(57)【要約】【課題】小型化を図ると同時に、部品精度および調整精度を緩和する上で有利な光ピックアップを提供する。【解決手段】光ヘッド１０４は、複合光学部品１０と、光学部品１２と、反射ミラー１４と、対物レンズ１６とを備えている。複合光学部品１０は光源１００２と光ディスク１０２からの反射光ビームを受光する受光手段１００４を有している。受光手段１００４は光源１００２をトラッキング方向Ｘで挟む両側のうちの一側側に配置されている。光源１００２から出射された出射光ビームは光学部品１２のグレーティング１２０２によりメインビームと２つのサブビームに分離される。光ディスク１０２で反射されたメインビームと２つのサブビームの反射光ビームはホログラム１２０４で回折され第１および第２の１次回折光となり、シリンドリカルレンズ１２０６を介して受光手段１００４に導かれる。【選択図】        図１
2004178630.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た出射光ビームを回折することにより光ディスクのトラックの接線方向に沿って並ぶ０次回折光からなるメインビームと該メインビームを挟む−１次回折光および＋１次回折光からなる２つのサブビームとに分離する第１の回折手段と、
前記メインビームおよび２つのサブビームを前記光ディスク上に集光する対物レンズと、
前記メインビームおよび２つのサブビームが光ディスクで反射されたメインビームの反射光および２つのサブビームの反射光のそれぞれを回折することにより、メインビームの反射光の第１および第２の１次回折光と、一方のサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光と、他方のサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光とを生成する第２の光回折手段と、
前記光源を前記光ディスクのトラッキング方向で挟む両側のうちの一側側に配置され、前記メインビームの反射光の第１および第２の１次回折光と、一方のサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光と、他方のサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光との全てを受光する受光手段とを備え、
前記第２の光回折手段は前記メインビームの反射光の第１および第２の１次回折光と、一方のサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光と、他方のサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光との全てを前記受光素子に向かう方向に導くように構成された光ヘッドにおいて、
前記メインビームの反射光の第１および第２の１次回折光と、一方のサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光と、他方のサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光とを、前記光ディスクのトラックの接線方向にのみ拡散する方向のパワーを有する光学素子を設けた、
ことを特徴とする光ヘッド。
【請求項２】
光記録媒体を保持して回転駆動する駆動手段と、
前記駆動手段によって回転駆動する光記録媒体に対し、光を照射し、前記光記録媒体からの反射光を検出する光ヘッドとを有し、
前記光ヘッドは、
光源と、
前記光源から出射された出射光ビームを回折することにより光ディスクのトラックの接線方向に沿って並ぶ０次回折光からなるメインビームと該メインビームを挟む−１次回折光および＋１次回折光からなる２つのサブビームとに分離する第１の回折手段と、
前記メインビームおよび２つのサブビームを前記光ディスク上に集光する対物レンズと、
前記メインビームおよび２つのサブビームが光ディスクで反射されたメインビームの反射光および２つのサブビームの反射光のそれぞれを回折することにより、メインビームの反射光の第１および第２の１次回折光と、一方のサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光と、他方のサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光とを生成する第２の光回折手段と、
前記光源を前記光ディスクのトラッキング方向で挟む両側のうちの一側側に配置され、前記メインビームの反射光の第１および第２の１次回折光と、一方のサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光と、他方のサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光との全てを受光する受光手段とを備え、
前記第２の光回折手段は前記メインビームの反射光の第１および第２の１次回折光と、一方のサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光と、他方のサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光との全てを前記受光素子に向かう方向に導くように構成され、
前記メインビームの反射光の第１および第２の１次回折光と、一方のサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光と、他方のサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光とを、前記光ディスクのトラックの接線方向にのみ拡散する方向のパワーを有する光学素子を設けた、
ことを特徴とする光ディスク装置。
【請求項３】
前記光学素子は、前記メインビームの反射光の第１および第２の１次回折光と、一方のサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光と、他方のサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光とが前記第２の光回折手段から前記受光手段に至る光路上に設けられていることを特徴とする請求項１記載の光ヘッドまたは請求項２記載の光ディスク装置。
【請求項４】
前記受光手段は前記メインビームおよび２つのサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光が照射される受光面を有し、前記メインビームの反射光および２つのサブビームの反射光の第１の１次回折光は前記第２の光回折手段によって前記受光手段の受光面を通過した該受光手段の後方側で集光され、かつ、前記メインビームの反射光および２つのサブビームの反射光の第２の１次回折光は前記第２の光回折手段によって前記受光手段の受光面の前方側で集光されるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の光ヘッドまたは請求項２記載の光ディスク装置。
【請求項５】
前記光源と前記受光手段の受光面はほぼ同一の平面上に位置しており、前記平面は前記光源から出射される出射光ビームの光路と直交していることを特徴とする請求項１記載の光ヘッドまたは請求項２記載の光ディスク装置。
【請求項６】
前記光学素子はシリンドリカルレンズであることを特徴とする請求項１記載の光ヘッドまたは請求項２記載の光ディスク装置。
【請求項７】
前記第１および第２の光回折手段と前記光学素子とが単一の光学部品として一体的に構成されているを特徴とする請求項１記載の光ヘッドまたは請求項２記載の光ディスク装置。
【請求項８】
前記第１の１次回折光および第２の１次回折光の双方は−１次回折光または＋１次回折光であることを特徴とする請求項１記載の光ヘッドまたは請求項２記載の光ディスク装置。
【請求項９】
前記受光手段は、前記メインビームの反射光の第１の１次回折光を受光する３分割された第１受光素子と、前記メインビームの反射光の第２の１次回折光を受光する３分割された第２受光素子とを有し、前記第１、第２受光素子から得られる各検出信号に基づいてスポットサイズ方式によるフォーカスエラー信号の検出が行なわれることを特徴とする請求項１記載の光ヘッドまたは請求項２記載の光ディスク装置。
【請求項１０】
前記受光手段は、前記一方のサブビームの反射光の第１の１次回折光と前記他方のサブビームの反射光の第２の１次回折光を受光する第３受光素子と、前記一方のサブビームの反射光の第１の１次回折光と前記他方のサブビームの反射光の第２の１次回折光を受光する第４受光素子とを有し、前記第３、第４受光素子の検出信号に基づいて３スポット方式によるトラッキングエラー信号の検出が行なわれることを特徴とする請求項１記載の光ヘッドまたは請求項２記載の光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ヘッドおよび光ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＣＤなどの光ディスクから情報を読み取る光ヘッドにおいてフォーカスサーボおよびトラッキングサーボを行なうためのエラー信号検出方式としては、例えば、フォーカスエラー信号についてはフーコー法やスポットサイズ検出方式があり、トラッキングエラー信号については３スポット方式がある。
前記フーコー法では、記録媒体からの反射光を光学部品によって半円に分割し、分割された各光スポットをそれぞれ異なる受光素子で受光する。そして、フォーカスが調整された状態（ジャストフォーカス）で光スポットの大きさが最小となることから前記光学部品と各受光素子との位置関係を厳密に合わせなくてはならない。このため、光ヘッドを構成するこれら光学部品と各受光素子とを一体的に組み立てることが要求され、設計上の自由度が少ないという欠点がある。
これに対して前記スポットサイズ検出方式では、その原理上、受光素子上での反射光の光スポットの大きさがフーコー法の場合よりも大きなものとなる。このため、例えば光源から光ディスクに導かれる出射光の光路と記録媒体で反射された反射光の光路とを分離する光学部品を設けた場合、該光学部品と受光素子との位置関係の許容誤差が広く、これら光学部品と受光素子を別体に光ヘッドに組み込むこともでき、設計上の自由度が高いという長所がある。
【０００３】
一方、このようなスポットサイズ検出方式と３スポット方式を採用した光ヘッドは、フーコー法と３スポット方式を採用した光ヘッドに比較して次に説明するような欠点がある。
図１６（Ａ１）、（Ａ２）はフーコー法と３スポット方式を採用した光ヘッドの構成図である。
なお、図中、光ディスクのトラッキング方向はＸ軸、トラックの接線方向はＹ軸、フォーカス方向はＺ軸で示す。
図１６（Ａ１）、（Ａ２）に示すように、この光ヘッド１Ａでは、光源１からの出射光はホログラムやグレーティングを含む光学部品２Ａによってメインビームと２つのサイドビームの３スポットに分離され、対物レンズ３によって光ディスク４の記録面上に集光される。前記記録面での反射光は対物レンズ３を介して前記光学部品２Ａによって受光手段５に導かれる。
前記光学部品２Ａは前記メインビームと２つのサイドビームのそれぞれを２分割する。したがって、メインビームは前記光学部品２Ａで２つに分離され受光素子５６、５８でそれぞれ受光され、一方のサイドビームは前記光学部品２Ａで２つに分離され受光手段５に設けられたトラッキングエラー検出用の受光素子５２によって受光され、他方のサイドビームは前記光学部品２Ａで２つに分離され受光手段５に設けられたトラッキングエラー検出用の受光素子５４によって受光される。
【０００４】
図１６（Ｂ１）、（Ｂ２）はスポットサイズ検出方式と３スポット方式を採用した光ヘッドの構成図である。
図１６（Ｂ１）、（Ｂ２）に示すように、この光ヘッド１Ｂでは、光源１からの出射光はホログラムやグレーティングを含む光学部品２Ｂによってメインビームと２つのサイドビームの３スポットに分離され、対物レンズ３によって光ディスク４の記録面上に集光される。前記記録面での反射光は対物レンズ３を介して前記光学部品２Ｂによって受光部６に導かれる。
前記光学部品２Ｂは前記メインビームと２つのサイドビームのそれぞれを＋１次回折光と−１次回折光に２分割する。したがって、一方のサイドビームは前記光学部品２Ｂで２つに分離され受光部６に設けられたトラッキングエラー検出用の受光素子６２、６２によって受光され、他方のサイドビームは前記光学部品２Ｂで２つに分離され受光手段５に設けられたトラッキングエラー検出用の受光素子６４、６４によって受光され、メインビームは前記光学部品２Ｂで２つに分離され受光素子６６、６８でそれぞれ受光される。これら受光素子６６、６８はスポットサイズ方式によるエラー検出を行なうためさらに３分割されている。また、符号６９は光源１に相当する発光点である。
ここで、ジャストフォーカスとなった際、フォーカスエラー検出用の２つの受光素子６６に集光される２つの反射光のうちの一方は受光素子６６の前方側で焦点が結ばれ、他方は受光素子６６の後方側で焦点が結ばれることになる。このため、各受光素子６６に照射される反射光の光スポットのサイズが大きいため、受光素子６６の面積もそれに応じて広くする必要がある。
また、前記発光点６８を中心にしてトラッキング方向Ｘの一側に一方の受光素子６２、６４、６６を、トラッキング方向Ｘの他側に他方の受光素子６２、６４、６８をそれぞれ配置しなくてはならないため、受光部６の面積が必然的に大きくなってしまい、光ヘッドの小型化を図る上で不利となる第１の問題が生じる。
【０００５】
また、フォーカスエラー検出用の受光素子６６、６８上に照射されるメインビームと、トラッキングエラー検出用の受光素子６２、６４上に照射される各サイドビームとの間の間隔をクロストークが生じない程度に離間させる必要がある。このように受光手段上でメインビームと２つのサイドビーム間の間隔を広げるためには、光ディスクに照射するメインビームと２つのサイドビーム間の間隔を広げればよいが、これにより光ディスク上に照射されるメインビームと２つのサイドビーム間の間隔も広がることになる。
光ディスク上におけるメインビームとサイドビーム間の間隔が広がると、光ディスクの径方向（トラッキング方向）のアクセス位置が内周に近い場合と外周に近い場合とで２つのサイドビームから得られる各トラック横断信号の位相差の変化を抑制する上で不利となる。
この位相差の変化が生じる原因は、光ディスク上におけるメインビームが光ディスクの径方向と直交する方向（トラックの接線方向）にずれると、２つのサイドビームとトラックとの位置関係が、内周に近い場合と外周に近い場合とで変化してしまうことによる。この変化はメインビームと２つのサイドビームの間隔が大きくなるほど増える。
このような位相差の変化を抑制するためには、光ディスク上におけるメインビームと２つのサイドビームの光ディスクに対する位置を正確に調整する必要があり、具体的には対物レンズの位置調整の許容誤差を狭くしなくてはならない。
この結果、光ディスク上におけるメインビームと２つのサイドビームの間隔が大きくなるほど、高い部品精度および調整精度が要求されるという第２の問題が生じる。
【０００６】
前記第１の問題を解消するためには、前記発光点６８を挟む両側のうちの一側側に全ての受光素子を配置し、これらの受光素子に全てのメインビームとサイドビームを集光させるようにすればよい。
例えば、特許文献１には、光源からの出射光を第１の光回折素子で０次光、＋１次回折光、−１次回折光の３つに分離し、分離された３つの出射光を対物レンズによって光ディスクに照射し、該光ディスクからの反射光のそれぞれを第２の光回折素子で２つの＋１次回折光に分離し、これら２つの＋１次回折光の一方を受光素子の前方側で集光させ、２つの＋１次回折光の他方を受光素子の後方側で集光させるように構成された光ピックアップが開示されている。そして、前記第２の光回折素子は、該第２の光回折素子で分離した２つの反射光を発光点に対してトラッキング方向の一側に導くように構成されている。
また、このような第２の光回折素子は、複数の短冊状の領域に分割されたホログラムによって構成されており、例えば特許文献２に開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−２３７０６１号公報（図２）
【特許文献２】
特開平５−２３２３２１号公報（図５）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような改善策を講じたとしても、光ディスク上におけるメインビームと２つのサイドビームの間隔を短くすることはできず、高い部品精度や高い調整精度が要求されるという第２の問題を解消することは難しかった。本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、小型化を図ると同時に、部品精度および調整精度を緩和する上で有利な光ピックアップを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ヘッドは、前記目的を達成するため、光源と、前記光源から出射された出射光ビームを回折することにより光ディスクのトラックの接線方向に沿って並ぶ０次回折光からなるメインビームと該メインビームを挟む−１次回折光および＋１次回折光からなる２つのサブビームとに分離する第１の回折手段と、前記メインビームおよび２つのサブビームを前記光ディスク上に集光する対物レンズと、前記メインビームおよび２つのサブビームが光ディスクで反射されたメインビームの反射光および２つのサブビームの反射光のそれぞれを回折することにより、メインビームの反射光の第１および第２の１次回折光と、一方のサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光と、他方のサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光とを生成する第２の光回折手段と、前記光源を前記光ディスクのトラッキング方向で挟む両側のうちの一側側に配置され、前記メインビームの反射光の第１および第２の１次回折光と、一方のサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光と、他方のサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光との全てを受光する受光手段とを備え、前記第２の光回折手段は前記メインビームの反射光の第１および第２の１次回折光と、一方のサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光と、他方のサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光との全てを前記受光素子に向かう方向に導くように構成された光ヘッドにおいて、前記メインビームの反射光の第１および第２の１次回折光と、一方のサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光と、他方のサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光とを、前記光ディスクのトラックの接線方向にのみ拡散する方向のパワーを有する光学素子を設けたことを特徴とする。また、本発明の光ディスク装置は、光記録媒体を保持して回転駆動する駆動手段と、前記駆動手段によって回転駆動する光記録媒体に対し、光を照射し、前記光記録媒体からの反射光を検出する光ヘッドとを有し、前記光ヘッドは、光源と、前記光源から出射された出射光ビームを回折することにより光ディスクのトラックの接線方向に沿って並ぶ０次回折光からなるメインビームと該メインビームを挟む−１次回折光および＋１次回折光からなる２つのサブビームとに分離する第１の回折手段と、前記メインビームおよび２つのサブビームを前記光ディスク上に集光する対物レンズと、前記メインビームおよび２つのサブビームが光ディスクで反射されたメインビームの反射光および２つのサブビームの反射光のそれぞれを回折することにより、メインビームの反射光の第１および第２の１次回折光と、一方のサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光と、他方のサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光とを生成する第２の光回折手段と、前記光源を前記光ディスクのトラッキング方向で挟む両側のうちの一側側に配置され、前記メインビームの反射光の第１および第２の１次回折光と、一方のサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光と、他方のサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光との全てを受光する受光手段とを備え、前記第２の光回折手段は前記メインビームの反射光の第１および第２の１次回折光と、一方のサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光と、他方のサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光との全てを前記受光素子に向かう方向に導くように構成され、前記メインビームの反射光の第１および第２の１次回折光と、一方のサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光と、他方のサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光とを、前記光ディスクのトラックの接線方向にのみ拡散する方向のパワーを有する光学素子を設けたことを特徴とする。
そのため、光源から出射された出射光ビームは第１の光回折手段によって回折されることでメインビームと２つのサブビームに分離される。これらメインビームと２つのサブビームが光ディスクで反射された反射光ビームが第２の光回折手段で回折されることにより、前記メインビームの反射光の第１および第２の１次回折光と、一方のサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光と、他方のサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光とが生成され、光学素子によってトラックの接線方向の間隔が広げられた状態で受光手段に受光される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による光ヘッド及び光ディスク装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図２は、本発明の第１の実施の形態における光ディスク装置の構成を示すブロック図である。
光ディスク装置１０１は、光記録媒体１０２を回転駆動する駆動手段としてのスピンドルモータ１０３と、光ヘッド１０４と、その駆動手段としての送りモータ１０５とを備えている。ここで、スピンドルモータ１０３は、システムコントローラ１０７及びサーボ制御回路１０９により駆動制御され、所定の回転数で回転される。
【００１１】
信号変復調部及びＥＣＣブロック１０８は、信号の変調、復調及びＥＣＣ（エラー訂正符号）の付加を行う。光ヘッド１０４は、信号変調およびＥＣＣブロック１０８の指令に従って、回転する光記録媒体１０２の信号記録面に対して、それぞれ光照射を行う。このような光照射により光記録媒体１０２に対する記録、再生が行われる。
また、光ヘッド１０４は、光記録媒体１０２の信号記録面からの反射光ビームに基づいて、後述するような各種の光ビームを検出し、各光ビームに対応する信号をプリアンプ部１２０に供給する。
【００１２】
プリアンプ部１２０は、各光ビームに対応する信号に基づいてフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、ＲＦ信号等を生成できるように構成されている。再生対象とされる記録媒体の種類に応じて、サーボ制御回路１０９、信号変調及びＥＣＣブロック１０８等により、これらの信号に基づく復調及び誤り訂正処理等の所定の処理が行われる。
これにより、復調された記録信号は、例えばコンピュータのデータストレージ用であれば、インタフェース１１１を介して外部コンピュータ１３０等に送出される。これにより、外部コンピュータ１３０等は光記録媒体１０２に記録された信号を再生信号として受け取ることができるようになっている。
【００１３】
また、オーディオ・ビジュアル用であれば、Ｄ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器１１２のＤ／Ａ変換部でデジタル／アナログ変換され、オーディオ・ビジュアル処理部１１３に供給される。そして、このオーディオ・ビジュアル処理部１１３でオーディオ・ビデオ信号処理が行われ、オーディオ・ビジュアル信号入出力部１１４を介して外部の撮像・映写機器に伝送される。
上記光ヘッド１０４には、例えば光記録媒体１０２上の所定の記録トラックまで、移動させるための送りモータ１０５が接続されている。スピンドルモータ１０３の制御と、送りモータ１０５の制御と、光ヘッド１０４の対物レンズを保持する二軸アクチュエータのフォーカシング方向及びトラッキング方向の制御は、それぞれサーボ制御回路１０９により行われる。
なお、本実施の形態では前記光ディスク装置が再生の動作を行なうものとして説明するが、本発明は前記光ディスク装置が記録および再生の少なくとも一方を行なうように構成されたものであってもよい。
【００１４】
図１（Ａ）は本発明の第１の実施の形態による光ヘッドの光学系を示す構成図であり、（Ｂ）は（Ａ）を光ディスクのトラッキング方向Ｘから見た構成図である。
図１（Ａ）、（Ｂ）において、光ヘッド１０４は、複合光学部品１０と、光学部品１２と、反射ミラー１４と、対物レンズ１６とを備えており、これら各部品が不図示のホルダにマウントされて構成されている。
前記対物レンズ１６は光ディスク１０２に対向させて配置され、前記反射ミラー１４は前記対物レンズ１６に対向させて配置され、前記反射ミラー１４の反射光路上に光学部品１２と複合光学部品１０が配置されている。
【００１５】
前記複合光学部品１０は、前記反射ミラー１４に向けて出射光ビームを出射する光源１００２と、前記光ディスク１０２からの反射光ビームを前記反射ミラー１４を介して受光する受光手段１００４と、これら光源１００２と受光手段１００４を並べて保持する基板１００６とを有している。
前記受光手段１００４は、図３（Ａ１）、（Ａ２）に示すように、前記光源１００２を前記光ディスク１０２のトラッキング方向Ｘで挟む両側のうちの一側側に配置されている。
また、前記受光手段１００４は、同形同大の矩形状に構成されトラッキング方向Ｘに沿って並べられた第１、第２受光素子Ｐ１、Ｐ２と、これら第１、第２受光素子Ｐ１、Ｐ２を接線方向Ｙの両側で挟む同形同大の矩形状に構成された第３、第４受光素子Ｐ３、Ｐ４とを有している。
前記第１受光素子Ｐ１は接線方向Ｙに沿って３分割された矩形状の受光部Ｄ１、Ａ、Ｄ２から構成され、前記第２受光素子Ｐ２は接線方向Ｙに沿って３分割された矩形状の受光部Ｃ１、Ｂ、Ｃ２から構成されている。
前記第３受光素子Ｐ３は受光部Ｅから構成され、第４受光素子Ｐ４は受光部Ｆから構成されている。
これら第１乃至第４受光素子Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の各受光部Ａ、Ｂ、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２、Ｅ、Ｆは、それぞれ独立した受光面を有し、これら受光面によって前記光ディスク１０２からの反射光ビームを受光してそれぞれ検出信号を出力するように構成されている。
図３（Ａ１）、（Ａ２）において符号１００２Ａは前記光源１００２の発光点を示している。
また、図１に示すように、前記光源１００２と前記各受光部の受光面とはほぼ同一の平面上に位置しており、前記平面は前記光源１００２から出射される出射光ビームの光路と直交している。
【００１６】
前記反射ミラー１４は、図１に示すように、前記光学部品１２を通過した出射光ビームを反射して前記対物レンズ１６に導くとともに、前記対物レンズ１６によって導かれた前記反射光ビームを反射して前記光学部品１２に導くように構成されている。
前記対物レンズ１６は、図１に示すように、前記反射ミラー１４によって導かれた前記出射光ビームを光ディスク１０２上の記録面に集光するとともに、前記出射光ビームが記録面で反射された反射光ビームを前記反射ミラー１４に導くように構成されている。
【００１７】
図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、前記光学部品１２は、グレーティング１２０２（特許請求の範囲の第１の光回折手段に相当）と、ホログラム１２０４（特許請求の範囲の第２の光回折手段に相当）と、シリンドリカルレンズ１２０６（特許請求の範囲の光学素子に相当）とを備え、例えば、透明な合成樹脂やガラスにこれらグレーティング１２０２、ホログラム１２０４、シリンドリカルレンズ１２０６が一体的に成形されることで直方体形状の単一の部品として構成されている。
【００１８】
前記グレーティング１２０２は、前記光源１００２に臨むように設けられている。グレーティング１２０２は、該光源１００２から出射された出射光ビームを回折することにより、０次回折光であるメインビームと、−１次回折光である一方のサブビームと、＋１次回折光である他方のサブビームとに分離するように構成されている。
そして、これら３つのビームの分離は、メインビームを中心として２つのサブビームが間隔をおいて接線方向Ｙに沿って直線上に並ぶように行なわれる。
前記ホログラム１２０４は、図４、図５に示すように、前記グレーティング１２０２と前記反射ミラー１４の双方に臨むように設けられている。
【００１９】
前記ホログラム１２０４は、前記グレーティング１２０２によって分離されたメインビームと２つのサブビームを通過させて前記反射ミラー１４に導くとともに、前記光ディスク１０２で反射されたメインビームと２つのサブビームの反射光ビームを前記反射ミラー１４を介して入射して回折することにより、メインビームの反射光の第１および第２の１次回折光と、一方のサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光と、他方のサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光とを生成するように構成されている。前記第１および第２の１次回折光の双方は−１次回折光または＋１次回折光である。
【００２０】
詳しく説明すると、前記ホログラム１２０４は、図６に示すように、接線方向Ｙに延在する帯状の２種類のホログラムパターンａ、ｂがトラッキング方向Ｘに交互に並べられて構成されている。
前記ホログラム１２０４は、一方のホログラムパターンａによってメインビームの反射光の第１の１次回折光Ｌ１および２つのサブビームの反射光の第１の１次回折光Ｌ１を生成し、他方のホログラムパターンｂによってメインビームの反射光の第２の１次回折光Ｌ２および２つのサブビームの反射光の第２の１次回折光Ｌ２を生成するように構成されている。
また、前記ホログラム１２０４は、各ホログラムパターンａ、ｂの位相係数を設定することにより、メインビームの反射光の第１、第２の１次回折光Ｌ１、Ｌ２および２つのサブビームの反射光の第１、第２の１次回折光Ｌ１、Ｌ２の全てを前記光源１００２を挟むトラッキング方向Ｘの両側のうちの一側側に、すなわち前記受光手段１００４が位置している方向へ出射するように構成されている。さらに、前記ホログラム１２０４は、メインビームの反射光の第１、第２の１次回折光Ｌ１、Ｌ２がトラッキング方向Ｘに間隔Δｄをおいて分離され、一方のサブビームの反射光の第１、第２の１次回折光Ｌ１、Ｌ２がトラッキング方向Ｘに前記間隔Δｄをおいて分離され、他方のサブビームの反射光の第１、第２の１次回折光Ｌ１、Ｌ２がトラッキング方向Ｘに前記間隔Δｄをおいて分離されるように構成されている。
また、前記ホログラム１２０４は、各ホログラムパターンａ、ｂの位相係数を設定することにより、図７に示すように、メインビームおよび２つのサブビームの反射光の第１の１次回折光Ｌ１が前記シリンドリカルレンズ１２０６を通過して前記受光手段１００４の受光面を通過した後方側で集光された状態で該受光手段１００４に照射され、メインビームおよび２つのサブビームの反射光の第２の１次回折光Ｌ２が前記シリンドリカルレンズ１２０６を通過して前記受光手段１００４の受光面の前方側で集光された状態で該受光手段１００４に照射されるように構成されている。
【００２１】
すなわち、図３（Ａ）に示すように、前記メインビームの反射光の第１の１次回折光Ｌ１は前記第１の受光素子Ｐ１の受光面を通過した後方側で集光されつつ該第１の受光素子Ｐ１に導かれ、前記メインビームの反射光の第２の１次回折光Ｌ２は前記第２の受光素子Ｐ２の受光面の前方側で集光されつつ該第２の受光素子Ｐ２に導かれる。
また、前記一方のサブビームの反射光の第１の１次回折光Ｌ１は前記第３の受光素子Ｐ３の受光面を通過した後方側で集光されつつ該第３の受光素子Ｐ１に導かれ、前記一方のサブビームの反射光の第２の１次回折光Ｌ２は前記第３の受光素子Ｐ３の前方側で集光されつつ該第３の受光素子Ｐ３に導かれる。
また、前記他方のサブビームの反射光の第１の１次回折光Ｌ１は前記第４の受光素子Ｐ４の受光面を通過した後方側で集光されつつ該第４の受光素子Ｐ４に導かれ、前記他方のサブビームの反射光の第４の１次回折光は前記第４の受光素子Ｐ４の前方側で集光されつつ該第４の受光素子Ｐ４に導かれる。
したがって、図３（Ａ）に示すように、前記メインビームおよび２つのサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光Ｌ１、Ｌ２の全ては前記受光手段１００４に受光されることになる。
【００２２】
前記シリンドリカルレンズ１２０６は、図４に示すように、前記ホログラム１２０４と前記受光手段１００４の双方に臨んで前記ホログラム１２０４と前記受光手段１００４を結ぶ光路上に設けられている。
前記シリンドリカルレンズ１２０６は、図８に示すように、接線方向Ｙにのみ光を拡散する方向のパワーを有している。
したがって、メインビームの反射光の第１の１次回折光Ｌ１と２つのサブビームの反射光の第１の１次回折光Ｌ１は、前記シリンドリカルレンズ１２０６を通過することによって、接線方向Ｙに沿って間隔が広げられて前記受光手段１００６に導かれる。
同様に、メインビームの反射光の第２の１次回折光Ｌ２と２つのサブビームの反射光の第２の１次回折光Ｌ２は、前記シリンドリカルレンズ１２０６を通過することによって、接線方向Ｙに沿って間隔が広げられて前記受光手段１００６に導かれる。
【００２３】
次に、以上のように構成された光ヘッド１０４の受光手段１００４上に形成される光スポットについて説明する。
図９（Ａ）乃至（Ｃ）は受光手段１００４の第１および第２受光素子Ｐ１、Ｐ２の受光面上に照射されるメインビームの反射光の第１および第２の１次回折光Ｌ１、Ｌ２による光スポットの形状を示す説明図である。
（Ａ）はジャストフォーカスの状態を示しており、第１の受光素子Ｐ１の受光面の後方に集光される第１の１次回折光Ｌ１による光スポットのサイズと、第２の受光素子Ｐ２の受光面の前方に集光される第２の１次回折光Ｌ２による光スポットのサイズとが同一となる。
（Ｂ）は光ディスク１０２と対物レンズ１６が近接する方向でデフォーカスした状態を示しており、第１の受光素子Ｐ１の受光面の後方に集光される第１の１次回折光Ｌ１による光スポットのサイズが、第２の受光素子Ｐ２の受光面の前方に集光される第２の１次回折光Ｌ２による光スポットのサイズよりも大きくなる。
（Ｃ）は光ディスク１０２と対物レンズ１６が離間する方向でデフォーカスした状態をそれぞれ示しており、第１の受光素子Ｐ１の受光面の後方に集光される第１の１次回折光Ｌ１による光スポットのサイズが、第２の受光素子Ｐ２の受光面の前方に集光される第２の１次回折光Ｌ２による光スポットのサイズよりも小さくなる。
【００２４】
ここで、スポットサイズ方式によるフォーカスエラー信号ＦＥは以下に示す式（１）のように演算される。
ＦＥ＝（Ａ＋Ｃ１＋Ｃ２）−（Ｂ＋Ｄ１＋Ｄ２）      （１）
ただし、Ａ、Ｃ１、Ｃ２、Ｂ、Ｄ１、Ｄ２は、前記受光手段１００４の各受光部Ａ、Ｃ１、Ｃ２、Ｂ、Ｄ１、Ｄ２の検出信号の値とする。
（１）式によれば、前記対物レンズ１６が光ディスク１０２に近接する方向にデフォーカスしたときにＦＥ＞０となり、前記対物レンズ１６が光ディスク１０２から離間に近接する方向にデフォーカスしたときにＦＥ＜０となる。
したがって、図１０に示すようなＳ字特性を得ることができる。
なお、図１０において、横軸はデフォーカス量（μｍ）、縦軸はフォーカスエラー信号ＦＥの信号量（任意単位）である。
【００２５】
図１１（Ａ）乃至（Ｃ）は受光手段１００４の第１および第２受光素子Ｐ１、Ｐ２の受光面上に照射されるメインビームの反射光の第１および第２の１次回折光による光スポットの形状に加えて、第３および第４受光素子Ｐ３、Ｐ４の受光面上に照射される２つのサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光による光スポットの形状も示した説明図である。
図中、横軸および縦軸はスポットサイズの寸法を示しており単位はμｍである。
（Ａ）はジャストフォーカスの状態を示しており、第１の受光素子Ｐ１の受光面の後方に集光される第１の１次回折光Ｌ１によるメインビームおよび２つのサブビームの３つの光スポットのサイズと、第２の受光素子Ｐ２の受光面の前方に集光される第２の１次回折光Ｌ２によるメインビームおよび２つのサブビームの３つの光スポットのサイズとがそれぞれ同一となる。
（Ｂ）は光ディスク１０２と対物レンズ１６が近接する方向でデフォーカスした状態を示しており、第１の受光素子Ｐ１の受光面の後方に集光される第１の１次回折光Ｌ１による３つの光スポットのサイズが、第２の受光素子Ｐ２の受光面の前方に集光される第２の１次回折光Ｌ２による３つの光スポットのサイズよりもそれぞれ大きくなる。
（Ｃ）は光ディスク１０２と対物レンズ１６が離間する方向でデフォーカスした状態をそれぞれ示しており、第１の受光素子Ｐ１の受光面の後方に集光される第１の１次回折光Ｌ１による３つの光スポットのサイズが、第２の受光素子Ｐ２の受光面の前方に集光される第２の１次回折光Ｌ２による３つの光スポットのサイズよりもそれぞれ小さくなる。
これら（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示されているように、メインビームの光スポットの中心から２つのサイドビームの光スポットの中心までの間隔を１４μｍ程度に近づけてもメインビームと２つのサイドビームとがクロストークしない程度に分離されていることがわかる。
これは、前記シリンドリカルレンズ１２０６のパワーによってメインビームと２つのサイドビームの間隔が接線方向Ｙに沿って広げられているためである。
なお、３ビーム方式によるトラッキングエラー信号ＴＥは以下に示す（２）式のように演算される。
ＴＥ＝Ｅ−Ｆ                                    （２）
ただし、Ｅ、Ｆは、前記受光手段１００４の各受光部Ｅ、Ｆの検出信号の値とする。
【００２６】
以上のように構成された光ヘッド１０４によって光ディスク１０２を再生する際の動作について説明する。
前記レーザ制御部１２１は、前記光源１００２をオンとする。これにより、光源１００２から出射された出射光ビームは、前記グレーティング１２０２でメインビームと２つのサブビームに分離され、反射ミラー１４で反射され、対物レンズ１６によって光ディスク１０２の記録面上に集光される。
前記記録面で反射されたメインビームと２つのサブビームの反射光は、前記対物レンズ１６を通過して反射ミラー１４で反射され、前記ホログラム１２０４で第１および第２の１次回折光Ｌ１、Ｌ２に分離された後、前記シリンドリカルレンズ１２０６のパワーによって接線方向Ｙに沿って間隔が広げられて前記受光手段１００４に導かれる。
【００２７】
前記受光手段１００４の各受光部からの検出信号は、再生信号として前記プリアンプ１２０、信号変復調部及びＥＣＣブロック１０８によって再生され、インターフェース１１１を介して外部に出力されるとともに、前記プリアンプ１２０によって演算処理されフォーカスエラー信号ＦＥおよびトラッキングエラー信号ＴＥとしてサーボ制御部１０９に出力される。
前記サーボ制御部１０９は、プリアンプ１２０によって増幅されたこれらエラー信号に基づいて前記光ヘッド１０４のフォーカスおよびトラッキングのサーボ制御を行なう。
【００２８】
上述した実施の形態によれば、メインビームと２つのサブビームが光ディスク１０２で反射されたそれぞれの反射光ビームを回折することによりメインビームの反射光の第１および第２の１次回折光Ｌ１、Ｌ２および２つのサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光Ｌ１、Ｌ２を生成するホログラム１２０４と、前記光源をトラッキング方向Ｘで挟む両側のうちの一側側に配置され前記メインビームの反射光の第１および第２の１次回折光Ｌ１、Ｌ２および２つのサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光Ｌ１、Ｌ２の全てを受光する受光手段１００２とを備え、前記メインビームの反射光の第１および第２の１次回折光Ｌ１、Ｌ２および２つのサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光Ｌ１、Ｌ２の全てが前記受光素子１００２に向かう方向に導かれるように構成し、前記メインビームの反射光の第１および第２の１次回折光Ｌ１、Ｌ２および２つのサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光Ｌ１、Ｌ２の全てを、前記光ディスクのトラックの接線方向Ｙにのみ拡散する方向のパワーを有するシリンドリカルレンズ１２０６を設けた。
したがって、図３（Ａ１）、（Ａ２）に示すように、受光手段１００４が光源１００２をトラッキング方向Ｘで挟む両側のうちの一側側に配置されるので、図３（Ｂ１）、（Ｂ２）に示す従来例に比較して受光手段１００４の面積を低減することができ、これにより光ヘッドの小型化を図る上で有利となる。
また、光ディスク１０２上におけるメインビームと２つのサイドビームの間隔を短く設定し、かつ、受光手段１００４におけるメインビームの光スポットと２つのサイドビームの光スポットとのクロストークを生じない程度に分離することができる。したがって、メインビームと２つのサイドビームの間隔を短くすることで部品精度および調整精度を緩和して部品コストや組立コストの低減を図りつつ、受光手段１００４から得られる各検出信号の特性を良好に維持することができる。
また、本実施の形態では、前記複合光学部品１０と光学部品１２の組立精度が緩和されるため、両者を分離して組み立てることができ、設計の自由度を向上させる上で有利となる。
【００２９】
次に、本実施の形態の光ヘッドに対する第１の比較例として、フォーカスエラー信号をフーコー法によって検出するとともに、トラッキングエラー信号を３スポットサイズ方式によって検出する光ヘッドについて説明する。
図１２（Ａ）はフーコー法を用いた光ヘッドの構成図、（Ｂ）は（Ａ）を接線方向Ｙから見た構成図、図１３（Ａ）は同光ヘッドの主要部の拡大図、（Ｂ）は（Ａ）をフォーカス方向Ｚから見た図である。
なお、図１２、図１３において本実施の形態と同様の箇所には同一の符号を付して説明する。
光源１００２から出射された出射光ビームは、光学部品１３のグレーティング１３０２によってメインビームと２つのサブビームに分離される。これらメインビームと２つのサブビームは、光学部品１３のホログラム１３０４を通過して、反射ミラー１４で反射され、対物レンズ１６によって光ディスク１０２の記録面上に集光される。
記録面で反射された反射光ビームは、対物レンズ１６を通過して反射ミラー１４で反射され前記ホログラム１３０４によって回折されることにより断面が半円状の２つの光ビームにそれぞれ分離される。
これら分離された反射光ビームは、トラッキング方向Ｘに分離されて前記受光手段１００４で受光される。
このようなフーコー法を用いた光ヘッドで、例えば、対物レンズ１６のＮＡを０．４５、焦点距離を２．１３ｍｍとしたとき、光ディスク１０２上でのメインビームの中心と２つのサイドビームの中心との間隔を１４μｍ程度にすることができる。
しかしながら、フォーカスが調整された状態（ジャストフォーカス）で光スポットの大きさが最小となることから前記光学部品と受光手段の各受光素子との位置関係を厳密に合わせなくてはならず、光ヘッドを構成するこれら光学部品と受光手段とを一体的に組み立てることが要求される。したがって、本実施の形態に比較して部品精度や組立精度が厳しいためコスト面で不利となり、また、設計上の自由度が少ない。
【００３０】
次に、本実施の形態の光ヘッドに対する第２の比較例として、フォーカスエラー信号をスポットサイズ方式によって検出するとともに、トラッキングエラー信号を３スポットサイズ方式によって検出する光ヘッドについて説明する
図１４（Ａ）、（Ｂ）は第２の比較例の光ヘッドの構成図である。
この光ヘッド１Ｃは、図１６（Ｂ１）、（Ｂ２）に示した従来例の光ヘッド１Ｂと同様に構成された光学部品２Ｂを用いており、この光学部品２Ｂによってメインビームと２つのサイドビームのそれぞれを＋１次回折光と−１次回折光に２分割している。
ところで、フォーカスエラー信号ＦＥのＳ字特性における引き込み範囲を１０μｍ程度以上とするためには受光素子上におけるメインビームの光スポットが所定以上の大きさである必要があり、各受光素子の面積も図１４（Ｂ）に示すように前記光スポットの大きさに対応した大きさが必要となる。
この例において、光ディスク４上でのメインビームの中心と２つのサイドビームの中心との間隔が例えば１４μｍとなるように、光学部品２Ｂのホログラムを設定すると、受光手段６上の光スポットのうち、−１次回折光の２つのサイドビームのスポットおよび＋１次回折光の２つのサイドビームのスポットは、図１４（Ｂ）に示すように、受光素子６２、６８上から外れてしまう。すなわち、メインビームの光スポットと、２つのサブビームの光スポットとを分離することが不可能となる。
【００３１】
図１５（Ａ）、（Ｂ）は、図１４（Ａ）、（Ｂ）に示した光ヘッド１Ｃにおける受光手段６上の光スポットが各受光素子６２、６４、６６、６８上に照射されるように、すなわちメインビームの光スポットと、２つのサブビームの光スポットとを分離できるように、前記光学部品２Ｂのグレーティングの設定を調整した状態を示す図である。
しかしながら、図１５においては、前記光学部品２Ｂのグレーティングの設定を調整したことにより、光ディスク４上でのメインビームの中心と２つのサイドビームの中心との間隔が例えば２４μｍと大きな数値となってしまう。このため、部品精度および組立精度が厳しいものとなり、スポットサイズ方式によって得られる部品精度および組立精度を緩和できるという長所が相殺され、コストアップを招いてしまうことになる。
【００３２】
以上説明したように、本実施の形態の光ヘッドは、これら第１、第２の比較例に比べて、受光手段上でメインビームと２つのサイドビームを確実に分離できる点と、光ディスク上でメインビームと２つのサイドビームの間隔を短くして部品精度および調整精度を緩和してコストを低減できる点できわめて有利である。
【００３３】
なお、本実施の形態では、前記メインビームの反射光の第１および第２の１次回折光と、一方のサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光と、他方のサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光とを、前記光ディスクのトラックの接線方向Ｙにのみ拡散する方向のパワーを有する光学素子として、前記シリンドリカルレンズ１２０６を用いたが、他の光学素子を用いてもよいことはもちろんである。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、小型化を図ると同時に、部品精度および調整精度を緩和する上で有利な光ピックアップを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の第１の実施の形態による光ヘッドの光学系を示す構成図であり、（Ｂ）は（Ａ）を光ディスクのトラッキング方向Ｘから見た構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における光ディスク装置の構成を示すブロック図である。
【図３】（Ａ１）、（Ａ２）は本実施の形態の光ヘッドの構成図、（Ｂ１）、（Ｂ２）はスポットサイズ検出方式と３スポット方式を採用した従来の光ヘッドの構成図である。
【図４】（Ａ）は本実施の形態の光ヘッドの複合光学素子および光学部品の拡大図、（Ｂ）は（Ａ）を光ディスクのトラックの接線方向Ｙから見た図である。
【図５】（Ａ）は本実施の形態の光ヘッドの複合光学素子および光学部品の拡大図、（Ｂ）は（Ａ）をフォーカス方向Ｚから見た図である。
【図６】ホログラムの平面図である。
【図７】第１及び第２の１次回折光の光路を示す説明図である。
【図８】シリンドリカルレンズの作用を示す説明図である。
【図９】（Ａ）乃至（Ｃ）は受光手段の受光面上に照射されるメインビームの反射光の第１および第２の１次回折光による光スポットの形状を示す説明図である。
【図１０】Ｓ字特性を示す線図である。
【図１１】（Ａ）乃至（Ｃ）は受光手段の受光面上に照射されるメインビームの反射光の第１および第２の１次回折光による光スポットの形状および２つのサブビームの反射光の第１および第２の１次回折光による光スポットの形状を示す説明図である。
【図１２】（Ａ）はフーコー法を用いた第１の比較例の光ヘッドの構成図、（Ｂ）は（Ａ）を接線方向Ｙから見た構成図である。
【図１３】（Ａ）はフーコー法を用いた第１の比較例の光ヘッドの主要部の拡大図、（Ｂ）は（Ａ）をフォーカス方向Ｚから見た図である。
【図１４】（Ａ）、（Ｂ）は第２の比較例の光ヘッドの構成図である。
【図１５】（Ａ）、（Ｂ）は第２の比較例の光ヘッドにおいてグレーティングの設定を変えた状態を示す図である。
【図１６】（Ａ１）、（Ａ２）はフーコー法と３スポット方式を採用した従来の光ヘッドの構成図、（Ｂ１）、（Ｂ２）はスポットサイズ検出方式と３スポット方式を採用した従来の光ヘッドの構成図である。
【符号の説明】
１００……光ディスク装置、１０２……光記録媒体、１０４……光ヘッド、１００２……光源、１００４……受光手段、１２０２……第１の光回折手段、１２０４……第２の光回折手段、１２０６……シリンドリカルレンズ。
【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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