JP4617035B2 - 光記憶媒体および傾き検出装置および情報記録再生装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスクあるいは光カードなどの光記憶媒体、および光記憶媒体上に情報の記録・再生あるいは消去を行う情報記録再生装置、およびその装置における集光光学系で集光されるビームと光記憶媒体とがなす角度を検出する傾き検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高密度・大容量の記憶媒体として、ピット状パターンを有する光ディスクを用いる光メモリ技術は、ディジタルオーディオディスク、ビデオディスク、文書ファイルディスク、さらにはデータファイルと用途を拡張しつつ、実用化されてきている。近年、特に普及し始めたデジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）は、波長６５０ｎｍの可視光半導体レーザーを光源とした高密度光ディスクであり、再生専用のＤＶＤ−ＲＯＭ、１度だけ記録可能なＤＶＤ−Ｒ、何度も記録可能なＤＶＤ−ＲＡＭ等、様々な媒体が規格化されている。
【０００３】
図１５は、記憶媒体の１つであるＤＶＤ−ＲＯＭに対する従来の光ピックアップヘッド装置の光学系の構成を示した図である。光源である半導体レーザ１は、波長λ＝０．６５μｍの直線偏光の発散ビーム７０を出射する。ビーム７０はハーフミラー７で反射されて光路を折り曲げられた後、焦点距離２０ｍｍのコリメートレンズ８を経て平行光に変換される。平行光に変換されたビーム７０は、焦点距離３ｍｍの対物レンズ９で収束ビームに変換され、記憶媒体４０の透明基板４０ａを透過し、情報記録面４０ｂ上に集光される。対物レンズ９の開口はアパーチャ１２で制限され、対物レンズ９の開口数ＮＡを０．６としている。透明基板４０ａの厚さは、０．６ｍｍである。情報記録面４０ｂで反射されたビーム７０は、対物レンズ９、コリメートレンズ８を透過した後、ハーフミラー７を透過して非点収差が付与され、光軸を傾けた凹レンズ１１を透過することでハーフミラー７を透過する際に非点収差と共に付与されたコマ収差が補正され、光検出器３１で受光される。軸３１ｅは、光検出器３１で受光されるビーム７０における情報記録面４０ｂのトラックの写像と平行な軸である。 光検出器３１は４つの受光部３１ａ〜３１ｄを有し、それぞれ受光した光量に応じた電流信号Ｉ３１ａ〜Ｉ３１ｄを出力する。受光部３１ａ〜３１ｄの大きさは、それぞれ５０μｍ×５０μｍである。受光部３１ａ〜３１ｄから出力される電流信号Ｉ３１ａ〜Ｉ３１ｄは、それぞれ電流電圧変換回路５１の回路部５１ａ〜５１ｄに入力されて、電圧信号Ｖ５１ａ〜Ｖ５１ｄに変換され光ピックアップヘッド装置から出力される。 フォーカス誤差信号は、光ピックアップヘッド装置から出力される信号Ｖ５１ａ〜Ｖ５１ｄを用いて非点収差法により、すなわち（Ｖ５１ａ＋Ｖ５１ｃ）−（Ｖ５１ｂ＋Ｖ５１ｄ）の演算で得られる。また、トラッキング誤差信号は、媒体がＤＶＤ−ＲＯＭのときは、Ｖ５１ａ〜Ｖ５１ｄの位相を比較する位相差法により、媒体がＤＶＤ−ＲＡＭのときはプッシュプル法により、すなわち（Ｖ５１ａ＋Ｖ５１ｄ）−（Ｖ５１ｂ＋Ｖ５１ｃ）の演算でそれぞれ得られる。フォーカス誤差信号及びトラッキング誤差信号は、所望のレベルに増幅及び位相補償が行われた後、アクチュエータ９１及び９２に供給されて、フォーカス及びトラッキング制御がなされる。
【０００４】
対物レンズ９の開口数ＮＡを０．６まで大きくすると、光記憶媒体４０の有するそりが大きい場合に、光記憶媒体４０に記録された情報を忠実に読み出すことができなくなってしまう。そこで、光記憶媒体４０と集光ビーム７０とがなす角度の検出を、反射型フォトカップラで行っている。反射型フォトカップラは、光源９７と光検出器９８からなり、光源９７は発光ダイオードであり、光検出器９８は受光部が２分割に分けられている。光記憶媒体４０の傾きに応じて、光検出器９８の２分割の受光部から出力される信号強度が変化するので、光検出器９８から出力される信号を差動演算することにより、光記憶媒体４０の傾きに応じた信号が得られる。ここでは、図示していないが、傾きに応じた信号を用いて、フォトカップラ及び光ピックアップヘッド装置からなる光学系全体を傾けることにより、光記憶媒体４０がどのようなそりを有していても常に光記憶媒体４０に対してビーム７０が所望の角度となるように制御している。
しかしながら、反射型フォトカップラを用いて、光記憶媒体４０のそりを検出する場合、その分、部品点数と光ピックアップヘッド装置を組み立てる際の工数が増えるので、高価な光学系になる。また、傾きを検出するビームを照射するトラックと情報を再生するビームを照射するトラックが異なるため、半径方向の位置で傾きが異なるような光記憶媒体の場合、光記憶媒体の傾きを十分に補正することができず、信号を忠実に再生できないことがある。
【０００５】
フォトカップラを傾き検出に用いる際の課題を解消するために、特開平１０−９７７５３号（アメリカ特許出願番号０８／８７７３６３号）、特開２０００−５７６０６号、特開２０００−９０９４８号、特開２０００−１２３３９０号、特開２０００−１３７９２３号、特開２０００−１４９２９６号（アメリカ特許出願番号０９／３８６４５８号）、特開２０００−１４９２９８号、特開２０００−１２３３９０号（アメリカ特許出願番号０９／３８６４５８号）公報には、ＤＶＤ−ＲＡＭの案内溝およびＣＡＰＡと呼ぶアドレス部を用いた傾き検出装置が開示されている。これらの傾き検出装置は、フォトカップラが不要であり、光学構成が簡素化される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
傾き検出にフォトカップラを用いたとき、フォトカップラを含めて光学系全体を駆動して光記憶媒体に対する傾きを調整しないと閉ループ制御ができない。光学系全体を駆動するため、薄型の情報記録再生装置に適用することは困難であるという課題があった。
【０００７】
また、案内溝とＣＡＰＡを用いた傾き検出は、光記憶媒体に形成された案内溝の周期Ｇｐがλ／ＮＡよりも大きいときに有効であるので、ＤＶＤ−ＲＡＭのようにランドとグルーブの両方にトラックを設けるときには、情報を多く記録できるし、傾きも良好に検出できる。しかしながら、ランドもしくはグルーブの一方にしか情報トラックを設けない場合、Ｇｐ＞λ／ＮＡとして良好な傾き検出を行う場合には、情報記録容量が低下し、Ｇｐ＜λ／ＮＡとして情報記録容量を上げると、傾きをうまく検出できなくなるという課題があった。
【０００８】
本発明は、傾き検出装置で光記憶媒体の傾きを検出する場合において、案内溝の周期を小さくして記録容量を増大しても、光記憶媒体の傾き検出を安定に実現するためのものであり、従来の装置のこのような課題を考慮し、簡素な構成で光記憶媒体、およびそのような光記憶媒体を用いた傾き検出装置、およびそのような傾き検出装置を用いた情報記録再生装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明に係る傾き検出装置は、ビームを発するレーザ光源と、該光源から出射されたビームを情報記憶媒体上へ微小スポットに収束する集光光学系と、該情報記憶媒体で反射、回折したビームを受け取り、受け取ったビームの光量に応じた信号を出力する光検出器と、該光検出器から出力される第１の信号と第２の信号を受け取り、受け取った信号を演算して、該光記憶媒体と該集光光学系の光軸とがなす角度に関係する信号である傾き検出信号を出力する信号処理部とを備え、該光記憶媒体は隣接する溝と溝との周期がＧｐ１の案内溝を有しており、ｎ番目の溝Ｇｎの両側に隣接する溝をそれぞれ溝Ｇｎ−１と溝Ｇｎ＋１とするとき、溝Ｇｎ−１と溝Ｇｎ＋１をいずれも一部無くした断続的な溝とし、溝Ｇｎの周期Ｇｐ２が等価的にＧｐ１の２倍となる領域を設け、該光源からのビームの波長をλ、該ビームを該光記憶媒体に集光する該集光光学系の開口数をＮＡとするとき、λ／ＮＡ≧Ｇｐ１≧λ／（２・ＮＡ）の関係にあり、該第１の信号が得られるときの該情報記憶媒体上の溝の周期はＧｐ１であり、該第２の信号が得られるときの該情報記憶媒体上の溝の周期はＧｐ２であり、該集光光学系で収束されたビームが該光記憶媒体上の所望の場所に位置するように該第１の信号を用いてトラッキング制御がなされ、該第１の信号と該第２の信号を用いて該傾き検出信号が生成され、該溝の周期ＧＰ１と同じ周期で情報が記録される傾き検出装置である。
【００１３】
本発明に係る別の傾き検出装置は、ビームを発するレーザ光源と、該光源から出射されたビームを情報記憶媒体上へ微小スポットに収束する集光光学系と、該情報記憶媒体で反射、回折したビームを受け取り、受け取ったビームの光量に応じた信号を出力する光検出器と、該光検出器から出力される第１の信号と第２の信号を受け取り、受け取った信号を演算して、該光記憶媒体と該集光光学系の光軸とがなす角度に関係する信号である傾き検出信号を出力する信号処理部とを備え、該光記憶媒体は隣接する溝と溝との周期がＧｐ１の案内溝を有しており、溝の一部を無くして断続的な溝を形成し、溝の周期Ｇｐ２が等価的にＧｐ１の２倍となる領域を設け、情報を記録再生する際に照射されるビームの波長をλ、該ビームを光記憶媒体に集光する集光光学系の開口数をＮＡとするとき、λ／ＮＡ≧Ｇｐ１≧λ／（２・ＮＡ）の関係にあり、該第１の信号が得られるときの該情報記憶媒体上の溝の周期はＧｐ１であり、該第２の信号が得られるときの該情報記憶媒体上の溝の周期はＧｐ２であり、該集光光学系で収束されたビームが該光記憶媒体上の所望の場所に位置するように該第１の信号を用いてトラッキング制御がなされ、該第１の信号と該第２の信号を用いて該傾き検出信号が生成され、該溝の周期ＧＰ１と同じ周期で情報が記録される傾き検出装置である。
【００１４】
本発明に係る更に別の傾き検出装置は、ビームを発するレーザ光源と、該光源から出射されたビームを情報記憶媒体上へ微小スポットに収束する集光光学系と、該情報記憶媒体で反射、回折したビームを受け取り、受け取ったビームの光量に応じた信号を出力する光検出器と、該光検出器から出力される第１の信号と第２の信号を受け取り、受け取った信号を演算して、該光記憶媒体と該集光光学系の光軸とがなす角度に関係する信号である傾き検出信号を出力する信号処理部とを備え、該光記憶媒体は隣接する溝と溝との周期がＧｐ１の案内溝を有しており、ｎ番目の溝Ｇｎの両側に隣接する溝をそれぞれ溝Ｇｎ−１と溝Ｇｎ＋１とするとき、溝Ｇｎ−１もしく溝Ｇｎ＋１の一方の一部を無くして断続的な溝とし、溝の周期Ｇｐ２が等価的にＧｐ１よりも広くなる領域を設け、情報を記録再生する際に照射されるビームの波長をλ、前記ビームを光記憶媒体に集光する集光光学系の開口数をＮＡとするとき、λ／ＮＡ≧Ｇｐ１≧λ／（２・ＮＡ）の関係にあり、該第１の信号が得られるときの該情報記憶媒体上の溝の周期はＧｐ１であり、該第２の信号が得られるときの該情報記憶媒体上の溝の周期はＧｐ２であり、該集光光学系で収束されたビームが該光記憶媒体上の所望の場所に位置するように該第１の信号を用いてトラッキング制御がなされ、該第１の信号と該第２の信号を用いて該傾き検出信号が生成され、該溝の周期ＧＰ１と同じ周期で情報が記録される傾き検出装置である。
【００１５】
本発明に係る情報記録再生装置は、上記の傾き検出装置と、情報記憶媒体と傾き検出装置との相対的な位置を変化させる駆動部と、該傾き検出装置から出力される信号を受けて演算を行い、光記憶媒体に記憶された所望の情報を得る電気信号処理部とを備える。
【００１６】
上記発明の構成によれば、案内溝の周期を小さくして記録容量を増大しても、溝の周期が異なる案内溝から得られる２つの信号を演算することにより、照射されるビームと光記憶媒体の相対的な傾きを検出することが可能となるため、信頼性の高い情報記録再生装置を実現できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光記憶媒体および傾き検出装置および情報記録再生装置の実施の形態について添付の図面を参照して説明する。なお、各図面において同一の符号は同一の構成要素または同様の作用、動作をなすものを表す。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の傾き検出装置の一例を示す信号処理部７０７の構成図である。光源から出射されるビームを光記憶媒体に照射し、光記憶媒体で反射された光検出器で受光する光ピックアップヘッド装置は、例えば図１５に示すような従来の光ピックアップヘッド装置が適用できる。波長λ＝０．６５μｍ、対物レンズの開口数ＮＡ＝０．６である。ただし、本願発明は後述する光記憶媒体４１を用いているので、光源９７及び光検出器９８からなる反射型フォトカップラは不要である。
【００１９】
光検出器３１の４つの受光部３１ａ〜３１ｄから出力される信号は、電流電圧変換回路５１の回路部５１ａ〜５１ｄで電流電圧変換される。電流電圧変換部５１から出力される信号は演算部８７１で、トラッキング誤差信号を得るときと同様な差動演算がなされる。演算部８７１から出力される信号は、いわゆるプッシュプル信号である。演算部８７１から出力される信号は、サンプルアンドホールド部８２１及び８２２でサンプリングされる。サンプルアンドホールド部８２１と８２２で信号をサンプリングするタイミングを示すタイミング信号は、トリガー信号生成部８０４で生成される。サンプルアンドホールド部８２１から得られる信号とサンプルアンドホールド部８２２から得られる信号の振幅は異なるので、サンプルアンドホールド部８２２から出力される信号は、可変利得増幅部８３１で振幅がサンプルアンドホールド部８２１から出力される信号と等しくなるように増幅される。サンプルアンドホールド部８２１から出力される信号と可変利得増幅部８３１から出力される信号は演算部８７２で差動演算がなされ、演算部８７２から出力される信号は端子８１３から出力され、光記憶媒体４１と集光されるビームの光軸との傾きを示す信号となる。
【００２０】
図２は、光記憶媒体４１の案内溝Ｇの概略構成を示している。媒体は、外形が円盤の形状をしており、ここでは、案内溝Ｇをスパイラル状に形成して、トラックとしている。基板の厚みは０．６ｍｍである。
【００２１】
図３は、情報記憶媒体４１の案内溝Ｇの構成さらに詳しく示したものである。
・・・、Ｇｎ−３、・・・、Ｇｎ＋３、・・・は、それぞれｎ−３、・・・、ｎ＋３番目の案内溝である。案内溝の半径方向の周期Ｇｐ１は、０．６２μｍとしている。傾きの検出は、５本の案内溝に特徴を持たすことによって可能になる。案内溝Ｇｎにビームを照射したときに傾きの検出が行われる。このとき、溝Ｇｎ−１と溝Ｇｎ＋１は、案内溝の一部をなくした、すなわち離散的な溝を形成しておく。ここでは、溝をなくす部分の長さＢＫを４μｍとしている。情報を記録再生するために、光ピックアップヘッド装置からのビームが溝Ｇｎをトラックに沿って走査する際、溝Ｇｎ−１と溝Ｇｎ＋１をなくしたところでは、集光ビーム７０は、溝の周期をあたかもＧｐｗと感じる。本当に溝の周期を変えるためには、溝Ｇｎ−３と溝Ｇｎ＋３の一部もなくさなければならないが、Ｇｐ１＞λ／（２・ＮＡ）であれば、溝Ｇｎ−３と溝Ｇｎ＋３の一部をなくさなくても光ピックアップヘッド装置から集光されるビームは実質的に溝の周期をＧｐｗと感じる。ＧｐｗはＧｐ１の２倍であり、Ｇｐ１が０．６２μｍのとき、Ｇｐｗは１．２４μｍである。トリガー信号生成部８０４が生成するタイミング信号のタイミングはＳａ１とＳａ２であり、これは、光ピックアップヘッド装置からのビームがそれぞれ周期Ｇｐ１とＧｐｗの案内溝を走査しているタイミングに相当する。差動演算部８７１から出力される信号は、プッシュプル法で得られるトラッキング誤差信号と同様であり、サンプルアンドホールド部８２１と８２２でサンプルアンドホールドされる信号は、それぞれ溝の周期が０．６２μｍと１．２４μｍのプッシュプル信号である。光記憶媒体と光ピックアップヘッド装置からのビームに傾きが生じたとき、プッシュプル信号のゼロクロスの点がトラックの中心すなわち溝の中心から光記憶媒体の半径方向にずれた位置に動くということは、特開平１０−９７７５３号（アメリカ特許出願番号０８／８７７３６３号）で明らかにされた公知の事象である。特開平１０−９７７５３号（アメリカ特許出願番号０８／８７７３６３号）は、本願明細書の一部を構成する。
【００２２】
このずれ量は、溝の周期Ｇｐと光源の波長λと対物レンズの開口数ＮＡとの間に密接な関係が有り、ＧＰ＞λ／ＮＡのときに顕著である。ここでは、光源の波長λ＝０．６５μｍ、対物レンズのＮＡ＝０．６、溝の周期Ｇｐ１＝０．６２μｍ、Ｇｐｗ＝１．２４μｍとしているので、Ｇｐ１＜λ／ＮＡ、Ｇｐｗ＞λ／ＮＡの関係を持たせている。その結果、光記憶媒体の傾きに対するプッシュプル信号のゼロクロス点の溝中心からの移動量は、溝の周期がＧｐ１のときには小さく、溝の周期がＧｐｗのときには大きい。したがって、差動演算部８７２から出力される信号が、傾き検出信号となる。
【００２３】
ここで、傾きが検出される原理について図１０、１１、１２、１３、１４を用いて説明する。
図１１において、集光ビーム７０が光記憶媒体に垂直に入射している場合、すなわち、光記憶媒体の傾きがない場合、集光ビーム７０が溝を垂直方向に横切ると、溝のピッチである周期Ｇｐ１を１サイクルとする正弦波のプッシュプル信号Ｓ１が発生する。光記憶媒体の傾きが生じた場合も、同じプッシュプル信号Ｓ１が発生する。
図１０において、光記憶媒体の傾きがない場合、集光ビーム７０が溝を垂直方向に横切ると、溝のピッチである周期Ｇｐｗを１サイクルとする正弦波のプッシュプル信号Ｓ２が発生する。集光ビーム７０の光軸に対し、プラスの方向に光記憶媒体の傾きが生じた場合、正弦波の位相が進み、プッシュプル信号Ｓ２＋が発生する。逆に、集光ビーム７０の光軸に対し、マイナスの方向に光記憶媒体の傾きが生じた場合、正弦波の位相が遅れ、プッシュプル信号Ｓ２−が発生する。
【００２４】
動作時には、トラッキング制御が加わっているので、集光ビーム７０は、溝を垂直方向に横切ることはせず、溝に沿って移動する。
図３において、Ｓａ１の時点においてサンプルされたプッシュプル信号がサンプルアンドホールド部８２１に保持される。また、Ｓａ２の時点においてサンプルされたプッシュプル信号がサンプルアンドホールド部８２２に保持される。２つのサンプルされたプッシュプル信号が、演算部８７２において比較される。
集光ビーム７０が溝の中心を通っておれば、サンプルアンドホールド部８２１に保持された信号はゼロである。この場合、光記録媒体の傾きが無い場合は、サンプルアンドホールド部８２２に保持された信号もゼロである。サンプルアンドホールド部８２１、８２２からの信号の差はゼロであり、光記録媒体の傾きが無いことを示す。
【００２５】
集光ビーム７０が溝の中心を通っており、プラスの方向に光記憶媒体の傾きが生じた場合、サンプルアンドホールド部８２１に保持される信号はゼロであり、サンプルアンドホールド部８２２に保持される信号は＋Ｋとなる。サンプルアンドホールド部８２１、８２２からの信号の差は＋Ｋであり、光記録媒体の傾きがプラス方向にあることを示す。また、その程度はＫに比例した値となる。マイナスの方向に光記憶媒体の傾きが生じた場合も同様に考えられる。
集光ビーム７０が溝の中心からずれた位置を通っており、プラスの方向に光記憶媒体の傾きが生じた場合、サンプルアンドホールド部８２１に保持される信号はΔｄであり、サンプルアンドホールド部８２２に保持される信号は＋Ｋ＋Δｄとなる。サンプルアンドホールド部８２１、８２２からの信号の差は＋Ｋであり、光記録媒体の傾きがプラス方向にあることを示す。
以上のようにして、特別な外部構成を設けることなく、光記録媒体の溝のピッチに変化を設けるだけで、容易に光記憶媒体の傾きを検出することができる。
【００２６】
次に、溝のピッチの長さにより、プッシュプル信号に影響が表れたり表れなかったりする理由について説明する。
集光ビーム７０には、光記録媒体から直接反射してくる直接ビームと、溝のエッジで回折され、直接ビームの両側に現れる一次回折光と二次回折光が含まれる。一次回折光と二次回折光の距離は、溝のピッチＧｐが大きくなるほど小さくなる。一次回折光と二次回折光が接近すると、光検出器３１の中央部で一部重複し、アイパターンの明るい部分ができる。光記録媒体が傾斜すると、この明るい部分の内、光検出部３１の右半分３１ａ、３１ｂに来る光の部分と、左半部３１ｃ、３１ｄに来る光の部分に差が生じ、信号Ｓ２＋やＳ２−のような位相差が生じる。
【００２７】
図１２に示す様に、一次回折光と二次回折光が直接ビームの両側に接する様に現れるための条件は、Ｇｐ＝λ／２ＮＡである。ここで、λは、情報を記録再生する際に照射されるビームの波長であり、ＮＡ（numerical aperture)は、集光ビームを光記憶媒体に集光する集光光学系の開口数である。
図１３に示す様に、一次回折光と二次回折光が互いに接する様に現れるための条件は、Ｇｐ＝λ／ＮＡである。
図１４に示す様に、一次回折光と二次回折光が、互いの半径が重複する程度に、重複する様に現れるための条件は、Ｇｐ＝２λ／ＮＡである。
この実施の形態では、通常の溝のピッチをＧｐ１とし、
λ／２ＮＡ≦Ｇｐ１≦λ／ＮＡ
を満たす様な値に選ぶ。
また、溝が一部欠落した部分の溝のピッチをＧｐｗとし、
λ／ＮＡ≦Ｇｐｗ≦２λ／ＮＡ
を満たす様な値に選ぶ。
【００２８】
図４は、本実施の形態の傾き検出装置から得られる傾き検出信号の一例である。良好な傾き検出信号が得られる。ここで、対物レンズをアクチュエータで駆動してトラッキング制御を行う場合には、光記憶媒体の偏心量に依存して、サンプルアンドホールド部８２１と８２２でサンプルアンドホールドされる信号に不要なオフセットが混入する。そのオフセットを低減するには、光検出器へビームを導く素子としてホログラム素子を用い、対物レンズとホログラム素子を一体にして駆動する構成や、特開平１０−１６２３８３号公報に開示されているように光記憶媒体に３つのビームを照射して、差動演算によりオフセットを補正する方法、等、プッシュプル信号のオフセットを低減するための一般的な方法を適用すればよい。トラッキング動作を光学系全体を駆動して行う場合、トラッキング誤差信号のオフセットの補正は不要である。
【００２９】
また、ここでは、詳しく述べていないが、光検出器３１は、通常、情報記録再生装置を実現するためのフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号、光記憶媒体に記録された情報信号を検出するために用いられる光検出器であり、その光検出器を用いて傾き検出を行うことができる。すなわち傾きを検出するために検知器として新規の部品を設ける必要がなく、新規部品を設けないので、その分組み立て調整工程も簡素化され、安価で小型な傾き検出装置となる。さらに、温度変化や経時変化が生じないので、信頼性の高い情報記録再生装置となる。
【００３０】
また、トラッキング制御は、溝の周期ＧｐがＧｐ１のときのプッシュプル信号を用いて行うことができ、このときＧｐ１＜λ／ＮＡの関係を有していることから、光記憶媒体と光ピックアップヘッド装置からのビームに傾きが生じた場合でも、トラッキング誤差信号のゼロクロスの点が溝の中心から光記憶媒体の半径方向にずれる量は小さい。言い換えれば、光記憶媒体に傾きが生じても、常にトラックの中心に光ピックアップヘッド装置からのビームを照射できる。そのため、クロストークやクロスイレースによるジッタの劣化が少なく、従来のＣＡＰＡを用いて傾き検出を行う装置と比べて信頼性の高い情報記録再生装置となる。また、複数の異なる光ヘッド装置および情報記憶媒体を用いる場合の互換性が高くなる。
【００３１】
また、Ｇｐ１＜λ／ＮＡの関係を持たせて、グルーブもしくはランドの一方に情報を記録する光記憶媒体の場合、光記憶媒体を作製する際に、ランドとトラックの情報を記録するどちらか一方の特性を最適化すればよいので、光記憶媒体に製膜する際の作製精度は極めて緩和される。また、溝の深さの管理についても同様で、ランドグルーブ記録であれば、隣接トラックからのクロストークを低減するために溝深さを厳密に管理しなければならないが、ランドもしくはグルーブの一方のみに情報を記録する場合、溝深さの影響は少なく、製膜と同様に作製精度が緩和される。そのため、光記憶媒体を製造する際の、歩留まりがよくなり、安価な媒体となる。ランドとグルーブの両方に情報を記録する記憶容量２．６ＧＢのＤＶＤ−ＲＡＭの溝周期が１．４８μｍであり、グルーブのみに情報を記録するＤＶＤ−ＲＷの溝周期が０．７４μｍであることからもわかるように、信号を忠実に記録再生するという点から、ランドとグルーブの両方に情報を記録する際の溝の周期は、ランドもしくはグルーブの一方のみに情報を記録する際の溝の周期よりも広くする必要があるので、ランドもしくはグルーブの一方のみに情報を記録する場合も、溝の周期を適切に設計することにより、ランドとグルーブの両方に情報を記録する場合と比較して、同じ記録容量を実現できる。
【００３２】
傾きを検出するための溝は、光記憶媒体の傾きが実質上問題無い程度に検出できる程度であればよいので、例えば光記憶媒体の半径方向に対して溝１０００本につき１ケ所程度の割合で設ければよい。光記憶媒体のトラック群をいくつかのゾーンに分ける構成の場合には、ゾーンの境界毎に設けることで、記録容量を損なうことなく、傾き検出が可能となる。勿論、傾きの検出精度を高めたい場合には、ゾーン毎よりも細かい間隔で入れればよいし、逆に傾きの検出精度をゆるめられる場合には、ゾーン毎よりも粗い間隔で設ければよく、このとき光記憶媒体１枚に記録可能な容量は大きくなる。どの程度の間隔で傾きを検出する溝を設けるかに関しては、記録容量と検出精度の両面から見た設計事項であり、如何様にも変更可能である。傾き検出を行うトラックと情報を記録再生するトラックとを同一のトラックもしくは、極近傍のトラックにできるので、内周と外周で傾き角の変わるような光記憶媒体に対しても、常に良好な傾き状態で情報を記録再生できるので、信頼性の高い情報記録再生装置となる。
【００３３】
溝Ｇｎ−１と溝Ｇｎ＋１の一部をなくす長さＢＫはλ／（２・ＮＡ）よりも大きければ、特に制約はなく、サンプルアンドホールド部８２１と８２２が所望のタイミングで、差動演算部８７１からの信号をサンプリングできればよい。また、最少でＳａ１とＳａ２のタイミングでそれぞれ１点のサンプングを行えば、傾き検出信号が得られるので、特開２０００−１４９２９８号公報に開示されているＤＰＤ法で信号を得る構成と比較して、傾きを検出するために必要な領域は狭くてよく、その分、本発明の光記憶媒体は大容量となる。勿論、光記憶媒体の円周方向に溝の周期がＧｐｗの領域を数ケ所から数十ケ所設けることにより、光記憶媒体のＡＣチルト成分の検出と補正も可能になるので、本傾き検出装置を用いた情報記録再生装置はさらに信頼性の高い装置となる。
【００３４】
なお、ここでは媒体を円盤状の光記憶媒体としたが、本実施の形態に示したような溝が形成されているのであれば、媒体の外形形状や材質に全く制約はない。例えば、長方形のカード型等、様々な形状でもよい。情報記録層は、相変化膜、光磁気膜、磁気膜、等、何を用いても全く問題ない。また、基板の厚みに関しても同様に傾きを検出するという観点での制約はなく、光源の波長、対物レンズの開口数、記録密度の観点で決められる設計事項である。
【００３５】
本発明の傾き検出装置は、プッシュプル信号を検出可能ならば、如何なる光学系も適用可能であり、フォーカス誤差信号の検出方式や、光学構成等で、様々な変更が可能である。勿論、光源の波長λ、対物レンズの開口数ＮＡ、溝の周期Ｇｐも、同様に変更可能であり、例えば、光源の波長λ＝０．４０５μｍ、対物レンズの開口数ＮＡ＝０．８５、溝の周期Ｇｐ１＝０．３２μｍ、基板の厚みを０．１ｍｍとした、さらに大容量の情報記録再生装置にも適用できる。
【００３６】
Ｓａ１とＳａ２のタイミングを生成する方法については、溝をウォブルさせてクロックを生成する方法、溝を一定の間隔で離散的になくすことにより、その周期からクロックを生成する方法、記録されたデータからクロックを生成する方法、等、今までに公知の技術が適用できるので、詳しい説明は略する。
【００３７】
（実施の形態２）
本発明の別の実施の形態である傾き検出装置における情報記憶媒体の構成を図５に示す。Ｇｎ−３、・・・、Ｇｎ＋３、・・・は、実施の形態１と同様に案内溝である。傾きの検出は、３本の案内溝に特徴を持たすことによって可能になる。案内溝Ｇｎがビームを照射したときに傾きの検出を行うための案内溝とすると、溝Ｇｎは案内溝の一部をなくした、すなわち離散的な溝を形成しておく。溝Ｇｎの案内溝をなくした所で隣接する案内溝Ｇｎ−１と案内溝Ｇｎ＋１の溝はなくさないようにする。すると、情報を記録再生するために、光ピックアップヘッド装置からのビームが溝Ｇｎをトラックに沿って走査する際、溝Ｇｎをなくしたところでは、集光ビーム７０は、溝の周期をあたかもＧｐｗと感じる。本当に溝の周期を変えるためには、溝Ｇｎ−２と溝Ｇｎ＋２の一部もなくさなければならないが、Ｇｐ１＞λ／（２・ＮＡ）であれば、溝Ｇｎ−２と溝Ｇｎ＋２の一部をなくさなくても光ピックアップヘッド装置から集光されるビームは実質的に溝の周期をＧｐｗと感じる。ＧｐｗはＧｐ１の２倍であり、Ｇｐ１が０．６２μｍのとき、Ｇｐｗは１．２４μｍである。トリガー信号生成部８０４が生成するタイミング信号のタイミングはＳａ１とＳａ２であり、これは、光ピックアップヘッド装置からのビームがそれぞれ周期Ｇｐ１とＧｐｗの案内溝を走査しているタイミングに相当する。
【００３８】
図６は、本発明の傾き検出装置の一例を示す信号処理部７０８の構成図である。光源から出射されるビームを光記憶媒体に照射し、光記憶媒体で反射された光検出器で受光する光ピックアップヘッド装置は、実施の形態１と同様、プッシュプル信号が検出できれば、何でも構わない。ここでは、実施の形態１との違いを分かり易くするため、光学系は実施の形態１と同じとする。
【００３９】
信号処理部７０８が光検出器３１からの信号を受けて、差動演算部８７１からプッシュプル信号が出力され、サンプルアンドホールド部８２１と８２２がサンプルアンドホールドし、サンプルアンドホールド部８２２から出力される信号が可変利得増幅部８３１で増幅される動作は実施の形態１の信号処理部７０７と同様である。サンプルアンドホールド部８２１から出力される信号は反転部８３２に入力され、信号の極性が反転される。反転部８３２から出力される信号と可変利得増幅部８３１から出力される信号は演算部８７２で差動演算がなされ、演算部８７２から出力される信号は端子８１３から出力され、出力された信号は、ディスクに集光されるビームの光軸が傾いたことを示す信号となる。
本実施の形態でサンプルアンドホールド部８２１から出力される信号の極性を反転部８３２で反転するのは、Ｓａ１のタイミングでサンプリングする信号が、ビーム７０が溝上を照射したときの信号であるのに対して、Ｓａ２のタイミングでサンプリングする信号が、ビーム７０が溝間を照射したときの信号であるためである。光学的に様々な変更が可能なことや、本傾き検出装置の特徴や得られる効果等は、実施の形態１に示す傾き検出装置と同様である。
【００４０】
実施の形態１では５本の案内溝に特徴を持たすことによって傾き検出を可能にしていたが、本実施の形態では３本の案内溝に特徴を持たすことによって傾き検出が可能である。すなわち本実施の形態の傾き検出装置では、傾き検出に用いられる溝の領域が少なくて済むので、より光記憶媒体の大容量化ができる。
【００４１】
また、本実施の形態の信号処理部７０８では、反転部８３２をサンプルアンドホールド部８２１と演算部８７２の間に設けたが、演算部８７２で差動演算される入力信号の極性を反転させる構成であれば、どのような構成でもよい。例えば演算部８７２で加算演算を行うようにすれば、反転部８３２は不要となり、回路規模が小さくなるので、より安価な傾き検出装置となる。
【００４２】
（実施の形態３）
本発明の別の実施の形態である傾き検出装置における情報記憶媒体の構成を図７に示す。Ｇｎ−３、・・・、Ｇｎ＋３、・・・は、実施の形態１と同様に案内溝である。信号処理部は実施の形態１に示した信号処理部が適用できる。傾きの検出は、５本の案内溝に特徴を持たすことによって可能になる。今、案内溝Ｇｎがビームを照射したときに傾きの検出を行うための案内溝とすると、溝Ｇｎ−１とＧｎ＋１には案内溝の一部をなくした、すなわち離散的な溝を形成しておく。ただし、実施の形態１とは異なり、溝Ｇｎ−１の案内溝をなくした所で隣接する案内溝Ｇｎ＋１、溝Ｇｎ＋１の案内溝をなくした所で隣接する案内溝Ｇｎ−１の溝はそれぞれなくさないようにする。すると、情報を記録再生するために、光ピックアップヘッド装置からのビームが溝Ｇｎをトラックに沿って走査する際、溝Ｇｎ−１とＧｎ＋１の一方の溝をなくしたところでは、集光ビーム７０は、溝の周期をあたかも片側はＧｐｗ、他方はＧｐ１と感じる。信号をサンプリングするタイミングはＳａ１とＳａ２である。
【００４３】
図８は、本実施の形態の傾き検出装置から得られる傾き検出信号の一例である。ＮＡ＝０．８５、λ＝４０５ｎｍ、溝の周期Ｇｐ１＝０．３４μｍ、Ｇｐ２＝０．６８μｍとしている。
【００４４】
今までに述べた傾き検出装置と同様に良好な傾き検出信号が得られている。
【００４５】
（実施の形態４）
図９は、以上に述べてきた傾き検出装置を用いて構成した情報記録再生装置の一例である。情報記録再生装置は、光ピックアップヘッド装置８０、光記憶媒体駆動部８１、光ピックアップヘッド装置駆動部８２、電気回路部８３、電源部８４及び対物レンズ駆動部８５からなる。光記憶媒体駆動部８１は、記憶媒体４１を回転させる。光ピックアップヘッド装置８０は、光ピックアップヘッド装置８０と記憶媒体４１との位置関係に対応する信号を電気回路部８３へ送る。光ピックアップヘッド装置からの信号は、電気回路部８３で増幅または演算された後、光ピックアップヘッド装置駆動部８２及び光ピックアップヘッド装置内のアクチュエータに供給され、光ピックアップヘッド装置８０または光ピックアップヘッド装置内の対物レンズをそれぞれ微動させる信号となる。また、電気回路８３は、光ピックアップヘッド装置から出力される信号を受けて、記憶媒体４１に記録された情報の復調及び光記憶媒体の傾きに応じた信号の検出を行う。傾きに応じた信号の検出は、今までに述べてきた信号処理部が用いられる。対物レンズ駆動部８５は、傾き検出信号が印加されて、光記憶媒体の傾きの影響が低減されるように光ピックアップヘッド装置内の対物レンズが駆動される。
【００４６】
傾き検出信号は、光記憶媒体の溝に光ピックアップヘッド装置からのビームを照射することにより得られる。すなわち、情報を記録もしくは再生するビームと傾きを検出するビームが同一である。したがって、ここでは、光記憶媒体の傾きの影響を補正する手段として、対物レンズ駆動部８５で光ピックアップヘッド装置を構成する対物レンズだけを動かす方法を取っても、閉ループ制御で傾きを補正可能となっている。勿論、光ピックアップヘッド装置全体を動かす方法や、液晶素子を用いてビームの波面を補正する方法など、公知の傾き補正手段もしくはコマ収差補正手段が全て適用できる。対物レンズだけを駆動する構成や液晶素子を用いてビームの波面を補正する構成を適用した場合には、閉ループ制御が可能な信頼性の高い情報記録再生装置を小型に実現することができる。電源または外部電源との接続部８４から電気回路部８３、光ピックアップヘッド装置駆動部８２、光記録媒体駆動部８１へ電源が供給される。なお、電源もしくは外部電源との接続端子は各駆動回路にそれぞれ設けられても何ら問題ない。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、光記憶媒体の溝の一部分をなくすことにより、情報を記録もしくは再生するビームを用いて傾きを検出することができる。これにより、新たに部品を追加することなく傾きを検出できるので、信頼性の高い情報記録再生装置を安価に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１の傾き検出装置を構成する信号処理部の構成を示す図。
【図２】 本発明の実施の形態１の傾き検出装置を構成する光記憶媒体の概略構成を示す図。
【図３】 本発明の実施の形態１の傾き検出装置を構成する光記憶媒体の構成を示す図。
【図４】 本発明の実施の形態１の傾き検出装置で得られる傾き検出信号を示す図。
【図５】 本発明の実施の形態２の傾き検出装置を構成する光記憶媒体の構成を示す図。
【図６】 本発明の実施の形態２の傾き検出装置を構成する信号処理部の構成を示す図。
【図７】 本発明の実施の形態３の傾き検出装置を構成する光記憶媒体の構成を示す図。
【図８】 本発明の実施の形態３の傾き検出装置で得られる傾き検出信号を示す図。
【図９】 本発明の実施の形態４の情報記録再生装置の構成を示す図。
【図１０】溝の周期がＧｐｗである部分での動作説明図。
【図１１】溝の周期がＧｐ１である部分での動作説明図。
【図１２】Ｇｐ＝λ／２ＮＡの場合の一次回折光と二次回折光の関係を示す説明図。
【図１３】Ｇｐ＝λ／ＮＡの場合の一次回折光と二次回折光の関係を示す説明図。
【図１４】Ｇｐ＝２λ／ＮＡの場合の一次回折光と二次回折光の関係を示す説明図。
【図１５】 従来の傾き検出装置の構成を示す図。
【符号の説明】
４１ 光記憶媒体
８０ 光ピックアップヘッド装置
８１ 光記憶媒体駆動部
８２ 光ピックアップヘッド装置駆動部
８３ 電気回路部
８４ 電源部
８５ 対物レンズ駆動部
７０７ 信号処理部
７０８ 信号処理部
８０４ トリガー信号生成部
８１３ 出力端子
８２１ サンプルアンドホールド部
８２２ サンプルアンドホールド部
８３１ 可変利得増幅部
８３２ 反転部
８７１ 演算部
８７２ 演算部

Claims (4)

1. ビームを発するレーザ光源と、該光源から出射されたビームを情報記憶媒体上へ微小スポットに収束する集光光学系と、該情報記憶媒体で反射、回折したビームを受け取り、受け取ったビームの光量に応じた信号を出力する光検出器と、該光検出器から出力される第１の信号と第２の信号を受け取り、受け取った信号を演算して、該光記憶媒体と該集光光学系の光軸とがなす角度に関係する信号である傾き検出信号を出力する信号処理部とを備え、該光記憶媒体は隣接する溝と溝との周期がＧｐ１の案内溝を有しており、ｎ番目の溝Ｇｎの両側に隣接する溝をそれぞれ溝Ｇｎ−１と溝Ｇｎ＋１とするとき、溝Ｇｎ−１と溝Ｇｎ＋１をいずれも一部無くした断続的な溝とし、溝Ｇｎの周期Ｇｐ２が等価的にＧｐ１の２倍となる領域を設け、該光源からのビームの波長をλ、該ビームを該光記憶媒体に集光する該集光光学系の開口数をＮＡとするとき、λ／ＮＡ≧Ｇｐ１≧λ／（２・ＮＡ）の関係にあり、該第１の信号が得られるときの該情報記憶媒体上の溝の周期はＧｐ１であり、該第２の信号が得られるときの該情報記憶媒体上の溝の周期はＧｐ２であり、該集光光学系で収束されたビームが該光記憶媒体上の所望の場所に位置するように該第１の信号を用いてトラッキング制御がなされ、該第１の信号と該第２の信号を用いて該傾き検出信号が生成され、該溝の周期ＧＰ１と同じ周期で情報が記録される傾き検出装置。
2. ビームを発するレーザ光源と、該光源から出射されたビームを情報記憶媒体上へ微小スポットに収束する集光光学系と、該情報記憶媒体で反射、回折したビームを受け取り、受け取ったビームの光量に応じた信号を出力する光検出器と、該光検出器から出力される第１の信号と第２の信号を受け取り、受け取った信号を演算して、該光記憶媒体と該集光光学系の光軸とがなす角度に関係する信号である傾き検出信号を出力する信号処理部とを備え、該光記憶媒体は隣接する溝と溝との周期がＧｐ１の案内溝を有しており、溝の一部を無くして断続的な溝を形成し、溝の周期Ｇｐ２が等価的にＧｐ１の２倍となる領域を設け、情報を記録再生する際に照射されるビームの波長をλ、該ビームを光記憶媒体に集光する集光光学系の開口数をＮＡとするとき、λ／ＮＡ≧Ｇｐ１≧λ／（２・ＮＡ）の関係にあり、該第１の信号が得られるときの該情報記憶媒体上の溝の周期はＧｐ１であり、該第２の信号が得られるときの該情報記憶媒体上の溝の周期はＧｐ２であり、該集光光学系で収束されたビームが該光記憶媒体上の所望の場所に位置するように該第１の信号を用いてトラッキング制御がなされ、該第１の信号と該第２の信号を用いて該傾き検出信号が生成され、該溝の周期ＧＰ１と同じ周期で情報が記録される傾き検出装置。
3. ビームを発するレーザ光源と、該光源から出射されたビームを情報記憶媒体上へ微小スポットに収束する集光光学系と、該情報記憶媒体で反射、回折したビームを受け取り、受け取ったビームの光量に応じた信号を出力する光検出器と、該光検出器から出力される第１の信号と第２の信号を受け取り、受け取った信号を演算して、該光記憶媒体と該集光光学系の光軸とがなす角度に関係する信号である傾き検出信号を出力する信号処理部とを備え、該光記憶媒体は隣接する溝と溝との周期がＧｐ１の案内溝を有しており、ｎ番目の溝Ｇｎの両側に隣接する溝をそれぞれ溝Ｇｎ−１と溝Ｇｎ＋１とするとき、溝Ｇｎ−１もしく溝Ｇｎ＋１の一方の一部を無くして断続的な溝とし、溝の周期Ｇｐ２が等価的にＧｐ１よりも広くなる領域を設け、情報を記録再生する際に照射されるビームの波長をλ、前記ビームを光記憶媒体に集光する集光光学系の開口数をＮＡとするとき、λ／ＮＡ≧Ｇｐ１≧λ／（２・ＮＡ）の関係にあり、該第１の信号が得られるときの該情報記憶媒体上の溝の周期はＧｐ１であり、該第２の信号が得られるときの該情報記憶媒体上の溝の周期はＧｐ２であり、該集光光学系で収束されたビームが該光記憶媒体上の所望の場所に位置するように該第１の信号を用いてトラッキング制御がなされ、該第１の信号と該第２の信号を用いて該傾き検出信号が生成され、該溝の周期ＧＰ１と同じ周期で情報が記録される傾き検出装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の傾き検出装置と、情報記憶媒体と傾き検出装置との相対的な位置を変化させる駆動部と、該傾き検出装置から出力される信号を受けて演算を行い、光記憶媒体に記憶された所望の情報を得る電気信号処理部とからなる情報記録再生装置。

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