JP2008146735A - 光学ピックアップ、光記録再生装置及びトラッキングエラー信号検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】戻り光に４次の収差を付加して対物レンズシフトを検出し、可動部の重量化、光利用効率の低下を抑制する。
【解決手段】光源部、受光部、対物レンズ、対物レンズを介して光記録媒体の所定の位置に光源部からの出射光を導く光学系、対物レンズを介して光記録媒体からの戻り光を受光部に集光する光学系、受光部にて検出された光出力を基に対物レンズを駆動する対物レンズ駆動部を有する。光記録媒体と受光部との間に４次の収差を付加する収差付加部８を設け、その第１及び第２の領域８１ａ及び８１ｂ、８２ａ及び８２ｂを、回折方向が異なる領域とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、光ディスクや光カード等の光記録媒体に対して光学的に情報を記録再生する際に用いる光学ピックアップ、光記録再生装置及びトラッキングエラー検出方法に関する。

近年、光記録媒体において、記録密度が異なる種々のタイプの光記録媒体が開発されており、例えばディスク状の光記録媒体では、レーザ光の使用波長が７８０ｎｍ付近であるＣＤ（Compact Disc）、使用波長が６６０ｎｍ付近であるＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、使用波長が４０５ｎｍ付近である光ディスク（光磁気ディスクを含む）等が挙げられる。

これらの光記録媒体においてはその構造がそれぞれ異なり、記録密度を上げるために、ＣＤ型光記録媒体では１．６μｍであったトラックピッチがＤＶＤ型光記録媒体においては０．７４μｍと小さくなり、また使用波長が４０５ｎｍ付近、対物レンズの開口数を０．８５程度とするより高密度の光記録媒体では０．３〜０．３５μｍ程度にトラックピッチが微小化されている。
このように幅が微細化された記録トラックに対し、光源から出射された光を目的とする記録トラック上に精度良く位置させることが必要である。
従来のトラッキング方法としては、プッシュプル法における対物レンズのオフセット、すなわち光軸ずれに対する補正は、ＤＰＰ（Differential Push-Pull）法が広く用いられている（例えば特許文献１参照。）。
このＤＰＰ法は、光源から光記録媒体に向かう光を３分割し、真ん中のメインビームに対して両側のサブビームを、光記録媒体の盤面上における半径方向に、記録トラックのトラックピッチの２分の１だけずらした位置に精度良く照射し、これらの光を受光部において検出して、対物レンズのオフセットをキャンセルしようとするものである。

しかしながらこのＤＰＰ法によるトラッキングエラー検出方法では、光源から光記録媒体に向かういわゆる光の往路において光を３分割するので、以下の不都合が生じる。すなわち、
（ａ）光を往路上で３分割するため、記録再生を行うような光記録媒体において、光源からの光の光利用効率は、分割しない場合と比べて低下する。
（ｂ）光記録媒体のトラックに対して、高精度に３分割したビームを配置しなければならない。
（ｃ）光記録媒体のシーク軸上（半径方向）に高精度にメインビームを配置しなければならない。
（ｄ）複数の層を有する光記録媒体において、記録再生を行っていない層からの不要光が増える。
（ｅ）トラックピッチの異なる光記録媒体に対する互換性がない。
などの問題である。

これに対し、光記録媒体の記録面からの戻り光束を回折し受光素子に導くためのホログラム素子と対物レンズとが一体的に駆動される光ピックアップ装置が提案されている（例えば特許文献２参照。）。
これによれば、対物レンズがトラッキング方向にシフトしても、検出されるトラッキングエラー信号に対物レンズのオフセット成分が含まれることがなく、しかも光源からの出射光束が分割されずに光記録媒体の記録面に照射されるため、上述した（ａ）〜（ｅ）の不都合を回避することができる。
しかしながら、この光ピックアップ装置では、受光素子の出力信号から対物レンズのトラッキング方向に関する位置を検出できないという不都合がある。

このため、ホログラム素子を対物レンズと一体的に駆動するとともに、ホログラム素子によって戻り光を分割し、トラッキングエラー信号に加えて対物レンズのトラッキング方向に関する位置をも検出する光ピックアップ装置が提案されている（例えば特許文献３参照。）。
特許第１７５６７３９号公報 特許第２６７５５５５号公報 特開２００３−２０３３６７号公報

しかしながら、上記特許文献３に開示の光ピックアップ装置においては、ホログラム素子を可動部に搭載する必要があるので、可動部の重量が重くなるという問題がある。またこの場合、光源から光記録媒体へ向かう光の往路と光記録媒体から受光部へ向かう光の復路とが重複する共通の光路に偏光ホログラム素子を配置する。このため、特に往路における光量損失が問題となる。往路の光は光記録媒体に集光する光であり、その光量は情報を記録又は再生するために必要な量が物理的に決まっているため、光量損失は大きな問題となり、光利用効率が低下するという不都合が生じる。

一方、本出願人は先に出願した特願２００６−３０９４０２号（平成１８年１１月１５日出願、特願２００５−３３２０９３号出願（平成１７年１１月１６日出願）の国内優先出願）において、
Ｗ（ρ，θ）＝Ｚ×ρ^２×ｓｉｎ４θ ・・・（１）
又は
Ｗ（ρ，θ）＝Ｚ×ρ^４×ｓｉｎ４θ ・・・（２）
（但し、Ｚは収差量を表す係数、（ρ，θ）は光軸を原点とする極座標の半径と角度を示す）
で表わされる４次の収差を発生させる収差付加部（例えば回折素子）を用いることにより、光を往路上で分割せずに、精度良く対物レンズのトラッキング方向に関する位置、すなわちオフセットを検出し、このオフセットを補正したトラッキングエラー信号が得られる光学ピックアップを提案した。以下この４次の収差を付加する収差付加部の作用について説明する。

上記式（１）及び（２）に示す４次の収差をもつ収差付加部により回折された±１次回折光は、光記録媒体の記録トラックの並ぶ方向と、これとは略直交する延長方向とをそれぞれｘ軸、ｙ軸としたときに、ｘ−ｙ座標の各象限に一つの凸領域を有するいわば四葉型の強度分布に変換される。この様子を図３１に示す。
図３１に示すように、このような収差を加えることによって、±１次回折光は四葉型のビームスポット形状として受光部９ａにおいて受光される。図３１においては、光記録媒体の記録トラックの並ぶｘ軸方向を矢印ｘ、これとは略直交する記録トラックの延長するｙ軸方向を矢印ｙで示す。このとき、光記録媒体の案内溝により回折された±１次回折光によるプッシュプル信号領域Ｐ１及びＰ２は、ｘ−ｙ座標の第１象限（ｘ＞０、ｙ＞０の領域）及び第３象限(ｘ＜０、ｙ＜０の領域)のみに分布する。

ここで受光部９ａの受光領域から得られる信号を、第１象限から右回りにＡ１１〜Ａ１４とすると、（Ａ１１−Ａ１３）を演算すれば、プッシュプル信号が得られることとなる。
一方、第２象限（ｘ＜０、ｙ＞０の領域）及び第４象限(ｘ＞０、ｙ＜０の領域)の受光領域にはプッシュプル信号成分は入っていない。このため、（Ａ１２−Ａ１４）から、対物レンズのオフセットによるシフト量が検出される。
したがって、対角線上の受光領域の差信号を検出し、更にこれらの差を検出することによって、対物レンズのオフセットを補正したトラッキングエラー信号を得ることができる。

これに対し、図３２に通常の光学ピックアップの受光部における光スポットの強度分布を示す。図３２において、図３１と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。図３２において、受光部９ｂをトラックの延長方向及びトラックの並ぶ方向に４分割して、各受光領域から得られる信号を右回りにＣ１１〜Ｃ１４とすると、通常のプッシュプル信号、すなわち（Ｃ１１＋Ｃ１２）−（Ｃ１３＋Ｃ１４）には、対物レンズのオフセットが加味されてしまう。

図３３においては、上述の４次の収差を加えることによって得られる信号Ａ１１〜Ａ１４を利用して、対物レンズシフト及びこれを補正したトラッキングエラー信号を解析した結果を示す。
なお、上記式（１）又は式（２）に定義される収差を収差付加部に与える場合、得られる信号量は殆ど同じであり、この解析においては、上記式（１）で定義される収差を収差付加部に与えた場合を示す。すなわちこの解析結果は、上記式（２）で定義される収差を収差付加部に与える場合においても同様となる。
図３３において、実線ｄ１及びｄ２は、上述の図３１に示す受光部からの信号（Ａ１１−Ａ１３）、ｋ×（Ａ１２−Ａ１４）（ｋは受光部に入射される光の強度分布や収差付加部の回折光量比などを補正する係数）をそれぞれ示し、実線ｄ３は、これらの差信号、すなわち（Ａ１１−Ａ１３）−ｋ×（Ａ１２−Ａ１４）より得られるトラッキングエラー信号ＴＥＳを示す。
図３３から明らかなように、この光学ピックアップによれば、対物レンズシフトが補正されたトラッキングエラー信号が得られることがわかる。
このような４次の収差を付加する構成を利用して、対物レンズのオフセットのみを検出することができれば、通常のプッシュプル信号を利用して対物レンズのオフセットを補正したトラッキングエラー信号を検出することが可能となる。

以上の問題に鑑みて、本発明は、光学ピックアップにおける可動部の重量の増加を伴うことなく、また、光の利用効率を低下させることなく、対物レンズのオフセットを検出することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明による光学ピックアップは、光源部と、受光部と、対物レンズと、この対物レンズを介して光記録媒体の所定の位置に前記光源部からの出射光を導く機能を有する光学系と、対物レンズを介して光記録媒体からの戻り光を受光部に集光する機能を有する光学系と、受光部において検出された光出力をもとに対物レンズを駆動する対物レンズ駆動部と、を有して成る。そして対物レンズから受光部までの間に、収差付加部を設ける。この収差付加部は、光束の通過する領域が４分割されて、４分割された領域のうち、斜めに対向する一組の領域同士を第１及び第２の領域とする。第１の領域は、第１の方向に回折する領域とする。第２の領域は、この第１の方向とは異なる第２の方向に回折する領域とする。そしてこれら第１及び第２の領域は、その回折光が、
Ｗ（ρ，θ）＝Ｚ×ρ^２×ｓｉｎ４θ
又は
Ｗ（ρ，θ）＝Ｚ×ρ^４×ｓｉｎ４θ
（但し、Ｚは収差量を表す係数、（ρ，θ）は光軸を原点とする極座標の半径と角度を示す）で表わされる４次の収差を有する構成とする。

上述の本発明による光学ピックアップにおいて、収差付加部の第１の領域において回折する第１の方向としては、例えば光記録媒体の記録トラックの並ぶ方向をｘ軸方向、記録トラックの延長する方向をｙ軸方向とすると、ｘ軸方向又はｙ軸方向のいずれか一方、例えばx軸方向としてもよい。また、第２の領域において回折する第２の方向としては、ｙ軸方向又はｘ軸方向のうち第１の領域の回折方向とは異なる方向、例えばｙ軸方向とすることができる。

また、本発明の光記録再生装置は、上述の本発明構成の光学ピックアップを有し、その受光部において検出された光出力に基づいて記録及び／又は再生がなされる構成とする。

更に、本発明のトラッキングエラー信号検出方法は、光源から少なくとも対物レンズを介して光記録媒体に入射した光を受光部により検出して、光記録媒体のトラック位置を検出するもので、対物レンズから受光部までの間に、上述の本発明構成の光学ピックアップに設ける収差付加部と同様の構成の収差付加部を設ける。そして受光部を、少なくともこの収差付加部の第1及び第２の領域により回折される±１次回折光を受光する受光素子より構成し、±１次回折光から、対物レンズのオフセット信号を検出し、このオフセット信号を基に、対物レンズのオフセットが補正されたトラッキングエラー信号を検出する。

上述したように、本発明の光学ピックアップ、光記録再生装置及びトラッキングエラー信号検出方法においては、４次の収差を付加する収差付加部を対物レンズと受光部との間に設けるものであり、特に収差付加部の光束が通過する領域を４分割して、斜めに対向する一組の領域同士を第１及び第２の領域とする。そしてこれら第１及び第２の領域がそれぞれ異なる回折方向をもち、例えばｘ軸方向（光記録媒体の記録トラックの並ぶ方向）か、又はｙ軸方向（光記録媒体の記録トラックの延長する方向）のどちらか一方の互いに異なる方向を回折方向とする。このように、回折方向の異なる第１及び第２の領域を設けて、それぞれ４次の収差を付加することによって、得られる±１次回折光から、対物レンズのオフセットを精度良く検出することができる。

本発明によれば、光記録媒体からの戻り光に４次の収差を付加する構成とすることにより、光学ピックアップにおける可動部の重量の増加を伴うことなく、また、光の利用効率の低下を招くことなく、対物レンズのオフセットを検出することが可能となる。

以下本発明を実施するための最良の形態の例を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
図１においては、本発明によるトラッキングエラー信号検出方法を実現する光学ピックアップを有する光記録再生装置の一実施形態例の要部の概略構成図を示す。
この光記録再生装置１００は、半導体レーザ等より成る光源部２と、光源部２から出射される光を光記録媒体１０、例えば光ディスクに入射させる光学系、すなわちこの場合コリメートレンズ等より成るレンズ３、偏光ビームスプリッタ４、４分の１波長板５と、対物レンズ６とを有する。また、光記録媒体１０から反射された光を受光部９又は１９に導く光学系を有し、この場合対物レンズ６、４分の１波長板５、偏光ビームスプリッタ４、ビームスプリッタ１７、このビームスプリッタ１７を透過する光路上の受光部９との間にレンズ７、収差付加部８を配置し、ビームスプリッタ１７により反射される光路上の受光部１９との間にレンズ１８を配置する構成とする。収差付加部８は、回折素子や自由曲面（非球面）レンズ、液晶素子等を用いることができる。なお、回折素子や非球面レンズ、液晶素子のうち１種以上を２個以上組み合わせた構成としてもよい。
対物レンズ６には、２軸アクチュエータ等のアクチュエータ１２を有する対物レンズ駆動部９が接続される。また、光記録媒体１０は、スピンドルモータ等の回転駆動部１６上に載置固定されて、記録再生時には所定の速度で回転される。
受光部９及び１９において検出された信号は演算回路１５に出力される。本発明の光学ピックアップ１に破線を付して示す。

このような構成において、光源２から出射された例えばレーザ光は、コリメートレンズ等より成るレンズ３によって平行光とされ、偏光ビームスプリッタ４に入射され、その偏光面において反射されて、４分の１波長板５を通過して対物レンズ６を介して光記録媒体１０の記録トラック上に所定の強度分布をもって照射される。
光記録媒体１０から反射された光は、対物レンズ６を介して４分の１波長板５を通過する。４分の１波長板を２回通過した光は偏光方向が変換されて偏光ビームスプリッタ４の偏光面を通過し、検出用のレンズ７及び収差付加部８を介して受光部９の受光面上に入射される。図１の例においては、収差付加部８による０次光、±１次回折光をそれぞれ受光する３つの受光素子により受光部９を構成した例を模式的に示す。
なお、収差付加部を配置する位置は、光源部２から光が光記録媒体１０に向かう往路と重なる光路を除き、かつビームスプリッタ１７により分割された後の光路に配置すればよい。したがって図１に示す例においてはビームスプリッタ１７と受光部９との間であればよく、例えば破線８´で示すようにビームスプリッタ１７とレンズ７との間に配置してもよい。

受光部９及び１９において検出された光出力は演算回路１５に出力され、演算回路１５において受光部９からの光出力に基づき対物レンズシフト信号が演算され、また受光部１９からの光出力を基にＲＦ（高周波）信号、ＴＥ（トラッキングエラー）信号、ＦＥ（フォーカスエラー）信号がそれぞれ演算される。なお、ＴＥ信号は受光部９に上述したように０次光を受光する受光素子を設けてここからの光出力より演算してもよい。ＲＦ信号は例えば演算回路においてアナログ／デジタル変換、エラー訂正などの処理がなされて記録再生信号として出力され、対物レンズシフト信号によって対物レンズのオフセットが補正されたＴＥ信号は光ヘッド駆動部１３に、またＦＥ信号は対物レンズ駆動部１１に出力されて、フォーカスサーボ、トラッキングサーボがなされる。

そして本発明においては、収差付加部８を図２に示すように４分割し、斜めに対向する一組の領域同士を第１の領域８１ａ及び８１ｂ、第２の領域８２ａ及び８２ｂとする。図示の例においては、光記録媒体の記録トラックの並ぶ方向（ディスク状の光記録媒体の場合はラディアル方向）に対応する方向をｘ軸、記録トラックの延長方向（ディスク状の光記録媒体の場合はタンジェンシャル方向）に対応する方向をｙ軸として示す。各領域の分割線は、ｘ軸から角度α、ｙ軸から角度βを成す方向とする。そしてｘ−ｙ平面の略第１及び第３象限に対応する領域を第１の領域８１ａ及び８１ｂとし、第２及び第４象限に対応する領域を第２の領域８２ａ及び８２ｂとする。更に、第１の領域８１ａ及び８１ｂの回折方向を第１の方向、例えば略ｘ軸方向とし、第２の領域８２ａ及び８２ｂの回折方向を第１の方向とは異なる第２の方向、例えば略ｙ軸方向として構成する。

なお、これらの回折方向はｘ軸方向及びｙ軸方向に限定されるものではなく、互いに異なる方向であればよい。特に受光部において、第１及び第２の領域から回折される±１次回折光を受光する受光素子を十分な間隔をもって互いに配置構成できる程度に回折方向が異なればよく、互いに直交する方向であることが望ましい。また回折方向をｘ軸方向及びｙ軸方向とする場合は、これら以外の方向とする場合と比べて、各受光素子の配置組み立て作業の煩雑化を抑えることができる。

そして第１及び第２の領域８１ａ及び８１ｂ、８２ａ及び８２ｂはそれぞれ、上記式（１）又は（２）、すなわち、
Ｗ（ρ，θ）＝Ｚ×ρ^２×ｓｉｎ４θ・・・（１）
又は
Ｗ（ρ，θ）＝Ｚ×ρ^４×ｓｉｎ４θ・・・（２）
（但し、Ｚは収差量を表す係数、すなわち収差量及び収差の方向（焦線方向）を決定する係数、ρ及びθは光軸を原点とする極座標の半径と角度を示す）
で表わされる４次の収差を付加する構成とする。このとき、４次の収差は第１及び第２の領域でそれぞれ連続的であり、またデフォーカス成分は全面に対して連続的である。

図３及び図４は、このような４次の収差をもつ収差付加部の第１及び第２の領域により回折された±１次回折光を受光する受光部９の受光素子９１及び９２の概略平面構成図であり、受光されるビームスポット形状を模式的に示す。受光部９の受光素子９１及び９２は、光記録媒体の記録トラックの並ぶ方向と、これとはほぼ直交する記録トラックの延長方向をそれぞれｘ軸、ｙ軸としたときに、ｘ軸及びｙ軸方向に４分割され、それぞれｘ−ｙ平面の第１象限から時計周りにＡ１、Ｂ１、Ｃ１及びＤ１、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２及びＤ２の信号が検出されるものとする。

このよう名構成の受光部９を用いた場合について、デトラック及び対物レンズシフトに対する４種のプッシュプル信号の変化を計算により求めた。すなわち、第１及び第２の領域からの回折光による光記録媒体の記録トラックの延長方向（タンジェンシャル方向）のプッシュプル信号ＴＰＰ１及びＴＰＰ２、光記録媒体の記録トラックの並ぶ方向（ディスク状の光記録媒体の場合はラディアル方向）のプッシュプル信号（ディスク状の光記録媒体の場合はラディアル・プッシュプル信号）ＲＰＰ１及びＲＰＰ２の４種のプッシュプル信号である。各例共に、４次の収差量がＺ＝−１であり、デフォーカス量がゼルニケ係数でＺ_４＝−０．４の場合である。また、図２に示す第１及び第２の領域の分割線のｘ軸方向及びｙ軸方向に対する角度α及びβを、α＝βとし、−２５度から＋２５度まで変化させた。この結果を図５〜図１２に示す。なお、図５〜図１２において、実線ａ１〜ａ１１、ｂ１〜ｂ１１、ｅ１〜ｅ１１、ｆ１〜ｆ１１、ｇ１〜ｇ１１、ｈ１〜ｈ１１、ｉ１〜ｉ１１、ｊ１〜ｊ１１はそれぞれ、角度α（＝β）を−２５度から＋２５度まで５度毎に変化させた場合を示す。

また、第１の領域からの回折光から得られるプッシュプル信号ＲＰＰ１と第２の領域からの回折光から得られるプッシュプル信号ＲＰＰ２との差信号（ＲＰＰ１−ＲＰＰ２）と、第１の領域からの回折光から得られるプッシュプル信号ＲＰＰ１と第２の領域からの回折光から得られるタンジェンシャル・プッシュプル信号ＴＰＰ２との差信号（ＲＰＰ１−ＴＰＰ２）、更に、第２の領域からの回折光から得られるプッシュプル信号ＲＰＰ２と第１の領域からの回折光から得られるタンジェンシャル・プッシュプル信号ＴＰＰ１との差信号（ＲＰＰ２−ＴＰＰ１）について、同様にデトラック及び対物レンズシフトに対する変化を求めた。この結果を図１３〜図１８に示す。図１３〜１８において、実線ｔ１〜ｔ１１、ｌ１〜ｌ１１、ｍ１〜ｍ１１、ｎ１〜ｎ１１、ｖ１〜ｖ１１、ｗ１〜ｗ１１はそれぞれ、角度α（＝β）を−２５度から＋２５度まで５度毎に変化させた場合を示す。なお、信号（ＲＰＰ２−ＴＰＰ１）と、信号（ＲＰＰ１−ＴＰＰ２）とは、角度α（β）の符号が反転した信号に対応する。

図５〜図１６の結果から、角度α及びβについて、
＋５°≦α≦＋２５° ・・・（３）
及び
＋５°≦β≦＋２５° ・・・（４）
であれば、光記録媒体による変調成分が殆ど存在しないか、変調成分が存在しても極性が反転しているため、対物レンズシフトの補正に十分使用することができることが分かる。４次の収差量がＺ＝＋１であり、デフォーカス量がゼルニケ係数でＺ_４＝＋０．４の場合でも同様の振舞いを示す。したがって４次の収差の極性とデフォーカスの極性の積が正の場合であれば、上記式（３）及び（４）の条件の場合に対物レンズシフトを検出することができる。

一方、４次の収差の極性とデフォーカスの極性の積が負の場合、収差の方向がラディアル方向に反転するだけであり、対物レンズシフト信号は（ＲＰＰ２−ＲＰＰ１）、又は（ＲＰＰ２−ＴＰＰ１）から得られる。したがって、図１３及び図１４、図１７及び図１８の結果から、
−２５°≦α≦−５° ・・・（５）
及び
−２５°≦β≦−５° ・・・（６）
であれば、対物レンズシフトを検出することができることが容易に理解できる。

図１９に、本発明の実施形態に係る光学ピックアップの収差付加部の一例の概略平面構成図を示す。図１９において、図２と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。この例においては、第１の領域８１ａ及び８１ｂにおいては、略ｙ軸方向を回折方向とし、第２の領域８２ａ及び８２ｂにおいては、略ｘ軸方向を回折方向としてそれぞれ４次の収差を付加する領域とする場合を示す。なお、各領域の分割線は、ｘ軸方向及びｙ軸方向に対してそれぞれ約１１°傾斜する方向としている。

この収差付加部８を用いて回折した光を受光する受光部９の概略平面構成図を図２０に示す。図２０に示すように、この場合図１９に示す第１の領域８１ａ及び８１ｂから回折される±１次回折光Ｓ１（＋１）及びＳ１（−１）を受光する受光素子９１Ａ及び９１Ｂが、光記録媒体の記録トラックの延長する方向に対応するｙ軸方向に併置配列される。また、図１９に示す第２の領域８２ａ及び８２ｂから回折される±１次回折光Ｓ２（＋１）及びＳ２（−１）を受光する受光素子９２Ａ及び９２Ｂが、光記録媒体の記録トラックの並ぶ方向に対応するｘ軸方向に併置配列される。このとき、各受光素子９１Ａ及び９１Ｂ、９２Ａ及び９２Ｂはｘ軸方向、すなわち光記録媒体の記録トラックの並ぶ方向に２分割されてプッシュプル信号（ディスク状の光記録媒体の場合ラディアル・プッシュプル信号となる）を検出する構成とする。

ここで対物レンズのシフトを示すレンズシフト信号ＬＳの演算式は、
ＲＰＰ１＝｛（Ａ＋Ｄ）−ｋ５×（Ｂ＋Ｃ）｝／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）・・・（７）
ＲＰＰ２＝｛（Ｅ＋Ｈ）−ｋ６×（Ｆ＋Ｇ）｝／（Ｅ＋Ｆ＋Ｇ＋Ｈ）・・・（８）
としたとき、４次の収差の極性とデフォーカスの極性の積が正の場合、レンズシフト信号をＬＳとすると、
ＬＳ＝ＲＰＰ１−ｋ１×ＲＰＰ２ ・・・（９）
となる。
また、４次の収差の極性とデフォーカスの極性の積が負の場合は、
ＬＳ＝ＲＰＰ２−ｋ２×ＲＰＰ１ ・・・（１０）
となる。
なお、ｋ１及びｋ２、ｋ５及びｋ６は受光部に入射される光の強度分布や収差付加部の回折光量比などを補正する係数である。

このような演算を行う演算回路の一例の概略構成図を図２１に示す。受光部９の受光素子９１Ａにおいて検出された信号Ａ及びＢ、受光素子９１Ｂにおいて検出された信号Ｃ及びＤは、図示しない電流−電圧変換増幅器によりそれぞれ電圧変換された検出信号とされ、加算器２１において和信号（Ａ＋Ｄ）、加算器２２において和信号（Ｂ＋Ｃ）が演算され、和信号（Ｂ＋Ｃ）には係数乗算器４１により係数ｋ５が乗算されて、減算器２３により差信号｛（Ａ＋Ｄ）−ｋ５×（Ｂ＋Ｃ）｝が演算される。一方、加算器２４〜２６により和信号（Ａ＋Ｂ）、（Ｃ＋Ｄ）、（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）がそれぞれ演算されて、除算器２７において上記式（７）に示す信号｛（Ａ＋Ｄ）−ｋ５×（Ｂ＋Ｃ）｝／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）が演算されて信号ＲＰＰ１が出力される。

また、受光部９２Ａにおいて検出された信号Ｅ及びＦ、受光素子９２Ｂにおいて検出された信号Ｇ及びＨは、図示しない電流−電圧変換増幅器によりそれぞれ電圧変換された検出信号とされ、加算器２８において和信号（Ｅ＋Ｈ）、加算器２９において和信号（Ｆ＋Ｇ）が演算され、和信号（Ｆ＋Ｇ）には係数乗算器４２により係数ｋ６が乗算されて、減算器３０により差信号｛（Ｅ＋Ｈ）−ｋ６×（Ｆ＋Ｇ）｝が演算される。一方、加算器３１〜３３により和信号（Ｅ＋Ｆ）、（Ｇ＋Ｈ）、（Ｅ＋Ｆ＋Ｇ＋Ｈ）がそれぞれ演算されて、除算器３４において上記式（８）に示す信号｛（Ｅ＋Ｈ）−ｋ６×（Ｆ＋Ｇ）｝／（Ｅ＋Ｆ＋Ｇ＋Ｈ）が演算されて信号ＲＰＰ２が出力される。
信号ＲＰＰ２に係数乗算器４３により係数ｋ１を乗算して、減算器３５において上記式（９）に示す信号（ＲＰＰ１−ｋ１×ＲＰＰ２）が演算されて、対物レンズシフト信号ＬＳとして出力される。
なお、上記式（１０）に示す信号を演算する場合においても、同様の構成の演算回路を用いて信号を出力することができる。

このように、±１次回折光の対応する受光領域の和及び差をとってレンズシフト信号を演算することによって、光ビームと受光部との相対的位置ずれに対して許容量が増加する。したがって、受光部の配置位置の調整精度を緩和することができるという利点を有する。

一方、第２の領域から回折される光のタンジェンシャル・プッシュプル信号を用いて対物レンズのレンズシフト信号を得る構成としてもよい。この場合の収差付加部８の概略平面構成図を図２２に示す。図２２において、図１９と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。この場合においても、第１の領域８１ａ及び８１ｂは、略ｙ軸方向を回折方向とし、第２の領域８２ａ及び８２ｂにおいては、略ｘ軸方向を回折方向としてそれぞれ４次の収差を付加する領域とする場合を示す。なお、この場合においても各領域の分割線は、ｘ軸方向及びｙ軸方向に対してそれぞれ約１１°傾斜する方向としている。

この収差付加部８を用いて回折した光を受光する受光部９の概略平面構成図を図２３に示す。図２３において、図２０と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。図２３に示すように、この場合図２２に示す第２の領域８２ａ及び８２ｂから回折される±１次回折光Ｓ２（＋１）及びＳ２（−１）を受光する受光素子９２Ａ及び９２Ｂが、光記録媒体の記録トラックの延長方向、すなわちタンジェンシャル方向に２分割されてそれぞれ信号Ｅ及びＦ、Ｇ及びＨが検出され、タンジェンシャル・プッシュプル信号が得られる構成とする。

ここで対物レンズのシフトを示すレンズシフト信号ＬＳの演算式は、
ＲＰＰ１＝｛（Ａ＋Ｄ）−ｋ７×（Ｂ＋Ｃ）｝／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）・・・（１１）
ＴＰＰ２＝｛（Ｅ＋Ｈ）−ｋ８×（Ｆ＋Ｇ）｝／（Ｅ＋Ｆ＋Ｇ＋Ｈ）・・・（１２）
としたとき、４次の収差の極性とデフォーカスの極性の積が正の場合、レンズシフト信号ＬＳは、
ＬＳ＝ＲＰＰ１−ｋ３×ＴＰＰ２ ・・・（１３）
となる。
また、４次の収差の極性とデフォーカスの極性の積が負の場合は、
ＬＳ＝ＲＰＰ２−ｋ４×ＴＰＰ１ ・・・（１４）
となる。この場合は、図２３に示す例と同様に受光素子９１Ａ及び９１Ｂ、９２Ａ及び９２Ｂを配置し、受光素子９１Ａ及び９１Ｂの分割線を光記録媒体の記録トラックの並ぶ方向に沿う方向（ｘ軸方向）とし、受光素子９２Ａ及び９２Ｂの分割線を光記録媒体の記録トラックの延長方向に沿う方向（ｙ軸方向）として第２の受光素子９２Ａ及び９２Ｂからタンジェンシャル・プッシュプル信号を検出し、第１の受光素子９１Ａ及び９１Ｂからプッシュプル信号（ディスク状の光記録媒体の場合はラディアル・プッシュプル信号）を検出して、その差信号を演算すればよい。
なお、ｋ３及びｋ４、ｋ７及びｋ８は受光部に入射される光の強度分布や収差付加部の回折光量比などを補正する係数である。

上記式（１１）及び（１２）の演算を行う演算回路の一例の概略構成図を図２４に示す。受光部９の受光素子９１Ａにおいて検出された信号Ａ及びＢ、受光素子９１Ｂにおいて検出された信号Ｃ及びＤは、図示しない電流−電圧変換増幅器によりそれぞれ電圧変換された検出信号とされ、加算器５１において和信号（Ａ＋Ｄ）、加算器５２において和信号（Ｂ＋Ｃ）が演算され、和信号（Ｂ＋Ｃ）には係数乗算器４４により係数ｋ７が乗算されて、減算器５３により差信号｛（Ａ＋Ｄ）−ｋ７×（Ｂ＋Ｃ）｝が演算される。一方、加算器５４〜５６により和信号（Ａ＋Ｂ）、（Ｃ＋Ｄ）、（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）がそれぞれ演算されて、除算器５７において上記式（１１）に示す信号｛（Ａ＋Ｄ）−ｋ７×（Ｂ＋Ｃ）｝／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）が演算されて信号ＲＰＰ１が出力される。

また、受光部９２Ａにおいて検出された信号Ｅ及びＦ、受光素子９２Ｂにおいて検出された信号Ｇ及びＨは、図示しない電流−電圧変換増幅器によりそれぞれ電圧変換された検出信号とされ、加算器５８において和信号（Ｅ＋Ｈ）、加算器５９において和信号（Ｆ＋Ｇ）が演算され、和信号（Ｆ＋Ｇ）には係数乗算器４５により係数ｋ８が乗算されて、減算器６０により差信号｛（Ｅ＋Ｈ）−ｋ８×（Ｆ＋Ｇ）｝が演算される。一方、加算器６１〜６３により和信号（Ｅ＋Ｆ）、（Ｇ＋Ｈ）、（Ｅ＋Ｆ＋Ｇ＋Ｈ）がそれぞれ演算されて、除算器６４において上記式（１２）に示す信号｛（Ｅ＋Ｈ）−ｋ８×（Ｆ＋Ｇ）｝／（Ｅ＋Ｆ＋Ｇ＋Ｈ）が演算されて信号ＴＰＰ２が出力される。
信号ＴＰＰ２に係数乗算器４６により係数ｋ３を乗算して、減算器６５において上記式（１３）に示す信号（ＲＰＰ１−ｋ３×ＴＰＰ２）が演算されて、対物レンズシフト信号ＬＳとして出力される。
なお、上記式（１４）に示す信号を演算する場合においても、同様の構成の演算回路を用いて信号を出力することができる。

この場合においても、±１次回折光の対応する受光領域の和及び差をとってレンズシフト信号を演算することによって、光ビームと受光部との相対的位置ずれに対して許容量が増加する。したがって、受光部の配置位置の調整精度を緩和することができるという利点を有する。

このような収差付加部及び受光部の構成として、上述の演算を行うことによって、対物レンズシフト信号を得ることができる。一方、図１に示す光学ピックアップ及び光記録再生装置において、ビームスプリッタ１７により分岐した光路上に設ける他の受光部１９における光出力からプッシュプル信号を検出して、上記の対物レンズシフト信号ＬＳを差し引くことによって、対物レンズシフトを補正したトラッキングエラー信号を得ることができ、結果として安定したトラッキングサーボを行うことができる。
また、上述したように、トラッキングエラー信号は、図２０又は図２３に示す受光部９の中央部に０次光を受光する受光素子を配置し、ここから得られる光出力をもとに検出することも可能である。フォーカスエラー信号及びＲＦ信号は、図１に示す受光部１９において検出することができる。

以上説明した収差を定義する上記式（１）及び式（２）においては、θ＝０°とする方向を、トラックの並ぶ方向（ディスク状の光記録媒体の場合はラディアル方向）として解析を行った。このとき、トラックの延長方向（ディスク状の光記録媒体の場合は接線方向）に近い焦線方向は、トラックの延長方向に対し２２．５°の方向となる。この様子を図２５に示す。
図２５に示すように、トラックの延長方向（接線方向）をｙ軸、トラックの並ぶ方向（ラディアル方向）をｘ軸とする。このような収差を与える上記式（１）又は式（２）で定義される極座標において、ｘ軸方向をθ＝０°とすると、焦線方向は、トラックの延長方向であるｙ軸方向からの角度γが約２２．５°の方向となる。この方向を実線ｘ´で示す。焦線方向はこの実線ｘ´で示す方向と、この方向から９０°を成す実線ｙ´で示す方向となる。
このような収差を与えることによって、光強度分布がこれら焦線方向にシフトされる。これにより、プッシュプル変調成分が存在する焦線ｘ´と存在しない焦線ｙ´に分離することができる。

極座標のθ＝０°がトラックの並ぶ方向から角度δずれた場合のデトラックに対する信号量を解析した結果を図２６に示す。図２６においては、前述の図３１に示す受光部９ａから得られる信号（Ａ１１−Ａ１３）−ｋ×（Ａ１２−Ａ１４）のデトラックに対する変化を解析した結果を示す。また、図２６において、実線ｏ１〜ｏ１９は、極座標のθ＝０°がトラックの並ぶ方向からずれる角度δを、−２２．５度から２２．５度まで０．５度毎に変化させた場合を示す。
図２６から明らかなように、角度δが±２２．５度の場合は殆ど信号が得られないが、その他の角度では十分にデトラックに対する良好なトラッキングエラー信号が得られることがわかる。
このため、本発明においては、収差付加部が有する上記式（１）又は（２）で定義される収差を表す極座標において、θ＝０°とする方向を、光記録媒体のトラックの並ぶ方向から±２２．５度未満の範囲とすることが望ましいことが分かる。
すなわち、収差付加部に与える収差として、上記式（１）又は（２）を、
Ｗ（ρ，θ）＝Ｚ×ρ^２×ｓｉｎ（４θ＋δ）・・・（１´）
又は
Ｗ（ρ，θ）＝Ｚ×ρ^４×ｓｉｎ（４θ＋δ）・・・（２´）
（但し、Ｚは収差量を表す係数、ρ及びθは光軸を原点とする極座標の半径と角度を示す）
と表したときに、
−２２．５°＜δ＜２２．５°
とすることが望ましいといえる。

次に、収差付加部による±１次回折光を受光する受光部の光軸上の位置について検討した結果を説明する。
上記式（１）又は（２）に定義される収差を与える場合、そのスポット形状は、光軸上の位置によって変化する。この様子を図２７Ａ及びＢに示す。図２７Ａにおいては光軸に沿う方向の光ビームＬの概略断面図、図２７Ｂにおいては、光軸と直交する面での光ビームのスポット形状を示す。図２７Ｂに示すように、上記式（１）又は（２）に定義される収差を与えられた光ビームＬのスポット形状は、前側焦線において四葉型、最小錯乱円において略真円、後側焦線においては、前側焦線とは傾斜する方向が異なる四葉型となる。すなわち、光軸Ｃ上において受光部をそれぞれ前側焦線、最小錯乱円、後側焦線に配置すると、それぞれ四葉型のスポットＳｆ、略真円型のスポットＳｃ、スポットＳｆとは傾きの対称な四葉型のスポットＳｂとして受光される。

この受光部の配置位置によって、信号がどのように変化するかを解析した結果を図２８に示す。図２８においては、前述の図３１に示す受光部９ａから得られる信号（Ａ１１−Ａ１３）−ｋ×（Ａ１２−Ａ１４）のデトラックに対する変化を解析した結果を示す。また、図２８において、実線ｑ１は後側焦線、実線ｑ２は後側焦線と最小錯乱円の中間、実線ｑ３は最小錯乱円、実線ｑ４は前側焦線と最小錯乱円との中間、実線ｑ５は前側焦線に、それぞれ受光部を配置した場合を示し、実線ｑ６〜ｑ１３は最小錯乱円から前側焦線までの距離を１とし、最小錯乱円から前側焦線を超えてそれぞれその１．５倍、２．５倍、３．０倍、３．５倍、４．０倍、４．５倍、５．０倍の位置に受光部を配置した場合を示す。

図２８から明らかなように、受光部を後側焦線から前側焦線、更に、最小錯乱円から前側焦線を超えて、最小錯乱円と前側焦線との距離の５．０倍の位置まで配置する全ての場合で、十分にデトラックに対する良好なトラッキングエラー信号が得られることがわかる。

次に、光記録媒体の案内溝等の条件により、受光部における光スポット内のプッシュプル変調領域の占める大きさによる影響について検討した結果を説明する。
光記録媒体の種類によって案内溝の周期（トラックピッチ）ｔｐ、対物レンズの開口数ＮＡ、記録及び／又は再生用の光の波長λが異なる。上述のプッシュプル変調領域の大きさは、これらによって変化する。
図２９に示すように、光記録媒体の案内溝によって回折される０次光Ｓ（０）と±１次回折光（図２９においては＋１次回折光のみ示す）Ｓ（＋１）との中心の間隔をｄとすると、
ｄ＝λ／（ｔｐ×ＮＡ） ・・・（１５）
となる。
図２９において斜線を付して示す領域Ｐ１にプッシュプル変調成分が表れる。
この領域Ｐ１が光スポット内の中央に接近していると、収差付加部に上記式（１）又は（２）に定義される収差を与えても、焦線方向にプッシュプル変調成分を分離することができない恐れがある。

図３０においては、この光記録媒体の案内溝の形状、対物レンズの開口数ＮＡ、記録及び／又は再生用の光の波長λで決定される上記式（１５）で定義される間隔ｄを１．０から２．０まで０．１毎に変化させて、それぞれ前述の図３１に示す受光部９ａから得られる信号(Ａ１１−Ａ１３)−ｋ×（Ａ１２−Ａ１４）のデトラックに対する変化を解析した結果を示す。すなわち図３０において、実線ｕ１〜ｕ１１はそれぞれ上記ｄを１．０から２．０まで０．１毎に変化させて解析した結果をそれぞれ示す。

図３０から明らかなように、ｄ＝１．２付近で信号量が略０になり、ｄ＜１．２だと極性が反転するので、ｄ＞１．２を満足する光記録媒体であれば適用できることがわかる。なお、ｄ＝２．０は、光記録媒体によって回折した１次光と０次光とが重ならないことを意味し、信号検出ができない。このため、ｄ＜２．０であることが前提条件となる。
因みに、使用波長が４０５ｎｍ程度、対物レンズの開口数が０．８５程度、トラックピッチｔｐが０．３２μｍ程度とされる高密度の光記録媒体ではｄ＝１．４９、ＤＶＤ−ＲＯＭではｄ＝１．４６、ＤＶＤ±Ｒ及びＤＶＤ±ＲＷではｄ＝１．３５であり、適用可能である。なお、ＤＶＤ−ＲＡＭではｄ＝０．８１、ＣＤではｄ＝１．０８、ＣＤ−Ｒ及びＣＤ−ＲＷではｄ＝０．９８となる。

なお、以上解析した結果は、それぞれ上記式（１）又は（２）における収差係数ＺをＺ＝１とした。
また、極座標のθ＝０°となる方向を変化させた図２６に示す例以外の解析結果は、全て図２５におけるｘ軸方向（トラックの並ぶ方向に対応する方向）を極座標のθ＝０°となる方向とした。
更に、受光部を配置する位置を変化させた図２８に示す例以外の解析結果は、全て受光部を前側焦線に配置する場合とした。
更にまた、光記録媒体及び光学系によって決まる図２９中の間隔ｄを変化させた図３０に示す例以外の解析結果は、全てｄ＝１．４７、すなわち光記録媒体のトラックピッチｔｐを０．３２μｍ、対物レンズの開口数ＮＡを０．８５、記録再生用光の波長λを０．４μｍとする光記録媒体に対応させる場合とした。

以上説明したように、本発明によれば、４次の収差を付与することによって対物レンズのオフセットを補正した安定したトラッキングエラー信号を得ることができると共に、光源部から光記録媒体に向かう光の往路上においては１本のビームのみにて光学系を構成することができることから、次の効果が得られる。
１．光利用効率の低下を抑制できる。
２．光学系の光軸合わせ、ビームの位置合わせ、ビームの移動方向の位置合わせ精度などを緩和して、光学系の構成及びその組み立て工程の簡易化、生産性の向上、更に歩留まりの低下を図ることができる。
３．複数のビームを用いないことから、複数の記録層を有する光記録媒体に対し記録再生を行う場合の不要光の発生を抑制、低減することができる。
４．異なるトラックピッチを有する光記録媒体に対する互換性が得られる。

そして更に本発明においては、収差付加部を４分割し、斜めに対向する一組の領域同士が４次の収差を付加する連続した収差付加領域であり、互いに異なる回折方向を有する構成とすることから、異なる方向に回折される各±１次回折光のプッシュプル信号を利用して、対物レンズシフト信号を検出することができる。したがって、ホログラム回折素子等を図１に示す対物レンズ駆動部に搭載する必要がないので光学ピックアップの可動部の重量を増加することがなく、対物レンズを駆動する制御系への負荷が増大することを回避できる。また光源部から光記録媒体に向かう光の往路において光を分岐する偏光素子を付加しないので、このような偏光素子を付加することによる光記録媒体に照射する記録又は再生用光の光量損失を回避できる。このため光量損失による光利用効率の低下を伴うことなく、安定して対物レンズシフトを補正したトラッキングエラー信号を得ることができる。
そして光記録媒体から受光部に向かう戻り光路において光路を分岐して、収差付加部を通過しない光路上の受光部からトラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号、ＲＦ信号を検出することができ、また収差付加部を通過した光の０次光からトラッキングエラー信号を検出することも可能である。このように、光記録媒体から受光部へ向かう光の復路上のみで分岐する場合は、往路において光を分岐しないので光記録媒体からの戻り光として十分な光量を得ることができ、復路上での分岐による光量の低下はあるものの、電気的にゲインアップすることによって十分な信号検出を行うことが可能である。

なお、本発明の光学ピックアップ及び光記録再生装置は、上述の実施形態例において説明した構成に限定されることなく、本発明構成を逸脱しない範囲において種々の変形、変更が可能である。
また、本発明の光記録再生装置において、フォーカスエラー検出方法は、非点収差法、ナイフエッジ法、ＳＳＤ検出法等の全ての方法を用いることが可能である。
更に、本発明の光学ピックアップ、光記録再生装置及びトラッキングエラー信号検出方法は、上述したように、使用波長が４０５ｎｍ程度、対物レンズの開口数が０．８５程度、トラックピッチが０．３２μｍ程度とされる高密度の光記録媒体や、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ±Ｒ及びＤＶＤ±ＲＷに適用可能である。

本発明の実施形態に係る光学ピックアップ及び光記録再生装置の概略構成図である。 本発明の実施形態に係る光学ピックアップの収差付加部の一例の概略平面構成図である。 本発明の実施形態に係る光学ピックアップの受光部及びビームスポットの一例の概略平面構成図である。 本発明の実施形態に係る光学ピックアップの受光部及びビームスポットの一例の概略平面構成図である。 本発明の実施形態に係る光学ピックアップにおける収差付加部の第１の領域からの回折光によるタンジェンシャル・プッシュプル信号のデトラックに対する変化を示す図である。 本発明の実施形態に係る光学ピックアップにおける収差付加部の第１の領域からの回折光によるタンジェンシャル・プッシュプル信号の対物レンズシフトに対する変化を示す図である。 本発明の実施形態に係る光学ピックアップにおける収差付加部の第１の領域からの回折光によるプッシュプル出力信号のデトラックに対する変化を示す図である。 本発明の実施形態に係る光学ピックアップにおける収差付加部の第１の領域からの回折光によるプッシュプル信号の対物レンズシフトに対する変化を示す図である。 本発明の実施形態に係る光学ピックアップにおける収差付加部の第２の領域からの回折光によるタンジェンシャル・プッシュプル信号のデトラックに対する変化を示す図である。 本発明の実施形態に係る光学ピックアップにおける収差付加部の第２の領域からの回折光によるタンジェンシャル・プッシュプル信号の対物レンズシフトに対する変化を示す図である。 本発明の実施形態に係る光学ピックアップにおける収差付加部の第２の領域からの回折光によるプッシュプル信号のデトラックに対する変化を示す図である。 本発明の実施形態に係る光学ピックアップにおける収差付加部の第２の領域からの回折光によるプッシュプル信号の対物レンズシフトに対する変化を示す図である。 本発明の実施形態に係る光学ピックアップにおける収差付加部の第１の領域からの回折光によるプッシュプル信号と第２の領域からの回折光によるプッシュプル信号との差信号のデトラックに対する変化を示す図である。 本発明の実施形態に係る光学ピックアップにおける収差付加部の第１の領域からの回折光によるプッシュプル信号と第２の領域からの回折光によるプッシュプル信号との差信号の対物レンズシフトに対する変化を示す図である。 本発明の実施形態に係る光学ピックアップにおける収差付加部の第１の領域からの回折光によるプッシュプル信号と第２の領域からの回折光によるタンジェンシャル・プッシュプル信号との差信号のデトラックに対する変化を示す図である。 本発明の実施形態に係る光学ピックアップにおける収差付加部の第１の領域からの回折光によるプッシュプル信号と第２の領域からの回折光によるタンジェンシャル・プッシュプル信号との差信号の対物レンズシフトに対する変化を示す図である。 本発明の実施形態に係る光学ピックアップにおける収差付加部の第２の領域からの回折光によるプッシュプル信号と第１の領域からの回折光によるタンジェンシャル・プッシュプル信号との差信号のデトラックに対する変化を示す図である。 本発明の実施形態に係る光学ピックアップにおける収差付加部の第２の領域からの回折光によるプッシュプル信号と第１の領域からの回折光によるタンジェンシャル・プッシュプル信号との差信号の対物レンズシフトに対する変化を示す図である。 本発明の実施形態に係る光学ピックアップの収差付加部の一例の概略平面構成図である。 本発明の実施形態に係る光学ピックアップの受光部及びビームスポットの一例の概略平面構成図である。 本発明の実施形態に係る光学ピックアップの演算回路の一例の概略構成図である。 本発明の実施形態に係る光学ピックアップの収差付加部の一例の概略平面構成図である。 本発明の実施形態に係る光学ピックアップの受光部及びビームスポットの一例の概略平面構成図である。 本発明の実施形態に係る光学ピックアップの演算回路の一例の概略構成図である。 ４次の収差がある場合の焦線方向の説明図である。 本発明の光学ピックアップにおいて収差の焦線方向の角度の変化に対する信号量の変化を示す図である。 Ａは光軸に沿う方向の光ビームＬの概略断面図である。Ｂは光軸と直交する面での光ビームのスポット形状の概略平面図である。 本発明の光学ピックアップにおいて受光部の配置位置の変化に対する信号量の変化を示す図である。 光学ピックアップにおける受光部の光スポットの説明図である。 本発明のトラッキングエラー信号検出方法において、ｄ（＝λ／（ｔｐ×ＮＡ））の変化に対する信号量の変化を示す図である。 ４次の収差を付加した場合の受光素子上のビームスポット形状を示す概略平面構成図である。 通常の光学ピックアップにおける受光部のスポット形状の一例の概略平面図である。 ４次の収差がある場合の対物レンズシフトに対する出力信号を解析した結果を示す図である。

符号の説明

１．光学ピックアップ、２．光源部、３．レンズ、４．偏光ビームスプリッタ、５．波長板、６．対物レンズ、７．レンズ、８．収差付加部、８１ａ．第１の領域、８１ｂ．第１の領域、８２ａ．第２の領域、８２ｂ．第２の領域、９．受光部、１０．光記録媒体、１１．対物レンズ駆動部、１２．アクチュエータ、１３．光ヘッド駆動部、１５．演算回路、１６．回転駆動部、２１．加算器、２２．加算器、２３．減算器、２４〜２６．加算器、２７．除算器、２８．加算器、２９．加算器、３０．減算器、３１〜３３．加算器、３４．除算器、３５．減算器、４１〜４６．係数乗算器、５１．加算器、５２．加算器、５３．減算器、５４〜５６．加算器、５７．除算器、５８．加算器、５９．加算器、６０．減算器、６１〜６３．加算器、６４．除算器、６５．減算器、９１．受光素子、９１Ａ．受光素子、９１Ｂ．受光素子、９２．受光素子、９２Ａ．受光素子、９２Ｂ．受光素子、１００．光記録再生装置

Claims (9)

1. 光源部と、受光部と、対物レンズと、前記対物レンズを介して光記録媒体の所定の位置に前記光源部からの出射光を導く機能を有する光学系と、前記対物レンズを介して前記光記録媒体からの戻り光を前記受光部に集光する機能を有する光学系と、前記受光部において検出された光出力をもとに前記対物レンズを駆動する対物レンズ駆動部と、を有して成る光学ピックアップであって、
   前記対物レンズから前記受光部までの間に、収差付加部が設けられ、
   前記収差付加部は、光束の通過する領域が４分割され、前記４分割された領域のうち、斜めに対向する一組の領域同士が第1及び第２の領域とされ、
   前記第１の領域は、第１の方向に回折する領域とされ、
   前記第２の領域は、前記第１の方向とは異なる第２の方向に回折する領域とされ、
   前記第１及び第２の領域は、その回折光が、
   Ｗ（ρ，θ）＝Ｚ×ρ^２×ｓｉｎ４θ
   又は
   Ｗ（ρ，θ）＝Ｚ×ρ^４×ｓｉｎ４θ
   （但し、Ｚは収差量を表す係数、（ρ，θ）は光軸を原点とする極座標の半径と角度を示す）で表わされる４次の収差を有する構成とされる
   ことを特徴とする光学ピックアップ。
2. 前記光記録媒体の記録トラックの並ぶ方向をｘ軸方向、前記記録トラックの延長する方向をｙ軸方向とすると、前記第１の領域は、ｘ軸方向又はｙ軸方向に回折する領域とされ、
   前記第２の領域は、ｙ軸方向又はｘ軸方向のうち前記第１の領域の回折方向とは異なる方向に回折する領域とされることを特徴とする請求項１記載の光学ピックアップ。
3. 前記第１及び第２の領域の分割線の成す角度が前記ｘ軸に対してα、前記ｙ軸に対してβであるとき、前記４次の収差の極性とデフォーカスの極性の積が正の場合は、
   ＋５°≦α≦＋２５°
   及び
   ＋５°≦β≦＋２５°
   とされ、前記４次の収差の極性とデフォーカスの極性の積が負の場合は、
   −２５°≦α≦−５°
   及び
   −２５°≦β≦−５°
   を満足する角度に選定されて成ることを特徴とする請求項１記載の光学ピックアップ。
4. 前記収差付加部の前記第１及び第２の領域による回折によって、前記受光部で検出されるビームスポットのうち、前記ｘ軸方向に分割される受光領域の差信号をそれぞれ第１及び第２のプッシュプル信号ＲＰＰ１及びＲＰＰ２とすると、対物レンズのオフセット信号ＬＳとしては、前記４次の収差の極性とデフォーカスの極性の積が正の場合は、
   ＬＳ＝ＲＰＰ１−ｋ１×ＲＰＰ２
   なる信号が出力され、前記４次の収差の極性とデフォーカスの極性の積が負の場合は、
   ＬＳ＝ＲＰＰ２−ｋ２×ＲＰＰ１
   （ｋ１及びｋ２は任意定数）
   なる信号が出力されることを特徴とする請求項１記載の光学ピックアップ。
5. 前記収差付加部の前記第１及び第２の領域による回折によって、前記受光部で検出されるビームスポットのうち、前記ｘ軸方向に分割される受光領域の差信号をそれぞれ第１及び第２のプッシュプル信号ＲＰＰ１及びＲＰＰ２とし、前記ｙ軸方向に分割される受光領域の差信号をそれぞれ第１及び第２のタンジェンシャル・プッシュプル信号ＴＰＰ１及びＴＰＰ２とすると、対物レンズのオフセット信号ＬＳとしては、前記４次の収差の極性とデフォーカスの極性の積が正の場合は、
   ＬＳ＝ＲＰＰ１−ｋ３×ＴＰＰ２
   なる信号が出力され、前記４次の収差の極性とデフォーカスの極性の積が負の場合は、
   ＬＳ＝ＲＰＰ２−ｋ４×ＴＰＰ１
   （ｋ３及びｋ４は任意定数）
   なる信号が出力されることを特徴とする請求項１記載の光学ピックアップ。
6. 前記光記録媒体からの戻り光を前記受光部に集光する機能を有する光学系において、前記対物レンズと前記収差付加部との間で光路が分割され、
   前記受光部とは異なる受光部において前記収差付加部を通過しない光により少なくともトラッキングエラー信号が検出されると共に、前記レンズシフト信号によって対物レンズオフセットを補正したトラッキングエラー信号が出力されることを特徴とする請求項１記載の光学ピックアップ。
7. 光源部と、受光部と、対物レンズと、前記対物レンズを介して光記録媒体の所定の位置に前記光源部からの出射光を導く光学系と、前記対物レンズを介して前記光記録媒体からの戻り光を前記受光部に集光する光学系と、前記受光部において検出された光出力をもとに前記対物レンズを駆動する対物レンズ駆動部とを有して成る光学ピックアップを有し、前記受光部において検出された光出力に基づいて記録及び／又は再生がなされる光記録再生装置であって、
   前記対物レンズから前記受光部までの間に、収差付加部が設けられ、
   前記収差付加部は、光束の通過する領域が４分割され、前記４分割された領域のうち、斜めに対向する一組の領域同士が第1及び第２の領域とされ、
   前記第１の領域は、第１の方向に回折する領域とされ、
   前記第２の領域は、前記第１の方向とは異なる第２の方向に回折する領域とされ、
   前記第１及び第２の領域は、その回折光が、
   Ｗ（ρ，θ）＝Ｚ×ρ^２×ｓｉｎ４θ
   又は
   Ｗ（ρ，θ）＝Ｚ×ρ^４×ｓｉｎ４θ
   （但し、Ｚは収差量を表す係数、（ρ，θ）は光軸を原点とする極座標の半径と角度を示す）
   の収差を有する構成とされる
   ことを特徴とする光記録再生装置。
8. 光源から少なくとも対物レンズを介して光記録媒体に入射した光を受光部により検出して、前記光記録媒体のトラック位置を検出するトラッキングエラー信号検出方法であって、
   前記対物レンズから前記受光部までの間に、収差付加部が設けられ、
   前記収差付加部は、光束の通過する領域が４分割され、前記４分割された領域のうち、斜めに対向する一組の領域同士が第1及び第２の領域とされ、
   前記第１の領域は、第１の方向に回折する領域とされ、
   前記第２の領域は、前記第１の方向とは異なる第２の方向に回折する領域とされ、
   前記第１及び第２の領域は、その回折光が、
   Ｗ（ρ，θ）＝Ｚ×ρ^２×ｓｉｎ４θ
   又は
   Ｗ（ρ，θ）＝Ｚ×ρ^４×ｓｉｎ４θ
   （但し、Ｚは収差量を表す係数、（ρ，θ）は光軸を原点とする極座標の半径と角度を示す）
   の収差を有する構成として、
   前記受光部を、少なくとも前記収差付加部の前記第1及び第２の領域により回折される±１次回折光を受光する受光素子より構成し、
   前記±１次回折光から、対物レンズのオフセット信号を検出し、
   前記オフセット信号を基に、対物レンズのオフセットが補正されたトラッキングエラー信号を検出する
   ことを特徴とするトラッキングエラー信号検出方法。
9. 前記光源から出射される光の波長をλ、前記光記録媒体の記録トラックのトラックピッチをｔｐ、前記対物レンズの開口数をＮＡとすると、前記光記録媒体が、
   ｄ＝λ／（ｔｐ×ＮＡ）＞１．２
   であることを特徴とする請求項８記載のトラッキングエラー信号検出方法。