(57)【要約】【課題】１本のビームにより対物レンズのオフセットを補正したトラッキングエラー検出信号を得る。【解決手段】光記録媒体と受光部91との間に、Ｗ（ρ，θ）＝Ｚ×ρ２×ｓｉｎ４θ、又は、Ｗ（ρ，θ）＝Ｚ×ρ４×ｓｉｎ４θ（但し、Ｚは収差量を表す係数、ρ及びθは光軸を原点とする極座標の半径と角度を示す）の収差を有する収差付加部を設ける構成とする。スポット形状が四葉型となりプッシュプル変調成分P1,P2を含む焦線方向と含まない焦線方向とに分離できる。【選択図】図２
2007164966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光が対物レンズを介して光記録媒体に導かれ、前記光記録媒体から反射された光が受光部に導かれる光学系と、前記受光部において検出された光出力をもとに前記対物レンズを駆動する対物レンズ駆動部を有して成る光学ピックアップであって、
前記光記録媒体と前記受光部との間に収差付加部が設けられ、
前記収差付加部は、その回折光が、
Ｗ（ρ，θ）＝Ｚ×ρ２×ｓｉｎ４θ
又は
Ｗ（ρ，θ）＝Ｚ×ρ４×ｓｉｎ４θ
（但し、Ｚは収差量を表す係数、（ρ，θ）は光軸を原点とする極座標の半径と角度を示す）
の収差を有する構成とされる
ことを特徴とする光学ピックアップ。
【請求項２】
前記収差付加部が有する収差を定義する極座標において、θ＝０°とする方向を、前記光記録媒体のトラックの並ぶ方向から±２２．５度の範囲とする
ことを特徴とする請求項１記載の光学ピックアップ。
【請求項３】
前記受光部が、前記収差付加部により回折される０次光及び±１次光を受光する受光部より成り、
前記±１次光を受光する受光部が、少なくとも４分割されて成る受光素子を有し、
前記受光素子の４分割された受光領域から得られる検出信号に基づいてトラッキングエラー信号が検出される
ことを特徴とする請求項１記載の光学ピックアップ。
【請求項４】
前記４分割された受光素子の受光領域が、更に２分割され、
前記８分割された受光領域から得られる検出信号に基づいてフォーカスエラー信号が検出される
ことを特徴とする請求項３記載の光学ピックアップ。
【請求項５】
光源からの光が少なくとも対物レンズを介して光記録媒体に入射され、前記光記録媒体から反射された光が受光部に導かれる光学系と、前記対物レンズを駆動する対物レンズ駆動部とより成る光ヘッドを有し、前記受光部において検出された光出力に基づいて記録及び／又は再生がなされる光記録再生装置であって、
前記光記録媒体と前記受光部との間に収差付加部が設けられ、
前記収差付加部は、その回折光が、
Ｗ（ρ，θ）＝Ｚ×ρ２×ｓｉｎ４θ
又は
Ｗ（ρ，θ）＝Ｚ×ρ４×ｓｉｎ４θ
（但し、Ｚは収差量を表す係数、（ρ，θ）は光軸を原点とする極座標の半径と角度を示す）
の収差を有する構成とされる
ことを特徴とする光記録再生装置。
【請求項６】
光源から少なくとも対物レンズを介して光記録媒体に入射した光を受光部により検出して、前記光記録媒体のトラック位置を検出するトラッキングエラー検出方法であって、
前記光記録媒体と前記受光部との間に収差付加部を設け、
前記収差付加部は、その回折光が、
Ｗ（ρ，θ）＝Ｚ×ρ２×ｓｉｎ４θ
又は
Ｗ（ρ，θ）＝Ｚ×ρ４×ｓｉｎ４θ
（但し、Ｚは収差量を表す係数、（ρ，θ）は光軸を原点とする極座標の半径と角度を示す）
の収差を有する構成とされ、
前記受光部を、少なくとも前記収差付加部により回折される±１次回折光を受光する受光素子より構成し、
前記±１次回折光から、トラッキングエラー信号を検出する
ことを特徴とするトラッキングエラー信号検出方法。
【請求項７】
前記光源から出射される光の波長をλ、前記光記録媒体の記録トラックのトラックピッチをｔｐ、前記対物レンズの開口数をＮＡとすると、前記光記録媒体が、
ｄ＝λ／（ｔｐ×ＮＡ）＞１．２
である
ことを特徴とする請求項６記載のトラッキングエラー信号検出方法。
【請求項８】
前記±１次回折光を受光する受光素子を少なくとも４分割して、４分割された各受光領域から得られる信号を、受光領域の右回りにそれぞれＡ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４とすると、トラッキングエラー信号ＴＥＳを、
ＴＥＳ＝ＴＥＡ−ＴＥＢ
ＴＥＡ＝（Ａ１−Ａ３）−ｋ１×（Ａ２−Ａ４）
ＴＥＢ＝（Ｂ２−Ｂ４）−ｋ２×（Ｂ１−Ｂ３）
（ｋ１及びｋ２は任意定数）
とする
ことを特徴とする請求項６記載のトラッキングエラー信号検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクや光カード等の光記録媒体に対して光学的に情報を記録再生する際に用いる光学ピックアップ、光記録再生装置及びトラッキングエラー検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光記録媒体において、記録密度が異なる種々のタイプの光記録媒体が開発されており、例えばディスク状の光記録媒体では、例えばレーザ光の使用波長が７８０ｎｍ付近であるＣＤ（Compact Disc）、使用波長が６６０ｎｍ付近であるＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、使用波長が４０５ｎｍ付近である光ディスク（光磁気ディスクを含む）等が挙げられる。
【０００３】
これらの光記録媒体においてはその構造がそれぞれ異なり、記録密度を上げるために、ＣＤ型光記録媒体では１．６μｍであったトラックピッチがＤＶＤ型光記録媒体においては０．７４μｍと小さくなり、また使用波長が４０５ｎｍ付近、対物レンズの開口数を０．８５程度とするより高密度の光記録媒体では０．３〜０．３５μｍ程度にトラックピッチが微小化されている。
このように幅が微細化された記録トラックに対し、光源から出射された光を目的とする記録トラック上に精度良く位置させることが必要である。
従来のトラッキング方法としては、プッシュプル法における対物レンズのオフセット、すなわち光軸ずれに対する補正は、ＤＰＰ（Differential Push-Pull）法が広く用いられている（例えば特許文献１参照。）。
このＤＰＰ法は、光源から光記録媒体に向かう光を３分割し、真ん中のメインビームに対して両側のサブビームを、光記録媒体の盤面上における半径方向に、記録トラックのトラックピッチの２分の１だけずらした位置に精度良く照射し、これらの光を受光部において検出して、対物レンズのオフセットをキャンセルしようとするものである。
【０００４】
【特許文献１】特公平４−３４２１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、従来のＤＰＰ法によるトラッキングエラー検出方法では、光源から光記録媒体に向かういわゆる光の往路において、３分割した光を光記録媒体の記録トラックに対し、精度良く目的とする位置に照射する必要がある。したがって、
（ａ）光を往路上で３分割するため、記録再生を行うような光記録媒体において、光源からの光の光利用効率は、分割しない場合と比べて低下する。
（ｂ）光記録媒体のトラックに対して、高精度にサブビームを配置しなければならない。
（ｃ）光記録媒体のシーク軸上（半径方向）に高精度にメインビームを配置しなければならない。
（ｄ）複数の層を有する光記録媒体において、記録再生を行っていない層からの不要光が増える。
（ｅ）トラックピッチの異なる光記録媒体に対する互換性がない。
などの問題がある。
しかしながら、光を往路上で分割せずに、精度良く対物レンズのオフセットを補正する方法は提案されていない。
【０００６】
以上の問題に鑑みて、本発明は、光源からの光を、光記録媒体に照射するまでの往路上で分割することのない光学系をもって、光利用効率を損なうことなく対物レンズのオフセットを補正したトラッキングエラー信号を検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、光源からの光が対物レンズを介して光記録媒体に導かれ、光記録媒体から反射された光が受光部に導かれる光学系と、受光部において検出された光出力をもとに対物レンズを駆動する対物レンズ駆動部を有して成る光学ピックアップであって、光記録媒体と受光部との間に回折素子や自由曲面レンズ、液晶素子等より成る収差付加部が設けられる。この収差付加部は、
Ｗ（ρ，θ）＝Ｚ×ρ２×ｓｉｎ４θ・・・（１）
又は
Ｗ（ρ，θ）＝Ｚ×ρ４×ｓｉｎ４θ・・・（２）
（但し、Ｚは収差量を表す係数、ρ及びθは光軸を原点とする極座標の半径と角度を示す）
の収差を有する構成とする。
【０００８】
また、本発明による光記録再生装置は、上述の本発明構成の光学ピックアップを有する構成とする。すなわち、本発明による光記録再生装置は、光源からの光が少なくとも対物レンズを介して光記録媒体に入射され、光記録媒体から反射された光が受光部に導かれる光学系と、対物レンズを駆動する対物レンズ駆動部とより成る光ヘッドを有し、受光部において検出された光出力に基づいて記録及び／又は再生がなされる光記録再生装置であって、光記録媒体と受光部との間に収差付加部を設け、この収差付加部は、上記式（１）又は（２）で定義される収差を有する構成とする。
【０００９】
更に、本発明によるトラッキングエラー信号検出方法は、光源から少なくとも対物レンズを介して光記録媒体に入射した光を受光部により検出して、光記録媒体のトラック位置を検出するトラッキングエラー検出方法であって、光記録媒体と受光部との間に収差付加部を入射して、この収差付加部が、上記式（１）又は(２)で定義される収差を有する構成とする。
そして、受光部を、少なくとも収差付加部により回折される±１次回折光を受光する受光素子より構成し、±１次回折光からトラッキングエラー信号を検出する。
【００１０】
上述したように、本発明の光学ピックアップ、光記録再生装置及びトラッキングエラー方法においては、上記式（１）又は（２）に示す収差を有する収差付加部を、光記録媒体と受光部との間に設けるものである。なお、上記式（２）は、４次のゼルニケフリンジ多項式における第１８項を示す。
このような収差をもつ収差付加部により回折された±１次回折光は、光記録媒体のトラックの延長方向と、これとは直交するトラックの並ぶ方向をそれぞれｙ軸、ｘ軸としたときに、ｘ−ｙ座標の原点を中心とし、各象限に一つの凸領域を有するいわば四葉型の強度分布に変換される。
そして特に、光記録媒体の案内溝による０次光と±１次回折光の重なるいわゆるプッシュプル変調領域は、上述のｘ−ｙ座標における第１象限（ｘ＞０、ｙ＞０の領域）及び第３象限(ｘ＜０、ｙ＜０の領域)のみに分布するように強度分布が変換される。
【００１１】
したがって、上述の収差付加部による回折光の±１次回折光を受光する受光素子を４分割したときに得られる検出信号のうち、第１及び第３象限の受光領域からの検出信号、すなわち対角線上の受光領域における信号の差信号を演算すれば、プッシュプル信号が得られることとなる。
一方、第２象限（ｘ＜０、ｙ＞０の領域）及び第４象限(ｘ＞０、ｙ＜０の領域)の受光領域からの検出信号、すなわち上述の４分割した受光素子の他の対角線上の受光領域における検出信号の差信号から、対物レンズのオフセットによるシフト量が検出される。
これにより、対角線上の受光領域の差信号を検出し、更にこれらの差を検出することによって、対物レンズのオフセットを補正したトラッキングエラー信号を得ることができる。
【００１２】
このように、本発明によれば、複数のビームを光記録媒体のトラックに対して精度良く目的とする位置に照射させる必要がなく、また光利用効率を損なうことなく、良好なトラッキングエラー信号の検出が可能な光学ピックアップ、光記録再生装置及びトラッキングエラー信号検出方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、光源から光記録媒体に至る光路で光を分割することなく、１本のビームを用いてトラッキングエラー信号のオフセット補正を行うことができることから、光を分割することによる光利用効率の低下を回避し、良好にトラッキングエラー信号を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明を実施するための最良の形態の例を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
図１においては、本発明によるトラッキングエラー信号検出方法を実現する光学ピックアップを有する光記録再生装置の一実施形態例の要部の概略構成図を示す。
この光記録再生装置１００は、半導体レーザ等より成る光源２と、光源２から出射される光を光記録媒体１０、例えば光ディスクに入射させる光学系、すなわちこの場合コリメートレンズ等より成るレンズ３、偏光ビームスプリッタ４、４分の１波長板５と、対物レンズ６とを有する。また、光記録媒体１０から反射された光を受光部９に導く光学系を有し、この場合対物レンズ６、４分の１波長板５、偏光ビームスプリッタ４、レンズ７、収差付加部８とより構成する。収差付加部８としては、回折素子や自由曲面（非球面）レンズ、液晶素子等を用いることができる。なお、回折素子や非球面レンズ、液晶素子のうち１種以上を２個以上組み合わせた構成としてもよい。
対物レンズ６には、２軸アクチュエータ等のアクチュエータ１２を有する対物レンズ駆動部９が接続される。また、光記録媒体１０は、スピンドルモータ等の回転駆動部１６上に載置固定されて、記録再生時には所定の速度で回転される。
受光部９において検出された信号は演算回路１５に出力される。本発明の光学ピックアップ１に破線を付して示す。
【００１５】
このような構成において、光源２から出射された例えばレーザ光は、例えばコリメートレンズより成るレンズ３によって平行光とされ、偏光ビームスプリッタ４に入射され、その偏光面において反射されて、４分の１波長板５を通過して対物レンズ６を介して光記録媒体１０の記録トラック上に入射される。
この光は、対物レンズ６に入射し、所定の強度分布をもって光記録媒体１０の所定のトラック上に照射される。
光記録媒体１０から反射された光は、対物レンズ６を介して４分の１波長板５を通過する。４分の１波長板を２回通過した光は偏光ビームスプリッタ４において偏光方向が変換されて偏光面を通過し、検出用のレンズ７及び収差付加部８を介して受光部９の受光面上に入射される。図１の例においては、収差付加部８による０次光、±１次回折光をそれぞれ受光する３つの受光素子により受光部９を構成した例を模式的に示す。
なお、収差付加部は、破線８´で示すように、偏光ビームスプリッタ４とレンズ７との間に配置してもよい。
【００１６】
この受光部９の各受光素子は、少なくとも光記録媒体１０のトラックの延長方向と、これとほぼ直交するトラックの並ぶ方向とに対応する方向に４分割される。すなわち光記録媒体１０がディスク状媒体の場合は、トラックのタンジェンシャル（接線）方向とラディアル（半径）方向に対応する方向に４分割される。なお、受光部９の各受光素子の分割線の交点は、光記録媒体から反射されて受光部９の各受光素子に入射する光の強度分布の強度中心とほぼ一致するようにそれぞれ配置される。
【００１７】
そして、受光部９において検出された光出力は、演算回路１５においてＲＦ（高周波）信号、ＴＥ（トラッキングエラー）信号、ＦＥ（フォーカスエラー）信号がそれぞれ演算される。ＲＦ信号は例えば演算回路においてアナログ／デジタル変換、エラー訂正などの処理がなされて記録再生信号として出力され、ＴＥ信号は光ヘッド駆動部１３に、またＦＥ信号は対物レンズ駆動部１１に出力されて、フォーカスサーボ、トラッキングサーボがなされる。
なお、フォーカスエラー信号は、光路を分離して非点収差法等の検出方法により検出してもよく、また後述するスポットサイズ検出法を利用した検出方法によって検出することも可能である。
【００１８】
そして本発明においては、収差付加部８を、上記式（１）又は（２）、すなわち、
Ｗ（ρ，θ）＝Ｚ×ρ２×ｓｉｎ４θ・・・（１）
又は
Ｗ（ρ，θ）＝Ｚ×ρ４×ｓｉｎ４θ・・・（２）
（但し、Ｚは収差量を表す係数、すなわち収差量及び収差の方向（焦線方向）を決定する係数、ρ及びθは光軸を原点とする極座標の半径と角度を示す）
の収差を有する構成とする。
【００１９】
上述したように、このような収差をもつ収差付加部により回折された±１次回折光は、光記録媒体のトラックの延長方向と、これとはほぼ直交するトラックの並ぶ方向をそれぞれｙ軸、ｘ軸としたときに、ｘ−ｙ座標の各象限に一つの凸領域を有するいわば四葉型の強度分布に変換される。この様子を図２に示す。
【００２０】
図２に示すように、このような収差を加えることによって、±１次回折光は四葉型のスポット形状として受光部９１において受光される。図２において、光記録媒体のトラックの延長方向に対応する方向を矢印ｙ、トラックの延長方向とほぼ直交し、トラックの並ぶ方向に対応する方向を矢印ｘで示す。このとき、光記録媒体の案内溝により回折された±１次回折光によるプッシュプル信号領域Ｐ１及びＰ２は、矢印ｘ及びｙでｘ−ｙ座標を示すとき、その第１象限（ｘ＞０、ｙ＞０の領域）及び第３象限(ｘ＜０、ｙ＜０の領域)のみに分布する。
【００２１】
つまり、例えば＋１次回折光を受光する受光素子９１の受光領域を、右回りにＡ１〜Ａ４とすると、（Ａ１−Ａ３）を演算すれば、プッシュプル信号が得られることとなる。
一方、第２象限（ｘ＜０、ｙ＞０の領域）及び第４象限(ｘ＞０、ｙ＜０の領域)の受光領域にはプッシュプル信号成分は入っていない。このため、（Ａ２−Ａ４）から、対物レンズのオフセットによるシフト量が検出される。
これにより、対角線上の受光領域の差信号を検出し、更にこれらの差を検出することによって、対物レンズのオフセットを補正したトラッキングエラー信号を得ることができる。
【００２２】
これに対し、通常の光学ピックアップにおいては、受光部における光スポットの強度分布を図３に示すように、トラックの延長方向及びトラックの並ぶ方向に４分割した場合、各受光領域から得られる信号を右回りにＣ１〜Ｃ４とすると、通常のプッシュプル信号、すなわち（Ｃ１＋Ｃ２）−（Ｃ３＋Ｃ４）は、対物レンズのオフセットが加味されてしまう。
【００２３】
これらのプッシュプル信号を解析した結果を図４〜図８に示す。なお、図５及び図６においては、上記式（１）に定義される収差を収差付加部に与えた場合、図７及び図８においては、上記式（２）に定義される収差を収差付加部に与えた場合についてそれぞれ解析した結果を示す。図５及び図６と図７及び図８とを比較すると、上記式（１）又は（２）に定義される収差を与えた場合、信号出力は殆ど同様の結果が得られることがわかる。
図４においては、通常の光学ピックアップによる場合の、受光部の各受光素子から得られる出力信号を解析した結果を示す。図３に示す受光部からの信号Ｃ１〜Ｃ４をそれぞれ実線ａ１〜ａ４で示す。
図５においては、上記式（１）に定義される収差を収差付加部に与える場合、すなわち例えば図２に示す受光部９１における各受光素子からの信号Ａ１〜Ａ４を、実線ｂ１〜ｂ４として示す。
図６においては、これら信号をそれぞれ演算して得たプッシュプル信号を示す。図６において、実線ｃ１は、通常の場合のプッシュプル信号、実線ｃ２及びｃ３は、上記式（１）に定義される収差を収差付加部に与えた場合の信号（Ａ１−Ａ３）、（Ａ２−Ａ４）をそれぞれ示す。図６から、信号（Ａ２−Ａ４）は殆どプッシュプル信号成分を含まないことがわかる。
図７においては、上記式（２）に定義される４次の収差を収差付加部に与える場合を示し、例えば図２に示す受光部９１における各受光素子からの信号Ａ１〜Ａ４を、実線ｂ１´〜ｂ４´として示す。
また、図８において、実線ｃ１´は、通常の場合のプッシュプル信号、実線ｃ２´及びｃ３´は、上記式（２）に定義される４次の収差を収差付加部に与えた場合の信号（Ａ１−Ａ３）、（Ａ２−Ａ４）をそれぞれ示す。
図６及び図８から、上記式（１）又は（２）に定義される収差を収差付加部に与える場合においてそれぞれ、信号（Ａ２−Ａ４）が殆どプッシュプル信号成分を含まないことがわかる。
【００２４】
図９においては、このプッシュプル信号成分を含まない信号（Ａ２−Ａ４）を利用して、対物レンズシフト及びこれを補正したトラッキングエラー信号を解析した結果を示す。
なお、図５〜図８の結果から明らかなように、上記式（１）又は式（２）に定義される収差を収差付加部に与える場合、得られる信号量は殆ど同じであることから、以下の解析においては、上記式（１）で定義される収差を収差付加部に与えた場合のみ結果を示す。以下の解析結果は、上記式（２）で定義される収差を収差付加部に与える場合においても、同様となる。
図９において、実線ｄ１及びｄ２は、上述の図２に示す受光部からの信号（Ａ１−Ａ３）、ｋ×（Ａ２−Ａ４）（ｋは任意定数）をそれぞれ示し、実線ｄ３は、これらの差信号、すなわち（Ａ１−Ａ３）−ｋ×（Ａ２−Ａ４）より得られるトラッキングエラー信号ＴＥＳを示す。
図９から明らかなように、本発明の光学ピックアップによれば、対物レンズシフトが補正されたトラッキングエラー信号が得られることがわかる。
【００２５】
図１０は、図１に示す光学ピックアップにおける受光部９からの検出信号を演算する演算回路１５の一実施形態例の概略構成図を示す。
この例においては、図１に示すように、上記式（１）又は（２）に定義される収差を与えた収差付加部８からの±１次回折光と、０次光とを受光する受光部９１〜９３により受光部９を構成した例を示す。図１０において、図２と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。この場合、−１次回折光を受光する受光素子９３も、光記録媒体のトラックの延長方向及びトラックの並ぶ方向に対応する方向に４分割して、それぞれ各受光領域から得られる信号を右回りにＢ１〜Ｂ４とした例を示す。
【００２６】
受光部９の＋１次回折光を受光する受光素子９１において検出された信号Ａ１〜Ａ４は、図示しない電流−電圧変換増幅器によりそれぞれ電圧変換された検出信号とされ、減算器２１及び２２においてそれぞれ、対角線上の信号の差信号（Ａ１−Ａ３）、（Ａ２−Ａ４）が演算される。同様に、−１次回折光を受光する受光素子９３において検出された信号Ｂ１〜Ｂ４は、図示しない電流−電圧変換増幅器によりそれぞれ電圧変換された検出信号とされ、減算器２３及び２４においてそれぞれ、対角線上の信号の差信号（Ｂ１−Ｂ３）、（Ｂ２−Ｂ４）が演算される。なお、−１次回折光においては、プッシュプル変調成分が信号Ｂ２及びＢ４を検出する受光領域に含まれる。
対物レンズのシフト量を示す信号の和信号（Ａ２−Ａ４）、（Ｂ１−Ｂ３）には、それぞれ係数乗算器２５及び２６により係数ｋ１、ｋ２が乗算されて、これらの和信号が加算器２８により演算される。
加算器２７によりプッシュプル変調成分を含む信号の和信号（Ａ１−Ａ３）＋（Ｂ２−Ｂ４）が演算されて、対物レンズのシフト量を示す信号の和信号ｋ１×（Ａ２−Ａ４）＋ｋ２×（Ｂ１−Ｂ３）が差し引かれて、トラッキングエラー信号ＴＥＳとして出力される。
【００２７】
すなわち、この場合、トラッキングエラー信号ＴＥＳは、
ＴＥＳ＝ＴＥＡ−ＴＥＢ
ＴＥＡ＝（Ａ１−Ａ３）−ｋ１×（Ａ２−Ａ４）
ＴＥＢ＝（Ｂ２−Ｂ４）−ｋ２×（Ｂ１−Ｂ３）
（ｋ１及びｋ２は任意定数）
として得られる。このとき、プッシュプル変調成分を含む信号は、Ａ１、Ａ３、Ｂ２及びＢ４である。また、ｋ１及びｋ２は、受光部に入射される光の強度分布や収差付加部の回折光量比などを補正する係数である。
このように、±１次回折光の和をとることによって、光ビームと受光部との相対的位置ずれに対して許容量が増加する。したがって、受光部の配置位置の調整精度を緩和することができるという利点を有する。
【００２８】
以上説明した収差を定義する上記式（１）及び式（２）においては、θ＝０°とする方向を、トラックの並ぶ方向（ディスク状の光記録媒体の場合はラディアル方向）として解析を行った。このとき、トラックの延長方向（ディスク状の光記録媒体の場合は接線方向）に近い焦線方向は、トラックの延長方向に対し２２．５°の方向となる。この様子を図１１に示す。
図１１に示すように、トラックの延長方向（接線方向）をｙ軸、トラックの並ぶ方向（ラディアル方向）をｘ軸とする。このような収差を与える上記式（１）又は式（２）で定義される極座標において、ｘ軸方向をθ＝０°とすると、焦線方向は、トラックの延長方向であるｙ軸方向からの角度αが約２２．５°の方向となる。この方向を実線ｘ´で示す。焦線方向はこの実線ｘ´で示す方向と、この方向から９０°を成す実線ｙ´で示す方向となる。
このような収差を与えることによって、光強度分布がこれら焦線方向にシフトされる。これにより、プッシュプル変調成分が存在する焦線ｘ´と存在しない焦線ｙ´に分離することができる。
【００２９】
極座標のθ＝０°がトラックの並ぶ方向から角度δずれた場合のデトラックに対する信号量を解析した結果を図１２〜図１４に示す。図１２〜１４においては、上述の図１０に示す受光部９１から得られる信号（Ａ１−Ａ３）、（Ａ２−Ａ４）、(Ａ１−Ａ３)−ｋ×（Ａ２−Ａ４）のデトラックに対する変化を解析した結果を示す。また、図１２〜１４においては、実線ｈ１〜ｈ１９、ｉ１〜ｉ１９、ｊ１〜ｊ１９は、極座標のθ＝０°がトラックの並ぶ方向からずれる角度δを、−２２．５度から２２．５度まで０．５度毎に変化させた場合を示す。
トラッキングエラー信号を示す図１４から明らかなように、角度δが±２２．５度の場合は殆ど信号が得られないが、その他の角度では十分にデトラックに対する良好なトラッキングエラー信号が得られることがわかる。
このため、本発明においては、収差付加部が有する上記式（１）又は（２）で定義される収差を表す極座標において、θ＝０°とする方向を、光記録媒体のトラックの並ぶ方向から±２２．５度未満の範囲とすることが望ましいことが分かる。
すなわち、収差付加部に与える収差として、上記式（１）又は（２）を、
Ｗ（ρ，θ）＝Ｚ×ρ２×ｓｉｎ（４θ＋δ）・・・（１´）
又は
Ｗ（ρ，θ）＝Ｚ×ρ４×ｓｉｎ（４θ＋δ）・・・（２´）
（但し、Ｚは収差量を表す係数、ρ及びθは光軸を原点とする極座標の半径と角度を示す）
と表したときに、
−２２．５°＜δ＜２２．５°
とすることが望ましいといえる。
【００３０】
次に、収差付加部による±１次回折光を受光する受光部の光軸上の位置について検討した結果を説明する。
上記式（１）又は（２）に定義される収差を与える場合、そのスポット形状は、光軸上の位置によって変化する。この様子を図１５Ａ及びＢに示す。図１５Ａにおいては光軸に沿う方向の光ビームＬの概略断面図、図１５Ｂにおいては、光軸と直交する面での光ビームのスポット形状を示す。図１５Ｂに示すように、上記式（１）又は（２）に定義される収差を与えられた光ビームＬのスポット形状は、前側焦線において四葉型、最小錯乱円において略真円、後側焦線においては、前側焦線とは傾斜する方向が異なる四葉型となる。すなわち、光軸Ｃ上において受光部をそれぞれ前側焦線、最小錯乱円、後側焦線に配置すると、それぞれ四葉型のスポットＳ１、略真円型のスポットＳ２、スポットＳ１とは傾きの対称な四葉型のスポットＳ３として受光される。
【００３１】
この受光部の配置位置によって、信号がどのように変化するかを解析した結果を図１６〜１８に示す。図１６〜１８においては、上述の図１０に示す受光部９１から得られる信号（Ａ１−Ａ３）、（Ａ２−Ａ４）、(Ａ１−Ａ３)−ｋ×（Ａ２−Ａ４）のデトラックに対する変化を解析した結果を示す。また、図１６〜１８において、実線ｅ１、ｆ１、ｇ１は後側焦線、実線ｅ２、ｆ２、ｇ２は後側焦線と最小錯乱円の中間、実線ｅ３、ｆ３、ｇ３は最小錯乱円、実線ｅ４、ｆ４、ｇ４は前側焦線と最小錯乱円との中間、実線ｅ５、ｆ５、ｇ５は前側焦線に、それぞれ受光部を配置した場合を示し、実線ｅ６〜ｅ１３、実線ｆ６〜ｆ１３、実線ｇ６〜ｇ１３は最小錯乱円から前側焦線までの距離を１とし、最小錯乱円から前側焦線を超えてそれぞれその１．５倍、２．５倍、３．０倍、３．５倍、４．０倍、４．５倍、５．０倍の位置に受光部を配置した場合を示す。
【００３２】
トラッキングエラー信号を示す図１８から明らかなように、受光部を後側焦線から前側焦線、更に、最小錯乱円から前側焦線を超えて、最小錯乱円と前側焦線との距離の５．０倍の位置まで配置する全ての場合で、十分にデトラックに対する良好なトラッキングエラー信号が得られることがわかる。
【００３３】
次に、光記録媒体の案内溝等の条件により、受光部における光スポット内のプッシュプル変調領域の占める大きさによる影響について検討した結果を説明する。
光記録媒体の種類によって案内溝の周期（トラックピッチ）ｔｐ、対物レンズの開口数ＮＡ、記録及び／又は再生用の光の波長λが異なる。上述のプッシュプル変調領域の大きさは、これらによって変化する。
図１９に示すように、光記録媒体の案内溝によって回折される０次光Ｓ（０）と±１次回折光（図１９においては＋１次回折光のみ示す）Ｓ（＋１）との中心の間隔をｄとすると、
ｄ＝λ／（ｔｐ×ＮＡ）                  ・・・（３）
となる。
図１９において斜線を付して示す領域Ｐ１にプッシュプル変調成分が表れる。
この領域Ｐ１が光スポット内の中央に接近していると、収差付加部に上記式（１）又は（２）に定義される収差を与えても、焦線方向にプッシュプル変調成分を分離することができない恐れがある。
【００３４】
図２０〜図２２においては、この光記録媒体の案内溝の形状、対物レンズの開口数ＮＡ、記録及び／又は再生用の光の波長λで決定される上記式（３）で定義される間隔ｄを１．０から２．０まで０．１毎に変化させて、それぞれ上述の図１０に示す受光部９１から得られる信号（Ａ１−Ａ３）、（Ａ２−Ａ４）、(Ａ１−Ａ３)−ｋ×（Ａ２−Ａ４）のデトラックに対する変化を解析した結果を示す。すなわち図２０〜図２２において、実線ｌ１〜ｌ１１、ｍ１〜ｍ１１、ｎ１〜ｎ１１はそれぞれ上記ｄを１．０から２．０まで０．１毎に変化させて解析した結果をそれぞれ示す。
【００３５】
トラッキングエラー信号を示す図２２から明らかなように、ｄ＝１．２付近で信号量が略０になり、ｄ＜１．２だと極性が反転するので、ｄ＞１．２を満足する光記録媒体であれば適用できることがわかる。なお、ｄ＝２．０は、光記録媒体によって回折した１次光と０次光とが重ならないことを意味し、信号検出ができない。このため、ｄ＜２．０であることが前提条件となる。
因みに、使用波長が４０５ｎｍ程度、対物レンズの開口数が０．８５程度、トラックピッチｔｐが０．３２μｍ程度とされる高密度の光記録媒体ではｄ＝１．４９、ＤＶＤ−ＲＯＭではｄ＝１．４６、ＤＶＤ±Ｒ及びＤＶＤ±ＲＷではｄ＝１．３５であり、適用可能である。なお、ＤＶＤ−ＲＡＭではｄ＝０．８１、ＣＤではｄ＝１．０８、ＣＤ−Ｒ及びＣＤ−ＲＷではｄ＝０．９８となる。
【００３６】
なお、以上解析した結果は、それぞれ上記式（１）又は（２）における収差係数ＺをＺ＝１とした。
また、極座標のθ＝０°となる方向を変化させた図１２〜図１４に示す例以外の解析結果は、全て図１１におけるｘ軸方向（トラックの並ぶ方向に対応する方向）を極座標のθ＝０°となる方向とした。
更に、受光部を配置する位置を変化させた図１６〜図１８に示す例以外の解析結果は、全て受光部を前側焦線に配置する場合とした。
更にまた、光記録媒体及び光学系によって決まる上記ｄを変化させた図２０〜２２に示す例以外の解析結果は、全てｄ＝１．４７、すなわち光記録媒体のトラックピッチｔｐを０．３２μｍ、対物レンズの開口数ＮＡを０．８５、記録再生用光の波長λを０．４μｍとする光記録媒体に対応させる場合とした。
【００３７】
次に、本発明の光学ピックアップ及び光記録再生装置において適用可能なフォーカスエラー検出方法の一例として、スポットサイズ検出方法を適用した場合について説明する。
図２３は、スポットサイズ検出法を利用した場合の一例の受光部の平面構成図を示す。この場合、トラッキングエラー信号は、収差付加部８により回折される±１次回折光Ｌ（＋１）及びＬ（−１）を受光部９１及び９３によりそれぞれ受光し、各受光部９１及び９３を、それぞれトラックの延長方向及びトラックの並ぶ方向に対応する方向に４分割して、前述の図１０に示す演算回路構成をもってトラッキングエラー信号を検出することができる。
そして更にこの場合、受光部９１及び９３をトラックの並ぶ方向（ディスク状の光記録媒体の場合はラディアル方向）に３分割して、スポットサイズ検出方法によってフォーカスエラーを検出する例を示す。
したがって各受光部９１及び９３は、トラックの延長方向及びトラックの並ぶ方向に４分割するとともに、更にトラックの並ぶ方向に受光領域を３分割する２本の分割線を有し、８分割された構成となる。
トラックの並ぶ方向に３分割された受光部のうち、両外側の受光領域からの信号の和から、中央側の受光領域からの信号を差し引くことによって、光記録媒体と対物レンズとの遠近により生じるスポットサイズの違いから、フォーカスエラー信号を検出することができる。
【００３８】
すなわち、受光部９１及び９３の受光領域を右回りにそれぞれＡ１１、Ａ１２、Ａ２１、Ａ２２、Ａ３２、Ａ３１、Ａ４２、Ａ４１、Ｂ１１、Ｂ１２、Ｂ２１、Ｂ２２、Ｂ３２、Ｂ３１、Ｂ４２、Ｂ４１とすると、フォーカスエラー信号ＦＥＳは、
ＦＥＳ＝ＦＥＡ−ＦＥＢ
ＦＥＡ＝（Ａ１１＋Ａ２２＋Ａ３２＋Ａ４１）−（Ａ１２＋Ａ２１＋Ａ４２＋Ａ３１）
ＦＥＢ＝（Ｂ１１＋Ｂ２２＋Ｂ３２＋Ｂ４１）−（Ｂ１２＋Ｂ２１＋Ｂ４２＋Ｂ３１）
となる。
【００３９】
図２４に、この演算を実現する演算回路の一実施形態例の概略構成図を示す。この場合、±１次回折光の受光部９１及び９２により受光された信号Ａ１１、Ａ１２、Ａ２１、Ａ２２、・・・、Ｂ４１、Ｂ４２は、図示しない電流−電圧変換増幅器によりそれぞれ電圧変換された検出信号とされ、加算器３１〜３８においてそれぞれ、Ａ４２＋Ａ３１、Ａ１１＋Ａ４１、Ａ１２＋Ａ２１、Ａ２２＋Ａ３２、Ｂ１１＋Ｂ４１、Ｂ１２＋Ｂ２１、Ｂ２２＋Ｂ３２、Ｂ４２＋Ｂ３１が演算される。更に、加算器３９〜４２により、Ａ１２＋Ａ２１＋Ａ４２＋Ａ３１、Ａ１１＋Ａ２２＋Ａ３２＋Ａ４１、Ｂ１１＋Ｂ２２＋Ｂ３２＋Ｂ４１、Ｂ１２＋Ｂ２１＋Ｂ４２＋Ｂ３１がそれぞれ演算されて、減算器４３及び４４により、それぞれＦＥＡ、ＦＥＢが演算されて、減算器４５によりＦＥＡ−ＦＥＢが演算されてフォーカスエラー信号ＦＥＳが検出される。
【００４０】
以上説明したように、本発明の光学ピックアップ、光記録再生装置及びトラッキングエラー検出方法によれば、サブビームを使用することなく、１本のビームのみによって、対物レンズのオフセットを補正することができ、すなわち対物レンズが光軸からシフトしてもオフセットが発生しないトラッキングエラー信号を比較的簡易な光学系の構成をもって、容易に得ることができる。また、このように１本のビームのみにてトラッキングエラー検出用の光学系を構成することができることから、次の効果が得られる。
１．光利用効率が向上する。
２．光学系の光軸合わせ、ビームの位置合わせ、ビームの移動方向の位置合わせ精度などを緩和して、光学系の構成及びその組み立て工程の簡易化、生産性の向上、更に歩留まりの低下を図ることができる。
３．複数のビームを用いないことから、複数の記録層を有する光記録媒体に対し記録再生を行う場合の不要光の発生を抑制、低減することができる。
４．異なるトラックピッチを有する光記録媒体に対する互換性が得られる。
【００４１】
なお、本発明の光学ピックアップ及び光記録再生装置は、上述の実施形態例において説明した構成に限定されることなく、本発明構成を逸脱しない範囲において種々の変形、変更が可能である。
例えば、本発明の光記録再生装置において、フォーカスエラー検出方法は、上述のスポットサイズ検出法に限定されることなく、その他の方法を用いることが可能である。
また、本発明の光学ピックアップ、光記録再生装置及びトラッキングエラー信号検出方法は、上述したように、使用波長が４０５ｎｍ程度、対物レンズの開口数が０．８５程度、トラックピッチが０．３２μｍ程度とされる高密度の光記録媒体や、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ±Ｒ及びＤＶＤ±ＲＷに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明による光学ピックアップを有する光記録再生装置の一実施形態例の概略構成図である。
【図２】本発明による光学ピックアップにおける受光部のスポット形状の一実施形態例の概略平面図である。
【図３】通常の光学ピックアップにおける受光部のスポット形状の一例の概略平面図である。
【図４】通常の光学ピックアップにおけるデトラックに対する出力信号を解析した結果を示す図である。
【図５】収差がある場合のデトラックに対する出力信号を解析した結果を示す図である。
【図６】収差がある場合のプッシュプル信号を解析した結果を示す図である。
【図７】収差がある場合のデトラックに対する出力信号を解析した結果を示す図である。
【図８】収差がある場合のプッシュプル信号を解析した結果を示す図である。
【図９】通常のプッシュプル信号と収差がある場合のプッシュプル信号を解析した結果を示す図である。
【図１０】本発明による光学ピックアップ及び光記録再生装置の演算回路の一実施形態例の概略構成図である。
【図１１】収差がある場合の焦線方向の説明図である。
【図１２】本発明の光学ピックアップにおいて収差の焦線方向の角度の変化に対する信号量の変化を示す図である。
【図１３】本発明の光学ピックアップにおいて収差の焦線方向の角度の変化に対する信号量の変化を示す図である。
【図１４】本発明の光学ピックアップにおいて収差の焦線方向の角度の変化に対する信号量の変化を示す図である。
【図１５】Ａは光軸に沿う方向の光ビームＬの概略断面図である。Ｂは光軸と直交する面での光ビームのスポット形状の概略平面図である。
【図１６】本発明の光学ピックアップにおいて受光部の配置位置の変化に対する信号量の変化を示す図である。
【図１７】本発明の光学ピックアップにおいて受光部の配置位置の変化に対する信号量の変化を示す図である。
【図１８】本発明の光学ピックアップにおいて受光部の配置位置の変化に対する信号量の変化を示す図である。
【図１９】光学ピックアップにおける受光部の光スポットの説明図である。
【図２０】本発明のトラッキングエラー信号検出方法において、ｄ（＝λ／（ｔｐ×ＮＡ））の変化に対する信号量の変化を示す図である。
【図２１】本発明のトラッキングエラー信号検出方法において、ｄ（＝λ／（ｔｐ×ＮＡ））の変化に対する信号量の変化を示す図である。
【図２２】本発明のトラッキングエラー信号検出方法において、ｄ（＝λ／（ｔｐ×ＮＡ））の変化に対する信号量の変化を示す図である。
【図２３】本発明の光記録再生装置及び光学ピックアップにおけるフォーカスエラー検出を実現する受光部の配置の一実施形態例の概略平面構成図である。
【図２４】本発明の光記録再生装置及び光学ピックアップにおけるフォーカスエラー信号検出用の演算回路の一実施形態例の概略構成図である。
【符号の説明】
【００４３】
１．光学ピックアップ、２．光源、３．レンズ、４．偏光ビームスプリッタ、５．波長板、６．対物レンズ、７．レンズ、８．収差付加部、９．受光部、１０．光記録媒体、１１．対物レンズ駆動部、１２．アクチュエータ、１３．光ヘッド駆動部、１５．演算回路、１６．回転駆動部、２０．トラッキングエラー検出装置、２１〜２４．加算器、２５．係数乗算器、２６．係数乗算器、２７〜２９．減算器、３１〜４２．加算器、４３〜４５．減算器、１００．光記録再生装置
【図１】
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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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２】
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【図３】
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【図１０】
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【図２３】
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【図２４】
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