(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスク状情報記録媒体からの検出光束を収束させる手段と、収束された前記検出光束を二つに分割し、分割された二つの光束を異なる光路を経て両光束を受光できる一つの受光面上へ導く光学系と、前記受光面上の各光束をそれぞれ受光するために前記情報記録媒体の半径方向に少なくとも２分割された受光部分をそれぞれ有する、少なくとも二つの光検出領域を備えた一体型の光検出器とを具備してなり、前記光学系は、前記分割光束の一方がその収束点通過前の時点で、また、他方がその収束点通過後の時点で、それぞれ前記受光面に投射されるように、各光束を導く構成になっており、前記光検出器は、各光検出領域の何れかの方向の大きさを、合焦時の光検出器の前記受光面上の光束径よりも小さくなるように設定すると共に、前記光検出領域毎に受光部分の出力信号の和信号を生成し、前記和信号同士の差動演算により焦点誤差信号を検出し、前記光検出領域毎に受光部分の出力信号の差動信号を生成し、前記差動信号同士の差動演算によりトラッキングエラー信号を検出する手段を備えていることを特徴とする光学式情報記録再生装置。
【請求項２】
焦点誤差信号を検出するための前記各光検出領域の大きさは、これをｅとし、合焦時の検出光束の半径をｒとする時、次式
０．４ｒ≦ｅ≦１．６ｒ
を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学式情報記録再生装置。
【請求項３】
合焦時の検出光束の半径をｒ、信号が記録されたトラツク方向に対応する方向に沿って測った、前記光検出器の受光面上での各光検出領域の中心の間隔をｈ、前記トラツク方向に沿って測った、各検出光束の中心の間隔をｄとした時、次式
ｄ−２ｒ≦ｈ≦ｄ＋２ｒ
を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学式情報記録再生装置。
【請求項４】
各光検出領域を備えた一体型の光検出器は、前記各光検出領域の全てを同一のチップ上に形成することで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学式情報記録再生装置。
【請求項５】
各光検出領域を備えた一体型の光検出器は、そのパッケージ内に、前記各光検出領域に対応する初段増幅器を内蔵していることを特徴とする請求項１に記載の光学式情報記録再生装置。
【請求項６】
各光検出領域を備えた一体型の光検出器は、そのパッケージ内に、前記各光検出領域に対応する初段増幅器および前記光検出領域からの信号を演算する演算器を内蔵していることを特徴とする請求項１に記載の光学式情報記録再生装置。
【請求項７】
検出光束を二つに分割する光学系は、偏光ビームスプリッタであり、該偏光ビームスプリッタは、光源の発する直線偏光の偏波面に対して、入射面が入射光の光軸まわりに４５゜回転したように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光学式情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば、光磁気情報記録用などの情報記録媒体に情報を記録し、または／および、前記情報記録媒体から情報を再生する光学式情報記録再生装置に関するものであり、特に、光学系での焦点誤差信号（以下ＡＦエラー信号）、トラッキングエラー信号（以下ＡＴエラー信号）の検出機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光磁気情報記録用などの情報記録媒体からの検出光束を、所要の光学系を介して、光検出器の受光面上に入射させ、情報記録媒体上での記録／再生のために形成された光スポットの合焦状態を検知する、所謂、ＡＦエラー信号検知には、従来より様々な方法が提案されている。その中でも、検出光束の光束径の変化を検出するビームサイズ法は、光学系、電気制御系の構成部品の数も少なくて済み、優れた方法である。
【０００３】
例えば、図４４は、従来から提案されてきたビームサイズ法のＡＦエラー信号検出光学系の一つの具体例（特開昭60-256929 号公報に開示された発明）を示している。ここでは、半導体レーザ1 から発した光束は、コリメータレンズ2 により平行な光束に変えられ、ビームスプリッタ3 を経た後、対物レンズ4 に至り、ここで、情報記録媒体5 の記録面上へ収束され、光スポットを形成する。そして、情報記録媒体5 で反射された光（検出光束）は、再度、対物レンズ4 を通り、ビームスプリッタ3 によって偏向され、更に、ビームスプリッタ7-a で反射光束と透過光束とに分割される。反射光束は、収束レンズ6-a で収束光束となり、また、透過光束は、その次に配置されたミラー7-c にて、前記反射光束と略同じ方向へ偏向された後、収束レンズ6-b で収束光束となる。分割された前記光束は、その後、それぞれ、光検出器10-aおよび光検出器10-bへ入射される。
【０００４】
前記光検出器は、それぞれの光束を、前記収束レンズ6-a 、6-b の各焦点面25に対して、一方は収束レンズに近づく方向に、他方は収束レンズから遠ざかる方向に、それぞれ、同じ量だけずれた位置で受光するように、その受光面を配置している。従って、光検出器10-aおよび光検出器10-bの受光面上では、情報記録媒体上での光スポット（記録／再生光スポット）の合焦状態の変化に応じて、光束径が逆の変化をする。すなわち、対物レンズ4 を情報記録媒体5 がある方向にデフォーカスしたとき、光検出器10-a上で光束径が大きくなる場合には、光検出器10-b上で光束径は小さくなる。対物レンズと記録媒体とのデフォーカスが上記とは逆になれば、光検出器10-a、10-b上の光束径の大小関係は上記とは逆になる。そこで、光検出器10-aおよび光検出器10-bからの各信号の差を演算し、ＡＦエラー信号を得ることができる。
【０００５】
なお、要すれば、光検出器10-a、10-bに入射する光束は、偏光ビームスプリッタ7-a により、元の偏波面に対して45度方向の成分毎に分割できるから、その差動演算により、ＭＯ信号の差動検出を同時に行なうこともできる。
【０００６】
また、図４５には、別の従来例として、ＡＦエラー信号検出光学系の一つの具体例（例えば、特開昭61-198456 号公報、特開昭61-198457 号公報に開示されている方法で）が示されている。ここでは、光源である半導体レーザ1 から発した光束は、コリメータレンズ2 により平行な光束に変えられ、ビームスプリッタ3によって偏向され、対物レンズ4 に至り、ここで、情報記録媒体5 の記録面上へ収束される。情報記録媒体5 で反射された光（検出光束）は、再度、対物レンズ4 、ビームスプリッタ3 を経た後、半波長板20を経由して、ビームスプリッタ7-a に至り、そこで、反射光束と透過光束とに分割される。分割された前記光束の内、透過光束は、次の反射面7-b にて反射・偏向され、両光束とも、同一の方向へと射出される。両光束は、それぞれ、単一の収束レンズ6 の瞳内に対して、異なる位置から通過し、収束光束となる。そして、その二つの収束光束は、焦点誤差信号検出のための単一の光検出器10に入射する。この場合、前記光検出器10は、収束レンズの焦点面から離れた位置に置かれているため、各光束は、空間的に離間した状態で、光検出器10に到る。
【０００７】
図４６は、前記従来例の光検出器10の二つの光検出領域およびその検出信号処理を説明するためのもので、前記各光束は、図４６の光検出領域に斜線を施した円として示されている。各光検出領域は、それぞれ三分割（U 、V 、W 、X 、Y、Z の符号で示す受光部分）されている。また、それぞれの受光部分からの信号成分をIU、IV、IW、IX、IY、IZとすると、周知のように、プリアンプ13-a〜13-c、差動アンプ15-a〜15-bを介して、演算処理することによって、ＡＦエラー信号は、次式で求めることができる。
【０００８】
AFE=（IV- （IU+IW ））+ （IY- （IX+IZ ））
また、情報記録媒体からの検出光束を光検出器の受光面上に入射させ、情報記録媒体上での情報トラックに対する光スポットの追従の状態を検知するのに、ＡＴエラー信号を検知する方式が用いられるが、これには、一般に公知のプッシュプル方式が多く採用されており、そのプッシュプル信号の検出に関しては、従来より様々な構成のものが提案されている。
【０００９】
図４７には、従来から提案されてきたプッシュプル方式のＡＴエラー信号検出光学系の具体例（例えば、特開昭62-132242 号公報に開示された発明）が示されている。なお、ここに示す具体例には、ＡＦエラー信号検出機構を含んでいる。ここでは、半導体レーザ1 から発した光束は、コリメータレンズ2 により平行な光束に変えられ、ビームスプリッタ3 を経た後、対物レンズ4 に至り、ここで情報記録媒体5 の記録面上に収束される。そして、前記情報記録媒体5 から反射された光（検出光束）は、再度、対物レンズ4 を通り、ビームスプリッタ3 を経た後、シリンドリカルレンズ26によって、記録媒体のトラツク方向（例えば、情報記録媒体5 がディスク状であれば、円周方向）に平行な方向の光束径に関してのみ、収束される。次に、シリンドリカルレンズ26を経た光束は、ビームスプリッタ30により、二つに分割され、それぞれ、光検出器10-aおよび10-bに至る。前記光検出器10-aおよび10-bの受光面は、シリンドリカルレンズ26の焦線が形成される面25から、それぞれ、入射光束の光軸に沿った方向に関して、同じ距離W だけずれた位置に、配置されている。すなわち、光検出器10-aの受光面は、光束がビームスプリッタ30に近づく方向へ、光検出器10-bの受光面は、光束がビームスプリッタ30から遠ざかる方向へそれぞれずれている。図４７（Ａ）では、光検出器10-aおよび10-bの光検出領域がどのように分割されているかを、それぞれ、光検出器10-aおよび10-bの側に、符号31-aおよび31-bで示している。光検出器10-aおよび10-bの、光検出領域の、分割された各受光部分31-a、31-bは、それぞれ、符号A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 、H で図示する。
【００１０】
図４８は、光検出器10-aと10-bに、それぞれ、検出光束11-a、11-bが入射している状態を、模式的に描いたものである。図４８で、二つの検出光束11-a、11-b上に示された符号12-a、12-bの領域は、情報記録媒体5 上に形成された光スポットの光量の一部が、情報記録媒体5 上に情報トラツクを構成する位相構造を持った案内溝またはピット列などにより、回折されて、その±1 次光を0 次検出光束に重ねた部分である。周知のごとく、記録媒体5 に形成された光スポットが、前記情報トラツクの真上および前記情報トラツク間の中点にある時は、領域12-a、12-bの光量は、互いに等しく、前記光スポットが、前記情報トラツク上および情報トラツク間の中点から外れたところにある時は、領域12-a、12-bの光量は、相互に異なる。この領域12-a、12-bの光量のバランスの崩れは、トラツクを横断する方向に生ずる。従って、この両者の光量を比較し、かつ、光スポット変位と光量変化の極性から、ＡＴ制御信号を得て、光スポットを情報トラツク上に正しく追従させることができる。このようなＡＴ制御信号検出方法は、プッシュプル方式で行なわれている。なお、図４８で、二つの検出光束11-a、11-b上に示された領域12-a、12-bは、説明の都合上、互いに異なる明るさとして、示している。ここで、矢印22は、前記トラツクを横断する方向を示している。また、二つの検出光束11-a、11-bは、矢印22と平行な方向に長軸を有する楕円形状を呈している。この理由は、前記シリンドリカルレンズ26により、検出光束をトラツクに平行な方向のみ収束し、トラツク横断方向（矢印22）には平行光束のままとするからである。それぞれの領域からの信号成分をIA、IB、IC、ID、IE、IF、IG、IHとすると、ＡＴエラー信号は、差動アンプ15-a、15-bおよび加算アンプ14を介して、次に示す演算処理によって得られる。
【００１１】
ＡＴエラー信号＝（IE-IF ）+ （IG-IH ）
なお、この具体例では、ＡＦエラー信号が、次の原理に基いて検出される。すなわち、先述の従来例と同様に、二つの検出光束11-a、11-bは、シリンドリカルレンズ26の焦線が形成される面25に対して、一方は収束レンズに近づく方向に、他方は収束レンズから遠ざかる方向に、それぞれ、同じ量W だけずれた位置に合焦されている。従って、光検出器10-a、10-b上では、情報記録媒体上での記録／再生のための光スポットの合焦状態の変化に応じて、トラックに平行な方向の光束径が逆の変化をする。この理由は、前記シリンドリカルレンズ26により、検出光束がトラックに平行な方向のみ収束され、トラック横断方向（矢印22）には平行光束のままであるからである。すなわち、対物レンズと記録媒体とがある方向にデフォーカスした時、光検出器10-a上で、トラックに平行な方向の光束径が大きくなる場合、光検出器10-b上では、トラックに平行な方向の光束径が小さくなる。合焦状態では、二つの検出光束の大きさは、概ね同じであり、殆どの光束は内側の受光部分E、F、G、H に入射し、外側の受光部分A、B、C、D には殆ど入らない。そして、前述のように対物レンズがデフォーカスした時、デフォーカス方向に応じて受光部分A、B に多くの光が入射し、受光部分C、D には光が入らない状態か、あるいは、その逆の状態となる。従って、ＡＦエラー信号は、差動アンプ15-a、15-bおよび15を介して、次の演算により得られる。
【００１２】
ＡＦエラー信号＝（IA+IB ）- （IC+ID ）
また、プッシュプル方式にてＡＴエラー信号を得る場合、光検出器と検出光束の、トラツク横断方向の位置ずれが問題となる。この従来例では、光学部品などの位置ずれが起きた場合の問題を、通常の凸レンズを用いた例で説明している。図４９（Ａ）に示すように、通常の凸レンズでは、検出光束は円形に収束されていて、領域12-a、12-bの光束を、それぞれ、受光部分E 、F にて受光し、その出力を比較することによって、光量バランスの変化を検出するが、前記検出光束が、上述のような位置ずれを引き起こした場合、図４９（Ｂ）に示すように、例えば領域12-aの光束を受光する受光部分に、領域12-bの光束の光量が入り込み、受光部分から領域12-aの光束がはみ出すようなことが起こる。その結果、ＡＴエラー信号には、実際のトラツク追従誤差とは無関係に、領域12-a、12-bからの光束を受光する検出部分からの出力信号にバランスの変化が起こり、ＡＴエラー信号に、DCオフセット成分が発生する。このDCオフセット成分（以下オフセット）が生ずると、情報トラツク追従制御の目標値がずれるため、正しく情報トラツクを追従できなくなる。
【００１３】
上述の従来例では、その対策として、シリンドリカルレンズを用いて、図４８に示すように、検出光束をトラツク横断方向に関して、収束させない工夫がなされている。従って、トラツク横断方向の断面では、検出光束が対物レンズを射出した後、平行光束のまま、光検出器の受光面に至るから、シリンドリカルレンズを用いないで、通常の凸レンズを用いた場合（図４９参照）に比較し、光検出器の受光面上の、トラツク横断方向の光束径が大きくなる。この場合、何れのレンズを用いても、光学部品の位置ずれなどで発生する検出器上の光軸ずれの絶対距離の大きさはそれほど変わらないため、シリンドリカルレンズを用いた場合は、相対的に光軸ずれの影響によるＡＴエラーのオフセットを小さくすることができる。
【００１４】
先述の図４５に示す従来例において、単一の光検出器10に入射される収束光束は、ＡＴエラー信号、あるいは、このＡＦエラー信号およびＡＴエラー信号検出（要すれば、ＭＯ信号検出）のために有効である。図５０および図５１（ＭＯ信号を含む場合は、図５２）には、この光検出器10の光検出領域の形状が模式的に示されている。ここでは、検出光束が符号11-a、11-bで示されている。前記光検出器の受光部分は、前者の場合、それぞれ、符号I、J、K、L のように、２分割されており、それぞれの受光部分の信号成分を、II、IJ、IK、IL とすると、ＡＴエラー信号は次の演算処理によって得られる。
【００１５】
ATE = (II-IJ) + (IK-IL)
同様に、後者の場合、それぞれ、符号J、K、L、M、N、O、T、U、V、X、Y、Z のように、６分割されており、それぞれの受光部分の信号成分を、IJ、IK、IL、IM、IN、IO、IT、IU、IV、IX、IY、IZ とすると、ＡＦエラー信号は、次の演算処理によって得られる。
【００１６】
AFE = ((IK+IN) - (IJ+IL+IM+IO)) + ((IU+IY) - (IT+IV+IX+IZ))また、ＡＴエラー信号も、次の演算処理によって得られる。
【００１７】
ATE = ((IJ+IK+IL) - (IM+IN+IO)) + ((IT+IU+IV) - (IX+IY+IZ))（ＭＯ信号も同様に、次の演算処理で得られる）
MO = (IJ+IK+IL+IM+IN+IO) - (IT+IU+IV+IX+IY+IZ)
【００１８】
【発明が解決しようとしている課題】
しかるに、上述の従来例には、それぞれ、次のような問題がある。先ず、図４４に示した従来例における問題点を列挙すると、次のようである。
（１）装置の構造上、そのエラー信号の検出が、光検出器の位置ずれに対して弱い。すなわち、二つの光検出器が分離独立した構成であるから、光検出器が温度変化や機械的外乱などで位置ずれを起こした場合、信号のバランスが崩れ、ＡＦエラー信号にＡＴエラー信号が混入してくるなどの問題を生ずる。従って、非常に確実に位置ずれを防ぐ構成を工夫しなければならないため、構造が複雑になって、コストアップにつながる。
（２）対物レンズからの検出光束を、平行光束のまま分割しなければならないために、ビームスプリッタを、光束の直径以上の大きさでなければならず、光学ヘッドのＡＦ信号検出光学系（ＡＦエラー信号検出と共に、ＭＯ信号検出を行なう場合にも）まわりが大きくなり、装置の小型化ができない。特に、ＭＯ信号を差動検出する場合、半波長板を用いて検出光束の偏波面を４５度、回転させるが、この半波長板を省略して部品コストを削減するには、偏光ビームスプリッタおよび反射ミラーを４５度、回転させて配置する必要があるので、検出光学系の光路を平面的配置にすることができず、上述の装置の小型化の妨げとなる。
（３）二つの光検出器は、全く異なる位置に、別々に配置しなければならないため、光学ヘッドのＡＦ信号検出光学系（ＡＦエラー信号検出と共に、ＭＯ信号検出を行なう場合にも）まわりが大きくなり、上述のように、装置の小型化ができないだけでなく、それぞれの検出器を、別々に調整しなければならないため、調整コストが高くなる。また、検出器の固定部分の構造が複雑になり、加工コストが高くなる。
（４）光検出器、収束レンズを、それぞれ、二つ用意しなければならないため、装置としての部品コストが高くなる。
（５）光検出器は、一般にフォトダイオードを使用するが、二つの光検出器が全く別部品であると、チップをウエハから切り出して製造する必要があるため、相互の特性の差異が大きくなり、信号の演算処理に影響する。
（６）ＡＦエラー信号のＳ字カーブの形状に関して、ＡＦ制御のやり易さを優先するように考慮するならば、二つの光検出器の検出領域の大きさは、合焦時の光束径に比較して小さくするのが好ましい。しかしながら、合焦時、光束径よりも検出領域を小さくすると、この検出領域からはみ出す光量を捨てることになる。このため、記録媒体から戻る情報信号としての光束全てを検出しないことになる。これは、ＭＯ信号検出も行なう場合、ＭＯ信号対ノイズ比を確保する上で好ましくない。
【００１９】
また、図４５に示した従来例は、上述の実施例で抱える問題点の幾つかを解決することができるが、一方で新たな問題を生じ、解決できない問題が残る。すなわち、ここでの問題点を列挙すると次のようである。
（７）光検出器の二つの光検出領域は、収束レンズの焦点面から、その光軸に沿って、同じ方向に同じ量だけずれた位置に対応・配置されているため、結果として得られるＡＦエラー信号には、真に合焦点を示す位置以外に、合焦点の比較的近くで、合焦を示す信号レベルと同じ信号レベルを示す疑似的ポイント（疑似零レベルなど）が現われるため（図５３参照）、制御系がそれを区別できるように工夫する必要がある。また、光検出領域の検出光束に重なっている案内溝からの回折パターンの方向が情報トラック横断方向に関して同じであるから、光検出器が情報トラック横断方向（図５０に示すように、矢印22方向）に位置ずれを起こした場合、検出器の受光面上で光束11-aが領域12-aのある方向にずれる時、光束11-bは領域12-bの方向へずれる。このようにして、検出器10-aから得られるＡＴエラー信号と、検出器10-bから得られるＡＴエラー信号を加算しても、両者のＡＴエラー・オフセットが加算されるだけで、その影響は、そのまま残ることになる（図５４参照）。
（８）対物レンズからの検出光束を、平行光束のまま、分割しなければならないため、ビームスプリッタは、光束の径以上の大きさにしなければならないので、光学ヘッドのＡＦエラー信号検出光学系まわりの小型化は、それほど有効にはできない。
（９）二つの光束は、それぞれ、収束レンズの光軸から大きく離れた位置を通過するために、収差の影響を受け易い。
（１０）演算しなければならない信号成分の種類が多く、加算アンプや差動アンプを多数、必要とし、演算回数が多くなり、ノイズが増す弊害があり、その対策のために電気部品のコスト高をまねく。
【００２０】
特に、前項（７）については、図を用いて、以下に説明する。図５７は、図４６（あるいは、図５１、図５２）に示す光検出器の、片側３個ずつ（または片側６個ずつ）の一対の受光部領域の、何れか一方の光検出領域の３個（または６個）の受光部分の出力信号から演算して得られるＡＦエラー信号Ｓ字カーブである。一対の受光領域の、どちらの光検出領域の３個（または６個）から得られるＡＦエラー信号Ｓ字カーブも同じ形をしている。
【００２１】
図５３では、説明の都合上、合焦状態でＡＦエラー信号のレベルが零であるとして示している。すなわち、合焦状態で、IV=IU+IWおよびIY=IX+IZ（あるいは、図５１、図５２に対応する場合は、IK+IN=IJ+IL+IM+IO およびIU+IY=IT+IV+IX+IZ ）であるように、光検出器の各検出領域の大きさと光束の径の関係、および、プリアンプのゲインなどが設定されているものとする（勿論、仮に、合焦状態でＡＦエラー信号のレベルが零でないような場合でも、疑似合焦レベルが現われるという問題は変わりない）。
【００２２】
図５３に示すように、得られるＡＦエラー信号Ｓ字カーブには、合焦状態でないにも拘らず、ＡＦ信号レベル＝０を示す疑似零レベルが、真の合焦点近傍にもう一点現われる。これが疑似合焦点である。そして、このポイントで、間違って、ＡＦサーボをかけるおそれがあるので、工夫が必要である。
【００２３】
前述のように、一対の何れの光検出器からも、全く同じ形の、疑似零レベルのあるＡＦエラー信号Ｓ字カーブしか得られない原因は、二つの光検出器が収束レンズの焦点面から光軸に沿って同じ方向に、同じ距離だけずれた位置に置かれるためである。従って、これら二つのＡＦエラー信号Ｓ字カーブを加算しても、Ｓ字カーブ波形の振幅が変わるだけで、図５３のような疑似零レベルをＡＦエラー信号Ｓ字カーブから取り去ることはできない。
【００２４】
図４７に示す従来例にも、幾つかの問題がある。この問題点を列挙すると、次のようである。
（１１）ここでは、ＡＴエラー・オフセットの光軸ずれに対する感度を鈍くすることを主眼として、装置が構成されている。すなわち、トラツク横断方向に関して、検出器の受光面上の光束径を収束しないことによって、この方向の光束径を大きくし、光軸位置ずれを相対的に小さくするのである。従って、光軸位置ずれによるＡＴオフセットを完全に除去するところまでには至らない。二つの検出光束は、トラツク横断方向に対しては、平行光のまま検出器の受光面上へ投影される。従って、既に前項（７）で述べているように、光束が検出器に到達する前の光学系部品の傾きなどで、光軸移動が或る方向へ生ずる場合、例えば、図４８において、検出器10-a上で光束が領域12-aの方向へずれるとき、検出器10-b上でも光束は領域12-aの方向へずれる。その結果、検出器10-aおよび検出器10-bからそれぞれ得られるＡＴエラー信号には、同じ符号のオフセットが生ずる。しかし、両者のＡＴエラー信号は、互いに加算して使用するため、ＡＴエラー・オフセットも加算されて残存する。結果的に、ＡＴエラー・オフセットの発生を抑圧することはできても、その除去はできず、ＡＴエラー信号検出のために、二つの光検出器を用い、4 箇所の検出領域を使用するが、これはＡＦエラー信号検出系の構成による制約に過ぎず、ＡＴエラー信号検出には特別の効果を持たない。むしろこのような構成を持つことにより、ＡＴエラー検出系にとっては、アンプ数の増加による雑音の面で、不利になる。
（１２）また、この従来例でも、光検出器が温度変化や機械的外乱などで、位置ずれを起こす場合、二つの光検出器が別々であることにより発生する位置ずれも独立になる。すなわち、片方の検出器のみがずれても、ＡＦエラー信号のバランスが崩れ、ＡＦエラー信号にＡＴエラー信号が混入してくるなどの問題が生ずるのである。更に、ＡＴエラー・オフセットが発生し、また、ＡＴエラー信号の振幅が減少するなどの問題が生ずる。なお、この従来例では、ＡＴエラー・オフセットの光軸ずれに対する感度を鈍くしているが、検出器を二つ、別々に配置することで、新たなオフセット発生要因を抱えているとも言える。
（１３）検出器の受光面上での光束径は、トラツクに平行な方向断面に関しては収束光束であるため、その方向への光軸ずれに対する感度は鈍感ではない。すなわち、トラツクに平行な方向の光軸位置ずれが生じた場合、検出器の受光面上の光束は、この方向には小さく収束されているため、トラツク横断方向ならば、許容できる位置ずれ距離であっても、検出領域から光束が多くはみ出してしまい、ＡＦエラー信号のバランスの崩れ、ＡＴエラー信号の振幅が減少などの影響がある。トラツク横断方向の光軸位置ずれに対してのみ、ＡＴオフセット発生の感度を鈍感にしても、トラツクと直交する方向に対しては、従来と同じ敏感度なので、実質的に光軸ずれへの対策を緩和することが困難である。
（１４）前述の従来例で指摘しているように、この従来例においても、対物レンズからの検出光束を収束するのは、一方向断面に関してのみであり、他方の断面は平行光束のまま分割しなければならないため、ビームスプリッタは、少なくとも一方向に関しては、平行光束径以上の大きさでなければならず、光学ヘッドのＡＦ、ＡＴ信号検出光学系まわりが大きくなり、装置の小型化ができない。
【００２５】
次に、前記従来例の問題点（前項（７）および（１１）参照）について、図５４を用いて説明する。同図の（Ａ）および（Ｂ）では、情報記録媒体5 上で光スポットがトラツクを横断する時の、二つの分割された光検出領域から得られるＡＴ信号波形が、それぞれ、概略的に示されている。同図中、Δ1 、Δ2 で示されるのは、前項（７）および（１１）に記したように、光検出器上で検出光束がトラツク横断方向に関し、それぞれ、同じ向きに位置ずれを起こした場合の、２分割の光検出器の差信号に現われるオフセットを示している。前記従来例では、これら片側の光検出器からの差信号同士を加算して、最終的なＡＴエラー信号を得る。その加算の結果は同図（Ｃ）に示されている。同図中、Δ1+Δ2 で示されているように、ＡＴエラー信号のオフセットは、そのまま加算されて残存し、トラツク追従の精度に悪影響を及ぼす。また、一般に、光軸のずれによりオフセットが生ずる場合、ＡＴエラー信号の振幅も減少する。光軸ずれが起こると、前述したように２分割の光検出器上で、検出光束の隣の回折領域の影響（例えば、領域12-aを検出する際、領域12-bの光束が入る）により、ＡＴエラー信号成分を相殺するため、振幅は必ず減少し、相対的にオフセットの影響は一層大きくなる。そこで、前記オフセットの発生を抑制することが重要なのである。
【００２６】
【発明の目的】
本発明は、上記事情に基いてなされたもので、従来例で問題となった点、すなわち、光検出器を二個、別々に使用することに起因する諸問題、特に、光軸位置のずれによるサーボ信号の不安定性、および、受光領域の分割数などにまつわる問題を解決するため、光検出器を一個所に配置できる構成にした光学式情報記録再生装置を提供しようとするものである。
【００２７】
すなわち、本発明の基本概念としては、先ず、検出光束を収束させてから分離すること、検出光束を収束させるレンズの焦点面の前後に相当する二つの位置で光束を検出すること、および、二つの光束検出は基本的に単一の受光面で行ない、例えば、単一のフォトダイオード基板上に形成した二つの光検出領域で行なうことである。
【００２８】
この場合、一つの光束を検出する光検出器の検出領域を、実質的に一つとし、その幅を、合焦時の検出器の受光面上の光束径よりも小さい所定の大きさに設定してもよい。また、一つの光束を検出する光検出器の検出領域を、複数に分割しても良い。また、ＡＦエラー信号を検出する光検出領域で、ＡＴエラー信号の検出ができるように、更には、ＭＯ信号の検出ができるようにしても良い。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明の構成では、ディスク状情報記録媒体からの検出光束を収束させる手段と、収束された前記検出光束を二つに分割し、分割された二つの光束を異なる光路を経て両光束を受光できる一つの受光面上へ導く光学系と、前記受光面上の各光束をそれぞれ受光するために前記情報記録媒体の半径方向に少なくとも２分割された受光部分をそれぞれ有する、少なくとも二つの光検出領域を備えた一体型の光検出器とを具備してなり、前記光学系は、前記分割光束の一方がその収束点通過前の時点で、また、他方がその収束点通過後の時点で、それぞれ前記受光面に投射されるように、各光束を導く構成になっており、前記光検出器は、各光検出領域の何れかの方向の大きさを、合焦時の光検出器の前記受光面上の光束径よりも小さくなるように設定すると共に、前記光検出領域毎に受光部分の出力信号の和信号を生成し、前記和信号同士の差動演算により焦点誤差信号を検出し、前記光検出領域毎に受光部分の出力信号の差動信号を生成し、前記差動信号同士の差動演算によりトラッキングエラー信号を検出する手段を備えている。
【００３０】
この場合、焦点誤差信号を検出するための前記各光検出領域の大きさは、これをe とし、合焦時の検出光束の半径をr とする時、次式［ 0.4r≦ e ≦ 1.6r］を満足すると良い。また、合焦時の検出光束の半径をr 、信号が記録されたトラツク方向に対応する方向に沿って測った、前記光検出器の受光面上での各光検出領域の中心の間隔をh 、前記トラツク方向に沿って測った、各検出光束の中心の間隔をd とした時、次式［ d-2r ≦ h ≦ d+2r ］を満足すると良い。
【００３１】
更に、本発明の上記構成において、各光検出領域を備えた一体型の光検出器は、前記各光検出領域の全てを同一のチップ上に形成することで構成されていると良い。また、各光検出領域を備えた一体型の光検出器は、そのパッケージ内に、前記各光検出領域に対応する初段増幅器を、更には、前記光検出領域からの信号を演算する演算器を内蔵していると良い。また、検出光束を二つに分割する第１の手段は、偏光ビームスプリッタであり、該偏光ビームスプリッタは、光源の発する直線偏光の偏波面に対して、入射面が入射光の光軸まわりに45゜回転したように配置されていると良い。
【００３２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照して具体的に説明する。先ず、図１ないし図８を参照して、本発明の第１の参考例（ＡＦ信号検出について）を述べる。図１において、光源である半導体レーザ1 から発した光束は、コリメータレンズ2 により平行な光束に変えられ、ビームスプリッタ3 によって偏向され、対物レンズ4 に至り、ここで、情報記録媒体5 の記録面上へ収束され、光スポットを形成する。情報記録媒体5 で反射された光（検出光束）は、再度、対物レンズ4 を通り、ビームスプリッタ3 を経た後、収束レンズ6 を通過し、収束光束となる。そして、更に、この収束光束は、ビームスプリッタ7-a で、反射光束と透過光束とに分割される。前記検出光束は、収束レンズ6 の軸上を通過するため、レンズの周辺を通ることによる収差の影響を受けることはなく、その次に分割されるため、二つの光束に対して、それぞれ異なる収差が影響を及ぼすこともない。分割された光束のうち、反射光束は、前記ビームスプリッタ7-a に対して別途に設けられた反射面7-b によって、再度、反射・偏向され、従って、前記反射光束および透過光束は、同一の方向へと射出される。二つの収束光束は、それぞれ、収束レンズの焦点面からそれぞれ等しい距離だけ、互いに逆方向にずれた位置に受光面が対応するように置かれた、焦点誤差信号検出のための光検出器8 に対して、その受光面上で空間的に離間した状態において入射される。このように、検出器の受光面は、収束光路中に配置するため、ビームスプリッタ7-a および反射面7-b の有効光束径が、対物レンズ4 から平行光束のまま戻ってくる光束を分割する場合に比較して、小径で済み、装置の小型化に役立つ。
【００３３】
図２は光検出器8 の受光面を、光束の入射する方向から示した図である。ここに示される光検出器8 は、クリアモールドパッケージ形状である。また、符号9で示すのは、フォトダイオードチップである。フォトダイオードチップ9 の上には、分割された二つの光束に対するＡＦエラー信号検出用に、それぞれ、光検出領域10-a、10-bが形成されている。なお、合焦時の分割された二つの光束は、受光領域11-a、11-b（斜線部分）で示されている。前記受光領域11-a、11-bには、情報記録媒体が連続案内溝を有する場合に、前記案内溝からの回折分布が現われる。従って、図２では、情報記録媒体がディスク状である場合、矢印22の方向が情報記録媒体の半径方向を示している。
【００３４】
図２において、例えば、ディスク状記録媒体について言えば、r を合焦時の検出光束の半径、e を二つの光検出領域の、少なくとも検出光束径より小さい大きさ（幅）、h を円周方向（矢印23と直交する方向）に沿って測った二つの光検出領域の中心の間隔、d を同じ円周方向（矢印22と直交する方向）に沿って測った二つの検出光束の中心の間隔とすれば、r 、h 、d の関係は次式を満足することが好適である。
【００３５】
d-2r ≦ h ≦ d+2r
この上限・下限の場合の光束と光検出領域との位置関係の状態は、それぞれ、図３、図４に示されている。前記位置関係を逸脱すると、ＡＦエラー信号は、その振幅を著しく減少するため、構成部品の設計に当たっては、これを満たすように公差を配分しなければならない。
【００３６】
ＡＦエラー信号は、図２に示すように、光検出領域10-a、10-bからの出力信号を差動演算することにより得られる。詳しく説明すると、まず、二つの光検出領域は、その共通受光面上の光束径が合焦状態では互いに等しく、且つ、二つの光検出領域と二つの光束の位置が対称になるように、調整される。従って、光検出領域10-aに入射する光量と光検出領域10-bに入射する光量とは等しい。しかして、情報記録媒体が対物レンズに対する合焦状態から或る方向にずれるとき、例えば、光検出領域10-a上の光束の光領域11-aの径が小さくなるとすると、光検出領域10-aに入射する光量は増加するため、光検出領域10-aの出力信号は大きくなる。同時に、光検出領域10-b上の光束の光領域11-bの径は大きくなり、光検出領域10-bに入射する光量は減少するため、光検出領域10-bの出力信号は小さくなる。ここで、光検出領域10-aの出力信号と光検出領域10-bの出力信号の差を演算すると次のようになる。
【００３７】
ＡＦエラー信号＝（領域10-bの出力）- （領域10-aの出力）
その結果は負のレベルを示す。また、情報記録媒体が対物レンズに対して合焦状態からずれる方向が、前述とは反対になると、上記演算結果は、正のレベルを示す。以上のように、差動演算したＡＦエラー信号は、合焦時には零、合焦からはずれると、その方向に応じて正または負のレベルを示すため、ＡＦエラー制御に用いることができる。なお、符号13-a、13-bは、それぞれ、光検出領域10-a、10-bに対する演算子としてのプリアンプ、符号15a 、ＡＦエラー信号を得るための演算子としての差動アンプである。
【００３８】
実際には、光検出器として、フォトダイオードなどの半導体を用いることが考えられるので、フォトマスクを用いて、フォトダイオードをシリコン・ウエハ上に形成することで、前記光検出領域を構成することができる。この場合、同一のシリコン・ウエハ上に、両方の光検出領域10-a、10-bを作り込んでしまうので、個別に光検出器を２個、用いなければならない場合に比較して、一つの光検出器の構成だけで済み、部品コストが削減できる。更に、同じシリコン・ウエハ上なので、各光検出領域ごとの受光特性のばらつきも最小限に抑えられ、また、二つの光検出領域の位置精度も、フォトマスクの製作精度で決まるため、非常に高くできる。
【００３９】
更に、上記参考例の構成では、単一の光検出器を、一個所に設置するだけで済むため、取付け部分の形状が単純であり、その加工・組立も簡単である。また、光検出器の調整についても、一個についてのみ、位置調整を行なうだけで良いので、工程が簡略化できる。特に大きな利点として、このような装置で、しばしば問題とされる光検出器と検出光束との位置ずれが、若干、起きたとしても、ＡＦエラー信号の品質に、大きな悪影響をもたらさないことが挙げられる。また、光検出器を光束に対して所定の位置に調整した後、接着剤、ねじ止めなどの手段により、これを固定した場合でも、接着剤の収縮や金属部品の熱膨張、衝撃などの要因で光検出領域の所定の位置に照射されていた筈の光束が、光検出領域の受光面内で横にずれてしまうことがある。しかし、本参考例は、この位置ずれに強い。これは次の理由によるのである。すなわち、二つの光検出領域は、一枚の、同一ウエハ上に形成されているため、それぞれが、別々に動くことはなく、仮に、光検出器のパッケージが位置ずれを起こしても、必ず、二つの光検出領域は、同じ方向に同じ量だけ移動する。従って、二つの光検出領域の出力する信号は、必ず同じ割合で変化し、演算後のバランスが崩れない。その結果、ＡＦエラー信号の振幅が多少変化しても、合焦点を指し示す信号レベルは変わらないのである。この効果は、検出光束側に位置ずれが起きた場合でも、全く同様に作用する。これは、光束がビームスプリッタ7-a を通過する位置がずれても、光検出器の受光面上の二つの光束の照射位置は同じ方向に同じ量だけ移動するため、上記の同じ効果が生ずるためである。
【００４０】
このような本参考例のＡＦエラー信号検出光学系は、光磁気ディスク用光学ヘッドをはじめ、相変化型ディスク、ＣＤなど、様々な光ディスクヘッドのＡＦエラー信号検出光学系に用いることができる。
【００４１】
図５に示す変形例は、光検出器のクリアモールドパッケージ内に、光検出領域10-a、10-bに対応するプリアンプ13-a、13-bを内蔵した構成上の特徴を持っている。ここでは、光検出器としてフォトダイオードなどの半導体を用いることが考えられるので、フォトマスクを用いて、フォトダイオードをシリコン・ウエハ上に形成することで、光検出領域を構成する。その同じシリコン・ウエハ上に、同じ工程で、前述のプリアンプ回路も作り込むことができる。このため、各光検出領域からの出力信号が、光検出器のクリアモールドなどのパッケージ内に作り込まれたプリアンプで増幅された状態で取り出される。このように、同じ一枚のシリコン・ウエハ上にプリアンプ回路を作り込むため、アンプの特性のばらつきを抑えられ、回路の実装スペースを削減できる。
【００４２】
図６に示す変形例は、光検出器のクリアモールドパッケージ内に光検出領域10-a、10-bに対応するプリアンプ13-a、13-b、ならびに、ＡＦエラー信号を得るための差動アンプ15を内蔵した構成上の特徴を持っている。ここでは、図５に示した変形例を更に拡張しており、差動アンプ15もフォトダイオードと同じシリコン・ウエハ上に作り込まれている。従って、図５の場合に対比して、より一層の効果が期待される。なお、内蔵する演算アンプは、差動アンプに限らず、加算アンプでも差しつかえない。図５および図６に示す光束の光領域11-a、11-bは、合焦時の分割光束である。
【００４３】
図７および図８に示す各変形例は、図２に示した光検出器の光検出領域の形状を変えた場合の参考例である。図７に示す参考例では、ディスク状記録媒体について言えば、光検出領域の長さを、半径方向（矢印22）において、合焦時の光束径よりも小さくなるように設定したものである。この例では、光束11-a、11-bに示された斜線部分に、すなわち、情報記録媒体が連続案内溝を有する場合に、案内溝からの回折分布が現われ、光検出領域へ入射する割合が少なくなる。この回折分布は、光スポットが案内溝を横断時に、合焦状態と独立に変動するため、ＡＴエラー信号からＡＦエラー信号へのクロストークとなって、安定なＡＦ制御を妨げるが、図７に示す参考例では、前述の理由から、この影響を低減することができる。
【００４４】
図８に示す参考例では、ディスク状記録媒体について言えば、光検出領域の長さおよび幅を、半径方向（矢印22）および円周方向の二つの方向において、合焦時の光束径よりも小さくなるように設定したものである。この例では、ＡＦエラー信号検知に寄与する光量が、他の例に比較して減少するが、光検出領域の面積を小さくできるため、ノイズの影響を低減できる。特に、光検出器の特性上、ノイズ抑制が強く要求される場合には、この構成を採ると有効である。
【００４５】
図９および図１０に示すのは、光検出器の、光検出領域の大きさとＡＦエラー信号のＳ字カーブの形状との関係を説明するためのものである。例えば、図２に示した光検出器を用いた場合では、図中の矢印22に直交する方向に対応する方向（ディスク状の情報記録媒体について言えば、円周方向）の光検出領域の大きさ（幅）は、合焦時の光束径よりも小さく設定されている。本参考例では、このように、光検出領域の合焦時の光束径よりも小さく設定される方向の大きさ（幅）e は、次式を満たす範囲で設定するのが効果的である。
【００４６】
0.4r ≦ e ≦ 1.6r
なお、図７、図８に示す参考例のように、光束径よりも小さく設定する光検出領域の方向は、必ずしも、図中の矢印22に直交する方向に対応する方向に限られるものではないことは、言うまでもない。
【００４７】
図９に示すのは、光検出領域の小さい方向の大きさ（幅）e を、上式の上限および下限を超える範囲で設定した場合において、そのＡＦエラー信号のＳ字カーブの形状である。ここで明らかなように、第２の従来例で問題となった、図５３にて示した疑似零レベル（疑似的合焦点）が、合焦近傍から除かれている。このため、ＡＦエラー信号の引込み制御時に、制御系が騙されないように工夫する必要がなく、より簡便なＡＦエラー信号引込み制御系で、十分満足する制御ができるようになる。
【００４８】
また、図１０には、光検出領域の大きさ（幅）e を0.4rよりも狭くした場合、および、 1.6r よりも広くした場合に、ＡＦエラー信号のＳ字カーブの形状が、どのように変化するかという傾向が示されている。狭くした場合には、ＡＦエラー信号の検出に寄与する光量が減少するため、ＡＦエラー信号全体が減少するから、電気的に増幅すれば、ノイズが増え、ＡＦ制御が不安定になる。また、合焦点近傍でＳ字カーブの曲がりが現われ、線形領域が狭くなり、これも、ＡＦ制御を不安定にする原因となる。広くした場合には、ＡＦエラー信号の検出に寄与する光量は増えるが、合焦状態から外れて光束径が小さくなった時、光検出領域内に殆どの受光光量が入ってしまうような範囲が広くなる。その結果、図１０に示すように、ＡＦエラー信号のＳ字カーブは、合焦点前後でのピークが無くなるフラットな領域が増加した形状となり、ＡＦ制御が難しくなる。また、合焦点近傍でＳ字カーブの曲がりが現われ、線形な領域が狭くなり、ＡＦ制御を不安定する。このようにして、本参考例における光検出領域の大きさ（幅）についての有効範囲が、おのずと設定される。
【００４９】
次に、前述の図１の光学系を用いて、本発明の第２の参考例（ＡＴエラー信号について）を説明する。なお、光学系の構成は、実質的に同一なので、その相違する部分だけを取り上げ、他の説明を省略する。なお、ここでは、光検出器の二つの光検出領域10-a、10-bは、ＡＴエラー信号検出用の受光領域として用いるのであり、前記光検出器の具体的構成は、図１１ないし図１４に示されている。これらの図で明らかなように、前記光検出領域10-a、10-bは、更に、上下に２分割されている。前記光学系で２分割された合焦時の光束の光領域11-a、11-bは、それぞれ、濃いグレー部分12-aと薄いグレー部分12-bとに分けて図解されている。これらは、情報記録媒体が連続案内溝を有する場合に、光領域11-a、11-bに現われる、案内溝からの回折分布である。従って、情報記録媒体がディスク状である場合、図１１では、矢印23の方向が情報記録媒体の半径方向を示している。
【００５０】
前記部分12-aと12-bとの明るさが異なるのは、実際には、トラッキングがやや外れた状態に相当するが、説明の都合上、このように図示した。同図に示すように、光領域11-aと11-bとは、前記部分12-a、12-bの明暗領域の位置が、トラツクを横断する方向に対して、上下に逆転している。これは、光検出領域10-a、10-bがそれぞれ収束レンズ6 の焦点面の前後に配置されていることに起因する。
【００５１】
今、図１１において、r を合焦時の検出光束の半径、h をトラツクと平行な方向、（ディスク状記録媒体について言えば、円周方向（矢印23と直交する方向））に沿って測った２つの光検出領域の中心の間隔、d をトラツクと平行な方向に沿って測った2 の検出光束の中心の間隔、e をトラツクと平行な方向に沿って測った２つの検出領域の大きさ（幅）とすれば、安定なＡＴエラー信号を得るために、r 、h 、d 、e の関係を、次式を満足するように設定することが好ましい。
【００５２】
0.4r≦ e   (1)
d-2r+e≦ h ≦ d+2r-e   (2)
上式（1）に示す下限よりも光検出領域の大きさ（幅）e が小さくなると、検出される光量が減少し、ＡＴエラー信号の振幅が小さくなり過ぎる。従って、本参考例では上式(1) の範囲に収めることが好適である。この上限に関しては、式（2）にて決まる範囲を勘案することが、より好適である。
【００５３】
図１２および図１３には、２つの光検出領域の間隔h と、２つの検出光束の間隔d とが、上式（1）の上限および下限の場合に、光束と光検知領域との位置関係の状態が、それぞれ、示されている。この距離関係を逸脱すると、ＡＦエラー信号については、その振幅が著しく減少するため、構成部品の設計に当たっては、これを満たすべく公差配分する必要がある。
【００５４】
図１１に示すように、光検出領域10-a、10-bは、それぞれ、２分割された受光部分を有するので、先ず、それぞれ２分割の受光部分の差動演算を行ない、その差動演算出力を、更に、光検出領域10-a、10-bについて差動演算することにより、ＡＴエラー信号を得るのである。これを詳しく説明すると、まず、合焦状態では、２つの光検出領域上の光束径が等しく、また、２つの光検出領域と２つの光束の位置とが対称になるように調整しておく。従って、光検出領域10-aに入射する光量と光検出領域10-bに入射する光量とは等しい。光検出領域10-a、10-bの各受光部分をそれぞれ、P 、Q 、R 、S とし、各受光部分から得られる信号を、それぞれ、IP、IQ、IR、ISとすると、まず、片側の２分割された受光部分毎の差動信号IP-IQ とIR-IS がそれぞれ演算される。図１１ないし図１３に示すように、２つの検出光束の光領域11-a、11-bに現われる、案内溝からの回折分布は、前記部分12-a、12-bに関して、トラツクに平行な方向につき、互いに反転した状態になるため、IP-IQ とIR-IS とは互いに逆相となる。従って、ＡＴエラー信号は、更に、以下の差動演算により得られる。
【００５５】
ＡＴエラー信号= （IP-IQ ）- （IR-IS ）
図１５の（Ａ）および（Ｂ）では、情報記録媒体5 上で光スポットがトラツクを横断する時の、分割された２つの光検出領域から得られるＡＴ信号波形が、それぞれ、概略的に示されている。図１１に示すように、光検出領域10-a、10-bに入射する、それぞれの検出光束の回折分布は、前述のように、トラック横断方向に反転しているので、ここでは波形の位相が逆になる。図１５の（Ｃ）に示されているのは、これら片側の光検出領域からの差信号同志を差動演算して、最終的に得たＡＴエラー信号である。
【００５６】
次に、第１の従来例で示したものと同様な光軸ずれが、本参考例にて生じた場合、従来とは異なる、本参考例の効果について示す。図１４には、位置調整後に２つの入射光束が、光検出領域に対して、同じ方向に相対的にずれた場合の光束と光検出領域との位置関係が示されている。この状態は、検出光束が光検出器に至る前に通過する光学素子、例えば、収束レンズ6 などが、位置調整後に、所定の位置からずれ動くことにより、光束が調整時の位置から移動した場合、あるいは、位置調整後に、光検出器8 が所定の取付け面内で、位置ずれした場合などに相当しており、このような光学系では、比較的起こり易い事態であるといえる。そして、前記状態において、情報記録媒体5 上で光スポットがトラツクを横断する時の２つの分割された光検出領域から得られるＡＴ信号波形が、それぞれ、図１６の（Ａ）および（Ｂ）に概略的に示されている。ここでは、位置ずれを起こした場合の、２分割された光検出領域の差信号に現われるオフセットが、符号をδ1 、δ2 で示されている。図１６（Ｃ）に示すのが、これら片側の光検出領域からの差信号同志を差動演算して最終的なＡＴエラー信号を得たものである。
【００５７】
光検出領域10-a、10-bは、光検出器8 の受光面上に一体に形成されているために、横ずれする場合には、共に同じ方向へ同じ量、位置ずれする。また、これらの光検出領域は、収束レンズの焦点面の前後に、同じ距離ずつ離れているため、光束の方がずれる場合も、光検出領域10-a、10-b上で、２つの光束が、共に同じ方向へ同じ量、位置ずれする。従って、オフセットδ1 、δ2 は同じ量であり、互いに同符号になり、差動演算で相殺され、消失する。
【００５８】
なお、本参考例では、光検出領域の、トラツク横断方向の大きさ（長さ）は、合焦時の検出光束径よりも大きく、トラツクに平行な方向（幅）では、検出光束径よりも（前述の式（1）の範囲で）小さく設定されているが、このように設定すると、光検出領域に対して入射する検出光束のDC光量部分（図１１〜図１３における検出光束の領域12-a、12-bを除く部分）を最小限にでき、また、プッシュプル信号に寄与する部分（検出光束の領域12-a、12-bの部分）を効果的に検出することができ、具合が良い。また、この参考例でも、第１の参考例の変形例で示したような、光検出器のクリアモールドパッケージ内への演算子の組み込みを実現できることは当然である。
【００５９】
図１７は、図１１〜図１３に示した光検出器8 の光検出領域の大きさ、形状を変えた場合の実施態様を示している。
【００６０】
図１７に示す参考例は、今まで示した例と異なり、一つの検出光束に対する２の光検出領域10-a、10-bを、検出光束の径内で、互いに離間して配置している。更に、これら光検出領域の大きさは、情報記録媒体のピット列または案内溝による検出光束の回折分布の領域12-a、12-bよりも、トラツク横断方向（矢印22）およびトラツク平行方向、両方向において、それぞれ小さくなるように設定されている。この参考例では、光検出領域の面積を小さくできるため、ノイズの影響を低減できる。特に、光検出器の特性上、ノイズ抑制が強く要求される場合などには、この構成を採ることが有効である。また、トラツク横断方向の対物レンズの偏心によって、２つの検出光束が光検出器8 の受光面上にてトラツク横断方向に互い違いに移動する時にも、光検出領域が回折分布の領域12-a、12-bからはみ出さない限り、ＡＴオフセットを発生しないという特徴がある。更に、この参考例の場合も、図１４の参考例で述べた場合と同様に、トラツク横断方向の光軸ずれによるＡＴエラー信号オフセットを相殺する効果を有する。
【００６１】
前述の図１の光学系を用いて、本発明の第１の実施例（ＡＦおよびＡＴエラー信号について）を説明する。なお、光学系の構成は、実質的に同一なので、その相違する部分だけを取り上げ、他の説明を省略する。この実施例は、図１８ないし図２０で示されている。ここでは、光検出器の二つの光検出領域10-a、10-bは、ＡＦエラー信号検出用およびＡＴエラー信号検出用の受光領域として用いるのであり、前記光検出器の具体的構成は、前述の第２の参考例（図１１ないし図１３参照）に示されているものと同様である。なお、ここで、矢印23は、光検出器8 の受光面上での、情報トラックと平行な方向（記録媒体がディスク状の場合、その円周方向）に対応する方向を示している。また、演算回路は、各受光部分P、Q、R、S から、各演算子を介して、ＡＦエラー信号およびＡＴエラー信号を取り出せるように構成されている。
【００６２】
次に、この実施例におけるＡＦエラー信号検出の演算手順と検出原理について説明する。ＡＦエラー信号は、図１８に示すように、光検出領域10-a、10-bからの出力信号を差動演算することにより得られる。詳しく説明すると、まず、合焦状態で、光検出器8 の受光面上で２つの光束径が等しく、また、２つの光検出領域10-a、10-bと２つの光束の位置とが対称になるように調整される。従って、光検出領域10-aに入射する光量と光検出領域10-bに入射する光量とは等しい。すなわち、演算回路による演算に基づけば、ＡＦエラー信号=0であり、このＡＦエラー信号レベルにて合焦状態であるとすることができる。
【００６３】
情報記録媒体が対物レンズに対する合焦状態から或る方向にずれるとき、例えば、光検出領域10-a上の光束11-aの径が小さくなるとすると、光検出領域10-aに入射する光量が増加するため、光検出領域10-aの出力信号は大きくなる。一方、同時に、光検出領域10-b上の光束11-bの径が大きくなり、光検出領域10-bに入射する光量が減少するため、光検出領域10-bの出力信号は小さくなる。ここで、光検出領域10-aの出力信号と光検出領域10-bの出力信号との差を、次式のように演算する。
【００６４】
AFエラー信号＝（IP+IQ ）- （IR+IS ）
その結果は、正のレベルを示す。また、対物レンズに対する合焦状態から情報記録媒体が位置ずれる方向が反対になると、上記演算結果は負のレベルを示す。以上のように、差動演算したＡＦエラー信号は、合焦時には零、合焦から外れると、その方向に応じて、正または負のレベルを示すため、ＡＦエラー制御に用いることができる。
【００６５】
上記演算により、対物レンズと情報記録媒体とが連続的に焦点ずれする際に得られるＡＦエラー信号のＳ字カーブは、図９に示す通りである。図から明らかなように、従来例で問題として指摘した、図５３に示した疑似零レベル（疑似的合焦点）は、合焦近傍から除かれている。このため、ＡＦ引込み制御時に、制御系がこの疑似的合焦点を避けるよう工夫する必要がなく、より簡便な制御系の構成で済む。
【００６６】
次に、この第１の実施例におけるＡＴエラー信号検出の演算手順と検出原理について説明する。既に第２の参考例で述べているように、ＡＴエラー信号は、次の差動演算によって得られる。
【００６７】
ＡＴエラー信号= （IP-IQ ）- （IR-IS ）
その結果、第２の参考例で得たような信号波形（図１６参照）が得られる。そして、図１８において、g を２つの光検出領域の、合焦時の検出光束径よりも小さい方向の大きさ（幅）、r を合焦時の光検出領域での検出光束の半径、e を矢印25の方向に沿って測った２つの光検出領域の大きさ（幅）、h を矢印25の方向に沿って測った２つの光検出領域の中心点間の間隔、d を矢印25の方向に沿って測った２つの検出光束の中心の間隔とすると、ここでの g、r 、h 、d 、e の関係は、次式を満足することが好適である。
【００６８】
0.4r≦ g ≦ 1.6r   （3）
d-2r+e≦ h ≦ d+2r-e   (4)
上式(3) は、良好なＡＦエラー信号のＳ字カーブを得るための、光検出領域10-a、10-bの大きさを規定するものである。図１８に示す実施例において、光検出領域の検出光束径よりも小さい方向の大きさg を、上式(3) の上限を上まわる状態、および、下限を下まわる状態に設定した時、ＡＦエラー信号のＳ字カーブの形状がどのように変化するかという点は、既に、図１０で示した通りである。下限を下まわる状態では、ＡＦエラー信号の検出に寄与する光量が減少するため、符号26で示すＳ字カーブのように、ＡＦエラー信号全体が減少し、これを電気的に増幅すればノイズが増え、ＡＦ制御が不安定になる。また、合焦点近傍でＳ字カーブの曲がりが現われ、線形領域が狭くなる。これも、ＡＦ制御を不安定にする原因である。一方、上限を上まわる状態では、ＡＦエラー信号の検出に寄与する光量は増えるが、情報記録媒体が合焦状態から外れて、片側の光束径が小さくなった時、光検出領域内に殆どの光量が入ってしまうような焦点ずれの範囲が広くなる。
【００６９】
その結果、図１０の符号27に示すように、ＡＦエラー信号のＳ字カーブの形状は、合焦点前後でのピークが無くなるフラットな領域が広く現われ、制御が難しくなる。また、合焦点権謀でＳ字カーブの曲がりが現われ、線形な領域が狭くなり、ＡＦ制御を不安定にする。これは、図９に示す理想的なＡＦエラー信号のＳ字カーブと比較すると解り易い。
【００７０】
式(3) に示す下限を下まわる状態には、検出される光量が減少することにより、ＡＴエラー信号の振幅も低く成り過ぎる。従って、安定したＡＴエラー信号の検出の観点からも、この範囲内に条件を設定するのが好ましい。
【００７１】
上式(4) の上限・下限の場合の光束と光検知領域との位置関係の状態は、それぞれ、図１９および図２０に示されている。前記位置関係を逸脱すると、ＡＦエラー信号、ＡＴエラー信号は、振幅が減少するため、構成部品の設計に当たっては、これを満たすように配慮するのが好ましい。なお、図１８において、13は各受光領域P 、Q 、R 、S に対するプリアンプ、14-a、14-bはＡＦエラー信号を得るための加算アンプ、15はＡＦエラー信号を得るための差動アンプ、また、符号15-a、15-bはＡＴエラー信号を得るための差動アンプ、15' もＡＴエラー信号を得るための差動アンプである。
【００７２】
前記実施例の構成では、第１の参考例で述べているのと同様な、種々の効果が発揮される。この点は、重複するので、説明を省略する。また、ＡＴエラー信号に関しても、第２の参考例に述べられているような作用効果が達成される。すなわち、ＡＴエラー信号の検出に関して最も問題となるのは、既に述べたように、従来例にて問題点として指摘したＡＴエラー信号のオフセット（図５４参照）である。これは、主として、光検出器と検出光束とがトラツク横断方向に相対位置ずれを起こした場合に発生する。因みに、トラツクと平行な方向への位置ずれは、光検出領域の分割線方向に検出光束が移動するだけなので、ＡＴエラー信号のオフセットは発生しない。これが原因で、大きな問題となる場合が少ない。
【００７３】
光検出器と検出光束のトラツク横断方向の相対位置ずれが、本実施例にて生じた場合、既に、第２の参考例で述べたと同様に、具合の良い結果をもたらす。すなわち、図１８において、位置調整後に、光検出領域に対して相対的に２つの入射光束が同じ方向にずれた場合、例えば、検出光束が光検出器に至る前に通過する光学素子、収束レンズ6 などが、位置調整後に所定の位置から動くことにより光束が調整時の位置から移動した場合、あるいは、位置調整後に光検出器8 が取付け面内でずれた場合など、この光学系では比較的起こり易いケースであるが、この状態において、情報記録媒体5 上で光スポットがトラツクを横断する時、２つの光検出領域から得られるＡＴエラー信号波形は、図２１のようになる。ここでは、符号δ1 、δ2 で、位置ずれを起こした場合の、各光検出領域の差信号に現われるオフセットを示している。また、図２１の（Ｃ）には、これら片側の光検出領域からの差信号同士を差動演算して得た、最終的なＡＴエラー信号が示されている。
【００７４】
図２２および図２３は、第１の参考例の場合（図５および６参照）と同様に、光検出器のクリアモールドパッケージ内に受光領域10-a、10-bに対するプリアンプ13などを内蔵した場合を例示している。ここでの作用効果は、第１の参考例で得られていることと同様である。また、図２４および図２５には、光検出領域の大きさ、形状を変えた変形例を示している。
【００７５】
図２４に示す実施例では、各光検出領域の大きさを、情報トラツクと平行な方向（矢印23）において、合焦時の光束径よりも小さくなるように、また、情報トラツク横断方向（矢印22）において、情報記録媒体のピット列または案内溝による検出光束の回折分布の領域12-a、12-bよりも小さくなるように、それぞれ条件を設定し、各検出光束の領域12-a、12-bに対応する光検出領域を、検出光束径内で互いに離間して配置したものである。この例では、ＡＦ、ＡＴエラー信号の検知に寄与する光量が減少するが、光検出領域の面積を小さくできるため、ノイズの影響を低減できる。特に、光検出器の特性上、ノイズ抑制が強く要求されるなどの場合は、この構成を採ると有効である。また、この実施例においては、図１８の実施例で述べていることと同様に、トラツク横断方向の光軸ずれによるＡＴエラー信号のオフセットを相殺する効果を有することは言うまでもない。同じく、対物レンズのトラツク横断方向の偏心によって、２つの検出光束が検出器の受光面上にて、トラツク横断方向に互い違いに移動するときにも、光検出領域が、回折分布の領域12-a、12-bから、はみ出さない限り、ＡＴオフセットを発生しない。
【００７６】
図２５に示す実施例では、光検出領域を、情報トラツク横断方向（矢印22）において、合焦時の光束径よりも小さくなるように設定している。この例では、図を見てもわかるように、検出光束11-a、11-bの回折分布の領域12-a、12-b、すなわち、情報記録媒体のピット列または案内溝からの回折分布が、光検出領域へ入射する割合が少なくなる。既に述べたように、この回折分布は、光スポットが案内溝を横断する時に、合焦状態と独立に変動するため、ＡＴエラー信号からＡＦエラー信号へのクロストークとなって、安定なＡＦ制御を妨げるという事情を解決する。すなわち、この実施例では、前述の理由から、この影響を低減することができるのである。
【００７７】
図２６は、前述の第１、第２の参考例及び第１の実施例について、それぞれ、適応できる光学系の別の実施態様を示している。ここでは、光源である半導体レーザ1 から発した光束は、コリメータレンズ2 により平行な光束に変えられ、ビームスプリッタ3 によって偏向され、対物レンズ4 に至り、ここで、情報記録媒体5 の受光面上へ収束され、光スポットを形成する。そして、情報記録媒体5 で反射された光（検出光束）は、再度、対物レンズ4 、ビームスプリッタ3 を経た後、収束レンズ6 を通過し、収束光束となる。更に、光束は、ビームスプリッタ7-a で反射光束と透過光束とに分割される。分割された光束のうち、反射光束はビームスプリッタ7-a に対して別途に設けられた反射面7-b にて、再度、反射・偏向され、そして、その反射光束および前記透過光束は、同一の方向へと射出される。二つの収束光束は、それぞれ、収束レンズの焦点面からそれぞれ等しい距離だけ、互いに逆方向にずれた位置に、受光面が対応するように置かれた、焦点誤差信号検出のための光検出器8 に、その受光面上で空間的に離間した状態で、入射する。収束レンズ6 を経てビームスプリッタ7-a へ到る光路中に配置されたビームスプリッタ14にて分岐された光束は、光検出器15の受光面に至り、ここで、ＡＴエラー信号、情報再生信号として検出される。なお、前記光検出器8 を情報信号の再生にも用いることが可能である。
【００７８】
図２７は、前述の第１、第２の参考例及び第１の実施例について、それぞれ、適応できる光学系の、更に別の実施態様を示している。ここでは、特に、光磁気信号検出系を装備している。すなわち、光源である半導体レーザ1 から発した光束は、コリメータレンズ2 により平行な光束に変えられ、ビームスプリッタ3 によって偏向され、対物レンズ4 に至り、ここで、情報記録媒体5 の記録面上へ収束され、光スポットを形成する。情報記録媒体5 で反射された光（検出光束）は、再度、対物レンズ4 、ビームスプリッタ3 を経た後、収束レンズ6 を通過し、収束光束となる。更に、光束は、ビームスプリッタ7-a で、反射光束と透過光束とに分割される。分割された光束のうち、反射光束はビームスプリッタ7-a に対して別途に設けられた反射面7-b で、再度、反射・偏向される。そして、反射光束と透過光束とは、同一の方向へと射出される。二つの収束光束は、それぞれ、収束レンズの焦点面からそれぞれ等しい距離だけ、互いに逆方向にずれた位置に受光面を対応するように置かれた、焦点誤差信号検出のための光検出器8 に、その受光面上で空間的に離間した状態で、入射する。収束レンズ6 を経てビームスプリッタ7-aへ到る光路中に配置されたビームスプリッタ16によって分岐された光束は、ビームスプリッタ17にて、更に分岐され、光検出器19に受光され、ＡＴエラー信号として検出され、また、もう一方の光束は、半波長板20を経た後、偏光ビームスプリッタ18にて分割され、光検出器21-a、光検出器21-bにて、受光される。そして、各光検出器21-a、21-bから取出した光磁気信号を、所要の演算回路を経て、差動検出するのである。
【００７９】
図２８には、本発明の光学系の他の実施態様が示されている。特に、本実施例では、コリメータレンズのない有限光学系が構成されている。ここでは、光源である半導体レーザ1 から発した光束は、ビームスプリッタ3 によって偏向され、対物レンズ4 に至り、ここで、情報記録媒体5 の記録面上へ収束される。情報記録媒体5 で反射された光（検出光束）は、再度、対物レンズ4 を経た後、ビームスプリッタ7-a で、反射光束と透過光束とに分割される。分割された前記光束のうち、反射光束は、ビームスプリッタ7-a に対して別途に設けられた反射面7-bにて、再度、反射・偏向される。そして、反射光束と透過光束とは、同一の方向へと射出される。二つの収束光束は、それぞれ、対物レンズの像側の焦点面からそれぞれ等しい距離だけ、互いに逆方向にずれた位置に受光面が対応するように置かれた、焦点誤差信号検出のための光検出器8 に、その受光面上において空間的に離間した状態で、入射する。
【００８０】
図２９には、本発明の光学系の他の実施態様が示されている。本実施例でも、コリメータレンズのない有限光学系が構成されており、ＡＴエラー信号検出光学系を含めている。ここでは、光源である半導体レーザ1 から発した光束は、ビームスプリッタ3 によって偏向され、対物レンズ4 に至り、ここで、情報記録媒体5 上へ収束される。情報記録媒体5 で反射された光（検出光束）は、再度、対物レンズ4 を経た後、ビームスプリッタ7-a で、反射光束と透過光束とに分割される。分割された光束のうち、反射光束は、ビームスプリッタ7-a に対して別途に設けられた反射面7-b によって、再度、反射・偏向され、また、反射光束と透過光束とは、同一の方向へと射出される。二つの収束光束は、それぞれ、対物レンズの像側の焦点面からそれぞれ等しい距離だけ、互いに逆方向にずれた位置に受光面が対応するように置かれた、焦点誤差信号検出のための光検出器8 に、その受光面上で空間的に離間した状態で、入射する。光束がビームスプリッタ3 を経てビームスプリッタ7-a へ到る光路中には、ビームスプリッタ16が配置されており、このビームスプリッタ16にて分岐された光束は、光検出器19に入射される。そして、情報再生信号が検出される。なお、光検出器8 は、情報信号再生にも用いることが可能である。
【００８１】
図３０には、本発明の光学系の他の実施態様が示されている。ここでは、これまで示してきた光学系と異なり、ＡＦエラー信号検出光学系は、二つに分割された検出光束を、光源と同じ方向へ射出するように、配置・構成されている。この場合には、光源を取付けているのと同じ方向から光検出器の調整が出来る。従って、装置全体の設計上の制約などで、光検出器が取付けられる方向に制限が加わる場合などでも、何ら新たな部品を追加することなく、その配置を変更できることを示唆している。他の点は、図１と同様なので、その構成、機能上の説明は省略する。
【００８２】
図３１および図３２に示すのは、図１の実施態様を用いて、ＡＦエラー信号、ＡＴエラー信号を検出する本発明の実施例において、併せて、ＭＯ信号の検出を行なう新たな実施例である。この実施例で、図１の実施態様と相違する点は、収束レンズ6 を通過した収束光束が、偏光ビームスプリッタ7-a で、互いに直交する面内で振動する直線偏光成分である反射光束と透過光束に分割され、しかも、偏光ビームスプリッタ7-a が、光源1 からコリメータレンズ2 へ至る光路と収束レンズ6 の光軸とが形成する面に対して、45゜の角度をなしていることである。これは、ＭＯ信号を差動検出するために、半波長板20を用いて検出光偏波面を45度、回転させる方式（図３３参照）にしても、同じ機能が得られる。本実施例では、偏光ビームスプリッタ7-a の方を45度、回転配置することで、半波長板を省略し、部品数を削減している。本実施例では、偏光ビームスプリッタ7-a は、収束光束を受け入れるので、従来の場合と比較して、これを小さくできるため、偏光ビームスプリッタを45度、回転配置した組立構造を採用しても、検出光学系が著しく大きくなることはなく、実現できるのが特色である。
【００８３】
この実施例において、光検出器8 は、クリアモールドパッケージ形状である。なお、クリアモールドパッケージは、図３４に示すように、２つの光検出領域の配置にならって、45度、傾けた配置になっているが、適当な大きさのモールドパッケージを用いれば、必ずしも、モールドパッケージ自体を45度、傾けて配置する必要はなく、中の光検出領域の配置のみ傾くように構成すれば、何等、差しつかえない。なお、図中、符号9 で示すのは、フォトダイオードチップである。フォトダイオードチップ9 上に形成された光検出領域10-a、10-bは、それぞれ、２分割された光束に対するＡＦ、ＡＴエラー信号、ＭＯ信号検出用の受光領域であり、この実施例では、光検出領域10-a、10-bは、それぞれ、４分割されている。合焦時の光束11-a、11-bには、それぞれ、濃いグレー部分12-aと薄いグレー部分12-bとが図示してあるが、これは、情報記録媒体が連続案内溝を有する場合に、検出光束に現われる案内溝からの回折分布である。従って、図３４では、矢印22の方向が検出器面上での情報トラツク横断方向、即ち、ディスク状の情報記録媒体に対応する場合では、記録媒体の半径方向に対応する方向を示している。同時に、矢印22と直交する方向を矢印23で示す。矢印23は、検出器8 の受光面上での情報トラツクと平行な方向、ディスク状記録媒体について言えば、円周方向に対応する方向を示している。
【００８４】
図において、領域12-aおよび12-bの明るさが互いに異なるのは、実際には、トラッキングがやや外れている状態に相当するが、説明の都合上、このように示している。
【００８５】
次に、この実施例のＡＦエラー信号検出の演算手順と検出原理について説明する。ここでは、第１の実施例の場合と異なり、光検出領域10-a、10-bの、各分割受光部分P、Q、R、S が、ＡＦエラー信号検出のための受光領域であり、この出力信号に所定の演算を施すことにより、ＡＦエラー信号が得られる。詳しく説明すると、まず、合焦状態で、光検出器の受光面上の光束径が等しく、また、２つの光検出領域と２つの光束の位置とが対称になるように、調整される。従って、光検出領域10-aの受光部分P、Q に入射する光量と、光検出領域10-bの受光部分R、S に入射する光量とは等しい。そして、第１の実施例の場合のように、演算回路を用いた演算に基づいて、ＡＦエラー信号を求めるが、ＡＦエラー信号=0であり、このAFエラー信号レベルにて、合焦状態である。
【００８６】
情報記録媒体が対物レンズに対する合焦状態から或る方向にずれるとき、例えば、光検出領域10-a上の光束11-aの径が小さくなるとすると、光検出領域10-aの受光部分P、Q に入射する光量が増加するため、光検出領域10-aの出力信号が大きくなる。一方、同時に、光検出領域10-b上の光束11-bの径が大きくなり、光検出領域10-bの受光部分R、S に入射する光量が減少するため、光検出領域10-bの出力信号は小さくなる。ここで、光検出領域10-aの出力信号と光検出領域10-bの出力信号とに、演算回路に示す所定の演算を施すと、次のようになる。
【００８７】
AFエラー信号＝（IP+IQ ）- （IR+IS ）
その結果は正のレベルを示す。また、情報記録媒体が対物レンズに対する合焦状態からずれる方向が反対になると、上記演算結果は負のレベルを示す。以上のように、差動演算したＡＦエラー信号は、合焦時には零、合焦から外れると、その方向に応じて、正または負のレベルを示すため、ＡＦエラー制御に用いることができる。その効果は、既に、第１の実施例で説明した通りである。
【００８８】
この実施例のＡＴエラー信号検出の演算手順と検出原理とは、既に、第１の実施例で説明した場合と同様である。従って、この点についての説明は、重複を避けるため、省略する。
【００８９】
次に、ＭＯ信号検出の演算手順と検出原理について説明する。良く知られるように、通常のＭＯ信号差動検出の方法は、以下に述べる通りである。すなわち、情報記録媒体からの検出光束は、磁気光学効果により、記録媒体に記録された情報に応じて、その偏光方向が、光源を発した時の偏波面に関して、対称的に微小角度回転している。そこで、光源を発した時の偏波面に対応する方向に対して45度の角度をなすように検光子を配置し、検出光束を、互いに直交する２つの偏光成分に分ける。この分割光束の光量を信号に変換し、その差を演算すれば、同相ノイズをキャンセルした品質の良い情報再生信号が得られる。
【００９０】
そこで、本実施例では、前述のＡＦ、ＡＴエラー信号を検出するために、２つに分離された検出光束11-a、11-bの光量を信号に変換し、その差を演算し、同相ノイズをキャンセルした品質の良い情報再生信号を得るのである。これは、偏光ビームスプリッタ7-a の入射平面が、光源を発する偏波面に対応する方向に対して45度の角度をなすように配置されているため、光検出領域10-a、10-bに入射する２つの光束が、互いに直交する２つの偏光成分となるからである。光検出領域10-a、10-bの各受光部分を、図３４に示すように、P、Q、R、S、およびΥ、 Φ、 Ψ、Ωとし、各受光部分から得られる信号を、それぞれ、IP、IQ、IR、IS、およびIΥ、I 、I Ψ、I Ωとすると、まず、片側の４分割された受光部分全ての和信号［IP+IQ+I Υ+IΦ］と［IR+IS+I Ψ+IΩ］とをそれぞれ演算し、次に、それぞれの和信号の差を演算することにより、次式でＭＯ信号が得られる。
【００９１】
ＭＯ信号= （IP+IQ+I Υ+IΦ）- （IR+IS+I Ψ+IΩ）
本実施例に示す構成を採ることにより、２つに分割された検出光束11-a、11-bの光量全てをＭＯ信号再生に使用することができるため、従来例の問題点に指摘したように、検出光束の一部を捨ててしまうことがなく、ノイズに対して有利である。
【００９２】
また、本実施例で、２つに分割された検出光束11-a、11-bの光量の全てをＭＯ信号再生に使用することは、更に、以下に述べるような効果をもたらす。すなわち、ＡＦ、ＡＴエラー信号検出用の光検出器と、ＭＯ信号検出用の光検出器とを共用する場合、特に、本実施例に示すように、ＭＯ信号の差動検出を行なう２つの光検出領域を共にＡＦ、ＡＴエラー信号検出にも用いる場合では、ＭＯ信号とＡＦ、ＡＴエラー信号とが互いに干渉するのを防ぐための工夫が必要である。周知の通り、記録情報の磁気光学効果による偏光面の反転によって、２の光検出器の出力は、互い違いに変動するから、これを差動演算することにより、ＭＯ信号を検出することができる。前記偏光面の反転による２つの光検出領域の出力の反転はＡＦ、ＡＴエラー信号にもオフセットとなり得るが、実用上はＭＯ信号の帯域はＡＦ、ＡＴエラー信号のそれに比較して高いため、各信号の帯域分離により干渉を避けることが可能である。
【００９３】
一方、磁気光学的な情報記録媒体に特有の問題として、ＭＯ信号のインバランスがある。これは、情報記録媒体の複屈折特性などの局所的な分布により、記録情報による高い周波数域での、２つに分割された検出光束の強度のバランスの変化に対して、バイアス的な低周波の変化が加算されることである。これを更に詳述すると、記録情報による偏光面の回転は信号記録周波数で反転するが、情報記録媒体の局所的ばらつきによる偏光面の回転は、記録情報による反転に比較して非常に低い周波数であるため、あたかも、ＤＣバイアス的に変化が現われるのである。これはＡＦ、ＡＴエラー信号の帯域に混入する場合があり、その影響としては、２つの光検出領域の出力がバランスを崩すため、ＡＦエラー信号のオフセットとなる。すなわち、本来は、焦点ずれが生じた場合、２つの検出領域上での光束径が変わるため、内側の検出領域に入射する光量がバランスを崩すのに対して、２つの分割光束の光量比が、その光束が合焦状態であるにも拘らず、前述の原因により変化した場合でも、内側の検出領域に入射する光量のバランスが崩れてみえ、その結果、何れが原因かを、内側の検出領域だけの出力から区別できないのである。
【００９４】
ところが、２つの光検出領域へ至る、それぞれの光束の全光量を検知していれば、光量のインバランスと光束径変化とを区別することができる。具体的には、例えば、ＡＦエラー信号検出のための信号演算手順を、次式を行なうように、２分割された光束の光量変動成分を規格化すれば良い。
AFエラー信号＝（IP+IQ ）/ (IP+IQ+IΥ+IΦ)- (IR+IS)/ (IR+IS+IΨ+IΩ)
図３５に示すのは、光検出器のクリアモールドパッケージ内に光検出領域10-aおよび10-bに対するプリアンプ13を内蔵した場合の例である。光検出器としてはフォトダイオードなどの半導体を用いることが考えられるので、フォトマスクを用いて、フォトダイオードの受光領域をシリコン・ウエハ上に形成する。なお、この実施例では、その同じシリコン・ウエハ上に、同じ工程で、プリアンプ回路をも作り込む。各光検出領域からの出力信号は、光検出器のクリアモールドなどのパッケージ内に作り込まれたプリアンプ13で、増幅され、その上で取り出すことができる。この結果、同じ1 枚のシリコン・ウエハ上にプリアンプ回路を作り込むため、アンプの特性のばらつきを抑えられ、更に、回路の実装スペースを削減できる。
【００９５】
図３６に示すのは、光検出器のクリアモールドパッケージ内に光検出領域10-aおよび10-bに対するプリアンプ13を始めとして、ＡＦ、ＡＴエラー信号、ＭＯ信号を得るための各演算アンプ14、15も内蔵した事例である。この例は、図３５に示した例を更に拡張したもので、差動アンプをもフォトダイオードの同じシリコン・ウエハ上に作り込んでいる。これにより、前例に比較して、より一層の集積効果が期待される。なお、図３５、図３６の両方共に、符号11-a、11-bは、合焦時の分割された２つの光束を示している。ここでの、クリアモールドパッケージ内に各アンプを内蔵する方式は、以下に示す光検出器の更なる実施例の場合でも全く同様に実施できる。
【００９６】
図３７に示すのは、本発明の、更に別の実施例による光学系である。本実施例では、検出光束の偏光面を半波長板20を用いて45゜回転させることにより、光源から光束が発する光路および検出光光路が形成する平面と、偏光ビームスプリッタ7-a にて分離される光束が形成する平面とを、同一面上に配置することができる。その結果、更に装置の薄型化が可能になる。
【００９７】
図３８は、図３７に示される光学系に対応する光検出器および入射光束の概略図である。図示のように、トラツク横断方向の光検出器パッケージの大きさが小さくできるため、これを装置の厚さ方向に設定することにより、装置の薄型化に寄与する。また、図３９に模式的に示すのは、図３８の光検出器において、検出器と検出光束がトラツク横断方向に相対的に変位した事例である。この場合においても、ＡＴエラー信号波形は、図１６に示すように、差動演算後のＡＴエラー信号のオフセットを相殺する効果がある。
【００９８】
図４０、図４１に示すのは、図３７に示した光検出器の検出領域の形状を変えた実施例である。勿論、これらは、図３１のような、半波長板を用いない光学系と組み合わせ、図３４に示したような配置で用いることも可能である。図４０に示す実施例では、ＡＦ、ＡＴエラー信号を検出するための光検出領域の大きさを、情報記録媒体の案内溝による検出光束の回折分布の領域12-a、12-bよりも小さくなるように設定し、１つの検出光束に対する２つの光検出領域を、検出光束の径内で、互いに離間して、配置したものである。なお、この実施例では、ＡＦ、ＡＴエラー信号の検知に寄与する光量が減少するが、光検出領域の面積を小さくできるため、ノイズの影響を低減できる。特に、光検出器の特性上、ノイズ抑制が強く要求されるなどの場合は、この構成を採ると有効である。また、図３１、図３２の実施例で述べた場合と同様に、トラツク横断方向の光軸ずれによるＡＴエラー信号のオフセットを相殺する効果を有することは言うまでもなく、対物レンズのトラツク横断方向の偏心によって、２つの検出光束が検出器の受光面上にて、トラツク横断方向に互い違いに移動する時にも、光検出領域が回折分布の領域12-a、12-bからはみ出さない限り、ＡＴオフセットを発生しないという特徴がある。また、ＡＦ、ＡＴエラー信号を検出するための光検出領域を取り囲む形で、検出光束の径よりも大きな受光領域を設け、それぞれの検出光に対して、前記ＡＦ、ＡＴエラー信号を、光検出領域と、それを取り囲む領域との出力の和で求め、その差動演算によって、ＭＯ信号検出を行うことができる。
【００９９】
図４１に示す実施例では、ＡＦ、ＡＴエラー信号を検出するための光検出領域を、情報トラツク横断方向（矢印22）において、合焦時の光束径よりも小さくなるように設定している。この例では、図を見てもわかるように、検出光束11-a、11-bの回折分布の領域12-a、12-b、即ち、情報記録媒体のピット列または案内溝からの回折分布が、光検出領域へ入射する割合が少なくなる。この回折分布は、案内溝の横断時に、合焦状態とは独立に変動するため、通常、ＡＴエラー信号からＡＦエラー信号へのクロストークとなって、安定なＡＦ制御を妨げるが、この実施例では、前述の理由から、この影響を低減することができる。また、ＡＦ、ＡＴエラー信号を検出するための光検出領域をトラツク横断方向から挟む形で、別途に受光領域を設け、ＡＦ、ＡＴエラー信号を、検出領域とそれを挟む領域との出力の和で求め、その差動演算によって、ＭＯ信号検出を行える。
【０１００】
図４２に示すのは、本発明の更に別の実施例である。本実施例では、コリメータレンズのない有限光学系の構成で、本発明を実施している。ここでは、先の実施例（図３１参照）とは異なり、半波長板20を備えていない。図４２において、光源である半導体レーザ1 から発した光束は、ビームスプリッタ3 によって偏向され、対物レンズ4 に至り、情報記録媒体5 の記録面上へ収束される。情報記録媒体5 で反射された光（検出光束）は、再度、対物レンズ4 を経た後、ビームスプリッタ7-a で、反射光束と透過光束とに分割される。前記ビームスプリッタ7-a は、その入射平面が光源を発した光束の偏波方向に対して45゜回転して配置されている。そこで、分割された光束のうち、反射光束がビームスプリッタ7-a に別途に設けられた反射面7-b にて、再度、反射・偏向されることで、反射光束と透過光束とは、同一の方向へと射出される。２つの収束光束は、それぞれ、対物レンズの像側の焦点面から、光軸に沿って、それぞれ、等しい距離だけ、互いに逆方向にずれた位置に置かれた、ＡＦ、ＡＴエラー信号、ＭＯ信号検出のための光検出器8 の受光面に、空間的に離間した状態で、入射する。
【０１０１】
また、図３３に示す実施例では、半波長板20が備えられている。ここでは、特に、情報記録媒体5 で反射された光（検出光束）は、対物レンズ4 を経た後、半波長板20にて偏波方向を45゜回転され、それから、ビームスプリッタ7-a で反射光束と透過光束とに分割される。従って、ビームスプリッタ7-a は、これによって、２つに分離される光束を含む面と、光源を発する光束および検出光束の形成する面とが同一平面内になるように配置されるから、装置の薄型化に役立つ。
【０１０２】
図４３に示すのは、本発明の更に別の実施例である。本実施例では、先述の実施例（図３０参照）において、半波長板24を用いて検出光束の偏光方向を45゜回転させ、ＡＦ、ＡＴエラー信号、ＭＯ信号検出光学系の配置・構成を、２つに分割された検出光束を光源と同じ方向へ射出するように、工夫したものである。この場合には、光源を取付けているのと同じ方向から光検出器の調整ができる。また、他に装置全体の設計上の制約などで、光検出器を取付ける方向に、かなりの制限が加わる場合などでも、容易に配置を変更できることを例示している。
【０１０３】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したようになり、ＡＦエラー検出、ＡＴエラー検出、あるいは／および、ＭＯ信号検出について、以下のような効果が得られる。
（１）光検出器の位置ずれ（ＡＦエラー信号検出についてはトラック平行方向、ＡＴエラー信号検出についてはトラック横断方向）に強い。即ち、位置調整後に光検出器と入射光束との位置関係が、温度的、機械的な外乱に因って変化した場合でも、光検出器の受光面上で二つの検出光束が同じ方向に移動する形となり、共通受光面上の二つの検出領域からの信号は、互いにバランスの崩れを相殺するので、結果として、ＡＦエラー信号に影響しにくく、ＡＦ制御特性の安定な装置を供給できる。また、二つの検出領域からの、互いに逆相のプッシュプル信号を差動演算して、ＡＴエラー信号の振幅を増倍する際に、オフセットが相殺され、消滅するので、ＡＴ制御特性（所謂、トラッキング特性）の安定した装置を供給できる。
（２）光検出領域の置かれる単一の受光面は、二つの光束のうち、一方が収束レンズの焦点前、他方が焦点後に相当する位置に配置されるため、ＡＦエラー信号のＳ字カーブが疑似合焦レベルを示すポイントを、真の合焦点の近傍から消去することができるため、ＡＦ引込み制御時に、複雑な制御が不要で、コストダウンになる。
（３）この装置では、検出光束を、収束光束に変えてから、光束を分割するために、分割手段を通過する際の光束径が小さくなる。従って、分割手段の大きさを小さくすることができ、ひいては、光学系の小型化に寄与する。
（４）分割された二つの光束が、互いに異なる光路長を経た後、略同じ方向に射出するように、前記分割手段を構成できるので、単一の受光面内で二つの光束を受光できるため、光検出器の取付けに大きな場所をとらず、光学系の小型化に寄与する。
（５）ＡＦエラー信号を検出する二つの光検出領域は、同一受光面内で、しかも、近接して配置させることができるので、一つのパッケージに納めることが可能であり、光検出器およびその周りの構成部品の部品コストを安くすることができる。
（６）二つの光検出領域を近接して同一のチップ上に構成できるから、特性のばらつきが少なくて済み、信号バランスなどに影響が無くなる。
（７）二つの光検出領域を近接して同一のチップ上に構成できるから、検出領域の間隔精度などをフォトマスクの精度で決める製作方法を採用した場合、非常に高い位置精度が実現できる。
（８）ＡＦエラー検出系、あるいは、ＡＴエラー検出系に関して、一個の光検出器パッケージの取付け位置を調整するだけで、組立が済むので、調整コストを低減できる。
（９）光検出器の二つの光検出領域は、ＡＦエラー信号検出に関与する限り、一つの光束に対して実質的に一つの受光領域であるため、プリアンプ、演算アンプの数が少なくて済み、信号品位、コストの面から有利である。
（１０）ＡＴエラー信号検出に関しては、二つの光検出領域からのＡＴエラー信号が差動演算した後、使用されるため、ＡＴオフセット以外に、情報記録媒体に起因する検出光量に重なる雑音成分も、同時に除去されるという副次的効果が得られ、光軸ずれの時以外にも、雑音の少ないＡＴエラー信号を供することができて有利である。
（１１）光検出器のシリコン・ウエハ上に、直接、プリアンプ、演算アンプを作り込むことができ、アンプ特性の均一化、光検出器とアンプの一体化による実装面積削減が可能で、装置の小型化ができ、量産時には、ディスクリートな部品構成でアンプまわりを構成する場合よりも、コストダウンできる。
（１２）二つの検出光束は、いずれも収束レンズの近軸領域を中心に通過する構成であるため、レンズの周辺を用いることによる収差の悪影響を受けない。
（１３）トラツクと平行な方向に沿って測った２つの検出領域の大きさ（長さ）をe 、合焦時の検出光束の半径をr とすると、0.4r≦ eを満足するように設定することにより、ＡＴエラー信号の振幅が小さくなり過ぎるのを避けることができ、良好なＡＴエラー信号の振幅を得ることができる。
（１４）合焦時の検出光束の径より小さい方向の光検出領域の大きさ（長さ）をg 、合焦時の検出光束の半径をr とすると、0.4r≦ g ≦ 1.6rを満足するように設定することにより、ＡＦエラー信号のＳ字カーブの形状、特に、合焦点前後の線形性、引込み範囲の両端のピークなどを良好に保つことができる。また、ＡＴエラー信号の振幅が小さくなり過ぎるのを避け、良好なＡＦ、ＡＴエラー信号の振幅を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＡＦ、ＡＴエラー信号検出などに対応する参考例を説明するための光学ヘッドの光学系の概略構成図である。
【図２】ＡＦエラー信号検出について光検出器およびその検出回路を示す概略構成図である。
【図３】上記光検出器と検出光束の配置条件を説明するための説明図である。
【図４】同じく、光検出器と検出光束の配置条件を説明するための説明図である。
【図５】ＡＦエラー信号検出について光検出器およびその検出回路の他の実施態様を示す概略構成図である。
【図６】ＡＦエラー信号検出について光検出器およびその検出回路の、更に別の実施態様を示す概略構成図である。
【図７】ＡＦエラー信号検出について光検出器およびその検出回路の他の参考例を示す概略構成図である。
【図８】ＡＦエラー信号検出について光検出器およびその検出回路の、更に他の参考例を示す概略構成図である。
【図９】ＡＦエラー信号のＳ字カーブを示すグラフである。
【図１０】ＡＦエラー信号のＳ字カーブを説明するための説明図である。
【図１１】ＡＴエラー信号検出について光検出器およびその検出回路を示す概略構成図である。
【図１２】上記光検出器と検出光束の配置条件（上限の状態）を説明するための説明図である。
【図１３】同じく、上記光検出器と検出光束の配置条件（下限の状態）を説明するための説明図である。
【図１４】ＡＴエラー信号検出について光検出器に光軸ずれがある場合を示す説明図である。
【図１５】ＡＴエラー信号の波形を説明するためのグラフである。
【図１６】光検出器に光軸ずれがある場合の、ＡＴエラー信号の波形を説明するためのグラフである。
【図１７】ＡＴエラー信号検出について光検出器およびその検出回路の他の実施態様を示す概略構成図である。
【図１８】本発明によるＡＦ、ＡＴエラー信号検出について光検出器およびその検出回路の実施例を示す概略構成図である。
【図１９】上記光検出器と検出光束の配置条件を説明するための説明図である。
【図２０】同じく、光検出器と検出光束の配置条件を説明するための説明図である。
【図２１】本発明によるＡＦ、ＡＴエラー信号検出について光検出器に光軸ずれがある場合のＡＴエラー信号の波形を説明するためのグラフである。
【図２２】本発明によるＡＦ、ＡＴエラー信号検出について光検出器およびその検出回路（プリアンプ回路を内蔵）を示す概略構成図である。
【図２３】本発明によるＡＴエラー信号検出について光検出器およびその検出回路（プリアンプ回路と演算回路を内蔵）を示す概略構成図である。
【図２４】本発明によるＡＦ、ＡＴエラー信号検出について光検出器およびその検出回路の他の実施例を示す概略構成図である。
【図２５】本発明によるＡＦ、ＡＴエラー信号検出について光検出器およびその検出回路の、更に他の実施例を示す概略構成図である。
【図２６】本発明によるＡＦ、ＡＴエラー信号検出などに対応する実施例を説明するための光学ヘッドの光学系の実施態様を示す概略構成図である。
【図２７】本発明によるＡＦ、ＡＴエラー信号検出などに対応する実施例を説明するための光学ヘッドの光学系の実施態様を示す概略構成図である。
【図２８】本発明によるＡＦ、ＡＴエラー信号検出などに対応する実施例を説明するための光学ヘッドの光学系の実施態様を示す概略構成図である。
【図２９】本発明によるＡＦ、ＡＴエラー信号検出などに対応する実施例を説明するための光学ヘッドの光学系の実施態様を示す概略構成図である。
【図３０】本発明によるＡＦ、ＡＴエラー信号およびＭＯ信号検出に対応する実施例を説明するための光学ヘッドの光学系の実施態様を示す概略構成図である。
【図３１】本発明によるＡＦ、ＡＴエラー信号検出およびＭＯ信号検出について光学ヘッドの光学系の実施例を示す概略構成図である。
【図３２】同じく、要部の斜視図である。
【図３３】本発明によるＡＦ、ＡＴエラー信号検出およびＭＯ信号検出について光学ヘッドの光学系の他の実施例を示す概略構成図である。
【図３４】本発明によるＡＦ、ＡＴエラー信号検出およびＭＯ信号検出について光検出器および検出回路の実施態様を示す概略構成図である。
【図３５】本発明によるＡＦ、ＡＴエラー信号検出およびＭＯ信号検出について光検出器および検出回路（プリアンプ回路を内蔵）を示す概略構成図である。
【図３６】本発明によるＡＦ、ＡＴエラー信号検出およびＭＯ信号検出について光検出器および検出回路（プリアンプ回路と演算回路を内蔵）を示す概略構成図である。
【図３７】本発明によるＡＦ、ＡＴエラー信号検出およびＭＯ信号検出について光学ヘッドの光学系の、更に他の実施例を示す概略構成図である。
【図３８】本発明によるＡＦ、ＡＴエラー信号検出およびＭＯ信号検出について光検出器および検出回路の実施態様を示す概略構成図である。
【図３９】光検出器において光軸ずれがある場合の、上記光検出器と検出光束との配置条件を示す説明図である。
【図４０】本発明によるＡＦ、ＡＴエラー信号検出およびＭＯ信号検出について光検出器および検出回路の実施態様を示す概略構成図である。
【図４１】本発明によるＡＦ、ＡＴエラー信号検出およびＭＯ信号検出について光検出器および検出回路の実施態様を示す概略構成図である。
【図４２】本発明によるＡＦ、ＡＴエラー信号検出およびＭＯ信号検出について光学ヘッドの光学系の別の実施例を示す概略構成図である。
【図４３】本発明によるＡＦ、ＡＴエラー信号検出およびＭＯ信号検出について光学ヘッドの光学系の、更に別の実施例を示す概略構成図である。
【図４４】第１の従来例によるＡＦ、ＡＴエラー信号検出あるいは／およびＭＯ信号検出についての光学ヘッドの光学系を示す概略構成図である。
【図４５】第２の従来例によるＡＦ、ＡＴエラー信号検出あるいは／およびＭＯ信号検出についての光学ヘッドの光学系を示す概略構成図である。
【図４６】従来例によるＡＴエラー信号検出のための光検出器および検出回路を示す概略構成図である。
【図４７】第３の従来例によるＡＦ、ＡＴエラー信号検出あるいは／およびＭＯ信号検出についての光学ヘッドの光学系を平面（Ａ）および側面（Ｂ）で示す概略構成図である。
【図４８】従来例によるＡＦ、ＡＴエラー信号検出のための光検出器および検出回路を示す概略構成図である。
【図４９】上記ＡＦ、ＡＴエラー信号の検出のための光検出器と検出光束の配置条件を（Ａ）および（Ｂ）で示す説明図である。
【図５０】従来におけるＡＦエラー信号検出のための光検出器の別の構成を示す概略構成図である。
【図５１】従来におけるＡＦ、ＡＴエラー信号検出のための光検出器の別の構成を示す概略構成図である。
【図５２】従来におけるＡＦ、ＡＴエラー信号検出およびＭＯ信号検出のための光検出器の構成を示す概略構成図である。
【図５３】従来例によるＡＦエラー信号のＳ字カーブを示すグラフである。
【図５４】従来におけるＡＴエラー信号検出について光検出器に光軸ずれがある場合のＡＴエラー信号の波形を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
1 半導体レーザ
2 コリメータレンズ
3 ビームスプリッタ（または偏光ビームスプリッタ）
4 対物レンズ
5 情報記録媒体
6 収束レンズ
6-a、6-b 収束レンズ
7 ビームスプリッタ（または偏光ビームスプリッタ）
7-a、7-b 反射面
8 光検出器のクリアモールドパッケージ
9 光検出器のチップ（受光面）
10-a、10-b 光検出領域
11 合焦時の光検出器の受光面上の光束
12-a、12-b 記録媒体の案内溝に対応する検出光束上の回折分布の領域
13、13-a、13-b プリアンプ
14、14-a、14-b、14-c 加算アンプ
15、15-a、15-b 差動アンプ
16、17、18 ビームスプリッタ（または偏光ビームスプリッタ）
19 光検出器
20 半波長板
21-a、20-b 光検出器
22 情報記録媒体のトラツクと直交する方向（半径方向）を示す矢印
23 情報記録媒体のトラックに平行な方向を示す矢印
【図１５】
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【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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【図１４】
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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２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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