JP5174913B2 - 光ヘッド装置及び光ディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ヘッド装置及びこれを搭載した光ディスク装置に関するものである。

光ヘッド装置からのレーザ光を光ディスクの情報トラックに追従させる方法として、１ビームプッシュプル方式がある。この方式では、光ディスクの情報トラックで回折したレーザ光の反射光を、光検知器の２分割された受光面で検出し、検出信号の差であるトラックエラー信号を０に近づけるように、対物レンズを光ディスクのラジアル方向にシフトさせる。

しかし、従来の１ビームプッシュプル方式において、対物レンズが光ディスクのラジアル方向にシフトすると、対物レンズと光検知器の位置が相対的にずれるため、光検知器に照射される光スポットが移動して、トラックエラー信号にオフセットが生じてしまう。

このオフセットを消去する技術が、例えば、特許文献１に提案されている。特許文献１に記載の技術においては、偏光性ホログラムの回折光の±１次光を分離し、分離した±１次光のそれぞれを照射位置のずれ量よりも大きな受光面を持つ光検知器で検知し、この検知信号を用いることによってオフセットの無いトラックエラー信号を得ていた。

特開平８−６３７７８号公報（段落００１７、図１）

しかしながら、特許文献１に記載の光ピックアップにおいては、１ビームプッシュプル方式のトラックエラー信号の対物レンズシフト時のオフセットを抑制するために、特別な光検知器を備える必要があり、構成が複雑になるという問題がある。

そこで、本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、簡単な構成により、トラックエラー信号の対物レンズシフト時のオフセットを除去することができる光ヘッド装置及び光ディスク装置を提供することを目的とする。

本発明の光ヘッド装置は、光ディスク装置の一部を構成し、光ディスクからの情報の読み取り又は前記光ディスクへの情報の書き込みを行う光ヘッド装置であって、レーザ光を出射するレーザ光源と、光ディスクに向かう前記レーザ光を集光し、及び、前記光ディスクの情報トラックによって回折された反射光を集光する対物レンズと、前記対物レンズで集光された前記反射光を回折させる回折素子と、前記反射光に非点収差を与える光学素子と、前記反射光を受光する光検知器と、駆動信号を受信し、前記駆動信号の値に応じた量だけ、前記対物レンズを少なくとも前記光ディスクのラジアル方向にシフトさせる対物レンズアクチュエータとを有し、前記回折素子は、前記反射光の０次光のビームと前記反射光の±１次光のビームの両方が重なって照射される領域の全体を含む第１の回折領域と、 前記反射光の０次光のビームが照射され前記反射光の±１次光のビームが照射されない領域を含み、前記第１の回折領域を含まない第２の回折領域とを有し、前記第１の回折領域は、前記回折素子上において前記反射光の０次光のビームと前記反射光の±１次光のビームとが重なって照射される２つの領域に一致する形状を有し、前記第２の回折領域は、前記回折素子上において前記反射光の０次光のビームが照射され前記反射光の±１次光のビームが照射されない領域に一致する形状を有し、前記光検知器は、前記第１の回折領域及び前記第２の回折領域で生成された前記回折光の０次光である第１の光ビームを受光する少なくとも前記ラジアル方向に対応する方向に隣接して並ぶ複数の第１の受光面を有し、前記複数の第１の受光面から複数の第１の出力信号をそれぞれ出力する第１の受光部と、前記第２の回折領域で生成された前記回折光の＋１次光である第２の光ビームを受光する前記ラジアル方向に対応する方向に隣接して並ぶ複数の第２の受光面を有し、前記複数の第２の受光面から複数の第２の出力信号をそれぞれ出力する第２の受光部、及び、前記第２の回折領域で生成された前記回折光の−１次光である第３の光ビームを受光する前記ラジアル方向に対応する方向に隣接して並ぶ複数の第３の受光面を有し、前記複数の第３の受光面から複数の第３の出力信号をそれぞれ出力する第３の受光部の少なくとも一方とを有し、前記複数の第１の出力信号は、前記光ディスク装置において、前記複数の第１の出力信号同士の差分からトラックエラー信号を検出することを可能とする信号であり、前記複数の第２の出力信号及び前記複数の第３の出力信号は、前記光ディスク装置において、前記複数の第２の出力信号同士の差分、及び、前記複数の第３の出力信号同士の差分、の少なくとも一方を用いて、前記対物レンズのシフト量に対応する値を検出し、前記対物レンズのシフト量に対応する値の定数倍を前記トラックエラー信号から差し引くことで前記トラックエラー信号のオフセットを除去することを可能とする信号であることを特徴とする。

本発明によれば、回折素子の第１の回折領域と第２の回折領域の形状を工夫するだけで、トラックエラー信号の対物レンズシフト時のオフセットを除去することができるという効果がある。

本発明の実施の形態１、２及び３に係る光ディスク装置の構成を概略的に示す図である。 実施の形態１に係る光ヘッド装置の構成を概略的に示す斜視図である。 図２の偏光性ホログラムを示す平面図である。 図２の光検知器の受光面及び偏光性ホログラムで７分割された光ビームの照射領域を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、対物レンズのラジアル方向のシフトによって移動した光検知器の受光面に照射される光ビームの照射位置を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、対物レンズのラジアル方向のシフトによる光検知器の受光面の検出信号の変化を示す図である。 実施の形態２に係る光ヘッド装置の構成を概略的に示す斜視図である。 図７の偏光性ホログラムを示す平面図である。 図７の光検知器の受光面及び偏光性ホログラムで７分割された光ビームの照射領域を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、対物レンズのラジアル方向のシフトによって移動した光検知器の受光面に照射される光ビームの照射位置を示す図である。 実施の形態３に係る光ヘッド装置の構成を概略的に示す斜視図である。 図１１のホログラムを示す平面図である。 図１１の光検知器の受光面及びホログラムで７分割された光ビームの照射領域を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、対物レンズのラジアル方向のシフトによって移動した光検知器の受光面に照射される光ビームの照射位置を示す図である。 図１１のホログラムの他の例を示す平面図である。 実施の形態１、２、及び３における対物レンズの位置の他の例である実施の形態４の構成を概略的に示す斜視図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る光ディスク装置の構成を概略的に示す図である。図１に示されるように、光ディスク装置は、光ディスク１が装着されるターンテーブル（図示せず）と、記録又は再生時にターンテーブルを回転駆動させるディスク駆動部としてのスピンドルモータ２と、光ディスク１上のデータの読み出し又はデータの書き込みを行なう光ヘッド装置３と、光ヘッド装置３を光ディスクのラジアル（半径）方向にシフトさせる移動手段４とを有する。また、光ディスク装置は、光ヘッド装置３の光検知器（後述の図２に示す。）の各受光面（受光素子）によって検出された光ビームの受光光量に応じた電気信号が供給されるマトリクス回路５と、信号再生回路６と、サーボ回路７と、スピンドル制御回路８と、レーザ制御回路９と、スレッド制御回路１０と、コントローラ１１とを有する。

マトリクス回路５は、マトリクス演算回路及び増幅回路などを備えており、光ヘッド装置３の光検知器の複数の受光面からの出力信号のマトリクス演算処理により、必要な信号、例えば、高周波信号の再生信号、サーボ制御のためのフォーカスエラー信号及びトラックエラー信号などを生成する。マトリクス回路５から出力される再生信号は、信号再生回路６へ、フォーカスエラー信号及びトラックエラー信号は、サーボ回路７へ、それぞれ供給される。

信号再生回路６は、マトリクス回路５からの再生信号に対して２値化処理、再生クロック生成処理などを行い、再生データを生成する。再生データにまでデコードされたデータは、図示しないホスト機器、例えば、ＡＶシステムとしての機器又はパーソナルコンピュータなど、に転送される。

サーボ回路７は、マトリクス回路５から供給されたフォーカスエラー信号とトラックエラー信号から、フォーカス、トラックの各種サーボドライブ信号を生成し、光ヘッド装置３にサーボ動作を実行させる。すなわち、フォーカスエラー信号、トラックエラー信号に応じてフォーカスドライブ信号、トラックドライブ信号を生成し、光ヘッド装置３の対物レンズアクチュエータのフォーカスコイル、トラックコイルを駆動させる。これによって、光ヘッド装置３、マトリクス回路５、サーボ回路７によるフォーカスサーボループ及びトラックサーボループが形成される。

また、スピンドル制御回路８は、スピンドルモータ２の回転制御を行う。レーザ制御回路９は、光ヘッド装置３から出射されるレーザ光の強度を制御する。スレッド制御回路１０は、移動手段４によって光ヘッド装置３を光ディスク１のラジアル方向にシフトさせ、光ディスク１のラジアル方向の所望位置を光ヘッド装置３が読み出すことを可能としている。

以上のようなサーボ系及び再生系の各種動作は、マイクロコンピュータによって形成されたコントローラ１１により制御される。コントローラ１１は、ホスト機器からのコマンドに応じて各種処理を実行する。

図２は、実施の形態１に係る光ヘッド装置３の構成を概略的に示す斜視図である。図２に示されるように、光ヘッド装置３は、レーザ光を出射するレーザ光源である半導体レーザ１０１と、偏光ビームスプリッタ１０２と、コリメータレンズ１０３と、回折素子である偏光性ホログラム１０４と、１／４波長板（偏光性ホログラム１０４に積層されており、図示していない。）と、光ディスク１に向かうレーザ光を集光し、及び、光ディスク１の情報トラック１ａによって回折された反射光を集光する対物レンズ１０５と、対物レンズ１０５と偏光性ホログラム１０４とを一体的に保持する可動保持部１０６と、可動保持部１０６をフォーカス方向又は光ディスク１のラジアル方向に駆動する対物レンズアクチュエータ１０７と、非点収差を与える光学素子であるシリンドリカルレンズ１０８と、光検知器１０９とを備えている。半導体レーザ１０１から出射されたレーザ光は、偏光ビームスプリッタ１０２で方向を変えられ、コリメータレンズ１０３、偏光性ホログラム１０４、１／４波長板（図示せず）を通過して対物レンズ１０５で光ディスク１の情報トラック１ａに集光される。レーザ光は、情報トラック１ａで回折して反射光となり、対物レンズ１０５、１／４波長板（図示せず）を通過し、偏光性ホログラム１０４で複数の光ビーム（実施の形態１においては７本の光ビーム）に分割され、偏光ビームスプリッタ１０２を通過し、シリンドリカルレンズ１０８で非点収差を与えられ、光検知器１０９に照射される。

図３は、図２の偏光性ホログラム１０４を示す平面図である。偏光性ホログラム１０４は、光ディスク１の情報トラック１ａで回折した反射光の０次光のビームと反射光の±１次光のビームの両方が重なって照射される領域の全体を含む第１の回折領域１１２，１１３と、反射光の０次光のビームが照射され反射光の±１次光のビームが照射されない領域を含み、第１の回折領域１１２，１１３を含まない第２の回折領域１１１とを有している。図３に示されるように、実施の形態１において、第１の回折領域１１２，１１３は、偏光性ホログラム１０４上において反射光の０次光のビームと反射光の±１次光のビームとが重なって照射される２つの領域（図４において縦方向のハッチング領域）１２２，１２３に一致する形状を有している。また、図３に示されるように、実施の形態１において、第２の回折領域１１１は、偏光性ホログラム１０４上において反射光の０次光のビームが照射され反射光の±１次光のビームが照射されない領域（図４において横方向のハッチング領域）１２１に一致する形状を有している。より具体的に説明すれば、図３に示されるように、偏光性ホログラム１０４は、３つの回折領域１１１，１１２，１１３から成り、３つの回折領域１１１，１１２，１１３から成る偏光性ホログラム１０４の有効円１１０の直径は、対物レンズ１０５の有効径と等しく設定されている。また、対物レンズ１０５と偏光性ホログラム１０４とは、対物レンズ１０５の光軸と有効円１１０の中心が一致するようにして可動保持部１０６に固定さている。なお、偏光性ホログラム１０４は、レーザ光の偏光方向の違いを利用して、光ディスク１で反射した復路のレーザ光にのみ回折作用を有し、復路のレーザ光を複数の回折光（実施の形態１においては、０次光及び±１次光の７つの光ビーム）に分離する。また、分離された回折光の光量比は、１次光：０次光：−１次光＝１：１：１である。

図４は、図２の光検知器１０９の受光面及び偏光性ホログラム１０４で７分割された光ビームの照射領域を示す図である。光検知器１０９は、偏光性ホログラム１０４の第１の回折領域１１２，１１３及び第２の回折領域１１１で生成された回折光の０次光（すなわち、光ディスク１からの反射光が偏光性ホログラム１０４で回折（透過）することによって生成された０次光）である第１の光ビーム１４１を受光する少なくともラジアル方向に対応する方向に隣接して並ぶ複数の受光面からなる第１の受光部１３１を有する。また、光検知器１０９は、偏光性ホログラム１０４の第２の回折領域１１１で生成された回折光の＋１次光である第２の光ビーム１４２を受光するラジアル方向に対応する方向に隣接して並ぶ複数の受光面からなる第２の受光部１３２と、第２の回折領域１１１で生成された回折光の−１次光である第３の光ビーム１４３を受光するラジアル方向に対応する方向に隣接して並ぶ複数の受光面からなる第３の受光部１３３とを有する。実施の形態１においては、光検知器１０９の受光面は、光ディスク装置のトラックエラー信号生成方式として一般的な差動方式のトラックエラー検出のための８分割光検知器である。光検知器１０９は、第１の受光部１３１を構成する４つの受光面Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと、第２の受光部１３２を構成する２つの受光面Ｅ，Ｆと、第３の受光部１３３を構成する２つの受光面Ｇ，Ｈとからなる、合計８つの受光面を備える。第１の受光部１３１の４つの受光面Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、光ディスク１のラジアル方向に対応する方向及びタンジェンシャル方向（情報トラック１ａの光ビーム照射位置における接線方向）に対応する方向に隣接して並ぶ４つの受光面である。また、第２の受光部１３２の２つの受光面Ｅ，Ｆは、光ディスク１のラジアル方向に対応する方向に隣接して並ぶ２つの受光面である。また、第３の受光部１３３の２つの受光面Ｇ，Ｈは、光ディスク１のラジアル方向に対応する方向に隣接して並ぶ２つの受光面である。また、第２の受光部１３２の２つの受光面Ｅ，Ｆの境界線は、タンジェンシャル方向に対応する方向に延びる直線であり、第３の受光部１３３の２つの受光面Ｇ，Ｈの境界線は、タンジェンシャル方向に対応する方向に延びる直線である。

偏光性ホログラム１０４によって生成された（偏光性ホログラム１０４を通過した）０次光であるレーザ光である第１の光ビーム１４１は、第１の受光部１３１の受光面Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに到達する。偏光性ホログラム１０４の第２の回折領域１１１によって生成された回折光の＋１次光である第２の光ビーム１４２は第２の受光部１３２の受光面Ｅ，Ｆに到達し、偏光性ホログラム１０４の回折領域１１１によって生成された回折光の−１次光である第３の光ビーム１４３は第３の受光部１３３の受光面Ｇ，Ｈに到達する。一方、偏光性ホログラム１０４の第１の回折領域１１２，１１３で回折した±１次光はレーザ光１４４，１４５，１４６，１４７として光検知器１０９の受光面外に到達する。なお、以下の説明において、受光面Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈでそれぞれ光電変換された電気信号のレベルを、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈと表記する。

マトリクス回路５は、光検知器１０９の検知信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈを受信し、フォーカスエラー信号ＦＥＳを、次式の非点収差法の演算によって生成する。
ＦＥＳ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）
また、マトリクス回路５は、トラックエラー信号ＴＥＳを、次式の演算によって生成する。
ＴＥＳ＝（Ａ＋Ｂ）−（Ｄ＋Ｃ）−ｋ×｛（Ｅ−Ｆ）＋（Ｇ−Ｈ）｝
ここで、ｋは定数である。

図５（ａ）及び（ｂ）は、対物レンズ１０５のラジアル方向のシフトによって移動した光検知器１０９の受光面に照射される光ビームの照射位置を示す図である。図５（ａ）は、対物レンズ１０５が光ディスク１の内周方向にシフトした場合に、第１〜第３の光ビーム１４１，１４２，１４３はそれぞれ、図５（ａ）の上方にずれることを示している。図５（ｂ）は、対物レンズ１０５が光ディスク１の外周方向にシフトした場合に、第１〜第３の光ビーム１４１，１４２，１４３はそれぞれ、図５（ｂ）の下方にずれることを示している。

図６（ａ）〜（ｃ）は、対物レンズ１０５のラジアル方向のシフトによる光検知器１０９の受光面の検出信号の変化を示す図である。これはフォーカスサーボがオンでトラックサーボがオフの状態の信号である。

図６（ａ）に示されるように、対物レンズ１０５がラジアル方向にシフトしていないときには、信号（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）の波形は、オフセットのないプッシュプル波形となる。このとき、信号（Ｅ−Ｆ）＋（Ｇ−Ｈ）の直流的波形もオフセットのない波形となる。

図６（ｂ）に示されるように、対物レンズ１０５が内周方向にシフトしたときには、信号（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）の波形は、プラスにオフセットしたプッシュプル波形となる。このとき、信号（Ｅ−Ｆ）＋（Ｇ−Ｈ）の直流的波形もプラスにオフセットした波形となる。したがって、信号（Ｅ−Ｆ）＋（Ｇ−Ｈ）の値は、対物レンズのシフト量に対応する値を表しており、（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）の値から（Ｅ−Ｆ）＋（Ｇ−Ｈ）の値の定数倍（ｋ倍）を差し引くことによって、オフセットをキャンセルしたトラックエラー信号ＴＥＳが得られる。

図６（ｃ）に示されるように、対物レンズ１０５が外周方向にシフトしたときには、信号（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）の波形は、マイナスにオフセットしたプッシュプル波形となる。このとき、信号（Ｅ−Ｆ）＋（Ｇ−Ｈ）の直流的波形もマイナスにオフセットした波形となる。したがって、信号（Ｅ−Ｆ）＋（Ｇ−Ｈ）の値は、対物レンズのシフト量に対応する値を表しており、（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）の値から（Ｅ−Ｆ）＋（Ｇ−Ｈ）の値の定数倍を差し引くことによって、オフセットをキャンセルしたトラックエラー信号ＴＥＳが得られる。

なお、信号（Ｅ−Ｆ）＋（Ｇ−Ｈ）の値の定数倍の代わりに、信号（Ｅ−Ｆ）の値の定数倍又は信号（Ｇ−Ｈ）の値の定数倍を用いることも可能である。

以上に説明したように、実施の形態１に係る光ヘッド装置又は光ディスク装置によれば、一般的な差動方式のトラックエラー検出のための８分割光検知器を用いて、トラックエラー信号ＴＥＳのオフセットを抑制することができる。

実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２に係る光ヘッド装置３ａの構成を概略的に示す斜視図である。図７において、光ヘッド装置３ａは、半導体レーザ２０１と、偏光ビームスプリッタ２０２と、コリメータレンズ２０３と、光ヘッド装置３ａに固定された回折素子である偏光性ホログラム２０４と、１／４波長板（図示せず）と、対物レンズ２０５と、対物レンズ２０５を保持する可動保持部２０６と、可動保持部２０６をフォーカス方向又は光ディスク１のラジアル方向に駆動する対物レンズアクチュエータ２０７と、非点収差を与える光学素子であるシリンドリカルレンズ２０８と、光検知器２０９とを備えている。半導体レーザ２０１、偏光ビームスプリッタ２０２、コリメータレンズ２０３、１／４波長板（図示せず）、対物レンズ２０５と、シリンドリカルレンズ２０８、及び光検知器２０９は、実施の形態１における半導体レーザ１０１、偏光ビームスプリッタ１０２、コリメータレンズ１０３、１／４波長板（図示せず）、対物レンズ１０５と、シリンドリカルレンズ１０８、及び光検知器１０９と同様である。実施の形態２に係る光ヘッド装置３ａは、可動保持部２０６が対物レンズ２０５を保持し、偏光性ホログラム２０４を保持していない点、及び、偏光性ホログラム２０４の偏光領域の形状のみが、実施の形態１に係る光ヘッド装置３と相違する。したがって、実施の形態２の説明においては、図１及び図６（ａ）〜（ｃ）をも参照する。

図８は、図７の偏光性ホログラム２０４を示す平面図である。図８に示されるように、偏光性ホログラム２０４は、光ディスク１の情報トラック１ａで回折した反射光の０次光のビームと反射光の±１次光のビームの両方が重なって照射される領域（図８において、２つの破線の円弧で囲われる２つの領域）２２２，２２３の全体を含む第１の回折領域２１３と、反射光の０次光のビームが照射され反射光の±１次光のビームが照射されない領域２２１を含み、第１の回折領域２１３を含まない第２の回折領域２１１，２１２とを有している。

図８に示されるように、実施の形態２において、第１の回折領域２１３は、偏光性ホログラム２０４上において反射光の０次光のビームと反射光の±１次光のビームの両方が重なって照射される２つの領域２２２，２２３のそれぞれをラジアル方向（図８においては、横方向）に拡張した形状（図８においては、縦方向のハッチング領域として示される長方形）を有する領域である。

また、図８に示されるように、実施の形態２において、第２の回折領域２１１，２１２は、偏光性ホログラム２０４上において反射光の０次光のビームが照射され反射光の±１次光のビームが照射されない領域であって、第１の回折領域２１３よりも光ディスク１のタンジェンシャル方向の外側に位置する領域（図８において横方向のハッチングが付された２つの領域として示される２つの長方形の領域）である。

回折領域２１３は対物レンズ２０５が情報トラック１ａに直角なラジアル方向にシフトした場合であっても、領域２２２、２２３が回折領域２１３からはみ出さないような形状としている。偏光性ホログラム２０４はレーザ光の偏光方向の違いを利用して、光ディスク１で反射した復路のレーザ光にのみ回折作用を有し、レーザ光を０次光及び±１次光の７つのレーザ光に分離する。また、回折光量比は１次光：０次光：−１次光＝１：１：１である。

図９は、図７の光検知器２０９の受光面及び偏光性ホログラム２０４で７分割されたレーザ光の照射領域を示す図である。光検知器２０９は、偏光性ホログラム２０４の第１の回折領域２１３及び第２の回折領域２１１，２１２で生成された回折光の０次光（すなわち、光ディスク１からの反射光が偏光性ホログラム２０４で回折（透過）することによって生成された０次光）である第１の光ビーム２４１を受光する少なくともラジアル方向に対応する方向に隣接して並ぶ複数の受光面からなる第１の受光部２３１を有する。また、光検知器２０９は、偏光性ホログラム２０４の第２の回折領域２１１，２１２で生成された回折光の＋１次光である２本の第２の光ビーム２４２，２４３を受光するラジアル方向に対応する方向に隣接して並ぶ複数の受光面からなる第２の受光部２３２と、第２の回折領域２１１，２１２で生成された回折光の−１次光である第３の光ビーム２４４，２４５を受光するラジアル方向に対応する方向に隣接して並ぶ複数の受光面からなる第３の受光部２３３とを有する。実施の形態２においては、光検知器２０９の受光面は、光ディスク装置のトラックエラー信号生成方式として一般的な差動方式のトラックエラー検出のための８分割光検知器である。光検知器２０９は、第１の受光部２３１を構成する４つの受光面Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと、第２の受光部２３２を構成する２つの受光面Ｅ，Ｆと、第３の受光部２３３を構成する２つの受光面Ｇ，Ｈとからなる、合計８つの受光面を備える。各受光面の形状は、実施の形態１のものと同じである。

偏光性ホログラム２０４によって生成された（偏光性ホログラム２０４を通過した）回折光の０次光である第１の光ビーム２４１は、第１の受光部２３１の受光面Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに到達する。偏光性ホログラム２０４の第２の回折領域２１１，２１２によって生成された回折光の＋１次光は、第２の光ビーム２４２，２４３として第２の受光部２３２の受光面Ｅ，Ｆに到達し、偏光性ホログラム２０４の回折領域２１１，２１２によって生成された回折光の−１次光は第３の光ビーム２４４，２４５として第３の受光部２３３の受光面Ｇ，Ｈに到達する。一方、偏光性ホログラム２０４の第１の回折領域２１３で回折した±１次光は光ビーム２４６，２４７として光検知器２０９の受光面外に到達する。なお、以下の説明において、受光面Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈでそれぞれ光電変換された電気信号のレベルを、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈと表記する。

マトリクス回路５は、光検知器２０９の検知信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈを受信し、フォーカスエラー信号ＦＥＳを、次式の非点収差法の演算によって生成する。
ＦＥＳ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）
また、マトリクス回路５は、トラックエラー信号ＴＥＳを、次式の演算によって生成する。
ＴＥＳ＝（Ａ＋Ｂ）−（Ｄ＋Ｃ）−ｋ×｛（Ｅ−Ｆ）＋（Ｇ−Ｈ）｝
ここで、ｋは定数である。

図１０（ａ）及び（ｂ）は、対物レンズ２０５のラジアル方向のシフトによって移動した光検知器２０９の受光面に照射される光ビームの照射位置を示す図である。図１０（ａ）は、対物レンズ２０５が光ディスク１の内周方向にシフトした場合に、光ビーム２４１〜２４５はそれぞれ図１０（ａ）の上方にずれることを示している。図１０（ｂ）は、対物レンズ２０５が光ディスク１の外周方向にシフトした場合に、光ビーム２４１〜２４５はそれぞれ図１０（ｂ）の下方にずれることを示している。

実施の形態２においても、実施の形態１の場合と同様に、図６（ａ）〜（ｃ）に示されるように、対物レンズ２０５が光ディスク１のラジアル方向にシフトしたときの信号（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）の波形のシフト、及び、信号（Ｅ−Ｆ）＋（Ｇ−Ｈ）の直流的波形のオフセットが発生する。したがって、信号（Ｅ−Ｆ）＋（Ｇ−Ｈ）の値は、対物レンズのシフト量に対応する値を表しており、（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）の値から（Ｅ−Ｆ）＋（Ｇ−Ｈ）の値の定数倍（ｋ倍）を差し引くことによって、オフセットをキャンセルしたトラックエラー信号ＴＥＳが得られる。

なお、信号（Ｅ−Ｆ）＋（Ｇ−Ｈ）の値の定数倍の代わりに、信号（Ｅ−Ｆ）の値の定数倍又は信号（Ｇ−Ｈ）の値の定数倍を用いることも可能である。

以上に説明したように、実施の形態２に係る光ヘッド装置又は光ディスク装置によれば、対物レンズ２０５と偏光性ホログラム２０４とが一体的にシフトしない場合であっても、一般的な差動方式のトラックエラー検出のための８分割光検知器を用いて、トラックエラー信号ＴＥＳのオフセットを抑制することができる。

実施の形態３．
図１１は、本発明の実施の形態３に係る光ヘッド装置３ｂの構成を概略的に示す斜視図である。図１１において、光ヘッド装置３ｂは、半導体レーザ３０１と、往路は反射面として働き、復路では非点収差を与える平板偏光ビームスプリッタ３０２と、コリメータレンズ３０３と、１／４波長板３０４と、対物レンズ３０５と、対物レンズ３０５を保持する可動保持部３０６と、可動保持部３０６をフォーカス方向又は光ディスク１のラジアル方向に駆動する対物レンズアクチュエータ３０７と、無偏光の回折素子であるホログラム３０８と、光検知器３０９とを備えている。半導体レーザ３０１、コリメータレンズ３０３、対物レンズ３０５、及び光検知器３０９は、実施の形態２における半導体レーザ２０１、コリメータレンズ２０３、対物レンズ２０５、及び光検知器２０９と同様である。実施の形態３に係る光ヘッド装置３ｂは、平板偏光ビームスプリッタ３０２を用いてシリンドリカルレンズ２０８（図２）を無くした点、及びホログラム３０８を光検知器３０９の直前に配置した点が、実施の形態２に係る光ヘッド装置３ａと相違する。実施の形態３の説明においては、図１及び図６（ａ）〜（ｃ）をも参照する。

図１２は、図１１のホログラム３０８を示す平面図である。図１２に示されるように、ホログラム３０８は、光ディスク１の情報トラック１ａで回折した反射光の０次光のビームと反射光の±１次光のビームの両方が重なって照射される領域（図１２において、２つの破線の円弧で囲われる２つの領域）３２２，３２３の全体を含む第１の回折領域３１３と、反射光の０次光のビームが照射され反射光の±１次光のビームが照射されない領域３２１を含み、第１の回折領域３１３を含まない第２の回折領域３１１，３１２とを有している。

図１２に示されるように、実施の形態３において、第１の回折領域３１３は、ホログラム３０８上において反射光の０次光のビームと反射光の±１次光のビームの両方が重なって照射される２つの領域３２２，３２３のそれぞれをラジアル方向（図１２においては、横方向）に拡張した形状（図１２においては、縦方向のハッチング領域として示される長方形）を有する領域である。

また、図１２に示されるように、実施の形態３において、第２の回折領域３１１，３１２は、ホログラム３０８上において反射光の０次光のビームが照射され反射光の±１次光のビームが照射されない領域であって、第１の回折領域２１３よりも光ディスク１のタンジェンシャル方向の外側に位置する領域（図１２において横方向のハッチングが付された２つの領域として示される２つの長方形の領域）である。

回折領域３１３は対物レンズ３０５が情報トラック１ａに直角なラジアル方向にシフトした場合であっても、領域３２２、３２３が回折領域３１３からはみ出さないような形状としている。ホログラム３０８は、レーザ光を０次光及び±１次光の７つのレーザ光に分離する。また、回折光量比は１次光：０次光：−１次光＝１：１：１である。

図１３は、図１１の光検知器３０９の受光面及びホログラム３０８で７分割されたレーザ光の照射領域を示す図である。光検知器３０９は、ホログラム３０８の第１の回折領域３１３及び第２の回折領域３１１，３１２で生成された回折光の０次光（すなわち、光ディスク１からの反射光がホログラム３０８で回折（透過）することによって生成された０次光）である第１の光ビーム３４１を受光する少なくともラジアル方向に対応する方向に隣接して並ぶ複数の受光面からなる第１の受光部３３１を有する。また、光検知器３０９は、ホログラム３０８の第２の回折領域３１１，３１２で生成された回折光の＋１次光である２本の第２の光ビーム３４２，３４３を受光するラジアル方向に対応する方向に隣接して並ぶ複数の受光面からなる第２の受光部３３２と、第２の回折領域３１１，３１２で生成された回折光の−１次光である第３の光ビーム３４４，３４５を受光するラジアル方向に対応する方向に隣接して並ぶ複数の受光面からなる第３の受光部３３３とを有する。実施の形態３においては、光検知器３０９の受光面は、光ディスク装置のトラックエラー信号生成方式として一般的な差動方式のトラックエラー検出のための８分割光検知器である。光検知器３０９は、第１の受光部３３１を構成する４つの受光面Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと、第２の受光部３３２を構成する２つの受光面Ｅ，Ｆと、第３の受光部３３３を構成する２つの受光面Ｇ，Ｈとからなる、合計８つの受光面を備える。各受光面の形状は、実施の形態２のものと同じである。

ホログラム３０８によって生成された（ホログラム３０８を通過した）回折光の０次光である第１の光ビーム３４１は、第１の受光部３３１の受光面Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに到達する。ホログラム３０８の第２の回折領域３１１，３１２によって生成された回折光の＋１次光は、第２の光ビーム３４２，３４３として第２の受光部３３２の受光面Ｅ，Ｆに到達し、ホログラム３０８の回折領域３１１，３１２によって生成された回折光の−１次光は第３の光ビーム３４４，３４５として第３の受光部３３３の受光面Ｇ，Ｈに到達する。一方、ホログラム３０８の第１の回折領域３１３で回折した±１次光は光ビーム３４６，３４７として光検知器３０９の受光面外に到達する。なお、以下の説明において、受光面Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈでそれぞれ光電変換された電気信号のレベルを、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈと表記する。

マトリクス回路５（図１）は、光検知器３０９の検知信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈを受信し、フォーカスエラー信号ＦＥＳを、次式の非点収差法の演算によって生成する。
ＦＥＳ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）
また、マトリクス回路５は、トラックエラー信号ＴＥＳを、次式の演算によって生成する。
ＴＥＳ＝（Ａ＋Ｂ）−（Ｄ＋Ｃ）−ｋ×｛（Ｅ−Ｆ）＋（Ｇ−Ｈ）｝
ここで、ｋは定数である。

図１４（ａ）及び（ｂ）は、対物レンズ３０５のラジアル方向のシフトによって移動した光検知器３０９の受光面に照射される光ビームの照射位置を示す図である。図１４（ａ）は、対物レンズ３０５が光ディスク１の内周方向にシフトした場合に、光ビーム３４１〜３４５はそれぞれ図１４（ａ）の上方にずれることを示している。図１４（ｂ）は、対物レンズ３０５が光ディスク１の外周方向にシフトした場合に、光ビーム３４１〜３４５はそれぞれ図１４（ｂ）の下方にずれることを示している。

実施の形態３においても、実施の形態１の場合と同様に、図６（ａ）〜（ｃ）に示されるように、対物レンズ３０５が光ディスク１のラジアル方向にシフトしたときの信号（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）の波形のシフト、及び、信号（Ｅ−Ｆ）＋（Ｇ−Ｈ）の直流的波形のオフセットが発生する。したがって、信号（Ｅ−Ｆ）＋（Ｇ−Ｈ）の値は、対物レンズのシフト量に対応する値を表しており、（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）の値から（Ｅ−Ｆ）＋（Ｇ−Ｈ）の値の定数倍（ｋ倍）を差し引くことによって、オフセットをキャンセルしたトラックエラー信号ＴＥＳが得られる。

なお、信号（Ｅ−Ｆ）＋（Ｇ−Ｈ）の値の定数倍の代わりに、信号（Ｅ−Ｆ）の値の定数倍又は信号（Ｇ−Ｈ）の値の定数倍を用いることも可能である。

以上に説明したように、実施の形態３に係る光ヘッド装置又は光ディスク装置によれば、平板偏光ビームスプリッタ３０２を用いてシリンドリカルレンズ２０８（図７）を無くし、ホログラム３０８を光検知器３０９の直前に配置した場合であっても、一般的な差動方式のトラックエラー検出のための８分割光検知器を用いて、トラックエラー信号ＴＥＳのオフセットを抑制することができる。

なお、対物レンズ３０５からの出射光量が、記録又は再生に十分な光量であるならば、平板偏光ビームスプリッタ３０２は偏向性でなくてもよい。

また、ホログラム３０８の回折領域３１３は対物レンズ３０５が情報トラック１ａに直角なラジアル方向にシフトした場合に、領域３２２、３２３が回折領域３１３からはみ出さない形状であれば、回折領域３１３と回折領域３１１の境界、回折領域３１３と回折領域３１２の境界は直線に限らない。図１５は、図１１のホログラム３０８の他の例を示す平面図である。図１５において、図１２の構成と対応する構成には同じ符号を付す。図１５に示されるように、ホログラム３０８は、図１２の場合よりも第２の回折領域３１１，３１２を広くするために第２の回折領域３１１，３１２を五角形にしている。この場合には、光検知器Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈで受光される光量を増やすことができる。

また、ホログラム３０８が、レーザ光を０次光及び±１次光の７つのレーザ光に分離するときの回折光量比は、１次光：０次光：−１次光＝１：１：１に限るものではなく、多層ディスクの場合の隣接する層からの迷光として光検知器Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈで受光される検知信号Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈの迷光成分をＥｓ，Ｆｓ，Ｇｓ，Ｈｓとすると、
Ｅ＋Ｆ＞１０×（Ｅｓ＋Ｆｓ）、及び、Ｇ＋Ｈ＞１０×（Ｇｓ＋Ｈｓ）を満足するような、回折光量比の設定であればよい。

実施の形態４．
図１６は、実施の形態１、２、及び３における対物レンズ１０５，２０５，３０５の位置の他の例である実施の形態４の構成を概略的に示す斜視図である。図１６に示されるように、実施の形態１、２、及び３では、１ビームによりトラックエラー信号が得られるので、対物レンズ１０５，２０５，３０５は、光ディスク１の中心１ｂを通るディスク半径線１ｃに対して距離Ｌだけオフセンター（偏心）した直線（対物レンズ移動線）１ｄにてディスク１に対向させることが可能である。したがって、異なる複数の規格のディスク（例えば、ＣＤ，ＤＶＤ，青色レーザ光用のディスクなど）を読み取ることができる光ヘッド装置であって、複数の対物レンズを備える場合には、対物レンズ１０５，２０５，３０５をオフセンター位置（対物レンズ移動線１ｄ上）に配置し、他規格に対応した他の対物レンズをディスク半径線１ｃ上に配置することも可能になる。

１ 光ディスク、 １ａ 情報トラック、 １ｂ ディスク中心、 １ｃ ディスク半径線、 １ｄ 対物レンズ移動線、 ２ スピンドルモータ、 ３ 光ヘッド装置、 ４ 移動手段、 ５ マトリクス回路、 ６ 信号再生回路、 ７ サーボ回路、 ８ スピンドル制御回路、 ９ レーザ制御回路、 １０ スレッド制御回路、 １１ コントローラ、 １０１，２０１，３０１ 半導体レーザ、 １０２，２０２ 偏光ビームスプリッタ、 １０３，２０３，３０３ コリメータレンズ、 １０４，２０４，３０８ 偏光性ホログラム、 １０５，２０５，３０５ 対物レンズ、 １０６，２０６，３０６ 可動保持部、 １０７，２０７，３０７ 対物レンズアクチュエータ、 １０８，２０８ シリンドリカルレンズ、 １０９，２０９，３０９ 光検知器、 １１０ 偏光性ホログラムの有効円、 １１１ 偏光性ホログラムの第２の回折領域、 １１２，１１３，３１３ 偏光性ホログラムの第１の回折領域、 １２１，２２１，３２１ 反射光の０次光のビームが通過し反射光の±１次光のビームが通過しない領域、 １２２，１２３，２２２，２２３，３２２，３２３ 反射光の０次光のビーム及び反射光の±１次光のビームが通過する領域、 １３１，２３１，３３１ 光検知器の第１の受光部、 １３２，２３２，３３２ 光検知器の第２の受光部、 １３３，２３３，３３３ 光検知器の第３の受光部、 １４１，２４１，３４１ 偏光性ホログラムの回折光の０次光、 １４２，２４２，２４３，３４２，３４３ 偏光性ホログラムの第２の回折領域の回折光の＋１次光、 １４３，２４４，２４５，３４４，３４５ 偏光性ホログラムの第２の回折領域の回折光の−１次光、 １４４〜１４７，２４６，２４７，３４６，３４７ 偏光性ホログラムの第１の回折領域の回折光、 ３０２ 平板偏光ビームスプリッタ。

Claims (8)

1. 光ディスク装置の一部を構成し、光ディスクからの情報の読み取り又は前記光ディスクへの情報の書き込みを行う光ヘッド装置であって、
   レーザ光を出射するレーザ光源と、
   光ディスクに向かう前記レーザ光を集光し、及び、前記光ディスクの情報トラックによって回折された反射光を集光する対物レンズと、
   前記対物レンズで集光された前記反射光を回折させる回折素子と、
   前記反射光に非点収差を与える光学素子と、
   前記反射光を受光する光検知器と、
   駆動信号を受信し、前記駆動信号の値に応じた量だけ、前記対物レンズを少なくとも前記光ディスクのラジアル方向にシフトさせる対物レンズアクチュエータと
   を有し、
   前記回折素子は、
   前記反射光の０次光のビームと前記反射光の±１次光のビームの両方が重なって照射される領域の全体を含む第１の回折領域と、
   前記反射光の０次光のビームが照射され前記反射光の±１次光のビームが照射されない領域を含み、前記第１の回折領域を含まない第２の回折領域とを有し、
   前記第１の回折領域は、前記回折素子上において前記反射光の０次光のビームと前記反射光の±１次光のビームとが重なって照射される２つの領域に一致する形状を有し、
   前記第２の回折領域は、前記回折素子上において前記反射光の０次光のビームが照射され前記反射光の±１次光のビームが照射されない領域に一致する形状を有し、
   前記光検知器は、
   前記第１の回折領域及び前記第２の回折領域で生成された前記回折光の０次光である第１の光ビームを受光する少なくとも前記ラジアル方向に対応する方向に隣接して並ぶ複数の第１の受光面を有し、前記複数の第１の受光面から複数の第１の出力信号をそれぞれ出力する第１の受光部と、
   前記第２の回折領域で生成された前記回折光の＋１次光である第２の光ビームを受光する前記ラジアル方向に対応する方向に隣接して並ぶ複数の第２の受光面を有し、前記複数の第２の受光面から複数の第２の出力信号をそれぞれ出力する第２の受光部、及び、前記第２の回折領域で生成された前記回折光の−１次光である第３の光ビームを受光する前記ラジアル方向に対応する方向に隣接して並ぶ複数の第３の受光面を有し、前記複数の第３の受光面から複数の第３の出力信号をそれぞれ出力する第３の受光部の少なくとも一方とを有し、
   前記複数の第１の出力信号は、前記光ディスク装置において、前記複数の第１の出力信号同士の差分からトラックエラー信号を検出することを可能とする信号であり、
   前記複数の第２の出力信号及び前記複数の第３の出力信号は、前記光ディスク装置において、前記複数の第２の出力信号同士の差分、及び、前記複数の第３の出力信号同士の差分、の少なくとも一方を用いて、前記対物レンズのシフト量に対応する値を検出し、前記対物レンズのシフト量に対応する値の定数倍を前記トラックエラー信号から差し引くことで前記トラックエラー信号のオフセットを除去することを可能とする信号である
   ことを特徴とする光ヘッド装置。
2. 前記対物レンズと前記回折素子とを一体に保持する保持部を有し、
   前記対物レンズアクチュエータによる前記対物レンズのシフトは、前記保持部をシフトさせることによって実行される
   ことを特徴とする請求項１に記載の光ヘッド装置。
3. 前記対物レンズを保持し、前記回折素子を保持しない保持部を有し、
   前記対物レンズアクチュエータによる前記対物レンズのシフトは、前記保持部をシフトさせることによって実行される
   ことを特徴とする請求項１に記載の光ヘッド装置。
4. 前記対物レンズは、光ディスクのディスク半径線に対してオフセンターして配置される
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光ヘッド装置。
5. 前記複数の第２の受光面は、前記ラジアル方向に対応する方向に隣接して並ぶ２つの受光面であり、
   前記複数の第３の受光面は、前記ラジアル方向に対応する方向に隣接して並ぶ２つの受光面である
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光ヘッド装置。
6. 前記複数の第２の受光面の境界線は、前記タンジェンシャル方向に対応する方向に延びる直線であり、
   前記複数の第３の受光面の境界線は、前記タンジェンシャル方向に対応する方向に延びる直線である
   ことを特徴とする請求項５に記載の光ヘッド装置。
7. 前記複数の第１の受光面は、前記光ディスクのラジアル方向に対応する方向及びタンジェンシャル方向に対応する方向に隣接して並ぶ４つの受光面である
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光ヘッド装置。
8. 光ディスクを回転させるディスク駆動部と、
   回転する前記光ディスクからの情報の読み取り又は前記光ディスクへの情報の書き込みを行う光ヘッド装置と、
   前記光ヘッド装置に駆動信号を与える回路と
   を有する光ディスク装置であって、
   前記光ヘッド装置は、
   レーザ光を出射するレーザ光源と、
   光ディスクに向かう前記レーザ光を集光し、及び、前記光ディスクの情報トラックによって回折された反射光を集光する対物レンズと、
   前記対物レンズで集光された前記反射光を回折させる回折素子と、
   前記反射光に非点収差を与える光学素子と、
   前記反射光を受光する光検知器と、
   前記駆動信号の値に応じた量だけ、前記対物レンズを少なくとも前記光ディスクのラジアル方向にシフトさせる対物レンズアクチュエータと
   を有し、
   前記回折素子は、
   前記反射光の０次光のビームと前記反射光の±１次光のビームの両方が重なって照射される領域の全体を含む第１の回折領域と、
   前記反射光の０次光のビームが照射され前記反射光の±１次光のビームが照射されない領域を含み、前記第１の回折領域を含まない第２の回折領域とを有し、
   前記第１の回折領域は、前記回折素子上において前記反射光の０次光のビームと前記反射光の±１次光のビームとが重なって照射される２つの領域に一致する形状を有し、
   前記第２の回折領域は、前記回折素子上において前記反射光の０次光のビームが照射され前記反射光の±１次光のビームが照射されない領域に一致する形状を有し
   前記光検知器は、
   前記第１の回折領域及び前記第２の回折領域で生成された前記回折光の０次光である第１の光ビームを受光する少なくとも前記ラジアル方向に対応する方向に隣接して並ぶ複数の第１の受光面を有し、前記複数の第１の受光面から複数の第１の出力信号をそれぞれ出力する第１の受光部と、
   前記第２の回折領域で生成された前記回折光の＋１次光である第２の光ビームを受光する前記ラジアル方向に対応する方向に隣接して並ぶ複数の第２の受光面を有し、前記複数の第２の受光面から複数の第２の出力信号をそれぞれ出力する第２の受光部、及び、前記第２の回折領域で生成された前記回折光の−１次光である第３の光ビームを受光する前記ラジアル方向に対応する方向に隣接して並ぶ複数の第３の受光面を有し、前記複数の第３の受光面から複数の第３の出力信号をそれぞれ出力する第３の受光部の少なくとも一方とを有し、
   前記駆動信号を与える回路は、
   前記複数の第１の出力信号同士の差分からトラックエラー信号を検出し、
   前記複数の第２の出力信号同士の差分、及び、前記複数の第３の出力信号同士の差分、の少なくとも一方を用いて、前記対物レンズのシフト量に対応する値を検出し、
   前記対物レンズのシフト量に対応する値の定数倍を前記トラックエラー信号から差し引くことで前記トラックエラー信号のオフセットを除去し、
   前記オフセットが除去されたトラックエラー信号に応じて前記駆動信号を生成する
   ことを特徴とする光ディスク装置。

Images