(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを出射する光源と、
上記光ビームを３本の光束に分割する光束分割素子と、
移動可能に支持され、上記３本の光束を光記録媒体に入射させる対物レンズと、
上記対物レンズに入射する上記３本の光束と、上記光記録媒体によって反射された上記３本の光束とを分離する光分離手段と、
上記光記録媒体によって反射されて上記光分離手段によって分離された上記３本の光束を、それぞれ０次光、±１次光に分割し、かつ上記±１次光において、上記光記録媒体のトラックに沿った方向に対応する方向の合焦位置を変化させ、上記±１次光の上記光記録媒体のトラックに沿った方向に対応する方向のスポット径を、上記０次光の上記光記録媒体のトラックに沿った方向に対応する方向のスポット径よりも拡大する第１のスポット形状補正手段と、
上記０次光において、上記光記録媒体のトラックを横切る方向に対応する方向の合焦位置を変化させ、上記光記録媒体上のトラックに沿った方向に対応する方向のスポット径よりも、トラックを横切る方向に対応する方向のスポット径を拡大する第２のスポット形状補正手段と、
上記第１のスポット形状補正手段及び上記第２のスポット形状補正手段によりスポット形状が補正された上記０次光と上記±１次光とを受光する光検出手段と、
を含む
光ヘッド。
【請求項２】
上記０次光が上記光検出手段上に形成するスポット群の一部または全ては、光記録媒体上のトラックに沿った方向に対応する方向のスポット径が略最小となる請求項１記載の光ヘッド。
【請求項３】
上記第２のスポット形状補正手段は、シリンドリカルレンズを含む請求項１記載の光ヘッド。
【請求項４】
上記第１のスポット形状補正手段は、ホログラム素子を含む請求項１記載の光ヘッド。
【請求項５】
上記第１及び第２のスポット形状補正手段は、上記光検出手段と一体化されている請求項１記載の光ヘッド。
【請求項６】
上記光分離手段と上記光検出手段との間に、回折光にパワーをもたせるようになされた上記ホログラム素子を設け、フォーカスエラー検出をスポットサイズ検出により行う請求項４記載の光ヘッド。
【請求項７】
上記ホログラム素子は、回折光のフォーカスエラー検出に用いる方向にもたせるパワーが、そうでない方向にもたせるパワーより大きい請求項６記載の光ヘッド。
【請求項８】
上記０次光及び上記１次光を受光する上記光検出手段は、少なくとも１群以上の分割された受光部を有し、その受光部を用いてプッシュプル法によってトラッキングエラー信号、アドレス信号、クロック信号の少なくともいずれかを得る請求項１記載の光ヘッド。
【請求項９】
上記光分離手段と上記対物レンズとの間に倍率差発生手段を設け、上記倍率差発生手段により、フォーカスエラー検出に用いる方向の倍率が、そうでない方向の倍率よりも大きくさせている請求項１記載の光ヘッド。
【請求項１０】
上記倍率差発生手段は、アナモルフィックプリズムを含む請求項９記載の光ヘッド。
【請求項１１】
上記光源と上記光分離手段との間に、光分離手段に対する入射開口数が小さくなるように変換する発散角変換手段を設けた請求項１記載の光ヘッド。
【請求項１２】
上記発散角変換手段は、カップリングレンズを含む請求項１１記載の光ヘッド。
【請求項１３】
光ビームを出射する光源と、
上記光ビームを３本の光束に分割する光束分割素子と、
光記録媒体に入射する上記３本の光束と、上記光記録媒体によって反射された上記３本の光束とを分離する光分離手段と、
上記光記録媒体によって反射されて上記光分離手段によって分離された上記３本の光束を、それぞれ０次光、±１次光に分割し、かつ上記±１次光において、上記光記録媒体のトラックに沿った方向に対応する方向の合焦位置を変化させ、上記±１次光の上記光記録媒体のトラックに沿った方向に対応する方向のスポット径を、上記０次光の上記光記録媒体のトラックに沿った方向に対応する方向のスポット径よりも拡大する第１のスポット形状補正手段と、
上記０次光において、上記光記録媒体のトラックを横切る方向に対応する方向の合焦位置を変化させ、上記光記録媒体上のトラックに沿った方向に対応する方向のスポット径よりも、トラックを横切る方向に対応する方向のスポット径を拡大する第２のスポット形状補正手段と、
上記第１のスポット形状補正手段及び上記第２のスポット形状補正手段によりスポット形状が補正された上記０次光と上記±１次光とを受光する光検出手段と、
を含む
受発光素子。
【請求項１４】
上記０次光が上記光検出手段上に形成するスポット群の一部または全ては、光記録媒体上のトラックに沿った方向に対応する方向のスポット径が略最小となる請求項１３記載の受発光素子。
【請求項１５】
上記第２のスポット形状補正手段は、シリンドリカルレンズを含む請求項１３記載の受発光素子。
【請求項１６】
上記第１のスポット形状補正手段は、ホログラム素子を含む請求項１３記載の受発光素子。
【請求項１７】
上記光分離手段と上記光検出手段との間に、回折光にパワーをもたせる上記ホログラム素子を設け、フォーカスエラー検出をスポットサイズ検出により行う請求項１６に記載の受発光素子。
【請求項１８】
上記ホログラム素子は、回折光のフォーカスエラー検出に用いる方向にもたせるパワーが、そうでない方向にもたせるパワーより大きい請求項１７記載の受発光素子。
【請求項１９】
上記０次光及び上記±１次光を受光する上記光検出手段は、少なくとも１群以上の分割された受光部を有し、その受光部を用いてプッシュプル法によってトラッキングエラー信号、アドレス信号、クロック信号の少なくともいずれかを得る請求項１３記載の受発光素子。
【請求項２０】
光記録媒体に集光して照射する際に、対物レンズとの間に倍率差発生手段を設け、上記倍率差発生手段により、フォーカスエラー検出に用いる方向の倍率が、そうでない方向の倍率よりも大きくさせる請求項１３記載の受発光素子。
【請求項２１】
上記倍率差発生手段は、アナモルフィックプリズムを含む請求項２０記載の受発光素子。
【請求項２２】
上記光源と上記光分離手段との間に、光分離手段に対する入射開口数が小さくなるように変換する発散角変換手段を設けた請求項１３記載の受発光素子。
【請求項２３】
上記発散角変換手段は、カップリングレンズを含む請求項２２記載の受発光素子。
【請求項２４】
上記光分離手段から光検出手段に達する光路が少なくとも２群あり、一方の光路でフォーカスエラー検出とプッシュプル検出を行い、他方の光路でＤＰＤ検出を行う請求項１３記載の受発光素子。
【請求項２５】
光記録媒体を回転駆動する駆動手段と、
回転する光記録媒体に対して移動可能に支持された対物レンズを介して光を照射し、上記光記録媒体の信号記録面からの反射光ビームを上記対物レンズを介して光検出手段により検出する光ヘッドと、
光検出手段からの検出信号に基づいて再生信号を生成する信号処理回路と、光検出手段からの検出信号に基づいて上記対物レンズを移動させるサーボ回路と、
を有し、
上記光ヘッドは、光ビームを出射する光源と、上記光ビームを３本の光束に分割する光束分割素子と、移動可能に支持され、上記３本の光束を光記録媒体に入射させる対物レンズと、上記対物レンズに入射する上記３本の光束と、上記光記録媒体によって反射された上記３本の光束とを分離する光分離手段と、上記光記録媒体によって反射されて上記光分離手段によって分離された上記３本の光束を、それぞれ０次光、±１次光に分割し、かつ上記±１次光において、上記光記録媒体のトラックに沿った方向に対応する方向の合焦位置を変化させ、上記±１次光の上記光記録媒体のトラックに沿った方向に対応する方向のスポット径を、上記０次光の上記光記録媒体のトラックに沿った方向に対応する方向のスポット径よりも拡大する第１のスポット形状補正手段と、上記０次光において、上記光記録媒体のトラックを横切る方向に対応する方向の合焦位置を変化させ、上記光記録媒体上のトラックに沿った方向に対応する方向のスポット径よりも、トラックを横切る方向に対応する方向のスポット径を拡大する第２のスポット形状補正手段と、上記第１のスポット形状補正手段及び上記第２のスポット形状補正手段によりスポット形状が補正された上記０次光と上記±１次光とを受光する光検出手段と、を含む
光記録媒体記録再生装置。
【請求項２６】
上記０次光が上記光検出手段上に形成するスポット群の一部または全てにおいて、光記録媒体上のトラックに沿った方向に対応する方向のスポット径が略最小となる請求項２５記載の光記録媒体記録再生装置。
【請求項２７】
上記光ヘッドの第２のスポット形状補正手段は、シリンドリカルレンズを含む請求項２５記載の光記録媒体記録再生装置。
【請求項２８】
上記光ヘッドの第１のスポット形状補正手段は、ホログラム素子を含む請求項２５記載の光記録媒体記録再生装置。
【請求項２９】
上記光ヘッドの第１及び第２のスポット形状補正手段は、上記光検出手段と一体化されていることを特徴とする請求項２５記載の光記録媒体記録再生装置。
【請求項３０】
上記光ヘッドの上記光分離手段と上記光検出手段との間に、回折光にパワーをもたせる上記ホログラム素子を備え、フォーカスエラー検出をスポットサイズ検出により行う請求項２８記載の光記録媒体記録再生装置。
【請求項３１】
上記ホログラム素子は、回折光のフォーカスエラー検出に用いる方向にもたせるパワーが、そうでない方向にもたせるパワーより大きい請求項３０記載の光記録媒体記録再生装置。
【請求項３２】
上記光ヘッドは、上記反射光ビームを受光する上記光検出手段が、少なくとも１群以上の分割された受光部を有し、その受光部を用いてプッシュプル法によってトラッキングエラー信号、アドレス信号、クロック信号の少なくともいずれかを得る請求項２５記載の光記録媒体記録再生装置。
【請求項３３】
上記光ヘッドの上記光分離手段と上記対物レンズとの間に倍率差発生手段を設け、上記倍率差発生手段により、フォーカスエラー検出に用いる方向の倍率を、そうでない方向の倍率よりも大きくさせる請求項２５記載の光記録媒体記録再生装置。
【請求項３４】
上記倍率差発生手段は、アナモルフィックプリズムを含む請求項３３記載の光記録媒体記録再生装置。
【請求項３５】
上記光ヘッドの上記光源と上記光分離手段との間に、光分離手段に対する入射開口数が小さくなるように変換する発散角変換手段を設けた請求項２５記載の光記録媒体記録再生装置。
【請求項３６】
上記発散角変換手段は、カップリングレンズを含む請求項３５記載の光記録媒体記録再生装置。
【請求項３７】
光記録媒体を回転駆動する駆動手段と、
回転する光記録媒体に対して移動可能に支持された対物レンズを介して光を照射し、上記光記録媒体の信号記録面からの反射光ビームを上記対物レンズを介して光検出手段により検出する光ヘッドと、
光検出手段からの検出信号に基づいて再生信号を生成する信号処理回路と、
光検出手段からの検出信号に基づいて上記対物レンズを移動させるサーボ回路と、
を有し、
上記光ヘッドは、光ビームを出射する光源と、上記光ビームを３本の光束に分割する光束分割素子と、光記録媒体に入射する上記３本の光束と、上記光記録媒体によって反射された上記３本の光束とを分離する光分離手段と、上記光記録媒体によって反射されて上記光分離手段によって分離された上記３本の光束を、それぞれ０次光、±１次光に分割し、かつ上記±１次光において、上記光記録媒体のトラックに沿った方向に対応する方向の合焦位置を変化させ、上記±１次光の上記光記録媒体のトラックに沿った方向に対応する方向のスポット径を、上記０次光の上記光記録媒体のトラックに沿った方向に対応する方向のスポット径よりも拡大する第１のスポット形状補正手段と、上記０次光において、上記光記録媒体のトラックを横切る方向に対応する方向の合焦位置を変化させ、上記光記録媒体上のトラックに沿った方向に対応する方向のスポット径よりも、トラックを横切る方向に対応する方向のスポット径を拡大する第２のスポット形状補正手段と、上記第１のスポット形状補正手段及び上記第２のスポット形状補正手段によりスポット形状が補正された上記０次光と上記±１次光とを受光する光検出手段と、を含む受発光素子を具備している
光記録媒体記録再生装置。
【請求項３８】
上記０次光が上記光検出手段上に形成するスポット群の一部または全ては、光記録媒体上のトラックに沿った方向に対応する方向のスポット径が略最小となる請求項３７記載の光記録媒体記録再生装置。
【請求項３９】
上記第２のスポット形状補正手段は、シリンドリカルレンズを含む請求項３７記載の光記録媒体記録再生装置。
【請求項４０】
上記光ヘッドの第１のスポット形状補正手段は、ホログラム素子を含む請求項３７記載の光記録媒体記録再生装置。
【請求項４１】
上記受発光素子は、上記光分離手段と上記光検出手段との間に、回折光にパワーをもたせるホログラム素子を備え、フォーカスエラー検出をスポットサイズ検出により行う請求項３７記載の光記録媒体記録再生装置。
【請求項４２】
上記ホログラム素子は、回折光のフォーカスエラー検出に用いる方向にもたせるパワーが、そうでない方向にもたせるパワーより大きい請求項４１記載の光記録媒体記録再生装置。
【請求項４３】
上記受発光素子は、上記反射光ビームを受光する上記光検出手段が、少なくとも１群以上の分割された受光部を有し、その受光部を用いてプッシュプル法によってトラッキングエラー信号、アドレス信号、クロック信号の少なくともいずれかを得る請求項３７記載の光記録媒体記録再生装置。
【請求項４４】
上記受発光素子は、光記録媒体に集光して照射する際に、対物レンズとの間に倍率差発生手段を設け、上記倍率差発生手段により、フォーカスエラー検出に用いる方向の倍率を、そうでない方向の倍率よりも大きくさせる請求項３７記載の光記録媒体記録再生装置。
【請求項４５】
上記倍率差発生手段は、アナモルフィックプリズムを含む請求項４４記載の光記録媒体記録再生装置。
【請求項４６】
上記受発光素子は、上記光源と上記光分離手段との間に、光分離手段に対する入射開口数が小さくなるように変換する発散角変換手段を備える請求項３７記載の光記録媒体記録再生装置。
【請求項４７】
上記発散角変換手段は、カップリングレンズを含む請求項４６記載の光記録媒体記録再生装置。
【請求項４８】
上記受発光素子は、上記光分離手段から光検出手段に達する光路が少なくとも２群あり、一方の光路でフォーカスエラー検出とプッシュプル検出を行い、他方の光路でＤＰＤ検出を行う請求項３７記載の光記録媒体記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば光信号の記録や再生を行う光ディスク装置等の光記録媒体記録再生装置、及び光記録媒体記録再生装置等に用いられる光ヘッド、ならびに光ヘッドに用いられる受発光素子に関し、フォーカスエラーをスポットサイズ法により検出する場合や、３ビーム法やプッシュプル法、差動プッシュプル法等によりトラッキングエラー検出を行う場合等、特にディスクリート光学系でフォーカスエラーをスポットサイズ法により検出する場合や、集積光学系で３ビーム法やプッシュプル法、差動プッシュプル法等によりトラッキングエラー検出等を行う場合等の技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光ディスク等の光情報記録媒体を用いて、光学的に情報の記録や再生を行う光情報記録再生装置が種々実用化されている。中でも、光ディスクを記録媒体とする光記録媒体記録再生装置の普及が著しく、その高記録密度化が進められている。例えば、再生専用の光記録媒体記録再生装置としては、既に、記録容量が約６５０ＭＢのＣＤ−ＲＯＭと同じサイズ（直径１２０ｍｍ）のディスクを用いて、記録容量を約７倍の４．７ＧＢに高めたＤＶＤを再生可能なＤＶＤ装置が実用化されている。
【０００３】
一般に、光ディスクにおいては、透明基板上に記録面が形成されており、対物レンズを経て光ディスクに照射された記録用または再生用の光が透明基板を経て記録面上で集光されるようになっている。また、記録面には、トラック案内用のグルーブ（線状の溝部）およびランド（線状の陵部）が形成されており、これらを利用してトラッキングエラーの検出を行う場合が多い。
【０００４】
また、最近になって、上述のような各種光ディスクに加えて、自由に書換可能なＤＶＤ−ＲＡＭが実用化されており、このＤＶＤ−ＲＡＭをも再生可能なＤＶＤ用再生ヘッドや、ＤＶＤおよびＣＤをも再生可能なＤＶＤ−ＲＡＭ用記録再生光ヘッドも望まれるようになってきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の再生専用のＤＶＤやＣＤでは、ランドまたはグルーブのいずれか一方にのみ情報を記録する方式となっているのに対し、記録再生が可能なＤＶＤ−ＲＡＭでは、記録密度を高くするために、ランド及びグルーブの双方に情報を記録するランド・グルーブ記録方式が採用されている。その他にも、高密度記録を実現する方式として、ランド・グルーブ記録方式を採用した記録媒体が種々提案されてきている。
ランド・グルーブ記録方式の場合、ランドまたはグルーブのうち記録に用いる側の幅を広くし、他方側の幅を狭くするようにしている従来のＤＶＤやＣＤとは異なり、ランド・グルーブ記録方式に用いる光ディスクでは、ランド及びグルーブの双方にある程度広い幅をもたせている。
【０００６】
ところが、このランド・グルーブ記録方式では、上記した非点収差法を用いてフォーカスエラー検出を行うようにした場合に、後述する「トラッキング干渉」と呼ばれる現象が生じ、これにより、「トラック横断ノイズ」と呼ばれるノイズが発生することが確認されている。
この「トラッキング干渉」は、ビームスポットがトラックを横断した際にフォーカスエラー信号に大きな変化を生じる現象であり、「トラック横断ノイズ」は、ビームスポットが記録媒体のランド上にあるかグルーブ上にあるかによってフォーカスエラー信号が異なる値をとることに起因して生ずるノイズである。
【０００７】
図２０は、上述した「トラッキング干渉」現象を表す説明図である。なお、この図２０において、横軸はディスクと直交する方向における対物レンズ位置を示し、縦軸はフォーカスエラー信号の出力レベルを示す。
また、実線で示した曲線ＦＥＬは、ビームスポットがランド上にある場合の対物レンズ位置とフォーカスエラー信号ＦＥとの関係を示すフォーカスエラー曲線であり、破線で示した曲線ＦＥＧは、ビームスポットがグルーブ上にある場合の対物レンズ位置とフォーカスエラー信号ＦＥとの関係を示すフォーカスエラー曲線である。
【０００８】
図２０に示すように、フォーカスエラー曲線ＦＥＬ（ＦＥＧ）のピークとピークとの間の範囲がフォーカス引込範囲Ｓｐｐとして規定され、この範囲でのみフォーカスサーボが行われる。なお、このフォーカス引込範囲Ｓｐｐを設け、その範囲内でのみフォーカスサーボを行うようにしているのは、フォーカスエラー信号ＦＥは、対物レンズの位置が合焦位置から大きくずれている場合においても零になり得るものであり、このような焦点はずれ状態が合焦状態として検出されてしまうことを排除する必要があるからである。
【０００９】
また、図２０に示すように、ビームスポットが記録媒体のランド上にあるかグルーブ上にあるかによって、フォーカス引込範囲Ｓｐｐにおけるフォーカスエラー信号ＦＥＬ，ＦＥＧは異なる値をとる。
このため、フォーカスエラー信号ＦＥが零になる位置は、ビームスポットがランド上にある場合の対物レンズ位置ＸＬと、ビームスポットがグルーブ上にある場合の対物レンズ位置ＸＧの２箇所存在する。
【００１０】
一方、光ヘッドの動作を制御する制御部は、レンズ駆動用コイルに流す電流を制御して、フォーカスエラー信号ＦＥが零になるように対物レンズをディスクと直交する方向に駆動する。
このため、ビームスポットがランドからグルーブへ移動したりグルーブからランドへと移動するたびに、対物レンズは位置ＸＬと位置ＸＧとの間を行き来することとなり、これがトラック横断ノイズとして現れることになる。
このノイズは、デフォーカス、フォーカスサーボやトラッキングサーボにおける伝達特性の劣化、およびレンズ駆動用コイルの焼付きや破損等の不具合を生じさせる。
なお、図２０で説明したようなトラッキング干渉現象がどのようなメカニズムにより生ずるかについては、十分な解析がなされていなかった。
【００１１】
このようなトラック横断ノイズによる不都合を緩和するには、いわゆるスポットサイズ法を用いてフォーカスエラー検出を行なうことが考えられる。
すなわち、上述した非点収差法は、分割された受光部を用いて各分割領域から出力される信号の加減算を行なって受光スポットの形状に対応した信号を得るものであるが、スポットサイズ法は、受光部からの出力信号によってスポットサイズを検出し、このスポットサイズによりフォーカスサーボ制御を行なうものである。
また、トラッキングエラー信号を安定に得る方式として、差動プッシュプル法があるが、この場合、記録媒体上に集光するスポットとして３スポットを用いる構成となる。
さらに、ランド・グルーブ記録方式を採用する場合、ランド・グルーブのいずれのトラックにいるかを判別するランド・グルーブ判別信号を検出する構成が望まれる。
しかしながら、従来、このように、差動プッシュプル法によるトラッキングエラー信号検出やランド・グルーブ判別信号検出を行い、かつフォーカスエラー信号検出にスポットサイズ法を用いる構成を簡易な構成で実現することは非常に困難であった。
【００１２】
そこで本発明の目的は、簡易な構成でスポットサイズ法によるフォーカスエラー検出を実現できる光ヘッド、受発光素子、及び光記録媒体記録再生装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、光ビームを出射する光源と、光ビームを３本の光束に分割する光束分割素子と、移動可能に支持され、この３本の光束を光記録媒体に入射させる対物レンズと、対物レンズに入射するこの３本の光束と、光記録媒体によって反射された３本の光束とを分離する光分離手段と、を含む。
また、光記録媒体によって反射されて光分離手段によって分離された３本の光束を、それぞれ０次光、±１次光に分割し、かつ±１次光において、光記録媒体のトラックに沿った方向に対応する方向の合焦位置を変化させ、±１次光の光記録媒体のトラックに沿った方向に対応する方向のスポット径を、０次光の光記録媒体のトラックに沿った方向に対応する方向のスポット径よりも拡大する第１のスポット形状補正手段を含む。
また、０次光において、光記録媒体のトラックを横切る方向に対応する方向の合焦位置を変化させ、光記録媒体上のトラックに沿った方向に対応する方向のスポット径よりも、トラックを横切る方向に対応する方向のスポット径を拡大する第２のスポット形状補正手段と、第１のスポット形状補正手段及び第２のスポット形状補正手段によりスポット形状が補正された０次光と±１次光とを受光する光検出手段と、を含む。
【００１４】
また、本発明の受発光素子は、光ビームを出射する光源と、光ビームを３本の光束に分割する光束分割素子と、光記録媒体に入射するこの３本の光束と、光記録媒体によって反射されたこの３本の光束とを分離する光分離手段と、を含む。
また、光記録媒体によって反射されて光分離手段によって分離された３本の光束を、それぞれ０次光、±１次光に分割し、かつ±１次光において、光記録媒体のトラックに沿った方向に対応する方向の合焦位置を変化させ、±１次光の光記録媒体のトラックに沿った方向に対応する方向のスポット径を、０次光の光記録媒体のトラックに沿った方向に対応する方向のスポット径よりも拡大する第１のスポット形状補正手段を含む。
また、０次光において、光記録媒体のトラックを横切る方向に対応する方向の合焦位置を変化させ、光記録媒体上のトラックに沿った方向に対応する方向のスポット径よりも、トラックを横切る方向に対応する方向のスポット径を拡大する第２のスポット形状補正手段と、第１のスポット形状補正手段及び第２のスポット形状補正手段によりスポット形状が補正された０次光と±１次光とを受光する光検出手段と、を含む。
【００１５】
また、本発明の光記録媒体記録再生装置は、光記録媒体を回転駆動する駆動手段と、回転する光記録媒体に対して移動可能に支持された対物レンズを介して光を照射し、光記録媒体の信号記録面からの反射光ビームを対物レンズを介して光検出手段により検出する光ヘッドと、光検出手段からの検出信号に基づいて再生信号を生成する信号処理回路と、光検出手段からの検出信号に基づいて上記対物レンズを移動させるサーボ回路と、を有する。
そしてこの光ヘッドに、上述の光ヘッドを用いるものである。
【００１６】
また、本発明の別の光記録媒体記録再生装置は、光記録媒体を回転駆動する駆動手段と、回転する光記録媒体に対して移動可能に支持された対物レンズを介して光を照射し、光記録媒体の信号記録面からの反射光ビームを対物レンズを介して光検出手段により検出する光ヘッドと、光検出手段からの検出信号に基づいて再生信号を生成する信号処理回路と、光検出手段からの検出信号に基づいて上記対物レンズを移動させるサーボ回路とを有する。
そして、この光ヘッドに、上述の受発光素子を具備した光ヘッドを用いるものである。
【００１７】
本発明の光ヘッドでは、光記録媒体によって反射されて光分離手段によって分離された３本の光束を、それぞれ０次光、±１次光に分割し、かつ±１次光において、光記録媒体のトラックに沿った方向に対応する方向の合焦位置を変化させ、±１次光の光記録媒体のトラックに沿った方向に対応する方向のスポット径を、０次光の光記録媒体のトラックに沿った方向に対応する方向のスポット径よりも拡大する第１のスポット形状補正手段と、０次光において、光記録媒体のトラックを横切る方向に対応する方向の合焦位置を変化させ、光記録媒体上のトラックに沿った方向に対応する方向のスポット径よりも、トラックを横切る方向に対応する方向のスポット径を拡大する第２のスポット形状補正手段と、第１のスポット形状補正手段及び第２のスポット形状補正手段によりスポット形状が補正された０次光と±１次光とを受光する光検出手段と、を備えるようにした。このため、分岐プリズムが不要で、さらに光検出手段も１個で済み、部品点数が削減でき、光検出手段の調整工程も簡略化され、さらに小型化やコスト削減を達成できる。したがって、例えばディスクリート光学系においてスポットサイズ法をとる場合でも、部品点数の削減、調整工数の削減、光ヘッドの小型化、低コスト化、特性の安定が実現可能となる。
【００１８】
また、本発明の受発光素子では、光記録媒体によって反射されて光分離手段によって分離された３本の光束を、それぞれ０次光、±１次光に分割し、かつ±１次光において、光記録媒体のトラックに沿った方向に対応する方向の合焦位置を変化させ、±１次光の光記録媒体のトラックに沿った方向に対応する方向のスポット径を、０次光の光記録媒体のトラックに沿った方向に対応する方向のスポット径よりも拡大する第１のスポット形状補正手段と、０次光において、光記録媒体のトラックを横切る方向に対応する方向の合焦位置を変化させ、光記録媒体上のトラックに沿った方向に対応する方向のスポット径よりも、トラックを横切る方向に対応する方向のスポット径を拡大する第２のスポット形状補正手段と、第１のスポット形状補正手段及び第２のスポット形状補正手段によりスポット形状が補正された０次光と±１次光とを受光する光検出手段と、を備えるようにした。このため、部品点数が削減でき、光検出手段の調整工程も簡略化され、さらに小型化やコスト削減を達成できる。また、部品の製造精度、組立精度のばらつきによる光検出素子上での受光部とスポットとの位置ずれがあった場合にも、プッシュプル信号に大きなオフセットを生じることなく、安定な信号検出が可能となる。このため、構成部品に対する製造精度や、組立精度を必要以上に厳しくしなくても、スポットの分離や分割が容易な光学構成が実現され、この結果、小型かつ低コストで、特性の安定した受発光素子を提供することが可能となる。
【００１９】
本発明の光記録媒体記録再生装置では、光記録媒体によって反射されて光分離手段によって分離された３本の光束を、それぞれ０次光、±１次光に分割し、かつ±１次光において、光記録媒体のトラックに沿った方向に対応する方向の合焦位置を変化させ、±１次光の光記録媒体のトラックに沿った方向に対応する方向のスポット径を、０次光の光記録媒体のトラックに沿った方向に対応する方向のスポット径よりも拡大する第１のスポット形状補正手段と、０次光において、光記録媒体のトラックを横切る方向に対応する方向の合焦位置を変化させ、光記録媒体上のトラックに沿った方向に対応する方向のスポット径よりも、トラックを横切る方向に対応する方向のスポット径を拡大する第２のスポット形状補正手段と、第１のスポット形状補正手段及び第２のスポット形状補正手段によりスポット形状が補正された０次光と±１次光とを受光する光検出手段と、を備えるようにした。このため、分岐プリズムが不要で、さらに光検出手段も１個で済み、部品点数が削減でき、光検出手段の調整工程も簡略化され、さらに小型化やコスト削減を達成できる。したがって、例えばディスクリート光学系においてスポットサイズ法をとる場合でも、部品点数の削減、調整工数の削減、光ヘッドの小型化、低コスト化、特性の安定が実現可能となる。
【００２０】
また、本発明の光記録媒体記録再生装置では、光記録媒体によって反射されて光分離手段によって分離された３本の光束を、それぞれ０次光、±１次光に分割し、かつ±１次光において、光記録媒体のトラックに沿った方向に対応する方向の合焦位置を変化させ、±１次光の光記録媒体のトラックに沿った方向に対応する方向のスポット径を、０次光の光記録媒体のトラックに沿った方向に対応する方向のスポット径よりも拡大する第１のスポット形状補正手段と、０次光において、光記録媒体のトラックを横切る方向に対応する方向の合焦位置を変化させ、光記録媒体上のトラックに沿った方向に対応する方向のスポット径よりも、トラックを横切る方向に対応する方向のスポット径を拡大する第２のスポット形状補正手段と、第１のスポット形状補正手段及び第２のスポット形状補正手段によりスポット形状が補正された０次光と±１次光とを受光する光検出手段と、を備えるようにした。このため、部品点数が削減でき、光検出手段の調整工程も簡略化され、さらに小型化やコスト削減を達成できる。また、部品の製造精度、組立精度のばらつきによる光検出素子上での受光部とスポットとの位置ずれがあった場合にも、プッシュプル信号に大きなオフセットを生じることなく、安定な信号検出が可能となる。このため、構成部品に対する製造精度や、組立精度を必要以上に厳しくしなくても、スポットの分離や分割が容易な光学構成が実現され、この結果、小型かつ低コストで、特性の安定した光記録媒体記録再生装置を提供することが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による光ヘッド、受発光素子、及び光記録媒体記録再生装置の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種種の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において、特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００２２】
図１は、本発明の実施の形態における受発光素子及び光ヘッドを組み込んだ光ディスク装置の構成を示すブロック図である。なお、図１に示す光記録媒体記録再生装置は、以下に説明する本発明の各実施例による受発光素子及び光ヘッドを搭載することが可能な光記録媒体記録再生装置の一例であり、本実施の形態では、以下の各実施例に共通する構成であるものとして説明する。
図１において、この光記録媒体記録再生装置１１０１は、光ディスク１１０２を回転駆動する駆動手段としてのスピンドルモータ１１０３と、光ヘッド１１０４と、その駆動手段としての送りモータ１１０５とを備えている。
ここで、スピンドルモータ１１０３は、システムコントローラ１１０７及びサーボ制御回路１１０９により駆動制御され、所定の回転数で回転される。
また、光ディスク１１０２としては、再生専用のＰｉｔディスクを用いてもよいが、光変調記録を用いた記録再生ディスクである、「ＣＤ−Ｒ／ＲＷ」「ＤＶＤ−Ｒ」「ＤＶＤ−ＲＡＭ」「ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ」「ＤＶＤ＋ＲＷ」等や、４０５ｎｍ付近の短波長光源を用いた高密度光ディスクである「ＤＶＲ−ＢＬＵＥ」等を用いると、より効果的である。
【００２３】
信号変復調器＆ＥＣＣブロック１１０８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１１０４は、信号変復調器＆ＥＣＣブロック１１０８の指令に従って、回転する光ディスク１１０２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ディスク１１０２に対する記録、再生が行われる。
また、光ヘッド１１０４は、光ディスク１１０２の信号記録面からの反射光束に基づいて、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１１２０に供給する。
【００２４】
プリアンプ部１１２０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１１０９、信号変復調器＆ＥＣＣブロック１１０８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１１１１を介して外部コンピュータ１１３０等に送出される。これにより、外部コンピュータ１１３０等は光ディスク１１０２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。
【００２５】
また、オーディオ・ビジュアル用であれば、Ｄ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器１１１２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１１１３に供給される。そして、このオーディオ・ビジュアル処理部１１１３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１１１４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１１０４には、例えば光ディスク１１０２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１１０５が接続されている。スピンドルモータ１１０３の制御と、送りモータ１１０５の制御と、光ヘッド１１０４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１１０９により行われる。
【００２６】
図２は、本発明の実施の形態による光ヘッドの一例（第１実施例）を示す構成図であり、図２（Ａ）は全体図、図２（Ｂ）は部分拡大図である。
この光ヘッドは、ディスクリート光学系と呼ばれる光学部品を個別にマウントして構成される光学系を有するものであり、レーザ光の焦点位置を光ディスクの記録面に対して制御するための誤差情報（フォーカスエラー信号）として、戻り光の合焦位置の前後に光検出素子を配置し、その位置でのスポット径の変化を用いるスポットサイズ法をとる場合の構成例である。
図２において、光ヘッド１は、半導体レーザ素子２２、コリメータレンズ２３、光回折素子２４、ビームスプリッタ２５、対物レンズ２６、コリメータレンズ２７、ホログラム素子８、シリンドリカルレンズ９、光検出素子１０を備えており、これらの各光学部品が個別にマウントされて構成されている。
【００２７】
そして、この光ヘッド１では、上記半導体レーザ素子２２から出射される光ビームをコリメータレンズ２３に入射し、平行な光ビームに変換し、光回折素子２４に入射する。
光回折素子２４で、直進する０次光と、±１次回折光に分離される。これらの光束は、ビームスプリッタ２５に入射され、ビームスプリッタ２５で、半導体レーザ素子２２から出射された光ビームと光ディスクＤの信号記録面からの反射光束とに分離される。
ビームスプリッタ２５は、一般に、一対の光学プリズムとこれら一対の光学プリズムの間に蒸着やスパッタリングによって形成された誘電体多層膜とによって構成されている。
このビームスプリッタ２５により分離されて透過した半導体レーザ素子２２からの光ビームは、上記対物レンズ２６に入射される。
対物レンズ２６は、入射光を光ディスクＤの信号記録面のある一点に収束させて照射する。この対物レンズ２６は、図２中矢印Ｆで示すフォーカス方向及び図２中矢印Ｔで示すトラッキング方向に駆動される。
【００２８】
光ディスクＤの信号記録面からの反射光束は、再び対物レンズ２６を介してビームスプリッタ２５に入射され、ビームスプリッタ２５でその反射率に応じた光量の光ビームが反射分離される。
このビームスプリッタ２５によって分離された反射光束は、コリメータレンズ２７で収束光に変換される。
そして、この収束光に変換された光は、その後、ホログラム素子８に入射され、このホログラム素子８よって、フォーカスエラー信号をスポットサイズ法によって検出するための±１次光と、ＲＦ信号検出及びトラッキングエラー信号検出を行うための０次光とに分離される。
このホログラム素子８は、０次光と±１次光の合焦位置を制御する機能を有しており、後述のように±１次光の合焦位置を非対称にシフトすることで、±１次光のスポット径をディスクＤ上のトラック方向（Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ方向）に拡大するものである。
【００２９】
次に、ホログラム素子８により分離された各光束は、そのうちの０次光を用いて差動プッシュプル法によりトラッキングエラー信号が得られるように、シリンドリカルレンズ９を透過することにより、ディスクＤ上のトラック方向を横断する方向（Ｒａｄｉａｌ方向）に対応する方向についてのみ、合焦位置が延長され、光検出素子１０によって受光される。
従って、０次光のスポットは、後述のようにＲａｄｉａｌ方向（ＰｕｓｈＰｕｌｌ方向）に細長く延びた形状のスポットとなって光検出素子１０のトラッキングエラー検出用の受光部に入力される。
【００３０】
また、±１次光は、ホログラム素子８によって合焦位置を非対称に制御されることにより、Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ方向には互いに同じスポット径に拡大され、光検出素子１０のスポットサイズ検出用の受光部に入力される。
なお、±１次光のＲａｄｉａｌ方向については、図２（Ｂ）に示すように、ホログラム素子８の作用により、一方（−１次光）がＲａｄｉａｌ方向に拡大した状態、他方（＋１次光）がＲａｄｉａｌ方向に縮小した状態で光検出素子１０に受光されることになるが、フォーカスエラー検出のためのスポットサイズ検出にはＴａｎｇｅｎｔｉａｌ方向の幅で行なうことができるので、直接の支障はないものである。
【００３１】
図３は、この光検出素子１０上におけるスポットと受光部との関係を示す平面図である。
この図３において、両側の受光部１０１、１０２（分割領域ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ）がフォーカスエラー信号を検出するためのものであり、中央の３つの受光部１０３、１０４、１０５（分割領域ｈ、ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｍ）がトラッキングエラー信号を検出するためのものである。
また、中央の１つの受光部（分割領域ｊ、ｋ）がＲＦ信号を検出するためのものである。
そして、図中Ｙ方向（Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ方向）のスポット径は、シリンドリカルレンズ９の影響を受けておらず、スポットサイズ法を用いたフォーカスエラー演算には影響がない。
一方、ホログラム素子８によって分離された０次光のスポット（受光部ｈ、ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｍによって受光されるスポット）の、図中Ｚ方向（Ｒａｄｉａｌ方向）のスポット径は、シリンドリカルレンズ９の作用によって大きくなっており、これによって差動プッシュプル検出が可能となっている。
【００３２】
このような構成の光検出素子１０における各信号は、光検出素子１０上の各受光領域の出力値をａ〜ｍとすると、例えば次の式によって検出される。
フォーカスエラー信号＝（ａ＋ｃ−ｂ）−（ｄ＋ｆ−ｅ）
トラッキングエラー信号＝（ｊ−ｋ）−Ｋ×｛（ｈ−ｉ）＋（ｌ−ｍ）｝
なお、ここでＫは係数である。
ＲＦ信号＝ｊ−ｋ
以上のような構成により、１つの光検出素子１０で３つの信号を得ることができ、光検出素子を２つ用いることなく、かつ分岐プリズムを使用することなく、プッシュプル検出によるトラッキングエラー検出が可能となる。
その結果、部品点数の削減、光検出素子の調整工程の簡略化によって、部品コスト、生産コストともに低減が可能になるとともに、光ヘッドの小型化も可能となる。
なお、本実施例においては、ホログラム素子８とシリンドリカルレンズ９とを別の光学部品として説明したが、もちろん、シリンドリカルレンズの平面側の面にホログラムを形成しても構わない（図１０参照）。これは、後述する各実施例においても同様である。これにより、さらに部品点数を削減することが可能となる。
【００３３】
また、スポットサイズ法によるフォーカスエラー信号の、デフォーカスした位置でのオフセット変動を防止するために、スポットサイズ検出を行う受光部１０１、１０２の分割領域を図３に示す３分割から、図４に示す受光部１０１’、１０２’のように５分割にしてもよい。すなわち、各受光部１０１’、１０２’の５分割したうちの最も外側に位置する２つの分割領域（ｎ、ｏ、ｐ、ｑ）を、デフォーカスした位置でのフォーカスエラー信号のオフセット量をキャンセルするための領域として用いることにより、デフォーカスした位置でフォーカスエラー信号が急速に略０に収束するようにすることができる。
また、プッシュプル検出を行う際に、光スポットの分割を３分割にして、ランド・グルーブ媒体において、信号歪に影響するスポット中央部を除去するようにしてもよい。
図４に示す受光部１０３’、１０４’、１０５’は、このような処理を実現するための分割領域の例を示している。各受光部１０３’、１０４’、１０５’において、中央の分割領域ｒ、ｓ、ｔによる受光信号をトラッキングエラー信号演算に用いないことで容易に実現可能である。
図４に示すような光検出素子１０’を設けた場合の各信号は、光検出素子上の各受光領域の出力値をａ〜ｔとすると、例えば次の式によって検出される。
フォーカスエラー信号＝（ａ＋ｃ−ｂ−ｎ−ｏ）−（ｄ＋ｆ−ｅ−ｐ−ｑ）
トラッキングエラー信号＝（ｊ−ｋ）−Ｋ×｛（ｈ−ｉ）＋（ｌ−ｍ）｝
なお、ここでＫは係数である。
ＲＦ信号＝ｊ＋ｋ＋ｓ
【００３４】
図８は、本発明の実施の形態による光ヘッドの他の例（第２実施例）を示す構成図である。
この実施例は、アナモルフィックプリズムを用いて「ビーム整形」を行うタイプの光ヘッドの例を示している。
光記録媒体記録再生装置、特に「ＣＤ−Ｒ／ＲＷ」「ＤＶＤ−Ｒ」「ＤＶＤ−ＲＡＭ」「ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ」「ＤＶＤ＋ＲＷ」「ＤＶＲ−ＢＬＵＥ」等の記録再生型の光記録媒体記録再生装置の場合、ディスクＤ上に集光したスポットの形状によって、記録特性が変化してしまう。
通常、この種のシステムに用いられる光源としては、半導体レーザがよく用いられており、半導体レーザの場合、その出射ビームの発散角が、構造上、接合面に平行な方向（θ//方向）で半値全幅１０度程度、接合面に垂直な方向（θ⊥方向）で半値全幅２０〜３０度程度となっており（この発散角の違いθ⊥／θ//をアスペクト比という）、いわゆるアナモルフィックプリズム等を用いて、入射光束に対する出射光束の倍率を光束断面の特定方向で変化（すなわち圧縮または伸張）させて出射し（「ビーム整形」）、光強度分布に、方向による不均一があまり大きく生じないようにして用いている。
【００３５】
次に、図８における光ヘッド２の光路を簡単に説明する。
まず、半導体レーザ６１を出射した光は、往路コリメータレンズ６２によって平行光に変換され、アナモルフィックプリズム６３に入射する。ここでは、本出願人が、特願Ｐ２０００−１２３７２３号において提案している直進型のアナモルフィックプリズムを用いている。
このアナモルフィックプリズム６３によって、θ//方向に対応した方向の光束の断面が拡大され、光束内における光強度分布の不均一性が補正される。
光強度分布を補正された光束は、半波長板６４によって、偏光方向を回転変換された後、光回折素子６５によって、トラッキングエラー検出及び、ランド・グルーブ判別に用いられる３ビームに分離され、偏光ビームスプリッタプリズム６６の偏光ビームスプリッタ面６６ａ（Ｐ偏光は透過、Ｓ偏光は反射となされている）をＰ偏光として透過し、１／４波長板６８によって円偏光になり、光ヘッド２の薄型化のために立上げミラー６９によって、進行方向を９０度変換され、対物レンズ７０に入射する。
ここで、回折格子は、本出願人が特願平１１−３７５３３９号において提案している、ランド・グルーブ判別信号（ＣＴＳ信号）を用いるために、サイドスポットにわずかにデフォーカスを与えるようになされている。
そして、対物レンズ７０によって光ディスクＤの信号記録面上に集光され、信号の記録再生が行われる。
【００３６】
光ディスクＤから反射されて戻ってきた光ビームは再び対物レンズ７０によって平行光に変換され、立上げミラー６９によって光路を９０度変換され、１／４波長板６８に入射する。１／４波長板６８によって、往路に対して、９０度偏光方向を変換され、偏光ビームスプリッタプリズム６６の偏光ビームスプリッタ面６６ａをＳ偏光として反射した後、全反射面６６ｂを全反射し、復路コリメータレンズ７１に入射される。そして、この復路コリメータレンズ７１によって、収束光に変換された後、ホログラム素子７２に入射する。
その後、第１実施例と同様に、このホログラム素子７２によって、フォーカスエラー信号をスポットサイズ法によって検出するための±１次光と、ＲＦ信号検出及びトラッキングエラー信号検出を行うための０次光とに分離される。
【００３７】
この分離された各光束は、そのうちの０次光を用いて差動プッシュプル法によりトラッキングエラー信号を得られるように、シリンドリカルレンズ７３を透過することによってディスクＤ上のトラック方向を横断する方向（Ｒａｄｉａｌ方向）に対応する方向についてのみ、合焦位置が延長され、光検出素子７４によって受光される。
そして、この光検出素子７４で受光された光信号をもとに、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、ランド・グルーブ判別信号等のサーボ信号、及びＲＦ信号が生成され、情報の再生、及びディスク上の光スポットの制御が行われる。
【００３８】
図９は、本例における光検出素子７４上のスポットと受光部との関係を示す平面図である。
ここで、図９（Ａ）（Ｂ）は、ホログラム素子７２の設計の異なる２つの場合について示したものである。
図９（Ａ）は、第１実施例の場合と同様に、ホログラム素子７２によって０次光と±１次光の合焦位置を全体的に制御しているため、その後、シリンドリカルレンズ７３によってＲａｄｉａｌ方向の合焦位置シフトが起きると、±１次光の一方のスポットはＲａｄｉａｌ方向に拡大され、もう一方のスポットはＲａｄｉａｌ方向に縮小される。
このようなスポットの状態であっても、Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ方向については±１次光の各スポットが共通のサイズを有することから、スポットサイズの検出については支障のないものである。
【００３９】
しかしながら、このように±１次光の一方のスポットがＲａｄｉａｌ方向に拡大される構成では、例えば０次光のスポットをＲａｄｉａｌ方向に十分大きく取ろうとした場合に、±１次光の一方のスポットがＲａｄｉａｌ方向に大きくなり過ぎ、受光部の配置スペースを大きくすることが必要となって光検出素子の大型化を招いたり、反対に、±１次光の一方のスポットのＲａｄｉａｌ方向への拡大を抑制しようとすると、０次光のスポットをＲａｄｉａｌ方向に十分大きく取れなくなり、トラッキングエラーの検出が困難になるといった不具合が生じる恐れがある。
【００４０】
そこで、これらの事項を改善すべく、±１次光の各スポットのＲａｄｉａｌ方向の非対称性を除去したものが、図９（Ｂ）に示す構成である。
この図９（Ｂ）に示す構成では、ホログラム素子７２によって、スポットサイズ検出を行う方向（Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ方向）にのみ、±１次光の合焦位置をシフトさせる設計となっている。そのため、０次光、±１次光の３つのスポットのＲａｄｉａｌ方向の合焦位置はほぼ同等に保たれる。
従って、シリンドリカルレンズ７３によってＲａｄｉａｌ方向の合焦位置をずらしても、±１次光のスポット形状の非対称が起きない。
【００４１】
図１０は、このようなホログラム素子を用いた場合の各スポット光の具体例を示す説明図であり、図１０（Ａ）はＲａｄｉａｌ方向のスポット光の状態を示し、図１０（Ｂ）はＴａｎｇｅｎｔｉａｌ方向のスポット光の状態を示している。また、図１０（Ｃ）は光検出素子における各受光部とスポットとの関係を示している。
なお、図１０に示すホログラム素子（Ｃｙｌ−ＨＯＥ）１１１は、シリンドリカルレンズ（Ｃｙｌ−Ｌｅｎｓ）１１０の平面に一体に設けられた場合の例である。
図１０（Ａ）に示すように、Ｒａｄｉａｌ方向については、各スポット光にシリンドリカルレンズ１１０による合焦位置のシフトだけが作用し、各スポット径はほぼ同等になる。すなわち、ホログラム素子１１１の作用（ＨＯＥパワー）は働かない。
【００４２】
一方、図１０（Ｂ）に示すように、Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ方向については、ホログラム素子１１１の作用（ＨＯＥパワー）によって各スポット光の合焦位置が個別にシフトされ、０次光の合焦位置は光検出素子の受光面にほぼ一致する。また、±１次光の合焦位置は一方が延長され、他方が短縮されることにより、互いに同等のスポット径に拡大された状態で光検出素子に受光される。
なお、図１０（Ｂ）は、０次光の両側に±１次光を示しているが、これは説明のためであり、実際には０次光と±１次光の各スポットは、Ｒａｄｉａｌ方向に１列に配置されているため、図１０（Ｂ）の紙面方向に重なり合っているものである。
以上のような構成により、限られた受光面積内で、プッシュプル検出を行う方向（Ｒａｄｉａｌ方向）の０次光のスポット径の大きさを、より大きくすることが可能となり、デフォーカスによるスポット径の変化や受光部に対するスポットの環境変化等による位置ずれ等に対し、検出精度の低下による特性劣化も緩和することが可能となる。
【００４３】
図１１（Ａ）（Ｂ）は、図９（Ａ）（Ｂ）に対応するホログラム素子のパターン例を示す説明図である。
この図から分るように、図９（Ａ）に対応するホログラムパターンＰ１（図１１（Ａ））は、Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ方向だけでなくＲａｄｉａｌ方向にもパワーを持つために、Ｒａｄｉａｌ方向の光束透過位置によって特性が変化する。それに対して、図９（Ｂ）に対応するホログラムパターンＰ２（図１１（Ｂ））は、Ｒａｄｉａｌ方向にパワーを持たないために、Ｒａｄｉａｌ方向に同じパターンの繰り返しになっている。従って、光束透過位置が変化しても、常に特性が一定に保たれる。
なお、図９（Ｂ）の構成では、上述した効果に加えて、±１次光のスポット形状が対称であるために、スポット間隔をより小さくすることができ、ホログラム素子の格子間隔をより大きくできるというメリットがある。
【００４４】
本例の光検出素子７４における各信号は、光検出素子７４上の各受光領域の出力値をａ〜ｔとすると、例えば次の式によって検出される。
フォーカスエラー信号＝（ａ＋ｃ−ｂ−ｎ−ｏ）−（ｄ＋ｆ−ｅ−ｐ−ｑ）
トラッキングエラー信号＝（ｊ−ｋ）−Ｋ×｛（ｈ−ｉ）＋（ｌ−ｍ）｝
なお、ここでＫは係数である。
ランド・グルーブ判別信号＝｛（ｈ＋ｉ）−ｒ｝−｛（ｌ＋ｍ）−ｔ｝
ＲＦ信号＝ｊ＋ｋ＋ｓ
これにより、第１実施例と同様に、部品点数の削減、光検出素子の調整工程の簡略化によって、部品コスト、生産コストともに低減が可能になるとともに、光ヘッドの小型化も可能となる。
【００４５】
図１２は、本発明の実施の形態による光ヘッドのさらに他の例（第３実施例）を示す構成図である。
この実施例では、往復路ともに、アナモルフィックプリズムを透過するようにして構成されるタイプの光ヘッドの例を示している。
次に、図１２における光ヘッド３の光路を簡単に説明する。
まず、半導体レーザ６１を出射した光は、往路コリメータレンズ６２によって、平行光に変換され、光回折素子６５によってトラッキングエラー検出、及びランド・グルーブ判別に用いられる３ビームに分離され、偏光ビームスプリッタプリズム７５の入射側に固定された半波長板７５ｃによって、偏光方向を回転変換された後、偏光ビームスプリッタプリズム７５の偏光ビームスプリッタ面７５ａ（Ｐ偏光は透過、Ｓ偏光は反射となされている）をＰ偏光として透過し、アナモルフィックプリズム７６に入射する。
【００４６】
アナモルフィックプリズム７６により、θ‖方向に対応した方向の光束の断面が拡大され、光束内における光強度分布の不均一性が補正されるとともに、θ‖方向とθ⊥方向とでの倍率差が発生される。
この光強度分布を補正された光束は、「ＤＶＲ−ＢＬＵＥ」等の高ＮＡな系において、ディスク基板厚誤差等により発生する球面収差補正用の液晶素子７７によって最適な球面収差状態になされた後、１／４波長板６８によって円偏光になり、光ヘッド１の薄型化のために立ち上げミラー６９によって進行方向を９０度変換され、対物レンズ７０に入射する。そして、この対物レンズ７０によって光ディスクＤの信号記録面上に集光され、信号の記録再生が行われる。
【００４７】
光ディスクＤから反射されて戻ってきた光ビームは、再び対物レンズ７０によって平行光に変換され、立上げミラー６９によって光路を９０度変換され、１／４波長板６８に入射する。１／４波長板６８によって、往路に対して９０度偏光方向を変換され、液晶素子７７をそのまま透過した後、再びアナモルフィックプリズム７６を透過し、偏光ビームスプリッタプリズム７５の偏向ビームスプリッタ面７５ａをＳ偏光として反射した後、全反射面７５ｂを全反射し、復路コリメータレンズ７１に入射される。そして、この復路コリメータレンズ７１によって収束光に変換された後、ホログラム素子７２に入射する。
その後、ホログラム素子７２によって、フォーカスエラー信号をスポットサイズ法によって検出するために、Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ方向にのみ合焦位置をシフトされた±１次光と、ＲＦ信号検出及びトラッキングエラー信号、ランド・グルーブ判別信号検出を行うための０次光とに分離される。
【００４８】
この分離された光束は、シリンドリカルレンズ付き光検出素子７８のシリンドリカルレンズにより、ホログラム素子で分離された０次光を用いて差動プッシュプル法によりトラッキングエラー信号を得られるように、ディスク上のトラック方向を横断する方向（Ｒａｄｉａｌ方向）に対応する方向のみ合焦位置を延長され、光検出素子７４によって受光される。
受光された光信号をもとに、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、ランド・グルーブ判別信号等のサーボ信号、及び、ＲＦ信号が生成され、情報の再生、及び、ディスク上の光スポットの制御が行われる。
図１３は、本例の光検出素子上におけるスポットと受光部との関係を示す説明図である。
【００４９】
このような構成の光検出素子７４における各信号は、光検出素子７４上の各受光領域の出力値をａ〜ｔとすると、例えば次の式によって検出される。
フォーカスエラー信号＝（ａ＋ｃ−ｂ−ｎ−ｏ）−（ｄ＋ｆ−ｅ−ｐ−ｑ）
トラッキングエラー信号＝（ｊ−ｋ）−Ｋ×｛（ｈ−ｉ）＋（ｌ−ｍ）｝
なお、ここでＫは係数である。
ランド・グルーブ判別信号＝｛（ｈ＋ｉ）−ｒ｝−｛（ｌ＋ｍ）−ｔ｝
ＲＦ信号＝ｊ＋ｋ＋ｓ
【００５０】
ところで、本例の場合、アナモルフィックプリズムを往復で透過することによって、ディスク上の集光点から光検出素子までの間の倍率が、アナモルフィックプリズムによる倍率変換がある方向とない方向とで異なることになる。
一方、本実施の形態においては、フォーカスエラーを検出する方向（方向１）とトラッキングエラー／ランド・グルーブ判別信号を検出する方向（方向２）とが直交するようになされている。すなわち、方向１をＴａｎｇｅｎｔｉａｌ方向、方向２をＲａｄｉａｌ方向としている。
そこで、本例においては、アナモルフィックプリズム（倍率βＡ）による倍率変換方向を、方向１に対応する倍率をβ１、方向２に対応する倍率をβ２としたときに、
β１ ＝ βＡ × β２
となるように配置している。
【００５１】
次に、このような倍率変換方向の配置による効果について説明する。
まず、前提として、対物レンズの開口数をＮＡ、フォーカス引き込み範囲をＳｐｐ、方向１のスポット径をΦ１、方向２のスポット径をΦ２、デフォーカス量をΔＤｅｆとする。
ここで、上述のようにアナモルフィックプリズムの倍率変換方向をβ１＝βＡ×β２とした場合、デフォーカス量ΔＤｅｆに対する合焦位置シフト量は、
方向１ ； Δ１≒ΔＤｅｆ×２×（βＡ×β２）2
方向２ ； Δ２≒ΔＤｅｆ×２×β２2
となる。
また、合焦時のスポット径Φ１は、
Φ１ ≒ （Ｓｐｐ／２）×２×（βＡ×β２）2 ×｛（２・ＮＡ）／（βＡ×β２）｝
＝ ２・ＮＡ・Ｓｐｐ・（βＡ×β２） ……式（１）
となる。
【００５２】
次に、ΔＤｅｆのデフォーカスが発生した場合のスポット径Φ２の変化量ΔΦ２は、
ΔΦ２ ≒ ΔＤｅｆ×２×β２2 ×（２・ＮＡ）／β２
＝ ４・ＮＡ・β２・ΔＤｅｆ ……式（２）
次に、上述の式（１）において、フォーカス引き込み範囲Ｓｐｐを固定し、スポット径Φ１（合焦時）を固定したとすると、
Φ１ ≒ ２・ＮＡ・Ｓｐｐ・（βＡ×β２）＝ Ｃｏｎｓ（定数）
となるので、
β２ ∝ １／βＡ
となる。
【００５３】
したがって、デフォーカスΔＤｅｆに対するスポット径Φ２の変化量は、
ΔΦ２／ΔＤｅｆ ≒ ４・ＮＡ・β２ ∝ １／βＡ ……式（３）
となり、アナモルフィックプリズムの倍率βＡに反比例する（なお、アナモルフィックプリズムの倍率方向をＲａｄｉａｌ方向にしたときには、βＡを１／βＡで置換すればよい）。
この結果、アナモルフィックプリズムの倍率方向をＴａｎｇｅｎｔｉａｌ方向とすれば、デフォーカスに対するスポット径Φ２の変化を小さくすることができる。
【００５４】
以上のように、フォーカスエラーを検出する方向（方向１）とトラッキングエラー／ランド・グルーブ判別信号を検出する方向（方向２）とが直交、すなわち、方向１をＴａｎｇｅｎｔｉａｌ方向、方向２をＲａｄｉａｌ方向にし、アナモルフィックプリズム（倍率βＡ）による倍率変換方向を、方向１に対応する倍率をβ１、方向２に対応する倍率をβ２としたときに、
β１ ＝ βＡ × β２
となるように配置することによって、デフォーカスによるトラッキングエラー／ランド・グルーブ判別信号を検出する方向（方向２）のスポット径変化を小さくすることができ、デフォーカスによるトラッキングエラー／ランド・グルーブ判別信号の特性変化を抑制することができる。
また、方向２に直交する方向に、トラッキングエラー／ランド・グルーブ判別信号を検出するための３つのスポットが配置されることになるが、それらのスポットを光検出素子上で分離する場合に、光ディスク上での分離の何倍分離するかを決定するのは方向１の倍率β１であり、ディスク上でのスポット分離を一定とすると、光検出素子上でより大きな分離を確保することができ、設計の自由度が増すという効果を得ることができる。
【００５５】
図１４は、本発明の実施の形態による光ヘッドのさらに他の例（第４実施例）を示す構成図である。
この実施例では、光の往復路でコリメータレンズも共通化し、アナモルフィックプリズムと立上げミラーとを一体化させている。また、４０５ｎｍ帯の短波長光源を用いる場合の色収差の発生を考えて、色収差補正レンズを設けてある。
次に、図１４における光ヘッド４の光路を簡単に説明する。
まず、半導体レーザ６１を出射した光は、カップリングレンズ７９によって偏光ビームスプリッタプリズム８０、コリメータ８１に入射するＮＡを小さく変換され、光回折素子６５によってトラッキングエラー検出、及びランド・グルーブ判別に用いられる３ビームに分離され、偏光ビームスプリッタプリズム８０の入射側に固定された半波長板によって偏光方向を回転変換された後、偏光ビームスプリッタ面をＰ偏光として透過し、コリメータ８１によって平行光に変換され、アナモミラー８２に入射する。
【００５６】
アナモミラー８２によって、θ//方向に対応した方向の光束の断面が拡大され、光束内における光強度分布の不均一性が補正されるとともに、θ//方向とθ⊥方向とでの倍率差が発生される。
光強度分布を補正された光束は、「ＤＶＲ−ＢＬＵＥ」等の高ＮＡな系において、ディスク基板厚誤差等により発生する球面収差補正用の液晶素子７７によって最適な球面収差状態になされた後、１／４波長板６８によって円偏光になり、色収差補正レンズ８３によって最適な色収差を付加され、対物レンズ７０に入射する。
そして、この対物レンズ７０によって光ディスクＤの信号記録面上に集光され、信号の記録再生が行われる。
【００５７】
光ディスクＤから反射されて戻ってきた光ビームは、再び対物レンズ７０によって平行光に変換され、色収差補正レンズ８３を透過し、１／４波長板６８に入射する。
この１／４波長板６８によって、往路に対して９０度偏光方向を変換され、液晶素子７７をそのまま透過した後、再びアナモミラー８２で反射され、コリメータ８１によって収束光に変換された後、偏光ビームスプリッタプリズム６６の偏向ビームスプリッタ面をＳ偏光として反射した後、ホログラム素子７２に入射する。
その後、ホログラム素子７２によって、フォーカスエラー信号をスポットサイズ法によって検出するために、Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ方向のみ合焦位置をシフトされた±１次光と、ＲＦ信号検出、トラッキングエラー信号、及びランド・グルーブ判別信号検出を行うための０次光とに分離される。
【００５８】
そして、この分離された光束は、シリンドリカルレンズ付き光検出素子７８のシリンドリカルレンズにより、ホログラム素子による０次光を用いて差動プッシュプル法によりトラッキングエラー信号を得られるように、ディスクＤ上のトラック方向を横断する方向（Ｒａｄｉａｌ方向）に対応する方向のみ合焦位置を延長され、光検出素子７４によって受光される。
光検出素子７４では、この受光された光信号をもとに、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、ランド・グルーブ判別信号等のサーボ信号、及びＲＦ信号が生成され、情報の再生、及びディスク上の光スポットの制御が行われる。光検出素子７４上におけるスポットと受光部との関係は、図１３で説明した例と同様である。以上のような構成により、上述した第１、第２、第３実施例に対して、さらに部品点数の削減、光ヘッドの小型化が可能となる。
【００５９】
次に、本発明による受発光素子の参考例として、受発光素子を用いる集積光学系について説明する。
まずはじめに、光磁気信号検出のために光学系が複雑になり、光学系の集積化がより難しい光磁気記録媒体用の光ヘッドを参考例として説明する。なお、以下に説明する光ヘッドは、特にＭｉｎｉＤｉｓｃ等のフォーマットに好適なものである。
図５は、本参考例による受発光素子を組み込んだ光ヘッドの一例を示す斜視図である。
また、図６及び図７は、本参考例による受発光素子を比較説明するための構成図である。図６は、本参考例によるスポット形状の補正を行わない場合の例を示し、図７は本参考例によるスポット形状の補正を行った場合について示している。これらを対比しながら、ビーム形状補正の効果について説明する。
【００６０】
図５において、光ヘッド４１は、光源と光検出素子と光学部品を複合、集積化した受発光素子４２または４５と、この受発光素子４２または４５から出射された光ビームを反射するミラー４３と、ミラー４３によって反射された受発光素子４２または４５からの光ビームを集光して、図示しない光磁気ディスクの信号記録面上に照射させるとともに、光磁気ディスクの信号記録面にて反射した戻り光を受発光素子４２または４５に導入する有限倍率対物レンズ４４から構成されている。
対物レンズ４４は、図示しないレンズ支持部材によって光磁気ディスクの径方向及び光磁気ディスクに接離する方向の２軸方向に移動可能に支持されている。この対物レンズ４４は、受発光素子４２または４５により受光され、信号処理回路により生成された制御信号に基づいて、フォーカス・トラッキングサーボ機構がレンズ支持部材を移動させることにより、光磁気ディスクの径方向または光磁気ディスクに接離する方向に移動される。
そして、対物レンズ４４は、受発光素子４２または４５から出射される光ビームが光磁気ディスクの信号記録面上で常に焦点が合うように、この光ビームを集光するとともに、この集光された光ビームを光磁気ディスクのトラックに追従させる。
【００６１】
図６に示す受発光素子４２は、パッケージ５５の内面に光源５１及び光検出素子５４が個別に所定の位置にマウントされている。光検出素子４２上には、図６（Ｂ）に示すように分割された受光部群が設けられている。
また、パッケージ５５の上面には、光学部品を複合化した複合レンズ５２、複合プリズム５３がそれぞれ接着によって接合されている。
【００６２】
次に、この受発光素子４２における光路について説明する。
この受発光素子４２では、まず光源５１から出射される光ビームが複合レンズ５２に入射される。複合レンズ５２の光源５１側に設けられたグレーディング５２ａで、トラッキングエラーを３ビーム法によって検出するための３つの光束に分離される。
分離された光ビームは、複合レンズ５２の上面に設けられたカップリングレンズ５２ｂによって光学系の倍率を変換され、複合プリズム５３に入射される。複合プリズム５３の偏光ビームスプリッタ膜５３ａを透過した光ビームは、図５に示したミラー４３、有限倍率対物レンズ４４を介して光磁気ディスク上の信号記録面に集光される。
【００６３】
光磁気ディスク上の信号記録面によって反射された光ビームは、再び対物レンズ４４、ミラー４３を経て受発光素子４２の複合プリズム５３に入射される。
そして、複合プリズム５３の偏光ビームスプリッタ膜５３ａによって往路と分離され、反射された光ビームは、半波長板５３ｂ（例えば本出願人が特開平８−１５２５２０号にて提案した半波長板）によって偏光方向を４５度変換され、偏光完全分離膜５３ｃに入射される。
この偏光完全分離膜５３ｃは、Ｐ偏光を略全光量透過し、Ｓ偏光を略全光量反射するようになされた光学薄膜である。
この偏光完全分離膜５３ｃによって、光磁気信号を差動検波（この場合、偏光完全分離膜５３ｃの透過光と反射光の強度の差によって検出する）によって得るための偏光分離が行われる。
【００６４】
偏光完全分離膜５３ｃを反射した光ビームは、複合レンズ５２上に設けられたナイフエッジ５２ｃによって半円状の２光束に分離され、光検出素子５４上の受光部５４１、５４２、５４３（受光領域ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ）によって受光される。ここで、フーコー／ナイフエッジ法によるフォーカスエラー信号検出、及び、３ビーム法によるトラッキングエラー信号検出が行われる。
偏光完全分離膜５３ｃを透過した光ビームは、高反射膜５３ｄによって略全光量反射された後、複合レンズ５２上の凹レンズ５２ｄにより、光検出素子５４上で３つのスポットが分離されるように光路長が調整され、光検出素子５４上の受光部５４４、５４５、５４６（受光領域ｆ、ｇ、ｈ、ｉ）によって受光される。
このような構成の光検出素子５４における各信号は、光検出素子５４上の各受光領域の出力値をａ〜ｉとすると、例えば次の式によって検出される。
フォーカスエラー信号＝ａ−ｂ （フーコー／ナイフエッジ法）
トラッキングエラー信号＝（ｄ＋ｈ）−（ｅ＋ｉ） （３ビーム法）
アドレス信号＝ｆ−ｇ （プッシュプル法）
ＲＦ信号＝（ａ＋ｂ＋ｃ）−（ｆ＋ｇ） （差動検波）
【００６５】
一般に、集積光学系においては、ディスクリート光学系とは異なり、各光学部品間の位置調整を大幅に簡素化している。
この構成においても、光学系の調整はフォーカスエラー信号が正しく得られるように、スポットが分割受光領域ａ、ｂの分割線上に配置されるように調整を行うのみであり、それ以外は、各構成部品の加工精度、マウント精度によって精度を保証することになる。
従って、複合プリズム５３の各面間の距離の加工誤差、光源５１と光検出素子５４とのマウント位置の誤差などが大きくなってしまうと、トラックのウォブリングによって記録されたアドレス信号やクロック信号を検出するためのプッシュプル信号を得ることを目的として分割された、分割受光領域ｆ、ｇ上のスポットが受光領域ｆまたはｇのいずれかに大きくずれてしまい、良好なプッシュプル信号が得られなくなってしまう。
【００６６】
例えば、ディスク上における３スポットのメインスポットとサイドスポットとの距離を１５μｍとし、ディスク側と、光検出素子５４の分割受光領域ｆ、ｇ側との間の光学系倍率を５倍とすると、受光領域ｆ、ｇ、ｈ、ｉの位置におけるメインスポットとサイドスポットとの距離は７５μｍとなる。
この３スポットが正しく分離できるためには、それぞれのスポット径は、５０μｍ程度となる。これに対して、複合プリズムの加工精度による、偏光ビームスプリッタ膜５３ａと高反射膜５３d との間の距離の加工誤差が１５μｍ、光源５１と光検出素子５４とのマウント位置誤差が１０μｍあった場合には、最悪の場合、受光部ｆまたはｇのいずれかに完全にスポットがずれて受光されることになってしまう。
その結果、この程度のわずかな加工誤差であっても、良好なプッシュプル信号が得られなくなってしまう。一方で、このスポットずれを防ぐことを目的として、スポット径を拡大していくと、３つのスポットが重なってしまい、やはり良好な信号検出は困難となる。
【００６７】
これに対して、図７に示した受発光素子４５の場合には、上述した本参考例による手法を用いてスポット形状の補正を行なったことにより、この問題は解消される。
図７に示した受発光素子４５は、図６に示した受発光素子４２に対して、凹レンズ５２ｄを有する複合レンズ５２を、トーリックレンズ（アナモルフィックレンズ）６２ｄを有する複合レンズ６２に置換した以外は、同様な構成になっている。
トーリックレンズ６２ｄは、紙面横方向と、紙面法線方向とで曲率の異なるレンズであり、図７（Ｂ）に受光部パターンとスポットの関係を示すように、受光部ｆ、ｇ、ｈ、ｉ上において、３スポットを分離する方向にはほぼ合焦するように、紙面横方向の曲率を定め、プッシュプル信号を検出するために受光部ｆ、ｇを分離した方向のスポット径は充分大きくなるように紙面法線方向の曲率を定められている。
これにより、例えばプッシュプル検出方向のスポット径が２００μｍとなるように曲率を定めれば、上述したような２５μｍ程度のスポット位置ずれがおきても、プッシュプル信号検出は良好に行うことができる。
この結果、光磁気ディスク用の受発光素子が実現され、光磁気ヘッドの大幅な小型化、薄型化、部品点数削減、低コスト化、高信頼性化が可能となる。
【００６８】
次に、上述した第２〜第４実施例と同様に、特に「ＣＤ−Ｒ／ＲＷ」「ＤＶＤ−Ｒ］「ＤＶＤ−ＲＡＭ］「ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ」「ＤＶＤ＋ＲＷ」「ＤＶＲ−ＢＬＵＥ」等の記録再生型の光記録媒体記録再生装置に対して好適な光ヘッドを受発光素子を用いて実現する場合の実施例について説明する。
図１５は、本発明の実施の形態による受発光素子を用いた光ヘッドの一例（第５実施例）を示す構成図である。図１５において、光ヘッド５は、光源と光検出素子と光学部品を複合、集積化した受発光素子１２０または１３０と、この受発光素子１２０または１３０から出射された光ビームを最適な状態で光ディスクＤ上に集光するための他の部品とからなる。
すなわち、図１５の受発光素子は、図１４の破線部内を複合、集積化したものと考えられる。
【００６９】
図１６は、本実施の形態における受発光素子の一例（第６実施例）を示す構成図である。
次に、この受発光素子１２０の光路を簡単に説明する。
まず、光源１２１を出射した光は、ミラープリズム１２２によって光路を折り曲げられ、基板１２３上のアパーチャを通過し、半波長板１２４によって偏光方向を回転され、複合レンズ１２５に入射する。
そして、複合レンズ１２５上の光回折素子１２５ａによって、トラッキングエラー検出、及びランド・グルーブ判別に用いられる３ビームに分離され、複合レンズ上のカップリングレンズ１２５ｂによって、複合プリズム１２６、コリメータ８１に入射するＮＡを小さく変換され、複合レンズ１２６の偏光ビームスプリッタ膜１２６ａ（Ｐ偏光は透過、Ｓ偏光は反射となされている）をＰ偏光として透過し、コリメータ８１へと向かう。
【００７０】
光ディスクから反射されて戻ってきた光ビームは再びコリメータ８１によって収束光に変換された後、複合プリズム１２６の偏光ビームスプリッタ膜１２６ａをＳ偏光として反射し、ハーフミラー１２６b によって、一部は反射、一部は透過光に分離される。
反射した光は、複合レンズ上のシリンドリカルレンズ１２５ｃにより、ディスク上のトラック方向を横断する方向（Ｒａｄｉａｌ方向）に対応する方向のみ合焦位置を延長され、さらに複合レンズ１２５上のホログラム素子１２５ｄにより、フォーカスエラー信号をスポットサイズ法によって検出するために、Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ方向のみ合焦位置をシフトされた±１次光と、ＲＦ信号検出及びトラッキングエラー信号、ランド・グルーブ判別信号検出を行うための０次光とに分離され、光検出素子１２７によって受光される。
ハーフミラー１２６ｂを透過した光は、斜入射半波長板１２６ｃによって、偏光方向を回転されたのち、偏光ビームスプリッタ膜１２６ｄ（Ｐ偏光は透過、Ｓ偏光は反射となされている）によって、反射光と透過光に分離され、透過光は、さらに全反射面１２６ｅによって全反射される。そして、反射光と透過光は、ともに、複合レンズ上の凹レンズ１２５ｅによってスポット径を調整され、光検出素子１２７によって受光される。
【００７１】
このようにして受光された光信号をもとに、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、ランド・グルーブ判別信号等のサーボ信号、及びＲＦ信号が生成され、情報の再生、及びディスク上の光スポットの制御が行われる。光検出素子上におけるスポットと受光部との関係を図１６（Ｂ）（Ｃ）に示している。
このような構成の光検出素子１２０における各信号は以下のようになる。
まず、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、ランド・グルーブ判別信号は、図１６（Ｂ）に示すような受光部１２７Ａ、１２７Ｂ、１２７Ｃ、１２７Ｄ、１２７Ｅにより、上述した第２〜第４実施例の場合と同様の式によって検出される。
また、図１６（Ｃ）に示すＲＦ信号の検出用受光部１２７Ｆの出力をＲＦとすると、ＲＦ信号は、ＲＦ信号＝ＲＦの式で検出できる。
さらに、図１６（Ｃ）に示すＤＰＤ法によるトラッキング信号の検出用受光部１２７Ｇの４分割受光領域の出力をｕ、ｖ、ｘ、ｗとすると、ＤＰＤ信号は、
ＤＰＤ信号＝（ｕ＋ｗ）と（ｖ＋ｘ）の位相差信号
の式で検出できる。
これにより、ＲＦ信号が単独のフォトディテクタ（ＰＤ）から生成可能となり、ＲＦ信号の低ノイズ化、広帯域化が可能となる。また、ＤＰＤ信号の検出が可能となる。
【００７２】
図１７は、本実施の形態における受発光素子の他の例（第７実施例）を示す構成図である。
次に、この受発光素子１３０の光路を簡単に説明する。
まず、光源１３１を出射した光は、ミラープリズム１３２によって光路を折り曲げられ、基板１３３上のアパーチャを通過し、半波長板１３４によって偏光方向を回転され、複合レンズ１３５に入射する。
そして、この複合レンズ１３５上の光回折素子１３５ａによって、トラッキングエラー検出、及びランド・グルーブ判別に用いられる３ビームに分離され、複合レンズ上のカップリングレンズ１３５ｂによって、複合プリズム１３６、コリメータ８１に入射するＮＡを小さく変換され、複合レンズ１３６の偏光ビームスプリッタ膜１３６ａ（Ｐ偏光は透過、Ｓ偏光は反射となされている）をＰ偏光として透過し、コリメータ８１へと向かう。
【００７３】
光ディスクから反射されて戻ってきた光ビームは再びコリメータ８１によって収束光に変換された後、複合プリズム１３６の偏光ビームスプリッタ膜１３６ａをＳ偏光として反射し、ハーフミラー１３６ｂによって一部は反射、一部は透過光に分離される。
反射した光は、複合レンズ上のシリンドリカルレンズ１３５ｃによってディスク上のトラック方向を横断する方向（Ｒａｄｉａｌ方向）に対応する方向にのみ合焦位置を延長され、複合レンズ１３５上のホログラム素子１３５ｄによってフォーカスエラー信号をスポットサイズ法によって検出するために、Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ方向にのみ合焦位置をシフトされた±１次光と、ＲＦ信号検出、トラッキングエラー信号、及びランド・グルーブ判別信号検出を行うための０次光とに分離され、光検出素子１３７によって受光される。
ハーフミラー１３６ｂを透過した光は、全反射面１３６ｅによって全反射され、複合レンズ１３５上の凹レンズ１３５ｅによって合焦位置を調整され、分割型ホログラム素子１３５ｇによってＲＦ信号を検出するための０次光と、ＤＰＤ信号を検出するための±１次光とに分離され、光検出素子１３７によって集光される。
【００７４】
図１８は、分割型ホログラム素子１３５ｇの構成を示す斜視図である。
分割型ホログラム素子１３５ｇの各分割領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの透過光は、図示のように組み合わせで、ＲＦ信号の検出用受光部１３７ＦとＤＰＤ信号検出用の各受光部１３７Ｇ、１３７Ｈ、１３７Ｉ、１３７Ｊに受光する。
すなわち、受光部１３７Ｇには、分割型ホログラム素子１３５ｇの分割領域Ａ、Ｃを透過した−１次光が受光され、受光部１３７Ｈには、分割型ホログラム素子１３５ｇの分割領域Ｂ、Ｄを透過した−１次光が受光される。また、受光部１３７Ｉには、分割型ホログラム素子１３５ｇの分割領域Ｂ、Ｄを透過した＋１次光が受光され、受光部１３７Ｊには、分割型ホログラム素子１３５ｇの分割領域Ａ、Ｃを透過した＋１次光が受光される。
【００７５】
このような構成の光検出素子１３７における各信号は以下のようになる。
まず、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、ランド・グルーブ判別信号は、図１７（Ｂ）に示すような受光部１３７Ａ、１３７Ｂ、１３７Ｃ、１３７Ｄ、１３７Ｅにより、上述した第２〜第４実施例の場合と同様の式によって検出される。
また、図１７（Ｃ）に示すＲＦ信号の検出用受光部１３７Ｆの出力をＲＦとすると、ＲＦ信号は、ＲＦ信号＝ＲＦの式で検出できる。
さらに、図１７（Ｃ）に示すＤＰＤ法によるトラッキング信号の検出用受光部受光部１３７Ｇ、１３７Ｊの出力の和をＡＣ、受光部１３７Ｈ、１３７Ｉの出力の和をＢＤとすると、ＤＰＤ信号は、
ＤＰＤ信号＝出力ＡＣと出力ＢＤの位相差信号
の式で検出できる。
【００７６】
また、図１６の受発光素子とほぼ同等な構成によって、光磁気記録媒体に対応した受発光素子を実現することも可能である。
図１９は、この場合の光ヘッドの一例（第８実施例）を示す構成図である。
この場合は、ＲＦ、ＤＰＤ検出用の２つのスポットに分割していたのを、光磁気差動検出用の２つのスポット（ＲＦ−ＭＯ）に分割するような構成となるようにし、また、光磁気用に複合プリズム１３６’の膜特性を最適化するだけで、簡単に実現することが可能である。
なお、光検出素子１４０の受光部は、図１９（Ｂ）（Ｃ）に示すように、サーボ信号検出用の受光部１４０Ａ〜１４０Ｅは図１６、図１７の例と同様の構成であり、ＲＦ信号については上述した２つのスポット（ＲＦ−ＭＯ）を検出する受光部１４０Ｆ、１４０Ｇを有する構成となっている。
【００７７】
以上のように、本実施の形態によれば、ディスクリート光学系においてスポットサイズ法をとる場合でも、部品点数の削減、調整工数の削減、光ヘッドの小型化、低コスト化が実現可能となる。
また、集積光学系において、部品の製造精度、組立精度のばらつきによる、光検出素子上での受光部とスポットとの位置ずれがあった場合にも、プッシュプル信号に大きなオフセットを生じることなく、安定的な信号検出が可能となる。
その結果、構成部品に対する製造精度や、組立精度を必要以上に厳しくしなくても、スポットの分離や分割が容易な光学構成が実現され、それによって、小型、低コストで、特性の安定した光ヘッド、光記録媒体記録再生装置を提供することが可能となる。
【００７８】
また、フォーカスエラー検出方向に、そうでない方向より大きなパワーを持たせるようなホログラム素子を用いることにより、ホログラム素子の横ずれに強くなり、また、スポットサイズ検出用のスポット形状の対称性をよくすることで、ホログラム素子の格子ピッチを小さくでき、また、ＴＲＫ／ＣＴＳ信号検出方向のスポット径を大きくできることで、デフォーカスや、受光部とスポットとの位置ずれに対して特性劣化の少ない受発光素子や光ヘッドが実現できる。
また、往複路ともにアナモルフィックプリズム等の倍率差発生手段を透過するようにすることによって、デフォーカスによる、トラッキングエラー／ランド・グルーブ判別信号の特性変化を小さくすることが可能となるとともに、そのための３つのスポットの光検出素子上での分離をより大きくすることができ、設計の自由度が増すことができる。
【００７９】
なお、本発明は以上の実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種種の応用及び変形が考えられる。
例えば、スポット形状補正手段として、シリンドリカルレンズやトーリックレンズを用いているが、これ以外にも、同様の効果を有するホログラム等を用いても構わない。このような構成においても、上述した各構成例と同様の効果が実現されるものである。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の光ヘッドでは、光ビームを出射する光源と、光ビームを３本の光束に分割する光束分割素子と、移動可能に支持され、この３本の光束を光記録媒体に入射させる対物レンズと、対物レンズに入射するこの３本の光束と、光記録媒体によって反射された３本の光束とを分離する光分離手段と、を含む。
また、光記録媒体によって反射されて光分離手段によって分離された３本の光束を、それぞれ０次光、±１次光に分割し、かつ±１次光において、光記録媒体のトラックに沿った方向に対応する方向の合焦位置を変化させ、±１次光の光記録媒体のトラックに沿った方向に対応する方向のスポット径を、０次光の光記録媒体のトラックに沿った方向に対応する方向のスポット径よりも拡大する第１のスポット形状補正手段を含む。
また、０次光において、光記録媒体のトラックを横切る方向に対応する方向の合焦位置を変化させ、光記録媒体上のトラックに沿った方向に対応する方向のスポット径よりも、トラックを横切る方向に対応する方向のスポット径を拡大する第２のスポット形状補正手段と、第１のスポット形状補正手段及び第２のスポット形状補正手段によりスポット形状が補正された０次光と±１次光とを受光する光検出手段と、を含む。
このため、分岐プリズムが不要で、さらに光検出手段も１個で済み、部品点数が削減でき、光検出手段の調整工程も簡略化され、さらに小型化やコスト削減を達成できる。
したがって、例えばディスクリート光学系においてスポットサイズ法をとる場合でも、部品点数の削減、調整工数の削減、光ヘッドの小型化、低コスト化、特性の安定が実現可能となる。
【００８１】
また、本発明の受発光素子では、光ビームを出射する光源と、光ビームを３本の光束に分割する光束分割素子と、光記録媒体に入射するこの３本の光束と、光記録媒体によって反射されたこの３本の光束とを分離する光分離手段と、を含む。
また、光記録媒体によって反射されて光分離手段によって分離された３本の光束を、それぞれ０次光、±１次光に分割し、かつ±１次光において、光記録媒体のトラックに沿った方向に対応する方向の合焦位置を変化させ、±１次光の光記録媒体のトラックに沿った方向に対応する方向のスポット径を、０次光の光記録媒体のトラックに沿った方向に対応する方向のスポット径よりも拡大する第１のスポット形状補正手段を含む。
また、０次光において、光記録媒体のトラックを横切る方向に対応する方向の合焦位置を変化させ、光記録媒体上のトラックに沿った方向に対応する方向のスポット径よりも、トラックを横切る方向に対応する方向のスポット径を拡大する第２のスポット形状補正手段と、第１のスポット形状補正手段及び第２のスポット形状補正手段によりスポット形状が補正された０次光と±１次光とを受光する光検出手段と、を含む。
このため、部品点数が削減でき、光検出手段の調整工程も簡略化され、さらに小型化やコスト削減を達成できる。
また、部品の製造精度、組立精度のばらつきによる光検出素子上での受光部とスポットとの位置ずれがあった場合にも、プッシュプル信号に大きなオフセットを生じることなく、安定な信号検出が可能となる。このため、構成部品に対する製造精度や、組立精度を必要以上に厳しくしなくても、スポットの分離や分割が容易な光学構成が実現され、この結果、小型かつ低コストで、特性の安定した受発光素子を提供することが可能となる。
【００８２】
本発明の光記録媒体記録再生装置では、光記録媒体を回転駆動する駆動手段と、回転する光記録媒体に対して移動可能に支持された対物レンズを介して光を照射し、光記録媒体の信号記録面からの反射光ビームを対物レンズを介して光検出手段により検出する光ヘッドと、光検出手段からの検出信号に基づいて再生信号を生成する信号処理回路と、光検出手段からの検出信号に基づいて上記対物レンズを移動させるサーボ回路と、を有する。
そしてこの光ヘッドに、上述の光ヘッドを用いるものである。
このため、分岐プリズムが不要で、さらに光検出手段も１個で済み、部品点数が削減でき、光検出手段の調整工程も簡略化され、さらに小型化やコスト削減を達成できる。
したがって、例えばディスクリート光学系においてスポットサイズ法をとる場合でも、部品点数の削減、調整工数の削減、光ヘッドの小型化、低コスト化、特性の安定が実現可能となる。
【００８３】
また、本発明の別の光記録媒体記録再生装置では、光記録媒体を回転駆動する駆動手段と、回転する光記録媒体に対して移動可能に支持された対物レンズを介して光を照射し、光記録媒体の信号記録面からの反射光ビームを対物レンズを介して光検出手段により検出する光ヘッドと、光検出手段からの検出信号に基づいて再生信号を生成する信号処理回路と、光検出手段からの検出信号に基づいて上記対物レンズを移動させるサーボ回路とを有する。
そして、この光ヘッドに、上述の受発光素子を具備した光ヘッドを用いるものである。
このため、部品点数が削減でき、光検出手段の調整工程も簡略化され、さらに小型化やコスト削減を達成できる。
また、部品の製造精度、組立精度のばらつきによる光検出素子上での受光部とスポットとの位置ずれがあった場合にも、プッシュプル信号に大きなオフセットを生じることなく、安定な信号検出が可能となる。このため、構成部品に対する製造精度や、組立精度を必要以上に厳しくしなくても、スポットの分離や分割が容易な光学構成が実現され、この結果、小型かつ低コストで、特性の安定した光記録媒体記録再生装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態における受発光素子及び光ヘッドを組み込んだ光記録媒体記録再生装置の構成を示すブロック図である。
【図２】  本発明の実施の形態による光ヘッドの一例（第１実施例）を示す構成図である。
【図３】  図２に示す光ヘッドに設けられる光検出素子の一例を示す平面図である。
【図４】  図２に示す光ヘッドに設けられる光検出素子の他の例を示す平面図である。
【図５】  本発明の実施の形態による受発光素子を組み込んだ光ヘッドの一例（第５実施例）を示す斜視図である。
【図６】  図５に示す光ヘッドに組み込まれた受発光素子の一例を示す構成図である。
【図７】  図５に示す光ヘッドに組み込まれた受発光素子の他の例を示す構成図である。
【図８】  本発明の実施の形態による光ヘッドの他の例（第２実施例）を示す構成図である。
【図９】  図８に示す光ヘッドに設けられる光検出素子の２つの例を示す平面図である。
【図１０】  図９に示す各光検出素子に用いられるホログラム素子による各スポット光の制御例を示す説明図である。
【図１１】  図９に示す各光検出素子に用いられるホログラム素子のパターン例を示す説明図である。
【図１２】  本発明の実施の形態による光ヘッドのさらに他の例（第３実施例）を示す構成図である。
【図１３】  図１２に示す光ヘッドに設けられる光検出素子の一例を示す平面図である。
【図１４】  本発明の実施の形態による光ヘッドのさらに他の例（第４実施例）を示す構成図である。
【図１５】  本発明の実施の形態による受発光素子を用いた光ヘッドの一例（第６実施例）を示す構成図である。
【図１６】  本発明の実施の形態における受発光素子の一例（第７実施例）を示す構成図である。
【図１７】  本発明の実施の形態における受発光素子の他の例（第８実施例）を示す構成図である。
【図１８】  図１７に示す受発光素子に設けられる分割型ホログラム素子の構成を示す斜視図である。
【図１９】  光磁気記録媒体に対応した受発光素子を有する光ヘッドの一例（第９実施例）を示す構成図である。
【図２０】  光記録媒体記録再生装置におけるトラッキング干渉現象を表す説明図である。
【符号の説明】
１……光ヘッド、８……ホログラム素子、９……シリンドリカルレンズ、１０……光検出素子、２２……半導体レーザ素子、２３、２７……コリメータレンズ、２４……光回折素子、２５……ビームスプリッタ、２６……対物レンズ、１１０１……光記録媒体記録再生装置、１１０２……光ディスク、１１０３……スピンドルモータ、１１０４……光ヘッド、１１０５……送りモータ、１１０７……システムコントローラ、１１０８……信号変復調部及びＥＣＣブロック、１１０９……サーボ制御回路、１１１１……インタフェース、１１１２……Ｄ／Ａ，Ａ／Ｄ変換器、１１１３……オーディオ・ビジュアル処理部、１１１４……オーディオ・ビジュアル信号入出力部、１１２０……プリアンプ部、１１３０……外部コンピュータ。
【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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