JP6600814B2 - 記録装置 - Google Patents

Description

本開示は、光を用いて記録媒体（レコーディングメディア）に情報を記録する、もしくは記録媒体に記録された情報を再生する記録装置に関する。

特許文献１は、光ディスクの傾き検出が可能な光学ヘッド及び光ディスク装置を開示する。光学ヘッドは、光源と対物レンズと受光手段とを備え、受光手段は少なくとも４つの領域に分割され、各領域からの信号を得る。これにより、光ディスクと対物レンズが傾いた時にレンズシフトが存在しても少ない誤差でその傾き量を信号として得ることができる。

特開２００６−９９９３４号公報

本開示は、記録媒体と対物レンズにコマ収差がある場合でも、トラッキング誤差信号のゼロクロス点がトラック中心からずれにくく、集光スポットのオフトラック量を小さく抑えることのできる記録装置を提供する。

また、本開示における記録装置は、光ビームを発する光源と、情報を記録可能な溝状のトラックを有する記録媒体に対して光ビームを集光する対物レンズと、記録媒体から反射し、回折した光ビームを光源からの光路から分岐するビームスプリッタと、ビームスプリッタで分岐された光ビームを所望の領域に分割する光学素子と、光学素子で分割されたそれぞれの領域の光を受光する検出器と、検出器からの信号を受けて演算し、信号を出力する第１の演算回路と、を有する。光学素子は、入射した光ビームを、トラックの＋１次回折光と０次光とが重なる領域を主に含む第１のメイン領域と、トラックの−１次回折光と０次光とが重なる領域を主に含む第２のメイン領域と、トラックの＋１次回折光と０次光とが重なる領域のトラック接線方向の両端を主に含む第１のメイン端領域と、トラックの−１次回折光と０次光とが重なる領域のトラック接線方向の両端を主に含む第２のメイン端領域と、第１のメイン端領域よりトラック接線方向に更に両端に位置する第１のサブ領域と、第２のメイン端領域よりトラック接線方向に更に両端に位置する第２のサブ領域と、に分割する。第１の演算回路は、第１のメイン端領域からの信号に１より大きな係数αを掛けて第１のメイン領域からの信号に加えた第１のメイン信号と、第２のメイン端領域からの信号に係数αを掛けて第２のメイン領域からの信号に加えた第２のメイン信号とを生成する。

本開示における記録装置は、記録媒体と対物レンズにコマ収差がある場合でも、オフトラック量の小さなトラッキング制御を行うことで、安定して情報の記録もしくは情報の再生ができる。

図１は、実施の形態１における光ディスクドライブの光ピックアップの構成図である。 図２Ａは、実施の形態１における光ディスクのトラックと記録マークの関係を示す概略図である。 図２Ｂは、従来の光ディスクのトラックと記録マークの関係を示す概略図である。 図３は、実施の形態１における回折素子の正面図である。 図４Ａは、実施の形態１における検出器と第１の演算回路の構成図である。 図４Ｂは、実施の形態１における第２の演算回路の構成図である。 図５は、実施の形態１における光ディスクドライブの構成図である。 図６Ａは、実施の形態１における０次光とトラックによる±１次回折光の遠視野上での位置関係と位相関係を示す概念図である。 図６Ｂは、実施の形態１におけるコマ収差がある場合の０次光とトラックによる±１次回折光の波面の位相関係を示す概念図である。 図６Ｃは、実施の形態１におけるコマ収差がある場合の０次光とトラックによる±１次回折光の波面の位相差分布を示す図である。 図７Ａは、図６Ｃの位相差分布を模式的に表した概念図である。 図７Ｂは、実施の形態１におけるトラック中心とトラッキング誤差信号の関係を示す模式図である。 図７Ｃは、実施の形態１における回折素子の分割領域に光ビームの位相差分布の関係を重ねて示す図である。 図８は、実施の形態１における別の回折素子の正面図である。 図９は、実施の形態１におけるさらに別の回折素子の正面図である。 図１０Ａは、実施の形態２における回折素子の正面図である。 図１０Ｂは、実施の形態２における回折素子の分割領域にコマ収差がある時の光ビームの位相差分布を重ねて示す図である。 図１１は、実施の形態２における別の回折素子の正面図である。

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

（実施の形態１）
以下、図１〜９を用いて、実施の形態１を説明する。

[１−１．光ピックアップの構成]
図１は、実施の形態１における光ピックアップの構成図である。図１において光ピックアップ１０は、半導体レーザ１０１と、ビームスプリッタ１０２と、コリメータレンズ１０３と、対物レンズ１０４と、アクチュエータ１０７と、回折素子１０８と、検出レンズ１０９と、検出器（ディテクタ）１２０とを備える。

光ピックアップ１０の光源である半導体レーザ１０１から出射された光ビームは、ビームスプリッタ１０２で反射され、コリメータレンズ１０３で平行光となり、対物レンズ１０４により収束され、集光スポットに集められる。

集光スポットが、光ディスク１０５の記録層１０６上の位置になるように、対物レンズ１０４は、アクチュエータ１０７により制御され、移動される。

光ビームは、記録層１０６で反射され、回折され、対物レンズ１０４で再び平行光となった後、コリメータレンズ１０３で収束光となり、ビームスプリッタ１０２を透過し、光学素子の一種である回折素子１０８に入射する。

回折素子１０８は、入射された光ビームを複数の領域に分割し、所定の方向に光ビームの一部を回折する。回折素子１０８を経た光ビームの０次光成分１１０と回折素子１０８による回折１次光成分１１１は検出レンズ１０９を通り、検出器１２０に入射する。

[１−２．光ディスクのトラックとマークの関係]
図２Ａは、実施の形態１における光ディスクのトラックと情報記録マークの関係を示す概略図である。図２Ａは、情報をランドとグルーブの両方に記録する例を示す概略図である。図２Ａは、光ディスク１０５の一部を拡大した光ディスク１０５の正面２００と光ディスク１０５のＩ−Ｉ断面２０１を示している。光ディスク１０５の記録層の面内は、グルーブ２０２とランド２０３で構成され、記録マーク２０４は、グルーブ２０２とランド２０３の両方に記録される。グルーブ２０２の中心から隣接のグルーブ２０２の中心までの距離である溝ピッチＧｐ１に対して、情報が記録される間隔であるトラックピッチＴｐ１は、半分の距離になっており、溝ピッチＧｐ１で情報を記録する場合に比べて密度の高い情報の記録ができる。

図２Ｂは、従来の光ディスクのトラックと情報記録マークの関係を示す概略図である。図２Ｂは、情報をグルーブに記録する例を示す概略図である。図２Ｂは、従来の光ディスクの一部を拡大した従来の光ディスクの正面２０６とＩＩ−ＩＩ断面２０７を示している。従来の光ディスクの記録層の面内は、グルーブ２０８で構成され、記録マーク２０９は、グルーブ２０８に記録される。グルーブ２０８の中心から隣接のグルーブ２０８の中心までの距離である溝ピッチが、情報が記録される間隔であるトラックピッチＴｐ２である。

本実施の形態の光ディスク１０５は、従来の光ディスクと比較すると、トラックピッチＴｐ１はトラックピッチＴｐ２よりも狭いが、溝ピッチＧｐ１はトラックピッチＴｐ２よりも広くなる。

[１−３．回折素子の構成]
図３は、実施の形態１における回折素子１０８の正面図である。回折素子１０８に入射する光ビーム２１０を破線で示す。図３において、トラック接線方向に垂直な方向であるラジアル方向がＸ方向であり、トラック接線方向に平行な方向であるタンゼンシャル方向がＹ方向である。光ビーム２１０の、トラックにより回折された＋１次回折光と０次光とが重なる領域の境界線および−１次回折光と０次光とが重なる領域の境界線も破線で示している。また斜線で示す開口遮光部２４１と中央遮光部２４２は、この部分に入射した光ビームを反射もしくは吸収することで透過させない。回折素子１０８のうち、光ビームが入射する領域、すなわち、図３の光ビーム２１０の破線の内側の領域は、分割線２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６、２１７、２１８、２１９、２２０により１１個の領域２３０、２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６、２３７、２３８、２３９、２４０に分割される。

領域２３０は、分割線２１１、２１２、２１３により囲まれた領域であり、トラックで回折された＋１次回折光と０次光とが重なる領域を主に含む第１のメイン領域である。ここで領域２３０が＋１次回折光と０次光とが重なる領域を「主に含む」、とは、領域２３０に対する、＋１次回折光と０次光とが重なる領域の割合が５０％以上であり、望ましくは実質的に１００％であることを指すものとする。以下についても同様である。

領域２３１は、分割線２１１、２１２、２１４により囲まれた領域であり、トラックで回折された−１次回折光と０次光とが重なる領域を主に含む第２のメイン領域である。すなわち、領域２３１に対する、−１次回折光と０次光とが重なる領域の割合は５０％以上であり、望ましくは実質的に１００％である。

領域２３２は、分割線２１１、２１５により囲まれた領域であり、トラックで回折された＋１次回折光と０次光とが重なる領域のトラック接線方向の端を主に含む第１のメイン端領域の一部である。すなわち、領域２３２に対する、＋１次回折光と０次光とが重なる領域のトラック接線方向の端の割合は５０％以上であり、望ましくは実質的に１００％である。

領域２３３は、分割線２１２、２１６により囲まれた領域であり、トラックで回折された＋１次回折光と０次光とが重なる領域のトラック接線方向の端を主に含む第１のメイン端領域の残りの部分である。すなわち、領域２３３に対する、＋１次回折光と０次光とが重なる領域のトラック接線方向の端の割合は５０％以上であり、望ましくは実質的に１００％である。

領域２３４は、分割線２１１、２１７により囲まれた領域であり、トラックで回折された−１次回折光と０次光とが重なる領域のトラック接線方向の端を主に含む第２のメイン端領域の一部である。すなわち、領域２３４に対する、−１次回折光と０次光とが重なる領域のトラック接線方向の端の割合は５０％以上であり、望ましくは実質的に１００％である。

領域２３５は、分割線２１２、２１８により囲まれた領域であり、トラックで回折された−１次回折光と０次光とが重なる領域のトラック接線方向の端を主に含む第２のメイン端領域の残りの部分である。すなわち、領域２３５に対する、−１次回折光と０次光とが重なる領域のトラック接線方向の端の割合は５０％以上であり、望ましくは実質的に１００％である。

領域２３６は、分割線２１１、２１５、２１９により囲まれた領域であり、第１のメイン端領域である領域２３２より更に端に位置する、第１のサブ領域の一部である。

領域２３７は、分割線２１２、２１６、２２０により囲まれた領域であり、第１のメイン端領域である領域２３３より更に端に位置する、第１のサブ領域の残りの部分である。

領域２３８は、分割線２１１、２１７、２１９により囲まれた領域であり、第２のメイン端領域である領域２３４より更に端に位置する、第２のサブ領域の一部である。

領域２３９は、分割線２１２、２１８、２２０により囲まれた領域であり、第２のメイン端領域である領域２３５より更に端に位置する、第２のサブ領域の残りの部分である。

領域２４０は、分割線２１１、２１２、２１３、２１４により囲まれた領域で、ダミー領域である。

[１−４．光ディスクドライブの構成]
次に、実施の形態１における光ディスクドライブの構成について説明する。まず、光ピックアップ１０の検出器１２０と第１の演算回路の構成について説明する。

図４Ａは、実施の形態１における検出器１２０と第１の演算回路の構成図である。

受光部２５０は、受光領域２５０Ａ、２５０Ｂ、２５０Ｃ、２５０Ｄの４つの受光領域からなる。

受光部２５１は、第１のメイン領域である領域２３０で回折された光ビーム２６１を受光する。

受光部２５２は、第２のメイン領域である領域２３１で回折された光ビーム２６２を受光する。

受光部２５３は、第１のメイン端領域である領域２３３と領域２３４とで回折された光ビーム２６３を受光する。

受光部２５４は、第２のメイン端領域である領域２３５と領域２３６とで回折された光ビーム２６４を受光する。

受光部２５５は、第１のサブ領域である領域２３７と領域２３８とで回折された光ビーム２６５を受光する。

受光部２５６は、第２のサブ領域である領域２３８と領域２３９とで回折された光ビーム２６６を受光する。

受光部２５０で受光された光ビームは、光量に応じた電気信号に変換される。受光領域２５０Ａで光量に応じて変換された電気信号は、出力端子Ａから出力される。受光領域２５０Ｂで光量に応じて変換された電気信号は、出力端子Ｂから出力される。受光領域２５０Ｃで光量に応じて変換された電気信号は、出力端子Ｃから出力される。受光領域２５０Ｄで光量に応じて変換された電気信号は、出力端子Ｄから出力される。出力端子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄより出力された信号は、フォーカス信号の生成や記録媒体から読み出した情報を再生するために使用される。

受光部２５１、２５２、２５３、２５４で受光された光ビームは、光量に応じた電気信号に変換され、第１の演算回路（カリキュレータ）２７４に入力される。

受光部２５５で受光された光ビームは、光量に応じた電気信号に変換され、端子Ｓ１から出力される。

受光部２５６で受光された光ビームは、光量に応じた電気信号に変換され、端子Ｓ２から出力される。

第１の演算回路２７４は、増幅器（アンプ）２７０、２７２と、加算器（アダー）２７１、２７３とを備える。増幅器２７０は、受光部２５３からの信号を受け、１より大きな係数をαとして、入力信号をα倍した信号を出力する。加算器２７１は、受光部２５１からの信号と増幅器２７０からの信号とを加算し、加算された信号を第１のメイン信号として端子Ｍ１に出力する。増幅器２７２は、受光部２５４からの信号を受け、入力信号をα倍した信号を出力する。加算器２７３は、受光部２５２からの信号と増幅器２７２からの信号とを加算し、加算された信号を第２のメイン信号として端子Ｍ２に出力する。

図４Ｂは、実施の形態１における第２の演算回路の構成図である。第２の演算回路２８０は、トラッキング誤差信号を生成する演算回路である。第２の演算回路２８０は、差動回路２８１、２８２、２８４と、可変ゲイン増幅器２８３とを備える。第２の演算回路２８０は、第１のメイン信号である端子Ｍ１からの信号と、第２のメイン信号である端子Ｍ２からの信号と、端子Ｓ１からの信号と、端子Ｓ２からの信号とを受けて、これらの信号を演算し、演算後の信号を出力する。

差動回路２８１は、端子Ｍ１からの信号と端子Ｍ２からの信号とを受けて、その差信号をメイン差信号として出力する。

差動回路２８２は、端子Ｓ１からの信号と端子Ｓ２からの信号とを受けて、その差信号をサブ差信号として出力する。

可変ゲイン増幅器２８３は、差動回路２８２から出力されるサブ差信号を受けて、可変ゲインをｋとして、入力信号をｋ倍した信号を出力する。可変ゲインｋの取りうる値は、１．５〜１２の範囲である。

差動回路２８４は、差動回路２８１から出力されるメイン差信号と、可変ゲイン増幅器２８３から出力されるｋ倍されたサブ差信号とを受けて、その差信号をトラッキング誤差信号として端子２８５から出力する。トラッキング誤差信号は、アクチュエータ１０７を駆動するための制御信号として使用される。トラッキング誤差信号により、光ディスクに偏芯があった場合でも、集光された光ビームがトラックを追従するよう集光スポットの位置が制御される。

ここで、第１のメイン領域である領域２３０から得られる信号をＭＡ１、第２のメイン領域である領域２３１から得られる信号をＭＡ２とする。また、第１のメイン端領域である領域２３２と領域２３３とから得られる信号をＭＢ１、第２のメイン端領域である領域２３４と領域２３５とから得られる信号をＭＢ２とする。また、第１のサブ領域である領域２３６と領域２３７とから得られる信号をＳ１、第２のサブ領域である領域２３８と領域２３９とから得られる信号をＳ２とすると、信号Ｍ１、Ｍ２はそれぞれ、
Ｍ１＝ＭＡ１＋α・ＭＢ１
Ｍ２＝ＭＢ１＋α・ＭＢ２
となる。トラッキング誤差信号をＴＥとすると、ＴＥは、
ＴＥ＝Ｍ１−Ｍ２−ｋ・（Ｓ１−Ｓ２）
となる。

図５は、実施の形態１における光ディスクドライブの構成図である。図５に示すように、光ディスクドライブ３００は、クランパ３０１、ターンテーブル３０２、モータ３０３、移送機構（トラバース）３０４、制御回路３０５、信号処理回路３０６、入出力回路３０７、光ピックアップ１０、第１の演算回路２７４および第２の演算回路２８０を備える。光ディスク１０５は、クランパ３０１によりターンテーブル３０２に固定され、モータ３０３により回転する。光ピックアップ１０は、移送機構３０４により光ディスク１０５の内周から外周まで、記録や再生をしたい半径位置に移動される。制御回路３０５は、第１の演算回路２７４と第２の演算回路２８０を通じて受け取った信号をもとにモータ３０３や光ピックアップ１０の動作を制御する。信号処理回路３０６は、光ピックアップ１０からの信号を、制御回路３０５を通じて受け取って情報を再生する。

また信号処理回路３０６は、記録したい情報を信号に変換し、制御回路３０５を通じて光ピックアップ１０に出力する。信号処理回路３０６は、入出力回路３０７を通じて外部の装置と情報の入出力を行う。

なお、光ピックアップ１０と第１の演算回路２７４は、一体で構成してもよい。

[１−５．動作]
以上のように構成された光ディスクドライブ３００について、その動作を以下説明する。図６Ａは、実施の形態１における０次光とトラックによる±１次回折光の遠視野上での位置関係と位相関係を示す概念図である。

図６Ａにおいて、光ディスク１０５に照射され、反射し、回折した光ビームは、開口と同じ円状の０次光４００と、トラックによる回折によって一定の角度でずれて戻ってきた光ビームである＋１次回折光４０１および−１次回折光４０２が重なりあって形成される。

＋１次回折光４０１の中心と−１次回折光４０２の中心が０次光４００の中心となす角度は、対物レンズ１０４の開口数ＮＡと、光ビームの波長λと、光ディスク１０５の溝の間隔とにより決定される。

対物レンズ１０４を出射し、光ディスク１０５の記録層に集光される光ビームに収差がない場合、その位相面はフラットである。図６Ａの下部は、Ａ−Ａ断面での位相を示している。集光スポットがトラックの中央にある場合、０次光４００の波面４１０に対して、＋１次回折光４０１の波面４１１は、一定の位相だけ進み（もしくは遅れ）、−１次回折光４０２の波面４１２は一定の位相だけ進む（もしくは遅れる）。波面４１０、４１１、４１２はいずれもフラットであるため、位相差はどの場所でも一定となる。このため、０次光４００と＋１次回折光４０１が重なり、干渉する領域の光量は一様の強度となり、０次光４００と−１次回折光４０２が重なり、干渉する領域の光量も一様の強度となる。

図６Ｂは、実施の形態１におけるコマ収差がある場合の０次光とトラックによる±１次回折光の波面の位相の関係を示す概念図である。光ディスク１０５がトラック接線方向と垂直な方向であるラジアル方向に傾いた場合、ラジアル方向にコマ収差が発生する。コマ収差は波面を歪ませ、Ｂ−Ｂ断面では、０次光４００の波面４２０は３次関数に似た形状になる。＋１次回折光４０１の波面４２１、−１次回折光４０２の波面４２２もそれぞれ３次関数に似た形状をとる。０次光４００と＋１次回折光４０１が重なり、干渉する領域内で位相差が場所により異なり、ある場所は位相差が減少し、別の場所は位相差が増加する。また０次光４００と−１次回折光４０２が重なり、干渉する領域内でも位相差が場所により異なり、ある場所は位相差が減少し、別の場所は位相差が増加する。

図６Ｃは、実施の形態１におけるコマ収差がある場合の０次光とトラックによる±１次回折光の波面の位相差分布を示す図である。図６Ｃに示すように、コマ収差がある場合、光ビーム４３０の中の０次光と＋１次回折光の重なる領域４３１では、中心付近で位相差が負の値になるのに対し、周辺では正の値になる。また、光ビーム４３０の中の０次光と−１次回折光の重なる領域４３２では、逆に中心付近で位相差が正の値になるのに対し、周辺では負の値になる。

次に、位相差がトラッキング誤差信号に与える影響を説明する。

図７Ａは、図６Ｃの位相差分布を模式的に表した概念図である。光ビーム４４０の中の、内側領域４４１、４４２は０次光と−１次回折光の重なる領域であり、任意のラジアル方向のコマ収差がある場合、内側領域４４１は正の位相差を持ち、外側領域４４２は負の位相差を持つ。光ビーム４４０の中の、内側領域４４３、４４４は０次光と＋１次回折光の重なる領域であり、任意のラジアル方向のコマ収差がある場合、内側領域４４３が負の位相差を持ち、外側領域４４４は正の位相差を持つ。

図７Ｂは、実施の形態１におけるトラック中心とトラッキング誤差信号の関係を示す模式図である。図７Ｂにおいて横軸は、集光スポットのトラックに対する位置を示し、縦軸は、トラッキング誤差信号を示す。プッシュプル方式によるトラッキング誤差信号は、集光スポットとトラックの位置関係により０次光と＋１次回折光、０次光と−１次回折光の位相差が変化し、正弦波状のトラッキング誤差信号が得られる。コマ収差が無い場合、トラックの中心に集光スポットがある時に、±１次回折光の位相が同じになるため、トラッキング誤差信号が０になる。図７Ｂにおいて、横軸の位置が、トラッキング誤差信号が０の点を示し、トラッキング制御ではこのトラッキング誤差信号の値が０になるように集光スポット位置が制御される。

コマ収差が無い場合、干渉領域の差信号から生成されるトラッキング誤差信号４５０は、実線で示すような信号となり、トラック中心がゼロクロス点４５３となる。このような場合、集光スポットはトラック中心に位置する。仮に位相が負の方向にずれる場合を考えると、集光スポット位置がトラック中心とはずれた点で干渉領域の差信号が０になる。このため、トラッキング誤差信号４５１は、破線で示すような信号になりトラッキング制御でゼロクロス点４５４の位置に集光スポットが制御される。逆に正の方向にずれる場合、トラッキング誤差信号４５２は、点線で示すような信号になりゼロクロス点４５５の位置に集光スポットが制御され、トラック中心とはずれる現象が発生する。

例えば、図７Ａの位相差分布の場合の、内側領域４４１の正の位相差成分と外側領域４４２の負の位相差成分をそれぞれ積分して加算した場合に、正の位相差成分が大きく、内側領域４４３の負の位相差成分と外側領域４４４の正の位相差成分を積分して加算した場合に負の位相差成分が大きい場合を考える。この場合、トラッキング誤差信号の位相は負の方向にずれ、破線で示したようなトラッキング誤差信号４５１が得られるため、集光スポットはトラック中心よりゼロクロス点４５４に示した位置にずれて制御される。

図７Ｃは、実施の形態１の回折素子１０８の分割領域に光ビームの位相差分布の関係を重ねて示す図である。

第１のメイン領域である領域２３０に対する、内側領域４４３の割合は５０％以上である。したがって、第１のメイン領域である領域２３０は、内側領域４４３に対応してその場所の光量変化の成分を主に含む。第２のメイン領域である領域２３１に対する、内側領域４４１の割合は５０％以上である。したがって、第２のメイン領域である領域２３１は、内側領域４４１に対応してその場所の光量変化の成分を主に含む。

第１のメイン端領域である領域２３２と領域２３３の各々に対して、外側領域４４４の割合は５０％以上であり、望ましくは実質的に１００％である。したがって、第１のメイン端領域である領域２３２と領域２３３とは、外側領域４４４に対応してその場所の光量変化の成分を主に含む。第２のメイン端領域である領域２３４と領域２３５の各々に対して、外側領域４４２の割合５０％以上であり、望ましくは実質的に１００％である。したがって、第２のメイン端領域である領域２３４と領域２３５とは、外側領域４４２に対応してその場所の光量変化の成分を主に含む。

第１のサブ領域と第２のサブ領域の各々に対して、内側領域４４１、４４３及び外側領域４４２、４４４以外の領域の割合は５０％以上であり、望ましくは実質的に１００％である。したがって、第１のサブ領域と第２のサブ領域とは、それら以外の領域を主に含む。

ダミー領域である領域２４０の光はトラッキング誤差信号の演算には使用していない。複数の記録層を有する記録媒体の再生を行う場合に、目的の層以外の記録層で反射した光である他層迷光が検出領域に入る影響を避けるためである。領域２４０は、外側領域４４２、４４４の一部をより多く含む。

なお、ダミー領域の光はトラッキング誤差信号の演算に使用してもよい。

トラッキング誤差信号の演算に領域２３０と領域２３１のみを使用した場合、位相差分布においてトラッキング誤差信号の位相が負の方向にずれ、オフトラックが発生する。

トラッキング誤差信号の演算に領域２３２、２３３の信号を領域２３０の信号に１倍の比率で加算し、領域２３４、２３５の信号を領域２３１の信号に１倍の比率で加算しても、領域２４０に含まれていた外側領域４４２、４４４の成分は少なくなっているため、トラッキング誤差信号の位相は負の方向にずれたままとなる。

それに対し、トラッキング誤差信号の演算に領域２３２、２３３の信号を領域２３０の信号に対して１倍より大きな比率αで加算し、領域２３４、２３５の信号を領域２３１の信号に対して同じく１倍より大きな比率αで加算すれば、トラッキング誤差信号の演算に使用される領域の位相差のバランスが補正され、位相差の積分値がゼロに近づく。

これによりトラッキング誤差信号の位相ずれをゼロに近づけることができ、集光スポット位置のオフトラック量を抑えることができる。

例えば、開口数ＮＡ＝０．８５、波長＝４０５ｎｍ、溝ピッチ＝４７６ｎｍ、溝深さ＝３０ｍλ、光ディスクのカバー層の厚みｔ＝０．１ｍｍとして、ラジアルチルト＝０．３度でのトラッキング誤差信号のオフトラック量は８ｎｍとなる。

これに対して、領域２３１と領域２３２のＹ方向の幅Ｗｙ１を光ビーム４４０の直径の６０％、領域２４０のＸ方向の幅Ｗｘを４０％とすると、ラジアルチルト＝０．３度での領域２３０と領域２３１の信号から生成したトラッキング誤差信号のオフトラック量は１５ｎｍと約２倍になる。

さらにこれに対し、領域２３２、２３３、２３４、２３５、２３６の外側の分割線のＹ方向の幅Ｗｙ２を光ビーム４４０の直径の６８％とし、倍率αを７とすると、第１の演算回路２７４の信号Ｍ１と信号Ｍ２の差信号のオフトラック量は４ｎｍとプッシュプル信号の場合の約半分にまで小さくなる。倍率αを５とすると第１の演算回路２７４の信号Ｍ１と信号Ｍ２の差信号のオフトラック量は６ｎｍとプッシュプル信号の場合よりやや小さくなり、倍率αを３とすると第１の演算回路２７４の信号Ｍ１と信号Ｍ２の差信号のオフトラック量は９ｎｍとなりプッシュプル信号の場合よりは大きいが第１のメイン領域の信号と第２のメイン領域の信号から生成したトラッキング誤差信号の場合より４割程度低減できる。

[１−６．別の回折素子の構成]
図８は、実施の形態１における別の回折素子の正面図である。図８において、回折素子５００は、回折素子１０８とは異なる分割領域を持つ。

回折素子５００は、第１のメイン領域として領域５０１を有し、第２のメイン領域として領域５０２を有する。また回折素子５００は、第１のメイン端領域として領域５０３と領域５０４とを有し、第２のメイン端領域として領域５０５と領域５０６とを有する。また回折素子５００は、第１のサブ領域として領域５０７と領域５０８とを有し、第２のサブ領域として領域５０９と領域５１０とを有する。ダミー領域は、領域５１１である。

回折素子５００の回折素子１０８に対する主な相違点は、第１のメイン端領域と第２のメイン端領域の形状である。回折素子５００の領域５０３、５０４、５０５、５０６は、三角形であり、０次光と±１次回折光が重なり干渉している領域のうちの外側領域４４２、４４４のＹ方向における端部の形により近い形である。この形状にすることにより、１より大きな係数αを掛けて使用するメイン端領域への迷光等のノイズが混入する可能性を小さくできる。このため、より安定なトラッキング誤差信号を得ることができる。

この回折素子５００は、対物レンズ１０４がトラックの偏芯等により移動した場合に光ビームの位置が分割領域とずれるとその効果が低減してしまうので、対物レンズ１０４の移動に合わせて回折素子５００も移動させる構成と組み合わせると良い。例えば回折素子５００を対物レンズ１０４と同じアクチュエータ１０７上に配置する構成が考えられる。

[１−７．さらに別の回折素子の構成]
図９は、実施の形態１におけるさらに別の回折素子の正面図である。図９において、回折素子５２０は、回折素子１０８、５００とは異なる分割領域を持つ。

回折素子５２０は第１のメイン領域として領域５２１を有し、第２のメイン領域として領域５２２を有する。また回折素子５２０は、第１のメイン端領域として領域５２３と領域５２４とを有し、第２のメイン端領域として領域５２５と領域５２６とを有する。また回折素子５２０は、第１のサブ領域として領域５２７と領域５２８とを有し、第２のサブ領域として領域５２９と領域５３０とを有する。ダミー領域は、領域５３１である。

回折素子５２０の回折素子１０８や回折素子５００に対する主な相違点は、第１のメイン端領域と第２のメイン端領域の形状である。回折素子５２０の領域５２３、５２３、５２４、５２５、５２６は、三角形と帯形状を組み合わせた形状であり、０次光と±１次回折光が重なり干渉している領域の端部の形状により近い形状と対物レンズの移動による分割領域のズレも考慮した形状である。この回折素子５２０は、対物レンズ１０４がトラックの偏芯等により移動した場合に光ビームの位置が分割領域とずれてもその効果の低減が小さいので、図１の回折素子１０８と同じ位置でも使用できる。

[１−８．効果]
以上のように、本実施の形態において記録装置は、光ビームを発する光源である半導体レーザ１０１と、情報を記録可能な溝状のトラックを有する記録媒体である光ディスク１０５に対して光ビームを集光する対物レンズ１０４と、光ディスク１０５から反射し、回折した光ビームを半導体レーザ１０１からの光路から分岐するビームスプリッタ１０２と、ビームスプリッタ１０２で分岐された光ビームを所望の領域に分割する光学素子である回折素子１０８と、回折素子１０８で分割されたそれぞれの領域の光を受光する検出器１２０と、検出器１２０からの信号を受けて演算し、信号を出力する第１の演算回路２７４と、を有する。回折素子１０８は、入射した光ビームを、トラックの＋１次回折光と０次光とが重なる領域を主に含む第１のメイン領域と、トラックの−１次回折光と０次光とが重なる領域を主に含む第２のメイン領域と、トラックの＋１次回折光と０次光とが重なる領域のトラック接線方向の両端を主に含む第１のメイン端領域と、トラックの−１次回折光と０次光とが重なる領域のトラック接線方向の両端を主に含む第２のメイン端領域と、第１のメイン端領域よりトラック接線方向に更に両端に位置する第１のサブ領域と、第２のメイン端領域よりトラック接線方向に更に両端に位置する第２のサブ領域と、に分割する。第１の演算回路２７４は、第１のメイン端領域からの信号に１より大きな係数αを掛けて第１のメイン領域からの信号に加えた第１のメイン信号と、第２のメイン端領域からの信号に係数αを掛けて第２のメイン領域からの信号に加えた第２のメイン信号とを生成する。

これにより、ラジアル方向のコマ収差により発生した位相差分布のバランスが補正されるため、トラッキング誤差信号の位相ずれが小さくなる。そのため、ラジアルチルトがあった場合でもオフトラック量の小さなトラッキング誤差信号を得やすくなる。

また、本実施の形態において、回折素子１０８の代わりに回折素子５００を用い、アクチュエータ１０７上に配置する。

これにより、１より大きい係数αを掛けて強調して使用するメイン端領域に迷光等のノイズが混入する可能性が減少し、より安定なトラッキング誤差信号を得やすくなる。そのため、ラジアルチルトがあった場合でもオフトラック量の小さなトラッキング誤差信号を得やすくなる。

また、本実施の形態において、回折素子１０８の代わりに回折素子５２０を用いる。

これにより、１より大きい係数αを掛けて強調して使用するメイン端領域に迷光等のノイズが混入する可能性を低減しつつ、対物レンズの移動に応じて回折素子５２０上で光ビームの位置と分割領域がずれてもその影響を小さくできるため、安定なトラッキング誤差信号を得やすくなる。そのため、ラジアルチルトがあった場合でもオフトラック量の小さなトラッキング誤差信号を得やすくなる。

（実施の形態２）
以下、図１０Ａ〜１１を用いて、実施の形態２を説明する。実施の形態１と異なる点は回折素子の構成であり、回折素子以外の光ピックアップの構成や光ディスクドライブの構成は基本的には同じ構成である。

[２−１．回折素子の構成]
図１０Ａは、実施の形態２における回折素子の正面図である。

回折素子５４０は、第１のメイン領域として領域５４１を有し、第２のメイン領域として領域５４２を有する。

また回折素子５４０は、第１のメイン端領域として領域５４３と領域５４４とを有し、第２のメイン端領域として領域５４５と領域５４６とを有する。

また回折素子５４０は、第１のサブ領域として領域５４７と領域５４８とを有し、第２のサブ領域として領域５４９と領域５５０とを有する。

ダミー領域は、領域５５１である。

実施の形態１の回折素子１０８と本実施の形態の回折素子５４０の主な違いは、第１のメイン領域と第２のメイン領域の形状が異なる点である。第１のメイン端領域と第２のメイン端領域の形状は、実施の形態１の回折素子５２０で示したものと同じである。

図１０Ｂは、実施の形態２における回折素子５４０の分割領域にコマ収差がある時の位相差分布を重ねて示す図である。図１０Ａで説明したように、第１のメイン領域である領域５４１と第２のメイン領域である領域５４２とは、共に中央部付近が凹部形状をしている。この形状により、第１のメイン領域である領域５４１に含まれる位相差の負の内側領域４４３の面積を減少させることができ、また、第２のメイン領域である領域５４２に含まれる位相差が正の内側領域４４１の面積を減少させることができる。これにより、トラッキング誤差信号を演算する際の位相差のバランスがとりやすくなり、第１のメイン端領域である領域５４３、５４４と第２のメイン端領域である領域５４５、５４６に掛ける１より大きな係数αの値をより小さく抑えることができる。

凹部形状のＹ方向の幅Ｗｙ３の光ビーム直径に対する比率を３０％、Ｘ方向の幅Ｗｘ２の光ビーム直径に対する比率を５％とすると、実施の形態１と同じ効果を得るためのαの値は２割程度小さくすることができる。

[２−２．別の回折素子の構成]
図１１は、実施の形態２における別の回折素子の正面図である。

回折素子５６０は、第１のメイン領域として領域５６１を有し、第２のメイン領域として領域５６２を有する。また回折素子５６０は、第１のメイン端領域として領域５６３と領域５６４とを有し、第２のメイン端領域として領域５６５と領域５６６とを有する。

また回折素子５６０は、第１のサブ領域として領域５６７と領域５６８とを有し、第２のサブ領域として領域５６９と領域５７０とを有する。

ダミー領域は、領域５７１である。

図１０Ａで説明した回折素子５４０との主な相違点は、第１のメイン端領域である領域５６３、５６４と第２のメイン端領域である領域５６５、５６６の形状と、第１のメイン領域である領域５６１と第２のメイン領域である領域５６２の形状である。回折素子５６０の領域５６３、５６４、５６５、５６６は、三角形であり、０次光と±１次回折光が重なり干渉している領域の端部の形により近い形をしている。

この形状は、１より大きな係数αを掛けて使用するメイン端領域への迷光等のノイズが混入する可能性を小さくできるので、より安定なトラッキング誤差信号を得ることができる。この回折素子５６０は、対物レンズ１０４がトラックの偏芯等により移動した場合に光ビームの位置が分割領域とずれるとその効果が低減してしまうので、対物レンズ１０４の移動に合わせて回折素子５６０も移動させる構成にした場合と組み合わせると良い。例えば、回折素子５６０を対物レンズ１０４と同じアクチュエータ１０７上に配置する構成が考えられる。メイン領域である領域５６１、５６２と領域５７１との境目は、円弧状をしている。これは０次光とトラックの±１次回折光の重なりあう干渉領域の形に合わせた形状としているためである。

この形状により、メイン領域に入る光ビームの内、干渉領域の比率が高くなる。このため、トラッキング誤差信号を演算する際のＡＣ成分に対するＤＣ成分の比率を低下させることができ、オフセットが発生しにくくなる。したがって、より安定なトラッキング信号を生成することができる。

[２−３．効果]
以上のように、本実施の形態において記録装置は、光ビームを発する光源である半導体レーザ１０１と、情報を記録可能な溝状のトラックを有する記録媒体である光ディスク１０５に対して光ビームを集光する対物レンズ１０４と、光ディスク１０５から反射し、回折した光ビームを半導体レーザ１０１からの光路から分岐するビームスプリッタ１０２と、ビームスプリッタ１０２で分岐された光ビームを所望の領域に分割する光学素子である回折素子５４０（５６０）と、回折素子５４０（５６０）で分割されたそれぞれの領域の光を受光する検出器１２０と、検出器１２０からの信号を受けて演算し、信号を出力する第１の演算回路２７４と、を有する。回折素子５４０（５６０）は、入射した光ビームを、トラックの＋１次回折光と０次光とが重なる領域を主に含む第１のメイン領域と、トラックの−１次回折光と０次光とが重なる領域を主に含む第２のメイン領域と、トラックの＋１次回折光と０次光とが重なる領域のトラック接線方向の両端を主に含む第１のメイン端領域と、トラックの−１次回折光と０次光とが重なる領域のトラック接線方向の両端を主に含む第２のメイン端領域と、第１のメイン端領域よりトラック接線方向に更に両端に位置する第１のサブ領域と、第２のメイン端領域よりトラック接線方向に更に両端に位置する第２のサブ領域と、に分割する。第１の演算回路２７４は、第１のメイン端領域からの信号に１より大きな係数αを掛けて第１のメイン領域からの信号に加えた第１のメイン信号と、第２のメイン端領域からの信号に係数αを掛けて第２のメイン領域からの信号に加えた第２のメイン信号とを生成する。さらに、回折素子５４０（５６０）の第１のメイン領域と第２のメイン領域は、トラックの＋１次回折光と０次光が重なる領域の中央部付近およびトラックの−１次回折光と０次光が重なる領域の中央部付近を除外する。

これにより、より小さい係数αでも、ラジアル方向のコマ収差により発生した位相差分布のバランスが補正されトラッキング誤差信号の位相ずれが小さくなる。そのため、ラジアルチルトがあった場合でもオフトラック量の小さなトラッキング誤差信号を得やすくなる。

（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１〜２を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態１〜２で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。

そこで、以下、他の実施の形態を例示する。

実施の形態１〜２では、光ビームを所望の領域に分割する光学素子の一例として回折素子を説明した。光学素子は、光ビームを特定の領域に分割し異なる位置に導く機能を有するものであればよい。したがって、光学素子は、回折素子に限定されない。

ただし、光学素子として回折素子を用いれば、分割と同時に集光機能を持たせることができるため検出器の受光領域が小さくできる。また回折素子は分割領域の形状の自由度が高く、製造ばらつきを小さくできる。光ビームを所望の領域に分割する光学素子として、分割プリズムを用いてもよい。光学素子として分割プリズムを用いれば、光ビームの利用効率を上げることができ、得られる信号のＳＮ比（ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）を高くすることができる。

また、記録媒体として光ディスクを用いる例を説明したが、記録媒体としてテープ状の媒体を用いても良い。テープ状の媒体を用いて光により記録再生及びトラッキングを行う場合や、記録再生は磁気方式で行いトラッキングのみ光を使用する場合が考えられる。どちらの場合でもトラッキング制御を行う際に上記実施の形態に示した構成の光ピックアップを用いれば、コマ収差がある場合でもオフトラック量を抑制できる。

また、実施の形態１〜２では、アクチュエータの例として対物レンズを駆動する例を示したが、光ピックアップ全体をアーム状の支柱で支え、これを移動することで集光スポットの位置を移動してもよい。

また、実施の形態１〜２において、増幅器２７０、２７２は固定のゲインとしたが、これらを可変ゲイン増幅回路としてもよい。その場合、記録媒体である光ディスクの溝深さや溝ピッチ等が変わった場合に、係数αを変更することで、よりオフトラック量を低減できる。

また、実施の形態１〜２において、第１の演算回路２７４と第２の演算回路２８０は、増幅器や加算器等の個別の演算回路を組み合わせた構成を示したが、これらは信号をアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換してデジタル信号とした後、演算機能を有するＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）に取り込み、ソフト的に加算や乗算、減算等の演算を行い、その結果をＤ／Ａ変換してアクチュエータを駆動する信号としても良い。その場合、構成要素部品が少なくて済み、回路オフセット補正などより細かな制御が可能となる。

なお、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

本開示は、光を用いて記録媒体に情報を記録したり、記録媒体の情報を再生したりする記録装置に適用可能である。具体的には、コンピュータやサーバの外部記憶装置（ストレージ）、映像の録画／再生装置、音楽の録音／再生装置、画像の記録／再生装置などに、本開示は適用可能である。

１０ 光ピックアップ
１０１ 半導体レーザ
１０２ ビームスプリッタ
１０３ コリメータレンズ
１０４ 対物レンズ
１０５ 光ディスク
１０６ 記録層
１０７ アクチュエータ
１０８，５００，５２０，５４０，５６０ 回折素子
１０９ 検出レンズ
１１０ ０次光成分
１１１ 回折１次光成分
１２０ 検出器
２０２，２０８ グルーブ
２０３ ランド
２０４，２０９ 記録マーク
２１０ 光ビーム
２１１，２１２，２１３，２１４，２１５，２１６，２１７，２１８，２１９，２２０ 分割線
２３０，２３１，２３２，２３３，２３４，２３５，２３６，２３７，２３８，２３９，２４０，５０１，５０２，５０３，５０４，５０５，５０６，５０７，５０８，５０９，５１０，５１１，５２１，５２２，５２３，５２４，５２５，５２６，５２７，５２８，５２９，５３０，５３１，５４１，５４２，５４３，５４４，５４５，５４６，５４７，５４８，５４９，５５０，５５１，５６１，５６２，５６３，５６４，５６５，５６６，５６７，５６８，５６９，５７０，５７１ 領域
２４１ 開口遮光部
２４２ 中央遮光部
２５０ 受光部
２５０Ａ，２５０Ｂ，２５０Ｃ，２５０Ｄ 受光領域
２５１，２５２，２５３，２５４，２５５，２５６ 受光部
２６１，２６２，２６３，２６４，２６５，２６６ 光ビーム
２７０，２７２ 増幅器
２７１，２７３ 加算器
２７４ 第１の演算回路
２８０ 第２の演算回路
２８１，２８２，２８４ 差動回路
２８３ 可変ゲイン増幅器
２８５ 端子
３００ 光ディスクドライブ
３０１ クランパ
３０２ ターンテーブル
３０３ モータ
３０４ 移送機構
３０５ 制御回路
３０６ 信号処理回路
３０７ 入出力回路
４００ ０次光
４０１ ＋１次回折光
４０２ −１次回折光
４１０，４１１，４１２，４２０，４２１，４２２ 波面
４３０ 光ビーム
４３１，４３２ 領域
４４０ 光ビーム
４４１，４４３ 内側領域
４４２，４４４ 外側領域
４５０，４５１，４５２ トラッキング誤差信号
４５３，４５４，４５５ ゼロクロス点

Claims (8)

1. 光ビームを発する光源と、
   情報を記録可能な溝状のトラックを有する記録媒体に対して前記光ビームを集光する対物レンズと、
   前記記録媒体から反射し、回折した光ビームを前記光源からの光路から分岐するビームスプリッタと、
   前記ビームスプリッタで分岐された光ビームを所望の領域に分割する光学素子と、
   前記光学素子で分割されたそれぞれの領域の光を受光する検出器と、
   前記検出器からの信号を受けて演算し、信号を出力する第１の演算回路と、を有し、
   前記光学素子は、入射した光ビームを、
   前記トラックの＋１次回折光と０次光とが重なる領域を主に含む第１のメイン領域と、
   前記トラックの−１次回折光と０次光とが重なる領域を主に含む第２のメイン領域と、
   前記トラックの＋１次回折光と０次光とが重なる領域のトラック接線方向の両端を主に含む第１のメイン端領域と、
   前記トラックの−１次回折光と０次光とが重なる領域のトラック接線方向の両端を主に含む第２のメイン端領域と、
   前記第１のメイン端領域よりトラック接線方向に更に両端に位置する第１のサブ領域と、
   前記第２のメイン端領域よりトラック接線方向に更に両端に位置する第２のサブ領域と、
   に分割し、
   前記第１の演算回路は、前記第１のメイン端領域からの信号に１より大きな係数αを掛けて前記第１のメイン領域からの信号に加えた第１のメイン信号と、前記第２のメイン端領域からの信号に前記係数αを掛けて前記第２のメイン領域からの信号に加えた第２のメイン信号とを生成する、
   記録装置。
2. 前記第１の演算回路からの信号を受けてトラッキング誤差信号を生成する第２の演算回路と、
   前記光ビームの集光スポットの前記記録媒体上の位置を移動させるアクチュエータと、をさらに有し、
   前記第２の演算回路は、前記第１のメイン信号と前記第２のメイン信号との差信号からメイン差信号を生成し、前記第１のサブ領域からの信号と前記第２のサブ領域からの信号の差信号からサブ差信号を生成し、可変ゲインをｋとして、前記サブ差信号をｋ倍し、前記メイン差信号からｋ倍した前記サブ差信号を減算した信号を出力し、
   前記アクチュエータは、前記第２の演算回路から出力される信号を受けて前記記録媒体上の光ビームの集光スポットを移動する、
   請求項１記載の記録装置。
3. 前記光学素子は、前記光ビームの中央部に対する領域にダミー領域を有し、
   前記ダミー領域の光は、前記第１の演算回路の演算に使用しない、
   請求項１記載の記録装置。
4. 前記光学素子の前記第１のメイン領域と前記第２のメイン領域は、前記トラックの＋１次回折光と０次光が重なる領域の中央部付近および前記トラックの−１次回折光と０次光が重なる領域の中央部付近を除外する、
   請求項１記載の記録装置。
5. 前記光学素子は、光ビームを回折し、前記領域に入射した光を所望の異なる場所に導く回折素子である、
   請求項１記載の記録装置。
6. 前記第１の演算回路における前記係数αは、３以上である、
   請求項１記載の記録装置。
7. 前記第１の演算回路における前記係数αは、５以上である、
   請求項１記載の記録装置。
8. 前記第１のメイン端領域のトラック接線方向の端の形状は、前記トラックの＋１次回折光と０次光とが重なる領域に重なる形状であり、
   前記第２のメイン端領域のトラック接線方向の端の形状は、前記トラックの−１次回折光と０次光とが重なる領域に重なる形状である、
   請求項１記載の記録装置。