(57)【要約】【課題】５つの光スポットを用いて信号を検出する場合、円筒レンズを配置した非点収差光学系では、光検出器上において、受光面の位置と±１次光のスポット位置とがずれてしまう。【解決手段】光軸付近の光束とそれ以外の光束を異なる方向に分割する作用を有する回折格子と、光検出器上に５つの受光面を配置した光ヘッドにおいて、前記回折格子における格子の成す角度をθ°、前記光検出器における第２および第３の受光面の中心を結ぶ線と、第４および第５の受光面の中心を結ぶ線との成す角度をθ'°とした場合、θ≠θ'となるように受光面を配置する。【選択図】  図１０
2004206817.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光源と、
前記レーザー光源から出射された光束を複数の光束に分割する回折格子と、
前記レーザー光源から出射した光束を情報記録媒体に集光する対物レンズと、
前記情報記録媒体からの反射光を受光する光検出器とを有し、
前記回折格子は光軸付近以外の光束を第１の方向に分割すると共に、光軸付近の光束を前記第１の方向とは異なる第２の方向に分割し、
前記光検出器は、前記回折格子における０次光を受光する第１の受光面と、
前記第１の方向に分割された±１次光を受光する第２および第３の受光面と、
前記第２の方向に分割された±１次光を受光する第４および第５の受光面の、少なくとも５つの受光面を有し、
かつ、前記回折格子における光軸付近の格子とそれ以外の部分の格子との成す角度をθ°（θ≦９０°）とし、
前記光検出器における前記第２および第３の受光面の中心を結ぶ仮想線と、前記第４および第５の受光面の中心を結ぶ仮想線との成す角度をθ'°（θ'≦９０°）とした場合、
θ≠θ'
となるように受光面を配置したことを特徴とする光ヘッド。
【請求項２】
レーザー光源と、
前記レーザー光源から出射された光束を複数の光束に分割する回折格子と、
前記レーザー光源から出射した光束を情報記録媒体に集光する対物レンズと、
前記情報記録媒体からの反射光を受光する光検出器とを有し、
前記回折格子は光軸付近以外の光束を光束に対して第１の方向に分割すると共に、光軸付近の光束を光束に対して前記第１の方向とは異なる第２の方向に分割する作用を有する回折格子を配置し、
かつ、前記光検出器は、前記回折格子における０次光を受光する第１の受光面と、前記第１の方向に分割された±１次光を受光する第２および第３の受光面と、前記第２の方向に分割された±１次光を受光する第４および第５の受光面の、少なくとも５つの受光面を有し、
前記第２および前記第３の受光面の中心を結ぶ第１の仮想線は前記第１の方向に対して、
前記第４および前記第５の受光面の中心を結ぶ第２の仮想線は前記第２の方向に対して、
前記第1の受光面の中心を中心に互いに逆向きに回転移動したことを特徴とする光ヘッド。
【請求項３】
前記受光面は、いずれも４分割された受光面であることを特徴とする請求項１乃至請求項２に記載の光ヘッド。
【請求項４】
前記第１の方向は、前記情報記録媒体の略フォーカシング方向であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光ヘッド。
【請求項５】
前記第２の方向は前記第１の方向と略直交していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光ヘッド。
【請求項６】
前記光ヘッドはさらに円筒レンズを有し、
前記円筒レンズは、前記円筒レンズにおける母線の方向と前記第１の方向との成す角度が略４５°となるように配置されたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の光ヘッド。
【請求項７】
前記対物レンズの傾き補正手段あるいは球面補正手段の少なくとも１つを有することを特徴とした請求項項１乃至請求項６のいずれかに記載の光ヘッド。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載された光ヘッドは、さらに前記対物レンズおよびアクチュエータの傾きを変えることが出来る傾き制御用コイルと検出信号を出力する光検出器を有し、
かつ、前記検出信号からRF信号、フォーカシングエラー信号（FE信号）、トラッキングエラー信号（TE信号）、ディスクチルト信号を演算する演算回路と、
前記FE信号に基づいて前記アクチュエータを駆動しフォーカシングを行うフォーカシング制御部と、
前記TE信号に基づいて前記アクチュエータを駆動しトラッキングを行うトラッキング制御部と、
前記ディスクチルト信号に応じた電流を前記アクチュエータに搭載された前記傾き制御用コイルに流すことにより、前記アクチュエータ及び前記対物レンズの傾き補正を行うチルト制御部と、
を有することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項９】
レーザー光源と、
前記レーザー光源から出射された光束を第１の方向に分割すると共に、第１の方向とは異なる第２の方向に分割する回折格子と、
前記レーザー光源から出射した光束を情報記録媒体に集光する対物レンズと、
前記情報記録媒体からの反射光の内、前記回折格子における０次光を受光する第１の受光面と、前記第１の方向に分割された±１次光を受光する第２および第３の受光面と、前記第２の方向に分割された±１次光を受光する第４および第５の受光面の、少なくとも５つの受光面を有する光検出器とを有し、
かつ、第1の方向と第2の方向との成す角度をθ°（θ≦９０°）とし、
前記光検出器における前記第２および第３の受光面の中心を結ぶ仮想線と、前記第４および第５の受光面の中心を結ぶ仮想線との成す角度をθ'°（θ'≦９０°）とした場合、
θ≠θ'
となるように受光面を配置したことを特徴とする光ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスク装置に用いられる光ヘッドに、特に高密度光ディスクに信号を記録または再生することが可能な高性能光ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスクは、非接触、大容量、低コスト等の特徴を有する情報メディアである。現在、音楽用、コンピュータ用等の様々な用途で広く用いられているコンパクトディスク（ＣＤ）（波長：７８５ｎｍ、N.A.＝０．４５）に続いて、ＣＤの約７倍の容量を有するデジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）（波長：６５５ｎｍ、N.A.＝０．６）が登場している。
【０００３】
また、近年、波長：４０５ｎｍのレーザーダイオード、N.A.＝０．８５の対物レンズを使用した高密度光ディスクシステムの開発が進められている。
【０００４】
光ディスクが傾いた（チルトした）場合に発生する非点収差はN.A.の２乗に、コマ収差はN.A.の３乗に比例する。また、光ディスクの基板厚が所定量と異なる場合に発生する球面収差はN.A.の４乗に比例する。このため、N.A.の大きい対物レンズを使用する高密度光ディスクシステムにおいては、前記収差による影響が非常に大きくなる。したがって、記録・再生性能を確保するためには、光ディスクの傾き量やディスクの基板厚誤差量を検出し、これを補正することが必須となる。
【０００５】
従来の光ヘッドでは、光スポットを複数に分割し、各々のスポットのフォーカスエラー信号を検出した後演算を行うことにより、光ディスクのチルト量を検出し、これを補正している（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開１９９８−２１５７３号公報参照
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以下では、ＤＶＤ−ＲＡＭディスクに信号を記録再生することが可能な光ヘッドを例にとり、その一般的な構成を説明する。なお従来の光ヘッドとして、フォーカシングエラー信号検出方式およびトラッキングエラー信号検出方式として、一般的な方式である、非点収差方式およびディファレンシャルプッシュプル方式（以下ＤＰＰ方式と記述）を用いて説明している。
【０００８】
図１２は、光ヘッドの光学系構成の概略を示した図である。図１２において、２は波長６５５ｎｍ付近で発振するレーザー光源、3は回折格子、4は所定の透過率および反射率を有するプリズム、５は１／４波長板、６はコリメートレンズ、７は光束をほぼ１００％反射するミラー、8はアクチュエータ、9は対物レンズ、10は光ディスク、11は検出レンズ、12は光検出器、13はフロントモニターである。また、15は光ディスク10の半径方向（光ディスク10におけるトラッキング方向）、16は光ディスク10の接線方向、15および16に垂直な方向（紙面に垂直な方向）がフォーカシング方向17である（図中では、簡略のため２次元で表記）。
【０００９】
レーザー光源2からは、波長約６５５ｎｍで、偏光方向が紙面に平行な向きの発散光が出射され、回折格子3に入射する。図１３に示すように、回折格子3に入射した光束は、略フォーカシング方向17に分割された３本の光束21、22、23となり、ＤＰＰ方式を用いたトラッキングエラー信号検出に使用される。前記３本の光束の内、21は０次光、22、23は±１次光である。
【００１０】
回折格子３を出射した発散光は、プリズム４により反射された後、１／４波長板5により円偏光に変換され、コリメートレンズ6によって略平行光束となる。
【００１１】
プリズム４に入射した光の内、所定量はプリズム４を透過し、フロントモニター13に入射する。前記フロントモニター13はディスク10に信号を記録する際、レーザー光強度の変化を検出するために設けられており、レーザー光源２の出射光量を一定にするために、フロントモニター13の出力をレーザー光源２の駆動回路にフィードバックしている。
【００１２】
コリメートレンズ6を出射した光束は、ミラー7により紙面垂直方向に曲げられ、アクチュエータ8に保持された対物レンズ９により、光ディスク10に絞り込まれ、光スポットを形成する（図中では、簡略のため２次元で表記）。
【００１３】
図１４は、光ディスク10の信号記録面における光スポットの位置関係を示したものである。21は０次光のスポット、22、23は±１次光のスポットである。ＤＰＰ信号を得るために、０次光21と±１次光22、23は、ディスク半径方向15について、その間隔が略１／２トラックとなるように回折格子3が配置される。
【００１４】
光ディスク10からの反射光は、対物レンズ9、コリメートレンズ6を通過し、１／４波長板5により略直線偏光に変換される。そして、プリズム４、検出レンズ11を通過した後、光検出器12に導かれる。前記、光検出器12に導かれた光は、フォーカスエラーおよびトラックエラーといった光点制御信号、および光ディスク10上に記録されている情報信号の検出に使用される。
【００１５】
図１５は検出レンズ11を示したものである。本検出レンズ11は、非点収差方式のフォーカシングエラー信号検出を行うために配置された、円筒レンズ（シリンドリカルレンズ）である。本円筒レンズ11は、19の方向でのみレンズとして働き、これと直交する方向18（母線の方向）では、レンズ作用を有しない。ここでは、円筒レンズ11の母線の方向18と、フォーカシング方向17との成す角が略４５°となるように、円筒レンズ11を配置している。
【００１６】
円筒レンズ11の母線18および光ディスクの接線方向16を含む断面（円筒レンズ11がレンズ作用を持たない断面）でのビームの焦点位置は、円筒レンズ11に入射するビームの焦点位置とほぼ同じになるのに対して、方向19および光ディスクの接線方向16を含む断面（円筒レンズ11がレンズ作用をもつ断面）においては、ビームはそこで焦点を結ばないため、細い像線26が得られる。また、前記円筒レンズ11がレンズ作用をもつ断面から見たビームはコリメートレンズ6と円筒レンズ11からなる合成レンズの焦点位置に収束するが、この点での像も細い像線27となる（像線の方向は、互いに直交）。非点収差法を用いたフォーカスエラー検出系では、ジャストフォーカス時にビームの断面が略円形28となる位置に４分割された受光領域を有する受光面を配置する。すると、円筒レンズ11の母線18および光ディスクの接線方向16を含む断面（円筒レンズ11がレンズ作用を持たない断面）では、光束は光検出器12に入射するまでに焦点を結ぶため、図15に示すように、円筒レンズ11上の光A、A'は、光検出器12（位置28）において、反転する。したがって、光検出器12（位置28）における像は、円筒レンズ11上の像を、方向19および光ディスクの接線方向16を含む断面（円筒レンズ11がレンズ作用をもつ断面）に対して反転したものとなる。なお、光検出器12（位置28）における像と、円筒レンズ11上の像とではその大きさは異なる。
【００１７】
一方、前記、円筒レンズ11がレンズ作用をもつ断面では、光検出器12に入射するまでに焦点を結ばないため、図15に示すように、円筒レンズ11上の光B、B'は、光検出器12（位置28）において、反転しない。したがって、円筒レンズ11上の像と光検出器12上の像は、前記、円筒レンズ11がレンズ作用をもたない断面に対しては反転が生じない。
【００１８】
図１６は、光検出器12における受光面の形状を示したものである。光検出器12では３つの光スポット21、22、23を受光するために、４分割された受光領域を有する３つの受光面31（０次光用）、32（＋１次光用）、33（−１次光用）を備えている。受光面は、回折格子によって光束が分割される方向に相当する方向に配置されている。なお、各々の受光面形状は、正方形とは限らない。
【００１９】
図１７(b)は、ジャストフォーカス時における受光面31上の光スポット21の形状を、(a)、(c)は、デフォーカス時における受光面31上の光スポット21の形状を示したものである。前述したとおり、検出レンズ11は、その母線の方向18をフォーカシング方向17に対して４５°傾けて配置しているため、デフォーカス時における光スポット形状は、斜め４５°方向の細い像線となる。
【００２０】
以上が、一般的に用いられている光ヘッドの概略である。
【００２１】
ところで、検出レンズ11に円筒レンズを使用した場合、上述したように、受光面は、回折格子によって光束が分割される方向に相当する方向に配置されているため、光検出器12上における±１次光用の受光面32、33の位置に対して、±１次光のスポット位置がずれるという現象が生じる。
【００２２】
図１８(a)は、検出レンズ11上における０次光21および±１次光22、23の位置、図１８(b)は光検出器12上における受光面31、32、33とスポット21、22、23との位置関係を示したものである。検出レンズ11および光検出器12に対して、光束は、紙面垂直方向から紙面に向かって入射する。
【００２３】
検出レンズ11上における０次光21の光軸は、検出レンズ11の中心と略一致するのに対し、±１次光22、23の光軸は、検出レンズ11の中心から、略フォーカシング方向17にずれた位置を通過する。前述したとおり、光検出器12上におけるスポットは、レンズ作用を有する４５°方向19を軸として折り返した位置となる。したがって、図１９(a)、(c)に示すように、検出レンズ11上において、その中心から略フォーカシング方向17にずれている±１次光22、23は、図１９(b)、(d)に示すように、検出面12における受光面32、33上では光ディスクの略半径方向15にずれることになる。
【００２４】
ただし、スポットを３つに分割する場合、前記で説明した光検出器12上における±１次光用の受光面の位置と、±１次光のスポット位置との位置ずれは問題にならない。光検出器12全体を傾けて（光ディスクの接線方向16を中心に回転させて）取付けることにより、±１次光用の受光面32、33の位置と、±１次光のスポット位置とをほぼ一致させることが可能であるからである。
【００２５】
しかし、例えば、特開１９９８−２１５７３号公報に示されたように、スポットを光ディスク上において、その接線方向16と半径方向15とに分割する場合、即ち、５つのスポットを使用する場合、後述する理由により、光検出器12全体を傾けて（光ディスクの接線方向16を中心に回して）取付けることでは対応できない。
【００２６】
スポットを光ディスクの接線方向16に分割する場合における光検出器12上におけるスポットと受光面との位置関係は図１８(b)に示したとおりである。一方、スポットを光ディスクの半径方向19に分割する場合における検出レンズ11とスポット21、24、25の位置関係は、図２０(a)のようになる。即ち、図２１(a)、（c）に示すように、±１次光24、25の光軸は、検出レンズ11の中心から、光ディスクの半径方向15にずれた位置を通過する。光検出器12上におけるスポット位置は、レンズ作用を有する４５°方向19を軸として対称に折り返した位置となるため、図２１(b)、（d）に示すように、±１次光24、25のスポットは、光検出器12における受光面34、35上では略フォーカシング方向15にずれるのである。したがって、スポットを光ディスクの半径方向15に分割する場合における光検出器12上におけるスポットと受光面との位置関係は図２０(b)のようになる。
【００２７】
図１８(b)では±１次光22、23のスポット中心を結ぶ仮想線63が、受光面32、33の中心を結ぶ仮想線61に対して、受光面31の中心を原点に反時計回りに回転している（ずれている）。これに対し、図２０(b)では±１次光24、25のスポット中心を結ぶ仮想線64が、受光面34、35の中心を結ぶ仮想線62に対して、受光面31の中心を原点に時計回りに回転している（ずれている）。以上に説明したように、両者のずれの方向（回転の向き）は逆方向であるため、これを補正するために、光検出器12全体を傾けて（光ディスクの接線方向16を中心に回転させて）取付けるということができない。
【００２８】
したがって５つのスポット（０次光と２方向の±１次光）に対応するためには、光検出器12上におけるスポット位置を考慮して、受光面を配置することが必須である。
【００２９】
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、光検出器上における受光面の位置を最適化することにより、高密度光ディスクに信号を記録・再生することが可能な、高性能光ヘッドを提供することを目的としている。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、レーザー光源と、レーザー光源から出射された光束を複数の光束に分割する回折格子と、レーザー光源から出射した光束を情報記録媒体に集光する対物レンズと、情報記録媒体からの反射光を受光する光検出器とを有し、回折格子は光軸付近以外の光束を第１の方向に分割すると共に、光軸付近の光束を前記第１の方向とは異なる第２の方向に分割し、検出器は、前記回折格子における０次光を受光する第１の受光面と、第１の方向に分割された±１次光を受光する第２および第３の受光面と、第２の方向に分割された±１次光を受光する第４および第５の受光面の、少なくとも５つの受光面を有し、かつ、回折格子における光軸付近の格子とそれ以外の部分の格子との成す角度をθ°（θ≦９０°）とし、光検出器における第２および第３の受光面の中心を結ぶ仮想線と、第４および第５の受光面の中心を結ぶ仮想線との成す角度をθ'°（θ'≦９０°）とした場合、θ≠θ'となるように受光面を配置したことを特徴とする光ヘッドを用いる。
このとき、前記第１の方向は略フォーカシング方向であってもよい。また、受光面は、いずれも４分割された受光面でもよい。また、光ピックは円筒レンズを有し、円筒レンズにおける母線の方向とフォーカシング方向との成す角度が、略４５°となるように円筒レンズを配置してもよく、対物レンズの傾き補正手段あるいは球面収差補正手段の少なくとも１つを有してもよい。
また、光ヘッドは、さらに対物レンズおよびアクチュエータの傾きを変えることが出来る傾き制御用コイルと検出信号を出力する光検出器を有し、かつ、検出信号からRF信号、フォーカシングエラー信号（FE信号）、トラッキングエラー信号（TE信号）、ディスクチルト信号を演算する演算回路と、前記FE信号に基づいて前記アクチュエータを駆動しフォーカシングを行うフォーカシング制御部と、TE信号に基づいてアクチュエータを駆動しトラッキングを行うトラッキング制御部と、ディスクチルト信号に応じた電流を前記アクチュエータに搭載された傾き制御用コイルに流すことにより、アクチュエータ及び前記対物レンズの傾き補正を行うチルト制御部とを有することを特徴とする光ディスク装置を用いる。
【００３１】
また、レーザー光源と、レーザー光源から出射された光束を第１の方向に分割すると共に、第１の方向とは異なる第２の方向に分割する回折格子と、レーザー光源から出射した光束を情報記録媒体に集光する対物レンズと、情報記録媒体からの反射光の内、回折格子における０次光を受光する第１の受光面と、第１の方向に分割された±１次光を受光する第２および第３の受光面と、第２の方向に分割された±１次光を受光する第４および第５の受光面の、少なくとも５つの受光面を有する光検出器とを有し、かつ、第1の方向と第2の方向との成す角度をθ°（θ≦９０°）とし、光検出器における第２および第３の受光面の中心を結ぶ仮想線と、第４および第５の受光面の中心を結ぶ仮想線との成す角度をθ'°（θ'≦９０°）とした場合、θ≠θ'となるように受光面を配置したことを特徴とする光ヘッドを用いる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による実施形態について、図を用いて詳細に説明する。ここでは、実施形態の一例として、波長：４０５ｎｍのレーザーダイオード、N.A.＝０．８５の対物レンズを使用した高密度光ディスクに信号を記録・再生可能な光ヘッドおよび光ディスク装置について説明を行う。なお、図１２を参照して説明した光学部品と同じ種類の光学部品については、同一の参照符号を付けた。
【００３３】
図１は、本発明光ヘッドの光学系の概略を示したものである。図１において、２は波長４０５ｎｍ付近で発振するレーザー光源、６はコリメートレンズ、14はビーム整形プリズム、3は回折格子、20は波長４０５ｎｍに対する１／２波長板、4は所定の透過率および反射率を有するプリズム、７は光束をほぼ１００％反射するミラー、8はその傾きを変えることができる傾き制御用コイル付きアクチュエータ、9はN.A.＝０．８５の対物レンズ、10は光ディスク、11は検出レンズ、12は光検出器、13はフロントモニターである。また、15は光ディスク10の半径方向（光ディスク10におけるトラッキング方向）、16は光ディスク10の接線方向、15および16に垂直な方向（紙面に垂直な方向）がフォーカシング方向17である（図中では、簡略のため２次元で表記）。
【００３４】
レーザー光源2からは、波長約４０５ｎｍで偏光方向が、紙面に平行な向きの発散光が出射される。前記出射光は、コリメートレンズ6により略平行光束となった後、ビーム整形プリズム14に入射する。本ビーム整形プリズム14のビーム整形倍率は約３倍であり、本ビーム整形プリズム14を出射した光束の強度分布は、光ディスクの接線方向16およびフォーカシング方向17について、ほぼ等しくなる。
【００３５】
なお、ビーム整形プリズム1４に入射した光の内、所定量は反射され、フロントモニター13に入射する。前記フロントモニター13はディスク10に信号を記録する際、レーザー光強度の変化を検出するために設けられており、レーザー光源２の出射光量を一定にするために、フロントモニター13の出力をレーザー光源２の駆動回路にフィードバックしている。
【００３６】
ビーム整形プリズム1４を出射した光束は、回折格子3により５つの光束に分割され、ＤＰＰ方式を用いたトラッキングエラー信号検出や光ディスク10の傾き量検出に使用される。
【００３７】
図２は、本発明光ヘッドにおいて、１つの光束を５つの光束に分割する方法を示したものである。本発明光ヘッドでは、光軸を中心とした所定半径の円内38とそれ以外の部分39とにおいて、回折格子の方向を変えることにより、２方向の±１次光を得ている。本回折格子3では、円内38はフォーカシング方向17に略平行な回折格子とし、それ以外の部分39ではこれと略直交する方向の回折格子としている。したがって、本回折格子3に入射する光束40の内、内側の光は光ディスクの接線方向16に分割され24、25、外側の光はフォーカシング方向17に分割される22、23。
【００３８】
回折格子3を出射した光は、１／２波長板20により、その偏光方向がフォーカシング方向に略平行な方向の直線偏光に変換された後、プリズム4に入射する。本プリズム4は、Ｓ偏光の光をほぼ１００％反射し、Ｐ偏光の光をほぼ１００％透過する特性を有している。したがって、プリズム4に入射した光束のほぼ１００％は反射され、さらに、ミラー7によりフォーカシング方向17に反射される。
【００３９】
アクチュエータ8には、波長：４０５nmの光に対する１／４波長板5とN.A.：0.85の対物レンズ９が保持されている。本アクチュエータ8には、傾き制御用コイルが搭載されており、本コイルに電流を流すことにより、アクチュエータ8の傾きを変化させることができる。
【００４０】
ミラー7により反射された光束は、１／４波長板5により円偏光に変換された後、対物レンズ９により、光ディスク10に絞り込まれ、光スポットを形成する。
【００４１】
図３は、光ディスク10の信号記録面における５つの光スポットの位置関係を示した概略図である。ＤＰＰ信号を得るために、０次光21と±１次光22、23は、光ディスクの半径方向15について、その間隔が略１／２トラックとなるように回折格子3が配置される。このとき、±１次光24、25は、前記±１次光22、23と直交する方向にスポットが形成される。高密度光ディスクでは、トラックピッチが狭いため、回折格子3に入射する光束40の内、内側の±１次光24、25では、プッシュプル信号が小さくなる。したがって、DPP信号を得るためには、回折格子3に入射する光束40の内、外側の±１次光22、23を、０次光21に対して光ディスクの半径方向15について、その間隔が略１／２トラックとなるように配置するのが望ましい。そこで、本発明光ヘッドでは、回折格子3に入射する光束40の内、外側の光を略フォーカシング方向17に分割している。
【００４２】
±１次光24、25は、光ディスク10の半径方向15の傾き量を検出するために、
また、±１次光22、23は、光ディスク10の接線方向16の傾き量を検出するために使用される。なお、光ディスクのチルト量の検出方法、およびアクチュエータの構造については、特開１９９８−２１５７３号公報に詳細に書かれているため、ここでは説明を省略する。
【００４３】
本発明光ヘッドにおける光ディスク10上における０次光と±１次光との間隔は、約１５μｍである。
【００４４】
光ディスク10からの反射光は、再び対物レンズ9を通過し、略平行光となった後、１／４波長板5により、光ディスクの半径方向15に略平行な直線偏光に変換される。
【００４５】
１／４波長板5を出射した光は、ミラー7で反射され、プリズム4および検出レンズ11を通過した後、光検出器12に導かれる。
【００４６】
前記、光検出器12に導かれた光は、フォーカスエラーおよびトラックエラーといった光点制御信号、および光ディスク上に記録されている情報信号、光ディスク10の傾き量の検出等に使用される。ここでは、フォーカシングエラー信号を検出するのに、非点収差方式を、トラッキングエラー信号を検出するのにＤＰＰ方式を使用している。本光ヘッドでは、前記光ディスク10の傾き量を検出し、本検出信号が略０となるようにアクチュエータ8に搭載された傾き制御用コイルに電流を流す。これにより、光ディスク10と対物レンズ9との相対傾きを補正し、収差の少ない高品質な光スポットを得ている。
【００４７】
本検出レンズ11は、組み合わせレンズ29と円筒レンズ30とから構成されており、本円筒レンズ30は、その母線とフォーカシング方向17との成す角が、略４５°となるように配置されている。
【００４８】
図４は、光検出器12における受光面の形状を示したものである。図２に示したとおり、本回折格子3では、光束の内側における格子と外側における格子の成す角は略９０°となっている。したがって、図５(a)に示すように、±１次光用受光面32、33と34、35とが直交するように、受光面を配置するのが一般的である。しかしこの場合、前述した理由により、図５(b)に示すように±１次光のスポット22、23、24、25の中心は、受光面32、33、34、35の中心と一致しない。
【００４９】
そこで、本発明光ヘッドでは、光検出器12における±１次光用受光面32、33の中心を結ぶ仮想線61がフォーカシング方向17に対して反時計回りに傾くように受光面32、33を配置すると共に、±１次光用受光面34、35の中心を結ぶ仮想線62が光ディスクの半径方向15に対して時計回りに傾くように受光面34、35を配置している。これにより、各スポットと受光面の中心とを一致させ、高品質な信号検出を実現している。
【００５０】
なお、本光ヘッドにおける受光面の大きさは、いずれも、縦：８０μm、横：８０μmであり、０次光用受光面の中心と±１次光用受光面の中心との間隔は１２０μｍ、５μｍとなっている。ただし、各光面の形状は正方形である必要はなく、また、０次光用受光面と±１次光用受光面との大きさが異なっていてもよい。
【００５１】
以上に説明した光ヘッドでは、５つのスポットを用いて光ディスクの傾き量を検出し、傾き制御機能付きアクチュエータを用いて対物レンズの傾きを補正する場合を想定しているが、５つのスポットを用いて光ディスクの厚さ誤差量を検出し、液晶素子やビームエキスパンダー等を用いて球面収差を補正するような構成にしてもよい。
【００５２】
次に、光束の内側における格子と外側における格子の成す角度が略９０°では無い場合について説明する。
【００５３】
図６は、光束の内側における格子と外側における格子の成す角度がθ°（但し、９０°＞θ°）である場合を示している。前記では、光束の内側における格子と外側における格子の成す角度が略９０°の場合について説明したが、両者の間の角度は必ずしも、９０°である必要は無く、また、両者の格子ピッチが同一である必要は無い。ただし、θ°が小さい程、±１次光用受光面32、33、34、35の間隔が小さくなるため、極端にθ°が小さいのは好ましくない。
【００５４】
光束の内側における格子と外側における格子の成す角度がθ°である場合、図７に示すように、±１次光用受光面32、33の中心線を結ぶ線と34、35の中心線を結ぶ線との成す角が、θ°となるように受光面を配置すると、受光面の中心と±１次光22、23、24、25のスポット中心がずれるという問題が同じく発生する。
【００５５】
図８(a)、(c)は円筒レンズ30上における±１次光22、23の位置を、図８(b)、(d)は光検出器12上の受光面32、33における±１次光22、23の位置を示している。ここでは、円筒レンズ30の母線の方向18を、図１２に示した方向と直交する方向となるように、円筒レンズ30を配置した場合を例にとり説明を行う。
【００５６】
受光面32、33における±１次光22、23の像は、円筒レンズ30上における±１次光22、23の像を、軸59に対して反転させたものとなる。ただし、受光面32、33における±１次光22、23の像と、円筒レンズ30上における±１次光22、23の像の大きさは異なっている。
【００５７】
したがって、円筒レンズ30上において、略フォーカシング方向17にずれていた±１次光22、23は、光検出器12上の受光面32、33においては光ディスクの略半径方向にずれる。
【００５８】
なお、円筒レンズ30の母線の方向をフォーカシング方向17から４５°傾けているため、軸59も４５°方向となっているが、円筒レンズ30の方向は、必ずしも４５°傾ける必要はない。円筒レンズ30の方向を４５°からずらした場合、軸59の方向も４５°方向からずれるが、受光面32、33における±１次光22、23の像は、円筒レンズ30上における±１次光22、23の像を、軸59に対して反転させたものとなる、という点は同じである。また、前記円筒レンズ30は凹レンズであるが、凸レンズとしてもよい。ただし、凸レンズの場合は、凹レンズの場合と比較して、軸59の方向が９０°ずれる。
【００５９】
図９(a)、(c)は円筒レンズ30上における±１次光24、25の位置を、図９(b)、(d)は光検出器12上の受光面34、35における±１次光24、25の位置を示している。受光面34、35における±１次光24、25の像についても、円筒レンズ30上における±１次光24、25の像を、軸59に対して反転させたものとなる。
【００６０】
図１０は、本実施例における光検出器12上の受光面の配置を示したものである。ここでは、図８、９に示した受光面32、33、34、35における±１次光22、23、24、25のスポット位置を考慮し、両者の中心が一致するように受光面の位置を定めている。本実施例における±１次光用受光面32、33の中心を結ぶ仮想線61は、図７における同じ仮想線61'に対して、時計回りに傾いている。一方、±１次光用受光面34、35の中心を結ぶ仮想線62は、図７における同じ仮想線62'に対して、反時計回りに傾いている。
【００６１】
本実施例では、光束の内側における格子と外側における格子の成す角度がθ°（但し、９０°＞θ°）である場合、±１次光用受光面32、33の中心を結ぶ線と34、35の中心の中心を結ぶ線の成す角度をθ'°（但し、９０°＞θ'°）とした場合、θ'°≠θ°とすることにより、光検出器12上における光スポットと受光面の位置とを一致させている。
【００６２】
以上では、高密度光ヘッドを例にとり説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、それ以外の光ディスクに対応した場合、あるいは、ＤＶＤ、ＣＤ等との互換光ヘッドであっても同じく有効である。
【００６３】
また、トラッキングエラー信号の検出方法としては、DPP方式以外を使用してもよい。
【００６４】
本実施形態では、光検出器12上における２方向の±１次光に対する受光面の位置を最適化することにより、±１次光からの信号を高精度に検出することを可能にしている。これにより、アクチュエータ8（対物レンズ9）の傾き制御や球面収差補正等を高精度に行うことが可能となるため、収差の小さい高品質な光スポットを得ることができる。
【００６５】
次に、これまでに説明した本発明光ヘッドを搭載した、本発明光ディスク装置の実施形態について説明する。
【００６６】
図１１は、本発明の光ディスク装置4１の概略斜視図である。
【００６７】
図１１において、1は本発明光ヘッド、10は光ディスク、42はキャリッジ、43はターンテーブル、44はディスクトレイ、45はクランパー、46はクランパーホルダー、47はユニットメカシャーシ、48はメカベース、49は防振脚、50はボトムカバー、51はトップカバーである。また、15は光ディスクの半径方向、16は接線方向、17はフォーカシング方向を示している。
【００６８】
本実施形態においては、キャリッジ42上に本発明光ヘッド１が配置されており、キャリッジ42は、ユニットメカシャ−シ47に搭載されたキャリッジ送り機構によって光ディスク10の半径方向15に移動可能となっている。
【００６９】
本発明ディスク装置41は、ディスクトレイ44上に置かれた光ディスク10を、図示せぬディスクロ−ディング機構により、装置内に送る、あるいは装置外に出す、という動作を行う。また、装置内に送られたディスク10は、スピンドルモ−タ−の回転軸に一体に構成されたタ−ンテ−ブル43に搭置され、クランパ−ホルダ−46に取付けられているクランパ−45によって吸引固定される。
【００７０】
スピンドルモ−タ−により、ディスク10は回転し、ディスク10上への信号の書き込み、あるいは、ディスク10上に記録された信号の読み出しを、光ヘッド1によって行う。
【００７１】
ユニットメカシャ−シ47は、弾性部材で構成した防振脚49を介して、メカベ−ス48に取付けられている。また、装置全体にはボトムカバ−50とトップカバ−51が取付けられている。
【００７２】
図２２に本発明の光ディスク装置4１の構成図を示す。図２２において、10は光ディスク、8はその傾きを変えることができる傾き制御用コイル付きアクチュエータ、12はディテクタ、71は演算回路、72はRF信号検出部、73はフォーカシング制御部、74はトラッキング制御部、75はチルト制御部である。
【００７３】
演算回路71は、検出器12から出力される検出信号から、RF信号、フォーカシングエラー信号（FE信号）、トラッキングエラー信号（TE信号）、ディスクチルト信号等を演算する。
【００７４】
演算回路71では、図２３に示す受光部により検出した信号に対し、以下の演算を行い、各種信号を生成する。
2004206817.tif 000003
但し、G1、G2、G3はゲインである。
【００７５】
RF信号は、演算回路71よりRF信号検出部に送られ、光ディスク10に記録された情報の読み出しが行われる。
【００７６】
FE信号およびTE信号は、演算回路71より、それぞれフォーカシング制御部73、トラッキング制御部74に送られる。各々の制御部73、74は、FE信号およびTE信号に基づいて、アクチュエータ8をフォーカシング方向17およびトラッキング方向15に駆動し、フォーカシングおよびトラッキングを行う。
【００７７】
また、チルト信号は、演算回路71よりチルト制御部75に送られる。チルト制御部75は、チルト信号に応じた電流をアクチュエータ8に搭載されたチルトコイルに流すことにより、アクチュエータ8の傾き補正を行う。なお、光ディスク10の傾き検出並びにアクチュエータ8による傾き補正に関しては、光ディスク10の半径方向15のみ行ってもよいし、光ディスク10の半径方向15および接線方向16の両方を行ってもよい。
【００７８】
ここでは、光ディスクの傾きを検出してアクチュエータの傾き補正を行う場合を示したが、光ディスクの厚さ誤差量を検出し、液晶素子やビームエキスパンダー等を用いて球面収差を補正するような構成にしてもよい。
【００７９】
なお、光ディスクの厚さ誤差量は、図２３に示す受光部により検出した信号に対し、以下の演算を行うことにより生成することができる。
2004206817.tif 000004
以上が、本発明光ディスク装置の構成であり、本発明により、高密度光ディスクに信号を記録／再生することが可能な高性能な光ディスク装置を実現している。
【００８０】
ただし、光ディスク10としてカートリッジを用いた場合でもかまわない。また、光ディスク10をトレイに載せて挿入する方式以外に、光ディスク10あるいはカートリッジそれ自体を自動あるいは手動によって挿入する方式等、従来公知の各種方式を用いることができる。さらに、キャリッジ移動機構としては、ギア、スクリューねじ、ステップモータ、リニアモータ等従来公知の各種方式いずれを使用してもかまわない。
【００８１】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明では、検出レンズにより発生する光検出器上における光スポットと受光面との位置ずれを考慮することにより、±１次光の信号を高精度に検出可能な構成としている。本検出信号を用いてアクチュエータ（対物レンズ）の傾き補正、あるいは球面収差の補正等を加えることにより、収差の小さい高品質な光スポットを得ることができる。これにより、高密度光ディスクに信号を記録／再生可能な高性能の光ヘッドが実現される。
【００８２】
また、本発明光ヘッドを搭載することにより、高密度光ディスクに信号の記録／再生を行える高性能の光ディスク装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における光学系の構成を示した図である。
【図２】第１の実施形態における光束の分割方法を示した説明図である。
【図３】第１の実施形態における光ディスク上における光スポットの配置を示した図である。
【図４】第１の実施形態における光検出器上における受光面の配置を示した図である。
【図５】光検出器上における受光面と光スポットの位置関係を示した図である。
【図６】第２の実施形態における回折格子の形状を示した図である。
【図７】光検出器における受光面の配置を示した図である。
【図８】第２の実施形態において±１次光のスポット位置が変化することを示した図である。
【図９】第２の実施形態において±１次光のスポット位置が変化することを示した図である。
【図１０】第２の実施形態における光検出器上における受光面の配置を示した図である。
【図１１】本発明光ディスク装置の実施形態を示した概略斜視図である。
【図１２】一般に使用されている光ヘッドの構成を示した図である。
【図１３】３スポットの分割方法を示した図である。
【図１４】ディスク上における３スポットの位置関係を示した図である。
【図１５】検出レンズの配置および作用を示した図である。
【図１６】光検出器における受光面のパターンの１例を示した図である。
【図１７】受光面上における０次光の形状を示した図である。
【図１８】検出レンズ上におけるスポット位置と受光面上におけるスポット位置を示した図である。
【図１９】±１次光のスポット位置が変化することを示した図である。
【図２０】検出レンズ上におけるスポット位置と受光面上におけるスポット位置を示した図である。
【図２１】±１次光のスポット位置が変化することを示した図である。
【図２２】本発明光ディスク装置における信号処理ブロック図を示したものである。
【図２３】ディテクタにおける各受光面に記号を付した図である。
【符号の説明】
１  …本発明光ヘッド、  ２  …レーザー光源、  3  …回折格子、  4  …プリズム、  5  …１／４波長板、  6  …コリメートレンズ、  ７  …ミラー、  8  …アクチュエータ、  9  …対物レンズ、  10  …光ディスク、  11  …検出レンズ、  12  …光検出器、  13  …フロントモニター、  14  …ビーム整形プリズム、  15  …光ディスクの半径方向、  16  …光ディスクの接線方向、  17…フォーカシング方向、  18  …円筒レンズの母線の方向、  19  …円筒レンズの母線と直交する方向、  20  …１／２波長板、  21  …０次光、  22、23  …±１次光、  24、25  …±１次光、  26、27、28  …光スポット、  29  …組み合わせレンズ、  30  …円筒レンズ、  31  …０次光用受光面、  32、33  …±１次光用受光面、  34、35  …±１次光用受光面、  38  …光軸付近の回折格子、  39  …光軸付近以外の回折格子、  40  …回折格子への入射ビーム、  41…本発明光ディスク装置、  42  …キャリッジ、  43  …ターンテーブル、  44  …ディスクトレイ、  45  …クランパー、  46  …クランパーホルダー、  47  …ユニットメカシャーシ、  48  …メカベース、  49  …防振脚、  50  …ボトムカバー、  51  …トップカバー、  59  …円筒レンズの母線と直交する方向、  61、61'、62、62'  …±１次光用受光面の中心を結ぶ仮想線、  63、64  …±１次光スポットの中心を結ぶ仮想線、  71  …演算回路、  72  …RF信号検出部、  73  …フォーカシング制御部、  74  …トラッキング制御部、  75  …チルト制御部
【図１】
2004206817.tif 000005
【図２】
2004206817.tif 000006
【図３】
2004206817.tif 000007
【図４】
2004206817.tif 000008
【図５】
2004206817.tif 000009
【図６】
2004206817.tif 000010
【図７】
2004206817.tif 000011
【図８】
2004206817.tif 000012
【図９】
2004206817.tif 000013
【図１０】
2004206817.tif 000014
【図１１】
2004206817.tif 000015
【図１２】
2004206817.tif 000016
【図１３】
2004206817.tif 000017
【図１４】
2004206817.tif 000018
【図１５】
2004206817.tif 000019
【図１６】
2004206817.tif 000020
【図１７】
2004206817.tif 000021
【図１８】
2004206817.tif 000022
【図１９】
2004206817.tif 000023
【図２０】
2004206817.tif 000024
【図２１】
2004206817.tif 000025
【図２２】
2004206817.tif 000026
【図２３】
2004206817.tif 000027