JPWO2007116631A1 - 光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

放射光源１から出射された光は、回折格子３ａを透過して、透過光ａと＋１次回折光ｂと−１次回折光ｃとに分離され、透過光ａと＋１次回折光ｂと−１次回折光ｃは、その一部が重なったまま対物レンズ７を経由して光ディスク８の信号面８ａ上のトラックに集光される。信号面８ａ上のトラックで反射した光は、対物レンズ７を経由して光分岐手段１３ａに入射する。そして、その入射位置に応じて、透過光ａに対応する光が２つの光に分岐してそれぞれ光検出領域Ａ１、Ａ２に入射し、＋１次回折光ｂに対応する光が２つの光に分岐してそれぞれ光検出領域Ｂ１、Ｂ２に入射し、−１次回折光ｃに対応する光が２つの光に分岐してそれぞれ光検出領域Ｃ１、Ｃ２に入射する。光検出領域Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２からの検出信号を組み合わせて、光ディスク８のトラックへのトラッキングエラー信号が生成される。かかる構成としたことにより、直線グレーティングを回転調整しなくても、トラッキングエラー信号の検出出力を損なうことなくレンズシフトに伴うオフトラックの影響をキャンセルすることができる。

Description

本発明は、光ディスクに信号を記録し、又は光ディスクに記録された信号を再生するために用いられる光ディスク装置に関する。

従来、この種の光ディスク装置としては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。ここでは、この先行例を原型とし、若干の修正を加えた形で、図８〜図１０を参照しながら説明する。

図８（ａ）は、従来技術における光ディスク装置を示す側面図、図８（ｂ）は、当該光ディスク装置に用いられるグレーティング面に形成されたグレーティングパターンと、当該グレーティング面上での光分布の様子とを示す図、図８（ｃ）は、光ディスクの信号面の構成と、当該信号面上での光分布の様子とを示す図である。

図８に示すように、半導体レーザ等の放射光源１から出射されたレーザ光２は、透明基板３、偏光ビームスプリッタ４のスプリット面４ａを順次透過した後、コリメートレンズ５によって集光されて平行光となる。この平行光は、１／４波長板６によって直線偏光（Ｐ波）から円偏光に変換された後、対物レンズ７によって集光されて、光ディスク８の信号面８ａ上に集束する（光スポットを結ぶ）。光ディスク８の信号面８ａには、光ディスク８の回転方向（以下「光ディスク回転方向」という）に沿う案内溝８ｇが光ディスク８の径方向（以下「光ディスク径方向」という）に等ピッチで形成されている。光ディスク８の信号面８ａで反射した光は、対物レンズ７を透過し、１／４波長板６によって直線偏光（Ｓ波）に変換された後、コリメートレンズ５を経由して集束性の光となる。この集束性の光は、偏光ビームスプリッタ４のスプリット面４ａで反射した後、円柱面の中心軸を紙面に平行な面に対して４５度傾斜させて配置したシリンドリカルレンズ９を透過し、最小錯乱円の近傍（縦焦線と横焦線の中間位置）に位置する光検出基板１０上の光検出面１０ａに入射する。

透明基板３の表面（グレーティング面３ａ）には、光ディスク回転方向に対応した軸３Ｙを境として、直線グレーティング３ｂと直線グレーティング３ｃとが形成されている。そして、放射光源１から出射され透明基板３を透過する光（透過光）の、グレーティング面３ａ上での光スポットの形状は、グレーティング面３ａの中心３０を中心とした円２ａとなる。それぞれのグレーティングの方位は軸３Ｙに直交し、直線グレーティング３ｂと直線グレーティング３ｃのグレーティングの位相はπだけずれている（シフトしている）。透明基板３を透過する光（透過光）は、直線グレーティング３ｂと直線グレーティング３ｃとによって回折され、０次回折光（そのまま透過する光）以外に±１次回折光が発生する（以下、グレーティングによる回折光を「Ｇｒ回折光」という）。０次Ｇｒ回折光の波面は、グレーティングの影響を受けないので、位相の変化はないが、±１次Ｇｒ回折光の波面は、軸３Ｙを境として左右で位相がπだけシフトしている。これらのＧｒ回折光は、光ディスク８の信号面８ａ上に光スポットを結ぶ。そして、トラッキング制御時において、０次Ｇｒ回折光に対応した光スポット２ｂは案内溝８ｇの真上に位置し、±１次Ｇｒ回折光に対応した光スポット２ｂ’、２ｂ”は、それぞれ案内溝８ｇを中心として光ディスク径方向に分離した２つの光スポットとなる。光スポット２ｂ’、２ｂ”がそれぞれ２つとなるのは、±１次Ｇｒ回折光の波面が中心軸３Ｙを境として左右で位相がπだけシフトしていることによる。尚、直線グレーティング３ｂと直線グレーティング３ｃの回折効率は、光スポット２ｂ’、２ｂ”の光量がそれぞれ光スポット２ｂの光量の１／１０程度となるように設定されている。

図９（ａ）は、従来技術における光ディスク装置に用いられる光検出面の構成と、当該光検出面上での光分布の様子とを示す図、図９（ｂ）は、当該光ディスク装置に用いられるシリンドリカルレンズに入射する前の光束を示す図である。シリンドリカルレンズ９に入射する前の光束２ｃ、２ｃ’、２ｃ”は、それぞれ光ディスク８の信号面８ａ上の光スポット２ｂ、２ｂ’、２ｂ”に対応している。０次Ｇｒ回折光２ｃには、光ディスク径方向に対応した軸９Ｘに沿ってシフトする形で、光ディスク８の案内溝８ｇによる回折光２ｃｐ、２ｃｍが重畳している（以下、案内溝による回折光を「溝回折光」という）。±１次Ｇｒ回折光２ｃ’、２ｃ”の０次溝回折光は、光ディスク回転方向に平行な軸９Ｙを境として位相がπだけシフトしており、±１次溝回折光は、このπシフトの状態を保ったまま、軸９Ｘに沿ってシフトする形で０次溝回折光に重畳している。光検出面１０ａ上の光スポット２ｄ、２ｄ’、２ｄ”は、それぞれシリンドリカルレンズ９に入射する前の光束２ｃ、２ｃ’、２ｃ”に対応している。光束２ｃ、２ｃ’、２ｃ” は、シリンドリカルレンズ９を透過することにより、光分布がシリンドリカルレンズ９の円柱面の中心軸に対して反転するので、光検出面１０ａ上の光スポット２ｄ、２ｄ’、２ｄ”は、光束２ｃ、２ｃ’、２ｃ”に対し全体として９０度回転した光分布となる（光分布のみならず、対物レンズ７のレンズシフト（以下、対物レンズのレンズシフトを単に「レンズシフト」ともいう）時の光スポットの移動方向も９０度回転する）。光検出面１０ａ上には、光検出器１１、１１’、１１”がそれぞれ光スポット２ｄ、２ｄ’、２ｄ”とほぼ同軸となるように配置されている。光検出器１１、１１’、１１”は、軸９Ｘ、９Ｙと平行な直線（但し、軸９Ｙと平行な直線を１０Ｘとする）によってそれぞれ４つの検出セルに分割されており（それぞれ、検出セル１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、及び、検出セル１１ａ’、１１ｂ’、１１ｃ’、１１ｄ’、及び、検出セル１１ａ”、１１ｂ”、１１ｃ”、１１ｄ”）、分割線の交点は各光スポット２ｄ、２ｄ’、２ｄ”の中心にほぼ一致している。

図９において、各検出セルにより、以下の１２個の信号（検出信号）が得られる。

Ｔ１＝検出セル１１ａで得られる信号
Ｔ２＝検出セル１１ｂで得られる信号
Ｔ３＝検出セル１１ｃで得られる信号
Ｔ４＝検出セル１１ｄで得られる信号
Ｔ１’＝検出セル１１ａ’で得られる信号
Ｔ２’＝検出セル１１ｂ’で得られる信号
Ｔ３’＝検出セル１１ｃ’で得られる信号
Ｔ４’＝検出セル１１ｄ’で得られる信号
Ｔ１”＝検出セル１１ａ”で得られる信号
Ｔ２”＝検出セル１１ｂ”で得られる信号
Ｔ３”＝検出セル１１ｃ”で得られる信号
Ｔ４”＝検出セル１１ｄ”で得られる信号
これらの検出信号を用いて、光ディスクのトラックへのトラッキングエラー信号ＴＥ、光ディスクの信号面へのフォーカスエラー信号ＦＥ、光ディスクの信号面の再生信号ＲＦが、下記式（１）〜（３）により演算される。

ＴＥ＝Ｔ１＋Ｔ２−Ｔ３−Ｔ４
−ｋ×（Ｔ１’＋Ｔ２’−Ｔ３’−Ｔ４’
＋Ｔ１”＋Ｔ２”−Ｔ３”−Ｔ４”） 式（１）
ＦＥ＝Ｔ１＋Ｔ３−Ｔ２−Ｔ４ 式（２）
ＲＦ＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４ 式（３）
ここで、係数ｋは、トラッキング制御時におけるレンズシフトによって発生するトラッキングエラー信号のオフセットをキャンセルする大きさに設定される。例えば、光スポット２ｄ’、２ｄ”の光量がそれぞれ光スポット２ｄの光量の１／１０程度であるとき、係数ｋは５程度の大きさである。

図１０は、従来技術における光ディスク装置の、レンズシフトによって発生するトラッキングエラー信号のオフセットを説明するための図である（シリンドリカルレンズによる９０度の回転を元に戻して説明）。

図１０に示すように、対物レンズ７が光軸Ｌから光ディスク径方向（軸１０Ｘの方向）にεだけシフトすると、光軸Ｌに沿って対物レンズ７に回転対称に入射するガウシアン分布の光２Ａは、光ディスク８の信号面８ａで反射した後には２εだけシフト（対物レンズ７の中心軸７ｃに対してはεだけシフト）した分布の光２Ｂとなる。従って、光検出器１１上の光スポット２ｄも、２εに比例した量（厳密には、２εに（シリンドリカルレンズ９の非点隔差の半分）／（コリメートレンズ５の焦点距離）を掛けた値）だけシフトした位置２Ｄを中心とする光分布となり、かつ、対物レンズ７の開口の、光検出面１０ａ上への光線に沿って投影した図形である円７ａ（εに比例した量だけシフト）の外側は遮光されている。その結果、検出セル１１ｃ、１１ｄで検出される光量は検出セル１１ａ、１１ｂで検出される光量よりも大きくなり、検出器１１だけで得られるトラッキングエラー信号（ＴＥ＝Ｔ１＋Ｔ２−Ｔ３−Ｔ４）ではオフセットが発生する。このオフセットの発生は光検出器１１’、１１”でも全く同じであり、光検出器１１’だけで得られるトラッキングエラー信号（ＴＥ＝Ｔ１’＋Ｔ２’−Ｔ３’−Ｔ４’）、光検出器１１”だけで得られるトラッキングエラー信号（ＴＥ＝Ｔ１”＋Ｔ２”−Ｔ３”−Ｔ４”）でも、検出光量で規格化すると、同じ極性で同じ量のオフセットが発生する。一方、光ディスク８の信号面８ａ上の光スポットがオフトラックするときに発生するトラッキングエラー信号は、光検出器１１だけで得られるトラッキングエラー信号と光検出器１１’、１１”だけで得られるトラッキングエラー信号とで極性が逆になる。これは、光検出器１１’、１１”上の光スポットの溝回折光の位相が光ディスク回転方向に平行な軸を境としてπだけシフトしているために、溝回折光の間の干渉関係が反転するからである。従って、上記式（１）によって得られるトラッキングエラー信号は、光検出器１１だけで得られるトラッキングエラー信号（Ｔ１＋Ｔ２−Ｔ３−Ｔ４）に比べ、検出感度を損なうことなく（むしろ検出出力を高めつつ）、レンズシフトに伴うオフトラックの影響をキャンセルできている。
特開平９−８１９４２号公報

上記のような従来の光ディスク装置には、以下のような問題がある。すなわち、図８において、光スポット２ｂ’、２ｂ”の位置がずれて、当該光スポット２ｂ’、２ｂ”のそれぞれの２つの光スポットの中心が案内溝８ｇの中間部８ｌの近傍に位置すると、光検出器１１’、１１”だけで得られるトラッキングエラー信号の極性が、光検出器１１だけで得られるトラッキングエラー信号の極性と同じになる。そして、光スポット２ｂ’、２ｂ”の位置が変わっても、レンズシフトによるトラッキングエラーオフセットの発生の仕方は変わらないので、レンズシフトに伴うオフトラックの影響をキャンセルするように係数ｋを決定すると、上記式（１）によって得られるトラッキングエラー信号の検出出力は小さくなり、検出出力がゼロとなることもある。従って、上記のような従来の光ディスク装置においては、光スポット２ｂ’、２ｂ” のそれぞれの２つの光スポットが案内溝８ｇを中心として対称となるように、直線グレーティング３ｂ、３ｃが形成されている透明基板３を精度よく回転調整する必要があり、これが光ディスク装置の組み立てを困難にしている。

本発明は、従来技術における前記課題を解決するためになされたものであり、直線グレーティングを回転調整しなくても、トラッキングエラー信号の検出出力を損なうことなくレンズシフトに伴うオフトラックの影響をキャンセルすることのできる光ディスク装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明に係る光ディスク装置の構成は、放射光源と、回折格子面上に形成された回折格子と、対物レンズと、光分岐手段と、光検出器とを備え、前記放射光源から出射された光は、前記回折格子を透過して、透過光ａと＋１次回折光ｂと−１次回折光ｃとに分離され、前記透過光ａと前記＋１次回折光ｂと前記−１次回折光ｃは、その一部が重なったまま前記対物レンズを経由して光ディスクの信号面上のトラックに集光され、前記信号面上のトラックで反射した光は、前記対物レンズを経由して前記光分岐手段に入射し、前記光分岐手段に入射した光は、その入射位置に応じて、前記透過光ａに対応する光が光ａ１、ａ２の２つに分岐してそれぞれ前記光検出器上の光検出領域Ａ１、Ａ２に入射し、前記＋１次回折光ｂに対応する光が光ｂ１、ｂ２の２つに分岐してそれぞれ前記光検出器上の光検出領域Ｂ１、Ｂ２に入射し、前記−１次回折光ｃに対応する光が光ｃ１、ｃ２の２つに分岐してそれぞれ前記光検出器上の光検出領域Ｃ１、Ｃ２に入射し、前記光検出領域Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２からの検出信号を組み合わせることにより、前記光ディスクのトラックへのトラッキングエラー信号が生成されることを特徴とする。

前記本発明の光ディスク装置の構成においては、前記対物レンズと前記光分岐手段とが一体的に固定されているのが好ましい。

また、前記本発明の光ディスク装置の構成においては、前記光検出領域Ａ１に前記光検出領域Ｂ２が定数ｋを掛けた状態で電気的に導通されており、かつ、前記光検出領域Ａ２に前記光検出領域Ｃ１が係数ｋを掛けた状態で電気的に導通されているのが好ましい。

また、前記本発明の光ディスク装置の構成においては、前記光検出領域Ａ１と前記光検出領域Ｃ２が電気的に導通されているか又は同一の光検出領域であり、かつ、前記光検出領域Ａ２と前記光検出領域Ｂ１が電気的に導通されているか又は同一の光検出領域であるのが好ましい。また、この場合には、前記光検出領域Ａ１、Ａ２での検出信号の差分をΔＴ１、前記光検出領域Ｂ２、Ｃ１での検出信号の差分をΔＴ４としたとき、前記光ディスクのトラックへのトラッキングエラー信号が、係数ｋを用いて、ΔＴ１−ｋ×ΔＴ４により演算されるのが好ましい。

また、前記本発明の光ディスク装置の構成においては、前記＋１次回折光ｂに対応する前記光分岐手段上の投影領域は、前記対物レンズの半径を超えない幅を有し、かつ、前記対物レンズの中心を通り光ディスク回転方向に対応する直線に沿うのが好ましい。また、この場合には、前記対物レンズの開口を往路の光線に沿って前記回折格子面上に投影したとき、前記回折格子面上の前記回折格子の領域は、前記開口の投影図形の半径を超えない幅を有し、かつ、前記開口の投影図形の中心を通り光ディスク回転方向に対応する直線に沿うのが好ましい。この場合にはさらに、前記回折格子は、光ディスク径方向に沿った直線グレーティングであるのが好ましい。この場合にはさらに、前記回折格子の領域は、前記開口の投影図形の外側に位置しているのが好ましい。この場合にはさらに、前記回折格子は、光ディスク回転方向に対応する直線に沿って複数の短冊状領域に区切られ、一つ置きの短冊状領域では前記回折格子の凹凸が同期しており、隣り合う短冊状領域では前記回折格子の凹凸が１／５〜１／２ピッチだけシフトしているのが好ましい。

また、前記本発明の光ディスク装置の構成においては、前記光分岐手段は、前記対物レンズの中心を通り光ディスク回転方向と平行な直線によって２つの領域に分割され、それぞれの領域で、前記光ａ１と前記光ａ２、前記光ｂ１と前記光ｂ２、前記光ｃ１と前記光ｃ２がそれぞれ分岐されるのが好ましい。

また、前記本発明の光ディスク装置の構成においては、前記光検出領域Ａ１、Ａ２での検出信号の差分をΔＴ１、前記光検出領域Ｂ１、Ｂ２での検出信号の差分をΔＴ２、前記光検出領域Ｃ１、Ｃ２での検出信号の差分をΔＴ３としたとき、前記光ディスクのトラックへのトラッキングエラー信号が、係数ｋを用いて、ΔＴ１−ｋ×（ΔＴ２＋ΔＴ３）により演算されるのが好ましい。

本発明によれば、直線グレーティングを回転調整しなくても、トラッキングエラー信号の検出出力を損なうことなくレンズシフトに伴うオフトラックの影響をキャンセルすることのできる光ディスク装置を提供することができる。

図１（ａ）は、本発明の実施の形態における光ディスク装置を示す側面図、図１（ｂ）は、当該光ディスク装置の光源部分を示す平面図、図１（ｃ）は、当該光ディスク装置に用いられるグレーティング面に形成されたグレーティングパターンと、当該グレーティング面上での光分布の様子とを示す図、図１（ｄ）は、光ディスクの信号面の構成と、当該信号面上での光分布の様子とを示す図、図１（ｅ）は、当該光ディスク装置に用いられるホログラム面での、グレーティングパターンのピッチが大きい場合の光分布の様子を示す図、図１（ｆ）は、当該光ディスク装置に用いられるホログラム面での、グレーティングパターンのピッチが小さい場合の光分布の様子を示す図である。 図２（ａ）は、本発明の第１の実施の形態における光ディスク装置に用いられる光検出器に形成された光検出パターンと、放射光源から出射されたレーザ光に対する戻り光の当該光検出器上での光分布の様子とを示す図、図２（ｂ）は、当該光ディスク装置に用いられるホログラムの構成を示す図である。 図３は、本発明の第１の実施の形態において、光ディスクの信号面に対して集束光がディフォーカスするときの光検出面上での光分布の様子を示す図であり、（ａ）は光ディスクの信号面が対物レンズから遠ざかる側にある場合、（ｂ）は光ディスクの信号面が対物レンズに近づく側にある場合である。 図４は、本発明の第１の実施の形態における光ディスク装置の、光ディスクからの戻り光のホログラム面上での光分布の様子を示す図であり、（ａ）は０次Ｇｒ回折光の場合、（ｂ）は±１次Ｇｒ回折光の場合である。 図５は、本発明の第１の実施の形態における光ディスク装置の、対物レンズのレンズシフトによって発生するトラッキングエラー信号のオフセットを説明するための図であり、（ａ）は０次Ｇｒ回折光のホログラム面上での光分布の様子、（ｂ）は±１次Ｇｒ回折光のホログラム面上での光分布の様子、（ｃ）は溝回折光のホログラム面上での光分布の様子をそれぞれ示している。 図６（ａ）は、本発明の第２の実施の形態における光ディスク装置に用いられる光検出器に形成された光検出パターンと、放射光源から出射されたレーザ光に対する戻り光の当該光検出器上での光分布の様子とを示す図、図６（ｂ）は、当該光ディスク装置に用いられるホログラムの構成を示す図である。 図７は、本発明の第２の実施の形態において、光ディスクの信号面に対して集束光がディフォーカスするときの光検出面上での光分布の様子を示す図であり、（ａ）は光ディスクの信号面が対物レンズに近づく側にある場合、（ｂ）は光ディスクの信号面が対物レンズから遠ざかる側にある場合である。 図８（ａ）は、従来技術における光ディスク装置を示す側面図、図８（ｂ）は、当該光ディスク装置に用いられるグレーティング面に形成されたグレーティングパターンと、当該グレーティング面上での光分布の様子とを示す図、図８（ｃ）は、光ディスクの信号面の構成と、当該信号面上での光分布の様子とを示す図である。 図９（ａ）は、従来技術における光ディスク装置に用いられる光検出面の構成と、当該光検出面上での光分布の様子とを示す図、図９（ｂ）は、当該光ディスク装置に用いられるシリンドリカルレンズに入射する前の光束を示す図である。 図１０は、従来技術における光ディスク装置の、レンズシフトによって発生するトラッキングエラー信号のオフセットを説明するための図である。

以下、実施の形態を用いて本発明をさらに具体的に説明する。尚、従来技術における光ディスク装置と共通の構成部材については、同一の参照符号を付して説明する。

［第１の実施の形態］
図１（ａ）は、本発明の実施の形態における光ディスク装置を示す側面図、図１（ｂ）は、当該光ディスク装置の光源部分を示す平面図、図１（ｃ）は、当該光ディスク装置に用いられるグレーティング面に形成されたグレーティングパターンと、当該グレーティング面上での光分布の様子とを示す図、図１（ｄ）は、光ディスクの信号面の構成と、当該信号面上での光分布の様子とを示す図、図１（ｅ）は、当該光ディスク装置に用いられるホログラム面での、グレーティングパターンのピッチが大きい場合の光分布の様子を示す図、図１（ｆ）は、当該光ディスク装置に用いられるホログラム面での、グレーティングパターンのピッチが小さい場合の光分布の様子を示す図である。

図１（ａ）に示すように、本実施の形態における光ディスク装置は、半導体レーザ等からなる放射光源１と、放射光源１から出射された光を回折する回折格子と、回折格子によって回折された光を平行光に変換するコリメートレンズ５と、直線偏光を円偏光に、円偏光を直線偏光に変換する１／４波長板６と、前記平行光を光ディスク８の信号面８ａ上のトラックに集光する対物レンズ７と、光ディスク８の信号面８ａで反射した光（戻り光）を回折するホログラムと、ホログラムによって回折された戻り光が集光する光検出器とを備えている。

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、光検出器は、光検出基板１０と、光検出基板１０上に形成された光検出面１０ａとを備えている。光検出面１０ａは、コリメートレンズ５の焦平面位置（すなわち、図１（ｂ）に示した放射光源１の発光点１ａの仮想発光点位置）にほぼ位置している。放射光源１は、光検出基板１０上に取り付けられている。また、光検出基板１０上には、放射光源１に近接して、放射光源１から出射されたレーザ光を反射してその光路を折り曲げる反射ミラー１２が取り付けられている。

図１（ａ）、（ｃ）に示すように、回折格子は、透明基板３と、透明基板３の表面（グレーティング面３ａ）に形成された直線グレーティング３ｂ、３ｃとを備えている。ここで、直線グレーティング３ｂと直線グレーティング３ｃは、グレーティング面３ａの中心３０を通る軸３Ｙに沿って分離して形成されている。より具体的には、対物レンズ７の開口を入射光線（往路の光線）に沿ってグレーティング面３ａ上に投影した図形を円２ａとすると、直線グレーティング３ｂ、３ｃの領域は円２ａの外側に位置している。それぞれのグレーティングは、等ピッチであり、その方位は軸３Ｙに直交している（すなわち、軸３Ｙと直交する軸３Ｘに平行である）。また、直線グレーティング３ｂ、３ｃは、それぞれ、軸３Ｙに沿って２０μｍ（又は２０μｍ〜４０μｍ）置きに２つの領域に分けられており、２つの領域間でグレーティングの位相が１／４ピッチ（すなわち、π／２）だけシフトしている（位相シフトは、１／５〜１／２ピッチ程度であるのが好ましい）。直線グレーティング３ｂと直線グレーティング３ｃの軸３Ｘの方向の幅は円２ａの直径の１／３程度である（少なくとも円２ａの直径の１／２を超えることはない）。また、直線グレーティング３ｂと直線グレーティング３ｃは、軸３Ｙに沿った断面がブレーズ形状（鋸歯状）か鋸歯状に内接した階段形状であり、その回折効率は、光スポット２ｂ’、２ｂ”の光量がそれぞれ光スポット２ｂの光量の１／１０程度となるように設定されている（本実施の形態においては、従来技術と異なり、グレーティングの領域が限定されているので、回折光の光量が少なく、これを補うために、ブレーズ形状等の高回折効率の断面が採用されている）。

図１（ａ）、（ｅ）、（ｆ）に示すように、ホログラムは、偏光性ホログラム基板１３と、偏光性ホログラム基板１３上に形成された、光分岐手段としてのホログラム面１３ａとを備えている。１／４波長板６は、ホログラム面１３ａが形成された偏光性ホログラム基板１３上に設けられており（１／４波長板６は偏光性ホログラム基板１３に貼り合わされており）、これらは、対物レンズ７と同一筐体内に固定され、当該対物レンズ７と一体で移動するように構成されている。

図１に示すように、放射光源１の発光点１ａから出射されたレーザ光２は、反射ミラー１２で反射し、透明基板３を透過した後、コリメートレンズ５によって集光されて平行光となる。この平行光は、偏光性ホログラム基板１３を透過し、１／４波長板６によって直線偏光（Ｓ波又はＰ波）から円偏光に変換された後、対物レンズ７によって集光されて、光ディスク８の信号面８ａ上に集束する（光スポットを結ぶ）。放射光源１から出射され透明基板３を透過する光（透過光）の、グレーティング面３ａ上での光スポットの形状は、グレーティング面３ａの中心３０を中心とした円２ａとなる。透明基板３を透過するレーザ光２の、グレーティング面３ａでの光分布は円２ａの外側にも広がっており、この広がった成分が、直線グレーティング３ｂと直線グレーティング３ｃを通過することによって回折され、±１次回折光が発生する（以下、グレーティングによる回折光を「Ｇｒ回折光」という）。そして、これらの回折光のうち、対物レンズ７の開口内に入射できるのは、光軸側に回折する成分（直線グレーティング３ｂでの−１次Ｇｒ回折光、直線グレーティング３ｃでの＋１次Ｇｒ回折光）であり、それらの成分は、円２ａの内側を透過する成分（回折はしないが、便宜上、「０次Ｇｒ回折光」と呼ぶ）と合わさって、光ディスク８の信号面８ａ上に光スポットを結ぶ。

光ディスク８の信号面８ａで反射した光は、対物レンズ７を透過し、１／４波長板６によって直線偏光（Ｐ波又はＳ波）に変換された後、ホログラム面１３ａに入射する。ホログラム面１３ａに入射した前記直線偏光は、当該ホログラム面１３ａによって回折されて、光軸Ｌを対称軸とする＋１次回折光２’及び−１次回折光２”に分岐される（以下、ホログラムによる回折光を「ホロ回折光」という）。そして、各ホロ回折光は、コリメートレンズ５を経由して集束性の光となり、光検出基板１０上の光検出面１０ａに入射する。

トラッキング制御時において、０次Ｇｒ回折光に対応した光スポット２ｂは案内溝８ｇの真上に位置するが、±１次Ｇｒ回折光に対応した光スポット２ｂ’、２ｂ”（それぞれ、直線グレーティング３ｃでの＋１次Ｇｒ回折光、直線グレーティング３ｂでの−１次Ｇｒ回折光に対応）は案内溝８ｇの真上に位置しなくてもよい。尚、±１次Ｇｒ回折光の波面は、それぞれ、軸３Ｙに沿って２０μｍ置きに２つの領域に分けられ、２つの領域間で位相がπ／２だけシフトするので、それらの集束光は、案内溝８ｇの方位（光ディスク回転方向）に分離した３つの光スポットとなる（２つの領域間で位相がπだけシフトしているときは、２つの光スポットとなる）。光ディスク８の信号面８ａで反射し、対物レンズ７を透過してホログラム面１３ａに入射する光は、０次Ｇｒ回折光２ｅに±１次Ｇｒ回折光２ｅ’、２ｅ”が重畳したものとなっており（Ｇｒ回折光２ｅ、２ｅ’、２ｅ”は、それぞれ光スポット２ｂ、２ｂ’、２ｂ”に対応）、±１次Ｇｒ回折光２ｅ’、２ｅ”の光ディスク径方向（軸１３Ｘの方向）に沿った幅は０次Ｇｒ回折光２ｅの直径（対物レンズ７の開口直径）の１／３程度である。直線グレーティング３ｂ、３ｃのピッチが大きい場合には、±１次Ｇｒ回折光２ｅ’、２ｅ”は分離して重ならないが（図１（ｅ）参照）、直線グレーティング３ｂ、３ｃのピッチが小さくなると、±１次Ｇｒ回折光２ｅ’、２ｅ”はともに軸１３Ｘを乗り越えて重なった分布となる（図１（ｆ）参照）。

図２（ａ）は、本発明の第１の実施の形態における光ディスク装置に用いられる光検出器に形成された光検出パターンと、放射光源から出射されたレーザ光に対する戻り光の当該光検出器上での光分布の様子とを示す図、図２（ｂ）は、当該光ディスク装置に用いられるホログラムの構成を示す図である。ここで、図２（ａ）、（ｂ）には、光ディスク側から見た光検出面、ホログラム面が示されている。尚、ホログラム面１３ａ上の±１次Ｇｒ回折光２ｅ’、２ｅ”は、図１（ｅ）の状態である。

図２（ｂ）に示すように、ホログラム面１３ａは、光軸Ｌとホログラム面１３ａとの交点１３０で直交する２直線（１３Ｘ、１３Ｙ）により、４つの象限１３１、１３２、１３３、１３４に分割されている。軸１３Ｘは光ディスク径方向に平行であり、ホログラム面１３ａ上の戻り光（０次Ｇｒ回折光２ｅ）には、光ディスク径方向に対応した軸１３Ｘに沿ってシフトする形で、光ディスク８の信号面８ａ上に形成された案内溝８ｇによる回折光２ｅｐ、２ｅｍが重畳している（以下、案内溝による回折光を「溝回折光」という）。図２（ｂ）においては、ＤＶＤ−ＲやＤＶＤ−ＲＷ等の狭ピッチフォーマットの光ディスクからの戻り光を例にとって、溝回折光のアウトラインを破線で示している。そして、この光がホログラム面１３ａを通過することにより、±１次の回折光が発生し、象限１３１、１３２、１３３、１３４ごとに分割されて光検出基板１０上の光検出面１０ａに入射する。

一方、図２（ａ）に示すように、光検出面１０ａには、光軸Ｌと光検出面１０ａとの交点１００で直交し、軸１３Ｘ、軸１３Ｙに平行な２直線を軸１０Ｘ、軸１０Ｙとして、軸１０Ｘのマイナス側に軸１０Ｘに沿った櫛歯状のフォーカス検出セル９５、９６が交互に配置され（同一参照符合を付した検出セルは電気的に導通されている）、軸１０Ｘのプラス側に方形状のトラッキング検出セル９１、９２、９２’、９３、９４、９４’が配置されている（光検出パターン）。これらのトラッキング検出セル９１、９２、９２’、９３、９４、９４’は、トラッキング検出セル９２、９４の境界線の中心を中心として１８０°回転対称な形状をなし、トラッキング検出セル９２、９２’、９４、９４’は軸１０Ｙの方向に一列に並び、トラッキング検出セル９１、９３はこの軸１０Ｙの方向の並びから軸１０Ｘに沿って互いに逆方向にずれている。尚、放射光源１の発光点１ａから出射されたレーザ光２は、紙面と平行な面内を軸１０Ｙと平行に進み、反射ミラー１２によって光軸Ｌの方向（点１００を通り紙面に直交する方向）に反射する。

ホログラム面１３ａ上の０次Ｇｒ回折光２ｅのうち、ホログラム面１３ａの象限１３１によって回折された＋１次ホロ回折光は、トラッキング検出セル９１の内部に収まる光スポット２ｄ１に、−１次ホロ回折光は、フォーカス検出セル９５、９６の境界を跨る光スポット２Ｄ１に、ホログラム面１３ａの象限１３２によって回折された＋１次ホロ回折光は、トラッキング検出セル９２の内部に収まる光スポット２ｄ２に、−１次ホロ回折光は、フォーカス検出セル９５、９６の境界を跨る光スポット２Ｄ２に、ホログラム面１３ａの象限１３３によって回折された＋１次ホロ回折光は、トラッキング検出セル９３の内部に収まる光スポット２ｄ３に、−１次ホロ回折光は、フォーカス検出セル９５、９６の境界を跨る光スポット２Ｄ３に、ホログラム面１３ａの象限１３４によって回折された＋１次ホロ回折光は、トラッキング検出セル９４の内部に収まる光スポット２ｄ４に、−１次ホロ回折光は、フォーカス検出セル９５、９６の境界を跨る光スポット２Ｄ４にそれぞれ集光する。

また、ホログラム面１３ａ上の＋１次Ｇｒ回折光２ｅ’のうち、ホログラム面１３ａの象限１３１によって回折されたホロ回折光は、検出セルの外部の光スポット２ｄ１’に、ホログラム面１３ａの象限１３２によって回折されたホロ回折光は、トラッキング検出セル９２’の内部に収まる光スポット２ｄ２’にそれぞれ集光する。また、ホログラム面１３ａ上の−１次Ｇｒ回折光２ｅ”のうち、ホログラム面１３ａの象限１３３によって回折されたホロ回折光は、検出セルの外部の光スポット２ｄ３”に、ホログラム面１３ａの象限１３４によって回折されたホロ回折光は、トラッキング検出セル９４’の内部に収まる光スポット２ｄ４”にそれぞれ集光する。

０次Ｇｒ回折光２ｅに関しては、ホログラム面１３ａの各象限１３１、１３２、１３３、１３４によって回折される−1次ホロ回折光が集光する光スポット２Ｄ１、２Ｄ２、２Ｄ３、２Ｄ４は、それぞれ、＋１次ホロ回折光が集光する光スポット２ｄ１、２ｄ２、２ｄ３、２ｄ４の、点１００に関するほぼ点対称な位置となる。

これに対して、±１次Ｇｒ回折光２ｅ’、２ｅ”のホロ回折光は、０次Ｇｒ回折光２ｅのホロ回折光の集光位置を基点として、＋１次Ｇｒ回折光２ｅ’のホロ回折光が軸１０Ｙのプラス側に、−１次Ｇｒ回折光２ｅ” のホロ回折光が軸１０Ｙのマイナス側にシフトした位置に集光する。

尚、光スポット２Ｄ１、２Ｄ２、２Ｄ３、２Ｄ４の軸１０Ｘの方向の焦線は、光検出面１０ａのどちら側（奥（ホログラム面１３ａから遠ざかる側）あるいは手前（ホログラム面１３ａに近づく側））にあってもよいが、光スポット２Ｄ１、２Ｄ３の軸１０Ｙの方向の焦線は、光検出面１０ａの奥（又は手前）に、光スポット２Ｄ２、２Ｄ４の軸１０Ｙの方向の焦線は、光検出面１０ａの手前（又は奥）に位置する。また、ホログラム面１３ａの各象限１３１、１３２、１３３、１３４を、それぞれ、軸１３Ｙに沿った短冊状領域に分割し、一つ置きの短冊状領域によって回折されたホロ回折光を光検出面１０ａの奥に、残りの短冊状領域によって回折されたホロ回折光を光検出面１０ａの手前に集光させる方式も考えられる。

図２において、各検出セルにより、以下の８個の信号（検出信号）が得られる。

Ｔ１＝検出セル９１で得られる信号
Ｔ２＝検出セル９２で得られる信号
Ｔ３＝検出セル９３で得られる信号
Ｔ４＝検出セル９４で得られる信号
Ｔ２’＝検出セル９２’で得られる信号
Ｔ４’＝検出セル９４’で得られる信号
Ｆ１＝検出セル９５で得られる信号
Ｆ２＝検出セル９６で得られる信号
これらの検出信号を用いて、記録型光ディスクのトラックへのトラッキングエラー信号ＴＥ１、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の再生専用光ディスクのトラックへのトラッキングエラー信号ＴＥ２、光ディスクの信号面へのフォーカスエラー信号ＦＥ、光ディスクの信号面の再生信号ＲＦが、下記式（４）〜（７）により演算される。

ＴＥ１＝Ｔ４−Ｔ２−ｋ×（Ｔ４’−Ｔ２’） 式（４）
ＴＥ２＝Ｔ１＋Ｔ３−Ｔ２−Ｔ４ 式（５）
ＦＥ＝Ｆ１−Ｆ２ 式（６）
ＲＦ＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４ 式（７）
ここで、係数ｋは、トラッキング制御時における、対物レンズ７のレンズシフト（以下、対物レンズのレンズシフトを単に「レンズシフト」ともいう）に伴うオフトラックの影響をキャンセルする大きさに設定される。

図３は、本発明の第１の実施の形態において、光ディスクの信号面に対して集束光がディフォーカスするときの光検出面上での光分布の様子を示す図であり、（ａ）は光ディスクの信号面が対物レンズから遠ざかる側にある場合、（ｂ）は光ディスクの信号面が対物レンズに近づく側にある場合である。尚、図３においては、＋１次ホロ回折光側の光スポットだけが示されているが、−１次ホロ回折光側の光スポットは、＋１次ホロ回折光側の光スポットの、点１００に関するほぼ点対称な位置となる。図３（ａ）、（ｂ）において、光分布２ｄ１、２ｄ３は検出セル９２、９２’、９４、９４’の上に掛かっていない。これは、光分布２ｄ１、２ｄ３の基点２ｄ１Ｓ、２ｄ３Ｓが他の検出セルに比べて軸１０Ｘに沿って互いに逆方向にずれた検出セル９１、９３の上に位置していることに起因する。

２層ディスク（ＤＶＤ−Ｒやブルーレイ（Ｂｌｕ−ｒａｙ）ディスク等として商品化された、２つの信号面が数十μｍの厚さの接着層（厚さｄ、屈折率ｎ）を挟んで２層構造になっている光ディスク）の場合、一方の信号面にフォーカシングすると、他方の信号面で反射した光は、往路と復路でそれぞれｄ／ｎ、往復で２ｄ／ｎだけディフォーカスした状態で光検出面上に戻ってくる。そして、光検出器の構成によっては、他方の信号面で反射した光が迷光として混入し、トラッキングエラー信号やフォーカスエラー信号に大きな影響を及ぼしてしまう。しかし、本実施の形態においては、上記式（４）に基づくトラッキングエラー検出に、検出セル９２、９２’、９４、９４’しか使用されていないので、光スポットの半分（２ｄ１、２ｄ３）はトラッキングエラー検出における迷光とはならず、残りの光スポット（２ｄ２、２ｄ４）も対称関係を維持したままトラッキング検出セルに被さるので、トラッキングエラー信号ＴＥ１への外乱がキャンセルされる。その結果、２層ディスクにおけるトラッキング制御を安定化させて、トラッキング制御時におけるオフトラックやトラック飛びをなくすことができる。

図４は、本発明の第１の実施の形態における光ディスク装置の、光ディスクからの戻り光のホログラム面上での光分布の様子を示す図であり、（ａ）は０次Ｇｒ回折光の場合、（ｂ）は±１次Ｇｒ回折光の場合である（実際には、これらのＧｒ回折光が重なって戻ってくる）。図4（ａ）に示すように、ホログラム面１３ａに入射する前の光束（０次Ｇｒ回折光２ｅ）には、光ディスク径方向に対応した軸１３Ｘに沿ってシフトする形で、光ディスク８の信号面８ａ上に形成された案内溝８ｇによる回折光２ｅｐ、２ｅｍが重畳している。シフト量は、対物レンズ７の焦点距離をｆ、光の波長をλ、案内溝８ｇの光ディスク径方向のピッチをΛとしたとき、ｆλ／Λで与えられる。当然、ホログラム面１３ａ上での戻り光は、対物レンズ７の開口の外側がカットされるので、対物レンズ７の開口をホログラム面１３ａ上に光線に沿って投影した図形である円７ａの内側だけが戻り光になる。０次Ｇｒ回折光２ｅには、その±１次溝回折光２ｅｐ、２ｅｍと重なる領域（重畳領域）がある。従って、光スポット２ｂが案内溝８ｇからオフトラックすると、溝回折光の位相情報が変化し、重畳領域の間で光強度差が発生し、これがトラッキングエラー信号として作用する。図４（ｂ）において、ホログラム面１３ａには、±１次Ｇｒ回折光２ｅ’、２ｅ”とそれらの＋１次溝回折光２ｅｐ’、２ｅｐ”、−１次溝回折光２ｅｍ’、２ｅｍ”が戻り光として入射する。±１次溝回折光２ｅｐ’、２ｅｐ”、２ｅｍ’、２ｅｍ”は、０次溝回折光に対し軸１３Ｘに沿ってｆλ／Λだけシフトしている。±１次Ｇｒ回折光２ｅ’、２ｅ”とそれらの＋１次溝回折光２ｅｐ’、２ｅｐ”、−１次溝回折光２ｅｍ’、２ｅｍ”は、軸１３Ｘの方向の幅がｗであり、ｗの大きさを、円７ａの半径（開口半径）ａの１／３程度に設定すれば、どのようなフォーマットの光ディスクであっても、ｗがｆλ／Λの１／２を超えることはない。従って、±１次Ｇｒ回折光２ｅ’、２ｅ”は、それらの±１次溝回折光２ｅｐ’、２ｅｐ”、２ｅｍ’、２ｅｍ”とは重ならず、光スポット２ｂ’、２ｂ”が案内溝８ｇからオフトラックして溝回折光の位相情報が変化しても、これがトラッキングエラー信号として作用することはない。すなわち、信号面８ａ上の光スポット２ｂ’、２ｂ”は、案内溝８ｇに対し、どの位置にあってもよく、従来技術のように案内溝８ｇに対して位置を調整する必要はないので、直線グレーティング３ｂ、３ｃの回転調整が不要となる。

図５は、本発明の第１の実施の形態における光ディスク装置の、対物レンズのレンズシフトによって発生するトラッキングエラー信号のオフセットを説明するための図であり、（ａ）は０次Ｇｒ回折光のホログラム面上での光分布の様子、（ｂ）は±１次Ｇｒ回折光のホログラム面上での光分布の様子、（ｃ）は溝回折光のホログラム面上での光分布の様子をそれぞれ示している。

図５（ａ）に示すように、対物レンズ７が光軸Ｌから光ディスク径方向（軸１３Ｘの方向）にεだけシフトすると、光軸Ｌに沿って対物レンズ７に回転対称に入射するガウシアン分布の光２Ａは、光ディスク８の信号面８ａで反射した後には２εだけシフト（対物レンズ７の中心軸７ｃに対してはεだけシフト）した分布の光２Ｂとなる。従って、ホログラム面１３ａ上の０次Ｇｒ回折光２ｅも２εだけシフトした位置２Ｅを中心とする光分布となり、かつ、対物レンズ７の開口の、ホログラム面１３ａ上への光線に沿った投影図形である円７ａの外側は遮光されている。また、対物レンズ７とホログラム面１３ａとは一体的に固定されているので、位置２Ｅはホログラム面１３ａの分割線１３Ｙからはεだけシフトしている。従って、検出セル９２で検出される光量は検出セル９４で検出される光量よりも大きくなり、検出セル９２、９４で得られる信号（Ｔ４−Ｔ２）だけではオフセットが発生する。しかし、ホログラム面１３ａの分割線１３Ｙが対物レンズ７と一緒に動くために、そのオフセット量は従来技術の１／３程度である。一方、図５（ｂ）に示すように、ホログラム面１３ａ上の±１次Ｇｒ回折光２ｅ’、２ｅ”も２εだけシフトした位置２Ｅを中心とする光分布となり、かつ、対物レンズ７の開口の、ホログラム面１３ａ上への光線に沿った投影図形である円７ａの外側は遮光される。従って、検出セル９２’で検出される光量は検出セル９４’で検出される光量よりも大きくなり、検出セル９２’、９４’で得られる信号（Ｔ４’−Ｔ２’）にもオフセットが発生する。しかし、円７ａによる遮光の影響が図５（ａ）のものよりも遙かに小さくなることが、オフセット量を増大させる作用をなし、検出光量で規格化すると、図５（ａ）のものの３．５倍程度、従来技術に比べても１．１〜１．２倍程度のオフセットが発生する。そして、上記式（４）によって得られるトラッキングエラー信号ＴＥ１は、光スポット２ｂ’、２ｂ”の光量をそれぞれ光スポット２ｂの光量の１／１０とすると、ｋ＝５／３．５＝１．４３の大きさの係数ｋでレンズシフトに伴うオフトラックの影響をキャンセルできており、信号（Ｔ４’−Ｔ２’）にはトラッキングエラー信号が含まれないので、演算に伴う検出感度の劣化もない。

尚、０次Ｇｒ回折光２ｅによるトラッキングエラー信号（Ｔ４−Ｔ２）にレンズシフトに伴うオフトラックの影響が発生するのは、ＤＶＤ−ＲやＤＶＤ−ＲＷ等の案内溝の深さが浅く、溝ピッチが小さい光ディスクに限られ、ＤＶＤ−ＲＡＭ等の案内溝の深さが深く、溝ピッチが大きい光ディスクではほとんど影響が出ない。この現象は±１次Ｇｒ回折光２ｅ’、２ｅ”についても同様である。図５（ｃ）に、ＤＶＤ−ＲＡＭ装置における±１次Ｇｒ回折光２ｅ’、２ｅ”、及びその溝回折光の様子を示す。図５（ｃ）に示すように、±１次Ｇｒ回折光２ｅ’、２ｅ”とそれらの＋１次溝回折光２ｅｐ’、２ｅｐ”、−１次溝回折光２ｅｍ’、２ｅｍ”は、わずかな間隙を挟むだけで、軸１３Ｘの方向に並んでほぼ開口（円７ａ）の全面を覆っている。これらの溝回折光２ｅｐ’、２ｅｐ”、２ｅｍ’、２ｅｍ”は、深さが深く、溝ピッチが大きい案内溝８ｇによる回折によって強度が揃い、結果として、軸１３Ｘの方向の光強度がほぼ一様となるので、信号（Ｔ４’−Ｔ２’）にも、レンズシフトによって発生するオフトラック出力はほとんどない。従って、上記式（４）は、ＤＶＤ−ＲＡＭ等の溝ピッチの大きい光ディスクにも適用できる演算式である。

また、本実施の形態においては、ホログラム面１３ａ上の２つの象限１３２、１３４から派生した回折光を元にトラッキングエラー信号を検出しているが、検出セルの配置を工夫すれば、残りの２つの象限においても同様の扱いをすることができ、全ての象限を用いたトラッキングエラー信号の検出が可能となる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態における光ディスク装置について、図１、図６、図７を参照しながら説明する。尚、本実施の形態は、上記第１の実施の形態と比べてホログラムによる光の回折のさせ方が異なるだけで、その他の構成は上記第１の実施の形態と同様であるため、上記第１の実施の形態と同一の部材には同一の参照符号を付し、それらの説明は省略する（図１は、本実施の形態と上記第１の実施の形態で重複するので、その説明は省略する）。

図６（ａ）は、本発明の第２の実施の形態における光ディスク装置に用いられる光検出器に形成された光検出パターンと、放射光源から出射されたレーザ光に対する戻り光の当該光検出器上での光分布の様子とを示す図、図６（ｂ）は、当該光ディスク装置に用いられるホログラムの構成を示す図である。ここで、図６（ａ）、（ｂ）には、光ディスク側から見た光検出面、ホログラム面が示されている。尚、ホログラム面１３ａ上の±１次Ｇｒ回折光２ｅ’、２ｅ”は、図１（ｆ）の状態である。

図６（ｂ）に示すように、ホログラム面１３ａは、光軸Ｌとホログラム面１３ａとの交点１３０で直交する２直線（１３Ｘ、１３Ｙ）により、４つの象限１３１、１３２、１３３、１３４に分割されている。軸１３Ｘは光ディスク径方向に平行であり、ホログラム面１３ａ上の戻り光（０次Ｇｒ回折光２ｅ）には、光ディスク径方向に対応した軸１３Ｘに沿ってシフトする形で、光ディスク８の信号面８ａ上に形成された案内溝８ｇによる溝回折光２ｅｐ、２ｅｍが重畳している。図６（ｂ）においては、ＤＶＤ−ＲやＤＶＤ−ＲＷ等の狭ピッチフォーマットの光ディスクからの戻り光を例にとって、溝回折光のアウトラインを破線で示している。そして、この光がホログラム面１３ａを通過することにより、±１次の回折光が発生し、象限１３１、１３２、１３３、１３４ごとに分割されて光検出基板１０上の光検出面１０ａに入射する。

一方、図６（ａ）に示すように、光検出面１０ａには、光軸Ｌと光検出面１０ａとの交点１００で直交し、軸１３Ｘ、軸１３Ｙに平行な２直線を軸１０Ｘ、軸１０Ｙとして、軸１０Ｘのマイナス側に軸１０Ｘに沿った櫛歯状のフォーカス検出セル９５、９６が交互に配置され（同一参照符合を付した検出セルは電気的に導通されている）、軸１０Ｘのプラス側に方形状のトラッキング検出セル９１、９２、９２’、９３、９４、９４’が配置されている（光検出パターン）。これらのトラッキング検出セル９１、９２、９２’、９３、９４、９４’は、トラッキング検出セル９２、９４の境界線の中心を中心として１８０°回転対称な形状をなし、トラッキング検出セル９２、９２’、９４、９４’は軸１０Ｙの方向に一列に並び、トラッキング検出セル９１、９３はこの軸１０Ｙの方向の並びから軸１０Ｘに沿って互いに逆方向にずれている。尚、放射光源１の発光点１ａから出射されたレーザ光２は、紙面と平行な面内を軸１０Ｙと平行に進み、反射ミラー１２によって光軸Ｌの方向（点１００を通り紙面に直交する方向）に反射する。

ホログラム面１３ａ上の０次Ｇｒ回折光２ｅのうち、ホログラム面１３ａの象限１３１によって回折された＋１次ホロ回折光は、トラッキング検出セル９１の内部に収まる光スポット２ｄ１に、−１次ホロ回折光は、フォーカス検出セル９５、９６の境界を跨る光スポット２Ｄ１に、ホログラム面１３ａの象限１３２によって回折された＋１次ホロ回折光は、トラッキング検出セル９２の内部に収まる光スポット２ｄ２に、−１次ホロ回折光は、フォーカス検出セル９５、９６の境界を跨る光スポット２Ｄ２に、ホログラム面１３ａの象限１３３によって回折された＋１次ホロ回折光は、トラッキング検出セル９３の内部に収まる光スポット２ｄ３に、−１次ホロ回折光は、フォーカス検出セル９５、９６の境界を跨る光スポット２Ｄ３に、ホログラム面１３ａの象限１３４によって回折された＋１次ホロ回折光は、トラッキング検出セル９４の内部に収まる光スポット２ｄ４に、−１次ホロ回折光は、フォーカス検出セル９５、９６の境界を跨る光スポット２Ｄ４にそれぞれ集光する。

また、ホログラム面１３ａ上の＋１次Ｇｒ回折光２ｅ’のうち、ホログラム面１３ａの象限１３１によって回折されたホロ回折光は、検出セルの外部の光スポット２ｄ１’に、ホログラム面１３ａの象限１３２によって回折されたホロ回折光は、トラッキング検出セル９４の内部に収まる光スポット２ｄ２’に、ホログラム面１３ａの象限１３３によって回折されたホロ回折光は、検出セルの外部の光スポット２ｄ３’に、ホログラム面１３ａの象限１３４によって回折されたホロ回折光は、トラッキング検出セル９４’の内部に収まる光スポット２ｄ４’にそれぞれ集光する。また、ホログラム面１３ａ上の−１次Ｇｒ回折光２ｅ”のうち、ホログラム面１３ａの象限１３１によって回折されたホロ回折光は、検出セルの外部の光スポット２ｄ１”に、ホログラム面１３ａの象限１３２によって回折されたホロ回折光は、トラッキング検出セル９２’の内部に収まる光スポット２ｄ２” に、ホログラム面１３ａの象限１３３によって回折されたホロ回折光は、検出セルの外部の光スポット２ｄ３”に、ホログラム面１３ａの象限１３４によって回折されたホロ回折光は、トラッキング検出セル９２の内部に収まる光スポット２ｄ４”にそれぞれ集光する。

０次Ｇｒ回折光２ｅに関しては、ホログラム面１３ａの各象限１３１、１３２、１３３、１３４によって回折される−1次ホロ回折光が集光する光スポット２Ｄ１、２Ｄ２、２Ｄ３、２Ｄ４は、それぞれ、＋１次ホロ回折光が集光する光スポット２ｄ１、２ｄ２、２ｄ３、２ｄ４の、点１００に関するほぼ点対称な位置となる。

これに対して、±１次Ｇｒ回折光２ｅ’、２ｅ”のホロ回折光は、０次Ｇｒ回折光２ｅのホロ回折光の集光位置を基点として、＋１次Ｇｒ回折光２ｅ’のホロ回折光が軸１０Ｙのプラス側に、−１次Ｇｒ回折光２ｅ” のホロ回折光が軸１０Ｙのマイナス側にシフトした位置に集光する。

尚、光スポット２Ｄ１、２Ｄ２、２Ｄ３、２Ｄ４の軸１０Ｘの方向の焦線は、光検出面１０ａのどちら側（奥（ホログラム面１３ａから遠ざかる側）あるいは手前（ホログラム面１３ａに近づく側））にあってもよいが、光スポット２Ｄ１、２Ｄ３の軸１０Ｙの方向の焦線は、光検出面１０ａの奥（又は手前）に、光スポット２Ｄ２、２Ｄ４の軸１０Ｙの方向の焦線は、光検出面１０ａの手前（又は奥）に位置する。また、ホログラム面１３ａの各象限１３１、１３２、１３３、１３４を、それぞれ、軸１３Ｙに沿った短冊状領域に分割し、一つ置きの短冊状領域によって回折されたホロ回折光を光検出面１０ａの奥に、残りの短冊状領域によって回折されたホロ回折光を光検出面１０ａの手前に集光させる方式も考えられる。

本実施の形態における検出セルの名称の定義や信号の検出式は、上記第１の実施の形態と同様であるため、それらの説明は省略する。

また、本実施の形態は、±１次Ｇｒ回折光２ｅ’、２ｅ”が軸１３Ｘを乗り越えていること、及び、ホログラムによる光の回折のさせ方が異なる以外は、上記第１の実施の形態と同様であるので、±１次Ｇｒ回折光２ｅ’、２ｅ”による検出信号には、レンズシフトの影響によって０次Ｇｒ回折光２ｅの３.５倍程度（検出光量で規格化した場合）のオフセットが発生する一方、オフトラックに関してはオフセットが発生しない。トラッキング検出セル９２の内部には光スポット２ｄ２、２ｄ４”が存在し、トラッキング検出セル９４の内部には光スポット２ｄ４、２ｄ２’が存在するが、光スポット２ｄ２、２ｄ２’はホログラム面１３ａ上の軸１３Ｘのマイナス側の領域である象限１３２から発生し、光スポット２ｄ４、２ｄ４”はホログラム面１３ａ上の軸１３Ｘのプラス側の領域である象限１３４から発生する回折光であるので、レンズシフトによるオフセットは互いに逆極性となる。従って、トラッキング検出セル９２、９４では、既にレンズシフトに関するキャンセル作用がなされており、トラッキング検出セル９２、９４で得られる信号（Ｔ４−Ｔ２）だけでも、レンズシフトに伴うオフトラックの影響をある程度キャンセルできている。残ったオフトラックの影響を補正するのが検出セル９２’、９４’で得られる信号（Ｔ４’−Ｔ２’）の項である。信号（Ｔ４’−Ｔ２’）は、その検出量が小さく、補正量も少ないので、上記第１の実施の形態と同様の大きさの係数ｋ（ｋ＝１〜２程度）でオフトラックの影響を完全にキャンセルすることができ、演算に伴うトラッキングエラー信号出力の劣化もない。このように、本実施の形態によれば、上記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができ、また、信号面８ａ上の光スポット２ｂ’、２ｂ”は、案内溝８ｇに対し、どの位置にあってもよく、従来技術のように案内溝８ｇに対して位置を調整する必要がないので、直線グレーティング３ｂ、３ｃの回転調整が不要となる。

尚、上記第１の実施の形態１と異なり、本実施の形態の光ディスク装置によって検出される再生信号には、光スポット２ｂ’、２ｂ”が読み取った信号成分が含まれており、これが再生信号（光スポット２ｂが読み取った信号）の品質を劣化させることになる。しかし、信号面８ａ上の光スポット２ｂ’、２ｂ”は、それぞれ、光ディスク回転方向に広がった３つの光スポットからなり、光スポット２ｂ’、２ｂ”によって再生される信号のＡＣ成分はほとんど除去されている。従って、光スポット２ｂ’、２ｂ”が読み取った信号成分の、光スポット２ｂが読み取った再生信号に与える影響も十分小さく抑えられている。

図７は、本発明の第２の実施の形態において、光ディスクの信号面に対して集束光がディフォーカスするときの光検出面上での光分布の様子を示す図であり、（ａ）は光ディスクの信号面が対物レンズに近づく側にある場合、（ｂ）は光ディスクの信号面が対物レンズから遠ざかる側にある場合である。尚、図７においては、＋１次ホロ回折光側の光スポットだけが示されているが、−１次ホロ回折光側の光スポットは、＋１次ホロ回折光側の光スポットの、点１００に関するほぼ点対称な位置となる。図７（ａ）、（ｂ）において、光分布２ｄ１、２ｄ３は検出セル９２、９２’、９４、９４’の上に掛かっていない。これは、光分布２ｄ１、２ｄ３の基点２ｄ１Ｓ、２ｄ３Ｓが他の検出セルに比べて軸１０Ｘに沿って互いに逆方向にずれた検出セル９１、９３の上に位置していることに起因する。従って、上記第１の実施の形態と同様に、光スポットの半分（２ｄ１、２ｄ３）はトラッキングエラー検出における迷光とはならず、残りの光スポット（２ｄ２、２ｄ４）も対称関係を維持したままトラッキング検出セルに被さるので、トラッキングエラー信号ＴＥ１への外乱がキャンセルされる。その結果、２層ディスクにおけるトラッキング制御を安定化させて、トラッキング制御時におけるオフトラックやトラック飛びをなくすことができる。

以上のように、本発明の光ディスク装置は、直線グレーティングの回転調整をしなくても、トラッキングエラー信号の検出出力を損なうことなくレンズシフトに伴うオフトラックの影響をキャンセルすることができ、各種の光ディスクの記録再生に供される光ディスク装置として有用である。

本発明は、光ディスクに信号を記録し、又は光ディスクに記録された信号を再生するために用いられる光ディスク装置に関する。

従来、この種の光ディスク装置としては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。ここでは、この先行例を原型とし、若干の修正を加えた形で、図８〜図１０を参照しながら説明する。

図８（ａ）は、従来技術における光ディスク装置を示す側面図、図８（ｂ）は、当該光ディスク装置に用いられるグレーティング面に形成されたグレーティングパターンと、当該グレーティング面上での光分布の様子とを示す図、図８（ｃ）は、光ディスクの信号面の構成と、当該信号面上での光分布の様子とを示す図である。

図８に示すように、半導体レーザ等の放射光源１から出射されたレーザ光２は、透明基板３、偏光ビームスプリッタ４のスプリット面４ａを順次透過した後、コリメートレンズ５によって集光されて平行光となる。この平行光は、１／４波長板６によって直線偏光（Ｐ波）から円偏光に変換された後、対物レンズ７によって集光されて、光ディスク８の信号面８ａ上に集束する（光スポットを結ぶ）。光ディスク８の信号面８ａには、光ディスク８の回転方向（以下「光ディスク回転方向」という）に沿う案内溝８ｇが光ディスク８の径方向（以下「光ディスク径方向」という）に等ピッチで形成されている。光ディスク８の信号面８ａで反射した光は、対物レンズ７を透過し、１／４波長板６によって直線偏光（Ｓ波）に変換された後、コリメートレンズ５を経由して集束性の光となる。この集束性の光は、偏光ビームスプリッタ４のスプリット面４ａで反射した後、円柱面の中心軸を紙面に平行な面に対して４５度傾斜させて配置したシリンドリカルレンズ９を透過し、最小錯乱円の近傍（縦焦線と横焦線の中間位置）に位置する光検出基板１０上の光検出面１０ａに入射する。

透明基板３の表面（グレーティング面３ａ）には、光ディスク回転方向に対応した軸３Ｙを境として、直線グレーティング３ｂと直線グレーティング３ｃとが形成されている。そして、放射光源１から出射され透明基板３を透過する光（透過光）の、グレーティング面３ａ上での光スポットの形状は、グレーティング面３ａの中心３０を中心とした円２ａとなる。それぞれのグレーティングの方位は軸３Ｙに直交し、直線グレーティング３ｂと直線グレーティング３ｃのグレーティングの位相はπだけずれている（シフトしている）。透明基板３を透過する光（透過光）は、直線グレーティング３ｂと直線グレーティング３ｃとによって回折され、０次回折光（そのまま透過する光）以外に±１次回折光が発生する（以下、グレーティングによる回折光を「Ｇｒ回折光」という）。０次Ｇｒ回折光の波面は、グレーティングの影響を受けないので、位相の変化はないが、±１次Ｇｒ回折光の波面は、軸３Ｙを境として左右で位相がπだけシフトしている。これらのＧｒ回折光は、光ディスク８の信号面８ａ上に光スポットを結ぶ。そして、トラッキング制御時において、０次Ｇｒ回折光に対応した光スポット２ｂは案内溝８ｇの真上に位置し、±１次Ｇｒ回折光に対応した光スポット２ｂ’、２ｂ”は、それぞれ案内溝８ｇを中心として光ディスク径方向に分離した２つの光スポットとなる。光スポット２ｂ’、２ｂ”がそれぞれ２つとなるのは、±１次Ｇｒ回折光の波面が中心軸３Ｙを境として左右で位相がπだけシフトしていることによる。尚、直線グレーティング３ｂと直線グレーティング３ｃの回折効率は、光スポット２ｂ’、２ｂ”の光量がそれぞれ光スポット２ｂの光量の１／１０程度となるように設定されている。

図９（ａ）は、従来技術における光ディスク装置に用いられる光検出面の構成と、当該光検出面上での光分布の様子とを示す図、図９（ｂ）は、当該光ディスク装置に用いられるシリンドリカルレンズに入射する前の光束を示す図である。シリンドリカルレンズ９に入射する前の光束２ｃ、２ｃ’、２ｃ”は、それぞれ光ディスク８の信号面８ａ上の光スポット２ｂ、２ｂ’、２ｂ”に対応している。０次Ｇｒ回折光２ｃには、光ディスク径方向に対応した軸９Ｘに沿ってシフトする形で、光ディスク８の案内溝８ｇによる回折光２ｃｐ、２ｃｍが重畳している（以下、案内溝による回折光を「溝回折光」という）。±１次Ｇｒ回折光２ｃ’、２ｃ”の０次溝回折光は、光ディスク回転方向に平行な軸９Ｙを境として位相がπだけシフトしており、±１次溝回折光は、このπシフトの状態を保ったまま、軸９Ｘに沿ってシフトする形で０次溝回折光に重畳している。光検出面１０ａ上の光スポット２ｄ、２ｄ’、２ｄ”は、それぞれシリンドリカルレンズ９に入射する前の光束２ｃ、２ｃ’、２ｃ”に対応している。光束２ｃ、２ｃ’、２ｃ” は、シリンドリカルレンズ９を透過することにより、光分布がシリンドリカルレンズ９の円柱面の中心軸に対して反転するので、光検出面１０ａ上の光スポット２ｄ、２ｄ’、２ｄ”は、光束２ｃ、２ｃ’、２ｃ”に対し全体として９０度回転した光分布となる（光分布のみならず、対物レンズ７のレンズシフト（以下、対物レンズのレンズシフトを単に「レンズシフト」ともいう）時の光スポットの移動方向も９０度回転する）。光検出面１０ａ上には、光検出器１１、１１’、１１”がそれぞれ光スポット２ｄ、２ｄ’、２ｄ”とほぼ同軸となるように配置されている。光検出器１１、１１’、１１”は、軸９Ｘ、９Ｙと平行な直線（但し、軸９Ｙと平行な直線を１０Ｘとする）によってそれぞれ４つの検出セルに分割されており（それぞれ、検出セル１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、及び、検出セル１１ａ’、１１ｂ’、１１ｃ’、１１ｄ’、及び、検出セル１１ａ”、１１ｂ”、１１ｃ”、１１ｄ”）、分割線の交点は各光スポット２ｄ、２ｄ’、２ｄ”の中心にほぼ一致している。

図９において、各検出セルにより、以下の１２個の信号（検出信号）が得られる。

Ｔ１＝検出セル１１ａで得られる信号
Ｔ２＝検出セル１１ｂで得られる信号
Ｔ３＝検出セル１１ｃで得られる信号
Ｔ４＝検出セル１１ｄで得られる信号
Ｔ１’＝検出セル１１ａ’で得られる信号
Ｔ２’＝検出セル１１ｂ’で得られる信号
Ｔ３’＝検出セル１１ｃ’で得られる信号
Ｔ４’＝検出セル１１ｄ’で得られる信号
Ｔ１”＝検出セル１１ａ”で得られる信号
Ｔ２”＝検出セル１１ｂ”で得られる信号
Ｔ３”＝検出セル１１ｃ”で得られる信号
Ｔ４”＝検出セル１１ｄ”で得られる信号
これらの検出信号を用いて、光ディスクのトラックへのトラッキングエラー信号ＴＥ、光ディスクの信号面へのフォーカスエラー信号ＦＥ、光ディスクの信号面の再生信号ＲＦが、下記式（１）〜（３）により演算される。

ＴＥ＝Ｔ１＋Ｔ２−Ｔ３−Ｔ４
−ｋ×（Ｔ１’＋Ｔ２’−Ｔ３’−Ｔ４’
＋Ｔ１”＋Ｔ２”−Ｔ３”−Ｔ４”） 式（１）
ＦＥ＝Ｔ１＋Ｔ３−Ｔ２−Ｔ４ 式（２）
ＲＦ＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４ 式（３）
ここで、係数ｋは、トラッキング制御時におけるレンズシフトによって発生するトラッキングエラー信号のオフセットをキャンセルする大きさに設定される。例えば、光スポット２ｄ’、２ｄ”の光量がそれぞれ光スポット２ｄの光量の１／１０程度であるとき、係数ｋは５程度の大きさである。

図１０は、従来技術における光ディスク装置の、レンズシフトによって発生するトラッキングエラー信号のオフセットを説明するための図である（シリンドリカルレンズによる９０度の回転を元に戻して説明）。

図１０に示すように、対物レンズ７が光軸Ｌから光ディスク径方向（軸１０Ｘの方向）にεだけシフトすると、光軸Ｌに沿って対物レンズ７に回転対称に入射するガウシアン分布の光２Ａは、光ディスク８の信号面８ａで反射した後には２εだけシフト（対物レンズ７の中心軸７ｃに対してはεだけシフト）した分布の光２Ｂとなる。従って、光検出器１１上の光スポット２ｄも、２εに比例した量（厳密には、２εに（シリンドリカルレンズ９の非点隔差の半分）／（コリメートレンズ５の焦点距離）を掛けた値）だけシフトした位置２Ｄを中心とする光分布となり、かつ、対物レンズ７の開口の、光検出面１０ａ上への光線に沿って投影した図形である円７ａ（εに比例した量だけシフト）の外側は遮光されている。その結果、検出セル１１ｃ、１１ｄで検出される光量は検出セル１１ａ、１１ｂで検出される光量よりも大きくなり、検出器１１だけで得られるトラッキングエラー信号（ＴＥ＝Ｔ１＋Ｔ２−Ｔ３−Ｔ４）ではオフセットが発生する。このオフセットの発生は光検出器１１’、１１”でも全く同じであり、光検出器１１’だけで得られるトラッキングエラー信号（ＴＥ＝Ｔ１’＋Ｔ２’−Ｔ３’−Ｔ４’）、光検出器１１”だけで得られるトラッキングエラー信号（ＴＥ＝Ｔ１”＋Ｔ２”−Ｔ３”−Ｔ４”）でも、検出光量で規格化すると、同じ極性で同じ量のオフセットが発生する。一方、光ディスク８の信号面８ａ上の光スポットがオフトラックするときに発生するトラッキングエラー信号は、光検出器１１だけで得られるトラッキングエラー信号と光検出器１１’、１１”だけで得られるトラッキングエラー信号とで極性が逆になる。これは、光検出器１１’、１１”上の光スポットの溝回折光の位相が光ディスク回転方向に平行な軸を境としてπだけシフトしているために、溝回折光の間の干渉関係が反転するからである。従って、上記式（１）によって得られるトラッキングエラー信号は、光検出器１１だけで得られるトラッキングエラー信号（Ｔ１＋Ｔ２−Ｔ３−Ｔ４）に比べ、検出感度を損なうことなく（むしろ検出出力を高めつつ）、レンズシフトに伴うオフトラックの影響をキャンセルできている。
特開平９−８１９４２号公報

上記のような従来の光ディスク装置には、以下のような問題がある。すなわち、図８において、光スポット２ｂ’、２ｂ”の位置がずれて、当該光スポット２ｂ’、２ｂ”のそれぞれの２つの光スポットの中心が案内溝８ｇの中間部８ｌの近傍に位置すると、光検出器１１’、１１”だけで得られるトラッキングエラー信号の極性が、光検出器１１だけで得られるトラッキングエラー信号の極性と同じになる。そして、光スポット２ｂ’、２ｂ”の位置が変わっても、レンズシフトによるトラッキングエラーオフセットの発生の仕方は変わらないので、レンズシフトに伴うオフトラックの影響をキャンセルするように係数ｋを決定すると、上記式（１）によって得られるトラッキングエラー信号の検出出力は小さくなり、検出出力がゼロとなることもある。従って、上記のような従来の光ディスク装置においては、光スポット２ｂ’、２ｂ” のそれぞれの２つの光スポットが案内溝８ｇを中心として対称となるように、直線グレーティング３ｂ、３ｃが形成されている透明基板３を精度よく回転調整する必要があり、これが光ディスク装置の組み立てを困難にしている。

本発明は、従来技術における前記課題を解決するためになされたものであり、直線グレーティングを回転調整しなくても、トラッキングエラー信号の検出出力を損なうことなくレンズシフトに伴うオフトラックの影響をキャンセルすることのできる光ディスク装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明に係る光ディスク装置の構成は、放射光源と、回折格子面上に形成された回折格子と、対物レンズと、光分岐手段と、光検出器とを備え、前記放射光源から出射された光は、前記回折格子を透過して、透過光ａと＋１次回折光ｂと−１次回折光ｃとに分離され、前記透過光ａと前記＋１次回折光ｂと前記−１次回折光ｃは、その一部が重なったまま前記対物レンズを経由して光ディスクの信号面上のトラックに集光され、前記信号面上のトラックで反射した光は、前記対物レンズを経由して前記光分岐手段に入射し、前記光分岐手段に入射した光は、その入射位置に応じて、前記透過光ａに対応する光が光ａ１、ａ２の２つに分岐してそれぞれ前記光検出器上の光検出領域Ａ１、Ａ２に入射し、前記＋１次回折光ｂに対応する光が光ｂ１、ｂ２の２つに分岐してそれぞれ前記光検出器上の光検出領域Ｂ１、Ｂ２に入射し、前記−１次回折光ｃに対応する光が光ｃ１、ｃ２の２つに分岐してそれぞれ前記光検出器上の光検出領域Ｃ１、Ｃ２に入射し、前記光検出領域Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２からの検出信号を組み合わせることにより、前記光ディスクのトラックへのトラッキングエラー信号が生成されることを特徴とする。

前記本発明の光ディスク装置の構成においては、前記対物レンズと前記光分岐手段とが一体的に固定されているのが好ましい。

また、前記本発明の光ディスク装置の構成においては、前記光検出領域Ａ１に前記光検出領域Ｂ２が定数ｋを掛けた状態で電気的に導通されており、かつ、前記光検出領域Ａ２に前記光検出領域Ｃ１が係数ｋを掛けた状態で電気的に導通されているのが好ましい。

また、前記本発明の光ディスク装置の構成においては、前記光検出領域Ａ１と前記光検出領域Ｃ２が電気的に導通されているか又は同一の光検出領域であり、かつ、前記光検出領域Ａ２と前記光検出領域Ｂ１が電気的に導通されているか又は同一の光検出領域であるのが好ましい。また、この場合には、前記光検出領域Ａ１、Ａ２での検出信号の差分をΔＴ１、前記光検出領域Ｂ２、Ｃ１での検出信号の差分をΔＴ４としたとき、前記光ディスクのトラックへのトラッキングエラー信号が、係数ｋを用いて、ΔＴ１−ｋ×ΔＴ４により演算されるのが好ましい。

また、前記本発明の光ディスク装置の構成においては、前記＋１次回折光ｂに対応する前記光分岐手段上の投影領域は、前記対物レンズの半径を超えない幅を有し、かつ、前記対物レンズの中心を通り光ディスク回転方向に対応する直線に沿うのが好ましい。また、この場合には、前記対物レンズの開口を往路の光線に沿って前記回折格子面上に投影したとき、前記回折格子面上の前記回折格子の領域は、前記開口の投影図形の半径を超えない幅を有し、かつ、前記開口の投影図形の中心を通り光ディスク回転方向に対応する直線に沿うのが好ましい。この場合にはさらに、前記回折格子は、光ディスク径方向に沿った直線グレーティングであるのが好ましい。この場合にはさらに、前記回折格子の領域は、前記開口の投影図形の外側に位置しているのが好ましい。この場合にはさらに、前記回折格子は、光ディスク回転方向に対応する直線に沿って複数の短冊状領域に区切られ、一つ置きの短冊状領域では前記回折格子の凹凸が同期しており、隣り合う短冊状領域では前記回折格子の凹凸が１／５〜１／２ピッチだけシフトしているのが好ましい。

また、前記本発明の光ディスク装置の構成においては、前記光分岐手段は、前記対物レンズの中心を通り光ディスク回転方向と平行な直線によって２つの領域に分割され、それぞれの領域で、前記光ａ１と前記光ａ２、前記光ｂ１と前記光ｂ２、前記光ｃ１と前記光ｃ２がそれぞれ分岐されるのが好ましい。

また、前記本発明の光ディスク装置の構成においては、前記光検出領域Ａ１、Ａ２での検出信号の差分をΔＴ１、前記光検出領域Ｂ１、Ｂ２での検出信号の差分をΔＴ２、前記光検出領域Ｃ１、Ｃ２での検出信号の差分をΔＴ３としたとき、前記光ディスクのトラックへのトラッキングエラー信号が、係数ｋを用いて、ΔＴ１−ｋ×（ΔＴ２＋ΔＴ３）により演算されるのが好ましい。

本発明によれば、直線グレーティングを回転調整しなくても、トラッキングエラー信号の検出出力を損なうことなくレンズシフトに伴うオフトラックの影響をキャンセルすることのできる光ディスク装置を提供することができる。

以下、実施の形態を用いて本発明をさらに具体的に説明する。尚、従来技術における光ディスク装置と共通の構成部材については、同一の参照符号を付して説明する。

［第１の実施の形態］
図１（ａ）は、本発明の実施の形態における光ディスク装置を示す側面図、図１（ｂ）は、当該光ディスク装置の光源部分を示す平面図、図１（ｃ）は、当該光ディスク装置に用いられるグレーティング面に形成されたグレーティングパターンと、当該グレーティング面上での光分布の様子とを示す図、図１（ｄ）は、光ディスクの信号面の構成と、当該信号面上での光分布の様子とを示す図、図１（ｅ）は、当該光ディスク装置に用いられるホログラム面での、グレーティングパターンのピッチが大きい場合の光分布の様子を示す図、図１（ｆ）は、当該光ディスク装置に用いられるホログラム面での、グレーティングパターンのピッチが小さい場合の光分布の様子を示す図である。

図１（ａ）に示すように、本実施の形態における光ディスク装置は、半導体レーザ等からなる放射光源１と、放射光源１から出射された光を回折する回折格子と、回折格子によって回折された光を平行光に変換するコリメートレンズ５と、直線偏光を円偏光に、円偏光を直線偏光に変換する１／４波長板６と、前記平行光を光ディスク８の信号面８ａ上のトラックに集光する対物レンズ７と、光ディスク８の信号面８ａで反射した光（戻り光）を回折するホログラムと、ホログラムによって回折された戻り光が集光する光検出器とを備えている。

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、光検出器は、光検出基板１０と、光検出基板１０上に形成された光検出面１０ａとを備えている。光検出面１０ａは、コリメートレンズ５の焦平面位置（すなわち、図１（ｂ）に示した放射光源１の発光点１ａの仮想発光点位置）にほぼ位置している。放射光源１は、光検出基板１０上に取り付けられている。また、光検出基板１０上には、放射光源１に近接して、放射光源１から出射されたレーザ光を反射してその光路を折り曲げる反射ミラー１２が取り付けられている。

図１（ａ）、（ｃ）に示すように、回折格子は、透明基板３と、透明基板３の表面（グレーティング面３ａ）に形成された直線グレーティング３ｂ、３ｃとを備えている。ここで、直線グレーティング３ｂと直線グレーティング３ｃは、グレーティング面３ａの中心３０を通る軸３Ｙに沿って分離して形成されている。より具体的には、対物レンズ７の開口を入射光線（往路の光線）に沿ってグレーティング面３ａ上に投影した図形を円２ａとすると、直線グレーティング３ｂ、３ｃの領域は円２ａの外側に位置している。それぞれのグレーティングは、等ピッチであり、その方位は軸３Ｙに直交している（すなわち、軸３Ｙと直交する軸３Ｘに平行である）。また、直線グレーティング３ｂ、３ｃは、それぞれ、軸３Ｙに沿って２０μｍ（又は２０μｍ〜４０μｍ）置きに２つの領域に分けられており、２つの領域間でグレーティングの位相が１／４ピッチ（すなわち、π／２）だけシフトしている（位相シフトは、１／５〜１／２ピッチ程度であるのが好ましい）。直線グレーティング３ｂと直線グレーティング３ｃの軸３Ｘの方向の幅は円２ａの直径の１／３程度である（少なくとも円２ａの直径の１／２を超えることはない）。また、直線グレーティング３ｂと直線グレーティング３ｃは、軸３Ｙに沿った断面がブレーズ形状（鋸歯状）か鋸歯状に内接した階段形状であり、その回折効率は、光スポット２ｂ’、２ｂ”の光量がそれぞれ光スポット２ｂの光量の１／１０程度となるように設定されている（本実施の形態においては、従来技術と異なり、グレーティングの領域が限定されているので、回折光の光量が少なく、これを補うために、ブレーズ形状等の高回折効率の断面が採用されている）。

図１（ａ）、（ｅ）、（ｆ）に示すように、ホログラムは、偏光性ホログラム基板１３と、偏光性ホログラム基板１３上に形成された、光分岐手段としてのホログラム面１３ａとを備えている。１／４波長板６は、ホログラム面１３ａが形成された偏光性ホログラム基板１３上に設けられており（１／４波長板６は偏光性ホログラム基板１３に貼り合わされており）、これらは、対物レンズ７と同一筐体内に固定され、当該対物レンズ７と一体で移動するように構成されている。

図１に示すように、放射光源１の発光点１ａから出射されたレーザ光２は、反射ミラー１２で反射し、透明基板３を透過した後、コリメートレンズ５によって集光されて平行光となる。この平行光は、偏光性ホログラム基板１３を透過し、１／４波長板６によって直線偏光（Ｓ波又はＰ波）から円偏光に変換された後、対物レンズ７によって集光されて、光ディスク８の信号面８ａ上に集束する（光スポットを結ぶ）。放射光源１から出射され透明基板３を透過する光（透過光）の、グレーティング面３ａ上での光スポットの形状は、グレーティング面３ａの中心３０を中心とした円２ａとなる。透明基板３を透過するレーザ光２の、グレーティング面３ａでの光分布は円２ａの外側にも広がっており、この広がった成分が、直線グレーティング３ｂと直線グレーティング３ｃを通過することによって回折され、±１次回折光が発生する（以下、グレーティングによる回折光を「Ｇｒ回折光」という）。そして、これらの回折光のうち、対物レンズ７の開口内に入射できるのは、光軸側に回折する成分（直線グレーティング３ｂでの−１次Ｇｒ回折光、直線グレーティング３ｃでの＋１次Ｇｒ回折光）であり、それらの成分は、円２ａの内側を透過する成分（回折はしないが、便宜上、「０次Ｇｒ回折光」と呼ぶ）と合わさって、光ディスク８の信号面８ａ上に光スポットを結ぶ。

光ディスク８の信号面８ａで反射した光は、対物レンズ７を透過し、１／４波長板６によって直線偏光（Ｐ波又はＳ波）に変換された後、ホログラム面１３ａに入射する。ホログラム面１３ａに入射した前記直線偏光は、当該ホログラム面１３ａによって回折されて、光軸Ｌを対称軸とする＋１次回折光２’及び−１次回折光２”に分岐される（以下、ホログラムによる回折光を「ホロ回折光」という）。そして、各ホロ回折光は、コリメートレンズ５を経由して集束性の光となり、光検出基板１０上の光検出面１０ａに入射する。

トラッキング制御時において、０次Ｇｒ回折光に対応した光スポット２ｂは案内溝８ｇの真上に位置するが、±１次Ｇｒ回折光に対応した光スポット２ｂ’、２ｂ”（それぞれ、直線グレーティング３ｃでの＋１次Ｇｒ回折光、直線グレーティング３ｂでの−１次Ｇｒ回折光に対応）は案内溝８ｇの真上に位置しなくてもよい。尚、±１次Ｇｒ回折光の波面は、それぞれ、軸３Ｙに沿って２０μｍ置きに２つの領域に分けられ、２つの領域間で位相がπ／２だけシフトするので、それらの集束光は、案内溝８ｇの方位（光ディスク回転方向）に分離した３つの光スポットとなる（２つの領域間で位相がπだけシフトしているときは、２つの光スポットとなる）。光ディスク８の信号面８ａで反射し、対物レンズ７を透過してホログラム面１３ａに入射する光は、０次Ｇｒ回折光２ｅに±１次Ｇｒ回折光２ｅ’、２ｅ”が重畳したものとなっており（Ｇｒ回折光２ｅ、２ｅ’、２ｅ”は、それぞれ光スポット２ｂ、２ｂ’、２ｂ”に対応）、±１次Ｇｒ回折光２ｅ’、２ｅ”の光ディスク径方向（軸１３Ｘの方向）に沿った幅は０次Ｇｒ回折光２ｅの直径（対物レンズ７の開口直径）の１／３程度である。直線グレーティング３ｂ、３ｃのピッチが大きい場合には、±１次Ｇｒ回折光２ｅ’、２ｅ”は分離して重ならないが（図１（ｅ）参照）、直線グレーティング３ｂ、３ｃのピッチが小さくなると、±１次Ｇｒ回折光２ｅ’、２ｅ”はともに軸１３Ｘを乗り越えて重なった分布となる（図１（ｆ）参照）。

図２（ａ）は、本発明の第１の実施の形態における光ディスク装置に用いられる光検出器に形成された光検出パターンと、放射光源から出射されたレーザ光に対する戻り光の当該光検出器上での光分布の様子とを示す図、図２（ｂ）は、当該光ディスク装置に用いられるホログラムの構成を示す図である。ここで、図２（ａ）、（ｂ）には、光ディスク側から見た光検出面、ホログラム面が示されている。尚、ホログラム面１３ａ上の±１次Ｇｒ回折光２ｅ’、２ｅ”は、図１（ｅ）の状態である。

図２（ｂ）に示すように、ホログラム面１３ａは、光軸Ｌとホログラム面１３ａとの交点１３０で直交する２直線（１３Ｘ、１３Ｙ）により、４つの象限１３１、１３２、１３３、１３４に分割されている。軸１３Ｘは光ディスク径方向に平行であり、ホログラム面１３ａ上の戻り光（０次Ｇｒ回折光２ｅ）には、光ディスク径方向に対応した軸１３Ｘに沿ってシフトする形で、光ディスク８の信号面８ａ上に形成された案内溝８ｇによる回折光２ｅｐ、２ｅｍが重畳している（以下、案内溝による回折光を「溝回折光」という）。図２（ｂ）においては、ＤＶＤ−ＲやＤＶＤ−ＲＷ等の狭ピッチフォーマットの光ディスクからの戻り光を例にとって、溝回折光のアウトラインを破線で示している。そして、この光がホログラム面１３ａを通過することにより、±１次の回折光が発生し、象限１３１、１３２、１３３、１３４ごとに分割されて光検出基板１０上の光検出面１０ａに入射する。

一方、図２（ａ）に示すように、光検出面１０ａには、光軸Ｌと光検出面１０ａとの交点１００で直交し、軸１３Ｘ、軸１３Ｙに平行な２直線を軸１０Ｘ、軸１０Ｙとして、軸１０Ｘのマイナス側に軸１０Ｘに沿った櫛歯状のフォーカス検出セル９５、９６が交互に配置され（同一参照符合を付した検出セルは電気的に導通されている）、軸１０Ｘのプラス側に方形状のトラッキング検出セル９１、９２、９２’、９３、９４、９４’が配置されている（光検出パターン）。これらのトラッキング検出セル９１、９２、９２’、９３、９４、９４’は、トラッキング検出セル９２、９４の境界線の中心を中心として１８０°回転対称な形状をなし、トラッキング検出セル９２、９２’、９４、９４’は軸１０Ｙの方向に一列に並び、トラッキング検出セル９１、９３はこの軸１０Ｙの方向の並びから軸１０Ｘに沿って互いに逆方向にずれている。尚、放射光源１の発光点１ａから出射されたレーザ光２は、紙面と平行な面内を軸１０Ｙと平行に進み、反射ミラー１２によって光軸Ｌの方向（点１００を通り紙面に直交する方向）に反射する。

ホログラム面１３ａ上の０次Ｇｒ回折光２ｅのうち、ホログラム面１３ａの象限１３１によって回折された＋１次ホロ回折光は、トラッキング検出セル９１の内部に収まる光スポット２ｄ１に、−１次ホロ回折光は、フォーカス検出セル９５、９６の境界を跨る光スポット２Ｄ１に、ホログラム面１３ａの象限１３２によって回折された＋１次ホロ回折光は、トラッキング検出セル９２の内部に収まる光スポット２ｄ２に、−１次ホロ回折光は、フォーカス検出セル９５、９６の境界を跨る光スポット２Ｄ２に、ホログラム面１３ａの象限１３３によって回折された＋１次ホロ回折光は、トラッキング検出セル９３の内部に収まる光スポット２ｄ３に、−１次ホロ回折光は、フォーカス検出セル９５、９６の境界を跨る光スポット２Ｄ３に、ホログラム面１３ａの象限１３４によって回折された＋１次ホロ回折光は、トラッキング検出セル９４の内部に収まる光スポット２ｄ４に、−１次ホロ回折光は、フォーカス検出セル９５、９６の境界を跨る光スポット２Ｄ４にそれぞれ集光する。

また、ホログラム面１３ａ上の＋１次Ｇｒ回折光２ｅ’のうち、ホログラム面１３ａの象限１３１によって回折されたホロ回折光は、検出セルの外部の光スポット２ｄ１’に、ホログラム面１３ａの象限１３２によって回折されたホロ回折光は、トラッキング検出セル９２’の内部に収まる光スポット２ｄ２’にそれぞれ集光する。また、ホログラム面１３ａ上の−１次Ｇｒ回折光２ｅ”のうち、ホログラム面１３ａの象限１３３によって回折されたホロ回折光は、検出セルの外部の光スポット２ｄ３”に、ホログラム面１３ａの象限１３４によって回折されたホロ回折光は、トラッキング検出セル９４’の内部に収まる光スポット２ｄ４”にそれぞれ集光する。

０次Ｇｒ回折光２ｅに関しては、ホログラム面１３ａの各象限１３１、１３２、１３３、１３４によって回折される−1次ホロ回折光が集光する光スポット２Ｄ１、２Ｄ２、２Ｄ３、２Ｄ４は、それぞれ、＋１次ホロ回折光が集光する光スポット２ｄ１、２ｄ２、２ｄ３、２ｄ４の、点１００に関するほぼ点対称な位置となる。

これに対して、±１次Ｇｒ回折光２ｅ’、２ｅ”のホロ回折光は、０次Ｇｒ回折光２ｅのホロ回折光の集光位置を基点として、＋１次Ｇｒ回折光２ｅ’のホロ回折光が軸１０Ｙのプラス側に、−１次Ｇｒ回折光２ｅ” のホロ回折光が軸１０Ｙのマイナス側にシフトした位置に集光する。

尚、光スポット２Ｄ１、２Ｄ２、２Ｄ３、２Ｄ４の軸１０Ｘの方向の焦線は、光検出面１０ａのどちら側（奥（ホログラム面１３ａから遠ざかる側）あるいは手前（ホログラム面１３ａに近づく側））にあってもよいが、光スポット２Ｄ１、２Ｄ３の軸１０Ｙの方向の焦線は、光検出面１０ａの奥（又は手前）に、光スポット２Ｄ２、２Ｄ４の軸１０Ｙの方向の焦線は、光検出面１０ａの手前（又は奥）に位置する。また、ホログラム面１３ａの各象限１３１、１３２、１３３、１３４を、それぞれ、軸１３Ｙに沿った短冊状領域に分割し、一つ置きの短冊状領域によって回折されたホロ回折光を光検出面１０ａの奥に、残りの短冊状領域によって回折されたホロ回折光を光検出面１０ａの手前に集光させる方式も考えられる。

図２において、各検出セルにより、以下の８個の信号（検出信号）が得られる。

Ｔ１＝検出セル９１で得られる信号
Ｔ２＝検出セル９２で得られる信号
Ｔ３＝検出セル９３で得られる信号
Ｔ４＝検出セル９４で得られる信号
Ｔ２’＝検出セル９２’で得られる信号
Ｔ４’＝検出セル９４’で得られる信号
Ｆ１＝検出セル９５で得られる信号
Ｆ２＝検出セル９６で得られる信号
これらの検出信号を用いて、記録型光ディスクのトラックへのトラッキングエラー信号ＴＥ１、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の再生専用光ディスクのトラックへのトラッキングエラー信号ＴＥ２、光ディスクの信号面へのフォーカスエラー信号ＦＥ、光ディスクの信号面の再生信号ＲＦが、下記式（４）〜（７）により演算される。

ＴＥ１＝Ｔ４−Ｔ２−ｋ×（Ｔ４’−Ｔ２’） 式（４）
ＴＥ２＝Ｔ１＋Ｔ３−Ｔ２−Ｔ４ 式（５）
ＦＥ＝Ｆ１−Ｆ２ 式（６）
ＲＦ＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４ 式（７）
ここで、係数ｋは、トラッキング制御時における、対物レンズ７のレンズシフト（以下、対物レンズのレンズシフトを単に「レンズシフト」ともいう）に伴うオフトラックの影響をキャンセルする大きさに設定される。

図３は、本発明の第１の実施の形態において、光ディスクの信号面に対して集束光がディフォーカスするときの光検出面上での光分布の様子を示す図であり、（ａ）は光ディスクの信号面が対物レンズから遠ざかる側にある場合、（ｂ）は光ディスクの信号面が対物レンズに近づく側にある場合である。尚、図３においては、＋１次ホロ回折光側の光スポットだけが示されているが、−１次ホロ回折光側の光スポットは、＋１次ホロ回折光側の光スポットの、点１００に関するほぼ点対称な位置となる。図３（ａ）、（ｂ）において、光分布２ｄ１、２ｄ３は検出セル９２、９２’、９４、９４’の上に掛かっていない。これは、光分布２ｄ１、２ｄ３の基点２ｄ１Ｓ、２ｄ３Ｓが他の検出セルに比べて軸１０Ｘに沿って互いに逆方向にずれた検出セル９１、９３の上に位置していることに起因する。

２層ディスク（ＤＶＤ−Ｒやブルーレイ（Ｂｌｕ−ｒａｙ）ディスク等として商品化された、２つの信号面が数十μｍの厚さの接着層（厚さｄ、屈折率ｎ）を挟んで２層構造になっている光ディスク）の場合、一方の信号面にフォーカシングすると、他方の信号面で反射した光は、往路と復路でそれぞれｄ／ｎ、往復で２ｄ／ｎだけディフォーカスした状態で光検出面上に戻ってくる。そして、光検出器の構成によっては、他方の信号面で反射した光が迷光として混入し、トラッキングエラー信号やフォーカスエラー信号に大きな影響を及ぼしてしまう。しかし、本実施の形態においては、上記式（４）に基づくトラッキングエラー検出に、検出セル９２、９２’、９４、９４’しか使用されていないので、光スポットの半分（２ｄ１、２ｄ３）はトラッキングエラー検出における迷光とはならず、残りの光スポット（２ｄ２、２ｄ４）も対称関係を維持したままトラッキング検出セルに被さるので、トラッキングエラー信号ＴＥ１への外乱がキャンセルされる。その結果、２層ディスクにおけるトラッキング制御を安定化させて、トラッキング制御時におけるオフトラックやトラック飛びをなくすことができる。

図４は、本発明の第１の実施の形態における光ディスク装置の、光ディスクからの戻り光のホログラム面上での光分布の様子を示す図であり、（ａ）は０次Ｇｒ回折光の場合、（ｂ）は±１次Ｇｒ回折光の場合である（実際には、これらのＧｒ回折光が重なって戻ってくる）。図4（ａ）に示すように、ホログラム面１３ａに入射する前の光束（０次Ｇｒ回折光２ｅ）には、光ディスク径方向に対応した軸１３Ｘに沿ってシフトする形で、光ディスク８の信号面８ａ上に形成された案内溝８ｇによる回折光２ｅｐ、２ｅｍが重畳している。シフト量は、対物レンズ７の焦点距離をｆ、光の波長をλ、案内溝８ｇの光ディスク径方向のピッチをΛとしたとき、ｆλ／Λで与えられる。当然、ホログラム面１３ａ上での戻り光は、対物レンズ７の開口の外側がカットされるので、対物レンズ７の開口をホログラム面１３ａ上に光線に沿って投影した図形である円７ａの内側だけが戻り光になる。０次Ｇｒ回折光２ｅには、その±１次溝回折光２ｅｐ、２ｅｍと重なる領域（重畳領域）がある。従って、光スポット２ｂが案内溝８ｇからオフトラックすると、溝回折光の位相情報が変化し、重畳領域の間で光強度差が発生し、これがトラッキングエラー信号として作用する。図４（ｂ）において、ホログラム面１３ａには、±１次Ｇｒ回折光２ｅ’、２ｅ”とそれらの＋１次溝回折光２ｅｐ’、２ｅｐ”、−１次溝回折光２ｅｍ’、２ｅｍ”が戻り光として入射する。±１次溝回折光２ｅｐ’、２ｅｐ”、２ｅｍ’、２ｅｍ”は、０次溝回折光に対し軸１３Ｘに沿ってｆλ／Λだけシフトしている。±１次Ｇｒ回折光２ｅ’、２ｅ”とそれらの＋１次溝回折光２ｅｐ’、２ｅｐ”、−１次溝回折光２ｅｍ’、２ｅｍ”は、軸１３Ｘの方向の幅がｗであり、ｗの大きさを、円７ａの半径（開口半径）ａの１／３程度に設定すれば、どのようなフォーマットの光ディスクであっても、ｗがｆλ／Λの１／２を超えることはない。従って、±１次Ｇｒ回折光２ｅ’、２ｅ”は、それらの±１次溝回折光２ｅｐ’、２ｅｐ”、２ｅｍ’、２ｅｍ”とは重ならず、光スポット２ｂ’、２ｂ”が案内溝８ｇからオフトラックして溝回折光の位相情報が変化しても、これがトラッキングエラー信号として作用することはない。すなわち、信号面８ａ上の光スポット２ｂ’、２ｂ”は、案内溝８ｇに対し、どの位置にあってもよく、従来技術のように案内溝８ｇに対して位置を調整する必要はないので、直線グレーティング３ｂ、３ｃの回転調整が不要となる。

図５は、本発明の第１の実施の形態における光ディスク装置の、対物レンズのレンズシフトによって発生するトラッキングエラー信号のオフセットを説明するための図であり、（ａ）は０次Ｇｒ回折光のホログラム面上での光分布の様子、（ｂ）は±１次Ｇｒ回折光のホログラム面上での光分布の様子、（ｃ）は溝回折光のホログラム面上での光分布の様子をそれぞれ示している。

図５（ａ）に示すように、対物レンズ７が光軸Ｌから光ディスク径方向（軸１３Ｘの方向）にεだけシフトすると、光軸Ｌに沿って対物レンズ７に回転対称に入射するガウシアン分布の光２Ａは、光ディスク８の信号面８ａで反射した後には２εだけシフト（対物レンズ７の中心軸７ｃに対してはεだけシフト）した分布の光２Ｂとなる。従って、ホログラム面１３ａ上の０次Ｇｒ回折光２ｅも２εだけシフトした位置２Ｅを中心とする光分布となり、かつ、対物レンズ７の開口の、ホログラム面１３ａ上への光線に沿った投影図形である円７ａの外側は遮光されている。また、対物レンズ７とホログラム面１３ａとは一体的に固定されているので、位置２Ｅはホログラム面１３ａの分割線１３Ｙからはεだけシフトしている。従って、検出セル９２で検出される光量は検出セル９４で検出される光量よりも大きくなり、検出セル９２、９４で得られる信号（Ｔ４−Ｔ２）だけではオフセットが発生する。しかし、ホログラム面１３ａの分割線１３Ｙが対物レンズ７と一緒に動くために、そのオフセット量は従来技術の１／３程度である。一方、図５（ｂ）に示すように、ホログラム面１３ａ上の±１次Ｇｒ回折光２ｅ’、２ｅ”も２εだけシフトした位置２Ｅを中心とする光分布となり、かつ、対物レンズ７の開口の、ホログラム面１３ａ上への光線に沿った投影図形である円７ａの外側は遮光される。従って、検出セル９２’で検出される光量は検出セル９４’で検出される光量よりも大きくなり、検出セル９２’、９４’で得られる信号（Ｔ４’−Ｔ２’）にもオフセットが発生する。しかし、円７ａによる遮光の影響が図５（ａ）のものよりも遙かに小さくなることが、オフセット量を増大させる作用をなし、検出光量で規格化すると、図５（ａ）のものの３．５倍程度、従来技術に比べても１．１〜１．２倍程度のオフセットが発生する。そして、上記式（４）によって得られるトラッキングエラー信号ＴＥ１は、光スポット２ｂ’、２ｂ”の光量をそれぞれ光スポット２ｂの光量の１／１０とすると、ｋ＝５／３．５＝１．４３の大きさの係数ｋでレンズシフトに伴うオフトラックの影響をキャンセルできており、信号（Ｔ４’−Ｔ２’）にはトラッキングエラー信号が含まれないので、演算に伴う検出感度の劣化もない。

尚、０次Ｇｒ回折光２ｅによるトラッキングエラー信号（Ｔ４−Ｔ２）にレンズシフトに伴うオフトラックの影響が発生するのは、ＤＶＤ−ＲやＤＶＤ−ＲＷ等の案内溝の深さが浅く、溝ピッチが小さい光ディスクに限られ、ＤＶＤ−ＲＡＭ等の案内溝の深さが深く、溝ピッチが大きい光ディスクではほとんど影響が出ない。この現象は±１次Ｇｒ回折光２ｅ’、２ｅ”についても同様である。図５（ｃ）に、ＤＶＤ−ＲＡＭ装置における±１次Ｇｒ回折光２ｅ’、２ｅ”、及びその溝回折光の様子を示す。図５（ｃ）に示すように、±１次Ｇｒ回折光２ｅ’、２ｅ”とそれらの＋１次溝回折光２ｅｐ’、２ｅｐ”、−１次溝回折光２ｅｍ’、２ｅｍ”は、わずかな間隙を挟むだけで、軸１３Ｘの方向に並んでほぼ開口（円７ａ）の全面を覆っている。これらの溝回折光２ｅｐ’、２ｅｐ”、２ｅｍ’、２ｅｍ”は、深さが深く、溝ピッチが大きい案内溝８ｇによる回折によって強度が揃い、結果として、軸１３Ｘの方向の光強度がほぼ一様となるので、信号（Ｔ４’−Ｔ２’）にも、レンズシフトによって発生するオフトラック出力はほとんどない。従って、上記式（４）は、ＤＶＤ−ＲＡＭ等の溝ピッチの大きい光ディスクにも適用できる演算式である。

また、本実施の形態においては、ホログラム面１３ａ上の２つの象限１３２、１３４から派生した回折光を元にトラッキングエラー信号を検出しているが、検出セルの配置を工夫すれば、残りの２つの象限においても同様の扱いをすることができ、全ての象限を用いたトラッキングエラー信号の検出が可能となる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態における光ディスク装置について、図１、図６、図７を参照しながら説明する。尚、本実施の形態は、上記第１の実施の形態と比べてホログラムによる光の回折のさせ方が異なるだけで、その他の構成は上記第１の実施の形態と同様であるため、上記第１の実施の形態と同一の部材には同一の参照符号を付し、それらの説明は省略する（図１は、本実施の形態と上記第１の実施の形態で重複するので、その説明は省略する）。

図６（ａ）は、本発明の第２の実施の形態における光ディスク装置に用いられる光検出器に形成された光検出パターンと、放射光源から出射されたレーザ光に対する戻り光の当該光検出器上での光分布の様子とを示す図、図６（ｂ）は、当該光ディスク装置に用いられるホログラムの構成を示す図である。ここで、図６（ａ）、（ｂ）には、光ディスク側から見た光検出面、ホログラム面が示されている。尚、ホログラム面１３ａ上の±１次Ｇｒ回折光２ｅ’、２ｅ”は、図１（ｆ）の状態である。

図６（ｂ）に示すように、ホログラム面１３ａは、光軸Ｌとホログラム面１３ａとの交点１３０で直交する２直線（１３Ｘ、１３Ｙ）により、４つの象限１３１、１３２、１３３、１３４に分割されている。軸１３Ｘは光ディスク径方向に平行であり、ホログラム面１３ａ上の戻り光（０次Ｇｒ回折光２ｅ）には、光ディスク径方向に対応した軸１３Ｘに沿ってシフトする形で、光ディスク８の信号面８ａ上に形成された案内溝８ｇによる溝回折光２ｅｐ、２ｅｍが重畳している。図６（ｂ）においては、ＤＶＤ−ＲやＤＶＤ−ＲＷ等の狭ピッチフォーマットの光ディスクからの戻り光を例にとって、溝回折光のアウトラインを破線で示している。そして、この光がホログラム面１３ａを通過することにより、±１次の回折光が発生し、象限１３１、１３２、１３３、１３４ごとに分割されて光検出基板１０上の光検出面１０ａに入射する。

一方、図６（ａ）に示すように、光検出面１０ａには、光軸Ｌと光検出面１０ａとの交点１００で直交し、軸１３Ｘ、軸１３Ｙに平行な２直線を軸１０Ｘ、軸１０Ｙとして、軸１０Ｘのマイナス側に軸１０Ｘに沿った櫛歯状のフォーカス検出セル９５、９６が交互に配置され（同一参照符合を付した検出セルは電気的に導通されている）、軸１０Ｘのプラス側に方形状のトラッキング検出セル９１、９２、９２’、９３、９４、９４’が配置されている（光検出パターン）。これらのトラッキング検出セル９１、９２、９２’、９３、９４、９４’は、トラッキング検出セル９２、９４の境界線の中心を中心として１８０°回転対称な形状をなし、トラッキング検出セル９２、９２’、９４、９４’は軸１０Ｙの方向に一列に並び、トラッキング検出セル９１、９３はこの軸１０Ｙの方向の並びから軸１０Ｘに沿って互いに逆方向にずれている。尚、放射光源１の発光点１ａから出射されたレーザ光２は、紙面と平行な面内を軸１０Ｙと平行に進み、反射ミラー１２によって光軸Ｌの方向（点１００を通り紙面に直交する方向）に反射する。

ホログラム面１３ａ上の０次Ｇｒ回折光２ｅのうち、ホログラム面１３ａの象限１３１によって回折された＋１次ホロ回折光は、トラッキング検出セル９１の内部に収まる光スポット２ｄ１に、−１次ホロ回折光は、フォーカス検出セル９５、９６の境界を跨る光スポット２Ｄ１に、ホログラム面１３ａの象限１３２によって回折された＋１次ホロ回折光は、トラッキング検出セル９２の内部に収まる光スポット２ｄ２に、−１次ホロ回折光は、フォーカス検出セル９５、９６の境界を跨る光スポット２Ｄ２に、ホログラム面１３ａの象限１３３によって回折された＋１次ホロ回折光は、トラッキング検出セル９３の内部に収まる光スポット２ｄ３に、−１次ホロ回折光は、フォーカス検出セル９５、９６の境界を跨る光スポット２Ｄ３に、ホログラム面１３ａの象限１３４によって回折された＋１次ホロ回折光は、トラッキング検出セル９４の内部に収まる光スポット２ｄ４に、−１次ホロ回折光は、フォーカス検出セル９５、９６の境界を跨る光スポット２Ｄ４にそれぞれ集光する。

また、ホログラム面１３ａ上の＋１次Ｇｒ回折光２ｅ’のうち、ホログラム面１３ａの象限１３１によって回折されたホロ回折光は、検出セルの外部の光スポット２ｄ１’に、ホログラム面１３ａの象限１３２によって回折されたホロ回折光は、トラッキング検出セル９４の内部に収まる光スポット２ｄ２’に、ホログラム面１３ａの象限１３３によって回折されたホロ回折光は、検出セルの外部の光スポット２ｄ３’に、ホログラム面１３ａの象限１３４によって回折されたホロ回折光は、トラッキング検出セル９４’の内部に収まる光スポット２ｄ４’にそれぞれ集光する。また、ホログラム面１３ａ上の−１次Ｇｒ回折光２ｅ”のうち、ホログラム面１３ａの象限１３１によって回折されたホロ回折光は、検出セルの外部の光スポット２ｄ１”に、ホログラム面１３ａの象限１３２によって回折されたホロ回折光は、トラッキング検出セル９２’の内部に収まる光スポット２ｄ２” に、ホログラム面１３ａの象限１３３によって回折されたホロ回折光は、検出セルの外部の光スポット２ｄ３”に、ホログラム面１３ａの象限１３４によって回折されたホロ回折光は、トラッキング検出セル９２の内部に収まる光スポット２ｄ４”にそれぞれ集光する。

０次Ｇｒ回折光２ｅに関しては、ホログラム面１３ａの各象限１３１、１３２、１３３、１３４によって回折される−1次ホロ回折光が集光する光スポット２Ｄ１、２Ｄ２、２Ｄ３、２Ｄ４は、それぞれ、＋１次ホロ回折光が集光する光スポット２ｄ１、２ｄ２、２ｄ３、２ｄ４の、点１００に関するほぼ点対称な位置となる。

これに対して、±１次Ｇｒ回折光２ｅ’、２ｅ”のホロ回折光は、０次Ｇｒ回折光２ｅのホロ回折光の集光位置を基点として、＋１次Ｇｒ回折光２ｅ’のホロ回折光が軸１０Ｙのプラス側に、−１次Ｇｒ回折光２ｅ” のホロ回折光が軸１０Ｙのマイナス側にシフトした位置に集光する。

尚、光スポット２Ｄ１、２Ｄ２、２Ｄ３、２Ｄ４の軸１０Ｘの方向の焦線は、光検出面１０ａのどちら側（奥（ホログラム面１３ａから遠ざかる側）あるいは手前（ホログラム面１３ａに近づく側））にあってもよいが、光スポット２Ｄ１、２Ｄ３の軸１０Ｙの方向の焦線は、光検出面１０ａの奥（又は手前）に、光スポット２Ｄ２、２Ｄ４の軸１０Ｙの方向の焦線は、光検出面１０ａの手前（又は奥）に位置する。また、ホログラム面１３ａの各象限１３１、１３２、１３３、１３４を、それぞれ、軸１３Ｙに沿った短冊状領域に分割し、一つ置きの短冊状領域によって回折されたホロ回折光を光検出面１０ａの奥に、残りの短冊状領域によって回折されたホロ回折光を光検出面１０ａの手前に集光させる方式も考えられる。

本実施の形態における検出セルの名称の定義や信号の検出式は、上記第１の実施の形態と同様であるため、それらの説明は省略する。

また、本実施の形態は、±１次Ｇｒ回折光２ｅ’、２ｅ”が軸１３Ｘを乗り越えていること、及び、ホログラムによる光の回折のさせ方が異なる以外は、上記第１の実施の形態と同様であるので、±１次Ｇｒ回折光２ｅ’、２ｅ”による検出信号には、レンズシフトの影響によって０次Ｇｒ回折光２ｅの３.５倍程度（検出光量で規格化した場合）のオフセットが発生する一方、オフトラックに関してはオフセットが発生しない。トラッキング検出セル９２の内部には光スポット２ｄ２、２ｄ４”が存在し、トラッキング検出セル９４の内部には光スポット２ｄ４、２ｄ２’が存在するが、光スポット２ｄ２、２ｄ２’はホログラム面１３ａ上の軸１３Ｘのマイナス側の領域である象限１３２から発生し、光スポット２ｄ４、２ｄ４”はホログラム面１３ａ上の軸１３Ｘのプラス側の領域である象限１３４から発生する回折光であるので、レンズシフトによるオフセットは互いに逆極性となる。従って、トラッキング検出セル９２、９４では、既にレンズシフトに関するキャンセル作用がなされており、トラッキング検出セル９２、９４で得られる信号（Ｔ４−Ｔ２）だけでも、レンズシフトに伴うオフトラックの影響をある程度キャンセルできている。残ったオフトラックの影響を補正するのが検出セル９２’、９４’で得られる信号（Ｔ４’−Ｔ２’）の項である。信号（Ｔ４’−Ｔ２’）は、その検出量が小さく、補正量も少ないので、上記第１の実施の形態と同様の大きさの係数ｋ（ｋ＝１〜２程度）でオフトラックの影響を完全にキャンセルすることができ、演算に伴うトラッキングエラー信号出力の劣化もない。このように、本実施の形態によれば、上記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができ、また、信号面８ａ上の光スポット２ｂ’、２ｂ”は、案内溝８ｇに対し、どの位置にあってもよく、従来技術のように案内溝８ｇに対して位置を調整する必要がないので、直線グレーティング３ｂ、３ｃの回転調整が不要となる。

尚、上記第１の実施の形態１と異なり、本実施の形態の光ディスク装置によって検出される再生信号には、光スポット２ｂ’、２ｂ”が読み取った信号成分が含まれており、これが再生信号（光スポット２ｂが読み取った信号）の品質を劣化させることになる。しかし、信号面８ａ上の光スポット２ｂ’、２ｂ”は、それぞれ、光ディスク回転方向に広がった３つの光スポットからなり、光スポット２ｂ’、２ｂ”によって再生される信号のＡＣ成分はほとんど除去されている。従って、光スポット２ｂ’、２ｂ”が読み取った信号成分の、光スポット２ｂが読み取った再生信号に与える影響も十分小さく抑えられている。

図７は、本発明の第２の実施の形態において、光ディスクの信号面に対して集束光がディフォーカスするときの光検出面上での光分布の様子を示す図であり、（ａ）は光ディスクの信号面が対物レンズに近づく側にある場合、（ｂ）は光ディスクの信号面が対物レンズから遠ざかる側にある場合である。尚、図７においては、＋１次ホロ回折光側の光スポットだけが示されているが、−１次ホロ回折光側の光スポットは、＋１次ホロ回折光側の光スポットの、点１００に関するほぼ点対称な位置となる。図７（ａ）、（ｂ）において、光分布２ｄ１、２ｄ３は検出セル９２、９２’、９４、９４’の上に掛かっていない。これは、光分布２ｄ１、２ｄ３の基点２ｄ１Ｓ、２ｄ３Ｓが他の検出セルに比べて軸１０Ｘに沿って互いに逆方向にずれた検出セル９１、９３の上に位置していることに起因する。従って、上記第１の実施の形態と同様に、光スポットの半分（２ｄ１、２ｄ３）はトラッキングエラー検出における迷光とはならず、残りの光スポット（２ｄ２、２ｄ４）も対称関係を維持したままトラッキング検出セルに被さるので、トラッキングエラー信号ＴＥ１への外乱がキャンセルされる。その結果、２層ディスクにおけるトラッキング制御を安定化させて、トラッキング制御時におけるオフトラックやトラック飛びをなくすことができる。

以上のように、本発明の光ディスク装置は、直線グレーティングの回転調整をしなくても、トラッキングエラー信号の検出出力を損なうことなくレンズシフトに伴うオフトラックの影響をキャンセルすることができ、各種の光ディスクの記録再生に供される光ディスク装置として有用である。

図１（ａ）は、本発明の実施の形態における光ディスク装置を示す側面図、図１（ｂ）は、当該光ディスク装置の光源部分を示す平面図、図１（ｃ）は、当該光ディスク装置に用いられるグレーティング面に形成されたグレーティングパターンと、当該グレーティング面上での光分布の様子とを示す図、図１（ｄ）は、光ディスクの信号面の構成と、当該信号面上での光分布の様子とを示す図、図１（ｅ）は、当該光ディスク装置に用いられるホログラム面での、グレーティングパターンのピッチが大きい場合の光分布の様子を示す図、図１（ｆ）は、当該光ディスク装置に用いられるホログラム面での、グレーティングパターンのピッチが小さい場合の光分布の様子を示す図である。 図２（ａ）は、本発明の第１の実施の形態における光ディスク装置に用いられる光検出器に形成された光検出パターンと、放射光源から出射されたレーザ光に対する戻り光の当該光検出器上での光分布の様子とを示す図、図２（ｂ）は、当該光ディスク装置に用いられるホログラムの構成を示す図である。 図３は、本発明の第１の実施の形態において、光ディスクの信号面に対して集束光がディフォーカスするときの光検出面上での光分布の様子を示す図であり、（ａ）は光ディスクの信号面が対物レンズから遠ざかる側にある場合、（ｂ）は光ディスクの信号面が対物レンズに近づく側にある場合である。 図４は、本発明の第１の実施の形態における光ディスク装置の、光ディスクからの戻り光のホログラム面上での光分布の様子を示す図であり、（ａ）は０次Ｇｒ回折光の場合、（ｂ）は±１次Ｇｒ回折光の場合である。 図５は、本発明の第１の実施の形態における光ディスク装置の、対物レンズのレンズシフトによって発生するトラッキングエラー信号のオフセットを説明するための図であり、（ａ）は０次Ｇｒ回折光のホログラム面上での光分布の様子、（ｂ）は±１次Ｇｒ回折光のホログラム面上での光分布の様子、（ｃ）は溝回折光のホログラム面上での光分布の様子をそれぞれ示している。 図６（ａ）は、本発明の第２の実施の形態における光ディスク装置に用いられる光検出器に形成された光検出パターンと、放射光源から出射されたレーザ光に対する戻り光の当該光検出器上での光分布の様子とを示す図、図６（ｂ）は、当該光ディスク装置に用いられるホログラムの構成を示す図である。 図７は、本発明の第２の実施の形態において、光ディスクの信号面に対して集束光がディフォーカスするときの光検出面上での光分布の様子を示す図であり、（ａ）は光ディスクの信号面が対物レンズに近づく側にある場合、（ｂ）は光ディスクの信号面が対物レンズから遠ざかる側にある場合である。 図８（ａ）は、従来技術における光ディスク装置を示す側面図、図８（ｂ）は、当該光ディスク装置に用いられるグレーティング面に形成されたグレーティングパターンと、当該グレーティング面上での光分布の様子とを示す図、図８（ｃ）は、光ディスクの信号面の構成と、当該信号面上での光分布の様子とを示す図である。 図９（ａ）は、従来技術における光ディスク装置に用いられる光検出面の構成と、当該光検出面上での光分布の様子とを示す図、図９（ｂ）は、当該光ディスク装置に用いられるシリンドリカルレンズに入射する前の光束を示す図である。 図１０は、従来技術における光ディスク装置の、レンズシフトによって発生するトラッキングエラー信号のオフセットを説明するための図である。

Claims (12)

1. 放射光源と、回折格子面上に形成された回折格子と、対物レンズと、光分岐手段と、光検出器とを備え、
   前記放射光源から出射された光は、前記回折格子を透過して、透過光ａと＋１次回折光ｂと−１次回折光ｃとに分離され、
   前記透過光ａと前記＋１次回折光ｂと前記−１次回折光ｃは、その一部が重なったまま前記対物レンズを経由して光ディスクの信号面上のトラックに集光され、
   前記信号面上のトラックで反射した光は、前記対物レンズを経由して前記光分岐手段に入射し、
   前記光分岐手段に入射した光は、その入射位置に応じて、前記透過光ａに対応する光が光ａ１、ａ２の２つに分岐してそれぞれ前記光検出器上の光検出領域Ａ１、Ａ２に入射し、前記＋１次回折光ｂに対応する光が光ｂ１、ｂ２の２つに分岐してそれぞれ前記光検出器上の光検出領域Ｂ１、Ｂ２に入射し、前記−１次回折光ｃに対応する光が光ｃ１、ｃ２の２つに分岐してそれぞれ前記光検出器上の光検出領域Ｃ１、Ｃ２に入射し、
   前記光検出領域Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２からの検出信号を組み合わせることにより、前記光ディスクのトラックへのトラッキングエラー信号が生成されることを特徴とする光ディスク装置。
2. 前記対物レンズと前記光分岐手段とが一体的に固定されている請求項１に記載の光ディスク装置。
3. 前記光検出領域Ａ１に前記光検出領域Ｂ２が定数ｋを掛けた状態で電気的に導通されており、かつ、前記光検出領域Ａ２に前記光検出領域Ｃ１が係数ｋを掛けた状態で電気的に導通されている請求項１又は２に記載の光ディスク装置。
4. 前記光検出領域Ａ１と前記光検出領域Ｃ２が電気的に導通されているか又は同一の光検出領域であり、かつ、前記光検出領域Ａ２と前記光検出領域Ｂ１が電気的に導通されているか又は同一の光検出領域である請求項１又は２に記載の光ディスク装置。
5. 前記＋１次回折光ｂに対応する前記光分岐手段上の投影領域は、前記対物レンズの半径を超えない幅を有し、かつ、前記対物レンズの中心を通り光ディスク回転方向に対応する直線に沿う請求項１〜４のいずれか１項に記載の光ディスク装置。
6. 前記光分岐手段は、前記対物レンズの中心を通り光ディスク回転方向と平行な直線によって２つの領域に分割され、それぞれの領域で、前記光ａ１と前記光ａ２、前記光ｂ１と前記光ｂ２、前記光ｃ１と前記光ｃ２がそれぞれ分岐される請求項１〜５のいずれか１項に記載の光ディスク装置。
7. 前記対物レンズの開口を往路の光線に沿って前記回折格子面上に投影したとき、前記回折格子面上の前記回折格子の領域は、前記開口の投影図形の半径を超えない幅を有し、かつ、前記開口の投影図形の中心を通り光ディスク回転方向に対応する直線に沿う請求項５に記載の光ディスク装置。
8. 前記回折格子は、光ディスク径方向に沿った直線グレーティングである請求項７に記載の光ディスク装置。
9. 前記回折格子の領域は、前記開口の投影図形の外側に位置している請求項７に記載の光ディスク装置。
10. 前記回折格子は、光ディスク回転方向に対応する直線に沿って複数の短冊状領域に区切られ、一つ置きの短冊状領域では前記回折格子の凹凸が同期しており、隣り合う短冊状領域では前記回折格子の凹凸が１／５〜１／２ピッチだけシフトしている請求項７に記載の光ディスク装置。
11. 前記光検出領域Ａ１、Ａ２での検出信号の差分をΔＴ１、前記光検出領域Ｂ１、Ｂ２での検出信号の差分をΔＴ２、前記光検出領域Ｃ１、Ｃ２での検出信号の差分をΔＴ３としたとき、前記光ディスクのトラックへのトラッキングエラー信号が、係数ｋを用いて、ΔＴ１−ｋ×（ΔＴ２＋ΔＴ３）により演算される請求項１又は２に記載の光ディスク装置。
12. 前記光検出領域Ａ１、Ａ２での検出信号の差分をΔＴ１、前記光検出領域Ｂ２、Ｃ１での検出信号の差分をΔＴ４としたとき、前記光ディスクのトラックへのトラッキングエラー信号が、係数ｋを用いて、ΔＴ１−ｋ×ΔＴ４により演算される請求項４に記載の光ディスク装置。

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