JP4349196B2 - 光学式情報記録再生装置 - Google Patents

Description

本発明は、光記録媒体に対して記録および／または再生を行うための光ヘッド装置および光学式情報記録再生装置、特に、フォーカス誤差信号およびトラック誤差信号にオフセットを生じず、かつ光記録媒体の基板厚ずれおよびラジアルチルトを検出することが可能な光ヘッド装置および光学式情報記録再生装置に関するものである。

ＲＦ信号が予め記録されていない追記型および書換可能型の光記録媒体には、通常はトラッキングを行うための溝が形成されている。一般に、光記録媒体への入射光の側から見て、溝の凹部をランド、凸部をグルーブと呼ぶ。このような追記型および書換可能型の光記録媒体に対してフォーカス誤差信号を検出する場合、デフォーカス量が０の位置でのフォーカス誤差信号は厳密には０ではなく、光記録媒体に溝が形成されていることにより原理的にランドとグルーブで逆符号のオフセットを持つ。このオフセットは溝横断雑音によるオフセットと呼ばれる。

また、追記型および書換可能型の光記録媒体に対してトラック誤差信号を検出する場合、通常はプッシュプル法による検出を行うが、プッシュプル法によるトラック誤差信号は、光ヘッド装置の対物レンズが光記録媒体の半径方向にシフトするとオフセットを生じる。このオフセットはレンズシフトによるオフセットと呼ばれる。これらのオフセットによる記録再生特性の悪化を防ぐため、光ヘッド装置および光学式情報記録再生装置には、フォーカス誤差信号およびトラック誤差信号にオフセットを生じない工夫が求められる。

ところで、光学式情報記録再生装置における記録密度は、光ヘッド装置が光記録媒体上に形成する集光スポットの径の２乗に反比例する。すなわち、集光スポットの径が小さいほど記録密度は高くなる。集光スポットの径は光ヘッド装置における対物レンズの開口数に反比例する。すなわち、対物レンズの開口数が高いほど集光スポットの径は小さくなる。

一方、光記録媒体の基板の厚さが設計値からずれると、基板厚ずれに起因する球面収差により集光スポットの形状が乱れ、記録再生特性が悪化する。球面収差は対物レンズの開口数の４乗に比例するため、対物レンズの開口数が高いほど記録再生特性に対する光記録媒体の基板厚ずれのマージンは狭くなる。

また、光記録媒体が対物レンズに対して半径方向に傾くと、半径方向の傾き（ラジアルチルト）に起因するコマ収差により集光スポットの形状が乱れ、記録再生特性が悪化する。コマ収差は対物レンズの開口数の３乗に比例するため、対物レンズの開口数が高いほど記録再生特性に対する光記録媒体のラジアルチルトのマージンは狭くなる。

従って、記録密度を高めるために対物レンズの開口数を高めた光ヘッド装置および光学式情報記録再生装置においては、記録再生特性を悪化させないために、光記録媒体の基板厚ずれおよびラジアルチルトを検出、補正することが必要である。

フォーカス誤差信号およびトラック誤差信号にオフセットを生じず、かつ光記録媒体の基板厚ずれおよびラジアルチルトを検出することが可能な光ヘッド装置および光学式情報記録再生装置としては、特許文献１に記載の光ヘッド装置および光学式情報記録再生装置がある。

図１９に、特許文献１に記載の第一の光ヘッド装置の構成を示す。

半導体レーザ１からの出射光は、コリメータレンズ２で平行光化され、回折光学素子３ｇによりメインビームである１つの透過光、第一のサブビームである２つの回折光、第二のサブビームである２つの回折光の合計５つの光に分割される。これらの光は、偏光ビームスプリッタ４にＰ偏光として入射してほぼ１００％が透過し、１／４波長板５を透過して直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズ６でディスク７上に集光される。

ディスク７からの５つの反射光は、対物レンズ６を逆向きに透過し、１／４波長板５を透過して円偏光から往路と偏光方向が直交した直線偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ４にＳ偏光として入射してほぼ１００％が反射され、円筒レンズ８、レンズ９を透過して光検出器１０ｂで受光される。光検出器１０ｂは、円筒レンズ８、レンズ９の２つの焦線の中間に設置されている。

図２０は、回折光学素子３ｇの平面図である。

回折光学素子３ｇは、図中に点線で示す対物レンズ６の有効径より小さい直径を有する円の内側の領域１３ａおよび外側の領域１３ｂに回折格子が形成された構成である。回折格子における格子の方向は、いずれもディスク７の半径方向にほぼ平行であり、格子のパタンは、いずれも等間隔の直線状である。領域１３ａにおける格子の間隔と領域１３ｂにおける格子の間隔は等しい。

領域１３ａに入射した光は、０次光として約８０．０％が透過し、±１次回折光としてそれぞれ約３．２％が回折され、±２次回折光としてそれぞれ約３．０％が回折される。一方、領域１３ｂに入射した光は、０次光として約９１．０％が透過し、±１次回折光としてそれぞれ約３．６％が回折され、±２次回折光としては回折されない。

回折光学素子３ｇからの０次光をメインビーム、±１次回折光を第一のサブビーム、±２次回折光を第二のサブビームとすると、メインビームおよび第一のサブビームには、領域１３ａからの透過光または回折光と領域１３ｂからの透過光または回折光の両方が同じ比率で含まれ、第二のサブビームには、領域１３ａからの回折光のみが含まれる。

その結果、メインビームと第一のサブビームは、強度分布が同じであり、メインビームと第二のサブビームは、強度分布が異なる。第二のサブビームは、メインビームに比べて周辺部の強度が低い。

図２１にディスク７上の集光スポットの配置を示す。

集光スポット１７ａ、１７ｊ、１７ｋ、１７ｌ、１７ｍは、それぞれ回折光学素子３ｇからの０次光、＋１次回折光、−１次回折光、＋２次回折光、−２次回折光に相当する。集光スポット１７ａはトラック１６（ランドまたはグルーブ）上、集光スポット１７ｊはトラック１６の１つ右側に隣接するトラック（グルーブまたはランド）上、集光スポット１７ｋはトラック１６の１つ左側に隣接するトラック（グルーブまたはランド）上、集光スポット１７ｌはトラック１６の２つ右側に隣接するトラック（ランドまたはグルーブ）上、集光スポット１７ｍはトラック１６の２つ左側に隣接するトラック（ランドまたはグルーブ）上にそれぞれ配置されている。

第一のサブビームは、メインビームと強度分布が同じであるため、第一のサブビームである集光スポット１７ｊ、１７ｋは、メインビームである集光スポット１７ａと径が等しい。一方、第二のサブビームは、メインビームに比べて周辺部の強度が低いため、第二のサブビームである集光スポット１７ｌ、１７ｍは、メインビームである集光スポット１７ａに比べて径が大きい。

図２２に光検出器１０ｂの受光部のパタンと光検出器１０ｂ上の光スポットの配置を示す。

光スポット１８ａは、回折光学素子３ｇからの０次光に相当し、光軸を通るディスク７の接線方向に平行な分割線および半径方向に平行な分割線で４つに分割された受光部２０ａ〜２０ｄで受光される。

光スポット１８ｆは、回折光学素子３ｇからの＋１次回折光に相当し、光軸を通るディスク７の接線方向に平行な分割線および半径方向に平行な分割線で４つに分割された受光部２０ｅ〜２０ｈで受光される。

光スポット１８ｇは、回折光学素子３ｇからの−１次回折光に相当し、光軸を通るディスク７の接線方向に平行な分割線および半径方向に平行な分割線で４つに分割された受光部２０ｉ〜２０ｌで受光される。

光スポット１８ｈは、回折光学素子３ｇからの＋２次回折光に相当し、光軸を通るディスク７の接線方向に平行な分割線および半径方向に平行な分割線で４つに分割された受光部２０ｍ〜２０ｐで受光される。

光スポット１８ｉは、回折光学素子３ｇからの−２次回折光に相当し、光軸を通るディスク７の接線方向に平行な分割線および半径方向に平行な分割線で４つに分割された受光部２０ｑ〜２０ｔで受光される。

ディスク７上の集光スポット１７ａ、１７ｊ、１７ｋ、１７ｌ、１７ｍの列は、ほぼ接線方向であるが、円筒レンズ８およびレンズ９の作用により、光検出器１０ｂ上の光スポット１８ａ、１８ｆ、１８ｇ、１８ｈ、１８ｉの列は、ほぼ半径方向となる。

受光部２０ａ〜２０ｔからの出力をそれぞれＶ２０ａ〜Ｖ２０ｔで表わすと、メインビームである集光スポット１７ａ、第一のサブビームである集光スポット１７ｊ、１７ｋ、第二のサブビームである集光スポット１７ｌ、１７ｍによるフォーカス誤差信号は、非点収差法により、それぞれ（Ｖ２０ａ＋Ｖ２０ｄ）−（Ｖ２０ｂ＋Ｖ２０ｃ）、（Ｖ２０ｅ＋Ｖ２０ｈ＋Ｖ２０ｉ＋Ｖ２０ｌ）−（Ｖ２０ｆ＋Ｖ２０ｇ＋Ｖ２０ｊ＋Ｖ２０ｋ）、（Ｖ２０ｍ＋Ｖ２０ｐ＋Ｖ２０ｑ＋Ｖ２０ｔ）−（Ｖ２０ｎ＋Ｖ２０ｏ＋Ｖ２０ｒ＋Ｖ２０ｓ）の演算から得られる。

差動非点収差法によるフォーカス誤差信号は、（Ｖ２０ａ＋Ｖ２０ｄ）−（Ｖ２０ｂ＋Ｖ２０ｃ）＋Ｋ｛（Ｖ２０ｅ＋Ｖ２０ｈ＋Ｖ２０ｉ＋Ｖ２０ｌ）−（Ｖ２０ｆ＋Ｖ２０ｇ＋Ｖ２０ｊ＋Ｖ２０ｋ）｝（Ｋは定数）の演算から得られる。

一方、メインビームである集光スポット１７ａ、第一のサブビームである集光スポット１７ｊ、１７ｋ、第二のサブビームである集光スポット１７ｌ、１７ｍによるトラック誤差信号は、プッシュプル法により、それぞれ（Ｖ２０ａ＋Ｖ２０ｂ）−（Ｖ２０ｃ＋Ｖ２０ｄ）、（Ｖ２０ｅ＋Ｖ２０ｆ＋Ｖ２０ｉ＋Ｖ２０ｊ）−（Ｖ２０ｇ＋Ｖ２０ｈ＋Ｖ２０ｋ＋Ｖ２０ｌ）、（Ｖ２０ｍ＋Ｖ２０ｎ＋Ｖ２０ｑ＋Ｖ２０ｒ）−（Ｖ２０ｏ＋Ｖ２０ｐ＋Ｖ２０ｓ＋Ｖ２０ｔ）の演算から得られる。

差動プッシュプル法によるトラック誤差信号は、（Ｖ２０ａ＋Ｖ２０ｂ）−（Ｖ２０ｃ＋Ｖ２０ｄ）−Ｋ｛（Ｖ２０ｅ＋Ｖ２０ｆ＋Ｖ２０ｉ＋Ｖ２０ｊ）−（Ｖ２０ｇ＋Ｖ２０ｈ＋Ｖ２０ｋ＋Ｖ２０ｌ）｝の演算から得られる。

また、メインビームである集光スポット１７ａによるＲＦ信号は、Ｖ２０ａ＋Ｖ２０ｂ＋Ｖ２０ｃ＋Ｖ２０ｄの演算から得られる。

図２３（ａ）〜（ｃ）に各種のフォーカス誤差信号を示す。

図２３（ａ）〜（ｃ）において、横軸はディスク７のデフォーカス量、縦軸はフォーカス誤差信号である。

図２３（ａ）に示すフォーカス誤差信号２５ａは、集光スポット１７ａがランド上に配置されている場合の集光スポット１７ａによるフォーカス誤差信号であり、フォーカス誤差信号２５ｂは、集光スポット１７ａがグルーブ上に配置されている場合の集光スポット１７ａによるフォーカス誤差信号である。

また、図２３（ｂ）に示すフォーカス誤差信号２５ｃは、集光スポット１７ａがランド上に配置されている場合の集光スポット１７ｊ、１７ｋによるフォーカス誤差信号であり、フォーカス誤差信号２５ｄは、集光スポット１７ａがグルーブ上に配置されている場合の集光スポット１７ｊ、１７ｋによるフォーカス誤差信号である。

デフォーカス量が０の位置でのフォーカス誤差信号は、厳密には０ではなく、図２３（ａ）においては、ランドでは正、グルーブでは負、図２３（ｂ）においては、ランドでは負、グルーブでは正のオフセットを持っている。

これに対し、図２３（ｃ）に示すフォーカス誤差信号２５ｅは、集光スポット１７ａがランド上、グルーブ上に配置されている場合の集光スポット１７ａによるフォーカス誤差信号と集光スポット１７ｊ、１７ｋによるフォーカス誤差信号の和である差動非点収差法によるフォーカス誤差信号である。図２３（ｃ）においては、図２３（ａ）、（ｂ）におけるフォーカス誤差信号のオフセットが相殺され、フォーカス誤差信号にオフセットを生じない。

図２４（ａ）〜（ｃ）に各種のトラック誤差信号を示す。

図２４（ａ）〜（ｃ）において、横軸はディスク７のオフトラック量、縦軸はトラック誤差信号である。

図２４（ａ）に示すトラック誤差信号２６ａは、対物レンズ６がディスク７の半径方向の外側にシフトした場合の集光スポット１７ａによるトラック誤差信号であり、トラック誤差信号２６ｂは、対物レンズ６がディスク７の半径方向の外側にシフトした場合の集光スポット１７ｊ、１７ｋによるトラック誤差信号である。

また、図２４（ｂ）に示すトラック誤差信号２６ｃは、対物レンズ６がディスク７の半径方向の内側にシフトした場合の集光スポット１７ａによるトラック誤差信号であり、トラック誤差信号２６ｄは、対物レンズ６がディスク７の半径方向の内側にシフトした場合の集光スポット１７ｊ、１７ｋによるトラック誤差信号である。

集光スポット１７ａによるトラック誤差信号と集光スポット１７ｊ、１７ｋによるトラック誤差信号は、極性が逆であるが、対物レンズ６がディスク７の半径方向にシフトした場合のオフセットの符号は、同じであり、図２４（ａ）においては正、図２４（ｂ）においては負のオフセットを持っている。

これに対し、図２４（ｃ）に示すトラック誤差信号２６ｅは、対物レンズ６がディスク７の半径方向の外側、内側にシフトした場合の集光スポット１７ａによるトラック誤差信号と集光スポット１７ｊ、１７ｋによるトラック誤差信号の差である差動プッシュプル法によるトラック誤差信号である。図２４（ｃ）においては、図２４（ａ）、（ｂ）におけるトラック誤差信号のオフセットが相殺され、トラック誤差信号にオフセットを生じない。

図２５（ａ）〜（ｃ）に基板厚ずれの検出に関わる各種のフォーカス誤差信号を示す。

図２５（ａ）〜（ｃ）において、横軸はディスク７のデフォーカス量、縦軸はフォーカス誤差信号である。

図２５（ａ）に示すフォーカス誤差信号２７ａは、ディスク７に基板厚ずれがない場合の集光スポット１７ａによるフォーカス誤差信号、集光スポット１７ｌ、１７ｍによるフォーカス誤差信号である。

これに対し、図２５（ｂ）に示すフォーカス誤差信号２７ｂは、ディスク７に正の基板厚ずれがある場合の集光スポット１７ａによるフォーカス誤差信号、フォーカス誤差信号２７ｃは、ディスク７に正の基板厚ずれがある場合の集光スポット１７ｌ、１７ｍによるフォーカス誤差信号である。

また、図２５（ｃ）に示すフォーカス誤差信号２７ｄは、ディスク７に負の基板厚ずれがある場合の集光スポット１７ａによるフォーカス誤差信号、フォーカス誤差信号２７ｅは、ディスク７に負の基板厚ずれがある場合の集光スポット１７ｌ、１７ｍによるフォーカス誤差信号である。集光スポット１７ａによるフォーカス誤差信号が０点を横切る位置がジャストフォーカスに相当する。

ディスク７に基板厚ずれがない場合、集光スポット１７ｌ、１７ｍによるフォーカス誤差信号は、集光スポット１７ａによるフォーカス誤差信号とゼロクロス点が一致し、ジャストフォーカスで０となる。

これに対し、ディスク７に正の基板厚ずれがある場合、集光スポット１７ｌ、１７ｍによるフォーカス誤差信号は、集光スポット１７ａによるフォーカス誤差信号に対してゼロクロス点が図の左側にずれ、ジャストフォーカスで正となる。

また、ディスク７に負の基板厚ずれがある場合、集光スポット１７ｌ、１７ｍによるフォーカス誤差信号は、集光スポット１７ａによるフォーカス誤差信号に対してゼロクロス点が図の右側にずれ、ジャストフォーカスで負となる。

従って、メインビームである集光スポット１７ａによるフォーカス誤差信号を用いてフォーカスサーボをかけた時の第二のサブビームである集光スポット１７ｌ、１７ｍによるフォーカス誤差信号を基板厚ずれ信号として用いることができる。

図２６（ａ）〜（ｃ）にラジアルチルトの検出に関わる各種のトラック誤差信号を示す。

図２６（ａ）〜（ｃ）において、横軸はディスク７のオフトラック量、縦軸はトラック誤差信号である。

図２６（ａ）に示すトラック誤差信号２８ａは、ディスク７にラジアルチルトがない場合の集光スポット１７ａによるトラック誤差信号、集光スポット１７ｌ、１７ｍによるトラック誤差信号である。

これに対し、図２６（ｂ）に示すトラック誤差信号２８ｂは、ディスク７に正のラジアルチルトがある場合の集光スポット１７ａによるトラック誤差信号、トラック誤差信号２８ｃはディスク７に正のラジアルチルトがある場合の集光スポット１７ｌ、１７ｍによるトラック誤差信号である。

また、図２６（ｃ）に示すトラック誤差信号２８ｄは、ディスク７に負のラジアルチルトがある場合の集光スポット１７ａによるトラック誤差信号、トラック誤差信号２８ｅはディスク７に負のラジアルチルトがある場合の集光スポット１７ｌ、１７ｍによるトラック誤差信号である。集光スポット１７ａによるトラック誤差信号が−側から＋側へ０点を横切る位置がランド、＋側から−側へ０点を横切る位置がグルーブに相当する。

ディスク７にラジアルチルトがない場合、集光スポット１７ｌ、１７ｍによるトラック誤差信号は、集光スポット１７ａによるトラック誤差信号とゼロクロス点が一致し、ランド、グルーブのどちらでも０となる。

これに対し、ディスク７に正のラジアルチルトがある場合、集光スポット１７ｌ、１７ｍによるトラック誤差信号は、集光スポット１７ａによるトラック誤差信号に対してゼロクロス点が図の左側にずれ、ランドでは正、グルーブでは負となる。

また、ディスク７に負のラジアルチルトがある場合、集光スポット１７ｌ、１７ｍによるトラック誤差信号は、集光スポット１７ａによるトラック誤差信号に対してゼロクロス点が図の右側にずれ、ランドでは負、グルーブでは正となる。

従って、集光スポット１７ａによるトラック誤差信号を用いてトラックサーボをかけた時の集光スポット１７ｌ、１７ｍによるトラック誤差信号をラジアルチルト信号として用いることができる。

特許文献１には、第二の光ヘッド装置の構成も記載されている。特許文献１に記載の第二の光ヘッド装置は、特許文献１に記載の第一の光ヘッド装置における回折光学素子３ｇ、光検出器１０ｂをそれぞれ回折光学素子３ｈ、光検出器１０ａに置き換えたものであり、その構成は図１９に示すものと同じである。

図２７は、回折光学素子３ｈの平面図である。

回折光学素子３ｈは、図中に点線で示す対物レンズ６の有効径より小さい直径を有する円の内側には、入射光の光軸を通りディスク７の半径方向に平行な直線で領域１３ｃ、１３ｄの２つに分割された回折格子が形成されており、外側には、入射光の光軸を通りディスク７の半径方向に平行な直線で領域１３ｅ、１３ｆの２つに分割された回折格子が形成された構成である。回折格子における格子の方向は、いずれもディスク７の半径方向にほぼ平行であり、格子のパタンはいずれも等間隔の直線状である。領域１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆにおける格子の間隔は、全て等しい。

領域１３ｃ、１３ｆに入射した光は、０次光として約４０．５％が透過し、＋１次回折光として約４０．５％が回折され、−１次回折光としては、約４．５％しか回折されない。一方、領域１３ｄ、１３ｅに入射した光は、０次光として約４０．５％が透過し、−１次回折光として約４０．５％が回折され、＋１次回折光としては約４．５％しか回折されない。

回折光学素子３ｈからの０次光をメインビーム、＋１次回折光をサブビーム１、−１次回折光をサブビーム２とすると、メインビームには、領域１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆからの透過光が同じ比率で含まれ、サブビーム１には、主として領域１３ｃ、１３ｆからの回折光のみが含まれ、サブビーム２には、主として領域１３ｄ、１３ｅからの回折光のみが含まれる。

その結果、メインビームとサブビーム１、サブビーム２では、対物レンズ６に入射する際の強度分布が異なる。サブビーム１は、メインビームに比べて上半分では周辺部の強度が低く、下半分では周辺部の強度が高く、サブビーム２は、メインビームに比べて上半分では周辺部の強度が高く、下半分では周辺部の強度が低い。サブビーム１の強度分布とサブビーム２の強度分布を加えたものはメインビームの強度分布と同じである。

図２８にディスク７上の集光スポットの配置を示す。

集光スポット１７ａ、１７ｎ、１７ｏは、それぞれ回折光学素子３ｈからの０次光、＋１次回折光、−１次回折光に相当する。集光スポット１７ａは、トラック１６（ランドまたはグルーブ）上、集光スポット１７ｎは、トラック１６の右側に隣接するトラック（グルーブまたはランド）上、集光スポット１７ｏは、トラック１６の左側に隣接するトラック（グルーブまたはランド）上にそれぞれ配置されている。

図２９に光検出器１０ａの受光部のパタンと光検出器１０ａ上の光スポットの配置を示す。

光スポット１８ａは、回折光学素子３ｈからの０次光に相当し、光軸を通るディスク７の接線方向に平行な分割線および半径方向に平行な分割線で４つに分割された受光部１９ａ〜１９ｄで受光される。

光スポット１８ｊは、回折光学素子３ｈからの＋１次回折光に相当し、光軸を通るディスク７の接線方向に平行な分割線および半径方向に平行な分割線で４つに分割された受光部１９ｅ〜１９ｈで受光される。

光スポット１８ｋは、回折光学素子３ｈからの−１次回折光に相当し、光軸を通るディスク７の接線方向に平行な分割線および半径方向に平行な分割線で４つに分割された受光部１９ｉ〜１９ｌで受光される。

ディスク７上の集光スポット１７ａ、１７ｎ、１７ｏの列は、ほぼ接線方向であるが、円筒レンズ８およびレンズ９の作用により、光検出器１０ａ上の光スポット１８ａ、１８ｊ、１８ｋの列は、ほぼ半径方向となる。

受光部１９ａ〜１９ｌからの出力をそれぞれＶ１９ａ〜Ｖ１９ｌで表わすと、メインビームである集光スポット１７ａ、サブビームである集光スポット１７ｎ、１７ｏによるフォーカス誤差信号は、非点収差法により、それぞれ（Ｖ１９ａ＋Ｖ１９ｄ）−（Ｖ１９ｂ＋Ｖ１９ｃ）、（Ｖ１９ｅ＋Ｖ１９ｈ＋Ｖ１９ｉ＋Ｖ１９ｌ）−（Ｖ１９ｆ＋Ｖ１９ｇ＋Ｖ１９ｊ＋Ｖ１９ｋ）の演算から得られる。

差動非点収差法によるフォーカス誤差信号は、（Ｖ１９ａ＋Ｖ１９ｄ）−（Ｖ１９ｂ＋Ｖ１９ｃ）＋Ｋ｛（Ｖ１９ｅ＋Ｖ１９ｈ＋Ｖ１９ｉ＋Ｖ１９ｌ）−（Ｖ１９ｆ＋Ｖ１９ｇ＋Ｖ１９ｊ＋Ｖ１９ｋ）｝（Ｋは定数）の演算から得られる。

一方、メインビームである集光スポット１７ａ、サブビームである集光スポット１７ｎ、１７ｏによるトラック誤差信号は、プッシュプル法により、それぞれ（Ｖ１９ａ＋Ｖ１９ｂ）−（Ｖ１９ｃ＋Ｖ１９ｄ）、（Ｖ１９ｅ＋Ｖ１９ｆ＋Ｖ１９ｉ＋Ｖ１９ｊ）−（Ｖ１９ｇ＋Ｖ１９ｈ＋Ｖ１９ｋ＋Ｖ１９ｌ）の演算から得られる。

差動プッシュプル法によるトラック誤差信号は、（Ｖ１９ａ＋Ｖ１９ｂ）−（Ｖ１９ｃ＋Ｖ１９ｄ）−Ｋ｛（Ｖ１９ｅ＋Ｖ１９ｆ＋Ｖ１９ｉ＋Ｖ１９ｊ）−（Ｖ１９ｇ＋Ｖ１９ｈ＋Ｖ１９ｋ＋Ｖ１９ｌ）｝の演算から得られる。また、メインビームである集光スポット１７ａによるＲＦ信号は、Ｖ１９ａ＋Ｖ１９ｂ＋Ｖ１９ｃ＋Ｖ１９ｄの演算から得られる。

メインビームである集光スポット１７ａによるフォーカス誤差信号は、図２３（ａ）のフォーカス誤差信号２５ａ、図２３（ｂ）のフォーカス誤差信号２５ｃと同じである。また、サブビーム１の強度分布とサブビーム２の強度分布を加えたものは、メインビームの強度分布と同じであるため、サブビームである集光スポット１７ｎ、１７ｏによるフォーカス誤差信号は、図２３（ａ）のフォーカス誤差信号２５ｂ、図２３（ｂ）のフォーカス誤差信号２５ｄと同じである。

従って、集光スポット１７ａによるフォーカス誤差信号と集光スポット１７ｎ、１７ｏによるフォーカス誤差信号の和である差動非点収差法によるフォーカス誤差信号は、図２３（ｃ）のフォーカス誤差信号２５ｅと同じである。すなわち、本光ヘッド装置においては、フォーカス誤差信号にオフセットを生じない。

メインビームである集光スポット１７ａによるトラック誤差信号は、図２４（ａ）のトラック誤差信号２６ａ、図２４（ｂ）のトラック誤差信号２６ｃと同じである。また、サブビーム１の強度分布とサブビーム２の強度分布を加えたものは、メインビームの強度分布と同じであるため、サブビームである集光スポット１７ｎ、１７ｏによるトラック誤差信号は、図２４（ａ）のトラック誤差信号２６ｂ、図２４（ｂ）のトラック誤差信号２６ｄと同じである。

従って、集光スポット１７ａによるトラック誤差信号と集光スポット１７ｎ、１７ｏによるトラック誤差信号の差である差動プッシュプル法によるトラック誤差信号は、図２４（ｃ）のトラック誤差信号２６ｅと同じである。すなわち、本光ヘッド装置においては、トラック誤差信号にオフセットを生じない。

メインビームである集光スポット１７ａによるフォーカス誤差信号は、ディスク７に基板厚ずれがない場合は、図２５（ａ）のフォーカス誤差信号２７ａ、ディスク７に正の基板厚ずれがある場合は、図２５（ｂ）のフォーカス誤差信号２７ｂ、ディスク７に負の基板厚ずれがある場合は、図２５（ｃ）のフォーカス誤差信号２７ｄと同じである。

サブビーム１である集光スポット１７ｎのうち回折光学素子３ｈの領域１３ｃからの回折光によるフォーカス誤差信号（上半分のフォーカス誤差信号）である１９ｅ−１９ｇ、サブビーム２である集光スポット１７ｏのうち回折光学素子３ｈの領域１３ｄからの回折光によるフォーカス誤差信号（下半分のフォーカス誤差信号）である１９ｌ−１９ｊは、ディスク７に基板厚ずれがない場合は、図２５（ａ）のフォーカス誤差信号２７ａ、ディスク７に正の基板厚ずれがある場合は、図２５（ｂ）のフォーカス誤差信号２７ｃ、ディスク７に負の基板厚ずれがある場合は、図２５（ｃ）のフォーカス誤差信号２７ｅと同じである。

サブビーム１である集光スポット１７ｎのうち回折光学素子３ｈの領域１３ｆからの回折光によるフォーカス誤差信号（下半分のフォーカス誤差信号）である１９ｈ−１９ｆ、サブビーム２である集光スポット１７ｏのうち回折光学素子３ｈの領域１３ｅからの回折光によるフォーカス誤差信号（上半分のフォーカス誤差信号）である１９ｉ−１９ｋは、ディスク７に基板厚ずれがない場合は、図２５（ａ）のフォーカス誤差信号２７ａ、ディスク７に正の基板厚ずれがある場合は、図２５（ｃ）のフォーカス誤差信号２７ｅ、ディスク７に負の基板厚ずれがある場合は、図２５（ｂ）のフォーカス誤差信号２７ｃと同じである。

従って、サブビーム１の上半分およびサブビーム２の下半分のフォーカス誤差信号とサブビーム１の下半分およびサブビーム２の上半分のフォーカス誤差信号の差である（１９ｅ＋１９ｆ＋１９ｋ＋１９ｌ）−（１９ｇ＋１９ｈ＋１９ｉ＋１９ｊ）は、ディスク７に基板厚ずれがない場合は、ジャストフォーカスで０、ディスク７に正の基板厚ずれがある場合は、ジャストフォーカスで正、ディスク７に負の基板厚ずれがある場合は、ジャストフォーカスで負となる。すなわち、メインビームのフォーカス誤差信号を用いてフォーカスサーボをかけた時の、サブビーム１の上半分およびサブビーム２の下半分のフォーカス誤差信号とサブビーム１の下半分およびサブビーム２の上半分のフォーカス誤差信号の差を基板厚ずれ信号として用いることができる。

メインビームである集光スポット１７ａによるトラック誤差信号は、ディスク７にラジアルチルトがない場合は、図２６（ａ）のトラック誤差信号２８ａ、ディスク７に正のラジアルチルトがある場合は、図２６（ｂ）のトラック誤差信号２８ｂ、ディスク７に負のラジアルチルトがある場合は、図２６（ｃ）のトラック誤差信号２８ｄと同じである。

サブビーム１である集光スポット１７ｎのうち回折光学素子３ｈの領域１３ｃからの回折光によるトラック誤差信号（上半分のトラック誤差信号）である１９ｅ−１９ｇ、サブビーム２である集光スポット１７ｏのうち回折光学素子３ｈの領域１３ｄからの回折光によるトラック誤差信号（下半分のトラック誤差信号）である１９ｊ−１９ｌは、ディスク７にラジアルチルトがない場合は、図２６（ａ）のトラック誤差信号２８ａ、ディスク７に正のラジアルチルトがある場合は、図２６（ｂ）のトラック誤差信号２８ｃ、ディスク７に負のラジアルチルトがある場合は、図２６（ｃ）のトラック誤差信号２８ｅと同じである。

サブビーム１である集光スポット１７ｎのうち回折光学素子３ｈの領域１３ｆからの回折光によるトラック誤差信号（下半分のトラック誤差信号）である１９ｆ−１９ｈ、サブビーム２である集光スポット１７ｏのうち回折光学素子３ｈの領域１３ｅからの回折光によるトラック誤差信号（上半分のトラック誤差信号）である１９ｉ−１９ｋは、ディスク７にラジアルチルトがない場合は、図２６（ａ）のトラック誤差信号２８ａ、ディスク７に正のラジアルチルトがある場合は、図２６（ｃ）のトラック誤差信号２８ｅ、ディスク７に負のラジアルチルトがある場合は、図２６（ｂ）のトラック誤差信号２８ｃと同じである。

従って、サブビーム１の上半分およびサブビーム２の下半分のトラック誤差信号とサブビーム１の下半分およびサブビーム２の上半分のトラック誤差信号の差である（１９ｅ＋１９ｈ＋１９ｊ＋１９ｋ）−（１９ｆ＋１９ｇ＋１９ｉ＋１９ｌ）は、ディスク７にラジアルチルトがない場合は、ランド、グルーブのどちらでも０、ディスク７に正のラジアルチルトがある場合は、ランドでは正、グルーブでは負、ディスク７に負のラジアルチルトがある場合はランドでは負、グルーブでは正となる。

すなわち、メインビームのトラック誤差信号を用いてトラックサーボをかけた時の、サブビーム１の上半分およびサブビーム２の下半分のトラック誤差信号とサブビーム１の下半分およびサブビーム２の上半分のトラック誤差信号の差をラジアルチルト信号として用いることができる。
特開２００３−０５１１３０号公報 特開平９−８１９４２号公報 特開平１１−２９６８７５号公報

特許文献１に記載の第一の光ヘッド装置およびそれを用いた光学式情報記録再生装置においては、ディスク７上に５つの集光スポット１７ａ、１７ｊ、１７ｋ、１７ｌ、１７ｍが形成される。ディスク７の面振れ等によりディスク７の記録面と５つの集光スポットの集光点位置を結ぶ直線とが平行でなくなると、サブビームである集光スポット１７ｊ、１７ｋ、１７ｌ、１７ｍの集光点位置がディスク７の記録面からディスク７の記録面に垂直な方向へずれ、デフォーカスを生じる。

第一のサブビームである集光スポット１７ｊ、１７ｋに関しては、メインビームである集光スポット１７ａからの距離が短いため、ディスク７の面振れ等によるデフォーカスの量は小さい。しかし、第二のサブビームである集光スポット１７ｌ、１７ｍに関しては、メインビームである集光スポット１７ａからの距離が長いため、ディスク７の面振れ等によるデフォーカスの量は大きい。また、ディスク７の偏芯等によりディスク７のトラック１６と５つの集光スポットの中心を結ぶ直線との角度が本来の角度からずれると、サブビームである集光スポット１７ｊ、１７ｋ、１７ｌ、１７ｍの中心がディスク７の対応するトラックの中心からディスク７の半径方向へずれ、オフトラックを生じる。

第一のサブビームである集光スポット１７ｊ、１７ｋに関しては、メインビームである集光スポット１７ａからの距離が短いため、ディスク７の偏芯等によるオフトラックの量は小さい。しかし、第二のサブビームである集光スポット１７ｌ、１７ｍに関しては、メインビームである集光スポット１７ａからの距離が長いため、ディスク７の偏芯等によるオフトラックの量は大きい。

第二のサブビームである集光スポット１７ｌ、１７ｍは、ディスク７の基板厚ずれおよびラジアルチルトの検出に用いられるが、ディスク７の面振れ等により集光スポット１７ｌ、１７ｍに大きなデフォーカスが生じると、基板厚ずれ信号の感度が低下し、ディスク７の基板厚ずれを正しく検出することができなくなる。また、ディスク７の偏芯等により集光スポット１７ｌ、１７ｍに大きなオフトラックが生じると、ラジアルチルト信号の感度が低下し、ディスク７のラジアルチルトを正しく検出することができなくなる。

特許文献１に記載の第二の光ヘッド装置およびそれを用いた光学式情報記録再生装置においては、差動非点収差法によるフォーカス誤差信号および差動プッシュプル法によるトラック誤差信号を得るため、光検出器１０ａの１２個の受光部１９ａ〜１９ｌからの出力に基づいて演算を行う。また、基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号を得るため、光検出器１０ａの８個の受光部１９ｅ〜１９ｌからの出力に基づいて演算を行う。受光部１９ａ〜１９ｌから出力される電流は、対応する電流−電圧変換回路により電圧に変換されてから演算回路へ送られるが、各信号を得るための演算に関係する受光部の数が多いため、各信号を得るための演算に関係する電流−電圧変換回路の数も多くなり、電流−電圧変換回路の雑音により、フォーカス誤差信号およびトラック誤差信号、ならびに基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の品質が劣化する。また、各信号を得るための演算に関係する受光部の数が多いため、各信号を得るための演算回路の構成が複雑になる。

本発明の目的は、フォーカス誤差信号およびトラック誤差信号にオフセットを生じず、かつ光記録媒体の基板厚ずれおよびラジアルチルトを検出することが可能な従来の光ヘッド装置および光学式情報記録再生装置における上に述べた課題を解決し、基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の感度が高く、かつフォーカス誤差信号およびトラック誤差信号、ならびに基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の品質が良好であり、各信号を得るための演算回路の構成が簡単な光ヘッド装置および光学式情報記録再生装置を提供することにある。

本発明の光学式情報記録再生装置は、光源と、該光源からの出射光をトラックを構成する溝を有する円盤状の光記録媒体上に集光する対物レンズと、前記光源からの出射光から、前記対物レンズにより前記光記録媒体上に集光される光として、メインビーム、第一のサブビームおよび第二のサブビームを生成するビーム生成手段であって、前記第一のサブビームは光軸を含む平面を境界とする第一および第二の部分から構成されており、前記第二のサブビームは光軸を含む平面を境界とする第三および第四の部分から構成されており、前記第一のサブビームの前記第一の部分および前記第二のサブビームの前記第四の部分は、前記メインビームの対応する部分と光軸に垂直な断面内における光軸上の強度で規格化した強度分布が異なると共に、前記第一のサブビームの前記第二の部分および前記第二のサブビームの前記第三の部分は、前記メインビームの対応する部分と光軸に垂直な断面
内における光軸上の強度で規格化した強度分布がほぼ同じであるように構成されたビーム生成手段と、前記光記録媒体からの反射光として、前記光記録媒体で反射された前記メインビーム、前記光記録媒体で反射された前記第一のサブビームの前記第一および第二の部分、前記光記録媒体で反射された前記第二のサブビームの前記第三および第四の部分を個別に受光する光検出器と、前記光検出器で個別に受光された、前記光記録媒体で反射された前記メインビーム、前記光記録媒体で反射された前記第一のサブビームの前記第一および第二の部分、前記光記録媒体で反射された前記第二のサブビームの前記第三および第四の部分のそれぞれからフォーカス誤差信号および／またはトラック誤差信号を検出し、該フォーカス誤差信号および／または該トラック誤差信号に基づき、フォーカスサーボに用いるフォーカス誤差信号および／またはトラックサーボに用いるトラック誤差信号、ならびに前記光記録媒体の基板厚ずれおよび／またはラジアルチルトを検出する検出手段とを有し、 前記検出手段は、前記第一のサブビームの前記第一の部分および前記第二のサブビームの前記第四の部分から検出されたフォーカス誤差信号および／またはトラック誤差信号の、前記メインビームから検出されたフォーカス誤差信号および／またはトラック誤差信号に対するゼロクロス点のずれに基づいて前記光記録媒体の基板厚ずれおよび／またはラジアルチルトを検出する。

本発明の光学式情報記録再生装置においては、光記録媒体上に３つの集光スポットが形成される。光記録媒体の面振れ等により光記録媒体の記録面と３つの集光スポットの集光点位置を結ぶ直線とが平行でなくなると、第一および第二のサブビームである２つの集光スポットの集光点位置が光記録媒体の記録面から光記録媒体の記録面に垂直な方向へずれ、デフォーカスを生じる。しかし、第一および第二のサブビームである２つの集光スポットに関しては、メインビームである集光スポットからの距離が短いため、光記録媒体の面振れ等によるデフォーカスの量は小さい。また、光記録媒体の偏芯等により光記録媒体のトラックと３つの集光スポットの中心を結ぶ直線との角度が本来の角度からずれると、第一および第二のサブビームである２つの集光スポットの中心が光記録媒体の対応するトラックの中心から光記録媒体の半径方向へずれ、オフトラックを生じる。しかし、第一および第二のサブビームである２つの集光スポットに関しては、メインビームである集光スポットからの距離が短いため、光記録媒体の偏芯等によるオフトラックの量は小さい。

このため、第一および第二のサブビームである２つの集光スポットは、光記録媒体の基板厚ずれおよびラジアルチルトの検出に用いられるが、光記録媒体の面振れ等により２つの集光スポットにデフォーカスが生じても、基板厚ずれ信号の感度が低下せず、光記録媒体の基板厚ずれを正しく検出することができる。また、光記録媒体の偏芯等により２つの集光スポットにオフトラックが生じても、ラジアルチルト信号の感度が低下せず、光記録媒体のラジアルチルトを正しく検出することができる。

本発明の光学式情報記録再生装置においては、差動非点収差法によるフォーカス誤差信号および差動プッシュプル法によるトラック誤差信号を得るため、光検出器の８個の受光部（メインビームを受光する４個の受光部、第一のサブビームの第二の部分を受光する２個の受光部、第二のサブビームの第三の部分を受光する２個の受光部）からの出力に基づいて演算を行う。また、基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号を得るため、光検出器の４個の受光部（第一のサブビームの第一の部分を受光する２個の受光部、第二のサブビームの第四の部分を受光する２個の受光部）からの出力に基づいて演算を行う。

それぞれの受光部から出力される電流は、対応する電流−電圧変換回路により電圧に変換されてから演算回路へ送られるが、各信号を得るための演算に関係する受光部の数が少ないため、各信号を得るための演算に関係する電流−電圧変換回路の数も少なくなり、電流−電圧変換回路の雑音により、フォーカス誤差信号およびトラック誤差信号、ならびに基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の品質が劣化しない。また、各信号を得るための演算に関係する受光部の数が少ないため、各信号を得るための演算回路の構成が簡単になる。

上に述べたように、本発明の光学式情報記録再生装置の効果は、基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の感度が高く、かつフォーカス誤差信号およびトラック誤差信号、ならびに基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の品質が良好であり、各信号を得るための演算回路の構成が簡単なことである。

基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の感度が高い理由は、第一および第二のサブビームである２つの集光スポットに関しては、メインビームである集光スポットからの距離が短いため、光記録媒体の面振れ等によるデフォーカスおよび偏芯等によるオフトラックの量は小さく、基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の感度が低下しないことである。

また、フォーカス誤差信号およびトラック誤差信号、ならびに基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の品質が良好であり、各信号を得るための演算回路の構成が簡単な理由は、各信号を得るための演算に関係する受光部の数が少ないため、各信号を得るための演算に関係する電流−電圧変換回路の数も少なくなり、電流−電圧変換回路の雑音により、各信号の品質が劣化しないことである。

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。
（第一の実施の形態）
本発明の第一の実施の形態における光ヘッド装置は、特許文献１に記載の第一の光ヘッド装置における回折光学素子３ｇ、光検出器１０ｂをそれぞれ回折光学素子３ａ、光検出器１０ａに置き換えたものであり、その構成は図１９に示すものと同じである。回折光学素子３ａは、本発明のビーム生成手段に対応する。

図１は、回折光学素子３ａの平面図である。

回折光学素子３ａは、図中に点線で示す対物レンズ６の有効径より小さい直径を有する円の内側には、入射光の光軸を通りディスク７の半径方向に平行な直線で領域１１ａ、１１ｂの２つに分割された回折格子が形成されており、外側には、入射光の光軸を通りディスク７の半径方向に平行な直線で領域１１ｃ、１１ｄの２つに分割された回折格子が形成された構成である。回折格子における格子の方向は、いずれもディスク７の半径方向にほぼ平行であり、格子のパタンは、いずれも等間隔の直線状である。領域１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄにおける格子の間隔は、全て等しい。

図２（ａ）〜（ｄ）は、回折光学素子３ａの断面図である。

回折光学素子３ａは、領域１１ａにおいては、図２（ａ）に示すように基板１４上に矩形状の断面形状を有する格子１５ａが形成されており、領域１１ｂにおいては、図２（ｂ）に示すように基板１４上に矩形状の断面形状を有する格子１５ｂが形成されており、領域１１ｃにおいては、図２（ｃ）に示すように基板１４上に８レベルの階段状の断面形状を有する格子１５ｃが形成されており、領域１１ｄにおいては、図２（ｄ）に示すように基板１４上に８レベルの階段状の断面形状を有する格子１５ｄが形成された構成である。

格子１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄの間隔は、いずれもＰである。

格子１５ａの断面形状は、幅がＰ／２で高さがＨ２の部分、幅がＰ／２で高さがＨ１＋Ｈ２の部分の繰り返しである。また、格子１５ｂの断面形状は、幅がＰ／２で高さがＨ１＋Ｈ２の部分、幅がＰ／２で高さがＨ２の部分の繰り返しである。

一方、格子１５ｃの断面形状は、幅がＰ／８で高さが０の部分、幅がＰ／８で高さがＨ５の部分、幅がＰ／８で高さがＨ４の部分、幅がＰ／８で高さがＨ４＋Ｈ５の部分、幅がＰ／８で高さがＨ３の部分、幅がＰ／８で高さがＨ３＋Ｈ５の部分、幅がＰ／８で高さがＨ３＋Ｈ４の部分、幅がＰ／８で高さがＨ３＋Ｈ４＋Ｈ５の部分の繰り返しである。また、格子１５ｄの断面形状は、幅がＰ／８で高さがＨ３＋Ｈ４＋Ｈ５の部分、幅がＰ／８で高さがＨ３＋Ｈ４の部分、幅がＰ／８で高さがＨ３＋Ｈ５の部分、幅がＰ／８で高さがＨ３の部分、幅がＰ／８で高さがＨ４＋Ｈ５の部分、幅がＰ／８で高さがＨ４の部分、幅がＰ／８で高さがＨ５の部分、幅がＰ／８で高さが０の部分の繰り返しである。

ここで、半導体レーザ１の波長をλ、格子１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄの屈折率をｎとし、Ｈ１＝０．１１５λ／（ｎ−１）、Ｈ２＝０．０７３λ／（ｎ−１）、Ｈ３＝０．０７８λ／（ｎ−１）、Ｈ４＝０．１２２λ／（ｎ−１）、Ｈ５＝０．０６１λ／（ｎ−１）であるとする。また、回折光学素子３ａにおける＋１次回折光は、図１の上側および図２（ａ）〜（ｄ）の左側に偏向され、−１次回折光は、図１の下側および図２（ａ）〜（ｄ）の右側に偏向されるものとする。

このとき、格子１５ａ、１５ｂの透過率、＋１次回折効率、−１次回折効率は、それぞれ約８７．５％、約５．１％、約５．１％となる。一方、格子１５ｃの透過率、＋１次回折効率、−１次回折効率は、それぞれ約７８．０％、約０．６％、約４．５％となる。また、格子１５ｄの透過率、＋１次回折効率、−１次回折効率は、それぞれ約７８．０％、約４．５％、約０．６％となる。

すなわち、領域１１ａ、１１ｂに入射した光は、０次光として約８７．５％が透過し、±１次回折光としてそれぞれ約５．１％が回折される。一方、領域１１ｃに入射した光は、０次光として約７８．０％が透過し、−１次回折光として約４．５％が回折され、＋１次回折光としては約０．６％しか回折されない。また、領域１１ｄに入射した光は、０次光として約７８．０％が透過し、＋１次回折光として約４．５％が回折され、−１次回折光としては約０．６％しか回折されない。

回折光学素子３ａからの０次光をメインビーム、＋１次回折光をサブビーム１、−１次回折光をサブビーム２とすると、メインビームには、領域１１ａ、１１ｂからの透過光と領域１１ｃ、１１ｄからの透過光が約１．１：１の比率で含まれる。

一方、サブビーム１の上半分には、主として領域１１ａからの回折光のみが含まれ、サブビーム１の下半分には、領域１１ｂからの回折光と領域１１ｄからの回折光が約１．１：１の比率で含まれる。また、サブビーム２の上半分には、領域１１ａからの回折光と領域１１ｃからの回折光が約１．１：１の比率で含まれ、サブビーム２の下半分には、主として領域１１ｂからの回折光のみが含まれる。

その結果、メインビームとサブビーム１、サブビーム２では、対物レンズ６に入射する際の強度分布が異なる。サブビーム１は、上半分ではメインビームに比べて周辺部の強度が低く、下半分ではメインビームと強度分布がほぼ同じである。また、サブビーム２は、上半分ではメインビームと強度分布がほぼ同じであり、下半分ではメインビームに比べて周辺部の強度が低い。

図３にディスク７上の集光スポットの配置を示す。

集光スポット１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、それぞれ回折光学素子３ａからの０次光、＋１次回折光、−１次回折光に相当する。集光スポット１７ａは、トラック１６（ランドまたはグルーブ）上、集光スポット１７ｂは、トラック１６の右側に隣接するトラック（グルーブまたはランド）上、集光スポット１７ｃは、トラック１６の左側に隣接するトラック（グルーブまたはランド）上にそれぞれ配置されている。

サブビーム１は、メインビームに比べて上半分で周辺部の強度が低いため、サブビーム１である集光スポット１７ｂは、メインビームである集光スポット１７ａに比べて径が大きい。また、サブビーム２は、メインビームに比べて下半分で周辺部の強度が低いため、サブビーム２である集光スポット１７ｃは、メインビームである集光スポット１７ａに比べて径が大きい。

図４に光検出器１０ａの受光部のパタンと光検出器１０ａ上の光スポットの配置を示す。

光スポット１８ａは、回折光学素子３ａからの０次光に相当し、光軸を通るディスク７の接線方向に平行な分割線および半径方向に平行な分割線で４つに分割された受光部１９ａ〜１９ｄで受光される。

光スポット１８ｂは、回折光学素子３ａからの＋１次回折光に相当し、光軸を通るディスク７の接線方向に平行な分割線および半径方向に平行な分割線で４つに分割された受光部１９ｅ〜１９ｈで受光される。

光スポット１８ｃは、回折光学素子３ａからの−１次回折光に相当し、光軸を通るディスク７の接線方向に平行な分割線および半径方向に平行な分割線で４つに分割された受光部１９ｉ〜１９ｌで受光される。

ディスク７上の集光スポット１７ａ、１７ｂ、１７ｃの列は、ほぼ接線方向であるが、円筒レンズ８およびレンズ９の作用により、光検出器１０ａ上の光スポット１８ａ、１８ｂ、１８ｃの列はほぼ半径方向となる。

受光部１９ａ〜１９ｌからの出力をそれぞれＶ１９ａ〜Ｖ１９ｌで表わすと、メインビームである集光スポット１７ａによるフォーカス誤差信号は非点収差法により、（Ｖ１９ａ＋Ｖ１９ｄ）−（Ｖ１９ｂ＋Ｖ１９ｃ）の演算から得られる。

サブビーム１である集光スポット１７ｂのうち回折光学素子３ａの領域１１ｂ、１１ｄからの回折光によるフォーカス誤差信号（下半分のフォーカス誤差信号）は、非点収差法により、Ｖ１９ｈ−Ｖ１９ｆの演算から得られる。

サブビーム２である集光スポット１７ｃのうち回折光学素子３ａの領域１１ａ、１１ｃからの回折光によるフォーカス誤差信号（上半分のフォーカス誤差信号）は、非点収差法により、Ｖ１９ｉ−Ｖ１９ｋの演算から得られる。

差動非点収差法によるフォーカス誤差信号は、（Ｖ１９ａ＋Ｖ１９ｄ）−（Ｖ１９ｂ＋Ｖ１９ｃ）＋Ｋ｛（Ｖ１９ｈ＋Ｖ１９ｉ）−（Ｖ１９ｆ＋Ｖ１９ｋ）｝（Ｋは定数）の演算から得られる。

一方、メインビームである集光スポット１７ａによるトラック誤差信号はプッシュプル法により、（Ｖ１９ａ＋Ｖ１９ｂ）−（Ｖ１９ｃ＋Ｖ１９ｄ）の演算から得られる。

サブビーム１である集光スポット１７ｂのうち回折光学素子３ａの領域１１ｂ、１１ｄからの回折光によるトラック誤差信号（下半分のトラック誤差信号）は、プッシュプル法により、Ｖ１９ｆ−Ｖ１９ｈの演算から得られる。

サブビーム２である集光スポット１７ｃのうち回折光学素子３ａの領域１１ａ、１１ｃからの回折光によるトラック誤差信号（上半分のトラック誤差信号）は、プッシュプル法により、Ｖ１９ｉ−Ｖ１９ｋの演算から得られる。

差動プッシュプル法によるトラック誤差信号は、（Ｖ１９ａ＋Ｖ１９ｂ）−（Ｖ１９ｃ＋Ｖ１９ｄ）−Ｋ｛（Ｖ１９ｆ＋Ｖ１９ｉ）−（Ｖ１９ｈ＋Ｖ１９ｋ）｝の演算から得られる。また、メインビームである集光スポット１７ａによるＲＦ信号は、Ｖ１９ａ＋Ｖ１９ｂ＋Ｖ１９ｃ＋Ｖ１９ｄの演算から得られる。

メインビームである集光スポット１７ａによるフォーカス誤差信号は、図２３（ａ）のフォーカス誤差信号２５ａ、図２３（ｂ）のフォーカス誤差信号２５ｃと同じである。また、サブビーム１の下半分の強度分布およびサブビーム２の上半分の強度分布は、メインビームの強度分布とほぼ同じであるため、サブビーム１である集光スポット１７ｂによる下半分のフォーカス誤差信号およびサブビーム２である集光スポット１７ｃによる上半分のフォーカス誤差信号は、図２３（ａ）のフォーカス誤差信号２５ｂ、図２３（ｂ）のフォーカス誤差信号２５ｄと同じである。

従って、集光スポット１７ａによるフォーカス誤差信号と集光スポット１７ｂによる下半分のフォーカス誤差信号および集光スポット１７ｃによる上半分のフォーカス誤差信号の和である差動非点収差法によるフォーカス誤差信号は、図２３（ｃ）のフォーカス誤差信号２５ｅと同じである。すなわち、本光ヘッド装置においては、フォーカス誤差信号にオフセットを生じない。

メインビームである集光スポット１７ａによるトラック誤差信号は、図２４（ａ）のトラック誤差信号２６ａ、図２４（ｂ）のトラック誤差信号２６ｃと同じである。また、サブビーム１の下半分の強度分布およびサブビーム２の上半分の強度分布は、メインビームの強度分布とほぼ同じであるため、サブビーム１である集光スポット１７ｂによる下半分のトラック誤差信号およびサブビーム２である集光スポット１７ｃによる上半分のトラック誤差信号は、図２４（ａ）のトラック誤差信号２６ｂ、図２４（ｂ）のトラック誤差信号２６ｄと同じである。

従って、集光スポット１７ａによるトラック誤差信号と集光スポット１７ｂによる下半分のトラック誤差信号および集光スポット１７ｃによる上半分のトラック誤差信号の差である差動プッシュプル法によるトラック誤差信号は、図２４（ｃ）のトラック誤差信号２６ｅと同じである。すなわち、本光ヘッド装置においては、トラック誤差信号にオフセットを生じない。

メインビームである集光スポット１７ａによるフォーカス誤差信号は、ディスク７に基板厚ずれがない場合は図２５（ａ）のフォーカス誤差信号２７ａ、ディスク７に正の基板厚ずれがある場合は図２５（ｂ）のフォーカス誤差信号２７ｂ、ディスク７に負の基板厚ずれがある場合は図２５（ｃ）のフォーカス誤差信号２７ｄと同じである。

サブビーム１である集光スポット１７ｂのうち回折光学素子３ａの領域１１ａからの回折光によるフォーカス誤差信号（上半分のフォーカス誤差信号）である１９ｅ−１９ｇ、サブビーム２である集光スポット１７ｃのうち回折光学素子３ａの領域１１ｂからの回折光によるフォーカス誤差信号（下半分のフォーカス誤差信号）である１９ｌ−１９ｊは、ディスク７に基板厚ずれがない場合は、図２５（ａ）のフォーカス誤差信号２７ａ、ディスク７に正の基板厚ずれがある場合は、図２５（ｂ）のフォーカス誤差信号２７ｃ、ディスク７に負の基板厚ずれがある場合は、図２５（ｃ）のフォーカス誤差信号２７ｅと同じである。

従って、サブビーム１の上半分およびサブビーム２の下半分のフォーカス誤差信号である（１９ｅ＋１９ｌ）−（１９ｇ＋１９ｊ）は、ディスク７に基板厚ずれがない場合は、ジャストフォーカスで０、ディスク７に正の基板厚ずれがある場合は、ジャストフォーカスで正、ディスク７に負の基板厚ずれがある場合は、ジャストフォーカスで負となる。すなわち、メインビームのフォーカス誤差信号を用いてフォーカスサーボをかけた時の、サブビーム１の上半分およびサブビーム２の下半分のフォーカス誤差信号を基板厚ずれ信号として用いることができる。

メインビームである集光スポット１７ａによるトラック誤差信号は、ディスク７にラジアルチルトがない場合は、図２６（ａ）のトラック誤差信号２８ａ、ディスク７に正のラジアルチルトがある場合は、図２６（ｂ）のトラック誤差信号２８ｂ、ディスク７に負のラジアルチルトがある場合は、図２６（ｃ）のトラック誤差信号２８ｄと同じである。

サブビーム１である集光スポット１７ｂのうち回折光学素子３ａの領域１１ａからの回折光によるトラック誤差信号（上半分のトラック誤差信号）である１９ｅ−１９ｇ、サブビーム２である集光スポット１７ｃのうち回折光学素子３ａの領域１１ｂからの回折光によるトラック誤差信号（下半分のトラック誤差信号）である１９ｊ−１９ｌは、ディスク７にラジアルチルトがない場合は、図２６（ａ）のトラック誤差信号２８ａ、ディスク７に正のラジアルチルトがある場合は、図２６（ｂ）のトラック誤差信号２８ｃ、ディスク７に負のラジアルチルトがある場合は、図２６（ｃ）のトラック誤差信号２８ｅと同じである。

従って、サブビーム１の上半分およびサブビーム２の下半分のトラック誤差信号である（１９ｅ＋１９ｊ）−（１９ｇ＋１９ｌ）は、ディスク７にラジアルチルトがない場合は、ランド、グルーブのどちらでも０、ディスク７に正のラジアルチルトがある場合は、ランドでは正、グルーブでは負、ディスク７に負のラジアルチルトがある場合は、ランドでは負、グルーブでは正となる。すなわち、メインビームのトラック誤差信号を用いてトラックサーボをかけた時の、サブビーム１の上半分およびサブビーム２の下半分のトラック誤差信号をラジアルチルト信号として用いることができる。

本実施の形態においては、ディスク７上に３つの集光スポット１７ａ、１７ｂ、１７ｃが形成される。

ディスク７の面振れ等によりディスク７の記録面と３つの集光スポットの集光点位置を結ぶ直線とが平行でなくなると、サブビームである集光スポット１７ｂ、１７ｃの集光点位置がディスク７の記録面からディスク７の記録面に垂直な方向へずれ、デフォーカスを生じる。しかし、サブビームである集光スポット１７ｂ、１７ｃに関しては、メインビームである集光スポット１７ａからの距離が短いため、ディスク７の面振れ等によるデフォーカスの量は小さい。

また、ディスク７の偏芯等によりディスク７のトラック１６と３つの集光スポットの中心を結ぶ直線との角度が本来の角度からずれると、サブビームである集光スポット１７ｂ、１７ｃの中心がディスク７の対応するトラックの中心からディスク７の半径方向へずれ、オフトラックを生じる。しかし、サブビームである集光スポット１７ｂ、１７ｃに関しては、メインビームである集光スポット１７ａからの距離が短いため、ディスク７の偏芯等によるオフトラックの量は小さい。

このため、サブビームである集光スポット１７ｂ、１７ｃはディスク７の基板厚ずれおよびラジアルチルトの検出に用いられるが、ディスク７の面振れ等により集光スポット１７ｂ、１７ｃにデフォーカスが生じても、基板厚ずれ信号の感度が低下せず、ディスク７の基板厚ずれを正しく検出することができる。

また、ディスク７の偏芯等により集光スポット１７ｂ、１７ｃにオフトラックが生じても、ラジアルチルト信号の感度が低下せず、ディスク７のラジアルチルトを正しく検出することができる。

本実施の形態においては、差動非点収差法によるフォーカス誤差信号および差動プッシュプル法によるトラック誤差信号を得るため、光検出器１０ａの８個の受光部１９ａ〜１９ｄ、１９ｆ、１９ｈ、１９ｉ、１９ｋからの出力に基づいて演算を行う。また、基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号を得るため、光検出器１０ａの４個の受光部１９ｅ、１９ｇ、１９ｊ、１９ｌからの出力に基づいて演算を行う。

受光部１９ａ〜１９ｌから出力される電流は、対応する電流−電圧変換回路により電圧に変換されてから演算回路へ送られるが、各信号を得るための演算に関係する受光部の数が少ないため、各信号を得るための演算に関係する電流−電圧変換回路の数も少なくなり、電流−電圧変換回路の雑音により、フォーカス誤差信号およびトラック誤差信号、ならびに基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の品質が劣化しない。また、各信号を得るための演算に関係する受光部の数が少ないため、各信号を得るための演算回路の構成が簡単になる。
（第二の実施の形態）
本発明の第二の実施の形態における光ヘッド装置は、第一の実施の形態における回折光学素子３ａを回折光学素子３ｂに置き換えたものであり、その構成は図１９に示すものと同じである。

図５は、回折光学素子３ｂの平面図である。

回折光学素子３ｂは、図中に点線で示す対物レンズ６の有効径より小さい直径を有する円の内側には入射光の光軸を通りディスク７の半径方向に平行な直線で領域１１ｅ、１１ｆの２つに分割された回折格子が形成されており、外側には入射光の光軸を通りディスク７の半径方向に平行な直線で領域１１ｇ、１１ｈの２つに分割された回折格子が形成された構成である。回折格子における格子の方向は、いずれもディスク７の半径方向にほぼ平行であり、格子のパタンは、いずれも等間隔の直線状である。領域１１ｅ、１１ｆ、１１ｇ、１１ｈにおける格子の間隔は、全て等しい。

本実施の形態における回折光学素子３ｂの断面図は、図２（ａ）〜（ｄ）に示すものと同じであり、領域１１ｇ、１１ｈ、１１ｅ、１１ｆがそれぞれ図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に対応する。ここで、Ｈ１＝０．１１５λ／（ｎ−１）、Ｈ２＝０．０７３λ／（ｎ−１）、Ｈ３＝０．０７８λ／（ｎ−１）、Ｈ４＝０．１２２λ／（ｎ−１）、Ｈ５＝０．０６１λ／（ｎ−１）であるとする。

このとき、格子１５ａ、１５ｂの透過率、＋１次回折効率、−１次回折効率は、それぞれ約８７．５％、約５．１％、約５．１％となる。一方、格子１５ｃの透過率、＋１次回折効率、−１次回折効率はそれぞれ約７８．０％、約０．６％、約４．５％となる。また、格子１５ｄの透過率、＋１次回折効率、−１次回折効率は、それぞれ約７８．０％、約４．５％、約０．６％となる。

すなわち、領域１１ｇ、１１ｈに入射した光は、０次光として約８７．５％が透過し、±１次回折光としてそれぞれ約５．１％が回折される。一方、領域１１ｅに入射した光は０次光として約７８．０％が透過し、−１次回折光として約４．５％が回折され、＋１次回折光としては約０．６％しか回折されない。

また、領域１１ｆに入射した光は、０次光として約７８．０％が透過し、＋１次回折光として約４．５％が回折され、−１次回折光としては約０．６％しか回折されない。

回折光学素子３ｂからの０次光をメインビーム、＋１次回折光をサブビーム１、−１次回折光をサブビーム２とすると、メインビームには領域１１ｇ、１１ｈからの透過光と領域１１ｅ、１１ｆからの透過光が約１．１：１の比率で含まれる。

一方、サブビーム１の上半分には、主として領域１１ｇからの回折光のみが含まれ、サブビーム１の下半分には、領域１１ｈからの回折光と領域１１ｆからの回折光が約１．１：１の比率で含まれる。また、サブビーム２の上半分には、領域１１ｇからの回折光と領域１１ｅからの回折光が約１．１：１の比率で含まれ、サブビーム２の下半分には、主として領域１１ｈからの回折光のみが含まれる。

その結果、メインビームとサブビーム１、サブビーム２では対物レンズ６に入射する際の強度分布が異なる。サブビーム１は、上半分ではメインビームに比べて周辺部の強度が高く、下半分ではメインビームと強度分布がほぼ同じである。また、サブビーム２は、上半分ではメインビームと強度分布がほぼ同じであり、下半分ではメインビームに比べて周辺部の強度が高い。

図６にディスク７上の集光スポットの配置を示す。

集光スポット１７ａ、１７ｄ、１７ｅは、それぞれ回折光学素子３ｂからの０次光、＋１次回折光、−１次回折光に相当する。

集光スポット１７ａは、トラック１６（ランドまたはグルーブ）上、集光スポット１７ｄは、トラック１６の右側に隣接するトラック（グルーブまたはランド）上、集光スポット１７ｅは、トラック１６の左側に隣接するトラック（グルーブまたはランド）上にそれぞれ配置されている。

サブビーム１は、メインビームに比べて上半分で周辺部の強度が高いため、サブビーム１である集光スポット１７ｄは、メインビームである集光スポット１７ａに比べて径が小さくサイドローブが大きい。

また、サブビーム２は、メインビームに比べて下半分で周辺部の強度が高いため、サブビーム２である集光スポット１７ｅは、メインビームである集光スポット１７ａに比べて径が小さくサイドローブが大きい。

図７に光検出器１０ａの受光部のパタンと光検出器１０ａ上の光スポットの配置を示す。

光スポット１８ａは、回折光学素子３ｂからの０次光に相当し、光軸を通るディスク７の接線方向に平行な分割線および半径方向に平行な分割線で４つに分割された受光部１９ａ〜１９ｄで受光される。

光スポット１８ｄは、回折光学素子３ｂからの＋１次回折光に相当し、光軸を通るディスク７の接線方向に平行な分割線および半径方向に平行な分割線で４つに分割された受光部１９ｅ〜１９ｈで受光される。

光スポット１８ｅは、回折光学素子３ｂからの−１次回折光に相当し、光軸を通るディスク７の接線方向に平行な分割線および半径方向に平行な分割線で４つに分割された受光部１９ｉ〜１９ｌで受光される。

ディスク７上の集光スポット１７ａ、１７ｄ、１７ｅの列は、ほぼ接線方向であるが、円筒レンズ８およびレンズ９の作用により、光検出器１０ａ上の光スポット１８ａ、１８ｄ、１８ｅの列は、ほぼ半径方向となる。本実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した方法と同様の方法によりフォーカス誤差信号、トラック誤差信号、ＲＦ信号が得られる。

本実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した理由と同様の理由によりフォーカス誤差信号およびトラック誤差信号にオフセットを生じない。

また、本実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した方法と同様の方法によりディスク７の基板厚ずれおよびラジアルチルトを検出することができる。

さらに、本実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した理由と同様の理由により基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の感度が高く、かつフォーカス誤差信号およびトラック誤差信号、ならびに基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の品質が良好であり、各信号を得るための演算回路の構成が簡単である。
（第三の実施の形態）
本発明の第三の実施の形態における光ヘッド装置は、第一の実施の形態における回折光学素子３ａを回折光学素子３ｃに置き換えたものであり、その構成は図１９に示すものと同じである。

図８は、回折光学素子３ｃの平面図である。

回折光学素子３ｃは、図中に点線で示す対物レンズ６の有効径より小さい幅を有する帯の内側には、入射光の光軸を通りディスク７の半径方向に平行な直線で領域１１ｉ、１１ｊの２つに分割された回折格子が形成されており、外側には、入射光の光軸を通りディスク７の半径方向に平行な直線で領域１１ｋ、１１ｌの２つに分割された回折格子が形成された構成である。回折格子における格子の方向は、いずれもディスク７の半径方向にほぼ平行であり、格子のパタンは、いずれも等間隔の直線状である。領域１１ｉ、１１ｊ、１１ｋ、１１ｌにおける格子の間隔は、全て等しい。

本実施の形態における回折光学素子３ｃの断面図は、図２（ａ）〜（ｄ）に示すものと同じであり、領域１１ｉ、１１ｊ、１１ｋ、１１ｌがそれぞれ図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に対応する。ここで、Ｈ１＝０．１１５λ／（ｎ−１）、Ｈ２＝０．０７３λ／（ｎ−１）、Ｈ３＝０．０７８λ／（ｎ−１）、Ｈ４＝０．１２２λ／（ｎ−１）、Ｈ５＝０．０６１λ／（ｎ−１）であるとする。

このとき、格子１５ａ、１５ｂの透過率、＋１次回折効率、−１次回折効率は、それぞれ約８７．５％、約５．１％、約５．１％となる。

一方、格子１５ｃの透過率、＋１次回折効率、−１次回折効率は、それぞれ約７８．０％、約０．６％、約４．５％となる。

また、格子１５ｄの透過率、＋１次回折効率、−１次回折効率は、それぞれ約７８．０％、約４．５％、約０．６％となる。

すなわち、領域１１ｉ、１１ｊに入射した光は、０次光として約８７．５％が透過し、±１次回折光としてそれぞれ約５．１％が回折される。

一方、領域１１ｋに入射した光は、０次光として約７８．０％が透過し、−１次回折光として約４．５％が回折され、＋１次回折光としては約０．６％しか回折されない。

また、領域１１ｌに入射した光は、０次光として約７８．０％が透過し、＋１次回折光として約４．５％が回折され、−１次回折光としては約０．６％しか回折されない。

回折光学素子３ｃからの０次光をメインビーム、＋１次回折光をサブビーム１、−１次回折光をサブビーム２とすると、メインビームには、領域１１ｉ、１１ｊからの透過光と領域１１ｋ、１１ｌからの透過光が約１．１：１の比率で含まれる。

一方、サブビーム１の上半分には、主として領域１１ｉからの回折光のみが含まれ、サブビーム１の下半分には領域１１ｊからの回折光と領域１１ｌからの回折光が約１．１：１の比率で含まれる。また、サブビーム２の上半分には、領域１１ｉからの回折光と領域１１ｋからの回折光が約１．１：１の比率で含まれ、サブビーム２の下半分には、主として領域１１ｊからの回折光のみが含まれる。

その結果、メインビームとサブビーム１、サブビーム２では対物レンズ６に入射する際の強度分布が異なる。サブビーム１は、上半分ではメインビームに比べてディスク７の半径方向における周辺部の強度が低く、下半分ではメインビームと強度分布がほぼ同じである。また、サブビーム２は、上半分ではメインビームと強度分布がほぼ同じであり、下半分ではメインビームに比べてディスク７の半径方向における周辺部の強度が低い。

本実施の形態におけるディスク７上の集光スポットの配置は、図３に示すものとほぼ同じであるが、サブビーム１は、メインビームに比べて上半分でディスク７の半径方向における周辺部の強度が低いため、サブビーム１である集光スポット１７ｄは、メインビームである集光スポット１７ａに比べてディスク７の半径方向における径が大きい。また、サブビーム２は、メインビームに比べて下半分でディスク７の半径方向における周辺部の強度が低いため、サブビーム２である集光スポット１７ｅは、メインビームである集光スポット１７ａに比べてディスク７の半径方向における径が大きい。

本実施の形態における光検出器１０ａの受光部のパタンと光検出器１０ａ上の光スポットの配置は、図４に示すものとほぼ同じである。本実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した方法と同様の方法によりフォーカス誤差信号、トラック誤差信号、ＲＦ信号が得られる。

本実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した理由と同様の理由によりフォーカス誤差信号およびトラック誤差信号にオフセットを生じない。

また、本実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した方法と同様の方法によりディスク７の基板厚ずれおよびラジアルチルトを検出することができる。

さらに、本実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した理由と同様の理由により基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の感度が高く、かつフォーカス誤差信号およびトラック誤差信号、ならびに基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の品質が良好であり、各信号を得るための演算回路の構成が簡単である。
（第四の実施の形態）
本発明の第四の実施の形態における光ヘッド装置は、第一の実施の形態における回折光学素子３ａを回折光学素子３ｄに置き換えたものであり、その構成は図１９に示すものと同じである。

図９は回折光学素子３ｄの平面図である。

回折光学素子３ｄは、図中に点線で示す対物レンズ６の有効径より小さい幅を有する帯の内側には、入射光の光軸を通りディスク７の半径方向に平行な直線で領域１１ｍ、１１ｎの２つに分割された回折格子が形成されており、外側には、入射光の光軸を通りディスク７の半径方向に平行な直線で領域１１ｏ、１１ｐの２つに分割された回折格子が形成された構成である。回折格子における格子の方向は、いずれもディスク７の半径方向にほぼ平行であり、格子のパタンは、いずれも等間隔の直線状である。領域１１ｍ、１１ｎ、１１ｏ、１１ｐにおける格子の間隔は、全て等しい。

本実施の形態における回折光学素子３ｄの断面図は図２（ａ）〜（ｄ）に示すものと同じであり、領域１１ｏ、１１ｐ、１１ｍ、１１ｎがそれぞれ図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に対応する。ここで、Ｈ１＝０．１１５λ／（ｎ−１）、Ｈ２＝０．０７３λ／（ｎ−１）、Ｈ３＝０．０７８λ／（ｎ−１）、Ｈ４＝０．１２２λ／（ｎ−１）、Ｈ５＝０．０６１λ／（ｎ−１）であるとする。

このとき、格子１５ａ、１５ｂの透過率、＋１次回折効率、−１次回折効率は、それぞれ約８７．５％、約５．１％、約５．１％となる。

一方、格子１５ｃの透過率、＋１次回折効率、−１次回折効率は、それぞれ約７８．０％、約０．６％、約４．５％となる。

また、格子１５ｄの透過率、＋１次回折効率、−１次回折効率は、それぞれ約７８．０％、約４．５％、約０．６％となる。

すなわち、領域１１ｏ、１１ｐに入射した光は、０次光として約８７．５％が透過し、±１次回折光としてそれぞれ約５．１％が回折される。

一方、領域１１ｍに入射した光は、０次光として約７８．０％が透過し、−１次回折光として約４．５％が回折され、＋１次回折光としては約０．６％しか回折されない。

また、領域１１ｎに入射した光は、０次光として約７８．０％が透過し、＋１次回折光として約４．５％が回折され、−１次回折光としては約０．６％しか回折されない。

回折光学素子３ｄからの０次光をメインビーム、＋１次回折光をサブビーム１、−１次回折光をサブビーム２とすると、メインビームには、領域１１ｏ、１１ｐからの透過光と領域１１ｍ、１１ｎからの透過光が約１．１：１の比率で含まれる。

一方、サブビーム１の上半分には、主として領域１１ｏからの回折光のみが含まれ、サブビーム１の下半分には、領域１１ｐからの回折光と領域１１ｎからの回折光が約１．１：１の比率で含まれる。また、サブビーム２の上半分には、領域１１ｏからの回折光と領域１１ｍからの回折光が約１．１：１の比率で含まれ、サブビーム２の下半分には、主として領域１１ｐからの回折光のみが含まれる。

その結果、メインビームとサブビーム１、サブビーム２では、対物レンズ６に入射する際の強度分布が異なる。サブビーム１は、上半分ではメインビームに比べてディスク７の半径方向における周辺部の強度が高く、下半分ではメインビームと強度分布がほぼ同じである。また、サブビーム２は、上半分ではメインビームと強度分布がほぼ同じであり、下半分ではメインビームに比べてディスク７の半径方向における周辺部の強度が高い。

本実施の形態におけるディスク７上の集光スポットの配置は、図６に示すものとほぼ同じであるが、サブビーム１は、メインビームに比べて上半分でディスク７の半径方向における周辺部の強度が高いため、サブビーム１である集光スポット１７ｄは、メインビームである集光スポット１７ａに比べてディスク７の半径方向における径が小さくサイドローブが大きい。また、サブビーム２は、メインビームに比べて下半分でディスク７の半径方向における周辺部の強度が高いため、サブビーム２である集光スポット１７ｅは、メインビームである集光スポット１７ａに比べてディスク７の半径方向における径が小さくサイドローブが大きい。

本実施の形態における光検出器１０ａの受光部のパタンと光検出器１０ａ上の光スポットの配置は、図７に示すものとほぼ同じである。本実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した方法と同様の方法によりフォーカス誤差信号、トラック誤差信号、ＲＦ信号が得られる。

本実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した理由と同様の理由によりフォーカス誤差信号およびトラック誤差信号にオフセットを生じない。

また、本実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した方法と同様の方法によりディスク７の基板厚ずれおよびラジアルチルトを検出することができる。

さらに、本実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した理由と同様の理由により基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の感度が高く、かつフォーカス誤差信号およびトラック誤差信号、ならびに基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の品質が良好であり、各信号を得るための演算回路の構成が簡単である。
（第五の実施の形態）
本発明の第五の実施の形態における光ヘッド装置は、第一の実施の形態における回折光学素子３ａを回折光学素子３ｅに置き換えたものであり、その構成は図１９に示すものと同じである。

図１０は回折光学素子３ｅの平面図である。

回折光学素子３ｅは、図中に点線で示す対物レンズ６の有効径より小さい直径を有する円の内側には、入射光の光軸を通りディスク７の半径方向に平行な直線および接線方向に平行な直線で領域１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの４つに分割された回折格子が形成されており、外側には、入射光の光軸を通りディスク７の半径方向に平行な直線および接線方向に平行な直線で領域１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈの４つに分割された回折格子が形成された構成である。回折格子における格子の方向は、いずれもディスク７の半径方向に平行であり、格子のパタンは、いずれも等間隔の直線状である。領域１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈにおける格子の間隔は、全て等しい。領域１２ａ、１２ｃ、１２ｅ、１２ｇにおける格子の位相と領域１２ｂ、１２ｄ、１２ｆ、１２ｈにおける格子の位相は、互いにπだけずれている。

本実施の形態における回折光学素子３ｅの断面図は、図２（ａ）〜（ｄ）に示すものと同じであり、領域１２ａ、１２ｂが図２（ａ）、領域１２ｃ、１２ｄが図２（ｂ）、領域１２ｅ、１２ｆが図２（ｃ）、領域１２ｇ、１２ｈが図２（ｄ）に対応する。

ここで、Ｈ１＝０．１１５λ／（ｎ−１）、Ｈ２＝０．０７３λ／（ｎ−１）、Ｈ３＝０．０７８λ／（ｎ−１）、Ｈ４＝０．１２２λ／（ｎ−１）、Ｈ５＝０．０６１λ／（ｎ−１）であるとする。

このとき、格子１５ａ、１５ｂの透過率、＋１次回折効率、−１次回折効率は、それぞれ約８７．５％、約５．１％、約５．１％となる。

一方、格子１５ｃの透過率、＋１次回折効率、−１次回折効率は、それぞれ約７８．０％、約０．６％、約４．５％となる。

また、格子１５ｄの透過率、＋１次回折効率、−１次回折効率は、それぞれ約７８．０％、約４．５％、約０．６％となる。

すなわち、領域１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄに入射した光は、０次光として約８７．５％が透過し、±１次回折光としてそれぞれ約５．１％が回折される。

一方、領域１２ｅ、１２ｆに入射した光は、０次光として約７８．０％が透過し、−１次回折光として約４．５％が回折され、＋１次回折光としては約０．６％しか回折されない。

また、領域１２ｇ、１２ｈに入射した光は、０次光として約７８．０％が透過し、＋１次回折光として約４．５％が回折され、−１次回折光としては約０．６％しか回折されない。

回折光学素子３ｅからの０次光をメインビーム、＋１次回折光をサブビーム１、−１次回折光をサブビーム２とすると、メインビームには、領域１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄからの透過光と領域１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈからの透過光が約１．１：１の比率で含まれる。

一方、サブビーム１の上半分には、主として領域１２ａ、１２ｂからの回折光のみが含まれ、サブビーム１の下半分には、領域１２ｃ、１２ｄからの回折光と領域１２ｇ、１２ｈからの回折光が約１．１：１の比率で含まれる。

また、サブビーム２の上半分には、領域１２ａ、１２ｂからの回折光と領域１２ｅ、１２ｆからの回折光が約１．１：１の比率で含まれ、サブビーム２の下半分には、主として領域１２ｃ、１２ｄからの回折光のみが含まれる。

その結果、メインビームとサブビーム１、サブビーム２では、対物レンズ６に入射する際の強度分布が異なる。サブビーム１は、上半分ではメインビームに比べて周辺部の強度が低く、下半分ではメインビームと強度分布がほぼ同じである。また、サブビーム２は、上半分ではメインビームと強度分布がほぼ同じであり、下半分ではメインビームに比べて周辺部の強度が低い。領域１２ａ、１２ｃ、１２ｇからの＋１次回折光の位相と領域１２ｂ、１２ｄ、１２ｈからの＋１次回折光の位相は、互いにπだけずれ、同様に領域１２ａ、１２ｃ、１２ｅからの−１次回折光の位相と領域１２ｂ、１２ｄ、１２ｆからの−１次回折光の位相は、互いにπだけずれる。

図１１にディスク７上の集光スポットの配置を示す。

集光スポット１７ａ、１７ｆ、１７ｇは、それぞれ回折光学素子３ｅからの０次光、＋１次回折光、−１次回折光に相当する。３つの集光スポット１７ａ、１７ｆ、１７ｇは、同一のトラック１６（ランドまたはグルーブ）上に配置されている。サブビームは、光軸を通りディスク７の接線方向に平行な直線の左側と右側で位相が互いにπだけずれているため、サブビームである集光スポット１７ｆ、１７ｇは、ディスク７の半径方向の左側と右側に強度が等しい２つのピークを持つ。

本実施の形態における光検出器１０ａの受光部のパタンと光検出器１０ａ上の光スポットの配置は、図４に示すものとほぼ同じである。本実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した方法と同様の方法によりフォーカス誤差信号、トラック誤差信号、ＲＦ信号が得られる。

回折光学素子３ｅの領域１２ａ、１２ｃ、１２ｅ、１２ｇにおける格子の位相と領域１２ｂ、１２ｄ、１２ｆ、１２ｈにおける格子の位相を互いにπだけずらすことにより、サブビームの位相を光軸を通りディスク７の接線方向に平行な直線の左側と右側で互いにπだけずらすことは、ディスク７上のサブビームの集光スポットをメインビームの集光スポットに対し、ディスク７の溝の１／２周期分だけディスク７の半径方向にずらして配置することと誤差信号に関しては等価である。その理由は、例えば特許文献２に記載されている。

従って、本実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した理由と同様の理由によりフォーカス誤差信号およびトラック誤差信号にオフセットを生じない。

また、本実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した方法と同様の方法によりディスク７の基板厚ずれおよびラジアルチルトを検出することができる。

さらに、本実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した理由と同様の理由により基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の感度が高く、かつフォーカス誤差信号およびトラック誤差信号、ならびに基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の品質が良好であり、各信号を得るための演算回路の構成が簡単である。

さらにまた、本実施の形態においては、３つの集光スポットがディスク７の同一のトラック上に配置されている。このため、トラックピッチが異なるディスクに対しても３つの集光スポットの配置は変わらず、任意のトラックピッチのディスクに対して上述の効果が得られる。
（第六の実施の形態）
本発明の第六の実施の形態における光ヘッド装置は、第一の実施の形態における回折光学素子３ａを回折光学素子３ｆに置き換えたものであり、その構成は図１９に示すものと同じである。

図１２は回折光学素子３ｆの平面図である。回折光学素子３ｆは、図中に点線で示す対物レンズ６の有効径より小さい直径を有する円の内側には、入射光の光軸を通りディスク７の半径方向に平行な直線および入射光の光軸に関して対称でディスク７の接線方向に平行な２つの直線で領域１２ｉ、１２ｊ、１２ｋ、１２ｌの４つに分割された回折格子が形成されており、外側には、入射光の光軸を通りディスク７の半径方向に平行な直線および入射光の光軸に関して対称でディスク７の接線方向に平行な２つの直線で領域１２ｍ、１２ｎ、１２ｏ、１２ｐの４つに分割された回折格子が形成された構成である。

回折格子における格子の方向は、いずれもディスク７の半径方向に平行であり、格子のパタンは、いずれも等間隔の直線状である。領域１２ｉ、１２ｊ、１２ｋ、１２ｌ、１２ｍ、１２ｎ、１２ｏ、１２ｐにおける格子の間隔は、全て等しい。領域１２ｉ、１２ｊ、１２ｍ、１２ｎにおける格子の位相と領域１２ｋ、１２ｌ、１２ｏ、１２ｐにおける格子の位相は、互いにπだけずれている。

本実施の形態における回折光学素子３ｆの断面図は、図２（ａ）〜（ｄ）に示すものと同じであり、領域１２ｉ、１２ｋが図２（ａ）、領域１２ｊ、１２ｌが図２（ｂ）、領域１２ｍ、１２ｏが図２（ｃ）、領域１２ｎ、１２ｐが図２（ｄ）に対応する。ここで、Ｈ１＝０．１１５λ／（ｎ−１）、Ｈ２＝０．０７３λ／（ｎ−１）、Ｈ３＝０．０７８λ／（ｎ−１）、Ｈ４＝０．１２２λ／（ｎ−１）、Ｈ５＝０．０６１λ／（ｎ−１）であるとする。

このとき、格子１５ａ、１５ｂの透過率、＋１次回折効率、−１次回折効率は、それぞれ約８７．５％、約５．１％、約５．１％となる。

一方、格子１５ｃの透過率、＋１次回折効率、−１次回折効率はそれぞれ約７８．０％、約０．６％、約４．５％となる。

また、格子１５ｄの透過率、＋１次回折効率、−１次回折効率はそれぞれ約７８．０％、約４．５％、約０．６％となる。

すなわち、領域１２ｉ、１２ｊ、１２ｋ、１２ｌに入射した光は、０次光として約８７．５％が透過し、±１次回折光としてそれぞれ約５．１％が回折される。

一方、領域１２ｍ、１２ｏに入射した光は、０次光として約７８．０％が透過し、−１次回折光として約４．５％が回折され、＋１次回折光としては約０．６％しか回折されない。

また、領域１２ｎ、１２ｐに入射した光は、０次光として約７８．０％が透過し、＋１次回折光として約４．５％が回折され、−１次回折光としては約０．６％しか回折されない。

回折光学素子３ｆからの０次光をメインビーム、＋１次回折光をサブビーム１、−１次回折光をサブビーム２とすると、メインビームには領域１２ｉ、１２ｊ、１２ｋ、１２ｌからの透過光と領域１２ｍ、１２ｎ、１２ｏ、１２ｐからの透過光が約１．１：１の比率で含まれる。

一方、サブビーム１の上半分には、主として領域１２ｉ、１２ｋからの回折光のみが含まれ、サブビーム１の下半分には領域１２ｊ、１２ｌからの回折光と領域１２ｎ、１２ｐからの回折光が約１．１：１の比率で含まれる。

また、サブビーム２の上半分には、領域１２ｉ、１２ｋからの回折光と領域１２ｍ、１２ｏからの回折光が約１．１：１の比率で含まれ、サブビーム２の下半分には主として領域１２ｊ、１２ｌからの回折光のみが含まれる。

その結果、メインビームとサブビーム１、サブビーム２では、対物レンズ６に入射する際の強度分布が異なる。サブビーム１は、上半分ではメインビームに比べて周辺部の強度が低く、下半分ではメインビームと強度分布がほぼ同じである。また、サブビーム２は、上半分ではメインビームと強度分布がほぼ同じであり、下半分ではメインビームに比べて周辺部の強度が低い。領域１２ｉ、１２ｊ、１２ｎからの＋１次回折光の位相と領域１２ｋ、１２ｌ、１２ｐからの＋１次回折光の位相は、互いにπだけずれ、同様に領域１２ｉ、１２ｊ、１２ｍからの−１次回折光の位相と領域１２ｋ、１２ｌ、１２ｏからの−１次回折光の位相は、互いにπだけずれる。

図１３にディスク７上の集光スポットの配置を示す。

集光スポット１７ａ、１７ｈ、１７ｉは、それぞれ回折光学素子３ｆからの０次光、＋１次回折光、−１次回折光に相当する。３つの集光スポット１７ａ、１７ｈ、１７ｉは、同一のトラック１６（ランドまたはグルーブ）上に配置されている。サブビームは、光軸に関して対称でディスク７の接線方向に平行な２つの直線の外側と内側で位相が互いにπだけずれているため、サブビームである集光スポット１７ｈ、１７ｉは、ディスク７の半径方向の左側と右側に強度が等しい２つのピークを持つ。

本実施の形態における光検出器１０ａの受光部のパタンと光検出器１０ａ上の光スポットの配置は、図４に示すものとほぼ同じである。本実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した方法と同様の方法によりフォーカス誤差信号、トラック誤差信号、ＲＦ信号が得られる。

回折光学素子３ｆの領域１２ｉ、１２ｊ、１２ｍ、１２ｎにおける格子の位相と領域１２ｋ、１２ｌ、１２ｏ、１２ｐにおける格子の位相を互いにπだけずらすことにより、サブビームの位相を光軸に関して対称でディスク７の接線方向に平行な２つの直線の外側と内側で互いにπだけずらすことは、ディスク７上のサブビームの集光スポットをメインビームの集光スポットに対し、ディスク７の溝の１／２周期分だけディスク７の半径方向にずらして配置することと誤差信号に関しては等価である。その理由は、例えば特許文献３に記載されている。

従って、本実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した理由と同様の理由によりフォーカス誤差信号およびトラック誤差信号にオフセットを生じない。

また、本実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した方法と同様の方法によりディスク７の基板厚ずれおよびラジアルチルトを検出することができる。

さらに、本実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した理由と同様の理由により基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の感度が高く、かつフォーカス誤差信号およびトラック誤差信号、ならびに基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の品質が良好であり、各信号を得るための演算回路の構成が簡単である。

さらにまた、本実施の形態においては、３つの集光スポットがディスク７の同一のトラック上に配置されている。このため、トラックピッチが異なるディスクに対しても３つの集光スポットの配置は変わらず、任意のトラックピッチのディスクに対して上述の効果が得られる。

本発明の光ヘッド装置の実施の形態としては、第二の実施の形態における回折光学素子３ｂ、第三の実施の形態における回折光学素子３ｃ、第四の実施の形態における回折光学素子３ｄを、第五の実施の形態における回折光学素子３ｅと同様に、入射光の光軸を通りディスク７の接線方向に平行な直線でさらに左側の領域と右側の領域に分割し、左側の領域における格子の位相と右側の領域における格子の位相を互いにπだけずらした回折光学素子に置き換えた形態も考えられる。

これらの実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した理由と同様の理由によりフォーカス誤差信号およびトラック誤差信号にオフセットを生じない。

また、これらの実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した方法と同様の方法によりディスク７の基板厚ずれおよびラジアルチルトを検出することができる。

さらに、これらの実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した理由と同様の理由により基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の感度が高く、かつフォーカス誤差信号およびトラック誤差信号、ならびに基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の品質が良好であり、各信号を得るための演算回路の構成が簡単である。

さらにまた、これらの実施の形態においては、３つの集光スポットがディスク７の同一のトラック上に配置されている。このため、トラックピッチが異なるディスクに対しても３つの集光スポットの配置は変わらず、任意のトラックピッチのディスクに対して上述の効果が得られる。

本発明の光ヘッド装置の実施の形態としては、第二の実施の形態における回折光学素子３ｂ、第三の実施の形態における回折光学素子３ｃ、第四の実施の形態における回折光学素子３ｄを、第六の実施の形態における回折光学素子３ｆと同様に、入射光の光軸に関して対称でディスク７の接線方向に平行な２つの直線でさらに外側の領域と内側の領域に分割し、外側の領域における格子の位相と内側の領域における格子の位相を互いにπだけずらした回折光学素子に置き換えた形態も考えられる。

これらの実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した理由と同様の理由によりフォーカス誤差信号およびトラック誤差信号にオフセットを生じない。

また、これらの実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した方法と同様の方法によりディスク７の基板厚ずれおよびラジアルチルトを検出することができる。

さらに、これらの実施の形態においては、第一の実施の形態において説明した理由と同様の理由により基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の感度が高く、かつフォーカス誤差信号およびトラック誤差信号、ならびに基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号の品質が良好であり、各信号を得るための演算回路の構成が簡単である。

さらにまた、これらの実施の形態においては、３つの集光スポットがディスク７の同一のトラック上に配置されている。このため、トラックピッチが異なるディスクに対しても３つの集光スポットの配置は変わらず、任意のトラックピッチのディスクに対して上述の効果が得られる。

第一〜第六の実施の形態においては、メインビームのフォーカス誤差信号を用いてフォーカスサーボをかけた時の、サブビーム１の上半分およびサブビーム２の下半分のフォーカス誤差信号を基板厚ずれ信号として用いている。これに対し、メインビームのフォーカス誤差信号とサブビーム１の下半分およびサブビーム２の上半分のフォーカス誤差信号の和である差動非点収差法によるフォーカス誤差信号を用いてフォーカスサーボをかけた時の、サブビーム１の上半分およびサブビーム２の下半分のフォーカス誤差信号を基板厚ずれ信号として用いる形態も考えられる。

この実施の形態においては、フォーカス誤差信号に溝横断雑音によるオフセットを生じることなく基板厚ずれを検出することができる。

ところで、基板厚ずれ信号にも溝横断雑音によるオフセットは発生する。このとき、メインビームのフォーカス誤差信号とサブビーム１の下半分およびサブビーム２の上半分のフォーカス誤差信号の差をフォーカスオフセット信号と呼ぶと、フォーカスオフセット信号においてフォーカス誤差を表わす成分は相殺され、溝横断雑音によるオフセットの成分のみが残る。

従って、サブビーム１の上半分およびサブビーム２の下半分のフォーカス誤差信号からフォーカスオフセット信号を引いた信号を基板厚ずれ信号として用いれば、基板厚ずれ信号に溝横断雑音によるオフセットを生じることなく基板厚ずれを検出することができる。

第一〜第六の実施の形態においては、メインビームのトラック誤差信号を用いてトラックサーボをかけた時の、サブビーム１の上半分およびサブビーム２の下半分のトラック誤差信号をラジアルチルト信号として用いている。これに対し、メインビームのトラック誤差信号とサブビーム１の下半分およびサブビーム２の上半分のトラック誤差信号の差である差動プッシュプル法によるトラック誤差信号を用いてトラックサーボをかけた時の、サブビーム１の上半分およびサブビーム２の下半分のトラック誤差信号をラジアルチルト信号として用いる形態も考えられる。

この実施の形態においては、トラック誤差信号にレンズシフトによるオフセットを生じることなくラジアルチルトを検出することができる。ところで、ラジアルチルト信号にもレンズシフトによるオフセットは発生する。このとき、メインビームのトラック誤差信号とサブビーム１の下半分およびサブビーム２の上半分のトラック誤差信号の和をトラックオフセット信号と呼ぶと、トラックオフセット信号においてトラック誤差を表わす成分は相殺され、レンズシフトによるオフセットの成分のみが残る。

従って、サブビーム１の上半分およびサブビーム２の下半分のトラック誤差信号からトラックオフセット信号を引いた信号をラジアルチルト信号として用いれば、ラジアルチルト信号にレンズシフトによるオフセットを生じることなくラジアルチルトを検出することができる。
（第七の実施の形態）
図１４に本発明の第七の実施の形態を示す。

本実施の形態は、本発明の第一の実施の形態における光ヘッド装置に演算回路２１ａ、駆動回路２２ａ、リレーレンズ２３ａ、２３ｂを付加した光学式情報記録再生装置である。演算回路２１ａは、本発明の検出手段に対応し、駆動回路２２ａ、リレーレンズ２３ａ、２３ｂは、本発明の補正手段に対応する。

演算回路２１ａは、光検出器１０ａの各受光部からの出力に基づいて基板厚ずれ信号を演算する。駆動回路２２ａは、基板厚ずれ信号が０になるように、図中の点線で囲まれたリレーレンズ２３ａ、２３ｂのどちらか一方を図示しないアクチュエータにより光軸方向に移動させる。リレーレンズ２３ａ、２３ｂのどちらか一方を光軸方向に移動させると対物レンズ６における倍率が変化し、球面収差が変化する。そこで、リレーレンズ２３ａ、２３ｂのどちらか一方の光軸方向の位置を調整してディスク７の基板厚ずれに起因する球面収差を相殺する球面収差を対物レンズ６で発生させる。これによりディスク７の基板厚ずれが補正され、記録再生特性に対する悪影響がなくなる。
（第八の実施の形態）
図１５に本発明の第八の実施の形態を示す。

本実施の形態は、本発明の第一の実施の形態における光ヘッド装置に演算回路２１ａ、駆動回路２２ｂを付加した光学式情報記録再生装置である。演算回路２１ａは、本発明の検出手段に対応し、駆動回路２２ｂは、本発明の補正手段に対応する。

演算回路２１ａは、光検出器１０ａの各受光部からの出力に基づいて基板厚ずれ信号を演算する。駆動回路２２ｂは、基板厚ずれ信号が０になるように、図中の点線で囲まれたコリメータレンズ２を図示しないアクチュエータにより光軸方向に移動させる。コリメータレンズ２を光軸方向に移動させると対物レンズ６における倍率が変化し、球面収差が変化する。そこで、コリメータレンズ２の光軸方向の位置を調整してディスク７の基板厚ずれに起因する球面収差を相殺する球面収差を対物レンズ６で発生させる。これによりディスク７の基板厚ずれが補正され、記録再生特性に対する悪影響がなくなる。
（第九の実施の形態）
図１６に本発明の第九の実施の形態を示す。

本実施の形態は、本発明の第一の実施の形態における光ヘッド装置に演算回路２１ｂ、駆動回路２２ｃを付加した光学式情報記録再生装置である。演算回路２１ｂは、本発明の検出手段に対応し、駆動回路２２ｃは、本発明の補正手段に対応する。

演算回路２１ｂは、光検出器１０ａの各受光部からの出力に基づいてラジアルチルト信号を演算する。駆動回路２２ｃは、ラジアルチルト信号が０になるように、図中の点線で囲まれた対物レンズ６を図示しないアクチュエータによりディスク７の半径方向に傾ける。これによりディスク７のラジアルチルトが補正され、記録再生特性に対する悪影響がなくなる。
（第十の実施の形態）
図１７に本発明の第十の実施の形態を示す。

本実施の形態は、本発明の第一の実施の形態における光ヘッド装置に演算回路２１ｂ、駆動回路２２ｄを付加した光学式情報記録再生装置である。演算回路２１ｂは、本発明の検出手段に対応し、駆動回路２２ｄは、本発明の補正手段に対応する。

演算回路２１ｂは、光検出器１０ａの各受光部からの出力に基づいてラジアルチルト信号を演算する。駆動回路２２ｄは、ラジアルチルト信号が０になるように、図中の点線で囲まれた光ヘッド装置全体を図示しないモータによりディスク７の半径方向に傾ける。これによりディスク７のラジアルチルトが補正され、記録再生特性に対する悪影響がなくなる。

本発明の光学式情報記録再生装置の実施の形態としては、第七または第八の実施の形態と第九または第十の実施の形態を組み合わせた形態も考えられる。これらの実施の形態においては、ディスク７の基板厚ずれとラジアルチルトの両方を補正することができる。
（第十一の実施の形態）
図１８に本発明の第十一の実施の形態を示す。

本実施の形態は、本発明の第一の実施の形態における光ヘッド装置に演算回路２１ｃ、駆動回路２２ｅ、液晶光学素子２４を付加した光学式情報記録再生装置である。演算回路２１ｃは、本発明の検出手段に対応し、駆動回路２２ｅ、液晶光学素子２４は、本発明の補正手段に対応する。

演算回路２１ｃは、光検出器１０ａの各受光部からの出力に基づいて基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号を演算する。駆動回路２２ｅは、基板厚ずれ信号およびラジアルチルト信号が０になるように、図中の点線で囲まれた液晶光学素子２４に電圧を印加する。液晶光学素子２４は、複数の領域に分割されており、各領域に印加する電圧を変化させると透過光に対する球面収差およびコマ収差が変化する。そこで、液晶光学素子２４に印加する電圧を調整して、ディスク７の基板厚ずれに起因する球面収差を相殺する球面収差およびラジアルチルトに起因するコマ収差を相殺するコマ収差を液晶光学素子２４で発生させる。これにより、ディスク７の基板厚ずれおよびラジアルチルトが補正され、記録再生特性に対する悪影響がなくなる。

第九〜第十一の実施の形態においては、ランドに対してトラックサーボをかける場合とグルーブに対してトラックサーボをかける場合ではラジアルチルト信号の符号が逆になる。従って、ランドとグルーブでは、ラジアルチルトを補正するための演算回路２１ｂ、２１ｃ、駆動回路２２ｃ、２２ｄ、２２ｅから構成される回路の極性を切り換える。

本発明の光学式情報記録再生装置の実施の形態としては、本発明の第二〜第六の実施の形態における光ヘッド装置に演算回路、駆動回路等を付加した形態も考えられる。

本発明の第一の実施の形態における光ヘッド装置の回折光学素子の平面図である。 本発明の第一の実施の形態における光ヘッド装置の回折光学素子の断面図である。 本発明の第一の実施の形態における光ヘッド装置のディスク上の集光スポットの配置を示す図である。 本発明の第一の実施の形態における光ヘッド装置の光検出器の受光部のパタンと光検出器上の光スポットの配置を示す図である。 本発明の第二の実施の形態における光ヘッド装置の回折光学素子の平面図である。 本発明の第二の実施の形態における光ヘッド装置のディスク上の集光スポットの配置を示す図である。 本発明の第二の実施の形態における光ヘッド装置の光検出器の受光部のパタンと光検出器上の光スポットの配置を示す図である。 本発明の第三の実施の形態における光ヘッド装置の回折光学素子の平面図である。 本発明の第四の実施の形態における光ヘッド装置の回折光学素子の平面図である。 本発明の第五の実施の形態における光ヘッド装置の回折光学素子の平面図である。 本発明の第五の実施の形態における光ヘッド装置のディスク上の集光スポットの配置を示す図である。 本発明の第六の実施の形態における光ヘッド装置の回折光学素子の平面図である。 本発明の第六の実施の形態における光ヘッド装置のディスク上の集光スポットの配置を示す図である。 本発明の第七の実施の形態における光学式情報記録再生装置を示す図である。 本発明の第八の実施の形態における光学式情報記録再生装置を示す図である。 本発明の第九の実施の形態における光学式情報記録再生装置を示す図である。 本発明の第十の実施の形態における光学式情報記録再生装置を示す図である。 本発明の第十一の実施の形態における光学式情報記録再生装置を示す図である。 従来の第一の光ヘッド装置の構成を示す図である。 従来の第一の光ヘッド装置における回折光学素子の平面図である。 従来の第一の光ヘッド装置におけるディスク上の集光スポットの配置を示す図である。 従来の第一の光ヘッド装置における光検出器の受光部のパタンと光検出器上の光スポットの配置を示す図である。 各種のフォーカス誤差信号を示す図である。 各種のトラック誤差信号を示す図である。 基板厚ずれの検出に関わる各種のフォーカス誤差信号を示す図である。 ラジアルチルトの検出に関わる各種のトラック誤差信号を示す図である。 従来の第二の光ヘッド装置における回折光学素子の平面図である。 従来の第二の光ヘッド装置におけるディスク上の集光スポットの配置を示す図である。 従来の第二の光ヘッド装置における光検出器の受光部のパタンと光検出器上の光スポットの配置を示す図である。

符号の説明

１ 半導体レーザ
２ コリメータレンズ
３ａ〜３ｈ 回折光学素子
４ 偏光ビームスプリッタ
５ １／４波長板
６ 対物レンズ
７ ディスク
８ 円筒レンズ
９ レンズ
１０ａ、１０ｂ 光検出器
１１ａ〜１１ｐ 領域
１２ａ〜１２ｐ 領域
１３ａ〜１３ｆ 領域
１４ 基板
１５ａ〜１５ｄ 格子
１６ トラック
１７ａ〜１７ｏ 集光スポット
１８ａ〜１８ｋ 光スポット
１９ａ〜１９ｌ 受光部
２０ａ〜２０ｔ 受光部
２１ａ〜２１ｃ 演算回路
２２ａ〜２２ｅ 駆動回路
２３ａ、２３ｂ リレーレンズ
２４ 液晶光学素子
２５ａ〜２５ｅ フォーカス誤差信号
２６ａ〜２６ｅ トラック誤差信号
２７ａ〜２７ｅ フォーカス誤差信号
２８ａ〜２８ｅ トラック誤差信号

Claims (30)

1. 光源と、
   該光源からの出射光をトラックを構成する溝を有する円盤状の光記録媒体上に集光する対物レンズと、
   前記光源からの出射光から、前記対物レンズにより前記光記録媒体上に集光される光として、メインビーム、第一のサブビームおよび第二のサブビームを生成するビーム生成手段であって、前記第一のサブビームは光軸を含む平面を境界とする第一および第二の部分から構成されており、前記第二のサブビームは光軸を含む平面を境界とする第三および第四の部分から構成されており、前記第一のサブビームの前記第一の部分および前記第二のサブビームの前記第四の部分は、前記メインビームの対応する部分と光軸に垂直な断面内における光軸上の強度で規格化した強度分布が異なると共に、前記第一のサブビームの前記第二の部分および前記第二のサブビームの前記第三の部分は、前記メインビームの対応する部分と光軸に垂直な断面内における光軸上の強度で規格化した強度分布がほぼ同じであるように構成されたビーム生成手段と、
   前記光記録媒体からの反射光として、前記光記録媒体で反射された前記メインビーム、前記光記録媒体で反射された前記第一のサブビームの前記第一および第二の部分、前記光記録媒体で反射された前記第二のサブビームの前記第三および第四の部分を個別に受光する光検出器と、
   前記光検出器で個別に受光された、前記光記録媒体で反射された前記メインビーム、前記光記録媒体で反射された前記第一のサブビームの前記第一および第二の部分、前記光記録媒体で反射された前記第二のサブビームの前記第三および第四の部分のそれぞれからフォーカス誤差信号および／またはトラック誤差信号を検出し、該フォーカス誤差信号および／または該トラック誤差信号に基づき、フォーカスサーボに用いるフォーカス誤差信号および／またはトラックサーボに用いるトラック誤差信号、ならびに前記光記録媒体の基板厚ずれおよび／またはラジアルチルトを検出する検出手段とを有し、
   前記検出手段は、前記第一のサブビームの前記第一の部分および前記第二のサブビームの前記第四の部分から検出されたフォーカス誤差信号および／またはトラック誤差信号の、前記メインビームから検出されたフォーカス誤差信号および／またはトラック誤差信号に対するゼロクロス点のずれに基づいて前記光記録媒体の基板厚ずれおよび／またはラジアルチルトを検出することを特徴とする光学式情報記録再生装置。
2. 前記ビーム生成手段は、前記光源と前記対物レンズの間に、前記光源からの出射光を前記メインビーム、前記第一のサブビームおよび前記第二のサブビームに分割する回折光学素子を有することを特徴とする請求項１に記載の光学式情報記録再生装置。
3. 前記回折光学素子は、所定の境界の一方には入射光の光軸を通り前記光記録媒体の半径方向に平行な直線で第一および第二の領域に分割された回折格子が形成されており、他方には入射光の光軸を通り前記光記録媒体の半径方向に平行な直線で第三および第四の領域に分割された回折格子が形成された構成であることを特徴とする請求項２に記載の光学式情報記録再生装置。
4. 前記第一、第二、第三および第四の領域が、入射光の光軸を通り前記光記録媒体の接線方向に平行な直線で、第一、第二、第三および第四の左側の領域と第一、第二、第三および第四の右側の領域にそれぞれ分割されており、
   前記第一、第二、第三および第四の左側の領域における格子の位相と前記第一、第二、第三および第四の右側の領域における格子の位相は、互いに略πだけずれていることを特徴とする請求項３に記載の光学式情報記録再生装置。
5. 前記第一、第二、第三および第四の領域が、入射光の光軸に関して対称で前記光記録媒体の接線方向に平行な２つの直線で、第一、第二、第三および第四の外側の領域と第一、第二、第三および第四の内側の領域にそれぞれ分割されており、
   前記第一、第二、第三および第四の外側の領域における格子の位相と前記第一、第二、第三および第四の内側の領域における格子の位相は、互いに略πだけずれていることを特徴とする請求項３に記載の光学式情報記録再生装置。
6. 前記対物レンズにより前記光記録媒体上に形成される前記第一のサブビームおよび前記第二のサブビームの集光スポットは、前記対物レンズにより前記光記録媒体上に形成される前記メインビームの集光スポットに対して前記光記録媒体の溝の略１／２周期分だけ前記光記録媒体の半径方向にずらして配置されていることを特徴とする請求項３に記載の光学式情報記録再生装置。
7. 前記対物レンズにより前記光記録媒体上に形成される前記第一のサブビームおよび前記第二のサブビームの集光スポットは、前記対物レンズにより前記光記録媒体上に形成される前記メインビームの集光スポットに対して前記光記録媒体の同一のトラック上に配置されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の光学式情報記録再生装置。
8. 前記第一、第二、第三および第四の領域からの０次光を前記メインビームとし、
   前記第一の領域からの＋１次回折光を前記第一のサブビームの前記第一の部分とし、
   前記第二および第四の領域からの＋１次回折光を前記第一のサブビームの前記第二の部分とし、
   前記第一および第三の領域からの−１次回折光を前記第二のサブビームの前記第三の部分とし、
   前記第二の領域からの−１次回折光を前記第二のサブビームの前記第四の部分とすることを特徴とする請求項３乃至７のいずれか１項に記載の光学式情報記録再生装置。
9. 前記第一および第二の領域における格子の断面形状は、＋１次回折効率と−１次回折効率がほぼ等しくなるような矩形状であり、
   前記第三の領域における格子の断面形状は、−１次回折効率が＋１次回折効率より高くなるような階段状であり、
   前記第四の領域における格子の断面形状は、＋１次回折効率が−１次回折効率より高くなるような階段状であることを特徴とする請求項３乃至８のいずれか１項に記載の光学式情報記録再生装置。
10. 前記所定の境界の一方は、前記対物レンズの有効径より小さい直径を有する円の内側であり、
    前記所定の境界の他方は、前記対物レンズの有効径より小さい直径を有する円の外側であることを特徴とする請求項３乃至９のいずれか１項に記載の光学式情報記録再生装置。
11. 前記所定の境界の一方は、前記対物レンズの有効径より小さい直径を有する円の外側であり、
    前記所定の境界の他方は、前記対物レンズの有効径より小さい直径を有する円の内側であることを特徴とする請求項３乃至９のいずれか１項に記載の光学式情報記録再生装置。
12. 前記所定の境界の一方は、前記対物レンズの有効径より小さい幅を有する帯の内側であり、
    前記所定の境界の他方は、前記対物レンズの有効径より小さい幅を有する帯の外側であることを特徴とする請求項３乃至９のいずれか１項に記載の光学式情報記録再生装置。
13. 前記所定の境界の一方は、前記対物レンズの有効径より小さい幅を有する帯の外側であり、
    前記所定の境界の他方は、前記対物レンズの有効径より小さい幅を有する帯の内側であることを特徴とする請求項３乃至９のいずれか１項に記載の光学式情報記録再生装置。
14. 前記検出手段は、前記メインビームから検出されたフォーカス誤差信号と、前記第一のサブビームの前記第二の部分および前記第二のサブビームの前記第三の部分から検出されたフォーカス誤差信号との和をフォーカスサーボに用いるフォーカス誤差信号とすることを特徴とする請求項１に記載の光学式情報記録再生装置。
15. 前記検出手段は、前記メインビームから検出されたトラック誤差信号と、前記第一のサブビームの前記第二の部分および前記第二のサブビームの前記第三の部分から検出されたトラック誤差信号との差をトラックサーボに用いるトラック誤差信号とすることを特徴とする請求項１に記載の光学式情報記録再生装置。
16. 前記検出手段は、前記メインビームから検出されたフォーカス誤差信号を用いてフォーカスサーボをかけた時の、前記第一のサブビームの前記第一の部分および前記第二のサブビームの前記第四の部分から検出されたフォーカス誤差信号に基づいて前記光記録媒体の基板厚ずれを検出することを特徴とする請求項１に記載の光学式情報記録再生装置。
17. 前記検出手段は、前記メインビームから検出されたフォーカス誤差信号と、前記第一のサブビームの前記第二の部分および前記第二のサブビームの前記第三の部分から検出されたフォーカス誤差信号との和を用いてフォーカスサーボをかけた時の、前記第一のサブビームの前記第一の部分および前記第二のサブビームの前記第四の部分から検出されたフォーカス誤差信号に基づいて前記光記録媒体の基板厚ずれを検出することを特徴とする請求項１に記載の光学式情報記録再生装置。
18. 前記検出手段は、前記第一のサブビームの前記第一の部分および前記第二のサブビームの前記第四の部分から検出されたフォーカス誤差信号を前記光記録媒体の基板厚ずれ信号とすることを特徴とする請求項１６又は１７に記載の光学式情報記録再生装置。
19. 前記検出手段は、前記第一のサブビームの前記第一の部分および前記第二のサブビームの前記第四の部分から検出されたフォーカス誤差信号から、前記メインビームから検出されたフォーカス誤差信号と、前記第一のサブビームの前記第二の部分および前記第二のサブビームの前記第三の部分から検出されたフォーカス誤差信号との差であるフォーカスオフセット信号を引いた信号を前記光記録媒体の基板厚ずれ信号とすることを特徴とする請求項１６又は１７に記載の光学式情報記録再生装置。
20. 前記検出手段は、前記メインビームから検出されたトラック誤差信号を用いてトラックサーボをかけた時の、前記第一のサブビームの前記第一の部分および前記第二のサブビームの前記第四の部分から検出されたトラック誤差信号に基づいて前記光記録媒体のラジアルチルトを検出することを特徴とする請求項１に記載の光学式情報記録再生装置。
21. 前記検出手段は、前記メインビームから検出されたトラック誤差信号と、前記第一のサブビームの前記第二の部分および前記第二のサブビームの前記第三の部分から検出されたトラック誤差信号との差を用いてトラックサーボをかけた時の、前記第一のサブビームの前記第一の部分および前記第二のサブビームの前記第四の部分から検出されたトラック誤差信号に基づいて前記光記録媒体のラジアルチルトを検出することを特徴とする請求項１に記載の光学式情報記録再生装置。
22. 前記検出手段は、前記第一のサブビームの前記第一の部分および前記第二のサブビームの前記第四の部分から検出されたトラック誤差信号を前記光記録媒体のラジアルチルト信号とすることを特徴とする請求項２０又は２１に記載の光学式情報記録再生装置。
23. 前記検出手段は、前記第一のサブビームの前記第一の部分および前記第二のサブビームの前記第四の部分から検出されたトラック誤差信号から、前記メインビームから検出されたトラック誤差信号と、前記第一のサブビームの前記第二の部分および前記第二のサブビームの前記第三の部分から検出されたトラック誤差信号との和であるトラックオフセット信号を引いた信号を前記光記録媒体のラジアルチルト信号とすることを特徴とする請求項２０又は２１に記載の光学式情報記録再生装置。
24. 前記光記録媒体の基板厚ずれおよび／またはラジアルチルトを補正する補正手段をさらに有することを特徴とする請求項１乃至２３のいずれか１項に記載の光学式情報記録再生装置。
25. 前記補正手段は、前記光源と前記対物レンズの間に２つのリレーレンズを有し、該２つのリレーレンズのどちらか一方を光軸方向に移動させることにより前記光記録媒体の基板厚ずれを補正することを特徴とする請求項２４に記載の光学式情報記録再生装置。
26. 前記補正手段は、前記光源と前記対物レンズの間にコリメータレンズを有し、該コリメータレンズを光軸方向に移動させることにより前記光記録媒体の基板厚ずれを補正することを特徴とする請求項２４に記載の光学式情報記録再生装置。
27. 前記補正手段は、前記対物レンズを前記光記録媒体の半径方向に傾けることにより前記
    光記録媒体のラジアルチルトを補正することを特徴とする請求項２４に記載の光学式情報記録再生装置。
28. 前記補正手段は、前記光ヘッド装置全体を前記光記録媒体の半径方向に傾けることにより前記光記録媒体のラジアルチルトを補正することを特徴とする請求項２４に記載の光学式情報記録再生装置。
29. 前記補正手段は、前記光源と前記対物レンズの間に液晶光学素子を有し、該液晶光学素子に電圧を印加することにより前記光記録媒体の基板厚ずれおよび／またはラジアルチルトを補正することを特徴とする請求項２４に記載の光学式情報記録再生装置。
30. 前記補正手段は、前記光記録媒体の溝の凹部であるランドと溝の凸部であるグルーブで前記光記録媒体のラジアルチルトを補正するための回路の極性を切り換えることを特徴とする請求項２７乃至２９のいずれか１項に記載の光学式情報記録再生装置。

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