JP4653226B2

JP4653226B2 - 光ピックアップ装置

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Publication number: JP4653226B2
Application number: JP2008552033A
Authority: JP
Inventors: 琢麿柳澤; 昌和小笠原; 充佐藤
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2007-01-05
Filing date: 2007-01-05
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2027-01-05
Also published as: WO2008081600A1; JPWO2008081600A1; US7969836B2; US20090310469A1

Description

本発明は、光ビームを照射して記録媒体から情報を読み取る光ピックアップ装置に関し、特にトラッキングエラー信号のオフセットを低減することが可能な光ピックアップ装置に関する。

BD（Blu-ray Disk）やDVD（Digital Versatile Disk）等の光学式記録媒体に使用する光ピックアップ装置は、一般にトラッキングサーボ制御系におけるトラッキングエラー信号の生成にプッシュプル法を用いている。この方法では、一般にトラッキングエラー信号に基づいて対物レンズのみを光軸に直交する方向に変位させるため、トラッキングエラー信号に直流オフセットが重畳するという問題を抱えている。

そこで、記録媒体からの反射光を中領域と端領域に分けて受光し、ラジアル方向に二分割して設置されている中領域を担う受光素子の差分信号を、ラジアル方向に二分割して設置されている端領域を担う受光素子の差分信号によって補正する構成を採用した、いわゆる改良型プッシュプル法が提案されている（特願平１０−１５６０３９号公報）。

かかる改良型プッシュプル法によって直流オフセットを低減することは可能となるものの、照射ビームが記録領域と未記録領域の境界部に位置した場合はトラッキングサーボ制御系が不安定になるという問題があった。

本発明は、上記した問題が１例として挙げられる諸問題を解決する手段を提供することを目的とする。

本発明の光ピックアップ装置は、光ディスクの記録面上にトラックに沿って記録されている情報信号を光ビームを照射することによって読み取る光ピックアップ装置であって、前記記録面上に前記光ビームを集光する対物レンズと、前記対物レンズを前記光ディスクのラジアル方向に移動させる対物レンズ移動手段と、前記光ディスクにて反射した戻り光を複数の領域に分割して受光する分割受光手段と、を具備している。前記分割受光手段は、前記戻り光の前記ラジアル方向における両端部を含む第１領域を前記ラジアル方向に２分割して受光する第１分割受光手段と、前記戻り光の前記ラジアル方向に直交する方向における両端部を含む第２領域を前記ラジアル方向に２分割して受光する第２分割受光手段と、前記戻り光の略中央部を含む第３領域を前記ラジアル方向に２分割して受光する第３分割受光手段と、からなることを特徴とする。

本発明の実施形態の光ピックアップ装置の構成を示すブロック図である。プッシュプル法の原理を示す図である。光ディスクによって回折された光ビームの対物レンズ断面における強度分布を示すグラフである。本発明の実施形態の演算回路における係数Ｋ１及びＫ２に対する直流オフセット及び局所的オフセットの変化を示すグラフである。本発明の分割受光手段の分割パターンの代替例を示す平面図である。本発明による主操作ルーチンを示すフローチャートである。本発明による演算回路における係数Ｋ２の値の最適化ルーチンを示すフローチャートである。本発明の代替例の光ピックアップ装置の構成を示すブロック図である。本発明の代替例の光ピックアップ装置の構成を示すブロック図である。

発明を実施するための形態

以下、本発明による光ピックアップ装置を添付図面に基づいて説明する。

図１に本発明の実施例としての光ピックアップ装置の構成を示す。光ピックアップ装置１００は、レーザービームを発する半導体レーザー等の光源１１を含んでいる。コリメータレンズ１２は光源１１から発せられた光ビームを平行光に変換する。ビームスプリッタ１３はコリメータレンズ１２から出射した光ビームをほぼ９０度の角度で反射する一方、対物レンズからの戻り光を透過せしめる。対物レンズ１４はビームスプリッタ１３を出射して記録媒体に向かう光ビームを集光する一方、記録媒体上のトラックや記録マークで散乱・回折された光ビームを集束する。ホログラム光学素子（HOE素子）１５は対物レンズ１４で集束された光（戻り光）を０次光及び複数の１次光に分割する。検出レンズ１６はHOE素子１５にて生じた０次光及び複数の１次光を各々集束するとともに非点収差を付与する。光検出器１７はHOE素子１５にて生じた０次光及び複数の１次光を受光する。光ピックアップ装置１００は、上記の構成の光学系に加えて、光検出器１７から出力する信号を演算して読取信号やフォーカシングエラー信号を生成する第１演算回路（図示せず）、及び光検出器１７から出力する信号を演算してトラッキングエラー信号を生成する第２演算回路２０を有している。また、光ピックアップ装置１００は、第２演算回路２０にて使用する係数を調整する係数調整手段３０を有している。更に、光ピックアップ装置１００は、フォーカシングエラー信号に基づいて対物レンズ１４の遠近方向の駆動を制御するフォーカシング制御手段（図示せず）、及びトラッキングエラー信号に基づいて対物レンズ１４の平行方向の駆動を制御するトラッキング制御手段４０を有している。また、光ピックアップ装置１００は、トラッキング方向を横切るように対物レンズ１４を変位させるトラッキングコイル１８、及び対物レンズを記録面に対して遠近方向に移動させるフォーカシングコイル（図示せず）を有している。

ここで、HOE素子１５の構造について詳細に説明する。図１の左上にHOE素子１５を光ビーム（戻り光）の入射側から見た平面図が示されている。かかる図から明らかなように、HOE素子１５は各々が所定のホログラムパターンを有する５つの領域１５a〜１５eに５分割されている。具体的には、HOE素子１５は、その略中央部に矩形の領域１５eを有しており、そのディスクラジアル方向の両端部に領域１５eを挟んで対向する台形の領域１５a及び１５bが並置されている。更に、そのディスクラジアル方向に直交する方向の両端部に領域１５eを挟んで対向する台形の領域１５c及び１５dが並置されている。これら５つの領域は、後述するように、トラッキングエラー信号から直流オフセットや局所的オフセットを適切に除去することを企図して、その形状やサイズが画定されている。すなわち、領域１５a及び１５bは光ディスクにおいて生じる照射ビームの０次回折光と±１次回折光との干渉領域を極力含むように画定され、領域１５c及び１５dは、当該０次回折光と±１次回折光との干渉領域を極力含まずに戻り光のディスクラジアル方向に直交する方向における端領域のみを含むように画定され、領域１５eは、当該０次回折光と±１次回折光との干渉領域及び前述した端領域を極力含まないようにすべく、戻り光の略中央部のみを含むように画定されている。このように、HOE素子１５を通過した光ビームは、ホログラムパターンの影響を受けない０次光B０と、領域１５a〜１５eで各々回折される５つの１次光B１a〜B１eとに分割され、これらは各々個別の光路を経て、光検出器１７の後述する複数の受光素子に導かれる。

次に、光検出器１７の構造について図１を参照しながら説明する。図１に示すように、光検出器１７はHOE素子１５で分割された光ビームのうちの０次光B０を受光する読取信号生成用及びフォーカスサーボ制御用の矩形のフォーカシング受光部FDと、５つの１次光B１a〜B１eを受光するトラッキングサーボ制御用の矩形の第１受光部TD1、第２受光部TD2及び第３受光部TD3を備えている。フォーカシング受光部FDはディスクのラジアル方向に平行な縦分割線 flaと該縦分割線flaに直交する横分割線flbとによって田の字状に４分割されている。一方、第１受光部TD1はディスクのラジアル方向に直交する第１分割線tl1によって二分割されている。同様に、第２受光部TD2はディスクのラジアル方向に直交する第二分割線tl2によって二分割されており、第３受光部TD3はディスクのラジアル方向に直交する第３分割線tl3によって二分割されている。なお、これら受光部は必ずしも均等に二分割される必要はない。なぜなら、例えば図示しない補正手段等を用いることにより後述する各受光素子の受光量に応じた適切な出力信号を調整することが可能となるからである。

これらフォーカシング受光部FD及び第１〜第３受光部TD1〜TD3の各々の分割された領域には個別の受光素子が設けられている。すなわち、フォーカシング受光部FDには、受光素子FDａ及びFDcが縦分割線flaと横分割線flbとの交点に関して対称となる位置に設けられ、受光素子FDb及びFDdが縦分割線flaと横分割線flbとの交点に関して対称となる位置に設けられている。また、第１受光部TD1には第１分割線tl1に関して対称となる位置に受光素子TD1a及びTD1bが設けられ、第２受光部TD2には第二分割線tl2に関して対称となる位置に受光素子TD2a及びTD2bが設けられ、第３受光部TD3には第３分割線tl3に関して対称となる位置に受光素子TD3a及びTD3bが設けられている。

次に、HOE素子１５及び光検出器１７の相対的位置関係について説明する。

HOE素子１５において分割された戻り光のうち、０次光は回折されない光ビームであるため、HOE素子１５をそのまま直進して光検出器１７に導かれる一方、５つの１次光は各々の回折方向に従って光検出器１７に導かれる。このとき、フォーカシング受光部FDは、図１に示すように、上記した０次光が縦分割線flaと横分割線flbとの交点上にそのスポットB0'の中心を形成する位置に配置されている。これによって、受光素子FDａ〜FDｄの各出力信号に応じて読取信号ＲＦ及びフォーカスエラー信号ＦＥを生成することが可能となる。

具体的には、受光素子FDａ〜FDｄの各出力信号を各々Ifdａ〜Ifdｄとした場合、以下のように出力信号Ifdａ〜Ifdｄの総和を算出することによって読取信号ＲＦを得ることができる。

RF＝Ifda＋Ifdb＋Ifdc＋Ifdd ・・・（１）
また、前述したように検出レンズ１６によって戻り光には非点収差が付与されているので、非点収差法によって以下の演算によりフォーカスエラー信号ＦＥを得ることができる。

FE＝(Ifda＋Ifdc)−(Ifdb＋Ifdd) ・・・（２）
なお、光ビームへの非点収差の付与は、例えば、検出レンズ１６をシリンドリカルレンズを含んだマルチレンズにすることによって可能となる。

一方、第１受光部TD1は、対物レンズが移動していないときに、１次光B１a及びB１bが第１分割線tl1によって分割されている受光素子TD1a、TD1bの各領域面に各々スポットB１a'及びB１b'を形成する位置に配置されている。また、第２受光部TD2は、対物レンズが移動していないときに、１次光B１c及びB１dがスポットB１c'及びB１d'を第二分割線tl2によって分割されている２つの受光素子TD2a、TD2bの各領域面に半分ずつ占めるように形成する位置に配置されている。更に、第３受光部TD3は、対物レンズが移動していないときに、１次光B１eがスポットB１e'を第３分割線tl3によって分割されている２つの受光素子TD3a、TD3bの各領域面に半分ずつ占めるように形成する位置に配置されている。これによって、受光素子TD1a及びTD1b、TD2a及びTD2b、並びにTD3a及びTD3bの各出力信号に応じてトラッキングエラー信号ＴＥを生成することが可能となる。

具体的には、以下に説明する改良型プッシュプル法によってトラッキングエラー信号ＴＥを生成することができる。

すなわち、図１に示すように、第２演算回路２０は、受光素子TD1aの出力信号から受光素子TD1bの出力信号を減算してディスク上の光スポット位置とトラック中心とのラジアル方向の相対変位を検出する第１変位検出手段２１と、受光素子TD2aの出力信号から受光素子TD2bの出力信号を減算して対物レンズ１４のディスクのラジアル方向の変位を検出する第２変位検出手段２２と、受光素子TD3aの出力信号から受光素子TD3bの出力信号を減算してディスク上の光スポット位置における局所的オフセットを検出する第３変位検出手段２３と、第２変位検出手段２２の出力信号に重み付けを行う第１増幅手段２４と、第３変位検出手段２３の出力信号に重み付けを行う第２増幅手段２５と、第１変位検出手段２１の出力から第１増幅手段２４の出力を減算してトラッキングエラー信号の直流オフセットの補正を行う直流オフセット補正手段２６と、直流オフセット補正手段２６の出力から第２増幅手段２５の出力を減算してトラッキングエラー信号の局所オフセットの補正を行う局所的オフセット補正手段２７と、を有している。なお、第１増幅手段２４及び第２増幅手段２５の重み付け係数は各々K１及びK２であり、これらの値は光ピックアップ装置１００が起動する毎に係数調整手段３０によって調整される。上記構成により、受光素子TD1a及びTD1b、TD2a及びTD2b、並びにTD3a及びTD3bの各出力信号を各々Itd1a及びItd1b、Itd2a及びItd2b、並びにItd3a及びItd3bとした場合、プッシュプル法によって以下の演算によりトラッキングエラー信号TEを得ることができる。

TE＝(Itd1a−Itd1b)−K1×(Itd2a−Itd2b)−K2×(Itd3a−Itd3b) ・・・（３）
次に、上記したトラッキングサーボ制御系によってトラッキングエラー信号から直流オフセット及び局所的オフセットが取り除かれる動作について説明する。

光ディスクの情報記録面には、周期的に配置されたトラック（グルーブやピット列）が存在し、かかる情報記録面上に照射された光ビームはその周期構造により回折を受ける。すなわち、対物レンズ１４で光ビームを集光して光ディスク盤面にスポットを照射すると、入射光と同じ方向に反射する０次光の他、ラジアル方向に複数の回折光（±１次、±２次、・・・）を生じる。かかる回折光の回折角はスポット径とトラックピッチとの関係によって決定されるため、同じトラックピッチが繰り返される情報記録面では常に同じ回折角となる。このようにして生じた複数の回折光のうち対物レンズ１４の瞳を通過するものだけが光検出器１７にて検出される。一般にDVDやBD等の高密度な光ディスクではトラックピッチが小さく設定されているため、その瞳内で０次光と重なる（干渉する）のは、図２Aに示すように±１次光までで、±２次光以上の光は瞳で蹴られてしまう。

通常、０次光及び±１次光は、それらの反射方向が互いに異なるため、光波の位相がずれている。ビーム照射位置がトラック中心に関して対称な位置であれば、０次光に対する＋１次光の位相ズレ量と０次光に対する−１次光の位相ズレ量とは等しくなるため、図２Cに示すように対物レンズ１４の瞳を通過するいわゆるベースボールパターン（以下、干渉パターンと称す）において左右の干渉領域の明暗は等しくなるが、ビーム照射位置がトラック中心に関して非対称になると、これらに差異が生じ、その結果、図２B及び２Dに示すように、干渉パターンにおける左右の干渉領域の明暗に差異が生じることになる。本実施形態においては、かかる左右の干渉領域の明暗の差異を、光検出器１７の第１受光部TD1において検出することでプッシュプルトラッキングエラー信号を生成している。

ここで、対物レンズ１４の中心が光ビームの光軸に一致している場合は、受光部TD1に形成される光スポットは第１分割線tl1に関して対称となるので、第１変位検出手段２１から出力される差分信号からは０レベルを中心とした正弦波状のいわゆるファーフィールドトラッキングエラー信号が得られる。しかしながら、プッシュプル法では、トラック中心からずれたビーム照射位置をトラック中心に戻すべく、対物レンズ１４のみを光軸に直交する方向に変位させるため、第１変位検出手段２１から出力される差分信号には、トラッキングエラー信号に加えて対物レンズ１４の光ビームの光軸からの変位に対応した直流オフセットが重畳されている。

そこで、かかる直流オフセットを除去するため、対物レンズ１４の光ビームの光軸からの変位に対応した直流オフセットのみを出力する第２変位検出手段２２からの出力信号を用いている。すなわち、HOE素子１５の領域１５c及び１５dは、そこを通過する光ビームにディスクの記録面における回折による０次光と±１次光との干渉部分が極力含まれないようにし、且つ対物レンズ１４のラジアル方向の移動のみに応じて大きく変化するように画定されているので、これら領域１５c及び１５dを通過する光ビーム部が入射する受光素子TD2a及びTD2bの差分信号にはトラッキングエラー信号が含まれておらず、第１変位検出手段２１から出力される差分信号に重畳している直流オフセットと同位相の直流オフセットのみが含まれることになる。従って、第２変位検出手段２２から出力される差分信号に第１増幅手段２４によって適当な重み付けを与えて直流オフセット補正信号とし、直流オフセット補正手段２６において第１変位検出手段２１から出力される差分信号から減算することによって、対物レンズ１４の光ビームの光軸からの変位に依らずに常に直流オフセットを伴わないトラッキングエラー信号を生成することができる。

ところで、０次光と±１次光の最大位相ズレ量は、未記録領域においてはグルーブ深さに依存するが、記録済領域では、グルーブ深さのみならず記録マーク部の反射特性にも依存する。従って、対物レンズ１４によって集光された光ビームが未記録領域と記録済領域との境界部分にスポットを形成した場合は、上記した直流オフセット補正手段２６からの出力信号に、かかる未記録領域と記録済領域との境界部に生じるオフセット、すなわち、局所的オフセットが重畳することになる。

そこで、本実施例においては、局所的オフセットの影響が現れる第３変位検出手段２３からの出力信号を用いて当該局所的オフセットを除去している。未記録領域と記録済領域との間の境界領域では、前述した如きトラック構造による回折と、ステップ状の反射特性（反射振幅特性と反射位相特性）の変化による回折とが同時に生じている。トラック構造による回折は、前述したように±１次光までを考慮すれば良いが、反射特性の変化による回折については回折角が非常に小さく、かなりの高次回折光まで考慮しなければならない。また、その時の回折効率は、記録マーク特性に依存するので、前述の非境界部におけるプッシュプル信号のような単純な原理では説明できない。そこで今回は、局所的オフセットを見積るために計算機シミュレーションを用いた。

ここで記録マーク特性について以下に説明する。一般にDVD-RやBD-Rなどの追記型光ディスクやDVD-RWやBD-REなどの書換え型光ディスクは、あらかじめグルーブ構造が形成された基板上に記録膜が形成されている。かかる記録膜はレーザー光による熱を一定値以上吸収すると光学的な特性や物理形状が変わるように設計されている。つまり、記録したいデータはレーザーパワーの変調による光学的な特性や物理形状の変化として光ディスク上に記録される。なお、光学的な特性とは、反射率特性と位相特性の２つを意味する。一般的に、反射率特性は記録マーク部と非マーク部での反射率比で表わされ、位相特性は記録マーク部と非マーク部で反射する光波の位相差で表わされる。また、基板上の物理形状の変化は位相特性の変化として現れるので、以降の説明では反射率特性の変化と位相特性の変化との２つのみについて検討する。

さて、記録膜は通常、複数の異なる材料を多層構造にして設計する。どの材料をどのような組合せで多層構造にするのかはディスクメーカーの自由である。ただし、データを記録再生した場合の信号変調度についてはディスク規格を満たす必要がある。逆の言い方をすれば、信号変調度さえ満たせば、記録マークを、反射率特性の変化として形成しても、位相特性の変化として形成してもどちらでも良いということである。実際に市場に存在しているディスクは反射率特性の変化と位相特性の変化を上手く組み合わせていると予想される。

そこで、典型的な次の２種類のディスクA及びBについて記録領域と未記録領域との境界部での回折パターンを調べてみた。すなわち、ディスクAは反射率特性の変化だけで記録マークを形成するタイプのディスクであり、ディスクBは位相特性の変化だけで記録マークを形成するタイプのディスクである。

なお、ディスクA及びBの信号変調度は互いに同じであり、更に以下のパラメータ値も互いに同じである。

（NA、λ）＝（0.85、405nm）
（TP、記録マーク長）＝（320nm、224nm）
（グルーブ深さ、グルーブ幅）＝（25nm、160nm）
かかるディスクA及びBの回折パターンを比較した結果を図３A及び３Bに示す。ここで図３AはディスクAの結果を示しており、図３BはディスクBの結果を示している。また、図３A、３B共に横軸は対物レンズ１４の瞳ラジアル方向の座標を正規化した値であり、縦軸は対物レンズ１４のラジアル断面での光ビームの強度分布を示している。図３A、３Bからわかるように、ディスクA及びディスクBの何れも、未記録部と記録済部では回折パターンは光軸中心に対して左右対称になっているが、記録領域と未記録領域との境界部においては、照射ビームのスポット中心がトラック中心と一致するように光ビームを照射しているにもかかわらず、回折パターンはトラック中心に関して左右対称にならずに、左右の強度分布が大きく異なっている。すなわち、記録領域と未記録領域との境界部には局所的オフセットが発生することを意味している。ここで重要なのはディスクAとディスクBではその非対称性の態様が異なっていることである。すなわち、図３Aに示すディスクAでは０次光及び±１次光の干渉領域と０次光のみの領域とのいずれの領域においても左側の強度が右側の強度よりも大であるが、図３Bに示すディスクBでは０次光及び±１次光の干渉領域と０次光のみの領域とでは左右の強度が互いに逆の関係にある。

このことより、ディスクAに対してはHOE素子１５の分割パターンを適切に設定することで、直流オフセット補正手段２６だけで局所オフセットをキャンセルできる可能性がある一方で、ディスクＢに対しては、局所オフセット補正手段２７を用いない限り局所的オフセットをキャンセルすることは不可能であることがわかる。

図４は、対物レンズ１４をラジアル方向に10％移動した状態における、前述したトラッキングエラー演算式（３）のK1及びK２の値と直流オフセット及び局所的オフセットとの関係を示すグラフであり、図４A、４BはディスクAに関するグラフであり、図４C、４DはディスクBに関するグラフである。なお、図４A乃至４Dにおいて、直流オフセットは記録済領域におけるピーク値とボトム値の平均レベル、局所的オフセットは記録領域と未記録領域との境界部における同平均レベルである。また、縦軸は各オフセットの値をプッシュプル信号の振幅で正規化した値となっている。図４A及び４CはK2=0の状態でK1の値を変えながら測定した直流オフセット及び局所的オフセットの値をグラフにしたものである。図４Aからわかるように、ディスクAにおいては直流オフセットと局所的オフセットがほぼ同時にゼロになるK1の値を有している。一方、図４Cからわかるように、ディスクBでは両オフセットをほぼ同時にゼロにするK1が存在せずに大きく異なっていることが分かる。これは、前述したように、ディスクBに対しては直流オフセット補正手段２６だけでは局所的オフセットがキャンセルできないことを意味している。

図４B、４Dは、K1の値を直流オフセットがゼロになるように最適化したのち固定し、K2の値を変えながら測定した直流オフセット及び局所的オフセットの値をグラフにしたものである。どちらのディスクに対してもK2の変化に応じて直流オフセットをほぼゼロに保ったまま局所的オフセットの大きさが変化している様子が分かる。ディスクBに対してはK2を-15以下にすることで局所的オフセットがほぼゼロにできることが分かる。実際には局所的オフセットの値はプッシュプル信号の振幅の約1/3以下であれば充分に安定したトラッキングエラー信号を得ることが出来るのでK2の値は-5としても良い。

以上の結果より、演算式（３）を演算するに際して、先ず、Ｋ２＝０として直流オフセットをモニタしながらＫ１を最適化し、その後、Ｋ２を最適化することによってＫ１及びＫ２を共に最適な値に設定することが可能となる。

ここで、Ｋ２＝０としてＫ１を最適化したときは、K1の値は、Ｋ１=｛(Itd1a−Itd1b)の直流オフセット｝／｛(Itd2a−Itd2b)の直流オフセット｝の関係を満たすはずである。つまり、Ｋ１の値を最適化した後は、常に｛(Itd1a−Itd1b)の直流オフセット｝＝Ｋ１×｛(Itd2a−Itd2b)の直流オフセット｝となっているので、トラッキングエラー信号全体の直流オフセットはＫ２×｛(Itd3a−Itd3b)の直流オフセット｝になるはずである。Ｋ２の値は局所的オフセットの大きさをモニタしながら最適化するので、Ｋ２×｛(Itd3a−Itd3b)の直流オフセット｝の値は必ずしも小さくなる保証はないが、もともとの｛(Itd3a−Itd3b)の直流オフセット｝の値がある程度小さければＫ２の値が最適化された後でも、Ｋ２×｛(Itd3a−Itd3b)の直流オフセット｝の値を小さく抑えておくことが可能である。逆にＫ２を最適化した後で直流オフセットがもともとの直流オフセット、すなわち、｛(Itd1a−Itd1b)の直流オフセット｝の大きさを上回ってしまうと、この方法を使用する意味が薄れる。従って、以下の式を満たすことが好ましい。

｜K2×｛(Itd3a−Itd3b)の直流オフセット｝｜≦｜(Itd1a−Itd1b)の直流オフセット｜・・・（４）
すなわち、｛(Itd3a−Itd3b)の直流オフセット｝に含まれる直流オフセットはできるだけ小さいほうが好ましい。一方、｛(Itd2a−Itd2b)の直流オフセット｝の直流オフセットは｛(Itd1a−Itd1b)の直流オフセット｝の直流オフセットをキャンセルするために用いるので、ある程度の大きさを有することが好ましい。また、｛(Itd2a−Itd2b)の直流オフセット｝と｛(Itd3a−Itd3b)の直流オフセット｝とはどちらもプッシュプル信号は極力含んでいないのが好ましい。

ちなみに、図４Dの場合はＫ２の値は−５でも良いので、((Itd3a−Itd3b)に含まれる直流オフセットは、(Itd1a−Itd1b)に含まれる直流オフセットの1/5以下である必要があることになる。一方、(Itd2a−Itd2b)に含まれる直流オフセットはある程度の大きさが必要なので、例えば(Itd1a−Itd1b)に含まれる直流オフセットの1/5以上にすることが望ましい。

次に、本発明の実施形態におけるピックアップ装置の係数設定方法について図６及び７のフローチャートを参照しながら説明する。

まず、ディスクがローディングされたことを図示しないスイッチにより検知すると（ステップS1）、スピンドルモーターが回転してフォーカスサーボがロックされる（ステップS２）。このとき、フォーカスオフセット等の種々のパラメータが調整される。次に、K2の値をゼロにセットする（ステップS３）。すると、前述したトラッキングエラー演算式（３）は次式のように右辺の第３項目が無くなる。

TE＝(Itd1a−Itd1b)−K1×(Itd2a−Itd2b) ・・・（５）
この状態で、先ず、K1の最適値を求める（ステップS４）。すなわち、第1変位検出手段２１から出力される差分信号には直流オフセットが重畳されている正弦波となる。ここで、正弦波の位相は対物レンズ１４が１トラック分変位する毎に360°変化する。K１の値の変化に応じて重畳されている直流オフセットが変化するので、所定の数のK１の値の各々において所定の幅で対物レンズ１４を変位させることによって、直流オフセットを実質的にゼロにする最適なK１の値を求めることが可能となる。
次に、半径方向にピックアップを動かして記録領域と未記録領域との境界部を特定する（ステップS５）。その際、記録領域と未記録領域ではＲＦ信号のＤＣレベルが異なることを利用することで境界部を見つけることができる。もしも、記録領域と未記録領域との境界部が見つけられなかった時は（ステップS６）、ディスク上に設けられているいわゆる試し書き領域に移動し（ステップS８）、トラッキングをＯＮにして（ステップS９）、適当なデータを記録した後（ステップS１０）、再びトラッキングをＯＦＦにする（ステップS１１）。これによって、記録領域と未記録領域との境界部を特定することが可能となる。境界部の特定が完了した後はＫ２を最適化する（ステップS７）。具体的には、まずK2を所定レンジの最小値にセットし（ステップS７１）、この状態で局所的オフセットの大きさを測定する（ステップS７２）。局所的オフセットの測定方法については、例えば、ピークホールド法を用いることが出来る。すなわち、対物レンズ１４をディスクの内外周方向に向けてそれぞれ所定量変位させ、その際局所的オフセット補正手段２７から出力される信号のピーク値とボトム値とを加算して２で割ることにより局所的オフセットを求めることができる。K2の値が最小値のときの局所的オフセットが求まったら、K2の値を１ステップだけ大きくし（ステップS７５）、再び局所的オフセットの大きさを求める。このようにK2の値を徐々に大きくしながら局所的オフセットの大きさを求めていき、K2が所定のレンジにおける最大値になったら（ステップS７３）、それまでの間に局所的オフセットが最も小さかった時のK2の値を最適値としてセットする（ステップS７４）。ここで、K2の可変範囲を規定する所定のレンジの最小値と最大値は、市場に出てくる可能性がある複数のディスクに対してK2の最適値をあらかじめ調べておくことで見積もることが出来る。

以上の動作により、様々な光ディスクに対しても直流オフセットや局所的オフセットを除去し得る最適なK１及びK２の値を簡易且つ確実に得ることが可能となる。

なお、上記した本発明の実施形態においては、フォーカスエラー信号の検出に非点収差法を用いたが、スポットサイズ法などの別の方式を用いてフォーカスエラー信号を検出しても良い。また、本発明の実施形態においては、HOE素子１５で発生させた１次光を用いてトラッキングエラー信号を生成したが、１次光の代わりに０次光を用いてトラッキングエラー信号を生成しても良い。更に、本発明の実施形態においては、ＨＯＥ素子１５の０次光をフォーカシングに利用したが、ハーフミラーを用いてフォーカス用とトラッキング用の光を分割した後、トラッキング用の光だけをＨＯＥ素子１５で分割しても良い。更に、本発明の実施形態においては、HOE素子１５で１次光を５分割したうえ、６分割された光検出器１７でトラッキングエラー信号を生成したが、後述するように、HOE素子１５では０次光と１次光とに分割するだけにして、種々の形状やサイズを有する複数の受光素子を適切に配置することによって上記した実施形態と同等の分割パターンを得るようにしても良い。また、本実施形態では光ディスクが装着される毎にＫ１及びＫ２の値を調整することとしたが、例えば切替スイッチを設けることによって、Ｋ１のみを調整したりＫ２のみを調整したり、若しくはＫ１及びＫ２のどちらも調整しないようにしても良い。

更に、HOE素子１５と光検出器１７とによって形成する分割パターンは、本実施形態において採用した図５Aの如きパターンに限られるわけではない。すなわち、第１変位検出手段２１から出力される差分信号にはプッシュプル信号を極力含み、第２変位検出手段２２から出力される差分信号にはプッシュプル信号を極力含まずに対物レンズ１４の移動に対して大きく変化する信号を含み、第３変位検出手段２３から出力される差分信号にはプッシュプル信号を極力含まずに対物レンズの移動に対して殆んど変化しない信号を含むように構成されるものであれば、如何なるパターンを有していても良い。例えば、図５ＢからLに示すようなパターンを有しても良い。図５AからLに示すような分割パターンは、HOE素子１５及び／または光検出器１７における各々の分割パターンを適宜形成することによって実現することが可能である。例えば、図５Aのパターンは前述した実施例の他にも、図８に示す実施例の光ピックアップ装置１００’におけるが如く、ＨＯＥ素子１５’と光検出器１７とを用いることでも実現できる。また、前述したように、図９に示す実施例の光ピックアップ装置１００''におけるが如く、０次光と１次光との分割のみを担うHOE素子１５''とその他の全ての分割及び受光を担う光検出器１７'とを用いることでも実現できる。

図８に示すHOE素子１５’は、図１のHOE素子１５における略中央部の矩形の領域１５eがディスクラジアル方向に２分割されて領域１５e１及び１５e２となっている。更に、図１に示す台形の領域１５c及び１５dもディスクラジアル方向に２分割されて領域１５c１及び１５c２並びに領域１５d１及び１５d２となっている。これによって、HOE素子１５’に入射する戻り光は、所定のホログラムパターンを有する８つの領域によって８分割されることになる。また、光検出器１７の第２受光部TD2においては、対物レンズが移動していないときに、１次光B１c１及び２並びにB１d１及び２のスポットB１c１'及びB１c２’並びにB１d１'及びB１d２’が、第二分割線tl2によって分割されている２つの受光素子TD2a、TD2bの各領域面に各々形成される。更に、第３受光部TD3においては、対物レンズが移動していないときに、１次光B１e１及びB１e２のスポットB１e１'及びトB１e２’が第３分割線tl3によって分割されている２つの受光素子TD3a、TD3bの各領域面に各々形成される。

図９に示すHOE素子１５''は、０次光と１次光との分割のみを行なうように構成されている。光検出器１７'はその他の分割及び受光を担うべく、ディスクのラジアル方向における両端部を含む領域を分割受光する受光素子TD1a'、TD1b'からなる第１受光部と、ディスクのラジアル方向に直交する方向における両端部を含む領域を分割受光する受光素子TD2a'、TD2b'からなる第２受光部と、略中央部を含む領域を分割受光する受光素子TD3a'、TD3b'からなる第３受光部と、から構成されている。

なお、図５Ａ〜５Ｌ中の符号１は信号Itd1aを出力する領域、符号２は信号Itd1bを出力する領域、符号３は信号Itd2aを出力する領域、符号４は信号Itd2bを出力する領域、符号５は信号Itd3aを出力する領域、及び符号６は信号Itd3bを出力する領域である。また、図５Ｂ〜５Ｄ、図５Ｆ〜５Ｈ、及び図５Ｌに示される斜線部はトラッキング信号の生成には使用しないことを意味している。これは、検出光路中に例えば遮蔽板を入れることによって可能となるが、RFやフォーカス用の光への影響を抑えるべく、例えばHOE素子１５によってその領域の１次光だけを別の方向に導くのがより好ましい。

Claims

光ディスクの記録面上にトラックに沿って記録されている情報信号を光ビームを照射することによって読み取る光ピックアップ装置であって、
前記記録面上に前記光ビームを集光する対物レンズと、前記対物レンズを前記光ディスクのラジアル方向に移動させる対物レンズ移動手段と、前記光ディスクにて反射した戻り光を複数の領域に分割して受光する分割受光手段と、を具備し、
前記分割受光手段は、前記戻り光の前記ラジアル方向における両端部を含む第１領域を前記ラジアル方向に２分割して受光する第１分割受光手段と、前記戻り光の前記ラジアル方向に直交する方向における両端部を含む第２領域を前記ラジアル方向に２分割して受光する第２分割受光手段と、前記戻り光の略中央部を含む第３領域を前記ラジアル方向に２分割して受光する第３分割受光手段と、からなり、
前記第１分割受光手段からの出力信号を演算して前記トラックと前記記録面上に集光した光ビームとの相対変位を検出するトラッキング誤差検出手段と、前記第２分割受光手段からの出力信号を演算して前記対物レンズの変位を検出する対物レンズ変位検出手段と、前記第３分割受光手段からの出力信号を演算して局所的オフセットを検出する局所的オフセット検出手段と、前記対物レンズ変位検出手段からの出力信号に所定の重み付けを行う第１増幅手段と、前記局所的オフセット検出手段からの出力信号に所定の重み付けを行う第２増幅手段と、前記トラッキング誤差検出手段の出力信号から前記第１増幅手段の出力信号を差分して直流オフセットを補正する直流オフセット補正手段と、前記直流オフセット補正手段の出力信号から前記第２増幅手段の出力信号を差分して局所的オフセットを補正する局所的オフセット補正手段と、を更に備えていることを特徴とする光ピックアップ装置。
前記第１分割受光手段は、２つの受光面を有する第１受光部と前記対物レンズと前記第１受光部との間に配置された第１光束分割手段とからなり、前記第１光束分割手段によって前記第１領域が分割され、前記第１光束分割手段または前記第１受光部によって前記第１領域が前記ラジアル方向に２分割され、前記２分割された前記第１領域が前記第１受光部の２つの受光面で各々受光されることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
前記第２分割受光手段は、２つの受光面を有する第２受光部と前記対物レンズと前記第２受光部との間に配置された第２光束分割手段とからなり、前記第２光束分割手段によって前記第２領域が分割され、前記第２光束分割手段または前記第２受光部によって前記第２領域が前記ラジアル方向に２分割され、前記２分割された前記第２領域が前記第２受光部の２つの受光面で各々受光されることを特徴とする請求項１または２に記載の光ピックアップ装置。
前記第３分割受光手段は、２つの受光面を有する第３受光部と前記対物レンズと前記第３受光部との間に配置された第３光束分割手段とからなり、前記第３光束分割手段によって前記第３領域が分割され、前記第３光束分割手段または前記第３受光部によって前記第３領域が前記ラジアル方向に２分割され、前記２分割された前記第３領域が前記第３受光部の２つの受光面で各々受光されることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
前記第１分割受光手段は、前記第１領域を前記ラジアル方向に２分割して受光すべく２つの受光面を備えた第１受光部を有し、
前記第２分割受光手段は、前記第２領域を前記ラジアル方向に２分割して受光すべく２つの受光面を備えた第２受光部を有し、
前記第３分割受光手段は、前記第３領域を前記ラジアル方向に２分割して受光すべく２つの受光面を備えた第３受光部を有することを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
前記光束分割手段は、ホログラム光学素子であることを特徴とする請求項２乃至４のうちいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
前記光ピックアップ装置は、光ディスクが装着される毎に、前記第１増幅手段の重み付けと前記第２増幅手段の重み付けとを自動的に行なうことを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。