JP2007042150A - 光ヘッド装置及び光ディスク装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】任意の規格の記録媒体から情報を再生する際に、記録媒体の規格に拘わりなく、安定な再生信号が得られる光ヘッド装置および光ディスク装置を提供する。
【解決手段】この発明によれば、光検出器２６に、所定の数に分割された反射レーザ光を案内するための回折素子すなわちホログラム偏光素子２４の回折パターンを、好適に組み合わせて一体化したことにより、光ディスクから反射された反射レーザ光からフォーカスエラー信号、トラックエラー信号、（レンズシフトのある系において、）補正用トラックエラー信号、及び再生信号（ＲＦ）を得る光ヘッド装置の設計が容易となる。
【選択図】 図２

Description

この発明は、光学的情報記録媒体である光ディスクに情報を記録し、または光ディスクから情報を再生する光ディスク装置ならびにその光ディスク装置に組み込まれる光ヘッド装置に関する。
レーザ光を用いて非接触で情報が記録可能で、あるいは既に記録されている情報を再生できる光ディスク（記録媒体）およびその光ディスクに情報を記録し、または光ディスクから情報を再生する光ディスク装置（光ディスクドライブ装置）が実用化されて久しい。なお、ＣＤ規格やＤＶＤ規格と呼ばれる複数種類の記録密度の光ディスクが既に広く普及している。
近年、青色あるいは青紫色の波長のレーザ光を用いて情報を記録することにより、さらに記録密度が高められた超高密度光ディスク（High density（ハイデンシティ））ＤＶＤ（以下、ＨＤ ＤＶＤと略称する）も既に実用化されようとしている。
なお、光ディスク装置は、光ディスク（記録媒体）の所定の位置に、所定波長のレーザ光を照射する送光系、光ディスクで反射されたレーザ光を検出する受光系、送光系および受光系の動作を制御する機構制御（サーボ）系、送光系に対しては記録すべき情報や消去信号を供給し、受光系により検出された信号から記録されている情報を再生する信号処理系、等を含む。また、送光系および受光系、ならびにサーボ系等が一体化された光ヘッド装置の大きさに対しても、さらなる小型化および軽量化の要求が高い。
ところで、ＤＶＤ規格の光ディスクやＨＤ ＤＶＤ規格の光ディスクは、規格ごとに、トラックである案内溝あるいは記録マーク列のディスクの径方向のピッチが異なる。このため、対物レンズにより集光されるレーザ光とトラックあるいは記録マーク列の中心を一致させるトラックエラー制御において、例えば回折格子を用いてフォーカスエラーの検出とトラッキングエラーの検出に、光ディスクで反射された反射レーザ光を回折素子により回折させて、必要数に分割する方法が既に広く利用されている。
例えば、特許文献１には、回折格子を細かい複数の領域に分割し、フォーカスエラーを検出する際に、回折格子により複数に分割された光に含まれるトラッキングオフセットの影響を低減することが記載されている。
特開２００２−１０００６３号公報
しかしながら、特許文献１に記載された方法は、互いに回折角の異なる２種の回折素子を緻密に組み合わせることにより２分割した光の光量を概ね同じとするもので、回折素子の分割領域と光検出器の受光領域が１対に対応する。
このため、フォーカス／トラッキングで異なる領域、もしくは領域をまたがった信号を取得することは困難であり、出力信号がノイズの埋もれ易くなる問題を含む。
本発明の目的は、反射率の低い記録媒体や複数の記録層を有する記録媒体から安定に、記録情報を再生可能な光ヘッドおよび光ディスク装置を提供することである。
この発明は、上記問題点に基づきなされたもので、第１の方向群に光を回折する複数の帯状または櫛状もしくは所定の配列パターンが与えられた第１の回折領域と、前記第１の方向群とは異なる第２の方向群に光を回折する複数の帯状または櫛状もしくは所定の配列パターンが与えられた第２の回折領域とを有し、前記第１の回折領域および前記第２の回折領域のそれぞれは、その属する方向群内の所定の方向に前記光を回折する細分化領域を含む回折素子と、この回折素子の前記第１および第２の回折領域の前記それぞれの細分化領域で回折された前記光を受光し、その光強度に対応する信号を出力する光検出器と、
を有することを特徴とする光ヘッド装置、を提供するものである。
本発明によれば、光検出器に、所定の数に分割された反射レーザ光を案内するための回折素子すなわちホログラム偏光素子の回折パターンを、好適に組み合わせて一体化したことにより、光ディスクから反射された反射レーザ光からフォーカスエラー信号、トラックエラー信号、（レンズシフトのある系において、）補正用トラックエラー信号、及び再生信号（ＲＦ）を得る光ヘッド装置が得られる。
また、この光ヘッド装置を用いることにより、再生信号が安定化され、光ディスク装置としての信頼性も向上される。
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態が適用可能な情報記録再生装置（光ディスク装置）の構成の一例を示す。
図１に示す光ディスク装置１は、記録媒体（光ディスク）Ｄの図示しない記録層（有機膜あるいは金属膜もしくは相変化膜）に情報を記録し、あるいは記録層に記録されている情報を読み出し、もしくは記録層に記録されている情報を消去可能な光ピックアップ装置（光ヘッド装置）１１を含む。なお、詳述しないが、光ディスク装置１は、光ヘッド装置１１に加え、光ヘッド装置１１を、光ディスクＤの記録面に沿って移動させる図示しないヘッド移動機構や光ディスクＤを所定の速度で回転させるディスクモータ（図示せず）等の機構要素を有する。また、光ディスク装置１は、後段に説明するが、光ヘッド装置１１に組み込まれる光検出器の出力を処理する信号処理部および光ヘッド装置１１の機構要素を制御する制御部等を含む。
光ヘッド装置１１は、光源、例えば半導体レーザ素子であるレーザダイオード（ＬＤ）２１を含む。ＬＤ（光源）２１から出力されるレーザ光の波長は、例えば４００〜４１０ｎｍで、好ましくは４０５ｎｍである。
ＬＤ（光源）２１からのレーザ光は、コリメートレンズ（ＣＬ）２２によりコリメート（平行光化）され、集光素子すなわち対物レンズ（ＯＬ）２５により所定の集束性が与えられて、光ディスクＤの記録面の記録層に集光される。なお、記録層には、例えば０．３４μｍ〜１．６μｍのピッチで、案内溝すなわちトラックもしくは記録マーク（記録済みデータ）列が、同心円またはスパイラル状に形成されている。また、対物レンズ２５は、例えばプラスチック製で、その開口数ＮＡは、例えば０．６５である。
ＬＤ２１からのレーザ光は、例えばコリメートレンズ２２によりコリメートされる前に偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２３を透過してコリメートレンズ２２によりコリメートされ、例えば対物レンズ２５に入射される前に波面分割素子すなわちホログラム回折素子（ＨＯＥ）２４を透過する。なお、ホログラム回折素子（ＨＯＥ）２４は、その厚さが、周知のλ／４板として機能する厚さに規定されている。
ＨＯＥ（波面分割素子）２４を通過し、対物レンズ２５により所定の集束性が与えられたレーザ光は、光ディスクＤの記録層（あるいはその近傍）に集光される（レーザ光は、対物レンズ２５に固有の焦点位置で最小光スポットを呈する）。
対物レンズ２５（光ヘッド装置１１）は、例えば駆動コイルとマグネットを含む、図示しない対物レンズ駆動機構により、光ディスクＤの記録層のトラック（記録マーク列）Ｔを横切る（矢印Ｔで示す）トラック方向の所定位置、かつ記録層の厚さ方向である（矢印Ｆで示す）フォーカス方向の所定位置に、位置される。なお、対物レンズ２５をトラック方向に移動させて、トラック（記録マーク列）の中心にレーザ光の最小光スポットを一致させるための対物レンズ２５の位置制御が、トラッキング制御と呼ばれる。また、対物レンズ２５をフォーカス方向に移動させて、記録層と対物レンズ２５との間の距離を、対物レンズ２５の焦点距離に一致させるための対物レンズ２５の位置制御が、フォーカス制御と呼ばれる。
光ディスクＤの記録面で反射された反射レーザ光は、対物レンズ２５により捕捉されたのち概ね平行な断面ビーム形状に変換され、ＨＯＥ２４に戻される。
ＨＯＥ２４は、図２を用いて後段に説明するが、Ｆ，Ｔ，Ｃからなる３つの粗分割領域で構成され、それぞれの粗分割領域は、反射レーザ光を、トラックＴを投影した際のトラックＴが延びる方向すなわちタンジェンシャル方向［以下、Ｔａｎ方向と記述する］に対して所定の角度に回折する細分割領域（Ｆ：ＦＡ，ＦＢ、Ｔ：ＴＡ，ＴＢ，ＴＣ，ＴＤ、Ｃ：ＣＡ，ＣＢ）からなる。
粗分割Ｆ領域は、フォーカス方向の位置ずれすなわちフォーカスエラー信号を検出するために利用され、粗分割Ｔ領域は、トラック方向の位置ずれすなわちトラックエラー信号を検出するために利用され、粗分割Ｃ領域は、対物レンズがトラック制御時にラジアル方向に移動したときのトラックエラーオフセットを補正する信号を検出するために利用される。
また、すべての細分割領域（Ｆ：ＦＡ，ＦＢ、Ｔ：ＴＡ，ＴＢ，ＴＣ，ＴＤ、Ｃ：ＣＡ，ＣＢ）もしくは一部の細分割領域からＲＦ信号を検出する。
なお、上述したＨＯＥ２４の３つの粗分割領域は、換言すると、以下に説明する通り、
Ａ）ＨＯＥの領域分割された個々の回折領域をさらに小さい格子状もしくは櫛状領域に分割したもので、
Ｂ）領域分割された回折領域を多分割することにより複数の＋１次光の回折方向を制御し、光検出器上の受光領域の位置を制御もしくは受光領域数を減らすことができ、
Ｃ）±１次回折光を得るために、用いられているバイナリ構造の回折素子を不要とする → 多分割セル（格子状）／ライン（櫛状）構造により、ほぼ同等のことを実現できるだけでなく、回折方向／回折効率を制御することが可能で、
Ｄ）ディスク反射光の領域を、ＦＥ用／ＴＥ用などに分ける必要はなく設計自由度→大、これにより、複数の種類により決まる、ＦＥ用／ＴＥ用領域に依存しなくなるため、互換光学ヘッドを構成しやすく、
Ｅ）領域をまたがって回折可能で、
Ｆ）領域幅を制御してＦＥ／ＴＥ効率も制御可能
という、さまざまなメリットを有する。
また、上述した通り、ＨＯＥ２４は、λ／４板としても機能するため、ＨＯＥ２４で回折（波面分割）されてＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）２３に案内される反射レーザ光の偏光面の方向は、ＬＤ２１からＰＢＳ２３に入射するレーザ光に比較して９０°回転される。
偏光ビームスプリッタ２３に戻された反射レーザ光は、ＬＤ２１から光ディスクＤに向けられるレーザ光の偏光の方向と偏光の方向が９０度回転されているため、ＰＢＳ２３の詳述しない偏光面で反射される。
偏光ビームスプリッタ２３で反射された反射レーザ光は、コリメートレンズ２２の焦点距離に依存して予め決められた位置に受光面が設定されているフォトダイオード（光検出器）２６の受光面に結像される。
反射レーザ光は、上述したように、ＨＯＥ２４を通過される際に、光検出器２６の受光面に予め与えられている検出領域（受光領域）の配列および形状に合わせて所定の分割数および形状に、分割される。
光検出器２６から出力された電流は、図示しないＩ／Ｖアンプにより電圧に変換された後、例えばＲＦ（再生）信号、フォーカスエラー信号ＦＥおよびトラッキングエラー信号ＴＥ等として、信号処理部２から出力される。なお、ＲＦ信号は、制御部３（または図示しないデータ処理部）により所定の信号形式に変換され、バッファ４を経由して、例えば一時記憶装置または外部記憶装置あるいは情報表示再生装置（パーソナルコンピュータやモニタ装置等）に出力される。
また、信号処理部２から出力のうち、対物レンズ２５の位置に関するフォーカスエラー信号ＦＥおよびトラックエラー信号ＴＥは、対物レンズ２５の位置を補正するフォーカス制御信号ＦＣおよびトラッキング制御信号ＴＣに変換され、レンズ駆動回路５を通じて、図示しないフォーカスコイルおよびトラックコイルに、供給される。
フォーカスエラー信号ＦＥは、対物レンズ２５の位置を、対物レンズ２５と光ディスクＤの記録層との間の距離が対物レンズ２５の焦点距離に一致されるよう、光ディスクＤの記録層を含む面と直交するフォーカス（光軸）方向に移動させるフォーカス制御信号ＦＣの制御量を設定するために利用される。
トラックエラー信号ＴＥは、対物レンズ２５を、記録層のトラック（記録マーク）Ｔが延びる方向と直交する［Ｒａｄ方向］に、移動させるためのトラック制御信号ＴＣの制御量を設定するために利用される。
なお、フォーカスエラー検出方法としては、この例ではナイフエッジ法を想定しているが、それに限らず、周知の任意の方法が利用可能である。また、トラックエラー検出法としては、ＤＰＤ（位相差検出法，Differential Phase Detection）およびＰＰ（プッシュプル法，Push Pull）を、それぞれ、想定している。なお、ＨＤ ＤＶＤディスクにおいては、そのトラックピッチが狭いため、対物レンズ２５のレンズシフトの影響も考慮すべきであり、そのため、補償トラックエラー検出法ＣＰＰ（Compensated Push Pull）によってもトラックエラーを検出可能である。
また、信号処理部２の出力のうちのＬＤ（レーザダイオード）２１から出射される光の強度に関する信号に対応して規定されるレーザ駆動信号が、レーザ駆動回路６を通じて、ＬＤ２１に供給される。なお、レーザ駆動信号には、制御部３（または図示しないデータ制御部）を通じて入力される記録データ、あるいは再生もしくは消去に対応する駆動電流の大きさが、逐次、重畳される。
すなわち、対物レンズ２５は、光ディスクＤの図示しない記録層に形成されているトラックまたは記録マーク列Ｔの概ね中心に、対物レンズ２５により、最小スポット径に集光された光スポットを、その焦点距離において、記録層に集光可能に、制御される。
より詳細には、半導体レーザ（ＬＤ）２１から発したレーザ光Ｌは、コリメートレンズ２２によりコリメートされる。このレーザ光Ｌは、直線偏光であり、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）２３、ホログラム（ＨＯＥ）２４を透過する際に偏光面が円偏光に変化（回転）され、対物レンズ２５を透過することで所定の集束性が与えられて、光ディスクＤの記録面（記録層）に集光される。
光ディスクＤの記録層に集光されたレーザ光Ｌは、記録面に形成されている記録マーク（ピット列）や、光ディスクの記録面に予め形成されているグルーブ等で（反射あるいは回折され、）光学的に変調される。
光ディスクＤの記録層で反射あるいは回折した反射レーザ光Ｒは、対物レンズ２５により捕捉されて出射時に再びほぼ平行化され、ＨＯＥ２４により、往路に比較して、偏光の方向が９０°変化される。
ＨＯＥ２４に戻された反射レーザ光Ｒは、ＨＯＥ２４に与えられている上述した細分割領域（Ｆ：ＦＡ，ＦＢ、Ｔ：ＴＡ，ＴＢ，ＴＣ，ＴＤ、Ｃ：ＣＡ，ＣＢ）により複数の光束に分割され、それぞれ、所定の方向に偏向される。なお、ＨＯＥ２４に与えられる回折パターンは、往路に比較して、偏光の方向が９０°変化された反射レーザ光Ｒにのみ作用するよう規定された偏光ホログラムである。また、ＨＯＥ２４の細分割領域（Ｆ：ＦＡ，ＦＢ、Ｔ：ＴＡ，ＴＢ，ＴＣ，ＴＤ、Ｃ：ＣＡ，ＣＢ）の回折方向は、任意の１つの方向にのみ回折する光（＋１次回折光）のみを提供できるパターンであればよく、一例を示すと、「ブレーズ型」である。
ＨＯＥ２４に入射した反射レーザ光は、細分割領域ＦＡ，ＦＢで回折される２つのフォーカスエラー信号向けレーザ光Ｒｆおよび細分割領域ＴＡ，ＴＢ，ＴＣ，ＴＤで回折される４つのトラックエラー信号向けレーザ光Ｒｔおよび細分割領域ＣＡ，ＣＢで回折される２つのトラックエラー補正信号向けレーザ光Ｒｃとして、一群のままコリメートレンズ２２に戻され、コリメートレンズ２２に固有の集束性が与えられて、ＰＢＳ２３の偏光面に案内される。
ＰＢＳ２３の偏光面で反射された（波面分割されて複数の光束となった）反射レーザ光Ｒｆ，Ｒｔ，Ｒｃは、コリメートレンズ２２で与えられる集束性により、光検出器２６の受光面の個々の（対応する）受光領域に、集光される。
図２は、図１に示した光ヘッド装置のホログラム回折素子により分割された反射レーザ光と、光検出器の受光面の受光領域との関係を示す。
既に説明したように、ホログラム回折素子（ＨＯＥ）２４は、光ディスクＤの記録層で反射された反射レーザ光を、２つのフォーカスエラー向けレーザ光Ｒｆおよび４つのトラックエラー向けレーザ光Ｒｔおよび２つのトラックエラー補正信号向けレーザ光Ｒｃに分割し、所定の方向に回折させる。
ＨＯＥ２４は、反射レーザ光Ｒの光スポット断面において、概ね中心と一致される部分を交点とする、例えば十字型の分割線（２４Ｔおよび２４Ｒ）により２分割もしくは４分割されている。
詳細には、ＨＯＥ２４に与えられる粗分割Ｆ領域は、例えば分割線２４Ｒと平行に規定されたパターンである。なお、粗分割Ｆ領域は、帯状に規定された複数の細長い領域が所定の間隔で配列された細分割ＦＡ，ＦＢ領域からなり、分割線２４Ｒのそれぞれを境界として２つの領域ＦＡ，ＦＢに区分される。
また、ＨＯＥ２４に与えられる粗分割Ｔ領域は、例えば粗分割Ｆ領域や粗分割Ｃ領域を除いた領域で規定されたパターンである。なお、粗分割Ｔ領域は、分割線２４Ｔと分割線２４Ｒのそれぞれを境界として４つの領域ＴＡ，ＴＢ，ＴＣおよびＴＤに、区分される。
また、それぞれの粗分割領域のうちの、例えば粗分割Ｆ領域は、フォーカスエラー信号（ＦＥ）を生成するために利用される。また、粗分割Ｔ領域は、トラックエラー信号（ＴＥ（ＤＰＤ），ＴＥ（ＰＰ））を生成するために利用される。さらに、粗分割Ｃ領域は、対物レンズ２５のオフセットの影響が含まれる系において、そのオフセットの影響を除去するためのトラックエラー補正信号（ＴＥ（ＣＰＰ））を生成するために利用される。
なお、円弧状の分割線ＣＲおよびＣＬは、粗分割Ｔ領域と粗分割Ｃ領域との円弧状の境界であり、光ディスクの規格に従って固有の、トラックもしくは記録マーク列Ｔのピッチが異なる任意の２以上の光ディスクからの反射レーザ光を検出する場合を想定したもので、ＨＯＥ２４に到達した反射レーザ光のスポットを２４−０とするとき、図３に示すように、トラックピッチＴｐが広いディスクからのレーザ光の回折光（±１次）であっても、トラックピッチＴｐが狭いディスクからのレーザ光の回折光（±１次）であっても、常にスポット２４−０と重なる範囲を含む。
２つのフォーカスエラー向けレーザ光Ｒｆに対応する光検出器２６の受光セルのパターンとしては、図４（Ｃ）に示すように、ＨＯＥ２４の分割線２４Ｒが投影された状態で、その分割線２４Ｒを区分線とみなすことのできるように２つの受光セルが隣接して配置されたタイプであって、それぞれの受光セルに、例えば領域ＦＡで回折された成分（反射レーザ光Ｒｆ）と領域ＦＢで回折された成分（反射レーザ光Ｒｆ）が入射される。
４つのトラックエラー向けレーザ光Ｒｔに対応する光検出器２６の受光セルのパターンは、図（Ｃ）４に示すように、フォーカスエラー検出のために用意されるセルと重ならないよう、かつＨＯＥ２４の４つの領域で分割（回折）されたそれぞれの成分を独立に検出可能に、４箇所に規定される。それぞれの受光セルが配置される位置と、（例えばＨＯＥ２４の分割線２４Ｒおよび２４Ｔの交点を投影した状態で、その交点を中心とみなした場合の、）中心からの距離は、ＨＯＥ２４のパターンに応じて規定されることは既に説明した通りである。
２つのトラックエラー補正信号向けレーザ光Ｒｃに対応する光検出器２６の受光セルのパターンは、図４（Ｃ）に示すように、フォーカスエラー検出のために用意されるセルおよびトラックエラー検出のために用意されるセルのいずれとも重ならないよう、かつＨＯＥ２４の分割線２４Ｔにより分割（回折）されたそれぞれの成分を独立に検出可能に、（少なくとも）２箇所に規定される。それぞれの受光セルが配置される位置と、例えばＨＯＥ２４の分割線２４Ｒおよび２４Ｔの交点を投影した状態で、その交点を中心とみなした場合の中心からの距離は、ＨＯＥ２４のパターンに応じて任意に規定されることは、既に説明した通りである。
なお、反射レーザ光のうちのＲＦ信号向けレーザ光は、ＨＯＥ２４の任意の（または総ての）回折パターンにより回折され、予め規定された、対応する受光セルにより、信号変換される。従って、光検出器２６の任意の受光セルの出力を加算することで、ＲＦ信号が得られる。
図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、図２に示したＨＯＥのパターンと光検出器のセルの配列を抜きだした状態を示す。なお、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）において、図２の［Ａ部拡大］部分に表示したＨＯＥ２４の記述と類似した構成には、同一の符号を付して説明の一部を省略する。また、図４（Ｃ）において、点線で区分したグループ１（Ｇ，大文字表示）とグループ２（ｇ，小文字表示）は、光ディスクに固有のトラックもしくは記録マーク列Ｔのピッチが異なる場合に、任意の２つのピッチの光ディスクからの反射レーザ光を検出する場合に対応される。なお、トラックもしくは記録マーク列Ｔのピッチは、現行のＤＶＤ規格の光ディスクにおいて、０．６８μｍで、ＨＤ ＤＶＤ規格の光ディスクにおいて、０．４μｍである。
図４（Ａ）は、ホログラム回折素子（ＨＯＥ）２４に与えられる回折パターンの一例を示し、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示した回折パターンにより、反射レーザ光ＲｆおよびＲｔおよびＲｃが偏向される方向を模式的に示している。なお、図４（Ｃ）は、図４（Ａ）に示したＨＯＥにより（複数に波面分割され、）回折された個々の反射レーザ光からフォーカスエラー信号（ＦＥ）、トラックエラー信号（ＴＥ）および補償トラックエラー信号（ＣＰＰ）を生起させるための光検出器の受光セルの配列を示している。
図４（Ａ）から明らかなように、ＨＯＥ２４は、互いに直交する分割線２４Ｒ，２４Ｔにより４つに分割されている。なお、ＨＯＥ２４には、図２により既に説明したような、粗分割領域Ｆ，Ｔ，Ｃが、分割線２４Ｒ，２４Ｔによる４つもしくは２つの分割された領域をまたいで、与えられている。
従って、（レーザ光が）実際に（波面）分割される分割数は、
領域２４-ＦＡによる成分（光スポット）［１］、
領域２４-ＦＢによる成分（光スポット）［２］、
領域２４-ＴＡによる成分（光スポット）［３］、
領域２４-ＴＢによる成分（光スポット）［４］、
領域２４-ＴＣによる成分（光スポット）［５］、
領域２４-ＴＤによる成分（光スポット）［６］、
領域２４-ＣＡによる成分（光スポット）［７］、
領域２４-ＣＢによる成分（光スポット）［８］、
で、合計８個である。光スポット［１］および［２］は、フォーカス検出法として、例えばナイフエッジ法を使用する場合には、１成分につき２つの受光セルが必要になるため、光検出器の受光セルの個数は１０個になる。
ＨＯＥ２４による分割領域と光検出器２６の受光領域（受光セル）の関係は以下のようになる。
ＨＯＥ領域２４−ＦＡにより分割された成分（光スポット）［１］
→ 光検出器領域［ＦＡ］，［ＦＢ］
ＨＯＥ領域２４−ＦＢにより分割された成分（光スポット）［２］
→ 光検出器領域［ＦＣ］，［ＦＤ］
ＨＯＥ領域２４−ＴＡにより分割された成分（光スポット）［３］
→ ：光検出器領域２６−［ＴＡ］
ＨＯＥ領域２４−ＴＢにより分割された成分（光スポット）［４］
→ ：光検出器領域２６−［ＴＢ］
ＨＯＥ領域２４−ＴＣにより分割された成分（光スポット）［５］
→ ：光検出器領域２６−［ＴＣ］
ＨＯＥ領域２４−ＴＤにより分割された成分（光スポット）［６］
→ ：光検出器領域２６−［ＴＤ］
ＨＯＥ領域２４−ＣＡにより分割された成分（光スポット）［７］
→ ：光検出器領域２６−［ＣＡ］
ＨＯＥ領域２４−ＣＢにより分割された成分（光スポット）［８］
→ ：光検出器領域２６−［ＣＢ］
図４（Ｃ）から、フォーカスエラー信号（ＦＥ）は、光検出器２６の個々の受光セルからの出力を、それぞれ、ｐ［＊＊］、＊＊は対応する受光セルの識別名、とすると、
ＦＥ＝ ｐ［ＦＡ］−ｐ［ＦＢ］
または、
ＦＥ＝ ｐ［ＦＢ］−ｐ［ＦＡ］
もしくは、
ＦＥ＝ ｐ［ＦＣ］−ｐ［ＦＤ］
または、
ＦＥ＝ ｐ［ＦＤ］−ｐ［ＦＣ］
のいずれかにより、求めることができる。
なお、互いに対となる出力を足し算してもかまわないことはいうまでもない。
図４（Ｃ）から、トラックエラー信号（ＴＥ）は、ＤＰＤ法においては、
ＴＥ（ＤＰＤ）＝
ｐｈ（ｐ［ＴＡ］＋ｐ［ＴＣ］）−ｐｈ（ｐ［ＴＢ］＋ｐ［ＴＤ］）
または、
ＴＥ（ＤＰＤ）＝
ｐｈ（ｐ［ＴＢ］＋ｐ［ＴＤ］）−ｐｈ（ｐ［ＴＡ］＋ｐ［ＴＣ］）
により、求めることができる。
図４（Ｃ）から、トラックエラー信号（ＴＥ）は、ＰＰ法においては、
ＴＥ（ＰＰ）＝（ｐ［ＴＡ］＋ｐ［ＴＤ］）−（ｐ［ＴＢ］＋ｐ［ＴＣ］）
または、
ＴＥ（ＰＰ）＝（ｐ［ＴＢ］＋ｐ［ＴＣ］）−（ｐ［ＴＡ］＋ｐ［ＴＤ］）
により、求めることができる。
なお、対物レンズのレンズシフトが含まれる場合の補償プッシュプル（ＣＰＰ）は、
ＴＥ（ＣＰＰ）＝ＴＥ（ＰＰ）−Ｋ＊（ｐ［ＣＡ］−ｐ［ＣＢ］）
または、
ＴＥ（ＣＰＰ）＝ＴＥ（ＰＰ）−Ｋ＊（ｐ［ＣＢ］−ｐ［ＣＡ］）
により、求めることができる。
ここで、Ｋは使用するＬＤや粗分割領域Ｔ、Ｃなど複数の要因からもとまる補正係数であり、正負どちらの場合もありうる。
図５は、図２及び図４により説明したＨＯＥによる分割領域と光検出器の受光領域（受光セル）の別の実施の形態を示す。なお、図２及び図４により説明した実施の形態と同様の構成には、同じ符号（識別のため、［１００］を加算）を付して、詳細な説明の一部を簡略化する。
図５に示すように、ＨＯＥ１２４に与えられる粗分割Ｆ領域は、例えば分割線１２４Ｒと平行に規定されたパターンである。なお、粗分割Ｆ領域は、帯状に規定された複数の細長い領域が所定の間隔で配列された細分割ＦＡ，ＦＢ領域からなり、分割線１２４Ｒのそれぞれを境界として２つの領域ＦＡ，ＦＢに区分される。
また、ＨＯＥ１２４に与えられる粗分割Ｔ領域は、例えば粗分割Ｆ領域や粗分割Ｃ領域を除いた領域で規定されたパターンである。なお、粗分割Ｔ領域は、分割線１２４Ｔと分割線１２４Ｒのそれぞれを境界として４つの領域ＴＡ，ＴＢ，ＴＣおよびＴＤに、区分される。
なお、それぞれの粗分割領域のうちの、例えば粗分割Ｆ領域は、フォーカスエラー信号（ＦＥ）を生成するために利用される。また、粗分割Ｔ領域は、トラックエラー信号（ＴＥ（ＤＰＤ），ＴＥ（ＰＰ））を生成するために利用される。さらに、粗分割Ｃ領域は、対物レンズ２５のオフセットの影響が含まれる系において、そのオフセットの影響を除去するためのトラックエラー補正信号（ＴＥ（ＣＰＰ））を生成するために利用される。
すなわち、図５に示すＨＯＥ１２４は、図２及び図４を用いて既に説明したＨＯＥ２４における粗分割Ｃ領域の形状を、分割線１２４Ｔに概ね平行に規定したものである。従って、図５（Ｃ）に示す光検出器２６の受光セルのパターンは、図４（Ｃ）に示した場合と実質的に同一することができる。なお、粗分割Ｃ領域の形状を図５に示す形状とすることで、粗分割Ｃ領域の格子（ホログラムパターン）の製造誤差が、図２及び図４に示した例に比較して、低減可能である。
図６は、図２及び図４、ならびに図５により説明したＨＯＥによる分割領域と光検出器の受光領域（受光セル）の別の実施の形態を示す。なお、図２及び図４、ならびに図５により説明した実施の形態と同様の構成には、同じ符号（識別のため、［２００］を加算）を付して、詳細な説明の一部を簡略化する。
図６に示すように、ＨＯＥ２２４に与えられる粗分割Ｆ領域は、例えば分割線２２４Ｒと平行に規定されたパターンである。なお、粗分割Ｆ領域は、帯状に規定された複数の細長い領域が所定の間隔で配列された細分割ＦＡ，ＦＢ領域からなり、分割線２２４Ｒのそれぞれを境界として２つの領域ＦＡ，ＦＢに区分される。
また、ＨＯＥ２２４に与えられる粗分割Ｔ領域は、例えば粗分割Ｆ領域や粗分割Ｃ領域を除いた領域で規定されたパターンである。なお、粗分割Ｔ領域は、分割線２２４Ｔと分割線２２４Ｒのそれぞれを境界として４つの領域ＴＡ，ＴＢ，ＴＣおよびＴＤに、区分される。
なお、それぞれの粗分割領域のうちの、例えば粗分割Ｆ領域は、フォーカスエラー信号（ＦＥ）を生成するために利用される。また、粗分割Ｔ領域は、トラックエラー信号（ＴＥ（ＤＰＤ），ＴＥ（ＰＰ））を生成するために利用される。
また、光検出器２２６（識別のため、［２００］を加算）においても、粗分割Ｃ領域からの光スポットは、信号生成に利用しないため、省略される。
すなわち、図６に示すＨＯＥ２２４は、図２および図４、並びに図５を用いて既に説明したＨＯＥ２４（１２４）における粗分割Ｃ領域を、除去したもので、トラックピッチＴｐが異なる光ディスクからの信号再生を考慮する必要がない場合に、トラックエラー信号のゲインを高めるために有益である。また、光検出器２２６の受光セルの数が減少でき、Ｃ／Ｎ（信号対ノイズ比（Ｓ／Ｎ））が向上される。
図７は、図２及び図４、または図５により説明したＨＯＥによる分割領域と光検出器の受光領域（受光セル）の別の実施の形態を示す。なお、図２及び図４、または図５により説明した実施の形態と同様の構成には、同じ符号（識別のため、［３００］を加算）を付して、詳細な説明の一部を簡略化する。
図７に示すように、ＨＯＥ３２４に与えられる粗分割Ｆ領域は、例えば分割線３２４Ｒと平行に規定されたパターンである。なお、粗分割Ｆ領域は、帯状に規定された複数の細長い領域が所定の間隔で配列された細分割ＦＡ，ＦＢ領域からなり、分割線３２４Ｒのそれぞれを境界として２つの領域ＦＡ，ＦＢに区分される。
また、ＨＯＥ３２４に与えられる粗分割Ｔ領域は、例えば粗分割Ｆ領域や粗分割Ｃ領域を除いた領域で規定されたパターンである。なお、粗分割Ｔ領域は、分割線３２４Ｔと分割線３２４Ｒのそれぞれを境界として４つの領域ＴＡ，ＴＢ，ＴＣおよびＴＤに、区分される。
なお、それぞれの粗分割領域のうちの、例えば粗分割Ｆ領域は、フォーカスエラー信号（ＦＥ）を生成するために利用される。また、粗分割Ｔ領域は、トラックエラー信号（ＴＥ（ＤＰＤ），ＴＥ（ＰＰ））を生成するために利用される。さらに、粗分割Ｃ領域は、対物レンズ２５のオフセットの影響が含まれる系において、そのオフセットの影響を除去するためのトラックエラー補正信号（ＴＥ（ＣＰＰ））を生成するために利用される。
すなわち、図７に示すＨＯＥ３２４は、図２及び図４、または図５を用いて既に説明したＨＯＥ２４における粗分割Ｃ領域の形状を分割線３２４Ｔに概ね平行に規定し、さらに分割線３２４Ｔに沿う方向の大きさを、増大させた形状である。従って、図７（Ｃ）に示す光検出器７２６の受光セルのパターンは、図４（Ｃ）に示した場合と実質的に同一することができる。
なお、粗分割Ｃ領域の形状を図７（Ａ）に示す形状とすることで、対物レンズ２５（図１参照）に付与されるレンズシフトの大きさが大きな系（光ヘッド装置）への適用が容易となる。
図８は、図７により説明したＨＯＥによる分割領域と光検出器の受光領域（受光セル）の別の実施の形態を示す。なお、図２及び図４、または図５あるいは図７により説明した実施の形態と同様の構成には、同じ符号（識別のため、［４００］を加算）を付して、詳細な説明の一部を簡略化する。
図８に示すように、ＨＯＥ４２４に与えられる粗分割Ｆ領域は、例えば分割線４２４Ｒと平行に規定されたパターンである。なお、粗分割Ｆ領域は、帯状に規定された複数の細長い領域が所定の間隔で配列された細分割ＦＡ，ＦＢ領域からなり、分割線４２４Ｒのそれぞれを境界として２つの領域ＦＡ，ＦＢに区分される。
また、ＨＯＥ４２４に与えられる粗分割Ｔ領域は、例えば粗分割Ｆ領域や粗分割Ｃ領域を除いた領域で規定されたパターンである。なお、粗分割Ｔ領域は、分割線４２４Ｔと分割線４２４Ｒのそれぞれを境界として４つの領域ＴＡ，ＴＢ，ＴＣおよびＴＤに、区分される。
なお、それぞれの粗分割領域のうちの、例えば粗分割Ｆ領域は、フォーカスエラー信号（ＦＥ）を生成するために利用される。また、粗分割Ｔ領域は、トラックエラー信号（ＴＥ（ＤＰＤ），ＴＥ（ＰＰ））を生成するために利用される。さらに、粗分割Ｃ領域は、対物レンズ２５のオフセットの影響が含まれる系において、そのオフセットの影響を除去するためのトラックエラー補正信号（ＴＥ（ＣＰＰ））を生成するために利用される。
すなわち、図８に示すＨＯＥ４２４は、図７を用いて説明したＨＯＥ３２４の粗分割Ｃ領域の形状を分割線４２４Ｔに概ね平行に、かつ分割線４２４Ｔに沿う方向における配列を、［ＣＡ］および［ＣＢ］が、互い違い（千鳥あるいは一松と呼ばれることもある）となるよう、規定した形状である。従って、図７（Ｃ）に示す光検出器７２６の受光セルのパターンは、図４（Ｃ）に示した場合と実質的に同一することができる。
なお、粗分割Ｃ領域の形状を図８（Ａ）に示す形状（互い違い）としたことで、レンズシフトの大きさが大きな系（光ヘッド装置）への適用が容易となる。
以上説明したように、この発明によれば、光検出器に、所定の数に分割された任意数の反射レーザ光を案内するための回折素子すなわちホログラム偏光素子の回折パターンを、好適に組み合わせて一体化したことにより、光ディスクから反射された反射レーザ光からフォーカスエラー信号、トラックエラー信号、（レンズシフトのある系において、）補正用トラックエラー信号、及び再生信号（ＲＦ）を得る光ヘッド装置の設計が容易となる。
特に、光ディスクに固有のトラックまたは記録マーク列のピッチが異なるさまざまな光ディスクから信号を再生する場合において、トラックまたは記録マーク列のピッチの影響を受けにくい光ヘッド装置が得られる。
すなわち、記録媒体（光ディスク）からの反射光の領域を、ＦＥ（フォーカスエラー検出）用／ＴＥ（トラックエラー検出）用等に完全に分ける必要がなくなり、光ヘッド装置の設計自由度が広がる。また、複数の種類の記録媒体に、容易に対応可能となり、特に、３波長互換光学ヘッド装置を構成しやすくなる。
なお、この発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々な変形もしくは変更が可能である。また、個々の実施の形態は、可能な限り適宜組み合わせて実施されてもよく、その場合、組み合わせによる効果が得られる。
本発明が適用可能な光ディスク装置の一例を示す概略図。 図１に示した光ディスク装置の光ヘッド装置における回折素子と光検出器の受光セルの結像関係の一例を示す概略図。 図２に示した光ヘッド装置に適用される回折素子の回折パターン（境界）を規定する方法の一例を説明する概略図。 図２に示した光ヘッド装置における回折素子の回折パターンと光検出器の出力の組み合わせの一例を説明する概略図。 図２に示した光ヘッド装置における回折素子の回折パターンと光検出器の出力の組み合わせの一例を説明する概略図。 図５に示した光ヘッド装置における回折素子の回折パターンと光検出器の出力の組み合わせの一例を説明する概略図。 図２（図５）に示した光ヘッド装置における回折素子の回折パターンと光検出器の出力の組み合わせの一例を説明する概略図。 図２（図５，図７）に示した光ヘッド装置における回折素子の回折パターンと光検出器の出力の組み合わせの一例を説明する概略図。
符号の説明
１…光ディスク装置（情報記録再生装置）、１１…光ヘッド（光ピックアップ）装置、２１…ＬＤ（半導体レーザ素子、光源）、２２…コリメートレンズ、２３…ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ、分離手段）、２４…回折素子（ＨＯＥ，波面（光）分割手段）、２５…対物レンズ、２６…光検出器、Ｄ…光ディスク（記録媒体）。

Claims (7)

  1. 第１の方向群に光を回折する複数の帯状または櫛状もしくは所定の配列パターンが与えられた第１の回折領域と、前記第１の方向群とは異なる第２の方向群に光を回折する複数の帯状または櫛状もしくは所定の配列パターンが与えられた第２の回折領域とを有し、前記第１の回折領域および前記第２の回折領域のそれぞれは、その属する方向群内の所定の方向に前記光を回折する細分化領域を含む回折素子と、
    この回折素子の前記第１および第２の回折領域の前記それぞれの細分化領域で回折された前記光を受光し、その光強度に対応する信号を出力する光検出器と、
    を有することを特徴とする光ヘッド装置。
  2. 記録媒体の記録面で反射された光を捕捉する対物レンズと、
    前記対物レンズにより捕捉された光を、第１の所定の方向に回折させる複数の領域からなる第１の領域と、この第１の領域と独立して設けられ、第１の所定の方向とは異なる第２の方向に回折させる複数の領域からなる第２の領域をもつ光回折素子と、
    前記光回折素子の前記第１の領域の少なくとも１つの前記領域から回折された回折光を検出し、その光強度に対応する大きさの出力信号を生起する第１の光検出器と、
    前記光回折素子の前記第２の領域の少なくとも１つの前記領域から回折された回折光を検出し、その光強度に対応する大きさの出力信号を生起する第２の光検出器と、
    を有することを特徴とする光ヘッド装置。
  3. 前記第１の光検出器は、予め決められた配列が与えられている複数の受光部を含み、
    前記第２の光検出器は、予め決められた配列が与えられている複数の受光部を含み、
    前記光回折素子の前記第１の領域は、前記光を前記第１の光検出器の前記複数の受光部のそれぞれに向けて回折する第１の細分化された領域を含み、
    前記光回折素子の前記第２の領域は、前記光を前記第２の光検出器の前記複数の受光部のそれぞれに向けて回折する第２の細分化された領域を含み、
    前記光回折素子の前記第１の領域と前記光回折素子の前記第２の領域が互いに隣接して配列される部分を含むことを特徴とする請求項２記載の光ヘッド装置。
  4. 前記光回折素子の前記第１の領域は、帯状もしくは櫛状に規定された第１の細分化領域を含み、
    前記光回折素子の前記第２の領域は、帯状もしくは櫛状に規定された第２の細分化領域を含むことを特徴とする請求項２記載の光ヘッド装置。
  5. 前記光回折素子の前記第１の領域の前記第１の細分化された領域は、帯状もしくは櫛状に規定され、
    前記光回折素子の前記第２の領域の前記第２の細分化された領域は、帯状もしくは櫛状に規定されることを特徴とする請求項３記載の光ヘッド装置。
  6. 第１の方向群に光を回折する複数の帯状または櫛状もしくは所定の配列パターンが与えられた第１の回折領域と、前記第１の方向群とは異なる第２の方向群に光を回折する複数の帯状または櫛状もしくは所定の配列パターンが与えられた第２の回折領域とを有し、前記第１の回折領域および前記第２の回折領域のそれぞれは、その属する方向群内の所定の方向に前記光を回折する細分化領域を含む回折素子と、
    この回折素子の前記第１および第２の回折領域の前記それぞれの細分化領域で回折された前記光を受光し、その光強度に対応する信号を出力する光検出器と、
    を有することを特徴とする光ヘッド装置
    前記光検出器の出力に基づいて、前記対物レンズの記録媒体との間の距離、および前記対物レンズにより記録媒体に集光される光の記録媒体の半径方向の相対位置を制御可能な信号を出力する信号出力部と、
    前記光検出器の出力に基づいて、記録媒体に記録されている情報を再生可能な再生出力を得る情報再生部と、
    を有することを特徴とする光ディスク装置。
  7. 記録媒体の記録面で反射された光を捕捉する対物レンズと、
    前記対物レンズにより捕捉された光を、第１の所定の方向に回折させる複数の領域からなる第１の領域と、この第１の領域と独立して設けられ、第１の所定の方向とは異なる第２の方向に回折させる複数の領域からなる第２の領域をもつ光回折素子と、
    前記光回折素子の前記第１の領域の少なくとも１つの前記領域から回折された回折光を検出し、その光強度に対応する大きさの出力信号を生起する第１の光検出器と、
    前記光回折素子の前記第２の領域の少なくとも１つの前記領域から回折された回折光を検出し、その光強度に対応する大きさの出力信号を生起する第２の光検出器と、
    前記第１の光検出器及び前記第２の光検出器からの出力に基づいて、前記対物レンズの記録媒体との間の距離、および前記対物レンズにより記録媒体に集光される光の記録媒体の半径方向の相対位置を制御可能な信号を出力する信号出力部と、
    前記第１および第２の光検出器の少なくとも１つの出力を用いて記録媒体に記録されている情報を再生可能な再生出力を得る情報再生部と、
    を有することを特徴とする光ディスク装置。
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