(57)【要約】【課題】単純な構成の受光面パターンを持つ光検出素子を用いて対物レンズシフトに起因するオフセットをキャンセルできる光ヘッド及び光ディスク装置を提供する。【解決手段】光ヘッドは、主受光部２７０及び副受光部２７１を含む光検出素子２７と光学素子６とを備える。光学素子６は、光ディスク５からの戻り光ビームを回折領域６０１及び回折領域６０２の双方で受光し透過回折させて０次回折光ビームＤ０及び±１次回折光ビームＤ１ａ，Ｄ１ｂを生成する。回折領域６０１は−１次回折光ビームＤ１ａを生成し、回折領域６０２は＋１次回折光ビームＤ１ｂを生成する。副受光部２７１は、＋１次回折光ビームＤ１ｂの光スポットの一部分を受光する位置に配置される。【選択図】図２
2011086354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザと、
前記半導体レーザから出射される光ビームを集光して光ディスクの情報記録層に集光スポットを形成する対物レンズと、
主受光部及び第１副受光部を含む光検出素子と、
前記光ディスクのタンジェンシャル方向に対応する第１の方向に沿った分割線の両側にそれぞれ第１回折領域及び第２回折領域を有し、前記光ディスクの情報記録層で反射した戻り光ビームを前記第１回折領域及び前記第２回折領域の双方で受光し透過回折させて０次回折光ビーム及び±１次回折光ビームを生成する光学素子と
を備え、
前記主受光部は、前記０次回折光ビームの光スポットを受光するように前記光ディスクのラジアル方向に対応する第２の方向に配列された第１主受光面及び第２主受光面を有し、
前記第１回折領域は、０次及び−１次の透過回折光の回折効率が当該０次及び−１次以外の次数の透過回折光の回折効率よりも高い格子構造を有することにより前記戻り光ビームから前記−１次回折光ビームを生成し、
前記第２回折領域は、０次及び＋１次の透過回折光の回折効率が当該０次及び＋１次以外の次数の透過回折光の回折効率よりも高い格子構造を有することにより前記戻り光ビームから前記＋１次回折光ビームを生成し、
前記第１副受光部は、前記＋１次回折光ビームの光スポットの一部分を受光する位置に配置されることを特徴とする光ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載の光ヘッドであって、前記光検出素子は、前記−１次回折光ビームの光スポットの一部分を受光する位置に配置される第２副受光部をさらに含むことを特徴とする光ヘッド。
【請求項３】
請求項１に記載の光ヘッドであって、
前記＋１次回折光ビームの光スポットは、前記情報記録層の情報トラックに起因する０次反射回折光成分及び−１次反射回折光成分を含み、
前記第１副受光部は、前記−１次反射回折光成分を受光しない位置に配置されることを特徴とする光ヘッド。
【請求項４】
請求項２に記載の光ヘッドであって、
前記＋１次回折光ビームの光スポットは、前記情報記録層の情報トラックに起因する０次反射回折光成分及び−１次反射回折光成分を含み、
前記第１副受光部は、前記−１次反射回折光成分を受光しない位置に配置されており、
前記−１次回折光ビームの光スポットは、前記情報記録層の情報トラックに起因する０次反射回折光成分及び＋１次反射回折光成分を含み、
前記第２副受光部は、前記＋１次反射回折光成分を受光しない位置に配置されていることを特徴とする光ヘッド。
【請求項５】
請求項１に記載の光ヘッドであって、
前記＋１次回折光ビームの光スポットは、前記情報記録層の情報トラックに起因する０次反射回折光成分及び＋１次反射回折光成分を含み、
前記第１副受光部は、前記＋１次反射回折光成分を受光しない位置に配置されることを特徴とする光ヘッド。
【請求項６】
請求項２に記載の光ヘッドであって、
前記＋１次回折光ビームの光スポットは、前記情報記録層の情報トラックに起因する０次反射回折光成分及び＋１次反射回折光成分を含み、
前記第１副受光部は、前記＋１次反射回折光成分を受光しない位置に配置されており、
前記−１次回折光ビームの光スポットは、前記情報記録層の情報トラックに起因する０次反射回折光成分及び−１次反射回折光成分を含み、
前記第２副受光部は、前記−１次反射回折光成分を受光しない位置に配置されていることを特徴とする光ヘッド。
【請求項７】
請求項１，３及び５のうちのいずれか１項に記載の光ヘッドであって、
前記光ディスクは、複数の情報記録層を有する多層ディスクであり、
前記複数の情報記録層のうち前記集光スポットが形成される情報記録層とは異なる他の情報記録層に起因する迷光の受光量の許容割合をｘとし、前記光学素子の０次対１次の分光比をＳ１／Ｓ０（Ｓ０≧Ｓ１）とし、前記主受光部において形成される前記０次回折光ビームの光スポットの半径をｒとし、前記光検出素子における前記迷光の照射領域の半径をＲとするとき、
前記第１副受光部は、
ｘ＞（ｒ２／Ｒ２）／（Ｓ１／Ｓ０）、
の関係式が成立するときは前記迷光の照射領域と重複するように配置され、前記関係式が成立しないときには前記迷光の照射領域と重複しないように配置されることを特徴とする光ヘッド。
【請求項８】
請求項１，３及び５のうちのいずれか１項に記載の光ヘッドであって、
前記光ディスクは、複数の情報記録層を有する多層ディスクであり、
前記複数の情報記録層のうち前記集光スポットが形成される情報記録層とは異なる他の情報記録層に起因する迷光の受光量の許容割合をｘとし、前記主受光部において形成される前記０次回折光ビームの光スポットの半径をｒとし、前記光検出素子における前記迷光の照射領域の半径をＲとするとき、
前記第１副受光部は、
Ｒ＞ｒ／ｘ１／２、
の関係式が成立するときは前記迷光の照射領域と重複するように配置され、前記関係式が成立しないときには前記迷光の照射領域と重複しないように配置されることを特徴とする光ヘッド。
【請求項９】
請求項２，４及び６のうちのいずれか１項に記載の光ヘッドであって、
前記光ディスクは、複数の情報記録層を有する多層ディスクであり、
前記複数の情報記録層のうち前記集光スポットが形成される情報記録層とは異なる他の情報記録層に起因する迷光の受光量の許容割合をｘとし、前記光学素子の０次対１次の分光比をＳ１／Ｓ０（Ｓ０≧Ｓ１）とし、前記主受光部において形成される前記０次回折光ビームの光スポットの半径をｒとし、前記光検出素子における前記迷光の照射領域の半径をＲとするとき、
前記第１副受光部及び前記第２副受光部は、
ｘ＞（ｒ２／Ｒ２）／（Ｓ１／Ｓ０）、
の関係式が成立するときは前記迷光の照射領域と重複するように配置され、前記関係式が成立しないときには前記迷光の照射領域と重複しないように配置されることを特徴とする光ヘッド。
【請求項１０】
請求項２，４及び６のうちのいずれか１項に記載の光ヘッドであって、
前記光ディスクは、複数の情報記録層を有する多層ディスクであり、
前記複数の情報記録層のうち前記集光スポットが形成される情報記録層とは異なる他の情報記録層に起因する迷光の受光量の許容割合をｘとし、前記主受光部において形成される前記０次回折光ビームの光スポットの半径をｒとし、前記光検出素子における前記迷光の照射領域の半径をＲとするとき、
前記第１副受光部及び前記第２副受光部は、
Ｒ＞ｒ／ｘ１／２、
の関係式が成立するときは前記迷光の照射領域と重複するように配置され、前記関係式が成立しないときには前記迷光の照射領域と重複しないように配置されることを特徴とする光ヘッド。
【請求項１１】
請求項２に記載の光ヘッドであって、
前記第１主受光面及び前記第２主受光面の各々は、前記第１の方向に配列された複数の受光面を含み、
前記第１副受光部及び前記第２副受光部の各々は単一の受光面からなることを特徴とする光ヘッド。
【請求項１２】
請求項６に記載の光ヘッドであって、
前記第１副受光部及び前記第２副受光部の各々は、前記第２の方向に配列された複数の受光面を含み、
前記第１回折領域は、前記第２副受光部に含まれる前記複数の受光面のうち前記主受光部から最も離れた位置に配置された受光面に前記−１次回折光ビームの光スポットを照射し、
前記第２回折領域は、前記第１副受光部に含まれる前記複数の受光面のうち前記主受光部から最も離れた位置に配置された受光面に前記＋１次回折光ビームの光スポットを照射する、
ことを特徴とする光ヘッド。
【請求項１３】
請求項１から１２のうちのいずれか１項に記載の光ヘッドであって、前記光学素子は、断面形状が鋸歯状である格子溝を有するブレーズド回折格子であることを特徴とする光ヘッド。
【請求項１４】
光ディスクからの情報の読み取り、または前記光ディスクへの情報の書き込みを行う請求項１から１３のうちのいずれか１項に記載の光ヘッドを備えたことを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の光ディスク装置であって、
光ディスクを回転させるディスク駆動部と、
前記副受光部で検出された信号に基づいて、対物レンズシフトに起因する直流オフセット成分に対応する信号成分を生成し、
前記第１主受光面及び前記第２主受光面でそれぞれ検出された信号の差分と前記信号成分とに基づいてトラッキングエラー信号を生成するサーボ制御部と、
外部から駆動信号を受信し、前記駆動信号の値に応じて量だけ、前記対物レンズを少なくとも前記光ディスクのラジアル方向にシフトさせるアクチュエータと
をさらに備え、
前記サーボ制御部は、前記トラッキングエラー信号を前記駆動信号として用いて前記アクチュエータの動作を制御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】
本発明は、光ヘッド及びこれを搭載した光ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ヘッドにおいて、半導体レーザから放射され光ディスクの情報記録層に集光された光ビームを情報トラックに追従させる方法として、１ビームプッシュプル方式が広く知られている。この１ビームプッシュプル方式によれば、光ディスクの情報トラックで反射し回折した光ビーム（戻り光）は、光検出素子における２つの受光面に分割された受光部で検出される。これら受光面でそれぞれ検出された信号間の差分としてプッシュプル信号すなわちトラッキングエラー信号が得られる。このプッシュプル信号のレベルをゼロに近づけるようにアクチュエータが対物レンズを光ディスクのラジアル方向にシフトさせることで光ビームを記録トラックに追従させることが可能となる。
【０００３】
しかしながら、従来の１ビームプッシュプル方式においては、対物レンズがアクチュエータによって駆動されて光ディスクのラジアル方向にシフトすると、対物レンズの位置と光検出素子の位置とが相対的にずれることがある。このとき、受光面に照射される光スポットの中心位置が、２つの受光領域を互いに隔てる分割線からずれるので、プッシュプル信号に直流オフセット（以下、単に「オフセット」と呼ぶ。）が重畳されることが知られている。
【０００４】
このオフセットを消去する技術が、たとえば、特許文献１（特開平８−６３７７８号公報）に開示されている。特許文献１に開示されている光学ピックアップは、光ディスクで反射した戻り光ビームから０次光と±１次光とを分離する偏光性ホログラムを備えている。分離された０次光、＋１次光及び−１次光はそれぞれ対応する受光面で検出され、これら＋１次光及び−１次光の検出信号の差分がプッシュプル信号として利用される。ここで、＋１次光及び−１次光をそれぞれ検出する受光面は、対物レンズが光検出素子に対して相対的に移動したとしても、その移動量に影響されない面積を有するので、オフセットの無いプッシュプル信号を得ることが可能である。
【０００５】
光ビームを光ディスクの情報トラックに追従させる他の方法として、３ビームプッシュプル法も知られている。この方式によれば、回折格子が、半導体レーザから放射された光ビームから０次光及び±１次光を含む少なくとも３つの光ビームを生成する。これら０次光及び±１次光の光ビームは、対物レンズによって、光ディスクの情報記録層の周期的に配置された情報トラックに集光される。０次光の光ビーム（メインビーム）が情報トラックの中心位置に集光されるとき、±１次光の光ビーム（サブビーム）がそれぞれ当該０次光の照射位置に対してラジアル方向両側にずれた領域（当該情報トラックとこれに隣接する他の情報トラックとの間の領域）に集光される。情報トラックの周期構造で反射し回折した０次光、＋１次光及び−１次光の戻り光ビームは、それぞれ対応する光検出素子によって検出される。０次光の戻り光ビームの検出信号から主プッシュプル信号ＭＰＰを生成し、±１次光の戻り光ビームの検出信号から副プッシュプル信号ＳＰＰを生成することができるが、上述した１ビームプッシュプル方式の場合と同様に、対物レンズがアクチュエータによって駆動されて光ディスクのラジアル方向にシフトし、対物レンズの位置と光検出素子の位置とが相対的にずれると、主プッシュプル信号ＭＰＰと副プッシュプル信号ＳＰＰとにそれぞれオフセットが重畳されてしまう。
【０００６】
主プッシュプル信号ＭＰＰと副プッシュプル信号ＳＰＰとは、情報トラックを横断する方向に関して互いに逆位相を有するが、対物レンズシフトに関しては同じ位相を有する（たとえば、ＭＰＰの信号レベルがプラス方向に増大すると、ＳＰＰの信号レベルもプラス方向に増大する）ので、副プッシュプル信号ＳＰＰを適当なゲインで増幅して得た信号α×ＳＰＰを主プッシュプル信号ＭＰＰから減算することで、オフセットがキャンセルされたプッシュプル信号（＝ＭＰＰ−α×ＳＰＰ）を得ることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−６３７７８号公報（段落００１７、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に開示されている技術では、光検出素子の受光面パターンとして、偏光性ホログラムのパターンに依存した特別な構成のものを用意する必要があり、光ヘッドの製造コスト上昇の原因になるという問題がある。
【０００９】
一方、３ビームプッシュプル法では、単純な構成を有する汎用的な受光面パターンを採用することができる。しかしながら、光ディスクの情報記録層において、ある情報トラックにメインビーム（０次光ビーム）が集光されて情報が記録される際、当該情報トラックに隣接する他の情報トラックに情報を上書きしないように、あるいは、当該他の情報トラックの記録情報を消去しないようにサブビーム（±１次光ビーム）の光強度を十分に下げる必要がある。サブビームの光強度が低すぎると、サブビームに対応する戻り光ビームが光検出素子で受光されたときにその検出光量が小さくなる。この場合に、対物レンズシフトに起因するオフセットをキャンセルするために副プッシュプル信号ＳＰＰを増幅すれば、副プッシュプル信号ＳＰＰに含まれるノイズ成分も大きく増幅されるという問題がある。
【００１０】
ここで、副プッシュプル信号ＳＰＰに含まれるノイズ成分としては、たとえば、電子回路から放射された電磁ノイズに起因するノイズ成分、光学素子やこの光学素子を支持する筐体からの迷光に起因するノイズ成分、並びに、光ディスクが多層ディスクである場合に生じる他層迷光に起因するノイズ成分が挙げられる。ここで、「他層迷光」とは、光ディスクがたとえば２層または３層のように多層の情報記録層を含む場合、これら情報記録層のうち、情報の記録または再生の対象である情報記録層とは異なる他の情報記録層で反射した戻り光を意味する。
【００１１】
他層迷光が、±１次光の戻り光ビームを受光する受光面で検出されると、副プッシュプル信号ＳＰＰを増幅する際に、他層迷光の受光信号成分も増幅されてしまい、プッシュプル信号にオフセットを発生させる。他層迷光に起因するノイズ成分の信号レベルは比較的大きいので、他層迷光に起因するオフセットは特に問題となる。従来の３ビームプッシュプル法では、このような他層迷光に起因するオフセットをキャンセルすることが難しい。
【００１２】
上記に鑑みて本発明の目的は、単純な構成の受光面パターンを持つ光検出素子を使用して対物レンズシフトに起因するオフセットをキャンセルすることができる光ヘッド及びこれを搭載する光ディスク装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するために、本発明による光ヘッドは、半導体レーザと、前記半導体レーザから出射される光ビームを集光して光ディスクの情報記録層に集光スポットを形成する対物レンズと、主受光部及び第１副受光部を含む光検出素子と、前記光ディスクのタンジェンシャル方向に対応する第１の方向に沿った分割線の両側にそれぞれ第１回折領域及び第２回折領域を有し、前記光ディスクの情報記録層で反射した戻り光ビームを前記第１回折領域及び前記第２回折領域の双方で受光し透過回折させて０次回折光ビーム及び±１次回折光ビームを生成する光学素子とを備え、前記主受光部は、前記０次回折光ビームの光スポットを受光するように前記光ディスクのラジアル方向に対応する第２の方向に配列された第１主受光面及び第２主受光面を有し、前記第１回折領域は、０次及び−１次の透過回折光の回折効率が当該０次及び−１次以外の次数の透過回折光の回折効率よりも高い格子構造を有することにより前記戻り光ビームから前記−１次回折光ビームを生成し、前記第２回折領域は、０次及び＋１次の透過回折光の回折効率が当該０次及び＋１次以外の次数の透過回折光の回折効率よりも高い格子構造を有することにより前記戻り光ビームから前記＋１次回折光ビームを生成し、前記第１副受光部は、前記＋１次回折光ビームの光スポットの一部分を受光する位置に配置される。
【００１４】
また、本発明による光ディスク装置は、光ディスクからの情報の読み取り、または前記光ディスクへの情報の書き込みを行う前記光ヘッドを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、副受光部で検出された信号に基づいて、対物レンズシフトに起因するオフセットに相当する信号成分を生成し、この信号成分を用いて、当該オフセットが除かれたプッシュプル信号をトラッキングエラー信号として生成することができる。この信号成分の検出は、たとえば汎用的に使用される光検出素子のように単純な構成の受光面パターンを持つ光検出素子を用いて行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る実施の形態１の光ディスク装置の主要構成を概略的に示す図である。
【図２】実施の形態１の光ヘッドの基本構成を概略的に示す図である。
【図３】実施の形態１における光学素子の一例を概略的に示す図である。
【図４】実施の形態１における光学素子の他の例を概略的に示す図である。
【図５】実施の形態１における光学素子によって形成された回折光ビームの光スポットと光検出素子の受光面パターンの一例とを概略的に示す図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態１における光検出素子と光スポットとの間の位置関係を概略的に示すとともに、光スポットの０次反射回折光の光強度分布を概略的に示す図である。
【図７】実施の形態１における光学素子に形成された回折光ビームの光スポットの他の例を概略的に示す図である。
【図８】実施の形態１における光検出素子の受光面パターンの他の例を概略的に示す図である。
【図９】実施の形態２に係る他層迷光と受光部との位置関係を説明するための概略図である。
【図１０】実施の形態２に係る他層迷光と受光部との位置関係を説明するための概略図である。
【図１１】３ビームプッシュプル法で使用される汎用的な受光面パターンを持つ光検出素子の一例を示す図である。
【図１２】本発明に係る実施の形態３において使用される汎用的な受光面パターンと光スポットとの位置関係を概略的に示す図である。
【図１３】実施の形態３において使用される汎用的な受光面パターンと光スポットとの位置関係を概略的に示す図である。
【図１４】本発明に係る実施の形態４の光ヘッドの基本構成を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る種々の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１の光ディスク装置５０の主要構成を概略的に示す図である。この光ディスク装置５０は、スピンドルモータ５１、光ヘッド５２、スレッドモータ５３、レーザ制御回路５４、サーボ制御回路５５、再生信号処理回路５６、復調回路６０、変調回路６４、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）８０及びＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）８１を備えている。ＭＰＵ８１は、ホスト機器（図示せず）からのコマンドに応じて各種制御処理を実行する。
【００１９】
サーボ制御回路５５は、光ヘッド制御回路６１、スレッドモータ制御回路６２及びスピンドルモータ制御回路６３を含み、これら制御回路６１〜６３は、ＭＰＵ８１から個別に命令を受けて動作する。また、再生信号処理回路５６は、ウォブル信号検出回路５７、再生信号検出回路（ＲＦ信号検出回路）５８及びサーボ信号検出回路５９を含んでいる。
【００２０】
光ディスク５は、スピンドルモータ１８の駆動軸（スピンドル）に固定されたターンテーブルに着脱自在に装着されている。スピンドルモータ５１は、スピンドルモータ制御回路６３の制御を受けてこの光ディスク５を回転駆動する。ここで、スピンドルモータ制御回路６３は、ＭＰＵ８１からの命令に従って動作し、スピンドルモータ５１から供給された実回転数を表すパルス信号に基づいて実回転数を目標回転数に一致させるようにスピンドルサーボを実行する。
【００２１】
光ヘッド５２は、この光ディスク５にレーザ光ビームＩＬを照射し、光ディスク５の情報記録層で反射された戻り光ビームを受光して信号を生成し、この信号を再生信号処理回路５６に出力する。光ディスク５は、単一の情報記録層を有する単層ディスク、あるいは、複数の情報記録層を有する多層ディスクである。光ディスク５の具体例としては、たとえば、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００２２】
スレッドモータ５３は、スレッドモータ制御回路６２の制御を受けて、たとえばラックやピニオンなどの送り機構に回転駆動力を伝達し、これによりフレーム５２Ｃを光ディスク５のラジアル方向（光ディスク５の半径方向）に移動させる。光ヘッド５２は、フレーム５２Ｃに固定されているので、フレーム５２Ｃとともに移動する。スレッドモータ制御回路６２は、ＭＰＵ８１からの命令に従って動作する。
【００２３】
ウォブル信号検出回路５７は、光ディスク５内の蛇行した案内トラック溝からの反射光の受光成分からウォブル信号を検出する機能を有する。ただし、光ディスク５が案内トラック溝を持たない再生専用のＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）ディスクの場合には、ウォブル信号検出回路５７の機能は必要とされない。
【００２４】
光ヘッド５２で検出された信号は、バス（図示せず）を介して再生信号処理回路５６に出力される。再生信号処理回路５６においては、再生信号検出回路５８が、光ヘッド５２から受信した信号に基づいて、再生ＲＦ信号（再生信号）を検出する機能を有する。復調回路６０は、ウォブル信号検出回路５７から出力されたウォブル信号と再生信号検出回路５８から出力された再生信号とを復調してデータ信号ＤＳを生成する。また、再生信号検出回路５８は、再生信号の信号振幅値を表すデータや状態信号を生成し、これらデータや状態信号をＭＰＵ８１に出力する。なお、ウォブル信号を復調して得られた情報（同期情報やアドレス情報）は、ＭＰＵ８１やサーボ制御回路５５にも出力され、利用され得る。
【００２５】
サーボ信号検出回路５９は、光ヘッド５２から受信した信号に基づいて、フィードバック制御のための各種サーボ信号（たとえば、フォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号）を生成する。これらサーボ信号ＳＳは光ヘッド制御回路６１に出力される。
【００２６】
ＭＰＵ８１は、再生信号処理回路５６やサーボ制御回路５５内の各構成要素から供給された信号に基づいて光ディスク装置５０の全体動作を決定し、各構成要素へ制御データを与えて当該各構成要素の動作を制御する。なお、再生信号処理回路５６の構成要素の一部がＭＰＵ８１によって処理される構成もあり得る。
【００２７】
ＲＡＭ８０には、プログラム領域８０Ａとデータ領域８０Ｂとが設けられている。ＭＰＵ８１は、ＲＡＭ８０のプログラム領域８０Ａに記憶されているプログラムを読み込み、データ領域８０Ｂを用いて当該プログラムを実行する。これにより、ＭＰＵ８１は、光ディスク装置５０内の各構成要素の動作を制御するとともに、各構成要素から出力された信号に基づいて制御のための判断を行うことができる。
【００２８】
光ヘッド制御回路６１は、ＭＰＵ８１からの命令に従って動作し、光ヘッド５２の動作を制御する。具体的には、光ヘッド制御回路６１は、サーボ信号に含まれるフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号に基づいて、光ビームＩＬのフォーカス用及びトラッキング用の駆動信号を生成し、当該駆動信号を光ヘッド５２内のアクチュエータ９（図２）に供給する。アクチュエータ９は、駆動信号の供給に応じて、対物レンズ４（図２）を光ディスク５のラジアル方向に駆動するとともにフォーカス方向（対物レンズ４の光軸方向）にも駆動し得る機能を有する。よって、光ヘッド５２、サーボ信号検出回路５９及び光ヘッド制御回路６１によるフォーカスサーボループ及びトラッキングサーボループが形成される。
【００２９】
図２は、光ヘッド５２の基本構成を概略的に示す図である。図２に示されるように、光ヘッド５２は、半導体レーザ２、ビームスプリッタ３、対物レンズ４、アクチュエータ９、光学素子６及び光検出素子２７を含む。なお、図２は、本実施の形態の光ヘッド５２の基本構成とその動作原理とを説明することを目的とした検出光学系の構成部品を示したものであるが、図２の構成に限定されるものではない。たとえば、光ヘッド５２は、光ディスク５の情報記録層に対する対物レンズ４の焦点誤差量やトラッキング誤差量を検出するためのセンサー光学系を含んでいてもよい。
【００３０】
データ再生時においては、図１のレーザ制御回路５４が、ＭＰＵ８１からの命令に従って動作し、光ヘッド５２内の半導体レーザ２（図２）を制御して、この半導体レーザ２からデータ再生に必要な発光パワーを有するレーザ光を出射させる。図２に示されるように、半導体レーザ２から出射された光ビームＥＬは、ビームスプリッタ３と対物レンズ４とを介して光ディスク５に照射される。
【００３１】
一方、データ記録時においては、図１の変調回路６４が、ＭＰＵ８１から出力されたデータに対してエラー訂正符号を付与し、データ変調を施して記録データを生成する。変調回路６４はさらに、当該記録データに基づいてライトストラテジ信号を生成する。レーザ制御回路５４は、当該ライトストラテジ信号に基づいて光ヘッド５２内の半導体レーザ２を制御して、この半導体レーザ２からデータ記録に必要な発光パワーを有するレーザ光を出射させる。
【００３２】
半導体レーザ２から出射された光ビームＥＬは、ビームスプリッタ３で反射して対物レンズ４に入射する。対物レンズ４は、ビームスプリッタ３から入射した光ビームを光ディスク５の情報記録層に集光して当該情報記録層に集光スポットを形成する。光ディスク５で反射した戻り光ビームは、対物レンズ４によって収束光ビームとなり、ビームスプリッタ３を透過して光学素子６に入射する。
【００３３】
光学素子６は、ビームスプリッタ３から入射した戻り光ビームを透過回折させて０次回折光ビームＤ０、−１次回折光ビームＤ１ａ及び＋１次回折光ビームＤ１ｂを生成する。図３は、光学素子６の構成例を概略的に示す図である。図３に示されるように、光学素子６は、光ディスク５のタンジェンシャル方向に対応する方向Ｙに沿って形成された分割線６００の両側にそれぞれ回折領域６０１，６０２を有している。光ディスク５の情報記録層で反射した戻り光ビームは、当該情報記録層の情報トラックの周期構造に起因する回折光（以下「反射回折光」と呼ぶ。）を含んでいるので、図３に示されるように、光学素子６の回折領域６０１，６０２の双方に入射する戻り光ビームＲＬは、略円形状の０次反射回折光成分ＲＬ０を含むとともに、この０次反射回折光成分ＲＬ０に重複する＋１次反射回折光成分ＲＬ１及び−１次反射回折光成分ＲＬ２を含む。
【００３４】
光学素子６の分割線６００は、光ディスク５のタンジェンシャル方向に対応する方向Ｙと略一致するので、一方の回折領域６０１には、＋１次反射回折光成分ＲＬ１は入射するが、−１次反射回折光成分は入射しない。また、他方の回折領域６０２には、−１次反射回折光成分ＲＬ２は入射するが、＋１次反射回折光成分は入射しない。また、一方の回折領域６０１は、０次及び−１次の透過回折光の回折効率が当該０次及び−１次以外の次数の透過回折光の回折効率よりも高い格子構造を有するので、戻り光ビームから０次回折光ビームＤ０の一部分と−１次回折光ビームＤ１ａとを生成することができる。他方の回折領域６０２は、０次及び＋１次の透過回折光の回折効率が当該０次及び＋１次以外の次数の透過回折光の回折効率よりも高い格子構造を有するので、戻り光ビームから０次回折光ビームＤ０の残りの部分と＋１次回折光ビームＤ１ｂとを生成することができる。
【００３５】
このような光学素子６は、たとえば、透過型ブレーズド回折格子を用いて実現することができる。透過型ブレーズド回折格子は、断面形状が鋸歯状である格子溝を有する回折格子である。格子溝のブレーズ角を変えることで各次数の回折光の回折効率を調整することができる。図３の回折領域６０１では、０次及び−１次の透過回折光の回折効率が当該０次及び−１次以外の他の次数の光の回折効率よりも高くなるようにブレーズ角を決定すればよく、図３の回折領域６０２では、０次と＋１次の透過回折光の回折効率が当該０次及び＋１次以外の他の次数の光の回折効率よりも高くなるようにブレーズ角を決定すればよい。
【００３６】
なお、図４に示されるように、光学素子６が、回折領域６０１，６０２を取り囲む遮光領域８を備えてもよい。遮光領域８は、金属薄膜などの光反射膜や光吸収膜、あるいは回折格子によって構成されればよい。遮光領域８により、迷光に起因する受光信号の劣化を抑制することが可能となる。また、回折領域６０１，６０２は必ずしも互いに密接している必要はなく、これら回折領域６０１，６０２それぞれの回折面の加工に伴う公差分だけ互いに離れていてもよい。
【００３７】
図２に示されるように、光学素子６の回折領域６０１，６０２は、０次回折光ビームＤ０の光スポットを光検出素子２７の主受光部２７０上に照射する。また、一方の回折領域６０１は、−１次回折光ビームＤ１ａを生成しこの光スポットを光検出素子２７の第２副受光部２７２上に照射し、他方の回折領域６０２は、＋１次回折光ビームＤ１ｂを生成しこの光スポットを光検出素子２７の第１副受光部２７１上に照射する。
【００３８】
図５は、光検出素子２７の受光部の配置と、光検出素子２７に照射された回折光ビームの光スポットとを概略的に示す図である。図５に示されるように、光検出素子２７は、０次回折光ビームＤ０の光スポットＱＭを受光する主受光部２７０と、＋１次回折光ビームＤ１ｂの光スポットＱＳ１を単一受光面で受光する第１副受光部２７１と、−１次回折光ビームＤ１ａの光スポットＱＳ２を単一受光面で受光する第２副受光部２７２とを含む。主受光部２７０は、第１及び第２受光面２７０１，２７０２に分割されており、これら第１主受光面２７０１と第２主受光面２７０２とは、タンジェンシャル方向と垂直なラジアル方向に対応する方向Ｘに配列されている。この方向Ｘは、光学素子６による光の回折方向と一致する。主受光部２７０は、これら受光面２７０１，２７０２の双方で０次回折光ビームＤ０を受光してその受光量に応じた電気信号ＭＲ，ＭＬを生成し、これら電気信号ＭＲ，ＭＬを再生信号処理回路５６に与える。ここで、第１主受光面２７０１が電気信号ＭＬを出力し、第２主受光面２７０２が電気信号ＭＲを出力する。
【００３９】
また、光検出素子２７の第１副受光部２７１及び第２副受光部２７２は、それぞれ、＋１次回折光ビームＤ１ａ及び−１次回折光ビームＤ１ｂを受光してそれぞれの受光量に応じた電気信号ＳＬ，ＳＲを生成し、これら電気信号ＳＬ，ＳＲを再生信号処理回路５６に与える。再生信号処理回路５６は、後述するように電気信号ＭＲ，ＭＬ，ＳＲ，ＳＬに基づいてサーボ信号ＳＳを生成し、このサーボ信号ＳＳを光ヘッド制御回路６１に出力する。
【００４０】
主受光部２７０は、方向Ｘに互いに隣り合うように配列された第１主受光面２７０１及び第２主受光面２７０２を有する。主受光部２７０上における０次回折光ビームＤ０の光スポットＱＭは、略円形状または楕円形状を有している。０次回折光ビームＱＭは、０次反射回折光成分Ｑ０と、これに重複する＋１次反射回折光成分Ｑ０１及び−１次反射回折光成分Ｑ０２とを含むが、これら０次反射回折光成分Ｑ０と±１次反射回折光成分Ｑ０１，Ｑ０２は、光ディスク５の情報トラックの構造に起因するものである。０次反射回折光成分Ｑ０は、第１主受光面２７０１と第２主受光面２７０２の双方で受光される。−１次反射回折光成分Ｑ０２は第２主受光面２７０２で受光され、＋１次反射回折光成分Ｑ０１は第１主受光面２７０１で受光される。第１主受光面２７０１及び第２主受光面２７０２は、それぞれ入射光を光電変換して電気信号ＭＬ，ＭＲを出力する。
【００４１】
一方、−１次回折光ビームＤ１ａの光スポットＱＳ２は、図５に示されるように＋１次回折方向に向いた先端を持つ円弧状または楕円弧状の外形を有し、０次反射回折光成分Ｑ２とこれに重複する＋１次反射回折光成分Ｑ２ａとを主成分として含むが、−１次反射回折光成分をほとんど含まない。また、＋１次回折光ビームＤ１ｂの光スポットＱＳ１は、−１次回折方向に向いた先端を持つ円弧状または楕円弧状の外形を有し、０次反射回折光成分Ｑ１とこれに重複する−１次反射回折光成分Ｑ１ａとを主成分として含むが、＋１次反射回折光をほとんど含まない。
【００４２】
また、図５に示されるように、第１副受光部２７１は、光スポットＱＳ１の全てを受光せずに、プッシュプル成分に相当する−１次反射回折光成分Ｑ１ａを受光しない位置に配置されている。第２副受光部２７２も、光スポットＱＳ２の全てを受光せずに、プッシュプル成分に相当する＋１次反射回折光成分Ｑ２ａを受光しない位置に配置されている。言い換えれば、第１副受光部２７１の−１次回折方向一端であるエッジ部分（図面右方のエッジ部分）は、−１次反射回折光成分Ｑ１ａが受光されないように光スポットＱＳ１を分断しており、第２副受光部２７２の＋１次回折方向一端であるエッジ部分（図面左方のエッジ部分）も、＋１次反射回折光成分Ｑ２ａが受光されないように光スポットＱＳ２を分断している。
【００４３】
次に、プッシュプル信号の生成方法を以下に説明する。対物レンズ４への照射光ビームＩＬを情報トラックに追従させるトラッキングサーボには、プッシュプル信号が使用される。本実施の形態では、プッシュプル信号ＰＰは、以下の演算式（１）で与えられる。
ＰＰ＝（ＳＡＤ−ＳＢＣ）＋ｋ×（ＳＥ−ＳＨ）  （１）
【００４４】
ここで、ＳＡＤは、第１主受光面２７０１の出力信号ＭＬから得られた受光信号を、ＳＢＣは、第２主受光面２７０２の出力信号ＭＲから得られた受光信号を、ＳＥは、第１副受光部２７１の出力信号ＳＬから得られた受光信号を、ＳＨは、第２副受光部２７２の出力信号ＳＲから得られた受光信号を、それぞれ表している。ｋは、ゲイン係数である。
【００４５】
図６（ａ）〜図６（ｃ）は、光検出素子２７と光スポットＱＭ，ＱＳ１，ＱＳ２との間の位置関係を概略的に示すとともに、主受光部２７０，第１副受光部２７１及び第２副受光部２７２における光スポットＱＭ，ＱＳ１，ＱＳ２の０次反射回折光成分の光強度分布を概略的に示す図である。図６（ａ）は、対物レンズシフトが発生していない場合の状態（基準状態）を示し、図６（ｂ）と図６（ｃ）は、対物レンズシフトが発生した場合の状態を示している。光スポットＱＭ，ＱＳ１，ＱＳ２の０次反射回折光成分の光強度分布は、半導体レーザの特性に依存したガウシアン分布をなし、それぞれ、光強度分布Ｇ０，Ｇ１，Ｇ２を形成する。図６（ａ）〜図６（ｃ）を参照すると、第１副受光部２７１の受光信号成分は、光強度分布Ｇ１の斜線部分に相当し、第２副受光部２７２の受光信号成分は、光強度分布Ｇ２の斜線部分に相当する。
【００４６】
図６（ｂ）に示されるように、対物レンズシフトにより光スポットＱＭ，ＱＳ１，ＱＳ２の全体が光検出素子２７に対して基準状態の位置から右方に移動すれば、光強度分布Ｇ０，Ｇ１，Ｇ２のピーク位置も右方にシフトする。このとき、（ＳＡＤ−ＳＢＣ）の信号レベルは低減し、（ＳＥ−ＳＨ）の信号レベルは増大する（第１副受光部２７１の受光量は増大し、かつ、第２副受光部２７２の受光量は減少する）。他方で、図６（ｃ）に示されるように、対物レンズシフトにより光スポットＱＭ，ＱＳ１，ＱＳ２の全体が光検出素子２７に対して基準状態の位置から左方に移動すれば、光強度分布Ｇ０，Ｇ１，Ｇ２のピーク位置も左方にシフトする。このとき、（ＳＡＤ−ＳＢＣ）の信号レベルは増大し、（ＳＥ−ＳＨ）の信号レベルは低減する（第１副受光部２７１の受光量は減少し、かつ、第２副受光部２７２の受光量は増大する）。
【００４７】
したがって、（ＳＡＤ−ＳＢＣ）とＳＥは互いに逆位相を有し、（ＳＡＤ−ＳＢＣ）と−ＳＨも互いに逆位相を有することが分かる。よって、ゲイン係数ｋを適宜調整して（ＳＥ−ＳＨ）の信号成分を増幅することで、対物レンズシフトに起因するオフセットをキャンセルすることができる。
【００４８】
上式（１）に代えて、以下の式（１ａ）または（１ｂ）で与えられるプッシュプル信号ＰＰＬ，ＰＰＲを使用してもよい。
ＰＰＬ＝（ＳＡＤ−ＳＢＣ）＋ｋ×ＳＥ          （１ａ）
ＰＰＲ＝（ＳＡＤ−ＳＢＣ）＋ｋ×（−ＳＨ）    （１ｂ）
【００４９】
光ヘッド制御回路６１は、上式（１），（１ａ）または（１ｂ）で与えられるプッシュプル信号のレベルをゼロに近づけるようにアクチュエータ９の動作を制御することで照射光ビームＩＬを情報トラックに追従させることができる。
【００５０】
また、再生信号ＳＲＦは、以下の演算式（２）に従って生成することができる。
ＳＲＦ＝ＳＡＤ＋ＳＢＣ        （２）
【００５１】
図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示されるように、再生信号ＳＲＦの信号成分ＳＡＤ，ＳＢＣは、対物レンズシフトに関して互いに逆位相を有するので、両信号成分ＳＡＤ，ＳＢＣの加算により、対物レンズシフトに起因するオフセットはキャンセルされることとなる。
【００５２】
以上に説明したように、再生信号処理回路５６は、第１副受光部２７１，２７２で検出された信号ＳＬ，ＳＲに基づいて、対物レンズシフトに起因するオフセットに相当する信号成分ｋ×（ＳＥ−ＳＨ）、ｋ×ＳＥあるいはｋ×（−ＳＨ）を生成し、この信号成分を用いて、オフセットが除かれたプッシュプル信号ＰＰ、ＰＰＬまたはＰＰＲを生成することができる。その信号成分は、図５に示したような単純な構成の受光面パターンを持つ光検出素子２７を使用すれば、容易に生成することができる。図５に示したように、＋１次回折光ビームＤ１ａの光スポットＱ１は、−１次反射回折光成分Ｑ１ａを含むが、＋１次反射回折光成分をほとんど含まないので、±１次回折方向に第１副受光部２７１を適宜位置決めするだけで、−１次反射回折光成分Ｑ１ａを受光しないように第１副受光部２７１を配置させることが容易である。−１次回折光ビームＤ１ｂの光スポットＱ２も、＋１次反射回折光成分Ｑ２ａを含むが、−１次反射回折光成分をほとんど含まないので、±１次回折方向に第２副受光部２７２を適宜位置決めするだけで、＋１次反射回折光成分Ｑ２ａを受光しないように第２副受光部２７２を配置させることが容易にできる。さらに、第１副受光部２７１と第２副受光部２７２の各受光面は単一面であればよい。したがって、光検出素子の受光面パターンを単純な構造のものとすることができる。
【００５３】
また、上述したように、３ビームプッシュプル法では、データ記録時にサブビームの光強度を増大させることに制約があり、これにより、プッシュプル信号に重畳されているオフセットをキャンセルすることに限界があった。特に、光ディスク５が多層ディスクである場合、他層迷光に起因するノイズ成分の存在によりオフセットを精度良くキャンセルすることが難しい。
【００５４】
これに対し、本実施の形態の光ヘッドでは、サブビームを使用せず、光学素子６の回折効率の制約も無いことから、データ記録時に照射光ビームＩＬの光強度を増大させることができる。よって、上式（１），（１ａ），（１ｂ）のゲイン係数ｋを十分に小さくすることができる。したがって、３ビームプッシュプル法と比べると、プッシュプル信号からオフセットを高精度に除去することが可能である。
【００５５】
さらに、第１副受光部２７１は＋１次反射回折光成分Ｑ１ａを受光しないように配置され、第２副受光部２７２は、−１次反射回折光成分Ｑ２ａを受光しないように配置される。このため、第１副受光部２７１と第２副受光部２７２の受光面の面積を小さくすることができる。これにより、他層迷光が第１副受光部２７１と第２副受光部２７２で受光される量を小さくすることが可能である。
【００５６】
ところで、上述した通り、上式（１）の代わりに上式（１ａ）または（１ｂ）に基づいたプッシュプル信号を使用することもできるが、外来ノイズや温度変化や光ビームの波長変動に対する耐性を向上させる観点からは、上式（１ａ）または（１ｂ）よりも、上式（１）を使用することが望ましい。外来ノイズに関しては、上式（１）の信号成分ＳＥ，ＳＨは同じ位相を有し、信号成分ＳＥ，ＳＨそれぞれの変化量も略同じであるので、信号成分ＳＥ，ＳＨの差分（＝ＳＥ−ＳＨ）をとることで外来ノイズや温度変化や光ビームの波長変動の影響をキャンセルすることができる。光学素子６の回折領域６０１と回折領域６０２とにおける回折角の大きさは略同一となるように調整されているが、温度変化により光学素子６の格子間隔が変化したり、光ビームの波長変動が生じたりして、回折領域６０１と回折領域６０２とで回折角の絶対値が互いにずれることがある。かかる場合、図５の光スポットＱＳ１や光スポットＱＳ２の照射位置が変動し、第１副受光部２７１や第２副受光部２７２での受光量が変動してしまう。このような受光量の変動を、信号成分ＳＥ，ＳＨの差分（＝ＳＥ−ＳＨ）をとることでキャンセルすることができる。
【００５７】
実施の形態１の変形例．
上記実施の形態１の変形例として、光学素子６が、図５に示す光スポットＱＭ，ＱＳ１，ＱＳ２を形成する代わりに、図７に示す光スポットＱＭ，ＴＳ１，ＴＳ２を形成する形態もあり得る。この変形例では、光学素子６の一方の回折領域６０１は、０次及び＋１次の透過回折光の回折効率が当該０次及び＋１次以外の次数の透過回折光の回折効率よりも高い格子構造を有するので、戻り光ビームから０次回折光ビームの一部分と＋１次回折光ビームとを生成することができる。この＋１次回折光ビームの光スポットＴＳ１が第１副受光部２７１に照射される。また、他方の回折領域６０２は、０次及び−１次の透過回折光の回折効率が当該０次及び−１次以外の次数の透過回折光の回折効率よりも高い格子構造を有するので、戻り光ビームから０次回折光ビームの残り部分と−１次回折光ビームとを生成することができる。この−１次回折光ビームが第２副受光部２７２に照射される。
【００５８】
また、この変形例においては、第１副受光部２７１は、光スポットＴＳ１の全てを受光せずに、プッシュプル成分に相当する＋１次反射回折光Ｔ１ａを受光しない位置に配置されている。第２副受光部２７２も、光スポットＴＳ２の全てを受光せずに、プッシュプル成分に相当する−１次反射回折光Ｔ２ａを受光しない位置に配置されている。
【００５９】
よって、この変形例では、プッシュプル信号ＰＰを以下の演算式（３）で与えることができる。
ＰＰ＝（ＳＡＤ−ＳＢＣ）−ｋ×（ＳＥ−ＳＨ）    （３）
【００６０】
あるいは、上式（３）の代わりに以下の演算式（３ａ）または（３ｂ）で与えられるプッシュプル信号ＰＰＬ，ＰＰＲを使用してもよい。
ＰＰＬ＝（ＳＡＤ−ＳＢＣ）−ｋ×ＳＥ          （３ａ）
ＰＰＲ＝（ＳＡＤ−ＳＢＣ）−ｋ×（−ＳＨ）    （３ｂ）
【００６１】
実施の形態１の場合と同様に、外来ノイズや温度変化や光ビームの波長変動に対する耐性を向上させる観点からは、上式（３ａ）または（３ｂ）よりも、上式（３）を使用することが望ましい。
【００６２】
上記実施の形態１の他の変形例として、図５に示した光検出素子２７の構成の代わりに、図８に示す構成を使用する形態もあり得る。図８に示される光検出素子は、主受光部２７０Ｂ、第１副受光部２７１及び第２副受光部２７２を含む。第１副受光部２７１及び第２副受光部２７２の構成は、図５に示した第１副受光部２７１及び第２副受光部２７２と同様である。
【００６３】
主受光部２７０Ｂの受光面は、４つの受光面２７０１ａ，２７０１ｂ，２７０２ａ，２７０２ｂに分割されている。受光面２７０１ａ，２７０１ｂは、光ディスク５のタンジェンシャル方向に対応する方向Ｙに沿って配列されており、受光面２７０２ａ，２７０２ｂも、タンジェンシャル方向に対応する方向Ｙに沿って配列されている。
【００６４】
この変形例では、プッシュプル信号は、以下の演算式（４）、（４ａ）または（４ｂ）で与えられる。
ＰＰ＝（ＳＡ＋ＳＢ）−（ＳＣ＋ＳＤ）＋ｋ×（ＳＥ−ＳＨ）  （４）
ＰＰＬ＝（ＳＡ＋ＳＢ）−（ＳＣ＋ＳＤ）＋ｋ×ＳＥ      （４ａ）
ＰＰＲ＝（ＳＡ＋ＳＢ）−（ＳＣ＋ＳＤ）＋ｋ×（−ＳＨ）  （４ｂ）
【００６５】
ここで、ＳＡは、受光面２７０１ａの出力信号ＭＡから得られた受光信号を、ＳＢは、受光面２７０１ｂの出力信号ＭＢから得られた受光信号を、ＳＣは、受光面２７０２ａの出力信号ＭＣから得られた受光信号を、ＳＤは、受光面２７０２ｂの出力信号ＭＤから得られた受光信号を、それぞれ表している。ｋは、ゲイン係数である。
【００６６】
また、非点収差法に基づくフォーカスエラー信号ＦＥＳを、以下の演算式（５）で求めることができる。
ＦＥＳ＝（ＳＢ＋ＳＣ）−（ＳＡ＋ＳＤ）  （５）
【００６７】
なお、この変形例の光検出素子において、図７に示したように光スポットＴＳ１，ＴＳ２が形成される場合には、プッシュプル信号は、以下の演算式（６），（６ａ）及び（６ｂ）のいずれかで与えられる。
ＰＰ＝（ＳＡ＋ＳＢ−ＳＣ−ＳＤ）−ｋ×（ＳＥ−ＳＨ）  （６）
ＰＰＬ＝（ＳＡ＋ＳＢ−ＳＣ−ＳＤ）−ｋ×ＳＥ        （６ａ）
ＰＰＲ＝（ＳＡ＋ＳＢ−ＳＣ−ＳＤ）−ｋ×（−ＳＨ）  （６ｂ）
【００６８】
実施の形態２．
次に、実施の形態２について説明する。本実施の形態では、上記実施の形態１の光検出素子２７における主受光部２７０、第１副受光部２７１及び第２副受光部２７２の配置が最適化される。図９は、光ディスク５が２層ディスクである場合に生ずる他層迷光と受光部との位置関係を概略的に示す図である。図１０は、光ディスク５が２層ディスクである場合に生ずる他層迷光に起因するノイズを低減させ得る受光部の配置を概略的に示す図である。
【００６９】
図９に示されるように、他層迷光ＳＬｔの光軸は、光スポットＱＭを形成する戻り光ビームＤ０の光軸と一致しており、他層迷光ＳＬｔの照射領域は、その光軸を中心とした半径Ｒの円形領域である。他層迷光ＳＬｔは、第１副受光部２７１及び第２副受光部２７２の領域に洩れ込んでいるので、他層迷光ＳＬｔに起因するノイズ成分がプッシュプル信号に重畳されてしまう。
【００７０】
他層迷光ＳＬｔは、照射光ビームＩＬの集光点を、光ディスク５の情報記録層の層間隔分だけ移動させてデフォーカス状態にした場合に生ずる戻り光と同じである。このため、情報記録層の層間隔が短くなるほど、光検出素子２７における他層迷光ＳＬｔの照射領域の面積は小さくなり、また、その照射領域における光密度は低くなる。したがって、第１副受光部２７１及び第２副受光部２７２の領域に洩れ込む他層迷光ＳＬｔの光量が、対物レンズシフト量に対して十分小さな光量となるようにすれば、他層迷光ＳＬｔがプッシュプル信号に与える影響を抑制することができる。
【００７１】
そこで、図１０に示されるように、他層迷光ＳＬｔの照射領域の外に第１副受光部２７１及び第２副受光部２７２が配置されるように、主受光部２７０と第２副受光部２７２との間に距離Ｗを設けることが望ましい。主受光部２７０と第１副受光部２７１との間についても同様である。
【００７２】
ここで、たとえば、光ディスク５の各情報記録層で反射される戻り光ビームの全光量が略同一である場合を考える。プッシュプル信号に対して、許容される他層迷光ＳＬｔの受光量の割合（許容割合）をｘとし、光学素子６の回折領域６０１，６０２の各分光比（０次：１次）をＳ０：Ｓ１とし、光スポットＱＭの半径をｒとし、他層迷光ＳＬｔの照射領域の半径をＲとするとき、以下の関係式（７）が成立すれば、他層迷光ＳＬｔが第１副受光部２７１及び第２副受光部２７２に洩れ込んだとしてもこれを無視することができる。
ｘ＞（ｒ２／Ｒ２）／（Ｓ１／Ｓ０）      （７）
【００７３】
ここで、Ｓ０≧Ｓ１である。したがって、この関係式（７）が成立しないときは、第１副受光部２７１と第２副受光部２７２が他層迷光ＳＬｔの照射領域外に配置されるように（他層迷光ＳＬｔの照射領域と重複しないように）距離Ｗを設定し、関係式（７）が成立するときは、第１副受光部２７１と第２副受光部２７２を他層迷光ＳＬｔの照射領域と重複するように配置することができる。なお、ｘの値はトラッキングサーボ制御に影響し、ｘの値だけ、デトラック（トラックずれ）が生じることになる。このデトラックで許容される値は、たとえばＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）の場合、一般的にトラックピッチ３２０ｎｍに対して高々±２０ｎｍ程度であるため、ｘの値は０．１以下が望ましい。
【００７４】
上式（７）の導出方法を以下に説明する。多層の光ディスク５においては、各情報記録層で反射される戻り光ビームの全光量が略同一となる場合を考える。この場合、光ディスク５において対象となる情報記録層で反射した戻り光も、他の情報記録層で反射した戻り光も、光検出素子２７における全受光量が略等しいと考えることができる。よって、０次回折光の光スポットＱＭの光密度をＰ０、他層迷光ＳＬｔの光密度をＰｓとすると、次式（７ａ）が成立する。
Ｐ０×π×ｒ２＝Ｐｓ×π×Ｒ２      （７ａ）
【００７５】
この式（７ａ）を変形すれば、次式（７ｂ）が導出される。
Ｐｓ／Ｐ０＝ｒ２／Ｒ２      （７ｂ）
【００７６】
一方、光学素子６の分光比（略Ｓ０：Ｓ１）を考慮すれば、光スポットＱＭの光密度Ｐ０と１次回折光の光スポットＱＳ１，ＱＳ２の光密度Ｐ１との間の関係は、次式（４ｃ）で表現される。
Ｐ０／Ｐ１＝Ｓ０／Ｓ１      （７ｃ）
【００７７】
また、対物レンズシフトによるオフセットキャンセルは、０次回折光の光スポットＱＭの移動量と１次回折光の光スポットＱＳ１，ＱＳ２の移動量とが等しいことを利用している。このため、ゲイン係数ｋは、それぞれの光密度Ｐ０，Ｐ１を使用して次式（７ｄ）で表すことができる。
ｋ＝Ｐ０／Ｐ１＝Ｓ０／Ｓ１      （７ｄ）
【００７８】
第１副受光部２７１及び第２副受光部２７２における１次回折光の光スポットＱＳ１，ＱＳ２の受光量がｋ倍されるため、これら第１副受光部２７１及び第２副受光部２７２に洩れ込んだ他層迷光ＳＬｔ（ノイズ成分）もｋ倍されることとなる。よって、ｋ×Ｐｓ×ＣＬ（ＣＬ：受光総面積）がノイズ成分となる。
【００７９】
このとき、受光総面積ＣＬは受光面の配置に依存するので、受光総面積ＣＬを厳密に規定することは難しい。そこで、受光総面積ＣＬは、近似的に、０次回折光のプッシュプル成分を含む１次反射回折光成分Ｑ０１，Ｑ０２の受光面積程度であると考える。これにより、他層迷光ＳＬｔの割合は、およそｋ×Ｐｓ／Ｐ０とみなすことができる。この割合（＝ｋ×Ｐｓ／Ｐ０）が許容割合ｘよりも小さい場合、他層迷光ＳＬｔが第１副受光部２７１及び第２副受光部２７２に洩れ込んだとしてもこれを無視することができる。すなわち、次式（７ｅ）が成立すればよい。
ｘ＞ｋ×Ｐｓ／Ｐ０      （７ｅ）
【００８０】
上式（７ｄ），（７ｃ）を使用すれば、上式（７ｅ）を上式（７）に変形することができる。
【００８１】
上記関係式（７）を満たすようにＳ１の値を大きく設定してもよい。たとえば、Ｓ１をＳ０と略等しい値であるとした場合、上記関係式（７）から、Ｒ＞ｒ／ｘ１／２、の関係式を導出できる。この関係式が成立する場合には、他層迷光ＳＬｔの影響を無視することができるので、第１副受光部２７１と第２副受光部２７２を他層迷光ＳＬｔの照射領域と重複するように配置することができる。他方、Ｒ≦ｒ／ｘ１／２、の関係式が成立するときは、第１副受光部２７１と第２副受光部２７２とがこの他層迷光ＳＬｔの照射領域外に配置されるように距離Ｗを設定することが望ましい。
【００８２】
上記したように、実施の形態２によれば、光検出素子２７における主受光部２７０、第１副受光部２７１及び第２副受光部２７２の配置を最適化することができる。
【００８３】
実施の形態３．
次に、実施の形態３について説明する。実施の形態３の光ヘッドの構成は、光検出素子２７の構成を除いて、図２に示した実施の形態１の光ヘッド５２のそれと略同じである。以下に説明するように、光検出素子２７の代わりに汎用的な受光パターンを持つ光検出素子を使用すれば、光ヘッドの製造コストを低減させることができる。
【００８４】
図１１は、３ビームプッシュプル法で使用されている汎用的な受光面パターンを持つ光検出素子２７Ｂを示す概略図である。図１１に示される光検出素子２７Ｂは、メインビームに対応する戻り光ビームＭＢを受光する主受光部２７０Ｂと、サブビームに対応する戻り光ビームＳＢ１，ＳＢ２をそれぞれ受光する第１副受光部２７１Ｂ及び第２副受光部２７２Ｂとを含む。主受光部２７０Ｂの受光面は、４つの受光面２７０１ａ，２７０１ｂ，２７０２ａ，２７０２ｂに分割されている。受光面２７０１ａ，２７０１ｂは、光ディスク５のタンジェンシャル方向に対応する方向Ｙに沿って配列され、受光面２７０２ａ，２７０２ｂも、方向Ｙに沿って配列されている。また、第１副受光部２７１Ｂは、２つの受光面２７１１，２７１２に分割されており、これら受光面２７１１，２７１２は、光ディスク５のラジアル方向に対応する方向Ｘに沿って配列されている。同様に、第１副受光部２７２Ｂは、２つの受光面２７２１，２７２２に分割されており、これら受光面２７２１，２７２２は、光ディスク５のラジアル方向に対応する方向Ｘに沿って配列されている。
【００８５】
この光検出素子２７Ｂを用いたとき、プッシュプル信号ＰＰ３Ｂは、主プッシュプル信号ＭＰＰと副プッシュプル信号ＳＰＰとを用いた以下の演算式（８）で与えられる。
ＰＰ３Ｂ＝ＭＰＰ−α×ＳＰＰ      （８）
主プッシュプル信号ＭＰＰと副プッシュプル信号ＳＰＰは以下の通りである。
ＭＰＰ＝（ＳＡ＋ＳＢ）−（ＳＤ＋ＳＣ）、
ＳＰＰ＝（ＳＥ−ＳＦ）＋（ＳＧ−ＳＨ）
【００８６】
ここで、ＳＡは、受光面２７０１ａの出力信号ＭＡから得られた受光信号を、ＳＢは、受光面２７０１ｂの出力信号ＭＢから得られた受光信号を、ＳＣは、受光面２７０２ａの出力信号ＭＣから得られた受光信号を、ＳＤは、受光面２７０２ｂの出力信号ＭＤから得られた受光信号を、ＳＥは、受光面２７１１の出力信号ＳＬａから得られた受光信号を、ＳＦは、受光面２７１２の出力信号ＳＬｂから得られた受光信号を、ＳＧは、受光面２７２１の出力信号ＳＲａから得られた受光信号を、ＳＨは、受光面２７２２の出力信号ＳＲｂから得られた受光信号を、それぞれ表している。αは、ゲイン係数である。
【００８７】
また、非点収差法に基づくフォーカスエラー信号ＦＥＳは以下の演算式（９）で求めることができる。
ＦＥＳ＝（ＳＢ＋ＳＣ）−（ＳＡ＋ＳＤ）    （９）
【００８８】
このような汎用的な受光面パターンを持つ光検出素子２７Ｂを用いて本実施の形態に係るプッシュプル信号ＰＰを生成できる。図１２に示されるように、光学素子６が、図５に示したものと同様の光スポットＱＭ，ＱＳ１，ＱＳ２を照射する場合、プッシュプル信号ＰＰは、以下の演算式（１０）で与えられる。
ＰＰ＝（ＳＡ＋ＳＢ）−（ＳＤ＋ＳＣ）＋ｋ×（ＳＥ−ＳＨ）  （１０）
【００８９】
ここで、ｋはゲイン係数である。
【００９０】
一方、図１３に示されるように、光学素子６が、図７に示したものと同様の光スポットＱＭ，ＴＳ１，ＴＳ２を照射する場合、プッシュプル信号ＰＰは、以下の演算式（１１）で与えられる。
ＰＰ＝（ＳＡ＋ＳＢ）−（ＳＤ＋ＳＣ）−ｋ×（ＳＥ−ＳＨ）  （１１）
【００９１】
フォーカスエラー信号ＦＥＳは、３ビームプッシュプル法と同様に、上式（９）に基づいて生成することができる。
【００９２】
上記したように、実施の形態３の光ヘッドによれば、汎用的かつ単純な構成の受光面パターンを持つ光検出素子を用いて、オフセットが高精度に除去されたプッシュプル信号を生成することができる。
【００９３】
なお、上記実施の形態１に関して説明したように、他層迷光ＳＬｔは戻り光ビームＤ０の光スポットＱＭと略一致する光軸を有している。他層迷光ＳＬｔの信号成分がプッシュプル信号ＰＰに洩れ込むことを抑制するためには、１次回折光ビームの光スポットが他層迷光ＳＬｔの光軸中心からより離れた位置に形成されることが望ましい。この観点から、図１２の構成よりも図１３の構成の方が好ましい。
【００９４】
また、図１２及び図１３に示したように主受光部２７０Ｂは、４つの受光面２７０１ａ，２７０１ｂ，２７０２ａ，２７０２ｂに分割されているが、受光面の数はこれに限定されるものではない。
【００９５】
実施の形態４．
次に、実施の形態４について説明する。図１４は、実施の形態４の光ヘッド５２Ｂの基本構成を概略的に示す図である。図１４に示されるように、光ヘッド５２Ｂは、半導体レーザ２、偏光ビームスプリッタ３Ｂ、対物レンズ４、光学素子６Ｂ、１／４波長板７及び光検出素子２７を含む。なお、光ヘッド５２Ｂは、図２のアクチュエータ９と同じ駆動手段（図示せず）を有している。この光ヘッド５２Ｂは、図１の光ヘッド５２に代えて光ディスク装置５０に組み込まれる。
【００９６】
図１４に示されるように、半導体レーザ２から出射された光ビームＥＬは、偏光ビームスプリッタ３Ｂで反射し、光学素子６Ｂ、１／４波長板７及び対物レンズ４を順次透過して光ディスク５に照射される。ここで、偏光ビームスプリッタ３Ｂは、出射光ビームＥＬを直線偏光に変換して光学素子６Ｂに出射する。光学素子６Ｂを透過した光ビームは、１／４波長板７で円偏光に変換された後に、対物レンズ４により光ディスク５の情報記録層に集光される。光ディスク５で反射した戻り光ビームは、対物レンズ４によって収束光ビームとなり、１／４波長板７で直線偏光に変換される。ここで、１／４波長板７から偏光ビームスプリッタ３Ｂに向かう戻り光ビームである直線偏光の偏光方向は、偏光ビームスプリッタ３Ｂから１／４波長板７へ向かう照射光ビームである直線偏光の偏光方向と直交する。
【００９７】
光学素子６Ｂは、実施の形態１の光学素子６と同様に、−１次と０次の光の回折効率が高い回折領域６０１Ｂと、＋１次と０次の光の回折効率が高い回折領域６０２Ｂとを有している。これら回折領域６０１Ｂ，６０２Ｂは、戻り光ビームを透過回折させることで生じさせた０次回折光ビームＤＰ０の光スポットを光検出素子２７の主受光部２７０上に照射する。また、一方の回折領域６０１Ｂは、−１次回折光ビームＤＰ１ａの光スポットを光検出素子２７の第２副受光部２７２上に照射し、他方の回折領域６０２Ｂは、＋１次回折光ビームＤＰ１ｂの光スポットを光検出素子２７の第１副受光部２７１上に照射する。光学素子６Ｂは、図５または図７に示すような光スポットＱＭ，ＱＳ１，ＱＳ２またはＱＭ，ＴＳ１，ＴＳ２を光検出素子２７に照射することができる。
【００９８】
上記したように、実施の形態４の光ヘッドによれば、単純な構成の受光面パターンを持つ光検出素子を用いて、ノイズ成分の少ないプッシュプル信号を生成することができる。さらに、実施の形態４の光ヘッドは、照射光ビームの偏光方向と戻り光ビームの偏光方向とを直交させることで、光の利用効率の向上を可能としている。
【００９９】
実施の形態１〜４の変形例．
上記実施の形態１〜４は本発明の例示であり、上記以外の様々な形態を採用することもできる。たとえば、図３に示した回折領域６０１，６０２は矩形状であるが、これに限定されるものではない。光学素子６の回折領域は、対物レンズシフトが生じても、図３に示した戻り光ビームＲＬの光スポット形状が欠けない面積と形状とを有していればよく、矩形状以外の、たとえば円形状であってもよい。
【０１００】
また、上記実施の形態１〜４では、光検出素子２７は、主受光部２７０、第１副受光部２７１及び第２副受光部２７２を有する。上述した通り、対物レンズシフトに起因するオフセットは、これら第１副受光部２７１及び第２副受光部２７２の検出信号ＳＲ，ＳＬのいずれか一方のみを用いて算出することができる。この場合、光検出素子２７は、第１副受光部２７１及び第２副受光部２７２の双方を有する必要はなく、これらのうちのいずれか一方のみを有していればよい。
【０１０１】
また、図２に示されるように、光学素子６は、ビームスプリッタ３と光検出素子２７との間の戻り光ビームの光路上に配置されているが、これに限定されるものではない。光ディスク５からの戻り光ビームの光路上、すなわち、光ディスク５と光検出素子２７との間の光路上の任意の位置に光学素子６を配置することができるが、ビームスプリッタ３と対物レンズ４との間に光学素子６が配置される場合、ビームスプリッタ３と対物レンズ４との間の光路には照射光ビームＩＬと戻り光ビームの両方が通過するので、光学素子６に偏光選択性の回折面を持たせる必要がある。図２に示したように光学素子６を配置すれば、このような偏光選択性の回折面を形成する必要がないという利点がある。
【０１０２】
また、上記光学素子６の回折パターンは、上述した効果が得られるものであれば、図３や図４に示した回折パターンに限定されず、また、種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【０１０３】
２  半導体レーザ、  ３  ビームスプリッタ、  ３Ｂ  偏光ビームスプリッタ、  ５  光ディスク、  ４  対物レンズ、  ６，６Ｂ  光学素子、  ６０１，６０２  回折領域、  ７  １／４波長板、  ８  遮光領域、  ９  アクチュエータ、  ９Ｃ  レンズホルダー、  ２７  光検出素子、  ５０  光ディスク装置、  ５１  スピンドルモータ、  ５２  光ヘッド、  ５３  スレッドモータ、  ５４  レーザ制御回路、  ５５  サーボ制御回路、  ５６  再生信号処理回路、  ５７  ウォブル信号検出回路、  ５８  再生信号検出回路、  ５９  サーボ信号検出回路、  ６０  復調回路、  ６１  光ヘッド制御回路、  ６２  スレッドモータ制御回路、  ６３  スピンドルモータ制御回路、  ６４  変調回路、  ８０  ＲＡＭ、  ８１  ＭＰＵ、  ２７０  主受光部、  ２７１  第１副受光部、  ２７２  第２副受光部、  ２７０１  第１主受光面、  ２７０２  第２主受光面。
【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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