(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを放射する光源と、
前記光ビームを光ディスク上に集光する集光手段と、
前記集光手段によって集光される光ビームにより形成される集光スポットの焦点位置を前記光ディスクの記録面に垂直な方向に移動させる集光スポット移動手段と、
前記集光手段によって集光され前記光ディスクから反射される光ビームを複数の分割光ビームに分割する光ビーム分割手段と、
複数の分割受光領域から構成される受光部を１つ以上含み、前記複数の分割受光領域のそれぞれに入射した前記分割光ビームの光量に応じた電気信号又は前記複数の分割受光領域のそれぞれに入射した前記分割光ビームの光量の組み合わせに応じた電気信号を出力する光検知手段と、
前記複数の分割光ビームを、前記光検知手段の複数の分割受光領域上に集光させるレンズ機能を有するセンサー光学手段と
を有し、
前記光ビーム分割手段により分割された前記複数の分割光ビームは、
１つの円形状光束又は１対の半円形状光束と、
前記円形状光束又は前記半円形状光束の外側の光束である少なくとも２つの輪帯状光束又は少なくとも２対の半輪帯状光束とを含み、
前記センサー光学手段は、非点収差付加機能を有し、
前記複数の受光領域は、前記受光部の受光面を互いに直交する分割線によって４分割することによって構成され、
前記分割光ビームの少なくとも１つを前記受光領域により受光して非点収差法焦点ずれ検出し、
前記各受光領域の外側４隅の頂角又は頂角の一部を除去又は分割した
ことを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項２】
前記光ビームに球面収差を付加する球面収差付加手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の光ヘッド装置。
【請求項３】
前記輪帯状光束又は前記半輪帯状光束は、前記集光手段の有効光束半径を１とし、前記輪帯状光束又は前記半輪帯状光束の内径の正規化半径をαとし、前記輪帯状光束又は前記半輪帯状光束の外径の正規化半径をβとしとしたときに、
（α＋β）／２がほぼ１／√２である輪帯状光束又は半輪帯状光束を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の光ヘッド装置。
【請求項４】
前記輪帯状光束又は前記半輪帯状光束は、前記集光手段の有効光束半径を１とし、前記輪帯状光束又は前記半輪帯状光束の内径の正規化半径をαとし、前記輪帯状光束又は前記半輪帯状光束の外径の正規化半径をβとしとしたときに、
βが√（１−α２）にほぼ等しく、且つ、（α＋β）／２が１／√２より小さい輪帯状光束又は半輪帯状光束を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の光ヘッド装置。
【請求項５】
前記光ビーム分割手段は、ホログラム素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の光ヘッド装置。
【請求項６】
前記光ビーム分割手段が、前記集光スポット移動手段によって前記集光手段と共に移動可能に備えられたことを特徴とする請求項５に記載の光ヘッド装置。
【請求項７】
請求項１に記載の光ヘッド装置と、
前記光ヘッド装置の前記光検知手段より出力される電気信号から、前記光ディスクに対する前記集光手段の焦点位置の焦点ずれ信号を生成する焦点ずれ検出回路と、
前記集光スポット移動手段の位置を制御する焦点位置制御回路と
を有し、
前記焦点位置制御回路は、前記焦点ずれ信号に基づいて前記集光スポット移動手段を制御することによって前記集光手段の焦点位置を制御することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項８】
請求項２に記載の光ヘッド装置を有する光ディスク装置であって、
前記１つの円形状光束又は１対の半円形状光束が、第１の光束からなり、
前記少なくとも２つの輪帯状光束又は少なくとも２対の半輪帯状光束が、第２の光束と、この第２の光束の外側の第３の光束とからなり、
前記第２の光束に応じた第２の焦点ずれ検出信号に基づいて、前記集光スポット移動手段を制御するフォーカスサーボ回路と、
前記第１の光束に応じた第１の焦点ずれ検出信号と前記第３の光束に応じた第３の焦点ずれ検出信号とに基づいて前記球面収差補正手段を制御する球面収差補償回路とを有する
ことを特徴とする光ディスク装置。
【請求項９】
前記球面収差補償回路による前記球面収差補正手段の制御が、前記第１の光束に応じた第１の焦点ずれ検出信号と前記第３の光束に応じた第３の焦点ずれ検出信号との差分信号である球面収差検出信号がゼロとなるように行われることを特徴とする請求項８に記載の光ディスク装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の光ヘッド装置と、
前記光ヘッド装置の前記光検知手段より出力される電気信号から、前記光ディスクに対する前記集光手段の焦点位置の焦点ずれ信号を生成する焦点ずれ検出回路と、
焦点ずれ検出回路から出力される焦点ずれ信号に基づいて、前記光ディスクの記録層数を検出する記録層数検出回路と
を有し、
前記記録層数検出回路は、前記焦点ずれ信号の振幅レベルに基づいて光ディスクの記録層数を検出する
ことを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の光ヘッド装置と、
前記光ヘッド装置の前記受光素子より出力される電気信号から、前記光ディスクに対する前記集光手段の焦点位置の焦点ずれ信号を生成する焦点ずれ検出回路と、
前記光ディスクの種類を検出するディスク判別回路と
を有し、
前記ディスク判別回路は、前記焦点ずれ信号の振幅レベルに基づいて前記光ディスクの種類を検出する
ことを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１２】
前記光ヘッド装置の前記光検知手段より出力される電気信号から、前記集光手段により集光する光ビームにより形成される集光スポットの球面収差量を検出する球面収差検出回路をさらに有し、
前記球面収差検出回路は、前記焦点ずれ検出回路で生成される前記焦点ずれ信号のうちの少なくとも１つの信号レベルがゼロとなるときの他の前記焦点ずれ信号のレベルに基づいて前記球面収差量を検出する
ことを特徴とする請求項７に記載の光ディスク装置。
【請求項１３】
請求項２に記載の光ヘッド装置と、
前記光ヘッド装置の前記光検知手段より出力される電気信号から、前記光ディスクに対する前記集光手段の焦点位置の焦点ずれ信号を生成する焦点ずれ検出回路と、
前記光ヘッド装置の前記光検知手段より出力される電気信号から、前記集光手段により集光する光ビームにより形成される集光スポットの球面収差量を検出する球面収差検出回路と
前記球面収差検出回路から出力される検出信号に基づいて、前記球面収差付加手段の動作を制御する
ことを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１４】
光ヘッド装置を有する光ディスク装置であって、
前記光ヘッド装置は、
光ビームを放射する光源と、
前記光ビームを光ディスク上に集光する集光手段と、
前記集光手段によって集光される光ビームにより形成される集光スポットの焦点位置を前記光ディスクの記録面に垂直な方向に移動させる集光スポット移動手段と、
前記集光手段によって集光され前記光ディスクから反射される光ビームを複数の分割光ビームに分割する光ビーム分割手段と、
複数の分割受光領域から構成される受光部を１つ以上含み、前記複数の分割受光領域のそれぞれに入射した前記分割光ビームの光量に応じた電気信号又は前記複数の分割受光領域のそれぞれに入射した前記分割光ビームの光量の組み合わせに応じた電気信号を出力する光検知手段とを有し、
前記光ビーム分割手段により分割された前記複数の分割光ビームは、
１つの円形状光束又は１対の半円形状光束と、
前記円形状光束又は前記半円形状光束の外側の光束である少なくとも２つの輪帯状光束又は少なくとも２対の半輪帯状光束とを含み、
前記１つの円形状光束又は１対の半円形状光束が、第１の光束からなり、
前記少なくとも２つの輪帯状光束又は少なくとも２対の半輪帯状光束が、第２の光束と、この第２の光束の外側の第３の光束とからなり、
前記第２の光束に応じた第２の焦点ずれ検出信号に基づいて、前記集光スポット移動手段を制御するフォーカスサーボ回路と、
前記第１の光束に応じた第１の焦点ずれ検出信号と前記第３の光束に応じた第３の焦点ずれ検出信号とを合計した焦点ずれ検出信号の振幅が所定の閾値レベルより大きいか否かを判定し、所定の閾値レベルより大きいと判定された焦点ずれ検出信号波形に対してのみフォーカスサーボ動作を許可するフォーカス動作選択手段とを有する
ことを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の光ヘッド装置を有する光ディスク装置であって、
前記１つの円形状光束又は１対の半円形状光束が、第１の光束からなり、
前記少なくとも２つの輪帯状光束又は少なくとも２対の半輪帯状光束が、第２の光束と、この第２の光束の外側の第３の光束とを含み、
前記光ビーム分割手段が、前記第１の光束を生成する円形の第１の領域と、前記第２の光束を生成する輪帯状の第２の領域と、前記第３の光束を生成する輪帯状の第３の領域とを有し、
前記第２の光束に応じた第２の焦点ずれ検出信号の最大ピーク位置と最小ピーク位置との間に前記光ヘッド装置による再生信号の変調成分の最大となる位置が存在するように、前記光ビーム分割手段の前記第２の領域を構成する
ことを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１６】
光ヘッド装置を有する光ディスク装置であって、
前記光ヘッド装置は、
光ビームを放射する光源と、
前記光ビームを光ディスク上に集光する集光手段と、
前記集光手段によって集光される光ビームにより形成される集光スポットの焦点位置を前記光ディスクの記録面に垂直な方向に移動させる集光スポット移動手段と、
前記集光手段によって集光され前記光ディスクから反射される光ビームを複数の分割光ビームに分割する光ビーム分割手段と、
複数の分割受光領域から構成される受光部を１つ以上含み、前記複数の分割受光領域のそれぞれに入射した前記分割光ビームの光量に応じた電気信号又は前記複数の分割受光領域のそれぞれに入射した前記分割光ビームの光量の組み合わせに応じた電気信号を出力する光検知手段とを有し、
前記光ビーム分割手段により分割された前記複数の分割光ビームは、
１つの円形状光束又は１対の半円形状光束と、
前記円形状光束又は前記半円形状光束の外側の光束である少なくとも２つの輪帯状光束又は少なくとも２対の半輪帯状光束とを含み、
前記１つの円形状光束又は１対の半円形状光束が、第１の光束からなり、
前記少なくとも２つの輪帯状光束又は少なくとも２対の半輪帯状光束が、第２の光束と、この第２の光束の外側の第３の光束とを含み、
前記第１の光束の検知信号と前記第３の光束の検知信号との和信号に基づいて、前記集光スポット移動手段を制御するフォーカスサーボ回路と
を有することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１７】
前記フォーカスサーボ回路による前記集光スポット移動手段の制御を、前記第１の光束の検知信号と前記第３の光束の検知信号との和信号、又は、前記第２の光束の検知信号のいずれかによって行うかを切り換える切換手段をさらに有することを特徴とする請求項１６に記載の光ディスク装置。
【請求項１８】
前記切換手段により選択された前記第１の光束の検知信号と前記第３の光束の検知信号との和信号の振幅、又は、前記第２の光束の検知信号の振幅を調整するゲイン調整手段をさらに有することを特徴とする請求項１６に記載の光ディスク装置。
【請求項１９】
光ヘッド装置を有する光ディスク装置であって、
前記光ヘッド装置は、
光ビームを放射する光源と、
前記光ビームを光ディスク上に集光する集光手段と、
前記集光手段によって集光される光ビームにより形成される集光スポットの焦点位置を前記光ディスクの記録面に垂直な方向に移動させる集光スポット移動手段と、
前記集光手段によって集光され前記光ディスクから反射される光ビームを複数の分割光ビームに分割する光ビーム分割手段と、
複数の分割受光領域から構成される受光部を１つ以上含み、前記複数の分割受光領域のそれぞれに入射した前記分割光ビームの光量に応じた電気信号又は前記複数の分割受光領域のそれぞれに入射した前記分割光ビームの光量の組み合わせに応じた電気信号を出力する光検知手段とを有し、
前記光ビーム分割手段により分割された前記複数の分割光ビームは、
１つの円形状光束又は１対の半円形状光束と、
前記円形状光束又は前記半円形状光束の外側の光束である少なくとも２つの輪帯状光束又は少なくとも２対の半輪帯状光束とを含み、
前記１つの円形状光束又は１対の半円形状光束が、第１の光束からなり、
前記少なくとも２つの輪帯状光束又は少なくとも２対の半輪帯状光束が、第２の光束と、この第２の光束の外側の第３の光束と、この第３の光束の外側の第４の光束とを含み、
前記第２の光束の検知信号と前記第４の光束の検知信号との和信号に基づいて、前記集光スポット移動手段を制御するフォーカスサーボ回路と
を有することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項２０】
前記フォーカスサーボ回路による前記集光スポット移動手段の制御を、前記第２の光束の検知信号と前記第４の光束の検知信号との和信号、又は、前記第３の光束の検知信号のいずれかによって行うかを切り換える切換手段をさらに有することを特徴とする請求項１９に記載の光ディスク装置。
【請求項２１】
前記切換手段により選択された前記第２の光束の検知信号と前記第４の光束の検知信号との和信号の振幅、又は、前記第３の光束の検知信号の振幅を調整するゲイン調整手段をさらに有することを特徴とする請求項２０に記載の光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、例えば、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）、ＭＤ（Ｍｉｎｉ  Ｄｉｓｃ）、及びさらに高密度記録を可能とした光ディスク等に情報を記録再生する光ヘッド装置、及び光ヘッド装置を搭載した光ディスク装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  光ヘッド装置においては、高密度光ディスクに対応するため、照射する光の短波長化と対物レンズの高開口数（高ＮＡ）化が求められている。【０００３】  通常、対物レンズのＮＡが大きくなると、光ディスクの情報記録面を覆う透明基板の厚み誤差や多層記録ディスクの記録層間の厚みなどよって発生する収差が一層大きくなる。その結果、光ディスクの記録面上に集光する光ビームの品質が劣化して記録再生品質を悪化させる他、光ディスクに対する対物レンズの焦点ずれ検出信号や、光ディスクの記録面上に集光する光ビームと光ディスク上に形成される記録トラックとのずれを検出するトラッキング誤差検出信号の品質にも大きく影響を与える。これらの検出信号の品質を保つために、収差の検出及び収差の補正、又は、収差による影響を受けにくい光学系が求められる。【０００４】  特に、対物レンズのＮＡが大きい光ディスク装置では、光ディスクの基板厚み誤差や多層構造を有する光ディスクの層厚み誤差によって球面収差が大きく発生し、光ビームの集光スポットの品質が悪化する。さらに、対物レンズのＮＡが大きい光ディスク装置において、対物レンズの焦点ずれ検出法として代表的な方法である非点収差法又はナイフエッジ法を用いると、焦点ずれ検出信号の振幅は球面収差により著しく劣化し、その結果、焦点ずれ検出信号を用いて行なうフォーカスサーボ動作が不安定になり、また、集光スポットが記録トラックを横断することによる変調が得られなくなりシーク動作が不安定になる。【０００５】  このような問題を防ぐために、光学系に存在する球面収差を光学的に抑制又は補正することが必要となる。球面収差を抑制又は補正するために、球面収差を発生させることのできる液晶位相補正素子を光路中に配置し、光ディスク上に集光される光ビームの球面収差を補正する提案がある（例えば、特許文献１参照）。また、球面収差を抑制又は補正するために、レンズ間距離に応じて球面収差を発生させることができるレンズ群を光路中に配置し、球面収差量に応じてレンズ間距離を変える方式も提案されている（例えば、非特許文献１参照）。【０００６】  球面収差補正を正確に行なうためには、光学系に存在する球面収差の量を検出することが重要である。球面収差の検出方法としては、光ディスクから反射された光ビームの内側光束と外側光束を別々に非点収差法で検出し、内側光束と外側光束のそれぞれから得られる焦点誤差信号の差から球面収差量を検出する提案がある（例えば、特許文献２参照）。また、光ディスクから反射された光ビームの内側光束と外側光束のそれぞれに、非点収差法に代えて、ナイフエッジ法を適用しても、内側光束と外側光束で生成される焦点ずれ信号の差から球面収差量を検出することができる（例えば、特許文献２参照）。【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２６９６１１号公報（段落００２１−００２２、図１、図２）
【特許文献２】特開２００２−３６７１９７号公報（段落００１０、００２０−００２２、図２、図３）
【非特許文献１】Ｔｏｈｒｕ  Ｋｉｍｕｒａ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  ＨＤ−ＤＶＤ  ｗｉｔｈ  ｐｌａｓｔｉｃ  ｌｅｎｓｅｓ”，ＯＤＦ２００２、Ｔｏｋｙｏ、Ｎｏｖ．１．２００２、Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｄｉｇｅｓｔ，ｐｐ．８３−８４（キムラトオル他著、「オプティカル  システム  フォー  ＨＤ−ＤＶＤ  ウィズ  プラスチック  レンズィズ」、ＯＤＦ（Ｏｐｔｉｃｓ−ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｄｅｓｉｇｎ  ａｎｄ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ）２００２、東京、２００２年１１月１日、テクニカルダイジェスト、第８３−８４ページ）
【非特許文献２】Ｃｈａｒｌｅｓ  Ｓ．Ｗｉｌｌｉａｍｓ  ａｎｄ  Ｏｒｖｉｌｌｅ  Ａ．Ｂｅｃｋｌｕｎｄ，“Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｏ  ｔｈｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ”，ＷＩＬＥＹ−ＩＮＴＥＲＳＣＩＥＮＣＥ，ｐｐ．３３７−３４１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  しかし、焦点ずれ検出法の検出光学系に球面収差が存在すると、焦点ずれ検出信号の振幅が著しく劣化する。焦点ずれ検出信号の振幅が劣化すると、以下のような問題が生じる。【０００９】  対物レンズを光軸方向に移動させるなどして集光スポットを光ディスクの各記録層に対してスキャンさせると、各記録層での焦点ずれ検出信号波形を連続的に検出できるので、それらの振幅レベルや波形の数を検知して光ディスクの種類判別を行なうことができる。しかし、上記のような球面収差が存在すると、球面収差の大きさによって焦点ずれ検出信号の振幅が変化するので、光ディスクの種類判別にミスが生じやすい。【００１０】  また、仮に焦点ずれ検出信号が検出できて、その焦点ずれ検出信号をもとにフォーカスサーボを動作させたとしても、焦点ずれ検出信号の劣化の度合いによっては、サーボゲインなどの回路条件が最適値から外れてしまい、フォーカスサーボ動作が不安定になる他、サーボ動作点が変動して光ディスク上での焦点ずれが大きく発生してしまうことが有り得る。【００１１】  また、光ディスク上での焦点ずれが大きくなれば、さらに記録マークやトラック案内溝による変調信号が劣化して、再生記録性能やシーク性能に悪影響を及ぼす。【００１２】  また、フォーカスサーボ動作に入る前に球面収差の検出及び補正を完了できれば、上記問題を回避できるが、たとえ球面収差補正が可能な光学構成であっても、多層記録ディスクのすべての層に対して同時に最適な球面収差を与えることは不可能である。また、目標とする球面収差の補正を正確に且つ俊敏に行なうのは困難であるため、各記録層に対して球面収差補正を随時行なって正しい焦点ずれ検出信号を得たとしても、光ディスクの種類判別や再生記録動作までの動作に多くの時間を要してしまう。【００１３】  一方、記録済みディスク、未記録ディスク、多層記録ディスク、又は基板厚み誤差を持つ粗悪な光ディスクといった様々な種類の光ディスクが光ディスク装置に挿入されたとしても、それらの光ディスクの種類を即座に判別して所望の記録層に即座にフォーカスサーボ動作を開始できることが望まれる。【００１４】  本発明は、上記したような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、球面収差の発生時においても焦点ずれ検出信号の品質劣化が少ない焦点ずれ検出を行なうことができる光ヘッド装置及びこれを搭載した光ディスク装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】  本発明に係る光ヘッド装置は、光ビームを放射する光源と、前記光ビームを光ディスク上に集光する集光手段と、前記集光手段によって集光される光ビームにより形成される集光スポットの焦点位置を前記光ディスクの記録面に垂直な方向に移動させる集光スポット移動手段と、前記集光手段によって集光され前記光ディスクから反射される光ビームを複数の分割光ビームに分割する光ビーム分割手段と、複数の分割受光領域から構成される受光部を１つ以上含み、前記複数の分割受光領域のそれぞれに入射した前記分割光ビームの光量に応じた電気信号又は前記複数の分割受光領域のそれぞれに入射した前記分割光ビームの光量の組み合わせに応じた電気信号を出力する光検知手段とを有し、前記光ビーム分割手段により分割された前記複数の分割光ビームは、１つの円形状光束又は１対の半円形状光束と、前記円形状光束又は前記半円形状光束の外側の光束である少なくとも２つの輪帯状光束又は少なくとも２対の半輪帯状光束とを含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】  本発明に係る光ヘッド装置及び光ディスク装置によれば、全光束を用いて行なう従来の焦点ずれ検出法において球面収差が存在したときに生じていた焦点ずれ検出信号の振幅劣化を防ぐことができる。このため、例えば、フォーカスサーボ動作を安定に行なうことができる他、フォーカスサーボ動作を行うサーボ回路のゲインの再調整が不要になり、又は、球面収差の補正が不完全であっても層間フォーカスジャンプ、ラジアルシークをミスなく実施できるので、動作速度を向上させることができる。【００１７】  また、本発明に係る光ヘッド装置及び光ディスク装置によれば、全光束を用いて行なう従来の焦点ずれ検出法において球面収差が存在したときに生じていた焦点ずれ検出信号の振幅劣化を防ぐことができるので、光ディスクの記録層数の検出、及び光ディスクの種類判別をミスなく行なうことができる。【００１８】  また、本発明に係る光ヘッド装置及び光ディスク装置によれば、全光束を用いて行なう従来の焦点ずれ検出法において球面収差が存在したときに生じていた焦点ずれ検出信号の振幅劣化を防ぐことができるので、光ディスクの記録層数をミスなくカウントすることができる。【００１９】  また、本発明に係る光ヘッド装置及び光ディスク装置は、光ディスクからの反射光の球面収差を補正する球面収差補正手段が無くても焦点ずれ検出信号の振幅劣化は発生しないので、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】［図１］本発明の実施の形態１に係る光ヘッド装置及び光ディスク装置の基本構成を示す図である。
［図２］実施の形態１に係る光ヘッド装置におけるホログラム素子の分割パターンを概略的に示す平面図である。
［図３］実施の形態１に係る光ヘッド装置における光検知器の３つの受光部の４分割された受光領域パターンと、各受光部上の光束を示す模式図である。
［図４］比較例の光ヘッド装置において検出される焦点ずれ検出信号の波形を示す図である。
［図５］実施の形態１に係る光ヘッド装置において輪帯状光束（ホログラム素子の分割パターンをα＝０．３２、β＝０．４２とした場合）を用いて検出される焦点ずれ検出信号の波形を示す図である。
［図６］実施の形態１に係る光ヘッド装置において輪帯状光束（ホログラム素子の分割パターンをα＝０．８４、β＝０．９４とした場合）を用いて検出される焦点ずれ検出信号の波形を示す図である。
［図７］実施の形態１に係る光ヘッド装置におけるホログラム素子の分割パターンをα＝βとして検出される２つの焦点ずれ検出信号の振幅変化を示す図である。
［図８］実施の形態１に係る光ヘッド装置におけるホログラム素子の分割パターンをα＝βとして検出される２つの焦点ずれ検出信号のゼロクロス点のずれ量を示す図である。
［図９］実施の形態１に係る光ヘッド装置における光束の半径に対する位相分布を示す図である。
［図１０］実施の形態１に係る光ヘッド装置において輪帯状光束（ホログラム素子の分割パターンをα＝０．６３、β＝０．７３とした場合）を用いて検出される焦点ずれ検出信号の波形を示す図である。
［図１１］実施の形態１に係る光ヘッド装置における焦点ずれ検出信号ＦＥＳ２の球面収差に対する振幅変化についてホログラム素子の第２の領域の幅の依存性を示す特性図である。
［図１２］実施の形態１に係る光ヘッド装置におけるホログラム素子の第２の領域の中間半径に対する第２の焦点ずれ検出信号の振幅変化を示す図である。
［図１３］実施の形態１に係る光ヘッド装置におけるホログラム素子の第２の領域の中間半径に対する第２の焦点ずれ検出信号のゼロクロス点のずれ量を示す図である。
［図１４］（ａ）は理想条件において、ＲＦ再生信号の変調成分の存在する範囲と第２の焦点ずれ検出信号のゼロクロス点は、変調成分のほぼ最大付近にゼロクロス点が存在するようになることを示す図であり、（ｂ）は、３次の球面収差の係数と５次の球面収差が同符号又は異符号かの符号関係によって、第２の焦点ずれ検出信号のゼロクロス点は移動したときの、ＲＦ再生信号の変調成分の位置とゼロクロス点の位置関係を示す図である。
［図１５］（ａ）〜（ｇ）は、実施の形態１に係る光ヘッド装置における球面収差検出信号の生成方法を説明するための波形図である。
［図１６］実施の形態１に係る光ヘッド装置における球面収差検出回路の構成を示すブロック図である。
［図１７］実施の形態１に係る光ヘッド装置における第２の焦点ずれ検出信号又は第３の焦点ずれ検出信号の波形を示す概略図である。
［図１８］（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態１に係る光ヘッド装置における光検知器上の輪帯状光束と受光領域パターン及び改良型受光領域パターンを概略的に示す平面図である。
［図１９］本発明の実施の形態１に係る光ヘッド装置及び光ディスク装置の変形例の基本構成を示す図である。
［図２０］本発明の実施の形態２に係る光ヘッド装置及び光ディスク装置の基本構成を示す図である。
［図２１］実施の形態２に係る光ヘッド装置におけるホログラム素子の分割パターンを概略的に示す平面図である。
［図２２］実施の形態２に係る光ヘッド装置における光検知器の受光領域パターンと、各受光部上の光束を示す模式図である。
［図２３］本発明の実施の形態３に係る光ヘッド装置及び光ディスク装置の基本構成を示す図である。
［図２４］本発明の実施の形態４に係る光ヘッド装置及び光ディスク装置の基本構成を示す図である。
［図２５］本発明の実施の形態４における焦点ずれ検出信号の波形の一例を計算した結果を示す図である。
［図２６］実施の形態４に係る光ヘッド装置における光検知器を４つの受光部とする場合の受光領域パターンと、各受光部上の光束を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２１】  １  半導体レーザ、２  光ビーム、３  中心光軸、４  平板ガラス板、５  放熱パッケージ、６  回折格子素子、７  コリメータレンズ、８  偏向プリズム、８ａ  反射面、９  第１のレンズ、１０  第２のレンズ、１１  第３のレンズ、１２  第４のレンズ、１３  対物レンズ群、１４  光ディスク、１５  ２次元アクチュエータ、１６  球面収差補正手段、１７  ホログラム素子、１８  センサー光学素子、１９  光検知器、３０  焦点ずれ検出回路、３１  トラッキング誤差検出回路、３２  球面収差検出回路、３３  再生信号検出回路、３４  フォーカスサーボ回路、３５  トラッキングサーボ回路、３６  球面収差補償回路、３７  ディスク判別回路、３８  記録層数カウント回路、１０１  偏光型ホログラム素子、１０２  ４分の１波長板、１５０  スライス回路、１５１  正負２値化回路、１５２  微分回路、１２０，１２１  ビーム整形プリズム、１２２，１２３  液晶位相補正素子、１２４  ４分の１波長板、２０１，２０１ａ，２０２，２０３  光ヘッド装置、３０１，３０１ａ，３０２，３０３  光ディスク装置、ＦＥＳ１  第１の焦点ずれ検出信号、ＦＥＳ２  第２の焦点ずれ検出信号、ＦＥＳ３  第３の焦点ずれ検出信号、ＦＥＳ  焦点ずれ検出信号。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る光ヘッド装置２０１及びこれを搭載した光ディスク装置３０１の基本構成を示す図である。図１に示されるように、実施の形態１に係る光ヘッド装置２０１は、光源である半導体レーザ１と、半導体レーザ１から出射される光ビーム２（その中心光軸を一点鎖線３で示す。）の射出窓となる平板ガラス板４と、放熱パッケージ５とを有している。放熱パッケージ５は、半導体レーザ１と平板ガラス板４とを一体化し、且つ、半導体レーザ１の発光によって発生する熱を放熱する機能を有している。【００２３】  また、実施の形態１に係る光ヘッド装置２０１は、光ビーム２を複数に分光するための回折素子６と、光ビーム２をほぼ平行光束ビームに変換するコリメータレンズ７と、内部に設けられた反射面８ａによりコリメータレンズ７を透過した光ビーム２を偏向する偏向プリズム８と、第１のレンズ９と、第２のレンズ１０と、第３のレンズ１１と、第４のレンズ１２とを有している。偏向プリズム８の反射面８ａにより偏向された光ビーム２は、第１のレンズ９及び第２のレンズ１０を透過し、その後、第３のレンズ１１及び第４のレンズ１２によって構成される対物レンズ群１３により光ディスク１４上に集光される。【００２４】  また、実施の形態１に係る光ヘッド装置２０１は、２次元アクチュエータ１５と、１次元アクチュエータ１６（又は、送りモータ）とを有している。２次元アクチュエータ１５は、対物レンズ群１３を、その光軸方向（光ディスクの記録面にほぼ垂直な方向であり、図１におけるｚ軸方向である。）及び光ディスク１４のラジアル方向ＤＲ（光ディスクの記録面にほぼ平行な方向であり、図１におけるｘ軸方向である。）に移動させることができる。１次元アクチュエータ１６は、第１のレンズ９を、その光軸方向（図１におけるｚ軸方向）に移動させることで、第１のレンズ９と第２のレンズ１０とのレンズ間距離を変えることができる。第１のレンズ９、第２のレンズ１０、及び１次元アクチュエータ１６により、光ビームの球面収差を補正することができる。なお、本発明の光ヘッド装置の構成は、図１に示されたものに限定されない。【００２５】  光ディスク１４で反射された光ビーム２は、再び第４のレンズ１２と第３のレンズ１１を透過後、第２のレンズ１０と第１のレンズ９を透過し、偏向プリズム８を（図１において、−ｚ方向）に透過する。【００２６】  また、図１に示されるように、実施の形態１に係る光ヘッド装置２０１は、ホログラム素子１７と、センサー光学素子１８と、光検知器１９とを有している。ホログラム素子１７は、光ディスク１４で反射され偏向プリズム８を透過した光ビームを少なくとも２つの光束に分割又は分光する。センサー光学素子１８は、ホログラム素子１７で分割又は分光された複数の光束のそれぞれを集光させるレンズ機能及び収差付加機能などを有する。光検知器１９は、複数の分割受光領域（例えば、後述する図３におけるＡ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１）から構成される受光部（例えば、後述する図３におけるＰ１）を１つ以上含み、複数の分割受光領域のそれぞれに入射した光量に応じた電気信号又は複数の分割受光領域のそれぞれに入射した光量の組み合わせに応じた電気信号を出力する���センサー光学素子１８によって、ホログラム素子１７で分割又は分光された光束のそれぞれは、光検知器１９の受光面に集光されている。なお、光利用効率を向上させるために、偏向プリズム８を偏光型プリズムとして、偏光型プリズムと第１のレンズ９との間に４分の１波長板（図示せず）を配置することにより、偏向面８ａの透過効率を向上させてもよい。また、ホログラム素子１７は、２次元アクチュエータ１５に対物レンズ群１３と共に搭載してもよい。さらにまた、ホログラム素子に代えて、入射光束の透過又は遮蔽を制御できる複数の領域を備えた液晶型アパーチャ素子を用いることもできる。【００２７】  光検知器１９で変換された電気信号は、焦点ずれ検出回路３０、トラッキング誤差検出回路３１、球面収差検出回路３２、及び再生信号検出回路３３により演算され、それぞれの検出信号を電圧信号として出力する。【００２８】  焦点ずれ検出回路３０で生成される焦点ずれ検出信号は、２次元アクチュエータ１５を焦点方向（図１におけるｚ軸方向）に駆動させるフォーカスサーボ回路３４に入力される。フォーカスサーボ回路３４は、入力された焦点ずれ検出信号に基づいて２次元アクチュエータ１５の動作を制御する。【００２９】  トラッキング誤差検出回路３１で生成されたトラッキング誤差検出信号は、２次元アクチュエータ１５を光ディスク１４のラジアル方向ＤＲ（すなわち、ｘ軸方向）に駆動させるトラッキングサーボ回路３５へ入力される。トラッキングサーボ回路３５は、入力されたトラッキング誤差検出信号に基づいて２次元アクチュエータ１５の動作を制御する。【００３０】  球面収差検出回路３２で生成された球面収差検出信号は、球面収差補償回路３６へ入力される。球面収差検出信号は、光ディスク１４の基板の厚み誤差や多層記録ディスクの層間厚み差で生じる球面収差や、光ヘッド装置の光学系で発生する不要な球面収差を補正する球面収差補正手段を構成する１次元アクチュエータ１６の動作を制御するための制御信号として用いられる。１次元アクチュエータ１６を動作させ、第１のレンズ９と第２のレンズ１０のレンズ間距離を変化させると、第２のレンズ１０から出る光ビームを平行光、発散光、又は収束光にすることができるので、２次元アクチュエータ１５に搭載された対物レンズ群１３へ入射する光ビームの入射条件が変化して、光ディスク１４へ集光される光ビームに所望の球面収差を与えることができる。【００３１】  再生信号検出回路３３は、光ディスク１４に記録されたデータの再生信号を生成する。【００３２】  焦点ずれ検出回路３０で生成された焦点ずれ検出信号は、特に多層記録ディスクの各記録層で検出される焦点ずれ検出信号波形の数をカウントする記録層数カウント回路３８へ入力され、記録層数カウント回路３８から記録層のカウント数が出力される。ディスク判別回路３７は、焦点ずれ検出回路３０で生成された焦点ずれ検出信号の振幅及び記録層数カウント回路３８から出力される記録層のカウント数などを光ディスクの特徴として取捨選択し、光ディスク１４の種類を判別する。【００３３】  図２は、ホログラム素子１７の分割パターンの概略図である。図２において、ホログラム素子１７上に破線で示した円５０は��対物レンズ群１３の有効光束の最外周を表しており、円５０の内側の領域は対物レンズ群１３の開口数ＮＡＯＢＪに相当した範囲を意味する。図２において、×印で示す中心点５１は、ホログラム素子１７上における光ビームの設計中心光軸の位置であり、ホログラム素子１７は、点５１を中心とした同心円状の３つの領域を含む分割パターンを持つ。以下の説明においては、ホログラム素子１７上の設計中心光軸５１からの半径位置を、対物レンズ群１３の開口数ＮＡＯＢＪに相当した光束の半径による正規化半径ｒ（すなわち、最外周がｒ＝１となるように正規化した半径）により表し、この正規化半径ｒを用いて光束範囲を定義する。【００３４】  図２に示されるように、ホログラム素子１７は、第１の領域４０、第２の領域４１、及び第３の領域４２の３つの領域を含む。第１の領域４０は、設計中心光軸５１から正規化半径ｒがα未満の領域（０≦ｒ＜αを満たす領域、すなわち、図２における円５２の内側の領域）である。第２の領域４１は、正規化半径ｒがα以上β未満の領域（α≦ｒ＜βを満たす領域、すなわち、図２における円５２と円５３の間の領域）である。第３の領域４２は、正規化半径ｒがβ以上の領域（β≦ｒを満たす領域、すなわち、図２における円５３上及びその外側の領域）である。ここで、α及びβは、０≦α＜１、０＜β≦１の値を取り得、また、α＜βを満たす。また、第２の領域４１の幅をＷＨで表すと、
ＷＨ＝β−α
であり、第２の領域４１の中間半径をｒ０で表すと、
ｒ０＝（α＋β）／２
である。【００３５】  ホログラム素子１７の第１、第２、及び第３の領域４０、４１、及び４２にはそれぞれ回折格子が形成されている。第１、第２、及び第３の領域４０、４１、及び４２のそれぞれは、各領域内の格子間隔、格子形状、及び格子方向などの最適化によって、ホログラム素子１７に入射する光ビームを、各領域の光束に分割すると同時に、それぞれ異なる方向へ回折させる。第１、第２、及び第３の領域４０、４１、及び４２によって分割された光束のそれぞれは、センサー光学素子１８によって、光検知器１９の各受光部（後述する図３におけるＰ１、Ｐ２、及びＰ３）上にほぼ集光される。この分割パターンの場合、第１、第２、及び第３の領域４０、４１、及び４２で分光及び回折される光束をそれぞれ、第１の光束Ｕ１、第２の光束Ｕ２、及び第３の光束Ｕ３とする。【００３６】  図３は、光検知器１９の受光領域のパターンと、光検知器１９の各受光部Ｐ１、Ｐ２、及びＰ３上に照射される第１、第２、及び第３の光束Ｕ１、Ｕ２、及びＵ３を示す概略図である。図３に示される光検知器１９の各受光部Ｐ１、Ｐ２、及びＰ３の受光領域のパターンは、図２に示される分割パターンのホログラム素子１７を用いる場合の受光領域のパターンである。【００３７】  ホログラム素子１７が図２に示される分割パターンを持つ場合には、図３に示されるように、光検知器１９は、第１、第２、及び第３の受光部Ｐ１、Ｐ２、及びＰ３を持つ。第１、第２、及び第３の受光部Ｐ１、Ｐ２、及びＰ３のそれぞれは、４つの受光領域を持つ。ホログラム素子１７で分光及び回折された光束のうち、第１、第２、及び第３の光束Ｕ１、Ｕ２、及びＵ３が、それぞれ第１、第２、及び第３の受光部Ｐ１、Ｐ２、及びＰ３によって、図３に示されるように受光される。第１、第２、及び第３の受光部Ｐ１、Ｐ２、及びＰ３の分割境界線Ｌ１ａ、Ｌ２ａ、及びＬ３ａは光ディスク１４のタンジェンシャル方向（図１におけるｙ軸方向）にほぼ平行になり、各受光部Ｐ１、Ｐ２、及びＰ３の分割境界線Ｌ１ｂ、Ｌ２ｂ、及びＬ３ｂは光ディスク１４のラジアル方向ＤＲ（図１におけるｘ軸方向）にほぼ平行になるように、光検知器１９を配置する。第１の受光部Ｐ１は、分割境界線Ｌ１ａ及びＬ１ｂで分割された４つの受光領域Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、及びＤ１を有する。また、第２の受光部Ｐ２は、分割境界線Ｌ２ａ及びＬ２ｂで分割された４つの受光領域Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、及びＤ２を有する。さらに、第３の受光部Ｐ３は、分割境界線Ｌ３ａ及びＬ３ｂで分割された４つの受光領域Ａ３、Ｂ３、Ｃ３、及びＤ３を有する。なお、以下の説明においては、記号Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３、Ｃ１〜Ｃ３、及びＤ１〜Ｄ３は、対応する各受光領域の検出信号の値としても用いる。【００３８】  ここで、センサー光学素子１８として、例えば、シリンドリカルレンズのような非点収差付加機能を有するものを用いれば、第１、第２、及び第３の光束Ｕ１、Ｕ２、及びＵ３のそれぞれについて、従来からよく用いられている非点収差法焦点ずれ検出と同様な焦点ずれ検出を行なうことができる。言い換えれば、焦点ずれ検出範囲に応じた大きさの非点収差を発生するセンサー光学素子１８を、その焦線がｘ軸又はｙ軸方向に対して斜め���角度方向となるように配置し、且つ、第１、第２、及び第３の光束Ｕ１、Ｕ２、及びＵ３がそれぞれほぼ最小錯乱円となるような光軸方向（すなわち、ｚ軸方向）の位置に受光面を配置すれば、光ディスク１４上で生じる焦点ずれに対する非点収差法焦点ずれ検出信号波形を、第１、第２、及び第３の光束Ｕ１、Ｕ２、及びＵ３のそれぞれにより得ることができる。【００３９】  このとき、第１、第２、及び第３の受光部Ｐ１、Ｐ２、及びＰ３のそれぞれによる第１、第２、及び第３の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１、ＦＥＳ２、及びＦＥＳ３は、次式（１）〜（３）により得ることができる。
ＦＥＳ１＝（Ａ１＋Ｃ１）−（Ｂ１＋Ｄ１）                      …（１）
ＦＥＳ２＝（Ａ２＋Ｃ２）−（Ｂ２＋Ｄ２）                      …（２）
ＦＥＳ３＝（Ａ３＋Ｃ３）−（Ｂ３＋Ｄ３）                      …（３）【００４０】  また、従来の非点収差法における焦点ずれ検出信号ＦＥＳは、次式（４）により等価的に得ることができる。
ＦＥＳ＝ＦＥＳ１＋ＦＥＳ２＋ＦＥＳ３                      …（４）【００４１】  上記のような構成によれば、光学系の球面収差がほぼゼロであって、且つ光ディスク１４上の焦点ずれがない状態のときに、焦点ずれ検出信号ＦＥＳがゼロになるように、光検知器１９を光軸方向（ｚ軸方向）に調整しておけば、第１、第２、及び第３の光束Ｕ１、Ｕ２、及びＵ３の受光面上の光強度分布は概略、図３のようになる。すなわち、第１、第２、及び第３の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１、ＦＥＳ２、及びＦＥＳ３はほぼゼロとなる。【００４２】  ただし、α＝０となるように構成した場合には、実質的に第１の光束Ｕ１は存在しなくなるので、第１の受光部Ｐ１を無くしてもよい。また、β＝１となるように構成した場合には、実質的に第３の光束Ｕ３が存在しなくなるので、第３の受光部Ｐ３を無くしてもよい。さらにまた、α＝βとなるように構成した場合には、実質的に第２の光束Ｕ２が存在しなくなるので、第２の受光部Ｐ２を無くしてもよい。【００４３】  また、第１、第２、及び第３の受光部Ｐ１、Ｐ２、及びＰ３のそれぞれのプッシュプル法による第１、第２、及び第３のトラッキング誤差検出信号ＴＥＳ１、ＴＥＳ２、及びＴＥＳ３は、次式（５）〜（７）により得ることができる。
ＴＥＳ１＝（Ａ１＋Ｄ１）−（Ｂ１＋Ｃ１）                      …（５）
ＴＥＳ２＝（Ａ２＋Ｄ２）−（Ｂ２＋Ｃ２）                      …（６）
ＴＥＳ３＝（Ａ３＋Ｄ３）−（Ｂ３＋Ｃ３）                      …（７）【００４４】  トラッキング誤差検出信号ＴＥＳは、次式（８）により得ることができる。
ＴＥＳ＝ＴＥＳ１＋ＴＥＳ２＋ＴＥＳ３                          …（８）【００４５】  また、他の方法として、第１、第２、及び第３の受光部Ｐ１、Ｐ２、及びＰ３のそれぞれにおいて、ラジアル方向ＤＲに隣り合う２つの受光領域からの出力信号又は対角の受光領域から出力される２つの和信号の位相比較を用いるＤＰＤ法（位相差法）によってトラッキング誤差を検出してもよい。【００４６】  ただし、通常のプッシュプル法では光ディスクのタンジェンシャル方向に相当する方向の直径で２分割される領域の受光光量差を演算するが、図１の光学構成のように非点収差法焦点ずれ検出系と共通な光路で検出を行なう場合、非点収差による最小錯乱円において前記タンジェンシャル方向の直径の方向は９０度折り返されて、図１のｘ軸方向になる。【００４７】  再生信号検出回路３３は、次式（９）により再生信号ＲＦを算出する。
ＲＦ＝（Ａ１＋Ａ２＋Ａ３）＋（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｂ３）
＋（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３）＋（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３）          …（９）【００４８】  以上の説明では、ホログラム素子１７の第１、第２、及び第３の領域４０、４１、及び４２のそれぞれで回折される１次回折光についてのみ図示したが、他の次数の回折光についても同様に考えることができる。【００４９】  また、上記の焦点ずれ検出回路３０、トラッキング誤差検出回路３１、球面収差検出回路３２、及び再生信号検出回路３３はそれぞれ、例えば、半導体集積回路によって、光検知器１９内部に集積化されていてもよい。【００５０】  図４は、本発明の比較例としての光ヘッド装置において検出される焦点ずれ検出信号の波形を示す図である。図４において、横軸は光ディスク上の焦点ずれＤＥＦＰ〔μｍ〕を示し、０は焦点位置が光ディスクの情報記録面上にある場合を示し、０より右側（プラス側）は焦点位置が光ディスクの情報記録面より近い位置にある場合を示し、０より左側（マイナス側）は焦点位置が光ディスクの情報記録面より遠い位置にある場合を示している。また、図４において、縦軸は焦点ずれ検出信号ＦＥＳの振幅ＡＭＦＥＳを示し、ＡＭＦＥＳ＝０の点は、ゼロクロス点ＺＣである。図４には、従来の非点収差法によって検出される焦点ずれ検出信号ＦＥＳ（すなわち、ＦＥＳ１＋ＦＥＳ２＋ＦＥＳ３に相当する信号）の計算波形の一例が示されており、光学系に球面収差が発生した場合を示している。光学系に球面収差が存在すると、球面収差が存在しない場合（球面収差ＷＳＡ＝０の場合）に比べて、信号振幅は大きく減衰し劣化する。図４は、対物レンズ開口数ＮＡＯＢＪ＝０．８５、波長λ＝４０５ｎｍの場合を示す。このような信号劣化が生じる原因は、球面収差が存在すると、光束中心に近い内側光束と光束の最外周に近い周辺光束との結像位置に差が発生して、内側光束と周辺光束とを混在した状態で焦点ずれ検出を行うと、互いの光束が打ち消し合うためである。【００５１】  図４に示されるように、球面収差の増大に伴って焦点ずれ検出信号の振幅ＡＭＦＥＳが減衰すると、フォーカスサーボ動作が不安定になり、また、フォーカスサーボを動作させる際にフォーカスサーボ回路３４の回路ゲインを設定し直す必要が発生するなど、システムが複雑化する。【００５２】  また、光ディスクには基板厚みの異なるものや、多層記録構造を有するものなど多くの種類があるため、光ヘッド装置が搭載される光ディスク装置では、上記のような光ディスクの種類を正確に判別することが必要となる。この判別は、光ビームが光ディスクの各記録層で反射されることで検出される焦点ずれ検出信号の振幅ＡＭＦＥＳや波形の数を検出し、その特徴から行なわれるが、図４に示したような従来の非点収差法で検出された焦点ずれ検出信号を使用して上記判別を行なう際には、次のような問題が生じてしまう。【００５３】  記録層数カウント回路３８では、各記録層で検出される焦点ずれ検出信号の振幅が記録層数カウント回路３８の内部で、あるしきい値レベルを超えるか否かによって記録層の有無を判定するので、図４に示すように、信号振幅が劣化するとしきい値レベルを下回って、カウントミスを起こしやすくなる。【００５４】  また、ディスク判別回路３７においても、記録層数��ウント回路３８と同様なしきい値レベルを基準として振幅レベルを判定したり、サンプリングなどによって振幅レベルを計測して光ディスクの種類判別が行なわれるので、図４のような振幅劣化が発生すると判別ミスを起こしやすくなる。【００５５】  図５は、本発明の実施の形態１に係る光ヘッド装置２０１において輪帯状光束（ホログラム素子の分割パターンをα＝０．３２、β＝０．４２とした場合の計算波形）を用いて検出される第２の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ２の波形を示す図である。また、図６は、本発明の実施の形態１に係る光ヘッド装置２０１において輪帯状光束（ホログラム素子の分割パターンをα＝０．８４、β＝０．９４とした場合の計算波形）を用いて検出される第２の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ２の波形を示す図である。図５及び図６において、横軸は光ディスク上の焦点ずれ量ＤＥＦＰ〔μｍ〕を示し、０は焦点位置が光ディスクの情報記録面上にある場合を示し、０より右側（プラス側）は焦点位置が光ディスクの情報記録面より近い位置にある場合を示し、０より左側（マイナス側）は焦点位置が光ディスクの情報記録面より遠い位置にある場合を示している。また、図５及び図６において、縦軸は焦点ずれ検出信号ＦＥＳ２の振幅ＡＭＦＥＳ２を示し、ＡＭＦＥＳ２＝０の点は、ゼロクロス点ＺＣである。図５及び図６に示される第２の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ２は、ホログラム素子１７の第２の領域４１による第２の光束Ｕ２によって得られるものであり、図４（比較例）と同じ条件で計算したものである。【００５６】  このように、焦点ずれ検出に使用する第２の光束Ｕ２の範囲を限定して光束範囲の位相変化を小さくすれば、図４（比較例）を用いて説明した打ち消し合いを少なくでき、焦点ずれ検出信号の劣化を抑制することができる。【００５７】  以上のようにして得られた第２の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ２を記録層数カウント回路３８又はディスク判別回路３７に入力すれば、焦点ずれ検出信号ＦＥＳを用いる従来の方法（図４）に比べて、球面収差による信号振幅の劣化が小さくなり（すなわち、図５及び図６において、ＷＳＡの値が増加しても、信号ＦＥＳ２の振幅ＡＭＦＥＳ２は低下せず）、光ディスクの判別ミス及び記録層数のカウントミスを防ぐことができる。【００５８】  さらに、フォーカスサーボを動作させた後に、例えば、ＲＦ信号の品質、又はトラッキング信号、又は溝横断時の変調信号の振幅レベルなどをモニターしながら球面収差補正を実施するシステムの場合、球面収差が存在しても球面収差の調整をせずに即座にフォーカスサーボ動作を開始できることは動作の高速化の点からも望まれる。【００５９】  そこで、図４の焦点ずれ検出信号ＦＥＳをフォーカスサーボ回路３４の入力信号とすれば、たとえ球面収差が存在しても球面収差補正を行なわずに即座にフォーカスサーボ動作を開始することが可能となる。【００６０】  また、α＝β（＝ｒ０）として第２の領域４１を無くしたホログラム素子１７を適用した構成でも、第１の領域４０及び第３の領域４２で分割される第１の光束Ｕ１及び第３の光束Ｕ３で生成される第１の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１又は第３の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ３を用いれば、信号振幅の劣化を低減することができる。【００６１】  図７は、実施の形態１に係る光ヘッド装置２０１におけるホログラム素子の分割パターンをｒ０＝α＝βとして検出される２つの焦点ずれ検出信号の振幅変化を示す図である。図７において、横軸はホログラム素子１７の正規化された半径ｒを示し、縦軸は焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１及びＦＥＳ３の正規化された信号振幅ＮＡＭＦＥＳ１又はＮＡＭＦＥＳ３を示す。言い換えれば、図７は、正規化された半径ｒ（ｒ０＝α＝βの場合）を内周から外周に変化させたときの第１の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１及び第３の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ３の信号振幅ＮＡＭＦＥＳ１又はＮＡＭＦＥＳ３の変化を示す図である。ここで、球面収差の大きさを、例えば、ＷＳＡ＝５．７８７λとした。従来（図４）の焦点ずれ検出信号のＦＥＳに比べて、第１の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１はｒを小さくするほど振幅劣化は小さくなり、例えば、ｒ＜０．７のとき球面収差が存在しない場合の信号振幅に対して２０％以上の改善が見込める。また、第３の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ３については、ｒ＞０．７で２０％以上の改善が見込める。【００６２】  したがって、ｒを最適化することで、大きな球面収差が存在する場合でも、第１の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１又は第３の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ３を用いれば、従来の非点収差法焦点ずれ検出信号ＦＥＳに比べて、振幅劣化を抑制でき、光ディスクの判別や記録層数のカウントをミス無く行なうことが可能となる。【００６３】  図８は、図７の信号振幅特性の横軸に対応した焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１及びＦＥＳ３のゼロクロス点のずれ量を示した図である。図７において、横軸はホログラム素子１７の正規化された半径ｒを示し、縦軸は焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１及びＦＥＳ３のゼロクロス点のずれ量ＤＥＺＣ〔μｍ〕を示す。ここで、ゼロクロス点のずれ量ＤＥＺＣとは、球面収差の大きさがＷＳＡ＝０のときに対物レンズ群１３によって光ディスク１４へ光ビームが最も集光される位置からの距離であり、ゼロクロス点をサーボ動作点としてフォーカスサーボ動作させたときに発生する光ディスク１４上での焦点ずれを示すものである。したがって、ゼロクロス点をサーボ動作点としてフォーカスサーボ動作した後に、例えば、電気的なオフセットを与えることで光ディスク１４上での前記焦点ずれを抑制することができる。【００６４】  また、ホログラム素子１７のα及びβの値を以下のようにして決定することで、次の効果を得ることができる。【００６５】  光ディスク１４の基板厚み誤差や多層記録ディスクの層間距離差によって生じている球面収差は、３次の球面収差Ｗ４０が最も支配的であると仮定すると、球面収差Ｗ４０は光ビームの中心光軸からの距離ｒの４乗に比例した式で一般に表される。【００６６】  しかし、光ディスク１４と対物レンズ群１３の距離を補正などすることによってｒの２次関数で表される焦点ずれ収差成分を補正して、集光スポットの品質を改善することができる。前記焦点ずれ収差成分が補正されるときの収差を、次式（１０）とおく場合について述べる。
0004429314.tif 000002
【００６７】  図９は、光ビームの中心光軸からの距離である正規化半径ｒを横軸にして球面収差の位相ＰＨＳＡの分布を縦軸に示したものである。ここで、光ビームの最外周径をｒ＝１とし、ＷＳＡはｒ＝１における球面収差の位相量である。【００６８】  式（１０）で表される球面収差の位相分布は、図９のようになる。したがって、光ディスク１４と対物レンズ群１３の距離を補正することによってだけでは完全に収差を無くすることはできないが、光ディスク１４上での集光スポットの品質を最大限の良い状態にすることができ、光ディスク１４に記録されるデータを読み出した再生信号の品質は、最大限の良い状態となる。また、集光スポットの品質が良くなれば、記録性能にも有利となる。【００６９】  次に、式（１０）をｒについて微分すると、次式（１１）になる。
0004429314.tif 000003
【００７０】  式（１１）の左辺が０になる条件は、次式（１２）である。
0004429314.tif 000004
【００７１】  式（１２）を満たす条件は、次式（１３）である。
0004429314.tif 000005
【００７２】  第２の領域４１の中間半径ｒ０をほぼ１／√２であるとする。すなわち、図９の位相分布を表す関数が極値となる、すなわち、接線傾きが０となる距離ｒ＝１／√２又はその近傍の光束を取り出せるようなホログラム素子１７の分割パターンとする。【００７３】  図１０は、α＝０．６３、β＝０．７３の場合の第２の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ２の計算波形を示したものである。図１０において、横軸は光ディスク上での焦点ずれ量ＤＥＦＰ〔μｍ〕を示し、０は焦点位置が光ディスクの情報記録面上にある場合を示し、０より右側（プラス側）は焦点位置が光ディスクの情報記録面より近い位置にある場合を示し、０より左側（マイナス側）は焦点位置が光ディスクの情報記録面より遠い位置にある場合を示している。また、図１０において、縦軸は焦点ずれ検出信号ＦＥＳ２の正規化された信号振幅ＮＡＭＦＥＳ２を示し、ＡＭＦＥＳ２＝０の点は、ゼロクロス点ＺＣである。図５及び図６で示した焦点ずれ検出信号波形では、波形の上ピークと下ピークの間にあって信号レベルがゼロとなるゼロクロス点が、球面収差の大きさによってそれぞれプラス方向及びマイナス方向へ移動しているのに対して、図１０に示す焦点ずれ検出信号波形のゼロクロス点ＺＣの位置は、球面収差の大きさによって変動しない。【００７４】  図５、図６、及び図１０の横軸（光ディスク上での焦点ずれ量ＤＥＦＰを示す軸）の０に当たる位置は、対物レンズ群１３によって光ディスク１４へ光ビームが最も集光される位置を示している。よって、図１０の波形のように、ゼロクロス点ＺＣが横軸の０の位置にあることが望ましく、その場合にはゼロクロス点ＺＣをサーボ動作点としてフォーカスサーボを動作させるだけで、光ディスク１４上に光ビームを良好に集光できる。【００７５】  図５及び図６のように、ゼロクロス点が横軸０の位置からずれている場合には、フォーカスサーボ回路により電気的にオフセットを与えるなどしてサーボ動作点を最良な位置に調整して補償することができるが、一方、ゼロクロス点が大きくずれて焦点ずれ０となる位置が焦点ずれ検出信号の上ピークと下ピークの間から外れてしまうと、もはや前記のような電気的オフセットを与えて補償することは不可能となる。【００７６】  ゼロクロス点の移動を防ぐ上記のような効果が得られるのは、図９に示した球面収差の位相分布を有した光束のうち、ｒに対して位相変化が最も少ないｒ＝１／√２付近の範囲のみを用いることにより、球面収差が焦点ずれ検出に与える影響を抑制できるようにしたためである。【００７７】  図１０のように第２の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ２を２次元アクチュエータ１５の制御信号として用いてフォーカスサーボを動作させれば、球面収差補正を行なわなくても（したがって、球面収差補正手段を有しなくても）、又は球面収差補正が最適な状態でなくても、上記式（１０）で表す焦点ずれ収差で補正された最大限に品質の良い集光スポットとすることが可能となる。【００７８】  したがって、光ディスクの任意の記録層にフォーカスサーボを動作させた瞬間に、上記の最大限に品質の良い光スポットが得られれば、必ずしも球面収差補正が最適な状態でなくても記録データを再生又は書き込み可能となる他、���光スポットが光ディスク１４のトラックを横断する際に得られるトラック横断変調信号、又はトラッキング誤差信号の品質を維持でき、前記トラック横断信号又はトラッキング誤差信号からトラックジャンプ数などを検知して行なう光ディスク１４のラジアル方向ＤＲへのシーク動作をより安定にできる。【００７９】  特に多層記録ディスクを再生記録中にある層から任意の層へ層間ジャンプするような場合にも有効であり、層間ジャンプ前又は層間ジャンプ後の時点で球面収差補正を十分に行なわなくても、シークに耐えるトラック横断変調信号又はトラッキング誤差信号が得られれば即座に所望のトラックへ移動できる。球面収差補正については、上記シーク中に実施してトラック移動後に即座に再生記録動作へ移行することが可能となり、アクセス性能を良好にすることができる。【００８０】  また、α及びβの中点ｒ０をほぼ１／√２に設定すれば、ゼロクロス点の位置変動を小さくできるが、１／√２から幾分異なった値であっても上記と同様な効果を得ることができる。【００８１】  図５及び図６で示した波形は、ホログラム素子１７の第２の領域４１の幅が｜β−α｜＝０．１の場合であったが、第２の領域４１の幅｜β−α｜は０．１以外であってもよい。【００８２】  また、｜β−α｜を大きくできれば、それだけ大きな光量を使って信号生成できるので、電気回路のオフセットやノイズに影響されにくい第２の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ２を確保することができる。【００８３】  さらに、第２の領域４１の幅を広く取れば、ホログラム素子１７の分割パターンが作製しやすくなる利点もある。【００８４】  図１１は、第２の領域４１の幅｜β−α｜に対する第２の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ２の振幅変化について計算した結果を示す図である。図１１において、横軸は球面収差ＷＳＡ〔λ〕を示し、縦軸は焦点ずれ検出信号ＦＥＳ２の正規化された信号振幅ＮＡＭＦＥＳ２を示す。また、図１１において、黒丸を結ぶ破線（｜β−α｜＝１．０の場合）は、従来の焦点ずれ検出信号ＦＥＳの正規化された信号振幅に相当する。ここでは、第２の領域４１の中間半径ｒ０＝０．６８の場合であり、式（１２）をほぼ満たしたゼロクロス点のずれが少ない条件での計算である。図１１より、ある同じ大きさの球面収差が存在している場合でも、｜β−α｜を大きくするほど焦点ずれ検出信号の振幅劣化は大きくなる傾向を持つが、破線で示された従来の検出法の場合に比べ、振幅劣化は改善される。【００８５】  図１２は、｜β−α｜が０．２及び０．４である場合について、ｒ０を内周から外周に変化させたときの焦点ずれ検出信号の振幅変化を示した図である。図１２において、横軸は中間半径ｒ０を示し、縦軸は焦点ずれ検出信号ＦＥＳ２の正規化された信号振幅ＮＡＭＦＥＳ２を示す。ここでは、球面収差の大きさを、例えば、ＷＳＡ＝５．７８７λとした。図１２から分かるように、ｒ０を小さくしていく（すなわち、第２の領域４１を内周側に移動させる）につれて、球面収差による信号振幅の劣化が小さくなる傾向を示し、ｒ０にかかわらず従来の検出法に比べて信号振幅の劣化を改善できる。また、｜β−α｜が小さいほど信号振幅の劣化は抑制され、従来の検出法に比べて振幅劣化を抑制できる。【００���６】  図１３は、図１２の信号振幅特性の横軸に対応した焦点ずれ検出信号ＦＥＳ２のゼロクロス点のずれ量を示した図である。図１３において、横軸は中間半径ｒ０を示し、縦軸は焦点ずれ検出信号ＦＥＳ２のゼロクロス点のずれ量ＤＥＺＣ〔μｍ〕を示す。ここで、球面収差の大きさがＷＳＡ＝０のときに、対物レンズ群１３によって光ディスク１４へ光ビームが最も集光される位置からの距離として縦軸に示している。｜β−α｜が０．２及び０．４のいずれである場合も、ｒ０に対して同様な変化であり、ほぼ式（１３）で導出されるｒ＝１／√２の位置で横軸と交点をもち、そこでゼロクロス点のずれ量は０となる。図１３の変化は、その他の｜β−α｜条件でも、また、その他の大きさの球面収差条件でも同じような傾向（図示せず）となる。【００８７】  したがって、図１３の横軸の交点付近に第２の領域４１の中間半径ｒ０を設定する、すなわち、前記交点付近の光束を取り出せるようなホログラム素子１７の分割パターンとすることで、球面収差による焦点ずれ検出信号の振幅劣化を少なくでき、且つ前記ゼロクロス点のずれが少ない第２の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ２を得ることができる。【００８８】  ホログラム素子１７のα及びβは、実施の形態１の光ヘッド装置２０１を搭載した光ディスク装置３０１において発生しうると想定する球面収差の大きさと、光ディスク装置３０１のシステム全体として許容される焦点ずれ検出信号の信号振幅の劣化量とに基づいて最適化すればよい。【００８９】  ところで、図１３においてゼロクロス点のずれ量が無くなる交点は、式（１３）で導かれた１／√２（≒０．７０７１）よりもやや小さい位置にあり、その交点の位置は第２の領域４１の幅｜β−α｜が大きくなるほどさらに小さくなる傾向を持つ。【００９０】  よって、第２の領域４１の幅｜β−α｜に応じて、中間半径ｒ０をシフトさせることがより望ましく、より正確にゼロクロス点のずれ量をゼロに近づけることができる。このような最適となるα及びβの設定方法を以下に述べる。【００９１】  最適となるα及びβの設定方法では、ｒ＝α及びｒ＝βのそれぞれにおいて図９の位相分布の値が等しくなるようなα及びβを設定する。すなわち、次式（１４）が成立するα及びβに設定する。この方法によって、求められるα及びβにできる限り近く設定するほど、第２の領域４１の幅｜β−α｜に応じた最適な中間半径ｒ０を設定できる。
Ｗ４０（α）＝Ｗ４０（β）                                  …（１４）【００９２】  よって、式（１４）を満たすβは、次式（１５）となる。
0004429314.tif 000006
【００９３】  したがって、第２の領域４１の中間半径ｒ０は、αによって、次式（１６）のように表すことができる。
0004429314.tif 000007
【００９４】  例えば、｜β−α｜＝０．２の場合であれば、式（１５）及び式（１６）より、以下のようになる。
α＝０．６００
β＝０．８００
ｒ０＝０．７００【００９５】  よって、ｒ０は式（１３）の１／√２（≒０．７０７１）から約０．００７１だけ内周側にずれる。【００９６】  また、例えば、｜β−α｜＝０．４の場合には、式（１５）及び式（１６）より、以下のようになる。
α＝０．４８０
β＝０．８７７
ｒ０＝０．６７９【００９７】  よって、ｒ０は式（１３）の１／√２（≒０．７０７１）から約０．０２９だけ内周側にずれる。【００９８】  上記の値は、図１３の計算値と一致する。したがって、式（１５）及び式（１６）により、ホログラム素子１７の分割パターンを決定することで、よりゼロクロス点のずれを抑制することができる。【００９９】  また、図２の分割パターンのホログラム素子１７は、光ビームを２つの輪帯状光束（第２の光束Ｕ２及び第３の光束Ｕ３）と１つの円形状光束（第１の光束Ｕ１）とに分割するが、さらに半径方向に分割数を増やした分割パターンであってもよい。この場合には、光ビームの半径方向の分割数に応じて、光検出器１９の受光部の数を増加させる必要がある。光束半径が比較的小さい内側光束と、式（１３）のｒ＝１／√２付近を中間半径とする輪帯光束とを利用することにより、それぞれで検出される焦点ずれ検出信号を組み合わせれば、振幅劣化が少なく且つより多くの光量を信号生成に用いることができるので、その分、回路のオフセットや回路ノイズに対して影響の少ない焦点ずれ検出信号を得ることが可能となる。【０１００】  以上は、光学系に３次の球面収差のみが存在すると仮定した、言わば理想的な場合に、ｒ＝１／√２付近に第２の領域４１の中間半径を設定することで、最も効果が得られるものである。上記の理想条件においては、ＲＦ再生信号の変調成分の存在する範囲と第２の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ２のゼロクロス点は、ほぼ図１４（ａ）に示すように、変調成分のほぼ最大付近にゼロクロス点が存在するようになる。図１４（ａ）及び（ｂ）において、ＳＩＧＲＦはＲＦ再生信号、ＭＣはＲＦ再生信号の変調成分、ＺＣはゼロクロス点を示す。好ましくは、第２の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ２の最大ピーク位置と最小ピーク位置との間にＲＦ再生信号ＳＩＧＲＦの変調成分の最大となる位置が存在するように、中間半径ｒを設定ればよい。しかしながら、実際の光学系では、以下の要因により必ずしも前記理想的な場合とはならないことがある。【０１０１】  第１の要因は、最も大きく発生する３次の球面収差以外の、無視できない高次球面収差の存在である。光ディスクの記録情報を記録再生するために必要なスポットを形成できるために対物レンズ群１３の各レンズ面形状は設計されるが、設計仕様や設計手法の違いによって光ディスクの透明基板厚み差で発生する球面収差は異なり、高次の球面収差も発生するケースがある。なお、対物レンズ群１３は複数のレンズを組み合わせた構成で説明しているが、これに限るものではなく単一のレンズから構成されるものでもよい。【０１０２】  上記高次の球面収差が同時に発生している場合、第２の領域４１の中間半径を前記３次の球面収差を想定することで得られた式（１３）のｒ＝１／√２に設定しておくと、第２の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ２のゼロクロス点のずれが生じてしまう。前記高次の球面収差のうち、５次の球面収差が発生するとき、この５次の球面収差は、一般に半径ｒについての６次式で表される５次の球面収差と式（１３）で表される３次の球面収差の和となる。ここで、５次の球面収差の６次の係数をＷＳＡ５とおく。前記３次の球面収差の係数ＷＳＡと前記５次の球面収差ＷＳＡ５が同符号か又は異符号かの符号関係によって、前記第２の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ２のゼロクロス点は、図１０で示された紙面左方向又は紙面右方向に移動し、例えば、ＲＦ再生信号の変調成分ＭＣの位置とゼロクロス点ＺＣの位置関係は図１４（ｂ）のようにずれる。【０１０３】  第２の要因は、球面収差が存在するとき、光ディスク１４で反射される光ビームが最も変調を受けるために補正すべき焦点ずれ収差成分は、光ディスク１４の記録面構造の空間周波数や対物レンズ群１３へ入射する光ビーム２の強度分布などに影響を受ける点である。【０１０４】  前記空間周波数の影響に関するデータが、例えば、上記非特許文献２（第３４１頁の図Ａ．６．）に開示されている。非特許文献２の図Ａ．６．は、ある大きさの球面収差が存在するときに、空間周波数ごとに最も変調が起きる最良デフォーカス量を示したものである。非特許文献２の図Ａ．６．によれば、比較的大きな変調が起きる条件は前記最良デフォーカス量（ｂｅｓｔ  ｆｏｃｕｓ）Ｂ＊がおよそ０．４〜１．４の範囲であり、球面収差の値が大きくなるに従って上記範囲の下限値０．４はさらに小さくなっている。ただし、前記最良デフォーカス量Ｂ＊の下限値はある値へ漸近するような変化である。また、式（１０）で表される球面収差の式は、前記最良デフォーカス量Ｂ＊が１の場合に表される球面収差の式に相当する。【０１０５】  よって、光ディスク１４の記録面構造に含まれる空間周波数の成分に依存して前記最良デフォーカス量Ｂ＊が１からずれる場合には、上記式（１３）のｒ＝１／√２を第２の領域４１の中間半径としたときに得られる第２の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ２のゼロクロス点は、図１０で示した紙面左右方向のいずれかに移動し、第１の要因の場合と同様、例えば、ＲＦ再生信号の変調成分の位置とゼロクロス点の位置関係は図１４（ｂ）のようにずれる。【０１０６】  上記第１の要因及び第２の要因で生じる第２の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ２のゼロクロス点の移動は、第２の領域４１の中間半径を前記３次の球面収差を想定することで得られた式（１３）のｒ＝１／√２からシフトさせることにより補正することができる。すなわち、図５及び図６で示した計算結果からも分かるように、前記第２の領域４１の中間半径を小さくする、又は大きくすることで、第２の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ２のゼロクロス点を任意に移動させることができる。【０１０７】  したがって、上記式（９）より得られるＲＦ再生信号、又はホログラム素子１７で分割される第１、第２、及び第３の光束Ｕ１、Ｕ２、及びＵ３により検出される受光面Ｐ１、Ｐ２、及びＰ３の和信号が光ディスク１４の記録面による変調成分の存在する位置が前記ゼロクロス点とほぼ一致できるようにｒ＝１／√２からシフトさせて補正することができる。【０１０８】  上記のような補正により、ＲＦ再生信号、又はホログラム素子１７で分割される回折光それぞれの和信号の変調成分が最大となる位置と前記ゼロクロス点の位置が一致するように補正しておけば、前記ゼロクロス点をサーボ動作点としてフォーカスサーボを動作させたときの光ディスク上の光ビームを良好な集光状態に近づけることができる。また、少なくとも光ディスク１４のす���ての層において第２の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ２の最大ピークとなる位置と最小ピークとなる位置との間に前記変調成分の最大となる位置が存在できるように補正することで、フォーカスサーボ動作後又は動作の事前に適正な電気的オフセット注入をして、ＲＦ再生信号、又はホログラム素子１７で分割される回折光それぞれの和信号の変調成分を最大にすることは可能となる。【０１０９】  次に、球面収差を検出する方法について説明する。まず、ホログラム素子１７が、第１、第２、及び第３の領域４０、４１、及び４２の３つの領域を持つ場合を説明する。図１５（ａ）は再生信号検出回路３３から出力されたＲＦ信号、及び焦点ずれ検出信号回路３０から出力された第２の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ２、図１５（ｂ）は焦点ずれ検出信号回路３０から出力された第１の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１及び第３の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ３の波形を示したものであり、いずれも球面収差が存在する状態を示している。【０１１０】  このような波形は、半導体レーザ１を発光させて２次元アクチュエータ１５により光軸方向（ｚ軸方向）に対物レンズ群１３を駆動し、光ディスク１４の記録層に対物レンズ群１３で集光される集光スポットを走査させることで得られる。図１６は、球面収差検出回路３２の構成を示すブロック図である。【０１１１】  ＲＦ信号はスライス回路１５０で適当に設定されたしきい電圧により図１５（ｃ）のような矩形信号ＳＲＦに変換される。【０１１２】  焦点ずれ検出回路３０より出力される第１、第２、及び第３の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１、ＦＥＳ２、及びＦＥＳ３のうち、第２の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ２を、波形の正をＨ（ハイ）レベル、負をＬ（ロー）レベルに変換する正負２値化回路１５１により、波形Ｆ２Ｚｅｒｏ１に変換する。その後、微分回路（ｄ／ｄｔ）１５２により、波形Ｆ２Ｚｅｒｏ１のエッジ検出された矩形波形Ｆ２Ｚｅｒｏ２に変換される。【０１１３】  波形Ｆ２Ｚｅｒｏ２と矩形信号ＳＲＦとを掛け合わせると、第２の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ２のゼロクロス点位置のみを表す矩形波形Ｆ２Ｚｅｒｏ３が得られる。矩形波形Ｆ２Ｚｅｒｏ３を第１の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１及び第３の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ３のそれぞれに掛け合わせて得られる矩形波形Ｆ１Ｚｅｒｏ及び矩形波形Ｆ３Ｚｅｒｏから、次式（１７）を用いて球面収差検出信号ＳＳＡを算出する。
ＳＳＡ＝Ｆ１Ｚｅｒｏ−Ｆ３Ｚｅｒｏ                        …（１７）【０１１４】  球面収差検出信号ＳＳＡのレベル値をもとに球面収差補正の制御に用い、前記レベル値がゼロとなるように球面収差補正手段を制御する。すなわち、第１、第２、及び第３の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１、ＦＥＳ２、及びＦＥＳ３のいずれか（ここではＦＥＳ２）のゼロクロス点におけるその他の焦点ずれ検出信号（ここではＦＥＳ１又はＦＥＳ３）の出力レベルを検出することにあり、前記検出レベルをゼロに追い込むように球面収差補償手段を制御する。【０１１５】  また、予め求められた球面収差検出信号ＳＳＡのレベル値から、球面収差補償手段の制御量への変換係数又は変換テーブルに基づいて、一度に球面収差補償手段を制御することもでき、これによりフォーカスサーボ動作前に球面収差検出及び球面収差補償が可能となって、記録再生動作開始までの時間を短縮できる。【０１１６】  また、次のように球面収差検出及び球面収差補償をしてもよい。まず、第２の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ２をもとにフォーカスサーボを動作させる。球面収差が存在しているとき第２の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ２のゼロクロス点付近をサーボ動作点とすれば、第１の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１及び第３の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ３の信号レベルはゼロとならない。そこで、第１の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１及び第３の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ３のそれぞれの信号レベル、又は、第１の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１及び第３の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ３の差分信号を球面収差検出信号として、この球面収差検出信号のレベルがゼロとなるように球面収差補正手段を制御してもよい。【０１１７】  なお、上記特許文献２（特開２００２−３６７１９７号公報）においては、球面収差を検出するために、２つに分割される光束の光量が等しくなる条件で光束を半径方向に制御しているが、本発明の実施の形態１で説明した光束の分割方法とは根本的に異なるものである。また、上記特許文献２においては、対物レンズ群の光軸方向（ｚ軸方向）の位置を制御する信号には、全光束で検出した焦点ずれ検出信号を用いているため、本発明の実施の形態１の効果を得ることはできない。【０１１８】  また、本発明の実施の形態１では、焦点ずれ検出に非点収差法を用いた光学構成として説明を行なってきたが、基本的には、集光する光束によって検出を行なう焦点ずれ検出法であれば、図９に示すような位相分布が存在するとき各半径の光束の結像位置は前後し互いに打ち消し合うので、焦点ずれ検出信号は同様に劣化する。【０１１９】  よって、実施の形態１は、例えば、ナイフエッジ法や、ビームサイズ法で検出する構成であってもよく、その場合にはセンサー光学素子１８は非点収差を持つ必要はない。したがって、非点収差の効果によってタンジェンシャル方向とラジアル方向ＤＲが光検知器上で入れ替わることはなくなるので、トラッキング誤差検出の演算式で差分を取る方向を図３のｘ方向にすればよい。さらに、ホログラム素子１７の分割パターンの各領域の回折格子を曲線状にすることでレンズ作用を付加させることができ、その場合センサー光学素子１８を除去してもよい。【０１２０】  図１７は、実施の形態１に係る光ヘッド装置２０１に���ける第２の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ２又は第３の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ３の波形を示す概略図である。図１７において、横軸は光ディスク上での焦点ずれ量ＤＥＦＰを示し、縦軸は焦点ずれ検出信号の振幅ＡＭＦＥＳ３を示す。図１７には、図５、図６及び図１０の計算波形の特徴が示されているが、焦点ずれ検出信号の両側に２次波形ＷＦが存在している。これらの２次波形は焦点ずれ検出には不要である他、その振幅が大きくなり過ぎると、誤ってこれらの２次波形によってフォーカスサーボが動作してしまうおそれがある。【０１２１】  この２次波形の発生原因は、図２の第２の領域４１及び第３の領域４２で輪帯状に分割される光束が図１８（ａ）のように受光領域Ａ２及び受光領域Ｃ２にほとんど入らず、受光領域Ｂ２と受光領域Ｄ２に入り込む状態が起こるためである。また、逆に、受光領域Ｂ２及び受光領域Ｄ２にほとんど光は入らず、受光領域Ａ２と受光領域Ｃ２に光が入り込む状態も存在する。図１８（ａ）は第２の受光部Ｐ２について示したものであり、第３の受光部Ｐ３についても同様の現象が起こる。したがって、各受光領域を図１８（ｂ）及び図１８（ｃ）のように各受光領域の角をカット又は分割したような形状とすることで、上記で説明した状態を防げ、前記２次波形の発生を抑えることができる。【０１２２】  図１９は、本発明の実施の形態１に係る光ヘッド装置２０１ａ及び光ディスク装置３０１ａの変形例の基本構成を示す図である。図１９において、図１の構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。図１９には、第２のレンズ１０と第３のレンズ１１との間に、図１のホログラム素子１７と同様な分割パターンを有するホログラム素子１０１を配置している。さらに、光ディスク１４から反射する光ビームのみに対してホログラム素子１０１が機能するように、ホログラム素子１０１を偏光ホログラムとし、ホログラム素子１０１と第３のレンズ１１との間に４分の１波長板１０２を配置する。この場合、偏向プリズム８を偏光型プリズムとして、光利用効率を向上させてもよい。なお、図１９のホログラム素子１０１及び４分の１波長板１０２は一体化されていてもよい。また、図１９のホログラム素子１０１及び４分の１波長板１０２は、２次元アクチュエータ１４に対物レンズ群１３と共に搭載されていてもよい。実施の形態１の変形例において、上記以外の点は、図１の場合と同じである。【０１２３】  以上説明したように、実施の形態１に係る光ヘッド装置及び光ディスク装置によれば、全光束を用いて行なう従来の焦点ずれ検出法において球面収差が存在したときに生じていた焦点ずれ検出信号の振幅劣化を防ぐことができるので、フォーカスサーボ動作を安定に行なうことができる他、フォーカスサーボ動作を行うサーボ回路のゲインの再調整が不要になり、又は、球面収差の補正が不完全であっても層間フォーカスジャンプ、ラジアルシークをミスなく実施できるので、動作速度を向上させることができる。【０１２４】  また、全光束を用いて行なう従来の焦点ずれ検出法において球面収差が存在したときに生じていた焦点ずれ検出信号の振幅劣化を防ぐことができるので、光ディスクの記録層数の検出、及び光ディスクの種類判別をミスなく行なうこ��ができる。【０１２５】  さらに、全光束を用いて行なう従来の焦点ずれ検出法において球面収差が存在したときに生じていた焦点ずれ検出信号の振幅劣化を防ぐことができるので、光ディスクの記録層数をミスなくカウントすることができる。【０１２６】  さらにまた、光ディスクからの反射光の球面収差を補正する球面収差補正手段が無くても焦点ずれ検出信号の振幅劣化は発生しないので、低コスト化を図ることができる。【０１２７】実施の形態２．
図２０は、本発明の実施の形態２に係る光ヘッド装置２０２及び光ディスク装置３０２の基本構成を示す図である。図２０において、図１の構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。実施の形態２に係る光ヘッド装置２０２は、液晶位相補正素子を球面収差補正手段とした点が、第１のレンズと第２のレンズの距離を変化させて球面収差補正を行う実施の形態１（図１）の光ヘッド装置と相違する。実施の形態２における液晶位相補正素子は、透明電極を波面形状に合わせて複数の分割領域にパターニングしたガラス基板で液晶を挟み込んだ構成を持ち、液晶位相補正素子の電極間に電圧を印加すると、それを透過した光ビームに球面収差を与えることができる。【０１２８】  半導体レーザ１から放射される光ビーム２を回折格子素子６により複数の回折光に分光し、コリメータレンズ７により平行光束としたのち、ビーム整形プリズム１２０及び１２１により楕円状の強度分布である光ビーム２を円形の強度分布に変換する。その後、光ビームは偏向プリズム８によって液晶位相補正素子１２２の方向へ偏向されて、液晶位相補正素子１２２及び１２３を透過後、４分の１波長板１２４により光ビーム２は円偏光となって、対物レンズ群１３によって光ディスク１４上に集光される。【０１２９】  液晶位相補正素子１２２及び１２３は、電圧を印加することで透過光の位相を変化させることができ、球面収差を補正可能とする適切な電極パターンが形成されている。光ディスク１４で反射された光ビームは円偏光であるが、再び４分の１波長板１２４を透過することによって、液晶位相補正素子１２２に入射前の往路の光ビームが持つ偏光方向に対して９０度回転した偏光方向を持つ光ビームに変換される。【０１３０】  液晶はある所定の偏光方向に対してのみ位相変調作用が発生するので、液晶位相補正素子１２２は前記往路にだけに、且つ液晶位相補正素子１２３は前記復路にだけに位相変調作用を起こすよう各液晶位相補正素子１２２及び１２３の位相変調作用光軸を互いに９０度回転させて配置されている。これにより、図１の球面収差補正手段と同様、往復路両方の光ビームについて波面収差を補正できる。なお、偏向プリズム８を偏光型プリズムとすれば、光利用効率を向上できる。【０１３１】  液晶位相補正素子１２３を透過した光ビームは、偏向プリズム８を透過した後、偏向プリズム２０によって分光される。偏向プリズム２０をそのまま透過した光ビームは、ホログラム素子２１により分割及び分光されてセンサー光学素子１８で光検知器２２上に集光される。一方、偏向プリズム２０の内部に設けられた反射膜２０ａによって光ビーム光量の一部が反射されて、集光レンズ２３によって光検知器２４に収束される。光検知器２４はタンジェンシャル方向及びラジアル方向ＤＲのそれぞれに少なくとも１つの分割線を持つ受光領域パターンを有し、プッシュプル法トラッキングずれ検出又は位相差法トラキング検出が可能な構成となっている。【０１３２】  実施の形態２においては図１に示された実施の形態１と同様に非点収差法焦点ずれ検出を採用してもよいが、以下に示す実施の形態２においてはナイフエッジ法焦点ずれ検出を適用した例を説明する。【０１３３】  図２１は、実施の形態２に係る光ヘッド装置２０２におけるホログラム素子２１の分割パターンを概略的に示す平面図である。図２１に示されるホログラム素子１の分割パターンは、図２のホログラム素子１７にラジアル方向ＤＲの分割線を加えることによってタンジェンシャル方向に２分割したものに相当する。図２１に示されるホログラム素子１の分割パターンのそれぞれの領域で分割された光束を、光検知器２２上で独立に受光できるように各領域の回折格子の格子間隔、格子の溝深さ、及び格子の方向が最適化されている。【０１３４】  図２２は、実施の形態２に係る光ヘッド装置２０２における光検知器２２の受光領域パターンと、各受光部上の光束を示す模式図である。図２２に示されるように、光検知器２２は、２分割の受光領域から構成された受光部（受光領域ａ１１とａ１２の対、受光領域ｂ１１とｂ１２の対、受光領域ｃ１１とｃ１２の対、受光領域ｄ１１とｄ１２、受光領域ｅ１１とｅ１２の対、受光領域ｆ１１とｆ１２の対、受光領域ａ２１とａ２２の対、受光領域ｂ２１とｂ２２の対、受光領域ｃ２１とｃ２２の対、受光領域ｄ２１とｄ２２、受光領域ｅ２１とｅ２２の対、及び受光領域ｆ２１とｆ２２の対）を複数個有している。光検知器２２の複数の２分割の受光領域は、前記分割された光束のそれぞれを受光する。ただし、ホログラム素子２１によって主に１次回折光が発生するとして、図２２に高次の回折光は記載していない。また、０次回折光束については格子の溝深さを最適化することでほとんど無くすることもできる。なお、以下の説明においては、記号ａ１１、ａ１２、ｂ１１、ｂ１２、ｃ１１、ｃ１２、ｄ１１、ｄ１２、ｅ１１、ｅ１２、ｆ１１、ｆ１２、ａ２１、ａ２２、ｂ２１、ｂ２２、ｃ２１、ｃ２２、ｄ２１、ｄ２２、ｅ２１、ｅ２２、ｆ２１、及びｆ２２は、対応する各受光領域の検出信号の値としても用いる。【０１３５】  図２２には、球面収差が存在している状態の光束を模式的に示している。各光束で検出されるナイフエッジ法焦点ずれ検出信号はそれぞれ、次式（１８）〜（２０）によって得ることができる。
ＦＥＳ１＝（ａ１１＋ｄ１１＋ａ２１＋ｄ２１）−（ｃ１２＋ｆ１２＋ｃ２２＋ｆ２２）
…式（１８）
ＦＥＳ２＝（ｂ１１＋ｅ１１＋ｂ２１＋ｅ２１）−（ｂ１２＋ｅ１２＋ｂ２２＋ｅ２２）
…式（１９）
ＦＥＳ３＝（ｃ１１＋ｆ１１＋ｃ２１＋ｆ２１）−（ａ１２＋ｄ１２＋ａ２２＋ｄ２２）
…式（２０）【０１３６】  また、全光束による従来のナイフエッジ法焦点ずれ検出信号は、次式（２１）により得ることができる。
ＦＥＳ＝ＦＥＳ１＋ＦＥＳ２＋ＦＥＳ３                          …式（２１）
焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１、ＦＥＳ２、ＦＥＳ３、及びＦＥＳのいずれかを、２次元アクチュエータ１５の制御信号としてフォーカスサーボ回路３４に入力する。【０１３７】  さらに、再生信号ＲＦは、すべての光束について受光した出力信号を合成することによって、すなわち、次式（２２）によって得ることができる。
ＲＦ＝（ａ１１＋ａ１２＋ａ２１＋ａ２２）＋（ｂ１１＋ｂ１２＋ｂ２１＋ｂ２２）
＋（ｃ１１＋ｃ１２＋ｃ２１＋ｃ２２）＋（ｄ１１＋ｄ１２＋ｄ２１＋ｄ２２）
＋（ｅ１１＋ｅ１２＋ｅ２１＋ｅ２２）＋（ｆ１１＋ｆ１２＋ｆ２１＋ｆ２２）
…式（２２）【０１３８】  さらにまた、球面収差検出信号ＳＳＡは、第１の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１と第３の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ３を用いた図１の実施の形態と同様な方法により、すなわち、次式（２３）により得ることができる。
ＳＳＡ＝（ａ１１＋ｃ１２＋ｄ１１＋ｆ１２）＋（ａ２１＋ｃ２２＋ｄ２１＋ｆ２２）
−（ａ１２＋ｃ１１＋ｄ１２＋ｆ１１）−（ａ２２＋ｃ２１＋ｄ２２＋ｆ２１）
…式（２３）
球面収差検出信号ＳＳＡは、球面収差補正手段の液晶位相補正素子１２２及び１２３の制御信号として球面収差補償回路３６へ入力する。【０１３９】  実施の形態２に係る光ヘッド装置２０２及び光ディスク装置３０２によれば、上記実施の形態１に係る光ヘッド装置２０１及び光ディスク装置３０１と同様の効果を得ることができる。なお、実施の形態２において、上記以外の点は、上記実施の形態１の場合と同じである。【０１４０】実施の形態３．
図２３は、本発明の実施の形態３に係る光ヘッド装置２０３及び光ディスク装置３０３の基本構成を示す図である。図２３において、図２０（実施の形態２）の構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。実施の形態３に係る光ヘッド装置２０３は、往路のみに収差補正される構成を採用している点が、光ディスク１４の反射面を境とした往路及び復路の両方で発生する球面収差を補正される実施の形態２（図２０）に係る光ヘッド装置２０２と相違する。また、図２３に示す実施の形態３は、図１の実施の形態１に搭載されるホログラム素子１７と光検知器１９を用いて非点収差法検出が適用されているものであるが、図２０の実施の形態で用いられるナイフエッジ法検出が適用されてもよい。【０１４１】  したがって、前記復路で発生した球面収差が残留したままの光ビームが光検知器で受光される。その結果、球面収差補正が行なわれた場合又は球面収差補正が不完全な場合に関わらず図９で示したのと同じ球面収差の位相分布を有した光ビームによって焦点ずれ検出を行なうことになる。【０１４２】  図１に示される実施の形態１と同じホログラム素子１７及び光検知器１９を適用すれば、焦点ずれ検出信号の劣化を抑制することが可能となる。また、ホログラム素子１７のα及びβを、実施の形態１の場合と同様に、式（１２）、式（１５）、及び式（１６）により設定することで、焦点ずれ検出信号のゼロクロス点のずれを抑えることができ、実施の形態１に係る光ヘッド装置２０１及び光ディスク装置３０１と同様の効果を得ることができる。【０１４３】  さらに、実施の形態３においては、復路の球面収差を補正する液晶位相補正素子を必要としないので、往路復路に液晶位相補正素子を必要としていた構成よりも部品点数が少なくコストを低減できる効果がある。【０１４４】実施の形態４．
本発明の実施の形態４に係る光ヘッド装置及び光ディスク装置は、本発明の実施の形態１〜３に係る光ヘッド装置２０１，２０１ａ，２０２，２０３及び光ディスク装置３０１，３０１ａ，３０２，３０３と基本的な構成は同じである。実施の形態４は、ホログラム素子１７の第１の領域４０（図２）により生成される第１の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１及び第３の領域４２（図２）により生成される第３の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ３の和である焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１３（＝ＦＥＳ１＋ＦＥＳ３）を用いることを特徴としている点が、実施の形態１〜３と相違する。実施の形態４においては、フォーカス動作選択手段３４ａが、フォーカスサーボ回路３４による集光スポット移動手段１５の制御を、第１の光束の検知信号と第３の光束の検知信号との和信号ＦＥＳ１３、又は、第２の光束の検知信号ＦＥＳ２のいずれかによって行うかを切り換える。また、フォーカス動作選択手段３４ａにより選択された第１の光束の検知信号と第３の光束の検知信号との和信号ＦＥＳ１３の振幅、又は、第２の光束の検知信号ＦＥＳ２の振幅を調整するゲイン調整手段を備えてもよい。【０１４５】  図２４は、本発明の実施の形態４に係る光ヘッド装置２０１ｂ及び光ディスク装置３０１ｂの基本構成を示す図である。実施の形態４に係る光ディスク装置３０１ｂは、実施の形態１の光ディスク装置３０１にフォーカス動作選択手段３４ａを追加して、焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１３を、多層記録ディスクにおいてフォーカスサーボ動作を行なう記録層（以下、これをターゲット層と呼ぶ）を抽出するための判定信号として用いている。【０１４６】  実施の形態４に係る光ディスク装置３０１ｂは、焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１３の振幅ＡＭＦＥＳ１３が所定の閾値レベルＴＨＦＥＳ１３より大きいか否かによって、焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１３がターゲット層で検出される焦点ずれ検出信号であるかどうかを判定し、ターゲット層で検出されたものであると判定された焦点ずれ検出信号波形に対してのみフォーカスサーボ動作を許可するフォーカス動作選択手段を備える。このフォーカス動作選択手段は、例えば、フォーカスサーボ回路３４（図１、１９、２０、又は２３）に含まれる（図２４の符号３４ａ参照）。所定の閾値レベルＴＨＦＥＳ１３は、ターゲット層で検出される焦点ずれ検出信号振幅のみが、所定の閾値レベルＴＨＦＥＳ１３を越えるように設定される。フォーカスサーボ回路３４内のフォーカス動作選択手段によってターゲット層をより正確に判定することを可能とするためには、各記録層の焦点ずれ検出信号の振幅差が重要となる。したがって、焦点ずれ検出信号の振幅差を用いて判定を行なうためには、判定マージンの確保の点から、ターゲット層で検出される焦点ずれ検出信号振幅に対して大小の差が大きいほど有利である。すなわち、ターゲット層に比べてターゲット層以外では焦点ずれ検出信号が検出されにくいことが望まれる。【０１４７】  本発明の実施の形態４において、ターゲット層に対して球面収差をほぼ補正しておけば、ターゲット層の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１３の振幅は劣化しないのに対し、ターゲット層以外で検出される焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１３の振幅を小さくすることができ、ターゲット層へのフォーカスサーボ動作をより正確に行なうことができる。【０１４８】  図２５は、本発明の実施の形態４における焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１３の波形の一例を計算した結果を示す図である。図２５において、横軸は光ディスク上の焦点ずれ量ＤＥＦＰ〔μｍ〕を示し、０は焦点位置が光ディスクのターゲット層上にある場合を示し、０より右側（プラス側）は焦点位置が光ディスクのターゲット層より近い位置にある場合を示し、０より左側（マイナス側）は焦点位置が光ディスクのターゲット層より遠い位置にある場合を示している。また、図２５において、縦軸は焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１３の振幅ＡＭＦＥＳ１３を示し、ＡＭＦＥＳ＝０の点は、ゼロクロス点である。図２５は、α≒０．６５、β≒０．７５に設定した計算例を示している。図２５のＷｓａ＝２．８９３λの場合からわかるように、球面収差が残留した状態では、従来の焦点ずれ検出信号ＦＥＳに比べて実施の形態４の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１３の振幅を小さくすることができ、焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１３を用いることによって上記の振幅差の点で有利となる。また、α及びβの設定値は、実施の形態４に係る光ヘッド装置の目標仕様に応じて、実施の形態１で述べた装置に適用された考え方と同様の考え方によって決定すれば、焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１３の振幅劣化を効率的に行なうことができる。【０１４９】  以上の結果から、実施の形態４の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１３は、従来の焦点ずれ検出信号ＦＥＳに比べて、基板厚み差などで発生する球面収差によってその振幅が小さくなるので、ターゲット層の判定の基準となる所定の閾値レベルＴＨＦＥＳ１３からのマージンが広がり正確な判定が可能となる。焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１３を焦点ずれ検出回路３０（図１、１９、２０、又は２３）にて生成し、本発明の実施の形態１〜３と同様にフォーカスサーボ回路３４へ入力しておき、上記方法によってターゲット層と判定されたときのみフォーカスサーボ回路３４のフォーカスサーボ動作を許可する構成にできる。【０１５０】  さらにまた、以下のようにしてフォーカスサーボ動作の確実性を高めることもできる。所定の閾値レベルＴＨＦＥＳ１３以上の振幅を有する焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１３の例えばプラス側の第一のピークが検出されたときからマイナス側の第二のピークが検出されるまでの区間をＨ（ハイ）レベルとし、それ以外の区間をゼロレベルとするゲート信号を生成する。ただし、前記ゲート信号については、上記の方法のみによらず、例えば、全受光光量和のレベルがある所定の閾値レベル以上である区間をＨ（ハイ）レベルとして生成してもよい。【０１５１】  次に、前記ゲート信号と焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１３を掛け合わせて得られる掛け合わせ信号を生成する。前記掛け合わせ信号は、ターゲットとする記録層においてのみ信号が検出されるので、それをフォーカスサーボ用の制御信号に用いれば、ターゲット層に確実にフォーカスサーボを動作させることができる。【０１５２】  上記構成による効果は以下のとおりである。フォーカスサーボの動作中又は動作の瞬間にも、外部からの衝撃の負荷やサーボの不安定さなどが原因となりフォーカスサーボが外れる場合がある。このような場合、従来の焦��ずれ検出信号のように多層ディスクの各記録層で焦点ずれ検出信号が検出されてしまうと、サーボ回路はターゲット層の判定を無視してターゲット層以外へ不意にサーボ動作を開始する可能性がある。しかしながら、前記掛け合わせ信号は先の説明の通り、ターゲット層以外で焦点ずれ検出信号自体が出力されないので、上記のようなターゲット層以外へ不意にサーボが飛び移ったりする心配が無くなり、ターゲット層へのフォーカスサーボ動作が自ずと保証される。【０１５３】  上記の説明は、ホログラム素子１７（図２）は同心円状に３つの領域に分割された場合であるが、同心円状に少なくとも４つの領域に分割された構成でもよい。例えば、第１の領域４０を同心さらに同心円状に式（１２）の条件を満たすｒ＝０、すなわち、中心点５１を含む最内周の円形状光束Ｕ１１と円形状光束Ｕ１１の外側に相当する輪帯光束Ｕ１２に分割し、円形状光束Ｕ１１及び輪帯光束Ｐ１２は、第２の光束Ｕ２及び第３の光束Ｕ３と同様な少なくとも交差する２つの分割線によって４つの受光領域に分割された４分割の受光部Ｐ１１及びＰ１２でそれぞれ受光され、焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１１と焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１２を検出できる構成がこれに当たる。図２６は、実施の形態４に係る光ヘッド装置における光検知器を４つの受光部とする場合の受光領域パターンと、各受光部上の光束を示す模式図である。図２６には、光検知器の受光領域のパターンと、光検知器の各受光部Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ２、及びＰ３上に照射される光束Ｕ１１、Ｕ１２、Ｕ２、及びＵ３を示す概略図である。【０１５４】  ホログラム素子で４つに分割又は分光された光束は、図２６の光検知器の受光部Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ２、及びＰ３に照射される。受光部Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ２、及びＰ３の分割境界線Ｌ１１ａ、Ｌ１２ａ、Ｌ２ａ、及びＬ３ａは光ディスク１４のタンジェンシャル方向（図１におけるｙ軸方向）にほぼ平行になり、各受光部Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ２、及びＰ３の分割境界線Ｌ１１ｂ、Ｌ１２ｂ、Ｌ２ｂ、及びＬ３ｂは光ディスク１４のラジアル方向ＤＲ（図１におけるｘ軸方向）にほぼ平行になるように、光検知器１９を配置する。受光部Ｐ１１は、分割境界線Ｌ１１ａ及びＬ１１ｂで分割された４つの受光領域Ａ１１、Ｂ１１、Ｃ１１、及びＤ１１を有する。また、受光部Ｐ１２は、分割境界線Ｌ１２ａ及びＬ１２ｂで分割された４つの受光領域Ａ１２、Ｂ１２、Ｃ１２、及びＤ１２を有する。さらに、受光部Ｐ２は、分割境界線Ｌ２ａ及びＬ２ｂで分割された４つの受光領域Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、及びＤ３を有し、受光部Ｐ３は、分割境界線Ｌ３ａ及びＬ３ｂで分割された４つの受光領域Ａ３、Ｂ３、Ｃ３、及びＤ３を有する。ここでは、フォーカス動作選択手段（図２６の符号３４ａに相当する。）が、フォーカスサーボ回路３４による集光スポット移動手段１５の制御を、光束Ｕ１２の検知信号と光束Ｕ３の検知信号との和信号、又は、光束Ｕ２の検知信号のいずれかによって行うかを切り換える。また、フォーカス動作選択手段３４ａにより選択された光束Ｕ１２の検知信号と光束Ｕ３の検知信号との和信号の振幅、又は、光束Ｕ２の検知信号の振幅を調整するゲイン調整手段３９（図２４）を備えてもよい。【０１５５】  ��記４分割の光束を用いる構成の場合、輪帯光束Ｕ１２と光束Ｕ３を用いる、すなわち、焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１２と第３の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ３の和で得られる焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１２３を用いると、ｒ＝１／√２付近の輪帯光束と同様に式（１２）のもう１つの条件ｒ＝０付近を含む円形状光束Ｕ１１が除去されることとなり、焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１３に比べ球面収差の発生による振幅の劣化をさらに大きく起こすことが可能となる。【０１５６】  本発明の実施の形態１〜４では、光ディスク１４から反射されてくる光ビームを同心円状に分割し、少なくとも一つの円形状光束と２つの輪帯光束を生成させる手段としてのホログラム１７と、前記同心円状に分割された円形光束と輪帯光束のそれぞれを受光する受光部とを備え、前記受光部のそれぞれで検出される複数の焦点ずれ検出信号と複数のトラッキング誤差検出信号と前記受光部のそれぞれによる複数の全光量信号を得る点で共通な構成であるので、例えば、少なくとも円形状光束Ｕ１１、輪帯光束Ｕ１２、第２の光束Ｕ２、第３の光束Ｕ３が同時に得られるようにホログラム１７を最適設計することにより、本発明の実施の形態１〜３のいずれかと、本発明の実施の形態４を共通の光学系に構成することが可能である。すなわち、本発明の実施の形態１〜３で説明した球面収差によって振幅劣化が比較的小さい第２の焦点ずれ検出信号ＦＥＳ２と、本発明の実施の形態４で説明した球面収差によって振幅劣化が比較的大きい焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１３又は焦点ずれ検出信号ＦＥＳ１２３が、同時に検出可能となる。これにより、光学系の簡素化が図られる。【０１５７】  この場合、前記受光部で検出される複数の焦点ずれ検出信号と複数のトラッキング誤差検出信号と複数の全光量信号を選択的に切換え又は合成して出力することが可能な切換回路を介すれば、フォーカスサーボ回路３４、トラッキングサーボ回路３５、球面収差補償回路３６、ディスク判別回路３７、記録層数カウント回路３８への入力信号を必要に応じて切換えが可能な構成とすることもできる。【０１５８】  また、フォーカスサーボ回路３４、トラッキングサーボ回路３５、球面収差補償回路３６、ディスク判別回路３７、記録層数カウント回路３８への前記入力信号は、光ヘッド装置の動作状態に応じて切換えたときに前記入力信号の信号レベルが大きく変化することのないように信号レベルを変換できるゲイン調整回路をさらに介した構成としてもよい。【０１５９】  さらに、光ディスク１４から反射されてくる光ビームを同心円状に分割するとともに少なくとも一つの円形状光束と２つの輪帯光束を生成させる手段は、前記ホログラム素子１７に限るものではなく、例えば、光ビームの偏光状態を部分的に可変することができる液晶素子と偏光板とを組合せて構成した、透過領域と非透過領域とを外部電圧により能動的に切り替えることのできる液晶型アパーチャ素子で代用し、光ヘッド装置の動作状態によって本発明の実施の形態１〜４で説明した構成を選択的に切り替えるようにしてもよい。【０１６０】  前記光ビームの分割を液晶型アパーチャ素子を用いて行うこともできる。この場合には、液晶型アパーチャ素子によって形成される分割光のパターンが、実���の形態１乃至３の場合と同様に、ＲＦ再生信号の変調成分の最大位置が焦点ずれ検出信号の最大ピーク位置と最小ピーク位置の間に存在するようにできる形状に、液晶型アパーチャ素子を形成すればよい。この光ビームの分割を液晶型アパーチャ素子を用いて行う構成では、光ビームを部分的に透過又は遮蔽できるので、複数の受光部のうちいずれかを共通化でき、受光部の構成の簡素化が図れるほかコスト面でメリットがある。
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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