JP4501275B2 - 光ヘッド、受発光素子、及び光記録媒体記録再生装置、ならびにトラック判別信号検出方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光記録媒体に対して情報信号の記録及び／又は再生を行う光記録媒体記録再生装置、及びこのような光記録媒体記録再生装置に用いられる、光記録媒体に対して情報信号の書き込む及び／又は読み出しを行う光ピックアップ又は光ヘッド、ならびに上記光記録媒体記録再生装置において記録トラックの位置を検出するためのトラック判別信号検出方法に関し、特に、光記録媒体である光ディスクのランド部及びグルーブ部の双方に情報信号を記録する「ランドグルーブ方式」の光記録媒体記録再生装置、及び光記録媒体記録再生装置に用いられる光ピックアップ又は光ヘッド、ならびにトラック判別信号検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ディスクのような光記録媒体が提案され、この光記録媒体を用いて情報信号の記録及び／又は再生を行う種々の光記録媒体記録再生装置が提案され実施されている。
また、このような光記録媒体記録再生装置においては、光記録媒体に種々の方式の光ディスクが用いられ、この光ディスクに対して光ピックアップにより情報信号の書き込む及び／又は読み出しを行うようになっている。
【０００３】
光ピックアップは、半導体レーザのような光源を有し、この光源が発する光ビームを対物レンズにより光ディスクの情報記録面上に集光させて照射するように構成されている。そして、この光ピックアップは、光ディスクの記録面上に照射した光ビームにより、その記録面に情報信号を書き込み、また、この情報記録面上に照射した光ビームの信号記録面による反射光ビームを受光素子で検出することにより、光ディスクの信号記録面に記録された情報信号を読み取るように構成されている。
なお、この時の光ピックアップによる光ディスクへの情報信号の書き込み及び読み出しは、光ディスクの情報記録面上に螺旋状または同心円状に形成されたランド部、またはグルーブ部に沿って行われる。
【０００４】
一方、光ディスクにおいては、記録される情報信号の高密度化が進められている。例えば、再生専用のＲＯＭディスクとしては、「コンパクトディスク（ＣＤ）」（商標名）と同じく直径が１２０ｍｍの光ディスクを用いながら、記録容量がコンパクトディスクの記録容量である６５０ＭＢの約７倍に相当する４．７ＧＢに高めたＤＶＤ（商標名）が提案され実用化されている。
【０００５】
このような高記録密度化は、情報信号の記録及び再生が行える「書き換え可能ディスク」においても進行しており、書き換え可能な「ＤＶＤ」という位置付けで、いわゆる「ＤＶＤ−ＲＡＭ」ディスクを用いる光記録媒体記録再生装置が提案され、既に実用化されている。この「ＤＶＤ−ＲＡＭ」のディスクは、高密度化を図るために、従来のランド部もしくはグルーブ部の一方に記録する方式ではなく、ランド部及びグルーブ部の双方に情報信号を記録するランドグルーブ方式を採用している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記ＤＶＤ−ＲＡＭに代表されるように、高密度に書き換え可能ディスクにおいては、今後、ランドグルーブ方式が採用される可能性が高い。しかし、このランドグルーブ方式を、外部記憶装置や業務用映像記録／編集装置に用いる場合は、ランド部とグルーブ部の幅がほぼ等しく設定されていることによって、以下に述べる点で不具合が生じる。
ランド部もしくはグルー部の一方に記録する方式の場合、及びランドグルーブ方式の場合のトラッキングエラー信号と和信号との関係をもとに説明する。
【０００７】
まず、ランド部もしくはグルー部の一方に記録する方式の場合を代表して、ランド記録方式の場合のトラッキングエラー信号と和信号との関係について述べる。
ランド部の幅がグルーブ部よりも広い光ディスクを用いてランド部のみに記録を行うランド記録方式においては、トラッキングエラー信号ＴＥと戻り光（３スポット法を用いる場合はメインスポット）の和信号ＳＵＭとは、図２０に示すように、グルーブ部から次のグルーブ部までを一周期とした場合に１／４周期だけ位相がずれた関係にある。
【０００８】
したがって、トラッキングエラー信号ＴＥが０となるようにトラッキング制御を行う場合、図２０から明らかなように、トラッキングエラー信号ＴＥが０となる状態は、光ビームがランド部上に照射されている場合とグルーブ部上に照射されている場合がある。これら２つの場合は、和信号ＳＵＭの出力レベルによって区別することができる。
このように光ビームがランド部上に照射されている場合とグルーブ部上に照射されている場合の２つの場合を区別するための信号は、トラック判別信号またはクロストラック信号（ＣＴＳ）と称されている。
ところで、ランド記録方式のように、和信号ＳＵＭのレベルがランド部上とグルーブ部上で大きく異なる場合には、図２１に示す和信号のＡＣ成分（ＡＣ−ＳＵＭ）を用いることが可能である。この和信号の交流成分は、図２１に示すように、トラッキングエラー信号ＴＥに対して９０度位相の異なるトラック判別信号となっている。
このようなランド記録方式では、トラッキングエラー信号と和信号の交流成分との２信号を用いることで、高速でシーク動作をしている場合でも、トラックに対して光スポットがどちらの方向に何トラック動いたかを正確に知ることが可能となっており、安定してトラック横断数のカウントや、トラッキングサーボの引込動作を行うことができる。
【０００９】
次に、ランドグルーブ方式の場合のトラッキングエラー信号と和信号との関係について述べる。
ランドグルーブ方式では、記録再生特性を最適にするために、通常ランド部とグルーブ部とはほぼ同じ幅になるように設定されている。その結果、先の説明における和信号は、図２２に示すように、ランド部上とグルーブ部上でほぼ等しくなってしまい、トラック判別信号は和信号からは生成できなくなってしまう。その結果、特に、外部記憶装置や業務用映像記録／編集装置などの用途において頻繁に行われる高速シーク動作時に、所定のトラックに一度でアクセスすることが困難となり、アクセス時間が遅くなってしまうという問題点があった。
また、近年、記録密度向上に伴って、ランド部やグルーブ部の一方にのみ記録を行う方式においても、トラックピッチが非常に小さくなってきているために、ランド部とグルーブ部との幅の差がほとんどなくなってきており（幅の比が１：１に近づいてきており）、その結果、ＡＣ−ＳＵＭによるトラック判別が非常に困難になってきている。
【００１０】
そこで本発明の目的は、以上の点に鑑み、部品点数も少なく、部品の構成も簡単で、低コストな光記録媒体用光ヘッド、及びそのための、光学系や受光部パターンの簡単な新しいトラック判別信号検出方法、さらには高速アクセスの可能な光記録媒体記録再生装置を提供することにある。また、本発明は、既存のＤＶＤ／ＤＶＤ−ＲＡＭ／ＣＤ／ＣＤ−Ｒのごとき光記録媒体用の光ヘッド／光記録媒体記録再生装置だけではなく、ランドグルーブ記録方式を始めとする、溝構造により形成したトラック上に信号の記録再生を行う光記録媒体全般に対しても、良好なトラック判別信号を得ることができる光ヘッド及びトラック判別信号検出方法、並びにこれらを使用する光記録媒体記録再生装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の光ヘッドは、光記録媒体に対してトラッキング方向及びフォーカシング方向に移動可能に支持された対物レンズと、上記対物レンズを介して上記光記録媒体に光ビームを出射する光源と、上記光源から出射された光ビームと上記光記録媒体からの反射光ビームとを分離する光分離手段と、上記光分離手段によって分離された上記光記録媒体からの反射光ビームを受光する光検出手段と、上記光源から出射される光ビームを回折して、記録及び／又は再生のための主スポットを光記録媒体の情報記録面上に形成する主光束と、光記録媒体の情報記録面上において上記主スポットに対し離間した位置に副スポットを形成する副光束とに分離するスポット形成手段とを備え、前記スポット形成手段は、上記光記録媒体の情報記録面に形成される上記副スポットの収束状態を上記光記録媒体のトラックと直交するラジアル方向とトラックに沿うタンジェンシャル方向とで異ならせることにより、上記副スポットの上記ラジアル方向に収束する位置を上記対物レンズに近い位置か、上記対物レンズから遠い位置の少なくともいずれかに形成して、上記主スポットが上記光記録媒体の情報記録面で収束した状態で、上記副スポットが上記ラジアル方向に関して収束されない状態となるように上記副スポットを形成する。
更に、上記光検出手段は、上記主光束が上記光記録媒体の上記情報記録面から反射された光束である主反射光ビームを受光する主受光部と、上記副光束が上記情報記録面から反射された光束である副反射光ビームを受光する副受光部を備え、前記副受光部は、それぞれが独立した光検出信号を出力する複数の受光素子から構成され、一の上記副反射光ビームが上記複数の受光素子に跨って受光されることでこれら受光素子により上記副反射光ビームを分割して受光し、上記各受光素子から出力される信号を加減算することによりトラック判別信号が生成されることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の受発光素子は、対物レンズを介して光記録媒体に光ビームを出射する光源と、上記光源から出射された光ビームと上記光記録媒体からの反射光ビームとを分離する光分離手段と、上記光分離手段によって分離された上記光記録媒体からの反射光ビームを受光する光検出手段と、上記光源から出射される光ビームを回折して、記録及び／又は再生のための主スポットを光記録媒体の情報記録面上に形成する主光束と、光記録媒体の情報記録面上において上記主スポットに対し離間した位置に副スポットを形成する副光束に分離するスポット形成手段とを備え、前記スポット形成手段は、上記光記録媒体の情報記録面に形成される上記副スポットの収束状態を上記光記録媒体のトラックと直交するラジアル方向とトラックに沿うタンジェンシャル方向とで異ならせることにより、上記副スポットの上記ラジアル方向に収束する位置を上記対物レンズに近い位置か、上記対物レンズから遠い位置の少なくともいずれかに形成して、上記主スポットが上記光記録媒体の情報記録面で収束した状態で、上記副スポットが上記ラジアル方向に関して収束されない状態となるように上記副スポットを形成する。
更に、上記光検出手段は、上記主光束が上記光記録媒体の上記情報記録面から反射された光束である主反射光ビームを受光する主受光部と、上記副光束が上記情報記録面から反射された光束である副反射光ビームを受光する副受光部を備え、前記副受光部は、それぞれが独立した光検出信号を出力する複数の受光素子から構成され、一の上記副反射光ビームが上記複数の受光素子に跨って受光されることでこれら受光素子により上記副反射光ビームを分割して受光し、上記各受光素子から出力される信号を加減算することによりトラック判別信号が生成されることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の光記録媒体記録再生装置は、光記録媒体を回転駆動する駆動手段と、回転する光記録媒体に対して移動可能に支持された対物レンズを介して光を照射し、上記光記録媒体の情報記録面からの反射光ビームを上記対物レンズを介して光検出手段により検出する光ヘッドと、光検出手段からの検出信号に基づいて再生信号を生成する信号処理回路と、光検出手段からの検出信号に基づいて上記対物レンズを移動させるサーボ回路とを有する光記録媒体記録再生装置において、上記光ヘッドは、光ビームを出射する光源と、上記光源から出射された光ビームと光記録媒体からの反射光ビームとを分離する光分離手段と、上記光分離手段によって分離された上記光記録媒体からの反射光ビームを受光する光検出手段と、上記光源から出射される光ビームを回折して、記録及び／又は再生のための主スポットを光記録媒体の情報記録面上に形成する主光束と、光記録媒体の情報記録面上において上記主スポットに対し離間した位置に副スポットを形成する副光束に分離するスポット形成手段とを備え、前記スポット形成手段は、上記光記録媒体の情報記録面に形成される上記副スポットの収束状態を上記光記録媒体のトラックと直交するラジアル方向とトラックに沿うタンジェンシャル方向とで異ならせることにより、上記副スポットの上記ラジアル方向に収束する位置を上記対物レンズに近い位置か、上記対物レンズから遠い位置の少なくともいずれかに形成して、上記主スポットが上記光記録媒体の情報記録面で収束した状態で、上記副スポットが上記ラジアル方向に関して収束されない状態となるように上記副スポットを形成する。
更に、上記光検出手段は、上記主光束が上記光記録媒体の上記情報記録面から反射された光束である主反射光ビームを受光する主受光部と、上記副光束が上記情報記録面から反射された光束である副反射光ビームを受光する副受光部を備え、前記副受光部は、それぞれが独立した光検出信号を出力する複数の受光素子から構成され、一の上記副反射光ビームが上記複数の受光素子に跨って受光されることでこれら受光素子により上記副反射光ビームを分割して受光し、上記各受光素子から出力される信号を加減算することによりトラック判別信号が生成されることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のトラック判別信号検出方法は、ランド部及びグルーブ部の一方もしくは双方を有し、このランド部及びグルーブ部の一方もしくは双方に情報信号の記録が可能な光記録媒体が着脱可能に取り付けられる回転駆動機構により該光記録媒体を回転し、光ビームを出射する光源と該光ビームを光記録媒体の情報記録面上に集光させる対物レンズと光記録媒体の情報記録面からの反射光ビームを受光して出力信号を出力する光検出手段とを備えた光ヘッドを用いて、上記回転駆動機構により回転される光記録媒体より情報信号を読み出し、上記光ヘッドにおいては、上記光源から出射される光ビームを回折して、記録及び／又は再生のための主スポットを光記録媒体の情報記録面上に形成する主光束と、光記録媒体の情報記録面上において上記主スポットに対し離間した位置に副スポットを形成する副光束に分離し、かつ上記光記録媒体の情報記録面に形成される上記副スポットの収束状態を上記光記録媒体のトラックと直交するラジアル方向とトラックに沿うタンジェンシャル方向とで異ならせることにより、上記副スポットの上記ラジアル方向に収束する位置を上記対物レンズに近い位置か、上記対物レンズから遠い位置の少なくともいずれかに形成して、上記主スポットが上記光記録媒体の情報記録面で収束した状態で、上記副スポットが上記ラジアル方向に関して収束されない状態となるように上記副スポットを形成する。更に、上記光検出手段に、上記主光束が上記光記録媒体の上記情報記録面から反射された光束である主反射光ビームを受光する主受光部と、上記副光束が上記情報記録面から反射された光束である副反射光ビームを受光する副受光部とを設け、前記副受光部を、それぞれが独立した光検出信号を出力する複数の受光素子から構成し、一の上記副反射光ビームを上記複数の受光素子に跨って受光することでこれら受光素子により上記副反射光ビームを分割して受光し、上記各受光素子から出力される信号を加減算することによりトラック判別信号を生成することを特徴とする。
【００１５】
本発明の光ヘッドでは、スポット形成手段により、光源から出射される光ビームを回折して、記録及び／又は再生のための主スポットを光記録媒体の情報記録面上に形成する主光束と、光記録媒体の情報記録面上において主スポットに対し離間した位置に副スポットを形成する副光束に分離し、かつ光記録媒体の情報記録面に形成される副スポットの合焦位置を光記録媒体のトラックと直交するラジアル方向にシフトさせるようにした。
このため、ランド／グルーブ記録媒体に対しても、簡単な構成により、良好なトラック判別信号及びクロストーク信号が得られる光ヘッドが実現される。したがって、トラッキングサーボの引込や、シーク時のトラック横断数・トラック横断方向のカウントなど、従来使用していた制御方法がランドグルーブ記録にも使用することができる。
これに伴い、ランドグルーブ記録を用いる光記録媒体全般に対して適用可能で、部品点数も少なく、部品の構成も簡単な光ヘッドを提供できる。
【００１６】
また、本発明の受発光素子では、スポット形成手段により、光源から出射される光ビームを回折して、記録及び／又は再生のための主スポットを光記録媒体の情報記録面上に形成する主光束と、光記録媒体の情報記録面上において主スポットに対し離間した位置に副スポットを形成する副光束に分離し、かつ光記録媒体の情報記録面に形成される副スポットの焦点位置を光記録媒体のトラックと直交するラジアル方向にシフトさせるようにした。
このため、ランド／グルーブ記録媒体に対しても、簡単な構成により、良好なトラック判別信号及びクロストーク信号が得られる受発光素子が実現される。したがって、トラッキングサーボの引込や、シーク時のトラック横断数・トラック横断方向のカウントなど、従来使用していた制御方法がランドグルーブ記録にも使用することができる。
これに伴い、ランドグルーブ記録を用いる光記録媒体全般に対して適用可能で、部品点数も少なく、部品の構成も簡単な受発光素子を提供できる。
【００１７】
また、本発明の光記録媒体記録再生装置では、スポット形成手段により、光源から出射される光ビームを回折して、記録及び／又は再生のための主スポットを光記録媒体の情報記録面上に形成する主光束と、光記録媒体の情報記録面上において主スポットに対し離間した位置に副スポットを形成する副光束に分離し、かつ光記録媒体の情報記録面に形成される副スポットの焦点位置を光記録媒体のトラックと直交するラジアル方向にシフトさせるようにした。
このため、ランド／グルーブ記録媒体に対しても、簡単な構成により、良好なトラック判別信号及びクロストーク信号が得られる光記録媒体記録再生装置が実現される。したがって、トラッキングサーボの引込や、シーク時のトラック横断数・トラック横断方向のカウントなど、従来使用していた制御方法がランドグルーブ記録にも使用することができる。
これに伴い、ランド＆グルーブ記録を用いる光記録媒体全般に対して適用可能で、部品点数も少なく、部品の構成も簡単で、かつ光学系や受光部パターンの簡単な新しい、さらには高速アクセスの可能な光記録媒体記録再生装置が提供できる。
【００１８】
また、本発明のトラック判別信号検出方法では、ランド部及びグルーブ部の一方もしくは双方に情報信号の記録が可能な光記録媒体において、光ヘッドにより、光源から出射される光ビームを回折して、記録及び／又は再生のための主スポットを光記録媒体の情報記録面上に形成する主光束と、光記録媒体の情報記録面上において主スポットに対し離間した位置に副スポットを形成する副光束に分離し、かつ光記録媒体の情報記録面に形成される副スポットの合焦位置を光記録媒体のトラックと直交するラジアル方向にシフトさせ、光検出手段からの出力信号に基づいてトラック判別信号を生成するようにした。
このため、ランド／グルーブ記録媒体に対しても、簡単な構成により、良好なトラック判別信号及びクロストーク信号が得られるトラック判別信号検出方法が実現される。したがって、トラッキングサーボの引込や、シーク時のトラック横断数・トラック横断方向のカウントなど、従来使用していた制御方法がランドグルーブ記録にも使用することができる。
これに伴い、ランドグルーブ記録を用いる光記録媒体全般に対して適用可能で、部品点数も少なく、部品の構成も簡単で、かつ光学系や受光部パターンの簡単な新しいトラック判別信号検出方法を提供できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種種の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において、特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００２０】
図１は、本発明における光ヘッド及び受発光素子を組み込み、かつトラック判別信号検出方法を採用した光記録媒体記録再生装置の構成を示すブロック図である。
図１において、この光記録媒体記録再生装置１０１は、光ディスク１０２を回転駆動する駆動手段としてのスピンドルモータ１０３と、光ヘッド１０４と、その駆動手段としての送りモータ１０５とを備えている。
ここで、スピンドルモータ１０３は、システムコントローラ１０７及びサーボ制御回路１０９により駆動制御され、所定の回転数で回転される。
光ディスク１０２としては、再生専用のピットディスクを用いてもよいが、光変調記録を用いた記録再生ディスクである、「ＣＤ−Ｒ／ＲＷ」「ＤＶＤ−Ｒ」「ＤＶＤ−ＲＡＭ」「ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ」「ＤＶＤ＋ＲＷ」等や、４０５ｎｍ付近の短波長光源を用いた高密度光ディスクである「ＤＶＲ−ＢＬＵＥ」等を用いると、より効果的である。
【００２１】
信号変復調部及びＥＣＣブロック１０８は、信号の変調、復調及びＥＣＣ（エラー訂正符号）の付加を行う。光ヘッド１０４は、信号変調およびＥＣＣブロック１０８の指令に従って、この回転する光ディスク１０２の信号記録面に対して、それぞれ光照射を行う。このような光照射により記録が行われる。また、光ヘッド１０４は、光ディスク１０２の信号記録面からの反射光ビームに基づいて、後述するような光ビームを検出し、各光ビームに対応する信号をプリアンプ部１２０に供給する。
【００２２】
プリアンプ部１２０は、各光ビームに対応する信号に基づいてフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、ＲＦ信号等を生成できるように構成されている。再生対象とされる記録媒体の種類に応じて、サーボ制御回路１０９及び信号変調及びＥＣＣブロック１０８等により、これらの信号に基づく復調及び誤り訂正処理等の所定の処理が行われる。
これにより、復調された記録信号は、例えばコンピュータのデータストレージ用であればインタフェース１１１を介して、外部コンピュータ等に送出される。これにより、外部コンピュータ１１５等は、光ディスク１０２に記録された信号を、再生信号として受け取ることができるようになっている。
【００２３】
また、オーディオ・ビジュアル用であれば、Ｄ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器１１２のＤ／Ａ変換部でデジタル／アナログ変換され、オーディオ・ビジュアル処理部１１３に供給される。そして、このオーディオ・ビジュアル処理部１１３でオーディオ・ビデオ信号処理が行われ、オーディオ・ビジュアル信号入出力部１１４を介して外部の撮像・映写機器に伝送される。
上記光ヘッド１０４には、例えば光ディスク１０２上の所定の記録トラックまで、移動させるための送りモータ１０５が接続されている。スピンドルモータ１０３の制御と、送りモータ１０５の制御と、光ヘッド１０４の対物レンズを保持する二軸アクチュエータのフォーカシング方向及びトラッキング方向の制御は、それぞれサーボ制御回路１０９により行われる。
【００２４】
図２は、本発明の光記録媒体記録再生装置における光ヘッドの好適な実施の形態を示す構成図であり、図２（Ａ）は全体の平面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＡ−Ａ線に沿う概略側面図である。この実施の形態では、アナモルフイックプリズムを用いて、「ビーム整形」を行うタイプの光ヘッドの例を示している。
図２において、光ヘッド１０４は、半導体レーザ６１、往路コリメータレンズ６２、アナモルフイックプリズム６３、半波長板６４、光回折素子６５、偏光ビームスプリッタプリズム６６、１／４波長板６８、立上げミラー６９、対物レンズ７０、復路コリメータレンズ７１、ホログラム素子７２、シリンドルカルレンズ７３、光検出素子７４を備えている。
【００２５】
光記録媒体記録再生装置、特に「ＣＤ−Ｒ／ＲＷ」「ＤＶＤ−Ｒ」「ＤＶＤ−ＲＡＭ」「ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ」「ＤＶＤ＋ＲＷ」「ＤＶＲ−ＢＬＵＥ」などのような記録再生型の光記録媒体記録再生装置の場合、光ディスク上に集光したスポットの形状によって、記録特性が変化してしまう。通常、この種のシステムに用いられる光源としては、半導体レーザがよく用いられており、半導体レーザの場合、その出射ビームの発散角が、構造上、接合面に平行な方向（θ//方向）で半値全幅１０度程度、接合面に垂直な方向（θ⊥方向）で半値全幅２０〜３０度程度となっており（この発散角の違いθ⊥／θ//をアスペクト比という）、いわゆるアナモルフイックプリズム等を用いて、入射光ビームに対する出射光ビームの倍率を光ビーム断面の特定方向で変化（すなわち圧縮または伸張）させて出射し（ビーム整形）、光強度分布に、方向による不均一があまり大きく生じないようにしている。
【００２６】
次に、図２における光ヘッド１０４の光路を簡単に説明する。まず、半導体レーザ６１を出射した光ビームは、往路コリメータレンズ６２によって平行光に変換され、アナモルフイックプリズム６３に入射する。ここでは、本出願人が、特願Ｐ２０００−１２３７２３号において提案している直進型のアナモルフイックプリズムを用いている。このアナモルフイックプリズム６３によって、θ//方向に対応した方向の光ビームの断面が拡大され、光ビーム内における光強度分布の不均一性が補正される。光強度分布の補正された光ビームは、半波長板６４によって、偏光方向が回転変換された後、光回折素子６５によって、トラッキングエラー検出及び、ランドグルーブ判別に用いられる３ビーム、すなわち、直進する０次光と、±１次回折光に分離され、偏光ビームスプリッタプリズム６６に入射される。この分離された光ビームは、偏光ビームスプリッタプリズム６６の偏光ビームスプリッタ面６６a（Ｐ偏光は透過、Ｓ偏光は反射となされている）をＰ偏光として透過し、１／４波長板６８によって円偏光になり、この円偏光は、光ヘッド１０４の薄型化のために立上げミラー６９によって、進行方向を９０度変換され、対物レンズ７０に入射する。ここで、光回折素子６５は、ランドグルーブ判別信号（ＣＴＳ信号）を得るために、サイドスポット（副スポット）のＲａｄｉａｌ方向（トラックに直交する方向）の合焦位置がわずかにシフトするように、トラックに直交する方向に関して焦点距離が変化されている。
【００２７】
なお、光回折素子６５は、図１６（Ａ）に示すように、同一の曲線パターンが等間隔に繰り返されるホログラムパターンを有している。これにより、光回折素子６５は、光ディスク１０２に対して情報信号の記録及び／又は再生を行うための０次光（主スポット）を光ディスク１０２の情報記録面上に形成する主光束と、光ディスク１０２の情報記録面上において主スポットに対し離間した位置に±１次回折光（副スポット）を形成する副光束に分離し、そして、各副光束は、主光束に対して対物レンズからトラックに直交する方向（Ｒａｄｉａｌ方向）の合焦位置までの距離が異なり、かつ各副光束は、光ディスク１０２の情報記録面上に形成されたトラックの法線方向の主スポットに対する距離の絶対値をＳ、トラックピッチをＰ、ｎを整数としたとき、Ｓ≒Ｐｎ／２が成立する位置に形成される。なお、２つの副スポットについては、回折する方向が異なるため、図１６（Ｂ）の＋１次光透過位置、−１次光透過位置で示すように、透過する位置がずれてしまうが、同一パターンの繰り返しなので、位置による特性変化は発生しない。特に、各副スポットは、ランドグルーブ記録方式の場合、主スポットに対して以下の式が成立する２つの位置に形成されていることが望ましい。
Ｓ≒+Ｐ／２Ｓ≒-Ｐ／２なお、トラックピッチＰとは、ランドグルーブ方式を採用し、光ディスク上のランド部及びグルーブ部の双方に情報信号を記録する場合であっても、ランド部から次のランド部までの距離、又は、グルーブ部から次のグルーブ部までの距離をいう。
【００２８】
一般に、スポット径に対してトラックピッチが狭くなってくると、主トラックに隣接した隣接トラックの信号をも一緒に再生してしまい、隣接トラックによるクロストークが大きくなり、Ｓ／Ｎが悪化して記録信号が正確に再生できなくなるという問題がある。これに対し、情報記録面上の１つのトラックに主スポットを、この１つのトラックの内外周に隣接するトラックに副スポットをそれぞれ配置し、副スポットの反射光束を光検出素子７４が受光することにより、この光検出素子７４の受光部から発生する信号に基づいてクロストーク信号を生成し、主スポットの反射光束を光検出素子７４の受光部が受光することにより、その受光部から発生する信号から上記クロストーク信号を減ずることで、クロストークキャンセルを行い、再生しようとする主トラックの内外周の隣接トラックからのクロストークの影響を軽減することが可能である。本発明の実施の形態では、副スポットをトラックと直交するラジアル方向にのみ合焦位置をシフトさせることにより、すなわち、ラジアル方向に関して焦点距離を変化させることにより、トラック方向の合焦位置は保たれ、副スポットによる隣接トラックの信号再生には問題は生じず、良好なクロストーク信号が得られる。同様に、ランド部もしくはグルーブ部の一方のみに記録を行う方式の場合には、Ｓ≒+ＰＳ≒-Ｐとすることで、同様に良好なクロストーク信号を得ることが可能である。
【００２９】
対物レンズ７０に入射された光ビームは対物レンズ７０によって、光ディスク１０２の情報記録面上に集光され、信号の記録または再生が行われる。
一方、光ディスク１０２の信号記録面から反射されて戻ってきた光ビームは再び対物レンズ７０によって平行光に変換され、立上げミラー６９によって光路が９０度変換された後、１／４波長板６８に入射する。１／４波長板６８に入射された光ビームは１／４波長板６８によって、往路に対し９０度偏光方向が変換され、さらに、偏光ビームスプリッタプリズム６６の偏向ビームスプリッタ面６６aをＳ偏光として反射した後、全反射面６６bを全反射し、復路コリメータレンズ７１に入射される。復路コリメータレンズ７１に入射された光ビームは復路コリメータレンズ７１によって、収束光に変換された後、ホログラム素子７２に入射する。その後、ホログラム素子７２によって、フォーカスエラー信号をスポットサイズ法によって検出するための±１次光と、ＲＦ信号検出及びトラッキングエラー信号検出を行うための０次光とに分離される。
【００３０】
上記分離された各光ビームは、そのうちの０次光を用いて差動プッシュプル法によりトラッキングエラー信号が得られるように、また、本発明の方式により、トラック判別信号が得られるように、シリンドリカルレンズ７３を透過することによって、光ディスク１０２上のトラックを横断する方向（Ｒａｄｉａｌ方向）に対応する方向のみ合焦位置が延長され、光検出素子７４によって受光される。
従って、０次光の光スポットは、後述のようにＲａｄｉａｌ方向（ＰｕｓｈＰｕｌｌ方向）に細長く延びた形状のスポットとなって光検出素子７４のトラッキングエラー検出用の受光部に入力される。
また、±１次光は、ホログラム素子７２によって合焦位置が対称に制御されることにより、Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ方向には互いに同じ光スポット径に拡大され、光検出素子７４のスポットサイズ検出用の受光部に入力される。
そして、受光された光信号をもとに、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、ランドグルーブ判別信号等のサーボ信号及び、ＲＦ信号が生成され、情報の再生及び、光ディスク上の光スポットの制御が行われる。光検出素子７４上におけるスポットと受光部との関係を図３に示している。
【００３１】
光検出素子７４への入射光ビーム形成光学系は、復路コリメータレンズ７１、ホログラム素子７２及びシリンドリカルレンズ７３により構成され、この入射光ビーム形成光学系は、光検出素子７４への入射する光ビームが光ディスクのラジアル方向に対応した光検出素子７４のＺ方向に関して合焦する点と、その光ビームが光ディスクのタンジェンシャル方向に対応した光検出素子７４のＹ方向に関して合焦する点とが別々の点になるようにしている。すなわち、入射光ビーム形成光学系の、その出射光ビームがＺ方向に関して合焦する点までの焦点距離と、その出射光ビームがＹ方向に関して合焦する点までの焦点距離とが異なっている。
【００３２】
また、フォーカスエラーの導出は、光ディスク上に照射されているメインスポットの反射光ビームをホログラム素子で分離して形成した３つの光ビームのうち、±１次光に対応する２つの光ビームの光検出素子上における光スポットの径に基づいて行われ、ホログラム素子を用いることによって、フォーカスエラーの変化に応じてそれら２つの光スポットの径が互いに逆方向に変化するようにしてある。なお、フォーカスエラーを検出するための光スポットの径の変化は、Y方向（タンジェンシャル方向）の径の変化を検出するだけで十分である。
また、トラッキングエラーの導出は、光ディスク上に照射されている３本の光ビームからの３本の反射光ビームの光検出素子上における各々の光スポット内にZ方向（ラジアル方向）の光強度分布の変化に基づいて行われる。このため、それら光スポットが常にZ方向にある程度の大きさを有している必要がある。
【００３３】
従って、フォーカスエラーに関しては、光スポットのY方向の径が適切であることが重要であり、トラッキングエラーに関しては、光スポットのZ方向の径が適切な大きさを有することが重要である。
本実施の形態では、光検出素子入射光ビーム形成光学系に、一方向にのみパワーを有するシリンドリカルレンズと、一方向にのみパワーを有するホログラム素子とを使用し、これら光学素子のパワーを有する方向が互いに直交するように組み合わせることで、上記２点を達成している。
【００３４】
従って、本実施の形態で云う「Ｒａｄｉａｌ方向に合焦位置ずれのない状態」とは、「光検出素子へ入射している光ビームが、光検出素子のZ方向（光ディスクのトラックを横切るラジアル方向に対応）に関して収束（合焦）している状態」を意味し、逆に「Ｒａｄｉａｌ方向に合焦位置ずれした状態」とは、「光検出素子へ入射している光ビームが、光検出素子のZ方向に関して収束していない（デフォーカス状態）状態」を意味する。
また、「Ｒａｄｉａｌ方向のみ合焦位置を延長する」とは、「光検出素子入射光ビーム形成光学系のZ方向に関して収束する収束距離（焦点距離）を延長する」ことを意味し、「Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ方向のみ合焦位置をシフトする」とは、「光検出素子入射光ビーム形成光学系のY方向に関して収束する収束距離（焦点距離）を変化させる」ことを意味する。
【００３５】
図３は、光ディスク１０２の情報記録面上からの主・副反射光スポットに対応する光検出素子７４上における光スポットと受光部との関係を示す平面図である。この図３において、両側の受光部７４１（分割領域ａ、ｂ、ｃ、ｎ、ｏ）と受光部７４２（分割領域ｄ、ｅ、ｆ、ｐ、ｑ）がフォーカスエラー信号を検出するためのものであり、中央の３つの受光部７４３（分割領域ｊ、ｋ、ｓ）と、受光部７４４（分割領域ｈ、ｉ、ｒ）と、受光部７４５（分割領域ｌ、ｍ、ｔ）がトラッキングエラー信号を検出するためのものである。また、中央の１つの受光部７４４（分割領域ｊ、ｋ、ｓ）がＲＦ信号を検出するためのものである。そして、図中Ｙ方向（Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ方向）の光スポット径は、シリンドリカルレンズ７３の影響を受けておらず、スポットサイズ法を用いたフォーカスエラー演算には影響がない。一方、図中Ｚ方向（Ｒａｄｉａｌ方向）の光スポット径（受光部ｈ、ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｍ、ｒ、ｓ、ｔによって受光される光スポット）は、ホログラム素子７２によって分離された０次光のスポットで大きくなっており、これによって差動プッシュプル法によるトラッキングエラー検出が可能となる。
【００３６】
このような構成の光検出素子７４における各検出信号は、光検出素子７４上の各受光領域の出力値をａ〜ｑとすると、光ヘッド１０４の光検出素子７４の半導体基板上に形成された図示しないアンプにより電流ー電圧変換された後、図示しない演算回路もしくは、各分割受光部と接続された光検出素子外部の演算回路により、以下のようにして、フォーカスエラー信号ＦＥ、トラッキングエラー信号ＴＥ、トラック判別信号ＣＴＳ及びＲＦ信号が演算される。
すなわち、本発明に係るトラック判別信号検出方法は、以下のようにして、上記演算回路によって実行される。
ＣＴＳ＝｛（ｈ＋ｉ）−（ｌ＋ｍ）−ｔ｝
また、フォーカスエラーＦＥ、トラッキングエラーＴＥ、ＲＦ信号は、例えば、以下の演算式に従って演算される。
ＦＥ＝（ａ＋ｃ−ｂ−ｎ−ｏ）−（ｄ＋ｆ−ｅ−ｐ−ｑ）
ＴＥ＝（ｊ−ｋ）−Ｋ×｛（ｈ−ｉ）＋（ｌ−ｍ）｝
なお、ここでＫは係数である。
ＲＦ＝ｊ＋ｋ＋ｓ
【００３７】
以上のような構成により、１つの光検出素子７４で複数の信号を得ることができ、光検出素子を複数用いることなく、かつ分岐プリズムを使用することなく、全ての必要な信号の検出が可能となる。
その結果、部品点数の削減、光検出素子の調整工程の簡略化によって、部品コスト、生産コストともに低減が可能になるとともに、光ヘッドの小型化も可能となる。
なお、本実施例においては、ホログラム素子７２とシリンドリカルレンズ７３とを別の光学部品として説明したが、もちろん、シリンドリカルレンズの平面側の面にホログラムを形成しても構わない（図４参照）。これにより、さらに部品点数を削減することが可能となる。
【００３８】
また、スポットサイズ法によるフォーカスエラー信号の、デフォーカスした位置でのオフセット変動を防止するために、スポットサイズ検出を行う受光部７４１、７４２の分割領域を図３に示すように５分割し、この各受光部７４１、７４２の５分割したうちの最も外側に位置する２つの分割領域（ｎ、ｏ、ｐ、ｑ）を光スポットのオフセット量を検出するための領域として用いることにより、光スポットのオフセット変動時に迅速に対応できるようにする。
また、プッシュプル検出を行う際に、光スポットの分割を３分割にして、ランドグルーブ式の記録媒体において、信号歪に影響するスポット中央部を除去するようにしてもよい。
【００３９】
また、図３に示す構成では、ホログラム素子７２によって、スポットサイズ検出を行う方向（Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ方向）のみ、±１次光の合焦位置をシフトさせる設計となっているため、０次光と、±１次光の３スポットのＲａｄｉａｌ方向の合焦位置はほぼ同等に保たれる。従って、シリンドリカルレンズ７３によってＲａｄｉａｌ方向の合焦位置をずらしても、±１次光のスポット形状の非対称が起きない。その内容を示したのが図４である。
【００４０】
図４は、このようなホログラム素子を用いた場合の各光スポットの具体例を示す説明図であり、図４（Ａ）はＲａｄｉａｌ方向の光スポットの状態を示し、図４（Ｂ）はＴａｎｇｅｎｔｉａｌ方向の光スポットの状態を示している。また、図４（Ｃ）は光検出素子７４における各受光部と光スポットとの関係を示している。
なお、図４に示すホログラム素子（Ｃｙｌ−ＨＯＥ）５１は、シリンドリカルレンズ（Ｃｙｌ−Ｌｅｎｓ）５０の平面に一体に設けられた場合の例である。
図４（Ａ）に示すように、Ｒａｄｉａｌ方向については、各光スポットにシリンドリカルレンズ５０による合焦位置のシフトだけが作用し、各光スポット径はほぼ同等になる。すなわち、ホログラム素子５１の作用（ＨＯＥパワー）は働かない。
【００４１】
一方、図４（Ｂ）に示すように、Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ方向については、ホログラム素子５１の作用（ＨＯＥパワー）によって各光スポットの合焦位置が個別にシフトされ、０次光の合焦位置は光検出素子の受光面にほぼ一致する。また、±１次光の合焦位置は一方が延長され、他方が短縮されることにより、互いに同等のスポット径に拡大された状態で光検出素子に受光される。
なお、図４（Ｂ）は、０次光の両側に±１次光を示しているが、これは説明のためであり、実際には０次光と±１次光の各スポットは、Ｒａｄｉａｌ方向に１列に配置されているため、図４（Ｂ）の紙面方向に重なり合っているものである。
以上のような構成により、限られた受光面積内で、プッシュプル法によるトラッキングエラー検出を行う方向（Ｒａｄｉａｌ方向）の０次光のスポット径の大きさを、より大きくすることが可能となり、デフォーカスによる光スポット径の変化や受光部に対する光スポットの環境変化等による位置ずれ等に対し、検出精度の低下による特性劣化も緩和することが可能となる。
【００４２】
次に、本発明に係るトラック判別信号検出方法における信号検出の原理について説明する。
本発明においては、主スポットに対して、Ｒａｄｉａｌ方向の合焦位置の異なる副スポットを形成し、主スポットが合焦して、信号の記録再生を行う状態にあるときに、副スポットがＲａｄｉａｌ方向に非合焦状態にあるようにする。この状態で、スポットが光記録媒体上のトラックを横断すると、主スポットではランド／グルーブで光強度分布が等しいのに対して、副スポットでは、Ｒａｄｉａｌ方向の合焦位置ずれによる波面の干渉状態の変化によって、ランド／グルーブでスポット内の光強度分布に大きな差異が生じることを用いてトラック判別を行う。
【００４３】
例えば、光記録媒体記録再生装置において、光ディスクにおける回折光の対物レンズ瞳上における光強度分布及び位相分布を計算した結果を図５乃至図１０に示す。
ここに示した計算結果の計算条件としては、光ヘッドが照射する光ビームの波長４０５ｎｍとし、対物レンズの開口数（ＮＡ）を０．８５とし、光ディスク上の記録トラックの周期を０．６０μｍ（＝０．３０×２）とし、グルーブ部の往復位相深さをλ／６とした。また、簡単のため、ランド部及びグルーブ部は共に等幅の矩形とした。また、スポットがグルーブ部上にある場合と、ランド部上にある場合について、それぞれ、合焦時、±０．３５μｍＲａｄｉａｌ方向の合焦位置がシフトしている場合の戻り光（反射光ビーム）の光強度分布を示している。
【００４４】
この図５乃至図１０において、図５は光スポットがランド部上に合焦している時の戻り光（反射光ビーム）の光強度分布を示し、図６は光スポットがグルーブ部上に合焦している時の戻り光（反射光ビーム）の光強度分布を示す。また、図７は光スポットがランド部上にあって、そのＲａｄｉａｌ方向の合焦位置が焦点距離の延長する方向に−０．３５μｍシフトしている時の戻り光（反射光ビーム）の光強度分布を示し、図８は光スポットがグルーブ部上にあって、そのＲａｄｉａｌ方向の合焦位置が焦点距離の延長する方向に−０．３５μｍシフトしている時の戻り光（反射光ビーム）の光強度分布を示す。また、図９は光スポットがランド部上にあって、そのＲａｄｉａｌ方向の合焦位置が焦点距離の延長する方向に＋０．３５μｍシフトしている時の戻り光（反射光ビーム）の光強度分布を示し、図１０は光スポットがグルーブ部上にあって、そのＲａｄｉａｌ方向の合焦位置が焦点距離の延長する方向に＋０．３５μｍシフトしている時の戻り光（反射光ビーム）の光強度分布を示す。
【００４５】
ランドグルーブ記録方式においては、ランド部及びグルーブ部の双方に記録するため、通常のランド−ランド間又は、グルーブ−グルーブ間に相当する距離をトラック周期で考えると、スポット径に対するトラック周期が大きいため、光ディスクにおける回折光の対物レンズ瞳上における重なり方が、「ランドまたはグルーブの一方のみに記録する方式」と「ランドグルーブ記録方式」とで大きく異なってくる。
すなわち、図１１に示すように、従来のランド記録方式を用いた光ディスク再生では、図１２に示すように、対物レンズ瞳の中心部分において０次光と±１次光の全てが重なることはないのに対して、図１３に示すように、ランドグルーブ記録方式を用いた場合には、図１４に示すように、０次光と±１次光とが互いに重なってしまう場合が多い。図５、図６、図８及び図９において、反射光ビームの中央部分で光強度が突出している部分は、そのような重なりが生じている領域である。
【００４６】
図５及び図６から明らかなように、Ｒａｄｉａｌ方向の合焦位置ずれのない状態では、光スポットがランド部上にあるかグルーブ部上にあるかで反射光ビーム内の光強度分布が変わらない。これが、前述したように、ランドグルーブ記録方式を採用した場合において、和信号をトラック判別信号として用いることができない原因である。これに対して、Ｒａｄｉａｌ方向に合焦位置ずれした状態では、図７と図８、及び図９と図１０に示すように、光スポットがランド部上にある時とグルーブ部上にある時とで、反射光ビーム内の光強度分布に差異が生じている。しかも、合焦位置ずれの方向によって、ランド部とグルーブ部との関係が逆転していることがわかる。
【００４７】
先に述べたように、光スポットがＴａｎｇｅｎｔｉａｌ方向に相当する方向に絞られた状態となっているため、光検出素子７４の受光部７４３、受光部７４４及び受光部７４５上における光強度分布の変化の様子を模式的に表すと、図１５の（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、主スポットに対応する受光部７４３の中央部分の光強度も周辺部分の光強度も同じであるが、副スポットに対応する受光部７４４及び受光部７４５の場合は、中央部分の光強度が大きくなる場合と、周辺部分の強度が大きくなる場合との間で変化する。このため、ランド部及びグルーブ部上での光強度分布の変化による各受光部からの出力の変化を用いて、トラック判別信号を、既に述べたＣＴＳの演算式によって得ることができる。
なお、図１５の（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）において、受光部７４４及び受光部７４５上に形成される光スポットの白抜きの部分は光強度の大きい状態を表し、黒塗りの部分は光強度の小さい状態を表している。
【００４８】
図１５（Ａ）は、本発明におけるトラック判別信号検出方法によって検出されるトラック判別信号（ＣＴＳ信号）とトラックエラー信号（ＴＲＫエラー信号）との関係を示すグラフである。この図１５（Ａ）において、トラック判別信号（ＣＴＳ信号）は、トラックエラー信号（ＴＲＫエラー信号）に対して、グルーブ部から次のグルーブ部までを一周期とした場合に１／４周期だけ位相がずれた関係にある。そして、図１５の（Ｂ）、（Ｄ）に示す反射光ビームの光強度分布は、反射光ビームが図１５（Ａ）のグルーブ部上にある時にそれぞれ対応し、図１５（Ｃ）に示す反射光ビームの光強度分布は、反射光ビームが図１５（Ａ）のランド部上にある時に対応している。また、この場合における主スポットと副スポットとの光記録媒体上における位置関係は、主スポットがグルーブ部上にあるとき、副スポットはランド部上に、もしくは主スポットがグルーブ部上にあるとき、副スポットはグルーブ部上にあるように設定することが望ましく、どちらに設定するかによって、トラック判別信号の正負が反転する。
【００５０】
このようにして、トラック判別信号を生成することにより、ランド幅とグルーブ幅が略等しい光ディスクを用いて「ランドグルーブ記録方式」を実行する場合においても、従来から「ランド記録方式」又は「グルーブ記録方式」で使用されてきた種々のトラッキング制御方法が使用可能となる。
すなわち、上述のトラック判別信号を従来のトラッキング制御における「ＣＰＩ信号」として使用することにより、トラッキングサーボ引込、トラック横断の数及び方向のカウント（トラバースカウント）が実現される。
なお、「ＣＰＩ信号」はトラッキングエラー信号に対して１／４トラック周期の位相差を有する信号であり、従来からランド記録方式」又は「グルーブ記録方式」において、トラッキングサーボ引込、トラック横断のカウントのために使用されている。
【００５１】
次に、本発明による受発光素子を用いる集積光学系について説明する。
図１７は、本発明の受発光素子を用いた光ヘッドの好適な実施の形態を示す構成図である。
図１７において、光ヘッド５は、光源と光検出素子と光学部品を複合、集積化した受発光素子１２０と、この受発光素子１２０から出射された光ビームを最適な状態で光ディスク１０２上に集光するため、及び光ディスク１０２からの反射光ビームを受発光素子１２０へ戻すための他の光学部品、すなわち、対物レンズ７０、色収差補正レンズ８３、１／４波長板６８、液晶素子７７、アナモミラー８２、コリメータ８１、光検出素子６７を備えている。
【００５２】
この実施例では、光の往復路でコリメータレンズも共通化し、アナモルフイックプリズムと立上げミラーとを一体化させている。また、４０５ｎｍ帯の短波長光源を用いる場合の色収差の発生を考えて、色収差補正レンズを設けてある。
次に、図１７における光ヘッド５の光路を簡単に説明する。
まず、受発光素子１２０からトラッキングエラー検出、及びランドグルーブ判別に用いられる３ビームに分離されて出射された光ビームは、コリメータ８１によって平行光に変換され、アナモミラー８２に入射される。
【００５３】
アナモミラー８２によって、θ//方向に対応した方向の光ビームの断面が拡大され、光ビーム内における光強度分布の不均一性が補正されるとともに、θ//方向とθ⊥方向とでの倍率差が発生する。
光強度分布を補正された光ビームは、「ＤＶＲ−ＢＬＵＥ」等の高開口数（ＮＡ）の系において、ディスク基板厚誤差等により発生する球面収差補正用の液晶素子７７によって最適な球面収差状態になされた後、１／４波長板６８によって円偏光になり、色収差補正レンズ８３によって最適な色収差を付加され、対物レンズ７０に入射される。そして、この対物レンズ７０によって光ディスク１０２の情報記録面上に集光され、信号の記録再生が行われる。
【００５４】
光ディスク１０２から反射されて戻ってきた光ビームは、再び対物レンズ７０によって平行光に変換され、色収差補正レンズ８３を透過し、１／４波長板６８に入射される。
この１／４波長板６８によって、往路に対して９０度偏光方向を変換され、液晶素子７７をそのまま透過した後、再びアナモミラー８２で反射され、コリメータ８１によって収束光に変換された後、受発光素子１２０に入射される。
その後、受発光素子１２０において、フォーカスエラー信号をスポットサイズ法によって検出するために、Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ方向のみ合焦位置をシフトされた±１次光と、ＲＦ信号検出、トラッキングエラー信号、及びランドグルーブ判別信号検出を行うための０次光とに分離される。
【００５５】
そして、この分離された光ビームは、図２で示す場合と同様に、受発光素子１２０で差動プッシュプル法によりトラッキングエラー信号を得られるように、光ディスク１０２上のトラック方向を横断する方向（Ｒａｄｉａｌ方向）に対応する方向のみ合焦位置を延長され、受発光素子１２０の光検出部で受光される。
光検出部では、この受光された光信号をもとに、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、ランドグルーブ判別信号等のサーボ信号、及びＲＦ信号が生成され、情報の再生、及びディスク上の光スポットの制御が行われる。
以上のような構成により、上述した図２に示す場合に比して、さらに部品点数の削減、及び光ヘッドの小型化が可能となる。
【００５６】
次に、本発明における受発光素子の内部構成について、図１８を参照して説明する。
図１８（Ａ）は本実施の形態における受発光素子の内部構造の詳細例を示す構成図である。
次に、この受発光素子１３０の光路を簡単に説明する。
まず、光源１３１を出射した光は、ミラープリズム１３２によって光路を折り曲げられ、基板１３３上のアパーチャを通過し、半波長板１３４によって偏光方向を回転され、複合レンズ１３５に入射する。
そして、この複合レンズ１３５上の光回折素子１３５ａによって、トラッキングエラー検出、及びランドグルーブ判別に用いられる３ビームに分離され、複合レンズ上のカップリングレンズ１３５ｂによって、複合プリズム１３６、コリメータ８１に入射する開口数（ＮＡ）を小さく変換され、複合レンズ１３６の偏光ビームスプリッタ膜１３６ａ（Ｐ偏光は透過、Ｓ偏光は反射となされている）をＰ偏光として透過し、コリメータ８１へと向かう。
【００５７】
光ディスクから反射されて戻ってきた光ビームは再びコリメータ８１によって収束光に変換された後、複合プリズム１３６の偏光ビームスプリッタ膜１３６ａをＳ偏光として反射し、ハーフミラー１３６ｂによって一部は反射、一部は透過光に分離される。
反射した光は、複合レンズ上のシリンドリカルレンズ１３５ｃによってディスク上のトラック方向を横断する方向（Ｒａｄｉａｌ方向）に対応する方向にのみ合焦位置を延長され、複合レンズ９５上のホログラム素子１３５ｄによってフォーカスエラー信号をスポットサイズ法によって検出するために、Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ方向にのみ合焦位置がシフトされた±１次光と、ＲＦ信号検出、トラッキングエラー信号、及びランドグルーブ判別信号検出を行うための０次光とに分離され、光検出素子１３７によって受光される。
ハーフミラー１３６ｂを透過した光は、全反射面１３６ｅによって全反射され、複合レンズ上の凹レンズ１３５ｅによって合焦位置が調整され、分割型ホログラム素子１３５ｇによってＲＦ信号を検出するための０次光と、ＤＰＤ信号を検出するための±１次光とに分離され、光検出素子１３７に集光される。
【００５８】
図１９は、分割型ホログラム素子１３５ｇの構成を示す斜視図である。
分割型ホログラム素子１３５ｇの各分割領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの透過光は、図示のように組み合わせで、ＲＦ信号の検出用受光部１３７ＦとＤＰＤ信号検出用の各受光部１３７Ｇ、１３７Ｈ、１３７Ｉ、１３７Ｊで受光する。
すなわち、受光部１３７Ｇには、分割型ホログラム素子１３５ｇの分割領域Ａ、Ｃを透過した−１次光が受光され、受光部１３７Ｈには、分割型ホログラム素子１３５ｇの分割領域Ｂ、Ｄを透過した−１次光が受光される。また、受光部１３７Ｉには、分割型ホログラム素子１３５ｇの分割領域Ｂ、Ｄを透過した＋１次光が受光され、受光部１３７Ｊには、分割型ホログラム素子１３５ｇの分割領域Ａ、Ｃを透過した＋１次光が受光される。
【００５９】
このような構成の光検出素子１３０における各信号は以下のようになる。
まず、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、ランドグルーブ判別信号は、図１８（Ｂ）に示すような受光部１３７Ａ、１３７Ｂ、１３７Ｃ、１３７Ｄ、１３７Ｅにより、上述した実施例の場合と同様の式によって検出される。
また、図１８（Ｃ）に示すＲＦ信号の検出用受光部１３７Ｆの出力をＲＦとすると、ＲＦ信号は、ＲＦ信号＝ＲＦの式で検出できる。
さらに、図１８（Ｃ）に示すＤＰＤ法によるトラッキング信号の検出用受光部受光部１３７Ｇ、１３７Ｊの出力の和をＡＣ、受光部１３７Ｈ、１３７Ｉの出力の和をＢＣとすると、ＤＰＤ信号は、
ＤＰＤ信号＝出力ＡＣと出力ＢＤの位相差信号
の式で検出できる。
【００６０】
受光された光信号をもとに、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、ランドグルーブ判別信号等のサーボ信号及び、ＲＦ信号が生成され、情報の再生及び、ディスク上の光スポットの制御が行われる。
上記各種の信号は例えば、次の式によって検出される。
ＣＴＳ＝｛（ｈ＋ｉ）−（ｌ＋ｍ）−ｔ｝
ＦＥ＝（ａ＋ｃ−ｂ−ｎ−ｏ）−（ｄ＋ｆ−ｅ−ｐ−ｑ）
ＴＥ＝（ｊ−ｋ）−Ｋ×｛（ｈ−ｉ）＋（ｌ−ｍ）｝ Ｋは係数
ＲＦ信号＝出力ＲＦ
ＤＰＤ信号＝出力ＡＣと出力ＢＤの位相差信号
これにより、ＲＦ信号が、単独ＰＤから生成可能となり、ＲＦ信号の低ノイズ化、広帯域化が可能となるとともに、ＤＰＤ信号検出が可能となる。
【００６１】
本実施例の場合、アナモルフイックプリズムを往復で透過することによって、光源〜ディスク上集光点間の倍率が、アナモルフイックプリズムによる倍率変換がある方向とない方向とで異なることになる。
この場合、光回折素子１３５aとしては、図１６（Ａ）に示したような、同一パターンの繰り返しによる方式以外に、±１次光に、±のデフォーカスを与えるような設計とすることもできる。その場合、Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ方向は、アナモ倍率の二乗分の１のデフォーカスが発生する。
いずれにせよ、Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ方向にはほとんど合焦位置ずれがない状況が容易に実現可能である。
【００６２】
今後、特にＲＯＭディスクにおいて、狭トラックピッチ化による、隣接トラックからのクロストークが懸念される。これに対しては、隣接トラック上に副スポットを配置し、隣接トラックからのＲＦ出力を用いてクロストーク信号を生成し、主スポットのＲＦ出力に含まれるクロストーク成分をキャンセルする技術は、例えば、特開平１０−２２２８４６等で提案されている。
本発明では、ＲＦ信号の特性に影響する、Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ方向には合焦位置ずれがほとんどないため、こうしたクロストークキャンセル機能も容易に実現可能である。
【００６３】
以上のように、本発明の実施の形態によれば、ランド／グルーブ記録媒体に対しても、簡単な構成により、良好なトラック判別信号及びクロストーク信号が得られるトラック判別信号検出方法及び受発光素子、光ヘッド、光記録媒体記録再生装置が実現される。このため、トラッキングサーボの引込や、シーク時のトラック横断の数及び方向のカウントなど、従来使用していた制御方法をランドグルーブ記録方式にも使用することができる。
また、ランド／グルーブ記録媒体とピットディスクとの両方に対応する場合にも、ランドグルーブ判別と、クロストークキャンセルの両立が容易に実現可能になる。
【００６４】
従って、この実施の形態によれば、ランドグルーブ記録方式を用いる光記録媒体全般に対して適用可能で、部品点数も少なく、部品の構成も簡単な光ヘッド及び、そのための、光学系や受光部パターンの簡単な新しいトラック判別信号検出方法、さらには高速アクセスの可能な光記録媒体記録再生装置を提供することができる。
【００６５】
なお、本発明は、上述した形態に限定されることがなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の応用及び変形が考えられる。
例えば、スポット形状補正手段として、シリンドリカルレンズやトーリックレンズを用いているが、これ以外にも、同様の効果を有するホログラム等を用いても構わない。このような構成においても、上述した各構成例と同様の効果が実現されるものである。
【００６６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の光ヘッドによれば、スポット形成手段により、光源から出射される光ビームを回折して、記録及び／又は再生のための主スポットを光記録媒体の情報記録面上に形成する主光束と、光記録媒体の情報記録面上において主スポットに対し離間した位置に副スポットを形成する副光束に分離し、かつ光記録媒体の情報記録面に形成される副スポットの合焦位置を光記録媒体のトラックと直交するラジアル方向にシフトさせるようにした。
このため、ランド／グルーブ記録媒体に対しても、簡単な構成により、良好なトラック判別信号及びクロストーク信号が得られる光ヘッドが実現される。したがって、トラッキングサーボの引込や、シーク時のトラック横断数・トラック横断方向のカウントなど、従来使用していた制御方法がランドグルーブ記録にも使用することができる。
これに伴い、ランドグルーブ記録を用いる光記録媒体全般に対して適用可能で、部品点数も少なく、部品の構成も簡単な光ヘッドを提供できる。
【００６７】
また、本発明の受発光素子によれば、スポット形成手段により、光源から出射される光ビームを回折して、記録及び／又は再生のための主スポットを光記録媒体の情報記録面上に形成する主光束と、光記録媒体の情報記録面上において主スポットに対し離間した位置に副スポットを形成する副光束に分離し、かつ光記録媒体の情報記録面に形成される副スポットの合焦位置を光記録媒体のトラックと直交するラジアル方向にシフトさせるようにした。
このため、ランド／グルーブ記録媒体に対しても、簡単な構成により、良好なトラック判別信号及びクロストーク信号が得られる受発光素子が実現される。したがって、トラッキングサーボの引込や、シーク時のトラック横断数・トラック横断方向のカウントなど、従来使用していた制御方法がランドグルーブ記録にも使用することができる。
これに伴い、ランドグルーブ記録を用いる光記録媒体全般に対して適用可能で、部品点数も少なく、部品の構成も簡単な受発光素子を提供できる。
【００６８】
また、本発明の光記録媒体記録再生装置によれば、スポット形成手段により、光源から出射される光ビームを回折して、記録及び／又は再生のための主スポットを光記録媒体の情報記録面上に形成する主光束と、光記録媒体の情報記録面上において主スポットに対し離間した位置に副スポットを形成する副光束に分離し、かつ光記録媒体の情報記録面に形成される副スポットの合焦位置を光記録媒体のトラックと直交するラジアル方向にシフトさせるようにした。
このため、ランド／グルーブ記録媒体に対しても、簡単な構成により、良好なトラック判別信号及びクロストーク信号が得られる光記録媒体記録再生装置が実現される。したがって、トラッキングサーボの引込や、シーク時のトラック横断数・トラック横断方向のカウントなど、従来使用していた制御方法がランドグルーブ記録にも使用することができる。
これに伴い、ランド＆グルーブ記録を用いる光記録媒体全般に対して適用可能で、部品点数も少なく、部品の構成も簡単で、かつ光学系や受光部パターンの簡単な新しい、さらには高速アクセスの可能な光記録媒体記録再生装置が提供できる。
【００６９】
また、本発明のトラック判別信号検出方法によれば、ランド部及びグルーブ部の一方もしくは双方に情報信号の記録が可能な光記録媒体において、光ヘッドにより、光源から出射される光ビームを回折して、記録及び／又は再生のための主スポットを光記録媒体の情報記録面上に形成する主光束と、光記録媒体の情報記録面上において主スポットに対し離間した位置に副スポットを形成する副光束に分離し、かつ光記録媒体の情報記録面に形成される副スポットの合焦位置を光記録媒体のトラックと直交するラジアル方向にシフトさせ、光検出手段からの出力信号に基づいてトラック判別信号を生成するようにした。
このため、ランド／グルーブ記録媒体に対しても、簡単な構成により、良好なトラック判別信号及びクロストーク信号が得られるトラック判別信号検出方法が実現される。したがって、トラッキングサーボの引込や、シーク時のトラック横断数・トラック横断方向のカウントなど、従来使用していた制御方法がランドグルーブ記録にも使用することができる。
これに伴い、ランドグルーブ記録を用いる光記録媒体全般に対して適用可能で、部品点数も少なく、部品の構成も簡単で、かつ光学系や受光部パターンの簡単な新しいトラック判別信号検出方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における受発光素子及び光ヘッドを組み込み、かつトラック判別信号検出方法を採用しただ光記録媒体記録再生装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の光記録媒体記録再生装置における光ヘッドの好適な実施の形態を示す構成図であり、（Ａ）は全体の平面図、（Ｂ）は同図（Ａ）のＡ−Ａ線に沿う概略側面図である。
【図３】図２に示す光ヘッドに設けられる光検出素子の受光部の構成例を示す平面図である。
【図４】図３に示す光検出素子に用いられるホログラム素子による各光スポットの制御例を示す説明図である。
【図５】ＤＶＲディスク再生時に光スポットがランド部上に合焦したときの光ディスクによる回折光の対物レンズ瞳上における光強度分布の計算結果を示すグラフである。
【図６】ＤＶＲディスク再生時に光スポットがグルーブ部上に合焦したときの光ディスクによる回折光の対物レンズ瞳上における光強度分布の計算結果を示すグラフである。
【図７】ＤＶＲディスク再生時に光スポットがランド部上で−０．３５μｍラジアル方向に合焦ずれしたときの光ディスクによる回折光の対物レンズ瞳上における光強度分布の計算結果を示すグラフである。
【図８】ＤＶＲディスク再生時に光スポットがグルーブ部上で−０．３５μｍラジアル方向に合焦ずれしたときの光ディスクによる回折光の対物レンズ瞳上における光強度分布の計算結果を示すグラフである。
【図９】ＤＶＲディスク再生時に光スポットがランド部上で＋０．３５μｍラジアル方向に合焦ずれしたときの光ディスクによる回折光の対物レンズ瞳上における光強度分布の計算結果を示すグラフである。
【図１０】ＤＶＲディスク再生時に光スポットがグルーブ部上で＋０．３５μｍラジアル方向に合焦ずれしたときの光ディスクによる回折光の対物レンズ瞳上における光強度分布の計算結果を示すグラフである。
【図１１】従来の「ランド記録」における光ディスクによる回折光の状態を示す説明図である。
【図１２】従来の「ランド記録」における光ディスクによる回折光が光ヘッドに戻った時の状態を示す説明図である。
【図１３】本発明の「ランドグルーブ記録」における光ディスクによる回折光の状態を示す説明図である。
【図１４】本発明の「ランドグルーブ記録」における光ディスクによる回折光が光ヘッドに戻った時の状態を示す説明図である。
【図１５】本発明のトラック判別信号検出方法によって検出されるトラック判別信号のグラフ及び本発明の光検出素子の各受光部上における光強度分布の変化の様子を模式的に表した図である。
【図１６】本発明の光検出素子に用いられるホログラム素子のパターン例を示す説明図である。
【図１７】本発明の実施の形態による受発光素子を用いた光ヘッドの一例を示す構成図である。
【図１８】（Ａ）は本発明の実施の形態における受発光素子の一例を示す構成図、（Ｂ）及び（Ｃ）は光検出素子の受光部パターンの構成を示す説明図である。
【図１９】図１８に示す受発光素子に設けられる分割型ホログラム素子の構成を示す説明用斜視図である。
【図２０】従来の「ランド記録方式」におけるトラッキングエラー信号と和信号との関係を示すグラフである。
【図２１】従来の「ランド記録方式」におけるトラッキングエラー信号及びトラック判別信号を示すグラフである。
【図２２】従来の「ランドグルーブ記録方式」における和信号を示すグラフである。
【符号の説明】
５……光ヘッド、６１……半導体レーザ、６２……往路コリメータレンズ、６３……アナモルフイックプリズム、６４……半波長板、６５……光回折素子、６６……偏光ビームスプリッタプリズム、６８……１／４波長板、６９……立上げミラー、７０……対物レンズ、７１……復路コリメータレンズ、７２……ホログラム素子、７４……シリンドルカルレンズ、７４……光検出素子、１０１……光記録媒体記録再生装置、１０２……光ディスク、１０３……スピンドルモータ、１０４……光ヘッド、１０５……送りモータ、１０７……システムコントローラ、１０８……信号変復調部及びＥＣＣブロック、１０９……サーボ制御回路、１１１……インタフェース、１１２……Ｄ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器、１１３……オーディオ・ビジュアル処理部、１１４……オーディオ・ビジュアル信号入出力部、１２０……プリアンプ部、１１５……外部コンピュータ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、光記録媒体に対して情報信号の記録及び／又は再生を行う光記録媒体記録再生装置、及びこのような光記録媒体記録再生装置に用いられる、光記録媒体に対して情報信号の書き込む及び／又は読み出しを行う光ピックアップ又は光ヘッド、ならびに上記光記録媒体記録再生装置において記録トラックの位置を検出するためのトラック判別信号検出方法に関し、特に、光記録媒体である光ディスクのランド部及びグルーブ部の双方に情報信号を記録する「ランドグルーブ方式」の光記録媒体記録再生装置、及び光記録媒体記録再生装置に用いられる光ピックアップ又は光ヘッド、ならびにトラック判別信号検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ディスクのような光記録媒体が提案され、この光記録媒体を用いて情報信号の記録及び／又は再生を行う種々の光記録媒体記録再生装置が提案され実施されている。
また、このような光記録媒体記録再生装置においては、光記録媒体に種々の方式の光ディスクが用いられ、この光ディスクに対して光ピックアップにより情報信号の書き込む及び／又は読み出しを行うようになっている。
【０００３】
光ピックアップは、半導体レーザのような光源を有し、この光源が発する光ビームを対物レンズにより光ディスクの情報記録面上に集光させて照射するように構成されている。そして、この光ピックアップは、光ディスクの記録面上に照射した光ビームにより、その記録面に情報信号を書き込み、また、この情報記録面上に照射した光ビームの信号記録面による反射光ビームを受光素子で検出することにより、光ディスクの信号記録面に記録された情報信号を読み取るように構成されている。
なお、この時の光ピックアップによる光ディスクへの情報信号の書き込み及び読み出しは、光ディスクの情報記録面上に螺旋状または同心円状に形成されたランド部、またはグルーブ部に沿って行われる。
【０００４】
一方、光ディスクにおいては、記録される情報信号の高密度化が進められている。例えば、再生専用のＲＯＭディスクとしては、「コンパクトディスク（ＣＤ）」（商標名）と同じく直径が１２０ｍｍの光ディスクを用いながら、記録容量がコンパクトディスクの記録容量である６５０ＭＢの約７倍に相当する４．７ＧＢに高めたＤＶＤ（商標名）が提案され実用化されている。
【０００５】
このような高記録密度化は、情報信号の記録及び再生が行える「書き換え可能ディスク」においても進行しており、書き換え可能な「ＤＶＤ」という位置付けで、いわゆる「ＤＶＤ−ＲＡＭ」ディスクを用いる光記録媒体記録再生装置が提案され、既に実用化されている。この「ＤＶＤ−ＲＡＭ」のディスクは、高密度化を図るために、従来のランド部もしくはグルーブ部の一方に記録する方式ではなく、ランド部及びグルーブ部の双方に情報信号を記録するランドグルーブ方式を採用している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記ＤＶＤ−ＲＡＭに代表されるように、高密度に書き換え可能ディスクにおいては、今後、ランドグルーブ方式が採用される可能性が高い。しかし、このランドグルーブ方式を、外部記憶装置や業務用映像記録／編集装置に用いる場合は、ランド部とグルーブ部の幅がほぼ等しく設定されていることによって、以下に述べる点で不具合が生じる。
ランド部もしくはグルー部の一方に記録する方式の場合、及びランドグルーブ方式の場合のトラッキングエラー信号と和信号との関係をもとに説明する。
【０００７】
まず、ランド部もしくはグルー部の一方に記録する方式の場合を代表して、ランド記録方式の場合のトラッキングエラー信号と和信号との関係について述べる。
ランド部の幅がグルーブ部よりも広い光ディスクを用いてランド部のみに記録を行うランド記録方式においては、トラッキングエラー信号ＴＥと戻り光（３スポット法を用いる場合はメインスポット）の和信号ＳＵＭとは、図２０に示すように、グルーブ部から次のグルーブ部までを一周期とした場合に１／４周期だけ位相がずれた関係にある。
【０００８】
したがって、トラッキングエラー信号ＴＥが０となるようにトラッキング制御を行う場合、図２０から明らかなように、トラッキングエラー信号ＴＥが０となる状態は、光ビームがランド部上に照射されている場合とグルーブ部上に照射されている場合がある。これら２つの場合は、和信号ＳＵＭの出力レベルによって区別することができる。
このように光ビームがランド部上に照射されている場合とグルーブ部上に照射されている場合の２つの場合を区別するための信号は、トラック判別信号またはクロストラック信号（ＣＴＳ）と称されている。
ところで、ランド記録方式のように、和信号ＳＵＭのレベルがランド部上とグルーブ部上で大きく異なる場合には、図２１に示す和信号のＡＣ成分（ＡＣ−ＳＵＭ）を用いることが可能である。この和信号の交流成分は、図２１に示すように、トラッキングエラー信号ＴＥに対して９０度位相の異なるトラック判別信号となっている。
このようなランド記録方式では、トラッキングエラー信号と和信号の交流成分との２信号を用いることで、高速でシーク動作をしている場合でも、トラックに対して光スポットがどちらの方向に何トラック動いたかを正確に知ることが可能となっており、安定してトラック横断数のカウントや、トラッキングサーボの引込動作を行うことができる。
【０００９】
次に、ランドグルーブ方式の場合のトラッキングエラー信号と和信号との関係について述べる。
ランドグルーブ方式では、記録再生特性を最適にするために、通常ランド部とグルーブ部とはほぼ同じ幅になるように設定されている。その結果、先の説明における和信号は、図２２に示すように、ランド部上とグルーブ部上でほぼ等しくなってしまい、トラック判別信号は和信号からは生成できなくなってしまう。その結果、特に、外部記憶装置や業務用映像記録／編集装置などの用途において頻繁に行われる高速シーク動作時に、所定のトラックに一度でアクセスすることが困難となり、アクセス時間が遅くなってしまうという問題点があった。
また、近年、記録密度向上に伴って、ランド部やグルーブ部の一方にのみ記録を行う方式においても、トラックピッチが非常に小さくなってきているために、ランド部とグルーブ部との幅の差がほとんどなくなってきており（幅の比が１：１に近づいてきており）、その結果、ＡＣ−ＳＵＭによるトラック判別が非常に困難になってきている。
【００１０】
そこで本発明の目的は、以上の点に鑑み、部品点数も少なく、部品の構成も簡単で、低コストな光記録媒体用光ヘッド、及びそのための、光学系や受光部パターンの簡単な新しいトラック判別信号検出方法、さらには高速アクセスの可能な光記録媒体記録再生装置を提供することにある。また、本発明は、既存のＤＶＤ／ＤＶＤ−ＲＡＭ／ＣＤ／ＣＤ−Ｒのごとき光記録媒体用の光ヘッド／光記録媒体記録再生装置だけではなく、ランドグルーブ記録方式を始めとする、溝構造により形成したトラック上に信号の記録再生を行う光記録媒体全般に対しても、良好なトラック判別信号を得ることができる光ヘッド及びトラック判別信号検出方法、並びにこれらを使用する光記録媒体記録再生装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の光ヘッドは、光記録媒体に対してトラッキング方向及びフォーカシング方向に移動可能に支持された対物レンズと、上記対物レンズを介して上記光記録媒体に光ビームを出射する光源と、上記光源から出射された光ビームと上記光記録媒体からの反射光ビームとを分離する光分離手段と、上記光分離手段によって分離された上記光記録媒体からの反射光ビームを受光する光検出手段と、上記光源から出射される光ビームを回折して、記録及び／又は再生のための主スポットを光記録媒体の情報記録面上に形成する主光束と、光記録媒体の情報記録面上において上記主スポットに対し離間した位置に副スポットを形成する副光束とに分離するスポット形成手段とを備え、前記スポット形成手段は、上記光記録媒体の情報記録面に形成される上記副スポットの収束状態を上記光記録媒体のトラックと直交するラジアル方向とトラックに沿うタンジェンシャル方向とで異ならせることにより、上記副スポットの上記ラジアル方向に収束する位置を上記対物レンズに近い位置か、上記対物レンズから遠い位置の少なくともいずれかに形成して、上記主スポットが上記光記録媒体の情報記録面で収束した状態で、上記副スポットが上記ラジアル方向に関して収束されない状態となるように上記副スポットを形成する。
更に、上記光検出手段は、上記主光束が上記光記録媒体の上記情報記録面から反射された光束である主反射光ビームを受光する主受光部と、上記副光束が上記情報記録面から反射された光束である副反射光ビームを受光する副受光部を備え、前記副受光部は、それぞれが独立した光検出信号を出力する複数の受光素子から構成され、一の上記副反射光ビームが上記複数の受光素子に跨って受光されることでこれら受光素子により上記副反射光ビームを分割して受光し、上記各受光素子から出力される信号を加減算することによりトラック判別信号が生成されることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の受発光素子は、対物レンズを介して光記録媒体に光ビームを出射する光源と、上記光源から出射された光ビームと上記光記録媒体からの反射光ビームとを分離する光分離手段と、上記光分離手段によって分離された上記光記録媒体からの反射光ビームを受光する光検出手段と、上記光源から出射される光ビームを回折して、記録及び／又は再生のための主スポットを光記録媒体の情報記録面上に形成する主光束と、光記録媒体の情報記録面上において上記主スポットに対し離間した位置に副スポットを形成する副光束に分離するスポット形成手段とを備え、前記スポット形成手段は、上記光記録媒体の情報記録面に形成される上記副スポットの収束状態を上記光記録媒体のトラックと直交するラジアル方向とトラックに沿うタンジェンシャル方向とで異ならせることにより、上記副スポットの上記ラジアル方向に収束する位置を上記対物レンズに近い位置か、上記対物レンズから遠い位置の少なくともいずれかに形成して、上記主スポットが上記光記録媒体の情報記録面で収束した状態で、上記副スポットが上記ラジアル方向に関して収束されない状態となるように上記副スポットを形成する。
更に、上記光検出手段は、上記主光束が上記光記録媒体の上記情報記録面から反射された光束である主反射光ビームを受光する主受光部と、上記副光束が上記情報記録面から反射された光束である副反射光ビームを受光する副受光部を備え、前記副受光部は、それぞれが独立した光検出信号を出力する複数の受光素子から構成され、一の上記副反射光ビームが上記複数の受光素子に跨って受光されることでこれら受光素子により上記副反射光ビームを分割して受光し、上記各受光素子から出力される信号を加減算することによりトラック判別信号が生成されることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の光記録媒体記録再生装置は、光記録媒体を回転駆動する駆動手段と、回転する光記録媒体に対して移動可能に支持された対物レンズを介して光を照射し、上記光記録媒体の情報記録面からの反射光ビームを上記対物レンズを介して光検出手段により検出する光ヘッドと、光検出手段からの検出信号に基づいて再生信号を生成する信号処理回路と、光検出手段からの検出信号に基づいて上記対物レンズを移動させるサーボ回路とを有する光記録媒体記録再生装置において、上記光ヘッドは、光ビームを出射する光源と、上記光源から出射された光ビームと光記録媒体からの反射光ビームとを分離する光分離手段と、上記光分離手段によって分離された上記光記録媒体からの反射光ビームを受光する光検出手段と、上記光源から出射される光ビームを回折して、記録及び／又は再生のための主スポットを光記録媒体の情報記録面上に形成する主光束と、光記録媒体の情報記録面上において上記主スポットに対し離間した位置に副スポットを形成する副光束に分離するスポット形成手段とを備え、前記スポット形成手段は、上記光記録媒体の情報記録面に形成される上記副スポットの収束状態を上記光記録媒体のトラックと直交するラジアル方向とトラックに沿うタンジェンシャル方向とで異ならせることにより、上記副スポットの上記ラジアル方向に収束する位置を上記対物レンズに近い位置か、上記対物レンズから遠い位置の少なくともいずれかに形成して、上記主スポットが上記光記録媒体の情報記録面で収束した状態で、上記副スポットが上記ラジアル方向に関して収束されない状態となるように上記副スポットを形成する。
更に、上記光検出手段は、上記主光束が上記光記録媒体の上記情報記録面から反射された光束である主反射光ビームを受光する主受光部と、上記副光束が上記情報記録面から反射された光束である副反射光ビームを受光する副受光部を備え、前記副受光部は、それぞれが独立した光検出信号を出力する複数の受光素子から構成され、一の上記副反射光ビームが上記複数の受光素子に跨って受光されることでこれら受光素子により上記副反射光ビームを分割して受光し、上記各受光素子から出力される信号を加減算することによりトラック判別信号が生成されることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のトラック判別信号検出方法は、ランド部及びグルーブ部の一方もしくは双方を有し、このランド部及びグルーブ部の一方もしくは双方に情報信号の記録が可能な光記録媒体が着脱可能に取り付けられる回転駆動機構により該光記録媒体を回転し、光ビームを出射する光源と該光ビームを光記録媒体の情報記録面上に集光させる対物レンズと光記録媒体の情報記録面からの反射光ビームを受光して出力信号を出力する光検出手段とを備えた光ヘッドを用いて、上記回転駆動機構により回転される光記録媒体より情報信号を読み出し、上記光ヘッドにおいては、上記光源から出射される光ビームを回折して、記録及び／又は再生のための主スポットを光記録媒体の情報記録面上に形成する主光束と、光記録媒体の情報記録面上において上記主スポットに対し離間した位置に副スポットを形成する副光束に分離し、かつ上記光記録媒体の情報記録面に形成される上記副スポットの収束状態を上記光記録媒体のトラックと直交するラジアル方向とトラックに沿うタンジェンシャル方向とで異ならせることにより、上記副スポットの上記ラジアル方向に収束する位置を上記対物レンズに近い位置か、上記対物レンズから遠い位置の少なくともいずれかに形成して、上記主スポットが上記光記録媒体の情報記録面で収束した状態で、上記副スポットが上記ラジアル方向に関して収束されない状態となるように上記副スポットを形成する。更に、上記光検出手段に、上記主光束が上記光記録媒体の上記情報記録面から反射された光束である主反射光ビームを受光する主受光部と、上記副光束が上記情報記録面から反射された光束である副反射光ビームを受光する副受光部とを設け、前記副受光部を、それぞれが独立した光検出信号を出力する複数の受光素子から構成し、一の上記副反射光ビームを上記複数の受光素子に跨って受光することでこれら受光素子により上記副反射光ビームを分割して受光し、上記各受光素子から出力される信号を加減算することによりトラック判別信号を生成することを特徴とする。
【００１５】
本発明の光ヘッドでは、スポット形成手段により、光源から出射される光ビームを回折して、記録及び／又は再生のための主スポットを光記録媒体の情報記録面上に形成する主光束と、光記録媒体の情報記録面上において主スポットに対し離間した位置に副スポットを形成する副光束に分離し、かつ光記録媒体の情報記録面に形成される副スポットの合焦位置を光記録媒体のトラックと直交するラジアル方向にシフトさせるようにした。
このため、ランド／グルーブ記録媒体に対しても、簡単な構成により、良好なトラック判別信号及びクロストーク信号が得られる光ヘッドが実現される。したがって、トラッキングサーボの引込や、シーク時のトラック横断数・トラック横断方向のカウントなど、従来使用していた制御方法がランドグルーブ記録にも使用することができる。
これに伴い、ランドグルーブ記録を用いる光記録媒体全般に対して適用可能で、部品点数も少なく、部品の構成も簡単な光ヘッドを提供できる。
【００１６】
また、本発明の受発光素子では、スポット形成手段により、光源から出射される光ビームを回折して、記録及び／又は再生のための主スポットを光記録媒体の情報記録面上に形成する主光束と、光記録媒体の情報記録面上において主スポットに対し離間した位置に副スポットを形成する副光束に分離し、かつ光記録媒体の情報記録面に形成される副スポットの焦点位置を光記録媒体のトラックと直交するラジアル方向にシフトさせるようにした。
このため、ランド／グルーブ記録媒体に対しても、簡単な構成により、良好なトラック判別信号及びクロストーク信号が得られる受発光素子が実現される。したがって、トラッキングサーボの引込や、シーク時のトラック横断数・トラック横断方向のカウントなど、従来使用していた制御方法がランドグルーブ記録にも使用することができる。
これに伴い、ランドグルーブ記録を用いる光記録媒体全般に対して適用可能で、部品点数も少なく、部品の構成も簡単な受発光素子を提供できる。
【００１７】
また、本発明の光記録媒体記録再生装置では、スポット形成手段により、光源から出射される光ビームを回折して、記録及び／又は再生のための主スポットを光記録媒体の情報記録面上に形成する主光束と、光記録媒体の情報記録面上において主スポットに対し離間した位置に副スポットを形成する副光束に分離し、かつ光記録媒体の情報記録面に形成される副スポットの焦点位置を光記録媒体のトラックと直交するラジアル方向にシフトさせるようにした。
このため、ランド／グルーブ記録媒体に対しても、簡単な構成により、良好なトラック判別信号及びクロストーク信号が得られる光記録媒体記録再生装置が実現される。したがって、トラッキングサーボの引込や、シーク時のトラック横断数・トラック横断方向のカウントなど、従来使用していた制御方法がランドグルーブ記録にも使用することができる。
これに伴い、ランド＆グルーブ記録を用いる光記録媒体全般に対して適用可能で、部品点数も少なく、部品の構成も簡単で、かつ光学系や受光部パターンの簡単な新しい、さらには高速アクセスの可能な光記録媒体記録再生装置が提供できる。
【００１８】
また、本発明のトラック判別信号検出方法では、ランド部及びグルーブ部の一方もしくは双方に情報信号の記録が可能な光記録媒体において、光ヘッドにより、光源から出射される光ビームを回折して、記録及び／又は再生のための主スポットを光記録媒体の情報記録面上に形成する主光束と、光記録媒体の情報記録面上において主スポットに対し離間した位置に副スポットを形成する副光束に分離し、かつ光記録媒体の情報記録面に形成される副スポットの合焦位置を光記録媒体のトラックと直交するラジアル方向にシフトさせ、光検出手段からの出力信号に基づいてトラック判別信号を生成するようにした。
このため、ランド／グルーブ記録媒体に対しても、簡単な構成により、良好なトラック判別信号及びクロストーク信号が得られるトラック判別信号検出方法が実現される。したがって、トラッキングサーボの引込や、シーク時のトラック横断数・トラック横断方向のカウントなど、従来使用していた制御方法がランドグルーブ記録にも使用することができる。
これに伴い、ランドグルーブ記録を用いる光記録媒体全般に対して適用可能で、部品点数も少なく、部品の構成も簡単で、かつ光学系や受光部パターンの簡単な新しいトラック判別信号検出方法を提供できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種種の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において、特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００２０】
図１は、本発明における光ヘッド及び受発光素子を組み込み、かつトラック判別信号検出方法を採用した光記録媒体記録再生装置の構成を示すブロック図である。
図１において、この光記録媒体記録再生装置１０１は、光ディスク１０２を回転駆動する駆動手段としてのスピンドルモータ１０３と、光ヘッド１０４と、その駆動手段としての送りモータ１０５とを備えている。
ここで、スピンドルモータ１０３は、システムコントローラ１０７及びサーボ制御回路１０９により駆動制御され、所定の回転数で回転される。
光ディスク１０２としては、再生専用のピットディスクを用いてもよいが、光変調記録を用いた記録再生ディスクである、「ＣＤ−Ｒ／ＲＷ」「ＤＶＤ−Ｒ」「ＤＶＤ−ＲＡＭ」「ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ」「ＤＶＤ＋ＲＷ」等や、４０５ｎｍ付近の短波長光源を用いた高密度光ディスクである「ＤＶＲ−ＢＬＵＥ」等を用いると、より効果的である。
【００２１】
信号変復調部及びＥＣＣブロック１０８は、信号の変調、復調及びＥＣＣ（エラー訂正符号）の付加を行う。光ヘッド１０４は、信号変調およびＥＣＣブロック１０８の指令に従って、この回転する光ディスク１０２の信号記録面に対して、それぞれ光照射を行う。このような光照射により記録が行われる。また、光ヘッド１０４は、光ディスク１０２の信号記録面からの反射光ビームに基づいて、後述するような光ビームを検出し、各光ビームに対応する信号をプリアンプ部１２０に供給する。
【００２２】
プリアンプ部１２０は、各光ビームに対応する信号に基づいてフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、ＲＦ信号等を生成できるように構成されている。再生対象とされる記録媒体の種類に応じて、サーボ制御回路１０９及び信号変調及びＥＣＣブロック１０８等により、これらの信号に基づく復調及び誤り訂正処理等の所定の処理が行われる。
これにより、復調された記録信号は、例えばコンピュータのデータストレージ用であればインタフェース１１１を介して、外部コンピュータ等に送出される。これにより、外部コンピュータ１１５等は、光ディスク１０２に記録された信号を、再生信号として受け取ることができるようになっている。
【００２３】
また、オーディオ・ビジュアル用であれば、Ｄ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器１１２のＤ／Ａ変換部でデジタル／アナログ変換され、オーディオ・ビジュアル処理部１１３に供給される。そして、このオーディオ・ビジュアル処理部１１３でオーディオ・ビデオ信号処理が行われ、オーディオ・ビジュアル信号入出力部１１４を介して外部の撮像・映写機器に伝送される。
上記光ヘッド１０４には、例えば光ディスク１０２上の所定の記録トラックまで、移動させるための送りモータ１０５が接続されている。スピンドルモータ１０３の制御と、送りモータ１０５の制御と、光ヘッド１０４の対物レンズを保持する二軸アクチュエータのフォーカシング方向及びトラッキング方向の制御は、それぞれサーボ制御回路１０９により行われる。
【００２４】
図２は、本発明の光記録媒体記録再生装置における光ヘッドの好適な実施の形態を示す構成図であり、図２（Ａ）は全体の平面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＡ−Ａ線に沿う概略側面図である。この実施の形態では、アナモルフイックプリズムを用いて、「ビーム整形」を行うタイプの光ヘッドの例を示している。
図２において、光ヘッド１０４は、半導体レーザ６１、往路コリメータレンズ６２、アナモルフイックプリズム６３、半波長板６４、光回折素子６５、偏光ビームスプリッタプリズム６６、１／４波長板６８、立上げミラー６９、対物レンズ７０、復路コリメータレンズ７１、ホログラム素子７２、シリンドルカルレンズ７３、光検出素子７４を備えている。
【００２５】
光記録媒体記録再生装置、特に「ＣＤ−Ｒ／ＲＷ」「ＤＶＤ−Ｒ」「ＤＶＤ−ＲＡＭ」「ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ」「ＤＶＤ＋ＲＷ」「ＤＶＲ−ＢＬＵＥ」などのような記録再生型の光記録媒体記録再生装置の場合、光ディスク上に集光したスポットの形状によって、記録特性が変化してしまう。通常、この種のシステムに用いられる光源としては、半導体レーザがよく用いられており、半導体レーザの場合、その出射ビームの発散角が、構造上、接合面に平行な方向（θ//方向）で半値全幅１０度程度、接合面に垂直な方向（θ⊥方向）で半値全幅２０〜３０度程度となっており（この発散角の違いθ⊥／θ//をアスペクト比という）、いわゆるアナモルフイックプリズム等を用いて、入射光ビームに対する出射光ビームの倍率を光ビーム断面の特定方向で変化（すなわち圧縮または伸張）させて出射し（ビーム整形）、光強度分布に、方向による不均一があまり大きく生じないようにしている。
【００２６】
次に、図２における光ヘッド１０４の光路を簡単に説明する。まず、半導体レーザ６１を出射した光ビームは、往路コリメータレンズ６２によって平行光に変換され、アナモルフイックプリズム６３に入射する。ここでは、本出願人が、特願Ｐ２０００−１２３７２３号において提案している直進型のアナモルフイックプリズムを用いている。このアナモルフイックプリズム６３によって、θ//方向に対応した方向の光ビームの断面が拡大され、光ビーム内における光強度分布の不均一性が補正される。光強度分布の補正された光ビームは、半波長板６４によって、偏光方向が回転変換された後、光回折素子６５によって、トラッキングエラー検出及び、ランドグルーブ判別に用いられる３ビーム、すなわち、直進する０次光と、±１次回折光に分離され、偏光ビームスプリッタプリズム６６に入射される。この分離された光ビームは、偏光ビームスプリッタプリズム６６の偏光ビームスプリッタ面６６a（Ｐ偏光は透過、Ｓ偏光は反射となされている）をＰ偏光として透過し、１／４波長板６８によって円偏光になり、この円偏光は、光ヘッド１０４の薄型化のために立上げミラー６９によって、進行方向を９０度変換され、対物レンズ７０に入射する。ここで、光回折素子６５は、ランドグルーブ判別信号（ＣＴＳ信号）を得るために、サイドスポット（副スポット）のＲａｄｉａｌ方向（トラックに直交する方向）の合焦位置がわずかにシフトするように、トラックに直交する方向に関して焦点距離が変化されている。
【００２７】
なお、光回折素子６５は、図１６（Ａ）に示すように、同一の曲線パターンが等間隔に繰り返されるホログラムパターンを有している。これにより、光回折素子６５は、光ディスク１０２に対して情報信号の記録及び／又は再生を行うための０次光（主スポット）を光ディスク１０２の情報記録面上に形成する主光束と、光ディスク１０２の情報記録面上において主スポットに対し離間した位置に±１次回折光（副スポット）を形成する副光束に分離し、そして、各副光束は、主光束に対して対物レンズからトラックに直交する方向（Ｒａｄｉａｌ方向）の合焦位置までの距離が異なり、かつ各副光束は、光ディスク１０２の情報記録面上に形成されたトラックの法線方向の主スポットに対する距離の絶対値をＳ、トラックピッチをＰ、ｎを整数としたとき、Ｓ≒Ｐｎ／２が成立する位置に形成される。なお、２つの副スポットについては、回折する方向が異なるため、図１６（Ｂ）の＋１次光透過位置、−１次光透過位置で示すように、透過する位置がずれてしまうが、同一パターンの繰り返しなので、位置による特性変化は発生しない。特に、各副スポットは、ランドグルーブ記録方式の場合、主スポットに対して以下の式が成立する２つの位置に形成されていることが望ましい。
Ｓ≒+Ｐ／２Ｓ≒-Ｐ／２なお、トラックピッチＰとは、ランドグルーブ方式を採用し、光ディスク上のランド部及びグルーブ部の双方に情報信号を記録する場合であっても、ランド部から次のランド部までの距離、又は、グルーブ部から次のグルーブ部までの距離をいう。
【００２８】
一般に、スポット径に対してトラックピッチが狭くなってくると、主トラックに隣接した隣接トラックの信号をも一緒に再生してしまい、隣接トラックによるクロストークが大きくなり、Ｓ／Ｎが悪化して記録信号が正確に再生できなくなるという問題がある。これに対し、情報記録面上の１つのトラックに主スポットを、この１つのトラックの内外周に隣接するトラックに副スポットをそれぞれ配置し、副スポットの反射光束を光検出素子７４が受光することにより、この光検出素子７４の受光部から発生する信号に基づいてクロストーク信号を生成し、主スポットの反射光束を光検出素子７４の受光部が受光することにより、その受光部から発生する信号から上記クロストーク信号を減ずることで、クロストークキャンセルを行い、再生しようとする主トラックの内外周の隣接トラックからのクロストークの影響を軽減することが可能である。本発明の実施の形態では、副スポットをトラックと直交するラジアル方向にのみ合焦位置をシフトさせることにより、すなわち、ラジアル方向に関して焦点距離を変化させることにより、トラック方向の合焦位置は保たれ、副スポットによる隣接トラックの信号再生には問題は生じず、良好なクロストーク信号が得られる。同様に、ランド部もしくはグルーブ部の一方のみに記録を行う方式の場合には、Ｓ≒+ＰＳ≒-Ｐとすることで、同様に良好なクロストーク信号を得ることが可能である。
【００２９】
対物レンズ７０に入射された光ビームは対物レンズ７０によって、光ディスク１０２の情報記録面上に集光され、信号の記録または再生が行われる。
一方、光ディスク１０２の信号記録面から反射されて戻ってきた光ビームは再び対物レンズ７０によって平行光に変換され、立上げミラー６９によって光路が９０度変換された後、１／４波長板６８に入射する。１／４波長板６８に入射された光ビームは１／４波長板６８によって、往路に対し９０度偏光方向が変換され、さらに、偏光ビームスプリッタプリズム６６の偏向ビームスプリッタ面６６aをＳ偏光として反射した後、全反射面６６bを全反射し、復路コリメータレンズ７１に入射される。復路コリメータレンズ７１に入射された光ビームは復路コリメータレンズ７１によって、収束光に変換された後、ホログラム素子７２に入射する。その後、ホログラム素子７２によって、フォーカスエラー信号をスポットサイズ法によって検出するための±１次光と、ＲＦ信号検出及びトラッキングエラー信号検出を行うための０次光とに分離される。
【００３０】
上記分離された各光ビームは、そのうちの０次光を用いて差動プッシュプル法によりトラッキングエラー信号が得られるように、また、本発明の方式により、トラック判別信号が得られるように、シリンドリカルレンズ７３を透過することによって、光ディスク１０２上のトラックを横断する方向（Ｒａｄｉａｌ方向）に対応する方向のみ合焦位置が延長され、光検出素子７４によって受光される。
従って、０次光の光スポットは、後述のようにＲａｄｉａｌ方向（ＰｕｓｈＰｕｌｌ方向）に細長く延びた形状のスポットとなって光検出素子７４のトラッキングエラー検出用の受光部に入力される。
また、±１次光は、ホログラム素子７２によって合焦位置が対称に制御されることにより、Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ方向には互いに同じ光スポット径に拡大され、光検出素子７４のスポットサイズ検出用の受光部に入力される。
そして、受光された光信号をもとに、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、ランドグルーブ判別信号等のサーボ信号及び、ＲＦ信号が生成され、情報の再生及び、光ディスク上の光スポットの制御が行われる。光検出素子７４上におけるスポットと受光部との関係を図３に示している。
【００３１】
光検出素子７４への入射光ビーム形成光学系は、復路コリメータレンズ７１、ホログラム素子７２及びシリンドリカルレンズ７３により構成され、この入射光ビーム形成光学系は、光検出素子７４への入射する光ビームが光ディスクのラジアル方向に対応した光検出素子７４のＺ方向に関して合焦する点と、その光ビームが光ディスクのタンジェンシャル方向に対応した光検出素子７４のＹ方向に関して合焦する点とが別々の点になるようにしている。すなわち、入射光ビーム形成光学系の、その出射光ビームがＺ方向に関して合焦する点までの焦点距離と、その出射光ビームがＹ方向に関して合焦する点までの焦点距離とが異なっている。
【００３２】
また、フォーカスエラーの導出は、光ディスク上に照射されているメインスポットの反射光ビームをホログラム素子で分離して形成した３つの光ビームのうち、±１次光に対応する２つの光ビームの光検出素子上における光スポットの径に基づいて行われ、ホログラム素子を用いることによって、フォーカスエラーの変化に応じてそれら２つの光スポットの径が互いに逆方向に変化するようにしてある。なお、フォーカスエラーを検出するための光スポットの径の変化は、Y方向（タンジェンシャル方向）の径の変化を検出するだけで十分である。
また、トラッキングエラーの導出は、光ディスク上に照射されている３本の光ビームからの３本の反射光ビームの光検出素子上における各々の光スポット内にZ方向（ラジアル方向）の光強度分布の変化に基づいて行われる。このため、それら光スポットが常にZ方向にある程度の大きさを有している必要がある。
【００３３】
従って、フォーカスエラーに関しては、光スポットのY方向の径が適切であることが重要であり、トラッキングエラーに関しては、光スポットのZ方向の径が適切な大きさを有することが重要である。
本実施の形態では、光検出素子入射光ビーム形成光学系に、一方向にのみパワーを有するシリンドリカルレンズと、一方向にのみパワーを有するホログラム素子とを使用し、これら光学素子のパワーを有する方向が互いに直交するように組み合わせることで、上記２点を達成している。
【００３４】
従って、本実施の形態で云う「Ｒａｄｉａｌ方向に合焦位置ずれのない状態」とは、「光検出素子へ入射している光ビームが、光検出素子のZ方向（光ディスクのトラックを横切るラジアル方向に対応）に関して収束（合焦）している状態」を意味し、逆に「Ｒａｄｉａｌ方向に合焦位置ずれした状態」とは、「光検出素子へ入射している光ビームが、光検出素子のZ方向に関して収束していない（デフォーカス状態）状態」を意味する。
また、「Ｒａｄｉａｌ方向のみ合焦位置を延長する」とは、「光検出素子入射光ビーム形成光学系のZ方向に関して収束する収束距離（焦点距離）を延長する」ことを意味し、「Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ方向のみ合焦位置をシフトする」とは、「光検出素子入射光ビーム形成光学系のY方向に関して収束する収束距離（焦点距離）を変化させる」ことを意味する。
【００３５】
図３は、光ディスク１０２の情報記録面上からの主・副反射光スポットに対応する光検出素子７４上における光スポットと受光部との関係を示す平面図である。この図３において、両側の受光部７４１（分割領域ａ、ｂ、ｃ、ｎ、ｏ）と受光部７４２（分割領域ｄ、ｅ、ｆ、ｐ、ｑ）がフォーカスエラー信号を検出するためのものであり、中央の３つの受光部７４３（分割領域ｊ、ｋ、ｓ）と、受光部７４４（分割領域ｈ、ｉ、ｒ）と、受光部７４５（分割領域ｌ、ｍ、ｔ）がトラッキングエラー信号を検出するためのものである。また、中央の１つの受光部７４４（分割領域ｊ、ｋ、ｓ）がＲＦ信号を検出するためのものである。そして、図中Ｙ方向（Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ方向）の光スポット径は、シリンドリカルレンズ７３の影響を受けておらず、スポットサイズ法を用いたフォーカスエラー演算には影響がない。一方、図中Ｚ方向（Ｒａｄｉａｌ方向）の光スポット径（受光部ｈ、ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｍ、ｒ、ｓ、ｔによって受光される光スポット）は、ホログラム素子７２によって分離された０次光のスポットで大きくなっており、これによって差動プッシュプル法によるトラッキングエラー検出が可能となる。
【００３６】
このような構成の光検出素子７４における各検出信号は、光検出素子７４上の各受光領域の出力値をａ〜ｑとすると、光ヘッド１０４の光検出素子７４の半導体基板上に形成された図示しないアンプにより電流ー電圧変換された後、図示しない演算回路もしくは、各分割受光部と接続された光検出素子外部の演算回路により、以下のようにして、フォーカスエラー信号ＦＥ、トラッキングエラー信号ＴＥ、トラック判別信号ＣＴＳ及びＲＦ信号が演算される。
すなわち、本発明に係るトラック判別信号検出方法は、以下のようにして、上記演算回路によって実行される。
ＣＴＳ＝｛（ｈ＋ｉ）−（ｌ＋ｍ）−ｔ｝
また、フォーカスエラーＦＥ、トラッキングエラーＴＥ、ＲＦ信号は、例えば、以下の演算式に従って演算される。
ＦＥ＝（ａ＋ｃ−ｂ−ｎ−ｏ）−（ｄ＋ｆ−ｅ−ｐ−ｑ）
ＴＥ＝（ｊ−ｋ）−Ｋ×｛（ｈ−ｉ）＋（ｌ−ｍ）｝
なお、ここでＫは係数である。
ＲＦ＝ｊ＋ｋ＋ｓ
【００３７】
以上のような構成により、１つの光検出素子７４で複数の信号を得ることができ、光検出素子を複数用いることなく、かつ分岐プリズムを使用することなく、全ての必要な信号の検出が可能となる。
その結果、部品点数の削減、光検出素子の調整工程の簡略化によって、部品コスト、生産コストともに低減が可能になるとともに、光ヘッドの小型化も可能となる。
なお、本実施例においては、ホログラム素子７２とシリンドリカルレンズ７３とを別の光学部品として説明したが、もちろん、シリンドリカルレンズの平面側の面にホログラムを形成しても構わない（図４参照）。これにより、さらに部品点数を削減することが可能となる。
【００３８】
また、スポットサイズ法によるフォーカスエラー信号の、デフォーカスした位置でのオフセット変動を防止するために、スポットサイズ検出を行う受光部７４１、７４２の分割領域を図３に示すように５分割し、この各受光部７４１、７４２の５分割したうちの最も外側に位置する２つの分割領域（ｎ、ｏ、ｐ、ｑ）を光スポットのオフセット量を検出するための領域として用いることにより、光スポットのオフセット変動時に迅速に対応できるようにする。
また、プッシュプル検出を行う際に、光スポットの分割を３分割にして、ランドグルーブ式の記録媒体において、信号歪に影響するスポット中央部を除去するようにしてもよい。
【００３９】
また、図３に示す構成では、ホログラム素子７２によって、スポットサイズ検出を行う方向（Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ方向）のみ、±１次光の合焦位置をシフトさせる設計となっているため、０次光と、±１次光の３スポットのＲａｄｉａｌ方向の合焦位置はほぼ同等に保たれる。従って、シリンドリカルレンズ７３によってＲａｄｉａｌ方向の合焦位置をずらしても、±１次光のスポット形状の非対称が起きない。その内容を示したのが図４である。
【００４０】
図４は、このようなホログラム素子を用いた場合の各光スポットの具体例を示す説明図であり、図４（Ａ）はＲａｄｉａｌ方向の光スポットの状態を示し、図４（Ｂ）はＴａｎｇｅｎｔｉａｌ方向の光スポットの状態を示している。また、図４（Ｃ）は光検出素子７４における各受光部と光スポットとの関係を示している。
なお、図４に示すホログラム素子（Ｃｙｌ−ＨＯＥ）５１は、シリンドリカルレンズ（Ｃｙｌ−Ｌｅｎｓ）５０の平面に一体に設けられた場合の例である。
図４（Ａ）に示すように、Ｒａｄｉａｌ方向については、各光スポットにシリンドリカルレンズ５０による合焦位置のシフトだけが作用し、各光スポット径はほぼ同等になる。すなわち、ホログラム素子５１の作用（ＨＯＥパワー）は働かない。
【００４１】
一方、図４（Ｂ）に示すように、Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ方向については、ホログラム素子５１の作用（ＨＯＥパワー）によって各光スポットの合焦位置が個別にシフトされ、０次光の合焦位置は光検出素子の受光面にほぼ一致する。また、±１次光の合焦位置は一方が延長され、他方が短縮されることにより、互いに同等のスポット径に拡大された状態で光検出素子に受光される。
なお、図４（Ｂ）は、０次光の両側に±１次光を示しているが、これは説明のためであり、実際には０次光と±１次光の各スポットは、Ｒａｄｉａｌ方向に１列に配置されているため、図４（Ｂ）の紙面方向に重なり合っているものである。
以上のような構成により、限られた受光面積内で、プッシュプル法によるトラッキングエラー検出を行う方向（Ｒａｄｉａｌ方向）の０次光のスポット径の大きさを、より大きくすることが可能となり、デフォーカスによる光スポット径の変化や受光部に対する光スポットの環境変化等による位置ずれ等に対し、検出精度の低下による特性劣化も緩和することが可能となる。
【００４２】
次に、本発明に係るトラック判別信号検出方法における信号検出の原理について説明する。
本発明においては、主スポットに対して、Ｒａｄｉａｌ方向の合焦位置の異なる副スポットを形成し、主スポットが合焦して、信号の記録再生を行う状態にあるときに、副スポットがＲａｄｉａｌ方向に非合焦状態にあるようにする。この状態で、スポットが光記録媒体上のトラックを横断すると、主スポットではランド／グルーブで光強度分布が等しいのに対して、副スポットでは、Ｒａｄｉａｌ方向の合焦位置ずれによる波面の干渉状態の変化によって、ランド／グルーブでスポット内の光強度分布に大きな差異が生じることを用いてトラック判別を行う。
【００４３】
例えば、光記録媒体記録再生装置において、光ディスクにおける回折光の対物レンズ瞳上における光強度分布及び位相分布を計算した結果を図５乃至図１０に示す。
ここに示した計算結果の計算条件としては、光ヘッドが照射する光ビームの波長４０５ｎｍとし、対物レンズの開口数（ＮＡ）を０．８５とし、光ディスク上の記録トラックの周期を０．６０μｍ（＝０．３０×２）とし、グルーブ部の往復位相深さをλ／６とした。また、簡単のため、ランド部及びグルーブ部は共に等幅の矩形とした。また、スポットがグルーブ部上にある場合と、ランド部上にある場合について、それぞれ、合焦時、±０．３５μｍＲａｄｉａｌ方向の合焦位置がシフトしている場合の戻り光（反射光ビーム）の光強度分布を示している。
【００４４】
この図５乃至図１０において、図５は光スポットがランド部上に合焦している時の戻り光（反射光ビーム）の光強度分布を示し、図６は光スポットがグルーブ部上に合焦している時の戻り光（反射光ビーム）の光強度分布を示す。また、図７は光スポットがランド部上にあって、そのＲａｄｉａｌ方向の合焦位置が焦点距離の延長する方向に−０．３５μｍシフトしている時の戻り光（反射光ビーム）の光強度分布を示し、図８は光スポットがグルーブ部上にあって、そのＲａｄｉａｌ方向の合焦位置が焦点距離の延長する方向に−０．３５μｍシフトしている時の戻り光（反射光ビーム）の光強度分布を示す。また、図９は光スポットがランド部上にあって、そのＲａｄｉａｌ方向の合焦位置が焦点距離の延長する方向に＋０．３５μｍシフトしている時の戻り光（反射光ビーム）の光強度分布を示し、図１０は光スポットがグルーブ部上にあって、そのＲａｄｉａｌ方向の合焦位置が焦点距離の延長する方向に＋０．３５μｍシフトしている時の戻り光（反射光ビーム）の光強度分布を示す。
【００４５】
ランドグルーブ記録方式においては、ランド部及びグルーブ部の双方に記録するため、通常のランド−ランド間又は、グルーブ−グルーブ間に相当する距離をトラック周期で考えると、スポット径に対するトラック周期が大きいため、光ディスクにおける回折光の対物レンズ瞳上における重なり方が、「ランドまたはグルーブの一方のみに記録する方式」と「ランドグルーブ記録方式」とで大きく異なってくる。
すなわち、図１１に示すように、従来のランド記録方式を用いた光ディスク再生では、図１２に示すように、対物レンズ瞳の中心部分において０次光と±１次光の全てが重なることはないのに対して、図１３に示すように、ランドグルーブ記録方式を用いた場合には、図１４に示すように、０次光と±１次光とが互いに重なってしまう場合が多い。図５、図６、図８及び図９において、反射光ビームの中央部分で光強度が突出している部分は、そのような重なりが生じている領域である。
【００４６】
図５及び図６から明らかなように、Ｒａｄｉａｌ方向の合焦位置ずれのない状態では、光スポットがランド部上にあるかグルーブ部上にあるかで反射光ビーム内の光強度分布が変わらない。これが、前述したように、ランドグルーブ記録方式を採用した場合において、和信号をトラック判別信号として用いることができない原因である。これに対して、Ｒａｄｉａｌ方向に合焦位置ずれした状態では、図７と図８、及び図９と図１０に示すように、光スポットがランド部上にある時とグルーブ部上にある時とで、反射光ビーム内の光強度分布に差異が生じている。しかも、合焦位置ずれの方向によって、ランド部とグルーブ部との関係が逆転していることがわかる。
【００４７】
先に述べたように、光スポットがＴａｎｇｅｎｔｉａｌ方向に相当する方向に絞られた状態となっているため、光検出素子７４の受光部７４３、受光部７４４及び受光部７４５上における光強度分布の変化の様子を模式的に表すと、図１５の（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、主スポットに対応する受光部７４３の中央部分の光強度も周辺部分の光強度も同じであるが、副スポットに対応する受光部７４４及び受光部７４５の場合は、中央部分の光強度が大きくなる場合と、周辺部分の強度が大きくなる場合との間で変化する。このため、ランド部及びグルーブ部上での光強度分布の変化による各受光部からの出力の変化を用いて、トラック判別信号を、既に述べたＣＴＳの演算式によって得ることができる。
なお、図１５の（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）において、受光部７４４及び受光部７４５上に形成される光スポットの白抜きの部分は光強度の大きい状態を表し、黒塗りの部分は光強度の小さい状態を表している。
【００４８】
図１５（Ａ）は、本発明におけるトラック判別信号検出方法によって検出されるトラック判別信号（ＣＴＳ信号）とトラックエラー信号（ＴＲＫエラー信号）との関係を示すグラフである。この図１５（Ａ）において、トラック判別信号（ＣＴＳ信号）は、トラックエラー信号（ＴＲＫエラー信号）に対して、グルーブ部から次のグルーブ部までを一周期とした場合に１／４周期だけ位相がずれた関係にある。そして、図１５の（Ｂ）、（Ｄ）に示す反射光ビームの光強度分布は、反射光ビームが図１５（Ａ）のグルーブ部上にある時にそれぞれ対応し、図１５（Ｃ）に示す反射光ビームの光強度分布は、反射光ビームが図１５（Ａ）のランド部上にある時に対応している。また、この場合における主スポットと副スポットとの光記録媒体上における位置関係は、主スポットがグルーブ部上にあるとき、副スポットはランド部上に、もしくは主スポットがグルーブ部上にあるとき、副スポットはグルーブ部上にあるように設定することが望ましく、どちらに設定するかによって、トラック判別信号の正負が反転する。
【００５０】
このようにして、トラック判別信号を生成することにより、ランド幅とグルーブ幅が略等しい光ディスクを用いて「ランドグルーブ記録方式」を実行する場合においても、従来から「ランド記録方式」又は「グルーブ記録方式」で使用されてきた種々のトラッキング制御方法が使用可能となる。
すなわち、上述のトラック判別信号を従来のトラッキング制御における「ＣＰＩ信号」として使用することにより、トラッキングサーボ引込、トラック横断の数及び方向のカウント（トラバースカウント）が実現される。
なお、「ＣＰＩ信号」はトラッキングエラー信号に対して１／４トラック周期の位相差を有する信号であり、従来からランド記録方式」又は「グルーブ記録方式」において、トラッキングサーボ引込、トラック横断のカウントのために使用されている。
【００５１】
次に、本発明による受発光素子を用いる集積光学系について説明する。
図１７は、本発明の受発光素子を用いた光ヘッドの好適な実施の形態を示す構成図である。
図１７において、光ヘッド５は、光源と光検出素子と光学部品を複合、集積化した受発光素子１２０と、この受発光素子１２０から出射された光ビームを最適な状態で光ディスク１０２上に集光するため、及び光ディスク１０２からの反射光ビームを受発光素子１２０へ戻すための他の光学部品、すなわち、対物レンズ７０、色収差補正レンズ８３、１／４波長板６８、液晶素子７７、アナモミラー８２、コリメータ８１、光検出素子６７を備えている。
【００５２】
この実施例では、光の往復路でコリメータレンズも共通化し、アナモルフイックプリズムと立上げミラーとを一体化させている。また、４０５ｎｍ帯の短波長光源を用いる場合の色収差の発生を考えて、色収差補正レンズを設けてある。
次に、図１７における光ヘッド５の光路を簡単に説明する。
まず、受発光素子１２０からトラッキングエラー検出、及びランドグルーブ判別に用いられる３ビームに分離されて出射された光ビームは、コリメータ８１によって平行光に変換され、アナモミラー８２に入射される。
【００５３】
アナモミラー８２によって、θ//方向に対応した方向の光ビームの断面が拡大され、光ビーム内における光強度分布の不均一性が補正されるとともに、θ//方向とθ⊥方向とでの倍率差が発生する。
光強度分布を補正された光ビームは、「ＤＶＲ−ＢＬＵＥ」等の高開口数（ＮＡ）の系において、ディスク基板厚誤差等により発生する球面収差補正用の液晶素子７７によって最適な球面収差状態になされた後、１／４波長板６８によって円偏光になり、色収差補正レンズ８３によって最適な色収差を付加され、対物レンズ７０に入射される。そして、この対物レンズ７０によって光ディスク１０２の情報記録面上に集光され、信号の記録再生が行われる。
【００５４】
光ディスク１０２から反射されて戻ってきた光ビームは、再び対物レンズ７０によって平行光に変換され、色収差補正レンズ８３を透過し、１／４波長板６８に入射される。
この１／４波長板６８によって、往路に対して９０度偏光方向を変換され、液晶素子７７をそのまま透過した後、再びアナモミラー８２で反射され、コリメータ８１によって収束光に変換された後、受発光素子１２０に入射される。
その後、受発光素子１２０において、フォーカスエラー信号をスポットサイズ法によって検出するために、Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ方向のみ合焦位置をシフトされた±１次光と、ＲＦ信号検出、トラッキングエラー信号、及びランドグルーブ判別信号検出を行うための０次光とに分離される。
【００５５】
そして、この分離された光ビームは、図２で示す場合と同様に、受発光素子１２０で差動プッシュプル法によりトラッキングエラー信号を得られるように、光ディスク１０２上のトラック方向を横断する方向（Ｒａｄｉａｌ方向）に対応する方向のみ合焦位置を延長され、受発光素子１２０の光検出部で受光される。
光検出部では、この受光された光信号をもとに、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、ランドグルーブ判別信号等のサーボ信号、及びＲＦ信号が生成され、情報の再生、及びディスク上の光スポットの制御が行われる。
以上のような構成により、上述した図２に示す場合に比して、さらに部品点数の削減、及び光ヘッドの小型化が可能となる。
【００５６】
次に、本発明における受発光素子の内部構成について、図１８を参照して説明する。
図１８（Ａ）は本実施の形態における受発光素子の内部構造の詳細例を示す構成図である。
次に、この受発光素子１３０の光路を簡単に説明する。
まず、光源１３１を出射した光は、ミラープリズム１３２によって光路を折り曲げられ、基板１３３上のアパーチャを通過し、半波長板１３４によって偏光方向を回転され、複合レンズ１３５に入射する。
そして、この複合レンズ１３５上の光回折素子１３５ａによって、トラッキングエラー検出、及びランドグルーブ判別に用いられる３ビームに分離され、複合レンズ上のカップリングレンズ１３５ｂによって、複合プリズム１３６、コリメータ８１に入射する開口数（ＮＡ）を小さく変換され、複合レンズ１３６の偏光ビームスプリッタ膜１３６ａ（Ｐ偏光は透過、Ｓ偏光は反射となされている）をＰ偏光として透過し、コリメータ８１へと向かう。
【００５７】
光ディスクから反射されて戻ってきた光ビームは再びコリメータ８１によって収束光に変換された後、複合プリズム１３６の偏光ビームスプリッタ膜１３６ａをＳ偏光として反射し、ハーフミラー１３６ｂによって一部は反射、一部は透過光に分離される。
反射した光は、複合レンズ上のシリンドリカルレンズ１３５ｃによってディスク上のトラック方向を横断する方向（Ｒａｄｉａｌ方向）に対応する方向にのみ合焦位置を延長され、複合レンズ９５上のホログラム素子１３５ｄによってフォーカスエラー信号をスポットサイズ法によって検出するために、Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ方向にのみ合焦位置がシフトされた±１次光と、ＲＦ信号検出、トラッキングエラー信号、及びランドグルーブ判別信号検出を行うための０次光とに分離され、光検出素子１３７によって受光される。
ハーフミラー１３６ｂを透過した光は、全反射面１３６ｅによって全反射され、複合レンズ上の凹レンズ１３５ｅによって合焦位置が調整され、分割型ホログラム素子１３５ｇによってＲＦ信号を検出するための０次光と、ＤＰＤ信号を検出するための±１次光とに分離され、光検出素子１３７に集光される。
【００５８】
図１９は、分割型ホログラム素子１３５ｇの構成を示す斜視図である。
分割型ホログラム素子１３５ｇの各分割領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの透過光は、図示のように組み合わせで、ＲＦ信号の検出用受光部１３７ＦとＤＰＤ信号検出用の各受光部１３７Ｇ、１３７Ｈ、１３７Ｉ、１３７Ｊで受光する。
すなわち、受光部１３７Ｇには、分割型ホログラム素子１３５ｇの分割領域Ａ、Ｃを透過した−１次光が受光され、受光部１３７Ｈには、分割型ホログラム素子１３５ｇの分割領域Ｂ、Ｄを透過した−１次光が受光される。また、受光部１３７Ｉには、分割型ホログラム素子１３５ｇの分割領域Ｂ、Ｄを透過した＋１次光が受光され、受光部１３７Ｊには、分割型ホログラム素子１３５ｇの分割領域Ａ、Ｃを透過した＋１次光が受光される。
【００５９】
このような構成の光検出素子１３０における各信号は以下のようになる。
まず、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、ランドグルーブ判別信号は、図１８（Ｂ）に示すような受光部１３７Ａ、１３７Ｂ、１３７Ｃ、１３７Ｄ、１３７Ｅにより、上述した実施例の場合と同様の式によって検出される。
また、図１８（Ｃ）に示すＲＦ信号の検出用受光部１３７Ｆの出力をＲＦとすると、ＲＦ信号は、ＲＦ信号＝ＲＦの式で検出できる。
さらに、図１８（Ｃ）に示すＤＰＤ法によるトラッキング信号の検出用受光部受光部１３７Ｇ、１３７Ｊの出力の和をＡＣ、受光部１３７Ｈ、１３７Ｉの出力の和をＢＣとすると、ＤＰＤ信号は、
ＤＰＤ信号＝出力ＡＣと出力ＢＤの位相差信号
の式で検出できる。
【００６０】
受光された光信号をもとに、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、ランドグルーブ判別信号等のサーボ信号及び、ＲＦ信号が生成され、情報の再生及び、ディスク上の光スポットの制御が行われる。
上記各種の信号は例えば、次の式によって検出される。
ＣＴＳ＝｛（ｈ＋ｉ）−（ｌ＋ｍ）−ｔ｝
ＦＥ＝（ａ＋ｃ−ｂ−ｎ−ｏ）−（ｄ＋ｆ−ｅ−ｐ−ｑ）
ＴＥ＝（ｊ−ｋ）−Ｋ×｛（ｈ−ｉ）＋（ｌ−ｍ）｝ Ｋは係数
ＲＦ信号＝出力ＲＦ
ＤＰＤ信号＝出力ＡＣと出力ＢＤの位相差信号
これにより、ＲＦ信号が、単独ＰＤから生成可能となり、ＲＦ信号の低ノイズ化、広帯域化が可能となるとともに、ＤＰＤ信号検出が可能となる。
【００６１】
本実施例の場合、アナモルフイックプリズムを往復で透過することによって、光源〜ディスク上集光点間の倍率が、アナモルフイックプリズムによる倍率変換がある方向とない方向とで異なることになる。
この場合、光回折素子１３５aとしては、図１６（Ａ）に示したような、同一パターンの繰り返しによる方式以外に、±１次光に、±のデフォーカスを与えるような設計とすることもできる。その場合、Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ方向は、アナモ倍率の二乗分の１のデフォーカスが発生する。
いずれにせよ、Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ方向にはほとんど合焦位置ずれがない状況が容易に実現可能である。
【００６２】
今後、特にＲＯＭディスクにおいて、狭トラックピッチ化による、隣接トラックからのクロストークが懸念される。これに対しては、隣接トラック上に副スポットを配置し、隣接トラックからのＲＦ出力を用いてクロストーク信号を生成し、主スポットのＲＦ出力に含まれるクロストーク成分をキャンセルする技術は、例えば、特開平１０−２２２８４６等で提案されている。
本発明では、ＲＦ信号の特性に影響する、Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ方向には合焦位置ずれがほとんどないため、こうしたクロストークキャンセル機能も容易に実現可能である。
【００６３】
以上のように、本発明の実施の形態によれば、ランド／グルーブ記録媒体に対しても、簡単な構成により、良好なトラック判別信号及びクロストーク信号が得られるトラック判別信号検出方法及び受発光素子、光ヘッド、光記録媒体記録再生装置が実現される。このため、トラッキングサーボの引込や、シーク時のトラック横断の数及び方向のカウントなど、従来使用していた制御方法をランドグルーブ記録方式にも使用することができる。
また、ランド／グルーブ記録媒体とピットディスクとの両方に対応する場合にも、ランドグルーブ判別と、クロストークキャンセルの両立が容易に実現可能になる。
【００６４】
従って、この実施の形態によれば、ランドグルーブ記録方式を用いる光記録媒体全般に対して適用可能で、部品点数も少なく、部品の構成も簡単な光ヘッド及び、そのための、光学系や受光部パターンの簡単な新しいトラック判別信号検出方法、さらには高速アクセスの可能な光記録媒体記録再生装置を提供することができる。
【００６５】
なお、本発明は、上述した形態に限定されることがなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の応用及び変形が考えられる。
例えば、スポット形状補正手段として、シリンドリカルレンズやトーリックレンズを用いているが、これ以外にも、同様の効果を有するホログラム等を用いても構わない。このような構成においても、上述した各構成例と同様の効果が実現されるものである。
【００６６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の光ヘッドによれば、スポット形成手段により、光源から出射される光ビームを回折して、記録及び／又は再生のための主スポットを光記録媒体の情報記録面上に形成する主光束と、光記録媒体の情報記録面上において主スポットに対し離間した位置に副スポットを形成する副光束に分離し、かつ光記録媒体の情報記録面に形成される副スポットの合焦位置を光記録媒体のトラックと直交するラジアル方向にシフトさせるようにした。
このため、ランド／グルーブ記録媒体に対しても、簡単な構成により、良好なトラック判別信号及びクロストーク信号が得られる光ヘッドが実現される。したがって、トラッキングサーボの引込や、シーク時のトラック横断数・トラック横断方向のカウントなど、従来使用していた制御方法がランドグルーブ記録にも使用することができる。
これに伴い、ランドグルーブ記録を用いる光記録媒体全般に対して適用可能で、部品点数も少なく、部品の構成も簡単な光ヘッドを提供できる。
【００６７】
また、本発明の受発光素子によれば、スポット形成手段により、光源から出射される光ビームを回折して、記録及び／又は再生のための主スポットを光記録媒体の情報記録面上に形成する主光束と、光記録媒体の情報記録面上において主スポットに対し離間した位置に副スポットを形成する副光束に分離し、かつ光記録媒体の情報記録面に形成される副スポットの合焦位置を光記録媒体のトラックと直交するラジアル方向にシフトさせるようにした。
このため、ランド／グルーブ記録媒体に対しても、簡単な構成により、良好なトラック判別信号及びクロストーク信号が得られる受発光素子が実現される。したがって、トラッキングサーボの引込や、シーク時のトラック横断数・トラック横断方向のカウントなど、従来使用していた制御方法がランドグルーブ記録にも使用することができる。
これに伴い、ランドグルーブ記録を用いる光記録媒体全般に対して適用可能で、部品点数も少なく、部品の構成も簡単な受発光素子を提供できる。
【００６８】
また、本発明の光記録媒体記録再生装置によれば、スポット形成手段により、光源から出射される光ビームを回折して、記録及び／又は再生のための主スポットを光記録媒体の情報記録面上に形成する主光束と、光記録媒体の情報記録面上において主スポットに対し離間した位置に副スポットを形成する副光束に分離し、かつ光記録媒体の情報記録面に形成される副スポットの合焦位置を光記録媒体のトラックと直交するラジアル方向にシフトさせるようにした。
このため、ランド／グルーブ記録媒体に対しても、簡単な構成により、良好なトラック判別信号及びクロストーク信号が得られる光記録媒体記録再生装置が実現される。したがって、トラッキングサーボの引込や、シーク時のトラック横断数・トラック横断方向のカウントなど、従来使用していた制御方法がランドグルーブ記録にも使用することができる。
これに伴い、ランド＆グルーブ記録を用いる光記録媒体全般に対して適用可能で、部品点数も少なく、部品の構成も簡単で、かつ光学系や受光部パターンの簡単な新しい、さらには高速アクセスの可能な光記録媒体記録再生装置が提供できる。
【００６９】
また、本発明のトラック判別信号検出方法によれば、ランド部及びグルーブ部の一方もしくは双方に情報信号の記録が可能な光記録媒体において、光ヘッドにより、光源から出射される光ビームを回折して、記録及び／又は再生のための主スポットを光記録媒体の情報記録面上に形成する主光束と、光記録媒体の情報記録面上において主スポットに対し離間した位置に副スポットを形成する副光束に分離し、かつ光記録媒体の情報記録面に形成される副スポットの合焦位置を光記録媒体のトラックと直交するラジアル方向にシフトさせ、光検出手段からの出力信号に基づいてトラック判別信号を生成するようにした。
このため、ランド／グルーブ記録媒体に対しても、簡単な構成により、良好なトラック判別信号及びクロストーク信号が得られるトラック判別信号検出方法が実現される。したがって、トラッキングサーボの引込や、シーク時のトラック横断数・トラック横断方向のカウントなど、従来使用していた制御方法がランドグルーブ記録にも使用することができる。
これに伴い、ランドグルーブ記録を用いる光記録媒体全般に対して適用可能で、部品点数も少なく、部品の構成も簡単で、かつ光学系や受光部パターンの簡単な新しいトラック判別信号検出方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における受発光素子及び光ヘッドを組み込み、かつトラック判別信号検出方法を採用しただ光記録媒体記録再生装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の光記録媒体記録再生装置における光ヘッドの好適な実施の形態を示す構成図であり、（Ａ）は全体の平面図、（Ｂ）は同図（Ａ）のＡ−Ａ線に沿う概略側面図である。
【図３】図２に示す光ヘッドに設けられる光検出素子の受光部の構成例を示す平面図である。
【図４】図３に示す光検出素子に用いられるホログラム素子による各光スポットの制御例を示す説明図である。
【図５】ＤＶＲディスク再生時に光スポットがランド部上に合焦したときの光ディスクによる回折光の対物レンズ瞳上における光強度分布の計算結果を示すグラフである。
【図６】ＤＶＲディスク再生時に光スポットがグルーブ部上に合焦したときの光ディスクによる回折光の対物レンズ瞳上における光強度分布の計算結果を示すグラフである。
【図７】ＤＶＲディスク再生時に光スポットがランド部上で−０．３５μｍラジアル方向に合焦ずれしたときの光ディスクによる回折光の対物レンズ瞳上における光強度分布の計算結果を示すグラフである。
【図８】ＤＶＲディスク再生時に光スポットがグルーブ部上で−０．３５μｍラジアル方向に合焦ずれしたときの光ディスクによる回折光の対物レンズ瞳上における光強度分布の計算結果を示すグラフである。
【図９】ＤＶＲディスク再生時に光スポットがランド部上で＋０．３５μｍラジアル方向に合焦ずれしたときの光ディスクによる回折光の対物レンズ瞳上における光強度分布の計算結果を示すグラフである。
【図１０】ＤＶＲディスク再生時に光スポットがグルーブ部上で＋０．３５μｍラジアル方向に合焦ずれしたときの光ディスクによる回折光の対物レンズ瞳上における光強度分布の計算結果を示すグラフである。
【図１１】従来の「ランド記録」における光ディスクによる回折光の状態を示す説明図である。
【図１２】従来の「ランド記録」における光ディスクによる回折光が光ヘッドに戻った時の状態を示す説明図である。
【図１３】本発明の「ランドグルーブ記録」における光ディスクによる回折光の状態を示す説明図である。
【図１４】本発明の「ランドグルーブ記録」における光ディスクによる回折光が光ヘッドに戻った時の状態を示す説明図である。
【図１５】本発明のトラック判別信号検出方法によって検出されるトラック判別信号のグラフ及び本発明の光検出素子の各受光部上における光強度分布の変化の様子を模式的に表した図である。
【図１６】本発明の光検出素子に用いられるホログラム素子のパターン例を示す説明図である。
【図１７】本発明の実施の形態による受発光素子を用いた光ヘッドの一例を示す構成図である。
【図１８】（Ａ）は本発明の実施の形態における受発光素子の一例を示す構成図、（Ｂ）及び（Ｃ）は光検出素子の受光部パターンの構成を示す説明図である。
【図１９】図１８に示す受発光素子に設けられる分割型ホログラム素子の構成を示す説明用斜視図である。
【図２０】従来の「ランド記録方式」におけるトラッキングエラー信号と和信号との関係を示すグラフである。
【図２１】従来の「ランド記録方式」におけるトラッキングエラー信号及びトラック判別信号を示すグラフである。
【図２２】従来の「ランドグルーブ記録方式」における和信号を示すグラフである。
【符号の説明】
５……光ヘッド、６１……半導体レーザ、６２……往路コリメータレンズ、６３……アナモルフイックプリズム、６４……半波長板、６５……光回折素子、６６……偏光ビームスプリッタプリズム、６８……１／４波長板、６９……立上げミラー、７０……対物レンズ、７１……復路コリメータレンズ、７２……ホログラム素子、７４……シリンドルカルレンズ、７４……光検出素子、１０１……光記録媒体記録再生装置、１０２……光ディスク、１０３……スピンドルモータ、１０４……光ヘッド、１０５……送りモータ、１０７……システムコントローラ、１０８……信号変復調部及びＥＣＣブロック、１０９……サーボ制御回路、１１１……インタフェース、１１２……Ｄ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器、１１３……オーディオ・ビジュアル処理部、１１４……オーディオ・ビジュアル信号入出力部、１２０……プリアンプ部、１１５……外部コンピュータ。
Claims (19)
- 光記録媒体に対してトラッキング方向及びフォーカシング方向に移動可能に支持された対物レンズと、
上記対物レンズを介して上記光記録媒体に光ビームを出射する光源と、
上記光源から出射された光ビームと上記光記録媒体からの反射光ビームとを分離する光分離手段と、
上記光分離手段によって分離された上記光記録媒体からの反射光ビームを受光する光検出手段と、
上記光源から出射される光ビームを回折して、記録及び／又は再生のための主スポットを上記光記録媒体の情報記録面上に形成する主光束と、上記光記録媒体の前記情報記録面上において上記主スポットに対し離間した位置に副スポットを形成する副光束とに分離するスポット形成手段とを備え、
上記スポット形成手段は、上記光記録媒体の上記情報記録面に形成される上記副光束の収束状態を上記光記録媒体のトラックと直交するラジアル方向とトラックに沿うタンジェンシャル方向とで異ならせることにより、上記副光束の上記ラジアル方向に収束する位置を上記対物レンズに近い位置か、上記対物レンズから遠い位置の少なくともいずれかに形成して、上記主スポットが上記光記録媒体の上記情報記録面で収束した状態で、上記副スポットが上記ラジアル方向に関して収束されない状態となるように上記副スポットを形成し、
上記光検出手段は、上記主光束が上記光記録媒体の上記情報記録面から反射された光束である主反射光ビームを受光する主受光部と、上記副光束が上記情報記録面から反射された光束である副反射光ビームを受光する副受光部とを備え、前記副受光部は、それぞれが独立した光検出信号を出力する複数の受光素子から構成され、一の上記副反射光ビームが上記複数の受光素子に跨って受光されることで前記複数の受光素子により上記副反射光ビームを分割して受光し、上記各受光素子から出力される信号を加減算することによりトラック判別信号が生成される
光ヘッド。 - 上記副光束は、上記情報記録面上に形成されたトラックの法線方向の上記主スポットに対する距離の絶対値をＳ、トラックピッチをＰ、ｎを整数としたとき、
Ｓ≒Ｐｎ／２
が成立する位置に形成される請求項１記載の光ヘッド。 - 上記副光束は、上記情報記録面上に形成されたトラックの法線方向の上記主スポットに対する距離の絶対値をＳ、トラックピッチをＰとしたとき、Ｓ≒＋Ｐ／２が成立する位置と、Ｓ≒−Ｐ／２が成立する位置とに２つが形成される請求項１記載の光ヘッド。
- 上記光記録媒体がランドまたはグルーブ記録方式のとき、上記副光束は、上記情報記録面上に形成されたトラックの法線方向の上記主スポットに対する距離の絶対値をＳ、トラックピッチをＰとしたとき、Ｓ≒＋Ｐが成立する位置、またはＳ≒−Ｐが成立する位置に形成される請求項１記載の光ヘッド。
- 上記スポット形成手段は、同一の曲線パターンが等間隔に繰り返されるパターンを有する光回折素子又は偏光ホログラム素子を含む請求項１記載の光ヘッド。
- 上記対物レンズと上記スポット形成手段との間に倍率差発生手段を設け、上記倍率差発生手段により、トラックに沿うタンジェンシャル方向の倍率が、そうでない方向の倍率よりも大きくなるようになされている請求項１記載の光ヘッド。
- 上記倍率差発生手段は、アナモルフイックプリズムを含む請求項６記載の光ヘッド。
- 上記光源と上記倍率差発生手段との間に往路コリメータレンズを設けた請求項６記載の光ヘッド。
- 上記副光束は複数形成され、そのうちの１つの副光束は、主光束の集光点よりも対物レンズに近い位置にトラックと直交する方向の集光点を形成し、そのうちの他の１つの副光束は、主光束の集光点よりも対物レンズに遠い位置にトラックと直交する方向の集光点を形成する請求項１記載の光ヘッド。
- 上記情報記録面上の１つのトラックに主スポットを、該１つのトラックの内外周に隣接するトラックに副スポットをそれぞれ配置し、上記副スポットの反射光束を上記光検出手段が受光することにより、該受光部から発生する信号に基づいてクロストーク信号を生成し、上記主スポットの反射光束を上記光検出手段が受光することにより、該受光部から発生する信号から上記クロストーク信号を減ずることで、クロストークキャンセルを行う請求項１記載の光ヘッド。
- 上記光分離手段と上記光検出手段との間に、上記反射光ビームを少なくとも１つの主スポットと複数の副スポットに分離して上記光検出手段上に入射させるとともに該光検出手段の少なくともトラッキングエラー信号検出及びトラック判別信号検出用の受光部に形成される主スポットに対し、上記光記録媒体上のトラックに沿ったタンジェンシャル方向に対応する方向よりも、トラックを横切るラジアル方向に対応する方向のスポット径が大きくなるようにする入射光ビーム形成光学手段を設けた請求項１記載の光ヘッド。
- 上記入射光ビーム形成光学手段は、シリンドリカルレンズを含む請求項１１記載の光ヘッド。
- 上記入射光ビーム形成光学手段は、ホログラム素子を含む請求項１１記載の光ヘッド。
- 上記ホログラム素子は、±１次光にパワーをもたせるように構成され、フォーカスエラー検出をスポットサイズ検出により得るようになされた請求項１３記載の光ヘッド。
- 上記ホログラム素子は、±１次光のフォーカスエラー検出に用いる方向にもたせるパワーが、そうでない方向にもたせるパワーより大きい請求項１３記載の光ヘッド。
- 上記反射光ビームを受光する上記光検出手段は、少なくとも１群以上の分割された受光部を有し、その受光部を用いてプッシュプル法によってトラッキングエラー信号を得る請求項１記載の光ヘッド。
- 対物レンズを介して光記録媒体に光ビームを出射する光源と、
上記光源から出射された光ビームと上記光記録媒体からの反射光ビームとを分離する光分離手段と、
上記光分離手段によって分離された上記光記録媒体からの反射光ビームを受光する光検出手段と、
上記光源から出射される光ビームを回折して、記録及び／又は再生のための主スポットを上記光記録媒体の情報記録面上に形成する主光束と、上記光記録媒体の前記情報記録面上において上記主スポットに対し離間した位置に副スポットを形成する副光束とに分離するスポット形成手段とを備え、
上記スポット形成手段は、上記光記録媒体の上記情報記録面に形成される上記副スポットの収束状態を上記光記録媒体のトラックと直交するラジアル方向とトラックに沿うタンジェンシャル方向とで異ならせることにより、上記副スポットの上記ラジアル方向に収束する位置を上記対物レンズに近い位置か、上記対物レンズから遠い位置の少なくともいずれかに形成して、上記主スポットが上記光記録媒体の上記情報記録面で収束した状態で、上記副スポットが上記ラジアル方向に関して収束されない状態となるように上記副スポットを形成し、
上記光検出手段は、上記主光束が上記光記録媒体の上記情報記録面から反射された光束である主反射光ビームを受光する主受光部と、上記副光束が上記情報記録面から反射された光束である副反射光ビームを受光する副受光部とを備え、前記副受光部は、それぞれが独立した光検出信号を出力する複数の受光素子から構成され、一の上記副反射光ビームが上記複数の受光素子に跨って受光されることで前記複数の受光素子により上記副反射光ビームを分割して受光し、上記各受光素子から出力される信号を加減算することによりトラック判別信号が生成される
受発光素子。 - 光記録媒体を回転駆動する駆動手段と、
回転する上記光記録媒体に対して移動可能に支持された対物レンズを介して光を照射し、上記光記録媒体の情報記録面からの反射光ビームを上記対物レンズを介して光検出手段により検出する光ヘッドと、
上記光検出手段からの検出信号に基づいて再生信号を生成する信号処理回路と、
上記光検出手段からの検出信号に基づいて上記対物レンズを移動させるサーボ回路とを有する光記録媒体記録再生装置において、
上記光ヘッドは、光ビームを出射する光源と、
上記光源から出射された光ビームと上記光記録媒体からの反射光ビームとを分離する光分離手段と、
上記光分離手段によって分離された上記光記録媒体からの反射光ビームを受光する光検出手段と、
上記光源から出射される光ビームを回折して、記録及び／又は再生のための主スポットを上記光記録媒体の上記情報記録面上に形成する主光束と、上記光記録媒体の上記情報記録面上において上記主スポットに対し離間した位置に副スポットを形成する副光束に分離するスポット形成手段とを備え、
上記スポット形成手段は、上記光記録媒体の上記情報記録面に形成される上記副スポットの収束状態を上記光記録媒体のトラックと直交するラジアル方向とトラックに沿うタンジェンシャル方向とで異ならせることにより、上記副スポットの上記ラジアル方向に収束する位置を上記対物レンズに近い位置か、上記対物レンズから遠い位置の少なくともいずれかに形成して、上記主スポットが上記光記録媒体の情報記録面で収束した状態で、上記副スポットが上記ラジアル方向に関して収束されない状態となるように上記副スポットを形成し、
上記光検出手段は、上記主光束が上記光記録媒体の上記情報記録面から反射された光束である主反射光ビームを受光する主受光部と、上記副光束が上記情報記録面から反射された光束である副反射光ビームを受光する副受光部とを備え、前記副受光部は、それぞれが独立した光検出信号を出力する複数の受光素子から構成され、一の上記副反射光ビームが上記複数の受光素子に跨って受光されることで前記複数の受光素子により上記副反射光ビームを分割して受光し、上記各受光素子から出力される信号を加減算することによりトラック判別信号が生成される
光記録媒体記録再生装置。 - ランド部及びグルーブ部の一方もしくは双方を有し、このランド部及びグルーブ部の一方もしくは双方に情報信号の記録が可能な光記録媒体が着脱可能に取り付けられる回転駆動機構により該光記録媒体を回転し、
光ビームを出射する光源と該光ビームを上記光記録媒体の情報記録面上に集光させる対物レンズと上記光記録媒体の上記情報記録面からの反射光ビームを受光して出力信号を出力する光検出手段とを備えた光ヘッドを用いて、上記回転駆動機構により回転される上記光記録媒体より情報信号を読み出し、
上記光ヘッドにおいては、上記光源から出射される光ビームを回折して、記録及び／又は再生のための主スポットを上記光記録媒体の上記情報記録面上に形成する主光束と、上記光記録媒体の上記情報記録面上において上記主スポットに対し離間した位置に副スポットを形成する副光束とに分離し、かつ上記光記録媒体の上記情報記録面に形成される上記副スポットの収束状態を上記光記録媒体のトラックと直交するラジアル方向とトラックに沿うタンジェンシャル方向とで異ならせることにより、上記副スポットの上記ラジアル方向に収束する位置を上記対物レンズに近い位置か、上記対物レンズから遠い位置の少なくともいずれかに形成して、上記主スポットが上記光記録媒体の情報記録面で収束した状態で、上記副スポットが上記ラジアル方向に関して収束されない状態となるように上記副スポットを形成し、
上記光検出手段に、上記主光束が上記光記録媒体の上記情報記録面から反射された光束である主反射光ビームを受光する主受光部と、上記副光束が上記情報記録面から反射された光束である副反射光ビームを受光する副受光部とを設け、前記副受光部を、それぞれが独立した光検出信号を出力する複数の受光素子から構成し、一の上記副反射光ビームを上記複数の受光素子に跨って受光することで前記複数の受光素子により上記副反射光ビームを分割して受光し、上記各受光素子から出力される信号を加減算することによりトラック判別信号を生成する
トラック判別信号検出方法。
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