JP3903001B2 - 光検出器および光学的情報再生装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，光学的情報記録媒体（以下，光ディスクと記す。）に記録されたデータ信号を再生するために用いられる光学的情報再生装置（以下，光ディスク装置と記す。）に係わり，特にその光スポット位置制御のための各種誤差信号検出の高性能化に関する発明である。
【０００２】
【従来の技術】
従来，光ディスク装置における焦点位置ずれ信号の検出方式としては，ナイフエッジ方式（フーコー方式），ビームサイズ方式，非点収差方式等があるが，光学系の簡単さ，調整しやすさ，トラッキング誤差信号検出方式との組み合わせの容易さ等の観点から非点収差方式が最も一般的に普及している。しかしながら，この非点収差方式には，光ディスク上に照射されている光スポットがディスクの記録トラックをよぎる際に焦点ずれ信号に外乱が発生しやすいという重大な問題点がある。この外乱の影響は，特に近日製品化が予定されているＤＶＤ−ＲＡＭディスクなどに代表されるランドグルーブ型のディスクにおいて特に顕著に発生する。これは，ランドグルーブ型の光ディスクではディスクに設けられている案内溝（グルーブ）の幅と案内溝間（ランド）の幅がほぼ等しく，また案内溝の溝深さが再生用レーザ光の波長（６５０ｎｍ）に対して１／６〜１／７程度に設定されているため，案内溝の回折によって生じるいわゆるプッシュプル信号の振幅が大きくなることが主原因である。
【０００３】
従来このような非点収差方式の焦点ずれ信号に生じる外乱を低減する手段としては，例えば検出光ビームの中心部を遮光する方式（特願平４−３１４５００号公報）や対物レンズの回転調整により低減をはかる方式（特公平５−６８７７４公報）等が開示されているが，いずれも十分な低減効果が得られていないのが現状である。したがって従来は，前述したＤＶＤ−ＲＡＭディスク用の光ディスク装置などでは光学系の構成や調整が複雑なナイフエッジ方式やビームサイズ方式を採用せざるを得ない状況にある。
【０００４】
一方，光ディスク装置におけるトラッキング誤差信号の検出方式としては，その代表的な方式として３スポット方式とプッシュプル方式がある。３スポット方式は，光学系の簡単さ，調整しやすさ，外乱に対する強さなどの点からＣＤ，ＣＤ−ＲＯＭなどの従来型の再生専用ディスクに広く採用されている。一方，ＤＶＤ−ＲＯＭディスクなどの大容量の再生専用ディスクを再生するための光ディスク装置では，（１）記録トラックピッチの狭小化の影響でトラッキング誤差信号の感度が十分に得られない。（２）ディスク上に照射される３個の光スポットの相対的な位置調整精度をＣＤに比較して格段に厳しくしなければならない。等の理由から３スポット方式は敬遠され，１個の光スポットの反射光強度分布の時間変化から演算処理によってトラッキング誤差信号を検出する位相差検出方式（ディファレンシャル・フェイズ・ディテクション方式）が広く採用されている。また一方で，ＤＶＤ−ＲＡＭディスクに代表されるような記録再生型ディスク用の光ディスク装置では，記録動作時の先行サブスポットと後方サブスポットのディスク反射光量の違いに伴うオフセット発生の問題などにより，やはり前記の３スポット方式を用いることができず、もう一つの代表的トラッキング誤差信号検出方式であるプッシュプル方式が最も一般的に用いられている。
【０００５】
ところで，このプッシュプル方式は比較的簡単な光学系によって高感度のトラッキング誤差信号が得られるという優れた利点を有するが，その反面，対物レンズがトラッキング方向に変位した際にそれに伴ってトラッキング誤差信号に大きなオフセットが生じるという重大な問題点をかかえている。そこで，このような対物レンズ変位に伴うトラッキング誤差信号オフセットを大幅に低減する有効な方法として差動プッシュプル方式（ディファレンシャルプッシュプル方式）と呼ばれる手段が開示されている。（光メモリシンポジウム‘８６論文集（1986年）ＰＰ．１２７−１３２）この方式は3スポット方式と同様3個の光スポットを光ディスクに照射し，各々の光スポットからプッシュプル方式によって検出されたトラッキング誤差信号に所定の減算処理を施すことにより、対物レンズ変位に伴うオフセット成分をキャンセルするものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように，現状においては，光ディスクの種類の違いによりそれぞれ最も適したトラッキング誤差信号検出方式が全く異なっているのが実情である。しかしながら，これらの光ディスクはすでに広く普及しているか，若しくは近い将来確実に普及する物ばかりである。したがって光ディスク装置としては、当然単一の装置でこれら複数種類の光ディスクの全てに良好に対応できる装置であることが望ましい。しかしながら，前記したように現状は，簡単な構成でかつ外乱の影響の無い良好な焦点ずれ信号が得られる焦点ずれ検出手段が無いことや，種々のトラッキング誤差信号検出手段を単純に１台の光ディスク装置内に盛り込もうとすると光学ヘッドの構成や光検出器の内部構成が極めて大規模で複雑なものになってしまうという問題が避けられない。すなわち，より実用的な光ディスク装置を実現するためには，簡略な光学ヘッドあるいは簡略な構成の光検出器を用いながら、外乱の影響の無い良好な焦点ずれ信号が得られたり上記各トラッキング誤差信号検出手段を全て実現できるような全く新しい光学的手段が必要である。
【０００７】
以上の状況に鑑み，本発明が解決すべき課題は，１系統の簡略な検出光学系と簡略な構成の光検出器によって，焦点ずれ信号検出手段として非点収差方式を用いながら上記したような外乱の影響を大幅に低減し、かつ同時にトラッキング誤差信号としてプッシュプル方式を用いながら対物レンズ変位に伴って発生するオフセットの影響を大幅に低減することができる新しい光学的手段を開示し， それを実現するための具体的な光検出器の構成および信号処理回路の構成を提供することにある。さらにまた，簡略な検出光学系や簡単な構成の光検出器からなる光学ヘッドを用いながら，異なる種類の複数の光ディスクに対してそれぞれ最適な焦点ずれ信号検出方式やトラッキング誤差信号検出方式を選択的に切り替えて適用することが可能な実用的光ディスク装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上の課題は、その一例として特許請求の範囲に記載の構成により解決できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下，実施例を図を用いて説明する。
【００１７】
図１は本発明の光ディスク装置の主要部である光学ヘッドについて，その光学系構成の第１の実施例を概略的に示した斜視図である。
【００１８】
半導体レーザ光源１は例えば波長６５０ｎｍのレーザ光束を発する素子である。この半導体レーザ光源１を発したレーザ光束は回折格子２に入射し，この回折格子２をそのまま透過する０次光と所定の回折角で０次光から分離進行する＋１次回折光および−１次回折光の少なくとも３本の光束に分離する。そしてこれら３本の光束はキュービック型のビームスプリッタ３を経てコリメートレンズ４に入射し，このコリメートレンズ４で平行光束に変換されたのち，立ち上げミラー５， 対物レンズ６を経て，例えばＤＶＤ−ＲＡＭディスクあるいはＤＶＤ−ＲＯＭディスクなどの光ディスク７の記録面上に集光され，光スポット１００および１０１，１０２を形成する。そしてさらに，この光ディスク７を反射し往路光と同様の光路をたどって対物レンズ６，立ち上げミラー５，コリメートレンズ４を経てビームスプリッタ３の反射面を反射し，シリンドリカルレンズ８を経てそれぞれ光検出器９の所定の受光面上に集光される。
【００１９】
この光検出器９は図１内に示すように田の字型に４分割された３つの受光領域２００，２０１および２０２がほぼ直線的に配置されており，合計１２分割された受光面を備えている。光ディスク７を反射した０次光および＋１次回折光，−１次回折光の各光束は，それぞれ受光領域２００および２０１，２０２のほぼ中心、すなわち受光領域内の縦，横の分割線が十字に交わっている点と光束の強度中心がほぼ一致する位置に集光される。このとき各光束はシリンドリカルレンズ８によって所定の非点収差が与えられているため，後ほど説明するように各受光領域から非点収差方式によって焦点ずれ信号を検出するようになっている。また同様にプッシュプル方式によるトラッキング誤差信号も各受光領域ごとに検出できるようになっている。（なお，非点収差方式およびプッシュプル方式そのものについては，すでに公知の内容なので詳しい説明は省略する。）
なお，対物レンズ６には２次元アクチュエータ１０が取り付けられている。この２次元アクチュエータ１０は光検出器９から得られた所定の焦点ずれ信号およびトラッキング誤差信号に基づいて対物レンズの自動位置制御をおこない，光スポット１００および１０１，１０２を常に所望の記録トラックの所定位置に正しく照射させている。
【００２０】
ところで本実施例において，光ディスク７上に照射される光スポット１００および１０１，１０２のディスク半径方向に関する照射位置間隔は， ＤＶＤ−ＲＡＭディスクの案内溝ピッチの略半分に一致するように設定されている。すなわち，例えば図２の（ｂ）に示すように０次光の光スポット１００がディスクの案内溝間３０１の真上に位置している場合は，＋１次回折光の光スポット１０１と−１次回折光の光スポット１０２はそれぞれ隣接する案内溝３００の真上に位置していることになる。そして案内溝に対して光スポット照射位置が相対的にずれていくような場合でも，たとえば図２の（ａ）または（ｃ）に示すような位置関係が常に保たれる。一方，ディスク反射光束は案内溝による回折の影響を受けて光スポットの照射位置とディスクの案内溝の相対的な位置の変化に応じて周期的に変化する特有の強度分布パターンを有することになる。そして、０次光の光スポット１００の反射光束と＋１次回折光の光スポット１０１および−１次回折光の光スポット１０２の反射光束でその強度分布のパターンを比較すると，それは図２中に示すように完全に左右が反転したような変化を示している。
【００２１】
ところで，これら反射光束から非点収差方式による焦点ずれ信号を検出すると，前記したように検出した焦点ずれ信号に大きな外乱が発生しやすくなるという問題があるが，これは先ほど述べた案内溝での回折の影響による反射光束の強度分布パターンの周期的変化と，それによって生じるプッシュプル信号成分のもれ込みが主要因になっている。したがって，図３（ａ）（ｂ）に示すように，光スポット１００の反射光束から得られた焦点ずれ信号と光スポット１０１および光スポット１０２の反射光束から得られた焦点ずれ信号を比較すると，焦点ずれ信号の波形自体はほぼ同一であるのに対して，信号内に発生する外乱成分は，その位相がほぼ完全に反転している。そこで，光スポット１００の反射光束から得られた焦点ずれ信号と，光スポット１０１または光スポット１０２の反射光束から得られた焦点ずれ信号もしくはその両者の和信号を加算処理すると，図３（ｃ）に示すように焦点ずれ信号自体は倍加される一方で外乱成分はほぼ完全にキャンセルされた良好な焦点ずれ信号を得ることができる。
【００２２】
また上記に示したような現象は，プッシュプル方式によるトラッキング誤差信号検出についても同様に当てはまる。つまり、一般にプッシュプル方式によるトラッキング誤差信号を検出する際，対物レンズがトラッキング方向に変位するとそれに伴って受光面に照射される光スポットも変位してしまい，図４（ａ）（ｂ）に示すように検出されたトラッキング誤差信号には大きなオフセットが発生する。このオフセットは，図４（ａ），（ｂ）のように光スポット１００の反射光束から検出したトラッキング信号にも光スポット１０１および１０２の反射光束から検出したトラッキング信号にも同じ向きにほぼ同程度だけ発生する。一方，トラッキング誤差信号自体は上記の焦点ずれ信号での説明で述べた理由と全く同じ理由で，光スポット１００の反射光束から検出された信号の位相と光スポット１０１および１０２の反射光束から検出された信号の位相がほぼ完全に反転している。このことから，各スポットのディスク反射光から検出されたトラッキング誤差信号を減算処理することにより，オフセット成分だけをキャンセルし図４（ｃ）に示しようなオフセットが大幅に低減された良好なトラッキング誤差信号を得ることができる。
【００２３】
本発明は以上のような原理を利用して良好な焦点ずれ信号およびトラッキング誤差信号を検出するものである。
【００２４】
図５は本発明の光検出器および信号処理回路に関する第一の実施例を示した平面図および概略ブロック図である。
【００２５】
光検出器９は，図のようにまず受光面が田の字型に４分割され各分割受光面が記号ａ，ｂ，ｃ，ｄであらわされている受光領域２００が配置され，その両隣に受光領域２００と同様に分割受光面が記号ｅ，ｆ，ｇ，ｈであらわされている４分割受光領域２０１および記号ｉ，ｊ，ｋ，ｌであらわされている４分割受光領域２０２配置されている。そして受光領域２００上には，ディスク上光スポット１００のディスク反射光が集光され検出光スポット１１０を形成している。また同様に受光領域２０１上にはディスク上光スポット１０１のディスク反射光が，受光領域２０２上にはディスク上光スポット１０２のディスク反射光がそれぞれ集光され検出光スポット１１１および１１２を形成している。
【００２６】
まず受光面ａ，ｂ，ｃ，ｄの各々で光電変換されて検出された各検出電流は，光検出器９のパッケージ内部に設けられた電流-電圧変換増幅器４０，４１，４２，４３によって電圧に変換されそれぞれ光検出器９の出力端子に送られる。また，受光面ｅの出力線は受光面ｉの出力線と結線されたのち電流-電圧変換増幅器４４に接続されている。このため受光面ｅで検出された検出電流と受光面ｉで検出された検出電流は足し合わされたのち電流-電圧変換増幅器４４によって電圧に変換されて出力端子に送られる。同様に受光面ｆとｊのそれぞれで検出された検出電流，受光面ｇとｋのそれぞれで検出された検出電流および受光面ｈとｌのそれぞれで検出された検出電流はそれぞれ足し合わされ電流-電圧変換増幅器４５〜４７によって電圧に変換されて出力端子に送られる。（以下，説明を簡単にするため，これら電圧変換された検出信号については，その検出信号が検出された受光面と同一の記号を付する。）結局，光検出器９の８本の出力端子には，それぞれ ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ＋ｉ，ｆ＋ｊ，ｇ＋ｋ，ｈ＋ｌが出力される。
【００２７】
次に演算回路について説明する。光検出器９の出力端子から出力される８本の検出信号のうち，まず出力信号ａ，ｂ，ｃ，ｄからは，加算器５０，５１，減算器７１によって信号（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ）が出力され，また加算器４８，４９によって信号（ａ＋ｂ），（ｃ＋ｄ）が出力される。このうち信号（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ）は，いわゆる非点収差方式によって検出されるディスク上光スポット１００の焦点ずれ信号に相当する。また（ａ＋ｂ），（ｃ＋ｄ）は，検出光スポット１１０をディスクのトラッキング方向（半径方向）に２分割した場合のおのおのの領域における検出光量に相当し，この２個の信号の差信号はいわゆるプッシュプル方式によって検出されるディスク上光スポット１００のトラッキング誤差信号に相当する。
【００２８】
また，出力信号ａ，ｂ，ｃ，ｄには位相差検出回路８０が接続されており，この回路によっていわゆる位相差検出方式（ディファレンシャル・フェイズ・ディテクション方式）によるディスク上光スポット１００のトラッキング誤差信号も検出されるようになっている。なおこの位相差検出方式については，既に公知の技術なので，詳細な説明は省略する。
【００２９】
一方，出力信号ｅ＋ｉ，ｆ＋ｊ，ｇ＋ｋ，ｈ＋ｌからは，加算器５３，５４，減算器７０によって信号（ｅ＋ｉ＋ｇ＋ｋ）−（ｈ＋ｌ＋ｆ＋ｊ）が出力され， さらに増幅器６０によって所定の増幅率Ｋ１で増幅されている。この増幅器６０の増幅率Ｋ１は信号（ｅ＋ｉ＋ｇ＋ｋ）−（ｈ＋ｌ＋ｆ＋ｊ）が信号（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ）とほぼ同一の信号振幅になるように定められている。なお，この信号（ｅ＋ｉ＋ｇ＋ｋ）−（ｈ＋ｌ＋ｆ＋ｊ）は，いわゆる非点収差方式によって検出されたディスク上光スポット１０１および１０２の焦点ずれ信号の和信号に相当する。
【００３０】
また，出力信号ｅ＋ｉ，ｆ＋ｊ，ｇ＋ｋ，ｈ＋ｌからは，加算器５２，５５によって信号（ｅ＋ｆ＋ｉ＋ｊ），（ｈ＋ｇ＋ｌ＋ｋ）が出力され，さらにそれぞれ所定の増幅率Ｋ２で信号を増幅するための増幅器６１および６２が接続されている。この増幅器６１，６２の増幅率Ｋ２は信号（ｅ＋ｆ＋ｉ＋ｊ）および（ｈ＋ｇ＋ｌ＋ｋ） が信号（ａ＋ｂ），（ｃ＋ｄ）とそれぞれほぼ同一の信号振幅になるように定められている。なおこの信号（ｅ＋ｆ＋ｉ＋ｊ），（ｈ＋ｇ＋ｌ＋ｋ）は，検出光スポット１１１と１１２をディスクのトラッキング方向（半径方向）に２分割した場合のおのおのの領域における検出光量の和に相当し，この２個の信号の差信号はいわゆるプッシュプル方式によって検出されるディスク上スポット１０１および１０２のトラッキング誤差信号の和に相当する。そして，それぞれ増幅器６１および６２で増幅されたのち加算器５６，５７によって（ａ＋ｂ），（ｃ＋ｄ）と加算され，最後に減算器７２により減算処理される。その結果，減算器７２から出力される信号は，
｛(ａ＋ｂ)−(ｃ＋ｄ)｝−Ｋ２・｛(ｅ＋ｆ＋ｉ＋ｊ)−(ｈ＋ｇ＋ｌ＋ｋ)｝となる。この信号は，受光領域２００から得られたディスク上スポット１００のトラッキング誤差信号から，受光領域２０１および２０２から得られたディスク上スポット１０１および１０２のトラッキング誤差信号を減算した信号に相当する。
【００３１】
ところで，この信号処理回路の焦点ずれ信号出力端子とトラッキング誤差信号出力端子にはそれぞれ切り替えスイッチ９０および９１が設けられている。これは，以下のようにディスクの種類に応じて，アクチュエータ１０の制御に用いられる焦点ずれ信号とトラッキング誤差信号を適宜切り替えるために設けられている。
【００３２】
すなわち，例えばＤＶＤ−ＲＡＭディスクのようにディスクの記録面に連続した案内溝が設けられている光ディスクを再生する場合は，図６に示すように，まず切り替えスイッチ９０を切り替え，減算器７１から出力された信号（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ）と増幅器６０から出力された信号Ｋ１・｛（ｅ＋ｉ＋ｇ＋ｋ）−（ｈ＋ｌ＋ｆ＋ｊ）｝を加算器５８を経て加算処理した信号
｛(ａ＋ｃ)−(ｂ＋ｄ)｝＋Ｋ１・｛(ｅ＋ｉ＋ｇ＋ｋ)−(ｈ＋ｌ＋ｆ＋ｊ)｝を焦点ずれ信号として出力する。この信号は前記したように非点収差方式による光ディスク上の光スポット１００の焦点ずれ信号と光スポット１０１と１０２の焦点ずれ信号の和信号を信号振幅を合わせて足しあわせた信号に相当する。したがってこの信号は，前記したように案内溝での回折による焦点ずれ信号の外乱を大幅に解消した良好な焦点ずれ信号となる。
【００３３】
次にトラッキング誤差信号については，切り替えスイッチ９１を切り替え，信号
｛(ａ＋ｂ)−(ｃ＋ｄ)｝−Ｋ２・｛(ｅ＋ｆ＋ｉ＋ｊ)−(ｈ＋ｇ＋ｌ＋ｋ)｝を出力させる。これは前記したように受光領域２００から得られたディスク上スポット１００のトラッキング誤差信号から，受光領域２０１および２０２から得られたディスク上スポット１０１および１０２のトラッキング誤差信号の和信号を減き算した信号に相当する。したがっって，この信号はプッシュプル方式で検出されたにも係わらず対物レンズ変位に伴うオフセットが大幅に解消された良好なトラッキング誤差信号になっている。
【００３４】
一方，ＤＶＤ−ＲＯＭディスクやＣＤなどのように記録信号に応じた位相ピットがディスク上に設けられている再生専用ディスクを再生する場合は，焦点ずれ信号として通常の非点収差方式による信号を用いても外乱の影響はない。またトラッキング誤差信号として位相差検出回路８０から出力された位相差検出方式によるトラッキング誤差信号を用いることができる。そこで図７に示すように，切り替えスイッチ９０および９１を切り替え，焦点ずれ信号として（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ）を，トラッキング誤差信号としては位相差検出回路８０から出力されたトラッキング誤差信号を出力させるようにすれば，再生専用ディスクに適した各誤差信号を得ることができる。
【００３５】
以上述べたように，光ディスクの種類に応じて選択的に得られた焦点ずれ信号およびトラッキング誤差信号は，所定のアクチュエータ制御回路（図示せず）に供給され２次元アクチュエータ１０を駆動させて対物レンズ６の光軸方向位置およびトラッキング方向位置の自動制御を行う。
【００３６】
なお，光ディスクに記録されている情報信号は，加算器５９によって出力信号ａ，ｂ，ｃ，ｄの和信号を生成し，この信号を所定の信号再生回路（図示せず）に供給することにより再生されるが，この信号再生回路についてはすでに公知のものなので詳細な説明は省略する。また，本実施例では示されていないが，前記加算器５９を光検出器９のパッケージ内に格納し，光検出器９の信号出力端子に和信号（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）の出力端子を追加することにより，検出器のパッケージから出される出力端子を合計９ピンにする構成も考えられる。
【００３７】
以上のように本実施例では，光検出器の内部構成や信号処理回路を上記したような構成にすることにより，光検出器内に独立した受光面が１２個あるにも係わらず，出力信号端子を８本又は９本に制限することができ，実用的な光検出器用パッケージ（例えば１２ピンパッケージ）を用いることができる。
【００３８】
なお、ＤＶＤ−ＲＡＭディスクの案内溝間隔Tp1はＤＶＤ−ＲＯＭディスクの記録トラックピッチTp2の丁度２倍になっている。（ ＤＶＤ−ＲＯＭディスクの記録トラックピッチは０．７４μｍ， ＤＶＤ−ＲＡＭディスクの案内溝間隔は１．４８μｍ） したがって， ＤＶＤ−ＲＡＭディスクに照射される光スポット１００，１０１，１０２の相対的な照射位置間隔が図２に示すようになっていると，同じ光学ヘッドでＤＶＤ−ＲＯＭディスクを再生した場合は，必然的に図８のように３個の光スポットがそれぞれ互いに隣接する３本の記録トラックの真上に照射されることになる。しかも図２に示したような本発明においては，３個の光スポット１００，１０１，１０２それぞれのディスク反射光がそれぞれ独立した受光領域２００，２０１，２０２に入射している。したがって，これら３個の光スポットのそれぞれで別々の記録トラックに記録されている情報信号を同時にかつ独立して再生することも可能である。ただしこの場合は，光検出器９の内部構成や信号処理回路の構成を，少なくとも光スポット１００，１０１，１０２の反射光量が各々独立に出力できるような構成にしておく必要がある。すなわち，例えば図５ないし図７の実施例においては，光検出器９の出力端子からは所定の２個の受光面からの検出信号の和信号すなわち信号（ｅ＋ｉ），（ｆ＋ｊ），（ｇ＋ｋ），（ｈ＋ｌ）が出力されているが，このように加算処理した信号を出力させず，信号ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉ，ｊ，ｋ，ｌとしてそれぞれ独立に出力させ，これらの信号から所定の加算器を用いて，信号（ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ），（ｉ＋ｊ＋ｋ＋ｌ）を出力させるようにすれば，信号（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）と合わせることによって上記したような別々の３本の記録トラックからの信号を同時に再生することができる。
【００３９】
また，ＤＶＤ−ＲＡＭディスクについても全く同様の原理で複数本の記録トラックに記録されている情報信号を同時に再生できる。すなわち， ＤＶＤ−ＲＡＭディスクはいわゆるランド−グルーブ記録なので，所定の案内溝（グルーブ）上に記録された情報信号とその両側に隣接する案内溝間（ランド）上に記録された情報信号（または逆に所定の案内溝間上に記録された情報信号とその両側に隣接する案内溝上に記録された情報信号）を前記３個の光スポットで同時に再生することができる。
【００４０】
次に本発明の第２の実施例について図９を用いて説明する。図９は本発明の光ディスク装置の主要部である光学ヘッドについて，その光学系構成の１実施例を概略的に示した正面図である。なお図１の実施例と同じ部品には同じ番号を付している。
【００４１】
図１で示した第１の実施例では，光ディスクに入射する往路の光束とディスクから反射してきた復路の光束の光路を分離するため，キュービック型のビームスプリッタ３を用い，かつ復路の光束に所定の非点収差を与えるためにシリンドリカルレンズ８を設けていた。これに対して図９に示す第２の実施例では，往路光束と復路光束の光路を分離するためにキュービック型のビームスプリッタの代わりに所定の板厚さを有し光軸に対して略４５°傾斜して配置された平板型のハーフミラー１１を用いている。半導体レーザ光源１を発したレーザ光束は，回折格子２を経てハーフミラー１１で反射したのち，コリメートレンズ４によって平行光束に変換され，立ち上げミラー５，対物レンズ６を経て光ディスク７の記録面に入射するようになっている。一方，光ディスク７を反射した復路光は対物レンズ６，立ち上げミラー５，コリメートレンズ４を経て収束光束となってハーフミラー１１に入射する。そして，このハーフミラー１１を透過したのち凹レンズ１２を経て光検出器９に入射する。この際，復路光（検出光）束は収束光束の状態でかつ光軸に対して略４５°傾斜して配置されたハーフミラー１１を透過することによって所定の非点収差が与えられているので，第１の実施例と同様，非点収差方式を用いて焦点ずれ信号を検出することができる。ただしこの場合は，図１に示した実施例の構成に対して回折格子２の格子溝の方向と光検出器９の取り付け方向を光軸回りに略に４５°回転させ，さらに光学ヘッド全体を光ディスクに入射する光軸のまわりに略４５°回転させて配置する必要がある。また，ハーフミラー１１の後に設けられている凹レンズ１２は，ハーフミラー１１に対して反対向きに所定角度だけ傾けて配置されている。これは復路光がハーフミラー１１を透過する際に非点収差とともに発生するコマ収差を補正することを目的としている。なお以上のような検出光学系については，いずれもＣＤ用光学ヘッドなどですでに公知の構成であるのでこれ以上の詳細な説明は省略する。
【００４２】
以上述べたように，少ない部品点数で構成された簡略な光学ヘッドを用いても図１ないし図７で示した本発明と第１の実施例と同様の光ディスク装置を実現することができる。
【００４３】
次に本発明の第３の実施例について図１０を用いて説明する。図１０は本発明の光ディスク装置の主要部である光学ヘッドについて，その光学系構成の１実施例を概略的に示した正面図である。なお図１および図９の実施例と同じ部品には同じ番号を付している。
【００４４】
本実施例は，光学ヘッド内に発振波長の異なる２個の半導体レーザ光源を搭載し，光ディスクの種類に応じて点灯する半導体レーザ光源を切り替える構成になっている。すなわち，半導体レーザ１ａは例えば波長６５０ｎｍ程度のレーザ光束を出射し，ＤＶＤ−ＲＡＭ，ＤＶＤ−ＲＯＭディスクなどのような高密度の光ディスクを再生する際に点灯させる光源である。一方，半導体レーザ１ｂは例えば波長７８０ｎｍ程度のレーザ光束を出射し，ＣＤ，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒディスクなど現行の光ディスクを再生する際に点灯させる光源である。（当然，上記とは逆に１ａが波長７８０ｎｍのＣＤ用光源，１ｂが波長６５０ｎｍのＤＶＤ用光源という組み合わせも考えられる。）
ＤＶＤディスク再生時，半導体レーザ光源１ａから発したレーザ光束は回折格子２ａで３本の光束に分離された後，ハーフミラー１１に入射する。ハーフミラー１１は半導体レーザ光源１ａから発した光束および半導体レーザ光源１ｂから発した光束のそれぞれに対して共にハーフミラーとして機能するような反射率および透過率特性を有する光学素子か，もしくは半導体レーザ光源１ａから発した光束に対してはハーフミラーとして機能し，半導体レーザ光源１ｂから発した光束に対してはほぼ１００％近くの透過率特性を有する光学素子になっている。このため，半導体レーザ光源１ａを発しハーフミラー１１に入射した光束は，その光強度の略半分が反射しキュービック型のビームスプリッタ１３に入射する。このビームスプリッタ１３は，半導体レーザ光源１ａから発した光束および半導体レーザ光源１ｂから発した光束のそれぞれに対して共にハーフミラーとして機能するような反射率および透過率特性を有する光学素子か，もしくは半導体レーザ光源１ａから発した光束に対してはほぼ１００％の透過率特性を有し，半導体レーザ光源１ｂから発した光束に対してはハーフミラーとして機能するような反射率および透過率特性を有している光学素子である。したがって半導体レーザ光源１ａから発しビームスプリッタ１３に入射した光束の一部または全部がそのままビームスプリッタ１３を透過し，コリメートレンズ４，立ち上げミラー５，対物レンズ６を経て光ディスク７の記録面上に集光される。この時，記録面上に照射される３個の光スポットは，図１１（ａ）に示す光スポット１００ａ，１０１ａ，１０２ａのように，そのトラッキング方向（ディスク半径方向）に関する照射位置間隔がＤＶＤ−ＲＡＭディスクの案内溝ピッチTp1の略半分になっている。これは前記した第１および第２の実施例と全く同様である。そして光ディスク７を反射した復路光は，往路とほぼ同じ光路を逆にたどりハーフミラー１１に達したのち，その光強度の略半分がハーフミラーを透過し凹レンズ１２を経て光検出器９に入射する。
【００４５】
一方，ＣＤ再生時は前記したように半導体レーザ光源１ｂの方を点灯させる。
【００４６】
１ｂから発した光束は回折格子２ｂによって３本の光束に分離されたのちビームスプリッタ１３に入射する。そして，その光強度の略半分がビームスプリッタ１３を反射し，コリメートレンズ４，立ち上げミラー５，対物レンズ６を経て光ディスク７の記録面上に集光される。なおこの対物レンズ６は，波長６５０ｎｍの光束をディスク基板厚０．６ｍｍを有するＤＶＤディスクの記録面上に良好に集光させる機能と，波長７８０ｎｍの光束をディスク基板厚１．２ｍｍを有するＣＤディスクの記録面上に良好に集光させる機能とを共に合わせ持っている。ただし，対物レンズは上記のような特殊なレンズに限定されるわけではなく，例えばＤＶＤディスク再生用に最適設計された対物レンズとＣＤディスク再生用に最適設計された対物レンズとを同じ光学ヘッド内に共に搭載し、再生するディスクの種類に応じて切り替えて使うような構成であっても一向にかまわない。またこの時，ＣＤディスク再生時にディスク記録面上に照射される３個の光スポット１００ｂ，１０１ｂ，１０２ｂは，図１１（ｂ）に示すように，そのトラッキング方向（ディスク半径方向）に関する照射位置間隔がＣＤディスクの記録トラックピッチTp3（＝１.６μｍ）の略１／４になっている。そして光ディスク７を反射した復路光は，往路とほぼ同じ光路を逆にたどりビームスプリッタ１３に達したのち，その光強度の略半分がこのビームスプリッタを透過してハーフミラー１１，凹レンズ１２を経て半導体レーザ光源１ａを発した光束と同じ光検出器９に入射する。
【００４７】
次に本実施例で用いられる光検出器９の構成について説明する。図１２にその概略正面図を示す。本実施例で用いられる光検出器９は前記したように，波長が異なる２種類の検出光スポットが照射されるような構成となっており，実際は再生するディスクに応じて受光面上に集光される検出光スポットが切り替わるようになっている。その基本的構成は図５に示した第１の実施例と全く同じであるが， 図１２に示すように受光面ｅ，ｆ，ｌ，ｋの４つの受光面が図の横方向に若干伸びた形状をしている。そして，ＤＶＤディスクを再生する際は，受光領域２００，２０１，２０２それぞれにおいて縦，横の分割線が十字に交わっている点と検出光スポット１１０および１１１，１１２の強度中心がほぼ一致するように照射されている。一方， ＣＤディスクを再生する際は，その３個の検出光スポットのうち，外側２個すなわち検出光スポット１２１，１２２は，受光領域２０１， ２０２それぞれの縦，横の分割線が交わっているところから外側すなわち受光面ｅ，ｆ側またはｌ，ｋ側に寄った部分（図中で破線で示された位置あたり）に照射される。（中央の検出光スポットはスポット１００と同様受光面２００の中心部に照射される。）すなわちＣＤディスク再生時に受光領域２０１，２０２上に集光される検出光スポット１２１と１２２の照射位置間隔は，ＤＶＤ再生時に受光領域２０１，２０２上に集光される検出光スポット１１１と１１２の照射位置間隔よりも広くなり、これら検出光スポットはそれぞれ受光面ｈ，ｇまたはｉ，ｊにかからないように設定されている。
【００４８】
このように２種類の検出光のスポット配置を定めると，ＤＶＤディスク再生時とＣＤディスク再生時の各々で，それぞれに適した焦点ずれ信号検出方式およびトラッキング誤差信号検出方式を選択できる。すなわち，ＤＶＤ−ＲＡＭディスクおよびＤＶＤ−ＲＯＭディスクを再生する場合は，図５ないし図７で説明した本発明の第１の実施例と全く同様の検出方式を用いる。（詳細な説明は前記の内容と重複するので省略する。）一方，ＣＤ再生時は図１３に示すように切り替えスイッチ９０および９１を切り替え，焦点ずれ信号は通常の非点収差方式で検出し，トラッキング誤差信号は以下に説明するような３スポット方式で検出する。すなわち，加算器５２からの出力信号は，光検出器９の出力信号のうちの信号（ｅ＋ｉ）と（ｆ＋ｊ）の和，つまり信号（ｅ＋ｆ＋ｉ＋ｊ）である。しかし，ＣＤ再生時は前記したように検出光スポット１２２は受光面ｉおよびｊには照射されていないため，実質的な出力信号は（ｅ＋ｆ）となる。これは検出光スポット１２１の検出総光量に相当する。全く同様に加算器５５からの実質的な出力信号は，（ｌ＋ｋ）つまり検出光スポット１２２の検出総光量に相当する。一方，検出光スポット１２１および１２２に対応する光ディスク上スポット１０１ｂ，１０２ｂは，図１１で説明したように中央の光スポット１００ｂに対してトラッキング方向にディスクの記録トラックピッチTp3の略１／４だけずれている。したがって，図１３に示すように減算器７３によって加算器５２，５５のそれぞれから出力された信号を減算すると，その出力信号として（ｅ＋ｆ）−（ｌ＋ｋ）が得られるが，これは正に従来からあるいわゆる３スポット方式によるトラッキング誤差信号に他ならない。この３スポット方式は従来の再生専用ディスクにおいては，非常に安定で高性能のトラッキング誤差信号検出方式である。
【００４９】
このように本発明の光検出器および信号処理回路を用いると，２個の半導体レーザ光源，１個または２個の対物レンズおよび１個の光検出器を搭載した簡略な構成の光学ヘッドを用いて，ＤＶＤ−ＲＡＭ，ＤＶＤ−ＲＯＭディスクなどの高密度ディスクを始め，ＣＤ，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒなど既存の光ディスクの再生にも対応した汎用性の高い光ディスク装置を実現することができる。
【００５０】
図１４に本発明の光学ヘッドを搭載した光学的情報再生装置の概略ブロック図を示す。光学ヘッド６０８で検出された各種検出信号は、信号処理回路内のサーボ信号生成回路６０４および情報信号再生回路６０５に送られる。サーボ信号生成回路６０４では、これら検出信号から各ディスクに適したフォーカス誤差信号やトラッキング誤差信号が生成され、これをもとにアクチュエータ駆動回路６０３を経て光学ヘッド６０８内の対物レンズアクチュエータを駆動し、対物レンズの位置制御をおこなう。また情報信号再生回路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。なお前記サーボ信号生成回路６０４および情報信号再生回路６０５で得られた信号の一部はコントロール回路６００に送られる。コントロール回路６００は、これら各信号を用いてその時再生しようとしている光ディスク７の種類を判別し、判別結果に応じてＤＶＤ用ＬＤ点灯回路６０７もしくはＣＤ用ＬＤ点灯回路６０６のいずれかを駆動させ、さらにこれまで述べてきたように各ディスクの種類に応じたサーボ信号検出方式を選択するようにサーボ信号生成回路の回路構成を切り替える機能を有する。なお、このコントロール回路６００にはアクセス制御回路６０２とスピンドルモータ駆動回路６０１が接続されており、それぞれ光学ヘッド６０８のアクセス方向位置制御やディスクのスピンドルモータの回転制御が行われる。
【0051】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、良好な焦点ずれ信号や良好なトラッキング誤差信号が得られる光検出器および光学的情報再生装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例で用いられる光学ヘッドを示した概略斜視図である。
【図２】本発明でＤＶＤ−ＲＡＭディスクに照射される光スポットの位置関係と反射光束の状態を概略的に示すための図である。
【図３】本発明による焦点ずれ信号の外乱低減効果を説明するための線図である。
【図４】本発明によるトラッキング誤差信号のオフセット低減効果を説明するための線図である。
【図５】本発明の光検出器と信号処理回路に関する第１の実施例を示した概略平面図およびブロック図である。
【図６】本発明の光検出器と信号処理回路に関する第１の実施例の第１の機能を説明するために示した概略平面図およびブロック図である。
【図７】本発明の光検出器と信号処理回路に関する第１の実施例の第２の機能を説明するために示した概略平面図およびブロック図である。
【図８】本発明でＤＶＤ−ＲＯＭディスクに照射される光スポットの位置関係示す概略平面図である。
【図９】本発明の第２の実施例で用いられる光学ヘッドの構成を示した概略正面図である。
【図１０】本発明の第３の実施例で用いられる光学ヘッドの構成を示した概略正面図である。
【図１１】本発明でＤＶＤ−ＲＡＭディスクに照射される光スポットの位置関係とＣＤディスクに照射される光スポットの位置関係を示した概略平面図である。
【図１２】本発明の第３の実施例に用いられる光検出器と信号処理回路の構成を示した概略平面図およびブロック図である。
【図１３】本発明の第３の実施例に用いられる光検出器と信号処理回路の第２の機能を説明するために示した概略平面図およびブロック図である。
【図１４】本発明の光学的情報再生装置の実施例のブロック図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ……半導体レーザ光源，２，２ａ，２ｂ……半導体レーザ光源，４……コリメートレンズ，６……対物レンズ，７……光ディスク，９……光検出器。

Claims (6)

1. 半導体レーザ光源から発射され少なくとも０次光、＋１次光、−１次光の３つに分岐された光ビームが光学的情報記録媒体で反射された３つの光ビームを受光する光検出器であって、
   前記０次光、＋１次光、−１次光の反射光の各々を受光する第１、第２、第３の領域を有し、
   該第２及び第３の領域は、それぞれ、少なくとも２本の分割線により４分割された４つの受光面を有し、
   前記第２、第３の領域の各々の４つの受光面のうち、前記分割線の交点から同じ向きに位置する前記第２の領域の受光面の出力線と前記第３の領域の受光面の出力線とを前記光検出器内部で結線することにより、前記第２の領域の受光面の出力線の信号と前記第３の領域の受光面の出力線の信号の和信号を該光検出器の外部に出力し、
   前記和信号は、外部において、焦点ずれ信号及びトラッキング誤差信号の両方の検出に用いる場合と、前記焦点ずれ信号とトラッキング誤差信号のいずれか一方の検出に用いる場合とが選択される信号であることを特徴とする光検出器。
2. 請求項１に記載の光検出器において、前記和信号の信号電流を信号電圧に変換する電流-電圧変換増幅器をさらに有することを特徴とする光検出器。
3. 少なくとも０次光、＋１次光、−１次光の３つに分岐された光ビームを、光学的情報記録媒体に照射する対物レンズと、
   前記０次光、＋１次光、−１次光が前記光学的情報記録媒体で反射した反射光の各々を受光する第１、第２、第３の領域を有し、該第２及び第３の領域が、それぞれ、少なくとも２本の分割線により４分割された４つの受光面を有し、前記第２、第３の領域の各々の４つの受光面のうち、前記分割線の交点から同じ向きに位置する前記第２の領域の受光面の出力線と前記第３の領域の受光面の出力線とを前記光検出器内部で結線することにより、前記第２の領域の受光面の出力線の信号と前記第３の領域の受光面の出力線の信号の和信号を該光検出器の外部に出力し、
   前記光検出器から得られた信号に基づいて、前記対物レンズの位置制御を行う焦点ずれ信号及びトラッキング誤差信号を生成するサーボ信号生成回路と、
   前記光検出器から得られる信号に基づいて前記光学的情報記録媒体の種類を判別するコントロール回路と、を有し、
   前記コントロール回路は、前記光学的情報記録媒体の種類の判別結果に基づいて、前記第１の領域から出力される信号と前記和信号の両方を用いて焦点ずれ信号及びトラッキング誤差信号を生成する場合と、前記第１の領域から出力される信号を用い、かつ前記和信号を用いないで焦点ずれ信号またはトラッキング誤差信号を生成する場合とを選択するように、前記サーボ信号生成回路を制御することを特徴とする光学的情報再生装置。
4. 請求項３に記載の光学的情報再生装置において、
   前記コントロール回路は、前記判別結果がＤＶＤ−ＲＡＭディスクであるときは、前記第１の領域から出力される信号と前記和信号の両方を用いて焦点ずれ信号及びトラッキング誤差信号を生成し、前記判別結果がＤＶＤ−ＲＯＭディスクであるときは、前記第１の領域から出力される信号を用い、かつ前記和信号を用いないで焦点ずれ信号またはトラッキング誤差信号を生成するように、前記サーボ信号生成回路を制御することを特徴とする光学的情報再生装置。
5. 光ビームを発射する半導体レーザ光源と、前記半導体レーザ光源から発射された光ビームを少なくとも０次光、＋１次光、−１次光の３つの光ビームに分離する光分岐素子と、前記３つの光ビームを集光して光学的情報記録媒体上に光スポットを照射する対物レンズと、前記０次光、＋１次光、−１次光が前記光学的情報記録媒体で反射した反射光の各々を受光する第１、第２、第３の領域を有し、該第２及び第３の領域が、それぞれ、少なくとも２本の分割線により４分割された４つの受光面を有し、前記第２、第３の領域の各々の４つの受光面のうち、前記分割線の交点から同じ向きに位置する前記第２の領域の受光面と前記第３の領域の受光面の出力線を該光検出器内部で結線して外部に出力する光検出器と、を有する光学ヘッドと、
   前記光検出器から得られた信号に基づいて、前記対物レンズの位置制御を行う焦点ずれ信号及びトラッキング誤差信号を生成するサーボ信号生成回路と、
   前記光検出器から得られる信号に基づいて前記光学的情報記録媒体の種類を判別するコントロール回路と、を有し、
   前記コントロール回路は、前記光学的情報記録媒体の種類の判別結果に基づいて、前記第１の領域から出力される出力線と前記結線された出力線の両方を用いて焦点ずれ信号及びトラッキング誤差信号を生成する場合と、前記第１の領域から出力される出力線を用い、かつ前記結線された出力線を用いないで焦点ずれ信号またはトラッキング誤差信号を生成する場合とを選択するように、前記サーボ信号生成回路を制御することを特徴とする光学的情報再生装置。
6. 少なくとも０次光、＋１次光、−１次光の３つに分岐された光ビームを、光学的情報記録媒体に照射する対物レンズと、
   前記０次光、＋１次光、−１次光が前記光学的情報記録媒体で反射した反射光の各々を受光する第１、第２、第３の領域を有し、前記第２及び第３の領域が、それぞれ、少なくとも２本の分割線により４分割された４つの受光面を有し、前記第２、第３の領域の各々の４つの受光面のうち、前記分割線の交点から同じ向きに位置する前記第２の領域の受光面の出力線と前記第３の領域の受光面の出力線とを前記光検出器内部で結線することにより、前記第２の領域の受光面の出力線の信号と前記第３の領域の受光面の出力線の信号の和信号を外部に出力する光検出器と、
   前記光検出器から得られた信号に基づいて、前記対物レンズの位置制御を行うための焦点ずれ信号及びトラッキング誤差信号とを生成するサーボ信号生成回路と、
   前記光検出器から得られる信号に基づいて前記光学的情報記録媒体の種類を判別するコントロール回路と、を有し、
   前記コントロール回路は、前記光学的情報記録媒体の種類の判別結果に基づいて、前記和信号を用いて焦点ずれ信号及びトラッキング誤差信号の両方を生成する場合と、前記和信号を用いて焦点ずれ信号とトラッキング誤差信号のいずれか一方を生成する場合とを選択するように、前記サーボ信号生成回路を制御することを特徴とする光学的情報再生装置。

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