JP5506849B2 - 光ヘッド装置及び光ディスク装置 - Google Patents

光ヘッド装置及び光ディスク装置 Download PDF

Info

Publication number
JP5506849B2
JP5506849B2 JP2012100092A JP2012100092A JP5506849B2 JP 5506849 B2 JP5506849 B2 JP 5506849B2 JP 2012100092 A JP2012100092 A JP 2012100092A JP 2012100092 A JP2012100092 A JP 2012100092A JP 5506849 B2 JP5506849 B2 JP 5506849B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
sub
order
light receiving
diffraction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012100092A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2012142085A (ja
Inventor
昌久 篠田
宏勲 中原
正幸 大牧
賢也 中井
伸夫 竹下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2012100092A priority Critical patent/JP5506849B2/ja
Publication of JP2012142085A publication Critical patent/JP2012142085A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5506849B2 publication Critical patent/JP5506849B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
    • G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
    • G11B7/0901—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following for track following only
    • G11B7/0903—Multi-beam tracking systems
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
    • G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
    • G11B7/094—Methods and circuits for servo offset compensation
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/13—Optical detectors therefor
    • G11B7/131—Arrangement of detectors in a multiple array
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1353—Diffractive elements, e.g. holograms or gratings
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B2007/0003—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier
    • G11B2007/0009—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier for carriers having data stored in three dimensions, e.g. volume storage
    • G11B2007/0013—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier for carriers having data stored in three dimensions, e.g. volume storage for carriers having multiple discrete layers
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1392—Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration
    • G11B7/13925—Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration active, e.g. controlled by electrical or mechanical means
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1395—Beam splitters or combiners

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Head (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)

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。
半導体レーザから放射され光ディスクの情報記録層に集光された光ビームを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広く知られている。この１ビームプッシュプル方式では、光ディスクの情報トラックで反射し回折した光ビーム（戻り光ビーム）は、光検出器における２つの受光面に分割された受光部で検出される。これら受光面でそれぞれ検出された信号間の差分としてプッシュプル信号を得ることができる。このプッシュプル信号のレベルをゼロに近づけるようにアクチュエータが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ことで光ビームを記録トラックに追従させることが可能である。
しかしながら、従来の１ビームプッシュプル方式においては、対物レンズがアクチュエータによって駆動されて光ディスクのラジアル方向にシフトすると、対物レンズの位置と光検出器の位置とが互いにずれることがある。このとき、受光面に照射される光スポットの中心位置が、２つの受光領域を互いに隔てる分割線からずれるので、プッシュプル信号に直流オフセット（以下、単に「オフセット成分」と呼ぶ。）が重畳されることが知られている。
このようなオフセット成分を消去する技術が、たとえば、特許文献１（特開平８−６３７７８号公報）に開示されている。特許文献１に開示されている光学ピックアップは、光ディスクで反射した戻り光ビームから０次光と±１次光とを分離する偏光性ホログラムを備えている。分離された０次光、＋１次光及び−１次光はそれぞれ対応する受光面で検出され、これら＋１次光及び−１次光の検出信号の差分がプッシュプル信号として利用される。ここで、＋１次光及び−１次光をそれぞれ検出する受光面は、対物レンズが光検出器に対して相対的に移動したとしても、その移動量に影響されない面積を有するので、オフセット成分の無いプッシュプル信号を得ることが可能である。
また、１枚の光ディスクに記録できる情報量を拡大する１つの手段として、複数の情報記録層が積層され、おおよそその層数倍だけ記録できる情報量を増大させた多層光ディスク方式がある。たとえば、商用化されているＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）およびＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ：登録商標）の規格においては、２つの情報記録層を有する２層ディスクがすでに実用化されている。
このような多層方式の光ディスクへの記録または再生を行う光ディスク装置においては、情報を再生あるいは記録する層として選択された情報記録層からの反射光以外に、他の情報記録層からの反射光が所謂迷光として検出される。このため、所望の情報記録層に対して情報を高速かつ正確に記録または再生するためには、この迷光を極力排除するなどして、記録または再生への影響を軽減する工夫が必要となる。とくに、トラッキングエラー検出方式においては、対物レンズシフト時に生ずるオフセット成分をキャンセルする方式として、差動プッシュプル方式が一般に採用されている。この差動プッシュプル方式においては、レーザ光源から出射された光ビームは、回折格子で１つの主ビームと２つの副ビームとからなる３つの光ビームに分割され、光ディスクの情報記録面の情報記録層に３つの光スポットとして形成される。情報記録層への情報の記録または再生は、中央に形成される主ビームによる光スポットで行われ、両端に形成される副ビームの光スポットは、トラッキングエラー信号生成のために使用される。通常、副ビームの光強度は、主ビームの光強度に比べて充分小さくなるように回折格子によって分割されている。このため、所望の情報記録層で反射した副ビームの光強度と、他の情報記録層で反射した迷光、とくに主ビームによる迷光の光強度とが同じ程度となる場合があり、このような他の情報記録層で反射した迷光によってトラッキングエラー信号が大きく揺らぎ、トラッキングエラー信号の品質が損なわれることが問題となっていた。
ところで、多層方式の光ディスクにおいて記録容量をさらに拡大するためには、情報記録層数を増やす方法が容易に考えられる。その場合、隣接する情報記録層間の間隔を狭くすることも必要となり、上述した所望の情報記録層以外の他の情報記録層からの迷光の光強度が増加する傾向となる。例えば、２層ディスクの場合には、迷光が生じる他の情報記録層は１つの層だけであるのに対して、Ｎ層の光ディスクでは（Ｎ−１）層からの迷光が発生するため、迷光の光強度がますます増加する傾向となる。
このような迷光の影響を軽減する技術として、たとえば、特許文献２（国際公開第９６／０２０４７３号）、特許文献３（特開２００８−１９８３３６号公報）及び特許文献４（特開２００５−２０３０９０号公報）に記載されたものがある。特許文献２には、副ビームを受光する光検出器の受光面を、他の情報記録層で反射した主ビームが入射しない位置に配置した光ヘッド装置が開示されている。この光ヘッド装置においては、迷光成分が光検出器で検出されなくなり、トラッキングエラー信号の品質が損なわれない。
特開平８−６３７７８号公報（段落００１７、図１） 国際公開第９６／０２０４７３号（１２頁、図５） 特開２００８−１９８３３６号公報（段落０１４９−０１５５、図２３） 特開２００５−２０３０９０号公報（段落００５７、図６）
しかしながら、上記特許文献１に開示されている技術では、光検出器の受光面パターンとして偏光性ホログラムのパターンに依存した特別な構成のものが必要となるので、光ヘッド装置の構成が複雑になり、製造コストが嵩むという問題がある。
また、特許文献２に開示されている技術では、回折格子によって分割された本来微弱な副ビームのみからトラッキングエラー信号を生成しているので、トラッキングエラー信号自体が微弱であるという問題がある。このため、所望の情報記録層と他の情報記録層との間隔のばらつきによる迷光の変動や、光ディスクに付着した埃や光ディスク表面の傷などの影響で光ビームが乱されて発生した異常な迷光の発生により、微弱なトラッキングエラー信号の品質が損なわれ、再生信号の品質が劣化するという問題がある。
上記に鑑みて本発明の目的の１つは、簡単な構成の受光面パターンを持つ光検出器を使用して対物レンズシフトに起因するオフセット成分をキャンセルすることを可能とする光ヘッド装置及びこれを搭載する光ディスク装置を提供することである。
本発明の他の目的は、光ディスクに照射されるレーザ光源から出射された光ビームの光強度の損失を伴うことなく、多層の光ディスクにおいて所望の情報記録層以外の他の情報記憶層からの迷光を軽減し、トラッキングエラー信号から、対物レンズシフトに起因するオフセット成分を除くことを可能とする光ヘッド装置および光ディスク装置を提供することである。
本発明の第１の態様による光ヘッド装置は、レーザ光源と、前記レーザ光源から出射される光ビームを集光して複数の情報記録層を含む光ディスクに照射する対物レンズと、前記光ディスクで反射し前記対物レンズを透過した戻り光ビームに非点収差を付与する光学素子と、前記非点収差を付与された前記戻り光ビームを回折させて透過回折光ビームを出射する回折光学素子と、前記透過回折光ビームを受光する光検出器とを備え、前記回折光学素子は、前記戻り光ビームに含まれる反射回折光ビームの０次光成分の一部と前記反射回折光ビームの±１次光成分の一部とが入射する位置に配置され、０次回折作用と±１次回折作用を有する主回折領域と、前記反射回折光ビームの０次光成分と前記反射回折光ビームの±１次光成分とがなす列の方向を第１の方向とし、前記第１の方向と直交する第２の方向において前記主回折領域の外側で、且つ前記反射回折光ビームの０次光成分の他の一部が入射される位置に配置され、０次回折作用と±１次回折作用とを有する副回折領域とを含み、前記副回折領域は、前記反射回折光ビームの０次光成分と前記反射回折光ビームの±１次光成分とが重なり合う光成分の一部が入射される位置に形成されており、前記光検出器は、前記主回折領域および前記副回折領域を透過した透過回折光ビームの０次光成分を受光する主受光部と、前記副回折領域を透過した透過回折光ビームの＋１次光成分および−１次光成分のうちいずれか一方を受光する副受光部とを含み、前記副受光部は、少なくとも２つの受光面を有し、前記副受光部の中心が、前記主受光部の中心から前記第１の方向及び前記第２の方向に延びる軸の両方から離れた位置であって、前記複数の情報記録層のうち情報の記録もしくは再生の対象となる情報記録層と隣り合う情報記録層からの前記戻り光ビームに付与された前記非点収差によって形成された楕円形状をなす反射光成分が前記少なくとも２つの受光面のそれぞれに入射されない位置まで、前記反射光成分の前記楕円形状の短軸側にずらされた位置に配置されることを特徴とする。
本発明の第２の態様による光ヘッド装置は、波長の異なる複数の光ビームをそれぞれ出射する複数のレーザ光源と、前記複数のレーザ光源のいずれかから出射される光ビームを集光して複数の情報記録層を含む光ディスクに照射する対物レンズと、前記光ディスクで反射し前記対物レンズを透過した戻り光ビームに非点収差を付与する光学素子と、前記非点収差を付与された前記戻り光ビームを回折させて透過回折光ビームを出射する回折光学素子と、前記透過回折光ビームを受光する光検出器とを備え、前記回折光学素子は、前記複数のレーザ光源から出射される光ビームの波長のうち第１の波長を有する前記戻り光ビームに含まれる反射回折光ビームの０次光成分の一部と前記反射回折光ビームの±１次光成分の一部とが入射する位置に配置され、前記第１の波長の光に対して０次回折作用と±１次回折作用を有する主回折領域と、前記反射回折光ビームの０次光成分と前記反射回折光ビームの±１次光成分とがなす列の方向を第１の方向とし、前記第１の方向と直交する第２の方向において前記主回折領域の外側で、且つ前記反射回折光ビームの０次光成分の他の一部が入射される位置に配置され、前記第１の波長の光に対して０次回折作用と±１次回折作用を有する副回折領域とを含み、前記副回折領域は、前記反射回折光ビームの０次光成分と前記反射回折光ビームの±１次光成分とが重なり合う光成分の一部が入射される位置に形成されており、前記光検出器は、前記主回折領域及び前記副回折領域を透過した前記第１の波長を有する当該透過回折光ビームの０次光成分を受光する主受光部と、前記副回折領域を透過した前記第１の波長を有する当該透過回折光ビームの＋１次光成分及び−１次光成分のうちいずれか一方を受光する副受光部とを含み、前記副受光部は、少なくとも２つの受光面を有し、前記副受光部の中心が、前記主受光部の中心から前記第１の方向及び前記第２の方向に延びる軸の両方から離れた位置であって、前記複数の情報記録層のうち情報の記録もしくは再生の対象となる情報記録層と隣り合う情報記録層からの前記戻り光ビームに付与された前記非点収差によって形成された楕円形状をなす反射光成分が前記少なくとも２つの受光面のそれぞれに入射されない位置まで、前記反射光成分の前記楕円形状の短軸側にずらされた位置に配置されることを特徴とする。
本発明の第３の態様による光ディスク装置は、上記第１または第２の態様のいずれかによる光ヘッド装置と、光ディスクを回転駆動させるディスク駆動部と、前記光ヘッド装置の光検出器により検出された信号に基づいてトラッキングエラー信号を生成する信号処理部とを備え、前記信号処理部は、前記光検出器に含まれる主受光部により検出された信号に基づいてプッシュプル信号を生成し、前記光検出器に含まれる副受光部により検出された信号に基づいて、前記光検出器に対する対物レンズの相対変位に起因するオフセット成分を生成し、前記プッシュプル信号から前記オフセット成分を減算することで前記トラッキングエラー信号を生成することを特徴とする。
本発明によれば、簡単な構成の受光面パターンを持つ光検出器を用いて、オフセットが除かれたトラッキングエラー信号を生成することができる。また、本発明によれば、レーザ光源から出射された光ビームの光強度の損失を伴うことなく、多層の光ディスクにおいて所望の情報記録層以外の他の情報記録層からの迷光を軽減し、対物レンズシフトに起因するオフセット成分を除くことができる。
本発明に係る実施の形態１の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の光ヘッド装置の主な構成を概略的に示す斜視図である。 実施の形態１のホログラム光学素子の光入射面の構成を概略的に示す平面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態１のホログラム光学素子及び光検出器の斜視図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、対物レンズシフトと光検出器における照射光スポットの位置との関係を概略的に示す図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、対物レンズシフトとトラッキングエラー信号の信号成分との関係を概略的に示す図である。 （ａ），（ｂ）は、光ディスクの信号長に起因する回折光がホログラム光学素子に照射された状態を概略的に示す平面図である。 （ａ），（ｂ）は、信号長に対する再生ＲＦ信号の強度特性の例を概略的に示す図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、副回折領域の０次回折効率と主回折領域の０次回折効率の好ましい範囲を示す分布図である。 実施の形態２のホログラム光学素子の副回折領域の０次回折効率と主回折領域の０次回折効率との好適な範囲を示す分布図である。 （ａ）は、実施の形態１のホログラム光学素子を含む光ヘッド装置の構成の一部を概略的に示す図であり、（ｂ）は、本発明に係る実施の形態３のホログラム光学素子を含む光ヘッド装置の構成の一部を概略的に示す図である。 本発明に係る実施の形態４のホログラム光学素子を含む光ヘッド装置の構成の一部を概略的に示す図である。 実施の形態５の光ヘッド装置の主な構成を概略的に示す斜視図である。 実施の形態５のホログラム光学素子の光入射面の構成を概略的に示す平面図である。 実施の形態５のホログラム光学素子の回折領域の回折パターンを示す断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態５における、ホログラム光学素子及び光検出器の斜視図である。 （ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、実施の形態５における、対物レンズシフトと光検出器における照射光スポットの位置との関係を概略的に示す図である。 （ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、実施の形態５における、対物レンズシフトとトラッキングエラー信号の信号成分との関係を概略的に示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態５における、ホログラム光学素子を含む光ヘッド装置の構成の一部を概略的に示す平面図である。 実施の形態５の光検出器の斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は、実施の形態５における、光ディスクの信号長に起因する回折光がホログラム光学素子に照射された状態を概略的に示す平面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態５における、信号長に対する再生ＲＦ信号の強度特性の例を概略的に示す図である。 （ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、実施の形態５における、副回折領域の０次回折効率と主回折領域の０次回折効率の好ましい範囲を示す分布図である。 本発明に係る実施の形態６の光ヘッド装置の主な構成を概略的に示す平面図である。 実施の形態６における、ホログラム光学素子の回折格子溝深さと回折効率の関係を示すグラフ図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態６における、第１の半導体レーザを動作させた場合のホログラム光学素子及び光検出器の斜視図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態６における、第２もしくは第３の半導体レーザを動作させた場合のホログラム光学素子及び光検出器の斜視図である。 本発明に係る実施の形態７の光ヘッド装置の主な構成を概略的に示す平面図である。 実施の形態７の半導体レーザパッケージを示す正面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態７における、第１の半導体レーザを動作させた場合のホログラム光学素子及び光検出器の斜視図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態７における、第２の半導体レーザを動作させた場合のホログラム光学素子及び光検出器の斜視図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態７における、第３の半導体レーザを動作させた場合のホログラム光学素子及び光検出器の斜視図である。 実施の形態８のホログラム光学素子の回折格子溝を示す断面図である。 実施の形態８のホログラム光学素子の回折格子溝深さと回折効率の関係を示すグラフ図である。 実施の形態９における、ホログラム光学素子の副回折領域の０次回折効率と主回折領域の０次回折効率との好適な範囲を示す分布図である。 本発明に係る実施の形態１０のホログラム光学素子を含む光ヘッド装置の構成の一部を概略的に示す平面図である。 実施の形態１１による光ヘッド装置の構成を概略的に示す斜視図である。 実施の形態１１のホログラム光学素子の構成を概略的に示す平面図である。 実施の形態１１のホログラム光学素子及び光検出器の斜視図である。 ４層のＢＤ光ディスクで規定されている情報記録層の構成表である。 （ａ）〜（ｄ）は、実施の形態１１の光検出器における迷光の分布を示す平面図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、実施の形態１１の対物レンズシフトと光検出器における照射光スポットの位置との関係を示した概略図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、実施の形態１１の対物レンズシフトとトラッキングエラー信号の信号成分ＭＰＰ、ＳＰＰとの関係を示す特性図である。 実施の形態１１のホログラム光学素子を含む光ヘッド装置の模式図である。 （ａ）〜（ｄ）は、実施の形態１１の光検出器における迷光の分布を示す平面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、実施の形態１１の光検出器における迷光の分布を示す平面図である。 実施の形態１１の光検出器の別のレイアウトを表す平面図である。 実施の形態１１の光検出器の別のレイアウトを表す平面図である。 実施の形態１２による光ヘッド装置の構成を概略的に示す斜視図である。 （ａ），（ｂ）は、実施の形態１２のホログラム光学素子及び光検出器の斜視図である。 実施の形態１２のホログラム光学素子の回折格子溝深さと回折効率の関係を示す特性図である。 （ａ），（ｂ）は、実施の形態１２のホログラム光学素子及び光検出器の斜視図である。 実施の形態１３の光ヘッド装置の構成を概略的に示す平面図である。 実施の形態１３の半導体レーザパッケージを示す正面図である。 （ａ），（ｂ）は、実施の形態１３のホログラム光学素子及び光検出器の斜視図である。 （ａ），（ｂ）は、実施の形態１３のホログラム光学素子及び光検出器の斜視図である。 （ａ），（ｂ）は、実施の形態１３のホログラム光学素子及び光検出器の斜視図である。 （ａ），（ｂ）は、実施の形態１３のホログラム光学素子及び光検出器の斜視図である。 （ａ）は、実施の形態１４のホログラム光学素子の断面模式図であり、（ｂ）は、実施の形態１４のホログラム光学素子の特性図である。 （ａ）は、実施の形態１５のホログラム光学素子の断面模式図であり、（ｂ）は、実施の形態１５のホログラム光学素子の特性図である。 実施の形態１６のホログラム光学素子を含む光ヘッド装置の模式図である。 実施の形態１７のホログラム光学素子の構成を概略的に示す平面図である。 実施の形態１８における光ディスクの表面と対物レンズとの配置関係を示す平面図である。 実施の形態１８のホログラム光学素子と光スポットとの位置関係を概略的に示す平面図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、実施の形態１８のホログラム光学素子と光スポットとの位置関係を概略的に示す平面図である。 実施の形態１９のホログラム光学素子と光スポットとの位置関係を概略的に示す平面図である。 実施の形態２０のホログラム光学素子と光スポットとの位置関係を概略的に示す平面図である。
以下、本発明に係る種々の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
光ディスク装置の基本構成．
図１は、本発明に係る実施の形態１〜２０の光ディスク装置１の基本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１は、スピンドルモータ２、光ヘッド装置３、スレッド機構４、マトリクス回路５、信号再生回路６、レーザ制御回路７、サーボ回路８、収差補正機構制御回路９、スレッド制御回路１０、スピンドル制御回路１１及びコントローラ１２を備えている。コントローラ１２は、ホスト機器（図示せず）からのコマンドに応じて、信号再生回路６、レーザ制御回路７、サーボ回路８、収差補正機構制御回路９、スレッド制御回路１０及びスピンドル制御回路１１の各動作を制御する。
光ディスクＯＤは、スピンドルモータ２の駆動軸（スピンドル）に固定されたターンテーブル（図示せず）に着脱自在に装着されている。スピンドルモータ２は、スピンドル制御回路１１の制御を受けて情報記録時または情報再生時に光ディスクＯＤを回転駆動する。スピンドル制御回路１１は、コントローラ１２からの指令に従い、スピンドルモータ２から供給された実回転数を表すパルス信号に基づいて実回転数を目標回転数に一致させるようにスピンドルサーボを実行する機能を有する。光ディスクＯＤは、単一の情報記録層を有する単層ディスク、あるいは、複数の情報記録層を有する多層ディスクであり、たとえば、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）及びＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ）といった現世代の光ディスク、あるいは、次世代の光ディスクである。
光ヘッド装置３は、光ディスクＯＤの情報記録層への情報の記録あるいはこの情報記録層からの情報の読み出しを行う機能を有する。スレッド機構４は、スレッド制御回路１０による制御を受けて動作し、光ヘッド装置３を光ディスクＯＤのラジアル方向（光ディスクＯＤの半径方向）に移動させて、光ヘッド装置３が光ディスクＯＤの所望の情報トラックに光スポットを形成することを可能にする。この光ヘッド装置３の構成は、後述する光ヘッド装置３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ，３Ｆ，３Ｇのいずれかの構成と同じである。
マトリクス回路５は、光ヘッド装置３から供給された電気信号にマトリクス演算処理を施して、情報の記録または再生に必要な各種信号、たとえば、光ディスクＯＤにおける記録情報の検出結果を示す再生ＲＦ信号や、フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号などのサーボ制御用の信号を生成する。再生ＲＦ信号は信号再生回路６に出力される。信号再生回路６は、再生ＲＦ信号に２値化処理を施して変調信号を生成し、この変調信号から再生クロックを抽出するとともに、変調信号に復調処理や誤り訂正やデコード処理を施して情報再生信号を生成する。情報再生信号は、コントローラ１２によって、映像音響機器やパーソナルコンピュータなどのホスト機器（図示せず）に転送される。
サーボ回路８は、コントローラ１２からの指令に基づいて動作し、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及びトラッキングエラー信号に基づいてフォーカス補正用及びトラッキング補正用の駆動信号を生成し、これら駆動信号を、光ヘッド装置３内のアクチュエータに供給する。
そして、収差補正機構制御回路９は、コントローラ１２に入力された情報再生信号の品質に基づいて、光ヘッド装置３内に設けられた収差補正機構の動作を制御する。
実施の形態１．
図２は、本発明に係る実施の形態１の光ヘッド装置３Ａの主な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３Ａは、レーザ光源である半導体レーザ１３、ビームスプリッタ１４、コリメータレンズ１５、対物レンズ１８、アクチュエータ１７、ホログラム光学素子２１及び光検出器２２を有する。半導体レーザ１３は、図１のレーザ制御回路７による制御を受けて動作し、レーザ制御回路７は、コントローラ１２からの指令に基づいて半導体レーザ１３から出射されるレーザ光の光強度を制御する。半導体レーザ１３から出射されたレーザ光は、ビームスプリッタ１４で反射してコリメータレンズ１５を介して対物レンズ１８に入射する。対物レンズ１８は、ビームスプリッタ１４から入射した光ビームを光ディスクＯＤの情報記録層に集光してこの情報記録層に光スポットを形成する。光ディスクＯＤで反射した戻り光ビームは、対物レンズ１８、コリメータレンズ１５及びビームスプリッタ１４を順に通過してホログラム光学素子２１に入射する。回折光学素子であるホログラム光学素子２１は、入射光を透過回折させて複数の透過回折光ビームに分割し、これら透過回折光ビームをそれぞれ光検出器２２の受光部２３，２４，２５に向けて出射する。図２に示されるように、光検出器２２の受光部２３，２４，２５は、ラジアル方向（Ｘ軸方向）に対応するＸ１軸方向に沿って配列されている。これら受光部２３，２４，２５の各々は複数の受光面を有しており、各受光面は、ホログラム光学素子２１から入射した透過回折光ビームを光電変換して電気信号を生成し、これをマトリクス回路５に出力する。なお、図２では、光ディスクＯＤのラジアル方向であるＸ軸方向と、このラジアル方向に対応するＸ１軸方向とが互いにほぼ直交するように示されている。これは、ビームスプリッタ１４が非点収差を付与する機能を有するためである。
図１のサーボ回路８は、コントローラ１２からの指令に基づいて動作し、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及びトラッキングエラー信号に基づいてフォーカス補正用及びトラッキング補正用の駆動信号を生成し、これら駆動信号をアクチュエータ１７に供給する。アクチュエータ１７は、図２に概略的に示されるように、磁気回路２０Ａ，２０Ｂと、これら磁気回路２０Ａ，２０Ｂの間に配置される可動部１９とを有する。可動部１９は、対物レンズ１８を固定するレンズホルダ（図示せず）と、このレンズホルダの突起部に巻回されたフォーカスコイル及びトラッキングコイル（共に図示せず）とを有する。フォーカスコイルは、対物レンズ１８の中心軸周りに巻回されており、トラッキングコイルは、光軸ＬＡと光ディスクＯＤのＸ軸方向とに直交する軸の周りに巻回されている。フォーカスコイルに駆動電流（駆動信号）を供給することにより対物レンズ１８をフォーカス方向に駆動することができ、トラッキングコイルに駆動電流（駆動信号）を供給することにより対物レンズ１８をＸ軸方向に駆動することができる。以上に説明したように、レーザ制御回路７、光ヘッド装置３Ａ、マトリクス回路５及びサーボ回路８によりフォーカスサーボループ及びトラッキングサーボループが形成される。
図１の収差補正機構制御回路９は、コントローラ１２に入力された情報再生信号の品質に基づいて、光ヘッド装置３Ａ内に設けられた収差補正機構１６Ａの動作を制御する。コリメータレンズ１５は、球面収差などの光学収差を補正する光学部品であり、収差補正機構制御回路９は、このコリメータレンズ１５を保持するレンズホルダ１６Ｂを光軸ＬＡに沿った方向Ｄ１に変位させることで光学収差を適正且つ高精度に補正することができる。
図３は、ホログラム光学素子２１の光入射面の構成を概略的に示す平面図である。ホログラム光学素子２１は、主回折領域２１０と、一対の副回折領域２１１Ａ，２１１Ｂと、一対の周辺回折領域２１２Ａ，２１２Ｂという３種類の回折領域を有している。これら３種類の回折領域においては、個別に回折パターン（たとえば、回折溝の形状や回折溝間隔）を形成することができる。副回折領域２１１Ａ，２１１Ｂは、内側の主回折領域２１０よりも、光ディスクＯＤのタンジェンシャル方向（Ｙ軸方向）に対応するＹ２軸方向の外側に配置されている。周辺回折領域２１２Ａ，２１２Ｂは、これら副回折領域２１１Ａ，２１１ＢよりもＹ２軸方向の外側に配置されている。副回折領域２１１Ａ，２１１Ｂは、Ｙ２軸方向に直交するＸ２軸方向（ラジアル方向に対応する方向）の中心線２１ｃに関して互いに対称な形状を有しており、周辺回折領域２１２Ａ，２１２Ｂも中心線２１ｃに関して互いに対称な形状を有する。また、主回折領域２１０と副回折領域２１１Ａとは、Ｘ２軸方向に平行な境界線２１ｅａで互いに分離されており、主回折領域２１０と副回折領域２１１Ｂとは、Ｘ２軸方向に平行な境界線２１ｅｂで互いに分離されている。また、周辺回折領域２１２Ａと副回折領域２１１Ａとは、Ｘ２軸方向に平行な境界線２１ｄａで互いに分離されており、周辺回折領域２１２Ｂと副回折領域２１１Ｂとは、Ｘ２軸方向に平行な境界線２１ｄｂで互いに分離されている。
光ディスクＯＤからの戻り光ビームは、光ディスクＯＤの情報記録層のラジアル方向すなわちＸ軸方向の構造（主に情報トラックの構造）に起因する回折光ビーム（以下「反射回折光ビーム」と呼ぶ。）を含む。ホログラム光学素子２１の光入射面には戻り光ビームの光スポットが照射される。図３に示されるように、この光スポットは、実線の円で示される０次光成分Ｒ０と破線の円で示される＋１次光成分ＲＰ１とが重なり合う光成分ＯＲｐと、実線の円で示される０次光成分Ｒ０と破線の円で示される−１次光成分ＲＮ１とが重なり合う光成分ＯＲｎと、０次光成分Ｒ０のうち±１次光成分ＲＰ１，ＲＮ１との重なりが無い光成分ＯＲａとからなる。主回折領域２１０は、０次光成分Ｒ０の一部（０次光成分Ｒ０の光スポットの中央部分）と光成分ＯＲｐ，ＯＲｎとが入射する位置に形成されている。副回折領域２１１Ａ，２１１Ｂは、０次光成分Ｒ０の残部が入射するが、光成分ＯＲｐ，ＯＲｎが入射しない位置に形成されている。そして、周辺回折領域２１２Ａ，２１２Ｂは、０次光成分Ｒ０及び±１次光成分ＲＰ１，ＲＮ１のいずれも入射しない位置に形成されている。
主回折領域２１０のＹ２軸方向の幅は、図３に示されるように、０次光成分Ｒ０のＹ２軸方向における光スポット径よりも狭く、且つ、光成分ＯＲｐ，ＯＲｎのＹ２軸方向における幅以上となるように設計されている。本実施の形態では、戻り光ビームを効率的に利用するために、境界線２１ｄａ，２１ｄｂは、０次光成分Ｒ０のＹ２軸方向外縁部とほぼ接する位置に設けられている。また、０次回折光Ｒ０のうち＋１次回折光ＲＰ１及び−１次回折光ＲＮ１のいずれとも重なり合わない光成分ＯＲａが副回折領域２１１Ａ，２１１Ｂに占める面積が最大となるように、境界線２１ｅａ，２１ｅｂは、光成分ＯＲｐ，ＯＲｎのＹ２軸方向外縁部と接する位置に設けられている。したがって、主回折領域２１０は、光成分ＯＲｐ，ＯＲｎのＹ２軸方向の幅とほぼ同じ幅を持つ矩形状を有しており、副回折領域２１１Ａ，２１１Ｂの各々は、０次光成分Ｒ０の外縁と光成分ＯＲｐ，ＯＲｎの外縁とのＹ２軸方向における間隔と同じ幅を持つ矩形状を有する。なお、戻り光ビームの効率的な利用の観点からは、境界線２１ｅａ，２１ｅｂが光成分ＯＲｐ，ＯＲｎの外縁部と接する位置に設けられることが好ましいが、これに限定されるものではない。
図４（ａ）及び（ｂ）は、光軸ＬＡに沿って配列されたホログラム光学素子２１及び光検出器２２の斜視図である。図４（ａ），（ｂ）では、ラジアル方向に対応するＸ２軸方向とＸ１軸方向とが互いにほぼ直交するように示されている。これは、ホログラム光学素子２１と光検出器２２との間に介在するビームスプリッタ１４が戻り光ビームに非点収差を付与する機能を有するためである。
図４（ｂ）に示されるように光検出器２２は、光軸ＬＡに直交する受光面２３Ａ〜２３Ｄを有する主受光部２３と、この主受光部２３の両側に配置された第１副受光部２４及び第２副受光部２５とを含む。主受光部２３は、Ｘ１軸方向とＹ１軸方向とに沿ってマトリクス状に配列された複数の受光面２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄを含む。受光面２３Ａ，２３Ｂの組と受光面２３Ｃ，２３Ｄの組とは、Ｘ１軸方向に沿って配列されており、さらに、受光面２３Ａ，２３ＢはＹ１軸方向に沿って配列され、受光面２３Ｃ，２３ＤはＹ１軸方向に沿って配列されている。第１副受光部２４は、Ｘ１軸方向に沿って配列された一対の受光面２４Ｅ，２４Ｆを有し、第２副受光部２５は、Ｘ１軸方向に沿って配列された一対の受光面２５Ｇ，２５Ｈを有する。
主回折領域２１０は、戻り光ビームに対して主に０次及び±１次の回折効率を有し、副回折領域２１１Ａ，２１１Ｂも、戻り光ビームに対して主に０次及び±１次の回折効率を有している。主回折領域２１０及び副回折領域２１１Ａ，２１１Ｂから出射された光ビーム（以下「透過回折光ビーム」と呼ぶ。）のうち０次光成分ＤＲ０は、主受光部２３の受光面２３Ａ〜２３Ｄに照射されて光スポットを形成する。この光スポットは、光ディスクＯＤのラジアル方向の構造に起因する反射回折光ビームの０次光成分及び±１次光成分を含むものである。主回折領域２１０から出射された透過回折光ビームの＋１次光成分ＤＲｐと−１次光成分ＤＲｎとは、図４（ｂ）に示されるように、主受光部２３よりもＹ１軸方向の外側の領域に照射される。光検出器２２はこれら±１次光成分ＤＲｐ，ＤＲｎを受光しない。また、副回折領域２１１Ａ，２１１Ｂから出射された透過回折光ビームのうち＋１次光成分ＤＲｐａ，ＤＲｐｂは、第１副受光部２４の受光面２４Ｅ，２４Ｆに照射され、−１次光成分ＤＲｎａ，ＤＲｎｂは、第２副受光部２５の受光面２５Ｇ，２５Ｈに照射される。
８つの受光面２３Ａ〜２３Ｄ，２４Ｅ，２４Ｆ，２５Ｇ，２５Ｈのパターンは、トラッキングエラー信号を生成するための一般的な差動プッシュプル方式に使用される受光面パターンと同じである。主受光部２３の受光面２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄは、０次光成分ＤＲ０を光電変換してそれぞれ検出信号ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤを出力するものとし、第１副受光部２４の受光面２４Ｅ，２４Ｆは、＋１次光成分ＤＲｐａ，ＤＲｐｂを光電変換してそれぞれ検出信号ＳＥ，ＳＦを出力するものとし、第２副受光部２５の受光面２５Ｇ，２５Ｈは、−１次光成分ＤＲｎａ，ＤＲｎｂを光電変換してそれぞれ検出信号ＳＧ，ＳＨを出力するものとする。このとき、マトリクス回路５は、非点収差法に従って、以下の演算式（１）により得られる信号レベルを持つフォーカスエラー信号ＦＥＳを生成する。
ＦＥＳ＝（ＳＡ＋ＳＣ）−（ＳＢ＋ＳＤ） ・・・（１）
また、マトリクス回路５は、次式（２）により得られる信号レベルを持つ再生ＲＦ信号を生成する。
ＲＦ＝ＳＡ＋ＳＢ＋ＳＣ＋ＳＤ ・・・（２）
また、マトリクス回路５は、次の演算式（３）により得られる信号レベルを持つトラッキングエラー信号ＴＥＳを生成する。
ＴＥＳ＝ＭＰＰ−ｋ×ＳＰＰ ・・・（３）
ここで、ｋは、ゲイン係数である。ＭＰＰは主プッシュプル信号を表し、ＳＰＰは副プッシュプル信号を表している。主プッシュプル信号ＭＰＰ及び副プッシュプル信号ＳＰＰは次式（３ａ），（３ｂ）により与えられる。
ＭＰＰ＝（ＳＡ＋ＳＢ）−（ＳＣ＋ＳＤ） ・・・（３ａ）
ＳＰＰ＝（ＳＥ−ＳＦ）＋（ＳＧ−ＳＨ） ・・・（３ｂ）
主プッシュプル信号ＭＰＰと副プッシュプル信号ＳＰＰとは、対物レンズシフトに関して互いに同じ位相を有しており、対物レンズシフトに起因するオフセット成分は信号成分ｋ×ＳＰＰとして得られる。このため、ゲイン係数ｋを適宜調整して副プッシュプル信号ＳＰＰを増幅することで、対物レンズシフトに起因するオフセット成分がキャンセルされたトラッキングエラー信号ＴＥＳを得ることができる。
図５（ａ），（ｂ），（ｃ）は、対物レンズシフト（光検出器２２に対する対物レンズ１８のラジアル方向の変位）と光検出器２２における照射光スポットの位置との関係を概略的に示す図である。図５（ｂ）は、対物レンズ１８の中心軸が光軸ＬＡ上にある場合に光検出器２２の受光面に照射される光ビームの照射位置（基準位置）を示している。この場合、０次光成分ＤＲ０の光スポットは主受光部２３のＸ１軸方向及びＹ１軸方向における中心位置にあり、＋１次光成分ＤＲｐａ，ＤＲｐｂは第１副受光部２４のＸ１軸方向における中心位置にあり、−１次光成分ＤＲｎａ，ＤＲｎｂは第２副受光部２５のＸ１軸方向における中心位置にある。図５（ａ）は、対物レンズ１８が光ディスクＯＤの内周側に変位した場合に光検出器２２の受光面に照射される光ビームの照射位置を示している。この場合、０次光成分ＤＲ０の光スポットは受光面２３Ｃ，２３Ｄの側に変位し、＋１次光成分ＤＲｐａ，ＤＲｐｂは受光面２４Ｆの側に変位し、−１次光成分ＤＲｎａ，ＤＲｎｂは受光面２５Ｈの側に変位する。図５（ｃ）は、対物レンズ１８が光ディスクＯＤの外周側に変位した場合に光検出器２２の受光面に照射される光ビームの照射位置を示している。この場合、０次光成分ＤＲ０の光スポットは受光面２３Ａ，２３Ｂの側に変位し、＋１次光成分ＤＲｐａ，ＤＲｐｂは受光面２４Ｅの側に変位し、−１次光成分ＤＲｎａ，ＤＲｎｂは受光面２５Ｇの側に変位する。
図６（ａ），（ｂ），（ｃ）は、対物レンズシフトとトラッキングエラー信号ＴＥＳの信号成分ＭＰＰ，ＳＰＰとの関係を概略的に示す図である。図６（ａ）〜（ｃ）においては、光ヘッド装置３Ａがラジアル方向に一定速度で移動したときに検出される主プッシュプル信号ＭＰＰ及び副プッシュプル信号ＳＰＰの波形が示されている。なお、これら主プッシュプル信号ＭＰＰと副プッシュプル信号ＳＰＰは、フォーカス制御が行われているが、トラッキング制御が行われていない状態の信号である。図６（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ、図５（ａ），（ｂ），（ｃ）に対応する。対物レンズ１８が光軸ＬＡ上にあってラジアル方向に変位していない場合には、図６（ｂ）に示されるように、主プッシュプル信号ＭＰＰのＤＣ成分（直流成分）はＧＮＤレベルに一致し、副プッシュプル信号ＳＰＰのＤＣ成分もＧＮＤレベルに一致する。また、副プッシュプル信号ＳＰＰの波形は直流的な波形となる。その理由は、副プッシュプル信号ＳＰＰに寄与する透過回折光ビームの＋１次光成分ＤＲｐａ，ＤＲｐｂと−１次光成分ＤＲｎａ，ＤＲｎｂとが図３の光成分ＯＲｐ，ＯＲｎ（光ディスクＯＤからの反射回折光ビームの０次光Ｒ０と±１次光ＲＰ１，ＲＮ１とが重なり合う光成分）を含まないためである。対物レンズ１８が内周方向に変位した場合には、図６（ａ）に示されるように、主プッシュプル信号ＭＰＰのＤＣ成分は負側にオフセットした波形となり、副プッシュプル信号ＳＰＰの直流的波形も負側にオフセットした波形となる。一方、対物レンズ１８が外周方向に変位した場合には、図６（ｃ）に示されるように、主プッシュプル信号ＭＰＰのＤＣ成分は正側にオフセットした波形となり、副プッシュプル信号ＳＰＰの直流的波形も正側にオフセットした波形となる。したがって、主プッシュプル信号ＭＰＰと副プッシュプル信号ＳＰＰとは、対物レンズシフトに関して互いに同じ位相を有しており、副プッシュプル信号ＳＰＰのオフセット量は、対物レンズ１８の変位量に対応する値を有することが分かる。このため、副プッシュプル信号ＳＰＰの値をｋ倍して得られる値を、主プッシュプル信号ＭＰＰの値から差し引くことによって、対物レンズシフトに起因したオフセット成分がキャンセルされたトラッキングエラー信号ＴＥＳを生成することができる。
副プッシュプル信号ＳＰＰの信号成分ＳＥ−ＳＦは、対物レンズシフトに関して主プッシュプル信号ＭＰＰと同じ位相を有し、信号成分ＳＧ−ＳＨも、対物レンズシフトに関して主プッシュプル信号ＭＰＰと同じ位相を有する。よって、上式（３）に代えて、以下の式（４ａ）または（４ｂ）で与えられるトラッキングエラー信号ＴＥＳを使用してもよい。
ＴＥＳ＝ＭＰＰ−ｋ×（ＳＥ−ＳＦ） ・・・（４ａ）
ＴＥＳ＝ＭＰＰ−ｋ×（ＳＧ−ＳＨ） ・・・（４ｂ）
上式（４ａ）を使用する場合は、光検出器２２は、第２副受光部２５を有している必要がなく、上式（４ｂ）を使用する場合には、光検出器２２は、第１副受光部２４を有している必要がない。したがって、これらの場合、光ヘッド装置３Ａの構成を単純化することができるという利点がある。ただし、オフセットをキャンセルする精度を向上させる観点からは、上式（４ａ）または（４ｂ）よりも、上式（３）を使用することが望ましい。
副プッシュプル信号ＳＰＰは、ホログラム光学素子２１の副回折領域２１１Ａ，２１１Ｂにおいて回折された±１次光によって生成されているので、副回折領域２１１Ａ，２１１Ｂで規定される±１次回折効率が信号強度に影響を与える。たとえば、副プッシュプル信号ＳＰＰの強度が小さいと、ノイズ成分の比率が大きくなり、副プッシュプル信号ＳＰＰをｋ倍して増幅する際にノイズ成分が大きく増幅されてしまう。ノイズ成分の増幅を抑制する観点からは、副プッシュプル信号ＳＰＰの強度を大きくするために、副回折領域２１１Ａ，２１１Ｂの±１次回折効率を大きい値に設定することが望ましい。
次に、光ディスクＯＤの情報記録層に記録されている情報の信号長と情報再生信号との関係について説明する。一般に、情報が記録されている光ディスクＯＤには、記録マークの領域とスペースの領域とが情報トラックに沿って形成されている。光ディスクＯＤの規格では、記録マークやスペースの長さに相当する信号長ｎＴ（ｎは正整数；Ｔは再生クロック周期などの単位時間）が定められている。たとえば、ブルーレイディスクの規格で定められている信号長は、２Ｔ，３Ｔ，４Ｔ，５Ｔ，６Ｔ，７Ｔ，８Ｔの７種類である。光ディスクＯＤの情報記録層に照射された光ビームは、タンジェンシャル方向（Ｙ軸方向）に沿って形成された記録マークやスペースで反射する際に回折されるので、光ディスクＯＤからの戻り光ビームは、情報記録層のタンジェンシャル方向の構造に起因する回折光を含み得ることとなる。
図７（ａ），（ｂ）は、光ディスクＯＤの信号長に起因する回折光がホログラム光学素子２１に照射された状態を概略的に示す平面図である。図７（ａ）は、ブルーレイディスクの規格による２Ｔの信号長に対応する回折光の光スポットを示し、図７（ｂ）は、光ディスクＯＤに記録されている比較的長い信号長に対応する回折光の光スポットを示す。図７（ａ），（ｂ）に示されるように、これら光スポットは、主回折領域２１０及び副回折領域２１１Ａ，２１１Ｂに照射されており、実線の円で示される０次光成分Ｔ０と、この０次光成分Ｔ０とＹ２軸方向において重なる＋１次光成分ＴＰ１の一部と、０次光成分Ｔ０とＹ２軸方向において重なる−１次光成分ＴＮ１の一部とを含む。０次光成分Ｔ０と±１次光成分ＴＰ１，ＴＮ１とが重なり合う光成分ＯＴａ，ＯＴｂの照射面積は、信号長に依存する。信号長が短い場合、図７（ａ）に示されるように光成分ＯＴａ，ＯＴｂの照射面積は小さく、光成分ＯＴａ，ＯＴｂの大きさは、それぞれ、副回折領域２１１Ａ，２１１Ｂにほぼ収まる大きさとなる。一方、比較的長い信号長の場合は、図７（ｂ）に示されるように、０次光成分Ｔ０と±１次光成分ＴＰ１，ＴＮ１とが重なり合う光成分ＯＴａ，ＯＴｂの照射面積は大きく、光成分ＯＴａは、主回折領域２１０及び副回折領域２１１Ａのいずれにも照射され、光成分ＯＴｂは、主回折領域２１０及び副回折領域２１１Ｂのいずれにも照射される。なお、光ディスクＯＤに情報が記録されていない場合には、±１次光成分ＴＰ１，ＴＮ１は発生せず、０次光成分Ｔ０は、図３に示した０次光成分Ｒ０と一致する。
再生ＲＦ信号（＝ＳＡ＋ＳＢ＋ＳＣ＋ＳＤ）は、主受光部２３に照射された回折光の強度に応じた値を持つ。再生ＲＦ信号の振幅の大きさは、当該信号長に対応する光成分ＯＴａ，ＯＴｂの照射面積に依存することとなる。よって、再生ＲＦ信号の強度は、主にホログラム光学素子２１の主回折領域２１０の０次回折効率と副回折領域２１１Ａ，２１１Ｂの０次回折効率とに依存する。再生ＲＦ信号の強度を大きくするためには、ホログラム光学素子２１の主回折領域２１０の０次回折効率と副回折領域２１１Ａ，２１１Ｂの０次回折効率とをそれぞれ大きな値にするように、主回折領域２１０と副回折領域２１１Ａ，２１１Ｂとを形成すればよい。ここで、信号長が短い場合には、副回折領域２１１Ａ，２１１Ｂの０次回折効率が支配的に作用し、信号長が長い場合には、主回折領域２１０の０次回折効率と副回折領域２１１Ａ，２１１Ｂの０次回折効率の影響を受ける。一般に、短い信号長に対応する再生ＲＦ信号の強度は小さいために、信号検出において検出誤りを起こしやすい。この検出誤りを回避するためには、副回折領域２１１Ａ，２１１Ｂの０次回折効率を主回折領域２１０の０次回折効率以上にすること（以下「要件Ａ」と呼ぶ。）により、短い信号長に対応する再生ＲＦ信号の強度を大きくすることが好ましい。主回折領域２１０の０次回折効率をηｘとし、副回折領域２１１Ａ，２１１Ｂの０次回折効率をηｙとするとき、要件Ａを満たすηｘ，ηｙの範囲は、以下の不等式が成立する範囲であるということができる。
ηｘ≦ηｙ
図８（ａ），（ｂ）は、信号長に対する再生ＲＦ信号の強度特性の例を概略的に示す図である。図８（ａ），（ｂ）のグラフは、ブルーレイディスクの規格に基づいた数値シミュレーションにより得られたものである。図８（ａ）は、主回折領域２１０の０次回折効率ηｘが副回折領域２１１Ａ，２１１Ｂの０次回折効率ηｙと等しい場合、あるいは、ホログラム光学素子２１を使用しない場合において得られる信号特性である。図８（ａ）に示されるように、信号長が長くなるにつれて信号強度は大きくなる。一方、図８（ｂ）は、副回折領域２１１Ａ，２１１Ｂの０次回折効率ηｙが主回折領域２１０の０次回折効率ηｘより大きい場合（ηｘ＜ηｙ）の強度特性を概略的に示す図である。図８（ｂ）のグラフは、短い信号長の２Ｔに対応する信号強度が強調されている点で好ましい。しかしながら、信号長が５Ｔ以下では、信号強度が単調に増加するのに対し、信号長が５Ｔを超えると信号強度が単調に減少しており、６Ｔでの信号強度が５Ｔでの信号強度よりも小さい。このように、信号長の増加に伴う信号強度の変化が単調増加から単調減少に転じる現象（信号強度の逆転）が生じる。信号再生回路６は、マトリクス回路５から供給された再生ＲＦ信号を２値化して信号長に対応したパルス幅を持つ２値化信号を生成する。信号強度の逆転が発生すると、信号長に対応したパルス幅を得ることができない場合がある。このため、信号強度の逆転が発生しないこと（以下「要件Ｂ」と呼ぶ。）が好ましい。
上述したように、トラッキングエラー信号における副プッシュプル信号ＳＰＰ（＝（ＳＥ−ＳＦ）＋（ＳＧ−ＳＨ））の信号強度を大きくするためには、副回折領域２１１Ａ，２１１Ｂの±１次回折効率を大きく設定すればよいが、これら±１次回折効率が大きすぎると、副回折領域２１１Ａ，２１１Ｂの０次回折効率ηｙが小さくなり、主受光部２３により検出される光量が低下する。これにより、短い信号長に対応する再生ＲＦ信号の信号強度を強調させるための要件Ｂが成立しないことがある。数値シミュレーションによれば、要件Ｂを満たすための０次回折効率ηｘ，ηｙの範囲を、以下の不等式が成立する範囲とすることが望ましい。
ηｙ≦２×ηｘ
図９（ａ），（ｂ），（ｃ）は、副回折領域２１１Ａ，２１１Ｂの０次回折効率ηｙと主回折領域２１０の０次回折効率ηｘを変数にした場合に、再生ＲＦ信号の信号強度特性の観点から０次回折効率ηｘ，ηｙの好ましい範囲を示す分布図である。図９（ａ），（ｂ），（ｃ）に示されているグラフにおいて、横軸は、主回折領域２１０の０次回折効率ηｘを示し、縦軸は、副回折領域２１１Ａ，２１１Ｂの０次回折効率ηｙを示している。横軸及び縦軸における「０」の値は、透過回折光の０次光成分が全く発生しない状態を示し、「１」の値は、透過回折光の０次以外の次数の光が全く発生しない状態を示すものと定義する。図９（ａ）は、要件Ａを満たす０次回折効率ηｘ，ηｙの範囲（ηｘ≦ηｙ）をハッチ部分で示す分布図であり、図９（ｂ）は、要件Ｂを満たす０次回折効率ηｘ，ηｙの範囲（ηｙ≦２×ηｘ）をハッチ部分で示す分布図である。情報ＲＦ信号の信号強度特性の観点から好ましい範囲は、要件Ａ及び要件Ｂを満たす０次回折効率ηｘ，ηｙの範囲（ηｘ≦ηｙ、且つ、ηｙ≦２×ηｘ）である。図９（ｃ）に、要件Ａと要件Ｂとを共に満たす０次回折効率ηｘ，ηｙの範囲をハッチ部分で示す。
以上に説明したように、実施の形態１のホログラム光学素子２１は、図４に示したように、反射回折光ビームの０次光成分ＯＲａの一部と光成分ＯＲｐ，ＯＲｎとが入射する主回折領域２１０と、反射回折光ビームの光成分ＯＲｐ，ＯＲｎが入射せず、０次光成分ＯＲａの残部が入射する副回折領域２１１Ａ，２１１Ｂとを有している。光検出器２２は、主回折領域２１０及び副回折領域２１１Ａ，２１１Ｂを透過した透過回折光ビームの０次光成分ＤＲ０を受光する主受光部２３と、副回折領域２１１Ａ，２１１Ｂを透過した透過回折光ビームの＋１次光成分ＤＲｐａ，ＤＲｐｂ及び−１次光成分ＤＲｎａ，ＤＲｎｂを受光する副受光部２４，２５とを有している。したがって、簡単な構成の受光面パターンを持つ光検出器２２を使用して、対物レンズシフトに起因するオフセットがキャンセルされたトラッキングエラー信号ＴＥＳを生成することができる。
また、副回折領域２１１Ａ，２１１Ｂの０次回折効率ηｙを主回折領域２１０の０次回折効率ηｘ以上の値に設定することにより、短い信号長に対応する再生ＲＦ信号の信号強度を大きくすることができる。このため、実施の形態１の光ヘッド装置３Ａの使用により、信号検出の性能を向上させることができる。さらに、副回折領域２１１Ａ，２１１Ｂの０次回折効率ηｙを主回折領域２１０の０次回折効率ηｘの２倍以下の値に設定することにより、信号長と信号強度との関係の逆転を回避して、信号検出の性能をさらに向上させることができる。
実施の形態２．
次に、本発明に係る実施の形態２について説明する。本実施の形態の光ヘッド装置の構成は、上記ホログラム光学素子２１の副回折領域２１１Ａ，２１１Ｂの０次回折効率ηｙと主回折領域２１０の０次回折効率ηｘとの関係を除いて、上記実施の形態１の光ヘッド装置３Ａの構成と同じである。図１０は、実施の形態２の光ヘッド装置において、０次回折効率ηｙ，ηｘの好適な範囲をハッチ部分で示す分布図である。この範囲は、ηｘ≧０．５、ηｘ≦ηｙ、且つ、ηｙ≦２×ηｘを満たす範囲である。なお、この範囲は、ηｘ≧０．５、ηｘ≦ηｙ、且つ、ηｙ≦１．０を満たす範囲と実質的に同じである。
実施の形態１においては、図９（ｃ）で示したように、要件Ａと要件Ｂを同時に満たす０次回折効率ηｘ，ηｙの範囲は、ηｘ≦ηｙ、且つ、ηｙ≦２×ηｘ、という２つの不等式を満たす範囲である。０次回折効率ηｘが０の近傍ということは、透過回折光の多くが０次以外の回折光からなることを意味する。たとえば、主回折領域２１０の０次回折効率ηｘが０の近傍であると、光検出器２２に入射しない１次光成分ＤＲｐ，ＤＲｎ（図４（ｂ））の強度が大きくなり、光検出器２２に入射する０次光成分ＤＲ０の強度が小さくなることを意味する。そこで、実施の形態２においては、信号検出の安定性を確保するために、０次回折効率ηｘの最小値を０．５としている。
以上に説明したように、実施の形態２によれば、ホログラム光学素子２１の０次回折効率ηｘを０．５以上の値とするので、光検出器２２に入射する光ビームの強度を高めることができる。このため、実施の形態２の光ヘッド装置の使用により、信号検出の性能を安定化することができる。
実施の形態３．
次に、本発明に係る実施の形態３について説明する。本実施の形態の光ヘッド装置の構成は、ホログラム光学素子を除いて、上記実施の形態１の光ヘッド装置３Ａの構成と同じである。図１１（ａ）は、実施の形態１のホログラム光学素子２１を含む光ヘッド装置３Ａの構成の一部を概略的に示す図であり、図１１（ｂ）は、実施の形態３のホログラム光学素子２１Ｍを含む光ヘッド装置３Ｂの構成の一部を概略的に示す図である。図１１（ａ），（ｂ）に示す光ディスクＯＤは、複数の情報記録層Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が積層された構造を有する多層ディスクである。
図１１（ａ），（ｂ）には、光ディスクＯＤで反射した２種類の戻り光ビームＲＬ，ＳＬの伝搬経路が示されている。戻り光ビームＲＬは、情報の記録または再生の対象となる情報記録層Ｌ１から対物レンズ１８及びコリメータレンズ１５を順に通過してホログラム光学素子２１に入射する。多層ディスクでは、情報記録層Ｌ０〜Ｌ３について個別に球面収差が発生する。光ヘッド装置３Ａに設けられた収差補正機構１６Ａは、光軸ＬＡに沿ってコリメータレンズ１５を変位させることで情報記録層毎に球面収差を適正に補正することができる。戻り光ビームＲＬは、主回折領域２１０及び副回折領域２１１Ａ，２１１Ｂで透過回折されて３本の透過回折光ビームに分割される。これら３本の透過回折光ビームは、それぞれ、主受光部２３、第１副受光部２４及び第２副受光部２５に入射する。
一方、戻り光ビームＳＬは、情報の記録または再生の対象となる情報記録層Ｌ１以外の情報記録層（たとえば、情報記録層Ｌ３）で反射した迷光である。図１１（ａ）に示すように、このような迷光ＳＬは、対物レンズ１８及びコリメータレンズ１５を順に通過して、ホログラム光学素子２１の周辺回折領域２１２Ａ，２１２Ｂに入射する。周辺回折領域２１２Ａ，２１２Ｂの０次回折効率がゼロでなければ、迷光ＳＬの一部は、図１１（ａ）に示すように周辺回折領域２１２Ａ，２１２Ｂを直進して、光検出器２２の主受光部２３、第１副受光部２４及び第２副受光部２５のいずれかに入射する可能性がある。これは、本来必要な信号成分以外の不要な信号成分が検出されるので好ましくない。なお、図１１（ａ）では、情報記録層Ｌ３で反射した迷光ＳＬを例に挙げたが、他の情報記録層Ｌ１，Ｌ２からの反射光について同様である。さらに、ホログラム光学素子２１の周辺回折領域２１２Ａ，２１２Ｂの０次回折効率がゼロであったとしても、０次以外の次数の回折効率とその回折方向によっては光検出器２２の主受光部２３、第１副受光部２４及び第２副受光部２５のいずれかに迷光が入射する可能性がある。
本実施の形態のホログラム光学素子２１Ｍは、上記ホログラム光学素子２１と同じ構造の主回折領域２１０と副回折領域２１１Ａ，２１１Ｂを有している。ホログラム光学素子２１Ｍは、さらに、上記ホログラム光学素子２１の周辺回折領域２１２Ａ，２１２Ｂに代えて、入射光を光検出器２２の方向以外の方向に回折させる回折構造を有する周辺回折領域２１２Ａｍ，２１２Ｂｍを有している。このような周辺回折領域２１２Ａｍ，２１２Ｂｍに入射した光は回折されて、光検出器２２に入射しないように伝搬する。周辺回折領域２１２Ａｍ，２１２Ｂｍの回折次数、回折効率及び回折方向の特性を最適化することで、たとえば、迷光ＳＬを大きな角度で回折させて光検出器２２に入射させないようにすることができる。なお、周辺回折領域２１２Ａｍ，２１２Ｂｍの回折次数、回折効率及び回折方向は、たとえば、光ディスクＯＤの層数や光検出器２２の大きさに応じて適宜設定される。
以上に説明したように、実施の形態３のホログラム光学素子２１Ｍは、多層ディスクに起因する迷光を光検出器２２に入射させないので、光検出器２２は、本来必要な信号成分以外の不要な信号成分を検出せずに済む。このため、実施の形態３の光ヘッド装置の使用により、信号検出の性能を安定化することができる。
実施の形態４．
次に、本発明に係る実施の形態４について説明する。本実施の形態の光ヘッド装置の構成は、ホログラム光学素子を除いて、上記実施の形態１の光ヘッド装置３Ａの構成と同じである。図１２は、実施の形態４のホログラム光学素子２１Ｎを含む光ヘッド装置の構成の一部を概略的に示す図である。図１２に示す光ディスクＯＤは、複数の情報記録層Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が積層された構造を有する多層ディスクである。
図１２には、光ディスクＯＤで反射した２種類の戻り光ビームＲＬ，ＳＬの伝搬経路が示されている。戻り光ビームＲＬは、情報の記録または再生の対象となる情報記録層Ｌ１から対物レンズ１８及びコリメータレンズ１５を順に通過してホログラム光学素子２１Ｎに入射する。戻り光ビームＲＬは、主回折領域２１０及び副回折領域２１１Ａ，２１１Ｂで透過回折されて３本の透過回折光ビームに分割される。これら３本の透過回折光ビームは、それぞれ、主受光部２３、第１副受光部２４及び第２副受光部２５に入射する。
一方、戻り光ビームＳＬは、情報の記録または再生の対象となる情報記録層Ｌ１以外の情報記録層（たとえば、情報記録層Ｌ３）で反射した迷光である。本実施の形態のホログラム光学素子２１Ｎは、上記ホログラム光学素子２１と同じ構造の主回折領域２１０と副回折領域２１１Ａ，２１１Ｂを有しており、さらに、周辺回折領域２１２Ａ，２１２Ｂに代えて、遮光領域２１２Ａｂ，２１２Ｂｂを有している。これにより、たとえば、情報記録層Ｌ３で反射した迷光ＳＬは、ホログラム光学素子２１Ｎの遮光領域２１２Ａｂ，２１２Ｂｂで遮光されるので、光検出器２２の主受光部２３、第１副受光部２４及び第２副受光部２５のいずれかに入射することを避けることができる。遮光領域２１２Ａｂ，２１２Ｂｂは、たとえば、周辺回折領域２１２Ａ，２１２Ｂに対応する領域（回折パターンが形成されていない領域）に、不透明材料または光吸収材料を塗布したり、不透明な金属膜を蒸着したり、あるいは不透明な金属シートを貼り付けたりすることにより形成することができる。
以上に説明したように、実施の形態４のホログラム光学素子２１Ｎは、多層ディスクに起因する迷光を光検出器２２に入射させないので、光検出器２２は、本来必要な信号成分以外の不要な信号成分を検出せずに済む。このため、実施の形態４の光ヘッド装置の使用により、信号検出の性能を安定化することができる。また、周辺回折領域２１２Ａ，２１２Ｂを設けた場合にはこれらの領域２１２Ａ，２１２Ｂで回折された光が周辺部品で反射して迷光となって光検出器２２で検出される可能性があるが、遮光領域２１２Ａｂ，２１２Ｂｂを有するホログラム光学素子２１Ｎは、そのような迷光の発生を完全に防止することができる。
実施の形態５．
次に、本発明に係る実施の形態５について説明する。図１３は、実施の形態５の光ヘッド装置３Ｂの主な構成を概略的に示す斜視図である。図１３に示されるように光ヘッド装置３Ｂは、レーザ光源である半導体レーザ１３、ビームスプリッタ１４、コリメータレンズ１５、対物レンズ１８、アクチュエータ１７、ホログラム光学素子２１及び光検出器２２を有する。半導体レーザ１３は、図１のレーザ制御回路７による制御を受けて動作し、レーザ制御回路７は、コントローラ１２からの指令に基づいて半導体レーザ１３から出射されるレーザ光の光強度を制御する。半導体レーザ１３から出射されたレーザ光は、ビームスプリッタ１４で反射してコリメータレンズ１５を介して対物レンズ１８に入射する。対物レンズ１８は、ビームスプリッタ１４から入射した光ビームを光ディスクＯＤの情報記録層に集光してこの情報記録層に光スポットを形成する。光ディスクＯＤで反射した戻り光ビームは、対物レンズ１８、コリメータレンズ１５及びビームスプリッタ１４を順に通過してホログラム光学素子２１に入射する。回折光学素子であるホログラム光学素子２１は、入射光を透過回折させて複数の透過回折光ビームに分割し、これら透過回折光ビームをそれぞれ光検出器２２の受光部２３、２４及び２５に向けて出射する。図１３に示されるように、光検出器２２の受光部２３，２４及び２５は、ラジアル方向（Ｘ軸方向）に対応するＸ１軸方向に沿って配列されている。これら受光部２３、２４及び２５の各々は複数の受光面を有しており、各受光面は、ホログラム光学素子２１から入射した透過回折光ビームを光電変換して電気信号を生成し、これをマトリクス回路５に出力する。なお、図１３では、光ディスクＯＤのラジアル方向であるＸ軸方向と、このラジアル方向に対応するＸ１軸方向とが互いにほぼ直交するように示されている。これは、ビームスプリッタ１４が非点収差を付与する機能を有するためである。
図１において、マトリクス回路５は、光ヘッド装置３Ｂから供給された電気信号にマトリクス演算処理を施して、情報の記録または再生に必要な各種信号、たとえば、光ディスクＯＤにおける記録情報の検出結果を示す再生ＲＦ信号や、フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号などのサーボ制御用の信号を生成する。再生ＲＦ信号は信号再生回路６に出力される。信号再生回路６は、再生ＲＦ信号に２値化処理を施して変調信号を生成し、この変調信号から再生クロックを抽出するとともに、変調信号に復調処理や誤り訂正やデコード処理を施して情報再生信号を生成する。情報再生信号は、コントローラ１２によって、映像音響機器やパーソナルコンピュータなどのホスト機器（図示せず）に転送される。
サーボ回路８は、コントローラ１２からの指令に基づいて動作し、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及びトラッキングエラー信号に基づいてフォーカス補正用及びトラッキング補正用の駆動信号を生成し、これら駆動信号を光ヘッド装置３Ｂの図１３に示すアクチュエータ１７に供給する。アクチュエータ１７は、図１３に概略的に示されるように、磁気回路２０Ａ、２０Ｂ、及びこれら磁気回路２０Ａと２０Ｂとの間に配置される可動部１９を有する。可動部１９は、対物レンズ１８を固定するレンズホルダ（図示せず）と、このレンズホルダに巻回されたフォーカスコイル及びトラッキングコイル（共に図示せず）とを有する。フォーカスコイルは、対物レンズ１８の中心軸周りに巻回されており、トラッキングコイルは、光軸ＬＡと光ディスクＯＤのＸ軸方向とに直交する軸の周りに巻回されている。フォーカスコイルに駆動電流（駆動信号）を供給することにより対物レンズ１８をフォーカス方向に駆動することができ、トラッキングコイルに駆動電流（駆動信号）を供給することにより対物レンズ１８をＸ軸方向に駆動することができる。以上に説明したように、レーザ制御回路７、光ヘッド装置３Ｂ、マトリクス回路５及びサーボ回路８によりフォーカスサーボループ及びトラッキングサーボループが形成される。
収差補正機構制御回路９は、コントローラ１２に入力された情報再生信号の品質に基づいて、図１３に示す光ヘッド装置３Ｂ内に設けられた収差補正機構１６Ａの動作を制御する。コリメータレンズ１５は、球面収差などの光学収差を補正する光学部品であり、収差補正機構制御回路９は、このコリメータレンズ１５を保持するレンズホルダ１６Ｂを光軸ＬＡに沿った方向Ｄ１に変位させることで光学収差を適正且つ高精度に補正することができる。なお、球面収差の補正は、上述のようなレンズの変位による方式に限定されるものではない。たとえば液晶素子を用いて、レーザ光の光学収差を打ち消すように、液晶素子の位相制御を行うような方法であってもかまわない。
収差補正機構制御回路９は、コントローラ１２に入力された情報再生信号の品質に基づいて、図１３に示す光ヘッド装置３Ｂ内に設けられた収差補正機構１６Ａの動作を制御する。コリメータレンズ１５は、球面収差などの光学収差を補正する光学部品であり、収差補正機構制御回路９は、このコリメータレンズ１５を保持するレンズホルダ１６Ｂを光軸ＬＡに沿った方向Ｄ１に変位させることで光学収差を適正且つ高精度に補正することができる。なお、球面収差の補正は、上述のようなレンズの変位による方式に限定されるものではない。たとえば液晶素子を用いて、レーザ光の光学収差を打ち消すように、液晶素子の位相制御を行うような方法であってもかまわない。
収差補正機構制御回路９は、コントローラ１２に入力された情報再生信号の品質に基づいて、図１３に示す光ヘッド装置３Ｂ内に設けられた収差補正機構１６Ａの動作を制御する。コリメータレンズ１５は、球面収差などの光学収差を補正する光学部品であり、収差補正機構制御回路９は、このコリメータレンズ１５を保持するレンズホルダ１６Ｂを光軸ＬＡに沿った方向Ｄ１に変位させることで光学収差を適正且つ高精度に補正することができる。なお、球面収差の補正は、上述のようなレンズの変位による方式に限定されるものではない。たとえば液晶素子を用いて、レーザ光の光学収差を打ち消すように、液晶素子の位相制御を行うような方法であってもかまわない。
図１４は、ホログラム光学素子２１の光入射面の構成を概略的に示す平面図である。ホログラム光学素子２１は、主回折領域２１０と、一対の副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂと、一対の周辺回折領域２１２Ａ及び２１２Ｂという３種類の回折領域を有している。これら３種類の回折領域においては、個別に回折パターン（たとえば、回折格子溝の形状や回折格子溝間隔）を形成することができる。副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂは、内側の主回折領域２１０よりも、光ディスクＯＤのタンジェンシャル方向（Ｙ軸方向）に対応するＹ２軸方向の外側に配置されている。周辺回折領域２１２Ａ及び２１２Ｂは、これら副回折領域２１１Ａ及び２１１ＢよりもＹ２軸方向の外側に配置されている。副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂは、Ｙ２軸方向に直交するＸ２軸方向（ラジアル方向に対応する方向）の中心線２１ｃに関して互いに対称な形状を有しており、周辺回折領域２１２Ａ及び２１２Ｂも中心線２１ｃに関して互いに対称な形状を有する。また、主回折領域２１０と副回折領域２１１Ａとは、Ｘ２軸方向に平行な境界線２１ｅａで互いに分離されており、主回折領域２１０と副回折領域２１１Ｂとは、Ｘ２軸方向に平行な境界線２１ｅｂで互いに分離されている。また、周辺回折領域２１２Ａと副回折領域２１１Ａとは、Ｘ２軸方向に平行な境界線２１ｄａで互いに分離されており、周辺回折領域２１２Ｂと副回折領域２１１Ｂとは、Ｘ２軸方向に平行な境界線２１ｄｂで互いに分離されている。
光ディスクＯＤからの戻り光ビームは、光ディスクＯＤの情報記録層のラジアル方向すなわちＸ軸方向の構造（主に情報トラックの構造）に起因する回折光ビーム（以下「反射回折光ビーム」と呼ぶ。）を含む。ホログラム光学素子２１の光入射面には戻り光ビームの光スポットが照射される。図１４に示されるように、この光スポットは、実線の円で示される０次光成分Ｒ０と破線の円で示される＋１次光成分ＲＰ１とが重なり合う光成分ＯＲｐと、実線の円で示される０次光成分Ｒ０と破線の円で示される−１次光成分ＲＮ１とが重なり合う光成分ＯＲｎと、０次光成分Ｒ０のうち±１次光成分ＲＰ１、ＲＮ１との重なりが無い光成分ＯＲａとからなる。主回折領域２１０は、０次光成分Ｒ０の一部（０次光成分Ｒ０の光スポットの中央部分）と光成分ＯＲｐ及びＯＲｎとが入射する位置に形成されている。副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂは、０次光成分Ｒ０の残部が入射するが、光成分ＯＲｐ及びＯＲｎが入射しない位置に形成されている。そして、周辺回折領域２１２Ａ及び２１２Ｂは、０次光成分Ｒ０及び±１次光成分ＲＰ１，ＲＮ１のいずれも入射しない位置に形成されている。
主回折領域２１０のＹ２軸方向の幅は、図１４に示されるように、０次光成分Ｒ０のＹ２軸方向における光スポット径よりも狭く、且つ、光成分ＯＲｐ、ＯＲｎのＹ２軸方向における幅以上となるように設計されている。本実施の形態では、戻り光ビームを効率的に利用するために、境界線２１ｄａ及び２１ｄｂは、０次光成分Ｒ０のＹ２軸方向外縁部とほぼ接する位置に設けられている。また、０次回折光Ｒ０のうち＋１次回折光ＲＰ１及び−１次回折光ＲＮ１のいずれとも重なり合わない光成分ＯＲａが副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂに占める面積が最大となるように、境界線２１ｅａ及び２１ｅｂは、光成分ＯＲｐ及びＯＲｎのＹ２軸方向外縁部と接する位置に設けられている。したがって、主回折領域２１０は、光成分ＯＲｐ及びＯＲｎのＹ２軸方向の幅とほぼ同じ幅を持つ矩形状を有しており、副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂの各々は、０次光成分Ｒ０の外縁と光成分ＯＲｐ及びＯＲｎの外縁とのＹ２軸方向における間隔と同じ幅を持つ矩形状を有する。なお、戻り光ビームの効率的な利用の観点からは、境界線２１ｅａ及び２１ｅｂが光成分ＯＲｐ及びＯＲｎの外縁部とそれぞれ接する位置に設けられることが好ましいが、これに限定されるものではない。
図１５は、ホログラム光学素子２１の主回折領域２１０と、一対の副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂと、一対の周辺回折領域２１２Ａ及び２１２Ｂの３種類の回折領域における具体的な回折パターンを示す断面図である。図１５において、回折格子溝２１３は光軸ＬＡと平行なＺ軸に対して、垂直なＸ２軸あるいはＹ２軸の方向に繰り返し形成されている。さらに詳しく説明すると、主回折領域２１０の回折格子溝は、Ｙ２軸方向に繰り返し形成されており、副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂの回折格子溝は、Ｘ２軸方向に繰り返し形成されている。周辺回折領域２１２Ａ及び２１２Ｂの回折格子溝は、Ｘ２軸方向、あるいはＹ２軸方向、あるいは斜めの方向に繰り返し形成されている。回折格子溝２１３は、所謂ブレーズ構造として知られている構造を有し、鋸歯状の断面形状を有している。すなわち、Ｚ軸と平行な一方の格子壁２１３Ａと、Ｚ軸から傾斜した斜面による他方の格子壁２１３Ｂとからなる鋸歯状の回折格子溝２１３が形成されている。
図１５に示されるようなホログラム光学素子２１において、光学素子の材料の屈折率をｎ、回折格子溝２１３の周期をＰ、回折格子溝２１３の深さをＤとする。また、半導体レーザ１３の波長をλとする。一般的にブレーズ構造の場合、ホログラム光学素子２１に入射した光ビームＩＢは、そのままホログラム光学素子２１を透過する０次回折光ビームＴＢ０と、０次回折光ビームＴＢ０に対して一方の方向に傾斜した１次回折光ビームＴＢ１が発生する。ここでは、１次回折光ビームＴＢ１を＋１次回折成分と定義することができる。入射光ビームＩＢの入射光強度Ｉに対して、０次回折光ビームＴＢ０の回折効率η０と、＋１次回折光ビームＴＢ１の回折効率η１との配分は、ホログラム光学素子２１の屈折率ｎと深さＤ、及び波長λの条件によって決定される。さらに、＋１次回折光ビームＴＢ１が０次回折光ビームＴＢ０から傾斜する回折角θは、ホログラム光学素子２１の周期Ｐと波長λとの条件によって決定される。通常、光ヘッド装置３Ｂにおいては、半導体レーザ１３の波長λは特定の値に固定されており、さらにホログラム光学素子２１に使用されるガラスあるいはプラスチック、またはその他の光学材料によって屈折率ｎが固定化されるので、回折効率η０とη１との配分、及び回折角θは、回折格子溝２１３の周期Ｐと深さＤとを変数として、所望の設計値に合わせこむことができる。
図１６（ａ）及び（ｂ）は、光軸ＬＡに沿って配列されたホログラム光学素子２１及び光検出器２２の斜視図である。図１６（ａ）及び（ｂ）では、ラジアル方向に対応するＸ２軸方向とＸ１軸方向とが互いにほぼ直交するように示されている。これは、ホログラム光学素子２１と光検出器２２との間に介在するビームスプリッタ１４が戻り光ビームに非点収差を付与する機能を有するためである。
図１６（ｂ）に示されるような光検出器２２は、トラッキングエラー検出方式として周知な差動プッシュプル法の検出をするものとして、一般的に用いられているものと同じである。光検出器２２は、光軸ＬＡに直交する受光面２３Ａ〜２３Ｄを有する主受光部２３と、この主受光部２３の両側に配置された第１副受光部２４及び第２副受光部２５とを含む。主受光部２３は、Ｘ１軸方向とＹ１軸方向とに沿ってマトリクス状に配列された複数の受光面２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ及び２３Ｄを含む。受光面２３Ａ及び２３Ｂの組と受光面２３Ｃ及び２３Ｄの組とは、Ｘ１軸方向に沿って配列されており、さらに、受光面２３Ａ及び２３ＢはＹ１軸方向に沿って配列され、受光面２３Ｃ及び３ＤはＹ１軸方向に沿って配列されている。第１副受光部２４は、Ｘ１軸方向に沿って配列された一対の受光面２４Ｅ及び２４Ｆを有し、第２副受光部２５は、Ｘ１軸方向に沿って配列された一対の受光面２５Ｇ及び２５Ｈを有する。
主回折領域２１０は、戻り光ビームに対して主に０次及び＋１次の回折効率を有し、副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂも、戻り光ビームに対して主に０次及び＋１次の回折効率を有している。以後、情報記録層が単一の光ディスクＯＤの場合について説明する。主回折領域２１０及び副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂから出射された光ビーム（以下「透過回折光ビーム」と呼ぶ。）のうち０次光成分ＤＲ０は、主受光部２３の受光面２３Ａ〜２３Ｄに照射されて光スポットを形成する。この光スポットは、光ディスクＯＤのラジアル方向の構造に起因する反射回折光ビームの０次光成分及び±１次光成分を含むものである。一方、主回折領域２１０から出射された透過回折光ビームの＋１次光成分ＤＲｐは、図１６（ｂ）に示されるように、主受光部２３よりもＹ１軸方向の外側の領域に照射される。光検出器２２はこの＋１次光成分ＤＲｐを受光しない。また、副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂから出射された透過回折光ビームのうち＋１次光成分ＤＲｐａ及びＤＲｐｂは、第１副受光部２４の受光面２４Ｅ及び２４Ｆにそれぞれ照射される。第２副受光部２５の受光面２５Ｇ及び２５Ｈにはいずれの透過回折光ビームも照射されない。
８つの受光面２３Ａ〜２３Ｄ、２４Ｅ、２４Ｆ、２５Ｇ及び２５Ｈのパターンは、トラッキングエラー信号を生成する方式として一般的に周知されている差動プッシュプル方式に使用される受光面パターンと同じものである。主受光部２３の受光面２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ及び２３Ｄは、０次光成分ＤＲ０を光電変換（光電流−電圧変換）してそれぞれ検出信号ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ及びＳＤを出力するものとし、第１副受光部２４の受光面２４Ｅ及び２４Ｆは、＋１次光成分ＤＲｐａ及びＤＲｐｂを光電変換してそれぞれ検出信号ＳＥ及びＳＦを出力するものとする。第２副受光部２５の受光面２５Ｇ及び２５Ｈは、透過回折光ビームが照射されないので、光電変換が行われず、検出信号は出力されない。このとき、マトリクス回路５は、非点収差法に従って、次式（５）により得られる信号レベルを持つフォーカスエラー信号ＦＥＳを生成する。
ＦＥＳ＝（ＳＡ＋ＳＣ）−（ＳＢ＋ＳＤ） ・・・（５）
また、マトリクス回路５は、次式（６）により得られる信号レベルを持つ再生ＲＦ信号を生成する。
ＲＦ＝ＳＡ＋ＳＢ＋ＳＣ＋ＳＤ ・・・（６）
また、マトリクス回路５は、次の次式（７）により得られる信号レベルを持つトラッキングエラー信号ＴＥＳを生成する。
ＴＥＳ＝ＭＰＰ−ｋ×ＳＰＰ ・・・（７）
ここで、ｋは、ゲイン係数である。ＭＰＰは主プッシュプル信号を表し、ＳＰＰは副プッシュプル信号を表している。主プッシュプル信号ＭＰＰ及び副プッシュプル信号ＳＰＰは次式（８ａ）及び（８ｂ）により与えられる。
ＭＰＰ＝（ＳＡ＋ＳＢ）−（ＳＣ＋ＳＤ） ・・・（８ａ）
ＳＰＰ＝ＳＥ−ＳＦ ・・・（８ｂ）
主プッシュプル信号ＭＰＰと副プッシュプル信号ＳＰＰとは、対物レンズシフトに関して互いに同じ位相を有しており、対物レンズシフトに起因するオフセット成分は信号成分ｋ×ＳＰＰとして得られる。このため、ゲイン係数ｋを適宜調整して副プッシュプル信号ＳＰＰを増幅することで、対物レンズシフトに起因するオフセット成分がキャンセルされたトラッキングエラー信号ＴＥＳを得ることができる。なお、上述した演算で検出されるトラッキングエラー信号ＴＥＳは、周知の差動プッシュプル方式と類似しているが一般的な差動プッシュプル方式とは異なるので留意を要する。
一般的な差動プッシュプル方式を説明すると、たとえば、特許文献１または２に記載されているように、従来の光ヘッド装置は、半導体レーザから出射した光ビームが、対物レンズに入射するまでの光路中において、回折格子を通過するように構成されている。そのため、半導体レーザから出射した光ビームは、対物レンズに入射するまでに３本の光ビームに分割され、光ディスク面上に１つの主光スポットと、この主光スポットを挟んで一対の副光スポットとに分割される。光ディスク面で反射した３つの戻り光ビームが図１３で示すような光検出器２２に入射するとき、主光スポットからの戻り光ビームは主受光部２３に照射され、一対の副光スポットからの戻り光ビームは第１副受光部２４及び第２副受光部２５でそれぞれ照射される。一般的な差動プッシュプル方式では、副プッシュプル信号ＳＰＰは次式（８ｃ）により与えられる。
ＳＰＰ＝（ＳＥ−ＳＦ）＋（ＳＧ−ＳＨ） ・・・（８ｃ）
上記に述べた一般的な差動プッシュプル方式に対して、本実施の形態の光ヘッド装置においては、半導体レーザと対物レンズとの間の光路中に回折格子が存在しないため、半導体レーザから出射した光ビームは分割されることなくそのまま対物レンズに入射し、光ディスク面上に１つの光スポットが形成される。光ディスク面で反射した戻り光ビームは、ホログラム光学素子２１を透過することによって複数の透過回折光ビームに分割され、主受光部２３及び第１副受光部２４に照射される。
このように、本実施の形態では、光ディスク面に形成される光スポットは１つなので、以後、一般的な差動プッシュプル方式と区別するために、本発明の差動プッシュプル方式と呼ぶ。また、一般的な差動プッシュプル方式を、３ビーム差動プッシュプル方式と呼ぶ。
図１７（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、対物レンズシフト（光検出器２２に対する対物レンズ１８のラジアル方向の変位）と光検出器２２における照射光スポットの位置との関係を概略的に示す図である。図１７（ｂ）は、対物レンズ１８の中心軸が光軸ＬＡ上にある場合に光検出器２２の受光面に照射される光ビームの照射位置（基準位置）を示している。この場合、０次光成分ＤＲ０の光スポットは主受光部２３のＸ１軸方向及びＹ１軸方向における中心位置にあり、＋１次光成分ＤＲｐａ，ＤＲｐｂは第１副受光部２４のＸ１軸方向における中心位置にある。図１７（ａ）は、対物レンズ１８が光ディスクＯＤの内周側に変位した場合に光検出器２２の受光面に照射される光ビームの照射位置を示している。この場合、０次光成分ＤＲ０の光スポットは受光面２３Ｃまたは２３Ｄの側に変位し、＋１次光成分ＤＲｐａ及びＤＲｐｂは受光面２４Ｆの側に変位する。図１７（ｃ）は、対物レンズ１８が光ディスクＯＤの外周側に変位した場合に光検出器２２の受光面に照射される光ビームの照射位置を示している。この場合、０次光成分ＤＲ０の光スポットは受光面２３Ａまたは２３Ｂの側に変位し、＋１次光成分ＤＲｐａ及びＤＲｐｂは受光面２４Ｅの側に変位する。
図１８（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、対物レンズシフトとトラッキングエラー信号ＴＥＳの信号成分ＭＰＰ、ＳＰＰとの関係を概略的に示す図である。図１８（ａ）〜（ｃ）においては、光ヘッド装置３Ｂがラジアル方向に一定速度で移動したときに検出される主プッシュプル信号ＭＰＰ及び副プッシュプル信号ＳＰＰの波形が示されている。なお、これら主プッシュプル信号ＭＰＰと副プッシュプル信号ＳＰＰとは、フォーカス制御が行われているが、トラッキング制御が行われていない状態の信号である。図１８（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ、図１７（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に対応する。対物レンズ１８が光軸ＬＡ上にあってラジアル方向に変位していない場合には、図１８（ｂ）に示されるように、主プッシュプル信号ＭＰＰのＤＣ成分（直流成分）はＧＮＤレベルに一致し、副プッシュプル信号ＳＰＰのＤＣ成分もＧＮＤレベルに一致する。また、副プッシュプル信号ＳＰＰの波形は直流的な波形となる。その理由は、副プッシュプル信号ＳＰＰに寄与する透過回折光ビームの＋１次光成分ＤＲｐａ及びＤＲｐｂが、図１４の光成分ＯＲｐ及びＯＲｎ（光ディスクＯＤからの反射回折光ビームの０次光Ｒ０と±１次光ＲＰ１、ＲＮ１とが重なり合う光成分）を含まないためである。対物レンズ１８が内周方向に変位した場合には、図１８（ａ）に示されるように、主プッシュプル信号ＭＰＰのＤＣ成分は負側にオフセットした波形となり、副プッシュプル信号ＳＰＰの直流的波形も負側にオフセットした波形となる。一方、対物レンズ１８が外周方向に変位した場合には、図１８（ｃ）に示されるように、主プッシュプル信号ＭＰＰのＤＣ成分は正側にオフセットした波形となり、副プッシュプル信号ＳＰＰの直流的波形も正側にオフセットした波形となる。したがって、主プッシュプル信号ＭＰＰと副プッシュプル信号ＳＰＰとは、対物レンズシフトに関して互いに同じ位相を有しており、副プッシュプル信号ＳＰＰのオフセット量は、対物レンズ１８の変位量に対応する値を有することが分かる。このため、副プッシュプル信号ＳＰＰの値をｋ倍して得られる値を、主プッシュプル信号ＭＰＰの値から差し引くことによって、対物レンズシフトに起因したオフセット成分がキャンセルされたトラッキングエラー信号ＴＥＳを生成することができる。
これまでの説明では、情報記録層が単一の光ディスクＯＤの場合について説明してきたが、次に、複数の情報記録層が積層された構造を有する多層光ディスクの場合について説明する。図１９（ａ）及び（ｂ）は、ホログラム光学素子２１を含む光ヘッド装置３Ｂの構成の一部を概略的に示す平面図である。図１９に示す光ディスクＯＤＭは、複数の情報記録層Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２及びＬ３が積層された構造を有する多層光ディスクである。
図１９（ａ）には、光ディスクＯＤＭで反射した２種類の戻り光ビームＲＬ及びＯＬの伝搬経路が示されている。戻り光ビームＲＬは、情報の記録または再生の対象となる情報記録層Ｌ１から対物レンズ１８及びコリメータレンズ１５を順に通過してホログラム光学素子２１に入射する。戻り光ビームＲＬは、主回折領域２１０及び副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂで透過回折されて、図１６について説明したように、主受光部２３及び第１副受光部２４に入射する。多層光ディスクＯＤＭでは、情報記録層Ｌ０〜Ｌ３について個別に球面収差が発生する。光ヘッド装置３Ｂに設けられた収差補正機構１６Ａは、光軸ＬＡに沿ってコリメータレンズ１５を変位させることで情報記録層毎に球面収差を適正に補正することができる。
一方、戻り光ビームＯＬは、情報の記録または再生の対象となる情報記録層Ｌ１以外の情報記録層（たとえば、情報記録層Ｌ３）で反射した迷光のうち、対物レンズ１８及びコリメータレンズ１５を順に通過し、ホログラム光学素子２１の２つの境界線２１ｄａ及び２１ｄｂの外側、すなわち一対の周辺回折領域２１２Ａ及び２１２Ｂに入射する迷光成分である。周辺回折領域２１２Ａ及び２１２Ｂは、入射光が光検出器２２の方向以外の方向に回折されるように、回折効率及び回折方向の特性が最適化されている。
図１９（ｂ）には、光ディスクＯＤＭで反射した２種類の戻り光ビームＲＬ及びＳＬの伝搬経路が示されている。戻り光ビームＲＬは、図１９（ａ）の説明と同じである。一方、戻り光ビームＳＬは、情報の記録または再生の対象となる情報記録層Ｌ１以外の情報記録層（たとえば、情報記録層Ｌ３）で反射した迷光のうち、対物レンズ１８及びコリメータレンズ１５を順に通過し、ホログラム光学素子２１の２つの境界線２１ｄａ及び２１ｄｂの内側に入射する迷光成分である。この迷光成分はホログラム光学素子２１で０次回折迷光ビームＳＬ０と＋１次回折迷光ビーム（図示省略）に分離される。０次回折迷光ビームＳＬ０は、光検出器２２にぼやけた状態で照射される。なお、＋１次回折迷光ビームも同様に光検出器２２に照射されるが、０次回折迷光ビームＳＬ０と比較して光強度が充分弱くなるので、以後の説明では省略する。
図２０は、図１６（ｂ）の場合と同様の、本実施の形態の光検出器２２の斜視図であり、図１９（ｂ）について説明した０次回折迷光ビームＳＬ０を図示したものである。０次回折迷光ビームＳＬ０は、光検出器２２の３つの受光部２３、２４及び２５にぼやけた状態で照射されるが、ぼやけの程度は、光ヘッド装置３Ｂの光学的設計仕様や、受光部２３、２４及び２５の面積、多層光ディスクの情報記録層の層間隔に依存する。
これまでの説明では、光検出器２２として、一般的な３ビーム差動プッシュプル方式に対応した受光面パターンを有する光検出器を用いていたが、本発明の差動プッシュプル方式では、第２副受光部２５の受光面２５Ｇ及び２５Ｈにはいずれの透過回折光ビームも照射されないので、第２副受光部２５を有している必要がない。したがって、主受光部２３と第１副受光部２４のみを有する光検出器の構成にすることで、光ヘッド装置３Ｂの構成を単純化することができるという利点がある。
また、一般的な３ビーム差動プッシュプル方式に対応した受光面パターンで検出される副プッシュプル信号ＳＰＰは、上記（８ｃ）式により与えられる。第２副受光部２５の受光面２５Ｇ及び２５Ｈにはいずれの透過回折光ビームも照射されないため、（８ｂ）式を用いても（８ｃ）式を用いても原理的には同じ信号となるはずであるが、図２０についての説明で明らかなように、多層光ディスクの記録もしくは再生においては、対象となる情報記録層以外の情報記録層からの反射光が、０次回折迷光ビームＳＬ０として光検出器２２に照射されるため、受光面２５Ｇ及び２５Ｈからは０次回折迷光ビームＳＬ０が光電変換されたノイズ信号が生成される。したがって、一般の３ビーム差動プッシュプル方式に対応した受光面パターンを用いる場合には、検出信号の品質の観点から、受光面２５Ｇ及び２５Ｈからの検出信号は演算に用いない（８ｂ）式による検出が好ましいが、これに限定されるものではない。
さらに、第１副受光部２４は２つの受光面を有するものとして示されているが、たとえば主受光部２３と同様に４つの受光面を有するものあってもよいし、別のパターンの受光面を有していてもよく、Ｘ１軸方向に沿って配列された一対の受光パターンを有するものであればよい。
多層の光ディスクの記録もしくは再生においては、対象となる情報記録層以外の情報記録層からの反射光と、対象となる情報記録層からの反射光とが、光検出器２２の面上で互いに干渉しあうことで、トラッキングエラー信号ＴＥＳが乱されるという悪影響がある。干渉の程度は、干渉しあう２つの光ビームの強度が同程度であるほど影響が大きくなる。本実施の形態においては、対象となる情報記録層以外の情報記録層からの反射光は、ぼやけた状態で光検出器２２に照射されるので、各受光部で検出される光強度は小さい。一方、対象となる情報記録層からの反射光のうち、第１副受光部２４で検出される光強度は、一般的に主受光部２３のそれよりも小さい。したがって第１副受光部２４で検出される副プッシュプル信号ＳＰＰが受ける干渉の影響を軽減することが必要である。そのためには、副プッシュプル信号ＳＰＰの強度を大きくすることが求められ、副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂの±１次回折効率を大きい値に設定することが好ましい。
なお、一般的な３ビーム差動プッシュプル方式では、２つの副受光部２４及び２５に等しい光強度に分割した光ビームを入射させて副プッシュプル信号ＳＰＰを生成していたが、本発明の差動プッシュプル方式では、ブレーズ構造のホログラム光学素子２１を用いて、１つの副受光部２４に回折した光ビームを入射させて副プッシュプル信号ＳＰＰを生成しているので、単純に１つの副受光部２４に入射する光ビームの光強度を２倍にすることができる。このため、情報記録層以外の情報記録層からの迷光成分の光強度の比率を大きくすることができ、副プッシュプル信号ＳＰＰにおいて０次回折迷光ビームＳＬ０とで引き起こされる干渉の影響を大きく低減することができる。
次に、光ディスクＯＤの情報記録層に記録されている情報の信号長と情報再生信号との関係について説明する。一般に、情報が記録されている光ディスクＯＤには、記録マークの領域とスペースの領域とが情報トラックに沿って形成されている。光ディスクＯＤの規格では、記録マークやスペースの長さに相当する信号長ｎＴ（ｎは正整数；Ｔは再生クロック周期などの単位時間）が定められている。たとえば、ブルーレイディスクの規格で定められている信号長は、２Ｔ、３Ｔ、４Ｔ、５Ｔ、６Ｔ、７Ｔ及び８Ｔの７種類である。光ディスクＯＤの情報記録層に照射された光ビームは、タンジェンシャル方向（Ｙ軸方向）に沿って形成された記録マークやスペースで反射する際に回折されるので、光ディスクＯＤからの戻り光ビームは、情報記録層のタンジェンシャル方向の構造に起因する回折光を含み得ることとなる。
図２１（ａ）及び（ｂ）は、光ディスクＯＤの信号長に起因する回折光がホログラム光学素子２１に照射された状態を概略的に示す平面図である。図２１（ａ）は、ブルーレイディスクの規格による２Ｔの信号長に対応する回折光の光スポットを示し、図２１（ｂ）は、光ディスクＯＤに記録されている比較的長い信号長（たとえば、信号長６Ｔ）に対応する回折光の光スポットを示す。図２１（ａ）及び（ｂ）に示されるように、これら光スポットは、主回折領域２１０及び副回折領域２１１Ａ，２１１Ｂに照射されており、実線の円で示される０次光成分Ｔ０と、この０次光成分Ｔ０とＹ２軸方向において重なる＋１次光成分ＴＰ１の一部と、０次光成分Ｔ０とＹ２軸方向において重なる−１次光成分ＴＮ１の一部とを含む。０次光成分Ｔ０と±１次光成分ＴＰ１及びＴＮ１とがそれぞれ重なり合う光成分ＯＴａ及びＯＴｂの照射面積は、信号長に依存する。信号長が短い場合（信号長２Ｔ）、図２１（ａ）に示されるように光成分ＯＴａ、ＯＴｂの照射面積は小さく、光成分ＯＴａ及びＯＴｂの大きさは、それぞれ、副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂにほぼ収まる大きさとなる。一方、比較的長い信号長の場合は（たとえば、信号長６Ｔ）、図２１（ｂ）に示されるように、０次光成分Ｔ０と±１次光成分ＴＰ１及びＴＮ１とがそれぞれ重なり合う光成分ＯＴａ及びＯＴｂの照射面積は大きく、光成分ＯＴａは、主回折領域２１０及び副回折領域２１１Ａのいずれにも照射され、光成分ＯＴｂは、主回折領域２１０及び副回折領域２１１Ｂのいずれにも照射される。なお、光ディスクＯＤに情報が記録されていない場合には、±１次光成分ＴＰ１及びＴＮ１は発生せず、０次光成分Ｔ０は、図１４に示した０次光成分Ｒ０と一致する。
（６）式に示した再生ＲＦ信号（＝ＳＡ＋ＳＢ＋ＳＣ＋ＳＤ）は、主受光部２３に照射された回折光の強度に応じた値を有する。再生ＲＦ信号の振幅の大きさは、当該信号長に対応する光成分ＯＴａ、ＯＴｂの照射面積に依存することとなる。よって、再生ＲＦ信号の強度は、主にホログラム光学素子２１の主回折領域２１０の０次回折効率と副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂの０次回折効率とに依存する。再生ＲＦ信号の強度を大きくするためには、ホログラム光学素子２１の主回折領域２１０の０次回折効率と副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂの０次回折効率とをそれぞれ大きな値にするように、主回折領域２１０と副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂとを形成すればよい。ここで、信号長が短い場合には、副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂの０次回折効率が支配的に作用し、信号長が長い場合には、主回折領域２１０の０次回折効率と副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂの０次回折効率の影響を受ける。一般に、短い信号長に対応する再生ＲＦ信号の強度は小さいために、信号検出において検出誤りを起こしやすい。この検出誤りを回避するためには、副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂの０次回折効率を主回折領域２１０の０次回折効率以上にすること（以下「要件Ｃ」と呼ぶ。）により、短い信号長に対応する再生ＲＦ信号の強度を意図的に増大させることが好ましい。主回折領域２１０の０次回折効率をηｘとし、副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂの０次回折効率をηｙとするとき、要件Ｃを満たすηｘ及びηｙの範囲は、以下の不等式が成立する範囲となる。
ηｘ≦ηｙ ・・・（９）
図２２（ａ）及び（ｂ）は、信号長に対する再生ＲＦ信号の強度特性の一例を概略的に示す図である。図２２において、横軸は信号長、縦軸は再生ＲＦ信号の信号強度である。図２２（ａ）及び（ｂ）のグラフは、ブルーレイディスクの規格に基づいた数値シミュレーションにより得られたものである。図２２（ａ）は、主回折領域２１０の０次回折効率ηｘが副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂの０次回折効率ηｙと等しい場合、あるいは、ホログラム光学素子２１を使用しない場合において得られる信号特性である。図２２（ａ）に示されるように、信号長が長くなるにつれて信号強度は大きくなる。一方、図２２（ｂ）は、副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂの０次回折効率ηｙが主回折領域２１０の０次回折効率ηｘより大きい場合（ηｘ＜ηｙ）の強度特性を概略的に示す図である。図２２（ｂ）のグラフは、短い信号長の２Ｔに対応する信号強度が強調されている点で好ましい。しかしながら、信号長が５Ｔ以下では、信号強度が単調に増加するのに対し、信号長が５Ｔを超えると信号強度が単に減少しており、６Ｔでの信号強度が５Ｔでの信号強度よりも小さい。このように、信号長の増加に伴う信号強度の変化が単調増加から単調減少に転じる現象（信号強度の逆転）が生じる。信号再生回路６は、マトリクス回路５から供給された再生ＲＦ信号を２値化して信号長に対応したパルス幅を持つ２値化信号を生成する。信号強度の逆転が発生すると、信号長に対応したパルス幅を得ることができない場合がある。このため、信号強度の逆転が発生しないこと（以下「要件Ｄ」と呼ぶ。）が好ましい。
上述したように、トラッキングエラー信号における副プッシュプル信号ＳＰＰ（＝ＳＥ−ＳＦ）の信号強度を大きくするためには、副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂの±１次回折効率を大きく設定すればよいが、これら±１次回折効率が大きすぎると、副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂの０次回折効率ηｙが小さくなり、主受光部２３により検出される光量が低下する。これにより、短い信号長に対応する再生ＲＦ信号の信号強度を強調させるための要件Ｄが成立しないことがある。数値シミュレーションによれば、要件Ｄを満たすための０次回折効率ηｘ及びηｙの範囲を、以下の不等式が成立する範囲とすることが望ましい。
ηｙ≦２×ηｘ ・・・（１０）
図２３（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂの０次回折効率ηｙと主回折領域２１０の０次回折効率ηｘを変数にした場合に、再生ＲＦ信号の信号強度特性の観点から０次回折効率ηｘ，ηｙの好ましい範囲を示す分布図である。図２３（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示されているグラフにおいて、横軸は、主回折領域２１０の０次回折効率ηｘを示し、縦軸は、副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂの０次回折効率ηｙを示している。横軸及び縦軸における「０」の値は、透過回折光の０次光成分が全く発生しない状態を示し、「１」の値は、透過回折光の０次以外の次数の光が全く発生しない状態を示すものと定義する。図２３（ａ）は、要件Ｃを満たす０次回折効率ηｘ及びηｙの範囲（ηｘ≦ηｙ）をハッチングで示す分布図であり、図２３（ｂ）は、要件Ｄを満たす０次回折効率ηｘ及びηｙの範囲（ηｙ≦２×ηｘ）をハッチングで示す分布図である。情報ＲＦ信号の信号強度特性の観点から好ましい範囲は、要件Ｃ及び要件Ｄを満たす０次回折効率ηｘ及びηｙの範囲（ηｘ≦ηｙ、且つ、ηｙ≦２×ηｘ）である。図２３（ｃ）に、要件Ｃと要件Ｄとを共に満たす０次回折効率ηｘ及びηｙの範囲をハッチングで示す。
以上に説明したように、本実施の形態のホログラム光学素子２１は、図１６に示したように、反射回折光ビームの０次光成分ＯＲａの一部と光成分ＯＲｐ及びＯＲｎとが入射する主回折領域２１０と、反射回折光ビームの光成分ＯＲｐ及びＯＲｎが入射せず、０次光成分ＯＲａの残部が入射する副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂとを有している。光検出器２２は、主回折領域２１０及び副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂを透過した透過回折光ビームの０次光成分ＤＲ０を受光する主受光部２３と、副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂをそれぞれ透過した透過回折光ビームの＋１次光成分ＤＲｐａ及びＤＲｐｂを受光する副受光部２４とを有している。したがって、簡単な構成の受光面パターンを持つ光検出器２２を使用して、対物レンズシフトに起因するオフセットがキャンセルされたトラッキングエラー信号ＴＥＳを生成することができる。
また、ホログラム光学素子２１の構造を、図１５に示したようにブレーズ状として、１次回折光を一方向のみ発生させるようにしている。したがって、多層の光ディスクに対して記録もしくは再生の対象となる情報記録層以外の情報記録層からの迷光に対して、副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂをそれぞれ透過した透過回折光ビームの＋１次光成分ＤＲｐａ及びＤＲｐｂの光強度比率を高めることができるので、副プッシュプル信号ＳＰＰが被る干渉の影響を大きく低減することができ、トラッキングエラー信号ＴＥＳの品質を高めることができる。
さらに、ホログラム光学素子２１の構造を、図１９（ａ），（ｂ）に示したように、多層の光ディスクの記録もしくは再生の対象となる情報記録層以外の情報記録層からの迷光が周辺回折領域２１２Ａ及び２１２Ｂに入射したとき、これらで透過回折した光ビームが光検出器２２に入射しないようにしている。したがって、不要な迷光成分による信号が検出されないのでトラッキングエラー信号ＴＥＳの品質を高めることができる。
さらにまた、副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂの０次回折効率ηｙを、主回折領域２１０の０次回効率ηｘ以上の値に設定することにより、短い信号長に対応する再生ＲＦ信号の信号強度を大きくすることができる。このため、本実施の形態の光ヘッド装置３Ｂの使用により、信号検出の性能を向上させることができる。さらに、副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂの０次回折効率ηｙを、主回折領域２１０の０次回折効率ηｘの２倍以下の値に設定することにより、信号長と信号強度との関係の逆転を回避して、信号検出の性能をさらに向上させることができる。
以上により、本実施の形態の光ヘッド装置によれば、副受光部で検出された信号に基づいて、対物レンズシフトに起因するオフセットに相当する信号成分を生成することができ、この信号成分を用いて、オフセットが除かれたトラッキングエラー信号を生成することができる。その結果、再生信号の品質劣化や光ディスクに照射される光強度の損失を伴うことなく、所望の情報記録層以外の他の情報記録層からの迷光を軽減し、多層の光ディスクに対して、対物レンズシフト時にオフセットが発生しない差動プッシュプル方式を用いることができる。また、この信号成分の検出は、簡単な構成の受光面パターンを持つ光検出器を用いて行うことができる。
実施の形態６．
次に、本発明に係る実施の形態６について説明する。本実施の形態の光ヘッド装置の構成は基本的に、複数の光源である半導体レーザを複数個用いる点を除いて上記実施の形態５の光ヘッド装置３Ｂの構成とほぼ同じである。図２４は、本発明に係る実施の形態６の光ヘッド装置３Ｃの主な構成を概略的に示す平面図である。さらに図２４においては、たとえば実用化されているＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）及びＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）の３種類の規格に対応する光ヘッド装置３Ｃが示されている。ＤＶＤにおいては、多層の光ディスクとして２層のものが規格化されている。ＣＤにおいては、単層の光ディスクのみが規定されている。一方、ＢＤにおいては、最大４層までの多層光ディスクの規格化提案がなされている。したがって、これら３種類の規格に対応する光ヘッド装置３Ｃにおいては、ＢＤ規格の多層光ディスクが適用される場合において、他の情報記録層で反射した迷光が光検出器で検出されて、本発明の差動プッシュプル信号の品質が損なわれることが起こらないような工夫が求められる。
図２４に示されるように光ヘッド装置３Ｃは、３つの半導体レーザ１３０、１３１及び１３２を有している。第１の半導体レーザ１３０、コリメータレンズ１５、対物レンズ１８、アクチュエータ１７、ホログラム光学素子２１及び光検出器２２は、それぞれ、図１３に示した半導体レーザ１３、コリメータレンズ１５、対物レンズ１８、アクチュエータ１７、ホログラム光学素子２１及び光検出器２２とほぼ同様のものである。第１のビームスプリッタ３１０は、プリズム型のものとして示されているが、図１３に示したビームスプリッタ１４のような平板型のものであってもよい。シリンドリカルレンズ３２は、光ディスクＯＤで反射した戻り光ビームに非点収差を付与するためのもので、図１３においてビームスプリッタ１４が有していた非点収差付与機能と同様の機能を有する。第１の半導体レーザ１３０から出射されたレーザ光は、光軸ＬＡ上に配置された第１のビームスプリッタ３１０で反射して後述する第２のビームスプリッタ３１１、第３のビームスプリッタ３１２及びコリメータレンズ１５を介して対物レンズ１８に入射する。光ディスクＯＤで反射した戻り光ビームは、対物レンズ１８、コリメータレンズ１５、第３のビームスプリッタ３１２、第２のビームスプリッタ３１１、第１のビームスプリッタ３１０及びシリンドリカルレンズ３２を順に通過してホログラム光学素子２１に入射し、複数の透過回折光ビームに分割されて、光検出器２２の受光部２３、２４及び２５に入射する。
第２の半導体レーザ１３１から出射されたレーザ光は、回折格子３３を透過し、第１のビームスプリッタ３１０とコリメータレンズ１５の間に配置された第２のビームスプリッタ３１１で反射して、第３のビームスプリッタ３１２及びコリメータレンズ１５を介して対物レンズ１８に入射する。光ディスクＯＤで反射した戻り光ビームは、対物レンズ１８、コリメータレンズ１５、第３のビームスプリッタ３１２、第２のビームスプリッタ３１１、第１のビームスプリッタ３１０、シリンドリカルレンズ３２及びホログラム光学素子２１を順に通過して、光検出器２２の受光部２３，２４及び２５に入射する。
第３の半導体レーザ１３２から出射されたレーザ光は、回折格子３４を透過し、第１のビームスプリッタ３１０とコリメータレンズ１５の間に配置された第３のビームスプリッタ３１２で反射してコリメータレンズ１５を介して対物レンズ１８に入射する。光ディスクＯＤで反射した戻り光ビームは、対物レンズ１８、コリメータレンズ１５、第３のビームスプリッタ３１２、第２のビームスプリッタ３１１、第１のビームスプリッタ３１０、シリンドリカルレンズ３２及びホログラム光学素子２１を順に通過して、光検出器２２の受光部２３，２４及び２５に入射する。
図２４で示される光ヘッド装置３Ｃにおいて、第１の半導体レーザ１３０はＢＤ規格に対応するものとし、その発振波長は４０８ｎｍ近傍とする。また、第２の半導体レーザ１３１はＤＶＤ規格に対応するものとし、その発振波長は６５５ｎｍ近傍とする。さらに、第３の半導体レーザ１３２はＣＤ規格に対応するものとし、その発振波長は７８５ｎｍ近傍とする。対物レンズ１８は、上記３つの波長の全てにおいて機能し、ＢＤ規格の光ディスクが装着された場合には０．８５近傍の開口数、ＤＶＤ規格の光ディスクが装着された場合には０．６から０．６５近傍の開口数、ＣＤ規格の光ディスクが装着された場合には０．５近傍の開口数を有するものとして動作する。コリメータレンズ１５、シリンドリカルレンズ３２及び光検出器２２は、上記３つの波長においてそれぞれの機能を保有するものとする。光ディスクＯＤとして、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤの各規格に対応した光ディスクが随時装着されるものとする。回折格子３３は、光ディスクＯＤ面上で３つの光スポットを形成させ、ＤＶＤに対して３ビーム差動プッシュプル方式でのトラッキングエラー検出を行うためのものである。また回折格子３４は、光ディスクＯＤ面上で３つの光スポットを形成させ、ＣＤに対して３ビーム差動プッシュプル方式でのトラッキングエラー検出を行うためのものである。
さらに、図２４で示される光ヘッド装置３Ｃにおいては、ＢＤ規格に対応している半導体レーザ１３０から出射した光ビームの挙動は、本発明に係る実施の形態５と同様である。また、ＤＶＤ規格に対応している半導体レーザ１３２から出射した光ビームの挙動、及びＣＤ規格に対応している半導体レーザ１３３から出射した光ビームの挙動についても、基本的に実施の形態５と同様であるが、ホログラム光学素子２１及び光検出器２２での挙動が異なる。
図２５は、本実施の形態のホログラム光学素子２１の回折格子溝深さＤと回折効率との関係を示すグラフ図である。回折効率の算出においては、ホログラム光学素子２１の材質としてシリカガラスを用いることとして、その屈折率を用いた。なお、ホログラム光学素子２１の材質はシリカガラスに限定されるものではない。回折効率の設定として、たとえば、ＢＤ規格において、０次回折効率と＋１次回折効率との比率を４：１にする場合を考えると、この条件を満たす回折格子溝深さは、図２５のグラフから約０．２７ミクロンとなる。このような回折格子溝深さで形成されたホログラム光学素子２１に、ＤＶＤ規格に対応して第２の半導体レーザ１３１から出射した光ビームが通過すると、その０次回折効率と＋１次回折効率との比率は約１９：１となり、ＤＶＤ規格における波長においては、＋１次回折透過光ビームは無視してよい程度に小さい。同様に、ＣＤ規格に対応して第３の半導体レーザ１３２から出射した光ビームが通過すると、その０次回折効率と＋１次回折効率との比率は約２９：１となり、ＣＤ規格における波長においては、＋１次回折透過光ビームはやはり無視してよい程度に小さい。したがって、ＤＶＤ規格あるいはＣＤ規格においては、ホログラム光学素子２１は近似的に、回折作用を有しない単なる透明板として扱ってもよいということがわかる。
図２６（ａ）及び（ｂ）は、本実施の形態において、第１の半導体レーザ１３０を動作させた場合のホログラム光学素子２１及び光検出器２２の斜視図である。ホログラム光学素子２１の各回折領域２１０，２１１Ａ及び２１１Ｂを回折透過した光ビームが、受光面２３Ａ〜２３Ｄ、２４Ｅ及び２４Ｆに入射する動作は、図１６について説明した動作と同様である。
図２７（ａ）及び（ｂ）は、本実施の形態において、第２の半導体レーザ１３１もしくは第３の半導体レーザ１３２を動作させた場合のホログラム光学素子２１及び光検出器２２の斜視図である。光成分ＯＳは、３ビーム差動プッシュプル方式での検出を行うために、回折格子３３または３４で３つに分割された光ビームのうち、主光ビームの光ディスクＯＤからの戻り光スポットである。光成分ＯＳｐ及びＯＳｎは、同様に回折格子３３または３４で３つに分割された光ビームのうち、２つの副光ビームの光ディスクＯＤからの戻り光スポットである。第２の半導体レーザ１３１に対応したＤＶＤ規格、及び第３の半導体レーザ１３２に対応したＣＤ規格においては、対物レンズ１８がそれぞれの規格に対して機能する開口数が、第１の半導体レーザ１３０に対応したＢＤ規格の場合の開口数よりも小さいので、ホログラム光学素子２１に入射する戻り光ビームの径は開口数に比例して小さくなる。第１副受光部２４及び第２副受光部２５には、３ビーム差動プッシュプル方式による検出のための副光スポットＤＳｐ，ＤＳｎがそれぞれ中心位置で照射されるように、回折格子３３及び３４の回折格子溝のピッチ等の仕様が最適化される。
したがって、ＤＶＤ規格及びＣＤ規格での各種信号は以下の演算式で検出される。まず、フォーカスエラー信号ＦＥＳは次式（１１）により得られる。
ＦＥＳ＝（ＳＡ＋ＳＣ）−（ＳＢ＋ＳＤ） ・・・（１１）
再生ＲＦ信号は次式（１２）により得られる。
ＲＦ＝ＳＡ＋ＳＢ＋ＳＣ＋ＳＤ ・・・（１２）
トラッキングエラー信号ＴＥＳは次式（１３）により得られる。
ＴＥＳ＝ＭＰＰ−ｋ×ＳＰＰ ・・・（１３）
ここで、ｋは、ゲイン係数である。ＭＰＰは主プッシュプル信号を表し、ＳＰＰは副プッシュプル信号を表している。主プッシュプル信号ＭＰＰ及び副プッシュプル信号ＳＰＰは次式（１３ａ）及び（１３ｂ）によりそれぞれ与えられる。
ＭＰＰ＝（ＳＡ＋ＳＢ）−（ＳＣ＋ＳＤ） ・・・（１３ａ）
ＳＰＰ＝（ＳＥ−ＳＦ）＋（ＳＧ−ＳＨ） ・・・（１３ｂ）
実施の形態５で述べたように、第１の半導体レーザ１３０に対応したＢＤ規格においては、副プッシュプル信号ＳＰＰは、規格に対応して、演算式を実施の形態５で示した（８ｂ）式または（１３ｂ）式に切り換える必要がある。
ここで、光検出器２２においては、主受光部２３と第１副受光部２４とが離間する距離に関して、次に説明する設計的要件を満たすことが好ましい。図２５で示すように、第２及び第３の半導体レーザ１３１及び１３２のそれぞれの発振波長においては、図２５に示されるように回折格子溝深さに対応して実際にはごくわずかに＋１次回折効率が存在するので、図２７で示すように一対の副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂから出射された透過回折光ビームのうち＋１次光成分ＤＲｐａ及びＤＲｐｂが発生する。これらの成分は、各種信号検出にノイズとして作用する有害な成分となるため、＋１次光成分ＤＲｐａ及びＤＲｐｂが発生する位置に第１副受光部２４が重ならないように、主受光部２３と第１副受光部２４とが適切に離間するように光検出器２２の受光面パターンが設計されている。なお、副プッシュプル信号ＳＰＰの検出に用いられる副光スポットＤＳｐの光強度に比して、＋１次光成分ＤＲｐａ及びＤＲｐｂの光強度が無視できる程度に小さい場合には、この限りではなく、＋１次光成分ＤＲｐａ及びＤＲｐｂの一部あるいはすべてが第１副受光部２４と重なってもよい。
また上記の説明においては、ＤＶＤ及びＣＤとも３ビーム差動プッシュプル法によるトラッキング制御を行うようにしたが、これに限定されるものではなく、採用されるトラッキングエラー検出方式に対応し、なおかつ＋１次光成分ＤＲｐａ及びＤＲｐｂの影響が勘案されて、光検出器の受光面パターンの最適化が行われることは共通の事項である。
さらにまた、本実施の形態の光ヘッド装置３Ｃにおいては、第１の半導体レーザ１３０はＢＤ規格に対応するものとし、第２の半導体レーザ１３１はＤＶＤ規格に対応するものとし、第３の半導体レーザ１３２はＣＤ規格に対応するものとして説明したが、これに限られるものではなく、たとえば次世代の規格に対応する構成が含まれていても構わない。さらには、３つの規格に対応するように構成された光ヘッド装置３Ｃを例にとったが、２つの規格、あるいは４つ以上の規格に対応するように構成できることは言うまでもない。
また、図２４においては、ＢＤ規格に対応している半導体レーザ１３０、ＤＶＤ規格に対応している半導体レーザ１３１及びＣＤ規格に対応している半導体レーザ１３２がこの順に並ぶように構成したが、別の順で並んでもよい。
さらには、本実施の形態の光ヘッド装置３Ｃにおいては、対物レンズ１８を複数の規格に互換できる仕様のものとした。しかしながら、対物レンズが全ての規格に対応できないような場合も想定される。このような場合には、可動部１９に規格毎に対応した複数の対物レンズを備え、対象となる規格の光ディスクに対応した対物レンズを選択して適用するようにしてもよい。対物レンズを選択する手段としては、光軸ＬＡ上に所望の対物レンズを移動させるような構成が考えられる。あるいは、コリメータレンズ１５の前方または後方の位置にたとえばビームスプリッタ等の光学部品を配置して光軸を分割し、分割されたそれぞれの光軸上に、対応する規格が異なる対物レンズを配置する構成などが考えられる。
以上に説明したように、本実施の形態の光ヘッド装置３Ｃは、図２４に示したように、複数の規格に対応するように、複数の波長の異なる半導体レーザ１３０、１３１及び１３２を備えているにも拘わらず、ホログラム光学素子２１及び光検出器２２は１系統の構成のみを有している。したがって、簡単な構成の光ヘッド装置３Ｃで、複数の規格、及び多層の光ディスクが規定される規格に対応することができる。
以上により、本実施の形態の光ヘッド装置によれば、複数の規格にそれぞれ対応した光ディスクを用いた場合でも、所望の情報記録層以外の他の情報記録層からの迷光を軽減し、多層の光ディスクに対して、対物レンズシフト時にオフセットが発生しない差動プッシュプル方式を用いることができる。また、この信号成分の検出は、簡単な構成の受光面パターンを持つ光検出器を用いて行うことができる。
実施の形態７．
次に、本発明に係る実施の形態７について説明する。本実施の形態の光ヘッド装置の構成は基本的に、複数の半導体レーザ素子を１つのパッケージに収めた半導体レーザを用いる点、及び複数の半導体レーザ素子に対応した光検出器を用いる点を除いて上記実施の形態６の光ヘッド装置３Ｃの構成と同様である。図２８は、本発明に係る実施の形態７の光ヘッド装置の主な構成を概略的に示す平面図である。さらに図２８においては、たとえば実用化されているＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）及びＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）の３種類の規格に対応する光ヘッド装置３Ｄが示されている。
図２８に示されるように光ヘッド装置３Ｄは、３つの半導体レーザ１３０、１３３及び１３４を有している（図２８において、半導体レーザ１３３と１３４とは紙面の垂直方向に重なっている）。図２８に示された第１波長の半導体レーザ１３０、第１のビームスプリッタ３１０、第２のビームスプリッタ３１１、コリメータレンズ１５、対物レンズ１８、アクチュエータ１７及びホログラム光学素子２１は、それぞれ、図２４に示した半導体レーザ１３０、第１のビームスプリッタ３１０、第２のビームスプリッタ３１１、コリメータレンズ１５、対物レンズ１８、アクチュエータ１７及びホログラム光学素子２１と同様のものである。光検出器３５は、２組の主受光部３６及び３９と、２組の第１受光部３７及び４０と、２組の第２受光部３８及び４１とを有している（図２８において、２組の主受光部３６及び３９と、２組の第１受光部３７及び４０と、２組の第２受光部３８及び４１とはそれぞれ紙面の垂直方向に重なっている）。第１の半導体レーザ１３０から出射されたレーザ光は、光軸ＬＡ上に配置された第１のビームスプリッタ３１０で反射して第２のビームスプリッタ３１１及びコリメータレンズ１５を介して対物レンズ１８に入射する。光ディスクＯＤで反射した戻り光ビームは、対物レンズ１８、コリメータレンズ１５、第２のビームスプリッタ３１１、第１のビームスプリッタ３１０及びシリンドリカルレンズ３２を順に通過してホログラム光学素子２１に入射し、複数の透過回折光ビームに分割されて、光検出器３５の主受光部３６及び第１受光部３７に入射する。
図２９は、本実施の形態の半導体レーザパッケージを示す正面図である。半導体レーザパッケージ１３５には、放熱素子１３６の上に半導体レーザチップ１３７が配置され、半導体レーザチップ１３７には、第２波長の半導体レーザ１３３、及び第３波長の半導体レーザ１３４の２つのレーザ素子が距離ｄだけ離間して作り付けられている。なおここでは、１つの半導体レーザチップに２つのレーザ素子が作り付けられている構造が示されているが、２つのレーザ素子が距離ｄだけ離間して配置されている構造を採用してもよい。
第２波長の半導体レーザ１３３から出射されたレーザ光は、回折格子４２に入射する。回折格子４２の一方の面には、３ビーム差動プッシュプル方式に対応するために、第２波長の半導体レーザ１３３から出射されたレーザ光を、３つのビームに分割するための回折格子面４２Ａが形成されている。回折格子４２で透過回折した３つの光ビームは、第１のビームスプリッタ３１０とコリメータレンズ１５との間に配置された第２のビームスプリッタ３１１で反射してコリメータレンズ１５を介して対物レンズ１８に入射する。光ディスクＯＤで反射した戻り光ビームは、対物レンズ１８、コリメータレンズ１５、第２のビームスプリッタ３１１、第１のビームスプリッタ３１０、シリンドリカルレンズ３２及びホログラム光学素子２１を順に通過して、光検出器３５の主受光部３６、第１受光部３７及び第２受光部３８に入射する。
第３波長の半導体レーザ１３４から出射されたレーザ光は、回折格子４２に入射する。回折格子４２の他方の面には、３ビーム差動プッシュプル方式に対応するために、第３波長の半導体レーザ１３４から出射されたレーザ光を、３つのビームに分割するための回折格子面４２Ｂが形成されている。回折格子４２で透過回折した３つの光ビームは、第１のビームスプリッタ３１０とコリメータレンズ１５との間に配置された第２のビームスプリッタ３１１で反射してコリメータレンズ１５を介して対物レンズ１８に入射する。光ディスクＯＤで反射した戻り光ビームは、対物レンズ１８、コリメータレンズ１５、第２のビームスプリッタ３１１、第１のビームスプリッタ３１０、シリンドリカルレンズ３２及びホログラム光学素子２１を順に通過して、光検出器３５の主受光部３９、第１受光部４０及び第２受光部４１に入射する。
なお、回折格子４２は、一方の面に回折格子面４２Ａが、他方の面に回折格子面４２Ｂが一体的に形成されている一体型の構成の回折格子としたが、それぞれ単独の回折格子面をもつ２つの回折格子を組み合わせた構成を採用してもよい。また、回折格子面４２Ａでは、第２波長に対して回折機能を有し、第３波長に対しては回折機能を有しないものとする。同様に、回折格子面４２Ｂでは、第３波長に対して回折機能を有し、第２波長に対しては回折機能を有しないものとする。
図３０（ａ）及び（ｂ）は、本実施の形態において、第１波長の半導体レーザを動作させた場合のホログラム光学素子及び光検出器の斜視図である。光検出器３５は、図２６で示す光検出器２２と同様に、３ビーム差動プッシュプル方式の検出に対応したものが、２系統分だけ配置された構成を有している。すなわち、１系統目として、光軸ＬＡに直交する受光面３６Ａ〜３６Ｄを有する主受光部３６と、この主受光部３６の両側に配置された第１副受光部３７及び第２副受光部３８とを含む。主受光部３６は、Ｘ１軸方向とＹ１軸方向とに沿ってマトリクス状に配列された複数の受光面３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ及び３６Ｄを含む。受光面３６Ａ及び３６Ｂの組と受光面３６Ｃ及び３６Ｄの組とは、Ｘ１軸方向に沿って配列されており、さらに、受光面３６Ａ及び３６ＢはＹ１軸方向に沿って配列され、受光面３６Ｃ及び３６ＤはＹ１軸方向に沿って配列されている。第１副受光部３７は、Ｘ１軸方向に沿って配列された一対の受光面３７Ｅ及び３７Ｆを有し、第２副受光部３８は、Ｘ１軸方向に沿って配列された一対の受光面３８Ｇ及び３８Ｈを有する。また、主受光部３６、第１副受光部３７及び第２副受光部３８と相似的に、２系統目の主受光部３９、第１副受光部４０及び第２副受光部４１がＹ１軸方向に平行的に離間して配置され、主受光部３９の中心に光軸ＬＡ１がある。主受光部３９は、Ｘ１軸方向とＹ１軸方向とに沿ってマトリクス状に配列された複数の受光面３９Ａ、３９Ｂ、３９Ｃ及び３９Ｄを含む。受光面３９Ａ及び３９Ｂの組と受光面３９Ｃ及び３９Ｄの組とは、Ｘ１軸方向に沿って配列されており、さらに、受光面３９Ａ及び３９ＢはＹ１軸方向に沿って配列され、受光面３９Ｃ及び３９ＤはＹ１軸方向に沿って配列されている。第１副受光部４０は、Ｘ１軸方向に沿って配列された一対の受光面４０Ｅ及び４０Ｆを有し、第２副受光部４１は、Ｘ１軸方向に沿って配列された一対の受光面４１Ｇ及び４１Ｈを有する。主受光部３６の受光面３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ及び３６Ｄは、０次光成分ＤＲ０を光電変換してそれぞれ検出信号ＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１及びＳＤ１を出力するものとし、第１副受光部３７の受光面３７Ｅ及び３７Ｆは、＋１次光成分ＤＲｐａ及びＤＲｐｂを光電変換してそれぞれ検出信号ＳＥ１及びＳＦ１を出力するものとする。
光軸ＬＡと光軸ＬＡ１との離間量は、半導体レーザチップ１３７における第２波長の半導体レーザ１３３と第３波長の半導体レーザ１３４との距離ｄに光学的倍率を加味した量に対応している。第１波長の半導体レーザ１３０に対応したＢＤ規格において、ホログラム光学素子２１の各回折領域２１０、２１１Ａ及び２１１Ｂを回折透過した光ビームが、受光面３６Ａ〜３６Ｄ、３７Ｅ及び３７Ｆに入射する動作は、実施の形態５における図１６について説明した動作と同様であり、本発明の差動プッシュプル方式が適用される。
したがって、ＢＤ規格での各種信号は以下の演算式で検出される。まず、フォーカスエラー信号ＦＥＳ１は次式（１４）により得られる。
ＦＥＳ１＝（ＳＡ１＋ＳＣ１）−（ＳＢ１＋ＳＤ１） ・・・（１４）
再生ＲＦ１信号は次式（１５）により得られる。
ＲＦ１＝ＳＡ１＋ＳＢ１＋ＳＣ１＋ＳＤ１ ・・・（１５）
トラッキングエラー信号ＴＥＳ１は次式（１６）により得られる。
ＴＥＳ１＝ＭＰＰ１−ｋ１×ＳＰＰ１ ・・・（１６）
ここで、ｋ１は、ゲイン係数である。ＭＰＰ１は主プッシュプル信号を表し、ＳＰＰ１は副プッシュプル信号を表している。主プッシュプル信号ＭＰＰ１及び副プッシュプル信号ＳＰＰ１は、次式（１７ａ）及び（１７ｂ）により与えられる。
ＭＰＰ１＝（ＳＡ１＋ＳＢ１）−（ＳＣ１＋ＳＤ１） ・・・（１７ａ）
ＳＰＰ１＝ＳＥ１−ＳＦ１ ・・・（１７ｂ）
図３１（ａ）及び（ｂ）は、本実施の形態において、第２波長の半導体レーザ１３３を動作させた場合のホログラム光学素子及び光検出器の斜視図である。光成分ＯＳは、３ビーム差動プッシュプル方式での検出を行うために、回折格子４２の回折格子面４２Ａで３つに分割された光ビームのうち、主光ビームの光ディスクＯＤからの戻り光スポットである。光成分ＯＳｐ及びＯＳｎは、同様に回折格子４２の回折格子面４２Ａで３つに分割された光ビームのうち、２つの副光ビームの光ディスクＯＤからの戻り光スポットである。第２波長の半導体レーザ１３３に対応したＤＶＤ規格においては、これらの戻り光スポットは、光軸ＬＡに沿っている。また、対物レンズ１８がＤＶＤ規格に対して機能する開口数が、第１の半導体レーザ１３０に対応したＢＤ規格の開口数よりも小さいので、ホログラム光学素子２１に戻る光ビームの径は開口数に比例して小さくなる。第１副受光部３７及び第２副受光部３８には、３ビーム差動プッシュプル方式による検出のための副光スポットＤＳｐ及びＤＳｎがそれぞれ中心位置で照射されるように、回折格子４２の回折格子面４２Ａの回折格子溝のピッチ等の仕様が最適化される。
第２副受光部３８の受光面３８Ｇ及び３８Ｈは、光電変換後にそれぞれ検出信号ＳＧ１及びＳＨ１を出力するものとする。したがって、ＤＶＤ規格での各種信号は以下の演算で検出される。フォーカスエラー信号ＦＥＳ１は上述の式（１４）により得られる。再生ＲＦ１信号は上述の式（１５）により得られる。トラッキングエラー信号ＴＥＳ１１は、次式（１８）により得られる。
ＴＥＳ１１＝ＭＰＰ１−ｋ１１×ＳＰＰ１１ ・・・（１８）
ここで、ｋ１１は、ゲイン係数である。副プッシュプル信号ＳＰＰ１は次式（１９）により与えられる。
ＳＰＰ１１＝（ＳＥ１−ＳＦ１）＋（ＳＨ１−ＳＧ１） ・・・（１９）
なお、トラッキングエラー信号の検出は（１８）式に基づく３ビーム差動プッシュプル方式に限られるものではない。
図３２（ａ）及び（ｂ）は、本実施の形態において、第３波長の半導体レーザ１３４を動作させた場合のホログラム光学素子及び光検出器の斜視図である。光成分ＯＳ１は、３ビーム差動プッシュプル方式での検出を行うために、回折格子４２の回折格子面４２Ｂで３つに分割された光ビームのうち、主光ビームの光ディスクＯＤからの戻り光スポットである。光成分ＯＳｐ１及びＯＳｎ１は、同様に回折格子４２の回折格子面４２Ｂで３つに分割された光ビームのうち、２つの副光ビームの光ディスクＯＤからの戻り光スポットである。第３波長の半導体レーザ１３４に対応したＣＤ規格においては、これらの戻り光スポットは、光軸ＬＡ１に沿っている。また、対物レンズ１８がＣＤ規格に対して機能する開口数が、第２の半導体レーザ１３３に対応したＤＶＤ規格の場合の開口数よりも小さいので、ホログラム光学素子２１に戻る光ビームの径は開口数に比例して小さくなる。第１副受光部４０及び第２副受光部４１には、３ビーム差動プッシュプル方式による検出のための副光スポットＤＳｐ１及びＤＳｎ１がそれぞれ中心位置で照射されるように、回折格子４２の回折格子面４２Ｂの回折格子溝のピッチ等の仕様が最適化される。
主受光部３９の受光面３９Ａ、３９Ｂ、３９Ｃ及び３９Ｄは、光電変換後にそれぞれ検出信号ＳＡ２、ＳＢ２、ＳＣ２及びＳＤ２を出力するものとする。また、第１副受光部４０の受光面４０Ｇ及び４０Ｈは、光電変換後にそれぞれ検出信号ＳＥ２及びＳＦ２を出力するものとする。さらに、第２副受光部４１の受光面４１Ｇ及び４１Ｈは、光電変換後にそれぞれ検出信号ＳＧ２及びＳＨ２を出力するものとする。したがって、ＣＤ規格での各種信号は以下の演算で検出される。フォーカスエラー信号ＦＥＳ２は次式（２０）により得られる。
ＦＥＳ２＝（ＳＡ２＋ＳＣ２）−（ＳＢ２＋ＳＤ２） ・・・（２０）
再生ＲＦ２信号は次式（２１）により得られる。
ＲＦ２＝ＳＡ２＋ＳＢ２＋ＳＣ２＋ＳＤ２ ・・・（２１）
トラッキングエラー信号ＴＥＳ２は、次式（２２）により得られる。
ＴＥＳ２＝ＭＰＰ２−ｋ２×ＳＰＰ２ ・・・（２２）
ここで、ｋ２は、ゲイン係数である。ＭＰＰ２は主プッシュプル信号を表し、ＳＰＰ２は副プッシュプル信号を表している。主プッシュプル信号ＭＰＰ２及び副プッシュプル信号ＳＰＰ２は次式（２４ａ）及び（２４ｂ）により与えられる。
ＭＰＰ２＝（ＳＡ２＋ＳＢ２）−（ＳＣ２＋ＳＤ２） ・・・（２４ａ）
ＳＰＰ２＝ＳＥ２−ＳＦ２ ・・・（２４ｂ）
なお、トラッキングエラー信号の検出は、（２２）式に基づく３ビーム差動プッシュプル方式に限られるものではない。上記の説明においては、３つの規格として、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤの規格を例にしたが、これらの規格に限定されるものではない。また、２つ、あるいは４つ以上の規格に対応するものであってもよく、規格に対応した波長の半導体レーザ、及び光検知器が用いられることは言うまでもない。
また上記の説明においては、第２波長の半導体レーザに係わる光ビームが主受光部３６と副受光部３７及び３８とで検出され、第３波長の半導体レーザに係わる光ビームが主受光部３９と副受光部４０及び４１とで検出される例を示したが、これに限られるものではない。
さらに上記の説明においては、１系統目の主受光部３６、第１副受光部３７及び第２副受光部３８と相似的に、２系統目の主受光部３９、第１副受光部４０及び第２副受光部４１がＹ１軸方向に平行的に離間して配置される構成を示したが、１系統目と２系統目の受光部が互いに相似的な形状を有していなくてもよい。さらにまた、主受光部３６と副受光部３７及び３８との離間量が、主受光部３９と副受光部４０及び４１との離間量と一致していなくてもよい。
さらにまた上記の説明においては、第２波長と第３の波長との半導体レーザが１つの半導体レーザパッケージに収められた構成としたが、これに限られるものではない。あるいは全ての半導体レーザが１つの半導体レーザパッケージに収められた構成を採用してもよい。
さらに上記の説明においては、１つの対物レンズで全ての規格に対応するようにしたが、規格に対応して複数の対物レンズを設けてもよい。複数の対物レンズを用いる場合には、光軸ＬＡ上に、選択された対物レンズを移動させる構成が採用されてもよいし、コリメータレンズ１５以降の光路をたとえばビームスプリッタで分岐して複数の光軸を新たに構成し、新たな光軸上のそれぞれに対物レンズを配置するようにしてもよい。
以上に説明したように、本実施の形態の光ヘッド装置３Ｄは、図２８に示したように、複数の規格に対応するように、複数の波長の異なる半導体レーザ１３０，１３３及び１３４を備えるとともに、半導体レーザ１３３及び１３４が１つの半導体レーザパッケージ１３５に収められた構造としている。したがって、ビームスプリッタや回折格子の数量を減らした簡単な構成の光ヘッド装置で、複数の規格、及び多層の光ディスクが規定される規格に対応することができる。
実施の形態８．
次に、本発明に係る実施の形態８について説明する。本実施の形態の光ヘッド装置の構成は、ホログラム光学素子を除いて、上記実施の形態５の光ヘッド装置３Ｂ、実施の形態６の光ヘッド装置３Ｃ、及び実施の形態７の光ヘッド装置３Ｄの構成と同様である。図３３は、本実施の形態のホログラム光学素子２１Ｎの回折格子溝を示す断面図である。さらに詳しく説明すると、実施の形態５について説明した図１５で示すホログラム光学素子２１の回折格子溝２１３がブレーズ構造を有するのに対して、本実施の形態のホログラム光学素子２１Ｎの回折格子溝２１３Ｎが階段状の断面形状を有していることである。すなわち、Ｚ軸と平行な一方の格子壁２１３ＮＡと、Ｚ軸方向に階段状の格子壁２１３ＮＢとが形成されている。ここでは、格子壁２１３ＮＢの段数として４段のものを一例として示しているが、これに限定されるものではない。３段以上の段数を持つ格子壁を採用してもよく、その段数を増やすにしたがい図１５で示すホログラム光学素子２１のブレーズ構造に近づく構造が得られる。
図３３に示されるようなホログラム光学素子２１Ｎにおいて、屈折率をｎ、回折格子溝２１３Ｎの周期をＰＮ、及び回折格子溝２１３Ｎの深さをＤＮとする。また、半導体レーザの波長をλとする。一般的に回折格子溝が階段構造の場合、ホログラム光学素子２１Ｎに入射した光ビームＩＢは、そのままホログラム光学素子２１Ｎを透過する０次回折光ビームＴＢＮ０と、０次回折光ビームＴＢＮ０に対して一方の方向に傾斜した１次回折光ビームＴＢＮ１とが発生する。ここで１次回折光ビームＴＢＮ１を＋１次回折成分と定義する。入射光ビームＩＢの入射光強度Ｉに対して、０次回折光ビームＴＢＮ０の回折効率ηＮ０と、＋１次回折光ビームＴＢＮ１の回折効率ηＮ１との配分は、ホログラム光学素子２１Ｎの屈折率ｎと深さＤＮ、及び波長λの条件によって決定される。さらに、＋１次回折光ビームＴＢＮ１の回折角θＮは、ホログラム光学素子２１Ｎの周期ＰＮと波長λとの条件によって決定される。通常、半導体レーザの波長λは特定の値に固定されており、さらにホログラム光学素子２１Ｎに使用されるガラスあるいはプラスチック、またはその他の光学材料によって屈折率ｎが固定化されるので、回折効率ηＮ０とηＮ１との配分、及び回折角θＮは、回折格子溝２１３Ｎの周期ＰＮと深さＤＮとを変数として、所望の設計値に合わせこむことができる。
図３４は、本実施の形態のホログラム光学素子２１Ｎの回折格子溝深さＤＮと回折効率との関係を示すグラフ図であり、階段構造の階段数として、たとえば４段を選び、ホログラム光学素子２１Ｎの材質としてシリカガラスを用いることとして、その屈折率を用いて計算したものである。なお、ホログラム光学素子２１Ｎの材質はシリカガラスに限定されるものではない。たとえば、ＢＤ規格において、０次回折効率と＋１次回折効率との比率を４：１に設定する場合を考えると、この条件を満たす回折格子溝深さは図３４のグラフから約０．２１ミクロンとなる。このような回折格子溝深さで形成されたホログラム光学素子２１Ｎに、ＤＶＤ規格に対応して第２の半導体レーザ１３１から出射した光ビームが通過すると、その０次回折効率と＋１次回折効率との比率は約１９：１となり、ＤＶＤ規格における波長においては、＋１次回折透過光ビームは無視してよい程度に小さい。同様に、ＣＤ規格に対応して第３の半導体レーザ１３２から出射した光ビームが通過すると、その０次回折効率と＋１次回折効率との比率は約２９：１となり、ＣＤ規格における波長においては、＋１次回折透過光ビームはやはり無視してよい程度に小さい。したがって、ＤＶＤ規格あるいはＣＤ規格においては、ホログラム光学素子２１Ｎは近似的に、回折作用を有しない単なる透明板として扱ってもよいということである。
図３３においては、ホログラム光学素子２１Ｎの格子壁２１３ＮＢの段数として４段のものを一例として示しているが、これに限定されるものではない。５段以上の段数を有する格子壁を採用してもよく、その段数を増やすにしたがい図１５で示すホログラム光学素子２１のブレーズ構造に近づく構造が得られるとともに、図３４に示した０次回折効率と＋１次回折効率の回折格子溝深さに対する特性が、図２５に示したブレーズ構造のホログラム光学素子２１における０次回折効率と＋１次回折効率の回折格子溝深さに対する特性に近づくものとなる。
また、実施の形態５について説明した図１４で示すホログラム光学素子２１は、主回折領域２１０と、一対の副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂと、一対の周辺回折領域２１２Ａ及び２１２Ｂとの３種類の回折領域を有している。本実施の形態において、階段状の構造とする回折領域は、上記３種類の回折領域の領域であってもよいし、いずれかの特定の領域であってもよい。
以上に説明したように、本実施の形態によれば、ホログラム光学素子２１Ｎを階段状の構造としたので、回折格子溝２１３Ｎの成形がブレーズ構造のそれと比較して容易になり、かつホログラム光学素子として安価なものにすることができる。
実施の形態９．
次に、本発明に係る実施の形態９について説明する。本実施の形態の光ヘッド装置の構成は、上記実施の形態５で示すホログラム光学素子２１の副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂの０次回折効率ηｙと主回折領域２１０の０次回折効率ηｘとの関係を除いて、上記実施の形態５の光ヘッド装置３Ｂの構成と同様である。また、本実施の形態の光ヘッド装置の構成は、上記実施の形態６で示すホログラム光学素子２１の副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂの０次回折効率ηｙと主回折領域２１０の０次回折効率ηｘとの関係を除いて、上記実施の形態６の光ヘッド装置３Ｃの構成と同様である。さらに、本実施の形態の光ヘッド装置の構成は、上記実施の形態７で示すホログラム光学素子２１の副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂの０次回折効率ηｙと主回折領域２１０の０次回折効率ηｘとの関係を除いて、上記実施の形態７の光ヘッド装置３Ｄの構成と同様である。さらにまた、上記実施の形態８で示すホログラム光学素子２１Ｎは、副回折領域の０次回折効率ηｙと主回折領域の０次回折効率ηｘとの関係を除いて、上記実施の形態８のホログラム光学素子２１Ｎの構成と同様である。
図３５は、本実施の形態の光ヘッド装置において、０次回折効率ηｙ及びηｘの好適な範囲をハッチ部分で示す分布図である。この範囲は、ηｘ≧０．５、ηｘ≦ηｙ、且つ、ηｙ≦２×ηｘを満たす範囲である。
実施の形態５乃至８においては、図２３（ｃ）で示したように、要件Ｃと要件Ｄを同時に満たす０次回折効率ηｘ及びηｙの範囲は、ηｘ≦ηｙ、且つ、ηｙ≦２×ηｘ、という２つの不等式を満たす範囲である。０次回折効率ηｘが０の近傍ということは、透過回折光の多くが０次以外の回折光からなることを意味する。たとえば、主回折領域２１０の０次回折効率ηｘが０の近傍であると、光検出器２２に入射しない１次光成分ＤＲｐ及びＤＲｎの強度が大きくなり、光検出器２２に入射する０次光成分ＤＲ０の強度が小さくなることを意味する。そこで、本実施の形態においては、信号検出の安定性を確保するために、０次回折効率ηｘの最小値を０．５としている。
以上に説明したように、本実施の形態によれば、ホログラム光学素子２１及び２１Ｎの０次回折効率ηｘを０．５以上の値とするので、光検出器２２に入射する光ビームの強度を高めることができる。このため、本実施の形態の光ヘッド装置の使用により、信号検出の性能を安定化することができる。
実施の形態１０．
次に、本発明に係る実施の形態１０について説明する。本実施の形態の光ヘッド装置の構成は、ホログラム光学素子を除いて、上記実施の形態５の光ヘッド装置３Ｂの構成と同様である。また、本実施の形態のホログラム光学素子は、上記実施の形態６の光ヘッド装置３Ｃ、及び上記実施の形態７の光ヘッド装置３Ｄのホログラム光学素子に代替して適用されうるものである。さらにまた、本実施の形態のホログラム光学素子は、一対の周辺回折領域を除いて、上記実施の形態８のホログラム光学素子２１Ｎにも適用されうるものである。図３６は、本実施の形態のホログラム光学素子２１Ｍを含む光ヘッド装置の構成の一部を概略的に示す平面図である。図３６に示す光ディスクＯＤＭは、複数の情報記録層Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２及びＬ３が積層された構造を有する多層光ディスクである。
図３６には、光ディスクＯＤＭで反射した２種類の戻り光ビームＲＬ及びＯＬの伝搬経路が示されている。戻り光ビームＲＬは、情報の記録または再生の対象となる情報記録層Ｌ１から対物レンズ１８及びコリメータレンズ１５を順に通過してホログラム光学素子２１Ｍに入射する。
一方、戻り光ビームＯＬは、情報の記録または再生の対象となる情報記録層Ｌ１以外の情報記録層（たとえば、情報記録層Ｌ３）で反射した迷光である。本実施の形態のホログラム光学素子２１Ｍは、実施の形態５、実施の形態６及び実施の形態７で示すホログラム光学素子２１と同じ構造の主回折領域２１０と副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂとを有しており、さらに、周辺回折領域２１２Ａ及び２１２Ｂに代えて、遮光領域２１２Ａａ及び２１２Ｂａを有している。これにより、たとえば、情報記録層Ｌ３で反射した迷光ＯＬは、ホログラム光学素子２１Ｍの遮光領域２１２Ａａ及び２１２Ｂａで遮光されるので、光検出器２２の主受光部２３、第１副受光部２４及び第２副受光部２５のいずれかに入射することを避けることができる。遮光領域２１２Ａａ及び２１２Ｂａは、たとえば、周辺回折領域２１２Ａ及び２１２Ｂに対応する領域に、不透明材料または光吸収材料を塗布したり、不透明な金属膜を蒸着したり、あるいは不透明な金属シートを貼り付けたりすることにより形成することができる。
以上に説明したように、本実施の形態のホログラム光学素子２１Ｍは、多層光ディスクに起因する迷光を光検出器２２に入射させないので、光検出器２２は、本来必要な信号成分以外の不要な信号成分を検出せずに済む。このため、本実施の形態の光ヘッド装置の使用により、信号検出の性能を安定化することができる。また、周辺回折領域２１２Ａ及び２１２Ｂを設けた場合にはこれらの領域２１２Ａ及び２１２Ｂで回折された光が周辺部品で反射して迷光となって光検出器２２で検出される可能性があるが、遮光領域２１２Ａａ及び２１２Ｂａを有するホログラム光学素子２１Ｍは、そのような迷光の発生を完全に防止することができる。
実施の形態１１．
次に、本発明に係る実施の形態１１について説明する。図３７は、本実施の形態における光ヘッド装置３Ｅの主な構成を概略的に示す斜視図である。図３７に示されるように光ヘッド装置３Ｅは、レーザ光源である半導体レーザ１３、ビームスプリッタ１４、コリメータレンズ１５、対物レンズ１８、アクチュエータ１７、シリンドリカルレンズ２６、ホログラム光学素子２１及び光検出器２２を備えている。半導体レーザ１３は、図１に示すレーザ制御回路７による制御を受けて動作し、レーザ制御回路７は、コントローラ１２からの指令に基づいて半導体レーザ１３から出射されるレーザ光の光強度を制御する。半導体レーザ１３から出射されたレーザ光は、ビームスプリッタ１４で反射されてコリメータレンズ１５を介して対物レンズ１８に入射される。ビームスプリッタ１４としては、たとえばキューブタイプのハーフミラーを用いることができる。対物レンズ１８は光ディスクＯＤの半径線上を走査するように配置され、ビームスプリッタ１４から入射した光ビームを光ディスクＯＤの情報記録層に集光してこの情報記録層に光スポットを形成する。光ディスクＯＤで反射された戻り光ビームは、対物レンズ１８、コリメータレンズ１５、ビームスプリッタ１４及びシリンドリカルレンズ２６を順に通過してホログラム光学素子２１に入射される。シリンドリカルレンズ２６は、フォーカスエラー検出を周知の非点収差法で行うための機能を発生させるものであり、シリンドリカル面の母線方向Ｄ２が、ラジアル方向（Ｘ軸方向）に対応するＸ１軸方向に対して略斜め４５度となるように配置されている。本実施の形態においては、シリンドリカルレンズ２６はたとえば凹レンズ型のものを用いることができる。ここで、図３７においては、光ディスクＯＤのラジアル方向であるＸ軸方向と、このラジアル方向に対応するＸ１軸方向とが互いにほぼ直交するように示されている。これは、シリンドリカルレンズ２６によって戻り光ビームに非点収差が付与されたためである。
なお、シリンドリカルレンズ２６は凸レンズ型のものであっても構わない。また、ビームスプリッタ１４として、キューブタイプのハーフミラーのかわりに、平行平板形状のビームスプリッタを用いても構わない。これは、コリメータレンズ１５を出射した戻り光ビームが、平行平板を透過することによって非点収差を与えられるためである。
回折光学素子であるホログラム光学素子２１は、入射光を透過回折させて複数の透過回折光ビームに分割し、これら透過回折光ビームをそれぞれ光検出器２２の３つの受光部２３、２４及び２５に向けて出射する。図３７に示されるように、光検出器２２の３つの受光部２３、２４及び２５は、ホログラム光学素子２１と略並行に配置される光検出器２２の面内において、ラジアル方向（Ｘ軸方向）に対応するＸ１軸方向に対してずらされており、２つの受光部２４及び２５が１つの受光部２３を挟んで対角方向に等しい距離だけ離間するように配列されている。
これら３つの受光部２３、２４及び２５の各々は、複数の受光面を有しており、それらの受光面は、ホログラム光学素子２１から入射した透過回折光ビームを光電変換して電気信号を生成し、これを図１に示すマトリクス回路５に出力する。
図１において、マトリクス回路５は、光ヘッド装置３Ｅから供給された電気信号にマトリクス演算処理を施して、情報の記録または再生に必要な各種信号、たとえば、光ディスクＯＤにおける記録情報の検出結果を示す再生ＲＦ信号や、フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号などのサーボ制御用の信号を生成する。再生ＲＦ信号は、信号再生回路６に出力される。信号再生回路６は、再生ＲＦ信号に２値化処理を施して変調信号を生成し、この変調信号から再生クロックを抽出するとともに、変調信号に復調処理や誤り訂正やデコード処理を施して情報再生信号を生成する。情報再生信号は、コントローラ１２によって、映像音響機器やパーソナルコンピュータなどのホスト機器（図示せず）に転送される。
サーボ回路８は、コントローラ１２からの指令に基づいて動作し、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及びトラッキングエラー信号に基づいてフォーカス補正用及びトラッキング補正用の駆動信号を生成し、これら駆動信号を光ヘッド装置３Ｅのアクチュエータ１７（図３７）に供給する。アクチュエータ１７は、図３７に概略的に示されるように、磁気回路２０Ａ、２０Ｂ、及びこれら磁気回路２０Ａと２０Ｂとの間に配置される可動部１９を有する。可動部１９は、対物レンズ１８を固定するレンズホルダ（図示せず）と、このレンズホルダに巻回されたフォーカスコイル及びトラッキングコイル（共に図示せず）とを有する。フォーカスコイルは、対物レンズ１８の中心軸周りに巻回されており、トラッキングコイルは、光軸ＬＡと光ディスクＯＤのＸ軸方向とに直交する軸の周りに巻回されている。フォーカスコイルに駆動電流（駆動信号）を供給することにより対物レンズ１８をフォーカス方向（光軸ＬＡに沿った方向）に駆動することができ、トラッキングコイルに駆動電流（駆動信号）を供給することにより対物レンズ１８をＸ軸方向に駆動することができる。以上に説明したように、レーザ制御回路７、光ヘッド装置３Ｅ、マトリクス回路５及びサーボ回路８によりフォーカスサーボループ及びトラッキングサーボループが形成され、半導体レーザ１３から出射されるレーザ光を光ディスクＯＤのトラックに追従させることができる。
収差補正機構制御回路９は、コントローラ１２に入力された情報再生信号の品質に基づいて、図３７に示す光ヘッド装置３Ｅ内に設けられた収差補正機構１６Ａの動作を制御する。コリメータレンズ１５は、光ディスクＯＤの情報記録層に集光される光スポットに発生する球面収差などの光学収差を補正する光学部品であり、収差補正機構制御回路９は、このコリメータレンズ１５を保持するレンズホルダ１６Ｂを光軸ＬＡに沿った方向Ｄ１に変位させることで光学収差を適正且つ高精度に補正することができる。なお、光スポットの球面収差の補正は、上述のようなレンズの変位による方式に限定されるものではない。たとえば液晶素子を用いて、光スポットの光学収差を打ち消すように、液晶素子の位相制御を行うような方法であってもかまわない。
図３８は、ホログラム光学素子２１の光入射面の構成を概略的に示す平面図である。ホログラム光学素子２１は、主回折領域２１０と、一対の副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂと、一対の周辺回折領域２１２Ａ及び２１２Ｂという３種類の回折領域を有している。これら３種類の回折領域においては、個別に回折パターン（たとえば、回折格子溝の形状や方向、あるいは回折格子溝間隔）を形成することができる。副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂは、光ディスクＯＤのタンジェンシャル方向（Ｙ軸方向）に対応するＹ２軸方向に沿って主回折領域２１０の外側に配置されている。周辺回折領域２１２Ａ及び２１２Ｂは、これら副回折領域２１１Ａ及び２１１ＢよりもＹ２軸方向に沿って外側に配置されている。副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂは、Ｙ２軸方向に直交するＸ２軸方向（ラジアル方向に対応する方向）の中心線２１ｃに関して互いに線対称な形状を有しており、周辺回折領域２１２Ａ及び２１２Ｂも中心線２１ｃに関して互いに線対称な形状を有する。また、主回折領域２１０と副回折領域２１１Ａとは、Ｘ２軸方向に平行な境界線２１ｅａで互いに分離されており、主回折領域２１０と副回折領域２１１Ｂとは、Ｘ２軸方向に平行な境界線２１ｅｂで互いに分離されている。また、周辺回折領域２１２Ａと副回折領域２１１Ａとは、Ｘ２軸方向に平行な境界線２１ｄａで互いに分離されており、周辺回折領域２１２Ｂと副回折領域２１１Ｂとは、Ｘ２軸方向に平行な境界線２１ｄｂで互いに分離されている。
光ディスクＯＤからの戻り光ビームは、光ディスクＯＤの情報記録層のラジアル方向すなわちＸ軸方向の構造（主に情報トラックの構造）に起因する回折光ビーム（以下「反射回折光ビーム」と呼ぶ。）を含む。ホログラム光学素子２１の光入射面には戻り光ビームの光スポットが照射される。図３８に示されるように、この光スポットは、破線の円で示される０次光成分Ｒ０と破線の円で示される＋１次光成分ＲＰ１とが重なり合う光成分ＯＲｐと、破線の円で示される０次光成分Ｒ０と破線の円で示される−１次光成分ＲＮ１とが重なり合う光成分ＯＲｎと、０次光成分Ｒ０のうち±１次光成分ＲＰ１、ＲＮ１との重なりが無い光成分ＯＲａとからなる。対物レンズ１８は、光ディスクＯＤの半径線上を走査するように配置されているので、０次光成分Ｒ０と＋１次光成分ＲＰ１及び−１次光成分ＲＮ１とが並ぶ列は、ラジアル方向に対応するＸ２軸方向と一致する。主回折領域２１０は、０次光成分Ｒ０の一部（０次光成分Ｒ０の光スポットの中央部分）と、光成分ＯＲｐ及びＯＲｎの全てもしくは一部とが入射する位置に形成されている。副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂは、少なくとも０次光成分Ｒ０の残部が入射し、光成分ＯＲｐ及びＯＲｎについては全て入射しないか、もしくは一部が入射する位置に形成されている。さらに、周辺回折領域２１２Ａ及び２１２Ｂは、０次光成分Ｒ０、±１次光成分ＲＰ１及びＲＮ１のいずれも入射しない位置に形成されている。
主回折領域２１０のＹ２軸方向の幅は、図３８に示されるように、０次光成分Ｒ０のＹ２軸方向における光スポット径よりも狭く、且つ光成分ＯＲｐ、ＯＲｎのＹ２軸方向における幅以下となるように設計されている。本実施の形態においては、境界線２１ｄａ及び２１ｄｂは、０次光成分Ｒ０のＹ２軸方向外縁部とほぼ接する位置に設けられている。また、境界線２１ｅａ及び２１ｅｂは、光成分ＯＲｐ及びＯＲｎのＹ２軸方向外縁部と接する位置に設けられている。したがって、主回折領域２１０は、光成分ＯＲｐ及びＯＲｎのＹ２軸方向の幅とほぼ同じ幅をもつ矩形状を有しており、副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂの各々は、０次光成分Ｒ０の外縁と光成分ＯＲｐ及びＯＲｎの外縁とのＹ２軸方向における間隔と同じ幅をもつ矩形状を有する。なお、副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂで回折される光成分を高める観点からは、光成分ＯＲｐ及びＯＲｎの一部が副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂに入射するように、境界線２１ｅａ及び２１ｅｂを、Ｙ２軸方向の主回折領域２１０側に移動させて、副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂの面積を拡大してもよい。
図３９は、光軸ＬＡに沿って配列されたホログラム光学素子２１及び光検出器２２の斜視図である。図３９（ａ）はホログラム光学素子２１、図３９（ｂ）は光検出器２２の模式図である。図３９（ａ）及び（ｂ）では、ラジアル方向に対応するＸ２軸方向とＸ１軸方向とが互いにほぼ直交するように示されている。これは、シリンドリカルレンズ２６が戻り光ビームに非点収差を付与する機能を有するためである。
図３９（ｂ）に示されるように光検出器２２は、光軸ＬＡに直交する平面内で、受光面２３Ａ〜２３Ｄを有する主受光部２３と、この主受光部２３を挟んでＸ１軸に対して斜めの方向の両側に配置された第１副受光部２４及び第２副受光部２５とを含む。主受光部２３は、Ｘ１軸方向とＹ１軸方向とにほぼ沿ってマトリクス状に配列された複数の受光面２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ及び２３Ｄを含む。受光面２３Ａ及び２３Ｂの組と受光面２３Ｃ及び２３Ｄの組とは、Ｘ１軸方向にほぼ沿って配列されており、さらに、受光面２３Ａ及び２３ＢはＹ１軸方向にほぼ沿って配列され、受光面２３Ｃ及び２３ＤはＹ１軸方向にほぼ沿って配列されている。第１副受光部２４は、Ｘ１軸方向にほぼ沿って配列された一対の受光面２４Ｅ及び２４Ｆを有し、第２副受光部２５は、Ｘ１軸方向にほぼ沿って配列された一対の受光面２５Ｇ及び２５Ｈを有する。すなわち、主受光部２３は、縦横にそれぞれ２分割された４つの矩形形状をした受光面を有するが、分割される方向は厳密にＸ１軸方向及びＹ１軸方向に沿ったものでなくてよい。
主回折領域２１０は、戻り光ビームに対して主に０次及び±１次の回折効率を有し、副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂも、戻り光ビームに対して主に０次及び±１次の回折効率を有している。主回折領域２１０と、副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂとから出射された光ビーム（以下「透過回折光ビーム」と呼ぶ。）のうち０次光成分ＤＲ０は、主受光部２３の受光面２３Ａ〜２３Ｄに照射されて光スポットを形成する。この光スポットは、光ディスクＯＤのラジアル方向の構造に起因する反射回折光ビームの０次光成分及び±１次光成分を含むものである。一方、主回折領域２１０から出射された透過回折光ビームの＋１次光成分ＤＲｐと−１次光成分ＤＲｎとは、図３９（ｂ）に示されるように、主受光部２３よりもＹ１軸方向の外側の領域に照射される。したがって、これら±１次光成分ＤＲｐ、ＤＲｎは、光検出器２２では受光されない。また、副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂから出射された透過回折光ビームのうち＋１次光成分ＤＲｐａ及びＤＲｐｂは、第１副受光部２４の受光面２４Ｅ、２４Ｆに照射され、−１次光成分ＤＲｎａ及びＤＲｎｂは、第２副受光部２５の受光面２５Ｇ、２５Ｈに照射される。
８つの受光面２３Ａ〜２３Ｄ、２４Ｅ、２４Ｆ、２５Ｇ及び２５Ｈのパターンは、トラッキングエラー信号を生成する方式として一般的に周知されている差動プッシュプル方式に使用される受光面パターンに類似している。ここで、主受光部２３の受光面２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ及び２３Ｄは、０次光成分ＤＲ０を光電変換（光電流−電圧変換）してそれぞれ検出信号ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ及びＳＤを出力するものとする。また、第１副受光部２４の受光面２４Ｅ及び２４Ｆは、＋１次光成分ＤＲｐａ及びＤＲｐｂを光電変換してそれぞれ検出信号ＳＥ及びＳＦを出力するものとする。さらに、第２副受光部２５の受光面２５Ｇ及び２５Ｈは、−１次光成分ＤＲｎａ及びＤＲｎｂを光電変換してそれぞれ検出信号ＳＧ及びＳＨを出力するものとする。このとき、マトリクス回路５は、非点収差法にしたがって、以下に示す次式（２５）により得られる信号レベルをもつフォーカスエラー信号ＦＥＳを生成する。
ＦＥＳ＝（ＳＡ＋ＳＣ）−（ＳＢ＋ＳＤ） ・・・（２５）
また、マトリクス回路５は、次式（２６）により得られる信号レベルをもつ再生ＲＦ信号を生成する。
ＲＦ＝ＳＡ＋ＳＢ＋ＳＣ＋ＳＤ ・・・（２６）
また、マトリクス回路５は、次の次式（２７）により得られる信号レベルをもつトラッキングエラー信号ＴＥＳを生成する。
ＴＥＳ＝ＭＰＰ−ｋ×ＳＰＰ ・・・（２７）
ここで、ｋは、ゲイン係数である。ＭＰＰは主プッシュプル信号を表し、ＳＰＰは副プッシュプル信号を表している。主プッシュプル信号ＭＰＰ及び副プッシュプル信号ＳＰＰは、それぞれ次式（２７ａ）及び（２７ｂ）により与えられる。
ＭＰＰ＝（ＳＡ＋ＳＢ）−（ＳＣ＋ＳＤ） ・・・（２７ａ）
ＳＰＰ＝（ＳＥ−ＳＦ）＋（ＳＧ−ＳＨ） ・・・（２７ｂ）
主プッシュプル信号ＭＰＰと副プッシュプル信号ＳＰＰとは、対物レンズシフトに関して互いに同じ位相を有しており、対物レンズシフトに起因するオフセット成分は副プッシュプル信号ＳＰＰとして得られる。このため、ゲイン係数ｋを適宜調整して副プッシュプル信号ＳＰＰを増幅することで、対物レンズシフトに起因するオフセット成分がキャンセルされたトラッキングエラー信号ＴＥＳを得ることができる。なお、上述した演算で検出されるトラッキングエラー信号ＴＥＳは、一般的な差動プッシュプル方式によるトラッキングエラー信号とは異なるので留意を要する。
一般的な差動プッシュプル方式を説明する。従来の光ヘッド装置においては、半導体レーザから出射した光ビームは、対物レンズに入射するまでの光路中において、回折格子を通過するように構成されている。そのため、半導体レーザから出射した光ビームは、対物レンズに入射するまでに回折格子によって３つの光ビームに分割され、光ディスクの情報記録面上に１つの主光スポットと、この主光スポットを挟んで両サイドにそれぞれずれた一対の副光スポットとに分割される。光ディスクの情報記録面で反射した３つの戻り光ビームにおいて、主光スポットからの戻り光ビームは主受光部２３に照射され、一対の副光スポットからの戻り光ビームは第１副受光部２４及び第２副受光部２５にそれぞれ照射される。
これに対して、本実施の形態の光ヘッド装置３Ｅにおいては、半導体レーザ１３と対物レンズ１８との間の光路中に回折格子が存在しないため、半導体レーザから出射した光ビームは分割されることなく１つの光ビームとして対物レンズに入射し、光ディスクの情報記録面上では１つの光スポットが形成される。光ディスクの情報記録面で反射した戻り光ビームは、ホログラム光学素子２１を透過することによって複数の透過回折光ビームに分割され、主受光部２３、第１副受光部２４及び第２副受光部２５に照射される。
このように、本実施の形態においては、光ディスクの情報記録面に形成される光スポットは１つなので、以後、一般的な差動プッシュプル方式と区別するために、本実施の形態で用いる作動プッシュプル方式を、本発明の差動プッシュプル方式と呼ぶ。また、一般的な差動プッシュプル方式を３ビーム差動プッシュプル方式と呼ぶ。
図４０は、多層の光ディスクの例としての４層のＢＤ光ディスクで規定されている情報記録層の構成表である。層間隔は不等間隔となっている。他の情報記録層からの迷光の影響は、層間隔が小さいほど大きくなるので、情報を再生あるいは記録する層として選択された情報記録層に隣接する情報記録層からの迷光の影響が最も大きくなる。また層間隔が不等間隔なため、ＢＤ規格の光ディスクにおいては、層Ｌ２に対しては層Ｌ３からの迷光、層Ｌ３に対しては層Ｌ２からの迷光の影響が最も大きい。
図４１は、光検出器２２及び迷光の概略的な分布を表す平面図である。光検出器２２の主受光部２３、第１副受光部２４及び第２副受光部２５は、ラジアル方向（Ｘ軸方向）に対応するＸ１軸方向に対してずらされて配置されており、第１副受光部２４及び第２副受光部２５が主受光部２３を挟んで対角方向に等しい距離だけ離間するように配列されている。迷光の条件として、情報を再生あるいは記録する層として選択された情報記録層を層Ｌ１として、図４１（ａ）は層Ｌ０で生じた迷光ＳＬ０、図４１（ｂ）は層Ｌ１からの戻り光ビームの０次光成分ＤＲ０、図４１（ｃ）は層Ｌ２で生じた迷光ＳＬ２、図４１（ｄ）は層Ｌ３で生じた迷光ＳＬ３、のそれぞれの分布を示す。図４１（ａ）、（ｃ）及び（ｄ）で示すように、迷光ＳＬ０、ＳＬ２及びＳＬ３は、焦点がずれた状態で主受光部２３の受光面に対して充分大きく、さらに斜め方向に楕円状に分布する。これは、シリンドリカルレンズ２６を通過することによる影響で、楕円状に傾斜する方向はシリンドリカルレンズ２６の母線の方向Ｄ２に依存する。また、焦点がずれた状態の程度は、光ヘッド装置３Ｅの光学的設計仕様や多層光ディスクの情報記録層の層間隔などに依存する。ここでは情報を再生あるいは記録する層として選択された情報記録層を層Ｌ１としているので、隣接する層Ｌ０及びＬ２で生じたそれぞれの迷光ＳＬ０及びＳＬ２は、層Ｌ３で生じた迷光ＳＬ３と比較して収束度が大きい。したがって、情報記録層Ｌ１に隣接する層Ｌ０及びＬ２から生じたそれぞれの迷光ＳＬ０及びＳＬ２が、副受光部２４及び第２副受光部２５に入射しないように、中央の主受光部２３から第１副受光部２４及び第２副受光部２５の離間する距離が定められている。一方、情報記録層Ｌ１に隣接しない層Ｌ３で生じた迷光ＳＬ３の一部が第１副受光部２４及び第２副受光部２５に入射しているが、層Ｌ１と層Ｌ３の層間隔は広くなっているために迷光ＳＬ３は充分大きく焦点がずれた状態となっている。したがって、第１副受光部２４及び第２副受光部２５に入射する迷光ＳＬ３の光強度は微弱となり、トラックエラー信号品質に影響を与えない。
図４２は、対物レンズシフト（光検出器２２に対する対物レンズ１８のラジアル方向の変位）と光検出器２２における照射光スポットの位置との関係を示した概略図である。図４２（ｂ）は、対物レンズ１８の中心軸が光軸ＬＡ上にある場合の、光検出器２２の受光面に照射される光ビームの照射位置（基準位置）を示している。この場合、０次光成分ＤＲ０の光スポットは主受光部２３のＸ１軸方向及びＹ１軸方向における中心位置にあり、＋１次光成分ＤＲｐａ及びＤＲｐｂは第１副受光部２４のＸ１軸方向における中心位置にあり、同様に−１次光成分ＤＲｎａ及びＤＲｎｂは第２副受光部２５のＸ１軸方向における中心位置にある。図４２（ａ）は、対物レンズ１８が光ディスクＯＤの内周側に変位した場合の、光検出器２２の受光面に照射される光ビームの照射位置を示している。この場合、０次光成分ＤＲ０の光スポットは受光面２３Ｃまたは２３Ｄの側に変位し、＋１次光成分ＤＲｐａ及びＤＲｐｂは受光面２４Ｆの側に変位し、同様に−１次光成分ＤＲｎａ及びＤＲｎｂは受光面２Ｈの側に変位する。図４２（ｃ）は、対物レンズ１８が光ディスクＯＤの外周側に変位した場合の、光検出器２２の受光面に照射される光ビームの照射位置を示している。この場合、０次光成分ＤＲ０の光スポットは受光面２３Ａまたは２３Ｂの側に変位し、＋１次光成分ＤＲｐａ及びＤＲｐｂは受光面２４Ｅの側に変位し、同様に−１次光成分ＤＲｎａ及びＤＲｎｂは受光面２Ｇの側に変位する。
図４３は、対物レンズシフトとトラッキングエラー信号ＴＥＳの信号成分ＭＰＰ、ＳＰＰとの関係を概略的に示す特性図である。図４３において、横軸は時間、縦軸は信号強度である。図４３（ａ）〜（ｃ）においては、光ヘッド装置３Ｅがラジアル方向に一定速度で移動したときに検出される主プッシュプル信号ＭＰＰ及び副プッシュプル信号ＳＰＰの波形が示されている。なお、これら主プッシュプル信号ＭＰＰと副プッシュプル信号ＳＰＰとは、光ディスク装置のフォーカス制御が行われているが、トラッキング制御が行われていない状態の信号である。
図４３（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ、図４２（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に対応する。対物レンズ１８が光軸ＬＡ上にあってラジアル方向に変位していない場合には、図４３（ｂ）に示されるように、主プッシュプル信号ＭＰＰのＤＣ成分（直流成分）はＧＮＤレベルに一致し、副プッシュプル信号ＳＰＰのＤＣ成分もＧＮＤレベルに一致する。また、副プッシュプル信号ＳＰＰの波形はほぼ直流的な波形となる。その理由は、副プッシュプル信号ＳＰＰに寄与する透過回折光ビームの＋１次光成分ＤＲｐａ及びＤＲｐｂと、−１次光成分ＤＲｎａ及びＤＲｐｎとが、図３８の光成分ＯＲｐ及びＯＲｎ（光ディスクＯＤからの反射回折光ビームの０次光Ｒ０と±１次光ＲＰ１、ＲＮ１とが重なり合う光成分）を含まないか、あるいは一部のみ含むためである。対物レンズ１８が内周方向に変位した場合には、図４３（ａ）に示されるように、主プッシュプル信号ＭＰＰのＤＣ成分は負側にオフセットした波形となり、副プッシュプル信号ＳＰＰの略直流的波形も負側にオフセットした波形となる。一方、対物レンズ１８が外周方向に変位した場合には、図４３（ｃ）に示されるように、主プッシュプル信号ＭＰＰのＤＣ成分は正側にオフセットした波形となり、副プッシュプル信号ＳＰＰの略直流的波形も正側にオフセットした波形となる。したがって、主プッシュプル信号ＭＰＰと副プッシュプル信号ＳＰＰとは、対物レンズシフトに関して互いに同じ位相を有しており、副プッシュプル信号ＳＰＰのオフセット量は、対物レンズ１８の変位量に対応する値を有することが分かる。このため、副プッシュプル信号ＳＰＰの値をｋ倍して得られる値を、主プッシュプル信号ＭＰＰの値から差し引くことによって、対物レンズシフトに起因したオフセット成分がキャンセルされたトラッキングエラー信号ＴＥＳを生成することができる。
多層光ディスクでは、情報記録層Ｌ０〜Ｌ３について個別に光スポットの球面収差が発生する。そこで、光ヘッド装置３Ｅに設けられた収差補正機構１６Ａは、光軸ＬＡに沿ってコリメータレンズ１５を変位させることで情報記録層毎に光スポットの球面収差を適正に補正することができ、各情報記録層について安定した記録もしくは再生を行うことができる。
図４４は、ホログラム光学素子を含む光ヘッド装置の構成の一部を概略的に示す模式図である。たとえば、情報を再生あるいは記録する層として選択された情報記録層を層Ｌ１とした場合、他の情報記録層（たとえば層Ｌ３）で反射した迷光ＳＬのうち、対物レンズ１８及びコリメータレンズ１５を順に通過し、ホログラム光学素子２１の２つの境界線２１ｄａ及び２１ｄｂの外側、すなわち一対の周辺回折領域２１２Ａ及び２１２Ｂに入射する迷光成分ＳＬｏｕｔが存在する。周辺回折領域２１２Ａ及び２１２Ｂを通過した迷光成分ＳＬｏｕｔが光検出器２２の方向以外の方向に回折されるように、周辺回折領域２１２Ａ及び２１２Ｂの回折効率及び回折方向の特性が最適化されている。
なおこれまでの説明では、多層光ディスクにおいて、情報を再生あるいは記録する層として選択された情報記録層と隣接する層で生じる迷光を第１副受光部２４及び第２副受光部２５で入射しないように、第１副受光部２４及び第２副受光部２５を主受光部２３から離間させて光検出器２２を構成していた。上述したように、迷光の光強度は、光ヘッド装置３Ｅの光学的設計仕様や多層光ディスクの情報記録層の層間隔などに依存する。図４０に示すような実際のＢＤ規格の光ディスクにおいては、層間隔が等間隔ではない。したがって、層Ｌ２に対しては層Ｌ１と層Ｌ３とが隣接する層となるが、層Ｌ３との層間隔の方が狭いために、層Ｌ３で生じる迷光に対してとくに配慮する必要がある。
図４５は、本実施の形態における光検出器２２及び迷光の概略的な分布の別の形態を表す平面図である。迷光の条件として、情報を再生あるいは記録する層として選択された情報記録層を層Ｌ２として、図４５（ａ）は層Ｌ０で生じた迷光ＳＬ０、図４５（ｂ）は層Ｌ１で生じた迷光ＳＬ１、図４５（ｃ）は層Ｌ２からの戻り光ビームの０次光成分ＤＲ０、図４５（ｄ）は層Ｌ３で生じた迷光ＳＬ３、のそれぞれの分布を示す。図４５（ａ）、（ｂ）及び（ｄ）で示すように、迷光ＳＬ０、ＳＬ１及びＳＬ３は焦点がずれた状態で主受光部２３の受光面に対して充分大きく、さらに斜め方向に楕円状に分布する。これは、シリンドリカルレンズ２６を通過することによる影響で、楕円状に傾斜する方向はシリンドリカルレンズ２６の母線の方向Ｄ２に依存する。ここでは情報記録層を層Ｌ２としているので、隣接する層Ｌ１及びＬ３で生じたそれぞれの迷光ＳＬ１及びＳＬ３が、層Ｌ０で生じた迷光ＳＬ０と比較して収束度が大きい。さらに、図４０で示すように、ＢＤ規格の光ディスクにおいては、層Ｌ２と層Ｌ３との間隔が最も狭いため、層Ｌ３で生じた迷光ＳＬ３の収束度が層Ｌ１で生じた迷光ＳＬ１の収束度よりも大きい。したがって、情報記録層Ｌ２に隣接する層Ｌ３から生じた迷光ＳＬ３の全てが第１副受光部２４及び第２副受光部２５に入射しないように、中央の主受光部２３から第１副受光部２４及び第２副受光部２５の離間する距離が定められている。このように構成された場合、情報記録層Ｌ２に隣接する層Ｌ１で生じた迷光ＳＬ１の一部が第１副受光部２４及び第２副受光部２５に入射しているが、層Ｌ１と層Ｌ２との層間隔が広いために迷光ＳＬ１の収束度が大きくないので、第１副受光部２４及び第２副受光部２５に入射する迷光ＳＬ１の光強度は微弱となり、トラックエラー信号品質に影響を与えない。さらに、層Ｌ０で生じた迷光ＳＬ０についても同様で、さらに収束度が低下して迷光ＳＬ０の光強度は極めて微弱となるため、やはりトラックエラー信号品質に影響を与えない。
図４６は、情報を再生あるいは記録する層として選択された情報記録層を層Ｌ３として光検出器２２及び迷光の概略的な分布を表す平面図である。図４６（ａ）は層Ｌ０で生じた迷光ＳＬ０、図４６（ｂ）は層Ｌ１で生じた迷光ＳＬ１、図４６（ｃ）は層Ｌ２で生じた迷光ＳＬ２、図４６（ｄ）は層Ｌ３からの戻り光ビームの０次光成分ＤＲ０、のそれぞれの分布を示す。図４０で示す層間隔に基づいて、迷光はＳＬ２、ＳＬ１、ＳＬ０の順で収束度が小さくなる。層Ｌ２と層Ｌ３との間隔が最も狭いため、図４１と同様に、層Ｌ２から生じた迷光ＳＬ２の全てが第１副受光部２４及び第２副受光部２５に入射しない。層Ｌ１で生じた迷光ＳＬ１の一部は第１副受光部２４及び第２副受光部２５に入射しているが、層Ｌ１とＬ３との層間隔が広くなり迷光ＳＬ１の収束度が大きくないので、受光部２４及び２５に入射する迷光ＳＬ１の光強度は微弱となり、トラックエラー信号品質に影響を与えない。さらに、層Ｌ０で生じた迷光ＳＬ０についても同様で、さらに収束度が低下して迷光ＳＬ０の光強度は極めて微弱となるため、やはりトラックエラー信号品質に影響を与えない。
多層の光ディスクにおいて、情報を再生あるいは記録する層として選択された情報記録層に対して他の情報記録層からの迷光でトラッキングエラー信号ＴＥＳが乱される原因は、選択された情報記録層以外の情報記録層からの反射光と、選択された情報記録層からの反射光とが、光検出器２２の面上で互いに干渉し合うことであることを既に述べた。第１副受光部２４に形成される＋１次光成分ＤＲｐａ、ＤＲｐｂ、及び第２副受光部２５に形成される−１次光成分ＤＲｎａ、ＤＲｎｂは、ホログラム光学素子２１の一対の副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂで回折透過した光ビームである。副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂは、光成分ＯＲｐ及びＯＲｎが全て入射しないか、もしくは一部が入射する位置に形成されている。これらの１次光成分の光強度を積極的に大きくさせたい場合には、光成分ＯＲｐ及びＯＲｎがさらに入射するように、境界線２１ｅａ及び２１ｅｂを、Ｙ２軸方向の主回折領域２１０側に移動させて、副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂの面積を拡大してもよい。一方、これらの±１次光成分の光強度を積極的に大きくさせる必要がない場合には、光成分ＯＲｐ及びＯＲｎが副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂに全て入射しないように、境界線２１ｅａ及び２１ｅｂを、Ｙ２軸方向の主回折領域２１０から遠ざかる方向に移動させて、副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂの面積を縮小してもよい。この場合には、図４３で示す副プッシュプル信号ＳＰＰは完全なＤＣ成分のみとなる。このような副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂの位置の設定は、光ヘッド装置３Ｅの光学的設計仕様や、受光部２３、２４及び２５の面積、多層光ディスクの情報記録層の層間隔に依存するため、適宜最適となるように行えばよい。
なお、本実施の形態において、第１副受光部２４及び第２副受光部２５は、主受光部２３を挟んでＸ１軸に対して斜めにずれた方向の両側に配置されるようにしたが、この配置に限定されるものではない。図４７は、光検出器２２の別のレイアウトを示す平面図である。図４７に示すように、別の配置として、主受光部２３とともに、第１副受光部２４及び第２副受光部２５は、タンジェンシャル方向（Ｙ軸方向）に対応するＹ１軸方向に沿って、直線上に配置されてもよい。また、図４８は、光検出器２２の別のレイアウトを示す平面図である。図４８に示すように、主受光部２３とともに、第１副受光部２４及び第２副受光部２５は、ラジアル方向（Ｘ軸方向）に対応するＸ１軸方向に沿って、直線上に配置されてもよい。
図４７及び図４８のように、第１副受光部２４及び第２副受光部２５の配置が変更されても、その配置の変更に応じてホログラム光学素子２１の一対の副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂの回折格子溝の方向を変えることで回折光の主射方向を変えて、＋１次光成分ＤＲｐａ、ＤＲｐｂ及び−１次光成分ＤＲｎａ、ＤＲｎｂをそれぞれ第１副受光部２４及び第２副受光部２５に入射させることができる。
また、本実施の形態においては、第１副受光部２４及び第２副受光部２５は、２つの受光面を有するものとして示されているが、たとえば主受光部２３と同様に４つの受光面を有するものであってもよいし、別のパターンの受光面であってもよい。また、主受光部２３と第１副受光部２４及び第２副受光部２５のそれぞれの受光面の大きさが異なってもよい。
以上に説明したように、本実施の形態のホログラム光学素子２１は、図３９に示したように、反射回折光ビームの０次光成分ＯＲａの一部と光成分ＯＲｐ及びＯＲｎとが入射する主回折領域２１０と、反射回折光ビームの光成分ＯＲｐ及びＯＲｎが入射しないかもしくはその一部が入射するとともに、０次光成分ＯＲａの残部が入射する副回折域２１１Ａ及び２１１Ｂとを有している。光検出器２２は、主回折領域２１０と副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂとを透過した透過回折光ビームの０次光成分ＤＲ０を受光する主受光部２３と、副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂをそれぞれ透過した透過回折光ビームの＋１次光成分ＤＲｐａ及びＤＲｐｂを受光する副受光部２４と、−１次光成分ＤＲｎａ及びＤＲｎｂを受光する副受光部２５とを有している。したがって、信号の強度が充分に確保され、対物レンズシフトに起因するオフセットがキャンセルされたトラッキングエラー信号ＴＥＳを生成することができる。
さらに、本実施の形態においては、光検出器２２の配置が図４１に示したように、多層の光ディスクにおいて、情報を再生あるいは記録する層として選択された情報記録層と隣接する層、あるいは最も層間隔が狭い層からの迷光が、第１受光部２４及び第２受光部２５に入射しないよう構成されている。したがって、不要な迷光成分による信号が検出されないのでトラッキングエラー信号ＴＥＳの品質を高めることができる。
以上により、本実施の形態の光ヘッド装置によれば、副受光部で検出された信号に基づいて、対物レンズシフトに起因するオフセットに相当する信号成分を生成することができ、この信号成分を用いて、オフセットが除かれたトラッキングエラー信号を生成することができる。その結果、光ディスクに照射される光強度の損失を伴うことなく、多層の光ディスクにおいて、情報を再生あるいは記録する層として選択された情報記録層に対して他の情報記録層からの迷光の影響を排除し、対物レンズシフトに起因するオフセット成分を除いたトラッキングエラー信号の検出を行うことができる。また、この信号の検出には、簡単な構成の受光面パターンをもつ光検出器を用いて行うことができる。
実施の形態１２．
次に、本発明に係る実施の形態１２について説明する。本実施の形態の光ヘッド装置の構成は、複数の光源を備える点を除いて、上記実施の形態１１の光ヘッド装置の構成と同様である。図４９は、本実施の形態の光ヘッド装置３Ｆの主な構成を概略的に示す平面図である。図４９において、本実施の形態の光ヘッド装置３Ｆは、たとえば実用化されているＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ：登録商標）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）及びＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）の３種類の規格に対応するものである。ＢＤにおいては先述のように、最大４層までの多層光ディスクが規定化されている。ＤＶＤにおいては、多層の光ディスクとして２層の光ディスクが規格化されている。ＣＤにおいては、単層の光ディスクのみが規定されている。したがって、これら３種類の規格に対応する光ヘッド装置３Ｆにおいては、たとえばＢＤ規格の多層光ディスクが適用される場合において、他の情報記録層で反射した迷光が光検出器で検出されて、本発明の差動プッシュプル信号の品質が損なわれることが起こらないような工夫が必要となる。
図４９に示されるように、本実施の形態の光ヘッド装置３Ｆは、３つの半導体レーザ１３０、１３１及び１３２を有している。図４９に示されている第１の半導体レーザ１３０、コリメータレンズ１５、対物レンズ１８、アクチュエータ１７、シリンドリカルレンズ２６及びホログラム光学素子２１は、それぞれ、図３７に示した半導体レーザ１３、コリメータレンズ１５、対物レンズ１８、アクチュエータ１７、シリンドリカルレンズ２６及びホログラム光学素子２１と同様のものである。光検出器３４は、後述するように５つの受光部から構成されている。
図５０は、本実施の形態１２のホログラム光学素子２１及び光検出器３４の斜視図である。図５０(ａ)に示したホログラム光学素子２１は、図３９に示したホログラム光学素子と同様なものである。図５０（ｂ）に示した光検出器３４は、ホログラム光学素子２１と略並行に配置される光検出器３４の面内において、光軸ＬＡに直交する受光面３５Ａ〜３５Ｄを有する主受光部３５と、この主受光部３５を挟んでＸ１軸に対して斜めの方向の両側に配置された第１副受光部３６及び第２副受光部３７と、主受光部３５を挟んで略Ｘ１軸に沿って両側に配置された第３副受光部３８及び第４副受光部３９とを含む。第１副受光部３６及び第２副受光部３７は、情報を再生あるいは記録する層として選択された情報記録層と最も層間隔が狭い層、もしくは隣接する層で生じた迷光が入射しないように、主受光部３５から離間した距離に配置されている。
主受光部３５は、Ｘ１軸方向とＹ１軸方向とにほぼ沿ってマトリクス状に配列された複数の受光面３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ及び３５Ｄを含む。受光面３５Ａ及び３５Ｂの組と受光面３５Ｃ及び３５Ｄの組とは、Ｘ１軸方向にほぼ沿って配列されており、さらに、受光面３５Ａ及び３５ＢはＹ１軸方向にほぼ沿って配列され、受光面３５Ｃ及び３５ＤはＹ１軸方向にほぼ沿って配列されている。すなわち、主受光部３５は、縦横にそれぞれ２分割された４つの矩形形状をした受光面を有するが、分割される方向は厳密にＸ１軸方向及びＹ１軸方向に沿ったものでなくてよい。第１副受光部３６は、Ｘ１軸方向にほぼ沿って配列された一対の受光面３６Ｅ及び３６Ｆを有し、第２副受光部３７は、Ｘ１軸方向にほぼ沿って配列された一対の受光面３７Ｇ及び３７Ｈを有し、第３副受光部３８は、Ｘ１軸方向にほぼ沿って配列された一対の受光面３８Ｉ及び３８Ｊを有し、第４副受光部３９は、Ｘ１軸方向にほぼ沿って配列された一対の受光面３９Ｋ及び３９Ｌを有する。
第１の半導体レーザ１３０から出射されたレーザ光は、光軸ＬＡ上に配置された第１のビームスプリッタ３１０で反射され、後述する第２のビームスプリッタ３１１、第３のビームスプリッタ３１２及びコリメータレンズ１５を介して対物レンズ１８に入射される。光ディスクＯＤで反射された戻り光ビームは、対物レンズ１８、コリメータレンズ１５、第３のビームスプリッタ３１２、第２のビームスプリッタ３１１、第１のビームスプリッタ３１０及びシリンドリカルレンズ２６を順に通過してホログラム光学素子２１に入射され、複数の透過回折光ビームに分割されて、光検出器３４の主受光部３５、第１副受光部３６及び第２副受光部３７に入射される。第２の半導体レーザ１３１から出射されたレーザ光は、回折格子３２を透過し、第１のビームスプリッタ３１０とコリメータレンズ１５の間に配置された第２のビームスプリッタ３１１で反射されて、第３のビームスプリッタ３１２及びコリメータレンズ１５を介して対物レンズ１８に入射される。光ディスクＯＤで反射された戻り光ビームは、対物レンズ１８、コリメータレンズ１５、第３のビームスプリッタ３１２、第２のビームスプリッタ３１１、第１のビームスプリッタ３１０、シリンドリカルレンズ２６及びホログラム光学素子２１を順に通過して、光検出器３４の主受光部３５、第３副受光部３８及び第４副受光部３９に入射される。第３の半導体レーザ１３２から出射されたレーザ光は、回折格子３３を透過し、第１のビームスプリッタ３１０とコリメータレンズ１５の間に配置された第３のビームスプリッタ３１２で反射されてコリメータレンズ１５を介して対物レンズ１８に入射される。光ディスクＯＤで反射された戻り光ビームは、対物レンズ１８、コリメータレンズ１５、第３のビームスプリッタ３１２、第２のビームスプリッタ３１１、第１のビームスプリッタ３１０、シリンドリカルレンズ２６及びホログラム光学素子２１を順に通過して、光検出器３４の主受光部３５、第３副受光部３８及び第４副受光部３９に向けて出射される。
図４９に示される光ヘッド装置３Ｆにおいては、第１の半導体レーザ１３０はＢＤ規格に対応するものとし、その発振波長は４０８ｎｍ近傍である。また、第２の半導体レーザ１３１はＤＶＤ規格に対応するものとし、その発振波長は６５５ｎｍ近傍である。さらに、第３の半導体レーザ１３２はＣＤ規格に対応するものとし、その発振波長は７８５ｎｍ近傍である。対物レンズ１８は、上記３つの波長の全てにおいて機能し、たとえば、波長４０８ｎｍのレーザ光に対しては、ＢＤ規格の光ディスクに対応するため０．８５近傍の開口数、波長６５５ｎｍのレーザ光に対しては、ＤＶＤ規格の光ディスクに対応するため０．６から０．６５近傍の開口数、波長７８５ｎｍのレーザ光に対しては、ＣＤ規格の光ディスクに対応するため０．５近傍の開口数として動作する。コリメータレンズ１５、シリンドリカルレンズ２６及び光検出器３４は、上記３つの波長においてそれぞれの機能を保有するものとする。光ディスクＯＤとして、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤの各規格に対応した光ディスクが随時装着されるものとする。回折格子３２は、光ディスクＯＤ面上で３つの光スポットを形成させ、ＤＶＤに対して３ビーム差動プッシュプル方式でのトラッキングエラー検出を行うためのものである。また回折格子３３は、光ディスクＯＤ面上で３つの光スポットを形成させ、ＣＤに対して３ビーム差動プッシュプル方式でのトラッキングエラー検出を行うためのものである。
さらに、図４９に示される光ヘッド装置３Ｆにおいては、ＢＤ規格に対応した半導体レーザ１３１から出射した光ビームの挙動は、実施の形態１１と同様である。なお、ＤＶＤ規格に対応した半導体レーザ１３２から出射した光ビームの挙動、及びＣＤ規格に対応した半導体レーザ１３３から出射した光ビームの挙動は、半導体レーザとホログラム光学素子との光路中に回折格子が配置されているため、ＢＤ規格に対応した半導体レーザ１３１から出射した光ビームの挙動とは異なる。
図５１は、本実施の形態のホログラム光学素子２１の回折格子溝深さＤと回折効率との関係を示す特性図である。回折効率の算出においては、ホログラム光学素子２１の材質をシリカガラスとして、それぞれの半導体レーザの発振波長に対応した屈折率を用いた。なお、ホログラム光学素子２１の材質はシリカガラスに限定されるものではない。また、ホログラム光学素子２１の形状は、最も基本的な形状であるバイナリー構造とした。この構造は格子の凹部と凸部とがともに等しい幅を有して周期的に形成されている。回折効率の設定として、たとえばＢＤ規格において、０次回折効率と＋１次回折効率との比率を８：１とし、０次回折効率と−１次回折効率との比率を８：１としたとき、この条件を満たす回折格子溝深さは、図５１においてＡ線で示すように、約０．１４ミクロンとなる。図５１において、Ａ線を横切る特性曲線から次のことがわかる。回折格子溝深さが０．１４ミクロンで形成されたホログラム光学素子２１において、ＤＶＤ規格に対応して第２の半導体レーザ１３１から出射した光ビームが通過すると、その０次回折効率と＋１次回折効率との比率は約２５：１、その０次回折効率と−１次回折効率との比率も約２５：１となり、ＤＶＤ規格における波長においては、±１次回折透過光ビームは無視してよい程度に小さい。同様に、ＣＤ規格に対応して第３の半導体レーザ１３２から出射した光ビームが通過すると、その０次回折効率と＋１次回折効率との比率は約３７：１、その０次回折効率と−１次回折効率との比率も約３７：１となり、ＣＤ規格における波長においては、±１次回折透過光ビームはやはり無視してよい程度に小さい。したがって、ＤＶＤ規格あるいはＣＤ規格に対応した半導体レーザの発振波長おいては、ホログラム光学素子２１は近似的に、回折作用を何ら有しない単なる透明板として扱ってもよいということがわかる。
図５０（ｂ）には、第１の半導体レーザを動作させた場合のホログラム光学素子に入射する反射回折光ビーム、及び光検出器に入射する透過回折光ビームが示されている。ホログラム光学素子２１の各回折領域２１０、２１１Ａ及び２１１Ｂを回折透過した透過回折光ビームが、光検出器３４の主受光部３５の受光面３５Ａ〜３５Ｄ、第１副受光部３６の受光面３６Ｅと３６Ｆ、及び第２副受光部３７の受光面３７Ｇと３７Ｈに入射したときの動作は、実施の形態１１における図３９の説明と同様である。
図５２は、本実施の形態における、第２もしくは第３の半導体レーザを動作させた場合のホログラム光学素子及び光検出器の斜視図である。ホログラム光学素子に入射する反射回折光ビームに含まれる光成分ＯＳは、３ビーム差動プッシュプル方式での検出を行うために、回折格子３２または３３で３つに分割された光ビームのうち、主光ビームの光ディスクＯＤからの戻り光スポットである。光成分ＯＳｐ及びＯＳｎは、同様に回折格子３２または３３で３つに分割された光ビームのうち、２つの副光ビームの光ディスクＯＤからの戻り光スポットである。ＤＶＤ規格に対応した第２の半導体レーザ１３１の発振波長、及びＣＤ規格に対応した第３の半導体レーザ１３２の発振波長について、それぞれの発振波長に対して機能する対物レンズ１８の開口数が、ＢＤ規格に対応した第１の半導体レーザ１３０の発振波長に対する対物レンズ１８の開口数よりも小さいので、ホログラム光学素子２１に戻る光ビームの径は開口数に比例して小さくなる。本実施の形態においては、３ビーム差動プッシュプル方式による検出のための副光スポットＤＳｐ、ＤＳｎが、第３副受光部３８及び第４副受光部３９のそれぞれ中心位置に照射されるように、回折格子３２及び３３の回折格子溝のピッチ等の仕様が最適化されている。
したがって、ＤＶＤ規格またはＣＤ規格に対応した光ディスクでの各種信号は以下の演算で検出される。フォーカスエラー信号ＦＥＳは次式（２８）により得られる。
ＦＥＳ＝（ＳＡ＋ＳＣ）−（ＳＢ＋ＳＤ） ・・・（２８）
再生ＲＦ信号は次式（２９）により得られる。
ＲＦ＝ＳＡ＋ＳＢ＋ＳＣ＋ＳＤ ・・・（２９）
トラッキングエラー信号ＴＥＳは次式（３０）により得られる。
ＴＥＳ＝ＭＰＰ−ｋ×ＳＰＰ ・・・（３０）
ここで、ｋは、ゲイン係数である。ＭＰＰは主プッシュプル信号を表し、ＳＰＰは副プッシュプル信号を表している。主プッシュプル信号ＭＰＰ及び副プッシュプル信号ＳＰＰは、次式（３１ａ）及び（３１ｂ）によりそれぞれ与えられる。ここで、第３副受光部３８の受光面３８Ｉ及び３８Ｊは、＋１次光成分ＤＳｐを光電変換（光電流−電圧変換）してそれぞれ検出信号ＳＩ及びＳＪを出力するものとする。また、第４副受光部３９の受光面３９Ｋ及び３９Ｌは、−１次光成分ＤＳｎを光電変換してそれぞれ検出信号ＳＫ及びＳＬを出力するものとする。
ＭＰＰ＝（ＳＡ＋ＳＢ）−（ＳＣ＋ＳＤ） ・・・（３１ａ）
ＳＰＰ＝（ＳＩ−ＳＪ）＋（ＳＫ−ＳＬ） ・・・（３１ｂ）
実施の形態１１について説明したように、ＢＤ規格に対応した第１の半導体レーザ１３０からの光ビームにおいては、副プッシュプル信号ＳＰＰは、（２７ｂ）式で得られる。したがって、本実施の形態の光ヘッド装置においては、ＢＤ規格に対応した第１の半導体レーザ１３０を用いるときは、（２７ｂ）式で得られる副プッシュプル信号ＳＰＰを、ＤＶＤ規格に対応した第２の半導体レーザ１３１またはＣＤ規格に対応した第３の半導体レーザ１３２を用いるときは、（３１ｂ）式で得られる副プッシュプル信号ＳＰＰをそれぞれ用いる必要がある。さらに、光ディスクＯＤの仕様はそれぞれの規格において異なるので、それぞれに規格に使用される半導体レーザの光学的な特性も異なるため、ゲイン係数ｋも規格に対応してそれぞれ最適値に設定される。
なお、上記の説明においては、ＤＶＤ及びＣＤとも３ビーム差動プッシュプル法によるトラッキング制御を行うようにしたが、これに限定されるものではなく、採用されるトラッキングエラー検出方式に対応して、光検出器３４の受光面パターンの最適化を行えばよい。
また、上記の説明においては、第１副受光部〜第４副受光部は２つの受光面を有するものとして示されているが、たとえば主受光部３５と同様に４つの受光面を有するものであってもよいし、別のパターンの受光面であってもよい。また、主受光部３５と第１副受光部〜第４副受光部のそれぞれの受光面の大きさが異なってもよい。
さらに、上記の説明においては、第１副受光部３６及び第２副受光部３７を、主受光部３５を挟んでＸ１軸に対して斜めの方向の両側に配置するようにしたが、選択された情報記録層と最も層間隔が狭い層、もしくは隣接する層で生じた迷光が入射しないように、主受光部３５から離間しているならば斜めの方向に限定されるものではなく、実施の形態１１について説明したように、図４７で示すようにタンジェンシャル方向に対応する方向（Ｙ１軸方向）、あるいは図４８で示すようにラジアル方向に対応する方向（Ｘ１軸方向）に配置してもよい。
さらに、本実施の形態の光ヘッド装置３Ｆにおいては、第１の半導体レーザ１３０はＢＤ規格に対応するものとし、第２の半導体レーザ１３１はＤＶＤ規格に対応するものとし、第３の半導体レーザ１３２はＣＤ規格に対応するものとして説明したが、これに限られるものではなく、たとえば次世代の規格が含まれていても構わない。さらには、本実施の形態においては、３つの規格に対応するように構成された光ヘッド装置を例にとったが、２つの規格、あるいは４つ以上の規格に対応するように光ヘッド装置を構成することもできる。
さらに、本実施の形態においては、図４９に示したように、ＢＤ規格に対応している半導体レーザ１３０、ＤＶＤ規格に対応している半導体レーザ１３１及びＣＤ規格に対応している半導体レーザ１３２がこの順番に並ぶように光学系の配置を構成したが、別の順番で並ぶような光学系の配置の構成を採用してもよい。
さらに、本実施の形態の光ヘッド装置３Ｆにおいては、対物レンズ１８を複数の規格に対応した発振波長の異なる半導体レーザに共通で使用できる仕様のものとした。しかしながら、対物レンズが全ての各規格の発振波長に対応できないような場合も想定される。このような場合には、可動部１９に各規格の発振波長毎に対応した複数の対物レンズを備え、対象となる各規格の光ディスクに対応した対物レンズを選択して適用するようにしてもよい。対物レンズの選択方法としては、光軸ＬＡ上に所望の対物レンズを移動させるような構成が考えられる。あるいは、コリメータレンズ１５の前後でたとえばビームスプリッタ等を配置して光軸を分割し、分割されたそれぞれの光軸上に対応する規格が異なる対物レンズを配置する構成、などが考えられる。また、対物レンズの配置としては、複数の対物レンズを光ディスクＯＤの半径線上に離間させる構成が考えられる。あるいは、一方の対物レンズは光ディスクＯＤの半径線上に配置し、他方の対物レンズは光ディスクＯＤの半径線からタンジェンシャル方向に離間させる構成が考えられる。
以上により、本実施の形態の光ヘッド装置３Ｆによれば、副受光部で検出された信号に基づいて、対物レンズシフトに起因するオフセットに相当する信号成分を生成することができ、この信号成分を用いて、オフセットが除かれたトラッキングエラー信号を生成することができる。その結果、光ディスクに照射される光強度の損失を伴うことなく、多層の光ディスクにおいて、情報を再生あるいは記録する層として選択された情報記録層に対して他の情報記録層からの迷光の影響を排除し、対物レンズシフトに起因するオフセット成分を除いたトラッキングエラー信号の検出を行うことができる。また、この信号の検出には、簡単な構成の受光面パターンをもつ光検出器を用いて行うことができる。
また、本実施の形態の光ヘッド装置３Ｆは、図４９に示したように、複数の規格の光ディスクに対応できるように、発振波長の異なる複数の半導体レーザ１３０、１３１及び１３２を備えているにも拘わらず、ホログラム光学素子２１及び光検出器３４は１系統のみの構成を有している。したがって、簡単な構成の光ヘッド装置で、複数の規格の光ディスク、及び多層構造が規定される光ディスクに対応することができる。
実施の形態１３．
次に、本発明に係る実施の形態１３について説明する。本実施の形態の光ヘッド装置の構成は、複数の半導体レーザ素子を１つのパッケージに収めた半導体レーザを用いる点、及び複数の半導体レーザ素子に対応した光検出器を用いる点を除いて、上記実施の形態１２の光ヘッド装置３Ｆの構成と同様である。図５３は、本実施の形態の光ヘッド装置３Ｇの主な構成を概略的に示す平面図である。図５３において、本実施の形態の光ヘッド装置３Ｇは、たとえば実用化されているＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ：登録商標）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）及びＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）の３種類の規格に対応するものである。
図５３に示されるように、本実施の形態の光ヘッド装置３Ｇは、３つの半導体レーザ１３０、１３３及び１３４を有している（図５３において、半導体レーザ１３３と１３４とは紙面の垂直方向に重なっている）。第１の半導体レーザ１３０、第１のビームスプリッタ３１０、第２のビームスプリッタ３１１、コリメータレンズ１５、対物レンズ１８、アクチュエータ１７、シリンドリカルレンズ２６及びホログラム光学素子２１は、図４９に示した実施の形態１２と同様のものである。光検出器４０は、２つの主受光部３５及び４１と、５つの副受光部３６、３７、３８、３９及び４２とを有している（図５３において、２つの主受光部３６及び４１と、２つの副受光部３６及び３８と、３つの副受光部３７、３９及び４２とはそれぞれ紙面の垂直方向に重なっている）。第１の半導体レーザ１３０から出射されたレーザ光は、光軸ＬＡ上に配置された第１のビームスプリッタ３１０で反射されて第２のビームスプリッタ３１１及びコリメータレンズ１５を介して対物レンズ１８に入射される。光ディスクＯＤで反射された戻り光ビームは、対物レンズ１８、コリメータレンズ１５、第２のビームスプリッタ３１１、第１のビームスプリッタ３１０及びシリンドリカルレンズ２６を順に通過してホログラム光学素子２１に入射され、複数の透過回折光ビームに分割されて、光検出器４０の主受光部３５と２つの副受光部３６及び３７とに向けて出射される。
図５４は、本実施の形態の半導体レーザパッケージを示す正面図である。半導体レーザパッケージ１３５には、放熱素子１３６の上に半導体レーザチップ１３７が配置され、半導体レーザチップ１３７には、第２の半導体レーザ１３３及び第３の半導体レーザ１３４の２つのレーザ素子が距離ｄだけ離間して取り付けられている。なおここでは、１つの半導体レーザチップに２つのレーザ素子が取り付けられている構造が示されているが、それぞれの半導体レーザチップに１つのレーザ素子が取り付けられた、２つの半導体レーザチップが距離ｄだけ離間して配置された構造を採用してもよい。
図５３に示されるように第２の半導体レーザ１３３から出射されたレーザ光は、回折格子５０に入射される。回折格子５０の一方の面には、３ビーム差動プッシュプル方式に対応するために、第２の半導体レーザ１３３から出射されたレーザ光を、３つのビームに分割するための回折格子面５０Ａが形成されている。回折格子５０で透過回折した３つの光ビームは、第１のビームスプリッタ３１０とコリメータレンズ１５との間に配置された第２のビームスプリッタ３１１で反射されてコリメータレンズ１５を介して対物レンズ１８に入射される。光ディスクＯＤで反射された戻り光ビームは、対物レンズ１８、コリメータレンズ１５、第２のビームスプリッタ３１１、第１のビームスプリッタ３１０、シリンドリカルレンズ２６及びホログラム光学素子２１を順に通過して、光検出器４０の主受光部３５と２つの副受光部３８及び３９とに向けて出射される。
また、第３の半導体レーザ１３４から出射されたレーザ光は、回折格子５０に入射される。回折格子５０の他方の面には、３ビーム差動プッシュプル方式に対応するために、第３の半導体レーザ１３４から出射されたレーザ光を、３つのビームに分割するための回折格子面５０Ｂが形成されている。回折格子５０で透過回折した３つの光ビームは、第１のビームスプリッタ３１０とコリメータレンズ１５との間に配置された第２のビームスプリッタ３１１で反射されてコリメータレンズ１５を介して対物レンズ１８に入射される。光ディスクＯＤで反射された戻り光ビームは、対物レンズ１８、コリメータレンズ１５、第２のビームスプリッタ３１１、第１のビームスプリッタ３１０、シリンドリカルレンズ２６及びホログラム光学素子２１を順に通過して、光検出器４０の主受光部４１と２つの副受光部３６及び４２とに向けて出射される。
なお、回折格子５０は、一方の面に回折格子面５０Ａが、他方の面に回折格子面５０Ｂが一体的に形成されている一体型の構成の回折格子としたが、それぞれ単独の回折格子面をもつ２つの回折格子を組み合わせてもよい。また、回折格子面５０Ａでは、第２の半導体レーザから出射されたレーザ光の波長の光に対して回折機能を有し、第３の半導体レーザから出射されたレーザ光の波長の光に対しては回折機能を有しないものとする。同様に、回折格子面５０Ｂでは、第３の半導体レーザから出射されたレーザ光の波長の光に対して回折機能を有し、第２の半導体レーザから出射されたレーザ光の波長の光に対しては回折機能を有しないものとする。
図５５（ａ）及び（ｂ）は、本実施の形態における、第１の半導体レーザを動作させた場合のホログラム光学素子及び光検出器の斜視図である。図５５（ｂ）に示されるように、光検出器４０は、図５０（ｂ）で示した実施の形態１２の光検出器３４において、主受光部３５を第１主受光部として、新たに第２主受光部４１と第５副受光部４２を追加したものである。したがって、第１副受光部３６〜第４副受光部３９の構成と、これらの副受光部と第１主受光部３５との位置関係は図５０（ｂ）で示した、副受光部と主受光部との位置関係と同様である。また、第１の半導体レーザを動作させた場合において、０次光成分ＤＲ０が第１主受光部３５に、＋１次光成分ＤＲｐａ及びＤＲｐｂが第１副受光部３６に、そして−１次光成分ＤＲｎａ及びＤＲｎｂが第２副受光部３７に、それぞれ入射する動作も図５０（ｂ）について説明した動作と同様である。さらに、検出信号の演算方法も実施の形態１２について説明したものと同様である。新たに設けられた第２主受光部４１と第５副受光部４２との構成は後述する。
図５６（ａ）及び（ｂ）は、本実施の形態において、第２の半導体レーザ１３３を動作させた場合のホログラム光学素子及び光検出器の斜視図である。ホログラム光学素子に入射する反射回折光ビームに含まれる光成分ＯＳは、３ビーム差動プッシュプル方式での検出を行うために、回折格子５０の回折格子面５０Ａで３つに分割された光ビームのうち、主光ビームの光ディスクＯＤからの戻り光スポットである。光成分ＯＳｐ及びＯＳｎは、同様に回折格子５０の回折格子面５０Ａで３つに分割された光ビームのうち、２つの副光ビームの光ディスクＯＤからの戻り光スポットである。ＤＶＤ規格に対応した第２の半導体レーザ１３３からの光ビームの戻り光スポットの光軸は、ＢＤ規格に対応した第１の半導体レーザ１３０からの光ビームの戻り光スポットの光軸ＬＡに一致する。また、ＤＶＤ規格に対応した第２の半導体レーザ１３３の発振波長に対する対物レンズ１８の開口数が、ＢＤ規格に対応した第１の半導体レーザ１３０の発振波長に対する対物レンズ１８の開口数よりも小さいので、ホログラム光学素子２１に戻る光ビームの径は開口数に比例して小さくなる。本実施の形態においては、３ビーム差動プッシュプル方式による検出のため副光スポットＤＳｐ及びＤＳｎが、第１副受光部３６及び第２副受光部３７のそれぞれの中心位置に照射されるように、回折格子５０の回折格子面５０Ａの回折格子溝のピッチ等の仕様が最適化されている。ＤＶＤ規格に対応した光ディスクでの各種信号の演算は、実施の形態１２について説明した信号の演算と同じである。
図５７（ａ）及び（ｂ）は、本実施の形態における、第３の半導体レーザ１３４を動作させた場合のホログラム光学素子及び光検出器の斜視図である。ホログラム光学素子に入射する反射回折光ビームに含まれる光成分ＯＳ１は、３ビーム差動プッシュプル方式での検出を行うために、回折格子５０の回折格子面５０Ｂで３つに分割された光ビームのうち、主光ビームの光ディスクＯＤからの戻り光スポットである。光成分ＯＳｐ１及びＯＳｎ１は、同様に回折格子５０の回折格子面５０Ｂで３つに分割された光ビームのうち、２つの副光ビームの光ディスクＯＤからの戻り光スポットである。ＣＤ規格に対応した第３の半導体レーザ１３４からの光ビームの戻り光スポットの光軸は、ＬＡと離間したＬＡ１となる。光軸ＬＡと光軸ＬＡ１との離間量は、半導体レーザチップ１３７における第２の半導体レーザ１３３と第３の半導体レーザ１３４とが離間した距離ｄに光学的倍率を積算した値となる。
光検出器４０は、第１主受光部３５と第１〜第４副受光部３６〜３９に加えて、第２主受光部４１と第５副受光部４２を備える。第２主受光部４１は、光軸ＬＡ１を中心にして、Ｘ１軸方向とＹ１軸方向とに沿ってマトリクス状に配列された複数の受光面４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ及び４１Ｄを含む。受光面４１Ａ及び４１Ｂの組と受光面４１Ｃ及び４１Ｄの組とは、Ｘ１軸方向に沿って配列されており、さらに、受光面４１Ａ及び４１ＢはＹ１軸方向に沿って配列され、受光面４１Ｃ及び４１ＤはＹ１軸方向に沿って配列されている。すなわち、第２主受光部４１は、縦横にそれぞれ２分割された４つの矩形形状をした受光面を有するが、分割される方向は厳密にＸ１軸方向及びＹ１軸方向に沿ったものでなくてよい。第５副受光部４２は、第２主受光部４１を挟み、Ｘ１軸にほぼ沿って第１副受光部３６と線対称な位置に配置されている。第５副受光部４２は、Ｘ１軸方向にほぼ沿って配列された一対の受光面４２Ｍ及び４２Ｎを有する。ＣＤ規格に対応した第３の半導体レーザ１３２の発信波長に対する対物レンズ１８の開口数は、ＤＶＤ規格に対応した第２の半導体レーザ１３１の発信波長に対する対物レンズ１８の開口数よりも小さいので、ホログラム光学素子２１に戻る光ビームの径は開口数に比例して小さくなる。本実施の形態においては、３ビーム差動プッシュプル方式による検出のため副光スポットＤＳｐ及びＤＳｎが、第１副受光部３６及び第５副受光部４２のそれぞれの中心位置に照射されるように、回折格子５０の回折格子面５０Ｂの回折格子溝のピッチ等の仕様が最適化されている。
第２主受光部４１の受光面４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ及び４１Ｄは、０次光成分ＤＲ０１を光電変換してそれぞれ検出信号ＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１及びＳＤ１を出力するものとし、第１副受光部３６の受光面３６Ｅ及び３６Ｆは、＋１次光成分ＤＳｐ１を光電変換してそれぞれ検出信号ＳＥ及びＳＦを出力するものとし、第５副受光部４２の受光面４２Ｍ及び４２Ｎは、−１次光成分ＤＳｎ１を光電変換してそれぞれ検出信号ＳＭ及びＳＮを出力するものとする。したがって、ＣＤ規格に対応した光ディスクでの各種信号は以下の演算で検出される。フォーカスエラー信号ＦＥＳ１は次式（３２）により得られる。
ＦＥＳ１＝（ＳＡ１＋ＳＣ１）−（ＳＢ１＋ＳＤ１） ・・・（３２）
再生ＲＦ１信号は次式（３３）により得られる。
ＲＦ１＝ＳＡ１＋ＳＢ１＋ＳＣ１＋ＳＤ１ ・・・（３３）
トラッキングエラー信号ＴＥＳ１は次式（３４）により得られる。
ＴＥＳ１＝ＭＰＰ１−ｋ１×ＳＰＰ１ ・・・（３４）
ここで、ｋ１は、ゲイン係数である。ＭＰＰ１は主プッシュプル信号を表し、ＳＰＰ１は副プッシュプル信号を表している。主プッシュプル信号ＭＰＰ１及び副プッシュプル信号ＳＰＰ１は、それぞれ次式（３５ａ）及び（３５ｂ）により与えられる。
ＭＰＰ１＝（ＳＡ１＋ＳＢ１）−（ＳＣ１＋ＳＤ１） ・・・（３５ａ）
ＳＰＰ１＝（ＳＥ−ＳＦ）＋（ＳＭ−ＳＮ） ・・・（３５ｂ）
なお、トラッキングエラー信号の検出は（３４）式に基づく３ビーム差動プッシュプル方式に限られるものではない。
また、本実施の形態においては、第２の半導体レーザ１３３に係わる光ビームが第１主受光部３５と第３副受光部３８及び第４副受光部３９とで検出され、第３の半導体レーザ１３４に係わる光ビームが第２主受光部３６と第１副受光部３６及び第５副受光部４２とで検出される例を示したが、これに限られるものではなく、たとえば第２の半導体レーザ１３３に係わる光ビームと第３の半導体レーザ１３４に係わる光ビームが検出される受光部とが入れ替わってもよい。
さらに、図５７（ｂ）に示すように、本実施の形態においては、＋１次光成分ＤＳｐ１を第１副受光部３６で受光する構成としたが、第１副受光部３６とは別に第６副受光部を備え、第６副受光部は、第２主受光部４１を挟み、Ｘ１軸にほぼ沿って第５副受光部４２と線対称な位置に配置し、この第６副受光部に＋１次光成分ＤＳｐ１を入射するように構成してもよい。
また、本実施の形態においては、第１副受光部３６及び第２副受光部３７を、主受光部３５を挟んでＸ１軸に対して斜めの方向の両側に配置するようにしたが、情報を再生あるいは記録する層として選択された情報記録層と最も層間隔が狭い層、もしくは隣接する層で生じた迷光が入射しないように主受光部３５から離間しているならば、斜めの方向に限定されるものではなく、図４７で示すようにタンジェンシャル方向に対応する方向（Ｙ１軸方向）、あるいは図４８で示すようにラジアル方向に対応する方向（Ｘ１軸方向）に配置しても構わない。
さらに、本実施の形態においては、第１副受光部〜第５副受光部は２つの受光面を有するものとして示されているが、たとえば主受光部３５もしくは４１と同様に４つの受光面を有するものあってもよいし、別のパターンの受光面であってもよい。また、主受光部３５もしくは４１と第１副受光部〜第５副受光部のそれぞれの受光面の大きさが異なってもよい。
さらに、本実施の形態においては、第２の半導体レーザと第３の半導体レーザが１つの半導体レーザパッケージに収められた構成としたが、これに限られるものではない。あるいは全ての半導体レーザが１つの半導体レーザパッケージに収められた構成を採用してもよい。
さらに、本実施の形態の光ヘッド装置３Ｇにおいては、１つの対物レンズを複数の規格に対応した発振波長の異なる半導体レーザに共通で使用できる仕様のものとしたが、それぞれの規格に対応した複数の対物レンズを用いてもよい。このような場合には、可動部１９に各規格の発振波長毎に対応した複数の対物レンズを備え、対象となる各規格の光ディスクに対応した対物レンズを選択して適用するようにしてもよい。対物レンズの選択方法としては、光軸ＬＡ上に所望の対物レンズを移動させるような構成が考えられる。あるいは、コリメータレンズ１５の前後でたとえばビームスプリッタ等を配置して光軸を分割し、分割されたそれぞれの光軸上に対応する規格が異なる対物レンズを配置する構成としてもよい。
以上により、本実施の形態の光ヘッド装置３Ｇによれば、副受光部で検出された信号に基づいて、対物レンズシフトに起因するオフセットに相当する信号成分を生成することができ、この信号成分を用いて、オフセットが除かれたトラッキングエラー信号を生成することができる。その結果、光ディスクに照射される光強度の損失を伴うことなく、多層の光ディスクにおいて、情報を再生あるいは記録する層として選択された情報記録層に対して他の情報記録層からの迷光の影響を排除し、対物レンズシフトに起因するオフセット成分を除いたトラッキングエラー信号の検出を行うことができる。また、この信号の検出には、簡単な構成の受光面パターンをもつ光検出器を用いて行うことができる。
また、本実施の形態の光ヘッド装置３Ｇは、図５３に示したように、複数の規格の光ディスクに対応できるように、発振波長の異なる複数の半導体レーザ１３０、１３３及び１３４を備えているにも拘わらず、ホログラム光学素子２１及び光検出器３４は１系統のみの構成としている。したがって、簡単な構成の光ヘッド装置で、複数の規格の光ディスク、及び多層構造が規定される光ディスクに対応することができる。
図５８（ａ）及び（ｂ）は、本実施の形態の変形例における、第３の半導体レーザ１３４を動作させた場合のホログラム光学素子及び別の光検出器の斜視図である。ここでは、たとえばＣＤ規格の光ディスクの光ヘッド装置の構成としている。再生のみの場合には、３ビーム差動プッシュプル方式を用いずとも、より簡素な１ビームで、たとえば公知の位相差法によるトラッキングエラー信号検出を行うことができる。したがって、回折格子５０の回折格子面５０Ｂが不要となる。そのため、光ディスクＯＤからの戻り光スポットは、光成分ＯＳ１のみとなる。また、光検出器４３は、図５７（ｂ）に示された光検出器４０から第５副受光部４２が削除された構成を有する。光成分ＯＳ１は第２主受光部４１で受光され、各種の信号が検出される。
なお、本実施の形態においては、３つの規格として、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤ規格を例として説明したが、これらの規格に限定されるものではない。また、２つ、あるいは４つ以上の規格に対応する光ヘッド装置であってもよく、それぞれの規格に対応した発振波長の半導体レーザ及び光検出器を用いることで、本実施の形態と同様な光ヘッド装置を構成することができる。
実施の形態１４．
次に、本発明に係る実施の形態１４の光ヘッド装置について説明する。実施の形態１１〜１３で示した光ヘッド装置３Ｅ，３Ｆ，３Ｇに用いられるホログラム光学素子の回折格子構造が鋸歯状の断面形状を有するブレーズ構造であるのに対して、本実施の形態の光ヘッド装置に用いられるホログラム光学素子の回折格子構造は、矩形状または正弦波状の断面形状を有するバイナリー構造である。
図５９（ａ）は、本実施の形態のホログラム光学素子２１Ｂの回折格子溝を示す断面図であり、図５９（ｂ）は、回折格子溝深さと回折効率との関係を示す特性図を示したものである。本実施の形態をさらに詳しく説明する。実施の形態１１〜１３について説明したホログラム光学素子は、バイナリー構造の回折格子溝を有するのに対して、本実施の形態のホログラム光学素子２１Ｂは、ブレーズ構造の回折格子溝を有する。また、このホログラム光学素子２１Ｂは、実施の形態１１について説明したとおり、主回折領域と一対の副回折領域と一対の周辺回折領域との３種類の回折領域で構成されている。図５９（ａ）において、回折格子溝２１３は、光軸ＬＡと平行なＺ軸に対して垂直なＸ２軸及びＹ２軸からなる面内の方向に周期的に形成されており、この回折格子溝２１４は、Ｚ軸と平行な一方の格子壁２１３Ａと、Ｚ軸から傾斜した斜面による他方の格子壁２１３Ｂとからなる鋸歯状に形成されている。
図５９（ａ）に示したように、ホログラム光学素子２１Ｂにおいて、光学素子の材料の屈折率をｎ、回折格子溝２１３の周期をＰ、回折格子溝２１３の深さをＤとする。また、半導体レーザの波長をλとする。一般的なブレーズ構造の場合、ホログラム光学素子２１Ｂに入射した光ビームＩＢは、そのままホログラム光学素子２１Ｂを透過する０次回折光ビームＴＢ０と、０次回折光ビームＴＢ０に対して一方の方向に傾斜した１次回折光ビームＴＢ１とに回折される。ここで、ＴＢ１を＋１次回折光ビームと定義する。入射光ビームＩＢの入射光強度Ｉに対して、０次回折光ビームＴＢ０の回折効率η０と、＋１次回折光ビームＴＢ１の回折効率η１との配分は、ホログラム光学素子２１Ｂの屈折率ｎ、回折格子溝２１３の深さＤ、及び半導体レーザの波長λによって決定される。さらに、＋１次回折光ビームＴＢ１が０次回折光ビームＴＢ０から傾斜する回折角θは、ホログラム光学素子２１Ｂの周期Ｐと波長λとによって決定される。通常、光ヘッド装置においては、半導体レーザの波長λは特定の値に固定されており、さらにホログラム光学素子２１Ｂに使用されるガラスあるいはプラスチック、またはその他の光学材料によってホログラム光学素子の屈折率ｎが固定されるので、回折効率η０とη１との配分、及び回折角θは、回折格子溝２１３の周期Ｐと深さＤとを変数として、所望の設計値に合わせこむことができる。
バイナリー構造のホログラム光学素子においては、＋１次回折光ビームと−１次回折光ビームとが等しい光強度で発生する。そのため、実施の形態１１〜１３について説明したように、光検出器には必ず１対の副受光部を設けてこれらの１次回折光ビームを受光している。しかしながら、本実施の形態のブレーズ構造のホログラム光学素子２１Ｂにおいては、＋１次回折光ビームに限定されるため（−１次回折光ビームが存在しない）、この＋１次回折光ビームを受光するための、１対の副受光部のうちの少なくとも一方の副受光部が設けられていればよく、光検出器の構成を簡素にできるという利点がある。
図５９（ｂ）は、本実施の形態のホログラム光学素子２１Ｂの回折格子溝深さＤと回折効率との関係を示す特性図である。回折効率の算出においては、ホログラム光学素子２１Ｂの材質をシリカガラスとし、光源の波長に対応した屈折率を用いた。なお、ホログラム光学素子２１Ｂの材質はシリカガラスに限定されるものではない。回折効率の設定として、実施の形態１１について説明したバイナリー構造の場合、たとえばＢＤ規格に対応する波長において、０次回折効率と＋１次回折効率との比率を８：１に設定し、０次回折効率と−１次回折効率との比率を８：１に設定した。ブレーズ構造の場合には−１次回折光が存在しないので、０次回折効率と＋１次回折効率との比率を４：１にすると、丁度バイナリー構造の場合と同じ条件となる。この条件を満たす回折格子溝深さは、図５９（ｂ）のグラフから約０．２９ミクロンとなる。このような回折格子溝深さで形成されたホログラム光学素子２１Ｂに、ＤＶＤ規格に対応した第２の半導体レーザから出射した光ビームが通過すると、その０次回折効率と＋１次回折効率との比率は約１６：１となり、ＤＶＤ規格に対応する波長においては、±１次回折透過光ビームは無視してよい程度に小さい。同様に、ＣＤ規格に対応した第３の半導体レーザから出射した光ビームが通過すると、その０次回折効率と＋１次回折効率との比率は約２５：１となり、ＣＤ規格に対応する波長においては、±１次回折透過光ビームはやはり無視してよい程度に小さい。したがって、ＤＶＤ規格あるいはＣＤ規格に対応する波長においては、ホログラム光学素子２１Ｂは近似的に、回折作用を何ら有しない単なる透明板として扱ってもよいということがわかる。
本実施の形態においては、ブレーズ構造のホログラム光学素子２１Ｂを用いることで、１つの副受光部に入射した＋１次回折光ビームを入射させて副プッシュプル信号ＳＰＰを生成することになるので、単純に１つの副受光部に入射する光ビームの光強度を２倍にすることができる。このため、情報記録層以外の情報記録層からの迷光成分の光強度に対する副プッシュプル信号ＳＰＰの光強度の比率を大きくすることができ、副プッシュプル信号ＳＰＰが０次回折迷光ビームＳＬ０とで引き起こされる干渉の影響を大きく低減することができ、多層光ディスクにおけるトラッキングエラー信号の品質を向上させることができる。
なお本実施の形態において、ブレーズ状の構造とする回折領域は、ホログラム光学素子２１Ｂの、主回折領域と、一対の副回折領域と、一対の周辺回折領域の全ての領域であってもよいし、いずれかの特定の領域であってもよい。
実施の形態１５．
次に、本発明に係る実施の形態１５の光ヘッド装置について説明する。実施の形態１４の光ヘッド装置に用いられるホログラム光学素子の回折格子溝がブレーズ構造の断面形状を有すのに対して、本実施の形態の光ヘッド装置に用いられるホログラム光学素子の回折格子溝は階段状の断面形状を有している。
図６０（ａ）は、本実施の形態のホログラム光学素子２１Ｍの回折格子溝を示す断面図であり、図６０（ｂ）は、回折格子溝深さと回折効率との関係を示す特性図を示したものである。図６０（ａ）で示すように、回折格子溝２１３Ｍは、Ｚ軸と平行な一方の格子壁２１３ＭＡと、Ｚ軸方向に階段状の格子壁２１３ＭＢとで構成されている。ここでは、格子壁２１３ＭＢの段数として４段のものを一例として示しているが、これに限定されるものではない。３段以上の段数を有する格子壁を採用してもよく、その段数を増やすにしたがい図５９で示すホログラム光学素子２１Ｂのブレーズ構造に類似した構造が得られる。
図６０（ａ）に示されるようなホログラム光学素子２１Ｍにおいて、屈折率をｎ、回折格子溝２１３Ｍの周期をＰＭ、及び回折格子溝２１３Ｍの深さをＤＭとする。また、半導体レーザの波長をλとする。一般的に回折格子溝が階段構造の場合、ホログラム光学素子２１Ｍに入射した光ビームＩＢは、そのままホログラム光学素子２１Ｍを透過する０次回折光ビームＴＢＭ０と、０次回折光ビームＴＢＭ０に対して一方の方向に傾斜した１次回折光ビームＴＢＭ１とに回折される。ここで１次回折光ビームＴＢＭ１を＋１次回折光ビームと定義する。入射光ビームＩＢの入射光強度Ｉに対して、０次回折光ビームＴＢＭ０の回折効率ηＭ０と、＋１次回折光ビームＴＢＭ１の回折効率ηＭ１との配分は、ホログラム光学素子２１Ｍの屈折率ｎと深さＤＭ、及び波長λによって決定される。さらに、＋１次回折光ビームＴＢＭ１の回折角θＭは、ホログラム光学素子２１Ｍの周期ＰＭと波長λとによって決定される。通常、半導体レーザの波長λは特定の値に固定されており、さらにホログラム光学素子２１Ｍに使用されるガラスあるいはプラスチック、またはその他の光学材料によって屈折率ｎが固定化されるので、回折効率ηＭ０とηＭ１との配分、及び回折角θＭは、回折格子溝２１３Ｍの周期ＰＭと深さＤＭとを変数として、所望の設計値に合わせこむことができる。
図６０（ｂ）は、本実施の形態のホログラム光学素子２１Ｍの回折格子溝深さＤＭと回折効率との関係を示す特性図である。回折効率の算出においては、ホログラム光学素子２１Ｍの材質をシリカガラスとし、格子壁２１３ＭＢの段数を４段として、光源の波長に対応した屈折率を用いた。なお、ホログラム光学素子２１Ｍの材質はシリカガラスに限定されるものではない。たとえば、ＢＤ規格に対応する波長において、０次回折効率と＋１次回折効率との比率を４：１に設定する場合を考えると、この条件を満たす回折格子溝深さは図６０（ｂ）のＣ線で示すように約０．２３ミクロンとなる。このような回折格子溝深さで形成されたホログラム光学素子２１Ｍに、ＤＶＤ規格に対応した第２の半導体レーザ１３１から出射した光ビームが通過すると、その０次回折効率と＋１次回折効率との比率は約１６：１となり、ＤＶＤ規格における波長においては、＋１次回折透過光ビームは無視してよい程度に小さい。同様に、ＣＤ規格に対応した第３の半導体レーザ１３２から出射した光ビームが通過すると、その０次回折効率と＋１次回折効率との比率は約２４：１となり、ＣＤ規格における波長においては、＋１次回折透過光ビームはやはり無視してよい程度に小さい。したがって、ＤＶＤ規格あるいはＣＤ規格においては、ホログラム光学素子２１Ｍは近似的に、回折作用を有しない単なる透明板として扱ってもよいということである。
図６０（ａ）においては、ホログラム光学素子２１Ｍの格子壁２１３ＭＢの段数として４段のものを一例として示しているが、これに限定されるものではない。５段以上の段数を持つ格子壁を採用してもよく、その段数を増やすにしたがい図５９（ａ）で示す実施の形態１４のホログラム光学素子２１Ｂのブレーズ構造に近づく構造が得られるとともに、図６０（ｂ）に示した０次回折効率及び＋１次回折効率の回折格子溝深さに対する特性が、図５９（ｂ）に示したブレーズ構造のホログラム光学素子２１Ｂにおける０次回折効率と及び１次回折効率の回折格子溝深さに対する特性に近づくものとなる。
なお本実施の形態において、階段状の構造とする回折領域は、ホログラム光学素子２１Ｍの、主回折領域と、一対の副回折領域と、一対の周辺回折領域との全ての領域であってもよいし、いずれかの特定の領域であってもよい。
以上に説明したように、本実施の形態によれば、ホログラム光学素子を階段状の構造としたので、回折格子溝の成形がブレーズ構造のそれと比較して容易になり、かつホログラム光学素子として安価なものにすることができる。
実施の形態１６．
次に、本発明に係る実施の形態１６の光ヘッド装置について説明する。実施の形態１１〜１３の光ヘッド装置３Ｅ，３Ｆ，３Ｇに用いられるホログラム光学素子が周辺回折領域を備えているのに対して、本実施の形態の光ヘッド装置に用いられるホログラム光学素子は、周辺回折領域に相当する領域を遮光領域としたものである。
図６１は、本実施の形態のホログラム光学素子２１Ｎを含む光ヘッド装置の構成を概略的に示す平面図である。図６１に示す光ディスクＯＤＭは、複数の情報記録層Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２及びＬ３が積層された多層光ディスクである。また光検出器２２は、実施の形態１１と同様である。また、ビームスプリッタやシリンドリカルレンズは図示を省略している。図６１には、光ディスクＯＤＭで反射された２種類の戻り光ビームＲＬ及びＯＬの伝搬経路が示されている。戻り光ビームＲＬは、情報を再生あるいは記録する層として選択された情報記録層Ｌ１から反射されて対物レンズ１８及びコリメータレンズ１５を順に通過してホログラム光学素子２１Ｎに入射する光ビームである。一方、戻り光ビームＯＬは、情報を再生あるいは記録する層として選択された情報記録層Ｌ１以外の情報記録層（たとえば、層Ｌ３）で反射された迷光である。
本実施の形態におけるホログラム光学素子２１Ｎは、実施の形態１１の図４４に示したホログラム光学素子２１と同じ構造の主回折領域２１０と副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂとを有しているが、周辺回折領域２１２Ａ及び２１２Ｂの領域をそれぞれ遮光領域２１２Ａａ及び２１２Ｂａとしたものである。このような遮光領域を備えたホログラム素子を用いることにより、図６１に示したように、層Ｌ３で反射した迷光ＯＬは、ホログラム光学素子２１Ｎの遮光領域２１２Ａａ及び２１２Ｂａで遮光されるので、迷光ＯＬが光検出器２２の主受光部２３、第１副受光部２４及び第２副受光部２５のいずれかに到達することを避けることができる。遮光領域２１２Ａａ及び２１２Ｂａは、たとえば、ホログラム素子の表面に、不透明材料または光吸収材料を塗布したり、不透明な金属膜を蒸着したり、あるいは不透明な金属シートを貼り付けたりすることにより形成することができる。
このように構成された光ヘッド装置においては、多層光ディスクに対して、情報を再生あるいは記録する層として選択された情報記録層以外の情報記録層での反射光に起因する迷光を光検出器へ到達させないので、光検出器は、本来必要な信号成分以外の不要な信号成分を検出することはない。このため、信号検出の性能を安定化することができる。
また、ホログラム光学素子が周辺回折領域を備えている場合には、これらの領域で回折された光が周辺部品で反射し、２次的な迷光となって光検出器で検出される可能性があるが、本実施の形態のように、周辺回折領域を遮光領域とすることで、そのような２次的な迷光の発生を防止することができる。
なお、本実施の形態においては、ブレーズ構造のホログラム光学素子に遮光領域を設ける例を示したが、実施の形態１４または１５で示したような、別の構造のホログラム光学素子に遮光領域を設けることもできる。
実施の形態１７．
次に、本発明に係る実施の形態１７の光ヘッド装置について説明する。実施の形態１１〜１３の光ヘッド装置に用いられるホログラム光学素子の副回折領域が矩形状を有していたのに対して、本実施の形態の光ヘッド装置に用いられるホログラム光学素子の副回折領域は矩形とは異なる形状を有している。
図６２は、本実施の形態のホログラム光学素子２１Ａの光入射面の構成を概略的に示す平面図である。ホログラム光学素子２１Ａは、主回折領域２１０Ａと、一対の副回折領域２１１Ａ１及び２１１Ｂ１と、一対の周辺回折領域２１２Ａ及び２１２Ｂという３種類の回折領域を有している。これら３種類の回折領域においては、回折格子を個別の回折パターン（たとえば、回折格子溝の形状や方向、及び回折格子溝間隔）で形成することができる。
副回折領域２１１Ａ１及び２１１Ｂ１は、内側の主回折領域２１０Ａよりも、光ディスクＯＤのタンジェンシャル方向（Ｙ軸方向）に対応するＹ２軸方向の外側に配置されている。周辺回折領域２１２Ａ及び２１２Ｂは、これら副回折領域２１１Ａ１及び２１１Ｂ１よりもＹ２軸方向の外側に配置されている。副回折領域２１１Ａ１及び２１１Ｂ１は、Ｙ２軸方向に直交するＸ２軸方向（ラジアル方向に対応する方向）の中心線２１ｃに関して互いに線対称な形状を有しており、周辺回折領域２１２Ａ及び２１２Ｂも中心線２１ｃに関して互いに線対称な形状を有する。また、主回折領域２１０Ａと副回折領域２１１Ａ１とは、境界線２１ｅａ１で互いに分離されており、この境界線２１ｅａ１は２つの直線からなる「Ｖ」字状であり、中心線２１ｃに向かう方向に「Ｖ」字の底部がある。さらに、主回折領域２１０Ａと副回折領域２１１Ｂ１とは、境界線２１ｅｂ１で互いに分離されており、この境界線２１ｅｂ１は２つの直線からなる「Ｖ」字状であり、中心線２１ｃに向かう方向に「Ｖ」字の底部がある。また、周辺回折領域２１２Ａと副回折領域２１１Ａ１とは、Ｘ２軸方向に平行な境界線２１ｄａで互いに分離されており、周辺回折領域２１２Ｂと副回折領域２１１Ｂ１とは、Ｘ２軸方向に平行な境界線２１ｄｂで互いに分離されている。したがって、副回折領域２１１Ａ１と副回折領域２１１Ｂ１とは、中央部のＹ２軸方向の幅が端部のＹ２軸方向の幅より広くなっている。
光ディスクＯＤからの戻り光ビームは、光ディスクＯＤの情報記録層のラジアル方向すなわちＸ軸方向の構造（主に情報トラックの構造）に起因する反射回折光ビームを含む。ホログラム光学素子２１Ａの光入射面には戻り光ビームの光スポットが照射される。図６２に示されるように、この光スポットは、破線の円で示される０次光成分Ｒ０と破線の円で示される＋１次光成分ＲＰ１とが重なり合う光成分ＯＲｐと、破線の円で示される０次光成分Ｒ０と破線の円で示される−１次光成分ＲＮ１とが重なり合う光成分ＯＲｎと、０次光成分Ｒ０のうち±１次光成分ＲＰ１、ＲＮ１との重なりがない光成分ＯＲａとからなる。主回折領域２１０Ａは、０次光成分Ｒ０の一部（０次光成分Ｒ０の光スポットの中央部分）と、光成分ＯＲｐ及びＯＲｎの全てもしくは一部とが入射する位置に形成されている。副回折領域２１１Ａ１及び２１１Ｂ１は、少なくとも０次光成分Ｒ０の残部が入射し、光成分ＯＲｐ及びＯＲｎについては全て入射しないか、もしくは一部が入射する位置に形成されている。そして、周辺回折領域２１２Ａ及び２１２Ｂは、０次光成分Ｒ０及び±１次光成分ＲＰ１、ＲＮ１のいずれも入射しない位置に形成されている。
主回折領域２１０ＡのＹ２軸方向の幅は、図６２に示されるように、０次光成分Ｒ０のＹ２軸方向における光スポット径よりも狭く、且つ、光成分ＯＲｐ、ＯＲｎのＹ２軸方向における幅以下であり、さらに、０次光成分Ｒ０のＸ２軸方向の中心部に向かうにしたがって狭くなるように設計されている。したがって、実施の形態１１の図３８について説明したホログラム素子２１との構成及び作用についての差異は次のような点にある。図３８で示す境界線２１ｅａ及び２１ｅｂがそれぞれＸ２軸方向に平行な直線であるのに対して、本実施の形態の境界線２１ｅａ１及び２１ｅｂ１は、「Ｖ」字状であり、０次光成分Ｒ０のＸ２軸方向の中心位置にそれぞれの「Ｖ」字の底部が向かい合っている。このため、主回折領域２１０Ａへ入射する０次光成分Ｒ０が減少し、反対に副回折領域２１１Ａ１及び２１１Ｂ１へ入射する０次光成分Ｒ０の残部が増大する。これによって情報記録層以外の情報記録層からの迷光成分の光強度に対する副プッシュプル信号ＳＰＰの光強度の比率を大きくすることができ、その結果、トラッキングエラー信号の品質を向上させることができる。
なお、本実施の形態においては、境界線２１ｅａ１及び２１ｅｂ１を「Ｖ」字状としたが、これに限定されるものではなく、副回折領域２１１Ａ１及び２１１Ｂ１に入射する０次光成分Ｒ０が増大するような直線群、あるいは曲線、もしくは直線と曲線からなる境界線であればよい。
以上に説明したように、本実施の形態のホログラム光学素子２１Ａにおいては、副回折領域に入射する０次光成分を増大させることができるので、これによって情報記録層以外の情報記録層からの迷光成分の光強度に対する副プッシュプル信号ＳＰＰの光強度の比率を大きくすることができ、その結果、トラッキングエラー信号の品質を向上させることができる。
実施の形態１８．
次に、本発明に係る実施の形態１８の光ヘッド装置について説明する。本実施の形態においては、複数の規格に対応したそれぞれの波長に応じて複数の対物レンズを用いる光ヘッド装置において、対物レンズの位置が光ディスクの半径線からタンジェンシャル方向に離間した位置にあり、この位置から対物レンズがラジアル方向に移動する場合に、トラッキングエラー信号の品質低下を最小にするものである。なお、ここで半径線とは、図６３において、光ディスクＯＤの中心を通るＲで示した直線であり、対物レンズが移動するラジアル方向は、図６３において、半径線Ｒからタンジェンシャル方向に離間した位置に平行に走るＲ１で示した直線である。
図６３は、本実施の形態における光ヘッド装置において、光ディスクの表面の一部と対物レンズとの配置関係を示す平面図である。対物レンズ１８は、光ディスクＯＤの半径線Ｒからタンジェンシャル方向（Ｙ軸方向）に距離Ｄｓだけ離間した走査線Ｒ１上を、ラジアル方向（Ｘ軸方向）に平行に、且つ、光ディスクＯＤの情報記録領域の最内周Ｃ１から最外周Ｃ３までを移動し、所望の光ディスクの中心からの位置で記録もしくは再生が行われる。ここで、最内周トラックＣ１における対物レンズ１８の位置での接線をＴ１とし、最外周トラックＣ３における対物レンズ１８の位置での接線をＴ３とする。通常、対物レンズは光ディスクの半径線Ｒ上を最内周から最外周まで走査するように構成されている。実施の形態１２について説明したように、複数の規格に対応したそれぞれの波長に応じて複数の対物レンズを用いる光ヘッド装置がある。このような光ヘッド装置においては、一つの対物レンズを光ディスクＯＤの半径線Ｒ上を走査するように配置し、他の対物レンズを半径線Ｒからタンジェンシャル方向に離間させて配置させる構成が考えられる。対物レンズが光ディスクＯＤの半径線Ｒ上を走査する場合には、任意の半径において接線方向はタンジェンシャル方向（Ｙ軸方向）に限定されるが、図６３に示すように、半径線Ｒから平行に距離Ｄｓだけ離間した走査線Ｒ１では、光ディスクの中心からの位置及び離間距離Ｄｓに依存して接線の方向が変化する。たとえば離間距離Ｄｓを５ｍｍとして、ＢＤの規格に基づいて接線の角度をＹ軸方向となす鋭角で示すと次のようになる。ＢＤ規格における情報記録領域の最内周半径は２１ｍｍなので、離間距離Ｄｓが５ｍｍの位置の接線角度は１４．２度となる。また情報記録領域の最外周半径は５８．５ｍｍなので、離間距離Ｄｓが５ｍｍの位置の接線角度は４．９度となる。ここで、光ディスクの中心からの位置とその接線角度は非線形的な関係にある。最内周と最外周の接線角度の中点である９．６度の接線Ｔ２となるトラックＣ２の半径は３０．４ｍｍと計算される。
図６４は、本実施の形態において、対物レンズ１８が光ディスクＯＤの半径線Ｒから離間した走査線Ｒ１上にあるときの、ホログラム光学素子２１の光入射面の構成と光スポットとの位置関係を概略的に示す平面図である。ホログラム光学素子２１は、実施の形態１１で示したものと同じ構成で、３つの回折領域及び境界線の構成も実施の形態１１と同じである。対物レンズ１８が光ディスクＯＤの半径線Ｒから離間した走査線Ｒ１上にあるため、ホログラム光学素子２１に入射する０次光成分Ｒ０、＋１次光成分ＲＰ１及び−１次光成分ＲＮ１の３つの光スポットは、ラジアル方向（Ｘ２軸方向）から傾斜した線上に形成される。このとき、ホログラム光学素子２１は、ラジアル方向（Ｘ２軸方向）から角度θＤだけ傾斜させて配置されている。言い換えれば、主回折領域２１０と副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂとが並行して配置される方向が、タンジェンシャル方向（Ｙ２軸方向）から角度θＤだけ傾斜させている。光スポットに対する、ホログラム光学素子２１の３つの回折領域及び境界線の構成も実施の形態１１と同じである。ホログラム光学素子２１が傾斜して配置される角度θＤは、対物レンズ１８がラジアル方向に移動しても一定であるが、ホログラム光学素子２１に入射する光スポットＲ０、ＲＰ１及びＲＮ１が配置される線の角度は、対物レンズ１８の光ディスクの中心からの位置に依存して変化する。
図６５は、本実施の形態において、対物レンズがラジアル方向に移動した場合の、ホログラム光学素子の光入射面と光スポットとの位置関係を概略的に示す平面図である。図６５（ｂ）は、ホログラム光学素子２１が固定の角度θＤで配置されており、３つの光スポットＲ０、ＲＰ１及びＲＮ１も丁度同じ角度だけ傾斜して形成される場合を示している。このような状態は、光ディスクの情報記録領域の最内周Ｃ１から最外周Ｃ３までのいずれかの位置に対物レンズ１８がある場合（たとえば、図６３のＣ２の位置）に生じる。図６５（ａ）及び（ｃ）は、対物レンズ１８が図６５（ｂ）に対応する位置から光ディスクＯＤのラジアル方向（Ｘ２軸方向）にシフトした場合のホログラム光学素子の光入射面と光スポットとの位置関係を示したものである。対物レンズ１８は、情報トラックの追従のためのトラッキング動作として、ラジアル方向に移動する必要があり、たとえば、図６５（ａ）は、光ディスクＯＤの内周側に移動した場合であり、図６５（ｃ）は、光ディスクＯＤの外周側に移動した場合である。対物レンズ１８の移動の方向がラジアル方向であるため、３つの光スポットＲ０、ＲＰ１及びＲＮ１もホログラム光学素子２１の面上をラジアル方向（Ｘ２軸方向）に沿って変位する。したがって、ホログラム光学素子２１の傾斜角度θＤと３つの光スポットＲ０、ＲＰ１及びＲＮ１の移動方向とが異なることになる。このため、たとえば図６５（ａ）で示すように、対物レンズ１８が光ディスクの内周側への移動した場合は、０次光成分Ｒ０の一部が周辺回折領域２１２Ｂに入射するようになる。反対に、図６５（ｃ）で示すように、対物レンズ１８が光ディスクの外周側への移動した場合は、０次光成分Ｒ０の一部が周辺回折領域２１２Ａに入射するようになる。このような現象は、重なり領域の光成分ＯＲｐ及びＯＲｎについても同様に発生する。したがって、対物レンズ１８がラジアル方向に移動することにより、その移動量に対応して、トラッキングエラー信号が変化し、信号の品質が低下することになる。この現象は、対物レンズ１８が、光ディスクＯＤの半径線Ｒから離間した走査線Ｒ１上にある場合には、避けられない問題となる。
上述したトラッキングエラー信号の品質を最小限にするために、図６４で示すホログラム光学素子２１の傾斜の角度θＤを、次のように設定することが好ましい。まず、対物レンズ１８のシフトによる３つの光スポットＲ０、ＲＰ１及びＲＮ１の移動方向はラジアル方向（Ｘ２軸方向）に限定されるため、この観点からはθＤはＸ２軸方向に対して傾斜させない（０度）ことが好ましい。一方、３つの光スポットＲ０、ＲＰ１及びＲＮ１の配置が傾斜する最大の角度は、対物レンズ１８が情報記録領域の最内周Ｃ１に位置する場合に起こり、上述のようにＢＤ規格の場合には、走査線Ｒ１の離間距離Ｄｓを５ｍｍとすると１４．２度である。したがって、ホログラム光学素子２１の傾斜の角度θＤを、０度と１４．２度の間に設定し、さらに好ましくは中点である７．１度に設定すれば、情報記録領域にわたって平均的に、０次光成分Ｒ０の一部や重なり領域の光成分ＯＲｐ及びＯＲｎの一部が、所定以外の回折領域に入射する現象が最小となり、トラッキングエラー信号の品質低下を最小にすることができる。言い換えれば、主回折領域２１０と副回折領域２１１Ａ及び２１１Ｂが並行して配置される方向と光ディスクの半径線Ｒ上における接線とがなす角度を、対物レンズ１８が移動する走査線Ｒ１上で光ディスクＯＤの最内周位置における接線Ｔ１と前記光ディスクの半径線Ｒ上における接線とがなす角度より小さい角度に設定することが好ましく、さらにはその角度の１／２に設定することが好ましい。
本実施の形態においては、ホログラム光学素子２１の傾斜の角度θＤを、対物レンズ１８が情報記録領域の最内周Ｃ１に位置する場合の情報トラックの接線角度以下、そして好ましくはその半分に設定しているので、最内周から最外周に亘る範囲でトラッキングエラー信号の品質低下を平均的に最小にすることができる。
なお、ホログラム光学素子２１は、全体を傾斜するように配置したが、外形をＸ２軸方向及びＹ２軸方向に平行となるような構成などにしてもよく、また外形の形状は任意であってよい。
また、実施の形態１６で示したように、周辺領域を遮光領域としたホログラム光学素子を用いてもよい。
実施の形態１９．
次に、本発明に係る実施の形態１９の光ヘッド装置について説明する。実施の形態１８で示した、複数の対物レンズを備えた光ヘッド装置に用いられるホログラム光学素子の副回折領域が矩形の形状を有していたのに対して、本実施の形態の光ヘッド装置に用いられるホログラム光学素子の副回折領域は矩形とは異なる形状を有している。なお、本実施の形態における対物レンズは、光ディスクＯＤの半径線Ｒから距離Ｄｓだけ離間した走査線Ｒ１上にあるものとする。
図６６は、本実施の形態におけるホログラム光学素子２１Ｄの光入射面の構成と光スポットとの位置関係を概略的に示す平面図である。ホログラム光学素子２１Ｄは、主回折領域２１５と、一対の副回折領域２１６Ａ及び２１６Ｂと、一対の周辺回折領域２１２Ａ及び２１２Ｂという３種類の回折領域を有している。これら３種類の回折領域においては、回折格子を個別の回折パターン（たとえば、回折格子溝の形状や方向、及び回折格子溝間隔）で形成することができる。
副回折領域２１６Ａ及び２１６Ｂは、内側の主回折領域２１５よりも、光ディスクＯＤのタンジェンシャル方向（Ｙ２軸方向）の外側に配置されている。周辺回折領域２１２Ａ及び２１２Ｂは、これら副回折領域２１６Ａ及び２１６ＢよりもＹ２軸方向の外側に配置されている。副回折領域２１６Ａ及び２１６Ｂは、Ｙ２軸方向に直交するＸ２軸方向（ラジアル方向）の中心線２１ｃ及びＹ２軸方向の中心線２１ｃ１の交点に関して、互いに１８０度の回転対称な形状を有しており、周辺回折領域２１２Ａ及び２１２Ｂは中心線２１ｃに関して互いに線対称な形状を有する。また、主回折領域２１５と副回折領域２１６Ａとは、Ｘ２軸方向に平行な２本の直線と中心線２１ｃ１に沿った直線とで構成される３つの直線からなる階段状の境界線２１ｅａ１で互いに分離されており、主回折領域２１５と副回折領域２１６Ｂとは、Ｘ２軸方向に平行な２本の直線と中心線２１ｃ１に沿った直線とで構成される３つの直線からなる階段状の境界線２１ｅｂ１で互いに分離されている。２つの境界線２１ｅａ１及び２１ｅｂ１は、それぞれ中心線２１ｃとＹ２軸方向の中心線２１ｃ１との交点に関して、互いに１８０度の回転対称な形状を有しており、中心線２１ｃ１に沿った段差Ｓを有している。また、周辺回折領域２１２Ａと副回折領域２１６Ａとは、Ｘ２軸方向に平行な境界線２１ｄａで互いに分離されており、周辺回折領域２１２Ｂと副回折領域２１６Ｂとは、Ｘ２軸方向に平行な境界線２１ｄｂで互いに分離されている。以上の説明において、周辺領域２１２Ａ及び２１２Ｂと、境界線２１ｄａ及び２１ｄｂの構成は、実施の形態１１の図３８に示したホログラム素子２１と同じ構成である。
２つの境界線２１ｅａ１及び２１ｅｂ１がそれぞれ有する段差Ｓは、次のように設定される。実施の形態１８の図６３に示したように、対物レンズ１８は光ディスクＯＤの半径線Ｒから離間した走査線Ｒ１上にあり、且つ対物レンズ１８が位置する情報トラックは、その接線の角度が、最内周と最外周での接線角度の中点となる位置にあるものとする。たとえばＢＤ規格において、対物レンズ１８の半径線Ｒから離間する距離Ｄｓを５ｍｍとすると、その接線角度は９．６度、半径は３０．４ｍｍであることはすでに述べた。この場合、＋１次光成分ＲＰ１と−１次光成分ＲＮ１とのそれぞれ中心点を結ぶ直線が、ラジアル方向（Ｘ２軸方向）となす角度も９．６度となる。ここで、図６６に示したように、０次光成分と＋１次光成分との重なり領域の光成分ＯＲｐのそれぞれの円弧の交点の一方をＰｐとする。さらに０次光成分と−１次光成分との重なり領域の光成分ＯＲｎのそれぞれの円弧の交点のうち、タンジェンシャル方向（Ｙ２軸方向）に沿って交点Ｐｐと同じ側にある交点をＰｎとする。したがって、２つの交点ＰｐとＰｎとを結ぶ直線のラジアル方向（Ｘ２軸方向）となす角度もやはり９．６度となる。２つの境界線２１ｅａ１及び２１ｅｂ１がそれぞれ有する段差Ｓは、２つの交点Ｐｐ及びＰｎのタンジェンシャル方向（Ｙ２軸方向）に沿った間隔に設定されている。
なお、段差Ｓの値を、０次光成分と±１次光成分との重なり領域の光成分の円弧の２つの交点のタンジェンシャル方向（Ｙ２軸方向）に沿った間隔で設定したが、この間隔は、２つの重なり領域の光成分ＯＲｐ及びＯＲｎのそれぞれの中心のタンジェンシャル方向（Ｙ２軸方向）に沿った間隔と一致する。２つの境界線２１ｅａ１及び２１ｅｂ１のタンジェンシャル方向（Ｙ２軸方向）に沿った幅は一定であり、重なり領域の光成分ＯＲｐ及びＯＲｎのタンジェンシャル方向（Ｙ２軸方向）の幅とほぼ等しいように設定されている。したがって、２つの交点Ｐｐ及びＰｎは、一方の境界線２１ｅａ１に位置する。
本実施の形態における光ヘッド装置においては、対物レンズ１８の移動によって、０次光成分Ｒ０と±１次光成分との重なり領域の光成分ＯＲｐ及びＯＲｎは、ラジアル方向（Ｘ２軸方向）に変位するが、２つの交点Ｐｐ及びＰｎもラジアル方向（Ｘ２軸方向）に沿って移動するため、０次光成分Ｒ０と重なり領域の光成分ＯＲｐ及びＯＲｎは、所定の回折領域からはみ出すことはない。
２つの境界線２１ｅａ１及び２１ｅｂ１の段差Ｓは固定なため、対物レンズ１８が、内周方向もしくは外周方向に移動した場合には、０次光成分Ｒ０の一部と重なり領域の光成分ＯＲｐ及びＯＲｎの一部とは、所定以外の回折領域に入射して、トラッキングエラー信号の品質低下を引き起こすが、接線角度の中点を基準に段差Ｓが設定されているため、トラッキングエラー信号品質低下の影響は最小限となる。
以上説明したように、図６６に示す２つの境界線２１ｅａ１及び２１ｅｂ１の段差Ｓは、対物レンズ１８が情報トラックの接線が最内周と最画集の接線の中点となる半径位置で設定されているので、最内周から最外周に亘る範囲でトラッキングエラー信号の品質低下を平均的に最小にすることができる。
なお、実施の形態１１について説明したように、光成分ＯＲｐ及びＯＲｎの一部を積極的に副回折領域２１６Ａ及び２１６Ｂに入射するようにすることで、多層の光ディスクにおける他層からの迷光の影響を抑圧することができるので、境界線２１ｅａ１と２１ｅｂ１との間隔を所望となるように調整すればよい。
また、実施の形態１６で示したように、周辺領域を遮光領域としたホログラム光学素子を用いてもよい。
実施の形態２０．
次に、本発明に係る実施の形態２０の光ヘッド装置について説明する。実施の形態１９で示した、複数の対物レンズを備えた光ヘッド装置に用いられるホログラム光学素子の主回折領域と副回折領域とは、Ｘ２軸方向に平行な２本の直線と中心線に沿った直線の３つの直線からなる階段状の境界線で互いに分離されていた。これに対して、本実施の形態の光ヘッド装置に用いられるホログラム光学素子の主回折領域と副回折領域とは、Ｘ２軸方向に平行な２本の直線と中心線を斜めに横切る傾斜状の直線とで構成された３つの直線からなる境界線で互いに分離されたものである。なお、本実施の形態における対物レンズは、光ディスクＯＤの半径線Ｒから距離Ｄｓだけ離間した走査線Ｒ１上にあるものとする。また、本実施の形態においては、ホログラム光学素子２１Ｄの中心と０次光Ｒ０の中心とが一致していない場合であり、ホログラム光学素子２１Ｄの中心と０次光Ｒ０の中心との配置公差をＴ／２とする。
図６７は、本実施の形態におけるホログラム光学素子２１Ｄの光入射面の構成と光スポットとの位置関係を概略的に示す平面図である。ホログラム光学素子２１Ｄは、主回折領域２１５と、一対の副回折領域２１６Ａ及び２１６Ｂと、一対の周辺回折領域２１２Ａ及び２１２Ｂという３種類の回折領域を有している。これら３種類の回折領域においては、回折格子を個別の回折パターン（たとえば、回折格子溝の形状や方向、及び回折格子溝間隔）で形成することができる。
副回折領域２１６Ａ及び２１６Ｂは、内側の主回折領域２１５よりも、光ディスクＯＤのタンジェンシャル方向（Ｙ２軸方向）の外側に配置されている。周辺回折領域２１２Ａ及び２１２Ｂは、これら副回折領域２１６Ａ及び２１６ＢよりもＹ２軸方向の外側に配置されている。副回折領域２１６Ａ及び２１６Ｂは、Ｙ２軸方向に直交するＸ２軸方向（ラジアル方向）の中心線２１ｃ及びＹ２軸方向の中心線２１ｃ１の交点に関して、互いに１８０度の回転対称な形状を有しており、周辺回折領域２１２Ａ及び２１２Ｂは中心線２１ｃに関して互いに線対称な形状を有する。また、主回折領域２１５と副回折領域２１６Ａとは、Ｘ２軸方向に平行な２本の直線と中心線２１ｃ１を斜めに横切る傾斜状の直線２１ｅａ２とで構成された３つの直線からなる境界線２１ｅａ１で互いに分離されており、主回折領域２１５と副回折領域２１６Ｂとは、Ｘ２軸方向に平行な２本の直線と中心線２１ｃ１を斜めに横切る傾斜状の直線２１ｅｂ２とで構成された３つの直線からなる境界線２１ｅｂ１で互いに分離されている。これらの、中心線２１ｃ１を斜めに横切る傾斜状の直線２１ｅａ２及び２１ｅｂ２は、それぞれ実施の形態１９について説明した段差Ｓと、上述のホログラム光学素子２１Ｄの中心と０次光Ｒ０の中心との配置公差がＴ／２の場合、Ｔに相当する幅とをもつものである。
実施の形態１１〜１８について説明した主回折領域と副回折領域との境界線が一本の直線で構成されたホログラム光学素子においては、Ｙ２軸方向に位置決め調整が必要であるが、Ｘ２軸方向に関しては位置決め調整は必要なかった。しかしながら、実施の形態１９について説明したように、主回折領域と副回折領域との境界線が段差を有するホログラム光学素子においては、０次光Ｒ０の中心と段差の中心との位置が一致している場合はＸ２軸方向に関しての位置決め調整は必要ないが、０次光Ｒ０の中心と段差の中心との位置が一致していない場合は、Ｘ２軸方向にも細かな位置決め調整が必要となる。
本実施の形態のように、ホログラム光学素子２１Ｄの中心と０次光Ｒ０の中心との配置公差±Ｔ/２に相当する幅と段差Ｓとをもつ中心線２１ｃ１を斜めに横切る傾斜状の直線を含む直線で主回折領域と副回折領域との境界線を構成することにより、ホログラム光学素子２１Ｄの中心と０次光Ｒ０の中心とが一致していない場合でも、Ｘ２軸方向の位置決め調整を不要とすることができる。
以上、図面を参照して本発明に係る種々の実施の形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な形態を採用することもできる。本発明による光ヘッド装置及び光ディスク装置は、業務用途、家庭用途、及び車載用途などに適用できるものである。
１ 光ディスク装置、 ２ スピンドルモータ、 ３，３Ａ〜３Ｇ 光ヘッド装置、 ４ スレッド機構、 ５ マトリクス回路、 ６ 信号再生回路、 ７ レーザ制御回路、 ８ サーボ回路、 ９ 収差補正機構制御回路、 １０ スレッド制御回路、 １１ スピンドル制御回路、 １２ コントローラ、 １３ 半導体レーザ、 １４ ビームスプリッタ、 １５ コリメータレンズ、 １６Ａ 収差補正機構、 １６Ｂ レンズホルダ、 １７ アクチュエータ、 １８ 対物レンズ、 １９ 可動部、 ２０Ａ，２０Ｂ 磁気回路、 ２１，２１Ｍ，２１Ｎ ホログラム光学素子、 ２１０ 主回折領域、 ２１１Ａ，２１１Ｂ 副回折領域、 ２１２Ａ，２１２Ｂ 周辺回折領域、 ２２ 光検出器、 ２３ 主受光部、 ２３Ａ〜２３Ｄ，２４Ｅ，２４Ｆ，２５Ｇ，２５Ｈ 受光面、 ２４ 第１副受光部、 ２５ 第２副受光部。

Claims (10)

  1. レーザ光源と、
    前記レーザ光源から出射される光ビームを集光して複数の情報記録層を含む光ディスクに照射する対物レンズと、
    前記光ディスクで反射し前記対物レンズを透過した戻り光ビームに非点収差を付与する光学素子と、
    前記非点収差を付与された前記戻り光ビームを回折させて透過回折光ビームを出射する回折光学素子と、
    前記透過回折光ビームを受光する光検出器とを備え、
    前記回折光学素子は、
    前記戻り光ビームに含まれる反射回折光ビームの０次光成分の一部と前記反射回折光ビームの±１次光成分の一部とが入射する位置に配置され、０次回折作用と±１次回折作用を有する主回折領域と、
    前記反射回折光ビームの０次光成分と前記反射回折光ビームの±１次光成分とがなす列の方向を第１の方向とし、前記第１の方向と直交する第２の方向において前記主回折領域の外側で、且つ前記反射回折光ビームの０次光成分の他の一部が入射される位置に配置され、０次回折作用と±１次回折作用とを有する副回折領域とを含み、
    前記副回折領域は、前記反射回折光ビームの０次光成分と前記反射回折光ビームの±１次光成分とが重なり合う光成分の一部が入射される位置に形成されており、
    前記光検出器は、
    前記主回折領域および前記副回折領域を透過した透過回折光ビームの０次光成分を受光する主受光部と、
    前記副回折領域を透過した透過回折光ビームの＋１次光成分および−１次光成分のうちいずれか一方を受光する副受光部とを含み、
    前記副受光部は、少なくとも２つの受光面を有し、
    前記副受光部の中心が、前記主受光部の中心から前記第１の方向及び前記第２の方向に延びる軸の両方から離れた位置であって、前記複数の情報記録層のうち情報の記録もしくは再生の対象となる情報記録層と隣り合う情報記録層からの前記戻り光ビームに付与された前記非点収差によって形成された楕円形状をなす反射光成分が前記少なくとも２つの受光面のそれぞれに入射されない位置まで、前記反射光成分の前記楕円形状の短軸側にずらされた位置に配置される
    ことを特徴とする光ヘッド装置。
  2. 請求項１に記載の光ヘッド装置であって、
    前記副受光部は、前記複数の情報記録層のうち情報の記録もしくは再生の対象となる情報記録層との層間隔が最も狭い情報の記録もしくは再生の対象とならない情報記録層からの反射光成分が入射しない位置に配置されている
    ことを特徴とする光ヘッド装置。
  3. 請求項１または２に記載の光ヘッド装置であって、
    前記主受光部は、前記対物レンズが前記光ディスクの表面に沿って移動する第３の方向にほぼ沿って配列された第１組の受光面及び第２組の受光面を含み、
    前記第１組の受光面は、前記光ディスクのタンジェンシャル方向に対応する第４の方向にほぼ沿って配列された複数の受光面からなり、
    前記第２組の受光面は、前記第４の方向にほぼ沿って配列された複数の受光面からなる
    ことを特徴とする光ヘッド装置。
  4. 請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の光ヘッド装置であって、
    前記回折光学素子は、前記副回折領域よりも前記第２の方向の外側に配置された周辺回折領域をさらに含み、
    前記周辺回折領域は、前記戻り光ビームのうち該周辺回折領域に入射した光を光検出器の方向以外の方向に回折させる回折構造を有する
    ことを特徴とする光ヘッド装置。
  5. 波長の異なる複数の光ビームをそれぞれ出射する複数のレーザ光源と、
    前記複数のレーザ光源のいずれかから出射される光ビームを集光して複数の情報記録層を含む光ディスクに照射する対物レンズと、
    前記光ディスクで反射し前記対物レンズを透過した戻り光ビームに非点収差を付与する光学素子と、
    前記非点収差を付与された前記戻り光ビームを回折させて透過回折光ビームを出射する回折光学素子と、
    前記透過回折光ビームを受光する光検出器と
    を備え、
    前記回折光学素子は、
    前記複数のレーザ光源から出射される光ビームの波長のうち第１の波長を有する前記戻り光ビームに含まれる反射回折光ビームの０次光成分の一部と前記反射回折光ビームの±１次光成分の一部とが入射する位置に配置され、前記第１の波長の光に対して０次回折作用と±１次回折作用を有する主回折領域と、
    前記反射回折光ビームの０次光成分と前記反射回折光ビームの±１次光成分とがなす列の方向を第１の方向とし、前記第１の方向と直交する第２の方向において前記主回折領域の外側で、且つ前記反射回折光ビームの０次光成分の他の一部が入射される位置に配置され、前記第１の波長の光に対して０次回折作用と±１次回折作用を有する副回折領域とを含み、
    前記副回折領域は、前記反射回折光ビームの０次光成分と前記反射回折光ビームの±１次光成分とが重なり合う光成分の一部が入射される位置に形成されており、
    前記光検出器は、
    前記主回折領域及び前記副回折領域を透過した前記第１の波長を有する当該透過回折光ビームの０次光成分を受光する主受光部と、
    前記副回折領域を透過した前記第１の波長を有する当該透過回折光ビームの＋１次光成分及び−１次光成分のうちいずれか一方を受光する副受光部と
    を含み、
    前記副受光部は、少なくとも２つの受光面を有し、
    前記副受光部の中心が、前記主受光部の中心から前記第１の方向及び前記第２の方向に延びる軸の両方から離れた位置であって、前記複数の情報記録層のうち情報の記録もしくは再生の対象となる情報記録層と隣り合う情報記録層からの前記戻り光ビームに付与された前記非点収差によって形成された楕円形状をなす反射光成分が前記少なくとも２つの受光面のそれぞれに入射されない位置まで、前記反射光成分の前記楕円形状の短軸側にずらされた位置に配置される
    ことを特徴とする光ヘッド装置。
  6. 請求項５に記載の光ヘッド装置であって、
    前記副受光部は、前記複数の情報記録層のうち前記第１の波長の光を用いた情報の記録もしくは再生の対象となる情報記録層との層間隔が最も狭い情報の記録もしくは再生の対象とならない情報記録層からの反射光成分が入射しない位置に配置されている
    ことを特徴とする光ヘッド装置。
  7. 請求項１または５に記載の光ヘッド装置であって、前記副回折領域と前記主回折領域との境界線は、直線、曲線、または直線と曲線との組み合わせで形成されていることを特徴とする光ヘッド装置。
  8. 請求項５に記載の光ヘッド装置であって、前記複数のレーザ光源のうちのいずれかから出射され前記第１の波長を有する当該光ビームを集光して前記光ディスクに照射する当該対物レンズが、前記光ディスクの半径線から前記光ディスクのタンジェンシャル方向に離間した前記半径線に平行な線上を移動自在であることを特徴とする光ヘッド装置。
  9. 請求項８に記載の光ヘッド装置であって、前記回折光学素子の前記主回折領域及び前記副回折領域が並行して配置される方向が、前記光ディスクの半径線上における接線と異なる角度を有することを特徴とする光ヘッド装置。
  10. 請求項１から９のうちのいずれか１項に記載の光ヘッド装置と、
    光ディスクを回転駆動させるディスク駆動部と、
    前記光ヘッド装置の光検出器により検出された信号に基づいてトラッキングエラー信号を生成する信号処理部と
    を備え、
    前記信号処理部は、
    前記光検出器に含まれる主受光部により検出された信号に基づいてプッシュプル信号を生成し、
    前記光検出器に含まれる副受光部により検出された信号に基づいて、前記光検出器に対する対物レンズの相対変位に起因するオフセット成分を生成し、
    前記プッシュプル信号から前記オフセット成分を減算することで前記トラッキングエラー信号を生成する
    ことを特徴とする光ディスク装置。
JP2012100092A 2010-01-18 2012-04-25 光ヘッド装置及び光ディスク装置 Active JP5506849B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012100092A JP5506849B2 (ja) 2010-01-18 2012-04-25 光ヘッド装置及び光ディスク装置

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010008370 2010-01-18
JP2010008370 2010-01-18
JP2010127984 2010-06-03
JP2010127984 2010-06-03
JP2010234166 2010-10-19
JP2010234166 2010-10-19
JP2012100092A JP5506849B2 (ja) 2010-01-18 2012-04-25 光ヘッド装置及び光ディスク装置

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011545565A Division JP4988966B2 (ja) 2010-01-18 2011-01-17 光ヘッド装置及び光ディスク装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012142085A JP2012142085A (ja) 2012-07-26
JP5506849B2 true JP5506849B2 (ja) 2014-05-28

Family

ID=44304224

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011545565A Active JP4988966B2 (ja) 2010-01-18 2011-01-17 光ヘッド装置及び光ディスク装置
JP2012100092A Active JP5506849B2 (ja) 2010-01-18 2012-04-25 光ヘッド装置及び光ディスク装置

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011545565A Active JP4988966B2 (ja) 2010-01-18 2011-01-17 光ヘッド装置及び光ディスク装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8472300B2 (ja)
JP (2) JP4988966B2 (ja)
CN (1) CN102483937B (ja)
WO (1) WO2011086951A1 (ja)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103959382B (zh) 2011-12-05 2016-06-08 三菱电机株式会社 光学头装置以及光盘装置
WO2013084612A1 (ja) * 2011-12-07 2013-06-13 三菱電機株式会社 光ヘッド装置、光ディスク装置及び回折光学素子の位置調整方法
WO2013103057A1 (ja) * 2012-01-06 2013-07-11 三菱電機株式会社 光ヘッド装置及び光ディスク装置
JP5940383B2 (ja) * 2012-06-12 2016-06-29 オリンパス株式会社 顕微鏡システム
JP6081246B2 (ja) * 2013-03-15 2017-02-15 アルパイン株式会社 光ディスク再生装置
JP2014186768A (ja) * 2013-03-22 2014-10-02 Funai Electric Co Ltd 光ピックアップ、及びディスク装置
CN104083869A (zh) * 2014-07-11 2014-10-08 京东方科技集团股份有限公司 多人游戏机及显示系统
US10788362B2 (en) 2015-08-07 2020-09-29 Mitsubishi Electric Corporation Light detection device
TWI631437B (zh) * 2017-11-06 2018-08-01 許家維 雷射投射鐘
CN109212763B (zh) * 2018-09-27 2020-06-05 Oppo广东移动通信有限公司 光发射模组及其损坏的检测方法、深度获取装置和电子设备
CN114402242A (zh) * 2019-09-25 2022-04-26 三菱电机株式会社 受光元件模块
CN113589205B (zh) * 2021-07-28 2022-05-20 华中科技大学 一种基于自旋波衍射效应的探测界面dm作用强度的方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2538214B2 (ja) * 1986-08-11 1996-09-25 松下電器産業株式会社 光学式情報記録再生装置
JPH0729188A (ja) * 1993-07-07 1995-01-31 Sony Corp トラッキングエラー検出方法
JPH0863778A (ja) 1994-08-23 1996-03-08 Sony Corp 光学ピックアップ
CN1071917C (zh) 1994-12-28 2001-09-26 索尼公司 光拾波装置
JPH08306057A (ja) * 1995-05-11 1996-11-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光学ヘッド
JPH11339285A (ja) * 1998-05-22 1999-12-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光ディスク装置
JP2004281026A (ja) * 2002-08-23 2004-10-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光ピックアップヘッド装置及び光情報装置及び光情報再生方法
DE60324009D1 (de) * 2002-10-10 2008-11-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd Optischer kopf und optische datenträgereinheit
US7518976B2 (en) * 2003-01-30 2009-04-14 Panasonic Corporation Optical head with light sources of different wavelength
KR100965884B1 (ko) 2004-01-14 2010-06-24 삼성전자주식회사 광픽업
JP2006031913A (ja) * 2004-06-14 2006-02-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光ヘッド装置、光情報装置及び光情報再生方法
CN1942941A (zh) * 2004-09-09 2007-04-04 松下电器产业株式会社 光信息装置及信息记录/再生装置
US7706235B2 (en) * 2006-06-26 2010-04-27 Lg Electronics Inc. Optical pickup device
KR101189125B1 (ko) * 2006-06-26 2012-10-10 엘지전자 주식회사 광 픽업
JP5002465B2 (ja) 2007-01-18 2012-08-15 パナソニック株式会社 光学ヘッド、光ディスク装置、コンピュータ、光ディスクプレーヤおよび光ディスクレコーダ
JP4806643B2 (ja) * 2007-03-09 2011-11-02 株式会社日立メディアエレクトロニクス 光ピックアップ及び光ディスク装置
JP4806661B2 (ja) * 2007-06-27 2011-11-02 株式会社日立メディアエレクトロニクス 光ピックアップ及び光学的情報再生装置
JP4858854B2 (ja) * 2007-10-29 2012-01-18 日本電気株式会社 光ヘッド、ならびに光学式情報記録再生装置及び光学式情報記録再生方法
JP4610628B2 (ja) * 2008-03-04 2011-01-12 三洋電機株式会社 光ピックアップ装置および焦点調整方法
JP4596290B2 (ja) * 2008-07-15 2010-12-08 ソニー株式会社 光ピックアップ及び光ディスク装置
CN102119416B (zh) * 2008-08-11 2012-12-26 三菱电机株式会社 光头装置以及光盘装置
JP2011023054A (ja) * 2009-07-14 2011-02-03 Hitachi Media Electoronics Co Ltd 光ピックアップ及び光情報記録再生装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN102483937B (zh) 2015-09-02
JPWO2011086951A1 (ja) 2013-05-20
US8472300B2 (en) 2013-06-25
CN102483937A (zh) 2012-05-30
JP4988966B2 (ja) 2012-08-01
WO2011086951A1 (ja) 2011-07-21
US20120106310A1 (en) 2012-05-03
JP2012142085A (ja) 2012-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5506849B2 (ja) 光ヘッド装置及び光ディスク装置
US20080084798A1 (en) Optical pick-up head, optical information apparatus, and optical information reproducing method
US20030072228A1 (en) Optical detector, optical pickup and optical information reproducing apparatus using optical pickup
KR100670865B1 (ko) 광픽업
JP3897632B2 (ja) 光ピックアップ装置及び光スポットの最適集束方法
KR100418006B1 (ko) 수차 검출 장치, 수차 검출 방법 및 광 픽업 장치
JP4533349B2 (ja) 光ピックアップ装置
JP4592528B2 (ja) 光検出装置、光ピックアップ装置
US7800986B2 (en) Optical pickup and optical disc apparatus
JP2008210453A (ja) 光ピックアップ装置
JP4729418B2 (ja) 回折格子、光ピックアップ装置、光ディスク装置
US20060221797A1 (en) Optical pickup, optical recording and/or reproducing apparatus using the same, and method for detecting tracking error signal
JP5769819B2 (ja) 光ヘッド装置
JP2012108985A (ja) 光ピックアップ
US9007881B2 (en) Optical head device and optical disc device
KR20070052222A (ko) 광학 픽업, 광기록재생장치 및 트래킹 에러 신호 검출 방법
KR20060054108A (ko) 광 픽업, 광디스크 장치, 광검출 장치 및 광 픽업의 신호생성 방법
JP4444947B2 (ja) 光ピックアップ装置
JP4437806B2 (ja) 光集積ユニットおよびそれを備えた光ピックアップ装置
JP2008004239A (ja) 光ピックアップおよびこれを備える光ディスクドライブ装置
JP2012053929A (ja) 光ピックアップ
JP5190325B2 (ja) 光ピックアップ装置
JP2011086354A (ja) 光ヘッド及び光ディスク装置
JP4364887B2 (ja) 光ピックアップ装置およびその制御方法
JP2004178630A (ja) 光ヘッドおよび光ディスク装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120426

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120427

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130905

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130910

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131024

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20131126

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140218

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140318

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5506849

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250