(57)【要約】光学ヘッドは、光源と対物レンズと光分割手段と受光素子とトラッキングエラー信号検出手段と球面収差検出手段とを具備しており、光分割手段は、情報トラックの長手方向に平行な第１の分割線と、第１の分割線と直交する第２および第３の分割線とによって分割された６つの領域を有しており、球面収差検出手段は、第２および第３の分割線の間に配置された２つの領域を通過した光束から得られる第１のフォーカス点のずれ量と、第２および第３の分割線の外側に配置された４つの領域を通過した光束から得られる第２のフォーカス点のずれ量とを比較して、対物レンズにおいて発生する球面収差を検出するための球面収差誤差信号を生成する。
2004038708.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を照射する光源と、
前記光源から照射された前記レーザ光を情報記録媒体に集光させる対物レンズと、
前記情報記録媒体によって反射され前記対物レンズを通過したレーザ光を空間的に複数の光束に分割する光分割手段と、
前記光分割手段によって分割された前記複数の光束を受光する受光素子と、
前記受光素子によって受光された前記複数の光束に基づいてトラッキングエラー信号を検出するトラッキングエラー信号検出手段と、
前記受光素子によって受光された前記複数の光束に基づいて、前記対物レンズにおいて発生する球面収差を検出する球面収差検出手段とを具備しており、
前記光分割手段は、前記情報記録媒体に形成された情報トラックの長手方向と実質的に平行に配置された第１の分割線と、前記第１の分割線と実質上直交しかつ前記集光光学系の光軸に対して実質的に対称に互いに平行に配置された第２および第３の分割線とによって分割された６つの領域を有しており、
前記トラッキングエラー信号検出手段は、前記６つの領域のうちの前記第２および第３の分割線の間に配置された２つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することにより前記トラッキングエラー信号を生成し、前記６つの領域のうちの前記第２および第３の分割線の外側に配置された４つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することにより、前記対物レンズの移動に伴って生ずる前記トラッキングエラー信号のオフセットを補正する信号を生成し、
前記球面収差検出手段は、前記第２および第３の分割線の間に配置された前記２つの領域を通過して生成された光束を前記受光素子上に集光して形成される光スポットの大きさを検出して得られる第１のフォーカス点のずれ量と、前記第２および第３の分割線の外側に配置された前記４つの領域を通過して生成された光束を前記受光素子上に集光して形成される光スポットの大きさを検出して得られる第２のフォーカス点のずれ量とを比較して、前記対物レンズにおいて発生する前記球面収差を検出するための球面収差誤差信号を生成することを特徴とする光学ヘッド。
【請求項２】
前記対物レンズと前記情報記録媒体との間の相対的な傾きを検出するチルト検出手段をさらに具備しており、
前記第２および第３の分割線の間の間隔は、前記情報記録媒体の前記情報トラックにおいて回折した０次光と±１次光とが重なる領域における前記情報トラックの長手方向に沿った幅よりも狭くなっており、
前記チルト検出手段は、前記第２および第３の分割線の間に配置された前記２つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することにより得られる第１のトラッキングエラー信号と、前記光分割手段の全領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することにより得られる第２のトラッキングエラー信号との位相を比較して、前記対物レンズと前記情報記録媒体との間の相対的な傾きを検出するためのチルト誤差信号を生成する、請求の範囲１記載の光学ヘッド。
【請求項３】
レーザ光を照射する光源と、
前記光源から照射された前記レーザ光を情報記録媒体に集光させる対物レンズと、
前記情報記録媒体によって反射され前記対物レンズを通過したレーザ光を空間的に複数の光束に分割する光分割手段と、
前記光分割手段によって分割された前記複数の光束を受光する受光素子と、
前記受光素子によって受光された前記複数の光束に基づいてトラッキングエラー信号を検出するトラッキングエラー信号検出手段と、
前記受光素子によって受光された前記複数の光束に基づいて、前記対物レンズにおいて発生する球面収差を検出する球面収差検出手段とを具備しており、
前記光分割手段は、前記情報記録媒体に形成された情報トラックの長手方向と実質的に平行に配置された第１の分割線と、前記第１の分割線と実質的に直交しかつ前記対物レンズの光軸を通る第２の分割線と、前記第２の分割線と実質的に平行に配置された第３の分割線と、前記第２の分割線に対し前記第３の分割線の反対側に位置しかつ前記集光光学系の光軸を中心とした半円形状の第４の分割線とによって分割された８つの領域を有しており、
前記トラッキングエラー信号検出手段は、前記８つの領域のうちの前記第２および第３の分割線の間に配置された２つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することにより前記トラッキングエラー信号を生成し、前記８つの領域のうちの前記第３の分割線の外側に配置された２つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することにより、前記対物レンズの移動に伴って生ずる前記トラッキングエラー信号のオフセットを補正する信号を生成し、
前記球面収差検出手段は、前記第２の分割線と前記第４の分割線とによって囲まれた２つの領域を通過して生成された光束を、前記受光素子上に形成された第１の受光領域と第２の受光領域との分割線上に集光して、前記第１の受光領域と前記第２の受光領域とにおいてそれぞれ検出された光量を比較して得られる第１のフォーカス点のずれ量と、前記第４の分割線の外側の２つの領域を通過して生成された光束を前記受光素子上に形成された第３の受光領域と第４の受光領域との分割線上に集光して、前記第３の受光領域と前記第４の受光領域とにおいてそれぞれ検出された光量を比較して得られる第２のフォーカス点のずれ量とを比較して、前記対物レンズにおいて発生する前記球面収差を検出するための球面収差誤差信号を生成することを特徴とする光学ヘッド。
【請求項４】
前記対物レンズと前記情報記録媒体との間の相対的な傾きを検出するチルト検出手段をさらに具備しており、
前記第２および第３の分割線の間の間隔は、前記情報記録媒体の情報トラックにおいて回折した０次光と±１次光とが重なる領域における前記情報トラックの長手方向に沿った幅の１／２よりも狭くなっており、
前記チルト検出手段は、前記第２および第３の分割線の間に配置された２つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することによって得られる第１のトラッキングエラー信号と、前記光分割手段の全領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することによって得られる第２のトラッキングエラー信号との位相を比較して、前記対物レンズと前記情報記録媒体との間の前記相対的な傾きを検出するためのチルト誤差信号を生成する、請求の範囲４記載の光学ヘッド。
【請求項５】
レーザ光を照射する光源と、
前記光源から照射された前記レーザ光を情報記録媒体に集光させる対物レンズと、
前記情報記録媒体によって反射され前記対物レンズを通過したレーザ光を空間的に複数の光束に分割する光分割手段と、
前記光分割手段によって分割された前記複数の光束を受光する受光素子と、
前記受光素子によって受光された前記複数の光束に基づいてトラッキングエラー信号を検出するトラッキングエラー信号検出手段と、
前記受光素子によって受光された前記複数の光束に基づいて、前記対物レンズにおいて発生する球面収差を検出する球面収差検出手段とを具備しており、
前記光分割手段は、前記情報記録媒体に形成された情報トラックの長手方向と実質的に平行に配置された第１の分割線と、前記第１の分割線と実質的に直交しかつ前記対物レンズの光軸に対して実質的に対称に互いに平行に配置された第２および第３の分割線と、前記第２および第３の分割線の間に位置しかつ前記集光光学系の光軸を中心とした円形状の第４の分割線により分割された８つの領域を有し、
前記トラッキングエラー信号検出手段は、前記８つの領域のうちの、前記第４の分割線の外側であってかつ前記第２および第３の分割線の間に配置された２つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することによって前記トラッキングエラー信号を生成し、前記８つの領域のうちの前記第２および第３の分割線の外側に配置された４つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することにより、前記対物レンズの移動に伴って生ずる前記トラッキングエラー信号のオフセットを補正する信号を生成し、
前記球面収差検出手段は、前記第４の分割線の内側を通過して生成された光束に非点収差を与えて前記受光素子上に集光された光スポットの形状の変化を検出して得られる第１のフォーカス点のずれ量と、前記光分割手段の全領域を通過して生成された光束に非点収差を与えて前記受光素子上に集光された光スポットの形状の変化を検出して得られる第２のフォーカス点のずれ量とを比較して、前記対物レンズにおいて発生する前記球面収差を検出するための球面収差誤差信号を生成することを特徴とする光学ヘッド。
【請求項６】
前記対物レンズと前記情報記録媒体との間の相対的な傾きを検出するチルト検出手段をさらに具備しており、
前記第２および第３の分割線の間の間隔は、前記情報記録媒体の情報トラックにおいて回折した０次光と±１次光とが重なる領域における前記情報トラックの長手方向に沿った幅よりも狭く、
前記チルト検出手段は、前記第４の分割線の外側であってかつ前記第２および第３の分割線の間に配置された２つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することによって得られる第１のトラッキングエラー信号と、前記光分割手段の全領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することによって得られる第２のトラッキングエラー信号との位相を比較して、前記対物レンズと前記情報記録媒体との間の前記相対的な傾きを検出するためのチルト誤差信号を生成する、請求項５記載の光学ヘッド。
【請求項７】
前記第１のフォーカス点のずれ量を示す信号をＳＡＥ１、前記第２のフォーカス点のずれ量を示す信号をＳＡＥ２とし、前記球面収差誤差信号ＳＡＥは、
ＳＡＥ＝ＳＡＥ２−ｋ×ＳＡＥ１、
（ｋは、球面収差がない状態でフォーカス点のずれ量が、所定の範囲においてｋ＝ＳＡＥ２／ＳＡＥ１を略満足する定数）
で表される、請求の範囲１、３および５のいずれか一項に記載の光学ヘッド。
【請求項８】
前記光分割手段は、偏光ホログラムを含んでいる、請求の範囲１、３および５のいずれか一項に記載の光学ヘッド。
【請求項９】
前記受光素子は、前記光源と一体に構成される受発光一体素子である、請求の範囲１、３および５のいずれか一項に記載の光学ヘッド。
【請求項１０】
前記受光素子は、前記光源と前記光分割手段とを一体に構成した集積光学素子である、請求の範囲１、３および５のいずれか一項に記載の光学ヘッド。
【請求項１１】
前記対物レンズと前記光分割手段との間に設けられた液晶素子と、
前記前記球面収差検出手段によって生成された前記球面収差誤差信号に応じて、前記液晶素子に印可する電圧によって、前記液晶素子を透過する波面の位相を変化させて前記球面収差を補正する球面収差補正手段とをさらに具備している、請求項１、３および５のいずれか一項に記載の光学ヘッド。
【請求項１２】
請求の範囲７記載の光学ヘッドと、
フォーカスエラー信号に電気的オフセットを付加して所定の焦点ずれを発生させ、前記所定の焦点ずれの範囲における前記球面収差誤差信号ＳＡＥ＝ＳＡＥ２−ｋ×ＳＡＥ１の変動が、所定の範囲内に収まるように前記定数ｋを決定するための制御回路とを具備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】  本発明は光ディスク等の光学情報記録媒体に情報を記録し、または記録された情報を再生するための光学情報記録再生装置に用いられる球面収差検出可能な光学ヘッドに関する。
【背景技術】  一般に光ディスク装置において記録密度を上げるためには、情報記録媒体である光ディスクの記録再生に用いられる光の波長を短くするか、光ディスクに対して光を収束させる対物レンズの開口数（ＮＡ）を大きくする必要がある。
対物レンズの開口数を大きくした場合、光ディスクの基板の厚み誤差や光ディスクを多層構造とした場合の情報記録再生面を切り替えることに伴う基板の厚み変化により、大きな球面収差が発生する。さらに対物レンズの開口数を大きくした場合、対物レンズの光軸と光ディスク面の相対的な傾き（以下、チルトと呼ぶことがある）が発生した場合により大きなコマ収差が発生する。
これらの球面収差やコマ収差によって、光ディスクに集光された光スポットが劣化し、情報の記録または再生性能が低下する。そのため、記録密度が高い光ディスク装置においては、これらの収差を検出し補正することが必要となる。
従来の光ディスク装置の球面収差検出手段としては、特許文献１に記載されたものが知られている。
図２０に球面収差検出が可能な従来の光ヘッド９０の概略構成図を示す。
図２０において、１０１は半導体レーザ、１０４はコリメートレンズ、１０５は対物レンズ、１０６は光ディスク、１０７はホログラム、１０８は光検出器である。
半導体レーザ１０１から出射されたレーザ光は、コリメートレンズ１０４で略平行光となり、対物レンズ１０５により光ディスク１０６の基板越しに記録再生情報面に集光される。光ディスク１０６の記録再生情報面で反射したレーザ光は再び基板を透過し、対物レンズ１０５、コリメートレンズ１０４を透過し、ホログラム１０７を透過して回折されて、信号検出用の光検出器１０８に入射する。
ホログラム１０７は図２１に示すようなパターンとなっている。
ホログラム１０７は、光軸に直交する直線Ｌと光軸を中心とする第１の半円Ｅ１とで囲まれた第１の領域ａと、上記第１の半円Ｅ１と、上記直線Ｌと第１の半円Ｅ１よりも半径が大きくかつ第１の半円Ｅ１側に位置する第２の半円Ｅ２と上記直線Ｌとで囲まれた第２の領域ｂと、上記直線Ｌに対して第１の半円Ｅ１および第２の半円Ｅ２と反対側の第３の半円Ｅ３と直線Ｌとで囲まれた第３の領域ｃとの３つの領域を有している。
ホログラム１０７の各領域ａ、ｂおよびｃは、それぞれの領域ａ、ｂおよびｃを光ディスク１０６側から通過する光によって、各領域ａ、ｂおよびｃに対応する集光スポットが光検出器１０８上に別々に集光するように構成されている。すなわち、ホログラム１０７の３つの領域ａ、ｂおよびｃを光ディスク１０６側から通過する光は、光検出器１０８上に３ヶ所の集光スポットととして形成される。
光検出装置１０８は図２２Ａ〜図２２Ｃに示すように、５つの受光領域１０８ａ〜１０８ｅで構成されている。光ディスク１０６で反射されたレーザ光の光束のうち、ホログラム１０７の第１の領域ａからの光束は、受光領域１０８ａと１０８ｂとの境界線上に集光スポットＰ１として形成され、ホログラム１０７の第２の領域ｂからの光束は、受光領域１０８ｃと１０８ｄとの境界線上に集光スポットＰ２として形成され、第３の領域ｃからの光束は、受光領域１０８ｅに集光スポットＰ３として形成されるようになっている。
ここで光ディスク１０６に記録された情報信号（再生信号）ＲＦは、各受光領域１０８ａ〜１０８ｅからの出力電気信号を用いて示すと、
再生信号ＲＦ＝受光領域１０８ａで得られる信号＋受光領域１０８ｂで得られる信号＋受光領域１０８ｃで得られる信号＋受光領域１０８ｄで得られる信号＋受光領域１０８ｅで得られる信号、
で与えられる。
光ディスク１０６の基板の厚さが適切で球面収差が発生していない状態において、光ディスク１０６上に正しく焦点が結ばれているとき、つまり合焦時には各受光領域１０８ａ〜１０８ｅに形成される集光スポットＰ１〜Ｐ３の形状は、図２２Ｂに示すように、それぞれがほぼ同じ大きさの点となる。
このとき、ホログラム１０７にて回折される光束のうち集光スポットＰ１は、受光領域１０８ａと１０８ｂに対して照射面積が等しくなるように形成される。つまり、受光領域１０８ａから得られる電気信号と、受光領域１０８ｂから得られる電気信号との値が等しいことを示している。同様に集光スポットＰ２は、受光領域１０８ｃと１０８ｄとに対して照射面積が等しくなるように形成される。
一般に、光ディスク１０６の基板の厚みが適切でない場合には、上記構成の集光光学系において球面収差が発生する。
図２３は球面収差が発生している時の光線状態を示している。球面収差が発生すると、光線の光軸ｏからの距離に応じて集光位置のずれが生じる。すなわち、光線ｂが面Ｆ上に集光している時は、光線ｂよりも光軸ｏから遠い光線ａは面Ｆの手前で集光し、光線ｂよりも光軸ｏに近い光線ｃは面Ｆの奥で集光する。
すなわち、光軸ｏからの距離が互いに異なる２つの領域におけるフォーカス状態を検出することで球面収差の発生状況を知ることができる。
集光光学系において球面収差が発生した場合は、合焦状態すなわち受光領域１０８ａと受光領域１０８ｂとの電気信号の差が０である状態であっても、受光領域１０８ｃと受光領域１０８ｄとの電気信号の差が０でなく、正あるいは負の値をとるようになる。これにより、正あるいは負の球面収差が発生したことが示される。
上記集光光学系に正あるいは負の球面収差が発生した場合には、例えば正の球面収差が生じたとすると、光軸からより遠い距離にある第２の光線ｂの光束である、受光領域１０８ｃ、１０８ｄにおける集光スポットＰ２は、その集光位置が光検出器１０８の受光面の手前側になるので、図２１Ａに示すように、受光領域１０８ｄ上に半ドーナツ状に拡がる。逆に、負の球面収差が生じたとすると、受光領域１０８ｃ、受光領域１０８ｄの集光スポットＰ２は、その集光位置が光検出器１０８の受光面の奥側になるので、図２２Ｃに示すように、受光領域１０８ｃ上に半ドーナツ状に拡がる。
したがって、集光光学系で発生した球面収差を示す信号である球面収差信号ＳＡＥは以下のようになる。
球面収差信号ＳＡＥ＝受光領域１０８ｃで得られる信号−受光領域１０８ｄで得られる信号−Ｋ×（受光領域１０８ａで得られる信号−受光領域１０８ｂで得られる信号）、
ここで、Ｋは定数である。
なお、球面収差の収差補正手段としては特許文献２に記載されたものが知られている。光ディスクの基板厚が変化した場合、球面収差検出信号に応じて液晶素子を制御して収差補正を行う。
液晶素子とは２枚のガラス基板に挟まれた部分に液晶を封入したものである。レーザ光が通過する部分を複数の領域に分け、各々の領域に独立に電圧を印加すると、それぞれ対応する部分の屈折率を変化させることができる。この屈折率の変化を利用して波面の位相を変えることができる。レーザ光に収差があると、部分的にレーザ光の位相が変わるので、この変化した位相を補完するように液晶素子を駆動することにより収差の補正ができる。電圧を収差の度合いに応じて印加すると収差をより正確に補正することが可能である。球面収差が発生した場合、最も波面収差が少なくなるように液晶素子の位相を制御する。
従来の光ディスク装置のチルト検出手段としては、特許文献３に記載されたものが知られている。
図２４にチルト検出が可能な従来の光ヘッド８０の概略構成図を示す。
図２４において、２０１は半導体レーザ、２０２はビームスプリッタ、２０４はコリメートレンズ、２０５は対物レンズ、２０６は光ディスク、２０７はリレーレンズ、２０８は光検出器である。
半導体レーザ２０１から出射されたレーザ光は、ビームスプリッタ２０２を透過し、コリメートレンズ２０４で略平行光となり、対物レンズ２０５により光ディスク２０６の基板越しに記録再生情報面に集光される。
光ディスク２０６の記録再生情報面で反射したレーザ光は再び基板を透過し、対物レンズ２０５、コリメートレンズ２０４を透過し、ビームスプリッタ２０２で反射され、リレーレンズ２０７により信号検出用の光検出器２０８に導かれる。
図２５Ａに示すように光検出器２０８に入射した光束は、受光領域２０８ａから受光領域２０８ｆに６分割されて受光される。受光領域２０８ｅと受光領域２０８ｆとで受光された信号を使って、第１のトラッキングエラー信号ＴＥ１を検出し、受光領域２０８ａから受光領域２０８ｄで受光された信号を使って、第２のトラッキングエラー信号ＴＥ２を検出する。
トラッキングエラー信号はプッシュプル信号であるため、トラッキングエラー信号ＴＥ１、ＴＥ２は次式で表される。
トラッキングエラー信号ＴＥ１＝受光領域２０８ｅで受光された信号ー受光領域２０８ｆで受光された信号、
トラッキングエラー信号ＴＥ２＝（受光領域２０８ａで受光された信号＋受光領域２０８ｂで受光された信号）−（受光領域２０８ｃで受光された信号＋受光領域２０８ｄで受光された信号）、
第１のトラッキングエラー信号ＴＥ１と第２のトラッキングエラー信号ＴＥ２の位相を比較して光ディスク傾き（チルト）を検出することができる。
図２５Ｂは半径方向に沿った光ディスクの傾きがあるときの検出光束の光強度分布に、前記受光領域の範囲を重ねて表した図である。光ディスクの傾きに応じて光束の強度分布に非対称性が現れるが、図２５Ｂに示したようにその非対称性の大きな部分は受光領域２０８ｅと２０８ｆとに存在する。このため、第１のトラッキングエラー信号ＴＥ１と第２のトラッキングエラー信号ＴＥ２とでは光ディスクの傾きの影響度が異なる。
光ディスクの傾きがないときには、２つのトラッキングエラー信号ＴＥ１とＴＥ２との位相は一致するが、光ディスクが傾くと２つのトラッキングエラー信号ＴＥ１とＴＥ２とには位相ずれが生じる。それぞれの信号に対して光ディスク傾きの影響度が異なるため、第１のトラッキングエラー信号ＴＥ１と第２のトラッキングエラー信号ＴＥ２との位相を比較することによって、光ディスクの傾きを検出することが可能となる。
なお、従来のプッシュプル信号、すなわち、
プッシュプル信号ＴＥ３＝（受光領域２０８ａで受光された信号＋受光領域２０８ｂで受光された信号＋受光領域２０８ｅで受光された信号）−（受光領域２０８ｃで受光された信号＋受光領域２０８ｄで受光された信号＋受光領域２０８ｆで受光された信号）、
の演算で得られるプッシュプル信号ＴＥ３を第１のトラッキングエラー信号ＴＥ１として用いることによっても光ディスクの傾きを検出することが可能である。これは前記従来のプッシュプル信号ＴＥ３がトラッキングエラー信号ＴＥ１とＴＥ２との和信号に相当するため、第１および第２のトラッキングエラー信号ＴＥ１とＴＥ２との間には、十分検出可能な位相差が生じるからである。
しかしながら、従来の構成においては球面収差検出手段とチルト検出手段とはそれぞれ単独で構成されているので、両方の収差を検出するためのホログラムのパターン、光検出器のパターンが互いに干渉するという課題がある。あるい光束の分割数が多くなることで各受光領域で検出される電気信号が小さくなるので、収差検出に必要なＳ／Ｎ比が得られないという課題がある。
本発明は簡単なホログラムと受光素子との構成で球面収差検出とチルト検出とを同時に実現し、さらに対物レンズ移動時のオフセットを補正可能なトラッキングエラー信号検出、フォーカスエラー信号検出まで含んだ簡単な構成の光学ヘッドを提供することを目的とする。
【特許文献１】  特開２０００−１７１３４６号公報
【特許文献２】  特開平８−２１２６１１号公報
【特許文献３】  国際出願番号ＰＣＴ／ＪＰ０１／０５３６６号
【発明の開示】
本発明に係る光学ヘッドは、レーザ光を照射する光源と、前記光源から照射された前記レーザ光を情報記録媒体に集光させる対物レンズと、前記情報記録媒体によって反射され前記対物レンズを通過したレーザ光を空間的に複数の光束に分割する光分割手段と、前記光分割手段によって分割された前記複数の光束を受光する受光素子と、前記受光素子によって受光された前記複数の光束に基づいてトラッキングエラー信号を検出するトラッキングエラー信号検出手段と、前記受光素子によって受光された前記複数の光束に基づいて、前記対物レンズにおいて発生する球面収差を検出する球面収差検出手段とを具備しており、前記光分割手段は、前記情報記録媒体に形成された情報トラックの長手方向と実質的に平行に配置された第１の分割線と、前記第１の分割線と実質上直交しかつ前記集光光学系の光軸に対して実質的に対称に互いに平行に配置された第２および第３の分割線とによって分割された６つの領域を有しており、前記トラッキングエラー信号検出手段は、前記６つの領域のうちの前記第２および第３の分割線の間に配置された２つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することにより前記トラッキングエラー信号を生成し、前記６つの領域のうちの前記第２および第３の分割線の外側に配置された４つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することにより、前記対物レンズの移動に伴って生ずる前記トラッキングエラー信号のオフセットを補正する信号を生成し、前記球面収差検出手段は、前記第２および第３の分割線の間に配置された前記２つの領域を通過して生成された光束を前記受光素子上に集光して形成される光スポットの大きさを検出して得られる第１のフォーカス点のずれ量と、前記第２および第３の分割線の外側に配置された前記４つの領域を通過して生成された光束を前記受光素子上に集光して形成される光スポットの大きさを検出して得られる第２のフォーカス点のずれ量とを比較して、前記対物レンズにおいて発生する前記球面収差を検出するための球面収差誤差信号を生成することを特徴とする。
本発明に係る他の光ヘッドは、レーザ光を照射する光源と、前記光源から照射された前記レーザ光を情報記録媒体に集光させる対物レンズと、前記情報記録媒体によって反射され前記対物レンズを通過したレーザ光を空間的に複数の光束に分割する光分割手段と、前記光分割手段によって分割された前記複数の光束を受光する受光素子と、前記受光素子によって受光された前記複数の光束に基づいてトラッキングエラー信号を検出するトラッキングエラー信号検出手段と、前記受光素子によって受光された前記複数の光束に基づいて、前記対物レンズにおいて発生する球面収差を検出する球面収差検出手段とを具備しており、前記光分割手段は、前記情報記録媒体に形成された情報トラックの長手方向と実質的に平行に配置された第１の分割線と、前記第１の分割線と実質的に直交しかつ前記対物レンズの光軸を通る第２の分割線と、前記第２の分割線と実質的に平行に配置された第３の分割線と、前記第２の分割線に対し前記第３の分割線の反対側に位置しかつ前記集光光学系の光軸を中心とした半円形状の第４の分割線とによって分割された８つの領域を有しており、前記トラッキングエラー信号検出手段は、前記８つの領域のうちの前記第２および第３の分割線の間に配置された２つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することにより前記トラッキングエラー信号を生成し、前記８つの領域のうちの前記第３の分割線の外側に配置された２つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することにより、前記対物レンズの移動に伴って生ずる前記トラッキングエラー信号のオフセットを補正する信号を生成し、前記球面収差検出手段は、前記第２の分割線と前記第４の分割線とによって囲まれた２つの領域を通過して生成された光束を、前記受光素子上に形成された第１の受光領域と第２の受光領域との分割線上に集光して、前記第１の受光領域と前記第２の受光領域とにおいてそれぞれ検出された光量を比較して得られる第１のフォーカス点のずれ量と、前記第４の分割線の外側の２つの領域を通過して生成された光束を前記受光素子上に形成された第３の受光領域と第４の受光領域との分割線上に集光して、前記第３の受光領域と前記第４の受光領域とにおいてそれぞれ検出された光量を比較して得られる第２のフォーカス点のずれ量とを比較して、前記対物レンズにおいて発生する前記球面収差を検出するための球面収差誤差信号を生成することを特徴とする。
本発明に係るさらに他の光ヘッドは、レーザ光を照射する光源と、前記光源から照射された前記レーザ光を情報記録媒体に集光させる対物レンズと、前記情報記録媒体によって反射され前記対物レンズを通過したレーザ光を空間的に複数の光束に分割する光分割手段と、前記光分割手段によって分割された前記複数の光束を受光する受光素子と、前記受光素子によって受光された前記複数の光束に基づいてトラッキングエラー信号を検出するトラッキングエラー信号検出手段と、前記受光素子によって受光された前記複数の光束に基づいて、前記対物レンズにおいて発生する球面収差を検出する球面収差検出手段とを具備しており、前記光分割手段は、前記情報記録媒体に形成された情報トラックの長手方向と実質的に平行に配置された第１の分割線と、前記第１の分割線と実質的に直交しかつ前記対物レンズの光軸に対して実質的に対称に互いに平行に配置された第２および第３の分割線と、前記第２および第３の分割線の間に位置しかつ前記集光光学系の光軸を中心とした円形状の第４の分割線により分割された８つの領域を有し、前記トラッキングエラー信号検出手段は、前記８つの領域のうちの、前記第４の分割線の外側であってかつ前記第２および第３の分割線の間に配置された２つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することによって前記トラッキングエラー信号を生成し、前記８つの領域のうちの前記第２および第３の分割線の外側に配置された４つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することにより、前記対物レンズの移動に伴って生ずる前記トラッキングエラー信号のオフセットを補正する信号を生成し、前記球面収差検出手段は、前記第４の分割線の内側を通過して生成された光束に非点収差を与えて前記受光素子上に集光された光スポットの形状の変化を検出して得られる第１のフォーカス点のずれ量と、前記光分割手段の全領域を通過して生成された光束に非点収差を与えて前記受光素子上に集光された光スポットの形状の変化を検出して得られる第２のフォーカス点のずれ量とを比較して、前記対物レンズにおいて発生する前記球面収差を検出するための球面収差誤差信号を生成することを特徴とする光学ヘッド。
本発明に係る光ディスク装置は、本発明に係る光学ヘッドと、フォーカスエラー信号に電気的オフセットを付加して所定の焦点ずれを発生させ、前記所定の焦点ずれの範囲における前記球面収差誤差信号ＳＡＥ＝ＳＡＥ２−ｋ×ＳＡＥ１の変動が、所定の範囲内に収まるように前記定数ｋを決定するための制御回路とを具備することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】  図１は、実施の形態１における光学ヘッドの概略構成図である。
図２は、実施の形態１における光学ヘッドのホログラムのパターンを示す図である。
図３は、実施の形態１における光学ヘッドの光検出器のパターンを示す図である。
図４Ａおよび図４Ｂは、対物レンズの合焦点ずれに対するフォーカスエラー信号の変化を模式的に示すグラフである。
図５は、フォーカスエラー信号がゼロの時の球面収差補正信号の変化を示すグラフである。
図６Ａおよび図６Ｂは、補正係数ｋ２の設定方法を示す図である。
図７は、実施の形態１における球面収差検出信号を決定する手順を示すフローチャートである。
図８Ａおよび図８Ｂは、実施の形態１において別の球面収差補正手段を示す概略構成図である。
図９は、チルト発生時のホログラム上での光束の様子を模式的に示す図である。
図１０は、実施の形態２における光学ヘッドの概略構成図である。
図１１は、実施の形態２における光学ヘッドのホログラムのパターンを示す図である。
図１２は、実施の形態２における光学ヘッドの光検出器のパターンを示す図である。
図１３は、実施の形態３における光学ヘッドの概略構成図である。
図１４は、実施の形態３における光学ヘッドのホログラムのパターンを示す図である。
図１５は、実施の形態３における光学ヘッドの光検出器のパターンを示す図である。
図１６は、実施の形態３における光学ヘッドの別のホログラムのパターンを示す図である。
図１７は、実施の形態４における光学ヘッドの概略構成図である。
図１８は、実施の形態４における光学ヘッドの偏光ホログラムのパターンを示す図である。
図１９は、実施の形態１における光学ヘッドの受発光一体素子のパターンを示す図である。
図２０は、球面収差検出が可能な従来の光学ヘッドの概略構成図である。
図２１は、球面収差検出が可能な従来の光学ヘッドのホログラムのパターンを示す図である。
図２２Ａ〜図２２Ｃは、球面収差検出が可能な従来の光学ヘッドの光検出器のパターンを示す図である。
図２３は、球面収差発生時の光線の状態を模式的に示す図である。
図２４は、チルト検出が可能な従来の光学ヘッドの概略構成図である。
図２５Ａおよび図２５Ｂは、チルト検出が可能な従来の光学ヘッドの光検出器のパターンを示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】  本実施の形態に係る光ヘッドにおいては、球面収差検出手段は、第２および第３の分割線の間に配置された２つの領域を通過して生成された光束を受光素子上に集光して形成される光スポットの大きさを検出して得られる第１のフォーカス点のずれ量と、第２および第３の分割線の外側に配置された４つの領域を通過して生成された光束を受光素子上に集光して形成される光スポットの大きさを検出して得られる第２のフォーカス点のずれ量とを比較して、対物レンズにおいて発生する球面収差を検出するための球面収差誤差信号を生成する。このため、簡単なホログラムと受光素子の構成によって球面収差を検出することができる。
前記対物レンズと前記情報記録媒体との間の相対的な傾きを検出するチルト検出手段をさらに具備しており、前記第２および第３の分割線の間の間隔は、前記情報記録媒体の前記情報トラックにおいて回折した０次光と±１次光とが重なる領域における前記情報トラックの長手方向に沿った幅よりも狭くなっており、前記チルト検出手段は、前記第２および第３の分割線の間に配置された前記２つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することにより得られる第１のトラッキングエラー信号と、前記光分割手段の全領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することにより得られる第２のトラッキングエラー信号との位相を比較して、前記対物レンズと前記情報記録媒体との間の相対的な傾きを検出するためのチルト誤差信号を生成することが好ましい。
本実施の形態に係る他の光ヘッドにおいては、球面収差検出手段は、第２の分割線と第４の分割線とによって囲まれた２つの領域を通過して生成された光束を、受光素子上に形成された第１の受光領域と第２の受光領域との分割線上に集光して、第１の受光領域と第２の受光領域とにおいてそれぞれ検出された光量を比較して得られる第１のフォーカス点のずれ量と、第４の分割線の外側の２つの領域を通過して生成された光束を受光素子上に形成された第３の受光領域と第４の受光領域との分割線上に集光して、第３の受光領域と第４の受光領域とにおいてそれぞれ検出された光量を比較して得られる第２のフォーカス点のずれ量とを比較して、対物レンズにおいて発生する球面収差を検出するための球面収差誤差信号を生成する。このため、簡単なホログラムと受光素子の構成によって球面収差を検出することができる。
前記対物レンズと前記情報記録媒体との間の相対的な傾きを検出するチルト検出手段をさらに具備しており、前記第２および第３の分割線の間の間隔は、前記情報記録媒体の情報トラックにおいて回折した０次光と±１次光とが重なる領域における前記情報トラックの長手方向に沿った幅の１／２よりも狭くなっており、前記チルト検出手段は、前記第２および第３の分割線の間に配置された２つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することによって得られる第１のトラッキングエラー信号と、前記光分割手段の全領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することによって得られる第２のトラッキングエラー信号との位相を比較して、前記対物レンズと前記情報記録媒体との間の前記相対的な傾きを検出するためのチルト誤差信号を生成することが好ましい。
本実施の形態に係るさらに他の光学ヘッドにおいては、球面収差検出手段は、第４の分割線の内側を通過して生成された光束に非点収差を与えて受光素子上に集光された光スポットの形状の変化を検出して得られる第１のフォーカス点のずれ量と、光分割手段の全領域を通過して生成された光束に非点収差を与えて受光素子上に集光された光スポットの形状の変化を検出して得られる第２のフォーカス点のずれ量とを比較して、対物レンズにおいて発生する球面収差を検出するための球面収差誤差信号を生成する。このため、簡単なホログラムと受光素子の構成によって球面収差を検出することができる。
前記対物レンズと前記情報記録媒体との間の相対的な傾きを検出するチルト検出手段をさらに具備しており、前記第２および第３の分割線の間の間隔は、前記情報記録媒体の情報トラックにおいて回折した０次光と±１次光とが重なる領域における前記情報トラックの長手方向に沿った幅よりも狭く、前記チルト検出手段は、前記第４の分割線の外側であってかつ前記第２および第３の分割線の間に配置された２つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することによって得られる第１のトラッキングエラー信号と、前記光分割手段の全領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することによって得られる第２のトラッキングエラー信号との位相を比較して、前記対物レンズと前記情報記録媒体との間の前記相対的な傾きを検出するためのチルト誤差信号を生成することが好ましい。
前記第１のフォーカス点のずれ量を示す信号をＳＡＥ１、前記第２のフォーカス点のずれ量を示す信号をＳＡＥ２とし、前記球面収差誤差信号ＳＡＥは、ＳＡＥ＝ＳＡＥ２−ｋ×ＳＡＥ１、（ｋは、球面収差がない状態でフォーカス点のずれ量が、所定の範囲においてｋ＝ＳＡＥ２／ＳＡＥ１を略満足する定数）で表されることが好ましい。
前記光分割手段は、偏光ホログラムを含んでいることが好ましい。
前記受光素子は、前記光源と一体に構成される受発光一体素子であることが好ましい。
前記受光素子は、前記光源と前記光分割手段とを一体に構成した集積光学素子であることが好ましい。
前記対物レンズと前記光分割手段との間に設けられた液晶素子と、前記前記球面収差検出手段によって生成された前記球面収差誤差信号に応じて、前記液晶素子に印可する電圧によって、前記液晶素子を透過する波面の位相を変化させて前記球面収差を補正する球面収差補正手段とをさらに具にしていることが好ましい。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（実施の形態１）
図１に本発明の実施の形態１に係る光ディスク装置１５０の概略構成図を示す。光ディスク装置１５０は、光学ヘッド１００と制御回路１１とメモリ１５とを備えている。
図１に示す光学ヘッド１００において、１は光源に対応する半導体レーザ、２は偏光ビームスプリッタ、３は１／４波長板、４はコリメートレンズ、５は集光光学系に対応する対物レンズ、６は光ディスク、５１は光分割手段に対応するホログラム、６１は受光素子に対応する光検出器、１０は球面収差検出器、１２はフォーカスエラー検出器、１３はトラッキングエラー検出器、１４は対物レンズアクチュエータ。２０は球面収差補正手段に対応する液晶素子である。
半導体レーザ１から出射された直線偏光のレーザ光は、偏光ビームスプリッタ２を透過し、１／４波長板３で円偏光に変換され、コリメートレンズ４で略平行光となり、液晶素子２０を透過して、対物レンズ５により光ディスク６の基板越しに記録再生情報面に集光される。
光ディスク６の記録再生情報面で反射したレーザ光は再び光ディスク６の基板を透過し、対物レンズ５、液晶素子２０、コリメートレンズ４を透過し、１／４波長板３で往路とは異なる直線偏光に変換された後、偏光ビームスプリッタ２で反射する。このとき偏光ビームスプリッタ２は、往路のレーザ光の偏光成分は略透過し、復路のレーザ光の偏光成分は略反射するように予め設計されているものとする。
偏光ビームスプリッタ２を反射した復路のレーザ光は、ホログラム５１を透過して回折することによりレーザ光を空間的に複数の光束に分割し光検出器６１へと導かれる。光検出器６１は予め複数の受光領域に分割されており、夫々の受光領域に入射した光は、その光量に応じた信号へ変換され、球面収差検出器１０、フォーカスエラー検出器１２、トラッキングエラー検出器１３へ送られる。
光検出器６１で検出された信号はフォーカスエラー検出器１２、トラッキングエラー検出器１３で演算され、対物レンズアクチュエータ１４はフォーカスエラー検出器１２、トラッキングエラー検出器１３で演算され、制御回路１１で所定の処理をされた信号に応じて、対物レンズ５にて光ディスク６の記録再生情報面に形成される集光スポットが、光ディスク６の記録再生情報面に形成された情報トラックに追従するように対物レンズ５を駆動する。
図２に実施の形態１におけるホログラム５１のパターンの一例を示す。図中の破線はホログラムを透過するレーザ光の光束を示す。
図２に示すように、ホログラム５１は、光ディスク６の情報トラックの方向と実質上平行な第１の分割線Ｌ１（領域５１ａと領域５１ｂおよび領域５１ｃと領域５１ｄの境界線）と、その第１の分割線Ｌ１と実質上直交しかつ対物レンズ５の光軸に対して実質上対称な第２および第３の分割線Ｌ２およびＬ３（領域５１ａと領域５１ｃおよび領域５１ｂと領域５１ｄの境界線）とにより６つの領域に分割される。
このとき、ホログラム５１はプッシュプル成分を含む部分と含まない部分を境界として、複数の領域５１ａ〜５１ｄに分割されることになる。
図３に実施の形態１における光検出器６１のパターンを示す。光検出器６１には複数の受光領域６１ａ〜６１ｌが配置されている。
ホログラム５１の領域５１ａ（第２および第３の分割線Ｌ２およびＬ３の外側の領域）を通った±１次光は、光検出器６１の受光領域６１ｅと受光領域６１ｆとに入射する。ホログラム５１の領域５１ｂ（第２および第３の分割線の外側の領域）を通った±１次光は光検出器６１の受光領域６１ｇと受光領域６１ｈとに入射する。ホログラムの領域５１ｃ（第２および第３の分割線の間の２つの領域の一方）を通った±１次光は光検出器６１の受光領域６１ｉと受光領域６１ｊとに入射する。ホログラムの領域５１ｄ（第２および第３の分割線の間の２つの領域の他方）を通った±１次光は光検出器６１の受光領域６１ｋと受光領域６１ｌとに入射する。
また、全光束が透過する０次光は光検出器６１の４分割領域６１ａ〜６１ｄに集光される。なお＋１次光は右側の受光領域、−１次光は左側の受光領域に集光されるものとする。
ここで、ホログラム５１の領域５１ａ〜５１ｄを通る＋１次光は光検出器６１の受光面よりも遠いところに焦点を結び、−１次光は光検出器６１の受光面よりも近いところに焦点を結び、更に光ディスク６が対物レンズ５の合焦点にあるときに、±１次光の光検出器６１の受光面での光束の大きさが実質上等しくなるように、ホログラム５１の格子パターンにレンズの屈折力を持たせる。このようにすると、対物レンズ５の合焦点ずれに応じて±１次光の光検出器６１の受光面上の光束の大きさがそれぞれ異なる大きさに変化する。
フォーカスエラー信号ＦＥは、
フォーカスエラー信号ＦＥ＝受光領域６１ｅで得られる信号＋受光領域６１ｇで得られる信号＋受光領域６１ｉで得られる信号＋受光領域６１ｋで得られる信号−（受光領域６１ｆで得られる信号＋受光領域６１ｈで得られる信号＋受光領域６１ｊで得られる信号＋受光領域６１ｌで得られる信号）、
で得られる。
また、プッシュプル信号ＴＥ１は、
プッシュプル信号ＴＥ１＝受光領域６１ｉで得られる信号＋受光領域６１ｊで得られる信号−（受光領域６１ｋで得られる信号＋受光領域６１ｌで得られる信号）、
で得られる。
ここで、対物レンズ５が情報トラックに直交する方向（半径方向）に向かって移動した場合にはプッシュプル信号ＴＥ１にオフセットが発生するが、プッシュプル成分を含まない補正信号ＴＥ２、
ＴＥ２＝受光領域６１ｅで得られる信号＋受光領域６１ｆで得られる信号−（受光領域６１ｇで得られる信号＋受光領域６１ｈで得られる信号）、
を用いて、対物レンズ５の移動に伴って生じるオフセットが補正されたトラッキングエラー信号ＴＥを得ることができる。
トラッキングエラー信号ＴＥ＝ＴＥ１−ｋ１×ＴＥ２、
ここで、ｋ１は補正係数である。補正係数ｋ１は、所定範囲内における対物レンズ５の移動によってトラッキングエラー信号ＴＥにオフセットが発生しないように決定される。
次に本実施の形態における球面収差の検出方法を以下に説明する。
ホログラム５１内の領域５１ａ、領域５１ｂと領域５１ｃ、領域５１ｄとは、光軸からの距離が互いに異なるため、球面収差が発生した場合の集光位置が異なる。従ってホログラムの領域５１ａと領域５１ｂの光束から得られるフォーカスエラー信号ＳＡＥ１と、領域５１ｃと領域５１ｄとの光束から得られるフォーカスエラー信号ＳＡＥ２とを比較することにより、発生した球面収差の大きさと方向を表す球面収差検出信号ＳＡＥ１およびＳＡＥ２が得られる。
球面収差検出信号ＳＡＥ１＝受光領域６１ｅで得られる信号＋受光領域６１ｇで得られる信号−（受光領域６１ｆで得られる信号＋受光領域６１ｈで得られる信号）、
球面収差検出信号ＳＡＥ２＝受光領域６１ｉで得られる信号＋受光領域６１ｋで得られる信号−（受光領域６１ｊで得られる信号＋受光領域６１ｌで得られる信号）、
図４Ａは球面収差が発生していない状態における、対物レンズ５の合焦点ずれに対するフォーカスエラー信号ＦＥ、フォーカスエラー信号ＳＡＥ１およびフォーカスエラー信号ＳＡＥ２の変化を模式的に示したグラフである。球面収差が発生していない状態では、３つのフォーカスエラー信号のゼロクロス点は一致する。
なお、図４Ａに示すように、一般的にはフォーカスエラー信号ＳＡＥ１とフォーカスエラー信号ＳＡＥ２とは振幅や傾きが互いに異なる。
図４Ｂは球面収差が発生した状態における、対物レンズ５の合焦点ずれに対するフォーカスエラー信号ＦＥ、フォーカスエラー信号ＳＡＥ１およびフォーカスエラー信号ＳＡＥ２の変化を模式的に示したグラフである。
図４Ｂに示すように、球面収差が発生した場合は各フォーカスエラー信号がシフトするが、フォーカスエラー信号ＦＥ、フォーカスエラー信号ＳＡＥ１およびフォーカスエラー信号ＳＡＥ２のシフト量には互いに差が生じる。このフォーカスエラー信号ＦＥ、フォーカスエラー信号ＳＡＥ１およびフォーカスエラー信号ＳＡＥ２のシフト量の差は、球面収差の増大に伴い大きくなる。
球面収差補正信号ＳＡＥは以下の式で得られる。
ＳＡＥ＝ＳＡＥ２−ｋ２×ＳＡＥ１、
ｋ２は補正係数である。図５は球面収差が発生して、フォーカスエラー信号ＦＥ＝０の時の、球面収差補正信号ＳＡＥの変化を表している。球面収差補正信号ＳＡＥは球面収差の大きさと方向に応じた信号であるため、球面収差検出器１０によって検出された球面収差補正信号の大きさと方向に応じて、球面収差補正器１１が液晶素子２０に印加する電圧を調整することによって、液晶素子２０を透過するレーザ光の波面の位相を変化させて球面収差の補正を行うことが可能である。液晶素子２０を用いた場合は、アクチュエータ等の駆動メカニズムを用いることなく、球面収差の補正が可能なため、小型の光ヘッドに適している。
ここで図６Ａに示すように、球面収差が発生していない状態のフォーカスエラー信号ＳＡＥ２とフォーカスエラー信号ＳＡＥ１×ｋ２との傾きが略等しくなるように係数ｋ２を設定する（合焦点を中心とした所定の範囲ｄにおいてｋ２＝ＳＡＥ２／ＳＡＥ１を満足させる）ことが望ましい。
この場合、図６Ｂに示すように、球面収差が発生していない状態では、対物レンズ５の合焦点ずれが発生しても（所定の範囲ｄ内では）球面収差補正信号ＳＡＥは略ゼロとなる。すなわち球面収差補正信号ＳＡＥが合焦点ずれの影響を受けないため、球面収差補正の精度を向上させることが可能となる。
ここで本実施の形態に係る光学ヘッドを備えた光ディスク装置において、補正係数ｋ２を具体的に決定する方法を図７を参照して説明する。
まず、フォーカスサーボがオンされる（ステップＳ１）。そして、フォーカスエラー検出器１２において演算された信号に応じて、対物レンズアクチュエータ１４は対物レンズ５を駆動し、光ディスク６の記録再生情報面にレーザ光を集光させる。次に補正係数ｋ２に所定の値Ａを設定する（ステップＳ２）。その後、所定の値Ａにおいて、予め補正係数ｋ２＝Ａとした場合の球面収差検出信号ＳＡＥを、
ＳＡＥ＝ＳＡＥ２−（ｋ２×ＳＡＥ１）、
の演算によって得て、メモリにＳＡＥ（１）として格納する（ステップＳ３）。
次に、フォーカスエラー検出器１２において演算された信号に電気的オフセットを付加し、所定量（例えば図６Ａおよび図６Ｂに示す範囲ｄの半分の＋ｄ／２）の焦点ずれを発生させる（ステップＳ４）。その後、その時の球面収差検出信号ＳＡＥを、メモリにＳＡＥ（２）として格納する（ステップＳ５）。
同様に、フォーカスエラー検出器１２において演算された信号に、逆の電気的オフセットを付加し、所定量（例えば、−ｄ／２）の焦点ずれを発生させる（ステップＳ６）。そして、その時の球面収差検出信号ＳＡＥを、メモリにＳＡＥ（３）として格納する（ステップＳ７）。
メモリに格納された、焦点ずれ無しでの球面収差検出信号ＳＡＥ（１）と、＋ｄ／２の焦点ずれでの球面収差検出信号ＳＡＥ（２）と、−ｄ／２の焦点ずれでの球面収差検出信号ＳＡＥ（３）とを比較し（ステップＳ８）、球面収差検出信号ＳＡＥ（１）、ＳＡＥ（２）およびＳＡＥ（３）のばらつきが所定範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ９）。
球面収差検出信号ＳＡＥ（１）、ＳＡＥ（２）およびＳＡＥ（３）のばらつきが所定範囲内であると判断されたときは（ステップＳ９においてＹＥＳ）、補正係数ｋ２＝Ａに設定する（ステップＳ１０）。球面収差検出信号ＳＡＥ（１）、ＳＡＥ（２）およびＳＡＥ（３）のばらつきが所定範囲内でないと判断されたときは（ステップＳ９においてＮＯ）、所定の値Ａとは異なる値Ｂを、改めて補正係数ｋ２＝Ｂと設定して（ステップＳ１１）、ステップＳ３へ戻り、再び球面収差検出信号ＳＡＥ（１）〜ＳＡＥ（３）を得る。この場合の値Ｂは、球面収差検出信号ＳＡＥ（１）〜ＳＡＥ（３）のばらつきの方向および量に応じて決定されることが好ましい。この値Ｂによって、球面収差検出信号ＳＡＥ（１）〜ＳＡＥ（３）のばらつきが所定の範囲内になれば、補正係数ｋ２＝Ｂに決定すればよい。所定の範囲内にならなければ、さらに別の値Ｃを補正係数ｋ２＝Ｃとして、球面収差検出信号ＳＡＥ（１）〜ＳＡＥ（３）を得る。
このような手順を用いることによって、球面収差検出信号ＳＡＥが合焦点ずれの影響を受けにくい補正係数ｋ２を設定することができる。
なお球面収差の補正は、図１に示した液晶素子２０を用いる以外に、コリメートレンズ４をレーザ光の光軸方向に沿って駆動して、球面収差の補正を行うことが可能である。コリメートレンズ４を光源（半導体レーザ１）の方向に向かって移動させることで、コリメートレンズ４の出射光は平行光から発散光となり、コリメートレンズ４を対物レンズ５の方向に向かって移動させることで、コリメートレンズ４の出射光は平行光から収れん光となる。
対物レンズ５に入射するレーザ光を発散光もしくは収れん光とすることで球面収差が発生するため、光ディスク６の基板厚が変化することによって発生する球面収差と逆方向の球面収差を発生させることにより、球面収差をキャンセルすることが可能である。例えば、対物レンズ５に入射するレーザ光を発散光とすることによって、光ディスク６の基板厚が厚くなった場合に発生する球面収差をキャンセルすることが可能であり、逆に、対物レンズ５に入射するレーザ光を収れん光とすることで、光ディスク６の基板厚が薄くなった場合に発生する球面収差をキャンセルすることが可能となる。
図８Ａにコリメートレンズ４をレーザ光の光軸方向に沿って駆動する機構を持つ、別の実施の形態の光学ヘッド１００Ａの概略構成図を示す。図８Ａにおいて、１は半導体レーザ、４はコリメートレンズ、５は対物レンズ、６は光ディスク、４１はモータ、４２はシャフト、４３はレンズホルダである。モータ４１を駆動することによってシャフト４２が回転し、コリメートレンズ４とコリメートレンズ４を保持するレンズホルダ４３とがレーザ光の光軸方向に沿って移動可能である。
ここで、球面収差補正信号ＳＡＥの大きさと方向に応じて、球面収差ＳＡＥ信号がゼロになるようにモータ４１を駆動し、レンズホルダ４３に保持されたコリメートレンズ４の光軸方向に沿った位置を変えることで、球面収差を補正することが可能である。
図８Ｂのように、コリメートレンズ４を光源（半導体レーザ１）の方向に向かって移動することによって、コリメートレンズ４からの出射光は発散光となり、光ディスク６の基板厚が厚くなった場合に発生する球面収差を補正する。
なお、コリメートレンズ４をレーザ光の光軸方向に沿って駆動する手段としては、上述のモータを使用する方法に限らず、磁気回路や圧電素子の駆動によるアクチュエータなど、いかなる手段によるものでも可能であることは言うまでもない。
以上のように、球面収差補正をコリメートレンズの駆動によって行った場合は、液晶素子２０を用いた場合に比べて記録および再生に用いるレーザ光の損失が少ないため、光利用効率の低下を抑制できるという利点がある。
次に対物レンズ５と光ディスク６との間の相対的な傾きであるチルトの検出方法を説明する。図９はチルトが発生した場合のホログラム５１上での光束の様子を模式的に示したものである。光ディスク６の傾きはディスクの半径方向すなわち情報トラックと垂直な方向に沿って発生するため、プッシュプル信号の光量にアンバランスが生じる。このようなアンバランスが生じた状態のプッシュプル信号は位相ずれが発生しているため、このプッシュプル信号を用いてトラッキングサーボ動作を行った場合には、トラッキングエラー信号のゼロクロス点と情報トラックの中心とがずれるいわゆるオフトラックが発生する。
チルトによる位相ずれの影響は、光軸を中心とした領域（図９中の領域Ｘ）において大きく現れるため、全光束によるプッシュプル信号と光束中央領域Ｘによるプッシュプル信号との位相を比較することにより、チルトの発生量を検出することできる。
光束中央部領域Ｘにおけるプッシュプル信号は前記ＴＥ１であり、
ＴＥ１＝受光領域６１ｉで得られる信号＋受光領域６１ｊで得られる信号−（受光領域６１ｋで得られる信号＋受光領域６１ｌで得られる信号）、
で表される。一方、全光束によるプッシュプル信号ＴＥ０は０次光の集光する領域６１ａ〜６１ｄにおいて検出され、
ＴＥ０＝受光領域６１ａで得られる信号＋受光領域６１ｂで得られる信号−（受光領域６１ｃで得られる信号＋受光領域６１ｄで得られる信号）、
で表される。プッシュプル信号ＴＥ１とプッシュプル信号ＴＥ０との間の位相差がチルトの発生量となる。
なお、プッシュプル信号ＴＥ１とプッシュプル信号ＴＥ０とには対物レンズの移動に伴うオフセットが発生するため、チルトの検出には、それぞれをプッシュプル成分を含まない補正信号ＴＥ２によって補正した、
信号ＴＥ＝ＴＥ１−ｋ１×ＴＥ２、
信号ＴＥ’＝ＴＥ０−ｋ３×ＴＥ２、
（ｋ１、ｋ３は補正係数）を用いることが望ましい。
なお、検出されたチルトの大きさと方向に応じて、球面収差補正器１１は対物レンズ５を駆動する電流を調整し、対物レンズ５と光ディスク６との間の相対的な傾きを補正することができる。
（実施の形態２）
図１０に本発明の別の実施の形態の光ディスク装置２５０の概略構成図を示す。なお、第１の実施の形態と同一の構成に関しては同一の符号を用いて以下説明を省略する。光ディスク装置２５０は、光学ヘッド２００と制御回路１１とメモリ１５とを備えている。図１０に示す光学ヘッド２００において、５２は光分割手段に対応するホログラム、６２は受光素子に対応する光検出器である。
図１１に実施の形態２におけるホログラム５２のパターンの一例示す。
図１１に示すように、光ディスク６の情報トラックの方向と実質上平行な第１の分割線Ｌ４（領域５２ａと領域５２ｂおよび領域５２ｃと領域５２ｄの境界線）と、その第１の分割線Ｌ４と実質上直交しかつ対物レンズ５の光軸を通る第２の分割線Ｌ５（領域５２ｃ・領域５２ｄと領域５２ｅ・領域５２ｆとの境界線）と、その第２の分割線Ｌ５と実質上平行な第３の分割線Ｌ６（領域５２ａと領域５２ｃおよび領域５２ｂと領域５２ｄの境界線）と、第２の分割線Ｌ５に対し第３の分割線Ｌ６の反対側に位置しかつ対物レンズ５の光軸を中心とした半円形状の第４の分割線Ｌ７（領域５２ｅと領域５２ｆ境界線）とにより６つの領域に分割される。
このとき、ホログラム５２は複数の領域５２ａ〜５２ｆに分割されることになる。
図１２に実施の形態２における光検出器６２のパターンを示す。光検出器６２には複数の領域６２ａ〜６２ｌが配置されている。
ここでホログラム５２の領域５２ａ（第３の分割線の外側の領域）を通った±１次光は光検出器６２の受光領域６２ｉに入射し、ホログラム５２の領域５２ｂ（第３の分割線の外側の領域）を通った±１次光は光検出器６２の受光領域６２ｊに入射し、ホログラム５２の領域５２ｃ（第２および第３の分割線Ｌ５およびＬ６の間の２つの領域の一方）を通った±１次光は光検出器６２の受光領域６２ｋに対応し、ホログラム５２の領域５２ｄ（第２および第３の分割線Ｌ５およびＬ６の間の２つの領域の他方）を通った±１次光は光検出器６２の受光領域６２ｌに入射する。
ホログラム５２の領域５２ｅ（第２および第４の分割線Ｌ５およびＬ７の間の領域）を通った±１次光は光検出器６２の２分割受光領域６２ｅと６２ｆに入射し、ホログラム５２の領域５２ｆ（第４の分割線Ｌ５の外側の領域）を通った±１次光は光検出器６２の２分割受光領域６２ｇと６２ｈにと入射する。
また、全光束が透過する０次光は光検出器６２の４分割領域６２ａ〜６２ｄに集光される。
なおホログラム５２の領域５２ｅ、５２ｆにおける±１次光は、光ディスク６が対物レンズ５の合焦点にあるときに、受光領域６２ｅと６２ｆ、６２ｇと６２ｈへの照射面積がそれぞれ等しくなるように形成される。つまり、受光領域６２ｅから得られる電気信号と受光領域６２ｆから得られる電気信号と受光領域６２ｇから得られる電気信号と受光領域６２ｈから得られる電気信号との値がそれぞれ等しくなるようにホログラム５２の格子パターンを設定する。このようにすると対物レンズ５の合焦点ずれに応じて検出器６２の受光領域６２ｅ、６２ｆ、６２ｇおよび６２ｈからの出力が変化する。なお、図１２は合焦ずれが発生している状態を表しており、±１次光が受光領域６２ｅと６２ｇにのみ入射している。
フォーカスエラー信号ＦＥは、
ＦＥ＝受光領域６２ｅで得られる信号＋受光領域６２ｇで得られる信号−（受光領域６２ｆで得られる信号＋受光領域６２ｈで得られる信号）、
で得られる。
また、プッシュプル信号ＴＥ１は、
ＴＥ１＝受光領域６２ｋで得られる信号＋受光領域６２ｌで得られる信号、
で得られる。
ここで、対物レンズ５が情報トラックに直交する方向に移動した場合にはプッシュプル信号ＴＥ１にオフセットが発生するが、プッシュプル成分を含まない補正信号ＴＥ２、
ＴＥ２＝受光領域６２ｉで得られる信号−受光領域６２ｊで得られる信号、
を用いて、対物レンズ５の移動に伴い生じるオフセットが補正されたトラッキングエラー信号ＴＥを得ることができる。
ＴＥ＝ＴＥ１−ｋ１×ＴＥ２、
ここで、ｋ１は補正係数である。補正係数ｋ１は、所定範囲内における対物レンズ５の移動によってトラッキングエラー信号ＴＥにオフセットが発生しないように決定される。
本実施の形態における球面収差の検出方法を以下に説明する。
ホログラム５２内の領域５２ｅと領域５２ｆは、光軸からの距離が互いに異なるため、球面収差が発生した場合の集光位置が互いに異なる。従って領域５２ｅを通る光束から得られるフォーカスエラー信号ＳＡＥ１と、領域５２ｆを通る光束から得られるフォーカスエラー信号ＳＡＥ２とを比較することにより、発生した球面収差の大きさと方向を表す球面収差エラー信号ＳＡＥが得られる。
ＳＡＥ１＝受光領域６２ｅで得られる信号−受光領域６２ｆで得られる信号、
ＳＡＥ２＝受光領域６２ｇで得られる信号−受光領域６２ｈで得られる信号、
ＳＡＥ＝ＳＡＥ２−ｋ２×ＳＡＥ１、
ここで、ｋ２は補正係数である。補正係数ｋ２は、実施の形態１で述べたように、球面収差が発生していない状態におけるフォーカスエラー信号ＳＡＥ１とフォーカスエラー信号ＳＡＥ２×ｋ２との傾きが互いに略等しくなるように設定する（合焦点を中心とした所定の範囲ｘでｋ２＝ＳＡＥ２／ＳＡＥ１を満足させる）ことが望ましい。
なお、検出された球面収差の大きさと方向に応じて、球面収差補正器１１は液晶素子２０に印加する電圧を調整し、球面収差の補正を行う。また、実施の形態１で述べたように、コリメートレンズ４をレーザ光の光軸方向に沿って駆動して、球面収差の補正を行うことも可能である。
次に対物レンズ５と光ディスク６との間の相対的な傾きであるチルトの検出方法を説明する。チルトによる位相ずれの影響は、光軸を中心とした領域に大きく現れるため、全光束によるプッシュプル信号と光束中央領域によるプッシュプル信号の位相とを比較することにより、チルトの発生量を知ることできる。
光束中央部領域のプッシュプル信号は前記ＴＥ１であり、
ＴＥ１＝受光領域６２ｋで得られる信号−受光領域６２ｌで得られる信号、
で表される。一方、全光束によるプッシュプル信号ＴＥ０は０次光の集光する領域６２ａ〜６２ｄで検出され、
ＴＥ０＝受光領域６２ａで得られる信号＋受光領域６２ｂで得られる信号−（受光領域６２ｃで得られる信号＋受光領域６２ｄで得られる信号）、
で表される。プッシュプル信号ＴＥ１とプッシュプル信号ＴＥ０との間の位相差がチルトの発生量となる。
なお、プッシュプル信号ＴＥ１とプッシュプル信号ＴＥ０とには対物レンズの移動に伴うオフセットが発生するため、チルトの検出には、それぞれをプッシュプル成分を含まない補正信号ＴＥ２で補正した、
ＴＥ＝ＴＥ１−ｋ１×ＴＥ２、
ＴＥ’＝ＴＥ０−ｋ３×ＴＥ２、
（但し、ｋ１、ｋ３は補正係数）
を用いることが望ましい。
なお、検出されたチルトの大きさと方向に応じて、球面収差補正器１１は対物レンズ５を駆動する電流を調整し、対物レンズ５と光ディスク６との間の相対的な傾きを補正することができる。
（実施の形態３）
図１３に本発明の別の実施の形態の光ディスク装置３５０の概略構成図を示す。なお、実施の形態１と同一の構成に関しては同一の符号を用いて説明を省略する。光ディスク装置３５０は、光学ヘッド３００と制御回路１１とメモリ１５とを備えている。
図１３に示す光学ヘッド３００において、５３は光分割手段に対応するホログラム、６３は受光素子に対応する光検出器、７３はホログラムを通過して生成された光束に非点収差を与えるアナモフィックレンズである。
図１４に本実施の形態におけるホログラム５３のパターンの一例を示す。図１４に示すように、光ディスク６の情報トラックの方向と実質上平行な第１の分割線Ｌ８１（領域５３ａと領域５３ｂおよび領域５３ｃと領域５３ｄの境界線）と、その第１の分割線と実質上直交しかつ前記集光光学系の光軸に対して実質上対称な第２および第３の分割線Ｌ８およびＬ９（領域５３ａと領域５３ｃおよび領域５３ｂと領域５３ｄの境界線）と、前記第２および第３の分割線Ｌ８およびＬ９の間に位置し、かつ前記集光光学系の光軸を中心とした円形状の第４の分割線Ｌ１０（領域５３ｃ・領域５３ｄと領域５３ｅの境界線）とにより７つの領域に分割される。
このとき、ホログラム５３は複数の領域５３ａ〜５３ｅに分割されることになる。
図１５に本実施の形態における光検出器６３のパターンを示す。光検出器６３には複数の領域６３ａ〜６３ｊを設ける。
ここでホログラム５３の領域５３ａ（第２および第３の分割線Ｌ８およびＬ９の外側の領域）を通った±１次光は光検出器６３の受光領域６３ｇに入射し、ホログラム５３の領域５３ｂ（第２および第３の分割線Ｌ８およびＬ９の外側の領域）を通った±１次光は光検出器６３の受光領域６３ｈに入射し、ホログラム５３の領域５３ｃ（第２および第３の分割線Ｌ８およびＬ９の間の２つの領域の一方）を通った±１次光は光検出器６３の受光領域６３ｉに入射し、ホログラム５３の領域５３ｄ（第２および第３の分割線Ｌ８およびＬ９の間の２つの領域の他方）を通った±１次光は光検出器６３の受光領域６３ｊに入射する。
また、全光束が透過する０次光は光検出器６３の４分割領域６３ａ〜６３ｄに集光される。また、ホログラム５３の領域５３ｅ（第４の分割線Ｌ１０の内側の領域）を通った±１次光は光検出器６３の４分割領域６３ｅと６３ｆとに集光される。
なおアナモフィックレンズ７３は、光ディスク６が対物レンズ５の合焦点にあるときに、受光領域６３ａ〜６３ｄに対して照射面積が等しくなるようにレンズの屈折力が設定され、位置調整される。つまり、受光領域６３ａ〜６３ｄから得られる電気信号の値がそれぞれ等しくなるように調整される。このようにすると対物レンズ５の合焦点ずれに応じて検出器６３の受光領域６３ａと６３ｃと６３ｂと６３ｄとからの出力が変化する。同様に、対物レンズ５の合焦点ずれに応じて光検出器６３の受光領域６３ｅと６３ｆからの出力も変化する。
フォーカスエラー信号ＦＥは、
ＦＥ＝受光領域６３ａで得られる信号＋受光領域６３ｃで得られる信号−（受光領域６３ｂで得られる信号＋受光領域６３ｄで得られる信号）、で得られる。
また、プッシュプル信号ＴＥ１は、
ＴＥ１＝受光領域６３ａで得られる信号＋受光領域６３ｂで得られる信号−（受光領域６３ｃで得られる信号＋受光領域６３ｄで得られる信号）、
で得られる。
ここで、対物レンズ５が情報トラックに直交する方向に沿って移動した場合にはプッシュプル信号ＴＥ１にオフセットが発生するが、プッシュプル成分を含まない補正信号ＴＥ２、
ＴＥ２＝受光領域６３ｇで得られる信号−受光領域６３ｈで得られる信号、
を用いて、対物レンズ５の移動に伴い生じるオフセットが補正されたトラッキングエラー信号ＴＥを得ることができる。
ＴＥ＝ＴＥ１−ｋ１×ＴＥ２
ここで、ｋ１は補正係数である。補正係数ｋ１は、所定範囲内における対物レンズ５の移動によってトラッキングエラー信号ＴＥにオフセットが発生しないよう決定される。
本実施の形態における球面収差の検出方法を以下に説明する。
ホログラム５３内の領域５３ｅは、全光束に対して光軸からの距離が小さいため、球面収差が発生した場合の集光位置が全光束におけるデフォーカス量と異なる。従って領域５３ｅを通った光束から得られるフォーカスエラー信号ＳＡＥ１と、全光束から得られるフォーカスエラー信号ＳＡＥ２とを比較することにより、発生した球面収差の大きさと方向を表す球面収差エラー信号ＳＡＥが得られる。
ＳＡＥ１＝受光領域６３ｅで得られる信号−受光領域６３ｆで得られる信号、
ＳＡＥ２（＝ＦＥ）＝受光領域６３ａで得られる信号＋受光領域６３ｃで得られる信号−（受光領域６３ｂで得られる信号＋受光領域６３ｄで得られる信号）、
ＳＡＥ＝ＳＡＥ２−ｋ２×ＳＡＥ１、
ここで、ｋ２は補正係数である。補正係数ｋ２は、実施の形態１で述べたように、球面収差が発生していない状態のフォーカスエラー信号ＳＡＥ１とフォーカスエラー信号ＳＡＥ２×ｋ２との傾きが略等しくなるようにｋ２を設定する（合焦点を中心とした所定の範囲ｘにおいてｋ２＝ＳＡＥ２／ＳＡＥ１を満足させる）ことが望ましい。
なお、検出された球面収差の大きさと方向に応じて、球面収差補正器１１は液晶素子２０に印加する電圧を調整し、球面収差の補正を行う。また、実施の形態１で述べたように、コリメートレンズ４をレーザ光の光軸方向に沿って駆動して、球面収差の補正を行うことも可能である。
次に対物レンズ５と光ディスク６との間の相対的な傾きであるチルトの検出方法を説明する。チルトによる位相ずれの影響は、光軸を中心とした領域に大きく現れるため、全光束によるプッシュプル信号と光束中央領域によるプッシュプル信号との位相を比較することにより、チルトの発生量を知ることできる。
光束中央部領域におけるプッシュプル信号は前記ＴＥ１であり、
ＴＥ１＝受光領域６３ｇで得られる信号−受光領域６３ｈで得られる信号、
で表される。一方、全光束によるプッシュプル信号ＴＥ０は０次光の集光する領域６３ａ〜６３ｄにおいて検出され、
ＴＥ０＝受光領域６３ａで得られる信号＋受光領域６３ｂで得られる信号−（受光領域６３ｃで得られる信号＋受光領域６３ｄで得られる信号）、
で表される。プッシュプル信号ＴＥ１とプッシュプル信号ＴＥ０との間の位相差がチルトの発生量となる。
なお、プッシュプル信号ＴＥ１とプッシュプル信号ＴＥ０とには対物レンズ５の移動に伴うオフセットが発生するため、チルトの検出には、それぞれをプッシュプル成分を含まない補正信号ＴＥ２によって補正した、
ＴＥ＝ＴＥ１−ｋ１×ＴＥ２、
ＴＥ’＝ＴＥ０−ｋ３×ＴＥ２、
（但し、ｋ１，ｋ３は補正係数）
を用いることが望ましい。
なお、検出されたチルトの大きさと方向に応じて、制御回路１１は対物レンズ５を駆動する電流を調整し、対物レンズ５と光ディスク６との間の相対的な傾きを補正することができる。
ここで図１６に、本実施の形態における別のホログラム５３Ａのパターンを示す。図１６に示したホログラム５３Ａは領域５３ａａから領域５３ｅｅまでの７つの領域に分割される。図中斜線で示したエ型の領域は信号検出には使用しない。
図１６に示したホログラム５３Ａのパターンは、図１４に示したホログラム５３のパターンと同様の球面収差検出およびチルト検出の効果が得られることは明らかである。
光ディスク６の情報トラックのピッチ、基板の厚さおよび半導体レーザ１の波長によっては、図１６に示したホログラム５３Ａのパターンを用いることにより、合焦点ずれやチルトによるトラッキング誤差信号のオフセットを低減できるなどの効果があり、この場合はトラッキング誤差信号検出に不要な領域５３ｅｅを球面収差検出に使えるなどのメリットがある。
（実施の形態４）
図１７に本発明の別の実施の形態の光ディスク装置４５０の概略構成図を示す。光ディスク装置４５０は、光学ヘッド４００と制御回路１１とメモリ１５とを備えている。
図１７に示す光学ヘッド４００において、３０は光源に対応する半導体レーザ１と受光素子に対応する光検出器６４とを一体に構成した受発光一体素子、３は１／４波長版、４はコリメートレンズ、５は集光光学系に対応する対物レンズ、６は光ディスク、５４は光分割手段に対応する偏光ホログラム、１０は球面収差検出器、１２はフォーカスエラー検出器、１３はトラッキングエラー検出器、１４は対物レンズアクチュエータ、２０は球面収差補正手段に対応する液晶素子である。
受発光一体素子３０内の半導体レーザ１から出射された直線偏光のレーザ光は、偏光ホログラム５４で回折されずに透過し、１／４波長板３で円偏光に変換され、コリメートレンズ４で略平行光となり、液晶素子２０を透過して、対物レンズ５により光ディスク６の基板越しに記録再生情報面に集光される。
光ディスク６の記録再生情報面で反射したレーザ光は再び基板を透過し、対物レンズ５、液晶素子２０、コリメートレンズ４を透過し、１／４波長板３で往路の直線偏光と直交する方向の直線偏光に変換された後、偏光ホログラム５４で回折することによりレーザ光を空間的に複数の光束に分割し光検出器６４へと導く。
光検出器６４は予め複数の受光領域に分割されており、夫々の受光領域に入射した光の光量に応じた信号へ変換され、球面収差検出器１０、フォーカスエラー検出器１２、トラッキングエラー検出器１３へ送られ、情報信号検出とエラー信号検出とが行われる。
ここで、偏光ホログラム５４は、往路の直線偏光は回折させず、復路の直線偏光はそのほとんどを±１次光として回折するように構成されている。
図１８は本実施の形態における偏光ホログラム５４のパターンの一例を示す。
図１８に示すように、光ディスク６の情報トラックの方向と実質上平行な第１の分割線Ｌ１１（領域５４ａと領域５４ｂ、領域５４ｃと領域５４ｄおよび領域５４ｅと領域５４ｆの境界線）と、その第１の分割線と実質上直交しかつ対物レンズ５の光軸に対して実質上対称な第２および第３の分割線Ｌ１２およびＬ１３（領域５４ａと領域５４ｅおよび領域５４ｂと領域５４ｆの境界線）と、その第２および第３の分割線と実質上並行かつ対物レンズ５の光軸に対して実質上対称な第４および第５の分割線Ｌ１４およびＬ１５（領域５４ｃと領域５４ｅおよび領域５４ｄと領域５４ｆの境界線）とにより１０個の領域に分割される。
図１９に本実施の形態における受発光一体素子３０内の受光領域のパターンを示す。受発光一体素子３０には複数の受光領域６４ｅ〜６４ｎを設ける。なお、受発光一体素子の中央は半導体レーザ１である。
ここでホログラム５４の領域５４ａ（第２および第３の分割線Ｌ１２およびＬ１３の外側の領域）を通った±１次光は光検出器６４の受光領域６４ｅと受光領域６４ｆに入射し、ホログラム５４の領域５４ｂ（第２および第３の分割線Ｌ１２およびＬ１３の外側の領域）を通った±１次光は光検出器６４の受光領域６４ｇと受光領域６４ｈに入射し、ホログラム５４の領域５４ｃ（第４および第５の分割線Ｌ１４およびＬ１５の間の２つの領域の一方）を通った±１次光は光検出器６４の受光領域６４ｉと受光領域６４ｊに入射し、ホログラム６４の領域５４ｄ（第４および第５の分割線Ｌ１４およびＬ１５の間の２つの領域の一方）を通った±１次光は光検出器６４の受光領域６４ｋと受光領域６４ｌに入射する。
ホログラム５４の領域５４ｅ（第２および第３の分割線Ｌ１２およびＬ１３の間かつ第４および第５の分割線Ｌ１４およびＬ１５の外側の領域の一方）を通った±１次光は光検出器６４の受光領域６４ｍに入射し、ホログラム５４の領域５４ｆ（第２および第３の分割線Ｌ１２およびＬ１３の間かつ第４および第５の分割線Ｌ１４およびＬ１５の外側の領域の一方）を通った±１次光は光検出器６４の受光領域６４ｎに入射する。
なおホログラム５４の領域５４ａ〜５４ｄにおける＋１次光は光検出器６４の受光面よりも遠いところに焦点を結び、−１次光は光検出器６４の受光面よりも近いところに焦点を結び、更に光ディスク６が対物レンズ５の合焦点にあるときに、±１次光の光検出器６４の受光面での光束の大きさが実質上等しくなるように偏光ホログラム５４の格子パターンにレンズの屈折力を持たせる。このようにすると対物レンズ５の合焦点ずれに応じて±１次光の検出器６４の受光面上の光束の大きさがそれぞれ異なる大きさに変化する。
フォーカスエラー信号ＦＥは、
ＦＥ＝受光領域６４ｅで得られる信号＋受光領域６４ｇで得られる信号＋受光領域６４ｉで得られる信号＋受光領域６４ｋで得られる信号−（受光領域６４ｆで得られる信号＋受光領域６４ｈで得られる信号＋受光領域６４ｊで得られる信号＋受光領域６４ｌで得られる信号）、
で得られる。
また、プッシュプル信号ＴＥ１は、
ＴＥ１＝受光領域６４ｉで得られる信号＋受光領域６４ｊで得られる信号−（受光領域６４ｋで得られる信号＋受光領域６４ｌで得られる信号）、
で得られる。
ここで、対物レンズ５が情報トラックに直交する方向に移動した場合にはプッシュプル信号ＴＥ１にオフセットが発生するが、プッシュプル成分を含まない補正信号ＴＥ２、
ＴＥ２＝受光領域６４ｅで得られる信号＋受光領域６４ｆで得られる信号−（受光領域６４ｇで得られる信号＋受光領域６４ｈで得られる信号）、
を用いて、対物レンズ５の移動に伴い生じるオフセットが補正されたトラッキングエラー信号ＴＥを得ることができる。
ＴＥ＝ＴＥ１−ｋ１×ＴＥ２、
ここで、ｋ１は補正係数である。補正係数ｋ１は、所定範囲内における対物レンズ５の移動によってトラッキングエラー信号ＴＥにオフセットが発生しないよう決定される。
本実施の形態における球面収差の検出方法を以下に説明する。
偏光ホログラム５４内の領域５４ａ、５４ｂと領域５４ｃ、５４ｄとは、光軸からの距離が互いに異なるため、球面収差が発生した場合の集光位置が異なる。従ってホログラム５４の領域５４ａと５４ｂにおける光束から得られるフォーカスエラー信号ＳＡＥ１と、領域５４ｃと５４ｄにおける光束から得られるフォーカスエラー信号ＳＡＥ２とを比較することにより、発生した球面収差の大きさと方向を表す球面収差エラー信号ＳＡＥが得られる。
ＳＡＥ１＝受光領域６４ｅで得られる信号＋受光領域６４ｇで得られる信号−（受光領域６４ｆで得られる信号＋受光領域６４ｈで得られる信号）、
ＳＡＥ２＝受光領域６４ｉで得られる信号＋受光領域６４ｋで得られる信号−（受光領域６４ｊで得られる信号＋受光領域６４ｌで得られる信号）、
ＳＡＥ＝ＳＡＥ２−ｋ２＊ＳＡＥ１、
ここで、ｋ２は補正係数である。補正係数ｋ２は、実施の形態１で述べたように、球面収差が発生していない状態のフォーカスエラー信号ＳＡＥ１とフォーカスエラー信号ＳＡＥ２×ｋ２との傾きが略等しくなるようにｋ２を設定する（合焦点を中心とした所定の範囲ｘでｋ２＝ＳＡＥ２／ＳＡＥ１を満足させる）ことが望ましい。
なお、検出された球面収差の大きさと方向に応じて、球面収差補正器１１は液晶素子２０に印加する電圧を調整し、球面収差の補正を行う。また、実施の形態１で述べたように、コリメートレンズ４をレーザ光の光軸方向に沿って駆動して、球面収差の補正を行うことも可能である。
次に対物レンズ５と光ディスク６との間の相対的な傾きであるチルトの検出方法を説明する。チルトによる位相ずれの影響は、光軸を中心とした領域に大きく現れるため、光軸からの距離が互いに異なる２つのプッシュプル信号の位相を比較することにより、チルトの発生量を知ることできる。
光軸に近いほうのプッシュプル信号は前記ＴＥ１であり、
ＴＥ１＝受光領域６４ｉで得られる信号＋受光領域６４ｊで得られる信号−（受光領域６４ｋで得られる信号＋受光領域６４ｌで得られる信号）、
で表される。一方、光軸から遠いほうのプッシュプル信号ＴＥ０は、
ＴＥ０＝受光領域６４ｍで得られる信号−受光領域６４ｎで得られる信号、
で表される。プッシュプル信号ＴＥ１とプッシュプル信号ＴＥ０との位相差がチルトの発生量となる。
なお、検出されたチルトの大きさと方向に応じて、球面収差補正器１１は対物レンズ５を駆動する電流を調整し、対物レンズ５と光ディスク６との間の相対的な傾きを補正することができる。
以上、本実施の形態で述べた受発光一体素子と偏光ホログラムとを用いた光学ヘッドの構成は、ＳＳＤフォーカス検出を元にした（実施の形態１）と同様の信号検出方式であるが、このような受発光一体素子と偏光ホログラムとを用いた光学ヘッドは、本実施の形態における偏光ホログラム、受光領域のパターンに限定されず、例えばナイフエッジ・フォーカス検出を元にした（実施の形態２）や、非点収差フォーカス検出を元にした（実施の形態３）と同様の信号検出方式による構成であっても、往復光路中の光学構成が簡単になり、コストやサイズ面で有利な光学ヘッドが得られる。
さらに、図１７における前記受発光一体素子３０と偏光ホログラム５４、１／４波長板３までを一体構成とした集積型の光学素子とすることにより、光学ヘッドはさらにコスト・サイズ面で有利となり、より望ましい。
一方、チルトの補正方法も本実施の形態で述べた対物レンズを駆動して対物レンズと光ディスクとの間の相対的な傾きを補正する方法に限らず、位相制御が可能な液晶素子を駆動して、発生したコマ収差のみをキャンセルするなどの各種補正方法が適用可能であることは明らかである。
【産業上の利用可能性】  本発明の光学ヘッドによれば、対物レンズ移動時のオフセット補正可能なトラッキングエラー信号検出と、光スポットの大きさからフォーカス点のずれ量を検出するいわゆるＳＳＤフォーカス検出とを備えた光学ヘッドに対し、この光学ヘッドの構成を大きく変更することなく、球面収差検出機能を付加できるという優れた効果が得られる。
また本発明の光学ヘッドは、対物レンズ移動時のオフセット補正可能なトラッキングエラー信号検出と、光スポットの大きさからフォーカス点のずれ量を検出するいわゆるＳＳＤフォーカス検出とを備えた光学ヘッドに対し、この光学ヘッドの構成を大きく変更することなく、球面収差検出機能とチルト検出機能とを付加できるという優れた効果が得られる。
さらに本発明の光学ヘッドは、対物レンズ移動時のオフセット補正可能なトラッキングエラー信号検出と、２分割された各々の受光領域で検出される光量を比較してフォーカス点のずれ量を検出するいわゆるナイフエッジ・フォーカス検出とを備えた光学ヘッドに対し、この光学ヘッドの構成を大きく変更することなく、球面収差検出機能を付加できるという優れた効果が得られる。
さらに本発明の光学ヘッドは、対物レンズ移動時のオフセット補正可能なトラッキングエラー信号検出と、２分割された各々の受光領域で検出される光量を比較してフォーカス点のずれ量を検出するいわゆるナイフエッジ・フォーカス検出とを備えた光学ヘッドに対し、この光学ヘッドの構成を大きく変更することなく、球面収差検出機能とチルト検出機能とを付加できるという優れた効果が得られる。
さらに本発明の光学ヘッドは、対物レンズ移動時のオフセット補正可能なトラッキングエラー信号検出と、非点収差を与えた光スポットの、受光素子上の形状変化からフォーカス点のずれ量を検出するいわゆる非点収差フォーカス検出とを備えた光学ヘッドに対し、この光学ヘッドの構成を大きく変更することなく、球面収差検出機能を付加できるという優れた効果が得られる。
さらに本発明の光学ヘッドは、対物レンズ移動時のオフセット補正可能なトラッキングエラー信号検出と、非点収差を与えた光スポットの、受光素子上の形状変化からフォーカス点のずれ量を検出するいわゆる非点収差フォーカス検出とを備えた光学ヘッドに対し、この光学ヘッドの構成を大きく変更することなく、球面収差検出機能とチルト検出機能とを付加できるという優れた効果が得られる。
さらに本発明の光学ヘッドは、球面収差が発生していない状態では、合焦点ずれが発生しても球面収差補正信号は常に略ゼロとなるため、球面収差補正信号ＳＡＥが合焦点ずれの影響を受けない。このため、球面収差補正の精度を向上させることが可能となる。
さらに本発明の光学ヘッドは、光源から出射されて偏光ホログラムに入射する直線偏光は回折させず、光ディスクで反射して偏光ホログラムに入射する復路の直線偏光はそのほとんどを±１次光として回折するように構成することにより、光ディスクに入射するレーザ光の利用効率が大きくできるという優れた効果が得られる。
さらに本発明の光学ヘッドは、光源と受光素子を略同一面上に配置することによる調整の簡素化が図れるだけでなく、光学ヘッドの小型化さらにはコスト面で有利となるという優れた効果が得られる。
さらに本発明の光学ヘッドは、光源と受光素子を略同一面上に配置し、さらに位置決めされた光分割手段が一体に構成されることにより、調整の簡素化が図れるだけでなく、光学ヘッドの小型化さらにはコスト面で有利となるという優れた効果が得られる。
さらに本発明の光学ヘッドは、前記集光光学系で発生する球面収差を補正する球面収差補正手段を備え、前記球面収差補正手段は、前記球面収差誤差信号に応じて、液晶素子に印可する電圧によって透過する波面の位相を変化させて球面収差を補正するので、アクチュエータ等の駆動メカニズムを用いないため、従来の光学ヘッドの構成をほとんど変更する必要がなく、小型で、球面収差の検出および補正が可能な光学ヘッドが得られるという優れた効果が得られる。
さらに本発明の光学ヘッドは、前記光源から照射されるレーザ光を略平行光とするコリメートレンズを備え、前記コリメートレンズを、前記球面収差誤差信号に応じて、前記集光光学系の光軸方向に変位させることによって、前記集光光学系で発生する球面収差を補正するので、従来の光学ヘッドのコリメートレンズを駆動するだけで、光学構成をほとんど変更することなく、またレーザ光の光利用効率を低下させることなく球面収差の検出および補正が可能な光学ヘッドが得られるという優れた効果が得られる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図７】
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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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【図２１】
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【図２３】
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【図２４】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年12月3日(2004.12.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を照射する光源と、
前記光源から照射された前記レーザ光を情報記録媒体に集光させる対物レンズと、
前記情報記録媒体によって反射され前記対物レンズを通過したレーザ光を空間的に複数の光束に分割する光分割手段と、
前記光分割手段によって分割された前記複数の光束を受光する受光素子と、
前記受光素子によって受光された前記複数の光束に基づいてトラッキングエラー信号を検出するトラッキングエラー信号検出手段と、
前記受光素子によって受光された前記複数の光束に基づいて、前記対物レンズにおいて発生する球面収差を検出する球面収差検出手段とを具備しており、
前記光分割手段は、前記情報記録媒体に形成された情報トラックの長手方向と実質的に平行に配置された第１の分割線と、前記第１の分割線と実質上直交しかつ前記対物レンズの光軸に対して実質的に対称に互いに平行に配置された第２および第３の分割線とによって分割された６つの領域を有しており、
前記トラッキングエラー信号検出手段は、前記６つの領域のうちの前記第２および第３の分割線の間に配置された２つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することにより第１のプッシュプル信号を生成し、前記６つの領域のうちの前記第２および第３の分割線の外側に配置された４つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することにより、前記対物レンズの移動に伴って生ずる前記第１のプッシュプル信号のオフセットを補正する信号を生成し、
前記球面収差検出手段は、前記第２および第３の分割線の間に配置された前記２つの領域を通過して生成された光束を前記受光素子上に集光して形成される光スポットの大きさを検出して得られる第１のフォーカス点のずれ量と、前記第２および第３の分割線の外側に配置された前記４つの領域を通過して生成された光束を前記受光素子上に集光して形成される光スポットの大きさを検出して得られる第２のフォーカス点のずれ量とを比較して、前記対物レンズにおいて発生する前記球面収差を検出するための球面収差補正信号を生成することを特徴とする光学ヘッド。
【請求項２】
前記対物レンズと前記情報記録媒体との間の相対的な傾きを検出するチルト検出手段をさらに具備しており、
前記第２および第３の分割線の間の間隔は、前記情報記録媒体の前記情報トラックにおいて回折した０次光と±１次光とが重なる領域における前記情報トラックの長手方向に沿った幅よりも狭くなっており、
前記チルト検出手段は、前記第２および第３の分割線の間に配置された前記２つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することにより得られる前記第１のプッシュプル信号と、前記光分割手段の全領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することにより得られる第２のプッシュプル信号との位相を比較して、前記対物レンズと前記情報記録媒体との間の相対的な傾きを検出するためのチルト誤差信号を生成する請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項３】
前記第１のフォーカス点のずれ量を示す信号をＳＡＥ２、前記第２のフォーカス点のずれ量を示す信号をＳＡＥ１とし、前記球面収差補正信号ＳＡＥは、
ＳＡＥ＝ＳＡＥ２−ｋ×ＳＡＥ１、
（ｋは、球面収差がない状態でフォーカス点のずれ量が、所定の範囲においてｋ＝ＳＡＥ２／ＳＡＥ１を略満足する定数）
で表される請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項４】
前記光分割手段は、偏光ホログラムを含んでいる請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項５】
前記受光素子は、前記光源と一体に構成される受発光一体素子である請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項６】
前記受光素子は、前記光源と前記光分割手段とを一体に構成した集積光学素子である請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項７】
前記対物レンズと前記光分割手段との間に設けられた液晶素子と、
前記球面収差検出手段によって生成された前記球面収差補正信号に応じて、前記液晶素子に印加する電圧によって、前記液晶素子を透過する波面の位相を変化させて前記球面収差を補正する球面収差補正手段とをさらに具備している請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項８】
請求項７に記載の光学ヘッドと、
フォーカスエラー信号に電気的オフセットを付加して所定の焦点ずれを発生させ、前記所定の焦点ずれの範囲における前記球面収差補正信号ＳＡＥ＝ＳＡＥ２−ｋ×ＳＡＥ１の変動が、所定の範囲内に収まるように前記定数ｋを決定するための制御回路とを具備することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項９】
前記対物レンズと前記光分割手段との間に設けられ、前記光源から照射された前記レーザ光を略平行光とするコリメートレンズと、
前記球面収差検出手段によって生成された前記球面収差補正信号に応じて、前記レーザ光の光軸方向に前記コリメートレンズを移動させて前記球面収差を補正する球面収差補正手段をさらに具備する請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項１０】
前記光分割手段は、前記第２および第３の分割線の間に配置された前記２つの領域を通過するレーザ光を第１の複数の(１次回折光に分割し、前記第２および第３の分割線の外側に配置された前記４つの領域を通過するレーザ光を第２の複数の(１次回折光に分割し、
前記受光素子は、前記第１の複数の(１次回折光のそれぞれを３分割して受光する第１の複数の３分割受光領域と、前記第２の複数の(１次回折光のそれぞれを３分割して受光する第２の複数の３分割受光領域とを有し、
前記第１のフォーカス点のずれ量は、前記第１の複数の３分割受光領域でそれぞれ検出された複数の信号に基づいて得られ、
前記第２のフォーカス点のずれ量は、前記第２の複数の３分割受光領域でそれぞれ検出された複数の信号に基づいて得られる請求項１に記載の光学ヘッド。
【請求項１１】
前記光分割手段は、前記レーザ光を０次回折光と複数の(１次回折光とに分割し、
前記受光素子は、前記０次回折光を４分割して受光する４分割受光領域を有し、
前記第２のプッシュプル信号は、前記４分割受光領域で検出された信号に基づいて得られる請求項２に記載の光学ヘッド。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスク等の光学情報記録媒体に情報を記録し、または記録された情報を再生するための光学情報記録再生装置に用いられる球面収差検出可能な光学ヘッド、および光ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、光ディスク装置において記録密度を上げるためには、情報記録媒体である光ディスクの記録再生に用いられる光の波長を短くするか、光ディスクに対して光を収束させる対物レンズの開口数（ＮＡ）を大きくする必要がある。
【０００３】
対物レンズの開口数を大きくした場合、光ディスクの基板の厚み誤差や光ディスクを多層構造とした場合の情報記録再生面を切り替えることに伴う基板の厚み変化により、大きな球面収差が発生する。さらに対物レンズの開口数を大きくした場合、対物レンズの光軸と光ディスク面の相対的な傾き（以下、チルトと呼ぶことがある）が発生した場合により大きなコマ収差が発生する。
【０００４】
これらの球面収差やコマ収差によって、光ディスクに集光された光スポットが劣化し、情報の記録または再生性能が低下する。そのため、記録密度が高い光ディスク装置においては、これらの収差を検出し補正することが必要となる。
【０００５】
従来の光ディスク装置の球面収差検出手段としては、特許文献1に記載されたものが知られている。
【０００６】
図２０に球面収差検出が可能な従来の光ヘッド９０の概略構成図を示す。
【０００７】
図２０において、１０１は半導体レーザ、１０４はコリメートレンズ、１０５は対物レンズ、１０６は光ディスク、１０７はホログラム、１０８は光検出器である。
【０００８】
半導体レーザ１０１から出射されたレーザ光は、コリメートレンズ１０４で略平行光となり、対物レンズ１０５により光ディスク１０６の基板越しに記録再生情報面に集光される。光ディスク１０６の記録再生情報面で反射したレーザ光は再び基板を透過し、対物レンズ１０５、コリメートレンズ１０４を透過し、ホログラム１０７を透過して回折されて、信号検出用の光検出器１０８に入射する。
【０００９】
ホログラム１０７は図２１に示すようなパターンとなっている。
【００１０】
ホログラム１０７は、光軸に直交する直線Ｌと光軸を中心とする第１の半円Ｅ１とで囲まれた第１の領域ａと、上記第１の半円Ｅ１と、上記直線Ｌと第１の半円Ｅ１よりも半径が大きくかつ第１の半円Ｅ１側に位置する第２の半円Ｅ２と上記直線Ｌとで囲まれた第２の領域ｂと、上記直線Ｌに対して第１の半円Ｅ１および第２の半円Ｅ２と反対側の第３の半円Ｅ３と直線Ｌとで囲まれた第３の領域ｃとの３つの領域を有している。
【００１１】
ホログラム１０７の各領域ａ、ｂおよびｃは、それぞれの領域ａ、ｂおよびｃを光ディスク１０６側から通過する光によって、各領域ａ、ｂおよびｃに対応する集光スポットが光検出器１０８上に別々に集光するように構成されている。すなわち、ホログラム１０７の３つの領域ａ、ｂおよびｃを光ディスク１０６側から通過する光は、光検出器１０８上に３ヶ所の集光スポットとして形成される。
【００１２】
光検出装置１０８は図２２Ａ〜図２２Ｃに示すように、５つの受光領域１０８ａ〜１０８ｅで構成されている。光ディスク１０６で反射されたレーザ光の光束のうち、ホログラム１０７の第１の領域ａからの光束は、受光領域１０８ａと１０８ｂとの境界線上に集光スポットＰ１として形成され、ホログラム１０７の第２の領域ｂからの光束は、受光領域１０８ｃと１０８ｄとの境界線上に集光スポットＰ２として形成され、第３の領域ｃからの光束は、受光領域１０８ｅに集光スポットＰ３として形成されるようになっている。
【００１３】
ここで光ディスク１０６に記録された情報信号（再生信号）ＲＦは、各受光領域１０８ａ〜１０８ｅからの出力電気信号を用いて示すと、
再生信号ＲＦ＝受光領域１０８ａで得られる信号＋受光領域１０８ｂで得られる信号＋受光領域１０８ｃで得られる信号＋受光領域１０８ｄで得られる信号＋受光領域１０８ｅで得られる信号、
で与えられる。
【００１４】
光ディスク１０６の基板の厚さが適切で球面収差が発生していない状態において、光ディスク１０６上に正しく焦点が結ばれているとき、つまり合焦時には各受光領域１０８ａ〜１０８ｅに形成される集光スポットＰ１〜Ｐ３の形状は、図２２Ｂに示すように、それぞれがほぼ同じ大きさの点となる。
【００１５】
このとき、ホログラム１０７にて回折される光束のうち集光スポットＰ１は、受光領域１０８ａと１０８ｂに対して照射面積が等しくなるように形成される。つまり、受光領域１０８ａから得られる電気信号と、受光領域１０８ｂから得られる電気信号との値が等しいことを示している。同様に集光スポットＰ２は、受光領域１０８ｃと１０８ｄとに対して照射面積が等しくなるように形成される。
【００１６】
一般に、光ディスク１０６の基板の厚みが適切でない場合には、上記構成の集光光学系において球面収差が発生する。
【００１７】
図２３は球面収差が発生している時の光線状態を示している。球面収差が発生すると、光線の光軸ｏからの距離に応じて集光位置のずれが生じる。すなわち、光線ｂが面Ｆ上に集光している時は、光線ｂよりも光軸ｏから遠い光線ａは面Ｆの手前で集光し、光線ｂよりも光軸ｏに近い光線ｃは面Ｆの奥で集光する。
【００１８】
すなわち、光軸ｏからの距離が互いに異なる２つの領域におけるフォーカス状態を検出することで球面収差の発生状況を知ることができる。
【００１９】
集光光学系において球面収差が発生した場合は、合焦状態すなわち受光領域１０８ａと受光領域１０８ｂとの電気信号の差が０である状態であっても、受光領域１０８ｃと受光領域１０８ｄとの電気信号の差が０でなく、正あるいは負の値をとるようになる。これにより、正あるいは負の球面収差が発生したことが示される。
【００２０】
上記集光光学系に正あるいは負の球面収差が発生した場合には、例えば正の球面収差が生じたとすると、光軸からより遠い距離にある第２の光線ｂの光束である、受光領域１０８ｃ、１０８ｄにおける集光スポットＰ２は、その集光位置が光検出器１０８の受光面の手前側になるので、図２１Ａに示すように、受光領域１０８ｄ上に半ドーナツ状に拡がる。逆に、負の球面収差が生じたとすると、受光領域１０８ｃ、受光領域１０８ｄの集光スポットＰ２は、その集光位置が光検出器１０８の受光面の奥側になるので、図２２Ｃに示すように、受光領域１０８ｃ上に半ドーナツ状に拡がる。
【００２１】
したがって、集光光学系で発生した球面収差を示す信号である球面収差信号ＳＡＥは以下のようになる。
【００２２】
球面収差信号ＳＡＥ＝受光領域１０８ｃで得られる信号−受光領域１０８ｄで得られる信号−Ｋ×（受光領域１０８ａで得られる信号−受光領域１０８ｂで得られる信号）、
ここで、Ｋは定数である。
【００２３】
なお、球面収差の収差補正手段としては特許文献２に記載されたものが知られている。光ディスクの基板厚が変化した場合、球面収差検出信号に応じて液晶素子を制御して収差補正を行う。
【００２４】
液晶素子とは２枚のガラス基板に挟まれた部分に液晶を封入したものである。レーザ光が通過する部分を複数の領域に分け、各々の領域に独立に電圧を印加すると、それぞれ対応する部分の屈折率を変化させることができる。この屈折率の変化を利用して波面の位相を変えることができる。レーザ光に収差があると、部分的にレーザ光の位相が変わるので、この変化した位相を補完するように液晶素子を駆動することにより収差の補正ができる。電圧を収差の度合いに応じて印加すると収差をより正確に補正することが可能である。球面収差が発生した場合、最も波面収差が少なくなるように液晶素子の位相を制御する。
【００２５】
従来の光ディスク装置のチルト検出手段としては、特許文献３に記載されたものが知られている。
【００２６】
図２４にチルト検出が可能な従来の光ヘッド８０の概略構成図を示す。
【００２７】
図２４において、２０１は半導体レーザ、２０２はビームスプリッタ、２０４はコリメートレンズ、２０５は対物レンズ、２０６は光ディスク、２０７はリレーレンズ、２０８は光検出器である。
【００２８】
半導体レーザ２０１から出射されたレーザ光は、ビームスプリッタ２０２を透過し、コリメートレンズ２０４で略平行光となり、対物レンズ２０５により光ディスク２０６の基板越しに記録再生情報面に集光される。
【００２９】
光ディスク２０６の記録再生情報面で反射したレーザ光は再び基板を透過し、対物レンズ２０５、コリメートレンズ２０４を透過し、ビームスプリッタ２０２で反射され、リレーレンズ２０７により信号検出用の光検出器２０８に導かれる。
【００３０】
図２５Ａに示すように光検出器２０８に入射した光束は、受光領域２０８ａから受光領域２０８ｆに６分割されて受光される。受光領域２０８ｅと受光領域２０８ｆとで受光された信号を使って、第１のトラッキングエラー信号ＴＥ１を検出し、受光領域２０８ａから受光領域２０８ｄで受光された信号を使って、第２のトラッキングエラー信号ＴＥ２を検出する。
【００３１】
トラッキングエラー信号はプッシュプル信号であるため、トラッキングエラー信号ＴＥ１、ＴＥ２は次式で表される。
【００３２】
トラッキングエラー信号ＴＥ１＝受光領域２０８ｅで受光された信号−受光領域２０８ｆで受光された信号、
トラッキングエラー信号ＴＥ２＝（受光領域２０８ａで受光された信号＋受光領域２０８ｂで受光された信号）−（受光領域２０８ｃで受光された信号＋受光領域２０８ｄで受光された信号）、
第１のトラッキングエラー信号ＴＥ１と第２のトラッキングエラー信号ＴＥ２の位相を比較して光ディスク傾き（チルト）を検出することができる。
【００３３】
図２５Ｂは半径方向に沿った光ディスクの傾きがあるときの検出光束の光強度分布に、前記受光領域の範囲を重ねて表した図である。光ディスクの傾きに応じて光束の強度分布に非対称性が現れるが、図２５Ｂに示したようにその非対称性の大きな部分は受光領域２０８ｅと２０８ｆとに存在する。このため、第１のトラッキングエラー信号ＴＥ１と第２のトラッキングエラー信号ＴＥ２とでは光ディスクの傾きの影響度が異なる。
【００３４】
光ディスクの傾きがないときには、２つのトラッキングエラー信号ＴＥ１とＴＥ２との位相は一致するが、光ディスクが傾くと２つのトラッキングエラー信号ＴＥ１とＴＥ２とには位相ずれが生じる。それぞれの信号に対して光ディスク傾きの影響度が異なるため、第１のトラッキングエラー信号ＴＥ１と第２のトラッキングエラー信号ＴＥ２との位相を比較することによって、光ディスクの傾きを検出することが可能となる。
【００３５】
なお、従来のプッシュプル信号、すなわち、
プッシュプル信号ＴＥ３＝（受光領域２０８ａで受光された信号＋受光領域２０８ｂで受光された信号＋受光領域２０８ｅで受光された信号）−（受光領域２０８ｃで受光された信号＋受光領域２０８ｄで受光された信号＋受光領域２０８ｆで受光された信号）、
の演算で得られるプッシュプル信号ＴＥ３を第１のトラッキングエラー信号ＴＥ１として用いることによっても光ディスクの傾きを検出することが可能である。これは前記従来のプッシュプル信号ＴＥ３がトラッキングエラー信号ＴＥ１とＴＥ２との和信号に相当するため、第１および第２のトラッキングエラー信号ＴＥ１とＴＥ２との間には、十分検出可能な位相差が生じるからである。
【特許文献１】特開２０００−１７１３４６号公報
【特許文献２】特開平８−２１２６１１号公報
【特許文献３】国際出願番号ＰＣＴ／ＪＰ０１／０５３６６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３６】
しかしながら、従来の構成においては球面収差検出手段とチルト検出手段とはそれぞれ単独で構成されているので、両方の収差を検出するためのホログラムのパターン、光検出器のパターンが互いに干渉するという課題がある。あるい光束の分割数が多くなることで各受光領域で検出される電気信号が小さくなるので、収差検出に必要なＳ／Ｎ比が得られないという課題がある。
【００３７】
本発明は、簡単なホログラムと受光素子との構成で球面収差検出とチルト検出とを同時に実現し、さらに対物レンズ移動時のオフセットを補正可能なトラッキングエラー信号検出、フォーカスエラー信号検出まで含んだ簡単な構成の光学ヘッドおよび光ディスク装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３８】
前記目的を達成するため、本発明に係る光学ヘッドの構成は、レーザ光を照射する光源と、
前記光源から照射された前記レーザ光を情報記録媒体に集光させる対物レンズと、
前記情報記録媒体によって反射され前記対物レンズを通過したレーザ光を空間的に複数の光束に分割する光分割手段と、
前記光分割手段によって分割された前記複数の光束を受光する受光素子と、
前記受光素子によって受光された前記複数の光束に基づいてトラッキングエラー信号を検出するトラッキングエラー信号検出手段と、
前記受光素子によって受光された前記複数の光束に基づいて、前記対物レンズにおいて発生する球面収差を検出する球面収差検出手段とを具備しており、
前記光分割手段は、前記情報記録媒体に形成された情報トラックの長手方向と実質的に平行に配置された第１の分割線と、前記第１の分割線と実質上直交しかつ前記対物レンズの光軸に対して実質的に対称に互いに平行に配置された第２および第３の分割線とによって分割された６つの領域を有しており、
前記トラッキングエラー信号検出手段は、前記６つの領域のうちの前記第２および第３の分割線の間に配置された２つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することにより第１のプッシュプル信号を生成し、前記６つの領域のうちの前記第２および第３の分割線の外側に配置された４つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することにより、前記対物レンズの移動に伴って生ずる前記第１のプッシュプル信号のオフセットを補正する信号を生成し、
前記球面収差検出手段は、前記第２および第３の分割線の間に配置された前記２つの領域を通過して生成された光束を前記受光素子上に集光して形成される光スポットの大きさを検出して得られる第１のフォーカス点のずれ量と、前記第２および第３の分割線の外側に配置された前記４つの領域を通過して生成された光束を前記受光素子上に集光して形成される光スポットの大きさを検出して得られる第２のフォーカス点のずれ量とを比較して、前記対物レンズにおいて発生する前記球面収差を検出するための球面収差補正信号を生成することを特徴とする。
【００３９】
また、本発明に係る光ディスク装置の構成は、本発明に係る光学ヘッドと、
フォーカスエラー信号に電気的オフセットを付加して所定の焦点ずれを発生させ、前記所定の焦点ずれの範囲における前記球面収差補正信号ＳＡＥ＝ＳＡＥ２−ｋ×ＳＡＥ１の変動が、所定の範囲内に収まるように前記定数ｋを決定するための制御回路とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００４０】
本発明の光学ヘッドによれば、対物レンズ移動時のオフセット補正可能なトラッキングエラー信号検出と、光スポットの大きさからフォーカス点のずれ量を検出するいわゆるＳＳＤフォーカス検出とを備えた光学ヘッドに対し、この光学ヘッドの構成を大きく変更することなく、球面収差検出機能を付加できるという優れた効果が得られる。
【００４１】
また本発明の光学ヘッドは、対物レンズ移動時のオフセット補正可能なトラッキングエラー信号検出と、光スポットの大きさからフォーカス点のずれ量を検出するいわゆるＳＳＤフォーカス検出とを備えた光学ヘッドに対し、この光学ヘッドの構成を大きく変更することなく、球面収差検出機能とチルト検出機能とを付加できるという優れた効果が得られる。
【００４２】
さらに本発明の光学ヘッドは、対物レンズ移動時のオフセット補正可能なトラッキングエラー信号検出と、２分割された各々の受光領域で検出される光量を比較してフォーカス点のずれ量を検出するいわゆるナイフエッジ・フォーカス検出とを備えた光学ヘッドに対し、この光学ヘッドの構成を大きく変更することなく、球面収差検出機能を付加できるという優れた効果が得られる。
【００４３】
さらに本発明の光学ヘッドは、対物レンズ移動時のオフセット補正可能なトラッキングエラー信号検出と、２分割された各々の受光領域で検出される光量を比較してフォーカス点のずれ量を検出するいわゆるナイフエッジ・フォーカス検出とを備えた光学ヘッドに対し、この光学ヘッドの構成を大きく変更することなく、球面収差検出機能とチルト検出機能とを付加できるという優れた効果が得られる。
【００４４】
さらに本発明の光学ヘッドは、対物レンズ移動時のオフセット補正可能なトラッキングエラー信号検出と、非点収差を与えた光スポットの、受光素子上の形状変化からフォーカス点のずれ量を検出するいわゆる非点収差フォーカス検出とを備えた光学ヘッドに対し、この光学ヘッドの構成を大きく変更することなく、球面収差検出機能を付加できるという優れた効果が得られる。
【００４５】
さらに本発明の光学ヘッドは、対物レンズ移動時のオフセット補正可能なトラッキングエラー信号検出と、非点収差を与えた光スポットの、受光素子上の形状変化からフォーカス点のずれ量を検出するいわゆる非点収差フォーカス検出とを備えた光学ヘッドに対し、この光学ヘッドの構成を大きく変更することなく、球面収差検出機能とチルト検出機能とを付加できるという優れた効果が得られる。
【００４６】
さらに本発明の光学ヘッドは、球面収差が発生していない状態では、合焦点ずれが発生しても球面収差補正信号は常に略ゼロとなるため、球面収差補正信号ＳＡＥが合焦点ずれの影響を受けない。このため、球面収差補正の精度を向上させることが可能となる。
【００４７】
さらに本発明の光学ヘッドは、光源から出射されて偏光ホログラムに入射する直線偏光は回折させず、光ディスクで反射して偏光ホログラムに入射する復路の直線偏光はそのほとんどを±１次光として回折するように構成することにより、光ディスクに入射するレーザ光の利用効率が大きくできるという優れた効果が得られる。
【００４８】
さらに本発明の光学ヘッドは、光源と受光素子を略同一面上に配置することによる調整の簡素化が図れるだけでなく、光学ヘッドの小型化さらにはコスト面で有利となるという優れた効果が得られる。
【００４９】
さらに本発明の光学ヘッドは、光源と受光素子を略同一面上に配置し、さらに位置決めされた光分割手段が一体に構成されることにより、調整の簡素化が図れるだけでなく、光学ヘッドの小型化さらにはコスト面で有利となるという優れた効果が得られる。
【００５０】
さらに本発明の光学ヘッドは、前記集光光学系で発生する球面収差を補正する球面収差補正手段を備え、前記球面収差補正手段は、前記球面収差誤差信号に応じて、液晶素子に印加する電圧によって透過する波面の位相を変化させて球面収差を補正するので、アクチュエータ等の駆動メカニズムを用いないため、従来の光学ヘッドの構成をほとんど変更する必要がなく、小型で、球面収差の検出および補正が可能な光学ヘッドが得られるという優れた効果が得られる。
【００５１】
さらに本発明の光学ヘッドは、前記光源から照射されるレーザ光を略平行光とするコリメートレンズを備え、前記コリメートレンズを、前記球面収差誤差信号に応じて、前記集光光学系の光軸方向に変位させることによって、前記集光光学系で発生する球面収差を補正するので、従来の光学ヘッドのコリメートレンズを駆動するだけで、光学構成をほとんど変更することなく、またレーザ光の光利用効率を低下させることなく球面収差の検出および補正が可能な光学ヘッドが得られるという優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
本実施の形態に係る光ヘッドにおいては、球面収差検出手段は、第２および第３の分割線の間に配置された２つの領域を通過して生成された光束を受光素子上に集光して形成される光スポットの大きさを検出して得られる第１のフォーカス点のずれ量と、第２および第３の分割線の外側に配置された４つの領域を通過して生成された光束を受光素子上に集光して形成される光スポットの大きさを検出して得られる第２のフォーカス点のずれ量とを比較して、対物レンズにおいて発生する球面収差を検出するための球面収差補正信号を生成する。このため、簡単なホログラムと受光素子の構成によって球面収差を検出することができる。
【００５３】
前記対物レンズと前記情報記録媒体との間の相対的な傾きを検出するチルト検出手段をさらに具備しており、前記第２および第３の分割線の間の間隔は、前記情報記録媒体の前記情報トラックにおいて回折した０次光と±１次光とが重なる領域における前記情報トラックの長手方向に沿った幅よりも狭くなっており、前記チルト検出手段は、前記第２および第３の分割線の間に配置された前記２つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することにより得られる第１のプッシュプル信号と、前記光分割手段の全領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することにより得られる第２のプッシュプル信号との位相を比較して、前記対物レンズと前記情報記録媒体との間の相対的な傾きを検出するためのチルト誤差信号を生成することが好ましい。
【００５４】
本実施の形態に係る他の光ヘッドにおいては、球面収差検出手段は、第２の分割線と第４の分割線とによって囲まれた２つの領域を通過して生成された光束を、受光素子上に形成された第１の受光領域と第２の受光領域との分割線上に集光して、第１の受光領域と第２の受光領域とにおいてそれぞれ検出された光量を比較して得られる第１のフォーカス点のずれ量と、第４の分割線の外側の２つの領域を通過して生成された光束を受光素子上に形成された第３の受光領域と第４の受光領域との分割線上に集光して、第３の受光領域と第４の受光領域とにおいてそれぞれ検出された光量を比較して得られる第２のフォーカス点のずれ量とを比較して、対物レンズにおいて発生する球面収差を検出するための球面収差誤差信号を生成する。このため、簡単なホログラムと受光素子の構成によって球面収差を検出することができる。
【００５５】
前記対物レンズと前記情報記録媒体との間の相対的な傾きを検出するチルト検出手段をさらに具備しており、前記第２および第３の分割線の間の間隔は、前記情報記録媒体の情報トラックにおいて回折した０次光と±１次光とが重なる領域における前記情報トラックの長手方向に沿った幅の１／２よりも狭くなっており、前記チルト検出手段は、前記第２および第３の分割線の間に配置された２つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することによって得られる第１のトラッキングエラー信号と、前記光分割手段の全領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することによって得られる第２のトラッキングエラー信号との位相を比較して、前記対物レンズと前記情報記録媒体との間の前記相対的な傾きを検出するためのチルト誤差信号を生成することが好ましい。
【００５６】
本実施の形態に係るさらに他の光学ヘッドにおいては、球面収差検出手段は、第４の分割線の内側を通過して生成された光束に非点収差を与えて受光素子上に集光された光スポットの形状の変化を検出して得られる第１のフォーカス点のずれ量と、光分割手段の全領域を通過して生成された光束に非点収差を与えて受光素子上に集光された光スポットの形状の変化を検出して得られる第２のフォーカス点のずれ量とを比較して、対物レンズにおいて発生する球面収差を検出するための球面収差誤差信号を生成する。このため、簡単なホログラムと受光素子の構成によって球面収差を検出することができる。
【００５７】
前記対物レンズと前記情報記録媒体との間の相対的な傾きを検出するチルト検出手段をさらに具備しており、前記第２および第３の分割線の間の間隔は、前記情報記録媒体の情報トラックにおいて回折した０次光と±１次光とが重なる領域における前記情報トラックの長手方向に沿った幅よりも狭く、前記チルト検出手段は、前記第４の分割線の外側であってかつ前記第２および第３の分割線の間に配置された２つの領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することによって得られる第１のトラッキングエラー信号と、前記光分割手段の全領域を通過して生成された光束を受光して検出された信号を演算することによって得られる第２のトラッキングエラー信号との位相を比較して、前記対物レンズと前記情報記録媒体との間の前記相対的な傾きを検出するためのチルト誤差信号を生成することが好ましい。
【００５８】
前記第１のフォーカス点のずれ量を示す信号をＳＡＥ２、前記第２のフォーカス点のずれ量を示す信号をＳＡＥ１とし、前記球面収差補正信号ＳＡＥは、
ＳＡＥ＝ＳＡＥ２−ｋ×ＳＡＥ１、
（ｋは、球面収差がない状態でフォーカス点のずれ量が、所定の範囲においてｋ＝ＳＡＥ２／ＳＡＥ１を略満足する定数）
で表されることが好ましい。
【００５９】
前記光分割手段は、偏光ホログラムを含んでいることが好ましい。
【００６０】
前記受光素子は、前記光源と一体に構成される受発光一体素子であることが好ましい。
【００６１】
前記受光素子は、前記光源と前記光分割手段とを一体に構成した集積光学素子であることが好ましい。
【００６２】
前記対物レンズと前記光分割手段との間に設けられた液晶素子と、
前記球面収差検出手段によって生成された前記球面収差補正信号に応じて、前記液晶素子に印加する電圧によって、前記液晶素子を透過する波面の位相を変化させて前記球面収差を補正する球面収差補正手段とをさらに具備していることが好ましい。
【００６３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００６４】
（実施の形態１）
図１に本発明の実施の形態１に係る光ディスク装置１５０の概略構成図を示す。光ディスク装置１５０は、光学ヘッド１００と制御回路１１とメモリ１５とを備えている。
【００６５】
図１に示す光学ヘッド１００において、１は光源に対応する半導体レーザ、２は偏光ビームスプリッタ、３は１／４波長板、４はコリメートレンズ、５は集光光学系に対応する対物レンズ、６は光ディスク、５１は光分割手段に対応するホログラム、６１は受光素子に対応する光検出器、１０は球面収差検出器、１２はフォーカスエラー検出器、１３はトラッキングエラー検出器、１４は対物レンズアクチュエータ。２０は球面収差補正手段に対応する液晶素子である。
【００６６】
半導体レーザ１から出射された直線偏光のレーザ光は、偏光ビームスプリッタ２を透過し、１／４波長板３で円偏光に変換され、コリメートレンズ４で略平行光となり、液晶素子２０を透過して、対物レンズ５により光ディスク６の基板越しに記録再生情報面に集光される。
【００６７】
光ディスク６の記録再生情報面で反射したレーザ光は再び光ディスク６の基板を透過し、対物レンズ５、液晶素子２０、コリメートレンズ４を透過し、１／４波長板３で往路とは異なる直線偏光に変換された後、偏光ビームスプリッタ２で反射する。このとき偏光ビームスプリッタ２は、往路のレーザ光の偏光成分は略透過し、復路のレーザ光の偏光成分は略反射するように予め設計されているものとする。
【００６８】
偏光ビームスプリッタ２を反射した復路のレーザ光は、ホログラム５１を透過して回折することによりレーザ光を空間的に複数の光束に分割し光検出器６１へと導かれる。光検出器６１は予め複数の受光領域に分割されており、夫々の受光領域に入射した光は、その光量に応じた信号へ変換され、球面収差検出器１０、フォーカスエラー検出器１２、トラッキングエラー検出器１３へ送られる。
【００６９】
光検出器６１で検出された信号はフォーカスエラー検出器１２、トラッキングエラー検出器１３で演算され、対物レンズアクチュエータ１４はフォーカスエラー検出器１２、トラッキングエラー検出器１３で演算され、制御回路１１で所定の処理をされた信号に応じて、対物レンズ５にて光ディスク６の記録再生情報面に形成される集光スポットが、光ディスク６の記録再生情報面に形成された情報トラックに追従するように対物レンズ５を駆動する。
【００７０】
図２に実施の形態１におけるホログラム５１のパターンの一例を示す。図中の破線はホログラムを透過するレーザ光の光束を示す。
【００７１】
図２に示すように、ホログラム５１は、光ディスク６の情報トラックの方向と実質上平行な第１の分割線Ｌ１（領域５１ａと領域５１ｂおよび領域５１ｃと領域５１ｄの境界線）と、その第１の分割線Ｌ１と実質上直交しかつ対物レンズ５の光軸に対して実質上対称な第２および第３の分割線Ｌ２およびＬ３（領域５１ａと領域５１ｃおよび領域５１ｂと領域５１ｄの境界線）とにより６つの領域に分割される。
【００７２】
このとき、ホログラム５１はプッシュプル成分を含む部分と含まない部分を境界として、複数の領域５１ａ〜５１ｄに分割されることになる。
【００７３】
図３に実施の形態１における光検出器６１のパターンを示す。光検出器６１には複数の受光領域６１ａ〜６１ｌが配置されている。
【００７４】
ホログラム５１の領域５１ａ（第２および第３の分割線Ｌ２およびＬ３の外側の領域）を通った±１次光は、光検出器６１の受光領域６１ｅと受光領域６１ｆとに入射する。ホログラム５１の領域５１ｂ（第２および第３の分割線の外側の領域）を通った±１次光は光検出器６１の受光領域６１ｇと受光領域６１ｈとに入射する。ホログラムの領域５１ｃ（第２および第３の分割線の間の２つの領域の一方）を通った±１次光は光検出器６１の受光領域６１ｉと受光領域６１ｊとに入射する。ホログラムの領域５１ｄ（第２および第３の分割線の間の２つの領域の他方）を通った±１次光は光検出器６１の受光領域６１ｋと受光領域６１ｌとに入射する。
【００７５】
また、全光束が透過する０次光は光検出器６１の４分割領域６１ａ〜６１ｄに集光される。なお＋１次光は右側の受光領域、−１次光は左側の受光領域に集光されるものとする。
【００７６】
ここで、ホログラム５１の領域５１ａ〜５１ｄを通る＋１次光は光検出器６１の受光面よりも遠いところに焦点を結び、−１次光は光検出器６１の受光面よりも近いところに焦点を結び、更に光ディスク６が対物レンズ５の合焦点にあるときに、±１次光の光検出器６１の受光面での光束の大きさが実質上等しくなるように、ホログラム５１の格子パターンにレンズの屈折力を持たせる。このようにすると、対物レンズ５の合焦点ずれに応じて±１次光の光検出器６１の受光面上の光束の大きさがそれぞれ異なる大きさに変化する。
【００７７】
フォーカスエラー信号ＦＥは、
フォーカスエラー信号ＦＥ＝受光領域６１ｅで得られる信号＋受光領域６１ｇで得られる信号＋受光領域６１ｉで得られる信号＋受光領域６１ｋで得られる信号−（受光領域６１ｆで得られる信号＋受光領域６１ｈで得られる信号＋受光領域６１ｊで得られる信号＋受光領域６１ｌで得られる信号）、
で得られる。
【００７８】
また、プッシュプル信号ＴＥ１は、
プッシュプル信号ＴＥ１＝受光領域６１ｉで得られる信号＋受光領域６１ｊで得られる信号−（受光領域６１ｋで得られる信号＋受光領域６１ｌで得られる信号）、
で得られる。
【００７９】
ここで、対物レンズ５が情報トラックに直交する方向（半径方向）に向かって移動した場合にはプッシュプル信号ＴＥ１にオフセットが発生するが、プッシュプル成分を含まない補正信号ＴＥ２、
ＴＥ２＝受光領域６１ｅで得られる信号＋受光領域６１ｆで得られる信号−（受光領域６１ｇで得られる信号＋受光領域６１ｈで得られる信号）、
を用いて、対物レンズ５の移動に伴って生じるオフセットが補正されたトラッキングエラー信号ＴＥを得ることができる。
【００８０】
トラッキングエラー信号ＴＥ＝ＴＥ１−ｋ１×ＴＥ２、
ここで、ｋ１は補正係数である。補正係数ｋ１は、所定範囲内における対物レンズ５の移動によってトラッキングエラー信号ＴＥにオフセットが発生しないように決定される。
【００８１】
次に本実施の形態における球面収差の検出方法を以下に説明する。
【００８２】
ホログラム５１内の領域５１ａ、領域５１ｂと領域５１ｃ、領域５１ｄとは、光軸からの距離が互いに異なるため、球面収差が発生した場合の集光位置が異なる。従ってホログラムの領域５１ａと領域５１ｂの光束から得られるフォーカスエラー信号ＳＡＥ１と、領域５１ｃと領域５１ｄとの光束から得られるフォーカスエラー信号ＳＡＥ２とを比較することにより、発生した球面収差の大きさと方向を表す球面収差検出信号ＳＡＥ１およびＳＡＥ２が得られる。
【００８３】
球面収差検出信号ＳＡＥ１＝受光領域６１ｅで得られる信号＋受光領域６１ｇで得られる信号−（受光領域６１ｆで得られる信号＋受光領域６１ｈで得られる信号）、
球面収差検出信号ＳＡＥ２＝受光領域６１ｉで得られる信号＋受光領域６１ｋで得られる信号−（受光領域６１ｊで得られる信号＋受光領域６１ｌで得られる信号）、
図４Ａは球面収差が発生していない状態における、対物レンズ５の合焦点ずれに対するフォーカスエラー信号ＦＥ、フォーカスエラー信号ＳＡＥ１およびフォーカスエラー信号ＳＡＥ２の変化を模式的に示したグラフである。球面収差が発生していない状態では、３つのフォーカスエラー信号のゼロクロス点は一致する。
【００８４】
なお、図４Ａに示すように、一般的にはフォーカスエラー信号ＳＡＥ１とフォーカスエラー信号ＳＡＥ２とは振幅や傾きが互いに異なる。
【００８５】
図４Ｂは球面収差が発生した状態における、対物レンズ５の合焦点ずれに対するフォーカスエラー信号ＦＥ、フォーカスエラー信号ＳＡＥ１およびフォーカスエラー信号ＳＡＥ２の変化を模式的に示したグラフである。
【００８６】
図４Ｂに示すように、球面収差が発生した場合は各フォーカスエラー信号がシフトするが、フォーカスエラー信号ＦＥ、フォーカスエラー信号ＳＡＥ１およびフォーカスエラー信号ＳＡＥ２のシフト量には互いに差が生じる。このフォーカスエラー信号ＦＥ、フォーカスエラー信号ＳＡＥ１およびフォーカスエラー信号ＳＡＥ２のシフト量の差は、球面収差の増大に伴い大きくなる。
【００８７】
球面収差補正信号ＳＡＥは以下の式で得られる。
【００８８】
ＳＡＥ＝ＳＡＥ２−ｋ２×ＳＡＥ１、
ｋ２は補正係数である。図５は球面収差が発生して、フォーカスエラー信号ＦＥ＝０の時の、球面収差補正信号ＳＡＥの変化を表している。球面収差補正信号ＳＡＥは球面収差の大きさと方向に応じた信号であるため、球面収差検出器１０によって検出された球面収差補正信号の大きさと方向に応じて、球面収差補正器１１が液晶素子２０に印加する電圧を調整することによって、液晶素子２０を透過するレーザ光の波面の位相を変化させて球面収差の補正を行うことが可能である。液晶素子２０を用いた場合は、アクチュエータ等の駆動メカニズムを用いることなく、球面収差の補正が可能なため、小型の光ヘッドに適している。
【００８９】
ここで図６Ａに示すように、球面収差が発生していない状態のフォーカスエラー信号ＳＡＥ２とフォーカスエラー信号ＳＡＥ１×ｋ２との傾きが略等しくなるように係数ｋ２を設定する（合焦点を中心とした所定の範囲ｄにおいてｋ２＝ＳＡＥ２／ＳＡＥ１を満足させる）ことが望ましい。
【００９０】
この場合、図６Ｂに示すように、球面収差が発生していない状態では、対物レンズ５の合焦点ずれが発生しても（所定の範囲ｄ内では）球面収差補正信号ＳＡＥは略ゼロとなる。すなわち球面収差補正信号ＳＡＥが合焦点ずれの影響を受けないため、球面収差補正の精度を向上させることが可能となる。
【００９１】
ここで本実施の形態に係る光学ヘッドを備えた光ディスク装置において、補正係数ｋ２を具体的に決定する方法を図７を参照して説明する。
【００９２】
まず、フォーカスサーボがオンされる（ステップＳ１）。そして、フォーカスエラー検出器１２において演算された信号に応じて、対物レンズアクチュエータ１４は対物レンズ５を駆動し、光ディスク６の記録再生情報面にレーザ光を集光させる。次に補正係数ｋ２に所定の値Ａを設定する（ステップＳ２）。その後、所定の値Ａにおいて、予め補正係数ｋ２＝Ａとした場合の球面収差検出信号ＳＡＥを、
ＳＡＥ＝ＳＡＥ２−（ｋ２×ＳＡＥ１）、
の演算によって得て、メモリにＳＡＥ（１）として格納する（ステップＳ３）。
【００９３】
次に、フォーカスエラー検出器１２において演算された信号に電気的オフセットを付加し、所定量（例えば図６Ａおよび図６Ｂに示す範囲ｄの半分の＋ｄ／２）の焦点ずれを発生させる（ステップＳ４）。その後、その時の球面収差検出信号ＳＡＥを、メモリにＳＡＥ（２）として格納する（ステップＳ５）。
【００９４】
同様に、フォーカスエラー検出器１２において演算された信号に、逆の電気的オフセットを付加し、所定量（例えば、−ｄ／２）の焦点ずれを発生させる（ステップＳ６）。そして、その時の球面収差検出信号ＳＡＥを、メモリにＳＡＥ（３）として格納する（ステップＳ７）。
【００９５】
メモリに格納された、焦点ずれ無しでの球面収差検出信号ＳＡＥ（１）と、＋ｄ／２の焦点ずれでの球面収差検出信号ＳＡＥ（２）と、−ｄ／２の焦点ずれでの球面収差検出信号ＳＡＥ（３）とを比較し（ステップＳ８）、球面収差検出信号ＳＡＥ（１）、ＳＡＥ（２）およびＳＡＥ（３）のばらつきが所定範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ９）。
【００９６】
球面収差検出信号ＳＡＥ（１）、ＳＡＥ（２）およびＳＡＥ（３）のばらつきが所定範囲内であると判断されたときは（ステップＳ９においてＹＥＳ）、補正係数ｋ２＝Ａに設定する（ステップＳ１０）。球面収差検出信号ＳＡＥ（１）、ＳＡＥ（２）およびＳＡＥ（３）のばらつきが所定範囲内でないと判断されたときは（ステップＳ９においてＮＯ）、所定の値Ａとは異なる値Ｂを、改めて補正係数ｋ２＝Ｂと設定して（ステップＳ１１）、ステップＳ３へ戻り、再び球面収差検出信号ＳＡＥ（１）〜ＳＡＥ（３）を得る。この場合の値Ｂは、球面収差検出信号ＳＡＥ（１）〜ＳＡＥ（３）のばらつきの方向および量に応じて決定されることが好ましい。この値Ｂによって、球面収差検出信号ＳＡＥ（１）〜ＳＡＥ（３）のばらつきが所定の範囲内になれば、補正係数ｋ２＝Ｂに決定すればよい。所定の範囲内にならなければ、さらに別の値Ｃを補正係数ｋ２＝Ｃとして、球面収差検出信号ＳＡＥ（１）〜ＳＡＥ（３）を得る。
【００９７】
このような手順を用いることによって、球面収差検出信号ＳＡＥが合焦点ずれの影響を受けにくい補正係数ｋ２を設定することができる。
【００９８】
なお球面収差の補正は、図１に示した液晶素子２０を用いる以外に、コリメートレンズ４をレーザ光の光軸方向に沿って駆動して、球面収差の補正を行うことが可能である。コリメートレンズ４を光源（半導体レーザ１）の方向に向かって移動させることで、コリメートレンズ４の出射光は平行光から発散光となり、コリメートレンズ４を対物レンズ５の方向に向かって移動させることで、コリメートレンズ４の出射光は平行光から収れん光となる。
【００９９】
対物レンズ５に入射するレーザ光を発散光もしくは収れん光とすることで球面収差が発生するため、光ディスク６の基板厚が変化することによって発生する球面収差と逆方向の球面収差を発生させることにより、球面収差をキャンセルすることが可能である。例えば、対物レンズ５に入射するレーザ光を発散光とすることによって、光ディスク６の基板厚が厚くなった場合に発生する球面収差をキャンセルすることが可能であり、逆に、対物レンズ５に入射するレーザ光を収れん光とすることで、光ディスク６の基板厚が薄くなった場合に発生する球面収差をキャンセルすることが可能となる。
【０１００】
図８Ａにコリメートレンズ４をレーザ光の光軸方向に沿って駆動する機構を持つ、別の実施の形態の光学ヘッド１００Ａの概略構成図を示す。図８Ａにおいて、１は半導体レーザ、４はコリメートレンズ、５は対物レンズ、６は光ディスク、４１はモータ、４２はシャフト、４３はレンズホルダである。モータ４１を駆動することによってシャフト４２が回転し、コリメートレンズ４とコリメートレンズ４を保持するレンズホルダ４３とがレーザ光の光軸方向に沿って移動可能である。
【０１０１】
ここで、球面収差補正信号ＳＡＥの大きさと方向に応じて、球面収差ＳＡＥ信号がゼロになるようにモータ４１を駆動し、レンズホルダ４３に保持されたコリメートレンズ４の光軸方向に沿った位置を変えることで、球面収差を補正することが可能である。
【０１０２】
図８Ｂのように、コリメートレンズ４を光源（半導体レーザ１）の方向に向かって移動することによって、コリメートレンズ４からの出射光は発散光となり、光ディスク６の基板厚が厚くなった場合に発生する球面収差を補正する。
【０１０３】
なお、コリメートレンズ４をレーザ光の光軸方向に沿って駆動する手段としては、上述のモータを使用する方法に限らず、磁気回路や圧電素子の駆動によるアクチュエータなど、いかなる手段によるものでも可能であることは言うまでもない。
【０１０４】
以上のように、球面収差補正をコリメートレンズの駆動によって行った場合は、液晶素子２０を用いた場合に比べて記録および再生に用いるレーザ光の損失が少ないため、光利用効率の低下を抑制できるという利点がある。
【０１０５】
次に対物レンズ５と光ディスク６との間の相対的な傾きであるチルトの検出方法を説明する。図９はチルトが発生した場合のホログラム５１上での光束の様子を模式的に示したものである。光ディスク６の傾きはディスクの半径方向すなわち情報トラックと垂直な方向に沿って発生するため、プッシュプル信号の光量にアンバランスが生じる。このようなアンバランスが生じた状態のプッシュプル信号は位相ずれが発生しているため、このプッシュプル信号を用いてトラッキングサーボ動作を行った場合には、トラッキングエラー信号のゼロクロス点と情報トラックの中心とがずれるいわゆるオフトラックが発生する。
【０１０６】
チルトによる位相ずれの影響は、光軸を中心とした領域（図９中の領域Ｘ）において大きく現れるため、全光束によるプッシュプル信号と光束中央領域Ｘによるプッシュプル信号との位相を比較することにより、チルトの発生量を検出することできる。
【０１０７】
光束中央部領域Ｘにおけるプッシュプル信号は前記ＴＥ１であり、
ＴＥ１＝受光領域６１ｉで得られる信号＋受光領域６１ｊで得られる信号−（受光領域６１ｋで得られる信号＋受光領域６１ｌで得られる信号）、
で表される。一方、全光束によるプッシュプル信号ＴＥ０は０次光の集光する領域６１ａ〜６１ｄにおいて検出され、
ＴＥ０＝受光領域６１ａで得られる信号＋受光領域６１ｂで得られる信号−（受光領域６１ｃで得られる信号＋受光領域６１ｄで得られる信号）、
で表される。プッシュプル信号ＴＥ１とプッシュプル信号ＴＥ０との間の位相差がチルトの発生量となる。
【０１０８】
なお、プッシュプル信号ＴＥ１とプッシュプル信号ＴＥ０とには対物レンズの移動に伴うオフセットが発生するため、チルトの検出には、それぞれをプッシュプル成分を含まない補正信号ＴＥ２によって補正した、
信号ＴＥ＝ＴＥ１−ｋ１×ＴＥ２、
信号ＴＥ’＝ＴＥ０−ｋ３×ＴＥ２、
（ｋ１、ｋ３は補正係数）を用いることが望ましい。
【０１０９】
なお、検出されたチルトの大きさと方向に応じて、球面収差補正器１１は対物レンズ５を駆動する電流を調整し、対物レンズ５と光ディスク６との間の相対的な傾きを補正することができる。
【０１１０】
（実施の形態２）
図１０に本発明の別の実施の形態の光ディスク装置２５０の概略構成図を示す。なお、第１の実施の形態と同一の構成に関しては同一の符号を用いて以下説明を省略する。光ディスク装置２５０は、光学ヘッド２００と制御回路１１とメモリ１５とを備えている。図１０に示す光学ヘッド２００において、５２は光分割手段に対応するホログラム、６２は受光素子に対応する光検出器である。
【０１１１】
図１１に実施の形態２におけるホログラム５２のパターンの一例示す。
【０１１２】
図１１に示すように、光ディスク６の情報トラックの方向と実質上平行な第１の分割線Ｌ４（領域５２ａと領域５２ｂおよび領域５２ｃと領域５２ｄの境界線）と、その第１の分割線Ｌ４と実質上直交しかつ対物レンズ５の光軸を通る第２の分割線Ｌ５（領域５２ｃ・領域５２ｄと領域５２ｅ・領域５２ｆとの境界線）と、その第２の分割線Ｌ５と実質上平行な第３の分割線Ｌ６（領域５２ａと領域５２ｃおよび領域５２ｂと領域５２ｄの境界線）と、第２の分割線Ｌ５に対し第３の分割線Ｌ６の反対側に位置しかつ対物レンズ５の光軸を中心とした半円形状の第４の分割線Ｌ７（領域５２ｅと領域５２ｆ境界線）とにより６つの領域に分割される。
【０１１３】
このとき、ホログラム５２は複数の領域５２ａ〜５２ｆに分割されることになる。
【０１１４】
図１２に実施の形態２における光検出器６２のパターンを示す。光検出器６２には複数の領域６２ａ〜６２ｌが配置されている。
【０１１５】
ここでホログラム５２の領域５２ａ（第３の分割線の外側の領域）を通った±１次光は光検出器６２の受光領域６２ｉに入射し、ホログラム５２の領域５２ｂ（第３の分割線の外側の領域）を通った±１次光は光検出器６２の受光領域６２ｊに入射し、ホログラム５２の領域５２ｃ（第２および第３の分割線Ｌ５およびＬ６の間の２つの領域の一方）を通った±１次光は光検出器６２の受光領域６２ｋに対応し、ホログラム５２の領域５２ｄ（第２および第３の分割線Ｌ５およびＬ６の間の２つの領域の他方）を通った±１次光は光検出器６２の受光領域６２ｌに入射する。
【０１１６】
ホログラム５２の領域５２ｅ（第２および第４の分割線Ｌ５およびＬ７の間の領域）を通った±１次光は光検出器６２の２分割受光領域６２ｅと６２ｆに入射し、ホログラム５２の領域５２ｆ（第４の分割線Ｌ５の外側の領域）を通った±１次光は光検出器６２の２分割受光領域６２ｇと６２ｈにと入射する。
【０１１７】
また、全光束が透過する０次光は光検出器６２の４分割領域６２ａ〜６２ｄに集光される。
【０１１８】
なおホログラム５２の領域５２ｅ、５２ｆにおける±１次光は、光ディスク６が対物レンズ５の合焦点にあるときに、受光領域６２ｅと６２ｆ、６２ｇと６２ｈへの照射面積がそれぞれ等しくなるように形成される。つまり、受光領域６２ｅから得られる電気信号と受光領域６２ｆから得られる電気信号と受光領域６２ｇから得られる電気信号と受光領域６２ｈから得られる電気信号との値がそれぞれ等しくなるようにホログラム５２の格子パターンを設定する。このようにすると対物レンズ５の合焦点ずれに応じて検出器６２の受光領域６２ｅ、６２ｆ、６２ｇおよび６２ｈからの出力が変化する。なお、図１２は合焦ずれが発生している状態を表しており、±１次光が受光領域６２ｅと６２ｇにのみ入射している。
【０１１９】
フォーカスエラー信号ＦＥは、
ＦＥ＝受光領域６２ｅで得られる信号＋受光領域６２ｇで得られる信号−（受光領域６２ｆで得られる信号＋受光領域６２ｈで得られる信号）、
で得られる。
【０１２０】
また、プッシュプル信号ＴＥ１は、
ＴＥ１＝受光領域６２ｋで得られる信号＋受光領域６２ｌで得られる信号、
で得られる。
【０１２１】
ここで、対物レンズ５が情報トラックに直交する方向に移動した場合にはプッシュプル信号ＴＥ１にオフセットが発生するが、プッシュプル成分を含まない補正信号ＴＥ２、
ＴＥ２＝受光領域６２ｉで得られる信号−受光領域６２ｊで得られる信号、
を用いて、対物レンズ５の移動に伴い生じるオフセットが補正されたトラッキングエラー信号ＴＥを得ることができる。
【０１２２】
ＴＥ＝ＴＥ１−ｋ１×ＴＥ２、
ここで、ｋ１は補正係数である。補正係数ｋ１は、所定範囲内における対物レンズ５の移動によってトラッキングエラー信号ＴＥにオフセットが発生しないように決定される。
【０１２３】
本実施の形態における球面収差の検出方法を以下に説明する。
【０１２４】
ホログラム５２内の領域５２ｅと領域５２ｆは、光軸からの距離が互いに異なるため、球面収差が発生した場合の集光位置が互いに異なる。従って領域５２ｅを通る光束から得られるフォーカスエラー信号ＳＡＥ１と、領域５２ｆを通る光束から得られるフォーカスエラー信号ＳＡＥ２とを比較することにより、発生した球面収差の大きさと方向を表す球面収差エラー信号ＳＡＥが得られる。
【０１２５】
ＳＡＥ１＝受光領域６２ｅで得られる信号−受光領域６２ｆで得られる信号、
ＳＡＥ２＝受光領域６２ｇで得られる信号−受光領域６２ｈで得られる信号、
ＳＡＥ＝ＳＡＥ２−ｋ２×ＳＡＥ１、
ここで、ｋ２は補正係数である。補正係数ｋ２は、実施の形態１で述べたように、球面収差が発生していない状態におけるフォーカスエラー信号ＳＡＥ１とフォーカスエラー信号ＳＡＥ２×ｋ２との傾きが互いに略等しくなるように設定する（合焦点を中心とした所定の範囲ｘでｋ２＝ＳＡＥ２／ＳＡＥ１を満足させる）ことが望ましい。
【０１２６】
なお、検出された球面収差の大きさと方向に応じて、球面収差補正器１１は液晶素子２０に印加する電圧を調整し、球面収差の補正を行う。また、実施の形態１で述べたように、コリメートレンズ４をレーザ光の光軸方向に沿って駆動して、球面収差の補正を行うことも可能である。
【０１２７】
次に対物レンズ５と光ディスク６との間の相対的な傾きであるチルトの検出方法を説明する。チルトによる位相ずれの影響は、光軸を中心とした領域に大きく現れるため、全光束によるプッシュプル信号と光束中央領域によるプッシュプル信号の位相とを比較することにより、チルトの発生量を知ることができる。
【０１２８】
光束中央部領域のプッシュプル信号は前記ＴＥ１であり、
ＴＥ１＝受光領域６２ｋで得られる信号−受光領域６２ｌで得られる信号、
で表される。一方、全光束によるプッシュプル信号ＴＥ０は０次光の集光する領域６２ａ〜６２ｄで検出され、
ＴＥ０＝受光領域６２ａで得られる信号＋受光領域６２ｂで得られる信号−（受光領域６２ｃで得られる信号＋受光領域６２ｄで得られる信号）、
で表される。プッシュプル信号ＴＥ１とプッシュプル信号ＴＥ０との間の位相差がチルトの発生量となる。
【０１２９】
なお、プッシュプル信号ＴＥ１とプッシュプル信号ＴＥ０とには対物レンズの移動に伴うオフセットが発生するため、チルトの検出には、それぞれをプッシュプル成分を含まない補正信号ＴＥ２で補正した、
ＴＥ＝ＴＥ１−ｋ１×ＴＥ２、
ＴＥ’＝ＴＥ０−ｋ３×ＴＥ２、
（但し、ｋ１、ｋ３は補正係数）
を用いることが望ましい。
【０１３０】
なお、検出されたチルトの大きさと方向に応じて、球面収差補正器１１は対物レンズ５を駆動する電流を調整し、対物レンズ５と光ディスク６との間の相対的な傾きを補正することができる。
（実施の形態３）
図１３に本発明の別の実施の形態の光ディスク装置３５０の概略構成図を示す。なお、実施の形態１と同一の構成に関しては同一の符号を用いて説明を省略する。光ディスク装置３５０は、光学ヘッド３００と制御回路１１とメモリ１５とを備えている。
【０１３１】
図１３に示す光学ヘッド３００において、５３は光分割手段に対応するホログラム、６３は受光素子に対応する光検出器、７３はホログラムを通過して生成された光束に非点収差を与えるアナモフィックレンズである。
【０１３２】
図１４に本実施の形態におけるホログラム５３のパターンの一例を示す。図１４に示すように、光ディスク６の情報トラックの方向と実質上平行な第１の分割線Ｌ８１（領域５３ａと領域５３ｂおよび領域５３ｃと領域５３ｄの境界線）と、その第１の分割線と実質上直交しかつ前記集光光学系の光軸に対して実質上対称な第２および第３の分割線Ｌ８およびＬ９（領域５３ａと領域５３ｃおよび領域５３ｂと領域５３ｄの境界線）と、前記第２および第３の分割線Ｌ８およびＬ９の間に位置し、かつ前記集光光学系の光軸を中心とした円形状の第４の分割線Ｌ１０（領域５３ｃ・領域５３ｄと領域５３ｅの境界線）とにより７つの領域に分割される。
【０１３３】
このとき、ホログラム５３は複数の領域５３ａ〜５３ｅに分割されることになる。
【０１３４】
図１５に本実施の形態における光検出器６３のパターンを示す。光検出器６３には複数の領域６３ａ〜６３ｊを設ける。
【０１３５】
ここでホログラム５３の領域５３ａ（第２および第３の分割線Ｌ８およびＬ９の外側の領域）を通った±１次光は光検出器６３の受光領域６３ｇに入射し、ホログラム５３の領域５３ｂ（第２および第３の分割線Ｌ８およびＬ９の外側の領域）を通った±１次光は光検出器６３の受光領域６３ｈに入射し、ホログラム５３の領域５３ｃ（第２および第３の分割線Ｌ８およびＬ９の間の２つの領域の一方）を通った±１次光は光検出器６３の受光領域６３ｉに入射し、ホログラム５３の領域５３ｄ（第２および第３の分割線Ｌ８およびＬ９の間の２つの領域の他方）を通った±１次光は光検出器６３の受光領域６３ｊに入射する。
【０１３６】
また、全光束が透過する０次光は光検出器６３の４分割領域６３ａ〜６３ｄに集光される。また、ホログラム５３の領域５３ｅ（第４の分割線Ｌ１０の内側の領域）を通った±１次光は光検出器６３の４分割領域６３ｅと６３ｆとに集光される。
【０１３７】
なお、アナモフィックレンズ７３は、光ディスク６が対物レンズ５の合焦点にあるときに、受光領域６３ａ〜６３ｄに対して照射面積が等しくなるようにレンズの屈折力が設定され、位置調整される。つまり、受光領域６３ａ〜６３ｄから得られる電気信号の値がそれぞれ等しくなるように調整される。このようにすると対物レンズ５の合焦点ずれに応じて検出器６３の受光領域６３ａと６３ｃと６３ｂと６３ｄとからの出力が変化する。同様に、対物レンズ５の合焦点ずれに応じて光検出器６３の受光領域６３ｅと６３ｆからの出力も変化する。
【０１３８】
フォーカスエラー信号ＦＥは、
ＦＥ＝受光領域６３ａで得られる信号＋受光領域６３ｃで得られる信号−（受光領域６３ｂで得られる信号＋受光領域６３ｄで得られる信号）、
で得られる。
【０１３９】
また、プッシュプル信号ＴＥ１は、
ＴＥ１＝受光領域６３ａで得られる信号＋受光領域６３ｂで得られる信号−（受光領域６３ｃで得られる信号＋受光領域６３ｄで得られる信号）、
で得られる。
【０１４０】
ここで、対物レンズ５が情報トラックに直交する方向に沿って移動した場合にはプッシュプル信号ＴＥ１にオフセットが発生するが、プッシュプル成分を含まない補正信号ＴＥ２、
ＴＥ２＝受光領域６３ｇで得られる信号−受光領域６３ｈで得られる信号、
を用いて、対物レンズ５の移動に伴い生じるオフセットが補正されたトラッキングエラー信号ＴＥを得ることができる。
【０１４１】
ＴＥ＝ＴＥ１−ｋ１×ＴＥ２
ここで、ｋ１は補正係数である。補正係数ｋ１は、所定範囲内における対物レンズ５の移動によってトラッキングエラー信号ＴＥにオフセットが発生しないよう決定される。
【０１４２】
本実施の形態における球面収差の検出方法を以下に説明する。
【０１４３】
ホログラム５３内の領域５３ｅは、全光束に対して光軸からの距離が小さいため、球面収差が発生した場合の集光位置が全光束におけるデフォーカス量と異なる。従って領域５３ｅを通った光束から得られるフォーカスエラー信号ＳＡＥ１と、全光束から得られるフォーカスエラー信号ＳＡＥ２とを比較することにより、発生した球面収差の大きさと方向を表す球面収差エラー信号ＳＡＥが得られる。
【０１４４】
ＳＡＥ１＝受光領域６３ｅで得られる信号−受光領域６３ｆで得られる信号、
ＳＡＥ２（＝ＦＥ）＝受光領域６３ａで得られる信号＋受光領域６３ｃで得られる信号−（受光領域６３ｂで得られる信号＋受光領域６３ｄで得られる信号）、
ＳＡＥ＝ＳＡＥ２−ｋ２×ＳＡＥ１、
ここで、ｋ２は補正係数である。補正係数ｋ２は、実施の形態１で述べたように、球面収差が発生していない状態のフォーカスエラー信号ＳＡＥ１とフォーカスエラー信号ＳＡＥ２×ｋ２との傾きが略等しくなるようにｋ２を設定する（合焦点を中心とした所定の範囲ｘにおいてｋ２＝ＳＡＥ２／ＳＡＥ１を満足させる）ことが望ましい。
【０１４５】
なお、検出された球面収差の大きさと方向に応じて、球面収差補正器１１は液晶素子２０に印加する電圧を調整し、球面収差の補正を行う。また、実施の形態１で述べたように、コリメートレンズ４をレーザ光の光軸方向に沿って駆動して、球面収差の補正を行うことも可能である。
【０１４６】
次に対物レンズ５と光ディスク６との間の相対的な傾きであるチルトの検出方法を説明する。チルトによる位相ずれの影響は、光軸を中心とした領域に大きく現れるため、全光束によるプッシュプル信号と光束中央領域によるプッシュプル信号との位相を比較することにより、チルトの発生量を知ることできる。
【０１４７】
光束中央部領域におけるプッシュプル信号は前記ＴＥ１であり、
ＴＥ１＝受光領域６３ｇで得られる信号−受光領域６３ｈで得られる信号、
で表される。一方、全光束によるプッシュプル信号ＴＥ０は０次光の集光する領域６３ａ〜６３ｄにおいて検出され、
ＴＥ０＝受光領域６３ａで得られる信号＋受光領域６３ｂで得られる信号−（受光領域６３ｃで得られる信号＋受光領域６３ｄで得られる信号）、
で表される。プッシュプル信号ＴＥ１とプッシュプル信号ＴＥ０との間の位相差がチルトの発生量となる。
【０１４８】
なお、プッシュプル信号ＴＥ１とプッシュプル信号ＴＥ０とには対物レンズ５の移動に伴うオフセットが発生するため、チルトの検出には、それぞれをプッシュプル成分を含まない補正信号ＴＥ２によって補正した、
ＴＥ＝ＴＥ１−ｋ１×ＴＥ２、
ＴＥ’＝ＴＥ０−ｋ３×ＴＥ２、
（但し、ｋ１，ｋ３は補正係数）
を用いることが望ましい。
【０１４９】
なお、検出されたチルトの大きさと方向に応じて、制御回路１１は対物レンズ５を駆動する電流を調整し、対物レンズ５と光ディスク６との間の相対的な傾きを補正することができる。
【０１５０】
ここで、図１６に、本実施の形態における別のホログラム５３Ａのパターンを示す。図１６に示したホログラム５３Ａは領域５３ａａから領域５３ｅｅまでの７つの領域に分割される。図中斜線で示したエ型の領域は信号検出には使用しない。
【０１５１】
図１６に示したホログラム５３Ａのパターンは、図１４に示したホログラム５３のパターンと同様の球面収差検出およびチルト検出の効果が得られることは明らかである。
【０１５２】
光ディスク６の情報トラックのピッチ、基板の厚さおよび半導体レーザ１の波長によっては、図１６に示したホログラム５３Ａのパターンを用いることにより、合焦点ずれやチルトによるトラッキング誤差信号のオフセットを低減できるなどの効果があり、この場合はトラッキング誤差信号検出に不要な領域５３ｅｅを球面収差検出に使えるなどのメリットがある。
（実施の形態４）
図１７に本発明の別の実施の形態の光ディスク装置４５０の概略構成図を示す。光ディスク装置４５０は、光学ヘッド４００と制御回路１１とメモリ１５とを備えている。
【０１５３】
図１７に示す光学ヘッド４００において、３０は光源に対応する半導体レーザ１と受光素子に対応する光検出器６４とを一体に構成した受発光一体素子、３は１／４波長版、４はコリメートレンズ、５は集光光学系に対応する対物レンズ、６は光ディスク、５４は光分割手段に対応する偏光ホログラム、１０は球面収差検出器、１２はフォーカスエラー検出器、１３はトラッキングエラー検出器、１４は対物レンズアクチュエータ、２０は球面収差補正手段に対応する液晶素子である。
【０１５４】
受発光一体素子３０内の半導体レーザ１から出射された直線偏光のレーザ光は、偏光ホログラム５４で回折されずに透過し、１／４波長板３で円偏光に変換され、コリメートレンズ４で略平行光となり、液晶素子２０を透過して、対物レンズ５により光ディスク６の基板越しに記録再生情報面に集光される。
【０１５５】
光ディスク６の記録再生情報面で反射したレーザ光は再び基板を透過し、対物レンズ５、液晶素子２０、コリメートレンズ４を透過し、１／４波長板３で往路の直線偏光と直交する方向の直線偏光に変換された後、偏光ホログラム５４で回折することによりレーザ光を空間的に複数の光束に分割し光検出器６４へと導く。
【０１５６】
光検出器６４は予め複数の受光領域に分割されており、夫々の受光領域に入射した光の光量に応じた信号へ変換され、球面収差検出器１０、フォーカスエラー検出器１２、トラッキングエラー検出器１３へ送られ、情報信号検出とエラー信号検出とが行われる。
【０１５７】
ここで、偏光ホログラム５４は、往路の直線偏光は回折させず、復路の直線偏光はそのほとんどを±１次光として回折するように構成されている。
【０１５８】
図１８は本実施の形態における偏光ホログラム５４のパターンの一例を示す。
【０１５９】
図１８に示すように、光ディスク６の情報トラックの方向と実質上平行な第１の分割線Ｌ１１（領域５４ａと領域５４ｂ、領域５４ｃと領域５４ｄおよび領域５４ｅと領域５４ｆの境界線）と、その第１の分割線と実質上直交しかつ対物レンズ５の光軸に対して実質上対称な第２および第３の分割線Ｌ１２およびＬ１３（領域５４ａと領域５４ｅおよび領域５４ｂと領域５４ｆの境界線）と、その第２および第３の分割線と実質上並行かつ対物レンズ５の光軸に対して実質上対称な第４および第５の分割線Ｌ１４およびＬ１５（領域５４ｃと領域５４ｅおよび領域５４ｄと領域５４ｆの境界線）とにより１０個の領域に分割される。
【０１６０】
図１９に本実施の形態における受発光一体素子３０内の受光領域のパターンを示す。受発光一体素子３０には複数の受光領域６４ｅ〜６４ｎを設ける。なお、受発光一体素子の中央は半導体レーザ１である。
【０１６１】
ここで、ホログラム５４の領域５４ａ（第２および第３の分割線Ｌ１２およびＬ１３の外側の領域）を通った±１次光は光検出器６４の受光領域６４ｅと受光領域６４ｆに入射し、ホログラム５４の領域５４ｂ（第２および第３の分割線Ｌ１２およびＬ１３の外側の領域）を通った±１次光は光検出器６４の受光領域６４ｇと受光領域６４ｈに入射し、ホログラム５４の領域５４ｃ（第４および第５の分割線Ｌ１４およびＬ１５の間の２つの領域の一方）を通った±１次光は光検出器６４の受光領域６４ｉと受光領域６４ｊに入射し、ホログラム６４の領域５４ｄ（第４および第５の分割線Ｌ１４およびＬ１５の間の２つの領域の一方）を通った±１次光は光検出器６４の受光領域６４ｋと受光領域６４ｌに入射する。
【０１６２】
ホログラム５４の領域５４ｅ（第２および第３の分割線Ｌ１２およびＬ１３の間かつ第４および第５の分割線Ｌ１４およびＬ１５の外側の領域の一方）を通った±１次光は光検出器６４の受光領域６４ｍに入射し、ホログラム５４の領域５４ｆ（第２および第３の分割線Ｌ１２およびＬ１３の間かつ第４および第５の分割線Ｌ１４およびＬ１５の外側の領域の一方）を通った±１次光は光検出器６４の受光領域６４ｎに入射する。
【０１６３】
なお、ホログラム５４の領域５４ａ〜５４ｄにおける＋１次光は光検出器６４の受光面よりも遠いところに焦点を結び、−１次光は光検出器６４の受光面よりも近いところに焦点を結び、更に光ディスク６が対物レンズ５の合焦点にあるときに、±１次光の光検出器６４の受光面での光束の大きさが実質上等しくなるように偏光ホログラム５４の格子パターンにレンズの屈折力を持たせる。このようにすると対物レンズ５の合焦点ずれに応じて±１次光の検出器６４の受光面上の光束の大きさがそれぞれ異なる大きさに変化する。
【０１６４】
フォーカスエラー信号ＦＥは、
ＦＥ＝受光領域６４ｅで得られる信号＋受光領域６４ｇで得られる信号＋受光領域６４ｉで得られる信号＋受光領域６４ｋで得られる信号−（受光領域６４ｆで得られる信号＋受光領域６４ｈで得られる信号＋受光領域６４ｊで得られる信号＋受光領域６４ｌで得られる信号）、
で得られる。
【０１６５】
また、プッシュプル信号ＴＥ１は、
ＴＥ１＝受光領域６４ｉで得られる信号＋受光領域６４ｊで得られる信号−（受光領域６４ｋで得られる信号＋受光領域６４ｌで得られる信号）、
で得られる。
【０１６６】
ここで、対物レンズ５が情報トラックに直交する方向に移動した場合にはプッシュプル信号ＴＥ１にオフセットが発生するが、プッシュプル成分を含まない補正信号ＴＥ２、
ＴＥ２＝受光領域６４ｅで得られる信号＋受光領域６４ｆで得られる信号−（受光領域６４ｇで得られる信号＋受光領域６４ｈで得られる信号）、
を用いて、対物レンズ５の移動に伴い生じるオフセットが補正されたトラッキングエラー信号ＴＥを得ることができる。
【０１６７】
ＴＥ＝ＴＥ１−ｋ１×ＴＥ２、
ここで、ｋ１は補正係数である。補正係数ｋ１は、所定範囲内における対物レンズ５の移動によってトラッキングエラー信号ＴＥにオフセットが発生しないよう決定される。
【０１６８】
本実施の形態における球面収差の検出方法を以下に説明する。
【０１６９】
偏光ホログラム５４内の領域５４ａ、５４ｂと領域５４ｃ、５４ｄとは、光軸からの距離が互いに異なるため、球面収差が発生した場合の集光位置が異なる。従ってホログラム５４の領域５４ａと５４ｂにおける光束から得られるフォーカスエラー信号ＳＡＥ１と、領域５４ｃと５４ｄにおける光束から得られるフォーカスエラー信号ＳＡＥ２とを比較することにより、発生した球面収差の大きさと方向を表す球面収差エラー信号ＳＡＥが得られる。
【０１７０】
ＳＡＥ１＝受光領域６４ｅで得られる信号＋受光領域６４ｇで得られる信号−（受光領域６４ｆで得られる信号＋受光領域６４ｈで得られる信号）、
ＳＡＥ２＝受光領域６４ｉで得られる信号＋受光領域６４ｋで得られる信号−（受光領域６４ｊで得られる信号＋受光領域６４ｌで得られる信号）、
ＳＡＥ＝ＳＡＥ２−ｋ２＊ＳＡＥ１、
ここで、ｋ２は補正係数である。補正係数ｋ２は、実施の形態１で述べたように、球面収差が発生していない状態のフォーカスエラー信号ＳＡＥ１とフォーカスエラー信号ＳＡＥ２×ｋ２との傾きが略等しくなるようにｋ２を設定する（合焦点を中心とした所定の範囲ｘでｋ２＝ＳＡＥ２／ＳＡＥ１を満足させる）ことが望ましい。
【０１７１】
なお、検出された球面収差の大きさと方向に応じて、球面収差補正器１１は液晶素子２０に印加する電圧を調整し、球面収差の補正を行う。また、実施の形態１で述べたように、コリメートレンズ４をレーザ光の光軸方向に沿って駆動して、球面収差の補正を行うことも可能である。
【０１７２】
次に、対物レンズ５と光ディスク６との間の相対的な傾きであるチルトの検出方法を説明する。チルトによる位相ずれの影響は、光軸を中心とした領域に大きく現れるため、光軸からの距離が互いに異なる２つのプッシュプル信号の位相を比較することにより、チルトの発生量を知ることできる。
【０１７３】
光軸に近いほうのプッシュプル信号は前記ＴＥ１であり、
ＴＥ１＝受光領域６４ｉで得られる信号＋受光領域６４ｊで得られる信号−（受光領域６４ｋで得られる信号＋受光領域６４ｌで得られる信号）、
で表される。一方、光軸から遠いほうのプッシュプル信号ＴＥ０は、
ＴＥ０＝受光領域６４ｍで得られる信号−受光領域６４ｎで得られる信号、
で表される。プッシュプル信号ＴＥ１とプッシュプル信号ＴＥ０との位相差がチルトの発生量となる。
【０１７４】
なお、検出されたチルトの大きさと方向に応じて、球面収差補正器１１は対物レンズ５を駆動する電流を調整し、対物レンズ５と光ディスク６との間の相対的な傾きを補正することができる。
【０１７５】
以上、本実施の形態で述べた受発光一体素子と偏光ホログラムとを用いた光学ヘッドの構成は、ＳＳＤフォーカス検出を元にした（実施の形態１）と同様の信号検出方式であるが、このような受発光一体素子と偏光ホログラムとを用いた光学ヘッドは、本実施の形態における偏光ホログラム、受光領域のパターンに限定されず、例えばナイフエッジ・フォーカス検出を元にした（実施の形態２）や、非点収差フォーカス検出を元にした（実施の形態３）と同様の信号検出方式による構成であっても、往復光路中の光学構成が簡単になり、コストやサイズ面で有利な光学ヘッドが得られる。
【０１７６】
さらに、図１７における前記受発光一体素子３０と偏光ホログラム５４、１／４波長板３までを一体構成とした集積型の光学素子とすることにより、光学ヘッドはさらにコスト・サイズ面で有利となり、より望ましい。
【０１７７】
一方、チルトの補正方法も本実施の形態で述べた対物レンズを駆動して対物レンズと光ディスクとの間の相対的な傾きを補正する方法に限らず、位相制御が可能な液晶素子を駆動して、発生したコマ収差のみをキャンセルするなどの各種補正方法が適用可能であることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【０１７８】
【図１】実施の形態１における光学ヘッドの概略構成図
【図２】実施の形態１における光学ヘッドのホログラムのパターンを示す図
【図３】実施の形態１における光学ヘッドの光検出器のパターンを示す図
【図４】対物レンズの合焦点ずれに対するフォーカスエラー信号の変化を模式的に示すグラフ
【図５】フォーカスエラー信号がゼロの時の球面収差補正信号の変化を示すグラフ
【図６】補正係数ｋ２の設定方法を示す図
【図７】実施の形態１における球面収差検出信号を決定する手順を示すフローチャート
【図８】実施の形態１において別の球面収差補正手段を示す概略構成図
【図９】チルト発生時のホログラム上での光束の様子を模式的に示す図
【図１０】実施の形態２における光学ヘッドの概略構成図
【図１１】実施の形態２における光学ヘッドのホログラムのパターンを示す図
【図１２】実施の形態２における光学ヘッドの光検出器のパターンを示す図
【図１３】実施の形態３における光学ヘッドの概略構成図
【図１４】実施の形態３における光学ヘッドのホログラムのパターンを示す図
【図１５】実施の形態３における光学ヘッドの光検出器のパターンを示す図
【図１６】実施の形態３における光学ヘッドの別のホログラムのパターンを示す図
【図１７】実施の形態４における光学ヘッドの概略構成図
【図１８】実施の形態４における光学ヘッドの偏光ホログラムのパターンを示す図
【図１９】実施の形態１における光学ヘッドの受発光一体素子のパターンを示す図
【図２０】球面収差検出が可能な従来の光学ヘッドの概略構成図
【図２１】球面収差検出が可能な従来の光学ヘッドのホログラムのパターンを示す図
【図２２】球面収差検出が可能な従来の光学ヘッドの光検出器のパターンを示す図
【図２３】球面収差発生時の光線の状態を模式的に示す図
【図２４】チルト検出が可能な従来の光学ヘッドの概略構成図
【図２５】チルト検出が可能な従来の光学ヘッドの光検出器のパターンを示す図
【国際調査報告】
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