(57)【要約】【課題】受光素子の位置ずれによるトラッキング信号の影響を小さくすることができ、より正確かつ安定した記録及び／又は再生を実現するトラッキングエラー信号の検出を可能とする光ヘッド装置を提供する。【解決手段】光ビームを回折するホログラム素子２０を備え、ホログラム素子２０は、集光光学系の光軸中心を通り、光ディスク１０のラジアル方向に延びる領域分割線を挟み配置された第１の回折領域２６１と第２の回折領域２６２とを有し、第１の回折領域２６１は、第１の受光領域４５１ａと第２の受光領域４５１ｂに入射する第１の波面を持つ回折光を発生し、第２の回折領域２６２は、第３の受光領域４５２ａと第４の受光領域４５２ｂに入射する第２の波面を持つ回折光を発生し、第１および第２の波面は、それぞれ、光ディスク１０のラジアル方向の第１および第２のコマ収差を持ち、第１および第２のコマ収差の軸は、集光光学系の光軸中心より離間している。【選択図】図１
2010267349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを出射する光源と、前記光ビームを受けトラックを有する情報記録媒体上へ微小スポットに収束する集光光学系と、前記情報記録媒体で反射された前記光ビームを回折するホログラム素子と、前記ホログラム素子により回折された光を受光する受光素子とを備えた光ヘッド装置であって、
前記受光素子は、少なくとも
第１の信号Ｓ１を検出する第１の受光領域と、
第２の信号Ｓ２を検出する第２の受光領域と、
第３の信号Ｓ３を検出する第３の受光領域と、
第４の信号Ｓ４を検出する第４の受光領域とを有し、
前記第１の受光領域と前記第２の受光領域は、第１の受光分割線を挟み対向して配置されており、
前記第３の受光領域と前記第４の受光領域は、第２の受光分割線を挟み対向して配置されており、
前記ホログラム素子は、第１の回折領域と第２の回折領域とを有し、
前記第１の回折領域と前記第２の回折領域は、前記集光光学系の光軸中心を通り、前記情報記録媒体のラジアル方向に延びる領域分割線を挟み配置されており、
前記第１の回折領域は、第１の前記受光領域と前記第２の受光領域に入射する第１の波面を持つ回折光を発生し、
前記第２の回折領域は、第３の前記受光領域と前記第４の受光領域に入射する第２の波面を持つ回折光を発生し、
前記第１の波面は、前記情報記録媒体のラジアル方向の第１のコマ収差を持ち、前記第１のコマ収差の軸は、前記集光光学系の光軸中心より離間しており、
前記第２の波面は、前記情報記録媒体のラジアル方向の第２のコマ収差を持ち、前記第２のコマ収差の軸は、前記集光光学系の光軸中心より離間していることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項２】
請求項１記載の光ヘッド装置であって、さらに、
前記第１の信号Ｓ１と前記第２の信号Ｓ２の差信号（Ｓ１−Ｓ２）、もしくは前記第３の信号Ｓ３と前記第４の信号Ｓ４の差信号（Ｓ３−Ｓ４）、もしくはその両方によりフォーカスエラー信号ＦＥを検出する回路を備えることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項３】
請求項２記載の光ヘッド装置であって、
前記第１のコマ収差と前記第２のコマ収差の極性が逆であることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項４】
請求項３記載の光ヘッド装置であって、さらに、
前記第１の信号Ｓ１と前記第４の信号Ｓ４との和信号を（Ｓ１＋Ｓ４）とし、前記第２の信号Ｓ２と前記第３の信号Ｓ３との和信号を（Ｓ２＋Ｓ３）としたときに、
（Ｓ１＋Ｓ４）−（Ｓ２＋Ｓ３）の演算によりフォーカスエラー信号を検出する回路を備えることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項５】
請求項１記載の光ヘッド装置であって、さらに、
前記第１の信号Ｓ１と前記第３の信号Ｓ３との和信号を（Ｓ１＋Ｓ３）とし、前記第２の信号Ｓ２と前記第４の信号Ｓ４との和信号を（Ｓ２＋Ｓ４）としたときに、
（Ｓ１＋Ｓ３）−（Ｓ２＋Ｓ４）の演算によりプッシュプル信号を検出する回路を備えることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項６】
請求項１記載の光ヘッド装置であって、さらに、
前記第１の信号Ｓ１と前記第４の信号Ｓ４との和信号を（Ｓ１＋Ｓ４）とし、前記第２の信号Ｓ２と前記第３の信号Ｓ３との和信号を（Ｓ２＋Ｓ３）としたときに、
（Ｓ１＋Ｓ４）と（Ｓ２＋Ｓ３）の位相差信号を検出する回路を備えることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項７】
請求項１記載の光ヘッド装置であって、さらに、
前記光源から出射された前記光ビームからメインビームと第１のサブビームと第２のサブビームを生成する回折格子を有し、
前記受光素子は、さらに、
第５の信号Ｓ５を検出する第５の受光領域と、
第６の信号Ｓ６を検出する第６の受光領域と、
第７の信号Ｓ７を検出する第７の受光領域と、
第８の信号Ｓ８を検出する第８の受光領域とを有し、
前記第５の受光領域と前記第６の受光領域は、第３の受光分割線を挟み対向して配置されており、
前記第７の受光領域と前記第８の受光領域は、第４の受光分割線を挟み対向して配置されていることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項８】
請求項７記載の光ヘッド装置であって、さらに、
Ｋを定数とし、前記第１の信号Ｓ１と前記第３の信号Ｓ３との和信号を（Ｓ１＋Ｓ３）とし、前記第２の信号Ｓ２と前記第４の信号Ｓ４との和信号を（Ｓ２＋Ｓ４）とし、前記第５の信号Ｓ５と前記第７の信号Ｓ７との和信号を（Ｓ５＋Ｓ７）とし、前記第６の信号Ｓ６と前記第８の信号Ｓ８との和信号を（Ｓ６＋Ｓ８）としたときに、
｛（Ｓ１＋Ｓ３）−（Ｓ２＋Ｓ４）｝−Ｋ｛（Ｓ５＋Ｓ７）−（Ｓ６＋Ｓ８）｝
の演算により差動プッシュプル信号を検出する回路を備えることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項９】
光を回折する回折素子として機能するホログラム素子であって、
第１の回折領域と第２の回折領域とを有し、前記第１の回折領域と前記第２の回折領域は、領域分割線を挟み配置されており、
前記第１の回折領域は、前記領域分割線方向の第１のコマ収差を持つ回折光を生成し、
前記第２の回折領域は、前記領域分割線方向の第２のコマ収差を持つ回折光を生成し、
前記第１のコマ収差の軸は、前記領域分割線より離間しており、
前記第２のコマ収差の軸は、前記領域分割線より離間していることを特徴とするホログラム素子。
【請求項１０】
請求項９記載のホログラム素子であって、
前記第１のコマ収差と前記第２のコマ収差の極性が逆であることを特徴とするホログラム素子。
【請求項１１】
光ビームを出射する光源と、情報記録媒体で反射された前記光ビームを回折するホログラム素子と、前記ホログラム素子により回折された光を受光する受光素子とを備えた光集積素子であって、
前記受光素子は、少なくとも
第１の信号Ｓ１を検出する第１の受光領域と、
第２の信号Ｓ２を検出する第２の受光領域と、
第３の信号Ｓ３を検出する第３の受光領域と、
第４の信号Ｓ４を検出する第４の受光領域とを有し、
前記第１の受光領域と前記第２の受光領域は、第１の受光分割線を挟み対向して配置されており、
前記第３の受光領域と前記第４の受光領域は、第２の受光分割線を挟み対向して配置されており、
前記ホログラム素子は、第１の回折領域と第２の回折領域とを有し、
前記第１の回折領域と前記第２の回折領域は、前記集光光学系の光軸中心を通り、前記情報記録媒体のラジアル方向に延びる領域分割線を挟み配置されており、
前記第１の回折領域は、第１の前記受光領域と前記第２の受光領域に入射する第１の波面を持つ回折光を発生し、
前記第２の回折領域は、第３の前記受光領域と前記第４の受光領域に入射する第２の波面を持つ回折光を発生し、
前記第１の波面は、前記情報記録媒体のラジアル方向の第１のコマ収差を持ち、前記第１のコマ収差の軸は、前記集光光学系の光軸中心より離間しており、
前記第２の波面は、前記情報記録媒体のラジアル方向の第２のコマ収差を持ち、前記第２のコマ収差の軸は、前記集光光学系の光軸中心より離間していることを特徴とする光集積素子。
【請求項１２】
請求項１１記載の光集積素子であって、さらに、
前記第１の信号Ｓ１と前記第２の信号Ｓ２の差信号（Ｓ１−Ｓ２）、もしくは前記第３の信号Ｓ３と前記第４の信号Ｓ４の差信号（Ｓ３−Ｓ４）、もしくはその両方によりフォーカスエラー信号ＦＥを検出する回路を備えることを特徴とする光集積素子。
【請求項１３】
請求項１２記載の光集積素子であって、
前記第１のコマ収差と前記第２のコマ収差の極性が逆であることを特徴とする光集積素子。
【請求項１４】
請求項１３記載の光集積素子であって、さらに、
前記第１の信号Ｓ１と前記第４の信号Ｓ４との和信号を（Ｓ１＋Ｓ４）とし、前記第２の信号Ｓ２と前記第３の信号Ｓ３との和信号を（Ｓ２＋Ｓ３）としたときに、
（Ｓ１＋Ｓ４）−（Ｓ２＋Ｓ３）の演算によりフォーカスエラー信号を検出する回路を備えることを特徴とする光集積素子。
【請求項１５】
請求項１１記載の光集積素子であって、さらに、
前記第１の信号Ｓ１と前記第３の信号Ｓ３との和信号を（Ｓ１＋Ｓ３）とし、前記第２の信号Ｓ２と前記第４の信号Ｓ４との和信号を（Ｓ２＋Ｓ４）としたときに、
（Ｓ１＋Ｓ３）−（Ｓ２＋Ｓ４）の演算によりプッシュプル信号を検出する回路を備えることを特徴とする光集積素子。
【請求項１６】
請求項１１記載の光集積素子であって、
前記第１の信号Ｓ１と前記第４の信号Ｓ４との和信号を（Ｓ１＋Ｓ４）とし、前記第２の信号Ｓ２と前記第３の信号Ｓ３との和信号を（Ｓ２＋Ｓ３）としたときに、
（Ｓ１＋Ｓ４）と（Ｓ２＋Ｓ３）の位相差信号を検出する回路を備えることを特徴とする光集積素子。
【請求項１７】
請求項１１記載の光集積素子であって、さらに、
前記光源から出射された前記光ビームからメインビームと第１のサブビームと第２のサブビームを生成する回折格子を有し、
前記受光素子は、さらに、
第５の信号Ｓ５を検出する第５の受光領域と、
第６の信号Ｓ６を検出する第６の受光領域と、
第７の信号Ｓ７を検出する第７の受光領域と、
第８の信号Ｓ８を検出する第８の受光領域とを有し、
前記第５の受光領域と前記第６の受光領域は、第３の受光分割線を挟み対向して配置されており、
前記第７の受光領域と前記第８の受光領域は、第４の受光分割線を挟み対向して配置されていることを特徴とする光集積素子。
【請求項１８】
請求項１７記載の光集積素子であって、さらに、
Ｋを定数とし、前記第１の信号Ｓ１と前記第３の信号Ｓ３との和信号を（Ｓ１＋Ｓ３）とし、前記第２の信号Ｓ２と前記第４の信号Ｓ４との和信号を（Ｓ２＋Ｓ４）とし、前記第５の信号Ｓ５と前記第７の信号Ｓ７との和信号を（Ｓ５＋Ｓ７）とし、前記第６の信号Ｓ６と前記第８の信号Ｓ８との和信号を（Ｓ６＋Ｓ８）としたときに、
｛（Ｓ１＋Ｓ３）−（Ｓ２＋Ｓ４）｝−Ｋ｛（Ｓ５＋Ｓ７）−（Ｓ６＋Ｓ８）｝
の演算により差動プッシュプル信号を検出する回路を備えることを特徴とする光集積素子。
【請求項１９】
光ビームを出射する光源と、前記光ビームを受けトラックを有する情報記録媒体上へ微小スポットに収束する集光光学系と、前記情報記録媒体で反射された前記光ビームを回折するホログラム素子と、前記ホログラム素子により回折された光を受光する受光素子とを備えた光ヘッド装置における信号検出方法であって、
前記受光素子は、少なくとも
第１の信号Ｓ１を検出する第１の受光領域と、
第２の信号Ｓ２を検出する第２の受光領域と、
第３の信号Ｓ３を検出する第３の受光領域と、
第４の信号Ｓ４を検出する第４の受光領域とを有し、
前記第１の受光領域と前記第２の受光領域は、第１の受光分割線を挟み対向して配置されており、
前記第３の受光領域と前記第４の受光領域は、第２の受光分割線を挟み対向して配置されており、
前記ホログラム素子は、第１の回折領域と第２の回折領域とを有し、
前記第１の回折領域と前記第２の回折領域は、前記集光光学系の光軸中心を通り、前記情報記録媒体のラジアル方向に延びる領域分割線を挟み配置されており、
前記信号検出方法は、
前記第１の回折領域で、第１の前記受光領域と前記第２の受光領域に入射する第１の波面を持つ回折光を発生させ、
前記第２の回折領域で、第３の前記受光領域と前記第４の受光領域に入射する第２の波面を持つ回折光を発生させ、
前記第１の波面は、前記情報記録媒体のラジアル方向の第１のコマ収差を持ち、前記第１のコマ収差の軸は、前記集光光学系の光軸中心より離間しており、
前記第２の波面は、前記情報記録媒体のラジアル方向の第２のコマ収差を持ち、前記第２のコマ収差の軸は、前記集光光学系の光軸中心より離間していることを特徴とする信号検出方法。
【請求項２０】
請求項１９記載の信号検出方法であって、
前記第１の信号Ｓ１と前記第２の信号Ｓ２の差信号（Ｓ１−Ｓ２）、もしくは前記第３の信号Ｓ３と前記第４の信号Ｓ４の差信号（Ｓ３−Ｓ４）、もしくはその両方によりフォーカスエラー信号ＦＥを検出することを特徴とする信号検出方法。
【請求項２１】
請求項２０記載の信号検出方法であって、
前記第１のコマ収差と前記第２のコマ収差の極性が逆であることを特徴とする信号検出方法。
【請求項２２】
請求項２１記載の信号検出方法であって、さらに、
前記第１の信号Ｓ１と前記第４の信号Ｓ４との和信号を（Ｓ１＋Ｓ４）とし、前記第２の信号Ｓ２と前記第３の信号Ｓ３との和信号を（Ｓ２＋Ｓ３）としたときに、
（Ｓ１＋Ｓ４）−（Ｓ２＋Ｓ３）の演算によりフォーカスエラー信号を検出することを特徴とする信号検出方法。
【請求項２３】
請求項１９記載の信号検出方法であって、さらに、
前記第１の信号Ｓ１と前記第３の信号Ｓ３との和信号を（Ｓ１＋Ｓ３）とし、前記第２の信号Ｓ２と前記第４の信号Ｓ４との和信号を（Ｓ２＋Ｓ４）としたときに、
（Ｓ１＋Ｓ３）−（Ｓ２＋Ｓ４）の演算によりプッシュプル信号を検出することを特徴とする信号検出方法。
【請求項２４】
請求項１９記載の信号検出方法であって、さらに、
前記第１の信号Ｓ１と前記第４の信号Ｓ４との和信号を（Ｓ１＋Ｓ４）とし、前記第２の信号Ｓ２と前記第３の信号Ｓ３との和信号を（Ｓ２＋Ｓ３）としたときに、
（Ｓ１＋Ｓ４）と（Ｓ２＋Ｓ３）の位相差信号を検出することを特徴とする信号検出方法。
【請求項２５】
請求項１９記載の信号検出方法であって、
前記光ヘッド装置は、さらに、前記光源から出射された前記光ビームからメインビームと第１のサブビームと第２のサブビームを生成する回折格子を有し、
前記受光素子は、さらに、
第５の信号Ｓ５を検出する第５の受光領域と、
第６の信号Ｓ６を検出する第６の受光領域と、
第７の信号Ｓ７を検出する第７の受光領域と、
第８の信号Ｓ８を検出する第８の受光領域とを有し、
前記第５の受光領域と前記第６の受光領域は、第３の受光分割線を挟み対向して配置されており、
前記第７の受光領域と前記第８の受光領域は、第４の受光分割線を挟み対向して配置されていることを特徴とする信号検出方法。
【請求項２６】
請求項２５記載の信号検出方法であって、さらに、
Ｋを定数とし、前記第１の信号Ｓ１と前記第３の信号Ｓ３との和信号を（Ｓ１＋Ｓ３）とし、前記第２の信号Ｓ２と前記第４の信号Ｓ４との和信号を（Ｓ２＋Ｓ４）とし、前記第５の信号Ｓ５と前記第７の信号Ｓ７との和信号を（Ｓ５＋Ｓ７）とし、前記第６の信号Ｓ６と前記第８の信号Ｓ８との和信号を（Ｓ６＋Ｓ８）としたときに、
｛（Ｓ１＋Ｓ３）−（Ｓ２＋Ｓ４）｝−Ｋ｛（Ｓ５＋Ｓ７）−（Ｓ６＋Ｓ８）｝
の演算により差動プッシュプル信号を検出することを特徴とする信号検出方法。
【請求項２７】
請求項１記載の光ヘッド装置を有する光情報処理装置であって、
前記第１の信号Ｓ１と前記第２の信号Ｓ２の差信号（Ｓ１−Ｓ２）、もしくは前記第３の信号Ｓ３と前記第４の信号Ｓ４の差信号（Ｓ３−Ｓ４）、もしくはその両方により生成されたフォーカスエラー信号によりフォーカスサーボを行う回路を備えることを特徴とする光情報処理装置。
【請求項２８】
請求項２７記載の光情報処理装置であって、
前記第１のコマ収差と前記第２のコマ収差の極性が逆であることを特徴とする光情報処理装置。
【請求項２９】
請求項２８記載の光情報処理装置であって、さらに、
前記第１の信号Ｓ１と前記第４の信号Ｓ４との和信号を（Ｓ１＋Ｓ４）とし、前記第２の信号Ｓ２と前記第３の信号Ｓ３との和信号を（Ｓ２＋Ｓ３）としたときに、
（Ｓ１＋Ｓ４）−（Ｓ２＋Ｓ３）の演算によりフォーカスエラー信号を検出する回路を備えることを特徴とする光情報処理装置。
【請求項３０】
請求項２７記載の光情報処理装置であって、さらに、
前記第１の信号Ｓ１と前記第３の信号Ｓ３との和信号を（Ｓ１＋Ｓ３）とし、前記第２の信号Ｓ２と前記第４の信号Ｓ４との和信号を（Ｓ２＋Ｓ４）としたときに、
（Ｓ１＋Ｓ３）−（Ｓ２＋Ｓ４）の演算によりプッシュプル信号を検出する回路を備えることを特徴とする光情報処理装置。
【請求項３１】
請求項２７記載の光情報処理装置であって、さらに、
前記第１の信号Ｓ１と前記第４の信号Ｓ４との和信号を（Ｓ１＋Ｓ４）とし、前記第２の信号Ｓ２と前記第３の信号Ｓ３との和信号を（Ｓ２＋Ｓ３）としたときに、
（Ｓ１＋Ｓ４）と（Ｓ２＋Ｓ３）の位相差信号を検出する回路を備えることを特徴とする光情報処理装置。
【請求項３２】
請求項２７記載の光情報処理装置であって、さらに、
前記光源から出射された前記光ビームからメインビームと第１のサブビームと第２のサブビームを生成する回折格子を有し、
前記受光素子は、さらに、
第５の信号Ｓ５を検出する第５の受光領域と、
第６の信号Ｓ６を検出する第６の受光領域と、
第７の信号Ｓ７を検出する第７の受光領域と、
第８の信号Ｓ８を検出する第８の受光領域とを有し、
前記第５の受光領域と前記第６の受光領域は、第３の受光分割線を挟み対向して配置されており、
前記第７の受光領域と前記第８の受光領域は、第４の受光分割線を挟み対向して配置されていることを特徴とする光情報処理装置。
【請求項３３】
請求項３２記載の光情報処理装置であって、さらに、
Ｋを定数とし、前記第１の信号Ｓ１と前記第３の信号Ｓ３との和信号を（Ｓ１＋Ｓ３）とし、前記第２の信号Ｓ２と前記第４の信号Ｓ４との和信号を（Ｓ２＋Ｓ４）とし、前記第５の信号Ｓ５と前記第７の信号Ｓ７との和信号を（Ｓ５＋Ｓ７）とし、前記第６の信号Ｓ６と前記第８の信号Ｓ８との和信号を（Ｓ６＋Ｓ８）としたときに、
｛（Ｓ１＋Ｓ３）−（Ｓ２＋Ｓ４）｝−Ｋ｛（Ｓ５＋Ｓ７）−（Ｓ６＋Ｓ８）｝
の演算により差動プッシュプル信号を検出する回路を備えることを特徴とする光情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクあるいは光カードなど、光媒体上に記憶される情報の記録・再生あるいは消去を行う光ヘッド装置、ホログラム素子、光集積素子、光情報処理装置および信号検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクをはじめとする光情報記録において、所望の記録再生位置に光スポットを集光するためのサーボ技術は必要不可欠の技術である。このうちトラッキングエラー信号の検出方法は記録再生を行う媒体の種類により複数の方式を切り替えて使用するのが一般的で、光ヘッド装置は複数のトラッキングエラー信号を検出する必要がある。たとえばＤＶＤ用の光ヘッド装置では、再生専用のＤＶＤ−ＲＯＭに対する位相差トラッキング信号（ＤＰＤ信号）、ＤＶＤ−ＲＡＭに代表される記録型光ディスクに対応したプッシュプル信号（ＰＰ信号）を検出する必要がある。
【０００３】
同様に、Ｂｌｕｅ  ＲａｙシステムでもＤＰＤ信号とＰＰ信号を検出可能な光ヘッド装置が必要である。
【０００４】
そのために、従来、ＤＰＤ信号とＰＰ信号の検出方法について様々な技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２２９５７３号公報
【特許文献２】特願２００８−１６８４７９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ホログラム素子（ＨＯＥ）をこの検出系に用いることは信号検出光学系が簡略化でき、小型で低コストかつ安定性のよい光ヘッド装置が実現できるため、広く用いられている。
【０００７】
ＤＰＤ信号とＰＰ信号を検出できるＨＯＥを用いた光ヘッド装置としては、特許文献２で記載されている先願に係る光ヘッド装置がある。以下、先願に係る光ヘッド装置について説明する。なお、特許文献２では、プッシュプル法を拡張した差動プッシュプル法（ＤＰＰ法）について説明がなされているが、簡単のためプッシュプル法についてのみ説明を行う。
【０００８】
図１０は、先願に係る光ヘッド装置の回折領域を示す図である。
【０００９】
ここには、半導体レーザ素子３０、受光素子４０、ホログラム素子２０等が示されている。半導体レーザ素子３０および受光素子４０は近接して保持部７４１に固定されている。保持部７４１はさらに別の保持部（図示せず）を介してホログラム素子２０と所望の位置関係で固定されている。なお、その別の保持部は光ヘッド装置の光学台であってもよいが、光学台とは異なる保持部材を用いホログラム素子２０、半導体レーザ素子３０、受光素子４０を一体化したユニットを構成してもよい。このようなユニットの構成は光学系が安定に構成できる。
【００１０】
光ヘッド装置はさらに、コリメートレンズ１１および対物レンズ１２を持ち、情報記録媒体である光ディスク１０にレーザ光を集光させる集光光学系を構成している。さらに光ヘッド装置は対物レンズ１２の光軸方向（ｚ方向）及び光ディスク１０のラジアル方向（ｘ方向）に対物レンズ１２を駆動変位させるレンズ駆動機構（図示せず）とを備えている。
【００１１】
以降、特に断りのない限り、図中の表記のように、集光光学系の光軸の方向をＺ軸方向とし、光ディスク１０の径方向（ラジアル方向）をＸ方向とし、光ディスク１０のトラック方向（タンジェンシャル方向）をＹ方向と称する。なお、光ヘッド装置の光学系において、ミラーやプリズムなどで光軸を折り曲げた場合も、光軸および光ディスク１０の写像を基準に方向を定義する。
【００１２】
半導体レーザ素子３０からの出射する光線Ｒ０はホログラム素子２０を透過しコリメートレンズ１１と対物レンズ１２により光ディスク１０の情報記録面上に集光される。光ディスク１０からの反射光は対物レンズ１２およびコリメートレンズ１１により半導体レーザ素子３０の発光点に収束する光へ変換される。この光はホログラム素子２０に入射し回折される。回折光は受光素子４０に入射し、受光素子４０により信号を検出される。
【００１３】
図１１は、先願に係る光ヘッド装置におけるホログラム素子２０の回折領域を示す図である。
【００１４】
ホログラム素子２０の格子パターンは、光線のほぼ中心を通りＸ軸に平行な直線Ｌ１１により第１の回折領域２６１と第２の回折領域２６２に分割されている。図中のＲ０はホログラム素子２０に入射する光ディスク１０からの反射光であり、Ｒ１、Ｒ２は光ディスク１０で回折された光でありＲ０と干渉する領域、つまり重なった領域でトラッキング位置に応じた明暗を発生する。
【００１５】
図１２は、先願に係る光ヘッド装置における受光素子４０の受光領域を示す図である。受光素子４０は第１の受光領域群４５１と第２の受光領域群４５２を有している。第１の受光領域群４５１はＸ軸にほぼ平行な第１の受光分割線Ｌ７１をはさみ対向して配置された第１の受光領域４５１ａと第２の受光領域４５１ｂからなり、第２の受光領域群４５２はＸ軸にほぼ平行な第２の受光分割線Ｌ７２をはさみ対向して配置された第３の受光領域４５２ａと第４の受光領域４５２ｂからなる。
【００１６】
第１の回折領域２６１の格子パターンは、光ディスク１０からの戻り光を第１の受光領域群４５１の第１の受光分割線Ｌ７１を跨ぎ第１の受光領域４５１ａと第２の受光領域４５１ｂにＸ方向の第１のコマ収差を持ち入射する光に変換する格子パターンが形成されている。
【００１７】
また、第２の回折領域２６２の格子パターンは、光ディスク１０からの戻り光を第２の受光領域群４５２の第２の受光分割線Ｌ７２を跨ぎ第３の受光領域４５２ａと第４の受光領域４５２ｂに第１の回折領域２６１の極性とは逆の第２のコマ収差を持ち入射する光に変換する格子パターンが形成されている。
【００１８】
ここで、第１の受光領域４５１ａが検出する信号を第１の信号Ｓ１、第２の受光領域４５１ｂが検出する信号を第２の信号Ｓ２、第３の受光領域４５２ａが検出する信号を第３の信号Ｓ３、第４の受光領域４５２ｂが検出する信号を第４の信号Ｓ４とし、第１の信号Ｓ１と第４の信号Ｓ４との和信号を（Ｓ１＋Ｓ４）とし、第２の信号Ｓ２と第３の信号Ｓ３との和信号を（Ｓ２＋Ｓ３）とし、第１の信号Ｓ１と第３の信号Ｓ３との和信号を（Ｓ１＋Ｓ３）とし、第２の信号Ｓ２と第４の信号Ｓ４との和信号を（Ｓ２＋Ｓ４）とすると、この構成のフォーカスエラー（ＦＥ）信号は次式で検出する。
【００１９】
ＦＥ＝（Ｓ１＋Ｓ４）−（Ｓ２＋Ｓ３）      （式１）
【００２０】
また、ＤＰＤ法によるトラッキングエラー信号ＴＥDPDとプッシュプル法によるトラッキングエラー信号ＴＥPPは次式の演算により生成する。
【００２１】
ＴＥPP＝（Ｓ１＋Ｓ３）−（Ｓ２＋Ｓ４）      （式２）
ＴＥDPD＝Ｐｈａｓｅ（Ｓ１＋Ｓ４、Ｓ２＋Ｓ３）      （式３）
【００２２】
ここで、Ｐｈａｓｅは二つの信号の位相比較（位相差を算出する）を行う関数である。
【００２３】
しかしながら、先願に係る光ヘッド装置のＴＥ信号は、受光素子４０の調整ずれ等、組立て誤差の影響を受けやすいという問題がある。以下図１３を用いて詳細を説明する。
【００２４】
図１３（ａ）は理想的な状態、図１３（ｂ）は受光素子４０がラジアル方向（Ｙ方向）にずれた状態における受光素子４０の受光領域を示す図である。
【００２５】
理想的な状態（図１３（ａ））では、プッシュプル信号を発生する光線Ｒ１、Ｒ２は図に示すように入射する。この場合、光線Ｒ１と光線Ｒ２の境界線は第１の受光分割線Ｌ７１および第２の受光分割線Ｌ７２と一致しており、この二つの領域の信号はお互いに漏れ込むことなく検出され、プッシュプル信号は問題なく検出できる。
【００２６】
しかしながら、調整ずれにより受光素子４０がタンジェンシャル方向（Ｙ方向）にずれた状態（図１３（ｂ））の場合は光線Ｒ２が光線Ｒ１の領域（第２の受光領域４５１ｂ、第４の受光領域４５２ｂ）へ漏れこむこととなる。したがって、上記式２で表されるプッシュプル法によるＴＥ信号ＴＥPPはその振幅が低下する。また上記式３で表されるＤＰＤ法によるＴＥ信号ＴＥDPDもクロストークの影響を受け信号が劣化する。
【００２７】
このようにトラッキングエラー（ＴＥ）信号は、受光素子４０のタンジェンシャル方向（Ｙ方向）のずれの影響を受けやすい。このため、受光素子４０の高精度な調整が必要であるという課題がる。
【００２８】
そこで、本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、受光素子の位置ずれによるトラッキング信号の影響を小さくすることができ、より正確かつ安定した記録及び／又は再生を実現するトラッキングエラー信号の検出を可能とする光ヘッド装置、ホログラム素子、光集積素子、光情報処理装置および信号検出方法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】
【００２９】
上記目的を達成するために、本発明に係る光ヘッド装置の一態様は、光ビームを出射する光源と、前記光ビームを受けトラックを有する情報記録媒体上へ微小スポットに収束する集光光学系と、前記情報記録媒体で反射された前記光ビームを回折するホログラム素子と、前記ホログラム素子により回折された光を受光する受光素子とを備えた光ヘッド装置であって、前記受光素子は、少なくとも第１の信号Ｓ１を検出する第１の受光領域と、第２の信号Ｓ２を検出する第２の受光領域と、第３の信号Ｓ３を検出する第３の受光領域と、第４の信号Ｓ４を検出する第４の受光領域とを有し、前記第１の受光領域と前記第２の受光領域は、第１の受光分割線を挟み対向して配置されており、前記第３の受光領域と前記第４の受光領域は、第２の受光分割線を挟み対向して配置されており、前記ホログラム素子は、第１の回折領域と第２の回折領域とを有し、前記第１の回折領域と前記第２の回折領域は、前記集光光学系の光軸中心を通り、前記情報記録媒体のラジアル方向に延びる領域分割線を挟み配置されており、前記第１の回折領域は、第１の前記受光領域と前記第２の受光領域に入射する第１の波面を持つ回折光を発生し、前記第２の回折領域は、第３の前記受光領域と前記第４の受光領域に入射する第２の波面を持つ回折光を発生し、前記第１の波面は、前記情報記録媒体のラジアル方向の第１のコマ収差を持ち、前記第１のコマ収差の軸は、前記集光光学系の光軸中心より離間しており、前記第２の波面は、前記情報記録媒体のラジアル方向の第２のコマ収差を持ち、前記第２のコマ収差の軸は、前記集光光学系の光軸中心より離間していることを特徴とする。
【００３０】
これにより、前記第１及び第２の波面は、それぞれ、前記情報記録媒体のラジアル方向の第１および第２のコマ収差を持ち、前記第１および第２のコマ収差の軸は、前記集光光学系の光軸中心より離間しているので、受光素子の位置がその方向にずれた場合であっても、トラッキング信号成分が明確に分離できる。
【００３１】
なお、本発明は、上記のような光ヘッド装置として実現できるだけでなく、光を回折する回折素子として機能するホログラム素子であって、第１の回折領域と第２の回折領域とを有し、前記第１の回折領域と前記第２の回折領域は、領域分割線を挟み配置されており、前記第１の回折領域は、前記領域分割線方向の第１のコマ収差を持つ回折光を生成し、前記第２の回折領域は、前記領域分割線方向の第２のコマ収差を持つ回折光を生成し、前記第１のコマ収差の軸は、前記領域分割線より離間しており、前記第２のコマ収差の軸は、前記領域分割線より離間していることを特徴とするホログラム素子として実現することもできる。
【００３２】
また、本発明は、光ビームを出射する光源と、情報記録媒体で反射された前記光ビームを回折するホログラム素子と、前記ホログラム素子により回折された光を受光する受光素子とを備えた光集積素子であって、前記受光素子は、少なくとも第１の信号Ｓ１を検出する第１の受光領域と、第２の信号Ｓ２を検出する第２の受光領域と、第３の信号Ｓ３を検出する第３の受光領域と、第４の信号Ｓ４を検出する第４の受光領域とを有し、前記第１の受光領域と前記第２の受光領域は、第１の受光分割線を挟み対向して配置されており、前記第３の受光領域と前記第４の受光領域は、第２の受光分割線を挟み対向して配置されており、前記ホログラム素子は、第１の回折領域と第２の回折領域とを有し、前記第１の回折領域と前記第２の回折領域は、前記集光光学系の光軸中心を通り、前記情報記録媒体のラジアル方向に延びる領域分割線を挟み配置されており、前記第１の回折領域は、第１の前記受光領域と前記第２の受光領域に入射する第１の波面を持つ回折光を発生し、前記第２の回折領域は、第３の前記受光領域と前記第４の受光領域に入射する第２の波面を持つ回折光を発生し、前記第１の波面は、前記情報記録媒体のラジアル方向の第１のコマ収差を持ち、前記第１のコマ収差の軸は、前記集光光学系の光軸中心より離間しており、前記第２の波面は、前記情報記録媒体のラジアル方向の第２のコマ収差を持ち、前記第２のコマ収差の軸は、前記集光光学系の光軸中心より離間していることを特徴とする光集積素子として実現することもできる。
【００３３】
また、本発明は、光ビームを出射する光源と、前記光ビームを受けトラックを有する情報記録媒体上へ微小スポットに収束する集光光学系と、前記情報記録媒体で反射された前記光ビームを回折するホログラム素子と、前記ホログラム素子により回折された光を受光する受光素子とを備えた光ヘッド装置における信号検出方法であって、前記受光素子は、少なくとも第１の信号Ｓ１を検出する第１の受光領域と、第２の信号Ｓ２を検出する第２の受光領域と、第３の信号Ｓ３を検出する第３の受光領域と、第４の信号Ｓ４を検出する第４の受光領域とを有し、前記第１の受光領域と前記第２の受光領域は、第１の受光分割線を挟み対向して配置されており、前記第３の受光領域と前記第４の受光領域は、第２の受光分割線を挟み対向して配置されており、前記ホログラム素子は、第１の回折領域と第２の回折領域とを有し、前記第１の回折領域と前記第２の回折領域は、前記集光光学系の光軸中心を通り、前記情報記録媒体のラジアル方向に延びる領域分割線を挟み配置されており、前記信号検出方法は、前記第１の回折領域で、第１の前記受光領域と前記第２の受光領域に入射する第１の波面を持つ回折光を発生させ、前記第２の回折領域で、第３の前記受光領域と前記第４の受光領域に入射する第２の波面を持つ回折光を発生させ、前記第１の波面は、前記情報記録媒体のラジアル方向の第１のコマ収差を持ち、前記第１のコマ収差の軸は、前記集光光学系の光軸中心より離間しており、前記第２の波面は、前記情報記録媒体のラジアル方向の第２のコマ収差を持ち、前記第２のコマ収差の軸は、前記集光光学系の光軸中心より離間していることを特徴とする信号検出方法として実現することもできる。
【００３４】
さらに、本発明は、上記光ヘッド装置を有する光情報処理装置であって、前記第１の信号Ｓ１と前記第２の信号Ｓ２の差信号（Ｓ１−Ｓ２）、もしくは前記第３の信号Ｓ３と前記第４の信号Ｓ４の差信号（Ｓ３−Ｓ４）、もしくはその両方により生成されたフォーカスエラー信号によりフォーカスサーボを行う回路を備えることを特徴とする光情報処理装置として実現することもできる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の光ヘッド装置等によれば、受光素子の位置ずれによるトラッキング信号の影響を小さくすることができ、より正確かつ安定した記録及び／又は再生を実現するトラッキングエラー信号の検出を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態１における光ヘッド装置の構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態１のホログラム素子を示す平面図
【図３】本発明の実施の形態１の受光素子を示す平面図
【図４】本発明の実施の形態１の演算を表す図
【図５】本発明の実施の形態１のスポットダイアグラム
【図６】本発明の実施の形態１のフォーカスエラー信号を示す図
【図７】本発明の実施の形態２における光ヘッド装置の構成を示す図
【図８】本発明の実施の形態２の受光素子を示す平面図
【図９】本発明の実施の形態３の光情報処理装置の構成図
【図１０】先願に係る光ヘッド装置の構成を示す図
【図１１】先願に係る光ヘッド装置のホログラム素子を示す平面図
【図１２】先願に係る光ヘッド装置の受光素子を示す平面図
【図１３】先願に係る光ヘッド装置の受光素子上でのスポット状態
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明に係る光ヘッド装置、ホログラム素子、光集積素子、光情報処理装置および信号検出方法について、図面を用いて詳細に説明する。
【００３８】
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１における光ヘッド装置について説明する。
【００３９】
図１は、本発明の実施の形態１における光ヘッド装置の構成を模式的に示した図である。
【００４０】
この光ヘッド装置は、光ビームを出射する半導体レーザ素子３０、その光ビームを受けトラックを有する光ディスク（情報記録媒体）１０上へ微小スポットに収束する集光光学系（コリメートレンズ１１および対物レンズ１２）、光ディスク１０で反射された光ビームを回折するホログラム素子２０、ホログラム素子により回折された光を受光する受光素子４０を備える。
【００４１】
半導体レーザ素子３０および受光素子４０は近接して保持部７４１に固定されている。保持部７４１はさらに別の保持部（図示せず）を介してホログラム素子２０と所望の位置関係で固定されている。なお、保持部７４１は光ヘッド装置の光学台であってもよいが、光学台とは異なる保持部材を用い半導体レーザ素子３０、受光素子４０を一体化した光集積素子とすることにより安定した光学系が構成できる。また、半導体レーザ素子３０、受光素子４０、ホログラム素子２０を一体化した光集積素子とすることによりさらなる安定化を図ることができる。
【００４２】
コリメートレンズ１１および対物レンズ１２は、情報記録媒体である光ディスク１０にレーザ光を集光させる集光光学系を構成している。さらにこの光ヘッド装置は対物レンズ１２の光軸方向（ｚ方向）及び光ディスク１０のラジアル方向（ｘ方向）に対物レンズ１２を駆動変位させるレンズ駆動機構（図示せず）を備えている。
【００４３】
以降、特に断りのない限り、図中の表記のように、集光光学系の光軸に方向をＺ軸方向とし、光ディスク１０の径方向（ラジアル方向）をＸ方向とし、光ディスク１０のトラック方向（タンジェンシャル方向）をＹ方向と称する。なお、光ヘッド装置の光学系において、ミラーやプリズムなどで光軸を折り曲げた場合も、光軸および光ディスク１０の写像を基準に方向を定義する。
【００４４】
まず実施の形態１の光ヘッド装置の半導体レーザ素子３０からの出射光線について説明する。半導体レーザ素子３０からの出射する光線Ｒ０はホログラム素子２０を透過しコリメートレンズ１１と対物レンズ１２により光ディスク１０の情報記録面上に集光される。光ディスク１０からの反射光は対物レンズ１２およびコリメートレンズ１１により半導体レーザ素子３０の発光点に収束する光へ変換される。この光はホログラム素子２０に入射し回折される。回折光は受光素子４０に入射し、受光素子４０により信号が検出される。
【００４５】
次に、ホログラム素子２０に形成された回折領域と、受光素子４０に形成された受光領域についての詳細を説明する。
【００４６】
図２は、本実施の形態におけるホログラム素子２０の回折領域を示す図である。
【００４７】
ホログラム素子２０の格子パターンは、光線のほぼ中心を通りＸ軸に平行な直線（領域分割線）Ｌ１１により第１の回折領域２６１と第２の回折領域２６２に分割されている。図中のＲ０はホログラム素子２０に入射する光ディスク１０からの反射光であり、Ｒ１、Ｒ２は光ディスク１０で回折された光でありＲ０と干渉する領域、つまり重なった領域でトラッキング位置に応じた明暗が発生する。図２では光線Ｒ０と光線Ｒ１が重なって入射する領域（以降、領域Ｒ１と称す）、光線Ｒ０と光線Ｒ２が重なって入射する領域（以降、領域Ｒ２と称す）、光線Ｒ０のみが入射する領域（以降、領域Ｒ０と称す）に分けて表示している。
【００４８】
図３は、本実施の形態における受光素子４０の受光領域を示す図である。受光素子４０は第１の受光領域群４５１と第２の受光領域群４５２を有している。第１の受光領域群４５１はＸ軸にほぼ平行な第１の受光分割線Ｌ７１をはさみ対向して配置された第１の受光領域４５１ａと第２の受光領域４５１ｂからなり、第２の受光領域群４５２はＸ軸にほぼ平行な第２の受光分割線Ｌ７２をはさみ対向して配置された第３の受光領域４５２ａと第４の受光領域４５２ｂからなる。
【００４９】
第１の回折領域２６１の格子パターンは、光ディスク１０からの戻り光を第１の受光領域群４５１の第２の受光分割線Ｌ７２を跨ぎ第１の受光領域４５１ａと第２の受光領域４５１ｂにＸ方向の第１のコマ収差を持ち入射する光に変換する格子パターンが形成されている。なお、この第１のコマ収差の中心は、光軸の中心からタンジェンシャル方向（Ｙ方向）にずれた位置にある。
【００５０】
また、第２の回折領域２６２の格子パターンは、光ディスク１０からの戻り光を第２の受光領域群４５２の第２の受光分割線Ｌ７２を跨ぎ第３の受光領域４５２ａと第４の受光領域４５２ｂに第１の回折領域２６１の極性とは逆の第２のコマ収差を持ち入射する光に変換する格子パターンが形成されている。なお、第１の回折領域２６１同様、この第２のコマ収差の中心は、光軸中心からタンジェンシャル方向（Ｙ方向）にずれた位置にある。
【００５１】
ここで第１の回折領域２６１と逆の極性の第２のコマ収差を持たせているのは、後述のトラッキング信号とフォーカス信号を分離するためである。
【００５２】
また、第１の受光領域４５１ａと第３の受光領域４５２ａ、第２の受光領域４５１ｂと第４の受光領域４５２ｂの後述のフォーカスエラー信号に対する演算の符号を逆にすることにより、受光素子のＹ方向のずれにより発生するフォーカスエラー信号のオフセットを相殺する効果もある。
【００５３】
図３に示されるスポット６０１は第１の回折領域２６１からの回折光、スポット６０２は第２の回折領域２６２からの回折光であり、領域Ｒ０、領域Ｒ１、領域Ｒ２からの回折光を図２と同様の区別をして表記している。
【００５４】
各受光領域からの信号は図４で示す演算回路によりフォーカスエラー信号（ＦＥ信号）とトラッキングエラー信号（ＴＥ信号）を検出する。
【００５５】
まず、フォーカスエラー信号の検出原理について説明する。
【００５６】
図５は、受光素子４０上のスポットダイアグラム、図６は、得られるフォーカスエラー信号を表す図である。
【００５７】
図５（ａ）から図５（ｅ）は、光ディスク１０の位置に対するスポットダイアグラムであり、それぞれ、図６（ａ）から図６（ｅ）の位置に対応する。なお、図６では、光ディスク１０の情報記録面に最少スポットが形成される合焦点状態（図５（ｃ）、図６（ｃ））でのディスク位置を原点としている。
【００５８】
ＦＥ信号は前述のように、図４で示す回路により検出する。ここで、第１の受光領域４５１ａが検出する信号を第１の信号Ｓ１、第２の受光領域４５１ｂが検出する信号を第２の信号Ｓ２、第３の受光領域４５２ａが検出する信号を第３の信号Ｓ３、第４の受光領域４５２ｂが検出する信号を第４の信号Ｓ４とし、第１の信号Ｓ１と第４の信号Ｓ４との和信号を（Ｓ１＋Ｓ４）とし、第２の信号Ｓ２と第３の信号Ｓ３との和信号を（Ｓ２＋Ｓ３）としたときに、この回路による演算は以下の式４で表される。
【００５９】
ＦＥ＝（Ｓ１＋Ｓ４）−（Ｓ２＋Ｓ３）      （式４）
【００６０】
まず、合焦点状態（図５（ｃ）、図６（ｃ））では、第２の信号Ｓ２（第２の受光領域４５１ｂからの信号）と第１の信号Ｓ１（第１の受光領域４５１ａからの信号）、第３の信号Ｓ３（第３の受光領域４５２ａからの信号）と第４の信号Ｓ４（第４の受光領域４５２ｂからの信号）はバランスがとれており、上記式４で表されるフォーカスエラー信号ＦＥは零となる。
【００６１】
合焦点状態より光ディスク１０が対物レンズ１２に近づいた状態（図５（ｂ）、図６（ｂ））の場合、第１の受光領域４５１ａから第２の受光領域４５１ｂへスポット６０１がその距離に応じて移動する。また、同様に第４の受光領域４５２ｂから第３の受光領域４５２ａへスポット６０２が移動する。結果として上記式４で表されるフォーカスエラー信号ＦＥはマイナスの値となる。
【００６２】
さらに光ディスク１０と対物レンズ１２が近づくと、図５（ａ）および図６（ａ）に示される状態のように、スポット６０１のほとんど第２の受光領域４５１ｂに移動し、スポット６０２のほとんどが第３の受光領域４５２ａへ移動した状態となる。この状態のときフォーカスエラー信号ＦＥは最小値となる。
【００６３】
逆に、合焦点状態より光ディスク１０が対物レンズ１２より遠ざかった状態（図５（ｄ）、図６（ｄ））の場合、第２の受光領域４５１ｂから第１の受光領域４５１ａへスポット６０１がその距離に応じて移動する。また、同様に第３の受光領域４５２ａから第４の受光領域４５２ｂへスポット６０２が移動する。結果として、上記式４で表されるフォーカスエラー信号ＦＥはプラスの値となる。さらに光ディスク１０と対物レンズ１２が遠ざかると、図５（ｅ）および図６（ｅ）に示される状態のように、スポット６０１のほとんどが第１の受光領域４５１ａに移動し、スポット６０２のほとんどが第４の受光領域４５２ｂへ移動した状態となる。この状態のときフォーカスエラー信号ＦＥは最大値となる。
【００６４】
以上のようにして、光ディスク１０の位置に応じて変化するフォーカスエラー信号ＦＥを得ることができる。
【００６５】
なお、フォーカスエラー信号ＦＥが最大値をとる位置と最小値をとる位置の間隔、つまりフォーカスエラー信号の検出範囲は、ホログラム素子２０の第１および第２のコマ収差の量により所望の設計が可能である。
【００６６】
次にトラッキング信号の検出原理について図３を使って説明する。
【００６７】
ここで、第１の信号Ｓ１と第３の信号Ｓ３との和信号を（Ｓ１＋Ｓ３）とし、第２の信号Ｓ２と第４の信号Ｓ４との和信号を（Ｓ２＋Ｓ４）とすると、トラッキングエラー信号は、プッシュプル法によるトラッキングエラー信号ＴＥPPとＤＰＤ法によるトラッキングエラー信号ＴＥDPDとを次式の演算により生成する。
【００６８】
ＴＥPP＝（Ｓ１＋Ｓ３）−（Ｓ２＋Ｓ４）      （式５）
ＴＥDPD＝Ｐｈａｓｅ（Ｓ１＋Ｓ４、Ｓ２＋Ｓ３）      （式６）
【００６９】
ここで、Ｐｈａｓｅは二つの信号の位相比較を行う（位相差を算出する）関数である。
【００７０】
上記式５は、光線Ｒ０と光線Ｒ１の干渉領域と光線Ｒ０と光線Ｒ２の干渉領域の差動を表しており、先願に係る技術と同等のプッシュプル信号が検出できることがわかる。
【００７１】
また上記式６では対角の信号和の位相比較を行うことから、先願に係る技術における位相差トラッキングエラー信号と同等の信号が得られることがわかる。
【００７２】
本実施の形態の光ヘッド装置の特徴は、トラッキング信号成分が含まれる領域Ｒ１と領域Ｒ２の光が第１の受光分割線Ｌ７１と第２の受光分割線Ｌ７２から離れた位置に入射することにある。これは、前述の第１および第２のコマ収差の中心がタンジェンシャル方向（Ｙ方向）にずらしていることにより実現される。このことにより受光素子４０がラジアル方向（Ｙ方向）にずれた場合も、トラッキング信号成分が明確に分離でき受光素子４０の調整誤差の影響を受けにくい光ヘッド装置を実現できる。
【００７３】
以上のように、本実施の形態１によれば、受光素子４０の調整誤差などによるタンジェンシャル方向（Ｙ方向）ずれの影響の小さなトラッキングエラー信号が検出できる。
【００７４】
なお、ここでは第１および第２のコマ収差の中心がタンジェンシャル方向（Ｙ方向）にのみずれた構成について説明したが、本発明はこの限りでなく、第１および第２のコマ収差の中心が光軸を通りラジアル方向に延びる直線より乖離している状態、つまりその位置ベクトルにＹ方向の成分が含まれている状態であればよい。
【００７５】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２における光ヘッド装置について説明する。
【００７６】
図７は、本発明の実施の形態２における光ヘッド装置の構成を模式的に示した図である。
【００７７】
ここには、半導体レーザ素子３０、受光素子４０、ホログラム素子２０等が示されている。回折格子２４では、ホログラム素子２０の半導体レーザ素子３０側の面に形成されている。さらに、半導体レーザ素子３０および受光素子４１は近接して保持部７４１に固定されている。保持部７４１はさらに別の保持部（図示せず）を介してホログラム素子２０と所望の位置関係で固定されている。なお、その別の保持部は光ヘッド装置の光学台であってもよいが、光学台とは異なる保持部材を用いホログラム素子２０、半導体レーザ素子３０、受光素子４１を一体化したユニットを構成してもよい。このようなユニットの構成は光学系が安定に構成できる。
【００７８】
光ヘッド装置はさらに、コリメートレンズ１１および対物レンズ１２を持ち、情報記録媒体である光ディスク１０にレーザ光を集光させる集光光学系を構成している。さらに、この光ヘッド装置は対物レンズ１２の光軸方向（ｚ方向）及び光ディスク１０のラジアル方向（ｘ方向）に対物レンズ１２を駆動変位させるレンズ駆動機構（図示せず）とを備えている。
【００７９】
まず、実施の形態２の光ヘッド装置の半導体レーザ素子３０からの出射光線について説明する。半導体レーザ素子３０から出射する光線Ｒ０は回折格子２４により所望の比率で回折され０次光であるメインビーム（Ｒ０ａ）と±１次光である２本のサブビームＲ０ｂ、Ｒ０ｃ（図示せず）に分離される。これらのビームはホログラム素子２０を透過しコリメートレンズ１１と対物レンズ１２により光ディスク１０の情報記録面上に集光される。光ディスク１０からの反射光は対物レンズ１２およびコリメートレンズ１１により半導体レーザ素子３０の発光点に収束する光へ変換される。この光はホログラム素子２０に入射し回折される。回折光は受光素子４１に入射し、受光素子４１により信号を検出される。ここで、回折格子２４の領域はホログラム素子２０により回折された光が回折されないように、適当な大きさに設定されている。
【００８０】
ホログラム素子２０は実施の形態１で説明したホログラム素子と同じように図２で示す第１の回折領域２６１と第２の回折領域２６２を持ち、それぞれの回折領域に形成された格子パターンも同じものである。また受光素子４１の構成は図８に示されているような構成を持つ。
【００８１】
受光素子４１は第１の受光領域群４５１と第２の受光領域群４５２を有している。第１の受光領域群４５１はＸ軸にほぼ平行な第１の受光分割線Ｌ７１をはさみ配置された第１の受光領域４５１ａと第２の受光領域４５１ｂを有している。また第２の受光領域群４５２はＸ軸にほぼ平行な第２の受光分割線Ｌ７２をはさみ配置された第３の受光領域４５２ａと第４の受光領域４５２ｂを有している。
【００８２】
また、受光素子４１は第１の受光領域群４５１および第２の受光領域群４５２を挟みＹ方向の両側に第３の受光領域群４５３および第４の受光領域群４５４を持つ。
【００８３】
第３の受光領域群４５３はＸ軸にほぼ平行な第３の受光分割線Ｌ７３をはさみ配置された第５の受光領域４５３ａと第６の受光領域４５３ｂを有している。
【００８４】
また、第４の受光領域群４５４はＸ軸にほぼ平行な第４の受光分割線Ｌ７４をはさみ配置された第７の受光領域４５４ａと第８の受光領域４５４ｂを有している。
【００８５】
前述の第１の回折領域２６１の格子パターンは、入射する光ディスク１０からの戻り光のうちのメインビーム（Ｒ０ａ）が第１の受光領域群４５１の第１の受光分割線Ｌ７１を跨ぎ第１の受光領域４５１ａと第２の受光領域４５１ｂにｘ方向の第１のコマ収差を持ち入射するスポット６０１ａを形成する格子パターンが形成されている。
【００８６】
このとき、図２におけるＸ軸のプラス側の光が、第２の受光領域４５１ｂで検出され、マイナス側の光が第２の受光領域４５１ｂで検出される。これにより、プッシュプル法によるトラッキングエラー信号が検出できる。
【００８７】
また、第２の回折領域２６２の格子パターンは、入射する光ディスク１０からの戻り光のうちのメインビーム（Ｒ０ａ）が第２の受光領域群４５２の第２の受光分割線Ｌ７２を跨ぎ第３の受光領域４５２ａと第４の受光領域４５２ｂに第１の回折領域２６１の極性とは逆の第２のコマ収差を持ち入射するスポット６０２ａを形成する格子パターンが形成されている。
【００８８】
このとき、図２におけるＸ軸のプラス側の光が、第２の受光領域４５１ｂで検出され、マイナス側の光が第４の受光領域４５２ｂで検出される。これにより、プッシュプル法によるトラッキングエラー信号が検出できる。
【００８９】
サブビームＲ０ｂは第３の受光分割線Ｌ７３を跨ぐ位置へ、第１の回折領域２６１で回折した光はスポット６０１ｂとして、第２の回折領域２６２で回折した光はスポット６０２ｂとして入射する。またサブビームＲ０ｃは第４の受光分割線Ｌ７４を跨ぐ位置へ、第１の回折領域２６１で回折した光はスポット６０１ｃとして、第２の回折領域２６２で回折した光はスポット６０２ｃとして入射する。
【００９０】
サブビームもメインビーム同様に各スポットが入射する二つの検出領域の信号でプッシュプル法によるトラッキングエラー信号が検出できる。
【００９１】
本実施の形態の光ヘッド装置では、フォーカスエラー信号は後述する本発明の検出方法で検出し、トラッキングエラー信号はＤＰＤ法によるトラッキングエラー信号ＴＥDPDとＤＰＰ法によるトラッキングエラー信号ＴＥDPPを次式の演算により生成する。
【００９２】
ＦＥ＝（Ｓ１＋Ｓ４）−（Ｓ２＋Ｓ３）      （式７）
ＴＥDPP＝ＴＥMPP−Ｋ・ＴＥSPP      （式８）
ＴＥDPD＝ｐｈａｓｅ（Ｓ２、Ｓ１）−ｐｈａｓｅ（Ｓ３、Ｓ４）      （式９）
【００９３】
ここで、第５の受光領域４５３ａが検出する信号を第５の信号Ｓ５、第６の受光領域４５３ｂが検出する信号を第６の信号Ｓ６、第７の受光領域４５４ａが検出する信号を第７の信号Ｓ７、第８の受光領域４５４ｂが検出する信号を第８の信号Ｓ８とし、第５の信号Ｓ５と第７の信号Ｓ７との和信号を（Ｓ５＋Ｓ７）とし、第６の信号Ｓ６と第８の信号Ｓ８との和信号を（Ｓ６＋Ｓ８）とすると、さらに、ＴＥMPPはメインビームのプッシュプル信号、ＴＥSPPはサブビームのプッシュプル信号であり、次式で与えられる。
【００９４】
ＴＥMPP＝（Ｓ１＋Ｓ３）−（Ｓ２＋Ｓ４）      （式１０）
ＴＥSPP＝（Ｓ５＋Ｓ７）−（Ｓ６＋Ｓ８）      （式１１）
【００９５】
また、Ｋは定数で対物レンズ１２のシフトによるＴＥDPPの変動が最少になるように最適化される。
【００９６】
また、記録された情報を読み取る信号ＲＦは次式で与えられる。
【００９７】
本実施の形態の光ヘッド装置の特徴も、トラッキング信号成分が含まれる領域Ｒ１ａと領域Ｒ２ａの光が第１の受光分割線Ｌ７１と第２の受光分割線Ｌ７２から離れた位置に入射することにある。
【００９８】
これは、前述の第１および第２のコマ収差の中心がタンジェンシャル方向（Ｙ方向）にずらしていることにより実現される。このことにより受光素子４１がラジアル方向（Ｙ方向）にずれた場合も、トラッキング信号成分が明確に分離でき受光素子４１の調整誤差の影響を受けにくい光ヘッド装置が実現できる。
【００９９】
さらに本実施の形態の光ヘッド装置では、サブビームの領域Ｒ１ｂ、領域Ｒ２ｂ、領域Ｒ１ｃ、領域Ｒ２ｃの光も第３の受光分割線Ｌ７３および第４の受光分割線Ｌ７４から離れた位置に入射する。このことにより、受光素子４１のＹ方向のずれだけでなく、半導体レーザ素子３０の波長ずれ、回折格子２４の光軸方向のずれなどによるサブビーム間の間隔のずれも許容することができる。
【０１００】
以上のように、本実施の形態２によれば、受光素子４０の調整誤差などによるタンジェンシャル方向（Ｙ方向）ずれの影響やサブビーム間隔ずれの影響が小さいトラッキングエラー信号検出が実現できる。
【０１０１】
なお、ここでは第１および第２のコマ収差の中心がタンジェンシャル方向（Ｙ方向）にのみずれた構成について説明したが、本発明はこの限りでなく、第１および第２のコマ収差の中心が光軸を通りラジアル方向に延びる直線より乖離している状態、つまりその位置ベクトルにＹ方向の成分がある状態であればよい。
【０１０２】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３における光情報処理装置について説明する。
【０１０３】
図９は、本発明の実施の形態３の光情報処理装置の構成を示す図である。この光情報処理装置は、光ディスク１０、電気回路５９、光ヘッド装置７６、駆動装置７９および回転機構７８を備える。
【０１０４】
回転機構７８は、光ディスク１０を保持回転する機構である。光ヘッド装置７６は実施の形態１もしくは実施の形態２で説明した光ヘッド装置で、対物レンズ１２の微動手段を有しているものである。この光ヘッド装置７６は光ディスク１０の所望の情報が存在するトラックのところまで、駆動装置７９によって粗動される。そして、光ヘッド装置７６は、駆動装置７９へ信号を送る。電気回路５９は、図４で示す演算機能の全て、もしくは、一部を有し、ＴＥ信号およびＦＥ信号を生成し、この信号を基に、光ヘッド装置７６および対物レンズ１２を微動させるための信号を送り、フォーカスサーボと、トラッキングサーボを行う。
【０１０５】
また再生信号は、光ヘッド装置７６内もしくは電気回路５９内で受光素子４０において検出された信号の総和で生成され、イコライザなどの信号処理の後、データ生信号として出力される。
【０１０６】
本実施の形態の光情報処理装置によれば、受光素子４０がずれた光ヘッド装置７６でも安定してトラッキングエラー信号を検出することができるので、安定なトラッキングサーボが行え、良好な記録再生が実現できる。
【０１０７】
以上、本発明に係る光ヘッド装置、ホログラム素子、光集積素子、光情報処理装置及び信号検出方法について、実施の形態１〜３に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない範囲でこれらの実施の形態に各種変形を施して得られる形態や、各実施の形態における構成要素を任意に組み合わせることで実現される形態も、本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明にかかる光ヘッド装置、ホログラム素子、光集積素子、光情報処理装置及び信号検出方法は、情報記憶媒体に情報を記録・再生するのに用いられ、映像や音楽の記録・再生装置等として有用である。またコンピュータのデータやプログラムの保存、カーナビゲーションの地図データの保存等の用途にも応用できる。
【符号の説明】
【０１０９】
１０    光ディスク
１１    コリメートレンズ
１２    対物レンズ
２０    ホログラム素子
２４    回折格子
３０    半導体レーザ素子
４０    受光素子
４１    受光素子
５９    電気回路
７６    光ヘッド装置
７８    回転機構
７９    駆動装置
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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