JP4215558B2 - 光ピックアップ、光検出器および光ディスク装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学的情報記録媒体（以下、光ディスクという）で記録，再生するための記録再生用光ピックアップ及びそれを用いた光学的情報記録再生装置（以下、光ディスクシステムという）に係り、特に、光ディスクの半径方向の位置制御技術に関する。
【０００２】
【従来技術】
近年、大容量の情報メディアとして、デジタル・バーサタイル・ディスク（以下、ＤＶＤという）が急速に普及している。このうちの記録可能なＤＶＤは、案内溝（以下、トラックという）を有するものであるが、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ（トラック間隔＝０．７４μｍ）、ＤＶＤ−ＲＡＭ１（トラック間隔＝１．４８μｍ）などトラック間隔の異なる規格が乱立しており、このため、１台の装置でこれらトラック間隔の異なる複数の光ディスクに対して記録再生が可能なマルチ光ピックアップ及びそれを用いた光ディスクシステムが強く求められている。
【０００３】
さて、光ディスク上に記録された情報信号を再生するためには、光ビームを光ディスク上のトラック位置に対して正確に追従させる必要がある。このようにトラックに対して光ビームを追従させる技術を、トラッキング位置制御という。また、トラッキング位置制御に用いられる検出信号を、トラッキング誤差信号ＴＥＳという。
【０００４】
トラッキング誤差信号ＴＥＳの検出法としては、従来、様々な方法が知られているが、最も一般的な方法として、差動プッシュプル法（以下、ＤＰＰ（Differential Push Pull）法という）がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このＤＰＰ法は、光ビームを回折格子によって０次回折光ビーム，＋１次回折光ビーム及び−１次回折光ビームの３本に分割し、各光ビームを対物レンズによって光ディスク上に集光照射し（この場合、光ディスク上での±１次回折光ビームは夫々、０次回折光ビームの照射位置に対してトラックに直交する方向の互いに反対側にあって、かつ０次回折光ビームの照射位置から各々略１／２トラック間隔の位置に照射されるようにしている）、光ディスクから反射した３本の光ビームが夫々一対の２分割された受光面で受光されることにより、夫々毎にプッシュプル信号を検出し、０次回折光ビームから生成されるプッシュプル信号（ＭＰＰ（主プッシュプル）信号）と、±１次回折光ビーム夫々から生成されるプッシュプル信号を加算した信号（ＳＰＰ（サブプッシュプル）信号）との差からトラッキング誤差信号ＴＥＳを生成する検出法である。
【０００６】
このＤＰＰ法は、光ディスク上の０次回折光ビームの照射位置に対して±１次回折光ビームの照射位置を各々、０次回折光ビームの照射位置から略１／２トラック間隔を開けて配置することにより、メインプッシュプル信号ＭＰＰとサブプッシュプル信号ＳＰＰとの間に１８０度の位相差を与えることを利用するものである。そのため、これら３本の光ビームの照射位置の間隔をＤＶＤ−ＲＡＭ１の１／２トラック間隔、即ち、０．７４μｍの間隔に設定すると、その間隔（＝０．７４μｍ）は、１／２トラック間隔が０．３７μｍのＤＶＤ−Ｒ／ＲＷにとって１トラック間隔に相当するため、ＤＰＰ法では、このようにトラック間隔の異なる光ディスクからトラッキング誤差信号ＴＥＳを検出することができないという問題がある。
【０００７】
これを解決する手段として、トラック間隔の異なる光ディスクからもトラッキング誤差信号ＴＥＳを検出可能な検出法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
このトラッキング誤差信号ＴＥＳの検出法を、以下では、１トラックＤＰＰ法ということにするが、この１トラックＤＰＰ法は、ＤＰＰ法と異なる方法でメインプッシュプル信号ＭＰＰとサブプッシュプル信号ＳＰＰとの間に１８０度の位相差を与えるものである。
【０００９】
１トラックＤＰＰ法では、分割線によって光ディスクの半径方向に相当する方向に２個の領域に分割され、これら領域間で周期構造の位相差が１８０度異なる構成とした回折格子を用いる。この回折格子によって１つの光ビームから分割された＋１次回折光ビームと−１次回折光ビームとを、光ディスク上の０次回折光ビームの照射位置に対して、各々同一のトラックに配置することにより、メインプッシュプル信号ＭＰＰとサブプッシュプル信号ＳＰＰに１８０度の位相差が与えられる。即ち、光ディスク上に３本の光ビームの照射位置を各々同一のトラックに配置することが可能なため、トラック間隔の異なるいずれの光ディスクからもトラッキング誤差信号ＴＥＳを検出することができる。
【００１０】
【特許文献１】
特公平４−３４２１２号公報
【００１１】
【特許文献２】
特開平９−８１９４２号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
光ディスク上の特定位置に記録されている情報にアクセスする場合、光ピックアップでは、対物レンズを光ディスクの半径方向に並進させて使用する。１トラックＤＰＰ法では、分割線によって光ディスクの半径方向に相当する方向に分割された２個の領域間で周期構造の位相差が１８０度異なる構成の回折格子を用いるため、対物レンズが並進すると、対物レンズの中心と回折格子の分割線との間で位置ずれが生ずる。このずれを、以下、格子ずれという。
【００１３】
さて、光ディスクから反射された回折光ビームが光検出器上に形成する回折パターンは、光ディスクのトラック間隔に依存し、トラック間隔が広いほど回折パターンの間隔は狭くなる。ＤＶＤ−ＲＡＭ１（トラック間隔＝１．４８μｍ）やＲＡＭ２（トラック間隔＝１．２３μｍ）のように、トラック間隔が広い光ディスクでは、回折パターンは、その間隔は非常に狭くて、非常に隣接したものになる。
【００１４】
このようなトラック間隔の広い光ディスクにおいて、対物レンズが並進すると、２分割された受光面の分割線（境界線）から回折パターンの中心がずれるため、夫々受光面に対する回折パターンの位置がずれて夫々の受光面での受光量が変化し、プッシュプル信号の振幅が大幅に減少する。また、回折格子によって分割された±１次回折光ビームにも、格子ずれのため、回折パターン内で一部の位相が１８０度異なる領域を発生させ、プッシュプル信号の振幅を減少させる作用がある。
【００１５】
このように、１トラックＤＰＰ法では、対物レンズの並進に対してプッシュプル信号の振幅低下が大きく、特に、トラック間隔の広い光ディスクの記録あるいは再生に対応した光ピックアップ並びにそれを用いた光ディスクシステムを実現することが困難であった。
【００１６】
本発明は、マルチ対応の高性能な光ピックアップ、光検出器および光ディスク装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、その一例として特許請求の範囲に記載の構成により達成できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００２３】
初めに、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ（トラック間隔＝０．７４μｍ）やＤＶＤ−ＲＡＭ１（トラック間隔＝１．４８μｍ），ＤＶＤ−ＲＡＭ２（トラック間隔＝１．２３μｍ）のように、トラック間隔が異なるＤＶＤの様々な光ディスクの記録または再生に対応したマルチ光ピックアップの実施形態について説明する。
【００２４】
図１は本発明による光ピックアップの第１の実施形態における光学系を示す構成図であって、１は半導体レーザ、２は回折格子、３はハーフミラー、４はコリメートレンズ、５は対物レンズ、６はアクチュエータ、７は光ディスク、８は検出レンズ、９はフロントモニタ、１０は回折光ビーム（一点鎖線はその光路を示す）、１１はこの第１の実施形態の光ピックアップ、１２は光ディスクである。ここで、光ディスク１２は上記のＤＶＤとする。
【００２５】
図１に示す光ピックアップ１１の光学系において、通常、ＤＶＤからなる光ディスク１２の記録または再生には、半導体レーザ１として、波長６６０ｎｍ帯の半導体レーザが用いられる。このため、半導体レーザ１からは、波長約６６０ｎｍの光ビームが発散光として出射される。この光ビームは回折格子２にされ、３本の回折光ビーム１０に分割される。これら回折光ビーム１０はハーフミラー３で反射され、コリメートレンズ４で略平行な回折光ビーム１０に変換される。
【００２６】
なお、一部の回折光ビーム１０は、ハーフミラー３を透過してフロントモニタ７に入射される。一般的に、ＤＶＤ−Ｒなどの記録型の光ディスク１２に情報を記録する場合、光ディスク１２の記録面に所定の光強度を照射させるために、半導体レーザ１の発光強度を高精度に制御する必要がある。このため、フロントモニタ７は、記録型の光ディスク１２に信号を記録する際に、半導体レーザ１の発光強度の変化を検出しており、この検出結果に応じて半導体レーザ１の駆動回路（図示せず）を制御するフィードバック制御が行なわれる。
【００２７】
コリメートレンズ４を透過した３本の平行な回折光ビーム１０は、アクチュエータ６に搭載された対物レンズ５により、光ディスク１２上に各々集光照射され、光ディスク１２上に３個の集光スポットが形成される。そして、この光ディスク１２で反射された回折光ビーム１０は、対物レンズ５，コリメートレンズ４，ハーフミラー３及び検出レンズ８を透過して光検出器９で検出される。
【００２８】
これら回折光ビーム１０は、ハーフミラー３を透過するとき、非点収差が与えられ、フォーカシングエラー信号ＦＥＳの検出に使用される。検出レンズ８は、非点収差の方向を任意の方向に回転させると同時に、光検出器９上での光スポットの大きさを決める働きがある。光検出器９では、光ビームを受光することにより、光ディスク１２上に記録されている情報信号の検出や、トラッキング誤差信号ＴＥＳ及びフォーカスエラー信号ＦＥＳなど光ディスク１２上に集光照射された集光スポットの位置制御信号の検出が行なわれる。
【００２９】
図２は図１における回折格子２の格子パターンの一具体例を示す図であって、２ａ，２ｂはパターン領域、２ｃは分割線である。
【００３０】
同図において、回折格子２は、分割線２ｃにより、パターン領域２ａ，２ｂに分割された構造をなしている。これらパターン領域２ａとパターン領域２ｂとは、その周期構造の位相差が１８０度異なっている。また、光ピックアップ１１では、回折格子２が、分割線２ｃの方向が光ディスク１２の半径方向に直交する方向（即ち、トラックに沿う方向）となるように、配置されている。この回折格子２に入射する光ビームは、０次回折光ビームと±１次回折光ビームとの３本の回折光ビーム１０に分割される。そして、回折格子２の上記の構成により、±１次回折光ビーム夫々について、一方の略半面と他方の略半面との間で略１８０度の位相差が与えられる。
【００３１】
図３は光ディスク１２上でのかかる３本の回折光ビームによる集光スポットの配置を示す図である。
【００３２】
同図において、光ディスク１２上には、回折格子２によって分割された０次回折光ビーム，＋１次回折光ビーム及び−１次回折光ビームが集光照射され、０次回折光ビームで０次集光スポット１４0が、＋１次回折光ビームで＋１次集光スポット１４+1が、−１次回折光ビームで−１次集光スポット１４-1が夫々形成される。これら０次集光スポット１４0，＋１次集光スポット１４+1及び−１次集光スポット１４-1は、同一トラック１３上に配置される。なお、回折格子２の回折によって形成される＋１次集光スポット１４+1と−１次集光スポット１４-1とは、図示するように、トラック１３の幅方向（光ディスク１２の半径方向）に２つの強度分布をもつ集光スポットからなっており、トラッキング状態では、これら０次集光スポット１４0，＋１次集光スポット１４+1及び−１次集光スポット１４-1がトラック１３の中心線１３ａに関して対象となるように、０次回折光ビーム，＋１次回折光ビーム及び−１次回折光ビームが光ディスク１２上に集光照射される。
【００３３】
図４は図１における光検出器９の検出領域の一具体例を示す構成図であって、１５，１６，１７は検出領域、１５ａ〜１５ｈ，１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂは受光面、１５Ｌ１，１５Ｌ２，１６Ｌ，１７Ｌは中心線である。
【００３４】
同図において、矢印で示すｒ方向は、光検出器９上において、光ディスク１２の半径方向に対物レンズ５が並進するときの３個の集光スポット１４0，１４+1，１４-1が移動する方向である。
【００３５】
光検出器９は、３個の検出領域１５，１６，１７を有している。これら検出領域１５，１６，１７には夫々、光ディスク１２で反射された０次回折光ビーム，＋１次回折光ビーム，−１次回折光ビームが照射されるものであって、かかる照射によって検出領域１５，１６，１７に形成される光スポットを夫々、０次光スポット１４（０）、＋１次光スポット１４（＋１）、−１次光スポット１４（−１）として示している。
【００３６】
検出領域１５は、８個の受光面１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆ，１５ｇ，１５ｈに分割されており、０次光スポット１４（０）から夫々独立に信号を検出することができる。受光面１５ａ，１５ｅ，１５ｇ，１５ｃと受光面１５ｂ，１５ｆ，１５ｈｒ，１５ｄとは、ｒ方向に沿う中心線１５Ｌ２に関して互いに反対側に配置され、また、受光面１５ａ，１５ｂ，１５ｅ，１５ｆと受光面１５ｃ，１５ｄ，１５ｇ，１５ｈとは、ｒ方向に垂直な中心線１５Ｌ１に関して互いに反対側に配置されている。この中心線１５Ｌ１は、光検出器９上でトラック１３の中心線１３ａ（図３）に対応する線に平行な線である。さらに、受光面１５ｅ，１５ｆと受光面１５ｇ，１５ｈとは、中心線１５Ｌ１を中心とする幅ａ０の領域に配置されている（従って、これら受光面１５ｅ，１５ｆ，１５ｇ，１５ｈの幅はａ０／２である）。そして、受光面１５ａ，１５ｂは幅ａ１をなして、受光面の１５ｅ，１５ｆに接して配置され、また、受光面１５ｃ，１５ｄは幅ａ２をなして、受光面１５ｇ，１５ｈに接して配置されている。
【００３７】
検出領域１６は、２個の受光面１６ａ，１６ｂに分割されており、＋１次光スポット１４（＋１）から夫々独立に信号を検出することができる。これら受光面１６ａ，１６ｂは、ｒ方向に垂直な中心線１６Ｌ（従って、検出領域１５での中心線１５Ｌ１と平行）を中心とする幅ｂ０の領域を隔てて配置された幅が夫々ｂ１，ｂ２の受光面である。
【００３８】
検出領域１７は、２個の受光面１７ａ，１７ｂに分割されており、−１次光スポット１４（−１）から夫々独立に信号を検出することができる。これら受光面１７ａ，１７ｂは、ｒ方向に垂直な中心線１７Ｌ（従って、検出領域１５での中心線１５Ｌ１と平行）を中心とする幅ｃ０の領域を隔てて配置された幅が夫々ｃ１，ｃ２の受光面である。
【００３９】
ここで、光検出器９上では、図示するように、０次光スポット１４（０）に対する＋１次光スポット１４（＋１），−１次光スポット１４（−１）の配列方向が、図３に示す光ディスク１２上での０次集光スポット１４0に対する＋１次光スポット１４+1，−１次光スポット１４-1の配列方向に対して、約９０度異なるｒ方向となっているが、これは、光ディスク１２で反射された３本の回折光ビームの非点収差の方向が、検出レンズ８により、約９０度回転させられたためである。
【００４０】
光ディスク１２に記録されている情報信号ＳＩは、検出領域１５により、０次光スポット１４（０）の強度変化として検出され、検出領域１５の受光面１５ａ〜１５ｈでの検出信号の和、即ち、次の式（１）によって表わされる。
但し、ＳＩ15a，ＳＩ15b，ＳＩ15c，ＳＩ15d，ＳＩ15e，ＳＩ15f，ＳＩ15g，ＳＩ15hは夫々、検出領域１５の受光面１５ａ〜１５ｈでの検出信号である。
【００４１】
また、フォーカスエラー信号ＦＥＳは、一般に最もよく用いられている非点収差方式を想定している。このため、フォーカスエラー信号ＦＥＳは、０次光スポット１４（０）の非点収差を検出領域１５の対角にある受光面から検出される。そこで、フォーカスエラー信号ＦＥＳは、検出領域１５の受光面の検出信号から、次の式（２）〜（４）の演算、即ち、
ＦＥＳ＝ＦＥＳ１−ＦＥＳ２ ……（２）
但し、
ＦＥＳ１＝（ＳＩ15a＋ＳＩ15e）＋（ＳＩ15d＋ＳＩ15h） ……（３）
ＦＥＳ２＝（ＳＩ15b＋ＳＩ15f）＋（ＳＩ15c＋ＳＩ15g） ……（４）
によって生成される。
【００４２】
しかし、フォーカスエラー信号ＦＥＳの検出法は、上記の非点収差方式に限るものでなく、ナイフエッジ法など他の方法を用いてもよい。
【００４３】
図５は図１における光検出器９の検出信号からトラッキング誤差信号ＴＥＳを生成する手段の一具体例を示すブロック図であって、１５ａｂ，１５ｃｄは受光面、１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂ，２０ａ，２０ｂは電流／電圧変換増幅器、２１ａ〜２１ｃは減算器、２２は加算器、２３は増幅器、２４は減算器であり、図４に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。なお、検出領域１５での受光面１５ａｂは図４における受光面１５ａ，１５ｂからなるものであり、受光面１５ｃｄは同じく受光面１５ｃ，１５ｄからなるものである。
【００４４】
図５においては、光検出器９の検出領域１５では、受光面１５ａｂから図４での受光面１５ａ，１５ｂの検出信号ＳＩ15a，ＳＩ15bの合成信号ＳＩ15abが得られ、受光面１５ｃｄから図４での受光面１５ｃ，１５ｃの検出信号ＳＩ15c，ＳＩ15dの合成信号ＳＩ15cdが得られる。
【００４５】
０次光スポット１４（０），＋１次光スポット１４（＋１）及び−１次光スポット１４（−１）には夫々、これらが光ディスク１２のトラック１３により回折されているため、図示するように、回折パターンが形成される。この第１の実施形態では、トラック中心１３ａ（図３）から光ディスク１２の半径方向に１／２トラック間隔ずれた位置に０次集光スポット１４0が照射されている状態を想定している。これは、トラッキングエラーが最大で、格子ずれによる影響が最大となる状態であり、この影響を評価するために、この状態でのトラッキング誤差信号の生成について説明するものである。
【００４６】
このため、検出領域１５，１６，１７に照射される０次光スポット１４（０），＋１次光スポット１４（＋１）及び−１次光スポット１４（−１）は、光強度の弱い部分（黒塗りの斜線ハッチングで示す）と光強度の強い部分（白塗りの斜線ハッチングで示す）からなる回折パターンをなしている。そして、光ディスク１２としては、トラック間隔が広い光ディスクを想定しているため、０次光スポット１４（０）と＋１次光スポット１４（＋１）と−１次光スポット１４（−１）は夫々、図５に示すように、黒塗りの斜線部分と白抜きの斜線部分が非常に隣接した回折パターンをなしている。
【００４７】
以下、このような光スポットの回折パターンからトラッキング誤差信号ＴＥＳを生成する方法について説明する。
【００４８】
受光面１５ａｂから生成された電流信号を電流／電圧変換増幅器１８ａで電圧変換して得られる電圧信号ＳＩ15abと、受光面１５ｃｄから生成された電流信号を電流／電圧変換増幅器１８ｂで変換して得られる電圧信号ＳＩ15bとは、減算器２１ａで減算処理され、メインプッシュプル信号ＭＰＰが生成される。また、受光面１６ａから生成した電流信号は電流／電圧変換増幅器１９ａで電圧信号ＳＩ16aに変換され、受光面１６ｂから生成した電流信号は電流／電圧変換増幅器１９ｂで電圧信号ＳＩ16bに変換される。これら電圧信号ＳＩ16a，ＳＩ16bは減算器２１ｂで減算処理され、サブプッシュプル信号ＳＰＰ１が生成される。同様にして、受光面１７ａから生成した電流信号は電流／電圧変換増幅器２０ａで電圧信号ＳＩ17aに変換され、受光面１７ｂから生成した電流信号は電流／電圧変換増幅器２０ｂで電圧信号ＳＩ17bに変換される。これらＳＩ17a，ＳＩ17bは減算器２１ｃで減算処理され、サブプッシュプル信号ＳＰＰ２が生成される。これらサブプッシュプル信号ＳＰＰ１，ＳＰＰ２は加算器２２で加算され、サブプッシュプル信号ＳＰＰが生成される。
【００４９】
このメインプッシュプル信号ＭＰＰは、増幅器２３でｋ倍された後、減算器２４でメインプッシュプル信号ＭＰＰと減算処理され、これにより、トラッキング誤差信号ＴＥＳが得られる。ここで、増幅器２３は、メインプッシュプル信号ＭＰＰとサブプッシュプル信号ＳＰＰとの振幅を合わせるために、設けられている。なお、このトラッキング誤差信号ＴＥＳの検出法での演算処理は、次の演算式（５）〜（９）によって表わされる。
【００５０】
即ち、減算器２１ａは、
ＭＰＰ＝ＳＩ15ab−ＳＩ15cd ……（５）
の演算を行ない、減算器２１ｂは、
ＳＰＰ１＝ＳＩ16a−ＳＩ16b ……（６）
の演算を行ない、演算器２１ｃは、
ＳＰＰ２＝ＳＩ17a−ＳＩ17b ……（７）
の演算を行ない、加算器２２は、
ＳＰＰ＝ＳＰＰ１＋ＳＰＰ２ ……（８）
の演算を行ない、減算器２４は、
ＴＥＳ＝ＭＰＰ−ｋＳＰＰ ……（９）
の演算を行なう。
【００５１】
次に、図６は図５に示す状態から対物レンズ５が並進したことによる光検出器９上での３つの光スポットが受ける影響を、図６により、説明する。
【００５２】
光ディスク１２の半径方向に対物レンズ５が並進すると、図６において、対物レンズ５の並進がないときの図５に示した０次光スポット１４（０），＋１次光スポット１４（＋１），−１次光スポット１４（−１）は、破線で示す位置からｒ方向にずれ、夫々０次光スポット２５（０），＋１次光スポット２５（＋１），−１次光スポット２５（−１）となり、格子ずれが生ずる。このため、０次光スポット２５（０）の回折パターンの弱い光強度の黒塗り斜線部分は、その一部２６が検出領域１５の中心線１５Ｌ１を超えて受光面１５ａｂ側に移動する。また、＋１次光スポット２５（＋１）及び−１次光スポット２５（−１）の回折パターンも、その強い光強度の白塗りの斜線部分も、その一部２７，２８が検出領域１６Ｌ，１７Ｌを越えて受光面１６ａ，１７ａ側に移動する。
【００５３】
これに対し、この第１の実施形態では、トラッキング誤差信号ＴＥＳを検出するための検出領域１５での受光面１５ａｂ，１５ｃｄは、中心線１５Ｌ１の両側に幅ａ０の間隔を空けて配置され、同じくトラッキング誤差信号ＴＥＳを検出するための検出領域１６での受光面１６ａ，１６ｂも、中心線１６Ｌの両側に幅ｂ０の間隔を空けて配置され、同じくトラッキング誤差信号ＴＥＳを検出するための検出領域１７での受光面１７ａ，１７ｂも、中心線１７Ｌの両側に幅ｃ０の間隔を空けて配置されているので、対物レンズ５の並進によって、上記のように、夫々の光スポットが検出領域１５〜１７で移動しても、検出領域１５では、０次光スポット２５（０）の回折パターンの弱い光強度の黒塗り斜線部分が検出領域１５の中心線１５Ｌ１の反対側の受光面１５ａｂに達することがなく、また、検出領域１６でも、＋１次光スポット２５（＋１）の回折パターンの強い光強度の白塗り斜線部分が検出領域１６の中心線１６Ｌの反対側の受光面１６ａに達することもなく、さらに、検出領域１７でも、＋１次光スポット２５（−１）の回折パターンの強い光強度の白塗り斜線部分が検出領域１７の中心線１７Ｌの反対側の受光面１７ａに達することもない。このことからして、対物レンズ５が並進しても、トラッキング誤差信号ＴＥＳの振幅が減少することはない。
【００５４】
これに対し、上記特許文献２に記載の１トラックＤＰＰ法などでは、図６でこれを説明すると、検出領域１５では、受光面１５ａｂ，１５ｃｄが中心線１５Ｌ１で接した構成となされ、検出領域１６でも、受光面１６ａ，１６ｂが中心線１６Ｌで接した構成となされ、検出領域１７でも、受光面１７ａ，１７ｂが中心線１７Ｌで接した構成となされでいるので、対物レンズの並進があると、検出領域１５では、０次光スポット２５（０）の回折パターンの弱い光強度の黒塗り斜線部分が検出領域１５の中心線１５Ｌ１を越えて受光面１５ａｂに入り込み、検出領域１６でも、＋１次光スポット２５（＋１）の回折パターンの強い光強度の白塗り斜線部分が検出領域１６の中心線１６Ｌを越えて受光面１６ａに入り込み、検出領域１７でも、＋１次光スポット２５（−１）の回折パターンの強い光強度の白塗り斜線部分が検出領域１７の中心線１７Ｌを越えて受光面１７ａに入り込む。このため、トラッキング誤差信号ＴＥＳの振幅が大幅に減少してしまう。
【００５５】
また、対物レンズの並進によって発生するかかる格子ずれは、回折パターンの一部位相を１８０度反転させる効果がある。このため、図６において、図中破線に囲われた２９ａ，２９ｂに示すように、＋１次光スポット２５（＋１）と−１次光スポット２５（−１）の回折パターンの一部が白塗りの斜線から黒塗りの斜線に反転する。これにより回折格子２のように分割線により分割された２個の領域から形成されている回折格子を用いる本発明のＴＥＳ検出法のトラッキング誤差信号ＴＥＳの振幅がわずかに減少してしまう。同様の回折格子を用いる１トラックＤＰＰ法は、格子ずれの影響によりさらにトラッキング誤差信号ＴＥＳの振幅が減少してしまう。
【００５６】
このように本発明のＴＥＳ検出法では、格子ずれの影響によりトラッキング誤差信号ＴＥＳの振幅がわずかに減少してしまうものの、対物レンズ並進による光スポットの位置ずれの影響を受けないため、１トラックＤＰＰ法のようにトラッキング誤差信号ＴＥＳの振幅が大幅に減少することはない。
【００５７】
次に、この第１の実施形態のトラッキング誤差信号ＴＥＳの検出法を用いた場合の、対物レンズ並進に伴うトラッキング誤差信号ＴＥＳの振幅及びオフトラック量の変化の計算機シミュレーション結果について説明する。
【００５８】
このシミュレーションのパラメータとして、半導体レーザ１の波長λ＝６６０ｎｍ、対物レンズ５のＮＡ＝０．６４、光学系の倍率６．５倍、光ディスク１２のトラック間隔を（１）ＤＶＤ−ＲＡＭ１（１．４８μｍ），（２）ＤＶＤ−ＲＡＭ２（１．２３μｍ），（３）ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ（０．７４μｍ）の場合に設定したときのトラッキング誤差信号ＴＥＳの振幅とオフトラック量の対物レンズ並進特性の計算結果を夫々、図７、図８、図９に示す。なお、オフトラック量とは、トラッキング誤差信号ＴＥＳにオフセットが発生した場合に、対物レンズ５によって集光照射される光ビームの位置が光ディスク１２のトラック中心１３ａ（図３）からのずれ量を示すものである。このため、オフトラック量はオフセットが発生していないか確認するための指標として計算を行った。
図７，図８及び図９において、横軸に光ディスク１２の半径方向の対物レンズ並進量を、縦軸に、図７（ａ），図８（ａ）及び図９（ａ）では、トラッキング誤差信号ＴＥＳの相対振幅を、図７（ｂ），図８（ｂ）及び図９（ｂ）では、オフトラック量を夫々示している。なお、図７（ａ），図８（ａ）及び図９（ａ）の縦軸において、トラッキング誤差信号ＴＥＳの相対振幅とは、対物レンズ５の並進量＝０ｍｍのときの値が１になるように、規格化している。また、図７（ａ），図８（ａ）及び図９（ａ）には、比較のために、１トラックＤＰＰ法のトラッキング誤差信号ＴＥＳの相対振幅及びオフトラック量の結果も示している。
【００５９】
まず、トラック間隔の最も大きいＤＶＤ−ＲＡＭ１（１．４８μｍ）のトラッキング誤差信号ＴＥＳの対物レンズ並進特性を図７（ａ），（ｂ）を用いて説明する。
【００６０】
図７（ａ）において、対物レンズ５の並進量が０．３ｍｍであるとき、並進量０．０ｍｍに対して、この第１の実施形態では、トラッキング誤差信号ＴＥＳの相対振幅３０は８０％であり、１トラックＤＰＰ法では、トラッキング誤差信号ＴＥＳの相対振幅３１は約４５％と大きく低下する。また、図７（ｂ）において、対物レンズの並進量が０．３ｍｍであるとき、並進量０．０ｍｍに対して、この第１の実施形態では、オフトラック量３２は０．０１μｍであり、１トラックＤＰＰ法では、オフトラック量３３は０．０７μｍ発生する。このことからして、１トラックＤＰＰ法と比べて、この第１の実施形態では、対物レンズ５の並進によるトラッキング誤差信号ＴＥＳの振幅の減少を大幅に抑え、かつオフトラックの発生を低減する効果があることが分かる。
【００６１】
次に、トラック間隔が次に大きいＤＶＤ−ＲＡＭ２（１．２３μｍ）のトラッキング誤差信号ＴＥＳの対物レンズ並進特性を図８（ａ），（ｂ）を用いて説明する。
【００６２】
図８（ａ）において、対物レンズ５の並進量が０．３ｍｍであるとき、並進量０．０ｍｍに対して、この第１の実施形態では、トラッキング誤差信号ＴＥＳの相対振幅３４は７５％であり、１トラックＤＰＰ法では、トラッキング誤差信号ＴＥＳの相対振幅３５は約５５％に大きく低下する。また、図８（ｂ）において、対物レンズの並進量が０．３ｍｍであるとき、並進量０．０ｍｍに対して、この第１の実施形態のオフトラック量３６と１トラックＤＰＰ法のオフトラック量３７とはほとんど発生しない。このように、１トラックＤＰＰ法と比べて、この第１の実施形態では、対物レンズ５の並進によるトラッキング誤差信号ＴＥＳの振幅の減少を抑える効果がある。
【００６３】
次に、トラック間隔が最も狭いＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ（０．７４μｍ）のトラッキング誤差信号ＴＥＳの対物レンズ並進特性を図９（ａ），（ｂ）を用いて説明する。
【００６４】
図９（ａ）において、対物レンズの並進量が０．３ｍｍであるとき、並進量０．０ｍｍに対して、この第１の実施形態でのトラッキング誤差信号ＴＥＳの相対振幅３８と１トラックＤＰＰ法でのトラッキング誤差信号ＴＥＳの相対振幅３９とはほとんど減少しない。また、図９（ｂ）において、対物レンズの並進量が０．３ｍｍであるとき、並進量０．０ｍｍに対して、この第１の実施形態でのオフトラック量４０と１トラックＤＰＰ法でのオフトラック量４１もほとんど発生しない。
【００６５】
以上のように、この第１の実施形態では、１トラックＤＰＰ法と比較して、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷやＤＶＤ−ＲＡＭ１，ＲＡＭ２などの異なるトラック間隔の光ディスクに依存しない良好なトラッキング誤差信号ＴＥＳが検出できる。
【００６６】
以上説明した第１の実施形態では、受光面の結線は図５，図６に示した方法に限るものではなく、上述したようなトラッキング誤差信号ＴＥＳを生成できる受光面の結線を少なくとも備えるならば、どのように受光面を結線してもよい。例えば、図４において、サブプッシュプル信号ＳＰＰを形成するため、光検出器９の内部で、受光面１６ａと受光面１７ａとを結線し、受光面１６ｂと受光面１７ｂとを結線し、これら受光面１６ａと受光面１７ａとの加算信号とこれら受光面１６ｂと受光面１７ｂとの加算信号との減算処理により、サブプッシュプル信号ＳＰＰを形成するようにしてもよい。
【００６７】
また、この第１の実施形態においては、図１において、ハーフミラー３から対物レンズ８に至る光路を直進した構成としているが、かかる光路中にミラーやプリズムなどの光学部品を配置して光路を折り曲げた構成としてもよい。
【００６８】
さらに、この第１の実施形態においては、光ディスクとしてＤＶＤを用いることを想定したが、本発明は、コンパクトディスクやＤＶＤよりもさらに高密度な青色半導体レーザを用いた光ディスクなど、どのような光ディスクにも適用できることはいうまでもない。
【００６９】
図１０は本発明による光ピックアップの第２の実施形態における光検出器９を示す構成図であって、１５ａ１，１５ａ２，１５ｂ１，１５ｂ２，１５ｃ１，１５ｃ２，１５ｄ１，１５ｄ２，１６ａ’，１６ｂ’，１７ａ’，１７ｂ’は受光面であり、図４に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。この第２の実施形態の光ピックアップも、図１に示す第１の実施形態と同様の構成をなしており、第１の実施形態と同様に、トラック間隔が異なるＤＶＤの様々な光ディスクの記録、または再生に対応したものである。
【００７０】
同図において、この第２の実施形態の光検出器９は、先の第１の実施形態の光検出器９と同様の基本構成をなすものであるが、検出領域１５では、図４での受光面１５ａの代わりに受光面１５ａ１，１５ａ２が、図４での受光面１５ｂの代わりに受光面１５ｂ１，１５ｂ２が、図４での受光面１５ｃの代わりに受光面１５ｃ１，１５ｃ２が、図４での受光面１５ｄの代わりに受光面１５ｄ１，１５ｄ２が夫々用いられるものであり、受光面１５ａ１，１５ｂ１，１５ｃ１，１５ｄ１が夫々、幅ａ（＜ａ１，ａ２）であって、受光面１５ｅ，１５ｆ，１５ｇ，１５ｈに接して配置され、トラッキング誤差信号ＴＥＳの生成に用いられる。
【００７１】
また、検出領域１６では、図４に示す構成と同様、受光面１６ａ’，受光面１６ｂ’は中心線１６Ｌの両側に、図４の場合と同様、間隔ｂ０で配置されており、夫々の幅はｂ（＜ｂ１，ｂ２）に設定されている。検出領域１７でも、図４に示す構成と同様、受光面１７ａ’，受光面１７ｂ’は中心線１７Ｌの両側に、図４の場合と同様、間隔ｃ０で配置されており、夫々の幅はｃ（＜ｃ１，ｃ２）に設定されている。
【００７２】
光ディスクからの情報信号ＳＩは、０次光スポット１４（０）の強度変化を検出し、次の式１０の演算に基づいて生成される。
但し、ＳＩ15a1，ＳＩ15a2，ＳＩ15b1，ＳＩ15b2，ＳＩ15c1，ＳＩ15c2，
ＳＩ15d1，ＳＩ15d2は夫々、検出領域１５の受光面１５ａ１，１５ａ２，１５ｂ１，１５ｂ２，１５ｃ１，１５ｃ２，１５ｄ１，１５ｄ２での検出信号であり、ＳＩ15e，ＳＩ15f，ＳＩ15g，ＳＩ15hは図４の場合と同様の検出信号であり、情報信号ＳＩは０次光スポット１４（０）が照射されている検出領域１５の全受光面の和から生成される。
【００７３】
また、こごでは、上記の第１の実施形態と同様、フォーカスエラー信号ＦＥＳは、一般に最もよく用いられている非点収差方式を想定している。このため、フォーカスエラー信号ＦＥＳは、０次光スポット１４（０）の非点収差を検出領域１５の対角にある受光面から検出する。即ち、検出領域１５の対角にある受光面フォーカスエラー信号ＦＥＳ１，ＦＥＳ２信号は、以下の式１１，１２の演算によって生成され、
フォーカスエラー信号ＦＥＳは、次の式１３、即ち、
の演算によって生成される。
【００７４】
しかし、この第２の実施形態においても、フォーカスエラー信号ＦＥＳの検出法としては、上記の非点収差方式に限るものでなく、ナイフエッジ法など他の方法を用いてもよい。
【００７５】
次に、この第２の実施形態におけるトラッキング誤差信号ＴＥＳの生成手段について、図１１を用いて説明する。なお、図１１における光検出器９では、トラッキング誤差信号ＴＥＳの生成に必要な受光面のみを示している。ここで、受光面１５ａｂ’は図１０での受光面１５ａ１，１５ｂ１からなるものであり、その検出信号をＳＩ15ab'とする。同様に、受光面１５ｃｄ’は図１０での受光面１５ｃ１，１５ｄ１からなるものであり、その検出信号をＳＩ15cd'とする。
【００７６】
図１１において、受光面１５ａｂ’からは検出信号ＳＩ15ab'が出力され、また、受光面１５ｃｄ’からは検出信号ＳＩ15cd'が出力されて、夫々電流／電圧変換器１８ａ，１８ｂに供給される。それ以降は図５などで説明した第１の実施形態と同様であり、先の式５〜９に示した演算が行なわれて、メインプッシュプル信号ＭＰＰ，サブプッシュプル信号ＳＰＰ１及びサブプッシュプル信号ＳＰＰ２が得られ、また、これらからトラッキング誤差信号ＴＥＳが生成される。
【００７７】
ここで生成されるトラッキング誤差信号ＴＥＳは、その生成に用いる受光面１５ａｂ’，１５ｃｄ’，１６ａ’，１６ｂ’１７ａ’１７ｂ’の幅が第１の実施形態における受光面１５ａｂ，１５ｃｄ，１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂの幅よりも狭いため、対物レンズの並進による格子ずれによって位相が１８０度反転して回折パターンの一部位相を１８０度反転させる部分の信号が用いられない。このため、かかる格子ずれによるトラッキング誤差信号ＴＥＳの振幅変動を、第１の実施形態で得られるトラッキング誤差信号ＴＥＳでの振幅変動よりも減少させることができる。
【００７８】
なお、上記のように、メインプッシュプル信号ＭＰＰ，サブプッシュプル信号ＳＰＰ１及びサブプッシュプル信号ＳＰＰ２を独立に生成できる受光面を少なくとも備えるならば、検出領域１５〜１７をどのように分割してもよい。
【００７９】
図１２は本発明による光ピックアップを用いた光学的情報記録再生装置の一実施形態を示す構成図であって、１１は上記の光ピックアップ、１２は光ディスク、５０はスピンドルモータ、５１はスピンドルモータ駆動回路、５２はアクチュエータ駆動回路、５３はサーボ信号生成回路、５４はレーザ光源点灯回路、５５はアクセス制御回路、５６は情報信号再生回路、５７は記録情報信号変換回路、５８はコントロール回路、５９は情報信号出力端子、６０は記録情報入力端子である。
【００８０】
同図において、再生時には、光ピックアップ１１によって検出された信号が、信号処理回路内のサーボ信号生成回路５３と情報信号再生回路５６に供給される。サーボ信号生成回路５３では、これら検出信号からこの光ディスク１２に適したフォーカスエラー信号ＦＥＳやトラッキング誤差信号ＴＥＳが生成され、これをもとに、アクチュエータ駆動回路５２が光ピックアップ１１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行なう。また、情報信号再生回路５６では、供給された検出信号から光ディスク１２に記録された情報信号が再生され、その情報信号は、情報信号出力端子５９から出力される。
【００８１】
また、記録時、記録情報入力端子６０から入力される記録情報は、記録情報信号変換回路５７で所定のレーザ駆動用記録信号に変換される。このレーザ駆動用記録信号はコントロール回路５８に供給される。コントロール回路５８は、このレーザ駆動用記録信号に基づいて、レーザ光源点灯回路５４を駆動し、レーザパワー制御を行って光ディスク１２に記録信号を記録させる。
【００８２】
なお、コントロール回路５８には、アクセス制御回路５５とスピンドルモータ駆動回路５１とが接続されており、夫々光ピックアップ１１のアクセス方向の位置制御や光ディスク１２のスピンドルモータ５０の回転制御が行なわれる。
以上説明したように、本実施例によると、光ディスクの半径方向に相当する方向に所定の間隔を開けて配置された所定の幅をもつ２個の受光面を少なくとも備え、かかる受光面の各々で独立に検出された信号の差から各々独立にトラッキング誤差検出信号を検出可能な光検出器を用いるので、トラック間隔に依存せず、対物レンズの並進や光ディスクの傾きに対しても、振幅が影響されない高精度のトラッキング誤差検出信号を検出することを可能とする。
【００８３】
【発明の効果】
本発明によれば、マルチ対応の高性能な光ピックアップ、光検出器および光ディスク装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光ピックアップの第１の実施形態を示す構成図である。
【図２】図１における回折格子の一具体例を示す図である。
【図３】図１に示す第１の実施形態での光ディスク上の集光スポットの配置例を示す図である。
【図４】図１における光検出器の一具体例を示す構成図である。
【図５】図４に示す光検出器でのトラッキング誤差信号の生成手段を示す図である。
【図６】図５に示す生成手段での対物レンズの並進による影響を示す図である。
【図７】図１に示す第１の実施形態でのＤＶＤ―ＲＡＭ１に対するトラッキング誤差信号とレンズ並進との関係のシミュレーション結果を示すグラフ図である。
【図８】図１に示す第１の実施形態でのＤＶＤ―ＲＡＭ２に対するトラッキング誤差信号とレンズ並進との関係のシミュレーション結果を示すグラフ図である。
【図９】図１に示す第１の実施形態でのＤＶＤ―Ｒに対するトラッキング誤差信号とレンズ並進との関係のシミュレーション結果を示すグラフ図である。
【図１０】本発明による光ピックアップの第２の実施形態における光検出器の一具体例を示す構成図である。
【図１１】図１０に示す光検出器でのトラッキング誤差信号の生成手段を示す図である。
【図１２】本発明による光学的情報記録再生装置の一実施形態を示す構成図である。
【符号の説明】
１ 半導体レーザ
２ 回折格子
９ 光検出器
１２ 光ディスク
１５〜１７ 検出領域
１５ａ〜１５ｈ，１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ 受光面
【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、光ディスクという）で記録，再生するための記録再生用光ピックアップ及びそれを用いた光学的情報記録再生装置（以下、光ディスクシステムという）に係り、特に、光ディスクの半径方向の位置制御技術に関する。
【０００２】
【従来技術】
近年、大容量の情報メディアとして、デジタル・バーサタイル・ディスク（以下、ＤＶＤという）が急速に普及している。このうちの記録可能なＤＶＤは、案内溝（以下、トラックという）を有するものであるが、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ（トラック間隔＝０．７４μｍ）、ＤＶＤ−ＲＡＭ１（トラック間隔＝１．４８μｍ）などトラック間隔の異なる規格が乱立しており、このため、１台の装置でこれらトラック間隔の異なる複数の光ディスクに対して記録再生が可能なマルチ光ピックアップ及びそれを用いた光ディスクシステムが強く求められている。
【０００３】
さて、光ディスク上に記録された情報信号を再生するためには、光ビームを光ディスク上のトラック位置に対して正確に追従させる必要がある。このようにトラックに対して光ビームを追従させる技術を、トラッキング位置制御という。また、トラッキング位置制御に用いられる検出信号を、トラッキング誤差信号ＴＥＳという。
【０００４】
トラッキング誤差信号ＴＥＳの検出法としては、従来、様々な方法が知られているが、最も一般的な方法として、差動プッシュプル法（以下、ＤＰＰ（Differential Push Pull）法という）がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このＤＰＰ法は、光ビームを回折格子によって０次回折光ビーム，＋１次回折光ビーム及び−１次回折光ビームの３本に分割し、各光ビームを対物レンズによって光ディスク上に集光照射し（この場合、光ディスク上での±１次回折光ビームは夫々、０次回折光ビームの照射位置に対してトラックに直交する方向の互いに反対側にあって、かつ０次回折光ビームの照射位置から各々略１／２トラック間隔の位置に照射されるようにしている）、光ディスクから反射した３本の光ビームが夫々一対の２分割された受光面で受光されることにより、夫々毎にプッシュプル信号を検出し、０次回折光ビームから生成されるプッシュプル信号（ＭＰＰ（主プッシュプル）信号）と、±１次回折光ビーム夫々から生成されるプッシュプル信号を加算した信号（ＳＰＰ（サブプッシュプル）信号）との差からトラッキング誤差信号ＴＥＳを生成する検出法である。
【０００６】
このＤＰＰ法は、光ディスク上の０次回折光ビームの照射位置に対して±１次回折光ビームの照射位置を各々、０次回折光ビームの照射位置から略１／２トラック間隔を開けて配置することにより、メインプッシュプル信号ＭＰＰとサブプッシュプル信号ＳＰＰとの間に１８０度の位相差を与えることを利用するものである。そのため、これら３本の光ビームの照射位置の間隔をＤＶＤ−ＲＡＭ１の１／２トラック間隔、即ち、０．７４μｍの間隔に設定すると、その間隔（＝０．７４μｍ）は、１／２トラック間隔が０．３７μｍのＤＶＤ−Ｒ／ＲＷにとって１トラック間隔に相当するため、ＤＰＰ法では、このようにトラック間隔の異なる光ディスクからトラッキング誤差信号ＴＥＳを検出することができないという問題がある。
【０００７】
これを解決する手段として、トラック間隔の異なる光ディスクからもトラッキング誤差信号ＴＥＳを検出可能な検出法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
このトラッキング誤差信号ＴＥＳの検出法を、以下では、１トラックＤＰＰ法ということにするが、この１トラックＤＰＰ法は、ＤＰＰ法と異なる方法でメインプッシュプル信号ＭＰＰとサブプッシュプル信号ＳＰＰとの間に１８０度の位相差を与えるものである。
【０００９】
１トラックＤＰＰ法では、分割線によって光ディスクの半径方向に相当する方向に２個の領域に分割され、これら領域間で周期構造の位相差が１８０度異なる構成とした回折格子を用いる。この回折格子によって１つの光ビームから分割された＋１次回折光ビームと−１次回折光ビームとを、光ディスク上の０次回折光ビームの照射位置に対して、各々同一のトラックに配置することにより、メインプッシュプル信号ＭＰＰとサブプッシュプル信号ＳＰＰに１８０度の位相差が与えられる。即ち、光ディスク上に３本の光ビームの照射位置を各々同一のトラックに配置することが可能なため、トラック間隔の異なるいずれの光ディスクからもトラッキング誤差信号ＴＥＳを検出することができる。
【００１０】
【特許文献１】
特公平４−３４２１２号公報
【００１１】
【特許文献２】
特開平９−８１９４２号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
光ディスク上の特定位置に記録されている情報にアクセスする場合、光ピックアップでは、対物レンズを光ディスクの半径方向に並進させて使用する。１トラックＤＰＰ法では、分割線によって光ディスクの半径方向に相当する方向に分割された２個の領域間で周期構造の位相差が１８０度異なる構成の回折格子を用いるため、対物レンズが並進すると、対物レンズの中心と回折格子の分割線との間で位置ずれが生ずる。このずれを、以下、格子ずれという。
【００１３】
さて、光ディスクから反射された回折光ビームが光検出器上に形成する回折パターンは、光ディスクのトラック間隔に依存し、トラック間隔が広いほど回折パターンの間隔は狭くなる。ＤＶＤ−ＲＡＭ１（トラック間隔＝１．４８μｍ）やＲＡＭ２（トラック間隔＝１．２３μｍ）のように、トラック間隔が広い光ディスクでは、回折パターンは、その間隔は非常に狭くて、非常に隣接したものになる。
【００１４】
このようなトラック間隔の広い光ディスクにおいて、対物レンズが並進すると、２分割された受光面の分割線（境界線）から回折パターンの中心がずれるため、夫々受光面に対する回折パターンの位置がずれて夫々の受光面での受光量が変化し、プッシュプル信号の振幅が大幅に減少する。また、回折格子によって分割された±１次回折光ビームにも、格子ずれのため、回折パターン内で一部の位相が１８０度異なる領域を発生させ、プッシュプル信号の振幅を減少させる作用がある。
【００１５】
このように、１トラックＤＰＰ法では、対物レンズの並進に対してプッシュプル信号の振幅低下が大きく、特に、トラック間隔の広い光ディスクの記録あるいは再生に対応した光ピックアップ並びにそれを用いた光ディスクシステムを実現することが困難であった。
【００１６】
本発明は、マルチ対応の高性能な光ピックアップ、光検出器および光ディスク装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、その一例として特許請求の範囲に記載の構成により達成できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００２３】
初めに、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ（トラック間隔＝０．７４μｍ）やＤＶＤ−ＲＡＭ１（トラック間隔＝１．４８μｍ），ＤＶＤ−ＲＡＭ２（トラック間隔＝１．２３μｍ）のように、トラック間隔が異なるＤＶＤの様々な光ディスクの記録または再生に対応したマルチ光ピックアップの実施形態について説明する。
【００２４】
図１は本発明による光ピックアップの第１の実施形態における光学系を示す構成図であって、１は半導体レーザ、２は回折格子、３はハーフミラー、４はコリメートレンズ、５は対物レンズ、６はアクチュエータ、７は光ディスク、８は検出レンズ、９はフロントモニタ、１０は回折光ビーム（一点鎖線はその光路を示す）、１１はこの第１の実施形態の光ピックアップ、１２は光ディスクである。ここで、光ディスク１２は上記のＤＶＤとする。
【００２５】
図１に示す光ピックアップ１１の光学系において、通常、ＤＶＤからなる光ディスク１２の記録または再生には、半導体レーザ１として、波長６６０ｎｍ帯の半導体レーザが用いられる。このため、半導体レーザ１からは、波長約６６０ｎｍの光ビームが発散光として出射される。この光ビームは回折格子２にされ、３本の回折光ビーム１０に分割される。これら回折光ビーム１０はハーフミラー３で反射され、コリメートレンズ４で略平行な回折光ビーム１０に変換される。
【００２６】
なお、一部の回折光ビーム１０は、ハーフミラー３を透過してフロントモニタ７に入射される。一般的に、ＤＶＤ−Ｒなどの記録型の光ディスク１２に情報を記録する場合、光ディスク１２の記録面に所定の光強度を照射させるために、半導体レーザ１の発光強度を高精度に制御する必要がある。このため、フロントモニタ７は、記録型の光ディスク１２に信号を記録する際に、半導体レーザ１の発光強度の変化を検出しており、この検出結果に応じて半導体レーザ１の駆動回路（図示せず）を制御するフィードバック制御が行なわれる。
【００２７】
コリメートレンズ４を透過した３本の平行な回折光ビーム１０は、アクチュエータ６に搭載された対物レンズ５により、光ディスク１２上に各々集光照射され、光ディスク１２上に３個の集光スポットが形成される。そして、この光ディスク１２で反射された回折光ビーム１０は、対物レンズ５，コリメートレンズ４，ハーフミラー３及び検出レンズ８を透過して光検出器９で検出される。
【００２８】
これら回折光ビーム１０は、ハーフミラー３を透過するとき、非点収差が与えられ、フォーカシングエラー信号ＦＥＳの検出に使用される。検出レンズ８は、非点収差の方向を任意の方向に回転させると同時に、光検出器９上での光スポットの大きさを決める働きがある。光検出器９では、光ビームを受光することにより、光ディスク１２上に記録されている情報信号の検出や、トラッキング誤差信号ＴＥＳ及びフォーカスエラー信号ＦＥＳなど光ディスク１２上に集光照射された集光スポットの位置制御信号の検出が行なわれる。
【００２９】
図２は図１における回折格子２の格子パターンの一具体例を示す図であって、２ａ，２ｂはパターン領域、２ｃは分割線である。
【００３０】
同図において、回折格子２は、分割線２ｃにより、パターン領域２ａ，２ｂに分割された構造をなしている。これらパターン領域２ａとパターン領域２ｂとは、その周期構造の位相差が１８０度異なっている。また、光ピックアップ１１では、回折格子２が、分割線２ｃの方向が光ディスク１２の半径方向に直交する方向（即ち、トラックに沿う方向）となるように、配置されている。この回折格子２に入射する光ビームは、０次回折光ビームと±１次回折光ビームとの３本の回折光ビーム１０に分割される。そして、回折格子２の上記の構成により、±１次回折光ビーム夫々について、一方の略半面と他方の略半面との間で略１８０度の位相差が与えられる。
【００３１】
図３は光ディスク１２上でのかかる３本の回折光ビームによる集光スポットの配置を示す図である。
【００３２】
同図において、光ディスク１２上には、回折格子２によって分割された０次回折光ビーム，＋１次回折光ビーム及び−１次回折光ビームが集光照射され、０次回折光ビームで０次集光スポット１４0が、＋１次回折光ビームで＋１次集光スポット１４+1が、−１次回折光ビームで−１次集光スポット１４-1が夫々形成される。これら０次集光スポット１４0，＋１次集光スポット１４+1及び−１次集光スポット１４-1は、同一トラック１３上に配置される。なお、回折格子２の回折によって形成される＋１次集光スポット１４+1と−１次集光スポット１４-1とは、図示するように、トラック１３の幅方向（光ディスク１２の半径方向）に２つの強度分布をもつ集光スポットからなっており、トラッキング状態では、これら０次集光スポット１４0，＋１次集光スポット１４+1及び−１次集光スポット１４-1がトラック１３の中心線１３ａに関して対象となるように、０次回折光ビーム，＋１次回折光ビーム及び−１次回折光ビームが光ディスク１２上に集光照射される。
【００３３】
図４は図１における光検出器９の検出領域の一具体例を示す構成図であって、１５，１６，１７は検出領域、１５ａ〜１５ｈ，１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂは受光面、１５Ｌ１，１５Ｌ２，１６Ｌ，１７Ｌは中心線である。
【００３４】
同図において、矢印で示すｒ方向は、光検出器９上において、光ディスク１２の半径方向に対物レンズ５が並進するときの３個の集光スポット１４0，１４+1，１４-1が移動する方向である。
【００３５】
光検出器９は、３個の検出領域１５，１６，１７を有している。これら検出領域１５，１６，１７には夫々、光ディスク１２で反射された０次回折光ビーム，＋１次回折光ビーム，−１次回折光ビームが照射されるものであって、かかる照射によって検出領域１５，１６，１７に形成される光スポットを夫々、０次光スポット１４（０）、＋１次光スポット１４（＋１）、−１次光スポット１４（−１）として示している。
【００３６】
検出領域１５は、８個の受光面１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆ，１５ｇ，１５ｈに分割されており、０次光スポット１４（０）から夫々独立に信号を検出することができる。受光面１５ａ，１５ｅ，１５ｇ，１５ｃと受光面１５ｂ，１５ｆ，１５ｈｒ，１５ｄとは、ｒ方向に沿う中心線１５Ｌ２に関して互いに反対側に配置され、また、受光面１５ａ，１５ｂ，１５ｅ，１５ｆと受光面１５ｃ，１５ｄ，１５ｇ，１５ｈとは、ｒ方向に垂直な中心線１５Ｌ１に関して互いに反対側に配置されている。この中心線１５Ｌ１は、光検出器９上でトラック１３の中心線１３ａ（図３）に対応する線に平行な線である。さらに、受光面１５ｅ，１５ｆと受光面１５ｇ，１５ｈとは、中心線１５Ｌ１を中心とする幅ａ０の領域に配置されている（従って、これら受光面１５ｅ，１５ｆ，１５ｇ，１５ｈの幅はａ０／２である）。そして、受光面１５ａ，１５ｂは幅ａ１をなして、受光面の１５ｅ，１５ｆに接して配置され、また、受光面１５ｃ，１５ｄは幅ａ２をなして、受光面１５ｇ，１５ｈに接して配置されている。
【００３７】
検出領域１６は、２個の受光面１６ａ，１６ｂに分割されており、＋１次光スポット１４（＋１）から夫々独立に信号を検出することができる。これら受光面１６ａ，１６ｂは、ｒ方向に垂直な中心線１６Ｌ（従って、検出領域１５での中心線１５Ｌ１と平行）を中心とする幅ｂ０の領域を隔てて配置された幅が夫々ｂ１，ｂ２の受光面である。
【００３８】
検出領域１７は、２個の受光面１７ａ，１７ｂに分割されており、−１次光スポット１４（−１）から夫々独立に信号を検出することができる。これら受光面１７ａ，１７ｂは、ｒ方向に垂直な中心線１７Ｌ（従って、検出領域１５での中心線１５Ｌ１と平行）を中心とする幅ｃ０の領域を隔てて配置された幅が夫々ｃ１，ｃ２の受光面である。
【００３９】
ここで、光検出器９上では、図示するように、０次光スポット１４（０）に対する＋１次光スポット１４（＋１），−１次光スポット１４（−１）の配列方向が、図３に示す光ディスク１２上での０次集光スポット１４0に対する＋１次光スポット１４+1，−１次光スポット１４-1の配列方向に対して、約９０度異なるｒ方向となっているが、これは、光ディスク１２で反射された３本の回折光ビームの非点収差の方向が、検出レンズ８により、約９０度回転させられたためである。
【００４０】
光ディスク１２に記録されている情報信号ＳＩは、検出領域１５により、０次光スポット１４（０）の強度変化として検出され、検出領域１５の受光面１５ａ〜１５ｈでの検出信号の和、即ち、次の式（１）によって表わされる。
【００４１】
また、フォーカスエラー信号ＦＥＳは、一般に最もよく用いられている非点収差方式を想定している。このため、フォーカスエラー信号ＦＥＳは、０次光スポット１４（０）の非点収差を検出領域１５の対角にある受光面から検出される。そこで、フォーカスエラー信号ＦＥＳは、検出領域１５の受光面の検出信号から、次の式（２）〜（４）の演算、即ち、
ＦＥＳ＝ＦＥＳ１−ＦＥＳ２ ……（２）
但し、
ＦＥＳ１＝（ＳＩ15a＋ＳＩ15e）＋（ＳＩ15d＋ＳＩ15h） ……（３）
ＦＥＳ２＝（ＳＩ15b＋ＳＩ15f）＋（ＳＩ15c＋ＳＩ15g） ……（４）
によって生成される。
【００４２】
しかし、フォーカスエラー信号ＦＥＳの検出法は、上記の非点収差方式に限るものでなく、ナイフエッジ法など他の方法を用いてもよい。
【００４３】
図５は図１における光検出器９の検出信号からトラッキング誤差信号ＴＥＳを生成する手段の一具体例を示すブロック図であって、１５ａｂ，１５ｃｄは受光面、１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂ，２０ａ，２０ｂは電流／電圧変換増幅器、２１ａ〜２１ｃは減算器、２２は加算器、２３は増幅器、２４は減算器であり、図４に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。なお、検出領域１５での受光面１５ａｂは図４における受光面１５ａ，１５ｂからなるものであり、受光面１５ｃｄは同じく受光面１５ｃ，１５ｄからなるものである。
【００４４】
図５においては、光検出器９の検出領域１５では、受光面１５ａｂから図４での受光面１５ａ，１５ｂの検出信号ＳＩ15a，ＳＩ15bの合成信号ＳＩ15abが得られ、受光面１５ｃｄから図４での受光面１５ｃ，１５ｃの検出信号ＳＩ15c，ＳＩ15dの合成信号ＳＩ15cdが得られる。
【００４５】
０次光スポット１４（０），＋１次光スポット１４（＋１）及び−１次光スポット１４（−１）には夫々、これらが光ディスク１２のトラック１３により回折されているため、図示するように、回折パターンが形成される。この第１の実施形態では、トラック中心１３ａ（図３）から光ディスク１２の半径方向に１／２トラック間隔ずれた位置に０次集光スポット１４0が照射されている状態を想定している。これは、トラッキングエラーが最大で、格子ずれによる影響が最大となる状態であり、この影響を評価するために、この状態でのトラッキング誤差信号の生成について説明するものである。
【００４６】
このため、検出領域１５，１６，１７に照射される０次光スポット１４（０），＋１次光スポット１４（＋１）及び−１次光スポット１４（−１）は、光強度の弱い部分（黒塗りの斜線ハッチングで示す）と光強度の強い部分（白塗りの斜線ハッチングで示す）からなる回折パターンをなしている。そして、光ディスク１２としては、トラック間隔が広い光ディスクを想定しているため、０次光スポット１４（０）と＋１次光スポット１４（＋１）と−１次光スポット１４（−１）は夫々、図５に示すように、黒塗りの斜線部分と白抜きの斜線部分が非常に隣接した回折パターンをなしている。
【００４７】
以下、このような光スポットの回折パターンからトラッキング誤差信号ＴＥＳを生成する方法について説明する。
【００４８】
受光面１５ａｂから生成された電流信号を電流／電圧変換増幅器１８ａで電圧変換して得られる電圧信号ＳＩ15abと、受光面１５ｃｄから生成された電流信号を電流／電圧変換増幅器１８ｂで変換して得られる電圧信号ＳＩ15bとは、減算器２１ａで減算処理され、メインプッシュプル信号ＭＰＰが生成される。また、受光面１６ａから生成した電流信号は電流／電圧変換増幅器１９ａで電圧信号ＳＩ16aに変換され、受光面１６ｂから生成した電流信号は電流／電圧変換増幅器１９ｂで電圧信号ＳＩ16bに変換される。これら電圧信号ＳＩ16a，ＳＩ16bは減算器２１ｂで減算処理され、サブプッシュプル信号ＳＰＰ１が生成される。同様にして、受光面１７ａから生成した電流信号は電流／電圧変換増幅器２０ａで電圧信号ＳＩ17aに変換され、受光面１７ｂから生成した電流信号は電流／電圧変換増幅器２０ｂで電圧信号ＳＩ17bに変換される。これらＳＩ17a，ＳＩ17bは減算器２１ｃで減算処理され、サブプッシュプル信号ＳＰＰ２が生成される。これらサブプッシュプル信号ＳＰＰ１，ＳＰＰ２は加算器２２で加算され、サブプッシュプル信号ＳＰＰが生成される。
【００４９】
このメインプッシュプル信号ＭＰＰは、増幅器２３でｋ倍された後、減算器２４でメインプッシュプル信号ＭＰＰと減算処理され、これにより、トラッキング誤差信号ＴＥＳが得られる。ここで、増幅器２３は、メインプッシュプル信号ＭＰＰとサブプッシュプル信号ＳＰＰとの振幅を合わせるために、設けられている。なお、このトラッキング誤差信号ＴＥＳの検出法での演算処理は、次の演算式（５）〜（９）によって表わされる。
【００５０】
即ち、減算器２１ａは、
ＭＰＰ＝ＳＩ15ab−ＳＩ15cd ……（５）
の演算を行ない、減算器２１ｂは、
ＳＰＰ１＝ＳＩ16a−ＳＩ16b ……（６）
の演算を行ない、演算器２１ｃは、
ＳＰＰ２＝ＳＩ17a−ＳＩ17b ……（７）
の演算を行ない、加算器２２は、
ＳＰＰ＝ＳＰＰ１＋ＳＰＰ２ ……（８）
の演算を行ない、減算器２４は、
ＴＥＳ＝ＭＰＰ−ｋＳＰＰ ……（９）
の演算を行なう。
【００５１】
次に、図６は図５に示す状態から対物レンズ５が並進したことによる光検出器９上での３つの光スポットが受ける影響を、図６により、説明する。
【００５２】
光ディスク１２の半径方向に対物レンズ５が並進すると、図６において、対物レンズ５の並進がないときの図５に示した０次光スポット１４（０），＋１次光スポット１４（＋１），−１次光スポット１４（−１）は、破線で示す位置からｒ方向にずれ、夫々０次光スポット２５（０），＋１次光スポット２５（＋１），−１次光スポット２５（−１）となり、格子ずれが生ずる。このため、０次光スポット２５（０）の回折パターンの弱い光強度の黒塗り斜線部分は、その一部２６が検出領域１５の中心線１５Ｌ１を超えて受光面１５ａｂ側に移動する。また、＋１次光スポット２５（＋１）及び−１次光スポット２５（−１）の回折パターンも、その強い光強度の白塗りの斜線部分も、その一部２７，２８が検出領域１６Ｌ，１７Ｌを越えて受光面１６ａ，１７ａ側に移動する。
【００５３】
これに対し、この第１の実施形態では、トラッキング誤差信号ＴＥＳを検出するための検出領域１５での受光面１５ａｂ，１５ｃｄは、中心線１５Ｌ１の両側に幅ａ０の間隔を空けて配置され、同じくトラッキング誤差信号ＴＥＳを検出するための検出領域１６での受光面１６ａ，１６ｂも、中心線１６Ｌの両側に幅ｂ０の間隔を空けて配置され、同じくトラッキング誤差信号ＴＥＳを検出するための検出領域１７での受光面１７ａ，１７ｂも、中心線１７Ｌの両側に幅ｃ０の間隔を空けて配置されているので、対物レンズ５の並進によって、上記のように、夫々の光スポットが検出領域１５〜１７で移動しても、検出領域１５では、０次光スポット２５（０）の回折パターンの弱い光強度の黒塗り斜線部分が検出領域１５の中心線１５Ｌ１の反対側の受光面１５ａｂに達することがなく、また、検出領域１６でも、＋１次光スポット２５（＋１）の回折パターンの強い光強度の白塗り斜線部分が検出領域１６の中心線１６Ｌの反対側の受光面１６ａに達することもなく、さらに、検出領域１７でも、＋１次光スポット２５（−１）の回折パターンの強い光強度の白塗り斜線部分が検出領域１７の中心線１７Ｌの反対側の受光面１７ａに達することもない。このことからして、対物レンズ５が並進しても、トラッキング誤差信号ＴＥＳの振幅が減少することはない。
【００５４】
これに対し、上記特許文献２に記載の１トラックＤＰＰ法などでは、図６でこれを説明すると、検出領域１５では、受光面１５ａｂ，１５ｃｄが中心線１５Ｌ１で接した構成となされ、検出領域１６でも、受光面１６ａ，１６ｂが中心線１６Ｌで接した構成となされ、検出領域１７でも、受光面１７ａ，１７ｂが中心線１７Ｌで接した構成となされでいるので、対物レンズの並進があると、検出領域１５では、０次光スポット２５（０）の回折パターンの弱い光強度の黒塗り斜線部分が検出領域１５の中心線１５Ｌ１を越えて受光面１５ａｂに入り込み、検出領域１６でも、＋１次光スポット２５（＋１）の回折パターンの強い光強度の白塗り斜線部分が検出領域１６の中心線１６Ｌを越えて受光面１６ａに入り込み、検出領域１７でも、＋１次光スポット２５（−１）の回折パターンの強い光強度の白塗り斜線部分が検出領域１７の中心線１７Ｌを越えて受光面１７ａに入り込む。このため、トラッキング誤差信号ＴＥＳの振幅が大幅に減少してしまう。
【００５５】
また、対物レンズの並進によって発生するかかる格子ずれは、回折パターンの一部位相を１８０度反転させる効果がある。このため、図６において、図中破線に囲われた２９ａ，２９ｂに示すように、＋１次光スポット２５（＋１）と−１次光スポット２５（−１）の回折パターンの一部が白塗りの斜線から黒塗りの斜線に反転する。これにより回折格子２のように分割線により分割された２個の領域から形成されている回折格子を用いる本発明のＴＥＳ検出法のトラッキング誤差信号ＴＥＳの振幅がわずかに減少してしまう。同様の回折格子を用いる１トラックＤＰＰ法は、格子ずれの影響によりさらにトラッキング誤差信号ＴＥＳの振幅が減少してしまう。
【００５６】
このように本発明のＴＥＳ検出法では、格子ずれの影響によりトラッキング誤差信号ＴＥＳの振幅がわずかに減少してしまうものの、対物レンズ並進による光スポットの位置ずれの影響を受けないため、１トラックＤＰＰ法のようにトラッキング誤差信号ＴＥＳの振幅が大幅に減少することはない。
【００５７】
次に、この第１の実施形態のトラッキング誤差信号ＴＥＳの検出法を用いた場合の、対物レンズ並進に伴うトラッキング誤差信号ＴＥＳの振幅及びオフトラック量の変化の計算機シミュレーション結果について説明する。
【００５８】
このシミュレーションのパラメータとして、半導体レーザ１の波長λ＝６６０ｎｍ、対物レンズ５のＮＡ＝０．６４、光学系の倍率６．５倍、光ディスク１２のトラック間隔を（１）ＤＶＤ−ＲＡＭ１（１．４８μｍ），（２）ＤＶＤ−ＲＡＭ２（１．２３μｍ），（３）ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ（０．７４μｍ）の場合に設定したときのトラッキング誤差信号ＴＥＳの振幅とオフトラック量の対物レンズ並進特性の計算結果を夫々、図７、図８、図９に示す。なお、オフトラック量とは、トラッキング誤差信号ＴＥＳにオフセットが発生した場合に、対物レンズ５によって集光照射される光ビームの位置が光ディスク１２のトラック中心１３ａ（図３）からのずれ量を示すものである。このため、オフトラック量はオフセットが発生していないか確認するための指標として計算を行った。
図７，図８及び図９において、横軸に光ディスク１２の半径方向の対物レンズ並進量を、縦軸に、図７（ａ），図８（ａ）及び図９（ａ）では、トラッキング誤差信号ＴＥＳの相対振幅を、図７（ｂ），図８（ｂ）及び図９（ｂ）では、オフトラック量を夫々示している。なお、図７（ａ），図８（ａ）及び図９（ａ）の縦軸において、トラッキング誤差信号ＴＥＳの相対振幅とは、対物レンズ５の並進量＝０ｍｍのときの値が１になるように、規格化している。また、図７（ａ），図８（ａ）及び図９（ａ）には、比較のために、１トラックＤＰＰ法のトラッキング誤差信号ＴＥＳの相対振幅及びオフトラック量の結果も示している。
【００５９】
まず、トラック間隔の最も大きいＤＶＤ−ＲＡＭ１（１．４８μｍ）のトラッキング誤差信号ＴＥＳの対物レンズ並進特性を図７（ａ），（ｂ）を用いて説明する。
【００６０】
図７（ａ）において、対物レンズ５の並進量が０．３ｍｍであるとき、並進量０．０ｍｍに対して、この第１の実施形態では、トラッキング誤差信号ＴＥＳの相対振幅３０は８０％であり、１トラックＤＰＰ法では、トラッキング誤差信号ＴＥＳの相対振幅３１は約４５％と大きく低下する。また、図７（ｂ）において、対物レンズの並進量が０．３ｍｍであるとき、並進量０．０ｍｍに対して、この第１の実施形態では、オフトラック量３２は０．０１μｍであり、１トラックＤＰＰ法では、オフトラック量３３は０．０７μｍ発生する。このことからして、１トラックＤＰＰ法と比べて、この第１の実施形態では、対物レンズ５の並進によるトラッキング誤差信号ＴＥＳの振幅の減少を大幅に抑え、かつオフトラックの発生を低減する効果があることが分かる。
【００６１】
次に、トラック間隔が次に大きいＤＶＤ−ＲＡＭ２（１．２３μｍ）のトラッキング誤差信号ＴＥＳの対物レンズ並進特性を図８（ａ），（ｂ）を用いて説明する。
【００６２】
図８（ａ）において、対物レンズ５の並進量が０．３ｍｍであるとき、並進量０．０ｍｍに対して、この第１の実施形態では、トラッキング誤差信号ＴＥＳの相対振幅３４は７５％であり、１トラックＤＰＰ法では、トラッキング誤差信号ＴＥＳの相対振幅３５は約５５％に大きく低下する。また、図８（ｂ）において、対物レンズの並進量が０．３ｍｍであるとき、並進量０．０ｍｍに対して、この第１の実施形態のオフトラック量３６と１トラックＤＰＰ法のオフトラック量３７とはほとんど発生しない。このように、１トラックＤＰＰ法と比べて、この第１の実施形態では、対物レンズ５の並進によるトラッキング誤差信号ＴＥＳの振幅の減少を抑える効果がある。
【００６３】
次に、トラック間隔が最も狭いＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ（０．７４μｍ）のトラッキング誤差信号ＴＥＳの対物レンズ並進特性を図９（ａ），（ｂ）を用いて説明する。
【００６４】
図９（ａ）において、対物レンズの並進量が０．３ｍｍであるとき、並進量０．０ｍｍに対して、この第１の実施形態でのトラッキング誤差信号ＴＥＳの相対振幅３８と１トラックＤＰＰ法でのトラッキング誤差信号ＴＥＳの相対振幅３９とはほとんど減少しない。また、図９（ｂ）において、対物レンズの並進量が０．３ｍｍであるとき、並進量０．０ｍｍに対して、この第１の実施形態でのオフトラック量４０と１トラックＤＰＰ法でのオフトラック量４１もほとんど発生しない。
【００６５】
以上のように、この第１の実施形態では、１トラックＤＰＰ法と比較して、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷやＤＶＤ−ＲＡＭ１，ＲＡＭ２などの異なるトラック間隔の光ディスクに依存しない良好なトラッキング誤差信号ＴＥＳが検出できる。
【００６６】
以上説明した第１の実施形態では、受光面の結線は図５，図６に示した方法に限るものではなく、上述したようなトラッキング誤差信号ＴＥＳを生成できる受光面の結線を少なくとも備えるならば、どのように受光面を結線してもよい。例えば、図４において、サブプッシュプル信号ＳＰＰを形成するため、光検出器９の内部で、受光面１６ａと受光面１７ａとを結線し、受光面１６ｂと受光面１７ｂとを結線し、これら受光面１６ａと受光面１７ａとの加算信号とこれら受光面１６ｂと受光面１７ｂとの加算信号との減算処理により、サブプッシュプル信号ＳＰＰを形成するようにしてもよい。
【００６７】
また、この第１の実施形態においては、図１において、ハーフミラー３から対物レンズ８に至る光路を直進した構成としているが、かかる光路中にミラーやプリズムなどの光学部品を配置して光路を折り曲げた構成としてもよい。
【００６８】
さらに、この第１の実施形態においては、光ディスクとしてＤＶＤを用いることを想定したが、本発明は、コンパクトディスクやＤＶＤよりもさらに高密度な青色半導体レーザを用いた光ディスクなど、どのような光ディスクにも適用できることはいうまでもない。
【００６９】
図１０は本発明による光ピックアップの第２の実施形態における光検出器９を示す構成図であって、１５ａ１，１５ａ２，１５ｂ１，１５ｂ２，１５ｃ１，１５ｃ２，１５ｄ１，１５ｄ２，１６ａ’，１６ｂ’，１７ａ’，１７ｂ’は受光面であり、図４に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。この第２の実施形態の光ピックアップも、図１に示す第１の実施形態と同様の構成をなしており、第１の実施形態と同様に、トラック間隔が異なるＤＶＤの様々な光ディスクの記録、または再生に対応したものである。
【００７０】
同図において、この第２の実施形態の光検出器９は、先の第１の実施形態の光検出器９と同様の基本構成をなすものであるが、検出領域１５では、図４での受光面１５ａの代わりに受光面１５ａ１，１５ａ２が、図４での受光面１５ｂの代わりに受光面１５ｂ１，１５ｂ２が、図４での受光面１５ｃの代わりに受光面１５ｃ１，１５ｃ２が、図４での受光面１５ｄの代わりに受光面１５ｄ１，１５ｄ２が夫々用いられるものであり、受光面１５ａ１，１５ｂ１，１５ｃ１，１５ｄ１が夫々、幅ａ（＜ａ１，ａ２）であって、受光面１５ｅ，１５ｆ，１５ｇ，１５ｈに接して配置され、トラッキング誤差信号ＴＥＳの生成に用いられる。
【００７１】
また、検出領域１６では、図４に示す構成と同様、受光面１６ａ’，受光面１６ｂ’は中心線１６Ｌの両側に、図４の場合と同様、間隔ｂ０で配置されており、夫々の幅はｂ（＜ｂ１，ｂ２）に設定されている。検出領域１７でも、図４に示す構成と同様、受光面１７ａ’，受光面１７ｂ’は中心線１７Ｌの両側に、図４の場合と同様、間隔ｃ０で配置されており、夫々の幅はｃ（＜ｃ１，ｃ２）に設定されている。
【００７２】
光ディスクからの情報信号ＳＩは、０次光スポット１４（０）の強度変化を検出し、次の式１０の演算に基づいて生成される。
ＳＩ15d1，ＳＩ15d2は夫々、検出領域１５の受光面１５ａ１，１５ａ２，１５ｂ１，１５ｂ２，１５ｃ１，１５ｃ２，１５ｄ１，１５ｄ２での検出信号であり、ＳＩ15e，ＳＩ15f，ＳＩ15g，ＳＩ15hは図４の場合と同様の検出信号であり、情報信号ＳＩは０次光スポット１４（０）が照射されている検出領域１５の全受光面の和から生成される。
【００７３】
また、こごでは、上記の第１の実施形態と同様、フォーカスエラー信号ＦＥＳは、一般に最もよく用いられている非点収差方式を想定している。このため、フォーカスエラー信号ＦＥＳは、０次光スポット１４（０）の非点収差を検出領域１５の対角にある受光面から検出する。即ち、検出領域１５の対角にある受光面フォーカスエラー信号ＦＥＳ１，ＦＥＳ２信号は、以下の式１１，１２の演算によって生成され、
【００７４】
しかし、この第２の実施形態においても、フォーカスエラー信号ＦＥＳの検出法としては、上記の非点収差方式に限るものでなく、ナイフエッジ法など他の方法を用いてもよい。
【００７５】
次に、この第２の実施形態におけるトラッキング誤差信号ＴＥＳの生成手段について、図１１を用いて説明する。なお、図１１における光検出器９では、トラッキング誤差信号ＴＥＳの生成に必要な受光面のみを示している。ここで、受光面１５ａｂ’は図１０での受光面１５ａ１，１５ｂ１からなるものであり、その検出信号をＳＩ15ab'とする。同様に、受光面１５ｃｄ’は図１０での受光面１５ｃ１，１５ｄ１からなるものであり、その検出信号をＳＩ15cd'とする。
【００７６】
図１１において、受光面１５ａｂ’からは検出信号ＳＩ15ab'が出力され、また、受光面１５ｃｄ’からは検出信号ＳＩ15cd'が出力されて、夫々電流／電圧変換器１８ａ，１８ｂに供給される。それ以降は図５などで説明した第１の実施形態と同様であり、先の式５〜９に示した演算が行なわれて、メインプッシュプル信号ＭＰＰ，サブプッシュプル信号ＳＰＰ１及びサブプッシュプル信号ＳＰＰ２が得られ、また、これらからトラッキング誤差信号ＴＥＳが生成される。
【００７７】
ここで生成されるトラッキング誤差信号ＴＥＳは、その生成に用いる受光面１５ａｂ’，１５ｃｄ’，１６ａ’，１６ｂ’１７ａ’１７ｂ’の幅が第１の実施形態における受光面１５ａｂ，１５ｃｄ，１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂの幅よりも狭いため、対物レンズの並進による格子ずれによって位相が１８０度反転して回折パターンの一部位相を１８０度反転させる部分の信号が用いられない。このため、かかる格子ずれによるトラッキング誤差信号ＴＥＳの振幅変動を、第１の実施形態で得られるトラッキング誤差信号ＴＥＳでの振幅変動よりも減少させることができる。
【００７８】
なお、上記のように、メインプッシュプル信号ＭＰＰ，サブプッシュプル信号ＳＰＰ１及びサブプッシュプル信号ＳＰＰ２を独立に生成できる受光面を少なくとも備えるならば、検出領域１５〜１７をどのように分割してもよい。
【００７９】
図１２は本発明による光ピックアップを用いた光学的情報記録再生装置の一実施形態を示す構成図であって、１１は上記の光ピックアップ、１２は光ディスク、５０はスピンドルモータ、５１はスピンドルモータ駆動回路、５２はアクチュエータ駆動回路、５３はサーボ信号生成回路、５４はレーザ光源点灯回路、５５はアクセス制御回路、５６は情報信号再生回路、５７は記録情報信号変換回路、５８はコントロール回路、５９は情報信号出力端子、６０は記録情報入力端子である。
【００８０】
同図において、再生時には、光ピックアップ１１によって検出された信号が、信号処理回路内のサーボ信号生成回路５３と情報信号再生回路５６に供給される。サーボ信号生成回路５３では、これら検出信号からこの光ディスク１２に適したフォーカスエラー信号ＦＥＳやトラッキング誤差信号ＴＥＳが生成され、これをもとに、アクチュエータ駆動回路５２が光ピックアップ１１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行なう。また、情報信号再生回路５６では、供給された検出信号から光ディスク１２に記録された情報信号が再生され、その情報信号は、情報信号出力端子５９から出力される。
【００８１】
また、記録時、記録情報入力端子６０から入力される記録情報は、記録情報信号変換回路５７で所定のレーザ駆動用記録信号に変換される。このレーザ駆動用記録信号はコントロール回路５８に供給される。コントロール回路５８は、このレーザ駆動用記録信号に基づいて、レーザ光源点灯回路５４を駆動し、レーザパワー制御を行って光ディスク１２に記録信号を記録させる。
【００８２】
なお、コントロール回路５８には、アクセス制御回路５５とスピンドルモータ駆動回路５１とが接続されており、夫々光ピックアップ１１のアクセス方向の位置制御や光ディスク１２のスピンドルモータ５０の回転制御が行なわれる。
以上説明したように、本実施例によると、光ディスクの半径方向に相当する方向に所定の間隔を開けて配置された所定の幅をもつ２個の受光面を少なくとも備え、かかる受光面の各々で独立に検出された信号の差から各々独立にトラッキング誤差検出信号を検出可能な光検出器を用いるので、トラック間隔に依存せず、対物レンズの並進や光ディスクの傾きに対しても、振幅が影響されない高精度のトラッキング誤差検出信号を検出することを可能とする。
【００８３】
【発明の効果】
本発明によれば、マルチ対応の高性能な光ピックアップ、光検出器および光ディスク装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光ピックアップの第１の実施形態を示す構成図である。
【図２】図１における回折格子の一具体例を示す図である。
【図３】図１に示す第１の実施形態での光ディスク上の集光スポットの配置例を示す図である。
【図４】図１における光検出器の一具体例を示す構成図である。
【図５】図４に示す光検出器でのトラッキング誤差信号の生成手段を示す図である。
【図６】図５に示す生成手段での対物レンズの並進による影響を示す図である。
【図７】図１に示す第１の実施形態でのＤＶＤ―ＲＡＭ１に対するトラッキング誤差信号とレンズ並進との関係のシミュレーション結果を示すグラフ図である。
【図８】図１に示す第１の実施形態でのＤＶＤ―ＲＡＭ２に対するトラッキング誤差信号とレンズ並進との関係のシミュレーション結果を示すグラフ図である。
【図９】図１に示す第１の実施形態でのＤＶＤ―Ｒに対するトラッキング誤差信号とレンズ並進との関係のシミュレーション結果を示すグラフ図である。
【図１０】本発明による光ピックアップの第２の実施形態における光検出器の一具体例を示す構成図である。
【図１１】図１０に示す光検出器でのトラッキング誤差信号の生成手段を示す図である。
【図１２】本発明による光学的情報記録再生装置の一実施形態を示す構成図である。
【符号の説明】
１ 半導体レーザ
２ 回折格子
９ 光検出器
１２ 光ディスク
１５〜１７ 検出領域
１５ａ〜１５ｈ，１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ 受光面
Claims (5)
- レーザ光源と、
前記レーザ光源から出射した光ビームを０次回折光ビームと＋１次回折光ビームと−１次回折光ビームの少なくとも３本の光ビームに分割する機能を有し、かつ、格子パターンは分割線によって光ディスクの半径方向に相当する方向に少なくとも２つの領域に分割されており、前記２つの領域で周期構造の位相差が略１８０度異なる構成を有し、前記少なくとも３本の光ビームが光学的情報媒体内の同一のトラックに照射されるように配置された回折格子と、
前記３本の光ビームを前記光学的情報記録媒体内の所定の記録面に各々独立に集光する対物レンズと、
前記３本の光ビームの前記光学的情報記録媒体からの反射光を各々独立に受光する少なくとも３個の検出領域を有する光検出器と、
を備えた光ピックアップであって、
前記＋１次回折光ビームと−１次回折光ビームを受光する２個の検出領域は、前記光検出器上において前記光学的情報記録媒体の半径方向に相当する方向に所定の間隔を開けて配置された２個の受光面を少なくとも備え、前記所定の間隔は、前記対物レンズが前記光学的情報記録媒体の半径方向に並進可動な範囲に相当する前記光検出器上における前記反射光の並進範囲よりも大きくなる間隔であり、前記２個の受光面の各々から独立に検出された信号の差からプッシュプル方式によるトラッキング誤差信号を生成可能な信号を出力することを特徴とする光ピックアップ。 - レーザ光源と、
前記レーザ光源から出射した光ビームを０次回折光ビームと＋１次回折光ビームと−１次回折光ビームの少なくとも３本の光ビームに分割する機能を有し、かつ、格子パターンは分割線によって光ディスクの半径方向に相当する方向に少なくとも２つの領域に分割されており、前記２つの領域で周期構造の位相差が略１８０度異なる構成を有し、前記少なくとも３本の光ビームが光学的情報媒体内の同一のトラックに照射されるように配置された回折格子と、
前記３本の光ビームを前記光学的情報記録媒体内の所定の記録面に各々独立に集光する対物レンズと、
前記３本の光ビームの前記光学的情報記録媒体からの反射光を各々独立に受光する少なくとも３個の検出領域を有する光検出器と、
を備えた光ピックアップであって、
前記＋１次回折光ビームと−１次回折光ビームを受光する２個の検出領域は、それぞれ前記光学的情報記録媒体の半径方向と直交する方向に相当する方向に沿って所定の間隔だけ光ビームが検出されない領域を設け、前記所定の間隔は、前記対物レンズが前記光学的情報記録媒体の半径方向に並進可動な範囲に相当する前記光検出器上における前記反射光の並進範囲よりも大きくなる間隔であり、該領域の両側の受光面から検出された信号の差からプッシュプル方式によるトラッキング誤差信号を生成可能な信号を出力することを特徴とする光ピックアップ。 - レーザ光源と、
前記レーザ光源から出射した光ビームを０次回折光ビームと＋１次回折光ビームと−１次回折光ビームの少なくとも３本の光ビームに分割する機能を有し、かつ、格子パターンは分割線によって光ディスクの半径方向に相当する方向に少なくとも２つの領域に分割されており、前記２つの領域で周期構造の位相差が略１８０度異なる構成を有し、前記少なくとも３本の光ビームが光学的情報媒体内の同一のトラックに照射されるように配置された回折格子と、
前記３本の光ビームを前記光学的情報記録媒体内の所定の記録面に各々独立に集光する対物レンズと、
前記３本の光ビームの前記光学的情報記録媒体からの反射光を各々独立に受光する光検出器と、
を備えた光ピックアップに用いられる光検出器であって、
前記光検出器は、前記０次回折光ビームの前記光学的情報記録媒体からの反射光を受光する第１の検出領域と、前記＋１次回折光ビームの前記光学的情報記録媒体からの反射光を受光する第２の検出領域と、前記−１次回折光ビームの前記光学的情報記録媒体からの反射光を受光する第３の検出領域と、
を備え、
前記第１、第２、第３の検出領域の中心は、所定の直線上に配置し、
前記第１の検出領域は、前記第２と第３の検出領域の間に配置し、
前記第２と前記第３の検出領域は、前記直線と平行な方向に所定の間隔を開けて配置された２個の受光面を少なくとも備え、前記所定の間隔は、前記対物レンズが前記光学的情報記録媒体の半径方向に並進可動な範囲に相当する前記光検出器上における前記反射光の並進範囲よりも大きくなる間隔であることを特徴とした光検出器。 - レーザ光源と、
前記レーザ光源から出射した光ビームを０次回折光ビームと＋１次回折光ビームと−１次回折光ビームの少なくとも３本の光ビームに分割する機能を有し、かつ、格子パターンは分割線によって光ディスクの半径方向に相当する方向に少なくとも２つの領域に分割されており、前記２つの領域で周期構造の位相差が略１８０度異なる構成を有し、前記少なくとも３本の光ビームが光学的情報媒体内の同一のトラックに照射されるように配置された回折格子と、
前記３本の光ビームを前記光学的情報記録媒体内の所定の記録面に各々独立に集光する対物レンズと、
前記３本の光ビームの前記光学的情報記録媒体からの反射光を各々独立に受光する光検出器と、
を備えた光ピックアップに用いられる光検出器であって、
前記光検出器は、前記０次回折光ビームの前記光学的情報記録媒体からの反射光を受光する第１の検出領域と、前記＋１次回折光ビームの前記光学的情報記録媒体からの反射光を受光する第２の検出領域と、前記−１次回折光ビームの前記光学的情報記録媒体からの反射光を受光する第３の検出領域と、
を備え、
前記第１、第２、第３の検出領域の中心は、所定の直線上に配置し、
前記第１の検出領域は、前記第２と第３の検出領域の間に配置し、
前記第２と前記第３の検出領域は、前記直線と直交する方向に沿って所定間隔光ビームを検出しない領域を備え、前記所定間隔は、前記対物レンズが前記光学的情報記録媒体の半径方向に並進可動な範囲に相当する前記光検出器上における前記反射光の並進範囲よりも大きくなる間隔であることを特徴とした光検出器。 - 請求項１又は２に記載のピックアップを搭載した光ディスク装置。
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