JP3953645B2 - 光学ヘッド - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスクなどの情報記録媒体に光学的に情報を記録、再生、または消去を行う光学ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、プッシュプル信号によってトラッキングエラー信号を生成する方式の光学ヘッドは、簡単な構成の光学系で実現できるという利点から広く採用されているが、トラッキング方向の対物レンズ移動に伴い、トラッキングエラー信号にオフセットが生じるという欠点がある。この欠点を補う技術が、特開平８−３０６０５７および特願平７−２８０３７２に開示されている。
【０００３】
以下図面を参照しながら、従来の技術について説明する。図１８に第１の従来の技術である特開平８−３０６０５７の光学ヘッドの構成を示す。図１８において、７４は光学ヘッドの光軸、７５は光源、７６、７７はハーフミラー、７８は対物レンズ、７９は対物レンズをＸおよびＹ方向に移動させるアクチュエータ、８０は情報記録媒体である光ディスク、８１は６分割受光素子（図中では、光軸７４との位置関係を示す図と検出状態を示す図とを並記している）、８１ａ〜８１ｃは６分割受光素子８１の分割線、８２ａ〜８２ｆは分割された各受光領域、８３は演算回路である差動アンプ、８４は６分割受光素子８１上の光束、８８はフォーカス制御部、８９はトラッキング制御部である。
【０００４】
次に、以上のように構成された光学ヘッドの動作を説明する。光源７５より発せられた光は、ハーフミラー７６で反射後、対物レンズ７８により光ディスク８０の情報記録面に集光され、光スポットを形成する。光ディスク８０上には情報トラックが形成されており、この情報トラックの方向は、図１８では紙面に垂直方向である。光ディスク８０からの反射光は、対物レンズ７８およびハーフミラー７６を透過後、ハーフミラー７７で２つの光束に分離される。ハーフミラー７７で反射した光束は、フォーカス制御部８８に入射し、透過した光束は、６分割受光素子８１に入射する。
【０００５】
図中の結線による加算と、差動アンプ８３による差動演算で、トラッキングエラー信号が生成され、トラッキング制御部８９に導かれる。フォーカス制御部８８は、フォーカスエラー信号を検出し、光ディスクの情報記録面に集光すべくアクチュエータ７９を制御する。トラッキング制御部８９は、検出されたトラッキングエラー信号により、情報トラックの中心に光スポット導くようにアクチュエータ７９を制御し、対物レンズ７８を光学ヘッドの光軸７４を基準としてＸ方向の＋および−の向きに移動させる。
【０００６】
図１９（ａ）に、対物レンズ７８が基準位置にある場合、図１９（ｂ）に、対物レンズが、Ｘ方向の＋向きに移動した場合について、各々６分割受光素子８１上の光束８４の位置を示す。光束８４の２つの斜線部は、光ディスク８０で回折された０次の回折光束と＋１次および−１次回折光束とが干渉する領域を示す。
【０００７】
図１９（ａ）において、光束８４は分割線８１ａに関して対称に位置するため、差動アンプ８３の出力信号はオフセットのないトラッキングエラー信号となる。一方、図１９（ｂ）では、光束８４が右方向に移動しているため分割線８１ａに関する対称性は崩れ、各領域に含まれる光束の面積は、領域８２ｂ、８２ｄおよび８２ｆが増え、領域８２ａ、８２ｃおよび８２ｅが減る。各受光領域で検出された信号を各領域名で表し、トラッキングエラー信号をＴＥとすると差動アンプ８３による演算は、
【０００８】
【数３】
ＴＥ＝８２ａ＋８２ｅ＋８２ｄ−ｋ＊（８２ｂ＋８２ｆ＋８２ｃ）
である。ここで、ｋは補正係数である。プッシュプル信号成分は、斜線部の干渉領域を主に含む領域８２ｃおよび８２ｄに現れ、他の領域には主に光束の移動によるオフセット成分が現れている。従って、補正係数ｋに適切な値を設定すると、（数３）の演算により、対物レンズの移動に伴い生じるオフセットが補正されたトラッキングエラー信号が得られる。
【０００９】
次に、第２の従来の技術である特願平７−２８０３７２の光学ヘッドについて説明する。この光学ヘッドの構成は、前述の第１の従来の技術の構成と、受光素子の分割方法以外は同様であるため、その構成図を省略し、多分割された受光素子の構成のみについて説明する。
【００１０】
図２０（ａ）は、８分割された受光素子の上面図である。８５ａ〜８５ｃは、８分割受光素子８５の分割線、８６ａから８６ｈは分割された各受光領域、８７は８分割受光素子８５上の光束、同図中の斜線部は遮光された領域である。
【００１１】
この第２の従来の技術の光学ヘッドの動作は、ほとんど前述の第１の従来の技術の光学ヘッドと同様であるから、その動作の説明は省略し、上記のように８分割受光素子を構成したことにより備わった特徴についてのみ説明する。図２０（ｂ）は、光ディスクがラジアル方向に傾いたときに生じる、光束８７の光量分布を、模式的に示したものであり、光強度の大きさを斜線の濃度で表した。尚、同図においては、斜線の密度の高い程、光強度が強いことを示している。同図は、光ディスクのラジアル方向の傾きにより、光束の中央部に、光強度が非対称な部分が発生することを示しており、この強度分布の非対称により、プッシュプル信号にオフセットが発生する。このとき、図２０（ａ）に示した斜線部のように、遮光された領域が中央部に存在すると、図２０（ｂ）に示したような光強度が非対称な部分の影響を低減できる。トラキングエラー信号ＴＥは、各領域で検出された信号を領域名で表すと、
【００１２】
【数４】
という演算で得られる。ここで、ｋは補正係数である。
【００１３】
以上のように、第１の従来の技術によれば、対物レンズのトラッキング方向の移動に伴い発生するトラッキング信号のオフセットを補正することが可能となり、第２の従来の技術によれば、更に、光ディスクのラジアル方向の傾きにより発生するトラッキング信号のオフセット低減をも可能となる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上のような従来の技術では、トラッキングエラー検出のための光束分割を受光素子上で行うため、フォーカスエラー信号検出と、トラッキングエラー信号検出とで別々の光学系を必要とする。従って、トラッキングエラー検出光学系の構成は簡単であっても、光学ヘッドの小型化および集積化は困難という課題を有していた。
【００１５】
本発明は、以上のような従来の課題を考慮し、フォーカスエラー検出およびトラッキングエラー検出のための光学系を共通化し、光ディスクのラジアル方向の傾きや、対物レンズの移動を原因として生じる、トラッキングエラー信号のオフセットを低減することにより、小型化および集積化が可能であり、且つ安定な動作を特徴とする光学ヘッドを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明は、発光素子と、
複数の受光素子と、
前記発光素子からの光を情報記録媒体の面に集光させる対物レンズと、
前記発光素子と前記対物レンズとの間の光路中に配置され、前記情報記録媒体で反射し再び前記対物レンズを通過した光束を、空間的に複数の光束に分割し、前記複数の受光素子に導く複合回折素子と、
前記複数の受光素子で検出された信号の全部又は一部に基づいて、フォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号とを生成する信号生成手段とを備え、
前記複合回折素子は、前記情報トラックの方向と実質上平行な第１の分割線と、その第１の分割線と実質上直交し且つ前記対物レンズの光軸に対して実質上対称な第２および第３の分割線とにより分割された６つの領域を有しており、
前記信号生成手段は、（１）前記６つの領域の内、前記第２および第３の分割線の間に配置された２つの領域を通過することにより生成された複数の光束の前記受光素子による検出信号に基づいて、前記トラッキングエラー信号を生成し、又、（２）前記６つの領域の内、前記第２および第３の分割線の外側に配置された４つの領域を通過することにより生成された複数の光束の前記受光素子による検出信号に基づいて、前記対物レンズの移動に伴い生ずるトラッキングエラー信号のオフセットを補正するオフセット補正信号を生成し、前記トラッキングエラー信号の生成に際し、前記生成されたオフセット補正信号を利用し、
前記第２および第３の分割線の間に配置された領域は、前記第２および第３の分割線の間に配置された領域を通過する光束の一部が前記トラッキングエラー信号を生成するための受光素子には受光されないように格子パターンが形成されていることを特徴とする光学ヘッドである。
また、第２の本発明は、上記第２および第３の分割線の間に配置された領域を通過する光束の一部が、前記トラッキングエラー信号を生成するために差動検出される受光素子に対し、各々均等に検出されるように、前記格子パターンが形成されていることを特徴とする上記第１の本発明の光学ヘッドである。
また、第３の本発明は、上記第２および第３の分割線の間に配置された領域を通過することにより生成された複数の光束の前記受光素子による検出信号に基づいて、さらにフォーカスエラー信号を生成し、前記オフセット補正信号を生成するための受光素子は、前記フォーカスエラー信号を生成するための受光素子から離れて配置されていることを特徴とする上記第１の本発明の光学ヘッドである。
【００３２】
尚、発光素子と、複数の受光素子とを同一基板上に配置し、複合回折素子を、前記基板から所定の間隔を隔てて、前記基板と一体に固定することにより、上記のいずれかの光学ヘッドの信号検出光学系を集積化することが出来る。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
（第１の実施の形態）
図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態における光学ヘッドの構成図、図１（ｂ）は、複合回折素子の上面概念図、図１（ｃ）は、発光素子および受光素子の配置を示す上面図である。
【００３４】
図１（ａ）において、１は情報記録媒体である光ディスク、２は対物レンズ、３は複合回折素子、４は発光素子としての、例えば半導体レーザー、５は発光素子４と一体になった、受光素子が配置された基板である。同図内の各矢印は、光の進む方向を示す。図１（ｂ）は、複合回折素子３の上面図であり、同図の３ａ〜３ｃは領域分割線、６ａ〜６ｆは分割された領域、領域内部の縞は、回折格子の方向を概念的に示すものであり、１２は複合回折素子３を通過する光束の外形を示す。図１（ｃ）は、基板５の上面図であり、同図において、７ａ〜７ｄは単体の受光素子、８〜１１は、３分割受光素子、８ａ〜８ｃ，９ａ〜９ｃ，１０ａ〜ｃおよび１１ａ〜１１ｃは、各々、３分割受光素子を構成する各受光領域である。各受光素子内部に記した図形は、そこに入射する光束の形状を模式的に示す物である。
【００３５】
尚、本発明の光学ヘッドは、更に、信号生成手段、フォーカス制御部およびトラッキング制御部等を有するが、これらについては、図１４〜図１６で詳細に説明する。
【００３６】
即ち、図１４は、本実施の形態の光学ヘッドの制御部を説明するための概略構成図である。又、図１５は、図１４に示した、フォーカス制御部に入力されるフォーカスエラー信号を生成する回路結線図を示す。又、図１６は、図１４に示した、トラッキング制御部に入力されるトラッキングエラー信号を生成する回路図を示す。
【００３７】
図１４において、アクチュエータ１０４１は、対物レンズ２をＸおよびＹ方向に移動させるための手段である。又、トラッキング制御部１０４２は、トラッキングエラー信号を利用して、情報トラックの中心に光スポットを導くようにアクチュエータ１０４１を制御する手段であり、図１８で述べたトラッキング制御部８９と基本的に同じ構成である。又、フォーカス制御部１０４３は、フォーカスエラー信号を利用して、光ディスク１の情報記録面に集光させる様に、アクチュエータ１０４１を制御する手段である。
【００３８】
尚、本発明の第１の分割線は、分割線３ａに対応しており、同様にして、本発明の第２〜第３の分割線は、それぞれ、分割線３ｂ，３ｃに対応している。
【００３９】
次に、以上のように構成された光学ヘッドの動作を説明する。発光素子４から発せられた光は、複合回折素子３を透過し、対物レンズ２により光ディスク１の情報記録面に集光される。光ディスク１の情報記録面には、情報トラックが形成されており、この情報トラックの方向は、図１（ａ）では紙面に垂直な方向であるとする。光ディスク１からの反射光は、対物レンズ２を通過後、再び発光素子４の近傍に向かって収束しながら進み、複合回折素子３に入射する。複合回折素子３の分割線３ａから３ｃによって分割された各領域を通過した光束は、＋１次、０次、および−１次回折光として透過する。その透過する光の内、＋１次、および−１次回折光が、対応する各受光素子に向けて回折される。
【００４０】
複合回折素子３の領域６ａおよび６ｅでの回折光は、例えば受光素子７ａと７ｄに、領域６ｂおよび６ｆでの回折光は、例えば受光素子７ｂと７ｃに、領域６ｃでの回折光は、例えば３分割受光素子９と１０に、領域６ｄでの回折光は、例えば３分割受光素子８と１１に、各々入射する。このとき、例えば、３分割受光素子９および１１に入射する光束は、その受光素子よりも遠いところに焦点を結び、３分割受光素子８および１０に入射する光束は、その受光素子より複合回折素子３に近いところで焦点を結び、更に、光ディスク１が対物レンズ２の合焦点にあるときに、３分割受光素子８、９、１０および１１上での光束の、受光素子の分割線に直交する方向の長さが実質上等しくなるように、複合回折素子３の領域６ｃおよび６ｄの回折格子パターンに、レンズの屈折力を持たせると、対物レンズ２の合焦点ずれに応じて、各３分割受光素子上で光束の大きさがそれぞれ異なる大きさに変化するので、
【００４１】
【数７】
という演算により、フォーカスエラー信号ＦＥが得られる。
【００４２】
上記の演算を実現するための結線図を図１５に示す。同図に示す結線による加算と、差動アンプ１０５１による差動演算により、フォーカスエラー信号ＦＥが生成され、フォーカス制御部１０４３に導かれる。
【００４３】
また、対物レンズ２が情報トラックに直交する方向に移動したときに生じる、トラッキングオフセットを補正する信号ＴＥ１は、前述の従来の技術の光束分割に従って、複合回折素子３の領域分割線３ｂと３ｃの外側の領域を通過した光束を検出して、
【００４４】
【数８】
ＴＥ１＝７ａ＋７ｄ−（７ｂ＋７ｃ）
で得られ、プッシュプル信号ＴＥ２は、複合回折素子３の領域分割線３ｂと３ｃの間の領域を通過した光束を検出して、
【００４５】
【数９】
で得られる。従って、対物レンズ２の移動に伴い生じるオフセットが補正されたトラッキングエラー信号ＴＥは、
【００４６】
【数１０】
ＴＥ＝ＴＥ２−ｋ＊ＴＥ１
となる。ここで、ｋは補正係数であり、上記４つの式において、検出信号名を受光領域名で表した。
【００４７】
上記の演算を実現するための結線図を図１６に示す。同図に示す結線による加算と、差動アンプ１０６１，１０６２による差動演算により、トラッキングオフセット補正信号ＴＥ１と、プッシュプル信号ＴＥ２が生成される。それら各信号は、更に、差動アンプ１０６３に入力されて、上述の様に差動演算される。このようにして、差動アンプ１０６３は、トラッキングエラー信号ＴＥを生成して、トラッキング制御部１０４２に導かれる。
【００４８】
本構成において、複合回折素子３の分割線３ｂと３ｃの間隔をＶ、対物レンズの光ディスク側の開口数をＮＡ、波長をλ、情報トラックのピッチをｄ、複合回折素子３を通過する光束の直径をＤとすると、
【００４９】
【数１１】
を満足することが望ましい。この理由を、図１９（ａ）を用いて説明する。複合回折素子３の領域分割線３ａ〜３ｃは、図１９（ａ）の分割線８１ａ〜８１ｃに、各々対応する。同図において、斜線部は、光ディスクの情報トラックで回折された＋１次および−１次回折光が、０次回折光と干渉する領域を表しており、この領域にはプッシュプル信号成分が含まれている。（数１１）を満足することは、分割線８１ｂと８１ｃの外側の領域に、斜線部領域が混入する量を制限し、且つ、トラッキング信号のオフセットを補正するのに十分な検出信号量を得られることを意味している。逆に、（数１１）を満足しないと、補正信号ＴＥ１の信号量が小さく、補正が十分に行えないか、補正信号ＴＥ１へのプッシュプル信号の混入量が多くなって、（数１０）の演算により、信号ＴＥの振幅を低下させることになる。
【００５０】
以上のように、光学ヘッドを構成したことにより、対物レンズの移動に伴い生じる、トラッキングエラー信号のオフセットを補正する手段を有しながら、フォーカスエラー信号と、トラッキングエラー信号とが同一の検出光学系で検出可能となり、更に、それらが、複合回折素子と、発光素子および受光素子が配置された基板の２つの光学部品で実現されたことにより、光学ヘッドの小型化を図ることができる。
【００５１】
尚、本実施の形態では、領域６ｃ及び６ｄで回折された４つの光束が受光される４つの３分割受光素子からの信号に基づいて、フォーカスエラー信号を生成するとしたが、これに限らず、例えば、２つの３分割受光素子からの信号に基づいても、フォーカスエラー信号が生成できることを以下に示す。
【００５２】
上述した様に、フォーカスエラー信号は、３分割受光素子の分割線に垂直な方向の光束の長さの変化に従って発生するため、例えば、入射する光束がその受光素子の位置よりも遠いところで焦点を結んでいる３分割受光素子９での検出信号と、入射する光束がその受光素子よりも複合回折素子に近いところで焦点を結んでいる３分割受光素子１０での検出信号とを用いれば、
【００５３】
【数５３】
ＦＥ=９ｂ＋１０ａ＋１０ｃ−（９ａ＋９ｃ＋１０ｂ）
上記数５３により、フォーカスエラー信号が得られる。４つの３分割受光素子から２つの３分割受光素子を選ぶ組み合わせは、一方に入射する光束の焦点を結ぶ位置が、その受光素子より近いものと、遠いものとの組み合わせであるため、他の組み合わせも可能である。
（第２の実施の形態）
図２（ａ）は、本発明の第２の実施の形態における光学ヘッドの構成図、図２（ｂ）は、複合回折素子の上面概念図、図２（ｃ）は、発光素子および受光素子の配置を示す上面図である。本光学ヘッドの構成は、前述の第１の実施の形態と類似しているため、同じ構成要素には同じ番号を付け、その説明を省略し、異なるものについてのみ、その構成を説明する。
【００５４】
図２（ａ）において、１３は複合回折素子、１４は発光素子４と一体になった、受光素子が配置された基板である。図２（ｂ）において、１３ａ〜１３ｃは複合回折素子１３の領域分割線、１５ａ〜１５ｆは分割された領域、領域内部の縞は、回折格子の方向を概念的に示すものである。図２（ｃ）は、基板１４の上面図であり、同図において、１６ａ〜１６ｄは単体の受光素子、１７〜２０は、３分割受光素子、１７ａ〜１７ｃ，１８ａ〜１８ｃ，１９ａ〜１９ｃおよび２０ａ〜２０ｃは、各々、３分割受光素子を構成する各受光領域である。各受光素子内部に記した図形は、そこに入射する光束の形状を模式的に示す。
【００５５】
次に、以上のように構成された光学ヘッドの動作を説明する。この動作も、前述の第１の実施の形態と共通点が多いため、異なるところのみ説明する。光ディスク１で反射し、再び複合回折素子３に入射した光束は、３つの分割線１３ａから１３ｃにより分割された各領域で、＋１次および−１次回折光として光束が分割され、対応する各受光素子に向けて回折される。
【００５６】
複合回折素子１３の領域１５ａおよび１５ｃでの回折光は、例えば受光素子１６ａと１６ｄに、領域１５ｂおよび１５ｆでの回折光は、例えば受光素子１６ｂと１６ｃに、領域１５ｃでの回折光は、例えば３分割受光素子１７と２０に、領域１５ｄでの回折光は、例えば３分割受光素子１８と１９に、各々入射する。このとき、例えば、３分割受光素子１７および１８に入射する光束は、その受光素子よりも遠いところに焦点を結び、３分割受光素子１９および２０に入射する光束は、その受光素子より複合回折素子１３に近いところで焦点を結び、更に、光ディスク１が対物レンズ２の合焦点にあるときに、３分割受光素子１７、１８、１９および２０上での光束の、３分割受光素子の分割線に直交する方向の大きさが、実質上等しくなるように、領域１５ｃおよび１５ｄ内部の回折格子パターンに、レンズの屈折力を持たせると、対物レンズ２の合焦点ずれに応じて、各３分割受光素子上で光束の大きさがそれぞれ異なる大きさに変化するので、
【００５７】
【数１２】
という演算により、フォーカスエラー信号ＦＥが得られる。
【００５８】
また、第１の実施の形態と同様に、トラッキングエラー信号オフセットを補正する信号ＴＥ１は、
【００５９】
【数１３】
ＴＥ１＝１６ａ＋１６ｄ−（１６ｂ＋１６ｃ）
で得られ、プッシュプル信号ＴＥ２は、
【００６０】
【数１４】
となるため、対物レンズ移動に伴い生じるオフセットを補正されたトラッキングエラー信号ＴＥは、
【００６１】
【数１５】
ＴＥ＝ＴＥ２−ｋ＊ＴＥ１
となる。ここで、ｋは補正係数であり、上記４つの式において、検出信号名を受光領域名で表した。
【００６２】
本構成において、複合回折素子１３の領域分割線１３ｂと１３ｃの間隔をＶとしたとき、前記（数１１）を満足することが望ましいことは、第１の実施の形態と同様である。
【００６３】
以上に示した第２の実施の形態の特徴は、第１の実施の形態と比べ、各３分割受光素子の配置を、発光素子から等距離としたことである。こうすると、受光素子１４の横方向の幅が小さくなるという利点がある。また、複合回折素子の製造過程におけるエッチング条件等のばらつきがあって、回折格子のピッチに依存して回折効率が変わっても、本実施の形態では、各領域毎の回折格子ピッチが等しくなっているために、検出信号のバランス変化が小さくなる利点がある。
（第３の実施の形態）
図３（ａ）は、本発明の第３の実施の形態の、複合回折素子の上面概念図、図３（ｂ）は、発光素子および受光素子の配置を示す上面図である。本光学ヘッドの構成は、前述の第１の実施の形態と類似しているため、その構成図を省略し、異なる構成要素である複合回折素子と受光素子の配置についてのみ、その構成を説明する。
【００６４】
図３（ａ）において、２１ａ〜２１ｄは複合回折素子の領域分割線、２３ａ〜２３ｈは分割された各領域、領域内部の縞は回折格子の方向を概念的に示すものである。図３（ｂ）において、２２は発光素子および受光素子が配置された基板、２４ａ〜２４ｄは単体の受光素子、２５〜２８は、２分割受光素子、２５ａ〜２５ｂ，２６ａ〜２６ｂ、２７ａ〜２７ｂおよび２８ａ〜２８ｂは、各々、２分割受光素子を構成する各受光領域である。各受光素子内部に記した図形は、そこに入射する光束の形状を模式的に示す。
【００６５】
尚、本発明の第１の分割線は、分割線２１ａに対応しており、同様にして、本発明の第２〜第４の分割線は、それぞれ、分割線２１ｂ、２１ｃ、２１ｄに対応している。
【００６６】
次に、以上のように構成された光学ヘッドの動作を説明する。この動作も、前述の第１の実施の形態と共通点が多いため、異なるところのみ説明する。光ディスクで反射し、再び複合回折素子に入射した光束は、３つの分割線２１ａ〜２１ｄにより分割された各領域で、＋１次および−１次回折光として光束が分割され、対応する各受光素子に向けて回折される。領域２３ａおよび２３ｇでの回折光は、例えば受光素子２４ａと２４ｄに、領域２３ｂおよび２３ｈでの回折光は、例えば受光素子２４ｂと２４ｃに、領域２３ｃでの回折光は、例えば２分割受光素子２５と受光領域２８ｂに、領域２３ｄでの回折光は、例えば２分割受光素子２５と受光領域２８ａに、領域２３ｅでの回折光は、例えば２分割受光素子２７と受光領域２６ｂに、領域２３ｆでの回折光は、例えば２分割受光素子２７と受光領域２６ａに、各々入射する。このとき、例えば、２分割受光素子２５に入射する光束は、その受光素子よりも遠いところに焦点を結び、２分割受光素子２７に入射する光束は、その受光素子より複合回折素子に近いところで焦点を結び、更に、光ディスクが対物レンズの合焦点にあるときに、２分割受光素子２５および２７上での光束の、２分割受光素子の分割線に直交する方向の大きさが、実質上等しくなるように、領域２３ｃ、２３ｄ、２３ｅおよび２３ｆの回折格子パターンにレンズの屈折力を持たせると、対物レンズの合焦点ずれに応じて、各２分割受光素子上で光束の大きさがそれぞれ異なる大きさに変化するので、
【００６７】
【数１６】
ＦＥ＝２５ａ＋２７ｂ−（２５ｂ＋２７ａ）
という演算により、フォーカスエラー信号ＦＥが得られる。
【００６８】
また、第１の実施の形態と同様に、トラッキングエラー信号オフセットを補正する信号ＴＥ１は、
【００６９】
【数１７】
ＴＥ１＝２４ａ＋２４ｄ−（２４ｂ＋２４ｃ）
で得られ、プッシュプル信号ＴＥ２は、
【００７０】
【数１８】
ＴＥ２＝２６ｂ＋２８ｂ−（２６ａ＋２８ａ）
となるため、対物レンズの移動に伴うオフセットが補正されたトラッキングエラー信号ＴＥは、
【００７１】
【数１９】
ＴＥ＝ＴＥ２−ｋ＊ＴＥ１
となる。ここで、ｋは補正係数であり、上記４つの式において、検出信号名を受光領域名で表した。
【００７２】
本構成において、複合回折素子の分割線２１ｂと２１ｃの間隔をＶとしたとき、
前記（数１１）を満足することが望ましいことは、前述の各実施の形態と同様である。
【００７３】
以上に示した第３の実施の形態の特徴は、第１および第２の実施の形態と比べ、２分割受光素子を使った検出方式としたため、配置される受光領域数が減った上、フォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号とで、全く別々の受光素子の検出信号を演算に使用するため、受光素子間の結線による信号加算演算も可能となり、検出された受光信号を演算部に導くための信号配線が単純化されるという利点がある。
（第４の実施の形態）
図４は、本発明の第４の実施の形態の、発光素子および受光素子の配置を示す上面図である。本光学ヘッドの構成は、前述の第１の実施の形態と類似しているため、その構成図を省略する。また、前述の第３の実施の形態とは、受光素子の配置のみ異なり、他は同一であるため、複合回折素子の説明を省略し、各受光素子の番号も第３の実施の形態と対応させて記し、その説明を省略する。
【００７４】
次に、本光学ヘッドの動作について説明するが、第３の実施の形態と共通点が多いため、異なるところのみについて説明する。複合回折素子の領域２３ｃ〜２３ｆの内部の回折格子パターンが有するレンズの屈折力は、第３の実施の形態とは異なり、図４の各受光素子配置において、２分割受光素子２５に入射する光束は、その受光素子よりも遠いところに焦点を結び、２分割受光素子２７に入射する光束は、その受光素子より複合回折素子に近いところで焦点を結び、更に、光ディスクが対物レンズの合焦点にあるときに、２分割受光素子２５および２７上での光束の、２分割受光素子の分割線に直交する方向の大きさが、実質上等しくなるように、各々設定される。こうして、前述したのと同様に、フォーカスエラー信号は、
【００７５】
【数２０】
ＦＥ＝２５ａ＋２７ｂ−（２５ｂ＋２７ａ）
という演算により得られる。
【００７６】
また、トラッキングエラー信号オフセットを補正する信号ＴＥ１は、
【００７７】
【数２１】
ＴＥ１＝２４ａ＋２４ｄ−（２４ｂ＋２４ｃ）
で得られ、プッシュプル信号ＴＥ２は、
【００７８】
【数２２】
ＴＥ２＝２６ｂ＋２８ｂ−（２６ａ＋２８ａ）
となるため、対物レンズの移動に伴い生じるオフセットが補正されたトラッキングエラー信号ＴＥは、
【００７９】
【数２３】
ＴＥ＝ＴＥ２−ｋ＊ＴＥ１
となる。ここで、ｋは補正係数であり、上記４つの式において、検出信号名を、受光領域名で表した。
【００８０】
以上に示した第４の実施の形態は、第３の実施の形態と同様の特徴を持つ。尚、
各信号演算において、受光領域２５ｂと２７ａ、２６ｂと２８ｂおよび２６ａと２８ａは、それぞれ２つづつが加算される信号であり、且つ受光領域が隣り合っているため、それらを連続した１つの受光領域に変えて、更に受光領域配置の単純化を図ることもできる。
（第５の実施の形態）
図５（ａ）は、本発明の第５の実施の形態の、複合回折素子の上面概念図、図５（ｂ）は、発光素子および受光素子の配置を示す上面図である。本光学ヘッドの構成は、前述の第１の実施の形態と類似しているため、その構成図を省略し、異なる構成要素である複合回折素子と受光素子の配置についてのみ、その構成を説明する。
【００８１】
図５（ａ）において、２９ａ〜２９ｃは複合回折素子の領域分割線、３１ａ〜３１ｄ、３２ａ〜３２ｄは分割された各領域、領域内部の縞は、回折格子の方向を概念的に示すものである。ここで、領域３２ａ〜３２ｄは、領域分割線２９ｂと２９ｃの間を、領域分割線２９ａに平行な複数の帯状分割部に分割したものを、一つおきに交互にまとめた帯状分割集合体である。図５（ｂ）において、３０は発光素子および受光素子が配置された基板、３３ａ〜３３ｄは単体の受光素子、３４および３６は３分割受光素子、３５および３７は２分割受光素子、３４ａ〜３４ｃ、３６ａ〜３６ｃ、３５ａ〜３５ｂおよび３７ａ〜３７ｂは、各々、３分割または２分割の受光素子を構成する各受光領域である。各受光素子内部に記した図形は、そこに入射する光束の形状を模式的に示す。
【００８２】
尚、本発明の第１の帯状分割集合体は、例えば、領域３２ａに対応しており、同様にして、本発明の第２〜第４の帯状分割集合体は、それぞれ、領域３２ｂ、３２ｃ、３２ｄに対応している。
【００８３】
次に、以上のように構成された光学ヘッドの動作を説明する。この動作も、前述の第１の実施の形態と共通点が多いため、異なるところのみ説明する。光ディスクで反射し、再び複合回折素子に入射した光束は、３つの分割線２９ａ〜２９ｃにより分割された各領域で、＋１次および−１次回折光として光束が分割され、対応する各受光素子に向けて回折される。領域３１ａおよび３１ｃでの回折光は、例えば受光素子３３ａと３３ｄに、領域３１ｂおよび３１ｄでの回折光は、例えば受光素子３３ｂと３３ｃに、各々入射する。また、帯状分割集合体３２ａでの回折光は、例えば３分割受光素子３４と受光領域３７ｂに、帯状分割集合体３２ｂでの回折光は、例えば３分割受光素子３６と受光領域３５ｂに、帯状分割集合体３２ｃでの回折光は、例えば３分割受光素子３６と受光領域３５ａに、帯状分割集合体３２ｄでの回折光は、３分割受光素子３４と受光領域３７ａに、各々入射する。このように各帯状分割集合体の回折光を各受光素子に分配すると、領域分割線２９ｂと２９ｃの間を通過した光束が、帯状に空間的に半分に分割されて、それらが各々、２つの３分割受光素子３４および３６に入射することになる。これは、帯状の分割が充分細かければ、この光束分割が、いわゆる振幅分割に同等となることを意味し、その場合、第１及び第２の実施の形態と同様に扱うことができる。
【００８４】
このとき、例えば、３分割受光素子３４に入射する光束は、その受光素子よりも遠いところに焦点を結び、３分割受光素子３６に入射する光束は、その受光素子より複合回折素子に近いところで焦点を結び、更に、光ディスクが対物レンズの合焦点にあるときに、３分割受光素子３４および３６上での光束の、その受光素子分割線に直交する方向の大きさが、実質上等しくなるように、各帯状分割集合体３２ａ〜ｄの内部の回折格子パターンに、レンズの屈折力を持たせると、対物レンズの合焦点ずれに応じて、各３分割受光素子上で光束の大きさがそれぞれ異なる大きさに変化するので、
【００８５】
【数２４】
ＦＥ＝３４ｂ＋３６ａ＋３６ｃ−（３４ａ＋３４ｃ＋３６ｂ）
という演算により、フォーカスエラー信号ＦＥが得られる。
【００８６】
また、トラッキングエラー信号のオフセットを補正する信号ＴＥ１は、以前と同様に、
【００８７】
【数２５】
ＴＥ１＝３３ａ＋３３ｄ−（３３ｂ＋３３ｃ）
で得られ、プッシュプル信号ＴＥ２は、
【００８８】
【数２６】
ＴＥ２＝３５ｂ＋３７ｂ−（３５ａ＋３７ａ）
となるため、対物レンズ移動に伴い生じるオフセットが補正されたトラッキングエラー信号ＴＥは、
【００８９】
【数２７】
ＴＥ＝ＴＥ２−ｋ＊ＴＥ１
となる。ここで、ｋは補正係数であり、上記４つの式において、検出信号を受光領域信号で表した。
【００９０】
本構成において、複合回折素子の分割線２９ｂと２９ｃの間隔をＶとしたとき、
前記（数１１）を満足することが望ましいことは、前述の各実施の形態と同様である。
【００９１】
以上に示した第５の実施の形態の特徴は、第１の実施の形態と比べ、３分割受光素子を使った検出方式でありながら、配置される受光領域数が減った上、フォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号とで、全く別々の受光素子の検出信号を演算に使用するため、受光素子間の結線による信号加算演算も可能となり、検出された受光信号を演算部に導くための信号配線が単純化されるという利点がある。
（第６の実施の形態）
図６は、本発明の第６の実施の形態の、発光素子および受光素子の配置を示す上面図である。本光学ヘッドの構成は、前述の第１の実施の形態と類似しているため、その構成図を省略する。また、前述の第５の実施の形態とは、受光素子の配置のみ異なり、他は同一であるため、複合回折素子の説明を省略し、各受光素子の番号も第５の実施の形態と対応させて記し、その説明を省略する。
【００９２】
次に、本光学ヘッドの動作について説明するが、第５の実施の形態と共通点が多いため、異なるところのみについて説明する。帯状分割集合体３２ａ〜３２ｄの内部の回折格子パターンが有するレンズの屈折力は、第５の実施の形態とは異なり、図６の各受光素子配置において、３分割受光素子３４に入射する光束は、その受光素子よりも遠いところに焦点を結び、３分割受光素子３６に入射する光束は、その受光素子より複合回折素子に近いところで焦点を結び、更に、光ディスクが対物レンズの合焦点にあるときに、３分割受光素子３４および３６上での光束の、その受光素子分割線に直交する方向の大きさが、実質上等しくなるように、各々設定される。このとき、前述したのと同様に、フォーカスエラー信号は、
【００９３】
【数２８】
ＦＥ＝３４ｂ＋３６ａ＋３６ｃ−（３４ａ＋３４ｃ＋３６ｂ）
という演算により、フォーカスエラー信号ＦＥが得られる。
【００９４】
また、トラッキングエラー信号のオフセットを補正する信号ＴＥ１は、以前と同様に、
【００９５】
【数２９】
ＴＥ１＝３３ａ＋３３ｄ−（３３ｂ＋３３ｃ）
で得られ、プッシュプル信号ＴＥ２は、
【００９６】
【数３０】
ＴＥ２＝３５ｂ＋３７ｂ−（３５ａ＋３７ａ）
となるため、補正されたトラッキングエラー信号ＴＥは、
【００９７】
【数３１】
ＴＥ＝ＴＥ２−ｋ＊ＴＥ１
となる。ここで、ｋは補正係数であり、上記４つの式において、検出信号名を受光領域名で表した。
【００９８】
以上に示した第６の実施の形態は、第５の実施の形態と同様の特徴を持つ。尚、
各信号演算において、受光領域３５ｂと３７ｂ、および３５ａと３７ａは、それぞれ２つづつが加算される信号であり、且つ受光領域が隣り合っているため、それらを連続した１つの受光領域に変えて、更に受光素子配置の単純化を図ることもできる。
（第７の実施の形態）
図７（ａ）は、本発明の第７の実施の形態の、複合回折素子の上面概念図、図７（ｂ）は、発光素子および受光素子の配置を示す上面図である。本光学ヘッドの構成は、前述の第１の実施の形態と類似しているため、その構成図を省略し、異なる構成要素である複合回折素子と受光素子の配置についてのみ、その構成を説明する。
【００９９】
図７（ａ）において、３８ａ〜３８ｆは複合回折素子の領域分割線、４０ａ〜４０ｈおよび４１ａ〜４１ｂは分割された各領域、領域内部の縞は、回折格子の方向を概念的に示すものである。図７（ｂ）において、３９は発光素子および受光素子が配置された基板、４２ａ〜４２ｄは単体の受光素子、４３および４５は、２分割受光素子、４４および４６は３分割受光素子、４３ａ〜４３ｂ，４４ａ〜４４ｃ、４５ａ〜４５ｂおよび４６ａ〜４６ｃは、各々、２分割および３分割受光素子を構成する各受光領域である。各受光素子内部に記した図形は、そこに入射する光束の形状を模式的に示す。
【０１００】
次に、以上のように構成された光学ヘッドの動作を説明する。この動作も、前述の第１の実施の形態と共通点が多いため、異なるところのみ説明する。光ディスクで反射し、再び複合回折素子に入射した光束は、６つの分割線３８ａ〜３８ｆにより分割された各領域で、＋１次および−１次回折光として光束が分割され、対応する各受光素子に向けて回折される。領域４０ａおよび４０ｇでの回折光は、例えば受光素子４２ａと４２ｄに、領域４０ｂおよび４０ｈでの回折光は、例えば受光素子４２ｂと４２ｃに、領域４０ｃでの回折光は、例えば２分割受光素子４３と受光領域４６ｃに、領域４０ｄでの回折光は、例えば２分割受光素子４３と受光領域４６ａに、領域４０ｅでの回折光は、例えば２分割受光素子４５と受光領域４４ｃに、領域４０ｆでの回折光は、例えば２分割受光素子４５と受光領域４４ａに、また、領域４１ａでの回折光は、例えば２分割受光素子４３と受光領域４６ｂに、領域４１ｂでの回折光は、例えば２分割受光素子４５と受光領域４４ｂに、各々受光される。このとき、例えば、２分割受光素子４３に入射する光束は、その受光素子よりも遠いところに焦点を結び、２分割受光素子４５に入射する光束は、その受光素子より複合回折素子に近いところで焦点を結び、更に、光ディスクが対物レンズの合焦点にあるときに、２分割受光素子４３および４５上での光束の、２分割受光素子の分割線に直交する方向の大きさが、実質上等しくなるように、領域４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆ、４１ａおよび４１ｂの回折格子パターンにレンズの屈折力を持たせると、対物レンズの合焦点ずれに応じて、各２分割受光素子上で光束の大きさがそれぞれ異なる大きさに変化するので、
【０１０１】
【数３２】
ＦＥ＝４３ａ＋４５ｂ−（４３ｂ＋４５ａ）
という演算により、フォーカスエラー信号ＦＥが得られる。
【０１０２】
また、トラッキングエラー信号のオフセットを補正する信号ＴＥ１は、以前と同様に
【０１０３】
【数３３】
ＴＥ１＝４２ａ＋４２ｄ−（４２ｂ＋４２ｃ）
で得られ、プッシュプル信号ＴＥ２は、
【０１０４】
【数３４】
ＴＥ２＝４４ｃ＋４６ｃ−（４４ａ＋４６ａ）
となるため、対物レンズの移動に伴い生じるオフセットが補正されたトラッキングエラー信号ＴＥは、
【０１０５】
【数３５】
ＴＥ＝ＴＥ２−ｋ＊ＴＥ１
となる。ここで、ｋは補正係数であり、上記４つの式において、検出信号名を受光領域名で表した。
【０１０６】
ここで、上記式において、受光領域４４ｂおよび４６ｂの検出信号は、トラッキングエラー信号演算には用いていない。つまり、本実施の形態の信号検出方式は、複合回折素子の領域分割線３８ｅと３８ｆの間の光束は、フォーカスエラー信号検出には使用するが、トラッキングエラー信号検出には使用しない。これは、従来の第２の技術で説明した、光ディスクのラジアル方向の傾きによって生じる、トラッキングエラー信号のオフセットを低減する技術に相当する。
【０１０７】
本構成において、複合回折素子の分割線３８ｂと３８ｃの間隔をＶとしたとき、
前記（数１１）を満足することが望ましいことは、前述の各実施の形態と同様であるが、更に、分割線３８ｅと３８ｆの間隔をＷ、対物レンズの光ディスク側の開口数をＮＡ、波長をλ、情報トラックのピッチをｄ、複合回折素子上での光束直径をＤとすると、
【０１０８】
【数３６】
を満足することが望ましい。逆に、（数３６）を満足せずに、間隔Ｗが大きくなると、プッシュプル信号成分を検出するための、領域４０ｃ，４０ｄ，４０ｅおよび４０ｆの面積が小さくなり、検出されるプッシュプル信号の振幅が低下し、充分なトラッキングエラー信号が得られなくなる。一方、（数３６）を満たさずに、間隔Ｗが小さくなると、光ディスクのラジアル方向の傾きに対するオフセット低減の効果が低下する。
【０１０９】
以上に示した第７の実施の形態の特徴は、類似の構成である第３または第４の実施の形態の特徴に加え、光ディスクのラジアル方向の傾きにより発生する、トラッキングエラー信号のオフセットを低減することが可能となり、一層安定に動作する光学ヘッドの実現を図ることができる。
【０１１０】
尚、本実施の形態では、受光素子の配置を前述のごとくとしたが、第３と第４の実施の形態の類似性のように、受光素子の単純な位置の置き換えと複合回折素子の各領域内部の回折格子パターンの変更のみにより、同様の信号検出が可能であることは言うまでもない。
（第８の実施の形態）
図８（ａ）は、本発明の第８の実施の形態の、複合回折素子の上面概念図、図８（ｂ）は、発光素子および受光素子の配置を示す上面図である。本光学ヘッドの構成は、前述の第１の実施の形態と類似しているため、その構成図を省略し、異なる構成要素である複合回折素子と受光素子の配置についてのみ、その構成を説明する。
【０１１１】
図８（ａ）において、４７ａ〜４７ｆは複合回折素子の領域分割線である。分割線４７ｅは分割線４７ａの右側のみ、分割線４７ｆは分割線４７ａの左側のみとなっている。４９ａ〜４９ｈは分割された各領域、領域内部の縞は、回折格子の方向を概念的に示すものである。図８（ｂ）において、４８は発光素子および受光素子が配置された基板、５０ａ〜５０ｄは単体の受光素子、５１〜５４は２分割受光素子、５１ａ〜５１ｂ，５２ａ〜５２ｂ、５３ａ〜５３ｂおよび５４ａ〜５４ｂは、各々、２分割受光素子を構成する各受光領域である。各受光素子内部に記した図形は、そこに入射する光束の形状を模式的に示す。
【０１１２】
次に、以上のように構成された光学ヘッドの動作を説明する。この動作も、前述の第１の実施の形態と共通点が多いため、異なるところのみ説明する。光ディスクで反射し、再び複合回折素子に入射した光束は、６つの分割線４７ａ〜４７ｆにより分割された各領域で、＋１次および−１次回折光として光束が分割され、対応する各受光素子に向けて回折される。複合回折素子の領域４９ａおよび４９ｇでの回折光は、例えば受光素子５０ａと５０ｄに、領域４９ｂおよび４９ｈでの回折光は、例えば受光素子５０ｂと５０ｃに、領域４９ｃでの回折光は、例えば２分割受光素子５１と受光領域５４ｂに、領域４９ｄでの回折光は、例えば２分割受光素子５１と受光領域５４ａに、領域４９ｅでの回折光は、例えば２分割受光素子５３と受光領域５２ｂに、領域４９ｆでの回折光は、例えば２分割受光素子５３と受光領域５２ａに、各々受光される。このとき、例えば、２分割受光素子５１に入射する光束は、その受光素子よりも遠いところに焦点を結び、２分割受光素子５３に入射する光束は、その受光素子より複合回折素子に近いところで焦点を結び、更に、光ディスクが対物レンズの合焦点にあるときに、２分割受光素子５１および５３上での光束の、２分割受光素子の分割線に直交する方向の大きさが、実質上等しくなるように、領域４９ｃ、４９ｄ、４９ｅ、４９ｆの回折格子パターンにレンズの屈折力を持たせると、対物レンズの合焦点ずれに応じて、各２分割受光素子上で光束の大きさがそれぞれ異なる大きさに変化するので、
【０１１３】
【数３７】
ＦＥ＝５１ａ＋５３ｂ−（５１ｂ＋５３ａ）
という演算により、フォーカスエラー信号ＦＥが得られる。
【０１１４】
また、トラッキングエラー信号オフセットを補正する信号ＴＥ１は、以前と同様に
【０１１５】
【数３８】
ＴＥ１＝５０ａ＋５０ｄ−（５０ｂ＋５０ｃ）
で得られ、プッシュプル信号ＴＥ２は、
【０１１６】
【数３９】
ＴＥ２＝５４ｂ＋５２ｂ−（５２ａ＋５４ａ）
となるため、対物レンズの移動に伴い生じるオフセットが補正されたトラッキングエラー信号ＴＥは、
【０１１７】
【数４０】
ＴＥ＝ＴＥ２−ｋ＊ＴＥ１
となる。ここで、ｋは補正係数であり、上記４つ式のにおいて、検出信号名を受光領域名で表した。
【０１１８】
本実施の形態の信号検出方式は、複合回折素子の領域分割線４７ｅと４７ｆの間の領域を通過した光束を領域分割線４７ｄで２つの領域に分け、プッシュプル信号を検出する信号５２ａと５４ｂに、それら２つの領域が各々１つづつ均等に含まれるように回折され、（数３９）における差動演算により相殺し、トラッキング信号から、それらの領域の信号を除いている。これは、光ディスクからの反射光の光量分布が、複合回折素子の領域分割線４７ｄに関して実質上対称であるため、空間的には異なる２つの領域ではあっても、良好に相殺できる。この信号検出方式は、前述の第７の実施の形態と同じ目的、即ち、光ディスクのラジアル方向の傾きによって生じる、トラッキングエラー信号のオフセットを低減する目的を、第７の実施の形態とは異なる方法で実現したものである。
【０１１９】
また、本構成において、複合回折素子の分割線４７ｂと４７ｃの間隔をＶとしたとき、前記（数１１）を満足することが望ましいことは、前述の各実施の形態と同様であるが、更に、分割線４７ｅと４７ｆの間隔をＷとしたとき、前記（数３６）を満足することが望ましいことは、前述の第７の実施の形態と同様である。
【０１２０】
以上に示した第８の実施の形態の特徴は、類似の構成である第７の実施の形態の特徴に加え、検出すべき光束の数を減らしたため、受光領域の数および面積が減り、光学ヘッドの内部で散乱した光、いわゆる迷光の影響を低減できることである。これにより、より品質の高い検出信号を生成する光学ヘッドの実現が図れる。
【０１２１】
尚、本実施の形態では、受光素子の配置を前述のごとくとしたが、第３と第４の実施の形態の類似性のように、受光素子の位置の置き換えと、複合回折素子の各領域内部の回折格子パターンの変更のみで、同様の信号検出が可能であることは言うまでもない。
（第９の実施の形態）
図９（ａ）は、本発明の第９の実施の形態の、複合回折素子の上面概念図、図９（ｂ）は、発光素子および受光素子の配置を示す上面図である。本光学ヘッドの構成は、前述の第１の実施の形態と類似しているため、その構成図を省略し、異なる構成要素である複合回折素子と受光素子の配置についてのみ、その構成を説明する。
【０１２２】
図９（ａ）において、５５ａ〜５５ｅは複合回折素子の領域分割線、５７ａ〜５７ｄ、５８ａ〜５８ｈおよび５９ａ〜５９ｄは分割された各領域、各領域内部の縞は、回折格子の方向を概念的に示すものである。ここで、領域５８ａ〜５８ｈおよび５９ａ〜５９ｄは、分割線５５ｂと５５ｃの間を、分割線５５ａに平行な複数の帯状分割部に分割し、分割線５５ａ、５５ｄおよび５５ｅにより分割された６つの領域ごとに、一つおきに交互にまとめた帯状分割集合体である。この帯状分割集合体のまとまりは、分割線５５ｂと５５ｄの間に４つ、分割線５５ｄと５５ｅの間に４つ、および分割線５５ｅと５５ｃの間に４つ、の計１２個である。
【０１２３】
図９（ｂ）において、５６は発光素子および受光素子が配置された基板、６０ａ〜６０ｄは単体の受光素子、６１および６２は３分割受光素子、６３および６４は２分割受光素子、６１ａ〜６１ｃ、６２ａ〜６２ｃ、６３ａ〜６３ｂおよび６４ａ〜６４ｂは、各々、３分割または２分割の受光素子を構成する各受光領域である。各受光素子内部に記した図形は、そこに入射する光束の形状を模式的に示す。
【０１２４】
尚、本発明の第５の帯状分割集合体は、例えば、領域５９ａと領域５９ｃに対応しており、本発明の第６の帯状分割集合体は、領域５９ｂと領域５９ｄに対応している。
【０１２５】
次に、以上のように構成された光学ヘッドの動作を説明する。この動作も、前述の第１の実施の形態と共通点が多いため、異なるところのみ説明する。光ディスクで反射し、再び複合回折素子に入射した光束は、５つの分割線５５ａ〜５５ｅにより分割された各領域で、＋１次および−１次回折光として光束が分割され、対応する各受光素子に向けて回折される。領域５７ａおよび５７ｃでの回折光は、例えば受光素子６０ａと６０ｄに、領域５７ｂおよび５７ｄでの回折光は、例えば受光素子６０ｂと６０ｃに、各々入射する。また、帯状分割集合体５８ａでの回折光は、例えば３分割受光素子６２と受光領域６３ｂに、帯状分割集合体５８ｂでの回折光は、例えば３分割受光素子６１と受光領域６４ａに、帯状分割集合体５８ｃでの回折光は、例えば３分割受光素子６１と受光領域６４ｂに、帯状分割集合体５８ｄでの回折光は、３分割受光素子６２と受光領域６３ａに、帯状分割集合体５８ｅでの回折光は、３分割受光素子６２と受光領域６３ｂに、帯状分割集合体５８ｆでの回折光は、３分割受光素子６１と受光領域６４ａに、帯状分割集合体５８ｇでの回折光は、３分割受光素子６１と受光領域６４ｂに、帯状分割集合体５８ｈでの回折光は、３分割受光素子６２と受光領域６３ａに、各々入射する。
【０１２６】
また、帯状分割集合体５９ａおよび５９ｃでの回折光は、３分割受光素子６１と、２分割受光素子６４の隣の、受光領域の無い場所に、帯状分割集合体５９ｂと５９ｄでの回折光は、３分割受光素子６２と、２分割受光素子６３の隣の、受光領域の無い場所に、に各々入射する。このように光束を分割すると、領域分割線５５ｂと５５ｃの間の光束が、帯状に空間的に均等に半分に分割されて、２つの３分割受光素子に、それらが分配されることになる。これは、帯状の分割が充分細かければ、この光束分割は、いわゆる振幅分割と同等になることを意味し、その場合、第１及び第２の実施の形態と同様に扱うことができる。
【０１２７】
このとき、例えば、３分割受光素子６１に入射する光束は、その受光素子よりも遠いところに焦点を結び、３分割受光素子６２に入射する光束は、その受光素子より複合回折素子に近いところで焦点を結び、更に、光ディスクが対物レンズの合焦点にあるときに、３分割受光素子６１および６２上での光束の、その受光素子分割線に直交する方向の大きさが、実質上等しくなるように、各帯状分割集合体５８ａ〜５８ｇおよび５９ａ〜５９ｄの内部の回折格子パターンに、レンズの屈折力を持たせると、対物レンズの合焦点ずれに応じて、各３分割受光素子上で光束の大きさがそれぞれ異なる大きさに変化するので、
【０１２８】
【数４１】
ＦＥ＝６１ｂ＋６２ａ＋６２ｃ−（６１ａ＋６１ｃ＋６２ｂ）
という演算により、フォーカスエラー信号ＦＥが得られる。
【０１２９】
また、トラッキングエラー信号オフセットを補正する信号ＴＥ１は、以前と同様に、
【０１３０】
【数４２】
ＴＥ１＝６０ａ＋６０ｄ−（６０ｂ＋６０ｃ）
で得られ、プッシュプル信号ＴＥ２は、複合回折素子の領域分割線５５ａの左側にある帯状分割集合体５８ａ、５８ｂ、５８ｅおよび５８ｆを通過した光束の検出信号と、分割線５５ａの右側にある帯状分割集合体５８ｃ、５８ｄ、５８ｇおよび５８ｈを通過した光束の検出信号との差動検出により得るため、
【０１３１】
【数４３】
ＴＥ２＝６３ｂ＋６４ａ−（６３ａ＋６４ｂ）
となり、
対物レンズの移動に伴い生じるオフセットが補正されたトラッキングエラー信号ＴＥは、
【０１３２】
【数４４】
ＴＥ＝ＴＥ２−ｋ＊ＴＥ１
となる。ここで、ｋは補正係数であり、上記４つの式において、検出信号名を受光領域名で表した。
【０１３３】
本実施の形態の信号検出方式は、分割線５５ｄと５５ｅの間の領域を通過した光束が、プッシュプル信号を検出する受光素子に入射しないように、回折角と受光素子配置を設定している。従って、この信号検出方式は、前述の第７の実施の形態と同じ目的、即ち、光ディスクのラジアル方向の傾きによって生じる、トラッキングエラー信号のオフセットを低減する目的を、第７の実施の形態とは異なる方法で実現したものである。
【０１３４】
また、本構成において、複合回折素子の分割線５５ｂと５５ｃの間隔をＶとしたとき、前記（数１１）を満足することが望ましく、更に、分割線５５ｄと５５ｅの間隔をＷとしたとき、前記（数３６）を満足することが望ましいことは、前述の第７の実施の形態と同様である。
【０１３５】
以上に示した第９実施の形態は、前述の第７の実施の形態と同様に、光ディスクのラジアル方向の傾きにより発生する、トラッキングエラー信号のオフセットをも低減し、また、領域分割線５５ａの左右の領域に、回折格子のピッチが密と粗の２種類の帯状分割集合体を形成しているため、複合回折素子の製造過程においてエッチング条件等のばらつきがあって、回折格子のピッチに依存して回折効率が変わってしまったときにも、プッシュプル信号を検出する領域の回折効率のバランスは実質上均等となるため、トラッキング信号のバランス変化が小さくなるという特徴を有している。尚、領域５８ｂ，５８ｄ，５８ｆ，５８ｈのそれぞれは、回折格子のピッチが密の帯状分割集合体である。又、領域５８ａ，５８ｃ，５８ｅ，５８ｇ，５９ａ〜５９ｄのそれぞれは、回折格子のピッチが粗の帯状分割集合体である。
【０１３６】
尚、ここでは各帯状分割集合体を構成する複数の帯状分割部を、第１の分割線５５ａに平行とな矩形としたが、帯状分割部の形状が、三角形、平行四辺形または台形であっても、或いは、それらの形状の組み合わせであっても、同様の機能を実現し得る。
（第１０の実施の形態）
図１０は、本発明の第１０の実施の形態の、発光素子および受光素子の配置を示す上面図である。本光学ヘッドの構成は、前述の第１の実施の形態と類似しているため、その構成図を省略し、また、複合回折素子の分割領域は、前述の第９の実施の形態と等しいため、その上面概念図も省略し、第９の実施の形態と異なるところのみ、その構成を説明する。
【０１３７】
複合回折素子において、図９（ａ）における、分割線５５ｄと５５ｅの間の４つの帯状分割集合体の内部に形成された回折格子による回折角が、前述の第９の実施の形態と異なる。この回折角については、本発明の動作の説明の中で説明する。
【０１３８】
図１０において、６５は発光素子および受光素子が配置された基板、６６ａ〜６６ｄは単体の受光素子、６７および６８は３分割受光素子、６９および７０は２分割受光素子、６７ａ〜６７ｃ、６８ａ〜６８ｃ、６９ａ〜６９ｂおよび７０ａ〜７０ｂは、各々、３分割または２分割の受光素子を構成する各受光領域である。各受光素子内部に記した図形は、そこに入射する光束の形状を模式的に示す。
【０１３９】
尚、本発明の第５の帯状分割集合体は、例えば、領域５９ｂに対応しており、同様にして、本発明の第６〜第８の帯状分割集合体は、それぞれ、領域５９ａ、５９ｃ、５９ｄに対応している。
【０１４０】
次に、以上のように構成された光学ヘッドの動作を説明する。この動作も、前述の第１の実施の形態と共通点が多いため、異なるところのみ説明する。また、複合回折格子での光束の分割については、図９（ａ）を参照して説明する。光ディスクで反射し、再び複合回折素子に入射した光束は、５つの分割線５５ａ〜５５ｅにより分割された各領域で、＋１次および−１次回折光として光束が分割され、対応する各受光素子に向けて回折される。領域５７ａおよび５７ｃでの回折光は、例えば受光素子６６ａと６６ｄに、領域５７ｂおよび５７ｄでの回折光は、例えば受光素子６６ｂと６６ｃに、各々入射する。また、帯状分割集合体５８ａでの回折光は、例えば３分割受光素子６８と受光領域６９ｂに、帯状分割集合体５８ｂでの回折光は、例えば３分割受光素子６７と受光領域７０ａに、帯状分割集合体５８ｃでの回折光は、例えば３分割受光素子６７と受光領域７０ｂに、帯状分割集合体５８ｄでの回折光は、３分割受光素子６８と受光領域６９ａに、帯状分割集合体５８ｅでの回折光は、３分割受光素子６８と受光領域６９ｂに、帯状分割集合体５８ｆでの回折光は、３分割受光素子６７と受光領域７０ａに、帯状分割集合体５８ｇでの回折光は、３分割受光素子６７と受光領域７０ｂに、帯状分割集合体５８ｈでの回折光は、３分割受光素子６８と受光領域６９ａに、各々入射する。また、帯状分割集合体５９ａおよび５９ｃでの回折光は、３分割受光素子６７と、受光領域７０ｂに、帯状分割集合体５９ｂと５９ｄでの回折光は、３分割受光素子６８と、受光領域６９ｂに、に各々入射する。
【０１４１】
このように光束を分割すると、領域分割線５５ｂと５５ｃの間の光束が、帯状に空間的に均等に半分に分割されて、２つの３分割受光素子６７と６８に、それらが均等に分配されることになる。これは、帯状の分割が充分細かければ、この光束分割が、いわゆる振幅分割と同等になることを意味し、その場合、第１及び第２の実施の形態と同様に扱うことができる。
【０１４２】
このとき、例えば、３分割受光素子６７に入射する光束は、その受光素子よりも遠いところに焦点を結び、３分割受光素子６８に入射する光束は、その受光素子より複合回折素子に近いところで焦点を結び、更に、光ディスクが対物レンズの合焦点にあるときに、３分割受光素子６７および６８上での光束の、その受光素子分割線に直交する方向の大きさが、実質上等しくなるように、各帯状分割集合体５８ａ〜５８ｈおよび５９ａ〜５９ｄの内部の回折格子パターンに、レンズの屈折力を持たせると、対物レンズの合焦点ずれに応じて、各３分割受光素子上で光束の大きさがそれぞれ異なる大きさに変化するので、
【０１４３】
【数４５】
ＦＥ＝６７ｂ＋６８ａ＋６８ｃ−（６７ａ＋６７ｃ＋６８ｂ）
という演算により、フォーカスエラー信号ＦＥが得られる。
【０１４４】
また、トラッキングエラー信号オフセットを補正する信号ＴＥ１は、以前と同様に、
【０１４５】
【数４６】
ＴＥ１＝６６ａ＋６６ｄ−（６６ｂ＋６６ｃ）
で得られる。
【０１４６】
プッシュプル信号ＴＥ２は、複合回折素子の領域分割線５５ａの左側にある帯状分割集合体５８ａ、５８ｂ、５８ｅおよび５８ｆを通過した光束の検出信号と、分割線５５ａの右側にある帯状分割集合体５８ｃ、５８ｄ、５８ｇおよび５８ｈを通過した光束の検出信号との差動検出により得るため、
【０１４７】
【数４７】
ＴＥ２＝６９ｂ＋７０ａ−（６９ａ＋７０ｂ）
と演算する。このとき、プッシュプル信号検出に使う領域以外の領域、即ち、複合回折素子の領域分割線５５ｄと５５ｅの間の４つの帯状分割集合体５９ａ〜５９ｄのうち、受光領域６９ｂには、帯状分割集合体５９ｂと５９ｄでの回折光束が、受光素子７０ｂには、帯状分割集合体５９ａと５９ｃでの回折光束が、各々入射している。しかしながら、帯状分割集合体の帯状分割が充分細かければ、いわゆる振幅分割と同等となるため、領域分割線５５ｄと５５ｅの間の領域を通過した光束が、空間的に均等に２分割され、受光領域６９ｂと７０ｂに入射することになるから、（数４７）の差動検出で、それらの光束の影響は相殺される。
【０１４８】
対物レンズの移動に伴い生じるオフセットが補正されたトラッキングエラー信号ＴＥは、
【０１４９】
【数４８】
ＴＥ＝ＴＥ２−ｋ＊ＴＥ１
となる。ここで、ｋは補正係数であり、上記４つの式において、検出信号名を受光領域名で表した。
【０１５０】
本実施の形態の信号検出方式は、分割線５５ｄと５５ｅの間の領域を通過した光束が、プッシュプル信号を検出する受光素子に均等に入射するように、複合回折素子の回折角と、受光素子配置を設定している。これは、前述の第７の実施の形態と同じ目的、即ち、光ディスクのラジアル方向の傾きによって生じる、トラッキングエラー信号のオフセットを低減する目的を、第７の実施の形態とは異なる方法で実現したものである。
【０１５１】
また、本構成において、複合回折素子の分割線５５ｂと５５ｃの間隔をＶとしたとき、前記（数１１）を満足することが望ましく、更に、分割線５５ｄと５５ｅの間隔をＷとしたとき、前記（数３６）を満足することが望ましいことは、前述の第７の実施の形態と同様である。
【０１５２】
以上に示した本実施の形態の光学ヘッドによれば、前述の第７の実施の形態と同様に、光ディスクのラジアル方向の傾きにより発生する、トラッキングエラー信号のオフセットをも低減することが可能であり、また、領域分割線５５ａの左右の領域に、回折格子のピッチが密と粗の２種類の帯状分割集合体を形成したため、複合回折素子の製造過程においてエッチング条件等のばらつきがあって、回折格子ピッチに依存して回折効率が変わってしまったときにも、プッシュプル信号を検出する領域の回折効率のバランスは実質上均等となるため、トラッキング信号のバランス変化を小さくすることができる。
（第１１の実施の形態）
図１１は、本発明の第１１の実施の形態の、発光素子および受光素子の配置を示す上面図である。本実施の形態は、第９および１０の実施の形態と類似しているため、複合回折素子については、図９（ａ）を参照しながら、異なるところのみ、その構成を説明する。
【０１５３】
複合回折素子において、図９（ａ）における、分割線５５ｄと５５ｅの間の４つの帯状分割集合体の内部に形成された回折格子による回折角が、前述の第１０の実施の形態と異なる。この回折角については、本発明の動作の説明の中で説明する。
【０１５４】
図１１において、１０１は発光素子および受光素子が配置された基板、１０２ａ〜１０２ｄは単体の受光素子、１０３および１０４は３分割受光素子、１０５および１０６は２分割受光素子、１０３ａ〜１０３ｃ、１０４ａ〜１０４ｃ、１０５ａ〜１０５ｂおよび１０６ａ〜１０６ｂは、各々、３分割または２分割の受光素子を構成する各受光領域である。各受光素子内部に記した図形は、そこに入射する光束の形状を模式的に示す。
【０１５５】
次に、以上のように構成された光学ヘッドの動作を説明する。この動作も、前述の第９および１０の実施の形態と共通点が多いため、異なるところのみ説明する。光ディスクで反射し、再び複合回折素子に入射した光束は、５つの分割線５５ａ〜５５ｅにより分割された各領域で、＋１次および−１次回折光として光束が分割され、対応する各受光素子に向けて回折される。領域５７ａおよび５７ｃでの回折光は、例えば受光素子１０２ａと１０２ｄに、領域５７ｂおよび５７ｄでの回折光は、例えば受光素子１０２ｂと１０２ｃに、各々入射する。また、帯状分割集合体５８ａでの回折光は、例えば３分割受光素子１０４と受光領域１０５ｂに、帯状分割集合体５８ｂでの回折光は、例えば３分割受光素子１０３と受光領域１０６ａに、帯状分割集合体５８ｃでの回折光は、例えば３分割受光素子１０３と受光領域１０６ｂに、帯状分割集合体５８ｄでの回折光は、３分割受光素子１０４と受光領域１０５ａに、帯状分割集合体５８ｅでの回折光は、３分割受光素子１０４と受光領域１０５ｂに、帯状分割集合体５８ｆでの回折光は、３分割受光素子１０３と受光領域１０６ａに、帯状分割集合体５８ｇでの回折光は、３分割受光素子１０３と受光領域１０６ｂに、帯状分割集合体５８ｈでの回折光は、３分割受光素子１０４と受光領域１０５ａに、各々入射する。また、帯状分割集合体５９ａでの回折光は、３分割受光素子１０３と、受光領域１０６ａに、帯状分割集合体５９ｂでの回折光は、３分割受光素子１０４と、受光領域１０５ａに、帯状分割集合体５９ｃでの回折光は、３分割受光領域１０３と、受光領域１０６ｂに、帯状分割集合体５９ｄでの回折光は、３分割受光素子１０４と、受光領域１０５ｂに、各々入射する。このとき、第９および第１０の実施の形態と同様に、フォーカスエラー信号は、
【０１５６】
【数４９】
ＦＥ＝１０３ｂ＋１０４ａ＋１０４ｃ−（１０３ａ＋１０３ｃ＋１０４ｂ）
という演算により得られる。
【０１５７】
また、トラッキングエラー信号オフセットを補正する信号ＴＥ１は、以前と同様に、
【０１５８】
【数５０】
ＴＥ１＝１０２ａ＋１０２ｄ−（１０２ｂ＋１０２ｃ）
で得られる。
【０１５９】
プッシュプル信号ＴＥ２は、複合回折素子の領域分割線５５ａの左側にある帯状分割集合体５８ａ、５８ｂ、５８ｅおよび５８ｆを通過した光束の検出信号と、分割線５５ａの右側にある帯状分割集合体５８ｃ、５８ｄ、５８ｇおよび５８ｈを通過した光束の検出信号との差動検出により得るため、
【０１６０】
【数５１】
ＴＥ２＝１０５ｂ＋１０６ａ−（１０５ａ＋１０６ｂ）
と演算する。このとき、プッシュプル信号検出に使う領域以外の領域、即ち、複合回折素子の領域分割線５５ｄと５５ｅの間の４つの帯状分割集合体５９ａ〜５９ｄのうち、（数５１）において、正の符号を持つ項である受光領域に、分割線５５ａの両側に位置する５９ａと５９ｄでの回折光が、負の符号を持つ項である受光領域には、同じく分割線５５ａの両側に位置する５９ｂと５９ｃでの回折光束が、各々入射している。ところで、帯状分割集合体の帯状分割が充分細かければ、いわゆる振幅分割と同等となるため、領域分割線５５ｄと５５ｅの間の領域を通過した光束が、空間的に均等に２分割され、（数５１）における正と負の符号を持つ項である受光領域に均等に入射することになるから、（数５１）の差動検出で、それらの光束の影響は相殺される。
【０１６１】
対物レンズの移動に伴い生じるオフセットが補正されたトラッキングエラー信号ＴＥは、
【０１６２】
【数５２】
ＴＥ＝ＴＥ２−ｋ＊ＴＥ１
となる。ここで、ｋは補正係数であり、上記４つの式において、検出信号名を受光領域名で表した。
【０１６３】
本実施の形態の信号検出方式は、分割線５５ｄと５５ｅの間の領域を通過した光束が、プッシュプル信号を検出する受光素子に均等に入射するように、複合回折素子の回折角と、受光素子配置を設定している点では、前述の第１０の実施の形態と同様であるが、受光素子上の光束の形状を揃え、回折による広がりがあっても、３分割受光素子に入射する各光束が同じ様な光量分布を有するようにした点を特徴とする。これにより、光スポットのトラック横断時に光束が変調を受けても、その変調は各受光領域に均等に受光されるため、フォーカスエラー信号は、その変調の影響を受けにくい。
【０１６４】
また、本構成において、複合回折素子の分割線５５ｂと５５ｃの間隔をＶとしたとき、前記（数１１）を満足することが望ましく、更に、分割線５５ｄと５５ｅの間隔をＷとしたとき、前記（数３６）を満足することが望ましいことは、前述の第７の実施の形態と同様である。
【０１６５】
以上に示した本実施の形態の光学ヘッドによれば、前述の第１０の実施の形態が有する効果に加え、光スポットのトラック横断時の変調成分の混入が少ないフォーカスエラー信号を得ることができる。
（第１２の実施の形態）
図１２（ａ）は、本発明の第１２の実施の形態の、複合回折素子の上面概念図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）における、分割線１０７ｄと１０７ｅの間の帯状分割集合体の概念図である。本実施の形態は、前述の第１０または第１１の実施の形態の帯状分割集合体の構成を変えたものであるため、その構成について説明する。
【０１６６】
図１２（ａ）において、１０７ａから１０７ｆは、複合回折素子の領域分割線である。本複合回折素子は、図９（ａ）と共通点が多いため、図１２（ａ）において、領域分割線以外は、その構成を省略し、前述の第１０および第１１の実施の形態と異なる点である、分割線１０７ｄと１０７ｅの間の帯状分割集合体の構成を、図１２（ｂ）に示す。図１２（ｂ）において、１０７ａ、１０７ｄ、１０７ｅおよび１０７ｆは複合回折素子の領域分割線、１０８ａ〜１０８ｄは分割された各領域、各領域内部の縞は、回折格子の方向を概念的に示すものである。ここで、領域１０８ａ〜１０８ｄは、分割線１０７ｄと１０７ｅの間を、分割線１０７ａに平行な複数の帯状分割部に分割し、更に、それらの帯状分割部を、分割線１０７ｆによって半分に分割し、分割線１０７ｆの上下の帯状分割部の並びが、一つずつずれるようにまとめた、４つの帯状分割集合体である。
【０１６７】
尚、本発明の第４の分割線は、分割線１０７ｆに対応し、又、本発明の第５及び第６の分割線は、それぞれ、分割線１０７ｄ,１０７ｅに対応する。
【０１６８】
以上のように構成された光学ヘッドの動作は、前述の第１０および第１１の実施の形態と共通であるため省略し、分割線１０７ｄと１０７ｅの間の帯状分割集合体と、前記２つの実施の形態の帯状分割集合体との対応についてのみ説明する。
【０１６９】
例えば、領域１０８ａ〜１０８ｄを、各々順に図９（ａ）における領域５９ａ〜５９ｄに対応させる。領域１０８ａ〜１０８ｄでの回折光は、前述の第１０または第１１の実施の形態の対応する領域での回折光と同様に、所定の受光素子に入射し、各信号が得られる。
【０１７０】
次に、分割線１０７ｄと１０７ｅの間の帯状分割集合体を、以上のような構成としたことによる効果を説明する。仮に、帯状分割集合体の各帯状分割部を、実質的に振幅分割と同等になるように、十分に細かなピッチで形成すれば、前述の第１０または第１１の実施の形態のような帯状分割集合体でも、なんら不具合は発生しない。ところが、実際の光学ヘッドの構成では、複合回折素子と受光素子の距離を小さな値に制限されることがあり、そのため複合回折素子上の光束径が小さくって、光束径に対して十分細かな帯状分割集合体とすることが難しい場合がある。図１３（ａ）は、第１０の実施の形態における、（数４７）により相殺されるべき信号を発生させる帯状分割集合体、即ち、領域５９ａと５９ｃの和と、領域５９ｂと５９ｄの和を説明する概念図である。複合回折素子に入射する光束の光量分布は、一般に均一でなく、特に、分割線５５ａに垂直な方向に大きな変化がある。仮に、図１３（ａ）の概念図のような目の粗い帯状分割集合体で複合回折素子を構成すると、分割線５５ａに関する光束の光量分布の非対称性によって、それらの帯状分割集合体を通過する光量に差が出て、（数４７）による精度の良い相殺が出来なくなる。
【０１７１】
一方、本実施の形態の帯状分割集合体は、図１３（ｂ）に示すように、分割線１０７ａに垂直な方向には、どちらも隙間なく配置されているため、分割線１０７ａに関する光束の光量分布の非対称性の影響は受けない。また、光ディスクからの反射光束は、分割線１０７ａに平行な方向、即ち、トラック方向には概ね対称で変化の小さい光量分布を有するため、分割線１０７ｄと１０７ｅの間の帯状分割集合体の信号は、（数４７）により精度よく相殺できる。従って、目の粗い帯状分割集合体で構成された複合回折素子であっても、第１０および第１１の実施の形態が意図するトラッキングエラー信号が検出できる。
【０１７２】
また、本構成において、複合回折素子の分割線１０７ｂと１０７ｃの間隔をＶとしたとき、前記（数１１）を満足することが望ましく、更に、分割線１０７ｄｄと１０７ｅの間隔をＷとしたとき、前記（数３６）を満足することが望ましいことは、前述の第７の実施の形態と同様である。
【０１７３】
以上に示した本実施の形態の複合回折素子によれば、光学ヘッドの小型化により複合回折素子と受光素子の距離が小さくなっても、前述の第１０および第１１の実施の形態の光学ヘッドが有する本来の性能および特徴を確保することができる。
（第１３の実施の形態）
図１７は、本発明の、第１３の実施の形態の光学ヘッドの構成図である。本実施の形態の構成は、前述の第１の実施の形態と類似しているため、異なるところのみ説明する。図１７において、７１は、前述した各実施の形態における本発明の複合回折素子、７２は、発光素子４と受光素子が、前述した実施の形態に於ける本発明のごとく配置された基板、７３は、金属または樹脂などの剛性を持つ材料で形成された部材であり、複合回折素子７１と基板７２は、部材７３によって一体に固定されている。
【０１７４】
以上のように構成された本実施の形態の光学ヘッドの動作は、前述の各実施の形態に従うものであるから省略する。
【０１７５】
本実施の形態の光学ヘッドは、前述した各実施の形態の光学ヘッドの特徴に加え、複合回折素子７１と、発光素子と受光素子が配置された基板７２が、一体となって１つの信号検出素子に集積化されたことを特徴とする。よって、本実施の形態によれば、対物レンズと、前記１つの信号検出素子との２つの光学部品からなる光学系により、光学ヘッドが構成されるため、組立工程の簡単化と、光学ヘッドの小型化が容易に実現される。
【０１７６】
尚、以上に述べた各実施の形態では、複合回折素子の各領域と、その回折光が受光される受光素子との対応を前述のごとくとしたが、受光素子の配置と、複合回折素子の各領域内部の回折格子パターンの単純な置き換えによって、異なる対応の組み合わせでも、同様の信号検出が可能であることは言うまでもない。
【０１７７】
また、２光束干渉による干渉縞の生成を、例えば第１の光束と第２の光束との干渉とすると、この干渉縞を回折格子パターンとして有する回折素子は、第１の光束と同じ収束または発散状態、の光束が入射したときには、第２の光束と同じ方向に、それと同一の波面を有する回折光束を生じるという、一般的な原理が知られている。
【０１７８】
そこで、以上の各実施の形態において、その複合回折素子の各領域内部の回折格子パターンを、発光素子位置付近に向かって収束する球面波と、所定の位置に向かって収束する球面波との２光束干渉によって、回折格子が形成される面上に生じる干渉縞パターンとすることにより、光線収差の少ない回折光束が得られる。
【０１７９】
または、以上の各実施の形態において、その複合回折素子の各領域内部の回折格子パターンを、発光素子位置付近から発散する球面波と、所定の位置から発散する球面波との２光束干渉によって、回折格子が形成される面上に生じる干渉縞パターンとすることにより、光線収差の少ない回折光束が得られる。
【０１８０】
また、以上説明した本発明にかかる光学ヘッドと、その光学ヘッドからの信号に基づき、制御を行う制御回路と、その制御回路からの制御信号により機構的駆動を行う駆動部とを備えることによって、より優れた光ディスク装置などの情報記録・再生装置を実現できる。
【０１８１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、対物レンズのトラッキング方向の移動や、情報記録媒体のラジアル方向の傾きによって生じる、トラッキングエラー信号のオフセットの発生が少ない、安定な光学ヘッドを簡単な構成で実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）：本発明の第１の実施の形態の光学ヘッドの構成図
（ｂ）：本実施の形態の複合回折素子の概念を説明するための平面図
（ｃ）：本実施の形態の発光素子および受光素子の配置を示す平面図
【図２】（ａ）：本発明の第２の実施の形態の光学ヘッドの構成図
（ｂ）：本実施の形態の複合回折素子の概念を説明するための平面図
（ｃ）：本実施の形態の発光素子および受光素子の配置を示す平面図
【図３】（ａ）：本発明の第３の実施の形態の複合回折素子を説明するための平面図
（ｂ）：本実施の形態の発光素子および受光素子の配置を示す平面図
【図４】本発明の第４の実施の形態の受光素子配置を説明する平面図
【図５】（ａ）：本発明の第５の実施の形態の複合回折素子を説明するための平面図
（ｂ）：本実施の形態の発光素子および受光素子の配置を示す平面図
【図６】本発明の第６の実施の形態の受光素子配置を説明する図
【図７】（ａ）：本発明の第７の実施の形態の複合回折素子を説明する平面図
（ｂ）：本実施の形態の発光素子および受光素子の配置を示す平面図
【図８】（ａ）：本発明の第８の実施の形態の複合回折素子を説明する平面図
（ｂ）：本実施の形態の発光素子および受光素子の配置を示す平面図
【図９】（ａ）：本発明の第９の実施例形態の複合回折素子と受光素子配置を説明する平面図
（ｂ）：本実施の形態の発光素子および受光素子の配置を示す平面図
【図１０】本発明の第１０の実施の形態の受光素子配置を説明する図
【図１１】本発明の第１１の実施の形態の受光素子を説明する図
【図１２】（ａ）：本発明の第１２の実施の形態の、複合回折素子を説明する平面図
（ｂ）：図１２（ａ）における、分割線１０７ｄと１０７ｅの間の帯状分割集合体の概念図
【図１３】（ａ）：目の粗い帯状分割集合体で複合回折素子を構成した場合の概念図
（ｂ）：第１２の本実施の形態における、分割線１０７ａに垂直な方向に隙間なく配置された帯状分割集合体を説明する図
【図１４】本発明の第１の実施の形態の光学ヘッドの概略構成図
【図１５】本発明の第１の実施の形態のフォーカスエラー信号を生成する概略回路図
【図１６】本発明の第１の実施の形態のトラッキングエラー信号を生成する概略回路図
【図１７】本発明の第１３の実施の形態の光学ヘッドの構成図
【図１８】従来の光学ヘッドの構成図
【図１９】（ａ）：対物レンズが基準位置にある場合における、第１の従来の技術の受光素子分割方法を説明する図
（ｂ）：対物レンズが、Ｘ方向の＋向きに移動した場合における、第１の従来の技術の受光素子分割方法を説明する図
【図２０】（ａ）：第２の従来の技術の受光素子分割方法を説明する図であり、８分割された受光素子の平面図
（ｂ）：図２０（ａ）に示す受光素子において、光ディスクがラジアル方向に傾いたときに生じる、光束の光量分布の模式的に示した図
【符号の説明】
１、８０： 光ディスク
２、７８： 対物レンズ
３、１３、７１： 複合回折素子
３ａ〜３ｃ、１３ａ〜１３ｃ、２１ａ〜２１ｄ、２９ａ〜２９ｃ、
３８ａ〜３８ｆ、４７ａ〜４７ｆ、５５ａ〜５５ｅ： 複合回折素子の領域分割線
４： 発光素子
５、１４、２２、３０、３９、４８、５６、６５、７２： 発光素子と受光素子が配置された基板
６ａ〜６ｆ、１５ａ〜１５ｆ、２３ａ〜２３ｈ、３１ａ〜３１ｄ、
３２ａ〜３２ｄ、４０ａ〜４０ｈ、４１ａ〜４１ｂ、４９ａ〜４９ｈ、
５７ａ〜５７ｄ、５８ａ〜５８ｇ、５９ａ〜５９ｄ： 複合回折素子の分割された領域
７ａ〜７ｄ、１６ａ〜１６ｄ、２４ａ〜２４ｄ、３３ａ〜３３ｄ、
４２ａ〜４２ｄ、５０ａ〜５０ｄ、６０ａ〜６０ｄ、６６ａ〜６６ｄ：受光素子
８〜１１、１７〜２０、３４、３６、４４、４６、６１、６２、６７、６８：３分割受光素子
２５〜２８、３５、３７、４３、４５、５１〜５４、６３、６４、６９、７０：２分割受光素子
１２： 複合回折素子上の光束外形
７３： 固定部材
７４： 光軸
７９： アクチュエータ
７６、７７： ハーフミラー
８１： ６分割受光素子
８２ａ〜８３ｆ： ６分割受光素子の受光領域
８３： 差動アンプ
８４： ６分割受光素子上の光束外形
８５： ８分割受光素子
８６ａ〜８６ｈ： ８分割受光素子の受光領域
８７： ８分割受光素子上の光束外形
１０１： 発光素子と受光素子が配置された基板
１０２ａ〜１０２ｄ： 受光素子
１０３，１０４： ３分割受光素子
１０５、１０６： ２分割受光素子
１０７ａ〜１０７ｆ： 複合回折素子の分割線
１０８ａ〜１０８ｄ： 複合回折素子の分割された領域
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスクなどの情報記録媒体に光学的に情報を記録、再生、または消去を行う光学ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、プッシュプル信号によってトラッキングエラー信号を生成する方式の光学ヘッドは、簡単な構成の光学系で実現できるという利点から広く採用されているが、トラッキング方向の対物レンズ移動に伴い、トラッキングエラー信号にオフセットが生じるという欠点がある。この欠点を補う技術が、特開平８−３０６０５７および特願平７−２８０３７２に開示されている。
【０００３】
以下図面を参照しながら、従来の技術について説明する。図１８に第１の従来の技術である特開平８−３０６０５７の光学ヘッドの構成を示す。図１８において、７４は光学ヘッドの光軸、７５は光源、７６、７７はハーフミラー、７８は対物レンズ、７９は対物レンズをＸおよびＹ方向に移動させるアクチュエータ、８０は情報記録媒体である光ディスク、８１は６分割受光素子（図中では、光軸７４との位置関係を示す図と検出状態を示す図とを並記している）、８１ａ〜８１ｃは６分割受光素子８１の分割線、８２ａ〜８２ｆは分割された各受光領域、８３は演算回路である差動アンプ、８４は６分割受光素子８１上の光束、８８はフォーカス制御部、８９はトラッキング制御部である。
【０００４】
次に、以上のように構成された光学ヘッドの動作を説明する。光源７５より発せられた光は、ハーフミラー７６で反射後、対物レンズ７８により光ディスク８０の情報記録面に集光され、光スポットを形成する。光ディスク８０上には情報トラックが形成されており、この情報トラックの方向は、図１８では紙面に垂直方向である。光ディスク８０からの反射光は、対物レンズ７８およびハーフミラー７６を透過後、ハーフミラー７７で２つの光束に分離される。ハーフミラー７７で反射した光束は、フォーカス制御部８８に入射し、透過した光束は、６分割受光素子８１に入射する。
【０００５】
図中の結線による加算と、差動アンプ８３による差動演算で、トラッキングエラー信号が生成され、トラッキング制御部８９に導かれる。フォーカス制御部８８は、フォーカスエラー信号を検出し、光ディスクの情報記録面に集光すべくアクチュエータ７９を制御する。トラッキング制御部８９は、検出されたトラッキングエラー信号により、情報トラックの中心に光スポット導くようにアクチュエータ７９を制御し、対物レンズ７８を光学ヘッドの光軸７４を基準としてＸ方向の＋および−の向きに移動させる。
【０００６】
図１９（ａ）に、対物レンズ７８が基準位置にある場合、図１９（ｂ）に、対物レンズが、Ｘ方向の＋向きに移動した場合について、各々６分割受光素子８１上の光束８４の位置を示す。光束８４の２つの斜線部は、光ディスク８０で回折された０次の回折光束と＋１次および−１次回折光束とが干渉する領域を示す。
【０００７】
図１９（ａ）において、光束８４は分割線８１ａに関して対称に位置するため、差動アンプ８３の出力信号はオフセットのないトラッキングエラー信号となる。一方、図１９（ｂ）では、光束８４が右方向に移動しているため分割線８１ａに関する対称性は崩れ、各領域に含まれる光束の面積は、領域８２ｂ、８２ｄおよび８２ｆが増え、領域８２ａ、８２ｃおよび８２ｅが減る。各受光領域で検出された信号を各領域名で表し、トラッキングエラー信号をＴＥとすると差動アンプ８３による演算は、
【０００８】
【数３】
ＴＥ＝８２ａ＋８２ｅ＋８２ｄ−ｋ＊（８２ｂ＋８２ｆ＋８２ｃ）
である。ここで、ｋは補正係数である。プッシュプル信号成分は、斜線部の干渉領域を主に含む領域８２ｃおよび８２ｄに現れ、他の領域には主に光束の移動によるオフセット成分が現れている。従って、補正係数ｋに適切な値を設定すると、（数３）の演算により、対物レンズの移動に伴い生じるオフセットが補正されたトラッキングエラー信号が得られる。
【０００９】
次に、第２の従来の技術である特願平７−２８０３７２の光学ヘッドについて説明する。この光学ヘッドの構成は、前述の第１の従来の技術の構成と、受光素子の分割方法以外は同様であるため、その構成図を省略し、多分割された受光素子の構成のみについて説明する。
【００１０】
図２０（ａ）は、８分割された受光素子の上面図である。８５ａ〜８５ｃは、８分割受光素子８５の分割線、８６ａから８６ｈは分割された各受光領域、８７は８分割受光素子８５上の光束、同図中の斜線部は遮光された領域である。
【００１１】
この第２の従来の技術の光学ヘッドの動作は、ほとんど前述の第１の従来の技術の光学ヘッドと同様であるから、その動作の説明は省略し、上記のように８分割受光素子を構成したことにより備わった特徴についてのみ説明する。図２０（ｂ）は、光ディスクがラジアル方向に傾いたときに生じる、光束８７の光量分布を、模式的に示したものであり、光強度の大きさを斜線の濃度で表した。尚、同図においては、斜線の密度の高い程、光強度が強いことを示している。同図は、光ディスクのラジアル方向の傾きにより、光束の中央部に、光強度が非対称な部分が発生することを示しており、この強度分布の非対称により、プッシュプル信号にオフセットが発生する。このとき、図２０（ａ）に示した斜線部のように、遮光された領域が中央部に存在すると、図２０（ｂ）に示したような光強度が非対称な部分の影響を低減できる。トラキングエラー信号ＴＥは、各領域で検出された信号を領域名で表すと、
【００１２】
【数４】
【００１３】
以上のように、第１の従来の技術によれば、対物レンズのトラッキング方向の移動に伴い発生するトラッキング信号のオフセットを補正することが可能となり、第２の従来の技術によれば、更に、光ディスクのラジアル方向の傾きにより発生するトラッキング信号のオフセット低減をも可能となる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上のような従来の技術では、トラッキングエラー検出のための光束分割を受光素子上で行うため、フォーカスエラー信号検出と、トラッキングエラー信号検出とで別々の光学系を必要とする。従って、トラッキングエラー検出光学系の構成は簡単であっても、光学ヘッドの小型化および集積化は困難という課題を有していた。
【００１５】
本発明は、以上のような従来の課題を考慮し、フォーカスエラー検出およびトラッキングエラー検出のための光学系を共通化し、光ディスクのラジアル方向の傾きや、対物レンズの移動を原因として生じる、トラッキングエラー信号のオフセットを低減することにより、小型化および集積化が可能であり、且つ安定な動作を特徴とする光学ヘッドを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明は、発光素子と、
複数の受光素子と、
前記発光素子からの光を情報記録媒体の面に集光させる対物レンズと、
前記発光素子と前記対物レンズとの間の光路中に配置され、前記情報記録媒体で反射し再び前記対物レンズを通過した光束を、空間的に複数の光束に分割し、前記複数の受光素子に導く複合回折素子と、
前記複数の受光素子で検出された信号の全部又は一部に基づいて、フォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号とを生成する信号生成手段とを備え、
前記複合回折素子は、前記情報トラックの方向と実質上平行な第１の分割線と、その第１の分割線と実質上直交し且つ前記対物レンズの光軸に対して実質上対称な第２および第３の分割線とにより分割された６つの領域を有しており、
前記信号生成手段は、（１）前記６つの領域の内、前記第２および第３の分割線の間に配置された２つの領域を通過することにより生成された複数の光束の前記受光素子による検出信号に基づいて、前記トラッキングエラー信号を生成し、又、（２）前記６つの領域の内、前記第２および第３の分割線の外側に配置された４つの領域を通過することにより生成された複数の光束の前記受光素子による検出信号に基づいて、前記対物レンズの移動に伴い生ずるトラッキングエラー信号のオフセットを補正するオフセット補正信号を生成し、前記トラッキングエラー信号の生成に際し、前記生成されたオフセット補正信号を利用し、
前記第２および第３の分割線の間に配置された領域は、前記第２および第３の分割線の間に配置された領域を通過する光束の一部が前記トラッキングエラー信号を生成するための受光素子には受光されないように格子パターンが形成されていることを特徴とする光学ヘッドである。
また、第２の本発明は、上記第２および第３の分割線の間に配置された領域を通過する光束の一部が、前記トラッキングエラー信号を生成するために差動検出される受光素子に対し、各々均等に検出されるように、前記格子パターンが形成されていることを特徴とする上記第１の本発明の光学ヘッドである。
また、第３の本発明は、上記第２および第３の分割線の間に配置された領域を通過することにより生成された複数の光束の前記受光素子による検出信号に基づいて、さらにフォーカスエラー信号を生成し、前記オフセット補正信号を生成するための受光素子は、前記フォーカスエラー信号を生成するための受光素子から離れて配置されていることを特徴とする上記第１の本発明の光学ヘッドである。
【００３２】
尚、発光素子と、複数の受光素子とを同一基板上に配置し、複合回折素子を、前記基板から所定の間隔を隔てて、前記基板と一体に固定することにより、上記のいずれかの光学ヘッドの信号検出光学系を集積化することが出来る。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
（第１の実施の形態）
図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態における光学ヘッドの構成図、図１（ｂ）は、複合回折素子の上面概念図、図１（ｃ）は、発光素子および受光素子の配置を示す上面図である。
【００３４】
図１（ａ）において、１は情報記録媒体である光ディスク、２は対物レンズ、３は複合回折素子、４は発光素子としての、例えば半導体レーザー、５は発光素子４と一体になった、受光素子が配置された基板である。同図内の各矢印は、光の進む方向を示す。図１（ｂ）は、複合回折素子３の上面図であり、同図の３ａ〜３ｃは領域分割線、６ａ〜６ｆは分割された領域、領域内部の縞は、回折格子の方向を概念的に示すものであり、１２は複合回折素子３を通過する光束の外形を示す。図１（ｃ）は、基板５の上面図であり、同図において、７ａ〜７ｄは単体の受光素子、８〜１１は、３分割受光素子、８ａ〜８ｃ，９ａ〜９ｃ，１０ａ〜ｃおよび１１ａ〜１１ｃは、各々、３分割受光素子を構成する各受光領域である。各受光素子内部に記した図形は、そこに入射する光束の形状を模式的に示す物である。
【００３５】
尚、本発明の光学ヘッドは、更に、信号生成手段、フォーカス制御部およびトラッキング制御部等を有するが、これらについては、図１４〜図１６で詳細に説明する。
【００３６】
即ち、図１４は、本実施の形態の光学ヘッドの制御部を説明するための概略構成図である。又、図１５は、図１４に示した、フォーカス制御部に入力されるフォーカスエラー信号を生成する回路結線図を示す。又、図１６は、図１４に示した、トラッキング制御部に入力されるトラッキングエラー信号を生成する回路図を示す。
【００３７】
図１４において、アクチュエータ１０４１は、対物レンズ２をＸおよびＹ方向に移動させるための手段である。又、トラッキング制御部１０４２は、トラッキングエラー信号を利用して、情報トラックの中心に光スポットを導くようにアクチュエータ１０４１を制御する手段であり、図１８で述べたトラッキング制御部８９と基本的に同じ構成である。又、フォーカス制御部１０４３は、フォーカスエラー信号を利用して、光ディスク１の情報記録面に集光させる様に、アクチュエータ１０４１を制御する手段である。
【００３８】
尚、本発明の第１の分割線は、分割線３ａに対応しており、同様にして、本発明の第２〜第３の分割線は、それぞれ、分割線３ｂ，３ｃに対応している。
【００３９】
次に、以上のように構成された光学ヘッドの動作を説明する。発光素子４から発せられた光は、複合回折素子３を透過し、対物レンズ２により光ディスク１の情報記録面に集光される。光ディスク１の情報記録面には、情報トラックが形成されており、この情報トラックの方向は、図１（ａ）では紙面に垂直な方向であるとする。光ディスク１からの反射光は、対物レンズ２を通過後、再び発光素子４の近傍に向かって収束しながら進み、複合回折素子３に入射する。複合回折素子３の分割線３ａから３ｃによって分割された各領域を通過した光束は、＋１次、０次、および−１次回折光として透過する。その透過する光の内、＋１次、および−１次回折光が、対応する各受光素子に向けて回折される。
【００４０】
複合回折素子３の領域６ａおよび６ｅでの回折光は、例えば受光素子７ａと７ｄに、領域６ｂおよび６ｆでの回折光は、例えば受光素子７ｂと７ｃに、領域６ｃでの回折光は、例えば３分割受光素子９と１０に、領域６ｄでの回折光は、例えば３分割受光素子８と１１に、各々入射する。このとき、例えば、３分割受光素子９および１１に入射する光束は、その受光素子よりも遠いところに焦点を結び、３分割受光素子８および１０に入射する光束は、その受光素子より複合回折素子３に近いところで焦点を結び、更に、光ディスク１が対物レンズ２の合焦点にあるときに、３分割受光素子８、９、１０および１１上での光束の、受光素子の分割線に直交する方向の長さが実質上等しくなるように、複合回折素子３の領域６ｃおよび６ｄの回折格子パターンに、レンズの屈折力を持たせると、対物レンズ２の合焦点ずれに応じて、各３分割受光素子上で光束の大きさがそれぞれ異なる大きさに変化するので、
【００４１】
【数７】
【００４２】
上記の演算を実現するための結線図を図１５に示す。同図に示す結線による加算と、差動アンプ１０５１による差動演算により、フォーカスエラー信号ＦＥが生成され、フォーカス制御部１０４３に導かれる。
【００４３】
また、対物レンズ２が情報トラックに直交する方向に移動したときに生じる、トラッキングオフセットを補正する信号ＴＥ１は、前述の従来の技術の光束分割に従って、複合回折素子３の領域分割線３ｂと３ｃの外側の領域を通過した光束を検出して、
【００４４】
【数８】
ＴＥ１＝７ａ＋７ｄ−（７ｂ＋７ｃ）
で得られ、プッシュプル信号ＴＥ２は、複合回折素子３の領域分割線３ｂと３ｃの間の領域を通過した光束を検出して、
【００４５】
【数９】
【００４６】
【数１０】
ＴＥ＝ＴＥ２−ｋ＊ＴＥ１
となる。ここで、ｋは補正係数であり、上記４つの式において、検出信号名を受光領域名で表した。
【００４７】
上記の演算を実現するための結線図を図１６に示す。同図に示す結線による加算と、差動アンプ１０６１，１０６２による差動演算により、トラッキングオフセット補正信号ＴＥ１と、プッシュプル信号ＴＥ２が生成される。それら各信号は、更に、差動アンプ１０６３に入力されて、上述の様に差動演算される。このようにして、差動アンプ１０６３は、トラッキングエラー信号ＴＥを生成して、トラッキング制御部１０４２に導かれる。
【００４８】
本構成において、複合回折素子３の分割線３ｂと３ｃの間隔をＶ、対物レンズの光ディスク側の開口数をＮＡ、波長をλ、情報トラックのピッチをｄ、複合回折素子３を通過する光束の直径をＤとすると、
【００４９】
【数１１】
【００５０】
以上のように、光学ヘッドを構成したことにより、対物レンズの移動に伴い生じる、トラッキングエラー信号のオフセットを補正する手段を有しながら、フォーカスエラー信号と、トラッキングエラー信号とが同一の検出光学系で検出可能となり、更に、それらが、複合回折素子と、発光素子および受光素子が配置された基板の２つの光学部品で実現されたことにより、光学ヘッドの小型化を図ることができる。
【００５１】
尚、本実施の形態では、領域６ｃ及び６ｄで回折された４つの光束が受光される４つの３分割受光素子からの信号に基づいて、フォーカスエラー信号を生成するとしたが、これに限らず、例えば、２つの３分割受光素子からの信号に基づいても、フォーカスエラー信号が生成できることを以下に示す。
【００５２】
上述した様に、フォーカスエラー信号は、３分割受光素子の分割線に垂直な方向の光束の長さの変化に従って発生するため、例えば、入射する光束がその受光素子の位置よりも遠いところで焦点を結んでいる３分割受光素子９での検出信号と、入射する光束がその受光素子よりも複合回折素子に近いところで焦点を結んでいる３分割受光素子１０での検出信号とを用いれば、
【００５３】
【数５３】
ＦＥ=９ｂ＋１０ａ＋１０ｃ−（９ａ＋９ｃ＋１０ｂ）
上記数５３により、フォーカスエラー信号が得られる。４つの３分割受光素子から２つの３分割受光素子を選ぶ組み合わせは、一方に入射する光束の焦点を結ぶ位置が、その受光素子より近いものと、遠いものとの組み合わせであるため、他の組み合わせも可能である。
（第２の実施の形態）
図２（ａ）は、本発明の第２の実施の形態における光学ヘッドの構成図、図２（ｂ）は、複合回折素子の上面概念図、図２（ｃ）は、発光素子および受光素子の配置を示す上面図である。本光学ヘッドの構成は、前述の第１の実施の形態と類似しているため、同じ構成要素には同じ番号を付け、その説明を省略し、異なるものについてのみ、その構成を説明する。
【００５４】
図２（ａ）において、１３は複合回折素子、１４は発光素子４と一体になった、受光素子が配置された基板である。図２（ｂ）において、１３ａ〜１３ｃは複合回折素子１３の領域分割線、１５ａ〜１５ｆは分割された領域、領域内部の縞は、回折格子の方向を概念的に示すものである。図２（ｃ）は、基板１４の上面図であり、同図において、１６ａ〜１６ｄは単体の受光素子、１７〜２０は、３分割受光素子、１７ａ〜１７ｃ，１８ａ〜１８ｃ，１９ａ〜１９ｃおよび２０ａ〜２０ｃは、各々、３分割受光素子を構成する各受光領域である。各受光素子内部に記した図形は、そこに入射する光束の形状を模式的に示す。
【００５５】
次に、以上のように構成された光学ヘッドの動作を説明する。この動作も、前述の第１の実施の形態と共通点が多いため、異なるところのみ説明する。光ディスク１で反射し、再び複合回折素子３に入射した光束は、３つの分割線１３ａから１３ｃにより分割された各領域で、＋１次および−１次回折光として光束が分割され、対応する各受光素子に向けて回折される。
【００５６】
複合回折素子１３の領域１５ａおよび１５ｃでの回折光は、例えば受光素子１６ａと１６ｄに、領域１５ｂおよび１５ｆでの回折光は、例えば受光素子１６ｂと１６ｃに、領域１５ｃでの回折光は、例えば３分割受光素子１７と２０に、領域１５ｄでの回折光は、例えば３分割受光素子１８と１９に、各々入射する。このとき、例えば、３分割受光素子１７および１８に入射する光束は、その受光素子よりも遠いところに焦点を結び、３分割受光素子１９および２０に入射する光束は、その受光素子より複合回折素子１３に近いところで焦点を結び、更に、光ディスク１が対物レンズ２の合焦点にあるときに、３分割受光素子１７、１８、１９および２０上での光束の、３分割受光素子の分割線に直交する方向の大きさが、実質上等しくなるように、領域１５ｃおよび１５ｄ内部の回折格子パターンに、レンズの屈折力を持たせると、対物レンズ２の合焦点ずれに応じて、各３分割受光素子上で光束の大きさがそれぞれ異なる大きさに変化するので、
【００５７】
【数１２】
【００５８】
また、第１の実施の形態と同様に、トラッキングエラー信号オフセットを補正する信号ＴＥ１は、
【００５９】
【数１３】
ＴＥ１＝１６ａ＋１６ｄ−（１６ｂ＋１６ｃ）
で得られ、プッシュプル信号ＴＥ２は、
【００６０】
【数１４】
【００６１】
【数１５】
ＴＥ＝ＴＥ２−ｋ＊ＴＥ１
となる。ここで、ｋは補正係数であり、上記４つの式において、検出信号名を受光領域名で表した。
【００６２】
本構成において、複合回折素子１３の領域分割線１３ｂと１３ｃの間隔をＶとしたとき、前記（数１１）を満足することが望ましいことは、第１の実施の形態と同様である。
【００６３】
以上に示した第２の実施の形態の特徴は、第１の実施の形態と比べ、各３分割受光素子の配置を、発光素子から等距離としたことである。こうすると、受光素子１４の横方向の幅が小さくなるという利点がある。また、複合回折素子の製造過程におけるエッチング条件等のばらつきがあって、回折格子のピッチに依存して回折効率が変わっても、本実施の形態では、各領域毎の回折格子ピッチが等しくなっているために、検出信号のバランス変化が小さくなる利点がある。
（第３の実施の形態）
図３（ａ）は、本発明の第３の実施の形態の、複合回折素子の上面概念図、図３（ｂ）は、発光素子および受光素子の配置を示す上面図である。本光学ヘッドの構成は、前述の第１の実施の形態と類似しているため、その構成図を省略し、異なる構成要素である複合回折素子と受光素子の配置についてのみ、その構成を説明する。
【００６４】
図３（ａ）において、２１ａ〜２１ｄは複合回折素子の領域分割線、２３ａ〜２３ｈは分割された各領域、領域内部の縞は回折格子の方向を概念的に示すものである。図３（ｂ）において、２２は発光素子および受光素子が配置された基板、２４ａ〜２４ｄは単体の受光素子、２５〜２８は、２分割受光素子、２５ａ〜２５ｂ，２６ａ〜２６ｂ、２７ａ〜２７ｂおよび２８ａ〜２８ｂは、各々、２分割受光素子を構成する各受光領域である。各受光素子内部に記した図形は、そこに入射する光束の形状を模式的に示す。
【００６５】
尚、本発明の第１の分割線は、分割線２１ａに対応しており、同様にして、本発明の第２〜第４の分割線は、それぞれ、分割線２１ｂ、２１ｃ、２１ｄに対応している。
【００６６】
次に、以上のように構成された光学ヘッドの動作を説明する。この動作も、前述の第１の実施の形態と共通点が多いため、異なるところのみ説明する。光ディスクで反射し、再び複合回折素子に入射した光束は、３つの分割線２１ａ〜２１ｄにより分割された各領域で、＋１次および−１次回折光として光束が分割され、対応する各受光素子に向けて回折される。領域２３ａおよび２３ｇでの回折光は、例えば受光素子２４ａと２４ｄに、領域２３ｂおよび２３ｈでの回折光は、例えば受光素子２４ｂと２４ｃに、領域２３ｃでの回折光は、例えば２分割受光素子２５と受光領域２８ｂに、領域２３ｄでの回折光は、例えば２分割受光素子２５と受光領域２８ａに、領域２３ｅでの回折光は、例えば２分割受光素子２７と受光領域２６ｂに、領域２３ｆでの回折光は、例えば２分割受光素子２７と受光領域２６ａに、各々入射する。このとき、例えば、２分割受光素子２５に入射する光束は、その受光素子よりも遠いところに焦点を結び、２分割受光素子２７に入射する光束は、その受光素子より複合回折素子に近いところで焦点を結び、更に、光ディスクが対物レンズの合焦点にあるときに、２分割受光素子２５および２７上での光束の、２分割受光素子の分割線に直交する方向の大きさが、実質上等しくなるように、領域２３ｃ、２３ｄ、２３ｅおよび２３ｆの回折格子パターンにレンズの屈折力を持たせると、対物レンズの合焦点ずれに応じて、各２分割受光素子上で光束の大きさがそれぞれ異なる大きさに変化するので、
【００６７】
【数１６】
ＦＥ＝２５ａ＋２７ｂ−（２５ｂ＋２７ａ）
という演算により、フォーカスエラー信号ＦＥが得られる。
【００６８】
また、第１の実施の形態と同様に、トラッキングエラー信号オフセットを補正する信号ＴＥ１は、
【００６９】
【数１７】
ＴＥ１＝２４ａ＋２４ｄ−（２４ｂ＋２４ｃ）
で得られ、プッシュプル信号ＴＥ２は、
【００７０】
【数１８】
ＴＥ２＝２６ｂ＋２８ｂ−（２６ａ＋２８ａ）
となるため、対物レンズの移動に伴うオフセットが補正されたトラッキングエラー信号ＴＥは、
【００７１】
【数１９】
ＴＥ＝ＴＥ２−ｋ＊ＴＥ１
となる。ここで、ｋは補正係数であり、上記４つの式において、検出信号名を受光領域名で表した。
【００７２】
本構成において、複合回折素子の分割線２１ｂと２１ｃの間隔をＶとしたとき、
前記（数１１）を満足することが望ましいことは、前述の各実施の形態と同様である。
【００７３】
以上に示した第３の実施の形態の特徴は、第１および第２の実施の形態と比べ、２分割受光素子を使った検出方式としたため、配置される受光領域数が減った上、フォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号とで、全く別々の受光素子の検出信号を演算に使用するため、受光素子間の結線による信号加算演算も可能となり、検出された受光信号を演算部に導くための信号配線が単純化されるという利点がある。
（第４の実施の形態）
図４は、本発明の第４の実施の形態の、発光素子および受光素子の配置を示す上面図である。本光学ヘッドの構成は、前述の第１の実施の形態と類似しているため、その構成図を省略する。また、前述の第３の実施の形態とは、受光素子の配置のみ異なり、他は同一であるため、複合回折素子の説明を省略し、各受光素子の番号も第３の実施の形態と対応させて記し、その説明を省略する。
【００７４】
次に、本光学ヘッドの動作について説明するが、第３の実施の形態と共通点が多いため、異なるところのみについて説明する。複合回折素子の領域２３ｃ〜２３ｆの内部の回折格子パターンが有するレンズの屈折力は、第３の実施の形態とは異なり、図４の各受光素子配置において、２分割受光素子２５に入射する光束は、その受光素子よりも遠いところに焦点を結び、２分割受光素子２７に入射する光束は、その受光素子より複合回折素子に近いところで焦点を結び、更に、光ディスクが対物レンズの合焦点にあるときに、２分割受光素子２５および２７上での光束の、２分割受光素子の分割線に直交する方向の大きさが、実質上等しくなるように、各々設定される。こうして、前述したのと同様に、フォーカスエラー信号は、
【００７５】
【数２０】
ＦＥ＝２５ａ＋２７ｂ−（２５ｂ＋２７ａ）
という演算により得られる。
【００７６】
また、トラッキングエラー信号オフセットを補正する信号ＴＥ１は、
【００７７】
【数２１】
ＴＥ１＝２４ａ＋２４ｄ−（２４ｂ＋２４ｃ）
で得られ、プッシュプル信号ＴＥ２は、
【００７８】
【数２２】
ＴＥ２＝２６ｂ＋２８ｂ−（２６ａ＋２８ａ）
となるため、対物レンズの移動に伴い生じるオフセットが補正されたトラッキングエラー信号ＴＥは、
【００７９】
【数２３】
ＴＥ＝ＴＥ２−ｋ＊ＴＥ１
となる。ここで、ｋは補正係数であり、上記４つの式において、検出信号名を、受光領域名で表した。
【００８０】
以上に示した第４の実施の形態は、第３の実施の形態と同様の特徴を持つ。尚、
各信号演算において、受光領域２５ｂと２７ａ、２６ｂと２８ｂおよび２６ａと２８ａは、それぞれ２つづつが加算される信号であり、且つ受光領域が隣り合っているため、それらを連続した１つの受光領域に変えて、更に受光領域配置の単純化を図ることもできる。
（第５の実施の形態）
図５（ａ）は、本発明の第５の実施の形態の、複合回折素子の上面概念図、図５（ｂ）は、発光素子および受光素子の配置を示す上面図である。本光学ヘッドの構成は、前述の第１の実施の形態と類似しているため、その構成図を省略し、異なる構成要素である複合回折素子と受光素子の配置についてのみ、その構成を説明する。
【００８１】
図５（ａ）において、２９ａ〜２９ｃは複合回折素子の領域分割線、３１ａ〜３１ｄ、３２ａ〜３２ｄは分割された各領域、領域内部の縞は、回折格子の方向を概念的に示すものである。ここで、領域３２ａ〜３２ｄは、領域分割線２９ｂと２９ｃの間を、領域分割線２９ａに平行な複数の帯状分割部に分割したものを、一つおきに交互にまとめた帯状分割集合体である。図５（ｂ）において、３０は発光素子および受光素子が配置された基板、３３ａ〜３３ｄは単体の受光素子、３４および３６は３分割受光素子、３５および３７は２分割受光素子、３４ａ〜３４ｃ、３６ａ〜３６ｃ、３５ａ〜３５ｂおよび３７ａ〜３７ｂは、各々、３分割または２分割の受光素子を構成する各受光領域である。各受光素子内部に記した図形は、そこに入射する光束の形状を模式的に示す。
【００８２】
尚、本発明の第１の帯状分割集合体は、例えば、領域３２ａに対応しており、同様にして、本発明の第２〜第４の帯状分割集合体は、それぞれ、領域３２ｂ、３２ｃ、３２ｄに対応している。
【００８３】
次に、以上のように構成された光学ヘッドの動作を説明する。この動作も、前述の第１の実施の形態と共通点が多いため、異なるところのみ説明する。光ディスクで反射し、再び複合回折素子に入射した光束は、３つの分割線２９ａ〜２９ｃにより分割された各領域で、＋１次および−１次回折光として光束が分割され、対応する各受光素子に向けて回折される。領域３１ａおよび３１ｃでの回折光は、例えば受光素子３３ａと３３ｄに、領域３１ｂおよび３１ｄでの回折光は、例えば受光素子３３ｂと３３ｃに、各々入射する。また、帯状分割集合体３２ａでの回折光は、例えば３分割受光素子３４と受光領域３７ｂに、帯状分割集合体３２ｂでの回折光は、例えば３分割受光素子３６と受光領域３５ｂに、帯状分割集合体３２ｃでの回折光は、例えば３分割受光素子３６と受光領域３５ａに、帯状分割集合体３２ｄでの回折光は、３分割受光素子３４と受光領域３７ａに、各々入射する。このように各帯状分割集合体の回折光を各受光素子に分配すると、領域分割線２９ｂと２９ｃの間を通過した光束が、帯状に空間的に半分に分割されて、それらが各々、２つの３分割受光素子３４および３６に入射することになる。これは、帯状の分割が充分細かければ、この光束分割が、いわゆる振幅分割に同等となることを意味し、その場合、第１及び第２の実施の形態と同様に扱うことができる。
【００８４】
このとき、例えば、３分割受光素子３４に入射する光束は、その受光素子よりも遠いところに焦点を結び、３分割受光素子３６に入射する光束は、その受光素子より複合回折素子に近いところで焦点を結び、更に、光ディスクが対物レンズの合焦点にあるときに、３分割受光素子３４および３６上での光束の、その受光素子分割線に直交する方向の大きさが、実質上等しくなるように、各帯状分割集合体３２ａ〜ｄの内部の回折格子パターンに、レンズの屈折力を持たせると、対物レンズの合焦点ずれに応じて、各３分割受光素子上で光束の大きさがそれぞれ異なる大きさに変化するので、
【００８５】
【数２４】
ＦＥ＝３４ｂ＋３６ａ＋３６ｃ−（３４ａ＋３４ｃ＋３６ｂ）
という演算により、フォーカスエラー信号ＦＥが得られる。
【００８６】
また、トラッキングエラー信号のオフセットを補正する信号ＴＥ１は、以前と同様に、
【００８７】
【数２５】
ＴＥ１＝３３ａ＋３３ｄ−（３３ｂ＋３３ｃ）
で得られ、プッシュプル信号ＴＥ２は、
【００８８】
【数２６】
ＴＥ２＝３５ｂ＋３７ｂ−（３５ａ＋３７ａ）
となるため、対物レンズ移動に伴い生じるオフセットが補正されたトラッキングエラー信号ＴＥは、
【００８９】
【数２７】
ＴＥ＝ＴＥ２−ｋ＊ＴＥ１
となる。ここで、ｋは補正係数であり、上記４つの式において、検出信号を受光領域信号で表した。
【００９０】
本構成において、複合回折素子の分割線２９ｂと２９ｃの間隔をＶとしたとき、
前記（数１１）を満足することが望ましいことは、前述の各実施の形態と同様である。
【００９１】
以上に示した第５の実施の形態の特徴は、第１の実施の形態と比べ、３分割受光素子を使った検出方式でありながら、配置される受光領域数が減った上、フォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号とで、全く別々の受光素子の検出信号を演算に使用するため、受光素子間の結線による信号加算演算も可能となり、検出された受光信号を演算部に導くための信号配線が単純化されるという利点がある。
（第６の実施の形態）
図６は、本発明の第６の実施の形態の、発光素子および受光素子の配置を示す上面図である。本光学ヘッドの構成は、前述の第１の実施の形態と類似しているため、その構成図を省略する。また、前述の第５の実施の形態とは、受光素子の配置のみ異なり、他は同一であるため、複合回折素子の説明を省略し、各受光素子の番号も第５の実施の形態と対応させて記し、その説明を省略する。
【００９２】
次に、本光学ヘッドの動作について説明するが、第５の実施の形態と共通点が多いため、異なるところのみについて説明する。帯状分割集合体３２ａ〜３２ｄの内部の回折格子パターンが有するレンズの屈折力は、第５の実施の形態とは異なり、図６の各受光素子配置において、３分割受光素子３４に入射する光束は、その受光素子よりも遠いところに焦点を結び、３分割受光素子３６に入射する光束は、その受光素子より複合回折素子に近いところで焦点を結び、更に、光ディスクが対物レンズの合焦点にあるときに、３分割受光素子３４および３６上での光束の、その受光素子分割線に直交する方向の大きさが、実質上等しくなるように、各々設定される。このとき、前述したのと同様に、フォーカスエラー信号は、
【００９３】
【数２８】
ＦＥ＝３４ｂ＋３６ａ＋３６ｃ−（３４ａ＋３４ｃ＋３６ｂ）
という演算により、フォーカスエラー信号ＦＥが得られる。
【００９４】
また、トラッキングエラー信号のオフセットを補正する信号ＴＥ１は、以前と同様に、
【００９５】
【数２９】
ＴＥ１＝３３ａ＋３３ｄ−（３３ｂ＋３３ｃ）
で得られ、プッシュプル信号ＴＥ２は、
【００９６】
【数３０】
ＴＥ２＝３５ｂ＋３７ｂ−（３５ａ＋３７ａ）
となるため、補正されたトラッキングエラー信号ＴＥは、
【００９７】
【数３１】
ＴＥ＝ＴＥ２−ｋ＊ＴＥ１
となる。ここで、ｋは補正係数であり、上記４つの式において、検出信号名を受光領域名で表した。
【００９８】
以上に示した第６の実施の形態は、第５の実施の形態と同様の特徴を持つ。尚、
各信号演算において、受光領域３５ｂと３７ｂ、および３５ａと３７ａは、それぞれ２つづつが加算される信号であり、且つ受光領域が隣り合っているため、それらを連続した１つの受光領域に変えて、更に受光素子配置の単純化を図ることもできる。
（第７の実施の形態）
図７（ａ）は、本発明の第７の実施の形態の、複合回折素子の上面概念図、図７（ｂ）は、発光素子および受光素子の配置を示す上面図である。本光学ヘッドの構成は、前述の第１の実施の形態と類似しているため、その構成図を省略し、異なる構成要素である複合回折素子と受光素子の配置についてのみ、その構成を説明する。
【００９９】
図７（ａ）において、３８ａ〜３８ｆは複合回折素子の領域分割線、４０ａ〜４０ｈおよび４１ａ〜４１ｂは分割された各領域、領域内部の縞は、回折格子の方向を概念的に示すものである。図７（ｂ）において、３９は発光素子および受光素子が配置された基板、４２ａ〜４２ｄは単体の受光素子、４３および４５は、２分割受光素子、４４および４６は３分割受光素子、４３ａ〜４３ｂ，４４ａ〜４４ｃ、４５ａ〜４５ｂおよび４６ａ〜４６ｃは、各々、２分割および３分割受光素子を構成する各受光領域である。各受光素子内部に記した図形は、そこに入射する光束の形状を模式的に示す。
【０１００】
次に、以上のように構成された光学ヘッドの動作を説明する。この動作も、前述の第１の実施の形態と共通点が多いため、異なるところのみ説明する。光ディスクで反射し、再び複合回折素子に入射した光束は、６つの分割線３８ａ〜３８ｆにより分割された各領域で、＋１次および−１次回折光として光束が分割され、対応する各受光素子に向けて回折される。領域４０ａおよび４０ｇでの回折光は、例えば受光素子４２ａと４２ｄに、領域４０ｂおよび４０ｈでの回折光は、例えば受光素子４２ｂと４２ｃに、領域４０ｃでの回折光は、例えば２分割受光素子４３と受光領域４６ｃに、領域４０ｄでの回折光は、例えば２分割受光素子４３と受光領域４６ａに、領域４０ｅでの回折光は、例えば２分割受光素子４５と受光領域４４ｃに、領域４０ｆでの回折光は、例えば２分割受光素子４５と受光領域４４ａに、また、領域４１ａでの回折光は、例えば２分割受光素子４３と受光領域４６ｂに、領域４１ｂでの回折光は、例えば２分割受光素子４５と受光領域４４ｂに、各々受光される。このとき、例えば、２分割受光素子４３に入射する光束は、その受光素子よりも遠いところに焦点を結び、２分割受光素子４５に入射する光束は、その受光素子より複合回折素子に近いところで焦点を結び、更に、光ディスクが対物レンズの合焦点にあるときに、２分割受光素子４３および４５上での光束の、２分割受光素子の分割線に直交する方向の大きさが、実質上等しくなるように、領域４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆ、４１ａおよび４１ｂの回折格子パターンにレンズの屈折力を持たせると、対物レンズの合焦点ずれに応じて、各２分割受光素子上で光束の大きさがそれぞれ異なる大きさに変化するので、
【０１０１】
【数３２】
ＦＥ＝４３ａ＋４５ｂ−（４３ｂ＋４５ａ）
という演算により、フォーカスエラー信号ＦＥが得られる。
【０１０２】
また、トラッキングエラー信号のオフセットを補正する信号ＴＥ１は、以前と同様に
【０１０３】
【数３３】
ＴＥ１＝４２ａ＋４２ｄ−（４２ｂ＋４２ｃ）
で得られ、プッシュプル信号ＴＥ２は、
【０１０４】
【数３４】
ＴＥ２＝４４ｃ＋４６ｃ−（４４ａ＋４６ａ）
となるため、対物レンズの移動に伴い生じるオフセットが補正されたトラッキングエラー信号ＴＥは、
【０１０５】
【数３５】
ＴＥ＝ＴＥ２−ｋ＊ＴＥ１
となる。ここで、ｋは補正係数であり、上記４つの式において、検出信号名を受光領域名で表した。
【０１０６】
ここで、上記式において、受光領域４４ｂおよび４６ｂの検出信号は、トラッキングエラー信号演算には用いていない。つまり、本実施の形態の信号検出方式は、複合回折素子の領域分割線３８ｅと３８ｆの間の光束は、フォーカスエラー信号検出には使用するが、トラッキングエラー信号検出には使用しない。これは、従来の第２の技術で説明した、光ディスクのラジアル方向の傾きによって生じる、トラッキングエラー信号のオフセットを低減する技術に相当する。
【０１０７】
本構成において、複合回折素子の分割線３８ｂと３８ｃの間隔をＶとしたとき、
前記（数１１）を満足することが望ましいことは、前述の各実施の形態と同様であるが、更に、分割線３８ｅと３８ｆの間隔をＷ、対物レンズの光ディスク側の開口数をＮＡ、波長をλ、情報トラックのピッチをｄ、複合回折素子上での光束直径をＤとすると、
【０１０８】
【数３６】
【０１０９】
以上に示した第７の実施の形態の特徴は、類似の構成である第３または第４の実施の形態の特徴に加え、光ディスクのラジアル方向の傾きにより発生する、トラッキングエラー信号のオフセットを低減することが可能となり、一層安定に動作する光学ヘッドの実現を図ることができる。
【０１１０】
尚、本実施の形態では、受光素子の配置を前述のごとくとしたが、第３と第４の実施の形態の類似性のように、受光素子の単純な位置の置き換えと複合回折素子の各領域内部の回折格子パターンの変更のみにより、同様の信号検出が可能であることは言うまでもない。
（第８の実施の形態）
図８（ａ）は、本発明の第８の実施の形態の、複合回折素子の上面概念図、図８（ｂ）は、発光素子および受光素子の配置を示す上面図である。本光学ヘッドの構成は、前述の第１の実施の形態と類似しているため、その構成図を省略し、異なる構成要素である複合回折素子と受光素子の配置についてのみ、その構成を説明する。
【０１１１】
図８（ａ）において、４７ａ〜４７ｆは複合回折素子の領域分割線である。分割線４７ｅは分割線４７ａの右側のみ、分割線４７ｆは分割線４７ａの左側のみとなっている。４９ａ〜４９ｈは分割された各領域、領域内部の縞は、回折格子の方向を概念的に示すものである。図８（ｂ）において、４８は発光素子および受光素子が配置された基板、５０ａ〜５０ｄは単体の受光素子、５１〜５４は２分割受光素子、５１ａ〜５１ｂ，５２ａ〜５２ｂ、５３ａ〜５３ｂおよび５４ａ〜５４ｂは、各々、２分割受光素子を構成する各受光領域である。各受光素子内部に記した図形は、そこに入射する光束の形状を模式的に示す。
【０１１２】
次に、以上のように構成された光学ヘッドの動作を説明する。この動作も、前述の第１の実施の形態と共通点が多いため、異なるところのみ説明する。光ディスクで反射し、再び複合回折素子に入射した光束は、６つの分割線４７ａ〜４７ｆにより分割された各領域で、＋１次および−１次回折光として光束が分割され、対応する各受光素子に向けて回折される。複合回折素子の領域４９ａおよび４９ｇでの回折光は、例えば受光素子５０ａと５０ｄに、領域４９ｂおよび４９ｈでの回折光は、例えば受光素子５０ｂと５０ｃに、領域４９ｃでの回折光は、例えば２分割受光素子５１と受光領域５４ｂに、領域４９ｄでの回折光は、例えば２分割受光素子５１と受光領域５４ａに、領域４９ｅでの回折光は、例えば２分割受光素子５３と受光領域５２ｂに、領域４９ｆでの回折光は、例えば２分割受光素子５３と受光領域５２ａに、各々受光される。このとき、例えば、２分割受光素子５１に入射する光束は、その受光素子よりも遠いところに焦点を結び、２分割受光素子５３に入射する光束は、その受光素子より複合回折素子に近いところで焦点を結び、更に、光ディスクが対物レンズの合焦点にあるときに、２分割受光素子５１および５３上での光束の、２分割受光素子の分割線に直交する方向の大きさが、実質上等しくなるように、領域４９ｃ、４９ｄ、４９ｅ、４９ｆの回折格子パターンにレンズの屈折力を持たせると、対物レンズの合焦点ずれに応じて、各２分割受光素子上で光束の大きさがそれぞれ異なる大きさに変化するので、
【０１１３】
【数３７】
ＦＥ＝５１ａ＋５３ｂ−（５１ｂ＋５３ａ）
という演算により、フォーカスエラー信号ＦＥが得られる。
【０１１４】
また、トラッキングエラー信号オフセットを補正する信号ＴＥ１は、以前と同様に
【０１１５】
【数３８】
ＴＥ１＝５０ａ＋５０ｄ−（５０ｂ＋５０ｃ）
で得られ、プッシュプル信号ＴＥ２は、
【０１１６】
【数３９】
ＴＥ２＝５４ｂ＋５２ｂ−（５２ａ＋５４ａ）
となるため、対物レンズの移動に伴い生じるオフセットが補正されたトラッキングエラー信号ＴＥは、
【０１１７】
【数４０】
ＴＥ＝ＴＥ２−ｋ＊ＴＥ１
となる。ここで、ｋは補正係数であり、上記４つ式のにおいて、検出信号名を受光領域名で表した。
【０１１８】
本実施の形態の信号検出方式は、複合回折素子の領域分割線４７ｅと４７ｆの間の領域を通過した光束を領域分割線４７ｄで２つの領域に分け、プッシュプル信号を検出する信号５２ａと５４ｂに、それら２つの領域が各々１つづつ均等に含まれるように回折され、（数３９）における差動演算により相殺し、トラッキング信号から、それらの領域の信号を除いている。これは、光ディスクからの反射光の光量分布が、複合回折素子の領域分割線４７ｄに関して実質上対称であるため、空間的には異なる２つの領域ではあっても、良好に相殺できる。この信号検出方式は、前述の第７の実施の形態と同じ目的、即ち、光ディスクのラジアル方向の傾きによって生じる、トラッキングエラー信号のオフセットを低減する目的を、第７の実施の形態とは異なる方法で実現したものである。
【０１１９】
また、本構成において、複合回折素子の分割線４７ｂと４７ｃの間隔をＶとしたとき、前記（数１１）を満足することが望ましいことは、前述の各実施の形態と同様であるが、更に、分割線４７ｅと４７ｆの間隔をＷとしたとき、前記（数３６）を満足することが望ましいことは、前述の第７の実施の形態と同様である。
【０１２０】
以上に示した第８の実施の形態の特徴は、類似の構成である第７の実施の形態の特徴に加え、検出すべき光束の数を減らしたため、受光領域の数および面積が減り、光学ヘッドの内部で散乱した光、いわゆる迷光の影響を低減できることである。これにより、より品質の高い検出信号を生成する光学ヘッドの実現が図れる。
【０１２１】
尚、本実施の形態では、受光素子の配置を前述のごとくとしたが、第３と第４の実施の形態の類似性のように、受光素子の位置の置き換えと、複合回折素子の各領域内部の回折格子パターンの変更のみで、同様の信号検出が可能であることは言うまでもない。
（第９の実施の形態）
図９（ａ）は、本発明の第９の実施の形態の、複合回折素子の上面概念図、図９（ｂ）は、発光素子および受光素子の配置を示す上面図である。本光学ヘッドの構成は、前述の第１の実施の形態と類似しているため、その構成図を省略し、異なる構成要素である複合回折素子と受光素子の配置についてのみ、その構成を説明する。
【０１２２】
図９（ａ）において、５５ａ〜５５ｅは複合回折素子の領域分割線、５７ａ〜５７ｄ、５８ａ〜５８ｈおよび５９ａ〜５９ｄは分割された各領域、各領域内部の縞は、回折格子の方向を概念的に示すものである。ここで、領域５８ａ〜５８ｈおよび５９ａ〜５９ｄは、分割線５５ｂと５５ｃの間を、分割線５５ａに平行な複数の帯状分割部に分割し、分割線５５ａ、５５ｄおよび５５ｅにより分割された６つの領域ごとに、一つおきに交互にまとめた帯状分割集合体である。この帯状分割集合体のまとまりは、分割線５５ｂと５５ｄの間に４つ、分割線５５ｄと５５ｅの間に４つ、および分割線５５ｅと５５ｃの間に４つ、の計１２個である。
【０１２３】
図９（ｂ）において、５６は発光素子および受光素子が配置された基板、６０ａ〜６０ｄは単体の受光素子、６１および６２は３分割受光素子、６３および６４は２分割受光素子、６１ａ〜６１ｃ、６２ａ〜６２ｃ、６３ａ〜６３ｂおよび６４ａ〜６４ｂは、各々、３分割または２分割の受光素子を構成する各受光領域である。各受光素子内部に記した図形は、そこに入射する光束の形状を模式的に示す。
【０１２４】
尚、本発明の第５の帯状分割集合体は、例えば、領域５９ａと領域５９ｃに対応しており、本発明の第６の帯状分割集合体は、領域５９ｂと領域５９ｄに対応している。
【０１２５】
次に、以上のように構成された光学ヘッドの動作を説明する。この動作も、前述の第１の実施の形態と共通点が多いため、異なるところのみ説明する。光ディスクで反射し、再び複合回折素子に入射した光束は、５つの分割線５５ａ〜５５ｅにより分割された各領域で、＋１次および−１次回折光として光束が分割され、対応する各受光素子に向けて回折される。領域５７ａおよび５７ｃでの回折光は、例えば受光素子６０ａと６０ｄに、領域５７ｂおよび５７ｄでの回折光は、例えば受光素子６０ｂと６０ｃに、各々入射する。また、帯状分割集合体５８ａでの回折光は、例えば３分割受光素子６２と受光領域６３ｂに、帯状分割集合体５８ｂでの回折光は、例えば３分割受光素子６１と受光領域６４ａに、帯状分割集合体５８ｃでの回折光は、例えば３分割受光素子６１と受光領域６４ｂに、帯状分割集合体５８ｄでの回折光は、３分割受光素子６２と受光領域６３ａに、帯状分割集合体５８ｅでの回折光は、３分割受光素子６２と受光領域６３ｂに、帯状分割集合体５８ｆでの回折光は、３分割受光素子６１と受光領域６４ａに、帯状分割集合体５８ｇでの回折光は、３分割受光素子６１と受光領域６４ｂに、帯状分割集合体５８ｈでの回折光は、３分割受光素子６２と受光領域６３ａに、各々入射する。
【０１２６】
また、帯状分割集合体５９ａおよび５９ｃでの回折光は、３分割受光素子６１と、２分割受光素子６４の隣の、受光領域の無い場所に、帯状分割集合体５９ｂと５９ｄでの回折光は、３分割受光素子６２と、２分割受光素子６３の隣の、受光領域の無い場所に、に各々入射する。このように光束を分割すると、領域分割線５５ｂと５５ｃの間の光束が、帯状に空間的に均等に半分に分割されて、２つの３分割受光素子に、それらが分配されることになる。これは、帯状の分割が充分細かければ、この光束分割は、いわゆる振幅分割と同等になることを意味し、その場合、第１及び第２の実施の形態と同様に扱うことができる。
【０１２７】
このとき、例えば、３分割受光素子６１に入射する光束は、その受光素子よりも遠いところに焦点を結び、３分割受光素子６２に入射する光束は、その受光素子より複合回折素子に近いところで焦点を結び、更に、光ディスクが対物レンズの合焦点にあるときに、３分割受光素子６１および６２上での光束の、その受光素子分割線に直交する方向の大きさが、実質上等しくなるように、各帯状分割集合体５８ａ〜５８ｇおよび５９ａ〜５９ｄの内部の回折格子パターンに、レンズの屈折力を持たせると、対物レンズの合焦点ずれに応じて、各３分割受光素子上で光束の大きさがそれぞれ異なる大きさに変化するので、
【０１２８】
【数４１】
ＦＥ＝６１ｂ＋６２ａ＋６２ｃ−（６１ａ＋６１ｃ＋６２ｂ）
という演算により、フォーカスエラー信号ＦＥが得られる。
【０１２９】
また、トラッキングエラー信号オフセットを補正する信号ＴＥ１は、以前と同様に、
【０１３０】
【数４２】
ＴＥ１＝６０ａ＋６０ｄ−（６０ｂ＋６０ｃ）
で得られ、プッシュプル信号ＴＥ２は、複合回折素子の領域分割線５５ａの左側にある帯状分割集合体５８ａ、５８ｂ、５８ｅおよび５８ｆを通過した光束の検出信号と、分割線５５ａの右側にある帯状分割集合体５８ｃ、５８ｄ、５８ｇおよび５８ｈを通過した光束の検出信号との差動検出により得るため、
【０１３１】
【数４３】
ＴＥ２＝６３ｂ＋６４ａ−（６３ａ＋６４ｂ）
となり、
対物レンズの移動に伴い生じるオフセットが補正されたトラッキングエラー信号ＴＥは、
【０１３２】
【数４４】
ＴＥ＝ＴＥ２−ｋ＊ＴＥ１
となる。ここで、ｋは補正係数であり、上記４つの式において、検出信号名を受光領域名で表した。
【０１３３】
本実施の形態の信号検出方式は、分割線５５ｄと５５ｅの間の領域を通過した光束が、プッシュプル信号を検出する受光素子に入射しないように、回折角と受光素子配置を設定している。従って、この信号検出方式は、前述の第７の実施の形態と同じ目的、即ち、光ディスクのラジアル方向の傾きによって生じる、トラッキングエラー信号のオフセットを低減する目的を、第７の実施の形態とは異なる方法で実現したものである。
【０１３４】
また、本構成において、複合回折素子の分割線５５ｂと５５ｃの間隔をＶとしたとき、前記（数１１）を満足することが望ましく、更に、分割線５５ｄと５５ｅの間隔をＷとしたとき、前記（数３６）を満足することが望ましいことは、前述の第７の実施の形態と同様である。
【０１３５】
以上に示した第９実施の形態は、前述の第７の実施の形態と同様に、光ディスクのラジアル方向の傾きにより発生する、トラッキングエラー信号のオフセットをも低減し、また、領域分割線５５ａの左右の領域に、回折格子のピッチが密と粗の２種類の帯状分割集合体を形成しているため、複合回折素子の製造過程においてエッチング条件等のばらつきがあって、回折格子のピッチに依存して回折効率が変わってしまったときにも、プッシュプル信号を検出する領域の回折効率のバランスは実質上均等となるため、トラッキング信号のバランス変化が小さくなるという特徴を有している。尚、領域５８ｂ，５８ｄ，５８ｆ，５８ｈのそれぞれは、回折格子のピッチが密の帯状分割集合体である。又、領域５８ａ，５８ｃ，５８ｅ，５８ｇ，５９ａ〜５９ｄのそれぞれは、回折格子のピッチが粗の帯状分割集合体である。
【０１３６】
尚、ここでは各帯状分割集合体を構成する複数の帯状分割部を、第１の分割線５５ａに平行とな矩形としたが、帯状分割部の形状が、三角形、平行四辺形または台形であっても、或いは、それらの形状の組み合わせであっても、同様の機能を実現し得る。
（第１０の実施の形態）
図１０は、本発明の第１０の実施の形態の、発光素子および受光素子の配置を示す上面図である。本光学ヘッドの構成は、前述の第１の実施の形態と類似しているため、その構成図を省略し、また、複合回折素子の分割領域は、前述の第９の実施の形態と等しいため、その上面概念図も省略し、第９の実施の形態と異なるところのみ、その構成を説明する。
【０１３７】
複合回折素子において、図９（ａ）における、分割線５５ｄと５５ｅの間の４つの帯状分割集合体の内部に形成された回折格子による回折角が、前述の第９の実施の形態と異なる。この回折角については、本発明の動作の説明の中で説明する。
【０１３８】
図１０において、６５は発光素子および受光素子が配置された基板、６６ａ〜６６ｄは単体の受光素子、６７および６８は３分割受光素子、６９および７０は２分割受光素子、６７ａ〜６７ｃ、６８ａ〜６８ｃ、６９ａ〜６９ｂおよび７０ａ〜７０ｂは、各々、３分割または２分割の受光素子を構成する各受光領域である。各受光素子内部に記した図形は、そこに入射する光束の形状を模式的に示す。
【０１３９】
尚、本発明の第５の帯状分割集合体は、例えば、領域５９ｂに対応しており、同様にして、本発明の第６〜第８の帯状分割集合体は、それぞれ、領域５９ａ、５９ｃ、５９ｄに対応している。
【０１４０】
次に、以上のように構成された光学ヘッドの動作を説明する。この動作も、前述の第１の実施の形態と共通点が多いため、異なるところのみ説明する。また、複合回折格子での光束の分割については、図９（ａ）を参照して説明する。光ディスクで反射し、再び複合回折素子に入射した光束は、５つの分割線５５ａ〜５５ｅにより分割された各領域で、＋１次および−１次回折光として光束が分割され、対応する各受光素子に向けて回折される。領域５７ａおよび５７ｃでの回折光は、例えば受光素子６６ａと６６ｄに、領域５７ｂおよび５７ｄでの回折光は、例えば受光素子６６ｂと６６ｃに、各々入射する。また、帯状分割集合体５８ａでの回折光は、例えば３分割受光素子６８と受光領域６９ｂに、帯状分割集合体５８ｂでの回折光は、例えば３分割受光素子６７と受光領域７０ａに、帯状分割集合体５８ｃでの回折光は、例えば３分割受光素子６７と受光領域７０ｂに、帯状分割集合体５８ｄでの回折光は、３分割受光素子６８と受光領域６９ａに、帯状分割集合体５８ｅでの回折光は、３分割受光素子６８と受光領域６９ｂに、帯状分割集合体５８ｆでの回折光は、３分割受光素子６７と受光領域７０ａに、帯状分割集合体５８ｇでの回折光は、３分割受光素子６７と受光領域７０ｂに、帯状分割集合体５８ｈでの回折光は、３分割受光素子６８と受光領域６９ａに、各々入射する。また、帯状分割集合体５９ａおよび５９ｃでの回折光は、３分割受光素子６７と、受光領域７０ｂに、帯状分割集合体５９ｂと５９ｄでの回折光は、３分割受光素子６８と、受光領域６９ｂに、に各々入射する。
【０１４１】
このように光束を分割すると、領域分割線５５ｂと５５ｃの間の光束が、帯状に空間的に均等に半分に分割されて、２つの３分割受光素子６７と６８に、それらが均等に分配されることになる。これは、帯状の分割が充分細かければ、この光束分割が、いわゆる振幅分割と同等になることを意味し、その場合、第１及び第２の実施の形態と同様に扱うことができる。
【０１４２】
このとき、例えば、３分割受光素子６７に入射する光束は、その受光素子よりも遠いところに焦点を結び、３分割受光素子６８に入射する光束は、その受光素子より複合回折素子に近いところで焦点を結び、更に、光ディスクが対物レンズの合焦点にあるときに、３分割受光素子６７および６８上での光束の、その受光素子分割線に直交する方向の大きさが、実質上等しくなるように、各帯状分割集合体５８ａ〜５８ｈおよび５９ａ〜５９ｄの内部の回折格子パターンに、レンズの屈折力を持たせると、対物レンズの合焦点ずれに応じて、各３分割受光素子上で光束の大きさがそれぞれ異なる大きさに変化するので、
【０１４３】
【数４５】
ＦＥ＝６７ｂ＋６８ａ＋６８ｃ−（６７ａ＋６７ｃ＋６８ｂ）
という演算により、フォーカスエラー信号ＦＥが得られる。
【０１４４】
また、トラッキングエラー信号オフセットを補正する信号ＴＥ１は、以前と同様に、
【０１４５】
【数４６】
ＴＥ１＝６６ａ＋６６ｄ−（６６ｂ＋６６ｃ）
で得られる。
【０１４６】
プッシュプル信号ＴＥ２は、複合回折素子の領域分割線５５ａの左側にある帯状分割集合体５８ａ、５８ｂ、５８ｅおよび５８ｆを通過した光束の検出信号と、分割線５５ａの右側にある帯状分割集合体５８ｃ、５８ｄ、５８ｇおよび５８ｈを通過した光束の検出信号との差動検出により得るため、
【０１４７】
【数４７】
ＴＥ２＝６９ｂ＋７０ａ−（６９ａ＋７０ｂ）
と演算する。このとき、プッシュプル信号検出に使う領域以外の領域、即ち、複合回折素子の領域分割線５５ｄと５５ｅの間の４つの帯状分割集合体５９ａ〜５９ｄのうち、受光領域６９ｂには、帯状分割集合体５９ｂと５９ｄでの回折光束が、受光素子７０ｂには、帯状分割集合体５９ａと５９ｃでの回折光束が、各々入射している。しかしながら、帯状分割集合体の帯状分割が充分細かければ、いわゆる振幅分割と同等となるため、領域分割線５５ｄと５５ｅの間の領域を通過した光束が、空間的に均等に２分割され、受光領域６９ｂと７０ｂに入射することになるから、（数４７）の差動検出で、それらの光束の影響は相殺される。
【０１４８】
対物レンズの移動に伴い生じるオフセットが補正されたトラッキングエラー信号ＴＥは、
【０１４９】
【数４８】
ＴＥ＝ＴＥ２−ｋ＊ＴＥ１
となる。ここで、ｋは補正係数であり、上記４つの式において、検出信号名を受光領域名で表した。
【０１５０】
本実施の形態の信号検出方式は、分割線５５ｄと５５ｅの間の領域を通過した光束が、プッシュプル信号を検出する受光素子に均等に入射するように、複合回折素子の回折角と、受光素子配置を設定している。これは、前述の第７の実施の形態と同じ目的、即ち、光ディスクのラジアル方向の傾きによって生じる、トラッキングエラー信号のオフセットを低減する目的を、第７の実施の形態とは異なる方法で実現したものである。
【０１５１】
また、本構成において、複合回折素子の分割線５５ｂと５５ｃの間隔をＶとしたとき、前記（数１１）を満足することが望ましく、更に、分割線５５ｄと５５ｅの間隔をＷとしたとき、前記（数３６）を満足することが望ましいことは、前述の第７の実施の形態と同様である。
【０１５２】
以上に示した本実施の形態の光学ヘッドによれば、前述の第７の実施の形態と同様に、光ディスクのラジアル方向の傾きにより発生する、トラッキングエラー信号のオフセットをも低減することが可能であり、また、領域分割線５５ａの左右の領域に、回折格子のピッチが密と粗の２種類の帯状分割集合体を形成したため、複合回折素子の製造過程においてエッチング条件等のばらつきがあって、回折格子ピッチに依存して回折効率が変わってしまったときにも、プッシュプル信号を検出する領域の回折効率のバランスは実質上均等となるため、トラッキング信号のバランス変化を小さくすることができる。
（第１１の実施の形態）
図１１は、本発明の第１１の実施の形態の、発光素子および受光素子の配置を示す上面図である。本実施の形態は、第９および１０の実施の形態と類似しているため、複合回折素子については、図９（ａ）を参照しながら、異なるところのみ、その構成を説明する。
【０１５３】
複合回折素子において、図９（ａ）における、分割線５５ｄと５５ｅの間の４つの帯状分割集合体の内部に形成された回折格子による回折角が、前述の第１０の実施の形態と異なる。この回折角については、本発明の動作の説明の中で説明する。
【０１５４】
図１１において、１０１は発光素子および受光素子が配置された基板、１０２ａ〜１０２ｄは単体の受光素子、１０３および１０４は３分割受光素子、１０５および１０６は２分割受光素子、１０３ａ〜１０３ｃ、１０４ａ〜１０４ｃ、１０５ａ〜１０５ｂおよび１０６ａ〜１０６ｂは、各々、３分割または２分割の受光素子を構成する各受光領域である。各受光素子内部に記した図形は、そこに入射する光束の形状を模式的に示す。
【０１５５】
次に、以上のように構成された光学ヘッドの動作を説明する。この動作も、前述の第９および１０の実施の形態と共通点が多いため、異なるところのみ説明する。光ディスクで反射し、再び複合回折素子に入射した光束は、５つの分割線５５ａ〜５５ｅにより分割された各領域で、＋１次および−１次回折光として光束が分割され、対応する各受光素子に向けて回折される。領域５７ａおよび５７ｃでの回折光は、例えば受光素子１０２ａと１０２ｄに、領域５７ｂおよび５７ｄでの回折光は、例えば受光素子１０２ｂと１０２ｃに、各々入射する。また、帯状分割集合体５８ａでの回折光は、例えば３分割受光素子１０４と受光領域１０５ｂに、帯状分割集合体５８ｂでの回折光は、例えば３分割受光素子１０３と受光領域１０６ａに、帯状分割集合体５８ｃでの回折光は、例えば３分割受光素子１０３と受光領域１０６ｂに、帯状分割集合体５８ｄでの回折光は、３分割受光素子１０４と受光領域１０５ａに、帯状分割集合体５８ｅでの回折光は、３分割受光素子１０４と受光領域１０５ｂに、帯状分割集合体５８ｆでの回折光は、３分割受光素子１０３と受光領域１０６ａに、帯状分割集合体５８ｇでの回折光は、３分割受光素子１０３と受光領域１０６ｂに、帯状分割集合体５８ｈでの回折光は、３分割受光素子１０４と受光領域１０５ａに、各々入射する。また、帯状分割集合体５９ａでの回折光は、３分割受光素子１０３と、受光領域１０６ａに、帯状分割集合体５９ｂでの回折光は、３分割受光素子１０４と、受光領域１０５ａに、帯状分割集合体５９ｃでの回折光は、３分割受光領域１０３と、受光領域１０６ｂに、帯状分割集合体５９ｄでの回折光は、３分割受光素子１０４と、受光領域１０５ｂに、各々入射する。このとき、第９および第１０の実施の形態と同様に、フォーカスエラー信号は、
【０１５６】
【数４９】
ＦＥ＝１０３ｂ＋１０４ａ＋１０４ｃ−（１０３ａ＋１０３ｃ＋１０４ｂ）
という演算により得られる。
【０１５７】
また、トラッキングエラー信号オフセットを補正する信号ＴＥ１は、以前と同様に、
【０１５８】
【数５０】
ＴＥ１＝１０２ａ＋１０２ｄ−（１０２ｂ＋１０２ｃ）
で得られる。
【０１５９】
プッシュプル信号ＴＥ２は、複合回折素子の領域分割線５５ａの左側にある帯状分割集合体５８ａ、５８ｂ、５８ｅおよび５８ｆを通過した光束の検出信号と、分割線５５ａの右側にある帯状分割集合体５８ｃ、５８ｄ、５８ｇおよび５８ｈを通過した光束の検出信号との差動検出により得るため、
【０１６０】
【数５１】
ＴＥ２＝１０５ｂ＋１０６ａ−（１０５ａ＋１０６ｂ）
と演算する。このとき、プッシュプル信号検出に使う領域以外の領域、即ち、複合回折素子の領域分割線５５ｄと５５ｅの間の４つの帯状分割集合体５９ａ〜５９ｄのうち、（数５１）において、正の符号を持つ項である受光領域に、分割線５５ａの両側に位置する５９ａと５９ｄでの回折光が、負の符号を持つ項である受光領域には、同じく分割線５５ａの両側に位置する５９ｂと５９ｃでの回折光束が、各々入射している。ところで、帯状分割集合体の帯状分割が充分細かければ、いわゆる振幅分割と同等となるため、領域分割線５５ｄと５５ｅの間の領域を通過した光束が、空間的に均等に２分割され、（数５１）における正と負の符号を持つ項である受光領域に均等に入射することになるから、（数５１）の差動検出で、それらの光束の影響は相殺される。
【０１６１】
対物レンズの移動に伴い生じるオフセットが補正されたトラッキングエラー信号ＴＥは、
【０１６２】
【数５２】
ＴＥ＝ＴＥ２−ｋ＊ＴＥ１
となる。ここで、ｋは補正係数であり、上記４つの式において、検出信号名を受光領域名で表した。
【０１６３】
本実施の形態の信号検出方式は、分割線５５ｄと５５ｅの間の領域を通過した光束が、プッシュプル信号を検出する受光素子に均等に入射するように、複合回折素子の回折角と、受光素子配置を設定している点では、前述の第１０の実施の形態と同様であるが、受光素子上の光束の形状を揃え、回折による広がりがあっても、３分割受光素子に入射する各光束が同じ様な光量分布を有するようにした点を特徴とする。これにより、光スポットのトラック横断時に光束が変調を受けても、その変調は各受光領域に均等に受光されるため、フォーカスエラー信号は、その変調の影響を受けにくい。
【０１６４】
また、本構成において、複合回折素子の分割線５５ｂと５５ｃの間隔をＶとしたとき、前記（数１１）を満足することが望ましく、更に、分割線５５ｄと５５ｅの間隔をＷとしたとき、前記（数３６）を満足することが望ましいことは、前述の第７の実施の形態と同様である。
【０１６５】
以上に示した本実施の形態の光学ヘッドによれば、前述の第１０の実施の形態が有する効果に加え、光スポットのトラック横断時の変調成分の混入が少ないフォーカスエラー信号を得ることができる。
（第１２の実施の形態）
図１２（ａ）は、本発明の第１２の実施の形態の、複合回折素子の上面概念図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）における、分割線１０７ｄと１０７ｅの間の帯状分割集合体の概念図である。本実施の形態は、前述の第１０または第１１の実施の形態の帯状分割集合体の構成を変えたものであるため、その構成について説明する。
【０１６６】
図１２（ａ）において、１０７ａから１０７ｆは、複合回折素子の領域分割線である。本複合回折素子は、図９（ａ）と共通点が多いため、図１２（ａ）において、領域分割線以外は、その構成を省略し、前述の第１０および第１１の実施の形態と異なる点である、分割線１０７ｄと１０７ｅの間の帯状分割集合体の構成を、図１２（ｂ）に示す。図１２（ｂ）において、１０７ａ、１０７ｄ、１０７ｅおよび１０７ｆは複合回折素子の領域分割線、１０８ａ〜１０８ｄは分割された各領域、各領域内部の縞は、回折格子の方向を概念的に示すものである。ここで、領域１０８ａ〜１０８ｄは、分割線１０７ｄと１０７ｅの間を、分割線１０７ａに平行な複数の帯状分割部に分割し、更に、それらの帯状分割部を、分割線１０７ｆによって半分に分割し、分割線１０７ｆの上下の帯状分割部の並びが、一つずつずれるようにまとめた、４つの帯状分割集合体である。
【０１６７】
尚、本発明の第４の分割線は、分割線１０７ｆに対応し、又、本発明の第５及び第６の分割線は、それぞれ、分割線１０７ｄ,１０７ｅに対応する。
【０１６８】
以上のように構成された光学ヘッドの動作は、前述の第１０および第１１の実施の形態と共通であるため省略し、分割線１０７ｄと１０７ｅの間の帯状分割集合体と、前記２つの実施の形態の帯状分割集合体との対応についてのみ説明する。
【０１６９】
例えば、領域１０８ａ〜１０８ｄを、各々順に図９（ａ）における領域５９ａ〜５９ｄに対応させる。領域１０８ａ〜１０８ｄでの回折光は、前述の第１０または第１１の実施の形態の対応する領域での回折光と同様に、所定の受光素子に入射し、各信号が得られる。
【０１７０】
次に、分割線１０７ｄと１０７ｅの間の帯状分割集合体を、以上のような構成としたことによる効果を説明する。仮に、帯状分割集合体の各帯状分割部を、実質的に振幅分割と同等になるように、十分に細かなピッチで形成すれば、前述の第１０または第１１の実施の形態のような帯状分割集合体でも、なんら不具合は発生しない。ところが、実際の光学ヘッドの構成では、複合回折素子と受光素子の距離を小さな値に制限されることがあり、そのため複合回折素子上の光束径が小さくって、光束径に対して十分細かな帯状分割集合体とすることが難しい場合がある。図１３（ａ）は、第１０の実施の形態における、（数４７）により相殺されるべき信号を発生させる帯状分割集合体、即ち、領域５９ａと５９ｃの和と、領域５９ｂと５９ｄの和を説明する概念図である。複合回折素子に入射する光束の光量分布は、一般に均一でなく、特に、分割線５５ａに垂直な方向に大きな変化がある。仮に、図１３（ａ）の概念図のような目の粗い帯状分割集合体で複合回折素子を構成すると、分割線５５ａに関する光束の光量分布の非対称性によって、それらの帯状分割集合体を通過する光量に差が出て、（数４７）による精度の良い相殺が出来なくなる。
【０１７１】
一方、本実施の形態の帯状分割集合体は、図１３（ｂ）に示すように、分割線１０７ａに垂直な方向には、どちらも隙間なく配置されているため、分割線１０７ａに関する光束の光量分布の非対称性の影響は受けない。また、光ディスクからの反射光束は、分割線１０７ａに平行な方向、即ち、トラック方向には概ね対称で変化の小さい光量分布を有するため、分割線１０７ｄと１０７ｅの間の帯状分割集合体の信号は、（数４７）により精度よく相殺できる。従って、目の粗い帯状分割集合体で構成された複合回折素子であっても、第１０および第１１の実施の形態が意図するトラッキングエラー信号が検出できる。
【０１７２】
また、本構成において、複合回折素子の分割線１０７ｂと１０７ｃの間隔をＶとしたとき、前記（数１１）を満足することが望ましく、更に、分割線１０７ｄｄと１０７ｅの間隔をＷとしたとき、前記（数３６）を満足することが望ましいことは、前述の第７の実施の形態と同様である。
【０１７３】
以上に示した本実施の形態の複合回折素子によれば、光学ヘッドの小型化により複合回折素子と受光素子の距離が小さくなっても、前述の第１０および第１１の実施の形態の光学ヘッドが有する本来の性能および特徴を確保することができる。
（第１３の実施の形態）
図１７は、本発明の、第１３の実施の形態の光学ヘッドの構成図である。本実施の形態の構成は、前述の第１の実施の形態と類似しているため、異なるところのみ説明する。図１７において、７１は、前述した各実施の形態における本発明の複合回折素子、７２は、発光素子４と受光素子が、前述した実施の形態に於ける本発明のごとく配置された基板、７３は、金属または樹脂などの剛性を持つ材料で形成された部材であり、複合回折素子７１と基板７２は、部材７３によって一体に固定されている。
【０１７４】
以上のように構成された本実施の形態の光学ヘッドの動作は、前述の各実施の形態に従うものであるから省略する。
【０１７５】
本実施の形態の光学ヘッドは、前述した各実施の形態の光学ヘッドの特徴に加え、複合回折素子７１と、発光素子と受光素子が配置された基板７２が、一体となって１つの信号検出素子に集積化されたことを特徴とする。よって、本実施の形態によれば、対物レンズと、前記１つの信号検出素子との２つの光学部品からなる光学系により、光学ヘッドが構成されるため、組立工程の簡単化と、光学ヘッドの小型化が容易に実現される。
【０１７６】
尚、以上に述べた各実施の形態では、複合回折素子の各領域と、その回折光が受光される受光素子との対応を前述のごとくとしたが、受光素子の配置と、複合回折素子の各領域内部の回折格子パターンの単純な置き換えによって、異なる対応の組み合わせでも、同様の信号検出が可能であることは言うまでもない。
【０１７７】
また、２光束干渉による干渉縞の生成を、例えば第１の光束と第２の光束との干渉とすると、この干渉縞を回折格子パターンとして有する回折素子は、第１の光束と同じ収束または発散状態、の光束が入射したときには、第２の光束と同じ方向に、それと同一の波面を有する回折光束を生じるという、一般的な原理が知られている。
【０１７８】
そこで、以上の各実施の形態において、その複合回折素子の各領域内部の回折格子パターンを、発光素子位置付近に向かって収束する球面波と、所定の位置に向かって収束する球面波との２光束干渉によって、回折格子が形成される面上に生じる干渉縞パターンとすることにより、光線収差の少ない回折光束が得られる。
【０１７９】
または、以上の各実施の形態において、その複合回折素子の各領域内部の回折格子パターンを、発光素子位置付近から発散する球面波と、所定の位置から発散する球面波との２光束干渉によって、回折格子が形成される面上に生じる干渉縞パターンとすることにより、光線収差の少ない回折光束が得られる。
【０１８０】
また、以上説明した本発明にかかる光学ヘッドと、その光学ヘッドからの信号に基づき、制御を行う制御回路と、その制御回路からの制御信号により機構的駆動を行う駆動部とを備えることによって、より優れた光ディスク装置などの情報記録・再生装置を実現できる。
【０１８１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、対物レンズのトラッキング方向の移動や、情報記録媒体のラジアル方向の傾きによって生じる、トラッキングエラー信号のオフセットの発生が少ない、安定な光学ヘッドを簡単な構成で実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）：本発明の第１の実施の形態の光学ヘッドの構成図
（ｂ）：本実施の形態の複合回折素子の概念を説明するための平面図
（ｃ）：本実施の形態の発光素子および受光素子の配置を示す平面図
【図２】（ａ）：本発明の第２の実施の形態の光学ヘッドの構成図
（ｂ）：本実施の形態の複合回折素子の概念を説明するための平面図
（ｃ）：本実施の形態の発光素子および受光素子の配置を示す平面図
【図３】（ａ）：本発明の第３の実施の形態の複合回折素子を説明するための平面図
（ｂ）：本実施の形態の発光素子および受光素子の配置を示す平面図
【図４】本発明の第４の実施の形態の受光素子配置を説明する平面図
【図５】（ａ）：本発明の第５の実施の形態の複合回折素子を説明するための平面図
（ｂ）：本実施の形態の発光素子および受光素子の配置を示す平面図
【図６】本発明の第６の実施の形態の受光素子配置を説明する図
【図７】（ａ）：本発明の第７の実施の形態の複合回折素子を説明する平面図
（ｂ）：本実施の形態の発光素子および受光素子の配置を示す平面図
【図８】（ａ）：本発明の第８の実施の形態の複合回折素子を説明する平面図
（ｂ）：本実施の形態の発光素子および受光素子の配置を示す平面図
【図９】（ａ）：本発明の第９の実施例形態の複合回折素子と受光素子配置を説明する平面図
（ｂ）：本実施の形態の発光素子および受光素子の配置を示す平面図
【図１０】本発明の第１０の実施の形態の受光素子配置を説明する図
【図１１】本発明の第１１の実施の形態の受光素子を説明する図
【図１２】（ａ）：本発明の第１２の実施の形態の、複合回折素子を説明する平面図
（ｂ）：図１２（ａ）における、分割線１０７ｄと１０７ｅの間の帯状分割集合体の概念図
【図１３】（ａ）：目の粗い帯状分割集合体で複合回折素子を構成した場合の概念図
（ｂ）：第１２の本実施の形態における、分割線１０７ａに垂直な方向に隙間なく配置された帯状分割集合体を説明する図
【図１４】本発明の第１の実施の形態の光学ヘッドの概略構成図
【図１５】本発明の第１の実施の形態のフォーカスエラー信号を生成する概略回路図
【図１６】本発明の第１の実施の形態のトラッキングエラー信号を生成する概略回路図
【図１７】本発明の第１３の実施の形態の光学ヘッドの構成図
【図１８】従来の光学ヘッドの構成図
【図１９】（ａ）：対物レンズが基準位置にある場合における、第１の従来の技術の受光素子分割方法を説明する図
（ｂ）：対物レンズが、Ｘ方向の＋向きに移動した場合における、第１の従来の技術の受光素子分割方法を説明する図
【図２０】（ａ）：第２の従来の技術の受光素子分割方法を説明する図であり、８分割された受光素子の平面図
（ｂ）：図２０（ａ）に示す受光素子において、光ディスクがラジアル方向に傾いたときに生じる、光束の光量分布の模式的に示した図
【符号の説明】
１、８０： 光ディスク
２、７８： 対物レンズ
３、１３、７１： 複合回折素子
３ａ〜３ｃ、１３ａ〜１３ｃ、２１ａ〜２１ｄ、２９ａ〜２９ｃ、
３８ａ〜３８ｆ、４７ａ〜４７ｆ、５５ａ〜５５ｅ： 複合回折素子の領域分割線
４： 発光素子
５、１４、２２、３０、３９、４８、５６、６５、７２： 発光素子と受光素子が配置された基板
６ａ〜６ｆ、１５ａ〜１５ｆ、２３ａ〜２３ｈ、３１ａ〜３１ｄ、
３２ａ〜３２ｄ、４０ａ〜４０ｈ、４１ａ〜４１ｂ、４９ａ〜４９ｈ、
５７ａ〜５７ｄ、５８ａ〜５８ｇ、５９ａ〜５９ｄ： 複合回折素子の分割された領域
７ａ〜７ｄ、１６ａ〜１６ｄ、２４ａ〜２４ｄ、３３ａ〜３３ｄ、
４２ａ〜４２ｄ、５０ａ〜５０ｄ、６０ａ〜６０ｄ、６６ａ〜６６ｄ：受光素子
８〜１１、１７〜２０、３４、３６、４４、４６、６１、６２、６７、６８：３分割受光素子
２５〜２８、３５、３７、４３、４５、５１〜５４、６３、６４、６９、７０：２分割受光素子
１２： 複合回折素子上の光束外形
７３： 固定部材
７４： 光軸
７９： アクチュエータ
７６、７７： ハーフミラー
８１： ６分割受光素子
８２ａ〜８３ｆ： ６分割受光素子の受光領域
８３： 差動アンプ
８４： ６分割受光素子上の光束外形
８５： ８分割受光素子
８６ａ〜８６ｈ： ８分割受光素子の受光領域
８７： ８分割受光素子上の光束外形
１０１： 発光素子と受光素子が配置された基板
１０２ａ〜１０２ｄ： 受光素子
１０３，１０４： ３分割受光素子
１０５、１０６： ２分割受光素子
１０７ａ〜１０７ｆ： 複合回折素子の分割線
１０８ａ〜１０８ｄ： 複合回折素子の分割された領域
Claims (3)
- 発光素子と、
複数の受光素子と、
前記発光素子からの光を情報記録媒体の面に集光させる対物レンズと、
前記発光素子と前記対物レンズとの間の光路中に配置され、前記情報記録媒体で反射し再び前記対物レンズを通過した光束を、空間的に複数の光束に分割し、前記複数の受光素子に導く複合回折素子と、
前記複数の受光素子で検出された信号の全部又は一部に基づいて、フォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号とを生成する信号生成手段とを備え、
前記複合回折素子は、前記情報トラックの方向と実質上平行な第１の分割線と、その第１の分割線と実質上直交し且つ前記対物レンズの光軸に対して実質上対称な第２および第３の分割線とにより分割された６つの領域を有しており、
前記信号生成手段は、（１）前記６つの領域の内、前記第２および第３の分割線の間に配置された２つの領域を通過することにより生成された複数の光束の前記受光素子による検出信号に基づいて、前記トラッキングエラー信号を生成し、又、（２）前記６つの領域の内、前記第２および第３の分割線の外側に配置された４つの領域を通過することにより生成された複数の光束の前記受光素子による検出信号に基づいて、前記対物レンズの移動に伴い生ずるトラッキングエラー信号のオフセットを補正するオフセット補正信号を生成し、前記トラッキングエラー信号の生成に際し、前記生成されたオフセット補正信号を利用し、
前記第２および第３の分割線の間に配置された領域は、前記第２および第３の分割線の間に配置された領域を通過する光束の一部が前記トラッキングエラー信号を生成するための受光素子には受光されないように格子パターンが形成されていることを特徴とする光学ヘッド。 - 前記第２および第３の分割線の間に配置された領域を通過する光束の一部が、前記トラッキングエラー信号を生成するために差動検出される受光素子に対し、各々均等に検出されるように、前記格子パターンが形成されていることを特徴とする請求項１記載の光学ヘッド。
- 前記第２および第３の分割線の間に配置された領域を通過することにより生成された複数の光束の前記受光素子による検出信号に基づいて、さらにフォーカスエラー信号を生成し、前記オフセット補正信号を生成するための受光素子は、前記フォーカスエラー信号を生成するための受光素子から離れて配置されていることを特徴とする請求項１記載の光学ヘッド。
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