(57)【要約】【課題】光ディスク記録再生装置に用いられる光ピックアップの対物レンズのフォーカス制御を安定化させる。【解決手段】この発明の光ピックアップは、Ｔｐを光ディスクのトラックピッチ、ＮＡを対物レンズの開口数、Ｆｐをフォーカスエラーの検出範囲とするとき、  ２Ｔｐ／（ＮＡ×Ｆｐ）  ＜  ０．６  の範囲に規定されるフォーカス検出範囲が与えられたサーボ回路を有する。これにより、フォーカスエラー信号へのトラックエラー信号の漏れ込みによりフォーカス制御が不安定になることが低減される。【選択図】  図９
2006209922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定波長の光を出力する光源と、
この光源からの光を記録媒体の記録層に集光するとともに、記録層で反射された光を取り込む対物レンズと、
この対物レンズにより取り込まれた記録層で反射された光を電気信号に変換し、光強度に対応する大きさの電気信号を出力する光検出器と、
この光検出器の出力に基づいて、前記対物レンズにより記録媒体に集光される光の集光位置に、前記対物レンズと記録媒体との間の距離が一致するよう、前記対物レンズの位置を制御するレンズ位置制御装置と、
を有する光ピックアップ装置において、
前記レンズ位置制御装置は、前記対物レンズの位置を制御するための前記光検出器からの出力を検出する範囲を、前記対物レンズが記録媒体のトラックを横切る方向に移動される際に生じる漏れ信号成分により前記対物レンズの位置を制御するための誤差信号の大きさが変動する範囲よりも広い範囲としたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記記録媒体のトラックピッチをＴｐ、前記対物レンズの開口数をＮＡ、前記検出範囲をＦｐとするとき、    
２Ｔｐ／（ＮＡ×Ｆｐ）  ≦  ０．６    
の範囲に前記検出範囲（Ｆｐ）が規定されることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記光源からの光の波長は、好ましくは、４００〜４１０ｎｍであることを特徴とする請求項１または２記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記対物レンズのＮＡは、好ましくは、ＮＡ＝０．６５であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
所定波長の光を出力する光源と、この光源からの光を記録媒体の記録層に集光するとともに、記録層で反射された光を取り込む対物レンズと、この対物レンズにより取り込まれた記録層で反射された光を電気信号に変換し、光強度に対応する大きさの電気信号を出力する光検出器と、この光検出器の出力に基づいて、前記対物レンズにより記録媒体に集光される光の集光位置に、前記対物レンズと記録媒体との間の距離が一致するよう、前記対物レンズの位置を制御するレンズ位置制御装置と、を有する光ピックアップ装置と、
前記光検出器により検出された記録媒体からの反射光から記録媒体に記録されている情報を取り出す出力信号処理回路と、
前記光ピックアップ装置および前記出力信号処理回路の動作を制御する主制御装置と、
を有し、
前記レンズ位置制御装置は、前記対物レンズの位置を制御するための前記光検出器からの出力を検出する範囲を、前記対物レンズが記録媒体のトラックを横切る方向に移動される際に生じる漏れ信号成分により前記対物レンズの位置を制御するための誤差信号の大きさが変動する範囲よりも広い範囲としたことを特徴とする情報記録再生装置。
【請求項６】
前記記録媒体のトラックピッチをＴｐ、前記対物レンズの開口数をＮＡ、前記検出範囲をＦｐとするとき、    
２Ｔｐ／（ＮＡ×Ｆｐ）  ≦  ０．６    
の範囲に前記検出範囲（Ｆｐ）が規定されることを特徴とする請求項５記載の情報記録再生装置。
【請求項７】
前記光ピックアップ装置の光源からの光の波長は、好ましくは、４００〜４１０ｎｍであることを特徴とする請求項５または６記載の情報記録再生装置。
【請求項８】
前記光ピックアップ装置の対物レンズのＮＡは、好ましくは、ＮＡ＝０．６５であることを特徴とする請求項５ないし７のいずれかに記載の情報記録再生装置。
【請求項９】
光源からの光を記録媒体の記録層に集光するとともに、記録層で反射された光を取り込む対物レンズを、対物レンズにより取り込まれた記録層での反射光の強度に対応する大きさの電気信号を出力する光検出器の出力に基づいて、対物レンズにより記録媒体に集光される光の集光位置に、対物レンズと記録媒体との間の距離が一致するよう、移動させる際に、
対物レンズの位置を制御するための光検出器からの出力を検出する範囲を、対物レンズが記録媒体のトラックを横切る方向に移動される際に生じる漏れ信号成分により対物レンズの位置を制御するための誤差信号の大きさが変動する範囲よりも広い範囲に設定し、
対物レンズの位置を制御するための光検出器からの出力を検出する際の対物レンズが記録媒体のトラックを横切る方向に移動される際に生じる漏れ信号成分の影響を低減する
ことを特徴とする対物レンズの位置を制御する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーザ光を用いて情報の記録、消去または再生が可能な光ディスクに情報を記録し、または情報を消去し、もしくは情報を再生する光ディスク記録再生装置（情報記録再生装置）ならびに情報記録再生装置に用いられる光ピックアップ装置ならびに対物レンズの位置を制御する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報の記録に適した記録媒体として、光ディスクが既に広く利用されている。
【０００３】
光ディスクに情報を記録し、あるいは記録されている情報を再生し、もしくは既に記録されている情報を消去する光ディスク記録再生装置は、光ディスク（記録媒体）の所定の位置に、所定の波長のレーザ光を光ディスクの記録面照射する送光系と、光ディスクで反射されたレーザ光を検出する受光系と、ディスクモータやディスクローディング機構等に代表されるメカニカル機構部と、送光系、受光系およびメカニカル機構部のそれぞれを制御する機構制御（サーボ）系と、送光系に対して記録すべき情報や消去信号を供給し、受光系により検出された信号から記録されている情報を再生する信号処理系、等を含む。
【０００４】
送光系および受光系は、レーザ光を出力する光源であるＬＤ（レーザダイオード）と、ＬＤからのレーザ光を光ディスクの記録面に集光するとともに、光ディスクで反射されたレーザ光を捕獲する対物レンズと、を含み、光ヘッドまたは光ピックアップと称される。
【０００５】
光ディスクへの情報の記録、光ディスクからの情報の再生もしくは情報の消去においては、光ディスクに固有の案内溝（トラック）あるいは記録マーク（ピット）列の本数から対物レンズを介して光ディスク上でレーザ光が現在照射されている位置が特定される。
【０００６】
すなわち、光ピックアップにより光ディスクに照射されたレーザ光が光ディスクで反射された反射レーザ光を受光して電気信号に変換し、トラックあるいは記録マーク列を示す成分をカウントすることにより、対物レンズを介してレーザ光が現在照射されているトラックあるいは記録マーク列の（光ピックアップの）位置が特定される。また、光ディスクが、トラック番号等の情報が記録されているディスクである場合には、対物レンズをオントラック／ジャストフォーカス状態とし、トラック番号を直接読み取る方式も、広く利用されている。
【０００７】
なお、対物レンズを目標トラックへ移動する場合であって、目標トラックとレーザ光が現在照射されているトラックとが離れている場合、トラックサーボをオフし、フォーカスサーボのみ有効として対物レンズ（光ヘッド）を移動させる方法が提案されている。この方法によれば、トラックを横断する際に得られるトラッキングエラー信号に基づいてトラックの数をカウントし、目標のトラックへ速やかに移動することができる、とする記載がある（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００３−１６２８２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載のあるようなトラッキングエラー信号からトラックの数をカウントする方法では、トラッキングエラー信号がフォーカスエラー信号に漏れることにより、フォーカスエラー信号が不安定になり、フォーカスが外れ易いことが知られている。このため、文献１に記載された方法では、フォーカスエラー信号に漏れ込むトラッキングエラー信号の量（漏れ込み量）を測定し、それに応じてフォーカス制御信号に所定量のオフセットを与えることが必要となる。なお、オフセットの大きさが一定値を超えると、フォーカス検出感度が低下するため、文献１に記載された方法ではフォーカスサーボのゲインを可変として、フォーカスサーボを安定化することも必要である。
【０００９】
また、文献１に記載された方法では、フォーカスサーボを開始するときの光スポットの位置が光ディスクのトラックや記録マーク列に対して特定の位置である場合には、レーザ光（光スポット）に回折や散乱が生じて、フォーカスエラー信号に漏れ込むトラッキングエラー信号の量が極度に変動することがある。この場合、フォーカスエラー信号が乱れ、フォーカスサーボが開始できなくなる問題がある。
【００１０】
この発明の目的は、光ディスク記録再生装置に用いられる光ピックアップの対物レンズのフォーカス制御を安定化することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明は、上記問題点に基づきなされたもので、所定波長の光を出力する光源と、この光源からの光を記録媒体の記録層に集光するとともに、記録層で反射された光を取り込む対物レンズと、この対物レンズにより取り込まれた記録層で反射された光を電気信号に変換し、光強度に対応する大きさの電気信号を出力する光検出器と、この光検出器の出力に基づいて、前記対物レンズにより記録媒体に集光される光の集光位置に、前記対物レンズと記録媒体との間の距離が一致するよう、前記対物レンズの位置を制御するレンズ位置制御装置と、を有する光ピックアップ装置において、前記レンズ位置制御装置は、前記対物レンズの位置を制御するための前記光検出器からの出力を検出する範囲を、前記対物レンズが記録媒体のトラックを横切る方向に移動される際に生じる漏れ信号成分により前記対物レンズの位置を制御するための誤差信号の大きさが変動する範囲よりも広い範囲としたことを特徴とする光ピックアップ装置、を提供するものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上記述したように、本発明の光ピックアップ装置においては、フォーカスエラーを検出するフォーカスエラー検出範囲を、トラックエラー信号（またはトラッククロス信号）が漏れこむことによりフォーカスエラー信号の大きさが変動するデフォーカス範囲よりも広げたことにより、フォーカスエラー信号が変動したとしても安定したフォーカス制御が実現される。
【００１３】
すなわち、光源からの光を記録媒体の記録層に集光するとともに、記録層で反射された光を取り込む対物レンズを、対物レンズにより取り込まれた記録層での反射光の強度に対応する大きさの電気信号を出力する光検出器の出力に基づいて、対物レンズにより記録媒体に集光される光の集光位置に、対物レンズと記録媒体との間の距離が一致するよう、移動させる際に、対物レンズの位置を制御するための光検出器からの出力を検出する範囲を、対物レンズが記録媒体のトラックを横切る方向に移動される際に生じる漏れ信号成分により対物レンズの位置を制御するための誤差信号の大きさが変動する範囲よりも広い範囲に設定し、対物レンズの位置を制御するための光検出器からの出力を検出する際の対物レンズが記録媒体のトラックを横切る方向に移動される際に生じる漏れ信号成分の影響を低減することにより、対物レンズのフォーカス方向の位置の制御が安定化される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態が適用可能な情報記録再生装置（光ディスク装置）の構成の一例を示す。
【００１６】
図１に示す光ディスク装置１は、光ピックアップ（ＰＵＨアクチュエータ）１０から出射されるレーザ光を光ディスクＤの情報記録層に集光することで、光ディスクＤに情報を記録し、また光ディスクＤから情報を再生できる。
【００１７】
光ディスクＤから反射したレーザ光は、ＰＵＨ１０のフォトディテクタ（ＰＤ）１１で電気信号として検出される。ＰＤ１１の出力信号は、プリアンプ１２で増幅され、コントローラ（レンズ位置制御量設定装置（主制御装置））１００と接続されたサーボ回路（レンズ位置制御装置）１０１、ＲＦ信号処理回路（出力信号処理回路）１０２、およびアドレス信号処理回路１０３に出力される。
【００１８】
サーボ回路１０１では、図２を参照して後段に詳述するが、ＰＵＨ１０に搭載された対物レンズのフォーカスサーボ（対物レンズの焦点位置に対する、光ディスクＤの記録層と対物レンズとの間の距離の差の制御）信号およびトラッキングサーボ（対物レンズの光ディスクＤのトラックを横切る方向の位置の制御）信号が生成され、各信号が、それぞれ、ＰＵＨ１０の図示しないフォーカスアクチュエータとトラッキングアクチュエータ（レンズ位置制御機構）とに出力される。
【００１９】
ＲＦ信号処理回路１０２では、ＰＤ１１により検出され、再生された信号からユーザーデータや管理情報が取り出され、アドレス信号処理回路１０３では、アドレス情報、すなわちＰＵＨ１０の対物レンズが現在対向している光ディスクＤのトラックまたはセクタを示す情報が取り出され、コントローラ１００に出力される。
【００２０】
コントローラ１００においては、アドレス情報を元に、所望の位置のユーザーデータ等のデータを読み出すために、あるいは所望の位置にユーザーデータや管理情報を記録するために、ＰＵＨ１０の位置が制御される。
【００２１】
また、コントローラ１００では、情報の記録や情報の再生に際し、レーザ素子（ＬＤ）から出力されるレーザ光の強度が指示される。なお、コントローラ１００の指示により、所望の位置のアドレス（トラックあるいはセクタ）に既に記録されているデータが消去可能である。
【００２２】
光ディスクへの情報の記録時には、（コントローラ１００の制御により）記録信号処理回路１０４において、光ディスクへの記録に適した記録波形信号に変調された記録データすなわち記録信号がレーザ駆動回路（ＬＤＤ）１０５に供給される。ＰＵＨ１０のレーザ素子からは、ＬＤＤ１０５から供給されるレーザ駆動信号に対応して、記録すべき情報に応じて強度が変化されたレーザ光が出力される。これにより、光ディスクＤに情報が記録される。
【００２３】
図２は、図１に示した光ディスク装置１のＰＵＨ（光ピックアップすなわち光ヘッド）の構成の一例を示す。
【００２４】
ＰＵＨ１０は、例えば半導体レーザ素子であるＬＤすなわち光源２１を含む。ＬＤ２１から出力されるレーザ光の波長は、例えば４００〜４１０ｎｍで、好ましくは４０５ｎｍである。
【００２５】
ＬＤ（光源）２１からのレーザ光は、コリメートレンズ２２によりコリメート（平行光化）されるとともに、予め所定の位置に設けられている偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２３、光分割素子すなわちホログラムプレート（ＨＯＥ）２４および１／４波長板（偏光制御素子）２５を通り抜けた後に、集光素子すなわち対物レンズ（ＯＬ）２６により捕獲される。対物レンズ２６に捕獲されたレーザ光は、対物レンズ２６により所定の収束性が与えられる（ＬＤ２１から出射されたレーザ光は、ＯＬ２６に案内され、ＯＬ２６の焦点位置で最小光スポットを呈する）。なお、対物レンズ（ＯＬ）２６は、例えばプラスチック製で、その開口数ＮＡは、例えば０．６５である。
【００２６】
光ディスクＤの情報記録面で反射されたレーザ光は、対物レンズ２６により捕捉され、概ね平行な断面ビーム形状が与えられて、偏光ビームスプリッタ２３に戻される。なお、光ディスクＤから反射された反射レーザ光は、１／４波長板２５により、光ディスクＤに向かうレーザ光の偏光の方向と偏光の方向が９０度変化される。また、反射レーザ光は、ＨＯＥ２４を通過される際に、フォトディテクタ（ＰＤ）１１に予め与えられている検出領域の配列に対応して、所定数に分割される。
【００２７】
偏光ビームスプリッタ２３に戻された反射レーザ光は、１／４波長板２５により偏光の方向が９０度回転された結果、偏光ビームスプリッタ２３で反射され、フォーカスレンズ２７により、フォトディテクタ１１の受光面に結像される。
【００２８】
より詳細には、半導体レーザ（ＬＤ）２１から発したレーザ光は、コリメートレンズ２２によりコリメートされる。このレーザ光は、直線偏光であり、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）２３、ホログラム（ＨＯＥ）２４を透過し、１／４波長板２５により偏光面が円偏光に変化（回転）され、対物レンズ２６により、光ディスクＤに集光される。
【００２９】
光ディスクＤに集光されたレーザ光は、光ディスクに記録されているピット、マーク、グルーブ等で変調される。
【００３０】
光ディスクＤの記録面で反射あるいは回折した反射レーザ光は、対物レンズ２６で再びほぼ平行化され、１／４波長板２５を再び通過されて、往路とは偏光の方向が９０度変化されて、ホログラム２４に戻される。ホログラム２４は、復路の偏光（反射レーザ光）にだけ作用するホログラムであり、復路のレーザ光（反射レーザ光）を、複数の光束に分割し、所定の方向に偏向させる（分割されたレーザ光毎に、それぞれのレーザ光に対応して設けられているフォトディテクタの受光領域に向けて、中心からの距離を変化させる）。
【００３１】
このようにして、偏光の方向が往路と９０度変化され、所定数に分割された反射レーザ光は、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）２３の偏光面で反射され、レンズ２７を介して、フォトディテクタ１１のそれぞれの受光領域（後述）に、集光される。
【００３２】
図３は、図２に示したＰＵＨに用いられるホログラムによる光束分割のパターンならびにフォトダイオード（ＰＤ）の受光領域のパターンの例を示す。
【００３３】
図３に示されるように、ホログラム（ＨＯＥ）２４は、例えば概ね円形に規定されたパターン３００を有する。パターン３００は、概ね中心を通る境界線３００ａにより区分される３０１，３０５，３０２の組と同３０２，３０６，３０４の組に区分されている。
【００３４】
パターン３０１〜３０４は、トラッキングエラー信号を得るための領域であり、これらの領域を透過したレーザ光は、それぞれ異なる角度に回折される。
【００３５】
それぞれのパターン３０１〜３０４（境界線３００ａを挟んで二対）は、それぞれを通過したレーザ光を、フォトディテクタ１１の検出（受光）領域４０２〜４０５に結像可能に形成されている。なお、パターン３０１を通過した光は、検出領域４０２に、同３０２を通過した光は、同４０５に、同３０３を通過した光は、同４０４に、同３０４を通過した光は、同４０３に、それぞれ結像される。
【００３６】
従って、例えば各受光領域４０２〜４０５により生起される信号の強度をＰ４０２〜Ｐ４０５とするとき、    
（Ｐ４０２＋Ｐ４０３）−（Ｐ４０４＋Ｐ４０５）・・・（１）    
の演算で、プッシュ−プル信号が、    
Ｐｈ（Ｐ４０２＋Ｐ４０４）−Ｐｈ（Ｐ４０３＋Ｐ４０５）・・・（２）    
の演算で、位相差検出法（ＤＰＤ法）によるトラッキングエラー信号が、それぞれ、得られる。
【００３７】
一方、ホログラムのパターン（領域）３０５，３０６（境界線３００ａを挟んで一対）は、フォーカスエラー信号を得るための領域であり、それぞれ異なる角度に回折される。
【００３８】
それぞれのパターン３０５，３０６は、それぞれを通過したレーザ光を、フォトディテクタ１１の検出（受光）領域４０１Ａ〜４０１Ｄに結像可能に形成されている。
【００３９】
これらの領域３０５，３０６を透過したレーザ光は、それぞれ、例えば検出領域４０１Ａ〜４０１Ｄに集光される。例えば、反射レーザ光の光スポットが、受光領域４０１Ａ−４０１Ｂ間および４０１Ｃ−４０１Ｄ間に結像されるように、フォーカスレンズ２７の焦点距離、ＨＯＥ２４のパターン３０５，３０６およびフォーカスレンズ２７とフォトディテクタ１１との間の距離等を設定することで、ナイフエッジ法と呼ばれるフォーカス検出系が形成される。なお、ナイフエッジ法では、対物レンズ２６と光ディスクＤの情報記録層との間の距離が、対物レンズ２６によりレーザ光に与えられる収束性により最小ビームスポットを呈する集束位置（レンズの焦点位置で収束される）に一致した場合に、反射レーザ光の光スポットが、受光領域４０１Ａ−４０１Ｂ間および４０１Ｃ−４０１Ｄ間に、２組、結像されるように規定された検出方法である。
【００４０】
ここで、フォトディテクタ１１の個々の受光領域４０１Ａ−４０１Ｄにより生起される信号強度を、それぞれ、Ｐ４０１Ａ−Ｐ４０１Ｄとすれば、    
（Ｐ４０１Ａ＋Ｐ４０１Ｄ）−（Ｐ４０１Ｂ＋Ｐ４０１Ｃ）・・・（３）    
の演算により、例えば図４に示すように（または後段に示す図８に見られるように）、デフォーカス量に応じて出力が変化するとともに、対物レンズ２６と光ディスクＤの情報記録層との間の距離が、対物レンズ２６によりレーザ光に与えられる最小ビームスポットを呈する位置の手前と奥側とで極性が反転するＳ字特性の信号が得られる。
【００４１】
すなわち、光ディスクＤの光スポットがデフォーカスしていく（最小ビームスポットを呈する位置から離れていく）と、フォトディテクタの個々の検出領域に結像される光スポットもデフォーカスしていく（光スポットの大きさが大きくなる）。例えば、図４に示すＳ字特性の「＋」側ピークは、ＨＯＥ２４の領域３０５を透過したレーザ光のほとんどが検出領域４０１Ａに結像され、領域３０６を透過したレーザ光のほとんどが検出領域４０１Ｄに結像されることを示す。同様に、Ｓ字特性の「−」側ピークは、領域３０５，３０６のそれぞれを透過したレーザ光は、それぞれ、検出領域４０１Ｂ，４０１Ｃに結像されることを示している。
【００４２】
従って、フォーカスの検出範囲は、図７により後段に説明する区間すなわち、ピークとピークの間の間隔よりも広く規定されることが好ましい。
【００４３】
図５（ａ）および図５（ｂ）は、光ディスクＤの記録面のトラック（すなわちグルーブ（凹部）あるいはランド（凹部以外））で回折されたレーザ光の０次光と±１次光との重なり具合を示している。
【００４４】
再生専用ディスクや追記型ディスクの場合は、グルーブ記録またはランド記録であり、記録に用いられない（記録マークが形成されない）ランドまたはグルーブは、記録に利用されるグルーブおよびランドにくらべ、幅が狭い。そのため、±１次光の回折角は大きくなり、例えば図５（ａ）のようになる。
【００４５】
一方、特に書き換え可能な光ディスクの場合は、記録密度を向上させるために、ランドおよびグルーブの両方に情報が記録される。従って、再生専用ディスクや追記型ディスクとは異なり、ランドおよびグルーブともに、同じ幅（再生専用ディスクや追記型ディスクの記録に用いられないランドまたはグルーブの幅に比較して広い幅）をとることになる。結果的に、ＲＯＭ（再生専用）や追記型よりも、トラック周期が大きくなり、±１次光の回折角が狭くなるために、図５（ｂ）に示すように、ランドおよびグルーブによる回折光と０次光の重なり領域が大きくなる。このことは、フォーカスに与える影響が増大されることを意味する。
【００４６】
以下、ランドおよびグルーブの周期がどのようにフォーカスエラー信号に影響を与えるかを説明する。
【００４７】
図６（ａ）〜図６（ｆ）は、トラックピッチＴｐを、Ｔｐ＝０．３４μｍ、記録／再生用レーザ光の波長λを、λ＝４０５ｎｍ、対物レンズの開口数ＮＡを、ＮＡ＝０．６５とし、ＨＤ  ＤＶＤの書き換え型光ディスクを想定して、光ディスクの記録面に集光されたのち、反射もしくは回折された反射レーザ光の強度分布を計算（シミュレーション）した結果を示す。なお、本願発明は、ランド−グルーブ記録であるから、トラックピッチＴｐは、ランドまたはグルーブのいずれか一方を示し、グルーブから次のグルーブまで、または、ランドから次のランドまでは、２Ｔｐで示される。
【００４８】
図６（ａ）および図６（ｂ）は、光スポットの集光位置がちょうど光ディスクの記録面にある場合、すなわちデフォーカス量が０μｍ（ジャストフォーカス時）の強度分布を示し、図６（ａ）は光スポットがグルーブあるいはランドの中心にある場合、図６（ｂ）はグルーブとランドの中間にある場合である。
【００４９】
図６（ｃ）および図６（ｄ）は、光スポットの集光位置が光ディスクの記録面から１．０μｍにある場合、すなわちデフォーカス量が１．０μｍのときの強度分布を示し、図６（ｃ）は光スポットがグルーブまたはランドの中心にある場合、図６（ｄ）はグルーブとランドの中間にある場合である。
【００５０】
図６（ｅ）および図６（ｆ）は、光スポットの集光位置が光ディスクの記録面から２．０μｍにある場合、すなわちデフォーカス量が２．０μｍのときの強度分布を示し、図６（ｅ）は光スポットがグルーブまたはランドの中心にある場合、図６（ｆ）はグルーブとランドの中間にある場合である。
【００５１】
図６（ａ）および図６（ｂ）のように、デフォーカス量が０の場合は、０次光と±１次光の重なる領域全体が光スポットのラジアル方向、すなわち光スポットが、ランドおよびグルーブに対してどの位置にあるかにより差動的に強度が変化するプッシュ−プル動作が現れる。
【００５２】
一方、図６（ｃ）および図６（ｄ）のように、デフォーカス量が１．０μｍになると、０次光と±１次光の重なる領域に干渉縞が現れ、ラジアル方向に強度分布が生じる。さらに、光スポットの位置により、干渉縞の間隔は変化しないが、干渉縞のピークがラジアル方向に移動する。
【００５３】
また、図６（ｅ）および図６（ｆ）のように、デフォーカス量が２．０μｍになると、デフォーカス量が１．０μｍの場合に類似して、０次光と±１次光の重なる領域に干渉縞が現れる。なお、この場合、干渉縞の間隔（ピッチ）は、デフォーカス量が１．０μｍｎ場合の約半分になる。
【００５４】
上記のように、強度分布が変化する反射あるいは回折レーザ光を、図３に示したような分割パターンを持つホログラムにより分割すると、フォーカスエラー信号を生起するために利用されるパターン３０５，３０６に、０次光と±１次光の重なる領域が入る。
【００５５】
従って、フォーカスエラー信号用の領域３０５，３０６を透過するレーザ光の強度は、光スポットがランドおよびおグルーブを横切る（トラッククロスする）際に、変動する。また、デフォーカス量の変化に依存して０次光と±１次光の重なる領域に生じる干渉縞の間隔が変化するため、変動量（レーザ光の強度）は、デフォーカス量に依存する。
【００５６】
この変動の様子を計算し、グラフ化したものが図７である。横軸は、デフォーカス量、縦軸は、変動量を示す。
【００５７】
図７から、デフォーカス量が１μｍ、または−１μｍである場合に、変動量がピークを取ることが認められる。通常、フォーカスサーボを開始する場合、対物レンズを、強制的に光ディスクの記録面から遠ざけた後に、光ディスクに近付ける、といったフォーカス検出動作が実行される。
【００５８】
光スポットの集光位置が光ディスクの記録面に近づく従って、図８に示した実線のようなＳ字特性が検波され、正帰還領域に入ったことが検出されるので、その正帰還領域を過ぎた後、かつ反対側の正帰還領域に入るまでにフォーカスサーボをオンにすると、光スポットの集光位置が光ディスクの記録面に近づいて、フォーカスサーボがかかる。すなわち、光ディスクと対物レンズとの間の距離と対物レンズの焦点位置に規定される光スポットの最小位置が一致される。
【００５９】
ところで、図７に示したような変動を伴う場合においては、変動のピークとフォーカスエラー信号のピークが近いと、図４に示したように、フォーカスエラー信号が大きく変動する。図４において、横軸は、デフォーカス量であり、デフォーカス量の変動の影響を受けたフォーカスエラー信号が破線で示されている。なお、破線は、（実線の結果が得られた位置から光スポットを半径方向に２トラック分だけ移動させたときの）トラックの存在する領域からのフォーカスエラー信号を示している。
【００６０】
すなわち、デフォーカス量が実質的に同じであっても、光スポットがトレースしている（照射されている）光ディスク上の位置（トラックからの回折の影響を受ける位置か否かにより）、フォーカスエラー信号のレベルが変動することが認められる。
【００６１】
なお、（３）式からも説明されるが、デフォーカスが０μｍである場合は、変動が打ち消し合うことにより、フォーカスエラー信号の変動は少なくなるが、フォーカスエラー信号のピーク付近では、変動の影響を受け易い。すなわち、フォーカスエラー信号の変動がフォーカスエラーのピークに生じる場合は、既に説明したようにフォーカスサーボが開始できない等の問題が生じる要因となる。換言すると、トラック（ランドおよびグルーブ）が存在する位置からのフォーカスエラー信号は、図４に破線で示したように、その大きさが変動してしまうため、正帰還領域が正確に検出なくなる場合がある。また、変動がさらに大きくなると、フォーカスエラー信号が全く得られないことも予想される。
【００６２】
このような背景から、本発明は、フォーカスの検出範囲を広げる、すなわちフォーカスエラー信号のピーク間隔を広げることにより、変動の影響を減らすものである。
【００６３】
図８は、検出範囲が異なる場合のフォーカスエラー信号を計算した結果を示している。図８において、破線は、フォーカスエラー信号のピークと変動のピークが近い場合を、実線は、デフォーカスの検出範囲を広げた場合である。図８から、フォーカスの検出範囲を広げた場合には変動量が減り、正帰還領域を判別するために重要なピークレベルの変動が抑えられていることが認められる。
【００６４】
なお、ホログラム（ＨＯＥ）のフォーカス領域（図３における領域３０５，３０６）を透過するレーザ光の変動量のピーク位置は、主に０次光と±１次光とが重なる領域に現れる干渉縞の間隔と関係があることは、前に説明した図６（ａ）〜図６（ｆ）から明らかである。
【００６５】
従って、変動の影響が少なくなる検出範囲は、    
２Ｔｐ／（ＮＡ×Ｆｐ）  ＜  ０．６    
Ｔｐは光ディスクのトラックピッチ、    
ＮＡは対物レンズの開口数、    
Ｆｐはフォーカスエラーの検出範囲      ・・・（４）    
により規定される範囲となる。
【００６６】
なお、０．６  ＞  ２Ｔｐ／（ＮＡ×Ｆｐ）とする際の「２Ｔｐ」は、前に説明した通り、本願発明は、ランド−グルーブ記録であり、トラックピッチＴｐは、ランドまたはグルーブのいずれか一方を示し、グルーブから次のグルーブまで、または、ランドから次のランドまでは、２Ｔｐで示されることに起因している。
【００６７】
また、Ｆｐは、Ｓ字特性を持ったフォーカスエラー信号の「＋」側ピークと「−」側ピークとの間として規定される「デフォーカス間隔」である。
【００６８】
この「デフォーカス間隔」は、例えば図８においては、−０．００８〜０．００８μｍの範囲であり、対物レンズ２６の焦点距離や、フォトディテクタ１１の各受光領域の大きさ等により規定される。
【００６９】
このように、（４）式を満たすトラックピッチＴｐにおいては、フォーカスエラー信号に漏れ込む変動量は、実用上無視できるレベルとなる。
【００７０】
図９は、（４）式をグラフ化したものである。横軸は、フォーカスエラーの検出範囲を示している。
【００７１】
図９において、曲線ａは、現行のＤＶＤ規格のＤＶＤ−ＲＡＭディスクに相当する。すなわち、曲線ａは、Ｔｐ＝０．６１５μｍ、ＮＡ＝０．６（レーザ光の波長λは、λ＝６６０ｎｍ）である。また、曲線ｂは、波長が４０５ｎｍのレーザ光を用いるＨＤ  ＤＶＤ規格の書き換え可能ディスクを想定したもので、Ｔｐ＝０．３４μｍ、ＮＡ＝０．６５である。なお、曲線ｃは、波長が４０５ｎｍのレーザ光を用いる別の規格（対物レンズの開口数ＮＡが、ＮＡ＝０．８５で、トラックピッチＴｐが０．３２μｍのＢｌｕ−ｒａｙと呼ばれる規格）を（４）式に適用した結果である。
【００７２】
（４）式から、フォーカスの検出範囲は、ＤＶＤ−ＲＡＭの場合は、３．４μｍ以上、ＨＤ  ＤＶＤの書き換え可能ディスクの場合は、１．７５μｍ以上であれば、フォーカスエラー信号にトラックエラー信号が漏れ込んだとしても、フォーカスエラー信号の変動の影響が少なくなることが認められる。なお、図９において、曲線ｄは、現在研究開発中であるＳＩＬ（Solid Immersion Lens）を用いる光ディスクのトラックピッチ（０．０８８μｍ）とＮＡ（ＮＡ＝２．３）から、（４）式によりフォーカス検出範囲を計算（シミュレート）した結果を示している。
【００７３】
以上説明したように、フォーカスエラーの検出範囲をフォーカスエラー信号の変動範囲より広げることにより、変動の影響（デフォーカス量が実質的に同じであっても、光スポットがトレースしている（照射されている）光ディスク上の位置（トラックからの回折の影響を受ける位置か否かにより）フォーカスエラー信号のレベルが変動すること）を緩和させることができる。
【００７４】
なお、上述した実施の形態においては、ホログラムによる光束の分割パターンは一例であり、これに限るものではない。また、ホログラムを、光束を分割して偏向させるタイプとし、光ディスクからの反射光の一部光束のみをフォーカスエラー信号のために用いる例について説明したが、光束を分割せずに全体の回折の０次光、±１次光いずれかを用いる方式においても適用可能である。
【００７５】
また、フォーカス検出（フォーカスエラー信号を得る）方法として、ナイフエッジ法を例に説明したが、フォーカス検出方法としては、例えば非点収差を利用する非点収差法やスポットサイズの変化を利用するスポットサイズ法等であっても同様に適用可能である。
【００７６】
なお、この発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々な変形もしくは変更が可能である。また、個々の実施の形態は、可能な限り適宜組み合わせて実施されてもよく、その場合、組み合わせによる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】この発明の実施の形態が適用可能な情報記録再生装置（光ディスク装置）の構成の一例を示す概略図。
【図２】図１に示した光ディスク装置の光ピックアップの構成の一例を示す概略図。
【図３】図２に示した光ピックアップに用いられるホログラムによる光束分割のパターンならびにフォトダイオードの受光領域のパターンの一例を示す概略図。
【図４】図２に示した光ピックアップに用いられるフォトダイオードのフォーカス検出用受光領域の出力の一例を示すグラフ。
【図５】光ディスクの記録面のトラックのグルーブ（凹部）またはランド（凹部以外）で回折されたレーザ光の０次光と±１次光との重なりの一例を示す概略図。
【図６】ランドおよびグルーブの周期がフォーカスエラー信号に与える影響を説明するための反射レーザ光の強度分布を計算（シミュレーション）した出力の写真。
【図７】図２に示した光ピックアップに用いられるホログラムのフォーカスエラー信号用の領域を透過したレーザ光の強度とデフォーカス量の関係を示すグラフ。
【図８】図２に示した光ピックアップに用いられるフォトダイオードのフォーカス検出用受光領域によるフォーカスエラーの検出範囲（デフォーカス範囲）を変化させた際の出力の一例を示すグラフ。
【図９】フォーカスエラーの検出範囲の好適な範囲の一例（（４）式）を示すグラフ。
【符号の説明】
【００７８】
１…光ディスク装置（情報記録再生装置）、１０…光ピックアップ（ＰＵＨアクチュエータ）、１１…フォトディテクタ（ＰＤすなわち光検出器）、１２…プリアンプ、２１…レーザダイオード（ＬＤすなわち光源）、２２…コリメートレンズ、２３…偏光ビームスプリッタ（分離手段）、２４…ホログラムプレート（光分割素子）、２５…１／４波長板（偏光制御素子）、２６…対物レンズ（集光素子）、２７…フォーカスレンズ、１００…コントローラ（レンズ位置制御量設定装置（主制御装置））、１０１…サーボ回路（レンズ位置制御装置）、１０２…ＲＦ信号処理回路、１０３…アドレス信号処理回路、１０４…記録信号処理回路、１０５…レーザ駆動回路（ＬＤＤ）、３００…ホログラムパターン、３００ａ…境界線（ＨＯＥ）、３０１〜３０４…トラッキングエラー信号用パターン（ＨＯＥの領域）、３０５，３０６…フォーカスエラー信号用パターン（ＨＯＥの領域）、４０１Ａ〜４０１Ｄ…フォーカスエラー用受光領域、４０２〜４０５…トラッキングエラー用受光領域、Ｄ…光ディスク（記録媒体）。
【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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