JP2006209924A - 光ピックアップ装置および情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異なる複数ピッチのトラックを有する情報記録媒体に情報を記録し、または再生し、もしくは消去する光ピックアップ装置において、ピッチの異なるいずれのトラックについても、正確にトラッキングをかける。
【解決手段】この発明の光ピックアップ１０は、記録媒体の記録面からの反射光のうち、０次光と、トラックのピッチに依存して異なる回折角で生じる±１次回折光のうちの回折角が最も小さい１次回折光の端と回折角が最も大きい１次回折光の端の間に、分割境界の一部が通るように構成された光分割素子２８を用いて生成される複数の光を検出してトラッキングエラーを求めることにより、異なるピッチのトラックを含む光ディスクのいずれのトラックについても、正確にトラッキングをかけることができる。
【選択図】 図２

Description

この発明は、レーザ光を用いて情報の記録、消去または再生が可能な光ディスクに情報を記録し、または情報を消去し、もしくは情報を再生する光ディスク記録再生装置（情報記録再生装置）ならびに情報記録再生装置に用いられる光ピックアップ装置に関する。

情報の記録、再生ならびに消去（繰り返し記録）に適した記録媒体として、光ディスクが既に広く利用されている。反面、さまざまな規格の光ディスクが提案され、それぞれが実用化されている。なお、さまざまな規格の光ディスクは、記録容量で区別すると、ＣＤ規格やＤＶＤ規格に分類される。また、用途（データ記録形式）から見た場合、既に情報が記録されている（ＲＯＭと呼称される）再生専用タイプ、１回限りの情報記録が可能な（−Ｒと呼称される）ライトワンスタイプ（追記型）、あるいは記録と消去が繰り返し可能な（ＲＡＭまたはＲＷと呼称される）リライタブルタイプ（録再型または書換可能型）等に区分される。

光ディスクの規格および用途の多様化に伴って、光ディスク記録再生装置には、２以上の規格の光ディスクに情報を記録し、または記録されている情報を再生し、もしくは既に記録されている情報を消去可能であることが、望まれている。なお、光ディスク記録再生装置には、情報の記録および消去は困難であってもセットされた光ディスクの規格を識別可能であることは、必須の要件として要求されている。

このため、光ディスク情報記録再生装置に組み込まれる光ピックアップにおいては、光ディスクの規格（種類）にかかわりなく、少なくとも光ディスクに固有のトラックもしくは記録マーク列からの反射光を獲得し、少なくとも対物レンズ（光ピックアップ）のトラッキングおよびフォーカスが制御できることが必要である。

なお、光情報記録媒体（光ディスク）からの反射光のうち、０次光と±１回折光とが重なる部分と重ならない部分に分割し、それぞれ、独立した光検出手段に反射光を入射させて、所定の信号を得ることによって、良好なトラキングエラー信号を得るものが既に提案されている（例えば、特許文献１）。
特開２００４−３９１６５号公報

しかしながら、特許文献１に記載のあるような光情報記録媒体からの反射光の±１次の回折光の回折角は、反射光の波長、光情報記録媒体のトラックピッチ等によって異なる。

このため、複数の波長の反射光、または複数の種類の光情報記録媒体のトラックピッチからの反射光を受光する光ピックアップ装置においては、０次光と±１回折光とが重なる部分と重ならない部分を、一意的に決めることはできない。

その一方で、どれか１つの反射光の波長、トラックピッチに基づいた光分割手段では、異なる波長、異なるトラックピッチの光情報記録媒体からの反射光等からトラックエラー信号を正常に生成することは、困難である。

この発明の目的は、複数の波長のレーザ光による反射光あるいは複数のトラックピッチのデータ領域を持つ光情報記録媒体からの反射光等の、回折角が異なるさまざまな反射光からトラッキングエラー信号を、確実に得ることができる光ディスク情報記録再生装置を提供することである。

この発明は、上記問題点に基づきなされたもので、レーザ光を記録媒体の情報記録面に集光する集光手段と、前記記録媒体の情報記録面で反射された反射レーザ光を分割する分割手段と、前記分割手段により分割された前記反射レーザ光を受光する光検出手段と、を備え、前記記録媒体の情報記録面にピッチの異なる複数のトラックが形成されている場合に、前記反射レーザ光の１次回折光のうち、最も回折角が大きな１次回折光の端と最も回折角が小さな１次回折光の端との間に、前記分割手段の分割境界線の少なくとも一部を位置させて前記反射レーザ光を複数に分割することを特徴とする光ピックアップ装置、を提供するものである。

このような構成によれば、複数の波長のレーザ光による反射光あるいは複数のトラックピッチのデータ領域を持つ光情報記録媒体からの反射光等の、回折角が異なるさまざまな反射光からトラッキングエラー信号を、確実に得ることができる。

従って、記録媒体の規格や種類にかかわりなく、光ピックアップの正確なトラッキングが制御可能となる。

以上説明したように本発明の光ピックアップ装置および情報記録再生装置においては、２以上の異なるピッチが与えられたトラックを含む光ディスクの任意のトラックに対して正確にトラッキングをかけるために、光ディスクの情報記録面で反射された反射レーザ光の波面を、０次光（非回折光）とそれぞれのピッチのトラックにより生じる±１次回折光のそれぞれを獲得してその強度に対応する出力信号を出力可能な光検出器の出力からトラッキングエラー信号を得ることにより、ピッチの差が１．５倍を超えるような複数のトラックピッチのトラックを有する光ディスクに情報を記録し、または情報を再生し、もしくは情報を消去する際に、記録媒体の規格や種類にかかわりなく、光ピックアップの正確なトラッキングが制御可能となる。

以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態が適用可能な情報記録再生装置（光ディスク装置）の構成の一例を示す。

図１に示す情報記録再生装置、すなわち光ディスク装置１は、光ピックアップ（ＰＵＨアクチュエータ）１０から出射されるレーザ光を、記録媒体すなわち光ディスクＤの情報記録層に集光することにより、光ディスクＤに情報を記録し、また光ディスクＤから情報を再生できる。

光ディスクＤは、図示しないディスクモータの図示しないターンテーブルに支持され、ディスクモータが所定の回転数で回転されることにより、所定の速度で回転される。

ＰＵＨ（光ピックアップ）１０は、図示しないピックアップ送り用モータにより情報の記録または再生もしくは消去の各動作時のそれぞれにおいて、光ディスクＤの径方向に、所定の速度で移動される。

ＰＵＨ１０には、図２を用いて以下に説明するように、所定波長、例えば波長が４０５ｎｍのレーザ光（光ビーム）を出力するレーザダイオード（ＬＤ）２１と、ＬＤ（レーザダイオード）２１から出力された光ビームを、光ディスクＤの記録面に集光するとともに光ディスクＤの記録面（信号面）から反射された反射光ビームを捕捉する対物レンズ２５が組み込まれている。

ＰＵＨ１０にはまた、ＬＤ２１から出力された光ビームが光ディスクＤの記録面で反射された反射光ビームを受光してその光強度に対応する電流または電圧を出力する光検出器（ＰＤ）１１および対物レンズ２５を光ディスクＤの面と垂直な方向へ移動させる図示しないフォーカス制御コイル、および対物レンズ２５を光ディスクＤの径方向へ移動させるトラッキング制御コイル２６等が組み込まれている。

光検出器１１により検出された信号は、後段に設けられる信号処理部において、情報の再生に用いられるデータ信号に、利用可能に処理される。また、光検出器１１からの出力は、対物レンズ２２（ＰＵＨ１０）の位置を、光ディスクＤの記録面に対して所定の位置関係に位置させるための制御信号、すなわちフォーカス制御コイルにフォーカス制御信号を供給するために利用されるフォーカスエラー信号ならびにトラッキング制御コイル２６にトラッキング制御信号を供給するために利用されるトラックエラー信号等に、利用可能に処理される。

なお、本発明の光ピックアップ（ＰＵＨ）１０が少なくともトラッキング制御のための反射光ビームが読み込み可能な光ディスクＤとしては、例えば新規格で現行のＤＶＤ規格の光ディスクに比較してさらに高密度記録が可能な（次世代）ＤＶＤ（以下「ＨＤ ＤＶＤ」と呼称する）規格の光ディスクが利用可能である。また、現行のＤＶＤ規格で情報の記録と消去が可能なＤＶＤ−ＲＡＭディスクおよびＤＶＤ−ＲＷディスクや、新たな情報の書き込みのみが可能なＤＶＤ−Ｒディスク、もしくは既に情報が記録されているＤＶＤ−ＲＯＭディスク等の、周知のさまざまな種類のディスクのそれぞれも利用可能であることはいうまでもない。

光ディスクＤから反射したレーザ光は、ＰＵＨ１０のフォトディテクタ（ＰＤ）１１で電気信号として検出される。ＰＤ１１の出力信号は、プリアンプ１２で増幅され、コントローラ（レンズ位置制御量設定装置（主制御装置））１００と接続されたサーボ回路（レンズ位置制御装置）１０１、ＲＦ信号処理回路（出力信号処理回路）１０２、およびアドレス信号処理回路１０３に出力される。

サーボ回路１０１では、ＰＵＨ１０に支持されている対物レンズ２２のフォーカスサーボ（対物レンズの焦点位置に対する光ディスクＤの記録層と対物レンズとの間の距離の差の制御）信号およびトラッキングサーボ（対物レンズの光ディスクＤのトラックを横切る方向の位置の制御）信号が生成され、各信号が、それぞれ、ＰＵＨ１０の図示しないフォーカスアクチュエータとトラッキングアクチュエータ（レンズ位置制御機構）とに出力される。

ＲＦ信号処理回路１０２では、ＰＤ１１により検出され、再生された信号からユーザーデータや管理情報が取り出され、アドレス信号処理回路１０３では、アドレス情報、すなわちＰＵＨ１０の対物レンズが現在対向している光ディスクＤのトラックまたはセクタを示す情報が取り出され、コントローラ１００に出力される。

コントローラ１００においては、アドレス情報を元に、所望の位置のユーザーデータ等のデータを読み出すために、あるいは所望の位置にユーザーデータや管理情報を記録するために、ＰＵＨ１０の位置が制御される。

また、コントローラ１００では、情報の記録や情報の再生に際し、レーザ素子（ＬＤ）から出力されるレーザ光の強度が指示される。なお、コントローラ１００の指示により、所望の位置のアドレス（トラックあるいはセクタ）に既に記録されているデータが消去可能である。

光ディスクへの情報の記録時には、（コントローラ１００の制御により）記録信号処理回路１０４において、光ディスクへの記録に適した記録波形信号に変調された記録データすなわち記録信号がレーザ駆動回路（ＬＤＤ）１０５に供給される。ＰＵＨ１０のレーザ素子からは、ＬＤＤ１０５から供給されるレーザ駆動信号に対応して、記録すべき情報に応じて強度が変化されたレーザ光が出力される。これにより、光ディスクＤに情報が記録される。

図２は、図１に示した光ディスク装置のＰＵＨ（光ピックアップ）の一例を示す。

ＰＵＨ１０は、例えば半導体レーザ素子であるＬＤすなわち光源２１を含む。ＬＤ２１から出力されるレーザ光の波長は、例えば４０５ｎｍである。

ＬＤ（光源）２１からのレーザ光は、コリメートレンズ２２によりコリメート（平行光化）されるとともに、予め所定の位置に設けられている偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２３および１／４波長板（偏光制御素子）２４を通り抜けた後に、集光素子すなわち対物レンズ（ＯＬ）２５により捕獲される。対物レンズ２５に捕獲されたレーザ光は、対物レンズ２５により所定の収束性が与えられる（ＬＤ２１からのレーザ光は、対物レンズ２５に案内され、対物レンズ２５の焦点位置で最小光スポットを呈する）。なお、対物レンズ２５は、例えばプラスチック製で、その開口数ＮＡは、例えば０．６５である。

光ディスクＤの情報記録面で反射されたレーザ光は、対物レンズ２５により捕捉され、概ね平行な断面ビーム形状が与えられて、偏光ビームスプリッタ２３に戻される。なお、光ディスクＤから反射された反射レーザ光は、１／４波長板２４により、光ディスクＤに向かうレーザ光の偏光の方向と偏光の方向が９０度変化される。

偏光ビームスプリッタ２３に戻された反射レーザ光は、１／４波長板２４により偏光の方向が９０度回転された結果、偏光ビームスプリッタ２３で反射され、フォーカスレンズ２７により、フォトディテクタ１１の受光面に結像される。

また、反射レーザ光は、フォーカスレンズ２７により所定の収束性が与えられる前段で、光分割素子２８を通過されることにより、フォトディテクタ（ＰＤ）１１に予め与えられている検出領域の配列に対応して、所定数に分割される。

より詳細には、半導体レーザ（ＬＤ）２１から発したレーザ光は、コリメートレンズ２２によりコリメートされる。このレーザ光は、直線偏光であり、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）２３を透過し、１／４波長板２５により偏光面が円偏光に変化（回転）され、対物レンズ２５により、光ディスクＤに集光される。

光ディスクＤに集光されたレーザ光は、光ディスクに記録されているピット、マーク、グルーブ等で変調される。

光ディスクＤの記録面で反射あるいは回折した反射レーザ光は、対物レンズ２５で再びほぼ平行化され、１／４波長板２４を再び通過されて、往路とは偏光の方向が９０度変化される。

このようにして、偏光の方向が往路と９０度変化された反射レーザ光は、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）２３の偏光面で反射され、光分割素子２８を通過されることにより、フォトディテクタ（ＰＤ）１１に予め与えられる検出領域に対応する複数の光束に分割されて、所定の方向に偏向される（分割されたレーザ光毎に、それぞれのレーザ光に対応して設けられているフォトディテクタの受光領域に向けて中心からの距離が変化される）。

以下、所定数に分割された反射レーザ光は、レンズ２７により、フォトディテクタ１１のそれぞれの受光領域（後述）に、集光される。

図３に、本発明の光ピックアップにより情報の記録および再生、あるいは消去が可能な記録媒体（光ディスク）のＥＣＣブロック（ＨＤ ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＨＤ ＤＶＤ−Ｒ，ＨＤ ＤＶＤ−ＡＲＷディスク）構造を示す。

図３に示されるとおり、ＥＣＣブロックは、連続する３２個のスクランブルドフレームから形成されている。それぞれは、縦方向に１９２行＋１６行、かつ横方向に（１７２＋１０）×２列、配置されている。

Ｂ_０，０ ，Ｂ_１，０ ，…，は、それぞれ１バイトである。
ＰＯ，ＰＩは、エラー訂正コードであり、それぞれ、アウターパリティ（Parity Out）、インナーパリティ（Parity In）である。

図３に示した光ディスクのＥＣＣブロックの構造は、積符号を用いた構造である。
すなわち、情報記録媒体に記録するデータを２次元（マトリクス）状に配置し、エラー訂正用付加ビットとして、“行”方向に対してはＰＩ（Parity In）、“列”方向に対してはＰＯ（Parity Out）を付加した構造をとる。

このように、積符号を用いたＥＣＣブロック構造を構成することにより、イレイジャー訂正および縦と横の繰り返し訂正処理による高いエラー訂正能力を保証できる。

図３に示すＥＣＣブロック構造は、現在利用されている（現行規格の）ＤＶＤ規格の光ディスクで用いられているＥＣＣブロック構造とは異なり、同一“行”内に、ＰＩが、２箇所設けられていることを特徴とする。

図３において、中央に記載された１０バイトサイズのＰＩは、その左側に配置されている１７２バイトに対して付加される。
例えばＢ_０，０からＢ_{０，１７１}の１７２バイトのデータに対して、ＰＩとしてＢ_{０，１７２}からＢ_{０，１８１}の１０バイトのＰＩを付加し、Ｂ_１，０からＢ_{１，１７１}の１７２バイトのデータに対してＰＩとしてＢ_{１，１７２}からＢ_{１，１８１}の１０バイトのＰＩを付加する。

図３において、右端に記載された１０バイトサイズのＰＩは、その左側で中央に配置されている１７２バイトに対して付加される。
例えば、Ｂ_{０，１８２}からＢ_{０，３５３}の１７２バイトのデータに対して、ＰＩとしてＢ_{０，３５４}からＢ０_，３６３の１０バイトのＰＩを付加する。

換言すると、図３における左端から１７２バイトと連続する１０バイトのＰＩは、左側（Left側）の小ＥＣＣブロックを構成し、中央の１７２バイトから右端の１０バイトのＰＩで右側（Right側）の小ＥＣＣブロックを構成している。

記録／再生に利用されるレーザ光の波長が４０５ｎｍのレーザ光を用いる［ＨＤ ＤＶＤ］規格の光ディスクであって、再生専用形の光ディスクにおいては、データ領域のトラックピッチ（トラック間隔）は、０．４μｍである。一方、同光ディスクにおいて、システムリードイン領域のトラックピッチ（同）は、０．６８μｍに規定されている。

すなわち、ＨＤ ＤＶＤ規格の光ディスクでは、波長４０５ｎｍのレーザ光による情報の記録または消去と、情報の再生が可能である。しかしながら、波長６５０ｎｍのレーザ光を用いる現行のＤＶＤ規格の光ディスク向けの情報記録再生装置においても、少なくとも、セットされた光ディスクが「ＨＤ ＤＶＤ」であることが認識できることが要求されている。このため、ＨＤ ＤＶＤ規格の光ディスクには、現行のＤＶＤ規格の光ディスク向けの情報記録再生装置（ドライブ）においても情報が再生可能に、システムリードイン領域については、トラックピッチが０．６８μｍに規定されている。

これにより、ＨＤ ＤＶＤ規格の光ディスクが（ＨＤ ＤＶＤ規格の光ディスクが実用化される以前の）現行のＤＶＤ規格の光ディスクにのみ対応したドライブにより、データの読み込み（情報の再生）が試行された場合に、トラックピッチが広く、エンボスマークの大きさがデータ領域よりも大きいシステムリードイン領域のデータを再生できる。

このことは、現行のＤＶＤ規格の光ディスクにのみ対応するドライブによってもリードイン領域のデータを読み出し（再生）可能とすることから、リードイン領域のデータから（セットされた光ディスクが）「ＨＤ ＤＶＤ」規格であり、再生（読み出し）不能すなわち対応フォーマット外のディスクであることを、短時間で識別可能とする。

なお、システムリードイン領域は、トラックピッチが広く、記録情報であるエンボスの大きさがデータ領域のエンボスよりも大きいことから、再生信号の振幅の大きさも十分に確保できる。

これにより、ドライブ（情報記録再生装置）にセットされた光ディスクが、情報記録面の反射率の異なる複数種類のディスク（再生専用光ディスク、追記型光ディスク、書き換え型光ディスク）のうちのいずれの種類であったとしても、ある閾値以上の大きさの振幅の再生信号が容易に得られる。従って、少なくともシステムリードイン領域に記録されている情報については、ドライブ側に何らかの制約があるとしても、読み出し（再生）可能となる。なお、システムリードイン領域には、データ領域のデータを読み出すために必要となる光ディスクの種類やデータ領域の記録密度、データ領域のデータを読み出すためのディスク面上での読み出しレーザ光の強度などが記録されているため、これらのデータはデータ領域のデータを読み出す、または記録するためには必ず読み出さなければならないデータである。

ところで、図１および図２に示した光ディスク装置および光ピックアップにおいては、光ディスクＤの詳述しない情報記録面から反射された反射レーザ光は、既に説明したが、対物レンズ２５で捕獲され、対物レンズ２５により所定の収束性が与えられる。この場合には、平行光に戻される（平行光化される）。

対物レンズ２５により平行光化され、１／４波長板２４で偏光の方向が光ディスクＤに向かうレーザ光の偏光の方向と９０度回転された直線偏光化された反射レーザ光は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２３に戻される。

偏光ビームスプリッタ２３に戻された反射レーザ光は、その偏光面で反射され、フォトディテクタ（ＰＤ）１１の複数の検出（受光）領域の個数、およびそれぞれの検出領域の位置に応じて、回折素子２８によりそれぞれの検出領域に到達可能に、所定の回折特性が与えられる。

回折素子２８により、複数に分割され、所定の回折特性が与えられた反射レーザ光は、フォーカスレンズ２７により、ＰＤ（フォトディテクタ）１１の予め所定の配列、および大きさが与えられている個々の受光領域に集光される。

回折素子２８は、図４に示すように、光ディスクＤからの反射レーザ光のうちの０次光（非回折光）と、位置と大きさが同じに規定された格子領域（分割パターン）２８−０を有する。

格子領域（分割パターン）２８−０は、ラジアル方向の概ね中心を通る境界線２８Ｒにより、ラジアル方向とほぼ平行に半円形に、かつ２つの円弧状の区分線２８ＣＲ，２８ＣＬにより、合わせて６つの領域に分割されている。なお、それぞれの領域は、境界線２８Ｒにより２８Ａ，２８Ｃ，２８Ｅの組と２８Ｂ，２８Ｄ，２８Ｆの組に区分されている。

それぞれの領域２８Ａ〜２８Ｆは、いずれも回折格子もしくは回折格子として機能する光学パターンである。なお、それぞれの領域すなわち回折格子として機能する６つのパターンは、異なる角度（方向性）およびピッチが与えられている。

分割パターン２８−０において、区分線２８Ｒにより領域２８−０の右側に区画される領域（パターン）２８Ｃおよび領域（パターン）２８Ｄは、トラックピッチが０．４μｍであるデータ領域からの反射レーザ光のうちの＋１次回折光により規定される円０４０＋１の円周と、トラックピッチが０．６８μｍであるシステムリードイン領域からの反射レーザ光のうちの＋１次回折光により規定される円０６８＋１の円周とが、０次光により規定される円すなわち格子領域２８−０の円周と交わる位置を、ほぼ等間隔に分割する位置に、格子領域２８−０と実質的に同じ大きさの円を設けることにより規定される線分によって分割されている。

同様に、区分線２８Ｌにより領域２８−０の左側に区画される領域２８Ａおよび領域２８Ｂは、トラックピッチが０．４μｍであるデータ領域からの反射レーザ光のうちの−１次回折光により規定される円０４０−１の円周と、トラックピッチが０．６８μｍであるシステムリードイン領域からの反射レーザ光の−１次回折光により規定される円０６８−１の円周とが、格子領域２８−０の円周と交わる位置を、ほぼ等間隔に分割する位置に、格子領域２８−０と同じ大きさの円により規定される線分によって分割されている。

なお、上述したトラックピッチが０．６８μｍのシステムリードイン領域は、本発明が対象とするＨＤ ＤＶＤ規格の光ディスクにおいて、現行のＤＶＤ規格の光ディスク向けの光ディスク装置によっても再生（読み出し）可能に規定されたデータ領域であることは既に説明した通りである。

図４に示すように、回折素子２８の第１ないし第６の領域（パターン）２８Ａ〜２８Ｆによって分割された光は、受光素子（フォトディテクタ）１１の受光面に集光される。

フォトディテクタ１１の受光面は、概ね直線状に、それぞれが独立して配置された４つの受光セル１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄと、受光セル１１Ａ〜１１Ｄが配列される方向と直交する方向に、それぞれ一対（２つで一組）に配列された４つの受光セル１１Ｅ，１１Ｆ，１１Ｇ，１１Ｈを有する。

受光セル１１Ａ〜１１Ｄには、回折素子２８の領域２８Ａ〜２８Ｄで所定の角度および距離に到達可能な回折特性が与えられた反射レーザ光が集光される。このとき、それぞれの反射レーザ光は、対応する受光セルの概ね中心に、概ね円形に結像される。

また、受光セル１１Ｅと１１Ｆとの間および受光セル１１Ｇおよび１１Ｈとの間には、回折素子２８の領域２８Ｅと２８Ｆとにより所定の角度および距離に到達可能な回折特性が与えられた反射レーザ光が集光される。すなわち、回折素子２８の領域２８Ｅと２８Ｆとにより所定の角度および距離に到達可能な回折特性が与えられた反射レーザ光は、それぞれ、互いに一対の受光セル１１Ｅ−１１Ｆ間および１１Ｇ−１１Ｈ間の概ね中心に、概ね円形に結像される。

それぞれの受光セル１１Ａ〜１１Ｈは、いずれも入射レーザ光の強度に対応する大きさの電流を出力する。
すなわち、セル１１Ａないしセル１１Ｈからの電流を、それぞれＩＡ〜ＩＨとすると、
フォーカスエラー信号ＦＥＳは、
ＦＥＳ＝（ＩＥ＋ＩＨ）−（ＩＦ−ＩＧ）
により求めることができる（ダブルナイフエッジ法に相当）。

同様に、
トラッキングエラー信号ＴＥＳは、
ＴＥＳ＝ＩＡ＋ＩＢ−ＩＣ−ＩＤ
で得ることができる（ＰＰ（プッシュ−プル）法に相当）。

なお、トラッキングエラー信号ＴＥＳは、「ＩＡ＋ＩＣ」と「ＩＢ＋ＩＤ」の位相差からも、求めることができる（ＤＰＤ（Differential Phase Detection）法に相当）。

次に、図４に示した回折素子による反射レーザ光の分割とフォトディテクタの検出領域との関係を説明する。

例えば、ＰＰ法によりトラッキングエラー信号を得る場合、±１次回折光の強度がラジアル方向の案内溝（トラック）に対する相対位置によって変化することを利用するため、フォトディテクタ１１の受光領域１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄに結像されるレーザ光は、回折素子２８の領域２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄにより分割される際に、±１次回折光成分を含まれなければならない。

すなわち、トラックピッチ０．４μｍのデータ領域にトラッキングをかけるためには、個々の検出領域１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄからの出力ＩＡ〜ＩＤが、回折素子２８の領域０４０＋１を通過した＋１次回折光または領域０４０−１を通過した−１次回折光を含む必要がある。

一方、トラックピッチ０．６８μｍのデータ領域に対するトラッキングをかけるためには、個々の検出領域１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄからの出力ＩＡ〜ＩＤが、回折素子２８の領域０６８＋１を通過した＋１次回折光または領域０６８−１を通過した−１次回折光が含まれなければならない。

なお、それぞれの検出領域１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄに０次光のみが結像される場合、トラッキングエラー信号の変調度が小さくなる（感度が低下する）。また、個々の検出領域１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄに結像される±１次回折光が少ない場合も同様である。

本発明では、トラッキング信号を生成するために利用する反射レーザ光成分を、ピッチが０．４μｍの規格の光ディスクのデータ領域からの±１次回折光と０次光の像の重なり部分と、ピッチが０．６８μｍのデータ領域からの±１次回折光の０次光の像の重なり部分の中間領域で分割された回折領域０４０＋１，０４０−１，０６８＋１，０６８−１を有する回折素子を用いて、トラッキングエラー信号を得ることを特徴とする。すなわち、２種類のトラックピッチのデータ領域が設けられているＨＤ ＤＶＤ規格の光ディスクにおいて、主としてＨＤ ＤＶＤ規格の光ディスク装置により情報の記録と再生、ならびに消去が可能なトラックピッチが０．４μｍのデータ領域と、現行のＤＶＤ規格の光ディスク装置によっても情報の再生が可能なトラックピッチが０．６８μｍのデータ領域（システムリードイン領域）のいずれの領域に関しても、容易にトラッキングをかけることができる。

これらのことから、最も回折角が大きな＋１次回折光（この例では、円０６８＋１）の端と最も回折角が小さい＋１次回折光（この例では、円０４０＋１）の端の間または、最も回折角が大きな−１次回折光（この例では、円０６８−１の端と最も回折角が小さい−１次回折光（この例では、円０４０−１）の端の間に、トラック信号を生成するための光を検出する領域とそれ以外領域を分ける境界線があることが望ましく、このような構成の光ピックアップを用いることで、簡単な構成で、正確かつ迅速にトラッキングを行うことができる。

なお、同一の光ディスク上に異なるトラックピッチの領域があるディスクにおいては、単一のＰＵＨによって、異なるトラックピッチの光ディスクからの情報を読み出すことが必要である。

次世代ＤＶＤ、例えばＨＤ ＤＶＤ規格の書き換え型光ディスクや書き込み（追記）型光ディスクにおいては、トラックピッチ０．６８μｍのシステムリードイン領域に、ディスクの種類やデータ転送レート、データ領域のデータ密度、データを読み出すために好適なレーザ強度等の情報が記録されている。従って、システムリードイン領域に記録されている情報は、必ず読み出す必要がある。

また、トラッキングがうまくかからず、システムリードイン領域のデータが正確に読み出せない場合は、トラックピッチ０．４μｍのデータ領域のデータを読み込めないだけでなく、規定値から外れたレーザ強度のレーザ光が出力されることで、書き換え型あるいは書き込み型の光ディスクに記録されているデータが消去される可能性がある。

従って、次世代ＤＶＤ、例えばＨＤ ＤＶＤ規格の光ディスクに情報を記録し、またはディスクから情報を再生し、もしくは情報を消去するために用いられるＰＵＨ（光ピックアップ）１０においては、情報の記録および消去が可能なデータ領域のトラックピッチとシステムリードイン領域のトラックピッチのそれぞれのトラックピッチのいずれにおいても、正確なトラッキングエラー信号が得られることが必須である。

図５は、トラックすなわち案内溝のある光ディスクから反射される反射レーザ光のうちの±１次回折光の中心と０次光の中心とのなす角を示している。

図５から明らかなように、
光ディスクの情報記録面からレーザ光が反射される際に、０次光が光ディスクの記録面に対して９０°（垂直）に反射される場合、０次光の中心と±１次回折光の中心とのなす角θは、
ｓｉｎθ＝λ／Ｐ、
λ：レーザ光の波長
Ｐ：光ディスクのトラックピッチ
と表せ、光ディスクからの反射光の＋（または−）１次回折光の回折角θは、レーザ光の波長またはトラックピッチにより異なる。

トラックピッチＰの差が大きくなると、＋（または−）１次回折光の回折角θの差は、次第に大きくなる。例えば最小のトラックピッチを１とした場合、最大のトラックピッチが１．５を超えると、最小のトラックピッチのトラックからの反射光については、０次光と＋（または−）１次回折光の重なる部分が無くなることが確認されている。一方、最大のトラックピッチのトラックからの反射光については、＋（または−）１次回折光は、０次光と完全に重なり合う。

すなわち、任意の１つのトラックピッチのトラックからの反射光について、０次光と±１次回折光のみを検出可能な現行型のＰＵＨ（光ピックアップ）では、トラックピッチが０．４μｍと０．６８μｍのそれぞれのトラックからの反射レーザ光のみを用いて個々のトラックピッチのトラックに対して、正確にトラッキングをかけることは、実質的に実現されていない。

本発明の光ピックアップ（ＰＵＨ）は、最小のトラックピッチのトラックのピッチを１とした場合に、最大のトラックピッチのトラックのピッチが１．５を越えるような場合であっても、いずれのトラックピッチのトラックに対しても、正確にトラッキングをかけることができる。

図６に、図４に示した回折素子の領域分割パターンと光検出器の検出領域の組み合わせの別の実施の形態を示す。

図６に示す回折素子２９（図４との識別のため「１」を加算した符号をつける）は、光ディスクＤからの反射レーザ光のうちの０次光（非回折光）と、位置と大きさが同じに規定された格子領域（分割パターン）２９−０を有する。

格子領域（分割パターン）２９−０は、トラックピッチ０．４μｍのデータ領域からの＋１次回折光である円０４０＋１に交わることなく、トラックピッチ０．６８μｍのシステムリードイン領域からの＋１次回折光である円０６８＋１と交わるようなタンジェンシャル方向にほぼ平行な直線（第１のタンジェンシャル直線）２９ＴＲと、トラックピッチ０．４μｍのデータ領域からの−１次回折光である円０４０−１に交わることなく、トラックピッチ０．６８μｍのシステムリードイン領域からの−１次回折光である円０６８−１と交わるようなタンジェンシャル方向にほぼ平行な直線（第２のタンジェンシャル直線）２９ＴＬとによりラジアル方向に関して、概ね３つの領域に分割されている。また、それぞれの直線２９ＴＲと２９ＴＬにより区分された領域は、その概ね中央に、両直線と実質的に平行に規定された直線（第３のタンジェンシャル直線２９ＴＣ）により、２つの領域２９Ｇ，２９Ｈに分割されている。

また、格子領域（分割パターン）２９−０は、ラジアル方向に概ね平行で格子領域２９−０の概ね中心を通る境界線２９Ｒにより、タンジェンシャル方向の概ね中央から一対で２組の領域２９Ａ，２９Ｂおよび２９Ｃ，２９Ｄにより、概ね半円形に分割されている。

従って、格子領域（分割パターン）２９−０は、ラジアル方向に概ね平行で、格子領域２９−０の概ね中心を通る境界線２９Ｒにより分割された対をなす２組の領域２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄ（合計４）、および格子領域２９−０の概ね中央で、かつラジアル方向の概ね中央に規定される（第３のタンジェンシャル直線２９ＴＣにより区分された）２つの領域２９Ｇ，２９Ｈ（合計２）、ならびに第１、第２のタンジェンシャル直線２９ＴＲ，２９ＴＬ間で、中央の２つの領域２９Ｇ，２９Ｈを除くタンジェンシャル方向の両端部の２つの領域２９Ｅ，２９Ｆ（合計２）からなる、合わせて８つの領域に分割されている。

それぞれの領域２９Ａ〜２９Ｈは、いずれも回折格子もしくは回折格子として機能する光学パターンである。なお、それぞれの領域すなわち回折格子として機能する８つのパターンは、異なる角度（方向性）およびピッチが与えられている。

一方、受光素子（フォトディテクタ）１１１（図４との識別のため、「１００」を加算した符号をつけている）は、図６に示されるように、１０個の受光領域（セル）１１１Ａ〜１１１Ｋを有する。

回折素子２９の領域２９Ａに入射した光は、受光素子１１１のセル１１１Ａに、同領域２９Ｂに入射した光はセル１１１Ｂに、同領域２９Ｃに入射した光はセル１１１Ｃに、同領域２９Ｄに入射した光はセル１１１Ｄに、それぞれ、集光される。また、回折素子２９の領域２９Ｇに入射した光は、受光素子１１１のセル１１１Ｅに、同領域２９Ｈに入射した光はセル１１１Ｆに、それぞれ、集光される。なお、それぞれのセルに、対応する回折素子の領域を通過した光が入射される場合、通常は、個々のセルの概ね中央に、ほぼ円形に結像される。

一方、回折素子２９の領域２９Ｅに入射した光は、受光素子（ＰＤ）１１１の受光領域（セル）１１１Ｇと１１１Ｈとの中間位置に、また、領域２９Ｆに入射した光は、セル１１１Ｉと１１１Ｊとの中間位置に、それぞれ、概ね円形に結像される。

それぞれのセル１１１Ａ〜１１１Ｊにより光電変換され、照射された光の強度に対応する大きさで出力される電流を、それぞれ、Ｉ１１１Ａ〜Ｉ１１１Ｊとすると、
フォーカスエラー信号ＦＥＳは、
ＦＥＳ＝（Ｉ１１１Ｇ＋Ｉ１１１Ｉ−Ｉ１１１Ｈ−Ｉ１１１Ｊ）
で得ることができる（ダブルナイフエッジ法）。

また、トラッキング信号ＴＥＳは、例えば補償プッシュプル法を適用して、
ＴＥＳ＝Ｉ１１１Ａ＋Ｉ１１１Ｂ−Ｉ１１１Ｃ−Ｉ１１１Ｄ
＋ｋ×（Ｉ１１１Ｅ−Ｉ１１１Ｆ）
ｋ：係数
求めることができる。

なお、補償プッシュプル方式を用いてトラッキングをかけることにより、レーザ光の中心成分（一般に、対物レンズの軸に一致するとして取り扱われる（レーザ光の）主光線）が対物レンズの軸に対してずれることにより生じるトラッキングエラー信号のオフセット成分の影響を低減することができ、正確なトラッキングが可能になる。

また、トラッキングにＤＰＤ方式を用いると、
ＴＥＳ＝（（Ｉ１１１Ａ＋Ｉ１１１Ｄ）と（Ｉ１１１Ｂ＋Ｉ１１１Ｃ）の位相差）
により、トラッキングをかけることができる。

なお、図６に示した構成においても、先に説明したと同様に、最も回折角が大きな＋１次回折光（この例では、円０６８＋１）の端と最も回折角が小さい＋１次回折光（この例では、円０４０＋１）の端の間または、最も回折角が大きな−１次回折光（この例では、円０６８−１の端と最も回折角が小さい−１次回折光（この例では、円０４０−１）の端の間に、トラック信号を生成するための光を受光する領域とそれ以外領域を分ける境界線があることが望ましく、このような構成を与えた光ピックアップを用いることで、簡単な構成で、正確かつ迅速にトラッキングを行うことができる。

以上説明したように、２以上の異なるピッチが与えられたトラックを含む光ディスクの任意のトラックに対して正確にトラッキングをかけるために、光ディスクの情報記録面で反射された反射レーザ光の波面を、０次光（非回折光）とそれぞれのピッチのトラックにより生じる±１次回折光のそれぞれを獲得してその強度に対応する出力信号を出力可能な光検出器の出力からトラッキングエラー信号を得ることにより、ピッチの差が１．５倍を超えるような複数のトラックピッチのトラックを有する光ディスクに情報を記録し、または情報を再生し、もしくは情報を消去する際に、正確にトラッキングをかけることが可能となる。

なお、上述した実施の形態においては、回折素子による反射レーザ光の光束を分割する分割パターンならびに対応する光検出器のセル（受光領域）の配列は一例であり、２以上の異なるトラックピッチのトラックからの反射レーザ光の±１次回折光のそれぞれを獲得できるものであれば、これに限るものではない。また、回折素子を、反射レーザ光の光束を分割して偏向させるタイプとし、光ディスクからの反射レーザ光の所定の光束のみを、トラッキングエラー信号の生成に用いる例について説明したが、光束を分割せずに全体の回折の０次光、±１次光いずれかを用いる方式においても適用可能である。

この発明の実施の形態が適用可能な情報記録再生装置（光ディスク装置）の構成の一例を示す概略図。 図１に示した光ディスク装置の光ピックアップの構成の一例を示す概略図。 図１および図２に示した光ディスク装置により、情報の記録および再生ならびに消去が可能な記録媒体（光ディスク）の構成の一例を説明する概略図。 図２に示した光ピックアップに用いられる回折素子（波面分割機構）と光検出器（フォトディテクタ）の受光領域との関係を説明する概略図。 トラックすなわち案内溝のある光ディスクから反射される反射レーザ光のうちの±１次回折光の中心と０次光の中心とのなす角との関係を説明する概略図。 図４に示した回折素子の領域分割パターンと光検出器の検出領域の組み合わせの別の実施の形態を示す概略図。

符号の説明

１…光ディスク装置（情報記録再生装置）、１０…光ピックアップ（ＰＵＨアクチュエータ）、１１…フォトディテクタ（光検出器）、１１Ａ〜１１Ｈ，１１１Ａ〜１１１Ｊ…フォトディテクタの毛受光領域（セル）、１２…プリアンプ、２１…レーザダイオード（ＬＤすなわち光源）、２２…コリメートレンズ、２３…偏光ビームスプリッタ、２４…１／４波長板、２５…対物レンズ、２６…トラッキングコイル、２７…フォーカスレンズ、２８，２９…回折素子（光分割素子）、２８−０，２９−０…回折素子（光分割素子）の格子領域、２８Ａ〜２８Ｆ，２９Ａ〜２９Ｈ…回折素子の光分割領域、２８ＣＲ，２８ＣＬ，２８Ｒ，２９ＴＣ，２９ＴＲ，２９ＴＬ…回折素子（光分割素子）の領域分割線（境界線）、１００…コントローラ（レンズ位置制御量設定装置（主制御装置））、１０１…サーボ回路（レンズ位置制御装置）、１０２…ＲＦ信号処理回路、１０３…アドレス信号処理回路、１０４…記録信号処理回路、１０５…レーザ駆動回路（ＬＤＤ）。

Claims (6)

1. レーザ光を記録媒体の情報記録面に集光する集光手段と、前記記録媒体の情報記録面で反射された反射レーザ光を分割する分割手段と、前記分割手段により分割された前記反射レーザ光を受光する光検出手段と、を備え、
   前記記録媒体の情報記録面にピッチの異なる複数のトラックが形成されている場合に、前記反射レーザ光の１次回折光のうち、最も回折角が大きな１次回折光の端と最も回折角が小さな１次回折光の端との間に、前記分割手段の分割境界線の少なくとも一部を位置させて前記反射レーザ光を複数に分割することを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 前記記録媒体の情報記録面には、隣接するトラック相互間でピッチが異なる複数種類のトラックからなるデータ領域が設けられ、任意のピッチのトラックのデータ領域のデータに、他のピッチのトラックのデータ領域のデータを読み出す、または書き込むための情報が記録されていることを特徴とした請求項１記載の光ピックアップ装置。
3. レーザ光を記録媒体の情報記録面に集光する集光手段と、前記記録媒体の情報記録面で反射された反射レーザ光を複数に分割する分割手段と、前記分割手段により分割された前記反射レーザ光のそれぞれを独立に受光する複数の受光領域が設けられた光検出手段と、を備え、
   前記分割手段は、記録媒体の情報記録面にピッチの異なる複数のトラックが形成されている場合に、前記反射レーザ光の＋１次または−１次回折光のうち、最も回折角が大きな＋１次回折光の端と最も回折角が小さな＋１次回折光の端との間、または最も回折角が大きな−１次回折光の端と最も回折角が小さな−１次回折光の端との間に分割境界線の少なくとも一部が一致されるように形成された複数の波面分割領域で前記光を所定個数に分割することを特徴とする光ピックアップ装置。
4. 前記記録媒体の情報記録面には、隣接するトラック相互間でピッチが異なる複数種類のトラックからなるデータ領域が設けられ、任意のピッチのトラックのデータ領域のデータに、他のピッチのトラックのデータ領域のデータを読み出す、または書き込むための情報が記録されていることを特徴とした請求項３記載の光ピックアップ装置。
5. レーザ光を記録媒体の情報記録面に集光する集光手段と、前記記録媒体の情報記録面で反射された反射レーザ光を分割する分割手段と、前記分割手段により分割された前記反射レーザ光を受光する光検出手段と、を備え、記録媒体の情報記録面にピッチの異なる複数のトラックが形成されている場合に、前記反射レーザ光の１次回折光のうち、最も回折角が大きな１次回折光の端と最も回折角が小さな１次回折光の端との間に、前記分割手段の分割境界線の少なくとも一部を位置させて前記反射レーザ光を複数に分割することを特徴とする光ピックアップと、
   前記光検出器により検出された記録媒体からの反射光から記録媒体に記録されている情報を取り出す信号処理回路と、
   前記光ピックアップ装置および前記信号処理回路の動作を制御する主制御装置と、
   を有することを特徴とする情報記録再生装置。
6. 前記記録媒体の情報記録面には、隣接するトラック相互間でピッチが異なる複数種類のトラックからなるデータ領域が設けられ、任意のピッチのトラックのデータ領域のデータに、他のピッチのトラックのデータ領域のデータを読み出す、または書き込むための情報が記録されていることを特徴とした請求項５記載の情報記録再生装置。

Images