(57)【要約】      （修正有）【課題】ラジアルチルトを精度良く検出する。【解決手段】光ヘッド装置１００は、光源１からの出射光から、光軸上の強度で規格化した強度分布が相互に異なるメインビーム、第１のサブビーム、第２のサブビームを生成する回折光学素子３ａと、回折光学素子３ａを介して入射される出射光を、トラックを構成する溝を有するディスク７上に集光する対物レンズ６と、メインビーム、第１のサブビーム、第２のサブビームに対するディスク７からの反射光を個別に受光し、それぞれに対するプッシュプル信号を検出する光検出器１０とを具備し、メインビームによるプッシュプル信号ＰＰＭと第２のサブビームによるプッシュプル信号ＰＰＳ２の差をとることにより、レンズシフトによるオフセットを生じないトラック誤差信号ＴＥを得る。一方、トラックサーボをかけた時の、第１のサブビームによるプッシュプル信号ＰＰＳ１をラジアルチルト信号ＲＥとして用いる。【選択図】図８
2006209885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から出射される出射光から、強度分布が相互に異なるメインビーム、少なくとも１つ以上の第１のサブビーム、少なくとも１つ以上の第２のサブビームを生成する回折光学素子と、
前記回折光学素子を介して入射される前記出射光を、トラックを構成する溝を有する円盤状の光記録媒体上に集光する対物レンズと、
前記メインビーム、前記第１のサブビーム、前記第２のサブビームに対する前記光記録媒体からの反射光をそれぞれに対するプッシュプル信号を検出するために個別に受光する光検出器とを具備する
光ヘッド装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光ヘッド装置において、
前記回折光学素子は、前記出射光の光軸に対して垂直な第１の面と、第２の面とを有し、
前記第１の面は、光軸を通る光記録媒体の半径方向の幅が前記対物レンズの有効直径よりも狭い第１の幅である第１の領域を有し、
前記第２の面は、光軸を通る光記録媒体の半径方向の幅が前記第１の幅より狭い第２の幅である第２の領域を有し、
前記第１の領域の内側と、前記第２の領域の内側に、回折格子を備える
光ヘッド装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光ヘッド装置において、
前記第１の領域の内側及び外側、前記第２の領域の内側及び外側からの透過光を前記メインビーム、前記第１の領域からの回折光を前記第１のサブビーム、前記第２の領域からの回折光を前記第２のサブビームとする
光ヘッド装置。
【請求項４】
請求項１に記載の光ヘッド装置において、
前記回折光学素子は、前記出射光の光軸に対して垂直な第１の面と、第２の面とを有し、
前記第１の面は、光軸を通る光記録媒体の半径方向の幅が前記対物レンズの有効直径よりも狭い第１の幅である第１の領域を有し、
前記第２の面は、光軸を通る光記録媒体の半径方向の幅が前記第１の幅より狭い第２の幅である第２の領域を有し、
前記第１の領域の外側と、前記第２の領域の内側に、回折格子を備える
光ヘッド装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光ヘッド装置において、
前記第１の領域の内側及び外側、前記第２の領域の内側及び外側からの透過光を前記メインビーム、前記第１の領域の外側からの回折光を前記第１のサブビーム、前記第２の領域からの回折光を前記第２のサブビームとする
光ヘッド装置。
【請求項６】
請求項２から５いずれか１項に記載の光ヘッド装置において、
前記第１の面における回折格子の間隔は、前記第２の面における回折格子の間隔の２倍である
光ヘッド装置。
【請求項７】
請求項２から６いずれか１項に記載の光ヘッド装置において、
前記第１の面と前記第２の面は同一面である
光ヘッド装置。
【請求項８】
請求項７に記載の光ヘッド装置において、
前記第１の面における回折格子は、幅がＰ／２のライン部と幅Ｐ／２のスペース部の繰り返しであり、ライン部とスペース部の高さの平均はＨ０、高さの差は２×Ｈ１であり、
前記第２の面における回折格子は、幅が（Ｐ／２）−Ａの第１のライン部、幅Ａの第１のスペース部、幅Ａの第２のライン部、幅（Ｐ／２）−Ａの第２のスペース部の繰り返しであり、第１のライン部及び第２のライン部と、第１のスペース部及び第２のスペース部の高さの平均はＨ０、高さの差は２×Ｈ２であり、
前記第１の面における回折格子の間隔と、前記第２の面における回折格子の間隔はＰである
光ヘッド装置。
【請求項９】
請求項１から８いずれか１項に記載の光ヘッド装置において、
前記光記録媒体に対する前記第１のサブビームの集光スポットは、前記メインビームの集光スポットに対し、前記光軸を通る前記光記録媒体の半径方向に溝のピッチの半分の整数倍だけずらして配置され、
前記第２のサブビームの集光スポットは、前記光軸を通る前記光記録媒体の半径方向の任意の位置に配置される
光ヘッド装置。
【請求項１０】
請求項１から９にいずれか１項に記載の光ヘッド装置において、
前記第１のサブビームの集光スポットと前記メインビームの集光スポットとの距離は、前記第２のサブビームの集光スポットと前記メインビームの集光スポットとの距離に比べて短い
光ヘッド装置。
【請求項１１】
請求項１から１０いずれか１項に記載の光ヘッド装置と、
前記光検出器から前記メインビーム、前記第１のサブビーム、前記第２のサブビームに対応する出力信号に基づくプッシュプル信号を検出する演算回路とを備える
光学式情報記録再生装置
【請求項１２】
請求項１１に記載の光学式情報記録再生装置において、  前記演算回路は、前記第１のサブビームに対するプッシュプル信号に基づいて、前記光記録媒体のラジアルチルトを示すラジアルチルト信号を出力する
光学式情報記録再生装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の光学式情報記録再生装置において、
前記演算回路は、前記メインビームに対するプッシュプル信号と前記第２のサブビームに対するプッシュプル信号との差に基づいて、トラックサーボに用いるトラック誤差信号を出力する
光学式情報記録再生装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の光学式情報記録再生装置において、
前記演算回路は、前記トラック誤差信号を用いてトラックサーボをかけた時の、前記第１のサブビームに対するプッシュプル信号を前記ラジアルチルト信号として出力する
光学式情報記録再生装置。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載の光学式情報記録再生装置において、
前記演算回路は、前記第２のサブビームに対するプッシュプル信号に基づいて、前記対物レンズの機械的な中立位置からのずれ量を表わすレンズ位置信号を出力する
光学式情報記録再生装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の光学式情報記録再生装置において、
前記演算回路は、前記トラック誤差信号を用いてトラックサーボをかけた時の、前記第１のサブビームに対するプッシュプル信号から前記レンズ位置信号を引いた信号を前記ラジアルチルト信号として出力する
光学式情報記録再生装置。
【請求項１７】
請求項１３に記載の光学式情報記録再生装置において、
前記演算回路は、前記トラック誤差信号を用いてトラックサーボをかけた時の、前記第１のサブビームに対するプッシュプル信号から前記トラック誤差信号を引いた信号を前記ラジアルチルト信号として出力する
光学式情報記録再生装置。
【請求項１８】
請求項１５に記載の光学式情報記録装置において、
前記演算回路は、前記トラック誤差信号を用いてトラックサーボをかけた時の、前記第１のサブビームに対するプッシュプル信号から前記レンズ位置信号及び前記トラック誤差信号を引いた信号を前記ラジアルチルト信号として出力する
光学式情報記録再生装置。
【請求項１９】
請求項１２から１８いずれか１項に記載の光学式情報記録装置において、
前記ラジアルチルト信号に基づき、前記光記録媒体のラジアルチルトを補正する駆動回路を更に具備する
光学式情報記録再生装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の光学式情報記録再生装置において、
前記駆動回路は、前記ラジアルチルト信号が零になるように、前記対物レンズを、前記光軸を通る前記光記録媒体の半径方向に傾けて前記光記録媒体のラジアルチルトを補正する
光学式情報記録再生装置。
【請求項２１】
請求項１９に記載の光学式情報記録再生装置において、
前記駆動回路は、前記ラジアルチルト信号が零になるように、前記光ヘッド装置全体を、前記光軸を通る前記光記録媒体の半径方向に傾けることにより、前記光記録媒体のラジアルチルトを補正する
光学式情報記録再生装置。
【請求項２２】
請求項１９に記載の光学式情報記録再生装置において、
前記回折光学素子と前記対物レンズの間に、前記回折光学素子からの透過光に対するコマ収差を変化させる液晶光学素子を更に具備し、
前記駆動回路は、前記ラジアルチルト信号に基づき、前記液晶光学素子に電圧を印加し、
前記液晶光学素子は、前記電圧に応じて、前記光記録媒体のラジアルチルトに起因するコマ収差を相殺するよう前記コマ収差を変化させる
光学式情報記録再生装置。
【請求項２３】
請求項１９から２２いずれか１項に記載の光学式情報記録再生装置において、
前記演算回路は、前記光記録媒体の溝の凹部であるランドからの反射光に基づくプッシュプル信号から得られるラジアルチルト信号と、溝の凸部であるグルーブからの反射光に基づくプッシュプル信号から得られるラジアルチルト信号の極性を切り換える
光学式情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光記録媒体に対して記録または再生を行うための光ヘッド装置及び光学式情報記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＲＦ信号が予め記録されていない追記型及び書換可能型の光記録媒体には、通常はトラッキングを行うための溝が形成されている。一般に、光記録媒体への入射光の側から見て、光記録媒体に形成された溝の凹部をランド、凸部をグルーブと呼ぶ。これらの光記録媒体に対してトラック誤差信号を検出する場合、通常はプッシュプル法による検出を行う。しかし、プッシュプル法によって検出されるトラック誤差信号には、光ヘッド装置の対物レンズが光記録媒体の半径方向にシフトする際に、発生するオフセット信号が含まれる。このようなレンズシフトによるオフセットに起因する記録再生特性の悪化を防ぐため、光ヘッド装置及び光学式情報記録再生装置には、トラック誤差信号にレンズシフトによるオフセット信号が生じない工夫が求められる。
【０００３】
又、光ヘッド装置が光記録媒体に対してトラックフォロー動作を行う際には、通常は光ヘッド装置の対物レンズがトラック誤差信号に応じて光記録媒体のトラックに追従し、光ヘッド装置の対物レンズを除く光学系に対して対物レンズが機械的な中立位置からずれないように、光ヘッド装置の対物レンズを除く光学系が対物レンズに追従する。又、光ヘッド装置が光記録媒体に対してシーク動作を行う際には、通常は光ヘッド装置の対物レンズを除く光学系に対して対物レンズを機械的な中立位置に固定し、光ヘッド装置の対物レンズを除く光学系がシーク信号に応じて光記録媒体の半径方向に移動する。このようなトラックフォロー動作及びシーク動作を安定して行うため、光ヘッド装置及び光学式情報記録再生装置には、対物レンズの機械的な中立位置からのずれ量を表わすレンズ位置信号を検出できる工夫が求められる。
【０００４】
光学式情報記録再生装置における記録密度は、光ヘッド装置が光記録媒体上に形成する集光スポットの径の２乗に反比例する。すなわち、集光スポットの径が小さいほど記録密度は高くなる。集光スポットの径は光ヘッド装置における対物レンズの開口数に反比例する。すなわち、対物レンズの開口数が高いほど集光スポットの径は小さくなる。一方、光記録媒体が対物レンズに対して半径方向に傾くと、半径方向の傾き（ラジアルチルト）に起因するコマ収差により集光スポットの形状が乱れ、記録再生特性が悪化する。コマ収差は対物レンズの開口数の３乗に比例するため、対物レンズの開口数が高いほど記録再生特性に対する光記録媒体のラジアルチルトのマージンは狭くなる。従って、記録密度を高めるために対物レンズの開口数を高めた光ヘッド装置及び光学式情報記録再生装置においては、記録再生特性を悪化させないために、光記録媒体のラジアルチルトを検出、補正することが必要である。
【０００５】
（開示例１）
特開２００３−０５１１３０号公報に、溝を有する光記録媒体に対し、トラック誤差信号にレンズシフトによるオフセットを生じず、レンズ位置信号を検出でき、かつ、ラジアルチルトを検出することが可能な光ヘッド装置及び光学式情報記録再生装置が開示されている（特許文献１参照）。図１から図５を参照して開示例１の光ヘッド装置が示される。
【０００６】
図１を参照して、開示例１の光ヘッド装置１０１及び光記録媒体であるディスク７の構成が示される。半導体レーザ１からの出射光はコリメータレンズ２で平行光化され、回折光学素子３ｅにより、メインビームである１つの透過光、第１のサブビームである２つの回折光、第２のサブビームである２つの回折光の合計５つの光に分割される。これらの光は偏光ビームスプリッタ４にＰ偏光として入射し、ほぼ１００％が透過し、１／４波長板５を透過して直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズ６でディスク７上に集光される。ディスク７からの５つの反射光は対物レンズ６を逆向きに透過し、１／４波長板５を透過して円偏光から往路光に対し偏光方向が直交した直線偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ４にＳ偏光として入射し、ほぼ１００％が反射され、円筒レンズ８、レンズ９を透過して光検出器１０で受光される。光検出器１０は円筒レンズ８、レンズ９の２つの焦線の中間に設置されている。
【０００７】
図２は回折光学素子３ｅの平面図である。図２（ａ）はレーザ光の入射方向から見た入射面の平面図、図２（ｂ）はレーザ光の出射方向から見た出射面の平面図である。回折光学素子３ｅは、入射面の全面に回折格子が形成され（図２（ａ）参照）、出射面には図２（ｂ）中の点線で示される対物レンズ６の有効径より小さい直径を有する円の内側の領域１１ｉのみに回折格子が形成された構成である。入射面及び出射面に形成された回折格子における格子の方向はいずれも光軸を通るディスク７の半径方向にほぼ平行であり、格子のパタンはいずれも等間隔の直線状である。入射面に形成された回折格子における格子の間隔は、出射面に形成された回折格子における格子の間隔の２倍である。
【０００８】
格子のライン部とスペース部の位相差をいずれも例えば０．２３２πとすると、入射面に入射した光は０次光として約８７．３％が透過し、±１次回折光としてそれぞれ約５．１％が回折される。一方、出射面の領域１１ｉの内部に入射した光は０次光として約８７．３％が透過し、±１次回折光としてそれぞれ約５．１％が回折される。又、出射面の領域１１ｉの外部に入射した光はほぼ１００％が透過する。入射面からの透過光のうち出射面からの透過光をメインビーム、入射面からの±１次回折光のうち出射面からの透過光を第１のサブビーム、入射面からの透過光のうち出射面からの±１次回折光を第２のサブビームとする。
【０００９】
図３を参照して、ディスク７上の集光スポットの配置が示される。集光スポット１３ａ、１３ｊ、１３ｋ、１３ｌ、１３ｍは、それぞれ回折光学素子３ｅの入射面からの透過光のうち出射面からの透過光、入射面からの＋１次回折光のうち出射面からの透過光、入射面からの−１次回折光のうち出射面からの透過光、入射面からの透過光のうち出射面からの＋１次回折光、入射面からの透過光のうち出射面からの−１次回折光に相当する。集光スポット１３ａはトラック１２ａ（ランド又はグルーブ）上、集光スポット１３ｊはトラック１２ａの１つ右側に隣接するトラック１２ｂ（グルーブ又はランド）上、集光スポット１３ｋはトラック１２ａの１つ左側に隣接するトラック１２ｃ（グルーブ又はランド）上、集光スポット１３ｌはトラック１２ａの２つ右側に隣接するトラック１２ｄ（ランド又はグルーブ）上、集光スポット１３ｍはトラック１２ａの２つ左側に隣接するトラック１２ｅ（ランド又はグルーブ）上にそれぞれ配置されている。
【００１０】
図４に、光検出器１０の受光部のパタンと光検出器１０上の光スポットの配置が示される。光スポット１５ａは回折光学素子３ｅの入射面からの透過光のうち出射面からの透過光に相当し、光軸を通るディスク７の接線方向に平行な分割線および半径方向に平行な分割線で４つに分割された受光部１４ａ〜１４ｄで受光される。光スポット１５ｊは回折光学素子３ｅの入射面からの＋１次回折光のうち出射面からの透過光に相当し、光軸を通るディスク７の半径方向に平行な分割線で２つに分割された受光部１４ｅ、１４ｆで受光される。光スポット１５ｋは回折光学素子３ｅの入射面からの−１次回折光のうち出射面からの透過光に相当し、光軸を通るディスク７の半径方向に平行な分割線で２つに分割された受光部１４ｇ、１４ｈで受光される。光スポット１５ｌは回折光学素子３ｅの入射面からの透過光のうち出射面からの＋１次回折光に相当し、光軸を通るディスク７の半径方向に平行な分割線で２つに分割された受光部１４ｉ、１４ｊで受光される。光スポット１５ｍは回折光学素子３ｅの入射面からの透過光のうち出射面からの−１次回折光に相当し、光軸を通るディスク７の半径方向に平行な分割線で２つに分割された受光部１４ｋ、１４ｌで受光される。光スポット１５ａ、１５ｊ、１５ｋ、１５ｌ、１５ｍは、円筒レンズ８およびレンズ９の作用により、ディスク７の接線方向の強度分布と半径方向の強度分布が互いに入れ替わっている。
【００１１】
受光部１４ａ〜１４ｌからの出力をそれぞれＶ１４ａ〜Ｖ１４ｌで表わすと、メインビームである集光スポット１３ａによるプッシュプル信号ＰＰＭは、ＰＰＭ＝（Ｖ１４ａ＋Ｖ１４ｂ）−（Ｖ１４ｃ＋Ｖ１４ｄ）で与えられる。第１のサブビームである集光スポット１３ｊ、１３ｋによるプッシュプル信号ＰＰＳ１は、ＰＰＳ１＝（Ｖ１４ｅ＋Ｖ１４ｇ）−（Ｖ１４ｆ＋Ｖ１４ｈ）で与えられる。第２のサブビームである集光スポット１３ｌ、１３ｍによるプッシュプル信号ＰＰＳ２は、ＰＰＳ２＝（Ｖ１４ｉ＋Ｖ１４ｋ）−（Ｖ１４ｊ＋Ｖ１４ｌ）で与えられる。
【００１２】
図５に開示例１の光ヘッド装置における、トラック誤差信号、レンズ位置信号に関わる各種のプッシュプル信号が示される。図５を参照して、横軸はディスク７のオフトラック量、縦軸はプッシュプル信号である。ここで、ディスク７の溝のピッチをＧＰ、ディスク７のオフトラック量をＸとする。図５（ａ）に示されるプッシュプル信号１６ａは、対物レンズ６がディスク７の半径方向の外側にシフトした場合のメインビームによるプッシュプル信号ＰＰＭ、プッシュプル信号１６ｂは、対物レンズ６がディスク７の半径方向の内側にシフトした場合のメインビームによるプッシュプル信号ＰＰＭである。これらはＰＰＭ＝−ＡＭ・ｓｉｎ（２πＸ／ＧＰ）±ＢＭで表される。但し、ＡＭはプッシュプル信号の振幅、ＢＭはプッシュプル信号のオフセットであり、複号はレンズシフトの向きに対応している。図５（ｂ）に示されるプッシュプル信号１６ｆは、対物レンズ６がディスク７の半径方向の外側にシフトした場合の第１のサブビームによるプッシュプル信号ＰＰＳ１、プッシュプル信号１６ｇは、対物レンズ６がディスク７の半径方向の内側にシフトした場合の第１のサブビームによるプッシュプル信号ＰＰＳ１である。これらはＰＰＳ１＝ＡＳ１・ｓｉｎ（２πＸ／ＧＰ）±ＢＳ１で表される。但し、ＡＳ１はプッシュプル信号の振幅、ＢＳ１はプッシュプル信号のオフセットであり、複号はレンズシフトの向きに対応している。
【００１３】
図５（ｃ）に示されるプッシュプル信号１６ｈは、差動プッシュプル法によるトラック誤差信号ＴＥである。これは、ＴＥ＝ＰＰＭ−α・ＰＰＳ１＝−（ＡＭ＋α・ＡＳ１）・ｓｉｎ（２πＸ／ＧＰ）で与えられる。但し、α＝ＢＭ／ＢＳ１である。メインビームによるプッシュプル信号ＰＰＭと第１のサブビームによるプッシュプル信号ＰＰＳ１の差をとることにより、レンズシフトによるオフセットが相殺され、レンズシフトによるオフセットを生じないトラック誤差信号が得られる。図５（ｄ）に示すプッシュプル信号１６ｉは、対物レンズ６がディスク７の光軸を通る半径方向の外側にシフトした場合のレンズ位置信号ＬＥ、プッシュプル信号１６ｊは、対物レンズ６がディスク７の光軸を通る半径方向の内側にシフトした場合のレンズ位置信号ＬＥである。これらは、ＬＥ＝ＰＰＭ＋β・ＰＰＳ１＝±（ＢＭ＋β・ＢＳ１）で与えられる。但し、β＝ＡＭ／ＡＳ１である。ＰＰＭとＰＰＳ１の和をとることにより、オフトラック量に依存して変化する成分（溝横断雑音）が相殺され、溝横断雑音がないレンズ位置信号ＬＥが得られる。
【００１４】
（開示例２）
特許２６１６７２２号公報に溝を有する光記録媒体に対し、トラック誤差信号にレンズシフトによるオフセットを生じず、レンズ位置信号を検出できる従来の光ヘッド装置が開示されている（特許文献２参照）。
【００１５】
開示例２の光ヘッド装置は、開示例１の光ヘッド装置における回折光学素子３ｅを回折光学素子３ｆに置き換えたものであり、その構成は図１に示すものと同じである。
【００１６】
図６は回折光学素子３ｆのレーザ光の入射及び出射方向から見た平面図である。回折光学素子３ｆは、図中に点線で示す対物レンズ６の有効径より小さい直径を有する第１の円と、第１の円の直径より小さい直径を有する第２の円の間の領域１１ｊ、及び、第２の円の内側の領域１１ｋのみに回折格子が形成された構成である。回折格子における格子の方向はいずれも光軸を通るディスク７の半径方向にほぼ平行であり、格子のパタンはいずれも等間隔の直線状である。領域１１ｊに形成された格子の間隔は、領域１１ｋに形成された格子の間隔の２倍である。領域１１ｊの外部からの透過光をメインビーム、領域１１ｊからの±１次回折光を第１のサブビーム、領域１１ｋからの±１次回折光を第２のサブビームとする。
【００１７】
メインビームによるプッシュプル信号と第２のサブビームによるプッシュプル信号の差をとることにより、レンズシフトによるオフセットが相殺され、レンズシフトによるオフセットを生じないトラック誤差信号ＴＥが得られる。又、メインビームによるプッシュプル信号ＰＰＭと第２のサブビームによるプッシュプル信号ＰＰＳ２の和をとることにより、溝横断雑音が相殺され、溝横断雑音がないレンズ位置信号ＬＥが得られる。
【００１８】
追記型及び書換可能型の光記録媒体には、ＤＶＤ−Ｒ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ−Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）やＤＶＤ−ＲＷ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ−Ｒｅｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）のように、グルーブのみに対して記録再生を行うグルーブ記録方式の光記録媒体と、ＤＶＤ−ＲＡＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ−Ｒｅｗｒｉｔａｂｌｅ）のように、ランドとグルーブの両方に対して記録再生を行うランド／グルーブ記録方式の光記録媒体がある。通常は、グルーブ記録方式の光記録媒体における溝のピッチは、ランド／グルーブ記録方式の光記録媒体における溝のピッチに比べて狭い。開示例１では、溝のピッチが狭いグルーブ記録方式の光記録媒体に対しては図５に示す通りになるが、溝のピッチが広いランド／グルーブ記録方式の光記録媒体に対しては図７に示されるプッシュプル信号を示す場合がある。
【００１９】
図７に、開示例１の光ヘッド装置における溝のピッチが広いランド／グルーブ記録方式の光記録媒体に対するトラック誤差信号、レンズ位置信号に関わる各種のプッシュプル信号が示される。図７において、横軸はディスク７のオフトラック量、縦軸はプッシュプル信号である。図７（ａ）に示されるプッシュプル信号１６ｋは、対物レンズ６がディスク７の半径方向の外側にシフトした場合のＰＰＭ、プッシュプル信号１６ｌは、対物レンズ６がディスク７の半径方向の内側にシフトした場合のメインビームによるプッシュプル信号ＰＰＭである。これらはＰＰＭ＝−ＡＭ・ｓｉｎ（２πＸ／ＧＰ）±ＢＭ±ＣＭ・ｓｉｎ２（２πＸ／ＧＰ）で表される。但し、ＡＭはプッシュプル信号の基本波成分の振幅、ＢＭはプッシュプル信号のオフセット、ＣＭはプッシュプル信号の２次高調波成分の振幅であり、複号はレンズシフトの向きに対応している。図７（ｂ）に示されるプッシュプル信号１６ｍは、対物レンズ６がディスク７の半径方向の外側にシフトした場合の第１のサブビームによるプッシュプル信号ＰＰＳ１、プッシュプル信号１６ｎは、対物レンズ６がディスク７の半径方向の内側にシフトした場合の第１のサブビームによるプッシュプル信号ＰＰＳ１である。これらはＰＰＳ１＝ＡＳ１・ｓｉｎ（２πＸ／ＧＰ）±ＢＳ１±ＣＳ１・ｓｉｎ２（２πＸ／ＧＰ）で表される。但し、ＡＳ１はプッシュプル信号の基本波成分の振幅、ＢＳ１はプッシュプル信号のオフセット、ＣＳ１はプッシュプル信号の２次高調波成分の振幅であり、複号はレンズシフトの向きに対応している。
【００２０】
図７（ｃ）に示されるプッシュプル信号１６ｏは、差動プッシュプル法によるトラック誤差信号ＴＥである。これは、ＴＥ＝ＰＰＭ−α・ＰＰＳ１＝−（ＡＭ＋α・ＡＳ１）・ｓｉｎ（２πＸ／ＧＰ）で与えられる。但し、α＝ＢＭ／ＢＳ１＝ＣＭ／ＣＳ１である。ＰＰＭとＰＰＳ１の差をとることにより、レンズシフトによるオフセットが相殺され、レンズシフトによるオフセットを生じないトラック誤差信号が得られる。図７（ｄ）に示されるプッシュプル信号１６ｐは、対物レンズ６がディスク７の半径方向の外側にシフトした場合のレンズ位置信号ＬＥ、プッシュプル信号１６ｑは、対物レンズ６がディスク７の半径方向の内側にシフトした場合のレンズ位置信号ＬＥである。これらは、ＬＥ＝ＰＰＭ＋β・ＰＰＳ１＝±（ＢＭ＋β・ＢＳ１）±（ＣＭ＋β・ＣＳ１）・ｓｉｎ２（２πＸ／ＧＰ）で与えられる。但し、β＝ＡＭ／ＡＳ１である。ＰＰＭとＰＰＳ１の和をとっても、溝横断雑音が相殺されず、溝横断雑音がないレンズ位置信号が得られない。
【００２１】
又、図３を参照して、開示例１の光ヘッド装置においては、ディスク７上に５つの集光スポット１３ａ、１３ｊ、１３ｋ、１３ｌ、１３ｍが形成される。ディスク７の偏芯等によりディスク７のトラック１２ａと５つの集光スポットの中心を結ぶ直線との角度が本来の角度からずれると、サブビームである集光スポット１３ｊ、１３ｋ、１３ｌ、１３ｍの中心がディスク７の対応するトラックの中心からディスク７の半径方向へずれ、オフトラックを生じる。第１のサブビームである集光スポット１３ｊ、１３ｋに関しては、メインビームである集光スポット１３ａからの距離が短いため、ディスク７の偏芯等によるオフトラックの量は小さい。しかし、第２のサブビームである集光スポット１３ｌ、１３ｍに関しては、メインビームである集光スポット１３ａからの距離が長いため、ディスク７の偏芯等によるオフトラックの量は大きくなる。
【００２２】
このため、第２のサブビームである集光スポット１３ｌ、１３ｍはディスク７のラジアルチルトの検出に用いられるが、ディスク７の偏芯等により集光スポット１３ｌ、１３ｍに大きなオフトラックが生じると、ラジアルチルト信号の感度は低下し、ディスク７のラジアルチルトを正しく検出することができなくなる。
【００２３】
一方、開示例２の光ヘッド装置は、光記録媒体のラジアルチルトを検出することができない。又、この光ヘッド装置においては、回折光学素子３ｆの領域１１ｊの外部からの透過光のみをメインビームとするため、メインビームに対する光利用効率が低い。しかも、メインビームである光記録媒体上の集光スポットは超解像効果により大きなサイドローブを有するため、その影響を除去するために光検出器の手前にピンホールを設置する必要があり、光学系の構成が複雑になる。
【特許文献１】特開２００３−５１１３０号公報
【特許文献２】特許第２６１６７２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
本発明の目的は、光記録媒体のラジアルチルトを精度良く検出することができる光ヘッド装置及び光学式情報記録再生装置を提供することにある。
【００２５】
本発明の他の目的は、光記録媒体に対する良好なトラック誤差信号を得られる光ヘッド装置及び光学式情報記録再生装置を提供することにある。
【００２６】
本発明の更に他の目的は、光記録媒体に対する良好なレンズ位置信号を得られる光ヘッド装置及び光学式情報記録再生装置を提供することにある。
【００２７】
本発明の更に他の目的は、簡易な構成の光ヘッド装置及び光学式情報記録再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号・符号を括弧付きで用いて、［課題を解決するための手段］を説明する。この番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものであるが、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００２９】
本発明による光ヘッド装置（１００）は、光源（１）と、光源（１）から出射される出射光から、光軸上の強度で正規化した強度分布が相互に異なるメインビーム、第１のサブビーム、第２のサブビームを生成する回折光学素子（３ａ〜３ｄ）と、回折光学素子（３ａ〜３ｄ）を介して入射される出射光を、トラックを構成する溝を有する円盤状の光記録媒体（７）上に集光する対物レンズ（６）と、メインビーム、第１のサブビーム、第２のサブビームに対する光記録媒体（７）からの反射光を、それぞれに対するプッシュプル信号を検出するために個別に受光する光検出器（１０）とを具備する。回折光学素子（３ａ〜３ｄ）において、出射光の光軸に対して垂直な第１の面は、光軸を通る光記録媒体（７）の半径方向の幅が対物レンズの有効直径よりも狭い第１の幅である第１の領域（１１a、１１ｃ、１１ｅ、１１ｇ）を有し、前記出射光の光軸に対して垂直な第２の面は、光軸を通る光記録媒体（７）の半径方向の幅が第１の幅より狭い第２の幅である第２の領域（１１ｂ、１１ｄ、１１ｆ、１１ｈ）を有し、第１の領域（１１a、１１ｃ、１１ｅ、１１ｇ）の内側又は外側と、前記第２の領域（１１ｂ、１１ｄ、１１ｆ、１１ｈ）の内側に、回折格子を備える。
【００３０】
第１の領域の内側及び外側、第２の領域の内側及び外側からの透過光を前記メインビーム、第１の領域の内側又は外側からの回折光を前記第１のサブビーム、前記第２の領域からの回折光を前記第２のサブビームとする。
【００３１】
第１の面における回折格子の間隔は、第２の面における回折格子の間隔の２倍とする。あるいは、第１の面と第２の面は同一面であり、第１の面における回折格子は、幅がＰ／２のライン部（Ｌ１）と幅Ｐ／２のスペース部（Ｓ１）の繰り返しであり、ライン部（Ｌ１）とスペース部（Ｓ１）の高さの平均はＨ０、高さの差は２×Ｈ１であり、第２の面における回折格子は、幅が（Ｐ／２）−Ａの第１のライン部（Ｌ２）、幅Ａの第１のスペース部（Ｓ２）、幅Ａの第２のライン部（Ｌ３）、幅（Ｐ／２）−Ａの第２のスペース部（Ｓ３）の繰り返しであり、第１のライン部（Ｌ２）及び第２のライン部（Ｌ３）と、第１のスペース部（Ｓ２）及び第２のスペース部（Ｓ３）の高さの平均はＨ０、高さの差は２×Ｈ２である。この際、第１の面における回折格子の間隔と、前記第２の面における回折格子の間隔はＰである。
【００３２】
又、本発明による光ヘッド装置（１００）において、好ましくは、光記録媒体（７）に対する前記第１のサブビームの集光スポットは、メインビームの集光スポットに対し、光軸を通る光記録媒体（７）の半径方向に溝のピッチの半分の整数倍だけずらして配置され、第２のサブビームの集光スポットは、光軸を通る光記録媒体（７）の半径方向の任意の位置に配置される。又、好ましくは、第１のサブビームの集光スポットとメインビームの集光スポットとの距離は、第２のサブビームの集光スポットと前記メインビームの集光スポットとの距離に比べて短い。
【００３３】
以上ような構成により、本発明の光ヘッド装置（１００）は、第２のサブビームである光記録媒体（７）上の集光スポットは光記録媒体（７）の半径方向の径が大きいため、溝のピッチが狭いグルーブ記録方式の光記録媒体、溝のピッチが広いランド／グルーブ記録方式の光記録媒体のいずれに対しても、第２のサブビームによるプッシュプル信号（ＰＰＳ２）には溝横断雑音がない。このため、第２のサブビームによるプッシュプル信号（ＰＰＳ２）をレンズ位置信号（ＬＥ）として用いることができる。又、メインビームによるプッシュプル信号（ＰＰＭ）と第２のサブビームによるプッシュプル信号（ＰＰＳ２）の差をとることにより、レンズシフトによるオフセットが相殺され、レンズシフトによるオフセットを生じないトラック誤差信号（ＴＥ）が得られる。
【００３４】
本発明による光学式情報記録再生装置は、第１のサブビームに対するプッシュプル信号（ＰＰＳ１）に基づいて、光記録媒体（７）のラジアルチルトを示すラジアルチルト信号（ＲＥ）を出力する演算回路（２０）を備える。
【００３５】
演算回路（２０）は、メインビームに対するプッシュプル信号（ＰＰＭ）と第２のサブビームに対するプッシュプル信号（ＰＰＳ２）との差に基づいて、トラックサーボに用いるトラック誤差信号（ＴＥ）を出力する。
【００３６】
演算回路（２０）は、トラック誤差信号（ＴＥ）を用いてトラックサーボをかけた時の、第１のサブビームに対するプッシュプル信号（ＰＰＳ１）をラジアルチルト信号（ＲＥ）として出力する。又、第２のサブビームに対するプッシュプル信号（ＰＰＳ２）に基づいて、対物レンズ（６）の機械的な中立位置からのずれ量を表わすレンズ位置信号（ＬＥ）を出力する。
【００３７】
演算回路（２０）は、好ましくは、トラック誤差信号（ＴＥ）を用いてトラックサーボをかけた時の、第１のサブビームに対するプッシュプル信号（ＰＰＳ１）からレンズ位置信号（ＬＥ）を引いた信号をラジアルチルト信号（ＲＥ）として出力する。
【００３８】
あるいは、演算回路（２０）は、好ましくは、トラック誤差信号（ＴＥ）を用いてトラックサーボをかけた時の、第１のサブビームに対するプッシュプル信号（ＰＰＳ１）からトラック誤差信号（ＴＥ）を引いた信号をラジアルチルト信号（ＲＥ）として出力する。
【００３９】
あるいは、演算回路（２０）は、好ましくは、トラック誤差信号（ＴＥ）を用いてトラックサーボをかけた時の、第１のサブビームに対するプッシュプル信号（ＰＰＳ１）からレンズ位置信号（ＬＥ）及びトラック誤差信号（ＴＥ）を引いた信号をラジアルチルト信号（ＲＥ）として出力する。
【００４０】
本発明による光学式情報記録再生装置は、以上のように出力されたラジアルチルト信号（ＲＥ）に基づき、光記録媒体のラジアルチルトを補正する駆動回路（２１ａ〜２１ｃ）を更に具備する。
【００４１】
好ましくは、駆動回路（２１ａ）は、ラジアルチルト信号（ＲＥ）が零になるように、対物レンズ（６）を、光軸を通る光記録媒体（７）の半径方向に傾けて光記録媒体（７）のラジアルチルトを補正する。
【００４２】
あるいは、好ましくは、駆動回路（２１ｂ）は、ラジアルチルト信号（ＲＥ）が零になるように、光ヘッド装置全体（１００）を、光軸を通る光記録媒体の半径方向に傾けることにより、光記録媒体（７）のラジアルチルトを補正する。
【００４３】
あるいは、好ましくは、回折光学素子（３ａ〜３ｄ）と対物レンズ（６）との間に、回折光学素子（３ａ〜３ｄ）からの透過光に対するコマ収差を変化させる液晶光学素子（２２）を更に具備し、駆動回路（２１ｃ）は、ラジアルチルト信号（ＲＥ）に基づき、液晶光学素子（２２）に電圧を印加し、液晶光学素子（２２）は、電圧に応じて、光記録媒体（７）のラジアルチルトに起因するコマ収差を相殺するようコマ収差を変化させる。
【００４４】
演算回路（２０）は、光記録媒体の溝の凹部であるランドからの反射光に基づくプッシュプル信号から得られるラジアルチルト信号（ＲＥ）と、溝の凸部であるグルーブからの反射光に基づくプッシュプル信号から得られるラジアルチルト信号（ＲＥ）の極性を切り換える。
【００４５】
以上のような構成により、本発明による光学式情報記録再生装置においては、トラック誤差信号（ＴＥ）を用いてトラックサーボをかけた時の、第１のサブビームによるプッシュプル信号（ＰＰＳ１）に基づいて光記録媒体（７）のラジアルチルトを検出することができる。第１のサブビームによる光記録媒体（７）上の２つの集光スポット（１３ｂ、１３ｃ又は１３ｆ、１３ｇ）に関しては、メインビームである光記録媒体上の集光スポットから（１３ａ）からの距離が短いため、光記録媒体の偏芯等によるオフトラックの量は小さい。このため、光記録媒体の偏芯等によりサブビームである光記録媒体上の２つの集光スポットにオフトラックが生じても、ラジアルチルト信号の感度が低下せず、光記録媒体のラジアルチルトを正しく検出することができる。
【００４６】
又、本発明による光ヘッド装置及び光学式情報記録再生装置においては、回折光学素子の全ての領域からの透過光をメインビームとするため、メインビームに対する光利用効率が高い。しかも、メインビームである光記録媒体（７）上の集光スポット（１３ａ）は超解像効果によるサイドローブを有しないため、光検出器（１０）の手前にピンホールを設置する必要がなく、光学系の構成が簡単である。
【発明の効果】
【００４７】
本発明による光ヘッド装置及び光学式情報記録再生装置によれば、光記録媒体のラジアルチルトを精度良く検出することができる。
【００４８】
又、光記録媒体に対する良好なトラック誤差信号を得ることができる。
【００４９】
更に、光記録媒体に対する良好なレンズ位置信号を得ることができる。
【００５０】
更に、光ヘッド装置及び光学式情報記録再生装置を簡易に構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
以下、添付図面を参照して、本発明による光ヘッド装置及び光学式情報記録再生装置の実施の形態が説明される。
【００５２】
（光ヘッド装置の第１の実施の形態）
図８から図１５を参照して、本発明による光ヘッド装置の第１の実施の形態が説明される。図８を参照して、本発明による光ヘッド装置の構成が示される。本発明による光ヘッド装置１００は、半導体レーザ１、コリメータレンズ２、回折光学素子３ａ、偏光ビームスプリッタ４、１／４波長板５、対物レンズ６、円筒レンズ８、レンズ９、光検出器１０を具備する。本発明による光ヘッド装置は、溝のある光記録媒体であるディスク７に対し、半導体レーザ１からレーザ光を照射し、ディスク７からの反射光を光検出器１０で検出する。
【００５３】
半導体レーザ１からの出射光はコリメータレンズ２で平行光化され、回折光学素子３ａにより、メインビームである１つの透過光、第１のサブビームである２つの回折光、第２のサブビームである２つの回折光の合計５つの光に分割される。これらの光は偏光ビームスプリッタ４にＰ偏光として入射する。入射光のほぼ１００％は、偏光ビームスプリッタ４を透過し、１／４波長板５を透過して直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズ６でディスク７上に集光される。ディスク７からの５つの反射光は対物レンズ６を前記入射光（往路光）と逆向きに透過し、１／４波長板５を透過して円偏光から、往路光に対し偏光方向が直交した直線偏光に変換される。これらの反射光は偏光ビームスプリッタ４にＳ偏光として入射し、そのほぼ１００％が反射され、円筒レンズ８、レンズ９を透過して光検出器１０で受光される。光検出器１０は円筒レンズ８、レンズ９の２つの焦線の中間に設置されている。
【００５４】
図９は、回折光学素子３ａの平面図である。図９（ａ）はレーザ光の入射方向から見た入射面の平面図、図９（ｂ）はレーザ光の出射方向から見た出射面の平面図である。回折光学素子３ａの入射面は、図９（ａ）に示されるように、点線で示される対物レンズ６の有効径内の領域６０より小さい直径を有する第１の円の内側の領域１１ａのみに回折格子が形成され、出射面は図９（ｂ）に示されるように、第１の円の直径より小さい直径を有する第２の円の内側の領域１１ｂのみに回折格子が形成された構成である。入射面及び出射面に形成された回折格子における格子の方向はいずれも光軸を通るディスク７の半径方向に平行であり、格子のパタンはいずれも等間隔の直線状である。入射面に形成された回折格子における格子の間隔は、出射面に形成された回折格子における格子の間隔の２倍である。
【００５５】
格子のライン部とスペース部の位相差をいずれも例えば０．２３２πとすると、入射面の領域１１ａの内部に入射した光は０次光として約８７．３％が透過し、±１次回折光としてそれぞれ約５．１％が回折される。又、入射面の領域１１ａの外部に入射した光はほぼ１００％が透過する。一方、出射面の領域１１ｂの内部に入射した光は０次光として約８７．３％が透過し、±１次回折光としてそれぞれ約５．１％が回折される。又、出射面の領域１１ｂの外部に入射した光はほぼ１００％が透過する。入射面からの透過光のうち出射面からの透過光をメインビーム、入射面からの±１次回折光のうち出射面からの透過光を第１のサブビーム、入射面からの透過光のうち出射面からの±１次回折光を第２のサブビームとすると、メインビームには入射面の領域１１ａの内部を透過した光と外部を透過した光の両方が含まれ、出射面の領域１１ｂの内部を透過した光と外部を透過した光の両方が含まれる。第１のサブビームには入射面の領域１１ａの内部で回折された光のみが含まれ、第２のサブビームには出射面の領域１１ｂの内部で回折された光のみが含まれる。その結果、メインビーム、第１のサブビーム、第２のサブビームは強度分布が相互に異なる。第１のサブビームはメインビームに比べて周辺部の強度が低く、第２のサブビームは第１のサブビームに比べて周辺部の強度が低くなる。尚、回折光学素子３ａの入射面と出射面は互いに逆でも構わない。
【００５６】
図１０を参照して、ディスク７上の集光スポットの配置が示さされる。集光スポット１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅは、それぞれ回折光学素子３ａの入射面からの透過光のうち出射面からの透過光、入射面からの＋１次回折光のうち出射面からの透過光、入射面からの−１次回折光のうち出射面からの透過光、入射面からの透過光のうち出射面からの＋１次回折光、入射面からの透過光のうち出射面からの−１次回折光に相当する。５つの集光スポット１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅは同１のトラック１２ａ（ランド又はグルーブ）上に配置されている。第１のサブビームはメインビームに比べて周辺部の強度が低いため、第１のサブビームである集光スポット１３ｂ、１３ｃは、メインビームである集光スポット１３ａに比べて径が大きい。又、第２のサブビームは第１のサブビームに比べて周辺部の強度が低いため、第２のサブビームである集光スポット１３ｄ、１３ｅは、第１のサブビームである集光スポット１３ｂ、１３ｃに比べて径が大きい。尚、第１のサブビームである集光スポット１３ｂ、１３ｃは、メインビームである集光スポット１３ａに対し、ディスク７の半径方向に溝のピッチの半分の整数倍だけずらして配置されていても良い。又、第２のサブビームである集光スポット１３ｄ、１３ｅは、ディスク７の半径方向の任意の位置に配置されていても良い。
【００５７】
図１１を参照して、光検出器１０の受光部のパタンと光検出器１０上の光スポットの配置が示される。光スポット１５ａは回折光学素子３ａの入射面からの透過光のうち、出射面からの透過光に相当し、光軸を通るディスク７の接線方向に平行な分割線及び半径方向に平行な分割線で４つに分割された受光部１４ａ〜１４ｄで受光される。光スポット１５ｂは回折光学素子３ａの入射面からの＋１次回折光のうち出射面からの透過光に相当し、光軸を通るディスク７の半径方向に平行な分割線で２つに分割された受光部１４ｅ、１４ｆで受光される。光スポット１５ｃは回折光学素子３ａの入射面からの−１次回折光のうち出射面からの透過光に相当し、光軸を通るディスク７の半径方向に平行な分割線で２つに分割された受光部１４ｇ、１４ｈで受光される。光スポット１５ｄは回折光学素子３ａの入射面からの透過光のうち出射面からの＋１次回折光に相当し、光軸を通るディスク７の半径方向に平行な分割線で２つに分割された受光部１４ｉ、１４ｊで受光される。光スポット１５ｅは回折光学素子３ａの入射面からの透過光のうち出射面からの−１次回折光に相当し、光軸を通るディスク７の半径方向に平行な分割線で２つに分割された受光部１４ｋ、１４ｌで受光される。光スポット１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅでは、円筒レンズ８及びレンズ９の作用により、ディスク７の接線方向の強度分布と半径方向の強度分布が互いに入れ替わっている。
【００５８】
ここで、受光部１４ａ〜１４ｌからの出力をそれぞれＶ１４ａ〜Ｖ１４ｌで表わすと、フォーカス誤差信号ＦＥは非点収差法により、ＦＥ＝（Ｖ１４ａ＋Ｖ１４ｄ）−（Ｖ１４ｂ＋Ｖ１４ｃ）の演算から得られる。メインビームである集光スポット１３ａによるプッシュプル信号ＰＰＭは、ＰＰＭ＝（Ｖ１４ａ＋Ｖ１４ｂ）−（Ｖ１４ｃ＋Ｖ１４ｄ）で与えられる。第１のサブビームである集光スポット１３ｂ、１３ｃによるプッシュプル信号ＰＰＳ１は、ＰＰＳ１＝（Ｖ１４ｅ＋Ｖ１４ｇ）−（Ｖ１４ｆ＋Ｖ１４ｈ）で与えられる。第２のサブビームである集光スポット１３ｄ、１３ｅによるプッシュプル信号ＰＰＳ２は、ＰＰＳ２＝（Ｖ１４ｉ＋Ｖ１４ｋ）−（Ｖ１４ｊ＋Ｖ１４ｌ）で与えられる。ＲＦ信号はＲＦ＝Ｖ１４ａ＋Ｖ１４ｂ＋Ｖ１４ｃ＋Ｖ１４ｄの演算から得られる。
【００５９】
図１２を参照して、トラック誤差信号ＴＥ及びレンズ位置信号ＬＥに関わる各種のプッシュプル信号が示される。図１２において、横軸はディスク７のオフトラック量、縦軸はプッシュプル信号である。ここで、ディスク７の溝のピッチをＧＰ、ディスク７のオフトラック量をＸとする。図１２（ａ）に示されるプッシュプル信号１６ａは、対物レンズ６がディスク７の半径方向の外側にシフトした場合のプッシュプル信号ＰＰＭであり、プッシュプル信号１６ｂは、対物レンズ６がディスク７の半径方向の内側にシフトした場合のプッシュプル信号ＰＰＭである。これらはＰＰＭ＝−ＡＭ・ｓｉｎ（２πＸ／ＧＰ）±ＢＭで表される。但し、ＡＭはプッシュプル信号の振幅、ＢＭはプッシュプル信号のオフセットであり、複号はレンズシフトの向きに対応している。図１２（ｂ）に示されるプッシュプル信号１６ｃは、対物レンズ６がディスク７の半径方向の外側にシフトした場合のプッシュプル信号ＰＰＳ２であり、プッシュプル信号１６ｄは、対物レンズ６がディスク７の半径方向の内側にシフトした場合のプッシュプル信号ＰＰＳ２である。従って、これらはＰＰＳ２＝±ＢＳ２で表される。但し、ＢＳ２はプッシュプル信号のオフセットであり、複号はレンズシフトの向きに対応している。第２のサブビームである集光スポット１３ｄ、１３ｅは径が大きいため、プッシュプル信号ＰＰＳ２には溝横断雑音がない。このため、プッシュプル信号ＰＰＳ２をレンズ位置信号ＬＥとして用いることができる。図１２（ｃ）に示されるプッシュプル信号１６ｅは、差動プッシュプル法によるトラック誤差信号ＴＥである。これは、ＴＥ＝ＰＰＭ−α・ＰＰＳ２＝−ＡＭ・ｓｉｎ（２πＸ／ＧＰ）で与えられる。但し、α＝ＢＭ／ＢＳ２である。従がって、プッシュプル信号ＰＰＭとプッシュプル信号ＰＰＳ２との差をとることにより、レンズシフトによるオフセットが相殺され、レンズシフトによるオフセットを生じないトラック誤差信号ＴＥが得られる。
【００６０】
図１３を参照して、ラジアルチルトの検出に関わる各種のプッシュプル信号が示される。図１３において、横軸はディスク７のオフトラック量、縦軸はプッシュプル信号である。図１３（ａ）に示されるプッシュプル信号１７ａは、ディスク７にラジアルチルトがない場合の集光スポット１３ａによるプッシュプル信号ＰＰＭであり、プッシュプル信号１７ｂは、集光スポット１３ｂ、１３ｃによるプッシュプル信号ＰＰＳ１である。これに対し、図１３（ｂ）に示されるプッシュプル信号１７ｃは、ディスク７に正のラジアルチルトがある場合の集光スポット１３ａによるプッシュプル信号ＰＰＭであり、プッシュプル信号１７ｄは、ディスク７に正のラジアルチルトがある場合の集光スポット１３ｂ、１３ｃによるプッシュプル信号ＰＰＳ１である。又、図１３（ｃ）に示されるプッシュプル信号１７ｅは、ディスク７に負のラジアルチルトがある場合の集光スポット１３ａによるプッシュプル信号ＰＰＭであり、プッシュプル信号１７ｆは、ディスク７に負のラジアルチルトがある場合の集光スポット１３ｂ、１３ｃによるプッシュプル信号ＰＰＳ１である。集光スポット１３ａによるプッシュプル信号ＰＰＭが−側から＋側へ０点を横切る位置がランド、＋側から−側へ０点を横切る位置がグルーブに相当する。
【００６１】
図１３（ａ）を参照して、ディスク７にラジアルチルトがない場合、集光スポット１３ｂ、１３ｃによるプッシュプル信号ＰＰＳ１は集光スポット１３ａによるプッシュプル信号ＰＰＭとゼロクロス点が一致し、ランド、グルーブのどちらでも０となる。これに対し、図１３（ｂ）を参照して、ディスク７に正のラジアルチルトがある場合、集光スポット１３ｂ、１３ｃによるプッシュプル信号ＰＰＳ１は集光スポット１３ａによるプッシュプル信号ＰＰＭに対してゼロクロス点が図の左側にずれ、ランドでは正、グルーブでは負となる。又、図１３（ｃ）を参照して、ディスク７に負のラジアルチルトがある場合、集光スポット１３ｂ、１３ｃによるプッシュプル信号ＰＰＳ１は集光スポット１３ａによるプッシュプル信号ＰＰＭに対してゼロクロス点が図の右側にずれ、ランドでは負、グルーブでは正となる。従って、トラック誤差信号ＴＥを用いてトラックサーボをかけた場合、集光スポット１３ｂ、１３ｃによるプッシュプル信号ＰＰＳ１をラジアルチルト信号ＲＥとして用いることができる。第１の実施の形態においては、３つの集光スポット１３ａ、１３ｂ、１３ｃがディスク７の同一のトラック１２ａ上に配置されている。このため、トラックピッチが異なるディスクに対しても３つの集光スポットの配置は変わらず、任意のトラックピッチのディスクに対し、ラジアルチルトが検出され得る。
【００６２】
本発明の光ヘッド装置の実施の形態としては、第１の実施の形態における回折光学素子３ａを、回折光学素子３ａ’又は回折光学素子３ａ”に置き換えても良い。図１４（ａ）を参照して、回折光学素子３ａ’のレーザ光の入射方向から見た平面図面が示される。回折光学素子３ａ’の入射面には対物レンズ６の有効径内領域６０より小さい直径を有する第１の円内の領域１１ａの外側の領域のみに回折格子が形成される。図１４（ｂ）を参照して、回折光学素子３ａ’のレーザ光の出射方向から見た平面図面が示される。出射面には領域１１ａの直径より小さい直径を有する第２の円内の領域１１ｂのみに回折格子が形成される。入射面及び出射面に形成された回折格子における格子の方向はいずれも光軸を通るディスク７の半径方向に平行であり、格子のパタンはいずれも等間隔の直線状である。入射面に形成された回折格子における格子の間隔は、出射面に形成された回折格子における格子の間隔の２倍である。
【００６３】
この際、格子のライン部とスペース部の位相差をいずれも例えば０．２３２πとすると、入射面の領域１１ａの外部に入射した光は０次光として約８７．３％が透過し、±１次回折光としてそれぞれ約５．１％が回折される。又、入射面の領域１１ａの内部に入射した光はほぼ１００％が透過する。一方、出射面の領域１１ｂの内部に入射した光は０次光として約８７．３％が透過し、±１次回折光としてそれぞれ約５．１％が回折される。又、出射面の領域１１ｂの外部に入射した光はほぼ１００％が透過する。入射面からの透過光のうち出射面からの透過光をメインビーム、入射面からの±１次回折光のうち出射面からの透過光を第１のサブビーム、入射面からの透過光のうち出射面からの±１次回折光を第２のサブビームとすると、メインビームには入射面の領域１１ａの内部を透過した光と外部を透過した光の両方が含まれ、出射面の領域１１ｂの内部を透過した光と外部を透過した光の両方が含まれる。第１のサブビームには入射面の領域１１ａの外部で回折された光のみが含まれ、第２のサブビームには出射面の領域１１ｂの内部で回折された光のみが含まれる。その結果、メインビーム、第１のサブビーム、第２のサブビームは強度分布が相互に異なる。第１のサブビームはメインビームに比べて周辺部の強度が高く、第２のサブビームは第１のサブビームに比べて周辺部の強度が低くなる。尚、回折光学素子３ａ’の入射面と出射面は互いに逆でも構わない。
【００６４】
又、図１５を参照して、回折光学素子３ａ”のレーザ光の光軸方向から見た平面図面が示される。入射面又は出射面のいずれか一方の面に、対物レンズ６の有効径内の領域６０より小さい直径を有する第１の円内の領域１１ａの外側の領域に回折格子が形成され、第１の円内の領域１１ａの直径より小さい直径を有する第２の円内の領域１１ｂに回折格子が形成される。回折格子における格子の方向はいずれも光軸を通るディスク７の半径方向に平行であり、格子のパタンはいずれも等間隔の直線状である。領域１１ａの外側に形成された回折格子における格子の間隔は、領域１１ｂに形成された回折格子における格子の間隔の２倍である。
【００６５】
この場合、第１のサブビームには領域１１ａの外側で回折された光のみが含まれ、第２のサブビームには領域１１ｂの内部で回折された光のみが含まれる。その結果、メインビーム、第１のサブビーム、第２のサブビームは強度分布が相互に異なる。第１のサブビームはメインビームに比べて周辺部の強度が高く、第２のサブビームは第１のサブビームに比べて周辺部の強度が低くなる。
【００６６】
（光ヘッド装置の第２の実施の形態）
図８及び図１６から図２０を参照して、本発明による光ヘッド装置の第２の実施の形態が説明される。
【００６７】
図１６を参照して、本発明の光ヘッド装置の第２の実施の形態における構成は、第１の実施の形態における回折光学素子３ａを回折光学素子３ｂに置き換えたものである。図１６はレーザ光の光軸方向から見た回折光学素子３ｂの平面図である。図１６（ａ）を参照して、レーザ光の入射方向から見た回折光学素子３ｂの入射面の平面図が示される。回折光学素子３ｂの入射面は、図１６（ａ）に示されるように、点線で示される対物レンズ６の有効径内の領域６０より小さい幅を有する第１の帯の内側の領域１１ｃのみに回折格子が形成される。図１６（ｂ）を参照して、レーザ光の出射方向から見た回折光学素子３ｂの出射面の平面図が示される。出射面は、第１の帯の幅より小さい幅を有する第２の帯の内側の領域１１ｄのみに回折格子が形成された構成である。入射面及び出射面に形成された回折格子における格子の方向はいずれも光軸を通るディスク７の半径方向に平行であり、格子のパタンはいずれも等間隔の直線状である。入射面に形成された回折格子における格子の間隔は、出射面に形成された回折格子における格子の間隔の２倍である。
【００６８】
格子のライン部とスペース部の位相差をいずれも例えば０．２３２πとすると、入射面の領域１１ｃの内部に入射した光は０次光として約８７．３％が透過し、±１次回折光としてそれぞれ約５．１％が回折される。又、入射面の領域１１ｃの外部に入射した光はほぼ１００％が透過する。一方、出射面の領域１１ｄの内部に入射した光は０次光として約８７．３％が透過し、±１次回折光としてそれぞれ約５．１％が回折される。又、出射面の領域１１ｄの外部に入射した光はほぼ１００％が透過する。入射面からの透過光のうち出射面からの透過光をメインビーム、入射面からの±１次回折光のうち出射面からの透過光を第１のサブビーム、入射面からの透過光のうち出射面からの±１次回折光を第２のサブビームとすると、メインビームには入射面の領域１１ｃの内部を透過した光と外部を透過した光の両方、出射面の領域１１ｄの内部を透過した光と外部を透過した光の両方が含まれ、第１のサブビームには入射面の領域１１ｃの内部で回折された光のみが含まれ、第２のサブビームには出射面の領域１１ｄの内部で回折された光のみが含まれる。その結果、メインビーム、第１のサブビーム、第２のサブビームは強度分布が相互に異なる。第１のサブビームはメインビームに比べて、光軸を通るディスク７の半径方向における周辺部の強度が低く、第２のサブビームは第１のサブビームに比べて、光軸を通るディスク７の半径方向における周辺部の強度が低い。尚、回折光学素子３ｂの入射面と出射面は互いに逆でも構わない。
【００６９】
図１７を参照して、ディスク７上の集光スポットの配置が示される。集光スポット１３ａ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈ、１３ｉは、それぞれ回折光学素子３ｂの入射面からの透過光のうち出射面からの透過光、入射面からの＋１次回折光のうち出射面からの透過光、入射面からの−１次回折光のうち出射面からの透過光、入射面からの透過光のうち出射面からの＋１次回折光、入射面からの透過光のうち出射面からの−１次回折光に相当する。５つの集光スポット１３ａ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈ、１３ｉは同１のトラック１２ａ（ランド又はグルーブ）上に配置されている。第１のサブビームはメインビームに比べてディスク７の半径方向における周辺部の強度が低いため、第１のサブビームである集光スポット１３ｆ、１３ｇは、メインビームである集光スポット１３ａに比べてディスク７の半径方向における径が大きい。又、第２のサブビームは第１のサブビームに比べて、光軸を通るディスク７の半径方向における周辺部の強度が低いため、第２のサブビームである集光スポット１３ｈ、１３ｉは、第１のサブビームである集光スポット１３ｆ、１３ｇに比べて、光軸を通るディスク７の半径方向における径が大きい。尚、第１のサブビームである集光スポット１３ｆ、１３ｇは、メインビームである集光スポット１３ａに対し、ディスク７の半径方向に溝のピッチの半分の整数倍だけずれて配置されていても良い。又、第２のサブビームである集光スポット１３ｈ、１３ｉは、ディスク７の半径方向の任意の位置に配置されていても良い。
【００７０】
図１８を参照して、レーザ光の入射方向から見た光検出器１０の受光部のパタンと光検出器１０上の光スポットの配置が示される。光スポット１５ａは回折光学素子３ｂの入射面からの透過光のうち出射面からの透過光に相当し、光軸を通るディスク７の接線方向に平行な分割線及び半径方向に平行な分割線で４つに分割された受光部１４ａ〜１４ｄで受光される。光スポット１５ｆは回折光学素子３ｂの入射面からの＋１次回折光のうち出射面からの透過光に相当し、光軸を通るディスク７の半径方向に平行な分割線で２つに分割された受光部１４ｅ、１４ｆで受光される。光スポット１５ｇは回折光学素子３ｂの入射面からの−１次回折光のうち出射面からの透過光に相当し、光軸を通るディスク７の半径方向に平行な分割線で２つに分割された受光部１４ｇ、１４ｈで受光される。光スポット１５ｈは回折光学素子３ｂの入射面からの透過光のうち出射面からの＋１次回折光に相当し、光軸を通るディスク７の半径方向に平行な分割線で２つに分割された受光部１４ｉ、１４ｊで受光される。光スポット１５ｉは回折光学素子３ｂの入射面からの透過光のうち出射面からの−１次回折光に相当し、光軸を通るディスク７の半径方向に平行な分割線で２つに分割された受光部１４ｋ、１４ｌで受光される。光スポット１５ａ、１５ｆ、１５ｇ、１５ｈ、１５ｉは、円筒レンズ８及びレンズ９の作用により、光軸を通るディスク７の接線方向の強度分布と半径方向の強度分布が互いに入れ替わっている。
【００７１】
受光部１４ａ〜１４ｌからの出力をそれぞれＶ１４ａ〜Ｖ１４ｌで表わすと、フォーカス誤差信号ＦＥは非点収差法により、ＦＥ＝（Ｖ１４ａ＋Ｖ１４ｄ）−（Ｖ１４ｂ＋Ｖ１４ｃ）の演算から得られる。メインビームである集光スポット１３ａによるプッシュプル信号ＰＰＭは、ＰＰＭ＝（Ｖ１４ａ＋Ｖ１４ｂ）−（Ｖ１４ｃ＋Ｖ１４ｄ）で与えられる。第１のサブビームである集光スポット１３ｆ、１３ｇによるプッシュプル信号ＰＰＳ１は、ＰＰＳ１＝（Ｖ１４ｅ＋Ｖ１４ｇ）−（Ｖ１４ｆ＋Ｖ１４ｈ）で与えられる。第２のサブビームである集光スポット１３ｈ、１３ｉによるプッシュプル信号ＰＰＳ２は、ＰＰＳ２＝（Ｖ１４ｉ＋Ｖ１４ｋ）−（Ｖ１４ｊ＋Ｖ１４ｌ）で与えられる。ＲＦ信号はＲＦ＝Ｖ１４ａ＋Ｖ１４ｂ＋Ｖ１４ｃ＋Ｖ１４ｄの演算から得られる。
【００７２】
第２の実施の形態におけるトラック誤差信号ＴＥ、レンズ位置信号ＬＥに関わる各種のプッシュプル信号は、図１２に示されるものと同じである。第２の実施の形態においては、第１の実施の形態において説明した方法と同様の方法により、レンズシフトによるオフセットを生じないトラック誤差信号ＴＥ、溝横断雑音がないレンズ位置信号ＬＥが得られる。又、第２の実施の形態におけるラジアルチルトの検出に関わる各種のプッシュプル信号は、図１３に示されるものと同じである。第２の実施の形態においては、第１の実施の形態において説明した方法と同様の方法により、ディスク７のラジアルチルトを検出することができる。
【００７３】
本発明の光ヘッド装置１００の実施の形態としては、第２の実施の形態における回折光学素子３ｂを、回折光学素子３ｂ’又は回折光学素子３ｂ”に置き換えても良い。図１９（ａ）を参照して、回折光学素子３ｂ’のレーザ光の入射方向から見た平面図面が示される。入射面には対物レンズ６の有効径内領域６０より小さい幅を有する第１の帯の内側の領域１１ｃの外側の領域のみに回折格子が形成される。図１９（ｂ）を参照して、レーザ光の出射方向から見た回折光学素子３ｂ’の平面図面が示される。出射面には第１の帯の幅より小さい幅を有する第２の帯の内側の領域１１ｄのみに回折格子が形成される。入射面及び出射面に形成された回折格子における格子の方向はいずれも光軸を通るディスク７の半径方向に平行であり、格子のパタンはいずれも等間隔の直線状である。入射面に形成された回折格子における格子の間隔は、出射面に形成された回折格子における格子の間隔の２倍である。
【００７４】
この際、格子のライン部とスペース部の位相差をいずれも例えば０．２３２πとすると、入射面の領域１１ｃの外部に入射した光は０次光として約８７．３％が透過し、±１次回折光としてそれぞれ約５．１％が回折される。又、入射面の領域１１ｃの内部に入射した光はほぼ１００％が透過する。一方、出射面の領域１１ｄの内部に入射した光は０次光として約８７．３％が透過し、±１次回折光としてそれぞれ約５．１％が回折される。又、出射面の領域１１ｄの外部に入射した光はほぼ１００％が透過する。入射面からの透過光のうち出射面からの透過光をメインビーム、入射面からの±１次回折光のうち出射面からの透過光を第１のサブビーム、入射面からの透過光のうち出射面からの±１次回折光を第２のサブビームとすると、メインビームには入射面の領域１１ｃの内部を透過した光と外部を透過した光の両方が含まれ、出射面の領域１１ｄの内部を透過した光と外部を透過した光の両方が含まれる。第１のサブビームには入射面の領域１１ｃの外部で回折された光のみが含まれ、第２のサブビームには出射面の領域１１ｄの内部で回折された光のみが含まれる。その結果、メインビーム、第１のサブビーム、第２のサブビームは強度分布が相互に異なる。第１のサブビームはメインビームに比べて周辺部の強度が高く、第２のサブビームは第１のサブビームに比べて周辺部の強度が低くなる。尚、回折光学素子３ｂ’の入射面と出射面は互いに逆でも構わない。
【００７５】
又、図２０を参照して、回折光学素子３ｂ”のレーザ光の光軸方向から見た平面図面が示される。入射面又は出射面のいずれか一方の面に、対物レンズ６の有効径内領域６０より小さい幅を有する第１の帯の内側の領域１１ｃの外側の領域に回折格子が形成され、領域１１ｃより小さい幅を有する第２の帯の内側の領域１１ｄに回折格子が形成される。回折格子における格子の方向はいずれも光軸を通るディスク７の半径方向に平行であり、格子のパタンはいずれも等間隔の直線状である。領域１１ｃの外側に形成された回折格子における格子の間隔は、領域１１ｄに形成された回折格子における格子の間隔の２倍である。
【００７６】
この場合、第１のサブビームには領域１１ｃの外側で回折された光のみが含まれ、第２のサブビームには領域１１ｄの内部で回折された光のみが含まれる。その結果、メインビーム、第１のサブビーム、第２のサブビームは強度分布が相互に異なる。第１のサブビームはメインビームに比べて周辺部の強度が高く、第２のサブビームは第１のサブビームに比べて周辺部の強度が低くなる。
【００７７】
第１の実施の形態においては、第１のサブビームを生成する回折光学素子の領域は円の内側であり、第２のサブビームを生成する回折光学素子の領域は円の内側である。又、第２の実施の形態においては、第１のサブビームを生成する回折光学素子の領域は帯の内側であり、第２のサブビームを生成する回折光学素子の領域は帯の内側である。しかし、第１、第２のサブビームを生成する回折光学素子の領域はこれらに限らない。例えば、第１のサブビームを生成する回折光学素子の領域を円の内側とし、第２のサブビームを生成する回折光学素子の領域を帯の内側としても良い。
【００７８】
（光ヘッド装置の第３の実施の形態）
図８、図２１及び図２２を参照して、本発明による光ヘッド装置１００の第３の実施の形態が説明される。図８を参照して、本発明の光ヘッド装置１００の第３の実施の形態における構成は、第１の実施の形態における回折光学素子３ａを回折光学素子３ｃに置き換えたものである。図２１を参照して、レーザ光の光軸方向から見た回折光学素子３ｃの平面図面が示される。回折光学素子３ｃは、点線で示す対物レンズ６の有効径内領域６０より小さい直径を有する第１の円と、第１の円の直径より小さい直径を有する第２の円の間の領域１１ｅ、及び、第２の円の内側の領域１１ｆのみに回折格子が形成された構成である。回折格子における格子の方向はいずれも、光軸を通るディスク７の半径方向に平行であり、格子のパタンはいずれも等間隔の直線状である。又、領域１１ｅにおける格子の間隔と領域１１ｆにおける格子の間隔は等しい。
【００７９】
図２２を参照して、光軸を通るディスク７の接線方向の回折光学素子３ｃの断面図が示される。図２２（ａ）を参照して、回折光学素子３ｃの領域１１ｅの外部のＡ−Ａ’における断面が示される。領域１１ｅの外部においては、基板１８上に表面形状が平坦な高さＨ０の誘電体１９ａが形成される。図２２（ｂ）を参照して、領域１１ｅのＢ−Ｂ’における断面が示される。領域１１ｅにおいては、基板１８上に誘電体１９ｂが形成される。誘電体１９ｂの断面形状は幅Ｐ／２のライン部Ｌ１、幅Ｐ／２のスペース部Ｓ１の繰り返しである。ライン部Ｌ１とスペース部Ｓ１の高さの平均はＨ０、高さの差は２×Ｈ１である。図２２（ｃ）を参照して、領域１１ｆのＣ−Ｃ’における断面が示される。領域１１ｆにおいては、基板１８上に誘電体１９ｃが形成される。誘電体１９ｃは、断面形状は幅（Ｐ／２）−Ａのライン部Ｌ２、幅Ａのスペース部Ｓ２、幅Ａのライン部Ｌ３、幅（Ｐ／２）−Ａのスペース部Ｓ３の繰り返しである。ライン部Ｌ２及びＬ３とスペース部Ｓ２及びＳ３の高さの平均はＨ０、高さの差は２×Ｈ２である。又、領域１１ｅにおける格子の間隔と領域１１ｆにおける格子の間隔はいずれもＰである。
【００８０】
ここで、半導体レーザ１から送出されるレーザ光の波長をλ、誘電体１９ａ、１９ｂ、１９ｃの屈折率をｎとする。この時、領域１１ｅの外部の透過率は１である。すなわち、領域１１ｅの外部に入射した光はほぼ１００％が透過する。
領域１１ｅの透過率、±１次回折効率、±２次回折効率をそれぞれηａ０、ηａ１、ηａ２とすると式１から式４が成り立つ。
ηａ０＝ｃｏｓ２（φ１／２）                                                      （式１）
ηａ１＝（２／π）２ｓｉｎ２（φ１／２）                                          （式２）      
ηａ２＝０                                                                        （式３）
φ１＝４π（ｎ−１）Ｈ１／λ                                                      （式４）
例えば、φ１＝０．１９４πとすると、上式より、領域１１ｅにおける透過率、±１次回折効率、±２次回折効率はそれぞれ、ηａ０＝０．９１０、ηａ１＝０．０３６、ηａ２＝０となる。すなわち、領域１１ｅに入射した光は０次光として約９１．０％が透過し、±１次回折光としてそれぞれ約３．６％が回折され、±２次回折光としては回折されない。
【００８１】
領域１１ｆの透過率、±１次回折効率、±２次回折効率をそれぞれηｂ０、ηｂ１、ηｂ２とすると式５から式８が成り立つ。
ηｂ０＝ｃｏｓ２（φ２／２）                                                                  （式５）
ηｂ１＝（２／π）２ｓｉｎ２（φ２／２）ｓｉｎ２［π（１−４Ａ／Ｐ）／２］                    （式６）
ηｂ２＝（１／π）２ｓｉｎ２（φ２／２）｛１＋ｃｏｓ［π（１−４Ａ／Ｐ）］｝２                （式７）
φ２＝４π（ｎ−１）Ｈ２／λ                                                                  （式８）
例えば、φ２＝０．２９５π、Ａ＝０．１４２Ｐとすると、上式より、領域１１ｆの透過率、±１次回折効率、±２次回折効率はそれぞれ、ηｂ０＝０．８００、ηｂ１＝０．０３２、ηｂ２＝０．０３０となる。すなわち、領域１１ｆに入射した光は０次光として約８０．０％が透過し、±１次回折光としてそれぞれ約３．２％が回折され、±２次回折光としてそれぞれ約３．０％が回折される。
【００８２】
回折光学素子３ｃからの透過光をメインビーム、±１次回折光を第１のサブビーム、±２次回折光を第２のサブビームとすると、メインビームには領域１１ｅの外部からの透過光、領域１１ｅからの透過光、領域１１ｆからの透過光が含まれ、第１のサブビームには領域１１ｅからの回折光、領域１１ｆからの回折光が含まれ、第２のサブビームには領域１１ｆからの回折光のみが含まれる。その結果、メインビーム、第１のサブビーム、第２のサブビームは強度分布が相互に異なる。第１のサブビームはメインビームに比べて周辺部の強度が低く、第２のサブビームは第１のサブビームに比べて周辺部の強度が低くなる。
【００８３】
第３の実施の形態におけるディスク７上の集光スポットの配置は、図１０に示されるものと同じである。又、第３の実施の形態における光検出器１０の受光部のパタンと光検出器１０上の光スポットの配置は、図１１に示されるものと同じである。第３の実施の形態においては、第１の実施の形態において説明した方法と同様の方法により、フォーカス誤差信号ＦＥ、メインビームである集光スポット１３ａによるプッシュプル信号ＰＰＭ、第１のサブビームである集光スポット１３ｂ、１３ｃによるプッシュプル信号ＰＰＳ１、第２のサブビームである集光スポット１３ｄ、１３ｅによるプッシュプル信号ＰＰＳ２、ＲＦ信号が得られる。
【００８４】
第３の実施の形態におけるトラック誤差信号ＴＥ、レンズ位置信号ＬＥに関わる各種のプッシュプル信号は、図１２に示されるものと同じである。第３の実施の形態においては、第１の実施の形態において説明した方法と同様の方法により、レンズシフトによるオフセットを生じないトラック誤差信号ＴＥ、溝横断雑音がないレンズ位置信号ＬＥが得られる。又、第３の実施の形態におけるラジアルチルトの検出に関わる各種のプッシュプル信号は、図１３に示されるものと同じである。第３の実施の形態においては、第１の実施の形態において説明した方法と同様の方法により、ディスク７のラジアルチルトを検出することができる。
【００８５】
（光ヘッド装置の第４の実施の形態）
図８、図２２及び図２３を参照して、第３の実施の形態の変形として、光ヘッド装置１００の第４の実施の形態が説明される。図８を参照して、第４の実施の形態における光ヘッド装置１００は、第１の実施の形態の構成における回折光学素子３ａに替えて回折光学素子３ｄを備える。図２３を参照して、レーザ光の光軸方向から見た回折光学素子３ｄの平面図面が示される。点線で示される対物レンズ６の有効径内の領域６０より小さい幅を有する第１の帯の内側の領域１１ｇと、領域１１ｇの幅より小さい幅を有する第２の帯の内側の領域１１ｈに回折格子が形成された構成である。回折格子における格子の方向はいずれも、光軸を通るディスク７の半径方向に平行であり、格子のパタンはいずれも等間隔の直線状である。又、領域１１ｇにおける格子の間隔と領域１１ｈにおける格子の間隔は等しい。図２２を参照して、領域１１ｇの外部におけるＡ−Ａ’断面、領域１１ｇにおけるＢ−Ｂ’断面、領域１１ｈにおけるＣ−Ｃ’断面は、それぞれ、図２２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示される。
【００８６】
領域１１ｇの外部の透過率は１である。すなわち、領域１１ｇの外部に入射した光はほぼ１００％が透過する。領域１１ｇの透過率、±１次回折効率、±２次回折効率をそれぞれηａ０、ηａ１、ηａ２とすると、式１〜式４が成り立つ。例えば、ηａ０＝０．９１０、ηａ１＝０．０３６、ηａ２＝０となる。すなわち、領域１１ｇに入射した光は０次光として約９１．０％が透過し、±１次回折光としてそれぞれ約３．６％が回折され、±２次回折光としては回折されない。領域１１ｈの透過率、±１次回折効率、±２次回折効率をそれぞれηｂ０、ηｂ１、ηｂ２とすると、式５〜式８が成り立つ。例えば、ηｂ０＝０．８００、ηｂ１＝０．０３２、ηｂ２＝０．０３０となる。すなわち、領域１１ｈに入射した光は０次光として約８０．０％が透過し、±１次回折光としてそれぞれ約３．２％が回折され、±２次回折光としてそれぞれ約３．０％が回折される。
【００８７】
回折光学素子３ｄからの透過光をメインビーム、±１次回折光を第１のサブビーム、±２次回折光を第２のサブビームとすると、メインビームには領域１１ｇの外部からの透過光、領域１１ｇからの透過光、領域１１ｈからの透過光が含まれ、第１のサブビームには領域１１ｇからの回折光、領域１１ｈからの回折光が含まれ、第２のサブビームには領域１１ｈからの回折光のみが含まれる。その結果、メインビーム、第１のサブビーム、第２のサブビームは強度分布が相互に異なる。第１のサブビームはメインビームに比べてディスク７の半径方向における周辺部の強度が低く、第２のサブビームは第１のサブビームに比べてディスク７の半径方向における周辺部の強度が低くなる。
【００８８】
第４の実施の形態におけるディスク７上の集光スポットの配置は、図１７に示されるものと同じである。又、第４の実施の形態における光検出器１０の受光部のパタンと光検出器１０上の光スポットの配置は、図１８に示されるものと同じである。第４の実施の形態においては、第１の実施の形態において説明した方法と同様の方法により、フォーカス誤差信号ＦＥ、メインビームである集光スポット１３ａによるプッシュプル信号ＰＰＭ、第１のサブビームである集光スポット１３ｆ、１３ｇによるプッシュプル信号ＰＰＳ１、第２のサブビームである集光スポット１３ｈ、１３ｉによるプッシュプル信号ＰＰＳ２及びＲＦ信号が得られる。
【００８９】
第４の実施の形態におけるトラック誤差信号ＴＥ、レンズ位置信号ＬＥに関わる各種のプッシュプル信号は、図１２に示されるものと同じである。第４の実施の形態においては、第１の実施の形態において説明した方法と同様の方法により、レンズシフトによるオフセットを生じないトラック誤差信号ＴＥ、溝横断雑音がないレンズ位置信号ＬＥが得られる。また、本実施の形態におけるラジアルチルトの検出に関わる各種のプッシュプル信号は、図１３に示されるものと同じである。第４の実施の形態においては、第１の実施の形態において説明した方法と同様の方法により、ディスク７のラジアルチルトを検出することができる。
【００９０】
第１〜第４の実施の形態においては、トラック誤差信号ＴＥを用いてトラックサーボをかけた時の、第１のサブビームによるプッシュプル信号ＰＰＳ１をラジアルチルト信号ＲＥとして用いている。ここで、ラジアルチルト信号ＲＥである第１のサブビームによるプッシュプル信号ＰＰＳ１にもレンズシフトによるオフセットが発生する。しかし、ＲＥ＝ＰＰＳ１−γ・ＬＥ（γは定数）の演算により、第１のサブビームによるプッシュプル信号ＰＰＳ１からレンズ位置信号ＬＥを引いた信号をラジアルチルト信号ＲＥとして用いれば、ラジアルチルト信号ＲＥにレンズシフトによるオフセットを生じることなくラジアルチルトを検出することができる。
【００９１】
又、トラック誤差信号ＴＥにディスク７の偏芯等による残留誤差があると、ラジアルチルト信号ＲＥである第１のサブビームによるプッシュプル信号ＰＰＳ１にも残留誤差によるオフセットが発生する。しかし、ＲＥ＝ＰＰＳ１−δ・ＴＥ（δは定数）の演算により、第１のサブビームによるプッシュプル信号ＰＰＳ１からトラック誤差信号ＴＥを引いた信号をラジアルチルト信号ＲＥとして用いれば、ラジアルチルト信号ＲＥに残留誤差によるオフセットを生じることなくディスク７のラジアルチルトを検出することができる。
【００９２】
更に、ＲＥ＝ＰＰＳ１−γ・ＬＥ−δ・ＴＥ（γ、δは定数）の演算により、第１のサブビームによるプッシュプル信号ＰＰＳ１から、レンズ位置信号ＬＥ及びトラック誤差信号ＴＥを引いた信号を、ラジアルチルト信号ＲＥとして用いれば、ラジアルチルト信号ＲＥにレンズシフトによるオフセット及び残留誤差によるオフセットを生じることなくラジアルチルトを検出することができる。
【００９３】
（光学式情報記録再生装置）
次に、図２４から図２６を参照して、第１から第４の実施の形態における本発明による光ヘッド装置１００に、演算回路２０及び駆動回路が付加された光学式情報記録再生装置の実施の形態が説明される。
【００９４】
（光学式情報記録再生装置の第１の実施の形態）
図２４を参照して、本発明の光学式情報記録再生装置の第１の実施の形態が示される。本実施の形態は、図８に示される本発明の光ヘッド装置１００に、演算回路２０、駆動回路２１ａを付加したものである。この際、回折光学素子３ａは、回折光学素子３ａから３ｄのいずれかが用いられる。演算回路２０は、光検出器１０の各受光部からの出力に基づいてラジアルチルト信号ＲＥを演算する。駆動回路２１ａは、ラジアルチルト信号ＲＥが０になるように、図中の点線で囲まれた対物レンズ６を図示しないアクチュエータにより、光軸を通るディスク７の半径方向に傾ける。これによりディスク７のラジアルチルトが補正され、記録再生特性に対する悪影響がなくなる。
【００９５】
（光学式情報記録再生装置の第２の実施の形態）
図２５を参照して、本発明の光学式情報記録再生装置の第２の実施の形態が示される。本実施の形態は、図８に示される本発明の光ヘッド装置１００に、演算回路２０、駆動回路２１ｂを付加したものである。この際、回折光学素子３ａは、回折光学素子３ａから３ｄのいずれかが用いられる。演算回路２０は、光検出器１０の各受光部からの出力に基づいてラジアルチルト信号ＲＥを演算する。駆動回路２１ｂは、ラジアルチルト信号ＲＥが０になるように、図中の点線で囲まれた光ヘッド装置１００全体を図示しないモータによりディスク７の半径方向に傾ける。これによりディスク７のラジアルチルトが補正され、記録再生特性に対する悪影響がなくなる。
【００９６】
（光学式情報記録再生装置の第３の実施の形態）
図２６を参照して、本発明の光学式情報記録再生装置の第３の実施の形態が示される。本実施の形態は、図８に示す本発明の光ヘッド装置１００に、演算回路２０、駆動回路２１ｃ、液晶光学素子２２を付加したものである。この際、回折光学素子３ａは、回折光学素子３ａから３ｄのいずれかが用いられる。演算回路２０は、光検出器１０の各受光部からの出力に基づいてラジアルチルト信号ＲＥを演算する。駆動回路２１ｃは、ラジアルチルト信号ＲＥが０になるように、図中の点線で囲まれた液晶光学素子２２に電圧を印加する。液晶光学素子２２は複数の領域に分割されている。駆動回路２１ｃは、各領域に印加される電圧を変化させて透過光に対するコマ収差を変化させる。この際、駆動回路２１ｃは液晶光学素子２２に印加する電圧を調整し、ディスク７のラジアルチルトに起因するコマ収差を相殺するコマ収差を液晶光学素子２２で発生させる。これによりディスク７のラジアルチルトが補正され、記録再生特性に対する悪影響がなくなる。
【００９７】
本発明による光学式情報記録再生装置の第１〜第３の実施の形態においては、ランドに対してトラックサーボをかける場合と、グルーブに対してトラックサーボをかける場合では、ラジアルチルト信号ＲＥの符号が逆になる。従って、ランドとグルーブでは、ラジアルチルトを補正するための演算回路２０、駆動回路２１ａ、２１ｂ、２１ｃから構成される回路の極性を切り換える。
【００９８】
以上のように、本発明による光ヘッド装置及び光学式情報記録再生装置における、第２のサブビームによるディスク７上の集光スポットは、光軸を通るディスク７の半径方向の径が大きい。このため、溝のピッチが狭いグルーブ記録方式の光記録媒体や、溝のピッチが広いランド／グルーブ記録方式の光記録媒体のいずれに対しても第２のサブビームによるプッシュプル信号ＰＰＳ２には、溝横断雑音が生じない。又、メインビームによるプッシュプル信号ＰＰＭと第２のサブビームによるプッシュプル信号ＰＰＳ２の差をとることにより、レンズシフトによるオフセットが相殺され、レンズシフトによるオフセットを生じないトラック誤差信号ＴＥが得られる。従って、ディスク７に対し、良好なトラック誤差信号ＴＥ及びレンズ位置信号ＬＥが得られる。
【００９９】
更に、第１のサブビームによるディスク７上の２つの集光スポットは、メインビームによるディスク７上の集光スポットからの距離が短いため、光記録媒体の偏芯等によるオフトラックの量は小さい。このため、光記録媒体の偏芯等によりサブビームである光記録媒体上の２つの集光スポットにオフトラックが生じても、ラジアルチルト信号ＲＥの感度が低下せず、光記録媒体のラジアルチルトを正しく検出することができる。従って、本発明による光ヘッド装置１００によって得られたトラック誤差信号ＴＥを用いてトラックサーボをかけた際の、第１のサブビームによるプッシュプル信号ＰＰＳ１に基づいてディスク７のラジアルチルトを検出することができる。
【０１００】
本発明による光ヘッド装置及び光学式情報記録再生装置においては、回折光学素子の全ての領域からの透過光をメインビームとするため、メインビームに対する光利用効率が高い。しかも、メインビームである光記録媒体上の集光スポットは超解像効果によるサイドローブを有しないため、光検出器の手前にピンホールを設置する必要がなく、光学系の構成が簡単である。
【０１０１】
以上、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は上記実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の変更があっても本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】図１は、従来技術による光ヘッド装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、従来技術による光ヘッド装置における回折光学素子の平面図である。
【図３】図３は、従来技術による光ヘッド装置におけるディスク上の集光スポットの配置を示す図である。
【図４】図４は、従来技術による光ヘッド装置における光検出器の受光部のパタンと光検出器上の光スポットの配置を示す図である。
【図５】図５は、従来技術による光ヘッド装置におけるトラック誤差信号、レンズ位置信号に関わる各種のプッシュプル信号を示す図である。
【図６】図６は、従来技術による光ヘッド装置における回折光学素子の平面図である。
【図７】図７は、従来技術による光ヘッド装置におけるトラック誤差信号、レンズ位置信号に関わる各種のプッシュプル信号を示す図である。
【図８】図８は、本発明による光ヘッド装置の第１の実施の形態を示す図である。
【図９】図９は、本発明による光ヘッド装置の第１の実施の形態における回折光学素子の平面図である。
【図１０】図１０は、本発明による光ヘッド装置の第１及び第３の実施の形態におけるディスク上の集光スポットの配置を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明による光ヘッド装置の第１及び第３の実施の形態における、光検出器の受光部のパタンと光検出器上の光スポットの配置を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明による光ヘッド装置の第１、第２、第３及び第４の実施の形態におけるトラック誤差信号、レンズ位置信号に関わる各種のプッシュプル信号を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明による光ヘッド装置におけるラジアルチルトの検出に関わる各種のプッシュプル信号を示す図である。
【図１４】図１４は、本発明による光ヘッド装置の第１の実施の形態における回折光学素子の平面図である。
【図１５】図１５は、本発明による光ヘッド装置の第１の実施の形態における回折光学素子の平面図である。
【図１６】図１６は、本発明による光ヘッド装置の第２の実施の形態における回折光学素子の平面図である。
【図１７】図１７は、本発明による光ヘッド装置の第２及び第４の実施の形態におけるディスク上の集光スポットの配置を示す図である。
【図１８】図１８は、本発明による光ヘッド装置の第２及び第４の実施の形態における、光検出器の受光部のパタンと光検出器上の光スポットの配置を示す図である。
【図１９】図１９は、本発明による光ヘッド装置の第２の実施の形態における回折光学素子の平面図である。
【図２０】図２０は、本発明による光ヘッド装置の第２の実施の形態における回折光学素子の平面図である。
【図２１】図２１は、本発明による光ヘッド装置の第３の実施の形態における回折光学素子の平面図である。
【図２２】図２２は、本発明による光ヘッド装置の第３及び第４の実施の形態における回折光学素子の断面図である。
【図２３】図２３は、本発明による光ヘッド装置の第４の実施の形態における回折光学素子の平面図である。
【図２４】図２４は、本発明による光学式情報記録再生装置の第１の実施の形態を示す図である。
【図２５】図２５は、本発明による光学式情報記録再生装置の第２の実施の形態を示す図である。
【図２６】図２６は、本発明による光学式情報記録再生装置の第３の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１  半導体レーザ
２  コリメータレンズ
３ａ〜３ｆ、３ａ’、３ａ”、３ｂ’、３ｂ”  回折光学素子
４  偏光ビームスプリッタ
５  １／４波長板
６  対物レンズ
７  ディスク
８  円筒レンズ
９  レンズ
１０  光検出器
１００、１０１  光ヘッド装置
１１ａ〜１１ｋ  領域
１２ａ〜１２ｅ  トラック
１３ａ〜１３ｍ  集光スポット
１４ａ〜１４ｌ  受光部
１５ａ〜１５ｍ  光スポット
１６ａ〜１６ｑ  プッシュプル信号
１７ａ〜１７ｆ  プッシュプル信号
１８  基板
１９ａ〜１９ｃ  誘電体
２０  演算回路
２１ａ〜２１ｃ  駆動回路
２２  液晶光学素子
６０  対物レンズ有効径内領域
ＰＰＭ、ＰＰＳ１、ＰＰＳ２  プッシュプル信号
ＲＥ  ラジアルチルト信号
ＴＥ  トラック誤差信号
ＬＥ  レンズ位置信号
Ｌ１〜Ｌ３  ライン部
Ｓ１〜Ｓ３  スペース部
【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１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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