WO2010131406A1 - 光ヘッド装置、ホログラム素子、光集積素子、光情報処理装置および信号検出方法 - Google Patents

光ヘッド装置、ホログラム素子、光集積素子、光情報処理装置および信号検出方法 Download PDF

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WO2010131406A1
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light receiving
region
receiving region
light
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PCT/JP2010/001929
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山本博昭
麻田潤一
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パナソニック株式会社
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    • G11B7/135Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1353Diffractive elements, e.g. holograms or gratings
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    • G11B7/0943Methods and circuits for performing mathematical operations on individual detector segment outputs

Definitions

  • the present invention relates to an optical head device, a hologram element, an optical integrated device, an optical information processing apparatus, and a signal detection method for recording / reproducing or erasing information stored on an optical medium such as an optical disk or an optical card.
  • Servo technology for condensing a light spot at a desired recording / reproducing position is an indispensable technology in optical information recording including optical disks.
  • a tracking error signal detection method is generally used by switching between a plurality of methods depending on the type of recording / reproducing medium. Therefore, the optical head device needs to detect a plurality of tracking error signals.
  • DPD signal phase difference tracking signal
  • PP signal push-pull signal
  • an optical head device capable of detecting a DPD signal and a PP signal is also required in the Blue Ray system.
  • a hologram element HOE; Holographic Optical Element
  • FIG. 10 is a diagram showing a diffraction region of the optical head device according to the prior application.
  • a semiconductor laser element 30, a light receiving element 40, a hologram element 20, and the like are shown.
  • the semiconductor laser element 30 and the light receiving element 40 are fixed to the holding portion 741 in proximity.
  • the holding unit 741 is fixed to the hologram element 20 in a desired positional relationship via another holding unit (not shown).
  • the other holding unit may be an optical stage of the optical head device, but it constitutes a unit in which the hologram element 20, the semiconductor laser element 30, and the light receiving element 40 are integrated using a holding member different from the optical stage. May be. Such a unit configuration allows a stable optical system.
  • the optical head device further includes a collimating lens 11 and an objective lens 12, and constitutes a condensing optical system for condensing the laser light on the optical disk 10 which is an information recording medium.
  • the optical head device further includes a lens driving mechanism (not shown) that drives and displaces the objective lens 12 in the optical axis direction (z direction) of the objective lens 12 and the radial direction (x direction) of the optical disk 10.
  • the direction of the optical axis of the condensing optical system is the Z-axis direction
  • the radial direction (radial direction) of the optical disc 10 is the X direction
  • the track direction of the optical disc 10 is referred to as the Y direction.
  • the direction is defined based on the optical axis and the mapping of the optical disc 10.
  • the light beam R0 emitted from the semiconductor laser element 30 passes through the hologram element 20 and is condensed on the information recording surface of the optical disk 10 by the collimator lens 11 and the objective lens 12. Reflected light from the optical disk 10 is converted by the objective lens 12 and the collimating lens 11 into light that converges at the light emitting point of the semiconductor laser element 30. This light enters the hologram element 20 and is diffracted. The diffracted light enters the light receiving element 40 and a signal is detected by the light receiving element 40.
  • FIG. 11 is a diagram showing a diffraction region of the hologram element 20 in the optical head device according to the prior application.
  • the grating pattern of the hologram element 20 is divided into a first diffraction region 261 and a second diffraction region 262 by a straight line L11 that passes through almost the center of the light beam and is parallel to the X axis.
  • R0 is the reflected light from the optical disk 10 incident on the hologram element 20.
  • R1 and R2 are lights diffracted by the optical disk 10 and generate light and dark according to the tracking position in a region that interferes with R0, that is, a region that overlaps.
  • FIG. 12 is a diagram showing a light receiving region of the light receiving element 40 in the optical head device according to the prior application.
  • the light receiving element 40 has a first light receiving region group 451 and a second light receiving region group 452.
  • the first light receiving region group 451 is composed of a first light receiving region 451a and a second light receiving region 451b which are arranged to face each other with the first light receiving dividing line L71 substantially parallel to the X axis interposed therebetween.
  • the region group 452 includes a third light receiving region 452a and a fourth light receiving region 452b that are arranged to face each other with the second light receiving dividing line L72 substantially parallel to the X axis interposed therebetween.
  • the return light from the optical disc 10 straddles the first light receiving dividing line L71 of the first light receiving region group 451 and extends in the X direction to the first light receiving region 451a and the second light receiving region 451b.
  • a grating pattern that has first coma aberration and converts it into incident light is formed.
  • the return light from the optical disc 10 is crossed over the second light receiving division line L72 of the second light receiving region group 452 and is transferred to the third light receiving region 452a and the fourth light receiving region 452b.
  • a grating pattern is formed which has a second coma aberration opposite to the polarity of one diffraction region 261 and converts it into incident light.
  • the signal detected by the first light receiving region 451a is the first signal S1
  • the signal detected by the second light receiving region 451b is the second signal S2
  • the signal detected by the third light receiving region 452a is the third signal.
  • Signal S3, a signal detected by the fourth light receiving region 452b is a fourth signal S4
  • a sum signal of the first signal S1 and the fourth signal S4 is (S1 + S4)
  • the second signal S2 and the second signal S4 The sum signal of the third signal S3 is (S2 + S3)
  • the sum signal of the first signal S1 and the third signal S3 is (S1 + S3)
  • the sum signal of the second signal S2 and the fourth signal S4 Is (S2 + S4)
  • the focus error (FE) signal of this configuration is detected by the following equation.
  • the target of calculation in the equation is the signal level (intensity) (the same applies to the following equations).
  • TE PP (S1 + S3) ⁇ (S2 + S4) (Formula 2)
  • TE DPD Phase (S1 + S4, S2 + S3) (Formula 3)
  • Phase is a function for performing phase comparison (calculating phase difference) of two signals.
  • FIG. 13A is a diagram illustrating an ideal state
  • FIG. 13B is a diagram illustrating a light receiving region of the light receiving element 40 in a state where the light receiving element 40 is shifted in the radial direction (Y direction).
  • the light rays R1 and R2 that generate the push-pull signal are incident as shown in the figure.
  • the boundary line between the light beam R1 and the light beam R2 coincides with the first light receiving dividing line L71 and the second light receiving dividing line L72, and the signals in these two regions are detected without leaking to each other and pushed.
  • the pull signal can be detected without problems.
  • the light receiving element 40 is shifted in the tangential direction (Y direction) due to the adjustment shift (FIG. 13B)
  • the light ray R2 is the region of the light ray R1 (second light receiving region 451b, fourth light receiving region). 452b). Therefore, the amplitude of the TE signal TE PP by the push-pull method expressed by the above equation 2 decreases. Further, the TE signal TE DPD by the DPD method expressed by the above equation 3 is also affected by crosstalk, and the signal deteriorates.
  • the tracking error (TE) signal is easily affected by the displacement of the light receiving element 40 in the tangential direction (Y direction). For this reason, the subject that the highly accurate adjustment of the light receiving element 40 is required occurs.
  • An object of the present invention is to provide an optical head device, a hologram element, an optical integrated device, an optical information processing apparatus, and a signal detection method capable of detecting a signal.
  • an optical head device includes a light source that emits a light beam, and a condensing optical that receives the light beam and converges into a minute spot on an information recording medium having a track.
  • An optical head device comprising: a system; a hologram element that diffracts the light beam reflected by the information recording medium; and a light receiving element that receives light diffracted by the hologram element, the light receiving element comprising: A first light receiving region for detecting at least the first signal S1, a second light receiving region for detecting the second signal S2, a third light receiving region for detecting the third signal S3, and a fourth signal.
  • a fourth light receiving region for detecting S4, and the first light receiving region and the second light receiving region are disposed to face each other across the first light receiving dividing line, and The light receiving region and the fourth light receiving region are
  • the hologram element has a first diffraction region and a second diffraction region, and the first diffraction region and the second diffraction region are
  • the first diffraction region includes the first light receiving region and the first light receiving region, and is disposed with a region dividing line passing through the optical axis center of the condensing optical system and extending in a radial direction of the information recording medium.
  • a grating pattern for generating diffracted light having a first wavefront incident on the second light receiving region is formed, and the second diffraction region is incident on the third light receiving region and the fourth light receiving region.
  • a grating pattern for generating diffracted light having a second wavefront is formed, the first wavefront has a first coma aberration in a radial direction of the information recording medium, and the axis of the first coma aberration is The second wave is separated from the optical axis center of the condensing optical system.
  • Has a second coma aberration in the radial direction of the information recording medium the axis of the second coma aberration is characterized by spaced apart from the optical axis center of the focusing optical system.
  • the first and second wavefronts have first and second coma aberrations in the radial direction of the information recording medium, respectively, and the axes of the first and second coma aberrations are the condensing points. Since it is separated from the optical axis center of the optical system, the tracking signal component can be clearly separated even when the position of the light receiving element is shifted in that direction.
  • the present invention is not only realized as an optical head device as described above, but also a hologram element that functions as a diffraction element that diffracts light, and has a first diffraction region and a second diffraction region,
  • the first diffractive region and the second diffractive region are arranged with a region dividing line in between, and the first diffractive region has a diffracted light having a first coma aberration in the region dividing line direction.
  • the second diffraction region generates diffracted light having a second coma aberration in the region dividing line direction, and the first coma aberration axis is separated from the region dividing line;
  • the axis of the second coma aberration can also be realized as a hologram element characterized in that it is separated from the region dividing line.
  • the present invention also provides an optical integrated circuit comprising: a light source that emits a light beam; a hologram element that diffracts the light beam reflected by an information recording medium; and a light receiving element that receives light diffracted by the hologram element.
  • the light receiving element includes at least a first light receiving region for detecting the first signal S1, a second light receiving region for detecting the second signal S2, and a third signal S3 for detecting the third signal S3. 3 light receiving areas and a fourth light receiving area for detecting the fourth signal S4, and the first light receiving area and the second light receiving area face each other across the first light receiving dividing line.
  • the third light receiving region and the fourth light receiving region are disposed to face each other with the second light receiving dividing line interposed therebetween, and the hologram element includes the first diffraction region and the first light receiving region.
  • Two diffraction regions, the first diffraction region and the second diffraction region The region passes through the center of the optical axis of the condensing optical system and is arranged with a region dividing line extending in the radial direction of the information recording medium, and the first diffraction region includes the first light receiving region.
  • a grating pattern for generating diffracted light having a first wavefront incident on the second light receiving region is formed, and the second diffraction region includes a third light receiving region and a fourth light receiving region.
  • a grating pattern that generates diffracted light having a second wavefront that is incident is formed, and the first wavefront has a first coma aberration in a radial direction of the information recording medium, and an axis of the first coma aberration.
  • the second wavefront Is spaced from the optical axis center of the condensing optical system, the second wavefront has a second coma aberration in the radial direction of the information recording medium, and the axis of the second coma aberration is It is separated from the center of the optical axis of the condensing optical system. It can be implemented as integrated optical devices.
  • the present invention also provides a light source that emits a light beam, a condensing optical system that receives the light beam and converges it onto a fine spot on an information recording medium having a track, and the light beam reflected by the information recording medium.
  • a signal detecting method in an optical head device comprising a hologram element that diffracts the light and a light receiving element that receives light diffracted by the hologram element, wherein the light receiving element detects at least a first signal S1.
  • the first light receiving region and the second light receiving region are arranged to face each other across the first light receiving dividing line, and the third light receiving region and the fourth light receiving region are , Opposite the second light receiving parting line
  • the hologram element has a first diffraction region and a second diffraction region, and the first diffraction region and the second diffraction region are optical axes of the condensing optical system.
  • the signal detection method includes the first diffraction region and the second light reception region in the first diffraction region.
  • the signal detection method is arranged with a region dividing line extending in the radial direction of the information recording medium passing through the center.
  • the first wavefront has a first coma aberration in a radial direction of the information recording medium, and an axis of the first coma aberration is separated from an optical axis center of the condensing optical system;
  • the second wavefront has a second coma aberration in a radial direction of the information recording medium.
  • the shaft of the second coma aberration can also be implemented as a signal detection method characterized in that spaced apart from the optical axis center of the focusing optical system.
  • the present invention is an optical information processing apparatus having the above optical head device, wherein the difference signal (S1-S2) between the first signal S1 and the second signal S2, or the third signal S3 It can also be realized as an optical information processing apparatus comprising a circuit that performs focus servo by a focus error signal generated by the difference signal (S3-S4) of the fourth signal S4 or both.
  • the optical head device and the like of the present invention it is possible to reduce the influence of the tracking signal due to the positional deviation of the light receiving element, and to detect the tracking error signal that realizes more accurate and stable recording and / or reproduction. .
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical head device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view showing the hologram element according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a plan view showing the light receiving element according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the calculation according to the first embodiment of the present invention.
  • 5A to 5E are spot diagrams according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing a focus error signal according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the optical head device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 8 is a plan view showing the light receiving element according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical head device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view showing the hologram element according to Embod
  • FIG. 9 is a configuration diagram of the optical information processing apparatus according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram showing the configuration of the optical head device according to the prior application.
  • FIG. 11 is a plan view showing a hologram element of the optical head device according to the prior application.
  • FIG. 12 is a plan view showing a light receiving element of the optical head device according to the prior application.
  • FIGS. 13A and 13B are spot states on the light receiving element of the optical head device according to the prior application.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an optical head device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • This optical head device includes a semiconductor laser element 30 that emits a light beam, and a condensing optical system (collimator lens 11 and objective lens) that receives the light beam and converges on a fine spot onto an optical disk (information recording medium) 10 having a track. 12) A hologram element 20 that diffracts the light beam reflected by the optical disc 10 and a light receiving element 40 that receives the light diffracted by the hologram element.
  • the semiconductor laser element 30 and the light receiving element 40 are fixed to the holding portion 741 in proximity.
  • the holding unit 741 is fixed to the hologram element 20 in a desired positional relationship via another holding unit (not shown).
  • the holding unit 741 may be an optical stage of an optical head device.
  • a stable optical can be obtained by using an optical integrated element in which the semiconductor laser element 30 and the light receiving element 40 are integrated using a holding member different from the optical stage.
  • the system can be configured.
  • further stabilization can be achieved by forming an optical integrated device in which the semiconductor laser element 30, the light receiving element 40, and the hologram element 20 are integrated.
  • the collimating lens 11 and the objective lens 12 constitute a condensing optical system that condenses laser light on the optical disk 10 that is an information recording medium.
  • the optical head device further includes a lens driving mechanism (not shown) that drives and displaces the objective lens 12 in the optical axis direction (z direction) of the objective lens 12 and the radial direction (x direction) of the optical disk 10.
  • the direction to the optical axis of the condensing optical system is the Z-axis direction
  • the radial direction (radial direction) of the optical disk 10 is the X direction
  • the track direction of the optical disk 10 is (Tangential direction) is referred to as the Y direction.
  • the direction is defined based on the optical axis and the mapping of the optical disc 10.
  • the light beam emitted from the semiconductor laser element 30 of the optical head device will be described.
  • the light beam R0 emitted from the semiconductor laser element 30 passes through the hologram element 20 and is condensed on the information recording surface of the optical disk 10 by the collimating lens 11 and the objective lens 12. Reflected light from the optical disk 10 is converted by the objective lens 12 and the collimating lens 11 into light that converges at the light emitting point of the semiconductor laser element 30.
  • This light enters the hologram element 20 and is diffracted.
  • the diffracted light enters the light receiving element 40, and a signal is detected by the light receiving element 40.
  • FIG. 2 is a diagram showing a diffraction region of the hologram element 20 in the present embodiment.
  • the grating pattern of the hologram element 20 is divided into a first diffraction region 261 and a second diffraction region 262 by a straight line (region dividing line) L11 that passes through almost the center of the light beam and is parallel to the X axis.
  • R0 is the reflected light from the optical disk 10 incident on the hologram element 20.
  • R1 and R2 are light diffracted by the optical disc 10, and light and dark according to the tracking position occur in a region that interferes with R0, that is, a region that overlaps.
  • region R1 a region where light R0 and light R1 overlap and enter
  • region R2 a region where light R0 and light R2 overlap and enter
  • region R0 a region where only light R0 enters.
  • FIG. 3 is a diagram showing a light receiving region of the light receiving element 40 in the present embodiment.
  • the light receiving element 40 has a first light receiving region group 451 and a second light receiving region group 452.
  • the first light receiving region group 451 is composed of a first light receiving region 451a and a second light receiving region 451b that are arranged to face each other with a first light receiving dividing line L71 substantially parallel to the X axis interposed therebetween.
  • the second light receiving region group 452 includes a third light receiving region 452a and a fourth light receiving region 452b that are arranged to face each other with a second light receiving dividing line L72 substantially parallel to the X axis interposed therebetween.
  • the return light from the optical disc 10 straddles the second light-receiving dividing line L72 of the first light-receiving region group 451 to the first light-receiving region 451a and the second light-receiving region 451b in the X direction.
  • a grating pattern for converting light having a first wavefront and having the first coma aberration is formed.
  • the center of the first coma aberration is at a position shifted in the tangential direction (Y direction) from the center of the optical axis.
  • the return light from the optical disc 10 is crossed over the second light receiving division line L72 of the second light receiving region group 452 and is transferred to the third light receiving region 452a and the fourth light receiving region 452b.
  • a grating pattern for converting light having a second wavefront and having a second coma aberration opposite to the polarity of the first diffraction region 261 is formed. Similar to the first diffraction region 261, the center of the second coma aberration is at a position shifted from the optical axis center in the tangential direction (Y direction).
  • the reason why the second coma aberration having the opposite polarity to that of the first diffraction region 261 is provided is to separate a tracking signal and a focus signal, which will be described later.
  • the spot 601 shown in FIG. 3 is diffracted light from the first diffraction region 261, the spot 602 is diffracted light from the second diffraction region 262, and the diffracted light from the region R0, region R1, and region R2 is shown in FIG. The same distinction is used.
  • the signal from each light receiving area detects a focus error signal (FE signal) and a tracking error signal (TE signal) by the arithmetic circuit shown in FIG.
  • FIG. 5 (a) to 5 (e) are spot diagrams on the light receiving element 40, and FIG. 6 is a diagram showing the obtained focus error signal.
  • FIGS. 5 (a) to 5 (e) are spot diagrams with respect to the position of the optical disk 10, and correspond to the positions of FIGS. 6 (a) to 6 (e), respectively.
  • the origin is the disc position in the in-focus state (FIG. 5C, FIG. 6C) where the minimum spot is formed on the information recording surface of the optical disc 10.
  • FE signal is detected by the circuit shown in FIG. 4 as described above.
  • the signal detected by the first light receiving region 451a is the first signal S1
  • the signal detected by the second light receiving region 451b is the second signal S2
  • the signal detected by the third light receiving region 452a is the third signal.
  • Signal S3, a signal detected by the fourth light receiving region 452b is a fourth signal S4
  • a sum signal of the first signal S1 and the fourth signal S4 is (S1 + S4)
  • the second signal S2 and the second signal S4 When the sum signal of the S3 signal S3 is (S2 + S3), the calculation by this circuit is expressed by the following Equation 4.
  • the spot 601 is located at the distance from the first light receiving region 451a to the second light receiving region 451b. Move accordingly. Similarly, the spot 602 moves from the fourth light receiving region 452b to the third light receiving region 452a. As a result, the focus error signal FE expressed by Equation 4 is a negative value.
  • the focus error signal FE has a minimum value.
  • a spot 601 is generated from the second light receiving region 451b to the first light receiving region 451a. Move according to the distance. Similarly, the spot 602 moves from the third light receiving region 452a to the fourth light receiving region 452b. As a result, the focus error signal FE represented by the above equation 4 has a positive value. When the optical disc 10 and the objective lens 12 are further moved away, most of the spots 601 move to the first light receiving region 451a and most of the spots 602 are moved as shown in FIGS. 5 (e) and 6 (e). The state moves to the fourth light receiving region 452b. In this state, the focus error signal FE has a maximum value.
  • the focus error signal FE that changes according to the position of the optical disk 10 can be obtained.
  • the distance between the position where the focus error signal FE takes the maximum value and the position where the focus error signal FE takes the minimum value can be designed as desired depending on the amounts of the first and second coma aberrations of the hologram element 20. It is.
  • the tracking error signal is and a tracking error signal TE DPD by the tracking error signal TE PP and DPD method using the push-pull method to produce by the following calculation.
  • TE PP (S1 + S3) ⁇ (S2 + S4) (Formula 5)
  • TE DPD Phase (S1 + S4, S2 + S3) (Formula 6)
  • Phase is a function that compares the phases of two signals (calculates a phase difference).
  • Equation 5 above represents the differential between the interference region of the light beam R0 and the light beam R1 and the interference region of the light beam R0 and the light beam R2, and it can be seen that a push-pull signal equivalent to the technology according to the prior application can be detected.
  • a feature of the optical head device is that light in the region R1 and the region R2 including the tracking signal component is incident on a position away from the first light receiving division line L71 and the second light receiving division line L72. is there. This is realized by shifting the centers of the first and second coma aberrations in the tangential direction (Y direction). Thus, even when the light receiving element 40 is displaced in the radial direction (Y direction), it is possible to realize an optical head device in which the tracking signal component can be clearly separated and is not easily affected by the adjustment error of the light receiving element 40.
  • the first embodiment it is possible to detect a tracking error signal having a small influence of a tangential direction (Y direction) shift due to an adjustment error of the light receiving element 40 or the like.
  • the present invention is not limited to this, and the centers of the first and second coma aberrations are not limited thereto. May be in a state of being deviated from a straight line passing through the optical axis and extending in the radial direction, that is, a state vector containing a Y-direction component.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing the configuration of the optical head device according to the second embodiment of the present invention.
  • a semiconductor laser element 30, a light receiving element 40, a hologram element 20, and the like are shown.
  • the diffraction grating 24 is formed on the surface of the hologram element 20 on the semiconductor laser element 30 side.
  • the semiconductor laser element 30 and the light receiving element 41 are fixed to the holding portion 741 in proximity.
  • the holding unit 741 is fixed to the hologram element 20 in a desired positional relationship via another holding unit (not shown).
  • the other holding unit may be an optical stage of the optical head device, but a unit (for example, a unit in which the hologram element 20, the semiconductor laser element 30, and the light receiving element 41 are integrated by using a holding member different from the optical stage.
  • An optical integrated device may be configured. Such a unit configuration allows a stable optical system.
  • the optical head device further includes a collimating lens 11 and an objective lens 12, and constitutes a condensing optical system for condensing the laser light on the optical disk 10 which is an information recording medium.
  • the optical head device further includes a lens driving mechanism (not shown) that drives and displaces the objective lens 12 in the optical axis direction (z direction) of the objective lens 12 and the radial direction (x direction) of the optical disk 10.
  • a light beam R0 emitted from the semiconductor laser element 30 is diffracted by a diffraction grating 24 at a desired ratio into a main beam (R0a) that is zero-order light and two sub-beams R0b and R0c (not shown) that are ⁇ first-order light.
  • R0a main beam
  • R0b and R0c sub-beams
  • R0b and R0c sub-beams
  • This light enters the hologram element 20 and is diffracted.
  • the diffracted light enters the light receiving element 41 and a signal is detected by the light receiving element 41.
  • the region of the diffraction grating 24 is set to an appropriate size so that the light diffracted by the hologram element 20 is not diffracted.
  • the hologram element 20 has the first diffraction region 261 and the second diffraction region 262 shown in FIG. 2 in the same manner as the hologram element described in the first embodiment, and the same grating pattern is formed in each diffraction region. It is.
  • the light receiving element 41 has a structure as shown in FIG.
  • the light receiving element 41 has a first light receiving region group 451 and a second light receiving region group 452.
  • the first light receiving region group 451 includes a first light receiving region 451a and a second light receiving region 451b that are disposed with a first light receiving dividing line L71 substantially parallel to the X axis.
  • the second light receiving region group 452 includes a third light receiving region 452a and a fourth light receiving region 452b which are disposed with a second light receiving dividing line L72 substantially parallel to the X axis.
  • the light receiving element 41 has a third light receiving region group 453 and a fourth light receiving region group 454 on both sides in the Y direction with the first light receiving region group 451 and the second light receiving region group 452 interposed therebetween.
  • the third light receiving region group 453 includes a fifth light receiving region 453a and a sixth light receiving region 453b arranged with a third light receiving dividing line L73 substantially parallel to the X axis.
  • the fourth light receiving region group 454 includes a seventh light receiving region 454a and an eighth light receiving region 454b that are disposed with a fourth light receiving dividing line L74 substantially parallel to the X axis.
  • the main light beam (R0a) of the return light from the incident optical disk 10 straddles the first light receiving division line L71 of the first light receiving region group 451, and the first light receiving region.
  • a lattice pattern is formed on the 451a and the second light receiving region 451b to form the incident spot 601a having the first coma aberration in the x direction.
  • the light on the positive side of the X axis in FIG. 2 is detected in the second light receiving region 451b, and the light on the negative side is detected in the second light receiving region 451b. Thereby, a tracking error signal by the push-pull method can be detected.
  • the third light receiving region in which the main beam (R0a) of the return light from the incident optical disk 10 straddles the second light receiving dividing line L72 of the second light receiving region group 452 is provided.
  • a grating pattern is formed in 452a and the fourth light receiving region 452b to form an incident spot 602a having a second coma aberration opposite to the polarity of the first diffraction region 261.
  • the light diffracted in the first diffraction region 261 is incident as a spot 601b and the light diffracted in the second diffraction region 262 is incident as a spot 602b across the third light receiving division line L73.
  • the light beam diffracted by the first diffraction region 261 is incident as a spot 601c and the light diffracted by the second diffraction region 262 is incident as a spot 602c across the fourth light receiving dividing line L74.
  • the tracking error signal by the push-pull method can be detected from the signals in the two detection areas where each spot is incident.
  • the focus error signal is detected by the detection method of the present invention, which will be described later, and the tracking error signal is obtained by using the tracking error signal TE DPD by the DPD method and the tracking error signal TE DPP by the DPP method as follows: Generate by calculation.
  • FE (S1 + S4) ⁇ (S2 + S3) (Formula 7)
  • TE DPP TE MPP -K ⁇ TE SPP (Formula 8)
  • TE DPD phase (S2, S1) -phase (S3, S4) (formula 9)
  • the signal detected by the fifth light receiving region 453a is the fifth signal S5
  • the signal detected by the sixth light receiving region 453b is the sixth signal S6
  • the signal detected by the seventh light receiving region 454a is the seventh signal.
  • Signal S7 the signal detected by the eighth light receiving region 454b is the eighth signal S8, the sum signal of the fifth signal S5 and the seventh signal S7 is (S5 + S7), and the sixth signal S6 and the sixth signal S6 If the sum signal of the S8 signal S8 is (S6 + S8), TEMPP is the main beam push-pull signal and TE SPP is the sub-beam push-pull signal, which is given by the following equation.
  • TE MPP (S1 + S3)-(S2 + S4) (Formula 10)
  • TE SPP (S5 + S7)-(S6 + S8) (Formula 11)
  • K is a constant and is optimized so that the fluctuation of TE DPP due to the shift of the objective lens 12 is minimized.
  • the optical head device of the present embodiment is also characterized in that the light in the region R1a and the region R2a including the tracking signal component is incident on a position away from the first light receiving division line L71 and the second light receiving division line L72. is there.
  • the light beams in the sub-beam region R1b, region R2b, region R1c, and region R2c are also incident on positions separated from the third light receiving dividing line L73 and the fourth light receiving dividing line L74. Accordingly, not only the deviation of the light receiving element 41 in the Y direction but also the deviation of the interval between the sub-beams due to the wavelength deviation of the semiconductor laser element 30 and the deviation of the diffraction grating 24 in the optical axis direction can be allowed.
  • the second embodiment it is possible to realize tracking error signal detection in which the influence of the tangential direction (Y direction) shift and the sub-beam interval shift due to the adjustment error of the light receiving element 40 are small.
  • the present invention is not limited to this, and the centers of the first and second coma aberrations are not limited thereto. May be in a state of being deviated from a straight line passing through the optical axis and extending in the radial direction, that is, a state vector having a component in the Y direction.
  • FIG. 9 is a diagram showing a configuration of the optical information processing apparatus according to the third embodiment of the present invention.
  • the optical information processing apparatus includes an optical disc 10, an electric circuit 59, an optical head device 76, a driving device 79, and a rotating mechanism 78.
  • the rotation mechanism 78 is a mechanism that holds and rotates the optical disc 10.
  • the optical head device 76 is the optical head device described in the first embodiment or the second embodiment, and has fine movement means for the objective lens 12.
  • the optical head device 76 is coarsely moved by the driving device 79 to a track where desired information of the optical disk 10 exists. Then, the optical head device 76 sends a signal to the driving device 79.
  • the electric circuit 59 has all or part of the arithmetic functions shown in FIG. 4, generates a TE signal and an FE signal, and finely moves the optical head device 76 and the objective lens 12 based on these signals. Sends a signal and performs focus servo and tracking servo.
  • the reproduction signal is generated as a sum of signals detected in the light receiving element 40 in the optical head device 76 or in the electric circuit 59, and is output as a raw data signal after signal processing such as an equalizer.
  • the tracking error signal can be detected stably even with the optical head device 76 in which the light receiving element 40 is displaced, stable tracking servo can be performed, and good recording and reproduction can be performed. realizable.
  • the optical head device As described above, the optical head device, the hologram element, the optical integrated device, the optical information processing apparatus, and the signal detection method according to the present invention have been described based on the first to third embodiments.
  • the present invention is not limited to these embodiments. It is not limited. Forms obtained by applying various modifications to these embodiments without departing from the gist of the present invention, and forms realized by arbitrarily combining the components in the respective embodiments are also included in the present invention.
  • An optical head device, a hologram element, an optical integrated device, an optical information processing device, and a signal detection method according to the present invention are used for recording / reproducing information on an information storage medium, and as a video / music recording / reproducing device, etc. Useful. It can also be applied to applications such as computer data and program storage and car navigation map data storage.

Abstract

光ヘッド装置は、光ビームを回折するホログラム素子(20)を備え、ホログラム素子(20)は、集光光学系の光軸中心を通り、光ディスク(10)のラジアル方向に延びる領域分割線を挟んで配置された第1の回折領域(261)と第2の回折領域(262)とを有し、第1の回折領域(261)には、第1の受光領域(451a)と第2の受光領域(451b)に入射する第1の波面を持つ回折光を発生させる格子パターンが形成され、第2の回折領域(262)には、第3の受光領域(452a)と第4の受光領域(452b)に入射する第2の波面を持つ回折光を発生させる格子パターンが形成され、第1および第2の波面は、それぞれ、光ディスク(10)のラジアル方向の第1および第2のコマ収差を持ち、第1および第2のコマ収差の軸は、集光光学系の光軸中心より離間している。

Description

光ヘッド装置、ホログラム素子、光集積素子、光情報処理装置および信号検出方法
 本発明は、光ディスクあるいは光カードなど、光媒体上に記憶される情報の記録・再生あるいは消去を行う光ヘッド装置、ホログラム素子、光集積素子、光情報処理装置および信号検出方法に関するものである。
 光ディスクをはじめとする光情報記録において、所望の記録再生位置に光スポットを集光するためのサーボ技術は必要不可欠の技術である。このうちトラッキングエラー信号の検出方法は記録再生を行う媒体の種類により複数の方式を切り替えて使用するのが一般的である。そのために光ヘッド装置では複数のトラッキングエラー信号を検出する必要がある。たとえばDVD用の光ヘッド装置では、再生専用のDVD-ROMに対する位相差トラッキング信号(DPD信号)、DVD-RAMに代表される記録型光ディスクに対応したプッシュプル信号(PP信号)を検出する必要がある。
 同様に、Blue RayシステムでもDPD信号とPP信号を検出可能な光ヘッド装置が必要である。
 そのために、従来、DPD信号とPP信号の検出方法について様々な技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2001-229573号公報 特願2008-168479号
 ところで、ホログラム素子(HOE;Holographic Optical Element)をこの検出系に用いることは信号検出光学系が簡略化でき、小型で低コストかつ安定性のよい光ヘッド装置が実現できるため、広く用いられている。
 DPD信号とPP信号を検出できるHOEを用いた光ヘッド装置としては、特許文献2で記載されている先願に係る光ヘッド装置がある。以下、先願に係る光ヘッド装置について説明する。なお、特許文献2では、プッシュプル法を拡張した差動プッシュプル法(DPP法)について説明がなされているが、簡単のためプッシュプル法についてのみ説明を行う。
 図10は、先願に係る光ヘッド装置の回折領域を示す図である。
 ここには、半導体レーザ素子30、受光素子40、ホログラム素子20等が示されている。半導体レーザ素子30および受光素子40は近接して保持部741に固定されている。保持部741はさらに別の保持部(図示せず)を介してホログラム素子20と所望の位置関係で固定されている。なお、その別の保持部は光ヘッド装置の光学台であってもよいが、光学台とは異なる保持部材を用いホログラム素子20、半導体レーザ素子30、受光素子40を一体化したユニットを構成してもよい。このようなユニットの構成は光学系が安定に構成できる。
 光ヘッド装置はさらに、コリメートレンズ11および対物レンズ12を持ち、情報記録媒体である光ディスク10にレーザ光を集光させる集光光学系を構成している。さらに光ヘッド装置は対物レンズ12の光軸方向(z方向)及び光ディスク10のラジアル方向(x方向)に対物レンズ12を駆動変位させるレンズ駆動機構(図示せず)とを備えている。
 以降、特に断りのない限り、図中の表記のように、集光光学系の光軸の方向をZ軸方向とし、光ディスク10の径方向(ラジアル方向)をX方向とし、光ディスク10のトラック方向(タンジェンシャル方向)をY方向と称する。なお、光ヘッド装置の光学系において、ミラーやプリズムなどで光軸を折り曲げた場合も、光軸および光ディスク10の写像を基準に方向を定義する。
 半導体レーザ素子30からの出射する光線R0はホログラム素子20を透過しコリメートレンズ11と対物レンズ12により光ディスク10の情報記録面上に集光される。光ディスク10からの反射光は対物レンズ12およびコリメートレンズ11により半導体レーザ素子30の発光点に収束する光へ変換される。この光はホログラム素子20に入射し回折される。回折光は受光素子40に入射し、受光素子40により信号を検出される。
 図11は、先願に係る光ヘッド装置におけるホログラム素子20の回折領域を示す図である。
 ホログラム素子20の格子パターンは、光線のほぼ中心を通りX軸に平行な直線L11により第1の回折領域261と第2の回折領域262に分割されている。図中のR0はホログラム素子20に入射する光ディスク10からの反射光である。R1、R2は光ディスク10で回折された光でありR0と干渉する領域、つまり重なった領域でトラッキング位置に応じた明暗を発生する。
 図12は、先願に係る光ヘッド装置における受光素子40の受光領域を示す図である。受光素子40は第1の受光領域群451と第2の受光領域群452を有している。第1の受光領域群451はX軸にほぼ平行な第1の受光分割線L71を挟んで対向して配置された第1の受光領域451aと第2の受光領域451bからなり、第2の受光領域群452はX軸にほぼ平行な第2の受光分割線L72を挟んで対向して配置された第3の受光領域452aと第4の受光領域452bからなる。
 第1の回折領域261には、光ディスク10からの戻り光を第1の受光領域群451の第1の受光分割線L71を跨ぎ第1の受光領域451aと第2の受光領域451bにX方向の第1のコマ収差を持ち入射する光に変換する格子パターンが形成されている。
 また、第2の回折領域262には、光ディスク10からの戻り光を第2の受光領域群452の第2の受光分割線L72を跨ぎ第3の受光領域452aと第4の受光領域452bに第1の回折領域261の極性とは逆の第2のコマ収差を持ち入射する光に変換する格子パターンが形成されている。
 ここで、第1の受光領域451aが検出する信号を第1の信号S1、第2の受光領域451bが検出する信号を第2の信号S2、第3の受光領域452aが検出する信号を第3の信号S3、第4の受光領域452bが検出する信号を第4の信号S4とし、第1の信号S1と第4の信号S4との和信号を(S1+S4)とし、第2の信号S2と第3の信号S3との和信号を(S2+S3)とし、第1の信号S1と第3の信号S3との和信号を(S1+S3)とし、第2の信号S2と第4の信号S4との和信号を(S2+S4)とすると、この構成のフォーカスエラー(FE)信号は次式で検出する。なお、式における演算の対象は、信号のレベル(強度)である(以下の式についても同様)。
 FE=(S1+S4)-(S2+S3)   (式1)
 また、DPD法によるトラッキングエラー信号TEDPDとプッシュプル法によるトラッキングエラー信号TEPPは次式の演算により生成する。
 TEPP=(S1+S3)-(S2+S4)   (式2)
 TEDPD=Phase(S1+S4、S2+S3)   (式3)
 ここで、Phaseは二つの信号の位相比較(位相差を算出する)を行う関数である。
 しかしながら、先願に係る光ヘッド装置のTE信号は、受光素子40の調整ずれ等、組立て誤差の影響を受けやすいという問題がある。以下図13(a)および(b)を用いて詳細を説明する。
 図13(a)は理想的な状態、図13(b)は受光素子40がラジアル方向(Y方向)にずれた状態における受光素子40の受光領域を示す図である。
 理想的な状態(図13(a))では、プッシュプル信号を発生する光線R1、R2は図に示すように入射する。この場合、光線R1と光線R2の境界線は第1の受光分割線L71および第2の受光分割線L72と一致しており、この二つの領域の信号はお互いに漏れ込むことなく検出され、プッシュプル信号は問題なく検出できる。
 しかしながら、調整ずれにより受光素子40がタンジェンシャル方向(Y方向)にずれた状態(図13(b))の場合は光線R2が光線R1の領域(第2の受光領域451b、第4の受光領域452b)へ漏れこむこととなる。したがって、上記式2で表されるプッシュプル法によるTE信号TEPPはその振幅が低下する。また上記式3で表されるDPD法によるTE信号TEDPDもクロストークの影響を受け信号が劣化する。
 このようにトラッキングエラー(TE)信号は、受光素子40のタンジェンシャル方向(Y方向)のずれの影響を受けやすい。このため、受光素子40の高精度な調整が必要であるという課題がる。
 そこで、本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、受光素子の位置ずれによるトラッキング信号の影響を小さくすることができ、より正確かつ安定した記録及び/又は再生を実現するトラッキングエラー信号の検出を可能とする光ヘッド装置、ホログラム素子、光集積素子、光情報処理装置および信号検出方法を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するために、本発明に係る光ヘッド装置の一態様は、光ビームを出射する光源と、前記光ビームを受け、トラックを有する情報記録媒体上へ微小スポットに収束する集光光学系と、前記情報記録媒体で反射された前記光ビームを回折するホログラム素子と、前記ホログラム素子により回折された光を受光する受光素子とを備えた光ヘッド装置であって、前記受光素子は、少なくとも第1の信号S1を検出する第1の受光領域と、第2の信号S2を検出する第2の受光領域と、第3の信号S3を検出する第3の受光領域と、第4の信号S4を検出する第4の受光領域とを有し、前記第1の受光領域と前記第2の受光領域は、第1の受光分割線を挟んで対向して配置されており、前記第3の受光領域と前記第4の受光領域は、第2の受光分割線を挟んで対向して配置されており、前記ホログラム素子は、第1の回折領域と第2の回折領域とを有し、前記第1の回折領域と前記第2の回折領域は、前記集光光学系の光軸中心を通り、前記情報記録媒体のラジアル方向に延びる領域分割線を挟んで配置されており、前記第1の回折領域には、第1の前記受光領域と前記第2の受光領域に入射する第1の波面を持つ回折光を発生させる格子パターンが形成され、前記第2の回折領域には、第3の前記受光領域と前記第4の受光領域に入射する第2の波面を持つ回折光を発生させる格子パターンが形成され、前記第1の波面は、前記情報記録媒体のラジアル方向の第1のコマ収差を持ち、前記第1のコマ収差の軸は、前記集光光学系の光軸中心より離間しており、前記第2の波面は、前記情報記録媒体のラジアル方向の第2のコマ収差を持ち、前記第2のコマ収差の軸は、前記集光光学系の光軸中心より離間していることを特徴とする。
 これにより、前記第1及び第2の波面は、それぞれ、前記情報記録媒体のラジアル方向の第1および第2のコマ収差を持ち、前記第1および第2のコマ収差の軸は、前記集光光学系の光軸中心より離間しているので、受光素子の位置がその方向にずれた場合であっても、トラッキング信号成分が明確に分離できる。
 なお、本発明は、上記のような光ヘッド装置として実現できるだけでなく、光を回折する回折素子として機能するホログラム素子であって、第1の回折領域と第2の回折領域とを有し、前記第1の回折領域と前記第2の回折領域は、領域分割線を挟んで配置されており、前記第1の回折領域は、前記領域分割線方向の第1のコマ収差を持つ回折光を生成し、前記第2の回折領域は、前記領域分割線方向の第2のコマ収差を持つ回折光を生成し、前記第1のコマ収差の軸は、前記領域分割線より離間しており、前記第2のコマ収差の軸は、前記領域分割線より離間していることを特徴とするホログラム素子として実現することもできる。
 また、本発明は、光ビームを出射する光源と、情報記録媒体で反射された前記光ビームを回折するホログラム素子と、前記ホログラム素子により回折された光を受光する受光素子とを備えた光集積素子であって、前記受光素子は、少なくとも第1の信号S1を検出する第1の受光領域と、第2の信号S2を検出する第2の受光領域と、第3の信号S3を検出する第3の受光領域と、第4の信号S4を検出する第4の受光領域とを有し、前記第1の受光領域と前記第2の受光領域は、第1の受光分割線を挟んで対向して配置されており、前記第3の受光領域と前記第4の受光領域は、第2の受光分割線を挟んで対向して配置されており、前記ホログラム素子は、第1の回折領域と第2の回折領域とを有し、前記第1の回折領域と前記第2の回折領域は、前記集光光学系の光軸中心を通り、前記情報記録媒体のラジアル方向に延びる領域分割線を挟んで配置されており、前記第1の回折領域には、第1の前記受光領域と前記第2の受光領域に入射する第1の波面を持つ回折光を発生させる格子パターンが形成され、前記第2の回折領域には、第3の前記受光領域と前記第4の受光領域に入射する第2の波面を持つ回折光を発生させる格子パターンが形成され、前記第1の波面は、前記情報記録媒体のラジアル方向の第1のコマ収差を持ち、前記第1のコマ収差の軸は、前記集光光学系の光軸中心より離間しており、前記第2の波面は、前記情報記録媒体のラジアル方向の第2のコマ収差を持ち、前記第2のコマ収差の軸は、前記集光光学系の光軸中心より離間していることを特徴とする光集積素子として実現することもできる。
 また、本発明は、光ビームを出射する光源と、前記光ビームを受け、トラックを有する情報記録媒体上へ微小スポットに収束する集光光学系と、前記情報記録媒体で反射された前記光ビームを回折するホログラム素子と、前記ホログラム素子により回折された光を受光する受光素子とを備えた光ヘッド装置における信号検出方法であって、前記受光素子は、少なくとも第1の信号S1を検出する第1の受光領域と、第2の信号S2を検出する第2の受光領域と、第3の信号S3を検出する第3の受光領域と、第4の信号S4を検出する第4の受光領域とを有し、前記第1の受光領域と前記第2の受光領域は、第1の受光分割線を挟んで対向して配置されており、前記第3の受光領域と前記第4の受光領域は、第2の受光分割線を挟んで対向して配置されており、前記ホログラム素子は、第1の回折領域と第2の回折領域とを有し、前記第1の回折領域と前記第2の回折領域は、前記集光光学系の光軸中心を通り、前記情報記録媒体のラジアル方向に延びる領域分割線を挟んで配置されており、前記信号検出方法は、前記第1の回折領域で、第1の前記受光領域と前記第2の受光領域に入射する第1の波面を持つ回折光を発生させ、前記第2の回折領域で、第3の前記受光領域と前記第4の受光領域に入射する第2の波面を持つ回折光を発生させ、前記第1の波面は、前記情報記録媒体のラジアル方向の第1のコマ収差を持ち、前記第1のコマ収差の軸は、前記集光光学系の光軸中心より離間しており、前記第2の波面は、前記情報記録媒体のラジアル方向の第2のコマ収差を持ち、前記第2のコマ収差の軸は、前記集光光学系の光軸中心より離間していることを特徴とする信号検出方法として実現することもできる。
 さらに、本発明は、上記光ヘッド装置を有する光情報処理装置であって、前記第1の信号S1と前記第2の信号S2の差信号(S1-S2)、もしくは前記第3の信号S3と前記第4の信号S4の差信号(S3-S4)、もしくはその両方により生成されたフォーカスエラー信号によりフォーカスサーボを行う回路を備えることを特徴とする光情報処理装置として実現することもできる。
 本発明の光ヘッド装置等によれば、受光素子の位置ずれによるトラッキング信号の影響を小さくすることができ、より正確かつ安定した記録及び/又は再生を実現するトラッキングエラー信号の検出を可能とする。
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図である。 図2は、本発明の実施の形態1のホログラム素子を示す平面図である。 図3は、本発明の実施の形態1の受光素子を示す平面図である。 図4は、本発明の実施の形態1の演算を表す図である。 図5(a)~(e)は、本発明の実施の形態1のスポットダイアグラムである。 図6は、本発明の実施の形態1のフォーカスエラー信号を示す図である。 図7は、本発明の実施の形態2における光ヘッド装置の構成を示す図である。 図8は、本発明の実施の形態2の受光素子を示す平面図である。 図9は、本発明の実施の形態3の光情報処理装置の構成図である。 図10は、先願に係る光ヘッド装置の構成を示す図である。 図11は、先願に係る光ヘッド装置のホログラム素子を示す平面図である。 図12は、先願に係る光ヘッド装置の受光素子を示す平面図である。 図13(a)および(b)は、先願に係る光ヘッド装置の受光素子上でのスポット状態である。
 以下、本発明に係る光ヘッド装置、ホログラム素子、光集積素子、光情報処理装置および信号検出方法について、図面を用いて詳細に説明する。
 (実施の形態1)
 まず、本発明の実施の形態1における光ヘッド装置について説明する。
 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模式的に示した図である。
 この光ヘッド装置は、光ビームを出射する半導体レーザ素子30、その光ビームを受け、トラックを有する光ディスク(情報記録媒体)10上へ微小スポットに収束する集光光学系(コリメートレンズ11および対物レンズ12)、光ディスク10で反射された光ビームを回折するホログラム素子20、ホログラム素子により回折された光を受光する受光素子40を備える。
 半導体レーザ素子30および受光素子40は近接して保持部741に固定されている。保持部741はさらに別の保持部(図示せず)を介してホログラム素子20と所望の位置関係で固定されている。なお、保持部741は光ヘッド装置の光学台であってもよいが、光学台とは異なる保持部材を用い半導体レーザ素子30、受光素子40を一体化した光集積素子とすることにより安定した光学系が構成できる。また、半導体レーザ素子30、受光素子40、ホログラム素子20を一体化した光集積素子とすることによりさらなる安定化を図ることができる。
 コリメートレンズ11および対物レンズ12は、情報記録媒体である光ディスク10にレーザ光を集光させる集光光学系を構成している。さらにこの光ヘッド装置は対物レンズ12の光軸方向(z方向)及び光ディスク10のラジアル方向(x方向)に対物レンズ12を駆動変位させるレンズ駆動機構(図示せず)を備えている。
 以降、特に断りのない限り、図中の表記のように、集光光学系の光軸に方向をZ軸方向とし、光ディスク10の径方向(ラジアル方向)をX方向とし、光ディスク10のトラック方向(タンジェンシャル方向)をY方向と称する。なお、光ヘッド装置の光学系において、ミラーやプリズムなどで光軸を折り曲げた場合も、光軸および光ディスク10の写像を基準に方向を定義する。
 まず、実施の形態1の光ヘッド装置の半導体レーザ素子30からの出射光線について説明する。半導体レーザ素子30からの出射する光線R0はホログラム素子20を透過しコリメートレンズ11と対物レンズ12により光ディスク10の情報記録面上に集光される。光ディスク10からの反射光は対物レンズ12およびコリメートレンズ11により半導体レーザ素子30の発光点に収束する光へ変換される。この光はホログラム素子20に入射し回折される。回折光は受光素子40に入射し、受光素子40により信号が検出される。
 次に、ホログラム素子20に形成された回折領域と、受光素子40に形成された受光領域についての詳細を説明する。
 図2は、本実施の形態におけるホログラム素子20の回折領域を示す図である。
 ホログラム素子20の格子パターンは、光線のほぼ中心を通りX軸に平行な直線(領域分割線)L11により第1の回折領域261と第2の回折領域262に分割されている。図中のR0はホログラム素子20に入射する光ディスク10からの反射光である。R1、R2は光ディスク10で回折された光でありR0と干渉する領域、つまり重なった領域でトラッキング位置に応じた明暗が発生する。図2では光線R0と光線R1が重なって入射する領域(以降、領域R1と称す)、光線R0と光線R2が重なって入射する領域(以降、領域R2と称す)、光線R0のみが入射する領域(以降、領域R0と称す)に分けて表示している。
 図3は、本実施の形態における受光素子40の受光領域を示す図である。受光素子40は第1の受光領域群451と第2の受光領域群452を有している。第1の受光領域群451はX軸にほぼ平行な第1の受光分割線L71を挟んで対向して配置された第1の受光領域451aと第2の受光領域451bからなる。第2の受光領域群452はX軸にほぼ平行な第2の受光分割線L72を挟んで対向して配置された第3の受光領域452aと第4の受光領域452bからなる。
 第1の回折領域261には、光ディスク10からの戻り光を第1の受光領域群451の第2の受光分割線L72を跨ぎ第1の受光領域451aと第2の受光領域451bにX方向の第1のコマ収差を持ち入射する、第1の波面をもつ光に変換する格子パターンが形成されている。なお、この第1のコマ収差の中心は、光軸の中心からタンジェンシャル方向(Y方向)にずれた位置にある。
 また、第2の回折領域262には、光ディスク10からの戻り光を第2の受光領域群452の第2の受光分割線L72を跨ぎ第3の受光領域452aと第4の受光領域452bに第1の回折領域261の極性とは逆の第2のコマ収差を持ち入射する、第2の波面をもつ光に変換する格子パターンが形成されている。なお、第1の回折領域261同様、この第2のコマ収差の中心は、光軸中心からタンジェンシャル方向(Y方向)にずれた位置にある。
 ここで第1の回折領域261と逆の極性の第2のコマ収差を持たせているのは、後述のトラッキング信号とフォーカス信号を分離するためである。
 また、第1の受光領域451aと第3の受光領域452a、第2の受光領域451bと第4の受光領域452bの後述のフォーカスエラー信号に対する演算の符号を逆にすることにより、受光素子のY方向のずれにより発生するフォーカスエラー信号のオフセットを相殺する効果もある。
 図3に示されるスポット601は第1の回折領域261からの回折光、スポット602は第2の回折領域262からの回折光であり、領域R0、領域R1、領域R2からの回折光を図2と同様の区別をして表記している。
 各受光領域からの信号は図4で示す演算回路によりフォーカスエラー信号(FE信号)とトラッキングエラー信号(TE信号)を検出する。
 まず、フォーカスエラー信号の検出原理について説明する。
 図5(a)~(e)は、受光素子40上のスポットダイアグラム、図6は、得られるフォーカスエラー信号を表す図である。
 図5(a)から図5(e)は、光ディスク10の位置に対するスポットダイアグラムであり、それぞれ、図6(a)から図6(e)の位置に対応する。なお、図6では、光ディスク10の情報記録面に最小スポットが形成される合焦点状態(図5(c)、図6(c))でのディスク位置を原点としている。
 FE信号は前述のように、図4で示す回路により検出する。ここで、第1の受光領域451aが検出する信号を第1の信号S1、第2の受光領域451bが検出する信号を第2の信号S2、第3の受光領域452aが検出する信号を第3の信号S3、第4の受光領域452bが検出する信号を第4の信号S4とし、第1の信号S1と第4の信号S4との和信号を(S1+S4)とし、第2の信号S2と第3の信号S3との和信号を(S2+S3)としたときに、この回路による演算は以下の式4で表される。
 FE=(S1+S4)-(S2+S3)   (式4)
 まず、合焦点状態(図5(c)、図6(c))では、第2の信号S2(第2の受光領域451bからの信号)と第1の信号S1(第1の受光領域451aからの信号)、第3の信号S3(第3の受光領域452aからの信号)と第4の信号S4(第4の受光領域452bからの信号)はバランスがとれており、上記式4で表されるフォーカスエラー信号FEは零となる。
 合焦点状態より光ディスク10が対物レンズ12に近づいた状態(図5(b)、図6(b))の場合、第1の受光領域451aから第2の受光領域451bへスポット601がその距離に応じて移動する。また、同様に第4の受光領域452bから第3の受光領域452aへスポット602が移動する。結果として上記式4で表されるフォーカスエラー信号FEはマイナスの値となる。
 さらに光ディスク10と対物レンズ12が近づくと、図5(a)および図6(a)に示される状態のように、スポット601のほとんど第2の受光領域451bに移動し、スポット602のほとんどが第3の受光領域452aへ移動した状態となる。この状態のときフォーカスエラー信号FEは最小値となる。
 逆に、合焦点状態より光ディスク10が対物レンズ12より遠ざかった状態(図5(d)、図6(d))の場合、第2の受光領域451bから第1の受光領域451aへスポット601がその距離に応じて移動する。また、同様に第3の受光領域452aから第4の受光領域452bへスポット602が移動する。結果として、上記式4で表されるフォーカスエラー信号FEはプラスの値となる。さらに光ディスク10と対物レンズ12が遠ざかると、図5(e)および図6(e)に示される状態のように、スポット601のほとんどが第1の受光領域451aに移動し、スポット602のほとんどが第4の受光領域452bへ移動した状態となる。この状態のときフォーカスエラー信号FEは最大値となる。
 以上のようにして、光ディスク10の位置に応じて変化するフォーカスエラー信号FEを得ることができる。
 なお、フォーカスエラー信号FEが最大値をとる位置と最小値をとる位置の間隔、つまりフォーカスエラー信号の検出範囲は、ホログラム素子20の第1および第2のコマ収差の量により所望の設計が可能である。
 次にトラッキング信号の検出原理について図3を使って説明する。
 ここで、第1の信号S1と第3の信号S3との和信号を(S1+S3)とし、第2の信号S2と第4の信号S4との和信号を(S2+S4)とすると、トラッキングエラー信号は、プッシュプル法によるトラッキングエラー信号TEPPとDPD法によるトラッキングエラー信号TEDPDとを次式の演算により生成する。
 TEPP=(S1+S3)-(S2+S4)   (式5)
 TEDPD=Phase(S1+S4、S2+S3)   (式6)
 ここで、Phaseは二つの信号の位相比較を行う(位相差を算出する)関数である。
 上記式5は、光線R0と光線R1の干渉領域と光線R0と光線R2の干渉領域の差動を表しており、先願に係る技術と同等のプッシュプル信号が検出できることがわかる。
 また上記式6では対角の信号和の位相比較を行うことから、先願に係る技術における位相差トラッキングエラー信号と同等の信号が得られることがわかる。
 本実施の形態の光ヘッド装置の特徴は、トラッキング信号成分が含まれる領域R1と領域R2の光が第1の受光分割線L71と第2の受光分割線L72から離れた位置に入射することにある。これは、前述の第1および第2のコマ収差の中心がタンジェンシャル方向(Y方向)にずらしていることにより実現される。このことにより受光素子40がラジアル方向(Y方向)にずれた場合も、トラッキング信号成分が明確に分離でき受光素子40の調整誤差の影響を受けにくい光ヘッド装置を実現できる。
 以上のように、本実施の形態1によれば、受光素子40の調整誤差などによるタンジェンシャル方向(Y方向)ずれの影響の小さなトラッキングエラー信号が検出できる。
 なお、ここでは第1および第2のコマ収差の中心がタンジェンシャル方向(Y方向)にのみずれた構成について説明したが、本発明はこの限りでなく、第1および第2のコマ収差の中心が光軸を通りラジアル方向に延びる直線より乖離している状態、つまりその位置ベクトルにY方向の成分が含まれている状態であればよい。
 (実施の形態2)
 次に、本発明の実施の形態2における光ヘッド装置について説明する。
 図7は、本発明の実施の形態2における光ヘッド装置の構成を模式的に示した図である。
 ここには、半導体レーザ素子30、受光素子40、ホログラム素子20等が示されている。回折格子24では、ホログラム素子20の半導体レーザ素子30側の面に形成されている。さらに、半導体レーザ素子30および受光素子41は近接して保持部741に固定されている。保持部741はさらに別の保持部(図示せず)を介してホログラム素子20と所望の位置関係で固定されている。なお、その別の保持部は光ヘッド装置の光学台であってもよいが、光学台とは異なる保持部材を用いホログラム素子20、半導体レーザ素子30、受光素子41を一体化したユニット(例えば、光集積素子)を構成してもよい。このようなユニットの構成は光学系が安定に構成できる。
 光ヘッド装置はさらに、コリメートレンズ11および対物レンズ12を持ち、情報記録媒体である光ディスク10にレーザ光を集光させる集光光学系を構成している。さらに、この光ヘッド装置は対物レンズ12の光軸方向(z方向)及び光ディスク10のラジアル方向(x方向)に対物レンズ12を駆動変位させるレンズ駆動機構(図示せず)とを備えている。
 まず、実施の形態2の光ヘッド装置の半導体レーザ素子30からの出射光線について説明する。半導体レーザ素子30から出射する光線R0は回折格子24により所望の比率で回折され0次光であるメインビーム(R0a)と±1次光である2本のサブビームR0b、R0c(図示せず)に分離される。これらのビームはホログラム素子20を透過しコリメートレンズ11と対物レンズ12により光ディスク10の情報記録面上に集光される。光ディスク10からの反射光は対物レンズ12およびコリメートレンズ11により半導体レーザ素子30の発光点に収束する光へ変換される。この光はホログラム素子20に入射し回折される。回折光は受光素子41に入射し、受光素子41により信号を検出される。ここで、回折格子24の領域はホログラム素子20により回折された光が回折されないように、適当な大きさに設定されている。
 ホログラム素子20は実施の形態1で説明したホログラム素子と同じように図2で示す第1の回折領域261と第2の回折領域262を持ち、それぞれの回折領域に形成された格子パターンも同じものである。また受光素子41の構成は図8に示されているような構成を持つ。
 受光素子41は第1の受光領域群451と第2の受光領域群452を有している。第1の受光領域群451はX軸にほぼ平行な第1の受光分割線L71をはさみ配置された第1の受光領域451aと第2の受光領域451bを有している。また第2の受光領域群452はX軸にほぼ平行な第2の受光分割線L72をはさみ配置された第3の受光領域452aと第4の受光領域452bを有している。
 また、受光素子41は第1の受光領域群451および第2の受光領域群452を挟みY方向の両側に第3の受光領域群453および第4の受光領域群454を持つ。
 第3の受光領域群453はX軸にほぼ平行な第3の受光分割線L73をはさみ配置された第5の受光領域453aと第6の受光領域453bを有している。
 また、第4の受光領域群454はX軸にほぼ平行な第4の受光分割線L74をはさみ配置された第7の受光領域454aと第8の受光領域454bを有している。
 前述の第1の回折領域261には、入射する光ディスク10からの戻り光のうちのメインビーム(R0a)が第1の受光領域群451の第1の受光分割線L71を跨ぎ第1の受光領域451aと第2の受光領域451bにx方向の第1のコマ収差を持ち入射するスポット601aを形成する格子パターンが形成されている。
 このとき、図2におけるX軸のプラス側の光が、第2の受光領域451bで検出され、マイナス側の光が第2の受光領域451bで検出される。これにより、プッシュプル法によるトラッキングエラー信号が検出できる。
 また、第2の回折領域262には、入射する光ディスク10からの戻り光のうちのメインビーム(R0a)が第2の受光領域群452の第2の受光分割線L72を跨ぎ第3の受光領域452aと第4の受光領域452bに第1の回折領域261の極性とは逆の第2のコマ収差を持ち入射するスポット602aを形成する格子パターンが形成されている。
 このとき、図2におけるX軸のプラス側の光が、第2の受光領域451bで検出され、マイナス側の光が第4の受光領域452bで検出される。これにより、プッシュプル法によるトラッキングエラー信号が検出できる。
 サブビームR0bは第3の受光分割線L73を跨ぐ位置へ、第1の回折領域261で回折した光はスポット601bとして、第2の回折領域262で回折した光はスポット602bとして入射する。またサブビームR0cは第4の受光分割線L74を跨ぐ位置へ、第1の回折領域261で回折した光はスポット601cとして、第2の回折領域262で回折した光はスポット602cとして入射する。
 サブビームもメインビーム同様に各スポットが入射する二つの検出領域の信号でプッシュプル法によるトラッキングエラー信号が検出できる。
 本実施の形態の光ヘッド装置では、フォーカスエラー信号は後述する本発明の検出方法で検出し、トラッキングエラー信号はDPD法によるトラッキングエラー信号TEDPDとDPP法によるトラッキングエラー信号TEDPPを次式の演算により生成する。
 FE=(S1+S4)-(S2+S3)   (式7)
 TEDPP=TEMPP-K・TESPP   (式8)
 TEDPD=phase(S2、S1)-phase(S3、S4)(式9)
 ここで、第5の受光領域453aが検出する信号を第5の信号S5、第6の受光領域453bが検出する信号を第6の信号S6、第7の受光領域454aが検出する信号を第7の信号S7、第8の受光領域454bが検出する信号を第8の信号S8とし、第5の信号S5と第7の信号S7との和信号を(S5+S7)とし、第6の信号S6と第8の信号S8との和信号を(S6+S8)とすると、さらに、TEMPPはメインビームのプッシュプル信号、TESPPはサブビームのプッシュプル信号であり、次式で与えられる。
 TEMPP=(S1+S3)-(S2+S4)   (式10)
 TESPP=(S5+S7)-(S6+S8)   (式11)
 また、Kは定数で対物レンズ12のシフトによるTEDPPの変動が最小になるように最適化される。
 また、記録された情報を読み取る信号RFは次式で与えられる。
 本実施の形態の光ヘッド装置の特徴も、トラッキング信号成分が含まれる領域R1aと領域R2aの光が第1の受光分割線L71と第2の受光分割線L72から離れた位置に入射することにある。
 これは、前述の第1および第2のコマ収差の中心がタンジェンシャル方向(Y方向)にずらしていることにより実現される。このことにより受光素子41がラジアル方向(Y方向)にずれた場合も、トラッキング信号成分が明確に分離でき受光素子41の調整誤差の影響を受けにくい光ヘッド装置が実現できる。
 さらに本実施の形態の光ヘッド装置では、サブビームの領域R1b、領域R2b、領域R1c、領域R2cの光も第3の受光分割線L73および第4の受光分割線L74から離れた位置に入射する。このことにより、受光素子41のY方向のずれだけでなく、半導体レーザ素子30の波長ずれ、回折格子24の光軸方向のずれなどによるサブビーム間の間隔のずれも許容することができる。
 以上のように、本実施の形態2によれば、受光素子40の調整誤差などによるタンジェンシャル方向(Y方向)ずれの影響やサブビーム間隔ずれの影響が小さいトラッキングエラー信号検出が実現できる。
 なお、ここでは第1および第2のコマ収差の中心がタンジェンシャル方向(Y方向)にのみずれた構成について説明したが、本発明はこの限りでなく、第1および第2のコマ収差の中心が光軸を通りラジアル方向に延びる直線より乖離している状態、つまりその位置ベクトルにY方向の成分がある状態であればよい。
 (実施の形態3)
 次に、本発明の実施の形態3における光情報処理装置(光ディスク装置)について説明する。
 図9は、本発明の実施の形態3の光情報処理装置の構成を示す図である。この光情報処理装置は、光ディスク10、電気回路59、光ヘッド装置76、駆動装置79および回転機構78を備える。
 回転機構78は、光ディスク10を保持回転する機構である。光ヘッド装置76は実施の形態1もしくは実施の形態2で説明した光ヘッド装置で、対物レンズ12の微動手段を有しているものである。この光ヘッド装置76は光ディスク10の所望の情報が存在するトラックのところまで、駆動装置79によって粗動される。そして、光ヘッド装置76は、駆動装置79へ信号を送る。電気回路59は、図4で示す演算機能の全て、もしくは、一部を有し、TE信号およびFE信号を生成し、この信号を基に、光ヘッド装置76および対物レンズ12を微動させるための信号を送り、フォーカスサーボと、トラッキングサーボを行う。
 また再生信号は、光ヘッド装置76内もしくは電気回路59内で受光素子40において検出された信号の総和で生成され、イコライザなどの信号処理の後、データ生信号として出力される。
 本実施の形態の光情報処理装置によれば、受光素子40がずれた光ヘッド装置76でも安定してトラッキングエラー信号を検出することができるので、安定なトラッキングサーボが行え、良好な記録再生が実現できる。
 以上、本発明に係る光ヘッド装置、ホログラム素子、光集積素子、光情報処理装置及び信号検出方法について、実施の形態1~3に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない範囲でこれらの実施の形態に各種変形を施して得られる形態や、各実施の形態における構成要素を任意に組み合わせることで実現される形態も、本発明に含まれる。
 本発明にかかる光ヘッド装置、ホログラム素子、光集積素子、光情報処理装置及び信号検出方法は、情報記憶媒体に情報を記録・再生するのに用いられ、映像や音楽の記録・再生装置等として有用である。またコンピュータのデータやプログラムの保存、カーナビゲーションの地図データの保存等の用途にも応用できる。
 10  光ディスク
 11  コリメートレンズ
 12  対物レンズ
 20  ホログラム素子
 24  回折格子
 30  半導体レーザ素子
 40  受光素子
 41  受光素子
 59  電気回路
 76  光ヘッド装置
 78  回転機構
 79  駆動装置

Claims (33)

  1.  光ビームを出射する光源と、前記光ビームを受け、トラックを有する情報記録媒体上へ微小スポットに収束する集光光学系と、前記情報記録媒体で反射された前記光ビームを回折するホログラム素子と、前記ホログラム素子により回折された光を受光する受光素子とを備えた光ヘッド装置であって、
     前記受光素子は、少なくとも
     第1の信号S1を検出する第1の受光領域と、
     第2の信号S2を検出する第2の受光領域と、
     第3の信号S3を検出する第3の受光領域と、
     第4の信号S4を検出する第4の受光領域とを有し、
     前記第1の受光領域と前記第2の受光領域は、第1の受光分割線を挟んで対向して配置されており、
     前記第3の受光領域と前記第4の受光領域は、第2の受光分割線を挟んで対向して配置されており、
     前記ホログラム素子は、第1の回折領域と第2の回折領域とを有し、
     前記第1の回折領域と前記第2の回折領域は、前記集光光学系の光軸中心を通り、前記情報記録媒体のラジアル方向に延びる領域分割線を挟んで配置されており、
     前記第1の回折領域には、第1の前記受光領域と前記第2の受光領域に入射する第1の波面を持つ回折光を発生させる格子パターンが形成され、
     前記第2の回折領域には、第3の前記受光領域と前記第4の受光領域に入射する第2の波面を持つ回折光を発生させる格子パターンが形成され、
     前記第1の波面は、前記情報記録媒体のラジアル方向の第1のコマ収差を持ち、前記第1のコマ収差の軸は、前記集光光学系の光軸中心より離間しており、
     前記第2の波面は、前記情報記録媒体のラジアル方向の第2のコマ収差を持ち、前記第2のコマ収差の軸は、前記集光光学系の光軸中心より離間している光ヘッド装置。
  2.  さらに、
     前記第1の信号S1と前記第2の信号S2の差信号(S1-S2)、もしくは前記第3の信号S3と前記第4の信号S4の差信号(S3-S4)、もしくはその両方によりフォーカスエラー信号FEを検出する回路を備える請求項1記載の光ヘッド装置。
  3.  前記第1のコマ収差と前記第2のコマ収差の極性が逆である請求項2記載の光ヘッド装置。
  4.  さらに、
     前記第1の信号S1と前記第4の信号S4との和信号を(S1+S4)とし、前記第2の信号S2と前記第3の信号S3との和信号を(S2+S3)としたときに、
     (S1+S4)-(S2+S3)の演算によりフォーカスエラー信号を検出する回路を備える請求項3記載の光ヘッド装置。
  5.  さらに、
     前記第1の信号S1と前記第3の信号S3との和信号を(S1+S3)とし、前記第2の信号S2と前記第4の信号S4との和信号を(S2+S4)としたときに、
     (S1+S3)-(S2+S4)の演算によりプッシュプル信号を検出する回路を備える請求項1記載の光ヘッド装置。
  6.  さらに、
     前記第1の信号S1と前記第4の信号S4との和信号を(S1+S4)とし、前記第2の信号S2と前記第3の信号S3との和信号を(S2+S3)としたときに、
     (S1+S4)と(S2+S3)の位相差信号を検出する回路を備える請求項1記載の光ヘッド装置。
  7.  さらに、
     前記光源から出射された前記光ビームからメインビームと第1のサブビームと第2のサブビームを生成する回折格子を有し、
     前記受光素子は、さらに、
     第5の信号S5を検出する第5の受光領域と、
     第6の信号S6を検出する第6の受光領域と、
     第7の信号S7を検出する第7の受光領域と、
     第8の信号S8を検出する第8の受光領域とを有し、
     前記第5の受光領域と前記第6の受光領域は、第3の受光分割線を挟んで対向して配置されており、
     前記第7の受光領域と前記第8の受光領域は、第4の受光分割線を挟んで対向して配置されている請求項1記載の光ヘッド装置。
  8.  さらに、
     Kを定数とし、前記第1の信号S1と前記第3の信号S3との和信号を(S1+S3)とし、前記第2の信号S2と前記第4の信号S4との和信号を(S2+S4)とし、前記第5の信号S5と前記第7の信号S7との和信号を(S5+S7)とし、前記第6の信号S6と前記第8の信号S8との和信号を(S6+S8)としたときに、
     {(S1+S3)-(S2+S4)}-K{(S5+S7)-(S6+S8)}
     の演算により差動プッシュプル信号を検出する回路を備える請求項7記載の光ヘッド装置。
  9.  光を回折する回折素子として機能するホログラム素子であって、
     第1の回折領域と第2の回折領域とを有し、前記第1の回折領域と前記第2の回折領域は、領域分割線を挟んで配置されており、
     前記第1の回折領域は、前記領域分割線方向の第1のコマ収差を持つ回折光を生成し、
     前記第2の回折領域は、前記領域分割線方向の第2のコマ収差を持つ回折光を生成し、
     前記第1のコマ収差の軸は、前記領域分割線より離間しており、
     前記第2のコマ収差の軸は、前記領域分割線より離間しているホログラム素子。
  10.  前記第1のコマ収差と前記第2のコマ収差の極性が逆である請求項9記載のホログラム素子。
  11.  光ビームを出射する光源と、情報記録媒体で反射された前記光ビームを回折するホログラム素子と、前記ホログラム素子により回折された光を受光する受光素子とを備えた光集積素子であって、
     前記受光素子は、少なくとも
     第1の信号S1を検出する第1の受光領域と、
     第2の信号S2を検出する第2の受光領域と、
     第3の信号S3を検出する第3の受光領域と、
     第4の信号S4を検出する第4の受光領域とを有し、
     前記第1の受光領域と前記第2の受光領域は、第1の受光分割線を挟んで対向して配置されており、
     前記第3の受光領域と前記第4の受光領域は、第2の受光分割線を挟んで対向して配置されており、
     前記ホログラム素子は、第1の回折領域と第2の回折領域とを有し、
     前記第1の回折領域と前記第2の回折領域は、前記集光光学系の光軸中心を通り、前記情報記録媒体のラジアル方向に延びる領域分割線を挟んで配置されており、
     前記第1の回折領域には、第1の前記受光領域と前記第2の受光領域に入射する第1の波面を持つ回折光を発生させる格子パターンが形成され、
     前記第2の回折領域には、第3の前記受光領域と前記第4の受光領域に入射する第2の波面を持つ回折光を発生させる格子パターンが形成され、
     前記第1の波面は、前記情報記録媒体のラジアル方向の第1のコマ収差を持ち、前記第1のコマ収差の軸は、前記集光光学系の光軸中心より離間しており、
     前記第2の波面は、前記情報記録媒体のラジアル方向の第2のコマ収差を持ち、前記第2のコマ収差の軸は、前記集光光学系の光軸中心より離間している光集積素子。
  12.  さらに、
     前記第1の信号S1と前記第2の信号S2の差信号(S1-S2)、もしくは前記第3の信号S3と前記第4の信号S4の差信号(S3-S4)、もしくはその両方によりフォーカスエラー信号FEを検出する回路を備える請求項11記載の光集積素子。
  13.  前記第1のコマ収差と前記第2のコマ収差の極性が逆である請求項12記載の光集積素子。
  14.  さらに、
     前記第1の信号S1と前記第4の信号S4との和信号を(S1+S4)とし、前記第2の信号S2と前記第3の信号S3との和信号を(S2+S3)としたときに、
     (S1+S4)-(S2+S3)の演算によりフォーカスエラー信号を検出する回路を備える請求項13記載の光集積素子。
  15.  さらに、
     前記第1の信号S1と前記第3の信号S3との和信号を(S1+S3)とし、前記第2の信号S2と前記第4の信号S4との和信号を(S2+S4)としたときに、
     (S1+S3)-(S2+S4)の演算によりプッシュプル信号を検出する回路を備える請求項11記載の光集積素子。
  16.  前記第1の信号S1と前記第4の信号S4との和信号を(S1+S4)とし、前記第2の信号S2と前記第3の信号S3との和信号を(S2+S3)としたときに、
     (S1+S4)と(S2+S3)の位相差信号を検出する回路を備える請求項11記載の光集積素子。
  17.  さらに、
     前記光源から出射された前記光ビームからメインビームと第1のサブビームと第2のサブビームを生成する回折格子を有し、
     前記受光素子は、さらに、
     第5の信号S5を検出する第5の受光領域と、
     第6の信号S6を検出する第6の受光領域と、
     第7の信号S7を検出する第7の受光領域と、
     第8の信号S8を検出する第8の受光領域とを有し、
     前記第5の受光領域と前記第6の受光領域は、第3の受光分割線を挟んで対向して配置されており、
     前記第7の受光領域と前記第8の受光領域は、第4の受光分割線を挟んで対向して配置されている請求項11記載の光集積素子。
  18.  さらに、
     Kを定数とし、前記第1の信号S1と前記第3の信号S3との和信号を(S1+S3)とし、前記第2の信号S2と前記第4の信号S4との和信号を(S2+S4)とし、前記第5の信号S5と前記第7の信号S7との和信号を(S5+S7)とし、前記第6の信号S6と前記第8の信号S8との和信号を(S6+S8)としたときに、
     {(S1+S3)-(S2+S4)}-K{(S5+S7)-(S6+S8)}
     の演算により差動プッシュプル信号を検出する回路を備える請求項17記載の光集積素子。
  19.  光ビームを出射する光源と、前記光ビームを受け、トラックを有する情報記録媒体上へ微小スポットに収束する集光光学系と、前記情報記録媒体で反射された前記光ビームを回折するホログラム素子と、前記ホログラム素子により回折された光を受光する受光素子とを備えた光ヘッド装置における信号検出方法であって、
     前記受光素子は、少なくとも
     第1の信号S1を検出する第1の受光領域と、
     第2の信号S2を検出する第2の受光領域と、
     第3の信号S3を検出する第3の受光領域と、
     第4の信号S4を検出する第4の受光領域とを有し、
     前記第1の受光領域と前記第2の受光領域は、第1の受光分割線を挟んで対向して配置されており、
     前記第3の受光領域と前記第4の受光領域は、第2の受光分割線を挟んで対向して配置されており、
     前記ホログラム素子は、第1の回折領域と第2の回折領域とを有し、
     前記第1の回折領域と前記第2の回折領域は、前記集光光学系の光軸中心を通り、前記情報記録媒体のラジアル方向に延びる領域分割線を挟んで配置されており、
     前記信号検出方法は、
     前記第1の回折領域で、第1の前記受光領域と前記第2の受光領域に入射する第1の波面を持つ回折光を発生させ、
     前記第2の回折領域で、第3の前記受光領域と前記第4の受光領域に入射する第2の波面を持つ回折光を発生させ、
     前記第1の波面は、前記情報記録媒体のラジアル方向の第1のコマ収差を持ち、前記第1のコマ収差の軸は、前記集光光学系の光軸中心より離間しており、
     前記第2の波面は、前記情報記録媒体のラジアル方向の第2のコマ収差を持ち、前記第2のコマ収差の軸は、前記集光光学系の光軸中心より離間している信号検出方法。
  20.  前記第1の信号S1と前記第2の信号S2の差信号(S1-S2)、もしくは前記第3の信号S3と前記第4の信号S4の差信号(S3-S4)、もしくはその両方によりフォーカスエラー信号FEを検出する請求項19記載の信号検出方法。
  21.  前記第1のコマ収差と前記第2のコマ収差の極性が逆である請求項20記載の信号検出方法。
  22.  さらに、
     前記第1の信号S1と前記第4の信号S4との和信号を(S1+S4)とし、前記第2の信号S2と前記第3の信号S3との和信号を(S2+S3)としたときに、
     (S1+S4)-(S2+S3)の演算によりフォーカスエラー信号を検出する請求項21記載の信号検出方法。
  23.  さらに、
     前記第1の信号S1と前記第3の信号S3との和信号を(S1+S3)とし、前記第2の信号S2と前記第4の信号S4との和信号を(S2+S4)としたときに、
     (S1+S3)-(S2+S4)の演算によりプッシュプル信号を検出する請求項19記載の信号検出方法。
  24.  さらに、
     前記第1の信号S1と前記第4の信号S4との和信号を(S1+S4)とし、前記第2の信号S2と前記第3の信号S3との和信号を(S2+S3)としたときに、
     (S1+S4)と(S2+S3)の位相差信号を検出する請求項19記載の信号検出方法。
  25.  前記光ヘッド装置は、さらに、前記光源から出射された前記光ビームからメインビームと第1のサブビームと第2のサブビームを生成する回折格子を有し、
     前記受光素子は、さらに、
     第5の信号S5を検出する第5の受光領域と、
     第6の信号S6を検出する第6の受光領域と、
     第7の信号S7を検出する第7の受光領域と、
     第8の信号S8を検出する第8の受光領域とを有し、
     前記第5の受光領域と前記第6の受光領域は、第3の受光分割線を挟んで対向して配置されており、
     前記第7の受光領域と前記第8の受光領域は、第4の受光分割線を挟んで対向して配置されている請求項19記載の信号検出方法。
  26.  さらに、
     Kを定数とし、前記第1の信号S1と前記第3の信号S3との和信号を(S1+S3)とし、前記第2の信号S2と前記第4の信号S4との和信号を(S2+S4)とし、前記第5の信号S5と前記第7の信号S7との和信号を(S5+S7)とし、前記第6の信号S6と前記第8の信号S8との和信号を(S6+S8)としたときに、
     {(S1+S3)-(S2+S4)}-K{(S5+S7)-(S6+S8)}
     の演算により差動プッシュプル信号を検出する請求項25記載の信号検出方法。
  27.  請求項1記載の光ヘッド装置を有する光情報処理装置であって、
     前記第1の信号S1と前記第2の信号S2の差信号(S1-S2)、もしくは前記第3の信号S3と前記第4の信号S4の差信号(S3-S4)、もしくはその両方により生成されたフォーカスエラー信号によりフォーカスサーボを行う回路を備える光情報処理装置。
  28.  前記第1のコマ収差と前記第2のコマ収差の極性が逆である請求項27記載の光情報処理装置。
  29.  さらに、
     前記第1の信号S1と前記第4の信号S4との和信号を(S1+S4)とし、前記第2の信号S2と前記第3の信号S3との和信号を(S2+S3)としたときに、
     (S1+S4)-(S2+S3)の演算によりフォーカスエラー信号を検出する回路を備える請求項28記載の光情報処理装置。
  30.  さらに、
     前記第1の信号S1と前記第3の信号S3との和信号を(S1+S3)とし、前記第2の信号S2と前記第4の信号S4との和信号を(S2+S4)としたときに、
     (S1+S3)-(S2+S4)の演算によりプッシュプル信号を検出する回路を備える請求項27記載の光情報処理装置。
  31.  さらに、
     前記第1の信号S1と前記第4の信号S4との和信号を(S1+S4)とし、前記第2の信号S2と前記第3の信号S3との和信号を(S2+S3)としたときに、
     (S1+S4)と(S2+S3)の位相差信号を検出する回路を備える請求項27記載の光情報処理装置。
  32.  さらに、
     前記光源から出射された前記光ビームからメインビームと第1のサブビームと第2のサブビームを生成する回折格子を有し、
     前記受光素子は、さらに、
     第5の信号S5を検出する第5の受光領域と、
     第6の信号S6を検出する第6の受光領域と、
     第7の信号S7を検出する第7の受光領域と、
     第8の信号S8を検出する第8の受光領域とを有し、
     前記第5の受光領域と前記第6の受光領域は、第3の受光分割線を挟んで対向して配置されており、
     前記第7の受光領域と前記第8の受光領域は、第4の受光分割線を挟んで対向して配置されている請求項27記載の光情報処理装置。
  33.  さらに、
     Kを定数とし、前記第1の信号S1と前記第3の信号S3との和信号を(S1+S3)とし、前記第2の信号S2と前記第4の信号S4との和信号を(S2+S4)とし、前記第5の信号S5と前記第7の信号S7との和信号を(S5+S7)とし、前記第6の信号S6と前記第8の信号S8との和信号を(S6+S8)としたときに、
     {(S1+S3)-(S2+S4)}-K{(S5+S7)-(S6+S8)}
     の演算により差動プッシュプル信号を検出する回路を備える請求項32記載の光情報処理装置。
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