(57)【要約】【課題】本発明は、光記録媒体に光ビームを集光させる対物レンズの焦点位置制御に用いる光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法及びそれを用いた光記録再生装置に関し、物理的トラックピッチの異なる複数の光記録媒体において、トラッククロス信号が減衰した焦点ズレ誤差信号を検出できる光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法及びそれを用いた光記録再生装置を提供することを目的とする。【解決手段】レーザダイオード３から射出した光ビームを回折格子１９で回折させて主ビーム２７と±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂとに分割し、光記録媒体１５で反射した主ビーム２７及び±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂを受光素子２３、２５ａ、２５ｂで受光し、光電変換された電気信号に基づいてトラッククロス信号を減衰させた焦点ズレ誤差信号ＦＥＳが誤差信号検出部３１で検出される。【選択図】図１
2006120243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から射出した光ビームを回折させて主ビームと２本の副ビームとに分割して、対物レンズを介して光記録媒体に集光させ、
前記光記録媒体で反射した前記主ビーム及び前記２本の副ビームを電気信号に変換し、
焦点位置の制御が可能な範囲に前記対物レンズを引き込む焦点引き込み動作の際と、前記焦点引き込み動作の終了後の前記対物レンズの焦点追従制御の際とで、前記主ビームに基づく前記電気信号と前記２本の副ビームに基づく前記電気信号との組み合わせを切り替えて演算処理して、前記対物レンズの焦点位置合わせに用いる焦点ズレ誤差信号を検出すること
を特徴とする光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法。
【請求項２】
請求項１記載の光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法であって、
前記焦点ズレ誤差信号は、前記焦点引き込み動作の際には、前記主ビームに基づく前記電気信号を演算処理して検出し、前記焦点追従制御の際には、前記２本の副ビームに基づく前記電気信号を演算処理して検出することを特徴とする光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法であって、
物理的トラックピッチの長さがＰ１の前記光記録媒体（第１の光記録媒体）での前記焦点追従制御の際には、前記第１の光記録媒体で反射した前記２本の副ビームに基づく前記電気信号を演算処理して、前記対物レンズが前記第１の光記録媒体のトラックを横切る際に生じるトラッククロス信号を減衰させた前記焦点ズレ誤差信号を検出し、
前記物理的トラックピッチの長さがＰ２（Ｐ２＜Ｐ１）の前記光記録媒体（第２の光記録媒体）での前記焦点追従制御の際には、前記第２の光記録媒体で反射した前記主ビームに基づく前記電気信号を演算処理して、前記焦点ズレ誤差信号を検出すること
を特徴とする光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法。
【請求項４】
請求項３記載の光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法であって、
０以上の整数をｎとすると、
前記第１又は第２の光記録媒体表面に集光させる前記主ビームと前記２本の副ビームとのスポット間隔を変えずに、前記第１の光記録媒体では、前記主ビームのスポット位置に対してラジアル方向に、前記２本の副ビームのうちの一方が＋Ｐ１×（ｎ＋１／４）程度、前記２本の副ビームのうちの他方が−Ｐ１×（ｎ＋１／４）程度だけずれて位置し、
前記第２の光記録媒体では、前記主ビームのスポット位置に対してラジアル方向に、前記２本の副ビームのうちの一方が＋Ｐ２×（ｎ＋１／２）程度、前記２本の副ビームのうちの他方が−Ｐ２×（ｎ＋１／２）程度だけずれて位置するように、前記２本の副ビームのスポット位置を調整して前記焦点ズレ誤差信号を検出することを特徴とする光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法であって、
前記第１又は第２の光記録媒体で反射した前記２本の副ビームのうちの一方を第１の副ビーム用受光素子で受光し、他方を第２の副ビーム用受光素子で受光し、
前記第１の副ビーム用受光素子から出力された第１の副ビーム電気信号と、前記第２の副ビーム用受光素子から出力された第２の副ビーム電気信号とを加算して、第１の焦点誤差予備信号を検出し、
前記第１又は第２の光記録媒体で反射した前記主ビームを主ビーム用受光素子で受光し、
前記主ビーム用受光素子から出力された主ビーム電気信号に基づいて、第２の焦点誤差予備信号を検出し、
前記第１の光記録媒体では、前記第１の焦点誤差予備信号を選択し、前記第２の光記録媒体では、前記第２の焦点誤差予備信号を選択して、前記焦点ズレ誤差信号として検出することを特徴とする光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法。
【請求項６】
請求項５記載の光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法であって、
前記第１の光記録媒体では、隣接してマトリクス状に配置された４つの受光領域を有する前記第１の副ビーム用受光素子の対角に位置する前記受光領域の一方の対から出力された前記第１の副ビーム電気信号と、隣接してマトリクス状に配置された４つの受光領域を有する前記第２の副ビーム用受光素子の対角に位置する前記受光領域の一方の対から出力された前記第２の副ビーム電気信号とを加算して第１の副ビーム加算信号を生成し、
前記第１の副ビーム用受光素子の前記受光領域の他方の対から出力された前記第１の副ビーム電気信号と、前記第２の副ビーム用受光素子の前記受光領域の他方の対から出力された前記第２の副ビーム電気信号とを加算して第２の副ビーム加算信号を生成し、
前記第１及び第２の副ビーム加算信号を差動演算して前記第１の焦点誤差予備信号を生成して、前記焦点ズレ誤差信号として検出すること
を特徴とする光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法であって、
前記第２の光記録媒体では、隣接してマトリクス状に配置された４つの受光領域を有する前記主ビーム用受光素子の対角に位置する前記受光領域の一方の対から出力された前記主ビーム電気信号を加算して第１の主ビーム加算信号を生成し、
前記主ビーム用受光素子の前記受光領域の他方の対から出力された前記主ビーム電気信号を加算して第２の主ビーム加算信号を生成し、
前記第１及び第２の主ビーム加算信号を差動演算して、前記第２の焦点誤差予備信号を生成して、前記焦点ズレ誤差信号として検出すること
を特徴とする光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法。
【請求項８】
請求項３又は４に記載の光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法であって、
前記第１又は第２の光記録媒体で反射した前記２本の副ビームのうちの一方を第１の副ビーム用受光素子で受光し、他方を第２の副ビーム用受光素子で受光し、
前記第１の副ビーム用受光素子から出力された第１の副ビーム電気信号と、前記第２の副ビーム用受光素子から出力された第２の副ビーム電気信号とを加算して、第１の焦点誤差予備信号を検出し、
前記第１又は第２の光記録媒体で反射した前記主ビームを主ビーム用受光素子で受光し、
前記主ビーム用受光素子から出力された主ビーム電気信号に基づいて、第２の焦点誤差予備信号を検出し、
前記第１の焦点誤差予備信号と前記第２の焦点誤差予備信号とを加算して第３の焦点誤差予備信号を生成し、
前記第２の光記録媒体では、前記第２又は第３の焦点誤差予備信号を前記焦点ズレ誤差信号として検出することを特徴とする光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法。
【請求項９】
請求項８記載の光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法であって、
前記第１の光記録媒体では、隣接してマトリクス状に配置された４つの受光領域を有する前記第１の副ビーム用受光素子の対角に位置する前記受光領域の一方の対から出力された前記第１の副ビーム電気信号と、隣接してマトリクス状に配置された４つの受光領域を有する前記第２の副ビーム用受光素子の対角に位置する前記受光領域の一方の対から出力された前記第２の副ビーム電気信号とを加算して第１の副ビーム加算信号を生成し、
前記第１の副ビーム用受光素子の前記受光領域の他方の対から出力された前記第１の副ビーム電気信号と、前記第２の副ビーム用受光素子の前記受光領域の他方の対から出力された前記第２の副ビーム電気信号とを加算して第２の副ビーム加算信号を生成し、
前記第１及び第２の副ビーム加算信号を差動演算して前記第１の焦点誤差予備信号を生成して、前記焦点ズレ誤差信号として検出すること
を特徴とする光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法であって、
前記第２の光記録媒体では、隣接してマトリクス状に配置された４つの受光領域を有する前記主ビーム用受光素子の対角に位置する前記受光領域の一方の対から出力された前記主ビーム電気信号を加算して第１の主ビーム加算信号を生成し、
前記主ビーム用受光素子の前記受光領域の他方の対から出力された前記主ビーム電気信号を加算して第２の主ビーム加算信号を生成し、
前記第１及び第２の主ビーム加算信号を差動演算して、前記第２の焦点誤差予備信号を生成し、
前記第２の光記録媒体では、前記第２又は第３の焦点誤差予備信号を前記焦点ズレ誤差信号として検出することを特徴とする光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法であって、
前記光記録媒体のラジアル方向の、前記光記録媒体表面に結像した前記２本の副ビームのスポット径の長さを、同方向の前記主ビームのスポット径の長さの２．５倍以上にし、前記光記録媒体表面で反射した前記２本の副ビームに基づく前記電気信号を演算処理して、前記トラッククロス信号を減衰させた前記焦点ズレ誤差信号を検出することを特徴とする光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法。
【請求項１２】
光源から射出した光ビームを回折させて主ビームと２本の副ビームとを射出する回折格子と、前記主ビーム及び前記２本の副ビームを光記録媒体に集光させる対物レンズと、前記光記録媒体で反射した前記主ビーム及び前記２本の副ビームをそれぞれ受光して電気信号に変換する受光素子とを有する光ヘッドと、
焦点位置の制御が可能な範囲に前記対物レンズを引き込む焦点引き込み動作の際と、前記焦点引き込み動作の終了後の前記対物レンズの焦点追従制御の際とで、前記主ビームに基づく前記電気信号と前記２本の副ビームに基づく前記電気信号との組み合わせを切り替えて演算処理して、前記対物レンズの焦点位置合わせに用いる焦点ズレ誤差信号を生成する誤差信号検出部と
を有すること特徴とする光記録再生装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の光記録再生装置であって、
前記誤差信号検出部は、前記焦点引き込み動作の際には、前記主ビームに基づく前記電気信号を演算処理して得られる前記焦点ズレ誤差信号を検出し、前記焦点追従制御の際には、前記２本の副ビームに基づく前記電気信号を演算処理して得られる前記焦点ズレ誤差信号を検出することを特徴とする光記録再生装置。
【請求項１４】
請求項１２又は１３に記載の光記録再生装置であって、
前記誤差信号検出部は、物理的トラックピッチの長さがＰ１の前記光記録媒体（第１の光記録媒体）での前記焦点追従制御の際には、前記第１の光記録媒体で反射した前記２本の副ビームに基づく前記電気信号を演算処理して、前記対物レンズが前記第１の光記録媒体のトラックを横切る際に生じるトラッククロス信号を減衰させた前記焦点ズレ誤差信号を検出し、前記物理的トラックピッチの長さがＰ２（Ｐ２＜Ｐ１）の前記光記録媒体（第２の光記録媒体）での前記焦点追従制御の際には、前記第２の光記録媒体で反射した前記主ビームに基づく前記電気信号を演算処理して、前記焦点ズレ誤差信号を検出することを特徴とする光記録再生装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の光記録再生装置であって、
前記誤差信号検出部は、前記第１の光記録媒体では、前記２本の副ビームに基づく前記電気信号を演算処理して得られた前記焦点ズレ誤差信号を選択し、前記第２の光記録媒体では、前記主ビームに基づく前記電気信号を演算処理して得られた前記焦点ズレ誤差信号を選択して出力するように制御されるスイッチを有することを特徴とする光記録再生装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の光記録再生装置であって、
前記スイッチは、前記焦点引き込み動作の際には、前記第１又は第２の光記録媒体で反射した前記主ビームに基づく前記電気信号を演算処理して得られた前記焦点ズレ誤差信号を出力し、前記焦点追従制御の際には、前記第１の光記録媒体では、前記第１の光記録媒体で反射した前記２本の副ビームに基づく前記電気信号を演算処理して得られた前記焦点ズレ誤差信号を選択し、前記第２の光記録媒体では、前記第２の光記録媒体で反射した前記主ビームに基づく前記電気信号を演算処理して得られた前記焦点ズレ誤差信号を選択して出力するように制御されることを特徴とする光記録再生装置。
【請求項１７】
請求項１４乃至１６のいずれか１項に記載の光記録再生装置であって、
前記受光素子は、隣接してマトリクス状に配置された４つの受光領域を備え、前記第１又は第２の光記録媒体で反射した前記主ビームを受光する主ビーム用受光素子と、隣接してマトリクス状に配置された４つの受光領域を備え、前記第１又は第２の光記録媒体で反射した前記２本の副ビームのうちの一方を受光する第１の副ビーム用受光素子と、隣接してマトリクス状に配置された４つの受光領域を備え、前記第１又は第２の光記録媒体で反射した前記２本の副ビームのうちの他方を受光する第２の副ビーム用受光素子とを有することを特徴とする光記録再生装置。
【請求項１８】
請求項１７記載の光記録再生装置であって、
前記誤差信号検出部は、前記第１の光記録媒体では、前記第１の副ビーム用受光素子から出力された第１の副ビーム電気信号及び前記第２の副ビーム用受光素子から出力された第２の副ビーム電気信号に基づいて前記トラッククロス信号を減衰させた前記焦点ズレ誤差信号を検出し、前記第２の光記録媒体では、前記主ビーム用受光素子から出力された主ビーム電気信号に基づいて前記焦点ズレ誤差信号を検出することを特徴とする光記録再生装置。
【請求項１９】
請求項１４乃至１８のいずれか１項に記載の光記録再生装置であって、
０以上の整数をｎとすると、
前記第１又は第２の光記録媒体表面に集光させる前記主ビームと前記２本の副ビームとのスポット間隔を変えずに、前記第１の光記録媒体では、前記主ビームのスポット位置に対してラジアル方向に、前記２本の副ビームのうちの一方が＋Ｐ１×（ｎ＋１／４）程度、前記２本の副ビームのうちの他方が−Ｐ１×（ｎ＋１／４）程度だけずれて位置し、
前記第２の光記録媒体では、前記主ビームのスポット位置に対してラジアル方向に、＋Ｐ２×（ｎ＋１／２）程度、前記２本の副ビームのうちの他方が−Ｐ２×（ｎ＋１／２）程度だけずれて位置するように、前記２本の副ビームのスポット位置を調整して前記トラッククロス信号が減衰した前記焦点ズレ誤差信号を検出することを特徴とする光記録再生装置。
【請求項２０】
請求項１８又は１９に記載の光記録再生装置であって、
前記誤差信号検出部は、前記第１の副ビーム用受光素子の対角に位置する前記受光領域の一方の対から出力された前記第１の副ビーム電気信号と、前記第２の副ビーム用受光素子の対角に位置する前記受光領域の一方の対から出力された前記第２の副ビーム電気信号とを加算する第１の加算部と、
前記第１の副ビーム用受光素子の前記受光領域の他方の対から出力された前記第１の副ビーム電気信号と、前記第２の副ビーム用受光素子の前記受光領域の他方の対から出力された前記第２の副ビーム電気信号とを加算する第２の加算部と、
前記第１及び第２の加算部からそれぞれ出力された電気信号を差動演算する第１の差動演算部とを備え、前記第１又は第２の光記録媒体で反射した前記２本の副ビームに基づく前記電気信号としての第１の焦点誤差予備信号を検出する第１の焦点誤差予備信号検出部を有することを特徴とする光記録再生装置。
【請求項２１】
請求項１８乃至２０のいずれか１項に記載の光記録再生装置であって、
前記誤差信号検出部は、前記主ビーム用受光素子の対角に位置する前記受光領域の一方の対から出力された前記主ビーム電気信号を加算する第３の加算部と、
前記主ビーム用受光素子の前記受光領域の他方の対から出力された前記主ビーム電気信号を加算する第４の加算部と、
前記第３及び第４の加算部からそれぞれ出力された電気信号を差動演算する第２の差動演算部とを備え、前記第１又は第２の光記録媒体で反射した前記主ビームに基づく前記電気信号としての第２の焦点誤差予備信号を検出する第２の焦点誤差予備信号検出部を有することを特徴とする光記録再生装置。
【請求項２２】
請求項２１記載の光記録再生装置であって、
前記誤差信号検出部は、前記第１の焦点誤差予備信号検出部から出力された前記第１の焦点誤差予備信号と、前記第２の焦点誤差予備信号検出部から出力された前記第２の焦点誤差予備信号とを加算する焦点誤差予備信号加算部を備え、前記第１及び第２の焦点誤差予備信号を加算して第３の焦点誤差予備信号を検出する第３の焦点誤差予備信号検出部をさらに有することを特徴とする光記録再生装置。
【請求項２３】
請求項２２記載の光記録再生装置であって、
前記スイッチは、前記焦点ズレ誤差信号として、前記第１の前記光記録媒体では、前記第１の焦点誤差予備信号を選択し、前記第２の光記録媒体では、前記第２又は第３の焦点誤差予備信号を選択するように制御されることを特徴とする光記録再生装置。
【請求項２４】
請求項１２乃至２３のいずれか１項に記載の光記録再生装置であって、
前記光記録媒体のラジアル方向の、前記光記録媒体表面に結像した前記２本の副ビームのスポット径の長さは、同方向の前記主ビームのスポット径の長さの２．５倍以上であることを特徴とする光記録再生装置。
【請求項２５】
請求項１４乃至２４のいずれか１項に記載の光記録再生装置であって、
前記第１の光記録媒体は、ＤＶＤ−ＲＡＭ及び前記ＤＶＤ−ＲＡＭと同等の物理的トラックピッチを備えた前記光記録媒体であり、前記第２の光記録媒体は、ＤＶＤ±Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ及び前記ＤＶＤ±Ｒ／ＲＷ又は前記ＤＶＤ−ＲＯＭと同等の物理的トラックピッチを備えた前記光記録媒体であることを特徴とする光記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光記録媒体に光ビームを集光させる対物レンズの焦点位置制御に用いる光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法及びそれを用いた光記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光記録再生装置は、例えば円板状の光記録媒体の円周方向に沿って形成され且つ光記録媒体の半径方向に複数形成されたトラックの所定領域に情報を記録し、又は当該トラックの所定領域に記録された情報を再生する光ヘッドを備えている。光ヘッドには、光記録媒体に対して情報を記録するだけに用いられる記録専用型と、情報を再生するだけに用いられる再生専用型、及び記録再生の双方に使用可能な記録再生型とがある。従って、これらを搭載した装置はそれぞれ光記録装置、光再生装置、光記録再生装置となるが、本願では以下、それら全てを包含して光記録再生装置と総称する。
【０００３】
光記録再生装置に備えられた光ヘッドに用いる対物レンズの焦点位置制御用の焦点ズレ誤差信号（ＦＥＳ）の検出方法として、従来から多く用いられてきた方法に非点収差法がある。非点収差法は光学系が簡単で、光軸調整も容易である。しかし、非点収差法は他の検出方法に比較して、対物レンズが光記録媒体のトラックを横切る時に発生するトラッククロス信号が焦点ズレ誤差信号に混入し易いという欠点を有している。この技術的な検討については、非特許文献１に記載されている。
【０００４】
焦点ズレ誤差信号へのトラッククロス信号の混入は、特に現在実用化されているＤＶＤ−ＲＡＭのように、ランドとグルーヴの両方に情報を記録するランドグルーヴ記録方式を用いる光記録媒体において重要となる。ランドグルーヴ記録方式では、光記録媒体の物理的トラックピッチはデータトラックピッチの２倍となるので、他の光記録媒体に比較してトラッククロス信号のコントラストが大きくなる。
【０００５】
特許文献１及び特許文献２には、焦点ズレ誤差信号に混入したトラッククロス信号を除去できる差動非点収差法が開示されている。差動非点収差法では、光源から射出した光ビームは主ビームと副ビームとに分割されて光記録媒体表面に照射される。光記録媒体表面のラジアル方向の主ビームと副ビームとのスポット間隔は物理的トラックピッチの１／２倍に配置される。光記録媒体表面で反射した主ビームと副ビームから非点収差法による焦点ズレ誤差信号をそれぞれ生成し、当該焦点ズレ誤差信号の和をとって、焦点位置制御に用いる焦点ズレ誤差信号が得られる。
【０００６】
主ビームと副ビームに混入するトラッククロス信号成分は互いに逆位相となる。また、非点収差法によって得られる主ビームと副ビームの焦点ズレ誤差信号は焦点ズレに対して互いに同位相で発生する。このため、非点収差法によって得られる主ビーム及び副ビームのそれぞれの焦点ズレ誤差信号の和をとることによってトラッククロス信号成分のみが除去される。このように、差動非点収差法は焦点ズレ誤差信号に混入したトラッククロス信号を除去する方法として理想的である。なお、物理的トラックピッチとは、光ヘッドにより再生を行った場合に得られるトラッククロス信号の１周期分に相当する長さを意味し、ＤＶＤ−ＲＡＭではデータトラックピッチの２倍となり、ＤＶＤ−ＲＯＭをはじめ他の光記録媒体ではデータトラックピッチと同一の長さになる。
【特許文献１】特開平４−１６３６８１号公報
【特許文献２】特開平１１−２９６８７５号公報
【特許文献３】特開平１０−６４１０４号公報
【非特許文献１】ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．１６６３  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄａｔａ  Ｓｔｏｒａｇｅ（１９９２）／ｐ１５７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、市場の要求に伴って多様化する現在の光記録再生装置においては、光記録媒体の規格が統一されず、複数種類の規格が提案され実用化される場合が多い。このため、物理的トラックピッチの異なる光記録媒体の記録再生を同一の光ヘッドを用いて行う必要が生じている。図１５及び図１６は、光記録媒体の情報記録面に主ビーム１０１及び±１次の副ビーム１０３ａ、１０３ｂが集光した状態を模式的に示している。図１５（ａ）及び図１６（ａ）はＤＶＤ−ＲＡＭの情報記録面を示し、図１５（ｂ）及び図１６（ｂ）は、ＤＶＤ−ＲＷの情報記録面を示し、図１５（ｃ）及び図１６（ｃ）はＤＶＤ−ＲＯＭの情報記録面を示している。図１６及び図１５の図中の左右方向の矢印Ｒは光記録媒体の半径（ラジアル）方向を示し、上下方向の矢印Ｔは光記録媒体のトラックの接線方向を示している。
【０００８】
図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示すように、ＤＶＤファミリーのうちの書き換え可能型光記録媒体であるＤＶＤ−ＲＡＭとＤＶＤ−ＲＷはトラッククロス信号に影響する物理的トラックピッチの長さがそれぞれＰ１＝１．２３μｍ、Ｐ２＝０．７４μｍと異なっている。また、ＤＶＤファミリーのうちの再生専用のＤＶＤ−ＲＯＭの物理的トラックピッチの長さはＤＶＤ−ＲＷと同様に、Ｐ２＝０．７４μｍである。
【０００９】
上述したように、差動非点収差法を用いてトラッククロス信号が除去された理想的な焦点ズレ誤差信号を得るためには、ラジアル方向における主ビーム１０１と副ビーム１０３ａ、１０３ｂとのスポット間隔を物理的トラックピッチの１／２倍にそれぞれ配置する必要がある。従って、特にトラッククロス信号成分の混入が大きいＤＶＤ−ＲＡＭについて理想的な焦点ズレ誤差信号を得るためには、主ビーム１０１と副ビーム１０３ａ、１０３ｂとのビーム間隔ＢＰ１を０．６１５μｍとするのが理想的である。
【００１０】
ところが、図１５（ｂ）及び図１５（ｃ）に示すように、ＤＶＤ−ＲＡＭの最適なビーム間隔ＢＰ１＝０．６１５μｍはＤＶＤ−ＲＷやＤＶＤ−ＲＯＭでの最適なビーム間隔ＢＰ２＝０．３７μｍとは一致しない。このため、ビーム間隔ＢＰ１＝０．６１５μｍの主ビーム１０１と副ビーム１０３ａ、１０３ｂとから差動非点収差法を用いて検出した焦点ズレ誤差信号はＤＶＤ−ＲＷに適用し難い。
【００１１】
ところで、再生専用の光ヘッドにおいては、対物レンズのトラッキング制御に用いるトラッキング誤差信号の検出に、高周波数のデータ（ＲＦ信号）を利用する位相差検出法が使用できる。位相差検出法では、ＲＦ信号が書き込まれているトラックにのみ光ヘッドをアクセスすれば十分であり、主ビームのみを使用し、副ビームを使用しない。このため、副ビームはＤＶＤ−ＲＡＭの差動非点収差信号の生成のためだけに用いることができる。従って、再生専用の光ヘッドの主ビーム１０１と副ビーム１０３ａ、１０３ｂとのビーム間隔は、ＤＶＤ−ＲＡＭの最適なビーム間隔ＢＰ１＝０．６１５μｍに設定することが可能である。
【００１２】
ところが、記録再生兼用の光ヘッドにおいては、未記録領域にも光ヘッドをアクセスして対物レンズのトラッキング制御を行う必要があるため、ＲＦ信号を利用する位相差検出法は使用できない。記録再生兼用の光ヘッドのトラッキング制御に用いるトラッキング誤差信号の検出は差動プッシュプル（ＤＰＰ）法が好適である。ＤＰＰ法はトラッキング誤差信号の生成に主ビームと副ビームを用い、ラジアル方向における両ビームのビーム間隔（スポット間隔）の最適値は物理的トラックピッチの１／２倍である。すなわち、一般に、スーパーマルチと呼ばれているＤＶＤ−ＲＡＭとＤＶＤ−ＲＷの両方に対応する記録再生兼用の光ヘッドでは、必要とする副ビームの調整位置の最適値が両媒体において異なり、両ＤＶＤディスク媒体を同時に満足することが困難である。
【００１３】
例えば、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示すように、ラジアル方向の主ビーム１０１と副ビーム１０３ａ、１０３ｂとのスポット間隔をＤＶＤ−ＲＡＭに最適なビーム間隔ＢＰ１に設定すると、ビーム間隔ＢＰ１とＤＶＤ−ＲＷの物理的トラックピッチＰ２との比はＢＰ１／Ｐ２＝０．６１５μｍ／０．７４μｍ＝０．８３１となる。スポット間隔ＢＰ１はＤＶＤ−ＲＷでは、物理的トラックピッチＰ２の１／２倍にならないので、差動非点収差法を用いても焦点ズレ誤差信号からトラッククロス信号を十分に除去することができない。
【００１４】
一方、図１６（ａ）及び図１６（ｂ）に示すように、ラジアル方向の主ビーム１０１と副ビーム１０３ａ、１０３ｂとのビーム間隔をＤＶＤ−ＲＷに最適なビーム間隔ＢＰ２＝０．３７μｍに設定すると、ビーム間隔ＢＰ２とＤＶＤ−ＲＡＭの物理的トラックピッチＰ１との比はＢＰ２／Ｐ１＝０．３７μｍ／１．２３μｍ＝０．３００となる。ビーム間隔ＢＰ２はＤＶＤ−ＲＡＭでは、物理的トラックピッチＰ１の１／２倍にならないので、差動非点収差法を用いても焦点ズレ誤差信号からトラッククロス信号を十分に除去することができない。
【００１５】
このように、ＤＶＤ−ＲＡＭとＤＶＤ−ＲＷの両方に対応する記録再生兼用の光ヘッドでは、焦点ズレ誤差信号の検出に差動非点収差法は使えないため、光学系の構成や調整の複雑なナイフエッジ方式やビームサイズ方式を使わざるを得ない状況となっていた。
【００１６】
特許文献３には、光記録媒体の物理的トラックピッチが異なるために、副ビーム位置の最適値が光記録媒体毎に異なる問題を解決する方法が開示されている。当該方法では、焦点ズレ誤差信号は２本の副ビーム（±１次の副ビーム）の加算信号から生成される。しかし、焦点ズレ誤差信号を副ビームから生成すると、図１７の図中にαで示すセカンドゼロクロス信号と呼ばれる不要なピークが発生しやすくなる。
【００１７】
図１７は、光ヘッドに備えられた対物レンズの揺動時の焦点ズレ誤差信号（Ｓ字信号曲線）の実測波形を示している。横軸は時間を示し、縦軸は焦点ズレ誤差信号の振幅を示している。図中にＡで示す曲線は、主ビームのみに基づく焦点ズレ誤差信号を示し、図中にＢで示す曲線は、２本の副ビームのみに基づく焦点ズレ誤差信号を示している。また、図中にαで示す曲線Ｂの曲線部は副ビームのみに基づく焦点ズレ誤差信号に生じたセカンドゼロクロス信号を示している
【００１８】
セカンドゼロクロス信号が大きいＳ字信号曲線で、焦点位置の制御が可能な範囲に対物レンズを引き込む焦点引き込み動作を行うと、光ビームの焦点を光記録媒体の情報記録面上に正しく引き込むことができなくなる場合がある。また、セカンドゼロクロス信号は、主ビームと副ビームの光量比が大きい程、Ｓ字信号曲線の振幅に対して、大きく発生しやすい傾向がある。図１７に示す実測波形では、主ビームと副ビームとの光量比は８：１であり、主ビームに対する１本の副ビームの光量比は１２．５％である。また、従来広く利用されている差動非点収差法による焦点ズレ誤差信号は、主ビームと副ビームのそれぞれに基づく焦点ズレ誤差信号を加算して生成される。このため、差動非点収差法による焦点ズレ誤差信号には、セカンドゼロクロス信号が重畳されてしまうという問題を有している。
【００１９】
本発明の目的は、物理的トラックピッチの異なる複数の光記録媒体において、トラッククロス信号が減衰した焦点ズレ誤差信号を検出できる光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法及びそれを用いた光記録再生装置を提供することにある。
また、本発明の目的は、物理的トラックピッチの異なる複数の光記録媒体において、焦点引き込み動作を行う際に、光記録媒体表面に主ビーム及び２本の副ビームの焦点を正しく引き込むための焦点ズレ誤差信号を検出できる光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法及びそれを用いた光記録再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的は、光源から射出した光ビームを回折させて主ビームと２本の副ビームとに分割して、対物レンズを介して光記録媒体に集光させ、前記光記録媒体で反射した前記主ビーム及び前記２本の副ビームを電気信号に変換し、焦点位置の制御が可能な範囲に前記対物レンズを引き込む焦点引き込み動作の際と、前記焦点引き込み動作の終了後の前記対物レンズの焦点追従制御の際とで、前記主ビームに基づく前記電気信号と前記２本の副ビームに基づく前記電気信号との組み合わせを切り替えて演算処理して、前記対物レンズの焦点位置合わせに用いる焦点ズレ誤差信号を検出することを特徴とする光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法によって達成される。
【００２１】
上記本発明の光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法であって、前記焦点ズレ誤差信号は、前記焦点引き込み動作の際には、前記主ビームに基づく前記電気信号を演算処理して検出し、前記焦点追従制御の際には、前記２本の副ビームに基づく前記電気信号を演算処理して検出することを特徴とする。
【００２２】
上記本発明の光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法であって、物理的トラックピッチの長さがＰ１の前記光記録媒体（第１の光記録媒体）での前記焦点追従制御の際には、前記第１の光記録媒体で反射した前記２本の副ビームに基づく前記電気信号を演算処理して、前記対物レンズが前記第１の光記録媒体のトラックを横切る際に生じるトラッククロス信号を減衰させた前記焦点ズレ誤差信号を検出し、前記物理的トラックピッチの長さがＰ２（Ｐ２＜Ｐ１）の前記光記録媒体（第２の光記録媒体）での前記焦点追従制御の際には、前記第２の光記録媒体で反射した前記主ビームに基づく前記電気信号を演算処理して、前記焦点ズレ誤差信号を検出することを特徴とする。
【００２３】
上記本発明の光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法であって、０以上の整数をｎとすると、前記第１又は第２の光記録媒体表面に集光させる前記主ビームと前記２本の副ビームとのスポット間隔を変えずに、前記第１の光記録媒体では、前記主ビームのスポット位置に対してラジアル方向に、前記２本の副ビームのうちの一方が＋Ｐ１×（ｎ＋１／４）程度、前記２本の副ビームのうちの他方が−Ｐ１×（ｎ＋１／４）程度だけずれて位置し、前記第２の光記録媒体では、前記主ビームのスポット位置に対してラジアル方向に、前記２本の副ビームのうちの一方が＋Ｐ２×（ｎ＋１／２）程度、前記２本の副ビームのうちの他方が−Ｐ２×（ｎ＋１／２）程度だけずれて位置するように、前記２本の副ビームのスポット位置を調整して前記焦点ズレ誤差信号を検出することを特徴とする。
【００２４】
上記本発明の光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法であって、前記第１又は第２の光記録媒体で反射した前記２本の副ビームのうちの一方を第１の副ビーム用受光素子で受光し、他方を第２の副ビーム用受光素子で受光し、前記第１の副ビーム用受光素子から出力された第１の副ビーム電気信号と、前記第２の副ビーム用受光素子から出力された第２の副ビーム電気信号とを加算して、第１の焦点誤差予備信号を検出し、前記第１又は第２の光記録媒体で反射した前記主ビームを主ビーム用受光素子で受光し、前記主ビーム用受光素子から出力された主ビーム電気信号に基づいて、第２の焦点誤差予備信号を検出し、前記第１の光記録媒体では、前記第１の焦点誤差予備信号を選択し、前記第２の光記録媒体では、前記第２の焦点誤差予備信号を選択して、前記焦点ズレ誤差信号として検出することを特徴とする。
【００２５】
上記本発明の光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法であって、前記第１の光記録媒体では、隣接してマトリクス状に配置された４つの受光領域を有する前記第１の副ビーム用受光素子の対角に位置する前記受光領域の一方の対から出力された前記第１の副ビーム電気信号と、隣接してマトリクス状に配置された４つの受光領域を有する前記第２の副ビーム用受光素子の対角に位置する前記受光領域の一方の対から出力された前記第２の副ビーム電気信号とを加算して第１の副ビーム加算信号を生成し、前記第１の副ビーム用受光素子の前記受光領域の他方の対から出力された前記第１の副ビーム電気信号と、前記第２の副ビーム用受光素子の前記受光領域の他方の対から出力された前記第２の副ビーム電気信号とを加算して第２の副ビーム加算信号を生成し、前記第１及び第２の副ビーム加算信号を差動演算して前記第１の焦点誤差予備信号を生成して、前記焦点ズレ誤差信号として検出することを特徴とする。
【００２６】
上記本発明の光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法であって、前記第２の光記録媒体では、隣接してマトリクス状に配置された４つの受光領域を有する前記主ビーム用受光素子の対角に位置する前記受光領域の一方の対から出力された前記主ビーム電気信号を加算して第１の主ビーム加算信号を生成し、前記主ビーム用受光素子の前記受光領域の他方の対から出力された前記主ビーム電気信号を加算して第２の主ビーム加算信号を生成し、前記第１及び第２の主ビーム加算信号を差動演算して、前記第２の焦点誤差予備信号を生成して、前記焦点ズレ誤差信号として検出することを特徴とする。
【００２７】
上記本発明の光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法であって、前記第１又は第２の光記録媒体で反射した前記２本の副ビームのうちの一方を第１の副ビーム用受光素子で受光し、他方を第２の副ビーム用受光素子で受光し、前記第１の副ビーム用受光素子から出力された第１の副ビーム電気信号と、前記第２の副ビーム用受光素子から出力された第２の副ビーム電気信号とを加算して、第１の焦点誤差予備信号を検出し、前記第１又は第２の光記録媒体で反射した前記主ビームを主ビーム用受光素子で受光し、前記主ビーム用受光素子から出力された主ビーム電気信号に基づいて、第２の焦点誤差予備信号を検出し、前記第１の焦点誤差予備信号と前記第２の焦点誤差予備信号とを加算して第３の焦点誤差予備信号を生成し、前記第２の光記録媒体では、前記第２又は第３の焦点誤差予備信号を前記焦点ズレ誤差信号として検出することを特徴とする。
【００２８】
上記本発明の光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法であって、前記第１の光記録媒体では、隣接してマトリクス状に配置された４つの受光領域を有する前記第１の副ビーム用受光素子の対角に位置する前記受光領域の一方の対から出力された前記第１の副ビーム電気信号と、隣接してマトリクス状に配置された４つの受光領域を有する前記第２の副ビーム用受光素子の対角に位置する前記受光領域の一方の対から出力された前記第２の副ビーム電気信号とを加算して第１の副ビーム加算信号を生成し、前記第１の副ビーム用受光素子の前記受光領域の他方の対から出力された前記第１の副ビーム電気信号と、前記第２の副ビーム用受光素子の前記受光領域の他方の対から出力された前記第２の副ビーム電気信号とを加算して第２の副ビーム加算信号を生成し、前記第１及び第２の副ビーム加算信号を差動演算して前記第１の焦点誤差予備信号を生成して、前記焦点ズレ誤差信号として検出することを特徴とする。
【００２９】
上記本発明の光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法であって、前記第２の光記録媒体では、隣接してマトリクス状に配置された４つの受光領域を有する前記主ビーム用受光素子の対角に位置する前記受光領域の一方の対から出力された前記主ビーム電気信号を加算して第１の主ビーム加算信号を生成し、前記主ビーム用受光素子の前記受光領域の他方の対から出力された前記主ビーム電気信号を加算して第２の主ビーム加算信号を生成し、前記第１及び第２の主ビーム加算信号を差動演算して、前記第２の焦点誤差予備信号を生成し、前記第２の光記録媒体では、前記第２又は第３の焦点誤差予備信号を前記焦点ズレ誤差信号として検出することを特徴とする。
【００３０】
上記本発明の光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法であって、前記光記録媒体のラジアル方向の、前記光記録媒体表面に結像した前記２本の副ビームのスポット径の長さを、同方向の前記主ビームのスポット径の長さの２．５倍以上にし、前記光記録媒体表面で反射した前記２本の副ビームに基づく前記電気信号を演算処理して、前記トラッククロス信号を減衰させた前記焦点ズレ誤差信号を検出することを特徴とする。
【００３１】
また、上記目的は、光源から射出した光ビームを回折させて主ビームと２本の副ビームとを射出する回折格子と、前記主ビーム及び前記２本の副ビームを光記録媒体に集光させる対物レンズと、前記光記録媒体で反射した前記主ビーム及び前記２本の副ビームをそれぞれ受光して電気信号に変換する受光素子とを有する光ヘッドと、焦点位置の制御が可能な範囲に前記対物レンズを引き込む焦点引き込み動作の際と、前記焦点引き込み動作の終了後の前記対物レンズの焦点追従制御の際とで、前記主ビームに基づく前記電気信号と前記２本の副ビームに基づく前記電気信号との組み合わせを切り替えて演算処理して、前記対物レンズの焦点位置合わせに用いる焦点ズレ誤差信号を生成する誤差信号検出部とを有すること特徴とする光記録再生装置によって達成される。
【００３２】
上記本発明の光記録再生装置であって、前記誤差信号検出部は、前記焦点引き込み動作の際には、前記主ビームに基づく前記電気信号を演算処理して得られる前記焦点ズレ誤差信号を検出し、前記焦点追従制御の際には、前記２本の副ビームに基づく前記電気信号を演算処理して得られる前記焦点ズレ誤差信号を検出することを特徴とする。
【００３３】
上記本発明の光記録再生装置であって、前記誤差信号検出部は、物理的トラックピッチの長さがＰ１の前記光記録媒体（第１の光記録媒体）での前記焦点追従制御の際には、前記第１の光記録媒体で反射した前記２本の副ビームに基づく前記電気信号を演算処理して、前記対物レンズが前記第１の光記録媒体のトラックを横切る際に生じるトラッククロス信号を減衰させた前記焦点ズレ誤差信号を検出し、前記物理的トラックピッチの長さがＰ２（Ｐ２＜Ｐ１）の前記光記録媒体（第２の光記録媒体）での前記焦点追従制御の際には、前記第２の光記録媒体で反射した前記主ビームに基づく前記電気信号を演算処理して、前記焦点ズレ誤差信号を検出することを特徴とする。
【００３４】
上記本発明の光記録再生装置であって、前記誤差信号検出部は、前記第１の光記録媒体では、前記２本の副ビームに基づく前記電気信号を演算処理して得られた前記焦点ズレ誤差信号を選択し、前記第２の光記録媒体では、前記主ビームに基づく前記電気信号を演算処理して得られた前記焦点ズレ誤差信号を選択して出力するように制御されるスイッチを有することを特徴とする。
【００３５】
上記本発明の光記録再生装置であって、前記スイッチは、前記焦点引き込み動作の際には、前記第１又は第２の光記録媒体で反射した前記主ビームに基づく前記電気信号を演算処理して得られた前記焦点ズレ誤差信号を出力し、前記焦点追従制御の際には、前記第１の光記録媒体では、前記第１の光記録媒体で反射した前記２本の副ビームに基づく前記電気信号を演算処理して得られた前記焦点ズレ誤差信号を選択し、前記第２の光記録媒体では、前記第２の光記録媒体で反射した前記主ビームに基づく前記電気信号を演算処理して得られた前記焦点ズレ誤差信号を選択して出力するように制御されることを特徴とする。
【００３６】
上記本発明の光記録再生装置であって、前記受光素子は、隣接してマトリクス状に配置された４つの受光領域を備え、前記第１又は第２の光記録媒体で反射した前記主ビームを受光する主ビーム用受光素子と、隣接してマトリクス状に配置された４つの受光領域を備え、前記第１又は第２の光記録媒体で反射した前記２本の副ビームのうちの一方を受光する第１の副ビーム用受光素子と、隣接してマトリクス状に配置された４つの受光領域を備え、前記第１又は第２の光記録媒体で反射した前記２本の副ビームのうちの他方を受光する第２の副ビーム用受光素子とを有することを特徴とする。
【００３７】
上記本発明の光記録再生装置であって、前記誤差信号検出部は、前記第１の光記録媒体では、前記第１の副ビーム用受光素子から出力された第１の副ビーム電気信号及び前記第２の副ビーム用受光素子から出力された第２の副ビーム電気信号に基づいて前記トラッククロス信号を減衰させた前記焦点ズレ誤差信号を検出し、前記第２の光記録媒体では、前記主ビーム用受光素子から出力された主ビーム電気信号に基づいて前記焦点ズレ誤差信号を検出することを特徴とする。
【００３８】
上記本発明の光記録再生装置であって、０以上の整数をｎとすると、前記第１又は第２の光記録媒体表面に集光させる前記主ビームと前記２本の副ビームとのスポット間隔を変えずに、前記第１の光記録媒体では、前記主ビームのスポット位置に対してラジアル方向に、前記２本の副ビームのうちの一方が＋Ｐ１×（ｎ＋１／４）程度、前記２本の副ビームのうちの他方が−Ｐ１×（ｎ＋１／４）程度だけずれて位置し、前記第２の光記録媒体では、前記主ビームのスポット位置に対してラジアル方向に、＋Ｐ２×（ｎ＋１／２）程度、前記２本の副ビームのうちの他方が−Ｐ２×（ｎ＋１／２）程度だけずれて位置するように、前記２本の副ビームのスポット位置を調整して前記トラッククロス信号が減衰した前記焦点ズレ誤差信号を検出することを特徴とする。
【００３９】
上記本発明光記録再生装置であって、前記誤差信号検出部は、前記第１の副ビーム用受光素子の対角に位置する前記受光領域の一方の対から出力された前記第１の副ビーム電気信号と、前記第２の副ビーム用受光素子の対角に位置する前記受光領域の一方の対から出力された前記第２の副ビーム電気信号とを加算する第１の加算部と、前記第１の副ビーム用受光素子の前記受光領域の他方の対から出力された前記第１の副ビーム電気信号と、前記第２の副ビーム用受光素子の前記受光領域の他方の対から出力された前記第２の副ビーム電気信号とを加算する第２の加算部と、前記第１及び第２の加算部からそれぞれ出力された電気信号を差動演算する第１の差動演算部とを備え、前記第１又は第２の光記録媒体で反射した前記２本の副ビームに基づく前記電気信号としての第１の焦点誤差予備信号を検出する第１の焦点誤差予備信号検出部を有することを特徴とする。
【００４０】
上記本発明の光記録再生装置であって、前記誤差信号検出部は、前記主ビーム用受光素子の対角に位置する前記受光領域の一方の対から出力された前記主ビーム電気信号を加算する第３の加算部と、前記主ビーム用受光素子の前記受光領域の他方の対から出力された前記主ビーム電気信号を加算する第４の加算部と、前記第３及び第４の加算部からそれぞれ出力された電気信号を差動演算する第２の差動演算部とを備え、前記第１又は第２の光記録媒体で反射した前記主ビームに基づく前記電気信号としての第２の焦点誤差予備信号を検出する第２の焦点誤差予備信号検出部を有することを特徴とする。
【００４１】
上記本発明の光記録再生装置であって、前記誤差信号検出部は、前記第１の焦点誤差予備信号検出部から出力された前記第１の焦点誤差予備信号と、前記第２の焦点誤差予備信号検出部から出力された前記第２の焦点誤差予備信号とを加算する焦点誤差予備信号加算部を備え、前記第１及び第２の焦点誤差予備信号を加算して第３の焦点誤差予備信号を検出する第３の焦点誤差予備信号検出部をさらに有することを特徴とする。
【００４２】
上記本発明の光記録再生装置であって、前記スイッチは、前記焦点ズレ誤差信号として、前記第１の前記光記録媒体では、前記第１の焦点誤差予備信号を選択し、前記第２の光記録媒体では、前記第２又は第３の焦点誤差予備信号を選択するように制御されることを特徴とする。
【００４３】
上記本発明の光記録再生装置であって、前記光記録媒体のラジアル方向の、前記光記録媒体表面に結像した前記２本の副ビームのスポット径の長さは、同方向の前記主ビームのスポット径の長さの２．５倍以上であることを特徴とする。
【００４４】
上記本発明の光記録再生装置であって、前記第１の光記録媒体は、ＤＶＤ−ＲＡＭ及び前記ＤＶＤ−ＲＡＭと同等の物理的トラックピッチを備えた前記光記録媒体であり、前記第２の光記録媒体は、ＤＶＤ±Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ及び前記ＤＶＤ±Ｒ／ＲＷ又は前記ＤＶＤ−ＲＯＭと同等の物理的トラックピッチを備えた前記光記録媒体であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４５】
本発明によれば、物理的トラックピッチの異なる複数の光記録媒体において、トラッククロス信号が減衰した焦点ズレ誤差信号を検出できる光記録再生装置が実現できる。
また、本発明によれば、物理的トラックピッチの異なる複数の光記録媒体において、焦点引き込み動作を行う際に、光記録媒体表面に主ビーム及び２本の副ビームの焦点を正しく引き込むための焦点ズレ誤差信号を検出できる光記録再生装置が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
〔第１の実施の形態〕
本発明の第１の実施の形態による光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法及びそれを用いた光記録再生装置について図１乃至図１１を用いて説明する。まず、本実施の形態による光記録再生装置１５０に備えられた光ヘッド１の概略の構成について図１乃至図５を用いて説明する。本実施の形態の光ヘッド１は、物理的トラックピッチの長さが異なる２種類の光記録媒体１５のそれぞれに情報の記録又は再生を行うことができるようになっている。物理的トラックピッチが相対的に広い光記録媒体１５（第１の光記録媒体１５ａ）は、ＤＶＤ−ＲＡＭ及びこれと同等の物理的トラックピッチを備えた光記録媒体である。また、物理的トラックピッチが相対的に狭い光記録媒体１５（第２の光記録媒体１５ｂ）は、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ±Ｒ／ＲＷ及びこれらと同等の物理的トラックピッチを備えた光記録媒体である。第１の光記録媒体１５ａの物理的トラックピッチの長さＰ１は１．２３μｍであり、第２の物理的トラックピッチの長さＰ２は０．７４μｍである。
【００４７】
図１に示すように、光ヘッド１は、光ビームを射出する光源としてレーザダイオード３を有している。レーザダイオード３は、コントローラ（不図示）からの制御電圧に基づいて記録／再生毎に異なる光強度の光ビームを射出できるようになっている。
【００４８】
レーザダイオード３の光射出側の所定位置には、回折格子１９が配置されている。レーザダイオード３から射出された光ビームは、回折格子１９に入射して３本の光ビーム（０次の主ビーム２７と±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂ）に分割される。±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂは、主ビーム２７位置を中心にトラック方向に所定距離隔てて対称に並んで光記録媒体１５の表面（情報記録面）に配置されている。
【００４９】
レーザダイオード３から見て回折格子１９の光透過側には、偏光ビームスプリッタ５、１／４波長板７、コリメータレンズ９及び対物レンズ１３がこの順に並んで配置されている。コリメータレンズ９は、レーザダイオード３からの発散光線束を平行光線束に変換して対物レンズ１３に導くと共に、対物レンズ１３からの平行光線束を集束光線束に変換して受光素子２３、２５ａ、２５ｂに導くために設けられている。対物レンズ１３はコリメータレンズ９からの平行光線束を光記録媒体１５の情報記録面に集光して読み取りスポットを形成すると共に、光記録媒体１５からの反射光を平行光線束に変換してコリメータレンズ９に導くために設けられている。
【００５０】
１／４波長板７から見て偏光ビームスプリッタ５の光反射側には、センサレンズ１７、シリンドリカルレンズ２１及び受光素子２３、２５ａ、２５ｂがこの順に配置されている。また、レーザダイオード３から見て偏光ビームスプリッタ５の光反射側には、レーザダイオード３から射出された光ビームの光強度を計測するためのパワーモニタ用フォトダイオード１１が配置されている。
【００５１】
センサレンズ１７は、光記録媒体１５で反射された主ビーム２７及び±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂの合焦位置を光学的に調整するための反射光合焦位置調整部として機能する。また、センサレンズ１７は光記録媒体１５で反射した主ビーム２７及び±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂを所定の光学系倍率で拡大させてシリンドリカルレンズ２１を介して受光素子２３、２５ａ、２５ｂ上にそれぞれ個別に結像させるようになっている。受光素子（主ビーム用受光素子）２３は主ビーム２７を受光し、受光素子（第１の副ビーム用受光素子）２５ａは＋１次の副ビーム２９ａを受光し、受光素子（第２の副ビーム用受光素子）２５ｂは−１次の副ビーム２９ｂを受光するようになっている。受光素子２３、２５ａ、２５ｂで光電変換された主ビーム電気信号及び第１並びに第２の副ビーム電気信号は、光記録再生装置１５０に備えられた誤差信号検出部３１に入力される。誤差信号検出部３１では、光記録媒体１５で反射した±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂに基づく第１及び第２の副ビーム電気信号を演算処理して、対物レンズ１３が光記録媒体１５のトラックを横切る際に生じるトラッククロス信号を減衰させた焦点ズレ誤差信号（ＦＥＳ）が検出されるようになっている。また、誤差信号検出部３１では、主ビーム電気信号及び第１並びに第２の副ビーム電気信号を演算処理してトラッキング誤差信号（ＴＥＳ）が検出されるようになっている。
【００５２】
図２は、光記録媒体１５の情報記録面に主ビーム２７及び±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂが集光された状態を模式的に示している。図２（ａ）は、第１の光記録媒体１５ａとしてのＤＶＤ−ＲＡＭの情報記録面を示している。図２（ｂ）は、第２の光記録媒体１５ｂとしてのＤＶＤ−ＲＷの情報記録面を示している。図２（ｃ）は、第２の光記録媒体１５ｂとしてのＤＶＤ−ＲＯＭの情報記録面を示している。図中の左右方向の矢印Ｒは第１又は第２の光記録媒体１５ａ、１５ｂの半径（ラジアル）方向を示し、上下方向の矢印Ｔは第１又は第２の光記録媒体１５ａ、１５ｂのトラックの接線方向を示している。
【００５３】
図２（ａ）乃至図２（ｃ）に示すように、第１及び第２の光記録媒体１５ａ、１５ｂのいずれにおいても、主ビーム２７と±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂとのラジアル方向のスポット間隔ＢＰは０．３０７μｍに調整されている。スポット間隔ＢＰと第１の光記録媒体１５ａの物理的トラックピッチＰ１との比は０．３０７μｍ／１．２３μｍ＝０．２４９である。ここで、ｎ＝０とすると、第１の光記録媒体１５ａでは、主ビーム２７のスポット位置に対してラジアル方向に、＋１次の副ビーム２９ａが＋Ｐ１×（ｎ＋１／４）＝＋Ｐ１／４程度、−１次の副ビーム２９ｂが−Ｐ１×（ｎ＋１／４）＝−Ｐ１／４程度だけずれて位置して調整されている。
【００５４】
スポット間隔ＢＰと第２の光記録媒体１５ｂの物理的トラックピッチＰ２との比は０．３０７μｍ／０．７４μｍ＝０．４１５である。ここで、ｎ＝０とすると、第２の光記録媒体１５ｂでは、主ビーム２７のスポット位置に対してラジアル方向に、＋１次の副ビーム２９ａが＋Ｐ２×（ｎ＋１／２）＝＋Ｐ２／２程度、−１次の副ビーム２９ｂが−Ｐ２×（ｎ＋１／２）＝−Ｐ２／２程度だけずれて位置するように調整されている。
【００５５】
このように、スポット間隔ＢＰは第１の光記録媒体１５ａのピッチＰ１の略１／４倍（ｎ＝０）になり、第２の光記録媒体１５ｂのピッチＰ２の略１／２倍（ｎ＝０）になっている。なお、ｎは０以上の整数である。主ビーム２７と±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂとのラジアル方向の間隔は、例えば回折格子１９の格子面を回折格子１９の光軸回りに回転させることにより調整される。
【００５６】
図３は、受光素子２３、２５ａ、２５ｂの受光部の構成と、受光素子２３、２５ａ、２５ｂと誤差信号検出部３１との接続状態を示している。図３に示すように、受光素子２３は、正方形状の受光領域内を光記録媒体１５（図３では不図示）のトラックの接線方向にほぼ平行な分割線２４と、分割線２４にほぼ直交する分割線２４’とで分割して、隣接してマトリクス状に配置された正方形状の４つの受光領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを有している。受光領域Ａは分割線２４を介して受光領域Ｂに隣接し、分割線２４’を介して受光領域Ｄに隣接し、受光領域Ｃに対角に位置して配置されている。受光領域Ｃは分割線２４を介して受光領域Ｄに隣接し、分割線２４’を介して受光領域Ｂに隣接して配置されている。
【００５７】
同様に、受光素子２５ａは、正方形状の受光領域内を光記録媒体１５のトラックの接線方向にほぼ平行な分割線２６と、分割線２６にほぼ直交する分割線２６’とで分割して、隣接してマトリクス状に配置された正方形状の４つの受光領域Ｅ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１を有している。受光領域Ｅ１は分割線２６を介して受光領域Ｆ１に隣接し、分割線２６’を介して受光領域Ｈ１に隣接し、受光領域Ｇ１に対角に位置して配置されている。受光領域Ｇ１は分割線２６を介してＨ１に隣接し、分割線２６’を介してＦ１に隣接して配置されている。
【００５８】
同様に、受光素子２５ｂは、正方形状の受光領域内を光記録媒体１５のトラックの接線方向にほぼ平行な分割線２８と、分割線２８にほぼ直交する分割線２８’とで分割して、隣接してマトリクス状に配置された正方形状の４つの受光領域Ｅ２、Ｆ２、Ｇ２、Ｈ２を有している。受光領域Ｅ２は分割線２８を介して受光領域Ｆ２に隣接し、分割線２８’を介して受光領域Ｈ２に隣接し、受光領域Ｇ２に対角に位置して配置されている。受光領域Ｇ２は分割線２８を介してＨ２に隣接し、分割線２８’を介してＦ２に隣接して配置されている。
【００５９】
受光素子２３、２５ａ、２５ｂは光記録媒体１５の情報記録面での主ビーム２７及び±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂのスポット位置が異なることにより生じる光路のズレに対応させて、ラジアル方向に若干ずらして配置されている。受光領域Ａ〜Ｄ、Ｅ１〜Ｈ１、Ｅ２〜Ｈ２から各１本ずつ引き出された配線は誤差信号検出部３１に接続されている。誤差信号検出部３１は受光領域Ａ〜Ｄ、Ｅ１〜Ｈ１、Ｅ２〜Ｈ２から出力された主ビーム電気信号及び第１並びに第２の副ビーム電気信号を用いて所定の演算を行い、ＦＥＳやＴＥＳを検出するようになっている。
【００６０】
誤差信号検出部３１には、制御信号ＣＳが入力されるようになっている。誤差信号検出部３１では、制御信号ＣＳに基づいて、対物レンズ１３の焦点引き込み動作の際と焦点追従動作の際とで、主ビーム電気信号と第１及び第２の副ビーム電気信号との組み合わせが切り替えられて演算処理が行われる。また、対物レンズ１３の焦点追従動作の際に、第１又は第２の光記録媒体１５ａ、１５ｂに応じて、誤差信号検出部３１では、制御信号ＣＳに基づいて、主ビーム電気信号と第１及び第２の副ビーム電気信号との組み合わせが切り替えられて演算処理が行われる。
【００６１】
図４は誤差信号検出部３１に備えられたＦＥＳ検出回路を示している。ＦＥＳ検出回路は受光素子２５ａ、２５ｂから出力された第１及び第２の副ビーム電気信号を用いて第１の焦点誤差予備信号ＰＦＥＳ１を検出する第１の焦点誤差予備信号検出部３３と、受光素子２３から出力された主ビーム電気信号を用いて第２の焦点誤差予備信号ＰＦＥＳ２を検出する第２の焦点誤差予備信号検出部４１と、第１及び第２の焦点誤差予備信号ＰＦＥＳ１、ＰＦＥＳ２を用いて第３の焦点誤差予備信号ＰＦＥＳ３を検出する第３の焦点誤差予備信号検出部４９とを有している。さらに、ＦＥＳ検出回路は制御信号ＣＳに基づいてスイッチングが制御されるスイッチ５０を有している。スイッチ５０は対物レンズ１３の焦点引き込み動作の際には、第２の焦点誤差予備信号ＰＦＥＳ２を選択するように制御される。また、スイッチ５０は、焦点引き込み動作終了後の対物レンズ１３の焦点追従動作の際には、第１の光記録媒体１５ａでは、第１の焦点誤差予備信号ＰＦＥＳ１をＦＥＳとして選択し、第２の光記録媒体１５ｂでは、第２又は第３の焦点誤差予備信号ＰＦＥＳ２、ＰＦＥＳ３をＦＥＳとして選択するように制御される
【００６２】
第１の焦点誤差予備信号検出部３３は第１及び第２の加算部３５、３７と第１の差動演算部３９とを有している。第１の加算部３５は３つの加算部３５ａ、３５ｂ、３５ｃを有している。加算部３５ａ、３５ｂ、３５ｃは２入力１出力の回路構成を有している。加算部３５ａの２つの入力端子（＋）は受光素子２５ａの受光領域Ｅ１、Ｇ１に１つずつ接続されている。加算部３５ａの出力端子は加算部３５ｃの一方の入力端子（＋）に接続されている。加算部３５ｂの２つの入力端子（＋）は受光素子２５ｂの受光領域Ｅ２、Ｇ２に１つずつ接続されている。加算部３５ｂの出力端子は加算部３５ｃの他方の入力端子（＋）に接続されている。加算部３５ｃの出力端子は第１の差動演算部３９の非反転入力端子（＋）に接続されている。
【００６３】
第１の加算部３５は受光素子２５ａの対角に位置する受光領域Ｅ１、Ｇ１（一方の対）と受光素子２５ｂの受光領域Ｅ２、Ｇ２（一方の対）とから出力された第１及び第２の副ビーム電気信号を加算するように機能する。第１の加算部３５から出力される第１の副ビーム加算信号は以下のように表すことができる。
Ｅ１＋Ｇ１＋Ｅ２＋Ｇ２＝Ｅ＋Ｇ  ・・・（１）
但し、式（１）において、Ｅ１＋Ｅ２＝Ｅとし、Ｇ１＋Ｇ２＝Ｇとしている。
【００６４】
第２の加算部３７は３つの加算部３７ａ、３７ｂ、３７ｃを有している。加算部３７ａ、３７ｂ、３７ｃは２入力１出力の回路構成を有している。加算部３７ａの２つの入力端子（＋）は受光素子２５ａの受光領域Ｆ１、Ｈ１に１つずつ接続されている。加算部３７ａの出力端子は加算部３７ｃの一方の入力端子（＋）に接続されている。加算部３７ｂの２つの入力端子（＋）は受光素子２５ｂの受光領域Ｆ２、Ｈ２に１つずつ接続されている。加算部３７ｂの出力端子は加算部３７ｃの他方の入力端子（＋）に接続されている。加算部３７ｃの出力端子は第１の差動演算部３９の反転入力端子（−）に接続されている。
【００６５】
第２の加算部３７は受光素子２５ａの対角に位置する受光領域Ｆ１、Ｈ１（他方の対）と受光素子２５ｂの受光領域Ｆ２、Ｈ２（他方の対）とから出力された第１及び第２の副ビーム電気信号を加算するように機能する。第２の加算部３７から出力される第２の副ビーム加算信号は以下のように表すことができる。
Ｆ１＋Ｈ１＋Ｆ２＋Ｈ２＝Ｆ＋Ｈ  ・・・（２）
但し、式（２）において、Ｆ１＋Ｆ２＝Ｆとし、Ｈ１＋Ｈ２＝Ｈとしている。
【００６６】
第１の差動演算部３９も同様に、２入力１出力の回路構成を有している。第１の差動演算部３９は第１及び第２の加算部３５、３７からそれぞれ出力された電気信号Ｅ＋Ｇ、Ｆ＋Ｈを差動演算するように機能する。第１の差動演算部３９から出力される第１の焦点誤差予備信号ＰＦＥＳ１は以下のように表すことができる。
ＰＦＥＳ１＝（Ｅ＋Ｇ）−（Ｆ＋Ｈ）  ・・・（３）
【００６７】
後程詳述するが、主ビーム２７と±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂのスポット間隔ＢＰが物理的トラックピッチの略１／４倍となる第１の光記録媒体１５ａからの反射光を受光素子２３、２５ａ、２５ｂで受光した際には、トラッククロス信号が減衰された第１の焦点誤差予備信号ＰＦＥＳ１が第１の焦点誤差予備信号検出部３３（第１の差動演算部３９）から出力される。一方、両ビーム２７、２９ａ、２９ｂのスポット間隔が物理的トラックピッチの略１／２倍となる第２の光記録媒体１５ｂからの反射光を受光素子２３、２５ａ、２５ｂで受光した際には、トラッククロス信号が減衰されていない第１の焦点誤差予備信号ＰＦＥＳ１が第１の焦点誤差予備信号検出部３３から出力される。
【００６８】
第２の焦点誤差予備信号検出部４１は第３及び第４の加算部４３、４５と第２の差動演算部４７を有している。第３の加算部４３は２入力１出力の回路構成を有している。第３の加算部４３の２つの入力端子（＋）は受光素子２３の受光領域Ａ、Ｃに１つずつ接続されている。第３の加算部４３の出力端子は第２の差動演算部４７の非反転入力端子（＋）に接続されている。第３の加算部４３は受光素子２３の対角に位置する受光領域Ａ、Ｃ（一方の対）から出力された主ビーム電気信号を加算するように機能する。第３の加算部４３から出力される第１の主ビーム加算信号は以下のように表すことができる。
Ａ＋Ｃ  ・・・（４）
【００６９】
第４の加算部４５も同様に、２入力１出力の回路構成を有している。第４の加算部４５の２つの入力端子（＋）は受光素子２３の受光領域Ｂ、Ｄに１つずつ接続されている。第４の加算部４５の出力端子は第２の差動演算部４７の反転入力端子（−）に接続されている。第４の加算部４５は受光素子２３の対角に位置する受光領域Ｂ、Ｄ（他方の対）から出力された主ビーム電気信号を加算するように機能する。第４の加算部４５から出力される第２の主ビーム加算信号は以下のように表すことができる。
Ｂ＋Ｄ  ・・・（５）
【００７０】
第２の差動演算部４７も同様に２入力１出力の回路構成を有している。第２の差動演算部４７は第３及び第４の加算部４３、４５からそれぞれ出力された第１及び第２の主ビーム加算信号Ａ＋Ｃ、Ｂ＋Ｄを差動演算するように機能する。従って、第２の差動演算部４７から出力される第２の焦点誤差予備信号ＰＦＥＳ２は以下のように表すことができる。
ＰＦＥＳ２＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）  …（６）
式（６）は従来の非点収差法に用いられる演算式と同様である。従って、第２の焦点誤差予備信号検出部４１は従来の非点収差法によるＦＥＳ検出と同等の機能を発揮する。
【００７１】
第３の焦点誤差予備信号検出部４９は焦点誤差予備信号加算部５１と信号増幅部５３とを有している。信号増幅部５３の入力端子は第１の差動演算部３９の出力端子に接続され、出力端子は焦点誤差予備信号加算部５１の一方の入力端子（＋）に接続されている。信号増幅部５３は第１の焦点誤差予備信号ＰＦＥＳ１をｋ１倍に増幅する機能を有している。信号増幅部５３から出力される電気信号は以下のように表すことができる。
ｋ１×｛（Ｅ＋Ｇ）−（Ｆ＋Ｈ）｝  ・・・（７）
なお、係数ｋ１は正負のいずれも取り得る係数である。
【００７２】
焦点誤差予備信号加算部５１の他方の入力端子（＋）には第２の差動演算部４７の出力端子が接続されている。焦点誤差予備信号加算部５１は信号増幅部５３でｋ１倍に増幅されて出力された第１の焦点誤差予備信号ＰＦＥＳ１と、第２の差動演算部４７から出力された第２の焦点誤差予備信号ＰＦＥＳ２とを加算するように機能する。焦点誤差予備信号加算部５１から出力される第３の焦点誤差予備信号ＰＦＥＳ３は以下のように表すことができる。
ＰＦＥＳ３＝｛（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）｝＋ｋ１×｛（Ｅ＋Ｇ）−（Ｆ＋Ｈ）｝  ・・・（８）
【００７３】
式（８）は従来の差動非点収差法に用いられる演算式と同様である。従って、第３の焦点誤差予備信号検出部４９は従来の差動非点収差法によるＦＥＳ検出と同等の機能を発揮する。主ビーム２７と±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂに混入するトラッククロス信号成分は互いに逆位相である。このため、式（８）に示すように、±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂを所定の値ｋ１倍して主ビーム２７に加算することにより、トラッククロス信号成分が減衰されたＰＦＥＳ３を生成することができる。
【００７４】
スイッチ５０は３入力１出力の回路構成を有している。スイッチ５０の３つの入力端子には、第１の焦点誤差予備信号検出部３３（第１の差動演算部３９）の出力端子、第２の焦点誤差予備信号検出部４１（第２の差動演算部４７）の出力端子及び第３の焦点誤差予備信号検出部４９（焦点誤差予備信号加算部５１）の出力端子が１つずつ接続されている。スイッチ５０は対物レンズ１３の焦点引き込み動作の際には、第２の焦点誤差予備信号ＰＦＥＳ２を選択するように制御される。また、焦点引き込み動作終了後の対物レンズ１３の焦点位置制御等の焦点追従動作の際には、スイッチ５０はＦＥＳとして、第１の光記録媒体１５ａでは、第１の焦点誤差予備信号ＰＦＥＳ１を選択し、第２の光記録媒体１５ｂでは、例えば、第３の焦点誤差予備信号ＰＦＥＳ３を選択するように制御される。誤差信号検出部３１では、光記録媒体１５の物理的トラックピッチに応じて、スイッチ５０が切り替えられて、第１の焦点誤差予備信号ＰＦＥＳ１又は第３の焦点誤差予備信号ＰＦＥＳ３のいずれかがＦＥＳとして検出される。
【００７５】
このように、誤差信号検出部３１は、第１の光記録媒体１５ａからの反射光を受光素子２３、２５ａ、２５ｂで受光した際には、トラッククロス信号が減衰された第１の焦点誤差予備信号ＰＦＥＳ１をＦＥＳとして検出し、第２の光記録媒体１５ｂからの反射光を受光素子２３、２５ａ、２５ｂで受光した際には、トラッククロス信号が減衰した第３の焦点誤差予備信号ＰＦＥＳ３をＦＥＳとして検出できる。従って、光ヘッド１及び誤差信号検出部３１を有する光記録再生装置１５０は第１及び第２の光記録媒体１５ａ、１５ｂのいずれであっても、トラッククロス信号が減衰したＦＥＳを検出することができる。
【００７６】
第２の光記録媒体１５ｂでは、誤差信号検出部３１のスイッチ５０は第３の焦点誤差予備信号ＰＦＥＳ３に代えて、第２の焦点誤差予備信号ＰＦＥＳ２をＦＥＳとして検出するように制御されてもよい。第２の焦点誤差予備信号ＰＦＥＳ２は第３の焦点誤差予備信号ＰＦＥＳ３に比べてトラッククロス信号が混入し易い欠点を有している。しかし、誤差信号検出部３１には第３の焦点誤差予備信号検出部４９が不要になるので、光ヘッド１の低コスト化を図ることができる点において有効である。
【００７７】
図５は誤差信号検出部３１に備えられたＴＥＳ検出回路を示している。本実施の形態のＴＥＳ検出には差動プッシュプル法が用いられている。また、当該ＴＥＳ検出回路は第１及び第２の光記録媒体１５ａ、１５ｂに共通に用いられる。図５に示すように、ＴＥＳ検出回路は受光素子２５ａ、２５ｂから出力された第１及び第２の副ビーム電気信号を用いて第１のトラッキング誤差予備信号を検出する第１のトラッキング誤差予備信号検出部５５と、受光素子２３から出力された主ビーム電気信号を用いて第２のトラッキング誤差予備信号を検出する第２のトラッキング誤差予備信号検出部６３と、第１及び第２のトラッキング誤差予備信号を用いてＴＥＳを生成するＴＥＳ生成部７１を有している。
【００７８】
第１のトラッキング誤差予備信号検出部５５は第１及び第２の差動演算部５７、５９と第１の加算部６１を有している。第１の差動演算部５７は加算部５７ａ、５７ｂと差動部５７ｃとを有している。加算部５７ａ、５７ｂ及び差動部５７ｃは２入力１出力の回路構成を有している。加算部５７ａの２つの入力端子（＋）は受光素子２５ａの受光領域Ｅ１、Ｈ１に１つずつ接続されている。加算部５７ａの出力端子は差動部５７ｃの非反転入力端子（＋）に接続されている。加算部５７ｂの２つの入力端子（＋）は受光素子２５ａの受光領域Ｆ１、Ｇ１に１つずつ接続されている。加算部５７ｂの出力端子は差動部５７ｃの反転入力端子（−）に接続されている。差動部５７ｃの出力端子は第１の加算部６１の一方の入力端子（＋）に接続されている。
【００７９】
第１の差動演算部５７は受光素子２５ａの分割線２６で分割された受光領域Ｅ１、Ｈ１と受光領域Ｆ１、Ｇ１のそれぞれから出力された第１の副ビーム電気信号を差動演算するように機能する。第１の差動演算部５７から出力される電気信号は以下のように表すことができる。
（Ｅ１＋Ｈ１）−（Ｆ１＋Ｇ１）  ・・・（９）
【００８０】
第２の差動演算部５９は加算部５９ａ、５９ｂと差動部５９ｃとを有している。加算部５９ａ、５９ｂ及び差動部５９ｃは２入力１出力の回路構成を有している。加算部５９ａの２つの入力端子（＋）は受光素子２５ｂの受光領域Ｅ２、Ｈ２に１つずつ接続されている。加算部５９ａの出力端子は差動部５９ｃの非反転入力端子（＋）に接続されている。加算部５９ｂの２つの入力端子（＋）は受光素子２５ｂの受光領域Ｆ２、Ｇ２に１つずつ接続されている。加算部５９ｂの出力端子は差動部５９ｃの反転入力端子（−）に接続されている。差動部５９ｃの出力端子は第１の加算部６１の他方の入力端子（＋）に接続されている。
【００８１】
第２の差動演算部５９は受光素子２５ｂの分割線２８で分割された受光領域Ｅ２、Ｈ２と受光領域Ｆ２、Ｇ２のそれぞれから出力された第２の副ビーム電気信号を差動演算するように機能する。第２の差動演算部５９から出力される電気信号は以下のように表すことができる。
（Ｅ２＋Ｈ２）−（Ｆ２＋Ｇ２）  ・・・（１０）
【００８２】
第１の加算部６１も同様に２入力１出力の回路構成を有している。第１の加算部６１は第１及び第２の差動演算部５７、５９からそれぞれ出力された電気信号（Ｅ１＋Ｈ１）−（Ｆ１＋Ｇ１）、（Ｅ２＋Ｈ２）−（Ｆ２＋Ｇ２）を加算するように機能する。従って、第１の加算部６１から出力される第１のトラッキング誤差予備信号ＰＴＥＳ１は以下のように表すことができる。
ＰＴＥＳ１＝｛（Ｅ１＋Ｈ１）−（Ｆ１＋Ｇ１）｝＋｛（Ｅ２＋Ｈ２）−（Ｆ２＋Ｇ２）｝＝（Ｅ＋Ｈ）−（Ｆ＋Ｇ）  …（１１）
但し、式（１１）において、Ｅ１＋Ｅ２＝Ｅとし、Ｆ１＋Ｆ２＝Ｆとし、Ｇ１＋Ｇ２＝Ｇとし、Ｈ１＋Ｈ２＝Ｈとしている。
【００８３】
第２のトラッキング誤差予備信号検出部６３は第２及び第３の加算部６５、６７と、第３の差動演算部６９とを有している。第２及び第３の加算部６５、６７と第３の差動演算部６９は２入力１出力の回路構成を有している。第２の加算部６５の２つの入力端子（＋）は受光領域Ａ、Ｄに１つずつ接続されている。第２の加算部６５の出力端子は第３の差動演算部６９の非反転入力端子（＋）に接続されている。第２の加算部６５は受光素子２３の分割線２４で分割された一方側の受光領域Ａ、Ｄから出力された主ビーム電気信号を加算するように機能する。第２の加算部６５から出力される電気信号は以下のように表すことができる。
Ａ＋Ｄ  ・・・（１２）
【００８４】
第３の加算部６７の２つの入力端子（＋）は受光領域Ｂ、Ｃに１つずつ接続されている。第３の加算部６７の出力端子は第３の差動演算部６９の反転入力端子（−）に接続されている。第３の加算部６７は受光素子２３の分割線２４で分割された他方側の受光領域Ｂ、Ｃから出力された主ビーム電気信号を加算するように機能する。第３の加算部６７から出力される電気信号は以下のように表すことができる。
Ｂ＋Ｃ  …（１３）
【００８５】
第３の差動演算部６９は第２及び第３の加算部６５、６７からそれぞれ出力された電気信号Ａ＋Ｄ、Ｂ＋Ｃを差動演算するように機能する。第３の差動演算部６９から出力される第２のトラッキング誤差予備信号ＰＴＥＳ２は以下のように表すことができる。
ＰＴＥＳ２＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）  ・・・（１４）
式（１４）は従来のプッシュプル法に用いられる演算式と同様である。従って、第２のトラッキング誤差予備信号検出部６３は従来のプッシュプル法によるＴＥＳ検出と同様の機能を発揮する。
【００８６】
ＴＥＳ生成部７１は第４の差動演算部７３と信号増幅部７５とを有している。信号増幅部７５の入力端子は第１の加算部６１の出力端子に接続され、出力端子は第４の差動演算部７３の反転入力端子（−）に接続されている。信号増幅部７５は第１のトラッキング誤差予備信号ＰＴＥＳ１をｋ２倍に増幅する機能を有している。信号増幅部７５から出力される電気信号は以下のように表すことができる。
ｋ２×｛（Ｅ＋Ｈ）−（Ｆ＋Ｇ）｝  ・・・（１５）
なお、係数ｋ２は正負のいずれも取り得る係数である。
【００８７】
第４の差動演算部７３の非反転入力端子（＋）には第３の差動演算部６９の出力端子が接続されている。第４の差動演算部７３は信号増幅部７５から出力された電気信号と第３の差動演算部６９から出力された第２のトラッキング誤差予備信号ＰＴＥＳ２とを差動演算するように機能する。従って、第３の差動演算部６９から出力されるＴＥＳは以下のように表すことができる。
ＴＥＳ＝｛（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）｝−ｋ２×｛（Ｅ＋Ｈ）−（Ｆ＋Ｇ）｝  ・・・（１６）
【００８８】
式（１６）は従来の差動プッシュプル法に用いられる演算式と同様である。従って、本実施の形態のＴＥＳ検出回路は従来の差動プッシュプル法によるＴＥＳ検出と同様の機能を発揮する。係数ｋ２を最適な値に設定することにより、対物レンズ１３のラジアル方向への変位によってＴＥＳに生じる直流オフセット成分を効果的に除去できる。この点において、差動プッシュプル法は有効な方法である。当該ＴＥＳ検出回路に差動プッシュプル法を用いずに、第２のトラッキング誤差予備信号検出部６３のみによるプッシュプル法を用いてもよい。プッシュプル法は直流オフセット成分を除去し難い欠点を有しているが、回路構成が簡単で、光記録再生装置１５０の低コスト化を図ることができる点において有効である。
【００８９】
次に、光記録媒体１５の情報記録面での主ビームと±１次の副ビームとのラジアル方向のスポット間隔ＢＰの最適化について図６乃至図１０を用いて説明する。図６は、未記録状態のＤＶＤ−ＲＡＭの情報記録面に主ビーム及び±１次の副ビームが合焦している際のＦＥＳの信号波形を示している。図６（ａ）は主ビームのみを用いた非点収差法によるＦＥＳの信号波形を示している。図６（ｂ）は主ビーム及び副ビームを用いた差動非点収差法によるＦＥＳの信号波形を示している。図６（ａ）及び図６（ｂ）の横軸は時間を表し、縦軸は振幅を表している。
【００９０】
図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すＦＥＳを得るための受光部は、図３に示す受光素子２３、２５ａ、２５ｂと同様に、主ビーム用と±１次の副ビーム用の３つの受光素子を有している。各受光素子は隣接してマトリクス状に配置された４つの受光領域を有している。また、主ビーム及び±１次の副ビームは各受光素子の受光領域の中心部にそれぞれ結像している。非点収差法によるＦＥＳは、式（６）に示す演算を行うことにより得られる。また、差動非点収差法によるＦＥＳは、式（８）に示す演算を行うことにより得られる。
【００９１】
非点収差法は検出回路の構造が簡単であるため、従来より広く用いられている。しかし、図６（ａ）に示すように、非点収差法によるＦＥＳは信号振幅が比較的大きくなる。ＦＥＳの信号振幅が大きくなるのは、対物レンズを介して光ビームが光記録媒体のトラックの段差を横切る際に発生するトラッククロス信号がＦＥＳに多く含まれてしまうからである。非点収差法はトラッククロス信号がＦＥＳに多く含まれるという欠点を有している。ＤＶＤ媒体の中でも物理的トラックピッチの広いＤＶＤ−ＲＡＭにおいては、トラッククロス信号のＦＥＳへの混入が顕著である。
【００９２】
図６（ｂ）に示すように、差動非点収差法によるＦＥＳの信号振幅は比較的小さく、トラッククロス信号のＦＥＳへの混入はほとんど見られない。差動非点収差法は、トラッククロス信号成分が混入した主ビームの非点収差信号に、当該トラッククロス信号成分と逆位相のトラッククロス信号成分が混入した副ビームの非点収差信号を加算して、両ビームに混入したトラッククロス信号成分のみを相殺して除去することができる。但し、差動非点収差法では、ラジアル方向における主ビームと副ビームとのスポット間隔を物理的トラックピッチの略１／２に設定する必要がある。
【００９３】
図７は受光素子２３に集光された主ビーム２７の状態を示している。図７（ａ）は主ビーム２７が受光素子２３の略中心付近に集光した状態を示している。図７（ｂ）は主ビーム２７が受光素子２３の受光領域Ｂ、Ｃ側にずれて集光した状態を示している。図中の左右方向の矢印ＴはＤＶＤ−ＲＡＭのトラックの接線方向を示し、上下方向の矢印ＲはＤＶＤ−ＲＡＭのラジアル方向を示している。ＤＶＤ−ＲＡＭの情報記録面に交互に複数形成されたランド及びグルーヴは回折格子として機能する。このため、図７（ａ）及び図（ｂ）に示すように、ＤＶＤ−ＲＡＭで反射して受光素子２３の受光面に結像した主ビーム２７には回折が生じて主ビーム２７の０次光２７ａ、＋１次光２７ｂ及び−１次光２７ｃが生じる。図７では、光強度が相対的に大きい＋１次光２７ｂを実線で示し、相対的に小さい−１次光２７ｃを破線で示している。
【００９４】
主ビーム２７そのものの収差等の強度不均一性が原因となったり、主ビーム２７の光路調整を行う際に生じる位置ズレ等の外的要因が原因となったりして、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、受光素子２３に集光する主ビーム２７の位置がずれる。また、主ビーム２７が光記録媒体１５のトラックを横切る毎に、受光素子２３に集光する主ビーム２７の強度分布が分割線２４に対して対称になったり非対称になったりする場合がある。さらに、主ビーム２７が光記録媒体１５のトラックを横切る毎に、主ビーム２７の±１次光２７ｂ、２７ｃの強度が異なり、例えば＋１次光２７ｂの強度が−１次光２７ｃの強度より大きくなる。主ビーム２７が光記録媒体１５のトラックを横切る毎に受光素子２３に集光する主ビーム２７の位置ズレ等が生じると、式（６）に示す演算によりＦＥＳが得られる非点収差法では、図６（ａ）に示すように、ＦＥＳが一定になり難い。このように、非点収差法を用いてＦＥＳを検出すると、当該ＦＥＳにはトラッククロス信号が混入し易くなる。
【００９５】
図８は、主ビームと副ビームに混入するトラッククロス信号の様子をスカラ回折理論を用いて算出したシミュレーション結果を示している。横軸は光記録媒体のラジアル方向の位置（μｍ）を表し、縦軸はトラッククロス信号の振幅（任意単位）を表している。図中◆印を結ぶ曲線は、主ビームに混入するトラッククロス信号を示している。図中■印を結ぶ曲線は、ラジアル方向における、主ビームと±１次の副ビームとのスポット間隔が物理的トラックピッチの０．１３５倍の際に副ビームに混入するトラッククロス信号を示し、図中▲印を結ぶ曲線は、ラジアル方向における、主ビームと±１次の副ビームとのスポット間隔が物理的トラックピッチの０．２７０倍の際に副ビームに混入するトラッククロス信号を示し、図中×印を結ぶ曲線は、ラジアル方向における、主ビームと±１次の副ビームとのスポット間隔が物理的トラックピッチの０．４０５倍の際に副ビームに混入するトラッククロス信号を示し、図中＊印を結ぶ曲線は、ラジアル方向における、主ビームと±１次の副ビームとのスポット間隔が物理的トラックピッチの０．５４１倍の際に副ビームに混入するトラッククロス信号を示している。副ビームに混入されるトラッククロス信号は±１次の副ビームに混入されるトラッククロス信号を加算して算出されている。
【００９６】
±１次の副ビームに混入されるトラッククロス信号を加算することにより、主ビームに混入するトラッククロス信号と副ビームに混入するトラッククロス信号の位相差は、主ビームと副ビームとのスポット間隔に依存せず、常に０度か１８０度（即ち、同位相または逆位相）となる。主ビーム及び副ビームにそれぞれ混入するトラッククロス信号の位相差が同位相から逆位相に変わる臨界位置において、副ビームへのトラッククロス信号の混入はほとんどなくなる。
【００９７】
図９は、光記録媒体のラジアル方向における、主ビームと副ビームとのスポット間隔に対する副ビームに混入するトラッククロス信号振幅の変化を示している。横軸は主ビームと副ビームとのスポット間隔を光記録媒体の物理的トラックピッチに対する比率で表し、縦軸はトラッククロス信号振幅（任意単位）を表している。図９の図中に破線で示す縦線は、主ビームと±１次の副ビームとのスポット間隔ＢＰ＝０．３７μｍとした場合の、ＤＶＤ−ＲＡＭにおける物理的トラックピッチと、スポット間隔ＢＰとの比を示している。
【００９８】
図９に示すように、副ビームに混入するトラッククロス信号は主ビームと副ビームとのスポット間隔が物理的トラックピッチの１／２倍になると最大となり、１／４倍となると０になる。本実施の形態による光ヘッド１では、副ビームに混入するトラッククロス信号の当該特性を利用している。
【００９９】
図１０は、ＤＶＤ−ＲＡＭ及びＤＶＤ±Ｒ／ＲＷの物理的トラックピッチと、差動非点収差法の際の主ビームと副ビームとのスポット間隔の最適値を示している。図１０（ａ）は、主ビームと副ビームとのスポット間隔をＤＶＤ±Ｒ／ＲＷの最適値に調整した例を示している。図１０（ｂ）は、本実施の形態による光ヘッド１での主ビームと副ビームとのスポット間隔に調整した例を示している。図１０（ａ）に示すように、主ビームと副ビームとのスポット間隔を０．３７μｍにすると、当該スポット間隔はＤＶＤ±Ｒ／ＲＷでは、物理的トラックピッチの０．５（＝１／２）倍になるので、差動非点収差法を用いればトラッククロス信号が除去されたＦＥＳを検出することができる。しかし、当該スポット間隔はＤＶＤ−ＲＡＭでは、図９に破線で示すように、物理的トラックピッチの０．３倍になるので、差動非点収差法を用いてもＦＥＳからトラッククロス信号を十分に除去することができない。
【０１００】
本実施の形態による光ヘッド１は、主ビームと副ビームとのスポット間隔ＢＰが物理的トラックピッチの相対的に広いＤＶＤ−ＲＡＭの物理的トラックピッチＰ１に対して略１／４倍となるように調整され、具体的には、図１０（ｂ）に示すように、０．３０７μｍに調整されている。当該スポット間隔ＢＰはＤＶＤ−ＲＡＭの物理的トラックピッチＰ１に対して、０．３０７μｍ／１．２３μｍ＝０．２５になる。従って、図９に示すように、ＤＶＤ−ＲＡＭでは、±１次の副ビームの演算により非点収差信号を生成すると、副ビームに含まれるトラッククロス信号成分をほぼ０に抑えることができる。
【０１０１】
一方、当該スポット間隔ＢＰはＤＶＤ±Ｒ／ＲＷの物理的トラックピッチに対して、０．３０７μｍ／０．７４μｍ＝０．４２になり、略１／２に相当する。図９に示すように、この場合に±１次の副ビームに含まれるトラッククロス信号の振幅は約０．６５であり、最大振幅０．７５の約８７％に相当する。このように、±１次の副ビームにはトラッククロス信号が比較的多く混入されている。このため、当該スポット間隔はトラッククロス信号振幅の大きい差動非点収差信号の生成に適している。主ビームと副ビームとのスポット間隔ＢＰをＤＶＤ−ＲＡＭの物理的トラックピッチＰ１の略１／４倍且つＤＶＤ±Ｒ／ＲＷの物理的トラックピッチＰ２の略１／２倍となるように設定して、ＤＶＤ−ＲＡＭのＦＥＳ検出には±１次の副ビームによる差動非点収差法を用い、ＤＶＤ±Ｒ／ＲＷ用のＦＥＳ検出には主ビームと±１次の副ビームを用いる差動非点収差法を用いれば、物理的トラックピッチの異なる２種類の光記録媒体のいずれについても、トラッククロス信号が減衰されたＦＥＳを検出することができる。
【０１０２】
図２に示すように、光ヘッド１では、光記録媒体１５の情報記録面上に集光する主ビーム２７と±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂとのラジアル方向のスポット間隔ＢＰが第１の光記録媒体１５ａの物理的トラックピッチＰ１の略１／４倍になり、且つ第２の光記録媒体１５ｂの物理的トラックピッチＰ２の略１／２倍になるように調整されている。さらに、誤差信号検出部３１は、光記録媒体１５の物理的トラックピッチの長さに応じて、±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂを用いる差動非点収差法と、主ビーム２７と±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂを用いる差動非点収差法とを切り替えることができる。従って、光ヘッド１及び誤差信号検出部３１を有する光記録再生装置１５０は物理的トラックピッチの異なる２種類の光記録媒体１５のいずれについても、トラッククロス信号が減衰されたＦＥＳを検出することができる。
【０１０３】
次に、光ヘッド１及び誤差信号検出部３１の動作について図１及び図３を用いて説明する。図１に示すように、レーザダイオード３から出射された発散光の光ビームは回折格子１９に入射する。光ビームは回折格子１９により０次の主ビーム２７と±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂとに分割される。回折格子１９から出射された発散光の主ビーム２７及び±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂは偏光ビームスプリッタ５に入射する。偏光ビームスプリッタ５において、主ビーム２７及び±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂの所定の偏光方位の直線偏光成分は透過して１／４波長板７に入射する。一方、当該偏光方位に直交する直線偏光成分は反射してパワーモニタ用フォトダイオード１１に入射し、光ビーム強度が計測される。
【０１０４】
１／４波長板７に入射した直線偏光の主ビーム２７及び±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂは、１／４波長板７を透過して円偏光の主ビーム２７及び±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂとなる。この円偏光の主ビーム２７及び±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂは、コリメータレンズ９で平行光に変換され、コリメータレンズ９を透過して対物レンズ１３により集束されて光記録媒体１５の情報記録面に集光して反射する。このとき、主ビーム２７と±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂとのラジアル方向のスポット間隔は約０．３０７μｍとなり、±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂのラジアル方向のスポット間隔は０．６１４μｍとなる。光記録媒体１５の情報記録面で反射した円偏光の主ビーム２７及び±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂは、対物レンズ１３で平行光にされてからコリメータレンズ９を透過して１／４波長板７に入射する。１／４波長板７を透過することにより、円偏光の主ビーム２７及び±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂは当初の直線偏光から偏光方位が９０°回転した直線偏光になって偏光ビームスプリッタ５に入射する。この直線偏光の主ビーム２７及び±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂは偏光ビームスプリッタ５で反射させられてセンサレンズ１７に入射する。
【０１０５】
センサレンズ１７を透過した主ビーム２７及び±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂはシリンドリカルレンズ２１により非点収差が付与されて受光素子２３、２５ａ、２５ｂ上にそれぞれ集光する。受光素子２３、２５ａ、２５ｂでそれぞれ受光された主ビーム２７及び±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂは主ビーム電気信号及び第１並びに第２の副ビーム電気信号に変換されて誤差信号検出部３１に入力される。誤差信号検出部３１は、主ビーム電気信号及び第１並びに第２の副ビーム電気信号から第１及び第２の光記録媒体１５ａ、１５ｂによらずトラッククロス信号が減衰したＦＥＳを検出する。さらに、誤差信号検出部３１は、主ビーム電気信号及び第１並びに第２の副ビーム電気信号からＴＥＳを検出する。
【０１０６】
次に、本実施の形態による光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法について説明する。上記の光ヘッド１の動作で説明したように、まず、レーザダイオード３から射出した光ビームを回折格子１９に入射して回折させて主ビーム２７と±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂとに分割する。次に、図１及び図２に示すように、対物レンズ１３を介して光記録媒体１５に集光させた主ビーム２７と±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂのラジアル方向のスポット間隔ＢＰが０．３０７μｍとなるように調整する。スポット間隔ＢＰは回折格子１９の格子面を回折格子１９の光軸回りに回転させることにより調整される。
【０１０７】
次に、光記録媒体１５で反射した主ビーム２７及び±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂを受光素子２３、２５ａ、２５ｂの受光面にそれぞれ集光させる。受光素子２３、２５ａ、２５ｂで主ビーム２７及び±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂを受光することにより、主ビーム電気信号が受光素子２３から誤差信号検出部３１に出力され、第１及び第２の副ビーム電気信号が±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂから誤差信号検出部３１に出力される。
【０１０８】
次に、焦点位置の制御が可能な範囲に対物レンズ１３を引き込む焦点引き込み動作を行う。焦点引き込み動作の際は、第１及び第２の光記録媒体１５ａ、１５ｂのいずれであっても、第２の焦点誤差予備信号検出部４１の出力端子がスイッチ５０の出力端子に接続されるように、スイッチ５０は切り替えられる。このため、焦点引き込み動作時には、誤差信号検出部３１はＦＥＳとして第２の焦点誤差予備信号ＰＦＥＳ２を検出する。これにより、セカンドゼロクロス信号が重畳されていないＦＥＳによって、対物レンズ１３の焦点引き込み動作を行うことができる。
【０１０９】
焦点引き込み動作が終了すると、次に、対物レンズ１３の焦点追従制御として、例えば焦点位置制御（焦点位置合わせ）が行われる。誤差信号検出部３１では、主ビーム電気信号と第１及び第２の副ビーム電気信号とを用いて、第１の焦点誤差予備信号検出部３３、第２の焦点誤差予備信号検出部４１及び第３の焦点誤差予備信号検出部４９により、式（１）乃至式（８）に示す各演算処理が行われる。光記録媒体１５として第１の光記録媒体１５ａが配置されている場合には、第１の焦点誤差予備信号検出部３３の出力端子がスイッチ５０の出力端子に接続されるように、スイッチ５０は切り替えられる。第１の光記録媒体１５ａでは、トラッククロス信号の減衰した第１の焦点誤差予備信号ＰＦＥＳ１が第１の焦点誤差予備信号検出部３３から出力される。従って、トラッククロス信号の減衰したＦＥＳを誤差信号検出部３１で検出できる。
【０１１０】
一方、光記録媒体１５として第２の光記録媒体１５ｂが配置されている場合には、第３の焦点誤差予備信号検出部４９の出力端子がスイッチ５０の出力端子に接続されるようにスイッチ５０は切り替えられる。第２の光記録媒体１５ｂでは、トラッククロス信号の減衰した第３の焦点誤差予備信号ＰＦＥＳ３が第３の焦点誤差予備信号検出部４９から出力される。従って、トラッククロス信号の減衰したＦＥＳを誤差信号検出部３１で検出できる。
【０１１１】
以上説明したように、本実施の形態による光ヘッド１では、光記録媒体１５の情報記録面上に集光する主ビーム２７と±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂとのラジアル方向のスポット間隔ＢＰが第１の光記録媒体１５ａの物理的トラックピッチＰ１の略１／４倍になり、且つ第２の光記録媒体１５ｂの物理的トラックピッチＰ２の略１／２倍になるように調整されている。誤差信号検出部３１は第１の光記録媒体１５ａでは±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂのみにより得られたＦＥＳを検出し、第２の光記録媒体１５ｂでは主ビーム２７と±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂとを用いる従来と同様の差動非点収差法で得られたＦＥＳを検出するように切り替えることができる。これにより、光ヘッド１及び誤差信号検出部３１を有する光記録再生装置１５０は光記録媒体１５の物理的トラックピッチの長さによらず、トラッククロス信号が減衰したＦＥＳを検出することができる。
【０１１２】
さらに、誤差信号検出部３１は第１及び第２の光記録媒体１５ａ、１５ｂのいずれであっても、対物レンズ１３の焦点引き込み動作の際には、ＦＥＳとして第２の焦点誤差予備信号ＰＦＥＳ２を検出することができる。従って、光ヘッド１はセカンドゼロクロス信号が重畳されていないＦＥＳによって、対物レンズ１３の焦点引き込みを行うことができる。これにより、第１又は第２の光記録媒体１５ａ、１５ｂの情報記録面に主ビーム２７及び±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂの焦点を正しく引き込むことができる。
【０１１３】
次に、本実施の形態による光記録再生装置について説明する。図１１は、本実施の形態による光ヘッド１を搭載した光記録再生装置１５０の概略構成を示している。光記録再生装置１５０は、図１１に示すように光記録媒体１５を回転させるためのスピンドルモータ１５２と、光記録媒体１５にレーザビームを照射するとともにその反射光を受光する光ヘッド１と、スピンドルモータ１５２及び光ヘッド１の動作を制御するコントローラ１５４と、光ヘッド１にレーザ駆動信号を供給するレーザ駆動回路１５５と、光ヘッド１にレンズ駆動信号を供給するレンズ駆動回路１５６とを備えている。
【０１１４】
コントローラ１５４にはフォーカスサーボ追従回路１５７、トラッキングサーボ追従回路１５８及びレーザコントロール回路１５９が含まれている。誤差信号検出部３１は、フォーカスサーボ追従回路１５７及びトラッキングサーボ追従回路１５８に跨って含まれている。フォーカスサーボ追従回路１５７が作動すると、回転している光記録媒体１５の情報記録面にフォーカスがかかった状態となり、トラッキングサーボ追従回路１５８が作動すると、光記録媒体１５の偏芯している信号トラックに対して、レーザビームのスポットが自動追従状態となる。フォーカスサーボ追従回路１５７及びトラッキングサーボ追従回路１５８には、フォーカスゲインを自動調整するためのオートゲインコントロール機能及びトラッキングゲインを自動調整するためのオートゲインコントロール機能がそれぞれ備えられている。また、レーザコントロール回路１５９は、レーザ駆動回路１５５により供給されるレーザ駆動信号を生成する回路であり、光記録媒体１５に記録されている記録条件設定情報に基づいて、適切なレーザ駆動信号の生成を行う。
【０１１５】
これらフォーカスサーボ追従回路１５７、トラッキングサーボ追従回路１５８及びレーザコントロール回路１５９については、コントローラ１５４内に組み込まれた回路である必要はなく、コントローラ１５４と別個の部品であっても構わない。さらに、これらは物理的な回路である必要はなく、コントローラ１５４内で実行されるソフトウェアであっても構わない。
【０１１６】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施の形態による光ヘッドの焦点ズレ誤差信号検出方法及びそれを用いた光記録再生装置について図１２乃至図１４を用いて説明する。本実施の形態による光ヘッドは、光記録媒体の情報記録面上に副ビームを形成するための回折素子として波型の格子パターンを備えた特殊回折素子を用いる点に特徴を有している。本実施の形態による光ヘッド１の構成は、回折格子１９の代わりに特殊回折格子を用いる点を除いて、上記第１の実施の形態による光ヘッド１と同様であるため説明は省略する。また、本実施の形態による光記録再生装置の構成は上記第１の実施の形態による光記録再生装置１５０の構成と同様であるため説明は省略する。
【０１１７】
特殊回折格子は、例えば格子ピッチが所定の周期で変化する格子パターンを有している。格子ピッチが所定の周期で変化していると、特殊回折格子を射出した主ビーム以外の光ビームに収差を与えることができる。図１２は、第１の光記録媒体１５ａの情報記録面に主ビーム２７及び±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂが集光された状態を模式的に示している。図中の左右方向の矢印Ｒは第１の光記録媒体１５ａの半径（ラジアル）方向を示し、上下方向の矢印Ｔは第１の光記録媒体１５ａのトラックの接線方向を示している。
【０１１８】
図１２に示すように、特殊回折格子を用いることにより、第１の光記録媒体１５ａの情報記録面に集光された、ラジアル方向の±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂのスポット径の長さＤ２をラジアル方向の主ビーム２７のスポット径の長さＤ１より長くすることができる。特殊回折格子は、Ｄ２／Ｄ１≧２．５となるように格子パターンが形成されている。±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂのスポット形状は円形である必要はなく、ラジアル方向のスポット径の長さＤ２が同方向の主ビームのスポット径の長さＤ１の２．５倍以上であれば、楕円形等であってもよい。
【０１１９】
±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂのラジアル方向の長さＤ２を長くすると、±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂにおける光学的伝達係数の遮断周波数が低域側にシフトするので、空間周波数（トラックピッチの逆数）の高いトラッククロス信号成分が除去される。このため、第１の光記録媒体１５ａで反射した±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂを受光素子２５ａ、２５ｂで受光し、受光素子２５ａ、２５ｂから出力された第１及び第２の副ビーム電気信号を図４に示す第１の焦点誤差予備信号検出部３３を用いて、上記第１の実施の形態の光ヘッド１と同様の演算処理を行う。これにより、トラッククロス信号の混入がより少量に押さえられたＦＥＳを検出することができる。
【０１２０】
図１３は、特殊回折格子を有する光ヘッドにおいて、ＤＶＤ−ＲＡＭ（第１の光記録媒体１５ａ）からの反射光に基づいて、非点収差法により得られたＦＥＳの実測結果を示している。横軸は時間を示し、縦軸は振幅を示している。図中にＡで示す曲線は、主ビーム２７のみを用いて得られたＦＥＳの波形を示し、図中にＢで示す曲線は±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂのみを用いて得られたＦＥＳの波形を示している。
【０１２１】
図１３に示すように、±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂによるＦＥＳの波形Ｂは主ビーム２７によるＦＥＳの波形Ａに比べて振幅が小さく、±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂによるＦＥＳへのトラッククロス信号の混入が顕著に少ないことがわかる。
【０１２２】
図１４は、交差する２本の分割線により受光領域が４分割された受光素子の受光光を用いて各種差動演算を行い、これにより得られたトラッククロス信号成分の振幅を示している。横軸は差動演算方法の種類を表し、縦軸はトラッククロス信号振幅（ｍＶ）を表している。図中◆印は、光ヘッドＡでの主ビームＡを用いて演算したトラッククロス信号振幅を示し、図中■印は、光ヘッドＡとは別の光ヘッドＢでの主ビームＢを用いて演算したトラッククロス信号振幅を示し、図中▲印は、光ヘッドＡでの副ビームを用いて演算したトラッククロス信号振幅を示し、図中×印は、特殊回折格子を有する本実施の形態の光ヘッドにおいて、副ビームを用いて演算したトラッククロス信号振幅を示している。なお、タンジェンシャルプッシュプル法とは、トラック接線方向に直交する受光領域の分割線を対称軸として差動演算する方法をいう。例えば図３において、タンジェンシャルプッシュプル法では、分割線２４’を対称軸として、（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）によりトラッククロス信号振幅が求められる。
【０１２３】
図１４に示すように、図中◆印、■印及び▲印で示す主ビームＡ、Ｂ及び副ビームでは、受光領域に集光される光ビームスポットの非対称性等の影響により、演算方法毎にトラッククロス信号振幅が大きく異なる。これに対して、特殊回折素子を用いると、副ビームに含まれるトラッククロス信号成分が除去されるので、演算方法に関わらずトラッククロス信号振幅は略一定である。さらに、特殊回折素子を用いた副ビームは図中◆印、■印及び▲印で示す主ビームＡ、Ｂ及び副ビームに比べてトラッククロス信号振幅が小さくなっている。
【０１２４】
以上説明したように、本実施の形態による光ヘッドは第１の光記録媒体１５ａのラジアル方向の±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂのスポット径の長さＤ２を同方向の主ビーム２７のスポット径の長さＤ１の２．５倍以上にすることにより、±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂに含まれるトラッククロス信号成分を除去することができる。これにより、±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂに基づく第１及び第２の副ビーム電気信号を差動演算処理することにより、トラッククロス信号が極めて減衰されたＦＥＳを検出することができる。
【０１２５】
また、本実施の形態による光ヘッドは±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂに含まれるトラッククロス信号成分を除去するため、第１の光記録媒体１５ａのみならず、ＤＶＤ±Ｒ／ＲＷやＤＶＤ−ＲＯＭ等の第２の光記録媒体１５ｂであっても、±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂに基づいてトラッククロス信号が極めて減衰されたＦＥＳを検出することができる。
【０１２６】
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
上記第１及び第２の実施の形態による光ヘッド１は、隣接してマトリクス状に配置された４つの受光領域を備えた受光素子２３、２５ａ、２５ｂを有しているが、本発明はこれに限らない。例えば、受光素子２３、２５ａ、２５ｂの受光領域は５つ以上にそれぞれ分割されていてもよい。この場合も、上記実施の形態と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】本発明の第１の実施の形態による光ヘッド１の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態による光ヘッド１に用いる光記録媒体１５の情報記録面に光ビームが集光された状態を模式的に示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態による光ヘッド１の受光素子２３、２５ａ、２５ｂの受光部の構成と、受光素子２３、２５ａ、２５ｂと誤差信号検出部３１との接続状態を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態による光記録再生装置１５０の誤差信号検出部３１に備えられたＦＥＳ検出回路を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態による光記録再生装置１５０の誤差信号検出部３１に備えられたＴＥＳ検出回路を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態による光ヘッド１の主ビーム２７及び±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂのスポット間隔の最適化について説明するための図であって、未記録状態のＤＶＤ−ＲＡＭの情報記録面に主ビーム及び±１次の副ビームが合焦している際のＦＥＳの信号波形を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態による光ヘッド１の主ビーム２７及び±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂのスポット間隔の最適化について説明するための図であって、受光素子２３に集光された主ビーム２７の状態を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態による光ヘッド１の主ビーム２７及び±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂのスポット間隔の最適化について説明するための図であって、主ビームと副ビームに混入するトラッククロス信号の様子をスカラ回折理論を用いて算出したシミュレーション結果を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態による光ヘッド１の主ビーム２７及び±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂのスポット間隔の最適化について説明するための図であって、光記録媒体のラジアル方向における、主ビームと副ビームとのスポット間隔に対する副ビームに混入するトラッククロス信号振幅の変化を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態による光ヘッド１の主ビーム２７及び±１次の副ビーム２９ａ、２９ｂのスポット間隔の最適化について説明するための図であって、ＤＶＤ−ＲＡＭ及びＤＶＤ±Ｒ／ＲＷの物理的トラックピッチと、差動非点収差法の際の主ビームと副ビームとのスポット間隔の最適値を示す図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態による光記録再生装置１５０の概略構成を示す図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態による光ヘッドに用いる第１の光記録媒体１５ａの情報記録面に光ビームが集光された状態を模式的に示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態による光ヘッドにおいて、ＤＶＤ−ＲＡＭ（第１の光記録媒体１５ａ）からの反射光に基づいて、非点収差法により得られたＦＥＳの実測結果を示す図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態による光ヘッド及び従来の光ヘッドのＦＥＳに混入したトラッククロス信号成分の振幅を比較する図である。
【図１５】従来の光ヘッドに用いる光記録媒体の情報記録面に光ビームが集光された状態を模式的に示す図である。
【図１６】従来の光ヘッドに用いる光記録媒体の情報記録面に光ビームが集光された状態を模式的に示す図である。
【図１７】従来の光ヘッドに備えられた対物レンズの揺動時の焦点ズレ誤差信号（Ｓ字信号曲線）の実測波形を示す図である。
【符号の説明】
【０１２８】
１  光ヘッド
３  レーザダイオード
５、偏光ビームスプリッタ
７  １／４波長板
９  コリメータレンズ
１１  パワーモニタ用フォトダイオード
１３  対物レンズ
１４  ランド
１５  光記録媒体
１５ａ  第１の光記録媒体
１５ｂ  第２の光記録媒体
１６  グルーヴ
１７  センサレンズ
１９  回折格子
２１  シリンドリカルレンズ
２３、２５ａ、２５ｂ  受光素子
２４、２４’、２６、２６’、２８、２８’  分割線
２７、１０１  主ビーム
２９ａ、１０３ａ  ＋１次の副ビーム
２９ｂ、１０３ｂ  −１次の副ビーム
３１  誤差信号検出部
３３  第１の焦点誤差予備信号検出部
３５、６１  第１の加算部
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、５７ａ、５７ｂ、５９ａ、５９ｂ  加算部
３７、６５  第２の加算部
３９、５７  第１の差動演算部
４１  第２の焦点誤差予備信号検出部
４３、６７  第３の加算部
４５  第４の加算部
４７、５９  第２の差動演算部
４９  第３の焦点誤差予備信号検出部
５０  スイッチ
５１  焦点誤差予備信号加算部
５３、７５  信号増幅部
５５  第１のトラッキング誤差予備信号検出部
５７ｃ、５９ｃ  差動部
６３  第２のトラッキング誤差予備信号検出部
６９  第３の差動演算部
７１  ＴＥＳ生成部
７３  第４の差動演算部
１５０  光記録再生装置
１５２  スピンドルモータ
１５４  コントローラ
１５５  レーザ駆動回路
１５６  レンズ駆動回路
１５７  フォーカスサーボ追従回路
１５８  トラッキングサーボ追従回路
１５９  レーザコントロール回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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