JP2000057605A - 光ヘッド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】トラックエラー信号中に含まれるオフセット成
分を確実に除去可能な光ヘッド装置を提供する。 【解決手段】この発明の光ヘッド装置は、反射光ビーム
がフォトディテクタ２３に投射されて移動する方向に対
して略直交する方向に規定される少なくとも１つの分割
線２３ｃにより分割された２つの光電変換領域２３ａ，
２３ｂと、分割線２３ｃに平行な第２の分割線２３ｄと
分割線２３ｃにより挟まれる受光領域２４ａと、分割線
２３ｃに平行な第３の分割線２３ｅと分割線２３ｃによ
り挟まれる受光領域２４ｂからなるフォトディテクタ２
３の出力を、［｛（２３ａの出力＋２４ａの出力）−
（２３ｂの出力＋２４ｂの出力）｝−（２４ｂの出力−
２４ａの出力）］により定義される処理に基づいて、オ
フセット信号が低減されたトラッキングエラー信号を得
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、記録媒体として
の光ディスクに情報を記録し、また、光ディスクから情
報を再生するための光ヘッド装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスク装置は、記録媒体としての光
ディスクの記録面に、断面ビーム径が所定の大きさに設
定された光ビームを照射する対物レンズを有する光ヘッ
ド装置を含み、記録面に光ビームを照射することで、光
ディスクに記録されている情報に対応する反射光を取り
出して情報を再生する。

【０００３】上述した光ヘッド装置は、光ビームを発生
する光源としての半導体レーザ素子（以下、単にレーザ
素子と示す）と、レーザ素子から放射された光ビームを
記録媒体としての光ディスクの記録面に収束させるとと
もに記録面で反射された反射光ビームを取り出す対物レ
ンズと、対物レンズにより取り出された反射光ビームを
光電変換して光ディスクに記録されている情報に対応す
る再生信号を出力するフォトディテクタと、それぞれの
要素の間で、光ビームの光路を構成する複数の光学部材
等により形成されている。なお、光ヘッド装置は、高速
度のアクセスを可能とするために、対物レンズをアクチ
ェータ（可動部）に搭載し、レーザ素子、フォトディテ
クタおよび光路を構成する光学部材は、アクチェータと
分離された固定ユニット（固定部）に配置する例が広く
利用されている。

【０００４】ところで、光ディスクの記録面には、対物
レンズにより集光された光ビームの集光スポットが常に
所定の半径位置を追従し得るようにするために、グルー
ブと呼ばれる案内溝が設けられている。

【０００５】このグルーブの中心に対物レンズにより集
光された集光スポットの中心を常に一致させるために、
周知のトラッキング制御により、対物レンズが光ディス
クの半径方向に移動される。

【０００６】この場合、対物レンズを移動すべき量すな
わちトラッキング制御量は、例えば周知のプッシュ−プ
ル法等を用いて得られるトラックエラー信号に基づい
て、設定される。なお、プッシュ−プル法は、グルーブ
で反射・回折された光ビームを、光感受部が２分割され
ている光検出器で受光して光電変換し、その光電変換さ
れた信号の差をトラックエラー信号として用いる方式で
あり、例えば、「光ディスク技術」（村山登ほか，１９
８９年ラジオ技術社）の第８６頁ないし８８頁および図
１・９９ほかに説明されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たプッシュ−プル法を用いてトラックエラー信号を得る
場合、「光ディスク技術」にも示されているように、ト
ラックエラー信号のオフセット成分に起因して、トラッ
キングエラーが生じていないにもかかわらず、あたかも
トラッキングがずれているようなトラックずれ信号が出
力される問題がある。

【０００８】このオフセットは、例えば光ディスク上の
他の半径位置にある情報を読み出すあるいは他の半径位
置に新たに情報を記録するという必要が生じた場合に、
対物レンズすなわちアクチェータを、現在集光スポット
が当たっている半径位置から目標とする半径位置に高速
度に移動することにより、対物レンズの中心がずれるこ
とにより生じる。なお、この対物レンズの中心のずれ
は、レンズシフトと呼ばれている。

【０００９】ところで、上述したレンズシフトは、アク
チェータを光ディスクの半径方向に高速度に移動するこ
とにより生じることから、情報の読み出しあるいは書き
込みの速度を高めるという観点からは、レンズシフトを
実質的に除去することは困難である。このことから、ト
ラックずれ信号中に含まれるオフセット成分を確実に除
去しなければならない問題がある。

【００１０】この発明の目的は、トラックずれ信号中に
含まれるオフセット成分を確実に除去可能で、安定なト
ラッキング特性が得られる光ヘッド装置を提供すること
にある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、上述した問
題点に基づきなされたもので、光ビームを放射する光源
と、この光源を出射された光ビームを記録媒体の記録面
に集光させる集光手段と、上記記録媒体の記録面で反
射、あるいは反射および回折された反射光ビームを電気
信号に変換する光電変換手段とを有する光ヘッド装置に
おいて、前記光電変換手段は、前記集光手段によって収
束されて得られる集光スポットが前記記録媒体の半径方
向に移動したとき、前記記録媒体が前記集光スポットを
反射した反射光ビームが前記光電変換手段に投射されて
移動する方向に対して略直交する方向に規定される少な
くとも１つの分割線により複数の受光領域に分割された
光電変換領域を有し、前記第１の分割線で分かれたれる
それぞれの部分からの全光電変換信号の差信号である第
１の差信号を生成し、かつ前記情報記録媒体で回折され
た光のうち、０次光成分、１次光成分および−１次光成
分の全てが重なっている部分を区分する第２および第３
の分割線により前記第１の分割線により区分されたそれ
ぞれの領域をさらに区分し、前記第２の分割線と前記第
１の分割線により挟まれる領域からの光電変換信号と前
記第３の分割線と前記第１の分割線により挟まれる領域
からの光電変換信号とにより前記第１の差信号に対して
逆極性の差信号である第２の差信号を生成し、前記第１
の差信号から前記第２の差信号を差し引いた第３の差信
号を、前記記録媒体の記録面に予め形成されている案内
溝の中心と前記集光手段を通過した光ビームの中心を一
致させるために前記集光手段を案内溝を横切る方向に移
動させるトラッキング制御に利用可能なトラッキング誤
差信号とすることを特徴とする光ヘッド装置を提供する
ものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態を詳細に説明する。図１は、この発明の実施
の形態である光ヘッド装置が組み込まれる光ディスク装
置を概略的に説明するブロック図である。

【００１３】図１に示されるように、光ディスク装置１
は、記録媒体としての光ディスクＤの記録面に情報を記
録し、または記録面に既に記録されている情報を読み出
す光ヘッド装置３と、光ヘッド装置３に向けて記録すべ
き情報に対応する信号を送出するとともに光ヘッド装置
３により読み出された情報を電気信号に変換する信号処
理部５と、光ヘッド装置３および光ディスクＤを所定の
速度で回転するモータ７を制御する制御部９とを有す
る。なお、信号処理部５には、図示しないインタフェー
スを介して、ホストコンピュータ等の外部装置９９が接
続されている。

【００１４】図１に示した光ディスク装置１において
は、まず、信号処理部５が、外部装置９９から、光ディ
スクＤに対する情報の再生、もしくは記録について命令
信号を受ける。

【００１５】この命令信号に基づいて、信号処理部５
は、光ヘッド装置３との間で電気信号のやりとりをする
とともに、制御部９に制御信号を伝送する。この伝送さ
れた制御信号をもとに、制御部９は、光ヘッド装置３に
よって照射される光ディスクＤへの光ビームの照射位置
と、モータ７の回転速度を制御する。

【００１６】このように、制御部９から制御を受けなが
ら、光ヘッド装置３は、信号処理部５との間でやりとり
される電気信号に基づいて光ディスクＤとの間で光ビー
ムを授受することによって、情報の再生もしくは記録を
行う。

【００１７】この情報の再生もしくは記録にともなっ
て、光ヘッド装置３は、光ディスクＤに記録されていた
情報および光ビーム照射位置に関する情報に対応した電
気信号を得て、この電気信号を信号処理部５に伝送す
る。

【００１８】信号処理部５は、この電気信号から光ビー
ム照射位置に関する情報に対応した電気信号に基づい
て、光ヘッド装置３の位置を変化させる制御信号を制御
部９に送るとともに、光ディスクＤに記録されていた情
報に対応した電気信号に復号等の処理を施した後に、こ
の処理済みの電気信号（再生信号）を、外部装置９９へ
伝送する。

【００１９】信号処理部５から再生信号を受けた外部装
置９９は、この再生信号を参照して、光ディスク装置１
に対し、次の指示である指示信号を、信号処理部５に再
び伝送する。

【００２０】次に、図２ないし図５を参照しながら光ヘ
ッド装置３におけるレーザビームの流れについて説明す
る。半導体レーザ１１から出射されたレーザビームＲｆ
は、コリメータレンズ１２により平行光束に変換され、
楕円補正プリズム１３により断面形状が概ね円形に補正
されて、ビームスプリッタ１４を透過する。

【００２１】ビームスプリッタ１４を透過したレーザビ
ームＲｆは、１／４波長板１５を通過することにより偏
光の方向が直線偏光から円偏光に変換されて、アクチェ
ータ３ｂの立ち上げミラー３５に向けて出射される。

【００２２】立ち上げミラー３５に案内されたレーザビ
ームＲｆは、立ち上げミラー３５により、概ね９０゜折
り曲げられ、レンズホルダ３７に保持されている対物レ
ンズ３６に案内される。

【００２３】レーザビームＲｆは、対物レンズ３６に導
かれ収束された後、スポットとして光ディスクＤへ照射
される。光ディスクＤに照射されたレーザビームＲｆが
光ディスクＤの記録面の案内溝すなわちグルーブｇで反
射された反射レーザビームＲｒは、対物レンズ３６およ
び立ち上げミラー３５を順に戻され、１／４波長板１５
で再び円偏光から直線偏光に偏光状態が変換されてビー
ムスプリッタ１４に案内される。反射レーザビームＲｒ
の偏光方向は、半導体レーザ１１から出射された当初の
レーザビームＲｆの偏光方向に対してちょうど９０゜異
なる向きに回転されているから、反射レーザビームＲｒ
は、ビームスプリッタ１４の偏光面により、今度は反射
される。

【００２４】ビームスプリッタ１４により、半導体レー
ザ１１から対物レンズ３６に向かうレーザビームＲｆと
分離された反射レーザビームＲｒは、ビームスプリッタ
１６により、概ね等しい光強度を有する２つの反射レー
ザビームＲｒａおよびＲｒｂに、分割される。

【００２５】ビームスプリッタ１６を透過した反射レー
ザビームＲｒａは、収束レンズ１７により所定の結像特
性および収束性が与えられた後、凹レンズ１８により収
差特性が改善され、さらにシリンドリカルレンズ１９に
よりフォーカスずれ検出のための非点収差性が付与され
て、フォトディテクタ２０に照射される。

【００２６】フォトディテクタ２０に照射された反射レ
ーザビームＲｒａは、フォトディテクタ２０により、光
強度に対応した大きさの電気信号に変換され、フォーカ
スエラー信号および再生信号に利用される。なお、フォ
ーカスエラー信号の検出は、この例では、周知の非点収
差方式であるので詳細な説明は省略する。

【００２７】フォトディテクタ２０により生成されたフ
ォーカスエラー信号をもとに、対物レンズ３６で収束さ
れたスポットの焦点と光ディスクＤの記録面の光軸方向
のずれをなくすためのフォーカス制御すなわちフォーカ
シングが実施される。なお、フォーカシングにおいて
は、フォーカスエラー信号に基づいてコイル４０，４０
に所定の方向の電流が供給されることで、磁石４３，４
３により提供されている磁界との電磁界相互作用による
吸引または反発の結果、レンズホルダ３７（対物レンズ
３６）が光ディスクＤの記録面に近づく方向または離れ
る方向のいづれかに移動される。

【００２８】ビームスプリッタ１６で反射された残りの
反射レーザビームＲｒｂは、ミラー２１により光路を９
０゜折り曲げられ、収束レンズ２２で所定の収束性が与
えられて、トラックずれの検出とオフセット量の検出に
利用されるフォトディテクタ２３に案内される。なお、
フォトディテクタ２３は、図７を用いて後段に説明する
ように、２つの受光領域２４ａ，２４ｂとその外側を取
り囲むさらに２つの受光領域２３ａ，２３ｂを含む。

【００２９】フォトディテクタ２３の２つの受光領域２
３ａと２３ｂにより光電変換された各信号は、図８を用
いて後段に詳述するように、周知のプッシュ−プル法が
適用されて、トラックずれ信号の生成に利用される。別
の２つの受光領域２４ａと２４ｂにより光電変換された
各信号は、同様に周知のプッシュ−プル法が適用され
て、トラックずれ信号に含まれるオフセット成分の程度
を示す信号の生成に利用される。

【００３０】フォトディテクタ２３により生成されたト
ラックずれ信号およびオフセット信号を基に、図８に示
す信号処理部によりトラックエラー信号が生成されて、
対物レンズ３６で収束されたスポットの焦点と光ディス
クＤの記録面のグルーブｇの中心との間のずれをなくす
ためのトラック制御すなわちトラッキングが実施され
る。なお、トラッキングにおいては、フォトディテクタ
２３の受光領域２３ａおよび２３ｂの出力の差であるト
ラックずれ信号に基づいてコイル４１，４１に所定の方
向の電流が供給されることで、磁石４４，４４により提
供されている磁界との電磁界相互作用による吸引または
反発の結果、レンズホルダ３７（対物レンズ３６）が光
ディスクＤの記録面に沿ってグルーブｇと直交する方向
の光ディスクＤの半径方向の中心寄りまたは外周寄りの
いづれかに移動される。また、２つの受光領域２４ａお
よび２４ｂの出力の差であるオフセット信号を基に、同
コイル４１，４１に供給される電流の大きさが補正され
る。

【００３１】ところで、今日、従来から利用されている
音楽用の光ディスク（ＣＤ）に比較して記録密度が高く
映像情報も記録されている高密度ディジタル記録向けの
光ディスク（ＤＶＤ、グルーブｇ相互間距離は概ね１．
４８マイクロメートル（以下、μｍと示す））が実用化
され、またＤＶＤと同等の記録密度での情報の書き込み
および再生が可能なＤＶＤ−ＲＡＭが実用化されつつあ
り、隣接するグルーブｇ相互間の距離が狭められたこと
により、オフセットの発生は、隣のグルーブｇとの間の
クロストークを増大させることから、トラックずれ信号
中に含まれるオフセット成分は、確実に除去されなけれ
ばならない。なお、フォトディテクタ２３の中央寄りの
２つの受光領域２４ａ，２４ｂは、それぞれ、０次回折
光成分と１次回折光成分が重なり合う領域の全てまたは
一部および０次回折光成分と−１次回折光成分が重なり
合う領域の全てまたは一部のレーザビームのみを光電変
換することから、フォトディテクタ２３により得られる
トラックずれ信号中に含まれるオフセッ卜成分を補正す
るために有益である。

【００３２】より詳細には、フォトディテクタ２３に照
射される反射レーザビームＲｒｂの０次回折光は、対物
レンズ３６により外周部分がけられるものの、図６を用
いて以下に説明するように、反射レーザビームＲｒｂの
概ね中心に相当するレーザビームであるから、十分な光
強度を有している。

【００３３】すなわち、フォトディテクタ２３の２つの
中央寄りの受光領域２４ａ，２４ｂの受光面積は、例え
ば受光領域２３ａ，２３ｂの受光面積に比較して小さい
ものの、それぞれの中央寄りの受光領域２４ａ，２４ｂ
から得られる光電変換信号は、対物レンズ３６の中心を
通過した反射レーザビームＲｒｂとグルーブｇの中心が
僅かにずれた場合であっても、各中央寄りの受光領域２
４ａおよび２４ｂの一方の出力の急峻な増減として反映
される。ここで、受光領域２４ａ，２４ｂの面積を規定
する受光領域の幅すなわち分割線からの距離は、光ディ
スクＤの仕様、半導体レーザ１１が出射するレーザビー
ムＲｆの波長、対物レンズ３６の開口率および結像特性
ならびに固定光学系３ａの光学的設計仕様などから、容
易に求められる。一例を示すと、光ディスクＤの記録面
に形成されているグルーブｇの中心間（相互間）距離が
概ね１．４８μｍである場合、光ディスクＤで反射され
た反射レーザビームのビームスポット径（０次回折光成
分）の概ね１／３に設定される。なお、この設定は、光
ディスクＤの記録面に情報が記録される場合に、グルー
ブｇ相互間またはグルーブｇの中心のいづれにも、情報
を記録可能とする。

【００３４】このようにして得られたオフセット信号
を、フォトディテクタ２３の受光領域２３ａおよび２３
ｂにより出力されるトラックずれ信号から引き算して補
正トラックずれ信号すなわちトラックエラー信号を生成
して対物レンズ３６の位置を補正することにより、適正
なトラック制御が可能となる。

【００３５】この結果、対物レンズ３６の中心を通過し
た反射レーザビームＲｒｂと光ディスクＤのグルーブｇ
の中心を正確に一致させることができる。図６は、ＤＶ
ＤおよびＤＶＤ−ＲＡＭ向けの高密度光ディスクＤの記
録面で反射された反射レーザビームＲｒの０次回折光、
１次回折光および−１次回折光のそれぞれが対物レンズ
３６に案内される状態を概略的に説明する模式図であ
る。

【００３６】図６に示されるように、光ディスクＤの記
録面のグルーブｇで反射された反射レーザビームＲｒ
は、対物レンズ３６の概ね全域を通過する０次回折光
と、０次回折光と一部が重なり合う１次回折光および−
１次回折光ならびに図示しない２次を含む高次回折光お
よび−２次を含む高次回折光の集合体として、対物レン
ズ３６に入射される。

【００３７】図６から明らかなように、１次回折光およ
び−１次回折光のそれぞれは、０次回折光と重なり合う
部分を有する。すなわち、上述したように、ＤＶＤある
いはＤＶＤ−ＲＡＭ向け高密度光ディスクにおいては、
周知の音楽用ＣＤ等に比較して隣接するグルーブｇ相互
間の距離が狭く構成されていることから、１次回折光お
よび−１次回折光のそれぞれは、０次回折光と一部が重
なり合うとともに、さらに相互の一部分が重なり合う。
なお、０次回折光、１次回折光および−１次回折光のそ
れぞれが重なり合う領域においては、０次回折光は、上
述したように反射レーザビームＲｒの概ね中心に相当す
るレーザビームであるから、十分な光強度を有している
ので、対物レンズ３６の中心を通過した反射レーザビー
ムＲｒとグルーブｇとの中心が僅かにずれた場合には、
０次回折光と１次回折光とが重なり合う領域および０次
回折光と−１次回折光とが重なり合う領域のそれぞれに
おける光強度の急峻な変動を提供できる。

【００３８】より詳細には、０次回折光、１次回折光お
よび−１次回折光はのそれぞれは、対物レンズ３６の開
口により一部が遮られるため、反射レーザビームＲｒの
一部のみが対物レンズ３６を通って固定光学系３ａに戻
される。

【００３９】すなわち、０次回折光は、例えば対物レン
ズ３６の入射前の反射レーザビームの周辺部がけられた
状態で、図７に示すフォトディテクタ２３の２つの受光
領域２３ａ、２３ｂへ導かれる。一方、１次回折光およ
び−１次回折光のそれぞれは、０次回折光と重なり合い
ながら、同様にフォトディテクタ２３の２つの受光領域
２３ａ、２３ｂに、入射される。すなわち、この２つの
受光領域２３ａ，２３ｂからの光電変換信号の差がトラ
ックずれ信号となる。

【００４０】従って、対物レンズ３６により光ディスク
Ｄに収束されたレーザビームの集光スポットの中心とグ
ルーブｇの中心とが一致する位置に、集光スポットがあ
る場合には、グルーブｇにおいて半径方向に対称な回折
光が生じるため、２つの受光領域からの出力信号の差信
号は、０レベルとなり、一致していない場合には、どち
らかの回折光の強度が大きくなり、差信号レベルが０か
らずれることになる。この差信号レベルの０からのずれ
は、トラッキングエラー信号として利用可能である。

【００４１】図７は、フォトディテクタ２３の受光面を
示す平面図である。図７に示されるように、フォトディ
テクタ２３は、周知のトラックエラー信号の生成に利用
されるものであり、分割線２３ｃにより分割された２つ
の受光領域２３ａ，２３ｂと分割線２３ｃを対称軸とし
て設定される直線状の分割線２３ｄおよび２３ｅにより
分割線２３ｃに対して対称に配列される２つの帯状受光
領域２４ａおよび２４ｂを有する。なお、帯状受光領域
２４ａ，２４ｂの分割線２３ｃと反対側に規定される分
割線２３ｄと分割線２３ｅは、反射レーザビームＲｒの
０次回折光、１次回折光および−１次回折光の全てが重
なる領域の反射レーザビームの一部または全部を光電変
換可能に形成される。また、分割線２３ｃは、光ディス
クＤのグルーブｇの影が投影される方向と概ね平行にな
るよう配列される。

【００４２】なお、受光領域２３ａ＋２４ａ，２３ｂ＋
２４ｂは、いづれも、光ディスクＤからの反射光のうち
の０次回折光、１次回折光および−１次回折光の全ての
成分を含む光ビームをできるだけ多くを受光するための
領域であり、より詳しくは、光ディスクＤの仕様、光ヘ
ッド装置３に適用される半導体レーザ１１が放射するレ
ーザ光の波長、信号処理部５の設計仕様などからその形
状および寸法を定めることができる。また、受光領域２
４ａ，２４ｂは、それぞれ、光ディスクＤからの反射光
のうちの０次回折光と１次回折光および０次回折光と−
１次回折光が重なっている部分の光ビームを受光するた
めの領域である。

【００４３】図８は、図１に示した光ディスク装置１の
信号処理部５および制御部９に利用可能な信号処理部お
よび制御部の一例を示す概略ブロック図である。図８に
示すように、信号処理部５は、主制御回路５０に接続さ
れ、フォトディテクタ２０の図示しない４つの受光領域
からの出力に基づいて、光ディスクＤに記録されている
情報を再生する情報再生回路５１を有している。なお、
情報再生回路５１は、例えば図示しないスレショルド回
路、２値化回路、データ伸張回路およびバッファメモリ
等を有し、後段に詳細に説明する電流−電圧変換回路、
差動増幅器および加算器により電圧信号に変換された各
受光領域からの出力に対応する情報を、主制御回路５０
を経由して、外部装置９９に出力する。

【００４４】一方、制御部９は、アクチェータ３ｂを光
ディスクＤの半径方向に移動させるためにラジアル駆動
コイル３４に所定方向の電流を供給するリニアモータ制
御回路６１、対物レンズ３６を光ディスクＤの記録面と
直交する方向に移動するためにレンズホルダ３７の円筒
面の２つのコイル４０，４０に供給すべき電流値を設定
するフォーカスエラー検出回路６２、フォーカスエラー
検出回路６２により検出されたフォーカスエラーを除去
するためにコイル４０，４０にフォーカス制御電流を供
給するフォーカス制御回路６３、対物レンズ３６を光デ
ィスクＤの記録面のグルーブｇの接線と交差する方向に
移動するためにレンズホルダ３７の円筒面の２つのコイ
ル４１，４１に供給すべき電流値を設定するトラックず
れおよびオフセット検出回路６４、トラックずれおよび
オフセット検出回路６４から出力されたトラックずれお
よびオフセットを除去するためにコイル４１，４１に、
トラック制御電流を供給するトラック制御回路６５およ
び半導体レーザ１１から放射されるレーザビームの光強
度を所定の強度に設定するレーザ駆動回路６６を有して
いる。なお、それぞれの回路は、主制御回路５０に接続
されている。

【００４５】情報再生回路５１には、フォトディテクタ
２０の図示しない４つの受光領域のそれぞれに接続さ
れ、各受光領域から出力された出力電流を電圧に変換す
る第１ないし第４の電流−電圧変換器７１ａ〜７１ｄの
それぞれからの出力である電圧信号の総和を求める加算
器７２の加算出力が入力される。

【００４６】フォーカスエラー検出回路６２には、第１
ないし第４の電流−電圧変換器７１ａ〜７１ｄのそれぞ
れから出力された出力電圧のうちの所定の２出力同士の
差動出力を求める第１および第２の差動増幅器７３ａ，
７３ｂのそれぞれの出力を、加算器７４で加算した出力
が入力される。

【００４７】トラックずれおよびオフセット検出回路６
４およびリニアモータ制御回路６１のそれぞれには、フ
ォトディテクタ２３の受光領域２３ａ，２４ａおよび２
３ｂ，２４ｂのそれぞれから出力された電流を第５ない
し第８の電流−電圧変換器８１ａ〜８１ｄのそれぞれに
より電流−電圧変換して得られた信号を、所定の組み合
わせにより処理して得られる合成信号が入力される。

【００４８】なお、組み合わせの一例は、図示されるよ
うに、フォトディテクタ２３の受光領域２３ａからの出
力すなわち第５の電流−電圧変換器８１ａの出力に直線
状の受光領域２４ａからの出力すなわち第６の電流−電
圧変換器８１ｂの出力を加算器８２ａで加算した出力
と、受光領域２３ｂからの出力すなわち第７の電流−電
圧変換器８１ｃの出力に直線状の受光領域２４ｂからの
出力すなわち第８の電流−電圧変換器８１ｄの出力を加
算器８２ｂで加算した出力と、を加算器８３でさらに
加算して第１の差信号を生成し、加算器８４により２
つの直線状受光領域２４ａおよび２４ｂの出力の差すな
わち第６および第７の電流−電圧変換器８１ｂ，８１ｃ
の出力の差である第２の差信号を求め、差動増幅器８
５により、加算器８３で生成した第１の差信号と加算
器８４の出力との差を求めた第２の差信号がさらに加
算される。この場合、分割線２３ｃにより分割された左
右各２つの受光領域すなわち２３ａと２４ａおよび２３
ｂと２４ｂのそれぞれから得られる差信号の極性を、プ
ッシュ−プル信号｛（２３ａ＋２４ａ）−（２３ｂ＋２
４ｂ）｝と補正信号（２４ａ−２４ｂ）との間で逆向き
（逆極性）である。すなわち、上述した第１の差信号
と第２の差信号を加算する際に、第２の差信号を、
差動増幅器８５に反転入力するか、図９に示すように、
加算器８４に入力される第６および第７の電流−電圧変
換器８１ｂ，８１ｃの出力の極性を反転させることによ
り、以下に示すトラッキングエラー信号中のオフセット
の大きさを低減することができる。

【００４９】すなわち、図８から明らかなように、補正
信号（２４ａ−２４ｂ）は、分割線２３ｃと分割線２３
ｄにより区分される受光領域２４ａからの出力信号から
分割線２３ｃと分割線２３ｅにより区分される受光領域
２４ｂからの出力信号を差し引く（図８の紙面におい
て、左側の出力から右側の出力を差し引く）状態に定義
されている。

【００５０】一方、プッシュ−プル信号｛（２３ａ＋２
４ａ）−（２３ｂ＋２４ｂ）｝は、分割線２３ｃと分割
線２３ｄにより区分される受光領域２４ａからの出力信
号と分割線２３ｄよりも左側の全ての受光領域２３ａか
らの出力信号との和から、分割線２３ｃと分割線２３ｅ
により区分される受光領域２４ｂからの出力信号と分割
線２３ｅよりも右側の全ての受光領域２３ｂからの出力
信号との和を差し引く（すなわち紙面上で分割線２３ｃ
を境界として右側の出力から左側の出力を差し引く）状
態に定義されている。

【００５１】図１０は、図７に示したフォトディテクタ
２３と図８（または図９）に示した信号処理回路により
得られるトラッキングエラー信号の実測値（曲線Ａ）お
よび対物レンズ３６に、０．４ｍｍのレンズシフトが生
じている場合に相当する数値計算シミュレーションの結
果（曲線Ｂ）を示すもので、曲線Ｂより、０．４ｍｍの
レンズシフトが生じている場合のトラッキングエラー信
号のオフセットは、 ｛１／２（α−β）｝×１００／（α＋β）＝（α−
β）×５０／（α＋β）＝９．５％ となる。なお、図１０において、トラッキングエラー信
号のスケールは、理論上の最大値を「１」として正規化
したものである。また、０．４ｍｍというレンズシフト
量は、対物レンズ３６の開口径のほぼ１０％に相当し、
ＣＤ（コンパクトディスク）以降、実用化されたこれま
での光ディスクシステムの全てにおいて、発生を見込ん
でおくべきレンズシフト量の概ね最大値に相当する大き
さである。

【００５２】比較のため、従来形のフォトディテクタ
（すなわちプッシュ−プル信号のみを生成可能なもの
で、図７に示したディテクタ２３の分割線２３ｄおよび
２３ｅを除去した状態に相当するディテクタ）を用いた
場合のトラッキングエラー信号の実測値（曲線Ｃ）およ
び対物レンズ３６に、０．４ｍｍのレンズシフトが生じ
ている場合に相当する数値計算シミュレーションの結果
（曲線Ｄ）を、図１１に示す。なお、図１１において、
トラッキングエラー信号のスケールは、理論上の最大値
を「１」として正規化したものである。

【００５３】図１１から明らかなように、曲線Ｄより、
０．４ｍｍのレンズシフトが生じている場合のトラッキ
ングエラー信号のオフセットは、 ｛１／２（α−β）｝×１００／（α＋β）＝（α−
β）×５０／（α＋β）＝１７％ となる。

【００５４】従って、図１１および図１０を比較する
と、レンズシフトが生じることにより、オフセットの大
きさすなわち正側振幅と負側振幅のアンバランスの程度
が大きくなるものの、図７に示したフォトディテクタを
用いて、プッシュ−プル信号中に含まれるオフセット信
号の程度を低減することにより、トラッキング信号のオ
フセット量（大きさ）を、概ね１／２にできる。

【００５５】いま、オフセットの定義として、信号振幅
に対する振幅中心の出力の０レベルからのずれ量として
定義すると、レンズシフト０．４ｍｍ時には、従来例で
は、約１７％であったオフセットは、この発明の光ヘッ
ド装置３を用いた結果として、約９．５％に低減されて
いることが認められる。このことは、オフセット低減に
関して、大きな改善効果を提供できる。

【００５６】次に、上記したオフセットを低減可能なメ
カニズムについて説明する。図１２（ａ）および図１２
（ｃ）は、それぞれ、従来のプッシュ−プル信号のみを
出力するフォトディテクタを用いた場合において、レン
ズシフトが０およびレンズシフトが０．４ｍｍである場
合のトラッキングエラー信号（グルーブ横断信号）を模
式的に示したものであり、図１２（ｂ）および図１２
（ｄ）は、それぞれ、図７に示した４分割形のフォトデ
ィテクタおよび図８（図９）に示した信号処理系からな
るこの発明の光ヘッド装置３により得られる補正信号中
のレンズシフトが０時および０．４ｍｍ時の場合のグル
ーブ横断信号を模式的に示したものである。

【００５７】図１２（ａ）ないし図１２（ｄ）から、レ
ンズシフトの有無によらず、プッシュ−プル信号と補正
信号とでは、その位相が、ほぼ１８０゜ずれているこ
と、レンズシフトが生じると、プッシュ−プル信号には
大きなオフセットが発生しているのに対して、補正信号
に発生するオフセットは、比較的小さい、ということが
認められる。

【００５８】詳細には、プッシュ−プル信号および補正
信号のそれぞれに、レンズシフトがないときの正側およ
び負側の信号振幅を、それぞれ、ＡおよびＢ（Ａ，Ｂ
は、ともに正の量）とし、両信号において、レンズシフ
トの発生に伴って発生する信号ずれ量を、それぞれΔＡ
およびΔＢ（ΔＡ，ΔＢはともに正の量）とすると、従
来のプッシュ−プル法で生じるオフセットの大きさは、
信号振幅２Ａに対する振幅ずれ量ΔＡの値であるから、 （ΔＡ）／（２Ａ） ・・・（１） となる。

【００５９】この定義に従うと、プッシュ−プル信号と
補正信号とでは、両者の位相は、ほぼ１８０゜ずれるこ
とが認められる。このことから、プッシュ−プル信号か
ら補正信号を差し引いて得られるこの発明のトラッキン
グエラー信号の振幅は、（２Ａ＋２Ｂ）となり、信号ず
れ量は、（ΔＡ＋ΔＢ）となる。

【００６０】従って、オフセットの大きさは、 （ΔＡ＋ΔＢ）／（２Ａ＋２Ｂ） ・・・（２） と表される。

【００６１】（２）式の値を（１）式と比較すると、分
母は、２Ａから（２Ａ＋２Ｂ）と増加しているから、全
体の分数値は（１）式に比較して小さくなる。このこと
は、オフセットが低減する可能性を有している。しかし
ながら、同時に分子もΔＡから（ΔＡ＋ΔＢ）と増加し
ているので、これらの諸量の間の定量的な関係を細かく
見なければならない。

【００６２】いま、ＡとΔＡおよびＢとΔＢとの間のレ
ンズシフト量について、 ΔＡ＝α・Ａ ・・・（３） ΔＢ＝β・Ｂ（α，βはともに係数）・・・（４） なる関係があるものとし、ＡとＢとの間には、 Ｂ＝γ・Ａ（γは係数） ・・・（５） という関係があるものとする。すなわち、（１）および
（２）式は、（３）ないし（５）式より、それぞれ、 と書き表すことができる。

【００６３】ここで、オフセットが低減するための条件
は、 であるから、（６）式および（７）式を（８）式に代入
して整理すれば、 α≧β ・・・（１０） という関係が得られる。

【００６４】（１０）式の関係は、従来のプッシュ−プ
ル法でのトラッキングエラー信号上のオフセットより
も、補正信号のオフセットが少なければ、オフセット量
を低減できることを意味している。

【００６５】前記したように、実測値および数値シミュ
レーションの結果から補正信号のオフセットは、プッシ
ュ−プル信号のオフセットよりも少ないので、この発明
の光ヘッド装置により得られるトラッキングエラー信号
に含まれるオフセット成分の大きさは、レンズシフトが
ある場合であっても少なくなる。

【００６６】図１３は、図８に示した信号処理部および
制御部の別の実施の形態を説明する概略ブロック図であ
る。図１３に示す信号処理部は、フォトディテクタ２３
の受光領域２３ａからの出力すなわち第５の電流−電圧
変換器８１ａの出力に直線状の受光領域２４ａからの出
力すなわち第６の電流−電圧変換器８１ｂの出力を加算
器８２ａで加算した出力と受光領域２３ｂからの出力
すなわち第７の電流−電圧変換器８１ｃの出力に直線状
の受光領域２４ｂからの出力すなわち第８の電流−電圧
変換器８１ｄの出力を加算器８２ｂで加算した出力の
それぞれに含まれる受光領域２４ａ，２４ｂのいづれか
一方の出力（この例では受光領域２４ｂ）の出力ゲイン
を他方の出力の出力ゲインに合わせてゲインを調整する
ゲインコントローラ８９と、差動増幅器８５により加算
される第１の差信号と第２の差信号のいづれか一方
（この例では第２の差信号）の差信号の出力レベルを
他方の差信号の出力レベルに整合するようゲインを調整
するゲインコントローラ８８と、をさらに有する。

【００６７】この構成によれば、図７に示した各次の回
折光の重なり具合が、光ディスクのグルーブのピッチ、
レーザ光の波長および対物レンズの開口数あるいはそれ
ぞれの受光領域の面積の誤差等によって変動した場合に
生じる最適なプッシュ−プル信号振幅および補正信号振
幅の基準値からのずれを、任意に補償できる。これによ
り、トラッキングエラー信号のオフセット低減効果を、
より向上できる。なお、ゲインコントローラ８９，８８
は、必要に応じて、いづれか一方が省略されてもよいこ
とはいうまでもない。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明の光ヘッド
装置によれば、トラックエラー信号を検出するフォトデ
ィテクタの受光領域の一部にトラックエラー信号中に含
まれるオフセット成分の出力を除去するためのオフセッ
ト成分検出用の受光領域を設けたことにより、光ディス
クから反射された反射光のうちの０次回折光、１次回折
光および−１次回折光の全てが重なる部分の光を用い
て、トラックエラー信号中に含まれるオフセット成分す
なわちレンズシフトによるトラックエラー信号への影響
を除去することができ、安定したトラッキング制御が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態である光ヘッド装置を有
する光ディスク装置を示す概略図。

【図２】図１に示した光ディスク装置に組み込まれる光
ヘッド装置の構成を示す概略図。

【図３】図２に示した光ヘッド装置のアクチェータの一
例を示す概略図。

【図４】図２に示した光ヘッド装置の固定光学系の一例
を示す概略図。

【図５】図３に示したアクチェータのレンズホルダとそ
の近傍を説明する概略図。

【図６】図３および図５に示したアクチェータの対物レ
ンズに戻される光ディスクからの反射レーザビームの状
態を説明する概略図。

【図７】図４に示した固定光学系において、図６に示し
た反射レーザビームに含まれるオフセット成分の検出が
可能なトラックずれ検出に利用されるフォトディテクタ
の受光領域を示す概略平面図。

【図８】図１に示した光ディスク装置の信号処理部およ
び制御部に利用可能な信号処理部および制御部の一例を
示す概略ブロック図。

【図９】図８に示した信号処理部および制御部の変形例
を示す概略ブロック図。

【図１０】図７に示したフォトディテクタにより得られ
るオフセット量を示すグラフ。

【図１１】従来のフォトディテクタにより得られるオフ
セット量を示すグラフ。

【図１２】従来のフォトディテクタと図７に示した４分
割形のフォトディテクタおよび図８（図９）に示した信
号処理系からなるこの発明の光ヘッド装置３のそれぞれ
を用いた場合で、レンズシフトが０ｍｍまたは０．４ｍ
ｍである場合のトラッキングエラー信号の出力例を示す
グラフ。

【図１３】図８に示した信号処理部および制御部の別の
実施の形態を説明する概略ブロック図。

【符号の説明】

１ …光ディスク装置、 ３ …光ヘッド装置、 ３ａ…固定光学系、 ３ｂ…アクチェータ、 ５ …信号処理部、 ７ …モータ、 ９ …制御部、 １１ …半導体レーザ、 ２３ …フォトディテクタ、 ２３ａ…受光領域（トラックエラー検出）、 ２３ｂ…受光領域（トラックエラー検出）、 ２４ａ…直線状受光領域（オフセット検出）、 ２４ｂ…直線状受光領域（オフセット検出）、 ３６ …対物レンズ、 ５０ …主制御回路、 ５１ …情報再生回路、 ６１ …リニアモータ制御回路、 ６２ …フォーカスエラー検出回路、 ６３ …フォーカス制御回路、 ６４ …トラックずれおよびオフセット検出回路、 ６５ …トラック制御回路、 ６６ …レーザ駆動回路、 ７２ …加算器、 ７３ａ…差動増幅器、 ７３ｂ…差動増幅器、 ７４ …加算器、 ８２ａ…加算器、 ８２ｂ…加算器、 ８３ …差動増幅器、 ８４ …差動増幅器、 ８５ …差動増幅器、 ８６ …差動増幅器、 ８７ …差動増幅器、 ８８ …ゲインコントローラ、 ８９ …ゲインコントローラ、 Ｄ …光ディスク、 ｇ …グルーブ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ビームを放射する光源と、この光源を出
   射された光ビームを記録媒体の記録面に集光させる集光
   手段と、上記記録媒体の記録面で反射、あるいは反射お
   よび回折された反射光ビームを電気信号に変換する光電
   変換手段とを有する光ヘッド装置において、 前記光電変換手段は、前記集光手段によって収束されて
   得られる集光スポットが前記記録媒体の半径方向に移動
   したとき、前記記録媒体が前記集光スポットを反射した
   反射光ビームが前記光電変換手段に投射されて移動する
   方向に対して略直交する方向に規定される少なくとも１
   つの分割線により複数の受光領域に分割された光電変換
   領域を有し、前記第１の分割線で分かれたれるそれぞれ
   の部分からの全光電変換信号の差信号である第１の差信
   号を生成し、かつ前記情報記録媒体で回折された光のう
   ち、０次光成分、１次光成分および−１次光成分の全て
   が重なっている部分を区分する第２および第３の分割線
   により前記第１の分割線により区分されたそれぞれの領
   域をさらに区分し、前記第２の分割線と前記第１の分割
   線により挟まれる領域からの光電変換信号と前記第３の
   分割線と前記第１の分割線により挟まれる領域からの光
   電変換信号とにより前記第１の差信号に対して逆極性の
   差信号である第２の差信号を生成し、前記第１の差信号
   から前記第２の差信号を差し引いた第３の差信号を、前
   記記録媒体の記録面に予め形成されている案内溝の中心
   と前記集光手段を通過した光ビームの中心を一致させる
   ために前記集光手段を案内溝を横切る方向に移動させる
   トラッキング制御に利用可能なトラッキング誤差信号と
   することを特徴とする光ヘッド装置。
2. 【請求項２】前記第２の分割線と前記第１の分割線によ
   り挟まれる領域からの光電変換信号あるいは前記第３の
   分割線と前記第１の分割線により挟まれる領域からの光
   電変換信号のいづれか一方は、ゲインコントローラによ
   り他の一方からの出力レベルに対して所定の割合となる
   よう制御されることを特徴とする請求項１項記載の光ヘ
   ッド装置。
3. 【請求項３】前記第２の差信号は、ゲインコントローラ
   により前記第１の差信号のレベルに対して所定の割合と
   なるよう制御されることを特徴とする請求項１項記載の
   光ヘッド装置。
4. 【請求項４】前記第２の分割線と前記第１の分割線によ
   り挟まれる領域からの光電変換信号あるいは前記第３の
   分割線と前記第１の分割線により挟まれる領域からの光
   電変換信号のいづれか一方は、第１のゲインコントロー
   ラにより他の一方からの出力レベルに対して所定の割合
   となるよう制御され、前記第２の差信号は、第２のゲイ
   ンコントローラにより前記第１の差信号のレベルに対し
   て所定の割合となるよう制御されることを特徴とする請
   求項１項記載の光ヘッド装置。
5. 【請求項５】前記第１および第２のゲインコントローラ
   は、必要に応じて任意に組み合わせ可能であることを特
   徴とする請求項４項記載の光ヘッド装置。