JP2010272152A - 回折格子、光検出器、光学ヘッド、光学ドライブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多層の光学的情報記憶媒体を記録または再生する光学ヘッドおよびその光学ヘッドを駆動する光学ドライブ装置を提供する。
【解決手段】光ビームを出射する光源と、光ビームを光学的情報記憶媒体へ集光する光集光素子と、光学的情報記憶媒体を反射した光ビームを分割する光分割素子１と、その光分割素子１で分岐された光ビームを分割する光分割素子２と、光学的情報記憶媒体を反射した光ビームを受光する光検出器とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学的情報記憶媒体を記録または再生する光学ヘッドおよびその光学ヘッドを駆動する光学ドライブ装置に関する。

本技術分野の背景技術として、特許文献１、２、非特許文献１に光学ヘッドが記載されている。

特開２００８−２５７７８４ 特開２００８−２８７８５１

電子情報通信学会 技報 CPM2005−149（2005−10）

光学的情報記憶媒体には、光磁気ディスクや光ディスク等がある。現在広く普及している光ディスクの規格としては、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）やＢＤ（Blu-ray Disc）などがある。これらの規格では、光学的な情報層を２層にした２層光ディスクで情報容量の増大が図られてきた。また更なる大容量化技術として光学的な情報層を３層以上にする多層光ディスクも研究されている。

光ディスクをスピンドルモータに固定し回転する場合、光ディスクの面内方向と、該光ディスクの面と直交する方向に変動する。このため光ディスクの記録再生を行う光学ヘッドでは、目的の情報層の所定位置に光ビームの焦点位置を合わせる制御を実施している。

一般的に前者である光ディスク面内方向の制御のことをトラッキング、後者の光ディスクの面と直交する方向の制御のことをフォーカシングと言う。またトラッキングするためのエラー信号であるトラッキングエラー信号の生成方式としては１ビームディファレンシャルプッシュプル法（以下１ビームDPP）とディファレンシャルフェーズディテクション法（以下DPD）などが一般的である。またフォーカシングするためのエラー信号であるフォーカシングエラー信号の生成方式としては非点収差方式、ナイフエッジ方式、スポットサイズ方式など一般的である。

特に多層光ディスクに対応する場合、光学ヘッドで目的の情報層に光ビームを集光させると、目的の情報層以外の情報層から迷光が発生する。この迷光はトラッキングやフォーカシングを行うための光学的な位置制御信号にオフセットになる。.
このため、目的の情報層の所定位置に光ビームの焦点を正確に位置付けするために、他情報面からの迷光による光学的な位置制御信号のオフセットを出来るだけ排除しなければならない。

他情報面からの迷光の影響を排除する方法として、光検出器のトラッキングエラー信号の受光部に他層からの迷光が入射しないようにした検出系の構成が報告されている（非特許文献１）。上記報告では光ディスクからの反射光の光路中に複数の領域に分割された回折格子を配置し、０次回折光の全光束を用いてDPDによるトラキングエラー信号と非点収差方式によるフォーカスエラー信号を検出し、領域ごとに異なる方向に回折された１次回折光の一部を用いて１ビームDPPによるトラッキングエラー信号を検出する構成として、１ビームDPP信号用の受光部に他層からの迷光が入射しないように配置して迷光の影響を排除する方法が記載されている。

しかし上記報告ではDPDによるトラッキングエラー信号と非点収差法によるフォーカスエラー信号に対する迷光の影響については考慮されていない。

他情報面からの迷光の影響を排除する方法として、光検出器のフォーカシングエラーとトラッキングエラー信号の受光部に他層からの迷光が入射しないようにした検出系の構成が報告されている（特許文献１、２）。上記報告では光ディスクからの反射光の光路中に複数の領域に分割された回折格子を配置し、１段目の回折光を用いてフォーカスエラー信号を検出し、１段目の回折格子を透過した光ビームの２段目の回折光を用いてトラッキングエラー信号を検出する構成として、フォーカシング、トラッキングエラー信号用の受光部に他層からの迷光が入射しないように配置して迷光の影響を排除する方法が記載されている。

しかし上記報告では１ビームDPPとDPDによるトラッキングエラー信号の検出の切り替えを行うのにアクティブに偏光を切り替える必要があり、高価であることが課題である。

本発明は、多層光ディスクの記録再生にお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もに他層からの迷光の影響を受けず、安定したサーボ信号を得ることが出来る光学ヘッドを安価に提供することを目的とする。

上記目的は、その一例として特許請求の範囲に記載の構成により達成できる。

本発明によれば、多層光ディスクの記録再生にお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もに他層からの迷光の影響を受けず、安定したサーボ信号を得ることが出来る。

実施例１における光学ヘッドの構成を示す図である。 実施例１における光分割素子の構成を示す図である。 実施例１における光検出器の構成を示す図である。 実施例１における光検出器上の合焦点ずれの像を示す図である。 実施例１における光検出器上の合焦点ずれの像を示す図である。 実施例１における光検出器上の不要迷光をシミュレーションした結果である。 実施例２における光検出器の構成を示す図である。 実施例３における光分割素子の構成を示す図である。 実施例３における光検出器の構成を示す図である。 実施例４における光分割素子の構成を示す図である。 実施例５における光分割素子の構成を示す図である。 実施例５における光検出器の構成を示す図である。 実施例６における光学ドライブ装置の構成を示す図である。

以下、図に示す実施例に基づいて詳細に説明するが、これによりこの本発明が限定されるものではない。

本発明における実施例１について図を用いて詳細に説明する。ここでは、光学的情報記憶媒体として、BDの２層光ディスクについて説明する。BDの２層光ディスクに限定されず、BDの１層光ディスクや３層以上の光ディスク、DVD、CD（Compact Disc）であってもなんら構わない。

図１は実施例１における光学ヘッドの構成を示す概略図である。

光源００１から光ビームが発散光として出射される。ＢＤに情報の記録または情報の再生を行うには、一般的に波長３９５ｎｍから４１５ｎｍ帯の半導体レーザを用いるのが一般的であり、光源００１からは波長約４０５ｎｍの光ビームを出射するものとする。また半導体レーザは直線偏光の光ビームを出射するのが一般的であり、光源００１も直線偏光の光ビームを出射することを想定している。なお、光源００１から出射された光ビームの進路を実線０１４にて図示した。また実線０１４を軸に線対称にある実線０１５は光ビームの広がりの最外周を示すものである。

光源００１から出射した光ビームは光分岐素子００２に入射する。光分岐素子は、入射した光ビームの所定光量を透過させ、その残りの光量を反射させる光学素子である。例えば、平板ミラーやプリズム、偏光性プリズムなどで実現すれば良い。

光分岐素子００２に入射した光ビームの多くの光量は反射し補助レンズ００３に入射させる。補助レンズ００３は光ビームの発散度を大きくするために配置したもので、光学ヘッドを小さくするための機能がある。
また光分岐素子００２に入射した光ビームの一部の光量を透過させ光検出器０１２へ進行させる。光検出器０１２の用途は後術する。なお破線０１６は光分岐素子００２を透過し、光検出器０１２の受光面へ進行する光ビームの広がりの最外周を示すものである。

補助レンズ００３を進行後光ビームはコリメートレンズ００４によって略平行な光ビームに変換される。一般的に球面収差調整機構はコリメートレンズ００４を光軸方向に駆動することで実現できる。このため、コリメートレンズ００４は、光軸（矢印０１７）の方向に移動させることができるような構造であることを想定している。

また、球面収差調整機構は、同心円状の液晶素子によっても実現できる。このため、コリメートレンズ００４を可動できる機構を取らずコリメートレンズ００４の付近に液晶素子を配置してもなんら構わない。

コリメートレンズ００４を進行した光ビームは、光集光素子００５に入射し、２層光ディスク００６の所定情報記録層００７に集光照射される。光集光素子００５はＢＤを再生するためＮＡ（Numerical Aperture）０．８５の対物レンズを想定している。

光集光素子００５はアクチュエータ（図視無し）に搭載されており、２層光ディスク００６の所定情報層とは直交した方向と２層光ディスクの半径方向に駆動させることができる。なお、半径方向はトラッキングによる制御、およびレンズシフト時の駆動に用いられ、直交方向はフォーカシングによる制御に用いられる。

所定情報記録層で反射した光ビームは、光集光素子００５、コリメートレンズ００４、補助レンズ００３、光分岐素子００２を進行し、２段光分割素子００８に入射する。２段光分割素子００８は光分割素子００９と０１０とを一体にした素子である。

２段光分割素子に入射した光ビームは光分割素子００９にて複数の光ビームに分割される。複数に分割された光ビームは光分割素子０１０にてされに複数の光ビームに分割される。

２段光分割素子で複数に分割された光ビームは光検出器０１１の複数の受光面にて検出される。

光検出器０１１に導かれた複数の光ビームは、ＢＤの所定情報記録層に記録されている情報信号の検出と、トラッキングおよびフォーカシングなど光ディスク上に照射された光スポットの位置制御信号の検出などに使用される。

光源００１から多層光ディスク００６まで進行する光路のことを往路、多層光ディスク００６から検出器０１１まで進行する光路のことを復路と以後記述する。

一般的には光ビームのＲＩＭ強度が大きいほど、光ディスク上の集光スポットは小さくなる。ＢＤは光ディスク上の情報ピットが小さいため、ＲＩＭ強度をＤＶＤやＣＤに比べ大きくする必要がある。このＲＩＭ強度を大きくするには往路の光学横倍率Ｍを大きく設定する必要がある。光学横倍率Ｍは、光集光素子００５の焦点距離ＦＯＢＪと、コリメートレンズ００４と補助レンズ００３の合成焦点距離ＦＣＰの比である式１によって決まる。

（式１）Ｍ＝ＦＣＰ÷ＦＯＢＪ
ＢＤの規格書ではＲＩＭ強度を６０％程度にすると良いという記述がある。その記述に従えば、例えばＦＯＢＪを１．５ｍｍ、光源のファーフィールドパターン（以後ＦＦＰ）の最小値を８°とすると必要な光学横倍率は、１４．２倍程度に設定する必要がある。すなわち合成焦点距離ＦＣＰが２１．３ｍｍとなる。例えば補助レンズ無しの構成を想定するとコリメートレンズの焦点距離を２１．３ｍｍに設定する必要があることを意味する。一般的な光学ヘッドにおける主軸と副軸間隔は４５ｍｍであり、光学実装可能なスペースはその約半分（２２．５ｍｍ）であることを考えると、２１．３ｍｍのコリメートレンズを使用することは実装上難しい。このため、本実施例では、補助レンズ００３とコリメートレンズ００４の組み合わせレンズを用いることで小型化を実現できるように考えられている。

また本実施例では、上記のように球面収差調整機構にコリメートレンズを光軸方向に駆動する機構を想定している。球面収差調整機構では、コリメートレンズの焦点距離により球面収差調整の駆動量が決まる。焦点距離が長いと球面収差の調整感度が小さくなる。

本実施例のように補助レンズ００３を配置することで、コリメートレンズの焦点距離を短くすることができ球面収差調整の感度を大きくとりコリメートレンズの光軸方向に駆動する可動範囲を小さくすることができるという効果も得ることが出来る。

光分岐素子００２を透過した光ビームを光検出器０１２へ進行させているのは、光源の光量をモニタするためである。一般的に光源の出射光量は投入する電流に比例するが、個別のオフセットが大きい、周辺温度により変化するなどの問題がある。２層光ディスクの再生、特に記録する際には２層光ディスク上の光量を制御しなければならない。このため、本実施例では、光分岐素子００２を透過した光ビームを光検出器０１２にて検出することで、２層光ディスク上の光量が所定値になるようフィードバック制御している。なお、このような光検出器０１２を一般的にフロントモニタとも呼ぶ。

次に図２を用いて２段光分岐素子００８について説明する。
図２は２段光分岐素子００８の光分岐素子００９、０１０を各々光検出器側から見た図である。図中横方向は多層光ディスク００６の半径方向に相当し、図中高さ方向は多層光ディスク００６の回転方向に相当するものである。また図中円０５０、０５１は入射する光ビームの最外径を図示したものである。

光分割素子００９は図のように領域ＥＸ１、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｉ×２、Ｊ×２の９分割されている。領域ＥＸ１は遮光領域で、光ビームが領域ＥＸ１に入光しても光検出器０１１へは進行しないように設定する。遮光手段としては透過率が０％の遮光膜を設ける、またはピッチの小さい回折格子として光検出器０１１上の受光面には入らないようにする等で実現できる。

領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｉ、Ｊは１次回折光が１００％となるようなブレーズ型の回折格子である。領域Ｉ、Ｊが２個ずつあるが、同じピッチと同じ角度の回折格子であることを想定しているため、同じ記号を添え字として用いている。

すなわち、光分割素子００９に入射した光ビームは領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｉ、Ｊの回折格子で６個の光ビームに分割される。領域Ａで分割された光ビームを光ビームＡ、領域Ｂで分割された光ビームを光ビームＢ、同様に光ビームＣ、光ビームＤ、光ビームＩ、光ビームＪと以下では呼ぶ。

光分割素子０１０は図のように領域ＥＸ２、Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｇの１０分割されている。領域ＥＸ２は領域ＥＸ１と同様遮光領域で、光ビームが領域ＥＸ２に入光しても光検出器０１１へは進行しないように設定する。

領域Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４は１次回折光が５０％、０次回折光が５０％となるようなブレーズ型の回折格子である。ここでは０次、１次回折光が５０％：５０％となるように設定したが、６０％：４０％や７０％：３０％としてもなんら構わない。

領域Ｇは透過領域であり、回折格子などない透明領域である。
光分割素子０１０に入射した光ビームＡは領域Ｅ１、Ｆ１、Ｇの領域に入光する。
領域Ｅ１に入光した光ビームＡは１次回折光である光ビームＡＥ１と０次回折光である光ビームＡＥ０に分割される。
領域Ｆ１に入光した光ビームＡは１次回折光である光ビームＡＦ１と０次回折光である光ビームＡＦ０に分割される。
領域Ｇに入光した光ビームＡはそのまま透過する光ビームＡＧとなる。
この時、光ビームＡＥ０と光ビームＡＦ０と光ビームＡＧは光分割素子０１０を透過するだけで、進行方向は変化しないため、纏めて光ビームＡ０と記すこととする。

光分割素子０１０に入射した光ビームＢは領域Ｅ２、Ｆ２、Ｇの領域に入光する。
領域Ｅ２に入光した光ビームＢは１次回折光である光ビームＢＥ１と０次回折光である光ビームＢＥ０に分割される。
領域Ｆ２に入光した光ビームＢは１次回折光である光ビームＢＦ１と０次回折光である光ビームＢＦ０に分割される。
領域Ｇに入光した光ビームＢはそのまま透過する光ビームＢＧとなる。
この時、光ビームＢＥ０と光ビームＢＦ０と光ビームＢＧは光分割素子０１０を透過するだけで、進行方向は変化しないため、纏めて光ビームＢ０と記すこととする。

光分割素子０１０に入射した光ビームＣは領域Ｅ３、Ｆ３、Ｇの領域に入光する。
領域Ｅ３に入光した光ビームＣは１次回折光である光ビームＣＥ１と０次回折光である光ビームＣＥ０に分割される。
領域Ｆ３に入光した光ビームＣは１次回折光である光ビームＣＦ１と０次回折光である光ビームＣＦ０に分割される。
領域Ｇに入光した光ビームＣはそのまま透過する光ビームＣＧとなる。
この時、光ビームＣＥ０と光ビームＣＦ０と光ビームＣＧは光分割素子０１０を透過するだけで、進行方向は変化しないため、纏めて光ビームＣ０と記すこととする。

光分割素子０１０に入射した光ビームＤは領域Ｅ４、Ｆ４、Ｇの領域に入光する。
領域Ｅ４に入光した光ビームＤは１次回折光である光ビームＤＥ１と０次回折光である光ビームＤＥ０に分割される。
領域Ｆ４に入光した光ビームＤは１次回折光である光ビームＤＦ１と０次回折光である光ビームＤＦ０に分割される。
領域Ｇに入光した光ビームDはそのまま透過する光ビームＤＧとなる。
この時、光ビームＤＥ０と光ビームＤＦ０と光ビームＤＧは光分割素子０１０を透過するだけで、進行方向は変化しないため、纏めて光ビームＤ０と記すこととする。

光分割素子０１０に入射した光ビームＩ、Ｊは領域Ｇに入光する。領域Ｇに入光した光ビームＩ、Ｊはそのまま通過する光ビームＩ０、Ｊ０となる。

上記を纏めると、２段光分割素子に入射した光ビームは、光ビームＡ０、ＡＥ１、ＡＦ１、Ｂ０、ＢＥ１、ＢＦ１、Ｃ０、ＣＥ１、ＣＦ１、Ｄ０、ＤＥ１、ＤＦ１、Ｉ０、Ｊ０の１４本に分割されることになる。

次に図３を用いて光検出器０１１について説明する。図３は光検出器０１１を光検出器０１１の裏側から見た図である。

光検出器０１１は、受光面Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、ＡＥ、ＢＥ、ＣＥ、ＤＥ、ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５、ｆ６、Ｉ、Ｊの１６個の受光面から構成されている。

受光面Ａは、光ビームＡ０を受光する受光面である。受光面Ａは光量に応じた電流を発生し、電流／電圧変換素子１０１を経て端子Ａから光ビームＡ０の光量に応じた電圧を出力する。

受光面Ｂは、光ビームＢ０を受光する受光面である。受光面Ｂは光量に応じた電流を発生し、電流／電圧変換素子１０１を経て端子Ｂから光ビームＢ０の光量に応じた電圧を出力する。

受光面Ｃは、光ビームＣ０を受光する受光面である。受光面Ｃは光量に応じた電流を発生し、電流／電圧変換素子１０１を経て端子Ｃから光ビームＣ０の光量に応じた電圧を出力する。

受光面Ｄは、光ビームＤ０を受光する受光面である。受光面Ｄは光量に応じた電流を発生し、電流／電圧変換素子１０１を経て端子Ｄから光ビームＤ０の光量に応じた電圧を出力する。

受光面Ｉは、光ビームＩ０を受光する受光面である。受光面Ｊは、光ビームＪ０を受光する受光面である。受光面Ｉと受光面Ｊからは光量に応じた電流が発生し、加算器１００により受光面Ｉと受光面Ｊから発生した電流が加算される。その加算された電流は、電流／電圧変換素子１０１を経て端子ＩＪから光ビームＩ０、Ｊ０の光量に応じた電圧を出力する。

受光面ＡＥは、光ビームＡＥ１を受光する受光面である。受光面ＤＥは、光ビームＤＥ１を受光する受光面である。受光面ＡＥと受光面ＤＥからは光量に応じた電流が発生し、加算器１００により受光面ＡＥと受光面ＤＥから発生した電流が加算される。その加算された電流は、電流／電圧変換素子１０１を経て端子ＡＤ１から光ビームＡＥ１、ＤＥ１の光量に応じた電圧を出力する。

受光面ＢＥは、光ビームＢＥ１を受光する受光面である。受光面ＣＥは、光ビームＣＥ１を受光する受光面である。受光面ＢＥと受光面ＣＥからは光量に応じた電流が発生し、加算器１００により受光面ＢＥと受光面ＣＥから発生した電流が加算される。その加算された電流は、電流／電圧変換素子１０１を経て端子ＢＣ１から光ビームＢＥ１、ＣＥ１の光量に応じた電圧を出力する。

受光面ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５、ｆ６はナイフエッジ方式によるフォーカシングエラー信号を生成する受光面である。このため、受光面ｆ１、ｆ２、ｆ３とｆ４、ｆ５、ｆ６の間は一般的に暗線と呼ばれる領域になっていることを想定している。またナイフエッジ方式によるフォーカシングエラー信号を生成する暗線は一般的なため、詳細は割愛する。

受光面ｆ１、ｆ６の間には光ビームＣＦ１を照射させ、受光面ｆ２、ｆ５の間には図のように光ビームＡＦ１とＤＦ１を照射させ、受光面ｆ３、ｆ４の間にはＢＦ１を照射させる。

受光面ｆ１からは光ビームＣＦ１の光量に応じた電流が発生し、その電流は、電流／電圧変換素子１０１を経て端子Ｆｏ１から光ビームＣＦ１の光量に応じた電圧を出力する。

受光面ｆ２からは光ビームＡＦ１、ＤＦ１の光量に応じた電流が発生し、その電流は、電流／電圧変換素子１０１を経て端子Ｆｏ２から光ビームＡＦ１、ＤＦ１の光量に応じた電圧を出力する。

受光面ｆ３からは光ビームＢＦ１の光量に応じた電流が発生し、その電流は、電流／電圧変換素子１０１を経て端子Ｆｏ３から光ビームＢＦ１の光量に応じた電圧を出力する。

受光面ｆ４からは光ビームＢＦ１の光量に応じた電流が発生し、その電流は、電流／電圧変換素子１０１を経て端子Ｆｏ４から光ビームＢＦ１の光量に応じた電圧を出力する。

受光面ｆ５からは光ビームＡＦ１、ＤＦ１の光量に応じた電流が発生し、その電流は、電流／電圧変換素子１０１を経て端子Ｆｏ５から光ビームＡＦ１、ＤＦ１の光量に応じた電圧を出力する。

受光面ｆ６からは光ビームＣＦ１の光量に応じた電流が発生し、その電流は、電流／電圧変換素子１０１を経て端子Ｆｏ６から光ビームＣＦ１の光量に応じた電圧を出力する。
すなわち、光検出器０１１からは端子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、ＡＤ１、ＢＣ１、ＩＪ、Ｆｏ１、Ｆｏ２、Ｆｏ３、Ｆｏ４、Ｆｏ５、Ｆｏ６の１２個の信号が出力されるように設定している。

次に光検出器０１１から得られる信号から光学ヘッドで必要な信号を生成する演算について説明する。ナイフエッジ方式によるフォーカシングエラー信号（ＦＥ）は（式２）、ＤＰＤ方式のよるトラッキングエラー信号（ＴＥ１）は（式３）、１ビームＤＰＰ方式によるトラッキングエラー信号（ＴＥ２）は（式４）、再生信号となる信号（ＲＦ）は（式５）、光集光素子の半径方向位置信号（ＬＥ）は（式６）で生成することができる。
（式２）ＦＥ＝（Ｆｏ１＋Ｆｏ３＋Ｆｏ５）−（Ｆｏ２＋Ｆｏ４＋Ｆｏ６）
（式３）ＴＥ１＝（δＡ＋δＣ）−（δＢ＋δＤ）
（式４）ＴＥ２＝[（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）]−ｋ×（ＡＤ１−ＢＣ１）
（式５）ＲＦ＝（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋ＩＪ）
（式６）ＬＥ＝（ＡＤ１−ＢＣ１）
ＤＰＤ方式では、各出力を位相検波後演算するものであり、（式３）のδＡなどは位相検波後の出力を意味するものである。また１ビームＤＰＰ方式では、光ディスク内にあるトラック溝の横断信号であるプッシュプル信号（（式４）の[]内の演算）と光集光素子の半径方向位置信号（ＬＥ）（式６）の差動出力からなるものである。このため、（式４）の係数ｋはプッシュプル信号の光量と、半径方向位置信号の光量との比を合わせるための係数である。

光学ヘッドを組立てる場合、光検出器０１１の面内位置を調整する必要がある。この場合、光検出器０１１の図３の図中横方向と高さ方向の位置信号が必要となる。本実施例の光検出器０１１では、横方向誤差信号は（式７）、高さ方向誤差信号は（式８）の演算から生成することができる。
（式７）横方向誤差信号＝（Ｆｏ１＋Ｆｏ６）−（Ｆｏ３＋Ｆｏ４）
（式８）高さ方向誤差信号＝（Ｆｏ１＋Ｆｏ２＋Ｆｏ３）−（Ｆｏ４＋Ｆｏ５＋Ｆｏ６）
なお、本実施例では、図３のように各信号の出力を結線するような構成としたが、もちろん結線をしない等の構成にしてもなんら構わない。

次に２層光ディスクの所定情報層で合焦点位置からずれた場合の光検出器０１１上の光ビームについて図４、図５を用いて説明する。図４、図５は２層光ディスクの所定情報層から合焦点位置からずれた場合の光検出器０１１上光ビームの像を図示したものである。図４は光集光素子００５と２層光ディスク００６が合焦点位置から近づいた場合、図５は逆に光集光素子００５と２層光ディスク００６が合焦点位置から遠ざかった場合を示したものである。

図４、図５においては、例えば光ビームＡ０が合焦点位置からずれた光ビームの像をＡ０‘などと記載している。

まず図４から説明する。光ビームＡ０は受光面Ａを中心に図中左上に移動し、光ビームＡ０‘を形成する。
光ビームＢ０は受光面Ｂを中心に図中左下に移動し、光ビームＢ０‘を形成する。
光ビームＣ０は受光面Ｃを中心に図中右下に移動し、光ビームＣ０‘を形成する。
光ビームＤ０は受光面Ｄを中心に図中右上に移動し、光ビームＤ０‘を形成する。
光ビームＩ０は受光面Ｉを中心に図中左上、および右下に移動し、光ビームＩ０‘を形成する。
光ビームＪ０は受光面Ｊを中心に図中右上、および左下に移動し、光ビームＪ０‘を形成する。
光ビームＡＥ１は受光面ＡＥを中心に図中左上に移動し、光ビームＡＥ１‘を形成する。
光ビームＢＥ１は受光面ＢＥを中心に図中左下に移動し、光ビームＢＥ１‘を形成する。
光ビームＣＥ１は受光面ＣＥを中心に図中右下に移動し、光ビームＣＥ１‘を形成する。
光ビームＤＥ１は受光面ＤＥを中心に図中右上に移動し、光ビームＤＥ１‘を形成する。
光ビームＡＦ１は受光面上のＡＦ１の照射位置を中心に図中左上に移動し、光ビームＡＦ１‘を形成する。
光ビームＢＦ１は受光面ｆ３とｆ４の間を中心に図中左下に移動し、光ビームＢＦ１‘を形成する。
光ビームＣＦ１は受光面ｆ１とｆ６の間を中心に図中右下に移動し、光ビームＣＦ１‘を形成する。
光ビームＤＥ１は受光面上のＤＦ１の照射位置を中心に図中右上に移動し、光ビームＤＦ１‘を形成する。

すなわち、２層光ディスク００６上で光ビームが合焦点位置からずれた時に、ぼやけた光検出器０１１上で光ビームが受光面に入射しないように工夫がなされている。

続いて図５を説明する。光ビームＡ０は受光面Ａを中心に図中右下に移動し、光ビームＡ０‘を形成する。
光ビームＢ０は受光面Ｂを中心に図中右上に移動し、光ビームＢ０‘を形成する。
光ビームＣ０は受光面Ｃを中心に図中左上に移動し、光ビームＣ０‘を形成する。
光ビームＤ０は受光面Ｄを中心に図中左下に移動し、光ビームＤ０‘を形成する。
光ビームＩ０は受光面Ｉを中心に図中左上、および右下に移動し、光ビームＩ０‘を形成する。
光ビームＪ０は受光面Ｊを中心に図中右上、および左下に移動し、光ビームＪ０‘を形成する。
光ビームＡＥ１は受光面ＡＥを中心に図中右下に移動し、光ビームＡＥ１‘を形成する。
光ビームＢＥ１は受光面ＢＥを中心に図中右上に移動し、光ビームＢＥ１‘を形成する。
光ビームＣＥ１は受光面ＣＥを中心に図中左上に移動し、光ビームＣＥ１‘を形成する。
光ビームＤＥ１は受光面ＤＥを中心に図中左下に移動し、光ビームＤＥ１‘を形成する。
光ビームＡＦ１は受光面上のＡＦ１の照射位置を中心に図中右下に移動し、光ビームＡＦ１‘を形成する。
光ビームＢＦ１は受光面ｆ３とｆ４の間を中心に図中右上に移動し、光ビームＢＦ１‘を形成する。
光ビームＣＦ１は受光面ｆ１とｆ６の間を中心に図中左上に移動し、光ビームＣＦ１‘を形成する。
光ビームＤＥ１は受光面上のＤＦ１の照射位置を中心に図中左下に移動し、光ビームＤＦ１‘を形成する。

すなわち、図４と異なる方向に２層光ディスク００６上で光ビームが合焦点位置からずれた時にも、ぼやけた光検出器０１１上で光ビームが受光面に入射しないように工夫がなされている。

フォーカシングエラー信号を生成する光ビームＡＦ１、ＢＦ１、ＣＦ１、ＤＦ１は各々光ビームが２層光ディスク００６上で合焦点位置からずれると上下にぼやけた像になる。この特性を利用していわゆるナイフエッジ法によるフォーカシングエラー信号を生成することを想定している。

続いて図６でＢＤの２層光ディスクから発生する不要迷光について説明する。
図６は光検出器０１１上でのＢＤの２層光ディスクを再生する時に発生する不要迷光を幾何的に光線追跡したシミュレーション結果である。

図６（Ａ）は光集光素子００４の近い側の情報層を再生している時の奥にある情報層からの不要迷光を光線追跡した結果で、（Ｂ）は光集光素子００４の奥側の情報層を再生している時の近い側にある情報層からの不要迷光を光線追跡した結果である。

２段光分岐素子００８を光分岐素子００２と光検出器０１１の間に配置すると、光集光素子００４の近い側の情報層を再生している時の奥にある情報層からの不要迷光が２段光分岐素子００８の領域Ｉ、Ｊに全て入光してしまう。このため、図６（Ａ）のように不要迷光が受光面Ｉ、Ｊ付近に全て発生する。この点が２段光分岐素子００８を光分岐素子００２と光検出器０１１の間に配置したときの課題であるため、光検出器０１１の受光面Ｉ、Ｊはその他の信号光を生成する受光面から遠ざけ、他受光面に入光しないように工夫を凝らしている。

シミュレーション結果から分かるように２層光ディスクを再生する時に発生する不要迷光が光検出器０１１上の各受光面に入光しないことが分かる。

すなわち、不要迷光の影響を受けないで、トラッキングエラー信号とフォーカシングエラー信号を生成することができると言える。

以上説明したように、本実施例の光学ヘッドは、光ビームを出射する光源００１と、その光ビームを光学的情報記憶媒体である２層光ディスク００６へ集光する光集光素子００５と、２層光ディスク００６を反射した光ビームを分割する光分割素子００９と、その光分割素子００９で分岐された光ビームを分割する光分割素子０１０と、２層光ディスク００６を反射した光ビームを受光する光検出器を備えている。

また本実施例の光学ヘッドは、光分割素子００９、０１０は少なくとも４個の異なる方向へ分割する光分割領域を備えている。
また、本実施例の光学ヘッドは、光分割素子００９と０１０をと一体にした２段光分割素子００８から構成されている。

また本実施例の光学ヘッドは、光源００１から２層光ディスク００６へ進行する光ビームと、２層光ディスク００６で反射し光検出器０１１へ進行する光ビームとの光路を分岐する光分岐素子００２を備え、光分割素子００９、０１０は光分岐素子００２と光検出器０１１との間の光路に配置している。

また本実施例の光学ヘッドは、光検出器０１１は、光分割素子０９０で分割された光ビームを受光する少なくとも２個の受光面Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｉ、Ｊと、該受光面とは異なる前記光分割素子２で分割された光ビームを受光する少なくとも２個の受光面ＡＥ１、ＢＥ１、ＣＥ１、ＤＥ１、ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５、ｆ６とを備えている。

また２段光分割素子００８は、光分割素子００９、０１０の所定次数回折光を所定光量に分割するブレーズ型の構成を取っている。

以上のような構成にすることで２層光ディスクからの不要迷光でフォーカシングエラー信号とトラッキングエラー信号にオフセットが入らない光学ヘッドを実現できる。もちろん同様の構成で３層以上からなる多層光ディスクからの不要迷光でフォーカシングエラー信号とトラッキングエラー信号にオフセットが入らない光学ヘッドを実現できる。

本発明における実施例２について図を用いて詳細に説明する。ここでは、実施例１の光検出器０１１の変形例について説明する。

図７は実施例２における光検出器２００の構成を図示したものである。光検出器２００は光検出器０１１から出力における結線を変形したことで出力数を減じた点が効果である。図中光検出器０１１と同じ機能、構成のものには同じ符号を付与してある。このため、光学ヘッドは実施例１のものと同じ構成であり、繰り返しの説明は割愛する。

光検出器２００は受光面Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｉ、Ｊ、ＡＥ、ＢＥ、ＣＥ、ＤＥとその出力Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、ＩＪ、ＡＤ１、ＢＣ１は光検出器０１１と同じであるが、フォーカシングエラー信号を生成する受光面ｆ１ないしｆ８にした点とその出力が異なる。この変形点について詳細に説明を行う。

受光面ｆ１ないしｆ８はナイフエッジ方式によるフォーカシングエラー信号を生成する受光面である。このため、受光面ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４とｆ５、ｆ６、ｆ７、ｆ８の間は一般的に暗線と呼ばれる領域になっていることを想定している。

受光面ｆ１、ｆ８の間には光ビームＣＦ１を照射させ、受光面ｆ２、ｆ７の間には図のように光ビームＡＦ１を照射させ、受光面ｆ３、ｆ６の間には光ビームＤＦ１を照射させ、受光面ｆ３、ｆ４の間にはＢＦ１を照射させる。

すなわち、受光面ｆ１、ｆ８からは光ビームＣＦ１の光量に応じた電流が発生し、受光面ｆ２、ｆ７からは光ビームＡＦ１の光量に応じた電流が発生し、受光面ｆ３、ｆ６からは光ビームＤＦ１の光量に応じた電流が発生し、受光面ｆ４、ｆ５からは光ビームＢＦ１の光量に応じた電流が発生する。

これら発生した電流は加算器１００を用いて、（式９）なしい（式１２）の演算を経て電流／電圧変換素子１０１にて電圧に変換された後に端子Ｆｏ１ないし端子Ｆｏ４から出力される。
（式９）Ｆｏ１＝ｆ１＋ｆ４＋ｆ６＋ｆ７
（式１０）Ｆｏ２＝ｆ２＋ｆ３＋ｆ５＋ｆ８
（式１１）Ｆｏ３＝ｆ３＋ｆ４＋ｆ５＋ｆ６
（式１２）Ｆｏ４＝ｆ１＋ｆ２＋ｆ３＋ｆ４
すなわち、光検出器２００には端子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、ＡＤ１、ＢＣ１、ＩＪ、Ｆｏ１、Ｆｏ２、Ｆｏ３、Ｆｏ４の１０個の信号が出力されるように設定しており、光検出器０１１に比べ２個の端子が削減できる効果が得られる。

次に光検出器２００から得られる信号から光学ヘッドで必要な信号を生成する演算について説明する。ナイフエッジ方式によるフォーカシングエラー信号（ＦＥ）は（式１３）、ＤＰＤ方式のよるトラッキングエラー信号（ＴＥ１）は（式３）、１ビームＤＰＰ方式によるトラッキングエラー信号（ＴＥ２）は（式４）、再生信号となる信号（ＲＦ）は（式５）、光集光素子の半径方向位置信号（ＬＥ）は（式６）で生成することができる。つまりフォーカシングエラー信号の演算のみが変更となっている。
（式１３）ＦＥ＝（Ｆｏ１−Ｆｏ２）
また光学ヘッドを組立てる場合、光検出器２００では、横方向誤差信号は（式１４）、高さ方向誤差信号は（式１５）の演算から生成することができる。
（式１４）横方向誤差信号＝（Ｆｏ１＋Ｆｏ２）−２×（Ｆｏ３）
（式１５）高さ方向誤差信号＝（Ｆｏ１＋Ｆｏ２）−２×（Ｆｏ４）
上記のような（式１４）、（式１５）のように横方向および縦方向の誤差信号は、全体の信号から一部を差動する演算で得ることが出来る。

以上のように、光検出器２００では、光検出器０１１と同様の出力を持ちながら端子を減らすことができ、光学ヘッドの小型化やコスト低減が期待できる。

本発明における実施例３について図を用いて詳細に説明する。ここでは、実施例１の光分割素子００８と光検出器０１１の変形例について説明する。

図８は実施例３における光分割素子３００の構成を図示したものである。光分割素子３００は実施例１の光分割素子００９の変形例であり、中央の領域Ｉ、Ｊを領域ｉに変更した点が異なる。

光分割素子３００に入射した光ビームは領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、ｉの回折格子で５個の光ビームに分割される。領域Ａで分割された光ビームを光ビームＡ、領域Ｂで分割された光ビームを光ビームＢ、同様に光ビームＣ、光ビームＤ、光ビームｉと以下では呼ぶ。特に光ビームＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは実施例１と同様のものであり、以下では説明を省略する。
光分岐素子０１０は実施例１と同様の構成であり、光分割素子０１０に入射した光ビームｉは領域Ｇに入光する。領域Ｇに入光した光ビームｉはそのまま通過する光ビームｉ０、となる。

すなわち実施例３では２段光分割素子に入射した光ビームは、光ビームＡ０、ＡＥ１、ＡＦ１、Ｂ０、ＢＥ１、ＢＦ１、Ｃ０、ＣＥ１、ＣＦ１、Ｄ０、ＤＥ１、ＤＦ１、ｉ０の１３本に分割されることになる。

図９は実施例３における光検出器３０１の構成を図示したものである。光検出器３０１は光分割素子３００の変更に応じて受光面を変更したものであり、光検出器０１１と受光面Ｉ、Ｊを受光面ｉとした点と、端子ｉとした点が異なる。

４分割の領域を１個の領域に変更したため、光分割素子の製造が容易になるという効果が得られる。

さて、実施例３では光検出器３０１には光ビームＡ０、ＡＥ１、ＡＦ１、Ｂ０、ＢＥ１、ＢＦ１、Ｃ０、ＣＥ１、ＣＦ１、Ｄ０、ＤＥ１、ＤＦ１、ｉ０の１３本が入射する。このうち、光ビームｉ０以外は実施例１と同じなため説明を省略する。

光検出器３０１には受光面ｉが配置されており、光ビームｉ０を受光する。
受光面ｉからは光ビームｉ０の光量に応じた電流が発生し、電流／電圧変換素子１０１を経て端子ｉから光ビームｉ０の光量に応じた電圧を出力する。
光検出器３００から得られる信号から光学ヘッドで必要な信号を生成する演算は再生信号となる信号（ＲＦ）は（式１６）で生成できる。その他の信号は実施例１と同じである。
（式１６）ＲＦ＝（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋ｉ）
実施例３の光分割素子３００と光検出器３０１を用いた場合、他情報層からの迷光は、実施例１とほぼ同様に回避することができる。このため、上記のような構成にすることで多層光ディスクからの不要迷光でフォーカシングエラー信号とトラッキングエラー信号にオフセットが入らない光学ヘッドを実現できる。
また、光検出器０１１に比べ、光検出器３００は受光面数、および内部結線の数を１個づつ減少させることができ、光検出器の製造が容易になるという効果が得られる。

本発明における実施例４について図を用いて詳細に説明する。ここでは、実施例３の光分割素子３００の変形例について説明する。

図１０は２段光分割素子００８の光分割素子６００の構成を示す図である。光分割素子６００は光分割素子３００と比べて、構造体とした点が異なる。

一般的に光ビームは屈折率のある領域に入射すると、その進行方向は屈折率と入射面の角度によって決まる。例えば入射面の角度をθ１、屈折率をｎとすると、スネルの法則によって出射する角度θ２が（式１７）のように決まる。
（式１７）ｓｉｎθ１＝ｎ×ｓｉｎθ２
なお、空気中の屈折率は１とした。

すなわち、光分割素子６００は表面が領域毎に入射角を変えて光ビームを分割するように設定された素子を想定している。

領域Ａは所定の角度θＡとすれば、領域Ａに入射した光ビームは（式１７）に従い決定される。
領域Ｂは領域Ａと異なるように角度θＢとすることで、領域Ｂに入射した光ビームも（式１７）に従い決定される。

同様に領域Ｃ、Ｄ、Ｉを各々異なる角度に設定し、かつその角度を実施例３の光分割素子３００と同様に設定することで、入射した光ビームを光ビームＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｉのように分割することができる。

２段光分割素子００８の光分割素子６００と反対面を光分割素子０１０と設定すれば、実施例３と同様の光学ヘッドを実現することができる。

光分割素子６００のように構造体の構成とすることで、光分割素子３００など回折格子を用いるものよりも効率面で有利になる。通常ブレーズ型の回折格子は不要次数の回折光ビームが発生する分効率面で不利であるためである。これに対して構造体は不要次数の回折光ビームが発生しないため、ほぼ１００％の効率を実現できる。

本発明における実施例５について図を用いて詳細に説明する。ここでは、実施例１の２段光分割素子００８と光検出器０１１の変形例について説明する。

図１１は実施例５における光分割素子５００、５０１の構成を図示したものである。光分割素子５００、５０１は実施例１の光分割素子００９、０１０の変形例であり、光分割素子５００は光分割素子００９の中央の領域Ｉ、Ｊを遮光帯に変更した点と、光分割素子５０１は光分割素子０１０の領域Ｆ１ないしＦ４を透過帯に変更した点である。

光分割素子５００は図のように領域ＥＸ１、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの５分割されている。領域ＥＸ１は遮光領域で、光ビームが領域ＥＸ１に入光しても光検出器５０２へは進行しないように設定する。遮光手段としては透過率が０％の遮光膜を設ける、またはピッチの小さい回折格子として光検出器５０２上の受光面には入らないようにする等で実現できる。
領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは１次回折光が１００％となるようなブレーズ型の回折格子である。

すなわち、光分割素子５００に入射した光ビームは領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの回折格子で４個の光ビームに分割される。領域Ａで分割された光ビームを光ビームＡ、領域Ｂで分割された光ビームを光ビームＢ、同様に光ビームＣ、光ビームＤと以下では呼ぶ。

光分岐素子５０２は図のように領域ＥＸ２、Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｇの６分割されている。領域ＥＸ２は領域ＥＸ１と同様遮光領域で、光ビームが領域ＥＸ２に入光しても光検出器５０２へは進行しないように設定する。

領域Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４は１次回折光が５０％、０次回折光が５０％となるようなブレーズ型の回折格子である。ここでは０次、１次回折光が５０％：５０％となるように設定したが、６０％：４０％や７０％：３０％としてもなんら構わない。

領域Ｇは透過領域であり、回折格子などない透明領域である。

光分割素子５０１に入射した光ビームＡは領域Ｅ１、Ｇの領域に入光する。
領域Ｅ１に入光した光ビームＡは１次回折光である光ビームＡＥ１と０次回折光である光ビームＡＥ０に分割される。
領域Ｇに入光した光ビームＡはそのまま透過する光ビームＡＧとなる。
この時、光ビームＡＥ０と光ビームＡＧは光分割素子５０１を透過するだけで、進行方向は変化しないため、纏めて光ビームＡ０と記すこととする。

光分割素子５０１に入射した光ビームＢは領域Ｅ２、Ｇの領域に入光する。
領域Ｅ２に入光した光ビームＢは１次回折光である光ビームＢＥ１と０次回折光である光ビームＢＥ０に分割される。
領域Ｇに入光した光ビームＢはそのまま透過する光ビームＢＧとなる。
この時、光ビームＢＥ０と光ビームＢＧは光分割素子５０１を透過するだけで、進行方向は変化しないため、纏めて光ビームＢ０と記すこととする。

光分割素子５０１に入射した光ビームＣは領域Ｅ３、Ｇの領域に入光する。
領域Ｅ３に入光した光ビームＣは１次回折光である光ビームＣＥ１と０次回折光である光ビームＣＥ０に分割される。

領域Ｇに入光した光ビームＣはそのまま透過する光ビームＣＧとなる。

この時、光ビームＣＥ０と光ビームＣＧは光分割素子５０１を透過するだけで、進行方向は変化しないため、纏めて光ビームＣ０と記すこととする。

光分割素子５０１に入射した光ビームＤは領域Ｅ４、Ｇの領域に入光する。
領域Ｅ４に入光した光ビームＤは１次回折光である光ビームＤＥ１と０次回折光である光ビームＤＥ０に分割される。
領域Ｇに入光した光ビームＣはそのまま透過する光ビームＤＧとなる。
この時、光ビームＤＥ０と光ビームＤＧは光分割素子５０１を透過するだけで、進行方向は変化しないため、纏めて光ビームＤ０と記すこととする。

上記を纏めると、２段光分割素子に入射した光ビームは、光ビームＡ０、ＡＥ１、Ｂ０、ＢＥ１、Ｃ０、ＣＥ１、Ｄ０、ＤＥ１の８本に分割されることになる。

次に図１２を用いて光検出器５０２について説明する。図１２は光検出器５０２を光検出器５０２の裏側から見た図である。

光検出器５０２は、受光面Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５、ｆ６、ｆ７、ｆ８の１２個の受光面から構成されている。

受光面Ａは、光ビームＡ０を受光する受光面である。受光面Ａは光量に応じた電流を発生し、電流／電圧変換素子１０１を経て端子Ａから光ビームＡ０の光量に応じた電圧を出力する。

受光面Ｂは、光ビームＢ０を受光する受光面である。受光面Ｂは光量に応じた電流を発生し、電流／電圧変換素子１０１を経て端子Ｂから光ビームＢ０の光量に応じた電圧を出力する。

受光面Ｃは、光ビームＣ０を受光する受光面である。受光面Ｃは光量に応じた電流を発生し、電流／電圧変換素子１０１を経て端子Ｃから光ビームＣ０の光量に応じた電圧を出力する。

受光面Ｄは、光ビームＤ０を受光する受光面である。受光面Ｄは光量に応じた電流を発生し、電流／電圧変換素子１０１を経て端子Ｄから光ビームＤ０の光量に応じた電圧を出力する。

受光面ｆ１ないしｆ８はナイフエッジ方式によるフォーカシングエラー信号を生成する受光面を構成するだけでなく、トラッキングエラー信号も生成する受光面である。受光面ｆ１ないしｆ４とｆ５ないしｆ８の間は一般的に暗線と呼ばれる領域になっていることを想定している。

受光面ｆ１、ｆ８の間には光ビームＣＥ１を照射させ、受光面ｆ２、ｆ７の間には図のように光ビームＡＥ１を照射させ、受光面ｆ３とｆ６の間には光ビームＤＥ１を照射させ、受光面ｆ４、ｆ５の間にはＢＥ１を照射させる。

受光面ｆ１からは光ビームＣＥ１の光量に応じた電流が発生し、その電流は、電流／電圧変換素子１０１を経て端子Ｆｏ１から光ビームＣＥ１の光量に応じた電圧を出力する。

受光面ｆ２からは光ビームＡＥ１、受光面ｆ３からは光ビームＤＥ１の光量に応じた電流が発生し、その電流は加算器１００で加算され、電流／電圧変換素子１０１を経て端子Ｆｏ５から光ビームＡＥ１、ＤＥ１の光量に応じた電圧を出力する。

受光面ｆ４からは光ビームＢＥ１の光量に応じた電流が発生し、その電流は、電流／電圧変換素子１０１を経て端子Ｆｏ２から光ビームＢＥ１の光量に応じた電圧を出力する。

受光面ｆ５からは光ビームＢＦ１の光量に応じた電流が発生し、その電流は、電流／電圧変換素子１０１を経て端子Ｆｏ３から光ビームＢＥ１の光量に応じた電圧を出力する。

受光面ｆ７からは光ビームＡＦ１、受光面ｆ６からは光ビームＤＥ１の光量に応じた電流が発生し、その電流は加算器１００で加算され、電流／電圧変換素子１０１を経て端子Ｆｏ６から光ビームＡＥ１、ＤＥ１の光量に応じた電圧を出力する。

受光面ｆ８からは光ビームＣＥ１の光量に応じた電流が発生し、その電流は、電流／電圧変換素子１０１を経て端子Ｆｏ４から光ビームＣＥ１の光量に応じた電圧を出力する。

すなわち、光検出器０１１からは端子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｆｏ１、Ｆｏ２、Ｆｏ３、Ｆｏ４、Ｆｏ５、Ｆｏ６の１０個の信号が出力されるように設定している。

次に光検出器０１１から得られる信号から光学ヘッドで必要な信号を生成する演算について説明する。ナイフエッジ方式によるフォーカシングエラー信号（ＦＥ）は（式１８）、ＤＰＤ方式のよるトラッキングエラー信号（ＴＥ１）は（式３）、１ビームＤＰＰ方式によるトラッキングエラー信号（ＴＥ２）は（式１９）、再生信号となる信号（ＲＦ）は（式２０）、光集光素子の半径方向位置信号（ＬＥ）は（式２１）で生成することができる。
（式１８）ＦＥ＝（Ｆｏ１＋Ｆｏ２＋Ｆｏ６）−（Ｆｏ３＋Ｆｏ４＋Ｆｏ５）
（式１９）ＴＥ２＝[（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）]−ｋ×[（Ｆｏ５＋Ｆｏ６）−（Ｆｏ１＋Ｆｏ２＋Ｆｏ３＋Ｆｏ４）]
（式２０）ＲＦ＝（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）
（式２１）ＬＥ＝（Ｆｏ５＋Ｆｏ６）−（Ｆｏ１＋Ｆｏ２＋Ｆｏ３＋Ｆｏ４）
また１ビームＤＰＰ方式では、光ディスク内にあるトラック溝の横断信号であるプッシュプル信号（（式４）の[]内の演算）と光集光素子の半径方向位置信号（ＬＥ）（式２１）の差動出力からなるものである。このため、（式１９）の係数ｋはプッシュプル信号の光量と、半径方向位置信号の光量との比を合わせるための係数である。

光学ヘッドを組立てる場合、光検出器５０２では、横方向誤差信号は（式２２）、高さ方向誤差信号は（式２３）の演算から生成することができる。
（式２２）横方向誤差信号＝（Ｆｏ１＋Ｆｏ４）−（Ｆｏ２＋Ｆｏ３）
（式２３）高さ方向誤差信号＝（Ｆｏ１＋Ｆｏ２＋Ｆｏ５）−（Ｆｏ２＋Ｆｏ３＋Ｆｏ６）
なお、本実施例では、図３のように各信号の出力を結線するような構成としたが、もちろん結線をしない等の構成にしてもなんら構わない。

以上のような構成にしても実施例１同様に多層光ディスクからの不要迷光でフォーカシングエラー信号とトラッキングエラー信号にオフセットが入らない光学ヘッドを実現できる。

光分割素子５００、５０１および光検出器５０２を用いると、光分割素子の分割領域数と光検出器の分割領域数が実施例１のものと比べて少なくでき、容易に製造できるという利点が得られる。

また、光分割素子５００と５０１を反対にして構成してもなんら構わない。光分割素子４００を光分割素子５００に相当するように変形して用いてもなんら構わない。光分割素子５００と光分割素子０１０を組み合わせるように変形しても良い。本実施例では、偏光性を持たない回折格子を想定したが、偏光性を持たせて光分岐素子００２とコリメートレンズ００４に光分割素子を配置しても良い。但し偏光性を持たさない本実施例の構成の方が安価に作製はできる。光分割素子５００、５０１のように２個を一体にした２段光分割素子に関する実施例を説明したが、もちろん別体としてもなんら構わない。すなわち、本発明は本実施例によりなんら限定されるものではない。

本発明における実施例６について図を用いて詳細に説明する。ここでは、実施例１の光学ヘッドを用いた光学ドライブ装置について説明する。
図１３に光学ヘッド４０３を搭載した光学ドライブ装置４００と光学ドライブ装置４００の概略回路構成のブロック図を示す。

光学ドライブ装置４００内には、２層光ディスク４０５がスピンドル４０１に固定されており、スピンドル４０１は２層光ディスク４０５を回転させる機能を有する。

また光学ドライブ装置４００内には、ガイドバー４０２があり、光学ヘッド４０３はそのガイドバー４０２に沿って、光ディスク４００の所定半径位置にアクセスすることができる。

ホスト４２５は例えばパソコンなどの光ディスクドライブを用いる情報家電装置のことを意味している。ホスト４２５から２層光ディスク４０５の情報を再生するという指示が光学ドライブ装置４００内のコントロール回路４１２へ入力されると、コントロール回路は、スピンドルモータ駆動回路４１９を駆動し、スピンドル４０１を駆動することで２層光ディスク４０５の回転を開始する。

次にコントロール回路４１２は光源制御回路４１８を駆動し、光学ヘッド４０３内の光源を再生パワーで点灯させる。

次にコントロール回路４１２はアクチュエータ駆動回路４１５を駆動させ、光学ヘッド４０３内のアクチュエータを高さ方向に駆動させる。光学ヘッド４０３の光検出器から検出された信号はサーボ信号生成回路４１０に送られ、その検出信号からフォーカシングエラー信号を生成する。コントロール回路４１２は光ディスク種判別回路４１３を駆動し、そのフォーカシングエラー信号から光ディスクの情報層が何層あるか判断する。フォーカシングエラー信号からゼロクロス波形が何個あるか検知させることで、何個の情報層か判別できる。

光学ヘッド４０３の光検出器から検出された信号はサーボ信号生成回路４１０に再び送られ、フォーカシングエラー信号だけでなくトラッキングエラー信号のサーボ信号を生成する。生成されたサーボ信号はコントロール回路４１２から必要に応じて、アクチュエータ駆動回路４１５へ送られ光学ヘッド４０３内のアクチュエータを駆動し、光集光素子の位置制御を行い、所定の情報層へ光ビームを集光照射させる。なお、コントロール回路４１２はアクセス制御回路４１４を駆動し所定の半径位置に光学ヘッド４０３をガイドバー４０２に沿って移動させる機能も有する。

さて、２層光ディスク４０５のデータ層へ集光照射された後、光学ヘッド４０３内の光検出器からは検出される検出信号は、情報信号再生回路４３５へ送られる。その情報信号再生回路４３５では前記検出信号から２層光ディスク４０５に記録された情報信号が再生され、その情報信号はホスト４２５に出力される。

なお、上記情報信号再生回路４３５から生成された情報信号の再生性能（例えば、ジッタや検出信号の振幅）が最良になるようにコントロール回路４１２は球面収差制御回路４１６を駆動し、球面収差補正を行う機能も有する。

上記のように光学ドライブ装置４００の回路を駆動させることで、ホスト４２５は所望の再生情報を獲ることができる。

さて、ホスト４２５から２層光ディスク４０５へ情報を記録するという指示がコントロール回路４１２へ入力されると、上記再生のときと同様の動作を行い、光源を点灯させ光ビームを２層光ディスク４０５へ集光照射させる。

次にホスト４２５から記録する記録情報が記録情報信号変換回路４２０へ入力され、記録情報信号変換回路４２０では所定のメディアに合った記録信号に変換される。この記録信号はコントロール回路４１２に送られる。コントロール回路４１２は、光源制御回路４１８を駆動させ、光学ヘッド４０３内のフロントモニタから得られる光源の光量をモニタすることで光源の光量制御を行い、２層光ディスク４０５に記録信号を記録する。なお、この際、コントロール回路４１２はアクセス制御回路４１４とスピンドルモータ駆動回路４１９を駆動し、記録信号に応じ光学ヘッド４０３のアクセス制御や、２層光ディスク４０５の回転制御なども行われる。

上記のように光学ドライブ装置４００の回路を駆動させることで、ホストから受けた記録情報を２層光ディスク４０５へ記録することができる。

上述したように光学ドライブ装置４００の実施例を説明したが、少なくとも球面収差補正回路４１６を搭載されていれば、これに限定されるものではない。

以上のように、本発明によれば、多層光ディスクにおいて安定したフォーカシングエラー信号とトラッキングエラー信号を生成できる光学ヘッド及び光学ドライブ装置を提供できる。

００１…光源、００２…光分岐素子、００５…光集光素子、００６…２層光ディスク、００８…２段光分割素子、００９、０１０…光分割素子、０１１…光検出器

Claims (13)

1. 光ビームを出射する光源と、
   前記光ビームを光学的情報記憶媒体へ集光する光集光素子と、
   前記光学的情報記憶媒体を反射した前記光ビームを分割する光分割素子１と、
   該光分割素子１で分岐された前記光ビームを分割する光分割素子２と、
   前記光学的情報記憶媒体を反射した前記光ビームを受光する光検出器を備えたことを特徴とする光学ヘッド。
2. 請求項１記載の光学ヘッドであって、
   前記光分割素子１および２は少なくとも４個の異なる方向へ分割する光分割領域をもつことを特徴とする光学ヘッド。
3. 請求項２記載の光学ヘッドであって、
   前記光分割素子１と２を一体にしたことを特徴とする２段光分割素子。
4. 請求項２記載の光学ヘッドであって、
   前記光学ヘッドは、前記光源から前記光学的情報記憶媒体へ進行する光ビームと、前記光学的情報記憶媒体で反射し前記光検出器へ進行する光ビームとの光路を分岐する光分岐素子を備え、
   前記光分割素子１および２は前記光分岐素子と前記光検出器との間の光路に配置したことを特徴とする光学ヘッド。
5. 請求項２記載の光学ヘッドであって、
   前記光検出器は、前記光分割素子１で分割された光ビームを受光する少なくとも２個の受光面と、該受光面とは異なる前記光分割素子２で分割された光ビームを受光する少なくとも２個の受光面とを備えたことを特徴とする光検出器。
6. 請求項４記載の光学ヘッドであって、
   前記光学ヘッドは、前記光ビームの球面収差量を調整する球面収差調整機構を有し
   該球面収差調整機構を前記光学的情報記憶媒体に集光させた前記光ビームの球面収差が最小になるように制御する球面収差制御回路を少なくとも有することを特徴とする光学ドライブ装置。
7. 光ビームを出射する光源と、
   前記光ビームを光ディスクへ集光する対物レンズと、
   前記光ディスクを反射した前記光ビームを分割する回折格子１と、
   該回折格子１で分割された前記光ビームを分割する回折格子２と、
   前記光ディスクを反射した前記光ビームを受光する光検出器を備えたことを特徴とする光学ヘッド。
8. 請求項７記載の光学ヘッドであって、
   前記回折格子１および２は少なくとも２個の異なる方向へ分割する光分割領域をもつことを特徴とする光学ヘッド。
9. 請求項８記載の光学ヘッドであって、
   前記回折格子１と２を一体にしたことを特徴とする２段回折格子。
10. 請求項８記載の光学ヘッドであって、
    前記光学ヘッドは、前記光源から前記光ディスクへ進行する光ビームと、前記光ディスクで反射し前記光検出器へ進行する光ビームとの光路を分岐するビームスプリッタを備え、
    前記回折格子１および２は前記ビームスプリッタと前記光検出器との間の光路に配置したことを特徴とする光学ヘッド。
11. 請求項１０記載の光学ヘッドであって、
    前記光検出器は、前記回折格子１で分割された光ビームを受光する少なくとも２個の受光面と、該受光面とは異なる前記回折格子２で分割された光ビームを受光する少なくとも２個の受光面とを備えたことを特徴とする光検出器。
12. 請求項１０記載の光学ヘッドであって、
    前記光学ヘッドは、前記光ビームの球面収差量を調整する球面収差調整機構を有し
    該球面収差調整機構を前記光学的情報記憶媒体に集光させた前記光ビームの球面収差が最小になるように制御する球面収差制御回路を少なくとも有することを特徴とする光学ドライブ装置。
13. 請求項９記載の光学ヘッドであって、
    前記回折格子１および２は所定次数回折光を所定光量に分割するブレーズ型であることを特徴とする２段回折格子。

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