(57)【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有する光ヘッド装置において、
前記光源からの出射光から、前記対物レンズによって前記光記録媒体上に集光される光として、メインビーム、第一のサブビーム及び第二のサブビームを少なくとも生成する回折光学素子を更に有し、
該回折光学素子は、入射光の光軸にほぼ垂直な面に設けられた境界の内側及び外側のそれぞれの領域に、入射光の光軸を通り前記光記録媒体の半径方向に対応する直線で分割された回折格子が形成された構成であり、
前記光記録媒体の半径方向に対応する方向における前記境界の内側の幅は前記対物レンズの有効径に相当する径より小さく、
前記境界の内側のうち、前記直線に対して一方及び他方の側に位置する領域をそれぞれ内側の第一領域及び第二領域とし、前記境界の外側のうち、前記直線に対して一方及び他方の側に位置する領域をそれぞれ外側の第一領域及び第二領域とするとき、
前記内側の第一領域及び前記外側の第二領域における前記回折格子の断面形状は＋１次回折効率が−１次回折効率より高くなるような鋸歯状であり、前記内側の第二領域及び前記外側の第一領域における前記回折格子の断面形状は−１次回折効率が＋１次回折効率より高くなるような鋸歯状であり、
前記回折光学素子からの透過光を前記メインビームとし、前記回折光学素子からの＋１次回折光を前記第一のサブビームとし、前記回折光学素子からの−１次回折光を前記第二のサブビームとし、
前記光検出器は、前記光記録媒体で反射された前記メインビームの反射光、前記第一のサブビームの反射光及び前記第二のサブビームの反射光のそれぞれを、位相差法によるトラック誤差信号を少なくとも検出するために、光軸を通り前記光記録媒体の半径方向に対応する直線及び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分割された４つの領域毎に別々の受光部で受光する、
ことを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項２】
請求項１記載の光ヘッド装置を備え、少なくとも前記光記録媒体に記録されたＲＦ信号の再生を行う光学式情報記録再生装置であって、
前記光記録媒体で反射された前記第一のサブビームの反射光のうち、光軸を通り前記光記録媒体の半径方向に対応する直線に対して一方及び他方の側に位置する領域をそれぞれ第一のサブビームの反射光の第一領域及び第二領域とし、
前記光記録媒体で反射された前記第二のサブビームの反射光のうち、光軸を通り前記光記録媒体の半径方向に対応する直線に対して一方及び他方の側に位置する領域をそれぞれ第二のサブビームの反射光の第一領域及び第二領域とするとき、
前記光検出器の出力から、前記メインビームの反射光、前記第一のサブビームの反射光の第一領域及び第二領域、前記第二のサブビームの反射光の第一領域及び第二領域のそれぞれに対する位相差法によるトラック誤差信号を検出する手段を有する、
ことを特徴とする光学式情報記録再生装置。
【請求項３】
前記メインビームの反射光に対する位相差法によるトラック誤差信号を用いてトラックサーボをかけた時の、前記第一のサブビームの反射光の第一領域に対する位相差法によるトラック誤差信号と前記第二のサブビームの反射光の第二領域に対する位相差法によるトラック誤差信号の和と、
前記第一のサブビームの反射光の第二領域に対する位相差法によるトラック誤差信号と前記第二のサブビームの反射光の第一領域に対する位相差法によるトラック誤差信号の和との差を、
前記光記録媒体のラジアルチルトを表わすラジアルチルト信号として用いる、
請求項２記載の光学式情報記録再生装置。
【請求項４】
前記光記録媒体のラジアルチルトに伴って発生するコマ収差を補正する補正手段を更に有する、
請求項３記載の光学式情報記録再生装置。
【請求項５】
前記補正手段は、前記対物レンズを前記光記録媒体の半径方向に傾けることにより前記コマ収差を補正する、
請求項４記載の光学式情報記録再生装置。
【請求項６】
前記補正手段は、前記光ヘッド装置全体を前記光記録媒体の半径方向に傾けることにより前記コマ収差を補正する、
請求項４記載の光学式情報記録再生装置。
【請求項７】
前記補正手段は、前記光源と前記対物レンズとの間に液晶光学素子を備え、この液晶光学素子に電圧を印加することにより前記コマ収差を補正する、
請求項４記載の光学式情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光記録媒体に対して記録や再生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、詳しくは再生専用型の光記録媒体のラジアルチルトを検出す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。
【０００２】
【従来の技術】
光学式情報記録再生装置における記録密度は、光ヘッド装置が光記録媒体上に形成する集光スポットの径の２乗に反比例する。すなわち、集光スポットの径が小さいほど記録密度は高くなる。集光スポットの径は光ヘッド装置における対物レンズの開口数に反比例する。すなわち、対物レンズの開口数が高いほど集光スポットの径は小さくなる。一方、光記録媒体が対物レンズに対して半径方向に傾くと、光記録媒体の基板に起因するコマ収差によって集光スポットの形状が乱れるので、記録再生特性が悪化する。コマ収差は対物レンズの開口数の３乗に比例するため、対物レンズの開口数が高いほど、記録再生特性に対する光記録媒体の半径方向の傾き（ラジアルチルト）のマージンは狭くなる。したがって、記録密度を高めるために対物レンズの開口数を高めた光ヘッド装置においては、記録再生特性を悪化させないために、光記録媒体のラジアルチルトを検出かつ補正することが必要である。
【０００３】
図９［１］に、再生専用型の光記録媒体のラジアルチルトを検出することが可能な従来の光ヘッド装置の構成を示す。この光ヘッド装置は、特開２００１−１１００７４号公報に記載されているものである。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、ビームスプリッタ２０を一部が透過し、対物レンズ６でディスク７上に集光される。ディスク７からの反射光は、対物レンズ６を逆向きに透過し、ビームスプリッタ２０で一部が反射され、レンズ９を透過して光検出器１０ｂで受光される。
【０００４】
図９［２］に、光検出器１０ｂの受光部のパタンとディスク７のラジアルチルトを検出するための回路の構成を示す。光検出器１０ｂは、ディスク７の接線方向に平行な３つの分割線及び半径方向に平行な分割線によって、８つの受光部Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２に分割されている。受光部Ａ２、Ｂ２からの出力の位相差及び受光部Ｃ２、Ｄ２からの出力の位相差をそれぞれ位相比較器２１ａ、２１ｂにより求め、それらを加算器２２により加算することでディスク７のラジアルチルトが検出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光ヘッド装置においては、ディスク７からの反射光を８つの受光部で受光するため、光記録媒体からの反射光を４つの受光部で受光する、ラジアルチルトを検出しない通常の光ヘッド装置に比べ、受光部から出力される電流を電圧に変換する電流−電圧変換回路の数が２倍になる。電流−電圧変換回路の数が増加すると、回路に起因する雑音が増加するので、ＲＦ信号の信号対雑音比が減少する。
【０００６】
【発明の目的】
そこで、本発明の目的は、再生専用型の光記録媒体のラジアルチルトを検出することが可能な従来の光ヘッド装置における上に述べた課題を解決することにより、良好なＲＦ信号の信号対雑音比が得られる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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ヘッド装置は、光源と、この光源からの出射光を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有するものである。そして、対物レンズに入射する際の強度分布が異なるメインビーム及びサブビームを生成する手段と、メインビーム及びサブビームのそれぞれから位相差法によるトラック誤差信号を検出する手段と、メインビームのトラック誤差信号とサブビームのトラック誤差信号との位相のずれに基づいて光記録媒体のラジアルチルトを検出する手段と、を備えている。
【０００８】
本発明の光ヘッド装置においては、光記録媒体にラジアルチルトがない場合、メインビームとサブビームとでは光記録媒体の半径方向における集光スポットのピーク位置が一致している。したがって、メインビームとサブビームとでは、集光スポットが光記録媒体のトラックを半径方向に横断する際のトラック誤差信号の位相が一致している。一方、光記録媒体にラジアルチルトがある場合、光記録媒体の基板に起因するコマ収差によって、光記録媒体の半径方向における集光スポットのピーク位置が移動する。メインビームとサブビームとでは対物レンズに入射する際の強度分布が異なるため、コマ収差による集光スポットのピーク位置の移動量が異なる。これにより、光記録媒体の半径方向における集光スポットのピーク位置がずれる。したがって、メインビームとサブビームとでは、トラック誤差信号の位相がずれる。このトラック誤差信号の位相のずれに基づいて、光記録媒体のラジアルチルトを検出する。
【０００９】
本発明の光学式情報記録再生装置は、上に述べた本発明の光ヘッド装置と、光記録媒体のラジアルチルトを補正する補正手段と、を備えたものである。本発明の光学式情報記録再生装置においては、上に述べた本発明の光ヘッド装置を用い、記録再生特性に対する悪影響がなくなるように光記録媒体のラジアルチルトを補正する。
【００１０】
本発明の光ヘッド装置及び光学式情報記録再生装置において光記録媒体のラジアルチルトを検出する場合、光記録媒体からの反射光のうちＲＦ信号の検出に用いられるメインビームを４つの受光部で受光することができるため、メインビームに対する電流−電圧変換回路の数が、ラジアルチルトを検出しない通常の光ヘッド装置と同じであるので、回路に起因する雑音が増加せず良好なＲＦ信号の信号対雑音比が得られる。
【００１１】
次に、図１に基づき、要約して説明する。半導体レーザ１からの出射光を、回折光学素子３ａによってメインビームである０次光及びサブビームである±１次回折光の３つの光に分割し、メインビーム及びサブビームのそれぞれから位相差法によるトラック誤差信号を検出する。回折光学素子３ａの作用によって、メインビームとサブビームとでは対物レンズ６に入射する際の強度分布が異なる。そのため、ディスク７にラジアルチルトがある場合、メインビームとサブビームとではトラック誤差信号の位相がずれる。このトラック誤差信号の位相のずれに基づいて、ディスク７のラジアルチルトを検出する。これにより、再生専用型の光記録媒体のラジアルチルトを検出する際に、良好なＲＦ信号の信号対雑音比を得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１３】
図１［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、回折光学素子３ａによってメインビームである０次光及びサブビームである±１次回折光の３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４にＰ偏光として入射してほぼ１００％が透過し、１／４波長板５を透過して直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズ６でディスク７上に集光される。ディスク７からの３つの反射光は、対物レンズ６を逆向きに透過し、１／４波長板５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４にＳ偏光として入射してほぼ１００％が反射され、円筒レンズ８及びレンズ９を透過して光検出器１０ａで受光される。光検出器１０ａは、円筒レンズ８及びレンズ９の２つの焦線の中間に設置されている。
【００１４】
図１［２］は回折光学素子３ａの平面図である。回折光学素子３ａは、図中に点線で示す対物レンズ６の有効径６’より小さい直径を有する円の内側の領域１１ａのみに、回折格子が形成された構成である。回折格子における格子の方向はディスク７の半径方向に平行であり、格子のパタンは等間隔の直線状である。格子のライン部とスペース部との位相差を例えば０．５πとすると、領域１１ａの内部に入射した光は、０次光として約５０．０％が透過し、±１次回折光としてそれぞれ約２０．３％が回折される。また、領域１１ａの外部に入射した光はほぼ１００％が透過する。すなわち、メインビームには領域１１ａの内部を透過した光と外部を透過した光との両方が含まれ、サブビームには領域１１ａの内部で回折された光のみが含まれる。その結果、メインビームとサブビームとでは対物レンズ６に入射する際の強度分布が異なる。サブビームはメインビームに比べて周辺部の強度が低い。
【００１５】
図２［１］にディスク７上の集光スポットの配置を示す。集光スポット１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、それぞれ回折光学素子３ａからの０次光、＋１次回折光、−１次回折光に相当し、ピットが形成された同一のトラック１２上に配置されている。サブビームはメインビームに比べて周辺部の強度が低いため、サブビームである集光スポット１３ｂ、１３ｃはメインビームである集光スポット１３ａに比べて径が大きい。
【００１６】
図２［２］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１５ａは、回折光学素子３ａからの０次光に相当し、光軸を通るディスク７の接線方向に平行な分割線及び半径方向に平行な分割線によって４つに分割された受光部１４ａ〜１４ｄで受光される。光スポット１５ｂは、回折光学素子３ａからの＋１次回折光に相当し、光軸を通るディスク７の接線方向に平行な分割線及び半径方向に平行な分割線によって４つに分割された受光部１４ｅ〜１４ｈで受光される。光スポット１５ｃは、回折光学素子３ａからの−１次回折光に相当し、光軸を通るディスク７の接線方向に平行な分割線及び半径方向に平行な分割線によって４つに分割された受光部１４ｉ〜１４ｌで受光される。ディスク７上の集光スポット１３ａ、１３ｂ、１３ｃの列は接線方向であるが、円筒レンズ８及びレンズ９の作用により、光検出器１０ａ上の光スポット１５ａ、１５ｂ、１５ｃの列は半径方向となる。サブビームである光スポット１５ｂ、１５ｃは、メインビームである光スポット１５ａに比べて、周辺部の強度が低い。
【００１７】
受光部１４ａ〜１４ｌからの出力をそれぞれＶ１４ａ〜Ｖ１４ｌで表わすと、フォーカス誤差信号は非点収差法により（Ｖ１４ａ＋Ｖ１４ｄ）−（Ｖ１４ｂ＋Ｖ１４ｃ）の演算から得られる。メインビームである集光スポット１３ａによるトラック誤差信号は、位相差法により（Ｖ１４ａ＋Ｖ１４ｄ）と（Ｖ１４ｂ＋Ｖ１４ｃ）との位相差から得られる。サブビームである集光スポット１３ｂ、１３ｃによるトラック誤差信号は、位相差法により、（Ｖ１４ｅ＋Ｖ１４ｈ）と（Ｖ１４ｆ＋Ｖ１４ｇ）との位相差と、（Ｖ１４ｉ＋Ｖ１４ｌ）と（Ｖ１４ｊ＋Ｖ１４ｋ）との位相差と、の和から得られる。また、メインビームである集光スポット１３ａによるＲＦ信号は、Ｖ１４ａ＋Ｖ１４ｂ＋Ｖ１４ｃ＋Ｖ１４ｄの演算から得られる。
【００１８】
図３にディスク７のラジアルチルトの検出に関わる各種のトラック誤差信号を示す。図３において、横軸はディスク７のオフトラック量、縦軸はトラック誤差信号である。図３［１］に示すトラック誤差信号１６ａは、ディスク７にラジアルチルトがない場合の集光スポット１３ａ、１３ｂ、１３ｃによるトラック誤差信号である。これに対し、図３［２］に示すトラック誤差信号１６ｂは、ディスク７に正のラジアルチルトがある場合の集光スポット１３ａによるトラック誤差信号であり、トラック誤差信号１６ｃは、ディスク７に正のラジアルチルトがある場合の集光スポット１３ｂ、１３ｃによるトラック誤差信号である。また、図３［３］に示すトラック誤差信号１６ｄは、ディスク７に負のラジアルチルトがある場合の集光スポット１３ａによるトラック誤差信号であり、トラック誤差信号１６ｅは、ディスク７に負のラジアルチルトがある場合の集光スポット１３ｂ、１３ｃによるトラック誤差信号である。
【００１９】
集光スポット１３ａによるトラック誤差信号が−側から＋側へ０点を横切る位置がトラック上に相当する。ディスク７にラジアルチルトがない場合、集光スポット１３ｂ、１３ｃによるトラック誤差信号は、集光スポット１３ａによるトラック誤差信号と位相が一致し、トラック上で０となる。これに対し、ディスク７に正のラジアルチルトがある場合、集光スポット１３ｂ、１３ｃによるトラック誤差信号は、集光スポット１３ａによるトラック誤差信号に対して位相が図の左側にずれ、トラック上で正となる。また、ディスク７に負のラジアルチルトがある場合、集光スポット１３ｂ、１３ｃによるトラック誤差信号は、集光スポット１３ａによるトラック誤差信号に対して位相が図の右側にずれ、トラック上で負となる。したがって、メインビームによるトラック誤差信号を用いてトラックサーボをかけた時の、サブビームによるトラック誤差信号をラジアルチルト信号として用いることができる。
【００２０】
本発明の光ヘッド装置の第二実施形態は、第一実施形態における回折光学素子３ａを回折光学素子３ｂに置き換えたものである。図４［１］は回折光学素子３ｂの平面図である。回折光学素子３ｂは、図中に点線で示す対物レンズ６の有効径６’より小さい直径を有する円の外側の領域１１ｂのみに、回折格子が形成された構成である。回折格子における格子の方向はディスク７の半径方向に平行であり、格子のパタンは等間隔の直線状である。格子のライン部とスペース部との位相差を例えば０．５πとすると、領域１１ｂの内部に入射した光は、０次光として約５０．０％が透過し、±１次回折光としてそれぞれ約２０．３％が回折される。また、領域１１ｂの外部に入射した光はほぼ１００％が透過する。すなわち、メインビームには領域１１ｂの内部を透過した光と外部を透過した光の両方が含まれ、サブビームには領域１１ｂの内部で回折された光のみが含まれる。その結果、メインビームとサブビームとでは対物レンズ６に入射する際の強度分布が異なる。サブビームはメインビームに比べて周辺部の強度が高い。
【００２１】
本実施形態におけるディスク７上の集光スポットの配置は、図２［１］に示すものとほぼ同じである。しかし、サブビームはメインビームに比べて周辺部の強度が高いため、サブビームである集光スポットはメインビームである集光スポットに比べて径が小さくサイドローブが大きい。
【００２２】
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２［２］に示すものとほぼ同じである。しかし、サブビームである光スポットは、メインビームである光スポットに比べて、周辺部の強度が高い。
【００２３】
本実施形態においては、第一実施形態において説明した方法と同様の方法によりフォーカス誤差信号、トラック誤差信号、及びＲＦ信号が得られる。また、本実施形態においては、第一実施形態において説明した方法と同様の方法によって、ディスク７のラジアルチルトを検出することができる。
【００２４】
本発明の光ヘッド装置の第三実施形態は、第一実施形態における回折光学素子３ａを回折光学素子３ｃに置き換えたものである。図４［２］は回折光学素子３ｃの平面図である。回折光学素子３ｃは、図中に点線で示す対物レンズ６の有効径６’より小さい幅を有する帯の内側の領域１１ｃのみに、回折格子が形成された構成である。回折格子における格子の方向はディスク７の半径方向に平行であり、格子のパタンは等間隔の直線状である。格子のライン部とスペース部との位相差を例えば０．５πとすると、領域１１ｃの内部に入射した光は、０次光として約５０．０％が透過し、±１次回折光としてそれぞれ約２０．３％が回折される。また、領域１１ｃの外部に入射した光はほぼ１００％が透過する。すなわち、メインビームには領域１１ｃの内部を透過した光と外部を透過した光との両方が含まれ、サブビームには領域１１ｃの内部で回折された光のみが含まれる。その結果、メインビームとサブビームとでは対物レンズ６に入射する際の強度分布が異なる。サブビームはメインビームに比べてディスク７の半径方向における周辺部の強度が低い。
【００２５】
本実施形態におけるディスク７上の集光スポットの配置は、図２［１］に示すものとほぼ同じである。しかし、サブビームはメインビームに比べてディスク７の半径方向における周辺部の強度が低いため、サブビームである集光スポットはメインビームである集光スポットに比べてディスク７の半径方向における径が大きい。
【００２６】
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２［２］に示すものとほぼ同じである。しかし、サブビームである光スポットは、メインビームである光スポットに比べて、ディスク７の半径方向における周辺部の強度が低い。
【００２７】
本実施形態においては、第一実施形態において説明した方法と同様の方法によって、フォーカス誤差信号、トラック誤差信号、及びＲＦ信号が得られる。また、本実施形態においては、第一実施形態において説明した方法と同様の方法によって、ディスク７のラジアルチルトを検出することができる。
【００２８】
本発明の光ヘッド装置の第四実施形態は、第一実施形態における回折光学素子３ａを回折光学素子３ｄに置き換えたものである。図４［３］は回折光学素子３ｄの平面図である。回折光学素子３ｄは、図中に点線で示す対物レンズ６の有効径６’より小さい幅を有する帯の外側の領域１１ｄのみに、回折格子が形成された構成である。回折格子における格子の方向はディスク７の半径方向に平行であり、格子のパタンは等間隔の直線状である。格子のライン部とスペース部との位相差を例えば０．５πとすると、領域１１ｄの内部に入射した光は、０次光として約５０．０％が透過し、±１次回折光としてそれぞれ約２０．３％が回折される。また、領域１１ｄの外部に入射した光はほぼ１００％が透過する。すなわち、メインビームには領域１１ｄの内部を透過した光と外部を透過した光との両方が含まれ、サブビームには領域１１ｄの内部で回折された光のみが含まれる。その結果、メインビームとサブビームとでは対物レンズ６に入射する際の強度分布が異なる。サブビームはメインビームに比べてディスク７の半径方向における周辺部の強度が高い。
【００２９】
本実施形態におけるディスク７上の集光スポットの配置は、図２［１］に示すものとほぼ同じである。しかし、サブビームはメインビームに比べてディスク７の半径方向における周辺部の強度が高いため、サブビームである集光スポットはメインビームである集光スポットに比べてディスク７の半径方向における径が小さくサイドローブが大きい。
【００３０】
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２［２］に示すものとほぼ同じである。しかし、サブビームである光スポットは、メインビームである光スポットに比べて、ディスク７の半径方向における周辺部の強度が高い。
【００３１】
本実施形態においては、第一実施形態において説明した方法と同様の方法によって、フォーカス誤差信号、トラック誤差信号、及びＲＦ信号が得られる。また、本実施形態においては、第一実施形態において説明した方法と同様の方法によって、ディスク７のラジアルチルトを検出することができる。
【００３２】
第一乃至第四実施形態においては、トラックサーボをかける時に用いるトラック誤差信号にディスク７の偏芯等による残留誤差があると、ラジアルチルト信号であるサブビームのトラック誤差信号にも残留誤差によるオフセットが発生する。しかし、サブビームのトラック誤差信号からトラックサーボをかける時に用いるトラック誤差信号を引いた信号を、ラジアルチルト信号として用いれば、ラジアルチルト信号に残留誤差によるオフセットを生じることなくラジアルチルトを検出することができる。
【００３３】
本発明の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３ａを回折光学素子３ｅに置き換えたものである。図５［１］は回折光学素子３ｅの平面図である。回折光学素子３ｅは、次のような構成である。図中に点線で示す対物レンズ６の有効径６’より小さい直径を有する円の内側には、入射光の光軸を通りディスク７の半径方向に平行な直線によって領域１１ｅ、１１ｇの２つに分割された回折格子が形成されている。その円の外側には、入射光の光軸を通りディスク７の半径方向に平行な直線によって領域１１ｆ、１１ｈの２つに分割された回折格子が形成されている。
【００３４】
回折格子における格子の方向はいずれもディスク７の半径方向に平行であり、格子のパタンはいずれも等間隔の直線状である。領域１１ｅ、１１ｆ、１１ｇ、１１ｈにおける格子の間隔は全て等しい。格子の断面形状はいずれも鋸歯状であり、鋸歯の上部と下部との位相差を例えばπとすると、領域１１ｅ、１１ｈの内部に入射した光は、０次光として約４０．５％が透過し、＋１次回折光として約４０．５％が回折されるが、−１次回折光としては約４．５％しか回折されない。また、領域１１ｆ、１１ｇの内部に入射した光は、０次光として約４０．５％が透過し、−１次回折光として約４０．５％が回折されるが、＋１次回折光としては約４．５％しか回折されない。領域１１ｅ、１１ｈにおける鋸歯の向きは＋１次回折光が図の上側に偏向されるように設定されており、領域１１ｆ、１１ｇにおける鋸歯の向きは−１次回折光が図の下側に偏向されるように設定されている。
【００３５】
回折光学素子３ｅからの＋１次回折光をサブビーム１とし、−１次回折光をサブビーム２とする。このとき、メインビームには領域１１ｅ、１１ｆ、１１ｇ、１１ｈの内部を透過した光が同じ比率で含まれ、サブビーム１には主として領域１１ｅ、１１ｈの内部で回折された光のみが含まれ、サブビーム２には主として領域１１ｆ、１１ｇの内部で回折された光のみが含まれる。その結果、メインビームと、サブビーム１と、サブビーム２とでは、対物レンズ６に入射する際の強度分布が異なる。サブビーム１は、メインビームに比べて、上半分では周辺部の強度が低く、下半分では周辺部の強度が高い。サブビーム２は、メインビームに比べて、上半分では周辺部の強度が高く、下半分では周辺部の強度が低い。サブビーム１の強度分布とサブビーム２の強度分布とを加えたものは、メインビームの強度分布と同じである。
【００３６】
本実施形態におけるディスク７上の集光スポットの配置は、図２［１］に示すものとほぼ同じである。しかし、サブビームである集光スポットはメインビームである集光スポットと径がほぼ等しい。
【００３７】
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２［２］に示すものとほぼ同じである。しかし、サブビーム１である光スポットは、メインビームである光スポットに比べて、左半分では周辺部の強度が低く、右半分では周辺部の強度が高い。サブビーム２である光スポットは、メインビームである光スポットに比べて、左半分では周辺部の強度が高く、右半分では周辺部の強度が低い。
【００３８】
本実施形態においては、第一実施形態において説明した方法と同様の方法によって、フォーカス誤差信号、トラック誤差信号、及びＲＦ信号が得られる。
【００３９】
メインビームである集光スポットによるトラック誤差信号は、次のようになる。ディスク７にラジアルチルトがない場合は、図３［１］のトラック誤差信号１６ａと同じである。ディスク７に正のラジアルチルトがある場合は、図３［２］のトラック誤差信号１６ｂと同じである。ディスク７に負のラジアルチルトがある場合は、図３［３］のトラック誤差信号１６ｄと同じである。
【００４０】
サブビーム１である集光スポットのうち回折光学素子３ｅの領域１１ｅからの回折光によるトラック誤差信号（上半分のトラック誤差信号）であるＶ１４ｅとＶ１４ｇの位相差、及びサブビーム２である集光スポットのうち回折光学素子３ｅの領域１１ｇからの回折光によるトラック誤差信号（下半分のトラック誤差信号）であるＶ１４ｌとＶ１４ｊの位相差は、次のようになる。ディスク７にラジアルチルトがない場合は、図３［１］のトラック誤差信号１６ａと同じである。ディスク７に正のラジアルチルトがある場合は、図３［２］のトラック誤差信号１６ｃと同じである。ディスク７に負のラジアルチルトがある場合は、図３［３］のトラック誤差信号１６ｅと同じである。
【００４１】
サブビーム１である集光スポットのうち回折光学素子３ｅの領域１１ｈからの回折光によるトラック誤差信号（下半分のトラック誤差信号）であるＶ１４ｈとＶ１４ｆの位相差、及びサブビーム２である集光スポットのうち回折光学素子３ｅの領域１１ｆからの回折光によるトラック誤差信号（上半分のトラック誤差信号）であるＶ１４ｉとＶ１４ｋの位相差は、次のようになる。ディスク７にラジアルチルトがない場合は、図３［１］のトラック誤差信号１６ａと同じである。ディスク７に正のラジアルチルトがある場合は、図３［３］のトラック誤差信号１６ｅと同じである。ディスク７に負のラジアルチルトがある場合は、図３［２］のトラック誤差信号１６ｃと同じである。
【００４２】
このとき、サブビーム１の上半分及びサブビーム２の下半分のトラック誤差信号とサブビーム１の下半分及びサブビーム２の上半分のトラック誤差信号との差であるＶ１４ｅとＶ１４ｇの位相差、Ｖ１４ｌとＶ１４ｊの位相差、Ｖ１４ｆとＶ１４ｈの位相差、Ｖ１４ｋとＶ１４ｉの位相差の和は、次のようになる。ディスク７にラジアルチルトがない場合は、トラック上で０となる。ディスク７に正のラジアルチルトがある場合は、トラック上で正となる。ディスク７に負のラジアルチルトがある場合は、トラック上で負となる。
【００４３】
したがって、メインビームのトラック誤差信号を用いてトラックサーボをかけた時の、サブビーム１の上半分及びサブビーム２の下半分のトラック誤差信号とサブビーム１の下半分及びサブビーム２の上半分のトラック誤差信号との差を、ラジアルチルト信号として用いることができる。
【００４４】
本発明の光ヘッド装置の第六実施形態は、第一実施形態における回折光学素子３ａを回折光学素子３ｆに置き換えたものである。図５［２］は回折光学素子３ｆの平面図である。回折光学素子３ｆは、次のような構成である。図中に点線で示す対物レンズ６の有効径６’より小さい幅を有する帯の内側には、入射光の光軸を通りディスク７の半径方向に平行な直線によって領域１１ｉ、１１ｋの２つに分割された回折格子が形成されている。その帯の外側には、入射光の光軸を通りディスク７の半径方向に平行な直線によって領域１１ｊ、１１ｌの２つに分割された回折格子が形成されている。
【００４５】
回折格子における格子の方向はいずれもディスク７の半径方向に平行であり、格子のパタンはいずれも等間隔の直線状である。領域１１ｉ、１１ｊ、１１ｋ、１１ｌにおける格子の間隔は全て等しい。格子の断面形状はいずれも鋸歯状であり、鋸歯の上部と下部の位相差を例えばπとすると、領域１１ｉ、１１ｌの内部に入射した光は、０次光として約４０．５％が透過し、＋１次回折光として約４０．５％が回折されるが、−１次回折光としては約４．５％しか回折されない。また、領域１１ｊ、１１ｋの内部に入射した光は、０次光として約４０．５％が透過し、−１次回折光として約４０．５％が回折されるが、＋１次回折光としては約４．５％しか回折されない。
【００４６】
領域１１ｉ、１１ｌにおける鋸歯の向きは＋１次回折光が図の上側に偏向されるように設定されており、領域１１ｊ、１１ｋにおける鋸歯の向きは−１次回折光が図の下側に偏向されるように設定されている。回折光学素子３ｆからの＋１次回折光をサブビーム１、−１次回折光をサブビーム２とすると、メインビームには領域１１ｉ、１１ｊ、１１ｋ、１１ｌの内部を透過した光が同じ比率で含まれ、サブビーム１には主として領域１１ｉ、１１ｌの内部で回折された光のみが含まれ、サブビーム２には主として領域１１ｊ、１１ｋの内部で回折された光のみが含まれる。その結果、メインビームとサブビーム１とサブビーム２とでは、対物レンズ６に入射する際の強度分布が異なる。
【００４７】
サブビーム１は、メインビームに比べて、上半分ではディスク７の半径方向における周辺部の強度が低く、下半分ではディスク７の半径方向における周辺部の強度が高い。サブビーム２は、メインビームに比べて、上半分ではディスク７の半径方向における周辺部の強度が高く、下半分ではディスク７の半径方向における周辺部の強度が低い。サブビーム１の強度分布とサブビーム２の強度分布とを加えたものは、メインビームの強度分布と同じである。
【００４８】
本実施形態におけるディスク７上の集光スポットの配置は、図２［１］に示すものとほぼ同じである。しかし、サブビームである集光スポットは、メインビームである集光スポットとディスク７の半径方向における径がほぼ等しい。
【００４９】
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２［２］に示すものとほぼ同じである。しかし、サブビーム１である光スポットは、メインビームである光スポットに比べて、左半分ではディスク７の半径方向における周辺部の強度が低く、右半分ではディスク７の半径方向における周辺部の強度が高い。サブビーム２である光スポットは、メインビームである光スポットに比べて、左半分ではディスク７の半径方向における周辺部の強度が高く、右半分ではディスク７の半径方向における周辺部の強度が低い。
【００５０】
本実施形態においては、第一実施形態において説明した方法と同様の方法によって、フォーカス誤差信号、トラック誤差信号、及びＲＦ信号が得られる。また、本実施形態においては、第五実施形態において説明した方法と同様の方法によって、ディスク７のラジアルチルトを検出することができる。
【００５１】
第五及び第六実施形態においては、トラックサーボをかける時に用いるトラック誤差信号にディスク７の偏芯等による残留誤差があると、サブビーム１の上半分及びサブビーム２の下半分のトラック誤差信号と、サブビーム１の下半分及びサブビーム２の上半分のトラック誤差信号とにも、残留誤差によるオフセットが発生する。しかし、両者の差をラジアルチルト信号として用いるため、残留誤差によるオフセットは相殺されるので、ラジアルチルト信号に残留誤差によるオフセットを生じることなくラジアルチルトを検出することができる。
【００５２】
図６に本発明の光学式情報記録再生装置の第一実施形態を示す。本実施の形態は、図１［１］に示す本発明の光ヘッド装置の第一実施形態に、演算回路１７及び駆動回路１８ａを付加したものである。演算回路１７は、光検出器１０ａの各受光部からの出力に基づいて、ラジアルチルト信号を演算する。駆動回路１８ａは、ラジアルチルト信号が０になるように、図中の点線で囲まれた対物レンズ６を図示しないアクチュエータによりディスク７の半径方向に傾ける。これによりディスク７のラジアルチルトが補正されるので、記録再生特性に対する悪影響がなくなる。
【００５３】
図７に本発明の光学式情報記録再生装置の第二実施形態を示す。本実施形態は、図１［１］に示す本発明の光ヘッド装置の第一実施形態に、演算回路１７及び駆動回路１８ｂを付加したものである。演算回路１７は、光検出器１０ａの各受光部からの出力に基づいて、ラジアルチルト信号を演算する。駆動回路１８ｂは、ラジアルチルト信号が０になるように、図中の点線で囲まれた光ヘッド装置全体を図示しないモータによりディスク７の半径方向に傾ける。これによりディスク７のラジアルチルトが補正されるので、記録再生特性に対する悪影響がなくなる。
【００５４】
図８に本発明の光学式情報記録再生装置の第三実施形態を示す。本実施の形態は、図１［１］に示す本発明の光ヘッド装置の第一実施形態に、演算回路１７、駆動回路１８ｃ、及び液晶光学素子１９を付加したものである。演算回路１７は、光検出器１０ａの各受光部からの出力に基づいて、基板厚ずれ信号及びラジアルチルト信号を演算する。駆動回路１８ｃは、ラジアルチルト信号が０になるように、図中の点線で囲まれた液晶光学素子１９に電圧を印加する。液晶光学素子１９は図示しない複数の領域に分割されており、各領域に印加する電圧を変化させると透過光に対するコマ収差が変化する。そこで、液晶光学素子１９に印加する電圧を調整することにより、ディスク７のラジアルチルトに起因するコマ収差を相殺するコマ収差を液晶光学素子１９で発生させる。これによりディスク７のラジアルチルトが補正されるので、記録再生特性に対する悪影響がなくなる。
【００５５】
本発明の光学式情報記録再生装置の実施形態としては、本発明の光ヘッド装置の第二乃至第六実施形態に、演算回路及び駆動回路等を付加した形態も考えられる。
【００５６】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明の光ヘッド装置は、光源と、光源からの出射光を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有するものであって、対物レンズに入射する際の強度分布が異なるメインビーム及びサブビームを用い、メインビーム及びサブビームのそれぞれから位相差法によるトラック誤差信号を検出し、メインビームのトラック誤差信号とサブビームのトラック誤差信号との位相のずれに基づいて光記録媒体のラジアルチルトを検出する。また、本発明の光学式情報記録再生装置は、上に述べた本発明の光ヘッド装置を備え、光記録媒体のラジアルチルトを補正する。
【００５７】
本発明の光ヘッド装置及び光学式情報記録再生装置の効果は、良好なＲＦ信号の信号対雑音比が得られることである。その理由は、光記録媒体からの反射光のうちＲＦ信号の検出に用いられるメインビームを４つの受光部で受光することができるため、メインビームに対する電流−電圧変換回路の数が、ラジアルチルトを検出しない通常の光ヘッド装置と同じであるので、回路に起因する雑音が増加しないためである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１［１］は、本発明の光ヘッド装置の第一実施形態を示す構成図である。図１［２］は、本発明の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２】図２［１］は、本発明の光ヘッド装置の第一実施形態におけるディスク上の集光スポットの配置を示す平面図である。図２［２］は、本発明の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とを示す平面図である。
【図３】図３［１］〜［３］は、本発明の光ヘッド装置の第一実施形態におけるディスクのラジアルチルトの検出に関わる各種のトラック誤差信号を示す波形図である。
【図４】図４［１］は、本発明の光ヘッド装置の第二実施形態における回折光学素子の平面図である。図４［２］は、本発明の光ヘッド装置の第三実施形態における回折光学素子の平面図である。図４［３］は、本発明の光ヘッド装置の第四実施形態における回折光学素子の平面図である。
【図５】図５［１］は、本発明の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５［２］は、本発明の光ヘッド装置の第六実施形態における回折光学素子の平面図である。
【図６】本発明の光学式情報記録再生装置の第一実施形態を示す構成図である。
【図７】本発明の光学式情報記録再生装置の第二実施形態を示す構成図である。
【図８】本発明の光学式情報記録再生装置の第三実施形態を示す構成図である。
【図９】図９［１］は、従来の光ヘッド装置を示す構成図である。図９［２］は、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ディスクのラジアルチルトを検出するための回路とを示す構成図である。
【符号の説明】
１  半導体レーザ
２  コリメータレンズ
３ａ〜３ｆ  回折光学素子
４  偏光ビームスプリッタ
５  １／４波長板
６  対物レンズ
６’  有効径
７  ディスク
８  円筒レンズ
９  レンズ
１０ａ、１０ｂ  光検出器
１１ａ〜１１ｌ  領域
１２  トラック
１３ａ〜１３ｃ  集光スポット
１４ａ〜１４ｌ  受光部
１５ａ〜１５ｃ  光スポット
１６ａ〜１６ｅ  トラック誤差信号
１７  演算回路
１８ａ〜１８ｃ  駆動回路
１９  液晶光学素子
２０  ビームスプリッタ
２１ａ、２１ｂ  位相比較器
２２  加算器
【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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