JP3097666B2 - 光ヘッド装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク等の光
記録媒体に対して記録や再生を行うための光ヘッド装置
に関し、特に小型でかつ単一の光検出器からフォーカス
誤差信号と位相差法によるトラック誤差信号を検出する
ことが可能な光ヘッド装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、光ディスク装置において、光記録
媒体である光ディスクに対して情報を記録再生するため
の光ヘッド装置として種々の構成のものが提案されてい
る。しかしながら、従来の光ヘッド装置では小型でかつ
低価格に、しかも高性能の光ディスク装置を構築する場
合には必要性能を十分満足することができないという問
題が生じている。このような問題を抱えている従来の光
ヘッド装置をそれぞれ説明する。ここで、第１の光ヘッ
ド装置は小型化が困難な例、第２及び第３の光ヘッド装
置は位相差法によるトラック誤差信号を検出することが
できない例、第４の光ヘッド装置は汎用の集積回路とし
て市販されている演算回路を組み合わせて低価格に構成
することができない例である。

【０００３】先ず、図１０に従来の第１の光ヘッド装置
の構成を示す。この光ヘッド装置は、単一の光検出器か
らフォーカス誤差信号と位相差法によるトラック誤差信
号を検出することが可能な一般的な光ヘッド装置であ
る。半導体レーザ４４からの出射光はコリメータレンズ
４５で平行光化され、ビームスプリッタ４６を約５０％
が透過し、対物レンズ４７で回転駆動される記録媒体と
しての光ディスク４８上に集光される。光ディスク４８
からの反射光は対物レンズ４７を逆向きに透過し、ビー
ムスプリッタ４６で約５０％が反射され、円筒レンズ４
９、凸レンズ５０を透過して光検出器５１で受光され
る。前記円筒レンズ４９の曲率中心を結ぶ方向、すなわ
ち母線の方向は光ディスク４８のラジアル方向（半径方
向）およびタンジェンシャル方向（接線方向）に対して
４５°の角度を成している。光検出器５１は、円筒レン
ズ４９および凸レンズ５０により形成される前記反射光
の光軸方向に沿った前側焦線と後側焦線の中間に設置さ
れている。

【０００４】図１１に前記光ヘッド装置における光検出
器５１のパターンと光検出器５１上のスポットを示す。
前記光検出器５１は、光ディスク４８のラジアル方向
（図の上下方向）に平行な分割線およびタンジェンシャ
ル方向（図の左右方向）に平行な分割線により、受光部
Ａ３（５２）〜Ｄ３（５５）の４つの受光部に分割され
ている。図１１（ｂ）は光ディスク４８が対物レンズ４
７の焦点にある場合であり、スポット５６は円形であ
る。図１１（ａ）は光ディスク４８が対物レンズ４７の
焦点に対して対物レンズ４７から遠ざかった場合であ
り、スポット５６は楕円形である。図１１（ｃ）は光デ
ィスク４８が対物レンズ４７の焦点に対して対物レンズ
４７に近づいた場合であり、スポット５６は楕円形であ
る。前記受光部Ａ３（５２）〜受光部Ｄ３（５５）から
の出力をそれぞれの符号を援用してＡ３〜Ｄ３で表わ
し、 ＦＥ＝（Ａ３＋Ｄ３）−（Ｂ３＋Ｃ３） とすると、ＦＥは図１１（ａ）では「負」、図１１
（ｂ）では「０」、図１１（ｃ）では「正」となり、Ｆ
Ｅを非点収差法によるフォーカス誤差信号として用いる
ことができる。

【０００５】図１２に、ピットが形成された再生専用光
ディスクにおける、ピットと集光スポットの相対位置と
光ディスクで反射されたビームの強度分布の関係を示
す。図１２（ｂ）はピット５７が集光スポット５８に対
してラジアル方向にずれていない場合である。図でピッ
ト５７の前側エッジが集光スポット５８の上側にかかる
と、下側への回折光が生じビーム５９の下側の強度が強
くなる。ピット５７が移動し、図でピット５７の後側エ
ッジが集光スポット５８の下側にかかると、上側への回
折光が生じビーム５９の上側の強度が強くなる。図１２
（ａ）はピット５７が集光スポット５８に対してラジア
ル方向の左側にずれている場合である。図でピット５７
の前側エッジが集光スポット５８の左上側にかかると、
右下側への回折光が生じビーム５９の右下側の強度が強
くなる。ピット５７が移動し、図でピット５７の後側エ
ッジが集光スポット５８の左下側にかかると、右上側へ
の回折光が生じビーム５９の右上側の強度が強くなる。
図１２（ｃ）はピット５７が集光スポット５８に対して
ラジアル方向の右側にずれている場合である。図でピッ
ト５７の前側エッジが集光スポット５８の右上側にかか
ると、左下側への回折光が生じビーム５９の左下側の強
度が強くなる。ピット５７が移動し、図でピット５７の
後側エッジが集光スポット５８の右下側にかかると、左
上側への回折光が生じビーム５９の左上側の強度が強く
なる。

【０００６】図１１におけるスポット５６の左上側、右
上側、左下側、右下側は、図１０における円筒レンズ４
９の作用により、図１２におけるビーム５９の左上側、
左下側、右上側、右下側にそれぞれ対応する。図１２
（ａ）において光ディスクの回転に伴ってピット５７が
移動すると、出力Ｄ３が大きい状態から出力Ｃ３が大き
い状態に変化する。従って、このピット５７の移動に伴
って出力される（Ａ３＋Ｄ３）と（Ｂ３＋Ｃ３）の位相
を比較すると、（Ａ３＋Ｄ３）が大きい状態から（Ｂ３
＋Ｃ３）が大きい状態に変化するため、（Ａ３＋Ｄ３）
の位相が（Ｂ３＋Ｃ３）の位相に対して進む。同様に、
図１２（ｂ）においてピット５７が移動すると、出力Ｂ
３，Ｄ３が大きい状態から出力Ａ３，Ｃ３が大きい状態
に変化する。従って、（Ａ３＋Ｄ３）と（Ｂ３＋Ｃ３）
の位相を比較すると、（Ａ３＋Ｄ３）と（Ｂ３＋Ｃ３）
は常に等しい状態であるため、（Ａ３＋Ｄ３）の位相と
（Ｂ３＋Ｃ３）の位相は一致する。さらに、図１２
（ｃ）においてピット５７が移動すると、出力Ｂ３が大
きい状態から出力Ａ３が大きい状態に変化する。従っ
て、（Ａ３＋Ｄ３）と（Ｂ３＋Ｃ３）の位相を比較する
と、（Ｂ３＋Ｃ３）が大きい状態から（Ａ３＋Ｄ３）が
大きい状態に変化するため、（Ａ３＋Ｄ３）の位相が
（Ｂ３＋Ｃ３）の位相に対して遅れる。ＴＥ１を（Ａ３
＋Ｄ３）と（Ｂ３＋Ｃ３）の位相差とすると、ＴＥ１は
図１２（ａ）では「正」、図１２（ｂ）では「０」、図
１２（ｃ）では「負」となり、ＴＥ１を位相差法による
トラック誤差信号として用いることができる。

【０００７】図１３に、溝が形成された書換可能光ディ
スクにおける、溝と集光スポットの相対位置と光ディス
クで反射されたビームの強度分布の関係を示す。図１３
（ｂ）は溝６０が集光スポット５８に対してラジアル方
向にずれていない場合であり、左側および右側への回折
光が生じビーム５９の左側および右側の強度が強くな
る。図１３（ａ）は溝６０が集光スポット５８に対して
ラジアル方向の左側にずれている場合であり、右側への
回折光が生じビーム５９の右側の強度が強くなる。図１
３（ｃ）は溝６０が集光スポット５８に対してラジアル
方向の右側にずれている場合であり、左側への回折光が
生じビーム５９の左側の強度が強くなる。図１１におけ
るスポット５６の上側、下側は、図１０における円筒レ
ンズ４９の作用により、図１３におけるビーム５９の左
側、右側にそれぞれ対応する。図１３（ａ）においては
出力Ｃ３，Ｄ３が大きい状態である。図１３（ｂ）にお
いては出力Ａ３，Ｂ３，Ｃ３，Ｄ３がやや大きい状態で
ある。図１３（ｃ）においては出力Ａ３，Ｂ３が大きい
状態である。 ＴＥ２＝（Ａ３＋Ｂ３）−（Ｃ３＋Ｄ３） とすると、ＴＥ２は図１３（ａ）では「負」、図１３
（ｂ）では「０」、図１３（ｃ）では「正」となり、Ｔ
Ｅ２をプッシュプル法によるトラック誤差信号として用
いることができる。なお、 ＲＦ＝Ａ３＋Ｂ３＋Ｃ３＋Ｄ３ とすると、ＲＦを光ディスクからの情報信号として用い
ることができる。

【０００８】図１４に従来の第１の光ヘッド装置と組み
合わせて用いられる演算回路を示す。演算回路６１は入
力端子６２〜６５および出力端子６６〜６９を有してい
る。入力端子６２〜６５への入力をそれぞれＡ〜Ｄとす
ると、出力端子６６からは（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）、出
力端子６７からは（Ａ＋Ｄ）と（Ｂ＋Ｃ）の位相差、出
力端子６８からは（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）、出力端子６
９からは（Ａ＋Ｂ）＋（Ｃ＋Ｄ）がそれぞれ出力され
る。従って、図１１における出力Ａ３〜Ｄ３をそれぞれ
入力端子６２〜６５にＡ〜Ｄとして入力すると、出力端
子６６〜６９からはフォーカス誤差信号ＦＥ、位相差法
によるトラック誤差信号ＴＥ１、プッシュプル法による
トラック誤差信号ＴＥ２、情報信号ＲＦがそれぞれ出力
される。

【０００９】このように、従来の第１の光ヘッド装置
は、単一の光検出器からフォーカス誤差信号と位相差法
によるトラック誤差信号を検出することが可能な一般的
な光ヘッド装置であるため、これに対応した演算回路６
１は汎用の集積回路として市販されている演算回路がそ
のまま利用できる。しかしながら、この従来の第１の光
ヘッド装置は、図１０に示したように半導体レーザ４４
と光検出器５１が別々のパッケージに収納されているた
め、小型化が困難である。

【００１０】これに対し、半導体レーザと光検出器を同
一のパッケージに収納することによる光ヘッド装置の小
型化が進められている。光ヘッド装置の小型化に対して
は、フォーカス誤差信号の検出方法として非点収差法よ
りもスポットサイズ法が適している。このような光ヘッ
ド装置の例として、図１５に従来の第２の光ヘッド装置
の構成を示す。図１５（ａ）は側面図、図１５（ｂ）は
平面図である。この光ヘッド装置は、半導体レーザと光
検出器を同一のパッケージに収納し、フォーカス誤差信
号の検出方法としてスポットサイズ法を用いた光ヘッド
装置であり、日経メカニカル１９９１年９月１６日号の
第６６頁〜第６８頁に記載されている。半導体レーザ１
はヒートシンク２を介して半導体基板等からなる光検出
器７０上に実装されている。前記光検出器７０の表面に
は２つの受光素子が配列形成されており、これらの受光
素子上にマイクロプリズム３が搭載され、かつこのマイ
クロプリズム３が前記半導体レーザ１に対向する面は上
方に向けて傾斜されたテーパ状の面として構成されてい
る。前記半導体レーザ１からの出射光はマイクロプリズ
ム３の面Ａ（４）で約５０％が反射され、図示しない対
物レンズで光ディスク上に集光される。この光ディスク
からの反射光は図示しない対物レンズを逆向きに透過
し、マイクロプリズム３の面Ａ（４）を約５０％が屈折
して透過し、マイクロプリズム３の面Ｂ（５）で約５０
％の透過光と約５０％の反射光に分けられる。面Ｂ
（５）の透過光は光検出器７０の受光部Ａ４（７１）〜
Ｄ４（７４）で受光される。一方、面Ｂ（５）の反射光
はマイクロプリズム３の面Ｃ（６）で全て反射され、マ
イクロプリズム３の面Ｂ（５）を全て透過して光検出器
７０の受光部Ｅ４（７５）〜Ｈ４（７８）で受光され
る。受光部Ａ４（７１）〜Ｄ４（７４）は光ディスクか
らの反射光の集光点の光軸方向に沿う前側に位置してお
り、受光部Ｅ４（７５）〜Ｈ４（７８）は光ディスクか
らの反射光の集光点の光軸方向に沿う後側に位置してい
る。受光部Ａ４（７１）〜Ｄ４（７４）から集光点まで
の距離と受光部Ｅ４（７５）〜Ｈ４（７８）から集光点
までの距離は等しい。

【００１１】図１６にこの光ヘッド装置における光検出
器７０のパターンと光検出器７０上のスポットを示す。
光検出器７０は、スポット７９が形成される受光部Ａ４
（７１）〜Ｄ４（７４）およびスポット８０が形成され
る受光部Ｅ４（７５）〜Ｈ４（７８）から構成される。
受光部Ａ４（７１）〜Ｄ４（７４）は光ディスクのタン
ジェンシャル方向（図の左右方向）に平行な３本の分割
線により互いに隔てられており、受光部Ｅ４（７５）〜
Ｈ４（７８）は光ディスクのタンジェンシャル方向（図
の左右方向）に平行な３本の分割線により互いに隔てら
れている。図１６（ｂ）は光ディスクが対物レンズの焦
点にある場合であり、スポット７９とスポット８０は径
が等しい。図１６（ａ）は光ディスクが対物レンズの焦
点に対して対物レンズから遠ざかった場合であり、スポ
ット７９はスポット８０に比べて径が小さい。図１６
（ｃ）は光ディスクが対物レンズの焦点に対して対物レ
ンズに近づいた場合であり、スポット７９はスポット８
０に比べて径が大きい。受光部Ａ４（７１）〜Ｈ４（７
８）からの出力をそれぞれ符号を援用してＡ４〜Ｈ４で
表わし、 ＦＥ＝（Ａ４＋Ｄ４＋Ｆ４＋Ｇ４）−（Ｂ４＋Ｃ４＋Ｅ
４＋Ｈ４） とすると、ＦＥは図１６（ａ）では「負」、図１６
（ｂ）では「０」、図１６（ｃ）では「正」となり、Ｆ
Ｅをスポットサイズ法によるフォーカス誤差信号として
用いることができる。

【００１２】図１６におけるスポット７９の上側、下側
は、図１３におけるビーム５９の左側、右側にそれぞれ
対応し、図１６におけるスポット８０の上側、下側は、
図１３におけるビーム５９の右側、左側にそれぞれ対応
する。図１３（ａ）においては出力Ｃ４，Ｄ４，Ｅ４，
Ｆ４が大きい状態である。図１３（ｂ）においては出力
Ａ４，Ｂ４，Ｃ４，Ｄ４，Ｅ４，Ｆ４，Ｇ４，Ｈ４がや
や大きい状態である。図１３（ｃ）においては出力Ａ
４，Ｂ４，Ｇ４，Ｈ４が大きい状態である。ＴＥ２＝
（Ａ４＋Ｂ４＋Ｇ４＋Ｈ４）−（Ｃ４＋Ｄ４＋Ｅ４＋Ｆ
４）とすると、ＴＥ２は図１３（ａ）では「負」、図１
３（ｂ）では「０」、図１３（ｃ）では「正」となり、
ＴＥ２をプッシュプル法によるトラック誤差信号として
用いることができる。なお、 ＲＦ＝Ａ４＋Ｂ４＋Ｃ４＋Ｄ４＋Ｅ４＋Ｆ４＋Ｇ４＋Ｈ
４ とすると、ＲＦを光ディスクからの情報信号として用い
ることができる。

【００１３】しかしながら、従来の第２の光ヘッド装置
は、受光素子を複数の受光部に分割する分割線が光ディ
スクのタンジェンシャル方向に平行な分割線のみである
ため、位相差法によるトラック誤差信号を検出すること
ができない。

【００１４】図１７および図１８に従来の第３の光ヘッ
ド装置の構成を示す。図１７は半導体レーザと光検出器
の構成を示しており、図１７（ａ）は平面図、図１７
（ｂ）は側面の断面図である。図１８は回折光学素子の
構成を示しており、図１８（ａ）は表面の平面図、図１
８（ｂ）は側面図、図１８（ｃ）は裏面の平面図であ
る。この光ヘッド装置は、半導体レーザと光検出器を同
一のパッケージに収納し、フォーカス誤差信号の検出方
法としてスポットサイズ法を用いた光ヘッド装置であ
り、日経エレクトロニクス１９９５年２月２７日号の第
６４頁〜第６５頁に記載されている。半導体レーザ１は
光検出器８１に形成された凹部上に実装されており、そ
の一部に設けられた傾斜面がミラー２６として構成さ
れ、このミラー２６の直上位置に図１８に示す回折光学
素子９２が配置される。また、前記光検出器８１には前
記半導体レーザ１の両側に沿って６個の受光素子が形成
され、そのうち両側の各中央の受光素子は光ディスクの
ラジアル方向に平行な２本の分割線によって分割され、
これにより受光部Ａ５（８２）〜Ｊ５（９１）が形成さ
れている。

【００１５】この光ヘッド装置では、半導体レーザ１か
らの出射光は光検出器８１に形成されたミラー２６で反
射され、回折光学素子９２の裏面に形成された回折格子
９３で透過光と±１次回折光の３つの光に分割され、回
折光学素子９２の表面に形成されたホログラム９４をそ
れぞれ約５０％が透過し、図示しない対物レンズで光デ
ィスク上に集光される。光ディスクで反射された３つの
光は図示しない対物レンズを逆向きに透過し、回折光学
素子９２の表面に形成されたホログラム９４でそれぞれ
＋１次回折光として約２０％、−１次回折光として約２
０％が回折され、回折光学素子９２の裏面に形成された
回折格子９３の横を通って光検出器８１に向かう。往路
における回折格子９３の透過光のうち、復路におけるホ
ログラム９４の＋１次回折光は光検出器８１の受光部Ａ
５（８２）〜Ｃ５（８４）で受光され、復路におけるホ
ログラム９４の−１次回折光は光検出器８１の受光部Ｄ
５（８５）〜Ｆ５（８７）で受光される。

【００１６】ここで、往路における回折格子９３の＋１
次回折光のうち、復路におけるホログラム９４の＋１次
回折光は光検出器８１の受光部Ｇ５（８８）で受光さ
れ、復路におけるホログラム９４の−１次回折光は光検
出器８１の受光部Ｈ５（８９）で受光される。往路にお
ける回折格子９３の−１次回折光のうち、復路における
ホログラム９４の＋１次回折光は光検出器８１の受光部
Ｉ５（９０）で受光され、復路におけるホログラム９４
の−１次回折光は光検出器８１の受光部Ｊ５（９１）で
受光される。ホログラム９４は＋１次回折光に対して凹
レンズのパワー、−１次回折光に対して凸レンズのパワ
ーをそれぞれ有している。受光部Ａ５（８２）〜受光部
Ｃ５（８４）、受光部Ｇ５（８８）、受光部Ｉ５（９
０）は光ディスクからの反射光の集光点の前側に位置し
ており、受光部Ｄ５（８５）〜Ｆ５（８７）、受光部Ｈ
５（８９）、受光部Ｊ５（９１）は光ディスクからの反
射光の集光点の後側に位置している。受光部Ａ５（８
２）〜Ｃ５（８４）、受光部Ｇ５（８８）、受光部Ｉ５
（９０）から集光点までの距離と受光部Ｄ５（８５）〜
Ｆ５（８７）、受光部Ｈ５（８９）、受光部Ｊ５（９
１）から集光点までの距離は等しい。

【００１７】図１９にこの光ヘッド装置における光検出
器８１のパターンと光検出器８１上のスポットを示す。
光検出器８１は、スポット９５が形成される受光部Ａ５
（８２）〜Ｃ５（８４）、スポット９６が形成される受
光部Ｄ５（８５）〜Ｆ５（８７）、スポット９７が形成
される受光部Ｇ５（８８）、スポット９８が形成される
受光部Ｈ５（８９）、スポット９９が形成される受光部
Ｉ５（９０）およびスポット１００が形成される受光部
Ｊ５（９１）から構成される。受光部Ａ５（８２）〜Ｃ
５（８４）は光ディスクのラジアル方向（図の上下方
向）に平行な２本の分割線により互いに隔てられてお
り、受光部Ｄ５（８５）〜Ｆ５（８７）は光ディスクの
ラジアル方向（図の上下方向）に平行な２本の分割線に
より互いに隔てられている。図１９（ｂ）は光ディスク
が対物レンズの焦点にある場合であり、スポット９５、
スポット９７、スポット９９とスポット９６、スポット
９８、スポット１００は径が等しい。図１９（ａ）は光
ディスクが対物レンズの焦点に対して対物レンズから遠
ざかった場合であり、スポット９５、スポット９７、ス
ポット９９はスポット９６、スポット９８、スポット１
００に比べて径が小さい。図１９（ｃ）は光ディスクが
対物レンズの焦点に対して対物レンズに近づいた場合で
あり、スポット９５、スポット９７、スポット９９はス
ポット９６、スポット９８、スポット１００に比べて径
が大きい。受光部Ａ５（８２）〜Ｊ５（９１）からの出
力をそれぞれ符号を援用してＡ５〜Ｊ５で表わし、 ＦＥ＝（Ａ５＋Ｃ５＋Ｅ５）−（Ｂ５＋Ｄ５＋Ｆ５） とすると、ＦＥは図１９（ａ）では「負」、図１９
（ｂ）では「０」、図１９（ｃ）では「正」となり、Ｆ
Ｅをスポットサイズ法によるフォーカス誤差信号として
用いることができる。また、 ＴＥ３＝（Ｇ５＋Ｈ５）−（Ｉ５＋Ｊ５） とすると、ＴＥ３を３ビーム法によるトラック誤差信号
として用いることができる。さらに、 ＲＦ＝Ａ５＋Ｂ５＋Ｃ５＋Ｄ５＋Ｅ５＋Ｆ５ とすると、ＲＦを光ディスクからの情報信号として用い
ることができる。

【００１８】しかしながら、この従来の第３の光ヘッド
装置は、受光素子を分割する分割線が光ディスクのラジ
アル方向に平行な分割線のみであるため、位相差法によ
るトラック誤差信号を検出することができない。

【００１９】最後に、図２０に従来の第４の光ヘッド装
置の構成を示す。図２０（ａ）は側面図、図２０（ｂ）
は平面図である。この光ヘッド装置は、半導体レーザと
光検出器を同一のパッケージに収納し、フォーカス誤差
信号の検出方法としてスポットサイズ法を用いた光ヘッ
ド装置であり、特開平１−３１７２３０号公報に記載さ
れている。半導体レーザ１はヒートシンク２を介して光
検出器１０１上に実装されている。前記光検出器１０１
には２つの受光素子が形成されており、各受光素子は後
述するように平行な２本の分割線によってそれぞれ３つ
の受光部に分割されている。そして、その上に図１５の
光ヘッド装置と同様なマイクロプリズム３が搭載されて
いる。半導体レーザ１からの出射光はマイクロプリズム
３の面Ａ（４）で約５０％が反射され、図示しない対物
レンズで光ディスク上に集光される。光ディスクからの
反射光は図示しない対物レンズを逆向きに透過し、マイ
クロプリズム３の面Ａ（４）を約５０％が屈折して透過
し、マイクロプリズム３の面Ｂ（５）で約５０％の透過
光と約５０％の反射光に分けられる。面Ｂ（５）の透過
光は光検出器１０１の受光部Ａ６（１０２）〜Ｃ６（１
０４）で受光される。一方、面Ｂ（５）の反射光はマイ
クロプリズム３の面Ｃ（６）で全て反射され、マイクロ
プリズム３の面Ｂ（５）を全て透過して光検出器１０１
の受光部Ｄ６（１０５）〜Ｆ６（１０７）で受光され
る。受光部Ａ６（１０２）〜Ｃ６（１０４）は光ディス
クからの反射光の集光点の前側に位置しており、受光部
Ｄ６（１０５）〜Ｆ６（１０７）は光ディスクからの反
射光の集光点の後側に位置している。受光部Ａ６（１０
２）〜Ｃ６（１０４）から集光点までの距離と受光部Ｄ
６（１０５）〜Ｆ６（１０７）から集光点までの距離は
等しい。

【００２０】図２１にこの光ヘッド装置における光検出
器１０１のパタンと光検出器１０１上のスポットを示
す。光検出器１０１は、スポット１０８が形成される受
光部Ａ６（１０２）〜Ｃ６（１０４）およびスポット１
０９が形成される受光部Ｄ６（１０５）〜Ｆ６（１０
７）から構成される。受光部Ａ６（１０２）〜Ｃ６（１
０４）は光ディスクのラジアル方向（図の右下から左上
に向かう方向）、タンジェンシャル方向（図の左下から
右上に向かう方向）に対してそれぞれ＋４５°、−４５
°の角度をなす平行な２本の分割線により互いに隔てら
れており、受光部Ｄ６（１０５）〜Ｆ６（１０７）は光
ディスクのラジアル方向（図の右下から左上に向かう方
向）、タンジェンシャル方向（図の左下から右上に向か
う方向）に対してそれぞれ＋４５°，−４５°の角度を
なす平行な２本の分割線により互いに隔てられている。
図２１（ｂ）は光ディスクが対物レンズの焦点にある場
合であり、スポット１０８とスポット１０９は径が等し
い。図２１（ａ）は光ディスクが対物レンズの焦点に対
して対物レンズから遠ざかった場合であり、スポット１
０８はスポット１０９に比べて径が小さい。図２１
（ｃ）は光ディスクが対物レンズの焦点に対して対物レ
ンズに近づいた場合であり、スポット１０８はスポット
１０９に比べて径が大きい。受光部Ａ６（１０２）〜Ｆ
６（１０７）からの出力をそれぞれＡ６〜Ｆ６で表わ
し、 ＦＥ＝（Ａ６＋Ｃ６＋Ｅ６）−（Ｂ６＋Ｄ６＋Ｆ６） とすると、ＦＥは図２１（ａ）では「負」、図２１
（ｂ）では「０」、図２１（ｃ）では「正」となり、Ｆ
Ｅをスポットサイズ法によるフォーカス誤差信号として
用いることができる。

【００２１】図２１におけるスポット１０８の上側、中
側、下側は、図１２におけるビーム５９の右上側、右下
側および左上側、左下側にそれぞれ対応し、図２１にお
けるスポット１０９の上側、中側、下側は、図１２にお
けるビーム５９の左下側、左上側および右下側、右上側
にそれぞれ対応する。図１２（ａ）においてピット５７
が移動すると、出力Ｂ６、Ｅ６が大きい状態から出力Ａ
６、Ｆ６が大きい状態に変化する。従って、（Ａ６＋Ｃ
６＋Ｄ６＋Ｆ６）と（Ｂ６＋Ｅ６）の位相を比較する
と、（Ｂ６＋Ｅ６）が大きい状態から（Ａ６＋Ｃ６＋Ｄ
６＋Ｆ６）が大きい状態に変化するため、（Ａ６＋Ｃ６
＋Ｄ６＋Ｆ６）の位相が（Ｂ６＋Ｅ６）の位相に対して
遅れる。図１２（ｂ）においてピット５７が移動する
と、出力Ｂ６，Ｃ６，Ｄ６，Ｅ６が大きい状態から出力
Ａ６，Ｂ６，Ｅ６，Ｆ６が大きい状態に変化する。従っ
て、（Ａ６＋Ｃ６＋Ｄ６＋Ｆ６）と（Ｂ６＋Ｅ６）の位
相を比較すると、（Ａ６＋Ｃ６＋Ｄ６＋Ｆ６）と（Ｂ６
＋Ｅ６）は常に等しい状態であるため、（Ａ６＋Ｃ６＋
Ｄ６＋Ｆ６）の位相と（Ｂ６＋Ｅ６）の位相は一致す
る。図１２（ｃ）においてピット５７が移動すると、出
力Ｃ６，Ｄ６が大きい状態から出力Ｂ６，Ｅ６が大きい
状態に変化する。従って、（Ａ６＋Ｃ６＋Ｄ６＋Ｆ６）
と（Ｂ６＋Ｅ６）の位相を比較すると、（Ａ６＋Ｃ６＋
Ｄ６＋Ｆ６）が大きい状態から（Ｂ６＋Ｅ６）が大きい
状態に変化するため、（Ａ６＋Ｃ６＋Ｄ６＋Ｆ６）の位
相が（Ｂ６＋Ｅ６）の位相に対して進む。ＴＥ１を（Ａ
６＋Ｃ６＋Ｄ６＋Ｆ６）と（Ｂ６＋Ｅ６）の位相差とす
ると、ＴＥ１は図１２（ａ）では「負」、図１２（ｂ）
では「０」、図１２（ｃ）では「正」となり、ＴＥ１を
位相差法によるトラック誤差信号として用いることがで
きる。また、 ＲＦ＝Ａ６＋Ｂ６＋Ｃ６＋Ｄ６＋Ｅ６＋Ｆ６ とすると、ＲＦを光ディスクからの情報信号として用い
ることができる。

【００２２】この従来の第４の光ヘッド装置は、単一の
光検出器からフォーカス誤差信号と位相差法によるトラ
ック誤差信号を検出することが可能であるが、（Ａ６＋
Ｃ６＋Ｅ６）と（Ｂ６＋Ｄ６＋Ｆ６）の差からフォーカ
ス誤差信号を検出し、（Ａ６＋Ｃ６＋Ｄ６＋Ｆ６）と
（Ｂ６＋Ｅ６）の位相差に基づいて位相差法によるトラ
ック誤差信号を検出するため、汎用の集積回路として市
販されている図１４に示す演算回路６１を組み合わせて
用いることができない。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】以上、従来の４つの種
類の光ヘッド装置を例示して説明したように、第１の光
ヘッド装置は、単一の光検出器からフォーカス誤差信号
と位相差法によるトラック誤差信号を検出することが可
能であり、汎用の集積回路として市販されている演算回
路を組み合わせて用いることができるが、半導体レーザ
と光検出器が別々のパッケージに収納されているため、
小型化が困難である。また、第２の光ヘッド装置および
第３の光ヘッド装置は、半導体レーザと光検出器を同一
のパッケージに収納することにより小型化されている
が、位相差法によるトラック誤差信号を検出することが
できない。さらに、第４の光ヘッド装置は、半導体レー
ザと光検出器を同一のパッケージに収納することにより
小型化されていると共に、単一の光検出器からフォーカ
ス誤差信号と位相差法によるトラック誤差信号を検出す
ることが可能であるが、汎用の集積回路として市販され
ている演算回路を組み合わせて用いることができない。

【００２４】本発明の目的は、従来の光ヘッド装置にお
ける前記した問題を解決し、半導体レーザと光検出器を
同一のパッケージに収納することにより小型化できると
共に、単一の光検出器からフォーカス誤差信号と位相差
法によるトラック誤差信号を検出することが可能であ
り、しかも汎用の集積回路として市販されている演算回
路を組み合わせることで低価格な光ディスク装置を構築
することができる光ヘッド装置を提供することにある。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明の光ヘッド装置で
は、光ディスクからの反射光を２つの光に分離し、一方
の光を集光点の前側に位置する光検出器で受光し、他方
の光を集光点の後側に位置する光検出器で受光する。集
光点の前側に位置する第１の光検出器は、光ディスクの
ラジアル方向、タンジェンシャル方向に対して４５°の
角度をなす平行な２本の分割線により３つの受光部に分
割され、また、集光点の後側に位置する第２の光検出器
は第１の光検出器の前記分割線とは直交する方向に平行
な２本の分割線により３つの受光部に分割されている。

【００２６】その上で、本発明の光ヘッド装置では、半
導体レーザと光検出器を同一のパッケージに収納するこ
とにより光ヘッド装置を小型化することができる。ま
た、フォーカス誤差信号の検出方法としてスポットサイ
ズ法を用いていることで、単一の光検出器からフォーカ
ス誤差信号と位相差法によるトラック誤差信号を検出す
ることが可能となる。すなわち、第１の光検出器におい
て、２本の分割線の外側にある２つの受光部からの出力
の和をＯ１、２本の分割線の内側にある受光部からの出
力をＩ１とし、第２の光検出器において、２本の分割線
の外側にある２つの受光部からの出力の和をＯ２、２本
の分割線の内側にある受光部からの出力をＩ２とすると
き、（Ｏ１＋Ｉ２）と（Ｉ１＋Ｏ２）の差からスポット
サイズ法によるフォーカス誤差信号を検出し、（Ｏ１＋
Ｉ２）と（Ｉ１＋Ｏ２）の位相差に基づいて位相差法に
よるトラック誤差信号を検出する。さらに、前記した出
力Ｏ１、出力Ｉ１、出力Ｏ２、出力Ｉ２をそれぞれ用い
ることで、汎用の集積回路として市販されている演算回
路を利用することが可能となる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図１に本発明の光ヘッド装
置の第１の実施の形態を示す。図１（ａ）は側面図、図
１（ｂ）は平面図である。この光ヘッド装置は、半導体
レーザと光検出器を同一のパッケージに収納し、フォー
カス誤差信号の検出方法としてスポットサイズ法を用い
た光ヘッド装置である。半導体レーザ１はヒートシンク
２を介して長方形の板状をした光検出器７上に実装され
ている。前記光検出器７は半導体基板で構成され、その
表面にＰＩＮ接合等による２つの受光素子Ｐ１，Ｐ２が
長手方向に離間して形成されている。ここで、前記受光
素子Ｐ１，Ｐ２は本発明における第１の光検出器、第２
の光検出器を構成するものであり、それぞれ前記光検出
器７の長手方向に対して略−４５°、＋４５°で傾斜さ
れた平行な２本の分割線によってそれぞれ受光部Ａ１
（８）〜Ｃ１（１０）と受光部Ｄ１（１１）〜Ｆ１（１
３）に分割されている。換言すれば、前記第１の光検出
器Ｐ１の各分割線は光ディスクのラジアル方向及びタン
ジェンシャル方向に対してそれぞれ＋４５°，−４５°
の角度で傾けられ、また第２の光検出器Ｐ２の各分割線
は光ディスクのラジアル方向及びタンジェンシャル方向
に対してそれぞれ−４５°，＋４５°の角度で傾けら
れ、これにより互いに直交する方向に向けられている。
また、前記第１及び第２の光検出器Ｐ１，Ｐ２を覆うよ
うに前記光検出器７上にマイクロプリズム３が搭載され
ている。このマイクロプリズム３は光透過性のあるブロ
ックで構成されており、全体として直方体に形成されて
いるが、前記半導体レーザ１に対向する側は光検出器７
の表面に対して上側に４５°の角度で傾斜された面Ａ
（４）として構成されている。そして、この光ヘッド装
置は、図外の光ディスクに対して、光検出器７の長手方
向（同図（ｂ）の左右方向）が光ディスクのタンジェン
シャル方向に向くようにして光ディスクの記録面に対向
配置され、かつ光ディスクのラジアル方向に移動可能と
されている。

【００２８】この光ヘッド装置では、前記半導体レーザ
１からの出射光はマイクロプリズム３の面Ａ（４）で約
５０％が反射され、その直上に配置されている図示しな
い対物レンズで光ディスクの記録面に集光される。ま
た、光ディスクからの反射光は前記した対物レンズを逆
向きに透過し、マイクロプリズム３の面Ａ（４）を約５
０％が屈折して透過し、マイクロプリズム３の面Ｂ
（５）で約５０％の透過光と約５０％の反射光に分けら
れる。面Ｂ（５）の透過光は光検出器７の第１の光検出
器Ｐ１で受光される。一方、面Ｂ（５）の反射光はマイ
クロプリズム３の面Ｃ（６）で全て反射され、マイクロ
プリズム３の面Ｂ（５）を全て透過して光検出器７の第
２の光検出器Ｐ２で受光される。なお、前記第１の光検
出器Ｐ１は光ディスクからの反射光が集束される集光点
よりも光軸方向に沿った前側に位置しており、第２の光
検出器Ｐ２は前記集光点よりも光軸方向に沿った後ろ側
に位置している。また、光ディスクに対する対物レンズ
の合焦時には、前記第１の光検出器Ｐ１から集光点まで
の距離と第２の光検出器Ｐ２から集光点までの距離が等
しくなるように設定されている。

【００２９】図２に前記第１及び第２の各光検出器Ｐ
１，Ｐ２に対して前記光ディスクからの反射光のスポッ
トが照射された状態を示す。図２（ｂ）は光ディスクが
対物レンズの焦点にある場合であり、各光検出器Ｐ１，
Ｐ２におけるスポット１４とスポット１５は径が等し
い。図２（ａ）は光ディスクが対物レンズの焦点に対し
て対物レンズから遠ざかった場合であり、スポット１４
はスポット１５に比べて径が小さい。図２（ｃ）は光デ
ィスクが対物レンズの焦点に対して対物レンズに近づい
た場合であり、スポット１４はスポット１５に比べて径
が大きい。ここで、両光検出器Ｐ１，Ｐ２の各受光部Ａ
１〜受光部Ｆ１からの出力をそれぞれＡ１〜Ｆ１で表わ
し、 ＦＥ＝（Ａ１＋Ｃ１＋Ｅ１）−（Ｂ１＋Ｄ１＋Ｆ１） とすると、ＦＥは図２（ａ）では「負」、図２（ｂ）で
は「０」、図２（ｃ）では「正」となり、ＦＥをスポッ
トサイズ法によるフォーカス誤差信号として用いること
ができる。

【００３０】図２におけるスポット１４の右上側、左上
側、右下側、左下側は、図１２におけるビーム５９の右
上側、右下側、左上側、左下側にそれぞれ対応し、図２
におけるスポット１５の左上側、右上側、左下側、右下
側は、図１２におけるビーム５９の左上側、左下側、右
上側、右下側にそれぞれ対応する。図１２（ａ）におい
てピット５７が移動すると、出力Ｂ１，Ｆ１が大きい状
態から出力Ａ１，Ｅ１が大きい状態に変化する。従っ
て、（Ａ１＋Ｃ１＋Ｅ１）と（Ｂ１＋Ｄ１＋Ｆ１）の位
相を比較すると、（Ｂ１＋Ｄ１＋Ｆ１）が大きい状態か
ら（Ａ１＋Ｃ１＋Ｅ１）が大きい状態に変化するため、
（Ａ１＋Ｃ１＋Ｅ１）の位相が（Ｂ１＋Ｄ１＋Ｆ１）の
位相に対して遅れる。図１２（ｂ）においてピット５７
が移動すると、出力Ｂ１，Ｃ１，Ｅ１，Ｆ１が大きい状
態から出力Ａ１，Ｂ１，Ｄ１，Ｅ１が大きい状態に変化
する。従って、（Ａ１＋Ｃ１＋Ｅ１）と（Ｂ１＋Ｄ１＋
Ｆ１）の位相を比較すると、（Ａ１＋Ｃ１＋Ｅ１）と
（Ｂ１＋Ｄ１＋Ｆ１）は常に等しい状態であるため、
（Ａ１＋Ｃ１＋Ｅ１）の位相と（Ｂ１＋Ｄ１＋Ｆ１）の
位相は一致する。図１２（ｃ）においてピット５７が移
動すると、出力Ｃ１，Ｅ１が大きい状態から出力Ｂ１，
Ｄ１が大きい状態に変化する。従って、（Ａ１＋Ｃ１＋
Ｅ１）と（Ｂ１＋Ｄ１＋Ｆ１）の位相を比較すると、
（Ａ１＋Ｃ１＋Ｅ１）が大きい状態から（Ｂ１＋Ｄ１＋
Ｆ１）が大きい状態に変化するため、（Ａ１＋Ｃ１＋Ｅ
１）の位相が（Ｂ１＋Ｄ１＋Ｆ１）の位相に対して進
む。従って、 ＴＥ１＝（Ａ１＋Ｃ１＋Ｅ１）−（Ｂ１＋Ｄ１＋Ｆ１） とすると、ＴＥ１は図１２（ａ）では「負」、図１２
（ｂ）では「０」、図１２（ｃ）では「正」となり、Ｔ
Ｅ１を位相差法によるトラック誤差信号として用いるこ
とができる。

【００３１】図２におけるスポット１４の上側、下側
は、図１３におけるビーム５９の右側、左側にそれぞれ
対応し、図２におけるスポット１５の上側、下側は、図
１３におけるビーム５９の左側、右側にそれぞれ対応す
る。図１３（ａ）においては出力Ａ１，Ｂ１，Ｅ１，Ｆ
１が大きい状態である。図１３（ｂ）においては出力Ａ
１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１，Ｅ１，Ｆ１がやや大きい状態で
ある。図１３（ｃ）においては出力Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１，
Ｅ１が大きい状態である。 ＴＥ２Ａ＝（Ａ１＋Ｅ１＋Ｆ１）−（Ｂ１＋Ｃ１＋Ｄ
１） ＴＥ２Ｂ＝（Ａ１＋Ｂ１＋Ｆ１）−（Ｃ１＋Ｄ１＋Ｅ
１） とすると、ＴＥ２ＡおよびＴＥ２Ｂは図１３（ａ）では
「正」、図１３（ｂ）では「０」、図１３（ｃ）では
「負」となり、ＴＥ２ＡおよびＴＥ２Ｂをプッシュプル
法によるトラック誤差信号として用いることができる。 ＲＦ＝Ａ１＋Ｂ１＋Ｃ１＋Ｄ１＋Ｅ１＋Ｆ１ とすると、ＲＦを光ディスクからの情報信号として用い
ることができる。

【００３２】図２における出力Ａ１と出力Ｅ１の和、出
力Ｆ１、出力Ｂ１と出力Ｄ１の和、出力Ｃ１をそれぞれ
図１４に示す演算回路６１の入力端子６２〜６５にＡ〜
Ｄとして入力すると、出力端子６６〜６９からはフォー
カス誤差信号ＦＥ、位相差法によるトラック誤差信号Ｔ
Ｅ１、プッシュプル法によるトラック誤差信号ＴＥ２
Ａ、情報信号ＲＦがそれぞれ出力される。また、図２に
おける出力Ａ１、出力Ｂ１とＦ１の和、出力Ｄ１、出力
Ｃ１とＥ１の和をそれぞれ図１４に示す演算回路６１の
入力端子６２〜６５にＡ〜Ｄとして入力すると、出力端
子６６〜６９からはフォーカス誤差信号ＦＥ、位相差法
によるトラック誤差信号ＴＥ１、プッシュプル法による
トラック誤差信号ＴＥ２Ｂ、情報信号ＲＦがそれぞれ出
力される。すなわち、汎用の集積回路として市販されて
いる演算回路を組み合わせて用いることができる。

【００３３】図３に本発明の光ヘッド装置の第２の実施
の形態を示す。図３（ａ）は側面図、図３（ｂ）は平面
図である。この光ヘッド装置は、半導体レーザと光検出
器を同一のパッケージに収納し、フォーカス誤差信号の
検出方法としてスポットサイズ法を用いた光ヘッド装置
である。半導体レーザ１はヒートシンク２を介してブロ
ック１６上に実装されている。また、前記ブロック１６
上には、図１に示したのと同様に第１及び第２の光検出
器Ｐ１，Ｐ２が形成された光検出器２１が搭載され、さ
らにこの光検出器２１の上にマイクロプリズム１７が搭
載されている。このマイクロプリズム１７には、半透過
膜からなる面Ｄ（１８）及び面Ｅ（１９）と、反射膜か
らなる面Ｆ（２０）が光検出器２１の表面に対して４５
°の角度で並列配置されている。

【００３４】この光ヘッド装置では、半導体レーザ１か
らの出射光はマイクロプリズム１７の面Ｄ（１８）を約
５０％が透過し、図示しない対物レンズで光ディスク上
に集光される。光ディスクからの反射光は図示しない対
物レンズを逆向きに透過し、マイクロプリズム１７の面
Ｄ（１８）で約５０％が反射され、さらに面Ｅ（１９）
で約５０％の透過光と約５０％の反射光に分けられる。
面Ｅ（１９）の反射光は光検出器２１の第１の光検出器
Ｐ１の各受光部Ａ１（８）〜Ｃ１（１０）で受光され
る。一方、面Ｅ（１９）の透過光はマイクロプリズム１
７の面Ｆ（２０）で全て反射されて光検出器２１の第２
の光検出器Ｐ２の各受光部Ｄ１（１１）〜Ｆ１（１３）
で受光される。第１の光検出器Ｐ１、すなわち受光部Ａ
１（８）〜Ｃ１（１０）は光ディスクからの反射光の集
光点の前側に位置しており、第２の光検出器Ｐ２、すな
わち受光部Ｄ１（１１）〜Ｆ１（１３）は光ディスクか
らの反射光の集光点の後側に位置している。また、受光
部Ａ１（８）〜Ｃ１（１０）から集光点までの距離と受
光部Ｄ１（１１）〜Ｆ１（１３）から集光点までの距離
は等しい。

【００３５】この実施の形態における光検出器２１上の
第１及び第２の各光検出器Ｐ１，Ｐ２の前記各受光部の
パターンと、この受光部で受光されるスポットは、図２
に示す光検出器７のパターンおよびスポットと同じであ
るため、詳細な説明は省略する。この実施の形態におい
ても、図１に示す第１の実施の形態と同じ演算により、
スポットサイズ法によるフォーカス誤差信号、位相差法
によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラッ
ク誤差信号、光ディスクからの情報信号を検出すること
ができる。すなわち、汎用の集積回路として市販されて
いる演算回路を組み合わせて用いることができる。

【００３６】図４に本発明の光ヘッド装置の第３の実施
の形態を示す。図４（ａ）は側面図、図４（ｂ）は平面
図である。この光ヘッド装置は、半導体レーザと光検出
器を同一のパッケージに収納し、フォーカス誤差信号の
検出方法としてスポットサイズ法を用いた光ヘッド装置
である。半導体レーザ１はヒートシンク２を介してブロ
ック１６上に実装されている。前記ブロック１６上に
は、図３の実施の形態と同じ光検出器２１が搭載され、
さらにその上に図３と同じマイクロプリズム１７が搭載
されている。そして、このマイクロプリズム１７の上
に、１／４波長板２２が配設されている。

【００３７】この光ヘッド装置では、半導体レーザ１か
らの出射光はマイクロプリズム１７の面Ｇ（２３）にＰ
偏光として入射して全て透過し、１／４波長板２２でＰ
偏光から円偏光に変換され、図示しない対物レンズで光
ディスク上に集光される。光ディスクからの反射光は図
示しない対物レンズを逆向きに透過し、１／４波長板２
２で円偏光からＳ偏光に変換され、マイクロプリズム１
７の面Ｇ（２３）にＳ偏光として入射して全て反射さ
れ、マイクロプリズム１７の面Ｈ（２４）で約５０％の
透過光と約５０％の反射光に分けられる。面Ｈ（２４）
の反射光は第１の光検出器Ｐ１の受光部Ａ１（８）〜Ｃ
１（１０）で受光される。一方、面Ｈ（２４）の透過光
はマイクロプリズム１７の面Ｉ（２５）で全て反射され
て第２の光検出器Ｐ２の受光部Ｄ１（１１）〜Ｆ１（１
３）で受光される。前記受光部Ａ１（８）〜Ｃ１（１
０）は光ディスクからの反射光の集光点の前側に位置し
ており、受光部Ｄ１（１１）〜Ｆ１（１３）は光ディス
クからの反射光の集光点の後側に位置している。受光部
Ａ１（８）〜Ｃ１（１０）から集光点までの距離と受光
部Ｄ１（１１）〜Ｆ１（１３）から集光点までの距離は
等しい。

【００３８】この実施の形態における光検出器２１上の
第１及び第２の光検出器Ｐ１，Ｐ２の各受光部のパター
ン及びこの受光部で受光されるスポットは、図２に示す
光検出器７のパタンおよび光検出器７上のスポットと同
じであるため、詳細な説明は省略する。この実施の形態
においても、図１に示す第１の実施の形態と同じ演算に
より、スポットサイズ法によるフォーカス誤差信号、位
相差法によるトラック誤差信号、プッシュプル法による
トラック誤差信号、光ディスクからの情報信号を検出す
ることができる。すなわち、汎用の集積回路として市販
されている演算回路を組み合わせて用いることができ
る。

【００３９】図５および図６に本発明の光ヘッド装置の
第４の実施の形態を示す。図５は半導体レーザと光検出
器の構成を示しており、図５（ａ）は平面図、図５
（ｂ）は側面の断面図である。図６は回折光学素子の構
成を示しており、図６（ａ）は側面図、図６（ｂ）は裏
面の平面図である。この光ヘッド装置は、半導体レーザ
と光検出器を同一のパッケージに収納し、フォーカス誤
差信号の検出方法としてスポットサイズ法を用いた光ヘ
ッド装置である。半導体レーザ１は光検出器２７に形成
された凹部２７ａ内に実装されている。前記凹部２７ａ
の一部には、上方に４５°角度の傾斜面が設けられ、こ
の傾斜面がミラー２６として構成されている。また、前
記光検出器２７の上面には、半導体レーザ１を挟む両側
位置にそれぞれ第１及び第２の受光素子で構成される第
１及び第２の光検出器Ｐ１，Ｐ２が形成されている。こ
れら第１及び第２の光検出器Ｐ１，Ｐ２には、後述する
ようにそれぞれ受光部Ａ２（２８）〜Ｃ２（３０），Ｄ
２（３１）〜Ｆ２（３３）が形成されている。そして、
前記ミラー２６の直上位置の、図示を省略した光ディス
クとの間に、図６に示すように裏面にホログラム３５が
設けられた回折光学素子が光検出器２７の表面と平行な
状態で配置されている。

【００４０】この光ヘッド装置では、半導体レーザ１か
らの出射光は光検出器２７に形成されたミラー２６で反
射され、回折光学素子３４の裏面に形成されたホログラ
ム３５を約５０％が透過し、図示しない対物レンズで光
ディスク上に集光される。光ディスクからの反射光は図
示しない対物レンズを逆向きに透過し、回折光学素子３
４の裏面に形成されたホログラム３５で＋１次回折光と
して約２０％、−１次回折光として約２０％が回折され
て光検出器２７に向かう。ホログラム３５の＋１次回折
光は光検出器２７上の第１の光検出器Ｐ１の受光部Ａ２
（２８）〜Ｃ２（３０）で受光され、ホログラム３５の
−１次回折光は光検出器２７上の第２の光検出器Ｐ２の
受光部Ｄ２（３１）〜Ｆ２（３３）で受光される。ホロ
グラム３５は＋１次回折光に対して凹レンズのパワー、
−１次回折光に対して凸レンズのパワーをそれぞれ有し
ている。受光部Ａ２（２８）〜Ｃ２（３０）は光ディス
クからの反射光の集光点の前側に位置しており、受光部
Ｄ２（３１）〜Ｆ２（３３）は光ディスクからの反射光
の集光点の後側に位置している。受光部Ａ２（２８）〜
Ｃ２（３０）から集光点までの距離と受光部Ｄ２（３
１）〜Ｆ２（３３）から集光点までの距離は等しい。

【００４１】図５及び図７にこの実施の形態における光
検出器２７上の第１及び第２の各光検出器Ｐ１，Ｐ２の
パターンとこれらで受光されるスポットを示す。第１の
光検出器Ｐ１は、スポット３６が形成される受光部Ａ２
（２８）〜Ｃ２（３０）から構成され、第２の光検出器
Ｐ２は、スポット３７が形成される受光部Ｄ２（３１）
〜Ｆ２（３３）から構成される。受光部Ａ２（２８）〜
Ｃ２（３０）は光ディスクのラジアル方向（図の上下方
向）、タンジェンシャル方向（図の左右方向）に対して
それぞれ＋４５°、−４５°の角度をなす平行な２本の
分割線により互いに隔てられており、受光部Ｄ２（３
１）〜Ｆ２（３３）は光ディスクのラジアル方向（図の
上下方向）、タンジェンシャル方向（図の左右方向）に
対してそれぞれ−４５°、＋４５°の角度をなす平行な
２本の分割線により互いに隔てられている。図７（ｂ）
は光ディスクが対物レンズの焦点にある場合であり、ス
ポット３６とスポット３７は径が等しい。図７（ａ）は
光ディスクが対物レンズの焦点に対して対物レンズから
遠ざかった場合であり、スポット３６はスポット３７に
比べて径が小さい。図７（ｃ）は光ディスクが対物レン
ズの焦点に対して対物レンズに近づいた場合であり、ス
ポット３６はスポット３７に比べて径が大きい。受光部
Ａ２（２８）〜Ｆ２（３３）からの出力をそれぞれＡ２
〜Ｆ２で表わし、 ＦＥ＝（Ａ２＋Ｃ２＋Ｅ２）−（Ｂ２＋Ｄ２＋Ｆ２） とすると、ＦＥは図７（ａ）では「負」、図７（ｂ）で
は「０」、図７（ｃ）では「正」となり、ＦＥをスポッ
トサイズ法によるフォーカス誤差信号として用いること
ができる。

【００４２】図７におけるスポット３６の右上側、左上
側、右下側、左下側は、図１２におけるビーム５９の右
上側、右下側、左上側、左下側にそれぞれ対応し、図７
におけるスポット３７の左上側、右上側、左下側、右下
側は、図１２におけるビーム５９の左上側、左下側、右
上側、右下側にそれぞれ対応する。図１２（ａ）におい
てピット５７が移動すると、出力Ｂ２、Ｆ２が大きい状
態から出力Ａ２，Ｅ２が大きい状態に変化する。従っ
て、（Ａ２＋Ｃ２＋Ｅ２）と（Ｂ２＋Ｄ２＋Ｆ２）の位
相を比較すると、（Ｂ２＋Ｄ２＋Ｆ２）が大きい状態か
ら（Ａ２＋Ｃ２＋Ｅ２）が大きい状態に変化するため、
（Ａ２＋Ｃ２＋Ｅ２）の位相が（Ｂ２＋Ｄ２＋Ｆ２）の
位相に対して遅れる。図１２（ｂ）においてピット５７
が移動すると、出力Ｂ２，Ｃ２，Ｅ２，Ｆ２が大きい状
態から出力Ａ２，Ｂ２，Ｄ２，Ｅ２が大きい状態に変化
する。従って、（Ａ２＋Ｃ２＋Ｅ２）と（Ｂ２＋Ｄ２＋
Ｆ２）の位相を比較すると、（Ａ２＋Ｃ２＋Ｅ２）と
（Ｂ２＋Ｄ２＋Ｆ２）は常に等しい状態であるため、
（Ａ２＋Ｃ２＋Ｅ２）の位相と（Ｂ２＋Ｄ２＋Ｆ２）の
位相は一致する。図１２（ｃ）においてピット５７が移
動すると、出力Ｃ２，Ｅ２が大きい状態から出力Ｂ２，
Ｄ２が大きい状態に変化する。従って、（Ａ２＋Ｃ２＋
Ｅ２）と（Ｂ２＋Ｄ２＋Ｆ２）の位相を比較すると、
（Ａ２＋Ｃ２＋Ｅ２）が大きい状態から（Ｂ２＋Ｄ２＋
Ｆ２）が大きい状態に変化するため、（Ａ２＋Ｃ２＋Ｅ
２）の位相が（Ｂ２＋Ｄ２＋Ｆ２）の位相に対して進
む。ＴＥ１を（Ａ２＋Ｃ２＋Ｅ２）と（Ｂ２＋Ｄ２＋Ｆ
２）の位相差とすると、ＴＥ１は図１２（ａ）では
「負」、図１２（ｂ）では「０」、図１２（ｃ）では
「正」となり、ＴＥ１を位相差法によるトラック誤差信
号として用いることができる。

【００４３】図７におけるスポット３６の上側、下側
は、図１３におけるビーム５９の右側、左側にそれぞれ
対応し、図７におけるスポット３７の上側、下側は、図
１３におけるビーム５９の左側、右側にそれぞれ対応す
る。図１３（ａ）においては出力Ａ２，Ｂ２，Ｅ２，Ｆ
２が大きい状態である。図１３（ｂ）においては出力Ａ
２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２，Ｅ２、Ｆ２がやや大きい状態で
ある。図１３（ｃ）においては出力Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２，
Ｅ２が大きい状態である。 ＴＥ２Ａ＝（Ａ２＋Ｅ２＋Ｆ２）−（Ｂ２＋Ｃ２＋Ｄ
２） ＴＥ２Ｂ＝（Ａ２＋Ｂ２＋Ｆ２）−（Ｃ２＋Ｄ２＋Ｅ
２） とすると、ＴＥ２ＡおよびＴＥ２Ｂは図１３（ａ）では
「正」、図１３（ｂ）では「０」、図１３（ｃ）では
「負」となり、ＴＥ２ＡおよびＴＥ２Ｂをプッシュプル
法によるトラック誤差信号として用いることができる。 ＲＦ＝Ａ２＋Ｂ２＋Ｃ２＋Ｄ２＋Ｅ２＋Ｆ２ とすると、ＲＦを光ディスクからの情報信号として用い
ることができる。

【００４４】図７における出力Ａ２とＥ２の和、出力Ｆ
２、出力Ｂ２とＤ２の和、出力Ｃ２をそれぞれ図１４に
示す演算回路６１の入力端子６２〜６５にＡ〜Ｄとして
入力すると、出力端子６６〜６９からはフォーカス誤差
信号ＦＥ、位相差法によるトラック誤差信号ＴＥ１、プ
ッシュプル法によるトラック誤差信号ＴＥ２Ａ、情報信
号ＲＦがそれぞれ出力される。また、図７における出力
Ａ２、出力Ｂ２とＦ２の和、出力Ｄ２、出力Ｃ２とＥ２
の和をそれぞれ図１４に示す演算回路６１の入力端子６
２〜６５にＡ〜Ｄとして入力すると、出力端子６６〜６
９からはフォーカス誤差信号ＦＥ、位相差法によるトラ
ック誤差信号ＴＥ１、プッシュプル法によるトラック誤
差信号ＴＥ２Ｂ、情報信号ＲＦがそれぞれ出力される。
すなわち、汎用の集積回路として市販されている演算回
路を組み合わせて用いることができる。

【００４５】図８に本発明の光ヘッド装置の第５の実施
の形態で用いられる回折光学素子を示す。この第５の実
施の形態は、図５に示した第４の実施の形態に適用した
ものであり、図６に示した回折光学素子３４に代えて図
８の回折光学素子３８を用いたものである。したがっ
て、図５に示した説明は省略する。図８（ａ）は回折光
学素子３８の側面図、図８（ｂ）は裏面の平面図であ
る。前記回折光学素子３８は、裏面に偏光性ホログラム
３９が形成され、表面に１／４波長板４０が設けられて
いる。

【００４６】この光ヘッド装置では、図５を参照する
と、半導体レーザ１からの出射光は光検出器２７に形成
されたミラー２６で反射され、回折光学素子３８の裏面
に形成された偏光性ホログラム３９を全て透過し、１／
４波長板４０を透過し、図示しない対物レンズで光ディ
スク上に集光される。光ディスクからの反射光は図示し
ない対物レンズを逆向きに透過し、１／４波長板４０を
透過し、回折光学素子３８の裏面に形成された偏光性ホ
ログラム３９で＋１次回折光として約４０％、−１次回
折光として約４０％が回折されて光検出器２７に向か
う。偏光性ホログラム３９の＋１次回折光は光検出器２
７上の第１の光検出器Ｐ１の受光部Ａ２（２８）〜Ｃ２
（３０）で受光され、偏光性ホログラム３９の−１次回
折光は光検出器２７上の第２の光検出器Ｐ２の受光部Ｄ
２（３１）〜Ｆ２（３３）で受光される。偏光性ホログ
ラム３９は＋１次回折光に対して凹レンズのパワー、−
１次回折光に対して凸レンズのパワーをそれぞれ有して
いる。受光部Ａ２（２８）〜Ｃ２（３０）は光ディスク
からの反射光の集光点の前側に位置しており、受光部Ｄ
２（３１）〜Ｆ２（３３）は光ディスクからの反射光の
集光点の後側に位置している。受光部Ａ２（２８）〜Ｃ
２（３０）から集光点までの距離と受光部Ｄ２（３１）
〜Ｆ２（３３）から集光点までの距離は等しい。

【００４７】図９に前記回折光学素子３８における偏光
性ホログラム３９の断面構造を示す。偏光性ホログラム
３９は、複屈折性を有するニオブ酸リチウム基板４１上
に、プロトン交換領域４２および位相補償膜４３からな
る２層の格子が形成された構造であり、常光成分を全て
透過させ、異常光成分を±１次回折光としてそれぞれ約
４０％の回折効率で回折させる性質を有する。半導体レ
ーザ１からの出射光は、偏光性ホログラム３９に常光と
して入射して全て透過し、１／４波長板４０で常光から
円偏光に変換されて光ディスクに向かう。光ディスクか
らの反射光は、１／４波長板４０で円偏光から異常光に
変換され、偏光性ホログラム３９に異常光として入射し
て±１次回折光としてそれぞれ約４０％が回折されて光
検出器２７に向かう。

【００４８】この実施の形態における光検出器２７の第
１及び第２の光検出器Ｐ１，Ｐ２の各パターン及び受光
されるスポットは、図７に示す光検出器２７のパターン
および光検出器２７上のスポットと同じであるため、詳
細な説明は省略する。この実施の形態においても、図５
および図６に示す第４の実施の形態と同じ演算により、
スポットサイズ法によるフォーカス誤差信号、位相差法
によるトラック誤差信号、プッシュプル法によるトラッ
ク誤差信号、光ディスクからの情報信号を検出すること
ができる。すなわち、汎用の集積回路として市販されて
いる演算回路を組み合わせて用いることができる。

【００４９】なお、前記した各実施の形態において、第
１及び第２の各光検出器Ｐ１，Ｐ２における分割線の方
向は互い逆方向にそれぞれ４５°傾斜された状態に形成
され、それぞれ３つの受光部を構成するようにしてもよ
い。すなわち、前記各実施の形態では、光ディスクから
の反射光の集光点の前側に位置する第１の光検出器Ｐ１
の３つの受光部は、光ディスクのラジアル方向、タンジ
ェンシャル方向に対してそれぞれ＋４５°、−４５°の
角度をなす平行な２本の分割線により互いに隔てられて
おり、光ディスクからの反射光の集光点の後側に位置す
る第２の光検出器Ｐ２の３つの受光部は、光ディスクの
ラジアル方向、タンジェンシャル方向に対してそれぞれ
−４５°、＋４５°の角度をなす平行な２本の分割線に
より互いに隔てられている。これに対し、光ディスクか
らの反射光の集光点の前側に位置する第１の光検出器Ｐ
１の３つの受光部が、光ディスクのラジアル方向、タン
ジェンシャル方向に対してそれぞれ−４５°、＋４５°
の角度をなす平行な２本の分割線により互いに隔てられ
ており、光ディスクからの反射光の集光点の後側に位置
する第２の光検出器Ｐ２の３つの受光部が、光ディスク
のラジアル方向、タンジェンシャル方向に対してそれぞ
れ＋４５°、−４５°の角度をなす平行な２本の分割線
により互いに隔てられている形態も可能である。

【００５０】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明の光ヘッド
装置では、光ディスクからの反射光を２つの光に分離
し、一方の光を集光点の前側に位置する第１の光検出器
で受光し、他方の光を集光点の後側に位置する第２の光
検出器で受光する。前記第１の光検出器は、光ディスク
のラジアル方向、タンジェンシャル方向に対してそれぞ
れ＋４５°（−４５°）、−４５°（＋４５°）の角度
をなす平行な２本の分割線により３つの受光部に分割さ
れており、前記第２の光検出器は、光ディスクのラジア
ル方向、タンジェンシャル方向に対してそれぞれ−４５
°（＋４５°）、＋４５°（−４５°）の角度をなす平
行な２本の分割線により３つの受光部に分割されてい
る。第１の光検出器において、２本の分割線の外側にあ
る２つの受光部からの出力の和をＯ１、２本の分割線の
内側にある受光部からの出力をＩ１とし、第２の光検出
器において、２本の分割線の外側にある２つの受光部か
らの出力の和をＯ２、２本の分割線の内側にある受光部
からの出力をＩ２とするとき、Ｏ１＋Ｉ２とＩ１＋Ｏ２
の差からスポットサイズ法によるフォーカス誤差信号を
検出し、Ｏ１＋Ｉ２とＩ１＋Ｏ２の位相差に基づいて位
相差法によるトラック誤差信号を検出する。

【００５１】また、 本発明の光ヘッド装置の効果は、
半導体レーザと光検出器を同一のパッケージに収納する
ことにより小型化できると共に、２つの光検出器が一体
形成された単一の光検出器からフォーカス誤差信号と位
相差法によるトラック誤差信号を検出することが可能で
あり、汎用の集積回路として市販されている演算回路を
組み合わせて用いることができることである。前者の理
由は、フォーカス誤差信号の検出方法として小型化に適
したスポットサイズ法を用いているためである。また、
後者の理由は、集光点の前側に位置する光検出器と集光
点の後側に位置する光検出器を一体化することにより、
単一の光検出器からフォーカス誤差信号と位相差法によ
るトラック誤差信号を検出することが可能であり、これ
らの信号を汎用の演算回路に入力することにより、その
出力としてフォーカス誤差信号、及び位相差法によるト
ラック誤差信号がそれぞれ出力されるためである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ヘッド装置の第１の実施の形態の側
面図と平面図である。

【図２】第１の実施の形態における光検出器のパターン
と光検出器上のスポットを示す図である。

【図３】本発明の光ヘッド装置の第２の実施の形態の側
面図と平面図である。

【図４】本発明の光ヘッド装置の第３の実施の形態の側
面図と平面図である。

【図５】本発明の光ヘッド装置の第４の実施の形態にお
ける半導体レーザと光検出器の構成を示す平面図と断面
図である。

【図６】第４の実施の形態で用いられる回折光学素子の
側面図と裏面図である。

【図７】第４の実施の形態における光検出器のパターン
と光検出器上のスポットを示す図である。

【図８】本発明の光ヘッド装置の第５の実施の形態で用
いられる回折光学素子の側面図と裏面図である。

【図９】図８の回折光学素子における偏光性ホログラム
の断面図である。

【図１０】従来の第１の光ヘッド装置の構成を示す図で
ある。

【図１１】従来の第１の光ヘッド装置における光検出器
のパターンと光検出器上のスポットを示す図である。

【図１２】ピットが形成された再生専用光ディスクにお
ける、ピットと集光スポットの相対位置と光ディスクで
反射されたビームの強度分布の関係を示す図である。

【図１３】溝が形成された書換可能光ディスクにおけ
る、溝と集光スポットの相対位置と光ディスクで反射さ
れたビームの強度分布の関係を示す図である。

【図１４】従来の第１の光ヘッド装置で用いられる演算
回路を示す図である。

【図１５】従来の第２の光ヘッド装置の側面図と平面図
である。

【図１６】従来の第２の光ヘッド装置における光検出器
のパターンと光検出器上のスポットを示す図である。

【図１７】従来の第３の光ヘッド装置における半導体レ
ーザと光検出器の構成を示す平面図と断面図である。

【図１８】従来の第３の光ヘッド装置で用いられる回折
光学素子の平面図、側面図、裏面図である。

【図１９】従来の第３の光ヘッド装置における光検出器
のパタンと光検出器上のスポットを示す図である。

【図２０】従来の第４の光ヘッド装置の側面図と平面図
である。

【図２１】従来の第４の光ヘッド装置における光検出器
のパターンと光検出器上のスポットを示す図である。

【符号の説明】

１ 半導体レーザ ２ ヒートシンク ３ マイクロプリズム ７ 光検出器 Ｐ１ 第１の光検出器 Ｐ２ 第２の光検出器 ８〜１３ 受光部Ａ１〜Ｆ１ １４，１５ スポット １６ ブロック １７ マイクロプリズム ２１ 光検出器 ２２ １／４波長板 ２６ ミラー ２７ 光検出器 ２８〜３３ 受光部Ａ２〜Ｆ２ ３４ 回折光学素子 ３５ ホログラム ３６，３７ スポット ３８ 回折光学素子 ３９ 偏光性ホログラム ４０ １／４波長板 ４１ ニオブ酸リチウム基板 ４２ プロトン交換領域 ４３ 位相補償膜 ６１ 演算回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 7/09 G11B 7/095 G11B 7/135

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの出射光を光記録媒体上に集光
   しかつ前記光記録媒体からの反射光をその集光点の光軸
   方向に沿う前側、後側の各位置でそれぞれ受光する第１
   及び第２の光検出器を備える光ヘッド装置において、前
   記第１の光検出器は、前記光記録媒体のラジアル方向お
   よびタンジェンシャル方向に対して略４５°の角度を成
   す平行な少なくとも２本の分割線で分割された複数の受
   光部を備え、前記第２の光検出器は前記第１の光検出器
   の前記分割線と直交する平行な少なくとも２本の分割線
   で分割された複数の受光部を備え、前記第１の光検出器
   において、前記２本の分割線の外側にある二つの受光部
   からの出力の和をＯ１、前記２本の分割線の内側にある
   受光部からの出力をＩ１とし、前記第２の光検出器にお
   いて、前記２本の分割線の外側にある二つの受光部から
   の出力の和をＯ２、前記２本の分割線の内側にある受光
   部からの出力をＩ２とするとき、（Ｏ１＋Ｉ２）と（Ｉ
   １＋Ｏ２）の差からフォーカス誤差信号を検出し、（Ｏ
   １＋Ｉ２）と（Ｉ１＋Ｏ２）の位相差に基づいてトラッ
   ク誤差信号を検出することを特徴とする光ヘッド装置。
2. 【請求項２】 前記光源からの出射光を前記光記録媒体
   上に集光する対物レンズと、前記光源と前記対物レンズ
   の間に設けられた、前記光記録媒体からの反射光の光路
   を前記光源からの出射光の光路から分離する第１の光分
   離手段と、該第１の光分離手段を経た前記光記録媒体か
   らの反射光をさらに第１の光と第２の光に分離する第２
   の光分離手段とを備え、前記第１の光を前記第１の光検
   出器で検出し、前記第２の光を前記第２の光検出器で検
   出することを特徴とする請求項１に記載の光ヘッド装
   置。
3. 【請求項３】 前記第１の光検出器と前記第２の光検出
   器が一体化されていることを特徴とする請求項１又は２
   に記載の光ヘッド装置。
4. 【請求項４】 前記第１の光分離手段および前記第２の
   光分離手段は一体化されたプリズムであり、該プリズム
   は、前記光源からの出射光を反射し、かつ前記光記録媒
   体からの反射光を透過させる第１の面と、該第１の面を
   透過した前記光記録媒体からの反射光を透過光と反射光
   に分離する第２の面を少なくとも有することを特徴とす
   る請求項２または３に記載の光ヘッド装置。
5. 【請求項５】 前記第１の光分離手段および前記第２の
   光分離手段は一体化されたプリズムであり、該プリズム
   は、前記光源からの出射光を透過させ、かつ前記光記録
   媒体からの反射光を反射する第１の面と、該第１の面で
   反射された前記光記録媒体からの反射光を透過光と反射
   光に分離する第２の面を少なくとも有することを特徴と
   する請求項２または３に記載の光ヘッド装置。
6. 【請求項６】 前記第１の光分離手段および前記第２の
   光分離手段は一体化された回折光学素子であり、該回折
   光学素子は、前記光源からの出射光を透過させ、前記光
   記録媒体からの反射光を＋１次回折光および−１次回折
   光として回折させるホログラムを少なくとも有すること
   を特徴とする請求項２または３に記載の光ヘッド装置。