JP2001266369A - 光ヘッド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来の光ヘッド装置で用いられていたＨＯＥで
は、特に、フォーカスエラー信号を生成するためのビー
ムは、数多くの異なる回折特性を持つ回折領域からの光
を合成した光として実現されるので、光源の波長変動に
よって各回折領域の影響の受け方が異なり、このために
フォーカスエラー信号の特性が劣化するという問題点が
あった。 【解決手段】本発明の光ヘッド装置では、集光手段は偏
光性回折手段を有し、該偏向性回折手段は、少なくとも
6つの相異なる回折領域を有し、かつ回折領域から得ら
れるN次（ただし、Nは0ではない正負の整数）の回折光
を、光電変換手段に導き、該光電変換手段からの信号を
もとに移動手段を制御することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、光ディス
クなどの情報記録媒体に記録する若しくはあらかじめ記
録されている情報の記録若しくは再生を行うための光ヘ
ッド装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンパクトディスクドライブをはじめと
する、いわゆる光ディスクドライブは市場に多種多数供
給されており、様々な消費者の使用に供されている。こ
れらの技術的構成は例えば、文献「光ディスク技術」
（村山登ら著，1989年 ラジオ技術社）、あるいは文献
「光ディスクストレージの基礎と応用」（尾島 正啓
ら，1995年 電子情報通信学会）などに詳しく説明され
ている。

【０００３】光ディスクドライブにおいて、光ヘッドな
いしは光ピックアップと呼ばれる部分は一般に、再生ま
たは記録・再生をすべき光ディスクに対して、所定のレ
ーザ光を供給するとともに、この光ディスクから反射し
て戻ってきた光ビームを電気信号に変換する、という基
本機能を有している。そして、その構成、動作等の詳細
も上記文献等に述べられている。

【０００４】上記の光ヘッド装置の中には、ドライブ装
置全体の小型化あるいは薄型化のために、各種の回折光
学素子（以下、ＨＯＥと呼ぶ）を用いるものがある。こ
の一例として特開平8-22624号公報に開示されているも
のがあげられる。ここに開示されているものは、対物レ
ンズと一体的に駆動するＨＯＥを用いて、いわゆるフォ
ーカスエラー信号を生成するための光学的変化、および
トラッキングエラー信号を生成するための光学的変化を
発現させている。上記公報以前の光ヘッドの構成と比較
して、格段に光学系の簡素化が図られているといえる。
上記公報では、ＨＯＥを略４分の１円の領域に分割し、
さらに各領域において、ビームサイズ法の原理でもあ
る、焦点の前後に対称なビームを生成するための回折パ
ターンが複数刻み込まれている。このような構成の中
で、このＨＯＥのたとえば＋１次回折光は上記のビーム
サイズ法によるフォーカスエラー信号の生成に用いら
れ、一方の−１次回折光はトラッキングエラー信号の生
成に用いられる。ところが、フォーカスエラー信号を生
成するためのビームは上記のように、数多くの異なる回
折特性を持つ回折領域からの光を合成した光として実現
されるので、光源の波長の変動によって各回折領域の影
響の受け方が異なり、このためにフォーカスエラー信号
の特性が劣化するという問題点があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の光ヘッド装置で
用いられていたＨＯＥでは、フォーカスエラー信号を生
成するためのビームは、数多くの異なる回折特性を持つ
回折領域からの光を合成した光として実現されるので、
光源の波長変動によって各回折領域の影響の受け方が異
なり、このためにフォーカスエラー信号の特性が劣化す
るという問題点があった。

【０００６】本発明の目的は、上述した問題点を解決
し、光源の波長変動があっても安定したフォーカスエラ
ー信号が得られる光ヘッド装置を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光ヘッド装置では、情報記録媒体に光ビー
ムを供給するための発光手段と、この発光手段から出射
された前記光ビームを、前記情報記録媒体に集光させる
ための集光手段と、この集光手段を移動するための移動
手段と、前記情報記録媒体からの反射光を電気信号に変
換するための光電変換手段とを備えた光ヘッド装置であ
って、前記集光手段は偏光性回折手段を有し、該偏向性
回折手段は、少なくとも6つの相異なる回折領域を有
し、かつ前記回折領域から得られるN次（ただし、Nは0
ではない正負の整数）の回折光を、前記光電変換手段に
導き、該光電変換手段からの信号をもとに前記移動手段
を制御することを特徴とする。

【０００８】また、前記偏光性回折手段の少なくとも6
つの相異なる回折領域は、前記情報記録媒体からの反射
光の略中心が入射する位置を原点とし、該6つの相異な
る回折領域のうち、第一および第二の回折領域は、前記
原点を通り前記情報記録媒体の半径方向にのびる第一の
分割線により略二分され、該第一の分割線に対して対称
で、互いに相異なるパターンからなり、該第一および第
二の回折領域から得れるN次（ただし、Nは0ではない正
負の整数）回折光に基づいて、前記集光手段を前記情報
記録媒体表面と垂直方向に移動させることを特徴とす
る。

【０００９】さらに、前記偏光性回折手段の少なくとも
6つの相異なる回折領域は、前記情報記録媒体からの反
射光の略中心が入射する位置を原点とし、該6つの相異
なる回折領域のうち、第一および第二の回折領域は、前
記原点を通り前記情報記録媒体の半径方向と直交方向に
のびる第一の分割線により略二分され、該第一の分割線
に対して対称で、互いに相異なるパターンからなり、該
第一および第二の回折領域から得れるN次（ただし、Nは
0ではない正負の整数）回折光に基づいて、前記集光手
段を前記情報記録媒体表面と垂直方向に移動させること
を特徴とする。

【００１０】この他、前記6つの相異なる回折領域のう
ち、第三乃至第六の回折領域は、前記第一の分割線と直
交し、前記第一および第二の回折領域以外の領域を略４
等分する第二の分割線により略４等分された各領域で、
かつ互いに相異なるパターンからなり、前記第三乃至第
六の回折領域から得れるN次（ただし、Nは0ではない正
負の整数）回折光に基づいて、前記集光手段を前記情報
記録媒体表面方向に移動させることを特徴とする。

【００１１】また、前記第一および第二の回折領域は、
互いに回折角が異なる回折格子からなることを特徴とす
る。

【００１２】また、前記光電変換手段のうち、前記第三
乃至第六の回折領域から得られるN次（ただし、Nは0で
はない正負の整数）回折光を受光する領域は、互いに離
間していることを特徴とする。

【００１３】また、前記光電変換手段は、前記第一およ
び第二の回折領域からの回折光を受光するための互いに
隣接した４つの受光部を有し、該受光部のうち2組の対
角位置にある受光部からの出力を合計した2組の出力に
対して、その差出力を検知し、これを、前記移動手段を
前記情報記録媒体表面と垂直方向に移動させる際の制御
に用いることを特徴とする。

【００１４】また、前記光電変換手段は、前記第三乃至
第六の回折領域からの回折光を受光するための第三乃至
第六の受光部を有し、該受光部のうち、2組の対角位置
にある受光部からの出力を合計した2組の出力に対し
て、その位相差を検知し、これを、前記移動手段を前記
情報記録媒体表面方向に移動させる際の制御に用いるこ
とを特徴とする。

【００１５】また、前記光電変換手段は、前記第三乃至
第六の回折領域からの回折光を受光するための第三乃至
第六の受光部を有し、該受光部のうち、前記第二の分割
線を挟んで同じ側にある2組の受光部からの出力を合計
して得られる2組の出力に対して、その差信号を検知
し、これを前記移動手段を前記情報記録媒体表面方向に
移動させる際の制御に用いることを特徴とする。

【００１６】そして、前記偏向性回折手段は、前記集光
手段と一体化されていることを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施例における
光ヘッド装置の光学系構成を示すものである。

【００１８】光源である半導体レーザ６より出射された
光束３１はコリメートレンズ７により発散光束から平行
光束に変換される。さらに偏光プリズム３を透過後、対
物レンズ２と一体化されている偏光性ＨＯＥ５およびλ
／４板４を透過し、対物レンズ２によって集光され、光
ディスク１の所定位置に焦点を結ぶ。光源の偏光特性を
Ｐ偏光とすれば、光ディスク１へ至る光路（以下、往路
と呼ぶ）においてλ／４板４によって、その偏光特性は
左回り円偏光に変換される。この光束は光ディスク１で
反射されることにより、その偏光特性が右回り円偏光に
なる。光ディスク１で反射された後の光路（以降、復路
と呼ぶ）において、λ／４板４を通過することにより往
路の光束３２の偏光特性はＳ偏光に変換される。この
後、光束３２は偏光性ＨＯＥ５に入射する。前記公報に
もあるように、偏光性ＨＯＥ５はＳ偏光に対してはＨＯ
Ｅとして機能するため、光束３２は＋１次回折光３３、
−１次回折光３４、および若干の０次回折光と高次回折
光に分かれる。ただし、現実的には０次回折光と高次回
折光は、＋１次回折光３３、−１次回折光３４と比べれ
ばごくわずかであるのでここでは以降、無視して考え
る。なお、図１では煩雑さを避けるため、＋１次回折光
３３と−１次回折光３４は同一の復路として表現してあ
る。＋１次回折光３３、−１次回折光３４は偏光プリズ
ム３によって反射されて、収束レンズ８で収束されて、
光検出器２０へと至り、フォーカスエラー信号およびト
ラッキングエラー信号、あるいは情報信号の生成に寄与
する。

【００１９】本発明の光ヘッド装置では、偏光性ＨＯＥ
５の具体的なパターンに新たな改善が施されているのが
特徴である。

【００２０】ここで、本発明の特徴点をより詳細に説明
するために、まず従来例の問題点についてあらためて詳
しく説明する。

【００２１】図９には、従来例の偏光性ＨＯＥのパター
ンを示し、図１０には従来例の光検出器２０の受光部の
パターンを示す。図９で、回折領域の中の領域Ａ１は２
つの回折領域から成っていて、この領域に入射した光デ
ィスク反射光はともに、図１０の６Ａ３１に示す光ビー
ムになる。また、光ビーム６Ａ３１は２つの感受部ＦＥ
３１とＦＥ３２にまたがって入射する。図９、図１０か
らわかるように、領域Ａ１を構成している回折領域は互
いに離間しているにもかかわらず、この２つの領域から
の光ビームは光検出器２０の受光部上では、間隙などな
い１つのパターン６Ａ３１として実現されている。した
がって、領域Ａ１を構成している２つの回折領域は、回
折角度など回折特性を違えて、上記のことを実現してい
る。ところで、一般に回折光学素子は用いる光の波長が
変動すると、回折角度などその特性が変化する。ことに
光ディスクシステムにおいては、光ヘッド自体やその周
囲の温度変化が数十度起こりえて、このために光源の半
導体レーザの波長が数ｎｍほど変動することがある。し
たがって、上記のような回折領域の設定をすると、波長
変動が原因で所定の受光部に所定の光ビームパターンが
形成されないという不都合が生じる。これは、フォーカ
スエラー信号がフォーカスエラー状態を正しく反映して
いないことを意味しており、結果としていわゆるフォー
カスオフセットの発生につながる。このフォーカスオフ
セットは再生、あるいは記録・再生の際のＣ／Ｎ低下を
もたらし、ドライブ性能を低めることになってしまう。
上記の説明は、領域Ａ１およびＡ２について行ったが、
他の領域についてもまったく同様のことがいえる。

【００２２】次に、本発明の実施例について詳しく説明
していく。

【００２３】図２には、本発明の第１の実施例に係る偏
光性ＨＯＥ５の回折領域のパターンを示す。

【００２４】図２では、光ディスク１のラジアル方向
（半径方向）に第一の分割線４１がある場合を説明す
る。

【００２５】本発明の実施例に係る偏光性ＨＯＥ５は、
全体として略円形をしており、その中央部には略矩形を
した第一および第二の回折領域１０ａ、１０ｂが設けら
れている。光ディスク１からの反射光３２の中心と略一
致するＨＯＥの中心をＯとし、この中心Ｏを通り、光デ
ィスク１のラジアル方向（半径方向）と同じ方向を向く
第一の分割線を４１としたときに、回折領域１０ａ、１
０ｂは、第一の分割線４１を挟んで互いに反対側に対称
形状で位置し、ラジアル方向に細く延びた矩形形状をし
ている。さらに、偏光性ＨＯＥ５には、中心Ｏを通り第
一の分割線４１と直交する第二および第三の分割線４
２、４３が設けられている。第二および第三の分割線４
２、４３は、光ディスク１のタンジェンシャル方向（接
線方向）と同じ方向を向いている。第一、第二および第
三の分割線４１、４２および４３で画され、第一および
第二の回折領域１０ａ、１０ｂを除いた領域は、同図に
示すように略４等分された４つの回折領域１１ａ、１１
ｂ、１１ｃおよび１１ｄに分かれる。回折領域１０ａお
よび１０ｂはフォーカスエラー信号を生成するためのパ
ターンが刻み込まれた領域であり、一方、回折領域１１
ａ、１１ｂ、１１ｃおよび１１ｄはトラッキングエラー
信号を生成するためのパターンが刻み込まれた領域であ
る。回折領域１０ａおよび１０ｂは互いにピッチの異な
る直線状の単純な回折格子からなっている。より詳しく
は、回折領域１０ａから得られる±１次回折光が０次回
折光となす角度は５度、回折領域１０ｂから得られる±
１次回折光が０次回折光となす角度は３度である。回折
領域１０ａおよび１０ｂから得られる±１次回折光のう
ち、＋１次回折光のみをフォーカスエラー信号の生成に
用いる。

【００２６】次に、フォーカスエラー検出方式につい
て、図３を参照しながら簡単に説明する。実施例のフォ
ーカスエラー検出方式はいわゆるナイフエッジ法を原理
としたものであり、このナイフエッジ法を二重に用いて
おり、ダブルナイフエッジ法などともいわれるものであ
る。図３に示すように、回折領域１０ａから得られる＋
１次回折光３５ａは、光検出器２０の受光部２１ａ、２
１ｂに入射し、回折領域１０ｂから得られる＋１次回折
光３５ｂは、光検出器２０の受光部２１ｃ、２１ｄに入
射する。

【００２７】対物レンズ２によって集光されたスポット
が光ディスク１上で所望のフォーカス状態（ジャストフ
ォーカス状態）にあれば、図４（ｂ）に示すように、＋
１次回折光３５ａおよび３５ｂはそれぞれ受光部２１
ａ、２１ｂの中間にある不感帯２３、受光部２１ｃ、２
１ｄの中間にある不感帯２４に入射し、受光部２１ａ、
２１ｂ、２１ｃおよび２１ｄからの出力はほとんど生成
されない。これに対して、対物レンズ２によって集光さ
れたスポットが、光ディスク１の情報記録面に対して手
前側で焦点を結んでいる場合には、図４（ａ）に示すよ
うに、たとえば受光部２１ａおよび２１ｃに入射する光
量が、受光部２１ｂおよび２１ｄに入射する光量よりも
多くなる。逆に、対物レンズ２によって集光されたスポ
ットが、光ディスク１の情報記録面に対して奥側で焦点
を結ぼうとする場合には、図４（ｃ）に示すように、た
とえば受光部２１ｂおよび２１ｄに入射する光量が、受
光部２１ａおよび２１ｃに入射する光量よりも多くな
る。

【００２８】このような変化に対して、受光部２１ａ、
２１ｂ、２１ｃおよび２１ｄからの電気的出力をそれぞ
れＩ２１ａ、Ｉ２１ｂ、Ｉ２１ｃおよびＩ２１ｄとすれ
ば、ダブルナイフエッジ法におけるフォーカスエラー信
号ＦＥＳは次の演算式で定義される。

【００２９】ＦＥＳ＝（Ｉ２１ａ＋Ｉ２１ｃ）−（Ｉ２
１ｂ＋Ｉ２１ｄ） ダブルナイフエッジ法は、グルーブのあるディスクに対
して適用しても、グルーブによる回折光強度の変調パタ
ーンの影響を受けにくい方式として定評がある。なお、
ダブルナイフエッジ法に関する詳細は特開平10-247331
号公報などに、より詳しく述べられている。

【００３０】一方、回折領域１１ａ、１１ｂ、１１ｃお
よび１１ｄから得られる±１次回折光のうち、＋１次回
折光のみをトラッキングエラー信号の生成に用いる。次
に、トラッキングエラー検出方式について、図３を参照
しながら簡単に説明する。回折領域１１ａ、１１ｂ、１
１ｃおよび１１ｄからそれぞれ得られる＋１次回折光３
６ａ、３６ｂ、３６ｃおよび３６ｄは、それぞれ光検出
器２０の受光部２２ａ、２２ｂ、２２ｃおよび２２ｄに
入射する。光検出器２０の受光部２２ａ、２２ｂ、２２
ｃおよび２２ｄに入射した、１次回折光３６ａ、３６
ｂ、３６ｃおよび３６ｄは受光部２２ａ、２２ｂ、２２
ｃおよび２２ｄの大きさに比較して、例えば１０分の１
以下程度と小さく、また受光部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ
および２２ｄの中央部付近に入射するので、対物レンズ
２が図示しないアクチュエータによって、いわゆるアク
セス動作等で大きくトラッキング方向にシフトした状態
（レンズシフト状態）でも、１次回折光３６ａ、３６
ｂ、３６ｃおよび３６ｄは受光部２２ａ、２２ｂ、２２
ｃおよび２２ｄからはみ出すことがない。これにより、
レンズシフト状態でも安定したトラッキング動作が可能
となる。

【００３１】さて、実施例においては、プッシュプル法
および位相差法の２つのトラッキングエラー検出方式に
基づくトラッキングエラー信号の生成が可能である。受
光部２２ａ、２２ｂ、２２ｃおよび２２ｄからの電気的
出力をそれぞれＩ２２ａ、Ｉ２２ｂ、Ｉ２２ｃおよびＩ
２２ｄとすれば、プッシュプル法に基づくトラッキング
エラー信号ＴＥＳ１は、 ＴＥＳ１＝（Ｉ２２ａ＋Ｉ２２ｂ）−（Ｉ２２ｃ＋Ｉ２
２ｄ） と定義される。プッシュプル法はグルーブによる回折光
の強度変化を、集光スポットの中心とグルーブの中心と
の相対的な位置関係として捕らえるものであり、今の場
合、両者にずれがなければ出力（Ｉ２２ａ＋Ｉ２２ｂ）
と（Ｉ２２ｃ＋Ｉ２２ｄ）とは等しくなり、ずれが生じ
ている場合にはどちらかが大きくなり０ではない差信号
出力が現れる。

【００３２】一方、位相差法に基づくトラッキングエラ
ー信号ＴＥＳ２は、 ＴＥＳ２＝Ｐｈ（Ｉ２２ａ＋Ｉ２２ｃ）−Ｐｈ（Ｉ２２
ｂ＋Ｉ２２ｄ） と定義される。ただし、上式でＰｈは信号の位相成分を
意味している。位相差法はピットのある光ディスクにお
けるトラッキングエラー検出方式として定評のあるもの
である。集光スポットの中心とピット列の中心との間に
ずれがなければ、出力（Ｉ２２ａ＋Ｉ２２ｄ）と（Ｉ２
２ｂ＋Ｉ２２ｃ）の間に位相の差は生じない。一方、ず
れが生じている場合にはどちらかの位相が他方の位相よ
りも進むという関係が現れる。

【００３３】なお、上記の説明では、回折領域１１ａ、
１１ｂ、１１ｃおよび１１ｄから得られる±１次回折光
のうち、＋１次回折光のみをトラッキングエラー信号の
生成に用いる例について述べたが、＋１次回折光のみを
トラッキングエラー信号の生成に用いてもよく、さらに
＋１次回折光と−１次回折光の両方を、つまり両者によ
る電気的信号を加算した信号を用いて構成することもも
ちろん可能である。適宜、最良の方法を選択すればよ
い。

【００３４】さらに、情報信号ＲＦは、 ＲＦ＝Ｉ２２ａ＋Ｉ２２ｂ＋Ｉ２２ｃ＋Ｉ２２ｄ で定義される電気的出力から得ることができる。

【００３５】そして、上記した実施例の光ヘッド装置に
よれば、対物レンズと一体的に駆動する、多分割の偏光
性回折素子と、４分の１波長板を用いて、光ディスク反
射光のみを回折させ、各回折領域からのN次回折光（た
だし、Nは0ではない正負の整数）を用いて、ダブルナイ
フエッジ法に基づいてフォーカスエラー信号を生成し、
かつプッシュプル法および位相差法に基づいてトラッキ
ングエラー信号を生成し、かつ情報信号の生成をするの
で、グルーブのあるディスクにおける、グルーブによる
回折光の強度変調の影響、およびピットのあるディスク
における、ピットによる回折光の強度変調の影響を大幅
に軽減しうるとともに、アクセス動作などに伴うレンズ
シフト状態での、光検出器の受光面上でのビームのずれ
に対する影響を解消しうる、フォーカスサーボ安定性か
つトラッキングサーボ安定性に優れた光ヘッド装置を実
現することができる。

【００３６】次に、図５には、本発明の第２の実施例に
係る偏光性ＨＯＥ５の回折領域のパターンを示す。ま
た、図６には、図５の偏向性回折素子を用いる場合の光
検出器２０の受光部パターンを示す。

【００３７】図５では、図１と同様に、光ディスク１の
ラジアル方向（半径方向）に第一の分割線４１がある場
合であるが、図１とは異なり、タンジェンシャル方向に
細く延びた第一および第二の回折領域１００ａ、１００
ｂが設けられている。なお、第１の実施例と、同じ構成
要素には、同一の番号を付している。

【００３８】本発明の実施例に係る偏光性ＨＯＥ５０
は、全体として略円形をしており、その中央部には略矩
形をした第一および第二の回折領域１００ａ、１００ｂ
が設けられている。光ディスク１からの反射光３２の中
心と略一致するＨＯＥの中心をＯとし、この中心Ｏを通
り、光ディスク１のラジアル方向（半径方向）と同じ方
向を向く第一の分割線を４１としたときに、回折領域１
００ａ、１００ｂは、第一の分割線４１を挟んで互いに
反対側に対称形状で位置し、タンジェンシャル方向に細
く延びた矩形形状をしている。さらに、偏光性ＨＯＥ５
には、中心Ｏを通り第一の分割線４１と直交する第二お
よび第三の分割線４２、４３が設けられている。第二お
よび第三の分割線４２、４３は、光ディスク１のタンジ
ェンシャル方向（接線方向）と同じ方向を向いている。
第一、第二および第三の分割線４１、４２および４３で
画され、第一および第二の回折領域１００ａ、１００ｂ
を除いた領域は、同図に示すように略４等分された４つ
の回折領域１１ａ、１１ｂ、１１ｃおよび１１ｄに分か
れる。回折領域１００ａおよび１００ｂはフォーカスエ
ラー信号を生成するためのパターンが刻み込まれた領域
であり、一方、回折領域１１ａ、１１ｂ、１１ｃおよび
１１ｄはトラッキングエラー信号を生成するためのパタ
ーンが刻み込まれた領域である。回折領域１００ａおよ
び１００ｂは互いにピッチの異なる直線状の単純な回折
格子からなっている。より詳しくは、回折領域１００ａ
から得られる±１次回折光が０次回折光となす角度は５
度、回折領域１００ｂから得られる±１次回折光が０次
回折光となす角度は３度である。回折領域１００ａおよ
び１００ｂから得られる±１次回折光のうち、＋１次回
折光のみをフォーカスエラー信号の生成に用いる。

【００３９】なお、フォーカスエラー検出方式及びトラ
ッキングエラー検出方式、並びに情報信号ＲＦの検出に
ついては、第１の実施例と同一であり、異なるのは、図
３の光検出器２０に変えて、図６の検出器２０を用いる
点である。

【００４０】図７には、本発明の第３の実施例に係る偏
光性ＨＯＥ５００の回折領域のパターンを示す。また、
図８には、図７の偏向性回折素子を用いる場合の光検出
器２０の受光部パターンを示す。

【００４１】図７、図８の第３の実施例と、図１乃至図
６の第１の実施例及び第２の実施例との違いは、第１の
実施例及び第２の実施例では、光ディスク１のラジアル
方向（半径方向）に第一の分割線４１があるが、第３の
実施例では、光ディスク１のラジアル方向（半径方向）
と直交する方向（タンジェンシャル方向）に分割線４１
がある点にある。なお、同じ構成要素には、同一の番号
を付している。

【００４２】本発明の実施例に係る偏光性ＨＯＥ５００
は、全体として略円形をしており、その中央部には略矩
形をした第一および第二の回折領域１０００ａ、１００
０ｂが設けられている。光ディスク１からの反射光３２
の中心と略一致するＨＯＥの中心をＯとし、この中心Ｏ
を通り、光ディスク１のタンジェンシャル方向（半径方
向と直交する方向）（接線方向）と同じ方向を向く第一
の分割線を４１としたときに、回折領域１０００ａ、１
０００ｂは、第一の分割線４１を挟んで互いに反対側に
対称形状で位置し、タンジェンシャル方向に細く延びた
矩形形状をしている。さらに、偏光性ＨＯＥ５０００に
は、中心Ｏを通り第一の分割線４１と直交する第二およ
び第三の分割線４２、４３が設けられている。第二およ
び第三の分割線４２、４３は、光ディスク１のラジアル
方向（接線方向）と同じ方向を向いている。第一、第二
および第三の分割線４１、４２および４３で画され、第
一および第二の回折領域１０ａ、１０ｂを除いた領域
は、同図に示すように略４等分された４つの回折領域１
１ａ、１１ｂ、１１ｃおよび１１ｄに分かれる。回折領
域１０００ａおよび１０００ｂはフォーカスエラー信号
を生成するためのパターンが刻み込まれた領域であり、
一方、回折領域１１ａ、１１ｂ、１１ｃおよび１１ｄは
トラッキングエラー信号を生成するためのパターンが刻
み込まれた領域である。回折領域１０００ａおよび１０
００ｂは互いにピッチの異なる直線状の単純な回折格子
からなっている。より詳しくは、回折領域１０００ａか
ら得られる±１次回折光が０次回折光となす角度は５
度、回折領域１０００ｂから得られる±１次回折光が０
次回折光となす角度は３度である。回折領域１０００ａ
および１０００ｂから得られる±１次回折光のうち、＋
１次回折光のみをフォーカスエラー信号の生成に用い
る。

【００４３】次に、フォーカスエラー検出方式につい
て、図８を参照しながら簡単に説明する。実施例のフォ
ーカスエラー検出方式はいわゆるナイフエッジ法を原理
としたものであり、このナイフエッジ法を二重に用いて
おり、ダブルナイフエッジ法などともいわれるものであ
る。図８に示すように、回折領域１０００ａから得られ
る＋１次回折光３５ａは、光検出器２０の受光部２１
ａ、２１ｂに入射し、回折領域１０００ｂから得られる
＋１次回折光３５ｂは、光検出器２０の受光部２１ｃ、
２１ｄに入射する。

【００４４】対物レンズ２によって集光されたスポット
が光ディスク１上で所望のフォーカス状態（ジャストフ
ォーカス状態）にあれば、第１の実施例及び第２の実施
例と同様に、図４（ｂ）に示すように、＋１次回折光３
５ａおよび３５ｂはそれぞれ受光部２１ａ、２１ｂの中
間にある不感帯２３、受光部２１ｃ、２１ｄの中間にあ
る不感帯２４に入射し、受光部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ
および２１ｄからの出力はほとんど生成されない。これ
に対して、対物レンズ２によって集光されたスポット
が、光ディスク１の情報記録面に対して手前側で焦点を
結んでいる場合には、図４（ａ）に示すように、たとえ
ば受光部２１ａおよび２１ｃに入射する光量が、受光部
２１ｂおよび２１ｄに入射する光量よりも多くなる。逆
に、対物レンズ２によって集光されたスポットが、光デ
ィスク１の情報記録面に対して奥側で焦点を結ぼうとす
る場合には、図４（ｃ）に示すように、たとえば受光部
２１ｂおよび２１ｄに入射する光量が、受光部２１ａお
よび２１ｃに入射する光量よりも多くなる。

【００４５】このような変化に対して、受光部２１ａ、
２１ｂ、２１ｃおよび２１ｄからの電気的出力をそれぞ
れＩ２１ａ、Ｉ２１ｂ、Ｉ２１ｃおよびＩ２１ｄとすれ
ば、ダブルナイフエッジ法におけるフォーカスエラー信
号ＦＥＳは次の演算式で定義される。

【００４６】ＦＥＳ＝（Ｉ２１ａ＋Ｉ２１ｃ）−（Ｉ２
１ｂ＋Ｉ２１ｄ） ダブルナイフエッジ法は、グルーブのあるディスクに対
して適用しても、グルーブによる回折光強度の変調パタ
ーンの影響を受けにくい方式として定評がある。なお、
ダブルナイフエッジ法に関する詳細は特開平10-247331
号公報などに、より詳しく述べられている。

【００４７】一方、回折領域１１ａ、１１ｂ、１１ｃお
よび１１ｄから得られる±１次回折光のうち、＋１次回
折光のみをトラッキングエラー信号の生成に用いる。次
に、トラッキングエラー検出方式について、図８を参照
しながら簡単に説明する。回折領域１１ａ、１１ｂ、１
１ｃおよび１１ｄからそれぞれ得られる＋１次回折光３
６ａ、３６ｂ、３６ｃおよび３６ｄは、それぞれ光検出
器２０の受光部２２ａ、２２ｂ、２２ｃおよび２２ｄに
入射する。光検出器２０の受光部２２ａ、２２ｂ、２２
ｃおよび２２ｄに入射した、１次回折光３６ａ、３６
ｂ、３６ｃおよび３６ｄは受光部２２ａ、２２ｂ、２２
ｃおよび２２ｄの大きさに比較して、例えば１０分の１
以下程度と小さく、また受光部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ
および２２ｄの中央部付近に入射するので、対物レンズ
２が図示しないアクチュエータによって、いわゆるアク
セス動作等で大きくトラッキング方向にシフトした状態
（レンズシフト状態）でも、１次回折光３６ａ、３６
ｂ、３６ｃおよび３６ｄは受光部２２ａ、２２ｂ、２２
ｃおよび２２ｄからはみ出すことがない。これにより、
レンズシフト状態でも安定したトラッキング動作が可能
となる。

【００４８】さて、実施例においては、プッシュプル法
および位相差法の２つのトラッキングエラー検出方式に
基づくトラッキングエラー信号の生成が可能である。受
光部２２ａ、２２ｂ、２２ｃおよび２２ｄからの電気的
出力をそれぞれＩ２２ａ、Ｉ２２ｂ、Ｉ２２ｃおよびＩ
２２ｄとすれば、プッシュプル法に基づくトラッキング
エラー信号ＴＥＳ１は、 ＴＥＳ１＝（Ｉ２２ａ＋Ｉ２２ｂ）−（Ｉ２２ｃ＋Ｉ２
２ｄ） と定義される。プッシュプル法はグルーブによる回折光
の強度変化を、集光スポットの中心とグルーブの中心と
の相対的な位置関係として捕らえるものであり、今の場
合、両者にずれがなければ出力（Ｉ２２ａ＋Ｉ２２ｂ）
と（Ｉ２２ｃ＋Ｉ２２ｄ）とは等しくなり、ずれが生じ
ている場合にはどちらかが大きくなり０ではない差信号
出力が現れる。

【００４９】一方、位相差法に基づくトラッキングエラ
ー信号ＴＥＳ２は、 ＴＥＳ２＝Ｐｈ（Ｉ２２ａ＋Ｉ２２ｃ）−Ｐｈ（Ｉ２２
ｂ＋Ｉ２２ｄ） と定義される。ただし、上式でＰｈは信号の位相成分を
意味している。位相差法はピットのある光ディスクにお
けるトラッキングエラー検出方式として定評のあるもの
である。集光スポットの中心とピット列の中心との間に
ずれがなければ、出力（Ｉ２２ａ＋Ｉ２２ｄ）と（Ｉ２
２ｂ＋Ｉ２２ｃ）の間に位相の差は生じない。一方、ず
れが生じている場合にはどちらかの位相が他方の位相よ
りも進むという関係が現れる。

【００５０】なお、上記の説明では、回折領域１１ａ、
１１ｂ、１１ｃおよび１１ｄから得られる±１次回折光
のうち、＋１次回折光のみをトラッキングエラー信号の
生成に用いる例について述べたが、＋１次回折光のみを
トラッキングエラー信号の生成に用いてもよく、さらに
＋１次回折光と−１次回折光の両方を、つまり両者によ
る電気的信号を加算した信号を用いて構成することもも
ちろん可能である。適宜、最良の方法を選択すればよ
い。

【００５１】さらに、情報信号ＲＦは、 ＲＦ＝Ｉ２２ａ＋Ｉ２２ｂ＋Ｉ２２ｃ＋Ｉ２２ｄ で定義される電気的出力から得ることができる。

【００５２】なお、上式における電気的出力Ｉ２２ａ、
Ｉ２２ｂ、Ｉ２２１ｃおよびＩ２２ｄは、上記の説明と
同様に、回折領域１１ａ、１１ｂ、１１ｃおよび１１ｄ
から得られる±１次回折光のうちの、＋１次回折光のみ
から得た出力としてもよいし、−１次回折光のみから得
た出力としてもよく、さらには＋１次回折光と−１次回
折光の両方から得た出力としてもよい。

【００５３】

【発明の効果】本発明の光ヘッド装置によれば、光源の
波長変動があっても安定したフォーカスエラー信号が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ヘッド装置の実施例の光学系の基本
構成を示す図。

【図２】本発明の第１の実施例の偏光性回折素子の分割
領域を模式的に示す図。

【図３】本発明の第１の実施例の光検出器の受光部パタ
ーンを示す図。

【図４】本発明の実施例の光検出器のフォーカス用受光
部パターンに入射した光ビームの様子を、集光スポット
の合焦状態に応じて示した図。

【図５】本発明の第２の実施例の偏光性回折素子の分割
領域を模式的に示す図。

【図６】本発明の第２の実施例の光検出器の受光部パタ
ーンを示す図。

【図７】本発明の第２の実施例の偏光性回折素子の分割
領域を模式的に示す図。

【図８】本発明の第２の実施例の光検出器の受光部パタ
ーンを示す図。

【図９】従来例の偏光性回折素子の分割領域を模式的に
示す図。

【図１０】従来例の光検出器の受光部パターンを示す
図。

【符号の説明】

１ 光ディスク ２ 対物レンズ ３ 偏光プリズム ４ λ／４板 ５、５０ 偏光性ＨＯＥ ６ 半導体レーザ ７ コリメートレンズ ８ 収束レンズ １０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１
００ａ、１００ｂ、１０００ａ、１０００ｂ 回折領域 ２０ 光検出器 ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２２ａ、２２ｂ、２
２ｃ、２２ｄ 光感受部 ３１、３２、３３、３４、３５、３５ａ、３５ｂ、３６
光束 ４１、４２、４３ 分割線

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】情報記録媒体に光ビームを供給するための
   発光手段と、 この発光手段から出射された前記光ビームを、前記情報
   記録媒体に集光させるための集光手段と、 この集光手段を移動するための移動手段と、 前記情報記録媒体からの反射光を電気信号に変換するた
   めの光電変換手段とを備えた光ヘッド装置であって、 前記集光手段は偏光性回折手段を有し、 該偏向性回折手段は、少なくとも6つの相異なる回折領
   域を有し、かつ前記回折領域から得られるN次（ただ
   し、Nは0ではない正負の整数）の回折光を、前記光電変
   換手段に導き、該光電変換手段からの信号をもとに前記
   移動手段を制御することを特徴とする光ヘッド装置。
2. 【請求項２】前記偏光性回折手段の少なくとも6つの相
   異なる回折領域は、 前記情報記録媒体からの反射光の略中心が入射する位置
   を原点とし、 該6つの相異なる回折領域のうち、第一および第二の回
   折領域は、 前記原点を通り前記情報記録媒体の半径方向にのびる第
   一の分割線により略二分され、 該第一の分割線に対して対称で、互いに相異なるパター
   ンからなり、 該第一および第二の回折領域から得れるN次（ただし、N
   は0ではない正負の整数）回折光に基づいて、前記集光
   手段を前記情報記録媒体表面と垂直方向に移動させるこ
   とを特徴とする請求項１記載の光ヘッド装置。
3. 【請求項３】前記偏光性回折手段の少なくとも6つの相
   異なる回折領域は、 前記情報記録媒体からの反射光の略中心が入射する位置
   を原点とし、 該6つの相異なる回折領域のうち、第一および第二の回
   折領域は、 前記原点を通り前記情報記録媒体の半径方向と直交方向
   にのびる第一の分割線により略二分され、 該第一の分割線に対して対称で、互いに相異なるパター
   ンからなり、 該第一および第二の回折領域から得れるN次（ただし、N
   は0ではない正負の整数）回折光に基づいて、前記集光
   手段を前記情報記録媒体表面と垂直方向に移動させるこ
   とを特徴とする請求項１記載の光ヘッド装置。
4. 【請求項４】前記6つの相異なる回折領域のうち、第三
   乃至第六の回折領域は、 前記第一の分割線と直交し、前記第一および第二の回折
   領域以外の領域を略４等分する第二の分割線により略４
   等分された各領域で、かつ互いに相異なるパターンから
   なり、 前記第三乃至第六の回折領域から得れるN次（ただし、N
   は0ではない正負の整数）回折光に基づいて、前記集光
   手段を前記情報記録媒体表面方向に移動させることを特
   徴とする請求項２及び３記載の光ヘッド装置。
5. 【請求項５】前記第一および第二の回折領域は、互いに
   回折角が異なる回折格子からなることを特徴とする請求
   項２及び３記載の光ヘッド装置。
6. 【請求項６】前記光電変換手段のうち、前記第三乃至第
   六の回折領域から得られるN次（ただし、Nは0ではない
   正負の整数）回折光を受光する領域は、互いに離間して
   いることを特徴とする請求項４記載の光ヘッド装置。
7. 【請求項７】前記光電変換手段は、前記第一および第二
   の回折領域からの回折光を受光するための互いに隣接し
   た４つの受光部を有し、 該受光部のうち2組の対角位置にある受光部からの出力
   を合計した2組の出力に対して、その差出力を検知し、
   これを、前記移動手段を前記情報記録媒体表面と垂直方
   向に移動させる際の制御に用いることを特徴とする請求
   項２及び３記載の光ヘッド装置。
8. 【請求項８】前記光電変換手段は、前記第三乃至第六の
   回折領域からの回折光を受光するための第三乃至第六の
   受光部を有し、 該受光部のうち、2組の対角位置にある受光部からの出
   力を合計した2組の出力に対して、その位相差を検知
   し、これを、前記移動手段を前記情報記録媒体表面方向
   に移動させる際の制御に用いることを特徴とする請求項
   ４記載の光ヘッド装置。
9. 【請求項９】前記光電変換手段は、前記第三乃至第六の
   回折領域からの回折光を受光するための第三乃至第六の
   受光部を有し、 該受光部のうち、前記第二の分割線を挟んで同じ側にあ
   る2組の受光部からの出力を合計して得られる2組の出力
   に対して、その差信号を検知し、これを前記移動手段を
   前記情報記録媒体表面方向に移動させる際の制御に用い
   ることを特徴とする請求項４記載の光ヘッド装置。
10. 【請求項１０】前記偏向性回折手段は、前記集光手段と
    一体化されていることを特徴とする請求項１記載の光ヘ
    ッド装置。