光ピックアップ装置、光ディスク装置および情報記録方法
【課題】多層ディスクにおいて全ての記録層に予め案内溝を形成しておく必要がなく、これに情報を記録する場合に、安定したサーボ信号が得られること。
【解決手段】半導体レーザ５０から出射した光ビームを、回折格子１１で少なくともメインビームと第１、第２のサブビームとに分岐し、対物レンズ２により光ディスクの記録層に照射し少なくとも３つのスポットを形成する。第１、第２のサブビームのスポット２０ｄ，２０ｅは記録層の記録済み領域に位置し、それらの反射ビームを光検出器１０で検出し、サブプッシュプル信号の差動信号をトラッキング誤差信号としてトラッキング制御を行う。一方メインビームのスポット２０ａにて記録層の未記録領域に情報を記録する。
【解決手段】半導体レーザ５０から出射した光ビームを、回折格子１１で少なくともメインビームと第１、第２のサブビームとに分岐し、対物レンズ２により光ディスクの記録層に照射し少なくとも３つのスポットを形成する。第１、第２のサブビームのスポット２０ｄ，２０ｅは記録層の記録済み領域に位置し、それらの反射ビームを光検出器１０で検出し、サブプッシュプル信号の差動信号をトラッキング誤差信号としてトラッキング制御を行う。一方メインビームのスポット２０ａにて記録層の未記録領域に情報を記録する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクに情報を記録／再生する光ピックアップ装置、光ディスク装置および情報記録方法に係り、特に案内溝を有していない光ディスクにおいて安定したサーボ信号を得るための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクではＢＤ（Blu-ray Disc）などに代表されるように記録層数を２層以上とすることで記録容量を増やしており、更なる多層化が進められている。
【０００３】
多層ディスクの一般的な製造方法は、各記録層ごとにトラッキング用のピットや案内溝を形成するために、紫外線硬化型樹脂に樹脂スタンパーを押圧してピットや案内溝を転写する高度で複雑な作業が必要とされる。また、形成するピット形状や案内溝形状は全ての記録層で基準を満足させる必要があるが、ディスク偏心の影響もあり、記録層数が多くなるほど製造工程での歩留まりが悪くなってしまう。
【０００４】
この問題に関し例えば特許文献１では、「多層記録のトラッキングを形成するためにすべての層にトラッキング用のパターンを転写しようとすると媒体の製造コストが増大する」ことを課題とし、「媒体の一部にのみあらかじめサーボ用のパターンを形成しておき、２つの光スポットのうちひとつをサーボパターンに照射してトラッキングを行いもう一方の光スポットでサーボパターンを追記する」トラック形成方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３０２０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されるトラック形成方法では、光ディスク上に第１の光スポットと第２の光スポットを照射し、第１の光スポットを用いてトラッキングを行いながら第２のスポットを用いてトラッキングのためのマークあるいは案内溝を形成している。これにより、多層ディスクにおいて、すべての記録層に案内溝をあらかじめ形成しておく必要がなくなるため、媒体製造コストの低減が図れると記載している。
【０００７】
ところが、特許文献１の構成では、記録中に安定したトラッキング誤差信号を生成できないという課題がある。特許文献１のように１つのビームから生成する一般的なトラッキング誤差信号検出方式として、プッシュプル（ＰＰ：Push Pull）方式やＤＰＤ（Differential Phase Detection）方式がある。ＰＰ方式は、案内溝によって回折した回折光の干渉領域を２分割受光面で検出する方式である。しかし、特許文献１の構成では、ディスク上のトラックにスポットが追従するために対物レンズがディスク半径方向（Ｒａｄ方向）に変位する際、プッシュプル信号にＤＣオフセットが発生する。ＤＣオフセットが発生すると、小さい場合にはオフトラックが生じ、大きい場合にはトラッキング制御ができなくなってしまう。
【０００８】
また、ＤＰＤ方式についても課題がある。ＤＰＤ方式は、ディスク上のマーク上を走査したときにスポットがマークのセンタ位置からずれると、少なくとも２分割された受光部からの検出信号にマークの位相差が生じることを利用する。その際、マークの位相差を検出するために高周波成分を比較する必要がある。一方記録動作のためには、記録用のマーク／スペースを形成するためレーザを高周波で明滅させる。このため、特許文献１のように第１の光スポットと第２の光スポットが同じレーザから出射される場合には、レーザから出射された記録用の高周波明滅信号が第２の光スポットに混入し、ＤＰＤ信号のような高周波信号を同時に安定して検出することが困難になる。これを避けるため、例えば、第１の光スポットと第２の光スポットを別のレーザから出射させる方式も考えられるが、装置の構成が複雑化し高コスト化は避けられない。また、第２のスポットの光量を大きくすると、記録または記録消去してしまうため、パワーを上げることができず、Ｓ／Ｎについても課題がある。
【０００９】
本発明の目的は、多層ディスクにおいて全ての記録層に予め案内溝を形成しておく必要がなく、これに情報を記録する場合に、安定したサーボ信号を得ることが可能な光ピックアップ装置とこれを搭載した光ディスク装置および情報記録方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は光ディスクの記録層に情報を記録する光ピックアップ装置であって、光ビームを出射する半導体レーザと、該半導体レーザから出射した光ビームを少なくともメインビームと第１のサブビームと第２のサブビームとに分岐する回折格子と、該回折格子で分岐された各ビームを前記光ディスクの記録層に照射して少なくとも３つのスポットを形成する対物レンズと、該対物レンズを前記光ディスクの半径方向に駆動するアクチュエータと、前記光ディスクの記録層を反射した少なくとも３つのビームを検出する光検出器と、を備え、前記光ディスクの記録層に形成される各スポットに関し、前記第１のサブビームのスポットと前記第２のサブビームのスポットは、両方とも前記メインビームのスポットに対し光ディスクの内周側または外周側に位置し、前記光ディスクの記録層に形成する記録マークの半径方向の間隔をＴとし、ｎ、ｍを自然数としたとき、前記第１のサブビームのスポットと前記第２のサブビームのスポットの間隔が略（ｎ−１／２）Ｔであり、かつ前記第１のサブビームのスポットと前記第２のサブビームのスポットの中心と前記メインビームのスポットとの間隔が略（２ｍ＋１）Ｔ／４であることを特徴とする。
【００１１】
さらに前記光検出器は、前記各ビームをそれぞれ分割された受光面で受光し各領域から検出信号を出力する構成であり、前記光検出器から出力される信号のうち、前記第１のサブビームから得られる第１のサブプッシュプル信号と前記第２のサブビームから得られる第２のサブプッシュプル信号の差動信号をトラッキング誤差信号として、前記アクチュエータを駆動して前記対物レンズのトラッキング制御を行い、前記メインビームのスポットにより前記光ディスクの記録層に情報を記録することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、多層ディスクにおいて全ての記録層に予め案内溝を形成しておく必要がなく、ディスクの製造コストが大幅に低減する。またこのような多層ディスクから安定したサーボ信号を得ることができ、各記録層に安定した情報を記録することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図。
【図２Ａ】回折格子１１のパターン（タイプＡ）を示す図。
【図２Ｂ】回折格子１１のパターン（タイプＢ）を示す図。
【図３】ディスク上の記録マーク列と照射スポットの関係を示す図。
【図４】光検出器１０の受光面と光ビームの関係を示す図。
【図５Ａ】サブビームのスポットが変位したときの記録マーク列と照射スポットの関係を示す図。
【図５Ｂ】サブビームのスポットが変位したときのトラッキング誤差信号を示す図。
【図６】対物レンズ２が変位したときのトラッキング誤差信号を示す図。
【図７】ディスク上に記録マークを追記する方法を説明する図。
【図８】実施例２における記録マーク列と照射スポットの関係を示す図。
【図９】実施例２における光検出器１０の受光面と光ビームの関係を示す図。
【図１０】実施例３における記録マーク列と照射スポットの関係を示す図。
【図１１】実施例３における光検出器１０の受光面と光ビームの関係を示す図。
【図１２】実施例４における記録マーク列と照射スポットの関係を示す図。
【図１３】実施例４における光検出器１０の受光面と光ビームの関係を示す図。
【図１４】実施例５に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図。
【図１５】実施例５における光ディスクの記録層構成と光ビームの関係を示す図。
【図１６】実施例５における情報記録方法の手順を示すフローチャート。
【図１７】実施例６に係る光ディスク装置の概略構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下本発明の各実施例について、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明の第１の実施例に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図である。本実施例では波長略４０５ｎｍのレーザを使用するＮＡ０．８５の多層ディスクの記録システムを対象とするが、それ以外の光ディスクであってもよい。
【００１６】
半導体レーザ５０からは、波長略４０５ｎｍの光ビームが発散光として出射される。半導体レーザ５０から出射した光ビームは回折格子１１に入射して回折され、メインビームとサブビームに分岐される。
【００１７】
回折格子１１を回折した光ビームはビームスプリッタ５２を反射する。なお、一部の光ビームはビームスプリッタ５２を透過しフロントモニタ２３に入射する。フロントモニタ２３は半導体レーザ５０の光量の変化を検出し、半導体レーザ５０の駆動回路（図示せず）にフィードバックする。これにより光ディスクの記録層に所定の光量の光ビームを照射させ、光ディスクに安定に信号を記録する。
【００１８】
ビームスプリッタ５２を反射した光ビームはコリメートレンズ５１に入射する。コリメートレンズ５１は光軸方向に駆動する機構を有しており、コリメートレンズ５１が光軸方向に駆動することで、対物レンズ２に入射する光ビームの発散・収束状態を変え、光ディスクのカバー層の厚み誤差による球面収差を補正する。コリメートレンズ５１を出射した光ビームは立ち上げミラー５５、１／４波長板５６を経て、アクチュエータ５に搭載された対物レンズ２により光ディスク上に集光される。なお、ここでの対物レンズ２の開口数はＢＤと同じ０．８５であるとする。
【００１９】
光ディスクを反射した光ビームは、対物レンズ２、１／４波長板５６、立ち上げミラー５５、コリメートレンズ５１、ビームスプリッタ５２、検出レンズ１２を経て、光検出器１０上の受光面に入射する。光検出器１０では複数の受光面に分割されており、各受光面の検出信号を光ディスク装置に出力し、これよりトラッキング誤差信号、フォーカス誤差信号、ＲＦ信号が生成される。なお、検出レンズ１２では非点収差が与えられるため、フォーカス誤差信号は非点収差方式により検出される。
【００２０】
以下、各部の構成と動作を詳細に説明する。
図２Ａと図２Ｂは、回折格子１１の２つの格子パターン（タイプＡ、タイプＢ）を示す図である。以下、ディスク接線方向をＴａｎ方向、ディスク半径方向をＲａｄ方向と記述する。回折格子１１は入射した光ビームをメインビーム（０次回折光）とサブビーム（＋１次回折光、−１次回折光）に回折する。さらに回折格子１１は、境界線８００によりディスク接線方向（Ｔａｎ方向）に領域Ｉと領域IIに２分割されており、各領域での格子パターンの傾斜角度θ１、θ２を異ならせているため、領域Ｉ、領域IIで回折されるサブビームは異なる角度で出射する。
【００２１】
図２Ａのパターン（タイプＡ）は、領域Ｉ、IIにおける格子パターンの傾斜角度θ１とθ２が同符号であるため、サブビームの方向はメインビームに関して同じ側で異なる角度となる。図２Ｂのパターン（タイプＢ）は、領域Ｉ、IIにおける格子パターンの傾斜角度θ１とθ２が逆符号であるため、サブビームの方向はメインビームに関して互いに反対側で異なる角度となる。
【００２２】
本実施例では、図２Ａに示すタイプＡの回折格子１１を使用し、その回折効率を、例えば０次回折光：＋１次回折光：−１次回折光＝１０：０：１とし、１つのメインビーム（０次回折光）と２つのサブビーム（領域Ｉの−１次回折光、領域IIの−１次回折光）を用いるものとする。
【００２３】
図３は、ディスク上の記録マーク列と照射スポットの関係を示す図である。ディスクには記録マーク列が形成されていて、その半径方向（Ｒａｄ方向）の間隔をＴとする。これに回折格子１１で分岐された３つの光ビームが照射され、スポット２０ａは０次回折光（メインビーム）、スポット２０ｄは領域Ｉからの−１次回折光（第１のサブビーム）、スポット２０ｅは領域IIからの−１次回折光（第２のサブビーム）を示している。ここで、２つのスポット２０ｄ、２０ｅのＲａｄ方向の間隔Ｄ１は、略（ｎ−１／２）Ｔ（ｎは自然数）となるように配置する。また、スポット２０ｄ、２０ｅの中心とスポット２０ａのＲａｄ方向の間隔Ｄ２は、略（２ｍ＋１）Ｔ／４（ｍは自然数）となるように配置する。これらの間隔Ｄ１、Ｄ２は回折格子１１のパターン形状（傾斜角度）で決定され、図３ではｎ＝１、ｍ＝２の場合を示し、Ｄ１＝０．１６μｍ、Ｄ２＝０．４μｍである。
【００２４】
図４は、光検出器１０の受光面と光ビームの関係を示す図である。光検出器１０は４分割受光面（領域ａ、ｂ、ｃ、ｄ）と、４分割受光面（領域ｅ、ｆ、ｇ、ｈ）で構成する。これに入射する光ビーム２０ａ、２０ｄ、２０ｅは、図３で示した各光ビームの符号に対応する。なお、図４における各光ビームに対するレンズ変位方向（Ｒａｄ方向）が図２や図３のＲａｄ方向に対して略９０度回転しているのは、非点収差方式を用いているためである。
【００２５】
メインビーム２０ａは４分割受光面の領域ａ、ｂ、ｃ、ｄに、第１のサブビーム２０ｄは領域ｅ、ｆに、第２のサブビーム２０ｅは領域ｇ、ｈに入射する。そして、各領域ａ〜ｈから得られる信号をそれぞれＡ〜Ｈとするとき、（１ａ）〜（１ｃ）式の演算によりトラッキング誤差信号（ＴＥＳ）、フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）、ＲＦ信号（ＲＦＳ）を生成する。
ＴＥＳ＝（Ｅ−Ｆ）−（Ｈ−Ｇ） ・・・（１ａ）
ＦＥＳ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ） ・・・（１ｂ）
ＲＦＳ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ ・・・（１ｃ）
各領域からの検出信号Ａ〜Ｈは光検出器１０から光ディスク装置に送られ、光ディスク装置では上記の演算を行い、トラッキング制御信号を始め各種のサーボ制御信号を生成する。なお、光検出器１０からの信号出力数を少なくするために、図４の受光領域の場合には、例えば領域ｆとｈ、領域ｅとｇを結線して出力してもよい。
【００２６】
次に、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）の生成方法について説明する。
図５Ａ，図５Ｂは、サブビームのスポットが変位したときのトラッキング誤差信号を示す図であり、図５Ａはディスク上の記録マーク列とスポット２０ｄ、２０ｅの位置関係を示し、図５Ｂはスポット２０ｄ、２０ｅから得られるプッシュプル信号波形を示す。ここでは、対物レンズ２の変位はない状態を示す。
【００２７】
図５Ａにおいて、ディスク上のトラックに対し、スポット２０ｄ、２０ｅがＲａｄ方向に変位すると、図５Ｂのようなプッシュプル信号が検出される。ここに本実施例では、スポット２０ｄ、２０ｅはＲａｄ方向に略（ｎ−１／２）Ｔだけずれて照射しているので、スポット２０ｄから検出されるプッシュプル信号ＰＰｄ（＝Ｅ−Ｆ）とスポット２０ｅから検出されるプッシュプル信号ＰＰｅ（＝Ｈ−Ｇ）は、位相が１８０度ずれている。このため、信号ＰＰｄと信号ＰＰｅの差動演算（ＰＰｄ−ＰＰｅ）を行うことでトラッキング誤差信号ＴＥＳが検出可能となる。
【００２８】
図６は、対物レンズ２が変位したときのトラッキング誤差信号を示す図である。トラッキング制御のためトラッキング誤差信号に基づき対物レンズをＲａｄ方向に変位させると、受光部上の光ビームもＲａｄ方向に変位する。すなわち、対物レンズの変位に伴って図４のスポット２０ｄ、２０ｅは同様にＲａｄ方向に変化する。このため、スポット２０ｄ、２０ｅから検出されるプッシュプル信号ＰＰｄ、ＰＰｅには、ＤＣオフセットが同じ方向に発生する。ただし本実施例では、信号ＰＰｄと信号ＰＰｅの差動演算（ＰＰｄ−ＰＰｅ）を行っているので、同じ方向のＤＣオフセット成分がキャンセルされ、トラッキング誤差信号のみを検出することができる。
【００２９】
以上のように本実施例では、ディスク上に３つのスポットを形成し、記録マークの半径方向間隔をＴとしたとき、２つのサブビームのスポット２０ｄ、２０ｅのＲａｄ方向の間隔Ｄ１を略（ｎ−１／２）Ｔとなるよう配置している。これにより、トラッキング誤差信号生成において対物レンズの変位に伴うＤＣオフセットを抑制し、安定したトラッキング制御が可能となる。
【００３０】
図７は、本実施例の光ピックアップ装置を用いてディスク上に記録マークを追記する方法を説明する図である。ここでは、ディスク１００の内周の一部の領域に、実線１００ａで示す記録マーク列が予め記録されているとする。光ビームの３つのスポットのうち、内周側にあるサブビームのスポット２０ｄ、２０ｅをこの記録済領域に照射する。そして、２つのサブビームのプッシュプル信号の差動演算によりトラッキング誤差信号を検出し、記録マーク列１００ａに追従させてトラッキング制御を行う。一方、トラッキング制御を行った状態で、外周側にあるメインビームのスポット２０ａにより未記録領域に点線１００ｂで示す新たなマーク列を記録（追記）する。その後、追記したマーク列をもとに同様にトラッキング制御できるため、一旦記録を始めるとディスク外周方向の未記録領域に対し継続して記録することが可能となる。その際新たにマーク列が記録されるＲａｄ方向位置は、２つのスポット２０ｄ、２０ｅの中心から間隔Ｄ２、すなわち（２ｍ＋１）Ｔ／４だけ外周方向に離れた位置となるので、予め記録されているマーク列に連続し、Ｒａｄ方向に間隔Ｔを保ちながらマーク列を形成することができる。
【００３１】
また図７では、メインビームとサブビームのＲａｄ方向の間隔Ｄ２がｍ＝２の場合であり、トラッキング誤差信号を１つ内周側のトラック（記録マーク）から検出するものとした。記録マークがさらに内周側に存在すれば、ｍを変えてさらに内周側の記録マークからトラッキング誤差信号を検出してもよい。
【００３２】
なお、図７では内周から外周方向に記録する場合を示しているが、サブビームのスポット２０ｄ、２０ｅとメインビームのスポット２０ａの配置を入れ替えて、スポット２０ａをスポット２０ｄ、２０ｅよりも内周側に配置すれば、ディスク外周側から内周方向に記録することもできる。
【００３３】
このように本実施例の光ピックアップ装置を用いて情報記録を行うことで、多層ディスクの全ての記録層に予め案内溝等を形成しておく必要がなく、光ディスクの構造が単純化し、多層ディスクの製造コストが大幅に低減する。なお、ディスク上に予め記録マーク等を記録しておく作業は、例えばディスク出荷時に行えばよい。
【００３４】
また本実施例のトラッキング誤差信号検出方法では、ＤＰＤ信号検出のように高周波の信号比較をする必要がなく、サーボの周波数帯域でよいため、記録を行っているときのレーザの高周波の明滅は影響することがなく、安定したトラッキング制御を行うことができる。
【００３５】
なお、本実施例の光ピックアップ装置において、半導体レーザの波長や対物レンズの開口数は、ディスクの記録媒体の種類に応じて適宜設定すればよい。球面収差補正のために例えばビームエキスパンダを組み入れてもよい。また、フォーカス誤差信号検出方式として、例えばナイフエッジ方式やスポットサイズ方式などと組み合わせてもよい。
【実施例２】
【００３６】
前記実施例１では３つの光ビームを用いてトラッキング制御と記録動作を行う構成であるため、記録方向は、ディスクの内周から外周方向、または外周から内周方向の一方向に限られるものであった。これに対し第２の実施例では、５つの光ビームを配置して両方向の記録を可能とする構成である。前記実施例１とは、回折格子１１と光検出器１０の構成と動作が異なる。
【００３７】
回折格子１１は前記図２Ａのパターン（タイプＡ）を用いるが、回折効率を、例えば０次回折光：＋１次回折光：−１次回折光＝１０：１：１として、＋１次回折光を追加する。これにより、１つのメインビーム（０次回折光）と４つのサブビーム（領域Ｉの＋１次回折光、領域IIの＋１次回折光、領域Ｉの−１次回折光、領域IIの−１次回折光）に分岐し、５つの光ビームを利用する。
【００３８】
図８は、ディスク上の記録マーク列と照射スポットの関係を示す図である。ディスクには５つの光ビームが照射され、スポット２０ａは０次回折光（メインビーム）、スポット２０ｂは領域Ｉからの＋１次回折光（第１のサブビーム）、スポット２０ｃは領域IIからの＋１次回折光（第２のサブビーム）、スポット２０ｄは領域Ｉからの−１次回折光（第３のサブビーム）、スポット２０ｅは領域IIからの−１次回折光（第４のサブビーム）を示している。追加されたスポット２０ｂ、２０ｃ（第１、第２のサブビーム）は、既述のスポット２０ｄ、２０ｅ（第３、第４のサブビーム）に対し、スポット２０ａ（メインビーム）を挟んで外周側の点対称の位置に配置される。
【００３９】
そして、Ｒａｄ方向の記録マーク間隔をＴとすると、追加したスポット２０ｂ、２０ｃのＲａｄ方向の間隔Ｄ１は、略（ｎ−１／２）Ｔ（ｎは自然数）となるよう配置する。また、スポット２０ｂ、２０ｃの中心とスポット２０ａのＲａｄ方向の間隔Ｄ２は、略（２ｍ＋１）Ｔ／４（ｍは自然数）となるように配置する。これらの条件は図３のスポット２０ｄ、２０ｅにおける間隔Ｄ１、Ｄ２と同様である。
【００４０】
図９は、光検出器１０の受光面と光ビームの関係を示す図である。光検出器１０は４分割受光面（領域ａ、ｂ、ｃ、ｄ）と、４分割受光面（領域ｅ１、ｆ１、ｇ１、ｈ１）と、４分割受光面（領域ｅ２、ｆ２、ｇ２、ｈ２）で構成する。ここで、メインビーム２０ａは４分割受光面の領域ａ、ｂ、ｃ、ｄに、第１のサブビーム２０ｂは領域ｅ１、ｆ１に、第２のサブビーム２０ｃは領域ｇ１、ｈ１に、第３のサブビーム２０ｄは領域ｅ２、ｆ２に、第４のサブビーム２０ｅは領域ｇ２、ｈ２に入射する。
【００４１】
各領域ａ〜ｄ、ｅ１〜ｈ１、ｅ２〜ｈ２から得られる信号をそれぞれＡ〜Ｄ、Ｅ１〜Ｈ１、Ｅ２〜Ｈ２とするとき、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）は、（２）または（３）式の演算により生成する。（２）式は内周から外周方向に記録する場合で、第３、第４のサブビームを利用する。（３）式は外周から内周方向に記録する場合で、第１、第２のサブビームを利用する。
ＴＥＳ＝（Ｅ２−Ｆ２）−（Ｈ２−Ｇ２） ・・・（２）
ＴＥＳ＝（Ｅ１−Ｆ１）−（Ｈ１−Ｇ１） ・・・（３）
なお、フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）とＲＦ信号（ＲＦＳ）は前記（１ｂ）（１ｃ）式と同様の演算となる。
【００４２】
以上のように、記録方向（内周→外周、外周→内周）に合わせて演算式（２）（３）を切り替えることで、両方向の記録に対応することが可能となる。この演算式の切り替えは光ディスク装置にて行うものとするが、光ディスク装置から光ピックアップ装置に記録方向を示す制御信号を送り、光ピックアップ装置から出力する信号を切り替えるようにすれば、光ディスク装置では共通の演算式で処理することができる。
【００４３】
なお、光検出器１０からの信号出力数を少なくするために、図９の受光領域の場合には、例えば領域ｆ１とｈ１、領域ｅ１とｇ１、領域ｆ２とｈ２、領域ｅ２とｇ２を結線して出力してもよい。さらには、例えば領域ｅ１とｅ２、領域ｆ１とｆ２、領域ｇ１とｇ２、領域ｈ１とｈ２を結線して出力すれば、記録方向に合わせて演算式（２）（３）を切り替える必要がなくなる。
【実施例３】
【００４４】
前記実施例１では１つのメインビームと２つのサブビームをディスクに照射し、２つのサブビームのスポットをディスク半径方向に所定間隔Ｄ１だけずらして配置するものであった。これに対し本実施例では、２つのサブビームのスポットをさらにディスク接線方向にもずらして配置する構成とした。前記実施例１とは、回折格子１１と光検出器１０の構成と動作が異なる。
【００４５】
まず回折格子１１は前記図２Ｂの格子パターン（タイプＢ）を用いる。そして回折効率を、例えば０次回折光：＋１次回折光：−１次回折光＝１０：０：１として、３つの光ビームに分岐する。タイプＢでは、領域Ｉ、IIから出射されるサブビーム（−１次回折光）の方向は、メインビーム（０次回折光）に関して互いに反対側で異なる角度となる。
【００４６】
図１０は、ディスク上の記録マーク列と照射スポットの関係を示す図である。スポット２０ａは０次回折光（メインビーム）、スポット２０ｄは領域Ｉからの−１次回折光（第１のサブビーム）、スポット２０ｅは領域IIからの−１次回折光（第２のサブビーム）を示す。ここでサブビームの２つのスポット２０ｂ、２０ｃは、メインビームのスポット２０ａを挟んでＴａｎ方向に離れて配置される。
【００４７】
ここで、Ｒａｄ方向の記録マーク間隔をＴとすると、スポット２０ｄ、２０ｅのＲａｄ方向の間隔Ｄ１は、略（ｎ−１／２）Ｔ（ｎは自然数）となるよう配置する。また、スポット２０ｄ、２０ｅの中心とスポット２０ａのＲａｄ方向の間隔Ｄ２は、略（２ｍ＋１）Ｔ／４（ｍは自然数）となるように配置する。Ｒａｄ方向の間隔Ｄ１、Ｄ２は実施例１と同様である。なお、図１０ではｎ＝１、ｍ＝２としている。
【００４８】
図１１は、光検出器１０の受光面と光ビームの関係を示す図である。光検出器１０は４分割受光面（領域ａ、ｂ、ｃ、ｄ）と、２分割受光面（領域ｅｈ１、ｆｇ１）と、２分割受光面（領域ｅｈ２、ｆｇ２）で構成する。
【００４９】
メインビーム２０ａは４分割受光面の領域ａ、ｂ、ｃ、ｄに、第１のサブビーム２０ｄは２分割受光面の領域ｅｈ２、ｆｇ２に、第２のサブビーム２０ｅは２分割受光面の領域ｅｈ１、ｆｇ１に入射する。そして、各領域ａ〜ｄ、ｅｈ１、ｆｇ１、ｅｈ２、ｆｇ２から得られる信号をそれぞれＡ〜Ｄ、ＥＨ１、ＦＧ１、ＥＨ２、ＦＧ２とするとき、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）は（４）式の演算により生成する。
ＴＥＳ＝（ＥＨ２−ＦＧ２）−（ＥＨ１−ＦＧ１） ・・・（４）
なお、フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）とＲＦ信号（ＲＦＳ）は前記（１ｂ）（１ｃ）式と同様の演算となる。
【００５０】
本実施例においても、２つのサブビームのスポット２０ｄ、２０ｅの位置は、ディスクＴａｎ方向にずれているものの、Ｒａｄ方向の間隔Ｄ１が略（ｎ−１／２）Ｔとなるよう配置している。そして、各スポットから検出されるプッシュプル信号である、ＰＰｄ（＝ＥＨ２−ＦＧ２）とＰＰｅ（＝ＥＨ１−ＦＧ１）の差動演算（ＰＰｄ−ＰＰｅ）を行うことにより、トラッキング誤差信号生成において対物レンズの変位に伴うＤＣオフセットを抑制し、安定したトラッキング制御が可能となる。
【００５１】
また、スポット２０ｄ、２０ｅの中心とメインビームのスポット２０ａのＲａｄ方向の間隔Ｄ２が略（２ｍ＋１）Ｔ／４となるよう配置している。これより、内周側に予め記録されたマーク列に追従してトラッキング制御しながら、外周側にあるメインビームのスポット２０ａにより新たなマーク列を記録することができる。
【００５２】
なお、図１０では内周から外周方向に記録する場合を示しているが、サブビームのスポット２０ｄ、２０ｅとメインビームのスポット２０ａの配置を入れ替えて、スポット２０ａをスポット２０ｄ、２０ｅよりも内周側に配置すれば、ディスク外周側から内周方向に記録することもできる。
【実施例４】
【００５３】
前記実施例３では３つの光ビームを用いてトラッキング制御と記録動作を行う構成であるため、記録方向は、ディスクの内周から外周方向、または外周から内周方向の一方向に限られるものであった。これに対し第４の実施例では、５つの光ビームを配置して両方向の記録が可能とする構成である。前記実施例３とは、回折格子１１と光検出器１０の構成と動作が異なる。
【００５４】
回折格子１１は前記図２Ｂのパターン（タイプＢ）を用いるが、回折効率を、例えば０次回折光：＋１次回折光：−１次回折光＝１０：１：１として、＋１次回折光を追加する。これにより、１つのメインビーム（０次回折光）と４つのサブビーム（領域Ｉの＋１次回折光、領域IIの＋１次回折光、領域Ｉの−１次回折光、領域IIの−１次回折光）に分岐し、５つの光ビームを利用する。
【００５５】
図１２は、ディスク上の記録マーク列と照射スポットの関係を示す図である。ディスクには５つの光ビームが照射され、スポット２０ａは０次回折光（メインビーム）、スポット２０ｂは領域Ｉからの＋１次回折光（第１のサブビーム）、スポット２０ｃは領域IIからの＋１次回折光（第２のサブビーム）、スポット２０ｄは領域Ｉからの−１次回折光（第３のサブビーム）、スポット２０ｅは領域IIからの−１次回折光（第４のサブビーム）を示す。追加されたスポット２０ｂ、２０ｃ（第１、第２のサブビーム）は、既述のスポット２０ｄ、２０ｅ（第３、第４のサブビーム）に対し、スポット２０ａ（メインビーム）を挟んで外周側の点対称の位置に配置される。
【００５６】
そして、Ｒａｄ方向の記録マーク間隔をＴとすると、追加したスポット２０ｂ、２０ｃのＲａｄ方向の間隔Ｄ１は、略（ｎ−１／２）Ｔ（ｎは自然数）となるよう配置する。また、スポット２０ｂ、２０ｃの中心とスポット２０ａのＲａｄ方向の間隔Ｄ２は、略（２ｍ＋１）Ｔ／４（ｍは自然数）となるように配置する。これらの条件は図１０のスポット２０ｄ、２０ｅにおける間隔Ｄ１、Ｄ２と同様である。
【００５７】
図１３は、光検出器１０の受光面と光ビームの関係を示す図である。光検出器１０は図９と同様に、４分割受光面（領域ａ、ｂ、ｃ、ｄ）と、４分割受光面（領域ｅ１、ｆ１、ｇ１、ｈ１）と、４分割受光面（領域ｅ２、ｆ２、ｇ２、ｈ２）で構成する。ここで、メインビーム２０ａは４分割受光面の領域ａ、ｂ、ｃ、ｄに、第１のサブビーム２０ｂは領域ｅ１、ｆ１に、第２のサブビーム２０ｃは領域ｇ２、ｈ２に、第３のサブビーム２０ｄは領域ｅ２、ｆ２に、第４のサブビーム２０ｅは領域ｇ１、ｈ１に入射する。
【００５８】
各領域ａ〜ｄ、ｅ１〜ｈ１、ｅ２〜ｈ２から得られる信号をそれぞれＡ〜Ｄ、Ｅ１〜Ｈ１、Ｅ２〜Ｈ２とするとき、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）は、（５）または（６）式の演算により生成する。（５）式は内周から外周方向に記録する場合で、第３、第４のサブビームを利用する。（６）式は外周から内周方向に記録する場合で、第１、第２のサブビームを利用する。
ＴＥＳ＝（Ｅ２−Ｆ２）−（Ｈ１−Ｇ１） ・・・（５）
ＴＥＳ＝（Ｅ１−Ｆ１）−（Ｈ２−Ｇ２） ・・・（６）
なお、フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）とＲＦ信号（ＲＦＳ）は前記（１ｂ）（１ｃ）式と同様の演算となる。
【００５９】
以上のように、記録方向（内周→外周、外周→内周）に合わせて演算式（５）（６）を切り替えることで、両方向の記録に対応することが可能となる。この場合の演算式の切り替えは、前記実施例２と同様に行う。
【００６０】
なお、光検出器１０からの信号出力数を少なくするために、図１３の受光領域の場合には、例えば領域ｈ１とｆ２、領域ｇ１とｅ２、領域ｅ１とｇ２、領域ｆ１とｈ２を結線して出力してもよい。さらには、例えば領域ｅ１とｅ２、領域ｆ１とｆ２、領域ｇ１とｇ２、領域ｈ１とｈ２を結線して出力すれば、記録方向に合わせて演算式（５）（６）を切り替える必要がなくなる。
【実施例５】
【００６１】
図１４は、本発明の第５の実施例に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図である。本実施例で対象とする光ディスクは、多層ディスクにおいて、各記録層とは別に案内溝が形成された層（ガイド層）を設け、ガイド層を用いて各記録層のサーボ制御を行う方式（ガイド層分離型方式）に対応するものである。
【００６２】
光ピックアップ装置は２つの半導体レーザ５０，６０を有し、第１の光ビームを記録層に照射する第１の光学系と、第２の光ビームをガイド層に照射する第２の光学系を備える。
【００６３】
まず、光ディスクの記録層に照射する第１の光学系について説明する。第１の光学系は、前記実施例１に準じた構成としており簡略に説明する。第１の半導体レーザ５０からは、波長略４０５ｎｍの第１の光ビームが発散光として出射され、回折格子１１に入射する。回折格子１１は前記図２Ａのパターン構造とし、回折効率を０次回折光：＋１次回折光：−１次回折光＝１０：０：１とする。これにより第１の光ビームは、１つのメインビーム（０次回折光）と２つのサブビーム（領域Ｉ、IIからの−１次回折光）の計３つの光ビームに分岐される。
【００６４】
回折格子１１を回折した第１の光ビームは、コリメートレンズ５１により略平行光に変換され、ビームスプリッタ５２、レンズ５３、ダイクロイックプリズム７４、レンズ７５を経て、立上げミラー５５に入射する。立上げミラー５５を反射した光ビームは、１／４波長板５６を透過し、アクチュエータ５に搭載された対物レンズ２により光ディスクの所定の記録層に集光される。
この場合の記録層における記録マーク列と照射スポットの関係は前記図３と同様であり、各スポット２０ａ〜２０ｅは、前記した間隔Ｄ１、Ｄ２で配置する。
【００６５】
ここで、ビームスプリッタ５２は、半導体レーザ５０から出射した第１の光ビームを透過し、ディスクから反射した光ビームを反射する。ダイクロイックプリズム７４は波長選択性があり、本実施例では、第１の半導体レーザ５０から出射した第１の光ビームを反射し、後述する第２の半導体レーザ６０から出射した第２の光ビームを透過する。レンズ５３は光軸方向に移動可能であり、レンズ７５と組み合わせることで、複数の記録層のディスク表面からの距離の違いにより発生する球面収差を補正する。
【００６６】
光ディスクの所定の記録層を反射した光ビームは、対物レンズ２、１／４波長板５６、立上げミラー５５、レンズ７５、ダイクロイックプリズム７４、レンズ５３、ビームスプリッタ５２、検出レンズ１２を経て、第１の光検出器１０上の受光面に入射する。第１の光検出器１０は複数の受光面に分割されており、各受光面の検出信号を光ディスク装置に出力し、これよりトラッキング誤差信号、フォーカス誤差信号、ＲＦ信号が生成される。
【００６７】
この場合の第１の光検出器１０の受光面構成と光ビームの関係は前記図４と同様である。これより、前記（１ａ）〜（１ｃ）式の演算により、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）、フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）、ＲＦ信号（ＲＦＳ）を生成することができる。このうちトラッキング誤差信号は、２つのサブビームから得られるサブプッシュプル信号の差動演算から求めることで、ＤＣオフセットを抑制し安定したトラッキング制御が可能となる。
【００６８】
次に光ディスクのガイド層に照射する第２の光学系について説明する。第２の半導体レーザ６０から第２の光ビーム（サーボ用）が出射される。第２の光ビームの波長は前記第１の光ビームの波長と異なり、例えば６５０ｎｍとする。第２の光ビームは、回折格子１１１により３つの光ビームに分岐される。そしてコリメータレンズ６１により略平行光に変換され、ビームスプリッタ６２、レンズ６３、ダイクロイックプリズム７４、レンズ７５を経て、立上げミラー５５に入射する。立上げミラー５５を反射した光ビームは、１／４波長板５６を透過し、アクチュエータ５に搭載された対物レンズ２を経て、光ディスクのガイド層に集光する。ダイクロイックプリズム７４から対物レンズ２までは、前記第１の光学系と光学部品を共有している。
【００６９】
ここにビームスプリッタ６２は、第２の半導体レーザ６０から出射した第２の光ビームを透過し、ディスクから反射した光ビームを反射する。レンズ６３は光軸方向に駆動可能であり、レンズ７５と組み合わせることで、複数の記録層とガイド層から発生する相対デフォーカスを補正する。
【００７０】
光ディスクのガイド層を反射した光ビームは、対物レンズ２、１／４波長板５６、立上げミラー５５、レンズ７５、ダイクロイックプリズム７４、レンズ６３、ビームスプリッタ６２、検出レンズ６４を経て、第２の光検出器６５の受光面に入射する。検出レンズ６４では光ビームに非点収差が与えられる。光検出器６５は複数の受光面に分割されており、各受光面の検出信号を光ディスク装置に出力し、これよりトラッキング誤差信号とフォーカス誤差信号が生成される。なお、本実施例のガイド層の光学系は、非点収差方式を用いたフォーカス誤差信号、ＤＰＰ方式を用いたトラキング誤差信号でサーボ信号を生成するがこれには限定されない。
【００７１】
これより、前記（１ａ）（１ｂ）式の演算により、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）、フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）を生成することができる。このうちトラッキング誤差信号は、２つのサブビームから得られるサブプッシュプル信号の差動演算から求めることで、ＤＣオフセットを抑制し安定したトラッキング制御が可能となる。
【００７２】
図１５は、光ディスクの記録層構成と光ビームの関係を示す図である。
光ディスクの一例として、案内溝を有していない３層の記録層４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃと、案内溝を有するガイド層５００を有する構造を示す。記録層の層数は、８層や１６層などさらに多層化してもよい。対物レンズ２から出射された第１の光ビームは、例えば記録層４００Ａ上の符号６００で示す位置に集光され、反射される。第１の光ビームには、１つのメインビームと２つのサブビームが含まれるが、図１５ではメインビーム４１０のみ表示している。また、対物レンズ２から出射された第２の光ビームは、ガイド層５００に集光され、反射される。図１５ではメインビーム５１０のみ表示している。
【００７３】
本実施例による記録動作では、２つのトラッキング制御が可能である。１つは、第１の光ビームの２つのサブビームを記録層４００Ａの記録済領域に照射し、記録済マークに追従させてトラッキング制御を行いながら、第１の光ビームのメインビーム４１０にて記録層４００Ａの未記録領域に記録マークを形成する動作である。もう１つは、第２の光ビームをガイド層５００の案内溝に照射し、案内溝に追従させてトラッキング制御を行いながら、第１の光ビームのメインビーム４１０にて記録層４００Ａに記録マークを形成する動作である。上記２つの動作を組み合わせることで、記録層に記録マークが形成されていない多層ディスクに対して情報の記録が可能となる。
【００７４】
図１６は、本実施例による情報記録方法の手順を示すフローチャートである。対象とする多層ディスクは、ガイド層５００にはトラッキング用の案内溝が形成されている。記録層４００には記録マークが記録されておらず未記録状態である。以下、ステップ順に説明する。
【００７５】
（Ｓ１）ディスクを回転駆動し、第１の半導体レーザ５０と第２の半導体レーザ６０を点灯し、記録層への第１の光ビームとガイド層への第２の光ビームを出射する。
（Ｓ２）第１の光ビームを用いて対物レンズ２を光軸方向に駆動し、記録層４００にフォーカス制御する。
（Ｓ３）第２の光ビームを用いてレンズ６３を光軸方向に駆動し、ガイド層５００にフォーカス制御する。さらに対物レンズ２を半径方向に駆動し、ガイド層５００の案内溝にトラッキング制御する。このときトラッキング制御のため、光検出器６５から得られる複数の検出信号に基づくトラッキング誤差信号を利用する。
（Ｓ４）ディスクの記録層４００のテスト領域において、第１の光ビームの記録パワー、レンズ５３による球面収差補正、デフォーカス、対物レンズ２の傾き等の記録条件の最適化を行う。
（Ｓ５）第１の光ビームをディスクの記録層４００の記録領域（例えば内周側領域）に移動し、最適記録条件の下、所定数（少なくとも１周以上）のマーク列の記録を行う。このときのトラッキング制御は、第２の光ビームによりガイド層５００の案内溝に追従させている。
【００７６】
（Ｓ６）第２の半導体レーザ６０を消灯し、第２の光ビームの出射を停止する。
（Ｓ７）第１の光ビームを用いて対物レンズ２を半径方向（外周側）に駆動し、Ｓ５で記録した記録層４００のマーク列にトラッキング制御する。このときトラッキング制御のため、光検出器１０から得られる複数の検出信号に基づくトラッキング誤差信号を利用する。
（Ｓ８）内周側の記録マーク列でトラッキング制御を行いながら、記録層４００の未記録領域に記録を行う。
【００７７】
本実施例の工程は、前半（Ｓ１）〜（Ｓ５）においてガイド層５００の案内溝に追従させて記録層４００の一部にマーク列を形成し、後半（Ｓ６）〜（Ｓ８）において記録層４００に形成したマーク列に追従させて残りの記録層４００に情報を記録するものである。
【００７８】
前記実施例１と比較すると、本実施例では、多層ディスクの記録層に予めマーク等を記録しておく必要がなく、案内溝を有するガイド層を少なくとも１層有していればよい。また、記録層の一部にマーク列を形成した後は、残りの領域は形成したマーク列を用いてトラッキング制御が可能となるので、記録層の全領域においてガイド層の案内溝の情報を用いる必要がない。すなわち、ガイド層の案内溝を全面に渡り形成する必要がない。よって、光ディスクの構造が簡単になり、多層ディスクのコストが大幅に低減する。
【００７９】
本実施例では、記録層の記録方向は内周から外周方向（または外周から内周方向）の一方向に限られる。これに関し両方向の記録を可能とするためには次のようにすればよい。
まず、光ディスクのガイド層を例えば２層構成とし、各層の案内溝の螺旋形状を互いに反対向きにして、両方向のトラッキングに対応させる。また前記実施例２のように、回折格子１１の回折効率を０次回折光：＋１次回折光：−１次回折光＝１０：１：１とすることで、第１の光ビームを５つの光ビームに分岐し、図９に示した光検出器１０で検出する。そして、前記（２）、（３）の演算式を切り替えることで、両方向のトラッキング誤差信号（ＴＥＳ）を生成すればよい。
【００８０】
本実施例に対し、次の変形が可能である。ガイド層からトラッキング誤差信号を検出するため２つのサブプッシュプル信号の差動信号を用いることで説明したが、これには限定されない。例えば、ガイド層の層構造を案内溝でなくマーク列とし、ＤＰＤ方式で検出してもよい。また、第２の光ビームをガイド層に照射して、案内溝から回転の同期信号を検出して記録時に利用すれば、ディスク回転に同期した安定した記録が行える。
【実施例６】
【００８１】
実施例６では、前記した各実施例１〜実施例５による光ピックアップ装置１７０を搭載した光ディスク装置について説明する。
図１７は、第６の実施例に係る光ディスク装置の概略構成を示す図である。光ピックアップ装置１７０は、前記の各実施例１〜５のいずれかの構成を有する。光ディスク１００はスピンドルモータ１８０により回転させ、光ピックアップ装置１７０からレーザ光を照射して情報の記録再生を行う。光ピックアップ装置１７０には、光ディスク１００の半径方向に移動する機構が設けられ、アクセス制御回路１７２からの制御信号に応じて位置決めされる。
【００８２】
レーザ点灯回路１７７は、光ピックアップ装置１７０内の半導体レーザ５０、６０に所定のレーザ駆動電流を供給し、半導体レーザ５０、６０からは記録または再生に応じて所定の光量でレーザ光が出射される。なお、レーザ点灯回路１７７は光ピックアップ装置１７０内に組み込むこともできる。
【００８３】
光ピックアップ装置１７０内の光検出器１０から出力された信号は、サーボ信号生成回路１７４および情報信号再生回路１７５に送られる。サーボ信号生成回路１７４では、光検出器１０、６５からの検出信号を用いて演算し、トラッキング制御信号、フォーカス制御信号、ならびにチルト制御信号などのサーボ信号を生成する。また、サーボ信号生成回路１７４では、前記実施例２，４で述べたように、記録方向（内周から外周方向、または外周から内周方向）に応じて、トラッキング誤差信号の演算式を切り替える機能を有する。アクチュエータ駆動回路１７３は、サーボ信号をもとに光ピックアップ装置１７０内のアクチュエータ５を駆動して、対物レンズ２の位置制御を行う。
【００８４】
情報信号再生回路１７５では、光検出器１０からの検出信号（ＲＦ信号）に基づいて、光ディスク１００に記録されている情報の再生信号を生成しコントロール回路１７６に送る。情報信号記録回路１７８は、コントロール回路１７６から受けた情報に基づき記録制御信号を生成し、レーザ点灯回路１７７を制御して光ディスク１００へ所望の情報を記録する。
【００８５】
サーボ信号生成回路１７４および情報信号再生回路１７５で生成された信号の一部は、コントロール回路１７６に送られる。コントロール回路１７６は、スピンドルモータ駆動回路１７１、アクセス制御回路１７２、サーボ信号生成回路１７４、レーザ点灯回路１７７、球面収差補正素子駆動回路１７９を指令し、スピンドルモータ１８０の回転制御、光ピックアップ装置１７０のアクセス位置の制御、対物レンズ２のサーボ制御、半導体レーザ５０、６０の発光光量の制御、球面収差の補正などを行う。
【００８６】
本実施例の光ディスク装置では、前記した各実施例１〜５による光ピックアップ装置を搭載しているので、全ての記録層に予め案内溝を有していない多層ディスクにおいても安定したサーボ信号を生成することができ、よって各記録層に情報を安定に記録することができる。
【００８７】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記した各実施例は本発明を分かりやすく説明するために説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成で置き換え、他の実施例の構成を加えることも可能である。
【符号の説明】
【００８８】
２：対物レンズ、
５：アクチュエータ、
１０，６５：光検出器、
１１，１１１：回折格子、
１２，６４：検出レンズ、
２０ａ：メインビーム、
２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ：サブビーム、
５０，６０：半導体レーザ、
５１，６１：コリメートレンズ、
５２，６２：ビームスプリッタ、
５３，６３，７５：レンズ、
５５：立ち上げミラー、
５６：１／４波長板、
７４：ダイクロイックプリズム、
１００：光ディスク、
１７０：光ピックアップ装置、
１７３：アクチュエータ駆動回路、
１７４：サーボ信号生成回路、
１７５：情報信号再生回路、
１７６：コントロール回路、
１７７：レーザ点灯回路、
１７８：情報信号記録回路、
１８０：スピンドルモータ、
４００：記録層、
５００：ガイド層。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクに情報を記録／再生する光ピックアップ装置、光ディスク装置および情報記録方法に係り、特に案内溝を有していない光ディスクにおいて安定したサーボ信号を得るための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクではＢＤ（Blu-ray Disc）などに代表されるように記録層数を２層以上とすることで記録容量を増やしており、更なる多層化が進められている。
【０００３】
多層ディスクの一般的な製造方法は、各記録層ごとにトラッキング用のピットや案内溝を形成するために、紫外線硬化型樹脂に樹脂スタンパーを押圧してピットや案内溝を転写する高度で複雑な作業が必要とされる。また、形成するピット形状や案内溝形状は全ての記録層で基準を満足させる必要があるが、ディスク偏心の影響もあり、記録層数が多くなるほど製造工程での歩留まりが悪くなってしまう。
【０００４】
この問題に関し例えば特許文献１では、「多層記録のトラッキングを形成するためにすべての層にトラッキング用のパターンを転写しようとすると媒体の製造コストが増大する」ことを課題とし、「媒体の一部にのみあらかじめサーボ用のパターンを形成しておき、２つの光スポットのうちひとつをサーボパターンに照射してトラッキングを行いもう一方の光スポットでサーボパターンを追記する」トラック形成方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３０２０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されるトラック形成方法では、光ディスク上に第１の光スポットと第２の光スポットを照射し、第１の光スポットを用いてトラッキングを行いながら第２のスポットを用いてトラッキングのためのマークあるいは案内溝を形成している。これにより、多層ディスクにおいて、すべての記録層に案内溝をあらかじめ形成しておく必要がなくなるため、媒体製造コストの低減が図れると記載している。
【０００７】
ところが、特許文献１の構成では、記録中に安定したトラッキング誤差信号を生成できないという課題がある。特許文献１のように１つのビームから生成する一般的なトラッキング誤差信号検出方式として、プッシュプル（ＰＰ：Push Pull）方式やＤＰＤ（Differential Phase Detection）方式がある。ＰＰ方式は、案内溝によって回折した回折光の干渉領域を２分割受光面で検出する方式である。しかし、特許文献１の構成では、ディスク上のトラックにスポットが追従するために対物レンズがディスク半径方向（Ｒａｄ方向）に変位する際、プッシュプル信号にＤＣオフセットが発生する。ＤＣオフセットが発生すると、小さい場合にはオフトラックが生じ、大きい場合にはトラッキング制御ができなくなってしまう。
【０００８】
また、ＤＰＤ方式についても課題がある。ＤＰＤ方式は、ディスク上のマーク上を走査したときにスポットがマークのセンタ位置からずれると、少なくとも２分割された受光部からの検出信号にマークの位相差が生じることを利用する。その際、マークの位相差を検出するために高周波成分を比較する必要がある。一方記録動作のためには、記録用のマーク／スペースを形成するためレーザを高周波で明滅させる。このため、特許文献１のように第１の光スポットと第２の光スポットが同じレーザから出射される場合には、レーザから出射された記録用の高周波明滅信号が第２の光スポットに混入し、ＤＰＤ信号のような高周波信号を同時に安定して検出することが困難になる。これを避けるため、例えば、第１の光スポットと第２の光スポットを別のレーザから出射させる方式も考えられるが、装置の構成が複雑化し高コスト化は避けられない。また、第２のスポットの光量を大きくすると、記録または記録消去してしまうため、パワーを上げることができず、Ｓ／Ｎについても課題がある。
【０００９】
本発明の目的は、多層ディスクにおいて全ての記録層に予め案内溝を形成しておく必要がなく、これに情報を記録する場合に、安定したサーボ信号を得ることが可能な光ピックアップ装置とこれを搭載した光ディスク装置および情報記録方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は光ディスクの記録層に情報を記録する光ピックアップ装置であって、光ビームを出射する半導体レーザと、該半導体レーザから出射した光ビームを少なくともメインビームと第１のサブビームと第２のサブビームとに分岐する回折格子と、該回折格子で分岐された各ビームを前記光ディスクの記録層に照射して少なくとも３つのスポットを形成する対物レンズと、該対物レンズを前記光ディスクの半径方向に駆動するアクチュエータと、前記光ディスクの記録層を反射した少なくとも３つのビームを検出する光検出器と、を備え、前記光ディスクの記録層に形成される各スポットに関し、前記第１のサブビームのスポットと前記第２のサブビームのスポットは、両方とも前記メインビームのスポットに対し光ディスクの内周側または外周側に位置し、前記光ディスクの記録層に形成する記録マークの半径方向の間隔をＴとし、ｎ、ｍを自然数としたとき、前記第１のサブビームのスポットと前記第２のサブビームのスポットの間隔が略（ｎ−１／２）Ｔであり、かつ前記第１のサブビームのスポットと前記第２のサブビームのスポットの中心と前記メインビームのスポットとの間隔が略（２ｍ＋１）Ｔ／４であることを特徴とする。
【００１１】
さらに前記光検出器は、前記各ビームをそれぞれ分割された受光面で受光し各領域から検出信号を出力する構成であり、前記光検出器から出力される信号のうち、前記第１のサブビームから得られる第１のサブプッシュプル信号と前記第２のサブビームから得られる第２のサブプッシュプル信号の差動信号をトラッキング誤差信号として、前記アクチュエータを駆動して前記対物レンズのトラッキング制御を行い、前記メインビームのスポットにより前記光ディスクの記録層に情報を記録することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、多層ディスクにおいて全ての記録層に予め案内溝を形成しておく必要がなく、ディスクの製造コストが大幅に低減する。またこのような多層ディスクから安定したサーボ信号を得ることができ、各記録層に安定した情報を記録することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図。
【図２Ａ】回折格子１１のパターン（タイプＡ）を示す図。
【図２Ｂ】回折格子１１のパターン（タイプＢ）を示す図。
【図３】ディスク上の記録マーク列と照射スポットの関係を示す図。
【図４】光検出器１０の受光面と光ビームの関係を示す図。
【図５Ａ】サブビームのスポットが変位したときの記録マーク列と照射スポットの関係を示す図。
【図５Ｂ】サブビームのスポットが変位したときのトラッキング誤差信号を示す図。
【図６】対物レンズ２が変位したときのトラッキング誤差信号を示す図。
【図７】ディスク上に記録マークを追記する方法を説明する図。
【図８】実施例２における記録マーク列と照射スポットの関係を示す図。
【図９】実施例２における光検出器１０の受光面と光ビームの関係を示す図。
【図１０】実施例３における記録マーク列と照射スポットの関係を示す図。
【図１１】実施例３における光検出器１０の受光面と光ビームの関係を示す図。
【図１２】実施例４における記録マーク列と照射スポットの関係を示す図。
【図１３】実施例４における光検出器１０の受光面と光ビームの関係を示す図。
【図１４】実施例５に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図。
【図１５】実施例５における光ディスクの記録層構成と光ビームの関係を示す図。
【図１６】実施例５における情報記録方法の手順を示すフローチャート。
【図１７】実施例６に係る光ディスク装置の概略構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下本発明の各実施例について、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明の第１の実施例に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図である。本実施例では波長略４０５ｎｍのレーザを使用するＮＡ０．８５の多層ディスクの記録システムを対象とするが、それ以外の光ディスクであってもよい。
【００１６】
半導体レーザ５０からは、波長略４０５ｎｍの光ビームが発散光として出射される。半導体レーザ５０から出射した光ビームは回折格子１１に入射して回折され、メインビームとサブビームに分岐される。
【００１７】
回折格子１１を回折した光ビームはビームスプリッタ５２を反射する。なお、一部の光ビームはビームスプリッタ５２を透過しフロントモニタ２３に入射する。フロントモニタ２３は半導体レーザ５０の光量の変化を検出し、半導体レーザ５０の駆動回路（図示せず）にフィードバックする。これにより光ディスクの記録層に所定の光量の光ビームを照射させ、光ディスクに安定に信号を記録する。
【００１８】
ビームスプリッタ５２を反射した光ビームはコリメートレンズ５１に入射する。コリメートレンズ５１は光軸方向に駆動する機構を有しており、コリメートレンズ５１が光軸方向に駆動することで、対物レンズ２に入射する光ビームの発散・収束状態を変え、光ディスクのカバー層の厚み誤差による球面収差を補正する。コリメートレンズ５１を出射した光ビームは立ち上げミラー５５、１／４波長板５６を経て、アクチュエータ５に搭載された対物レンズ２により光ディスク上に集光される。なお、ここでの対物レンズ２の開口数はＢＤと同じ０．８５であるとする。
【００１９】
光ディスクを反射した光ビームは、対物レンズ２、１／４波長板５６、立ち上げミラー５５、コリメートレンズ５１、ビームスプリッタ５２、検出レンズ１２を経て、光検出器１０上の受光面に入射する。光検出器１０では複数の受光面に分割されており、各受光面の検出信号を光ディスク装置に出力し、これよりトラッキング誤差信号、フォーカス誤差信号、ＲＦ信号が生成される。なお、検出レンズ１２では非点収差が与えられるため、フォーカス誤差信号は非点収差方式により検出される。
【００２０】
以下、各部の構成と動作を詳細に説明する。
図２Ａと図２Ｂは、回折格子１１の２つの格子パターン（タイプＡ、タイプＢ）を示す図である。以下、ディスク接線方向をＴａｎ方向、ディスク半径方向をＲａｄ方向と記述する。回折格子１１は入射した光ビームをメインビーム（０次回折光）とサブビーム（＋１次回折光、−１次回折光）に回折する。さらに回折格子１１は、境界線８００によりディスク接線方向（Ｔａｎ方向）に領域Ｉと領域IIに２分割されており、各領域での格子パターンの傾斜角度θ１、θ２を異ならせているため、領域Ｉ、領域IIで回折されるサブビームは異なる角度で出射する。
【００２１】
図２Ａのパターン（タイプＡ）は、領域Ｉ、IIにおける格子パターンの傾斜角度θ１とθ２が同符号であるため、サブビームの方向はメインビームに関して同じ側で異なる角度となる。図２Ｂのパターン（タイプＢ）は、領域Ｉ、IIにおける格子パターンの傾斜角度θ１とθ２が逆符号であるため、サブビームの方向はメインビームに関して互いに反対側で異なる角度となる。
【００２２】
本実施例では、図２Ａに示すタイプＡの回折格子１１を使用し、その回折効率を、例えば０次回折光：＋１次回折光：−１次回折光＝１０：０：１とし、１つのメインビーム（０次回折光）と２つのサブビーム（領域Ｉの−１次回折光、領域IIの−１次回折光）を用いるものとする。
【００２３】
図３は、ディスク上の記録マーク列と照射スポットの関係を示す図である。ディスクには記録マーク列が形成されていて、その半径方向（Ｒａｄ方向）の間隔をＴとする。これに回折格子１１で分岐された３つの光ビームが照射され、スポット２０ａは０次回折光（メインビーム）、スポット２０ｄは領域Ｉからの−１次回折光（第１のサブビーム）、スポット２０ｅは領域IIからの−１次回折光（第２のサブビーム）を示している。ここで、２つのスポット２０ｄ、２０ｅのＲａｄ方向の間隔Ｄ１は、略（ｎ−１／２）Ｔ（ｎは自然数）となるように配置する。また、スポット２０ｄ、２０ｅの中心とスポット２０ａのＲａｄ方向の間隔Ｄ２は、略（２ｍ＋１）Ｔ／４（ｍは自然数）となるように配置する。これらの間隔Ｄ１、Ｄ２は回折格子１１のパターン形状（傾斜角度）で決定され、図３ではｎ＝１、ｍ＝２の場合を示し、Ｄ１＝０．１６μｍ、Ｄ２＝０．４μｍである。
【００２４】
図４は、光検出器１０の受光面と光ビームの関係を示す図である。光検出器１０は４分割受光面（領域ａ、ｂ、ｃ、ｄ）と、４分割受光面（領域ｅ、ｆ、ｇ、ｈ）で構成する。これに入射する光ビーム２０ａ、２０ｄ、２０ｅは、図３で示した各光ビームの符号に対応する。なお、図４における各光ビームに対するレンズ変位方向（Ｒａｄ方向）が図２や図３のＲａｄ方向に対して略９０度回転しているのは、非点収差方式を用いているためである。
【００２５】
メインビーム２０ａは４分割受光面の領域ａ、ｂ、ｃ、ｄに、第１のサブビーム２０ｄは領域ｅ、ｆに、第２のサブビーム２０ｅは領域ｇ、ｈに入射する。そして、各領域ａ〜ｈから得られる信号をそれぞれＡ〜Ｈとするとき、（１ａ）〜（１ｃ）式の演算によりトラッキング誤差信号（ＴＥＳ）、フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）、ＲＦ信号（ＲＦＳ）を生成する。
ＴＥＳ＝（Ｅ−Ｆ）−（Ｈ−Ｇ） ・・・（１ａ）
ＦＥＳ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ） ・・・（１ｂ）
ＲＦＳ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ ・・・（１ｃ）
各領域からの検出信号Ａ〜Ｈは光検出器１０から光ディスク装置に送られ、光ディスク装置では上記の演算を行い、トラッキング制御信号を始め各種のサーボ制御信号を生成する。なお、光検出器１０からの信号出力数を少なくするために、図４の受光領域の場合には、例えば領域ｆとｈ、領域ｅとｇを結線して出力してもよい。
【００２６】
次に、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）の生成方法について説明する。
図５Ａ，図５Ｂは、サブビームのスポットが変位したときのトラッキング誤差信号を示す図であり、図５Ａはディスク上の記録マーク列とスポット２０ｄ、２０ｅの位置関係を示し、図５Ｂはスポット２０ｄ、２０ｅから得られるプッシュプル信号波形を示す。ここでは、対物レンズ２の変位はない状態を示す。
【００２７】
図５Ａにおいて、ディスク上のトラックに対し、スポット２０ｄ、２０ｅがＲａｄ方向に変位すると、図５Ｂのようなプッシュプル信号が検出される。ここに本実施例では、スポット２０ｄ、２０ｅはＲａｄ方向に略（ｎ−１／２）Ｔだけずれて照射しているので、スポット２０ｄから検出されるプッシュプル信号ＰＰｄ（＝Ｅ−Ｆ）とスポット２０ｅから検出されるプッシュプル信号ＰＰｅ（＝Ｈ−Ｇ）は、位相が１８０度ずれている。このため、信号ＰＰｄと信号ＰＰｅの差動演算（ＰＰｄ−ＰＰｅ）を行うことでトラッキング誤差信号ＴＥＳが検出可能となる。
【００２８】
図６は、対物レンズ２が変位したときのトラッキング誤差信号を示す図である。トラッキング制御のためトラッキング誤差信号に基づき対物レンズをＲａｄ方向に変位させると、受光部上の光ビームもＲａｄ方向に変位する。すなわち、対物レンズの変位に伴って図４のスポット２０ｄ、２０ｅは同様にＲａｄ方向に変化する。このため、スポット２０ｄ、２０ｅから検出されるプッシュプル信号ＰＰｄ、ＰＰｅには、ＤＣオフセットが同じ方向に発生する。ただし本実施例では、信号ＰＰｄと信号ＰＰｅの差動演算（ＰＰｄ−ＰＰｅ）を行っているので、同じ方向のＤＣオフセット成分がキャンセルされ、トラッキング誤差信号のみを検出することができる。
【００２９】
以上のように本実施例では、ディスク上に３つのスポットを形成し、記録マークの半径方向間隔をＴとしたとき、２つのサブビームのスポット２０ｄ、２０ｅのＲａｄ方向の間隔Ｄ１を略（ｎ−１／２）Ｔとなるよう配置している。これにより、トラッキング誤差信号生成において対物レンズの変位に伴うＤＣオフセットを抑制し、安定したトラッキング制御が可能となる。
【００３０】
図７は、本実施例の光ピックアップ装置を用いてディスク上に記録マークを追記する方法を説明する図である。ここでは、ディスク１００の内周の一部の領域に、実線１００ａで示す記録マーク列が予め記録されているとする。光ビームの３つのスポットのうち、内周側にあるサブビームのスポット２０ｄ、２０ｅをこの記録済領域に照射する。そして、２つのサブビームのプッシュプル信号の差動演算によりトラッキング誤差信号を検出し、記録マーク列１００ａに追従させてトラッキング制御を行う。一方、トラッキング制御を行った状態で、外周側にあるメインビームのスポット２０ａにより未記録領域に点線１００ｂで示す新たなマーク列を記録（追記）する。その後、追記したマーク列をもとに同様にトラッキング制御できるため、一旦記録を始めるとディスク外周方向の未記録領域に対し継続して記録することが可能となる。その際新たにマーク列が記録されるＲａｄ方向位置は、２つのスポット２０ｄ、２０ｅの中心から間隔Ｄ２、すなわち（２ｍ＋１）Ｔ／４だけ外周方向に離れた位置となるので、予め記録されているマーク列に連続し、Ｒａｄ方向に間隔Ｔを保ちながらマーク列を形成することができる。
【００３１】
また図７では、メインビームとサブビームのＲａｄ方向の間隔Ｄ２がｍ＝２の場合であり、トラッキング誤差信号を１つ内周側のトラック（記録マーク）から検出するものとした。記録マークがさらに内周側に存在すれば、ｍを変えてさらに内周側の記録マークからトラッキング誤差信号を検出してもよい。
【００３２】
なお、図７では内周から外周方向に記録する場合を示しているが、サブビームのスポット２０ｄ、２０ｅとメインビームのスポット２０ａの配置を入れ替えて、スポット２０ａをスポット２０ｄ、２０ｅよりも内周側に配置すれば、ディスク外周側から内周方向に記録することもできる。
【００３３】
このように本実施例の光ピックアップ装置を用いて情報記録を行うことで、多層ディスクの全ての記録層に予め案内溝等を形成しておく必要がなく、光ディスクの構造が単純化し、多層ディスクの製造コストが大幅に低減する。なお、ディスク上に予め記録マーク等を記録しておく作業は、例えばディスク出荷時に行えばよい。
【００３４】
また本実施例のトラッキング誤差信号検出方法では、ＤＰＤ信号検出のように高周波の信号比較をする必要がなく、サーボの周波数帯域でよいため、記録を行っているときのレーザの高周波の明滅は影響することがなく、安定したトラッキング制御を行うことができる。
【００３５】
なお、本実施例の光ピックアップ装置において、半導体レーザの波長や対物レンズの開口数は、ディスクの記録媒体の種類に応じて適宜設定すればよい。球面収差補正のために例えばビームエキスパンダを組み入れてもよい。また、フォーカス誤差信号検出方式として、例えばナイフエッジ方式やスポットサイズ方式などと組み合わせてもよい。
【実施例２】
【００３６】
前記実施例１では３つの光ビームを用いてトラッキング制御と記録動作を行う構成であるため、記録方向は、ディスクの内周から外周方向、または外周から内周方向の一方向に限られるものであった。これに対し第２の実施例では、５つの光ビームを配置して両方向の記録を可能とする構成である。前記実施例１とは、回折格子１１と光検出器１０の構成と動作が異なる。
【００３７】
回折格子１１は前記図２Ａのパターン（タイプＡ）を用いるが、回折効率を、例えば０次回折光：＋１次回折光：−１次回折光＝１０：１：１として、＋１次回折光を追加する。これにより、１つのメインビーム（０次回折光）と４つのサブビーム（領域Ｉの＋１次回折光、領域IIの＋１次回折光、領域Ｉの−１次回折光、領域IIの−１次回折光）に分岐し、５つの光ビームを利用する。
【００３８】
図８は、ディスク上の記録マーク列と照射スポットの関係を示す図である。ディスクには５つの光ビームが照射され、スポット２０ａは０次回折光（メインビーム）、スポット２０ｂは領域Ｉからの＋１次回折光（第１のサブビーム）、スポット２０ｃは領域IIからの＋１次回折光（第２のサブビーム）、スポット２０ｄは領域Ｉからの−１次回折光（第３のサブビーム）、スポット２０ｅは領域IIからの−１次回折光（第４のサブビーム）を示している。追加されたスポット２０ｂ、２０ｃ（第１、第２のサブビーム）は、既述のスポット２０ｄ、２０ｅ（第３、第４のサブビーム）に対し、スポット２０ａ（メインビーム）を挟んで外周側の点対称の位置に配置される。
【００３９】
そして、Ｒａｄ方向の記録マーク間隔をＴとすると、追加したスポット２０ｂ、２０ｃのＲａｄ方向の間隔Ｄ１は、略（ｎ−１／２）Ｔ（ｎは自然数）となるよう配置する。また、スポット２０ｂ、２０ｃの中心とスポット２０ａのＲａｄ方向の間隔Ｄ２は、略（２ｍ＋１）Ｔ／４（ｍは自然数）となるように配置する。これらの条件は図３のスポット２０ｄ、２０ｅにおける間隔Ｄ１、Ｄ２と同様である。
【００４０】
図９は、光検出器１０の受光面と光ビームの関係を示す図である。光検出器１０は４分割受光面（領域ａ、ｂ、ｃ、ｄ）と、４分割受光面（領域ｅ１、ｆ１、ｇ１、ｈ１）と、４分割受光面（領域ｅ２、ｆ２、ｇ２、ｈ２）で構成する。ここで、メインビーム２０ａは４分割受光面の領域ａ、ｂ、ｃ、ｄに、第１のサブビーム２０ｂは領域ｅ１、ｆ１に、第２のサブビーム２０ｃは領域ｇ１、ｈ１に、第３のサブビーム２０ｄは領域ｅ２、ｆ２に、第４のサブビーム２０ｅは領域ｇ２、ｈ２に入射する。
【００４１】
各領域ａ〜ｄ、ｅ１〜ｈ１、ｅ２〜ｈ２から得られる信号をそれぞれＡ〜Ｄ、Ｅ１〜Ｈ１、Ｅ２〜Ｈ２とするとき、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）は、（２）または（３）式の演算により生成する。（２）式は内周から外周方向に記録する場合で、第３、第４のサブビームを利用する。（３）式は外周から内周方向に記録する場合で、第１、第２のサブビームを利用する。
ＴＥＳ＝（Ｅ２−Ｆ２）−（Ｈ２−Ｇ２） ・・・（２）
ＴＥＳ＝（Ｅ１−Ｆ１）−（Ｈ１−Ｇ１） ・・・（３）
なお、フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）とＲＦ信号（ＲＦＳ）は前記（１ｂ）（１ｃ）式と同様の演算となる。
【００４２】
以上のように、記録方向（内周→外周、外周→内周）に合わせて演算式（２）（３）を切り替えることで、両方向の記録に対応することが可能となる。この演算式の切り替えは光ディスク装置にて行うものとするが、光ディスク装置から光ピックアップ装置に記録方向を示す制御信号を送り、光ピックアップ装置から出力する信号を切り替えるようにすれば、光ディスク装置では共通の演算式で処理することができる。
【００４３】
なお、光検出器１０からの信号出力数を少なくするために、図９の受光領域の場合には、例えば領域ｆ１とｈ１、領域ｅ１とｇ１、領域ｆ２とｈ２、領域ｅ２とｇ２を結線して出力してもよい。さらには、例えば領域ｅ１とｅ２、領域ｆ１とｆ２、領域ｇ１とｇ２、領域ｈ１とｈ２を結線して出力すれば、記録方向に合わせて演算式（２）（３）を切り替える必要がなくなる。
【実施例３】
【００４４】
前記実施例１では１つのメインビームと２つのサブビームをディスクに照射し、２つのサブビームのスポットをディスク半径方向に所定間隔Ｄ１だけずらして配置するものであった。これに対し本実施例では、２つのサブビームのスポットをさらにディスク接線方向にもずらして配置する構成とした。前記実施例１とは、回折格子１１と光検出器１０の構成と動作が異なる。
【００４５】
まず回折格子１１は前記図２Ｂの格子パターン（タイプＢ）を用いる。そして回折効率を、例えば０次回折光：＋１次回折光：−１次回折光＝１０：０：１として、３つの光ビームに分岐する。タイプＢでは、領域Ｉ、IIから出射されるサブビーム（−１次回折光）の方向は、メインビーム（０次回折光）に関して互いに反対側で異なる角度となる。
【００４６】
図１０は、ディスク上の記録マーク列と照射スポットの関係を示す図である。スポット２０ａは０次回折光（メインビーム）、スポット２０ｄは領域Ｉからの−１次回折光（第１のサブビーム）、スポット２０ｅは領域IIからの−１次回折光（第２のサブビーム）を示す。ここでサブビームの２つのスポット２０ｂ、２０ｃは、メインビームのスポット２０ａを挟んでＴａｎ方向に離れて配置される。
【００４７】
ここで、Ｒａｄ方向の記録マーク間隔をＴとすると、スポット２０ｄ、２０ｅのＲａｄ方向の間隔Ｄ１は、略（ｎ−１／２）Ｔ（ｎは自然数）となるよう配置する。また、スポット２０ｄ、２０ｅの中心とスポット２０ａのＲａｄ方向の間隔Ｄ２は、略（２ｍ＋１）Ｔ／４（ｍは自然数）となるように配置する。Ｒａｄ方向の間隔Ｄ１、Ｄ２は実施例１と同様である。なお、図１０ではｎ＝１、ｍ＝２としている。
【００４８】
図１１は、光検出器１０の受光面と光ビームの関係を示す図である。光検出器１０は４分割受光面（領域ａ、ｂ、ｃ、ｄ）と、２分割受光面（領域ｅｈ１、ｆｇ１）と、２分割受光面（領域ｅｈ２、ｆｇ２）で構成する。
【００４９】
メインビーム２０ａは４分割受光面の領域ａ、ｂ、ｃ、ｄに、第１のサブビーム２０ｄは２分割受光面の領域ｅｈ２、ｆｇ２に、第２のサブビーム２０ｅは２分割受光面の領域ｅｈ１、ｆｇ１に入射する。そして、各領域ａ〜ｄ、ｅｈ１、ｆｇ１、ｅｈ２、ｆｇ２から得られる信号をそれぞれＡ〜Ｄ、ＥＨ１、ＦＧ１、ＥＨ２、ＦＧ２とするとき、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）は（４）式の演算により生成する。
ＴＥＳ＝（ＥＨ２−ＦＧ２）−（ＥＨ１−ＦＧ１） ・・・（４）
なお、フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）とＲＦ信号（ＲＦＳ）は前記（１ｂ）（１ｃ）式と同様の演算となる。
【００５０】
本実施例においても、２つのサブビームのスポット２０ｄ、２０ｅの位置は、ディスクＴａｎ方向にずれているものの、Ｒａｄ方向の間隔Ｄ１が略（ｎ−１／２）Ｔとなるよう配置している。そして、各スポットから検出されるプッシュプル信号である、ＰＰｄ（＝ＥＨ２−ＦＧ２）とＰＰｅ（＝ＥＨ１−ＦＧ１）の差動演算（ＰＰｄ−ＰＰｅ）を行うことにより、トラッキング誤差信号生成において対物レンズの変位に伴うＤＣオフセットを抑制し、安定したトラッキング制御が可能となる。
【００５１】
また、スポット２０ｄ、２０ｅの中心とメインビームのスポット２０ａのＲａｄ方向の間隔Ｄ２が略（２ｍ＋１）Ｔ／４となるよう配置している。これより、内周側に予め記録されたマーク列に追従してトラッキング制御しながら、外周側にあるメインビームのスポット２０ａにより新たなマーク列を記録することができる。
【００５２】
なお、図１０では内周から外周方向に記録する場合を示しているが、サブビームのスポット２０ｄ、２０ｅとメインビームのスポット２０ａの配置を入れ替えて、スポット２０ａをスポット２０ｄ、２０ｅよりも内周側に配置すれば、ディスク外周側から内周方向に記録することもできる。
【実施例４】
【００５３】
前記実施例３では３つの光ビームを用いてトラッキング制御と記録動作を行う構成であるため、記録方向は、ディスクの内周から外周方向、または外周から内周方向の一方向に限られるものであった。これに対し第４の実施例では、５つの光ビームを配置して両方向の記録が可能とする構成である。前記実施例３とは、回折格子１１と光検出器１０の構成と動作が異なる。
【００５４】
回折格子１１は前記図２Ｂのパターン（タイプＢ）を用いるが、回折効率を、例えば０次回折光：＋１次回折光：−１次回折光＝１０：１：１として、＋１次回折光を追加する。これにより、１つのメインビーム（０次回折光）と４つのサブビーム（領域Ｉの＋１次回折光、領域IIの＋１次回折光、領域Ｉの−１次回折光、領域IIの−１次回折光）に分岐し、５つの光ビームを利用する。
【００５５】
図１２は、ディスク上の記録マーク列と照射スポットの関係を示す図である。ディスクには５つの光ビームが照射され、スポット２０ａは０次回折光（メインビーム）、スポット２０ｂは領域Ｉからの＋１次回折光（第１のサブビーム）、スポット２０ｃは領域IIからの＋１次回折光（第２のサブビーム）、スポット２０ｄは領域Ｉからの−１次回折光（第３のサブビーム）、スポット２０ｅは領域IIからの−１次回折光（第４のサブビーム）を示す。追加されたスポット２０ｂ、２０ｃ（第１、第２のサブビーム）は、既述のスポット２０ｄ、２０ｅ（第３、第４のサブビーム）に対し、スポット２０ａ（メインビーム）を挟んで外周側の点対称の位置に配置される。
【００５６】
そして、Ｒａｄ方向の記録マーク間隔をＴとすると、追加したスポット２０ｂ、２０ｃのＲａｄ方向の間隔Ｄ１は、略（ｎ−１／２）Ｔ（ｎは自然数）となるよう配置する。また、スポット２０ｂ、２０ｃの中心とスポット２０ａのＲａｄ方向の間隔Ｄ２は、略（２ｍ＋１）Ｔ／４（ｍは自然数）となるように配置する。これらの条件は図１０のスポット２０ｄ、２０ｅにおける間隔Ｄ１、Ｄ２と同様である。
【００５７】
図１３は、光検出器１０の受光面と光ビームの関係を示す図である。光検出器１０は図９と同様に、４分割受光面（領域ａ、ｂ、ｃ、ｄ）と、４分割受光面（領域ｅ１、ｆ１、ｇ１、ｈ１）と、４分割受光面（領域ｅ２、ｆ２、ｇ２、ｈ２）で構成する。ここで、メインビーム２０ａは４分割受光面の領域ａ、ｂ、ｃ、ｄに、第１のサブビーム２０ｂは領域ｅ１、ｆ１に、第２のサブビーム２０ｃは領域ｇ２、ｈ２に、第３のサブビーム２０ｄは領域ｅ２、ｆ２に、第４のサブビーム２０ｅは領域ｇ１、ｈ１に入射する。
【００５８】
各領域ａ〜ｄ、ｅ１〜ｈ１、ｅ２〜ｈ２から得られる信号をそれぞれＡ〜Ｄ、Ｅ１〜Ｈ１、Ｅ２〜Ｈ２とするとき、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）は、（５）または（６）式の演算により生成する。（５）式は内周から外周方向に記録する場合で、第３、第４のサブビームを利用する。（６）式は外周から内周方向に記録する場合で、第１、第２のサブビームを利用する。
ＴＥＳ＝（Ｅ２−Ｆ２）−（Ｈ１−Ｇ１） ・・・（５）
ＴＥＳ＝（Ｅ１−Ｆ１）−（Ｈ２−Ｇ２） ・・・（６）
なお、フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）とＲＦ信号（ＲＦＳ）は前記（１ｂ）（１ｃ）式と同様の演算となる。
【００５９】
以上のように、記録方向（内周→外周、外周→内周）に合わせて演算式（５）（６）を切り替えることで、両方向の記録に対応することが可能となる。この場合の演算式の切り替えは、前記実施例２と同様に行う。
【００６０】
なお、光検出器１０からの信号出力数を少なくするために、図１３の受光領域の場合には、例えば領域ｈ１とｆ２、領域ｇ１とｅ２、領域ｅ１とｇ２、領域ｆ１とｈ２を結線して出力してもよい。さらには、例えば領域ｅ１とｅ２、領域ｆ１とｆ２、領域ｇ１とｇ２、領域ｈ１とｈ２を結線して出力すれば、記録方向に合わせて演算式（５）（６）を切り替える必要がなくなる。
【実施例５】
【００６１】
図１４は、本発明の第５の実施例に係る光ピックアップ装置の光学系を示す図である。本実施例で対象とする光ディスクは、多層ディスクにおいて、各記録層とは別に案内溝が形成された層（ガイド層）を設け、ガイド層を用いて各記録層のサーボ制御を行う方式（ガイド層分離型方式）に対応するものである。
【００６２】
光ピックアップ装置は２つの半導体レーザ５０，６０を有し、第１の光ビームを記録層に照射する第１の光学系と、第２の光ビームをガイド層に照射する第２の光学系を備える。
【００６３】
まず、光ディスクの記録層に照射する第１の光学系について説明する。第１の光学系は、前記実施例１に準じた構成としており簡略に説明する。第１の半導体レーザ５０からは、波長略４０５ｎｍの第１の光ビームが発散光として出射され、回折格子１１に入射する。回折格子１１は前記図２Ａのパターン構造とし、回折効率を０次回折光：＋１次回折光：−１次回折光＝１０：０：１とする。これにより第１の光ビームは、１つのメインビーム（０次回折光）と２つのサブビーム（領域Ｉ、IIからの−１次回折光）の計３つの光ビームに分岐される。
【００６４】
回折格子１１を回折した第１の光ビームは、コリメートレンズ５１により略平行光に変換され、ビームスプリッタ５２、レンズ５３、ダイクロイックプリズム７４、レンズ７５を経て、立上げミラー５５に入射する。立上げミラー５５を反射した光ビームは、１／４波長板５６を透過し、アクチュエータ５に搭載された対物レンズ２により光ディスクの所定の記録層に集光される。
この場合の記録層における記録マーク列と照射スポットの関係は前記図３と同様であり、各スポット２０ａ〜２０ｅは、前記した間隔Ｄ１、Ｄ２で配置する。
【００６５】
ここで、ビームスプリッタ５２は、半導体レーザ５０から出射した第１の光ビームを透過し、ディスクから反射した光ビームを反射する。ダイクロイックプリズム７４は波長選択性があり、本実施例では、第１の半導体レーザ５０から出射した第１の光ビームを反射し、後述する第２の半導体レーザ６０から出射した第２の光ビームを透過する。レンズ５３は光軸方向に移動可能であり、レンズ７５と組み合わせることで、複数の記録層のディスク表面からの距離の違いにより発生する球面収差を補正する。
【００６６】
光ディスクの所定の記録層を反射した光ビームは、対物レンズ２、１／４波長板５６、立上げミラー５５、レンズ７５、ダイクロイックプリズム７４、レンズ５３、ビームスプリッタ５２、検出レンズ１２を経て、第１の光検出器１０上の受光面に入射する。第１の光検出器１０は複数の受光面に分割されており、各受光面の検出信号を光ディスク装置に出力し、これよりトラッキング誤差信号、フォーカス誤差信号、ＲＦ信号が生成される。
【００６７】
この場合の第１の光検出器１０の受光面構成と光ビームの関係は前記図４と同様である。これより、前記（１ａ）〜（１ｃ）式の演算により、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）、フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）、ＲＦ信号（ＲＦＳ）を生成することができる。このうちトラッキング誤差信号は、２つのサブビームから得られるサブプッシュプル信号の差動演算から求めることで、ＤＣオフセットを抑制し安定したトラッキング制御が可能となる。
【００６８】
次に光ディスクのガイド層に照射する第２の光学系について説明する。第２の半導体レーザ６０から第２の光ビーム（サーボ用）が出射される。第２の光ビームの波長は前記第１の光ビームの波長と異なり、例えば６５０ｎｍとする。第２の光ビームは、回折格子１１１により３つの光ビームに分岐される。そしてコリメータレンズ６１により略平行光に変換され、ビームスプリッタ６２、レンズ６３、ダイクロイックプリズム７４、レンズ７５を経て、立上げミラー５５に入射する。立上げミラー５５を反射した光ビームは、１／４波長板５６を透過し、アクチュエータ５に搭載された対物レンズ２を経て、光ディスクのガイド層に集光する。ダイクロイックプリズム７４から対物レンズ２までは、前記第１の光学系と光学部品を共有している。
【００６９】
ここにビームスプリッタ６２は、第２の半導体レーザ６０から出射した第２の光ビームを透過し、ディスクから反射した光ビームを反射する。レンズ６３は光軸方向に駆動可能であり、レンズ７５と組み合わせることで、複数の記録層とガイド層から発生する相対デフォーカスを補正する。
【００７０】
光ディスクのガイド層を反射した光ビームは、対物レンズ２、１／４波長板５６、立上げミラー５５、レンズ７５、ダイクロイックプリズム７４、レンズ６３、ビームスプリッタ６２、検出レンズ６４を経て、第２の光検出器６５の受光面に入射する。検出レンズ６４では光ビームに非点収差が与えられる。光検出器６５は複数の受光面に分割されており、各受光面の検出信号を光ディスク装置に出力し、これよりトラッキング誤差信号とフォーカス誤差信号が生成される。なお、本実施例のガイド層の光学系は、非点収差方式を用いたフォーカス誤差信号、ＤＰＰ方式を用いたトラキング誤差信号でサーボ信号を生成するがこれには限定されない。
【００７１】
これより、前記（１ａ）（１ｂ）式の演算により、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）、フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）を生成することができる。このうちトラッキング誤差信号は、２つのサブビームから得られるサブプッシュプル信号の差動演算から求めることで、ＤＣオフセットを抑制し安定したトラッキング制御が可能となる。
【００７２】
図１５は、光ディスクの記録層構成と光ビームの関係を示す図である。
光ディスクの一例として、案内溝を有していない３層の記録層４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃと、案内溝を有するガイド層５００を有する構造を示す。記録層の層数は、８層や１６層などさらに多層化してもよい。対物レンズ２から出射された第１の光ビームは、例えば記録層４００Ａ上の符号６００で示す位置に集光され、反射される。第１の光ビームには、１つのメインビームと２つのサブビームが含まれるが、図１５ではメインビーム４１０のみ表示している。また、対物レンズ２から出射された第２の光ビームは、ガイド層５００に集光され、反射される。図１５ではメインビーム５１０のみ表示している。
【００７３】
本実施例による記録動作では、２つのトラッキング制御が可能である。１つは、第１の光ビームの２つのサブビームを記録層４００Ａの記録済領域に照射し、記録済マークに追従させてトラッキング制御を行いながら、第１の光ビームのメインビーム４１０にて記録層４００Ａの未記録領域に記録マークを形成する動作である。もう１つは、第２の光ビームをガイド層５００の案内溝に照射し、案内溝に追従させてトラッキング制御を行いながら、第１の光ビームのメインビーム４１０にて記録層４００Ａに記録マークを形成する動作である。上記２つの動作を組み合わせることで、記録層に記録マークが形成されていない多層ディスクに対して情報の記録が可能となる。
【００７４】
図１６は、本実施例による情報記録方法の手順を示すフローチャートである。対象とする多層ディスクは、ガイド層５００にはトラッキング用の案内溝が形成されている。記録層４００には記録マークが記録されておらず未記録状態である。以下、ステップ順に説明する。
【００７５】
（Ｓ１）ディスクを回転駆動し、第１の半導体レーザ５０と第２の半導体レーザ６０を点灯し、記録層への第１の光ビームとガイド層への第２の光ビームを出射する。
（Ｓ２）第１の光ビームを用いて対物レンズ２を光軸方向に駆動し、記録層４００にフォーカス制御する。
（Ｓ３）第２の光ビームを用いてレンズ６３を光軸方向に駆動し、ガイド層５００にフォーカス制御する。さらに対物レンズ２を半径方向に駆動し、ガイド層５００の案内溝にトラッキング制御する。このときトラッキング制御のため、光検出器６５から得られる複数の検出信号に基づくトラッキング誤差信号を利用する。
（Ｓ４）ディスクの記録層４００のテスト領域において、第１の光ビームの記録パワー、レンズ５３による球面収差補正、デフォーカス、対物レンズ２の傾き等の記録条件の最適化を行う。
（Ｓ５）第１の光ビームをディスクの記録層４００の記録領域（例えば内周側領域）に移動し、最適記録条件の下、所定数（少なくとも１周以上）のマーク列の記録を行う。このときのトラッキング制御は、第２の光ビームによりガイド層５００の案内溝に追従させている。
【００７６】
（Ｓ６）第２の半導体レーザ６０を消灯し、第２の光ビームの出射を停止する。
（Ｓ７）第１の光ビームを用いて対物レンズ２を半径方向（外周側）に駆動し、Ｓ５で記録した記録層４００のマーク列にトラッキング制御する。このときトラッキング制御のため、光検出器１０から得られる複数の検出信号に基づくトラッキング誤差信号を利用する。
（Ｓ８）内周側の記録マーク列でトラッキング制御を行いながら、記録層４００の未記録領域に記録を行う。
【００７７】
本実施例の工程は、前半（Ｓ１）〜（Ｓ５）においてガイド層５００の案内溝に追従させて記録層４００の一部にマーク列を形成し、後半（Ｓ６）〜（Ｓ８）において記録層４００に形成したマーク列に追従させて残りの記録層４００に情報を記録するものである。
【００７８】
前記実施例１と比較すると、本実施例では、多層ディスクの記録層に予めマーク等を記録しておく必要がなく、案内溝を有するガイド層を少なくとも１層有していればよい。また、記録層の一部にマーク列を形成した後は、残りの領域は形成したマーク列を用いてトラッキング制御が可能となるので、記録層の全領域においてガイド層の案内溝の情報を用いる必要がない。すなわち、ガイド層の案内溝を全面に渡り形成する必要がない。よって、光ディスクの構造が簡単になり、多層ディスクのコストが大幅に低減する。
【００７９】
本実施例では、記録層の記録方向は内周から外周方向（または外周から内周方向）の一方向に限られる。これに関し両方向の記録を可能とするためには次のようにすればよい。
まず、光ディスクのガイド層を例えば２層構成とし、各層の案内溝の螺旋形状を互いに反対向きにして、両方向のトラッキングに対応させる。また前記実施例２のように、回折格子１１の回折効率を０次回折光：＋１次回折光：−１次回折光＝１０：１：１とすることで、第１の光ビームを５つの光ビームに分岐し、図９に示した光検出器１０で検出する。そして、前記（２）、（３）の演算式を切り替えることで、両方向のトラッキング誤差信号（ＴＥＳ）を生成すればよい。
【００８０】
本実施例に対し、次の変形が可能である。ガイド層からトラッキング誤差信号を検出するため２つのサブプッシュプル信号の差動信号を用いることで説明したが、これには限定されない。例えば、ガイド層の層構造を案内溝でなくマーク列とし、ＤＰＤ方式で検出してもよい。また、第２の光ビームをガイド層に照射して、案内溝から回転の同期信号を検出して記録時に利用すれば、ディスク回転に同期した安定した記録が行える。
【実施例６】
【００８１】
実施例６では、前記した各実施例１〜実施例５による光ピックアップ装置１７０を搭載した光ディスク装置について説明する。
図１７は、第６の実施例に係る光ディスク装置の概略構成を示す図である。光ピックアップ装置１７０は、前記の各実施例１〜５のいずれかの構成を有する。光ディスク１００はスピンドルモータ１８０により回転させ、光ピックアップ装置１７０からレーザ光を照射して情報の記録再生を行う。光ピックアップ装置１７０には、光ディスク１００の半径方向に移動する機構が設けられ、アクセス制御回路１７２からの制御信号に応じて位置決めされる。
【００８２】
レーザ点灯回路１７７は、光ピックアップ装置１７０内の半導体レーザ５０、６０に所定のレーザ駆動電流を供給し、半導体レーザ５０、６０からは記録または再生に応じて所定の光量でレーザ光が出射される。なお、レーザ点灯回路１７７は光ピックアップ装置１７０内に組み込むこともできる。
【００８３】
光ピックアップ装置１７０内の光検出器１０から出力された信号は、サーボ信号生成回路１７４および情報信号再生回路１７５に送られる。サーボ信号生成回路１７４では、光検出器１０、６５からの検出信号を用いて演算し、トラッキング制御信号、フォーカス制御信号、ならびにチルト制御信号などのサーボ信号を生成する。また、サーボ信号生成回路１７４では、前記実施例２，４で述べたように、記録方向（内周から外周方向、または外周から内周方向）に応じて、トラッキング誤差信号の演算式を切り替える機能を有する。アクチュエータ駆動回路１７３は、サーボ信号をもとに光ピックアップ装置１７０内のアクチュエータ５を駆動して、対物レンズ２の位置制御を行う。
【００８４】
情報信号再生回路１７５では、光検出器１０からの検出信号（ＲＦ信号）に基づいて、光ディスク１００に記録されている情報の再生信号を生成しコントロール回路１７６に送る。情報信号記録回路１７８は、コントロール回路１７６から受けた情報に基づき記録制御信号を生成し、レーザ点灯回路１７７を制御して光ディスク１００へ所望の情報を記録する。
【００８５】
サーボ信号生成回路１７４および情報信号再生回路１７５で生成された信号の一部は、コントロール回路１７６に送られる。コントロール回路１７６は、スピンドルモータ駆動回路１７１、アクセス制御回路１７２、サーボ信号生成回路１７４、レーザ点灯回路１７７、球面収差補正素子駆動回路１７９を指令し、スピンドルモータ１８０の回転制御、光ピックアップ装置１７０のアクセス位置の制御、対物レンズ２のサーボ制御、半導体レーザ５０、６０の発光光量の制御、球面収差の補正などを行う。
【００８６】
本実施例の光ディスク装置では、前記した各実施例１〜５による光ピックアップ装置を搭載しているので、全ての記録層に予め案内溝を有していない多層ディスクにおいても安定したサーボ信号を生成することができ、よって各記録層に情報を安定に記録することができる。
【００８７】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記した各実施例は本発明を分かりやすく説明するために説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成で置き換え、他の実施例の構成を加えることも可能である。
【符号の説明】
【００８８】
２：対物レンズ、
５：アクチュエータ、
１０，６５：光検出器、
１１，１１１：回折格子、
１２，６４：検出レンズ、
２０ａ：メインビーム、
２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ：サブビーム、
５０，６０：半導体レーザ、
５１，６１：コリメートレンズ、
５２，６２：ビームスプリッタ、
５３，６３，７５：レンズ、
５５：立ち上げミラー、
５６：１／４波長板、
７４：ダイクロイックプリズム、
１００：光ディスク、
１７０：光ピックアップ装置、
１７３：アクチュエータ駆動回路、
１７４：サーボ信号生成回路、
１７５：情報信号再生回路、
１７６：コントロール回路、
１７７：レーザ点灯回路、
１７８：情報信号記録回路、
１８０：スピンドルモータ、
４００：記録層、
５００：ガイド層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ディスクの記録層に情報を記録する光ピックアップ装置であって、
光ビームを出射する半導体レーザと、
該半導体レーザから出射した光ビームを少なくともメインビームと第１のサブビームと第２のサブビームとに分岐する回折格子と、
該回折格子で分岐された各ビームを前記光ディスクの記録層に照射して少なくとも３つのスポットを形成する対物レンズと、
該対物レンズを前記光ディスクの半径方向に駆動するアクチュエータと、
前記光ディスクの記録層を反射した少なくとも３つのビームを検出する光検出器と、
を備え、
前記光ディスクの記録層に形成される各スポットに関し、前記第１のサブビームのスポットと前記第２のサブビームのスポットは、両方とも前記メインビームのスポットに対し光ディスクの内周側または外周側に位置し、
前記光ディスクの記録層に形成する記録マークの半径方向の間隔をＴとし、ｎ、ｍを自然数としたとき、前記第１のサブビームのスポットと前記第２のサブビームのスポットの間隔が略（ｎ−１／２）Ｔであり、かつ前記第１のサブビームのスポットと前記第２のサブビームのスポットの中心と前記メインビームのスポットとの間隔が略（２ｍ＋１）Ｔ／４であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
請求項１記載の光ピックアップ装置において、
前記光検出器は、前記各ビームをそれぞれ分割された受光面で受光し各領域から検出信号を出力する構成であり、
前記光検出器から出力される信号のうち、前記第１のサブビームから得られる第１のサブプッシュプル信号と前記第２のサブビームから得られる第２のサブプッシュプル信号の差動信号をトラッキング誤差信号として、前記アクチュエータを駆動して前記対物レンズのトラッキング制御を行い、
前記メインビームのスポットにより前記光ディスクの記録層に情報を記録することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３】
光ディスクの記録層に情報を記録または再生する光ピックアップ装置であって、
光ビームを出射する半導体レーザと、
前記半導体レーザから出射した光ビームを少なくともメインビームと第１のサブビーム、第２のサブビーム、第３のサブビームおよび第４のサブビームとに分岐する回折格子と、
該回折格子で分岐された各ビームを前記光ディスクの記録層に照射して少なくとも５つのスポットを形成する対物レンズと、
該対物レンズを前記光ディスクの半径方向に駆動するアクチュエータと、
前記光ディスクの記録層を反射した少なくとも５つのビームを検出する光検出器と、
を備え、
前記光ディスクの記録層に形成される各スポットに関し、前記第１のサブビームのスポットと前記第２のサブビームのスポットは、両方とも前記メインビームのスポットに対し光ディスクの内周側に位置し、前記第３のサブビームのスポットと前記第４のサブビームのスポットは、両方とも前記メインビームのスポットに対し光ディスクの外周側に位置し、
前記光ディスクの記録層に形成する記録マークの半径方向の間隔をＴとし、ｎ、ｍを自然数としたとき、前記第１のサブビームのスポットと前記第２のサブビームのスポットの間隔、および前記第３のサブビームのスポットと前記第４のサブビームのスポットの間隔が略（ｎ−１／２）Ｔであり、かつ前記第１のサブビームのスポットと前記第２のサブビームのスポットの中心と前記メインビームのスポットとの間隔、および前記第３のサブビームのスポットと前記第４のサブビームのスポットの中心と前記メインビームのスポットとの間隔が略（２ｍ＋１）Ｔ／４であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４】
請求項３記載の光ピックアップ装置において、
前記光検出器は、前記各ビームをそれぞれ分割された受光面で受光し各領域から検出信号を出力する構成であり、
前記光検出器から出力される信号のうち、前記第１のサブビームから得られる第１のサブプッシュプル信号と前記第２のサブビームから得られる第２のサブプッシュプル信号の差動信号、または前記第３のサブビームから得られる第３のサブプッシュプル信号と前記第４のサブビームから得られる第４のサブプッシュプル信号の差動信号をトラッキング誤差信号として、前記アクチュエータを駆動して前記対物レンズのトラッキング制御を行い、
前記メインビームのスポットにより前記光ディスクの記録層に情報を記録することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５】
請求項４記載の光ピックアップ装置において、
前記メインビームにより前記記録層を外周側に向かって記録する場合には、前記第１のサブプッシュプル信号と前記第２のサブプッシュプル信号の差動信号をトラッキング誤差信号として前記対物レンズのトラッキング制御を行い、
前記メインビームにより前記記録層を内周側に向かって記録または再生する場合には、前記第３のサブプッシュプル信号と前記第４のサブプッシュプル信号の差動信号をトラッキング誤差信号として前記対物レンズのトラッキング制御を行うことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項６】
請求項５記載の光ピックアップ装置において、
前記光検出器の検出信号を光ディスク装置に出力し、該光ディスク装置から制御信号を受けて前記アクチュエータが前記対物レンズを駆動するものであって、
前記記録層に記録する方向が外周方向か内周方向かに応じて、前記光検出器から光ディスク装置へ出力する検出信号を切り替えることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項７】
情報を記録する記録層と案内溝が形成されたガイド層とを有する光ディスクに情報を記録する光ピックアップ装置であって、
第１の光ビームを出射する第１の半導体レーザと、
該第１の光ビームを少なくともメインビームと第１のサブビーム、第２のサブビームとに分岐する回折格子と、
第２の光ビームを出射する第２の半導体レーザと、
前記第１の光ビームから分岐された各ビームを前記光ディスクの記録層に照射して少なくとも３つのスポットを形成するとともに、前記第２の光ビームを前記光ディスクのガイド層に照射する対物レンズと、
該対物レンズを前記光ディスクの半径方向に駆動するアクチュエータと、
前記光ディスクの記録層を反射した前記第１の光ビームを検出する第１の光検出器と、
前記光ディスクのガイド層を反射した前記第２の光ビームを検出する第２の光検出器と、
を備え、
前記第１の光ビームにより前記光ディスクの記録層に形成される各スポットに関し、前記第１のサブビームのスポットと前記第２のサブビームのスポットは、両方とも前記メインビームのスポットに対し光ディスクの内周側または外周側に位置し、
前記光ディスクの記録層に形成する記録マークの半径方向の間隔をＴとし、ｎ、ｍを自然数としたとき、前記第１のサブビームのスポットと前記第２のサブビームのスポットの間隔が略（ｎ−１／２）Ｔであり、かつ前記第１のサブビームのスポットと前記第２のサブビームのスポットの中心と前記メインビームのスポットとの間隔が略（２ｍ＋１）Ｔ／４であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項記載の光ピックアップ装置において、
前記回折格子は格子パターンが異なる少なくとも２つの領域に分割されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項記載の光ピックアップ装置を搭載した光ディスク装置であって、
前記半導体レーザを駆動するレーザ点灯回路と、
前記光ディスクに記録する情報の記録制御信号を生成し該レーザ点灯回路に送る情報信号記録回路と、
前記光検出器からの検出信号を用いてトラッキング制御信号を生成するサーボ信号生成回路と、
該トラッキング制御信号をもとに前記アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動回路と、
を備えたことを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１０】
請求項９記載の光ディスク装置であって、
前記サーボ信号生成回路は、前記光ディスクに記録する方向が外周方向か内周方向かに応じて、トラッキング誤差信号の演算式を切り替えることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１１】
記録層に案内溝が形成されていない光ディスクに情報を記録する情報記録方法であって、
半導体レーザから出射した光ビームを少なくともメインビームと第１のサブビームと第２のサブビームとに分岐し、
該分岐された第１、第２のサブビームを前記光ディスクの記録層の記録済領域に照射して２つのスポットを形成し、
前記記録済領域を反射した第１、第２のサブビームから第１、第２のサブプッシュプル信号の差動信号を生成し、
該差動信号を用いてトラッキング制御を行った状態で、前記分岐したメインビームのスポットで前記記録層の未記録領域に情報を記録することを特徴とする情報記録方法。
【請求項１２】
情報を記録する記録層と案内溝が形成されたガイド層とを有する光ディスクに情報を記録する情報記録方法であって、
第１の半導体レーザと第２の半導体レーザからそれぞれ第１の光ビームと第２の光ビームを出射し、
該第１の光ビームを少なくともメインビームと第１のサブビームと第２のサブビームとに分岐し、
前記第２の光ビームを前記ガイド層に照射してトラッキング制御を行い、
前記第１の光ビームを前記記録層に照射し前記分岐したメインビームのスポットにて情報の記録を開始し、
前記記録層に所定量の情報を記録した後、前記分岐した第１、第２のサブビームを前記記録層の記録済領域に照射して２つのスポットを形成し、
前記記録済領域を反射した第１、第２のサブビームから第１、第２のサブプッシュプル信号の差動信号を生成し、
該差動信号によりトラッキング制御を行った状態で、前記分岐したメインビームのスポットにて前記記録層の未記録領域に情報の記録を継続することを特徴とする情報記録方法。
【請求項１】
光ディスクの記録層に情報を記録する光ピックアップ装置であって、
光ビームを出射する半導体レーザと、
該半導体レーザから出射した光ビームを少なくともメインビームと第１のサブビームと第２のサブビームとに分岐する回折格子と、
該回折格子で分岐された各ビームを前記光ディスクの記録層に照射して少なくとも３つのスポットを形成する対物レンズと、
該対物レンズを前記光ディスクの半径方向に駆動するアクチュエータと、
前記光ディスクの記録層を反射した少なくとも３つのビームを検出する光検出器と、
を備え、
前記光ディスクの記録層に形成される各スポットに関し、前記第１のサブビームのスポットと前記第２のサブビームのスポットは、両方とも前記メインビームのスポットに対し光ディスクの内周側または外周側に位置し、
前記光ディスクの記録層に形成する記録マークの半径方向の間隔をＴとし、ｎ、ｍを自然数としたとき、前記第１のサブビームのスポットと前記第２のサブビームのスポットの間隔が略（ｎ−１／２）Ｔであり、かつ前記第１のサブビームのスポットと前記第２のサブビームのスポットの中心と前記メインビームのスポットとの間隔が略（２ｍ＋１）Ｔ／４であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
請求項１記載の光ピックアップ装置において、
前記光検出器は、前記各ビームをそれぞれ分割された受光面で受光し各領域から検出信号を出力する構成であり、
前記光検出器から出力される信号のうち、前記第１のサブビームから得られる第１のサブプッシュプル信号と前記第２のサブビームから得られる第２のサブプッシュプル信号の差動信号をトラッキング誤差信号として、前記アクチュエータを駆動して前記対物レンズのトラッキング制御を行い、
前記メインビームのスポットにより前記光ディスクの記録層に情報を記録することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３】
光ディスクの記録層に情報を記録または再生する光ピックアップ装置であって、
光ビームを出射する半導体レーザと、
前記半導体レーザから出射した光ビームを少なくともメインビームと第１のサブビーム、第２のサブビーム、第３のサブビームおよび第４のサブビームとに分岐する回折格子と、
該回折格子で分岐された各ビームを前記光ディスクの記録層に照射して少なくとも５つのスポットを形成する対物レンズと、
該対物レンズを前記光ディスクの半径方向に駆動するアクチュエータと、
前記光ディスクの記録層を反射した少なくとも５つのビームを検出する光検出器と、
を備え、
前記光ディスクの記録層に形成される各スポットに関し、前記第１のサブビームのスポットと前記第２のサブビームのスポットは、両方とも前記メインビームのスポットに対し光ディスクの内周側に位置し、前記第３のサブビームのスポットと前記第４のサブビームのスポットは、両方とも前記メインビームのスポットに対し光ディスクの外周側に位置し、
前記光ディスクの記録層に形成する記録マークの半径方向の間隔をＴとし、ｎ、ｍを自然数としたとき、前記第１のサブビームのスポットと前記第２のサブビームのスポットの間隔、および前記第３のサブビームのスポットと前記第４のサブビームのスポットの間隔が略（ｎ−１／２）Ｔであり、かつ前記第１のサブビームのスポットと前記第２のサブビームのスポットの中心と前記メインビームのスポットとの間隔、および前記第３のサブビームのスポットと前記第４のサブビームのスポットの中心と前記メインビームのスポットとの間隔が略（２ｍ＋１）Ｔ／４であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４】
請求項３記載の光ピックアップ装置において、
前記光検出器は、前記各ビームをそれぞれ分割された受光面で受光し各領域から検出信号を出力する構成であり、
前記光検出器から出力される信号のうち、前記第１のサブビームから得られる第１のサブプッシュプル信号と前記第２のサブビームから得られる第２のサブプッシュプル信号の差動信号、または前記第３のサブビームから得られる第３のサブプッシュプル信号と前記第４のサブビームから得られる第４のサブプッシュプル信号の差動信号をトラッキング誤差信号として、前記アクチュエータを駆動して前記対物レンズのトラッキング制御を行い、
前記メインビームのスポットにより前記光ディスクの記録層に情報を記録することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５】
請求項４記載の光ピックアップ装置において、
前記メインビームにより前記記録層を外周側に向かって記録する場合には、前記第１のサブプッシュプル信号と前記第２のサブプッシュプル信号の差動信号をトラッキング誤差信号として前記対物レンズのトラッキング制御を行い、
前記メインビームにより前記記録層を内周側に向かって記録または再生する場合には、前記第３のサブプッシュプル信号と前記第４のサブプッシュプル信号の差動信号をトラッキング誤差信号として前記対物レンズのトラッキング制御を行うことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項６】
請求項５記載の光ピックアップ装置において、
前記光検出器の検出信号を光ディスク装置に出力し、該光ディスク装置から制御信号を受けて前記アクチュエータが前記対物レンズを駆動するものであって、
前記記録層に記録する方向が外周方向か内周方向かに応じて、前記光検出器から光ディスク装置へ出力する検出信号を切り替えることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項７】
情報を記録する記録層と案内溝が形成されたガイド層とを有する光ディスクに情報を記録する光ピックアップ装置であって、
第１の光ビームを出射する第１の半導体レーザと、
該第１の光ビームを少なくともメインビームと第１のサブビーム、第２のサブビームとに分岐する回折格子と、
第２の光ビームを出射する第２の半導体レーザと、
前記第１の光ビームから分岐された各ビームを前記光ディスクの記録層に照射して少なくとも３つのスポットを形成するとともに、前記第２の光ビームを前記光ディスクのガイド層に照射する対物レンズと、
該対物レンズを前記光ディスクの半径方向に駆動するアクチュエータと、
前記光ディスクの記録層を反射した前記第１の光ビームを検出する第１の光検出器と、
前記光ディスクのガイド層を反射した前記第２の光ビームを検出する第２の光検出器と、
を備え、
前記第１の光ビームにより前記光ディスクの記録層に形成される各スポットに関し、前記第１のサブビームのスポットと前記第２のサブビームのスポットは、両方とも前記メインビームのスポットに対し光ディスクの内周側または外周側に位置し、
前記光ディスクの記録層に形成する記録マークの半径方向の間隔をＴとし、ｎ、ｍを自然数としたとき、前記第１のサブビームのスポットと前記第２のサブビームのスポットの間隔が略（ｎ−１／２）Ｔであり、かつ前記第１のサブビームのスポットと前記第２のサブビームのスポットの中心と前記メインビームのスポットとの間隔が略（２ｍ＋１）Ｔ／４であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項記載の光ピックアップ装置において、
前記回折格子は格子パターンが異なる少なくとも２つの領域に分割されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項記載の光ピックアップ装置を搭載した光ディスク装置であって、
前記半導体レーザを駆動するレーザ点灯回路と、
前記光ディスクに記録する情報の記録制御信号を生成し該レーザ点灯回路に送る情報信号記録回路と、
前記光検出器からの検出信号を用いてトラッキング制御信号を生成するサーボ信号生成回路と、
該トラッキング制御信号をもとに前記アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動回路と、
を備えたことを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１０】
請求項９記載の光ディスク装置であって、
前記サーボ信号生成回路は、前記光ディスクに記録する方向が外周方向か内周方向かに応じて、トラッキング誤差信号の演算式を切り替えることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１１】
記録層に案内溝が形成されていない光ディスクに情報を記録する情報記録方法であって、
半導体レーザから出射した光ビームを少なくともメインビームと第１のサブビームと第２のサブビームとに分岐し、
該分岐された第１、第２のサブビームを前記光ディスクの記録層の記録済領域に照射して２つのスポットを形成し、
前記記録済領域を反射した第１、第２のサブビームから第１、第２のサブプッシュプル信号の差動信号を生成し、
該差動信号を用いてトラッキング制御を行った状態で、前記分岐したメインビームのスポットで前記記録層の未記録領域に情報を記録することを特徴とする情報記録方法。
【請求項１２】
情報を記録する記録層と案内溝が形成されたガイド層とを有する光ディスクに情報を記録する情報記録方法であって、
第１の半導体レーザと第２の半導体レーザからそれぞれ第１の光ビームと第２の光ビームを出射し、
該第１の光ビームを少なくともメインビームと第１のサブビームと第２のサブビームとに分岐し、
前記第２の光ビームを前記ガイド層に照射してトラッキング制御を行い、
前記第１の光ビームを前記記録層に照射し前記分岐したメインビームのスポットにて情報の記録を開始し、
前記記録層に所定量の情報を記録した後、前記分岐した第１、第２のサブビームを前記記録層の記録済領域に照射して２つのスポットを形成し、
前記記録済領域を反射した第１、第２のサブビームから第１、第２のサブプッシュプル信号の差動信号を生成し、
該差動信号によりトラッキング制御を行った状態で、前記分岐したメインビームのスポットにて前記記録層の未記録領域に情報の記録を継続することを特徴とする情報記録方法。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１３−９７８５１（Ｐ２０１３−９７８５１Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４３１３６（Ｐ２０１１−２４３１３６）
【出願日】平成２３年１１月７日（２０１１．１１．７）
【出願人】（０００１５３５３５）株式会社日立メディアエレクトロニクス (452)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月７日（２０１１．１１．７）
【出願人】（０００１５３５３５）株式会社日立メディアエレクトロニクス (452)
【Ｆターム（参考）】
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