JP4036400B2 - 光ディスク装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非マーク領域に対して光学的位相差を持つマーク列により情報が記録された光ディスクに光ビームを照射して情報を光学的に再生する光ディスク装置に係り、特に光ディスク上のビームスポットをマーク列の中心からディスク半径方向に偏移させて再生を行う光ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大容量の書換え型光ディスクの一つとしてＤＶＤ−ＲＡＭが開発され、ブックＶｅｒ．１．０が発行されている。このＤＶＤ−ＲＡＭにおいては、アドレス情報などのヘッダ情報が予めピット（プリピット）として記録されている。また、ＤＶＤ−ＲＡＭではいわゆるランド／グルーブ記録方式を採用しており、画像、音声あるいは各種データなどのユーザ情報は、案内溝によって生じた凹部（グルーブ）および凸部（ランド）の両者に記録される。従って、プリピットについてもランド／グルーブトラックの両者から同様に再生可能でなくてはならない。
【０００３】
図９は、現行のＤＶＤ−ＲＡＭ上のディスクフォーマットを示す図である。画像や音声あるいはデータなどのユーザ情報を記録する記録領域はランドおよびグルーブで構成され、アドレス情報などのヘッダ情報を記録したヘッダ領域はプリピットとして形成されたピット列で構成される。このプリピット列は、その中心線がランドとグルーブとの境界線の延長線上に位置するように、ディスク半径方向（図の上下方向）にオフセットした形で形成される。
【０００４】
そして、光ディスクに照射された光ビームによるビームスポットは、記録領域ではランドおよびグルーブのトラック中心線上を走査し、ヘッダ領域ではピット列の中心線上から一定距離（トラックピッチｔｐの１／２）だけ偏移した位置を走査する。
【０００５】
こうしてビームスポットにより走査された光ディスクからの反射光が光検出器により検出され、ランドおよびグルーブやピット列からの情報再生が行われる。この光検出器は、通常、受光面がトラック接線方向に平行な分割線により二つの受光領域に分割された２分割光検出器であり、反射光の０次回折光のほぼ中心を分割線が通るように構成・配置されている。そして、プリピット列からの情報再生に際しては、演算回路により２分割光検出器の分割された二つの受光領域に対応する出力信号の差信号、いわゆるプッシュプル信号が再生信号として生成される。この再生信号が信号処理回路で適宜処理され、プリピット列として記録された情報が得られる。
【０００６】
一方、書換え型光ディスクに対する更なる大容量化の要求に対し、現行ＤＶＤ−ＲＡＭよりさらに高密度に情報を記録できるＤＶＤ−ＲＡＭ（以下、これを現行ＤＶＤ−ＲＡＭと区別するため、高密度ＤＶＤ−ＲＡＭという）の開発が進められている。この高密度ＤＶＤ−ＲＡＭでは、面記録密度を上げるためにトラックピッチを現行ＤＶＤ−ＲＡＭに比べて狭くする。従って、高密度ＤＶＤ−ＲＡＭのプリピット列から、現行ＤＶＤ−ＲＡＭと同様にビームスポットをピット列の中心線上から一定距離偏移させた光ビームによって再生を行う場合には、ビームスポット中心とピット列中心線との距離は現行ＤＶＤ−ＲＡＭのそれより縮まることとなる。
【０００７】
ここで、高密度ＤＶＤ−ＲＡＭからの再生時に、現行ＤＶＤ−ＲＡＭからの再生の場合と同様にしてプッシュプル信号を求めると、ビームスポット中心とピット列中心線との距離が縮まるほど信号振幅が低下し、ビームスポット中心がちょうどピット列中心線上を走査するときは原理的に信号振幅は０となる。従って、トラックピッチを狭くした高密度ＤＶＤ−ＲＡＭでは、プッシュプル信号の信号振幅が低下し、誤りの少ない情報再生が困難となってくる。
【０００８】
また、この高密度ＤＶＤ−ＲＡＭのプリプット列からの情報再生に際して、プッシュプル信号でなく、２分割光検出器の分割された二つの受光領域に対応する出力信号の和信号を再生信号とすることにより、困難を回避しようとすることも容易に考えられる。この和信号は、プッシュプル信号に比較して程度の良い信号が得られる可能性はあるが、発明者の検討によると、これも信号振幅が必ずしも十分とはいえず、依然として問題は解決されない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、現行ＤＶＤ−ＲＡＭより狭トラックピッチ化し、高密度化した高密度ＤＶＤ−ＲＡＭのプリピット列から、現行ＤＶＤ−ＲＡＭと同様にビームスポットをピット列の中心線上から一定距離偏移させた光ビームによって再生を行う場合は、ビームスポット中心とピット列中心線との距離が縮まるため、現行ＤＶＤ−ＲＡＭのプリピット列からの再生の場合と同様にプッシュプル信号を求めると、プッシュプル信号の信号振幅が低下し、誤りの少ない情報再生が困難となるという問題点があり、また高密度ＤＶＤ−ＲＡＭのプリプット列からの情報再生に際して、プッシュプル信号でなく和信号を再生信号とした場合でも、信号振幅が必ずしも十分とはいえないという問題点があった。
【００１０】
本発明は、ピット列のような非マーク領域に対して光学的位相差を持つマーク列の中心から一定距離離れた位置を光ビームで走査して情報を再生する場合に、従来よりも信号振幅が大きく良好な再生信号が得られる光ディスク装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明の光ディスク装置は、トラック接線方向に第１および第２の領域が選択的に配置され、第１の領域でランドおよびグルーブによって形成されたトラックに第１の情報が記録され、第２の領域でトラックに沿ってランドおよびグルーブそれぞれのトラック中心線からディスク半径方向に所定距離ずれた位置に、非マーク領域に対して光学的位相差を有するマーク列により第２の情報が記録された光ディスクから前記第１および第２の情報を再生する光ディスク装置において、前記光ディスク上に、前記第１の領域では前記ランドおよびグルーブのトラック中心線上にビームスポットを形成し、前記第２の領域では前記マーク列の中心線からディスク半径方向に所定距離ずれた位置にビームスポットを形成するように光ビームを照射する光ビーム照射手段と、前記光ビームの照射に基づく前記光ディスクからの反射光を検出する分割された複数の受光領域を有する光検出器と、前記光検出器からの前記複数の受光領域に対応する出力信号について所定の演算を行う演算手段とを備え、前記光検出器は、前記光ディスク上のトラック接線方向に平行でかつ前記反射光の０次回折光中心から所定のシフト量だけ前記ディスク半径方向にシフトした少なくとも一つの分割線により少なくとも二つの受光領域に分割され、前記シフト量は、前記光検出器の受光面上における前記反射光の０次回折光の直径の１２％〜４０％であり、前記演算手段は、前記光検出器の前記二つの受光領域に対応する出力信号の和信号を前記第１の情報の再生信号として生成し、該二つの受光領域に対応する出力信号の差信号を前記第２の情報の再生信号として生成することを特徴とする。
【００１２】
すなわち、本発明はトラックに沿って非マーク領域に対して光学的位相差を有するマーク列により所定の情報が記録された光ディスク上に、マーク列の中心線からディスク半径方向に所定距離ずれた位置にビームスポットを形成するように光ビームを照射し、この光ビームの照射に基づく光ディスクからの反射光を分割された複数の受光領域を有する光検出器によって検出し、この光検出器からの複数の受光領域に対応する出力信号について所定の演算を行うことにより、少なくともマーク列により記録された情報の再生信号を得る光ディスク装置において、（ａ）検出器を光ディスク上のトラック接線方向に平行でかつ反射光の０次回折光中心から所定のシフト量だけディスク半径方向にシフトした少なくとも一つの分割線により少なくとも二つの受光領域に分割した上で、（ｂ）この光検出器の二つの受光領域（トラック接線方向に平行でかつ反射光の０次回折光中心から所定のシフト量だけディスク半径方向にシフトした分割線により分割された二つの受光領域）に対応する出力信号の差信号をマーク列により記録された情報の再生信号として生成することを特徴とする。
【００１３】
ここで、反射光の０次回折光中心からの分割線の最適なシフト量は光ディスク上のビームスポットサイズ、ビームスポット中心とマーク列中心線との距離等によって決まり、反射光の０次回折光の直径に対して１２％〜４０％の範囲が好ましい。
【００１４】
このようにシフトした分割線により分割された二つの受光領域からの出力信号の差信号としては、従来の単純に０次回折光中心軸上の分割線で分割された光検出器を用いて得られる差信号や和信号に比較して、より振幅の大きい良好な信号が得られる。従って、マーク列により記録された情報を低い誤り率で良好に再生することが可能となる。
【００１５】
本発明は具体的な一つの態様として、例えば、トラック接線方向に第１および第２の領域が選択的に配置され、第１の領域でランドおよびグルーブで形成されたトラックに第１の情報（例えば画像、音声および各種データなどのユーザ情報）が記録され、第２の領域でトラックに沿ってランドおよびグルーブそれぞれのトラック中心線からディスク半径方向に所定距離ずれた位置に、非マーク領域に対して光学的位相差を有するマーク列により第２の情報（例えばアドレス情報などのヘッダ情報）が記録された光ディスクから第１および第２の情報を再生する光ディスク装置に適用される。
【００１６】
この場合、光ディスク上に第１の領域ではランドおよびグルーブのトラック中心線上にビームスポットを形成し、第２の領域ではマーク列の中心線からディスク半径方向に所定距離ずれた位置にビームスポットを形成するように光ビームを照射する。光検出器は、光ディスク上のトラック接線方向に平行でかつ反射光の０次回折光中心から所定のシフト量だけディスク半径方向にシフトした少なくとも一つの分割線により少なくとも二つの受光領域に分割される。
【００１７】
そして、この光検出器の各受光領域に対応する信号について演算を行う演算回路では、二つの受光領域（トラック接線方向に平行でかつ反射光の０次回折光中心から所定のシフト量だけディスク半径方向にシフトした分割線により分割された二つの受光領域）に対応する出力信号の和信号を第１の情報の再生信号として生成し、これら二つの受光領域に対応する出力信号の差信号を第２の情報の再生信号として生成する。
【００１８】
本発明における光検出器は、一つの例によるとトラック接線方向に平行でかつ反射光の０次回折光中心から所定のシフト量だけディスク半径方向の両方向にそれぞれシフトした第１および第２の分割線と、トラック接線方向に平行でかつ反射光の０次回折光中心を通る第３の分割線とを含む複数の分割線により複数の受光領域に分割されて構成される。この光検出器を用いると、ビームスポットを進行方向に対し左右のいずれの方向にずらせて走査する場合にも有効であり、また一つの光検出器の出力信号から再生信号のみならずトラッキング誤差信号を生成することが可能となる。
【００１９】
他の例による光検出器は、これら第１、第２および第３の分割線と、さらにディスク半径方向に平行でかつ反射光の０次回折光中心を通る第４の分割線とを含む複数の分割線により複数の受光領域に分割されて構成される。この光検出器を用いると、ビームスポットを進行方向に対し左右のいずれの方向にずらせて走査する場合にも有効であり、しかも一つの光検出器の出力信号から再生信号のみならずトラッキング誤差信号、さらにはフォーカス誤差信号を生成することも可能となる
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
まず、具体的な実施の形態を説明する前に、本発明の基本的な考え方について述べる。
図１に、本発明の光ディスク装置において光ディスク上のピット列から再生を行う場合の様子を示す。同図に示されるように、トラックピッチｔｐのトラックに沿ってピット列が形成されている。光ディスクがＤＶＤ−ＲＡＭの場合、このピット列はヘッダ領域に予め記録されているアドレス情報などを表すプリピットであり、ここでのトラックピッチｔｐは１．４８μｍである。光ディスクに記録された情報の再生時には、この光ディスク上に光ヘッドによって光ビームが照射され、同図に示すようにビームスポットを形成する。
【００２１】
ここで、ビームスポットは一点鎖線で示すピット列中心線Ｃｎ（ｎ＝１，２，…）上ではなく、ピット列中心線Ｃｎから一定距離Δだけディスク半径方向（図１の上下方向）に偏移した位置を走査する。ＤＶＤ−ＲＡＭのへッダ領域（プリピット部）では、このビームスポットのピット列中心線Ｃｎからの偏移量Δは、０．３７μｍである。
【００２２】
図２に、図１の光ディスク上のピット列とビームスポットおよび本発明の光ディスク装置における２分割光検出器との相対的配置を示す。光ディスク上に照射されたビームスポットからの反射光は、対物レンズ開口で蹴られた後、図示しない光学系を通過して２分割光検出器へと入射する。この２分割光検出器は、図に示す通り受光面がトラック接線方向に平行な分割線により２分割されている。
【００２３】
ここで、現行ＤＶＤ−ＲＡＭの再生に用いる光ディスク装置における２分割光検出器では、光ディスク上のトラック接線方向に平行な０次回折光中心軸（光ディスクからの反射光の０次回折光の中心を通る軸）上に分割線が位置するように配置されている。これに対し、本発明では２分割光検出器のトラック接線方向に平行な分割線は、図２に示すように０次回折光中心軸から光ディスクの半径方向（以下、光ディスク半径方向という）に所定のシフト量だけシフトしている。
【００２４】
以下、図３〜図６を用いて本発明のように２分割光検出器を構成・配置することによる効果について説明する。
まず、図３を用いて０次回折光中心軸上に分割線が位置するように構成・配置された従来の２分割光検出器を用いた場合について述べる。
【００２５】
図３（ａ）は、光ディスク上のピット列とその上をビームスポットが走査する様子を示している。この例では、ビームスポット径は０．９４μｍ、ピット幅は０．３５μｍ、ピット深さは１５０ｎｍ、ビームスポット中心とピット列中心線との距離Δは０．２７５μｍであり、現行ＤＶＤ−ＲＡＭよりも高密度化された高密度ＤＶＤ−ＲＡＭを想定している。
【００２６】
図３（ｂ）は、０次回折光中心軸上に分割線が位置するように構成・配置された従来の２分割光検出器を用いた場合に、図３（ａ）のようにビームスポットがピット列中心線上から距離Δだけ離れた位置を走査したときの２分割光検出器の出力信号を図３（ａ）に対応させて示している。なお、図３（ａ）のピット列としてはＤＶＤ−ＲＯＭの５Ｔピット／５Ｔスペースの単一周波数信号を仮定している。
【００２７】
２分割光検出器の出力信号のうち、ビームスポットの進行方向に対して図で右側の受光領域からの信号をＳＲ、左側の受光領域からの信号をＳＬとすると、図３（ｂ）では信号ＳＬ，ＳＲは同位相の変化を示しており、ピットの長手方向の中間点（Ａ）において信号ＳＬ，ＳＲともに極小となり、隣接するピット間の中間点（Ｂ）においてＳＬ，ＳＲともに極大値をとる。この図３（ｂ）から、信号ＳＬ，ＳＲの差信号よりも和信号をとった方が振幅が大きくなることは容易に推測できる。
【００２８】
実際、図３（ｃ）に示すように、信号ＳＬ，ＳＲの差信号（ＳＬ−ＳＲ）（プッシュプル信号）は、和信号（ＳＲ＋ＳＬ）よりも信号振幅が小さくなってしまう。この様子から類推するに、プッシュプル信号が和信号よりも信号振幅が大きくなるのは、信号ＳＬ，ＳＲが逆位相、すなわち一方が極大のときに他方が極小となるような条件の時である。従って、２分割光検出器上の受光領域分割の仕方によって、信号ＳＬ，ＳＲが逆位相になるようにできるならば、プッシュプル信号はの信号振幅は和信号のそれよりも大きくなることが期待できる。
【００２９】
図４（ａ）（ｂ）に、図３（ａ）の点（Ａ）（Ｂ）にそれぞれビームスポットが位置している場合の２分割光検出器上の光強度分布を示す。横軸はディスク半径方向に相当する。図３の例では、図４の横軸の中央の一点鎖線の位置、つまり反射光の０次回折光中心軸上において光検出器が２分割されていたことになる。このように２分割光検出器を構成・配置した場合は、確かに信号ＳＬ，ＳＲはいずれも点（Ｂ）の方が点（Ａ）よりも信号強度が大きくなることが一見して分かる。すなわち、この図４から信号ＳＬ，ＳＲが図３（ｂ）に示すような同位相の特性を示すことが裏付けられる。
【００３０】
ここで、図４（ａ）（ｂ）の光強度分布に注目すると、分布の左端は点（Ａ）の方が点（Ｂ）よりも光強度が強くなっていることが分かる。点（Ａ）ではピットによる回折が大きく生じ、これが全体の光強度分布に大きな偏りを生じさせるからである。ただし、この光強度分布がどちらに偏るかはピットによって生ずる位相差によるため、ピット形状（ピット深さ、ピット壁面傾斜角）によって変わる。
【００３１】
ここで、２分割光検出器をトラック接線方向に平行な分割線が一点鎖線で示す中央、つまり反射光の０次回折光中心軸から、図で左方にずらせた二点鎖線の位置となるように構成・配置し、この分割線で分割された二つの受光領域に対応した出力信号をそれぞれＳＬ′，ＳＲ′とする。このようにすると、ビームスポットが点（Ａ）から点（Ｂ）へ移動するとき、信号ＳＲ′は信号振幅が強くなるのに対し、信号ＳＬ′は信号振幅が弱くなり、信号ＳＲ′と信号ＳＬ′は逆位相となると考えられる。
【００３２】
次に、図５を用いてこのように０次回折光中心軸からずれた位置に分割線が位置するように構成・配置された２分割光検出器を用いた場合について具体的に述説明する。
【００３３】
図５（ａ）は、光ディスク上のピット列とその上をビームスポットが走査する様子を示しており、その条件は図３（ａ）と同じである。すなわち、ビームスポット径が０．９４μｍ、ピット幅が０．３５μｍ、ピット深さが１５０ｎｍ、ビームスポット中心とピット列中心線との距離Δが０．２７５μｍであり、高密度ＤＶＤ−ＲＡＭを想定した場合の例である。また、ピット列としてはＤＶＤ−ＲＯＭの５Ｔピット／５Ｔスペースの単一周波数信号を仮定している。
【００３４】
図５（ｂ）は、トラック接線方向に平行な分割線が０次回折光中心軸からディスク半径方向にシフトした位置に位置するように構成・配置された分割光検出器を用いた場合に、図５（ａ）のようにビームスポットがピット列中心線上から距離Δだけ離れた位置を走査したときの２分割光検出器の出力信号を図５（ａ）に対応させて示している。この図５（ｂ）を見ると、信号ＳＲ′と信号ＳＬ′は先ほどの推定通り、逆位相となっている。
【００３５】
図５（ｃ）に、信号ＳＲ′と信号ＳＬ′の和信号（ＳＲ′＋ＳＬ′）および差信号（ＳＲ′−ＳＬ′）の波形を示す。当然、和信号（ＳＲ′＋ＳＬ′）は分割線の位置には依存しないので、図３（ｃ）と同一の波形となる。これに対し、差信号（ＳＲ′−ＳＬ′）は、和信号（ＳＲ′＋ＳＬ′）よりもさらに振幅が大きくなり、良好な信号となることが分かる。
【００３６】
このように本発明によると、２分割光検出器の受光面のトラック接線方向に平行な分割線を反射光の０次回折光中心軸からディスク半径方向にシフトして、この分割線で分割された二つの受光領域に対応する出力信号がピット再生時に互いに逆位相となるようにした上で、これらの出力信号の差信号をピット列に記録された情報の再生信号として求める。このようにすることにより、両出力信号の和信号をとった場合や、従来のように単純に分割光検出器の受光面を０次回折光中心軸上で分割した場合の差信号よりも、振幅の大きい良好な再生信号を得ることができる。
【００３７】
以下、上述した原理に基づく本発明の光ディスク装置の具体的な実施形態について説明する。
図６に、本発明の一実施形態に係る光ディスク装置の構成を示す。光ディスク１０は、例えば現行ＤＶＤ−ＲＡＭより高密度化された高密度ＤＶＤ−ＲＡＭであり、透光性基板の上に記録層１９が形成されている。保護層、反射層等を含む通常多層からなる記録層１９は、光ビームの照射により記録できるものであればなんでも良く、例えば相変化膜または光磁気膜などが用いられる。
【００３８】
また、この光ディスク１０は例えば図９に示したように画像や音声あるいは各種のデータなどのユーザ情報を記録するランドおよびグルーブからなる記録領域と、アドレス情報などのヘッダ情報を記録したヘッダ領域とからなり、ヘッダ領域はプリピット列、つまり非マーク領域に対して光学的位相差を有するマーク列によって情報が記録されている。
【００３９】
光ディスク１０は、記録／再生時にはモータ駆動回路１２によって駆動されるスピンドルモータ１１により適切な回転数で回転され、またＬＤ駆動回路１３により半導体レーザ（ＬＤ）１４が駆動されて光ビームが出射される。半導体レーザ１４から出射した光ビームは、コリメートレンズ１５で平行光とされた後、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１６および１／４波長板１７を順次介して対物レンズ１８に入射し、この対物レンズ１８によって光ディスク１０に光ビームが照射される。このとき、光ディスク１０に照射された光ビームが記録層１９上に微小ビームスポットを形成するように、図示しないフォーカスサーボ系により対物レンズ１８が制御される。
【００４０】
また、光ディスク１０の記録領域では図９に示したようにビームスポットがランドおよびグルーブのトラック中心線上を走査し、ヘッダ領域ではビームスポットがピット列の中心線上から一定距離Δだけ離れた位置を走査するように、図示しないトラッキングサーボ系により制御される。
【００４１】
光ディスク１０の記録層１９上に集束された光ビームは、記録層１９上に成膜された反射膜により反射されて対物レンズ１８に戻り、再び平行光となる。平行光となった反射光は、１／４波長板１７を透過することにより１／４波長板１７に入射した光に対して垂直な偏光を持つようになるので、偏光ビームスプリッタ１６で反射される。偏光ビームスプリッタ１６で反射された光ビームは、集光レンズ２０により集束光となり、光検出器２１に入射される。
【００４２】
光検出器２１は、後に詳しく説明するように、受光面に入射する反射光の０次回折光の中心から所定距離だけディスク半径方向にシフトしたトラック接線方向に平行な分割線２２を含む少なくとも一つの分割線によって、受光面が少なくとも二つの受光領域２３ａ，２３ｂに分割されている。光検出器２１に入射した光ディスク１０からの反射光は光電変換され、受光領域２３ａ，２３ｂの各々の入射光量にほぼ比例した電流が受光領域２３ａ，２３ｂ毎に分離して発生され、出力される。
【００４３】
この光検出器２１からの受光領域２３ａ，２３ｂに対応する出力信号（電流）は、電流−電圧変換増幅器２４ａ，２４ｂにより電圧信号に変換された後、差動増幅器２５の反転および非反転の各入力端子に入力される。従って、この差動増幅器２５の出力端子からは、光検出器２１の各受光領域２３ａ，２３ｂへの入射光量差に比例した信号、すなわち前述した差信号（ＳＲ′−ＳＬ′）に相当するプッシュプル信号が再生信号として得られる。
【００４４】
差動増幅器２５から出力される再生信号は、信号処理回路２６に入力される。この信号処理回路２６は、差動増幅器２５からの再生信号に対して適当な等化、２値化、復調および復号などの処理を行うことにより、光ディスク１０上のプリピット列に対応した再生データを出力する。
【００４５】
なお、図６では光検出器２１以降は光ディスク１０のヘッダ領域のプリピット列からの再生を行う系のみを示しているが、実際の光ディスク装置では例えば図９に示した現行ＤＶＤ−ＲＡＭと同様のディスクフォーマットの場合、画像や音声あるいはデータなどのユーザ情報は、ランドおよびグルーブで構成された記録領域に記録されており、これらのユーザ情報を再生する必要がある。
【００４６】
この記録領域においては、光ディスク１０に照射された光ビームによるビームスポットはランドおよびグルーブのトラック中心線上を走査するので、２分割光検出器２１の二つの受光領域２３ａ，２３ｂに対応する出力信号の和信号を再生信号とし、この再生信号について信号処理回路２６で同様に等化、２値化、復調および復号などの処理を行うことにより、記録領域に記録されたユーザ情報を再生することができる。
【００４７】
さらに、実際の光ディスク装置においては、前述したフォーカスサーボやトラッキングサーボを行うために、フォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号が必要である。これについては光検出器２１の構成を後述するように工夫して、複数の受光領域に対応した出力信号について所定の演算を行うことにより、フォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号を生成することができる。
【００４８】
次に、図７および図８を用いて光検出器２１について説明する。
図７（ａ）は、光検出器２１を光ビーム入射面から見た図であり、光ディスク１０の記録層との相対的位置関係は図２に示した通りである。
【００４９】
従来の光ディスク装置、例えば現行ＤＶＤ−ＲＡＭ用の光ディスク装置において、へッダ情報の再生に使用される２分割光検出器は、受光面の分割線がトラック接線方向と平行に０次回折光中心軸を通るように構成・配置されており、この２分割光検出器の二つの受光領域からの出力信号の差信号（プッシュプル信号）がへッダ情報の再生信号として用いられていた。
【００５０】
これに対し、図７（ａ）に示す本発明に基づく光検出器２１は、受光面のトラック接線方向に平行な分割線２２が一点鎖線で示す０次回折光中心軸からディスク半径方向に距離ｄだけシフトしており、この分割線２２によって受光面が二つの受光領域２３ａ，２３ｂに分割された２分割光検出器である。
【００５１】
ここで、距離ｄ（シフト量）は光源である半導体レーザ１４の発振波長、対物レンズ１８の開口数、光ディスク１０上のピットの形状（ピット深さ、ピット壁面角度）および光ディスク１０上のビームスポットサイズ、ビームスポットとピット列中心線との距離等によって適切に選定される。このシフト量ｄは、後述するように、光検出器２１上の０次回折光の直径の１５％〜４０％程度が適当である。
【００５２】
そして、前述したように光検出器２１の受光領域２３ａ，２３ｂに対応する出力信号の差信号（プッシュプル信号）が電流−電圧変換器２４ａ，２４ｂを介して差動増幅器２５によってへッダ情報の再生信号として生成される。
【００５３】
図８は、図３および図５と同じ条件でピット列からの再生を行ったときの差信号および和信号の信号振幅について、光検出器２１の分割線２２のシフト量ｄに対する依存性を示している。このシフト量ｄは、光検出器２１の受光面上での０次回折光の直径を「１」として規格化してある。横軸の原点（ｄ＝０）は、現行ＤＶＤ−ＲＡＭでのヘッダ情報の再生に使用される２分割光検出器に対応することになる。
【００５４】
この図８からも明らかなように、和信号の振幅は原理的にシフト量ｄによらず一定であるのに対し、差信号の振幅はシフト量ｄが０．０８付近で和信号の振幅よりも大きくなり、シフト量ｄが約０．２５で最大値をとる。差信号の振幅は最大値前後でも急激な低下はなく、シフト量ｄの広い範囲にわたって、具体的にはｄが０．１２〜０．４の範囲で和信号よりも１０％以上大きな振幅が得られることが分かる。すなわち、シフト量ｄは光検出器２１の受光面上における反射光の０次回折光の直径の１２％〜４０％の範囲が適切である。
【００５５】
また、このシフト量ｄの適切な範囲は、ピット幅には大きく依存しないことが分かっている。但し、ピットによる光学的位相差が０゜〜１８０゜の場合と１８０゜〜３６０゜の場合とでは、分割線２２をシフトさせる方向が０次回折光中心軸に対して左右逆になる点に注意が必要である。
【００５６】
図７（ｂ）は、本発明の光ディスク装置において使用される光検出器の他の例である。この図７（ｂ）の光検出器３１は、受光面がトラック接線方向に平行な３本の分割線３２ａ，３２ｂ，３２ｃによって４つの受光領域３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄに分割された４分割光検出器となっている。ここで、図で中央の分割線３２ｂは、光検出器３１の受光面に入射する反射光の０次回折光中心軸上にあり、従って図で左右両側に位置する分割線３２ａ，３２ｃは、０次回折光中心軸からディスク半径方向に距離ｄだけシフトしている。
【００５７】
図７（ａ）に示した光検出器２１では、トラック接線方向に平行な分割線２２が一本であるため、一つの光ディスクに対してビームスポットを進行方向に対して右か左のいずれか決まった方向にのみずらせて走査する場合のみにしか有効でない。これに対し、図７（ｂ）の光検出器３１では、差信号をとる二つの受光領域を領域３３ａと領域（３３ｂ＋３３ｃ＋３３ｄ）、または領域（３３ａ＋３３ｂ＋３３ｃ）と領域３３ｄのいずれかに選択することで、ビームスポットを左右いずれの方向にずらせた場合でも対応可能である。
【００５８】
また、図７（ｂ）において差信号をとる二つの受光領域を上記に加えて、中央の分割線３２ｂを境に領域（３３ａ＋３３ｂ）と領域（３３ｃ＋３３ｄ）とすることにより、従来と同様のプッシュプル信号も得ることもできるので、トラッキング誤差検出用の光検出器と兼用することが可能となり、装置の小型化と低価格化に有利となる。
【００５９】
図７（ｃ）は、本発明の光ディスク装置において使用される光検出器の別の例である。この光検出器４１は、図７（ｂ）に示した光検出器３１の中央の分割線３２ｂを除去し、受光面を入射する反射光の０次回折光中心軸からディスク半径方向に距離ｄだけシフトさせた２本の分割線４２ａ，４２ｂにより３つの受光領域４３ａ，４３ｂ，４３ｃに分割した３分割光検出器となっている。このような３分割光検出器４１によっても、ヘッダ情報の再生に関しては図７（ｂ）と同様の効果が得られる。
【００６０】
図７（ｄ）は、本発明の光ディスク装置において使用される光検出器のさらに別の例であり、図７（ｂ）に示した光検出器３１にディスク半径方向と平行（すなわち、トラック接線方向と垂直）な分割線を追加した構成となっている。すなわち、この光検出器５１では、受光面がトラック接線方向に平行な３本の分割線５２ａ，５２ｂ，５２ｃと、０次回折光の中心を通りディスク半径方向に平行な分割線５２ｄにより８つの受光領域に分割された８分割光検出器となっている。図７（ｂ）と同様、中央のトラック接線方向に平行な分割線５２ｂは、光検出器５１の受光面に入射する反射光の０次回折光中心軸上にあり、図で左右両側に位置するトラック接線方向に平行な分割線５２ａ，５２ｃは、０次回折光中心軸からディスク半径方向に距離ｄだけシフトしている。
【００６１】
この図７（ｄ）の光検出器５１によると、図７（ｂ）の光検出器３１と同様の効果が得られるほか、トラック接線方向に平行な０次回折光の中心を通る分割線５２ｂと、トラック半径方向に平行な０次回折光の中心を通る分割線５２ｄとで区分された４つの受光領域に対応する出力信号の加減算により、非点収差光学系を用いた場合のフォーカス誤差信号を得ることも可能となる。すなわち、この光検出器５１はヘッダ情報再生用の光検出器とトラッキング誤差検出用およびフォーカス誤差検出用の光検出器として兼用することができ、装置の小型化と低価格化にさらに有利となる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば光ディスク上に非マーク領域に比して光学的位相差を有したピット列などのマーク列の中心線上から一定距離ずらせたビームスポットを形成するように光ビームを照射して、マーク列に記録された情報を再生する場合に、分割線を０次回折光中心からディスク半径方向にシフトさせた光検出器を用い、この分割線により分割された二つの受光領域からの出力信号の差信号を再生信号とし、この再生信号を処理することによって、例えば現行のＤＶＤ−ＲＡＭよりも狭トラックピッチとして高密度化した光ディスクについても、マーク列として記録された情報を低い誤り率で効率よく再生することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明における光ディスク上のピット列とビームスポットの関係を示す図
【図２】 本発明における光ディスク上のピット列とビームスポットおよび光検出器の関係を示す図
【図３】 従来の２分割光検出器からの二つの出力信号とその差信号および和信号をビームスポットの走査に対応させて示す図
【図４】 ２分割光検出器上の光強度分布を示す図
【図５】 本発明に基づく２分割光検出器からの二つの出力信号とその差信号および和信号をビームスポットの走査に対応させて示す図
【図６】 本発明の一実施形態に係る光ディスク装置の構成を示すブロック図
【図７】 本発明の光ディスク装置で使用する光検出器の種々の構成例を示す図
【図８】 光検出器の分割線のシフト量に対する再生信号振幅の依存性を示す図
【図９】 現行ＤＶＤ−ＲＡＭのディスクフォーマットとへッダ情報の再生の様子を示す図
【符号の説明】
１０…光ディスク
１１…スピンドルモータ
１２…モータ駆動回路
１３…ＬＤ駆動回路
１４…半導体レーザ
１５…コリメートレンズ
１６…偏光ビームスプリッタ
１７…１／４波長板
１８…対物レンズ
１９…記録層
２０…集光レンズ
２１，３１，４１，５１…光検出器
２２，３２ａ〜３２ｃ，４２ａ，４２ｂ，５２ａ〜５２ｄ…分割線
２３ａ，２３ｂ，３３ａ〜３３ｄ，４３ａ〜４３ｃ…受光領域
２４ａ，２４ｂ…電流−電圧変換増幅器
２５…差動増幅器
２６…信号処理回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、非マーク領域に対して光学的位相差を持つマーク列により情報が記録された光ディスクに光ビームを照射して情報を光学的に再生する光ディスク装置に係り、特に光ディスク上のビームスポットをマーク列の中心からディスク半径方向に偏移させて再生を行う光ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大容量の書換え型光ディスクの一つとしてＤＶＤ−ＲＡＭが開発され、ブックＶｅｒ．１．０が発行されている。このＤＶＤ−ＲＡＭにおいては、アドレス情報などのヘッダ情報が予めピット（プリピット）として記録されている。また、ＤＶＤ−ＲＡＭではいわゆるランド／グルーブ記録方式を採用しており、画像、音声あるいは各種データなどのユーザ情報は、案内溝によって生じた凹部（グルーブ）および凸部（ランド）の両者に記録される。従って、プリピットについてもランド／グルーブトラックの両者から同様に再生可能でなくてはならない。
【０００３】
図９は、現行のＤＶＤ−ＲＡＭ上のディスクフォーマットを示す図である。画像や音声あるいはデータなどのユーザ情報を記録する記録領域はランドおよびグルーブで構成され、アドレス情報などのヘッダ情報を記録したヘッダ領域はプリピットとして形成されたピット列で構成される。このプリピット列は、その中心線がランドとグルーブとの境界線の延長線上に位置するように、ディスク半径方向（図の上下方向）にオフセットした形で形成される。
【０００４】
そして、光ディスクに照射された光ビームによるビームスポットは、記録領域ではランドおよびグルーブのトラック中心線上を走査し、ヘッダ領域ではピット列の中心線上から一定距離（トラックピッチｔｐの１／２）だけ偏移した位置を走査する。
【０００５】
こうしてビームスポットにより走査された光ディスクからの反射光が光検出器により検出され、ランドおよびグルーブやピット列からの情報再生が行われる。この光検出器は、通常、受光面がトラック接線方向に平行な分割線により二つの受光領域に分割された２分割光検出器であり、反射光の０次回折光のほぼ中心を分割線が通るように構成・配置されている。そして、プリピット列からの情報再生に際しては、演算回路により２分割光検出器の分割された二つの受光領域に対応する出力信号の差信号、いわゆるプッシュプル信号が再生信号として生成される。この再生信号が信号処理回路で適宜処理され、プリピット列として記録された情報が得られる。
【０００６】
一方、書換え型光ディスクに対する更なる大容量化の要求に対し、現行ＤＶＤ−ＲＡＭよりさらに高密度に情報を記録できるＤＶＤ−ＲＡＭ（以下、これを現行ＤＶＤ−ＲＡＭと区別するため、高密度ＤＶＤ−ＲＡＭという）の開発が進められている。この高密度ＤＶＤ−ＲＡＭでは、面記録密度を上げるためにトラックピッチを現行ＤＶＤ−ＲＡＭに比べて狭くする。従って、高密度ＤＶＤ−ＲＡＭのプリピット列から、現行ＤＶＤ−ＲＡＭと同様にビームスポットをピット列の中心線上から一定距離偏移させた光ビームによって再生を行う場合には、ビームスポット中心とピット列中心線との距離は現行ＤＶＤ−ＲＡＭのそれより縮まることとなる。
【０００７】
ここで、高密度ＤＶＤ−ＲＡＭからの再生時に、現行ＤＶＤ−ＲＡＭからの再生の場合と同様にしてプッシュプル信号を求めると、ビームスポット中心とピット列中心線との距離が縮まるほど信号振幅が低下し、ビームスポット中心がちょうどピット列中心線上を走査するときは原理的に信号振幅は０となる。従って、トラックピッチを狭くした高密度ＤＶＤ−ＲＡＭでは、プッシュプル信号の信号振幅が低下し、誤りの少ない情報再生が困難となってくる。
【０００８】
また、この高密度ＤＶＤ−ＲＡＭのプリプット列からの情報再生に際して、プッシュプル信号でなく、２分割光検出器の分割された二つの受光領域に対応する出力信号の和信号を再生信号とすることにより、困難を回避しようとすることも容易に考えられる。この和信号は、プッシュプル信号に比較して程度の良い信号が得られる可能性はあるが、発明者の検討によると、これも信号振幅が必ずしも十分とはいえず、依然として問題は解決されない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、現行ＤＶＤ−ＲＡＭより狭トラックピッチ化し、高密度化した高密度ＤＶＤ−ＲＡＭのプリピット列から、現行ＤＶＤ−ＲＡＭと同様にビームスポットをピット列の中心線上から一定距離偏移させた光ビームによって再生を行う場合は、ビームスポット中心とピット列中心線との距離が縮まるため、現行ＤＶＤ−ＲＡＭのプリピット列からの再生の場合と同様にプッシュプル信号を求めると、プッシュプル信号の信号振幅が低下し、誤りの少ない情報再生が困難となるという問題点があり、また高密度ＤＶＤ−ＲＡＭのプリプット列からの情報再生に際して、プッシュプル信号でなく和信号を再生信号とした場合でも、信号振幅が必ずしも十分とはいえないという問題点があった。
【００１０】
本発明は、ピット列のような非マーク領域に対して光学的位相差を持つマーク列の中心から一定距離離れた位置を光ビームで走査して情報を再生する場合に、従来よりも信号振幅が大きく良好な再生信号が得られる光ディスク装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明の光ディスク装置は、トラック接線方向に第１および第２の領域が選択的に配置され、第１の領域でランドおよびグルーブによって形成されたトラックに第１の情報が記録され、第２の領域でトラックに沿ってランドおよびグルーブそれぞれのトラック中心線からディスク半径方向に所定距離ずれた位置に、非マーク領域に対して光学的位相差を有するマーク列により第２の情報が記録された光ディスクから前記第１および第２の情報を再生する光ディスク装置において、前記光ディスク上に、前記第１の領域では前記ランドおよびグルーブのトラック中心線上にビームスポットを形成し、前記第２の領域では前記マーク列の中心線からディスク半径方向に所定距離ずれた位置にビームスポットを形成するように光ビームを照射する光ビーム照射手段と、前記光ビームの照射に基づく前記光ディスクからの反射光を検出する分割された複数の受光領域を有する光検出器と、前記光検出器からの前記複数の受光領域に対応する出力信号について所定の演算を行う演算手段とを備え、前記光検出器は、前記光ディスク上のトラック接線方向に平行でかつ前記反射光の０次回折光中心から所定のシフト量だけ前記ディスク半径方向にシフトした少なくとも一つの分割線により少なくとも二つの受光領域に分割され、前記シフト量は、前記光検出器の受光面上における前記反射光の０次回折光の直径の１２％〜４０％であり、前記演算手段は、前記光検出器の前記二つの受光領域に対応する出力信号の和信号を前記第１の情報の再生信号として生成し、該二つの受光領域に対応する出力信号の差信号を前記第２の情報の再生信号として生成することを特徴とする。
【００１２】
すなわち、本発明はトラックに沿って非マーク領域に対して光学的位相差を有するマーク列により所定の情報が記録された光ディスク上に、マーク列の中心線からディスク半径方向に所定距離ずれた位置にビームスポットを形成するように光ビームを照射し、この光ビームの照射に基づく光ディスクからの反射光を分割された複数の受光領域を有する光検出器によって検出し、この光検出器からの複数の受光領域に対応する出力信号について所定の演算を行うことにより、少なくともマーク列により記録された情報の再生信号を得る光ディスク装置において、（ａ）検出器を光ディスク上のトラック接線方向に平行でかつ反射光の０次回折光中心から所定のシフト量だけディスク半径方向にシフトした少なくとも一つの分割線により少なくとも二つの受光領域に分割した上で、（ｂ）この光検出器の二つの受光領域（トラック接線方向に平行でかつ反射光の０次回折光中心から所定のシフト量だけディスク半径方向にシフトした分割線により分割された二つの受光領域）に対応する出力信号の差信号をマーク列により記録された情報の再生信号として生成することを特徴とする。
【００１３】
ここで、反射光の０次回折光中心からの分割線の最適なシフト量は光ディスク上のビームスポットサイズ、ビームスポット中心とマーク列中心線との距離等によって決まり、反射光の０次回折光の直径に対して１２％〜４０％の範囲が好ましい。
【００１４】
このようにシフトした分割線により分割された二つの受光領域からの出力信号の差信号としては、従来の単純に０次回折光中心軸上の分割線で分割された光検出器を用いて得られる差信号や和信号に比較して、より振幅の大きい良好な信号が得られる。従って、マーク列により記録された情報を低い誤り率で良好に再生することが可能となる。
【００１５】
本発明は具体的な一つの態様として、例えば、トラック接線方向に第１および第２の領域が選択的に配置され、第１の領域でランドおよびグルーブで形成されたトラックに第１の情報（例えば画像、音声および各種データなどのユーザ情報）が記録され、第２の領域でトラックに沿ってランドおよびグルーブそれぞれのトラック中心線からディスク半径方向に所定距離ずれた位置に、非マーク領域に対して光学的位相差を有するマーク列により第２の情報（例えばアドレス情報などのヘッダ情報）が記録された光ディスクから第１および第２の情報を再生する光ディスク装置に適用される。
【００１６】
この場合、光ディスク上に第１の領域ではランドおよびグルーブのトラック中心線上にビームスポットを形成し、第２の領域ではマーク列の中心線からディスク半径方向に所定距離ずれた位置にビームスポットを形成するように光ビームを照射する。光検出器は、光ディスク上のトラック接線方向に平行でかつ反射光の０次回折光中心から所定のシフト量だけディスク半径方向にシフトした少なくとも一つの分割線により少なくとも二つの受光領域に分割される。
【００１７】
そして、この光検出器の各受光領域に対応する信号について演算を行う演算回路では、二つの受光領域（トラック接線方向に平行でかつ反射光の０次回折光中心から所定のシフト量だけディスク半径方向にシフトした分割線により分割された二つの受光領域）に対応する出力信号の和信号を第１の情報の再生信号として生成し、これら二つの受光領域に対応する出力信号の差信号を第２の情報の再生信号として生成する。
【００１８】
本発明における光検出器は、一つの例によるとトラック接線方向に平行でかつ反射光の０次回折光中心から所定のシフト量だけディスク半径方向の両方向にそれぞれシフトした第１および第２の分割線と、トラック接線方向に平行でかつ反射光の０次回折光中心を通る第３の分割線とを含む複数の分割線により複数の受光領域に分割されて構成される。この光検出器を用いると、ビームスポットを進行方向に対し左右のいずれの方向にずらせて走査する場合にも有効であり、また一つの光検出器の出力信号から再生信号のみならずトラッキング誤差信号を生成することが可能となる。
【００１９】
他の例による光検出器は、これら第１、第２および第３の分割線と、さらにディスク半径方向に平行でかつ反射光の０次回折光中心を通る第４の分割線とを含む複数の分割線により複数の受光領域に分割されて構成される。この光検出器を用いると、ビームスポットを進行方向に対し左右のいずれの方向にずらせて走査する場合にも有効であり、しかも一つの光検出器の出力信号から再生信号のみならずトラッキング誤差信号、さらにはフォーカス誤差信号を生成することも可能となる
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
まず、具体的な実施の形態を説明する前に、本発明の基本的な考え方について述べる。
図１に、本発明の光ディスク装置において光ディスク上のピット列から再生を行う場合の様子を示す。同図に示されるように、トラックピッチｔｐのトラックに沿ってピット列が形成されている。光ディスクがＤＶＤ−ＲＡＭの場合、このピット列はヘッダ領域に予め記録されているアドレス情報などを表すプリピットであり、ここでのトラックピッチｔｐは１．４８μｍである。光ディスクに記録された情報の再生時には、この光ディスク上に光ヘッドによって光ビームが照射され、同図に示すようにビームスポットを形成する。
【００２１】
ここで、ビームスポットは一点鎖線で示すピット列中心線Ｃｎ（ｎ＝１，２，…）上ではなく、ピット列中心線Ｃｎから一定距離Δだけディスク半径方向（図１の上下方向）に偏移した位置を走査する。ＤＶＤ−ＲＡＭのへッダ領域（プリピット部）では、このビームスポットのピット列中心線Ｃｎからの偏移量Δは、０．３７μｍである。
【００２２】
図２に、図１の光ディスク上のピット列とビームスポットおよび本発明の光ディスク装置における２分割光検出器との相対的配置を示す。光ディスク上に照射されたビームスポットからの反射光は、対物レンズ開口で蹴られた後、図示しない光学系を通過して２分割光検出器へと入射する。この２分割光検出器は、図に示す通り受光面がトラック接線方向に平行な分割線により２分割されている。
【００２３】
ここで、現行ＤＶＤ−ＲＡＭの再生に用いる光ディスク装置における２分割光検出器では、光ディスク上のトラック接線方向に平行な０次回折光中心軸（光ディスクからの反射光の０次回折光の中心を通る軸）上に分割線が位置するように配置されている。これに対し、本発明では２分割光検出器のトラック接線方向に平行な分割線は、図２に示すように０次回折光中心軸から光ディスクの半径方向（以下、光ディスク半径方向という）に所定のシフト量だけシフトしている。
【００２４】
以下、図３〜図６を用いて本発明のように２分割光検出器を構成・配置することによる効果について説明する。
まず、図３を用いて０次回折光中心軸上に分割線が位置するように構成・配置された従来の２分割光検出器を用いた場合について述べる。
【００２５】
図３（ａ）は、光ディスク上のピット列とその上をビームスポットが走査する様子を示している。この例では、ビームスポット径は０．９４μｍ、ピット幅は０．３５μｍ、ピット深さは１５０ｎｍ、ビームスポット中心とピット列中心線との距離Δは０．２７５μｍであり、現行ＤＶＤ−ＲＡＭよりも高密度化された高密度ＤＶＤ−ＲＡＭを想定している。
【００２６】
図３（ｂ）は、０次回折光中心軸上に分割線が位置するように構成・配置された従来の２分割光検出器を用いた場合に、図３（ａ）のようにビームスポットがピット列中心線上から距離Δだけ離れた位置を走査したときの２分割光検出器の出力信号を図３（ａ）に対応させて示している。なお、図３（ａ）のピット列としてはＤＶＤ−ＲＯＭの５Ｔピット／５Ｔスペースの単一周波数信号を仮定している。
【００２７】
２分割光検出器の出力信号のうち、ビームスポットの進行方向に対して図で右側の受光領域からの信号をＳＲ、左側の受光領域からの信号をＳＬとすると、図３（ｂ）では信号ＳＬ，ＳＲは同位相の変化を示しており、ピットの長手方向の中間点（Ａ）において信号ＳＬ，ＳＲともに極小となり、隣接するピット間の中間点（Ｂ）においてＳＬ，ＳＲともに極大値をとる。この図３（ｂ）から、信号ＳＬ，ＳＲの差信号よりも和信号をとった方が振幅が大きくなることは容易に推測できる。
【００２８】
実際、図３（ｃ）に示すように、信号ＳＬ，ＳＲの差信号（ＳＬ−ＳＲ）（プッシュプル信号）は、和信号（ＳＲ＋ＳＬ）よりも信号振幅が小さくなってしまう。この様子から類推するに、プッシュプル信号が和信号よりも信号振幅が大きくなるのは、信号ＳＬ，ＳＲが逆位相、すなわち一方が極大のときに他方が極小となるような条件の時である。従って、２分割光検出器上の受光領域分割の仕方によって、信号ＳＬ，ＳＲが逆位相になるようにできるならば、プッシュプル信号はの信号振幅は和信号のそれよりも大きくなることが期待できる。
【００２９】
図４（ａ）（ｂ）に、図３（ａ）の点（Ａ）（Ｂ）にそれぞれビームスポットが位置している場合の２分割光検出器上の光強度分布を示す。横軸はディスク半径方向に相当する。図３の例では、図４の横軸の中央の一点鎖線の位置、つまり反射光の０次回折光中心軸上において光検出器が２分割されていたことになる。このように２分割光検出器を構成・配置した場合は、確かに信号ＳＬ，ＳＲはいずれも点（Ｂ）の方が点（Ａ）よりも信号強度が大きくなることが一見して分かる。すなわち、この図４から信号ＳＬ，ＳＲが図３（ｂ）に示すような同位相の特性を示すことが裏付けられる。
【００３０】
ここで、図４（ａ）（ｂ）の光強度分布に注目すると、分布の左端は点（Ａ）の方が点（Ｂ）よりも光強度が強くなっていることが分かる。点（Ａ）ではピットによる回折が大きく生じ、これが全体の光強度分布に大きな偏りを生じさせるからである。ただし、この光強度分布がどちらに偏るかはピットによって生ずる位相差によるため、ピット形状（ピット深さ、ピット壁面傾斜角）によって変わる。
【００３１】
ここで、２分割光検出器をトラック接線方向に平行な分割線が一点鎖線で示す中央、つまり反射光の０次回折光中心軸から、図で左方にずらせた二点鎖線の位置となるように構成・配置し、この分割線で分割された二つの受光領域に対応した出力信号をそれぞれＳＬ′，ＳＲ′とする。このようにすると、ビームスポットが点（Ａ）から点（Ｂ）へ移動するとき、信号ＳＲ′は信号振幅が強くなるのに対し、信号ＳＬ′は信号振幅が弱くなり、信号ＳＲ′と信号ＳＬ′は逆位相となると考えられる。
【００３２】
次に、図５を用いてこのように０次回折光中心軸からずれた位置に分割線が位置するように構成・配置された２分割光検出器を用いた場合について具体的に述説明する。
【００３３】
図５（ａ）は、光ディスク上のピット列とその上をビームスポットが走査する様子を示しており、その条件は図３（ａ）と同じである。すなわち、ビームスポット径が０．９４μｍ、ピット幅が０．３５μｍ、ピット深さが１５０ｎｍ、ビームスポット中心とピット列中心線との距離Δが０．２７５μｍであり、高密度ＤＶＤ−ＲＡＭを想定した場合の例である。また、ピット列としてはＤＶＤ−ＲＯＭの５Ｔピット／５Ｔスペースの単一周波数信号を仮定している。
【００３４】
図５（ｂ）は、トラック接線方向に平行な分割線が０次回折光中心軸からディスク半径方向にシフトした位置に位置するように構成・配置された分割光検出器を用いた場合に、図５（ａ）のようにビームスポットがピット列中心線上から距離Δだけ離れた位置を走査したときの２分割光検出器の出力信号を図５（ａ）に対応させて示している。この図５（ｂ）を見ると、信号ＳＲ′と信号ＳＬ′は先ほどの推定通り、逆位相となっている。
【００３５】
図５（ｃ）に、信号ＳＲ′と信号ＳＬ′の和信号（ＳＲ′＋ＳＬ′）および差信号（ＳＲ′−ＳＬ′）の波形を示す。当然、和信号（ＳＲ′＋ＳＬ′）は分割線の位置には依存しないので、図３（ｃ）と同一の波形となる。これに対し、差信号（ＳＲ′−ＳＬ′）は、和信号（ＳＲ′＋ＳＬ′）よりもさらに振幅が大きくなり、良好な信号となることが分かる。
【００３６】
このように本発明によると、２分割光検出器の受光面のトラック接線方向に平行な分割線を反射光の０次回折光中心軸からディスク半径方向にシフトして、この分割線で分割された二つの受光領域に対応する出力信号がピット再生時に互いに逆位相となるようにした上で、これらの出力信号の差信号をピット列に記録された情報の再生信号として求める。このようにすることにより、両出力信号の和信号をとった場合や、従来のように単純に分割光検出器の受光面を０次回折光中心軸上で分割した場合の差信号よりも、振幅の大きい良好な再生信号を得ることができる。
【００３７】
以下、上述した原理に基づく本発明の光ディスク装置の具体的な実施形態について説明する。
図６に、本発明の一実施形態に係る光ディスク装置の構成を示す。光ディスク１０は、例えば現行ＤＶＤ−ＲＡＭより高密度化された高密度ＤＶＤ−ＲＡＭであり、透光性基板の上に記録層１９が形成されている。保護層、反射層等を含む通常多層からなる記録層１９は、光ビームの照射により記録できるものであればなんでも良く、例えば相変化膜または光磁気膜などが用いられる。
【００３８】
また、この光ディスク１０は例えば図９に示したように画像や音声あるいは各種のデータなどのユーザ情報を記録するランドおよびグルーブからなる記録領域と、アドレス情報などのヘッダ情報を記録したヘッダ領域とからなり、ヘッダ領域はプリピット列、つまり非マーク領域に対して光学的位相差を有するマーク列によって情報が記録されている。
【００３９】
光ディスク１０は、記録／再生時にはモータ駆動回路１２によって駆動されるスピンドルモータ１１により適切な回転数で回転され、またＬＤ駆動回路１３により半導体レーザ（ＬＤ）１４が駆動されて光ビームが出射される。半導体レーザ１４から出射した光ビームは、コリメートレンズ１５で平行光とされた後、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１６および１／４波長板１７を順次介して対物レンズ１８に入射し、この対物レンズ１８によって光ディスク１０に光ビームが照射される。このとき、光ディスク１０に照射された光ビームが記録層１９上に微小ビームスポットを形成するように、図示しないフォーカスサーボ系により対物レンズ１８が制御される。
【００４０】
また、光ディスク１０の記録領域では図９に示したようにビームスポットがランドおよびグルーブのトラック中心線上を走査し、ヘッダ領域ではビームスポットがピット列の中心線上から一定距離Δだけ離れた位置を走査するように、図示しないトラッキングサーボ系により制御される。
【００４１】
光ディスク１０の記録層１９上に集束された光ビームは、記録層１９上に成膜された反射膜により反射されて対物レンズ１８に戻り、再び平行光となる。平行光となった反射光は、１／４波長板１７を透過することにより１／４波長板１７に入射した光に対して垂直な偏光を持つようになるので、偏光ビームスプリッタ１６で反射される。偏光ビームスプリッタ１６で反射された光ビームは、集光レンズ２０により集束光となり、光検出器２１に入射される。
【００４２】
光検出器２１は、後に詳しく説明するように、受光面に入射する反射光の０次回折光の中心から所定距離だけディスク半径方向にシフトしたトラック接線方向に平行な分割線２２を含む少なくとも一つの分割線によって、受光面が少なくとも二つの受光領域２３ａ，２３ｂに分割されている。光検出器２１に入射した光ディスク１０からの反射光は光電変換され、受光領域２３ａ，２３ｂの各々の入射光量にほぼ比例した電流が受光領域２３ａ，２３ｂ毎に分離して発生され、出力される。
【００４３】
この光検出器２１からの受光領域２３ａ，２３ｂに対応する出力信号（電流）は、電流−電圧変換増幅器２４ａ，２４ｂにより電圧信号に変換された後、差動増幅器２５の反転および非反転の各入力端子に入力される。従って、この差動増幅器２５の出力端子からは、光検出器２１の各受光領域２３ａ，２３ｂへの入射光量差に比例した信号、すなわち前述した差信号（ＳＲ′−ＳＬ′）に相当するプッシュプル信号が再生信号として得られる。
【００４４】
差動増幅器２５から出力される再生信号は、信号処理回路２６に入力される。この信号処理回路２６は、差動増幅器２５からの再生信号に対して適当な等化、２値化、復調および復号などの処理を行うことにより、光ディスク１０上のプリピット列に対応した再生データを出力する。
【００４５】
なお、図６では光検出器２１以降は光ディスク１０のヘッダ領域のプリピット列からの再生を行う系のみを示しているが、実際の光ディスク装置では例えば図９に示した現行ＤＶＤ−ＲＡＭと同様のディスクフォーマットの場合、画像や音声あるいはデータなどのユーザ情報は、ランドおよびグルーブで構成された記録領域に記録されており、これらのユーザ情報を再生する必要がある。
【００４６】
この記録領域においては、光ディスク１０に照射された光ビームによるビームスポットはランドおよびグルーブのトラック中心線上を走査するので、２分割光検出器２１の二つの受光領域２３ａ，２３ｂに対応する出力信号の和信号を再生信号とし、この再生信号について信号処理回路２６で同様に等化、２値化、復調および復号などの処理を行うことにより、記録領域に記録されたユーザ情報を再生することができる。
【００４７】
さらに、実際の光ディスク装置においては、前述したフォーカスサーボやトラッキングサーボを行うために、フォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号が必要である。これについては光検出器２１の構成を後述するように工夫して、複数の受光領域に対応した出力信号について所定の演算を行うことにより、フォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号を生成することができる。
【００４８】
次に、図７および図８を用いて光検出器２１について説明する。
図７（ａ）は、光検出器２１を光ビーム入射面から見た図であり、光ディスク１０の記録層との相対的位置関係は図２に示した通りである。
【００４９】
従来の光ディスク装置、例えば現行ＤＶＤ−ＲＡＭ用の光ディスク装置において、へッダ情報の再生に使用される２分割光検出器は、受光面の分割線がトラック接線方向と平行に０次回折光中心軸を通るように構成・配置されており、この２分割光検出器の二つの受光領域からの出力信号の差信号（プッシュプル信号）がへッダ情報の再生信号として用いられていた。
【００５０】
これに対し、図７（ａ）に示す本発明に基づく光検出器２１は、受光面のトラック接線方向に平行な分割線２２が一点鎖線で示す０次回折光中心軸からディスク半径方向に距離ｄだけシフトしており、この分割線２２によって受光面が二つの受光領域２３ａ，２３ｂに分割された２分割光検出器である。
【００５１】
ここで、距離ｄ（シフト量）は光源である半導体レーザ１４の発振波長、対物レンズ１８の開口数、光ディスク１０上のピットの形状（ピット深さ、ピット壁面角度）および光ディスク１０上のビームスポットサイズ、ビームスポットとピット列中心線との距離等によって適切に選定される。このシフト量ｄは、後述するように、光検出器２１上の０次回折光の直径の１５％〜４０％程度が適当である。
【００５２】
そして、前述したように光検出器２１の受光領域２３ａ，２３ｂに対応する出力信号の差信号（プッシュプル信号）が電流−電圧変換器２４ａ，２４ｂを介して差動増幅器２５によってへッダ情報の再生信号として生成される。
【００５３】
図８は、図３および図５と同じ条件でピット列からの再生を行ったときの差信号および和信号の信号振幅について、光検出器２１の分割線２２のシフト量ｄに対する依存性を示している。このシフト量ｄは、光検出器２１の受光面上での０次回折光の直径を「１」として規格化してある。横軸の原点（ｄ＝０）は、現行ＤＶＤ−ＲＡＭでのヘッダ情報の再生に使用される２分割光検出器に対応することになる。
【００５４】
この図８からも明らかなように、和信号の振幅は原理的にシフト量ｄによらず一定であるのに対し、差信号の振幅はシフト量ｄが０．０８付近で和信号の振幅よりも大きくなり、シフト量ｄが約０．２５で最大値をとる。差信号の振幅は最大値前後でも急激な低下はなく、シフト量ｄの広い範囲にわたって、具体的にはｄが０．１２〜０．４の範囲で和信号よりも１０％以上大きな振幅が得られることが分かる。すなわち、シフト量ｄは光検出器２１の受光面上における反射光の０次回折光の直径の１２％〜４０％の範囲が適切である。
【００５５】
また、このシフト量ｄの適切な範囲は、ピット幅には大きく依存しないことが分かっている。但し、ピットによる光学的位相差が０゜〜１８０゜の場合と１８０゜〜３６０゜の場合とでは、分割線２２をシフトさせる方向が０次回折光中心軸に対して左右逆になる点に注意が必要である。
【００５６】
図７（ｂ）は、本発明の光ディスク装置において使用される光検出器の他の例である。この図７（ｂ）の光検出器３１は、受光面がトラック接線方向に平行な３本の分割線３２ａ，３２ｂ，３２ｃによって４つの受光領域３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄに分割された４分割光検出器となっている。ここで、図で中央の分割線３２ｂは、光検出器３１の受光面に入射する反射光の０次回折光中心軸上にあり、従って図で左右両側に位置する分割線３２ａ，３２ｃは、０次回折光中心軸からディスク半径方向に距離ｄだけシフトしている。
【００５７】
図７（ａ）に示した光検出器２１では、トラック接線方向に平行な分割線２２が一本であるため、一つの光ディスクに対してビームスポットを進行方向に対して右か左のいずれか決まった方向にのみずらせて走査する場合のみにしか有効でない。これに対し、図７（ｂ）の光検出器３１では、差信号をとる二つの受光領域を領域３３ａと領域（３３ｂ＋３３ｃ＋３３ｄ）、または領域（３３ａ＋３３ｂ＋３３ｃ）と領域３３ｄのいずれかに選択することで、ビームスポットを左右いずれの方向にずらせた場合でも対応可能である。
【００５８】
また、図７（ｂ）において差信号をとる二つの受光領域を上記に加えて、中央の分割線３２ｂを境に領域（３３ａ＋３３ｂ）と領域（３３ｃ＋３３ｄ）とすることにより、従来と同様のプッシュプル信号も得ることもできるので、トラッキング誤差検出用の光検出器と兼用することが可能となり、装置の小型化と低価格化に有利となる。
【００５９】
図７（ｃ）は、本発明の光ディスク装置において使用される光検出器の別の例である。この光検出器４１は、図７（ｂ）に示した光検出器３１の中央の分割線３２ｂを除去し、受光面を入射する反射光の０次回折光中心軸からディスク半径方向に距離ｄだけシフトさせた２本の分割線４２ａ，４２ｂにより３つの受光領域４３ａ，４３ｂ，４３ｃに分割した３分割光検出器となっている。このような３分割光検出器４１によっても、ヘッダ情報の再生に関しては図７（ｂ）と同様の効果が得られる。
【００６０】
図７（ｄ）は、本発明の光ディスク装置において使用される光検出器のさらに別の例であり、図７（ｂ）に示した光検出器３１にディスク半径方向と平行（すなわち、トラック接線方向と垂直）な分割線を追加した構成となっている。すなわち、この光検出器５１では、受光面がトラック接線方向に平行な３本の分割線５２ａ，５２ｂ，５２ｃと、０次回折光の中心を通りディスク半径方向に平行な分割線５２ｄにより８つの受光領域に分割された８分割光検出器となっている。図７（ｂ）と同様、中央のトラック接線方向に平行な分割線５２ｂは、光検出器５１の受光面に入射する反射光の０次回折光中心軸上にあり、図で左右両側に位置するトラック接線方向に平行な分割線５２ａ，５２ｃは、０次回折光中心軸からディスク半径方向に距離ｄだけシフトしている。
【００６１】
この図７（ｄ）の光検出器５１によると、図７（ｂ）の光検出器３１と同様の効果が得られるほか、トラック接線方向に平行な０次回折光の中心を通る分割線５２ｂと、トラック半径方向に平行な０次回折光の中心を通る分割線５２ｄとで区分された４つの受光領域に対応する出力信号の加減算により、非点収差光学系を用いた場合のフォーカス誤差信号を得ることも可能となる。すなわち、この光検出器５１はヘッダ情報再生用の光検出器とトラッキング誤差検出用およびフォーカス誤差検出用の光検出器として兼用することができ、装置の小型化と低価格化にさらに有利となる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば光ディスク上に非マーク領域に比して光学的位相差を有したピット列などのマーク列の中心線上から一定距離ずらせたビームスポットを形成するように光ビームを照射して、マーク列に記録された情報を再生する場合に、分割線を０次回折光中心からディスク半径方向にシフトさせた光検出器を用い、この分割線により分割された二つの受光領域からの出力信号の差信号を再生信号とし、この再生信号を処理することによって、例えば現行のＤＶＤ−ＲＡＭよりも狭トラックピッチとして高密度化した光ディスクについても、マーク列として記録された情報を低い誤り率で効率よく再生することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明における光ディスク上のピット列とビームスポットの関係を示す図
【図２】 本発明における光ディスク上のピット列とビームスポットおよび光検出器の関係を示す図
【図３】 従来の２分割光検出器からの二つの出力信号とその差信号および和信号をビームスポットの走査に対応させて示す図
【図４】 ２分割光検出器上の光強度分布を示す図
【図５】 本発明に基づく２分割光検出器からの二つの出力信号とその差信号および和信号をビームスポットの走査に対応させて示す図
【図６】 本発明の一実施形態に係る光ディスク装置の構成を示すブロック図
【図７】 本発明の光ディスク装置で使用する光検出器の種々の構成例を示す図
【図８】 光検出器の分割線のシフト量に対する再生信号振幅の依存性を示す図
【図９】 現行ＤＶＤ−ＲＡＭのディスクフォーマットとへッダ情報の再生の様子を示す図
【符号の説明】
１０…光ディスク
１１…スピンドルモータ
１２…モータ駆動回路
１３…ＬＤ駆動回路
１４…半導体レーザ
１５…コリメートレンズ
１６…偏光ビームスプリッタ
１７…１／４波長板
１８…対物レンズ
１９…記録層
２０…集光レンズ
２１，３１，４１，５１…光検出器
２２，３２ａ〜３２ｃ，４２ａ，４２ｂ，５２ａ〜５２ｄ…分割線
２３ａ，２３ｂ，３３ａ〜３３ｄ，４３ａ〜４３ｃ…受光領域
２４ａ，２４ｂ…電流−電圧変換増幅器
２５…差動増幅器
２６…信号処理回路
Claims (3)
- トラック接線方向に第１および第２の領域が選択的に配置され、第１の領域でランドおよびグルーブによって形成されたトラックに第１の情報が記録され、第２の領域でトラックに沿ってランドおよびグルーブそれぞれのトラック中心線からディスク半径方向に所定距離ずれた位置に、非マーク領域に対して光学的位相差を有するマーク列により第２の情報が記録された光ディスクから前記第１および第２の情報を再生する光ディスク装置において、
前記光ディスク上に、前記第１の領域では前記ランドおよびグルーブのトラック中心線上にビームスポットを形成し、前記第２の領域では前記マーク列の中心線からディスク半径方向に所定距離ずれた位置にビームスポットを形成するように光ビームを照射する光ビーム照射手段と、
前記光ビームの照射に基づく前記光ディスクからの反射光を検出する分割された複数の受光領域を有する光検出器と、
前記光検出器からの前記複数の受光領域に対応する出力信号について所定の演算を行う演算手段とを備え、
前記光検出器は、前記光ディスク上のトラック接線方向に平行でかつ前記反射光の０次回折光中心から所定のシフト量だけ前記ディスク半径方向にシフトした少なくとも一つの分割線により少なくとも二つの受光領域に分割され、前記シフト量は、前記光検出器の受光面上における前記反射光の０次回折光の直径の１２％〜４０％であり、
前記演算手段は、前記光検出器の前記二つの受光領域に対応する出力信号の和信号を前記第１の情報の再生信号として生成し、該二つの受光領域に対応する出力信号の差信号を前記第２の情報の再生信号として生成することを特徴とする光ディスク装置。 - 前記光検出器は、前記トラック接線方向に平行でかつ前記反射光の０次回折光中心から所定のシフト量だけ前記ディスク半径方向の両方向にそれぞれシフトした第１および第２の分割線と、前記トラック接線方向に平行でかつ前記反射光の０次回折光中心を通る第３の分割線とを含む複数の分割線により複数の受光領域に分割されていることを特徴とする請求項１記載の光ディスク装置。
- 前記光検出器は、前記トラック接線方向に平行でかつ前記反射光の０次回折光中心から所定のシフト量だけ前記ディスク半径方向の両方向にそれぞれシフトした第１および第２の分割線と、前記トラック接線方向に平行でかつ前記反射光の０次回折光中心を通る第３の分割線と、前記ディスク半径方向に平行でかつ前記反射光の０次回折光中心を通る第４の分割線とを含む複数の分割線により複数の受光領域に分割されていることを特徴とする請求項１記載の光ディスク装置。
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