JPH0750032A - 光ヘッド装置及び光情報装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、光の利用効率が高く、光源への戻
り光が少なく、不要な回折光が発生せず、安定な信号を
得られる光ヘッド装置の提供を目的とする。 【構成】 偏光異方性ホログラム１７３と１／４波長板
１５を対物レンズ４の近傍に配置することによって、光
の利用効率が高く、光源への戻り光が少なく、不要な回
折光が発生せず、ホログラム１７３の有効径は大きくな
るので組立許容誤差が大きくできる。またホログラム１
７３と対物レンズ４を一体化することによってトラッキ
ング追従によって対物レンズ４が移動してもサーボ信号
は劣化しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスクもしくは光
カードなどの光記憶媒体または光磁気記憶媒体等の情報
記憶媒体に対して、情報の記録・再生あるいは消去を行
う光ヘッド装置と、該光ヘッド装置を備えた光情報装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】光メモリ技術の分野においては、高密度
・大容量の情報記憶媒体として、ピット状パターンを有
する光ディスクが用いられている。近年、この光メモリ
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。

【０００３】光ディスクに対する情報の記録／再生は、
微小スポットに絞られた光ビームを用いて行われる。こ
のような情報の記録／再生を高い信頼性のもとに行うた
めには、光学系の構成が重要である。光ヘッド装置は、
その光学系の主要部である。光ヘッド装置の基本的な機
能は、回折限界にある微小な光スポットを形成する集
光、光ビームの焦点制御とトラッキング制御、及びピッ
ト信号の検出に大別される。これらの機能は、目的、用
途に応じて、各種の光学系ならびに光電変換検出方式の
組合せによって実現される。

【０００４】近年、光ヘッド装置を小型化、薄型化する
ために、ホログラムを用いた光ヘッド装置が開発されつ
つある。ホログラムが薄くて軽量の平面型の素子である
ことに着目し、本願発明者らは、ホログラムと対物レン
ズとを一体化した光ヘッド装置を発明した（特開平４−
２１２７３０号公報）。以下に、この光ヘッド装置を、
図１４〜図１９を参照しながら説明する。

【０００５】図１４において、１はブレーズ化ホログラ
ムであり、２は半導体レーザ等の光源である。この光ヘ
ッド装置の特徴は、ブレーズ化ホログラム１を対物レン
ズ４に近づけて設置してことにある。以下、その動作に
ついて説明する。

【０００６】光源から出射した光ビーム３（レーザ光）
は、ブレーズ化ホログラム１を透過してから、対物レン
ズ４に入射し、記録媒体５上に集光される。記録媒体５
で反射した光ビ−ムは、もとの光路を逆にたどってブレ
ーズ化ホログラム１に再び入射する。記録媒体５から反
射した光ビ−ムは、ブレーズ化ホログラム１によって回
折し、＋１次回折光６を生じる。光検出器７は、この＋
１次回折光６を受け取り、その光強度に応じた電気信号
を出力する。光検出器７の出力を演算することによっ
て、サーボ信号及び情報信号を得る。

【０００７】もし、ホログラム１がブレーズ化されてい
ないと、図１５に示されているように、光源２から記録
媒体５へ至る往路において、ホログラム１から発生する
不要な回折光（例えば往路の−１次回折光８）が、情報
記録媒体５で反射した後、例えば復路の０次回折光８１
として光検出器７に入射してしまう。ホログラム１が対
物レンズ４近くに配置され、かつ、光検出器７と光源２
とが近接して配置されているにもかかわらず、サーボ信
号や情報信号に対してノイズとなる不要な光の光検出器
７に入射する光量は、著しく小さくなる。

【０００８】図１６（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は、ブ
レ−ズ化ホログラム１０２の作製工程の例を示してい
る。図１６（ａ）に示す斜線部分をエッチングした後、
図１６（ｃ）に示す斜線部分をエッチングする。次に、
図１６（ｃ）に示すように、更に、斜線部分をエッチン
グすることによって、ブレ−ズ化されたホログラムが作
製される。

【０００９】フォーカスサーボ信号の検出方式として
は、例えば、スポットサイズディテクション法（ＳＳＤ
法）を用いる。ＳＳＤ法は、特開平２−１８５７２２号
公報にも開示されているように、光ヘッド装置の組み立
て許容誤差を著しく緩和できる上に、波長変動に対して
も安定にサーボ信号を得ることのできる。

【００１０】ＳＳＤ法を実現するためには、ホログラム
の復路の＋１次回折光が曲率の異なる２種類の球面波と
なるように設計する。それぞれの球面波は光検出器面の
前側ｅと後ろ側ｆに焦点を持つように設計する。図１７
（ａ）から（ｃ）に示すように、復路の＋１回折光１４
１と１４２を６分割光検出器７１によって受光する。

【００１１】図１７（ａ）から（ｃ）において、左方部
分は、＋１回折光１４１を受け取る３つの光電気変換部
Ｓ１０、Ｓ２０及びＳ３０から構成されており、右方部
分は、＋１回折光１４２を受け取る３つの光電気変換部
Ｓ４０、Ｓ５０及びＳ６０から形成されている。ここ
で、図１７（ｂ）がジャストフォーカス状態を示し、図
１７（ａ）及び図１７（ｃ）がデフォーカス状態を示し
ている。フォーカスエラー信号ＦＥは、 ＦＥ＝（Ｓ１０＋Ｓ３０−Ｓ２０）−（Ｓ４０＋Ｓ６０−Ｓ５０）．．．（式１ ） という演算によって得られる。

【００１２】ＳＳＤ法を用いるときも、ホログラム１０
４をブレーズ化すれば、光の利用効率を向上させると共
に、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。図１８は、Ｓ
ＳＤ法用のブレーズ化ホログラムを実現する例である。
図１８においてＡ領域１５１は、光検出器の前側に焦点
を持つ球面波を発生させ、Ｂ領域１５２は、光検出器の
後ろ側に焦点を持つ球面波を発生させる。図１８のよう
なホログラムパターンから回折する波面のファーフィー
ルドパターンはホログラムパターンが分割されているこ
とを反映してやはり図１７に示すように一部分が欠ける
が、フォーカスサーボ信号には影響はない。

【００１３】また図１９に示すよう、回折領域１５３や
１５４をホログラム上に設けて、情報記録媒体５の上の
集光スポットとトラック溝の相対位置変化によるホログ
ラム上での光量分布変化をトラッキングエラー信号ＴＥ
として取り出している。この回折領域１５３や１５４か
らのトラッキングエラー信号検出用回折光１６３をトラ
ッキングエラー信号検出用光検出器７２によって受光
し、次の演算によってトラッキングエラー信号ＴＥを得
ることができる。

【００１４】ＴＥ＝Ｓ７０−Ｓ８０．．．（式２） このような構成によって以下のような効果を得ている。 （１）ホログラムをブレーズ化することにより、往路の
０次回折光と復路の＋１次回折光の回折効率が大きくな
るので光の利用効率が向上し、サーボ信号や情報信号の
Ｓ／Ｎ比が向上する。 （２）ブレーズ化ホログラムの断面形状の最適設計によ
って光源から情報記録媒体上へ至る往路の光路において
発生する回折光のうち往路の０次光以外の回折光が光検
出部に入射する光量を抑圧することにより、回折角を大
きくすることによって不要な回折光が光検出器に入射し
ないようにしなくても、情報信号やフォーカスサーボ信
号の劣化を抑えることができる。従って、このブレーズ
化ホログラムを用いて光ヘッド装置を構成すれば、光検
出器と光源を近接して配置することと、ブレーズ化ホロ
グラム１の有効径Ｒ１を大きくすることを同時に実現で
きるので組み立て時における位置の許容誤差を緩和する
ことができる。 （３）ブレ−ズ化ホログラムを対物レンズと一体化した
構成を用いることによりトラッキング追従による対物レ
ンズの移動にかかわらず、ホログラムから生ずる往路の
回折光は光検出器上で動かない。従って、トラッキング
追従と並行して、安定なフォーカスエラー信号を得るこ
とができる。また、ホログラムがブレ−ズ化されている
ため、往路の−１次回折光などの不要な回折光の回折効
率は復路の＋１次や往路の０次の回折光の回折効率に比
べて小さく、したがって往路の−１次回折光などの不要
な回折光によるサ−ボ信号や情報信号の劣化も著しく小
さくなる。したがって非常に安定なサーボと情報の読み
取りを実現できる。 （４）フォーカスサーボ信号の検出方式としてＳＳＤ法
を用いることにより組み立て許容誤差のさらに大きな光
ヘッド装置を構成できる。また、ホログラムパターンを
分割して、２種の領域から曲率の異なる球面波を復路の
＋１次回折光として発生させる構成とすることによりホ
ログラムのブレーズ化とＳＳＤ法を同時に実現すること
が容易にできる。従って、光ヘッド装置の組立許容誤差
を著しく緩和できると同時に、Ｓ／Ｎ比の非常によい信
号の得られる光ヘッド装置を構成できる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
構成によれば、以下のような課題がある。 （１）ブレーズ形状の最適化によって往路の−１次回折
光などの不要な回折光の回折効率は復路の＋１次や往路
の０次の回折光の回折効率に比べて小さくできている
が、０ではない。不要な回折効率をより減らして、０に
近づけることにより一層高品質のサーボ信号や情報信号
を得ることができる余地がある。特に、現在商品化され
ているコンパクトディスクなどに比べて、より高密度の
光ディスクなどの光ヘッド装置においては、不要な回折
効率をより減らして０に近づけることにより一層高品質
のサーボ信号や情報信号を得ることが重要である。 （２）ブレーズ化によって光の利用効率が向上してはい
るが、光ビームが往路と復路においてホログラムを通過
する過程での光利用効率は高々２０％である。光利用効
率をより一層高めることにより検出信号のノイズマージ
ンをより一層高める余地がある。 （３）各次数の回折光の回折効率は往路と復路において
同一である。往路において０次回折光（透過光）の回折
効率（透過率）はなるべく大きくする必要があるので復
路においても０次回折光の回折効率は大きくなり、光源
への戻り光が存在する。例えば０次回折光の回折効率を
３０％とすると戻り光量は３０％×３０％＝９％であ
る。光源として半導体レーザーを用いたとき、この戻り
光量によってレーザーノイズが大きくなる恐れがある。

【００１６】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、光の利用効率が高い光
ヘッド装置を提供することにある。

【００１７】本発明の他の目的は、光源への戻り光が少
なく、不要な回折光の発生しにくい光ヘッド装置を提供
することにある。

【００１８】本発明の更に他の目的は、安定な信号の得
られる光ヘッド装置を提供することにある。

【００１９】本発明の更に他の目的は、そのような光ヘ
ッド装置を備えた光情報装置を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明の光ヘッド装置
は、光ビームを放射する光源と、該光ビームを情報記録
媒体上に収束する対物レンズと、該情報記録媒体で反射
された該光ビームを受け取り、該光ビームの回折光を形
成するホログラムであって、第１の偏光状態にある光ビ
ームに比較して、該第１の偏光状態とは異なる第２の偏
光状態にある光をより強く回折する偏光異方性を有して
いるホログラムと、該回折光の一部を受け取り、該回折
光の該一部の強度に応じて光電流を出力する複数の光検
出部を含む光検出器と、を備えた光ヘッド装置であっ
て、該装置は、該情報記録媒体とホログラムとの間に配
置された光学手段であって、該情報記録媒体で反射され
た該光ビームの偏光状態を、該第２の偏光状態にする光
学手段を更に備えており、該ホログラムは、該ホログラ
ムと該対物レンズとの間の距離が該ホログラムと該光検
出器との間の距離よりも短くなるように配置されてお
り、そのことにより上記目的が達成される。

【００２１】前記ホログラムと前記対物レンズとの相対
位置関係が固定されていることが好ましい。

【００２２】実施例では、前記第１の偏光状態は、偏光
方向が第１の方向に平行な直線偏光状態であり、前記第
２の偏光状態は、偏光方向が該第１の方向に垂直な直線
偏光状態である。

【００２３】実施例では、前記光学素子は、前記第１の
偏光状態を回転偏光状態に変換し、かつ、該回転偏光状
態を前記第２の偏光状態に変換する、１／４波長板であ
る。

【００２４】実施例では、前記光源は、前記第１の偏光
状態にある光を放射する。前記光源から放射された光を
前記第１の偏光状態にする他の光学手段を更に備えてい
てもよい。

【００２５】実施例では、前記光源は、半導体レーザで
ある。実施例では、前記ホログラムは、ニオブ酸リチウ
ム基板と、該基板の表面に周期的に形成されたプロトン
交換層と、該プロトン交換層の上部に形成された溝とを
有する。

【００２６】前記ホログラム、前記対物レンズ、及び前
記光学素子との相対位置関係が固定されていることが好
ましい。

【００２７】前記ホログラムが形成する前記回折光は、
前記光検出器の検出面の前側に焦点をもつ球面波と、該
検出面の後ろ側に焦点をもつ球面波とを含んでいてもよ
い。

【００２８】前記ホログラムのホログラム面は、分割さ
れた領域Ｈ１及び領域Ｈ２を含んでおり、前記複数の光
検出部は、前記検出面上に設けられた光検出器領域Ｐ１
及び光検出器領域Ｐ２を含んでおり、該光検出器領域Ｐ
１は、該ホログラムの該分割領域Ｈ１により回折された
回折光を受け取り、該回折光の強度に応じて出力信号Ｅ
１を出力し、該光検出器領域Ｐ２は、該ホログラムの該
分割領域Ｈ２により回折された回折光を受け取り、該回
折光の強度に応じて出力信号Ｅ２を出力し、該出力信号
Ｅ１と該出力信号Ｅ２に基づいて、トラッキングエラー
信号を得てもよい。

【００２９】前記ホログラムのホログラム面は、分割さ
れた領域Ｈ１及び領域Ｈ２を含んでおり、前記複数の光
検出部は、前記検出面上に設けられた光検出器領域Ｐ１
及び光検出器領域Ｐ２を含んでおり、該光検出器領域Ｐ
１は、該ホログラムの該分割領域Ｈ１により回折された
回折光を受け取り、該回折光の強度に応じて出力信号Ｅ
１を出力し、該光検出器領域Ｐ２は、該ホログラムの該
分割領域Ｈ２により回折された回折光を受け取り、該回
折光の強度に応じて出力信号Ｅ２を出力し、該出力信号
Ｅ１と該出力信号Ｅ２に基づいて、前記情報記録媒体の
トラック中心に対するピット位置のずれ量を示す信号を
得てもよい。

【００３０】前記ホログラム面の前記分割領域Ｈ１及び
前記分割領域Ｈ２は、その間にある対象軸に関して対称
であり、該対称軸と、前記光源から前記ミラーへ向かう
前記光ビームの方向とは、ともに、前記情報記録媒体の
トラック方向に一致していることが好ましい。

【００３１】更に、前記複数の光検出部を一体的に支持
する基板を備えており、該基板は、底面と側壁傾斜面と
を有する凹部を有しており、該凹部の該底面には該光源
が設けられ、該凹部の該側壁傾斜面には該光源から放射
された光ビームを該基板の表面に垂直な方向に反射する
ミラーが設けられていもよい。

【００３２】前記装置は、前記第１の偏光状態にある光
を透過し、前記第２の偏光状態にある光を反射するビー
ムスプリッタを、前記光源と前記ホログラムとの間に備
えており、前記情報記憶媒体で反射された前記光ビーム
の一部は、該ホログラムにより回折された後、該ビーム
スプリッタを介して、前記光検出器に導かれるようにし
てもよい。

【００３３】本発明の光情報装置は、情報記憶媒体を駆
動する記憶媒体駆動手段と、光ヘッド装置と、該情報記
憶媒体と該光ヘッド装置との位置関係を調整する光ヘッ
ド駆動手段と、を備えた光情報装置であって、該光ヘッ
ド装置が、光ビームを放射する光源と、該光ビームを情
報記録媒体上に収束する対物レンズと、該情報記録媒体
で反射された該光ビームを受け取り、該光ビームの回折
光を形成するホログラムであって、第１の偏光状態にあ
る光ビームに比較して、該第１の偏光状態とは異なる第
２の偏光状態にある光をより強く回折する偏光異方性を
有しているホログラムと、該回折光の一部を受け取り、
該回折光の該一部の強度に応じて光電流を出力する複数
の光検出部を含む光検出器と、該情報記録媒体と該ホロ
グラムとの間に配置された光学手段であって、該情報記
録媒体で反射された該光ビームの偏光状態を、該第２の
偏光状態にする光学手段とを備えており、該ホログラム
は、該ホログラムと該対物レンズとの間の距離が該ホロ
グラムと該光検出器との間の距離よりも短くなるように
配置され、該ホログラムと該対物レンズと相対位置関係
が一定に固定され、そのことにより上記目的が達成され
る。

【００３４】

【作用】上記手段を用いることにより、 （１）偏光異方性ホログラムと、偏光状態を変える光学
素子（１／４波長板）とを組み合わせて用いるため、往
路においては不要な回折が起こらず、復路においてはサ
ーボ信号等を得るための回折光を発生する。従って、不
要な回折光によるノイズがなく、非常にＳ／Ｎ比の高い
信号を得ることができる。 （２）偏光異方性ホログラムと、偏光状態を変える光学
素子（１／４波長板）とを組み合わせて用いるため、往
路においては不要な回折が起こらず、復路においてはサ
ーボ信号等を得るための回折光を発生する。従って、光
の利用効率が高くて信号振幅が大きいので、非常にＳ／
Ｎ比の高い信号を得ることができる。 （３）高い消光比を得ることができるので、特に、光の
利用効率が高くて信号振幅が大きい上に、不要な回折光
によるノイズもなく、非常にＳ／Ｎ比の高い信号を得る
ことができると。さらに、復路の１次の回折効率を高く
し、０次の回折効率（透過率）をほぼ０にすることがで
きるため、光源への戻り光量をほぼ０にすることができ
る。従って光源として半導体レーザーを用いる場合、戻
り光によるノイズの発生を回避することができる。

【００３５】

【実施例】

（実施例１）以下に、図面を参照しながら本発明による
光ヘッド装置を説明する。なお、図１のｘｙｚ軸の方向
は、図３、図４（ｂ）、図５から図７、図９及び図１０
のｘｙｚ軸の方向に一致している。

【００３６】本実施例の光ヘッド装置は、図１に示され
るように、光ビーム（レーザ光）３を放射する光源（半
導体レーザ）２と、光ビーム３を情報記録媒体５上に収
束する対物レンズ４と、情報記録媒体５で反射された光
ビーム３を受け取り、光ビーム３の回折光を形成する偏
光異方性ホログラム１７３と、回折光の一部（６及び６
７）を受け取り、その強度に応じて光電流を出力する複
数の光検出部７４ａ及び７４ｂを含む光検出器と、を備
えている。

【００３７】本実施例の偏光異方性ホログラム１７３
は、後述するように、ある方向（第１方向）に直線偏光
した光ビームに比較して、その方向に垂直な方向（第２
方向）に直線偏光した光を、より多く回折する。より詳
細に述べれば、この偏光異方性ホログラム１７３は、光
源２から放射された光ビーム３を受け、情報記録媒体５
の方向に透過する際には、その光ビーム３を実質的に回
折しないように調整されている。ただし、偏光異方性ホ
ログラム１７３は、情報記録媒体５で反射された光ビー
ムを受け、光源２の方向に透過する際には、その光ビー
ム３を回折するように調整されている。この意味で、偏
光異方性ホログラム１７３は、偏光分離素子としての機
能も有している。偏光異方性ホログラム１７３の回折よ
り生じた回折光を光検出器７４ａ及び７４ｂを用いて検
出することにより、種々の情報を得ることができる。

【００３８】なお、この偏光異方性ホログラム１７３
は、対物レンズ４と光検出器７４ａ、ｂとの中間地点よ
りも、対物レンズ４に近い側に設けらていることが好ま
しい。その理由は後述する。本実施例では、偏光異方性
ホログラム１７３と対物レンズ４との間の距離は、３ｍ
ｍであるのに対して、偏光異方性ホログラム１７３と光
検出器７４ａとの間の距離は、２０ｍｍである。

【００３９】上記の偏光異方性を持つホログラム１７３
に加えて、本実施例の光ヘッド装置は、更に、光ビーム
の偏光状態を調整するための光学手段（１／４波長板１
５）を有している。この１／４波長板１５は、情報記録
媒体５と偏光異方性ホログラム１７３との間、より詳細
には、対物レンズ４と偏光異方性ホログラム１７３との
間に配置されている。

【００４０】なお、対物レンズ４、偏光異方性ホログラ
ム１７３、及び１／４波長板１５は、保持部材１３によ
り一体的に保持されており、駆動手段１１０は、この保
持部材１３を直接に駆動することにより、対物レンズ４
と情報記録媒体５との位置関係を調整する。光検出器７
４ａ及び７４ｂの出力は、公知の制御回路（不図示）に
送られ、駆動手段の駆動を制御する。

【００４１】以下、本実施例の光ヘッド装置の各部を、
より詳細に説明する。まず、光源（半導体レーザ）２か
ら放射された光ビーム３は、活性層（不図示）に平行な
方向に実質的に直線偏光している。このような偏光状態
にある光ビーム３は、偏光異方性ホログラム１７３と１
／４波長板１５とを透過した後、対物レンズ４に入射
し、情報記録媒体５上に集光される（往路）。このよう
にして、光ビーム３は、光源２から放射されたときは直
線偏光しているが、１／４波長板１５を通過することに
より、円偏光になる。なお、光量に余裕があれば特定方
向に直線偏光した光を放射する半導体レーザ等を光源と
して使用する代わりに、複数の偏光成分を有する光を放
射する光源を採用し、その光源と偏光異方性ホログラム
１７３との間に、所定方向に直線偏光した光のみを選択
的に透過する偏光フィルタを挿入して、特定の偏光成分
以外の偏光成をカットしてもよい。あるいは、光源２か
ら放射された直線偏光状態の光ビーム３の偏光面を、必
要な角度だけ回転させてから、ホログラム１７３に入射
させてもよい。

【００４２】なお、偏光異方性ホログラム１７３に入射
するときの光ビーム３の偏光方向は、光ビーム３が偏光
異方性ホログラム１７３により実質的に回折されないよ
う方向に設定されている。この点については、偏光異方
性ホログラム１７３を説明する際に詳述する。

【００４３】情報記録媒体５で反射された光ビ−ムは、
もとの光路を逆にたどって１／４波長板１５を再び透過
したあと、偏光異方性ホログラム１７３に入射する。光
ビームは、１／４波長板１５を透過することにより、直
線偏光に戻る。このときの偏光方向は、光源から放射さ
れた直後の偏光方向に対して直角をなす。偏光異方性ホ
ログラム１７３は、対物レンズ４を透過してきた光を回
折する。その結果、偏光異方性ホログラム１７３により
形成された復路の回折光のうち、＋１次回折光６と−１
次回折光６７とが、光検出器７４ａ及び光検出器７４ｂ
にそれぞれ入射する。光検出器７４ａ及び光検出器７４
ｂは、それぞれ、＋１次回折光６及び−１次回折光６７
の強度に応じて、電気信号を出力する。光検出器７４
ａ、ｂの出力を演算することによって、サーボ信号及
び、情報信号を得る。

【００４４】本実施例によれば、偏光異方性ホログラム
１７３と１／４波長板１５とを組み合わせて用いるた
め、少なくとも次のような効果が得られる。

【００４５】（１）光ビームの往路においては、偏光異
方性ホログラムによる不要な回折が起こらず、復路にお
いては、その偏光異方性ホログラムから、サーボ信号等
を形成するための回折光を得ることができる。この結
果、不要な回折光によるノイズが生じず、Ｓ／Ｎ比の高
い信号を得ることができる。また、光の利用効率が高
く、信号振幅が大きい。商品化されているコンパクトデ
ィスク等より密度の高い光ディスクに対しては、不要な
回折光の回折効率を更に低減して０に近づけことが強く
要望されている。本実施例によれば、その要望を満たす
十分に高品質のサーボ信号や情報信号を得ることでき
る。

【００４６】（２）本実施例によれば、光ビームの復路
での１次の回折効率が向上し、０次の回折効率（透過
率）はほぼ０になる。このため、光源２への戻り光量を
ほぼ０にすることができる。光源２として半導体レーザ
ーを用いる場合、戻り光は半導体レーザの発振モードを
不安定にし、ノイズの原因となる。しかし、本実施例に
よれば、戻り光によるノイズの発生を回避することがで
きる。

【００４７】以下、本実施例の光ヘッド装置の主要な構
成要素や信号検出方法の詳細を説明する。

【００４８】偏光異方性ホログラム 図２は、本実施例で採用した偏光異方性ホログラム１７
３の詳細を示す図である。なお、図２中のｘｙｚ座標軸
の方向は、図１及び他の図面の座標軸の方向とは一致し
ていない。

【００４９】この偏光異方性ホログラム１７３は、ｘ面
のニオブ酸リチウム基板４０の表面にプロトン交換層
（深さｄp）４１を周期的に形成した後、プロトン交換
層４１の表面のみを選択的にエッチングし、それによっ
て溝４２を形成することにより製造される。

【００５０】ニオブ酸リチウム基板４０の常光に対する
屈折率をｎo、異常光に対する屈折率をｎeとし、プロト
ン交換層４１の常光に対する屈折率をｎop、異常光に対
する屈折率ｎepとすると、常光および異常光に対するプ
ロトン交換層４１の屈折率とニオブ酸リチウム基板４０
の屈折率の差Δｎo及びΔｎeは、それぞれ、次式で与え
られる。

【００５１】Δｎo＝ｎop−ｎo （式３） Δｎe＝ｎep−ｎe （式４） 波長０．７８μmの光に対する屈折率は、プロトン交換
層４１とニオブ酸リチウム基板４０との間で次のような
関係を有している。

【００５２】Δｎo＝−０．０４ Δｎe＝０．１４５ 本実施例で使用する偏光異方性ホログラムは、常光及び
異常光に対する屈折率差の違いを利用している。プロト
ン交換層４１の表面に形成された溝４２は、異常光の屈
折率変化を相殺する機能を有している。言い替えると異
常光に対しては光路差のない構成になっている。

【００５３】以下、偏光異方性ホログラム１７３の機能
を説明する。まず、偏光異方性ホログラム１７３に常光
（結晶のｙ軸方向に平行な電界ベクトルを持つ光）が入
射した場合を考える。プロトン交換層４１を通過しな
い、つまりニオブ酸リチウム基板４０のみを通過する光
の位相を基準とすると、プロトン交換層４１および溝４
２の屈折率はニオブ酸リチウム基板４０の屈折率より小
さいためこの領域を通過する光は位相の進みが生じる。
位相の変化量Δφoは位相の進みを負、遅れを正で表す
と次式で与えられる。

【００５４】 Δφo＝（２π／λ）（Δｎo・ｄp＋Δｎoa・ｄa） （式５） ここでλは入射光の波長、またΔｎoaは基板の常光屈折
率ｎoと空気の屈折率１との差で、次式で与えられる。

【００５５】Δｎoa＝１−ｎo （式６） 一方、偏光異方性ホログラム１７３に異常光（結晶のｚ
軸方向に平行な電界ベクトルを持つ光）が入射した場合
を考える。プロトン交換層４１を通過しない、つまりニ
オブ酸リチウム基板４０のみを通過する光を基準とす
る、溝４２の屈折率はニオブ酸リチウム基板４０の屈折
率より小さいため、この領域を通過する光は位相の進み
が生じる。これに対しプロトン交換層４１の屈折率はニ
オブ酸リチウム基板４０の屈折率より大きいためこの領
域を通過する光は位相の遅れが生じ溝４２による位相の
進みを打ち消す。位相の変化量Δφeは位相の進みを
負、遅れを正で表すと次式で与えられる。

【００５６】 Δφe＝（２π／λ）（Δｎe・ｄp＋Δｎea・ｄa） （式７） ここでλは入射光の波長、またΔｎeaは基板の異常光屈
折率ｎｅと空気の屈折率１との差で、次式で与えられ
る。

【００５７】Δｎea＝１−ｎe （式８） こうして、偏光異方性ホログラム１７３は、常光を回折
し、異常光を回折しない機能を有する。つまり（式７）
で与えられる異常光の位相差Δφeを２πの整数倍と
し、常光のみ位相差Δφoを２πの整数倍としない様に
プロトン交換層４１の深さｄpと溝４２の深さｄaを適当
に選択するものである。特にΔφoがπの奇数倍の場合
その消光比は最大となる。この条件を式で表すと、 （２π／λ）（Δｎo・ｄp＋Δｎoa・ｄa）＝−（２ｎ＋１）π （式９） （２π／λ）（Δｎe・ｄp＋Δｎea・ｄa）＝２ｍπ （式１０） となる。ここでｎ、ｍは任意の整数である。特にｎ＝
０、ｍ＝０の場合、上式より ｄa＝（λ／２）｛Δｎe／（ΔｎoΔｎea−ΔｎeΔｎoa）｝ （式１１） ｄp＝（λ／２）｛Δｎea／（ΔｎeΔｎoa−ΔｎoΔｎea）｝ （式１２） 例えば、波長０．７８μｍの光の偏光分離素子を実現す
るには、（式１１）および（式１２）より溝４２の深さ
ｄaを０．２５μｍとしプロトン交換層４１の深さｄpを
２．００μｍとすれば良い。

【００５８】以上の説明より明らかなように、光源２よ
り放射された光ビーム３の偏光方向を、偏光異方性ホロ
グラム１７３にたいして異常光の方向となるように設定
すると、往路では回折が起こらず、復路では偏光方向が
９０°回転して常光となるため回折が起こる。

【００５９】プロトン交換領域４１は、拡散工程よって
作製されるため、格子ピッチを１０μm以下にすること
は困難である。しかし、本実施例では、偏光異方性ホロ
グラム１７３は、対物レンズの近傍、すなわち光検出器
７４ａ、ｂから離れた位置に配置されている。このた
め、格子ピッチを１０μm以下に設計する必要はなく、
必要な機能を果たす偏光異方性ホログラム１７３を容易
に作製することができる。その結果、高い消光比を得る
ことができ、光の利用効率が高まる。また、信号振幅が
大きい上に、不要な回折光によるノイズもなく、非常に
Ｓ／Ｎ比の高い信号を得ることができる。なお、偏光異
方性ホログラム１７３と対物レンズとの間の距離は、１
５ｍｍ以下であることが好ましい。更に好ましくは、対
物レンズ４とホログラム１７３を一体化した場合に光ヘ
ッドの厚みを薄くするためこの距離は、８ｍｍ以下にす
るべきである。

【００６０】また、偏光異方性ホログラム１７３を対物
レンズの近傍に配置することにより、有限光学系におい
ても偏光異方性ホログラム１７３の有効径Ｒ１を大きく
できる。このため、光ヘッド装置の組み立て時における
偏光異方性ホログラム１７３の位置の許容誤差を緩和す
ることができ、光ヘッド装置の組立コストを低減でき
る。

【００６１】なお、偏光異方性ホログラムは、ニオブ酸
リチウム基板を用いたもの以外のものであってもよい。
例えば、液晶セルを用いたものでもよい。

【００６２】保持部材１３ 偏光異方性ホログラム１７３、１／４波長板１５及び対
物レンズ４は、保持部材１３によって一体的に保持さ
れ、一定の相対位置関係を保つことが好ましい。このよ
うな構成にすることにより、対物レンズ４がトラッキン
グ制御のために移動しても、偏光異方性ホログラム１７
３が一体になって動き、情報記録媒体５から反射した光
ビ−ムは偏光異方性ホログラム１７３上でほとんど移動
しない。従って、対物レンズ４の移動にもかかわらず、
光検出器７から得られる信号は劣化しない。この効果に
ついては後により詳しく説明する。

【００６３】光検出器及び光源の構成 図３は、図１の光検出器及び光源の構成の一例を示して
いる。図３に示される素子は、光検出器７４ａ、光検出
器７４ｂ及び光源２が、１個の光検出器基板上に一体的
に配置されたハイブリッド素子である。より詳細には、
光検出器７４ａと光検出器７４ｂとの間に凹部（切り欠
き部）が設けられており、その凹部の底面には光源２
が、凹部の側壁傾斜面上にはミラー７ａが設けられてい
る。ミラー７ａは、光源２から放射されたレーザ光の向
きを所定方向に変化させる。

【００６４】このような構成を採用することにより、本
実施例の光検出器７４ａ及び光検出器７４ｂは、半導体
集積回路の製造技術を用いて、１個の光検出器基板上に
一体的に形成され得る。集積回路製造技術を用いること
により、光検出器７４ａと光検出器７４ｂの相対位置
は、μmオーダーの高い精度で設計値に設定される。

【００６５】図３のハイブリッド素子の各構成要素は、
結線により外部回路と電気的に接続される。本実施例で
は、この結線方向は、すべて、図３のｘｙ平面に沿う。
各結線用ワイヤは、共通な方向に沿って各構成要素に近
づけられるので、自動組立が容易になる。また、組立時
の基準線もｘｙ平面上に設けるだけでよいので、光検出
器７４ａ、光検出器７４ｂ及び光源２の相対位置を高い
精度で容易に決めることができる。

【００６６】フォーカスサーボ信号の検出方法 次に、本実施例におけるフォーカスサーボ信号の検出方
法を説明する。

【００６７】図４（Ａ）に示されるように、本実施例の
偏光異方性ホログラム（１７３）のホログラムパターン
１５０が形成された面は、複数の領域１５３、１５４及
び１５５等に分割されている。分割領域１５５は、フォ
ーカスエラー信号検出用回折光発生領域である。

【００６８】本実施例では、フォーカスサーボ信号の検
出方式として、スポットサイズディテクション法（ＳＳ
Ｄ法）を用いる。ＳＳＤ法によれば、特開平２−１８５
７２２号公報にも開示されているように、光ヘッド装置
の組み立て許容誤差を著しく緩和できる上に、波長変動
に対しても安定にサーボ信号を得ることのできる。ＳＳ
Ｄ法は、参照面の前や後ろに焦点を持つ回折光を用い
る。

【００６９】フォーカスエラー信号検出用回折光発生領
域１５５は、軸はずれのフレネルゾーンプレートまたは
焦点位置の異なる２つの球面波の干渉縞を用いて、焦点
位置の異なる２つの回折光を形成するように設計され得
る。図４（Ｂ）では、参照面（光検出器７４ａ及び７４
ｂの検出面）の前や後ろの位置（ａとｂ）に焦点を持つ
回折光が示されている。図５は、このように設計された
フォーカスエラー信号検出用回折光発生領域１５５によ
り形成された回折光の光検出器上での様子を示してい
る。図５（ｂ）は、ジャストフォーカスの時の光検出器
上の回折光を示しており、図５（ａ）及び（ｃ）は、デ
フォーカス時の光検出器上の回折光を示している。

【００７０】フォーカスエラー信号ＦＥは、次式で表現
される。 ＦＥ＝（Ｓ１＋Ｓ３−Ｓ２）−（Ｓ４＋Ｓ６−Ｓ５）．．．（式１３） 偏光異方性ホログラム１７３、１／４波長板１５及び対
物レンズ４を、例えば保持部材１３によって一定の相対
位置を保ちながら保持すれば、対物レンズ４が移動して
も情報記録媒体５から反射した光ビ−ムは偏光異方性ホ
ログラム１７３上でほとんど移動しない。これは、偏光
異方性ホログラム１７３が対物レンズ４と一体になって
動くためである。この結果、対物レンズ４の移動にもか
かわらず、光検出器７４上の回折光は移動せず、光検出
器７４から得られる信号は劣化しない。よって、フォー
カスエラー信号を安定に得ることができる。

【００７１】トラッキングエラー信号 図４（Ａ）に示される分割領域１５３及び１５４は、ト
ラッキングエラー信号検出用回折光発生領域である。図
６は、回折領域１５３や１５４の働きを説明するための
図である。情報記録媒体５上の集光スポットとトラック
溝との相対位置が変化した場合、反射光の偏光異方性ホ
ログラム上での光量分布は変化する。図６に示されてい
る構成によれば、この光量分布変化をトラッキングエラ
ー信号ＴＥとして取り出すことができる。以下、図６を
参照しながら、トラッキングエラー信号の検出方法を説
明する。

【００７２】図６中のＹ方向は、情報記録媒体５のトラ
ック方向いわゆるタンジェンシャル方向に一致してい
る。回折領域１５３及び１５４により回折された光（ト
ラッキングエラー信号検出用回折光）１６３は、トラッ
キングエラー信号検出用光検出器７２（図６、７）が受
け取り、次に示す演算によってトラッキングエラー信号
ＴＥを形成する。

【００７３】 ＴＥ＝Ｓ７−Ｓ８ ．．．（式１４） または、 ＴＥ＝（Ｓ７＋Ｓ１０）−（Ｓ８＋Ｓ９） ．．．（式１５） 偏光異方性ホログラム１７３、１／４波長板１５及び対
物レンズ４を、例えば保持部材１３によって一定の相対
位置を保ちながら保持すれば、対物レンズ４が移動して
も情報記録媒体５から反射した光ビ−ムは偏光異方性ホ
ログラム１７３上でほとんど移動しない。これは、偏光
異方性ホログラム１７３が対物レンズ４と一体になって
動くためである。この結果、対物レンズ４の移動にもか
かわらず、光検出器７２上の回折光は移動しない。従っ
て、光ビームのファーフィールドパターン上の一定の位
置からトラッキングエラー信号検出用回折光を得ること
ができ、オフセットがなく、かつ、安定なトラッキング
エラー信号を得ることができる。

【００７４】図３及び図８を参照しながら、光検出器と
光源の構成例を更に詳細に説明する。図８は、図３のＡ
−Ｂ断面図である。

【００７５】光ビーム３は、図８に示されるように、ミ
ラー部７ａによって反射されるとき、図８のＣ点及びＤ
点を通り図８の紙面に平行な面内において回折する。こ
のため、図８に挿入したグラフに示すように、光ビーム
３の光量はＹ方向に沿って変化する。従って、例えば図
６に示すように偏光異方性ホログラムパターン１５０を
分割し、各分割領域から発生する回折光量の差をもって
トラッキングエラー信号を得ることは好ましくない。な
ぜなら、Ｙ方向に沿って光量分布が乱れているので、こ
の方向に光ビーム３を分割すると、光量のアンバランス
が発生しやすいからである。

【００７６】そこで、分割領域１５３及び１５４から発
生する回折光量の差をもってトラッキングエラー信号を
得る場合（プッシュ−プル法）、図３及び図６のＸ方向
に分割することが好ましい。言い替えると、図４の分割
領域１５３及び１５４を分ける線は、Ｙ方向に平行にす
ることが好ましい。更に、情報記録媒体５のトラック方
向、いわゆるタンジェンシャル方向（Ｙ方向）に一致さ
せる。

【００７７】なお、ここでは、信号ＴＥをトラッキング
エラー信号として用いる場合について説明した。しか
し、他の種類の信号として持ちることもできる。図９
は、ウォブル信号を記録した情報記録媒体５を模式的に
示している。この情報記録媒体には、ピット５ｅ及び５
ｄ等がトラック中心５ｂに対して左右にずらされ（ウォ
ブルされ）ており、ピットの位置が情報（ウォブル信
号）を表現している。このような情報記録媒体５に記録
されたウォブル信号を、上述の信号ＴＥを得る場合と同
様にして得ることができる。

【００７８】情報記録媒体５からウォブル信号を再生す
る場合においても、偏光異方性ホログラム１７３、１／
４波長板１５及び対物レンズ４を、例えば保持部材１３
によって一定の相対位置を保ちながら保持することが好
ましい。そうすれば、対物レンズ４が移動しても情報記
録媒体５から反射した光ビ−ムは偏光異方性ホログラム
１７３上でほとんど移動しない。これは、偏光異方性ホ
ログラム１７３が対物レンズ４と一体になって動くため
である。この結果、対物レンズ４の移動にもかかわら
ず、光検出器７２上の回折光は移動しない。従って、光
ビームのファーフィールドパターン上の一定の位置から
ウォブル信号検出用回折光を得ることができ、オフセッ
トがなく、かつ、安定なウォブル信号を得ることができ
る。

【００７９】（実施例２）図１０を参照して、本発明の
他の光ヘッド装置を説明する。

【００８０】本実施例の光検出器７は、図１７及び図１
９の光検出器７と同様の構成を有している。偏光異方性
ホログラム１７４の偏光異方性ホログラムパターンは、
図１８の偏光異方性ホログラム１０３のパターンと同様
の構成を有している。本実施例の構成は、これらの点を
除けば、図１の実施例の構成と同様である。

【００８１】本実施例では、光源２の片側にのみ光検出
器７を配置している。このため、光源２と光検出器７を
組み合わせたハイブリッド素子の製造が容易であり、製
造コストを低減できる。

【００８２】（実施例３）図１１を参照して、本発明の
他の光ヘッド装置を説明する。

【００８３】前述の実施例は、何れも、いわゆる有限光
学系を採用している。本実施例は、図１１に示すよう
に、コリメートレンズ１２２０を用いた無限光学系を採
用する。本実施例は、それ以外の点では、図１の実施例
と同様の構成を有している。

【００８４】本実施によれば、コリメートレンズ１２２
０を用いることにより、光路長を自由に設計できる。

【００８５】（実施例４）図１２を参照して、本発明の
他の光ヘッド装置を説明する。

【００８６】光源（半導体レーザ）２から放射された光
ビーム３（レーザ光）は、コリメートレンズＢ（１２
２）によって略平行光になる。その後、光ビーム３は、
ビームスプリッター３６を透過し、更に、偏光異方性ホ
ログラム１７５と１／４波長板１５と対物レンズ４に入
射した後、情報記録媒体５上に集光される。

【００８７】情報記録媒体５で反射した光ビ−ムと、偏
光異方性ホログラム１７５で回折した回折光（図では省
略している）は、ビームスプリッター３６で反射された
後、コリメートレンズＡ（１２１）によって集光され、
光検出器７に入射する。光検出器７の出力を演算するこ
とによって、サーボ信号（フォーカスエラー信号とトラ
ッキングエラー信号）、及び情報信号を得ることができ
る。

【００８８】本実施例では、コリメートレンズＢ（１２
２）の開口数（ＮＡ）を大きくすることによって、光ビ
ーム３のより多くの光量を対物レンズ４の有効開口内に
導くことができる。このため、光の利用効率をより高く
することができる。また、コリメートレンズＡ（１２
１）の開口数（ＮＡ）を小さくし、対物レンズ４に対す
る縦倍率を大きくすることによって、フォーカスエラー
信号の感度を大きくすることができる。さらに、光源２
とコリメートレンズＢ（１２２）の間にくさび型プリズ
ムやアナモルフィックレンズなどのビーム整形手段を挿
入することが容易である。そのような手段の挿入によっ
て、情報記録媒体５上での集光スポットをより小さく集
光することができる。

【００８９】またビームスプリッター３６のかわりに、
偏光ビームスプリッターを用いることによって光の利用
効率を高くすれば、光源２への戻り光量を減らすことが
できる。そうすることにより、光源２として半導体レー
ザーを用いた場合でも、戻り光ノイズの発生を避けるこ
とができるという効果がより顕著になる。この点につい
て、本願発明者らは特開昭６３−２４１７３５号公報に
て偏光異方性ホログラムを光路系に挿入し、これにより
戻り光ノイズは低減可能である事を指摘している。本願
発明によれば、偏光異方性ホログラムをレンズと光検出
器との中間点よりも対物レンズに近い部分に挿入するこ
とにより、製作・調整裕度をあげている、また、ホログ
ラムをレンズと一体化する事により、前述したように種
々の問題点を解決することができる。すなわち、偏光異
方性ホログラム１７５と１／４波長板１５と対物レンズ
４とを、例えば保持部材１３によって一定の相対位置を
保持して設ける構成にすることにより、トラッキング制
御のために対物レンズ４が移動しても偏光異方性ホログ
ラム１７５が一体になって動き、情報記録媒体５から反
射した光ビ−ムは偏光異方性ホログラム１７５上でほと
んど移動しない。従って、対物レンズ４の移動にもかか
わらず、光検出器７５上の回折光も移動せず、光検出器
７５から得られる信号は劣化しない。よって、フォーカ
スエラー信号を安定に得ることができるという効果があ
る。また、図６に示したように、回折領域１５３や１５
４を偏光異方性ホログラムパターン１５０の中に設け
て、情報記録媒体５の上の集光スポットとトラック溝の
相対位置変化による偏光異方性ホログラム上での光量分
布変化をトラッキングエラー信号ＴＥとして取り出し、
偏光異方性ホログラム１７５と１／４波長板１５と対物
レンズ４を一定の相対位置を保持して設ける構成にする
ことにより、トラッキング制御のために対物レンズ４が
移動しても偏光異方性ホログラム１７５が一体になって
動き、情報記録媒体５から反射した光ビ−ムは偏光異方
性ホログラム１７５上でほとんど移動しないので、光ビ
ームのファーフィールドパターン上の一定の位置からト
ラッキングエラー信号検出用回折光を得ることができ、
オフセットがなく、かつ、安定なトラッキングエラー信
号を得ることができるという効果がある。

【００９０】（実施例５）図１３は、本発明による光ヘ
ッド装置を用いた光情報装置を示している。

【００９１】図１３において、情報記録媒体（光ディス
ク）５は、情報記録媒体駆動機構４０５によって回転さ
れる。光ヘッド装置３１１は情報記録媒体５の所望の情
報の存在するトラックのところまで、光ヘッド装置駆動
装置３１２によって粗動される。前記光ヘッド装置３１
２はまた情報記録媒体５との位置関係に対応してフォー
カスエラー信号やトラッキングエラー信号を電気回路４
０３へ送る。前記電気回路４０３はこの信号に対応し
て、光ヘッド装置３１１へ、対物レンズを微動させるた
めの信号を送る。この信号によって、光ヘッド装置３１
１は、情報記憶媒体５に対してフォーカスサーボと、ト
ラッキングサーボを行い、情報記録媒体５に対して、情
報の読みだし、または書き込みや消去を行う。

【００９２】本実施例の光情報装置は、光ヘッド装置３
１１として本発明で上述したＳ／Ｎ比が非常によい情報
信号を得ることのできる光ヘッド装置を用いるので、情
報の再生を正確かつ、安定に実行することができるとい
う効果を有する。

【００９３】また、本発明の光ヘッド装置は小型かつ軽
量であるため、これを用いた本実施例の光情報装置も小
型かつ軽量で、アクセス時間も短い、という効果を有す
る。また、本発明の光ヘッド装置は非常に安定なサーボ
信号を検出できる。とくに、対物レンズの位置が正規の
位置とは異なる場合でもオフセットの生じない安定なサ
ーボ信号を得ることができるので、情報の再生を正確か
つ、安定に実行することができるという効果を有する。

【００９４】

【発明の効果】以上に述べたことから明らかなように、
本発明では以下のような効果が得られる。 （１）偏光異方性ホログラムと偏光状態を変える光学手
段（１／４波長板）とを組み合わせて用いるため、往路
においては不要な回折が起こらず、復路においてはサー
ボ信号等を得るための回折光を発生する。従って、不要
な回折光によるノイズがなく、非常にＳ／Ｎ比の高い信
号を得ることができる。 （２）偏光異方性ホログラムと偏光状態を変える光学手
段（１／４波長板）とを組み合わせて用いるため、往路
においては不要な回折が起こらず、復路においてはサー
ボ信号等を得るための回折光を発生する。従って、光の
利用効率が高くて信号振幅が大きいので、非常にＳ／Ｎ
比の高い信号を得ることができる。 （３）偏光異方性ホログラムのプロトン交換領域は拡散
工程によって作製するため、格子ピッチを１０μm以下
にすることは困難であるが、本発明では偏光異方性ホロ
グラムを対物レンズの近傍すなわち光検出器から離れた
位置に配置するため、格子ピッチを１０μm以上に設計
することができ、偏光異方性ホログラムを容易に作製で
き、また、高い消光比を容易に、かつ、安価に得ること
ができるという効果がある。 （４）高い消光比を得ることができるので、特に、光の
利用効率が高くて信号振幅が大きい上に、不要な回折光
によるノイズもなく、非常にＳ／Ｎ比の高い信号を得る
ことができるという効果がある。さらに、復路の１次の
回折効率を高くし、０次の回折効率（透過率）をほぼ０
にすることができるため、光源への戻り光量をほぼ０に
することができる。従って光源として半導体レーザーを
用いる場合、戻り光によるノイズの発生を回避すること
ができるという効果がある。 （５）偏光異方性ホログラムを対物レンズの近傍すなわ
ち光検出器から離れた位置に配置するため、有限光学系
においても偏光異方性ホログラムの有効径Ｒ１を大きく
できるので光ヘッド装置の組み立て時における偏光異方
性ホログラムの位置の許容誤差を緩和することができ光
ヘッド装置の組立コストを低減できるという効果があ
る。 （６）偏光異方性ホログラムと１／４波長板と対物レン
ズを、例えば保持手段によって一定の相対位置を保持し
て設ける構成にすることにより、トラッキング制御のた
めに対物レンズが移動しても偏光異方性ホログラムが一
体になって動き、情報記録媒体から反射した光ビ−ムは
偏光異方性ホログラム上でほとんど移動しない。従っ
て、対物レンズの移動にもかかわらず、光検出器上の回
折光も移動せず、光検出器から得られる信号は劣化しな
い。よって、フォーカスエラー信号を安定に得ることが
できるという効果がある。 （７）フォーカスサーボ信号の検出方式としてＳＳＤ法
を用いることにより組み立て許容誤差のさらに大きな光
ヘッド装置を構成できる。 （８）偏光異方性ホログラムと１／４波長板と対物レン
ズを、例えば保持手段によって一定の相対位置を保持し
て設ける構成にすることにより、トラッキング制御のた
めに対物レンズが移動しても偏光異方性ホログラムが一
体になって動き、情報記録媒体から反射した光ビ−ムは
偏光異方性ホログラム上でほとんど移動しない。従っ
て、光ビームのファーフィールドパターン上の一定の位
置からトラッキングエラー信号（またはウォブル信号）
検出用回折光を得ることができ、オフセットがなく、か
つ、安定なトラッキングエラー信号やウォブル信号を得
ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光ヘッド装置の概略断面図

【図２】本発明の実施例に使用される偏光異方性ホログ
ラムの一部断面斜視図

【図３】本発明の実施例に使用される光検出器と光源の
ハイブリッド素子の斜視図

【図４】（ａ）は、本発明の実施例に使用される偏光異
方性ホログラムのホログラムパターンを表す平面であ
り、（ｂ）は、回折光の焦点位置を記す模式図

【図５】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、何れも光検出器
上での回折光の様子を表す平面図

【図６】トラッキングエラー信号の検出方法を示す概略
斜視図

【図７】本発明による他の実施例における光検出器上で
の回折光の様子を表す平面図

【図８】図３のＡ−Ｂ線の断面図

【図９】ウォブルピットを形成した情報記録媒体の模式
平面図

【図１０】本発明による他の光ヘッド装置の概略断面図

【図１１】本発明のによる更に他の光ヘッド装置の概略
断面図

【図１２】本発明の第７の実施例の光ヘッド装置の概略
断面図

【図１３】本発明による光情報装置の概略断面図

【図１４】従来の光ヘッド装置の概略断面図

【図１５】従来の他の光ヘッド装置の概略断面図

【図１６】ブレ−ズ化ホログラムの製造工程の一例を示
す概略説明図

【図１７】従来の光ヘッド装置における光検出器上での
回折光の様子を表す平面図

【図１８】従来の光ヘッド装置におけるホログラムパタ
ーンを表す平面

【図１９】従来の光ヘッド装置の要部の概略斜視図

【符号の説明】

２ 光源 ３ 光ビーム ４ 対物レンズ ５ 情報記録媒体 ６ 復路の＋１次回折光 ６１ 往路の０次回折光 ６７ 復路の−１次回折光 ７、７４ａ、ｂ 光検出器 ７１ ６分割光検出器 ７２ トラッキングエラー信号検出用光検出器 １３ 保持手段 １４ 全光学系の保持手段 １５ １／４波長板 １１０ 駆動手段 １７３ 偏光異方性ホログラム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 博昭 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 加藤 誠 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 細美 哲雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ビームを放射する光源と、 該光ビームを情報記録媒体上に収束する対物レンズと、 該情報記録媒体で反射された該光ビームを受け取り、該
   光ビームの回折光を形成するホログラムであって、第１
   の偏光状態にある光ビームに比較して、該第１の偏光状
   態とは異なる第２の偏光状態にある光をより強く回折す
   る偏光異方性を有しているホログラムと、 該回折光の一部を受け取り、該回折光の該一部の強度に
   応じて光電流を出力する複数の光検出部を含む光検出器
   と、 を備えた光ヘッド装置であって、 該装置は、 該情報記録媒体とホログラムとの間に配置された光学手
   段であって、該情報記録媒体で反射された該光ビームの
   偏光状態を、該第２の偏光状態にする光学手段を更に備
   えており、 該ホログラムは、該ホログラムと該対物レンズとの間の
   距離が該ホログラムと該光検出器との間の距離よりも短
   くなるように配置されている光ヘッド装置。
2. 【請求項２】前記ホログラムと前記対物レンズとの相対
   位置関係が固定されている請求項１に記載の光ヘッド装
   置。
3. 【請求項３】前記第１の偏光状態は、偏光方向が第１の
   方向に平行な直線偏光状態であり、 前記第２の偏光状態は、偏光方向が該第１の方向に垂直
   な直線偏光状態である、請求項１または２に記載の光ヘ
   ッド装置。
4. 【請求項４】前記光学素子は、前記第１の偏光状態を回
   転偏光状態に変換し、かつ、該回転偏光状態を前記第２
   の偏光状態に変換する、１／４波長板である請求項３に
   記載の光ヘッド装置。
5. 【請求項５】前記光源は、前記第１の偏光状態にある光
   を放射する請求項３または４に記載の光ヘッド装置。
6. 【請求項６】前記光源から放射された光を前記第１の偏
   光状態にする他の光学手段を更に備えた請求項１から５
   の何れかに記載の光ヘッド装置。
7. 【請求項７】前記光源は、半導体レーザである請求項３
   に記載の光ヘッド装置。
8. 【請求項８】前記ホログラムは、ニオブ酸リチウム基板
   と、該基板の表面に周期的に形成されたプロトン交換層
   と、該プロトン交換層の上部に形成された溝とを有する
   請求項１から７の何れかに記載の光ヘッド装置。
9. 【請求項９】前記ホログラム、前記対物レンズ、及び前
   記光学素子との相対位置関係が固定されている請求項１
   から８の何れかに記載の光ヘッド装置。
10. 【請求項１０】前記ホログラムが形成する前記回折光
    は、前記光検出器の検出面の前側に焦点をもつ球面波
    と、該検出面の後ろ側に焦点をもつ球面波とを含む請求
    項１から９の何れかに記載の光ヘッド装置。
11. 【請求項１１】前記ホログラムのホログラム面は、分割
    された領域Ｈ１及び領域Ｈ２を含んでおり、 前記複数の光検出部は、前記検出面上に設けられた光検
    出器領域Ｐ１及び光検出器領域Ｐ２を含んでおり、 該光検出器領域Ｐ１は、該ホログラムの該分割領域Ｈ１
    により回折された回折光を受け取り、該回折光の強度に
    応じて出力信号Ｅ１を出力し、 該光検出器領域Ｐ２は、該ホログラムの該分割領域Ｈ２
    により回折された回折光を受け取り、該回折光の強度に
    応じて出力信号Ｅ２を出力し、 該出力信号Ｅ１と該出力信号Ｅ２に基づいて、トラッキ
    ングエラー信号を得る請求項１から１０の何れかに記載
    の光ヘッド装置。
12. 【請求項１２】前記ホログラムのホログラム面は、分割
    された領域Ｈ１及び領域Ｈ２を含んでおり、 前記複数の光検出部は、前記検出面上に設けられた光検
    出器領域Ｐ１及び光検出器領域Ｐ２を含んでおり、 該光検出器領域Ｐ１は、該ホログラムの該分割領域Ｈ１
    により回折された回折光を受け取り、該回折光の強度に
    応じて出力信号Ｅ１を出力し、 該光検出器領域Ｐ２は、該ホログラムの該分割領域Ｈ２
    により回折された回折光を受け取り、該回折光の強度に
    応じて出力信号Ｅ２を出力し、 該出力信号Ｅ１と該出力信号Ｅ２に基づいて、前記情報
    記録媒体のトラック中心に対するピット位置のずれ量を
    示す信号を得る請求項１から１０の何れかに記載の光ヘ
    ッド装置。
13. 【請求項１３】更に、前記複数の光検出部を一体的に支
    持する基板を備えており、 該基板は、底面と側壁傾斜面とを有する凹部を有してお
    り、 該凹部の該底面には該光源が設けられ、 該凹部の該側壁傾斜面には該光源から放射された光ビー
    ムを該基板の表面に垂直な方向に反射するミラーが設け
    られている請求項１から１２の何れかに記載の光ヘッド
    装置。
14. 【請求項１４】前記ホログラム面の前記分割領域Ｈ１及
    び前記分割領域Ｈ２は、その間にある対象軸に関して対
    称であり、 該対称軸と、前記光源から前記ミラーへ向かう前記光ビ
    ームの方向とは、ともに、前記情報記録媒体のトラック
    方向に一致している請求項１３に記載の光ヘッド装置。
15. 【請求項１５】 該装置は、前記第１の偏光状態にある
    光を透過し、前記第２の偏光状態にある光を反射するビ
    ームスプリッタを、前記光源と前記ホログラムとの間に
    備えており、 前記情報記憶媒体で反射された前記光ビームの一部は、
    該ホログラムにより回折された後、該ビームスプリッタ
    を介して、前記光検出器に導かれる請求項１から１４の
    何れかに記載の光ヘッド装置。
16. 【請求項１６】情報記憶媒体を駆動する記憶媒体駆動手
    段と、光ヘッド装置と、該情報記憶媒体と該光ヘッド装
    置との位置関係を調整する光ヘッド駆動手段と、を備え
    た光情報装置であって、 該光ヘッド装置が、 光ビームを放射する光源と、 該光ビームを情報記録媒体上に収束する対物レンズと、 該情報記録媒体で反射された該光ビームを受け取り、該
    光ビームの回折光を形成するホログラムであって、第１
    の偏光状態にある光ビームに比較して、該第１の偏光状
    態とは異なる第２の偏光状態にある光をより強く回折す
    る偏光異方性を有しているホログラムと、 該回折光の一部を受け取り、該回折光の該一部の強度に
    応じて光電流を出力する複数の光検出部を含む光検出器
    と、 該情報記録媒体と該ホログラムとの間に配置された光学
    手段であって、該情報記録媒体で反射された該光ビーム
    の偏光状態を、該第２の偏光状態にする光学手段とを備
    えており、 該ホログラムは、該ホログラムと該対物レンズとの間の
    距離が該ホログラムと該光検出器との間の距離よりも短
    くなるように配置され、該ホログラムと該対物レンズと
    相対位置関係が一定に固定されている、光情報装置。