(57)【要約】【課題】  ＲＦ信号に関して高い信号対雑音比を得ることが可能な光ヘッド装置及び光学式情報記録再生装置を提供する。【解決手段】  ディスク６からの反射光は回折光学素子７ａで０次光及び±１次回折光の三つの光に分割され、各々の光は入射光の光軸を通りディスク６の半径方向及び接線方向のそれぞれに平行な二つの直線で四つの領域に分割された回折光学素子８で更に四つの光に分割されて光検出器１０ａで受光される。回折光学素子７ａからの０次光を位相差法、プッシュプル法によるトラック誤差信号及びＲＦ信号の検出に用い、回折光学素子７ａからの±１次回折光をフーコー法によるフォーカス誤差信号の検出に用いる。【選択図】  図１【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、この光源からの出射光を円盤状の光記録媒体上に集光する対物レンズと、前記光記録媒体からの反射光を受光する光検出器とを備えた光ヘッド装置において、
前記光記録媒体からの反射光の光路中に、第一の回折格子と第二の回折格子とが設けられ、
前記第一の回折格子は、入射光を少なくとも０次光、負の第一の次数の回折光、及び正の第一の次数の回折光の三つの光に分割し、
前記第二の回折格子は、複数の領域に分割され、入射光を前記複数の領域に対応した複数の光に分割する、
ことを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項２】
前記第一の回折格子は、前記反射光の光軸に垂直な第一の面に形成され、
前記第二の回折格子は、前記反射光の光軸に垂直で前記第一の面と光軸方向の位置が異なる第二の面に形成されるとともに、この第二の面内で、前記光軸を通り前記光記録媒体の半径方向に対応する直線と前記光軸を通り前記光記録媒体の接線方向に対応する直線とによって四つの領域に分割され、入射光を前記四つの領域に対応した四つの光に分割する、
ことを特徴とする請求項１記載の光ヘッド装置。
【請求項３】
前記第一の面は第一の回折光学素子に含まれ、前記第二の面は第二の回折光学素子に含まれる、
ことを特徴とする請求項２記載の光ヘッド装置。
【請求項４】
前記第一の面及び前記第二の面は単一の回折光学素子に含まれる、
ことを特徴とする請求項２記載の光ヘッド装置。
【請求項５】
前記第一の回折格子の断面形状は矩形状であり、前記第二の回折格子の断面形状は鋸歯状又は階段状である、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光ヘッド装置。
【請求項６】
前記光検出器は、トラック誤差信号及びＲＦ信号を検出するために前記第一の回折格子からの前記０次光を受光する受光部と、フォーカス誤差信号を検出するために前記第一の回折格子からの前記負の第一の次数の回折光及び前記正の第一の次数の回折光を受光する受光部とを有する、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光ヘッド装置。
【請求項７】
前記光検出器は、トラック誤差信号及びＲＦ信号を検出するために前記第一の回折格子からの前記０次光と前記負の第一の次数の回折光及び前記正の第一の次数の回折光のいずれか一方とを受光する受光部と、フォーカス誤差信号を検出するために前記第一の回折格子からの前記負の第一の次数の回折光及び前記正の第一の次数の回折光の他方を受光する受光部とを有する、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光ヘッド装置。
【請求項８】
前記第一の回折格子は、前記反射光の光軸からの距離に応じて第一の領域と第二の領域とに分割され、これらの第一の領域及び第二の領域の各々は、入射光を少なくとも０次光、負の第一の次数の回折光、正の第一の次数の回折光、負の第二の次数の回折光、及び正の第二の次数の回折光の五つの光に分割する、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光ヘッド装置。
【請求項９】
前記第一の回折格子の断面形状は、第一の幅のライン部、第二の幅のスペース部、前記第二の幅のライン部、及び前記第一の幅のスペース部のこの順の繰り返しであり、
前記第二の回折格子の断面形状は、鋸歯状又は階段状である、
ことを特徴とする請求項８記載の光ヘッド装置。
【請求項１０】
前記光検出器は、
トラック誤差信号及びＲＦ信号を検出するために前記第一の領域からの前記０次光と前記第二の領域からの前記０次光とを受光する受光部と、
フォーカス誤差信号を検出するために前記第一の領域からの前記負の第二の次数の回折光及び前記正の第二の次数の回折光と前記第二の領域からの前記負の第一の次数の回折光及び前記正の第一の次数の回折光とを受光する受光部と、
光学系の球面収差を表わす球面収差誤差信号を検出するために前記第一の領域からの前記負の第一の次数の回折光及び前記正の第一の次数の回折光とを受光する受光部とを有する、
ことを特徴とする請求項８又は９記載の光ヘッド装置。
【請求項１１】
前記光検出器は、
トラック誤差信号及びＲＦ信号を検出するために前記第一の領域からの前記０次光並びに前記負の第二の次数の回折光及び前記正の第二の次数の回折光のいずれか一方と、前記第二の領域からの前記０次光並びに前記負の第一の次数の回折光及び前記正の第一の次数の回折光のいずれか一方とを受光する受光部と、
フォーカス誤差信号を検出するために前記第一の領域からの前記負の第二の次数の回折光及び前記正の第二の次数の回折光の他方と、前記第二の領域からの前記負の第一の次数の回折光及び前記正の第一の次数の回折光の他方とを受光する受光部と、
光学系の球面収差を表わす球面収差誤差信号を検出するために前記第一の領域からの前記負の第一の次数の回折光及び前記正の第一の次数の回折光を受光する受光部とを有する、
ことを特徴とする請求項８又は９記載の光ヘッド装置。
【請求項１２】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光ヘッド装置と、前記光源を駆動する第一の回路と、前記光検出器からの出力信号に基づいてフォーカス誤差信号、トラック誤差信号及びＲＦ信号を生成する第二の回路と、前記フォーカス誤差信号及びトラック誤差信号に基づいて前記対物レンズの位置を制御する第三の回路と、
を備えたことを特徴とする光学式情報記録再生装置。
【請求項１３】
請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の光ヘッド装置と、前記光源を駆動する第一の回路と、前記光検出器からの出力信号に基づいてフォーカス誤差信号、トラック誤差信号、球面収差誤差信号及びＲＦ信号を生成する第二の回路と、前記フォーカス誤差信号及びトラック誤差信号に基づいて前記対物レンズの位置を制御する第三の回路と、球面収差補正素子と、前記球面収差誤差信号に基づいて前記球面収差補正素子を駆動する第四の回路と、
を備えたことを特徴とする光学式情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光記録媒体に対して記録及び再生の少なくとも一方を行うための光ヘッド装置及び光学式情報記録再生装置に関し、特に、ＲＦ信号に関して高い信号対雑音比を得ることが可能な光ヘッド装置及び光学式情報記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光ヘッド装置及び光学式情報記録再生装置は、フォーカス誤差信号及びトラック誤差信号を検出する機能を有する。【０００３】
フォーカス誤差信号の検出方法としては、フーコー法（又はダブルナイフエッジ法）、非点収差法、スポットサイズ法等が知られている。追記型及び書換可能型の光記録媒体にはトラッキングを行うための溝が形成されており、光ヘッド装置によって光記録媒体上に形成される集光スポットがこの溝を横断すると、フォーカス誤差信号に雑音が発生する。フーコー法は、非点収差法やスポットサイズ法に比べ、この雑音が小さいという特徴を有する。この特徴は、溝の凹部であるランド及び溝の凸部であるグルーブの両方に記録又は再生を行うランド／グルーブ記録再生方式の書換可能型の光記録媒体（ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＨＤ  ＤＶＤ−ＲＷ等）に対して顕著に表れる。そのため、これらの光記録媒体に対しては、フォーカス誤差信号の検出方法として一般にフーコー法が用いられる。【０００４】
一方、トラック誤差信号の検出方法としては、再生専用型の光記録媒体（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＨＤ  ＤＶＤ−ＲＯＭ等）に対しては一般に位相差法が用いられ、追記型（ＤＶＤ−Ｒ、ＨＤ  ＤＶＤ−Ｒ等）及び書換可能型（ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＨＤ  ＤＶＤ−ＲＷ等）の光記録媒体に対しては一般にプッシュプル法が用いられる。【０００５】
したがって、再生専用型、追記型及び書換可能型の全ての光記録媒体に対応するためには、光ヘッド装置及び光学式情報記録再生装置には、フーコー法によるフォーカス誤差信号、並びに位相差法及びプッシュプル法によるトラック誤差信号を検出する機能が求められる。光ヘッド装置を小型化するためには、光記録媒体からの反射光を、これらの信号を検出するために同一の光検出器で受光することが求められる。光記録媒体からの反射光を、フーコー法によるフォーカス誤差信号並びに位相差法及びプッシュプル法によるトラック誤差信号を検出するために、同一の光検出器で受光する光ヘッド装置としては、特許文献１に記載の光ヘッド装置がある。【０００６】
図１９に、特許文献１に記載の光ヘッド装置を示す。半導体レーザ１からの出射光は、コリメータレンズ２で平行光化され、偏光ビームスプリッタ３にＰ偏光として入射してほぼ１００％が透過し、１／４波長板４を透過して直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズ５でディスク６上に集光される。ディスク６からの反射光は、対物レンズ５を逆向きに透過し、１／４波長板４を透過して円偏光から往路と偏光方向が直交した直線偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ３にＳ偏光として入射してほぼ１００％が反射され、回折光学素子６３で回折され、凸レンズ９を透過して光検出器１０ｅで受光される。【０００７】
図２０は回折光学素子６３の平面図である。回折光学素子６３は、入射光の光軸を通りディスク６の半径方向に平行な直線、及び入射光の光軸を通りディスク６の接線方向に平行な直線で、領域６４ａ〜６４ｄの四つに分割された回折格子が形成された構成である。回折格子の方向はいずれもディスク６の接線方向に平行であり、回折格子のパタンはいずれも等ピッチの直線状である。回折格子のピッチは領域６４ｄ，６４ｃ，６４ｂ，６４ａの順に狭くなる。なお、図中に点線で示す円５ａは対物レンズ５の有効径に相当する。【０００８】
図２１は回折光学素子６３の断面図である。回折光学素子６３は、基板６５上に回折格子６６が形成された構成である。ディスク６からの反射光は、回折光学素子６３に入射光６７として入射し、−１次回折光６８及び＋１次回折光６９として回折されて光検出器１０ｅで受光される。回折格子６６の断面形状は４レベルの階段状である。ここで、回折格子６６のピッチをＰとし、１段目〜４段目の幅をそれぞれＰ／２−Ｗ，Ｗ，Ｐ／２−Ｗ，Ｗ（ただしＷ／Ｐ＝０．１３５）とする。また、回折格子６６の１段目〜４段目の高さをそれぞれ０，Ｈ／４，Ｈ／２，３Ｈ／４とし、Ｈ＝λ／（ｎ−１）（ただしλは入射光６７の波長、ｎは回折格子６６の屈折率）とする。このとき、−１次回折光の回折効率は１０％、＋１次回折光の回折効率は７１％となる。すなわち、回折光学素子６３の領域６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄに入射した光は、いずれも−１次回折光として１０％が回折され、＋１次回折光として７１％が回折される。Ｗ／Ｐの値を変化させることにより、−１次回折光の回折効率と＋１次回折光の回折効率との比を変化させることができる。【０００９】
図２２に、光検出器１０ｅの受光部のパタンと光検出器１０ｅ上の光スポットの配置とを示す。光スポット７１ａ，７１ｂは、それぞれ回折光学素子６３の領域６４ａ，６４ｂからの−１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部７０ａ，７０ｂで受光される。光スポット７１ｃ，７１ｄは、それぞ回折光学素子６３の領域６４ｃ，６４ｄからの−１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部７０ｃ，７０ｄで受光される。光スポット７１ｅは、回折光学素子６３の領域６４ａからの＋１次回折光に相当し、単一の受光部７０ｅで受光される。光スポット７１ｆは、回折光学素子６３の領域６４ｂからの＋１次回折光に相当し、単一の受光部７０ｆで受光される。光スポット７１ｇは、回折光学素子６３の領域６４ｃからの＋１次回折光に相当し、単一の受光部７０ｇで受光される。光スポット７１ｈは、回折光学素子６３の領域６４ｄからの＋１次回折光に相当し、単一の受光部７０ｈで受光される。【００１０】
ここで、受光部７０ａ〜７０ｈからの出力をそれぞれＶ７０ａ〜Ｖ７０ｈで表わす。このとき、フーコー法によるフォーカス誤差信号は（Ｖ７０ａ＋Ｖ７０ｄ）−（Ｖ７０ｂ＋Ｖ７０ｃ）の演算から得られる。位相差法によるトラック誤差信号は（Ｖ７０ｅ＋Ｖ７０ｈ）と（Ｖ７０ｆ＋Ｖ７０ｇ）の位相差から得られる。プッシュプル法によるトラック誤差信号は（Ｖ７０ｅ＋Ｖ７０ｇ）−（Ｖ７０ｆ＋Ｖ７０ｈ）の演算から得られる。また、ディスク６に記録されたＲＦ信号は（Ｖ７０ｅ＋Ｖ７０ｆ＋Ｖ７０ｇ＋Ｖ７０ｈ）の演算から得られる。【００１１】
また、特許文献１には、光記録媒体からの反射光を、フーコー法によるフォーカス誤差信号並びに位相差法及びプッシュプル法によるトラック誤差信号を検出するために同一の光検出器で受光する光ヘッド装置として、ウォラストンプリズムを用いた光ヘッド装置も記載されている。
【特許文献１】特開２００４−１３９７２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ディスク６に記録されたＲＦ信号は広帯域の信号である。そのため、ＲＦ信号に関して高い信号対雑音比を得るには、ＲＦ信号の検出に用いられる光の光量を大きくすることが必要である。特許文献１に記載の光ヘッド装置においては、回折光学素子６３におけるＷ／Ｐ（図２１参照）の値が０．１３５のとき、フォーカス誤差信号の検出に用いられる光（−１次回折光）の光量はディスク６からの反射光の光量の１０％であり、トラック誤差信号及びＲＦ信号の検出に用いられる光（＋１次回折光）の光量はディスク６からの反射光の光量の７１％である。Ｗ／Ｐの値を０＜Ｗ／Ｐ＜０．１３５又は０．３６５＜Ｗ／Ｐ＜０．５を満たすように設定すれば、トラック誤差信号及びＲＦ信号の検出に用いられる光の光量を、ディスク６からの反射光の光量の７１％より大きくすることができる。【００１３】
しかし、フォーカス誤差信号の検出に用いられる光の光量とトラック誤差信号及びＲＦ信号の検出に用いられる光の光量との和は、ディスク６からの反射光の光量の８１％である。このため、トラック誤差信号及びＲＦ信号の検出に用いられる光の光量をディスク６からの反射光の光量の７１％よりも大きくすると、フォーカス誤差信号の検出に用いられる光の光量はディスク６からの反射光の光量の１０％より小さくなる。フォーカス誤差信号の検出に用いられる光の光量が小さくなると、フォーカスサーボが不安定になる。【００１４】
また、トラック誤差信号及びＲＦ信号の検出に用いられる光の光量をディスク６からの反射光の光量の８１％に近づけるには、Ｗ／Ｐを０又は０．５に近づける必要がある。Ｗ／Ｐを０に近づけると回折格子６６の２段目及び４段目の幅が０に近づき、Ｗ／Ｐを０．５に近づけると回折格子６６の１段目及び３段目の幅が０に近づく。このため、回折格子６６を精度良く製作することが困難になるので、理想の形状と実際の形状との差である製作誤差が大きくなる。回折格子６６のピッチは領域６４ｄ，６４ｃ，６４ｂ，６４ａの順に狭くなるが、ピッチが狭くなるほど製作誤差は大きくなる。そのため、製作誤差は領域６４ｄ，６４ｃ，６４ｂ，６４ａの順に大きくなる。製作誤差が大きくなると、−１次回折光６８及び＋１次回折光６９の回折効率が低下する。すなわち、領域６４ａ〜６４ｄにおける−１次回折光６８及び＋１次回折光６９の平均的な回折効率が低下するだけでなく、領域６４ａ〜６４ｄの間で−１次回折光６８及び＋１次回折光６９の回折効率にばらつきが生じる。回折効率にばらつきが生じると、フォーカス誤差信号及びトラック誤差信号に非対称性が生じる。【００１５】
特許文献１には、回折光学素子６３の代わりにウォラストンプリズム等を用いた光ヘッド装置も記載されている。しかし、ウォラストンプリズムは複屈折性を有する結晶を材料とするため非常に高価であり、それを用いた光ヘッド装置も高価になる。【００１６】
そこで、本発明の目的は、光記録媒体からの反射光を、フーコー法によるフォーカス誤差信号並びに位相差法及びプッシュプル法によるトラック誤差信号を検出するために同一の光検出器で受光する光ヘッド装置及び光学式情報記録再生装置における上に述べた課題を解決し、ＲＦ信号に関して高い信号対雑音比を得ることが可能な光ヘッド装置及び光学式情報記録再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る光ヘッド装置は、光源と、光源からの出射光を円盤状の光記録媒体上に集光する対物レンズと、光記録媒体からの反射光を受光する光検出器とを備えたものである。そして、光記録媒体からの反射光の光路中に、第一の回折格子と第二の回折格子とが設けられている。第一の回折格子は、入射光を少なくとも０次光、負の第一の次数の回折光、及び正の第一の次数の回折光の三つの光に分割する。記第二の回折格子は、複数の領域に分割され、入射光を複数の領域に対応した複数の光に分割する。第一の次数は例えば「１」であり、第二の次数は例えば「２」である。【００１８】
換言すると、本発明に係る光ヘッド装置は、光源と、該光源からの出射光を円盤状の光記録媒体上に集光する対物レンズと、前記光記録媒体からの反射光を受光する光検出器を有する光ヘッド装置において、前記光記録媒体からの反射光の光路中に、該反射光の光軸に垂直な第一の面に形成された第一の回折格子と、前記反射光の光軸に垂直で前記第一の面と光軸方向の位置が異なる第二の面に形成された第二の回折格子が設けられており、前記第一の回折格子は、入射光を少なくとも０次光、負の第一の次数の回折光、正の第一の次数の回折光の三つの光に分割するものであり、前記第二の回折格子は、前記第二の面内で、前記光軸を通り前記光記録媒体の半径方向に対応する直線と前記光軸を通り前記光記録媒体の接線方向に対応する直線で四つの領域に分割されており、入射光を前記四つの領域に対応した四つの光に分割するものであることを特徴とする。【００１９】
本発明に係る光学式情報記録再生装置は、本発明に係る光ヘッド装置と、前記光源を駆動する第一の回路と、前記光検出器からの出力信号に基づいてフォーカス誤差信号、トラック誤差信号及びＲＦ信号を生成する第二の回路と、前記フォーカス誤差信号、トラック誤差信号に基づいて前記対物レンズの位置を制御する第三の回路を有することを特徴とする。【００２０】
本発明に係る光ヘッド装置及び光学式情報記録再生装置においては、第一の回折格子からの０次光をトラック誤差信号、ＲＦ信号の検出に用い、第一の回折格子からの±１次回折光をフォーカス誤差信号の検出に用いる。０次光の光量と±１次回折光の光量の和は、光記録媒体からの反射光の光量に近くすることができる。このため、フォーカス誤差信号の検出に用いられる光の光量をフォーカスサーボが不安定にならない程度に維持しながら、トラック誤差信号、ＲＦ信号の検出に用いられる光の光量を大きくすることができる。その結果、ＲＦ信号に関して高い信号対雑音比を得ることができる。【００２１】
また、第一の回折格子の断面形状は単純な矩形状であり、回折格子のピッチは比較的狭いが高さは低いため、回折格子を精度良く製作することが容易であり、製作誤差による回折効率の低下はほとんど生じない。一方、第二の回折格子の断面形状は単純な鋸歯状であり、回折格子の高さは比較的高いがピッチは広いため、回折格子を精度良く製作することが容易であり、製作誤差による各領域における平均的な回折効率の低下及び領域間での回折効率のばらつきはほとんど生じない。これにより、フォーカス誤差信号及びトラック誤差信号に非対称性が生じない。【００２２】
更に、ウォラストンプリズムのような高価な光学部品を用いないため、光ヘッド装置が安価である。【００２３】
上に述べたように、本発明に係る光ヘッド装置及び光学式情報記録再生装置の効果は、ＲＦ信号に関して高い信号対雑音比を得ることが可能なことである。その理由は、フォーカス誤差信号の検出に用いられる光の光量をフォーカスサーボが不安定にならない程度に維持しながら、トラック誤差信号及びＲＦ信号の検出に用いられる光の光量を大きくすることができるためである。【００２４】
本発明に係る光ヘッド装置及び光学式情報記録再生装置の別の効果は、フォーカス誤差信号及びトラック誤差信号に非対称性が生じないことである。その理由は、回折格子を精度良く製作することが容易であり、製作誤差による領域間での回折効率のばらつきがほとんど生じないためである。【００２５】
本発明に係る光ヘッド装置及び光学式情報記録再生装置の別の効果は、光ヘッド装置が安価であることである。その理由は、ウォラストンプリズムのような高価な光学部品を用いないためである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、入射光を少なくとも０次光、負の第一の次数の回折光、及び正の第一の次数の回折光の三つの光に分割し、これらの光を複数の領域に分けて受光することにより、フォーカス誤差信号の検出に用いられる光の光量をフォーカスサーボが不安定にならない程度に維持しながら、トラック誤差信号及びＲＦ信号の検出に用いられる光の光量を大きくすることができるため、ＲＦ信号に関して高い信号対雑音比を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。【００２８】
図１に、本発明に係る光ヘッド装置の第一実施形態を示す。半導体レーザ１からの出射光は、コリメータレンズ２で平行光化され、偏光ビームスプリッタ３にＰ偏光として入射してほぼ１００％が透過し、１／４波長板４を透過して直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズ５でディスク６上に集光される。ディスク６からの反射光は、対物レンズ５を逆向きに透過し、１／４波長板４を透過して円偏光から往路と偏光方向が直交した直線偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ３にＳ偏光として入射してほぼ１００％が反射され、回折光学素子７ａで０次光及び±１次回折光の三つの光に分割される。各々の光は回折光学素子８で更に四つの光に分割され、凸レンズ９を透過して光検出器１０ａで受光される。【００２９】
図２は回折光学素子７ａの平面図である。回折光学素子７ａは全面に回折格子が形成された構成である。回折格子の方向はディスク６の接線方向に平行であり、回折格子のパタンは等ピッチの直線状である。なお、図中に点線で示す円５ａは対物レンズ５の有効径に相当する。【００３０】
図３は回折光学素子７ａの断面図である。回折光学素子７ａは、基板１６ａ上に回折格子１７ａが形成された構成である。ディスク６からの反射光は、回折光学素子７ａに入射光１８として入射し、０次光１９ａ、−１次回折光２０ａ及び＋１次回折光２１ａの三つの光に分割される。回折格子１７ａの断面形状は矩形状である。ここで、回折格子１７ａのピッチをＰとし、ライン部及びスペース部の幅をともにＰ／２とする。また、回折格子１７ａの高さをＨとし、Ｈ＝０．１１４３λ／（ｎ−１）（ただしλは入射光１８の波長、ｎは回折格子１７ａの屈折率）とする。このとき、０次光の透過率は８７．６％、−１次回折光の回折効率は５．０％、＋１次回折光の回折効率は５．０％となる。すなわち、回折光学素子７ａに入射した光は、０次光として８７．６％が透過し、−１次回折光として５．０％が回折され、＋１次回折光として５．０％が回折される。【００３１】
図４は回折光学素子８の平面図である。回折光学素子８は、入射光の光軸を通りディスク６の半径方向に平行な直線と、入射光の光軸を通りディスク６の接線方向に平行な直線とによって、領域１４ａ〜１４ｄの四つに分割された回折格子が形成された構成である。回折格子の方向はいずれもディスク６の接線方向に平行であり、回折格子のパタンはいずれも等ピッチの直線状である。領域１４ａ，１４ｄにおける回折格子のピッチは等しく、領域１４ｂ，１４ｃにおける回折格子のピッチは等しい。また、領域１４ａ，１４ｄにおける回折格子のピッチは、領域１４ｂ，１４ｃにおける回折格子のピッチに比べて狭い。なお、図中に点線で示す円５ａは対物レンズ５の有効径に相当する。【００３２】
図５は回折光学素子８の断面図である。回折光学素子８は、基板１６ｂ上に回折格子２４が形成された構成である。回折光学素子７ａからの０次光及び±１次回折光の各々は、回折光学素子８に入射光２５として入射し、＋１次回折光２６として回折される。回折格子２４の断面形状は鋸歯状である。ここで、回折格子２４のピッチをＰとする。また、回折格子２４の高さをＨとし、Ｈ＝λ／（ｎ−１）（ただしλは入射光２５の波長、ｎは回折格子２４の屈折率）とする。このとき、＋１次回折光の回折効率は１００％となる。すなわち、回折光学素子８の領域１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄに入射した光は、いずれも＋１次回折光として１００％が回折される。なお、回折格子２４の鋸歯の向きは、領域１４ａ，１４ｂにおいては＋１次回折光が図４の左側へ偏向されるように設定されており、領域１４ｃ，１４ｄにおいては＋１次回折光が図４の右側へ偏向されるように設定されている。【００３３】
図６に、光検出器１０ａの受光部のパタンと光検出器１０ａ上の光スポットの配置とを示す。光スポット４５ａは、回折光学素子７ａからの０次光のうち回折光学素子８の領域１４ａからの＋１次回折光に相当し、単一の受光部４４ａで受光される。光スポット４５ｂは、回折光学素子７ａからの０次光のうち回折光学素子８の領域１４ｂからの＋１次回折光に相当し、単一の受光部４４ｂで受光される。光スポット４５ｃは、回折光学素子７ａからの０次光のうち回折光学素子８の領域１４ｃからの＋１次回折光に相当し、単一の受光部４４ｃで受光される。光スポット４５ｄは、回折光学素子７ａからの０次光のうち回折光学素子８の領域１４ｄからの＋１次回折光に相当し、単一の受光部４４ｄで受光される。【００３４】
光スポット４５ｅは、回折光学素子７ａからの−１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ａからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部４４ｅ，４４ｆで受光される。光スポット４５ｆは、回折光学素子７ａからの−１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ｂからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部４４ｅ，４４ｆで受光される。光スポット４５ｇは、回折光学素子７ａからの−１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ｃからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部４４ｇ，４４ｈで受光される。光スポット４５ｈは、回折光学素子７ａからの−１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ｄからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部４４ｇ，４４ｈで受光される。【００３５】
光スポット４５ｉは、回折光学素子７ａからの＋１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ａからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部４４ｉ，４４ｊで受光される。光スポット４５ｊは、回折光学素子７ａからの＋１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ｂからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部４４ｉ，４４ｊで受光される。光スポット４５ｋは、回折光学素子７ａからの＋１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ｃからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部４４ｋ，４４ｌで受光される。光スポット４５ｌは、回折光学素子７ａからの＋１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ｄからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部４４ｋ，４４ｌで受光される。【００３６】
ここで、受光部４４ａ〜４４ｌからの出力を、それぞれＶ４４ａ〜Ｖ４４ｌで表わす。このとき、フーコー法によるフォーカス誤差信号は（Ｖ４４ｅ＋Ｖ４４ｈ＋Ｖ４４ｉ＋Ｖ４４ｌ）−（Ｖ４４ｆ＋Ｖ４４ｇ＋Ｖ４４ｊ＋Ｖ４４ｋ）の演算から得られる。位相差法によるトラック誤差信号は（Ｖ４４ａ＋Ｖ４４ｄ）と（Ｖ４４ｂ＋Ｖ４４ｃ）との位相差から得られる。プッシュプル法によるトラック誤差信号は（Ｖ４４ａ＋Ｖ４４ｃ）−（Ｖ４４ｂ＋Ｖ４４ｄ）の演算から得られる。また、ディスク６に記録されたＲＦ信号は（Ｖ４４ａ＋Ｖ４４ｂ＋Ｖ４４ｃ＋Ｖ４４ｄ）の演算から得られる。【００３７】
本実施形態においては、フォーカス誤差信号の検出に用いられる光（回折光学素子７ａからの±１次回折光）の光量はディスク６からの反射光の１０．０％であり、トラック誤差信号及びＲＦ信号の検出に用いられる光（回折光学素子７ａからの０次光）の光量はディスク６からの反射光の８７．６％である。すなわち、フォーカス誤差信号の検出に用いられる光の光量をフォーカスサーボが不安定にならない程度に維持しながら、トラック誤差信号及びＲＦ信号の検出に用いられる光の光量を大きくすることができる。その結果、ＲＦ信号に関して高い信号対雑音比を得ることができる。【００３８】
また、本実施形態においては、回折光学素子７ａにおける回折格子１７ａの断面形状は、単純な矩形状である。光検出器１０ａの位置での０次光１９ａと−１次回折光２０ａとの距離は、受光部４４ｂ，４４ｃの境界から受光部４４ｅ〜４４ｈの接点までの距離に相当し、０次光１９ａと＋１次回折光２１ａとの距離は、受光部４４ｂ，４４ｃの境界から受光部４４ｉ〜４４ｌの接点までの距離に相当する。このように、０次光と±１次回折光との距離が比較的長いため、回折格子１７ａのピッチは比較的狭い。しかし、回折格子１７ａの高さＨは０．１１４３λ／（ｎ−１）と低い。したがって、回折格子１７ａを精度良く製作することが容易であるので、製作誤差による回折効率の低下はほとんど生じない。【００３９】
一方、回折光学素子８における回折格子２４の断面形状は、単純な鋸歯状である。回折格子２４の高さＨはλ／（ｎ−１）と比較的高い。しかし、領域１４ａ〜１４ｄに対する光検出器１０ａの位置での仮想的な０次光と＋１次回折光２６との距離は、受光部４４ｂ，４４ｃの境界からそれぞれ受光部４４ａ〜４４ｄの中心までの距離に相当する。このように、仮想的な０次光と＋１次回折光との距離が短いため、回折格子２４のピッチは広い。したがって、回折格子２４を精度良く製作することが容易であるので、製作誤差による領域１４ａ〜１４ｄにおける平均的な回折効率の低下及び領域１４ａ〜１４ｄ間での回折効率のばらつきはほとんど生じない。これにより、フォーカス誤差信号及びトラック誤差信号に非対称性が生じない。なお、回折格子２４の断面形状は、鋸歯状ではなく階段状であっても良い。【００４０】
更に、本実施形態においては、ウォラストンプリズムのような高価な光学部品を用いないため、光ヘッド装置が安価である。【００４１】
なお、本実施形態においては、偏光ビームスプリッタ３と凸レンズ９との間に回折光学素子７ａ，８がこの順に設けられているが、回折光学素子７ａ，８の順序は逆であっても良い。また、回折光学素子７ａ，８の代わりに、入射面及び出射面のいずれか一方に回折格子１７ａに相当する回折格子が形成され、他方に回折格子２４に相当する回折格子が形成された単一の回折光学素子を用いても良い。回折光学素子７ａ，８の代わりに、入射面及び出射面のいずれか一方のみに回折格子１７ａに相当する回折格子と回折格子２４に相当する回折格子とが重ねて形成された単一の回折光学素子を用いても良い。【００４２】
以上のとおり、本実施形態において、ディスク６からの反射光は回折光学素子７ａで０次光及び±１次回折光の三つの光に分割され、各々の光は入射光の光軸を通りディスク６の半径方向及び接線方向のそれぞれに平行な二つの直線で四つの領域に分割された回折光学素子８で更に四つの光に分割されて光検出器１０ａで受光される。回折光学素子７ａからの０次光を位相差法、プッシュプル法によるトラック誤差信号及びＲＦ信号の検出に用い、回折光学素子７ａからの±１次回折光をフーコー法によるフォーカス誤差信号の検出に用いる。【００４３】
図７に、本発明に係る光ヘッド装置の第二実施形態を示す。本実施形態は、第一実施形態におけるコリメータレンズ２と偏光ビームスプリッタ３との間に回折光学素子１１を挿入するとともに、光検出器１０ａを光検出器１０ｂに置き換えたものである。半導体レーザ１からの出射光は、コリメータレンズ２で平行光化され、回折光学素子１１によってメインビームである０次光及び二つのサブビームである±１次回折光の合計三つの光に分割される。これらの光は、偏光ビームスプリッタ３にＰ偏光として入射してほぼ１００％が透過し、１／４波長板４を透過して直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズ５でディスク６上に集光される。ディスク６からの三つの反射光は、対物レンズ５を逆向きに透過し、１／４波長板４を透過して円偏光から往路と偏光方向が直交した直線偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ３にＳ偏光として入射してほぼ１００％が反射され、回折光学素子７ａで０次光及び±１次回折光の三つの光に分割される。各々の光は、回折光学素子８で更に四つの光に分割され、凸レンズ９を透過して光検出器１０ｂで受光される。【００４４】
本実施形態における回折光学素子７ａの平面図は図２に示すものと同じである。また、本実施形態における回折光学素子７ａの断面図は図３に示すものと同じである。一方、本実施形態における回折光学素子８の平面図は図４に示すものと同じである。また、本実施形態における回折光学素子８の断面図は図５に示すものと同じである。【００４５】
図８に、光検出器１０ｂの受光部のパタンと光検出器１０ｂ上の光スポットの配置とを示す。光スポット４７ａは、回折光学素子１１からの０次光かつ回折光学素子７ａからの０次光のうち回折光学素子８の領域１４ａからの＋１次回折光に相当し、単一の受光部４６ａで受光される。光スポット４７ｂは、回折光学素子１１からの０次光かつ回折光学素子７ａからの０次光のうち回折光学素子８の領域１４ｂからの＋１次回折光に相当し、単一の受光部４６ｂで受光される。光スポット４７ｃは、回折光学素子１１からの０次光かつ回折光学素子７ａからの０次光のうち回折光学素子８の領域１４ｃからの＋１次回折光に相当し、単一の受光部４６ｃで受光される。光スポット４７ｄは、回折光学素子１１からの０次光かつ回折光学素子７ａからの０次光のうち回折光学素子８の領域１４ｄからの＋１次回折光に相当し、単一の受光部４６ｄで受光される。【００４６】
光スポット４７ｅは、回折光学素子１１からの０次光かつ回折光学素子７ａからの−１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ａからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部４６ｅ，４６ｆで受光される。光スポット４７ｆは、回折光学素子１１からの０次光かつ回折光学素子７ａからの−１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ｂからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部４６ｅ，４６ｆで受光される。光スポット４７ｇは、回折光学素子１１からの０次光かつ回折光学素子７ａからの−１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ｃからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部４６ｇ，４６ｈで受光される。光スポット４７ｈは、回折光学素子１１からの０次光かつ回折光学素子７ａからの−１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ｄからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部４６ｇ，４６ｈで受光される。【００４７】
光スポット４７ｉは、回折光学素子１１からの０次光かつ回折光学素子７ａからの＋１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ａからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部４６ｉ，４６ｊで受光される。光スポット４７ｊは、回折光学素子１１からの０次光かつ回折光学素子７ａからの＋１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ｂからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部４６ｉ，４６ｊで受光される。光スポット４７ｋは、回折光学素子１１からの０次光かつ回折光学素子７ａからの＋１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ｃからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部４６ｋ，４６ｌで受光される。光スポット４７ｌは、回折光学素子１１からの０次光かつ回折光学素子７ａからの＋１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ｄからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部４６ｋ，４６ｌで受光される。【００４８】
光スポット４７ｍは、回折光学素子１１からの−１次回折光かつ回折光学素子７ａからの０次光のうち回折光学素子８の領域１４ａからの＋１次回折光に相当し、単一の受光部４６ｍで受光される。光スポット４７ｎは、回折光学素子１１からの−１次回折光かつ回折光学素子７ａからの０次光のうち回折光学素子８の領域１４ｂからの＋１次回折光に相当し、単一の受光部４６ｎで受光される。光スポット４７ｏは、回折光学素子１１からの−１次回折光かつ回折光学素子７ａからの０次光のうち回折光学素子８の領域１４ｃからの＋１次回折光に相当し、単一の受光部４６ｏで受光される。光スポット４７ｐは、回折光学素子１１からの−１次回折光かつ回折光学素子７ａからの０次光のうち回折光学素子８の領域１４ｄからの＋１次回折光に相当し、単一の受光部４６ｐで受光される。【００４９】
光スポット４７ｑは、回折光学素子１１からの＋１次回折光かつ回折光学素子７ａからの０次光のうち回折光学素子８の領域１４ａからの＋１次回折光に相当し、単一の受光部４６ｑで受光される。光スポット４７ｒは、回折光学素子１１からの＋１次回折光かつ回折光学素子７ａからの０次光のうち回折光学素子８の領域１４ｂからの＋１次回折光に相当し、単一の受光部４６ｒで受光される。光スポット４７ｓは、回折光学素子１１からの＋１次回折光かつ回折光学素子７ａからの０次光のうち回折光学素子８の領域１４ｃからの＋１次回折光に相当し、単一の受光部４６ｓで受光される。光スポット４７ｔは、回折光学素子１１からの＋１次回折光かつ回折光学素子７ａからの０次光のうち回折光学素子８の領域１４ｄからの＋１次回折光に相当し、単一の受光部４６ｔで受光される。【００５０】
ここで、受光部４６ａ〜４６ｔからの出力をそれぞれＶ４６ａ〜Ｖ４６ｔで表わす。このとき、フーコー法によるフォーカス誤差信号は（Ｖ４６ｅ＋Ｖ４６ｈ＋Ｖ４６ｉ＋Ｖ４６ｌ）−（Ｖ４６ｆ＋Ｖ４６ｇ＋Ｖ４６ｊ＋Ｖ４６ｋ）の演算から得られる。位相差法によるトラック誤差信号は（Ｖ４６ａ＋Ｖ４６ｄ）と（Ｖ４６ｂ＋Ｖ４６ｃ）との位相差から得られる。プッシュプル法によるトラック誤差信号は｛（Ｖ４６ａ＋Ｖ４６ｃ）−（Ｖ４６ｂ＋Ｖ４６ｄ）｝−Ｋ｛（Ｖ４６ｍ＋Ｖ４６ｏ＋Ｖ４６ｑ＋Ｖ４６ｓ）−（Ｖ４６ｎ＋Ｖ４６ｐ＋Ｖ４６ｒ＋Ｖ４６ｔ）｝（Ｋは定数）の演算から得られる。また、ディスク６に記録されたＲＦ信号は（Ｖ４６ａ＋Ｖ４６ｂ＋Ｖ４６ｃ＋Ｖ４６ｄ）の演算から得られる。本実施形態においては、メインビームのプッシュプル信号とサブビームのプッシュプル信号との差をプッシュプル法によるトラック誤差信号とする差動プッシュプル法を用いるため、対物レンズ５がディスク６の半径方向へシフトしてもトラック誤差信号にオフセットが発生しない。【００５１】
本実施形態においては、第一実施形態において説明した理由と同様の理由により、ＲＦ信号に関して高い信号対雑音比を得ることができる。また、フォーカス誤差信号及びトラック誤差信号に非対称性が生じない。更に、光ヘッド装置が安価である。【００５２】
本実施形態においては、第一実施形態と同様に、回折光学素子７ａ，８の順序は逆であっても良い。また、回折光学素子７ａ，８の代わりに単一の回折光学素子を用いても良い。【００５３】
図９に、本発明に係る光ヘッド装置の第三実施形態を示す。本実施形態は、第一実施形態において偏光ビームスプリッタ３と凸レンズ９との間に設けられた回折光学素子７ａ，８を、１／４波長板４と偏光ビームスプリッタ３との間に設けられた回折光学素子１２ａ，１３に置き換えたものである。半導体レーザ１からの出射光は、コリメータレンズ２で平行光化され、偏光ビームスプリッタ３にＰ偏光として入射してほぼ１００％が透過し、回折光学素子１３，１２ａを透過し、１／４波長板４を透過して直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズ５でディスク６上に集光される。ディスク６からの反射光は、対物レンズ５を逆向きに透過し、１／４波長板４を透過して円偏光から往路と偏光方向が直交した直線偏光に変換され、回折光学素子１２ａで０次光及び±１次回折光の三つの光に分割される。各々の光は、回折光学素子１３で更に四つの光に分割され、偏光ビームスプリッタ３にＳ偏光として入射してほぼ１００％が反射され、凸レンズ９を透過して光検出器１０ａで受光される。【００５４】
本実施形態における回折光学素子１２ａの平面図は図２に示すものと同じである。一方、本実施形態における回折光学素子１３の平面図は図４に示すものと同じである。【００５５】
図１０は回折光学素子１２ａの断面図である。回折光学素子１２ａは、基板２７ａ上に複屈折性を有する回折格子２８ａが形成され、それが充填剤２９ａで埋められ、その上に基板２７ｂが重ねられた構成である。回折格子２８ａとしては、結晶を用いることもできるし液晶高分子等を用いることもできる。回折光学素子１２ａは、入射光のうち特定の方向の偏光成分を透過させ、特定の方向と直交する方向の偏光成分を三つの光に分割する働きをする。回折光学素子１３からの透過光は、回折光学素子１２ａに入射光３０として入射する。この光は、偏光方向が特定の方向と一致しているため、０次光３１として透過する。一方、ディスク６からの反射光は、回折光学素子１２ａに入射光３２として入射する。この光は、偏光方向が特定の方向と直交する方向と一致しているため、０次光３３ａ、−１次回折光３４ａ及び＋１次回折光３５ａの三つの光に分割される。【００５６】
回折格子２８ａの断面形状は矩形状である。ここで、回折格子２８ａのピッチをＰとし、ライン部及びスペース部の幅をともにＰ／２とする。また、回折格子２８ａの高さをＨとし、Ｈ＝０．１１４３λ／（ｎＤ−ｎＦ）（ただしλは入射光３０、３２の波長、ｎＤは入射光３２の偏光方向に対する回折格子２８ａの屈折率、ｎＦは充填剤２９ａの屈折率）とする。なお、入射光３０の偏光方向に対する回折格子２８ａの屈折率はｎＦである。このとき、入射光３０に対する０次光の透過率は１００％となる。また、入射光３２に対する０次光の透過率は８７．６％、−１次回折光の回折効率は５．０％、＋１次回折光の回折効率は５．０％となる。すなわち、往路において回折光学素子１２ａに入射した光は、０次光として１００％が透過する。また、復路において回折光学素子１２ａに入射した光は、０次光として８７．６％が透過し、−１次回折光として５．０％が回折され、＋１次回折光として５．０％が回折される。【００５７】
図１１は回折光学素子１３の断面図である。回折光学素子１３は、基板２７ｃ上に複屈折性を有する回折格子３８が形成され、それが充填剤３９で埋められ、その上に基板２７ｄが重ねられた構成である。回折格子３８としては、結晶を用いることもできるし液晶高分子等を用いることもできる。回折光学素子１３は、入射光のうち特定の方向の偏光成分を透過させ、特定の方向と直交する方向の偏光成分を回折させる働きをする。半導体レーザ１からの出射光は回折光学素子１３に入射光４０として入射する。この光は、偏光方向が特定の方向と一致しているため、０次光４１として透過する。一方、回折光学素子１２ａからの０次光及び±１次回折光の各々は、回折光学素子１３に入射光４２として入射する。この光は、偏光方向が特定の方向と直交する方向と一致しているため、＋１次回折光４３として回折される。【００５８】
回折格子１３の断面形状は鋸歯状である。ここで、回折格子３８のピッチをＰとする。また、回折格子３８の高さをＨとし、Ｈ＝λ／（ｎＤ−ｎＦ）（ただしλは入射光４０、４２の波長、ｎＤは入射光４２の偏光方向に対する回折格子３８の屈折率、ｎＦは充填剤３９の屈折率）とする。なお、入射光４０の偏光方向に対する回折格子３８の屈折率はｎＦである。このとき、入射光４０に対する０次光の透過率は１００％となる。また、入射光４２に対する＋１次回折光の回折効率は１００％となる。すなわち、往路において回折光学素子１３の領域１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄに入射した光は、いずれも０次光として１００％が透過する。また、復路において回折光学素子１３の領域１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄに入射した光は、いずれも＋１次回折光として１００％が回折される。なお、回折格子３８の鋸歯の向きは、領域１４ａ，１４ｂにおいては＋１次回折光が図４の左側へ偏向されるように設定されており、領域１４ｃ，１４ｄにおいては＋１次回折光が図４の右側へ偏向されるように設定されている。【００５９】
本実施形態における光検出器１０ａの受光部のパタンと光検出器１０ａ上の光スポットの配置とは、図６に示すものと同じである。【００６０】
本実施形態においては、第一実施形態において図６を参照して説明した方法と同様の方法により、フーコー法によるフォーカス誤差信号、位相差法によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラック誤差信号、及びディスク６に記録されたＲＦ信号が得られる。本実施形態においては、回折光学素子１３，１２ａ及び１／４波長板４を対物レンズ５とともに図示しないアクチュエータへ搭載して一体で駆動すれば、対物レンズ５がディスク６の半径方向へシフトしてもトラック誤差信号にほとんどオフセットが発生しない。【００６１】
本実施形態においては、フォーカス誤差信号の検出に用いられる光の光量はディスク６からの反射光の１０．０％であり、トラック誤差信号及びＲＦ信号の検出に用いられる光の光量はディスク６からの反射光の８７．６％である。すなわち、フォーカス誤差信号の検出に用いられる光の光量をフォーカスサーボが不安定にならない程度に維持しながら、トラック誤差信号及びＲＦ信号の検出に用いられる光の光量を大きくすることができる。その結果、ＲＦ信号に関して高い信号対雑音比を得ることができる。【００６２】
また、本実施形態においては、回折光学素子１２ａにおける回折格子２８ａの断面形状は単純な矩形状である。光検出器１０ａの位置での０次光３３ａと−１次回折光３４ａとの距離は、受光部４４ｂ，４４ｃの境界から受光部４４ｅ〜４４ｈの接点までの距離に相当し、０次光３３ａと＋１次回折光３５ａとの距離は、受光部４４ｂ，４４ｃの境界から受光部４４ｉ〜４４ｌの接点までの距離に相当する。このように、０次光と±１次回折光との距離が比較的長いため、回折格子２８ａのピッチは比較的狭い。しかし、回折格子２８ａの高さＨは０．１１４３λ／（ｎＤ−ｎＦ）と低い。したがって、回折格子２８ａを精度良く製作することが容易であるので、製作誤差による回折効率の低下はほとんど生じない。【００６３】
一方、回折光学素子１３における回折格子３８の断面形状は単純な鋸歯状である。回折格子３８の高さＨはλ／（ｎＤ−ｎＦ）と比較的高い。しかし、領域１４ａ〜１４ｄに対する光検出器１０ａの位置での仮想的な０次光と＋１次回折光４３との距離は、受光部４４ｂ，４４ｃの境界からそれぞれ受光部４４ａ〜４４ｄの中心までの距離に相当する。このように、仮想的な０次光と＋１次回折光との距離が短いため回折格子３８のピッチは広い。従って、回折格子３８を精度良く製作することが容易であり、製作誤差による領域１４ａ〜１４ｄにおける平均的な回折効率の低下及び領域１４ａ〜１４ｄ間での回折効率のばらつきはほとんど生じない。これにより、フォーカス誤差信号及びトラック誤差信号に非対称性が生じない。なお、回折格子３８の断面形状は鋸歯状ではなく階段状であっても良い。【００６４】
更に、本実施形態においては、ウォラストンプリズムのような高価な光学部品を用いないため、光ヘッド装置が安価である。【００６５】
本実施形態においては、１／４波長板４と偏光ビームスプリッタ３の間に回折光学素子１２ａ，１３がこの順に設けられているが、回折光学素子１２ａ，１３の順序は逆であっても良い。また、回折光学素子１２ａ，１３の代わりに、入射面側の基板及び出射面側の基板のいずれか一方に回折格子２８ａに相当する回折格子が形成され、他方に回折格子３８に相当する回折格子が形成された単一の回折光学素子を用いても良い。回折光学素子１２ａ，１３の代わりに、入射面側の基板及び出射面側の基板のいずれか一方のみに回折格子２８ａに相当する回折格子と回折格子３８に相当する回折格子とが重ねて形成された単一の回折光学素子を用いても良い。【００６６】
図１２に、本発明に係る光ヘッド装置の第四実施形態を示す。本実施形態は、第三実施形態におけるコリメータレンズ２と偏光ビームスプリッタ３との間に回折光学素子１１を挿入するとともに、光検出器１０ａを光検出器１０ｂに置き換えたものである。半導体レーザ１からの出射光は、コリメータレンズ２で平行光化され、回折光学素子１１によってメインビームである０次光及び二つのサブビームである±１次回折光の合計三つの光に分割される。これらの光は、偏光ビームスプリッタ３にＰ偏光として入射してほぼ１００％が透過し、回折光学素子１３，１２ａを透過し、１／４波長板４を透過して直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズ５でディスク６上に集光される。ディスク６からの三つの反射光は、対物レンズ５を逆向きに透過し、１／４波長板４を透過して円偏光から往路と偏光方向が直交した直線偏光に変換され、回折光学素子１２ａで０次光及び±１次回折光の三つの光に分割される。各々の光は、回折光学素子１３で更に四つの光に分割され、偏光ビームスプリッタ３にＳ偏光として入射してほぼ１００％が反射され、凸レンズ９を透過して光検出器１０ｂで受光される。【００６７】
本実施形態における回折光学素子１２ａの平面図は図２に示すものと同じである。また、本実施形態における回折光学素子１２ａの断面図は図１０に示すものと同じである。一方、本実施形態における回折光学素子１３の平面図は図４に示すものと同じである。また、本実施形態における回折光学素子１３の断面図は図１１に示すものと同じである。【００６８】
本実施形態における光検出器１０ｂの受光部のパタンと光検出器１０ｂ上の光スポットの配置とは、図８に示すものと同じである。【００６９】
本実施形態においては、第二実施形態において図８を参照して説明した方法と同様の方法により、フーコー法によるフォーカス誤差信号、位相差法によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラック誤差信号、及びディスク６に記録されたＲＦ信号が得られる。本実施形態においては、回折光学素子１３，１２ａ及び１／４波長板４を対物レンズ５とともに図示しないアクチュエータへ搭載して一体で駆動すれば、対物レンズ５がディスク６の半径方向へシフトしてもトラック誤差信号にほとんどオフセットが発生しない。更に、本実施形態においては、メインビームのプッシュプル信号とサブビームのプッシュプル信号との差をプッシュプル法によるトラック誤差信号とする差動プッシュプル法を用いるため、対物レンズ５がディスク６の半径方向へシフトしてもトラック誤差信号にオフセットが発生しない。【００７０】
本実施形態においては、第一実施形態において説明した理由と同様の理由により、ＲＦ信号に関して高い信号対雑音比を得ることができる。また、フォーカス誤差信号及びトラック誤差信号に非対称性が生じない。更に、光ヘッド装置が安価である。【００７１】
本実施形態においては、第三実施形態と同様に、回折光学素子１２ａ，１３の順序は逆であっても良い。また、回折光学素子１２ａ，１３の代わりに単一の回折光学素子を用いても良い。【００７２】
本発明に係る光ヘッド装置の第一〜第四実施形態においては、回折光学素子７ａ又は回折光学素子１２ａからの０次光をトラック誤差信号及びＲＦ信号の検出に用い、回折光学素子７ａ又は回折光学素子１２ａからの±１次回折光をフォーカス誤差信号の検出に用いる。これに対し、回折光学素子７ａ又は回折光学素子１２ａからの０次光と−１次回折光及び＋１次回折光のいずれか一方とをトラック誤差信号及びＲＦ信号の検出に用い、回折光学素子７ａ又は回折光学素子１２ａからの−１次回折光及び＋１次回折光の他方をフォーカス誤差信号の検出に用いる形態としてもよい。【００７３】
本発明に係る光ヘッド装置の第五実施形態は、第一実施形態における回折光学素子７ａを回折光学素子７ｂに置き換え、光検出器１０ａを光検出器１０ｃに置き換えたものである。【００７４】
図１３は回折光学素子７ｂの平面図である。回折光学素子７ｂは、図中に点線で示す対物レンズ５の有効径５ａより小さい直径を有する円の内側の領域１５ａ及び外側の領域１５ｂに回折格子が形成された構成である。回折格子の方向はいずれもディスク６の接線方向に平行であり、回折格子のパタンはいずれも等ピッチの直線状である。領域１５ａにおける回折格子のピッチは、領域１５ｂにおける回折格子のピッチの２倍である。【００７５】
図１４は回折光学素子７ｂの断面図である。回折光学素子７ｂは、基板１６ａ上に回折格子１７ｂが形成された構成である。ディスク６からの反射光は、回折光学素子７ｂに入射光１８として入射し、０次光１９ｂ、−１次回折光２０ｂ、＋１次回折光２１ｂ、−２次回折光２２及び＋２次回折光２３の五つの光に分割される。ここで、回折格子１７ｂのピッチをＰとし、回折格子１７ｂの断面形状を、「幅Ｐ／２−Ａのライン部、幅Ａのスペース部、幅Ａのライン部、幅Ｐ／２−Ａのスペース部」の繰り返し（ただしＡ＝０．１４２Ｐ）とする。また、回折格子１７ｂの高さをＨとし、Ｈ＝０．１７３８λ／（ｎ−１）（ただしλは入射光１８の波長、ｎは回折格子１７ｂの屈折率）とする。このとき、０次光の透過率は７３．０％、−１次回折光の回折効率は４．２％、＋１次回折光の回折効率は４．２％、−２次回折光の回折効率は４．２％、＋２次回折光の回折効率は４．２％となる。すなわち、回折光学素子７ｂの領域１５ａ，１５ｂに入射した光は、いずれも０次光として７３．０％が透過し、−１次回折光として４．２％が回折され、＋１次回折光として４．２％が回折され、−２次回折光として４．２％が回折され、＋２次回折光として４．２％が回折される。【００７６】
図１５に、光検出器１０ｃの受光部のパタンと光検出器１０ｃ上の光スポットの配置とを示す。光スポット４９ａは、回折光学素子７ｂの領域１５ａからの０次光及び領域１５ｂからの０次光のうち回折光学素子８の領域１４ａからの＋１次回折光に相当し、単一の受光部４８ａで受光される。光スポット４９ｂは、回折光学素子７ｂの領域１５ａからの０次光及び領域１５ｂからの０次光のうち回折光学素子８の領域１４ｂからの＋１次回折光に相当し、単一の受光部４８ｂで受光される。光スポット４９ｃは、回折光学素子７ｂの領域１５ａからの０次光及び領域１５ｂからの０次光のうち回折光学素子８の領域１４ｃからの＋１次回折光に相当し、単一の受光部４８ｃで受光される。光スポット４９ｄは、回折光学素子７ｂの領域１５ａからの０次光及び領域１５ｂからの０次光のうち回折光学素子８の領域１４ｄからの＋１次回折光に相当し、単一の受光部４８ｄで受光される。【００７７】
光スポット４９ｅは、回折光学素子７ｂの領域１５ａからの−２次回折光及び領域１５ｂからの−１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ａからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部４８ｅ，４８ｆで受光される。光スポット４９ｆは、回折光学素子７ｂの領域１５ａからの−２次回折光及び領域１５ｂからの−１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ｂからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部４８ｅ，４８ｆで受光される。光スポット４９ｇは、回折光学素子７ｂの領域１５ａからの−２次回折光及び領域１５ｂからの−１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ｃからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部４８ｇ，４８ｈで受光される。光スポット４９ｈは、回折光学素子７ｂの領域１５ａからの−２次回折光及び領域１５ｂからの−１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ｄからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部４８ｇ，４８ｈで受光される。【００７８】
光スポット４９ｉは、回折光学素子７ｂの領域１５ａからの＋２次回折光及び領域１５ｂからの＋１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ａからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部４８ｉ，４８ｊで受光される。光スポット４９ｊは、回折光学素子７ｂの領域１５ａからの＋２次回折光及び領域１５ｂからの＋１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ｂからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部４８ｉ，４８ｊで受光される。光スポット４９ｋは、回折光学素子７ｂの領域１５ａからの＋２次回折光及び領域１５ｂからの＋１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ｃからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部４８ｋ，４８ｌで受光される。光スポット４９ｌは、回折光学素子７ｂの領域１５ａからの＋２次回折光及び領域１５ｂからの＋１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ｄからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部４８ｋ，４８ｌで受光される。【００７９】
光スポット４９ｍは、回折光学素子７ｂの領域１５ａからの−１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ａからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部４８ｍ，４８ｎで受光される。光スポット４９ｎは、回折光学素子７ｂの領域１５ａからの−１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ｂからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部４８ｍ，４８ｎで受光される。光スポット４９ｏは、回折光学素子７ｂの領域１５ａからの−１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ｃからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部４８ｏ，４８ｐで受光される。光スポット４９ｐは、回折光学素子７ｂの領域１５ａからの−１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ｄからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部４８ｏ，４８ｐで受光される。【００８０】
光スポット４９ｑは、回折光学素子７ｂの領域１５ａからの＋１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ａからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部４８ｑ，４８ｒで受光される。光スポット４９ｒは、回折光学素子７ｂの領域１５ａからの＋１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ｂからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部４８ｑ，４８ｒで受光される。光スポット４９ｓは、回折光学素子７ｂの領域１５ａからの＋１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ｃからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部４８ｓ，４８ｔで受光される。光スポット４９ｔは、回折光学素子７ｂの領域１５ａからの＋１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ｄからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部４８ｓ，４８ｔで受光される。【００８１】
ここで、受光部４８ａ〜４８ｔからの出力をそれぞれＶ４８ａ〜Ｖ４８ｔで表わす。このとき、フーコー法によるフォーカス誤差信号は（Ｖ４８ｅ＋Ｖ４８ｈ＋Ｖ４８ｉ＋Ｖ４８ｌ）−（Ｖ４８ｆ＋Ｖ４８ｇ＋Ｖ４８ｊ＋Ｖ４８ｋ）の演算から得られる。位相差法によるトラック誤差信号は（Ｖ４８ａ＋Ｖ４８ｄ）と（Ｖ４８ｂ＋Ｖ４８ｃ）との位相差から得られる。プッシュプル法によるトラック誤差信号は（Ｖ４８ａ＋Ｖ４８ｃ）−（Ｖ４８ｂ＋Ｖ４８ｄ）の演算から得られる。また、ディスク６に記録されたＲＦ信号は（Ｖ４８ａ＋Ｖ４８ｂ＋Ｖ４８ｃ＋Ｖ４８ｄ）の演算から得られる。更に、（Ｖ４８ｍ＋Ｖ４８ｐ＋Ｖ４８ｑ＋Ｖ４８ｔ）−（Ｖ４８ｎ＋Ｖ４８ｏ＋Ｖ４８ｒ＋Ｖ４８ｓ）はフーコー法によるディスク６からの反射光の内側部分に対するフォーカス誤差信号（内側フォーカス誤差信号）である。フォーカス誤差信号を用いてフォーカスサーボをかけたときの内側フォーカス誤差信号を、ディスク６の保護層厚ずれによる球面収差を含む光学系の球面収差を表わす球面収差誤差信号として用いることができる。【００８２】
本実施形態においては、偏光ビームスプリッタ３と凸レンズ９との間に回折光学素子７ｂ，８がこの順に設けられているが、回折光学素子７ｂ，８の順序は逆であっても良い。また、回折光学素子７ｂ，８の代わりに、入射面及び出射面のいずれか一方に回折格子１７ｂに相当する回折格子が形成され、他方に回折格子２４に相当する回折格子が形成された単一の回折光学素子を用いても良い。回折光学素子７ｂ，８の代わりに、入射面及び出射面のいずれか一方のみに回折格子１７ｂに相当する回折格子と、回折格子２４に相当する回折格子とが、重ねて形成された単一の回折光学素子を用いても良い。【００８３】
本発明に係る光ヘッド装置の第六実施形態は、第二実施形態における回折光学素子７ａを回折光学素子７ｂに置き換え、光検出器１０ｂを光検出器１０ｄに置き換えたものである。【００８４】
図１６に、光検出器１０ｄの受光部のパタンと光検出器１０ｄ上の光スポットの配置とを示す。光スポット５１ａは、回折光学素子１１からの０次光かつ回折光学素子７ｂの領域１５ａからの０次光及び領域１５ｂからの０次光のうち回折光学素子８の領域１４ａからの＋１次回折光に相当し、単一の受光部５０ａで受光される。光スポット５１ｂは、回折光学素子１１からの０次光かつ回折光学素子７ｂの領域１５ａからの０次光及び領域１５ｂからの０次光のうち回折光学素子８の領域１４ｂからの＋１次回折光に相当し、単一の受光部５０ｂで受光される。光スポット５１ｃは、回折光学素子１１からの０次光かつ回折光学素子７ｂの領域１５ａからの０次光及び領域１５ｂからの０次光のうち回折光学素子８の領域１４ｃからの＋１次回折光に相当し、単一の受光部５０ｃで受光される。光スポット５１ｄは、回折光学素子１１からの０次光かつ回折光学素子７ｂの領域１５ａからの０次光及び領域１５ｂからの０次光のうち回折光学素子８の領域１４ｄからの＋１次回折光に相当し、単一の受光部５０ｄで受光される。【００８５】
光スポット５１ｅは、回折光学素子１１からの０次光かつ回折光学素子７ｂの領域１５ａからの−２次回折光及び領域１５ｂからの−１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ａからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部５０ｅ，５０ｆで受光される。光スポット５１ｆは、回折光学素子１１からの０次光かつ回折光学素子７ｂの領域１５ａからの−２次回折光及び領域１５ｂからの−１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ｂからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部５０ｅ，５０ｆで受光される。光スポット５１ｇは、回折光学素子１１からの０次光かつ回折光学素子７ｂの領域１５ａからの−２次回折光及び領域１５ｂからの−１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ｃからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部５０ｇ，５０ｈで受光される。光スポット５１ｈは、回折光学素子１１からの０次光かつ回折光学素子７ｂの領域１５ａからの−２次回折光及び領域１５ｂからの−１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ｄからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部５０ｇ，５０ｈで受光される。【００８６】
光スポット５１ｉは、回折光学素子１１からの０次光かつ回折光学素子７ｂの領域１５ａからの＋２次回折光及び領域１５ｂからの＋１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ａからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部５０ｉ，５０ｊで受光される。光スポット５１ｊは、回折光学素子１１からの０次光かつ回折光学素子７ｂの領域１５ａからの＋２次回折光及び領域１５ｂからの＋１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ｂからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部５０ｉ，５０ｊで受光される。光スポット５１ｋは、回折光学素子１１からの０次光かつ回折光学素子７ｂの領域１５ａからの＋２次回折光及び領域１５ｂからの＋１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ｃからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部５０ｋ，５０ｌで受光される。光スポット５１ｌは、回折光学素子１１からの０次光かつ回折光学素子７ｂの領域１５ａからの＋２次回折光及び領域１５ｂからの＋１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ｄからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部５０ｋ，５０ｌで受光される。【００８７】
光スポット５１ｍは、回折光学素子１１からの０次光かつ回折光学素子７ｂの領域１５ａからの−１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ａからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部５０ｍ，５０ｎで受光される。光スポット５１ｎは、回折光学素子１１からの０次光かつ回折光学素子７ｂの領域１５ａからの−１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ｂからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部５０ｍ，５０ｎで受光される。光スポット５１ｏは、回折光学素子１１からの０次光かつ回折光学素子７ｂの領域１５ａからの−１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ｃからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部５０ｏ，５０ｐで受光される。光スポット５１ｐは、回折光学素子１１からの０次光かつ回折光学素子７ｂの領域１５ａからの−１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ｄからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部５０ｏ，５０ｐで受光される。【００８８】
光スポット５１ｑは、回折光学素子１１からの０次光かつ回折光学素子７ｂの領域１５ａからの＋１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ａからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部５０ｑ，５０ｒで受光される。光スポット５１ｒは、回折光学素子１１からの０次光かつ回折光学素子７ｂの領域１５ａからの＋１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ｂからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部５０ｑ，５０ｒで受光される。光スポット５１ｓは、回折光学素子１１からの０次光かつ回折光学素子７ｂの領域１５ａからの＋１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ｃからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部５０ｓ，５０ｔで受光される。光スポット５１ｔは、回折光学素子１１からの０次光かつ回折光学素子７ｂの領域１５ａからの＋１次回折光のうち回折光学素子８の領域１４ｄからの＋１次回折光に相当し、ディスク６の半径方向に平行な分割線で二つに分割された受光部５０ｓ，５０ｔで受光される。【００８９】
光スポット５３ａは、回折光学素子１１からの−１次回折光かつ回折光学素子７ｂの領域１５ａからの０次光及び領域１５ｂからの０次光のうち回折光学素子８の領域１４ａからの＋１次回折光に相当し、単一の受光部５２ａで受光される。光スポット５３ｂは、回折光学素子１１からの−１次回折光かつ回折光学素子７ｂの領域１５ａからの０次光及び領域１５ｂからの０次光のうち回折光学素子８の領域１４ｂからの＋１次回折光に相当し、単一の受光部５２ｂで受光される。光スポット５３ｃは、回折光学素子１１からの−１次回折光かつ回折光学素子７ｂの領域１５ａからの０次光及び領域１５ｂからの０次光のうち回折光学素子８の領域１４ｃからの＋１次回折光に相当し、単一の受光部５２ｃで受光される。光スポット５３ｄは、回折光学素子１１からの−１次回折光かつ回折光学素子７ｂの領域１５ａからの０次光及び領域１５ｂからの０次光のうち回折光学素子８の領域１４ｄからの＋１次回折光に相当し、単一の受光部５２ｄで受光される。【００９０】
光スポット５３ｅは、回折光学素子１１からの＋１次回折光かつ回折光学素子７ｂの領域１５ａからの０次光及び領域１５ｂからの０次光のうち回折光学素子８の領域１４ａからの＋１次回折光に相当し、単一の受光部５２ｅで受光される。光スポット５３ｆは、回折光学素子１１からの＋１次回折光かつ回折光学素子７ｂの領域１５ａからの０次光及び領域１５ｂからの０次光のうち回折光学素子８の領域１４ｂからの＋１次回折光に相当し、単一の受光部５２ｆで受光される。光スポット５３ｇは、回折光学素子１１からの＋１次回折光かつ回折光学素子７ｂの領域１５ａからの０次光及び領域１５ｂからの０次光のうち回折光学素子８の領域１４ｃからの＋１次回折光に相当し、単一の受光部５２ｇで受光される。光スポット５３ｈは、回折光学素子１１からの＋１次回折光かつ回折光学素子７ｂの領域１５ａからの０次光及び領域１５ｂからの０次光のうち回折光学素子８の領域１４ｄからの＋１次回折光に相当し、単一の受光部５２ｈで受光される。【００９１】
ここで、受光部５０ａ〜５０ｔ，５２ａ〜５２ｈからの出力を、それぞれＶ５０ａ〜Ｖ５０ｔ，Ｖ５２ａ〜Ｖ５２ｈで表わす。このとき、フーコー法によるフォーカス誤差信号は（Ｖ５０ｅ＋Ｖ５０ｈ＋Ｖ５０ｉ＋Ｖ５０ｌ）−（Ｖ５０ｆ＋Ｖ５０ｇ＋Ｖ５０ｊ＋Ｖ５０ｋ）の演算から得られる。位相差法によるトラック誤差信号は（Ｖ５０ａ＋Ｖ５０ｄ）と（Ｖ５０ｂ＋Ｖ５０ｃ）との位相差から得られる。プッシュプル法によるトラック誤差信号は｛（Ｖ５０ａ＋Ｖ５０ｃ）−（Ｖ５０ｂ＋Ｖ５０ｄ）｝−Ｋ｛（Ｖ５２ａ＋Ｖ５２ｃ＋Ｖ５２ｅ＋Ｖ５２ｇ）−（Ｖ５２ｂ＋Ｖ５２ｄ＋Ｖ５２ｆ＋Ｖ５２ｈ）｝（Ｋは定数）の演算から得られる。また、ディスク６に記録されたＲＦ信号は（Ｖ５０ａ＋Ｖ５０ｂ＋Ｖ５０ｃ＋Ｖ５０ｄ）の演算から得られる。更に、（Ｖ５０ｍ＋Ｖ５０ｐ＋Ｖ５０ｑ＋Ｖ５０ｔ）−（Ｖ５０ｎ＋Ｖ５０ｏ＋Ｖ５０ｒ＋Ｖ５０ｓ）はフーコー法によるディスク６からの反射光の内側部分に対するフォーカス誤差信号（内側フォーカス誤差信号）である。フォーカス誤差信号を用いてフォーカスサーボをかけたときの内側フォーカス誤差信号を、ディスク６の保護層厚ずれによる球面収差を含む光学系の球面収差を表わす球面収差誤差信号として用いることができる。【００９２】
本実施形態においては、第五実施形態と同様に、回折光学素子７ｂ，８の順序は逆であっても良い。また、回折光学素子７ｂ，８の代わりに単一の回折光学素子を用いても良い。【００９３】
本発明に係る光ヘッド装置の第七実施形態は、第三実施形態における回折光学素子１２ａを回折光学素子１２ｂに置き換え、光検出器１０ａを光検出器１０ｃに置き換えたものである。【００９４】
本実施形態における回折光学素子１２ｂの平面図は図１３に示すものと同じである。【００９５】
図１７は回折光学素子１２ｂの断面図である。回折光学素子１２ｂは、基板２７ａ上に複屈折性を有する回折格子２８ｂが形成され、それが充填剤２９ｂで埋められ、その上に基板２７ｂが重ねられた構成である。回折格子２８ｂとしては、結晶を用いることもできるし液晶高分子等を用いることもできる。回折光学素子１２ｂは、入射光のうち特定の方向の偏光成分を透過させ、特定の方向と直交する方向の偏光成分を五つの光に分割する働きをする。回折光学素子１３からの透過光は、回折光学素子１２ｂに入射光３０として入射する。この光は、偏光方向が特定の方向と一致しているため、０次光３１として透過する。一方、ディスク６からの反射光は、回折光学素子１２ｂに入射光３２として入射する。この光は、偏光方向が特定の方向と直交する方向と一致しているため、０次光３３ｂ、−１次回折光３４ｂ、＋１次回折光３５ｂ、−２次回折光３６及び＋２次回折光３７の五つの光に分割される。【００９６】
ここで、回折格子２８ｂのピッチをＰとし、回折格子２８ｂの断面形状を、「幅Ｐ／２−Ａのライン部、幅Ａのスペース部、幅Ａのライン部、幅Ｐ／２−Ａのスペース部」の繰り返し（ただしＡ＝０．１４２Ｐ）とする。また、回折格子２８ｂの高さをＨとし、Ｈ＝０．１７３８λ／（ｎＤ−ｎＦ）（ただしλは入射光３０，３２の波長、ｎＤは入射光３２の偏光方向に対する回折格子２８ｂの屈折率、ｎＦは充填剤２９ｂの屈折率）とする。なお、入射光３０の偏光方向に対する回折格子２８ｂの屈折率はｎＦである。このとき、入射光３０に対する０次光の透過率は１００％となる。また、入射光３２に対する０次光の透過率は７３．０％、−１次回折光の回折効率は４．２％、＋１次回折光の回折効率は４．２％、−２次回折光の回折効率は４．２％、＋２次回折光の回折効率は４．２％となる。すなわち、往路において回折光学素子１２ｂの領域１５ａ，１５ｂに入射した光は、いずれも０次光として１００％が透過する。また、復路において回折光学素子１２ｂの領域１５ａ，１５ｂに入射した光は、いずれも０次光として７３．０％が透過し、−１次回折光として４．２％が回折され、＋１次回折光として４．２％が回折され、−２次回折光として４．２％が回折され、＋２次回折光として４．２％が回折される。【００９７】
本実施形態における光検出器１０ｃの受光部のパタンと光検出器１０ｃ上の光スポットの配置とは、図１５に示すものと同じである。【００９８】
本実施形態においては、第五実施形態において図１５を参照して説明した方法と同様の方法により、フーコー法によるフォーカス誤差信号、位相差法によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラック誤差信号、及びディスク６に記録されたＲＦ信号が得られる。更に、フーコー法によるディスク６からの反射光の内側部分に対するフォーカス誤差信号（内側フォーカス誤差信号）が得られる。フォーカス誤差信号を用いてフォーカスサーボをかけたときの内側フォーカス誤差信号を、ディスク６の保護層厚ずれによる球面収差を含む光学系の球面収差を表わす球面収差誤差信号として用いることができる。【００９９】
本実施形態においては、１／４波長板４と偏光ビームスプリッタ３との間に回折光学素子１２ｂ，１３がこの順に設けられているが、回折光学素子１２ｂ，１３の順序は逆であっても良い。また、回折光学素子１２ｂ，１３の代わりに、入射面側の基板及び出射面側の基板のいずれか一方に回折格子２８ｂに相当する回折格子が形成され、他方に回折格子３８に相当する回折格子が形成された単一の回折光学素子を用いても良い。回折光学素子１２ｂ，１３の代わりに、入射面側の基板及び出射面側の基板のいずれか一方のみに回折格子２８ｂに相当する回折格子と、回折格子３８に相当する回折格子とが、重ねて形成された単一の回折光学素子を用いても良い。【０１００】
本発明に係る光ヘッド装置の第八実施形態は、第四実施形態における回折光学素子１２ａを回折光学素子１２ｂに置き換え、光検出器１０ｂを光検出器１０ｄに置き換えたものである。【０１０１】
本実施形態における回折光学素子１２ｂの平面図は図１３に示すものと同じである。また、本実施形態における回折光学素子１２ｂの断面図は図１７に示すものと同じである。【０１０２】
本実施形態における光検出器１０ｄの受光部のパタンと光検出器１０ｄ上の光スポットの配置とは、図１６に示すものと同じである。【０１０３】
本実施形態においては、第六実施形態において図１６を参照して説明した方法と同様の方法により、フーコー法によるフォーカス誤差信号、位相差法によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラック誤差信号、及びディスク６に記録されたＲＦ信号が得られる。更に、フーコー法によるディスク６からの反射光の内側部分に対するフォーカス誤差信号（内側フォーカス誤差信号）が得られる。フォーカス誤差信号を用いてフォーカスサーボをかけたときの内側フォーカス誤差信号を、ディスク６の保護層厚ずれによる球面収差を含む光学系の球面収差を表わす球面収差誤差信号として用いることができる。【０１０４】
本実施形態においては、第七実施形態と同様に、回折光学素子１２ｂ，１３の順序は逆であっても良い。また、回折光学素子１２ｂ，１３の代わりに単一の回折光学素子を用いても良い。【０１０５】
本発明に係る光ヘッド装置の第五〜第八実施形態においては、回折光学素子７ｂ又は回折光学素子１２ｂの領域１５ａからの０次光及び領域１５ｂからの０次光をトラック誤差信号及びＲＦ信号の検出に用い、回折光学素子７ｂ又は回折光学素子１２ｂの領域１５ａからの±２次回折光及び領域１５ｂからの±１次回折光をフォーカス誤差信号の検出に用い、回折光学素子７ｂ又は回折光学素子１２ｂの領域１５ａからの±１次回折光を球面収差誤差信号の検出に用いる。これに対し、回折光学素子７ｂ又は回折光学素子１２ｂの領域１５ａからの０次光と−２次回折光及び＋２次回折光のいずれか一方と領域１５ｂからの０次光と−１次回折光及び＋１次回折光のいずれか一方とをトラック誤差信号及びＲＦ信号の検出に用い、回折光学素子７ｂ又は回折光学素子１２ｂの領域１５ａからの−２次回折光及び＋２次回折光の他方と領域１５ｂからの−１次回折光及び＋１次回折光の他方とをフォーカス誤差信号の検出に用い、回折光学素子７ｂ又は回折光学素子１２ｂの領域１５ａからの±１次回折光を球面収差誤差信号の検出に用いる形態としてもよい。【０１０６】
図１８に、本発明に係る光学式情報記録再生装置の第一実施形態を示す。本実施形態は、本発明に係る光ヘッド装置の第一実施形態に、コントローラ５４、変調回路５５、記録信号生成回路５６、半導体レーザ駆動回路５７、増幅回路５８、再生信号処理回路５９、復調回路６０、誤差信号生成回路６１及び対物レンズ駆動回路６２を付加したものである。【０１０７】
変調回路５５は、ディスク６へ記録すべきデータを変調規則に従って変調する。記録信号生成回路５６は、変調回路５５で変調された信号を基に、記録ストラテジに従って半導体レーザ１を駆動するための記録信号を生成する。半導体レーザ駆動回路５７は、記録信号生成回路５６で生成された記録信号を基に、半導体レーザ１へ記録信号に応じた電流を供給して半導体レーザ１を駆動する。これによりディスク６へのデータの記録が行われる。【０１０８】
増幅回路５８は、光検出器１０ａの各受光部からの出力を増幅する。再生信号処理回路５９は、増幅回路５８で増幅された信号を基に、ＲＦ信号の生成、波形等化及び二値化を行う。復調回路６０は、再生信号処理回路５９で二値化された信号を復調規則に従って復調する。これによりディスク６からのデータの再生が行われる。【０１０９】
誤差信号生成回路６１は、増幅回路５８で増幅された信号を基に、フォーカス誤差信号及びトラック誤差信号の生成を行う。対物レンズ駆動回路６２は、誤差信号生成回路６１で生成された誤差信号を基に、対物レンズ５を駆動する図示しないアクチュエータへ誤差信号に応じた電流を供給して対物レンズ５を駆動する。【０１１０】
更に、ディスク６を除く光学系は図示しないポジショナによりディスク６の半径方向へ駆動され、ディスク６は図示しないスピンドルにより回転駆動される。これによりフォーカス、トラック、ポジショナ及びスピンドルのサーボが行われる。【０１１１】
変調回路５５から半導体レーザ駆動回路５７までのデータの記録に関わる回路、増幅回路５８から復調回路６０までのデータの再生に関わる回路、増幅回路５８から対物レンズ駆動回路６２までのサーボに関わる回路は、コントローラ５４により制御される。【０１１２】
本実施形態は、ディスク６に対して記録及び再生を行う記録再生装置である。これに対し、本発明に係る光学式情報記録再生装置の他の実施形態として、ディスク６に対して再生のみを行う再生専用装置としてもよい。この場合、半導体レーザ１は、半導体レーザ駆動回路５７により記録信号に基づいて駆動されるのではなく、出射光のパワーが一定の値になるように駆動される。【０１１３】
本発明に係る光学式情報記録再生装置の他の実施形態としては、本発明に係る光ヘッド装置の第二〜第八実施形態に、コントローラ、変調回路、記録信号生成回路、半導体レーザ駆動回路、増幅回路、再生信号処理回路、復調回路、誤差信号生成回路、対物レンズ駆動回路を付加した形態としてもよい。【０１１４】
更に、本発明に係る光学式情報記録再生装置の他の実施形態としては、本発明に係る光ヘッド装置の第五〜第八実施形態に、コントローラ、変調回路、記録信号生成回路、半導体レーザ駆動回路、増幅回路、再生信号処理回路、復調回路、誤差信号生成回路、対物レンズ駆動回路、球面収差補正素子、球面収差補正素子駆動回路を付加した形態としてもよい。【０１１５】
本実施形態においては、誤差信号生成回路は、フォーカス誤差信号及びトラック誤差信号に加え、球面収差誤差信号の生成を行う。球面収差補正素子としては、エキスパンダレンズや液晶光学素子が用いられる。球面収差補正素子としてエキスパンダレンズを用いる場合、球面収差補正素子駆動回路は、誤差信号生成回路で生成された球面収差誤差信号が０になるように、アクチュエータによりエキスパンダレンズの光軸方向の位置を調整し、光学系の球面収差を相殺する球面収差を対物レンズで発生させる。一方、球面収差補正素子として液晶光学素子を用いる場合、球面収差補正素子駆動回路は、誤差信号生成回路で生成された球面収差誤差信号が０になるように、液晶光学素子に印加する電圧を調整し、光学系の球面収差を相殺する球面収差を液晶光学素子で発生させる。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明に係る光ヘッド装置の第一実施形態を示す図である。
【図２】本発明に係る光ヘッド装置の第一実施形態における回折光学素子の平面図である。
【図３】本発明に係る光ヘッド装置の第一実施形態における回折光学素子の断面図である。
【図４】本発明に係る光ヘッド装置の第一実施形態における回折光学素子の平面図である。
【図５】本発明に係る光ヘッド装置の第一実施形態における回折光学素子の断面図である。
【図６】本発明に係る光ヘッド装置の第一実施形態における、光検出器の受光部のパタンと光検出器上の光スポットの配置を示す図である。
【図７】本発明に係る光ヘッド装置の第二実施形態を示す図である。
【図８】本発明に係る光ヘッド装置の第二実施形態における、光検出器の受光部のパタンと光検出器上の光スポットの配置を示す図である。
【図９】本発明に係る光ヘッド装置の第三実施形態を示す図である。
【図１０】本発明に係る光ヘッド装置の第三実施形態における回折光学素子の断面図である。
【図１１】本発明に係る光ヘッド装置の第三実施形態における回折光学素子の断面図である。
【図１２】本発明に係る光ヘッド装置の第四実施形態を示す図である。
【図１３】本発明に係る光ヘッド装置の第五実施形態における回折光学素子の平面図である。
【図１４】本発明に係る光ヘッド装置の第五実施形態における回折光学素子の断面図である。
【図１５】本発明に係る光ヘッド装置の第五実施形態における、光検出器の受光部のパタンと光検出器上の光スポットの配置を示す図である。
【図１６】本発明に係る光ヘッド装置の第六実施形態における、光検出器の受光部のパタンと光検出器上の光スポットの配置を示す図である。
【図１７】本発明に係る光ヘッド装置の第七実施形態における回折光学素子の断面図である。
【図１８】本発明に係る光学式情報記録再生装置実施形態を示す図である。
【図１９】従来の光ヘッド装置を示す図である。
【図２０】従来の光ヘッド装置における回折光学素子の平面図である。
【図２１】従来の光ヘッド装置における回折光学素子の断面図である。
【図２２】従来の光ヘッド装置における、光検出器の受光部のパタンと光検出器上の光スポットの配置を示す図である。
【符号の説明】
【０１１７】
１  半導体レーザ
２  コリメータレンズ
３  偏光ビームスプリッタ
４  １／４波長板
５  対物レンズ
６  ディスク
７ａ、７ｂ  回折光学素子
８  回折光学素子
９  凸レンズ
１０ａ〜１０ｅ  光検出器
１１  回折光学素子
１２ａ、１２ｂ  回折光学素子
１３  回折光学素子
１４ａ〜１４ｄ  領域
１５ａ、１５ｂ  領域
１６ａ、１６ｂ  基板
１７ａ、１７ｂ  回折格子
１８  入射光
１９ａ、１９ｂ  ０次光
２０ａ、２０ｂ  −１次回折光
２１ａ、２１ｂ  ＋１次回折光
２２  −２次回折光
２３  ＋２次回折光
２４  回折格子
２５  入射光
２６  ＋１次回折光
２７ａ〜２７ｄ  基板
２８ａ、２８ｂ  回折格子
２９ａ、２９ｂ  充填剤
３０  入射光
３１  ０次光
３２  入射光
３３ａ、３３ｂ  ０次光
３４ａ、３４ｂ  −１次回折光
３５ａ、３５ｂ  ＋１次回折光
３６  −２次回折光
３７  ＋２次回折光
３８  回折格子
３９  充填剤
４０  入射光
４１  ０次光
４２  入射光
４３  ＋１次回折光
４４ａ〜４４ｌ  受光部
４５ａ〜４５ｌ  光スポット
４６ａ〜４６ｔ  受光部
４７ａ〜４７ｔ  光スポット
４８ａ〜４８ｔ  受光部
４９ａ〜４９ｔ  光スポット
５０ａ〜５０ｔ  受光部
５１ａ〜５１ｔ  光スポット
５２ａ〜５２ｈ  受光部
５３ａ〜５３ｈ  光スポット
５４  コントローラ
５５  変調回路
５６  記録信号生成回路
５７  半導体レーザ駆動回路
５８  増幅回路
５９  再生信号処理回路
６０  復調回路
６１  誤差信号生成回路
６２  対物レンズ駆動回路
６３  回折光学素子
６４ａ〜６４ｄ  領域
６５  基板
６６  回折格子
６７  入射光
６８  −１次回折光
６９  ＋１次回折光
７０ａ〜７０ｈ  受光部
７１ａ〜７１ｈ  光スポット
【図１】
2007023650.tif 000002
【図２】
2007023650.tif 000003
【図３】
2007023650.tif 000004
【図４】
2007023650.tif 000005
【図５】
2007023650.tif 000006
【図６】
2007023650.tif 000007
【図７】
2007023650.tif 000008
【図８】
2007023650.tif 000009
【図９】
2007023650.tif 000010
【図１０】
2007023650.tif 000011
【図１１】
2007023650.tif 000012
【図１２】
2007023650.tif 000013
【図１３】
2007023650.tif 000014
【図１４】
2007023650.tif 000015
【図１５】
2007023650.tif 000016
【図１６】
2007023650.tif 000017
【図１７】
2007023650.tif 000018
【図１８】
2007023650.tif 000019
【図１９】
2007023650.tif 000020
【図２０】
2007023650.tif 000021
【図２１】
2007023650.tif 000022
【図２２】
2007023650.tif 000023
【国際調査報告】
2007023650.tif 000024
2007023650.tif 000025
2007023650.tif 000026
2007023650.tif 000027