JPWO2014203528A1 - 光ヘッド装置及び光情報装置 - Google Patents

Abstract

光ヘッド装置は、光源と、対物レンズと、ホログラム素子と、光検出器とを備え、ホログラム素子は、遮蔽領域と、複数の回折領域を含み、複数の回折領域は、遮蔽領域の周辺に形成された２つの第１の回折領域及び２つの第２の回折領域と、トラック垂直方向に対応する方向に沿って２つの第２の回折領域の両側に並ぶように形成された第３の回折領域及び第４の回折領域と、トラック延伸方向に対応する方向に沿って第１乃至第４の回折領域により形成される領域の両側に並ぶように形成された２つの第５の回折領域及び２つの第６の回折領域と含み、光検出器は、４つの受光領域を持つ４分割受光領域と、４分割受光領域に対してトラック延伸方向に対応する方向に離れて形成された３つの第１の受光領域と、４分割受光領域に対してトラック垂直方向に対応する方向に離れて形成された３つの第２の受光領域とを含む。

Description

本発明は、例えば、光ディスクなどの情報媒体に対して情報の記録、再生あるいは消去を行う光ヘッド装置及び光情報装置、並びに、これらを応用したシステムに関するものである。

光ディスクなどの情報媒体を大容量化するためには、情報媒体の情報層の単位面積あたりに記録する記録量、すなわち面密度を高めることが重要である。光ディスクでは、情報を複数のトラックに沿って記録する。したがって、面密度を向上させる方法としては、第一に、トラックに沿った記録密度（線密度）を向上する方法と、第二に、トラックの間隔を狭くする狭小化の方法とがある。いずれに対しても、情報層上に収束させる光スポットをより微小にすることが有効である。線密度の向上については、波形等価やビタビ符号など電気的な処理も行われる。

また、光ディスクの大容量化には、情報層の多層化も有効である。１枚の光ディスクに複数の情報層を形成したものが既に商品化されている。

上記の多層化、狭トラック間隔化、及び高線密度化には、光ヘッド装置の進展が必要である。情報層上に収束させる光スポットの微小化も進展の一つである。さらに、光ディスク多層化のための方法が、例えば、特許文献１（以下、第1の従来例と呼ぶ）に開示されている。

図１４は、第1の従来例の光ヘッド装置８００の構成を示す概略図である。半導体レーザ２０１は、光ビームを出射する。ビームスプリッタ２０３は、半導体レーザ２０１からの出射光を反射させるとともに、光ディスク５０１によって反射された光ビームを光検出器８２０に向けて透過させる。コリメータレンズ８０１は、半導体レーザ２０１によって出射された光ビームを発散光から略平行光に変換し、光ディスク５０１に導く。対物レンズ２０４は、コリメータレンズ８０１によって平行光とされた光ビームを光ディスク５０１上に集光させるとともに、光ディスク５０１によって反射された光ビームを透過させ、コリメータレンズ８０１を介してビームスプリッタ２０３へ導く。

アクチュエータ２０７は、対物レンズ２０４を光軸方向及びトラック垂直方向に移動させる。ホログラム素子８０２は、光ディスク５０１によって反射された光ビームの一部を回折させる。検出レンズ８０３は、ホログラム素子８０２を透過した光ビームを光検出器８２０上に集光する。光検出器８２０は、ホログラム素子８０２によって回折されない０次光８１０を受光するとともに、ホログラム素子８０２によって回折された１次光８１１も受光する。

図１５は、第1の従来例におけるホログラム素子８０２の回折領域を示す図である。図１５における点線は、光ディスク５０１の所望の情報層に対物レンズ２０４の焦点が結ばれている時のホログラム素子８０２上のビーム径と、トラック構造による回折光の重なりを示している。図１５において、ｔ方向がトラック延伸方向、ｒ方向がトラックの延伸方向に垂直なトラック垂直方向である。

ホログラム素子８０２は、第１の分割線２３１、第２の分割線２３２、第３の分割線２３５、第４の分割線２３６、第５の分割線２３３及び第６の分割線２３４により複数の領域に分割されている。第１の分割線２３１の外側の領域は、第５の分割線２３３により領域２４０と領域２４１とに分割される。第２の分割線２３２の外側の領域は、第６の分割線２３４により領域２４５と領域２４６とに分割される。第３の分割線２３５と第４の分割線２３６とによって、第１の分割線２３１と第２の分割線２３２との間の領域が３つの領域２４２〜２４４に分割される。

図１６は、第1の従来例における光検出器８２０の受光領域の配置関係を示す図である。図１６に示すように、受光領域２５１及び受光領域２５２は、光軸２２１に対して約９０度をなす角度の方向（矢印Ｙ１に示す方向）に配置され、受光領域２５３及び受光領域２５４は、光軸２２１に対して約９０度をなす角度の方向（矢印Ｙ２に示す方向）に配置される。中央領域２４３で回折された光ビーム２６５は、光軸２２１に対して矢印Ｙ１と矢印Ｙ２とがなす角を２等分する方向（矢印Ｙ３に示す方向）に回折される。

また、ホログラム素子８０２で回折されずに透過した０次光２１０は、光軸２２１上の４分割受光領域（０次光受光領域群）２５０により受光される。４分割受光領域２５０からの光量に応じて出力される信号により、フォーカス信号（フォーカスエラー信号）とＲＦ信号とが得られる。

受光領域２５１は、ホログラム素子８０２の領域２４０と領域２４５において回折された光ビーム２６１を受光し、光量に応じた信号を出力する。受光領域２５２は、ホログラム素子８０２の領域２４１と領域２４６において回折された光ビーム２６２を受光し、光量に応じた信号を出力する。

そして、受光領域２５３は、ホログラム素子８０２の領域２４２において回折された光ビーム２６３を受光し、光量に応じた信号を出力する。受光領域２５４は、ホログラム素子８０２の領域２４４で回折された光ビーム２６４を受光し、光量に応じた信号を出力する。減算回路２７０、２７１、２７３及び可変利得アンプ回路２７２は、受光領域２５１〜受光領域２５４の出力を演算し、オフセット補正されたトラッキングエラー信号を得る。

上記のように、光検出器８２０の受光領域及びホログラム素子８０２の領域を設定している目的は、複数の情報層を有する多層ディスクの情報再生時に再生対象の情報層と異なる情報層から反射して来る不要な迷光の悪影響を回避することである。

図１７は、光ディスク５０１の情報層が４層である場合において、ある情報層に収束光３００の焦点を結んだ時に他層から発生する迷光の様子を示す図である。光ディスク５０１は、光ビームの入射面に向かってＬ０層、Ｌ１層、Ｌ２層及びＬ３層の４つの情報層が積層されている。図１７では、収束光３００は、Ｌ２層に焦点を結んでいる。このとき、Ｌ０層、Ｌ１層及びＬ３層でも反射が起こるので、これらの反射光が他層迷光となる。

次に、狭トラック化を実現する技術としては、特許文献２（以下、第２の従来例と呼ぶ）が開示されている。図１８は、第２の従来例と同様の構成を有する光ヘッド装置８５０の構成を示す概略図である。第1の従来例と共通の働きをする素子には同じ番号を付した。

図１８に示す光ヘッド装置８５０と第1の従来例と特に異なる点は、光検出器８２０が光検出器８２１に変更され、光ディスク５０１から反射して帰ってきた光ビームの一部を、ビームスプリッタ２１３によって分岐し、分岐した光ビーム８１３を光検出器８３０によって受光する点である。

図１９は、図１８に示す光検出器８３０の光検出領域を表す図である。短冊状の光検出領域８３１〜８３３を跨ぐように光ビーム８１３が入射され、各領域の光量に応じて各領域から電気信号が出力される。光検出領域８３１〜８３３の出力に重み付けをしながら、加減算することによって、光ディスク５０１上の隣接トラックから漏れ混むノイズ、すなわちクロストークを低減したＲＦ信号を得る。

上記の第１の従来例と第２の従来例とを組み合わせることにより、光ディスクを多層化し、かつ、狭トラック化して、より大容量の光ディスクを実現することが望まれる。２つの従来例を組み合わせるためには、図１８の光ヘッド装置８５０において、光ディスク５０１から反射して戻ってきた光８１２を受光する部分を、図１４の光ヘッド装置８００のホログラム素子８０２から光検出器８２０までを含む部分に置き換えればよいと考えられる。

しかしながら、上記構成を単に組み合わせたのでは、光検出器８３０及び光検出器８２１の２個の光検出器を必要とするばかりでなく、ビームスプリッタ８３０も必要とするなど、部品点数が多く、コスト増を招き、また、光ヘッド装置の小型化に困難を生じるという課題を生じる。

特開２００８−１３５１５１号公報 特開平５−２４２５１２号公報

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、光学部品点数を削減して光学系を簡素化することにより、装置を小型化することができるとともに、大容量の情報を再生することができる光ヘッド装置及び光情報装置を提供することを目的とする。

本発明の一局面に従う光ヘッド装置は、光ビームを出射する光源と、前記光源から出射された光ビームを情報媒体の情報層上に収束させる対物レンズと、前記情報媒体の情報層上で反射された光ビームを受けて回折光を発生させるホログラム素子と、前記ホログラム素子の回折光を受光し、受光した回折光の光量に応じて電気信号を出力する光検出器とを備え、前記ホログラム素子は、複数の回折領域を含み、前記ホログラム素子の中心部に、前記光ビームの光軸を含む遮蔽領域が形成され、前記遮蔽領域は、入射した前記光ビームを、前記複数の回折領域に入射しないように遮光又は回折させ、前記複数の回折領域は、前記遮蔽領域の周辺に形成された２つの第１の回折領域及び２つの第２の回折領域を含み、前記２つの第１の回折領域は、前記情報媒体のトラック延伸方向に対応する方向に沿って、前記遮蔽領域の両側に並ぶように形成され、前記２つの第２の回折領域は、前記トラック延伸方向と垂直なトラック垂直方向に対応する方向に沿って、前記遮蔽領域の両側に並ぶように形成され、前記２つの第１の回折領域と前記２つの第２の回折領域との境界線は、前記トラック延伸方向及び前記トラック垂直方向に対して斜めに傾斜しており、前記複数の回折領域は、前記トラック垂直方向に対応する方向に沿って、前記２つの第２の回折領域の両側に並ぶように形成された第３の回折領域及び第４の回折領域と、前記トラック延伸方向に対応する方向に沿って、前記第１乃至第４の回折領域により形成される領域の両側に並ぶように形成された２つの第５の回折領域及び２つの第６の回折領域とをさらに含み、前記２つの第５の回折領域と前記２つの第６の回折領域との境界線は、前記遮蔽領域の中心付近を通って前記トラック延伸方向に対応する方向に伸びる直線上に位置し、前記光検出器は、４つの受光領域を持つ４分割受光領域と、前記４分割受光領域に対して前記トラック延伸方向に対応する方向に離れて形成された３つの第１の受光領域と、前記４分割受光領域に対して前記トラック垂直方向に対応する方向に離れて形成された３つの第２の受光領域とを含む。

本構成によって、光学部品点数を削減して光学系を簡素化することにより、装置を小型化することができるとともに、大容量の情報を再生することができる。

本発明の実施の形態１における光ヘッド装置の構成を示す概略図 図１に示すホログラム素子の分割領域を示す図 図１に示す光検出器の受光領域の配置関係を示す図 図３に示す光検出器上の０次光、１次光及び他層迷光の状態を示す図 図１に示す光検出器上で焦点ずれ状態にある他層回折光が入射しない範囲を示す図 図１に示す光ヘッド装置に用いられる他のホログラム素子の分割領域を示す図 本発明の実施の形態１における他の光ヘッド装置の構成を示す概略図 図１に示す光ヘッド装置に用いられる他のホログラム素子の分割領域を示す図 図１に示す光ヘッド装置に用いられる他の光検出器の受光領域の配置関係を示す図 図９に示す光検出器上の０次光、１次光及び他層迷光の状態を示す図 本発明の実施の形態２における光ドライブ装置の概略構成を示す図 本発明の実施の形態３におけるコンピュータの概略構成を示す図 本発明の実施の形態４における光ディスクサーバの概略構成を示す図 従来の光ヘッド装置の構成を示す概略図 図１４に示すホログラム素子の回折領域を示す図 図１４に示す光検出器の受光領域の配置関係を示す図 多層ディスクにおける他層迷光の説明図 従来の他の光ヘッド装置の構成を示す概略図 図１８に示す光検出器の光検出領域を表す図

以下、適宜図面を参照しながら、本発明の各実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における光ヘッド装置の構成を示す概略図である。図１に示す光ヘッド装置８０は、半導体レーザ１、ビームスプリッタ２、コリメータレンズ３、対物レンズ４、ホログラム素子６、アクチュエータ７、検出レンズ８、及び光検出器２０を備える。

半導体レーザ１は、光ビームを出射する。ビームスプリッタ２は、半導体レーザ１からの出射光を反射させるとともに、光ディスク５によって反射された光ビームを光検出器２０に向けて透過させる。コリメータレンズ３は、半導体レーザ１によって出射された光ビームを発散光から略平行光に変換し、あるいは発散度を緩和して、光ディスク５へと導く。

図１中の拡大図に示すように、光ディスク５は、溝周期Ｇｐの溝状のトラック（トラック溝）が形成された情報層を有し、溝の凹部Ｌ、又は溝の凹部Ｌ及び凸部Ｇに情報を記録可能となっている。なお、図１では、図示を容易にするために、一層の情報層のみを図示しているが、光ディスク５は、多層の情報層を有していてもよい。

対物レンズ４は、コリメータレンズ３によって略平行光とされた光ビームを光ディスク５の情報層上に集光させるとともに、光ディスク５によって反射された光ビームをビームスプリッタ２へ透過させる。アクチュエータ７は、対物レンズ４を光ビームの光軸方向及びトラック延伸方向に対して垂直なトラック垂直方向（光ディスク５の半径方向）に移動させる。

ホログラム素子６は、光ディスク５によって反射された光ビームを受けて回折光を発生させる。検出レンズ８は、ホログラム素子６を透過した光ビームに非点収差を与えるとともに、光検出器２０上に集光する。光検出器２０は、ホログラム素子６によって回折されない０次光１０とともに、ホログラム素子６によって回折された１次光１１も受光する。

図２は、図１に示すホログラム素子６の分割領域を示す図である。図２における点線は、光ディスク５の所望の情報層に対物レンズ４の焦点が結ばれている時、すなわち合焦点時におけるホログラム素子６上の光ビームの外径を示している。図２において、上下方向がトラック延伸方向ｔ（光ディスク５のタンジェンシャル方向）、左右方向がトラック延伸方向ｔに垂直なトラック垂直方向ｒ（光ディスク５のラジアル方向）である。

ホログラム素子６の中心部に、光ビームの光軸を含む遮蔽領域Ｂが形成され、遮蔽領域Ｂは、吸収膜や反射膜によって、入射した光ビームを周辺の回折領域に入射しないように遮光する。あるいは、遮蔽領域Ｂは、入射した光ビームを周辺の回折領域とは異なる方向へ回折させるとともに、０次光の回折効率を周辺の回折領域と同程度としてもよい。

光ディスク５が複数の情報層を持つ場合に、対物レンズ４の焦点が結ばれていない情報層からも光ビームが反射して戻ってくる。このような他層迷光は、ホログラム素子６の面内においては、図２における点線よりも顕著に小さいビーム径になるか、逆に顕著に大きいビーム径になる。

顕著に小さいビーム径になる場合は、他層迷光は、遮蔽領域Ｂによって遮光されるか、周辺の回折領域とは異なる方向へ回折され、信号検出光との干渉を回避できる。また、顕著に大きいビーム径になる場合、他層迷光は、遮蔽領域Ｂの光検出器２０における射影像も大きいので、遮蔽領域Ｂより外側を通る光ビームは、信号検出光を受光する受光領域からはみ出して受光領域に入らず、やはり信号検出光との干渉を回避できる。

遮蔽領域Ｂの周辺には、回折領域ＤＭ１と回折領域ＤＭ２の２種の回折領域が形成される。２つの回折領域ＤＭ１は、トラック延伸方向ｔに対応する方向に沿って、遮蔽領域Ｂの両側に並ぶように形成される。２つの回折領域ＤＭ２は、トラック垂直方向ｒに対応する方向に沿って、遮蔽領域Ｂの両側に並ぶように形成される。したがって、回折領域ＤＭ１と回折領域ＤＭ２との境界線は、トラック延伸方向ｔ及びトラック垂直方向ｒに対して斜めに傾斜している。なお、図２では、境界線を直線としたが、直線に限らず、曲線としてもよい。

トラック垂直方向ｒに対応する方向に沿って、２つの回折領域ＤＭ２の両側に並ぶように、回折領域ＤＳ１及び回折領域ＤＳ２が形成される。そして、トラック延伸方向ｔに対応する方向に沿って、回折領域ＤＭ１、ＤＭ２、ＤＳ１、ＤＳ２により形成される領域の両側に並ぶように、２つの回折領域ＤＡＰＰＳ１と、２つの回折領域ＤＡＰＰＳ２とが形成される。回折領域ＤＡＰＰＳ１と回折領域ＤＡＰＰＳ２との境界線は、遮蔽領域Ｂの中心付近を通ってトラック延伸方向ｔに対応する方向に伸びる直線上に位置する。

図３は、図１に示す光検出器２０の受光領域の配置関係を示す図である。光検出器２０は、４つの受光領域ＰＱ１〜ＰＱ４を持つ４分割受光領域（ｑｕａｄｒａｎｔ ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒ）ＰＱと、３つの受光領域ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＭ２と、３つの受光領域ＰＡＰＰＳ１、ＰＡＰＰＳ２、ＰＭ１とを備える。３つの受光領域ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＭ２は、４分割受光領域ＰＱに対してトラック延伸方向ｔに対応する方向に離れて形成される。また、３つの受光領域ＰＡＰＰＳ１、ＰＡＰＰＳ２、ＰＭ１は、４分割受光領域ＰＱに対してトラック垂直方向に対応する方向に離れて形成される。

図４は、図３に示す光検出器２０上のホログラム素子６を透過した０次光及び回折された１次光、並びに、光ディスク５が複数の情報層を持つ場合に発生する他層迷光の状態を示す図である。ホログラム素子６で回折されずに透過した０次光ＤＬ１は、受光領域ＰＱ１〜ＰＱ４に跨って入射し、右下がりの斜線で図示されている。

ここで、ホログラム素子６を透過した光ビームは、検出レンズ８によって非点収差を付与されているので、光ディスク５の情報層に対する収束スポットのフォーカス状態に応じて、焦線や最小錯乱円などの形状変化が起こる。このため、受光領域ＰＱ１〜ＰＱ４の各出力を受光領域の符号ＰＱ１〜ＰＱ４で表したとき、フォーカスエラー信号ＦＥは、下記の演算式によって得ることができる。

ＦＥ＝ＰＱ１＋ＰＱ４−（ＰＱ３＋ＰＱ２）

また、合焦状態では、光スポットが最小錯乱円になっており、図面上約４５°の方向に遠視野像が反転している。したがって、光ディスク５のトラック溝の回折パターンも、図面上約４５°の中心軸を境に反転しており、プッシュプル方によるトラッキングエラー信号ＴＥ０は、下記の演算式によって得ることができる。

ＴＥ０＝ＰＱ１＋ＰＱ３−（ＰＱ２＋ＰＱ４）

本実施の形態では、０次光ＤＬ１から、光ディスク５から再生された情報を表す情報再生信号ＲＦを検出せず、サーボ信号のみを検出する。このため、信号帯域を低く抑えることができ、信号対ノイズ比率（ＳＮ）を高くすることが可能である。したがって、０次光ＤＬ１の光量は、少なくてもよく、０次光ＤＬ１の透過率は、例えば、ホログラム素子６への入射光量に対して５％〜２０％あればよい。

受光領域ＰＳ１に入射する光ＤＬ２、受光領域ＰＳ２に入射する光ＤＬ３、受光領域ＰＭ２に入射する光ＤＬ４、受光領域ＰＡＰＰＳ２に入射する光ＤＬ５、受光領域ＰＡＰＰＳ１に入射する光ＤＬ６、及び受光領域ＰＭ１に入射する光ＤＬ７は、それぞれホログラム素子６の回折領域ＤＳ１、ＤＳ２、ＤＭ２、ＤＡＰＰＳ２、ＤＡＰＰＳ１、ＤＭ１から回折される光ビームである。これらの回折光も、検出レンズ８によって非点収差を付与される。

そこで、ホログラム素子６の回折パターンに、検出レンズ８の与える非点収差と逆の波面を付加することによって、これらの回折光を光検出器２０上に小さく絞ることも可能である。したがって、回折光を小さく集光することによって、各受光領域ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＭ２、ＰＡＰＰＳ２、ＰＡＰＰＳ１、ＰＭ１の面積を小さくして、各受光領域ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＭ２、ＰＡＰＰＳ２、ＰＡＰＰＳ１、ＰＭ１の電気容量を低減することができる。この結果、本実施の形態では、高帯域まで信号を検出することができ、高い転送レートで情報を再生することができる。

ここで、回折は、一般的に共役な光も生じる。回折により波面が変換される場合、共役な回折光には、互いに逆の作用の波面変換が生じる。例えば、回折光ＤＬ２を小さく絞るために、検出レンズ８による非点収差を打ち消す波面収差を与えたとき、回折光ＤＬ２の共役な回折光は、むしろ検出レンズ８による非点収差が増幅され、大きく広がることになる。したがって、小さな受光領域によってより多くの光量を受光するためには、回折光ＤＬ２の共役波の光量を小さくするとともに、回折光ＤＬ２の光量を大きくすることが望ましい。このため、ホログラム素子６は、回折領域が形成される回折格子の断面を鋸歯状など非対称な形にする、すなわちブレーズ化することが望ましい。

次に、受光領域ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＭ２、ＰＡＰＰＳ１、ＰＡＰＰＳ２、ＰＭ１の各出力を受光領域の符号ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＭ２、ＰＡＰＰＳ１、ＰＡＰＰＳ２、ＰＭ１で表したとき、光ヘッド装置８０が再生信号生成回路（図示省略）を備え、再生信号生成回路は、情報再生信号ＲＦを下記の演算式によって得ることができる。

ＲＦ＝Ｋ１×ＰＭ１＋Ｋ２×ＰＭ２＋Ｋ３×ＰＳ１＋Ｋ４×ＰＳ２＋Ｋ５×ＰＡＰＰＳ１＋Ｋ６×ＰＡＰＰＳ２
ここで、係数Ｋ１〜Ｋ６は、各出力に対する所定の重み付け係数である。係数Ｋ１〜Ｋ６として、予め定めた値を用いた場合でも、隣接トラックからのクロストークノイズを低減する効果を得ることができる。また、情報再生信号ＲＦをエラーレートやジッタなどの指標で評価しながら、係数Ｋ１〜Ｋ６を可変とすれば、温度変化や再生する情報の記録状態などに応じて、より精度の高い情報再生を行うことができる。

また、係数Ｋ１〜Ｋ６の一部、あるいは全部を周波数帯域に応じて変えることにより、さらに品質のよい情報再生を行うこともできる。係数を周波数帯域に応じて変えるためには、光ヘッド装置８０の再生信号生成回路が有する波形等価回路（図示省略）を係数毎に備える必要がある。したがって、回路規模を小さく押さえるために、係数Ｋ３、Ｋ４以外の係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ５、Ｋ６は、同一の係数又は一定の割合で変化される係数であることが好ましい。これによって、光ヘッド装置８０の再生信号生成回路は、係数Ｋ３用、係数Ｋ４用、その他の係数用の３系統の波形等価回路を備えるだけで、隣接トラックからのクロストークノイズを低減する効果を得ることができるので、回路規模を小さく抑制することが可能である。

先に、プッシュプル法によるトラッキングエラー信号ＴＥ０の検出方法を示した。しかしながら、対物レンズ４がトラッキング方向（トラック垂直方向ｒ）に大きく移動（レンズシフト）し、光検出器２０上の光スポットが広がりを持っている場合、光検出器２０上の光スポットは、対物レンズ４の射影になるので、同じ割合で移動する。この動きによって、トラッキングエラー信号ＴＥ０には、ずれ（オフセット）が生じる。このため、光ヘッド装置８０が制御信号生成回路（図示省略）を備え、制御信号生成回路は、下記の演算式によるトラッキングエラー信号ＴＥ１をトラッキングエラー信号とすることによって、このオフセットを低減できる。

ＴＥ１＝ＰＱ１＋ＰＱ３−ＰＱ２−ＰＱ４−ＫＴ１（ＰＡＰＰＳ１−ＰＡＰＰＳ２）
ここで、係数ＫＴ１は、所定の重み付け係数であり、信号演算時に重み付けを行うための係数である。係数ＫＴ１は、レンズシフトに対してオフセットが小さくなるように定めることが望ましい。また、上記の演算式でも、受光領域ＰＱ１〜ＰＱ４、ＰＡＰＰＳ１、ＰＡＰＰＳ２の各出力を受光領域の符号ＰＱ１〜ＰＱ４、ＰＭ２ＰＡＰＰＳ１、ＰＡＰＰＳ２で表しており、以下の各演算式でも同様に受光領域の符号で各出力を表している。

さらに、光ディスク５の溝周期（ピッチ）Ｇｐが狭い場合は、溝による回折によって、光量の変化する部分がトラック垂直方向ｒに沿って光軸から離れるので、光ヘッド装置８０の制御信号生成回路は、下記の演算式によるトラッキングエラー信号ＴＥ２をトラッキングエラー信号とすることによって、精度の高い信号検出が可能になる。

ＴＥ２＝ＰＳ１−ＰＳ２−ＫＴ２（ＰＡＰＰＳ１−ＰＡＰＰＳ２）
ここで、係数ＫＴ２は、所定の重み付け係数であり、信号演算時に重み付けを行うための係数である。係数ＫＴ２は、レンズシフトに対してオフセットが小さくなるように定めることが望ましい。

したがって、本実施の形態では、光ディスク５の溝周期Ｇｐであるトラック溝のピッチが異なる光ディスクの信号を再生する際には、光ヘッド装置８０の制御信号生成回路は、トラッキングエラー信号として、溝周期Ｇｐが広い場合（溝周期Ｇｐが第１のピッチである場合）にはトラッキングエラー信号ＴＥ１を用い、溝周期Ｇｐが狭い場合（溝周期Ｇｐが第１のピッチより狭い第２のピッチである場合）にはトラッキングエラー信号ＴＥ２を用い、光ディスク５の溝周期に応じてトラッキングエラー信号を切り替えて使うことにより、いずれに対しても、精度の高い制御を行うことができる。

なお、溝周期Ｇｐとは、記録用ディスク（光ディスク５）における案内溝（トラック溝）の周期を指す。通常、案内溝は、光ディスクの表面に凸部と凹部をスパイラル状に設けて作成する。光ディスクにピットを記録する方法としては、凹部のみに記録する方法と、凹部と凸部との両方に記録する方法がある。例えば、案内溝周期（溝周期）Ｇｐを１．５倍に広げても、凹部と凸部との両方にピットを記録すれば、案内溝周期Ｇｐの光ディスクの凹部のみにピットを記録する場合より、ピット列の周期は短くなり、高密度にできる点に注意が必要である。したがって、トラッキングエラー信号について考える場合は、溝周期Ｇｐとは、ピット列の周期ではなく、案内溝の周期を指す。

次に、図４において左下がりの斜線をつけて示したハッチング領域ＳＴＳ１、ＳＴＳ２、ＳＴＭ２、ＳＴＡＰＰＳ１、ＳＴＡＰＰＳ２、ＳＴＭ１は、光ディスク５が複数の情報層を持つ場合に、対物レンズ４の焦点が結ばれていない情報層から反射してくる他層迷光がホログラム素子６の回折領域ＤＳ１、ＤＳ２、ＤＭ２、ＤＡＰＰＳ１、ＤＡＰＰＳ２、ＤＭ１からそれぞれ回折される光ビームを示している。

図４から明らかなように、ハッチング領域ＳＴＳ１、ＳＴＳ２、ＳＴＭ２、ＳＴＡＰＰＳ１、ＳＴＡＰＰＳ２、ＳＴＭ１は、受光領域ＰＱ１〜ＰＱ４、ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＭ２、ＰＡＰＰＳ１、ＰＡＰＰＳ２、ＰＭ１と重なっていない。このことは、ホログラム素子６の回折領域パターン及び回折位置、並びに光検出器２０の受光領域の配置により、他層迷光が信号を検出する受光領域ＰＱ１〜ＰＱ４、ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＭ２、ＰＡＰＰＳ１、ＰＡＰＰＳ２、ＰＭ１に入らない、すなわち、信号光との干渉を回避できることを示している。

また、ホログラム素子６では、０次光に対してトラック延伸方向ｔに回折する回折領域ＤＭ２、ＤＳ１、ＤＳ２は、光軸を含み且つトラック延伸方向ｔに伸びる範囲には作成されていない。このため、焦点ずれ状態にある他層回折光（他層迷光）は、光検出器２０上でも、光軸を含み且つトラック延伸方向ｔに伸びる範囲に入射しない。また、０次光に対してトラック垂直方向ｒに回折する回折領域ＤＭ１、ＤＡＰＰＳ１、ＤＡＰＰＳ２は、光軸を含み且つトラック垂直方向ｒに伸びる範囲には作成されていない。このため、焦点ずれ状態にある他層回折光は、光検出器２０上でも、光軸を含み且つトラック垂直方向ｒに伸びる範囲に入射しない。

図５は、図１に示す光検出器２０上で焦点ずれ状態にある他層回折光が入射しない範囲を示す図である。図５に示す斜線をつけた範囲ＳＡは、焦点ずれ状態にある他層回折光が入射しない範囲である。したがって、本実施の形態では、焦点ずれ状態にある他層回折光は、光検出器２０上では斜線をつけた範囲ＳＡに入射しておらず、不要な他層回折光が受光領域ＰＱ１〜ＰＱ４、ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＭ２、ＰＡＰＰＳ１、ＰＡＰＰＳ２、ＰＭ１に入射しないことを実現できる。

なお、本実施の形態では、図２に示すホログラム素子６を用いたが、この例に特に限定されず、図６のホログラム素子６１を用いてもよい。図６は、図１に示す光ヘッド装置８０に用いられる他のホログラム素子６１の分割領域を示す図である。

図６に示すホログラム素子６１は、図２に示す回折領域ＤＭ１を回折領域ＤＡＰＰＳ１と回折領域ＤＡＰＰＳ２との間でトラック延伸方向ｔに対応する方向（図中の上下方向）に延伸させた形状を有する回折領域ＤＭ１ａを有している。すなわち、２つの回折領域ＤＭ１ａは、回折領域ＤＡＰＰＳ１と回折領域ＤＡＰＰＳ２との間にトラック延伸方向ｔに対応する方向に延伸された略三角形状の延伸部ＤＭ１ｂを有している。

このような構成によって、トラック延伸方向ｔに離れたホログラム素子６１の両端部分も、外側、内側、外側の３領域に分別できる。ここで、延伸部ＤＭ１ｂは、トラック溝に沿う方向の高い空間周波数を担っており、回折領域ＤＭ１ａを用いることにより、より高帯域まで隣接トラックからのクロストーク成分を低減することができる。

また、ホログラム素子６１のパターン配置の場合には、回折領域ＤＡＰＰＳ１と回折領域ＤＡＰＰＳ２とは、それぞれ、回折領域ＤＳ１と回折領域ＤＳ２とを拡張した領域として働かせることが望ましい。このため、情報再生信号ＲＦの演算式の係数のいくつかの関係を固定して波形等価回路の数を抑える際には、係数Ｋ３と係数Ｋ５とを同じか一定の割合にするとともに、係数Ｋ４と係数Ｋ６とを同じか一定の割合にすればよい。この場合、光検出器２０と同じ半導体チップにアンプなどの内蔵回路を作り込むことが望ましいが、その内蔵回路中において、検出した信号を加算あるいは減算すればよい。

なお、ホログラム素子６やホログラム素子６１は、図１のように、ビームスプリッタ２と光検出器２０との間に配置するものとして説明を行ってきたが、この例に特に限定されず、図７のように、ホログラム素子６２を対物レンズ４の近傍に配置してもよい。図７は、本発明の実施の形態１における他の光ヘッド装置の構成を示す概略図である。

図７に示す光ヘッド装置８０ａのホログラム素子６２は、対物レンズ４の近傍に配置される。特に、ホログラム素子６２をアクチュエータ７に搭載して対物レンズ４と一体的に駆動すれば、対物レンズ４の射影がホログラム素子６２上において動くことがないので、対物レンズ４のシフトを行う際に、クロストーク抑圧効果が変動せず、安定に情報再生を行うことができるという効果を得ることができる。

但し、半導体レーザ１から光ディスク５へと至る往路において、ホログラム素子６２から回折が起きると、光量の損失になり、望ましくない。そこで、ホログラム素子６２としては、往路においては、ホログラム素子６２に入射する直線偏光を回折せず、それと直交する方向の偏光を回折する偏光異方性のホログラムを用いることが望ましい。その場合、図７では記載を省略しているが、ホログラム素子６２より対物レンズ４の側に１／４波長板を備えて、往路の直線偏光を円偏光に変換し、光ディスク５において反射する際に反対方向の回転になって戻ってきた光を、往路とは直交する方向の偏光に変換することが好ましい。

さらに、図２に示すホログラム素子６や図６に示すホログラム素子６１に替えて、図８に示すホログラム素子６２を用いるとともに、図３に示す光検出器２０に替えて、図９に示す光検出器２０ａを用いてもよい。以下、図８〜図１０を用いて、本例の光ヘッド装置について説明する。

図８は、図１に示す光ヘッド装置に用いられる他のホログラム素子６２の分割領域を示す図である。図８における点線は、光ディスク５の所望の情報層に対物レンズ４の焦点が結ばれている時、すなわち合焦点時におけるホログラム素子６２上の光ビーム外径を示している。図８において、上下方向がトラック延伸方向ｔ、左右方向がトラック延伸方向ｔに垂直なトラック垂直方向ｒである。

ホログラム素子６２の中心部、光ビームの光軸を含む遮蔽領域Ｂが形成され、遮蔽領域Ｂは、吸収膜や反射膜によって、入射した光ビームを周辺の回折領域に入射しないように遮光する。あるいは、遮蔽領域Ｂは、入射した光ビームを周辺の回折領域とは異なる方向へ回折させるとともに、０次光の回折効率を周辺の回折領域と同程度としてもよい。

光ディスク５が複数の情報層を持つ場合に、対物レンズ４の焦点が結ばれていない情報層からも光ビームが反射して戻ってくる。このような他層迷光は、ホログラム素子６２の面内においては、図８における点線よりも顕著に小さいビーム径になるか、逆に顕著に大きいビーム径になる。

顕著に小さいビーム径になる場合は、他層迷光は、遮蔽領域Ｂによって遮光されるか、周辺の回折領域とは異なる方向へ回折され、信号検出光との干渉を回避できる。また、顕著に大きいビーム径になる場合、他層迷光は、遮蔽領域Ｂの光検出器２０ａにおける射影像も大きいので、遮蔽領域Ｂより外側を通る光ビームは、信号検出光を受光する受光領域からはみ出して受光領域に入らず、やはり信号検出光との干渉を回避できる。

遮蔽領域Ｂの周辺には、回折領域ＤＭ１、回折領域ＤＭ２１及び回折領域ＤＭ２２の３種の回折領域が形成される。２つの回折領域ＤＭ１は、トラック延伸方向ｔに対応する方向に沿って、遮蔽領域Ｂの両側に並ぶように形成される。回折領域ＤＭ２１と回折領域ＤＭ２２とは、トラック垂直方向ｒに対応する方向に沿って、遮蔽領域Ｂの両側に並ぶように形成される。したがって、２つの回折領域ＤＭ１と回折領域ＤＭ２１及び回折領域ＤＭ２２との境界線は、トラック延伸方向ｔ及びトラック垂直方向ｒに対して斜めに傾斜している。なお、図８では、境界線を直線としたが、直線に限らず、曲線としてもよい。

トラック垂直方向ｒに対応する方向に沿って、回折領域ＤＭ２１及び回折領域ＤＭ２２の両側に並ぶように、回折領域ＤＳ１及び回折領域ＤＳ２が形成される。そして、トラック延伸方向ｔに対応する方向に沿って、回折領域ＤＭ１、ＤＭ２１、ＤＭ２２、ＤＳ１、ＤＳ２により形成される領域の両側に並ぶように、２つの回折領域ＤＡＰＰＳ１と、２つの回折領域ＤＡＰＰＳ２とが形成される。回折領域ＤＡＰＰＳ１と回折領域ＤＡＰＰＳ２との境界線は、遮蔽領域Ｂの中心付近を通ってトラック延伸方向ｔに対応する方向に伸びる直線上に位置する。

図９は、図１に示す光ヘッド装置に用いられる他の光検出器２０ａの受光領域の配置関係を示す図である。４つの受光領域ＰＱ１〜ＰＱ４を持つ４分割受光領域ＰＱと、４つの受光領域ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＭ２１、ＰＭ２２と、３つの受光領域ＰＡＰＰＳ１、ＰＡＰＰＳ２、ＰＭ１とを備える。４つの受光領域ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＭ２１、ＰＭ２２は、４分割受光領域ＰＱに対してトラック延伸方向ｔに対応する方向に離れて形成される。また、３つの受光領域ＰＡＰＰＳ１、ＰＡＰＰＳ２、ＰＭ１は、４分割受光領域ＰＱに対してトラック垂直方向ｒに対応する方向に離れて形成される。

図１０は、図９に示す光検出器２０ａ上のホログラム素子６２を透過した０次光及び回折された１次光、並びに、光ディスク５が複数の情報層を持つ場合に発生する他層迷光の状態を示す図である。ホログラム素子６２で回折されずに透過した０次光ＤＬ１は、受光領域ＰＱ１〜ＰＱ４に跨って入射し、右下がりの斜線で図示されている。

ここで、ホログラム素子６２を透過した光ビームは、検出レンズ８によって非点収差を付与されているので、光ディスク５の情報層に対する収束スポットのフォーカス状態に応じて、焦線や最小錯乱円などの形状変化が起こる。このため、受光領域ＰＱ１〜ＰＱ４の各出力を受光領域の符号ＰＱ１〜ＰＱ４で表したとき、フォーカスエラー信号ＦＥは、下記の演算式によって得ることができる。

ＦＥ＝ＰＱ１＋ＰＱ４−（ＰＱ３＋ＰＱ２）

本例でも、０次光ＤＬ１から、情報再生信号ＲＦを検出せず、サーボ信号のみを検出する。このため、信号帯域を低く抑えることができ、信号対ノイズ比率（ＳＮ）を高くすることが可能である。したがって、０次光ＤＬ１の光量は、少なくてもよく、０次光ＤＬ１の透過率は、例えば、ホログラム素子６２への入射光量に対して５％〜２０％あればよい。

受光領域ＰＳ１に入射する光ＤＬ２、受光領域ＰＳ２に入射する光ＤＬ３、受光領域ＰＭ２１に入射する光ＤＬ４１、受光領域ＰＭ２２に入射する光ＤＬ４２、受光領域ＰＡＰＰＳ２に入射する光ＤＬ５、受光領域ＰＡＰＰＳ１に入射する光ＤＬ６、及び受光領域ＰＭ１に入射する光ＤＬ７は、それぞれホログラム素子６２の回折領域ＤＳ１、ＤＳ２、ＤＭ２１、ＤＭ２２、ＤＡＰＰＳ２、ＤＡＰＰＳ１、ＤＭ１から回折される光ビームである。これらの回折光も、検出レンズ８によって非点収差を付与される。

そこで、ホログラム素子６２の回折パターンに、検出レンズ８が与える非点収差と逆の波面を付加することによって、これらの回折光を光検出器２０ａ上に小さく絞ることも可能である。したがって、回折光を小さく集光することによって、各受光領域ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＭ２１、ＰＭ２２、ＰＡＰＰＳ２、ＰＡＰＰＳ１、ＰＭ１の面積を小さくして、各受光領域ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＭ２１、ＰＭ２２、ＰＡＰＰＳ２、ＰＡＰＰＳ１、ＰＭ１の電気容量を低減することができる。この結果、本例でも、高帯域まで信号を検出することができ、高い転送レートで情報を再生することができる。

ここで、回折は、一般的に共役な光も生じる。回折により波面が変換される場合、共役な回折光には、互いに逆の作用の波面変換が生じる。例えば、回折光ＤＬ２を小さく絞るために、検出レンズ８による非点収差を打ち消す波面収差を与えたとき、回折光ＤＬ２の共役な回折光は、むしろ検出レンズ８による非点収差が増幅され、大きく広がることになる。したがって、小さな受光領域によってより多くの光量を受光するためには、回折光ＤＬ２の共役波の光量を小さくするとともに、回折光ＤＬ２の光量を大きくすることが望ましい。このため、ホログラム素子６２は、回折領域が形成される回折格子の断面を鋸歯状など非対称な形にする、すなわちブレーズ化することが望ましい。

次に、受光領域ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＭ２１、ＰＭ２２、ＰＡＰＰＳ１、ＰＡＰＰＳ２、ＰＭ１の各出力を受光領域の符号ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＭ２１、ＰＭ２２、ＰＡＰＰＳ１、ＰＡＰＰＳ２、ＰＭ１で表したとき、光ヘッド装置８０の再生信号生成回路は、情報再生信号ＲＦを下記の演算式によって得ることができる。

ＲＦ＝Ｋ１×ＰＭ１＋Ｋ２×（ＰＭ２１＋ＰＭ２２）＋Ｋ３×ＰＳ１＋Ｋ４×ＰＳ２＋Ｋ５×ＰＡＰＰＳ１＋Ｋ６×ＰＡＰＰＳ２
ここで、係数Ｋ１〜Ｋ６は、各出力に対する所定の重み付け係数である。係数Ｋ１〜Ｋ６として、予め定めた値を用いた場合でも、隣接トラックからのクロストークノイズを低減する効果を得ることができる。また、情報再生信号ＲＦをエラーレートやジッタなどの指標で評価しながら、係数Ｋ１〜Ｋ６を可変とすれば、温度変化や再生する情報の記録状態などに応じて、より精度の高い情報再生を行うことができる。

また、係数Ｋ１〜Ｋ６の一部、あるいは全部を周波数帯域に応じて変えることにより、さらに品質のよい情報再生を行うこともできる。係数を周波数帯域に応じて変えるためには、光ヘッド装置８０の再生信号生成回路が有する波形等価回路（図示省略）を係数毎に備える必要がある。したがって、回路規模を小さく押さえるために、係数Ｋ３、Ｋ４以外の係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ５、Ｋ６は、同一の係数又は一定の割合で変化される係数であることが好ましい。これによって、光ヘッド装置８０の再生信号生成回路は、係数Ｋ３用、係数Ｋ４用、その他の係数用の３系統の波形等価回路を備えるだけで、隣接トラックからのクロストークノイズを低減する効果を得ることができるので、回路規模を小さく抑制することが可能である。

次に、トラッキングエラー信号ＴＥ２、ＴＥ３について説明する。まず、トラッキングエラー信号ＴＥ２を用いた検出方法は、光ディスク５の溝周期（ピッチ）Ｇｐが狭い場合に適している。すなわち、溝による回折によって、光量の変化する部分がトラック垂直方向ｒに沿って光軸から離れるので、光ヘッド装置８０の制御信号生成回路は、下記の演算式によるトラッキングエラー信号ＴＥ２をトラッキングエラー信号とすることによって、精度の高い信号検出が可能になる。

ＴＥ２＝ＰＳ１−ＰＳ２−ＫＴ２（ＰＡＰＰＳ１−ＰＡＰＰＳ２）
ここで、係数ＫＴ２は、所定の重み付け係数であり、信号演算時に重み付けを行うための係数である。係数ＫＴ２は、レンズシフトに対してオフセットが小さくなるように定めることが望ましい。

一方、トラック溝のピッチである光ディスク５の溝周期Ｇｐが上記の狭い溝周期より広い光ディスクも同じ光ヘッド装置を用いて再生する場合には、溝による回折によって、光量の変化する部分がトラック垂直方向ｒに沿って光軸へ近い範囲に広がるので、光ヘッド装置８０の制御信号生成回路は、下記の演算式によるトラッキングエラー信号ＴＥ３をトラッキングエラー信号とすることによって、精度の高い信号検出が可能になる。

ＴＥ３＝（ＰＳ１＋ＰＭ２１）−（ＰＳ２＋ＰＭ２２）−ＫＴ３（ＰＡＰＰＳ１−ＰＡＰＰＳ２）
ここで、係数ＫＴ３は、所定の重み付け係数であり、信号演算時に重み付けを行うための係数である。係数ＫＴ３は、レンズシフトに対してオフセットが小さくなるように定めることが望ましい。

したがって、本実施の形態では、光ディスク５の溝周期Ｇｐであるトラック溝のピッチが異なる光ディスクの信号を再生する際には、光ヘッド装置８０の制御信号生成回路は、トラッキングエラー信号として、溝周期Ｇｐが広い場合（溝周期Ｇｐが第１のピッチである場合）にはトラッキングエラー信号ＴＥ３を用い、溝周期Ｇｐが狭い場合（溝周期Ｇｐが第１のピッチより狭い第２のピッチである場合）にはトラッキングエラー信号ＴＥ２を用い、光ディスク５の溝周期に応じてトラッキングエラー信号を切り替えて使うことにより、いずれに対しても、精度の高い制御を行うことができる。

次に、図１０において左下がりの斜線をつけて示したハッチング領域ＳＴＳ１、ＳＴＳ２、ＳＴＭ２１、ＳＴＭ２２、ＳＴＡＰＰＳ１、ＳＴＡＰＰＳ２、ＳＴＭ１は、光ディスク５が複数の情報層を持つ場合に、対物レンズ４の焦点が結ばれていない情報層から反射してくる他層迷光がホログラム素子６２の回折領域ＤＳ１、ＤＳ２、ＤＭ２１、ＤＭ２２、ＤＡＰＰＳ１、ＤＡＰＰＳ２、ＤＭ１からそれぞれ回折される光ビームを示している。

図１０から明らかなように、ハッチング領域ＳＴＳ１、ＳＴＳ２、ＳＴＭ２１、ＳＴＭ２２、ＳＴＡＰＰＳ１、ＳＴＡＰＰＳ２、ＳＴＭ１は、受光領域ＰＱ１〜ＰＱ４、ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＭ２１、ＰＭ２２、ＰＡＰＰＳ１、ＰＡＰＰＳ２、ＰＭ１と重なっていない。このことは、ホログラム素子６２の回折領域パターン及び回折位置、並びに光検出器２０ａの受光領域の配置により、他層迷光が信号を検出する受光領域ＰＱ１〜ＰＱ４、ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＭ２１、ＰＭ２２、ＰＡＰＰＳ１、ＰＡＰＰＳ２、ＰＭ１に入り、信号光と干渉することを回避できることを示している。

また、ホログラム素子６２では、０次光に対してトラック延伸方向ｔに回折する回折領域ＤＭ２１、ＤＭ２２、ＤＳ１、ＤＳ２は、光軸を含み且つトラック延伸方向ｔに伸びる範囲には作成されていない。このため、焦点ずれ状態にある他層回折光は、光検出器２０ａ上でも、光軸を含み且つトラック延伸方向ｔに伸びる範囲に入射しない。また、０次光に対してトラック垂直方向ｒに回折する回折領域ＤＭ１、ＤＡＰＰＳ１、ＤＡＰＰＳ２は、光軸を含み且つトラック垂直方向ｒに伸びる範囲には作成されていない。このため、焦点ずれ状態にある他層回折光は、光検出器２０ａ上でも、光軸を含み且つトラック垂直方向ｒに伸びる範囲に入射しない。

したがって、本例では、焦点ずれ状態にある他層回折光は、光検出器２０ａ上では、受光領域ＰＱ１〜ＰＱ４、ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＭ２１、ＰＭ２２、ＰＡＰＰＳ１、ＰＡＰＰＳ２、ＰＭ１に入射しないことを実現できる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２として、上記の実施の形態１における光ヘッド装置、例えば、光ヘッド装置８０を備える光ディスク装置について説明する。図１１は、本発明の実施の形態２における光ディスク装置の概略構成を示す図である。光ディスク装置１００は、光ヘッド装置８０、駆動装置１０１、電気回路１０２、モータ１０４、ターンテーブル１０５及びクランパー１０６を備える。

図１１において、光ディスク５は、ターンテーブル１０５に載置され、ターンテーブル１０５とクランパー１０６とで挟んで固定され、モータ１０４によって回転される。光ヘッド装置８０は、実施の形態１で説明した光ヘッド装置である。駆動装置１０１は、光ディスク９の所望の情報の存在するトラックのところまで、光ヘッド装置１０３を粗動する。

光ヘッド装置８０は、光ディスク５との位置関係に対応して、フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号を電気回路１０２へ送る。電気回路１０２は、光ヘッド装置８０から得られる信号を受け、フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号に対応して、光ヘッド装置８０へ、対物レンズを微動させるための対物レンズ駆動信号を送る。光ヘッド装置８０は、対物レンズ駆動信号に基づいて、光ディスク５に対してフォーカス制御及びトラッキング制御を行い、光ディスク５から情報を読み出したり、光ディスク５に情報を書き込んだり（記録したり）、光ディスク５から情報を消去したりする。

本実施の形態の光ディスク装置１００は、実施の形態１で上述した光ヘッド装置８０を備える。したがって、少ない部品点数によって構成された、小型、安価及び軽量の光ヘッド装置８０によって、大容量の光ディスクをはじめとする情報媒体から情報を再生することができるという効果を有する。

（実施の形態３）
上記の実施の形態２に記した光ディスク装置１００を具備したコンピューターや、光ディスクサーバ等は、コンパクトな形状で有りながら、大容量の光ディスクを安定に記録あるいは再生できるので、広い用途に使用できるという効果を有するものとなる。これらは、いずれも光を用いて、情報媒体との間で信号をやりとりするものである。したがって、光ディスク装置１００を具備したコンピュータや、光ディスクサーバ等を総称して、光情報装置と呼ぶ。これら光情報装置の具体例を以下に示す。

図１２は、本発明の実施の形態３におけるコンピュータの概略構成を示す図である。図１２において、コンピュータ１１０は、実施の形態２の光ディスク装置１００と、キーボード、マウス又はタッチパネルなどの情報を入力するための入力装置１１２と、入力装置１１２から入力された情報又は光ディスク装置１００から読み出した情報などに基づいて演算を行う中央演算装置（ＣＰＵ）などの演算装置１１１と、演算装置１１１によって演算された結果などの情報を表示するためのブラウン管や液晶表示装置などの表示装置、又は情報を印刷するためのプリンタなどの印刷装置から構成される出力装置１１３とを備える。演算装置１１１は、光ディスク装置１００に記録する情報及び／又は光ディスク装置１００から再生された情報を処理する。

（実施の形態４）
本発明の実施の形態４は、上記の実施の形態２に記した光ディスク装置１００を具備した光ディスクサーバである。図１３を用いて、実施の形態４の光ディスクサーバについて説明する。図１３は、本発明の実施の形態４における光ディスクサーバの概略構成を示す図である。図１３において、光ディスクサーバ１２０は、上記の実施の形態２に記した光ディスク装置１００と、光ディスク装置１００によって記録又は再生される情報の入出力を外部と行う入出力端子１２１とを備える。

入出力端子１２１は、光ディスク装置１００に記録する情報を取り込んだり、光ディスク装置１００によって読み出した情報を外部に出力する有線又は無線の入出力端子である。入出力端子１２１は、ネットワーク１２２を介して、コンピュータ、電話機又はテレビチューナなどの複数の機器と情報を送受信する。これにより、光ディスクサーバ１２０は、これら複数の機器によって共有される情報サーバとして利用することが可能となる。また、光ディスクサーバ１２０は、異なる種類の光ディスクに情報を安定に記録又は再生できるので、広い用途に使用できる効果を有する。

なお、光ディスクサーバ１２０は、情報を表示するためのブラウン管又は液晶表示装置などの表示装置、又は情報を印刷するためのプリンタなどの印刷装置から構成される出力装置１１３を備えてもよい。また、光ディスクサーバ１２０は、キーボード、マウス又はタッチパネルなどの情報を入力するための入力装置１１２を備えてもよい。

さらに、光ディスクサーバ１２０は、複数の光ディスクを光ディスク装置１００に出し入れするチェンジャー１２３を備えてもよい。これにより、多くの情報を記録及び蓄積することができる。

なお、上述の実施の形態３、４において、図１２及び図１３には、出力装置１１３を示しているが、コンピュータ１１０及び光ディスクサーバ１２０は、それぞれ出力端子を備えて、出力装置１１３を持たず、別売りとする商品形態もあり得る。また、入力装置を別売りとして、入力端子のみを持った形態も可能である。

また、上記の各実施の形態の各要素は、任意に組み合わせることができ、この場合も、上記の各効果を奏することができる。

上記の各実施の形態から本発明の各態様について説明すると、以下のようになる。すなわち、本発明の一態様に係る光ヘッド装置は、光ビームを出射する光源と、前記光源から出射された光ビームを情報媒体の情報層上に収束させる対物レンズと、前記情報媒体の情報層上で反射された光ビームを受けて回折光を発生させるホログラム素子と、前記ホログラム素子の回折光を受光し、受光した回折光の光量に応じて電気信号を出力する光検出器とを備え、前記ホログラム素子は、複数の回折領域を含み、前記ホログラム素子の中心部に、前記光ビームの光軸を含む遮蔽領域が形成され、前記遮蔽領域は、入射した前記光ビームを、前記複数の回折領域に入射しないように遮光又は回折させ、前記複数の回折領域は、前記遮蔽領域の周辺に形成された２つの第１の回折領域及び２つの第２の回折領域を含み、前記２つの第１の回折領域は、前記情報媒体のトラック延伸方向に対応する方向に沿って、前記遮蔽領域の両側に並ぶように形成され、前記２つの第２の回折領域は、前記トラック延伸方向と垂直なトラック垂直方向に対応する方向に沿って、前記遮蔽領域の両側に並ぶように形成され、前記２つの第１の回折領域と前記２つの第２の回折領域との境界線は、前記トラック延伸方向及び前記トラック垂直方向に対して斜めに傾斜しており、前記複数の回折領域は、前記トラック垂直方向に対応する方向に沿って、前記２つの第２の回折領域の両側に並ぶように形成された第３の回折領域及び第４の回折領域と、前記トラック延伸方向に対応する方向に沿って、前記第１乃至第４の回折領域により形成される領域の両側に並ぶように形成された２つの第５の回折領域及び２つの第６の回折領域とをさらに含み、前記２つの第５の回折領域と前記２つの第６の回折領域との境界線は、前記遮蔽領域の中心付近を通って前記トラック延伸方向に対応する方向に伸びる直線上に位置し、前記光検出器は、４つの受光領域を持つ４分割受光領域と、前記４分割受光領域に対して前記トラック延伸方向に対応する方向に離れて形成された３つの第１の受光領域と、前記４分割受光領域に対して前記トラック垂直方向に対応する方向に離れて形成された３つの第２の受光領域とを含む。

この光ヘッド装置によれば、情報媒体から反射して戻った光を受けて回折するホログラム素子の遮蔽領域及び第１乃至第６の回折領域の配置と、その回折光を受けて電気信号に変換する光検出器の第１乃至第３の受光領域の配置とにより、簡素な光学系を用いて、他層迷光の影響を受けず、レンズシフトによるトラッキングエラー信号の変動を低減し、且つ、隣接トラックからの信号の漏れ込みを低減することができる。この結果、情報層の記録密度が高く且つ多層の情報層を有する情報媒体から、簡素な光学系によって安定に情報を再生することができるので、簡素な光学系によって装置を小型化することができるとともに、大容量の情報を再生することができる。

前記第１の回折領域は、前記第５の回折領域と前記第６の回折領域との間に前記トラック延伸方向に対応する方向に延伸された延伸部を有することが好ましい。

この場合、トラック延伸方向に離れたホログラム素子の両端部分も、外側、内側、外側の３領域に分別でき、延伸部がトラック溝に沿う方向の高い空間周波数を担っているので、延伸部を有する第１の回折領域を用いることにより、より高帯域まで隣接トラックからのクロストーク成分を低減することができる。

前記情報媒体の情報層上で反射された光ビームを前記光源とは異なる方向へ導くビームスプリッタをさらに備え、前記ホログラム素子は、前記ビームスプリッタと前記光検出器との間に配置されることが好ましい。

この場合、簡略な構成で、光量を不要に損失することなく、ホログラム素子により回折された回折光を光検出器で受光することができる。

前記情報媒体の情報層上で反射された光ビームを前記光源とは異なる方向へ導くビームスプリッタをさらに備え、前記ホログラム素子は、前記対物レンズの近傍に配置されることが好ましい。

この場合、対物レンズの射影がホログラム素子上において動くことがないので、対物レンズのシフトを行う際に、クロストーク抑圧効果が変動せず、安定に情報再生を行うことができる。

本発明の他の態様に係る光情報装置は、上記いずれかに記載の光ヘッド装置と、前記情報媒体を回転するモータと、前記光ヘッド装置から得られる信号を受ける電気回路とを備え、前記３つの第１の受光領域の各出力をＰＳ１、ＰＳ２、ＰＭ２とし、前記３つの第２の受光領域の各出力をＰＡＰＰＳ１、ＰＡＰＰＳ２、ＰＭ１とし、各出力に対する所定の重み付け係数をＫ１〜Ｋ６とすると、前記光ヘッド装置は、前記情報媒体から再生された情報を表す情報再生信号ＲＦを、ＲＦ＝Ｋ１×ＰＭ１＋Ｋ２×ＰＭ２＋Ｋ３×ＰＳ１＋Ｋ４×ＰＳ２＋Ｋ５×ＰＡＰＰＳ１＋Ｋ６×ＰＡＰＰＳ２を用いて演算する。

この光情報装置によれば、簡素な光学系を用いて、他層迷光の影響を受けず、レンズシフトによるトラッキングエラー信号の変動を低減し、且つ、隣接トラックからの信号の漏れ込みを低減することができるとともに、一つの光検出器を用いて情報再生信号も演算することができるので、装置を小型化することができるとともに、大容量の情報を再生することができる。

前記重み付け係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ５、Ｋ６は、同一の係数又は一定の割合で変化される係数であることが好ましい。

この場合、係数Ｋ３用、係数Ｋ４用、その他の係数用の３系統の波形等価回路を光ヘッド装置が備えるだけで、隣接トラックからのクロストークノイズを低減する効果を得ることができるので、回路規模を小さく抑制することができる。

前記４分割受光領域の４つの受光領域の各出力をＰＱ１、ＰＱ２、ＰＱ３、ＰＱ４とし、所定の重み付け係数をＫＴ１、ＫＴ２とすると、前記光ヘッド装置は、前記情報媒体の溝周期が第１のピッチである場合、前記情報媒体のトラックに光ビームをトラッキングするためのトラッキングエラー信号ＴＥ１を、ＴＥ１＝ＰＱ１＋ＰＱ３−ＰＱ２−ＰＱ４−ＫＴ１（ＰＡＰＰＳ１−ＰＡＰＰＳ２）を用いて演算し、前記情報媒体の溝周期が前記第１のピッチより狭い第２のピッチである場合、前記情報媒体のトラックに光ビームをトラッキングするためのトラッキングエラー信号ＴＥ２を、ＴＥ２＝ＰＳ１−ＰＳ２−ＫＴ２（ＰＡＰＰＳ１−ＰＡＰＰＳ２）を用いて演算し、前記情報媒体のトラックのピッチに応じてトラッキングエラー信号を切り替えることが好ましい。

この場合、光ディスクの溝周期であるトラック溝のピッチが異なる光ディスクの信号を再生する際には、トラッキングエラー信号として、溝周期が広い場合にはトラッキングエラー信号ＴＥ１を、溝周期が狭い場合にはトラッキングエラー信号ＴＥ２を切り替えて使うことにより、溝周期が異なる光ディスクに対して、精度の高いトラッキング制御を行うことができる。

前記光検出器は、前記３つの第１の受光領域に１つの第１の受光領域を加えた４つの第１の受光領域を含み、前記４つの第１の受光領域の各出力をＰＳ１、ＰＳ２、ＰＭ２１、ＰＭ２２とし、所定の重み付け係数をＫＴ２、ＫＴ３とすると、前記光ヘッド装置は、前記情報媒体の溝周期が第１のピッチである場合、前記情報媒体のトラックに光ビームをトラッキングするためのトラッキングエラー信号ＴＥ３を、ＴＥ３＝（ＰＳ１＋ＰＭ２１）−（ＰＳ２＋ＰＭ２２）−ＫＴ３（ＰＡＰＰＳ１−ＰＡＰＰＳ２）を用いて演算し、前記情報媒体の溝周期が前記第１のピッチより狭い第２のピッチである場合、前記情報媒体のトラックに光ビームをトラッキングするためのトラッキングエラー信号ＴＥ２を、ＴＥ２＝ＰＳ１−ＰＳ２−ＫＴ２（ＰＡＰＰＳ１−ＰＡＰＰＳ２）を用いて演算し、前記情報媒体のトラックのピッチに応じてトラッキングエラー信号を切り替えるようにしてもよい。

この場合、光ディスクの溝周期であるトラック溝のピッチが異なる光ディスクの信号を再生する際には、トラッキングエラー信号として、溝周期が広い場合にはトラッキングエラー信号ＴＥ３を、溝周期が狭い場合にはトラッキングエラー信号ＴＥ２を切り替えて使うことにより、溝周期が異なる光ディスクに対して、精度の高いトラッキング制御を行うことができる。

以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面及び詳細な説明を提供した。

したがって、添付図面及び詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

本発明にかかる光ヘッド装置は、簡素な光学系でありながら、大容量の情報媒体の情報再生を可能である。これを用いた光情報装置は、パーソナルコンピュータから大規模なデータサーバまで、情報の蓄積及び利用に広く用いることができる。また、本発明にかかる光ヘッド装置は、光テープや光カード等の光学的メモリ用途にも応用できる。

Claims (8)

1. 光ビームを出射する光源と、
   前記光源から出射された光ビームを情報媒体の情報層上に収束させる対物レンズと、
   前記情報媒体の情報層上で反射された光ビームを受けて回折光を発生させるホログラム素子と、
   前記ホログラム素子の回折光を受光し、受光した回折光の光量に応じて電気信号を出力する光検出器とを備え、
   前記ホログラム素子は、複数の回折領域を含み、
   前記ホログラム素子の中心部に、前記光ビームの光軸を含む遮蔽領域が形成され、
   前記遮蔽領域は、入射した前記光ビームを、前記複数の回折領域に入射しないように遮光又は回折させ、
   前記複数の回折領域は、前記遮蔽領域の周辺に形成された２つの第１の回折領域及び２つの第２の回折領域を含み、
   前記２つの第１の回折領域は、前記情報媒体のトラック延伸方向に対応する方向に沿って、前記遮蔽領域の両側に並ぶように形成され、
   前記２つの第２の回折領域は、前記トラック延伸方向と垂直なトラック垂直方向に対応する方向に沿って、前記遮蔽領域の両側に並ぶように形成され、
   前記２つの第１の回折領域と前記２つの第２の回折領域との境界線は、前記トラック延伸方向及び前記トラック垂直方向に対して斜めに傾斜しており、
   前記複数の回折領域は、
   前記トラック垂直方向に対応する方向に沿って、前記２つの第２の回折領域の両側に並ぶように形成された第３の回折領域及び第４の回折領域と、
   前記トラック延伸方向に対応する方向に沿って、前記第１乃至第４の回折領域により形成される領域の両側に並ぶように形成された２つの第５の回折領域及び２つの第６の回折領域とをさらに含み、
   前記２つの第５の回折領域と前記２つの第６の回折領域との境界線は、前記遮蔽領域の中心付近を通って前記トラック延伸方向に対応する方向に伸びる直線上に位置し、
   前記光検出器は、
   ４つの受光領域を持つ４分割受光領域と、
   前記４分割受光領域に対して前記トラック延伸方向に対応する方向に離れて形成された３つの第１の受光領域と、
   前記４分割受光領域に対して前記トラック垂直方向に対応する方向に離れて形成された３つの第２の受光領域とを含むことを特徴とする光ヘッド装置。
2. 前記第１の回折領域は、前記第５の回折領域と前記第６の回折領域との間に前記トラック延伸方向に対応する方向に延伸された延伸部を有することを特徴とする請求項１記載の光ヘッド装置。
3. 前記情報媒体の情報層上で反射された光ビームを前記光源とは異なる方向へ導くビームスプリッタをさらに備え、
   前記ホログラム素子は、前記ビームスプリッタと前記光検出器との間に配置されることを特徴とする請求項１又は２記載の光ヘッド装置。
4. 前記情報媒体の情報層上で反射された光ビームを前記光源とは異なる方向へ導くビームスプリッタをさらに備え、
   前記ホログラム素子は、前記対物レンズの近傍に配置されることを特徴とする請求項１又は２記載の光ヘッド装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の光ヘッド装置と、
   前記情報媒体を回転するモータと、
   前記光ヘッド装置から得られる信号を受ける電気回路とを備え、
   前記３つの第１の受光領域の各出力をＰＳ１、ＰＳ２、ＰＭ２とし、前記３つの第２の受光領域の各出力をＰＡＰＰＳ１、ＰＡＰＰＳ２、ＰＭ１とし、各出力に対する所定の重み付け係数をＫ１〜Ｋ６とすると、前記光ヘッド装置は、前記情報媒体から再生された情報を表す情報再生信号ＲＦを、ＲＦ＝Ｋ１×ＰＭ１＋Ｋ２×ＰＭ２＋Ｋ３×ＰＳ１＋Ｋ４×ＰＳ２＋Ｋ５×ＰＡＰＰＳ１＋Ｋ６×ＰＡＰＰＳ２を用いて演算することを特徴とする光情報装置。
6. 前記重み付け係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ５、Ｋ６は、同一の係数又は一定の割合で変化される係数であることを特徴とする請求項５記載の光情報装置。
7. 前記４分割受光領域の４つの受光領域の各出力をＰＱ１、ＰＱ２、ＰＱ３、ＰＱ４とし、所定の重み付け係数をＫＴ１、ＫＴ２とすると、前記光ヘッド装置は、前記情報媒体の溝周期が第１のピッチである場合、前記情報媒体のトラックに光ビームをトラッキングするためのトラッキングエラー信号ＴＥ１を、ＴＥ１＝ＰＱ１＋ＰＱ３−ＰＱ２−ＰＱ４−ＫＴ１（ＰＡＰＰＳ１−ＰＡＰＰＳ２）を用いて演算し、前記情報媒体の溝周期が前記第１のピッチより狭い第２のピッチである場合、前記情報媒体のトラックに光ビームをトラッキングするためのトラッキングエラー信号ＴＥ２を、ＴＥ２＝ＰＳ１−ＰＳ２−ＫＴ２（ＰＡＰＰＳ１−ＰＡＰＰＳ２）を用いて演算し、前記情報媒体のトラックのピッチに応じてトラッキングエラー信号を切り替えることを特徴とする請求項５又は６記載の光情報装置。
8. 前記光検出器は、前記３つの第１の受光領域に１つの第１の受光領域を加えた４つの第１の受光領域を含み、
   前記４つの第１の受光領域の各出力をＰＳ１、ＰＳ２、ＰＭ２１、ＰＭ２２とし、所定の重み付け係数をＫＴ２、ＫＴ３とすると、前記光ヘッド装置は、前記情報媒体の溝周期が第１のピッチである場合、前記情報媒体のトラックに光ビームをトラッキングするためのトラッキングエラー信号ＴＥ３を、ＴＥ３＝（ＰＳ１＋ＰＭ２１）−（ＰＳ２＋ＰＭ２２）−ＫＴ３（ＰＡＰＰＳ１−ＰＡＰＰＳ２）を用いて演算し、前記情報媒体の溝周期が前記第１のピッチより狭い第２のピッチである場合、前記情報媒体のトラックに光ビームをトラッキングするためのトラッキングエラー信号ＴＥ２を、ＴＥ２＝ＰＳ１−ＰＳ２−ＫＴ２（ＰＡＰＰＳ１−ＰＡＰＰＳ２）を用いて演算し、前記情報媒体のトラックのピッチに応じてトラッキングエラー信号を切り替えることを特徴とする請求項５又は６記載の光情報装置。

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