JP3844153B2 - 光ヘッド装置および光情報処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスクあるいは光カードなど、情報記憶媒体上に情報の記録・再生あるいは消去を行う光ヘッド装置、光情報処理装置、およびその装置における集光光学系で集光されるビームと情報記憶媒体とがなす角度を検出する傾き検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高密度・大容量の情報記憶媒体として、光ディスクあるいは光カードが用いられる。光ディスクあるいは光カードを用いる光メモリ技術では、デジタルオーディオディスク、ビデオディスク、文書ファイルディスク、さらにはデータファイルなどその応用が拡大しつつある。この光メモリ技術では、情報は微小に絞られた光ビームを介して光ディスクへ高い精度と信頼性を持って記録再生される。この記録再生動作は、ひとえにその光学系に依存している。
【０００３】
その光学系の主要部である光ヘッド装置の基本的な機能は、
（１）回折限界の微小スポットを形成する集光、
（２）前記光学系のフォーカス制御とトラッキング制御、および情報信号の再生、
（３）光の集中による情報信号の消去・書き込み、に大別される。
【０００４】
これらの機能は、その目的と用途に応じて各種の光学系と光電変換検出方式の光検出器との組合せによって実現されている。
【０００５】
第１の従来例として、従来の光ヘッド装置の例を示す。
【０００６】
光ヘッド装置の従来例として、フォーカスは非点収差法、トラッキングはプッシュプル法と位相差法をとる場合の構成と動作を説明する。図４２に光ヘッド装置の光学系の概略図を示す。
【０００７】
図４２は、実施形態１の光ヘッド装置の光学系の概略を示している。
【０００８】
光源としての半導体レーザ１０１から出た光は、平行平板ビームスプリッタ１０２で反射され、集光光学系の一部であるコリメータレンズ１０３で平行光になる。この光は、さらに集光光学系の一部である対物レンズ１０４で集光され、情報記憶媒体である光ディスク１０５の情報層１０８上に集光される。アクチュエータ１０７は、対物レンズ１０４と保持手段１０６を、光ディスク１０５の面振れや偏芯に追従して移動する。
【０００９】
光ディスク１０５の情報層１０８で回折・反射された反射光１０８ａは、再び対物レンズ１０４を通り平行光となる。この平行光となった反射光１０８ａは、再びコリメータレンズ１０３で収束光となる。この収束光となった反射光１０８ａが、平行平板ビームスプリッタ１０２を透過するとき非点収差が与えられる。非点収差が与えられた収束光は、光検出器１５０で受光される。対物レンズ１０４から出射される光の集光点Ｆ０が光ディスク１０５の情報層１０８に一致する時、非点収差が与えられた収束光の最小錯乱円の位置に光検出器１５０の検出面がくるように、光学系は配置されている。
【００１０】
図４３ａに、光検出器１５０の検出領域の従来例のパターンと反射光１０８ａの光検出器１５０による断面の形を示す。光検出器１５０は、４つの検出領域２５１〜２５４からなる。検出領域２５１〜２５４から受光した光量に応じて得られる信号を各々、ｓ１〜ｓ４とする。トラッキング誤差信号生成手段としての演算回路は図示しないが、トラッキング誤差信号ＴＥ１として、次式
ＴＥ１＝（ｓ１＋ｓ４）−（ｓ２＋ｓ３） ・・・・・・(式１)
によりトラッキング誤差信号を生成する。
【００１１】
また、位相差法のトラッキング誤差信号ＴＥ２は、ｓ１とｓ３の和信号と、ｓ２とｓ４の和信号の位相を比較することから得られる。
【００１２】
非点収差法のフォーカス誤差信号ＦＥは、
ＦＥ＝（ｓ１＋ｓ３）−（ｓ２＋ｓ４） ・・・・・・(式２)
から得られる。
【００１３】
対物レンズ１０４から出射される光の集光点Ｆ０より、光ディスク１０５の情報層１０８が対物レンズ１０４から遠ざかったとき、光検出器１５０による反射光１０８ａの断面形状は図４３ｂのような形になる。また、逆に対物レンズ１０４の集光点Ｆ０より光ディスク１０５の情報層１０８が対物レンズ１０４に近づいたときには、光検出器１５０による反射光１０８ａの断面形状は図４３ｃのような形になる。
【００１４】
情報再生信号であるＲＦ信号は、全領域から得られる信号の和であり、
ＲＦ＝ｓ１＋ｓ２＋ｓ３＋ｓ４ ・・・・・・(式３)
から得られる。
【００１５】
第１の従来例に示した従来の光ヘッド装置では、
（１）トラッキング誤差信号を開口中央に相当する点を通る分割線で単純に２分割された領域の差動信号で生成している。この構成では、対物レンズと光ディスクの傾きにより収差が出た場合（チルト発生時）や、光ディスクの偏芯に追従して対物レンズが光軸に対してトラックと直行方向に移動した場合（対物レンズシフト発生時）、オフトラックを生じたり、トラッキング制御が安定に動作しない、という課題が存在した。
【００１６】
（２）また、対物レンズから出射される光の集光点が再生しようとする情報の記録されたトラックよりずれた位置を走査する時開口中央に相当する点を通る分割線で２分割された領域の差動信号で再生信号を生成すると外乱等に対するマージンが十分にとれない、という課題が存在した。
【００１７】
また、情報記憶媒体上の情報を正確に読み書きするために光情報装置における集光光学系で集光されるビームと情報記憶媒体との相対的な傾き量を検出する傾き検出装置も様々な構成が提案されている。
【００１８】
次に、第２の従来例として傾き検出装置の例を示す。
【００１９】
図４４は、従来の傾き検出装置の一例を示す構成図である。
【００２０】
光源としての半導体レーザ１０１から出射した直線偏光の発散ビーム７０は、コリメータレンズ１０３で平行光に変換された後、偏光ビームスプリッタ１３０に入射する。偏光ビームスプリッタ１３０に入射したビーム７０は全て偏光ビームスプリッタ１３０を透過した後、１／４波長板１２２を透過して円偏光のビームに変換され、対物レンズ１０４で情報記憶媒体１０５上に集光される。
【００２１】
図４５は、情報記憶媒体１０５の構成を示す。Ｇｎ−１、Ｇｎ、Ｇｎ＋１、・・・は案内溝である。情報は、案内溝上にマークもしくはスペースとして記録される。したがって、情報を記録するトラックＴｎ−１、Ｔｎ、Ｔｎ＋１、・・・は、案内溝と一致する。Ｇｐは、隣接する案内溝の間隔、ｔｐは、隣接するトラックの間隔であり、Ｇｐとｔｐは等しい。情報記憶媒体１０５で反射、回折されたビーム７０は、再び対物レンズ１０４を透過した後、１／４波長板１２２を透過して光源１０１から出射したときとは９０度異なる方向の直線偏光のビームに変換される。１／４波長板１２２を透過したビーム７０は、偏光ビームスプリッタ１３０で全て反射された後、検出レンズ１３３で収束ビームに変換される。検出レンズ１３３で変換された収束ビーム７０は平行平板１３４を透過後、光検出器１５８で受光される。ビーム７０は、平行平板１３４を透過する際、フォーカス誤差信号を検出するために非点収差がビーム７０に対して付与される。光検出器１５８で受光されたビーム７０は、その光量に応じた電気信号に変換される。
【００２２】
なお、本明細書では、光ディスクがＲＯＭディスクである場合、マークはピットを意味し、スペースは平面部を意味し、光ディスクが相変化記憶媒体である場合、マークはアモルファス部を意味し、スペースは結晶部を意味し、あるいは逆に、マークが結晶部を意味し、スペースがアモルファス部を意味する。または、光ディスクが磁気記憶媒体である場合、マークは磁化上向きを意味し、スペースは磁化下向きを意味し、あるいは逆に、マークが磁化下向きを意味し、スペースが磁化上向きを意味してもよい。さらに、光ディスクが磁気記憶媒体である場合、マークは磁化右向きを意味し、スペースは磁化左向きを意味し、あるいは逆に、マークが磁化左向きを意味し、スペースが磁化右向きを意味してもよい。また、光ディスクがＣＤ−Ｒ等のライトワンスである場合、マークは色素変成領域を意味し、スペースは非変成領域を意味する。
【００２３】
フォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号はそれぞれ焦点制御用とトラッキング制御用のアクチュエータ１０７に加えられ、光源１０１から出射されたビーム７０が情報記憶媒体１０５上の所望の位置に焦点を結ぶように対物レンズ１０４の位置を制御する。フォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号の生成方法はよく知られている方法なので、ここでは説明は略する。
【００２４】
光検出器１５８から出力される電気信号は、信号処理部７０３に入力される。
【００２５】
図４６に信号処理部７０３の構成を示す。光検出器１５８は４つの受光部１５８Ａ、１５８Ｂ、１５８Ｃ、１５８Ｄからなる。受光部１５８Ａ〜１５８Ｄから出力される信号は電流電圧変換部８５５〜８５８でそれぞれ電流電圧変換される。電流電圧変換部８５５〜８５８から出力される信号は、演算部８７１で差動演算される。演算部８７１から出力される信号は端子８１４から出力される。端子８１４から出力される信号が傾き検出信号となる。
【００２６】
第２の従来例に示したような従来の傾き検出装置で、情報記憶媒体で反射されたビームが対物レンズ１０４の開口でけられることを利用して傾きを検出する場合、対物レンズ１０４の開口数が大きくなればなる程、検出感度が低下する。近年、情報記憶媒体に大量の情報を記録するために集光光学系の開口数を０．６、情報記憶媒体の基板の厚さを０．６ｍｍとする構成が提案されているが、このとき、対物レンズで集光されるビームと情報記憶媒体のなす角度が０．５度程度変化しただけで、読み出した情報のジッタ特性は大きく変化する。したがって、対物レンズで集光されるビームと情報記憶媒体のなす角度の変化を補正する傾きサーボを導入する場合、傾き検出装置は０．５度以下の精度で検出することが必要となる。しかしながら、従来の傾き検出装置では、対物レンズの開口数を０．６としたとき、例えば傾きが０．５度生じたとしても信号の変化は２％程度しかなく、０．５度以下の傾きを精度よく検出することは困難であるという課題があった。
【００２７】
更に、第３の従来例として、別の光ヘッド装置の例を示す。
【００２８】
図４７は、従来の光ヘッド装置の一例を示す構成図である。
【００２９】
光源としての半導体レーザ１０１から出射した直線偏光の発散ビーム７０は、コリメータレンズ１０３で平行光に変換された後、偏光ビームスプリッタ１３０に入射する。偏光ビームスプリッタ１３０に入射したビーム７０は全て偏光ビームスプリッタ１３０を透過した後、１／４波長板１２２を透過して円偏光のビームに変換され、対物レンズ１０４で情報記憶媒体１０５上に集光される。情報記憶媒体１０５で反射、回折されたビーム７０は、再び対物レンズ１０４を透過した後、１／４波長板１２２を透過して光源１０１から出射したときとは９０度異なる方向の直線偏光のビームに変換される。１／４波長板１２２を透過したビーム７０は、偏光ビームスプリッタ１３０で全て反射された後、検出レンズ１３３で収束ビームに変換される。検出レンズ１３３で変換された収束ビーム７０は平行平板１３４を透過後、光検出器１５８で受光される。ビーム７０は、平行平板１３４を透過する際、フォーカス誤差信号を検出可能にするために非点収差がビーム７０に対して付与される。光検出器１５８で受光されたビーム７０は、その光量に応じた電気信号に変換される。
【００３０】
光検出器１５８から出力される電気信号は、信号処理部７０５に入力される。図４８に信号処理部７０５の構成を示す。光検出器１５８は４つの受光部１５８Ａ、１５８Ｂ、１５８Ｃ、１５８Ｄからなる。受光部１５８Ａ〜１５８Ｄから出力される信号は電流電圧変換部８５１〜８５４でそれぞれ電流電圧変換される。電流電圧変換部８５１、８５４から出力される信号は加算部８９１で、電流電圧変換部８５２、８５３から出力される信号は加算部８９２で、電流電圧変換部８５１、８５３から出力される信号は加算部８９３で、電流電圧変換部８５２、８５４から出力される信号は加算部８９４でそれぞれ加算される。加算部８９１、８９２から出力される信号は、演算部８７１で、加算部８９３、８９４から出力される信号は、演算部８７２でそれぞれ差動演算される。演算部８７１から出力される信号は端子８１１から、演算部８７２から出力される信号は端子８１２からそれぞれ出力される。端子８１１から出力される信号がトラッキング誤差信号、端子８１２から出力される信号がフォーカス誤差信号となる。フォーカス誤差信号の生成方法は非点収差法、トラッキング誤差信号の生成方法はプッシュプル法としてよく知られている方法である。フォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号はそれぞれ焦点制御用およびトラッキング制御用のアクチュエータ１０７に加えられ、光源１０１から出射されたビーム７０が情報記憶媒体１０５上の所望の位置に焦点を結ぶように対物レンズ１０４の位置を制御する。
【００３１】
図４９は、情報記憶媒体１０５上の構成を示す。Ｇｎ−１、Ｇｎ、Ｇｎ＋１、・・・はトラッキング誤差信号を検出可能にする案内溝である。情報は、案内溝上および案内溝間にマークもしくはスペースとして記録される。隣接する案内溝の間隔をＧｐ、隣接するトラックの間隔をｔｐとすると、Ｇｐ＝２・ｔｐの関係を有している。
【００３２】
【発明が解決しようとする課題】
第３の従来例に示したような、光ヘッド装置では、情報記憶媒体に大量の情報を記録するために、光源が出射するビーム７０の波長λが６５０ｎｍであり、対物レンズ１０４の開口数ＮＡが０．６であり、情報記憶媒体１０５の基板の厚さｔが０．６ｍｍであり、案内溝の周期Ｇｐが１．４８μｍであり、トラックの周期ｔｐが０．７４μｍである光学条件の場合、対物レンズ１０４で集光されたビーム７０と情報記憶媒体１０５とが正規の角度のときには、対物レンズ１０４で集光されたビーム７０が案内溝の中央を照射したときにトラッキング誤差信号がゼロクロスする。しかし、対物レンズ１０４で集光されたビーム７０と情報記憶媒体１０５とが正規の角度から傾いたときには、対物レンズ１０４で集光されたビーム７０が案内溝の中央を照射したときにトラッキング誤差信号がゼロクロスしなくなる。このとき、トラッキング誤差信号にオフセットはほとんど発生しないが、位相シフトが生じている。この位相シフトは、オフトラックの原因となり、例えば、約０．５度の傾きで０．１μｍのオフトラックが生じる。オフトラックが生じると、情報記憶媒体１０５に記録された情報が正確に読み出せなくなったり、情報記憶媒体１０５に情報を記録する際に隣接したトラックに記録された情報を消去してしまうという課題があった。
【００３３】
本発明の目的は、サーボ特性が安定で、情報再生時の誤り率が少なく、情報書き込み時や消去時にも、安定して書き込み動作や消去動作を行うことができ、情報書き込み時にトラック中心に安定してマークを形成する光ヘッド装置を提供することにある。
【００３４】
本発明の別の目的は、０．５度以下の傾きを精度よく検出可能な傾き検出装置およびそりが大きい情報記憶媒体に対しても安定に情報の記録再生が可能な光情報処理装置を提供することにある。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ヘッド装置は、コヒーレントビームもしくは準単色のビームを発するレーザ光源と、少なくとも１つのマークと少なくとも１つのスペースとを配置したトラックを有する情報記憶媒体に前記光源から出射されたビームを集光する集光光学系と、前記情報記憶媒体で反射した反射光を受光し、受光された反射光の光量に応じた信号を出力する複数の検出領域を有する光検出器と、前記光検出器から出力される信号を受け取り、受け取った信号に基づきトラッキング誤差信号を生成するトラッキング誤差信号生成手段とを備え、前記トラッキング誤差信号生成手段は、第１の信号振幅と第２の信号振幅の差を低減し、前記第１の信号振幅は、第１の信号レベルと第２の信号レベルの差の絶対値であり、前記第２の信号振幅は、前記第１の信号レベルと第３の信号レベルの差の絶対値であり、前記第１の信号レベルは、前記光源から出射された光が前記トラックの中心に照射されるときに得られるトラッキング誤差信号の値であり、前記第２の信号レベルは、前記光源から出射された光が前記トラックと直交する方向に走査された際のトラッキング誤差信号の最大値であり、前記第３の信号レベルは、前記光源から出射された光が前記トラックと直交する方向に走査された際のトラッキング誤差信号の最小値であり、そのことにより、上記目的を達成できる。
【００３６】
本発明の他の光ヘッド装置は、コヒーレントビームもしくは準単色のビームを発するレーザ光源と、少なくとも１つのマークと少なくとも１つのスペースとを配置したトラックを有する情報記憶媒体に前記光源から出射されたビームを集光する集光光学系と、前記情報記憶媒体で反射した反射光を受光し、受光された反射光の光量に応じた信号を出力する複数の検出領域を有する光検出器と、前記光検出器から出力される信号を受け取り、前記受け取った信号に基づいて、トラッキング誤差信号を生成するトラッキング誤差信号生成手段とを備え、前記トラッキング誤差信号生成手段が、前記トラッキング誤差信号から重複領域から得られる信号の成分を低減し、前記重複領域は、前記集光光学系の開口を半径１の円としたとき、前記集光光学系の開口の中心から前記トラックと直交する方向にλ／（ＮＡ・Ｇｐ）だけ離れた二つの点をそれぞれ中心とする半径１の二つの円の重なる領域であり、前記λは、前記光源から出射される光の波長であり、前記ＮＡは、前記集光光学系の開口数であり、前記Ｇｐは、前記情報記憶媒体におけるトラックの中心から隣のトラックの中心までの距離であり、前記集光光学系の開口を半径１の円としたとき、λ／（ＮＡ・Ｇｐ）は、λ／（ＮＡ・Ｇｐ）＜１の関係を有し、そのことにより、上記目的を達成できる。
【００３７】
本発明の光ヘッド装置は、コヒーレントビームもしくは準単色のビームを発するレーザ光源と、少なくとも１つのマークと少なくとも１つのスペースとを配置したトラックを有する情報記憶媒体に前記光源から出射されたビームを集光する集光光学系と、前記情報記憶媒体で反射した反射光を受光し、受光された反射光の光量に応じた信号を出力する複数の検出領域を有する光検出器と、前記光検出器から出力される信号を受け取り、受け取った信号に基づき、トラッキング誤差信号を生成するトラッキング誤差信号生成手段と、前記反射光の重複領域およびその近傍領域を分割して前記光検出器で受光することが可能である分割手段とを備え、前記重複領域は、前記集光光学系の開口を半径１の円としたとき、前記集光光学系の開口の中心から前記トラックと直交する方向にλ／（ＮＡ・Ｇｐ）だけ離れた二つの点をそれぞれ中心とする半径１の二つの円の重なる領域であり、前記λは、前記光源から出射される光の波長であり、前記ＮＡは、前記集光光学系の開口数であり、前記Ｇｐは、前記情報記憶媒体におけるトラックの中心から隣のトラックの中心までの距離であり、λ／（ＮＡ・Ｇｐ）は、λ／（ＮＡ・Ｇｐ）＜１の関係を有し、そのことにより、上記目的を達成できる。なお、近傍領域とは重複領域から所定の距離だけ離れた領域を意味する。
【００３８】
前記トラッキング誤差信号生成手段は、前記反射光のうち前記重複領域を含まない領域の光を受光する検出領域から得られる信号を用いてトラッキング誤差信号を生成してもよい。
【００３９】
前記分割手段はトラックと略平行な少なくとも２本の分割線を有し、前記少なくとも２本の分割線は、前記反射光の前記重複領域をその間に挟むように配置され、 前記トラッキング誤差信号生成手段は、前記少なくとも２本の分割線の外側の領域に入射する反射光を受光する検出領域から得られる信号の演算によりトラッキング誤差信号を生成してもよい。
【００４０】
前記トラッキング誤差信号生成手段は、前記反射光のうち前記重複領域および前記その近傍領域の光を受光する検出領域から得られる信号を用いてトラッキング誤差信号を補正してもよい。
【００４１】
前記分割手段は、前記トラックの接線と略平行なＮ本の分割線を有し、前記Ｎは３以上の奇数であり、前記Ｎ本の分割線うち２本の分割線は、前記反射光の前記重複領域をその間に挟むように配置され、前記２本の分割線を除く（Ｎ−２）本の分割線は、前記２本の分割線の間に配置され、前記トラッキング誤差信号生成手段は、前記２本の分割線の外側に位置し、且つ前記重複領域を含まない第１領域と第２領域とに入射する前記反射光を受光する検出領域から得られる信号を用いてトラッキング誤差信号を生成し、前記２本の分割線に挟まれた偶数個の領域に入射する前記反射光を受光する検出領域から得られる信号の極性を交互に反転して、前記検出領域から得られる信号を加算する補正信号を生成し、前記トラッキング誤差信号から前記補正信号を加減演算してもよい。
【００４２】
前記分割手段は、前記トラックの接線と略平行なＮ本の分割線を有し、前記Ｎは３以上の奇数であり、前記Ｎ本の分割線のうち２本の分割線は前記反射光の前記重複領域をその間に挟むように配置され、前記２本の分割線を除く（Ｎ−２）本の分割線は、前記２本の分割線の間に配置され、前記トラッキング誤差信号生成手段は、前記２本の分割線に挟まれた偶数個の領域に入射する前記反射光を受光する検出領域から得られる信号に所定の値を掛け、所定の値を掛けられた信号の極性を交互に反転し、極性が交互に反転された信号を加算した補正信号を生成し、前記トラッキング誤差信号から前記補正信号を加減演算してもよい。
【００４３】
前記分割手段が、ホログラム素子である請求項３〜８のいずれか１つであってもよい。
【００４４】
前記分割手段が、前記集光光学系と一体化してもよい。
【００４５】
前記分割手段が、前記光検出器の分割線であってもよい。
【００４６】
本発明のさらに他の光ヘッド装置は、コヒーレントビームもしくは準単色のビームを発するレーザ光源と、少なくとも１つのマークと少なくとも１つのスペースとを配置したトラックを有する情報記憶媒体に前記光源から出射された光を集光する集光光学系と、前記情報記憶媒体で反射した反射光を受光し、前記受光された反射光の光量に応じた信号を出力する複数の検出領域を有する光検出器と、前記光検出器から出力される信号を受け取り、受け取った信号に基づきトラッキング誤差信号を生成するトラッキング誤差信号生成手段とを備え、前記光路中に設けられ、重複領域およびその近傍領域の光の透過率を低下させる減光手段を更に備え、前記重複領域は、前記集光光学系の開口を半径１の円としたとき、前記集光光学系の開口の中心から前記トラックと直交する方向にλ／（ＮＡ・Ｇｐ）だけ離れた二つの点をそれぞれ中心とする半径１の二つの円の重なる領域であり、前記λは、前記光源から出射される光の波長であり、前記ＮＡは、前記集光光学系の開口数であり、前記Ｇｐは、前記情報記憶媒体におけるトラック中心から隣のトラック中心までの距離であり、λ／（ＮＡ・Ｇｐ）は、λ／（ＮＡ・Ｇｐ）＜１の関係を有し、そのことにより、上記目的を達成できる。
【００４７】
前記減光手段が、前記集光光学系と一体化してもよい。
【００４８】
前記減光手段がホログラム素子であてもよい。
【００４９】
本発明の別の光ヘッド装置は、コヒーレントビームもしくは準単色のビームを発するレーザ光源と、前記光源から出射されたビームを受け取り、受け取ったビームを第１のビームと第２のビームに分割する光学素子と、前記第１のビームと前記第２のビームを受け取り、前記第１のビームと前記第２のビームを情報記憶媒体上へ微小スポットに収束する集光光学系と、前記情報記憶媒体で反射、回折したビームを受け取り、受け取ったビームを分岐するビーム分岐素子と、前記ビーム分岐素子で分岐されたビームを受け取り、受け取ったビームの光量に応じた信号を出力する光検出器と、前記光検出器から出力される信号を受け取り、受け取った信号を演算する信号処理部と、前記信号処理部から出力される信号に基づいて前記集光光学系と前記情報記憶媒体との相対的な位置決めを行う駆動部とを備え、前記第１のビームは前記第２のビームと、前記集光光学系で集光される際の実効的な開口数が異なり、前記集光光学系で集光される際の実効的な開口数が小さいビームを用いてトラッキング誤差信号を生成するトラッキング誤差信号生成手段をさらに備え、そのことにより、上記目的を達成できる。
【００５０】
前記情報記憶媒体は、トラッキング誤差信号を検出可能にするマークもしくは所定の溝を有し、前記情報記憶媒体上のトラッキング誤差信号を検出可能にするマークもしくは所定の溝の周期をＧｐとし、光源から出射されるビームが有する波長をλとし、前記集光光学系の前記情報記憶媒体側の開口数をＮＡとしたとき、光学素子で生成される第１のビームはＧｐ＞λ／ＮＡの関係を有し、前記光学素子で生成される第２のビームはＧｐ＜λ／ＮＡの関係を有し、前記トラッキング誤差信号生成手段は、前記第２のビームからトラッキング誤差信号を生成し、そのことにより、上記目的を達成できる。溝の周期とは、ある溝の中心からその溝に隣接している溝の中心までの距離を意味する。
【００５１】
前記第１のビームと前記第２のビームが互いに同軸上に形成されてもよい。
【００５２】
前記光学素子が偏光フィルタであってもよい。
【００５３】
前記光学素子が前記集光光学系と一体化されてもよい。
【００５４】
本発明の傾き検出装置は、コヒーレントビームもしくは準単色のビームを発するレーザ光源と、前記光源から出射されたビームを受け取り、受け取ったビームを情報記憶媒体上へ微小スポットに収束する集光光学系と、前記情報記憶媒体で反射、回折したビームを受け取り、受け取ったビームを分岐するビーム分岐素子と、 前記ビーム分岐素子で分岐されたビームを受け取り、受け取ったビームの光量に応じた信号を出力する光検出器と、前記光検出器から出力される信号を受け取り、受け取った信号を演算する信号処理部と、前記集光光学系と前記情報記憶媒体との相対的な位置決めを行うためフォーカスおよびトラッキングの制御を行う駆動部とを備えた傾き検出装置であって、前記光検出器は複数の受光部を有し、前記情報記憶媒体はマークおよびスペースからなる第１のパターン領域と所定の溝からなる第２のパターン領域とを有し、前記第１のパターン領域と前記第２のパターン領域は情報記憶媒体上に交互に配置され、前記信号処理部は、前記集光光学系で集光されたビームが前記第１のパターン領域もしくは前記第２のパターン領域に照射されるとき、前記光検出器から得られる信号を用いて、前記集光光学系で集光されるビームと前記情報記憶媒体とがなす角度を検出し、そのことにより、上記目的を達成できる。
【００５５】
前記集光光学系で集光されるビームが、前記第１のパターン領域におけるマークおよびスペースを照射するとき、前記光検出器から得られる信号を用いてトラッキング制御を行い、前記集光光学系で集光されるビームが、前記第２のパターン領域を照射するとき、前記光検出器から得られる信号を用いて前記集光光学系で集光されるビームと前記情報記憶媒体とがなす角度を検出してもよい。
【００５６】
前記集光光学系で集光されるビームが、前記第２のパターン領域を照射するとき、前記光検出器から得られる信号を用いてトラッキング制御を行い、前記集光光学系で集光されるビームが、前記第１のパターン領域を照射するとき、前記光検出器から得られる信号を用いて前記集光光学系で集光されるビームと前記情報記憶媒体とがなす角度を検出してもよい。
【００５７】
前記集光光学系で集光されるビームが前記第１のパターン領域におけるマークおよびスペースを照射するときに前記光検出器から得られる信号を用いて前記集光光学系で集光されるビームと前記情報記憶媒体とがなす角度を検出してもよい。
【００５８】
前記第１のパターン領域もしくは前記第２のパターン領域の周期をＧｐとし、前記光源から出射されるビームの波長をλとし、前記集光光学系の前記情報記憶媒体側の開口数をＮＡとしたとき、ＮＡ＞λ／Ｇｐの関係にあってもよい。
【００５９】
本発明の光情報処理装置は、コヒーレントビームもしくは準単色のビームを発するレーザ光源と、前記光源から出射されたビームを受け取り、受け取ったビームを情報記憶媒体上へ微小スポットに収束する集光光学系と、前記情報記憶媒体で反射、回折したビームを受け取り、受け取ったビームを分岐するビーム分岐素子と、前記ビーム分岐素子で分岐されたビームを受け取り、受け取ったビームの光量に応じた信号を出力する光検出器と、前記光検出器から出力される信号を受け取り、受け取った信号を演算する信号処理部と、前記集光光学系と前記情報記憶媒体との相対的な位置決めを行うためフォーカスおよびトラッキングの制御を行う第１の駆動部と、前記集光光学系で集光されるビームと前記情報記憶媒体とがなす角度を変えることが可能な第２の駆動部とを備え、前記光検出器は、複数の受光部を有し、前記情報記憶媒体は、トラッキング誤差信号を生成可能なパターンもしくは所定の溝を有し、前記トラッキング誤差信号を生成可能にするパターンもしくは所定の溝の周期をＧｐとし、前記光源から出射されるビームの波長をλとし、前記集光光学系の前記情報記憶媒体側の開口数をＮＡとしたとき、ＮＡ＞λ／Ｇｐの関係にあり、そのことにより、上記目的を達成できる。
【００６０】
本発明の他の光情報処理装置は、コヒーレントビームもしくは準単色のビームを発するレーザ光源と、前記光源から出射されたビームを受け取り、受け取ったビームを情報記憶媒体上へ微小スポットに収束する集光光学系と、前記情報記憶媒体で反射、回折したビームを受け取り、受け取ったビームを分岐するビーム分岐素子と、前記ビーム分岐素子で分岐されたビームを受け取り、受け取ったビームの光量に応じた信号を出力する光検出器と前記光検出器から出力される信号を受け取り、受け取った信号を演算する信号処理部と、前記集光光学系と前記情報記憶媒体との相対的な位置決めを行うためにフォーカスおよびトラッキングの制御を行う第１の駆動部と、前記集光光学系で集光されるビームと前記情報記憶媒体とがなす角度を変えることが可能な第２の駆動部とを備え、前記光検出器は複数の受光部を有し、前記情報記憶媒体はマークおよびスペースからなる第１のパターン領域と所定の溝からなる第２のパターン領域とを有し、前記第１のパターン領域と前記第２のパターン領域は情報記憶媒体上に交互に配置され、前記信号処理部は、前記集光光学系で集光されたビームが前記第１のパターン領域もしくは前記第２のパターン領域に照射されるとき、前記光検出器から得られる信号を用いて、前記集光光学系で集光されるビームと前記情報記憶媒体とがなす角度を検出し、前記第２の駆動部を駆動する信号を生成し、そのことにより、上記目的を達成できる。
【００６１】
前記集光光学系で集光されるビームが、前記第１のパターン領域におけるマークを照射するとき、前記光検出器から得られる信号を用いてトラッキング制御を行い、前記集光光学系で集光されるビームが、前記第２のパターン領域を照射するとき、前記光検出器から得られる信号を用いて、前記集光光学系で集光されるビームと前記情報記憶媒体とがなす角度を検出してもよい。
【００６２】
前記集光光学系で集光されるビームが、前記第２のパターン領域を照射するとき、前記光検出器から得られる信号を用いてトラッキング制御を行い、前記集光光学系で集光されるビームが、前記第１のパターン領域を照射するとき、前記光検出器から得られる信号を用いて、前記集光光学系で集光されるビームと情報記憶媒体とがなす角度を検出してもよい。
【００６３】
前記集光光学系で集光されるビームが、前記第１のパターン領域におけるマークおよびスペースを照射するとき、前記光検出器から得られる信号を用いて、前記集光光学系で集光されるビームと前記情報記憶媒体とがなす角度を検出してもよい。
【００６４】
前記第１のパターン領域もしくは前記第２のパターン領域の周期をＧｐとし、前記光源から出射されるビームの波長をλとし、前記集光光学系の前記情報記憶媒体側の開口数をＮＡとしたとき、ＮＡ＞λ／Ｇｐの関係にあってもよい。
【００６５】
本発明のさらに他の光ヘッド装置は、コヒーレントビームもしくは準単色のビームを発する光源と、選択的にマークまたはスペースを配置したトラックを有する情報記憶媒体に前記光源から出射されたビームを集光する集光光学系と、前記情報記憶媒体で反射した反射光を受け取り、受け取った反射光の光量に応じた信号を出力する複数の検出領域からなる光検出器と、前記情報記憶媒体で反射した光を分割し、前記光検出器で受光可能にする分割手段と、前記分割手段上の分割線により分割された所定の第１の領域と第２の領域の二つの領域のそれぞれに入射する前記反射光に応じて得られる信号の差動信号から前記トラックに記録された情報を再生する再生信号を生成する情報再生信号生成手段とを備えた光ヘッド装置であって、前記集光光学系から出射される光の集光点と前記トラックとの位置関係に応じて前記第１の領域または前記第２の領域もしくは両方の領域に含まれる範囲を変える変更手段をさらに備え、そのことにより、上記目的を達成できる。
【００６６】
前記分割手段上での前記反射光の断面を半径１の略円としたとき、前記分割手段は、前記トラックの接線と略平行で前記略円の中心から所定の距離ｄだけ離れた第１の分割線と、前記トラックの接線と略平行で前記第１の分割線とは逆側に前記中心から距離ｄだけ離れた第２の分割線とにより３つの領域に分けられ、前記略円の中心を含まない前記第１の分割線の外側を領域Ａ、前記第１の分割線と前記第２の分割線に挟まれた領域を領域Ｂ、前記略円の中心を含まない前記第２の分割線の外側の領域を領域Ｃとし、前記情報再生信号生成手段は、前記集光光学系から出射される光の集光点が、前記トラックの片側に所定の距離だけ離れた第１の位置を走査するとき、前記領域Ａを第１の領域とし前記領域Ｂと前記領域Ｃを第２の領域として前記トラックに記録された情報の前記再生信号を生成し、前記情報再生信号生成手段は、前記集光光学系から出射される光の集光点が、前記トラックの前記第１の位置とは反対側に所定の距離だけ離れた第２の位置を走査するときは前記領域Ａと前記領域Ｂを前記第１の領域とし、前記領域Ｃを前記第２の領域として前記トラックに記録された情報の再生信号を生成してもよい。
【００６７】
前記分割手段上での反射光の断面を半径１の略円としたとき、前記分割手段は、前記トラックの接線と略平行で前記略円の中心から所定の距離ｄだけ離れた第１の分割線と、前記トラックの接線と略平行で前記第１の分割線とは逆側に前記中心から距離ｄだけ離れた第２の分割線と、前記トラックの接線と略平行で前記略円の中心を通る第３の分割線とにより４つの領域に分けられ、前記略円の中心を含まない前記第１の分割線の外側を領域Ａ、前記第１の分割線と前記第３の分割線に挟まれた領域を領域Ｂ、前記第２の分割線と前記第３の分割線に挟まれた領域を領域Ｃ、前記略円の中心を含まない前記第２の分割線の外側の領域を領域Ｄとし、前記集光光学系から出射される光の集光点が、前記トラックの片側に所定の距離だけ離れた第１の位置を走査するとき、前記領域Ａを前記第１の領域とし前記領域Ｃと前記領域Ｄを前記第２の領域として、前記情報再生信号生成手段は、前記トラックに記録された情報の再生信号を生成し、前記集光光学系から出射される光の集光点が、前記トラックの前記第１の位置とは反対側に所定の距離だけ離れた第２の位置を走査するとき、前記領域Ａと前記領域Ｂを前記第１の領域とし前記領域Ｄを前記第２の領域として、前記情報再生信号生成手段は、前記トラックに記録された情報の再生信号を生成してもよい。
【００６８】
本発明のさらに他の光ヘッド装置は、コヒーレントビームもしくは準単色のビームを発する光源と、選択的にマークまたはスペースを配置したトラックを有する情報記憶媒体に前記光源から出射されたビームを集光する集光光学系と、前記情報記憶媒体で反射した反射光を受光し、受光した反射光の光量に応じた信号を出力する複数の検出領域からなる光検出器と、前記情報記憶媒体で反射した前記反射光を分割し、前記光検出器で受光可能にする分割手段と、前記分割手段により分割された所定の第１の領域と第２の領域との２つの領域のそれぞれに入射する前記反射光に応じて得られる信号の差動信号から前記トラックに記録された情報を再生する再生信号を生成する情報再生信号生成手段とを備えた光ヘッド装置であって、前記分割手段上での前記反射光の断面を半径１の略円としたとき、前記分割手段は前記トラックの接線と略平行で前記略円の中心から所定の距離ｄだけ離れた２本の分割線により３つの領域に分けられ、前記３つの領域のうち前記略円の中心を含まない領域を前記第１の領域とし、前記略円の中心を含まないもう一つの領域を前記第２の領域とし、前記集光光学系から出射される光の集光点が、前記トラックから所定の距離だけ離れた位置を走査するとき、前記情報再生信号生成手段は、前記トラックに記録された情報の再生信号を生成し、そのことにより、上記目的を達成できる。
【００６９】
本発明のさらに他の光ヘッド装置は、コヒーレントビームもしくは準単色のビームを発する光源と、選択的にマークまたはスペースを配置したトラックを有する情報記憶媒体に前記光源から出射された光を集光する集光光学系と、前記情報記憶媒体で反射した反射光を受光し、受光した反射の光量に応じた信号を出力する複数の検出領域からなる光検出器と、前記情報記憶媒体で反射した前記反射光を分割し、前記光検出器で受光可能にする分割手段と、前記分割手段により分割された、所定の第１の領域と第２の領域との２つの領域のそれぞれに入射する前記反射光に応じて得られる信号の差動信号から前記トラックに記録された情報を再生する再生信号を生成する情報再生信号生成手段とを備えた光ヘッド装置において、前記分割手段上での前記反射光の断面を半径１の略円としたとき、前記分割手段は、前記トラックの接線と略平行で前記略円の中心から所定の距離ｄだけ離れた２本の分割線第１の分割線と第２の分割線と前記略円の中心を通る第３の分割線とにより４つの領域に分けられ、前記４つの領域のうち、前記略円の中心を含まない前記第１の分割線の外側の領域と前記第３の分割線と前記第２の分割線に挟まれた領域の２つの領域を前記第１の領域とし、前記第１の分割線と前記第３の分割線に挟まれた領域と前記略円の中心を含まない前記第２の分割線の外側の領域の２つの領域を前記第２の領域とし、前記集光光学系から出射される光の集光点が、前記トラックから所定の距離だけ離れた位置を走査するとき、前記情報再生信号生成手段が、前記トラックに記録された情報の再生信号を生成し、そのことにより、上記目的を達成できる。
【００７０】
前記分割手段上での反射光の断面を半径１の略円としたとき、前記分割手段上の前記略円の中心から分割線までの距離ｄが、０．１以上０．３以下であってもよい。
【００７１】
本発明のさらに他の光ヘッド装置は、コヒーレントビームもしくは準単色のビームを発する光源と、選択的にマークまたはスペースを配置したトラックもしくは所定の溝からなるトラックを有する情報記憶媒体に前記光源から出射されたビームを集光する集光光学系と、前記情報記憶媒体で反射した反射光を受光し、受光した反射光の光量に応じた信号を出力する複数の検出領域を有する光検出器と、前記光検出器から出力される信号を受け取り、受け取った信号に基づいてトラッキング誤差信号を生成するトラッキング誤差信号生成手段と、前記情報記憶媒体で反射した反射光を分割し、分割された反射光を前記光検出器で受光可能にする分割手段とを備え、前記光源から出射される光の波長をλとし、前記集光光学系の開口数をＮＡとし、前記情報記憶媒体におけるトラックの中心から隣のトラックの中心までの距離をＧｐとし、 λ／（ＮＡ・Ｇｐ）≧１の関係を有し、前記分割手段上での前記反射光の断面を半径１の円としたとき、前記分割手段は前記トラックの接線と略平行な少なくとも５本の分割線を持ち、前記分割手段上での前記反射光の断面の中心を通り前記トラックと平行な第１の分割線と、前記第１の分割線を挟んで距離約０．１に位置する２つの分割線を第２の分割線および第３の分割線とし、前記分割手段上での前記反射光の断面の端から距離約０．１に位置する２つの分割線を第４の分割線および第５の分割線とし、前記第１の分割線から前記第５の分割線により分割される６つの領域に入射する前記反射光に応じて得られる信号を交互に極性を反転し、交互に極性を反転された信号を加算することによりトラッキング誤差信号を生成するトラッキング誤差信号生成手段をさらに備え、そのことにより、上記目的を達成できる。
【００７２】
本発明のさらに他の光ヘッド装置は、コヒーレントビームもしくは準単色のビームを発する光源と、選択的にマークまたはスペースを配置したトラックもしくは所定の溝からなるトラックを有する情報記憶媒体に前記光源から出射された光を集光する集光光学系と、前記情報記憶媒体で反射した反射光を受光し、受光した反射光の光量に応じた信号を出力する複数の検出領域からなる光検出器と、前記光検出器から出力される信号を受けトラッキング誤差信号を生成するトラッキング誤差信号生成手段と、前記情報記憶媒体で反射した光を分割し、分割された光を前記光検出器で受光可能にする分割手段とを備え、前記光源から出射される光の波長をλとし、前記集光光学系の開口数をＮＡとし、前記情報記憶媒体におけるトラックの中心から隣のトラックの中心までの距離をＧｐとし、λ／（ＮＡ・Ｇｐ）≧１の関係を有し、前記集光光学系の開口を半径１の円としたとき、３以上の奇数をＮとし、前記分割手段は、前記トラックの接線と略平行なＮ本の分割線を持ち、前記Ｎ本の分割線うち２本の分割線は、前記集光光学系の開口の中心に対して約幅０．６の範囲に配置され、前記２本の分割線を除くその他の（Ｎ−２）本の分割線は、前記２本の分割線の間に等間隔に配置され、前記トラッキング誤差信号生成手段は、前記円の中心を含まない前記２本の分割線の外側の２つの領域に入射する前記反射光を受光する検出領域から得られる信号を用いてトラッキング誤差信号を生成し、前記トラッキング誤差信号生成手段は、前記２本の分割線に挟まれた偶数個の領域に入射する前記反射光を受光する検出領域から得られる信号の極性を交互に反転し、極性を交互に反転された信号を加算した補正信号を生成し、前記トラッキング誤差信号生成手段は、前記トラッキング誤差信号から前記補正信号を加算もしくは減算し、そのことにより、上記目的を達成できる。
【００７３】
前記分割手段が、回折手段であってもよい。
【００７４】
前記分割手段が、前記光検出器の分割線であってもよい。
【００７５】
本発明のさらに他の光ヘッド装置は、コヒーレントビームもしくは準単色のビームを発する光源と、選択的にマークまたはスペースを配置したトラックもしくは所定の溝からなるトラックを有する情報記憶媒体に前記光源から出射されたビームを集光する集光光学系と、前記情報記憶媒体で反射した反射光を受け取り、回折光を生成する回折手段と、前記回折手段により回折された光を受光し、受光された光量に応じた信号を出力する複数の検出領域からなる光検出器とを備え、前記回折手段は、複数に分割された領域を有し、前記複数の領域の一部の領域群Ａから発生する所望の次数の回折光が第１の球面波となり、前記複数の領域の領域群Ａに含まれない領域からなる領域群Ｂから発生する所望の次数の回折光は、前記第１の球面波の集光点より前記回折手段から遠い位置に集光点持つ第２の球面波となり、前記第１の球面波と前記第２の球面波との前記光検出器上での断面の大きさの差からフォーカス誤差信号を生成するフォーカス誤差信号生成手段をさらに備え、前記回折手段は、前記トラックの接線と垂直な少なくとも１本の分割線を持ち、前記分割線を挟んで互いに接する２つの領域の一方が前記領域群Ａに属し、他方が前記領域群Ｂに属し、そのことにより、上記目的を達成できる。
【００７６】
本発明のさらに他の光ヘッド装置は、コヒーレントビームもしくは準単色のビームを発する光源と、選択的にマークまたはスペースを配置したトラックもしくは所定の溝からなるトラックを有する情報記憶媒体に前記光源から出射されたビームを集光する集光光学系と、前記情報記憶媒体で反射した反射光を回折し回折光を生成する回折手段と、前記回折手段により回折された光を受光し、受光した光量に応じた信号を出力する複数の検出領域からなる光検出器を備え、前記回折手段は、複数に分割された領域を有し、前記複数の領域の一部の領域群Ａから発生する所望の次数の回折光が、第１の球面波となり、前記複数の領域の領域群Ａに含まれない領域からなる領域群Ｂから発生する所望の次数の回折光が、前記第１の球面波の集光点より前記回折手段から遠い位置に集光点持つ第２の球面波となり、前記第１の球面波と前記第２の球面波との前記光検出器上での断面の大きさの差からフォーカス誤差信号を生成するフォーカス誤差信号生成をさらに備え、前記回折手段は、前記集光光学系の開口に相当する範囲よりも広い範囲に回折領域を有し、前記開口の外周に接し、前記トラックの接線と平行な、第１の分割線および第２の分割線を開口の両側に持ち、前記第１の分割線または第２の分割線を挟んで互いに接する２つの領域の一方が前記領域群Ａに属し、
前記２つの領域の他方が前記領域群Ｂに属し、そのことにより、上記目的を達成できる。
【００７７】
前記回折手段が、前記集光光学系と一体化されてもよい。
【００７８】
本発明の方法は、コヒーレントビームもしくは準単色のビームを出射する出射工程と、少なくとも１つのマークと少なくとも１つのスペースとを配置したトラックを有する情報記憶媒体に前記出射工程によって出射されたビームを集光する集光工程と、前記情報記憶媒体で反射した反射光を複数の検出領域で受光し、受光された反射光の光量に応じた信号を出力する光検出工程と、前記光検出工程によって出力される信号を受け取り、前記受け取った信号に基づいて、トラッキング誤差信号を生成するトラッキング誤差信号生成工程とを包含し、前記トラッキング誤差信号生成工程が、前記トラッキング誤差信号から重複領域から得られる信号の成分を低減する工程を含み 前記重複領域は、集光光学系の開口を半径１の円としたとき、前記集光光学系の開口の中心から前記トラックと直交する方向にλ／（ＮＡ・Ｇｐ）だけ離れた二つの点をそれぞれ中心とする半径１の二つの円の重なる領域であり、前記λは、前記出射工程によって出射される光の波長であり、前記ＮＡは、前記集光光学系の開口数であり、前記Ｇｐは、前記情報記憶媒体におけるトラックの中心から隣のトラックの中心までの距離であり、前記集光光学系の開口を半径１の円としたとき、λ／（ＮＡ・Ｇｐ）は、λ／（ＮＡ・Ｇｐ）＜１の関係を有し、そのことにより、上記目的を達成できる。
【００７９】
本発明の他の方法は、コヒーレントビームもしくは準単色のビームを出射する出射工程と、レーザ光発生工程で出射されたビームを受け取り、受け取ったビームを第１のビームと第２のビームに分割する分割工程と、前記第１のビームと前記第２のビームを受け取り、前記第１のビームと前記第２のビームを情報記憶媒体上へ微小スポットに集光する集光工程と、前記情報記憶媒体で反射、回折したビームを受け取り、受け取ったビームを分岐する分岐工程と、前記分岐工程によって分岐されたビームを受け取り、受け取ったビームの光量に応じた信号を出力する光検出工程と、前記光検出工程で出力される信号を受け取り、受け取った信号を演算する信号処理工程と、 前記信号処理工程によって演算された信号に基づいて集光光学系と前記情報記憶媒体との相対的な位置を決める位置決め工程とを包含し、前記第１のビームは第２のビームと、前記集光光学系で集光される際の実効的な開口数が異なり、前記集光光学系で集光される際の実効的な開口数が小さいビームを用いてトラッキング誤差信号を生成するトラッキング誤差信号生成工程をさらに包含し、そのことにより、上記目的を達成できる。
【００８０】
本発明のさらに他の方法は、コヒーレントビームもしくは準単色のビームを出射する出射工程と、前記出射工程で出射されたビームを受け取り、受け取ったビームを情報記憶媒体上へ微小スポットに収束する収束工程と、前記情報記憶媒体で反射、回折したビームを受け取り、受け取ったビームを分岐する分岐工程と、前記分岐工程によって分岐されたビームを複数の受光部で受け取り、受け取ったビームの光量に応じた信号を出力する光検出工程と、前記光検出工程で出力する信号を受け取り、受け取った信号を演算する信号処理工程と、集光光学系と前記情報記憶媒体との相対的な位置決めを行うためのフォーカスおよびトラッキングの制御を行う第１の駆動工程と、前記集光光学系で集光されるビームと前記情報記憶媒体とがなす角度を変えることが可能な第２の駆動工程とを包含し、前記情報記憶媒体は、トラッキング誤差信号を生成可能なパターンもしくは所定の溝を有し、前記トラッキング誤差信号を生成可能にするパターンもしくは所定の溝の周期をＧｐとし、前記出射工程によって出射されるビームの波長をλとし、前記集光光学系の前記情報記憶媒体側の開口数をＮＡとしたとき、ＮＡ＞λ／Ｇｐの関係にあり、そのことにより、上記目的を達成できる。
【００８１】
本発明の別の方法は、コヒーレントビームもしくは準単色のビームを出射する出射工程と、選択的にマークまたはスペースを配置したトラックを有する情報記憶媒体に前記光源から出射されたビームを集光する集光工程と、前記情報記憶媒体で反射した反射光を複数の検出領域で受け取り、受け取った反射光の光量に応じた信号を出力する光検出工程と、前記情報記憶媒体で反射した光を分割する分割工程と、前記分割工程によって分割された所定の第１の領域と第２の領域の二つの領域のそれぞれに入射する前記反射光に応じて得られる信号の差動信号から前記トラックに記録された情報を再生する再生信号を生成する情報再生信号生成工程とを包含し、前記集光工程によって集光された集光点と前記トラックとの位置関係に応じて前記第１の領域または前記第２の領域もしくは両方の領域に含まれる範囲を変える変更工程をさらに包含し、そのことにより、上記目的を達成できる。
【００８２】
本発明のさら別の方法は、コヒーレントビームもしくは準単色のビームを出射する出射工程と、選択的にマークまたはスペースを配置したトラックもしくは所定の溝からなるトラックを有する情報記憶媒体に前記光源から出射されたビームを集光する集光工程と、前記情報記憶媒体で反射した反射光を検出領域で受光し、受光した反射光の光量に応じた信号を出力する光検出工程と、前記光検出工程によって出力される信号を受け取り、受け取った信号に基づいてトラッキング誤差信号を生成するトラッキング誤差信号生成工程と、前記情報記憶媒体で反射した反射光を分割する分割工程とを包含し、前記出射工程によって出射される光の波長をλとし、前記集光光学系の開口数をＮＡとし、前記情報記憶媒体におけるトラックの中心から隣のトラックの中心までの距離をＧｐとし、λ／（ＮＡ・Ｇｐ）≧１の関係を有し、第１の分割線から第５の分割線により分割される６つの領域に入射する前記反射光に応じて得られる信号を交互に極性を反転し、交互に極性を反転された信号を加算することによりトラッキング誤差信号を生成するトラッキング誤差信号生成工程をさらに包含し、前記第１の分割線から前記第５の分割線は、前記トラックの接線と略平行であり、前記第１の分割線は、前記反射光の断面の中心を通り前記トラックと平行であり、前記第２の分割線および前記第３の分割線は、前記反射光の断面を半径１の円としたとき、前記第１の分割線を挟んで距離約０．１に位置し、前記第４の分割線および前記第５の分割線は、前記反射光の断面を半径１の円としたとき、前記反射光の断面の端から距離約０．１に位置し、そのことにより、上記目的を達成できる。
【００８３】
本発明のさらに他の方法は、コヒーレントビームもしくは準単色のビームを出射する出射工程と、選択的にマークまたはスペースを配置したトラックもしくは所定の溝からなるトラックを有する情報記憶媒体に前記光源から出射されたビームを集光する集光工程と、前記情報記憶媒体で反射した反射光を複数に分割された領域で受け取り、回折光を生成する回折工程と、前記回折手段により回折された光を受光し、受光された光量に応じた信号を出力する複数の検出領域からなる光検出工程と、 第１の球面波と第２の球面波との断面の大きさの差からフォーカス誤差信号を生成するフォーカス誤差信号生成工程を包含し、前記第１の球面波は、前記複数の領域の一部の領域群Ａから発生する所望の次数の回折光であり、前記第２の球面波は、前記複数の領域の領域群Ａに含まれない領域からなる領域群Ｂから発生する所望の次数の回折光であり、前記領域群Ａは、前記トラックの接線と垂直な少なくとも１本の分割線を挟んで互いに接する２つの領域の一方であり、前記領域群Ｂは、前記２つの領域の他方であり、そのことにより、上記目的を達成できる。
【００８４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。各図面において同一の参照符号が指し示す構成は、同一の作用をなすものである。
【００８５】
（実施形態１）
図１は、実施形態１の光ヘッド装置の光学系の概略を示している。
【００８６】
光源としての半導体レーザ１０１から出た光は、平行平板ビームスプリッタ１０２で反射され、集光光学系の一部であるコリメータレンズ１０３で平行光になる。この光は、さらに集光光学系の一部である対物レンズ１０４で集光され、情報記憶媒体である光ディスク１０５の情報層１０８上に集光される。アクチュエータ１０７は、対物レンズ１０４と対物レンズ１０４を保持する保持手段１０６を、光ディスク１０５の面振れや偏芯に追従して移動する。
【００８７】
光ディスク１０５の情報層１０８で回折・反射された反射光１０８ａは、再び対物レンズ１０４を通り平行光となる。この平行光となった反射光１０８ａは、再びコリメータレンズ１０３で収束光となる。この収束光となった反射光１０８ａが、平行平板ビームスプリッタ１０２を透過するとき非点収差が与えられる。非点収差が与えられた収束光は、光検出器１５０で受光される。対物レンズ１０４から出射される光の集光点Ｆ０が光ディスク１０５の情報層１０８に一致する時、非点収差が与えられた収束光の最小錯乱円の位置に光検出器１５０の検出面がくるように、光学系は配置されている。
【００８８】
情報記憶媒体としての光ディスク１０５のある溝の中心から隣の溝の中心までの間隔をＧｐとする。情報は、溝上または溝の間のどちらか、もしくは溝上と溝の間の両方に記録されている。本実施形態では、これら情報が記録されている連なりをトラックと呼ぶ。また、光ヘッド装置の、集光光学系としての対物レンズ１０４の開口数をＮＡ、半導体レーザ１０１から出射される光の波長をλとする。
【００８９】
実施形態１では、
λ／（ＮＡ・Ｇｐ）＜１ ・・・・・・(式４)
の条件を満たす場合について述べる。
【００９０】
図２は、実施形態１の光検出器１５０の検出領域２０１〜２０８と、情報再生信号生成手段４５０と、トラッキング誤差信号生成手段４５１としての回路の構成を示す。
【００９１】
光検出器１５０は、分割線３０１〜３０４により検出領域２０１〜２０８の８領域に分割される。式４の条件では、光ディスク１０５の溝で回折された＋１次の回折光と−１次の回折光は、互いに重なる部分を持つ。図２では、その重なる部分である重複領域２００を斜線で表示している。重複領域２００のラジアル方向の幅の最大値Ｗは、
Ｗ＝２×（１−λ／（ＮＡ×Ｇｐ）） ・・・・・・(式５)
となる。ただし、開口を半径１の円とする。
【００９２】
分割線３０１〜３０３は、光ディスク１０５の溝の接線と平行な直線である。分割線３０４は、光ディスク１０５の溝の接線と垂直な直線である。ここで、溝の接線の方向とは、光検出器上に光学的に投影された方向とする。
【００９３】
フォーカス誤差信号検出方式として非点収差法を用いる場合、光ディスク１０５の溝と４５度の方向を軸に非点収差を与えると、光検出器上に投影される溝の方向は９０度向きが回転する。従って、実際の分割線の方向が光ディスク１０５の溝の接線方向と垂直であっても、光検出器上に投影された溝の接線の方向と平行であれば、「溝の接線と平行な分割線」と表現する。以下同様な表現とする。
【００９４】
分割線３０２は、光学系の開口の光検出器１５０への投影の中心を通る。分割線３０１と分割線３０３は、重複領域２００を挟むように配置される。分割線３０１と分割線３０２の距離ｄおよび分割線３０２と分割線３０３の距離ｄは、Ｗ／２とほぼ同じにする。この配置により、図２に示すように、光検出器１５０の検出領域２０２、２０３、２０６、２０７に、光ディスク１０５の溝による＋１次の回折光と−１次の回折光の重複領域２００が入る。検出領域２０１〜２０８から受光した光量に応じて得られる信号を、各々ｓ１〜ｓ８とする。
【００９５】
ここで、フォーカス誤差信号ＦＥは、
ＦＥ＝（ｓ１＋ｓ２＋ｓ５＋ｓ６）−（ｓ３＋ｓ４＋ｓ７＋ｓ８） ・・・（式６）
を演算することにより求めることができる。なお、図２には、フォーカス誤差信号ＦＥを求めるための演算回路は示されていない。
【００９６】
以下に、情報再生信号生成手段４５０の回路系について説明する。情報再生信号生成手段４５０は、加算器４０１〜加算器４０５とを含んでいる。情報再生信号生成手段４５０は、情報の再生信号であるＲＦ信号を生成する。情報の再生信号であるＲＦ信号は、全領域から得られる信号の和から得られる。図２に示すように、加算器４０１が「信号ｓ１＋信号ｓ８」の和信号を出力し、加算器４０２が「信号ｓ２＋信号ｓ７」の和信号を出力し、加算器４０３が「信号ｓ３＋信号ｓ６」の和信号を出力し、加算器４０４が「信号ｓ４＋信号ｓ５」の和信号を出力する。
【００９７】
加算器４０５は、加算器４０１〜加算器４０４の出力信号を受けて、それぞれの出力信号の和である和信号を出力する。加算器４０５から出力される出力信号である情報再生信号生（ＲＦ信号）は、
ＲＦ＝ｓ１＋ｓ２＋ｓ３＋ｓ４＋ｓ５＋ｓ６＋ｓ７＋ｓ８ ・・・・・・(式７)
で求めることができる。
【００９８】
以下に、トラッキング誤差信号生成手段４５１の回路系について説明する。トラッキング誤差信号生成手段４５１は、加算器４０１と、加算器４０４と、差動演算回路４０６とを含んでいる。差動演算回路４０６は、加算器４０１と加算器４０４の出力信号を受け、その差動信号を出力する。差動演算回路４０６から出力される出力信号は、
ＴＥ１＝（ｓ１＋ｓ８）−（ｓ４＋ｓ５） ・・・・・・(式８)
で求めることができる。差動演算回路４０６から出力される出力信号は、トラッキング誤差信号ＴＥ１となる。
【００９９】
光ディスク１０５の溝の接線と直交する方向（ラジアル方向）に光ディスク１０５の傾き（チルト）が発生すると、従来の光ヘッド装置では、トラッキング制御に以下に示すような不都合が生じる。
【０１００】
チルトが発生すると検出される反射光はチルトした方向にずれる。ディスクのチルトがθであると、反射光は２θずれる。例えば、開口数ＮＡが０．６であり、チルトθが０．８度であり、開口を半径１の略円とすると、（ｓｉｎ２θ）／ＮＡ＝０．０４７となり、検出される反射光はチルトした方向に０．０４７ずれる。
【０１０１】
チルトが発生すると、対物レンズ１０４から出射される光の集光点Ｆ０が溝の中心に一致したときに得られるトラッキング誤差信号の値ＴＥ０と、溝を横断したときに得られるトラッキング誤差信号の最大値ＴＥｍａｘと最小値ＴＥｍｉｎとの各々との差の絶対値｜ＴＥｍａｘ−ＴＥ０｜と｜ＴＥｍｉｎ−ＴＥ０｜の両者の差が大きくなる。
【０１０２】
図３は、トラッキング誤差信号とオフトラック量との関係を示している。オフトラック量とは、トラックの中心から集光点Ｆ０までの距離を意味する。
【０１０３】
黒四角で示される信号が、無収差の時のトラッキング誤差信号である。無印実線で示される信号が、チルト発生時のトラッキング誤差信号である。無印実線で示されるトラッキング誤差信号では、ＴＥｍａｘ＝０．３８、ＴＥｍｉｎ＝−０．４２に対し、ＴＥ０＝−０．２０となり、
｜ＴＥｍａｘ−ＴＥ０｜＝０．５８、｜ＴＥｍｉｎ−ＴＥ０｜＝０．２２、
となり、大きな差が生じる。
【０１０４】
この状態でトラッキング制御を行うと、対物レンズ１０４から出射される光の集光点Ｆ０がトラック中心とはずれた所に位置し、情報の正確な記録や、再生ができない。
【０１０５】
この状態で、集光点Ｆ０がトラック中心に位置するようにトラッキング誤差信号にオフセット電圧を加える場合について述べる。
【０１０６】
図３の白三角で示される信号がオフトラック量が０になるように補正した後のトラッキング誤差信号である。トラック中心とトラッキング誤差信号のゼロクロス点が一致するようにオフセット電圧を加えている。この時、トラッキング誤差信号の０レベルに対する上側振幅と下側振幅は非対称になる。
【０１０７】
この非対称性が大きくなると、トラッキング制御の動作が不安定となり、情報の正確な記録や再生ができなくなる。このように、｜ＴＥｍａｘ−ＴＥ０｜と｜ＴＥｍｉｎ−ＴＥ０｜との差が大きくなると、オフトラック量が大きくなる。オフトラック量を小さくするために、オフセット電圧を加えたとしても、トラッキング誤差信号の対称性のずれが大きくなる。この度合いは、オフトラック量を０に補正したときのトラッキング誤差信号の対称性のずれとして表現できる。
【０１０８】
トラッキング誤差信号の対称性のずれについて、実施形態１と従来の光ヘッド装置とを比較した結果を以下に述べる。
【０１０９】
対物レンズの開口数ＮＡ＝０．６、光の波長λ＝０．６６μｍとして、溝の間隔Ｇｐ＝１．４８μｍの光ディスクを再生する際、開口を半径１の円とすると、＋１次の回折光と−１次の回折光は、中央でＷ＝０．５１の幅の重複領域を持つ。
【０１１０】
光ディスクの基材厚を０．６ｍｍとして、ラジアル方向にチルトが０．４度発生したとすると、従来の光ヘッド装置では、トラック中心に対して約０．０７μｍのオフトラックを起こす。また、オフセット電圧を加えてオフトラック量を０に補正すると、ＴＥ対称性に３１％のずれが生じる。
【０１１１】
ここで、トラッキング誤差信号の対称性は、トラッキング誤差信号の上端の値をＡとし、下端の値をＢとして、（Ａ＋Ｂ）／（Ａ−Ｂ）で定義する。
【０１１２】
実施形態１の場合、トラッキング誤差信号ＴＥ１を＋１次と−１次の回折光の重複領域の外側だけから取ることにより、０．４度のラジアルチルトが発生したときのトラック中心に対するオフトラック量は、約０．０４５μｍに抑えられる。また、オフトラック量を０に補正するとトラッキング誤差信号の対称性のずれは１９％となり、従来例の約２／３の大きさに抑えられる。
【０１１３】
また、従来の光ヘッド装置では、対物レンズシフトが発生すると、検出器上で検出スポットが移動し、やはりオフトラック量を０に補正するとトラッキング誤差信号の対称性のずれが生じる。対物レンズシフト１５０μｍでは、オフトラック量を０に補正するとトラッキング誤差信号の対称性のずれは１６％になる。
【０１１４】
一方、実施形態１では、対物レンズシフト１５０μｍで、オフトラック量を０に補正するとトラッキング誤差信号の対称性のずれは３％に抑えられる。
【０１１５】
上述したように、実施形態１では、光ディスク１０５のチルト等が存在しても、小さなオフトラック量を保ったまま、安定したトラッキング制御を実現することができる。このため、実施形態１は、情報の記録・再生を低い誤り率で実現できる。
【０１１６】
以下に、上述した光ヘッド装置と同様の効果を与える別の例を図４を用いて説明する。
【０１１７】
図４は、光検出器１５１の検出領域２０１、２０４、２０５、２０８、および２０９と、情報再生信号生成手段４５０とトラッキング誤差信号生成手段４５１としての回路の構成とを示している。上述した光ヘッド装置と異なる点は、光検出器１５０の代わりに光検出器１５１が用いられることである。光学的な配置は、図１に示す配置と同様である。
【０１１８】
光検出器１５１は、分割線３０１、３０３、３０５、および３０６により５つの検出領域２０１、２０４、２０５、２０８、および２０９に分割される。分割線３０１と分割線３０３が、＋１次の回折光と−１次の回折光の重複領域２００を挟むように配置され、分割線３０１と分割線３０３とにより領域が定められた検出領域２０９に重複領域２００の光が入る。
【０１１９】
検出領域２０１、２０４、２０５、２０８、および２０９は、それらの受光した光量に応じて信号ｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４およびｓ５をそれぞれ生成する。
【０１２０】
情報再生信号生成手段４５０としての回路系について説明する。情報再生信号生成手段４５０は、加算器４０１、４０４、および４０５を含んでいる。情報の再生信号であるＲＦ信号は、全領域２０１、２０４、２０５、２０８、および２０９から出力される信号ｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４およびｓ５の和から得られる。図４に示したように、加算器４０１が「信号ｓ１＋信号ｓ４」の和信号を出力し、加算器４０４が「信号ｓ２＋信号ｓ３」の和信号を出力する。加算器４０５は、加算器４０１の出力信号と加算器４０４の出力信号と検出領域２０９から出力される信号ｓ５を受け取り、受け取った信号の和信号を出力する。
【０１２１】
加算器４０５が出力する出力信号であるＲＦ信号は、
ＲＦ＝ｓ１＋ｓ２＋ｓ３＋ｓ４＋ｓ５ ・・・・・・(式９)
によって求めることができる。
【０１２２】
以下に、トラッキング誤差信号生成手段４５１としての回路系について説明する。トラッキング誤差信号生成手段４５１は、加算器４０１および４０４と、差動演算回路４０６とを含んでいる。差動演算回路４０６は、加算器４０１と加算器４０４からの出力信号を受け取り、その出力信号の差である差動信号を出力する。差動演算回路４０６から出力される出力信号は、
ＴＥ１＝（ｓ１＋ｓ４）−（ｓ２＋ｓ３） ・・・・・・(式１０)
によって求めることができる。
【０１２３】
この例では、検出領域の数とヘッドアンプの数は、図２に示す例より少ない構成で図２の例と同様の効果を得ることができる。
【０１２４】
以下に、図２に示す構成を有する光ヘッド装置と同様の効果を与える更に別の例を図５を用いて説明する。
【０１２５】
図５は、光検出器１５２を示している。光検出器１５２は、分割線３０６〜３０９により８つの領域に分割される。溝の接線と垂直な分割線３０７と３０９は、溝からの＋１次の回折光と溝からの−１次の回折光の重複領域２００を挟むように配置される。この２つの分割線３０７と３０９の外側であり、円の中心を含まない検出領域２１０〜２１３が受光し、検出領域２１０〜２１３が受光した光量に応じて、信号ｓ１〜ｓ４をそれぞれ生成する。
【０１２６】
トラッキング誤差信号ＴＥ１は、
ＴＥ１＝（ｓ１＋ｓ４）−（ｓ２＋ｓ３） ・・・・・・(式１１)
によって求めることができる。
【０１２７】
この例の光ヘッド装置でも、＋１次の回折光と−１次の回折光の重複領域２００の大部分を除いて、回折光を受光することができ、図２および図４に示す構成を有する光ヘッド装置とほぼ同様に、トラッキング誤差信号の特性を改善することができる。図５に示す構成を有する光ヘッド装置は、少ないオフトラック量で、安定したトラッキング制御を行うことができるので、低い誤り率で情報の記録再生が可能になる。
【０１２８】
以下に、図２に示す構成を有する光ヘッド装置と同様の効果を与える更に別の例を図６を用いて説明する。
【０１２９】
図６は、光検出器１５３を示している。光検出器１５３は、分割線３１０〜３１３により８つの領域に分割される。溝の接線と平行な分割線３１０と３１２とは、光検出器１５３上への反射光１０８ａの断面の端の方に位置する。分割線３１０と３１２の外側であり、円の中心を含まない領域２１４〜２１７が受光し、領域２１４〜２１７が受光した光量に応じて信号ｓ１〜ｓ４をそれぞれ生成する。
【０１３０】
トラッキング誤差信号ＴＥ１は、上記式１１と同様の演算により求められる。
【０１３１】
この例では、＋１次の回折光と−１次の回折光の重複領域２００を大きくはずして、回折光を受光することができ、図２および図４に示す構成を有する光ヘッド装置とほぼ同様に、トラッキング誤差信号の特性を改善することができる。図６に示す構成を有する光ヘッド装置は、少ないオフトラック量で、安定したトラッキング制御を行うことができるので、低い誤り率で情報の記録再生が可能になる。
【０１３２】
なお、本実施形態１では、分割線は直線の例を示したが、光ディスク１０５の溝による＋１次の回折光と−１次の回折光の重複領域２００は、曲線で囲まれた領域となるので、これに合わせた曲線で分割線を形成しても良い。
【０１３３】
（実施形態２）
この実施形態２でも、実施形態１と同様、式４の条件を満たす場合について述べる。
【０１３４】
この実施形態２では、光ディスク１０５の溝による＋１次の回折光と−１次の回折光の重複領域から得られる信号からトラッキング誤差信号を補正する構成および方法について示す。
【０１３５】
実施形態２の光ヘッド装置の光学系の概略図は、図１に示すものと同様である。このため、実施形態２の光ヘッド装置の光学系の構成および動作は、実施形態１の構成および動作と同様であるので、その構成および動作の説明を省略する。
【０１３６】
図７は、実施形態２の光検出器１５０の検出領域２０１〜２０８とトラッキング誤差信号生成手段４５１としての回路の構成を示す。光検出器１５０は、分割線３０１〜３０４により検出領域２０１〜２０８の８領域に分割される。分割線の配置等は実施形態１と同様である。検出領域２０１〜２０８は受光し、検出領域２０１〜２０８は、受光した光量に応じて信号ｓ１〜ｓ８をそれぞれ生成する。フォーカス誤差信号ＦＥおよび情報再生信号の生成方法は、実施形態１と同様であるので省略する。
【０１３７】
トラッキング誤差信号生成手段４５１としての回路系の説明をする。トラッキング誤差信号生成手段４５１は、加算器４０１〜４０４、４０７および４０８と動演算回路４０６とを有している。
【０１３８】
図７に示すように、加算器４０１が、「信号ｓ１＋信号ｓ８」の和信号を出力し、加算器４０２が「信号ｓ２＋信号ｓ７」の和信号を出力し、加算器４０３が「信号ｓ３＋信号ｓ６」の和信号を出力し、加算器４０４が「信号ｓ４＋信号ｓ５」の和信号を出力する。加算器４０７は、加算器４０１の出力と加算器４０３の出力信号とを受けて、それらの出力信号の和信号を出力する。加算器４０８は加算器４０２の出力信号と加算器４０４の出力信号とを受けて、それらの出力信号の和信号を出力する。差動演算回路４０６は、加算器４０７の出力信号と加算器４０８の出力信号とを受け、それらの出力信号の差動信号を出力する。
【０１３９】
差動演算回路４０６の出力信号は、
ＴＥ１＝（ｓ１＋ｓ３＋ｓ６＋ｓ８）−（ｓ２＋ｓ４＋ｓ５＋ｓ７） ・(式１２)
で与えられる。
【０１４０】
実施形態２の、中央の＋１次回折光と−１次回折光の重複領域２００の光を受光する検出領域によって生成される信号を処理する方法は、通常のプッシュプル法とは異なる。実施形態２では、重複領域２００の光を受光する検出領域によって生成される信号の一部の極性を反転し、極性を反転した信号と、検出領域によって生成される信号の残りの一部の信号とを加算することによりトラッキング誤差信号を補正する。
【０１４１】
実施形態２によると、実施形態１と同様の条件で、ラジアル方向にチルトが０．４度発生したとき、オフトラック量を０に補正するとトラッキング誤差信号の対称性のずれは１４％になる。これは、従来の光ヘッド装置の約１／２であり、特にラジアルチルトに対する抑制効果は大きい。
【０１４２】
以上のように、実施形態２の光ヘッドでは、装置光ディスク１０５のチルト等が存在しても、小さなオフトラック量を保ったまま、安定したトラッキング制御を実現することができる。これにより情報の記録・再生を低い誤り率で実現できる。
【０１４３】
以下に、図７に示す構成を有する光ヘッド装置と同様の効果を与える更に別の例を図８を用いて説明する。
【０１４４】
図８は、光検出器１５３を示している。光検出器１５３は、分割線３１５〜３２０により、１２個の検出領域２１８〜２２９に分割される。分割線３１５と分割線３１９は、光ディスクの溝の接線と平行で、溝からの＋１次の回折光と−１次の回折光の重複領域を挟むように配置されている。分割線３１５と分割線３１９の距離は、上記式５のＷと同程度とする。分割線３１６〜３１８は、分割線３１５と分割線３１９の間に等間隔に配置される。検出領域２１８〜２２９は、受光した光量に応じて信号ｓ１〜ｓ１２をそれぞれ生成する。
【０１４５】
トラッキング誤差信号生成手段４５１としての回路系について説明する。トラッキング誤差信号生成手段４５１は、加算器４０１〜４０４および４０９〜４１２と、差動演算回路４０６とを含んでいる。
【０１４６】
加算器４０１は信号ｓ１と信号ｓ１２の和信号を出力し、加算器４０２は信号ｓ２と信号ｓ１１の和信号を出力し、加算器４０３は信号ｓ３と信号ｓ１０の和信号を出力し、加算器４０４は信号ｓ４と信号ｓ９の和信号を出力し、加算器４０９は信号ｓ５と信号ｓ８の和信号を出力し、加算器４１０は信号ｓ６と信号ｓ７の和信号を出力する。加算器４１１は、加算器４０１、４０３、および４０９から出力される出力信号を受けて、それらの出力信号の和信号を出力する。また、加算器４１２は、加算器４０２、４０４、および４１０から出力される出力信号を受けて、それらの出力信号の和信号を出力する。差動演算回路４０６は、加算器４１１の出力信号と加算器４１２の出力信号を受けて、それらの出力信号の差である差動信号を出力する。差動演算回路４０６の出力信号は、

により与えられる。
【０１４７】
図８に示す構成を有する光ヘッド装置では、ラジアルチルト０．４度であったとしても、オフトラック量は０．０４２μｍとなる。
【０１４８】
なお、オフトラック量を０に補正する場合、図８に示す構成を有する光ヘッド装置では、トラッキング誤差信号の対称性のずれは１８％になる。一方、従来の光ヘッド装置では、トラッキング誤差信号の対称性のずれは３１％となり、図８に示す構成を有する光ヘッド装置は、オフトラック量を０にする補正を行った場合でも、従来の光ヘッド装置より優れたトラッキング誤差信号の対称性を有する。
【０１４９】
また、対物レンズシフト１５０μｍが存在する場合、オフトラック量を０に補正すると、図８に示す構成を有する光ヘッド装置では、トラッキング誤差信号の対称性のずれは８％になるが、従来の光ヘッド装置では、トラッキング誤差信号の対称性のずれは１６％になる。図８に示す構成を有する光ヘッド装置は、従来の光ヘッド装置に比べて、トラッキング誤差信号の対称性の悪さを約半分に低減することができる。
【０１５０】
上述したように、実施形態２の光ヘッド装置は、光ディスク１０５のチルト等が存在しても、小さなオフトラック量を保ったまま、安定したトラッキング制御を実現することができる。実施形態２の光ヘッド装置では、情報の記録・再生を低い誤り率で実現できる。
【０１５１】
なお、この実施形態では、トラックによる＋１次と−１次の回折光の重複領域を、光ディスク１０５の溝の接線と垂直な方向には４分割しているが、更に細かく分割しても良く、この実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１５２】
また、フォーカス方式として非点収差法を考慮して、溝の接線と垂直な分割線３２０を設けているが、この分割線がない場合には、加算器４０１〜４０４、４０９、および４１０は不要になる。このような場合にも、その効果は、ここに示した実施形態と同様に得られる。
【０１５３】
（実施形態３）
この実施形態３でも実施形態１および２と同様に、上記式４の条件を満たす場合について述べる。
【０１５４】
実施形態３では、溝による＋１次の回折光と−１次の回折光の重複領域２００から得られる信号から外乱に相当する補正信号を生成し、トラッキング誤差信号を補正する。
【０１５５】
実施形態３の光ヘッド装置の光学系の概略図は、図１に示すものと同様である。このため、実施形態３の光ヘッド装置の光学系の構成および動作は、実施形態１の構成および動作と同様であるので、その構成および動作の説明を省略する。
【０１５６】
図９は、実施形態３の光検出器１５０の検出領域２０１〜２０８と、トラッキング誤差信号生成手段４５１としての回路の構成とを示す。
【０１５７】
光検出器１５０は、分割線３０１〜３０４により検出領域２０１〜２０８の８領域に分割される。分割線の配置等は、実施形態１と同様である。検出領域２０１〜２０８は、受光した光量に応じて信号ｓ１〜ｓ８をそれぞれ生成する。
【０１５８】
フォーカス誤差信号ＦＥおよび情報再生信号の生成方法は、実施形態１と同様であるので省略する。また、加算器４０１〜４０４に入力する入力信号と、それらの入力信号を加算器４０１〜４０４が演算する方法も、実施形態１と同様である。
【０１５９】
実施形態３のトラッキング誤差信号生成手段４５１としての回路系の説明をする。トラッキング誤差信号生成手段４５１は、加算器４０１〜４０４と、可変利得増幅回路４１３および４１４と、差動演算回路４０６、４１５および４１６とを含んでいる。
【０１６０】
可変利得増幅回路４１４は、加算器４０２からの出力信号を受けて、この信号をα１倍した信号を出力する。ここで、α１は所定の値である。また、可変利得増幅回路４１３は、加算器４０３からの出力信号を受けて、この信号をα２倍した信号を出力する。ここで、α２は所定の値である。
【０１６１】
差動演算回路４０６は、加算器４０１の出力信号と加算器４０４の出力信号とを受け、加算器４０１の出力信号から加算器４０４の出力信号を引いた差動信号を出力する。
【０１６２】
差動演算回路４１５は、可変利得増幅回路４１３の出力信号と可変利得増幅回路４１４の出力信号とを受け、それらの出力信号の差である差動信号を出力する。
【０１６３】
差動演算回路４１６は、差動演算回路４０６の出力信号と差動演算回路４１５の出力信号とを受け、それらの出力信号の差である差動信号を出力する。
【０１６４】
差動演算回路４１６の出力信号は、

で与えられる。
【０１６５】
ラジアルチルトの発生量や極性、対物レンズシフトの発生量・極性を考慮して、可変利得増幅回路４１４の利得α１と可変利得増幅回路４１３の利得α２が決定される。利得α１およびα２を変化させることにより、｜ＴＥｍａｘ−ＴＥ０｜と｜ＴＥｍｉｎ−ＴＥ０｜との差を小さくすることができる。つまり、利得の調整により補正量を調整することができるため、実施形態３は実施形態２に比べ、上記差を小さくできるという改善効果は大きい。
【０１６６】
このため、実施形態３では、光ディスク１０５のチルト等が存在しても、小さなオフトラック量を保ったまま、安定したトラッキング制御を実現することができ、情報の記録・再生を低い誤り率で実現できる。
【０１６７】
なお、実施形態３では、トラックによる＋１次と−１次の回折光の重複領域２００を、光ディスク１０５の溝の接線と垂直な方向に２分割しているが、更に細かく分割しても良い。そのような場合であっても、そのような光ヘッド装置は、上述した実施形態３と同様の効果を得ることができる。
【０１６８】
（実施形態４）
この実施形態４でも、実施形態１、２、および３と同様、式４の条件を満たす場合について述べる。
【０１６９】
実施形態４では、溝による＋１次の回折光と−１次の回折光の重複領域を含んだ領域の光学的な透過率を小さくし、トラッキング誤差信号の特性を改善する。
【０１７０】
図１０ａは、実施形態４の光ヘッド装置の光学系の概略図を示している。図１０ａの光学系の構成は、対物レンズ１０９を除いて、図１の光学系の構成と同じである。このため、対物レンズ１０９以外の構成の詳しい説明は、省略する。
【０１７１】
以下に、図１０ａの対物レンズ１０９について、図１０ｂを用いて説明する。
【０１７２】
図１０ｂは、実施形態４の集光光学系の一部である対物レンズ１０９の正面図を示している。減光手段として、対物レンズ１０９の斜線部１１０にホログラムが設けられる。ホログラムにより回折された光は、不要光となり、信号の再生に寄与せず、回折されなかった０次光のみが有効に光ディスク１０５の情報層１０８上に集光される。
【０１７３】
実施形態４の光検出器１５０の検出領域２５１〜２５４は、図４３ａに示すような配置であってもよい。検出領域２５１〜２５４が、図４３ａに示すような配置である場合、トラッキング誤差信号ＴＥ１、フォーカス誤差信号ＦＥ、および情報再生信号ＲＦは、上述した式１、式２、および式３によって求められる。
【０１７４】
トラッキング誤差信号の対称性のずれについて、実施形態４と従来の光ヘッド装置とを比較した結果を以下に述べる。
【０１７５】
領域１１０の透過率Ｔ＝５５％、領域１１０の半径の対物レンズ１０９の半径に対する比を０．７２として、実施形態１と同様な条件で、ラジアルチルト０．４度、オフトラック量を０に補正したとき、実施形態４では、トラッキング誤差信号の対称性のずれは１７％に抑えられるが、従来の光ヘッド装置では、トラッキング誤差信号の対称性のずれは３１％となる。実施形態４は、従来の光ヘッド装置に比べて、トラッキング誤差信号の対称性のずれを約１／２低減することができる。
【０１７６】
実施形態４では、光ディスク１０５のチルト等が存在しても、小さなオフトラック量を保ったまま、安定したトラッキング制御を実現することができる。このことにより、実施形態４は、情報の記録・再生を低い誤り率で実現できる。
【０１７７】
また、本実施形態では、対物レンズ１０９上に設けたホログラムの回折光で別のスポットを形成しても良い。この場合、０次の回折光を基材厚０．６ｍｍのＤＶＤ用スポットとして利用し、１次の回折光を基材厚１．２ｍｍのＣＤ用スポットとして利用することができる。ホログラムの回折光で別のスポットを形成することによって、２焦点レンズの機能と両立させることができる。
【０１７８】
なお、この実施形態では、減光手段としてホログラムを設けたが、対物レンズに適当な透過率を持つ反射膜をつけたり、吸収膜をつけても同様の効果を得ることができる。
【０１７９】
また、図１１に示したように、減光手段を対物レンズに直接付けるのではなく同様のホログラム素子や、膜をつけたフィルター１１１を保持手段１０６で、対物レンズと相対移動しないように保持してもよい。これらの場合も、この実施形態で示した効果と同等の効果を得ることができる。
【０１８０】
図１１に示す減光手段は、対物レンズ１０４の、情報記憶媒体より遠い方の面を覆っているが、情報記憶媒体より近い方の面を覆っていてもよい。同様に、図１０ａの減光手段は、対物レンズ１０９の、情報記憶媒体より近い方の面を覆っていてもよい。
【０１８１】
なお、この実施形態では、集光光学系に一体化して減光手段を設けたが、分離して固定光学系側に設けてもよい。光源から情報記憶媒体に至る光路中に減光手段がある例を図１２に示す。図１２に示すように光源としての半導体レーザ１０１から出射された光は、減光手段としてのフィルター１１１を通り、中央付近の光量が減殺され、平行平板ビームスプリッタ１０２で反射される。この場合光ディスク１０５のトラックからの＋１次の回折光と−１次の回折光の重複領域の０次光が減り、重複領域の影響を減らすことができる。
【０１８２】
また、情報記憶媒体から光検出器に至る光学系に減光手段がある例を図１３に示す。図１３に示すように平行平板プリズム１１２の下側に減光領域１１３を設ける方法でもよい。このように配置しても、＋１次の回折光と−１次の回折光の重複領域の影響を減らすことができ、ほぼ同様の効果が得られる。
【０１８３】
なお、実施形態１から４では、フォーカス誤差信号を得る方法として非点収差法を用いたが、本発明の効果はこれに限定されるものではなく、フォーカス方式はフーコー法やスポットサイズ法など他の方法と組み合わせることができ、フォーカスの方式に限定されるものではない。
【０１８４】
（実施形態５）
この実施形態５でも実施形態１から４と同様、式４の条件を満たす場合について述べる。
【０１８５】
この実施形態５では、分割手段として、ホログラム素子もしくは段差プリズムを用いている。フォーカス誤差信号を得る方法は、スポットサイズ法を用いる。
【０１８６】
図１４は、実施形態５の光ヘッド装置の光学系の概略図を示している。
【０１８７】
以下に、実施形態５の構成および動作を図１４を用いて説明する。
【０１８８】
光源としての半導体レーザ１０１から出た光は、コリメータレンズ１０３で平行光になり、ビームスプリッタ１１５で反射される。この光は集光光学系の一部である対物レンズ１０４で収束光となる。収束光は、情報記憶媒体としての光ディスク１０５の情報層１０８上に集光される。情報層１０８で反射した反射光１０８ａは、再び対物レンズ１０４を通り、平行光となる。平行光となった反射光１０８ａは、ビームスプリッタ１１５を透過し、検出レンズ１１６で収束光となる。収束光となった１０８ａは、分割手段であるホログラム素子１１７で回折される。ホログラム素子１１７で回折された、−１次回折光１０８ｂと＋１次回折光１０８ｃは光検出器１５４で、受光される。
【０１８９】
図１５は、ホログラム素子１１７の領域分割のパターンと、光検出器１５４の検出領域と光検出器１５４上での−１次回折光１０８ｂと＋１次回折光１０８ｃの断面の形を示している。
【０１９０】
ホログラム素子１１７は、複数の短冊状の領域に分けられる。各領域に付けられた記号は、図１５の光検出器１５４上での−１次回折光１０８ｂと＋１次回折光１０８ｃの断面に付けられた記号に対応する。大文字Ａ〜Ｄで表される領域から生じる−１次の回折光１０８ｂは、小文字ａ〜ｄで表される領域から生じる−１次回折光１０８ｂより検出レンズ１１６から遠い側に集光される。
【０１９１】
対物レンズ１０４から出射される光の集光点Ｆ０が、光ディスク１０５の情報層１０８上に一致するとき、光検出器１５４上の大文字Ａ〜Ｄの記号が付けられた回折光の断面と小文字ａ〜ｄの記号が付けられた回折光の断面とが同じ大きさになるように、光学系およびホログラム素子１１７は設計されている。
【０１９２】
検出領域２３０〜２３２は、受光した光量に応じて、信号ｆ１〜ｆ３を出力する。
【０１９３】
フォーカス誤差信号ＦＥは、
ＦＥ＝ｆ１＋ｆ３−ｆ２ ・・・・・・(式１５)
によって求められる。
【０１９４】
光ディスク１０５の情報層１０８が対物レンズ１０４からの出射光の集光点Ｆ０より対物レンズ１０４から遠ざかったとき、大文字Ａ〜Ｄの記号が付けられた−１次回折光１０８ｂの断面は小さくなり、小文字ａ〜ｄの記号が付けられた−１次回折光１０８ｂの断面は大きくなる。従って、ｆ１とｆ３の信号は減少し、ｆ２の信号は増加し、フォーカス誤差信号ＦＥは減少する。
【０１９５】
光ディスク１０５の情報層１０８が対物レンズ１０４からの出射光の集光点Ｆ０より対物レンズ１０４に近づいたとき、大文字Ａ〜Ｄの記号が付けられた−１次回折光１０８ｂの断面は大きくなり、小文字ａ〜ｄの記号が付けられた−１次回折光１０８ｂの断面は小さくなる。従って、ｆ１とｆ３の信号は増加し、ｆ２の信号は減少し、フォーカス誤差信号ＦＥは増加する。
【０１９６】
これにより、集光点Ｆ０を情報層１０８上に保つ、フォーカス制御が実現される。
【０１９７】
光検出器１５４の検出領域２３３〜２３６から受光した光量に応じて得られる信号をｔ１〜ｔ４とする。トラッキング誤差信号生成手段としての演算回路（図示せず）は、トラッキング誤差信号ＴＥ１を生成する。
【０１９８】
トラッキング誤差信号ＴＥ１は、
ＴＥ１＝（ｔ１＋ｔ４）−（ｔ２＋ｔ３） ・・・・・・(式１６)
によって求められる。
【０１９９】
これは、実質的に図１５のホログラム素子１１７で斜線の無い領域と斜線のある領域との光量の差を与える。
【０２００】
位相差法のトラッキング誤差信号ＴＥ２は、（信号ｔ１＋信号ｔ３）と（信号ｔ２＋信号ｔ４）の位相を比較することにより得られる。
【０２０１】
情報を再生するためのＲＦ信号は、式１７のＲＦｆ、または式１８のＲＦｔ、あるいはＲＦｆとＲＦｔの両方の和で与えられる。
【０２０２】
ＲＦｆは、
ＲＦｆ＝ｆ１＋ｆ２＋ｆ３ ・・・・・・(式１７)
によって求められる。
【０２０３】
ＲＦｔは、
ＲＦｔ＝ｔ１＋ｔ２＋ｔ３＋ｔ４ ・・・・・・(式１８)
によって求められる。
【０２０４】
この実施形態５の特徴は、開口の中央を通りトラックと平行な分割線の両側の数個の領域を対角方向に入れ換えていることにある。図１５では、ＡとＤ、ＢとＣ，ａとｄ，ｂとｃの計８本が互いに入れ替わっている。これにより、実施形態２と同様の効果を得ることができる。ラジアル方向にチルトが０．４度発生したとき、実施形態５では、オフトラック量を０に補正するとトラッキング誤差信号の対称性のずれは１４％になる。このトラッキング誤差信号の対称性のずれは、従来の光ヘッド装置のトラッキング誤差信号の対称性のずれの約１／２となる。実施形態５は、特にラジアルチルトを抑制する。
【０２０５】
実施形態５では、光ディスク１０５のチルト等が存在しても、小さなオフトラック量を保ったまま、安定したトラッキング制御を実現することができる。このことにより、実施形態５は、情報の記録・再生を低い誤り率で実現できる。
【０２０６】
また、別の領域パターンとして、図１６に示すホログラム素子１１８のように中央の領域の一部のみを対角に入れ換えれば、実施形態２の図８に示した光検出器１５３を用いた例と同様の効果を得られる。この場合、ラジアルチルト０．４度である場合、オフトラック量は０．０４２μｍとなる。オフトラック量を０に補正するとトラッキング誤差信号の対称性のずれは１８％になる。ラジアルチルト０．４度である場合、オフトラック量を０に補正すると、従来の光ヘッド装置では、トラッキング誤差信号の対称性のずれは３１％となる。つまり、図１６に示すホログラム素子１１８を用いた実施形態５は、従来の光ヘッド装置に比べて、トラッキング誤差信号の対称性のずれを大幅に減少することができる。
【０２０７】
また、図１６に示すホログラム素子１１８を用いた実施形態５では、対物レンズシフト１５０μｍが存在するとき、オフトラック量を０に補正すると、トラッキング誤差信号の対称性のずれは８％になる。一方、従来の光ヘッド装置では、対物レンズシフト１５０μｍが存在するとき、オフトラック量を０に補正すると、トラッキング誤差信号の対称性のずれは１６％となる。つまり、図１６に示すホログラム素子１１８を用いた実施形態５は、従来の光ヘッド装置に比べて、トラッキング誤差信号の対称性のずれを約半分に低減することができる。
【０２０８】
図１６に示すホログラム素子１１８を用いた実施形態５では、光ディスク１０５のチルト等に対して、小さなオフトラック量を保ったまま、安定したトラッキング制御を実現することができる。これにより、図１６に示すホログラム素子１１８を用いた実施形態５は、情報の記録・再生を低い誤り率で実現できる。
【０２０９】
このように、この実施形態５では、分割手段としてホログラム素子を用いることにより、光検出器の検出領域を従来例から増やすことなく大きな効果を実現できる。このため、ＲＦ信号を得るためのヘッドアンプを増やさなくてもよく、回路的負担が少ない。
【０２１０】
また、この実施形態５では、開口の中心を通って、トラックの接線とは垂直な分割線で領域を分割し、コリメータレンズ１０３に近い側で集光点をもつ球面波を作る小文字の記号ａ〜ｄで表される領域と、遠い側で集光点を持つ球面波を作る大文字の記号Ａ〜Ｄで表される領域が、この分割線をはさんで互いに接するように配置する。また、通常は光の照射されない開口の外側にもこの２種類の領域を交互に配置する。
【０２１１】
トラックと垂直方向に分割線を設けず、トラックと平行な方向に開口の端から端に達する細長い領域とした場合、ホログラム素子１１７と対物レンズ１０４の開口の中心がずれると、光検出器１５４の小文字の記号ａ〜ｄで表される領域に入る光量と大文字の記号Ａ〜Ｄで表される領域に入る光量のバランスが崩れる。また、対物レンズ１０４から出射される光の集光点Ｆ０が光ディスク１０５の惰報層１０８上からずれ、デフォーカスを生じた場合、光ディスク１０５のトラックによる±１次の回折光と０次光が重なる部分には、トラックと平行な明暗の縞模様を生じる。縞模様とホログラム素子１１７の領域の分割の重なり方により、やはり小文字の記号ａ〜ｄで表される領域にはいる光量と大文字の記号Ａ〜Ｄで表される領域にはいる光量のバランスが崩れる。
【０２１２】
この実施形態５の方法によれば、このようなバランスのずれは原理的になくなる。
【０２１３】
計算上では、トラックの接線と垂直に分割線を入れない従来例の場合、対物レンズの開口数ＮＡ＝０．５、光の波長λ＝０．７９５μｍ、対物レンズの直径＝４ｍｍとし、ホログラム素子の各領域の幅を０．２ｍｍとし、対物レンズと偏光異方性ホログラム素子の中心を１００μｍずらしたとき、±２μｍのデフォーカスでフォーカスゲインが３．４ｄＢ変化する。
【０２１４】
この実施形態５の様な配置をした場合、計算上、同様の条件で、フォーカスゲインは１．２ｄＢしか変化しない。この変動量は従来例の約１／３であり、大幅に減少している。これによりフォーカス制御の安定化が実現でき、外乱に強くなるため、情報再生時の誤り率は低下する。
【０２１５】
また、トラックと垂直方向の分割を入れずに、開口の外側にも交互に２つの領域を設けると、計算上では、同様の条件でフォーカスゲインは１．８ｄＢしか変化しない。この変動量は従来例の約１／２である。これによりフォーカス制御の安定化が実現でき、惜報再生時の誤り率は低下する。
【０２１６】
また、分割手段としてのホログラム素子の領域のパターンは、光検出器の検出領域のパターンに比べて自由に設定することができ、目的に合わせた領域のパターンを簡単に実現することができる。
【０２１７】
なお、本実施形態５の分割手段は単にホログラム素子としたが、偏光異方性ホログラム素子と１／４波長板を組み合わせて用いても良い。この場合本発明の効果を損なうことなく、光の利用効率を上げることができる。
【０２１８】
なお、この実施形態５では、フォーカス制御に関する発明とトラッキング制御に関する発明を同時に実現する分割手段を示したが、フォーカス制御に関する発明と、トラッキング制御に関する発明は独立しており、どちらか一方のみを用いる構成にすれば、その発明に応じた効果をそれぞれ独立に得ることができる。
【０２１９】
また、分割手段としては、ホログラム素子以外にも、段差プリズム等を用いる方法がある。図１７にその場合の光学系の概略図を示す。図１４のホログラム素子１１７の代わりに、段差プリズム１１９を用いる。段差プリズムで分離された光は、光検出器１５４で受光される。この場合も、ホログラム素子を用いた場合と同様の効果を得ることができる。
【０２２０】
（実施形態６）
以下に、情報記憶媒体としての光ディスクの溝に対して、オフトラックした位置に記録された情報を再生する構成および方法について述べる。
【０２２１】
実施形態６の光ヘッド装置の光学系の概略図は、図１に示すものと同様である。このため、実施形態５の光ヘッド装置の光学系の構成および動作は、実施形態６の構成および動作と同様であるので、その構成および動作の説明を省略する。
【０２２２】
図１８は、実施形態６の光検出器１５０の検出領域と、情報再生信号生成手段４５０とトラッキング誤差信号生成手段４５１としての回路の構成とを示している。
【０２２３】
光検出器１５０は、分割線３０１〜３０４により検出領域２０１〜２０８の８領域に分割される。分割線の配置等は、実施形態１と同様である。検出領域２０１〜２０８から受光した光量に応じて得られる信号を各々ｓ１〜ｓ８とする。
【０２２４】
図１８の情報再生信号生成手段４５０は、実施形態１と同様に、加算器４０１〜４０４、および４０５を含んでいる。さらに、図１８の情報再生信号生成手段４５０は、加算器４１７および４１９と、差動演算回路４１８および４２０を含んでいる。また、トラッキング誤差信号生成手段４５１は、加算器４０１〜４０４、４２１、および４２２と差動演算回路４２３とを含んでいる。
【０２２５】
以下に、オフトラックした位置に記録されたピット列を読み取る際の動作を図１９ａ、１９ｂ、および１９ｃを用いて説明する。
【０２２６】
図１９ａは、光ディスク上に溝５０１およびピット５０２が配置されている光ディスクを示している。なお、溝５０１およびピット５０２は、図１の情報層１０８の上に記録されいてる。
【０２２７】
溝が配置されたゾーン５０３およびゾーン５０６の溝中心を通るトラック５０７に対し、第１のアドレスゾーン５０４では、トラック５０８のピット列の中心が所定の距離だけオフトラックしている。また、第２のアドレスゾーン５０５では、トラック５０９のピット列の中心は、トラック５０８とは逆方向に所定の距離だけオフトラックしている。
【０２２８】
対物レンズ１０４から出射される光の集光点Ｆ０が、ゾーン５０３またはゾーン５０６にある時、トラッキング制御が行われていると、集光点Ｆ０はトラック５０７上、例えば点５１０に存在する。光ディスク１０５の回転とともに光ヘッド装置との相対位置が移動し、集光点Ｆ０はトラック５０７の延長線上を地点５１１、地点５１２、地点５１３の順に移動する。集光点Ｆ０が第１のアドレスゾーン５０４および第２のアドレスゾーン５０５にある間は、トラッキング誤差信号がホールドされている。
【０２２９】
フォーカス誤差信号ＦＥは、実施形態１と同様に、ＦＥ＝（ｓ１＋ｓ２＋ｓ５＋ｓ６）−（ｓ３＋ｓ４＋ｓ７＋ｓ８）を演算することによって求められる。
【０２３０】
トラッキング誤差信号は、下記式１９の演算によって求めることができる。図１８のトラッキング誤差信号生成手段４５１では、加算器４２１は、加算器４０１から出力される信号ｔ１と加算器４０２から出力される信号ｔ２を受け取り、信号ｔ１と信号ｔ２の和である信号を出力する。加算器４２２は、加算器４０３から出力される信号ｔ３と加算器４０４から出力される信号ｔ４を受け取り、信号ｔ３と信号ｔ４の和である信号を出力する。差動演算回路４２３は、加算器４２１から出力される信号と加算器４２２から出力される信号を受け取り、それらの差動信号を出力する。つまり、差動演算回路４２３の出力信号ＴＥは、
ＴＥ＝（ｔ１＋ｔ２）−（ｔ３＋ｔ４） ・・・・・・(式１９)
によって求められる。このトラッキング誤差信号ＴＥによって、トラッキング制御が行われる。
【０２３１】
図１８の情報再生信号生成手段４５０は、図２の情報再生信号生成手段４５０と同様に情報再生信号ＲＦを生成する。情報再生信号を生成する方法を以下に示す。情報再生信号生成手段４５０は、加算器４０１〜４０５を有している。
【０２３２】
加算器４０１は、信号ｓ１と信号ｓ８を受け取り、信号ｓ１と信号ｓ８の和である信号ｔ１を出力する。加算器４０２は信号ｓ２と信号ｓ７を受け取り、信号ｓ２と信号ｓ７の和である信号ｔ２を出力する。加算器４０３は、信号ｓ３と信号ｓ６を受け取り、信号ｓ３と信号ｓ６の和である信号ｔ３を出力する。加算器４０４は、信号ｓ４と信号ｓ５を受けて、信号ｓ４と信号ｓ５の和である信号ｔ４を出力する。加算器４０５は、加算器４０１〜４０４から出願される出力信号ｔ１〜ｔ４を受け取り、それらの信号の和である信号を出力する。加算器４０５から出力される情報再生信号ＲＦは、
ＲＦ＝ｔ１＋ｔ２＋ｔ３＋ｔ４ ・・・・・・(式２０)
で与えられる。
【０２３３】
また、加算器４１７は、加算器４０２、４０３、および４０４から出力される信号ｔ２、ｔ３、およびｔ４を受け取り、それらの信号の和である信号を出力する。差動演算回路４１８は、加算器４０１からの出力信号と加算器４１７からの出力信号を受け取り、それらの差動信号を出力する。差動演算回路４１８から出力される信号ＲＦａ１は、
ＲＦａ１＝ｔ１−（ｔ２＋ｔ３＋ｔ４） ・・・・・・(式２１)
で与えられる。
【０２３４】
加算器４１９は、加算器４０１、４０２、および４０３から出力される信号ｔ１、ｔ２、およびｔ３を受け取り、それらの信号の和である信号を出力する。差動演算回路４２０は、加算器４１９からの出力信号と加算器４０４からの出力信号を受け取り、それらの差動信号を出力する。差動演算回路４２０から出力される信号ＲＦａ２は、
ＲＦａ２＝（ｔ１＋ｔ２＋ｔ３）−ｔ４ ・・・・・・(式２２)
で与えられる。
【０２３５】
アドレス検出回路４２４は、差動演算回路４２３からのトラッキング誤差信号ＴＥを受け取り、対物レンズ１０４から出射される光の集光点Ｆ０が、溝のあるゾーン５０３またはゾーン５０６にあるのか、第１のアドレスゾーン５０４、もしくは第２のアドレスゾーン５０５にあるのかを判定し、判定した結果である識別信号を出力する。
【０２３６】
制御回路４２５は、アドレス検出回路４２４が出力する識別信号を受け取り、識別信号に基づいてスイッチ４２６とスイッチ４２７を制御する。
【０２３７】
スイッチ４２６は、差動演算回路４１８から出力される信号と差動演算回路４２０から出力される信号を受け取り、それらのうちの一方を出力する。
【０２３８】
スイッチ４２７は、加算器４０５から出力される信号とスイッチ４２６から出力される信号を受け取り、それらのうちの一方を出力する。スイッチ４２７から出力される信号は、情報記憶媒体に記録されている、情報もしくはアドレスを再生するために使用される。
【０２３９】
制御回路４２５は、対物レンズ１０４から出力される光の集光点Ｆ０が、溝のあるゾーン５０３またはゾーン５０６にあるときには、スイッチ４２７からは、加算器４０５の出力信号ＲＦが出力されるようにスイッチを制御する。また、集光点Ｆ０が第１のアドレスゾーン５０４にあるときには、スイッチ４２７からは、差動演算回路４１８の出力信号ＲＦａ１が出力されるようにスイッチを制御する。更に、集光点Ｆ０が第２のアドレスゾーン５０５にあるときには、スイッチ４２７からは差動演算回路４２０の出力信号ＲＦａ２が出力されるようにスイッチを制御する。
【０２４０】
すなわち、第１のアドレスゾーン５０４の地点５１１上に集光点Ｆ０がある場合、図１９ｂに示すように、分割線３０１をはさんだ２つの領域から出力されるそれぞれの差である差動信号から、トラック５０７上にピット列として記録された情報の再生を行う。
【０２４１】
第２のアドレスゾーン５０５の地点５１２上に集光点Ｆ０がある場合、図１９ｃに示すように、分割線３０３をはさんだ２つの領域から出力されるそれぞれの差である差動信号から、トラック５０７上にピット列として記録された情報の再生を行う。
【０２４２】
以下に、対物レンズの開口数ＮＡ＝０．６とし、光の波長λ＝０．６６０μｍとし、溝の間隔Ｇｐ＝１．４８μｍとし、トラック５０７に対してトラック５０８とトラック５０９が各々０．３７μｍずつオフトラックしている光ディスクにおけるジッターについて、実施形態６の光ヘッド装置と従来の光ヘッド装置とを比較した結果を示す。
【０２４３】
開口の中央の分割線で検出領域を分割し、分割された領域から出力されるそれぞれの差である差動信号から情報を再生する従来の光ヘッド装置では、計算上のジッターが６．４％となる。
【０２４４】
一方、実施形態６では、開口を半径１の円として、分割線３０２からの距離をｄとして、ｄ＝０．２３の位置の分割線３０３または分割線３０１で検出領域を分割し、分割された領域から出力されるそれぞれの差である差動信号から情報を再生した場合、計算上のジッターは１．８％となる。実施形態６は、従来の光ヘッド装置に比べて、４％以上のジッターを改善することができる。
【０２４５】
また、ｄが０．１以上であり、且つｄが０．３以下であれば、実施形態６によるジッターは３％以下となり、実施形態６によるジッターは、従来の光ヘッド装置によるジッターの半分以下になる。
【０２４６】
以上のように、本実施形態で示したような構成では、オフトラックした位置のピット列を少ないジッターで再生することができるため、外乱等に対するマージンが増加し、このような形式でアドレス等の情報を記録した光ディスクへの情報の記録再生の安定化が可能となる。
【０２４７】
以下に、図１８に示す光検出器とは異なる光検出器を有する光ヘッド装置を図２０を用いて説明する。
【０２４８】
図２０は、光検出器１５１の検出領域２０１、２０４、２０５、２０８、および２０９と、情報再生信号生成手段４５０と、トラッキング誤差信号生成手段４５１とを示している。
【０２４９】
図２０の情報再生信号生成手段４５０は、加算器４０１、４０４、４０５、４１７、および４１９と、差動演算回路４１８および４２０とを含んでいる。また、図２０のトラッキング誤差信号生成手段４５１は、加算器４０１および４０４と差動演算回路４２３とを含んでいる。
【０２５０】
加算器４０５は、光検出器１５１の全ての検出領域２０１、２０４、２０５、２０８、および２０９が受け取る光量に相当する信号を生成する。また、差動演算回路４１８は、差動信号｛信号ｔ１−（信号ｔ２＋信号ｔ３）｝を生成する。また、差動演算回路４２０は、差動信号｛（信号ｔ１＋信号ｔ２）−信号ｔ３｝を生成する。ここで、信号ｔ１は加算器４０１により生成され、信号ｔ２は領域２０９によって出力される信号ｓ５と同一の信号であり、信号ｔ３は加算器４０４により生成される。
【０２５１】
トラッキング誤差信号は、分割線３０１の左側にある２つの領域によって出力される信号を足し合わせた信号ｔ１と、分割線３０３の右側にある２つの領域によって出力される信号を足し合わせた信号ｔ３との差である差動信号となる。
【０２５２】
上述した構成により、図２０に示す光検出器を有する光ヘッド装置では、アドレス等の情報を記録した光ディスクへの情報の記録再生の安定化が可能となる。
【０２５３】
以下に、図１８に示す情報再生信号生成手段とは異なる情報再生信号生成手段を有する光ヘッド装置を図２１ａ、２１ｂ、および２１ｃを用いて説明する。
【０２５４】
図２１ａは、光ディスク上に溝５０１およびピット５０２が配置されている光ディスクを示している。なお、溝５０１およびピット５０２は、図１の情報層１０８の上に記録されいてる。
【０２５５】
図２１ｂおよび２１ｃは、光検出器３５０および情報再生信号生成手段４５０の概略を示している。
【０２５６】
図２１ｂは、第１のアドレスゾーン５０４に記録されている情報を再生するために必要な回路構成を示している。図２１ｃは、第２のアドレスゾーン５０５に記録されている情報を再生するために必要な回路構成を示している。なお、情報再生信号生成手段４５０は、図２１ｂに示される加算器４３０および差動演算回路４３１と、図２１ｃに示される加算器４３２および差動演算回路４３３とを含んでいる。
【０２５７】
差動演算回路４３１は下記式２３に基づき再生信号ＲＦａ３を生成し、差動演算回路４３３は下記式２４に基づき再生信号ＲＦａ４を生成する。
【０２５８】
ＲＦａ３＝ｔ１−（ｔ３＋ｔ４） ・・・・・・(式２３)
ＲＦａ４＝（ｔ１＋ｔ２）−ｔ４ ・・・・・・(式２４)
第１のアドレスゾーン５０４に記録されている情報を再生する場合、再生信号ＲＦａ３が使用され、第２のアドレスゾーン５０５に記録されている情報を再生する場合、再生信号ＲＦａ４が使用される。情報再生信号生成手段４５０は、再生信号ＲＦａ３または再生信号ＲＦａ４を選択する選択部を有していても良い。
【０２５９】
以下に、対物レンズの開口数がＮＡ＝０．６であり、光の波長がλ＝０．６６０μｍであり、溝の間隔がＧｐ＝１．４８μｍであり、トラック５０７に対してトラック５０８とトラック５０９が各々０．３７μｍずつオフトラックしている光ディスクのジッターについて、図２１ｂおよび図２１ｃの構成を有する光ヘッド装置と従来の光ヘッド装置とを比較した結果を示す。
【０２６０】
上述したように、開口の中央の分割線で検出領域を分割し、分割された領域から出力されるそれぞれの差である差動信号から情報を再生する従来の光ヘッド装置では、計算上のジッターが６．４％となる。
【０２６１】
一方、図２１ｂおよび図２１ｃの構成を有する光ヘッド装置は、開口を半径１の円として、分割線３０２からの距離をｄとして、ｄ＝０．２３の位置の分割線３０３または分割線３０１で検出領域を分割し、分割された領域から出力される信号を上述したように演算した差動信号ＲＦａ３またはＲＦａ４から情報を再生した場合、計算上のジッターは１．４％となる。図２１ｂおよび図２１ｃの構成を有する光ヘッド装置は、従来の光ヘッド装置に比べて、５％以上のジッターを改善することができる。
【０２６２】
以上のように、本実施形態で示したような構成でも、オフトラックした位置のピット列を少ないジッターで再生することができるため、外乱等に対するマージンが増加し、このような形式でアドレス等の情報を記録した光ディスクへの情報の記録再生の安定化が可能となる。
【０２６３】
以下に、図１８および図２０に示す情報再生信号生成手段とは異なる情報再生信号生成手段を有する光ヘッド装置を図２２ａおよび２２ｂを用いて説明する。
【０２６４】
図２２ａは、光ディスク上に溝５０１およびピット５０２が配置されている光ディスクを示している。なお、溝５０１およびピット５０２は、図１の情報層の上に記録されいてる。
【０２６５】
図２２ｂは、光検出器３５１および情報再生信号生成手段４５０の概略を示している。
【０２６６】
情報再生信号生成手段４５０は、差動演算回路４３４を備えている。差動演算回路４３４は、下記式２５に基づき再生信号ＲＦａ０を生成する。
【０２６７】
ＲＦａ０＝ｔ１−ｔ４ ・・・・・・(式２５)
再生信号ＲＦａ０は、第１および第２のアドレスゾーン５０４および５０５において、再生信号として使用され、情報の再生が行われる。
【０２６８】
以下に、対物レンズの開口数がＮＡ＝０．６であり、光の波長がλ＝０．６６０μｍであり、溝の間隔がＧｐ＝１．４８μｍであり、トラック５０７に対してトラック５０８とトラック５０９は各々０．３７μｍずつオフトラックしている光ディスクのジッターについて、図２２ｂの構成を有する光ヘッド装置と従来の光ヘッド装置とを比較した結果を示す。
【０２６９】
上述したように、従来の光ヘッド装置では、計算上のジッターが６．４％となる。図２２ｂの構成を有する光ヘッド装置によるジッターは、２．６％となる。図２２ｂの構成を有する光ヘッド装置は、従来の光ヘッド装置に比べて、４％近いジッターを改善することができる。
【０２７０】
以上のように、本実施形態で示したような構成でも、オフトラックした位置のピット列を少ないジッターで再生することができるため、外乱等に対するマージンが増加し、このような形式でアドレス等の情報を記録した光ディスクへの情報の記録再生の安定化が可能となる。
【０２７１】
図２２ｂの構成を有する光ヘッド装置では、再生している情報が第１のアドレスゾーン５０４に位置するのか、第２のアドレスゾーン５０５に位置するのかによって、情報再生信号生成手段４５０から出力される信号を選択する必要がない。このため、図２２ｂの構成を有する光ヘッド装置は、比較的簡単な回路系で実現できる。
【０２７２】
以下に、図１８、図２０および図２２に示す情報再生信号生成手段とは異なる情報再生信号生成手段を有する光ヘッド装置を図２３ａおよび２３ｂを用いて説明する。
【０２７３】
図２３ａは、光ディスク上に溝５０１およびピット５０２が配置されている光ディスクを示している。なお、溝５０１およびピット５０２は、図１の情報層１０８の上に記録されいてる。
【０２７４】
図２３ｂは、光検出器３５２および情報再生信号生成手段４５０の概略を示している。
【０２７５】
情報再生信号生成手段４５０は、差動演算回路４３７と、加算器４３５および４３６とを備えている。差動演算回路４３７は、下記式２６に基づき再生信号ＲＦａ００を生成する。
【０２７６】
ＲＦａ００＝（ｔ１＋ｔ３）−（ｔ２＋ｔ４） ・・・・・・(式２６)
ＲＦａ００は、第１および第２のアドレスゾーン５０４および５０５において再生信号として使用される。
【０２７７】
上述したように、従来の光ヘッド装置では、計算上のジッターが６．４％となる。図２３ｂの構成を有する光ヘッド装置によるジッターは、１．２％となる。図２３ｂの構成を有する光ヘッド装置は、従来の光ヘッド装置に比べて、５％に近いジッターを改善することができる。
【０２７８】
図２３ｂの構成を有する光ヘッド装置では、再生している情報が第１のアドレスゾーン５０４に位置するのか、第２のアドレスゾーン５０５に位置するのかによって、情報再生信号生成手段４５０から出力される信号を選択する必要がない。このため、図２３ｂの構成を有する光ヘッド装置は、比較的簡単な回路系で実現できる。
【０２７９】
（実施形態７）
実施形態７では、実施形態６と同様に、情報記憶媒体としての光ディスクの溝に対して、オフトラックした位置に記録されたマークとスペースからなる、ピット列を再生する。
【０２８０】
実施形態７の光ヘッド装置の光学系は、図１４に示す実施形態５の光学系と下記の点を除いて同じである。実施形態７の光ヘッド装置の光学系では、図１４のホログラム素子１１７の代わりにホログラム素子１２０が用いられ、光検出器１５４の代わりに光検出器１５５が用いられる。
【０２８１】
ホログラム素子１２０の領域分割のパターンについて、図２４を用いて説明する。図２４は、ホログラム素子１２０の領域分割のパターンと、光検出器１５５の検出領域と光検出器１５５上で０次光１０８ａと−１次回折光１０８ｂと＋１次回折光１０８ｃの断面の形を示している。
【０２８２】
ホログラム素子１２０は、複数の短冊状の領域に分けられる。各領域に付けられた記号は図２４の光検出器１５４上での０次光１０８ａ、−１次回折光１０８ｂと＋１次回折光１０８ｃの断面の記号に対応する。大文字Ａ〜Ｄの記号の領域から生じる−１次の回折光１０８ｂは、小文字ａ〜ｄの記号の領域から生じる−１次回折光１０８ｂより検出レンズ１１６から遠い側に焦点を結ぶ。Ｘの記号の領域の光は回折されず、すべて０次光１０８ａとなる。
【０２８３】
−１次の回折光１０８ｂは検出領域２３０〜２３２で受光され、＋１次回折光１０８ｃは、検出領域２３３〜２３６で受光される。また０次光は、検出領域２３７で受光される。フォーカス誤差信号は、検出領域２３０〜２３２から受光した光量に応じて得られる信号から生成される。
【０２８４】
検出領域２３３〜２３６で受光した光量に応じて得られる信号を各々ｔ１〜ｔ４とする。また検出器２３７で受光した光量に応じて得られる信号をｘ０とする。光ディスク１０５の溝５０１に対するトラッキング誤差信号ＴＥは、
ＴＥ＝（ｔ１＋ｔ４）−（ｔ２＋ｔ３） ・・・・・・(式２７)
から得られる。
【０２８５】
ホログラム素子１２０のＸ領域を透過する０次光に対するＸ以外の領域で回折される＋１次回折光１０８ｃの回折効率の比をβとする。
【０２８６】
情報再生信号ＲＦは、
ＲＦ＝ｔ１＋ｔ２＋ｔ３＋ｔ４＋β・ｘ０ ・・・・・・(式２８)
から得られる。
【０２８７】
図１９ａのような構造の光ディスク１０５を再生する際、第１のアドレスゾーン５０４のトラック５０７上に集光点Ｆ０があるときは、次式のＲＦａ１を得るような、演算を行うことによりトラック５０８上にピット列として記録された情報を再生する。
【０２８８】
ＲＦａ１＝（ｓ１＋ｓ４）−（ｓ２＋ｓ３＋β・ｘ０） ・・・・・・(式２９)
また、集光点Ｆ０が第２のアドレズゾーン５０５のトラック５０７上にあるときには、次式のＲＦａ２を得るような演算を行うことにより、トラック５０９上のピット列として記録された情報を再生する。
【０２８９】
ＲＦａ２＝（ｓ１＋ｓ４＋β・ｘ０）−（ｓ２＋ｓ３） ・・・・・・(式３０)
このような構成により、実施形態７では、実施形態６と同様の効果が得られる。実施形態７では、集光点Ｆ０に対してオフトラックした位置に記録されたピット列を再生する際の、ジッターが低減される。従って、実施形態７では、このような形式でアドレス等の情報を記録した光ディスクへの情報の記録再生の安定化が可能となる。
【０２９０】
（実施形態８）
実施形態８では、ホログラム素子を用いてＴＥ信号の特性の改善を行う例を示す。フォーカスはスポットサイズ法を取り、トラッキングはプッシュプル法を取る構成を示す。
【０２９１】
図２５は、実施形態８の光ヘッド装置の光学系の概略図を示している。以下、光学系の構成および動作を図２５を用いて説明する。
【０２９２】
光源としての半導体レーザ１０１から出射された直線偏光の光１０１ａは、集光光学系の一部としてのコリメータレンズ１０３で平行光になる。この平行光となった光１０１ａは分割手段としての偏光異方性ホログラム素子１２１に入る。半導体レーザ１０１から出射された光１０１ａの偏光方向は、偏光異方性ホログラム素子１２１で、回折光を生じないような方向に配置される。偏光異方性ホログラム素子１２１を通った光１０１ａは、１／４波長板１２２を通り円偏光となる。この光１０１ａはさらに、集光光学系の一部としての対物レンズ１０４で集光され、情報記憶媒体としての光ディスク１０５の情報層１０８上に集光される。
【０２９３】
保持手段１０６は、偏光異方性ホログラム素子１２１と１／４波長板１２２と対物レンズ１０４を一体に保持する。アクチュエータ１０７は、保持手段１０６を、光ディスク１０５の面振れや偏芯に追従して移動させる。
【０２９４】
光ディスク１０５の情報層１０８で回折・反射された反射光１０８ａは、再び対物レンズ１０４を通り平行光となる。この平行光となった反射光１０８ａは、もう一度１／４波長板１２２を通り、光１０１ａとは９０度方向の異なる直線偏光となる。この方向の直線偏光は偏光異方性ホログラム素子１２１により回折され、−１次回折光１０８ｂと＋１次回折光１０８ｃが生じる。−１次回折光１０８ｂと＋１次回折光１０８ｃは再びコリメータレンズ１０３で収束光となる。この収束光となった−１次回折光１０８ｂは光検出器１５６で受光され、＋１次回折光１０８ｃは光検出器１５７で受光される。
【０２９５】
図２６に分割手段としての偏光異方性ホログラム素子１２１の領域分割のパターンと、光検出器１５６と光検出器１５７の検出領域と光検出器上での−１次回折光１０８ｂと＋１次回折光１０８ｃの断面を示している。偏光異方性ホログラム素子１２１は、複数の短冊状の領域に分けられる。
【０２９６】
大文字の記号ＡおよびＢで表される領域から生じる−１次回折光１０８ｂは、小文字ａおよびｂで表される領域から生じる−１次回折光１０８ｂよりコリメータレンズ１０３から遠い側に集光される。
【０２９７】
対物レンズ１０４から出射される光の集光点Ｆ０が光ディスク１０５の情報層１０８上に一致するとき、光検出器１５６上の大文字ＡおよびＢの記号が付けられた−１次回折光１０８ｂの断面と小文字ａおよびｂの記号が付けられた−１次回折光１０８ｂの断面とが同じ大きさになるように、光学系およびホログラム素子１２１は設計されている。
【０２９８】
検出領域２３８〜２４３から受光した光量に応じて得られる信号を、各々信号ｆ１〜ｆ６とする。フォーカス誤差信号ＦＥは、式３１、または、式３２に相当する演算により得られる。
【０２９９】
ＦＥ＝（ｆ１＋ｆ３＋ｆ５）−（ｆ２＋ｆ４＋ｆ６） ・・・・・・(式３１)
ＦＥ＝ｆ５−ｆ２ ・・・・・・(式３２)
光ディスク１０５の情報層１０８が対物レンズ１０４からの出射光の集光点Ｆ０より対物レンズ１０４から遠ざかったとき、大文字ＡおよびＢの記号が付けられた−１次回折光１０８ｂの断面は小さくなり、小文字ａおよびｂの記号が付けられた−１次回折光１０８ｂの断面は大きくなる。従って、信号ｆ１、ｆ３、およびｆ５は減少し、信号ｆ２、ｆ４、およびｆ６は増加し、フォーカス誤差信号ＦＥは減少する。
【０３００】
光ディスク１０５の情報層１０８が対物レンズ１０４からの出射光の集光点Ｆ０より対物レンズ１０４に近づいたとき、大文字ＡおよびＢの記号が付けられた−１次回折光１０８ｂの断面は大きくなり、小文字ａおよびｂの記号が付けられた−１次回折光１０８ｂの断面は小さくなる。従って、信号ｆ１、ｆ３、およびｆ５は増加し、信号ｆ２、ｆ４、およびｆ６は減少し、フォーカス誤差信号ＦＥは増加する。
【０３０１】
これにより、実施形態８では、集光点Ｆ０を情報層１０８上に保つ、フォーカス制御を実現できる。
【０３０２】
光検出器１５７の検出領域２４４、２４５は、受光した光量に応じて信号を信号ｔ１およびｔ２を生成する。トラッキング誤差信号ＴＥ１は、プッシュプル法によって下記式３３によって求めることができる。
【０３０３】
ＴＥ１＝ｔ１−ｔ２ ・・・・・・(式３３)
トラッキング誤差信号ＴＥ１は、実質的には図２６の偏光異方性ホログラム素子１２１の斜線のない領域と斜線のある領域の光量の差を意味する。
【０３０４】
情報を再生するためのＲＦ信号は、下記式３４によって導かれるＲＦｆ、下記式３５によって導かれるＲＦｔ、またはＲＦｆとＲＦｔの両方の和で与えられる。
【０３０５】
ＲＦｆ＝ｆ１＋ｆ２＋ｆ３＋ｆ４＋ｆ５＋ｆ６ ・・・・・・(式３４)
ＲＦｔ＝ｔ１＋ｔ２ ・・・・・・(式３５)
以下に、トラッキング誤差信号の対称性のずれについて、実施形態８と従来の光ヘッド装置を比較した結果を示す。
【０３０６】
光ディスクは、溝またはピット列からなるトラックを持ち、あるトラックの中心から隣のトラックの中心までの間隔をＴｐとする。また、対物レンズ１０４の開口数をＮＡ、光の波長をλとする。
【０３０７】
この実施形態８では、
λ／（ＮＡ・Ｔｐ）≧１ ・・・・・・(式３６)
の条件を満たす場合について述べる。
【０３０８】
この実施形態８の特徴は、開口を半径１の円として、開口の中央を通り光ディスク１０５のトラックと平行な分割線を挟んで接する幅約０．１ずつの範囲に含まれる領域と、開口の端に接する幅約０．１の範囲に含まれる領域を入れ換えて演算することにある。
【０３０９】
ある偏光異方性ホログラム素子の分割線３０２の左側では、短冊状の領域Ａと短冊状の領域ａが交互に隣接し、ある偏光異方性ホログラム素子の分割線３０２の右側では、短冊状の領域Ｂと短冊状の領域ｂが交互に隣接している。図２６では、中央付近領域で短冊状領域Ａと短冊状領域ｂの計２つ領域が互いに入れ替わっている。また、開口の端の領域では、短冊状領域Ａおよび短冊状領域ａと短冊状領域Ｂおよび短冊状領域ｂとが互いに入れ替わっている。
【０３１０】
本実施形態に示すような入れ替えを行わなかった場合、対物レンズの開口数ＮＡ＝０．５、光の波長λ＝０．７９５μｍとし、ラジアル方向の光量分布は、中央に対して対物レンズ端で１０％の強度であるとすると、光ディスクの基材厚１．２ｍｍ、トラック間隔Ｔｐ＝１．６μｍのピット列に対して、対物レンズシフト５００μｍで発生するトラッキング誤差信号の対称性のずれは、５３％、ラジアルチルト１．０度で発生するトラッキング誤差信号の対称性のずれは、２４％になる。
【０３１１】
一方、この実施形態８の場合、開口中央と両端の領域の幅を、対物レンズの半径の０．１であるとすると、トラック間隔Ｔｐ＝１．６μｍのピット列に対して、対物レンズシフト５００μｍで発生するトラッキング誤差信号の対称性のずれは４６％、ラジアルチルト１．０度で発生するトラッキング誤差信号の対称性のずれは１２％になる。対物レンズシフト５００μｍで発生するトラッキング誤差信号の対称性のずれは、従来例に対し１３％減、ラジアルチルト１．０度で発生するトラッキング誤差信号の対称性のずれは５０％減となり、大幅に減少する。このためトラッキング制御の安定化が実現でき、外乱等に強くなり、情報再生時等の誤り率が低下する。
【０３１２】
また、単純２分割では、情報再生信号の振幅が最大となるフォーカス位置と、トラッキング誤差信号の振幅が最大となるフォーカス位置の差が１．５〜１．０μｍであったものが、この実施形態では、１．０〜０．５μｍとなり減少する。このため、やはり安定したトラッキング制御を実現しつつ情報再生時の誤り率を低く保つことができる。
【０３１３】
なお、この実施形態８では、分割手段として偏光異方性ホログラム素子を用いて説明したが、通常の偏光異方性のないホログラム素子を用いても同様の効果を得ることができる。
【０３１４】
なお、この実施形態８では分割手段としての偏光異方性ホログラム素子は、対物レンズと一体化して駆動される構成としたが、分割手段は集光光学系から光検出器の光路中のどこに配置してもよい。この場合、光ディスクのトラックの偏芯等に追従して対物レンズが移動するにつれ、分割手段と対物レンズの開口の位置関係が移動するが、この実施形態８で示したホログラム素子のパターンを用いればこの移動によるトラッキング誤差信号の劣化を抑えることができる。
【０３１５】
（実施形態９）
この実施形態９の光ヘッド装置の光学系の概略図は図２５に示すものであり、構成、動作については、実施形態８と同様であるので、説明は省略する。但し、分割手段としての偏光異方性ホログラム素子１２１の代わりに、図２７に示した偏光異方性ホログラム素子１２３を用いる。
【０３１６】
この実施形態９では、トラッキング誤差信号の対称性のずれを補正する方法について示す。
【０３１７】
偏光異方性ホログラム素子１２３は、図２７に示すとおりとする。開口を半径１の円とし、開口の中央を通りトラックに平行な分割線を中心に幅約０．６の範囲の領域を交互に振り分け、斜線付きの領域に入る光量と斜線なしの領域に入る光量の差をトラッキング誤差信号とする。図２７では開口の中央の４領域を振り分けている。
【０３１８】
開口数ＮＡ＝０．５、光の波長λ＝０．７９５μｍ、対物レンズの直径＝４ｍｍとし、ラジアル方向の光量分布は、中央に対して対物レンズ端で１０％の強度であると仮定する。振り分けを行わない従来の例では、トラック間隔Ｔｐ＝１．６μｍのピット列に対して、対物レンズシフト５００μｍで発生する、トラッキング誤差信号の対称性のずれは５３％、ラジアルチルト１．０度で発生するトラッキング誤差信号の対称性のずれは２４％になる。
【０３１９】
一方、この実施形態９の別の一例では、開口中央部の交互に配置する領域を、０．２ｍｍ幅の領域６本からなる、１．２ｍｍの幅にあたる領域とすると仮定する。対物レンズシフト５００μｍで、発生するトラッキング誤差信号の対称性のずれは４５％、ラジアルチルト１．０度で発生するトラッキング誤差信号の対称性のずれは１４％になる。対物レンズシフト５００μｍで発生するトラッキング誤差信号の対称性のずれ量は、従来例の約１５％減、ラジアルチルト１．０度で発生するトラッキング誤差信号の対称性のずれ量は約４２％減であり、大幅に減少する。
【０３２０】
対物レンズシフトに関しては、実施形態８の例よりやや効果は大きい。このようにトラッキング制御の安定化が実現でき、外乱に強くなるため、情報再生時等の誤り率が低下する。
【０３２１】
なお、この実施形態９では、分割手段として偏光異方性ホログラム素子を用いて説明したが、通常の偏光異方性のないホログラム素子を用いても同様の効果を得ることができる。
【０３２２】
なお、ここに示した実施形態１から９の説明では、情報記憶媒体として光ディスクを想定したが、光カード等でも同様の効果を得られる。
【０３２３】
また、ここに示した実施形態１から９の説明では、集光光学系として、コリメータレンズと対物レンズを用いた無限系の構成としたが、コリメータレンズを省き、対物レンズのみでコリメータレンズの役割を持たせた有限系の構成としても、本発明の効果を損なうものではない。
【０３２４】
（実施形態１０）
図２８は、本発明の傾き検出装置の一例を示す構成図である。光源としての半導体レーザ１０１から出射した直線偏光の発散ビーム７０は、コリメータレンズ１０３で平行光に変換された後、ビーム分岐素子としての偏光ビームスプリッタ１３０に入射する。偏光ビームスプリッタ１３０に入射したビーム７０は全て偏光ビームスプリッタ１３０を透過した後、１／４波長板１２２を透過して円偏光のビームに変換され、集光光学系としての対物レンズ１０４で情報記憶媒体１０５上に集光される。情報記憶媒体１０５で反射、回折されたビーム７０は、再び対物レンズ１０４を透過した後、１／４波長板１２２を透過して光源１０１から出射したときとは９０度異なる方向の直線偏光のビームに変換される。１／４波長板１２２を透過したビーム７０は、偏光ビームスプリッタ１３０で全て反射された後、ビームスプリッタ１３２に入射する。ビームスプリッタ１３２に入射したビーム７０は２つのビーム７０Ａ、７０Ｂに分割され、ビーム７０Ｂは光検出器１５９で受光される。一方、ビーム７０Ａは、検出レンズ１３３で収束ビームに変換される。検出レンズ１３３で変換された収束ビーム７０Ａは、平行平板１３４を透過した後、光検出器１５８で受光される。ビーム７０Ａが平行平板１３４を透過する際、フォーカス誤差信号を検出するための非点収差がビーム７０Ａに対して付与される。光検出器１５８で受光されたビーム７０Ａと、光検出器１５９で受光されたビーム７０Ｂとは、それぞれその光量に応じた電気信号に変換される。光検出器１５８および１５９から出力される電気信号は、図２９の信号処理部７００に入力される。
【０３２５】
図２９は、信号処理部７００の構成を示している。光検出器１５８は４つの受光部１５８Ａ〜１５８Ｄを有し、光検出器１５９は２つの受光部１５９Ａ〜１５９Ｂを有している。受光部１５８Ａと受光部１５８Ｃから出力される信号は電流電圧変換部８５４で電流電圧変換され、受光部１５８Ｂと受光部１５８Ｄから出力される信号は電流電圧変換部８５３で電流電圧変換され、受光部１５９Ａから出力される信号は電流電圧変換部８５２で電流電圧変換され、受光部１５９Ｂから出力される信号は電流電圧変換部８５１で電流電圧変換される。電流電圧変換部８５３、８５４から出力される信号は演算部８７４で差動演算がなされる。演算部８７４から出力される信号は端子８１１から出力され、出力された信号は、フォーカス誤差信号となる。
【０３２６】
一方、電流電圧変換部８５１および８５２から出力される信号については、演算部８７１で差動演算が行われる。演算部８７１から出力される信号は端子８１２から出力され、出力された信号はトラッキング誤差信号となる。このフォーカス誤差信号の検出方式は非点収差法と呼ばれ、トラッキング誤差信号の検出方式はプッシュプル法と呼ばれる公知の技術なので、詳細な説明は略する。
【０３２７】
フォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号は、それぞれ焦点制御用の駆動部とトラッキング制御用の駆動部としてのアクチュエータ１０７に加えられる。光源１０１から出射されたビーム７０が、情報記憶媒体１０５上の所望の位置に焦点を結ぶように情報記憶媒体１０５と光学系の相対的な位置を制御する。
【０３２８】
電流電圧変換部８５１および８５２から出力される信号は、さらに加算部８９１で加算もされる。加算部８９１から出力される信号はサンプルアンドホールド部８２１および８２２に入力される。サンプルアンドホールド部８２１および８２２では、トリガー信号生成部８０１で生成される信号Ｓａ１およびＳａ２のタイミングで、サンプリングと保持とがなされる。サンプルアンドホールド部８２１および８２２から出力される信号は、演算部８７２で差動演算がなされた後、端子８１３から出力され、傾き検出信号となる。
【０３２９】
図３０は、情報記憶媒体１０５上のパターンとトリガー信号生成部８０１で生成されるタイミング信号が有するタイミングとの関係を示している。図３０において、ｘは情報を記録するトラックと直交する方向を表し、ｙは情報を記録するトラックと平行な方向を表し、ｚはｘおよびｙにそれぞれ直交する方向を表している。
【０３３０】
情報記憶媒体１０５上には、マークおよびスペースからなる第１のパターン領域と、案内溝からなる第２のパターン領域とを有しており、第１のパターン領域と第２のパターン領域はｙ方向に交互に配置されている。第２のパターン領域において、Ｇｎ−１、Ｇｎ、およびＧｎ＋１は、それぞれ案内溝を示している。
【０３３１】
Ｇｐは、隣接する案内溝の間隔である。データは、第２のパターン領域の案内溝上もしくは案内溝間に記録される。Ｔｎ−２、・・・Ｔｎ＋２は情報を記録するトラックを示している。情報記憶媒体１０５に記録できる容量を増大するために、情報は、案内溝上だけではなく案内溝間にも記録することができる。隣り合うトラックの間隔をｔｐとすると、間隔Ｇｐおよびｔｐは、Ｇｐ＝２・ｔｐの関係がある。ここでは、Ｇｐ＝１．４８μｍ、光源１０１から出射されるビーム７０が有する波長λ＝６５０ｎｍ、対物レンズ１０４の開口数ＮＡ＝０．６とする。
【０３３２】
第１のパターン領域には、案内溝の中心位置とはｘ方向に±Ｇｐ／４だけ異なる位置にマーク５４１および５４２が形成されている。トリガー信号生成部８０１で生成されるタイミング信号が有するタイミングＳａ１およびＳａ２は、それぞれ第１のパターン領域に形成されたマーク５４１および５４２の位置に対応している。トラッキング誤差信号は、対物レンズ１０４で集光されたビーム７０が第２のパターン領域を照射するときに光検出器１５９から得られる信号を用いて生成される。端子８１２から出力される信号をトラッキング誤差信号としたとき、対物レンズ１０４で集光されるビーム７０と情報記憶媒体１０５とのなす角度が傾くと、その傾き角に依存して、端子８１３から出力される信号が変化する。
【０３３３】
図３１ａは、図３０のトラックの一部を模式的に示した図である。図３１ａのＡおよびＢは、集光されるビームの軌跡を指している。集光されるビームが軌跡Ａを通る場合、図２９の加算部８９１の出力される信号の波形を図３１ｂに示し、図２９の演算部８７２の出力される信号の波形を図３１ｃに示す。また、集光されるビームが軌跡Ｂを通る場合、図２９の加算部８９１の出力される信号の波形を図３１ｄに示し、図２９の演算部８７２の出力される信号の波形を図３１ｅに示す。
【０３３４】
図３１ｂでは、タイミングＳａ１とタイミングＳａ２での加算部８９１からの出力信号の値が等しいため、図３１ｃに示したように、タイミングＳａ２後の演算部８７２の出力信号は０になる。一方、図３１ｄでは、タイミングＳａ１とタイミングＳａ２での加算部８９１からの出力信号の値が異なるため、図３１ｅに示したように、タイミングＳａ２後の演算部８７２の出力信号の値が０とは異なる。
【０３３５】
図３２は、対物レンズ１０４で集光されるビーム７０と情報記憶媒体１０５とがなす角度の傾きと端子８１３から得られる傾き検出信号の関係を、Ｇｐが１．４８μｍと０．８３μｍのときの場合について示している。図３２において、傾き０は対物レンズ１０４で集光されるビーム７０の光軸がｚ方向と平行なとき、すなわち対物レンズ１０４で集光されるビーム７０の光軸が情報記憶媒体１０５と直交する状態に相当する。
【０３３６】
Ｇｐが１．４８μｍと０．８３μｍのいずれの場合も傾き角度が１度以下の範囲で傾き信号が検出可能であり、従来の傾き検出装置の５倍以上の感度を有する。これは、本発明の傾き検出装置が情報記憶媒体１０５におけるパターンおよび案内溝で回折されるビームの位相が変化することを原理としているためである。Ｇｐが１．４８μｍのときの検出感度は、Ｇｐが０．８３μｍのときの検出感度よりも、高くなっている。これは、本発明の原理が情報記憶媒体１０５におけるパターンおよび案内溝で回折されるビームの±１次回折光が重なることによって、検出感度が増大することに起因している。±１次回折光が重なる条件は、ＮＡ＞λ／Ｇｐの関係で表される。すなわち、光学系がＮＡ＞λ／Ｇｐの関係を有しているとき、傾きの検出感度は高くなる。
【０３３７】
本発明の傾き検出装置を用いることにより、従来の傾き検出装置よりも精度よく情報記憶媒体と集光光学系で集光されるビームとがなす角度の傾きを検出することができる。また、トラッキング誤差信号を検出する光検出器を用いて傾き検出を行うことができ、すなわち傾きを検出するために検知器として新規の部品を設ける必要がなく、安価で小型な傾き検出装置となる。
【０３３８】
また、本実施形態では、端子８１２から出力される信号をトラッキング誤差信号と、端子８１３から出力される信号とを傾き検出信号としたが、端子８１３から出力される信号をトラッキング誤差信号と、端子８１２から出力される信号とを傾き検出信号とすることも可能である。特に、情報記憶媒体１０５と対物レンズ１０４で集光されるビーム７０とが傾く場合でもこの傾きを補正する駆動部を設けない光ヘッド装置では、端子８１３から出力される信号をトラッキング誤差信号とすることにより、対物レンズ１０４で集光されるビーム７０と情報記憶媒体１０５とが傾いた場合でも、案内溝の位置とトラックの位置のずれが小さく、複数の異なる光ヘッド装置および情報記憶媒体を用いる場合の互換性が高くなる。
【０３３９】
傾き検出信号は、図２８に示すように光学系を駆動する駆動部１３５の制御信号とし、情報記憶媒体１０５と対物レンズ１０４で集光されるビーム７０とが所望の角度となるように制御すれば、そりの多い情報記憶媒体１０５からも安定に情報を読み出すことが可能な光ヘッド装置が実現できる。また、傾き検出信号に応じて、情報記憶媒体１０５に情報を記録する際のビームの強度を制御することにより、そりが多い情報記憶媒体であっても、良好に情報を記録することが可能となる。
【０３４０】
なお、ここでは、フォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号を検出する光検出器１５８と傾き検出信号を得る光検出器１５９を別々に構成した実施形態を示したが、図４４に示す光学系も全く問題なく用いることができる。
【０３４１】
（実施形態１１）
本発明の別の実施形態である傾き検出装置における信号処理部７０１の構成を図３３に示す。信号処理部７０１は、例えば実施形態１０の図２９で示した信号処理部７００の代わりに用いることにより傾き検出装置を構成することができる。信号処理部７０１が信号処理部７００と異なる点は、サンプルアンドホールド部８２３と可変利得増幅部８３１と演算部８７３とを設けていることおよびトリガー信号生成部８１２から出力されるタイミング信号である。サンプルアンドホールド部８２３は、トリガー信号生成部８１２から出力されるＳａ３のタイミングを有するタイミング信号でサンプルアンドホールド動作を行う。Ｓａ３のタイミングは、図３０に示すように、情報記憶媒体１０５の第１のパターン領域におけるスペースに相当する位置である。サンプルアンドホールド部８２３でサンプリングされる信号は、例えば後述する図３５に示すようなトラッキング制御のために対物レンズを駆動する光学系において、対物レンズが移動したときにトラッキング誤差信号に生ずるオフセットに比例する信号である。例えば、サンプルアンドホールド部から出力される信号は、可変利得増幅部８３１に入力され、入力された信号は所望のレベルに調整される。可変利得増幅部８３１から出力される信号は、演算部８７３で、演算部８７１から出力される信号と差動演算がなされる。演算部８７３から出力される信号は端子８１２から出力される。演算部８７３で可変利得増幅部８３１から出力される信号と演算部８７１から出力される信号を差動演算することにより、トラッキング制御によって、対物レンズが移動しても、トラッキング誤差信号に発生するオフセットは取り除かれるので、安定したトラッキング動作を行うことができ、正確に傾き信号を検出することが可能となる。
【０３４２】
（実施形態１２）
本発明の別の実施形態である傾き検出装置における情報記憶媒体の構成を図３４に示し、信号処理部７０２の構成を図３５に示す。本発明の実施形態に示す情報記憶媒体の構成が実施形態１０で示した情報記憶媒体の構成と異なる点は、第１のパターン領域におけるマーク５４１、５４２をそれぞれ複数設けていることである。信号処理部７０２におけるサンプルアンドホールド部８２４〜８２７が加算部８９１から出力される信号をサンプリングするタイミングは、それぞれＳａ４〜Ｓａ７であり、これはそれぞれマーク５４１、５４２およびマーク間の鏡面部に相当する。サンプリングのタイミングを有する信号は、トリガー信号生成部８０３で生成される。サンプルアンドホールド部８２４、８２５から出力される信号は演算部８７５で、サンプルアンドホールド部８２６、８２７から出力される信号は演算部８７６でそれぞれ差動演算される。演算部８７５、８７６から出力される信号は、演算部８７２で差動演算される。演算部８７２から出力される信号は、端子８１３から出力され、傾き検出信号となる。
【０３４３】
本実施形態に示す情報記憶媒体を用いた傾き検出装置は、実施形態１０に示す傾き検出装置よりも、高い感度で傾き信号を得ることができる。
【０３４４】
（実施形態１３）
図３６は、本発明の光ヘッド装置の一例を示す構成図である。光源としての半導体レーザ１０１は、波長λが６５０ｎｍのビーム７０を発する。半導体レーザ１０１から出射した直線偏光の発散ビーム７０は、コリメータレンズ１０３で平行光に変換された後、ビーム分岐素子としてのビームスプリッタ１３６に入射する。ビームスプリッタ１３６は、入射するビームの偏光方向に光学特性が依存しないハーフミラーである。ビームスプリッタ１３６に入射したビーム７０は、１／２の強度のビームがビームスプリッタ１３６を透過する。ビームスプリッタ１３６を透過したビーム７０は、偏光フィルタ１３７に入射する。
【０３４５】
図３７は、偏光フィルタ１３７の構成を示している。偏光フィルタ１３７は２つの領域１３７Ａ、１３７Ｂからなる。領域１３７Ａは、ｘ方向に偏光したビームは１００％透過させるが、ｙ方向に偏光したビームは全く透過させない特性を有する。領域１３７Ｂは、ｘ方向に偏光したビームもｙ方向に偏光したビームも１００％透過させる特性を有する。ここで、ｘ方向は、情報記憶媒体１０５の半径方向であり、情報を記録するトラックと直交する方向である。ｙ方向は、情報記憶媒体１０５の情報を記録するトラックと平行な方向であり、情報記憶媒体１０５の半径方向と直交する。ｚ方向は、情報記憶媒体１０５の半径方向にもトラック方向にも直交する方向であり、ビーム７０の光軸と平行な方向である。図３７において、７０Ｒは対物レンズ１０４の開口の写像である。７０Ｓは領域１３７Ｂの大きさを表している。７０Ｓは７０Ｒよりも小さく、ｙ方向に偏光したビームに対する対物レンズ１０４の実効的な開口数ＮＡは小さくなる。ここでは、ｘ方向に偏光したビームに対する対物レンズ１０４の実効的な開口数ＮＡを０．６、ｙ方向に偏光したビームに対する対物レンズ１０４の実効的な開口数ＮＡを０．４としている。対物レンズ１０４の実効的な開口数が０．６であるビームが第１のビーム、対物レンズ１０４の実効的な開口数が０．４であるビームが第２のビームである。ｘ方向およびｙ方向に偏光するビームは、半導体レーザ１０１にＴＥとＴＭの両モードで発振するレーザを用いてもよいし、ＴＥもしくはＴＭの一方のモードでしか発振しないレーザの場合には、光源１０１の偏光方向をｘ方向もしくはｙ方向から少しずらして配置すれば実現できる。勿論、光源１０１から出射したビームを波長板に入射させ、円もしくは楕円偏光のビームとしてもよい。本実施形態では、半導体レーザ１０１の偏光方向をｘ方向から少しずらして配置している。
【０３４６】
偏光フィルタ１３７を透過したビーム７０は、集光光学系としての対物レンズ１０４に入射し、対物レンズ１０４に入射したビーム７０は、情報記憶媒体１０５上に集光される。情報記憶媒体１０５で反射、回折されたビーム７０は、再び対物レンズ１０４を透過した後、偏光フィルタ１３７を透過する。偏光フィルタ１３７を透過したビーム７０はビームスプリッタ１３６に入射し、１／２の強度のビームがビームスプリッタ１３６で反射される。ビームスプリッタ１３６で反射されたビーム７０は、偏光ビームスプリッタ１３０に入射する。偏光ビームスプリッタ１３０は、ｘ方向に偏光したビームをほぼ１００％透過させ、ｙ方向に偏光したビームをほぼ１００％反射させる特性を有している。偏光ビームスプリッタ１３０に入射したビーム７０は、第１のビームは偏光ビームスプリッタ１３０を透過してビーム７０Ａとなり、第２のビームは偏光ビームスプリッタ１３０で反射してビーム７０Ｂとなる。ビーム７０Ｂは光検出器１５９で受光される。一方、ビーム７０Ａは、検出レンズ１３３で収束ビームに変換される。検出レンズ１３３で変換された収束ビーム７０は、平行平板１３４を透過した後、光検出器１５８で受光される。ビーム７０Ａが平行平板１３４を透過する際、フォーカス誤差信号を検出可能にするための非点収差がビーム７０Ａに対して付与される。光検出器１５８で受光されたビーム７０Ａ、光検出器１５９で受光されたビーム７０Ｂは、それぞれの光量に応じた電気信号に変換される。光検出器１５８、１５９から出力される電気信号は、信号処理部７０４に入力される。
【０３４７】
図３８は信号処理部７０４の構成を示している。光検出器１５８は４つの受光部１５８Ａ〜１５８Ｄ、光検出器１５９は２つの受光部１５９Ａ〜１５９Ｂからなる。受光部１５８Ａと受光部１５８Ｃから出力される信号は電流電圧変換部８５４で、受光部１５８Ｂと受光部１５８Ｄから出力される信号は電流電圧変換部８５３で、受光部１５９Ａから出力される信号は電流電圧変換部８５２で、受光部１５９Ｂから出力される信号は電流電圧変換部８５１で、それぞれ電流電圧変換される。電流電圧変換部８５３、８５４から出力される信号は演算部８７２で差動演算がなされる。演算部８７２から出力される信号は端子８１２から出力され、フォーカス誤差信号となる。一方、電流電圧変換部８５１、８５２から出力される信号は演算部８７１で差動演算がなされる。演算部８７１から出力される信号は端子８１１から出力され、トラッキング誤差信号となる。フォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号はそれぞれ焦点制御用の駆動部とトラッキング制御用の駆動部としてのアクチュエータ１０７に加えられ、光源１０１から出射されたビーム７０が情報記憶媒体１０５上の所望の位置に焦点を結ぶように情報記憶媒体１０５と光学系の相対的な位置を制御する。
【０３４８】
情報記憶媒体１０５に記録された情報は、電流電圧変換部８５３、８５４から出力される信号を加算することにより得られる。
【０３４９】
情報記憶媒体１０５上には、トラッキング誤差信号を検出可能にする案内溝が形成されており、その周期Ｇｐは１．４８μｍである。本発明の光ヘッド装置においては、情報記憶媒体１０５上に記録された情報を読み出す第１のビームに対する対物レンズ１０４の実効的な開口数ＮＡを０．６、トラッキング誤差信号を検出する第２のビームに対する対物レンズ１０４の実効的な開口数ＮＡを０．４とすることにより、対物レンズ１０４で集光されるビーム７０と情報記憶媒体１０５とが正規の角度から傾いても、トラッキング誤差信号に位相シフトはほとんど発生しない。したがって、オフトラックもほとんど発生しない。本発明の光ヘッド装置を適用することにより、異なる光ヘッド装置や情報記憶媒体に対して互換性を高めることができる。対物レンズ１０４で集光されたビーム７０と情報記憶媒体１０５が正規の角度から傾いたときにトラッキング誤差信号に位相シフトが生じる現象は、Ｇｐ＞λ／ＮＡの関係を有しているとき顕著となる。したがって、本発明の光ヘッド装置では、トラッキング誤差信号を検出する第２のビームに対する対物レンズ１０４の実効的な開口数ＮＡに、Ｇｐ＜λ／ＮＡの関係を持たせることにより、良好なトラッキング誤差信号が得られるようにしている。
【０３５０】
本発明の光ヘッド装置では、対物レンズ１０４の開口数ＮＡが実効的に異なる２つのビームを、偏光の違いを利用することにより、如何なる条件でも全く同一の光軸を有するように生成している。したがって、本発明の光ヘッド装置では、２つのビームを情報記憶媒体１０５に照射するが、従来の光ヘッド装置と比較して光ヘッド装置を組み立てる際の調整は複雑にならない。
【０３５１】
なお、本発明の光ヘッド装置は、フォーカス誤差信号の検出方法に何等制約を受けないので、例えば、第２のビームを用いてフォーカス誤差信号を検出してもよい。そのときには、非点収差等、フォーカス誤差信号を検出可能にする波面を第２のビームに付与すればよい。このとき、第２のビームは第１のビームよりも対物レンズ２１の実効的な開口数ＮＡが小さいため、波面収差も小さくなる。したがって、第２のビームを用いてフォーカス誤差信号を検出する場合、第１のビームを用いてフォーカス誤差信号を検出する場合よりも、対物レンズ４３で集光されたビームが情報記憶媒体４３上のトラックを横断するときにフォーカス誤差信号に混入するノイズが少なくなるので、より安定したフォーカス制御が実現できる。
【０３５２】
また、本実施形態では、ビームスプリッタ１３６をハーフミラーとしたが、本発明の光ヘッド装置は、ビームスプリッタ１３６の反射率および透過率の特性に影響を受けないので、例えば、透過率を７０〜９０％、反射率を３０〜１０％としてもよい。ビームスプリッタ１３６がハーフミラーの場合、光検出器１５８および１５９から出力される信号が最大となるので、再生専用の光ヘッド装置に適する。一方、ビームスプリッタ１３６の透過率を７０〜９０％とした場合には、半導体レーザ１０１から情報記憶媒体１０５に向かう往路の光量が増加するので、記録再生用の光ヘッド装置に適する。
【０３５３】
また、本実施形態では、トラッキング誤差信号を検出可能にするパターンとして情報記憶媒体１０５上に連続した案内溝を形成しているが、トラッキング誤差信号を検出可能にするパターンとして、離散的なマークもしくは案内溝を形成してもよい。離散的なマークもしくは案内溝を形成した情報記憶媒体の場合は、信号処理部７０４の演算部８７１の入力側にサンプルアンドホールド部を設ければよい。
【０３５４】
（実施形態１４）
本発明の別の実施形態である光ヘッド装置の構成を図３９に示す。本実施形態では、フォーカスおよびトラッキング制御は、駆動部としてのアクチュエータで対物レンズ１０４を駆動することにより行う。１０７はフォーカス制御用およびトラッキング制御用のアクチュエータである。さらに、対物レンズ１０４と偏光フィルタ１３７は一体にしてアクチュエータ１０７で駆動している。情報記憶媒体１０５で反射、回折された後ビームスプリッタ１３６で反射されたビーム７０は、検出レンズ１３３で集光される。検出レンズ１３３で収束性のビームに変換されたビーム７０は、ホログラム素子１３８に入射する。ホログラム素子１３８からは０次回折光７０Ｃと２つの１次回折光７０Ｄ、７０Ｅが生成され、各ビーム７０Ｃ〜７０Ｅは光検出器１６０で受光される。
【０３５５】
図４０は、ホログラム素子１３８に形成されたパターンを模式的に示している。ホログラム素子１３８には、軸はずれのフレネルゾーンプレートがパターンとして形成されている。対物レンズ１０４で集光されたビーム７０が情報記憶媒体１０５上で焦点を結ぶとき、ホログラム素子１３８から生成される１次回折光７０Ｄは光検出器１６０よりも手前側に、１次回折光７０Ｅは光検出器１６０よりも奥側に焦点を持つ。また、ホログラム素子１３８は回折効率に偏光依存性を有しており、ｘ方向に偏光したビームに対しては、０次回折光の回折効率は０％、±１次回折光の回折効率はそれぞれ４０％、ｙ方向に偏光したビームに対しては、０次回折光の回折効率は１００％、±１次回折光の回折効率は０％となるように設計している。ホログラム素子１３８上のパターンは、ニオブ酸リチウムをプロトン交換することにより作製している。
【０３５６】
図４１は、光検出器１６０が有する受光部とビーム７０Ｃ〜７０Ｅの関係を示している。光検出器１６０は受光部１６０Ａ〜１６０Ｈを有している。ビーム７０Ｃは受光部１６０Ａ〜１６０Ｂで、ビーム７０Ｄは受光部１６０Ｃ〜１６０Ｅで、ビーム７０Ｅは受光部１６０Ｆ〜１６０Ｈでそれぞれ受光される。本実施形態の光ヘッド装置において、信号処理部は実施形態１３で示した信号処理部７０４をそのまま用いることができる。受光部１６０Ａから出力される信号を電流電圧変換部８５２に、受光部１６０Ｂから出力される信号を電流電圧変換部８５１に、受光部１６０Ｄ、１６０Ｆ、１６０Ｈから出力される信号を電流電圧変換部８５４に、受光部１６０Ｃ、１６０Ｅ、１６０Ｇから出力される信号を電流電圧変換部８５３にそれぞれ入力すればよい。本実施形態に示すフォーカス誤差信号の検出方法は、スポットサイズディテクション法と呼ばれる方法で、この方法も非点収差法と同様によく知られている。
【０３５７】
本発明の実施形態では、対物レンズ１０４と偏光フィルタ１３７を一体にしてアクチュエータで駆動することにより、対物レンズ１０４の中心と偏光フィルタ１３７の中心とを常に一致させることができる。このとき、第２のビームは収差の少ない状態で情報記憶媒体１０５上に集光され、対物レンズ１０４で集光されるビーム７０と情報記憶媒体１０５に傾きが生じても、位相シフトやオフセットが少ないトラッキング誤差信号を得ることができる。
【０３５８】
また、ホログラム素子１３８を用いることにより、フォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号および情報記憶媒体１０５に記録された情報信号を１つの光検出器１６０から検出することができ、安価な光ヘッド装置となる。
【０３５９】
【発明の効果】
以上のように本発明の光ヘッド装置によれば、主に次のような効果が得られる。
【０３６０】
（１）対物レンズシフトやラジアルチルトが発生したときにも、トラックの中心に光を照射したときに得られるトラッキング誤差信号の値ＴＥ０と、トラックを横断したときに得られるトラッキング誤差信号の最大値ＴＥｍａｘと最小値ＴＥｍｉｎとの各々の差の絶対値｜ＴＥｍａｘ−ＴＥ０｜と｜ＴＥｍｉｎ−ＴＥ０｜の両者の差を小さくすることができる。このとき、オフトラック量を０に補正しても、トラッキング誤差信号の対称性のずれを抑えることができるので、安定なトラッキング制御を実現することができる。
【０３６１】
（２）トラックに対してずれた位置を集光点で走査しても、トラックに記録された情報を低い誤り率で安定して再生することができる。
【０３６２】
（３）フォーカス誤差信号のゲイン変動を抑えることができるので、安定なフォーカス制御を実現することができる。
【０３６３】
以上により、情報再生時には誤り率を小さく抑えることが可能となり、情報書き込み時や消去時にも、安定して書き込み動作や消去動作を行うことができ、異なる光情報処理装置や情報記憶媒体に対して互換性を高める光情報処理装置となる。
【０３６４】
また、本発明の傾き検出装置によれば、情報記憶媒体と集光光学系で集光されるビームの傾き角度が１度以下の範囲でも精度よく傾き信号が検出可能となる。
【０３６５】
また、本発明の光情報処理装置を用いることにより、そりの多い情報記憶媒体に対しても安定に情報を記録再生可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す光ヘッド装置の光学系の概略図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す光検出器の検出領域と情報再生信号生成手段とトラッキング誤差信号生成手段としての回路の構成図である。
【図３】ラジアルチルトが存在するときのトラッキング誤差信号とトラックの位置関係、オフトラック量を０に補正したときのトラッキング誤差信号を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態を示す光検出器の別の検出領域と情報再生信号生成手段とトラッキング誤差信号生成手段としての回路の構成図である。
【図５】本発明の一実施形態を示す光検出器の更に別の検出領域を示す平面図である。
【図６】本発明の一実施形態を示す光検出器のもう一つ別の検出領域を示す平面図である。
【図７】本発明の一実施形態を示す光検出器の検出領域とトラッキング誤差信号生成手段としての回路の構成図である。
【図８】本発明の一実施形態を示す光検出器の検出領域とトラッキング誤差信号生成手段としての回路の構成図である。
【図９】本発明の一実施形態を示す光検出器の検出領域とトラッキング誤差信号生成手段としての回路の構成図である。
【図１０ａ】本発明の一実施形態を示す光ヘッド装置の光学系の概略図である。
【図１０ｂ】本発明の一実施形態を示す対物レンズの正面図である。
【図１１】本発明の一実施形態を示す光ヘッド装置の別の減光手段を用いた光学系の概略図である。
【図１２】本発明の一実施形態を示す光ヘッド装置と更に別の減光手段を用いた光学系の概略図である。
【図１３】本発明の一実施形態を示す光ヘッド装置のもう一つ別の減光手段を用いた光学系の概略図である。
【図１４】本発明の一実施形態を示す光ヘッド装置の光学系の概略図である。
【図１５】本発明の一実施形態を示すホログラム素子の領域配置と光検出器の領域分割と光検出器上での回折光の断面の関係を示す平面図である。
【図１６】本発明の一実施形態を示すホログラム素子の別の領域配置を示す正面図である。
【図１７】本発明の一実施形態を示す光ヘッド装置の別の光学系の例の概略図である。
【図１８】本発明の一実施形態を示す光検出器の検出領域とトラッキング誤差信号生成手段としての回路と情報再生信号生成手段としての回路の構成図である。
【図１９ａ】光ディスクのトラックの配置図である。
【図１９ｂ】本発明の一実施形態を示す、オフトラックした情報を再生する際の情報再生信号生成手段としての回路の概略図である。
【図１９ｃ】本発明の一実施形態を示す、オフトラックした情報を再生する際の情報再生信号生成手段としての回路の概略図である。
【図２０】本発明の一実施形態を示す別の光検出器の検出領域とトラッキング誤差信号生成手段としての回路と情報再生信号生成手段としての回路の構成図である。
【図２１ａ】光ディスクのトラックの配置図である。
【図２１ｂ】本発明の一実施形態を示す、オフトラックした情報を再生する際の情報再生信号生成手段としての回路の別の例の概略図である。
【図２１ｃ】本発明の一実施形態を示す、オフトラックした情報を再生する際の情報再生信号生成手段としての回路の別の例の概略図である。
【図２２ａ】光ディスクのトラックの配置図である。
【図２２ｂ】本発明の一実施形態を示す、オフトラックした情報を再生する際の情報再生信号生成手段としての回路の別の例の概略図である。
【図２３ａ】光ディスクのトラックの配置図である。
【図２３ｂ】オフトラックした情報を再生する際の情報再生信号生成手段としての回路のもう一つ別の例の概略図である。
【図２４】本発明の一実施形態を示すホログラム素子の領域配置と光検出器の領域分割と光検出器上での回折光の断面の関係を示す平面図である。
【図２５】本発明の一実施形態を示す光ヘッド装置の光学系の概略図である。
【図２６】本発明の一実施形態を示すホログラム素子の領域配置と光検出器の領域分割と光検出器上での回折光の断面の関係を示す平面図である。
【図２７】本発明の一実施形態を示すホログラム素子の別の領域配置を示す正面図である。
【図２８】本発明の一実施形態を示す傾き検出装置の構成図である。
【図２９】本発明の一実施形態を示す傾き検出装置における信号処理部の構成図である。
【図３０】本発明の一実施形態を示す傾き検出装置に用いる情報記憶媒体の構成図である。
【図３１ａ】図３０のトラックの一部を模式的に示した図である。
【図３１ｂ】集光されるビームが図３１ａの軌跡Ａを通る場合、図２９の加算部８９１から出力される信号の波形を示す図である。
【図３１ｃ】集光されるビームが図３１ａの軌跡Ａを通る場合、図２９の演算部８７２から出力される信号の波形を示す図である。
【図３１ｄ】集光されるビームが図３１ａの軌跡Ｂを通る場合、図２９の加算部８９１から出力される信号の波形を示す図である。
【図３１ｅ】集光されるビームが図３１ａの軌跡Ｂを通る場合、図２９の演算部８７２から出力される信号の波形を示す図である。
【図３２】本発明の一実施形態を示す傾き検出装置から得られる傾き検出信号の特性を示す図である。
【図３３】本発明の一実施形態を示す傾き検出装置における信号処理部の構成図である。
【図３４】本発明の一実施形態を示す傾き検出装置に用いる情報記憶媒体の構成図である。
【図３５】本発明の一実施形態を示す傾き検出装置における信号処理部の構成図である。
【図３６】本発明の一実施形態を示す光ヘッド装置の構成図である。
【図３７】本発明の一実施形態を示す光ヘッド装置における偏光フィルタの構成図である。
【図３８】本発明の一実施形態を示す光ヘッド装置における信号処理部の構成図である。
【図３９】本発明の一実施形態を示す光ヘッド装置の構成図である。
【図４０】本発明の一実施形態を示す光ヘッド装置におけるホログラム素子の構成図である。
【図４１】本発明の一実施形態を示す光ヘッド装置における光検出器とビームの関係図である。
【図４２】従来例を示す光ヘッド装置の光学系の概略図である。
【図４３ａ】本発明の一実施形態および従来例を示す光検出器の検出領域と対物レンズから出射される光の集光点が情報層に一致したときの光検出器上での情報層からの反射光の断面を示す平面図である。
【図４３ｂ】本発明の一実施形態および従来例を示す光検出器の検出領域と対物レンズから出射される光の集光点から情報層が遠ざかったときの光検出器上での情報層からの反射光の断面を示す平面図である。
【図４３ｃ】本発明の一実施形態および従来例を示す光検出器の検出領域と対物レンズから出射される光の集光点から情報層に近づいたときの光検出器上での情報層からの反射光の断面を示す平面図である。
【図４４】従来の傾き検出装置の構成図である。
【図４５】従来の傾き検出装置に用いる情報記憶媒体の構成図である。
【図４６】従来の傾き検出装置における信号処理部の構成図である。
【図４７】従来の光ヘッド装置の構成図である。
【図４８】従来の光ヘッド装置における信号処理部の構成図である。
【図４９】従来の光ヘッド装置に用いられる情報記憶媒体の構成図である。
【符号の説明】
１０１ 半導体レーザ
１０２ 平行平板ビームスプリッタ
１０３ コリメータレンズ
１０４ 対物レンズ
１０５ 光ディスク
１０６ 保持手段
１０７ アクチュエータ
１０８ 情報層
１０８ａ 反射光

Claims (5)

1. コヒーレントビームもしくは準単色のビームを発する光源と、
   選択的にマークまたはスペースを配置したトラックを有する情報記憶媒体に該光源から出射されたビームを集光する集光光学系と、
   該情報記憶媒体で反射した反射光を受け取り、受け取った反射光の光量に応じた信号を出力する複数の検出領域からなる光検出器と、
   該情報記憶媒体で反射した光を分割し、該光検出器で受光可能にする分割手段と、
   該分割手段上の分割線により分割された所定の第１の領域と第２の領域の二つの領域のそれぞれに入射する該反射光に応じて得られる信号の差動信号から該トラックに記録された情報を再生する再生信号を生成する情報再生信号生成手段とを備えた光ヘッド装置であって、
   該集光光学系から出射される光の集光点と該トラックとの位置関係に応じて該第１の領域または該第２の領域もしくは両方の領域に含まれる範囲を変える変更手段をさらに備えた光ヘッド装置。
2. 前記分割手段上での該反射光の断面を半径１の略円としたとき、該分割手段は、前記トラックの接線と略平行で該略円の中心から所定の距離ｄだけ離れた第１の分割線と、該トラックの接線と略平行で該第１の分割線とは逆側に該中心から距離ｄだけ離れた第２の分割線とにより３つの領域に分けられ、
   該略円の中心を含まない該第１の分割線の外側を領域Ａ、該第１の分割線と該第２の分割線に挟まれた領域を領域Ｂ、該略円の中心を含まない該第２の分割線の外側の領域を領域Ｃとし、
   前記情報再生信号生成手段は、前記集光光学系から出射される光の集光点が、該トラックの片側に所定の距離だけ離れた第１の位置を走査するとき、該領域Ａを第１の領域とし該領域Ｂと該領域Ｃを第２の領域として該トラックに記録された情報の該再生信号を生成し、
   前記情報再生信号生成手段は、該集光光学系から出射される光の集光点が、該トラックの該第１の位置とは反対側に所定の距離だけ離れた第２の位置を走査するときは該領域Ａと該領域Ｂを該第１の領域とし、該領域Ｃを該第２の領域として該トラックに記録された情報の再生信号を生成する請求項１に記載の光ヘッド装置。
3. 前記分割手段上での反射光の断面を半径１の略円としたとき、該分割手段は、前記トラックの接線と略平行で該略円の中心から所定の距離ｄだけ離れた第１の分割線と、該トラックの接線と略平行で該第１の分割線とは逆側に該中心から距離ｄだけ離れた第２の分割線と、該トラックの接線と略平行で該略円の中心を通る第３の分割線とにより４つの領域に分けられ、
   該略円の中心を含まない該第１の分割線の外側を領域Ａ、該第１の分割線と該第３の分割線に挟まれた領域を領域Ｂ、該第２の分割線と該第３の分割線に挟まれた領域を領域Ｃ、該略円の中心を含まない該第２の分割線の外側の領域を領域Ｄとし、
   前記集光光学系から出射される光の集光点が、該トラックの片側に所定の距離だけ離れた第１の位置を走査するとき、該領域Ａを該第１の領域とし該領域Ｃと該領域Ｄを該第２の領域として、前記情報再生信号生成手段は、該トラックに記録された情報の再生信号を生成し、
   該集光光学系から出射される光の集光点が、該トラックの該第１の位置とは反対側に所定の距離だけ離れた第２の位置を走査するとき、該領域Ａと該領域Ｂを該第１の領域とし該領域Ｄを該第２の領域として、該情報再生信号生成手段は、該トラックに記録された情報の再生信号を生成する請求項１に記載の光ヘッド装置。
4. 前記分割手段上での反射光の断面を半径１の略円としたとき、該分割手段上の該略円の中心から分割線までの距離ｄが、０．１以上０．３以下である請求項１〜３のいずれか１つに記載の光ヘッド装置。
5. コヒーレントビームもしくは準単色のビームを出射する出射工程と、
   選択的にマークまたはスペースを配置したトラックを有する情報記憶媒体に該光源から出射されたビームを集光する集光工程と、
   該情報記憶媒体で反射した反射光を複数の検出領域で受け取り、受け取った反射光の光量に応じた信号を出力する光検出工程と、
   該情報記憶媒体で反射した光を分割する分割工程と、
   該分割工程によって分割された所定の第１の領域と第２の領域の二つの領域のそれぞれに入射する該反射光に応じて得られる信号の差動信号から該トラックに記録された情報を再生する再生信号を生成する情報再生信号生成工程とを包含し、
   該集光工程によって集光された集光点と該トラックとの位置関係に応じて該第１の領域または該第２の領域もしくは両方の領域に含まれる範囲を変える変更工程をさらに包含する光情報処理方法。

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