JPH04318331A - 光ピックアップヘッド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスクあるいは光
カードなど、光媒体もしくは光磁気媒体上に記憶される
光学情報を記録・再生あるいは消去可能な光ピックアッ
プヘッド装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高密度・大容量の記憶媒体として、ピッ
ト状パターンを有する光ディスクを用いる光メモリ技術
は、ディジタルオーディオディスク，ビデオディスク，
文書ファイルディスク，さらにはデータファイルと用途
を拡張しつつ、実用化されてきている。ミクロンオーダ
に絞られた光ビームを介して光ディスクへの情報の記録
再生が高い信頼性のもとに首尾よく遂行されるメカニズ
ムは、ひとえにその光学系に因っている。

【０００３】図１１に、光ピックアップヘッド装置の従
来例を示す。図１１において、レーザー光源７から出射
された発散ビーム８は回折素子３で反射された後、コリ
メートレンズ１７にて一旦平行光とされた後、無限遠結
像対物レンズ１６にて光記憶媒体１の記録面２に集光さ
れる。次いで、この記録面２で反射されたビーム８は再
び対物レンズ１６、次いでコリメートレンズ１７を透過
して集光しつつ回折素子３に入射する。この回折素子３
は各々異なった方向に格子方向を設定された２つの回折
格子領域３ａ，３ｂに分割されており、光記憶媒体１か
ら該回折素子３の２つの回折格子領域３ａ，３ｂで回折
されたビームは２つの１次回折光８ａ，８ｂに分離せし
められ、各々の１次回折光８ａ，８ｂに対応する光検出
器１３ａ，１３ｂにて受光される。光検出器１３ａ，１
３ｂは各々光検出部１３ｅ，１３ｆ及び１３ｇ，１３ｈ
を有しており、フォーカス誤差信号（以下ＦＥ信号とす
る）は例えば光検出部１３ｅからの出力と１３ｆからの
出力もしくは光検出部１３ｇからの出力と１３ｈからの
出力の差動演算により、一方、トラッキング誤差信号（
以下ＴＥ信号とする）は光検出部１３ｅと１３ｆからの
出力の和と光検出部１３ｇと１３ｈからの出力の和の差
動演算を行うことにより得られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般に
回折素子に入射するビームの入射角度の違いによって回
折素子の回折効率に変化が生じるので、本従来例のよう
に集光もしくは発散ビームを回折素子に入射させると、
回折素子で回折されたビームの強度は、回折素子に入射
するビームの入射角度に依存して部分的に異なるように
なる。したがって、光検出部に入射するビームも部分的
に強度が異なるビームとなり、本従来例に示すように回
折素子を配置した場合には、回折格子領域３ｂで回折さ
れる１次回折光８ｂ方が回折格子領域３ａで回折される
１次回折光８ａよりも強く、その結果、光検出器１３ａ
及び１３ｂからの出力を差動演算してＦＥ信号及びＴＥ
信号を得ると、ＦＥ信号及びＴＥ信号にオフセットが発
生して、光ピックアップヘッド装置における安定なサー
ボ動作が実現できなくなるという課題があった。

【０００５】図１０はブレーズ化した反射型回折素子に
入射するビームの入射角θと回折効率ηの関係の一例で
ある。ここで、η０は０次回折光の回折効率、η＋１は
＋１次回折光の回折効率、η＋２は＋２次回折光の回折
効率、η−１は−１次回折光の回折効率をそれぞれ表わ
している。一般的に、光源からのビームを受けるレンズ
の開口数（以下ＮＡとする）は０．０７〜０．１５程度
であり、例えばＮＡ＝０．１１２５とすると、入射角度
θの変化は、±６．５度である。図１１に示した従来の
光ピックアップヘッド装置の断面図を図１２に示す。光
源から発したビームの光軸が反射型回折素子に対して４
５度で入射するとすれば、入射角度θは３８．５〜５１
．５度まで分布し、このときのη０は約３０〜４８％ま
で、η＋１は同様に約４５〜２９％までビームの入射角
度に応じて変化する。図１１に示す従来例では、回折素
子３における回折格子領域３ａ及び３ｂへの光源７から
のビーム８の入射角度は、回折格子領域３ｂへ入射する
ビーム８Ｌの入射角度の方が回折格子領域３ａへ入射す
るビーム８Ｕの入射角度よりも小さくなるので、回折格
子領域３ａにおける０次回折光の回折効率の方が回折格
子領域３ｂにおける０次回折光の回折効率よりも高くな
り、一方、回折格子領域３ａにおける１次回折光の回折
効率の方が回折格子領域３ｂにおける１次回折光の回折
効率よりも低くなる。したがって、光源７から出射され
るビーム８が回折素子３に入射する往路では、回折格子
領域３ｂで反射された０次回折光よりも回折格子領域３
ａで反射された０次回折光が強くなるという回折素子３
に入射するビームの入射角度に依存した強度分布をビー
ム８に与える。回折素子３で反射されたビーム８は、レ
ンズ１７，１６で光記憶媒体１に集光された後、光記憶
媒体１で反射されて再び回折素子３に入射する。光記憶
媒体１で反射されたビーム８が回折素子３に入射する復
路においては、往路において回折格子領域３ｂで反射さ
れたビームが回折格子領域３ａに、往路において回折格
子領域３ａで反射されたビームが回折格子領域３ｂにそ
れぞれ反転して入射するので、復路においては回折格子
領域３ｂに入射するビームの方が回折格子領域３ａに入
射するビームよりも強くなる。このとき、回折格子領域
３ｂにおける１次回折光の回折効率は回折格子領域３ａ
における１次回折光の回折効率よりも高いので、光検出
器１３ａ，１３ｂに導かれる１次回折光８ａ、８ｂの強
度は、入射ビームの強度差と１次回折光の回折効率差と
の両方の効果により、回折格子領域３ｂで回折される１
次回折光８ｂの方が回折格子領域３ａで回折される１次
回折光８ａよりも相当強くなってしまうことがわかる。 例えば、レンズのＮＡを０．１１２５とし、回折格子領
域３ａ，３ｂの両端から光検出器１３ａ，１３ｂに導か
れるそれぞれの１次回折光の強度を比較すると、回折格
子領域３ａからの１次回折光の強度はη０（θ＝３８．
５度）×η＋１（θ＝５１．５度）＝３０％×２９％＝
８．７％、回折格子領域３ｂからの１次回折光の強度は
η０（θ＝５１．５度）×η＋１（θ＝３８．５度）＝
４８％×４５％＝２１．６％と実に約２．５倍の差とな
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するために、コヒーレントビームもしくは準単色の
ビームを発する半導体レーザ光源と、前記光源からの発
散ビームを受け光記憶媒体上へ微小スポットに収束する
集光光学系と、前記光記憶媒体で反射，回折したビーム
を受け光電流を出力する複数の光検出部を有する光検出
器と、前記光検出器へビームを導くために前記光記憶媒
体で反射，回折したビームを受けて回折光を発生させる
反射型ホログラム素子とを具備する光ピックアップヘッ
ド装置において、前記光記憶媒体で反射，回折されたビ
ームにおける前記光記憶媒体に記録されているピット列
の写像をビームにおけるピット列とし、前記ホログラム
素子にはＦＥ信号の検出を可能にする回折光を発生させ
る１以上のホログラム素子領域と、ＴＥ信号の検出を可
能にする回折光を発生させる４以上のホログラム素子領
域が形成されており、前記４以上のホログラム素子領域
は前記ホログラム素子の中心を原点としてＸ軸を前記光
記憶媒体で反射，回折されたビームが前記反射型ホログ
ラム素子に入射したときに前記反射型ホログラム素子上
に投影される前記ビームにおけるピット列方向すなわち
前記光記憶媒体のタンジェンシャル方向に事実上延在さ
せ及びＹ軸をピット列を横切る方向すなわち光記憶媒体
のラジアル方向に事実上延在させた仮想のＸ−Ｙ座標系
の個々の象限に形成されており、前記４以上のホログラ
ム素子領域から発生される回折光を受ける光検出部から
出力される信号の位相を比較，演算してＴＥ信号を位相
差法により検出する。

【０００７】

【作用】上記の手段を用いることにより、反射型ホログ
ラム素子（回折素子）に入射するビームの入射角度の違
いによって回折効率の違いが生じても、ＦＥ信号を検出
するための差動演算回路に出力する光検出部には等しい
強度変化のあるビームが入射して、回折素子における回
折効率の変化を差動演算することによって相殺するので
、ＦＥ信号にオフセットは発生せず、また、ＴＥ信号は
光検出器から出力される光電流の変化のタイミングすな
わち位相を比較，演算することにより検出するので回折
素子における回折効率の変化の影響を受けず、オフセッ
トは発生しなくなる。

【０００８】

【実施例】以下、具体例について詳細に述べる。図１は
、本発明の一実施例による光ピックアップヘッド装置の
概略構成を示している。光源６から出射された発散ビー
ム８１は反射型ホログラム素子６１で反射，回折された
後、ホログラム素子６１からの０次回折光８１０が有限
系対物レンズ１１で光記憶媒体４上に集光される。ここ
では、光学系を簡素化するために有限系対物レンズ１１
を用いて０次回折光８１０を集光しているが、従来例に
示すようにコリメートレンズと無限系対物レンズを用い
て光学系を構成することも可能である。光記憶媒体４に
おいて４１は基板、４２は保護膜である。光記憶媒体４
上に対物レンズ１１で集光された０次回折光８１０は、
光記憶媒体４で反射，回折されて再び対物レンズ１１を
透過後、集光しつつホログラム素子６１に入射する。ホ
ログラム素子６１には光検出器７１で受光される１次回
折光８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄを発生させるため
のパターンが記録されている。ホログラム素子６１の詳
細については後に述べる。ホログラム素子６１から発生
した１次回折光８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄは、光
検出器７１に入射し、光検出器７１で光量に応じた電気
信号に変換される。光検出器７１と光源６は光ピックア
ップヘッド装置の小型化を図るために同一のブロック１
００に装着されており、さらにブロック１００とホログ
ラム素子６１は筐体１０１に固定配置されている。対物
レンズ１１にはコイル９１と磁石９２からなるフォーカ
ス追従用アクチュエータとコイル９３と磁石９４からな
るトラック追従用アクチュエータが設けられており、そ
れぞれ光記憶媒体４の光軸方向及び半径方向の変位に対
して、常に０次回折光８１０が光記憶媒体４のピット上
に焦点を結ぶように追従することを可能にしている。

【０００９】図１で示した光ピックアップヘッド装置を
構成する反射型ホログラム素子６１の構成を図２（ａ）
に、光検出器７１上のホログラム素子６１から生成され
る１次回折光８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄの様子を
図２（ｂ）にそれぞれ表している。ホログラム素子６１
は、ＦＥ信号検出用として異なる方向に回折する２つの
波面を生成可能なホログラム素子領域６１ａ，６１ｂと
ＴＥ信号検出用として格子状パターンを記録した領域６
１ｃ，６１ｄ，６１ｅ，６１ｆとからなる。ホログラム
素子領域６１ａと６１ｂは、領域分割線６１ｇによって
２つの領域の分割されており、領域分割線６１ｇは図１
に示す光源６から発してホログラム素子６１に入射する
ビーム８１の光軸８１ｅとホログラム素子６１で反射さ
れたビームの光軸８１ｆを含む面に含まれるように設計
している。ホログラム素子６１において、Ｘは光記憶媒
体４で反射，回折されたビームを受けるホログラム素子
領域の実質的な中心を原点としてピット列方向すなわち
光記憶媒体４のタンジエンシャル方向に事実上延在させ
、Ｙはピット列を横切る方向すなわち光記憶媒体４のラ
ジアル方向に事実上延在させた仮想のＸ−Ｙ座標系の座
標軸を表わしており、ＴＥ信号検出用の格子状パターン
を記録した領域６１ｃ，６１ｄ，６１ｅ，６１ｆはそれ
ぞれＸ−Ｙ座標系の個々の象限に形成している。光検出
器７１は光検出部７１１，７１２，７１３，７１４，７
１５，７１６からなっている。回折光８１ａはホログラ
ム素子６１のホログラム素子領域６１ａから、回折光８
１ｂはホログラム素子６１のホログラム素子領域６１ｂ
から、回折光８１ｃはホログラム素子６１のホログラム
素子領域６１ｃ及び６１ｅから、回折光８１ｄはホログ
ラム素子６１のホログラム素子領域６１ｄ及び６１ｆか
らそれぞれ生成され、回折光８１ａは光検出器７１の光
検出部７１２，７１３で、回折光８１ｂは光検出器７１
の光検出部７１４，７１５で、回折光８１ｃは光検出器
７１の光検出部７１１で、回折光８１ｄは光検出器７１
の光検出部７１６でそれぞれ受光される。ホログラム素
子６１のホログラム素子領域６１ａ，６１ｂのパターン
は光源６から出射されるビーム８１が光記憶媒体４上で
焦点を結ぶときに、ホログラム素子６１からの１次回折
光８１ａ，８１ｂも各々光検出器７１上で焦点を結ぶよ
うに設計し、ここではホログラム素子領域６１ｃ，６１
ｄ，６１ｅ，６１ｆも同様に設計している。ホログラム
素子領域６１ａ，６１ｂの設計は、例えば光源６から出
射されるビーム８１と光検出器７１上の１次回折光８１
ａ，８１ｂの集光点をそれぞれ発散光の光源として、ホ
ログラム素子６１上で生じる干渉縞を計算して記録する
ことにより実現できる。これは、ＣＧＨ法と呼ばれる衆
知の技術なのでさらに詳細な説明は省略する。また、実
際に光学系を構成して干渉縞を記録する二光束干渉法も
勿論適用可能である。また、ホログラム素子６１の作製
は、ガラス基板にエッチングでパターンを形成した後ホ
ログラム素子の表面にＡｕやＡｌ等の反射膜を形成して
もよいし、半導体や金属の基板にパターンを形成しても
よいし、他にも一般的なホログラム素子の作製方法が全
て適用できるので、ホログラム素子の作製方法の詳しい
説明についても略する。ホログラム素子６１上のパター
ン４１１，４１２はファーフィールドパターンであり、
これは光記憶媒体４に記録されたピット列によって回折
されたビーム８１０の１次回折光の様子を示しており、
ここでは光記憶媒体４のピット列がＸ方向と平行なので
図２（ａ）に示すようなパターン配置となる。なお、光
の利用効率を改善したり、不要な回折光による雑音を抑
圧するためにはホログラム素子６１のホログラム素子領
域６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄ，６１ｅ，６１ｆに
記録されるパターンの形状をブレーズ化すればよい。

【００１０】次に、本実施例における信号検出方法を説
明する。図３は、図１で示した光ピックアップヘッド装
置における光検出器７１の光検出部７１１，７１２，７
１３，７１４，７１５，７１６で検出されるホログラム
素子６１で生成された１次回折光８１ａ，８１ｂ，８１
ｃ，８１ｄの様子を模式的にかつ一般的に表している。 図３（ｂ）は光源６から発したビーム８１が光記憶媒体
４上で合焦点の状態にある場合であり、図３（ａ）及び
（ｃ）は各々逆方向にデフォーカスした状態にある場合
を示す。ＦＥ信号は光検出部７１３と７１４からの出力
の和と光検出部７１２と７１５からの出力の和を差動演
算することにより、ＴＥ信号は光検出部７１１からの出
力と光検出部７１６からの出力が変化するタイミングす
なわち位相を比較演算することにより、ＲＦ信号は光検
出部７１１，７１２，７１３，７１４，７１５，７１６
からの出力の総和をとることによりそれぞれ得られる。 ＦＥ信号の検出方式はダブルナイフエッジ法、ＴＥ信号
の検出は位相差法と呼ばれる方式であり、それぞれ衆知
の演算方法である。また、ＦＥ信号は、光検出部７１１
と７１２もしくは７１３と７１４からの出力を差動演算
することによっても得ることができ、この検出方式はい
わゆるフーコー法であり、この検出方式もよく知られて
いる。ナイフエッジ法の原理は特開昭５２−４２７４２
号公報、位相差法の原理は特公昭５６−３０６１０号公
報、特開昭５７−７４８３７号公報、等に開示されてい
るので詳細な説明は省略する。本発明では、反射型ホロ
グラム素子の一部の領域にビームを分岐するパターン領
域を形成してＴＥ信号を位相差法で検出することにより
、ＴＥ信号は回折光の強度を直接検出せずに、回折光の
変化のタイミングすなわち位相を比較して演算すること
により検出するので、ホログラム素子のホログラム素子
領域に回折効率の違いが生じて回折光の強度分布に影響
が生じても、ＴＥ信号はホログラム素子におけるホログ
ラム素子領域の回折効率の違いの影響を受けず、オフセ
ットは発生しない。このようにして、光ピックアップヘ
ッド装置の安定したサーボ動作の実現を可能にしている
。

【００１１】本発明の別の実施例を図４に示す。図４（
ａ）は反射型ホログラム素子６２の構成を、図４（ｂ）
は光検出器７２上のホログラム素子６２から生成される
１次回折光８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄを表してい
る。図１に示す光ピックアップヘッド装置を構成するホ
ログラム素子６１の代わりにホログラム素子６２を、光
検出器７１の代わりに光検出器７２をそれぞれ用いるこ
とにより本発明の別の光ピックアップヘッド装置を構成
することができる。ホログラム素子６２のホログラム素
子領域６２ａには、異なる焦点を有する２つの１次回折
光８２ａ，８２ｂを生成するパターンが重畳記録されて
おり、光源６から出射されるビーム８１が光記憶媒体４
上で焦点を結ぶときに、１つの１次回折光８２ａは光検
出器７２の前側に、他の１次回折光８２ｂは光検出器７
２の後側にそれぞれ焦点を結び、さらに光検出器７２上
の２つの１次回折光８２ａ，８２ｂの大きさが等しくな
るようにホログラム素子６２のホログラム素子領域６２
ａのパターンを設計している。また、ホログラム素子領
域６２ａの一部の領域６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ，６２ｅ
には、ホログラム素子領域６２ａに記録されたパターン
とは異なるパターンが記録されており、ホログラム素子
領域６２ｂと６２ｄからは１次回折光８２ｃが、ホログ
ラム素子領域６２ｃと６２ｅからは１次回折光８２ｄが
生成される。ホログラム素子領域６２ｂ，６２ｃ，６２
ｄ，６２ｅは、第１の実施例と同様にホログラム素子の
実質的な中心を原点とするＸ−Ｙ座標系の各象限に形成
している。ホログラム素子領域６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ
，６２ｅのパターンは、例えば、光源６から出射される
ビーム８１が光記憶媒体４上で焦点を結ぶときに、１次
回折光８２ｃ，８２ｄも光検出器７１上で焦点を結ぶよ
うに設計すればよいが、光検出部７２１，７２８から１
次回折光８２ｃ，８２ｄがはみ出さない任意の焦点で設
計してもよい。光検出器７２は８つの光検出部７２１，
７２２，７２３，７２４，７２５，７２６，７２７，７
２８からなり、ホログラム素子６２からの１次回折光８
２ａは光検出部７２２，７２３，７２４で、，１次回折
光８２ｂは光検出部７２５，７２６，７２７で、１次回
折光８２ｃは光検出部７２１で、１次回折光８２ｄは光
検出部７２８でそれぞれ受光されて電気信号に変換され
る。ホログラム素子６２上のパターン４２１，４２２は
ファーフィールドパターンであり、これは光記憶媒体４
に記録されたピット列によって回折されたビーム８１０
の１次回折光の様子を示しており、ここでは光記憶媒体
４のピット列をＸ方向と略平行となるように配置してい
るので図４（ａ）に示すようにパターン配置となる。１
次回折光８２ａにおける４２３と４２４及び１次回折光
８２ｂにおける４２５と４２６も光記憶媒体４で回折さ
れたビームのパターンを表すファーフィールドパターン
であり、１次回折光８２ａ，８２ｂにおける光記憶媒体
４のピット列の写像はそれぞれ光検出器７２の領域を分
割する境界線７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄとそれぞ
れ略直交するように配置することにより、ＦＥ信号にＴ
Ｅ信号が混入することを抑圧して雑音の少ないＦＥ信号
の検出を可能にしている。なお、本実施例では、ホログ
ラム素子領域６２ａにパターンを重畳して記録する構成
について示したが、例えば、特開平２−５８７２８号公
報に開示されているように、ホログラム素子の領域を分
割して２つの異なる焦点を有する回折光を生成するパタ
ーンの何れかを部分的に記録してホログラム素子６２を
実現することも可能である。

【００１２】図５は、図４で示したホログラム素子６２
と光検出器７２を用いた光ピックアップヘッド装置にお
ける光検出器７２の光検出部７２１〜７２８で検出され
るホログラム素子６２で生成された１次回折光８２ａ，
８２ｂ，８２ｃ，８２ｄの様子を模式的にかつ一般的に
表している。図５（ｂ）は光源６から発したビーム８１
が光記憶媒体４上で合焦点の状態にある場合であり、図
５（ａ）及び（ｃ）は各々逆方向にデフォーカスした状
態にある場合を示す。ＦＥ信号は例えば光検出部７２３
と７２６からの出力を差動演算することにより、ＴＥ信
号は光検出部７２１と７２８から出力される信号の位相
を比較演算することにより、ＲＦ信号は光検出部７２１
〜７２８からの出力の総和をとることによりそれぞれ得
られる。ＦＥ信号の検出方式はスポットサイズディテク
ション法と呼ばれる衆知の演算方法である。スポットサ
イズディテクション法の原理は、例えば特公昭５８−４
７７７０号公報、特公昭５４−１６４０３号公報、等に
開示されているので詳細な説明は省略する。また、ＦＥ
信号は、光検出部７２３からの出力に光検出部７２５，
７２７からの出力を加算し、光検出部７２６からの出力
に光検出部７２２，７２４からの出力を加算して差動演
算を行っても得ることができる。本発明においても、反
射型ホログラム素子の一部の領域にビームを分岐するパ
ターン領域を形成してＴＥ信号を位相差法で検出するこ
とにより、ＴＥ信号は回折光の強度を直接検出せずに、
回折光の変化のタイミングすなわち位相を比較して演算
することにより検出するので、ホログラム素子のホログ
ラム素子領域に回折効率の違いが生じて回折光の強度分
布に影響が生じても、ＴＥ信号はホログラム素子におけ
るホログラム素子領域の回折効率の違いの影響を受けず
、オフセットは発生しない。このようにして、光ピック
アップヘッド装置の安定したサーボ動作の実現を可能に
している。

【００１３】本発明の別の実施例を図６に示す。図６（
ａ）は反射型ホログラム素子６３の構成を、図６（ｂ）
は光検出器７３上のホログラム素子６３から生成される
１次回折光８３ａの様子を表している。図１に示す光ピ
ックアップヘッド装置を構成するホログラム素子６１の
代わりにホログラム素子６３を、光検出器７１の代わり
に光検出器７３をそれぞれ用いることにより本発明の別
の光ピックアップヘッド装置を構成することができる。 ホログラム素子６３のホログラム素子領域６３ａには、
非点収差波面を生成するパターンが記録されており、非
点収差の発生する方向は、Ｘ，Ｙ方向に対して４５度傾
いた方向としている。光源６から出射されるビーム８１
が光記憶媒体４上で焦点を結ぶときに、ホログラム素子
６３からの１次回折光８３ａは光検出器７３上で最小錯
乱円となるようにホログラム素子６３のホログラム素子
領域６３ａのパターンを設計している。ホログラム素子
６３上のパターン４３１，４３２はファーフィールドパ
ターンであり、これは光記憶媒体４に記録されたピット
列によって回折されたビーム８１０の１次回折光の様子
を示しており、ここではピット列をＸ方向と略平行とな
るように配置しているので図６（ａ）に示すようなパタ
ーン配置となる。光検出器７３は４つの光検出部７３１
，７３２，７３３，７３４からなり、ホログラム素子６
３からの１次回折光８３ａを受光して電気信号に変換す
る。１次回折光８３ａにおいて、４３３と４３４は光記
憶媒体４で回折されたビームのパターンを表すファーフ
ィールドパターンであり、１次回折光８３ａにおけるピ
ット列の写像は光検出器７３の領域を分割する境界線７
３ａと略平行となるように配置している。

【００１４】図７は、図６で示したホログラム素子６３
と光検出器７３を用いた光ピックアップヘッド装置にお
ける光検出器７３の光検出部７３１，７３２，７３３，
７３４で検出されるホログラム素子６３で生成された１
次回折光８３ａの様子を模式的にかつ一般的に表してい
る。図６（ｂ）は光源６から発したビーム８１が光記憶
媒体４上で合焦点の状態にある場合であり、図６（ａ）
及び（ｃ）は各々逆方向にデフォーカスした状態にある
場合を示す。ＦＥ信号は光検出部７３１と７３３からの
出力の和と光検出部７３２と７３４からの出力の和を差
動演算することにより、ＴＥ信号は光検出部７３１と７
３３からの出力の和と光検出部７３２と７３４からの出
力の和の位相を比較演算することにより、ＲＦ信号は光
検出部７３１，７３２，７３３，７３４からの出力の総
和をとることによりそれぞれ得られる。ＦＥ信号の検出
方式は非点収差法と呼ばれる衆知の演算方法である。本
発明によれば、１つの１次回折光８３ａから安定なＦＥ
信号とＴＥ信号を検出することが可能となる。

【００１５】図８は本発明におけるホログラム素子の構
成の一例を示している。本発明におけるホログラム素子
６１〜６３の構成は全て理解しやすいように、光源６か
ら出射したビーム８１の光軸８１ｅに垂直な面でホログ
ラム素子６１〜６３のホログラム素子領域を観察した様
子を示しているが、実際には光軸はホログラム素子に例
えば４５度の角度で入射するので、ホログラム素子６１
〜６３のホログラム素子領域は、ホログラム素子６６の
ホログラム素子領域６６ａのようになる。また、同様に
ファーフィールドパターンはファーフィールドパターン
４６１，４６３のように、中心線は中心線６６ｃ，６６
ｄのようになる。

【００１６】図９に本発明の更に別の光ピックアップヘ
ッド装置の実施例を示す。本実施例では、光ピックアッ
プヘッド装置の小型化を実現するために、例えば第１の
実施例で示した光源６と光検出器７１を同一のブロック
１００に配置し、さらにブロック１００と反射型ホログ
ラム素子６１と有限系対物レンズ１１は磁石９６，９８
を配置した同一の筐体１０２に配置されている。磁石９
６とコイル９５及び磁石９８とコイル９７はそれぞれフ
ォーカス及びトラッキング追従を行うためのアクチュエ
ータを構成しており、光検出器７１から得られる電気信
号を演算することにより得られるＦＥ信号及びＴＥ信号
をコイル９５及びコイル９６に印加することにより、光
記憶媒体の変位に対して追従を行うフォーカス及びトラ
ッキングサーボ動作を実現することができる。本実施例
に示す光ピックアップヘッド装置では、光ピックアップ
ヘッド装置を構成する全ての光学系を一体に駆動してサ
ーボ動作を行うので、光学系の位置ずれが発生しにくく
極めて安定に信号検出が可能な光ピックアップヘッド装
置となる。

【００１７】

【発明の効果】本発明では、コヒーレントビームもしく
は準単色のビームを発する半導体レーザ光源と、前記光
源からの発散ビームを受け光記憶媒体上へ微小スポット
に収束する集光光学系と、前記光記憶媒体で反射，回折
したビームを受け光電流を出力する複数の光検出部を有
する光検出器と、前記光検出器へビームを導くために前
記光記憶媒体で反射，回折したビームを受けて回折光を
発生させる反射型ホログラム素子とを具備する光ピック
アップヘッド装置において、前記光記憶媒体で反射，回
折されたビームにおける前記光記憶媒体に記録されてい
るピット列の写像をビームにおけるピット列とし、前記
ホログラム素子にはフォーカス誤差信号の検出を可能に
する回折光を発生させる１以上のホログラム素子領域と
、トラッキング誤差信号の検出を可能にする回折光を発
生させる４以上のホログラム素子領域が形成されており
、前記４以上のホログラム素子領域は前記ホログラム素
子の中心を原点としてＸ軸を前記光記憶媒体で反射，回
折されたビームが前記反射型ホログラム素子に入射した
ときに前記反射型ホログラム素子上に投影される前記ビ
ームにおけるピット列方向すなわち前記光記憶媒体のタ
ンジェンシャル方向に事実上延在させ及びＹ軸をピット
列を横切る方向すなわち光記憶媒体のラジアル方向に事
実上延在させた仮想のＸ−Ｙ座標系の個々の象限に形成
されており、前記４以上のホログラム素子領域から発生
される回折光を受ける光検出部から出力される信号の位
相を比較，演算してトラッキング誤差信号を位相差法に
より検出することにより、反射型ホログラム素子（回折
素子）に入射するビームの入射角度の違いによって回折
効率の違いが生じても、ＦＥ信号を検出するための差動
演算回路に出力する光検出部には等しい強度変化のある
ビームが入射して、回折素子における回折効率の変化を
差動演算することによって相殺するので、ＦＥ信号にオ
フセットは発生せず、また、ＴＥ信号は光検出器から出
力される光電流の変化のタイミングすなわち位相を比較
，演算することにより検出するので回折素子における回
折効率の変化の影響を受けず、オフセットは発生しなく
なるので、光ピックアップヘッド装置の安定したサーボ
動作を実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す光ピックアップヘッド
装置の構成図である。

【図２】（ａ）本発明の一実施例を示す光ピックアップ
ヘッド装置を構成するホログラム素子の構成図である。 （ｂ）同図（ａ）に示すホログラム素子から生成される
回折光と光検出器の関係図である。

【図３】本発明の光ピックアップヘッド装置の信号検出
方法を示す回折光と光検出器の関係図である。

【図４】（ａ）本発明の別の実施例を示す光ピックアッ
プヘッド装置を構成するホログラム素子の構成図である
。 （ｂ）同図（ａ）に示すホログラム素子から生成される
回折光と光検出器の関係図である。

【図５】本発明の別の実施例による光ピックアップヘッ
ド装置の信号検出方法を示す回折光と光検出器の関係図
である。

【図６】（ａ）本発明の別の実施例を示す光ピックアッ
プヘッド装置を構成するホログラム素子の構成図である
。 （ｂ）同図（ａ）に示すホログラム素子から生成される
回折光と光検出器の関係図である。

【図７】本発明の別の実施例による光ピックアップヘッ
ド装置の信号検出方法を示す回折光と光検出器の関係図
である。

【図８】本発明の光ピックアップヘッド装置を構成する
ホログラム素子の構成図である。

【図９】本発明の更に別の実施例を示す光ピックアップ
ヘッド装置の構成図である。

【図１０】回折素子への入射角度と回折効率の関係を表
す一例図である。

【図１１】従来の光ピックアップヘッド装置を示す構成
図である。

【図１２】従来の光ピックアップヘッド装置におけるビ
ームを示す断面図である。

【符号の説明】

１　　光記憶媒体 ２　　記録面 ３　　回折素子 ３ａ　　回折格子領域 ３ｂ　　回折格子領域 ４　　光記憶媒体 ６　　光源 ７　　光源 ８　　ビーム ８ａ　　１次回折光 ８ｂ　　１次回折光 ８Ｌ　　ビーム ８Ｕ　　ビーム １１　　有限系対物レンズ １３ａ　　光検出器 １３ｂ　　光検出器 １３ｅ　　光検出部 １３ｆ　　光検出部 １３ｇ　　光検出部 １３ｈ　　光検出部 １６　　対物レンズ １７　　コリメートレンズ ４１　　基板 ４２　　保護膜 ６１　　反射型ホログラム素子 ６１ａ　　ホログラム素子領域 ６１ｂ　　ホログラム素子領域 ６１ｃ　　ホログラム素子領域 ６１ｄ　　ホログラム素子領域 ６１ｅ　　ホログラム素子領域 ６１ｆ　　ホログラム素子領域 ６１ｇ　　分割線 ６２　　反射型ホログラム素子 ６２ａ　　ホログラム素子領域 ６２ｂ　　ホログラム素子領域 ６２ｃ　　ホログラム素子領域 ６２ｄ　　ホログラム素子領域 ６２ｅ　　ホログラム素子領域 ６３　　反射型ホログラム素子 ６３ａ　　ホログラム素子領域 ６６　　反射型ホログラム素子 ６６ａ　　ホログラム素子領域 ６６ｃ　　中心線 ６６ｄ　　中心線 ７１　　光検出器 ７１ａ　　境界線 ７１ｂ　　境界線 ７２　　光検出器 ７２ａ　　境界線 ７２ｂ　　境界線 ７２ｃ　　境界線 ７２ｄ　　境界線 ７３　　光検出器 ７３ａ　　境界線 ８１　　ビーム ８１ａ　　１次回折光 ８１ｂ　　１次回折光 ８１ｃ　　１次回折光 ８１ｄ　　１次回折光 ８１ｅ　　光軸 ８１ｆ　　光軸 ８２ａ　　１次回折光 ８２ｂ　　１次回折光 ８２ｃ　　１次回折光 ８２ｄ　　１次回折光 ８３ａ　　１次回折光 ９１　　コイル ９２　　磁石 ９３　　コイル ９４　　磁石 ９５　　コイル ９６　　磁石 ９７　　コイル ９８　　磁石 １００　　ブロック １０１　　筐体 １０２　　筐体 ４１１　　ファーフィールドパターン ４１２　　ファーフィールドパターン ４２１　　ファーフィールドパターン ４２２　　ファーフィールドパターン ４２３　　ファーフィールドパターン ４２４　　ファーフィールドパターン ４２５　　ファーフィールドパターン ４２６　　ファーフィールドパターン ４３１　　ファーフィールドパターン ４３２　　ファーフィールドパターン ４３３　　ファーフィールドパターン ４３４　　ファーフィールドパターン ４６１　　ファーフィールドパターン ４６２　　ファーフィールドパターン ７１１　　光検出部 ７１２　　光検出部 ７１３　　光検出部 ７１４　　光検出部 ７１５　　光検出部 ７１６　　光検出部 ７２１　　光検出部 ７２２　　光検出部 ７２３　　光検出部 ７２４　　光検出部 ７２５　　光検出部 ７２６　　光検出部 ７２７　　光検出部 ７２８　　光検出部 ７３１　　光検出部 ７３２　　光検出部 ７３３　　光検出部 ７３４　　光検出部 ８１０　　ビーム

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　コヒーレントビームもしくは準単色の
   ビームを発する半導体レーザ光源と、前記光源からの発
   散ビームを受け光記憶媒体上へ微小スポットに収束する
   集光光学系と、前記光記憶媒体で反射，回折したビーム
   を受け光電流を出力する複数の光検出部を有する光検出
   器と、前記光検出器へビームを導くために前記光記憶媒
   体で反射，回折したビームを受けて回折光を発生させる
   反射型ホログラム素子とを具備する光ピックアップヘッ
   ド装置において、前記光記憶媒体で反射，回折されたビ
   ームにおける前記光記憶媒体に記録されているピット列
   の写像をビームにおけるピット列とし、前記ホログラム
   素子にはフォーカス誤差信号の検出を可能にする回折光
   を発生させる１以上のホログラム素子領域と、トラッキ
   ング誤差信号の検出を可能にする回折光を発生させる４
   以上のホログラム素子領域が形成されており、前記４以
   上のホログラム素子領域は前記ホログラム素子の中心を
   原点としてＸ軸を前記光記憶媒体で反射，回折されたビ
   ームが前記反射型ホログラム素子に入射したときに前記
   反射型ホログラム素子上に投影される前記ビームにおけ
   るピット列方向すなわち前記光記憶媒体のタンジェンシ
   ャル方向に事実上延在させ及びＹ軸をピット列を横切る
   方向すなわち光記憶媒体のラジアル方向に事実上延在さ
   せた仮想のＸ−Ｙ座標系の個々の象限に形成されており
   、前記４以上のホログラム素子領域から発生される回折
   光を受ける光検出部から出力される信号の位相を比較，
   演算してトラッキング誤差信号を位相差法により検出す
   ることを特徴とする光ピックアップヘッド装置。
2. 【請求項２】　　反射型ホログラム素子の実質的な中心
   を含む線分を中心線とし、光記憶媒体で反射，回折した
   ビームを受けてフォーカス誤差信号の検出を可能にする
   回折光を発生させる反射型ホログラム素子のホログラム
   素子領域は前記中心線を境界として２つの異なるパター
   ンが記録されており、前記光源から出射されたビームが
   光記憶媒体上で焦点を結ぶときに前記２つのホログラム
   素子領域から生成される回折光は各々光検出器上で焦点
   を結び、前記光検出器から出力される電気信号を差動演
   算回路に入力して演算を行い、フォーカス誤差信号をフ
   ーコー法もしくはダブルナイフエッジ法で検出すること
   を特徴とする請求項１記載の光ピックアップヘッド装置
   。
3. 【請求項３】　　光記憶媒体で反射，回折したビームを
   受けてフォーカス誤差信号の検出を可能にする回折光を
   発生させる反射型ホログラム素子のホログラム素子領域
   には２つの異なるパターンが重畳によりもしくはホログ
   ラム素子を領域分割して交互に記録され、光源から出射
   されたビームが光記憶媒体上で焦点を結ぶときに前記２
   つのホログラム素子パターンから生成される回折光の１
   つは光検出部の前側で焦点を結び他方は光検出部の後側
   で焦点を結び、前記光検出部から出力される電気信号を
   差動演算回路に入力して演算を行い、フォーカス誤差信
   号をスポットサイズディテクション法で検出することを
   特徴とする請求項１記載の光ピックアップヘッド装置。
4. 【請求項４】　　コヒーレントビームもしくは準単色の
   ビームを発する半導体レーザ光源と、前記光源からの発
   散ビームを受け光記憶媒体上へ微小スポットに収束する
   集光光学系と、前記光記憶媒体で反射，回折したビーム
   を受け光電流を出力する複数の光検出部を有する光検出
   器と、前記光検出器へビームを導くために前記光記憶媒
   体で反射，回折したビームを受けて回折光を発生させる
   反射型ホログラム素子とを具備する光ピックアップヘッ
   ド装置において、前記光記憶媒体で反射，回折されたビ
   ームにおける前記光記憶媒体に記録されているピット列
   の写像をビームにおけるピット列とし、また前記光記憶
   媒体で反射，回折されたビームが前記反射型ホログラム
   素子に入射して前記反射型ホログラム素子から生成され
   る回折光における前記光記憶媒体に記録されているピッ
   ト列の写像を回折光におけるピット列とし、前記ホログ
   ラム素子のホログラム素子領域には非点収差波面を生成
   するパターンが記録されており、光源から出射されたビ
   ームが光記憶媒体上で焦点を結ぶときに前記ホログラム
   素子のホログラム素子領域から生成される回折光が最小
   錯乱円となる位置に光検出器を配置し、前記光検出器は
   回折光の光軸を受ける点を中心として前記回折光におけ
   るピット列と前記光検出器における光検出部を分割する
   境界線とが略平行及び直交となるような４分割された光
   検出部を有し、前記光検出器から出力される信号を差動
   演算してフォーカス誤差信号を非点収差法により検出し
   、さらに前記光検出器から出力される信号の位相を比較
   ，演算してトラッキング誤差信号を位相差法により検出
   することを特徴とする光ピックアップヘッド装置。
5. 【請求項５】　　ホログラム素子がブレーズ化されてい
   ることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の
   光ピックアップヘッド装置。
6. 【請求項６】　　光ピックアップヘッド装置を構成する
   集光光学系を駆動してフォーカス及びトラッキングサー
   ボ動作を行うフォーカス及びトラッキングアクチュータ
   を有する請求項１から５いずれか１項記載の光ピックア
   ップヘッド装置。
7. 【請求項７】　　光ピックアップヘッド装置を構成する
   光学系を全て駆動してフォーカス及びトラッキングサー
   ボ動作を行うフォーカス及びトラッキングアクチュータ
   を有する請求項１から５いずれか１項記載の光ピックア
   ップヘッド装置。