JP2006120243A - 光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法及びそれを用いた光記録再生装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】レーザダイオード3から射出した光ビームを回折格子19で回折させて主ビーム27と±1次の副ビーム29a、29bとに分割し、光記録媒体15で反射した主ビーム27及び±1次の副ビーム29a、29bを受光素子23、25a、25bで受光し、光電変換された電気信号に基づいてトラッククロス信号を減衰させた焦点ズレ誤差信号FESが誤差信号検出部31で検出される。
【選択図】図1
Description
また、本発明の目的は、物理的トラックピッチの異なる複数の光記録媒体において、焦点引き込み動作を行う際に、光記録媒体表面に主ビーム及び2本の副ビームの焦点を正しく引き込むための焦点ズレ誤差信号を検出できる光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法及びそれを用いた光記録再生装置を提供することにある。
また、本発明によれば、物理的トラックピッチの異なる複数の光記録媒体において、焦点引き込み動作を行う際に、光記録媒体表面に主ビーム及び2本の副ビームの焦点を正しく引き込むための焦点ズレ誤差信号を検出できる光記録再生装置が実現できる。
本発明の第1の実施の形態による光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法及びそれを用いた光記録再生装置について図1乃至図11を用いて説明する。まず、本実施の形態による光記録再生装置150に備えられた光ヘッド1の概略の構成について図1乃至図5を用いて説明する。本実施の形態の光ヘッド1は、物理的トラックピッチの長さが異なる2種類の光記録媒体15のそれぞれに情報の記録又は再生を行うことができるようになっている。物理的トラックピッチが相対的に広い光記録媒体15(第1の光記録媒体15a)は、DVD−RAM及びこれと同等の物理的トラックピッチを備えた光記録媒体である。また、物理的トラックピッチが相対的に狭い光記録媒体15(第2の光記録媒体15b)は、DVD−ROM、DVD±R/RW及びこれらと同等の物理的トラックピッチを備えた光記録媒体である。第1の光記録媒体15aの物理的トラックピッチの長さP1は1.23μmであり、第2の物理的トラックピッチの長さP2は0.74μmである。
E1+G1+E2+G2=E+G ・・・(1)
但し、式(1)において、E1+E2=Eとし、G1+G2=Gとしている。
F1+H1+F2+H2=F+H ・・・(2)
但し、式(2)において、F1+F2=Fとし、H1+H2=Hとしている。
PFES1=(E+G)−(F+H) ・・・(3)
A+C ・・・(4)
B+D ・・・(5)
PFES2=(A+C)−(B+D) …(6)
式(6)は従来の非点収差法に用いられる演算式と同様である。従って、第2の焦点誤差予備信号検出部41は従来の非点収差法によるFES検出と同等の機能を発揮する。
k1×{(E+G)−(F+H)} ・・・(7)
なお、係数k1は正負のいずれも取り得る係数である。
PFES3={(A+C)−(B+D)}+k1×{(E+G)−(F+H)} ・・・(8)
(E1+H1)−(F1+G1) ・・・(9)
(E2+H2)−(F2+G2) ・・・(10)
PTES1={(E1+H1)−(F1+G1)}+{(E2+H2)−(F2+G2)}=(E+H)−(F+G) …(11)
但し、式(11)において、E1+E2=Eとし、F1+F2=Fとし、G1+G2=Gとし、H1+H2=Hとしている。
A+D ・・・(12)
B+C …(13)
PTES2=(A+D)−(B+C) ・・・(14)
式(14)は従来のプッシュプル法に用いられる演算式と同様である。従って、第2のトラッキング誤差予備信号検出部63は従来のプッシュプル法によるTES検出と同様の機能を発揮する。
k2×{(E+H)−(F+G)} ・・・(15)
なお、係数k2は正負のいずれも取り得る係数である。
TES={(A+D)−(B+C)}−k2×{(E+H)−(F+G)} ・・・(16)
次に、本発明の第2の実施の形態による光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法及びそれを用いた光記録再生装置について図12乃至図14を用いて説明する。本実施の形態による光ヘッドは、光記録媒体の情報記録面上に副ビームを形成するための回折素子として波型の格子パターンを備えた特殊回折素子を用いる点に特徴を有している。本実施の形態による光ヘッド1の構成は、回折格子19の代わりに特殊回折格子を用いる点を除いて、上記第1の実施の形態による光ヘッド1と同様であるため説明は省略する。また、本実施の形態による光記録再生装置の構成は上記第1の実施の形態による光記録再生装置150の構成と同様であるため説明は省略する。
上記第1及び第2の実施の形態による光ヘッド1は、隣接してマトリクス状に配置された4つの受光領域を備えた受光素子23、25a、25bを有しているが、本発明はこれに限らない。例えば、受光素子23、25a、25bの受光領域は5つ以上にそれぞれ分割されていてもよい。この場合も、上記実施の形態と同様の効果が得られる。
3 レーザダイオード
5、偏光ビームスプリッタ
7 1/4波長板
9 コリメータレンズ
11 パワーモニタ用フォトダイオード
13 対物レンズ
14 ランド
15 光記録媒体
15a 第1の光記録媒体
15b 第2の光記録媒体
16 グルーヴ
17 センサレンズ
19 回折格子
21 シリンドリカルレンズ
23、25a、25b 受光素子
24、24’、26、26’、28、28’ 分割線
27、101 主ビーム
29a、103a +1次の副ビーム
29b、103b −1次の副ビーム
31 誤差信号検出部
33 第1の焦点誤差予備信号検出部
35、61 第1の加算部
35a、35b、35c、37a、37b、37c、57a、57b、59a、59b 加算部
37、65 第2の加算部
39、57 第1の差動演算部
41 第2の焦点誤差予備信号検出部
43、67 第3の加算部
45 第4の加算部
47、59 第2の差動演算部
49 第3の焦点誤差予備信号検出部
50 スイッチ
51 焦点誤差予備信号加算部
53、75 信号増幅部
55 第1のトラッキング誤差予備信号検出部
57c、59c 差動部
63 第2のトラッキング誤差予備信号検出部
69 第3の差動演算部
71 TES生成部
73 第4の差動演算部
150 光記録再生装置
152 スピンドルモータ
154 コントローラ
155 レーザ駆動回路
156 レンズ駆動回路
157 フォーカスサーボ追従回路
158 トラッキングサーボ追従回路
159 レーザコントロール回路
Claims (25)
- 光源から射出した光ビームを回折させて主ビームと2本の副ビームとに分割して、対物レンズを介して光記録媒体に集光させ、
前記光記録媒体で反射した前記主ビーム及び前記2本の副ビームを電気信号に変換し、
焦点位置の制御が可能な範囲に前記対物レンズを引き込む焦点引き込み動作の際と、前記焦点引き込み動作の終了後の前記対物レンズの焦点追従制御の際とで、前記主ビームに基づく前記電気信号と前記2本の副ビームに基づく前記電気信号との組み合わせを切り替えて演算処理して、前記対物レンズの焦点位置合わせに用いる焦点ズレ誤差信号を検出すること
を特徴とする光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法。 - 請求項1記載の光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法であって、
前記焦点ズレ誤差信号は、前記焦点引き込み動作の際には、前記主ビームに基づく前記電気信号を演算処理して検出し、前記焦点追従制御の際には、前記2本の副ビームに基づく前記電気信号を演算処理して検出することを特徴とする光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法。 - 請求項1又は2に記載の光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法であって、
物理的トラックピッチの長さがP1の前記光記録媒体(第1の光記録媒体)での前記焦点追従制御の際には、前記第1の光記録媒体で反射した前記2本の副ビームに基づく前記電気信号を演算処理して、前記対物レンズが前記第1の光記録媒体のトラックを横切る際に生じるトラッククロス信号を減衰させた前記焦点ズレ誤差信号を検出し、
前記物理的トラックピッチの長さがP2(P2<P1)の前記光記録媒体(第2の光記録媒体)での前記焦点追従制御の際には、前記第2の光記録媒体で反射した前記主ビームに基づく前記電気信号を演算処理して、前記焦点ズレ誤差信号を検出すること
を特徴とする光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法。 - 請求項3記載の光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法であって、
0以上の整数をnとすると、
前記第1又は第2の光記録媒体表面に集光させる前記主ビームと前記2本の副ビームとのスポット間隔を変えずに、前記第1の光記録媒体では、前記主ビームのスポット位置に対してラジアル方向に、前記2本の副ビームのうちの一方が+P1×(n+1/4)程度、前記2本の副ビームのうちの他方が−P1×(n+1/4)程度だけずれて位置し、
前記第2の光記録媒体では、前記主ビームのスポット位置に対してラジアル方向に、前記2本の副ビームのうちの一方が+P2×(n+1/2)程度、前記2本の副ビームのうちの他方が−P2×(n+1/2)程度だけずれて位置するように、前記2本の副ビームのスポット位置を調整して前記焦点ズレ誤差信号を検出することを特徴とする光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法。 - 請求項3又は4に記載の光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法であって、
前記第1又は第2の光記録媒体で反射した前記2本の副ビームのうちの一方を第1の副ビーム用受光素子で受光し、他方を第2の副ビーム用受光素子で受光し、
前記第1の副ビーム用受光素子から出力された第1の副ビーム電気信号と、前記第2の副ビーム用受光素子から出力された第2の副ビーム電気信号とを加算して、第1の焦点誤差予備信号を検出し、
前記第1又は第2の光記録媒体で反射した前記主ビームを主ビーム用受光素子で受光し、
前記主ビーム用受光素子から出力された主ビーム電気信号に基づいて、第2の焦点誤差予備信号を検出し、
前記第1の光記録媒体では、前記第1の焦点誤差予備信号を選択し、前記第2の光記録媒体では、前記第2の焦点誤差予備信号を選択して、前記焦点ズレ誤差信号として検出することを特徴とする光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法。 - 請求項5記載の光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法であって、
前記第1の光記録媒体では、隣接してマトリクス状に配置された4つの受光領域を有する前記第1の副ビーム用受光素子の対角に位置する前記受光領域の一方の対から出力された前記第1の副ビーム電気信号と、隣接してマトリクス状に配置された4つの受光領域を有する前記第2の副ビーム用受光素子の対角に位置する前記受光領域の一方の対から出力された前記第2の副ビーム電気信号とを加算して第1の副ビーム加算信号を生成し、
前記第1の副ビーム用受光素子の前記受光領域の他方の対から出力された前記第1の副ビーム電気信号と、前記第2の副ビーム用受光素子の前記受光領域の他方の対から出力された前記第2の副ビーム電気信号とを加算して第2の副ビーム加算信号を生成し、
前記第1及び第2の副ビーム加算信号を差動演算して前記第1の焦点誤差予備信号を生成して、前記焦点ズレ誤差信号として検出すること
を特徴とする光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法。 - 請求項5又は6に記載の光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法であって、
前記第2の光記録媒体では、隣接してマトリクス状に配置された4つの受光領域を有する前記主ビーム用受光素子の対角に位置する前記受光領域の一方の対から出力された前記主ビーム電気信号を加算して第1の主ビーム加算信号を生成し、
前記主ビーム用受光素子の前記受光領域の他方の対から出力された前記主ビーム電気信号を加算して第2の主ビーム加算信号を生成し、
前記第1及び第2の主ビーム加算信号を差動演算して、前記第2の焦点誤差予備信号を生成して、前記焦点ズレ誤差信号として検出すること
を特徴とする光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法。 - 請求項3又は4に記載の光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法であって、
前記第1又は第2の光記録媒体で反射した前記2本の副ビームのうちの一方を第1の副ビーム用受光素子で受光し、他方を第2の副ビーム用受光素子で受光し、
前記第1の副ビーム用受光素子から出力された第1の副ビーム電気信号と、前記第2の副ビーム用受光素子から出力された第2の副ビーム電気信号とを加算して、第1の焦点誤差予備信号を検出し、
前記第1又は第2の光記録媒体で反射した前記主ビームを主ビーム用受光素子で受光し、
前記主ビーム用受光素子から出力された主ビーム電気信号に基づいて、第2の焦点誤差予備信号を検出し、
前記第1の焦点誤差予備信号と前記第2の焦点誤差予備信号とを加算して第3の焦点誤差予備信号を生成し、
前記第2の光記録媒体では、前記第2又は第3の焦点誤差予備信号を前記焦点ズレ誤差信号として検出することを特徴とする光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法。 - 請求項8記載の光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法であって、
前記第1の光記録媒体では、隣接してマトリクス状に配置された4つの受光領域を有する前記第1の副ビーム用受光素子の対角に位置する前記受光領域の一方の対から出力された前記第1の副ビーム電気信号と、隣接してマトリクス状に配置された4つの受光領域を有する前記第2の副ビーム用受光素子の対角に位置する前記受光領域の一方の対から出力された前記第2の副ビーム電気信号とを加算して第1の副ビーム加算信号を生成し、
前記第1の副ビーム用受光素子の前記受光領域の他方の対から出力された前記第1の副ビーム電気信号と、前記第2の副ビーム用受光素子の前記受光領域の他方の対から出力された前記第2の副ビーム電気信号とを加算して第2の副ビーム加算信号を生成し、
前記第1及び第2の副ビーム加算信号を差動演算して前記第1の焦点誤差予備信号を生成して、前記焦点ズレ誤差信号として検出すること
を特徴とする光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法。 - 請求項8又は9に記載の光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法であって、
前記第2の光記録媒体では、隣接してマトリクス状に配置された4つの受光領域を有する前記主ビーム用受光素子の対角に位置する前記受光領域の一方の対から出力された前記主ビーム電気信号を加算して第1の主ビーム加算信号を生成し、
前記主ビーム用受光素子の前記受光領域の他方の対から出力された前記主ビーム電気信号を加算して第2の主ビーム加算信号を生成し、
前記第1及び第2の主ビーム加算信号を差動演算して、前記第2の焦点誤差予備信号を生成し、
前記第2の光記録媒体では、前記第2又は第3の焦点誤差予備信号を前記焦点ズレ誤差信号として検出することを特徴とする光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法。 - 請求項1乃至10のいずれか1項に記載の光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法であって、
前記光記録媒体のラジアル方向の、前記光記録媒体表面に結像した前記2本の副ビームのスポット径の長さを、同方向の前記主ビームのスポット径の長さの2.5倍以上にし、前記光記録媒体表面で反射した前記2本の副ビームに基づく前記電気信号を演算処理して、前記トラッククロス信号を減衰させた前記焦点ズレ誤差信号を検出することを特徴とする光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法。 - 光源から射出した光ビームを回折させて主ビームと2本の副ビームとを射出する回折格子と、前記主ビーム及び前記2本の副ビームを光記録媒体に集光させる対物レンズと、前記光記録媒体で反射した前記主ビーム及び前記2本の副ビームをそれぞれ受光して電気信号に変換する受光素子とを有する光ヘッドと、
焦点位置の制御が可能な範囲に前記対物レンズを引き込む焦点引き込み動作の際と、前記焦点引き込み動作の終了後の前記対物レンズの焦点追従制御の際とで、前記主ビームに基づく前記電気信号と前記2本の副ビームに基づく前記電気信号との組み合わせを切り替えて演算処理して、前記対物レンズの焦点位置合わせに用いる焦点ズレ誤差信号を生成する誤差信号検出部と
を有すること特徴とする光記録再生装置。 - 請求項12記載の光記録再生装置であって、
前記誤差信号検出部は、前記焦点引き込み動作の際には、前記主ビームに基づく前記電気信号を演算処理して得られる前記焦点ズレ誤差信号を検出し、前記焦点追従制御の際には、前記2本の副ビームに基づく前記電気信号を演算処理して得られる前記焦点ズレ誤差信号を検出することを特徴とする光記録再生装置。 - 請求項12又は13に記載の光記録再生装置であって、
前記誤差信号検出部は、物理的トラックピッチの長さがP1の前記光記録媒体(第1の光記録媒体)での前記焦点追従制御の際には、前記第1の光記録媒体で反射した前記2本の副ビームに基づく前記電気信号を演算処理して、前記対物レンズが前記第1の光記録媒体のトラックを横切る際に生じるトラッククロス信号を減衰させた前記焦点ズレ誤差信号を検出し、前記物理的トラックピッチの長さがP2(P2<P1)の前記光記録媒体(第2の光記録媒体)での前記焦点追従制御の際には、前記第2の光記録媒体で反射した前記主ビームに基づく前記電気信号を演算処理して、前記焦点ズレ誤差信号を検出することを特徴とする光記録再生装置。 - 請求項14記載の光記録再生装置であって、
前記誤差信号検出部は、前記第1の光記録媒体では、前記2本の副ビームに基づく前記電気信号を演算処理して得られた前記焦点ズレ誤差信号を選択し、前記第2の光記録媒体では、前記主ビームに基づく前記電気信号を演算処理して得られた前記焦点ズレ誤差信号を選択して出力するように制御されるスイッチを有することを特徴とする光記録再生装置。 - 請求項15記載の光記録再生装置であって、
前記スイッチは、前記焦点引き込み動作の際には、前記第1又は第2の光記録媒体で反射した前記主ビームに基づく前記電気信号を演算処理して得られた前記焦点ズレ誤差信号を出力し、前記焦点追従制御の際には、前記第1の光記録媒体では、前記第1の光記録媒体で反射した前記2本の副ビームに基づく前記電気信号を演算処理して得られた前記焦点ズレ誤差信号を選択し、前記第2の光記録媒体では、前記第2の光記録媒体で反射した前記主ビームに基づく前記電気信号を演算処理して得られた前記焦点ズレ誤差信号を選択して出力するように制御されることを特徴とする光記録再生装置。 - 請求項14乃至16のいずれか1項に記載の光記録再生装置であって、
前記受光素子は、隣接してマトリクス状に配置された4つの受光領域を備え、前記第1又は第2の光記録媒体で反射した前記主ビームを受光する主ビーム用受光素子と、隣接してマトリクス状に配置された4つの受光領域を備え、前記第1又は第2の光記録媒体で反射した前記2本の副ビームのうちの一方を受光する第1の副ビーム用受光素子と、隣接してマトリクス状に配置された4つの受光領域を備え、前記第1又は第2の光記録媒体で反射した前記2本の副ビームのうちの他方を受光する第2の副ビーム用受光素子とを有することを特徴とする光記録再生装置。 - 請求項17記載の光記録再生装置であって、
前記誤差信号検出部は、前記第1の光記録媒体では、前記第1の副ビーム用受光素子から出力された第1の副ビーム電気信号及び前記第2の副ビーム用受光素子から出力された第2の副ビーム電気信号に基づいて前記トラッククロス信号を減衰させた前記焦点ズレ誤差信号を検出し、前記第2の光記録媒体では、前記主ビーム用受光素子から出力された主ビーム電気信号に基づいて前記焦点ズレ誤差信号を検出することを特徴とする光記録再生装置。 - 請求項14乃至18のいずれか1項に記載の光記録再生装置であって、
0以上の整数をnとすると、
前記第1又は第2の光記録媒体表面に集光させる前記主ビームと前記2本の副ビームとのスポット間隔を変えずに、前記第1の光記録媒体では、前記主ビームのスポット位置に対してラジアル方向に、前記2本の副ビームのうちの一方が+P1×(n+1/4)程度、前記2本の副ビームのうちの他方が−P1×(n+1/4)程度だけずれて位置し、
前記第2の光記録媒体では、前記主ビームのスポット位置に対してラジアル方向に、+P2×(n+1/2)程度、前記2本の副ビームのうちの他方が−P2×(n+1/2)程度だけずれて位置するように、前記2本の副ビームのスポット位置を調整して前記トラッククロス信号が減衰した前記焦点ズレ誤差信号を検出することを特徴とする光記録再生装置。 - 請求項18又は19に記載の光記録再生装置であって、
前記誤差信号検出部は、前記第1の副ビーム用受光素子の対角に位置する前記受光領域の一方の対から出力された前記第1の副ビーム電気信号と、前記第2の副ビーム用受光素子の対角に位置する前記受光領域の一方の対から出力された前記第2の副ビーム電気信号とを加算する第1の加算部と、
前記第1の副ビーム用受光素子の前記受光領域の他方の対から出力された前記第1の副ビーム電気信号と、前記第2の副ビーム用受光素子の前記受光領域の他方の対から出力された前記第2の副ビーム電気信号とを加算する第2の加算部と、
前記第1及び第2の加算部からそれぞれ出力された電気信号を差動演算する第1の差動演算部とを備え、前記第1又は第2の光記録媒体で反射した前記2本の副ビームに基づく前記電気信号としての第1の焦点誤差予備信号を検出する第1の焦点誤差予備信号検出部を有することを特徴とする光記録再生装置。 - 請求項18乃至20のいずれか1項に記載の光記録再生装置であって、
前記誤差信号検出部は、前記主ビーム用受光素子の対角に位置する前記受光領域の一方の対から出力された前記主ビーム電気信号を加算する第3の加算部と、
前記主ビーム用受光素子の前記受光領域の他方の対から出力された前記主ビーム電気信号を加算する第4の加算部と、
前記第3及び第4の加算部からそれぞれ出力された電気信号を差動演算する第2の差動演算部とを備え、前記第1又は第2の光記録媒体で反射した前記主ビームに基づく前記電気信号としての第2の焦点誤差予備信号を検出する第2の焦点誤差予備信号検出部を有することを特徴とする光記録再生装置。 - 請求項21記載の光記録再生装置であって、
前記誤差信号検出部は、前記第1の焦点誤差予備信号検出部から出力された前記第1の焦点誤差予備信号と、前記第2の焦点誤差予備信号検出部から出力された前記第2の焦点誤差予備信号とを加算する焦点誤差予備信号加算部を備え、前記第1及び第2の焦点誤差予備信号を加算して第3の焦点誤差予備信号を検出する第3の焦点誤差予備信号検出部をさらに有することを特徴とする光記録再生装置。 - 請求項22記載の光記録再生装置であって、
前記スイッチは、前記焦点ズレ誤差信号として、前記第1の前記光記録媒体では、前記第1の焦点誤差予備信号を選択し、前記第2の光記録媒体では、前記第2又は第3の焦点誤差予備信号を選択するように制御されることを特徴とする光記録再生装置。 - 請求項12乃至23のいずれか1項に記載の光記録再生装置であって、
前記光記録媒体のラジアル方向の、前記光記録媒体表面に結像した前記2本の副ビームのスポット径の長さは、同方向の前記主ビームのスポット径の長さの2.5倍以上であることを特徴とする光記録再生装置。 - 請求項14乃至24のいずれか1項に記載の光記録再生装置であって、
前記第1の光記録媒体は、DVD−RAM及び前記DVD−RAMと同等の物理的トラックピッチを備えた前記光記録媒体であり、前記第2の光記録媒体は、DVD±R/RW、DVD−ROM及び前記DVD±R/RW又は前記DVD−ROMと同等の物理的トラックピッチを備えた前記光記録媒体であることを特徴とする光記録再生装置。
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