(57)【要約】【課題】２以上の異なる規格の光ディスクから、安定に情報が再生可能な光ディスク装置およびそれを実現できる光ヘッド装置を提供する。【解決手段】この発明の光ヘッド装置は、光ディスクの記録層で反射された反射レーザ光を受光して対応する信号を出力する光検出器の受光面に、非回折成分と±１次回折成分とを、非回折成分に対応する電気信号を、少なくとも光ディスクに記録されている情報を再生するための信号として出力可能で、しかも±１次回折成分のそれぞれに対応する電気信号を（スポットサイズ法による）対物レンズのフォーカス制御のために出力可能とする回折パターンを有する回折素子１８を用い、非回折成分として出力される成分の割合を、±１次回折成分として出力される成分の割合よりも高めたことにより、再生信号のＳＮＲ（Ｓ／Ｎ）を改善したことを特徴とする。【選択図】図２
2006323921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の波長の光を出力する第１の光源と、
前記第１の光の波長とは異なる第２の波長の光を出力する第２の光源と、
前記第１および第２の光源からの前記それぞれの波長の光を、記録媒体の記録層に集光する対物レンズと、
前記対物レンズにより捕捉され、前記記録媒体の記録層で反射された前記それぞれの波長の光に、非回折成分と±１次回折成分を生起させる回折素子と、
前記回折素子により生起された前記−１次回折成分と前記非回折成分と前記＋１次回折成分とを、独立に検出する複数の検出領域を有し、前記回折素子により生起された前記非回折成分に対応する電気信号を、少なくとも前記記録媒体の記録層に記録されている情報を再生するための信号として出力し、前記回折素子により生起された前記±１次回折成分のそれぞれに対応する電気信号を前記対物レンズのフォーカス制御のために出力する光検出器と、
を有することを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項２】
前記回折素子は、前記非回折成分を生起するための領域と前記±１次回折成分を生起する領域が共通であり、前記非回折成分として出力される成分の割合が前記±１次回折成分として出力される成分の割合よりも高められていることを特徴とする請求項１記載の光ヘッド装置。
【請求項３】
前記回折素子の前記非回折成分を生起するための領域を通過された前記それぞれの波長の光は、前記対物レンズのトラック制御のために利用される信号の生成にも利用されることを特徴とする請求項１または２記載の光ヘッド装置。
【請求項４】
前記回折素子は、前記対物レンズのトラック制御のために利用されるプッシュプル信号の補償に用いられる回折成分を生起可能な補償用回折領域をさらに有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光ヘッド装置。
【請求項５】
前記±１次回折成分のそれぞれに対応する電気信号を、前記情報を再生するための信号に加算して利用することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の光ヘッド装置。
【請求項６】
前記回折素子の前記±１次回折成分を生起するための回折パターンは、前記記録媒体の半径方向に沿って規定された区分線に従って２つの領域に分割されて互いに異なる極性が与えられたレンズ作用を有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の光ヘッド装置。
【請求項７】
前記回折素子の前記±１次回折成分を生起するための回折パターンは、前記記録媒体の半径方向に沿って規定された区分線に従って２つの領域に分割されて互いに異なる極性が与えられたレンズ作用を有し、前記それぞれの波長の光について、前記２つの領域で回折された光束が（概ね）等しい面積の光スポットとして同一の検出用平面に集光可能であることを特徴とする請求項６記載の光ヘッド装置。
【請求項８】
前記回折素子の前記±１次回折成分を生起するための回折パターンは、前記記録媒体の半径方向に沿って規定された区分線に従って２つの領域に分割されて互いに異なる極性が与えられたレンズ作用を有し、前記非回折成分を基準とした集光位置に対して前記記録媒体の半径方向にずれた位置に前記それぞれの波長の光に対する独立の検出領域を前記光検出器上に有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の光ヘッド装置。
【請求項９】
第１の波長の光を出力する第１の光源と、前記第１の光の波長とは異なる第２の波長の光を出力する第２の光源と、前記第１および第２の光源からの前記それぞれの波長の光を、記録媒体の記録層に集光する対物レンズと、前記対物レンズにより捕捉され、前記記録媒体の記録層で反射された前記それぞれの波長の光に、非回折成分と±１次回折成分を生起させる回折素子と、前記回折素子により生起された前記−１次回折成分と前記非回折成分と前記＋１次回折成分とを、独立に検出する複数の検出領域を有し、前記回折素子により生起された前記非回折成分に対応する電気信号を、少なくとも前記記録媒体の記録層に記録されている情報を再生するための信号として出力し、前記回折素子により生起された前記±１次回折成分のそれぞれに対応する電気信号を前記対物レンズのフォーカス制御のために出力する光検出器と、を有することを特徴とする光ヘッド装置と、
前記回折素子を透過した非回折成分に対応する前記光検出器から前記記録媒体に記録されている情報を再生する信号処理部と、
を有することを特徴とする光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーザ光を用いて情報の記録、消去または再生が可能な光ディスクに情報を記録し、または情報を消去し、もしくは情報を再生する情報記録再生装置（光ディスク装置）ならびに光ディスク装置に用いられる光ヘッド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報の記録、再生ならびに消去（繰り返し記録）に適した記録媒体として、光ディスクが既に広く利用されている。反面、さまざまな規格の光ディスクが提案され、それぞれが実用化されている。なお、さまざまな規格の光ディスクは、記録容量で区別すると、ＣＤ規格やＤＶＤ規格に分類される。また、用途（データ記録形式）から見た場合、既に情報が記録されている（ＲＯＭと呼称される）再生専用タイプ、１回限りの情報記録が可能な（−Ｒと呼称される）ライトワンスタイプ（追記型）、あるいは記録と消去が繰り返し可能な（ＲＡＭまたはＲＷと呼称される）リライタブルタイプ（録再型または書換可能型）等に区分される。
【０００３】
光ディスクの規格および用途の多様化に伴って、光ディスク装置には、２以上の規格の光ディスクに情報を記録し、または記録されている情報を再生し、もしくは既に記録されている情報を消去可能であることが、望まれている。なお、光ディスク装置には、情報の記録および消去は困難であっても、セットされた光ディスクの規格を識別可能であることは、必須の要件として要求されている。
【０００４】
このため、光ピックアップ（光ヘッド装置）には、光ディスクの規格（種類）に拘わりなく、少なくとも光ディスクに固有のトラックもしくは記録マーク列からの反射光を獲得し、少なくとも対物レンズ（光ヘッド装置）のトラッキングおよびフォーカシングが制御できることが必要である。
【０００５】
このような背景から、ＣＤ規格の光ディスクおよびＤＶＤ規格の光ディスクに利用可能な２波長型光源に対応し、ホログラム素子を用いた光ピックアップヘッド方式において、スポットサイズ法を用いてフォーカス誤差信号を得る方式が提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−２３０８００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の方式においては、回折素子の格子パターンの理想形状からのずれによる損失が大きく、光利用効率を高めることが困難である。また、損失分は、ＳＮＲ（Ｓ／Ｎ、信号対ノイズ比）を低下させる問題がある。なお、回折素子の回折効率を高めることは、特性上およびコスト制約上、上限がある。
【０００７】
この発明の目的は、２以上の異なる規格の光ディスクから、安定に情報が再生可能な光ディスク装置およびそれを実現できる光ヘッド装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、第１の波長の光を出力する第１の光源と、前記第１の光の波長とは異なる第２の波長の光を出力する第２の光源と、前記第１および第２の光源からの前記それぞれの波長の光を、記録媒体の記録層に集光する対物レンズと、前記対物レンズにより捕捉され、前記記録媒体の記録層で反射された前記それぞれの波長の光に、非回折成分と±１次回折成分を生起させる回折素子と、前記回折素子により生起された前記−１次回折成分と前記非回折成分と前記＋１次回折成分とを、独立に検出する複数の検出領域を有し、前記回折素子により生起された前記非回折成分に対応する電気信号を、少なくとも前記記録媒体の記録層に記録されている情報を再生するための信号として出力し、前記回折素子により生起された前記±１次回折成分のそれぞれに対応する電気信号を前記対物レンズのフォーカス制御のために出力する光検出器と、を有することを特徴とする光ヘッド装置を提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように、本発明によれば、２波長互換型の光ピックアップ（ＰＵＨ）を用いて、光ディスク（記録媒体）に記録された情報を再生する際のＨＦ信号光の光利用効率を向上させることができ、再生信号のＳＮＲ（Ｓ／Ｎ）が改善される。
【００１０】
同時に、対物レンズにレンズシフトが重畳される系においても、正確なトラックエラー検出が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１２】
図１は、この発明の実施の形態が適用可能な光ヘッド装置を有する光ディスク装置すなわち情報記録再生装置の一例を示す。
【００１３】
図１に示す情報記録再生装置すなわち光ディスク装置１は、ＰＵＨ（光ピックアップヘッド、以下単に光ヘッド装置と示す）１１から出射されるレーザ光を、記録媒体すなわち光ディスクＤの情報記録層に集光することにより、光ディスクＤに情報を記録し、または光ディスクＤから情報を再生できる。
【００１４】
光ディスクＤは、図示しないディスクモータの図示しないターンテーブルに支持され、（ターンテーブルを回転させる）ディスクモータが所定の回転数で回転されることにより所定の速度で回転される。
【００１５】
ＰＵＨ（光ヘッド装置）１１は、図示しないピックアップ送り用モータにより、情報の記録または再生もしくは消去の各動作時のそれぞれにおいて、光ディスクＤの半径方向に所定の速度で移動される。
【００１６】
光ヘッド装置（ＰＵＨ）１１には、後段に説明するが、互いに異なる第１および第２の波長の光Ｌ１またはＬ２を出射する光源１２、光源１２からの光Ｌ１またはＬ２を光ディスクＤの記録面に集光するとともに光ディスクＤの記録面で反射された反射光Ｌ１１またはＬ２１を捕捉する対物レンズ１３、対物レンズ１３により捕捉された光ディスクＤからの反射光Ｌ１１またはＬ２１を受光して、その強度に対応する大きさの電流を出力する光検出器（ＰＤ＝Photo Detector）１４が設けられている。
【００１７】
光源１２は、例えば４００〜４１０ｎｍの範囲の紫色波長帯（典型値として４０５ｎｍ）の波長の光ビーム（レーザ光）Ｌ１を出射する第１の半導体レーザチップと、例えば６４５〜６６０ｎｍの範囲の赤色波長帯（典型値として６５０ｎｍ）の波長の光ビーム（レーザ光）Ｌ２を出射する第２の半導体レーザチップとが同一のパッケージ内に収容されている２波長型半導体レーザ素子である。
【００１８】
半導体レーザ素子１２から出射されたレーザ光Ｌ１またはＬ２は、コリメートレンズ１５によりコリメートされて平行光化され、偏光ビームスプリッタ１６およびλ／４板１７を透過して、対物レンズ１３に案内される。なお、対物レンズ１３の開口数ＮＡは、例えば０．６５である。
【００１９】
対物レンズ１３に案内されたレーザ光Ｌ１またはＬ２は、対物レンズ１３により所定の集束性が与えられ、光ディスクＤの基板表面（光入射面）から所定深さに形成されている情報記録層に集光される。
【００２０】
光ディスクＤの情報記録層において反射された反射レーザ光Ｌ１１またはＬ２１は、光ディスクＤの基板を透過し、対物レンズ１３により捕捉され、平行光化される。
【００２１】
対物レンズ１３にて平行光化された反射レーザ光Ｌ１１またはＬ２１は、λ／４板１７を透過し、偏光ビームスプリッタ１６に戻される。
【００２２】
偏光ビームスプリッタ１６に戻された反射レーザ光Ｌ１１またはＬ２１は、その偏光の方向が、２回のλ／４板１７の透過により、光ディスクＤの記録層に向けられる際の偏光の方向に対して偏光の方向が９０°回転されているため、今度は、偏光ビームスプリッタ１６で反射される。なお、λ／４板１７は第１および第２の波長に対して十分な特性を示す広帯域な素子が用いられる。
【００２３】
偏光ビームスプリッタ１６で反射された反射レーザ光Ｌ１１またはＬ２１は、回折素子１８を透過する際に、所定の個数（領域）に領域分割されるともに、所定の方向性が付与されて、集光レンズ１９に入射される。なお、回折素子１８は反射光路において対物レンズ１３と集光レンズ１９の間ならどの位置に設置されても構わない。但し、入射光路上に設置される場合は、反射光束のみを回折させるように偏光回折素子とする。
【００２４】
集光レンズ１９に入射された任意方向および任意数の反射レーザ光は、集光レンズ１９により所定の集束性が与えられ、複数の受光領域（検出セル）を含む光検出器１４の対応する検出セルに集光される。
【００２５】
光検出器１４の個々の検出セルからそれぞれの検出セルに入射した光の強度に対応して出力された出力電流（光電変換出力）は、図示しないＩ／Ｖアンプにより電圧信号に変換され、演算回路（信号処理部）１０１に入力される。
【００２６】
演算回路１０１に入力された電圧信号は、演算回路１０１による演算により、ＨＦ信号（情報再生信号）、対物レンズ１３に固有の焦点距離に対する対物レンズ１３と光ディスクＤとの間の距離のずれを示すフォーカス誤差信号、および対物レンズ１３により集光されるレーザ光の集光中心と光ディスクＤに固有のトラック（案内溝）もしくは記録マーク列の中心とのずれを示すトラック誤差信号等のさまざまな信号の生成（出力）に利用される。
【００２７】
演算回路１０１から出力された信号の一部は、サーボ回路（対物レンズ位置制御回路）１１１に供給され、対物レンズ１３の位置を、光ディスクＤの記録層に対してフォーカス状態（上述のフォーカス誤差が「０」の位置）、および光ディスクＤの記録層のトラック（案内溝）または記録マーク列に対してオントラック状態（上述のトラック誤差が「０」の位置）に、位置させるために利用される。
【００２８】
対物レンズ１３は、対物レンズ１３を任意方向に移動可能とするアクチュエータ２０により、上下（フォーカス）方向、ディスクラジアル（トラック）方向、およびチルト方向（ラジアルまたは／およびタンジェンシャル方向）に移動可能に保持されている。
【００２９】
従って、アクチュエータ２０に、対物レンズ１３の位置を、フォーカス状態とするためのフォーカス誤差信号に対応するサーボ信号がサーボ回路１１１から供給されることで、光ディスクＤの記録層に、対物レンズ１３により集光されたレーザ光の光スポットが所定のスポットサイズで集光される。なお、アクチュエータ２０には、対物レンズ１３を、光スポットの中心が、光ディスクＤの記録層のトラックもしくは記録マーク列の中心に一致するよう、上述のトラック誤差信号に対応するサーボ信号がサーボ回路１１１から、供給されることで、光スポットがトラックまたは記録マーク列の中心に一致される。
【００３０】
図２に、回折素子の平面の特徴の一例を示す。
【００３１】
回折素子１８は、光ディスクＤの記録面のラジアル方向（Ｘ方向）と平行に規定され、概ね中央で回折素子を分割する分割線１８Ｒにより、第１の回折領域１８Ｎと第２の回折領域１８Ｐに、２分割されている。
【００３２】
それぞれの回折領域１８Ｎおよび１８Ｐには、回折レンズ効果を生ずるパターン（分割線１８Ｒに沿って回折パターンのピッチが変化されているパターン）が形成されている。なお、図２に示す例では、第２の回折領域１８Ｐのピッチは、第１の領域１８Ｎのピッチに比較して狭く規定されており、より強いパワーが与えられている。また、個々の領域のパワーの極性は逆向きに規定されており、第１の領域１８Ｎがパワーが「負（Negative、回折光の符号が「−」となる回折すなわち集光レンズ１９のパワーを弱める方向に作用する）」で、第２の領域１８Ｐのパワーが「正（Positive、回折光の符号が「＋」となる回折すなわち集光レンズ１９のパワーを強める方向に作用する）」である。
【００３３】
すなわち、第１の領域１８Ｎが−１次の回折光のみを生じ、第２の領域１８Ｐが＋１次の回折光のみを生ずる。これにより、集光レンズ１９により光検出器１４の受光面に任意の反射レーザ光Ｌ１１，Ｌ２１が集光される際の集光度合いは、領域１８Ｎにおいては、弱められる効果を、領域１８Ｐにおいては、強められる効果を持つことになる。
【００３４】
回折素子１８は、回折光（±１次回折光）に加え、非回折光（回折素子１８を実質的に透過する０次光）も生じさせる。なお、０次光と＋１次回折光（または−１次回折光）の比率は、例えば１０：１に規定される。
【００３５】
図３（Ａ）および図３（Ｂ）に、集光レンズを出射した光ビーム（光束）が光検出器に集光される際の様子を示す。なお、図３においては、Ｚが光軸方向、Ｘが光ディスクＤのラジアル方向、およびＹが光ディスクＤの円周タンジェンシャル方向に相当する。また、図３（Ａ）を用いて、波長４０５ｎｍの光ビームの例を、図３（Ｂ）を用いて、波長６５０ｎｍの光ビームの例を、それぞれ説明する。
【００３６】
図３（Ａ）から容易に理解されるように、レーザ光（光ビーム）の波長が、４０５ｎｍの場合、回折素子１８を透過する０次光Ｓ０は、点Ａに集束する。
【００３７】
光検出器１４は、点（集光点）Ａよりも手前に位置されており、光検出器１４の受光面上では、０次光は、集光点Ａにおける光スポットよりも大きな光スポットとなる。なお、光検出器１４は、点Ａより後方（Ｚ方向で、点Ａを過ぎて格子１８から遠ざかる方向）に設けられても良い。
【００３８】
このように、光検出器１４の位置を集光点Ａからずらすことで、０次光を受光するための４分割光検出器の配置（位置の設定）が容易となり、トラッキング誤差信号であるところのＤＰＤ（Differential Phase Detection）信号およびプッシュプル（Push Pull）信号が、容易に、かつ所定のゲイン以上で得られる。これに対し、光検出器１４が集光点Ａに位置された場合、０次光による光スポットが小さくなり過ぎるため、４分割光検出器の受光バランスを調整することが、困難になる。
【００３９】
一方、回折素子１８の領域１８Ｎを通った−１次回折光Ｓ−１は、集光レンズ１９の本来の焦点距離より長い焦点距離を持つため、集光点Ａより奥側（Ｚ方向で、格子１８から遠ざかる方向）に集束する。このため、光検出器１４上では、一定の高さｈを持つ光スポットとなる。
【００４０】
他方、回折素子１８の領域１８Ｐを通った＋１次回折光Ｓ＋１は、集光レンズ１９の本来の焦点距離より短い焦点距離を持つため、集光点Ａより手前側（Ｚ方向で、格子１８に近づく方向）に集束する。このため、光検出器１４上では、一定の高さｈ´を持つ光スポットとなる。
【００４１】
従って、領域１８Ｎおよび１８Ｐに与えるパワーをｈおよびｈ´が同じ値となるように設計することで、領域１８Ｎおよび領域１８Ｐによる光検出器１４上の光スポット径（光スポットの面積）を、ほぼ同じ大きさとすることができる。    
この手法により、光検出器１４上で、スポットサイズ法によるフォーカスエラー（誤差）検出を可能としている。
【００４２】
また、図３（Ａ）からは判別できないが、領域１８Ｎを通った光束（光ビーム）は、Ｘの「−」方向（すなわち紙面の奥側）に集光するに対し、領域１８Ｐを通った光束（光ビーム）は、Ｘの「＋」（すなわち紙面の手前側）に集光する。
【００４３】
一方、図３（Ｂ）から容易に理解されるように、レーザ光（光ビーム）の波長が、６５０ｎｍの場合、波長４０５ｎｍのレーザ光に比較して波長が長い分、回折によるパワーが強くなる（回折の影響が増大する）。
【００４４】
すなわち、回折素子１８の領域１８Ｎを通った−１次回折光は、集光レンズ１９の本来の焦点距離より長い焦点距離を持ち、波長４０５ｎｍのレーザ光の場合よりもさらに長い焦点距離となるため、波長４０５ｎｍのレーザ光の場合と比較して、集光点Ａよりもさらに奥側（Ｚ方向で、格子１８から遠ざかる側）に集束する。他方、領域１８Ｐを通った＋１次回折光は、集光レンズ１９の本来の焦点距離より短い焦点距離を持つため、波長４０５ｎｍのレーザ光に比較して、さらに短い焦点距離となるため、波長４０５ｎｍのレーザ光の場合よりも、集光点Ａよりさらに手前側（Ｚ方向で、格子１８に近づく側）に集束する。
【００４５】
換言すると、回折により集光レンズ１９のパワーが弱められる系として、集光点の差ΔＮを規定すると、波長６５０ｎｍのレーザ光の場合に光軸と交わるまで距離が増大し、回折により集光レンズ１９のパワーが強められる系として、集光点の差ΔＰを規定すると、波長６５０ｎｍのレーザ光の場合に光軸と交わるまでの距離が減少する。
【００４６】
なお、０次光（非回折光）の集光点Ｓ０は、波長４０５ｎｍのレーザ光の場合と変わらない（同一である）から、光検出器１４の受光面は、波長４０５ｎｍのレーザ光に対して設定される位置と同じ位置に配置可能である。
【００４７】
このことから、波長６５０ｎｍのレーザ光の場合は、波長４０５ｎｍのレーザ光の場合と比較して、光検出器１４上での高さは大きくなるが、同じ光検出器１４の位置で、回折素子１８の±１次回折光は、実質的に同等の大きさの光スポットとなる。従って、レーザ光の波長に拘わりなく、同一の検出系により、スポットサイズ法によるフォーカスエラー（誤差）検出が可能となる。
【００４８】
このように、光検出器１４の位置を、負のパワーを持つ領域１８Ｎの回折光の集光点の手前（Ｚ方向の「−」側）、かつ、正のパワーを持つ領域１８Ｐの回折光の集光点の奥側（Ｚ方向の「＋」側）に設けることで、異なる２波長のレーザ光に対して共通の検出系ににより、スポットサイズ法を適用できる。また、回折素子１８を通過する０次光（非回折光）を光検出器１４で受光可能であるから、ＨＦ信号やトラッキングエラー（ＰＰ）信号を効率よく取り出すことも可能となる。
【００４９】
図４は、図１に示した光ピックアップ（光ヘッド装置）の光検出器と回折素子との関係（集光状態）を示す。なお、図４においては、回折素子１８を通るレーザ光の軸線と回折素子１８を透過した０次光の中心、ならびに光検出器１４の複数の受光部のうちの０次光受光部（４分割検出器）の中心が同一の軸線になるよう、要素を抜き出すとともに簡略化している。
【００５０】
図４に示す通り、光検出器１４は、回折素子１８を透過した０次光（図３において「Ｓ０」と示した）が集光される第１の（中央部）受光部１４Ｃと、回折素子１８の第１の回折領域１８Ｎにより回折した−１次回折光（図３において「Ｓ−１」と示した）が集光される第２の（弱め）受光部１４Ｎと、回折素子１８の第２の回折領域１８Ｐにより回折した＋１次回折光（図３において「Ｓ＋１」と示した）が集光される第３の（強め）受光部１４Ｐと、を有する。
【００５１】
第１の（中央部）受光部１４Ｃは、広く利用されている４分割光検出器であり、回折素子１８を透過した０次光（非回折光）による光スポット４１１（Ｓ０）が集光される。
【００５２】
第２の（弱め）受光部１４Ｎおよび第３の（強め）受光部１４Ｐは、広く利用されている２分割光検出器であり、回折素子１８の領域１８Ｎにより回折された−１次回折光による光スポット４２１（Ｓ−１）と、同領域１８Ｐにより回折された＋１次回折光による光スポット４３１（Ｓ＋１）が、それぞれ集光される。
【００５３】
なお、第１の（０次光）検出用受光部１４Ｃは、互いに垂直な２つの分割線１４Ｒ，１４Ｔにより４分割されている。また、−１次光検出用受光部１４Ｎと＋１次光検出用受光部１４Ｐは、共に、光ディスクＤ上のラジアル方向に平行な分割線１４Ｒ−１，１４Ｒ＋１により、２分割されている。
【００５４】
以下、４分割受光部１４Ｃの各セルを左上から順に、ａ（数学的に「象限」として補足すると、第２象限），ｂ（同「象限」として表示すると、第３象限），ｃ（同「象限」として、第４象限），ｄ（同、第１象限）とする。
【００５５】
また、２分割受光部１４Ｎの上下の各セルを、ｅ（同「象限」として表示すると、第１−第２象限），ｆ（同「象限」として表示すると、第３−第４象限）、ならびに２分割受光部１４Ｐの上下の各セルを、ｇ（同「象限」として表示すると、第１−第２象限），ｈ（同「象限」として表示すると、第３−第４象限）とする。
【００５６】
各セルからは、そのセルに照射されたレーザ光（光ビーム）の強度に応じた電流が出力される。
【００５７】
出力された電流は、図示しないＩ／Ｖ変換アンプにより電圧出力に変換される。
【００５８】
ここで、各セルａ〜ｈから得られる電圧出力信号を、それぞれ、Ｓａ〜Ｓｈとすると、スポットサイズ法によるフォーカスエラー信号ＦＥＳは、
ＦＥＳ＝（Ｓｅ＋Ｓｈ）−（Ｓｆ＋Ｓｇ）                  ・・・（１）
により求めることができる。
【００５９】
図５は、図４に示した光検出器によりフォーカスエラー信号（ＦＥＳ）が得られる原理を示す。図５（ａ）が、光ディスクＤの記録層に合焦（フォーカス）した場合、同（ｂ）は、対物レンズ１３が合焦位置（オンフォーカス状態）と比べて光ディスクＤの記録層から遠ざかった（対物レンズ１３と光ディスクＤとの間隔が対物レンズ１３の焦点距離よりも開いた）場合、同（ｃ）は、対物レンズ１３が合焦位置と比べて光ディスクＤの記録層に近づいた（対物レンズ１３と光ディスクＤとの間隔が対物レンズ１３の焦点距離よりも狭くなった）場合、をそれぞれ示している。
【００６０】
図５（ａ）では、上述の「（１）」式で得られるＦＥＳが「０」となるに対して、図５（ｂ）の場合は、ＦＥＳが負の値を取り、図５（ｃ）の場合は、ＦＥＳが正の値を取る。従って、このフォーカスエラー信号に基づいて、アクチュエータ２０により対物レンズ１３を、図１の上下（光源１２と光ディスクＤとの間の距離が変化する）方向に移動させることで、対物レンズ１３（ＰＵＨ１１）を、光ディスクＤの記録層に対して、合焦位置に制御することできる。
【００６１】
一方、図４の４分割受光部１４Ｃには、回折素子１８の０次光による集光スポットＳ０が、そのスポットの中心が、２つの分割線１４Ｒと１４Ｔの交点と一致するように、集光されている。
【００６２】
従って、４分割受光部１４Ｃからは、以下の演算によりプッシュプル法によるトラッキングエラー信号ＰＰが、
ＰＰ＝（Ｓａ＋Ｓｂ）−（Ｓｄ＋Ｓｃ）                    ・・・（２）
により得られる。
【００６３】
なお、トラッキングエラー信号ＰＰは、光ディスクＤが記録層上に案内溝（トラック）を持つ書換え型、あるいは追記型ディスクである場合に必須である。
【００６４】
また、光ディスクＤが再生専用型であり、記録層上に、ピット（記録マーク）列のみが形成されている場合は、以下の演算により、ＤＰＤ（Differential Phase Detection）法によるトラッキングエラー信号ＤＰＤが、
ＤＰＤ＝Ｐｈ（Ｓａ＋Ｓｃ）−Ｐｈ（Ｓｂ＋Ｓｄ）          ・・・（３）
により得られる。
【００６５】
なお、（３）式においては、Ｐｈ（Ｄ＋Ｄ，Ｄは「出力信号」）の演算子は、「（Ｄ＋Ｄ）」内の信号の位相を検出するものであり、上記（３）式では、信号「Ｓａ＋Ｓｃ」と信号「Ｓｂ＋Ｓｄ」の位相差を検出する演算を表している。
【００６６】
また、以上のサーボ信号の他に、光ディスクＤの記録層に記録されているデータを読み出すためのＨＦ（High Frequency）信号を抽出する場合、ＨＦ信号は、
ＨＦ＝（Ｓａ＋Ｓｂ＋Ｓｃ＋Ｓｄ）                        ・・・（４）
によって得られる。
【００６７】
さらに、ＨＦ信号への光利用効率を向上させる方法として、ＨＦ信号を、
ＨＦ＝（Ｓａ＋Ｓｂ＋Ｓｃ＋Ｓｄ＋Ｓｅ＋Ｓｆ＋Ｓｇ＋Ｓｈ）・・・（５）
によって求めることも可能である。
【００６８】
この場合、回折光学素子２５の０次光だけでなく＋１次光（および−１次光）からもＨＦ信号を生成するのでより光利用効率が向上し、ＳＮＲの向上へ寄与することが可能である。
【００６９】
なお、図４（および図５）においては、回折素子１８により回折された±１次回折光を受光する受光部が一対のみ（１４Ｎと１４Ｐ）である場合を説明した。
【００７０】
しかしながら、波長の異なるレーザ光を用いることを考慮した場合、例えば波長６５０ｎｍの場合に、±１次回折光が光検出器１４上に集光される集光スポットＳ−１，Ｓ＋１は、波長４０５ｎｍの場合に比較すると、中央（０次光）受光部１４Ｃに対して遠い側に移動することは容易に理解される。
【００７１】
従って、例えば２分割受光部１４Ｎ，１４Ｐを、図４に点線で示すように、面積を増大して全体の検出可能領域を広げることでいずれの波長のレーザ光による回折光も検出可能となる。
【００７２】
また、図６に示すように、波長６５０ｎｍのレーザ光向けに、（識別のため「６００」を加算した）２分割受光部６１４ＮＮと６１４ＰＰとを、それぞれの２分割受光部の外側（あるいは内側）にぞれぞれ設けることも可能である。なお、それぞれの受光部６１４ＮＮ，６１４ＰＰは、いずれも、光ディスクＤの記録層のラジアル方向に平行な分割線６１４Ｒ−１，６１４Ｒ＋１により２分割され、それぞれ、Ｅ，ＦおよびＧ，Ｈにより示される「セル」を有する。
【００７３】
上述した（図６に示す）光検出器６１４を用いる場合、回折素子１８の領域１８Ｎで回折された−１次光スポットであって、波長４０５ｎｍのレーザ光により生じる光スポット４２１（Ｓ−１）は、受光部６１４Ｎに集光され、同−１次光スポットであって、波長６５０ｎｍのレーザ光により生じる光スポット６２１（Ｓ−１）は、受光部６１４ＮＮに集光される。同様に、回折素子１８の領域１８Ｐで回折された−１次光スポットであって、波長４０５ｎｍのレーザ光により生じる光スポット４３１（Ｓ＋１）は、受光部６１４Ｐに集光され、同−１次光スポットであって、波長６５０ｎｍのレーザ光により生じる光スポット６３１（Ｓ＋１）は、受光部６１４ＰＰに集光される。
【００７４】
ここで、各セルａ〜ｈおよびＥ〜Ｈから得られる電圧出力信号を、それぞれ、Ｓａ〜Ｓｈ，ＳＥ〜ＳＨとすると、スポットサイズ法によるフォーカスエラー信号ＦＥＳは、波長４０５ｎｍのレーザ光については、上述の（１）式がそのまま利用でき、波長６５０ｎｍのレーザ光については、
ＦＥＳ＝（ＳＥ＋ＳＨ）−（ＳＦ＋ＳＧ）                  ・・・（１´）
により求めることができる。
【００７５】
以上説明したように、本発明の光ピックアップ装置によれば、ＨＦ信号が、回折素子を透過する０次光から生成することから、ＨＦ信号の光利用効率が向上されるというメリットがある。このことは、回折素子では、±１次光の回折効率を高めるとしても、その高効率化に限度があり、通常は、０次透過光の効率を高めることが、製造工程を含み、有益であることにに起因している。
【００７６】
すなわち、回折素子により回折される＋１次光（あるいは−１次光）のみを用いてＨＦ信号を生成する場合には、回折素子の理想形状からのずれによる損失が大きく、例えば、６０％程度の光利用効率しか得られない。このため、この４０％の損失分は、そのまま、ＳＮＲ（Ｓ／Ｎ、信号対ノイズ比）を低下させることになる。
【００７７】
一方、本実施例のように０次光をＨＦ信号に用いて、＋１次光（または−１次光）との比を、例えば１０：１として回折素子を最適化するように設計した場合には、０次光に対しての光利用効率を７０％以上にすることが容易である。この場合、ＨＦ信号の光利用効率を１７（（７０−６０）／６０）％程度、高めることができる。
【００７８】
従って、本実施例の形態を取ることで、ＨＦ信号のＳＮＲが高められ、光ピックアップの製造上のマージン（余裕分）を拡大できる。
【００７９】
図７は、図２、図４および図５により既に説明した光ピックアップ装置において、補償型プッシュプル方式を組み合わせた方式に利用可能な回折素子の回折パターンを示す。
【００８０】
図７に示す回折素子７１８（識別のため［７００］を加算）は、図２に詳細を説明した回折素子に比較して、中央部に、円形の分割線７１８Ｃにより分割され、さらにタンジェンシャル方向に延びる分割線７１８Ｔにより、分割線７１８Ｒと直交する方向に分割された回折パターン領域を２分割して得られる領域７１８ＣＬと領域７１８ＣＲを有する。なお、領域７１８Ｎと領域７１８Ｐは、図２および図４に示した例と実質的に同一に機能するので、詳細な説明は省略する。
【００８１】
領域７１８ＣＬと領域７１８ＣＲは、いずれもレンズ効果を持たず、入射光束を単純に回折させ、偏向させる回折パターンである。
【００８２】
なお、いずれの領域（回折パターン）も、非回折光（０次光）を生起可能である（単純な光透過能力を有する）。また、なお、０次光と＋１次回折光（または−１次回折光）の比率は、例えば１０：１に規定される。
【００８３】
図８は、図４に順じ、図７に示した回折素子と図１の光検出器との関係（集光状態）を示す。なお、図８においても回折素子７１８を通るレーザ光の軸線と回折素子７１８を透過した０次光の中心、ならびに光検出器８１４（識別のため［８００］を加算）の複数の受光部のうちの０次光受光部（４分割検出器）の中心が同一の軸線になるよう、要素を抜き出すとともに簡略化している。
【００８４】
図８に示す通り、光検出器８１４は、回折素子７１８を透過した０次光が集光される第１の（中央部）受光部８１４Ｃと、回折素子７１８の第１の回折領域１８Ｎにより回折した−１次回折光が集光される第２の（弱め）受光部８１４Ｎと、回折素子７１８の第２の回折領域７１８Ｐにより回折した＋１次回折光が集光される第３の（強め）受光部８１４Ｐと、を有する。さらに、光検出器８１４は、第１の補償用受光部８１４ＣＬと、第２の補償用受光部８１４ＣＲとを有する。
【００８５】
なお、第１の（０次光）検出用受光部８１４Ｃは、互いに垂直な２つの分割線８１４Ｒ，８１４Ｔにより４分割されている。また、−１次光検出用受光部８１４Ｎと＋１次光検出用受光部８１４Ｐは、共に、光ディスクＤ上のラジアル方向に平行な分割線８１４Ｒ−１，８１４Ｒ＋１により、２分割されている。
【００８６】
以下、４分割受光部８１４Ｃの各セルを左上から順に、ａ（数学的に「象限」として補足すると、第２象限），ｂ（同「象限」として表示すると、第３象限），ｃ（同「象限」として、第４象限），ｄ（同、第１象限）とする。
【００８７】
また、２分割受光部８１４Ｎの上下の各セルを、ｅ（同「象限」として表示すると、第１−第２象限），ｆ（同「象限」として表示すると、第３−第４象限）、ならびに２分割受光部８１４Ｐの上下の各セルを、ｇ（同「象限」として表示すると、第１−第２象限），ｈ（同「象限」として表示すると、第３−第４象限）とする。
【００８８】
第１の（中央部）受光部８１４Ｃは、周知の４分割光検出器であり、回折素子７１８を透過した０次光（非回折光）による光スポット８１１（Ｓ０）が集光される。
【００８９】
第２の（弱め）受光部８１４Ｎおよび第３の（強め）受光部８１４Ｐは、周知の２分割光検出器であり、回折素子７１８の領域７１８Ｎにより回折された−１次回折光による光スポット８２１（Ｓ−１）と、同領域７１８Ｐにより回折された＋１次回折光による光スポット８３１（Ｓ＋１）が、それぞれ集光される。
【００９０】
一方、第１および第２の補償用受光部８１４ＣＬおよび８１４ＣＲは、何れも非分割型受光部であり、中央の（０次光）検出用受光部８１４Ｃと弱め受光部８１４Ｎおよび強め受光部８１４Ｐを結ぶ線分に対して直交するとともに、回折素子７１８の補償用回折領域７１８ＣＬ，７１８ＣＲにより予め規定される（０次光受光部８１４Ｃから所定の）距離に配置されている。なお、補償用受光部８１４ＣＬおよび８１４ＣＲのセルを、それぞれＣＬ，ＣＲとする。また、それぞれのセルには、光スポット８４１（Ｓ−ＣＬ）と８５１（Ｓ−ＣＲ）が集光される。
【００９１】
各セルからは、そのセルに照射されたレーザ光（光ビーム）の強度に応じた電流が出力される。
【００９２】
出力された電流は、図示しないＩ／Ｖ変換アンプにより電圧出力に変換される。
【００９３】
ここで、各セルａ〜ｈ，ＣＬ，ＣＲから得られる電圧出力信号をＳａ〜Ｓｈ，ＳＣＬ，ＳＣＲとすると、スポットサイズ法によるフォーカスエラー信号ＦＥＳは、先に説明した例と同様に、（１）式    
ＦＥＳ＝（Ｓｅ＋Ｓｈ）−（Ｓｆ＋Ｓｇ）
により求めることができる。
【００９４】
一方、光ディスクＤが記録層に案内溝を持つ書換え型、あるいは追記型ディスクの場合に用いられるトラッキングエラー信号ＣＰＰ（Compensation Push Pull）は、
ＣＰＰ＝（Ｓａ＋Ｓｂ）−（Ｓｄ＋Ｓｃ）−ｋ（ＳＣＬ−ＳＣＲ）
・・・（６）
ここで、ｋは補償係数であり、ｋを適当に選ぶことで、
広く利用されている補償型プッシュプル法による
トラッキングエラー信号が得られる
として求めることができる。
【００９５】
この補償型プッシュプル法は、対物レンズ１３（図１参照）がラジアル方向にシフトした場合に生ずるトラッキングオフセットを抑制する効果を有することはいうまでもない。
【００９６】
また、光ディスクＤの記録層からデータを読み出すためのＨＦ信号は、
ＨＦ＝（Ｓａ＋Ｓｂ＋Ｓｃ＋Ｓｄ＋ＳＣＬ＋ＳＣＲ）        ・・・（７）
によって得られる。
【００９７】
なお、さらにＨＦ信号への光利用効率を向上させる方法として、ＨＦ信号を、
ＨＦ＝（Ｓａ＋Ｓｂ＋Ｓｃ＋Ｓｄ＋Ｓｅ＋Ｓｆ＋Ｓｇ＋Ｓｈ＋ＳＣＬ＋ＳＣＲ）
・・・（８）
によって得ることも可能である。
【００９８】
このように、本発明により規定した受光光学系を用いることにより、
２波長互換型の光ピックアップ（ＰＵＨ）を用いて、光ディスク（記録媒体）に記録された情報を再生する際のＨＦ信号光の光利用効率を向上させることができ、再生信号のＳＮＲ（Ｓ／Ｎ）が改善される。
【００９９】
同時に、対物レンズにレンズシフトが重畳される系においても、正確なトラックエラー検出が可能となる。
【０１００】
なお、この発明は、前記各実施の形態に限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々な変形もしくは変更が可能である。また、各実施の形態は、可能な限り適宜組み合わせて、もしくは一部を削除して実施されてもよく、その場合は、組み合わせもしくは削除に起因したさまざまな効果が得られる。
【０１０１】
例えば、発明の詳細な説明においては、光ディスク装置を例に、本発明の実施の形態を説明したが、記録媒体として光ディスクを用いる動画撮影用カメラや、音楽データを収容する携帯用の音響機器等にも適用可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】この発明の実施の形態が適用される光ヘッド装置を有する光ディスク装置の一例を示す概略図。
【図２】図１に示した光ディスク装置の光ヘッド装置に組み込まれる回折素子において用いる回折パターンの一例を説明する概略図。
【図３】図１に示した光ヘッド装置において、図２に示した回折パターンの回折素子を用いることによる光検出器への集光状態を説明する概略図。
【図４】図１に示した光ヘッド装置の光検出器と回折素子との関係（集光状態）を示す概略図。
【図５】図４に示した光検出器によりフォーカスエラー信号（ＦＥＳ）が得られる原理を説明する概略図。
【図６】図１に示した光ヘッド装置の光検出器に利用可能な受光領域の配列の別の一例を示す概略図。
【図７】図２、図４および図５により既に説明した回折パターンを有する回折素子を含む光ヘッド装置において、補償型プッシュプル方式を利用可能とする回折パターンの一例を示す概略図。
【図８】図７に示した回折素子と図１の光検出器との関係（集光状態）を示す概略図。
【符号の説明】
【０１０３】
１…光ディスク装置（情報記録再生装置）、１１…光ピックアップ（光ヘッド装置）、１２…２波長レーザダイオード（光源）、１３…対物レンズ、１４…光検出器、１５…コリメートレンズ、１６…偏光ビームスプリッタ、１７…λ／４板、１８…回折素子（ＨＯＥ）、１９…集光レンズ、２０…アクチュエータ、１０１…演算回路（信号処理部）、１１１…サーボ回路。
【図１】
2006323921.tif 000003
【図２】
2006323921.tif 000004
【図３】
2006323921.tif 000005
【図４】
2006323921.tif 000006
【図５】
2006323921.tif 000007
【図６】
2006323921.tif 000008
【図７】
2006323921.tif 000009
【図８】
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