JP2001014721A - 光ヘッド装置及びこれを用いた光学的情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光利用効率向上とトラッキングオフセット低減
を達成しつつ、小型化および信頼性の高いトラッキング
誤差検出を可能とした光ヘッド装置を提供する。 【解決手段】光源１１からの光ビームをコリメータレン
ズ１２、ビーム整形プリズム１３、回折型光学素子１５
及び対物レンズ１７を介して光ディスク１０に導き、光
ディスク１０からの反射光ビームを対物レンズ１７、回
折型光学素子１５およびビーム整形プリズム１３を介し
て光検出器１８ａ，１８ｂに導く光学系を構成し、ビー
ム整形プリズム１３のビーム径変化方向と回折型光学素
子１５の主回折方向を一致させ、光検出器１８ａ，１８
ｂの受光面をこの方向と平行な分割線及びこれと直交す
る分割線に沿って複数の分割領域に分割して回折光ビー
ムを検出し、光検出器１８ａ，１８ｂの各分割領域に対
応する出力信号から演算回路２２でフォーカス誤差信号
を演算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスクや光カ
ードなどの記録媒体に光ビームを照射して情報の記録／
再生を行うための光ヘッド装置及びこれを用いた光学的
情報記録再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、光ディスク装置に代表される光
学的情報記録再生装置では、光ヘッドを用いて光ビーム
を光ディスクなどの記録媒体上に集束させて照射するこ
とで、光学的に情報の記録や再生を行う。

【０００３】このような光学的情報記録再生装置の光ヘ
ッドにおいては、光源からの光ビームを記録媒体の記録
面上に集束して照射するために、対物レンズの焦点位置
を記録面に一致させることが重要である。このために記
録面に対する対物レンズの集束位置の誤差（フォーカス
誤差）を検出し、それに基づいて対物レンズを光軸方向
に移動させるフォーカスサーボが行われる。

【０００４】光ヘッドでのフォーカス誤差検出方法とし
ては、従来より多くの方法が知られている。その一つと
して、記録媒体からの反射光ビームを回折型光学素子で
回折させ、その回折光を受光面が複数の領域に分割され
た分割型光検出器に入射させて、この光検出器の各分割
領域に対応する出力信号から演算によりフォーカス誤差
信号を生成する方式が提案されている。この場合、回折
型光学素子の回折パターンは、所望のフォーカス誤差検
出信号が得られるような光検出器上の光ビーム照射状態
が実現される様に設計される。

【０００５】また、光ヘッドにおいては、半導体レーザ
などの光源の光利用効率を高めるために、ビーム整形プ
リズムが使用されることがある。ビーム整形プリズムと
は、光源から出射された通常は楕円形状である光ビーム
のビーム径を一方向に変化させる（一般には拡大させ
る）ことで、ビーム形状を整形する光学素子である。

【０００６】一方、光ヘッドの他の機能として、光ビー
ムを記録媒体上のトラックに追従させるトラッキングサ
ーボが必須である。トラッキングサーボにおいては、対
物レンズシフトによるトラッキングオフセットがしばし
ば問題となるが、これを低減させるために上述した回折
型光学素子を対物レンズと一体に移動する構成が知られ
ている。

【０００７】光ヘッドでの上述した二つの技術、すなわ
ち（ａ）ビーム整形プリズムの使用により光源の光利用
効率を向上させる技術と、（ｂ）回折型光学素子と対物
レンズを一体化して対物レンズシフトによるトラッキン
グオフセットを低減させる技術を組み合わせる場合、光
検出器の配置法として次の二つが考えられる。

【０００８】第１の方法は、記録媒体により反射され、
対物レンズを通過した後に回折型光学素子で回折された
反射光ビームをビーム整形プリズムに至る前でビームス
プリッタにより入射光ビームと分離して光検出器に導く
方法である。これに対し、第２の方法は、記録媒体によ
り反射され、対物レンズを通過して回折型光学素子で回
折された反射光ビームをビーム整形プリズムを介して光
検出器に導くという方法である。

【０００９】これら二つの配置法には、一長一短があ
る。まず、第１の方法によると、回折型光学素子による
回折光は、ビーム整形プリズムから出射される記録媒体
への入射光の光軸と異なる方向に導かれて光検出器に入
射する。しかも、実際の光ヘッド装置では光源とビーム
整形プリズムとの間に光源からの光ビームを平行光束に
するためのコリメータレンズが配置される。従って、第
１の方法では光源と光検出器が必然的に位置的に離れた
配置になってしまい、光ヘッドの形状が大型化するとい
う問題がある。

【００１０】第２の方法によると、第１の方法のような
欠点はないが、回折型光学素子による回折光がビーム整
形プリズムを通過することにより、このビーム整形プリ
ズムによって不要な方向に偏向を受け、光検出器上での
光ビームの照射状態に影響を与える。すなわち、光検出
器上での光ビーム照射位置はフォーカスずれに依存しな
い方向にもずれてしまう可能性があり、フォーカス誤差
検出を正しく行うことができない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、光源
の光利用効率を向上させるためのビーム整形プリズムの
採用と、対物レンズシフトによるトラッキングオフセッ
ト低減のための回折型光学素子と対物レンズの一体化を
組み合わせる場合、光検出器の配置によっては光源と光
検出器が位置的に離れて光ヘッドが大型化したり、光検
出器上での光ビームの照射状態がビーム整形プリズムに
よる偏向作用の影響を受けて良好なフォーカス誤差検出
を行うことができなくなるといった問題点があった。

【００１２】本発明は、ビーム整形プリズムによる光利
用効率向上と対物レンズの近傍に回折型光学素子を配置
することによるトラッキングオフセット低減を達成しつ
つ、小型化および信頼性の高いトラッキング誤差検出を
可能とした光ヘッド装置及びこれを用いた光学的情報記
録再生装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る光ヘッド装
置は、往路では光源からの光ビームが光源→ビーム整形
プリズム→対物レンズ→回折型光学素子→記録媒体の経
路を辿り、復路では記録媒体からの反射光ビームが記録
媒体→対物レンズ→回折型光学素子→ビーム整形プリズ
ム→光検出器の経路を辿るように光学系を配置した上
で、ビーム整形プリズムのビーム径変化方向、回折型光
学素子の主回折方向および光検出器における受光面の分
割線の方向の関係を定めることにより、上記の課題を解
決するものである。

【００１４】ビーム径変化方向とは、ビーム整形プリズ
ムが入射した光ビームの径を変化させる方向、例えば拡
大させる方向であり、また主回折方向とは回折型光学素
子が入射した光ビームを最も大きく偏向させるような主
たる回折方向である。

【００１５】すなわち、本発明に係る光ヘッド装置は、
光ビームを出射する光源と、この光源から出射された光
ビームのビーム径を一方向に変化させてビーム形状を整
形するビーム整形プリズムと、このビーム整形プリズム
を通過した光ビームを記録媒体に集束照射し、かつ該記
録媒体からの反射光ビームを通過させる対物レンズと、
対物レンズとビーム整形プリズムとの間に配置され、ビ
ーム整形プリズムから対物レンズに至る光ビームを通過
させると共に、対物レンズを通過した反射光ビームを回
折させる回折型光学素子と、反射光ビームの光軸に対し
て垂直な面内でビーム整形プリズムのビーム径変化方向
と回折型光学素子の主回折方向との関係に応じて方向が
定められた分割線に沿って複数の分割領域に分割された
受光面を有し、回折型光学素子により回折されかつビー
ム整形プリズムを通過した回折光ビームを検出する光検
出器と、この光検出器の各分割領域に対応する出力信号
からフォーカス誤差信号を演算する演算手段とを有する
ことを基本的な特徴とする。

【００１６】本発明の一つの態様では、ビーム整形プリ
ズムのビーム径変化方向と回折型光学素子の主回折方向
とを一致させる。また、光検出器の受光面はビーム整形
プリズムのビーム径変化方向及び回折型光学素子の主回
折方向と平行な分割線及びこれと直交する分割線に沿っ
て複数の分割領域に分割される。

【００１７】本発明の他の態様では、ビーム整形プリズ
ムのビーム径変化方向と回折型光学素子の主回折方向と
を直交させる。この場合には、光検出器の受光面はビー
ム径変化方向及び主回折方向に対して斜めの分割線に沿
って複数の分割領域に分割される。

【００１８】より具体的な態様を示すと、光検出器は反
射光ビームの光軸に関して対称な位置に受光面の互いに
対となる分割領域が位置するように配置される。回折型
光学素子は、反射光ビームの光軸に対して垂直な面内で
反射光ビームを主回折方向及びこれと直交する方向に沿
って分割し、該反射光ビームの各分割部分における＋Ｎ
次回折光と−Ｎ次回折光（Ｎは１以上の任意の整数）と
が、該光軸に関して互いに対称な位置に配置された受光
面の分割領域でそれぞれ受光され、かつ主回折方向に沿
って互いに隣接する分割部分における＋Ｎ次回折光同士
及び−Ｎ次回折光同士がそれぞれ受光面の分割線に関し
て互いに反対側に位置する分割領域で受光されるように
反射光ビームを回折させる。そして、演算手段では光検
出器の＋Ｎ次回折光と−Ｎ次回折光の双方に関する出力
信号からフォーカス誤差信号を演算する。

【００１９】このように本発明に係る光ヘッド装置で
は、往路において光源からの光ビームをビーム整形プリ
ズムにより整形することにより、光源の光利用効率を向
上させると共に、復路において反射光ビームを回折させ
る回折型光学素子を対物レンズの近傍に配置することに
より、対物レンズシフトによるトラッキングオフセット
を低減させることができる。

【００２０】また、復路において回折型光学素子により
回折された反射光ビームが往路と同様にビーム整形プリ
ズムを通過して光検出器に到達する構成であるため、光
源と光検出器を近接して配置でき、光ヘッド装置の小型
化に適した構成となる。

【００２１】ところで、上記のように復路において回折
型光学素子による回折光ビームがビーム整形プリズムを
通過する構成にすると、ビーム整形プリズムにより回折
光ビームが不要な方向に偏向しないようにする工夫が必
要である。

【００２２】この課題に対して、本発明では光検出器の
受光面の分割線の方向をビーム整形プリズムのビーム径
変化方向と回折型光学素子の主回折方向との関係に応じ
て定め、具体的には（ａ）ビーム整形プリズムのビーム
径変化方向と回折型光学素子の主回折方向が同方向の場
合には、分割線の方向をビーム整形プリズムのビーム径
変化方向及び回折型光学素子の主回折方向と平行な方向
及びこれと直交する方向とし、また（ｂ）ビーム整形プ
リズムのビーム径変化方向と回折型光学素子の主回折方
向が直交している場合には、分割線の方向をビーム径変
化方向及び主回折方向に対して斜めの方向とする。

【００２３】このようにビーム整形プリズムのビーム径
変化方向と回折型光学素子の主回折方向及び光検出器の
受光面の分割線の方向を規定することによって、光検出
器上の光ビームの位置や形状はビーム整形プリズムによ
る偏向の影響を受けず、基本的にフォーカスずれのみに
依存するようになり、フォーカス誤差を正しく検出する
ことが可能となる。

【００２４】さらに、本発明では上述の光ヘッド装置を
用いて録媒体への情報の記録及び記録媒体からの情報の
再生の少なくとも一方を行うことによって、小型かつ信
頼性の高い光学的情報記録再生装置を提供することがで
きる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 （第１の実施形態）図１は、本発明の一実施形態に係る
光ヘッド装置の構成を示している。この光ヘッド装置
は、光ディスク１０を用いて情報の記録や再生を行う光
ディスク装置に適用されるものであり、光源１１、コリ
メータレンズ１２、ビーム整形プリズム１３、ミラー１
４、偏光回折型光学素子１５、１／４波長板１６、集光
レンズ１７、分割型光検出器１８ａ，１８ｂ、電流−電
圧（Ｖ／Ｉ）変換増幅器２１、アナログ演算回路２２、
位相補償器２３，２４、アクチュエータドライバ２５，
２６、トラッキングコイル２７およびフォーカシングコ
イル２８を有する。

【００２６】この光ヘッド装置における光ビームの通過
経路としては、光源１１から出射した光ビームが光ディ
スク１０に到達するまでの往路と、光ディスク１０から
の反射光ビームが光検出器１８ａ，１８ｂに到達するま
での復路とがある。以下、往路と復路に分けて作用を説
明する。

【００２７】［往路について］まず、往路について説明
する。光源１１は例えば半導体レーザ（レーザダイオー
ド）であり、ここから出射された光ビームはコリメータ
レンズ１２により平行光束とされた後、ビーム整形プリ
ズム１３に入射する。ビーム整形プリズム１３は三角プ
リズムであり、等方性ビームを非等方性のビームに変換
する機能、つまりコリメータレンズ１２から入射した楕
円形状の光ビームを楕円の短軸方向に拡大して円形のビ
ーム形状に整形する機能を有する。このビーム整形によ
って、光源１１が発する光の利用効率向上が図られる。

【００２８】ビーム整形プリズム１３でビーム形状が整
形された光ビームは、ミラー１４によって方向を変えら
れ、偏光回折型光学素子１５に入射する。半導体レーザ
１１から出射される光ビームは直線偏光であり、またビ
ーム整形プリズム１３での偏向方向は偏光回折型光学素
子１５で回折光が生じない方向である。従って、往路で
偏光回折型光学素子１５に入射した光ビームは、偏光回
折型光学素子１５で回折を受けない。この偏光回折型光
学素子１５を通過した直線偏光の光ビームは、１／４波
長板１６によって円偏光の光ビームとされ、対物レンズ
１７により集束されて光ディスク１０上に照射される。

【００２９】［復路について］次に、復路について説明
する。光ディスク１０からの反射光ビームは、往路と逆
に対物レンズ１７を経て１／４波長板１６に入射し、往
路において偏光回折型光学素子１５に入射した光ビーム
の偏光方向に対して９０°回転した直線偏光に変換され
る。従って、復路では偏光回折型光学素子１５に入射し
た光は回折を受ける。この偏向回折型光学素子１５によ
る回折光のうち、±１次回折光がビーム整形プリズム１
３及びコリメータレンズ１２を順次通過して、光検出器
１８ａ，１８ｂに到達する。

【００３０】光検出器１８ａ，１８ｂは後述するよう
に、受光面を複数の領域、例えば４つの領域に分割した
分割型検出器であり、この光検出器１８ａ，１８ｂの各
分割領域に対応する出力信号（電流信号）は、電流−電
圧変換増幅器２１により電圧信号に変換されると共に所
要レベルまで増幅された後、アナログ演算回路２２に入
力される。

【００３１】アナログ演算回路２２は、加減算を主体と
する演算によってトラッキング誤差信号Ｓｔ、フォーカ
ス誤差信号Ｓｆ、および光ディスク１０に記録されてい
る情報に対応した再生信号Ｓｉを生成する。再生信号Ｓ
ｉは後段の回路に送出され、最終的に記録されていた情
報が再生される。

【００３２】トラッキング誤差信号Ｓｔおよびフォーカ
ス誤差信号Ｓｆは、位相補償器２３，２４でトラッキン
グおよびフォーカスサーボ制御に必要な位相補償がそれ
ぞれ施された後、アクチュエータドライバ２５，２６に
供給される。アクチュエータドライバ２５，２６によっ
て、トラッキング用及びフォーカス用のアクチュエータ
におけるトラッキングコイル２７及びフォーカスコイル
２８に電流を流すことにより、対物レンズ１７がトラッ
キング方向とフォーカス方向に変位させられ、トラッキ
ングサーボ及びフォーカスサーボが行われる。

【００３３】ここで、偏光回折型光学素子１６は対物レ
ンズ１７と実質的に一体化され、対物レンズ１７と一体
に動くようになっている。この構成により、対物レンズ
シフトによるトラッキングオフセットの低減が図られて
いる。

【００３４】［フォーカス誤差検出について］次に、偏
光回折型光学素子１５、光検出器１８ａ，１８ｂおよび
アナログ演算回路２２による本実施形態におけるフォー
カス誤差検出の方法について具体的に説明する。

【００３５】図２に、偏光回折型光学素子１５及び光検
出器１８ａ，１８ｂの構成と両者の配置関係を示す。な
お、本実施形態ではビーム整形プリズム１３のビーム径
変化方向と偏光回折型光学素子１５の主回折方向は一致
しており、その方向は図２で矢印ｘの方向とする。

【００３６】まず、偏光回折型光学素子１５は、入射す
る反射光ビームを反射光ビームの光軸ｚに対して垂直な
面内で、偏光回折型光学素子１５の主回折方向ｘ及びこ
れと直交する方向ｙに沿って、４つの部分（分割部分）
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに分割する。

【００３７】一方、光検出器１８ａ，１８ｂは、その受
光面が反射光ビームの光軸ｚに対して垂直な面内でビー
ム整形プリズム１３のビーム径変化方向と偏光回折型光
学素子１５の主回折方向との関係に応じて方向が定めら
れた分割線に沿って、それぞれ４つの分割領域Ａ⁻，Ｂ
⁻，Ｃ⁻，Ｄ⁻およびＡ^＋，Ｂ^＋，Ｃ^＋，Ｄ^＋に分割さ
れている。ここで、本実施形態では上述したようにビー
ム整形プリズム１３のビーム径変化方向と偏光回折型光
学素子１５の主回折方向は共にｘ方向であり、このよう
に両方向が一致している場合には、光検出器１８ａ，１
８ｂの受光面は図２に示されるようにｘ方向およびｙ方
向の分割線に沿って４分割されていればよい。

【００３８】このような光検出器１８ａ，１８ｂの受光
面の分割法を前提として、偏光回折型光学素子１５につ
いてさらに詳しく説明すると、偏光回折型光学素子１５
は入射した反射光ビームの４つの分割部分Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄにおける±１次回折光ビームが光検出器１８ａ，１８
ｂにそれぞれ到達するように、そのパターンが設計され
る。具体的には、図２において分割部分Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ
における−１次回折光ビームが光検出器１８ａの分割領
域Ａ⁻，Ｂ⁻，Ｃ⁻，Ｄ⁻にそれぞれ到達し、また分割
部分Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにおける＋１次回折光ビームが光検
出器１８ｂの分割領域Ａ^＋，Ｂ^＋，Ｃ^＋，Ｄ^＋にそれぞ
れ到達する。

【００３９】すなわち、偏光回折型光学素子１５は反射
光ビームの各分割部分における＋１次回折光と−１次回
折光とが、光検出器１８ａ，１８ｂの受光面の各分割領
域のうち光軸方向ｚに関して互いに対称な位置に配置さ
れた分割領域でそれぞれ受光され、かつ主回折方向に沿
って互いに隣接する分割部分における＋１次回折光同士
及び−１次回折光同士がそれぞれ受光面の分割線に関し
て互いに反対側に位置する分割領域で受光されるよう
に、反射光ビームを回折させる。

【００４０】図２で説明したような偏光回折型光学素子
１５および光検出器１８ａ，１８ｂの構成と配置を満た
せば、演算回路２２では光検出器１８ａ，１８ｂのｘ方
向の分割線を中心に、光ビームのｙ方向の強度分布のア
ンバランスを検出することによって、フォーカス誤差信
号Ｓｆを生成することができる。このフォーカス誤差信
号Ｓｆの生成のための演算法については、後に説明す
る。

【００４１】本実施形態の光ヘッド装置は、図１に示し
たように偏光回折型光学素子１５と光検出器１８ａ，１
８ｂとの間に、ビーム整形プリズム１３とコリメータレ
ンズ１２が介在した構成となっている。ビーム整形プリ
ズム１３は、一方向のみのビーム径を変える機能を持つ
ために、本実施形態では図２で説明したようにビーム整
形プリズム１３と偏光回折型光学素子１５および光検出
器１８ａ，１８ｂの関係を定めている。

【００４２】具体的には、図２に示した偏光回折型光学
素子１５と光検出器１８ａ，１８ｂの位置関係に対し
て、ビーム整形プリズム１３のビーム径変化方向をｘと
する。すなわち、前述したように偏光回折型光学素子１
５の主回折方向（回折光ビームが大きく偏向する方向）
とビーム整形プリズム１３のビーム径変化方向を一致さ
せ、共にｘ方向とする。この関係で光学系を設定して、
偏光回折型光学素子１５の回折パターンを設計したとき
の光検出器１８ａ，１８ｂ上での光ビームパターンの変
化を計算したところ、次のようになった。

【００４３】図３に、光ディスク１０と対物レンズ１７
の相対位置が変化したときの光検出器１８ａ，１８ｂ上
の光ビームパターンの形状変化をスポットダイアグラム
で示す。同図で、光ビームパターンはドットの集合で表
わされている。

【００４４】図３（ｂ１）（ｂ２）は対物レンズ１７の
焦点位置に光ディスク１０が位置している合焦時であ
り、光ビームパターンはほぼ線対称な形状を呈してい
る。これに対し、図３（ａ１）（ａ２）は対物レンズ１
７の焦点位置に対して光ディスク１０の位置が遠くなっ
た場合、図３（ｃ１）（ｃ２）は対物レンズ１７の焦点
位置に対して光ディスク１０の位置が近くなった場合で
あり、光ビームパターンの位置及び形状の変化は互いに
逆向きになっている。

【００４５】従って、光検出器１８ａの分割領域Ａ⁻，
Ｂ⁻，Ｃ⁻，Ｄ⁻に対応する出力信号をＳＡ⁻，Ｓ
Ｂ⁻，ＳＣ⁻，ＳＤ⁻、光検出器１８ｂの分割領域
Ａ^＋，Ｂ^＋，Ｃ^＋，Ｄ^＋に対応する出力信号をＳＡ^＋，
ＳＢ^＋，ＳＣ^＋，ＳＤ^＋とすると、アナログ演算回路２
２で次式の演算をすることにより、図５（ｂ）の合焦状
態のとき零で、対物レンズ５の焦点位置からのずれ量と
ずれの方向に応じて大きさと極性が変化するフォーカス
誤差信号Ｓｆを得ることができる。 Ｓｆ＝（ＳＡ⁻＋ＳＣ⁻）−（ＳＢ⁻＋ＳＤ⁻） ＋（ＳＡ^＋＋ＳＣ^＋）−（＋ＳＢ^＋ＳＤ^＋） （１） すなわち、光検出器１８ａの出力信号について対角位置
関係にある二つの分割領域Ａ⁻，Ｃ⁻に対応する信号の
和信号（ＳＡ⁻＋ＳＣ⁻）と、同じく対角位置関係にあ
る他の二つの分割領域ＳＢ⁻，ＳＤ⁻に対応する信号の
和信号（ＳＢ⁻＋ＳＤ⁻）との差信号（ＳＡ⁻＋Ｓ
Ｃ⁻）−（ＳＢ⁻＋ＳＤ⁻）を求める。同様に、光検出
器１８ｂの出力信号についても、対角位置関係にある二
つの分割領域Ａ⁻，Ｃ⁻に対応する信号の和信号（ＳＡ
⁻＋ＳＣ⁻）と、同じく対角位置関係にある他の二つの
分割領域ＳＢ^＋，ＳＤ^＋に対応する信号の和信号（ＳＢ
^＋＋ＳＤ^＋）との差信号（ＳＡ^＋＋ＳＣ^＋）−（ＳＢ^＋
＋ＳＤ^＋）を求める。そして、これら二つの差信号の和
信号を求めることにより、フォーカス誤差信号Ｓｆを生
成する。

【００４６】一方、トラッキング誤差信号Ｓｔについて
も、アナログ演算回路２２でプッシュプル法に従って、
例えば次式の演算を行うことにより得られる。 Ｓｔ＝（ＳＡ⁻＋ＳＢ⁻）−（ＳＣ⁻＋ＳＤ⁻） ＋（ＳＡ^＋＋ＳＢ^＋）−（ＳＣ^＋＋ＳＤ^＋） （２） 図４に、偏光回折型光学素子１５で特に問題となる光源
１１の波長ずれの影響について示す。図４は、設計波長
の下での光検出器１８ａ，１８ｂ上での光ビームパター
ンと、波長を設計波長から±１０ｎｍずらしたときの光
検出器１８ａ，１８ｂ上での光ビームパターンを重ねて
示している。この場合、光検出器１８ａ，１８ｂ上の光
ビームはｘ方向の分割線に沿って移動しているため、波
長が変化してもフォーカス誤差検出にはほとんど影響が
ないことが確認できる。

【００４７】（第２の実施形態）次に、図５及び図６を
参照して本発明の第２の実施形態について説明する。第
１の実施形態では、ビーム整形プリズム１３のビーム径
変化方向と偏光回折型光学素子１５の主回折方向を一致
させたが、第２の実施形態は両者の方向を直交させる。
例えば、偏光回折型光学素子１５の主回折方向を先と同
じくｘ方向とし、ビーム整形プリズム１３のビーム径変
化方向をｙ方向とする。

【００４８】図５は、±１次回折光ビームをそれぞれ検
出する光検出器１８ａ，１８ｂの受光面の直交する二つ
の分割線の方向を第１の実施形態と同様にｘ，ｙとした
場合について、対物レンズ１７が光軸方向に移動したと
きの＋１次回折光を検出する光検出器１８ｂ上の光ビー
ムパターンの変化を示している。図３と同様に、図５
（ｂ）は対物レンズ１７の焦点位置に光ディスク１０が
位置している合焦時、図５（ａ）は対物レンズ１７の焦
点位置に対して光ディスク１０の位置が遠くなった場
合、図５（ｃ）は逆に対物レンズ１７の焦点位置に対し
て光ディスク１０の位置が近くなった場合である。

【００４９】図６は、±１次回折光ビームをそれぞれ検
出する光検出器１８ａ，１８ｂの受光面の直交する二つ
の分割線の方向を第１の実施形態と同様にｘ方向、ｙ方
向とした場合（実線）、ｘ方向、ｙ方向に対し傾斜させ
た場合（破線）について、光検出器１８ａ，１８ｂ上で
の光ビームパターンを示している。ただし、図６は合焦
時のパターンである。

【００５０】図５及び図６の実線に示されるように、偏
光回折型光学素子１５の主回折方向をｘ方向とし、ビー
ム整形プリズム１３のビーム径変化方向をｙ方向とした
場合は、光検出器１８ａ，１８ｂの受光面の分割線の方
向が第１の実施形態のままｘ方向、ｙ方向とすると、光
検出器１８ａ，１８ｂ上の光ビームパターンがｘ方向の
分割線に対して傾いてしまうため、正しくフォーカス誤
差信号を生成できないことが分かる。

【００５１】これに対して、本実施形態では光検出器１
８ａ，１８ｂ全体を図６に破線で示すように傾け、光検
出器１８ａ，１８ｂの受光面の直交する二つの分割線の
方向をｘ方向、ｙ方向に対し所定角度だけ傾斜させるこ
とにより、光検出器１８ａ，１８ｂ上の光ビームパター
ンと分割線との相対的な傾きが補正され、第１の実施形
態と同様の結果が得られるので、式（１）の演算に基づ
いてフォーカス誤差信号Ｓｆを正しく生成することがで
きる。

【００５２】（第３の実施形態）図７に、本発明の第３
の実施形態に係る光ヘッド装置の光学系の構成を示す。
図１と同一要素に同一符号を付して説明すると、本実施
形態は光源１１および光検出器１８ａ，１８ｂとビーム
整形プリズム１３との間にビームスプリッタ１９を挿入
した点が第１の実施形態と異なる。

【００５３】往路においては、光源１１からの光ビーム
はビームスプリッタ１９を透過してビーム整形プリズム
１３に入射し、復路においては、ビーム整形プリズム１
３を通過した光ビームはビームスプリッタ１９で反射さ
れて光検出器１８ａ，１８ｂに到達することになる。こ
のような構成でも、本発明の効果を同様に得ることがで
きる。

【００５４】すなわち、本実施形態の構成によると、ビ
ームスプリッタ１９により光源１１から出射される光ビ
ームの方向に対しほぼ直角の方向に光検出器１８ａ，１
８ｂへの光ビームが進行するため、光源１１と光検出器
１８ａ，１８ｂとが位置的に少し離れるが、間にコリメ
ータレンズ１２やビーム整形プリズム１３を挟まないた
め、小型化の利点はあまり損なわれない。

【００５５】以上、本発明の実施形態について説明した
が、本発明は種々の変形が可能である。例えば、上記実
施形態においては回折型光学素子として偏光回折型光学
素子１５を使用したが、ブレーズ型の回折型光学素子等
のその他のタイプの回折型光学素子を用いても、本発明
の効果は変わらない。

【００５６】また、上記実施形態では回折型光学素子か
らの±１次回折光ビームを利用したが、これに限定され
るものではなく、一般的に±Ｎ次回折光ビーム（Ｎは１
以上の任意の整数）を利用してフォーカス誤差検出を行
うことができる。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば以
下の効果を奏する。

【００５８】（１）光源からの光ビームをビーム整形プ
リズムにより整形することにより、光源の光利用効率を
向上させると共に、反射光ビームを回折させる回折型光
学素子を対物レンズの近傍に配置することにより、対物
レンズシフトによるトラッキングオフセットを低減させ
ることができる。

【００５９】（２）復路において回折型光学素子により
回折された反射光ビームが往路と同様にビーム整形プリ
ズムを通過して光検出器に到達する構成であるため、光
源と光検出器を近接して配置でき、光ヘッド装置の小型
化に適した構成となる。

【００６０】（３）光検出器の受光面の分割線の方向を
ビーム整形プリズムのビーム径変化方向と回折型光学素
子の主回折方向との関係に応じて定めることによって、
光検出器上の光ビームの位置や形状がビーム整形プリズ
ムによる偏向の影響を受けずないようにして、正しいフ
ォーカス誤差検出を行うことができる。

【００６１】このように、本発明によると小型かつ信頼
性の高い光ヘッド装置及び光学的情報記録再生装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る光ヘッド装置お
よび光ディスク装置の一部の構成を示す図

【図２】同実施形態における偏光回折型光学素子と光検
出器の関係を示す図

【図３】同実施形態におけるフォーカス誤差に対する光
検出器の受光面上の光ビームパターンの変化を示す図

【図４】同実施形態における光検出器上の波長が変動し
た場合の光検出器の受光面上の光ビームパターンを示す
図

【図５】比較例に係る光検出器の受光面上の光ビームパ
ターンを示す図

【図６】比較例及び本発明の第２の実施形態におけるフ
ォーカス誤差に対する光検出器の受光面上の光ビームパ
ターンの変化を示す図

【図７】本発明の第３の実施形態に係る光学ヘッド装置
の構成を示す図

【符号の説明】

１０…光ディスク（記録媒体） １１…光源 １２…コリメータレンズ １３…ビーム整形プリズム １４…ミラー １５…偏光回折型光学素子 １６…１／４波長板 １７…対物レンズ １８ａ，１８ｂ…光検出器 １９…ビームスプリッタ ２１…電流−電圧変換増幅器 ２２…アナログ演算回路 ２３，２４…位相補償器 ２５，２６…アクチュエータドライバ ２７…トラッキングコイル ２８…フォーカスコイル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ビームを出射する光源と、 前記光源から出射された光ビームのビーム径を一方向に
   変化させてビーム形状を整形するビーム整形プリズム
   と、 前記ビーム整形プリズムを通過した光ビームを記録媒体
   に集束照射し、かつ該記録媒体からの反射光ビームを通
   過させる対物レンズと、 前記対物レンズと前記ビーム整形プリズムとの間に配置
   され、前記ビーム整形プリズムから前記対物レンズに至
   る光ビームを通過させると共に、前記対物レンズを通過
   した反射光ビームを回折させる回折型光学素子と、 前記反射光ビームの光軸に対して垂直な面内で前記ビー
   ム整形プリズムのビーム径変化方向と前記回折型光学素
   子の主回折方向との関係に応じて方向が定められた分割
   線に沿って複数の分割領域に分割された受光面を有し、
   前記回折型光学素子により回折されかつ前記ビーム整形
   プリズムを通過した回折光ビームを検出する光検出器
   と、 前記光検出器の各分割領域に対応する出力信号からフォ
   ーカス誤差信号を演算する演算手段とを具備することを
   特徴とする光ヘッド装置。
2. 【請求項２】光ビームを出射する光源と、 前記光源から出射された光ビームのビーム径を一方向に
   変化させてビーム形状を整形するビーム整形プリズム
   と、 前記ビーム整形プリズムを通過した光ビームを記録媒体
   に集束照射し、かつ該記録媒体からの反射光ビームを通
   過させる対物レンズと、 前記ビーム整形プリズムと前記対物レンズとの間に配置
   され、前記ビーム整形プリズムから前記対物レンズに至
   る光ビームを通過させると共に、前記対物レンズを通過
   した反射光ビームを前記ビーム整形プリズムのビーム径
   変化方向に一致した主回折方向に主として回折させる回
   折型光学素子と、 前記反射光ビームの光軸に対して垂直な面内で前記ビー
   ム整形プリズムのビーム径変化方向及び前記回折型光学
   素子の主回折方向と平行な分割線及びこれと直交する分
   割線に沿って複数の分割領域に分割された受光面を有
   し、前記回折型光学素子により回折されかつ前記ビーム
   整形プリズムを通過した回折光ビームを検出する光検出
   器と、 前記光検出器の各分割領域に対応する出力信号からフォ
   ーカス誤差信号を演算する演算手段とを具備することを
   特徴とする光ヘッド装置。
3. 【請求項３】前記光検出器は、前記反射光ビームの光軸
   に関して対称な位置に前記受光面の互いに対となる前記
   分割領域が位置するように配置され、 前記回折型光学素子は、前記反射光ビームの光軸に対し
   て垂直な面内で前記反射光ビームを前記主回折方向及び
   これと直交する方向に沿って分割し、該反射光ビームの
   各分割部分における＋Ｎ次回折光と−Ｎ次回折光（Ｎは
   １以上の任意の整数）とが、該光軸に関して互いに対称
   な位置に配置された前記受光面の前記分割領域でそれぞ
   れ受光され、かつ前記主回折方向に沿って互いに隣接す
   る前記分割部分における＋Ｎ次回折光同士及び−Ｎ次回
   折光同士がそれぞれ前記受光面の前記分割線に関して互
   いに反対側に位置する前記分割領域で受光されるように
   前記反射光ビームを回折させ、 前記演算手段は、前記光検出器の前記＋Ｎ次回折光と前
   記−Ｎ次回折光の双方に関する出力信号から前記フォー
   カス誤差信号を演算することを特徴とする請求項１また
   は２記載の光ヘッド装置。
4. 【請求項４】請求項１乃至３のいずれか１項記載の光ヘ
   ッド装置を備え、該光ヘッド装置を用いて前記記録媒体
   への情報の記録及び記録媒体からの情報の再生の少なく
   とも一方を行う光学的情報記録再生装置。