JP2892944B2 - 光ヘッド装置及び光情報装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、対象物体に光ビームを
照射し、かつ、その光ビームの焦点位置と対象物体との
位置関係を検知するために用いる光ヘッド装置に関する
ものであり、特に、光情報装置において、光ディスクな
どの情報担体に対して情報の記録または再生を行う光ヘ
ッド装置に好適なものである。

【０００２】また、本発明はこの光ヘッド装置を用い
て、光ディスクなどの情報担体に対して情報の記録また
は消去または再生を行う光情報装置にも関するものであ
る。

【０００３】

【従来の技術】ホログラムを用いて光ヘッドの光学系を
簡略化したものとして、最近では例えば特開昭６２−１
８８０３２号公報に記載された図７に示すようなものが
ある。これを第１の従来例として、以下説明する。

【０００４】図７において、２は半導体レーザ光源で、
この光源２から出射した往路の光ビーム３は、ホログラ
ム８を透過して対物レンズ１１０に入射し、光ディスク
４上に収束される。光ディスクで反射した復路の光ビー
ムは、もとの光路を逆にたどってホログラム８に入射す
る。この復路の光ビームでホログラムから生じる回折光
６は、ディテクター７に入射する。

【０００５】この回折光６は、非点収差波面を持つよう
に設計されていて、光ディスク４に対する対物レンズ１
１０のデフォーカスまたはジャストフォーカスにより、
図８のように形が変化する。図８において（ｂ）がジャ
ストフォーカス状態であり、（ａ）、（ｃ）がデフォー
カス状態を表す。９はフォーカスエラー信号検出用回折
光である。

【０００６】従って、フォーカスエラー信号ＦＥは、 ＦＥ＝（Ｓ１＋Ｓ４）−（Ｓ２＋Ｓ３） ・・・・（１） という演算によって得られる。

【０００７】次に、別の従来例としては、例えば特願昭
６０−７２７３２号（特開昭６１−２３３４３９号公
報）に開示されている図９のような構成がある。これを
第２の従来例として、以下説明する。

【０００８】この従来例の目的は、回折構造体を持つ光
分割器を２個重ねて構成することにより、小型、低コス
トでＳ／Ｎが良い光磁気ディスク信号の差動検出型の光
ピツクアツプ装置を得ることにある。

【０００９】同図において、光源２から出射された後、
対物レンズ２４６によってディスク４上に収束され、デ
ィスク４から反射された光束が、再び対物レンズ２４６
を通り第１の光分割器２４３により回折光２４７と透過
光に分割される。回折光２４７は、第１の光分割器２４
３の上面、下面で全反射しながら偏光板２４９を通り光
センサ−２５０に到達する。一方、透過光は、低屈折率
層２４４を経て第２の回折構造体２４２に入射し、その
回折光２４８は同様に偏光板２４９を通り光センサ−２
５０に到達する。

【００１０】第２の光分割器２４２と第１の光分割器２
４３との間に、光分割器の基体より低い屈折率を持つ低
屈折層２４４を設け、第２の光分割器２４２又は第１の
光分割器２４３の回折光の反射面のどちらか一方に位相
調整膜２５１を設ける。位相調整膜２５１によつて反射
時のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差が１８０゜にで
き、回折光束の偏光面を９０゜回転させる。このため、
回折光束２４８と回折光束２４７は、その偏光面は互い
に９０゜をなすことになる。

【００１１】これらの回折光束２４７、２４８は、回折
構造体の形成された光分割器内を反射しながら光センサ
ーに到達する。回折構造体の回折部分は、図１０（Ａ）
のような構成をしている。図１０（Ｂ）に示した光セン
サー２５０で回折光束２４７、２４８を受光して光セン
サー２５０の出力を演算することにより、フォーカシン
グ信号、トラッキング信号、光磁気信号を得ることがで
きる。

【００１２】 さらに、他の従来例としては、例えば実開
昭６１−１９５５３４公報に開示された図１１がある。
これを第３の従来例として、以下説明する。この従来例
は、回折手段を、入射光と反射光の光路中に配置された
レンズ作用を有する光学的手段の一方の面に一体的に形
成するので、調整作業が容易になるとともに、取り付け
スペ−スを小さくでき、軽量化、小型化、を実現できる
ものであり、回折手段を入射光と反射光の光路中に配置
されたレンズ作用を有する光学的手段の一方の面に一体
的に形成する。

【００１３】回折手段は位相型回折板であり、その溝の
深さが光の波長λの１／２に設定されているため、回折
手段からは＋１次回折光と−１次回折光のみが発生す
る。例えば＋１次回折光が対物レンズによって無収差で
ディスク上に収束され、−１次回折光は非点収差を有
し、−１次回折光をディテクターで受光してフォーカス
エラー信号を得る構成を有する。

【００１４】また、別の従来例としては、例えば特開昭
６１−１１２２４６公報として開示されている図１２が
ある。これを第４の従来例として、以下説明する。この
従来例の目的は、光源と収束レンズ間に回折格子を配
し、記録担体からの戻り光を回折格子にて分割し、光検
出器に導くことにより、対称性を有し、部品点数も少な
く、小型、軽量であり、かつ可及的に低価格化を可能と
することであり、その構成は以下の通りである。

【００１５】すなわち、光源２から出射された光は、コ
リメ−トレンズ２２４によりコリメ−トされた後、回折
格子２２３を透過後、零次光がディスク４の記録面２２
１と直交する方向に進み、対物レンズ２２２により収束
されて記録面２２１に照射される。

【００１６】この照射された光は、ディスク４上の記録
情報部分で変調を受け、対物レンズ２２２により集光さ
れた後、回折格子２２３により回折される。この回折格
子２２３により回折された光は、コリメ−トレンズ２２
４により、検出器２２６ａ，２２６ｂ上に収束され、デ
ィスク４上の情報を再生することが可能となる。これに
よりピツクアツプの対称性を実現し、小型、軽量化、低
価格化が実現可能となる。

【００１７】さらに、この分野として、例えば特願昭６
２−２１９７１２号（特開昭６４−６２８３８号公報）
として出願されている図１３がある。これを第５の従来
例として、以下説明する。なお、同図（ａ）は正面図、
（ｂ）は側面図である。この発明の目的は、集光手段と
ホログラム素子とを一定の相対位置を保持して設けるこ
とにより、トラツキングのずれを生じないようにするこ
とであり、構成は以下の通りである。

【００１８】集光手段２１３とホログラム素子２１２と
が一定の相対位置を保持して設けられる。トラツキング
動作時には、集光手段２１３とホログラム素子２１２と
が同時に移動する。従つて集光手段を介して入射する反
射光光束とホログラム素子との相対的な位置ずれがほと
んど生じない。これにより良好なトラッキングサ−ボ信
号を得ることができる。例えば記録媒体の情報記録領域
のずれに、収束スポツトを追従させるように集光手段が
移動される場合であつても、集光手段とホログラム素子
との相対位置のずれを生じることがない。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、第１および第
２の従来例の光学系構成によれば、トラッキングサーボ
機構の働き（トラッキング追従）によって対物レンズが
動くと、ホログラム面へのビームの入射位置が図１４の
点線のように動く（但し、ここでは光源から光ディスク
に至る光学系及び光ビームの一部は省略してある）。

【００２０】そのため図１５に点線で示すようにディテ
クター上での回折光が移動し、フォーカスエラー信号の
特性の劣化を生じるという課題がある。そしてこのよう
な課題は、例えば現在商品化されている光ヘッド装置に
採用されているレンズやハーフミラーを用いた光学系で
も生じる。

【００２１】さらに、第２の従来例の構成では、図１０
において第１光分割器２４３の分割領域２４３ｂや２４
３ｃから回折する回折光を光センサー２５０のＧやＨで
受光し、また、第２光分割器２４２の分割領域２４２ｂ
や２４２ｃから回折する回折光を光センサー２５０のＣ
やＤで受光し、これらの出力を演算してトラッキングエ
ラー信号を得ている。

【００２２】しかし、この構成でトラッキング追従によ
って対物レンズが動くと、光分割器面へのビームの入射
位置が動くため、各分割領域（２４３ｂや２４３ｃおよ
び２４２ｂや２４２ｃ）への入射光量が変化し、トラッ
キングエラー信号にオフセットが生じ、正確なトラッキ
ング追従ができなくなるという課題がある。

【００２３】また、第２の従来例の構成では、図９から
明かなように、光センサー２５０は光分割器の末端に付
いているので、光源２と光センサー２５０を近接して配
置することができない。このため、温度変化や経時的な
歪により信号が劣化し易いという課題がある。すなわ
ち、光源２やコリメートレンズ５が温度変化や経時的な
歪により位置ずれを生じると、光分割器への光の入射角
度が変化し、光センサー２５０上での回折光２４７、２
４８の位置がずれて、信号が劣化し易いという課題があ
る。

【００２４】さらに、第２の従来例の構成では、光分割
手段により回折光を非常に大きな回折角度で発生させる
必要があるため、光分割手段の回折格子ピッチが非常に
小さくなり作製が困難、かつ、高価になるという課題が
ある。

【００２５】第３から第５までの従来例では、回折手段
と対物レンズを一定の位置関係に保持しているため、ト
ラッキング追従によって対物レンズが動いても、回折手
段へのビームの入射位置は動かない。しかし、以下のよ
うな課題を有している。

【００２６】先ず、第３の従来例では、回折手段からは
＋１次回折光と−１次回折光のみが発生する。例えば＋
１次回折光が対物レンズによって無収差でディスク上に
収束され、−１次回折光は非点収差を有する。

【００２７】但し、−１次回折光は非点収差だけではな
く、例えば球面収差などの不要な収差も含むため、図８
の（ａ）や（ｃ）に示したような理想的な焦線を得るこ
とができない。この原因は、回折手段を復路での回折光
を主眼において自由に設計することはできないためであ
る。このため、フォーカスエラー信号のオフセットが発
生し易く、微分感度が低く、溝横断時のフォーカスエラ
ー信号へのクロストークによるオフセットが発生すると
いった課題が生じる。

【００２８】また、光源波長が設計値からずれたり、ホ
ログラムとレンズの相対位置が作製時にずれると、＋１
次回折光に収差が生じて情報媒体上において良好な収束
特性を得ることができないという課題もある。

【００２９】さらに、トラッキングエラー信号検出用の
回折光を発生するための回折手段領域を作成するという
自由度もないため、トラッキングエラー信号を得る方法
は開示されていない。また、レンズの中心と共通の中心
を持つ同心円パターンを除くと、任意の曲線の格子パタ
ーンを図１１のように直接光学レンズ上に作製すること
は技術的に困難であり、コストアップ要因となる恐れが
あるという課題がある。

【００３０】第４の従来例では、以下のような課題があ
る。すなわち、回折格子２２３はいわゆる単純な回折格
子で、直線からなる等ピッチの回折格子である。これ
は、第４の従来例の明細書中において、「コリメートレ
ンズ２２４を省いた有限光学系にして初めて回折光に非
点収差が生じる」と記載されていることから明らかであ
る。

【００３１】一方、単純な回折格子に収束光が斜めに入
射したときに生じる回折光には、非点収差ばかりでな
く、例えば球面収差などの不要な収差も含むため、図８
の（ａ）や（ｃ）に示したような理想的な焦線を得るこ
とができない。このため、フォーカスエラー信号のオフ
セットが発生し易く、微分感度が低く、溝横断時のフォ
ーカスエラー信号へのクロストークによるオフセットが
発生するといった課題が生じる。

【００３２】また、トラッキングエラー信号を得る方法
は開示されていない。また、光源２、光検出器２２６
ａ、２２６ｂが筐体２２５によって対物レンズ２２２に
対して固定されている。ここで対物レンズ２２２は、フ
ォーカシングサーボやトラッキングサーボの機構によっ
て高速に動かす必要があるが、光源２、光検出器２２６
ａ、２２６ｂおよびこれらを支えるために大きくせざる
を得ない筐体２２５が連結されているため、高速で動か
すことが難しいという課題がある。

【００３３】さらに、光検出器２２６ａと２２６ｂは別
個の部品として筐体２２５上に配置されており、部品点
数が多く、コストアップの原因になるという課題があ
る。

【００３４】第５の従来例では以下のような課題があ
る。すなわち、第５の従来例は、トラッキングエラー信
号の検出装置であるが、フォーカスエラー信号の検出方
法については全く記載されていない。また、光検出器２
１７と２１８は別個の部品として配置されており、部品
点数が多く、コストアップの原因になるという課題があ
る。また、ホログラム素子２１２からは、光源２からデ
ィスク４へと至る往路の光路においても回折を起こす
が、この回折光はホログラム素子２１２が結像レンズ２
１３に近接しているのでほとんどが結像レンズ２１３を
とおってディスク４へ至り、ディスク４で反射して、光
検出器２１７あるいは光検出器２１８へ入射する。ここ
で、第５の実施例では図１３（ａ）から明らかなように
ホログラム素子２１２にレンズ作用がなく回折光は結合
レンズ２１３のレンズ作用のみによって収束されてい
る。このため上述の往路の回折光もディスク４上に収束
され、本来情報を読み出したいところとは異なる部分の
情報を読み出して光検出器上に入射する。すなわち、本
来の再生情報に対してはノイズとなり再生信号品質を劣
化させるという課題もある。

【００３５】

【課題を解決するための手段】本発明では上述の課題を
解決するため、ホログラムを前記レンズに連動させるこ
とによって、光ディスクからの反射光のうち対物レンズ
を通った光をすべてホログラムの一定の部分に入射させ
る。

【００３６】詳しくは、光源と、前記光源より出射する
光ビームを受けて対象物体ヘ収束させる屈折型の対物レ
ンズと、前記対象物体で反射した第１の光ビームを前記
対物レンズを透過させて受けるホログラムと、前記ホロ
グラムから発生する回折光を受光して光量に応じた出力
を発生するディテクターとを具備し、前記ホログラムは
前記屈折型の対物レンズに対して連結手段を用いて一定
の相対位置に固定連結され、前記光源より出射する前記
光ビームが対象物体ヘ収束されるまでの往路の光路にお
いて、前記光源より出射する前記光ビームのうち前記ホ
ログラムの回折を受けない０次回折光の光ビームが、前
記屈折型のレンズによって前記対象物体へ収束され、前
記第１の光ビームが前記対象物体で反射した復路の光ビ
ームが対物レンズを透過してホログラムに入射したとき
に発生する回折光が、少なくとも異なる収束距離にそれ
ぞれ焦点またはほぼ同じ方向に延びる焦線の何れかを結
ぶ２つの波面あるいは非点収差のみを持つ波面の何れか
を含む構成である。

【００３７】または、対象物体がトラック構造を有し、
復路の光ビームがホログラムを透過しフォーカスエラー
信号検出用回折光とトラッキングエラー信号検出用回折
光とを発生し、前記フォーカスエラー検出用回折光と前
記トラッキングエラー検出用回折光とをディテクターで
受光する構成であると、例えば情報記録媒体等では好ま
しい。

【００３８】さらに、フォーカスエラー信号検出用回折
項を受光するディテクターと、トラッキングエラー信号
検出用回折光を受光するディテクターとが、同一基板上
に設けられた構成も好ましい。

【００３９】また、光源に対してホログラムを固定連結
した対物レンズを、相対的に可動にする構成が好まし
い。

【００４０】さらに、前記ホログラムは分割して用い
て、その中に書き込む波面としては、フォーカスエラー
信号を得るためには、非点収差波面あるいは参照面の前
や後ろに焦点を持つ球面波を用いる構成にすることも好
ましい。

【００４１】また、トラッキングエラー信号検出用の回
折光を発生するためのホログラム領域も作成する場合に
は、ホログラムに入射するビームのうち、光ディスク上
における、トラッキングに対して直角方向への光ビーム
の動きに応じて、最も敏感に変化する部分に作成すると
好ましい。

【００４２】

【作用】本発明の、ホログラムを連結固定した対物レン
ズを用いることにより、トラッキング追従による対物レ
ンズの移動に関わらず、ホログラムの一定部分に復路の
光ビームが入射するので、ホログラムから生ずる回折光
はディテクター上で動かない。

【００４３】また、ホログラムを分割して用いることに
よって多機能性を付加すれば、部品点数も削減できる。
特に、トラッキングエラー信号を得るための波面をホロ
グラム上に作成する場合には、ホログラムに入射するフ
ァーフィールドパターンの分布が対物レンズの動きに依
存しないため、非常に安定なトラッキングサーボを実現
できる。

【００４４】また、フォーカスエラー信号を得るための
方法としては、理想的な非点収差や参照面の前後に焦点
を持つ一組以上の球面波を用いることにより、簡単な光
学系でフォーカスサーボを実現できる。

【００４５】また、サーボ信号検出用のディテクターを
１個の基板上にすべて作製することにより、部品点数を
削減し、低価格化を図る。

【００４６】また、光源に対して相対的に対物レンズを
可動にすることにより、対物レンズを軽量化し、高速に
駆動できるようにする。

【００４７】更に、この光ヘッド装置を用いて構成され
た光情報装置は、トラッキング追従によるデフォーカス
が生じないので、信頼性が高く安価で小型の光情報装置
となる。

【００４８】

【実施例】以下図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図１は、本発明の要となるホログラムを連結固定し
たレンズの一実施例である。図１では、屈折型の光学レ
ンズ１０１に、ホログラム１０２を連結手段１０３を用
いて連動させる。

【００４９】すなわち、ホログラム１０２と屈折型のレ
ンズ１０１を別個に作って連結手段１０３を用いて連結
すれば、より簡単にホログラム付きのレンズを実現でき
る。

【００５０】特に、後で述べるように、ホログラム１０
２の格子パターンを自由に設計し、良好な特性のフォー
カスエラー信号やトラッキングエラー信号を得る場合に
は、任意の曲線を格子パターンとして作製する必要があ
るが、任意の曲線の格子パターンを例えば図１１のよう
に直接光学レンズ上に作製することは、技術的に困難で
あり、コストアップ要因となる恐れがあるが、本発明の
ようにホログラム１０２と屈折型のレンズ１０１とを、
別個に作って連結手段１０３を用いて連結すれば、簡単
かつ安価にホログラム付きのレンズを実現できるという
実用上の効果がある。

【００５１】図２は、本発明の光ヘッドの一実施例の構
成を、原理的に説明するための図である。光源２は、場
合によっては波面補正のための光学系を含むこともある
が、本発明には直接関係しないので説明は省略する。

【００５２】光源２を出射した往路の光ビーム３は、コ
リメートレンズ５を通って平行光になり、ホログラムを
連結固定した対物レンズ１によって、光ディスク４の上
に収束される。保護膜４０１と基材４０２とを有する光
ディスクの情報記録再生面で反射した復路の光ビーム
は、再びホログラムを連結固定した対物レンズ１に入射
する。例えば図２に示すように、ホログラムで回折した
＋１次回折光（あるいは−１次回折光）６は、コリメー
トレンズ５で集光されて、それぞれ光源２付近に配置さ
れたディテクター７に入射する。

【００５３】ここで、光源２にディテクター７を近接し
て配置したことにより、光ヘッド光学系がほぼ１本の光
軸の近傍にまとまって配置されることになり、温度変化
や、経時的な歪による部品のずれから、ほとんど影響を
受けることがなく、安定に各種信号検出を行うことがで
きるという効果がある。

【００５４】さらに、光源２にディテクター７を近接し
て配置したことにより、光源２とディテクター７を容易
に正確な相対位置を持って組み立てることができる。

【００５５】また、光源２にディテクター７を近接して
配置したことにより、ホログラム１０２における回折光
の回折角度が小さくなるので、ホログラム１０２の格子
パターンのピッチが大きく（荒く）なる。従って、ホロ
グラム１０２の作製が容易になり、作製コストが安価に
なるという効果がある。

【００５６】ディテクター７に入射した回折光から得ら
れるディテクターの各分割区域の信号強度は、フォーカ
ス状態に対応して変化するので、この信号からフォーカ
スエラー信号が得られる。特に、フォーカスエラー信号
を得る方法として、非点収差を用いた場合には、前述し
た特開昭６２−１８８０３２号公報のような従来例と同
様のホログラムや４分割のディテクターを用いればよ
い。

【００５７】本発明の、フォーカスエラー信号を得る方
法として非点収差を用いた実施例では、理想的な非点収
差を用いる上に、直交する分割線に対する２方向の回折
光の形状変化を利用してフォーカスエラー信号を得てい
るので、微分感度の高いフォーカスエラー信号を得るこ
とができ、回路ノイズなどに対するフォーカスエラー信
号の（信号）／（雑音）比をさらに高めることができる
という効果がある。かつ、回折光が収束状態になく、大
きなスポットであるので、光ヘッド装置を組み立てる際
に、ディテクターの位置を裕度を持って設定できる。

【００５８】従って、ディテクター位置ずれの許容度、
すなわちディテクターの組立精度として高精度を必要と
せず、組立コストを低減できるという効果がある。

【００５９】また、フォーカスエラー信号を得るために
用いる回折光として、参照面の前や後ろに焦点を持つ回
折光を用いる場合は、ホログラムは軸はずれのフレネル
ゾーンプレートまたはフレネルゾーンプレートを合成し
たものになる。つまり、ホログラムの格子パターンは、
ピッチの変化する曲線から構成される。

【００６０】この場合、ディテクター上での回折光の様
子は図３のようになる。同図（ａ）〜（ｃ）は、ホログ
ラム連結固定レンズ１と情報担体４との光軸方向の位置
関係の変化による、ディテクター面上での回折光の形状
変化を示す。この同図の（ｂ）がジャストフォーカスの
時で、（ａ）や（ｃ）がデフォーカスの状態である。

【００６１】このときフォーカスエラー信号ＦＥは、 ＦＥ＝（Ｓ１０＋Ｓ３０−Ｓ２０）−（Ｓ４０＋Ｓ６０
−Ｓ５０） ・・・・（２）として得ることができる。

【００６２】なお、例えば図２、図３、図６等に示した
ように、サーボ信号検出用のディテクターを１個の基板
上にすべて作製したことにより、部品点数が削減でき、
低価格化を図ることができるという効果がある。

【００６３】本発明では、ホログラムからディテクター
の後ろ側と前側にそれぞれ焦点を持つ光ビームを用いて
フォカスエラー信号を検出する構成とすることにより、
例えば図３（ｂ）のように、２個の回折光６の大きさ
が、分割線６０１〜６０４と垂直な方向に同じ大きさに
なったときに、その大きさがディテクターＳ２０やＳ５
０の幅よりもよりも大く設計できる。このように回折光
６の大きさを大きく設計したことによって、光ヘッド装
置を組み立てる際にディテクターの位置を裕度を持って
設定できる。特に、図３のように分割線６０１〜６０４
を平行にした場合は、分割線６０１〜６０４の方向のデ
ィテクターのずれは、フォーカスエラー信号に全く影響
を与えない。従って、特に大きなディテクター位置ずれ
を許すことができる。すなわちディテクターの組立精度
として高精度を必要とせず、組立コストを低減できると
いう効果がある。

【００６４】なお、図３では２つの回折光６は簡単のた
め、１点に収束する球面波として描き、その後の説明も
これに従って行ったが、図３と式（２）を用いたＦＥ信
号の検出法から明白なように、本発明のＦＥ信号検出
は、レンズ１０１から出射した光ビームの情報担体４上
のフォーカス状態に応じて回折光の大きさが、ディテク
ターの分割線６０１〜６０４と垂直な方向に変化するこ
とを利用している。したがって、回折光６はディテクタ
ーＳ１０〜Ｓ６０の分割線６０１〜６０４の延びる方向
から（すなわちディテクターの面上から）見たときに、
ディテクターＳ１０〜Ｓ６０の後ろ側と前側でそれぞれ
収束された焦線（特別な例として球面波では焦点）を持
つ光ビームであることが要件であり、必ずしも１点に収
束する球面波である必要はない。

【００６５】このように、ホログラムは１次回折光とし
て曲率の異なる２種類の球面波または、理想的な非点収
差をもつ波面を発生するように設計して、フォーカスエ
ラー信号を検出することができる。このようなホログラ
ムは、よく知られているように光の干渉縞を記録した
り、コンピュータージェネレイティッドホログラム（計
算機ホログラム）という手法によって容易に実現できる
が、本発明の本質ではないためその実現方法については
説明を省く。

【００６６】以上に述べたように、本発明では、フォー
カスエラー信号検出用回折光の大きさを大きく設計した
ことによって、光ヘッド装置を組み立てる際にディテク
ターの位置を裕度を持って設定でき、組立にかかるコス
トを低くでき、安価な光ヘッド装置を提供できるという
効果を有する。かつ、連結手段を用いて対物レンズにホ
ログラムを連結固定することにより、トラッキング追従
による対物レンズの移動に関わらず、ホログラムから生
ずる大きな広がりを持った回折光がディテクター上で動
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、部品
点数の減少を実現できるので、光ヘッド装置の小型化、
低コスト化が実現できる。

【００６７】さらに、本発明では、図２や図５に示した
とおり、光源から出射した往路の光ビーム３はホログラ
ム１０２を透過してレンズ１０１に入射し、情報媒体４
上に収束される。光ディスクで反射した光は、もとの光
路を逆にたどる復路として、ホログラム１０２に入射す
る。この時にホログラムから生じる回折光を、ディテク
ター７で受光してフォーカスエラー信号ＦＥを得る。

【００６８】このように本発明では、ホログラム１０２
を透過した往路の光ビームをレンズ１０１で情報媒体４
上に収束するので、光源波長が設計値からずれたり、ホ
ログラム１０２とレンズ１０１の相対位置が作製時にず
れていても、光ヘッド装置の光学特性には全く影響を与
えず、情報媒体４上において良好な収束特性を得ること
ができるという効果がある。特に、レンズ１０１は屈折
型のレンズを用いているのでホログラムに比べて、光源
波長の設計値からのずれなどの影響を受けないという効
果がある。

【００６９】さらに、ホログラム１０２の格子パタ−ン
は、情報媒体４上の収束特性に全く影響を与えないの
で、フォーカスエラー信号などのサーボ信号を得るため
に最適な形に設計することができる。このため、例えば
非点収差を利用してフォーカスエラー信号検出を行う場
合であれば、非点収差だけを持ち、コマ収差などの不要
な収差を持たない光ビームを用いてフォーカスエラー信
号を検出することができる。このため、フォーカスエラ
ー信号のオフセットが発生しない、微分感度が高い、溝
横断時のフォーカスエラー信号へのクロストークによる
オフセットの発生がないといった非常に品質の良いフォ
ーカスエラー信号を得ることができるという効果があ
る。ホログラム１０２から発生する回折光はディテクタ
ー７の受光面の前側と後ろ側にそれぞれ焦点を持つ２つ
の回折光を含むか、あるいは非点収差を持つ。これはす
なわち、ホログラム１０２がレンズ作用を持つというこ
とである。光源２からディスク４へと至る往路の光路に
おいてホログラム１０２によって回折が起こっても、こ
の回折光はホログラム１０２のレンズ作用によって、デ
ィスク４上ではデフォーカスして大きく広がった状態と
なる。したがって、往路の回折光はディスク４に記録さ
れた情報を読み出すことはなく、ディスク４で反射し
て、ディテクター７に入射しても本来の再生情報に対し
てノイズにはならず、その結果本来の再生信号品質を良
くできるという効果を有する。

【００７０】また、トラッキングエラー信号もフォーカ
スエラー信号検出用の回折光から得ることもできるが、
例えば図４のようにホログラム１０２を分割して用い、
１０２１と１０２２の部分のホログラムから、フォーカ
スエラー信号検出用の回折光とは別の回折光を分離して
トラッキングエラー信号を得ることもできる。なお、図
４に示した構成の場合、フォーカスエラー信号は、１０
２３、１０２４、１０２５のホログラム部分から得るこ
とができる。

【００７１】例えば図４に示したようにトラッキングエ
ラー信号を得るための波面をホログラム上に作成する
と、ホログラムに入射する復路の光ビームが、対物レン
ズの動きに依存して移動しないないため、光ビームの移
動によるトラッキングエラー信号オフセットが生じるこ
とがなく非常に安定なトラッキングサーボを実現できる
という効果がある。

【００７２】なお、トラッキングエラー信号検出用の回
折光を発生させるホログラム領域も同一ホログラムに作
成する場合には、ホログラムに入射するビームの内、光
ディスク上における、トラッキングに対して直角方向へ
の光ビームの動きに応じて、最も敏感に変化する部分に
作成すると好ましい。すなわち、図４に明示したよう
に、トラッキングエラー信号検出用回折光発生領域を、
それぞれホログラムの全面積の半分未満の領域とする
と、トラッキングエラー信号検出に用いる光量に対する
トラッキングエラー信号の振幅の比が大きくなり、（信
号振幅）／（雑音）の比が大きくなり、雑音に対して強
く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。

【００７３】特に、ホログラムを連結固定した対物レン
ズ１が、トラッキング追従などによって光源２に対して
移動すると、例えば、光源２として半導体レーザーを用
いた場合には光量の分布が一様でないため、ホログラム
を連結固定した対物レンズ１上での光量に不均一が生じ
て、トラッキングエラー信号オフセットが生じる可能性
があるが、これに対しても本実施例では（信号振幅）／
（雑音）の比が大きくなるので、上記オフセットが問題
にならず安定なトラッキングエラー信号を得ることがで
きる効果がある。

【００７４】本発明の光ヘッドをさらに小さくする必要
がある場合には、例えば図５のような構成にして、図２
のコリメート（集光）レンズ５を省くことももちろん可
能である。

【００７５】また、例えば図２や図５に示したような光
源２とディテクター７とに対してホログラム連結固定レ
ンズを、光源２に対して独立に移動する構成としたこと
により、フォーカスとトラッキングの移動をより高速に
できるという効果がある。

【００７６】なお、図４に示したホログラムを用いフォ
ーカスエラー信号検出及びトラッキングエラー検出を行
なう場合、例えば図１６に示したようにフォーカスエラ
ー信号検出用ディテクター領域７１と、トラッキングエ
ラー信号検出用の２つのディテクター領域７２及び７３
とを、それぞれ同一ディテクター７に分割して設ける
と、部品点数が少なく、組立工程に要するコストが低減
でき、小型化できるため好ましい。

【００７７】最後に図６は、以上に述べてきた光ヘッド
装置を用いて構成した光情報装置の一実施例である。光
ディスク４は駆動機構１４によって回転される。光ヘッ
ド装置１０は光ディスクの所望のトラックのところま
で、光ヘッド装置駆動装置１２によって粗動される。光
ヘッド装置１０はまた、光ディスク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１１へ送る。この電気回路はこの信号に対応し
て、光ヘッド装置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、光ヘッドは光ディスクに対
してフォーカスサーボと、トラッキングサーボを行い、
光ディスク４に対して、情報の読みだしまたは書き込み
や消去を行う。

【００７８】

【発明の効果】本発明の、ホログラムを連結固定した対
物レンズ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関わらず、ホログラムから生ずる回
折光はディテクター上で動かない。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。

【００７９】また、部品点数の減少を実現できるので、
光ヘッド装置の小型化、低コスト化が実現できる。この
効果は、ホログラムを分割して用いたときにより顕著な
ものとなる。

【００８０】また、ホログラムに入射するビームのファ
ーフィールドパターンが安定なため、トラッキングサー
ボも安定にすることができる。

【００８１】更に、本発明の光ヘッド装置を用いて構成
された光情報装置は、トラッキング追従によるデフォー
カスが生じないので信頼性が高く、また部品点数も少な
いので安価で小型の光情報装置となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の要件であるホログラム連結レンズの概
略断面図

【図２】本発明の実施例の光ヘッド装置の概略断面図

【図３】（ａ）は、本発明の他の実施例でのフォーカス
エラー信号検出用の回折光のディテクター上でデフォー
カス状態の様子を示す平面図 （ｂ）は、同実施例でのフォーカスエラー信号検出用の
回折光のディテクター上でジャストフォーカス状態の様
子を示す平面図 （ｃ）は、同実施例でのフォーカスエラー信号検出用の
回折光のディテクター上でデフォーカス状態の様子を示
す平面図

【図４】本発明の他の実施例において用いるホログラム
の平面図

【図５】本発明の他の実施例の光ヘッド装置の概略断面
図

【図６】本発明の実施例の光情報装置の概略断面図

【図７】従来の光ヘッド装置の概略断面図

【図８】（ａ）は、本発明の実施例および従来の光ヘッ
ド装置のフォーカスエラー信号検出用の回折光のディテ
クター上でデフォーカス状態の様子を示す平面図 （ｂ）は、本発明の実施例および従来の光ヘッド装置の
フォーカスエラー信号検出用の回折光のディテクター上
でジャストフォーカス状態の様子を示す平面図 （ｃ）は、本発明の実施例および従来の光ヘッド装置の
フォーカスエラー信号検出用の回折光のディテクター上
でデフォーカス状態の様子を示す平面図

【図９】従来の光ヘッド装置の概略断面図

【図１０】（ａ）は、従来の光ヘッド装置の光分割器の
回折構造体の回折部分を示す平面図 （ｂ）は、従来の光ヘッド装置の光センサーを示す平面
図

【図１１】従来の光ヘッド装置の概略断面図

【図１２】従来の光ヘッド装置の概略断面図

【図１３】（ａ）は、従来の光ヘッド装置の概略断面正
面図 （ｂ）は、同装置の概略顔面側面図

【図１４】従来の光ヘッド装置における光ビームの復路
の様子を示す断面図

【図１５】従来の光ヘッド装置における回折光がディテ
クター上において、移動する様子を示す平面図

【図１６】本発明の光ヘッド装置の一実施態様の概念構
成図

【符号の説明】

１ ホログラム連結レンズ １０１ レンズ １０２ ホログラム １０３ 連結手段 ２ 光源 ３ 光ビーム ４ 光ディスク ５ コリメートレンズ ７ ディテクター ８ ホログラム ９ フォーカスエラー信号検出用回折光 １０ 光ヘッド装置 １２ 光ヘッド装置駆動装置 １４ 光ディスク駆動機構 ６０１〜６０４ ディテクターの分割線

フロントページの続き (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 (56)参考文献 特開 昭64−62838（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−289933（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−57013（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−195534（ＪＰ，Ｕ)

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、前記光源より出射する光ビーム
   を受けて対象物体へ収束させる屈折型の対物レンズと、
   前記対象物体で反射した第１の光ビームを前記対物レン
   ズを透過させて受けるホログラムと、前記ホログラムか
   ら発生する回折光を受光して光量に応じた出力を発生す
   るディテクターとを具備し、前記ホログラムは前記屈折
   型の対物レンズに対して連結手段を用いて一定の相対位
   置に連結固定され、前記ホログラムを連結固定された対
   物レンズは光源に対して相対的に可動であってトラッキ
   ング追従により移動し、前記光源より出射する前記光ビ
   ームが対象物体へ収束されるまでの往路の光路におい
   て、前記光源より出射する前記光ビームのうち前記ホロ
   グラムの回折を受けない０次回折光の光ビームが、前記
   屈折型のレンズによって前記対象物体へ収束され、前記
   ホログラムはピッチの変化する曲線から構成されてレン
   ズ作用を有し、前記第１の光ビームが前記対象物体で反
   射した復路の光ビームが対物レンズを透過して前記ホロ
   グラムに入射したときに発生する回折光が、少なくとも
   ２つの第１と第２の回折光を含み、前記２つの回折光
   は、焦点またはほぼ同じ方向に延びる焦線の何れかを結
   び、前記第１の回折光と前記第２の回折光とは、異なる
   収束距離にそれぞれ前記焦点または前記焦線の何れかを
   結ぶことを特徴とする光ヘッド装置。
2. 【請求項２】 光源と、前記光源より出射する光ビーム
   を受けて対象物体へ収束させる屈折型の対物レンズと、
   前記対象物体で反射した第１の光ビームを前記対物レン
   ズを透過させて受けるホログラムと、前記ホログラムか
   ら発生する回折光を受光して光量に応じた出力を発生す
   るディテクターとを具備し、前記ホログラムは前記屈折
   型の対物レンズに対して連結手段を用いて一定の相対位
   置に連結固定され、前記ホログラムを連結固定された対
   物レンズは光源に対して相対的に可動であってトラッキ
   ング追従により移動し、前記光源より出射する前記光ビ
   ームが対象物体へ収束されるまでの往路の光路におい
   て、前記光源より出射する前記光ビームのうち前記ホロ
   グラムの回折を受けない０次回折光の光ビームが、前記
   屈折型のレンズによって前記対象物体へ収束され、前記
   ホログラムはピッチの変化する曲線から構成されてレン
   ズ作用を有し、前記第１の光ビームが前記対象物体で反
   射した復路の光ビームが対物レンズを透過して前記ホロ
   グラムに入射したときに発生する回折光が、少なくとも
   非点収差をもつ波面を含むことを特徴とする光ヘッド装
   置。
3. 【請求項３】 対象物体がトラック構造を有し、復路の
   光ビームがホログラムを透過したときにフォーカスエラ
   ー信号検出用回折光とトラッキングエラー信号検出用回
   折光とを発生し、前記フォーカスエラー信号検出用回折
   光と前記トラッキングエラー信号検出用回折光とをディ
   テクターで受光することを特徴とする請求項１または２
   何れかに記載の光ヘッド装置。
4. 【請求項４】 フォーカスエラー信号検出用回折光を受
   光するディテクターと、トラッキングエラー信号検出用
   回折光を受光するディテクターとが、同一基板上に設け
   られていることを特徴とする、請求項３記載の光ヘッド
   装置。
5. 【請求項５】 ホログラムに入射する復路のビームのう
   ち、トラック構造を有する対象物体上の前記トラックに
   対して、直角方向への収束ビームの位置に対応して敏感
   に変化するファーフィールド回折パターン部分が入射す
   るホログラム部分から、トラッキングエラー信号検出用
   回折光を発生させることを特徴とする、請求項１〜４の
   いずれかに記載の光ヘッド装置。
6. 【請求項６】 光源と、前記光源より出射する光ビーム
   を受けてトラック構造を有する対象物体へ収束させる屈
   折型の対物レンズと、前記対象物体で反射した第１の光
   ビームを前記対物レンズを透過させて受けるホログラム
   と、前記ホログラムから発生する回折光を受光して光量
   に応じた出力を発生するディテクターとを具備し、前記
   ホログラムは前記屈折型の対物レンズに対して連結手段
   を用いて一定の相対位置に連結固定され、前記ホログラ
   ムを連結固定された対物レンズは光源に対して相対的に
   可動であってトラッキング追従により移動し、前記光源
   より出射する前記光ビームが対象物体へ収束されるまで
   の往路の光路において、前記光源より出射する前記光ビ
   ームのうち前記ホログラムの回折を受けない０次回折光
   の光ビームが、前記屈折型のレンズによって前記対象物
   体へ収束され、前記第１の光ビームが前記対象物体で反
   射した復路の光ビームが対物レンズを透過してホログラ
   ムに入射したときに発生する回折光が、少なくとも異な
   る収束距離にそれぞれ焦点、ほぼ同じ方向に延びる焦線
   または非点収差のみを持つ波面の何れかを結ぶ２つの波
   面を含む光ヘッド機構、前記対象物体の駆動機構、前記
   光ヘッド機構で得られるフォーカスエラー信号を用いた
   フォーカスサーボ機構、前記光ヘッド機構で得られるト
   ラッキングエラー信号を用いたトラッキングサーボ機
   構、前記フォーカスサーボ機構及びトラッキングサーボ
   機構それぞれの電気回路、及び前記電気回路と電源また
   は外部電源との接続部とを有することを特徴とする光情
   報装置。