(57)【要約】【課題】光情報記録媒体の種類に応じて最適なサーボ信号出力が容易に得られ、記録再生特性に関して安定した制御ができる光ピックアップを提供する。【解決手段】光源１と、光源１から放射された光ビームを０次回折光ビームおよび±１次回折光ビームに分割する第１の回折素子３と、０次回折光ビームおよび±１次回折光ビームの各々を光情報記録媒体の情報記録層に集光し、情報記録層上に３つの光ビームスポットを形成する集光レンズ９と、情報記録層で反射された前記０次回折光ビームを更に複数の回折光ビームに分割する第２の回折素子１２と、情報記録層で反射された０次回折光ビームおよび前記±１次折光ビーム、ならびに、第２の回折素子によって分割された前記複数の回折光ビームの照射を受けて電気信号に変換する複数の受光部が配列された受光素子１４とを備える。【選択図】図１
2008305459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から放射された光ビームを０次回折光ビームおよび±１次回折光ビームに分割する第１の回折素子と、
前記０次回折光ビームおよび±１次回折光ビームの各々を光情報記録媒体の情報記録層に集光し、前記情報記録層上に３つの光ビームスポットを形成する集光レンズと、
前記情報記録層で反射された前記０次回折光ビームを更に複数の回折光ビームに分割する第２の回折素子と、
前記情報記録層で反射された前記０次回折光ビームおよび前記±１次折光ビーム、ならびに、前記第２の回折素子によって分割された前記複数の回折光ビームの照射を受けて電気信号に変換する複数の受光部が配列された受光素子と、
を備える光ピックアップ。
【請求項２】
前記受光素子は、
前記情報記録層で反射された前記０次回折光ビームおよび前記±１次折光ビームをそれぞれ受けて電気信号に変換する第１の受光部群と、
前記第２の回折素子によって分割された前記複数の回折光ビームの少なくとも一部を受けて電気信号に変換する第２の受光部群と、
を備える、光ピックアップ。
【請求項３】
前記光情報記録媒体の情報記録層の光学特性に応じて、前記第１の受光部群と前記第２の受光部群とを切り替えて使用する切替回路を備える請求項２に記載の光ピックアップ。
【請求項４】
前記光源と前記集光レンズとの間における光ビームの光路中に、前記反射光ビームの光路を変えるビームスプリッタをさらに備え、
前記第１の回折素子は、前記ビームスプリッタと前記情報媒体との間に配置され、
前記第２の回折素子は、前記ビームスプリッタと前記受光素子との間に配置されている請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項５】
前記情報記録層の光学特性は、未記録部の反射率よりも記録部の反射率が高くなるＬｏｗ−ｔｏ−Ｈｉｇｈ型および未記録部の反射率よりも記録部の反射率が低くなるＨｉｇｈ−ｔｏ−Ｌｏｗ型のいずれかによって区別される、請求項１から４のいずれかに記載の光ピックアップ。
【請求項６】
請求項１に記載の光ピックアップと、
前記受光素子から出力される電気信号に基づいて複数の種類のサーボ信号を生成し得る前処理回路と、
前記光情報記録媒体の前記情報記録層の光学特性を判別し、前記判別結果に応じて、前記光ピックアップの制御に用いるサーボ信号を前記複数の種類のサーボ信号から選択する制御手段と、
を備える情報記録再生装置。
【請求項７】
前記光ピックアップが備える前記受光素子は、
前記情報記録層で反射された前記０次回折光ビームおよび前記±１次折光ビームをそれぞれ受けて電気信号に変換する第１の受光部群と、
前記第２の回折素子によって分割された前記複数の回折光ビームの少なくとも一部を受けて電気信号に変換する第２の受光部群と、
を備えている、請求項６に記載の情報記録再生装置。
【請求項８】
前記光情報記録媒体の情報記録層の光学特性に応じて前記第１の受光部群と前記第２の受光部群とを切り替えて使用する切替回路を備える請求項６に記載の情報記録再生装置。
【請求項９】
前記光源と前記集光レンズとの間における光ビームの光路中に、前記反射光ビームの光路を変えるビームスプリッタをさらに備え、
前記第１の回折素子は、前記ビームスプリッタと前記情報媒体との間に配置され、
前記第２の回折素子は、前記ビームスプリッタと前記受光素子との間に配置されている請求項６に記載の情報記録再生装置。
【請求項１０】
前記情報記録層の光学特性は、未記録部の反射率よりも記録部の反射率が高くなるＬｏｗ−ｔｏ−Ｈｉｇｈ型および未記録部の反射率よりも記録部の反射率が低くなるＨｉｇｈ−ｔｏ−Ｌｏｗ型のいずれかによって区別される、請求項６から９のいずれかに記載の情報記録再生装置。
【請求項１１】
前記情報記録層の光学特性がＨｉｇｈ−ｔｏ−Ｌｏｗ型の場合、前記制御手段は、前記第２の受光部群からの出力を用いてトラッキング制御信号を行う請求項１０に記載の情報記録再生装置。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記光情報記録媒体が備える情報記録層の数が単数であるか複数であるかをも判別する請求項６から１１のいずれかに記載の情報記録再生装置。
【請求項１３】
請求項６に記載の情報記録再生装置に備えられる半導体装置であって、
前記情報記録再生装置が有する光ピックアップを動作させ、光情報記録媒体の種類を判別するステップと、
前記光情報記録媒体の種類に応じてフォーカス制御およびトラッキング制御の方法を選択し、前記光情報記録媒体のフォーカス制御およびトラッキング制御を実行するステップと、
を前記光情報記録再生装置に実行させるプログラムを内蔵している半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクなどの光情報記録媒体に情報またはデータを光学的に記録し、あるいは、光情報記録媒体に記録されている情報またはデータを光学的に読み出す光ピックアップに関する。また本発明は、そのような光ピックアップを備える光ディスクドライブや光ディスクレコーダなどの光情報記録再生装置に関している。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクに記録されているデータは、比較的弱い一定の光量の光ビームを回転する光ディスクに照射し、光ディスクによって変調された反射光を検出することによって再生される。
【０００３】
再生専用の光ディスクには、光ディスクの製造段階でピットによる情報が予めスパイラル状に記録されている。これに対して、書き換え可能な光ディスクでは、スパイラル状のランドまたはグルーブを有するトラックが形成された基材表面に、光学的にデータの記録／再生が可能な記録材料膜が蒸着等の方法によって堆積されている。書き換え可能な光ディスクにデータを記録する場合は、記録すべきデータに応じて光量を変調した光ビームを光ディスクに照射し、それによって記録材料膜の特性を局所的に変化させることによってデータの書き込みを行う。
【０００４】
なお、ピットの深さ、トラックの深さ、および記録材料膜の厚さは、光ディスク基材の厚さに比べて小さい。このため、光ディスクにおいてデータが記録されている部分は、２次元的な面を構成しており、「記録面」と称される場合がある。本明細書では、このような記録面が深さ方向にも物理的な大きさを有していることを考慮し、「記録面」の語句を用いる代わりに、「情報記録層」の語句を用いることとする。一般の光ディスクは、このような情報記録層を少なくとも１つ有している。なお、１つの情報記録層が、現実には、相変化材料層や反射層などの複数の層を含んでいてもよい。
【０００５】
記録可能な光ディスクにデータを記録するとき、または、このような光ディスクに記録されているデータを再生するとき、光ビームが情報記録層における目標トラック上で常に所定の集束状態となる必要がある。このためには、「フォーカス制御」および「トラッキング制御」が必要となる。「フォーカス制御」は、光ビームの焦点の位置が常に情報記録層上に位置するように対物レンズの位置を情報記録面の法線方向に制御することである。一方、トラッキング制御とは、光ビームのスポットが所定のトラック上に位置するように対物レンズの位置を光ディスクの半径方向（以下、「ディスク径方向」と称する。）に制御することである。
【０００６】
従来、高密度・大容量の光ディスクとして、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ等の光ディスクが実用化されてきた。また、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）は今も普及している。現在は、これらの光ディスクよりもさらに高密度化・大容量化されたブルーレイディスク（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ；ＢＤ）などの次世代光ディスクの開発・実用化が進められつつある。
【０００７】
これらの光ディスクは、その種類に応じて異なる多様な物理的構造を有している。例えば、トラックの物理的構造、トラックピッチ、情報記録層の深さ（光ディスクの光入射側表面から情報記録層までの距離）などが異なるものがある。このように物理的な構造の異なる複数種類の光ディスクから適切にデータを読み出し、あるいは、データを書き込むためには、光ディスクの種別に応じた開口数（ＮＡ）を有する光学系を用いて適切な波長の光ビームを光ディスクの情報記録層に照射する必要がある。
【０００８】
光ピックアップは、光情報記録再生装置に組み込まれ、光情報記録媒体に対してレーザ光を照射して情報の記録または再生を行う装置である。
【０００９】
上述したように、光情報記録媒体の規格は多様化しており、記録されている情報を再生、記録する場合は、１つの光情報記録再生装置で多様な規格の光情報記録媒体に対応する必要がある。そのため、光情報記録再生装置に搭載されている光ピックアップには、ＣＤに対しては中心波長７９０ナノメートル（以後、単位「ナノメートル」を［ｎｍ］と表記することがある。）、ＤＶＤに対しては中心波長６６０［ｎｍ］、ＢＤに対しては４０５［ｎｍ］を持つ半導体レーザが搭載されている。
【００１０】
従来の光ピックアップでは、フォーカスエラーをスポットサイズ法により検出し、トラッキングエラーを３ビーム法、プッシュプル法、または差動プッシュプル法にて検出している（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
図８は、特許文献１に記載された従来の光ピックアップを模式的に示す図である。図８の光ピックアップ１０１は、光源１２２、光源１２２から放射された光ビームを略平行光に変換するコリメートレンズ１２３、回折光を形成する回折手段１２４、往路の光ビームは透過し復路の光ビームを反射するビームスプリッタ１２５、光ビームを光情報記録媒体１０２に集光する対物レンズ１２６、光情報記録媒体１０２からの反射光を平行にするコリメートレンズ１２７、反射光ビームを複数の光ビームに分岐するホログラム素子１０８、シリンドリカルレンズ１０９、光検出素子１１０を備えている。
【００１２】
図９は、図８の光ピックアップ１０１に使用される光検出素子１１０における受光部の配列構成を示す平面図である。図９の光検出素子１１０には、フォーカスエラー信号検出用の受光部１５１、１５２と、トラッキングエラー信号検出用の受光部１５３、１５４、１５５とが設けられている。これらの受光部の出力により、フォーカスエラー信号検出はスポットサイズ法を用いて形成され、トラッキングエラー信号は３ビーム法を用いて形成される。
【００１３】
光情報記録媒体１０２からの反射光が光検出素子１１０上に形成するスポット群の一部または全てに対し、光情報記録媒体１０２上のトラックに沿った方向よりもトラックを横切る方向に対応する方向のスポット径が大きくなる。これは、シリンドリカルレンズ１０９が、光検出素子１１０上における光スポット（反射光による光スポット）の形状を補正する機能を発揮することによって実現されている。部品の製造精度や組立精度がばらつくと、光検出素子１１０上において、受光部１５１〜１５４と光スポットとの位置ずれが発生する。図８、９に示す構成を有する光ピックアップでは、そのような位置ずれが発生した場合にも、プッシュプル信号にオフセットを生じることが抑制される。
【特許文献１】特開２００２−９２９３２号公報（段落番号００２６〜００３２、図２、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特許文献１に開示されている光ピックアップでは、記録後に記録マークの反射率が高くなる光ディスクに対して安定した制御ができなくなるという課題がある。
【００１５】
一般に相変化型の光ディスクでは、記録後に記録マークの反射率が低くなる。このような光ディスクは、Ｈｉｇｈ−ｔｏ−Ｌｏｗ型光ディスクと称されている。一方、記録後に記録マークの反射率が高くなる光ディスクは、Ｌｏｗ−ｔｏ−Ｈｉｇｈ型光ディスクと称され、情報記録層に有機色素含有材料が用いられ、安価に製造される。
【００１６】
上記の光ピックアップでは、フォーカスエラー信号の形成にスポットサイズ法が採用されているため、Ｌｏｗ−ｔｏ−Ｈｉｇｈ型光ディスク上に形成される光スポットがトラックを横断するとき、その反射光強度が高くなるため、フォーカスエラー信号にトラッキングエラー信号によるノイズ（溝横断ノイズ）が重畳されやすくなる。上記構成を有する光ピックアップでは、このような溝横断ノイズにより、サーボ制御が不安定になると考えられる。
【００１７】
また、トラッキングエラー信号検出を３ビーム法によって行う場合、例えばＤＶＤ−ＲやＤＶＤ−ＲＷなどの、２層構成を有する光ディスクの安定な制御が困難になるという問題もある。以下、この理由を説明する。
【００１８】
図１０（ａ）は、ＤＶＤのＬ０層に光スポットを形成して記録または再生しているときの光ディスクの断面を模式的に示している。一方、図１０（ｂ）は、ＢＤのＬ１層に光スポットを形成して記録または再生しているときの光ディスクの断面を模式的に示している。
【００１９】
図１０（ａ）に示すように、ＤＶＤのＬＯ層に光スポットを形成しているとき、Ｌ１層にも光ビームの一部が照射されるため、干渉が発生し、結果として、Ｌ１層での反射光が迷光成分となって光検出素子に入射することとなる。図９に示す受光部１５３、１５５はサブビームの反射光を受けるため、その入射光量が低く、迷光が入射すると、少ない光量であっても影響を大きく受けることになる。この問題は、ＢＤで特に顕著になる。ＢＤでは、光ディスク表面から情報記録層までの距離（光透過カバー厚）が０．１ｍｍと小さいため、２層構造の場合、図１０（ｂ）に示すように、より強い迷光が形成されやすいからである。
【００２０】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、光情報記録媒体の種類に応じて最適なサーボ信号が容易に得られ、記録再生特性に関して安定した制御ができる光ピックアップおよび光情報記録再生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の光ピックアップは、光源と、前記光源から放射された光ビームを０次回折光ビームおよび±１次回折光ビームに分割する第１の回折素子と、前記０次回折光ビームおよび±１次回折光ビームの各々を光情報記録媒体の情報記録層に集光し、前記情報記録層上に３つの光ビームスポットを形成する集光レンズと、前記情報記録層で反射された前記０次回折光ビームを更に複数の回折光ビームに分割する第２の回折素子と、前記情報記録層で反射された前記０次回折光ビームおよび前記±１次折光ビーム、ならびに、前記第２の回折素子によって分割された前記複数の回折光ビームの照射を受けて電気信号に変換する複数の受光部が配列された受光素子とを備える。
【００２２】
好ましい実施形態において、前記受光素子は、前記情報記録層で反射された前記０次回折光ビームおよび前記±１次折光ビームをそれぞれ受けて電気信号に変換する第１の受光部群と、前記第２の回折素子によって分割された前記複数の回折光ビームの少なくとも一部を受けて電気信号に変換する第２の受光部群とを備える。
【００２３】
好ましい実施形態において、前記光情報記録媒体の情報記録層の光学特性に応じて、前記第１の受光部群と前記第２の受光部群とを切り替えて使用する切替回路を備える。
【００２４】
好ましい実施形態において、前記光源と前記集光レンズとの間における光ビームの光路中に、前記反射光ビームの光路を変えるビームスプリッタをさらに備え、前記第１の回折素子は、前記ビームスプリッタと前記情報媒体との間に配置され、前記第２の回折素子は、前記ビームスプリッタと前記受光素子との間に配置されている。
【００２５】
好ましい実施形態において、前記情報記録層の光学特性は、未記録部の反射率よりも記録部の反射率が高くなるＬｏｗ−ｔｏ−Ｈｉｇｈ型および未記録部の反射率よりも記録部の反射率が低くなるＨｉｇｈ−ｔｏ−Ｌｏｗ型のいずれかによって区別される。
【００２６】
本発明の情報記録再生装置は、上記いずれかの光ピックアップと、前記受光素子から出力される電気信号に基づいて複数の種類のサーボ信号を生成し得る前処理回路と、前記光情報記録媒体の前記情報記録層の光学特性を判別し、前記判別結果に応じて、前記光ピックアップの制御に用いるサーボ信号を前記複数の種類のサーボ信号から選択する制御手段とを備える。
【００２７】
好ましい実施形態において、前記光ピックアップが備える前記受光素子は、前記情報記録層で反射された前記０次回折光ビームおよび前記±１次折光ビームをそれぞれ受けて電気信号に変換する第１の受光部群と、前記第２の回折素子によって分割された前記複数の回折光ビームの少なくとも一部を受けて電気信号に変換する第２の受光部群とを備えている。
【００２８】
好ましい実施形態において、前記光情報記録媒体の情報記録層の光学特性に応じて前記第１の受光部群と前記第２の受光部群とを切り替えて使用する切替回路を備える。
【００２９】
好ましい実施形態において、前記光源と前記集光レンズとの間における光ビームの光路中に、前記反射光ビームの光路を変えるビームスプリッタをさらに備え、前記第１の回折素子は、前記ビームスプリッタと前記情報媒体との間に配置され、前記第２の回折素子は、前記ビームスプリッタと前記受光素子との間に配置されている。
【００３０】
好ましい実施形態において、前記情報記録層の光学特性は、未記録部の反射率よりも記録部の反射率が高くなるＬｏｗ−ｔｏ−Ｈｉｇｈ型および未記録部の反射率よりも記録部の反射率が低くなるＨｉｇｈ−ｔｏ−Ｌｏｗ型のいずれかによって区別される。
【００３１】
好ましい実施形態において、前記情報記録層の光学特性がＨｉｇｈ−ｔｏ−Ｌｏｗ型の場合、前記制御手段は、前記第２の受光部群からの出力を用いてトラッキング制御信号を行う。
【００３２】
好ましい実施形態において、前記制御手段は、前記光情報記録媒体が備える情報記録層の数が単数であるか複数であるかをも判別する。
【００３３】
本発明の半導体装置は、上記の情報記録再生装置に備えられる半導体装置であって、前記情報記録再生装置が有する光ピックアップを動作させ、光情報記録媒体の種類を判別するステップと、前記光情報記録媒体の種類に応じてフォーカス制御およびトラッキング制御の方法を選択し、前記光情報記録媒体のフォーカス制御およびトラッキング制御を実行するステップとを前記光情報記録再生装置に実行させるプログラムを内蔵している半導体装置。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、種々の光情報記録媒体に応じて、最適なサーボ信号を選択的に利用することが簡単な構成によって実現可能になり、多様な光情報記録媒体に対して安定した制御が実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を説明する。
【００３６】
（実施形態１）
まず、図１を参照して、本発明による光ピックアップの第１の実施形態を説明する。
【００３７】
本実施形態の光ピックアップ３０は、以下に説明する各部品を備えている。
【００３８】
図１に示される光源１は、光軸に垂直な平面上の光強度分布が長円形である光ビームを放射する半導体レーザである。ＢＤやＨＤ−ＤＶＤなどの光ディスクに対してデータの記録／再生を行う場合、中心波長が４０５［ｎｍ］の青紫色光を放射する半導体レーザが好適に使用される。
【００３９】
光情報記録媒体１５は、例えば、ＢＤ−ＲＯＭ、ＢＤ−Ｒ（単層または複数層）、ＢＤ−ＲＥ（単層または複数層）などの光ディスクであり、記録後に記録マークの反射率が低くなるＨｉｇｈ−ｔｏ−Ｌｏｗ型相変化系光ディスクや、記録後に記録マークの反射率が高くなるＬｏｗ−ｔｏ−Ｈｉｇｈ型色素系光ディスクのいずれであってもよい。
【００４０】
ビーム整形素子２は、光源１から放射された光ビームに対してビーム整形を施す素子である。このビーム整形素子１を光軸方向に移動させることにより、非点収差を所定の値に調整することができる。
【００４１】
回折素子３は、光源１から放射された光ビームを０次光と±１次光の３つの光スポットに分割する。回折素子３を設けたことにより、ＤＰＤ法やＤＰＰ法を用いてトラッキングエラー信号を検出することが可能になる。
【００４２】
ビームスプリッタ４は、光源１から放射された光ビームを反射して向きを変える。光源１から放射された光ビームは、略直線に偏光しており、ビームスプリッタ４は、光源１から放射された光ビーム（往路光）を反射するように設計されている。後述するように、光源１から放射された光ビーム（往路光）と、光情報記録媒体１５からの反射光（復路光）との間には、偏光方向が約９０°異なっている。本実施形態で使用するビームスプリッタ４は、入射光の偏光主軸の向きによって反射／透過特性が異なる性質を有しており、往路光は反射し、復路光は透過するように設計されている。
【００４３】
コリメートレンズ５は、ビームスプリッタ４によって反射された光ビームを略平行光とする。ミラー６は、コリメートレンズ５によって略平行光とされた光ビームを偏向する。
【００４４】
ミラー６によって反射された光は、λ／４板７を透過して直線偏光から円または楕円偏光に変換された後、回折レンズ８に入射する。回折レンズ８は、記録および再生動作を切り替えたときに発生する色収差を補正する。
【００４５】
集光レンズ９は、光ビームを集光して光情報記録媒体１５の情報記録層に光スポットを形成する。光情報記録媒体１５からの反射光は、集光レンズ９、λ／４板７、ミラー６、コリメートレンズ５を通ってビームスプリッタ４に入射する。反射光は、λ／４板７を透過するとき円または楕円偏光から直線偏光に変換される。λ／４板７を透過した反射光の偏光主軸の方向（電場ベクトル方向）は、光源１から放射された光ビームの偏光主軸の方向に直交している。このため、ビームスプリッタ４に入射するとき、光情報記録媒体１５からの反射光の偏光主軸の方向は、ビームスプリッタ４を透過できる方向に平行である。光情報記録媒体１５からの反射光は、ビームスプリッタ４を透過して光学素子１２へ入射する。
【００４６】
光学素子１２は、０次光の反射光を回折して複数の回折光線に分割する機能を有している。例えば、光学素子１２に入射する光ビームの８０％をそのまま０次光として透過し、残り２０％を±１次光として２つに分割して出射する。
【００４７】
検出レンズ１３は、シリンドリカル面を持つレンズである。検出レンズ１３は、光情報記録媒体１５からの反射光に非点収差を発生させ、フォーカスエラー信号検出を非点収差法や差動非点収差法によって行うことができる。
【００４８】
受光素子１４は、検出レンズ１３からの反射光（検出光）を受光し、各種のサーボ信号に変換する。
【００４９】
図２は、受光素子１４における複数の受光部の配置を示す図である。受光部１４ａ、１４ｂ、１４ｃを全体として「第１の受光部群１４ａａ」と称し、受光部１４ｄ、１４ｅ、１４ｆ、１４ｇを全体として「第２の受光部群１４ｂｂ」と称する。
【００５０】
受光部１４ａは、分割された４つの領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄから構成されている。同様に、受光部１４ｂは、分割された４つの領域Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌから構成され、受光部１４ｃは、分割された４つの領域Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈから構成されている。個々の領域Ａ〜Ｌは、入射光の光量（強度）に応じた大きさの電気信号を出力するフォトダイオードなどの光電変換素子である。以下、簡単のため、各領域から出力される電気信号の大きさを、その領域の参照符号によって表すこととする。たとえば、領域Ａから出力される電気信号の大きさを「Ａ」で表すことにする。
【００５１】
なお、受光部１４ｄ、１４ｅ、１４ｆ、１４ｇは、それぞれ、領域Ｂ５、Ｂ６、Ｂ１、Ｂ３から構成されている。これらの領域Ｂ５、Ｂ６、Ｂ１、Ｂ３も、それぞれ、入射光の光量（強度）に応じた大きさの電気信号を出力するフォトダイオードなどの光電変換素子である。これらの領域についても、各領域から出力される電気信号の大きさを、その領域の参照符号によって表すこととする。たとえば領域Ｂ６から出力される電気信号の大きさを「Ｂ６」で表すことにする。
【００５２】
回折素子３によって形成された０次光および±１次光のうち、０次光は、光情報記録媒体１５で反射された後、最終的に受光部１４ａに入射する。一方、±１次光は、光情報記録媒体１５で反射された後、最終的に受光部１４ｂ、１４ｃに入射する。トラッキングエラー信号は、次の数式で表すことができる。
ＤＰＤ法：（Ｂ＋Ｄ）、（Ａ＋Ｃ）                                  ・・・（１）
ＤＰＰ法：（Ｃ＋Ｄ）−（Ａ＋Ｂ）−ｋ［（Ｇ＋Ｈ）−（Ｅ＋Ｆ）］    ・・・（２）
【００５３】
ここで、ｋは係数である。なお、以下に示す多数の式においても、係数ｋが用いられるが、個々の式における係数ｋは、式ごとに異なる値をとり得るものである。
【００５４】
フォーカスエラー信号は、次の数式で表すことができる。
非点収差法：（Ｂ＋Ｄ）−（Ａ＋Ｃ）                        ・・・（３）
差動非点収差法：（Ｂ＋Ｄ）−（Ａ＋Ｃ）＋ｋ［（Ｆ＋Ｈ）−（Ｅ＋Ｇ）］・・・（４）
【００５５】
このように、トラッキングエラーの検出にＤＰＤまたはＤＰＰを用い、フォーカスエラーの検出に非点収差法または差動非点収差法を用いる場合は、受光素子１４の第１の受光部群１４ａａからの出力のみで足り、第２の受光部群１４ｂｂの出力は不要である。本実施形態では、受光素子１４に第１の受光部群１４ａａとは別に第２の受光部群１４ｂｂを設けており、第２の受光部群１４ｂｂの出力を用いてもサーボ信号を生成することが可能である。なお、本明細書における「サーボ信号」とは、トラッキングエラー信号およびフォーカスエラー信号などの信号であり、サーボ制御に用いられる。
【００５６】
本実施形態では、第２の受光部群１４ｂｂに入射する光ビームを形成するため、光学素子１２を用いている。光学素子１２は、上述の通り、反射光ビームの０次光を回折して±１次光を形成する素子であり、ホログラムなどの回折素子から好適に構成され得る。
【００５７】
図３は、光学素子１２の回折領域の区分配置例を示す平面図である。図３に示される円は、光学素子１２に入射する光ビーム（０次光の反射光ビーム）の断面に相当している。図３に示す円の内部は、複数の部分Ｂ１、Ｂ３、Ｂ５、Ｂ６に分割されており、それぞれの部分は異なる回折特性を有している。このため、光学素子１２に入射した光ビーム（０次光反射光ビーム）は、入射位置に応じて異なる方向に回折されることになる。より正確には、光学素子１２に入射した光ビームのうち、回折されない０次光は、図２の受光部１４ａに入射することになる。これに対して、光学素子１２に入射した光ビームのうち、＋１次光として回折された光は、図２の受光部１４ｄ、１４ｅ、１４ｆ、１４ｇに入射することになる。具体的には、図３の部分Ｂ１に入射して回折された＋１次光は、図２の受光部１４ｆ（領域Ｂ１）に入射する。すなわち、図３の領域Ｂ１は、図２の領域Ｂ１に対応している。同様に、図３の領域Ｂ３、Ｂ５、Ｂ６は、図２の領域Ｂ３、Ｂ５、Ｂ６に対応している。
【００５８】
図３に示すような構成を有する光学素子１２によれば、図２における第２の受光部群１４ｂｂを用いて行うトラッキングエラーを検出することができる。本明細書では、このようなトラッキングエラーの検出方法を、ＡＰＰ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｐｕｓｈ  Ｐｕｌｌ）法と称する。ＡＰＰ法で使用する信号は、次の数式で表すことができる。
ＡＰＰ法：（Ｂ３−Ｂ１）−ｋ（Ｂ６−Ｂ５）                      ・・・（５）
【００５９】
なお、ＡＰＰ法に必要な信号は、光学素子１２による＋１次光を用いてすべて得ることができるため、光学素子１２による−１次光を受けるための受光部は不要である。
【００６０】
本実施形態では、上述の回折素子３および光学素子１２を用い、かつ、第１の受光部群１４ａａおよび第２の受光部群１４ｂｂを設けた受光素子１４を用いることにより、一つの光学構成で非点収差法および差動非点収差法の２種類のフォーカスエラー信号検出を切り換えて実現するとともに、ＤＰＤ法、ＤＰＰ法、およびＡＰＰ法の３種類のトラッキングエラー信号検出を適宜切り替えて実現することが可能になる。
【００６１】
光情報記録媒体１５が例えばＢＤ−ＲやＢＤ−ＲＥなどの単層ディスクである場合、以下の表１に示すように、フォーカスエラー信号検出を非点収差法、トラッキングエラー信号検出をＡＰＰ法によって行えば、安定した制御が可能となる。
【００６２】
【表１】
2008305459.tif 000003
【００６３】
また、光情報記録媒体１５が例えばＢＤ−ＲやＢＤ−ＲＥなどの２層ディスクである場合も、以下の表２に示すように、フォーカスエラー信号検出を非点収差法によって、トラッキングエラー信号検出をＡＰＰ法によって行えばよい。
【００６４】
【表２】
2008305459.tif 000004
【００６５】
図４は、受光素子１４における迷光の入射領域を模式的に示す図である。図４から明らかなように、本実施形態では、第１の受光部群１４ａａ周辺の迷光入射領域から第２の受光部群１４ｂｂが離れている。このため、図１０（ｂ）を参照して説明したような迷光による悪影響を受けることなく、安定した制御が可能となる。
【００６６】
なお、光情報記録媒体１５が記録後の記録マークの反射率が高くなる光ディスク（例えば、Ｌｏｗ−ｔｏ−Ｈｉｇｈ型有機色素系光ディスク）である場合は、以下の表３に示すように、フォーカスエラー信号検出を差動非点収差法によって、トラッキングエラー信号検出をＤＰＰ法によって行うようにする。
【００６７】
【表３】
2008305459.tif 000005
【００６８】
ＤＰＰ法によれば、１つの光スポットがトラックを横断するときに発生するトラッキングエラー信号のフォーカスエラー信号への信号もれこみ（溝横断ノイズ）を、３つの光スポットを形成することによってキャンセルすることができるため、Ｌｏｗ−ｔｏ−Ｈｉｇｈ型であっても安定した制御が可能となる。
【００６９】
このように本実施形態では、フォーカス信号検出およびトラッキングエラー信号検出の方法を光ディスクの種類（光学的特性）に応じて適宜に切り替えることができるため、多様な種類の光情報記録媒体に対して安定した制御が可能となり、記録再生特性が向上する。また、簡単な構成により複数の種類のサーボ信号から最適なサーボ信号を選択的に生成できるため、光ピックアップの更なる小型化、軽量化が可能になる。光ディスクの種類とエラー信号検出との関係を以下の表４にまとめる。
【００７０】
【表４】
2008305459.tif 000006
【００７１】
次に図５を参照して、本発明による光情報記録再生装置の実施形態を説明する。
【００７２】
本実施形態の光情報記録再生装置は、本発明による光ピックアップ３０を備えた光ディスク装置５０である。
【００７３】
本実施形態の光ディスク装置５０は、光ピックアップ３０と、光情報記録媒体１５を回転させるスピンドルモータ４３と、光ピックアップ３０の位置を制御する移送モータ４２と、これらの動作を制御する制御手段とを備えている。光ピックアップ３０は、信号処理手段である前処理回路３６、および光ピックアップ３０の集光レンズ９や光源（不図示）の動作を制御する駆動回路４１と電気的に接続され、これらとの間で電気信号の授受を行う。
【００７４】
光情報記録媒体１５から光学的に読み出されるデータは、光ピックアップ３０の受光素子１４（図１）で電気信号に変換される。この電気信号は、図示しない信号接続手段を経由して、前処理回路３６に入力される。前処理回路３６は、光ピックアップ３０から得た電気信号に基づいて、フォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号を含むサーボ信号の生成、ならび再生信号の波形等価、２値化スライス、同期データなどのアナログ信号処理を行う。特に、本実施形態における前処理回路３６は、光ピックアップ３０の受光素子１４から得られる複数の電気信号に基づいて、各種の方法による多様なサーボ信号を生成できるように構成されており、後述するように、装置に装填された光情報記録媒体１５の種類（光学特性）に応じて選択的にサーボ信号を出力することが可能である。
【００７５】
前処理回路３６で生成されたサーボ信号は、制御回路３７に入力される。制御回路３７は、駆動回路４１を介して、光ピックアップ３０の光スポットを光情報記録媒体１５に追従させる。駆動回路４１は、光ピックアップ３０、移送モータ４２、およびスピンドルモータ４３に接続されている。駆動回路４１は、集光レンズ９のフォーカス制御およびトラッキング制御、移送制御、スピンドルモータ制御など一連の制御をデジタルサーボで実現する。駆動回路４１の働きにより、集光レンズ９のアクチュエータ（不図示）の駆動を行うほか、光ピックアップ３０を光情報記録媒体１５の内周や外周へ移送させる移送モータ４２の駆動や、光情報記録媒体１５を回転させるスピンドルモータ４３の駆動が適切に行われる。
【００７６】
前処理回路３６で生成された同期データについては、システムコントローラ４０でデジタル信号処理を行い、図示しないインターフェイス回路を介して記録再生データをホストに転送する。前処理手段３６、制御回路３７、およびシステムコントローラ４０は、中央演算処理手段３８に接続されており、中央演算処理手段３８の指令により動作する。光情報記録媒体１５を回転させ、光ピックアップ３０を目標の位置へ移送させ、光情報記録媒体１５の目標のトラックに光スポットを形成し、追従させるといった制御動作を含む一連の動作を規定するプログラムは、予めファームウエアとして不揮発性メモリ３９などの半導体装置に記憶される。このようなファームウエアは、中央演算処理手段３８により、必要な動作の形態に応じて、不揮発性メモリ３９から読み出される。
【００７７】
なお、本明細書では、前処理回路３６、制御回路３７、中央線算処理手段、不揮発性メモリ３９、およびシステムコントローラ４０を、全体として「制御手段」と称することとする。
【００７８】
光情報記録媒体１５の典型的な光ディスクでは、その内周部にＴＯＣと呼ばれるディスク情報が記録されている。このＴＯＣを再生したり、また情報記録層の反射率の違いに起因する信号振幅の大きさの相違を前処理回路３６で判別すれば、光ディスクの種類を判別することができる（ディスク判別）。判別した光情報記録媒体１５の種類に応じて、用いるべきフォーカスエラー信号検出、トラッキングエラー信号検出を決定する。
【００７９】
ディスク判別の結果と、用いるフォーカスエラー信号検出およびトラッキングエラー信号検出の方法との関係は、例えば表４に示す通りである。本実施形態における光情報記録媒体１５の種類とフォーカスエラー信号検出およびトラッキングエラー信号検出との関係は、予めファームウエアとして不揮発性メモリ３９に記憶されている。本実施形態の光ディスク装置は、ディスク判別の結果に応じて最適なフォーカス信号検出およびトラッキングエラー信号検出を選択する機能を有しており、多様な種類の光情報記録媒体に対して安定した制御が可能となる。
【００８０】
本実施形態によれば、判別した光情報記録媒体の種類に応じて、フォーカス信号検出およびトラッキングエラー信号検出を切り替えることにより、多様な種類の光情報記録媒体に対して安定した制御が可能となる。
【００８１】
本実施形態では、光ピックアップ３０が出力する電気信号に基づいて、情報記録再生装置内の制御手段が複数のサーボ信号を生成し得る構成を有しているが、本発明は、このような場合に限定されない。光ピックアップ３０そのものが、光情報記録媒体の種類に応じて選択されたサーボ信号を出力するための「切替回路」を備えていても良い。光情報記録媒体の種類の判別（ディスク判別）は、情報記録再生装置の制御手段が行うが、この制御手段が切替信号を光ピックアップ３０の切替回路に与えることにより、ディスク判別結果に応じた最適なサーボ信号を光ピックアップから選択的に出力させることも可能である。
【００８２】
図１１は、不揮発メモリ３９に内蔵されたプログラムによる最適サーボ信号選択動作の手順の一例を示すフローチャートである。
【００８３】
まず、装置の起動後、プログラムは中央演算処理手段３８の指令により、光ピックアップ３０を動作させて光情報記録媒体１５にレーザ光を照射させる（ステップＳ１）。そして、光ピックアップ３０に記録されているデータを反射光から前処理回路３６に取得・検出させる（ステップＳ２：信号検出）。この作業により、光情報記録媒体１５の種類を判別することができる（ステップＳ３：ディスク判別）。ディスク判別は、光情報記録媒体１５の内周部に位置するディスク情報領域からディスク情報を取得することによって行うことができる。また、出力信号振幅の大きさ度合いなどに基づいて光ディスクの種類を決定することもできる。
【００８４】
ステップＳ４では、予め不揮発メモリ３９に記録されている、各種ディスクに応じた制御式（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）、（７）、（８）のいずれかを選択し、ステップＳ５において、最適なサーボ信号を用いて光ディスクのサーボ制御（フォーカス制御およびトラッキング制御）を開始する。これ以降の処理は、公知の手順と変わりないため、ここでは説明を省略する。
【００８５】
（実施形態２）
次に、図６を参照しながら本発明による光ピックアップの第２の実施形態を説明する。
【００８６】
図６は、本実施形態における光ピックアップの構成を示す模式図であり、実施形態１における光ピックアップの構成要素に対応する構成要素には、同一の参照符号を付している。本実施形態の光ピックアップ装置が有する構成のうち、実施形態１の光ピックアップと共通する部分については、説明を繰り返さないこととする。
【００８７】
図６に示す光ピックアップは、中心波長が６６０［ｎｍ］の赤色光ビームと、中心波長が７９０［ｎｍ］の赤外色光ビームを放射する半導体レーザパッケージを有する第２の光源１０を備えている。第２の光源１０は、モノリシック型半導体レーザチップを有しており、赤色の発光点と赤外色の発光点位置が所定の間隔、例えば１１０ミクロンの間隔で配置されている。
【００８８】
ＣＤ／ＤＶＤ用の回折素子１６は、第２の光源１０から放射する光ビームを中心波長が赤色、赤外色のそれぞれを０次光と±１次光の３つの光スポットに分割する。プリズム１１は、第２の光源１０から放射された光ビームを偏向する。第２のミラー１７は、第２の光源１０からの光ビームを鉛直に偏向する。第１のミラー６は、中心波長が青色波長帯の光を全反射し、中心波長が赤色、赤外色帯域の光を透過するように設計されている。
【００８９】
第１のミラー６を透過した光は、第２のミラー１７で反射された後、第２のλ／４板１８および第２の集光レンズ１９を透過して、光情報記録媒体１５の情報記録層上に集光する。光情報記録媒体１５の情報記録層で反射された光は、実施形態１の光ピックアップ３０について説明したように、受光素子１４へ導かれる。
【００９０】
図７は、本実施形態で好適に使用される受光素子１４における複数の受光部の配置を示している。受光部１４ａ、１４ｂ、１４ｃを全体として「第１の受光部群１４ａａ」、受光部１４ｄ、１４ｅ、１４ｆ、１４ｇを全体として「第２の受光部群１４ｂｂ」、受光部１４ｈ、１４ｉ、１４ｊを全体として「第３の受光部群１４ｃｃ」と称することとする。
【００９１】
第２の光源１０から放射された赤色の光ビームのうち、ＣＤ／ＤＶＤ用の回折素子１６によって形成された０次光は、受光部１４ａに入射し、±１次光は受光部１４ｂ、１４ｃに入射する。赤色の波長帯におけるエラー信号は、式（１）、（２）、（３）、（４）、（５）で表すことができる。
【００９２】
第２の光源１０から放射される赤外色の光ビームの発光点は、前述したように、赤色光ビームの発光点から所定の間隔だけ離れている。このため、第３の受光部群１４ｃｃを第１の受光部群１４ａａから所定の距離だけ離して配置することにより、赤外色の反射光を１つの受光素子で受けることができる。赤外色の波長帯でのトラッキングエラー信号は、次の数式で表すことができる。
ＤＰＤ法：（ｂ＋ｄ）、（ａ＋ｃ）                                  ・・・（６）
ＤＰＰ法：（ｃ＋ｄ）−（ａ＋ｂ）−ｋ（ｇ−ｅ）                  ・・・（７）
【００９３】
フォーカスエラー信号は、次の数式で表すことができる。
非点収差法：（ｂ＋ｄ）−（ａ＋ｃ）                              ・・・（８）
【００９４】
ＣＤ／ＤＶＤ用の回折素子１６及び光学素子１２を用い、かつ、受光部を第１の受光部群１４ａａ、第２の受光部群１４ｂｂ、第３の受光部群１４ｃｃを備える受光素子１４を用いることにより、一つの光学構成で光情報記録媒体の種類に応じて最適なフォーカスエラー信号検出、トラッキングエラー検出を選択できる。
【００９５】
本実施形態でも、フォーカス信号検出およびトラッキングエラー信号検出を容易に切り替えることができ、ＢＤ、ＤＶＤ、およびＣＤを含む多様な光情報記録媒体に対して安定した制御が可能となる。また、簡単な構成でサーボ信号を最適な選択をすることができるため、小型化、軽量化が容易に構成できる光ピックアップを提供することができる。
【００９６】
なお、本実施形態において、図６に示す集光レンズ９に代えて、青色、赤色、および赤外色の各波長帯のすべての光ビームを集光できる集光レンズを使用すれば、第２のミラー１７、第２のλ／４板１８、第２の集光レンズ１９を備える必要が無くなり、小型化を進めることができる。
【００９７】
本実施形態の光ピックアップは、実施形態１の光ピックアップと同様、図５に示す情報記録再生装置に用いることができる。また、図５に示す装置以外の公知の光ディスク装置にも適用して効果を得ることができる。
【００９８】
なお、光情報記録媒体の種類を判別するため、光情報記録媒体の内周または外周の領域にてテスト記録を行ってもよい。その場合、テスト記録を行った部分からの反射光を測定し、記録部分の反射光強度未記録部分の反射光強度よりも高くなるか低くなるかに応じて、光情報記録媒体の種類を判別することができる。
【００９９】
本発明に適用可能な光情報記録媒体は、ＢＤに限定されず、ＨＤ−ＤＶＤ型の光ディスクであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明の光ピックアップおよび光情報記録再生装置は、ＢＤなどの複数種類の光情報記録媒体に対してデータの記録／再生が可能な光ピックアップや光情報記録再生装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】実施形態１における光ピックアップの構成を示す模式図である。
【図２】実施形態１における受光素子の受光部配置例を示す平面図である。
【図３】実施形態１における光ピックアップの、光学素子の反射光分割領域を示す図である。
【図４】実施形態１における受光素子に迷光照射領域を模式的に示す平面図である。
【図５】実施形態１における光情報記録再生装置の構成を示す模式図である。
【図６】実施形態２における光ピックアップの構成を示す模式図である。
【図７】実施形態２における受光素子の受光部配置例を示す平面図である。
【図８】従来の光ピックアップの構成を示す模式図である。
【図９】従来の光ピックアップの、受光素子の受光部配置の模式図である。
【図１０】（ａ）は、ＤＶＤ２層ディスクの構成模式図、（ｂ）はＢＤ２層ディスクの構成模式図である。
【図１１】実施の形態１および２における動作プログラムの手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０２】
１    光源
３    回折素子（第１の回折素子）
４    ビームスプリッタ（偏光ビームスプリッタ）
５    コリメートレンズ
６    ミラー
７    λ／４板
９    集光レンズ
１２    光学素子（第２の回折素子）
１３    検出レンズ
１４    受光素子
１４ａａ    第１の受光部群
１４ｂｂ    第２の受光部群
１５    光情報記録媒体
３０    光ピックアップ
５０    情報記録再生装置
【図１】
2008305459.tif 000007
【図２】
2008305459.tif 000008
【図３】
2008305459.tif 000009
【図４】
2008305459.tif 000010
【図５】
2008305459.tif 000011
【図６】
2008305459.tif 000012
【図７】
2008305459.tif 000013
【図８】
2008305459.tif 000014
【図９】
2008305459.tif 000015
【図１０】
2008305459.tif 000016
【図１１】
2008305459.tif 000017