JP4362475B2 - 光ピックアップ装置および光ディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ光源を用いて光ディスク等の情報記録媒体に対して情報（データ）を光学的に記録し、あるいは前記情報記録媒体に記録されている情報（データ）を再生することができるピックアップ装置、および前記ピックアップ装置を備えた光ディスク装置に関する。

円盤状の光ディスクに対して光学的に情報の記録／再生を行うことができるドライブ装置（光ディスク装置）では、スピンドルモータなどによって回転させられる光ディスクの記録面上で所望の位置に光ビームの焦点を位置させるようにフォーカシング制御とトラッキング制御が実行される。ＣＤ−ＲやＣＤ−ＲＷなどの光ディスクに対して情報の記録／再生を行うことができる光ディスク装置では、ディファレンシャルプッシュプル（Differential Push-Pull：ＤＰＰ）法によるトラッキング制御が行われている。ＤＰＰ法は、メインビームおよび２つのサブビームからそれぞれ得られる各光検出器の出力信号を演算することにより、トラッキングエラー信号を生成する。

以下、図１を参照しながら、上記のような光ディスク装置で行われているＤＰＰ法を詳細に説明する。図１は、光ディスク装置における光ピックアップ内の光学系１０の構成を示している。この光学系１０では、レーザ光源２０１から出射された光ビームの往路中に回折格子２０２が設置されており、回折格子２０２がレーザ光源２０１から出射された光ビームを回折し、０次回折光（メインビーム）と２つの１次回折光（サブビーム）の３つのビーム光を生成する。回折格子２０２による回折によって生成された上記３つのビーム光は、ビームスプリッタ２０３、コリメートレンズ２０４、および対物レンズ２０５を介して光ディスク２０６上に３つの光スポットを形成する。光ディスク２０６によって反射された光は、ビームスプリッタ２０３および検出レンズ２０７を介して、光検出器２０８が受け取る。

ここで図８を参照して、光ディスク２０６上に形成される３つのビーム光のスポット位置の関係を説明する。図８（ａ）は、図１の光学系１０に対して光ディスク２０６が傾斜していない状態におけるスポット位置関係を模式的に示す平面図である。参考のため、平面図の下方に光ディスクの部分断面を記載している。

図８（ａ）からわかるように、複数本の記録トラックのうちの所定の記録トラック上にメインビーム３０のスポットが形成されている。メインビーム３０が追従する記録トラックの両側にサブビーム３２、３３のスポットが形成されている。より具体的には、メインビーム３０のスポットが位置する記録トラックの両側のガイドトラックの中心付近にサブビーム３２、３３のスポットが位置している。このため、サブビーム３２、３３のスポットの光ディスク上における半径方向位置は、メインビーム３０のスポットの対応する位置に対して±０．５トラックピッチだけシフトしている。

図２は、光検出器２０８の詳細な構成を示している。図２に示すように、光検出器２０８は、光ディスク２０６で反射されたメインビーム３０の照射を受けるメインビーム用光検出器３０１と、光ディスク２０６で反射されたサブビーム３３、３２の照射をそれぞれ受けるサブビーム用光検出器３０２、３０３を有しており、光電変換により、各々の検出部が受けた光の強さに応じた電気信号を出力する。

メインビーム用光検出器３０１は、検出部３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃ、３０１ｄの４つに分割されている。サブビーム用光検出器３０２は、検出部３０２ｅ、３０２ｆの２つに分割され、サブビーム用光検出器３０３は、検出部３０３ｇ、３０３ｈの２つに分割されている。

なお、分割された各検出部３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃ、３０１ｄ、３０２ｅ、３０２ｆ、３０３ｇ、３０３ｈは、それぞれ、信号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈを出力する。これらの信号Ａ〜Ｈを演算することにより、トラッキングサーボエラー信号が生成される。すなわち、メインビーム用光検出器３０１から出力される信号Ａ〜Ｄに基づいてＭＰＰ演算回路３０４がメインプッシュプル信号（ＭＰＰ）を生成する。各サブビーム用光検出器３０２、３０３から出力される信号Ｅ〜Ｈに基づいてＳＰＰ演算回路３０５がサブプッシュプル信号（ＳＰＰ）を生成し、ＤＰＰ演算回路３０６がディファレンシャルプッシュプル信号（ＤＰＰ）を生成する。

ＭＰＰ演算回路３０４、ＳＰＰ演算回路３０５、ＤＰＰ演算回路３０６で行われる上記の演算は、それぞれ、以下に示す（式１）、（式２）、（式３）に従って実行される。
ＭＰＰ＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ） （式１）
ＳＰＰ＝ＳＰＰ１＋ＳＰＰ２＝（Ｆ−Ｅ）＋（Ｈ−Ｇ） （式２）
ＤＰＰ＝ＭＰＰ−α×ＳＰＰ
＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）−α×[（Ｆ−Ｅ）＋（Ｈ−Ｇ）] ・・・（式３）

ここで、αは０次回折光、＋１次回折光、−１次回折光の強度によって決められる定数である。式３には係数αが存在するが、ディファレンシャルプッシュプル信号（ＤＰＰ）は、広い意味で、メインプッシュプル信号（ＭＰＰ）とサブプッシュプル信号（ＳＰＰ）との差信号である。

上述したトラッキングサーボ方法によれば、図２に示すように、各ビームがそれぞれの光検出器３０１、３０２、３０３の分割線の中心に配置されるように、回折格子２０２、レーザ光源２０１、および光検出器２０８などの光学部品の配置が設定されている。

図３は、上記の理想的な配置が達成されている場合のメインプッシュプル信号（ＭＰＰ）、サブプッシュプル信号（ＳＰＰ）、およびディファレンシャルプッシュプル信号（ＤＰＰ）の信号波形４０１、４０２、４０３を示している。

図３から明らかなように、ＳＰＰ波形４０２の位相は、ＭＰＰ波形４０１の位相に対してπラジアン（１８０゜）だけシフトし、２つの波形は反転した関係にある。このような関係は、図８（ａ）に示すように、サブビーム３２、３３のスポットが記録トラックではなく、ガイドトラック上に位置するため、信号の極性が反転するために得られる。

ＳＰＰ波形４０２の極性とＭＰＰ波形４０１の極性が反対にあるため、式（３）に従って得られるＤＰＰ波形４０３の位相は、ＭＰＰ波形４０１と同一の位相を有している。

図８（ａ）に示すように光ディスク２０６が傾斜していない場合、図３の参照符号「４０」で示す位置では、光ディスク２０６上のメインビーム３０の光スポットがトラック中心上にある。このとき、ＤＰＰ波形４０３はゼロの値を示すように校正され、設定されている。

ＤＰＰ法では、ＤＰＰ波形４０３がゼロの値を示すように対物レンズまたは光ピックアップ装置の全体を光ディスク２０６の径方向へ移動させるトラッキング制御が実行される。トラッキング制御の対象となる光スポットは、メインビームの光スポットであるため、以下の説明では、簡単のため、メインビームの光スポットを「光スポット」と略称することとする。

上述した従来の光ピックアップ装置は、例えば特開２００１−３０７３５１号公報に開示されている。

光ディスク２０６や対物レンズ２０５が光ディスクの径方向に傾いた場合、ＭＰＰ、ＳＰＰ、ＤＰＰの信号波形は、それぞれ、図４に示すＭＰＰ波形５０１、ＳＰＰ波形５０２、ＤＰＰ波形５０３のように変化する。これは、図８（ｂ）に示すように光ディスク２０６が傾斜すると、メインビーム３０およびサブビーム３２、３３が光ディスク２０６上の記録トラック／ガイドトラックに傾斜して入射するためである。この結果、ＭＰＰ波形５０１とＳＰＰ波形５０２との間に位相差が発生してしまう。ＭＰＰ波形５０１とＳＰＰ波形５０２との間に形成される位相差をφとする。この場合、ＤＰＰ波形５０３の位相は、光スポットがトラック中心上にあるときにゼロの値を示す理想的な信号波形の位相からシフトし、その位相差は「φ」の大きさを持つ。このため、このようなＤＰＰ波形５０３に基づいてトラッキング制御を行うと、図４において参照符号「５１」で示す位置でＤＰＰ波形５０３はゼロの値を示すため、実際の光スポットは、トラック中心（参照符号「５０」で示される位置）から位相差φに相当する距離Δだけシフトした位置に制御される。この距離Δを光スポット位置の「オフトラック量」と称することとする。図４では、オフトラック量ΔをＤＰＰ波形５０３に関連付けて記載しているが、実際のオフトラック量は、光ディスク上におけるメインビームの光スポット位置と記録トラック中心との距離である。

このようにして位相シフトが発生したＤＰＰ信号（トラッキングエラー信号）によれば、光スポットの位置を正確にトラック中心上に制御することができず、トラッキング制御が不安定になる。そして、光ディスク上の光スポットがトラック中心上から外れてしまうオフトラックが発生し、光ディスク装置の記録再生特性を悪化させる。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、光ディスクや対物レンズが光ディスクの径方向に傾いた場合でも、ＤＰＰ信号波形の位相シフトに起因するオフトラックを補正することができ、安定したトラッキング制御を行うことができる光ピックアップ装置、および、このような光ピックアップ装置を備えた光ディスク装置を提供することにある。

本発明の光ディスク装置は、光ディスクを回転させるモータと、光源と、前記光源から出た光の一部を回折することにより、０次光のメインビームと、前記０次光を挟んで両側に形成される＋１次光および−１次光から構成される一対のサブビームとを形成する回折手段と、前記メインビームおよび一対のサブビームを前記光ディスクへ集光する対物レンズと、前記光ディスクで反射されたメインビームおよびサブビームを受け、光電変換によって電気信号を出力する受光手段と、前記受光手段から出力される電気信号に基づいて、メインプッシュプル信号ＭＰＰ、サブプッシュプル信号ＳＰＰ、ならびに、前記メインプッシュプル信号ＭＰＰおよびサブプッシュプル信号ＳＰＰの差信号を求める演算部と、前記メインプッシュプル信号ＭＰＰと前記サブプッシュプル信号ＳＰＰとの間にある位相差を検出する位相差検出手段とを備え、前記位相差検出手段の出力に応じて前記メインビームの前記光ディスクに対するトラッキング制御にオフセットを与えることにより、前記差信号の位相シフトに起因するオフトラックを補償する。

好ましい実施形態において、前記差信号は、ディファレンシャルプッシュプル信号ＤＰＰである請求項１に記載の光ディスク装置。

好ましい実施形態において、前記受光手段は、前記光ディスクで反射された前記メインビームを受光する４分割された光電変換部を有するメインビーム用光検出器と、前記一対のサブビームの一方を受光する２分割された光電変化部を有する第１サブビーム用光検出器と、前記一対のサブビームの他方を受光する２分割された光電変化部を有する第２サブビーム用光検出器とを備えており、前記演算部は、前記メインビーム用光検出器の４分割された光電変化部の各々から得られる信号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに基づいて、前記メインプッシュプル信号ＭＰＰ＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）を求める第１の演算手段と、前記第１サブビーム用光検出器の２分割された光電変化部の各々から得られる信号Ｅ、Ｆと、および前記第２サブビーム用光検出器の２分割された光電変化部の各々から得られる信号Ｇ、Ｈに基づいて、前記サブプッシュプル信号ＳＰＰ＝（Ｆ−Ｅ）＋（Ｈ−Ｇ）を求める第２の演算手段と、前記第１の演算手段および前記第２の演算手段の出力に基づいて、前記ディファレンシャルプッシュプル信号ＤＰＰ＝ＭＰＰ−α×ＳＰＰ（αは定数）を求める第３の演算手段とを更に備えている。

好ましい実施形態において、前記メインプッシュプル信号ＭＰＰの波形振幅と前記サブプッシュプル信号ＳＰＰの波形振幅とが等しくなるように、前記メインプッシュプル信号ＭＰＰおよび／または前記サブプッシュプル信号ＳＰＰの振幅を調整する信号振幅演算手段と、前記信号振幅演算手段から出力される前記メインプッシュプル信号ＭＰＰおよび前記サブプッシュプル信号ＳＰＰの和を算出する信号加算手段と、前記信号加算手段の出力に基づいて、前記メインプッシュプル信号ＭＰＰと前記サブプッシュプル信号ＳＰＰとの間にある位相差を算出する位相差演算手段とを備えている。

本発明の光ピックアップ装置は、光源と、前記光源から出た光の一部を回折することにより、０次光のメインビームと、前記０次光を挟んで両側に形成される＋１次光および−１次光から構成される一対のサブビームとを形成する回折手段と、前記メインビームおよび一対のサブビームを光ディスクへ集光する対物レンズと、前記光ディスクで反射されたメインビームおよびサブビームを受け、光電変換によって電気信号を出力する受光手段と、前記受光手段から出力される電気信号に基づいて、メインプッシュプル信号ＭＰＰ、サブプッシュプル信号ＳＰＰ、ならびに、前記メインプッシュプル信号ＭＰＰおよびサブプッシュプル信号ＳＰＰの差信号を求める演算部と、前記メインプッシュプル信号ＭＰＰと前記サブプッシュプル信号ＳＰＰとの間にある位相差を検出する位相差検出手段とを備え、前記位相差検出手段の出力に応じて前記メインビームの前記光ディスクに対するトラッキング制御にオフセットを与えることにより、前記差信号の位相シフトに起因するオフトラックを補償する。

本発明による光ディスクの駆動方法は、メインビームおよび一対のサブビームを光ディスクへ集光し、前記光ディスクで反射されたメインビームおよびサブビームに基づいて電気信号を出力するステップと、前記電気信号に基づいて、メインプッシュプル信号ＭＰＰ、サブプッシュプル信号ＳＰＰ、ならびに、前記メインプッシュプル信号ＭＰＰおよびサブプッシュプル信号ＳＰＰの差信号を求めるステップと、前記メインプッシュプル信号ＭＰＰと前記サブプッシュプル信号ＳＰＰとの間にある位相差を検出するステップと、前記位相差に基づいて、前記メインビームの前記光ディスクに対するトラッキング制御にオフセットを与えることにより、前記差信号の位相シフトに起因するオフトラックを補償する。

好ましい実施形態において、前記差信号は、ディファレンシャルプッシュプル信号ＤＰＰである。

好ましい実施形態において、前記差信号を求めるステップは、メインビーム用光検出器の４分割された光電変化部の各々から得られる信号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに基づいて、メインプッシュプル信号ＭＰＰ＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）を求めるステップと、第１サブビーム用光検出器の２分割された光電変化部の各々から得られる信号Ｅ、Ｆと、および第２サブビーム用光検出器の２分割された光電変化部の各々から得られる信号Ｇ、Ｈに基づいて、サブプッシュプル信号ＳＰＰ＝（Ｆ−Ｅ）＋（Ｈ−Ｇ）を求めるステップと、前記ディファレンシャルプッシュプル信号ＤＰＰ＝ＭＰＰ−α×ＳＰＰ（αは定数）を求めるステップとを含む。

本発明によれば、光ディスクや対物レンズが光ディスクの径方向に傾いた場合でも、ＭＰＰ信号とＳＰＰ信号との間の位相差に起因して生じるオフトラックを補正することができ、安定したトラッキング制御が可能となる。このため、光ピックアップ装置の記録再生性能を改善することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

（実施形態１）
まず、図９を参照する。図９は、本実施形態にかかる光ディスク装置の概略構成を示す図である。

図示されている光ディスク装置は、光ディスク２０６を回転させるスピンドルモータ９０２と、光ディスク２０６の所望のトラックに光学的にアクセスする光ピックアップ装置９０４と、スピンドルモータ９０２の回転数およびピックアップ装置９０４の位置を制御するサーボシステム９０６とを備えている。また、この光ディスク装置は、光ピックアップ装置９０４から出力される信号を処理する信号処理部９０８と、信号処理部９０８から出力されるビデオ信号およびオーディオ信号をそれぞれデコードするビデオデコーダ９１０およびオーディオデコーダ９１２とを備えている。信号処理部９０８、ビデオデコーダ９１０、およびオーディオデコーダ９１２の具体的構成は、公知の構成と同一である。

図９では、光ディスク２０６に記録されているデータを読み出す再生動作に必要な構成要素を記載しているが、光ディスク２０６にデータを記録するため構成要素（不図示）を備えていてもよい。

次に、図５を参照する。図５は、本実施形態における光ピックアップ装置９０４の構成を示している。

図５に示される光ピックアップ装置９０４は、光学系１０、位相差検出回路１０１、オフトラック補正量算出回路１０２、および対物レンズ駆動回路１０３を備えている。本実施形態の光学系１０は、図１に示す従来の光学系と同様であるが、図１に示していない対物レンズ駆動装置１０４を図５では図示している。対物レンズ駆動装置１０４は、対物レンズ２０５を光ディスク２０６の径方向へ駆動するが、光学系１０の構成および動作は、図１に示す光学系１０と同様であり、また、光検出器２０８の構成も図２に示す構成と同様であるため、それらの構成および動作の詳細な説明は、ここでは繰り返さないこととする。

本実施形態では、前述したオフトラックを解消するために、光ピックアップ装置９０４が、位相差検出回路１０１およびオフトラック補正量算出回路１０２を備え、対物レンズ駆動回路１０３によって対物レンズ２０５の駆動を適切に制御している。

以下、図５を参照しながら、位相差検出回路１０１、オフトラック補正量算出回路１０２、および対物レンズ駆動回路１０３を説明する。

本実施形態の位相差検出回路１０１は、光ピックアップ装置９０４の光学系１０における光検出器２０８から得られたＭＰＰ信号の波形とＳＰＰ信号の波形との位相の差を検出する位相差検出手段として機能する。位相差検出回路１０１は、ＭＰＰ信号波形とＳＰＰ信号波形とを時間的に同時に観測し、それらを比較することによって位相の差異を検出する。このような位相差検出回路１０１は、例えば、ＭＰＰ信号およびＳＰＰ信号において、それぞれの出力がゼロとなる時間を観測し、その時間の差を検出する回路と、ＭＰＰ信号波形およびＳＰＰ信号波形の周波数を観測し、その時間差に相当する位相の差の量を算出する回路を備えることによって実現することができる。このような回路は、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせによって実現できる。例えば、ＤＶＤのプレーヤやレコーダに組み込まれているサーボプロセッサ（ＩＣチップ）は、信号波形の位相を測定する機能を有するため、このサーボプロセッサの少なくとも一部を利用して位相差検出回路１０１を実現することができる。

位相差検出回路１０１は、検出した位相差を示す信号を出力し、オフトラック補正量算出回路１０２に送出する。

オフトラック補正量算出回路１０２は、位相差検出回路１０１によって検出された「位相差」に基づき、発生するオフトラック量を算出し、補正すべきオフトラック量を示す信号を出力する。この信号は、対物レンズ駆動回路１０３へ送出される。上記の「位相差」とは、前述したＭＰＰ信号とＳＰＰ信号との間にある位相差であり、光ディスクや対物レンズが光ディスクの径方向に傾いたときなどに発生する。検出した「位相差」に基づいてオフトラック量を算出する方法は、後述する。

対物レンズ駆動回路１０３は、オフトラック補正量算出回路１０２が出力する信号に基づいて対物レンズ駆動装置１０４を駆動し、対物レンズ２０５を光ディスクの径方向へ移動させることができる。

このように本実施形態では、位相差検出回路１０１から出力される位相差を示す信号に応じて、対物レンズ２０５のトラッキング制御にオフセットを与えることにより、図４に示すＤＰＰ信号の位相シフトに起因するオフトラックを補償することができる。

以下、このトラッキング制御の補正の動作をより詳細に説明する。

図５に示すオフトラック量補正算出回路１０２は、図４に示すようなＭＰＰ信号波形５０１とＳＰＰ信号波形５０２との間で検出された位相差（＝ＤＰＰ信号の位相ずれ量）φを示す信号を位相差検出回路１０１から受け取ると、オフトラック量Δを以下の式で算出する。

Δ＝Ｔ×φ／２π （式４）
ここで、Ｔは、光ディスクのトラックピッチである。

オフトラック量補正算出回路１０２は、（式４）に基づいて算出したオフトラック量Δを示す信号を出力し、図５の対物レンズ駆動回路１０３に送出する。

対物レンズ駆動回路１０３は、対物レンズ駆動装置１０４を駆動し、対物レンズ２０５を光ディスクの径方向に移動させる。このとき、移動の方向が光ディスクの外周側かあるいは内周側かは、オフトラックをキャンセルするように決定される。具体的には、トラッキング制御時に出力されるＭＰＰ信号のＤＣレベルでの正負に応じて、オフトラック量を減少させるよう移動の向きが予め求められており、ＭＰＰ信号のＤＣレベルでの正負に応じて移動の方向が決定される。

次に、図６を参照しながら、オフトラック量の大きさを説明する。

図６は、光ディスクや対物レンズが光ディスクの径方向に傾いていない理想的な状態におけるＤＰＰ信号波形６０１と、光ディスクや対物レンズが光ディスクの径方向に傾いた状態におけるＤＰＰ信号波形５０３を示している。

光ディスクの傾きなどに起因してＤＰＰ信号波形５０３のように位相差φが発生した場合、従来のトラッキング制御をそのまま実行すると、ＤＰＰ信号波形５０３がゼロクロスする点Ｘに対応する位置に光ビームスポットの位置が制御される。その結果、光スポットは、トラック中心からシフト（オフトラック）した位置６１に制御される。しかし、本実施形態では、オフトラック量Δの補正をすることにより、ＤＰＰ信号波形５０３のＹ点に対応する位置６０に光ビームスポットを保持するようにトラッキング制御を行う。

位相差φに対応するオフトラック量Δが式４で示される理由は、図６に示すように、ＤＰＰ信号波形５０３、６０１の径方向周期に対応するトラックピッチがＴであるとき、Δ／Ｔ＝φ／２πが成立するからである。

位相差検出回路１０１で検出された位相差が、例えばφ＝π／４（ラジアン）で表される大きさを持つと仮定する。このとき、記録再生の対象となる光ディスクがＤＶＤ−Ｒである場合、トラックピッチがＴ＝０．７４（μｍ）となるため、（式４）で算出されるオフトラック量Δは、（０．７４×π／４）／２π＝０．０９２５（μｍ）となる。

この場合、位相差検出回路１０１は、上記の位相差の正負に基づき、補正オフトラックの方向を決定し、上記の補正オフトラック量と補正方向を示す信号を対物レンズ駆動回路１０３へ出力する。対物レンズ駆動回路１０３は、この信号に基づいて、対物レンズ駆動装置１０４を駆動し、対物レンズ２０５を光ディスクの径方向に沿って適切な方向に補正オフトラック量だけ移動させる。このようにして、本実施形態では、光ディスク２０６や対物レンズ２０５が光ディスクの径方向に傾くなどしてＭＰＰ信号とＳＰＰ信号との間に位相差が発生しても、この位相差に起因して生じ得るＤＰＰ信号の位相ずれを補償することができる。このため、安定したトラッキング制御が可能となり、光ピックアップ装置９０４の記録再生性能を改善することができる。

なお、本実施形態における上記構成を採用する代わりに、位相差検出回路１０１の出力に応じてＤＰＰ信号の位相シフトを補正するＤＰＰ位相演算手段を用いてもよい。この場合、ＤＰＰ位相演算手段は、図６に示すＤＰＰ信号波形５０３に対して矢印６２の方向に位相φのオフセットを与える。これにより、位相シフトのない理想的なＤＰＰ信号波形６０１を出力することができる。この場合、ＤＰＰ信号波形６０１がゼロクロスするＺ点を中心とする通常のトラッキング制御が行われるため、簡素な回路構成で、光ピックアップ装置の記録再生性能を改善することができる。なお、このような補償のためのオフセットは、定常値ではなく、測定される位相シフトφに応じて変化させられる。

また、本実施形態における受光手段は、メインビーム用光検出器に４分割の光検出器と、サブビーム用光検出器にそれぞれ２分割の光検出器とによって構成されているが、本発明の受光手段は、上記の光検出器に限定されない。例えば、サブビーム用光検出器の分割数を２個から４個に増やしてもよい。その場合、２つのサブビーム用光検出器から出力される信号を用いてフォーカスエラー信号を生成することも可能になる。

また、本発明は、トラッキング方法としてディファレンシャルプッシュプル（ＤＰＰ）法を用いる光ディスク装置に広く適用できるものであり、光検出器の具体的構成、例えば、分割数や分割の形態は、本実施形態におけるものに限定されない。更に、３ビーム法を用いる光ディスク装置に適用することも可能である。

本実施形態では、トラッキング制御を行うために対物レンズ２０５（図５）を駆動しているが、そのようにする代わりに、光ピックアップ装置９０４を駆動する機構を用いて光ピックアップ装置自体を光ディスク２０６の径方向へ沿って移動させてもよい。光ピックアップの光学系１０の構成も、図１に示すものに限定されない。光検出器２０８の出力に基づいて、図２に示すＭＰＰ演算回路３０４、ＳＰＰ演算回路３０５、およびＤＰＰ演算回路３０６が行う演算と同様の演算を、光検出器２０８の外部で行ない、ＭＰＰ信号、ＳＰＰ信号、およびＤＰＰ信号をそれぞれ生成するようにしてもよい。

（実施形態２）
次に、図７（ａ）および（ｂ）を参照しながら、本発明による光ディスク装置の第２の実施形態を説明する。図７（ａ）は、位相差検出回路１０１の内部構成例を示している。本実施形態の光ピックアップ装置における位相差検出回路１０１以外の構成は、実施形態１における光ピックアップ装置９０４の構成と同一である。

本実施形態の位相差検出回路１０１は、信号振幅演算回路７０１、信号加算回路７０２、および位相差演算回路７０３を備えている。

信号振幅演算回路７０１は、ＭＰＰ信号波形およびＳＰＰ信号波形の振幅が相互に電気的に等しくなるように、ＭＰＰ信号および／またはＳＰＰ信号に対する演算（変換）を行い、波形振幅が等しくなったＭＰＰ信号およびＳＰＰ信号を出力する。

信号加算回路７０２は、信号振幅演算回路７０１から出力されるＭＰＰ信号およびＳＰＰ信号を受け取り、両信号の和を演算し、和信号ＳｕｍＰＰとして出力する。位相差演算回路７０３は、信号加算回路７０２から出力される和信号ＳｕｍＰＰを受け取り、和信号ＳｕｍＰＰの振幅に基づき、特定の演算式により、ＭＰＰ信号およびＳＰＰ信号の位相差を求める。

図７（ｂ）を参照しながら、位相差の検出の具体的手順を説明する。図７（ｂ）は、上記の各演算回路で生成されるＭＰＰ信号、ＳＰＰ信号、および和信号ＳｕｍＰＰの各々の波形７０４、７０５、７０６を示している。

図２に示すＤＰＰ演算回路３０６から出力されたＭＰＰ信号およびＳＰＰ信号は、まず、信号振幅演算回路７０１へ入力される。そして、信号振幅演算回路７０１は、振幅を電気的に互いに等しく変換したＭＰＰ信号およびＳＰＰ信号を出力する。このとき、ＭＰＰ信号とＳＰＰ信号との間に発生している位相差φ、時間ｔ（ｓ）、信号の角速度ω（１／ｓ）を用いて、ＭＰＰ信号およびＳＰＰ信号を以下の式で表すことができる。

ＭＰＰ＝Ａ・ｓｉｎ（ω・ｔ） （式５）
ＳＰＰ＝−Ａ・ｓｉｎ（ω・ｔ−φ） （式６）
ここで、Ａは振幅を表す定数である。

変換後のＭＰＰ信号およびＳＰＰ信号は、信号加算回路７０２へ入力され、信号加算回路７０２は、ＭＰＰ信号とＳＰＰ信号とを加算した和信号ＳｕｍＰＰを算出し、算出した結果を位相差演算回路７０３へ出力する。

和信号ＳｕｍＰＰは、（式５）および（式６）に基づいて以下の（式７）で表される。

ＳｕｍＰＰ＝ＭＰＰ＋ＳＰＰ＝Ａ・ｓｉｎ（ω・ｔ）−Ａ・ｓｉｎ（ω・ｔ−φ）＝Ａ・（２−２ｃｏｓφ）^1/2・ｓｉｎ（ω・ｔ＋δ） ・・・（式７）
ここで、δは位相を表す定数である。

（式７）より、信号加算回路７０３へ入力される和信号ＳｕｍＰＰの信号波形の振幅は、Ａ・（２−２ｃｏｓφ）^1/2で表されるφの関数となる。

したがって、位相差演算回路７０３へ入力される和信号ＳｕｍＰＰの信号波形の振幅を検出し、演算することにより位相差φを求めることができる。すなわち、位相差演算回路７０３において、観測されるＳｕｍＰＰの信号波形の振幅をＢとすると、以下の（式８）で表される。

Ｂ＝Ａ・（２−２ｃｏｓφ）^1/2 （式８）

（式８）から明らかなように、各信号波形の振幅Ａおよび振幅Ｂの値（大きさ）を観測すれば、位相差φの値が求まる。このようにして算出した位相差φの値を示す信号（アナログまたはディジタルなどの形式は任意）を図５のオフセット補正量算出回路１０２へ送出し、オフセット量の補正を行う。具体的には、実施形態１の光ピックアップ装置について説明した動作と同様に、オフトラック量補正算出回路１０２が（式４）にしたがって補正オフトラック量を算出し、このオフトラック量を示す信号（アナログまたはディジタルなどの形式は任意）を対物レンズ駆動回路１０３へ送出する。この信号に基づいて、対物レンズ駆動回路１０３は対物レンズ駆動装置１０４を駆動し、対物レンズ２０５をディスク径方向に移動し、オフトラックを補正する。

このように本実施形態の構成によれば、光ディスクや対物レンズが光ディスクの径方向において傾いた場合に生じるＭＰＰ信号およびＳＰＰ信号の間に位相差φに起因するオフトラックが生じると、位相差φを検出し、検出した位相差φを用いて算出したオフトラック量をキャンセルするように、トラッキング制御を補正して実行する。このため、安定したトラッキング制御が可能となり、光ピックアップ装置の記録再生性能を改善することができる。

上述した位相差φを算出するために行うＭＰＰ信号およびＳＰＰ信号の演算は、通常の光ピックアップ装置が備えている演算回路（光ディスクからの信号の処理やサーボ制御などのための演算回路）を用いて容易に行うことができる。このため、新たに信号波形の位相検出回路を設ける必要がなく、簡素な回路構成によって実現することができ、安定したトラッキング制御を低いコストで達成することができる。

図８（ｂ）に示すような光ディスクの径方向傾きの角度は、光ディスクと光ピックアップとの配置関係によって変化する。また、光ディスクがモータによって回転している間に上記の傾き角度が周期的に高速で変動する場合もある。本発明によれば、そのような傾き角度の動的な変動に応答して、トラッキング制御に与えるオフセットを速やかに変化させることができるため、オフトラックを動的・適応的に減少させることが可能である。このように動的な補償が可能になるのは、本発明の光ディスク装置が信号波形の位相シフトを演算によって補償しているからである。

なお、本発明で検出する位相差φの変化が周期的である場合、その周期が求まれば、位相差φの測定動作をリアルタイムで常に実行する必要はなく、周期的に変化する大きさを予測してオフトラックを補償しても良い。そのようにすることにより、演算量を減少させることが可能である。

更に、上記の各実施形態では、オフトラックの補償に必要な演算処理を光ピックアップ装置の内部で行っているが、この演算の一部または全部を光ディスク装置内における光ピックアップ装置以外の部分（例えばサーボプロセッサなどのＩＣチップにおける演算部）で行っても良い。このようなサーボプロセッサは、例えば図９に示すサーボシステム９０６内に設けられている。

上記の構成を有する本発明の光ディスク装置によれば、データの記録／再生動作時において、メインビームおよび一対のサブビームを光ディスクへ集光し、光ディスクで反射されたメインビームおよびサブビームに基づいて、メインプッシュプル信号ＭＰＰ、サブプッシュプル信号ＳＰＰ、およびディファレンシャルプッシュプル信号ＤＰＰを求めるステップを実行する。そして、メインプッシュプル信号ＭＰＰとディファレンシャルプッシュプル信号ＤＰＰとの間にある位相差を検出するステップを実行する。更に、この位相差に基づいて、メインビームの光ディスクに対するトラッキング制御にオフセットを与え、ディファレンシャルプッシュプル信号ＤＰＰの位相シフトに起因するオフトラックを補償する。

本発明によれば、光ディスクや対物レンズが光ディスクの径方向に傾いた場合でも、ＭＰＰ信号とＳＰＰ信号との間の位相差に起因して生じるオフトラックを補正することができ、安定したトラッキング制御が可能となる。このため、光ピックアップ装置の記録再生性能を改善することができる。

光ピックアップ装置に用いられる光学系の構成を示す図である。 光ピックアップ装置に用いられる光検出器の構成を示す図である。 ＤＰＰ法によって得られる信号波形を示す図である。 位相差を持つＭＰＰ波形とＳＰＰ波形、ＤＰＰ波形を示す図である。 本発明による光ディスク装置における光ピックアップ装置（第１の実施形態）の構成を示す図である。 位相ずれを持つＤＰＰ波形とオフトラック補正されたＤＰＰ波形を示す図である。 （ａ）は、本発明による光ディスク装置における光ピックアップ装置（第２の実施形態）内の位相差検出回路の構成を示す図であり、（ｂ）は、第２の実施形態における演算で生成された信号の波形を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、光ディスク上における３つのビーム３０、３２および３３の光スポットの配置関係を模式的に示す図面である。 本発明の光ディスク装置の概略構成を示す図である。

Claims (8)

1. 光ディスクを回転させるモータと、
   光源と、
   前記光源から出た光の一部を回折することにより、０次光のメインビームと、前記０次光を挟んで両側に形成される＋１次光および−１次光から構成される一対のサブビームとを形成する回折手段と、
   前記メインビームおよび一対のサブビームを前記光ディスクへ集光する対物レンズと、
   前記光ディスクで反射されたメインビームおよびサブビームを受け、光電変換によって電気信号を出力する受光手段と、
   前記受光手段から出力される電気信号に基づいて、メインプッシュプル信号ＭＰＰ、サブプッシュプル信号ＳＰＰ、ならびに、前記メインプッシュプル信号ＭＰＰおよびサブプッシュプル信号ＳＰＰの差信号を求める演算部と、
   前記メインプッシュプル信号ＭＰＰと前記サブプッシュプル信号ＳＰＰとの間にある位相差を検出する位相差検出手段と
   を備え、
   前記位相差検出手段の出力に応じて前記メインビームの前記光ディスクに対するトラッキング制御にオフセットを与えることにより、前記差信号の位相シフトに起因するオフトラックを補償する光ディスク装置。
2. 前記差信号は、ディファレンシャルプッシュプル信号ＤＰＰである請求項１に記載の光ディスク装置。
3. 前記受光手段は、
   前記光ディスクで反射された前記メインビームを受光する４分割された光電変換部を有するメインビーム用光検出器と、
   前記一対のサブビームの一方を受光する２分割された光電変化部を有する第１サブビーム用光検出器と、
   前記一対のサブビームの他方を受光する２分割された光電変化部を有する第２サブビーム用光検出器と、
   を備えており、
   前記演算部は、
   前記メインビーム用光検出器の４分割された光電変化部の各々から得られる信号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに基づいて、前記メインプッシュプル信号ＭＰＰ＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）を求める第１の演算手段と、
   前記第１サブビーム用光検出器の２分割された光電変化部の各々から得られる信号Ｅ、Ｆと、および前記第２サブビーム用光検出器の２分割された光電変化部の各々から得られる信号Ｇ、Ｈに基づいて、前記サブプッシュプル信号ＳＰＰ＝（Ｆ−Ｅ）＋（Ｈ−Ｇ）を求める第２の演算手段と、
   前記第１の演算手段および前記第２の演算手段の出力に基づいて、前記ディファレンシャルプッシュプル信号ＤＰＰ＝ＭＰＰ−α×ＳＰＰ（αは定数）を求める第３の演算手段と、
   を更に備えている、請求項２に記載の光ディスク装置。
4. 前記メインプッシュプル信号ＭＰＰの波形振幅と前記サブプッシュプル信号ＳＰＰの波形振幅とが等しくなるように、前記メインプッシュプル信号ＭＰＰおよび／または前記サブプッシュプル信号ＳＰＰの振幅を調整する信号振幅演算手段と、
   前記信号振幅演算手段から出力される前記メインプッシュプル信号ＭＰＰおよび前記サブプッシュプル信号ＳＰＰの和を算出する信号加算手段と、
   前記信号加算手段の出力に基づいて、前記メインプッシュプル信号ＭＰＰと前記サブプッシュプル信号ＳＰＰとの間にある位相差を算出する位相差演算手段と、を備える請求項１から３のいずれかに記載の光ディスク装置。
5. 光源と、
   前記光源から出た光の一部を回折することにより、０次光のメインビームと、前記０次光を挟んで両側に形成される＋１次光および−１次光から構成される一対のサブビームとを形成する回折手段と、
   前記メインビームおよび一対のサブビームを光ディスクへ集光する対物レンズと、
   前記光ディスクで反射されたメインビームおよびサブビームを受け、光電変換によって電気信号を出力する受光手段と、
   前記受光手段から出力される電気信号に基づいて、メインプッシュプル信号ＭＰＰ、サブプッシュプル信号ＳＰＰ、ならびに、前記メインプッシュプル信号ＭＰＰおよびサブプッシュプル信号ＳＰＰの差信号を求める演算部と、
   前記メインプッシュプル信号ＭＰＰと前記サブプッシュプル信号ＳＰＰとの間にある位相差を検出する位相差検出手段と
   を備え
   前記位相差検出手段の出力に応じて前記メインビームの前記光ディスクに対するトラッキング制御にオフセットを与えることにより、前記差信号の位相シフトに起因するオフトラックを補償する光ピックアップ装置。
6. メインビームおよび一対のサブビームを光ディスクへ集光し、前記光ディスクで反射されたメインビームおよびサブビームに基づいて電気信号を出力するステップと、
   前記電気信号に基づいて、メインプッシュプル信号ＭＰＰ、サブプッシュプル信号ＳＰＰ、ならびに、前記メインプッシュプル信号ＭＰＰおよびサブプッシュプル信号ＳＰＰの差信号を求めるステップと、
   前記メインプッシュプル信号ＭＰＰと前記サブプッシュプル信号ＳＰＰとの間にある位相差を検出するステップと、
   前記位相差に基づいて、前記メインビームの前記光ディスクに対するトラッキング制御にオフセットを与えることにより、前記差信号の位相シフトに起因するオフトラックを補償する光ディスクの駆動方法。
7. 前記差信号は、ディファレンシャルプッシュプル信号ＤＰＰである請求項６に記載のディスクの駆動方法。
8. 前記差信号を求めるステップは、
   メインビーム用光検出器の４分割された光電変化部の各々から得られる信号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに基づいて、メインプッシュプル信号ＭＰＰ＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）を求めるステップと、
   第１サブビーム用光検出器の２分割された光電変化部の各々から得られる信号Ｅ、Ｆと、および第２サブビーム用光検出器の２分割された光電変化部の各々から得られる信号Ｇ、Ｈに基づいて、サブプッシュプル信号ＳＰＰ＝（Ｆ−Ｅ）＋（Ｈ−Ｇ）を求めるステップと、
   前記ディファレンシャルプッシュプル信号ＤＰＰ＝ＭＰＰ−α×ＳＰＰ（αは定数）を求めるステップと
   を含む請求項６に記載のディスクの駆動方法。

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