JP2003030892A - 光ヘッドおよびそれを用いた光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】再生専用ディスクに対して再生可能であると共
に、トラックピッチの異なる複数の記録型ディスクに対
しても各々のディスクに適したトラッキング誤差信号を
検出し、安定かつ良好に記録・再生が可能である、小型
・低コストな光ヘッドならびに光ディスク装置を提供す
る。 【解決手段】光源と、該光源から放射された光束を光デ
ィスクの情報記録面に集光するための対物レンズと、前
記光源と前記対物レンズの間に配置され前記光源から放
射された光束を回折分離する回折格子とを備えた光ヘッ
ドにおいて、前記回折格子が回折角および／または回折
方向の異なる２つの領域に分割された２分割回折格子で
あって、前記光源から放射された光束を２分割するとと
もに少なくとも５本の光束に分離し、前記光ディスク上
で少なくとも５個の光スポットを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は構造の異なる複数の
光ディスクに対して情報を記録・再生可能な光ヘッドお
よび光ディスク装置に関するものであり、特にトラック
ピッチの異なる複数の溝構造ディスクに対して光スポッ
トのトラッキング制御を行うための誤差信号検出に関す
る発明である。

【０００２】

【従来の技術】光ディスク装置は、非接触、大容量、高
速アクセス、低コストメディアを特徴とする情報記録再
生装置であり、これらの特徴を生かしてディジタルオー
ディオ信号やディジタル映像信号の記録再生装置とし
て、あるいはコンピュータの外部記憶装置として利用さ
れている。

【０００３】現在一般的に広く使われている光ディスク
であるが、例えば音楽ソフトウェアや映像ソフトウェア
の販売・配布用途にはＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭな
ど再生専用ディスク、データのバックアップやオーサリ
ング用途にはＣＤ−ＲやＤＶＤ−Ｒなどの追記型ディス
ク、またコンピュータの外部メモリー用途にはＤＶＤ−
ＲＡＭなどの書き換え型ディスクといったように、用途
および扱うデータの量・性質に応じて様々な種類ものが
存在・普及している。

【０００４】ところがこれらのディスクは各々異なる構
造をしているため、単一の光ヘッドで記録・再生を行う
ことは困難である。

【０００５】種々のディスクを再生専用ディスクと記録
可能ディスクに大別すると、両者ではトラック構造が異
なり、前者が凹凸ピット列構造、後者がガイド溝構造で
ある。このトラック構造の違いのため、一方に適した検
出方式を用いると他方に対して適切なトラッキング誤差
信号を検出することは困難である。例えば再生専用ディ
スクに適したディファレンシャル・フェイズ・ディテク
ション法（以下ＤＰＤ法と略す）は、ピットのデータ方
向のエッジを検出する必要があることから、未記録の記
録可能型ディスクに対してトラッキング誤差信号を検出
できない。一方、未記録の記録型ディスクに対してトラ
ッキング誤差信号を検出可能なプッシュプル法では、プ
ッシュプル信号振幅変調度の小さな再生専用ディスクに
は適さない。

【０００６】この問題を解決する手段として、例えば特
開平１０−１４３８７８号公報では、対物レンズの直下
に対物レンズと一体で駆動する十文字型の分割線を有す
る回折格子を配置し、回折格子でディスクからの反射光
束を田の字状に４分割し、各領域で回折分離した回折光
を複数に分割された受光部を持つ光検出器で受光する構
成が開示されている。

【０００７】このような構成により、再生専用ディスク
に対してはＤＰＤ法、記録可能ディスクに対してはプッ
シュプル法によるトラッキング誤差信号検出を可能とす
ると共に、プッシュプル法の問題点である対物レンズ変
位時のトラッキング誤差信号オフセット発生を低減可能
としている。

【０００８】あるいは別の構成として、特開２０００−
８２２２６号公報では、２つの光源と各光源の前に３ス
ポット生成のための回折格子を備え、ディスクからの反
射光を３連の４分割受光部を有する光検出器により受光
する構成が開示されている。

【０００９】このような構成により、再生専用ディスク
に対しては光源波長に応じてＤＰＤ法もしくは３スポッ
ト法、記録可能ディスクに対しては差動プッシュプル法
によるトラッキング誤差信号検出を可能としている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが前記従来技術
ではトラックピッチの異なる複数の記録型ディスクに対
応することが困難であった（ここではプッシュプル信号
の位相差が３６０°となる間隔をトラックピッチと定義
する）。

【００１１】プッシュプル信号の振幅変調度は光源波長
とトラックピッチに依存しているため、波長が同じ場合
にはトラックピッチによってプッシュプルの振幅が異な
る。例えばＤＶＤ−ＲＡＭ（ｖｅｒ．２．０）のトラッ
クピッチが１．３３μｍであるのに対して、ＤＶＤ−Ｒ
（ｖｅｒ．２．０）は０．７４μｍと約半分である。こ
のため、ＤＶＤ−Ｒのプッシュプルの変調振幅はＤＶＤ
−ＲＡＭの１／４程度である。

【００１２】このように、トラックピッチによってはプ
ッシュプル振幅変調度が低下するため光源の発光分布の
影響が相対的に大きくなる。その場合には特開平１０−
１４３８７８号公報に記載の従来技術を用いても、対物
レンズ変位時のトラッキング誤差信号オフセットの低減
効果が不十分となる問題があった。

【００１３】また該従来技術は対物レンズと回折格子を
一体駆動とするため、対物レンズアクチュエータの感度
が低下する問題と、通常の回折格子と比較して高価な偏
光異方性の回折格子を用いることによるコストアップの
問題があった。

【００１４】一方、特開２０００−８２２２６号公報に
記載の従来技術で用いている差動プッシュプル法によれ
ば、ディスク上３スポットをトラックピッチに応じた配
置、つまりメインスポットとサイドスポットのプッシュ
プル信号位相差を略１８０°にすることで、対物レンズ
変位時のプッシュプル信号オフセットを十分に低減する
ことが可能である。

【００１５】しかしながら、３スポット配置を一方の記
録可能型ディスクのトラックピッチに合わせると、他方
の記録可能型ディスクのトラックピッチに対してはメイ
ンスポットとサイドスポットのプッシュプル信号位相差
が１８０°から大きくずれて差動プッシュプル法による
トラッキング誤差信号が検出不能となる問題があった。

【００１６】また記録型ディスクの各トラックピッチに
応じて動的にディスク上３スポットの配置を可変させる
ことは、精度の問題により事実上困難である。

【００１７】そこで本発明の課題は、再生専用ディスク
に対して再生可能であると共に、トラックピッチの異な
る複数の記録型ディスクに対しても各々のディスクに適
した安定なトラッキング誤差信号を検出し、良好に記録
・再生が可能な小型・低コストな光ヘッド、ならびにそ
れを用いた光ディスク装置を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明では、波長λの光源１と、光源１により放射
された光束を光ディスク２０の情報記録面に集光するた
めの対物レンズ４と、該光源１と該対物レンズ４との間
に格子定数ｄ１なる領域２ａおよび格子定数ｄ２なる領
域２ｂを有する２分割回折格子２を備える構成とした。

【００１９】また２分割回折格子２を、該回折格子２の
分割線が対物レンズ４に向かう円状の光束を半円状に２
分割し、かつ分割線の方向がディスク２０に投影してト
ラック方向とほぼ直交する方向であるように配置した。

【００２０】２分割回折格子２の領域２ａにおいて、光
束を格子定数ｄ１と波長λにより決定される所定の角度
で回折分離し、また領域２ｂにおいて、光束を格子定数
ｄ２と波長λにより決定される所定の角度で回折分離す
る。つまり２分割回折格子２により、１つの円状の０次
回折光束（透過光束）と、領域２ａおよび２ｂで回折さ
れた４つの半円状の±１次回折光束とを生成する。

【００２１】各光束を前記対物レンズ４にて集光するこ
とで、ディスク２０の情報記録面上に、円状の０次回折
光束は光スポット１００を形成し、２分割回折格子２の
領域２ａにおいて回折した半円状の±１次回折光束は光
スポット１０１ａおよび１０２ａを形成し、領域２ｂに
おいて回折した半円状の±１次回折光束は光スポット１
０１ｂおよび１０２ｂを形成する。

【００２２】ここで光スポット１０１ａ、１０１ｂ、１
０２ａ、１０２ｂは各々半円状の光束を集光しているた
め、ディスクのトラック方向に対する実効的な開口数が
低下し、光スポット１００と比較してトラック方向に長
い楕円状のスポットとなる。しかしながら、トラックと
直交する方向については１００と同等程度に絞り込むこ
とが可能である。

【００２３】さらに光スポット１００と光スポット１０
１ａおよび１０２ａとのディスクトラックと直交する方
向の距離を、ディスク２０ａのトラックピッチＴｐ１に
対して、Ｔｐ１／２＋ｎ×Ｔｐ１（ｎ：整数）をほぼ満
たすよう配置し、光スポット１００と光スポット１０１
ｂおよび１０２ｂとのディスクトラックと直交する方向
の距離を、ディスク２０ｂのトラックピッチＴｐ２に対
して、Ｔｐ２／１＋ｍ×Ｔｐ２（ｍ：整数）をほぼ満た
すように配置した。

【００２４】ここで前記２分割回折格子２の各領域２
ａ、２ｂの格子の向きを一致させると共に、格子定数ｄ
１、ｄ２を、２種類の記録型ディスクのトラックピッチ
Ｔｐ１、Ｔｐ２に対し、 ｄ１／ｄ２＝Ｔｐ２／Ｔｐ１ （もしくはｄ１／ｄ２＝
Ｔｐ１／Ｔｐ２） をほぼ満たす構成とした。

【００２５】あるいは格子定数ｄ１、ｄ２を任意に設定
し、各領域２ａ、２ｂでの各格子の向きを所定の角度ず
らすことで、ディスク上のスポット位置を所定の位置に
配置するようにした。

【００２６】さらに光源１と対物レンズ４との間に光束
分離素子５を備え、ディスクからの反射光束を光検出器
９の受光面に導く構成とした。

【００２７】このような構成により、反射光束は前記２
分割回折格子２を透過することなく、該２分割回折格子
として高価な偏光異方性の素子に変わって一般的な安価
な回折格子を用いることができる。

【００２８】光検出器９は複数の受光領域を備え、ディ
スク上の５つのスポット１００、１０１ａ、１０２ａ、
１０１ｂ、１０２ｂの反射光束を各々別の受光領域で受
光する構成とし、なおかつ各受光領域は各光スポット
（少なくとも１００、１０１ａあるいは１０２ａ、１０
１ｂあるいは１０２ｂの３つの光スポット）によるプッ
シュプル信号を検出可能なように分割した構成とした。
また、光スポット１００の反射光束の受光領域について
は、反射光束を田の字状に４分割した各光束を受光可能
なように４つ以上に分割する構成とした。

【００２９】このような構成とすることにより、トラッ
クピッチＴｐ１の記録可能ディスク２０ａに対し、光ス
ポット１００と、光スポット１０１ａおよび１０２ａの
少なくとも１つを用いて、差動プッシュプル法によるト
ラッキング誤差信号を検出可能とすると共に、トラック
ピッチＴｐ２の記録可能ディスク２０ｂに対し、光スポ
ット１００と、光スポット１０１ｂおよび１０２ｂの少
なくとも１つを用いて差動プッシュプル法によるトラッ
キング誤差信号の検出を可能とする。

【００３０】つまりトラックピッチの異なる複数の記録
可能ディスクに対し、それぞれ差動プッシュプル法を用
いることが可能となり、対物レンズ変位時のオフセット
発生のほとんどない安定なトラッキング誤差信号が検出
可能となる。また再生専用ディスクに対してはＤＰＤ法
によるトラッキング誤差信号を検出できる。

【００３１】また、光束分離素子７と光検出器９の間に
田の字状に４分割した４分割回折格子７を設けた。４分
割回折格子７の分割線の一方は、ディスク２０に投影し
てトラック方向に略一致し、もう一方がトラックと直交
する方向に略一致するようにし、かつ光スポット１００
の反射光束を略光束中心で４分割するような位置に配置
した。

【００３２】４分割回折格子７により各スポットの反射
光束は回折分離され、光検出器上に０次回折光を含めて
合計２９個のスポットを形成する。そこで各々のスポッ
トを所定の受光領域にて受光するように、前記光検出器
９を配置する。特に光スポット１００の反射光束の＋１
次または−１次回折光を２分割された受光面に導くこと
により、ナイフエッジ法によるフォーカス誤差信号検出
が可能となる。

【００３３】あるいは４分割回折格子を直線格子ではな
く所定のレンズパワーを持たせた曲線格子とすること
で、スポットサイズ検出法によるフォーカス誤差信号検
出が可能である。

【００３４】あるいは光束分離素子５と光検出器９の間
に例えばシリンドリカルレンズのような非点収差を発生
させる素子を設けることにより、非点収差法によるフォ
ーカス誤差信号検出が可能である。

【００３５】さらに前記光束分離素子５としてホログラ
ムを用い、前記４分割回折格子７の機能を持たせると共
に、光源１と光検出器９を同一基板上に形成もしくは近
接させる。さらに光源１と光束分離素子５との間に前記
２分割回折格子２を配置し、これら素子を１つのパッケ
ージとして構成する。このような構成とすることで、光
ヘッドの小型化・簡易化が可能となる。

【００３６】また光ディスク装置として、以上述べたよ
うな光ヘッドと、装着された光ディスクの種類を判別す
るディスク判別手段とを備える。装着されたディスクが
再生専用ディスクか記録可能ディスクかに応じて、トラ
ッキング誤差信号の検出方式を適宜切り替えるととも
に、記録可能ディスク２０ａか記録可能ディスク２０ｂ
かに応じて、サイドプッシュプル信号の検出領域を適宜
切り替えてそれぞれのディスクに応じた差動プッシュプ
ル法によるトラッキング誤差信号を検出する構成とし
た。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施形態と
しての光学ヘッドの構成ならびに動作を、図面を参照し
ながら説明する。

【００３８】図２は本発明の第１の実施形態としての光
学ヘッドの構成図である。

【００３９】レーザ光源１はトラックピッチＴｐ１なる
記録可能ディスク２０ａ（例えばＤＶＤ−ＲＡＭ［４．
７Ｇ］ディスク，Ｔｐ１＝１．３３μｍ）およびトラッ
クピッチＴｐ２なる記録可能ディスク２０ｂ（例えばＤ
ＶＤ−Ｒ［４．７Ｇ］ディスク，Ｔｐ２＝０．７４μ
ｍ）に対応した波長λで発振する半導体レーザダイオー
ドである。レーザ光源１から出射した略直線偏光の光束
は、２分割回折格子２に入射する。

【００４０】図３はこの２分割回折格子２の格子パター
ンの一例を示した平面図である。

【００４１】２分割回折格子は格子定数の異なる２つの
領域２ａ、２ｂを有し、２領域の分割線によって、入射
した円状の光束３００を半円状に２分割する。また分割
線の方向はディスク２０に投影したときにトラックの方
向とほぼ直交する向きに配置されている。

【００４２】領域２ａ、２ｂの回折格子は直線格子であ
り、格子の向き（すなわち光束が回折される方向）が両
者でほぼ一致していると共に、分割線に対しても略平行
となっている。さらに領域２ａの格子定数ｄ１と、領域
２ｂの格子定数ｄ２とは以下の関係式をほぼ満たしてい
る。

【００４３】ｄ１／ｄ２＝Ｔｐ２／Ｔｐ１ 例えば上記のディスクの例に従い、Ｔｐ１＝１．３３μ
ｍ，Ｔｐ２＝０．７４μｍとすると、ｄ１／ｄ２＝０．
５６をほぼ満たしている。

【００４４】なお上記関係式はｄ１とｄ２に関する一般
式ではないので、下記に一般式を示す（ｎ，ｍ＝整
数）。

【００４５】ｄ１／ｄ２＝（１＋２ｍ）Ｔｐ２／（１＋
２ｎ）Ｔｐ１ ２分割回折格子２において領域２ａに入射した光束は格
子定数ｄ１と波長λにより定まる所定の回折角で、領域
２ｂに入射した光束は格子定数ｄ２と波長λにより定ま
る所定の回折角で各々回折分離される。つまり２分割回
折格子２に入射した光束は、１つの円状の０次回折光
と、４つの半円状の±１次回折光とに分離されて偏光ビ
ームスプリッタに向かう。なお２分割回折格子２の回折
効率は、例えば０次：＋１次：−１次＝９：１：１とい
ったように、０次回折光束の光強度が大きいように設定
してある。

【００４６】偏光ビームスプリッタ７はレーザ光源１か
ら出射された直線偏光を略透過する方向に配置されてお
り、２波長回折格子によって回折分離された５つの光束
は該偏光ビームスプリッタ７を透過する。さらに波長λ
の光に対して９０°の位相差を与える１／４波長板１０
において円偏光に変換された後、コリメートレンズ３を
透過して平行光に変換され、対物レンズ４に入射する。

【００４７】対物レンズ４は入射した平行光束をディス
ク２０の情報記録面に所定の開口数（例えばＤＶＤであ
ればＮＡ０．６）で収差よく集光することが可能なもの
であり、対物レンズアクチュエータ６によって変位可能
である。５つの光束は該対物レンズ７によって５つの光
スポットを形成する。

【００４８】図４は記録可能ディスク２０ａの１例とし
てトラック構造とディスク上スポット配置、ならびにト
ラックを横断する方向にスポットを変位させていった場
合のプッシュプル信号を示した図である。また図５は記
録可能ディスク２０ｂの１例としてトラック構造とディ
スク上スポット配置、ならびにプッシュプル信号を示し
た図である。

【００４９】図４を用いてディスク上スポットの配置を
説明する。光スポット１００は２分割回折格子２によっ
て回折分離された光束のうち、円状の０次回折光が集光
したものであり、他の４つの光束より光量の大きいメイ
ンスポットである。円状の光束を集光しているため、ト
ラックの方向ならびにトラックと直交する方向の開口数
が等しく、ほぼ円状の光スポットが形成される。また光
スポット１０１ａ、１０２ａは２分割回折格子２の領域
２ａで回折された半円状の±１次回折光が集光したもの
であり、また光スポット１０１ｂ、１０２ｂは領域２ｂ
で回折された半円状の±１次回折光が集光したものであ
る。光スポット１０１ａ，１０２ａ、１０１ｂ、１０２
ｂは半円状の光束が集光したものであるため、トラック
方向の実効的な開口数が半減し、したがいトラック方向
に長い楕円状の光スポットとなる。しかしながらトラッ
クと直交する方向については実行的な開口数の低下がほ
とんどないので、プッシュプル信号を検出する上で十分
な大きさに集光されている。

【００５０】メインスポットである光スポット１００
と、サイドスポットのうちメインから遠い側の光スポッ
ト１０１ａ、１０２ａとの位置関係を、トラックと直交
する方向でＴｐ１／２間隔となるように配置してある。
例えば光スポット１００がちょうどグルーブ上にあると
き、光スポット１０１ａは隣接するランド上に、また光
スポット１０２ａは反対方向の隣接ランド上に配置して
ある。すなわちプッシュプル信号の位相が１８０°ずれ
る位置に配置してある。なお、一般的には、上記間隔は
Ｔｐ１／２＋ｎ・Ｔｐであればよい。

【００５１】また上記のように配置した場合に光スポッ
ト１０１ｂ、１０２ｂは、光スポット１００との間隔が
トラックと直交する方向に（ｄ１／ｄ２）・（Ｔ１ｐ／
２）の距離となる。

【００５２】なお、このようなディスク上光スポット配
置とするためには、２分割回折格子２の格子の向きを回
転調整などの手段によって所定の方向に合わせることで
達成可能である。

【００５３】上記のようなディスク上光スポット位置関
係を保ったまま、記録可能ディスク２０ｂに対して光デ
ィスク上スポットの位置関係がどうなるか図５を用いて
説明する。光スポット１００と、サイドスポットのうち
メインから近い側の光スポット１０１ｂ、１０２ｂとの
位置関係は、前述したようにトラックと直交する方向に
（ｄ１／ｄ２）・（Ｔ１ｐ／２）の間隔で並ぶ。ここで
格子定数ｄ１とｄ２はｄ１／ｄ２＝Ｔ２ｐ／Ｔ１ｐをほ
ぼ満たすようにしたことから、ディスク２０ｂに対して
は、上記スポットの間隔がＴ２ｐ／２で並ぶことにな
る。すなわち、メインスポットである光スポット１００
のプッシュプル信号の位相と、光スポット１０１ｂ、１
０２ｂのプッシュプル信号の位相が１８０°ずれた位置
に配置された構成となっている。

【００５４】以上を整理すると、記録可能ディスク２０
ａに対しては、光スポット１００と光スポット１０１ａ
および１０２ａとのプッシュプル信号の位相が１８０°
ずれており、記録可能ディスク２０ｂに対しては、光ス
ポット１００と光スポット１０１ｂおよび１０２ｂとの
プッシュプル信号の位相が１８０°ずれた関係となって
いる。

【００５５】ディスクからの５つの反射光束は再び対物
レンズ４、コリメートレンズ３を通って、１／４波長板
１０でレーザ光源１の出射光の偏光方向と直交する方向
の直線偏光に変換された後、偏光ビームスプリッタ５で
反射され光検出器９の方向に導かれる。

【００５６】偏光ビームスプリッタ５と光検出器９の間
の光路には、田の字状に４つの領域に分割された４分割
回折格子７と検出光学系を所定の倍率に変換するための
検出レンズ８が設けてある。４分割回折格子で回折分離
された各々の反射光束は、検出レンズ８を通って、１４
分割された受光領域を有する光検出器９の所定の受光領
域に導かれる。ここで４分割回折格子７の回折効率は０
次回折光が十分小さく、例えば０次：＋１次：−１次＝
１：３５：３５とする。

【００５７】図６はこの４分割回折格子７の格子パター
ンの１例を示した平面図である。十文字の分割線によっ
て、格子定数のそれぞれ異なる直線格子が形成された４
つの領域７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄに分割されており、図
の左右の領域を分割する分割線はディスクに投影した場
合にトラックと平行な方向と略一致し、上下の領域を分
割する分割線はトラックと直交する方向に略一致する。
また十文字の中心がメインスポットである光スポット１
００からの反射光束４００の中心と略一致し４分割する
ように配置してある。また格子の向きは４領域とも図の
上下同一方向に刻んだ構成としている。ただし本発明は
それに限るものではなく、格子定数や格子の向きは光検
出器９の受光領域との兼ね合いによって任意に決めるこ
とができる。

【００５８】図７は光検出器９の受光領域パターンと、
ややデフォーカスした状態における受光面での光スポッ
ト配置、ならびにＲＦ信号、フォーカス誤差信号、トラ
ッキング誤差信号の生成ブロックの１例を示す図であ
る。

【００５９】図６および図７を用いて受光面上のスポッ
ト位置関係と、各信号検出動作について説明する。

【００６０】メインスポットであるディスク上光スポッ
ト１００の反射光束４００は、前述したように４分割回
折格子７で４分割されて、各々の領域で回折分離され
る。領域７ａで回折された＋１次光は受光面上で光スポ
ット２０１として４分割受光領域９０のａ領域に集光さ
れる。また領域７ｂで回折された＋１次光は光スポット
２０２として受光領域９０のｂ領域に、−１次光は光ス
ポット２０５として受光領域９１に集光され、同様に光
領域７ｃで回折された＋１次光は光スポット２０３とし
て受光領域９０のｃ領域に、−１次光は光スポット２０
６として受光領域９１にされる。また領域７ｄで回折さ
れた＋１次光は光スポット２０４として受光領域９０の
ｄ領域に集光される。

【００６１】ここで４分割受光領域９０はＲＦ信号（再
生信号）およびトラッキング誤差信号検出領域である。
領域ａ、ｂ、ｃ、ｄの各出力を加算器５０で加算してメ
インスポット１００によるＲＦ信号を検出することがで
きる。また再生専用ディスクに対しては、ａ、ｂ、ｃ、
ｄの各出力の位相差を位相差検出回路５２にて検出しＤ
ＰＰ法によるトラッキング誤差信号を検出することがで
きる。また加算器５３にてａ、ｂの出力を加算［ａ＋
ｂ］、加算器５４にてｃ、ｄの出力を加算［ｃ＋ｄ］し
た後、減算器５５によってメインスポットによるプッシ
ュプル信号［（ａ＋ｂ）−（ｃ＋ｄ）］を検出可能であ
る。ただし、前述したようにここで得られるプッシュプ
ル信号は、対物レンズが変位した際に４分割回折格子７
上での反射光束４００も変位し、分割のバランスが変わ
るためにオフセットが生じてしまう。

【００６２】一方、２分割受光領域９１はフォーカス誤
差信号検出領域である。図７に示すように、わずかにデ
フォーカス（例えばインフォーカス）した状態では光ス
ポット２０５および２０６は共にｅ領域に存在するが、
ジャストフォーカス位置ではちょうど分割線上に集光
し、逆方向にデフォーカス（例えばアウトフォーカス）
した状態ではｆ領域に存在するため、２つの出力ｅ、ｆ
を減算器５１にて差分を演算することでナイフエッジ法
によるフォーカス誤差信号の検出が可能である。なお、
４分割した反射光束のうち２つの光スポットを用いた検
出方法について示したが、本発明はこれに限るものでは
なく、受光面を４分割するなどして４つの光スポットを
用いたナイフエッジ検出も可能である。

【００６３】サイドスポット１０１ａおよび１０２ａに
よる反射光束は半円状であり、その半円の方向に従い、
４分割回折格子７の７ａおよび７ｄ領域にのみ入射して
回折分離される。領域７ａで回折された＋１次光はそれ
ぞれ光スポット２１１、２２１として２分割受光領域９
２の領域ｋならびに２分割受光領域９３の領域ｍに集光
される。また７ｄで回折された＋１次光はそれぞれ光ス
ポット２１２、２２２として２分割受光領域９２の領域
ｌならびに２分割受光領域９３の領域ｎに集光される。

【００６４】またサイドスポット１０１ｂおよび１０２
ｂによる反射光束も同様に半円状であり、その半円の方
向に従い、４分割回折格子７の７ｂおよび７ｃ領域にの
み入射して回折分離される。領域７ｂで回折された＋１
次光はそれぞれ光スポット２１３、２２３として２分割
受光領域９４の領域ｇならびに２分割受光領域９５の領
域ｉに集光される。また７ｃで回折された＋１次光はそ
れぞれ光スポット２１４、２２４として２分割受光領域
９４の領域ｈならびに２分割受光領域９５の領域ｊに集
光される。

【００６５】つまり各サイドスポットの反射光をトラッ
クに平行な分割線で２分割し各々受光する構成となって
いる。

【００６６】また領域ｋとｍ、ｌとｎ、ｇとｉ、ｈとｎ
はそれぞれ光検出器内部で結線され、それぞれの領域の
和信号を出力する。このように内部結線することで出力
信号の本数を減らすことができる。

【００６７】ここで減算器５６にて［ｋ＋ｍ］の出力と
［ｌ＋ｎ］の差分を演算することでサイドスポット１０
１ａおよび１０２ａによるプッシュプル信号［（ｋ＋
ｍ）−（ｌ＋ｎ）］を検出可能である。

【００６８】また減算器５７にて［ｇ＋ｉ］の出力と
［ｈ＋ｊ］の差分を演算することでサイドスポット１０
１ｂおよび１０２ｂによるプッシュプル信号［（ｇ＋
ｉ）−（ｈ＋ｊ）］を検出可能である。

【００６９】記録可能ディスク２０ａに対しては、メイ
ンスポット１００とサイドスポット１０１ａおよび１０
２ａのプッシュプル信号の位相が１８０°ずれているこ
とから、サイドスポットのプッシュプル信号［（ｋ＋
ｍ）−（ｌ＋ｎ）］を増幅器５８でｋ１倍に増幅し、減
算器５２を用いてメインスポットのプッシュプル信号と
の差分を演算するにより、下記の式で表される差動プッ
シュプル法によるトラッキング誤差信号の検出が可能で
ある。

【００７０】［（ａ＋ｂ）−（ｃ＋ｄ）］−ｋ１・
［（ｋ＋ｍ）−（ｌ＋ｎ）］ 一方、記録可能ディスク２０ｂに対しては、メインスポ
ット１００とサイドスポット１０１ｂおよび１０２ｂの
プッシュプル信号の位相が１８０°ずれていることか
ら、サイドスポットのプッシュプル信号［（ｇ＋ｉ）−
（ｈ＋ｊ）］を増幅器５８でｋ２倍に増幅し、減算器５
２を用いてメインスポットのプッシュプル信号との差分
を演算するにより、下記の式で表される差動プッシュプ
ル法によるトラッキング誤差信号の検出が可能である。

【００７１】［（ａ＋ｂ）−（ｃ＋ｄ）］−ｋ２・
［（ｇ＋ｉ）−（ｈ＋ｊ）］ 以上述べてきたように、本実施の形態によれば再生可能
ディスクに対してはＤＰＤ法により、またトラックピッ
チの異なる記録可能型ディスク２０ａと２０ｂに対して
各々のディスクに適した差動プッシュプル法により、そ
れぞれ最適なトラッキング誤差信号を検出することが可
能である。

【００７２】なお本発明は上記構成に限るものではな
く、４分割回折格子７の直線格子のかわりにレンズパワ
ーを有する曲線回折格子とし、それに見合った受光パタ
ーンを有する光検出器にて構成することで、スポットサ
イズ検出法によるフォーカス誤差信号が可能である。ま
た４分割回折格子７の変わりにシリンドリカルレンズな
どの非点収差を発生させる素子を用い、それに見合った
受光パターンの光検出器にて構成することで非点収差法
によるフォーカス誤差信号検出が可能である。

【００７３】次に本発明の第２の実施形態としての光学
ヘッドの構成について説明する。図８は本発明の第２の
実施形態としての光学ヘッドの構成図である。

【００７４】レーザ光源１２ａと光検出器１２ｂが同一
の基板上に形成もしくは近接配置した受発光モジュール
１２から出射した光束は、偏光異方性のあるホログラム
素子１３に入射する。ホログラム素子１３の２分割回折
格子面１３ｂにて光束は前記第１の実施形態同様１つの
円状光束と４つの半円状光束に回折分離されて４分割回
折格子面１３ａに達する。この４分割格子面１３ａはレ
ーザ光源から出射された方向の直線偏光に対しては回折
がほとんど生じないようになっており、光束はそのまま
透過して１／４波長板１０にて円偏光に変換される。さ
らにコリメータレンズ３で平行光束に変換された後、対
物レンズ４で集光され、光ディスク２０の情報記録面に
５つの光スポットを形成する。

【００７５】ここでディスク上の光スポットの位置関係
は前述した第１の実施形態と同様である。また、２分割
回折格子面の格子形状についても第１の実施形態と同様
である。

【００７６】ディスクから反射された光束は再び対物レ
ンズ４、コリメートレンズ３を透過し、１／４波長板１
０にてレーザから出射された光束の偏光方向と直交する
直線偏光に変換された後、ホログラム素子１３の４分割
回折格子１３ａに入射して回折分離され受発光モジュー
ル１２の複数に分割された受光面から成る光検出器１２
ｂに導かれる。

【００７７】ここで光検出器１２ｂの受光パターンと検
出器上スポットの位置関係、および４分割回折格子面１
３ａの格子形状については第１の実施形態と同様であ
り、また光ヘッドとしての動作についても第１の実施形
態と同様である。

【００７８】以上述べたように、本発明の第２の実施形
態によっても、再生専用ディスクに対してはＤＰＤ法に
よるトラッキング誤差信号を検出し、トラックピッチの
異なる記録可能ディスクに対しては各々差動プッシュプ
ル法によるトラッキング誤差信号の検出が可能となると
ともに、受発光素子１２、ホログラム素子１３および１
／４波長板１０を一体化することで、光ヘッドの小型化
・簡易化が可能となる。

【００７９】図９に本発明の光ヘッドを用いた搭載した
光ディスク装置の概略ブロック図を示す。光ヘッド７０
の中に組み込まれた前方光モニタ１１の出力を用いてレ
ーザ駆動回路７１にてレーザ光源１を所定の光量となる
よう駆動させる。光ディスクからの反射光は光検出器９
に入射して電気信号に変換され、サーボ信号生成回路７
２および情報信号再生回路７３に送られる。装着された
光ディスク２０の種類はシステム制御回路７４の中のデ
ィスク判別回路７４ａによって判定される。

【００８０】サーボ信号生成回路７２では装着されたデ
ィスク２０の判定結果に基づき、それぞれのディスクに
好適な検出方式による各種サーボ信号を選択・生成す
る。例えばディスク２０が再生専用ディスクであればＤ
ＰＤ法によるトラッキング誤差信号を生成し、ディスク
２０がトラックピッチＴｐ１なる記録可能ディスク２０
ａであれば、メインスポット１００およびサイドスポッ
ト１０１ａ、１０２ａを用いた差動プッシュプル法によ
るトラッキング誤差信号を生成し、トラックピッチＴｐ
２なる記録可能ディスク２０ｂであれば、メインスポッ
ト１００およびサイドスポット１０１ｂ、１０２ｂを用
いた差動プッシュプル法によるトラッキング誤差信号を
生成する。

【００８１】サーボ信号生成回路７２において選択・生
成された各種サーボ信号ならびに情報信号再生回路７３
で得られた信号の一部はシステム制御回路７４に供給さ
れる。システム制御回路では各サーボ信号をもとにアク
チュエータ駆動回路７５を通して光ヘッド７０の中の対
物レンズアクチュエータ６を駆動してフォーカス位置制
御およびトラッキング位置制御を行う。またアクセス制
御回路７６とスピンドルモータ駆動回路７７を介して、
それぞれ光ヘッド７０のアクセス方向位置制御やディス
ク２０の回転制御が行われる。

【００８２】情報信号再生回路７３では前記検出信号か
らディスクに記録された情報信号が再生される。また記
録の際にはシステム制御回路７４から送られた記録情報
信号に基づいて、レーザ駆動回路７１を介してレーザを
所定の光量となるよう発光させる。

【００８３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、再
生専用ディスクに対して再生可能であると共に、トラッ
クピッチの異なる複数の記録型ディスクに対しても各々
のディスクに適した安定なトラッキング誤差信号を検出
が可能な小型・低コストな光ヘッドを用いて、再生専用
ディスクであるＤＶＤ−ＲＯＭを始め、トラックピッチ
の異なるＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ／−ＲＷ／＋ＲＷ
といった様々な種類の記録可能ディスクに対して単一の
装置で安定かつ良好に記録・再生が可能な、汎用性の高
い光ディスク装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるレーザからディスクまでの光学系
構成と、トラックピッチの異なる２種類のディスク上で
のスポットの位置関係を概念的に示す斜視図である。

【図２】本発明の第１の実施形態における光ヘッドの構
成図である。

【図３】本発明の第１の実施形態におけるディスク上５
スポット生成用の２分割回折格子の形状をしめす概略平
面図である。

【図４】本発明の第１の実施例において、ある記録可能
ディスクの構造と、ディスク上５スポットの位置関係を
概略的に説明するための図である。

【図５】本発明の第１の実施例において、図４とは異な
る記録可能ディスクの構造と、ディスク上５スポットの
位置関係を概略的に説明するための図である。

【図６】本発明の第１の実施形態における光検出器上ス
ポット生成用の４分割回折格子の形状をしめす概略平面
図である。

【図７】本発明の第１の実施形態における光検出器の受
光パターンと、信号処理回路構成の一部を示した概略平
面図およびブロック図である。

【図８】本発明の第２の実施形態における光ヘッドの構
成図である。

【図９】本発明の光ディスク装置の実施形態を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１…半導体レーザ光源、２…２分割回折格子、３…コリ
メートレンズ、４…対物レンズ、５…偏光ビームスプリ
ッタ、６…対物レンズアクチュエータ、７…４分割回折
格子、８…検出レンズ、９…光検出器、１０…１／４波
長板、１１…前方光モニタ、１２…受発光モジュール、
１３…ホログラム素子。

フロントページの続き (72)発明者 福井 雅千 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所デジタルメディア開発本 部内 (72)発明者 乾 真朗 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所デジタルメディア開発本 部内 (72)発明者 信太 郁夫 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所デジタルメディア開発本 部内 Ｆターム(参考） 5D118 AA26 BA01 CA13 CA24 CD02 CD03 CF03 CF05 CF15 CF16 CF17 CG05 CG09 CG14 CG24 CG33 CG44 CG47 DA12 DA20 DA33 DA35 DA42 DB09 DB13 DB26 5D119 AA41 BA01 CA16 EA02 EA03 EB14 EC41 EC45 EC46 JA22 JA24 JA25 JA30 JB10 KA08 KA10 KA17 KA24 LB07

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、該光源から放射された光束を光
   ディスクの情報記録面に集光するための対物レンズと、
   前記光源と前記対物レンズの間に配置され前記光源から
   放射された光束を回折分離する回折格子とを備えた光ヘ
   ッドにおいて、前記回折格子が回折角および／または回
   折方向の異なる２つの領域に分割された２分割回折格子
   であって、前記光源から放射された光束を２分割すると
   ともに少なくとも５本の光束に分離し、前記光ディスク
   上で少なくとも５個の光スポットを形成することを特徴
   とする光ヘッド。
2. 【請求項２】 前記２分割回折格子の分割線が、前記対
   物レンズの開口面に投影すると、該対物レンズ開口面の
   略中心を通ると共に前記光ディスクディスクのトラック
   方向とディスク面内で直交する方向と略一致しているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の光ヘッド。
3. 【請求項３】 前記２分割回折格子がレンズパワー成分
   の無い直線格子であることを特徴とする請求項１または
   ２に記載の光ヘッド。
4. 【請求項４】 前記２分割回折格子の各々の領域の格子
   形状において、各々の格子の向きが略一致するととも
   に、各々の格子定数ｄ１およびｄ２が、プッシュプル信
   号の位相が３６０°ずれる間隔として定義されるトラッ
   クピッチに関して異なる第１の光ディスクと第２の光デ
   ィスクの各々のトラックピッチＴｐ１とＴｐ２に対し
   て、下記の関係式を略満足することを特徴とする請求項
   ３に記載の光ヘッド。 ｄ１／ｄ２＝Ｔｐ２／Ｔｐ１ もしくは ｄ１／ｄ２＝Ｔｐ１／Ｔｐ２
5. 【請求項５】 前記５個の光スポットのうち、中心の光
   スポットを含みかつ中心の光スポットを対称中心とする
   ３つの光スポットが、前記第１の光ディスクにおいて、
   トラックと直交する方向の間隔がトラックピッチＴｐ１
   に対して、 Ｔｐ１／２＋ｎ・Ｔｐ１ （ｎ：整数） を略満足すると共に、前記３つの光スポット以外の２つ
   の光スポットおよび中心の光スポットが、前記第２の光
   ディスクにおいて、トラックと直交する方向の間隔がト
   ラックピッチＴｐ２に対し、 Ｔｐ２／２＋ｍ・Ｔｐ２ （ｍ：整数） であることを特徴とする請求項１から請求項４に記載の
   いずれかの光ヘッド。
6. 【請求項６】 前記光ディスクからの反射光を受光して
   電気信号に変換する光検出器と、前記対物レンズと前記
   ２分割回折格子の間に前記光検出器に反射光束を導くた
   めの光束分離素子とを備え、前記光検出器は光ディスク
   上の少なくとも５つの光スポットからの反射光束をそれ
   ぞれ独立に受光可能な複数の受光領域を備えることを特
   徴とする請求項１から請求項５に記載のいずれかの光ヘ
   ッド。
7. 【請求項７】 前記５個の光スポットのうち、中心の光
   スポットと、中心の光スポットを対称中心とする２個の
   光スポットのうち少なくとも１個による反射光を検出し
   て、前記第１の光ディスクに対して差動プッシュプル法
   による第１のトラッキング誤差信号を検出すると共に、
   中心の光スポットと、前記２個の光スポット以外の２個
   の光スポットのうち少なくとも１個による反射光を検出
   して、前記第２の光ディスクに対して差動プッシュプル
   法による第２のトラッキング誤差信号を検出することを
   特徴とする請求項６に記載の光ヘッド。
8. 【請求項８】 前記５つのスポットのうち、中心の光ス
   ポットによる反射光を検出し、ディファレンシャル・フ
   ェイズ・ディテクション法による第３のトラッキング誤
   差信号を検出することを特徴とする請求項６または請求
   項７に記載の光ヘッド。
9. 【請求項９】 前記光束分離素子と前記光検出器の間に
   回折格子を備え、該回折格子の各領域は回折角および／
   または回折方向の異なる４つの領域に分割された４分割
   回折格子であって、前記光ディスクからの反射光を各々
   の領域で回折分離して、前記光検出器上の各々の受光領
   域に導くことを特徴とする請求項６から８に記載のいず
   れかの光ヘッド。
10. 【請求項１０】 前記４分割回折格子の分割線は十文字
    であり、前記対物レンズの開口に投影すると、前記分割
    線中心が開口の中心と略一致するとともに、分割線の一
    方は前記光ディスクのトラック方向とディスク面内で直
    交する方向と略一致し、もう一方の分割線はトラック方
    向と略一致することを特徴とする請求項９に記載の光ヘ
    ッド。
11. 【請求項１１】 前記４分割回折格子は直線格子で構成
    されるとともに、ナイフエッジ法でフォーカス誤差信号
    を検出することを特徴とする請求項９または請求項１０
    に記載の光ヘッド。
12. 【請求項１２】 前記４分割回折格子はレンズパワーを
    有する曲線格子で構成されるとともに、スポットサイズ
    法でフォーカス誤差信号を検出することを特徴とする請
    求項９または請求項１０に記載の光ヘッド。
13. 【請求項１３】 前記光束分離素子は、ある偏光方向の
    光束を透過するとともにそれと直交する偏光方向の光束
    を反射もしくは回折する偏光異方性を有すると共に、該
    光束分離素子と前記対物レンズの間に、往復で光線が透
    過すると偏光方向が９０°回転する偏光素子を備えたこ
    とを特徴とする請求項６から請求項１２に記載のいずれ
    かの光ヘッド。
14. 【請求項１４】 前記光源と前記光検出器の受光面とが
    同一の基板上に形成もしくは近接した受発光素子と、該
    受発光素子と前記対物レンズの間に前記光束分離素子と
    してホログラム素子を備え、該ホログラム素子の両面に
    は前記２分割回折格子と前記４分割回折格子が形成され
    ていることを特徴とする請求項６から請求項１３に記載
    のいずれかの光ヘッド。
15. 【請求項１５】 請求項１から請求項１４に記載のいず
    れかの光ヘッドと、装着されたディスクの構造による違
    いを判別する判別手段と、その結果に応じて前記第１お
    よび第２および第３のトラッキング誤差信号を適宜切り
    替える手段とを備えたことを特徴とする光ディスク装
    置。