JP2007287235A - 光学式情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】溝のピッチが異なる２種類の光記録媒体や２層の光記録媒体に対してトラック誤差信号の元になる差動プッシュプル信号の検出を行う場合でも、レンズシフトによる差動プッシュプル信号のオフセットを抑制する。
【解決手段】半導体レーザ１からの出射光は、回折光学素子３により０次光のメインビームと±１次回折光のサブビーム群に分割され、対物レンズ６でディスク７ａ上に集光される。メインビームおよびサブビーム群の反射光は光検出器１０で受光される。光検出器１０の出力からメインビームのプッシュプル信号ＭＰＰ、サブビーム群のプッシュプル信号ＳＰＰを検出し、トラック誤差信号の元になる差動プッシュプル信号ＤＰＰを検出する。メインビームとサブビーム群は位相分布が互いに異なり、光検出器１０の出力から検出されるメインビームの和信号をＭＳＵＭ、サブビーム群の和信号をＳＳＵＭとすると、ＫはＭＳＵＭ／ＳＳＵＭより大きい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、溝を有する光記録媒体に対して記録や再生を行うための光学式情報記録再生装置、特に、トラック誤差信号の元になる良好な差動プッシュプル信号が得られる光学式情報記録再生装置に関するものである。なお、本発明の光学式情報記録再生装置は、光記録媒体に対して記録および再生を行う記録再生装置、光記録媒体に対して再生のみを行う再生専用装置の両方を含むものとする。

追記型および書換可能型の光記録媒体には、トラッキングを行うための溝が形成されている。これらの光記録媒体に対するトラック誤差信号の検出方式としては、差動プッシュプル法が広く用いられている。差動プッシュプル法は、光ヘッド装置の対物レンズが光記録媒体の半径方向にシフトしても、トラック誤差信号の元になる差動プッシュプル信号にオフセットを生じにくいという特徴を有する。

差動プッシュプル法によりトラック誤差信号の検出を行う光学式情報記録再生装置として、特許文献１に記載の光学式情報記録再生装置がある。この光学式情報記録再生装置においては、光ヘッド装置内に設けられた光源からの出射光は、回折光学素子によりメインビームおよびサブビームに分割される。メインビームおよびサブビームは対物レンズにより光記録媒体上に集光される。光記録媒体で反射されたメインビームの反射光およびサブビームの反射光は光検出器で受光される。光検出器で受光されたメインビームの反射光から、メインビームに対する和信号ＭＳＵＭ、メインビームに対するプッシュプル信号ＭＰＰが検出される。

また、光検出器で受光されたサブビームの反射光から、サブビームに対する和信号ＳＳＵＭ、サブビームに対するプッシュプル信号ＳＰＰが検出される。このとき、トラック誤差信号の元になる差動プッシュプル信号ＤＰＰは、
ＤＰＰ＝ＭＰＰ−Ｋ×ＳＰＰ
ＤＰＰ＝ＭＰＰ／ＭＳＵＭ−Ｋ×ＳＰＰ／ＳＳＵＭ
のいずれかの演算から得られる。ここで、数１におけるＫはＫ＝ＭＳＵＭ／ＳＳＵＭ、数２におけるＫはＫ＝１で与えられる。光記録媒体は記録領域と未記録領域で反射率が異なるが、メインビーム、サブビームのそれぞれが記録領域、未記録領域のいずれに位置していても、常にＭＳＵＭおよびＳＳＵＭを検出し、数１においてはＫ＝ＭＳＵＭ／ＳＳＵＭ、数２においてはＫ＝１となるようにＫを設定すれば、対物レンズのシフト（レンズシフト）によるＤＰＰのオフセットを抑制することができる。

ところで、光記録媒体への入射光の側から見て、光記録媒体に形成された溝の凹部をランド、凸部をグルーブと呼ぶ。追記型および書換可能型の光記録媒体には、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）規格におけるＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷやＨＤ ＤＶＤ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）規格におけるＨＤ ＤＶＤ−Ｒ、ＨＤ ＤＶＤ−ＲＷのように、グルーブのみに対して記録再生を行うグルーブ記録方式の光記録媒体と、ＤＶＤ規格におけるＤＶＤ−ＲＡＭやＨＤ ＤＶＤ規格におけるＨＤ ＤＶＤ−ＲＡＭのように、ランドとグルーブの両方に対して記録再生を行うランド／グルーブ記録方式の光記録媒体がある。グルーブ記録方式の光記録媒体における溝のピッチは、ランド／グルーブ記録方式の光記録媒体における溝のピッチに比べて狭い。差動プッシュプル法によりトラック誤差信号の検出を行う通常の光学式情報記録再生装置は、メインビームとサブビームを光記録媒体のトラックと直交する方向に溝のピッチの半分だけ離して配置するため、このような溝のピッチが異なる２種類の光記録媒体に対応することはできない。これに対し、差動プッシュプル法によりトラック誤差信号の検出を行い、かつ溝のピッチが異なる２種類の光記録媒体に対応することができる光学式情報記録再生装置として、特許文献２に記載の光学式情報記録再生装置がある。この光学式情報記録再生装置においては、メインビームおよびサブビームを生成する回折光学素子を、光軸を通り光記録媒体のトラック方向に対応する分割線で、回折格子の位相が互いに反転した２つの領域に分割すると共に、メインビームとサブビームを光記録媒体の同一のトラック上に配置する。

特開２００３−３１７２７５号公報 特開平９−８１９４２号公報

特許文献２に記載の光学式情報記録再生装置においては、光検出器上でのメインビームの形状とサブビームの形状は互いに異なるため、レンズシフトによるＭＰＰのオフセットのＭＳＵＭに対する割合と、レンズシフトによるＳＰＰのオフセットのＳＳＵＭに対する割合は互いに異なる。従って、数１においてＫ＝ＭＳＵＭ／ＳＳＵＭ、数２においてＫ＝１となるようにＫを設定しても、レンズシフトによるＤＰＰのオフセットを抑制することができない。

また、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷやＨＤ ＤＶＤ−Ｒ、ＨＤ ＤＶＤ−ＲＷには２層の規格がある。差動プッシュプル法によりトラック誤差信号の検出を行う光学式情報記録再生装置は、このような２層の光記録媒体にも対応することが望まれる。２層の光記録媒体においては、記録や再生を行う方の層にメインビームを集光させた場合、記録や再生を行う方の層からのサブビームの反射光を受光する受光部に、記録や再生を行わない方の層からのメインビームの反射光の一部が外乱光として入射する。記録や再生を行わない方の層からのメインビームの反射光は光検出器上で大きく広がっているため、記録や再生を行う方の層からのサブビームの反射光を受光する受光部へ入射する割合は小さいが、メインビームの光量はサブビームの光量に比べて大きいため、上記の外乱光の量は無視できない。このような外乱光があると、ＳＳＵＭが見かけ上大きくなるため、レンズシフトによるＭＰＰのオフセットのＭＳＵＭに対する割合と、レンズシフトによるＳＰＰのオフセットのＳＳＵＭに対する割合は互いに異なる。従って、数１においてＫ＝ＭＳＵＭ／ＳＳＵＭ、数２においてＫ＝１となるようにＫを設定しても、やはりレンズシフトによるＤＰＰのオフセットを抑制することができない。

本発明の目的は、差動プッシュプル法によりトラック誤差信号の検出を行う従来の光学式情報記録再生装置における上に述べた課題を解決し、溝のピッチが異なる２種類の光記録媒体や２層の光記録媒体に対して差動プッシュプル法によりトラック誤差信号の検出を行う場合でも、トラック誤差信号の元になる差動プッシュプル信号のレンズシフトによるオフセットを抑制することができる光学式情報記録再生装置を提供することにある。

本発明の光学式情報記録再生装置は、トラックを構成する溝を有する円盤状の光記録媒体を使用対象とし、光源と、該光源からの出射光からメインビームおよびサブビーム群を生成する回折光学素子と、前記メインビームおよび前記サブビーム群を前記光記録媒体上に集光する対物レンズと、前記光記録媒体で反射された前記メインビームの反射光を受光するメインビーム用受光部および前記光記録媒体で反射された前記サブビーム群の反射光を受光するサブビーム群用受光部を有する光検出器と、前記メインビーム用受光部の出力からメインビームに対するプッシュプル信号ＭＰＰを検出し、前記サブビーム群用受光部の出力からサブビーム群に対するプッシュプル信号ＳＰＰを検出する手段と、
ＤＰＰ＝ＭＰＰ−Ｋ×ＳＰＰ
の演算からトラック誤差信号の元になる差動プッシュプル信号ＤＰＰを検出する手段とを有する光学式情報記録再生装置において、前記メインビームと前記サブビーム群は位相分布が互いに異なり、前記メインビーム用受光部の出力から検出されるメインビームに対する和信号をＭＳＵＭ、前記サブビーム群用受光部の出力から検出されるサブビーム群に対する和信号をＳＳＵＭとするとき、前記ＫはＭＳＵＭ／ＳＳＵＭより大きいことを特徴とする。

本発明の光学式情報記録再生装置においては、メインビームとサブビーム群は位相分布が互いに異なるため、光検出器上でのメインビームの形状とサブビーム群の形状は互いに異なる。サブビーム群はメインビームに比べ、光軸を通り光記録媒体のトラック方向に対応する直線の近傍における強度が相対的に低い。これに伴って、レンズシフトによるＭＰＰのオフセットのＭＳＵＭに対する割合に比べ、レンズシフトによるＳＰＰのオフセットのＳＳＵＭに対する割合は小さくなる。従って、数１においてＫ＝ＭＳＵＭ／ＳＳＵＭとなるようにＫを設定すると、レンズシフトによるＤＰＰのオフセットを抑制することができない。しかし、数１においてＫがＭＳＵＭ／ＳＳＵＭより大きい適切な値となるようにＫを設定すると、レンズシフトによるＤＰＰのオフセットを抑制することができる。

また、本発明の光学式情報記録再生装置は、トラックを構成する溝を有する円盤状の２層の光記録媒体を使用対象とし、光源と、該光源からの出射光からメインビームおよびサブビーム群を生成する回折光学素子と、前記メインビームおよび前記サブビーム群を前記光記録媒体上に集光する対物レンズと、前記光記録媒体で反射された前記メインビームの反射光を受光するメインビーム用受光部および前記光記録媒体で反射された前記サブビーム群の反射光を受光するサブビーム群用受光部を有する光検出器と、前記メインビーム用受光部の出力からメインビームに対する和信号ＭＳＵＭ、メインビームに対するプッシュプル信号ＭＰＰを検出し、前記サブビーム群用受光部の出力からサブビーム群に対する和信号ＳＳＵＭ、サブビーム群に対するプッシュプル信号ＳＰＰを検出する手段と、
ＤＰＰ＝ＭＰＰ／ＭＳＵＭ−Ｋ×ＳＰＰ／ＳＳＵＭ
の演算からトラック誤差信号の元になる差動プッシュプル信号ＤＰＰを検出する手段とを有する光学式情報記録再生装置において、前記Ｋは１より大きいことを特徴とする。

本発明の光学式情報記録再生装置においては、記録や再生を行う方の層にメインビームを集光させた場合、記録や再生を行う方の層からのサブビーム群の反射光を受光するサブビーム群用受光部に、記録や再生を行わない方の層からのメインビームの反射光の一部が外乱光として入射するため、ＳＳＵＭが見かけ上大きくなる。これに伴って、レンズシフトによるＭＰＰのオフセットのＭＳＵＭに対する割合に比べ、レンズシフトによるＳＰＰのオフセットのＳＳＵＭに対する割合は小さくなる。

従って、数２においてＫ＝１となるようにＫを設定すると、レンズシフトによるＤＰＰのオフセットを抑制することができない。しかし、数２においてＫが１より大きい適切な値となるようにＫを設定すると、レンズシフトによるＤＰＰのオフセットを抑制することができる。

上に述べたように、本発明の光学式情報記録再生装置の効果は、溝のピッチが異なる２種類の光記録媒体や２層の光記録媒体に対して差動プッシュプル法によりトラック誤差信号の検出を行う場合でも、トラック誤差信号の元になる差動プッシュプル信号のレンズシフトによるオフセットを抑制することができることである。その理由は、数１においてＫがＭＳＵＭ／ＳＳＵＭより大きい適切な値、数２においてＫが１より大きい適切な値となるようにＫを設定するためである。

以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１に、本発明の光学式情報記録再生装置の実施の形態に用いられる光ヘッド装置の構成を示す。光源である半導体レーザ１からの出射光はコリメータレンズ２で平行光化され、回折光学素子３により、メインビームである０次光、サブビーム群である±１次回折光の３つの光に分割される。これらの光は偏光ビームスプリッタ４にＰ偏光として入射して殆んど全てが透過し、１／４波長板５を透過して直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズ６で光記録媒体であるディスク７ａ上に集光される。ディスク７ａからの３つの反射光は対物レンズ６を逆向きに通り、１／４波長板５を透過して円偏光から往路と偏光方向が直交した直線偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ４にＳ偏光として入射して殆んど全てが反射し、円筒レンズ８、凸レンズ９を透過して光検出器１０で受光される。

図２は回折光学素子３の平面図である。回折光学素子３の例としては、図２（ａ）に示すような回折光学素子３ａ、図２（ｂ）に示すような回折光学素子３ｂ等が考えられる。図２（ａ）に示す回折光学素子３ａは、入射光の光軸を通りディスク７ａのトラック方向（接線方向）に対応する直線で領域１１ａ、１１ｂの２つの領域に分割されており、各々の領域には回折格子が形成されている。回折格子の方向はいずれもディスク７ａの半径方向に対応しており、回折格子のパタンはいずれも等ピッチの直線状である。領域１１ａ、１１ｂにおける回折格子のピッチは等しい。領域１１ａからの±１次回折光と領域１１ｂからの±１次回折光は、位相が互いに１８０°ずれている。その結果、メインビームである０次光とサブビーム群である±１次回折光は、位相分布が互いに異なる。なお、図中に点線で示す円の直径は対物レンズ６の有効径に相当する。図２（ｂ）に示す回折光学素子３ｂは、入射光の光軸を通りディスク７ａのトラック方向（接線方向）に対応する直線および半径方向に対応する直線で領域１１ｃ〜１１ｆの４つの領域に分割されており、各々の領域には回折格子が形成されている。回折格子の方向はいずれもディスク７ａの半径方向に対応しており、回折格子のパタンはいずれも等ピッチの直線状である。領域１１ｃ〜１１ｆにおける回折格子のピッチは等しい。領域１１ｃ、１１ｆからの±１次回折光と領域１１ｄ、１１ｅからの±１次回折光は、位相が互いに１８０°ずれている。その結果、メインビームである０次光とサブビーム群である±１次回折光は、位相分布が互いに異なる。なお、図中に点線で示す円の直径は対物レンズ６の有効径に相当する。ここで、半導体レーザ１の波長をλ、回折格子の屈折率をｎ、回折格子の高さをｈとし、ｈ＝０．１１５λ／（ｎ−１）であるとすると、回折光学素子３ａ、３ｂにおける０次光の透過率は約８７．５％、±１次回折光の回折効率はそれぞれ約５．１％となる。

図３にディスク７ａ上の集光スポットの配置を示す。図３（ａ）は、図２（ａ）に示す回折光学素子３ａを用いた場合を表している。集光スポット１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、それぞれ回折光学素子３ａからの０次光、＋１次回折光、−１次回折光に相当する。集光スポット１３ａ、１３ｂ、１３ｃは同一のトラック１２上に配置されている。集光スポット１３ｂ、１３ｃは、ディスク７ａのトラック方向に対応する直線で隔てられた左側、右側に強度が等しい２つのピークを持つ。図３（ｂ）は、図２（ｂ）に示す回折光学素子３ｂを用いた場合を表している。集光スポット１３ａ、１３ｄ、１３ｅは、それぞれ回折光学素子３ｂからの０次光、＋１次回折光、−１次回折光に相当する。集光スポット１３ａ、１３ｄ、１３ｅは同一のトラック１２上に配置されている。集光スポット１３ｄ、１３ｅは、ディスク７ａのトラック方向に対応する直線および半径方向に対応する直線で隔てられた左上側、右上側、左下側、右下側に強度が等しい４つのピークを持つ。

図４に、光検出器１０の受光部のパタンと光検出器１０上の光スポットの配置を示す。図４（ａ）、図４（ｂ）中の光スポットは、それぞれ図２（ａ）、図２（ｂ）に示す回折光学素子３ａ、３ｂを用いた場合を表している。図４（ａ）に示す光スポット１４ａ、図４（ｂ）に示す光スポット１４ａは、それぞれ回折光学素子３ａ、３ｂからの０次光に相当し、ディスク７ａのトラック方向に対応する分割線および半径方向に対応する分割線で４つに分割された受光部１５ａ〜１５ｄで受光される。図４（ａ）に示す光スポット１４ｂ、図４（ｂ）に示す光スポット１４ｄは、それぞれ回折光学素子３ａ、３ｂからの＋１次回折光に相当し、ディスク７ａのトラック方向に対応する分割線および半径方向に対応する分割線で４つに分割された受光部１５ｅ〜１５ｈで受光される。図４（ａ）に示す光スポット１４ｃ、図４（ｂ）に示す光スポット１４ｅは、それぞれ回折光学素子３ａ、３ｂからの−１次回折光に相当し、ディスク７ａのトラック方向に対応する分割線および半径方向に対応する分割線で４つに分割された受光部１５ｉ〜１５ｌで受光される。ここで、円筒レンズ８の作用により、ディスク７ａのトラック方向に対応する方向と半径方向に対応する方向は、受光部上では互いに入れ替わっている。光スポット１４ｂ、１４ｃは、回折光学素子３ａの分割線での回折作用により、光スポット１４ａに比べ、光軸を通りディスク７ａのトラック方向に対応する直線の近傍における強度が相対的に低い。光スポット１４ｄ、１４ｅは、回折光学素子３ｂの分割線での回折作用により、光スポット１４ａに比べ、光軸の近傍を除き、光軸を通りディスク７ａのトラック方向に対応する直線および半径方向に対応する直線の近傍における強度が相対的に低い。

受光部１５ａ〜１５ｌからの出力をそれぞれＶ１５ａ〜Ｖ１５ｌで表わすと、メインビームに対する和信号ＭＳＵＭ、メインビームに対する非点収差信号ＭＡＳ、メインビームに対するプッシュプル信号ＭＰＰ、サブビーム群に対する和信号ＳＳＵＭ、サブビーム群に対する非点収差信号ＳＡＳ、サブビーム群に対するプッシュプル信号ＳＰＰは、それぞれ次式で与えられる。

ＭＳＵＭ＝Ｖ１５ａ＋Ｖ１５ｂ＋Ｖ１５ｃ＋Ｖ１５ｄ
ＭＡＳ＝（Ｖ１５ａ＋Ｖ１５ｄ）−（Ｖ１５ｂ＋Ｖ１５ｃ）
ＭＰＰ＝（Ｖ１５ａ＋Ｖ１５ｂ）−（Ｖ１５ｃ＋Ｖ１５ｄ）
ＳＳＵＭ＝Ｖ１５ｅ＋Ｖ１５ｆ＋Ｖ１５ｇ＋Ｖ１５ｈ＋Ｖ１５ｉ＋Ｖ１５ｊ＋Ｖ１５ｋ＋Ｖ１５ｌ
ＳＡＳ＝（Ｖ１５ｅ＋Ｖ１５ｈ＋Ｖ１５ｉ＋Ｖ１５ｌ）−（Ｖ１５ｆ＋Ｖ１５ｇ＋Ｖ１５ｊ＋Ｖ１５ｋ）
ＳＰＰ＝（Ｖ１５ｅ＋Ｖ１５ｆ＋Ｖ１５ｉ＋Ｖ１５ｊ）−（Ｖ１５ｇ＋Ｖ１５ｈ＋Ｖ１５ｋ＋Ｖ１５ｌ）
このとき、フォーカス誤差信号の元になる差動非点収差信号ＤＡＳは、ＤＡＳ＝ＭＡＳ＋Ｌ×ＳＡＳの演算から得られる。トラック誤差信号の元になる差動プッシュプル信号ＤＰＰは、ＤＰＰ＝ＭＰＰ−Ｋ×ＳＰＰの演算から得られる。また、ディスク７ａに記録されたＲＦ信号は、ＭＳＵＭの高周波成分から得られる。ここで、差動非点収差法は、集光スポットが光記録媒体の溝を横断しても、フォーカス誤差信号の元になる差動非点収差信号に溝横断雑音を生じにくいという特徴を有する。図２（ａ）に示す回折光学素子３ａを用いた場合よりも、図２（ｂ）に示す回折光学素子３ｂを用いた場合の方が、差動非点収差信号の溝横断雑音の抑制効果が大きい。

図５にレンズシフト時のプッシュプル信号の計算例を示す。図の横軸はレンズシフト量、縦軸は和信号で規格化したプッシュプル信号である。プッシュプル信号の振幅とオフセットを同時に表すために、レンズシフト量が±２００μｍの範囲内で集光スポットが光記録媒体の溝を３周期分だけ横断するとして計算を行った。計算条件は、光源の波長が４０５ｎｍ、対物レンズの開口数が０．６５、焦点距離が３．０５ｍｍ、復路光学系の倍率が１３倍、光検出器のメインビーム用受光部およびサブビーム群用受光部の大きさが１００μｍ×１００μｍ、光検出器上のメインビームの光スポットおよびサブビーム群の光スポットの直径が６０μｍ、光記録媒体の溝のピッチが０．４μｍ、溝の深さが２５ｎｍである。これは、ＨＤ ＤＶＤ−ＲやＨＤ ＤＶＤ−ＲＷにおける条件に相当する。図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）に示すプッシュプル信号は、それぞれ本実施の形態におけるメインビームに対するプッシュプル信号、図２（ａ）に示す回折光学素子３ａを用いた場合のサブビーム群に対するプッシュプル信号、図２（ｂ）に示す回折光学素子３ｂを用いた場合のサブビーム群に対するプッシュプル信号である。和信号で規格化したプッシュプル信号のレンズシフトによるオフセットは、図５（ａ）で最も大きく、図５（ｂ）、図５（ｃ）の順に小さくなることがわかる。

図６、図７に、レンズシフト時の差動プッシュプル信号の計算例を示す。図の横軸はレンズシフト量、縦軸はメインビームに対する和信号の２倍で規格化した差動プッシュプル信号である。図５と同じく、差動プッシュプル信号の振幅とオフセットを同時に表すために、レンズシフト量が±２００μｍの範囲内で集光スポットが光記録媒体の溝を３周期分だけ横断するとして計算を行った。計算条件は図５に対するものと同じである。図６では、数１においてＫ＝ＭＳＵＭ／ＳＳＵＭとして計算を行った。図６（ａ）、図６（ｂ）に示す差動プッシュプル信号は、それぞれ本実施の形態における図２（ａ）に示す回折光学素子３ａを用いた場合の差動プッシュプル信号、図２（ｂ）に示す回折光学素子３ｂを用いた場合の差動プッシュプル信号である。どちらも、レンズシフトによる差動プッシュプル信号のオフセットを抑制できていないことがわかる。図６（ａ）、図６（ｂ）では、±２００μｍのレンズシフト量において、差動プッシュプル信号に、振幅に対してそれぞれ約２．１％、約３．９％のオフセットが生じている。これらをトラックオフセットに換算すると、それぞれ約４．２ｎｍ、約７．８ｎｍとなる。ＨＤ ＤＶＤ−ＲやＨＤ ＤＶＤ−ＲＷの規格におけるトラックオフセットの許容値が１０ｎｍであることから、これらは無視できない値であることがわかる。一方、図７では、数１においてＫをＭＳＵＭ／ＳＳＵＭより大きい適切な値として計算を行った。具体的には、レンズシフト量が±２００μｍの範囲内で差動プッシュプル信号に生じるオフセットが出来るだけ小さくなるようにＫを定めた。図７（ａ）、図７（ｂ）に示す差動プッシュプル信号は、それぞれ本実施の形態における図２（ａ）に示す回折光学素子３ａを用いた場合の差動プッシュプル信号、図２（ｂ）に示す回折光学素子３ｂを用いた場合の差動プッシュプル信号である。どちらも、レンズシフトによる差動プッシュプル信号のオフセットを抑制できていることがわかる。図７（ａ）、図７（ｂ）では、±２００μｍのレンズシフト量において、差動プッシュプル信号に殆んどオフセットが生じていない。このときのＫは、図７（ａ）ではＭＳＵＭ／ＳＳＵＭ×１．０６、図７（ｂ）ではＭＳＵＭ／ＳＳＵＭ×１．１２である。

図８に、光記録媒体として２層のディスク７ｂを用いた場合の復路光学系におけるディスク７ｂからの反射光を示す。図８（ａ）は、ディスク７ｂの対物レンズ６に近い方の層が記録や再生を行う方の層であり、この層にメインビームが集光している場合を表している。このとき、記録や再生を行う方の層であるディスク７ｂの対物レンズ６に近い方の層からのメインビームの反射光は、円筒レンズ８の作用により光検出器１０上に最小錯乱円を形成するが、記録や再生を行わない方の層であるディスク７ｂの対物レンズ６から遠い方の層からのメインビームの反射光は、光検出器１０の手前に集光し、光検出器１０の位置では大きく広がっている。図８（ｂ）は、ディスク７ｂの対物レンズ６から遠い方の層が記録や再生を行う方の層であり、この層にメインビームが集光している場合を表している。このとき、記録や再生を行う方の層であるディスク７ｂの対物レンズ６から遠い方の層からのメインビームの反射光は、円筒レンズ８の作用により光検出器１０上に最小錯乱円を形成するが、記録や再生を行わない方の層であるディスク７ｂの対物レンズ６に近い方の層からのメインビームの反射光は、光検出器１０の奥に集光し、光検出器１０の位置では大きく広がっている。

図９に、光記録媒体として２層のディスク７ｂを用いた場合の光検出器１０上におけるディスク７ｂからの反射光を示す。ディスク７の記録や再生を行う方の層にメインビームを集光させた場合、記録や再生を行わない方の層からのメインビームの反射光は、光検出器１０の位置では大きく広がった光スポット１６を形成する。光検出器１０の受光部１５ａ〜１５ｌは光スポット１６の内部に全て含まれるため、記録や再生を行う方の層からのサブビーム群の反射光を受光する受光部１５ｅ〜１５ｌに、記録や再生を行わない方の層からのメインビームの反射光の一部が外乱光として入射する。ここで、ディスク７ｂの層間隔をｄ、中間層の屈折率をｎ、対物レンズ６の開口数をＮＡ、復路光学系の倍率をＭ、規格化光検出器サイズをＡとすると、光スポット１６の面積はπ・（２ｄ・ＮＡ・Ｍ／ｎ）２、受光部１５ｅ〜１５ｌの面積は２Ａ・Ｍ２で与えられる。従って、記録や再生を行わない方の層からのメインビームの反射光のうち、記録や再生を行う方の層からのサブビーム群の反射光を受光する受光部へ入射する割合をＲＳとすると、ＲＳ＝２Ａ・Ｍ２／π／（２ｄ・ＮＡ・Ｍ／ｎ）２＝Ａ・ｎ２／（２π・ｄ２・ＮＡ２）となる。ＨＤ ＤＶＤ−ＲやＨＤ ＤＶＤ−ＲＷの規格においては、１００μｍ２＜Ａ＜１４４μｍ２、２０μｍ＜ｄ＜３０μｍ、ＮＡ＝０．６５であり、ｎは約１．５であるから、０．０９４＜ＲＳ＜０．３０５となる。さらに、メインビームの光量とサブビーム群の光量の比をＲＬとする。メインビームでのデータの記録中にサブビーム群でのデータの誤消去が生じないように、ＲＬは通常は５〜１０程度に設定される。このとき、上記の外乱光により、ＳＳＵＭは見かけ上（ＲＳ・ＲＬ＋１）倍になる。先に述べたＲＳ、ＲＬの値を代入すると、１．４７＜（ＲＳ・ＲＬ＋１）＜４．０５となる。これに伴って、レンズシフトによるＭＰＰのオフセットのＭＳＵＭに対する割合に比べ、レンズシフトによるＳＰＰのオフセットのＳＳＵＭに対する割合は小さくなる。従って、数２においてＫ＝１となるようにＫを設定すると、レンズシフトによるＤＰＰのオフセットを抑制することができない。しかし、数２においてＫが１．４７〜４．０５の間の適切な値となるようにＫを設定すると、レンズシフトによるＤＰＰのオフセットを抑制することができる。具体的には、ＲＳ、ＲＬの値に応じてＫを定めれば良い。

以上の説明は、図２（ａ）、図２（ｂ）に示す回折光学素子３ａ、３ｂを用い、メインビームとサブビーム群の位相分布が互いに異なる場合と、光記録媒体として２層のディスク７ｂを用いた場合で別々に行ったが、これらを組み合わせた場合も考えられる。図２（ａ）、図２（ｂ）に示す回折光学素子３ａ、３ｂを用い、メインビームとサブビーム群の位相分布が互いに異なる場合におけるＫの適切な値が数１においてはＭＳＵＭ／ＳＳＵＭ×α、数２においてはαであり、光記録媒体として２層のディスク７ｂを用いた場合におけるＫの適切な値が数１においてはＭＳＵＭ／ＳＳＵＭ×β、数２においてはβであるとすると、これらを組み合わせた場合におけるＫの適切な値は数１においてはＭＳＵＭ／ＳＳＵＭ×α・β、数２においてはα・βとなる。

図１０に、図１に示す光ヘッド装置を用いた本発明の光学式情報記録再生装置の実施の形態を示す。本実施の形態は、図１に示す光ヘッド装置に、コントローラ１７、変調回路１８、記録信号生成回路１９、半導体レーザ駆動回路２０、増幅回路２１、再生信号処理回路２２、復調回路２３、誤差信号生成回路２４、対物レンズ駆動回路２５を付加したものである。変調回路１８は、ディスク７ａへ記録すべきデータを変調規則に従って変調する。記録信号生成回路１９は、変調回路１８で変調された信号を基に、記録ストラテジに従って半導体レーザ１を駆動するための記録信号を生成する。半導体レーザ駆動回路２０は、記録信号生成回路１９で生成された記録信号を基に、半導体レーザ１へ記録信号に応じた電流を供給して半導体レーザ１を駆動する。これによりディスク７ａへのデータの記録が行われる。増幅回路２１は、光検出器１０の各受光部からの出力を増幅する。再生信号処理回路２２は、増幅回路２１で増幅された信号を基に、ＲＦ信号の生成、波形等化および２値化を行う。復調回路２３は、再生信号処理回路２２で２値化された信号を復調規則に従って復調する。これによりディスク７ａからのデータの再生が行われる。誤差信号生成回路２４は、増幅回路２１で増幅された信号を基に、フォーカス誤差信号およびトラック誤差信号の生成を行う。対物レンズ駆動回路２５は、誤差信号生成回路２４で生成された誤差信号を基に、対物レンズ６を駆動する図示しないアクチュエータへ誤差信号に応じた電流を供給して対物レンズ６を駆動する。さらに、ディスク７ａを除く光学系は図示しないポジショナによりディスク７ａの半径方向へ駆動され、ディスク７ａは図示しないスピンドルにより回転駆動される。これによりフォーカス、トラック、ポジショナおよびスピンドルのサーボが行われる。変調回路１８から半導体レーザ駆動回路２０までのデータの記録に関わる回路、増幅回路２１から復調回路２３までのデータの再生に関わる回路、増幅回路２１から対物レンズ駆動回路２５までのサーボに関わる回路は、コントローラ１７により制御される。本実施の形態は、ディスク７ａに対して記録および再生を行う記録再生装置である。これに対し、本発明の光学式情報記録再生装置の実施の形態としては、ディスク７ａに対して再生のみを行う再生専用装置も考えられる。この場合、半導体レーザ１は、半導体レーザ駆動回路２０により記録信号に基づいて駆動されるのではなく、出射光のパワーが一定の値になるように駆動される。

本発明の光学式情報記録再生装置の実施の形態に用いられる光ヘッド装置の構成を示す図である。 本発明の光学式情報記録再生装置の実施の形態に用いられる回折光学素子の平面図である。 本発明の光学式情報記録再生装置の実施の形態におけるディスク上の集光スポットの配置を示す図である。 本発明の光学式情報記録再生装置の実施の形態に用いられる光検出器の受光部のパタンと光検出器上の光スポットの配置を示す図である。 本発明の光学式情報記録再生装置の実施の形態におけるレンズシフト時のプッシュプル信号の計算例を示す図である。 本発明の光学式情報記録再生装置の実施の形態におけるレンズシフト時の差動プッシュプル信号の計算例を示す図である。 本発明の光学式情報記録再生装置の実施の形態におけるレンズシフト時の差動プッシュプル信号の計算例を示す図である。 本発明の光学式情報記録再生装置の実施の形態における、２層のディスクを用いた場合の復路光学系におけるディスクからの反射光を示す図である。 本発明の光学式情報記録再生装置の実施の形態における、２層のディスクを用いた場合の光検出器上におけるディスクからの反射光を示す図である。 本発明の光学式情報記録再生装置の実施の形態を示す図である。

符号の説明

１ 半導体レーザ
２ コリメータレンズ
３、３ａ、３ｂ 回折光学素子
４ 偏光ビームスプリッタ
５ １／４波長板
６ 対物レンズ
７ａ、７ｂ ディスク
８ 円筒レンズ
９ 凸レンズ
１０ 光検出器
１１ａ〜１１ｆ 領域
１２ トラック
１３ａ〜１３ｅ 集光スポット
１４ａ〜１４ｅ 光スポット
１５ａ〜１５ｌ 受光部
１６ 光スポット
１７ コントローラ
１８ 変調回路
１９ 記録信号生成回路
２０ 半導体レーザ駆動回路
２１ 増幅回路
２２ 再生信号処理回路
２３ 復調回路
２４ 誤差信号生成回路
２５ 対物レンズ駆動回路

Claims (5)

1. トラックを構成する溝を有する円盤状の光記録媒体を使用対象とし、光源と、該光源からの出射光からメインビームおよびサブビーム群を生成する回折光学素子と、前記メインビームおよび前記サブビーム群を前記光記録媒体上に集光する対物レンズと、前記光記録媒体で反射された前記メインビームの反射光を受光するメインビーム用受光部および前記光記録媒体で反射された前記サブビーム群の反射光を受光するサブビーム群用受光部を有する光検出器と、前記メインビーム用受光部の出力からメインビームに対するプッシュプル信号ＭＰＰを検出し、前記サブビーム群用受光部の出力からサブビーム群に対するプッシュプル信号ＳＰＰを検出する手段と、
   ＤＰＰ＝ＭＰＰ−Ｋ×ＳＰＰ
   の演算からトラック誤差信号の元になる差動プッシュプル信号ＤＰＰを検出する手段とを有する光学式情報記録再生装置において、前記メインビームと前記サブビーム群は位相分布が互いに異なり、前記メインビーム用受光部の出力から検出されるメインビームに対する和信号をＭＳＵＭ、前記サブビーム群用受光部の出力から検出されるサブビーム群に対する和信号をＳＳＵＭとするとき、前記ＫはＭＳＵＭ／ＳＳＵＭより大きいことを特徴とする光学式情報記録再生装置。
2. 前記回折光学素子は、入射光の光軸にほぼ垂直な面に形成された、前記光記録媒体のトラック方向に対応する直線で２つの領域に分割された回折格子を含み、該回折格子における前記２つの領域からの±１次回折光の中で、一方の領域からの±１次回折光と他方の領域からの±１次回折光は位相が互いに１８０°ずれており、前記回折格子における前記２つの領域からの０次光、±１次回折光をそれぞれ前記メインビーム、前記サブビーム群とすることを特徴とする請求項１に記載の光学式情報記録再生装置。
3. 前記回折光学素子は、入射光の光軸にほぼ垂直な面に形成された、前記光記録媒体のトラック方向に対応する直線および半径方向に対応する直線で４つの領域に分割された回折格子を含み、該回折格子における前記４つの領域からの±１次回折光の中で、一方の対角に位置する２つの領域からの±１次回折光と他方の対角に位置する２つの領域からの±１次回折光は位相が互いに１８０°ずれており、前記回折格子における前記４つの領域からの０次光、±１次回折光をそれぞれ前記メインビーム、前記サブビーム群とすることを特徴とする請求項１に記載の光学式情報記録再生装置。
4. トラックを構成する溝を有する円盤状の２層の光記録媒体を使用対象とし、光源と、該光源からの出射光からメインビームおよびサブビーム群を生成する回折光学素子と、前記メインビームおよび前記サブビーム群を前記光記録媒体上に集光する対物レンズと、前記光記録媒体で反射された前記メインビームの反射光を受光するメインビーム用受光部および前記光記録媒体で反射された前記サブビーム群の反射光を受光するサブビーム群用受光部を有する光検出器と、前記メインビーム用受光部の出力からメインビームに対する和信号ＭＳＵＭ、メインビームに対するプッシュプル信号ＭＰＰを検出し、前記サブビーム群用受光部の出力からサブビーム群に対する和信号ＳＳＵＭ、サブビーム群に対するプッシュプル信号ＳＰＰを検出する手段と、
   ＤＰＰ＝ＭＰＰ／ＭＳＵＭ−Ｋ×ＳＰＰ／ＳＳＵＭ
   の演算からトラック誤差信号の元になる差動プッシュプル信号ＤＰＰを検出する手段とを有する光学式情報記録再生装置において、前記Ｋは１より大きいことを特徴とする光学式情報記録再生装置。
5. 前記光源の波長は約４０５ｎｍ、前記対物レンズの開口数は約０．６５であり、前記Ｋは１．４７より大きく４．０５より小さいことを特徴とする請求項４に記載の光学式情報記録再生装置。
   

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