JP2002190132A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 フォーカスサーボの安定性と多層光ディスク
での層間クロストークによるオフセットを解決し記録面
に対し光ビームの最適合焦位置を良好に追従させること
のできる光ピックアップ装置を提供する。 【解決手段】 光ビームの焦点誤差を検出する光ピック
アップ装置３であって、光検出光学系の戻り光の光路中
に配置されかつ戻り光を０次回折光及び±１次回折光を
出力するホログラムレンズと、光検出光学系の戻り光の
光路中におけるホログラムレンズの前又は後のいずれか
に配置され、かつ非点収差を付与する光学素子３８と、
ホログラムレンズから出力される０次及び±１次回折光
をそれぞれ別個に受光する０次及び±１次回折光用の光
検出器４００，４０１，４０２と、第１及び第２フォー
カスエラー信号を生成する０次及び±１次回折光用のサ
ーボ信号生成演算回路と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスクなどの
光学式記録媒体の記録再生装置における光ピックアップ
装置に関し、特に、積層された複数の記録層を持つ光デ
ィスクなどの記録媒体の所定記録面に対し集光される光
ビームの最適集光位置の制御を行うことのできる光ピッ
クアップ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＤＶＤ（Digital Versatile Dis
c）と称される高記録密度及び大容量の情報記録媒体並
びにこれを用いたシステムがある。片面の１層の記録層
のＤＶＤでは４．７Ｇバイトであるが、その記録層を複
数化することにより、ＤＶＤの規格において記録層を２
層とすることで倍の大容量化を実現している。また、更
なる光ディスクの大容量化のために、高ＮＡ及び短波長
の光学系及び光源を用い、３層、４層の記録層といった
次世代の多層光ディスクシステムも考えられている。こ
のような複数の記録面がスペーサ層を挟んで交互に積層
される多層光ディスクにおいて、一方の光ディスク表面
側から光学式ピックアップ装置によって情報を読み取る
には、所望のどちらか一方の層における記録面に対し光
ビームの焦点（合焦位置若しくは最適集光位置）合わ
せ、すなわち、集光された光スポットを所望の記録層に
照射することが必要となる。

【０００３】所望の記録層に焦点を合わせるために、フ
ォーカスエラー検出光学系により検出したフォーカスエ
ラー信号ＦＥによりサーボをかけてフォーカス引き込み
を行うことが一般的である。このフォーカスエラー信号
ＦＥは、多層光ディスクでの再生を考えると、再生する
記録層以外への記録層からの反射光の影響例えば層間ク
ロストークによるフォーカスオフセットをできるだけ排
除するために、そのキャプチャーレンジ（ＦＥのＳ字曲
線の最大ピーク振幅間距離に相当するフォーカスずれ量
すなわち変移距離）が、各層間距離のうちの、最小の層
間距離（中間層の厚み）よりも十分狭く、例えば層間距
離の１／１０以下となとるように設定されている。キャ
プチャーレンジは検出光学系の光学素子及び受光素子の
寸法や特性などにより決定される。例えば、図１に示す
３層光ディスク１のフォーカス引き込みを考える。光デ
ィスク１の基板上には、１層目の第１の記録層が形成さ
れ、中間層を介して、２層目の第２の記録層が形成され
ており、さらに、３層目の第３の記録層が中間層を介し
て形成されている。この第３の記録層の表面は、カバー
層により保護されている。図２は光ディスク１の層間距
離とキャプチャーレンジの関係を変化させたときのフォ
ーカスエラー信号ＦＥの変化を示している。図２（ａ）
は、キャプチャーレンジが層間距離の１／１０の場合の
フォーカスエラー信号ＦＥである。各記録層からのフォ
ーカスエラー信号ＦＥの影響は殆どないため、合成され
て得られるフォーカスエラー信号ＦＥにより、所望する
記録層に光スポットを集光できる。しかし、図２（ｂ）
はキャプチャーレンジが層間距離の１／４の場合のフォ
ーカスエラー信号ＦＥであるが、各記録層からのフォー
カスエラー信号ＦＥが影響しあって、合成されて得られ
るフォーカスエラー信号ＦＥ（実線）は誤差を持ってし
まうため、所望する記録層に光スポットを集光できな
い。尚、フォーカスエラー検出光学系については非点収
差法、フーコ法、スポットサイズ法など種々の方法が提
案されているが、どの検出方法にとっても上記条件は多
層光ディスクの記録再生には必須条件である。記録層間
距離に対してキャプチャーレンジは十分狭くなければな
らない。

【０００４】しかしながら、キャプチャーレンジを狭く
した場合はフォーカス引き込みが困難となり、さらに、
記録再生時に振動などの外乱によりフォーカスサーボが
外れ易くなってしまい、最悪の場合フォーカスサーボが
外れ対物レンズが光ディスク表面に衝突しこれを傷つけ
てしまうなど、プレアビリティが非常に悪くなる。ま
た、キャプチャーレンジをある程度確保して前述の条件
を満たそうとすると、記録層間距離が大きくなる。この
ことは、光ディスク表面から各記録層までの厚さが大き
く変化することになり、高ＮＡ対物レンズ使用下では球
面収差が増大するので、高ＮＡ対物レンズが多層光ディ
スクを使用することの妨げとなっている。

【０００５】高ＮＡ対物レンズが発生するカバー層厚変
化による球面収差を減らすために、各層間距離は狭くな
くてはならない。層間距離とキャプチャーレンジの比を
大きくとる必要があるため、キャプチャーレンジは狭く
設定しなければならなくなる。例えば、ＮＡ０．８５の
場合、第１層目と最も離れた層（ｎ層光ディスクのｎ層
目）との許容できる距離は約２０μｍ以下であり、キャ
プチャーレンジは２層光ディスクで２μｍ、３層光ディ
スクでは０．７μｍ、４層光ディスクでは０．５μｍ以
下と、多層化すればするほど、きわめて小さな値となっ
てしまう。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した点
に鑑みてなされたものであり、フォーカスサーボの安定
性と多層光ディスクでの層間クロストークによるオフセ
ットなどを同時に解決し、目標記録面に対し光ビームの
最適合焦位置を良好に追従させることのできる光ピック
アップ装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による光ピックア
ップ装置は、光学式記録媒体の記録面上のトラックに光
ビームを集光してスポットを形成する照射光学系、及
び、前記スポットから反射されて戻った戻り光を光検出
器へ導く光検出光学系を有し、前記光ビームの焦点誤差
を検出する光ピックアップ装置であって、前記光検出光
学系の前記戻り光の光路中に配置されかつ前記戻り光を
０次回折光及び±１次回折光を出力するホログラムレン
ズと、前記光検出光学系の前記戻り光の光路中における
前記ホログラムレンズの前又は後のいずれかに配置さ
れ、かつ非点収差を付与する光学素子と、前記ホログラ
ムレンズから出力される０次回折光を受光する０次回折
光用の光検出器と、前記ホログラムレンズから出力され
る±１次回折光を受光する±１次回折光用の光検出器
と、前記０次回折光用の光検出器に接続されかつその出
力信号に基づいて第１のキャプチャーレンジを有する第
１フォーカスエラー信号を生成する０次回折光用のサー
ボ信号生成演算回路と、前記±１次回折光用の光検出器
に接続されかつその出力信号に基づいて前記第１のキャ
プチャーレンジと異なる第２のキャプチャーレンジを有
する第２フォーカスエラー信号を生成する±１次回折光
用のサーボ信号生成演算回路と、を備えたことを特徴と
する。

【０００８】本発明による光ピックアップ装置において
は、前記ホログラムレンズは、前記０次回折光が前記±
１次回折光より光量比が大きくなるように設定されてい
ることを特徴とする。本発明による光ピックアップ装置
においては、前記０次回折光用の光検出器は、直交する
２本の分割線を境界線として各々近接配置されかつ互い
に独立した４個の受光部から構成され、一方の分割線が
トラック伸長方向に平行になるように配置され、前記０
次回折光用のサーボ信号生成演算回路に接続される正極
性となる受光部の面積と負極性となる受光部の面積が略
等しく設定されていることを特徴とする。

【０００９】本発明による光ピックアップ装置において
は、前記非点収差を付与する光学素子はシリンドリカル
レンズであり、その中心軸が光ディスクのトラック伸長
方向に対して４５度の角度で伸長するように、戻り光の
光路に配置されていることを特徴とする。本発明による
光ピックアップ装置においては、前記±１次回折光用の
光検出器は、トラック伸長方向に垂直な方向と略平行に
伸長する少なくとも２本の分割線を境界線として各々近
接配置されかつ互いに独立した少なくとも２個の受光部
から構成され、前記±１次回折光用のサーボ信号生成演
算回路に接続される正極性となる受光部の面積と負極性
となる受光部の面積が略等しく設定されていることを特
徴とする。

【００１０】本発明による光ピックアップ装置において
は、前記第１のキャプチャーレンジは前記第２のキャプ
チャーレンジより小となるように構成されたことを特徴
とする。本発明による光ピックアップ装置においては、
前記０次回折光に基づいてトラッキングエラー信号を生
成するように構成されたことを特徴とする。

【００１１】本発明による光ピックアップ装置において
は、前記第１フォーカスエラー信号は非点収差法で、前
記第２フォーカスエラー信号は差動スポットサイズ法
で、それぞれ生成するように構成されたことを特徴とす
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明による光ピックアッ
プ装置を含む記録再生装置の好適な実施形態について以
下に説明する。 （光ピックアップ装置）図３は、本発明の一実施形態で
あるの構成を示す図である。

【００１３】光ピックアップ装置３は、光源である半導
体レーザ３１と、グレーティング３２と、偏光ビームス
プリッタ３３と、コリメータレンズ３４と、ミラー３５
と、１／４波長板３６と、対物レンズ３７と、シリンド
リカルレンズなどの透光性材料からなる非点収差発生光
学素子３８及びホログラムレンズなどの回折光学素子３
９と、０次回折光用の光検出器４００及び±１次回折光
用の光検出器４０１、４０２を備えた光検出器４０を備
えている。光ディスク１は、図示しないスピンドルモー
タのターンテーブル上に対物レンズ３７から離間するよ
うに載置される。

【００１４】また、ピックアップ３にはフォーカスアク
チュエータ３０１が内蔵され、これは供給される駆動信
号のレベル及び極性に応じて対物レンズ３７を光ディス
ク１の表面に垂直な方向（光軸方向）に移動せめ、光源
から発射された光ビームを所定の記録層へ集光するフォ
ーカスサーボを実行する。図４に示すように、光検出器
４０において、０次回折光用光検出器４００は、直交す
る２本の分割線を境界線として各々近接配置されかつ互
いに独立した４個の等しい面積の受光部（Ｂ１，Ｂ２，
Ｂ３，Ｂ４）から構成され、一方の分割線がトラック伸
長方向に平行になるように構成されている。また、±１
次回折光用光検出器４０１、４０２は、各々がトラック
伸長方向に垂直な方向と略平行に伸長する少なくとも２
本の分割線を境界線として各々近接配置されかつ互いに
独立した３個の受光部（Ａ１，Ａ２，Ａ３）（Ｃ１，Ｃ
２，Ｃ３）から構成される。光検出器４０は、光ディス
ク上で光スポットが合焦となる場合に０次回折光が後述
の最小錯乱円となり、これが０次回折光用光検出器４０
０の分割線の交点に位置するように、配置されている。
これら受光部は受光部（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）の中心（分
割線の交点）に関して点対称に形成、配置され、すなわ
ち該中心からトラック方向の及び垂直な方向に伸長する
直線に関してそれぞれ対称である。

【００１５】なお、±１次回折光用光検出器の受光部は
互いに独立した少なくとも２個の受光部から構成されれ
ばよく、図１２に示すように、受光部Ａ１とＡ３及び受
光部Ｃ１とＣ３が互いに独立しないように接続して構成
してもよい。 （光ピックアップ装置の光路）図３に示すように、半導
体レーザ３１から射出された光ビームは、グレーティン
グ３２を経て偏光ビームスプリッタ３３に入射する。偏
光ビームスプリッタ３３は偏光鏡を有しており、入射し
た光ビームは偏光ビームスプリッタ３３を通過し、コリ
メータレンズ３４を経て、ミラー３５により光路を直角
に変えられ、１／４波長板３６を通過し、対物レンズ３
７から光ディスク１の情報記録面へ照射される。このよ
うに、照射光学系は、対物レンズ３７は光ディスク１上
に螺旋又は同心円状に形成されたピット列又はトラック
へ光ビームを集光して記録面上に光スポットを形成す
る。この照射光ビームスポットにより、光ディスクの情
報記録面に記録情報を書き込む、あるいは読み出すこと
ができる。

【００１６】光ディスクの記録面上の光ビームスポット
にて反射された戻り光は光検出光学系により、光検出器
へ導かれる。すなわち、戻り光は対物レンズ３７、１／
４波長板３６、ミラー３５及びコリーメータレンズ３４
を経て、再び偏光ビームスプリッタ３３に入射する。こ
の場合、戻り光は偏光ビームスプリッタ３３により半導
体レーザ３１への方向とは異なる方向へ光路を変えら
れ、非点収差発生光学素子３８及び回折光学素子３９へ
導かれる。非点収差発生光学素子３８及び回折光学素子
３９を通過した戻り光は、非点収差を付与されるととも
に回折され、光検出器４０における０次回折光用光検出
器４００及び±１次回折光用光検出器４０１、４０２へ
それぞれの回折光として入射する。なお、非点収差発生
光学素子３８と回折光学素子３９とを逆に配置して戻り
光が回折された後に非点収差を付与するようにしてもよ
い。光検出器４０の各受光部は受光した光を光電変換し
て、光電変換により出力された光検出電気信号を、サー
ボ信号生成演算回路が所定の演算を行ってフォーカスエ
ラー信号を生成する。

【００１７】（光検出光学系の作用）回折光学素子３９
のホログラムレンズは、±１次回折光に対し元の光軸か
ら略対称に偏向させ集光せしめるように、偏芯したレン
ズ効果を有している。また、±１次回折光のいずれかに
凸レンズ又は凹レンズの作用をするように設定されてい
る。従って、図５に示すように、回折光学素子３９は、
非点収差発生光学素子３８を設けていないと仮定して光
ディスクのトラック上で光ビームが合焦したとき、０次
回折光が光軸上に焦点を結ぶように（図５（ａ））、同
時に、＋１次回折光が光軸から離れ光検出器４０の手前
に焦点ｆ１を結び、かつ、−１次回折光が光軸から離れ
光検出器４０の遠方に焦点ｆ２を結ぶ。±１次回折光の
集光点間すなわち図５に示す（ｄ）及び（ｅ）間がフォ
ーカスエラー信号のキャプチャーレンジに対応する。

【００１８】図５に示すように、非点収差発生光学素子
のシリンドリカルレンズ３８により非点収差を持った戻
り光の±１次回折光は、±１次回折光用光検出器４０
１、４０２の中心付近（図4のＡ２及びＣ２）に略同一
面積の光スポットを形成する。なお、ホログラムレンズ
の回折光学素子３９は、０次回折光が±１次回折光より
光量比が大きくなるように設定されている。０次回折光
用光検出器４００の出力を±１次回折光用光検出器４０
１、４０２より高めるためである。

【００１９】０次回折光は、回折光学素子３９のホログ
ラムレンズの作用を受けないため、元の光軸からずれる
こと無く進む。この０次回折光の光ビームだけで考える
と従来の非点収差法を用いた検出光学系とまったく同様
の動作をする。すなわち、図６に示すように、非点収差
発生光学素子のシリンドリカルレンズ３８により非点収
差を持った戻り光の０次回折光は、トラック伸長方向と
ディスク半径方向とで直交する２線分によって４分割さ
れた受光面を有する４分割された０次回折光用光検出器
４００の中心付近に光スポット（後述の最小散乱円）を
形成する。

【００２０】シリンドリカルレンズ３８は、図６に示す
ように、その中心軸（レンズ面をなす円柱曲面の回転対
称軸）が光ディスクのトラック伸長方向に対して４５度
の角度で伸長するように、戻り光の光路に配置されてい
る。この構成により、対物レンズ３７により収束する戻
り光に非点収差を与え、光ディスク及び対物レンズ３７
間距離に応じて線像Ｍ、最小散乱円Ｂ及び線像Ｓを形成
する。よって、検出光学系は、光ビームの合焦時に図６
（ａ）の最小散乱円Ｂを０次回折光用光検出器４００に
照射し、デフォーカス時に図６（ｂ）又は（ｃ）のよう
に受光面の対角線方向に延びた線像及び楕円形の光スポ
ットを０次回折光用光検出器４００に照射する。０次回
折光の集光した線像間すなわち図５に示す（ｂ）及び
（ｃ）間がフォーカスエラー信号のキャプチャーレンジ
に対応する。なお、この０次回折光用光検出器４００で
得られるキャプチャーレンジを第１とし、上記の±１次
回折光用光検出器４０１、４０２で得られるものを第２
キャプチャーレンジと呼ぶ。

【００２１】以下に、回折光学素子３９のホログラムレ
ンズ及び非点収差発生光学素子のシリンドリカルレンズ
３８からなる光検出光学系によって、上記の０及び±１
次回折光用光検出器４００、４０１、４０２で第１及び
第２キャプチャーレンジを得られる動作を説明する。図
７（ａ）に示すように、合焦点状態の時には、０次回折
光は０次回折光用光検出器４００上の最小散乱円として
集光され、同時に、±１次回折光はそれぞれ±１次回折
光用光検出器４０１、４０２上に異なる対角線方向に伸
長した略同一面積の楕円として集光される。

【００２２】光ディスク１が合焦点状態よりも対物レン
ズ３７に近づくと、図７（ｂ）に示すように、０次回折
光は対角線上にて線像となり、＋１次回折光は＋１次回
折光用光検出器４０１上に縮小した楕円として集光さ
れ、−１次回折光は−１次回折光用光検出器４０２上に
拡大した楕円として集光される。一方、光ディスク１が
合焦点状態よりも対物レンズ３７から遠ざかると、図７
（ｃ）に示すように、０次回折光はもう一方の対角線に
て線像となり、＋１次回折光は＋１次回折光用光検出器
４０１上に拡大した楕円として集光され、−１次回折光
は−１次回折光用光検出器４０２上に縮小した楕円とし
て集光される。

【００２３】そして、図７（ｄ）、（ｅ）に示すよう
に、光ディスクとの遠近が進むと０次回折光はそれぞれ
拡大した楕円として０次回折光用光検出器４００上に集
光される。光ディスクが近づいた場合の＋１次回折光
は、図７（ｄ）に示すように、＋１次回折光用光検出器
４０１上に対角線方向に伸長した最小面積の楕円として
集光され、同時に、−１次回折光は−１次回折光用光検
出器４０２上にさらに拡大した楕円として集光される。
光ディスクが遠ざかった場合の＋１次回折光は、図７
（ｅ）に示すように、＋１次回折光用光検出器４０１上
にさらに拡大した楕円として集光され、同時に、−１次
回折光は−１次回折光用光検出器４０２上に対角線方向
に伸長した最小面積の楕円として集光される。

【００２４】さらに、図７（ｆ）、（ｇ）に示すよう
に、光ディスクとの遠近がさらに進むと０次回折光はそ
れぞれさらに拡大した楕円として０次回折光用光検出器
４００上にはみ出し始める。図７（ｆ）に示すように、
＋１次回折光は、光ディスクがさらに近くなると、もう
一方の対角線方向に伸長し拡大しつつある楕円として＋
１次回折光用光検出器４０１上に集光され、同時に、−
１次回折光はさらに拡大した楕円として集光される。一
方、光ディスクがさらに遠くなると、図７（ｇ）に示す
ように、＋１次回折光はさらに拡大した楕円として集光
され、同時に、−１次回折光はもう一方の対角線方向に
伸長し拡大しつつある楕円として−１次回折光用光検出
器４０２上に集光される。

【００２５】従って、０次回折光用光検出器４００及び
±１次回折光用光検出器４０１、４０２の受光部の符号
をその出力として示すと、それぞれから得られるフォー
カスエラー信号すなわち第１及び第２キャプチャーレン
ジを有する第１及び第２フォーカスエラーＦＥ１，ＦＥ
２は、以下の式（１）（非点収差法）及び（２）（スポ
ットサイズ法）によって示される。

【００２６】

【数１】 ＦＥ１＝（Ｂ１＋Ｂ３）−（Ｂ２＋Ｂ４）……（１） ＦＥ２＝（Ａ１＋Ａ３＋Ｃ２）−（Ａ２＋Ｃ１＋Ｃ３）……（２） 第１及び第２キャプチャーレンジが互いに異なるように
第１及び第２フォーカスエラー信号を生成することがで
きる。（サーボ信号生成演算回路）図４に示すように、
０次回折光用の光検出器４００は０次回折光用のサーボ
信号生成演算回路４１１に接続され、０次回折光用のサ
ーボ信号生成演算回路４１１は０次回折光用の光検出器
４００の出力信号に基づいて第１キャプチャーレンジを
有する第１フォーカスエラー信号ＦＥ１を生成する。ま
た、±１次回折光用の光検出器４０１，４０２は±１次
回折光用のサーボ信号生成演算回路４１２に接続され、
±１次回折光用のサーボ信号生成演算回路４１２は±１
次回折光用のサーボ信号生成演算回路４０１，４０２の
出力信号に基づいて第２キャプチャーレンジを有する第
２フォーカスエラー信号ＦＥ２を生成する。

【００２７】０次回折光用のサーボ信号生成演算回路４
１１は、加算回路４３６、４３７及び４３８並びに減算
回路４３９を含む。加算回路４３６及び４３７の各出力
信号を減算する減算回路４３９の出力（（Ｂ１＋Ｂ３）
−（Ｂ２＋Ｂ４））をもって第１フォーカスエラー信号
ＦＥ１が生成される。なお、光検出器４００の受光面に
おける当該受光中心に関し点対称に位置する受光部（Ｂ
１＋Ｂ３）（Ｂ２＋Ｂ４）の光電変換信号同士を加算す
る加算回路４３６及び４３７の両出力が加算回路４３８
にてさらに加算されてフォーカスサム信号ＳＵＭが生成
される。なお、フォーカスサム信号ＳＵＭはＲＦ信号
（Radio Frequency ）としてＲＦアンプ（図示せず）や
イコライザ（図示せず）を経て読取信号処理系（図示せ
ず）に伝送される。読取信号処理系は、ＲＦ信号から最
終的な音声若しくは映像信号またはコンピュータデータ
信号を再生し、このような再生信号を例えば装置外部へ
と導出する。また、接線方向分割線で分けた受光部（Ｂ
１＋Ｂ２）及び（Ｂ３＋Ｂ４）の光電変換信号はトラッ
キングエラー信号として生成され、用いられる。

【００２８】図４に示すように、±１次回折光用のサー
ボ信号生成演算回路４１２は、加算回路４４６及び４４
７並びに減算回路４４９を含む。加算回路４４６及び４
４７の各出力信号を減算する減算回路４４９の出力
（（Ａ１＋Ａ３＋Ｃ２）−（Ａ２＋Ｃ１＋Ｃ３））をも
って第２フォーカスエラー信号ＦＥ２が生成される。上
記した図７に示すような光検出器上に集光するスポット
の大きさに応じた出力を演算することによって、非点収
差法による第１フォーカスエラー信号ＦＥ１を作動スポ
ットサイズ法による第２フォーカスエラー信号ＦＥ２を
得ることができる。±１次回折光用光検出器４０１，４
０２はこの第２フォーカスエラー信号ＦＥ２の検出のみ
に用い、トラッキングエラー信号検出やＲＦ信号検出に
は用いない。この第２フォーカスエラー信号ＦＥ２の第
２キャプチャーレンジはホログラムレンズの焦点距離を
設定することで第１フォーカスエラー信号ＦＥ１とほぼ
独立に設定できる。この第２キャプチャーレンジは第１
フォーカスエラー信号ＦＥ１のものよりも大きなキャプ
チャーレンジに設定することができるためフォーカスサ
ーボの引き込み特性を改善したフォーカスエラー信号と
して用いることができる。

【００２９】０次回折光と±１次回折光の光量配分は広
帯域で信号Ｓ／Ｎが必要な０次回折光に大きく配分す
る。そのために、ホログラムレンズ３９は、０次回折光
が±１次回折光より光量比が大きくなるように設定され
ている。±１次回折光はフォーカスエラー信号生成にの
み使用するため信号Ｓ／Ｎも帯域もそれほど必要でない
からである。

【００３０】（フォーカスサーボループ制御）図８に示
すように、ピックアップ３の出力段たる減算回路４３９
から導出される第１フォーカスエラー信号ＦＥ１は、図
示しないアンプにより増幅されゼロクロス検出回路５７
及びイコライザ５８へと供給される。ゼロクロス検出回
路５７は、第１フォーカスエラー信号ＦＥ１のレベルが
所定レベル、本例ではゼロレベルを通過したことを検出
し、その検出結果に応じたゼロクロス検出信号ＦＺを発
生し、制御部５９へ供給する。制御部５９は、プロセッ
サ、ＲＯＭ，ＲＡＭを含むマイクロコンピュータであ
り、システムコントローラからのコマンドを受けるとと
もに所定閾値を格納している。イコライザ５８は、供給
されたフォーカスエラー信号ＦＥ１に波形等化の処理を
施し、その等化された第１フォーカスエラー信号ＦＥ１
をスイッチ回路５１０の１つの入力端子（Ａ）に供給す
る。

【００３１】ピックアップ３の他の出力段たる減算回路
４４９から導出される第２フォーカスエラー信号ＦＥ２
は、図示しないアンプにより増幅されイコライザ６０へ
と供給される。イコライザ６０は、供給された信号ＦＥ
２に波形等化の処理を施し、その等化された第２フォー
カスエラー信号ＦＥ２をスイッチ回路５１０の１つの入
力端子（Ｂ）に供給する。

【００３２】スイッチ回路５１０の入力端子（Ｃ）に
は、システム制御部５９からの強制信号ＦＰ及び制御信
号が供給され、制御信号に応じて（Ａ）〜（Ｃ）のいず
れかを選択的に出力するよう切り換え制御される。制御
信号がフォーカスサーボループを閉成すべきことを示し
ているときにはイコライザからのいずれかのフォーカス
エラー信号を選択してドライバアンプ５１３に出力す
る。一方、制御信号が該ループを開放しかつフォーカス
アクチュエータ３０１を強制的に駆動させるべきことを
示しているときには制御部５９からの強制信号ＦＰを選
択してドライバアンプ５１３に出力する。

【００３３】制御部５９は、プレーヤにおける種々の制
御及び処理を行う。例えばフォーカスセットアップ動作
モードに対応する処理を実行する。このセットアップ動
作モードの処理は、比較器１０１にてＳＵＭ信号のレベ
ルと制御部５９から与えられる閾レベルＴＨとを比較し
て、超えた場合に有意となるフォーカスサーボ起動許可
信号ＦＯＫを制御部５９へ出力する。制御部５９は、フ
ォーカスサーボ起動許可信号ＦＯＫの受信によって読取
信号系及びフォーカスサーボ系のセットアップが完了し
たことを検知し、そのときのフォーカスサーボループの
設定を持続して当該サーボを開始させる。

【００３４】スイッチ回路５１０の出力信号は、ドライ
バアンプ５１３に供給される。ドライバアンプ５１３
は、スイッチ回路５１０の出力に応じた駆動信号を発生
し、フォーカスアクチュエータ３０１に供給する。これ
により、スイッチ回路５１０が１つの入力を選択しイコ
ライザ５８又はイコライザ６０の出力信号をドライバア
ンプ５１３へ中継するフォーカスサーボループの閉成時
には、フォーカスエラー信号のレベルがゼロになるよう
に、すなわち光ビームの合焦位置が記録面に追従するよ
うにフォーカスアクチュエータ３０１が駆動される。他
方、スイッチ回路５１０が他方の入力を選択し強制信号
ＦＰのみがドライバアンプ５１３へ中継供給されるフォ
ーカスサーボループの開放時には、強制信号ＦＰに応じ
て強制的に目標の記録面へと光ビームの合焦位置が移動
したり該目標記録面から離れたりするようフォーカスア
クチュエータ３０１が駆動される。

【００３５】次に、制御部５９により実行される多層光
ディスクでの動作例のフォーカスセットアップ動作の処
理を詳しく説明する。ステップ１では、制御部５９より
出力されるフォーカスサーチ信号によりスイッチ回路５
１０を入力端子Ｃに選択し、制御部５９で生成された三
角波をドライバアンプ５１３に入力する。各光検出器に
より検出された信号をサーボ信号生成演算回路にて演算
し、第１及び第２フォーカスエラー信号ＦＥ１、ＦＥ２
をフォーカスサーボ制御回路に入力する。

【００３６】ステップ２では、第１フォーカスエラー信
号ＦＥ１を用いて単層光ディスク、多層光ディスクの判
定を行う。光ディスクの判定は例えば、ゼロクロス検出
回路５７による第１フォーカスエラー信号ＦＥ１のゼロ
クロスポイントの数によって行う。第１フォーカスエラ
ー信号に複数のゼロクロスポイントがある場合には多層
光ディスクと制御部５９が判定する。

【００３７】ステップ３では、スイッチ回路５１０を入
力端子Ｂとし第２フォーカスエラー信号ＦＥ２をドライ
バアンプ５１３に入力する。ステップ４では、ロックイ
ンを確認後、スイッチ回路５１０を入力端子Ａに切り替
え第１フォーカスエラー信号ＦＥ１をドライバアンプ５
１３に入力する。ステップ５では、ステップ２の判定が
多層光ディスクの場合、スイッチ回路５１０を入力端子
Ｃとしフォーカスジャンプ信号をドライバアンプ５１３
に入力する。単層光ディスクの場合はそのまま次の動作
に移行する。

【００３８】ステップ６では、スイッチ回路５１０を入
力端子Ｂとし第２フォーカスエラー信号をドライバアン
プ５１３に入力する。最寄りの記録層へのフォーカスジ
ャンプが完了し次の動作に移行する。 （他の実施形態）上述の実施形態では、０次回折光用光
検出器４００において０次回折光用のサーボ信号生成演
算回路４１１に接続される正極性となる受光部（Ｂ１，
Ｂ３）の面積と負極性となる受光部（Ｂ２，Ｂ４）の面
積が略等しく設定されて、±１次回折光用光検出器４０
１，４０２において中央の受光部（Ａ２）（Ｃ２）に対
し受光部（Ａ１，Ａ３）（Ｃ１，Ｃ３）がそれぞれ対称
に配置されている。

【００３９】他の実施形態においては、図９に示すよう
に、±１次回折光用光検出器４０１，４０２においてサ
ーボ信号生成演算回路に接続される正極性となる受光部
（Ａ１，Ａ３）（Ｃ２）の面積と負極性となる受光部
（Ａ２）（Ｃ１，Ｃ３）の面積がおおよそ等しくなるよ
うに形成される。すなわち、＋１次回折光用光検出器４
０１の受光部（Ａ１，Ａ３）の面積を、＋１次回折光の
楕円スポットの長軸（対角線方向）に沿った分割線Ｌで
分割して補助部Ａ４だけ減少して、両補助部Ａ４を受光
部Ａ２に結線し受光部Ａ２の面積を増加して、正極性及
び負極性となる受光部の面積を略等しくする。同様に、
−１次回折光用光検出器４０２の受光部（Ｃ１，Ｃ３）
の面積を、−１次回折光の楕円スポットの長軸（対角線
方向）に沿った分割線Ｌで分割して補助部Ｃ４だけ減少
して、両補助部Ｃ４を受光部Ｃ２に結線し受光部Ｃ２の
面積を増加して、正極性及び負極性となる受光部の面積
を略等しくする。

【００４０】これによってデフォーカスの場合でのフォ
ーカスエラー信号のオフセットを低減できる。すなわ
ち、図１０に示すように、この実施形態においては、０
次回折光用光検出器４００については図７に示す構成と
同一の動作を行う。また、±１次回折光用光検出器４０
１，４０２については、図１０（ｄ）、（ｅ）から明ら
かなように、図７（ｄ）、（ｅ）に示す挙動までは同一
の動作を行う。

【００４１】図１０（ｄ）、（ｅ）に示す後に、±１次
回折光スポットが±１次回折光用光検出器４０１、４０
２からはみ出し始めると、第２フォーカスエラー信号Ｆ
Ｅ２の絶対値は減少し始めるが、図１０（ｆ）に示すよ
うに、光ディスクが近づき大きくデフォーカス状態にな
った場合は、受光部（Ｃ１，Ｃ３）からはみ出した−１
次回折光は、隣接する両補助部Ｃ４に入射する。これに
よって逆極性成分が増加するので、上記（２）式で演算
される第２フォーカスエラー信号ＦＥ２は、隣接する両
補助部Ｃ４がない場合の第２フォーカスエラー信号ＦＥ
２のカーブに比べて、第２キャプチャーレンジを越えた
直後に急激に０に減少する。

【００４２】また、図１０（ｇ）に示すように、光ディ
スク１が対物レンズ３７から遠ざかる方向に大きくデフ
ォーカス状態になった場合は、受光部（Ａ１，Ａ３）か
らはみ出した＋１次回折光は、隣接する両補助部Ａ４に
入射する。これによって逆極性成分が増加するので、光
ディスクが近づく場合と同様に上記（２）式で演算され
る第２フォーカスエラー信号ＦＥ２は、隣接する両補助
部Ａ４がない場合の第２フォーカスエラー信号ＦＥ２の
カーブに比べて、第２キャプチャーレンジを越えた直後
に急激に０に減少する。

【００４３】受光部の補助部Ａ４、Ｃ４の形状やその距
離を変化させることによって、第２キャプチャーレンジ
を越えた領域で０への収束の仕方が変化するので、これ
らを最適化することで、上記実施形態では緩やかに０に
収束していた第２フォーカスエラー信号特性を急激に０
に収束させることができる。よって、層間距離の小さな
多層ディスクを再生した場合でも、各層でのフォーカス
エラー信号のオフセットは十分小さくなり、検出感度も
ほとんど変化しないため、正常なフォーカスサーボを行
うことができる。

【００４４】なお、±１次回折光用光検出器の受光部は
互いに独立した少なくとも２個の受光部から構成されれ
ばよく、図１３に示すように、受光部Ａ１とＡ３及び受
光部Ｃ１とＣ３が互いに独立しないように接続して構成
してもよい。図１１に、実施形態におけるピックアップ
による、光ディスク及び対物レンズ間距離に応じて変化
する第１及び第２フォーカスエラー信号特性並びにＳＵ
Ｍ信号を示す。

【００４５】一方、ＤＰＰやＣＴＣなど３ビーム仕様の
ピックアップに本発明を適用する場合、サイドビームに
も±１次回折光が発生するがサイドビームの±１次回折
光はかなり少ない光量となるためこの光を受光する光検
出器はあえて設ける必要はなくなる。３ビーム用光検出
器は前記回折光学素子による０次回折光のみを受光する
ようにできる。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、非点収差法による第１
フォーカスエラー信号と差動スポットサイズ法による第
２フォーカスエラー信号を得ることができる。第２フォ
ーカスエラー信号のキャプチャーレンジは第１フォーカ
スエラー信号のキャプチャーレンジよりも大きく設定で
きるため、例えば多層光ディスクなどにおいて広いキャ
プチャーレンジを持った第２フォーカスエラーで安定性
の高い引き込み動作を行い、層間クロストークの影響を
受け難い狭いキャプチャーレンジをもつ第１フォーカス
エラーで層間ジャンプやそれぞれの層でのフォーカスサ
ーボに使用することができる。

【００４７】また、ランド／グループ光ディスクを再生
する場合は第２フォーカスエラーのみを用いることで、
トラッククロスノイズの影響のない安定したフォーカス
サーボを実現することができる。この場合、第１フォー
カスエラー信号は用いないので光検出器の大きさにそれ
ほどの余裕を考慮する必要が無いため小さなサイズの光
検出器にすることができる。光検出器を小さくすること
で広帯域化などが容易に実施できる。さらに、多層光デ
ィスクにおいて再生用に用いる光検出器が小さいために
再生信号の層間クロストークを小さく抑えることができ
る。

【００４８】±１次回折光用光検出器においてサーボ信
号生成演算回路に接続される正極性となる受光部の面積
と負極性となる受光部の面積がおおよそ等しくなるよう
にしたので、デフォーカスの場合のフォーカスエラー信
号のオフセットを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】３層光ディスクの概略断面図。

【図２】３層光ディスクの層間距離とキャプチャーレン
ジの関係を変化させたときのフォーカスエラー信号の変
化を示すグラフ。

【図３】本発明による光ピックアップ装置の一実施形態
の構成を示す概略斜視図

【図４】本発明による光ピックアップ装置の光検出器の
構成を示す概略平面ブロック図。

【図５】本発明による光ピックアップ装置の光検出光学
系の構成を示す概略斜視図。

【図６】本発明による光ピックアップ装置の光検出光学
系の構成を示す概略斜視図。

【図７】本発明による実施形態の光ピックアップ装置の
光検出器を示す概略平面図。

【図８】本発明による光ピックアップ装置の概略ブロッ
ク図。

【図９】本発明による他の実施形態の光ピックアップ装
置の光検出器の構成を示す概略平面ブロック図。

【図１０】本発明による他の実施形態の光ピックアップ
装置の光検出器を示す概略平面図。

【図１１】本発明による光ピックアップ装置における光
ディスク及び対物レンズ間距離に応じて変化する第１及
び第２フォーカスエラー信号特性並びにＳＵＭ信号を示
すグラフ。

【図１２】本発明による他の実施形態の光ピックアップ
装置の光検出器の構成を示す概略平面ブロック図。

【図１３】本発明による他の実施形態の光ピックアップ
装置の光検出器の構成を示す概略平面ブロック図。

【符号の説明】

Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ
３ 受光部 １ 光ディスク ３ ピックアップ ３１ 半導体レーザ ３２ グレーティング ３３ 偏光ビームスプリッタ ３４ コリメータレンズ ３５ ミラー ３６ １／４波長板 ３７ 対物レンズ ３８ 非点収差発生光学素子 ３９ 回折光学素子 ４０ 光検出器 ５７ ゼロクロス検出回路 ５８ イコライザ ５９ 制御部 １０１ 比較器 ３０１ フォーカスアクチュエータ ４００ ０次回折光用光検出器 ４０１ ＋１次回折光用光検出器 ４０２ −１次回折光用光検出器 ４３６、４３７、４３８、４４６、４４７ 加算回路 ４３９、４４９ 減算回路 ５１０ スイッチ回路 ５１３ ドライバアンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ１１Ｂ 7/09 Ｇ１１Ｂ 7/09 Ｂ Ｆターム(参考） 2H049 CA01 CA09 CA17 CA20 5D118 AA18 BA01 BB08 BF02 BF03 CD02 CD08 CF06 CF08 CG02 DA03 DA20 DC03 5D119 AA29 BA01 BB13 EA03 FA05 JA08 JA12 JA24 KA02 KA18 KA19 KA20 KA24 KA27

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学式記録媒体の記録面上のトラックに
   光ビームを集光してスポットを形成する照射光学系、及
   び、前記スポットから反射されて戻った戻り光を光検出
   器へ導く光検出光学系を有し、前記光ビームの焦点誤差
   を検出する光ピックアップ装置であって、 前記光検出光学系の前記戻り光の光路中に配置されかつ
   前記戻り光を０次回折光及び±１次回折光を出力するホ
   ログラムレンズと、 前記光検出光学系の前記戻り光の光路中における前記ホ
   ログラムレンズの前又は後のいずれかに配置され、かつ
   非点収差を付与する光学素子と、 前記ホログラムレンズから出力される０次回折光を受光
   する０次回折光用の光検出器と、 前記ホログラムレンズから出力される±１次回折光を受
   光する±１次回折光用の光検出器と、 前記０次回折光用の光検出器に接続されかつその出力信
   号に基づいて第１のキャプチャーレンジを有する第１フ
   ォーカスエラー信号を生成する０次回折光用のサーボ信
   号生成演算回路と、 前記±１次回折光用の光検出器に接続されかつその出力
   信号に基づいて前記第１のキャプチャーレンジと異なる
   第２のキャプチャーレンジを有する第２フォーカスエラ
   ー信号を生成する±１次回折光用のサーボ信号生成演算
   回路と、を備えたことを特徴とする光ピックアップ装
   置。
2. 【請求項２】 前記ホログラムレンズは、前記０次回折
   光が前記±１次回折光より光量比が大きくなるように設
   定されていることを特徴とする請求項１記載の光ピック
   アップ装置。
3. 【請求項３】 前記０次回折光用の光検出器は、直交す
   る２本の分割線を境界線として各々近接配置されかつ互
   いに独立した４個の受光部から構成され、一方の分割線
   がトラック伸長方向に平行になるように配置され、前記
   ０次回折光用のサーボ信号生成演算回路に接続される正
   極性となる受光部の面積と負極性となる受光部の面積が
   略等しく設定されていることを特徴とする請求項１〜２
   のいずれか１記載の光ピックアップ装置。
4. 【請求項４】 前記非点収差を付与する光学素子はシリ
   ンドリカルレンズであり、その中心軸が光ディスクのト
   ラック伸長方向に対して４５度の角度で伸長するよう
   に、戻り光の光路に配置されていることを特徴とする請
   求項１〜３のいずれか１記載の光ピックアップ装置。
5. 【請求項５】 前記±１次回折光用の光検出器は、トラ
   ック伸長方向に垂直な方向と略平行に伸長する少なくと
   も２本の分割線を境界線として各々近接配置されかつ互
   いに独立した少なくとも２個の受光部から構成され、前
   記±１次回折光用のサーボ信号生成演算回路に接続され
   る正極性となる受光部の面積と負極性となる受光部の面
   積が略等しく設定されていることを特徴とする請求項１
   〜４のいずれか１記載の光ピックアップ装置。
6. 【請求項６】 前記第１のキャプチャーレンジは前記第
   ２のキャプチャーレンジより小となるように構成された
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１記載の光ピ
   ックアップ装置。
7. 【請求項７】 前記０次回折光に基づいてトラッキング
   エラー信号を生成するように構成されたことを特徴とす
   る請求項１〜６のいずれか１記載の光ピックアップ装
   置。
8. 【請求項８】 前記第１フォーカスエラー信号は非点収
   差法で、前記第２フォーカスエラー信号は差動スポット
   サイズ法で、それぞれ生成するように構成されたことを
   特徴とする請求項１〜７のいずれか１記載の光ピックア
   ップ装置。