JP2005222646A - Optical head device and optical disk device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、光学的に情報の記録または再生を行う光ヘッド装置及びそれを用いた光ディスク装置に関するものである。 The present invention relates to an optical head device for optically recording or reproducing information and an optical disk device using the same.
レーザビームを光記録媒体(以下、光ディスクという)の記録面に当てて、ディジタルデータの記録または再生を行う光ディスク装置は、半導体レーザの技術進歩と微細加工技術の向上に伴い大容量の記録が可能となり、コンピュータのデータ記録だけでなくオーディオ、ビデオ等の分野においても広く普及しつつある。特に近年は動画情報のように取り扱うデータ量が飛躍的に増大しており、光ディスク上の情報信号(以下、ピットという)やピットが光ディスクの回転方向に線状に連なった列(以下、トラックという)のピッチの縮小化と半導体レーザの短波長化により光ディスク装置の大容量化が更に進んでいる。 An optical disc device that records or reproduces digital data by applying a laser beam to the recording surface of an optical recording medium (hereinafter referred to as an optical disc) can record large volumes as the semiconductor laser technology advances and microfabrication technology improves. Accordingly, it is becoming widespread not only in computer data recording but also in the fields of audio, video, and the like. Particularly in recent years, the amount of data handled, such as moving image information, has increased dramatically, and information signals (hereinafter referred to as pits) on the optical disk and rows (hereinafter referred to as tracks) in which pits are linearly connected in the rotation direction of the optical disk. ), The capacity of the optical disk device is further increased.
このような背景において、光ディスク上に緻密に記録したり、或いは記録した情報信号を正確に再生するためには、レーザビームの焦点をより微細なピットに適切に合わせるフォーカシング制御機能や高速で走行するトラックに正しく追従、走査するトラッキング制御機能を有する光ヘッド装置が必要となってきている。 In such a background, in order to accurately record on the optical disk or accurately reproduce the recorded information signal, a focusing control function for appropriately focusing the laser beam on a finer pit or traveling at high speed There is a need for an optical head device having a tracking control function for correctly following and scanning a track.
フォーカシング制御方式の1つとして非点収差法がある。これはあらかじめ案内溝が設けられた光ディスクに照射されたレーザビームの反射光にシリンドリカルレンズにより非点収差を与え、その形状から所定の演算によりフォーカシングエラー信号(以下、FESという)を検出してフォーカシング制御を行うものである。この方式においてはレーザビームの集光スポットが光ディスクの案内溝を横断する際に発生する回折光の影響を受けFESに外乱信号が混入する。このため従来のフォーカシング制御では、回折格子を用いて光ディスク上に3つの集光スポットをトラックピッチの1/2の整数倍の間隔で形成し、それぞれの集光スポットからの反射光からFESを検出すると共に、これらの3つのFESに混入した外乱信号の位相が反転していることを利用して外乱成分のみを打ち消すようにして外乱信号のないFESを得るようにしている(例えば、特許文献1参照)。 There is an astigmatism method as one of the focusing control methods. This is because astigmatism is given by the cylindrical lens to the reflected light of the laser beam irradiated on the optical disk provided with guide grooves in advance, and a focusing error signal (hereinafter referred to as FES) is detected by a predetermined calculation from the shape. Control is performed. In this system, a disturbance signal is mixed into the FES due to the influence of diffracted light generated when the focused spot of the laser beam crosses the guide groove of the optical disk. For this reason, in conventional focusing control, a diffraction grating is used to form three condensing spots on the optical disc at intervals of an integral multiple of 1/2 the track pitch, and FES is detected from the reflected light from each condensing spot. At the same time, by utilizing the fact that the phase of the disturbance signal mixed in these three FESs is inverted, only the disturbance component is canceled to obtain an FES without the disturbance signal (for example, Patent Document 1). reference).
また、トラッキング制御方式の1つとしてプッシュプル法がある。これは光ディスクから反射したレーザビームの走査方向に対して左右の光の強度差によりトラッキング制御を行う方法である。即ち、レーザビームがトラックをはずれて照射した場合は、左右の光強度が異なるため、この反射光を光検知器で検知し、左右の光量の差を演算することによりトラッキングエラー信号(以下、TESという)を検出してトラッキング制御を行うものである。この方式においては、レーザビームを光ディスク上に集光する対物レンズが光ディスクの半径方向に移動した場合(以下、レンズシフトという)や光ディスクが傾斜した場合にTESにオフセット成分が混入し、正しくトラッキング制御ができないという問題があり、従来より差動プッシュプル法が提案されている。 There is a push-pull method as one of tracking control methods. This is a method of performing tracking control by the difference in intensity between the left and right light with respect to the scanning direction of the laser beam reflected from the optical disk. That is, when the laser beam irradiates off the track, the right and left light intensities are different. Therefore, the reflected light is detected by a light detector, and a tracking error signal (hereinafter referred to as TES) is calculated by calculating the difference between the left and right light amounts. Tracking control is performed. In this method, when an objective lens for condensing a laser beam on an optical disk moves in the radial direction of the optical disk (hereinafter referred to as a lens shift) or when the optical disk is tilted, an offset component is mixed into the TES, and tracking control is performed correctly. In the past, a differential push-pull method has been proposed.
この差動プッシュプル法の原理は以下の通りである。2つの集光スポットを走査方向に対する垂直方向の間隔をトラックピッチの半分になるように光ディスク上に照射する。そうすると2つの集光スポットから各々プッシュプル法によって得られるTESは、オフセット成分が同位相で交流成分が逆位相となることが知られている。そこで2つのスポットから得られるTESを減算処理することによりTESに混入するオフセット成分をキャンセルし、オフセット成分の影響の無いTESを得るものである。 The principle of this differential push-pull method is as follows. Two optical spots are irradiated onto the optical disc so that the interval in the direction perpendicular to the scanning direction is half the track pitch. Then, it is known that the TES obtained by the push-pull method from the two focused spots each have an offset component in the same phase and an AC component in the opposite phase. Therefore, the TES obtained from the two spots is subtracted to cancel the offset component mixed in the TES, thereby obtaining the TES free from the influence of the offset component.
しかしながら、この方法においては2つの集光スポットの走査方向に対する垂直方向の間隔をトラックピッチの半分に設定する必要があり、そのため異なるトラックピッチへの対応ができないという問題がある。それを解決するため従来のトラッキング制御では、180度の位相差を与えた2つのサブスポットからなる第1の集光スポットと、この第1の集光スポットとトラックに直交する方向の間隔が零の第2の集光スポット(即ち、第1の集光スポットと第2の集光スポットは同一トラック上に配置される)からの反射光から差動プッシュプル法によりオフセット成分の影響を受けないTESを算出するようにしている(例えば、特許文献2参照)。 However, in this method, it is necessary to set the interval in the direction perpendicular to the scanning direction of the two focused spots to half the track pitch, and therefore there is a problem that it is not possible to cope with different track pitches. In order to solve this problem, in the conventional tracking control, the first focused spot composed of two sub-spots having a phase difference of 180 degrees and the interval between the first focused spot and the direction orthogonal to the track are zero. The reflected light from the second focused spot (that is, the first focused spot and the second focused spot are arranged on the same track) is not affected by the offset component by the differential push-pull method. TES is calculated (see, for example, Patent Document 2).
上記のように、従来のフォーカシング制御方式ではトラックピッチの半分の間隔で形成した集光スポットを用いているため、トラックピッチが異なる光ディスクへの対応が困難であるという課題があった。
また、従来のトラッキング制御方式では、2つの集光スポットから得られる同位相のオフセット成分を含んだTESの交流成分が逆位相であることを利用し、それらをゲイン調整した上で減算処理を行いオフセット成分をキャンセルするようにしているため、使用部品の特性差や温度特性の差等による2つのTESの位相差やゲインの差がそのままTESに誤差として混入するため、今後益々大容量化、高速転送レート化が予想される光ディスク装置対応の高精度トラッキング制御が困難であるという課題があった。
更に、従来のトラッキング制御方式では、レーザビームに位相変調を与えるために回折格子の溝の周期を180度反転させる領域を回折格子の溝方向に形成している(特許文献2の第6図参照)ため、回折格子、特に位相を変化させる領域の境界部分を高精度に製造することが困難であるという課題があった。
As described above, in the conventional focusing control method, there is a problem that it is difficult to cope with optical disks having different track pitches because the focused spots formed at intervals of half the track pitch are used.
Moreover, in the conventional tracking control method, the subtraction process is performed after adjusting the gain of the AC component of the TES including the offset component of the same phase obtained from the two focused spots and having the opposite phase. Since the offset component is canceled, the phase difference and gain difference between the two TESs due to the difference in the characteristics of the parts used and the difference in temperature characteristics are mixed as errors into the TES as they are. There is a problem that it is difficult to perform high-accuracy tracking control corresponding to an optical disc apparatus which is expected to have a transfer rate.
Further, in the conventional tracking control method, a region in which the period of the groove of the diffraction grating is inverted by 180 degrees is formed in the groove direction of the diffraction grating in order to give phase modulation to the laser beam (see FIG. 6 of Patent Document 2). Therefore, there is a problem that it is difficult to manufacture the diffraction grating, particularly the boundary portion of the region where the phase is changed, with high accuracy.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、第1の目的として、
トラックピッチに制約のないフォーカシング制御が可能で、かつ高精度のトラッキング制御が可能な光ヘッド装置を提供するものである。また、第2の目的として、このような光ヘッド装置を有する光ディスク装置を提供するものである。
The present invention has been made to solve the above-described problems. As a first object,
It is an object of the present invention to provide an optical head device capable of focusing control without restriction on the track pitch and capable of highly accurate tracking control. A second object is to provide an optical disk device having such an optical head device.
この発明に係る光ヘッド装置は、光記録媒体上に集光照射されて第1の集光スポットを形成する第1のレーザビームと光記録媒体を走査する方向に第1の集光スポットと並んで第2の集光スポットを形成する第2のレーザビームを得る手段、第2の集光スポットを光記録媒体を走査する方向に主スポットと副スポットに分割する手段、主スポットに対し副スポットに180度の位相差を与える位相付加手段、主スポットの光量と副スポットの光量を等しくする光量設定手段、第1の集光スポットによりデータの記録または再生を行う手段、第2の集光スポットからの反射光の強度を複数の受光面を有する分割型光検知器で検出して所定の演算によりフォーカシング制御を行うフォーカシング制御手段を備えたものである。 The optical head device according to the present invention is aligned with the first laser beam focused on the optical recording medium to form the first focused spot and the first focused spot in the scanning direction of the optical recording medium. Means for obtaining a second laser beam for forming a second focused spot, means for dividing the second focused spot into a main spot and a sub spot in the scanning direction of the optical recording medium, a sub spot with respect to the main spot Phase adding means for giving a phase difference of 180 degrees to the light quantity, light quantity setting means for making the light quantity of the main spot equal to the light quantity of the sub-spot, means for recording or reproducing data by the first focused spot, the second focused spot Focusing control means for detecting the intensity of the reflected light from the light with a split-type photodetector having a plurality of light receiving surfaces and performing focusing control by a predetermined calculation is provided.
また、この発明に係る光ヘッド装置は、光記録媒体上に集光照射されて第1の集光スポットを形成する第1のレーザビームと光記録媒体を走査する方向に第1の集光スポットと並んで第2の集光スポットを形成する第2のレーザビームを得る手段、第2の集光スポットを光記録媒体を走査する方向に主スポットと副スポットに分割する手段、主スポットに対し副スポットに180度の位相差を与える位相付加手段、主スポットの光量と副スポットの光量を等しくする光量設定手段、第1の集光スポットによりデータの記録または再生を行う手段、第1の集光スポットと第2の集光スポットからの反射光の強度をそれぞれ複数の受光面を有する分割型光検知器で検出して所定の演算によりトラッキング制御を行うトラッキング制御手段を備えたものである。 The optical head device according to the present invention includes a first laser beam that is focused and irradiated on an optical recording medium to form a first focused spot and a first focused spot in a direction in which the optical recording medium is scanned. Means for obtaining a second laser beam that forms a second focused spot side by side, means for dividing the second focused spot into a main spot and a sub spot in the direction of scanning the optical recording medium, Phase adding means for giving a phase difference of 180 degrees to the sub-spot, light quantity setting means for making the light quantity of the main spot equal to the light quantity of the sub-spot, means for recording or reproducing data by the first condensing spot, first collection Tracking control means for detecting the intensity of the reflected light from the light spot and the second focused spot with a split photodetector having a plurality of light receiving surfaces and performing tracking control by a predetermined calculation is provided. Than it is.
また、この発明に係る光ディスク装置は、光記録媒体上に集光照射されて第1の集光スポットを形成する第1のレーザビームと光記録媒体を走査する方向に第1の集光スポットと並んで第2の集光スポットを形成する第2のレーザビームを得る手段、第2の集光スポットを光記録媒体を走査する方向に主スポットと副スポットに分割する手段、主スポットに対し副スポットに180度の位相差を与える位相付加手段、主スポットの光量と副スポットの光量を等しくする光量設定手段、第1の集光スポットによりデータの記録または再生を行う手段、第2の集光スポットからの反射光の強度を複数の受光面を有する分割型光検知器で検出して所定の演算によりフォーカシング制御を行うフォーカシング制御手段を有する光ヘッド装置を備えたものである。 The optical disc apparatus according to the present invention includes a first laser beam that is focused and irradiated on an optical recording medium to form a first focused spot, and a first focused spot in a direction in which the optical recording medium is scanned. Means for obtaining a second laser beam for forming a second focused spot side by side; means for dividing the second focused spot into a main spot and a sub spot in a scanning direction of the optical recording medium; Phase adding means for giving a phase difference of 180 degrees to the spot, light quantity setting means for making the light quantity of the main spot equal to the light quantity of the sub-spot, means for recording or reproducing data by the first light collection spot, second light collection An optical head device having focusing control means for detecting the intensity of reflected light from a spot with a split photodetector having a plurality of light receiving surfaces and performing focusing control by a predetermined calculation is provided. It is.
また、この発明に係る光ディスク装置は、光記録媒体上に集光照射されて第1の集光スポットを形成する第1のレーザビームと光記録媒体を走査する方向に第1の集光スポットと並んで第2の集光スポットを形成する第2のレーザビームを得る手段、第2の集光スポットを光記録媒体を走査する方向に主スポットと副スポットに分割する手段、主スポットに対し副スポットに180度の位相差を与える位相付加手段、主スポットの光量と副スポットの光量を等しくする光量設定手段、第1の集光スポットによりデータの記録または再生を行う手段、第1の集光スポットと第2の集光スポットからの反射光の強度をそれぞれ複数の受光面を有する分割型光検知器で検出して所定の演算によりトラッキング制御を行うトラッキング制御手段を有する光ヘッド装置を備えたものである。 The optical disc apparatus according to the present invention includes a first laser beam that is focused and irradiated on an optical recording medium to form a first focused spot, and a first focused spot in a direction in which the optical recording medium is scanned. Means for obtaining a second laser beam for forming a second focused spot side by side; means for dividing the second focused spot into a main spot and a sub spot in a scanning direction of the optical recording medium; Phase adding means for giving a phase difference of 180 degrees to the spot, light quantity setting means for making the light quantity of the main spot equal to the light quantity of the sub-spot, means for recording or reproducing data by the first focused spot, first focused light There is a tracking control means for detecting the intensity of the reflected light from the spot and the second focused spot with a split-type photodetector having a plurality of light receiving surfaces and performing tracking control by a predetermined calculation. Those having an optical head device.
この発明の光ヘッド装置及び光ディスク装置によれば、トラックピッチの制約を受けずに、かつ光ディスクの案内溝を横断する際に発生する回折光の影響を受けずにフォーカシング制御を行うことができ、またトラックピッチの制約を受けず、光ディスクの案内溝を横断する際に発生する回折光やレンズシフト等によるオフセットの影響を受けず、更に使用する部品の特性差や温度特性の差等の影響を受けにくい高精度トラッキング制御を行うことができるという効果がある。 According to the optical head device and the optical disc device of the present invention, focusing control can be performed without being restricted by the track pitch and without being influenced by the diffracted light generated when traversing the guide groove of the optical disc. In addition, it is not subject to track pitch restrictions, is not affected by offset caused by diffracted light generated when traversing the guide groove of an optical disk or lens shift, etc., and is further affected by differences in the characteristics of components used and temperature characteristics. There is an effect that it is possible to perform highly accurate tracking control that is difficult to receive.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1における光ディスク装置とそれに用いられる光ヘッド装置1の要部、特に光学系の構成を示す構成図である。
半導体レーザ2から出射されたレーザビーム3は、コリメータレンズ4により平行光5に変換され、回折格子6によって第1のレーザビームである0次回折ビーム7aと第2のレーザビームである+1次回折ビーム7b、−1次回折ビーム7cの3本のレーザビームに分割される。0次回折ビーム7a、+1次回折ビーム7b、−1次回折ビーム7cはビームスプリッタ8を通過した後、対物レンズ9により光ディスク10上に集光照射され、第1の集光スポットである集光スポット11aと第2の集光スポットである2つの集光スポット11b、11cを光ディスク10を走査する方向に形成する。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a main part, in particular, an optical system of an optical disk device and an
The
3つの集光スポット11a、11b、11cの反射光は対物レンズ9を介してビームスプリッタ8で反射し、集光レンズ12とシリンドリカルレンズ13によりそれぞれ分割型光検知器である4分割光検知器14a、14b、14cに導かれる。電流電圧変換回路15は4分割検知器14a、14b、14cからの光電流信号を電圧信号に変換し、フォーカシング制御を行うためのFES生成回路16とトラッキング制御を行うためのTES生成回路17において所定の演算によりそれぞれFES、TESを算出し、それらに基づいてレンズ駆動装置19を作動させて対物レンズ9を光ディスク10に対して焦点方向及び半径方向に変化させる。RF信号生成回路18は第1の集光スポット11aの反射光の強度を4分割光検知器14aで検出、更に電流電圧変換回路15の出力から光ディスク10の情報信号を生成し、音声または画像信号等の再生を行うものである。また、集光スポット11aは光ディスク10にデータを記録するためにも使用され、その場合はレーザビームを高出力とするため、電流電圧変換回路15においてゲイン調整を行い再生時との整合をとっている。
Reflected light from the three condensing spots 11a, 11b, and 11c is reflected by the beam splitter 8 through the objective lens 9, and is divided into a four-divided light detector 14a that is a split type light detector by the
図2は、平行光5が回折格子6によって第1のレーザビームである0次回折ビーム7aと第2のレーザビームである+1次回折ビーム7b、−1次回折ビーム7cに分割される状況を示す斜視図である。回折格子6は光ディスク10を走査する方向に対して垂直方向に等間隔に直線状に形成された溝によって形成されている。更に、光ディスク10を走査する方向に第1、第2、第3の領域である+N部、P部、−N部の3つの領域に分かれ、中央の第2の領域であるP部の溝の周期に対して両側の第1、第3の領域である+N部と−N部の溝の周期は1周期を360度とすると、180度反転して形成されている。このP部、+N部、−N部の光ディスク10を走査する方向の幅は、平行光5が回折格子6を透過する際に、そのP部を透過する光量と+N部、−N部を透過する光量の和が等しくなるように設定されている。回折格子6を透過したレーザビームは、0次回折ビーム7a、+1次回折ビーム7b、−1次回折ビーム7cの3つのレーザビームに分割されて光ディスク10上に導かれるように構成されている。
FIG. 2 shows a situation in which the
次に動作について説明する。回折格子6は図2で説明したように、中央のP部に対して両側の+N部、−N部は格子溝の周期が180度反転するように構成されている。このため+1次回折ビーム7bと−1次回折ビーム7cは格子溝の間隔に依存した回折角で回折して伝搬すると共に、レーザビーム内部において中央のP部を透過したレーザビームに対して+N部及び−N部を透過したレーザビームが180度の位相変調を受ける。0次回折ビーム7aは回折格子6の回折作用及び位相変調作用は全く受けない。
Next, the operation will be described. As described with reference to FIG. 2, the
これら3つの回折ビーム7a、7b、7cが対物レンズ9により光ディスク10上に3つの集光スポットとして結像され、それらの反射光が4分割光検知器に結像されている状況を図3に示す。図3において、光ディスク10の同一の情報トラック20上に0次回折ビーム7a、+1次回折ビーム7b、−1次回折ビーム7cに対応して第1の集光スポットである0次集光スポット11a、第2の集光スポットである+1次集光スポット11b及び−1次集光スポット11cが結像される。+1次集光スポット11bは前述のように、回折格子6の回折作用と位相変調作用により中央の主スポット21aとこの主スポット21aと位相が180度反転した2つの副スポット21bと21cから構成される。0次集光スポット11a、+1次集光スポット11b、−1次集光スポット11cの反射光はそれぞれ4分割光検知器14a、14b、14cに導かれる。
These three diffracted
図3において、集光スポット11bの主スポット21a、副スポット21b、21cが楕円形状になっているが、これは平行光5が回折格子6のP部、+N部、−N部によってトラックの走査方向に対して垂直方向に長いレーザビームに分割され位相情報が付加されて、光ディスク10上に集光照射された近視野領域の結像であるからである。一方、集光スポット11bの反射光の4分割光検知器14bにおける結像が円形状であるのは、集光スポット11bの反射光は4分割光検知器14b上に完全に集光される必要はなく、従ってレンズ外形が円であるためその透過光も円形状となりその形状が結像される遠視野領域であるからである。−1次集光スポット11cとその反射光の4分割光検知器14cへの結像についても同様である。
In FIG. 3, the main spot 21a and the sub-spots 21b and 21c of the condensing spot 11b have an elliptical shape. This is because the
即ちこの発明における回折格子6は、半導体レーザ2から出射されたレーザビーム3から集光スポット11aと2つの集光スポット11b、11cを形成する回折ビーム7aと2本の回折ビーム7b、7cを得る手段、集光スポット11b、11cを各々主スポットと2つの副スポットに分割する手段、主スポットに対し2つの副スポットに180度の位相差を与える位相付加手段、主スポットの光量と2つの副スポットの光量の和を等しくする光量設定手段を併せ持つことになる。
That is, the
図4は+1次集光スポット11bの光強度分布を示す斜視図で、X軸はトラック方向、Y軸はトラック方向に対して垂直な方向、Z軸は光強度を示している。回折格子6の中央のP部と両側の180度位相が反転した+N部、−N部に対応して集光スポット11bは、主スポット21aと両側の副スポット21b、21cの3つの山を有している。更に、P部を透過するレーザビームの光量と+N部、−N部を透過するレーザビームの光量の和が等しくなるように設定しているため、主スポット21aの光量と副スポット21b、21cの光量の和はやはり等しくなって形成される。図4の副スポット21b、21cが主スポット21aより低いのはこのことを示している。−1次集光スポット11cも同様である。0次集光スポット11aは回折格子6の回折作用及び位相変調作用を全く受けないので主スポットのみを有する形状となる。
FIG. 4 is a perspective view showing the light intensity distribution of the + first-order focused spot 11b, where the X axis indicates the track direction, the Y axis indicates a direction perpendicular to the track direction, and the Z axis indicates the light intensity. Corresponding to the central P portion of the
以上説明した各集光スポットの反射光からフォーカシング制御を行う方法について説明する。レーザビームを光ディスク上に焦点を合わせて照射するフォーカシング制御は、レーザビームの光ディスクからの反射光よりFESを検出することによって行う。FESの検出方式はよく知られている非点収差法により行われる。これはレーザビームの反射光がシリンドリカルレンズ13を通過することにより非点収差を与えられ、焦点が合っているときは反射光の光検知器への照射形状が円となり、焦点がずれると楕円形状になることを利用するものであるが、ここでの詳細な説明は省略する。
A method of performing focusing control from the reflected light of each focused spot described above will be described. Focusing control in which a laser beam is focused on an optical disc is performed by detecting FES from reflected light from the optical disc of the laser beam. The FES detection method is performed by a well-known astigmatism method. This is because astigmatism is given by the reflected light of the laser beam passing through the
FESの生成には、光ディスク10に結像された+1次集光スポット11bと−1次集光スポット11cが用いられる。それぞれの集光スポットの反射光は光検知器14において、+1次集光スポット11bが4分割光検知器14b、−1次集光スポット11cが4分割光検知器14cで受光される。4分割光検知器14bと14cは図3に示すようにトラックの走査方向と走査方向に対して垂直な方向の4つに分割され、各々の光の強度に応じた電気信号をE1、F1、G1、H1及びE2、F2、G2、H2としたとき、
For generating the FES, the + 1st order focused spot 11b and the −1st order focused spot 11c formed on the
FES=(E1+E2+G1+G2)−(F1+F2+H1+H2) ・・・(1) FES = (E1 + E2 + G1 + G2) − (F1 + F2 + H1 + H2) (1)
なる演算によりFESを算出する。焦点が合っているときは、4分割光検知器14b、14cに照射される集光スポット11b、11cの反射光の形状は円となるため数式(1)のFESは零となるが、焦点がずれているとこの形状は4分割光検知器の対角方向に楕円形状となるため数式(1)のFESは零でない値となる。
FES is calculated by the following calculation. When in focus, the shape of the reflected light of the condensed spots 11b and 11c irradiated to the four-
従って、数式(1)の演算結果が零となるようにレンズ駆動装置19を制御するとよいことになるが、光ディスク上の案内溝による回折光の影響を受け、図5に示すようなFESとなり正しくフォーカシング制御ができないため、従来の非点収差法では集光スポットをトラックピッチの1/2の整数倍の間隔で形成し、案内溝の影響を無くするようにしていた。この方法の場合、トラックピッチが異なる光ディスクへの対応が困難であることは前述の通りである。
Therefore, it is better to control the
そこで本発明では、図3の+1次集光スポット11bに示すように、主スポット21aと主スポット21aと位相が180度反転した副スポット21b、21cの反射光を利用してFESを演算する。この場合、例えば+1次集光スポット11bが光ディスク10の案内溝を横断したときに案内溝から受ける回折光の影響は主スポット21aと副スポット21b、21cとでは全く逆の特性となる。更に、主スポット21aの光量と副スポット21b、21cの光量の和が等しいため、主スポット21aと副スポット21b、21cが受ける案内溝の回折光の影響は、作用が逆で大きさが等しいため結果的に打ち消し合わされ、案内溝による回折光の影響を受けていないことと等価な状態となる。このことは、案内溝が存在するにも拘わらず、案内溝が無い平坦な光ディスク上に+1次集光スポット11bと−1次集光スポット11cが結像していることと等価ともいうことができる。その結果、数式(1)からは図6に示すように外乱の混入のないFESを得ることができる。
Therefore, in the present invention, as indicated by the + first-order condensing spot 11b in FIG. 3, the FES is calculated using the reflected light of the main spot 21a and the sub-spots 21b and 21c whose phases are inverted by 180 degrees. In this case, for example, the influence of the diffracted light received from the guide groove when the + first-order focused spot 11b crosses the guide groove of the
フォーカシング制御についていえば集光スポット11aの信号は使用していないが、集光スポット11aは前述のようにディジタルデータの記録または再生のために使用されるので、光ヘッド装置としては必須のものである。 For focusing control, the signal of the focused spot 11a is not used. However, the focused spot 11a is used for recording or reproducing digital data as described above, and is therefore indispensable as an optical head device. is there.
次に、トラッキング制御の動作について説明する。トラッキング制御は、レーザビームを光ディスクのトラックに正しく追従、走査させるためのもので、前述のフォーカシング制御と同様にレーザビームの光ディスクからの反射光よりTESを検出することによって行う。TESの検出方式はよく知られている差動プッシュプル法により行われる。これは、レーザビームがトラックからずれて走査するとその反射光のトラックの走査方向に対して垂直方向の光強度差によりトラッキング制御を行うものであり、対物レンズシフトや光ディスクの傾きによるオフセット成分の影響を受けないという特徴がある。 Next, the tracking control operation will be described. The tracking control is for correctly following and scanning the laser beam on the track of the optical disk, and is performed by detecting TES from the reflected light of the laser beam from the optical disk in the same manner as the focusing control described above. The TES detection method is performed by a well-known differential push-pull method. This is because when the laser beam scans off the track, tracking control is performed by the difference in light intensity in the direction perpendicular to the scanning direction of the reflected light, and the influence of the offset component due to the objective lens shift and the tilt of the optical disk. There is a feature that does not receive.
本発明における差動プッシュプル法によるTESの生成方法は以下に示す通りである。TESの生成には、光ディスク10に結像された0次集光スポット11a、+1次集光スポット11b、−1次集光スポット11cが用いられる。それぞれの集光スポットの反射光は光検知器14において、0次集光スポット11aが4分割光検知器14a、+1次集光スポット11bが4分割光検知器14b、−1次集光スポット11cが4分割光検知器14cで受光される。4分割光検知器14a、14b、14cは図3に示すようにトラックの走査方向と走査方向に垂直な方向の4つに分割され、各々の光の強度に応じた電気信号を(A、B、C、D)、(E1、F1、G1、H1)及び(E2、F2、G2、H2)としたとき、
A TES generation method by the differential push-pull method in the present invention is as follows. For the generation of TES, the 0th-order focused spot 11a, the + first-order focused spot 11b, and the −1st-order focused spot 11c formed on the
TES={(A+D)−(B+C)}
−k{(E1+E2+H1+H2)−(F1+F2+G1+G2)} ・・・(2)
TES = {(A + D)-(B + C)}
-K {(E1 + E2 + H1 + H2)-(F1 + F2 + G1 + G2)} (2)
なる演算によりTESを算出する。集光スポット11aが正しくトラックを走査しているとその反射光は4分割光検知器14aの中心で受光されるため、トラックの走査方向に対して左右の光強度は等しいので数式(2)の第1項{(A+D)−(B+C)}の値(プッシュプル信号と呼ばれる)は零となる。一方、集光スポット11aがトラックをずれて走査すると案内溝の回折光の影響を受けて零でない値となる。集光スポットが案内溝を横断する度にこれが繰り返され、このときの{(A+D)−(B+C)}の変化を図7に示す。 TES is calculated by the following calculation. When the focused spot 11a correctly scans the track, the reflected light is received at the center of the four-divided photodetector 14a, so that the left and right light intensities are equal to the scanning direction of the track. The value of the first term {(A + D)-(B + C)} (referred to as a push-pull signal) is zero. On the other hand, when the focused spot 11a scans off the track, it becomes a non-zero value due to the influence of the diffracted light in the guide groove. This is repeated each time the focused spot crosses the guide groove, and the change of {(A + D)-(B + C)} at this time is shown in FIG.
図7の波形は、オフセット成分が重畳した波形となっているが、これは対物レンズのレンズシフトや光ディスクの傾きに依存して発生するものであり、TESの外乱となって正しいトラッキング制御ができなくなる原因となるものである。数式(2)の第2項は+1次集光スポット11bと−1次集光スポット11cからの反射光から算出されるプッシュプル信号であるが、前述のように+1次集光スポット11bと−1次集光スポット11cは案内溝からの回折光の影響が打ち消されているので、4分割光検知器14b、14cから算出されるプッシュプル信号は図8に示すように図7の波形から案内溝の回折光の影響を除いたもの、即ちオフセット成分のみが得られる。更に、数式(2)においてこのオフセット成分を打ち消すように係数kを設定することにより数式(2)からは図9に示すようにオフセット成分が除かれた外乱のないTESを得ることができる。
The waveform in FIG. 7 is a waveform in which an offset component is superimposed. This waveform is generated depending on the lens shift of the objective lens or the tilt of the optical disc, and TES disturbance causes correct tracking control. It is a cause that disappears. The second term of Equation (2) is a push-pull signal calculated from the reflected light from the + 1st order focused spot 11b and the −1st order focused spot 11c, and as described above, the + 1st order focused spot 11b and − Since the influence of the diffracted light from the guide groove is canceled in the primary focused spot 11c, the push-pull signal calculated from the four-split
トラッキング制御についていえば3つの集光スポット11a、11b、11cを使用しているが、集光スポット11aは前述のようにディジタルデータの記録または再生のためにも使用される。 In terms of tracking control, three focused spots 11a, 11b, and 11c are used, but the focused spot 11a is also used for recording or reproducing digital data as described above.
この実施の形態1によれば、トラックピッチの制約を受けず、案内溝からの回折光の影響による外乱信号のないFESを得ることができ、またトラックピッチの制約を受けず、案内溝からの回折光とレンズシフトや光ディスクの傾きによるオフセット成分の影響による外乱信号がなく、かつ演算処理が直流成分であるオフセット成分を減算するだけであるため位相誤差や演算誤差が極めて少ない高精度のTESを得ることができる。
また、レーザビームに位相変調を与えるために回折格子6の溝の周期を180度反転させる領域を光ディスク10を走査する方向、即ち回折格子6の溝方向に対して垂直方向に形成する(図2参照)ため回折格子6、特に位相を変化させる領域の境界部分の製造が容易であるという効果がある。
According to the first embodiment, it is possible to obtain an FES without a disturbance signal due to the influence of the diffracted light from the guide groove without being restricted by the track pitch, and from the guide groove without being restricted by the track pitch. There is no disturbance signal due to the effect of offset components due to diffracted light and lens shift or optical disc tilt, and the calculation process only subtracts the offset component, which is a DC component. Can be obtained.
Further, a region in which the groove period of the
尚、実施の形態1のFESの演算においては2本のレーザビームに対応した、2つの集光スポット11b、11cからの反射光を2つの4分割光検知器14b、14cで受光して所定の演算によりFESを算出したが、1つの集光スポット11bまたは11cを使用して1つの4分割光検知器14bまたは14cで受光して所定の演算によりFESを算出してもよい。その場合、S/N比は若干低下するが、使用する部品を削減することができ、その結果コスト低減や信頼性の向上を図ることがきる。
In the FES calculation of the first embodiment, the reflected light from the two focused spots 11b and 11c corresponding to the two laser beams is received by the two four-divided
また、実施の形態1のTESの演算においては3本のレーザビームに対応した、3つの集光スポット11a、11b、11cからの反射光を3つの4分割光検知器14a、14b、14cで受光して所定の演算によりTESを算出したが、2つの集光スポット11a、11bまたは11a、11cを使用して2つの4分割光検知器14a、14bまたは14a、14cで受光して所定の演算によりTESを算出してもよい。その場合、係数kの値を調整することによって所期の目的を達成できる。S/N比は若干低下するが、使用する部品を削減することができ、その結果コスト低減や信頼性の向上を図ることができる。
In the TES calculation of the first embodiment, the reflected light from the three focused spots 11a, 11b, and 11c corresponding to the three laser beams is received by the three
更に、実施の形態1のコリメータレンズ4と回折格子6の設置位置を逆にして、回折格子6を半導体レーザ2側に設置してもよい。そうすると、半導体レーザ2から放出されるレーザビームの強度分布が、所謂ガウシアン分布となっているため回折格子6のP部を透過するレーザビームの光量と+N部、−N部を透過するレーザビームの光量の和が等しくなるように設定する場合の微調整を回折格子6をレーザビームの照射方向に移動することによって行うことができる。
Furthermore, the
1 光ヘッド装置、2 半導体レーザ、3 レーザビーム、4 コリメータレンズ、5 平行光、6 回折格子、7a 0次回折ビーム、7b +1次回折ビーム、7c −1次回折ビーム、8 ビームスプリッタ、9 対物レンズ、10 光ディスク、11a 0次集光スポット、11b +1次集光スポット、11c −1次集光スポット、12 集光レンズ、13 シリンドリカルレンズ、14 光検知器、14a 4分割光検知器、14b 4分割光検知器、14c 4分割光検知器、15 電流電圧変換回路、16 FES生成回路、17 TES生成回路、18 RF信号生成回路、19 レンズ駆動装置、20 トラック、21a 主スポット、21b 副スポット、21c 副スポット。
DESCRIPTION OF
Claims (14)
14. The optical disc apparatus according to claim 8, wherein the first focused spot and the second focused spot are formed on the same information track of the optical recording medium.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2004030560A JP2005222646A (en) | 2004-02-06 | 2004-02-06 | Optical head device and optical disk device |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007141324A (en) * | 2005-11-16 | 2007-06-07 | Sony Corp | Optical pickup, optical recording and reproducing apparatus, and tracking error signal detecting method |
-
2004
- 2004-02-06 JP JP2004030560A patent/JP2005222646A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2007141324A (en) * | 2005-11-16 | 2007-06-07 | Sony Corp | Optical pickup, optical recording and reproducing apparatus, and tracking error signal detecting method |
JP4591324B2 (en) * | 2005-11-16 | 2010-12-01 | ソニー株式会社 | Optical pickup, optical recording / reproducing apparatus, and focus error signal detection method |
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