JP2003331437A - 光ヘッドおよび光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 光利用効率が低下することなく、トラックピ
ッチの異なる各種のディスクに対応可能な光ヘッド及び
光ディスク装置を提供する。 【解決手段】 光源１と対物レンズ２との間に回折領域
が対物レンズ開口制限に対応する領域よりも小さい形状
である回折格子を備え、対物レンズの開口制限１０によ
って定まる開口数で集光される第１の光スポットと回折
領域の大きさによって定まる第２の光スポットとを含む
複数の光スポットを光ディスク２０上に形成する構成と
した。また、第２の光スポットのディスク半径方向に対
応する開口数ＮＡ２を、光ディスク２０のトラックピッ
チＴｐと光源波長λとの間に、ＮＡ２≦０．５λ／Ｔｐ
なる条件が成立するようにした。また、第２の光スポッ
トの反射光で検出した対物レンズ位置信号に基づき、対
物レンズ変位時のプッシュプル信号のオフセットを補正
することで、トラックピッチの異なる複数の記録可能デ
ィスクにも対応可能とした。

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等の情報
記録媒体に対して記録、または再生する技術に関する発
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、可換かつ低コストな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
等の販売・配布用途にはＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ
などの再生専用ディスク、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
途や扱うデータの量・性質に応じて様々な種類のものが
存在・普及している。

【０００４】種々の光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。

【０００５】ここで図を用いてプッシュプル法について
詳述する。図２はディスク上スポットとその反射光束お
よびプッシュプル信号の検出方法を示す図である。光デ
ィスク２０からの反射光束２３と、ガイド溝に起因して
生じる＋１次の反射回折光束２４および−１次の反射回
折光束２５とは、図中に示したハッチ部が重なっている
ため干渉を生じる。図２（ａ）のように光スポット２１
がトラックの中心に位置するとき、＋１次反射回折光束
２４と反射光束２３との干渉による光強度変化と、−１
次反射回折光束２５と反射光束２３との干渉による光強
度変化は等しい。一方、図２（ｂ）のように光スポット
２１がトラック中心からずれて位置するとき、＋１次反
射回折光束２４と反射光束２３との干渉による光強度変
化と、−１次反射回折光束２５と反射光束２３との干渉
による光強度変化とは等しくなくなる。つまり光スポッ
トのトラックに対する位置に応じて反射光束２３の強度
分布が変化する。そこで反射光束２３をディスク接線方
向に沿った分割線を有する光検出器にて二等分して受光
し、各受光領域３１および３２の光量差からトラッキン
グ誤差信号を得ることができる。該光量差信号をプッシ
ュプル信号と呼び、また該トラッキング誤差検出方式を
プッシュプル法と呼ぶ。

【０００６】ところが、ディスク偏心に追従するなどし
て図２（ｃ）に示すように対物レンズ２がディスク半径
方向に変位する場合、反射光束２３も対物レンズ２と同
様に変位して反射光束２３と分割線との相対関係にずれ
が生じる。図２（ｃ）の場合には受光領域３１の光量が
増加し、受光領域３２の光量が減少する。また対物レン
ズが逆方向に変位すると、受光領域３１の光量が減少
し、受光領域３２の光量が減少する。その結果、図３に
示すようにプッシュプル信号に対物レンズ変位量に応じ
たオフセットが発生し、この信号をそのまま使ってトラ
ッキングサーボをかけるとディスク上の光スポットがデ
トラックしてしまうという問題がある。

【０００７】この問題を解決する手段として、特公平４
−３４２１２号公報には、ディスク上に一対の光スポッ
トを照射し、かつそれらスポットの間隔をトラックピッ
チの１／２（位相差１８０°）とした後に、各々のスポ
ットの反射光束からプッシュプル信号を検出し所定のゲ
インを乗じた上で差信号を演算してトラッキング誤差信
号とする、一般に差動プッシュプル方式と呼ばれる技術
が開示されている。なお、ここではプッシュプル信号の
位相が３６０°となる間隔をトラックピッチと定義す
る。この方式によれば、対物レンズ変位時に複数のスポ
ットからのプッシュプル信号オフセットは各々同様に発
生し、一方プッシュプル信号の位相は互いに１８０°ず
れているため、各スポットからのプッシュプル信号の差
分をとることでオフセット成分のみをキャンセルするこ
とが可能となる。

【０００８】また特開平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
検出光束を田の字状に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。このような構成により、対
物レンズが変位しても検出光束と分割線との相対的な位
置関係にずれが生じず、プッシュプル信号のオフセット
発生を低減することが可能となる。

【０００９】あるいは別の方法としては対物レンズの変
位量とプッシュプル信号のオフセット発生量に比例関係
があることを利用し、なんらかの手段によって対物レン
ズの位置を検出して、プッシュプル信号にこの対物レン
ズ位置信号を用いて所定の演算を行い対物レンズ変位時
に発生するオフセットを補正する技術が知られている。

【００１０】対物レンズの位置を検出する手段として
は、例えば特開昭６２−１２８０３０号公報に開示され
ているように、対物レンズアクチュエータの可動部に反
射片を備え、反射片に対向する固定部に光源と複数の受
光領域を持つ位置検出器を備える構成とし、アクチュエ
ータ可動部の変位量すなわち対物レンズ変位量を反射光
量変化として検出する技術が知られている。

【００１１】また特開平１１−１５４３３８号公報に
は、複数の光源を備え、第１の光源からの光束はディス
ク上で微小な光スポットとなるよう集光し、第２の光源
からの光束はディスク上でトラックピッチに対して十分
大きなファーフィールド光束（デフォーカス光束）とし
て照射し、第２の光源からの検出光束をディスク接線方
向に沿った分割線で２分割して受光する構成が開示され
ている。この構成によれば、第２の光源によるディスク
上光束がトラックピッチに対して十分大きく、ガイド溝
による回折によって生じる検出光束の強度分布変化が十
分に小さいため検出光束の２分割した各領域の光量差信
号のプッシュプル信号成分は十分小さい。対物レンズ変
位によって生じる検出光束と分割線の相対ずれだけが２
領域の光量変化として検出でき、これにより対物レンズ
の位置を検出可能となる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】前述したように現在一
般的に使われている光ディスクには様々な種類のものが
併存しており、単一の光ディスク装置でそれら種々の光
ディスクに記録再生を行うことが望まれている。しかし
ながら、前記従来技術ではトラックピッチの異なる複数
の記録可能ディスクに対応することが困難であった。

【００１３】現在記録可能型光ディスク装置で広く用い
られている特公平４−３４２１２号公報に記載の従来技
術では、一対のディスク上スポットをトラックピッチの
１／２とする構成であるため、あるディスクに対応して
スポット間隔を設定すると、他のディスクに対してはト
ラックピッチの１／２から大きくずれることになり、ト
ラックピッチの異なる複数のディスクに対応することが
困難である。

【００１４】また該従来技術では、複数の光スポットを
照射するために、複数の光源を設けるか、光源と対物レ
ンズの間に回折格子を設けてディスクに０次光および±
１次光を照射する構成としている。しかしながら複数の
光源を設けるとコストアップともに光ヘッドのサイズが
大きくなるという問題があり、一方、回折格子を設ける
構成では記録再生を行うメインスポット（０次光）の光
利用効率を１０％以上低下させてしまうため、光スポッ
トパワー低下に伴う記録速度の低下、また消費電力上昇
および発熱量上昇という問題があった。

【００１５】ところで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信
号振幅が異なる。例えばＤＶＤ−ＲＡＭ（ｖｅｒ．２．
０）のトラックピッチは１．３３μｍであるのに対し
て、ＤＶＤ−Ｒ（ｖｅｒ．２．０）のトラックピッチは
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。

【００１６】このように、トラックピッチによってはプ
ッシュプル信号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。

【００１７】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
光異方性材料を用いた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。

【００１８】一方、対物レンズ位置信号により対物レン
ズ変位時のプッシュプル信号オフセットを補正する従来
技術を用いれば、トラックピッチの異なる複数の記録可
能ディスクに対応することが可能である。

【００１９】しかしながら該従来技術では対物レンズ位
置信号検出に問題があった。

【００２０】対物レンズアクチュエータに位置検出器を
備える従来技術では、対物レンズアクチュエータがトラ
ッキング方向の他にフォーカス方向にも（構成によって
はディスクラジアルチルト方向にも）対物レンズを駆動
する構成に起因してクロストークを生じるため、あるい
は環境温度の変化によって位置検出器の特性が変化する
ため、位置信号の検出精度・信頼性が不十分な問題があ
った。また位置検出信号を備えることによるコストアッ
プと光ヘッドのサイズが大きくなる問題があった。

【００２１】特開平１１−１５４３３８号公報に記載の
ファーフィールド光束を用いる従来技術では、対物レン
ズ位置検出用の光源、光検出器、ビームスプリッタなど
を専用に設ける必要があり、コストアップおよび光ヘッ
ドのサイズが大きくなる問題があった。

【００２２】以上を鑑みて本発明の課題は、光ディスク
に照射されて記録・再生を行うメインスポットの光利用
効率が低下することなく／あるいは低下量を十分に抑制
し、再生専用ディスクおよび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て各々のディスクに対応し
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、低コストかつ小型の光ヘッド、およびそ
れを搭載した光ディスク装置を提供することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記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から放射され
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２と、該光源１と該対物レンズ２との間に回
折格子３とを設け、該回折格子３の回折領域３ａは少な
くともディスク半径方向に対応する方向に関して該回折
格子３における前記対物レンズ２の開口制限に対応する
領域３ｂよりも小さくなるようにし、前記対物レンズ２
の開口制限によって定まる第１の開口数で集光される第
１の光スポット２１と、前記回折格子３の回折領域３ａ
の大きさによって定まる第２の開口数で集光される第２
の光スポット２２とを含む、複数の光スポットを前記光
ディスク２０に集光する構成とした。

【００２４】また前記第２の開口数のうち、前記光ディ
スク２０の半径方向に対応する開口数ＮＡ２が、前記光
源１の波長λおよび前記光ディスク２０のトラックピッ
チＴｐとの間に以下の条件が成立するように、前記回折
領域３ａの大きさを定めた。 ＮＡ２≦０．５λ／Ｔｐ

【００２５】ここで該回折領域３ａの中心が、前記対物
レンズ２の開口制限に対応する領域３ｂの中心と略一致
するように配置した。

【００２６】あるいは該回折領域３ａが、前記対物レン
ズ２の開口制限に対応する領域３ｂと重ならないように
配置した。

【００２７】さらに前記光源１と前記対物レンズ２との
間に光束分離素子５を備え、光ディスク２０からの反射
光を光検出器６に導く構成とした。

【００２８】このような構成によって前記第２の光スポ
ット２２からの反射光束を光ディスク２０のプッシュプ
ル信号を含まない光束とすることができ、該第２の光ス
ポットからの反射光束に基づいて対物レンズ２の位置を
検出することが可能となる。また前記第１の光スポット
２１の利用効率低下を、前記第２の光スポット２２を形
成するために別途光源を設けることなく、十分に抑える
ことが可能となる。

【００２９】また前記光検出器６は前記第１の光スポッ
ト２１と前記第２の光スポット２２の反射光束を各々独
立に受光可能な複数に分割された受光領域を有し、さら
に該光検出器６と前記対物レンズ２との間に十文字の分
割線によって回折角および／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７を備えて、前記
光ディスク２０からの反射光束を該４分割回折格子７の
各領域で回折分離して前記光検出器６の各々所定の受光
領域に導くようにした。

【００３０】さらに前記４分割回折格子７の分割線の一
方が前記光ディスク２０のトラック接線方向に対応する
方向と略一致し、もう一方の分割線が該光ディスク２０
の半径方向に対応する方向と一致するように配置した。

【００３１】このような構成により、前記第１の光スポ
ット２１からの反射光に基づいて、位相差法およびプッ
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。また該プシュプル法によるトラッキング誤差信号
は対物レンズ２の変位によってオフセットが発生する
が、前述した第２の光スポット２２の反射光に基づく対
物レンズ２の位置信号を用いて該オフセットを補正し、
トラックピッチの異なる複数の光ディスクに対して記録
・再生が可能となる。

【００３２】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を備え、装着された光ディスクが再
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。さらに該プ
ッシュプル法によるトラッキング誤差信号に対しては前
記対物レンズ位置信号によるオフセット補正を行い、装
着された記録可能ディスクの種類に応じて該補正量を適
宜切り替える構成とした。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施例とし
ての光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。図４は本発明の第１の実施例としての光ヘ
ッドの構成図である。

【００３４】レーザ光源１は光ディスク２０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回折格子３に
入射する。

【００３５】図５は本発明における回折格子３の形状を
示す平面図である。格子が刻まれた領域３ａが、対物レ
ンズ２の開口制限１０に対応する領域３ｂに対し、少な
くとも光ディスク２０の半径方向に対応する方向に関し
て小さい。特に本実施例では図５（ａ）に示すような回
折領域３ａが領域３ｂよりも半径の小さい同心円なる形
状とした。また格子の向きはディスク半径方向に対応す
る方向に略一致するように配置した。

【００３６】回折格子３の領域３ａに入射した光束は格
子定数と波長λにより定まる所定の回折角で回折分離さ
れる。その結果、領域３ａでの０次回折光束および領域
３ｂの透過光束からなる１本の主光束と、領域３ａでの
±１次光束なる２本の副光束に分離されて偏光ビームス
プリッタ５に向かう。

【００３７】偏光ビームスプリッタ５は所定の方向の直
線偏光を透過し、該直線偏光と偏光方向が直交する直線
偏光を反射する特性を有する。ここではレーザ光源１か
らの出射された直線偏光を略透過する方向に配置されて
いる。回折格子２によって回折分離された３本の光束は
該偏光ビームスプリッタ５を透過し、さらに波長λの光
束に対して９０°の位相差を与える１／４波長板におい
て円偏光に変換された後、コリメートレンズ４により略
平行光束に変換され、対物レンズ２に向かう。

【００３８】対物レンズ２は入射した平行光束を光ディ
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
のである。また該対物レンズ２には開口数が所定の値と
なるよう入射光束径の大きさを定める開口制限１０が備
えられており、これら対物レンズ２と開口制限１０は対
物レンズアクチュエータ１１により一体に変位可能とな
っている。３本の光束は該対物レンズによって光ディス
ク上に３個の光スポットを形成する。

【００３９】図１は本実施例におけるレーザからディス
クまでの光学系の一部と、光ディスク上での光スポット
を概念的に示す斜視図である。対物レンズ２に入射した
各光束は光ディスク２０上に、主光束は対物レンズ開口
制限１０によって定まる開口数（例えばＮＡ０．６）に
て、２本の副光束は回折格子３の回折領域３ａによって
定まる開口数（例えばＮＡ０．２）にて、各々光スポッ
トを形成する。一般に回折限界まで絞り込んだ光スポッ
トの大きさは、波長に比例し、開口数に反比例する。た
だし本実施例において主光束は光束の中心強度が回折格
子３の回折効率に応じて低下しているため、超解像とよ
ばれる現象により通常よりも小さい光スポットを形成す
る。また光源すなわち波長が同一なので、副光束を集光
したサイドスポット２２ａおよび２２ｂは主光束を集光
したメインスポット２１よりも大きな光スポット（上記
の例では３倍程度の大きさ）である。

【００４０】ここでサイドスポット２２の大きさと対物
レンズ位置信号について詳述する。図６はディスク上の
サイドスポットとその反射光束、およびレンズ位置信号
検出方法を示す図である。光ディスク２０によるサイド
スポット２２の反射においても、図２におけるメインス
ポットの場合と同様にガイド溝構造に起因して、反射光
束２６、＋１次反射回折光束２７および−１次反射回折
光束２８が生じる。ここで対物レンズ瞳上における各反
射光束半径をｒ、各反射光束間隔をｄとすると、対物レ
ンズ２の焦点距離をｆ、回折格子３の領域３ａによって
定まる開口数をＮＡ２、光ディスク２０のトラックピッ
チをＴｐとして、 ｄ＝ｆ・λ／Ｔｐ （１） ｒ＝ｆ・ＮＡ２ （２） と各々表わすことができる。

【００４１】本発明では反射光束２６と＋１次反射回折
光束２７および−１次反射回折光束２８が干渉を生じな
い、重なりを持たないように、 ２ｒ≦ｄ （３） なる条件を満たすようにした。これに前述の式（１）
（２）を代入してＮＡ２に関して解くと、 ＮＡ２≦０．５λ／Ｔｐ （４） すなわちサイドスポット２２が式（４）の条件を満たす
開口数で集光された光スポットとなるようにした。本構
成により反射光束２６の強度分布をサイドスポット２２
とトラックとの位置関係によらず一定とすることが可能
となる。

【００４２】例として、ＤＶＤ−ＲＡＭ（ｖｅｒ．２．
０）に対しては、λ＝６６０ｎｍ、Ｔｐ＝１．３３μｍ
であるから、各々代入して、ＮＡ２≦０．２５となる。
またＤＶＤ−Ｒ（ｖｅｒ．２．０）に対しては、λ＝６
６０ｎｍ、Ｔｐ＝０．７４μｍであるから、ＮＡ２≦
０．４５となる。異なるトラックピッチのディスクに対
応する場合にはＮＡ２の条件が厳しいほう、つまりＮＡ
２≦０．２５とすればよい。

【００４３】反射光束２６をプッシュプル信号の検出と
同様にディスク接線方向に沿った分割線を有する光検出
器にて二等分して受光する。図６（ａ）に示すように対
物レンズの変位量が０の場合、各受光領域３１および３
２に入射する光量は等しい。これに対して図６（ｂ）に
示すように対物レンズがディスク半径方向に変位した場
合には、反射光束２６も対物レンズと同様に変位して分
割線との相対関係にずれが生じる。その結果、受光領域
３３に入射する光量は増加し、受光領域３４に入射する
光量は減少する。一方、図６（ｂ）とは反対方向に対物
レンズが変位した場合には、受光領域３３に入射する光
量は減少し、受光領域３４に入射する光量は増加する。
また前述したように反射光束２６の強度分布はサイドス
ポット２２とトラックとの位置関係に依存せず一定であ
る。そこで受光領域３３および３４の入射光量差を演算
すると、図７に示すような対物レンズ変位量に応じた信
号、すなわち対物レンズ位置信号を得ることが可能とな
る。

【００４４】ディスク上で反射されたメインスポット２
１および２個のサイドスポット２２は、再び対物レンズ
２を透過して平行光束に変換された後、コリメートレン
ズ４を通って、１／４波長板９にて円偏光からレーザ光
源１の出射光の偏光方向と直交する偏光方向に変換さ
れ、偏光ビームスプリッタ５にて反射されて、光検出器
６の方向に向かう。

【００４５】偏光ビームスプリッタ５と光検出器６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分割回折格子の各領域
で回折分離された各反射光束は、検出レンズ８を通っ
て、１０分割された受光領域を有する光検出器６の所定
の受光領域に導かれる。ここで４分割回折格子の回折効
率は０次回折効率が十分小さく、例えば０次：＋１次：
−１次＝１：３５：３５とする。

【００４６】図８は本実施例における４分割回折格子７
の格子パターン例を示す平面図である。十文字の分割線
によって、格子定数の各々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接線方向と
対応する方向に略一致し、上下の領域を分割する分割線
はディスク半径方向と対応する方向と略一致する。また
対物レンズ２のディスク半径方向の変位が０のときに、
メインスポット２１の反射光束２３の中心と十文字の中
心が略一致するように配置してある。また格子の向きは
４領域ともディスク接線方向と略一致する構成としてい
る。ただし本発明はこれに限るものではなく、格子の向
きや格子定数は光検出器９の受光領域との兼ね合いによ
って任意に設定できる。

【００４７】また本実施例では、前述したように回折格
子３の格子の向きをディスク半径方向と対応する方向に
略一致させる構成としており、ディスク上の光スポット
の並びをディスク接線方向と略一致するのでサイドスポ
ット２２ａの反射光束２６ａおよびサイドスポット２２
ｂの反射光束２６ｂは、少なくとも該回折格子の左右の
領域を分割する分割線によって二分されるように配置さ
れる。

【００４８】図９は光検出器６の受光パターンと、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、レンズ位置信号の生成ブロックの一部を
示す図である。図８および図９を用いて受光面のスポッ
ト位置関係と、各信号検出動作について説明する。

【００４９】ディスク上メインスポット２１の反射光束
２３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１０１として４分割受
光領域９０のａ領域に集光され、領域７ｂで回折された
＋１次光は光スポット１０２として受光領域９０のｂに
集光される。また領域７ｃで回折された＋１次光は光ス
ポット１０３として受光領域９０のｃに、−１次光は光
スポット１０５として２分割受光領域９１に集光され
る。同様に領域７ｄで回折された＋１次光は光スポット
１０４として受光領域９０のｄに、−１次光は光スポッ
ト１０６として受光領域９１に各々集光される。

【００５０】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２１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ＤＰ
Ｄ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ｂ、ｃの出力を加算［ｂ＋
ｃ］、加算器５４にてａ、ｄの出力を加算［ａ＋ｄ］し
た後、減算器５５によってメインスポット２０によるプ
ッシュプル信号［（ａ＋ｄ）−（ｂ＋ｃ）］を検出可能
である。ただしここで得られるプッシュプル信号は、対
物レンズ２がディスク半径方向に変位すると４分割回折
格子７上での反射光束２３も変位して分割線との相対関
係にずれが生じるため、前述したようにオフセットが生
じてしまう。

【００５１】一方、２分割領域９１はフォーカス誤差検
出領域である。図９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１
０５および１０６は共にｅ領域にて存在するが、ジャス
トフォーカス状態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。そこで減算器５１にてｅ、ｆの
各出力の差分を演算することにより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
いたナイフエッジ法によるフォーカス誤差信号検出も可
能である。

【００５２】サイドスポット２２ａの反射光束２６ａお
よび２６ｂについても、４分割回折格子７の各々の領域
で回折分離される。反射光束２６ａについては、領域７
ａで回折された＋１次光および領域７ｄで回折された＋
１次光は２分割受光領域９２のｇ領域に、領域７ｂで回
折された＋１次光および領域７ｃで回折された＋１次光
はｈ領域に各々集光される。同様に反射光束２６ｂにつ
いては、領域７ａで回折された＋１次次光および領域７
ｄで回折された＋１次光は２分割受光領域９３のｉ領域
に、領域７ｂで回折された＋１次光および領域７ｃで回
折された＋１次光はｊ領域に各々集光される。

【００５３】ここで２分割受光領域９２および９３は対
物レンズ位置信号検出領域である。領域ｇと領域ｉ、領
域ｈと領域ｊは各々結線されており、各領域に受光した
光量の和（ｇ＋ｉ）および（ｈ＋ｊ）が出力される。こ
れは各サイドスポットの反射光束２６ａおよび２６ｂを
ディスク接線方向に沿った分割線で２分割して各々受光
することに相当する。対物レンズ２がディスク半径方向
に変位すると４分割回折格子７上での各反射光束２６
ａ、２６ｂも変位して分割線との相対関係にずれが生じ
る。一方で各反射光束２６ａ、２６ｂの強度分布はディ
スク上サイドスポット２２ａ、２２ｂとトラックとの位
置関係によらず一定である。そこで減算器５６にて出力
（ｇ＋ｉ）、（ｈ＋ｊ）の差分を演算することにより、
前述したように対物レンズ位置信号を検出することがで
きる。

【００５４】対物レンズ位置信号を増幅器５７でｋ倍に
増幅し、さらに減算器５８を用いて前記プッシュプル信
号との差分を演算することによって、対物レンズのディ
スク半径方向変位に応じてプッシュプル信号に発生する
オフセットを補正することが可能となる。

【００５５】以上述べてきたように、本実施例によれば
別途光源を設けることなく安定な対物レンズ位置信号の
検出が可能であり、該対物レンズ位置信号を用いてトラ
ックピッチの異なる複数の記録可能ディスクに対して、
対物レンズの変位によってプッシュプル信号に発生する
オフセットを補正することが可能である。また対物レン
ズ位置信号検出用サイドスポットは小さい開口数で集光
するため光量を小さく抑えることができ、メインスポッ
トの光利用率低下を抑えることができる。逆にレーザ光
源の発光出力を抑えることができるので、対物レンズ位
置検出専用の光源を必要としないことと合せて、消費電
力上昇を抑えることができる。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検出が可能で
あり、トラック構造の異なるディスクにも対応が可能で
ある。

【００５６】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の直線格子の代わりにレンズパワ
ーを有する曲線格子とし、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検出が可能である。ま
た４分割格子の代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。

【００５７】また回折格子３の回折領域３ａの形状を図
３（ａ）に示すように円形としたが、本発明はこれに限
るものではない。ディスク半径方向に対応する方向に関
して前述の式（４）を満たしていればよく、楕円や矩形
であってもよいし、図３（ｂ）に示すように領域３ｂの
外部にはみ出すような形状でも構わない。またレーザ光
源１と光検出器９とを同一基板もしくは近傍に配置し、
回折格子３、偏光ビームスプリッタ５、４分割回折格子
７の代わりに偏光異方性のあるホログラム素子を用いて
構成してもよい。ホログラム素子のレーザ光源側の面に
は回折格子３と同様の格子が、対物レンズ側の面には４
分割回折格子７と同様の格子が刻まれており、本実施例
と同様のディスク上光スポットおよび光検出器上光スポ
ットを形成する。複数の部品を一体化することで、光ヘ
ッドの小型・簡略化が可能となる。

【００５８】次に本発明の第２の実施例としての光ヘッ
ドの構成を、図面を参照しながら説明する。図１０は本
発明の第２の実施例としての光ヘッドのレーザからディ
スクまでの光学系の一部および光ディスク上での光スポ
ットを概念的に示す斜視図である。また光ヘッドの全体
の構成は第１の実施例と同様に図４で示す。

【００５９】レーザ光源１から出射された光束は回折格
子３に入射する。ここで回折格子３は図５（ｃ）に示す
ような形状であり、回折領域３ａは対物レンズの開口制
限に対応する領域３ｂの外部にあって、領域３ｂよりも
小さい（前述の式（４）を満たす）円形の領域である。
また回折効率は０次回折光が十分小さく、格子の向きは
ディスク半径方向に略一致する方向とする。

【００６０】回折格子３の回折領域３ａで回折分離され
た±１次の副光束と領域３ｂを透過した主光束とは、偏
光ビームスプリッタ５、１／４回折格子９を経てコリメ
ートレンズ４で平行光束に変換され対物レンズ２に向か
う。主光束と、領域３ａで回折された＋１次光なる副光
束（図１０の上方向に回折された光束）とは、対物レン
ズ２の開口制限１０を通って対物レンズ２に入射する。
ところが−１次光なる副光束（図１０の下方向に回折さ
れた光束）は開口制限の外部に向かうため該開口制限１
０で遮断され対物レンズ２に入射しない。

【００６１】対物レンズ２に入射した光束は光ディスク
２０上に、主光束は対物レンズ開口制限１０によって定
まる開口数で集光されてメインスポット２１を、＋１次
光なる副光束は回折格子３の回折領域３ａによって定ま
る開口数で集光されてサイドスポット２２ａを、それぞ
れ形成する。

【００６２】光ディスク２０で反射されたメインスポッ
ト２１およびサイドスポット２２ａは再び対物レンズ、
コリメートレンズを透過し、１／４波長板にてレーザ光
源１の出射光束の偏光方向と直交する直線偏光に変換さ
れ、偏光ビームスプリッタ５で反射された後に４分割回
折格子７で回折分離され、検出レンズ８を透過して光検
出器６に導かれる。

【００６３】ここで４分割回折格子７の格子形状と光検
出器６の受光パターンは第１の実施例と同様である。反
射光束２３および２６ａと４分割回折格子７との位置関
係、光検出器上の各受光領域と光スポット１０１、１０
２、１０３、１０４、１０５、１０６および光スポット
１１１、１１２、１１３、１１４の各々との位置関係に
ついても第１の実施例と同様である。ただし、サイドス
ポットが第１の実施例では２個だったのに対し、本実施
例においては１個であるため、反射光束２６ｂおよび光
スポット１２１、１２２、１２３、１２３が存在しな
い。しかしながら領域９２のｇおよびｈの出力から対物
レンズ位置信号の検出が可能であり、光ヘッドとしての
動作についても第１の実施例と同様に行うことが可能で
ある。逆に領域９３は削除可能である。

【００６４】以上述べたように本発明の第２の実施例に
よれば、メインスポット２１に集光される光束とサイド
スポット２２ａに集光される光束とを完全に分離するこ
とができ、メインスポット２１の光利用効率をまったく
下げることなく、安定な対物レンズ位置信号の検出が可
能となる。

【００６５】図１１に本発明の光ヘッドを搭載した光デ
ィスク装置の概略ブロック図を示す。光ヘッド７０に組
み込まれた前方光モニタ１２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６に入射し
て電気信号に変換され、サーボ信号生成回路７２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。

【００６６】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が記録可能ディスクであればプッシュプル信号を生
成するとともに対物レンズ位置信号を生成し、両信号に
基づき対物レンズ変位によるプッシュプル信号のオフセ
ットを補正したトラッキング誤差信号を生成する。また
光ディスク２０のトラックピッチの違いに対しては、各
々のディスクのプッシュプル信号変調度に応じてトラッ
キング誤差信号振幅が所定の値となるようゲインを調整
する。

【００６７】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７４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の対
物レンズアクチュエータ１１を駆動し、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。

【００６８】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
信号にもとづいて、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。

【００６９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、光
ディスク上メインスポットの光利用効率が低下すること
なく／あるいは低下量を十分に抑制して開口数の小さい
サイドスポットを生成し、該サイドスポットを用いて安
定な対物レンズ位置信号を検出することが可能である。
再生専用ディスクに対してＤＰＤ法によるトラッキング
誤差信号が検出可能であるとともに、トラックピッチが
異なる複数の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を検出し、前記対物レン
ズ位置信号を用いて対物レンズ変位時のオフセットを補
正することで安定なトラッキング誤差信号を生成、これ
ら種々のディスクに対して良好に記録・再生が可能であ
る。また該サイドスポットの生成に別途専用の光源を設
ける必要がなく、プラティックなど安価な材料の回折格
子を用いて構成できるため、低コストかつ小型の光ヘッ
ドを提供することができる。さらに該光ヘッドを用い
て、例えば再生専用ディスクであるＤＶＤ−ＲＯＭ、そ
れぞれトラックピッチの異なる記録可能ディスクである
ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ／−ＲＷ／＋ＲＷといった
様々な種類の光ディスクに対して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】本発明の第１の実施例における、光源からディ
スクまでの光学系構成とディスク上での光スポット配置
を概念的に示す斜視図である。

【図２】プッシュプル法によるトラッキング検出方法を
説明するための図である。

【図３】対物レンズの変位とプッシュプル信号のオフセ
ットの関係を示す図である。

【図４】本発明の第１の実施例における光ヘッドの構成
図である。

【図５】本発明における３スポット生成用の回折格子の
形状を示す平面図である。

【図６】本発明におけるサイドスポットの条件と、対物
レンズ位置信号検出方法を説明するための図である。

【図７】対物レンズの変位と対物レンズ位置信号の関係
を示す図である。

【図８】本発明における光検出器上スポット生成用の回
折格子の形状を示す平面図である。

【図９】本発明における光検出器の受光パターンと、信
号処理回路の一部を示した平面図とブロック図である。

【図１０】本発明の第２の実施例における、光源からデ
ィスクまでの光学系構成とディスク上での光スポット配
置を概念的に示す斜視図である。

【図１１】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・・・対物レンズ、３・・・回折
格子、４・・・コリメートレンズ、５・・・偏光ビームスプリ
ッタ、６・・・光検出器、７・・・４分割回折格子、８・・・検
出レンズ、９・・・１／４波長板、１０・・・対物レンズ開口
制限、１１・・・対物レンズアクチュエータ、１２・・・前方
光モニタ、２０・・・光ディスク、７０・・・光ヘッド

───────────────────────────────────────────────────── 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） 5D090 AA01 BB02 BB03 BB04 CC01 CC04 CC16 CC18 DD03 FF02 FF08 JJ11 LL02 LL05 5D118 AA01 AA04 AA14 AA26 BA01 BB01 BB02 BC07 BF02 BF03 CA13 CA23 CC02 CC04 CC06 CD03 CD18 CF03 CF05 CF08 CF16 CG04 CG24 CG33 CG44 DA16 DA20 DA33 5D119 AA01 AA05 AA28 AA40 AA41 AA43 BA01 BB01 BB02 BB03 DA01 DA05 EA02 EB14 EB15 EC37 EC41 EC45 FA05 JA02 JA12 JA22 JA24 JA32 JA43 KA17 KA19 KA20 LB05 MA15 5D789 AA01 AA05 AA28 AA40 AA41 AA43 BA01 BB01 BB02 BB03 DA01 DA05 EA02 EB14 EB15 EC37 EC41 EC45 FA05 JA02 JA12 JA22 JA24 JA32 JA43 KA17 KA19 KA20 LB05 MA15

Claims (8)

【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、前記回折格子は該回折格子における前記対
   物レンズの開口制限に対応する領域よりも少なくとも前
   記光ディスクの半径方向に対応する方向に関して小さい
   回折領域を有し、前記対物レンズの開口制限によって定
   まる第１の開口数にて集光される第１の光スポットと、
   前記回折格子の回折領域によって定まり少なくとも前記
   光ディスクの半径方向に関して前記第１の開口数よりも
   小さい第２の開口数にて集光される第２の光スポット
   と、を含む複数の光スポットを前記光ディスク上に集光
   することを特徴とする光ヘッド。
2. 【請求項２】前記第２のスポットの前記光ディスク半径
   方向に対する開口数ＮＡ２が、前記光源から放射される
   光束の波長λおよび前記光ディスクのトラックピッチＴ
   ｐに対して下記の条件を満足することを特徴とする請求
   項１に記載の光ヘッド。 ＮＡ２≦０．５λ／Ｔｐ
3. 【請求項３】前記回折格子の回折領域の中心が、該回折
   格子における前記対物レンズの開口制限に対応する領域
   の中心と略一致することを特徴とする請求項１または請
   求項２に記載の光ヘッド。
4. 【請求項４】前記回折格子の回折領域が、該回折格子に
   おける前記対物レンズの開口制限に対応する領域外にあ
   ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光
   ヘッド。
5. 【請求項５】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回
   折格子との間に前記光検出器に反射光を導くための光束
   分離素子とを備え、前記第２の光スポットの反射光に基
   づいて前記対物レンズの位置信号を検出することを特徴
   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】前記光検出器は前記第１および前記第２の
   光スポットの反射光を各々独立に受光可能な複数の受光
   面を備えると共に、前記対物レンズと前記光検出器の間
   に回折角および／または回折方向の異なる４つの領域を
   有する４分割回折格子を備え、前記光ディスクからの反
   射光束を各々の領域で回折分離して前記光検出器上の各
   々所定の受光領域に導くことを特徴とする請求項５に記
   載の光ヘッド。
7. 【請求項７】前記４分割回折格子は十文字の分割線によ
   って分割されており、一方の分割線が前記光ディスクの
   トラック接線方向と対応する方向と略一致し、もう一方
   の分割線が前記光ディスクの半径方向と対応する方向と
   略一致するように配置され、前記第１の光スポットの反
   射光に基づいて、位相差法による第１のトラッキング誤
   差信号と、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】請求項１から請求項７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
   別手段と、その結果に応じて前記第１および前記第２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、
   前記第２のトラッキング誤差信号に対しては前記対物レ
   ンズの位置信号に基づき前記装着されたディスクに応じ
   て補正を行うことを特徴とする光ディスク装置。