(57)【要約】【課題】フォーカシングエラーを正確に検出することによってフォーカシングサーボの性能向上を図る。【解決手段】光ディスクＸに照射されるメインビームＬ１及び２つのサブビームＬ２，Ｌ３の内、サブビームの一方Ｌ２を上記光ディスクＸに対してプラス側にデフォーカスして他方Ｌ３を上記光ディスクＸに対してマイナス側にデフォーカスし、さらに上記サブビームＬ２，Ｌ３の光ディスクＸ上の照射範囲である２つのサブスポットのスポットサイズを検出して比較することによってメインビームＬ１の光ディスクＸに対するフォーカシング制御を行う。【選択図】              図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ディスクに照射されるメインビーム及び２つのサブビームの内、サブビームの一方を前記光ディスクに対してプラス側にデフォーカスし、他方を前記光ディスクに対してマイナス側にデフォーカスし、さらに前記サブビームの光ディスク上の照射範囲である２つのサブスポットのスポットサイズを検出して比較することによってメインビームの光ディスクに対するフォーカシング制御を行うことを特徴とするサーボ装置。
【請求項２】
前記各々のサブビームの戻り光の強度分布を検出してサブビーム強度信号として各々出力する２つのサブフォトディテクタと、
前記一方のサブビーム強度信号と他方のサブビーム強度信号とを比較することによってフォーカシングエラー信号を生成して出力するフォーカシングエラー信号生成手段と、
前記フォーカスエラー信号に基づいて前記メインビームの光ディスクに対するフォーカシングを制御するフォーカシング制御手段と
を備えることを特徴とする請求項１記載のサーボ装置。
【請求項３】
前記メインビーム及び前記サブビームは、単一のレーザ光が回折格子によって回折光として分岐されることによって生成されることを特徴とする請求項１または２記載のサーボ装置。
【請求項４】
前記サブフォトディテクタは、長方形状の受光面を有するフォトダイオードが各々の受光面の長辺が平行となるように、かつ、各々の受光面が同一面内となるように３つ以上設けられたものであり、前記フォトダイオードの受光面の長辺は、前記サブビームの前記サブフォトディテクタ上の照射範囲が前記レーザ光の波長変動に伴って移動する方向と平行となるように姿勢設定されていることを特徴とする請求項３記載のサーボ装置。
【請求項５】
前記メインビームの光ディスク上の照射範囲であるメインスポットの強度バランス及び前記サブスポットの強度バランスを検出して比較することによってメインビームの光ディスクに対するトラッキング制御を行うことを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載のサーボ装置。
【請求項６】
前記メインビームの戻り光の強度分布を検出してメインビーム強度信号として出力するメインフォトディテクタと、前記メインビーム強度信号及びサブビーム強度信号を比較することによってトラッキングエラー信号を生成して出力するトラッキングエラー信号生成手段と、前記トラッキングエラー信号に基づいて前記メインビームの光ディスクに対するトラッキングを制御するトラッキング制御手段とをさらに備え、前記サブフォトディテクタには、前記フォトダイオードが前記サブスポットの光ディスクに対する線速度方向を境界とした一方の側と他方の側の強度を同様に検出するように複数設けられることを特徴とする請求項２〜５いずれかに記載のサーボ装置。
【請求項７】
光ディスク情報記録再生手段においてメインビームを用いて光ディスクに情報の記録／再生を行う光ディスク情報記録再生装置であって、
光ディスクに対してメインビームと、一方を光ディスクに対しプラス側にデフォーカスさせ、他方を光ディスクに対しマイナス側にデフォーカスさせた２つのサブビームとを照射すると共に、前記メインビーム及び前記サブビームの戻り光を受光して出射する対物レンズを具備する光ピックアップ装置と、
前記サブビームの光ディスク上の照射範囲である２つのサブスポットのスポットサイズを検出して比較することによってメインビームの光ディスクに対するフォーカシング制御を行うサーボ装置と
を備えることを特徴とする光ディスク情報記録再生装置。
【請求項８】
前記光ピックアップ装置は、
単一のレーザ光を出射する光源と、
前記レーザ光を０次光であるメインビームと±１次光である２つのサブビームとに分岐する回折格子と
を備えることを特徴とする請求項７記載の光ディスク情報記録再生装置。
【請求項９】
前記回折格子は、ｏｆｆ−ａｘｉｓ  ｈｏｌｏｇｒａｍであることを特徴とする請求項８に記載の光ディスク情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サーボ装置並びに光ディスク情報記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスク情報記録再生装置等の光ディクス装置では、周知のように光ディスク上のピット列を光信号として検出することにより記録情報を再生する。このような光ディスク装置は、読出光であるメインビームを正確にピットに照射するためのトラッキングサーボとメインビームのフォーカスをピットに合わせるためのフォーカシングサーボとの共動によって記録情報を正確に再生する。すなわち、光ディスク装置は、これら両サーボが機能することにより各ピットの有無を戻り光の強度変化として正確に検出し、その結果、記録情報を再生する。
【０００３】
ところで、上記トラッキングサーボの手法として、周知の差動プッシュプル法がある。この差動プッシュプル法は、上記光ディスク上におけるメインビームの照射範囲であるメインスポットに対して各々光ディスクの半径方向に１／２トラックピッチだけずれた２つのサブビームを光ディスク上に照射する。そして、メインスポット及び２つのサブスポット（サブビームの照射範囲）の戻り光から各々プッシュプル信号を生成し、これら各プッシュプル信号からトラッキングエラー量を示す差動プッシュプル信号（トラッキングエラー信号）を生成し、このトラッキングエラー信号を用いてトラッキングサーボを実現するものである。
【０００４】
周知のように、上記差動プッシュプル法によって、メインスポットにおけるオフセットがキャンセルされたトラッキングエラー信号が生成される。このオフセットとは、上記戻り光の強度分布の偏り等によりトラッキングエラー信号に発生する信号であり、本来のトラッキング中位位置に対して誤差を与えるものである。仮にサブビームをディスク上に照射せずにメインスポットのみからプッシュプル信号を生成して該プッシュプル信号からトラッキングエラーを検出するとする。すると、対物レンズシフト等により、レンズに入射する強度分布に偏りが発生し、メインスポットにオフセットが発生した場合には、メインスポットがトラック上の正確な位置にあるにもかかわらず、オフセットによってトラッキングエラーが検出されてしまう。結果、トラッキングサーボ系が不安定になる。
【０００５】
ところで、上記差動プッシュプル法では、上述のようにメインスポットに対して各々光ディスクの半径方向に１／２トラックピッチだけずれたディスク上に２つのサブビームを照射することが上記オフセットをキャンセルするための条件となっている。そのため、単一の光ピックアップ装置によってトラックピッチの異なるディスク（例えば、ＤＶＤ−ＲとＤＶＤ−ＲＡＭ）の再生あるいは記録を行う場合には、サブビームの照射位置を一方のディスク（例えば、ＤＶＤ−Ｒ）に合わせて調整した場合、他方のディスク（例えば、ＤＶＤ−ＲＡＭ）では、トラックピッチが異なるために上記オフセットをキャンセルできない。
【０００６】
特開平９−２１９０３０号公報には、このような差動プッシュプル法の問題点を解決するための技術が開示されている。この技術は、サブスポットをデフォーカスさせることによって、上記オフセットに影響されることなくトラッキングエラーを検出するものである。
【０００７】
一方、上記フォーカシングエラーを検出する一般的な方法として非点収差法がある。この非点収差法は、光ディスクからの戻り光にシリンドリカルレンズ等によって非点収差を付加し、この非点収差が付加された上記戻り光のファーフィールド像からフォーカシングエラーを検出することによって、対物レンズのフォーカシングサーボを実現するものである。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−２１９０３０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平９−２１９０３０号公報の技術では、トラキングエラーを正確に検出することができてもフォーカシングエラーを正確に検出することについては考慮されておらず性能的には不十分である。また、これに加え特開平９−２１９０３０号公報の技術は、構成が複雑であるためコストが高くなる。
【００１０】
上記非点収差法におけるファーフィールド像は、ディスクのピットのエッジによる回折光が混入することによって、いわゆるベースボールパターンとなっている。このベースボールパターンは、周知のようにフォトディテクタ上において左右対称となっているため、非点収差法における信号処理の過程でキャンセルされる。しかしながら、実際には光ピックアップ装置の製造誤差やトラッキングエラーによって上記戻り光の位置がフォトディテクタ上でずれるため、ファーフィル像は上記フォトディテクタ上において左右対称でなくなる。この結果、フォーカシングエラーにトラッキングエラーが混入する、いわゆるクロストークが発生し、フォーカシングサーボ系が不安定になる。
【００１１】
すなわち、特開平９−２１９０３０号公報に開示された技術は、トラッキングサーボの性能を向上させることはできるが、フォーカシングサーボの性能向上をも実現できるものではないので、性能的に不十分である。
【００１２】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、以下の点を目的とするものである。
（１）トラッキングエラー及びフォーカシングエラーを共に正確に検出することによってトラッキングサーボ及びフォーカシングサーボの性能向上を図る。
（２）フォーカシングエラーを正確に検出することによってフォーカシングサーボの性能向上を図る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、サーボ装置に係る第１の手段として、光ディスクに照射されるメインビーム及び２つのサブビームの内、サブビームの一方を上記光ディスクに対してプラス側にデフォーカスし、他方を上記光ディスクに対してマイナス側にデフォーカスし、さらに上記サブビームの光ディスク上の照射範囲である２つのサブスポットのスポットサイズを検出して比較することによってメインビームの光ディスクに対するフォーカシング制御を行うという構成を採用する。
【００１４】
サーボ装置に係る第２の手段として、上記第１の手段において、上記各々のサブビームの戻り光の強度分布を検出してサブビーム強度信号として各々出力する２つのサブフォトディテクタと、上記一方のサブビーム強度信号と他方のサブビーム強度信号とを比較することによってフォーカシングエラー信号を生成して出力するフォーカシングエラー信号生成手段と、上記フォーカスエラー信号に基づいて上記メインビームの光ディスクに対するフォーカシングを制御するフォーカシング制御手段とを備えるという構成を採用する。
【００１５】
サーボ装置に係る第３の手段として、上記第１または第２の手段において、上記メインビーム及び上記サブビームは、単一のレーザ光が回折格子によって回折光として分岐されることによって生成されるという構成を採用する。
【００１６】
サーボ装置に係る第４の手段として、上記第３の手段において、上記サブフォトディテクタは、長方形状の受光面を有するフォトダイオードが各々の受光面の長辺が平行となるように、かつ、各々の受光面が同一面内となるように３つ以上設けられたものであり、上記フォトダイオードの受光面の長辺は、上記サブビームの上記サブフォトディテクタ上の照射範囲が上記レーザ光の波長変動に伴って移動する方向と平行となるように姿勢設定されているという構成を採用する。
【００１７】
サーボ装置に係る第５の手段として、上記第１〜第４いずれかの手段において、上記メインビームの光ディスク上の照射範囲であるメインスポットの強度バランス及び上記サブスポットの強度バランスを検出して比較することによってメインビームの光ディスクに対するトラッキング制御を行うという構成を採用する。
【００１８】
サーボ装置に係る第６の手段として、上記第２〜第５いずれかの手段において、上記メインビームの戻り光の強度分布を検出してメインビーム強度信号として出力するメインフォトディテクタと、上記メインビーム強度信号及びサブビーム強度信号を比較することによってトラッキングエラー信号を生成して出力するトラッキングエラー信号生成手段と、上記トラッキングエラー信号に基づいて上記メインビームの光ディスクに対するトラッキングを制御するトラッキング制御手段とをさらに備え、上記サブフォトディテクタには、上記フォトダイオードが上記サブスポットの光ディスクに対する線速度方向を境界とした一方の側と他方の側の強度を同様に検出するように複数設けられるという構成を採用する。
【００１９】
光ディスク情報記録再生手段に係る第１の手段として、光ディスク情報記録再生手段においてメインビームを用いて光ディスクに情報の記録／再生を行う光ディスク情報記録再生装置であって、光ディスクに対してメインビームと、一方を光ディスクに対しプラス側にデフォーカスさせ、他方を光ディスクに対しマイナス側にデフォーカスさせた２つのサブビームとを照射すると共に、上記メインビーム及び上記サブビームの戻り光を受光して出射する対物レンズを具備する光ピックアップ装置と、上記サブビームの光ディスク上の照射範囲である２つのサブスポットのスポットサイズを検出して比較することによってメインビームの光ディスクに対するフォーカシング制御を行うサーボ装置とを備えるという構成を採用する。
【００２０】
光ディスク情報記録再生手段に係る第２の手段として、上記第１の手段において、上記光ピックアップ装置は、単一のレーザ光を出射する光源と、上記レーザ光を０次光であるメインビームと±１次光である２つのサブビームとに分岐する回折格子とを備えるという構成を採用する。
【００２１】
光ディスク情報記録再生手段に係る第３の手段として、上記第２の手段において、上記回折格子は、ｏｆｆ−ａｘｉｓ  ｈｏｌｏｇｒａｍであるという構成を採用する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係るサーボ装置並びに光ディスク情報記録再生装置の一実施形態について説明する。
【００２３】
図１は、本実施形態に係る光ディスク情報記録再生装置の要部機能構成を示したブロック図である。この図において、符号１は光ピックアップ装置、２は情報信号記録再生回路（情報信号記録再生手段）、３はサーボ装置、Ｘは光ディスクである。なお、サーボ装置３は、フォトダイオード（フォトディテクタ）４、フォーカシングエラー信号生成回路（フォーカシングエラー信号生成手段）５、フォーカシング制御回路（フォーカシング制御手段）６、トラッキングエラー信号生成回路（トラッキングエラー信号生成手段）７、トラッキング制御回路（トラッキング制御手段）８から構成されている。
【００２４】
光ピックアップ装置１は、メインビームＬ１と２つのサブビームＬ２，Ｌ３を光ディスクＸに照射して、上記メインビームＬ１及び２つのサブビームＬ２，Ｌ３の戻り光をサーボ装置３のフォトダイオード４に入射させるものである。図２は、この光ピックアップ装置１の光学系の構成図である。この図において１ａは光源、１ｂはホログラム（回折格子）、１ｃはコリメータリレンズ、１ｄはビームスプリッタ、１ｅは対物レンズ、１ｆはセンサレンズである。
【００２５】
光源１ａは、例えばＤＶＤ（Ｄｅｓｉｔａｌ  Ｖｉｄｅｏ  Ｄｉｓｃ）を光ディスクＸとして用いる場合には、波長６５５ｎｍのレーザ光Ｌ４を出射するものであり、光ディスクＸの情報を再生する場合には低出力のレーザ光Ｌ４を出射し、光ディスクＸに情報を記録する場合には強出力のレーザ光Ｌ４を出射する。ホログラム１ｂは、集光機能を有した回折格子（例えば、ｏｆｆ−ａｘｉｓ  ｈｏｌｏｇｒａｍ）であり、上記レーザ光Ｌ４をホログラム面１ｂａで回折させることによって、０次光であるメインビームＬ１と±１次光であるサブビームＬ２，Ｌ３とを生成して出射するものである。この、ホログラム１ｂは、上記メインビームＬ１のフォーカス位置に対し、一方のサブビームＬ２がプラス側でフォーカスし、他方のサブビームＬ３がマイナス側でフォーカスするように上記レーザ光Ｌ４を分岐する。また、ホログラム１ｂは、上記メインビームＬ１及び２つのサブビームＬ２，Ｌ３が光ディスクＸに照射された際に各々の照射範囲であるメインスポット及び２つのサブスポットが光ディスクＸの線速度方向に配列されるように、上記レーザ光Ｌ４を分岐する。
【００２６】
なお、上記レーザ光Ｌ４がホログラム１ｂによって回折されることによって±１次光より高次の回折光も発生するが、本発明において±１次光より高次の回折光は用いない。そのため、±１次光より高次の回折光が信号再生等の障害となる場合には、上記ホログラム１ｂのグレーティングの断面形状を鋸歯状にすること等によって±１次光より高次の回折光を発生を抑制する必要がある。
【００２７】
コリメータレンズ１ｃは、上記メインビームＬ１及び２つのサブビームＬ２，Ｌ３を平行光として出射するものである。ビームスプリッタ１ｄは、上記コリメータリレンズ１ｃから入射された上記メインビームＬ１及び２つのサブビームＬ２，Ｌ３を透過して対物レンズ１ｅに入射させると共に対物レンズ１ｅから入射された上記メインビームＬ１及び２つのサブビームＬ２，Ｌ３の戻り光をセンサレンズ１ｆに向けて全反射させるものである。
【００２８】
対物レンズ１ｅは、上記メインビームＬ１を光ディスクＸの記録面にフォーカスさせるように上記メインビームＬ１及び２つのサブビームＬ２，Ｌ３を集光して上記光ディスクＸに照射すると共に、メインビームＬ１及び２つのサブビームＬ２，Ｌ３の戻り光を集光して出射するものである。この対物レンズ１ｅは、上記メインビームＬ１を光ディスクＸの記録面にフォーカスさせるので、上記一方のサブビームＬ２は光ディスクＸの記録面に対してプラス側にデフォーカスされ、他方のサブビームＬ３は光ディスクの記録面に対してマイナス側にデフォーカスされた状態となる。
【００２９】
センサレンズ１ｆは、ビームスプリッタ１ｄから入射された上記メインビームＬ１及び２つのサブビームＬ２，Ｌ３の戻り光を集光して上記メインビームＬ１の戻り光をフォトダイオード４の受光面にフォーカスするように上記フォトダイオード４に照射するものである。このセンサレンズ１ｆは、上記メインビームＬ１の戻り光をフォトダイオード４の受光面にフォーカスさせるので、上記一方のサブビームＬ２の戻り光はフォトダイオード４の受光面に対してマイナス側にデフォーカスされ、他方のサブビームＬ３の戻り光はフォトダイオード４の受光面に対してプラス側にデフォーカスされた状態となる。
【００３０】
また、上記光ピックアップ装置１の内部には、フォーカシング制御回路６及びトラッキング制御回路８から入力される信号に基づいて、上記対物レンズ１ｅを光ディスクＸのフォーカス方向及びトラッキング方向に移動させるアクチュエータ（図示せず）が設けられている。このアクチュエータは、周知のようにムービングコイル方式またはムービングマグネット方式を用いて上記対物レンズを移動させるものであり、本発明のサーボ装置の一部を成すものである。
【００３１】
再び図１の説明に戻ると、サーボ装置３は、上記対物レンズ１ｅを光ディスクＸのフォーカス方向及びトラッキング方向に移動させることによって、上記メインビームＬ１を正確にピットに照射すると共にメインビームＬ１のフォーカスを正確にピットに合わせるものである。以下上記サーボ装置についてさらに詳説する。
【００３２】
フォトダイオード４は、上記光ピックアップ装置１の筐体内部に設置されており、図３に示すように、メインビームＬ１の戻り光の強度を検出するメインフォトダイオード４ａ、一方のサブビームＬ２の戻り光の強度を検出する第１のサブフォトダイオード４ｂ及び他方のサブビームＬ３の戻り光の強度を検出する第２のサブフォトダイオード４ｃから構成されている。
【００３３】
メインフォトダイオード４ａは、正方形状の受光面Ａ〜Ｄを有する４分割フォトダイオードであり、各々の受光面Ａ〜Ｄで検出した上記メインビームＬ１の戻り光の強度をメインビーム強度信号として出力するものである。すなわち、メインフォトダイオード４ａは、上記メインビームＬ１の戻り光の強度分布を検出してメインビーム強度信号として出力するものである。
【００３４】
第１のサブフォトダイオード４ｂは、短冊形状の受光面Ｅ〜Ｈを有する４分割フォトダイオードであり、受光面Ｅの一方の長辺と受光面Ｆの他方の長辺、受光面Ｆの一方の長辺と受光面Ｇの他方の長辺、受光面Ｇの一方の長辺と受光面Ｈの他方の長辺が接合されている。この第１のサブフォトダイオード４ｂは、各々の受光面Ｅ〜Ｈで検出した上記一方のサブビームＬ２の戻り光の強度をサブビーム強度検出信号として出力するものである。すなわち、第１のサブフォトダイオード４ｂは、上記一方のサブビームＬ２の戻り光の強度分布を検出してサブビーム強度信号として出力するものである。
【００３５】
第２のサブフォトダイオード４ｃは、上記第１のサブフォトダイオード４ｂと同様な短冊形状の受光面Ｉ〜Ｌを有する４分割フォトダイオードであり、受光面Ｉの一方の長辺と受光面Ｊの他方の長辺、受光面Ｊの一方の長辺と受光面Ｋの他方の長辺、受光面Ｋの一方の長辺と受光面Ｌの他方の長辺が接合されている。この第２のサブフォトダイオード４ｃは、各々の受光面Ｉ〜Ｌで検出した上記他方のサブビームＬ３の戻り光の強度をサブビーム強度検出信号として出力するものである。すなわち、第２のサブフォトダイオード４ｃは、上記他方のサブビームＬ３の戻り光の強度分布を検出してサブビーム強度信号として出力するものである。
【００３６】
また、上記短冊形状の受光面Ａ〜Ｌの長辺及び受光面Ａ，Ｃと受光面Ｂ，Ｄとの境界線は、サブビームＬ２，Ｌ３の戻り光のフォトダイオード４上の照射範囲が上記レーザ光Ｌ４の波長変動によって移動する方向と平行になるようにされている。
【００３７】
すなわち、上記メインスポット及び２つのサブスポットが光ディスクＸの線速度方向に配列されていると共に、上記短冊形状の受光面Ａ〜Ｌの長辺がサブビームＬ２，Ｌ３の戻り光のフォトダイオード４上の照射範囲が上記レーザ光Ｌ４の波長変動によって移動する方向と平行になるようにされているので、サブビームＬ２，Ｌ３の戻り光の強度分布を検出することによって、フォトダイオード４は、上記サブスポットの光ディスクに対する線速度方向を境界とした一方の側と他方の側の強度を同様に各々検出する。
【００３８】
フォーカシングエラー信号生成回路５は、上記サブビーム強度信号からフォーカシングエラー信号を生成して、該フォーカシングエラー信号をフォーカシング制御回路６に出力するものである。図４は上記フォーカシングエラー信号生成回路５の概念図である。この図に示すように、フォーカシングエラー信号生成回路５は、複数のオペアンプ５ａ〜５ｇから構成されている。このフォーカシングエラー信号生成回路５は、下式（１）の演算を行い、その結果をフォーカシングエラー信号として出力する。なお、下式（１）において、Ｅ〜Ｌはフォトダイオード４の受光面Ｅ〜Ｌにおいて検出された光強度信号、ｋ１〜ｋ２は光量比を考慮した係数である。
ｋ１・｛（Ｅ＋Ｈ）−（Ｆ＋Ｇ）｝−ｋ２・｛（Ｉ＋Ｌ）−（Ｊ＋Ｋ）｝＝フォーカシングエラー信号…（１）
【００３９】
すなわち、オペアンプ５ａは受光面Ｅにおいて検出された一方のサブビームＬ２の戻り光の強度と受光面Ｈにおいて検出された一方のサブビームＬ２の戻り光の強度とを加算して出力するものであり、オペアンプ５ｂは受光面Ｆにおいて検出された一方のサブビームＬ２の戻り光の強度と受光面Ｇにおいて検出された一方のサブビームＬ２の戻り光の強度とを加算して出力するものであり、オペアンプ５ｃは受光面Ｉにおいて検出された他方のサブビームＬ３の戻り光の強度と受光面Ｌにおいて検出された他方のサブビームＬ３の戻り光の強度とを加算して出力するものであり、オペアンプ５ｄは受光面Ｊにおいて検出された他方のサブビームＬ３の戻り光の強度と受光面Ｋにおいて検出された他方のサブビームＬ３の戻り光の強度とを加算して出力するものである。
【００４０】
オペアンプ５ｅは外部抵抗によって増幅度がｋ１倍に設定されたものであり、上記オペアンプ５ａから入力された信号から上記オペアンプ５ｂから入力された信号を減算して出力するものである。オペアンプ５ｆは外部抵抗によって増幅度がｋ２倍に設定されたものであり、上記オペアンプ５ｃから入力された信号から上記オペアンプ５ｄから入力された信号を減算して出力するものである。
【００４１】
また、オペアンプ５ｇは上記オペアンプ５ｅから入力された信号から上記オペアンプ５ｆから入力された信号を減算してフォーカシングエラー信号としてフォーカシング制御回路６に出力するものである。
【００４２】
フォーカシング制御回路６は、上記フォーカシングエラー信号生成回路５から入力されたフォーカシングエラー信号に対応した電流、すなわちフォーカシング駆動信号を光ピックアップ装置１の内部に設置されたアクチュエータに出力する。
【００４３】
トラッキングエラー信号生成回路７は、上記サブビーム強度信号及びメインビーム強度信号からトラッキングエラー信号を生成して、該トラッキングエラー信号をトラッキング制御回路８に出力するものである。図５は上記トラッキングエラー信号生成回路７の概念図である。この図に示すように、トラッキングエラー信号生成回路７は、複数のオペアンプ７ａ〜７ｊから構成されている。このトラッキングエラー信号生成回路７は、下式（２）の演算を行い、その結果をトラッキングエラー信号として出力する。なお、下式（２）において、Ａ〜Ｌはフォトダイオード４の受光面Ａ〜Ｌにおいて検出された光強度信号、ｋ３〜ｋ４は光量比を考慮した係数である。
｛（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）｝−ｋ３｛（Ｅ＋Ｆ）−（Ｈ＋Ｇ）｝−ｋ４｛（Ｉ＋Ｊ）−（Ｌ＋Ｋ）｝＝トラッキングエラー信号…（２）
【００４４】
すなわち、オペアンプ７ａは受光面Ａにおいて検出されたメインビームＬ１の戻り光の強度と受光面Ｃにおいて検出されたメインビームＬ１の強度とを加算して出力するものであり、オペアンプ７ｂは受光面Ｂにおいて検出されたメインビームＬ１の戻り光の強度と受光面Ｄにおいて検出されたメインビームＬ１の強度とを加算して出力するものである。
【００４５】
オペアンプ７ｃは受光面Ｅにおいて検出された一方のサブビームＬ２の戻り光の強度と受光面Ｆにおいて検出された一方のサブビームＬ２の戻り光の強度とを加算して出力するものであり、オペアンプ７ｄは受光面Ｈにおいて検出された一方のサブビームＬ２の戻り光の強度と受光面Ｇにおいて検出された一方のサブビームＬ２の戻り光の強度とを加算して出力するものであり、オペアンプ７ｅは受光面Ｉにおいて検出された他方のサブビームＬ３の戻り光の強度と受光面Ｊにおいて検出された他方のサブビームＬ３の戻り光の強度とを加算して出力するものであり、オペアンプ７ｆは受光面Ｋにおいて検出された他方のサブビームＬ３の戻り光の強度と受光面Ｌにおいて検出された他方のサブビームＬ３の戻り光の強度とを加算して出力するものである。
【００４６】
オペアンプ７ｇは上記オペアンプ７ａから入力された信号からオペアンプ７ｂから入力された信号を減算して信号として出力するものである。オペアンプ７ｈは外部抵抗によって増幅度をｋ３倍に設定されたものであり、上記オペアンプ７ｃから入力された信号から上記オペアンプ７ｄから入力された信号を減算して信号として出力するものである。オペアンプ７ｉは外部抵抗によって増幅度をｋ４倍に設定されたものであり、上記オペアンプ７ｅから入力された信号から上記オペアンプ７ｆから入力された信号を減算して出力するものである。
【００４７】
オペアンプ７ｊは上記オペアンプ７ｇから入力された信号から上記オペアンプ７ｈ及び上記オペアンプ７ｉから入力された信号を減算してトラッキングエラー信号としてトラッキング制御回路８に出力するものである。
【００４８】
トラッキング制御回路８は、上記トラッキングエラー信号生成回路７から入力されたトラッキングエラー信号に対応した電流、すなわちトラッキング駆動信号を光ピックアップ装置１の内部に設置されたアクチュエータに出力する。
【００４９】
情報信号記録再生回路２は、光ディスクＸの情報を再生する場合には、上記メインビーム強度信号から情報信号を生成し、例えばスピーカ等の出力装置（図示せず）に上記情報信号を出力する。また、情報信号記録再生回路２は、光ディスクＸに情報を記録する場合には、外部から入力された情報信号に基づいてピットを形成するためのピット形成信号を生成し、このピット形成信号を上記光ピックアップ装置１に出力する。光ピックアップ装置１は、上記ピット形成信号に基づいて、光ディスクＸの所定の位置に高出力のメインビームＬ１を照射して光ディスクＸの記録面の色素を分解することによって、光ディスクＸの記録面に深さ１／４波長のピットを線速度方向に形成していく。結果、光ディスクＸに情報が記録される。
【００５０】
また、上記サーボ装置は、上記構成の他に光ディスクＸを回転させるスピンドルモータを制御するスピンドルサーボ装置及び光ピックアップ装置１を光ディスクＸのラジアル方向にシフトさせるスライドサーボ装置を備えるが、スピンドルサーボ装置及びスライドサーボ装置は、周知の技術と同様なため説明は割愛する。
【００５１】
次に、このように構成された本実施形態に係るサーボ装置並びに光ディスク情報記録再生装置の動作について説明する。
【００５２】
光ディスクＸに記録された情報を再生する場合、外部から入力される入力信号に基づいて、スピンドルサーボ装置は光ディスクＸを所定の線速度で回転させ、スライドサーボ装置は対物レンズ１ｅを再生する情報が記録された光ディスクＸ上に位置するように上記光ピックアップ装置１を光ディスクＸのラジアル方向にシフトさせる。その後、上記光ピックアップ装置１は、光ディスクＸの情報を再生するために光ディスクＸに形成されたトラックを追従する定常状態となる。
【００５３】
光源１ａから出射されたレーザ光Ｌ４は、ホログラム１ｂに入射して該ホログラム１ｂによって０次の回折光であるメインビームＬ１と±１次の回折光である２つのサブビームＬ２，Ｌ３とに分岐される。さらに、これらメインビームＬ１及び２つのサブビームＬ２，Ｌ３は、ホログラム１ｂによってメインビームＬ１のフォーカス位置に対して一方のサブビームＬ２がプラス側にフォーカスし、他方のサブビームＬ３がマイナス側にフォーカスするように、かつ、メインスポット及び２つサブスポットが光ディスクＸの線速度方向に配列されるように分岐される。
【００５４】
メインビームＬ１及び２つのサブビームＬ２，Ｌ３は、コリメータレンズ１ｃ、ビームスプリッタ１ｄ及び対物レンズ１ｅを介して光ディスクＸに照射され、メインビームＬ１及び２つのサブビームＬ２，Ｌ３の戻り光は、対物レンズ１ｅ、ビームスプリッタ１ｄ及びセンサレンズ１ｆを介して上記フォトダイオード４に照射される。
【００５５】
メインビームＬ１の戻り光は、メインフォトダイオード４ａによってその強度分布を検出されてメインビーム強度信号として出力される。すなわち、メインビームＬ１の戻り光は、受光面Ａ〜Ｄによって４分割されて検出される。２つのサブビームＬ２，Ｌ３の戻り光は、第１及び第２のサブフォトダイオード４ｂ，４ｃによって各々その強度分布を検出されてサブビーム強度信号として出力される。すなわち、２つのサブビームＬ２，Ｌ３の戻り光は、受光面Ｅ〜Ｌによって、各々４分割されて検出される。
【００５６】
なお、上述のように、ホログラム１ｂのホログラム面１ｂａによって分岐されたメインビームＬ１及び２つのサブビームＬ２，Ｌ３は、コリメータレンズ１ｃ及び対物レンズ１ｅを介して光ディスクＸの記録面に照射される。この場合、図６に示すように、一方のサブビームＬ２のフォーカス位置から光ディスクＸの記録面までの距離ａと他方のサブビームＬ３のフォーカス位置から光ディスクＸの記録面までの距離ｂとは同距離となる。この結果、上記２つのサブスポットは同じスポットサイズとなると共に上記メインスポットの中心から各々同じ距離に位置することとなる。
【００５７】
上記メインビーム強度信号は、トラッキングエラー信号生成回路７及び情報信号記録再生回路２に入力され、サブビーム強度信号は、トラッキングエラー信号生成回路７に入力及びフォーカシングエラー信号生成回路５に入力される。情報信号記録再生回路２に入力されたメインビーム強度信号は、情報信号記録再生回路２によって情報信号に変換されて例えばスピーカに入力される。
【００５８】
フォーカシンググエラー信号生成回路５に入力されたサブビーム強度信号は、フォーカシングエラー信号生成回路５によって、上述した式（１）に基づく演算処理を施されてフォーカシングエラー信号としてフォーカシング制御回路６に入力される。フォーカシングエラー信号は、フォーカシング制御回路６によってフォーカシング駆動信号に変換され、光ピックアップ装置１内部のアクチュエータに入力される。そして、上記アクチュエータは、上記フォーカシング駆動信号に基づいて対物レンズ１ｅのフォーカスを行う。
【００５９】
トラッキングエラー信号生成回路７に入力されたサブビーム強度信号及びメインビーム強度信号は、トラッキングエラー信号生成回路７によって、上述した式（２）に基づく演算処理を施されてトラッキングエラー信号としてトラッキング制御回路８に入力される。トラッキングエラー信号は、トラッキング制御回路８によってトラッキング駆動信号に変換され、上記アクチュエータに入力される。そして、上記アクチュエータは、上記トラッキング駆動信号に基づいて対物レンズ１ｅのトラッキングを行う。
【００６０】
図７は、フォーカシングエラー信号の生成を説明するための図面である。この図に示すように、メインビームＬ１が光ディスクＸの記録面にフォーカスされている場合（ａ）、一方のサブスポットと他方のサブスポットのサイズは同じとなる。また、メインビームＬ１が光ディスクＸの記録面にフォーカスされている場合には、メインビームＬ１の戻り光もフォトダイオード４上にフォーカスされ（ａ’）、一方のサブビームＬ２の戻り光の照射範囲と他方のサブビームＬ３の照射範囲のサイズも同じとなる。
【００６１】
一方、メインビームＬ１のフォーカスが光ディスクの記録面に対してプラス側にずれている場合（ｂ）、図示するように一方のサブスポットは小さくなり、他方のサブスポットは大きくなる。また、メインビームＬ１のフォーカスが光ディスクの記録面に対してプラス側にずれている場合には、メインビームＬ１の戻り光はフォトダイオード４の受光面Ａ〜Ｌに対してマイナス側にフォーカスされ（ｂ’）、図示するように一方のサブビームＬ２の戻り光の照射範囲は大きくなり、他方のサブビームＬ３の戻り光の照射範囲は小さくなる。
【００６２】
また、メインビームＬ１のフォーカスが光ディスクの記録面に対してマイナス側にずれている場合（ｃ）、図示するように一方のサブスポットは大きくなり、他方のサブスポットは小さくなる。また、メインビームＬ１のフォーカスが光ディスクの記録面に対してマイナス側にずれている場合には、メインビームＬ１の戻り光はフォトダイオード４の受光面Ａ〜Ｌに対してプラス側にフォーカスされ（ｃ’）、図示するように一方のサブビームＬ２の戻り光の照射範囲は小さくなり、他方のサブビームＬ３の戻り光の照射範囲は大きくなる。
【００６３】
フォーカシングエラー信号生成回路５は、一方のサブビームＬ２の戻り光の照射範囲と他方のサブビームＬ３の戻り光の照射範囲とを所定の式（１）を用いて比較する。そして、フォーカシングエラー信号生成回路５は、一方のサブビームＬ２の戻り光の照射範囲が他方のサブビームＬ３の戻り光の照射範囲に対して大きい場合には、メインビームＬ１が光ディスクＸの記録面に対してプラス側にずれていることを示すフォーカシングエラー信号を生成して出力し、一方のサブビームＬ２の戻り光の照射範囲が他方のサブビームＬ３の戻り光の照射範囲に対して小さい場合には、メインビームＬ１が光ディスクＸの記録面に対してマイナス側にずれていることを示すフォーカシングエラー信号を生成して出力する。
【００６４】
図８は、トラッキングエラー信号の生成を説明するための図面である。周知のようにメインビームＬ１のプッシュプル信号には、（ａ）に図示するように、いわゆるトラッククロス信号（ｒａｄｉａｌ  ｐｕｓｈ  ｐｕｌｌ信号）といわゆるオフセット成分が含まれている。２つのサブビームＬ２，Ｌ３は、光ディスクＸに対してデフォーカスされているので、いわゆる空間周波数の高いトラッククロス信号を検出することができない。そのため、（ｂ）に図示するように、２つのサブビームＬ２，Ｌ３のプッシュプル信号には、光学的に言えば直流成分である強度分布ずれによる空間周波数の低いオフセット成分のみが現れる。
【００６５】
トラッキングエラー信号生成回路７は、上記メインビームＬ１の戻り光のプッシュプル信号から上記２つのサブビームＬ２，Ｌ３の戻り光のプッシュプル信号を減算し、オフセット成分がキャンセルされた上記トラッククロス信号を生成する。すなわち、トラッキングエラー信号生成回路７は、オフセットに影響されないトラッキングエラー信号を生成して出力する。
【００６６】
そして、上記メインスポットが光ディスクＸの所定のトラックからずれた場合には、フォトダイオード４上のメインビームＬ１及びサブビームの戻り光の強度バランスが変化するため、トラッキングエラー信号生成回路７は、上記所定の式（２）を用いて各々の強度バランスを検出して比較する。そしてトラッキングエラー信号生成回路７は、その結果をトラッキングエラー信号として出力する。
【００６７】
また、光ディスクＸに情報を記録する場合にも、メインビームＬ１のトラッキング及びフォーカシングは上述した光ディスクＸの情報を再生する場合と同様である。
【００６８】
すなわち、本発明によれば、簡単な構成でトラックピッチに依存せず、かつ、正確なトラックサーボ及び正確なフォーカシングサーボを実現することができる。
【００６９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のような変形例も考えられる。
（１）上記実施形態において、メインフォトダイオード４ａとして４ｂ分割フォトダイオードを用いた。これは、ＲＦ信号及びＤＰＤ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｐｈａｓｅ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）信号の生成を考慮したものであり、トラッキングエラー信号及びフォーカスエラー信号のみを生成する場合には、受光面Ａと受光面Ｃを一体化し、受光面Ｂと受光面Ｄを一体化させても良い。
【００７０】
（２）上記実施形態において、メインビームＬ１及び２つのサブビームＬ２，Ｌ３の強度分布を検出するためにフォトダイオード４を用いた。しかしながら、これに限定されずフォトディテクタであれば良い。
【００７１】
（３）上記実施形態において、メインビームＬ１のトラッキングサーボ及びフォーカシングサーボの両方を行った。しかしながら、フォーカシングサーボのみを採用しても良い。
【００７２】
（４）上記実施形態において、ホログラム１ｂにホログラム面１ｂａを１つだけ設けた。しかしながら、ホログラム面を２つ設けても良い。ホログラム１ｂの両面に各々ホログラム面を設けることによって、一方のサブビームＬ２のフォーカス位置から光ディスクＸの記録面までの距離ａと他方のサブビームＬ３のフォーカス位置から光ディスクＸの記録面までの距離ｂとを異ならせることができ、結果、２つのサブスポットのスポットサイズに差異を与えると共に上記メインスポットの中心から各々のサブスポットまでの距離に差異を与えることが可能となる。これにより、メインスポットのスポットサイズを大きくすることができる。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光ディスクに照射されるメインビーム及び２つのサブビームの内、サブビームの一方を上記光ディスクに対してプラス側にデフォーカスして他方を上記光ディスクに対してマイナス側にデフォーカスし、さらに上記サブビームの光ディスク上の照射範囲である２つのサブスポットのスポットサイズを検出して比較することによってメインビームの光ディスクに対するフォーカシング制御を行う。すなわち、トラックピッチに依存せずにサブビームのみでフォーカシング制御を行えるのでフォーカシングエラーを正確に検出することによってフォーカシングサーボの性能向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る光ディスク情報記録再生装置の要部機能構成を示したブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る光ピックアップ装置１の光学系の構成図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るフォトダイオード４の概念図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るフォーカシングエラー信号生成回路５の概念図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るトラッキングエラー信号生成回路５の概念図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るホログラム１ｂの動作原理を説明するための図面である。
【図７】本発明の一実施形態に係る光ディスク情報記録再生装置の動作を説明するための図面である。
【図８】本発明の一実施形態に係る光ディスク情報記録再生装置の動作を説明するための図面である。
【符号の説明】
１……光ピックアップ装置
２……情報信号記録再生回路
３……サーボ装置
４……フォトダイオード（フォトディテクタ，サーボ装置）
５……フォーカシングエラー信号生成回路（フォーカシングエラー信号生成手段，サーボ装置）
６……フォーカシング制御回路（フォーカシング制御手段，サーボ装置）
７……トラッキングエラー信号生成回路（トラッキングエラー信号生成手段，サーボ装置）
８……トラッキング制御回路（トラッキング制御手段，サーボ装置）
【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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