JP2001338425A - 光ピックアップのトラッキング・オフセット補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２ＰＤを用いたＤＰＤ方式を適用した光ピッ
クアップにおいて、対物レンズを光ディスクの径方向に
シフトした時に発生するトラッキング・オフセットを改
善する。 【解決手段】 ２ＰＤを用いたＤＰＤ方式を適用した光
ピックアップにおいて、ピックアップ内の光学系に含ま
れる非点収差によって生じるトラッキング・オフセット
と、ピックアップ内の光学系に含まれる球面収差によっ
て生じるトラッキング・オフセットとが互いに相殺され
る関係に設定することにより、対物レンズの中心を光学
系の光軸から光ディスクの径方向にシフトした時に発生
するトラッキング・オフセットを零（０）又は一定値に
改善したことを特徴とする光ピックアップのトラッキン
グ・オフセット補正方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、対物レンズからの
スポット光を光ディスクの信号面に照射して、このスポ
ット光が信号面で反射した戻り光を光検出器（ＰＤ…Ｐ
ｈｏｔｏ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）上で分割した２つの受光
部（２ＰＤ）で受光して、２つの受光部からの信号の位
相差によりトラッキングエラー信号を得る位相差方式
（ＤＰＤ…Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｐｈａｓｅ Ｄ
ｅｔｅｃｔｉｏｎ）において、とくに、スポット光がト
ラックを横切る方向にシフト（移動）したときに発生す
るトラッキング・オフセットを良好に補正する光ピック
アップのトラッキング・オフセット補正方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、大容量の映像情報，音声情報，デ
ータ情報を保存する情報記録媒体として、ＣＤ（Ｃｏｍ
ｐａｃｔ Ｄｉｓｃ），ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅ
ｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）など光学的に情報を記録・
再生する光ディスクが多用されており、この種の光ディ
スクは目的の情報を迅速にアクセスできる点から注目さ
れている。この光ディスクには凹凸状のピットを多数連
ねて同心円状又は螺旋状に形成したトラックが径方向に
所定のピッチ（１ｕｍ前後のピッチ）で記録されてい
る。

【０００３】そして、上記光ディスクは、径方向（ラジ
アル方向）に移動自在な光ピックアップにより映像情
報，音声情報，データ情報などを記録したり、記録済み
の情報を再生している。

【０００４】図１は光ディスクの記録及び／又は再生に
適用される光ピックアップの構成を示した図、図２は４
ＰＤを用いたＤＰＤ方式によるトラッキッングエラー信
号を演算する方法を説明するための図、図３は２ＰＤを
用いたＤＰＤ方式によるトラッキッングエラー信号を演
算する方法を説明するための図、図４は４ＰＤを用いた
ＤＰＤ方式、又は、２ＰＤを用いたＤＰＤ方式によりト
ラッキングエラー信号を生成する際に、対物レンズが光
ディスクの径方向にシフト（移動）したときの状態を示
した図である。

【０００５】図１に示した如く、光ピックアップ１０
は、周知のように、波長λ（ｎｍ）のレーザ光Ｌを出射
するレーザ素子１１と、レーザ素子１１から出射したレ
ーザ光Ｌを平行光束にするコリメータレンズ１２と、コ
リメータレンズ１２を通過したレーザ光Ｌを通過させ且
つ下記するように光ディスク１からの戻り光Ｌｍをレー
ザ光Ｌに対して直交する方向に反射させる偏光プリズム
１３と、１／４波長板１４と、光ディスク１の信号面１
ａにスポット光Ｌｓを集光させる対物レンズ１５と、光
ディスク１に照射したスポット光Ｌｓが反射した戻り光
Ｌｍを対物レンズ１５，１／４波長板１４，偏光プリズ
ム１３を経て集光させる集光レンズ１６と、集光した戻
り光Ｌｍを単一方向のみレンズとして作用させ且つ単一
方向に対して直角な方向ではレンズ作用がなく非点収差
法によるフォーカスエラー信号を得るために用いたシリ
ンドリカルレンズ１７と、シリンドリカルレンズ１７を
通過した戻り光Ｌｍを検出するために複数の受光部を形
成した光検出器２０と、この光検出器２０で受光した複
数の受光部からの信号を演算して情報信号，フォーカス
エラー信号，トラッキングエラー信号（ＤＰＤ信号）な
どを生成する信号処理手段３０とにより主に構成されて
いる。

【０００６】上記した光ピックアップ１０内の各構成部
材のうちでコリメータレンズ１２，偏光プリズム１３，
１／４波長板１４，対物レンズ１５，集光レンズ１６，
シリンドリカルレンズ１７が光学系を構成する光学部品
であり、こらの光学部品は光学系の光軸Ｋ上に上記順で
それぞれれ設置されている。

【０００７】そして、光ディスク１を高速に回転させ
て、光ピックアップ１０内の対物レンズ１５を介して光
ディスク１の信号面１ａに照射したスポット光Ｌｓが合
焦状態で多数のピットで形成したトラックに沿って移動
し、且つ、対物レンズ２４を光ディスク１の径方向（ラ
ジアル方向）に順次移動させることで、映像情報，音声
情報，データ情報などを記録したり、記録済みの情報を
再生している。

【０００８】ここで、光ディスク１からの戻り光Ｌｍを
光検出器２０で受光して情報信号，フォーカスエラー信
号，トラッキングエラー信号（ＤＰＤ信号）などを生成
するにあたって、以下の説明では情報信号，フォーカス
エラー信号を演算する場合を省略し、トラッキングエラ
ー信号を演算する場合についてのみ詳述する。

【０００９】図２及び図３に示した如く、上記した光検
出器（ＰＤ…Ｐｈｏｔｏ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）２０は、
複数の受光部として例えば４分割した受光部２０ａ〜２
０ｄで光ディスク１からの戻り光Ｌｍを受光しており、
即ち、光ディスク１からの戻り光Ｌｍのファーフィール
ドパターンをトラック方向及び径方向（ラジアル方向）
の分割線で４分割した各領域２０ａ〜２０ｄで受光して
Ａ〜Ｄ信号を得ている。 そして、光ディスク１からの
戻り光Ｌｍを光検出器２０で受光してフォーカスエラー
信号を演算する場合には、図２に示した４ＰＤを用いた
ＤＰＤ方式と、図３に示した２ＰＤを用いたＤＰＤ方式
のいずれかの方式が採用されている。

【００１０】まず、図２に示した如くにトラッキングエ
ラー信号を演算する方式では、光検出器２０の４分割し
た４つの受光部２０ａ〜２０ｄ（４ＰＤ…４ Ｐｈｏｔ
ｏＤｅｔｅｃｔｏｒ）で受光したＡ〜Ｄ信号を全て用い
ているので、この方式を４ＰＤを用いたＤＰＤ方式と称
している。即ち、信号処理手段３０は、光検出器２０上
で対角方向のＡ信号とＣ信号と、これとは異なる対角方
向のＢ信号とＤ信号とを足算器３１，３２でそれぞれ加
算して（Ａ＋Ｃ）信号，（Ｂ＋Ｄ）信号を得て、更に、
（Ａ＋Ｃ）信号と（Ｂ＋Ｄ）信号とを位相比較器３３で
位相比較して（Ａ＋Ｃ）と（Ｂ＋Ｄ）の位相差信号を得
ることで、光ディスク１上のトラックに対してトラッキ
ングをかけるためのトラッキングエラー信号を生成して
いる。

【００１１】一方、図３に示した如くにトラッキングエ
ラー信号を演算する方式では、光検出器２０の４分割し
た受光部２０ａ〜２０ｄのうちの２つの受光部２０ａ，
２０ｂ（２ＰＤ…２ Ｐｈｏｔｏ Ｄｅｔｅｃｔｏ
ｒ）、又は、２つの受光部２０ｃ，２０ｄ（２ＰＤ）で
受光した２つのＡ信号，Ｂ信号、又は、２つのＣ信号，
Ｄ信号を用いているので、この方式を２ＰＤを用いたＤ
ＰＤ方式と称している。即ち、信号処理手段３０は、光
検出器２０上でトラック方向に対して左右に分割した前
方側のＡ信号とＢ信号、又は、検出器２０上でトラック
方向に対して左右に分割した後方側のＣ信号とＤ信号を
位相比較器３４で位相比較してＡ信号とＢ信号の位相差
信号、又は、Ｃ信号とＤ信号の位相差信号を得ること
で、光ディスク１上のトラックに対してトラッキングを
かけるためのトラッキングエラー信号を生成している。

【００１２】また、上記した４ＰＤを用いたＤＰＤ方
式、又は、２ＰＤを用いたＤＰＤ方式によりトラッキン
グエラー信号を得る際に、図４に示すように対物レンズ
１５からのスポット光Ｌｓが光ディスク１の信号面１ａ
に合焦している状態で、対物レンズ１５の中心を光学系
の光軸Ｋから光ディスク１の径方向にシフト（移動）さ
せた時、光ディスク１からの戻り光Ｌｍの強度分布の中
心が光検出器２０の分割線からたとえば距離ΔＸだけ離
れる。この際、光ディスク１に照射したスポット光Ｌｓ
の中心部がトラックの中心上にあれば、戻り光Ｌｍの中
心部は対物レンズ１５の中心を通って光学系の光軸Ｋに
沿いながら４分割した受光部２０ａ〜２０ｄの分割中心
点Ｏ（図２）に向かうものである。

【００１３】ここで、上記した４ＰＤを用いたＤＰＤ方
式により得られたトラッキングエラー信号は、光ディス
ク１に形成したピットの深さに依存してトラッキング・
オフセットが発生することが知られており、この現象を
図５及び図６を用いて説明する。

【００１４】図５は対物レンズを光ディスクの径方向に
シフトした時に、光ディスクのピット深さがλ／４の場
合と、ピット深さがλ／４でない場合とで光検出器上の
パターンを示した図、図６は４ＰＤを用いたＤＰＤ方式
によるトラッキング・オフセットの発生原理を説明する
ための波形図である。

【００１５】図５に示した如く、対物レンズ１５の中心
を光学系の光軸Ｋから光ディスク１の径方向（ラジアル
方向）にシフトした時（以下、この動作をレンズシフト
と呼称する）に、光検出器２０上では、光ディスク１に
形成したピットＰの深さ（以下、ピット深さと記す）に
よって、回折パターンの前後方向での分布が影響を受け
る。例えば、光ディスク１のピット深さがλ／４（但
し、λは読み取りレーザ光の波長）の場合には、戻り光
Ｌｍのパターンは光検出器２０上で４分割した分割中心
点Ｏ（図２）に対して点対称となるため、対角方向の和
信号を生成している４ＰＤを用いたＤＰＤ方式では光検
出器２０の分割線とパターンの中心に不一致が発生して
も相補関係で補正されるため、トラッキングエラー信号
は戻り光Ｌｍのパターンと分割線が一致している場合と
変化なく、トラッキング・オフセットが発生しない。

【００１６】しかしながら、ピット深さがλ／４からは
ずれたときには、光検出器２０上で強度パターンの前後
が不一致となり、この状態で対物レンズ１５をシフトさ
せると強度パターンの中心が光検出器２０の分割線から
はずれ、対角和をとって信号を生成しても前後の分布が
一致していないと相補関係とはならないため、信号はア
ンバランスとなり、信号の位相ずれが発生し、スポット
光がトラックの中心をトレースしていてもトラッキング
エラー信号が零（０）とならないでトラッキング・オフ
セットが発生しする。

【００１７】より具体的に４ＰＤを用いたＤＰＤ方式に
よるトラッキング・オフセットの発生原理を波形パター
ンにより説明すると、図６は４ＰＤを用いたＤＰＤ方式
によるトラッキング・オフセットの発生原理を説明する
際に、スポット光がトラック中心上でピット端に位置し
ている時に、光ディスク１のピット深さ及び対物レンズ
によるレンズシフトの有無をパラメータとしている。

【００１８】光ディスク１のピット深さがλ／４の場合
には、光検出器２０から得られる（Ａ＋Ｃ）信号と（Ｂ
＋Ｄ）信号に現れる波形パターンは同じになり、たとえ
対物レンズ１５が光ディスク１の径方向にシフトして光
検出器２０の各受光部上で戻り光Ｌｍが移動したとして
も、スポット光Ｌｓがトラック中心上にあるときは（Ａ
＋Ｃ）信号と（Ｂ＋Ｄ）信号の間に発生する位相差は零
（０）となる。

【００１９】これに対し、光ディスク１のピット深さが
λ／４と異なる場合には、（Ａ＋Ｃ）信号と（Ｂ＋Ｄ）
信号にレベル差が生ずる。光検出器２０の各受光部上で
戻り光Ｌｍが移動していない場合には、（Ａ＋Ｃ）信号
と（Ｂ＋Ｄ）信号の間にレベル差はなく、トラッキング
エラー信号は零（０）になる。しかし、対物レンズ１５
が光ディスク１の径方向にシフトした場合には（Ａ＋
Ｃ）信号と（Ｂ＋Ｄ）信号の間にアンバランスが発生す
る。これにより、位相差が生じてトラッキングエラー信
号にトラッキング・オフセットが生ずる。

【００２０】そこで、４ＰＤを用いたＤＰＤ方式による
トラッキング・オフセットの発生に対しての対策の一例
として、特公平６−３６４８号公報に述べられているよ
うに４ＰＤの信号位相を遅延させて位相差を打ち消す方
式がある。この対策例の電気回路ブロックは図７に示す
ように電気回路部に遅延線を用いた補正方式が使われて
いた。

【００２１】また、４ＰＤを用いたＤＰＤ方式によるト
ラッキング・オフセットの発生に対する対策の他例とし
て、特開平１１−２０３６９３号公報のように４ＰＤ信
号に遅延線を挿入して、トラッキング・オフセットを学
習し打ち消す方法が示されている。

【００２２】これらは４ＰＤ方式でトラックの進行方向
の前に位置する２つのＰＤの信号の遅延量を制御し、ト
ラッキング・オフセットが零（０）になるように初期制
御するものである。このように４ＰＤ方式の場合は遅延
線又は可変遅延回路や制御プログラムが必要であった。

【００２３】これに対して図５の下段に示すように２Ｐ
Ｄを用いたＤＰＤ方式の場合には、対物レンズ１５によ
るレンズシフト時のトラッキング・オフセット変動が４
ＰＤを用いたＤＰＤ方式よりは光ディスク１のピット深
さに依存するのが少ない利点を有する｛応用物理学会’
９７秋４Ｐ−ＺＥ−７（２ＰＤを用いたＤＰＤトラッキ
ング制御法の解析）を参照されたい｝。

【００２４】このように、２ＰＤを用いたＤＰＤ方式は
原理的（収差が少ない光学系の場合）には図３に示した
ように、光検出器２０からのＡ，Ｂ信号、又は、Ｃ，Ｄ
信号を信号手段３０の位相比較器３４で演算しているた
め、検出回路構成がきわめて簡単で、且つ、光ディスク
１のピット深さに依存したトラッキング・オフセットが
発生しない良好な方式であり、４ＰＤ方式で必要なオフ
セット補正回路を用いる必要はなく電気回路の構成を含
めて、コストでも有利な方式である。

【００２５】しかし、「ＳＰＩＥ Ｖｏｌ３４０１ Ｓ
ｉｇｎａｌ ａｎｄ Ｓｅｒｖｏｉｓｓｕｅｓ ｉｎ
ＤＶＤ／ＣＤ ａｎｄ ＣＤ／Ｒ／ＲＷ Ｃｏｍｐａｔ
ｉｂｌｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｉｃｋ−Ｕｐ」の論文に
記載されているように、光ピックアップ１０内の光学系
に収差がある場合には、光ディスク１のピット深さや光
ピックアップ１０内の光学系の収差量に依存して対物レ
ンズ１５によるレンズシフトでトラッキング・オフセッ
トが変動するという問題がある。

【００２６】特に、前記論文に記載されているように、
２ＰＤを用いたＤＰＤ方式において、光ピックアップ１
０内の光学系による非点収差がトラックに対して４５゜
方向にある場合には、対物レンズ１５によるレンズシフ
トが零（０）の時でも大きなトラッキング・オフセット
を発生する。

【００２７】図８には、光ピックアップ１０内の非点収
差の方向θを形成されたスポット光の角度にして示して
おり、トラッキング・オフセットの大きさは、非点収差
ＡＳの大きさと、非点収差の方向θによって決まり、即
ち、ＡＳ×ＳＩＮ（２θ）の関係である。

【００２８】また、トラッキング・オフセットは、対物
レンズ１５によるレンズシフトによって変動する。これ
も非点収差の方向θによって変わる特性がある。

【００２９】また、光ピックアップ１０内の光学系に球
面収差がある場合は、この球面収差の大きさと、対物レ
ンズ１５によるレンズシフトの大きさに比例して変わる
トラッキング・オフセットがある。

【００３０】このように光ピックアップ１０内の光学系
に含まれる非点収差及び球面収差によって発生するトラ
ッキング・オフセットが異なり、光ピックアップ１０内
の光学系全体でトラッキング・オフセットが発生しない
ように非点収差及び球面収差を最適化する必要があっ
た。

【００３１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うに、２ＰＤを用いたＤＰＤ方式は、対物レンズ１５に
よるレンズシフト時のトラッキング・オフセット変動が
４ＰＤを用いたＤＰＤ方式よりは光ディスク１のピット
深さに依存するのが少ない利点を有するものの、２ＰＤ
を用いたＤＰＤ方式を適用した光ピックアップ１０内の
光学系に含まれる非点収差及び球面収差によってトラッ
キング・オフセットが発生している。

【００３２】とくに、２ＰＤを用いたＤＰＤ方式を適用
した光ピックアップ１０の組立上で使用する光学部品は
量産され、生産の工程で発生する収差を実使用上問題な
い程度に許容しており、理想的な状態である収差がない
光学系と違ってある程度の収差を残存した状態で、光ピ
ックアップ１０が組み立てられている。

【００３３】このような２ＰＤを用いたＤＰＤ方式を適
用した光ピックアップ１０で光ディスク１を再生し、読
み取りトラックに追従して対物レンズ１５の中心を光学
系の光軸Ｋから光ディスク１の径方向にシフトした時
に、光ピックアップ１０内の光学系に含まれる非点収差
及び球面収差によって発生するトラッキング・オフセッ
トを出来るだけ少なくなるようにし、更に、対物レンズ
１５によるレンズシフトに依存したオトラッキング・フ
セット変動を少なくすることが望まれている。

【００３４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
てなされたものであり、凹凸状のピットを多数連ねて同
心円状又は螺旋状に形成したトラックを径方向に所定の
ピッチで記録した光ディスクの信号面に、光ピックアッ
プ内の対物レンズからスポット光を照射し、このスポッ
ト光が前記信号面で反射した戻り光を前記光ピックアッ
プ内の光検出器上でトラック方向に対して左右に分割し
た２つの受光部（２ＰＤ）で受光して、前記２つの受光
部からの信号の位相差によりトラッキングエラー信号を
得るために前記２つの受光部（２ＰＤ）を用いた位相差
方式（ＤＰＤ）において、前記ピックアップ内の光学系
に含まれる非点収差によって生じるトラッキング・オフ
セットと、前記ピックアップ内の光学系に含まれる球面
収差によって生じるトラッキング・オフセットとが互い
に相殺される関係に設定することにより、前記対物レン
ズの中心を前記光学系の光軸から前記光ディスクの径方
向にシフトした時に発生するトラッキング・オフセット
を零（０）又は一定値に改善したことを特徴とする光ピ
ックアップのトラッキング・オフセット補正方法を提供
するものである。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下に本発明に係る光ピックアッ
プのトラッキング・オフセット補正方法の一実施例を図
１，図３，図８〜図１６を参照して詳細に説明する。

【００３６】本発明に係る光ピックアップのトラッキン
グ・オフセット補正方法では、先に図１で説明した光ピ
ックアップ１０に、図３で説明した２ＰＤを用いたＤＰ
Ｄ方式を適用した際に、光ピックアップ１０内の光学系
に非点収差と球面収差が残存する場合でも、非点収差で
発生するトラッキング・オフセット変動と、球面収差で
発生するトラッキング・オフセット変動とが互い相殺さ
れる関係になるように設定することにより、対物レンズ
１５によるレンズシフト時でもトラッキング・オフセッ
トの発生を零（０）又は一定値に改善したことを特徴と
するものである。

【００３７】この際、光ピックアップ１０内の光学系
は、図１で説明したように光軸Ｋ上にそれれぞれ順に設
置したコリメータレンズ１２，偏光プリズム１３，１／
４波長板１４，対物レンズ１５，集光レンズ１６，シリ
ンドリカルレンズ１７などの光学部品を総括するものと
する。

【００３８】図９（ａ）はトラッキング・オフセットの
単位を定義するための図であり、（ｂ）はトラッキング
エラー信号の波形を説明するための図、図１０は非点収
差の角度をパラメータとして、レンズシフトに対するト
ラッキング・オフセットの変動特性を示した第１態様図
であり、（ａ）はピット深さλ／４，（ｂ）はピット深
さλ／５，（ｃ）はピット深さλ／３を示した図、図１
１はレンズシフトをパラメータとして、非点収差の角度
に対するトラッキング・オフセットの変動特性を示した
第２態様図であり、（ａ）はピット深さλ／４，（ｂ）
はピット深さλ／５，（ｃ）はピット深さλ／３を示し
た図、図１２は図１０と図１１の２つの表示結果をまと
めて、非点収差によるトラッキング・オフセットのまと
めを示した第３態様図、図１３は非点収差によるトラッ
キング・オフセットの変動動特性を示した第４態様図で
あり、（ａ）は非点収差の大きさをパラメータとして、
レンズシフトに対するオフセットの変動特性を示し、
（ｂ）はレンズシフト±５２０μｍの時に発生する非点
収差によるトラッキング・オフセットの変動を示した
図、図１４は球面収差によるトラッキング・オフセット
の変動特性を示した第５態様図であり、（ａ）は球面収
差の大きさをパラメータとして、レンズシフトに対する
オフセットの変動特性を示し、（ｂ）はレンズシフト±
５２０μｍの時に発生する球面収差によるトラッキング
・オフセットの変動を示した図、図１５は非点収差の角
度θが０°付近のトラッキング・オフセットの変動特性
を示した第６態様図であり、（ａ）は非点収差のみの場
合のトラッキング・オフセットを示し、（ｂ）は非点収
差と球面収差を混合した場合のトラッキング・オフセッ
トを示した図、図１６は非点収差の角度θが０°付近に
おいて、非点収差のみの場合と、非点収差と球面収差を
混合した場合のトラッキング・オフセットのまとめを示
した第７態様図である。

【００３９】まず、以下の説明で用いる図１０〜図１６
中に記載したトラッキング・オフセットの単位につい
て、図９を用いて説明する。

【００４０】図９（ａ）に示した如く、トラッキング・
オフセットの単位は、図１０〜図１６中でオフセット
ｄｅｇ／５Ｔとして表示しているものである。この表示
の定義は、光ディスク１に形成されたピットＰの平均長
を５Ｔと仮定して、２ＰＤによるトラッキングエラー信
号（ＤＰＤ信号）を計算したものである。ここでは、５
Ｔの平均長を有する凹状のピットＰと、このピットＰと
繋がって５Ｔの長さを有する平坦部Ｈとを合わせて１周
期とし、この１周期の期間を３６０°とした時に、０°
を基準としてプラス方向の角度表示は位相が進んだ方向
を示し、一方、マイナス方向の角度表示は位相が遅れた
方向を示しているものである。

【００４１】また、図９（ｂ）に示した如く、トラッキ
ングエラー信号（ＤＰＤ信号）は、スポット光Ｌｓの中
心部がトラック中心上にあるオントラック時に位相差が
零（０）であり、一方、スポット光Ｌｓがトラック中心
から外れているオフトラック時に位相差を発生し、およ
そ±９０°程度の位相差が出る鋸波信号である。この
際、実線で示した鋸波信号と点線で示した鋸波信号のオ
ントラック線上でのずれ量がトラッキング・オフセット
となる。

【００４２】次に、図３に示したような２ＰＤを用いた
ＤＰＤ方式を適用した光ピックアップ１０内の光学系に
非点収差がある時に、この非点収差によって発生するト
ラッキング・オフセットについて図１０〜図１３を用い
て説明する。

【００４３】図１０では、非点収差ＡＳの角度θをパラ
メータとして、レンズシフト（単位…μｍ）を横軸に、
トラッキング・オフセット（単位…ｄｅｇ／５Ｔ）を縦
軸に表示してグラフ化している。ここでは、光ディスク
１のピット深さ｛単位…λ（但し、λは以下の説明中全
て読み取りレーザ光の波長）｝が、（ａ）でλ／４の場
合，（ｂ）でλ／５の場合、（ｃ）でλ／３の場合に、
光ピックアップ１の読み取りスポットに非点収差ＡＳが
あり、その非点収差ＡＳの角度θが光ディスク１の読み
取りトラックに対して−２０°，０°〜１８０°と変化
した時、対物レンズ１５の中心が光学系の光軸Ｋから光
ディスク１の径方向（ラジアル方向）にシフトした時に
発生するトラッキング・オフセットがどのように変化す
るかを計算した。この際、パラメータとなる非点収差Ａ
Ｓの角度θは、−２０゜から１８０゜まで適宜なステッ
プで段階的に振り、レンズシフトも−５２０〜５２０μ
ｍまで適宜なステップで段階的に振っている。

【００４４】次に、図１１では、レンズシフトをパラメ
ータとして、非点収差ＡＳの角度θ（単位…ｄｅｇ）を
横軸に、トラッキング・オフセットを縦軸に表示してグ
ラフ化している。ここでも、図１０と同様に、光ディス
ク１のピット深さが（ａ）でλ／４の場合，（ｂ）でλ
／５の場合、（ｃ）でλ／３の場合を計算で求めてお
り、それぞれの非点収差ＡＳの角度θでトラッキング・
オフセットの発生量と変化量が異なっていることが見ら
れる。

【００４５】次に、図１０と図１１の２つの表示結果を
まとめて図１２で示しており、図１２では変動ｐｐ及び
オフセットをパラメータとして、非点収差ＡＳの角度θ
を横軸に、トラッキング・オフセットを縦軸に表示して
グラフ化している。ここでは、レンズシフト＝０の状態
の対物レンズ１５が中心に位置する場合に発生している
トラッキング・オフセットと、その後、対物レンズ１５
によるレンズシフトでどのような大きさでトラッキング
・オフセットが変動しているかに注目して、トラッキン
グ・オフセットの中心値と変動分としてまとめたものが
図１２のグラフである。

【００４６】この図１２のグラフの結果を見ると、非点
収差ＡＳによって発生するトラッキング・オフセットは
レンズシフト＝０では光ディスク１のピット深さにあま
り依らず、非点収差ＡＳの大きさと非点収差ＡＳの方向
θとによって決まり、ＡＳ×ＳＩＮ（２θ）の関係によ
ってトラッキング・オフセットが発生していることが言
える。また、レンズシフトでのトラッキング・オフセッ
ト変動分は光ディスク１のピット深さや、非点収差ＡＳ
の角度θによって変化していることが見られる。

【００４７】これまでは計算の都合で実際の光学部品に
残存する収差より相当大きな非点収差で図１０〜図１２
を示したが、実際的な非点収差ＡＳの大きさの場合どう
かを見るために、図１３（ａ）では非点収差ＡＳの大き
さ（単位…λ）をパラメータにして、レンズシフトでの
トラッキング・オフセットの変動を計算した結果を示し
ており、ここではレンズシフトを横軸に、トラッキング
・オフセットを縦軸に表示してグラフ化している。この
際、非点収差ＡＳの大きさは、０．２５λから−０．１
λまで適宜なステップで段階的に振っている。

【００４８】また、図１３（ｂ）では、レンズシフト±
５２０μｍの時に発生する非点収差ＡＳによるトラッキ
ング・オフセットの変動に対して、非点収差の振幅（単
位…λ）を横軸に、トラッキング・オフセットを縦軸に
表示してグラフ化している。この図１３（ｂ）では、図
１３（ａ）において対物レンズ１５によるレンズシフト
を−５２０μｍから＋５２０μｍまで変化させた時の各
非点収差ＡＳの大きさによるトラッキング・オフセット
の変動の傾斜がマイナス傾斜方向か、変化なしか、プラ
ス傾斜方向かを−５２０μｍと＋５２０μｍとのオフセ
ット差値で±表示している。そして、図１３（ｂ）の結
果によれば、トラッキング・オフセットの変動分は非点
収差ＡＳの振幅とほぼ比例的な関係が見られた。また、
非点収差ＡＳが正の場合、トラッキング・オフセット変
動は−になる関係である。

【００４９】次に、２ＰＤを用いたＤＰＤ方式を適用し
た光ピックアップ１０内の光学系に球面収差がある時
に、この球面収差によって発生するトラッキング・オフ
セットについて図１４を用いて説明する。

【００５０】図１４（ａ）では、球面収差ＳＡの大きさ
（単位…λ）をパラメータにして、レンズシフトでのト
ラッキング・オフセットの変動を計算した結果を示して
おり、ここではレンズシフトを横軸に、トラッキング・
オフセットを縦軸に表示してグラフ化している。この
際、球面収差ＳＡの大きさは、０．２５λから−０．１
λまで適宜なステップで段階的に振っている。

【００５１】また、図１４（ｂ）では、レンズシフト±
５２０μｍの時に発生する球面収差ＳＡによるトラッキ
ング・オフセットの変動に対して、球面収差の振幅（単
位…λ）を横軸に、トラッキング・オフセットを縦軸に
表示してグラフ化している。この図１４（ｂ）では、図
１４（ａ）において対物レンズ１５によるレンズシフト
を−５２０μｍから＋５２０μｍまで変化させた時の各
球面収差ＳＡの大きさによるトラッキング・オフセット
の変動の傾斜がマイナス傾斜方向か、変化なしか、プラ
ス傾斜方向かを−５２０μｍと＋５２０μｍとのオフセ
ット差値で±表示している。

【００５２】上記図１４（ａ），（ｂ）の結果によれ
ば、球面収差ＳＡで発生するトラッキング・オフセット
はレンズシフトが無い時には零（０）であり、レンズシ
フトで略比例的に変化するものである。この際、極性の
関係は球面収差ＳＡの振幅が＋の場合にオフセット変動
は増加している。逆に球面収差ＳＡの振幅が−の極性の
場合は＋のレンズシフトでオフセットが−に変化する極
性関係である。

【００５３】このような図１３と図１４の関係より、た
とえば非点収差ＡＳの角度を０°にした場合、非点収差
ＡＳが＋であるとトラッキング・オフセット変動は−と
なるが、逆に、球面収差ＳＡでの変動は球面収差ＳＡが
＋であるとトラッキング・オフセット変動が＋となるも
のである。

【００５４】従って、非点収差量ＡＳと球面収差量ＳＡ
を併存させ、その収差量の関係を制御すればレンズシフ
トで発生するトラッキング・オフセット変動が相殺され
ることが想定される。これを言い換えると、ピックアッ
プ１０内の光学系に含まれる非点収差ＡＳによって生じ
るトラッキング・オフセットと、ピックアップ１０内の
光学系に含まれる球面収差ＳＡによって生じるトラッキ
ング・オフセットとが互いに相殺される関係に設定する
ことにより、対物レンズ１５の中心を光学系の光軸Ｋか
ら光ディスク１の径方向にシフトした時に発生するトラ
ッキング・オフセットを零（０）又は一定値にすること
が可能となる。

【００５５】このような観点より、たとえば非点収差Ａ
Ｓの大きさが０．２５λ／（角度−２０，０，＋２０
゜）であり、球面収差ＳＡの大きさが０．１６λのスポ
ットでレンズシフトが±５２０μｍの時のトラッキング
・オフセットを計算した結果を図１５のグラフで示す。

【００５６】図１５（ａ）では、レンズシフトをパラメ
ータにして、非点収差Ａｓに対するトラッキング・オフ
セットの変動を示している。一方、図１５（ｂ）では、
レンズシフトをパラメータにして、非点収差ＡＳ＋球面
収差ＳＡに対するトラッキング・オフセットの変動を示
している。ここで、図１５（ａ）の場合は非点収差ＡＳ
のみであるので改善前の状態を示し、一方、図１５
（ｂ）の場合は非点収差ＡＳと球面収差ＳＡの両方を考
慮しているので本発明による改善後の状態を示してい
る。

【００５７】この結果では非点収差ＡＳの角度が０゜の
ところでは収束し、レンズシフトによってトラッキング
・オフセットが発生しないように補正されている。

【００５８】また、非点収差ＡＳの方向角が±２０゜の
ところでも非点収差ＡＳのみである場合より、非点収差
ＡＳと球面収差ＳＡとが混在したときの方がトラッキン
グ・オフセットの変動は収束して少なくなっている。こ
こでは対物レンズ１５が中心にある場合でもトラッキン
グ・オフセットが発生しているが、レンズシフトによっ
て変動しないで、一定値のトラッキング・オフセットに
保たれる状態になる。

【００５９】次に、図１６では、非点収差ＡＳの角度θ
が０゜付近において、トラッキング・オフセットとレン
ズシフトでの変動分の関係でグラフ化した。この結果、
非点収差ＡＳが−２０゜から＋２０゜のところでは非点
収差ＡＳと球面収差ＳＡを混在させることでトラッキン
グ・オフセットの変動分が少なくなっている。また、非
点収差ＡＳの角度θ＝０では中心値が０となり、トラッ
キング・オフセットの変動分が０になっている。更に、
非点収差ＡＳの角度θが±２０゜ではトラッキング・オ
フセットは残っているもののレンズシフトによる変動分
が少なくなっている 実際上、光ピックアップ１０の組み立て時に、光学系を
構成する全てのレンズの収差を測定し、その結果に基づ
いて組み立てるようなことはできないため、ロットより
抜き取られたサンプルより、非点収差の量と角度を求め
ると測定の誤差等で±２０゜はあり得る角度誤差であ
る。このような場合でも前記各グラフに示すように、ト
ラッキング・オフセットの変動が圧縮できている。

【００６０】また、トラッキング・オフセットの対物レ
ンズ１５の中心での成分は光ピックアップ１０を動作さ
せる初期段階でトラッキング・フセットの自動調整をす
れば、トラッキング・オフセットを消去できる。また、
レンズシフトによる変動分はトラッキングを掛けた状態
で対物レンズ１５が中心より移動した場合にレンズシフ
トによるトラッキング・オフセットの変動を補正する必
要がないのでサーボ系の自動調整が初期の設定だけです
み、追加の補正を不要としても動作が安定化できること
であり、構成の簡略化を測ることができるメリットがあ
る。

【００６１】

【発明の効果】以上詳述した本発明に係る光ピックアッ
プのトラッキング・オフセット補正方法によると、２Ｐ
Ｄを用いたＤＰＤ方式を適用した光ピックアップにおい
て、とくに、ピックアップ内の光学系に含まれる非点収
差によって生じるトラッキング・オフセットと、光学系
に含まれる球面収差によって生じるトラッキング・オフ
セットとが互いに相殺される関係に設定することによ
り、対物レンズの中心を光学系の光軸から光ディスクの
径方向にシフトした時に発生するトラッキング・オフセ
ットを零（０）又は一定値に改善しているため、トラッ
クに追従して信号を読み取る時、常に対物レンズが中心
に位置できないようなアクセスやフィード送り動作状態
でも、トラッキングサーボがトラックの上にスポットを
制御でき、良好な信号を再生でき、また、サーボがはず
れる等の問題を回避でき、サーボ動作が安定化する。

【００６２】また、上記のように設定することで、対物
レンズによるレンズシフトによるトラッキング・オフセ
ットの変動分が相殺されるので、対物レンズによるレン
ズシフトで発生したオフトラックのレンズ位置を検出す
ることによって補正する構成が不要となり、制御系を簡
略化できる。この際、対物レンズの位置が０の初期での
オフセットは自動調整によって補正できるため、その後
の対物レンズのシフトで発生する成分がなくなれば制御
系が簡単化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】光ディスクの記録及び／又は再生に適用される
光ピックアップの構成を示した図である。

【図２】４ＰＤを用いたＤＰＤ方式によるトラッキッン
グエラー信号を演算する方法を説明するための図であ
る。

【図３】２ＰＤを用いたＤＰＤ方式によるトラッキッン
グエラー信号を演算する方法を説明するための図であ
る。

【図４】４ＰＤを用いたＤＰＤ方式、又は、２ＰＤを用
いたＤＰＤ方式によりトラッキングエラー信号を生成す
る際に、対物レンズが光ディスクの径方向に移動（レン
ズシフト）したときの状態を示した図である。

【図５】対物レンズによるレンズシフト時に、光ディス
クのピット深さがλ／４の場合と、ピット深さがλ／４
でない場合とで光検出器上のパターンを示した図であ
る。

【図６】４ＰＤを用いたＤＰＤ方式によるトラッキング
・オフセットの発生原理を説明するための波形図であ
る。

【図７】４ＰＤを用いたＤＰＤ方式によるトラッキング
・オフセットの発生に対しての対策例を説明するための
電気回路ブロックである。

【図８】光ピックアップのシリンドリカルレンズによる
非点収差を説明するための図である。

【図９】（ａ）はトラッキング・オフセットの単位を定
義するための図であり、（ｂ）はトラッキングエラー信
号の波形を説明するための図である。

【図１０】非点収差の角度をパラメータとして、レンズ
シフトに対するトラッキング・オフセットの変動特性を
示した第１態様図である。

【図１１】レンズシフトをパラメータとして、非点収差
の角度に対するトラッキング・オフセットの変動特性を
示した第２態様図である。

【図１２】図１０と図１１の２つの表示結果をまとめ
て、非点収差によるトラッキング・オフセットのまとめ
を示した第３態様図である。

【図１３】非点収差によるトラッキング・オフセットの
変動動特性を示した第４態様図である。

【図１４】球面収差によるトラッキング・オフセットの
変動特性を示した第５態様図である。

【図１５】非点収差の角度θが０°付近のトラッキング
・オフセットの変動特性を示した第６態様図である。

【図１６】非点収差の角度θが０°付近において、非点
収差のみの場合と、非点収差と球面収差を混合した場合
のトラッキング・オフセットのまとめを示した第７態様
図である。

【符号の説明】

１…光ディスク、１ａ…信号面、１０…光ピックアッ
プ、１１…レーザ素子、１２…コリメータレンズ、１３
…偏光プリズム、１４…１／４波長板、１５…対物レン
ズ、１６…集光レンズ、１７…シリンドリカルレンズ、
１２〜１７…光学系、２０…光検出器、２０ａ，２０ｂ
…受光部（２ＰＤ）、２０ｃ，２０ｄ…受光部（２Ｐ
Ｄ）、３４…位相比較器、Ｌ…レーザ光、Ｌｓ…スポッ
ト光、Ｌｍ…戻り光、ＡＳ…非点収差、ＳＡ…球面収
差、Ｋ…光軸。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】凹凸状のピットを多数連ねて同心円状又は
   螺旋状に形成したトラックを径方向に所定のピッチで記
   録した光ディスクの信号面に、光ピックアップ内の対物
   レンズからスポット光を照射し、このスポット光が前記
   信号面で反射した戻り光を前記光ピックアップ内の光検
   出器上でトラック方向に対して左右に分割した２つの受
   光部（２ＰＤ）で受光して、前記２つの受光部からの信
   号の位相差によりトラッキングエラー信号を得るために
   前記２つの受光部（２ＰＤ）を用いた位相差方式（ＤＰ
   Ｄ）において、 前記ピックアップ内の光学系に含まれる非点収差によっ
   て生じるトラッキング・オフセットと、前記ピックアッ
   プ内の光学系に含まれる球面収差によって生じるトラッ
   キング・オフセットとが互いに相殺される関係に設定す
   ることにより、前記対物レンズの中心を前記光学系の光
   軸から前記光ディスクの径方向にシフトした時に発生す
   るトラッキング・オフセットを零（０）又は一定値に改
   善したことを特徴とする光ピックアップのトラッキング
   ・オフセット補正方法。