(57)【要約】【課題】  従来の非点収差法による焦点誤差信号に基づくフォーカスサーボ制御では、光検知器の受光面上の受光ビームの位置ずれや、戻り光の強度分布の非対称に起因するオフセットにより焦点誤差信号に誤差が生じ、正しくフォーカスサーボ動作ができないという課題があった。【解決手段】  光検知器１２上のタンジェンシャル方向に発生する受光面と受光ビームとの位置ずれ量と対物レンズ７のレンズシフト量との関係から導かれる信号を、戻り光の強度分布の非対称に起因するオフセットにより補正して、所定の定数との積算値を求め、この演算値を従来の非点収差法の演算式から差し引いて得られる焦点誤差信号に基づいてフォーカスサーボ制御を行なう。【選択図】    図１
2006252599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを放射する光源、
前記光ビームを対象物に集光する集光手段、
前記光ビームが前記対象物から反射した戻り光ビームに非点収差を付加する非点収差付加手段、
互いに交差する第１の分割線と第２の分割線により４つに分割された受光領域を有し、前記非点収差付加手段により非点収差が付加された前記戻り光ビームの光量を前記受光領域で検出して電気信号に変換する光検知器、
を備えた光学ユニットと、
前記光学ユニットから出力される前記４つの受光領域で検出される光量に対応する電気信号のうち、互いに対角に位置する受光領域の信号の加算信号どうしを差し引いた対角和差分信号を用いて前記対象物に対する前記集光手段で集光される前記光ビームの焦点誤差量を検出する焦点誤差検出手段と、
を備えた光学装置において、
前記４つの受光領域のうち、前記第１の分割線に隣接する受光領域で検出される光量を、それぞれ加算した加算値の差をとって第１の制御信号を検出する第１の制御信号生成手段、
前記４つの受光領域のうち、前記第２の分割線に隣接する受光領域で検出される光量を、それぞれ加算した加算値の差をとって第２の制御信号を検出する第２の制御信号生成手段、
を更に備え、
前記第１の制御信号又は第２の制御信号の少なくともいずれかを、前記非点収差が付加された戻り光ビームの強度分布の非対称に起因するオフセット分により補正し、この補正された第１の制御信号と第２の制御信号と所定の定数とを乗算した積算信号により前記対角和差分信号を補正することを特徴とする光学装置。
【請求項２】
積算信号は、光検知器の４つの受光領域で受光される光量の合計値で正規化されることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
集光手段によって集光される光ビームにより対象物上に形成される集光スポットの焦点位置を、前記光ビームの光軸に沿った方向に移動させる集光スポット光軸方向移動手段、
焦点誤差検出手段で検出される焦点誤差量に基づいて、前記集光スポット光軸方向移動手段を駆動させるために用いられる駆動信号を生成する光軸方向駆動回路、
を更に有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学装置。
【請求項４】
集光手段によって集光される光ビームにより対象物上に形成される集光スポットの焦点位置を、前記光ビームの光軸に沿った方向と垂直な方向に移動させる集光スポット光軸垂直方向移動手段、
前記集光スポットの焦点位置を前記光ビームの光軸に沿った方向と垂直な方向に移動させるために用いられる駆動信号を生成する光軸垂直方向駆動回路、
を更に有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光学装置。
【請求項５】
集光手段の、光ビームの光軸に沿った方向と垂直な方向への移動量を検出する位置センサーを更に有し、第１の制御信号又は第２の制御信号は、前記位置センサーの出力信号であることを特徴とする請求項４に記載の光学装置。
【請求項６】
第１の制御信号又は第２の制御信号は、光軸垂直方向駆動回路から出力されて集光スポット光軸垂直方向移動手段を駆動する駆動信号であることを特徴とする請求項４に記載の光学装置。
【請求項７】
非点収差付加手段は、入射面又は出射面の少なくとも一方にシリンドリカル面を有する光学素子であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の光学装置。
【請求項８】
非点収差付加手段は、戻り光ビームを集光する戻り光集光手段と、
前記戻り光集光手段により集光される前記戻り光ビームの光軸に対して傾けて配置された平板型光学素子とからなり、
前記戻り光ビームが前記平板型光学素子を透過することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の光学装置。
【請求項９】
非点収差付加手段は、入射面又は出射面の少なくとも一方に回折面が形成されたホログラム光学素子であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の光学装置。
【請求項１０】
第１の制御信号又は第２の制御信号のオフセット分の少なくともいずれかが零になるように、光検知器を所定の位置に配置させたことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の光学装置。
【請求項１１】
集光スポット光軸垂直方向移動手段による集光スポットが対象物上で移動する方向に対応して、戻り光ビームが光検知器上を移動する方向が、第１の分割線と第２の分割線のいずれにも非平行であることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の光学装置。
【請求項１２】
対象物が、情報データがスパイラル状又は円形状の情報トラックに記録又は前記情報トラックから再生されるように構成された光情報記録媒体である請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の光学装置により、前記情報データの記録又は再生を行うことを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１３】
集光手段を光情報記録媒体の半径方向に駆動するラジアル位置制御手段、
光検知器の各受光領域で受光される光量を組み合わして生成されるトラッキング誤差信号を生成するトラッキング誤差信号検出手段、
をさらに備え、
第１の制御信号又は第２の制御信号は、
前記トラッキング誤差信号検出手段で生成された前記トラッキング誤差信号のオフセット値であることを特徴とする請求項１２に記載の光ディスク装置。
【請求項１４】
トラッキング誤差信号検出手段は、位相差法、プッシュプル法又は差動プッシュプル法のいずれかによってトラッキング誤差信号を検出することを特徴とする請求項１３に記載の光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ等の光源からの光ビームを利用して、対象物の表面形状や距離を観測する光学装置、及びこの光学装置を用いてＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）、ＭＤ（Ｍｉｎｉ Ｄｉｓｃ）、さらに高密度記録が可能な光ディスクなどに情報の記録再生を行なう光ディスク装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザビームを用いて対象物までの距離測定を行ったり、レーザビームの焦点を合わせたりする技術は広く普及している。ここでは、その一例として光情報記録媒体（以下、光ディスクという）を用いて、ディジタルデータの書込みや読込みを行う光ディスク装置について記述する。
【０００３】
光ディスクに情報を記録し、記録された情報を再生する光ディスク装置では、レーザ等の光源から放射される光ビームを対物レンズなどを介して光ディスクに集光させ、且つその集光状態を維持させるために光ディスクからの反射ビームを複数の受光面で検出して得られる電気信号をもとに光ディスク上の光ビームの焦点と光ディスクの記録面との位置ずれに相当する焦点誤差信号を生成し、それを制御信号として対物レンズをその光軸方向に駆動させて合焦するようにフォーカシングサーボ制御を行っている。
【０００４】
一方、光ディスク装置は半導体レーザの技術進歩と微細加工技術の向上に伴い大容量の記録が可能となり、コンピュータのデータ記録だけでなくオーディオ、ビデオ等の分野においても広く普及しつつある。特に近年は動画情報のように取り扱うデータ量が飛躍的に増大しており、光ディスク上の情報信号や情報信号が光ディスクの回転方向に線状に連なった列（以下、トラックという）のピッチの縮小化と半導体レーザの短波長化により光ディスク装置の大容量化が更に進んでいる。
【０００５】
このような背景において、光ディスク上に緻密に記録したり、或いは記録した情報信号を再生するために、製造上のばらつきや経年変化による部品の位置ずれ等の影響を受けない集光機能を有する光学装置が必要となってきている。
【０００６】
焦点誤差信号を生成する代表的な焦点誤差検出法として、非点収差法がある。
非点収差法は、光ディスク装置のみならず、焦点誤差検出や焦点補正を行なう光学装置、焦点誤差信号の変化を距離からの微小距離変化として検出し対象物の表面形状を観測する計測器や観測器等の光学装置においても広く用いられる焦点誤差検出法である。
【０００７】
非点収差法では、対物レンズなどによって集光する光ビームをある対象物（光ディスク装置では、光ディスク）に照射し、前記対象物の反射面からの反射光ビームに非点収差を与えるとともに、例えばレンズなどによって収束ビームに変換した後、非点収差の発生方向に応じて方向が設定され、且つ交差する分割線により４分割された受光面で受光し、各受光面からの出力信号のうち対角成分を足し合わせた２組の和信号を差分することによって焦点誤差信号を生成する。
【０００８】
この焦点誤差信号は、光ビームの焦点と対象物の反射面との距離に応じてレベルが変化し、光ビームの焦点と対象物の反射面（光ディスク装置では、光ディスクの記録面）が一致するときに、受光面上の受光ビームはほぼ最小錯乱円となり、且つ焦点誤差信号の出力値がゼロに近いある所定値となるように受光面と受光ビームの位置調整を行なっておけば、光ビームの焦点が光ディスクの記録面に対して前方か後方かにより極性が反転する特性を示す。
【０００９】
即ち、光ディスクの記録面の前方に十分離れた地点から十分に後方へ離れた地点までの間を対物レンズの焦点が走査すると、Ｓ字状に変化する焦点誤差信号波形が得られる。これを、「Ｓ字カーブ波形」と呼ぶ。
特に、光ディスクに再生記録動作を行なう光ディスク装置においては、焦点誤差信号が所定値（たとえばゼロ）となるように対物レンズを焦点方向に駆動させるなどして、光ディスクの記録面と対物レンズで集光される光ビームの焦点が一致するようにフォーカシングサーボ制御を行なっている。
【００１０】
しかしながら、この方法においては光ディスク装置の光学組立時の受光面や光学部品の位置調整追い込み不足や経時変化によって４分割の受光面に対する反射光ビームの位置ずれが上記受光面の分割線に対して斜め方向に生じると、光ディスクの記録面と光ビームの焦点位置が等しくなるときに焦点誤差信号が上記所定値と一致しなくなる。
即ち、焦点誤差信号にオフセットが発生し、その状態で上記と同様にフォーカシングサーボ制御すると、光ビームが光ディスクの記録面で焦点ずれを起こしてしまうという問題がある。
【００１１】
そこで、光検出器の左右の対どうしの和差分信号と上下の対どうしの和差分信号を乗算して補正信号を生成し、この補正信号により従来の非点収差法による焦点誤差信号を補正してフォーカスエラー信号とする対策が考えられているが（例えば、特許文献１参照）、この対策であっても４分割受光面の分割線に対して斜め方向に受光ビームの位置ずれがあったり、反射光ビームの強度分布の非対称に起因するオフセットが発生すると焦点誤差信号を正しく得られず、従ってフォーカシングサーボ制御ができないという課題があった。
【００１２】
【特許文献１】特開平１０−６４０８０号公報（第７図、数４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、装置の組立時の受光面や光学部品の位置調整追い込み不足や経時変化によって４分割の受光面に対する受光ビームの位置ずれ、又は光ディスクの半径方向（以下、ラジアル方向という）へ対物レンズが移動（以下、レンズシフトという）するときに起こる受光面に対する受光ビームの位置ずれが発生したり、反射光ビームの強度分布の非対称に起因するオフセットが発生しても、焦点ずれが生じない焦点誤差信号を生成する焦点誤差信号生成回路を備えた光学装置、及び光ディスク装置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】
【００１４】
この発明に係る光学装置及び光ディスク装置は、光ビームを放射する光源、前記光ビームを対象物に集光する集光手段、前記光ビームが前記対象物から反射した戻り光ビームに非点収差を付加する非点収差付加手段、互いに交差する第１の分割線と第２の分割線により４つに分割された受光領域を有し、前記非点収差付加手段により非点収差が付加された前記戻り光ビームの光量を前記受光領域で検出して電気信号に変換する光検知器、を備えた光学ユニットと、前記光学ユニットから出力される前記４つの受光領域で検出される光量に対応する電気信号のうち、互いに対角に位置する受光領域の信号の加算信号どうしを差し引いた対角和差分信号を用いて前記対象物に対する前記集光手段で集光される前記光ビームの焦点誤差量を検出する焦点誤差検出手段と、を備えた光学装置において、前記４つの受光領域のうち、前記第１の分割線に隣接する受光領域で検出される光量を、それぞれ加算した加算値の差をとって第１の制御信号を検出する第１の制御信号生成手段、前記４つの受光領域のうち、前記第２の分割線に隣接する受光領域で検出される光量を、それぞれ加算した加算値の差をとって第２の制御信号を検出する第２の制御信号生成手段、を更に備え、前記第１の制御信号又は第２の制御信号の少なくともいずれかを、前記非点収差が付加された戻り光ビームの強度分布の非対称に起因するオフセット分により補正し、この補正された第１の制御信号と第２の制御信号と所定の定数とを乗算した積算信号により前記対角和差分信号を補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
この発明の光学装置及び光ディスク装置によれば、装置の組立時の受光面や光学部品の位置調整追い込み不足や経時変化によって４分割の受光面に対する受光ビームの位置ずれ、又はレンズシフト動作時に起こる受光面に対する受光ビームの位置ずれがあったり、反射光ビームの強度分布の非対称に起因するオフセットが発生しても焦点ずれが生じないという効果がある。また、従来の非点収差法を構成する光学系を全く変更せずに実現できることも大きな効果である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による光ディスク装置の構成を示す概略図、図２は光検知器１２の４分割受光面における受光状態を示す概略図である。
図に基づいて構成を説明する。光源である半導体レーザ１から出射された光ビーム２は、コリメータレンズ３により平行光に変換され、偏向プリズム４の内部反射面で＋ｚ軸方向に向かう光ビーム５に偏向された後、集光手段である対物レンズ７により光ディスク６上に集光される。
【００１７】
対物レンズ７は、集光スポット光軸方向移動手段及び集光スポット光軸垂直方向移動手段である２次元アクチュエータ８に搭載されており、２次元アクチュエータ８は電気信号により光軸方向（図中のｚ軸方向）と光ディスク６のラジアル方向（同ｙ軸方向）のそれぞれに駆動できる構造となっている。
【００１８】
光ディスク６で反射された光ビームは、再び対物レンズ７と偏向プリズム４を透過し、対物レンズ９により収束ビームに変換される。この収束ビームは、非点収差付加手段であるシリンドリカルレンズ１１により非点収差が付加されて光ビーム１０が生成される。非点収差が与えられることにより、光ディスク６上に焦点が合っているときは反射光の光検知器１２への照射形状が略円となり、焦点がずれると楕円形状になることを利用して焦点誤差を検出するものであるが、この技術はよく知られているためここでの詳細な説明は省略する。
以上の各構成要素を備えた光学記録再生部を「光学ユニット１３」とする。
【００１９】
光検知器１２は、図２に示すように第１の分割線である分割線Ｌｘと第２の分割線である分割線Ｌｙにより４つに分割された受光領域で光ビーム１０を受光し、それら４つの受光面において受光した光量に相当する電気信号を、焦点誤差検出回路３０とトラッキング誤差信号生成回路４０に出力する。
【００２０】
焦点誤差検出回路３０は、４つの受光面の対角和差分信号であるＦＥＳｏを生成するＦＥＳｏ生成回路３１、分割線Ｌｘに隣接する受光領域のそれぞれの加算値の差である第１の制御信号ＰＸ１を検出する第１の制御信号生成手段であるＰＸ１演算回路３２、分割線Ｌｙに隣接する受光領域のそれぞれの加算値の差である第２の制御信号ＰＹを検出する第２の制御信号生成手段であるＰＹ演算回路、ＰＸ１とＰＹに含まれる戻り光ビームの強度分布の非対称に起因するオフセット分をそれぞれ補正するＤＣオフセット補正回路３４及び３５、乗算する定数Ｋ１の設定回路３６、オフセット分がそれぞれ補正されたＰＸ１とＰＹ、及び定数Ｋ１との積算信号を生成する乗算回路３７、この積算信号を対角和差分信号から補正する補正回路３８を備えている。
【００２１】
以上の補正演算を行って得た制御信号を光軸方向駆動回路であるフォーカシングドライブ回路３９に出力する。フォーカシングドライブ回路３９は、この制御信号に基づいて２次元アクチュエータ８を駆動させて、対物レンズ７を光軸方向（ｚ軸方向）に移動し、光ディスク６上に光ビームの焦点を合わせるようにフォーカシングドライブ信号を出力する。
【００２２】
図示していないが、フォーカシングドライブ回路３９は、光ディスク装置の記録再生動作や光ディスクの挿入排出動作などに必要に応じて、フォーカシングサーボ動作状態とフォーカシングサーボ非動作状態とを切り換える機能も備えている。
【００２３】
一方、トラッキング誤差信号生成回路４０は、ここでは説明を省略するが、従来からよく用いられているプッシュプル法、ＤＰＤ法（位相差法）、差動プッシュプル法等のトラッキング誤差検出法に基づいてトラッキング誤差信号を生成し、光軸垂直方向駆動回路であるトラッキングドライブ回路４１に入力する。トラッキングドライブ回路４１は、このトラッキング誤差信号を増幅させて、２次元アクチュエータ８を駆動させて対物レンズ７を光ディスク６のラジアル方向に移動し、光ディスク上に集光される光ビームのラジアル方向位置を情報トラックに追従させるようにトラッキングドライブ信号を出力する。
【００２４】
図示していないが、トラッキングドライブ回路４１は、光ディスク装置の記録再生動作や、外部モータなどの光学ユニット送り手段により光学ユニットを光ディスク面のラジアル方向にダイナミックに移動させて目的とする記録エリアに移動させてデータアクセスする、所謂シーク動作に応じて、トラッキングサーボ動作状態とトラッキングサーボ非動作状態とを切り換える機能も備えている。
【００２５】
図２は、前述の通り光検知器１２の４分割受光面と、光検知器１２上に照射された受光ビームを示した概略図であり、４分割受光面は互いに交差する分割線Ｌｘと分割線Ｌｙによって受光エレメントＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄに分割され、本実施の形態１における構成では、分割線Ｌｘ及び分割線Ｌｙはそれぞれｘ軸及びｙ軸にほぼ平行である。
受光エレメントＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄに照射される受光ビームの面積をそれぞれＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤとし、ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤで検出される受光ビームの光量をそれぞれＰＡ、ＰＢ、ＰＣ、ＰＤと定義する。
尚、座標軸ｘ、ｙ、ｚの方向は、図１に示す座標軸ｘ、ｙ、ｚの方向と対応している。また、図１の座標ｘと図２の座標ｚの記号は、紙面に対して垂直方向（紙面手前方向が＋）を示すものである。
【００２６】
図２（ａ）に示すように、理想的には光ディスク６に光ビーム５の焦点が一致する状態で、非点収差の効果により光ビーム１０がほぼ最小錯乱円となるようにｚ方向位置に調整され、且つ前記４分割受光面のそれぞれの受光エレメントＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄで受光される光量がほぼ等しくなるようにｘｙ平面で調整され固定される。
【００２７】
次に動作について説明するが、まず従来の焦点誤差検出によるフォーカシングサーボ動作とその問題点について述べる。
周知の通り、従来の非点収差法による焦点誤差信号は、光検知器１２上における対角和差分信号ＦＥＳｏ＝（ＰＡ＋ＰＣ）―（ＰＢ＋ＰＤ）で得られる。図２（ａ）に示すように、光ディスク６に光ビーム５の焦点が一致する状態であれば、ＰＡ＝ＰＢ＝ＰＣ＝ＰＤであるので、上記ＦＥＳｏは零となって、フォーカシングサーボの動作点には変化は無く、光ビーム５は光ディスク６上に集光し続ける。
【００２８】
次に、この状態で光ディスク６に光ビーム５の焦点が合わない状態になると、光検知器上に照射された受光ビームの形状は、シリンドリカルレンズによる非点収差の影響により、図２（ｂ）に示すように、受光面の対角方向に延びた楕円形状となる。この場合、ＰＡ＝ＰＣ、ＰＢ＝ＰＤ、ＰＡ≠ＰＢであるので、ＦＥＳｏは零以外の値となり、このＦＥＳｏを零とする様に制御（つまり図２（ａ）となるように）することで、正しく光ディスク６に光ビーム５の焦点が合わせることができる。
【００２９】
また、受光面上の受光ビームがｙ方向に位置ずれがない理想的な位置に調整されていれば、レンズシフトによって受光面上の受光ビームは図２（ｃ）に示すように分割線Ｌｘ上を移動するので、ＰＡ＝ＰＤ、ＰＢ＝ＰＣとなって従来の非点収差法による焦点誤差信号にフォーカスオフセットは生じず、これに基づいてＦＥＳｏがゼロを維持するようにフォーカシングサーボ動作させても、原理上フォーカシングサーボの動作点には変化は無く、光ビーム５は光ディスク６上に集光し続けることができる。
【００３０】
受光ビームが分割線Ｌｘ上を移動する理由は次のとおりである。即ち、非点収差法では、光検知器１２のｚ方向位置を光ビーム１０がほぼ最小錯乱円となる位置に配置するので、光ディスク６上のｙ軸は、光検知器１２上では９０度反転してｘ軸に投影され、従って対物レンズ７がｙ方向にレンズシフトするとき、光検知器１２上の受光ビームはｘ方向に移動するからである。
【００３１】
ここで、装置の組立時の受光面や光学部品の位置調整追い込み不足や経時変化によって光検知器１２の受光面と受光ビームがｙ軸方向に位置ずれた状態で、レンズシフトによって受光ビームが分割線Ｌｘからｙ軸方向にある距離だけずれた位置を分割線Ｌｘにほぼ平行に移動すると、図２（ｄ）に示すように分割線Ｌｘと分割線Ｌｙの交差点から分割線Ｌｘ及び分割線Ｌｙに対して斜め方向へ受光ビームが移動した状態となる。この場合、焦点が合っている状態、即ち光検知器上の受光ビーム形が円となっている状態であっても、図２（ｄ）に示すように、ＦＥＳｏ＝（ＰＡ＋ＰＣ）―（ＰＢ＋ＰＤ）は零とはならない。
【００３２】
従来の方法では、このＦＥＳｏを零とする様に制御するため、その結果図２（ｅ）に示すように、楕円形、つまり焦点が合っていない状態（光検知器上の受光ビーム形が円でない状態）において、ＦＥＳｏ＝０となり、受光ビームは初期に調整されていた最小錯乱円の状態を保つことができず、その結果光ディスク面で光ビーム５が焦点ずれを起こす。
上記焦点ずれは、トラッキング誤差信号の振幅、再生信号の品質、及び記録性能などあらゆる特性劣化の原因となる。
【００３３】
更に、図２（ａ）や図２（ｃ）に示すように焦点が合っている状態、即ち光検知器上の受光ビーム形が円となっている状態で、かつ受光面積ＳＡ＋ＳＣとＳＢ＋ＳＤの値が等しい場合であっても、光学系のアンバランス等により戻り光ビームの強度分布に非対称のバラツキがあると光検知器で検知された光量が異なり、ＰＡ＋ＰＣとＰＢ＋ＰＤの値が等しくなく、その結果ＦＥＳｏが零とならず正しくフォーカシングサーボ動作ができなくなる。
以上が、従来の焦点誤差検出によるフォーカシングサーボ動作とその問題点である。
【００３４】
次に本発明の実施の形態１の動作について説明する。
図１の焦点誤差検出回路３０内のＦＥＳｏ生成回路３１は、いわゆる従来の非点収差法の焦点誤差信号と同様の演算を行うものであり、対角和差分信号であるＦＥＳｏ＝（ＰＡ＋ＰＣ）―（ＰＢ＋ＰＤ）を演算し出力する。ＰＸ１演算回路３２は、ＰＸ１＝（ＰＡ＋ＰＤ）−（ＰＢ＋ＰＣ）を演算し出力する。ＰＹ演算回路３３は、ＰＹ＝（ＰＡ＋ＰＢ）−（ＰＣ＋ＰＤ）を演算し出力する。ＤＣオフセット補正回路３４と３５においては、それぞれＰＸ１とＰＹを戻り光ビームの強度分布の非対称に起因するオフセット分ＶＤＸとＶＤＹにより補正する。これらの出力とゲインＫ１を乗算回路３７で乗算し、その積算値によりＦＥＳｏ生成回路３１の出力信号を補正して得られる演算値ＦＥＳを焦点誤差検出回路３０は出力する。
【００３５】
但し、Ｋ１は、シリンドリカルレンズ１１で付加される非点収差の向き設定によって、プラス値又はマイナス値を取り得て、乗算回路及び補正回路は、正負に渡る増幅回路により構成されていて、それぞれ正負の値をもつ信号に対して演算を行うことができる。
以上説明した焦点誤差検出回路３０の動作を、数式（１）に示す。
【００３６】
ＦＥＳ＝ＦＥＳｏ― Ｋ１×（ ＰＸ１＋ＶＤＸ１）×（ ＰＹ＋ＶＤＹ）  ・・・  （１）
ここで、
ＦＥＳｏ＝（ＰＡ＋ＰＣ）―（ＰＢ＋ＰＤ）
ＰＸ１＝（ＰＡ＋ＰＤ）−（ＰＢ＋ＰＣ）
ＰＹ＝（ＰＡ＋ＰＢ）−（ＰＣ＋ＰＤ）
ＶＤＸ１：分割線Ｌｙに関するオフセット分
ＶＤｙ  ：分割線Ｌｘに関するオフセット分
Ｋ１   ：定数
【００３７】
尚、定数Ｋ１はレンズシフトによる焦点ずれがほとんどゼロとなるように設定するとよいが（最適値）、必ずしもレンズシフトのすべての範囲で焦点ずれをゼロにする必要がない場合、つまり、レンズシフトの必要範囲が小さくてよい光ディスク装置や許容できる焦点ずれ量に裕度がある光ディスク装置の場合は、ゲイン値Ｋ１は最適値である必要はなく、光ディスク装置のシステムに応じて最適値からずれたゲイン値Ｋ１を設定しても、従来の非点収差法で発生したレンズシフト時の焦点ずれを抑制する効果を得ることができる。
【００３８】
発明者の考察に寄れば、Ｋ１の最適値をＫｂｅｓｔで表すならば、焦点ずれの抑制効果が得られるゲイン値の設定範囲は０＜｜Ｋ１｜≦２×｜Ｋｂｅｓｔ｜が有効である。
この設定範囲は、後で述べる別の実施の形態におけるゲイン値においても同じである。
【００３９】
数式（１）で得られた焦点誤差信号ＦＥＳはフォーカシングドライブ回路３９へ入力され、ＦＥＳ＝０となるように２次元アクチュエータ８を対物レンズ７の光軸方向（ｚ軸方向）に駆動する。
ここで、数式（１）のＰＸ１、ＰＹの意味について述べる。
ＰＹは、（ＰＡ＋ＰＢ）−（ＰＣ＋ＰＤ）なる演算値であるが、（ＰＡ＋ＰＢ）は図２に示す如く、光検知器の左側の光量の和であり、（ＰＣ＋ＰＤ）は右側の光量の和である。この差をとっているということは、受光ビームの受光面に対する左右のずれに相当する値と考えることができる。更に、ＰＸ１は、（ＰＡ＋ＰＤ）−（ＰＢ＋ＰＣ）なる演算値であり、同様に受光ビームの受光面に対する上下のずれに相当する値と考えることができる。従って、このＰＹとＰＸ１を乗じた値は、受光ビームの受光面の対角方向に対する移動量に相当する量ということができる。
【００４０】
例えば、受光ビームがＬｘ上を移動したとしても、左右の移動量はゼロであるので、ＰＹ＝（ＰＡ＋ＰＢ）−（ＰＣ＋ＰＤ）＝０となり、対角方向に対する移動量はなく、一方Ｌｙ上を移動したとしても、上下の移動量はゼロであるので、ＰＸ１＝（ＰＡ＋ＰＤ）−（ＰＢ＋ＰＣ）＝０となり、対角方向に対する移動量はないと判断する。その場合は、図２（ｃ）に示すように従来のＦＥＳｏと同じ演算により制御することができる。
【００４１】
この数式（１）が効果を発揮するのは、図２（ｄ）のように、受光ビームが受光面の対角方向にずれた場合であり、その場合は、定数Ｋ１を適切に設定することにより、数式（１）の第２項目の値により補正を行って、図２（ｄ）の状態においてもＦＥＳを零にすることができ、その結果光ビーム５は、正しく光ディスク６上に集光し続けることができる。
【００４２】
更に、このＰＸ１とＰＹに戻り光ビームの強度分布の非対称に起因するオフセット分ＶＤＸとＶＤＹを補正しているため、戻り光ビームの強度分布にバラツキがあっても受光ビームの受光面に対する左右、上下のずれを正しく検出することができる。
【００４３】
この実施の形態１によれば、レンズシフト時に発生していた光ディスク面上の焦点ずれを抑制でき、広いレンズシフト範囲でフォーカシングサーボ制御を可能とし、且つ装置の組立時の４分割の受光面や光学部品の位置調整追い込み不足や経時変化によって受光ビームの位置ずれ、又はレンズシフト動作時に起こる受光面に対する受光ビームの位置ずれがあったり、反射光ビームの強度分布の非対称に起因するオフセットが発生しても焦点ずれが生じず、光ディスク装置又は光学装置の信頼性向上、調整コスト及び製造コストを低減することができる。
【００４４】
また、受光面上の受光ビームずれを緩和するために従来用いることがあった拡大レンズを除去でき、光ディスク装置又は光学装置の部品点数削減と低コスト化を図ることができる。
更に、受光面と受光ビームの位置ずれ方向が、受光面の分割線に対して斜め方向を含む任意の方向であっても光ディスク上の焦点ずれをほぼゼロにすることができるので、受光面の分割線の方向は必ずしも対物レンズ７のレンズシフト方向と一致させておく必要がなく、設計上の制約を排除することができる。
【００４５】
更にまた、受光ビームと受光面との位置ずれが存在していたときに、光ディスクの情報トラックに沿って設けられた案内溝又は情報トラックに記録された記録マーク列を光ビームが横断する際に光ビームの回折光の変化の影響を受けて従来の非点収差法焦点誤差信号上に発生していたクロストークも同時に抑制することができ、特に案内溝又は情報マーク列を連続的に光ビームが横断するシーク動作中のフォーカシングサーボ制御を安定にすることができる。
【００４６】
更にまた、従来の非点収差法において受光ビームと受光面との位置ずれが発生すると原理的に発生したＳ字カーブ波形のピーク値バランスが改善され、振動や衝撃などの外乱などによるフォーカシングサーボの外れが起き難くなり、フォーカシングサーボ動作を安定にすることができる。
尚、シリンドリカルレンズ１１は、非点収差付加機能以外に、光ビーム１０の焦点を最適な位置に導くレンズ機能を有してもよく、その場合は対物レンズ９を省略することができ、装置を簡略化することができる。
【００４７】
更に、数式（１）を展開すると数式（２）が得られる。
ＦＥＳ＝ＦＥＳｏ― Ｋ１×ＰＸ１×ＰＹ―Ｋ１×ＶＤＸ１×ＰＹ―Ｋ１×ＶＤＹ×ＰＸ１
―Ｋ１×ＶＤＹ×ＶＤＸ１                                ・・・（２）
この数式（２）を用いてもかまわないことは言うまでもない。
【００４８】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２による光ディスク装置の構成を示す概略図である。
実施の形態１と異なる点を中心に説明する。図において、２次元アクチュエータ８の、光ビームの光軸に沿った方向と垂直な方向としてラジアル方向への移動量を検出する位置センサーである対物レンズ位置センサー１００は、レンズシフト量に応じた電圧を出力する。従って、この電圧値は対物レンズ７のレンズシフト量に相当する値と言うことができる。
【００４９】
レンズシフト量検出回路５１では、この対物レンズ位置センサー１００の出力信号ＶＬＳから、レンズシフト量に対応して変化する受光ビームの受光面に対する上下のずれに相当する値ＰＸ２を算出する。このＰＸ２は数式（１）のＰＸ１に相当するものである。以上説明したデータを用い、焦点誤差検出回路５０は数式（３）の演算を行なっている。
【００５０】
ＦＥＳ＝ＦＥＳｏ― Ｋ２×（ ＰＸ２＋ＶＤＸ２）×（ ＰＹ＋ＶＤＹ）  ・・・  （３）
【００５１】
数式（３）は、数式（１）のＰＸ１の代わりにＰＸ２、オフセット分ＶＤＸ１をＶＤＸ２、ゲイン値Ｋ１をＫ２としたもの、即ちレンズシフトに伴うＰＸの変化を位置センサ１００の情報を用いて代用してレンズシフト時の焦点ずれを抑制するものであり、ＶＤＸ２、Ｋ２は位置センサー１００の出力に整合させたものである。その他の構成、動作は実施の形態１と同様であるため説明は省略する。
【００５２】
この実施の形態２によれば、位置センサー１００が必要とはなるが、実施の形態１の効果に加え、ＰＸ１の演算をする必要が無いため、演算を簡略化することができる。
尚、対物レンズ位置センサー１００の出力信号ＶＬＳが後段の回路に整合している場合は、レンズシフト量検出回路５１は除去してもよく、この場合は更に構成を簡略化することができる。勿論、位置センサー１００からの出力は電流であっても良い。
【００５３】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３による光ディスク装置の構成を示す概略図である。
実施の形態１と異なる点を中心に説明する。図において、トラッキングドライブ回路４１は、２次元アクチュエータ８を光ビームの光軸に沿った方向と垂直な方向としてラジアル方向へ移動させる駆動信号を出力する。この駆動信号によって、対物レンズ７はラジアル方向に移動するため、この駆動信号は対物レンズ７のレンズシフト量に相当する値と言うことができる。
【００５４】
レンズシフト量検出回路６１では、この駆動信号からレンズシフト量に対応して変化する受光ビームの受光面に対する上下のずれに相当する値ＰＸ３を算出する。このＰＸ３は数式（１）のＰＸ１に相当するものである。以上説明したデータを用い、焦点誤差検出回路６０は数式（４）の演算を行なっている。
【００５５】
ＦＥＳ＝ＦＥＳｏ― Ｋ３×（ ＰＸ３＋ＶＤＸ３）×（ ＰＹ＋ＶＤＹ）  ・・・  （４）
【００５６】
数式（４）は、数式（１）のＰＸ１の代わりにＰＸ３、オフセット分ＶＤＸ１をＶＤＸ３、ゲイン値Ｋ１をＫ３としたもの、即ちレンズシフトに伴うＰＸ１の変化をトラッキングドライブ回路４１からの駆動信号を用いて代用してレンズシフト時の焦点ずれを抑制するものであり、ＶＤＸ３、Ｋ３はトラッキングドライブ回路４１の出力に整合させたものである。その他の構成、動作は実施の形態１と同様であるため説明は省略する。
【００５７】
この実施の形態３によれば、実施の形態１の効果に加え、ＰＸ１の演算をする必要が無いため、演算を簡略化することができる。
【００５８】
尚、トラッキングドライブ回路４１からの駆動信号が後段の回路に整合している場合は、レンズシフト量検出回路６１は除去してもよく、この場合は更に構成を簡略化することができる。
【００５９】
また、トラッキングドライブ回路４１からの駆動信号の代わりに、トラッキング誤差信号生成回路４０で生成される、レンズシフト量に応じて原理的に発生するプッシュプル法やＤＰＤ法トラッキング誤差信号のオフセット値、又はＤＰＰ法トラッキング誤差検出法で必要となるサブビームプッシュプル信号のオフセット値のいずれかを用いた構成であってもよい。その場合、図６に示すトラッキングドライブ回路４１の出力の代わりに、トラッキング誤差信号生成回路４０から出力される信号がレンズシフト量検出回路６１に入力される。
【００６０】
実施の形態４．
上記各実施の形態では、非点収差を付加する手段としてシリンドリカルレンズ１１を用いたが、このシリンドリカルレンズ１１に代わって、平板型ハーフミラーにより非点収差を付加するようにしてもよい。この例を図５に示す。
実施の形態１と異なる点を中心に説明する。図において、半導体レーザ１から出射された光ビーム２は、平板型光学素子である平板型ハーフミラー２１で＋ｚ軸方向に偏向された後、コリメータレンズ２２により平行な光ビーム５となって対物レンズ７により光ディスク６上に集光される。
【００６１】
光ディスク６で反射された光ビームは、再び対物レンズ７、コリメータレンズ２２、平板型ハーフミラー２１を透過し、光検知器１２に受光ビームが集光される。平板型ハーフミラー２１は、戻り光ビームの光軸に対して傾けて配置されている。
以上の各構成要素を備えた光学記録再生部を「光学ユニット２３」とする。
【００６２】
この例では、平板型ハーフミラー２１を光軸に対して傾けて配置することによって非点収差を与えるものであるが、光検知器１２の受光面上の受光ビームの形状が歪んだり、光強度分布が非対称となるため、レンズシフトが無い状態でＰＹ＝０となるように光検知器１２の受光面と受光ビームが調整されていたとしても、受光面各受光エレメントの光量の差によるオフセット分が生じ、ＰＹ演算結果として、あたかも受光面のｙ軸方向に受光ビームがずれたような値となり、従来の非点収差法ではレンズシフトによって光ディスク上の焦点ずれが発生する。
【００６３】
即ち、反射光ビームの強度分布の非対称に起因するオフセットが多分に発生するため、本発明の効果が大きく得られるものである。
その他の、構成は実施の形態１と同様であるため省略する。
【００６４】
以上の例では、非点収差を付加する手段として平板型ハーフミラー２１を用いた例を説明したが、複数の光源を用いて異なる種類の光ディスクを記録再生するために複数の光源を一体化した発光素子を用いて、少なくとも一つの光源を対物レンズやコリメータレンズの軸外に設計上配置したものや、光ビームをホログラム光学素子などの回折素子により波長選択的に光路を折り曲げて複数の光源から放射された光ビームを共通の受光面で受光して焦点誤差信号を生成するものにおいても、受光面上の受光ビームの形状が歪んだり、光強度分布が非対称となるため、上記と同様のフォーカシングサーボ制御を行うことにより同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００６５】
発明者は、この実施の形態４の効果を確認するため、光検知器１２の受光面と受光ビームの初期的な位置ずれ量に対し、レンズシフトに伴って発生する光ディスク６上の光ビーム５に発生する焦点ずれ量を、従来の非点収差法と実施の形態４のフォーカシングサーボ動作の場合についてシミュレーションにより算出し、比較を行った。
【００６６】
シミュレーション条件．
シミュレーションでは、対物レンズの開口数ＮＡ＝０．６、波長を６５０ｎｍ、対物レンズの焦点距離を３．３６ｍｍ、コリメータレンズの焦点距離を２１．４ｍｍとした。
ここで、光検知器１２の受光面と受光ビームの位置ずれ量の指標を示すものとして、ｘ方向については光量バランスＢＸ＝（（Ａ＋Ｄ）―（Ｂ＋Ｃ））／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）、ｙ方向については光量バランスＢＹ＝（（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ））／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）を定義し、それぞれパーセント値で表す。
【００６７】
受光面と受光ビームのｘ軸方向に対する初期的な位置ずれ条件を、（ａ）ＢＸ＝−２５％、（ｂ）ＢＸ＝０％、（ｃ）ＢＸ＝＋２５％、また（ａ）〜（ｃ）のそれぞれにおいてｙ軸方向に対する初期的な位置ずれ条件を、ＢＹ＝±２５％、０％及び±１５％の条件でシミュレーションした。
【００６８】
シミュレーション結果．
従来の非点収差法を用いた結果を図６に示す。受光ビームの形状が歪んでいるため、レンズシフトが０、又はＢＹ＝０を中心に非対称な特性となる。また、ＢＹ＝０であってもレンズシフトの影響が表れている。
また、焦点ずれが大きく発生し易いのは、ＢＸがマイナスでレンズシフト量がマイナス方向（つまり内周側にレンズシフト）の条件、若しくはＢＸがプラスで且つレンズシフト量がプラス方向（つまり外周側にレンズシフト）の条件であり、前記２つの条件にて発生する焦点ずれ量が光ディスク装置のレンズシフト可能範囲や光検知器１２と受光ビームの位置ずれ許容範囲の限界値となってしまって、結果的に光ディスク装置の性能範囲が狭くなる。
【００６９】
次に、実施の形態４による結果を図７に示す。この場合、ＢＸ、ＢＹのいずれを変化させても従来の非点収差法で問題となった焦点ずれはほとんど発生しないことがわかる。
以上のシミュレーションの結果からも、実施の形態４の効果が確認された。
【００７０】
実施の形態５．
上記各実施の形態では、焦点誤差信号の演算式を具体的に示しているため、その実現に関しては、装置開発に適した、例えばソフトウエア等により実現することが考えられる。ここでは、その実現方法としてハードウエアロジック回路を用いた例について示す。
図８は、この発明の実施の形態５による光ディスク装置の構成を示す概略図である。この例では、実施の形態１をハードウエアロジック回路で実現する例を示しているため、上述した実施の形態１の構成を示す図１と同じ機能・動作をするものについては同一の符号を付し、その動作説明は省略する。また、簡単のため、焦点誤差信号の演算部分を中心に記載している。
【００７１】
ＰＹ演算回路３３から出力されるＰＹ＝（ＰＡ＋ＰＢ）―（ＰＣ＋ＰＤ）はオフセット分を補正され、Ａ／Ｄ変換器１３０においてデジタル値に変換されて、スイッチ設定値演算部１３１へ入力される。スイッチ設定値演算部１３１では、ＰＹの値に基づいて演算される実施の形態１で説明した数式（１）のＰＸ１の係数に相当するＫｅ＝Ｋ１×（ ＰＹ＋ＶＤＹ）の絶対値｜Ｋｅ｜と、極性を演算し、絶対値｜Ｋｅ｜と極性のそれぞれに対応する設定値ＲＴ１及び設定値ＲＴ２を決定して、それぞれゲイン値レジスタ１３２及び極性値レジスタ１３３へ送出する。
【００７２】
ゲイン値レジスタ１３２及び極性値レジスタ１３３はそれぞれ設定値ＲＴ１及び設定値ＲＴ２を保持するとともに、スイッチ型可変抵抗器１３４の入力端子ＣＴＬ１とスイッチ回路１３９の入力端子ＣＴＬ２へ送出する。
スイッチ型可変抵抗器１３４は、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴ間の抵抗値を制御端子ＣＴＬ１に設定される値によってＮ種類の抵抗値Ｒ１〜ＲＮに切り替え可能な可変抵抗器であり、抵抗値Ｒｏの抵抗器１３５と増幅器１３６との組み合わせによりＲ１／Ｒｏ〜ＲＮ／ＲｏのＮ種類のゲイン値を有する増幅段を構成している。
【００７３】
上記の構成では、切換設定が可能なゲイン値はＮ種類に限られているので、実際にはオフセット補正回路３５から出力されるアナログ信号の値はスイッチ設定値演算部１３１で前記Ｒ１／Ｒｏ〜ＲＮ／ＲｏのＮ種類のゲイン値のうちできるだけ近いゲイン値に対応付けられる設定値ＲＴ１及び設定値ＲＴ２に設定される。
【００７４】
スイッチ回路１３７は、スイッチ型可変抵抗器１３４、抵抗値Ｒｏの抵抗器１３５及び増幅器１３６により構成される前記増幅段からの出力信号又はＧＮＤレベルとのどちらかを切り換えて出力し、スイッチ回路１３９は、極性値レジスタ１３３からの値に基づいて、入力される２種類のいずれかを選択的に出力する。スイッチ回路１３９の入力端子の一方に反転回路１３８を配置した構成として、その前段にあるスイッチ回路１３７の出力を反転又は非反転した信号を切り換えて出力するようになっている。
【００７５】
一方、ＰＸ１演算回路３２の出力信号はオフセット分を補正され、抵抗器１３５を介して増幅器１３６に入力され、設定値ＲＴ１（即ち、絶対値｜Ｋｅ｜）に対応した倍率で増幅された後、上記の通り設定値ＲＴ２（すなわち、Ｋｅの極性）に応じて極性を決定された出力信号１４０として出力される。そして減算器１４１によってＦＥＳｏ生成回路３１の出力信号ＦＥＳｏと出力信号１４０の差分信号が生成され、さらに前記差分信号はフォーカシングドライブ回路３９へ入力される。
【００７６】
フォーカシングドライブ回路３９は、前記差分信号が所定値を維持するように、光学ユニット１３に設けられた２次元アクチュエータ８を駆動させて、対物レンズ７を光軸方向（ｚ軸方向）に移動し、光ディスク６上に光ビームの焦点を合わせるようにフォーカシングドライブ信号を出力する。
【００７７】
増幅器１３６、反転回路１３８及び減算器１４１は、正負に渡る入力レンジと出力レンジを有し、それぞれ正負の値をもつ信号に対して増幅又は演算することができる。
以上説明した、図８の動作を、図９に示すフローチャートに基づいて説明する。
図９に示すフローチャートの動作手順は、フォーカシングサーボ動作に入る直前から開始されるものとし、順序を追って説明する。
【００７８】
光ディスク６が光ディスク装置に挿入されると、スイッチ回路１３７をＧＮＤに接続し（ステップＳ１）、減算器１４１にはＦＥＳｏ生成回路３１から出力されるＦＥＳｏのみが入力されるようにする。
【００７９】
次に、フォーカシングドライブ回路３９をＯＮに動作させ、光学ユニット１３によって光ディスク６にフォーカシングサーボ制御を開始させる（ステップＳ２）。このとき、フォーカシングドライブ回路３９は、減算器１４１より出力される焦点誤差信号ＦＥＳｏを初期に定められたサーボゲインで増幅するとともにその増幅した信号をフォーカシングドライブ信号として出力して、前記光学ユニットの２次元アクチュエータ８を駆動させる。また、このとき前記焦点誤差信号ＦＥＳｏがゼロとなるようにフォーカシングサーボ制御し、電気的なフォーカスオフセット補正は行なわない。
【００８０】
上記動作後、オフセット補正回路３５で得られたＰＹ値を読み取って（ステップＳ３）、Ａ／Ｄ変換器１３０でデジタル値に変換されたＰＹ値に従って、スイッチ設定値演算部１３１にて設定値ＲＴ１及び設定値ＲＴ２を決定する（ステップＳ４）。
上記で決定された設定値ＲＴ１及び設定値ＲＴ２は、それぞれ一旦ゲイン値レジスタ１３２及び極性値レジスタ１３３にメモリされた後、スイッチ型可変抵抗器１３４に送出され、設定値ＲＴ１に対応してスイッチ型可変抵抗器１３４のゲイン値が切り換えられると同時に、設定値ＲＴ２に応じてスイッチ回路１３９が切り換えられる（ステップＳ５）。
【００８１】
その後、スイッチ回路１３７を増幅器１３６に接続し（ステップＳ６）、オフセット補正回路３４から出力されるＰＸ１値がほぼＫｅ倍された出力信号１４０を減算器１４１へ入力させる。ステップ６により、ＦＥＳｏ―Ｋｅ×ＰＸ１で演算される信号が減算器１４１より出力され、フォーカシングドライブ回路３９へ入力されるので、この時点で、焦点誤差信号ＦＥＳ＝ＦＥＳｏ―Ｋｅ×ＰＸ１によるフォーカシングサーボ動作が開始されることになる。
【００８２】
上記動作が完了した後、フォーカシングドライブ回路３９で記録再生信号の品質（例えば、記録再生信号ジッター値）が最良となるように、フォーカシングドライブ回路３９の内部で焦点誤差信号ＦＥＳに電気的にオフセットを与え（ステップＳ７）、フォーカスオフセットを調整する。また、ステップＳ７の前後どちらかには、よりサーボ動作が安定するようにフォーカシングサーボゲインを最適に調整するステップを挿入した手順としてもよい。
【００８３】
この実施の形態５によれば、実施の形態１の効果に加え、掛け算回路を用いる必要がないので、より簡易な回路構成で光ディスク６上の光ビームの焦点ずれを抑制する効果を得ることができる。
【００８４】
実施の形態５においては、実施の形態１の例について述べたが、実施の形態２〜４に適用しても同様の効果が得られる。その場合、スイッチ設定値演算部で求める係数Ｋｅを各実施の形態に対応するように適宜設定するとよい。
【００８５】
また、光学ユニット１３は、実施の形態４で説明した平板型ハーフミラー２１を備えた光学ユニット２３であってもよい。
【００８６】
上記各実施の形態において、ＰＸ１＝（ＰＡ＋ＰＤ）−（ＰＢ＋ＰＣ）及びＰＹ＝（ＰＡ＋ＰＢ）−（ＰＣ＋ＰＤ）を光検知器の４分割受光面で受光される全光量（ＰＡ＋ＰＢ＋ＰＣ＋ＰＤ）で除算して正規化した値を用いても良い。この場合、全光量の変化によって生じる最適となるゲイン値の変動を抑制することができるため、例えば反射率の異なる光ディスクに対して、ほぼ同じゲイン値によって焦点ずれ抑制効果を得ることができる。
【００８７】
また、（ＰＡ−ＰＢ）、（ＰＤ−ＰＣ）、及びそれらを光量和で正規化した（ＰＡ−ＰＢ）／ （ＰＡ＋ＰＢ）、及び（ＰＤ−ＰＣ）／（ＰＣ＋ＰＤ）は、微小な範囲においてはレンズシフトに伴ってＰＸ１と同様の変化をするので、それぞれをＰＸ１の代用として用いることができる。
一方、（ＰＡ−ＰＤ）、（ＰＢ−ＰＣ）、及びそれらを光量和で正規化した（ＰＡ−ＰＤ）／ （ＰＡ＋ＰＤ）、及び（ＰＢ−ＰＣ）／（ＰＢ＋ＰＣ）も、微小な範囲においてはレンズシフトに伴ってＰＹと同様の変化をするので、それぞれをＰＹの代用として用いることができる。
【００８８】
また、光検知器１２のｘｙ平面内の調整において、ＰＹ＝―ＶＤＹ、ＰＸ１＝―ＶＤＸとなるようにｙ軸、ｘ軸方向への初期的な位置オフセットを与えた光学ユニットを用いれば、ＤＣオフセット補正回路を省略した焦点誤差検出回路を光ディスク装置に適用するだけで、受光ビームの形状の歪みや光強度分布の非対称性を要因とする焦点ずれ、及び従来の非点収差法で原理的に発生する焦点ずれを抑制することができる。
【００８９】
更に、そもそも光検知器１２の第１の分割線であるＬｘと第２の分割線であるＬｙの区別はなく、従って光検知器１２上を受光ビームがどの方向に移動したとしても、各数式の演算を行うことにより、確実にオフセットの影響を除去することができる。即ち、図２（ｃ）に示すようにレンズシフトによって光検知器１２上の受光ビームは分割線Ｌｘ（Ｌｙでもよい）に平行に移動する例を示したが、分割線に非平行であってもよい。その場合は光学系の配置の制約が緩和されるため装置の小型化が計れる効果が更にある。
【００９０】
更にまた、上記各実施の形態においては、光ディスク装置での適応例を説明したが、対象物からの反射光を光検知器で受光して対象物に対する光ビームの焦点ずれを検出する構成であれば、光ディスク以外の対象物の表面形状や距離計測を行う光学装置に適用しても、焦点ずれの特性を同様に改善することができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施の形態１による、光ディスク装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１による、光検知器の受光面を示す平面図である。
【図３】本発明の実施の形態２による、光ディスク装置の構成図である。
【図４】本発明の実施の形態３による、光ディスク装置の構成図である。
【図５】本発明の実施の形態４による、光ディスク装置の構成図である。
【図６】本発明の実施の形態４の構成において、従来の従来の焦点誤差検出による、レンズシフト時の焦点ずれを示すグラフである。
【図７】本発明の実施の形態４による、レンズシフト時の焦点ずれを示すグラフである。
【図８】本発明の実施の形態５による、光ディスク装置の構成図である。
【図９】本発明の実施の形態５による、動作ステップを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９２】
１  半導体レーザ、２  光ビーム、３  コリメータレンズ、４  偏向プリズム、５  光ビーム、６  光ディスク、７  対物レンズ、８  ２次元アクチュエータ、９  対物レンズ、１０  光ビーム、１１  シリンドリカルレンズ、１２  光検知器、１３  光学ユニット、２１  平板型ハーフミラー、２２  コリメータレンズ、２３  光学ユニット、３０  焦点誤差検出回路、３１  ＦＥＳｏ生成回路、３２  ＰＸ1演算回路、３３  ＰＹ演算回路、３４  オフセット補正回路、３５  オフセット補正回路、３６  ゲイン設定回路、３７  乗算回路、３８  補正回路、３９  フォーカシングドライブ回路、４０  トラッキング誤差信号生成回路、４１  トラッキングドライブ回路、５０  焦点誤差検出回路、５１  レンズシフト量検出回路、５２  ゲイン設定回路、６０  焦点誤差検出回路、６１  レンズシフト量検出回路、６２  ゲイン設定回路、１００  位置センサー、Ｌｘ  分割線、Ｌｙ  分割線、Ａ  受光エレメント、Ｂ  受光エレメント、Ｃ  受光エレメント、Ｄ  受光エレメント、ＰＡ  光量、ＰＢ  光量、ＰＣ  光量、ＰＤ  光量、ＳＡ  受光面積、ＳＢ  受光面積、ＳＣ  受光面積、ＳＤ  受光面積。
【図１】
2006252599.tif 000003
【図２】
2006252599.tif 000004
【図３】
2006252599.tif 000005
【図４】
2006252599.tif 000006
【図５】
2006252599.tif 000007
【図６】
2006252599.tif 000008
【図７】
2006252599.tif 000009
【図８】
2006252599.tif 000010
【図９】
2006252599.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成18年6月2日(2006.6.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
光ビームを放射する光源、
光ビームを放射する光源、
前記光ビームを対象物に集光する集光手段、
前記光ビームが前記対象物から反射した戻り光ビームに非点収差を付加する非点収差付加手段、
互いに交差する第１の分割線と第２の分割線により４つに分割された受光領域を有し、前記非点収差付加手段により非点収差が付加された前記戻り光ビームの光量を前記受光領域で検出して電気信号に変換する光検知器、
前記光源から放射する光ビームを前記集光手段に導くため、前記光源から前記対象物までの前記光ビームの光路上に配置された、
透過、反射、屈折、吸収、回折、部分的減衰の少なくともいずれかの機能を有する少なくともひとつの光学手段、
又は、
前記対象物から反射した前記戻り光ビームを前記光検知器の前記受光領域に導くため、前記対象物から前記光検知器までの前記光ビームの光路上に配置された、
透過、反射、屈折、吸収、回折、部分的減衰の少なくともいずれかの機能を有する少なくともひとつの光学手段
を備えた光学ユニットと、
前記光学ユニットから出力される前記４つの受光領域で検出される光量に対応する電気信号のうち、互いに対角に位置する受光領域の信号の加算信号どうしを差し引いた対角和差分信号を用いて前記対象物に対する前記集光手段で集光される前記光ビームの焦点誤差量を検出する焦点誤差検出手段と、
を備えた光学装置において、
前記４つの受光領域のうち、前記第１の分割線に隣接する受光領域で検出される光量を、それぞれ加算した加算値の差をとって第１の制御信号を検出する第１の制御信号生成手段、
前記４つの受光領域のうち、前記第２の分割線に隣接する受光領域で検出される光量を、それぞれ加算した加算値の差をとって第２の制御信号を検出する第２の制御信号生成手段、
を更に備え、
前記第１の制御信号又は第２の制御信号の少なくともいずれかに対し、
前記光源及び前記集光手段が正規の位置にあるときにおいても、前記光源の放射部分の初期的な非対称に起因するオフセット分、或いは、
前記光源から前記対象物までの前記光ビームの光路上に配置された前記光学手段、
若しくは、
前記対象物から前記光検知器までの前記光ビームの光路上に配置された前記光学手段
を前記光ビームが透過或いは反射する際に発生する、前記光検知器で受光される前記戻り光ビームの強度分布の初期的な非対称に起因するオフセット分を加算又は減算することにより補正し、この補正された第１の制御信号と第２の制御信号と所定の定数とを乗算した積算信号により前記対角和差分信号を補正することを特徴とする光学装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
この発明に係る光学装置及び光ディスク装置は、光ビームを放射する光源、前記光ビームを対象物に集光する集光手段、前記光ビームが前記対象物から反射した戻り光ビームに非点収差を付加する非点収差付加手段、互いに交差する第１の分割線と第２の分割線により４つに分割された受光領域を有し、前記非点収差付加手段により非点収差が付加された前記戻り光ビームの光量を前記受光領域で検出して電気信号に変換する光検知器、前記光源から放射する光ビームを前記集光手段に導くため、前記光源から前記対象物までの前記光ビームの光路上に配置された、透過、反射、屈折、吸収、回折、部分的減衰の少なくともいずれかの機能を有する少なくともひとつの光学手段、又は、前記対象物から反射した前記戻り光ビームを前記光検知器の前記受光領域に導くため、前記対象物から前記光検知器までの前記光ビームの光路上に配置された、透過、反射、屈折、吸収、回折、部分的減衰の少なくともいずれかの機能を有する少なくともひとつの光学手段を備えた光学ユニットと、前記光学ユニットから出力される前記４つの受光領域で検出される光量に対応する電気信号のうち、互いに対角に位置する受光領域の信号の加算信号どうしを差し引いた対角和差分信号を用いて前記対象物に対する前記集光手段で集光される前記光ビームの焦点誤差量を検出する焦点誤差検出手段と、を備えた光学装置において、前記４つの受光領域のうち、前記第１の分割線に隣接する受光領域で検出される光量を、それぞれ加算した加算値の差をとって第１の制御信号を検出する第１の制御信号生成手段、前記４つの受光領域のうち、前記第２の分割線に隣接する受光領域で検出される光量を、それぞれ加算した加算値の差をとって第２の制御信号を検出する第２の制御信号生成手段、を更に備え、前記第１の制御信号又は第２の制御信号の少なくともいずれかに対し、前記光源及び前記集光手段が正規の位置にあるときにおいても、前記光源の放射部分の初期的な非対称に起因するオフセット分、或いは、前記光源から前記対象物までの前記光ビームの光路上に配置された前記光学手段、若しくは、前記対象物から前記光検知器までの前記光ビームの光路上に配置された前記光学手段を前記光ビームが透過或いは反射する際に発生する、前記光検知器で受光される前記戻り光ビームの強度分布の初期的な非対称に起因するオフセット分を加算又は減算することにより補正し、この補正された第１の制御信号と第２の制御信号と所定の定数とを乗算した積算信号により前記対角和差分信号を補正することを特徴とする。