の白塗り斜線部分が検出領域１７の中心線１７Ｌを越えて受光面１７ａに入り込む。このため、トラッキング誤差信号ＴＥＳの振幅が大幅に減少してしまう。

また、対物レンズの並進によって発生するかかる格子ずれは、回折パターンの一部位相を１８０度反転させる効果がある。このため、図６において、図中破線に囲われた２９ａ，２９ｂに示すように、＋１次光スポット２５（＋１）と−１次光スポット２５（−１）の回折パターンの一部が白塗りの斜線から黒塗りの斜線に反転する。これにより回折格子２のように分割線により分割された２個の領域から形成されている回折格子を用いる本発明のＴＥＳ検出法のトラッキング誤差信号ＴＥＳの振幅がわずかに減少してしまう。同様の回折格子を用いる１トラックＤＰＰ法は、格子ずれの影響によりさらにトラッキング誤差信号ＴＥＳの振幅が減少してしまう。

このように本発明のＴＥＳ検出法では、格子ずれの影響によりトラッキング誤差信号ＴＥＳの振幅がわずかに減少してしまうものの、対物レンズ並進による光スポットの位置ずれの影響を受けないため、１トラックＤＰＰ法のようにトラッキング誤差信号ＴＥＳの振幅が大幅に減少することはない。

次に、この第１の実施形態のトラッキング誤差信号ＴＥＳの検出法を用いた場合の、対物レンズ並進に伴うトラッキング誤差信号ＴＥＳの振幅及びオフトラック量の変化の計算機シミュレーション結果について説明する。

このシミュレーションのパラメータとして、半導体レーザ１の波長λ＝６６０ｎｍ、対物レンズ５のＮＡ＝０．６４、光学系の倍率６．５倍、光ディスク１２のトラック間隔を（１）ＤＶＤ−ＲＡＭ１（１．４８μｍ），（２）ＤＶＤ−ＲＡＭ２（１．２３μｍ），（３）ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ（０．７４μｍ）の場合に設定したときのトラッキング誤差信号ＴＥＳの振幅とオフトラック量の対物レンズ並進特性の計算結果を夫々、図７、図８、図９に示す。なお、オフトラック量とは、トラッキング誤差信号ＴＥＳにオフセットが発生した場合に、対物レンズ５によって集光照射される光ビームの位置が光ディスク１２のトラック中心１３ａ（図３）からのずれ量を示すものである。このため、オフトラック量はオフセットが発生していないか確認するための指標として計算を行った。
図７，図８及び図９において、横軸に光ディスク１２の半径方向の対物レンズ並進量を、縦軸に、図７（ａ），図８（ａ）及び図９（ａ）では、トラッキング誤差信号ＴＥＳの相対振幅を、図７（ｂ），図８（ｂ）及び図９（ｂ）では、オフトラック量を夫々示している。なお、図７（ａ），図８（ａ）及び図９（ａ）の縦軸において、トラッキング誤差信号ＴＥＳの相対振幅とは、対物レンズ５の並進量＝０ｍｍのときの値が１になるように、規格化している。また、図７（ａ），図８（ａ）及び図９（ａ）には、比較のために、１トラックＤＰＰ法のトラッキング誤差信号ＴＥＳの相対振幅及びオフトラック量の結果も示している。

まず、トラック間隔の最も大きいＤＶＤ−ＲＡＭ１（１．４８μｍ）のトラッキング誤差信号ＴＥＳの対物レンズ並進特性を図７（ａ），（ｂ）を用いて説明する。

図７（ａ）において、対物レンズ５の並進量が０．３ｍｍであるとき、並進量０．０ｍｍに対して、この第１の実施形態では、トラッキング誤差信号ＴＥＳの相対振幅３０は８０％であり、１トラックＤＰＰ法では、トラッキング誤差信号ＴＥＳの相対振幅３１は約４５％と大きく低下する。また、図７（ｂ）において、対物レンズの並進量が０．３ｍｍであるとき、並進量０．０ｍｍに対して、この第１の実施形態では、オフトラック量３２は０．０１μｍであり、１トラックＤＰＰ法では、オフトラック量３３は０．０７μｍ発生する。このことからして、１トラックＤＰＰ法と比べて、この第１の実施形態では、対物レンズ５の並進によるトラッキング誤差信号ＴＥＳの振幅の減少を大幅に抑え、かつオフトラックの発生を低減する効果があることが分かる。

次に、トラック間隔が次に大きいＤＶＤ−ＲＡＭ２（１．２３μｍ）のトラッキング誤差信号ＴＥＳの対物レンズ並進特性を図８（ａ），（ｂ）を用いて説明する。

図８（ａ）において、対物レンズ５の並進量が０．３ｍｍであるとき、並進量０．０ｍｍに対して、この第１の実施形態では、トラッキング誤差信号ＴＥＳの相対振幅３４は７５％であり、１トラックＤＰＰ法では、トラッキング誤差信号ＴＥＳの相対振幅３５は約５５％に大きく低下する。また、図８（ｂ）において、対物レンズの並進量が０．３ｍｍであるとき、並進量０．０ｍｍに対して、この第１の実施形態のオフトラック量３６と１トラックＤＰＰ法のオフトラック量３７とはほとんど発生しない。このように、１トラックＤＰＰ法と比べて、この第１の実施形態では、対物レンズ５の並進によるトラッキング誤差信号ＴＥＳの振幅の減少を抑える効果がある。

次に、トラック間隔が最も狭いＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ（０．７４μｍ）のトラッキング誤差信号ＴＥＳの対物レンズ並進特性を図９（ａ），（ｂ）を用いて説明する。

図９（ａ）において、対物レンズの並進量が０．３ｍｍであるとき、並進量０．０ｍｍに対して、この第１の実施形態でのトラッキング誤差信号ＴＥＳの相対振幅３８と１トラックＤＰＰ法でのトラッキング誤差信号ＴＥＳの相対振幅３９とはほとんど減少しない。また、図９（ｂ）において、対物レンズの並進量が０．３ｍｍであるとき、並進量０．０ｍｍに対して、この第１の実施形態でのオフトラック量４０と１トラックＤＰＰ法でのオフトラック量４１もほとんど発生しない。

以上のように、この第１の実施形態では、１トラックＤＰＰ法と比較して、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷやＤＶＤ−ＲＡＭ１，ＲＡＭ２などの異なるトラック間隔の光ディスクに依存しない良好なトラッキング誤差信号ＴＥＳが検出できる。

以上説明した第１の実施形態では、受光面の結線は図５，図６に示した方法に限るものではなく、上述したようなトラッキング誤差信号ＴＥＳを生成できる受光面の結線を少なくとも備えるならば、どのように受光面を結線してもよい。例えば、図４において、サブプッシュプル信号ＳＰＰを形成するため、光検出器９の内部で、受光面１６ａと受光面１７ａとを結線し、受光面１６ｂと受光面１７ｂとを結線し、これら受光面１６ａと受光面１７ａとの加算信号とこれら受光面１６ｂと受光面１７ｂとの加算信号との減算処理により、サブプッシュプル信号ＳＰＰを形成するようにしてもよい。

また、この第１の実施形態においては、図１において、ハーフミラー３から対物レンズ８に至る光路を直進した構成としているが、かかる光路中にミラーやプリズムなどの光学部品を配置して光路を折り曲げた構成としてもよい。

さらに、この第１の実施形態においては、光ディスクとしてＤＶＤを用いることを想定したが、本発明は、コンパクトディスクやＤＶＤよりもさらに高密度な青色半導体レーザを用いた光ディスクなど、どのような光ディスクにも適用できることはいうまでもない。

図１０は本発明による光ピックアップの第２の実施形態における光検出器９を示す構成図であって、１５ａ１，１５ａ２，１５ｂ１，１５ｂ２，１５ｃ１，１５ｃ２，１５ｄ１，１５ｄ２，１６ａ’，１６ｂ’，１７ａ’，１７ｂ’は受光面であり、図４に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。この第２の実施形態の光ピックアップも、図１に示す第１の実施形態と同様の構成をなしており、第１の実施形態と同様に、トラック間隔が異なるＤＶＤの様々な光ディスクの記録、または再生に対応したものである。

同図において、この第２の実施形態の光検出器９は、先の第１の実施形態の光検出器９と同様の基本構成をなすものであるが、検出領域１５では、図４での受光面１５ａの代わりに受光面１５ａ１，１５ａ２が、図４での受光面１５ｂの代わりに受光面１５ｂ１，１５ｂ２が、図４での受光面１５ｃの代わりに受光面１５ｃ１，１５ｃ２が、図４での受光面１５ｄの代わりに受光面１５ｄ１，１５ｄ２が夫々用いられるものであり、受光面１５ａ１，１５ｂ１，１５ｃ１，１５ｄ１が夫々、幅ａ（＜ａ１，ａ２）であって、受光面１５ｅ，１５ｆ，１５ｇ，１５ｈに接して配置され、トラッキング誤差信号ＴＥＳの生成に用いられる。

また、検出領域１６では、図４に示す構成と同様、受光面１６ａ’，受光面１６ｂ’は中心線１６Ｌの両側に、図４の場合と同様、間隔ｂ０で配置されており、夫々の幅はｂ（＜ｂ１，ｂ２）に設定されている。検出領域１７でも、図４に示す構成と同様、受光面１７ａ’，受光面１７ｂ’は中心線１７Ｌの両側に、図４の場合と同様、間隔ｃ０で配置されており、夫々の幅はｃ（＜ｃ１，ｃ２）に設定されている。

光ディスクからの情報信号ＳＩは、０次光スポット１４（０）の強度変化を検出し、次の式１０の演算に基づいて生成される。
ＳＩ＝ＳＩ_15a1＋ＳＩ_15a2＋ＳＩ_15b1＋ＳＩ_15b2＋ＳＩ_15c1
＋ＳＩ_15c2＋ＳＩ_15d1＋ＳＩ_15d2＋ＳＩ_15e
＋ＳＩ_15f＋ＳＩ_15g＋ＳＩ_15h ……（１）
但し、ＳＩ_15a1，ＳＩ_15a2，ＳＩ_15b1，ＳＩ_15b2，ＳＩ_15c1，ＳＩ_15c2，ＳＩ_15d1，ＳＩ_15d2は夫々、検出領域１５の受光面１５ａ１，１５ａ２，１５ｂ１，１５ｂ２，１５ｃ１，１５ｃ２，１５ｄ１，１５ｄ２での検出信号であり、ＳＩ_15e，ＳＩ_15f，ＳＩ_15g，ＳＩ_15hは図４の場合と同様の検出信号であり、情報信号ＳＩは０次光スポット１４（０）が照射されている検出領域１５の全受光面の和から生成される。

また、こごでは、上記の第１の実施形態と同様、フォーカスエラー信号ＦＥＳは、一般に最もよく用いられている非点収差方式を想定している。このため、フォーカスエラー信号ＦＥＳは、０次光スポット１４（０）の非点収差を検出領域１５の対角にある受光面から検出する。即ち、検出領域１５の対角にある受光面フォーカスエラー信号ＦＥＳ１，ＦＥＳ２信号は、以下の式１１，１２の演算によって生成され、
ＦＥＳ１＝（ＳＩ_15a1＋ＳＩ_15a2＋ＰＩ_15e）
＋（ＳＩ_15d1＋ＳＩ_15d2＋ＳＩ_15h） ……（１１）
ＦＥＳ２＝（ＳＩ_15b1＋ＳＩ_15b2＋ＰＩ_15f）
＋（ＳＩ_15c1＋ＳＩ_15c2＋ＳＩ_15g） ……（１２）
フォーカスエラー信号ＦＥＳは、次の式１３、即ち、
ＦＥＳ＝ＦＥＳ１−ＦＥＳ２ ……（１３）の演算によって生成される。

しかし、この第２の実施形態においても、フォーカスエラー信号ＦＥＳの検出法としては、上記の非点収差方式に限るものでなく、ナイフエッジ法など他の方法を用いてもよい。

次に、この第２の実施形態におけるトラッキング誤差信号ＴＥＳの生成手段について、図１１を用いて説明する。なお、図１１における光検出器９では、トラッキング誤差信号ＴＥＳの生成に必要な受光面のみを示している。ここで、受光面１５ａｂ’は図１０での受光面１５ａ１，１５ｂ１からなるものであり、その検出信号をＳＩ_15ab'とする。同様に、受光面１５ｃｄ’は図１０での受光面１５ｃ１，１５ｄ１からなるものであり、その検出信号をＳＩ_15cd'とする。

図１１において、受光面１５ａｂ’からは検出信号ＳＩ_15ab'が出力され、また、受光面１５ｃｄ’からは検出信号ＳＩ_15cd'が出力されて、夫々電流／電圧変換器１８ａ，１８ｂに供給される。それ以降は図５などで説明した第１の実施形態と同様であり、先の式５〜９に示した演算が行なわれて、メインプッシュプル信号ＭＰＰ，サブプッシュプル信号ＳＰＰ１及びサブプッシュプル信号ＳＰＰ２が得られ、また、これらからトラッキング誤差信号ＴＥＳが生成される。

ここで生成されるトラッキング誤差信号ＴＥＳは、その生成に用いる受光面１５ａｂ’，１５ｃｄ’，１６ａ’，１６ｂ’１７ａ’１７ｂ’の幅が第１の実施形態における受光面１５ａｂ，１５ｃｄ，１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂの幅よりも狭いため、対物レンズの並進による格子ずれによって位相が１８０度反転して回折パターンの一部位相を１８０度反転させる部分の信号が用いられない。このため、かかる格子ずれによるトラッキング誤差信号ＴＥＳの振幅変動を、第１の実施形態で得られるトラッキング誤差信号ＴＥＳでの振幅変動よりも減少させることができる。

なお、上記のように、メインプッシュプル信号ＭＰＰ，サブプッシュプル信号ＳＰＰ１及びサブプッシュプル信号ＳＰＰ２を独立に生成できる受光面を少なくとも備えるならば、検出領域１５〜１７をどのように分割してもよい。

図１２は本発明による光ピックアップを用いた光学的情報記録再生装置の一実施形態を示す構成図であって、１１は上記の光ピックアップ、１２は光ディスク、５０はスピンドルモータ、５１はスピンドルモータ駆動回路、５２はアクチュエータ駆動回路、５３はサーボ信号生成回路、５４はレーザ光源点灯回路、５５はアクセス制御回路、５６は情報信号再生回路、５７は記録情報信号変換回路、５８はコントロール回路、５９は情報信号出力端子、６０は記録情報入力端子である。

同図において、再生時には、光ピックアップ１１によって検出された信号が、信号処理回路内のサーボ信号生成回路５３と情報信号再生回路５６に供給される。サーボ信号生成回路５３では、これら検出信号からこの光ディスク１２に適したフォーカスエラー信号ＦＥＳやトラッキング誤差信号ＴＥＳが生成され、これをもとに、アクチュエータ駆動回路５２が光ピックアップ１１内の対物レンズアクチュエータを駆動し、対物レンズの位置制御を行なう。また、情報信号再生回路５６では、供給された検出信号から光ディスク１２に記録された情報信号が再生され、その情報信号は、情報信号出力端子５９から出力される。

また、記録時、記録情報入力端子６０から入力される記録情報は、記録情報信号変換回路５７で所定のレーザ駆動用記録信号に変換される。このレーザ駆動用記録信号はコントロール回路５８に供給される。コントロール回路５８は、このレーザ駆動用記録信号に基づいて、レーザ光源点灯回路５４を駆動し、レーザパワー制御を行って光ディスク１２に記録信号を記録させる。

なお、コントロール回路５８には、アクセス制御回路５５とスピンドルモータ駆動回路５１とが接続されており、夫々光ピックアップ１１のアクセス方向の位置制御や光ディスク１２のスピンドルモータ５０の回転制御が行なわれる。

本発明による光ピックアップの第１の実施形態を示す構成図である。 図１における回折格子の一具体例を示す図である。 図１に示す第１の実施形態での光ディスク上の集光スポットの配置例を示す図である。 図１における光検出器の一具体例を示す構成図である。 図４に示す光検出器でのトラッキング誤差信号の生成手段を示す図である。 図５に示す生成手段での対物レンズの並進による影響を示す図である。 図１に示す第１の実施形態でのＤＶＤ―ＲＡＭ１に対するトラッキング誤差信号とレンズ並進との関係のシミュレーション結果を示すグラフ図である。 図１に示す第１の実施形態でのＤＶＤ―ＲＡＭ２に対するトラッキング誤差信号とレンズ並進との関係のシミュレーション結果を示すグラフ図である。 図１に示す第１の実施形態でのＤＶＤ―Ｒに対するトラッキング誤差信号とレンズ並進との関係のシミュレーション結果を示すグラフ図である。 本発明による光ピックアップの第２の実施形態における光検出器の一具体例を示す構成図である。 図１０に示す光検出器でのトラッキング誤差信号の生成手段を示す図である。 本発明による光学的情報記録再生装置の一実施形態を示す構成図である。

符号の説明

１ 半導体レーザ
２ 回折格子
９ 光検出器
１２ 光ディスク
１５〜１７ 検出領域
１５ａ〜１５ｈ，１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ 受光面

Claims (5)

1. レーザ光源と、該レーザ光源から出射した光ビームを０次回折光ビームと＋１次回折光ビームと−１次回折光ビームの少なくとも３本の回折光ビームに分割する回折格子と、該３本の回折光ビームを光学的情報記録媒体上に独立に集光させる対物レンズと、該３本の回折光ビームの該光学的情報記録媒体からの反射光を独立に受光する少なくとも３個の検出領域を有する光検出器とを備えた光ピックアップにおいて、
   該３個の検出領域は夫々、該光学的情報記録媒体の半径方向に相当する所定の方向に沿って所定の間隔を開けて配置された２個の受光面を少なくとも備え、
   該検出領域毎に、該２個の受光面から独立に検出された信号の差から、プッシュプル方式により、トラッキング誤差信号を生成可能な信号を出力することを特徴とする光ピックアップ。
2. 請求項１記載の光ピックアップにおいて、
   前記−１次回折光ビームと前記＋１次回折光ビーム夫々の略半面に略１８０度の位相差を与える位相付加手段を設け、
   前記３本の光ビームの照射によって前記光学的情報記録媒体上に形成される３個の集光スポットの前記光学的情報記録媒体上に設けられた案内溝に直交する方向の間隔が該案内溝の間隔の略整数倍となるように、該集光スポットを前記光学的情報記録媒体上に配置したことを特徴とする光ピックアップ。
3. 請求項２記載の光ピックアップにおいて、
   前記位相付加手段として、前記回折格子の一方の略半面の周期構造の位相が他方の略半面に形成された周期構造の位相と略１８０度異なる回折格子をなすことを特徴とする光ピックアップ。
4. 請求項１，２または３に記載の光ピックアップにおいて、
   前記０次回折光ビームを受光する検出領域は、少なくともその中心線を境として設けられた第１，第２の受光面と、該第１の受光面に接して該中心線とは反対側に配置された第３の受光面と、該第２の受光面に配置された該中心線とは反対側に配置された第４の受光面とからなり、
   該第１〜第４の受光面は、前記光学的情報記録媒体からの情報信号の検出に用いられるとともに、
   該第３，第４の受光面が、該第１，第２の受光面によって前記所定の間隔を開けて配置された２個の受光面であることを特徴とする光ピックアップ。
5. 前記光学的情報記録媒体から信号を検出し、または、前記光学的情報記録媒体に信号を記録する請求項１乃至４のいずれか１つに記載の光ピックアップを搭載し、
   前記光ピックアップの出力信号からプッシュプル方式によるトラッキング誤差信号を生成するサーボ信号生成回路を少なくとも設けたことを特徴とする光学的情報記録再生装置。

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