JP2001250247A

JP2001250247A - 光ディスク装置

Info

Publication number: JP2001250247A
Application number: JP2000059877A
Authority: JP
Inventors: Junsaku Nakajima; 淳策中嶋; Hitoshi Takeuchi; 仁志竹内; Masaru Nomura; 野村　　勝; Kenji Ota; 賢司太田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-03-06
Filing date: 2000-03-06
Publication date: 2001-09-14
Anticipated expiration: 2020-03-06
Also published as: JP3561204B2

Abstract

(57)【要約】【課題】異なる深さのピットを持つ光ディスクにおい
て、ピット深さが異なると、タンジェンシャルプッシュ
プル信号の極性が反転し、反射光の回折パターンが変化
する。そのため反射光の回折パターンによる強度分布を
利用している位相差法やプッシュプル法では、深いピッ
トと浅いピットでトラッキング信号の極性が反転してし
まう可能性があり、位相差法やプッシュプル法等、従来
の方法では正しくトラッキングサーボ制御が行なえな
い。【解決手段】ピットの深さを検出する手段を備え、ピ
ットの深さを示す信号に基づいて、トラッキングサーボ
信号の出力制御を行うことで、上記課題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は記録面の全面あるい
は一部に、あらかじめ凹凸形状を有するピットによって
情報が記録された光ディスクを使用する光ディスク装置
のトラッキングサーボに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ディスク面上にあらかじめ凹凸形状を有
するピットで情報を記録してある光ディスクを再生する
ための光ディスク再生装置において、光ビームをピット
列へ位置決めするためのトラッキングサーボ技術は以前
より種々提案されており、例えば特開昭５８−１５０１
４５号公報にその開示がなされている。

【０００３】図６は位相差（時間差）法によるトラッキ
ングサーボのブロック構成図であり、上記特開昭５８−
１５０１４５号公報第3図乃至は第4図に記載の構成を描
き直したものである。

【０００４】位相差（時間差）法は、光ディスクからの
反射光ビームを、光ディスクの半径方向と接線方向に4
つの素子を有するフォトディテクタにて受光し、これら
フォトディテクタの内、対角に位置するものの出力の和
信号を求め、その和信号の位相差（時間差）を検出して
トラッキングを行なうものである。

【０００５】図６において、フォトディテクタ２にはデ
ィスクからの反射光を集光して入射しており、それぞれ
の部分は入射した光量に応じた信号を出力する。加算ア
ンプ３−１、３−２はフォトディテクタ２のうち対角に
位置する部分同士ａとｃ、ｂとｄの和信号を求めコンパ
レータ（比較回路）５−１、５−２に出力する。コンパ
レータ５−１、５−２はリファレンス信号＋Ref1、＋Re
f2と加算アンプ３−１、３−２の出力信号を比較しその
結果である２値化信号を出力する。

【０００６】光ビームの反射光はピットにより回折を受
けるため、反射光のフォトディテクタ上での強度分布は
光ビームとピット個々の位置関係によって時間的に変動
する。

【０００７】例えば光ビームがピット列の真上を追従し
ている場合、ピット上のフォトディテクタの対角位置に
有する素子（ａ＋ｃ）と（ｂ＋ｄ）それぞれの出力の和
信号は同じ変化をするため、コンパレータ５−１、５−
２の出力信号も同じタイミングで同じ変化をする。また
光ビームがピット列の真上からずれた位置を追従してい
る場合、上記（ａ＋ｃ）と（ｂ＋ｄ）それぞれの出力の
和信号は、そのずれ量に応じた位相差（時間差）を、ず
れの方向に応じてどちらかが先に変化する。

【０００８】従ってコンパレータ５−１、５−２の出力
信号間の位相差（時間差）を位相比較回路７で検出して
上記位相差（時間差）に応じたパルスを出力させ、この
パルスをLPF（ローパスフィルタ）８−１、８−２で低
周波成分のみ抽出して差分回路９でその差を求める事に
より、光ビームとピット列とのずれ量と方向を示すトラ
ッキング信号を得る事が出来る。

【０００９】またトラッキングサーボ信号を得るための
別の技術の例として、プッシュプル法がある。プッシュ
プル法は接線方向に分割された反射光ビームの内周側と
外周側の光量差を求めこれをトラッキング信号とする方
法であり、図７にはそのプッシュプル法によるトラッキ
ングサーボ信号を生成するためのブロック構成図の例を
示している。

【００１０】光ビームをピット列上に照射すると両者の
位置関係により、その反射光はピットにより回折を受け
るが、プッシュプル法ではその反射光を光ディスクの内
周側と外周側各々の方向で2分して検出し、その平均的
な強度に基いてトラッキングサーボ信号を生成する。

【００１１】図７において、反射光が４分割されたフォ
トディテクタ上に集光されるのは先の位相差（時間差）
法と同様であるが、加算回路３−１、３−２はフォトデ
ィテクタの対角に位置する素子では無く、内周側と外周
側に位置する素子それぞれの出力信号を加算して、その
加算結果を差分回路１７に出力する。

【００１２】差分回路１７はこれら加算回路３−１、３
−２からの2つの信号の差分結果をLPF１８に出力し、そ
の差分結果から個々のピットが有する高周波の成分を除
去して低域成分、言い換えれば光ビームとピット列のや
や平均的なずれに相当する信号成分を抽出したものをト
ラッキングサーボ信号として得るのがプッシュプル法の
原理である。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】現在光ディスクではピ
ットやマークの有無と同時にその長さに情報を含ませ
る、ピット（マーク）長記録が一般的に用いられている
が、ピットの深さにも情報を持たせれば更に大容量の情
報の記録を見込む事が出来る。これは既に本出願人が、
特願平１１−１８４６０４号として出願している。この
技術では凹凸形状を有するピットで生じる光の干渉によ
る回折パターンが、ピットの深さによって異なることを
利用して、新たな情報を含ませるものである。

【００１４】図８はピット深さによって記録された情報
の再生原理を示す模式図である。光の波長をλ、光ディ
スク基板の屈折率をｎとした時、ピット３１は深さが
（λ／４ｎ）未満の（λ／６ｎ）程度の比較的浅いピッ
ト、斜線で表したピット３２は深さが（λ／４ｎ）を越
えて（λ／３ｎ）程度の比較的深いピットである。これ
らのピット列を光ビームにて図注の矢印の方向に走査し
た場合、フォトディテクタへの入射光量の総和信号
（ａ）は、光ビームがピット３１上に位置する時とピッ
ト３２上に位置する時とで明確な差はない。即ち光量の
総和信号による情報はピットの深さで大差が無く、むし
ろピットの有無で明確な光量の変化がある方が安定した
情報の再生が可能であるため、光量の総和信号にはピッ
ト深さで余り差が生じない方が望ましく、ピット深さで
これに情報を持たせない方が良い。

【００１５】しかし反射光を光ビームの進行方向で前後
半部に分けてその光量差を求めた信号、タンジェンシャ
ルプッシュプル信号（ｂ）に注目すると、光ビームがピ
ット上に差し掛かりあるいは脱出する時に発生するパル
ス状の信号の極性が、ピットの深さに起因する光の回折
パターンの相違により逆転する。これはピットの有無に
よる総和信号の変化とは全く独立した別個の現象であ
る。

【００１６】従ってこのタンジェンシャルプッシュプル
信号の極性を検出すれば、ピットの長さ・有無だけでは
無く、ピットの深さにも新たな情報を含ませることが可
能となる。これが本出願人が既に出願した上記特願平１
１−１８４６０４号の要旨である。

【００１７】しかし、ピット深さでタンジェンシャルプ
ッシュプル信号の極性が反転すると言う事は、ピットの
深さで反射光の回折パターンが変化すると言う事であ
る。そのため反射光の回折パターンによる強度分布を利
用している位相差法やプッシュプル法では、深いピット
と浅いピットでトラッキング信号の極性が反転してしま
う可能性があり、位相差法やプッシュプル法等、従来の
方法では正しくトラッキングサーボ制御が行なえない。

【００１８】本発明は上記の様な、深さの異なるピット
を有する光ディスクにおいても正しくトラッキングサー
ボ制御を行い得る技術を提供するものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本願の第１の発明によれ
ば、ピットにより情報を記録した光ディスクを再生する
光ディスク装置であって、ピットに照射した光ビームの
反射光を受光する受光素子と、光ビームとピット列との
ずれを検出し、当該ずれの信号成分であるトラッキング
サーボ信号を生成する手段と、ピットの深さを検出する
手段と、前記ピットの深さを示す信号に基づいて、前記
トラッキングサーボ信号の出力制御を行う手段とを備え
ることにより上記課題を解決する。

【００２０】本願の第２の発明によれば、前記トラッキ
ングサーボ信号の出力制御を行う手段において、前記ピ
ットの深さを示す信号に基づいて、所定の深さのピット
におけるトラッキングサーボ信号のみを出力するよう制
御することにより上記課題を解決する。

【００２１】本願の第３の発明によれば、前記ピットの
深さを抽出する手段は、ピットに照射した光ビームの反
射光におけるピット列の接線方向における強度分布の差
に応じた信号の極性に基づいて検出することにより上記
課題を解決する。

【００２２】本願の第４の発明によれば、ピットに照射
した光ビームの反射光量に基づいて、ディスク上のピッ
トの有無を示す信号を検出する手段を備え、前記ピット
の深さを検出する手段は前記ピットの有無を示す信号
と、ピットに照射した光ビームの反射光におけるピット
列の接線方向における強度分布の差に応じた信号の極性
に基づいて検出することにより上記課題を解決する。

【００２３】本願の第５の発明によれば、前記トラッキ
ングサーボ信号は、ピットに照射した光ビームの反射光
から、位相差法にに基づいて生成することにより上記課
題を解決する。

【００２４】本願の第６の発明によれば、前記トラッキ
ングサーボ信号は、ピットに照射した光ビームの反射光
の、前記光ディスクの半径方向における強度分布の差に
基づいて生成することにより上記課題を解決する。

【００２５】本願の第７の発明によれば、前記受光素子
は、前記ピット列の接線方向並びに光ディスクの半径方
向にそれぞれ略平行方向の強度分布を検出できるよう構
成されることにより上記課題を解決する。

【００２６】本願の第８の発明によれば、前記受光素子
は、略「田の字」形状に構成されることにより上記課題
を解決する。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図１乃至図５
を用いて説明する。まず、第１の実施形態を示す。図1
はトラッキング信号の生成に所謂位相差法 (DPD法)を使
用した光ディスク装置に対して本発明を適用した場合
の、主要部分のブロック図である。

【００２８】光ディスクからの反射光は集光されてフォ
トディテクタ２に入射され、フォトディテクタ２はそれ
ぞれの入射光量に比例した信号を出力する。このフォト
ディテクタは光ビームの進行方向、言い換えれば光ディ
スク上に形成されているピット列の接線方向と、光ディ
スクの半径方向の、２つの方向に反射光を分割する格好
の配置となっている。

【００２９】加算回路３−１、３−２はこのフォトディ
テクタ２の対角に位置する部分ａとｃ、ｂとｄからの出
力の和信号を、加算回路３−３、３−４は光ビーム進行
方向のａとｄ、光ビーム進行方向とは逆方向のｂとｃか
らの出力の和信号を出力する。

【００３０】また、加算回路４はフォトディテクタ２の
出力の総和を求め出力する。加算回路３−１、３−２の
出力はコンパレータ５−１、５−２にてあらかじめ設定
されたレファレンス電圧＋Ｒｅｆ１、＋Ｒｅｆ２とそれ
ぞれ比較され、その比較結果である2値化信号は位相比
較回路７に入力される。

【００３１】位相比較回路７はR入力とV入力を比較し、
両者間の位相差に応じた幅のパルスを、その何れの位相
差が進んでいるかに応じて出力する。例えばこの例では
R入力に比べてV入力が遅れている場合にはU出力より、
逆にV入力が進んでいる場合はD出力からその遅延量に応
じた幅のパルスを出力するものとする。

【００３２】位相比較回路７のU出力信号及びD出力信号
は、それぞれLPF８−１、８−２によって低域成分のみ
が抽出され差分回路９に入力され、差分回路９はLPF８
−１と８−２の出力同士の差分すなわち位相比較回路７
の出力の低域成分の差分をトラッキング信号として出力
する。

【００３３】一方、フォトディテクタ２からの出力信号
の総和を求める加算回路４の出力は、コンパレータ（比
較回路）１０にてリファレンス電圧＋Ref４と比較さ
れ、その結果である２値化信号、換言すればピットの有
無による反射光量の大小を表す信号であるが、これはエ
ッジ検出回路１１に入力される。エッジ検出回路１１は
コンパレータ１０の出力信号の立ち上がり・立ち下がり
エッジのうち、図１に於いては非ピット→ピットの遷移
に対応する、立ち下がりエッジでパルスを出力する。

【００３４】またフォトディテクタ２の素子の内、光ビ
ーム進行方向に関して前後方向に位置する素子の出力を
それぞれ求めた、加算回路３−３、３−４の出力は差分
回路１２に入力される。この差分回路２の出力は、反射
光のピット列接線（Tangent）方向の強度分布差を示す
信号である事から、タンジェンシャルプッシュプル信号
と呼ばれ、これはコンパレータ（比較回路）１３−１、
１３−２に入力される。コンパレータ１３−１はタンジ
ェンシャルプッシュプル信号とあらかじめ設定されリフ
ァレンス電圧＋Ref3と比較し、タンジェンシャルプッシ
ュプル信号が＋Ref3より大きいとき"H"を出力する一
方、コンパレータ１３−２はタンジェンシャルプッシュ
プル信号とあらかじめ設定されリファレンス電圧−Ref3
と比較し、タンジェンシャルプッシュプル信号が−Ref3
より小さいとき"H"を出力する。

【００３５】コンパレータ１３−１、１３−２の出力は
ANDゲート（マスク回路）１４−１、１４−２のそれぞ
れ一方の入力端子に接続されており、またANDゲート１
４−１、１４−２のもう一方の入力端子には共に、エッ
ジ検出回路１１の出力が接続されている。

【００３６】従ってANDゲート１４−１、１４−２は、
エッジ検出回路１１の出力からパルスが出力された時点
において、コンパレータ１３−１、１３−２の何れかの
出力が"H"であるかに応じてそれぞれパルスを出力する
事になる。

【００３７】なお見方を変えればこれらANDゲート１４
−１と１４−２は、コンパレータ１３−１と１３−２の
出力である、タンジェンシャルプッシュプル信号を２値
化したものを、エッジ検出回路１１の出力である、反射
光量信号を２値化したものの変化点で参照して出力して
いるものと言う事も可能である。

【００３８】あるいはコンパレータ１３−１、１３−２
が出力を発生しても、エッジ検出回路１１がパルスを発
生する特定のタイミング以外ではこれをマスクし、出力
しない働きをしていると言う事も出来る。

【００３９】ANDゲート１４−１、１４−２の出力はFF
回路１５−１、１５−２のクロック入力に接続されてい
る。またそのD入力は"H"レベルに接続されているため、
FF回路１５−１、１５−２はクロック入力にパルスが入
力されると出力が"H"になり、リセット端子にパルスが
入力されると出力が"L"になるような接続になってい
る。

【００４０】一方FF回路１５−１のリセット端子にはFF
回路１５−２の出力Qの立ち上がりにパルスを発生する
パルス発生回路１６−２の出力が、FF回路１５−２のリ
セット端子にはFF回路１５−１の出力Qの立ち上がりに
パルスを発生するパルス発生回路１６−１の出力が接続
されているため、上記FF回路１５−１あるいは１５−２
何れかの出力Qが立ち上がると、更に換言すればANDゲー
ト回路１４−１あるいは１４−２からそれぞれFF回路１
５−１、１５−２に対してパルスが出力されると、他方
のFF回路をリセットする構成となっている。

【００４１】S/H信号発生回路１９には、FF回路１５−
１、２の出力信号が入力されている。S/H信号発生回路
１９は、現在再生されるべき信号が浅いピットによる情
報か深いピットによる情報かによって、入力信号のいず
れかを選択し、出力する。S/H回路２０はS/H信号発生回
路１９の出力に基いて差分回路９の出力信号をサンプル
（またはスルー）或いはホールドする。即ち、2種類の
深さのヒ゜ットが混在している場合においても、S/H信号発
生回路１９とS/H回路２０により、再生されるべき深さ
のピット上に光ビームがある時のみトラッキングサーボ
信号が出力される一方、別の深さのヒ゜ット上では直前のト
ラッキングサーボ信号がホールドされ、安定したトラッ
キングサーボが行われる。

【００４２】次いで深さが異なるピットを有する光ディ
スクに於いて、そのピット列上を光ビームが追従して行
く際における、図１各部の波形とタイミングを、図２を
用いて説明する。

【００４３】図２中、３１は深さが比較的浅いピット、
ハッチングを施した３２は比較的深いピットである。光
ビーム１がこれらの上を追従して行く際、その反射光量
を表す、加算回路４の出力信号（ａ）はピットの有無に
応じて大小のレベル変化をするものであり、光ビームが
ピットに差し掛かるに連れてレベルは低下し、抜け出す
に連れて増大する。

【００４４】一方、差分回路１２の出力である、タンジ
ェンシャルプッシュプル信号（ｂ）は、先述の通りピッ
ト列の接線方向における、光ビームの反射光の強度分布
の差を求めたものであるから、光ビームの進行方向に対
する前半部と後半部とが異なる状況にある時、より具体
的には光ビームがピットに差し掛かる、あるいは抜け出
す等、ピットの前後エッジ付近に位置する時点に於い
て、それぞれ逆極性を有するパルス状の信号となる。

【００４５】ところでピットからの反射光の強度分布
は、光ビームのピットによる回折の影響を受けた結果で
あり、特に使用する光（光ビーム）の波長をλ、光ディ
スク基板の屈折率をｎとした時、（λ／４ｎ）を境とし
て回折の方向は逆転する。

【００４６】このためピットの深さが上記（λ／４ｎ）
を境として、これ未満の浅いものと、これを越える深い
ものとが形成されていれば、光ビームがピットに差し掛
かりあるいは抜け出す際のタンジェンシャルプッシュプ
ル信号の極性は逆転する事になる。

【００４７】従って上記反射光量を示す、加算回路４の
出力信号（ａ）のレベルが変化する時点におけるタンジ
ェンシャルプッシュプル信号（ｂ）の極性を観測すれ
ば、ピット深さを判断・検出する事が出来、これに基い
てトラッキング信号を抽出する様な処理を行えば、ピッ
ト深さの違いにより、極性が反転したとしても、正しい
トラッキングサーボ制御が行える事になる。これが本発
明の基本的な考え方である。

【００４８】同時にタンジェンシャルプッシュプル信号
等からピットの深さを検出して、その違いにより例えば
深いピットには別の意味を持たせて記録密度を高めた
り、付加的な情報を持たせる等としても良い。この様な
光ディスクに対しても、本発明によるトラッキングサー
ボ信号極性の抽出は有効であり、ピット深さが異なるも
のが混在しても正しくトラッキング追従が行え、上記付
加的な情報等の再生を的確に行える。

【００４９】なお図２に於いては光ビームが浅いピット
３１に差し掛かった時にタンジェンシャルプッシュプル
信号（ｂ）は正、抜け出す時に負となり、深いピット３
２に関してはこれと逆の変化をするものとして示してい
る。無論この関係は逆であっても回路の接続などを幾ら
か変更すれば簡単に対応出来るものであることは言うま
でもない。

【００５０】図２に戻って動作の説明を続ける。先の加
算回路４の出力信号（ａ）をコンパレータ１０により基
準電圧＋Ref4で２値化したものが（ｃ）であり、これは
ピットの深さでは無く、その有無に応じて"H" と "L"の
レベル変化をする。そのレベル変化をするのはピットの
エッジ近傍であって、エッジ検出回路１１ではここでは
（ｃ）の立ち下がり、即ち光ビームがピットに差し掛か
った時点においてのみ、パルス信号（ｄ）を出力する。

【００５１】一方タンジェンシャルプッシュプル信号
（ｂ）はコンパレータ１３−１、１３−２によりそれぞ
れ相異なる基準値である＋Ｒｅｆ３、−Ｒｅｆ３と比較
され、（ｅ）（ｆ）に示す２値化信号となる。これらと
エッジ検出回路１１の出力である（ｄ）との論理積がAN
Dゲート１４−１、１４−２の出力（ｇ）（ｈ）である
が、浅いピットに於いてはエッジ検出回路１１の出力パ
ルス（ｄ）が発生する時点でコンパレータ１３−１の出
力が"H"レベルとなるため、ANDゲート１４−１の出力
（ｇ）にパルスが発生し、FF回路１５−１の出力Qを"H"
レベルとする。逆に深いピットの場合にはエッジ検出回
路１１の出力パルス（ｄ）が発生する時点でコンパレー
タ１３−２の出力が"H"レベルとなるため、ANDゲート１
４−２の出力（ｇ）にパルスが発生し、FF回路１５−２
の出力Qを"H"レベルとする。

【００５２】そして前述の通り、サンプルホールド回路
１９とスイッチ２０によって、トラッキングに使用する
極性をもつDPD信号のみからトラッキングサーボ信号が
生成されることとなる。

【００５３】なお図１に於いて、位相比較回路７自体が
例えばR入力とV入力の位相差を検出する回路を２組有し
ていて、片方がR入力を基準としてV入力の進み遅れを検
出し、他方がV入力を基準としてR入力の進み遅れを検出
する様な構成である等の場合には、FF回路１５−１、１
５−２の出力Qを用いてその一方だけを動作させるべ
く、位相比較回路７の動作を直接切替えても構わない。

【００５４】更に図１に於いてANDゲート１４−１及び
１４−２を省略し、エッジ検出回路１１の出力をFF回路
１５−１及び１５−２のクロック入力に直接加える一
方、FF回路１５−１のＤ入力を"H"レベル固定で無くコ
ンパレータ１３−１の出力に接続し、またFF回路１５−
２のＤ入力も"H"レベル固定で無くコンパレータ１３−
２の出力に接続しても同様の動作を得る事が出来る。

【００５５】若しくはエッジ検出回路１１の動作をコン
パレータ１０の出力の立ち下がりでは無く、立ち上がり
に於いてパルスを出力するものであっても、立ち上がり
・立ち下がり双方に於いてパルスを発生するものであっ
ても、多少の回路変更で同様にピット深さに応じてトラ
ッキングサーボ信号の極性を抽出する構成のものを得る
事が可能である。

【００５６】本実施例における各要素に於いて、各フォ
トディテクタの素子出力はコンパレータを経て２値化さ
れると、その後は殆どがこの２値化した信号の処理で進
められる。特にタンジェンシャルプッシュプル信号に関
するコンパレータ１３−１、１３−２、及び光量の総和
信号に関するコンパレータ１０以降、スイッチ６の制御
に至るまでの、ピットの深さを検出する部位、若しくは
スイッチ６を図３に示すような構成とした場合にはその
スイッチ６に至るまでも、ディジタルIC化する事が可能
であって集積化が容易である。

【００５７】また本実施例では位相差法によりトラッキ
ングサーボ信号を生成しているが、この位相差法は偏芯
の大きな光ディスク等でピット列に光ビームを追従させ
る際に、光ビームを集光させる対物レンズが大きく変位
してもトラッキングサーボ信号にオフセットが生じにく
いと言う利点に加え、フォトディテクタからの信号を２
値化した後の位相差検出はディジタル回路で処理出来る
ため、回路の集積化の面でも更に利点がある。

【００５８】なおフォトディテクタ２に注目すると、本
実施例では光ビームの反射光の内、ピット列の接線方向
と光ディスクの半径方向にそれぞれ略平行な強度分布を
検出する様に素子が配置されている。このためフォトデ
ィテクタの出力からは、その反射光の強度分布に基き、
タンジェンシャルプッシュプル信号とプッシュプル信
号、並びに反射光量の総和に相当する信号の何れも生成
可能である。

【００５９】更に言及すれば、その素子の配置は略「田
の字」型である。この略「田の字」型フォトディテクタ
は従来より光ディスク装置の光ピックアップには多用さ
れて来たものであるため、所謂非点収差法によるフォー
カス誤差信号の生成も可能であると共に、その従来より
ある光ピックアップに新たな素子を付加する事も無く利
用しながら、本発明における、ピット深さを検出しトラ
ッキングサーボ信号の極性を自動的に抽出し得ると言う
利点を併せて享受出来る事になる。

【００６０】ところで既に述べた様に、従来の光ディス
クの様にピットの深さが１種類のものであれば、反射光
量の総和信号とも言える加算回路４の出力信号（ａ）の
レベルの変化に伴う、タンジェンシャルプッシュプル信
号（ｂ）の変化の極性は一定となるため、トラッキング
サーボ信号の極性はそのピット深さに適したものに固定
され、従来の光ディスクとの互換性が保たれる。

【００６１】あるいはピットでは無く、光の照射により
反射率が異なる記録マークを形成する、記録タイプの光
ディスクに於いても、反射光量の総和信号は勿論、タン
ジェンシャルプッシュプル信号も得る事が出来る。これ
は記録マークに光ビームが差し掛かりまた抜け出す際、
反射光の光ビーム進行方向の前後方向に強度分布差が生
じるためである。この時のタンジェンシャルプッシュプ
ル信号の極性は記録マーク部と非マーク部の反射率の差
により生じるものであって、ピットのようにその深さに
より生じるものではない。従ってトラッキングサーボ信
号の極性は固定され、記録マークによる情報の再生も正
常に行える。

【００６２】但しピットの深さに情報を持たせた光ディ
スクの内容をこの様な記録タイプの光ディスクにコピー
すると、反射光量の総和による情報だけは複写出来る
が、ピットの深さ情報は複写出来ないので、ピット深さ
に持たせた情報のコピーは防止される。

【００６３】若しくは反射率が異なる記録マークを形成
する記録タイプの光ディスクではトラッキングサーボ信
号の極性が固定される事を利用して、ピットにより情報
を記録するタイプの光ディスクでは、これと逆の極性に
トラッキングサーボ信号の極性が固定される様にピット
深さを調整する事も考えられる。この場合、ピットで情
報が記録された光ディスクでは正しくトラッキングサー
ボ制御が可能だが、これをコピーした記録タイプの光デ
ィスクではトラッキングサーボ信号の極性が逆転してト
ラック外れを起こし、情報が再生出来無く出来るため、
新たなコピー防止策にも適用し得る。

【００６４】続いて本発明の第２の実施形態を図３を用
いて説明する。この実施例では反射光を受光するフォト
ディテクタの構造が先の実施例１における、略「田の
字」型のものとは異なるものを使用した例である。

【００６５】一般に略「田の字」型のフォトディテクタ
は、個々の光学部品を組合わせて作る光ピックアップに
於いて使用される事が多い。先の実施例では説明を省略
したが、この「田の字」型のフォトディテクタからはフ
ォーカスサーボ信号をも生成する事が多く、その際には
非点収差法と呼ばれる光学的技術を併用する事が殆どで
ある。

【００６６】ところがこの非点収差法は光学系の調整が
幾分敏感であり、個別部品の点数も多い事から組み立て
・調整コストがやや高くなりがちである。

【００６７】一方近年、一つのパッケージの中にフォト
ディテクタや、光源である半導体レーザー等を集積し、
個別部品の点数を減らすと共に光学系の調整を容易にし
たものが広く使われつつある。これは所謂ホログラムレ
ーザーユニットと呼ばれるものであって、光学系の一部
をホログラムと呼ばれる一種の回折格子に代替させ、フ
ォーカスサーボ信号とトラッキングサーボ信号、並びに
記録された情報信号の再生までもその中に内蔵したフォ
トディテクタの出力から生成し得るものである。

【００６８】図３はトラッキング信号の生成に所謂位相
差法を使用した光ディスク装置に対して本発明を適用し
た場合の、主要部分のブロック図であるが、フォトディ
テクタ２２の素子の配置が略「田の字」型では無く、や
や変形したものとなっている。なお先の実施形態に対
し、フォトディテクタの素子の呼称を変更している。

【００６９】この図３におけるフォトディテクタ２２も
先の第１の実施例と同様、４つの素子ａ、ｂ、ｃ、ｄを
有するが、反射光は先述した回折格子であるホログラム
によって分割され、断片となってそれぞれの素子上に集
光される。素子ａ、ｂは反射光の内、光ビームの走査・
進行方向の前半分に相当する部分を受光するが、光ディ
スクとの焦点位置のずれに応じて両者への入射光量が変
化する様に上記ホログラムが設計されているので、これ
ら素子ａとｂの出力差からはフォーカスサーボ信号を得
る事が出来る。また素子ｃ、ｄは反射光の後半分に相当
する部分を受光するが、光ディスク内周側・外周側の光
をそれぞれ受光する様に配置されているので、これら素
子ｃ、ｄからは後述する様に位相差法やプッシュプル法
等によりトラッキング信号を得る事が出来る。そして全
ての素子の出力の総和は、反射光量の変化、即ち光ディ
スク上に記録されている情報信号を反映したものとな
る。

【００７０】タンジェンシャルプッシュプル信号を得る
には先述の様に、光ビームの反射光の内、その進行・走
査方向、換言すればピット列の接線方向における光量の
差を求めれば良いので、図３では前半分に相当する反射
光を受光する素子ａ、ｂの出力を加算回路３−４で求め
る一方、後半分に相当する反射光を受光する素子ｃ、ｄ
の出力を加算回路３−３で求め、両者の加算結果の差を
差分回路１２で求めている。

【００７１】また光量の総和信号を求める加算回路４は
先の図1と同様に、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、４素子の出力和を
求める接続となっている。

【００７２】一方、位相差法によるトラッキング信号を
生成するために先の図1で見られた加算回路３−１、３
−２はこの図３では存在しない。これはディテクタ２２
の素子配置が先述の様に異なったものであるため、素子
ａやｂ、の信号を用いても位相差法に用いる信号が得ら
れないためである。言い換えればこれら素子ａ、ｂは反
射光の内、光ディスクの半径方向における強度分布を検
出しない様に配置された素子であり、素子ｃ、ｄは検出
する様に配置された素子であるとも言える。この様な先
の略「田の字」型に素子が配置されたフォトディテクタ
との相違は、既に述べた通りホログラムレーザーユニッ
トに内蔵して小型の要素部品とするのに適した配置を選
択した事に起因している。

【００７３】もっとも光ディスクの半径方向である、内
外周方向の反射光を受光する２素子の出力があれば、そ
れらの出力には光ビームとピット列との相対的な位置ず
れに応じた位相差が現れるので、位相差法によるトラッ
キング信号の生成が可能である。従ってこの図３では素
子ｃ、ｄの出力を他とは加算する事無く、そのままコン
パレータ５−１と５−２にそれぞれ与えている。

【００７４】なお図３の回路における動作とタイミング
は既に先の実施例で説明したものと変わりは無いので省
略する。

【００７５】なおフォトディテクタ２２に注目すると、
本実施例でも反射光の内、ピット列の接線方向と光ディ
スクの半径方向にそれぞれ略平行な方向の強度分布を検
出し得る様に素子が配置されている。（光ディスクの半
径方向に略平行な方向の強度分布を検出するのが素子
ｃ、ｄであり、ピット列の接線方向に略平行な方向の強
度分布を検出するのが素子ａ、ｂのペアに対する素子
ｃ、ｄのペアである。）このため先の第１の実施例と同
様、フォトディテクタの出力からタンジェンシャルプッ
シュプル信号と位相差法に必要な信号、並びに反射光量
の総和に相当する信号の何れも生成可能である。

【００７６】更に言及すれば、その素子の配置は前述の
如くホログラムレーザーユニットに適しているため、こ
のホログラムレーザーユニットを用いて小型化した光ピ
ックアップに於いてもピット深さを検出し、トラッキン
グサーボ信号の極性を自動的に抽出し得ると言う本発明
の利点を併せて享受出来る事になる。

【００７７】続いて本発明にかかる第3の実施形態を図
４を用いて説明する。本実施形態は先の第1の実施形態
と同様に、略「田の字」型に素子が配置されたフォトデ
ィテクタを用いてはいるが、トラッキングサーボ信号の
生成に位相差法では無く、プッシュプル法を用いたもの
である。

【００７８】この図４に於いて、タンジェンシャルプッ
シュプル信号と反射光量の総和信号を求め、それに基い
てピットの深さを検出・判断し、トラッキングに使用す
るべきプッシュプル信号のみを抽出するのは先の第1の
実施例と変わる所は無い。その動作も同一である。

【００７９】一方本実施例ではトラッキングサーボ信号
を生成するのに上述の通りプッシュプル法を用いたもの
を想定している。プッシュプル法は光ビームの反射光を
光ディスクの内周側と外周側に分け、その強度差を求め
てトラッキングサーボ信号とする。

【００８０】そのためこの図４において、加算回路３−
１により反射光の光ディスク内周側の成分を受光する素
子ａ、ｂの出力の和を求める一方、加算回路３−２では
光ディスク外周側の成分を受光する素子ｃ、ｄの出力の
和を求め、位相比較回路を通さずに両者の出力振幅の差
を差分回路１７で求める構成となっている。差分結果は
LPF18でその低域成分を抽出し、トラッキングサーボ信
号として出力される。

【００８１】本実施例ではトラッキングサーボ信号の生
成にプッシュプル法を用いているが、このプッシュプル
法ではピット列だけでは無く、連続した案内溝であるグ
ルーブが混在した光ディスクに於いてもトラッキングサ
ーボ信号を生成する事が出来る。

【００８２】本発明に掛かる第４の実施形態を図５を用
いて説明する。本実施形態では第２の実施形態と同様
に、ホログラムレーザーユニットに内蔵された、略「田
の字」形状では無いフォトディテクタを使用する一方、
トラッキングサーボ信号の生成には先の第３の実施形態
と同様にプッシュプル法を適用した場合を想定してい
る。なおフォトディテクタ２２の各素子の呼称を、第１
並びに第３の実施例における略「田の字」形状のものか
ら変更し、第２の実施例におけるものと同じにしてい
る。

【００８３】図５に於いて、フォトディテクタ２２と加
算回路３−３、３−４、及び加算回路４並びにその後の
回路など、タンジェンシャルプッシュプル信号や反射光
量に相当する信号を求め、ピット深さを検出する部位の
接続と動作は先の第２の実施形態と同様である。

【００８４】異なっているのはフォトディテクタ２２の
素子ｃ、ｄの接続であり、スイッチ６を経て差分回路１
７に接続され、その出力振幅の差が求められる構成とな
っている。

【００８５】既に第３の実施形態の説明に際して述べた
通り、プッシュプル法は光ビームの反射光を光ディスク
の内周側と外周側に分け、その強度差を求めてトラッキ
ングサーボ信号とするものである。一方第２の実施形態
の説明に際して述べた様に、素子ｃ、ｄは反射光の後半
分に相当する部分を受光するが、光ディスク内周側・外
周側の光をそれぞれ受光する様に配置されているので、
これら素子ｃ、ｄの出力差を求めれば、略「田の字」型
のフォトディテクタを用いるのと同様にプッシュプル法
によるトラッキングサーボ信号を得る事が出来る。

【００８６】なお既に第１の実施形態に於いて説明した
様に、本発明ではピットからの反射光の回折方向、ひい
てはその強度分布がピットの深さにより異なり、特に使
用する光（光ディスクに照射する光ビーム）の波長を
λ、光ディスクの基板の屈折率をｎとした時、（λ／４
ｎ）を境として逆転する事を利用している。この事は個
々には述べていないが、何れの実施形態に於いても共通
の原理である。

【００８７】しかしこの回折方向の逆転を生じる深さは
（λ／４ｎ）だけでは無く、実際にはこれを基準として
深さが（λ／２ｎ）増す毎に存在する。従って更に一般
的には光ビームの光の波長をλ、光ディスクの基板の屈
折率をｎ、任意の自然数をｋ、ｍとしたとき、ピットの
深さが（ｋλ／２ｎ）＜Ｄ１＜｛（λ／４ｎ）＋（ｋλ／
２ｎ）｝並びに｛（λ／４ｎ）＋（ｍλ／２ｎ）｝＜Ｄ２＜｛（ｍ
＋１）・λ／２ｎ｝の条件を満たすＤ１、Ｄ２の何れかのグループに分類さ
れれば、反射光の回折方向はこれらのグループに属する
ピットの間で逆転するため、ピットの深さを検出し、ト
ラッキングサーボ信号の極性抽出が可能である。

【００８８】従って光ディスクの製造上、ある程度のピ
ット深さがある方が製造しやすい、等の理由がある場合
にはその条件を満たす様にｋ、ｍを選定すれば良い。ま
たｋとｍは同一の値をとる必要は無いので、ピット深さ
を選定する際の自由度が大きい。

【００８９】もっとも一般にはピット深さが必要最小限
の深さに留まる方が製造が容易であり、また再生される
信号の品質も良いと言われているため、その際には上記
ｋ、ｍの少なくとも一方を０とすれば良い。

【００９０】ピットを単純な孔とした場合、深さに関し
て、上記の制限が生じるが、断面が複雑な形に形成され
た孔では、上記の深さ以外でもタンジェンシャルプッシ
ュプル信号の極性を異なったものにできる２つの深さは
存在する。従って、本発明の主旨に従えば、光ディスク
上に設けられるピットの2種類の深さは、それらのピッ
トを再生した場合、タンジェンシャルプッシュプル信号
の極性が各々の深さのピットで異なるように形成されて
いれば良い事になる。

【００９１】

【発明の効果】本発明によれば、ピットの深さを検出し
てトラッキングサーボ信号の極性を自動的に抽出するの
で、異なる深さで形成されたピットを有する光ディスク
に対しても正確なトラッキングサーボ制御が可能である
と共に、ピットの深さが単一である光ディスクに対して
は全てのピットからのトラッキングサーボ信号を抽出す
る事になるので、従来の光ディスクに対しても互換性を
有している。

【００９２】前記ピットの深さの検出は、ピット列に照
射した光ビーム反射光の光量及びピット列の接線方向に
おける強度分布の差に応じた信号の極性に基づいて行わ
れる。これらの信号は光ピックアップから簡単に生成可
能であり、新たなフォトディテクタやセンサ類を設ける
必要がなく、ピットの深さを判別することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る構成を示すブロ
ック図である。

【図２】本発明の第１の実施形態における各部での信号
を示す図である。

【図３】本発明の第２の実施形態に係る構成を示すブロ
ック図である。

【図４】本発明の第３の実施形態に係る構成を示すブロ
ック図である。

【図５】本発明の第４の実施形態に係る構成を示すブロ
ック図である。

【図６】位相差法の原理を示す説明図である。

【図７】プッシュプル法の原理を示す説明図である。

【図８】ピット深さとタンジェンシャルプッシュプル信
号の関連を示す図である。

【符号の説明】

１光ビーム２フォトディテクタ３、４加算回路５、１０、１３コンパレータ７位相比較回路８ＬＰＦ９、１２差分回路１１エッジ検出回路１４ＡＮＤゲート１５ＦＦ回路１６パルス発生回路１９Ｓ／Ｈ信号発生回路２０サンプルホールド回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野村勝大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者太田賢司大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内Ｆターム(参考） 5D118 AA13 AA14 AA26 BA01 BB02 BC07 BF02 CA13 CA23 CA25 CD03 CF06 DB08 DB12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ピットにより情報を記録した光ディスク
を再生する光ディスク装置であって、ピットに照射した光ビームの反射光を受光する受光素子
と、光ビームとピット列とのずれを検出し、当該ずれの信号
成分であるトラッキングサーボ信号を生成する手段と、ピットの深さを検出する手段と、前記ピットの深さを示す信号に基づいて、前記トラッキ
ングサーボ信号の出力制御を行う手段とを備えることを
特徴とする光ディスク装置。
【請求項２】前記トラッキングサーボ信号の出力制御
を行う手段において、前記ピットの深さを示す信号に基
づいて、所定の深さのピットにおけるトラッキングサー
ボ信号のみを出力するよう制御することを特徴とする前
記請求項１に記載の光ディスク装置。
【請求項３】前記ピットの深さを抽出する手段は、ピ
ットに照射した光ビームの反射光におけるピット列の接
線方向における強度分布の差に応じた信号の極性に基づ
いて検出することを特徴とする前記請求項１または２に
記載の光ディスク装置。
【請求項４】ピットに照射した光ビームの反射光量に
基づいて、ディスク上のピットの有無を示す信号を検出
する手段を備え、前記ピットの深さを検出する手段は前記ピットの有無を
示す信号と、ピットに照射した光ビームの反射光におけ
るピット列の接線方向における強度分布の差に応じた信
号の極性に基づいて検出することを特徴とする前記請求
項３に記載の光ディスク装置。
【請求項５】前記トラッキングサーボ信号は、ピット
に照射した光ビームの反射光から、位相差法にに基づい
て生成することを特徴とする前記請求項１乃至４のいず
れかに記載の光ディスク装置。
【請求項６】前記トラッキングサーボ信号は、ピット
に照射した光ビームの反射光の、前記光ディスクの半径
方向における強度分布の差に基づいて生成することを特
徴とする前記請求項１乃至４のいずれかに記載の光ディ
スク装置。
【請求項７】前記受光素子は、前記ピット列の接線方
向並びに光ディスクの半径方向にそれぞれ略平行方向の
強度分布を検出できるよう構成されることを特徴とする
前記請求項１乃至６のいずれかに記載の光ディスク装
置。
【請求項８】前記受光素子は、略「田の字」形状に構
成されることを特徴とする前記請求項７に記載の光ディ
スク装置。