JPH08221774A - 光ヘッド及び光学情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トラックピッチの異なる光ディスクを共通の
光ヘッドで記録，再生する。 【構成】 半導体レーザ１の直前に設置した回折格子24
の±１次回折光及び±２次回折光を基にした二対４本の
補助光ビーム３′，３″，103′，103″の各対から、狭
トラックピッチ用及び標準トラックピッチ用のトラッキ
ングエラー信号を得、これにより光ヘッドを狭トラック
ピッチ及び標準トラックピッチそれぞれに対応してトラ
ッキングする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トラックピッチの異な
る光ディスクを記録再生する光ヘッドのトラッキングに
関するもの及び光学情報記録再生装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体レーザを用いた一般的な光ヘッド
を図12に示す。図12において、半導体レーザ201から出
射した光ビームは集光レンズ202により平行な光ビーム2
03となり、偏光ビームスプリッタ204にＰ偏光で入射し
てここを直進し、１／４波長板205を通り、反射ミラー2
06で光路を曲げられ対物レンズ207に入射する。対物レ
ンズ207に入射した光ビーム203は結像点ｐに絞り込ま
れ、光ディスク208の記録面上の記録トラックに光スポ
ット209を形成する。次に、この光スポット209は光ディ
スク208で反射されて反射光ビーム210となり、再び対物
レンズ207と反射ミラー206及び１／４波長板205を通っ
て偏光ビームスプリッタ204に入射する。この反射光ビ
ーム210は、１／４波長板205の作用によりＳ偏光になっ
ているため、偏光ビームスプリッタ204で反射して、検
出レンズ211とシリンドリカルレンズ212を通り、光検出
器213に受光される。

【０００３】なお、半導体レーザ201から出射した光ビ
ームは回折格子214により光ビーム203′及び203″に分
離され、光ディスク208上で光スポット209′及び209″
が形成されており、これらは光ディスク208で反射して
光ビーム210′及び210″となり、光ビーム210と同様の
経路で光検出器213′及び213″に入射する。この光検出
器213は、再生信号を検出するとともに、いわゆる非点
収差法によりフォーカス制御信号を検出し、光検出器21
3′及び213″による、いわゆる３ビームトラッキング法
によりトラッキング制御信号を検出するように構成され
ている。

【０００４】このような構成の光ヘッドのトラッキング
に用いられるトラッキングエラー信号検出用のスポット
209′及び209″の互いの間隔やトラッククロス方向の調
整位置は、光ディスク208のトラックピッチや製作誤差
によるトラックの偏心量を考慮して決められている。た
とえば、図13に示すようにＣＤ(コンパクトディスク)で
は、トラックピッチ1.6μm、最大偏心300μmを考慮して
サブスポット同士の間隔約32μm、トラックに垂直方向
(図面左右方向)の読取りスポットと補助スポットの間隔
は約0.4μmである。

【０００５】一方、近年においては、より高密度化を図
るために、対物レンズの開口数を大きくし、あるいは使
用波長を短くする等により読取りスポットを微小化し、
短いピット長で、かつ狭いトラックピッチによりディス
クの記録再生を行うことが検討されている。しかし、以
下に述べるように高密度化を図った狭トラックピッチの
光ディスクと従来のＣＤ等の光ディスクを上記の３ビー
ムトラッキング法の同一光ヘッドで記録再生するのは困
難であった。

【０００６】以下、これについて、高密度ディスク及び
ＣＤで補助スポット間隔32μm及び18μmでのトラッキン
グエラー信号振幅とディスク偏心との関係を示した図15
を参照しながら説明を進める。例えば、対物レンズの開
口数を0.55、使用波長を680nmとした光ヘッドで、最短
ピット長0.45μm，トラックピッチ0.8μm程度の光ディ
スクを再生することが検討されている。このようなシス
テムで３ビームトラッキング法でトラッキングエラー信
号を得るには、図14に示すようにトラックに垂直方向の
読取りスポットと補助スポットとの間隔はトラッキング
エラー信号の最大になる約0.2μm程度にする必要があ
る。それを初期状態として最内周半径25mmの部分を再生
中、ディスク偏心を与えた場合のトラッキングエラー信
号振幅の変化をグラフ化したのが図15である。補助スポ
ット同士の間隔は、フォーカスＳ字範囲をＣＤと同等の
８μmに設定すれば、光検出器上での分離を考慮すると
ＣＤと同等の約32μmとなる。しかし、このような補助
ビームでＣＤ再生の場合のトラッキングエラー信号を得
ようとした場合、図15に示すように偏心のないディスク
であれば問題のないトラッキングエラー信号を得ること
ができるが、300μm程度の偏心を想定した場合、ＣＤで
の最内周にあたる半径25mmではトラックと補助スポット
の偏心による角度変化が初期設定値の角度約0.7度と同
等となるため、最悪の場合トラッキングエラー信号の振
幅が０になることが考えられる。

【０００７】また、この偏心対策としてフォーカスＳ字
範囲を４μm程度に狭く設定するのを前提に補助スポッ
ト間隔を約18μmに設定した場合でも、高密度ディスク
のトラックピッチ0.8μmに調整された補助スポットから
のトラッキングエラー信号振幅は、図15に示すように±
300μmの偏心で＋20〜−30％まで変動する。この変動
は、一般的なこの種の光ディスクシステムでは許容でき
ないレベルである。このため、従来の３ビームトラッキ
ング法では狭トラック化した高密度光ディスクと従来の
ＣＤとから安定したトラッキングエラー信号を得るのは
不可能であり、同一ヘッドで互換再生するのは不可能で
あった。

【０００８】

【発明が解決しようとする問題点】上述のように、従来
の技術では３ビームトラッキング法において、狭トラッ
クピッチの高密度ディスク用に設計，調整されたトラッ
キングエラー用補助スポットでは、偏心の大きなＣＤを
再生する場合には、トラッキングエラー信号の振幅変動
が大きく、光ヘッドのトラッキングが取れなくなり、Ｃ
Ｄの再生が不可能になるという問題点があった。

【０００９】本発明は、このような従来の問題点を解決
するものであり、簡単な光学系による３ビームトラッキ
ング法でありながら、狭トラックピッチの高密度ディス
クと従来のＣＤとから安定したトラッキングエラー信号
を得て光ヘッドのトラッキングを取り、同一ヘッドでの
両者の互換再生を可能にすることを目的とする。

【００１０】

【問題点を解決するための手段】本発明は、記録トラッ
クを有する情報記録媒体に焦点を結ぶ読取り光ビーム及
び前記情報記録媒体上に読取り光ビームの焦点を中心に
ほぼ等間隔、かつほぼ一直線に並ぶ４つの焦点を結ぶ二
対４本の補助光ビームを出射する手段と、情報記録媒体
からの前記読取り光ビーム及び前記二対４本の補助光ビ
ームの反射光をそれぞれ受光して電気信号に変換する光
検出器とを備えたものであり、また読取り光ビーム中に
置いた回折格子の±１次回折光及び±２次回折光を前記
二対４本の補助光ビームとしたものである。

【００１１】

【作用】このような構成によって、狭トラック化した高
密度ディスクと従来のトラックピッチを有するＣＤ等の
光ディスクに対して、同一の光ヘッドで共に３ビームト
ラッキング法を用いてトラッキングエラー信号を得、ヘ
ッドトラッキングを取ることができる。つまり、従来の
２本の補助ビームを用いた３ビームトラッキング法で
は、トラッキングエラー信号振幅の低い狭トラックピッ
チの高密度ディスクにおいて信号振幅が最大となるよう
設計，調整された補助ビームで、偏心の大きなＣＤを再
生しようとした場合、最悪時、信号振幅が０になり再生
が不可能となるのに対して、本発明による二対４本の補
助ビームによる３ビームトラッキング法であれば、読取
りビームに近い一対の補助ビームにより狭トラックピッ
チの高密度ディスクでの３ビームトラッキングエラー信
号を、また読取りビームから最も離れた一対の補助ビー
ムにより従来ディスクでの３ビームトラッキングエラー
信号を得ることができる。

【００１２】また、読取りビーム中に置いた回折格子の
±１次回折光及び±２次回折光から二対４本の補助光ビ
ームを得ることにより、本発明を実現する簡単な光学系
ができる。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照しつつ本発明の実施例につ
いて説明する。図１は本発明の一実施例を示すものであ
る。図１において、半導体レーザ１から出射した光は集
光レンズ２により平行光ビーム３となり、偏光ビームス
プリッタ４にＰ偏光で入射し、ここを直進して１／４波
長板５を通り、反射ミラー６で光路を曲げられ対物レン
ズ７に入射する。対物レンズ７に入射した光ビーム３は
結像点ｐに絞り込まれ、ＣＤ８の記録面上の記録トラッ
クに光スポット９を形成する。次に、この光スポット９
はＣＤ８で反射されて反射光ビーム10となり、再び対物
レンズ７と反射ミラー６及び１／４波長板５を通って偏
光ビームスプリッタ４に入射する。反射光ビーム10は１
／４波長板５の作用によりＳ偏光になるため、偏光ビー
ムスプリッタ４で反射して、検出レンズ11とシリンドリ
カルレンズ12を通り、光検出器13に受光される。なお、
半導体レーザ１から出射した光ビームは回折格子24によ
り補助光ビーム３′，３″，103′，103″に分離され、
ＣＤ８上で光スポット９′，９″，109′，109″が形成
される。これら各スポット，各ビームは図３に示すよう
に、光スポット109′109″は光スポット９に対してＣＤ
８のトラックピッチの１／４、つまり0.4μmだけトラッ
クの垂直方向にオフセットするように回折格子４の回転
により調整されており、また、光スポット109′109″が
ＣＤ８で反射した反射光ビーム110′及び110″は、反射
光ビーム10と同様の経路で光検出器113′及び113″に入
射する。光検出器13は、再生信号を検出するとともに、
いわゆる非点収差法によりフォーカス制御信号を検出
し、光検出器113′及び113″による、いわゆる３ビーム
トラッキング法によりトラッキング制御信号を検出する
ように構成されている。

【００１４】一方、高密度光ディスク108を再生する場
合は、図２に示すように、ＣＤのトラックピッチに合わ
せ角度調整された回折格子４により、光スポット９′、
９″は光スポット９に対して光ディスク８のトラックピ
ッチの約１／４だけ、つまり0.2μmだけトラックの垂直
方向にオフセットするように調整されることになる。ま
た、光スポット９′，９″が光ディスク８で反射した反
射光ビーム10′及び10″は、反射光ビーム10と同様の経
路で光検出器13′及び13″に入射し、これら検出器13′
及び13″によって、いわゆる３ビームトラッキング法に
より高密度ディスク108の再生時のトラッキング制御信
号を検出するように構成されている。

【００１５】ＣＤと高密度ディスクの最内周半径25mmの
部分を再生中のディスク偏心と、トラッキングエラー信
号振幅との関係をグラフ化したのが図４である。図４か
ら明らかなように、偏心300μmを考慮してもＣＤ再生時
のトラッキングエラー信号振幅の変化は−30％程度に抑
えられ、かつ高密度ディスク再生時のトラッキングエラ
ー信号振幅も偏心のない初期状態で最大値が得られるよ
うになる。つまり、ＣＤと高密度ディスクの双方のディ
スクにおいて安定したトラッキングエラー信号が得るこ
とができ、互換再生が簡単な光学構成で可能となる。

【００１６】また、本実施例では、回折格子24の±１次
回折光及び±２次回折光を二対４本の補助光ビームとし
ているため、入射光ビームの光量に対して、０次回折光
光量を数十％確保した上で、10％程度の±１次回折光及
び±２次回折光を発生させることが必要となる。本実施
例で用いる回折格子24の例を図５及び図６に示す。

【００１７】図５の回折格子は透過光に位相差を与える
パターンのピッチを１とした場合、Ａの幅を約0.20とし
たもので、位相差と各回折光の回折効率の関係を表すと
図７に示すようになる。この図のように、回折格子での
位相差を約0.7π与えることにより、０次回折光効率約5
0％、１次回折光効率約12％、２次回折光効率約７％の
回折格子を得ることができる。

【００１８】図６の回折格子は透過光に位相差を与える
パターンで、幅Ａのパターンのピッチを１とした場合
に、Ａの幅を約0.31、パターンＢの幅を0.06としたもの
で、位相差と各回折光の回折効率の関係を表すと図８に
示すようになる。この図のように、回折格子での位相差
を約0.5π与えることにより、０次回折光効率約50％、
１次回折光及び２次回折光効率約9.5％の回折格子を得
ることができる。

【００１９】図９及び図10に本実施例における光ヘッド
を用いた光学情報記録再生装置におけるトラッキング制
御の概要を示す。図９に示す光学情報記録再生装置は、
装填された光ディスクのカートリッジの有無、あるいは
カートリッジの判別穴等でディスク判別器14が再生ディ
スクの種類を判別し、この判別結果を基にスイッチ回路
15が制御され、このスイッチ回路15は光ディスクがＣＤ
８の場合は接点ａ側に、光ディスクが高密度ディスク10
8の場合は接点ｂ側に切り換えられる。したがって、ト
ラッキング制御回路16は、挿入された光ディスクがＣＤ
８の場合は、トラッキング制御に用いるエラー信号とし
てＣＤ用に設けた外側の補助スポット109′，109″から
第１差動増幅器17を介して得られるトラッキングエラー
信号を用いてトラッキング制御を行い、また挿入された
光ディスクが高密度ディスク108の場合は、トラッキン
グ制御に用いるエラー信号として、高密度ディスク用に
設けた内側の補助スポット９′，９″から第２差動増幅
器18を介して得られるトラッキングエラー信号を用いて
トラッキング制御を行う。

【００２０】図10に他の例として示すように、上記ディ
スクの判別は、光検出器113′及び113″からのＣＤ用の
トラッキングエラー信号と、光検出器13′及び13″から
の高密度用ディスク用のトラッキングエラー信号のそれ
ぞれの変調度を変調度比較回路19によって比較すること
によっても可能である。つまり、第１差動増幅器17より
のトラッキングエラー信号の変調度の方が第２差動増幅
器18の変調度より大きい場合はＣＤ、逆の場合は高密度
ディスクと判断し、それを基にトラッキング制御を行う
ことができる。

【００２１】なお、本発明の光学情報記録再生装置で
は、図11に示すように、光検出器113″及び13′から第
３差動増幅器20を介して得られる先行トラッキングエラ
ー信号と、光検出器113′及び13″から第４差動増幅器2
1を介して得られる後行トラッキングエラー信号との位
相を位相比較器22により比較することにより、光ヘッド
とＣＤ８あるいは高密度ディスク108との相対移動方向
を光ヘッド・ディスク相対移動方向検出器23により検出
している。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、二対４本のトラッキン
グエラー検出用補助スポットを設けることにより、簡単
な構成の光ヘッドで、トラックピッチの異なる光ディス
クから安定してトラッキングエラー信号を得ることが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における光ヘッドの概略構成
図である。

【図２】本発明の実施例における高密度ディスク上のス
ポットとトラックの関係を示す説明図である。

【図３】本発明の実施例におけるＣＤ上のスポットとト
ラックの関係を示す説明図である。

【図４】本発明の実施例における光ディスクの最内周部
を再生したときのトラッキングエラー信号振幅とディス
ク偏心との関係を示す曲線図である。

【図５】本発明の実施例において用いられる回折格子の
一例を示す概略構成図である。

【図６】本発明の実施例において用いられる回折格子の
他の例を示す概略構成図である。

【図７】図５に示す回折格子における位相差変調量と各
回折光の回折効率を示す曲線図である。

【図８】図６に示す回折格子における位相差変調量と各
回折光の回折効率を示す曲線図である。

【図９】本発明の実施例における光ヘッドを用いた光学
情報記録再生装置のトラッキング制御の一例を示すブロ
ック図である。

【図１０】図９の光学情報記録再生装置のトラッキング
制御の他の例を示すブロック図である。

【図１１】光ヘッドと光ディスクとの相対移動方向を検
知する手段の一例を示すブロック図である。

【図１２】従来の光ヘッドの概略構成図である。

【図１３】従来の光ヘッドにおけるＣＤ上のスポットと
トラックの関係を示す説明図である。

【図１４】従来の光ヘッドにおける高密度ディスク上の
スポットとトラックの関係を示す説明図である。

【図１５】従来の光ヘッドにおける光ディスクの最内周
部を再生したときのトラッキングエラー信号振幅とディ
スク偏心との関係示す曲線図である。

【符号の説明】

１…半導体レーザ、 ２…集光レンズ、 ３…平行光ビ
ーム、 ４…偏光ビームスプリッタ、 ５…１／４波長
板、 ６…反射ミラー、 ７…対物レンズ、 ８…ＣＤ
（コンパクトディスク）、 ９，９′，９″，109′，1
09″…光スポット、 10，10′，10″，110′，110″…
反射光ビーム、 11… 検出レンズ、 12シリンドリカ
ルレンズ、 13，13′，13″，113′，113″…光検出
器、 14…ディスク判別器、 15…スイッチ回路、 16
…トラッキング制御回路、 17，18，20，21…差動増幅
器、 19…変調度比較回路、 23…光ヘッド・ディスク
相対移動方向検出器、 24…回折格子、 108…高密度
ディスク。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録トラックを有する情報記録媒体に焦
   点を結ぶ読取り光ビーム、及び前記情報記録媒体上に、
   前記読取り光ビームの焦点を中心にほぼ等間隔、かつほ
   ぼ一直線に並ぶ４つの焦点を結ぶ二対４本の補助光ビー
   ムを出射する手段と、情報記録媒体からの前記読取り光
   ビーム及び前記４本の補助光ビームの反射光をそれぞれ
   受光して電気信号に変換する光検出器とを備えたことを
   特徴とする光ヘッド。
2. 【請求項２】 読取り光ビーム光路中に回折格子を配置
   し、前記回折格子の±１次回折光及び±２次回折光を前
   記二対４本の補助光ビームとしたことを特徴とする請求
   項１記載の光ヘッド。
3. 【請求項３】 読取り光ビームの情報記録媒体上の集光
   スポットから最も離れた位置において一対の集光スポッ
   トを結ぶ補助光ビームの集光スポット間隔が、20μmよ
   り広く、40μmより狭くなるよう構成したことを特徴と
   する請求項１記載の光ヘッド。
4. 【請求項４】 読取り光ビーム光路中に配置された回折
   格子は２種類の幅を持つ溝あるいは平面部分が、等ピッ
   チで繰り返された構成であることを特徴とする請求項２
   記載の光ヘッド。
5. 【請求項５】 読取り光ビーム光路中に置かれた回折格
   子は、それぞれ幅の異なる溝部分と平面部分とより構成
   されていることを特徴とする請求項２記載の光ヘッド。
6. 【請求項６】 情報記録媒体上の二対４本の補助光ビー
   ムの集光スポットのうち、読取り光ビームの集光スポッ
   トに最も近い一対、あるいは最も離れた位置にある一対
   の補助光ビームの集光スポットは、読取り光ビームの集
   光スポットに対して前記情報記録媒体の記録トラックピ
   ッチの約１／４だけ垂直方向にオフセットするように構
   成したことを特徴とする請求項１記載の光ヘッド。
7. 【請求項７】 記録トラックを有する情報記録媒体に焦
   点を結ぶ読取り光ビームの情報記録媒体からの反射光を
   受ける光検出器の信号、及び二対４本の補助光ビームの
   うち、情報記録媒体上の集光スポットが読取り光ビーム
   の集光スポットに最も近い一対の補助光ビームの情報記
   録媒体からの反射光を受ける光検出器の信号並びに、二
   対４本の補助光ビームのうち、情報記録媒体上の集光ス
   ポットが読取り光ビームの焦点から最も離れた位置にあ
   る一対の補助光ビームの情報記録媒体からの反射光を受
   ける光検出器の信号それぞれから、前記情報記録媒体の
   記録トラックよりの記録信号と、前記記録トラックとの
   トラッキング誤差信号を得るよう構成したことを特徴と
   する請求項１記載の光ヘッド。
8. 【請求項８】 二対４本の補助光ビームの集光スポット
   の情報記録媒体上での先行順に第１番目の集光スポット
   及び第３番目の集光スポットの補助光ビームの情報記録
   媒体からの反射光を受ける光検出器の信号、及び第２番
   目の集光スポット及び第４番目の集光スポットの補助光
   ビームの情報記録媒体からの反射光を受ける光検出器の
   信号それぞれから、前記読取り光ビームの集光スポット
   と前記情報記録媒体の記録トラックとのトラッキング誤
   差信号を得るよう構成したことを特徴とする請求項１記
   載の光ヘッド。
9. 【請求項９】 請求項７記載の光ヘッドと、情報記録媒
   体の種類を判別する判別器と、前記判別器からの情報記
   録媒体の判別結果を基に前記光ヘッドの二対の補助光ビ
   ームからのトラッキングエラー信号のうちいずれかのト
   ラッキングエラー信号を選択的に制御回路に伝達する選
   択回路を備えたことを特徴とする光学情報記録再生装
   置。
10. 【請求項１０】 情報記録媒体の種類を判別する判別器
    を、二対４本の補助光ビームのうち情報記録媒体上の集
    光スポットが読取り光ビームの集光スポットに近い一対
    の補助光ビームの情報記録媒体からの反射光を受ける光
    検出器の信号、及び二対４本の補助光ビームのうち情報
    記録媒体上の集光スポットが読取り光ビームの焦点から
    最も離れた一対の補助光ビームの情報記録媒体からの反
    射光を受ける光検出器の信号それぞれの変調度を比較す
    る変調度比較回路により構成したことを特徴とする請求
    項９記載の光学情報記録再生装置。
11. 【請求項１１】 請求項８記載の光ヘッドと、この光ヘ
    ッドから得られる第１番目の集光スポット及び第３番目
    の集光スポットからのトラッキングエラー信号と、第２
    番目の集光スポット及び第４番目の集光スポットからの
    トラッキングエラー信号との位相比較器とを備えたこと
    を特徴とする光学情報記録再生装置。