JP3578152B2

JP3578152B2 - Tracking error signal detection method, optical head device, and optical information device

Info

Publication number: JP3578152B2
Application number: JP2002126842A
Authority: JP
Inventors: 慶明金馬; 清治西野; 慎一門脇; 博昭山本; 誠加藤; 哲雄細美
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-06-02
Filing date: 2002-04-26
Publication date: 2004-10-20
Anticipated expiration: 2019-10-20
Also published as: JP2003045052A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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するトラッキングエラー信号検出方法およびこれを用いて情報の記録・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１４１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１０４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、ＳＳＤ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。
【００１５】
（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。
【００１６】
（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。
【００１７】
（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。
【００１８】
（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。
【００１９】
また従来のような構成では次のような課題がある。
【００２０】
（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。
【００２１】
（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。
【００２２】
（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。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
特に、従来の構成によりトラッキングエラー信号を検出する場合、光量のアンバランスが発生しやすく、安定なトラッキングエラー信号を得ることができないという技術的な課題を有していた。
【００２４】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、光量のアンバランスが発生しにくく、安定なトラッキングエラー信号の得られるトラッキングエラー信号検出方法を提供することにある。
【００２５】
本発明の更に他の目的は、そのようなトラッキングエラー信号検出方法を用いた光ヘッド装置、光情報装置を提供することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明のトラッキングエラー信号検出方法は、光ビームを放射する光源と、光検出器領域Ｐ１及び光検出器領域Ｐ２を含む光検出器と、前記光源と前記光検出器とを一体的に支持する基板と、前記光源に近接して、前記光源から放射された光ビームを前記基板の表面に垂直な方向に反射するように前記基板に設けた小型の反射ミラーとを用いてトラッキングエラー信号を検出する方法であって、前記光源より放射された光ビームを対物レンズにより情報記録媒体上に収束し、前記情報記録媒体で反射された前記光ビームのうち、前記情報記録媒体のトラック延伸方向に延びる中心線に対して線対称な領域である第１の領域Ｌ１及び第２の領域Ｌ２の光量を、前記第１の領域Ｌ１と前記第２の領域Ｌ２の対称軸と、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を、ともに、前記情報記録媒体の前記トラック延伸方向に一致させることにより、前記小型の反射ミラーの端部における回折による光量分布の乱れの影響を回避し、前記第１の領域Ｌ１と前記第２の領域Ｌ２光量のアンバランスを起こすことなく、前記光検出器領域Ｐ１及び前記光検出器領域Ｐ２を含む光検出器にて受光し、前記光検出器領域Ｐ１は、受光した光の強度に応じて出力信号Ｅ１を出力し、前記光検出器領域Ｐ２は、受光した光の強度に応じて出力信号Ｅ２を出力し、前記出力信号Ｅ１と前記出力信号Ｅ２に基づいて、トラッキングエラー信号を得る。
【００２７】
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、前記光源と前記光検出器とを一体的に支持する基板と、前記光源に近接して、前記光源から放射された光ビームを前記基板の表面に垂直な方向に反射するように前記基板に設けた小型の反射ミラーとを備え、請求項１記載のトラッキングエラー信号検出方法によってトラッキングエラー信号を検出することを特徴とする。
【００２８】
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、前記光ヘッド装置は、請求項１記載のトラッキングエラー信号検出方法によってトラッキングエラー信号を検出する光ヘッド装置であることを特徴とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
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、該複数の光検出部は、該光検出器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て、更に、該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、該光検出器面と平行な面と傾斜面とを有する凹部を有しており、該凹部の該光検出器面と平行な面には該光源が設けられ、該凹部の該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おり、該ホログラム面の前記分割領域Ｈ１及び前記分割領域Ｈ２の外形は、その間にある対象軸に関して対称であり、該対称軸と、該光源から該ミラーへ向かう該光ビームの方向とは、ともに、該情報記録媒体のトラック延伸方向に一致されていることを特徴とする。
【００３０】
また、本発明の光ヘッド装置は、前記ホログラムは、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おり、該第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り、前記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。
【００３１】
また、本発明の光ヘッド装置は、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。
【００３２】
また、本発明の光ヘッド装置は、前記光源は、前記第１の偏光状態にある光を放射する半導体レーザであるのが好ましい。
【００３３】
また、本発明の光ヘッド装置は、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るのが好ましい。
【００３４】
また、本発明の光ヘッド装置は、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のが好ましい。
【００３５】
また、本発明の光ヘッド装置は、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、該光検出器面の後ろ側に焦点をもつ球面波とを含むのが好ましい。
【００３６】
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、該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、該複数の光検出部は、該光検出器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て、更に、該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、該光検出器面と平行な面と傾斜面とを有する凹部を有しており、該凹部の該光検出器面と平行な面には該光源が設けられ、該凹部の該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おり、該ホログラム面の前記分割領域Ｈ１及び前記分割領域Ｈ２の外形は、その間にある対象軸に関して対称であり、該対称軸と、該光源から該ミラーへ向かう該光ビームの方向とは、ともに、該情報記録媒体のトラック延伸方向に一致している光ヘッド装置である光情報装置である。
【００３７】
また、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、該光ビームの第一の領域Ｌ１及び第２の領域Ｌ２の光量を、それぞれ受光する光検出器領域Ｐ１及び光検出器領域Ｐ２を含む光検出器を具備し、該領域Ｌ１と該領域Ｌ２は該情報記録媒体のトラック延伸方向に延びる中心線に対して線対称な領域であり、該光検出器領域Ｐ１は、受光した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、受光した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、該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ことを特徴とする。
【００３８】
（実施の形態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。
【００３９】
本実施の形態の光ヘッド装置は、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６７）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。
【００４０】
本実施の形態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。
【００４１】
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に近い側に設けられていることが好ましい。その理由は後述する。本実施の形態では、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、３ｍｍ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。
【００４２】
上記の偏光異方性を持つホログラム１７３に加えて、本実施の形態の光ヘッド装置は、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１５）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。
【００４３】
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７４ａ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。
【００４４】
以下、本実施の形態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。
【００４５】
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。
【００４６】
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７４ｂ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７４ａ、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。
【００４７】
本実施の形態によれば、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。
【００４８】
（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。本実施の形態によれば、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。
【００４９】
（２）本実施の形態によれば、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、本実施の形態によれば、戻り光によるノイズの発生を回避することができる。
【００５０】
以下、本実施の形態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。
【００５１】
偏光異方性ホログラム図２は、本実施の形態で採用した偏光異方性ホログラム１７３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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
Δｎｏ＝−０．０４Δｎｅ＝０．１４５
本実施の形態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。
【００５６】
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。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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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、本実施の形態では、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、１５ｍｍ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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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１７３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。
【００６６】
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。基板には光検出器を設るための面と、凹部とを有し、凹部の底面は、光検出器を設けるための面と平行となるようにし、凹部の側壁の一部に傾斜面を設けている。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。
【００６７】
このような構成を採用することにより、本実施の形態の光検出器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。
【００６８】
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。本実施の形態では、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。
【００６９】
フォーカスサーボ信号の検出方法次に、本実施の形態におけるフォーカスサーボ信号の検出方法を説明する。
【００７０】
図４（Ａ）に示されるように、本実施の形態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。
【００７１】
本実施の形態では、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（ＳＳＤ法）を用いる。ＳＳＤ法によれば、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。ＳＳＤ法は、参照面の前や後ろに焦点を持つ回折光を用いる。
【００７２】
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７４ｂ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。
【００７３】
フォーカスエラー信号ＦＥは、次式で表現される。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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用いることもできる。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５ｄ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。
【００８２】
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。
【００８３】
（実施の形態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。
【００８４】
本実施の形態の光検出器７は、図１７及び図１９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。本実施の形態の構成は、これらの点を除けば、図１の実施の形態の構成と同様である。
【００８５】
本実施の形態では、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。
【００８６】
（実施の形態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。
【００８７】
前述の実施の形態は、何れも、いわゆる有限光学系を採用している。本実施の形態は、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。本実施の形態は、それ以外の点では、図１の実施の形態と同様の構成を有している。
【００８８】
本実施によれば、コリメートレンズ１２２０を用いることにより、光路長を自由に設計できる。
【００８９】
（実施の形態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。
【００９０】
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（１２２）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。
【００９１】
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。
【００９２】
本実施の形態では、コリメートレンズＢ（１２２）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（１２１）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。
【００９３】
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１５４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。
【００９４】
（実施の形態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。
【００９５】
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３１２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４０３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３１１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。
【００９６】
本実施の形態の光情報装置は、光ヘッド装置３１１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。
【００９７】
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の形態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。
【００９８】
以上に述べたことから明らかなように、以下のような効果が得られる。
【００９９】
（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。
【０１００】
（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。
【０１０１】
（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。
【０１０２】
（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。
【０１０３】
（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。
【０１０４】
（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。
【０１０５】
（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。
【０１０６】
（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。
【０１０７】
【発明の効果】
本発明によれば、小型の反射ミラーの端部付近において発生する回折により、光量分布が乱れても、その影響を受けることがなく、光量のアンバランスが発生しにくく、安定なトラッキングエラー信号が得られる。
【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】本発明の実施の形態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】本発明の実施の形態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、本発明の実施の形態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図
（ｂ）回折光の焦点位置を記す模式図
【図５】（ａ）光検出器上での回折光の様子を表す平面図
（ｂ）光検出器上での回折光の様子を表す平面図
（ｃ）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の形態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の実施の形態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
【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
７１６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
１５１／４波長板
１１０駆動手段
１７３偏光異方性ホログラム[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a tracking error signal detection method for an optical storage medium such as an optical disk or an optical card or an information storage medium such as a magneto-optical storage medium, an optical head device for recording / reproducing or erasing information using the same, The present invention relates to an optical information device including a head device.
[0002]
[Prior art]
In the field of optical memory technology, an optical disk having a pit-like pattern is used as a high-density, large-capacity information storage medium. In recent years, this optical memory technology has been put to practical use while expanding its applications with digital audio disks, video disks, document file disks, and data files.
[0003]
Recording / reproducing of information on the optical disk is performed using a light beam focused on a minute spot. In order to record / reproduce such information with high reliability, the configuration of the optical system is important. The optical head device is a main part of the optical system. The basic functions of the optical head device are broadly classified into focusing, which forms a minute light spot at the diffraction limit, focus control and tracking control of a light beam, and detection of a pit signal. These functions are realized by a combination of various optical systems and photoelectric conversion detection methods according to the purpose and application.
[0004]
In recent years, an optical head device using a hologram has been developed in order to reduce the size and thickness of the optical head device. Paying attention to the fact that a hologram is a thin and lightweight planar element, the present inventors have invented an optical head device in which a hologram and an objective lens are integrated (Japanese Patent Laid-Open No. 4-212730). The optical head device will be described below with reference to FIGS.
[0005]
In FIG. 14, 1 is a blazed hologram and 2 is a light source such as a semiconductor laser. The feature of this optical head device is that the blazed hologram 1 is installed close to the objective lens 4. Hereinafter, the operation will be described.
[0006]
The light beam 3 (laser light) emitted from the light source passes through the blazed hologram 1, enters the objective lens 4, and is focused on the recording medium 5. The light beam reflected by the recording medium 5 returns to the original optical path and enters the blazed hologram 1 again. The light beam reflected from the recording medium 5 is diffracted by the blazed hologram 1 to generate + 1st-order diffracted light 6. The photodetector 7 receives the + 1st-order diffracted light 6 and outputs an electric signal corresponding to the light intensity. By calculating the output of the photodetector 7, a servo signal and an information signal are obtained.
[0007]
If the hologram 1 is not blazed, unnecessary diffracted light generated from the hologram 1 (for example, the -1st-order diffracted light on the outward path) is generated on the outward path from the light source 2 to the recording medium 5 as shown in FIG. 8) is reflected by the information recording medium 5 and then enters the photodetector 7 as, for example, the 0th-order diffracted light 81 on the return path. Although the hologram 1 is arranged near the objective lens 4 and the photodetector 7 and the light source 2 are arranged close to each other, unnecessary light that becomes noise with respect to servo signals and information signals is generated. The amount of light incident on the detector 7 is significantly reduced.
[0008]
16 (a), (b) and (c) show an example of a manufacturing process of the blazed hologram 102. After the hatched portion shown in FIG. 16A is etched, the hatched portion shown in FIG. 16C is etched. Next, as shown in FIG. 16 (c), a hologram is formed by further etching the shaded portions.
[0009]
As a method of detecting the focus servo signal, for example, a spot size detection method (SSD method) is used. The SSD method, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-185722, can remarkably reduce the tolerance of assembling the optical head device, and can also obtain a servo signal stably with respect to wavelength fluctuation.
[0010]
In order to realize the SSD method, the hologram is designed so that the + 1st-order diffracted light on the return path of the hologram becomes two types of spherical waves having different curvatures. Each spherical wave is designed to have a focal point on the front side e and the rear side f of the photodetector surface. As shown in FIGS. 17A to 17C, the +1 diffracted lights 141 and 142 on the return path are received by the six-divided photodetector 71.
[0011]
17A to 17C, the left portion is composed of three photoelectric conversion units S10, S20, and S30 that receive the +1 diffracted light 141, and the right portion receives the +1 diffracted light 142. It is formed from three photoelectric conversion units S40, S50 and S60. Here, FIG. 17B shows a just focus state, and FIGS. 17A and 17C show a defocus state. The focus error signal FE is
FE = (S10 + S30-S20)-(S40 + S60-S50) (Equation 1)
Is obtained.
[0012]
Even when the SSD method is used, if the hologram 104 is blazed, the light use efficiency can be improved and the S / N ratio can be improved. FIG. 18 is an example of realizing a blazed hologram for the SSD method. In FIG. 18, the A region 151 generates a spherical wave having a focus on the front side of the photodetector, and the B region 152 generates a spherical wave having a focus on the back side of the photodetector. Although the far field pattern of the wavefront diffracted from the hologram pattern as shown in FIG. 18 partially lacks as shown in FIG. 17 reflecting the division of the hologram pattern, it does not affect the focus servo signal.
[0013]
Further, as shown in FIG. 19, diffraction regions 153 and 154 are provided on the hologram, and a change in the light amount distribution on the hologram due to a change in the relative position between the converging spot on the information recording medium 5 and the track groove is used as the tracking error signal TE. I'm taking it out. The tracking error signal detecting diffracted light 163 from the diffraction regions 153 and 154 is received by the tracking error signal detecting photodetector 72, and the tracking error signal TE can be obtained by the following calculation.
[0014]
TE = S70-S80 (Equation 2)
With such a configuration, the following effects are obtained.
[0015]
(1) By blazing the hologram, the diffraction efficiencies of the 0th-order diffracted light on the forward path and the + 1st-order diffracted light on the return path are increased, so that the light use efficiency is improved and the S / N ratio of the servo signal and the information signal is improved. .
[0016]
(2) By optimally designing the cross-sectional shape of the blazed hologram, the amount of diffracted light other than the 0th-order light on the outward path among the diffracted lights generated in the outward optical path from the light source to the information recording medium is suppressed to the light detection unit. By doing so, it is possible to suppress the deterioration of the information signal and the focus servo signal without making unnecessary diffraction light incident on the photodetector by increasing the diffraction angle. Therefore, if an optical head device is configured using the blazed hologram, it is possible to simultaneously arrange the photodetector and the light source close to each other and to increase the effective diameter R1 of the blazed hologram 1, so that it is possible to assemble the optical head device at the time of assembly. Can be reduced.
[0017]
(3) By using a structure in which the blazed hologram is integrated with the objective lens, the outward diffracted light generated from the hologram does not move on the photodetector regardless of the movement of the objective lens due to tracking. Therefore, a stable focus error signal can be obtained in parallel with tracking. Also, since the hologram is blazed, the diffraction efficiency of unnecessary diffracted light such as the -1st-order diffracted light on the outward path is smaller than the diffraction efficiency of the + 1st-order diffracted light on the return path and the 0th-order diffracted light on the outward path. Deterioration of the servo signal and the information signal due to unnecessary diffracted light such as the -1st-order diffracted light on the outward path is significantly reduced. Therefore, very stable servo and information reading can be realized.
[0018]
(4) By using the SSD method as the detection method of the focus servo signal, an optical head device having a larger assembly tolerance can be configured. Further, by dividing the hologram pattern and generating spherical waves having different curvatures from the two regions as + 1st-order diffracted light on the return path, blazing of the hologram and the SSD method can be easily realized at the same time. Therefore, an optical head device that can significantly reduce the assembly tolerance of the optical head device and can obtain a signal with a very good S / N ratio can be configured.
[0019]
Further, the conventional configuration has the following problem.
[0020]
(1) By optimizing the blaze shape, the diffraction efficiency of unnecessary diffracted light such as the -1st-order diffracted light on the outward path can be made smaller than the diffraction efficiency of the + 1st-order diffracted light on the return path or the 0th-order diffracted light on the outward path. is not. There is still room for obtaining higher quality servo signals and information signals by reducing unnecessary diffraction efficiency to near zero. In particular, in an optical head device such as an optical disk having a higher density than a compact disk or the like currently being commercialized, a higher quality servo signal or information signal can be obtained by further reducing unnecessary diffraction efficiency to zero. It is important to get
[0021]
(2) Although the use efficiency of light is improved by blazing, the use efficiency of the light beam in the process of passing through the hologram on the outward path and the return path is at most 20%. There is room for further improving the noise margin of the detection signal by further increasing the light use efficiency.
[0022]
(3) The diffraction efficiency of the diffracted light of each order is the same in the forward path and the return path. Since the diffraction efficiency (transmittance) of the 0th-order diffracted light (transmitted light) on the outward path needs to be as large as possible, the diffraction efficiency of the 0th-order diffracted light also increases on the return path, and there is light returning to the light source. For example, assuming that the diffraction efficiency of the 0th-order diffracted light is 30%, the returned light quantity is 30% × 30% = 9%. When a semiconductor laser is used as a light source, there is a possibility that laser noise may increase due to the returned light amount.
[0023]
[Problems to be solved by the invention]
In particular, when a tracking error signal is detected by the conventional configuration, there is a technical problem that an imbalance in light amount easily occurs and a stable tracking error signal cannot be obtained.
[0024]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a tracking error signal detection method in which an imbalance in light amount hardly occurs and a stable tracking error signal can be obtained.
[0025]
Still another object of the present invention is to provide an optical head device and an optical information device using such a tracking error signal detection method.
[0026]
[Means for Solving the Problems]
According to the tracking error signal detection method of the present invention, a light source that emits a light beam, a photodetector including a photodetector region P1 and a photodetector region P2, and the light source and the photodetector are integrally supported. A tracking error signal is detected by using a substrate and a small reflecting mirror provided on the substrate so as to reflect a light beam emitted from the light source in a direction perpendicular to the surface of the substrate in proximity to the light source. A light beam emitted from the light source is converged on an information recording medium by an objective lens, and among the light beams reflected by the information recording medium, extends in a track extending direction of the information recording medium. The amount of light in the first region L1 and the second region L2, which are regions that are line-symmetric with respect to the center line, is converted from the symmetric axis of the first region L1 and the second region L2 and the light source to the mirror Direction The direction of the light beam coincides with the track extending direction of the information recording medium, thereby avoiding the influence of the disturbance of the light amount distribution due to diffraction at the end of the small-sized reflecting mirror. The light is received by the photodetector including the photodetector region P1 and the photodetector region P2 without causing imbalance between the light amount of the region L1 and the light amount of the second region L2, and the photodetector region P1 is An output signal E1 is output according to the intensity of the received light, and the photodetector area P2 outputs an output signal E2 according to the intensity of the received light, based on the output signal E1 and the output signal E2. And obtain a tracking error signal.
[0027]
An optical head device according to the present invention includes a light source that emits a light beam, an objective lens that converges the light beam on an information recording medium, a substrate that integrally supports the light source and the photodetector, and a light source. 2. A tracking error signal detection method according to claim 1, further comprising: a small reflecting mirror provided on said substrate so as to reflect a light beam emitted from said light source in a direction perpendicular to a surface of said substrate. A tracking error signal is detected.
[0028]
An optical information device of the present invention includes a storage medium driving unit that drives an information storage medium, an optical head device, and an optical head driving unit that adjusts a positional relationship between the information storage medium and the optical head device. The optical head device is an optical head device that detects a tracking error signal by the tracking error signal detection method according to claim 1.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An optical head device according to the present invention includes a light source that emits a light beam, an objective lens that focuses the light beam on an information recording medium, and receives the light beam reflected by the information recording medium, and diffracts the light beam. An optical head device comprising: a hologram for forming light; and a photodetector including a plurality of photodetectors for receiving a part of the diffracted light and outputting a photocurrent in accordance with the intensity of the part of the diffracted light. Wherein the hologram surface of the hologram includes a divided region H1 and a region H2, and the plurality of light detection units includes a light detection region P1 and a light detection region provided on the light detection surface. The photodetector region P1 receives the diffracted light diffracted by the divided region H1 of the hologram and outputs an output signal E1 according to the intensity of the diffracted light, and Device region P2 is the divided region of the hologram Receiving the diffracted light diffracted by 2 and outputting an output signal E2 according to the intensity of the diffracted light; obtaining a tracking error signal based on the output signal E1 and the output signal E2; A substrate integrally supporting the photodetector, the substrate having a concave portion having a surface parallel to the photodetector surface and an inclined surface, and the photodetector surface of the concave portion; The parallel surface is provided with the light source, and the inclined surface of the concave portion is provided with a mirror for reflecting a light beam emitted from the light source in a direction perpendicular to the surface of the substrate. The outer shapes of the divided area H1 and the divided area H2 are symmetrical with respect to an object axis therebetween, and the axis of symmetry and the direction of the light beam from the light source toward the mirror are both defined by the information recording medium. The feature is that it matches the track extension direction To.
[0030]
Further, in the optical head device of the present invention, the hologram diffracts light in a second polarization state different from the first polarization state more strongly than the light beam in the first polarization state. The first polarization state is a linear polarization state in which the polarization direction is parallel to the first direction, and the second polarization state is a polarization direction in the first direction. An optical unit disposed between the information recording medium and the hologram, wherein the polarization state of the light beam reflected by the information recording medium is changed to the second polarization state. The hologram is further provided with an optical means for setting, and the hologram is arranged such that a distance between the hologram and the objective lens is shorter than a distance between the hologram and the photodetector.
[0031]
In the optical head device of the present invention, it is preferable that a relative positional relationship between the hologram and the objective lens is fixed.
[0032]
In the optical head device according to the present invention, it is preferable that the light source is a semiconductor laser that emits light in the first polarization state.
[0033]
Further, it is preferable that the optical head device of the present invention further includes another optical unit that changes the light emitted from the light source to the first polarization state.
[0034]
Further, in the optical head device of the present invention, the hologram has a lithium niobate substrate, a proton exchange layer periodically formed on the surface of the substrate, and a groove formed on the proton exchange layer. Is preferred.
[0035]
Further, in the optical head device according to the aspect of the invention, the diffracted light formed by the hologram may be a spherical wave having a focus on a front side of a detection surface of the photodetector and a spherical wave having a focus on a rear side of the photodetector surface. Preferably, it includes a wave.
[0036]
An optical information device according to the present invention includes: a storage medium driving unit that drives an information storage medium; an optical head device; and an optical head driving unit that adjusts a positional relationship between the information storage medium and the optical head device. An optical information device, wherein the optical head device receives a light source that emits a light beam, an objective lens that focuses the light beam on an information recording medium, and the light beam reflected by the information recording medium, A hologram that forms the diffracted light of the light beam; and a photodetector that includes a plurality of photodetectors that receives a part of the diffracted light and outputs a photocurrent in accordance with the intensity of the part of the diffracted light. The hologram surface of the hologram includes a divided region H1 and a region H2, and the plurality of light detection units includes a light detection region P1 and a light detection region provided on the light detection surface. P2, and the photodetector region P1 includes: Receiving the diffracted light diffracted by the divided region H1 of the hologram, and outputting an output signal E1 according to the intensity of the diffracted light, the photodetector region P2 is configured to diffract the diffracted light by the divided region H2 of the hologram. Receiving the light, outputting an output signal E2 according to the intensity of the diffracted light, obtaining a tracking error signal based on the output signal E1 and the output signal E2, and further integrating the plurality of photodetectors. The substrate has a concave portion having a surface parallel to the photodetector surface and an inclined surface, and the concave portion has a surface parallel to the photodetector surface. A light source is provided, and a mirror that reflects a light beam emitted from the light source in a direction perpendicular to the surface of the substrate is provided on the inclined surface of the concave portion, and the divided region H1 and the mirror of the hologram surface are provided. The outer shape of the divided area H2 is between them. An optical information device which is an optical head device which is symmetrical with respect to an indentation axis, and wherein the axis of symmetry and the direction of the light beam from the light source toward the mirror coincide with the track extending direction of the information recording medium. It is.
[0037]
Further, the optical information device of the present invention comprises: a storage medium drive unit for driving an information storage medium; an optical head device; and an optical head drive unit for adjusting a positional relationship between the information storage medium and the optical head device. An optical information device comprising: an optical head device, a light source that emits a light beam, an objective lens that focuses the light beam on an information recording medium, and an optical lens that reflects the light beam reflected by the information recording medium. A light detector including a photodetector region P1 and a photodetector region P2 for receiving and receiving the light amounts of the first region L1 and the second region L2 of the light beam, respectively; L2 is a region symmetrical with respect to a center line extending in the track extending direction of the information recording medium, and the photodetector region P1 outputs an output signal E1 according to the intensity of received light, and The detector area P2 corresponds to the intensity of the received light. Outputs an output signal E2 Te, based on the output signal E1 and the output signal E2, characterized in that to obtain a signal indicating a deviation amount of pit position with respect to the track center of the information recording medium.
[0038]
(Embodiment 1)
Hereinafter, an optical head device according to the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the direction of the xyz axis in FIG. 1 matches the direction of the xyz axis in FIGS. 3 and 4B and FIGS. 5 to 7, 9 and 10.
[0039]
As shown in FIG. 1, an optical head device according to the present embodiment includes a light source (semiconductor laser) 2 for emitting a light beam (laser light) 3 and an objective lens for converging the light beam 3 on an information recording medium 5. 4 and the light beam 3 reflected by the information recording medium 5, receive the polarization anisotropic hologram 173 forming the diffracted light of the light beam 3, and receive a part (6 and 67) of the diffracted light, And a photodetector including a plurality of photodetectors 74a and 74b that output a photocurrent in response.
[0040]
As will be described later, the polarization anisotropic hologram 173 of the present embodiment has a linear polarization in a direction (second direction) perpendicular to a certain direction (first direction) as compared with a light beam linearly polarized in that direction. The diffracted light is diffracted more. More specifically, the polarization anisotropic hologram 173 receives the light beam 3 emitted from the light source 2 and does not substantially diffract the light beam 3 when transmitted in the direction of the information recording medium 5. Has been adjusted as follows. However, the polarization anisotropic hologram 173 is adjusted to receive the light beam reflected by the information recording medium 5 and diffract the light beam 3 when transmitting the light beam in the direction of the light source 2. In this sense, the polarization anisotropic hologram 173 also has a function as a polarization separation element. Various information can be obtained by detecting the diffracted light generated by the diffraction of the polarization anisotropic hologram 173 using the photodetectors 74a and 74b.
[0041]
Note that it is preferable that the polarization anisotropic hologram 173 is provided closer to the objective lens 4 than an intermediate point between the objective lens 4 and the photodetectors 74a and 74b. The reason will be described later. In the present embodiment, the distance between the polarization anisotropic hologram 173 and the objective lens 4 is 3 mm, while the distance between the polarization anisotropic hologram 173 and the photodetector 74a is 20 mm. It is.
[0042]
In addition to the hologram 173 having the above-described polarization anisotropy, the optical head device of the present embodiment further includes an optical unit (a quarter-wave plate 15) for adjusting the polarization state of the light beam. I have. The quarter-wave plate 15 is disposed between the information recording medium 5 and the polarization anisotropic hologram 173, more specifically, between the objective lens 4 and the polarization anisotropic hologram 173.
[0043]
The objective lens 4, the polarization anisotropic hologram 173, and the 波長 wavelength plate 15 are integrally held by a holding member 13, and the driving unit 110 drives the holding member 13 directly. Then, the positional relationship between the objective lens 4 and the information recording medium 5 is adjusted. The outputs of the photodetectors 74a and 74b are sent to a known control circuit (not shown) to control the driving of the driving means.
[0044]
Hereinafter, each part of the optical head device of the present embodiment will be described in more detail. First, a light beam 3 emitted from a light source (semiconductor laser) 2 is substantially linearly polarized in a direction parallel to an active layer (not shown). The light beam 3 in such a polarization state passes through the polarization anisotropic hologram 173 and the quarter-wave plate 15 and then enters the objective lens 4 and is collected on the information recording medium 5 (outbound path). ). In this way, the light beam 3 is linearly polarized when emitted from the light source 2, but becomes circularly polarized by passing through the quarter-wave plate 15. If there is enough light, instead of using a semiconductor laser or the like that emits linearly polarized light in a specific direction as the light source, a light source that emits light having a plurality of polarization components is adopted, and the light source is polarized anisotropically. A polarization filter that selectively transmits only linearly polarized light in a predetermined direction may be inserted between the sex hologram 173 and the polarization component other than the specific polarization component. Alternatively, the polarization plane of the linearly polarized light beam 3 emitted from the light source 2 may be rotated by a necessary angle before being incident on the hologram 173.
[0045]
Note that the polarization direction of the light beam 3 when entering the polarization anisotropic hologram 173 is set such that the light beam 3 is not substantially diffracted by the polarization anisotropic hologram 173. This point will be described in detail when describing the polarization anisotropic hologram 173.
[0046]
The light beam reflected by the information recording medium 5 follows the original optical path, passes through the quarter-wave plate 15 again, and then enters the polarization anisotropic hologram 173. The light beam returns to linearly polarized light by transmitting through the quarter-wave plate 15. The polarization direction at this time is perpendicular to the polarization direction immediately after the light is emitted from the light source. The polarization anisotropic hologram 173 diffracts the light transmitted through the objective lens 4. As a result, among the diffracted lights on the return path formed by the polarization anisotropic hologram 173, the + 1st-order diffracted light 6 and the -1st-order diffracted light 67 enter the photodetector 74a and the photodetector 74b, respectively. The photodetector 74a and the photodetector 74b output electric signals according to the intensities of the + 1st-order diffracted light 6 and the -1st-order diffracted light 67, respectively. By calculating outputs of the photodetectors 74a and 74b, a servo signal and an information signal are obtained.
[0047]
According to the present embodiment, since the polarization anisotropic hologram 173 and the quarter-wave plate 15 are used in combination, at least the following effects can be obtained.
[0048]
(1) Unnecessary diffraction by the polarization anisotropic hologram does not occur on the outward path of the light beam, and diffracted light for forming a servo signal or the like can be obtained from the polarization anisotropic hologram on the return path. . As a result, noise due to unnecessary diffracted light does not occur, and a signal having a high S / N ratio can be obtained. Also, the light use efficiency is high and the signal amplitude is large. For an optical disk having a higher density than a commercialized compact disk or the like, there is a strong demand for further reducing the diffraction efficiency of unnecessary diffracted light to approach zero. According to the present embodiment, a sufficiently high-quality servo signal or information signal that satisfies the demand can be obtained.
[0049]
(2) According to the present embodiment, the first-order diffraction efficiency on the return path of the light beam is improved, and the zero-order diffraction efficiency (transmittance) becomes almost zero. For this reason, the amount of light returning to the light source 2 can be made substantially zero. When a semiconductor laser is used as the light source 2, the return light destabilizes the oscillation mode of the semiconductor laser and causes noise. However, according to the present embodiment, it is possible to avoid generation of noise due to return light.
[0050]
Hereinafter, main components of the optical head device according to the present embodiment and details of a signal detection method will be described.
[0051]
FIG. 2 is a diagram showing details of the polarization anisotropic hologram 173 employed in the present embodiment. Note that the directions of the xyz coordinate axes in FIG. 2 do not match the directions of the coordinate axes in FIG. 1 and other drawings.
[0052]
The polarization anisotropic hologram 173 is formed by periodically forming a proton exchange layer (depth dp) 41 on the surface of the lithium niobate substrate 40 on the x-plane, and then selectively etching only the surface of the proton exchange layer 41. , Whereby the groove 42 is formed.
[0053]
When the refractive index of the lithium niobate substrate 40 with respect to ordinary light is no, the refractive index with respect to extraordinary light is ne, and the refractive index of the proton exchange layer 41 with respect to ordinary light is nop and the refractive index with respect to extraordinary light is nep, proton exchange with ordinary light and extraordinary light is performed. The differences Δno and Δne between the refractive index of the layer 41 and the refractive index of the lithium niobate substrate 40 are given by the following equations, respectively.
[0054]
Δno = nop−no (Equation 3)
Δne = nep-ne (Equation 4)
The refractive index for light having a wavelength of 0.78 μm has the following relationship between the proton exchange layer 41 and the lithium niobate substrate 40.
[0055]
Δno = −0.04Δne = 0.145
The polarization anisotropic hologram used in the present embodiment utilizes a difference in refractive index difference between ordinary light and extraordinary light. The groove 42 formed on the surface of the proton exchange layer 41 has a function of canceling a change in the refractive index of extraordinary light. In other words, there is no optical path difference for extraordinary light.
[0056]
Hereinafter, the function of the polarization anisotropic hologram 173 will be described. First, consider a case where ordinary light (light having an electric field vector parallel to the y-axis direction of the crystal) is incident on the polarization anisotropic hologram 173. When the phase of light that does not pass through the proton exchange layer 41, that is, passes only through the lithium niobate substrate 40, is used as a reference, the refractive index of the proton exchange layer 41 and the groove 42 is smaller than the refractive index of the lithium niobate substrate 40. The light passing through has a phase advance. The phase change amount Δφo is given by the following equation, where the lead of the phase is expressed as negative and the delay is expressed as positive.
[0057]
Δφo = (2π / λ) (Δno · dp + Δnoa · da) (Equation 5)
Here, λ is the wavelength of the incident light, and Δnoa is the difference between the ordinary refractive index no of the substrate and the refractive index of air 1, and is given by the following equation.
[0058]
Δnoa = 1−no (Equation 6)
On the other hand, consider a case where extraordinary light (light having an electric field vector parallel to the z-axis direction of the crystal) enters the polarization anisotropic hologram 173. Since the refractive index of the groove 42 is smaller than the refractive index of the lithium niobate substrate 40 based on the light that does not pass through the proton exchange layer 41, that is, the light that passes only through the lithium niobate substrate 40, the light passing through this region is Progress occurs. On the other hand, since the refractive index of the proton exchange layer 41 is larger than the refractive index of the lithium niobate substrate 40, the light passing through this region has a phase delay, and cancels the advance of the phase due to the groove 42. The phase change amount Δφe is given by the following equation when the phase advance is represented by a negative value and the delay is represented by a positive value.
[0059]
Δφe = (2π / λ) (Δne · dp + Δnea · da) (Equation 7)
Here, λ is the wavelength of the incident light, and Δnea is the difference between the extraordinary refractive index ne of the substrate and the refractive index 1 of air, and is given by the following equation.
[0060]
Δnea = 1-ne (Equation 8)
Thus, the polarization anisotropic hologram 173 has a function of diffracting ordinary light and not diffracting extraordinary light. That is, the depth dp of the proton exchange layer 41 and the depth da of the groove 42 are set so that the phase difference Δφe of the extraordinary light given by (Equation 7) is an integral multiple of 2π and the phase difference Δφo of only ordinary light is not an integral multiple of 2π. Is appropriately selected. In particular, when Δφo is an odd multiple of π, the extinction ratio becomes maximum. When this condition is expressed by an equation,
(2π / λ) (Δno · dp + Δnoa · da) = − (2n + 1) π (formula 9)
(2π / λ) (Δne · dp + Δnea · da) = 2mπ (Equation 10)
It becomes. Here, n and m are arbitrary integers. In particular, when n = 0 and m = 0,
da = (λ / 2) {Δne / (ΔnoΔnea−ΔneΔnoa)} (Equation 11)
dp = (λ / 2) {Δnea / (ΔneΔnoa−ΔnoΔnea)} (Equation 12)
For example, in order to realize a polarization splitting element for light having a wavelength of 0.78 μm, the depth da of the groove 42 is set to 0.25 μm and the depth dp of the proton exchange layer 41 is set to 2. The thickness may be set to 00 μm.
[0061]
As is apparent from the above description, when the polarization direction of the light beam 3 emitted from the light source 2 is set to be the direction of the extraordinary light with respect to the polarization anisotropic hologram 173, no diffraction occurs on the outward path and on the return path. Since the polarization direction is rotated by 90 ° to become ordinary light, diffraction occurs.
[0062]
Since the proton exchange region 41 is formed by a diffusion process, it is difficult to reduce the lattice pitch to 10 μm or less. However, in the present embodiment, the polarization anisotropic hologram 173 is disposed near the objective lens, that is, at a position distant from the photodetectors 74a and 74b. For this reason, it is not necessary to design the grating pitch to be 10 μm or less, and the polarization anisotropic hologram 173 that performs the required function can be easily manufactured. As a result, a high extinction ratio can be obtained, and the light use efficiency increases. In addition, a signal having a very high S / N ratio can be obtained without a large signal amplitude and noise due to unnecessary diffracted light. The distance between the polarization anisotropic hologram 173 and the objective lens is preferably 15 mm or less. More preferably, this distance should be 8 mm or less in order to reduce the thickness of the optical head when the objective lens 4 and the hologram 173 are integrated.
[0063]
Further, by disposing the polarization anisotropic hologram 173 near the objective lens, the effective diameter R1 of the polarization anisotropic hologram 173 can be increased even in a finite optical system. For this reason, the tolerance of the position of the polarization anisotropic hologram 173 at the time of assembling the optical head device can be reduced, and the assembly cost of the optical head device can be reduced.
[0064]
The polarization anisotropy hologram may be other than the one using the lithium niobate substrate. For example, a liquid crystal cell may be used.
[0065]
Holding member 13
It is preferable that the polarization anisotropic hologram 173, the quarter-wave plate 15 and the objective lens 4 are integrally held by the holding member 13 and maintain a constant relative positional relationship. With such a configuration, even if the objective lens 4 moves for tracking control, the polarization anisotropic hologram 173 moves integrally, and the light beam reflected from the information recording medium 5 has a different polarization. It hardly moves on the isotropic hologram 173. Therefore, the signal obtained from the photodetector 7 does not deteriorate despite the movement of the objective lens 4. This effect will be described later in more detail.
[0066]
Configuration of photodetector and light source
FIG. 3 shows an example of the configuration of the photodetector and the light source in FIG. The element shown in FIG. 3 is a hybrid element in which the photodetector 74a, the photodetector 74b, and the light source 2 are integrally arranged on one photodetector substrate. The substrate has a surface for providing a photodetector and a concave portion, and the bottom surface of the concave portion is parallel to the surface for providing the photodetector, and an inclined surface is provided on a part of the side wall of the concave portion. Provided. Specifically, a concave portion (a cutout portion) is provided between the photodetector 74a and the photodetector 74b, and the light source 2 is provided on the bottom surface of the concave portion, and the mirror 7a is provided on the inclined side wall surface of the concave portion. Is provided. The mirror 7a changes the direction of the laser light emitted from the light source 2 in a predetermined direction.
[0067]
By employing such a configuration, the photodetector 74a and the photodetector 74b of the present embodiment are integrally formed on one photodetector substrate by using a semiconductor integrated circuit manufacturing technique. obtain. By using the integrated circuit manufacturing technology, the relative position between the photodetector 74a and the photodetector 74b is set to a design value with a high accuracy on the order of μm.
[0068]
Each component of the hybrid device of FIG. 3 is electrically connected to an external circuit by a connection. In the present embodiment, the connection directions are all along the xy plane in FIG. Since each connection wire is approached to each component along a common direction, automatic assembly is facilitated. Further, since the reference line at the time of assembling only needs to be provided on the xy plane, the relative positions of the light detector 74a, the light detector 74b and the light source 2 can be easily determined with high accuracy.
[0069]
Method for Detecting Focus Servo Signal Next, a method for detecting the focus servo signal in the present embodiment will be described.
[0070]
As shown in FIG. 4A, the surface of the polarization anisotropic hologram (173) of the present embodiment on which the hologram pattern 150 is formed is divided into a plurality of regions 153, 154, 155, and the like. The divided area 155 is a focus error signal detection diffracted light generation area.
[0071]
In this embodiment, a spot size detection method (SSD method) is used as a focus servo signal detection method. According to the SSD method, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 2-185722, the assembling tolerance of the optical head device can be remarkably reduced, and the servo signal can be stably obtained even when the wavelength varies. it can. The SSD method uses diffracted light having a focal point before and after a reference plane.
[0072]
The focus error signal detection diffracted light generation area 155 can be designed to form two diffracted lights having different focal positions by using an off-axis Fresnel zone plate or interference fringes of two spherical waves having different focal positions. . FIG. 4B shows diffracted light having a focus at positions (a and b) before and after a reference surface (detection surfaces of the photodetectors 74a and 74b). FIG. 5 shows a state of the diffracted light formed by the focus error signal detection diffracted light generation region 155 designed as described above on the photodetector. FIG. 5B shows diffracted light on the photodetector at the time of just focus, and FIGS. 5A and 5C show diffracted light on the photodetector at the time of defocus. .
[0073]
The focus error signal FE is expressed by the following equation.
[0074]
FE = (S1 + S3-S2)-(S4 + S6-S5). . . (Equation 13)
If the polarization anisotropy hologram 173, the quarter-wave plate 15 and the objective lens 4 are held, for example, while maintaining a constant relative position by the holding member 13, the light was reflected from the information recording medium 5 even if the objective lens 4 moved. The light beam hardly moves on the polarization anisotropic hologram 173. This is because the polarization anisotropic hologram 173 moves integrally with the objective lens 4. As a result, despite the movement of the objective lens 4, the diffracted light on the photodetector 74 does not move, and the signal obtained from the photodetector 74 does not deteriorate. Therefore, a focus error signal can be obtained stably.
[0075]
Tracking Error Signal The divided areas 153 and 154 shown in FIG. 4A are tracking error signal detection diffracted light generation areas. FIG. 6 is a diagram for explaining the function of the diffraction regions 153 and 154. When the relative position between the converging spot on the information recording medium 5 and the track groove changes, the light amount distribution of the reflected light on the polarization anisotropic hologram changes. According to the configuration shown in FIG. 6, the change in the light amount distribution can be extracted as the tracking error signal TE. Hereinafter, a method of detecting a tracking error signal will be described with reference to FIG.
[0076]
The Y direction in FIG. 6 coincides with the track direction of the information recording medium 5 so-called tangential direction. The light (diffraction light for tracking error signal detection) 163 diffracted by the diffraction regions 153 and 154 is received by the tracking error signal detection light detector 72 (FIGS. 6 and 7), and the tracking error signal TE is calculated by the following calculation. Form.
[0077]
TE = S7-S8. . . (Equation 14)
Or
TE = (S7 + S10)-(S8 + S9). . . (Equation 15)
If the polarization anisotropy hologram 173, the quarter-wave plate 15 and the objective lens 4 are held, for example, while maintaining a constant relative position by the holding member 13, the light was reflected from the information recording medium 5 even if the objective lens 4 moved. The light beam hardly moves on the polarization anisotropic hologram 173. This is because the polarization anisotropic hologram 173 moves integrally with the objective lens 4. As a result, the diffracted light on the photodetector 72 does not move despite the movement of the objective lens 4. Accordingly, it is possible to obtain the tracking error signal detection diffracted light from a certain position on the far field pattern of the light beam, and it is possible to obtain a stable tracking error signal without offset.
[0078]
An example of the configuration of the photodetector and the light source will be described in more detail with reference to FIGS. FIG. 8 is a cross-sectional view taken along a line AB in FIG.
[0079]
As shown in FIG. 8, when reflected by the mirror section 7a, the light beam 3 is diffracted in a plane passing through the points C and D in FIG. 8 and being parallel to the plane of FIG. For this reason, as shown in the graph inserted in FIG. 8, the light amount of the light beam 3 changes along the Y direction. Therefore, for example, it is not preferable to divide the polarization anisotropic hologram pattern 150 as shown in FIG. 6 and obtain a tracking error signal based on a difference in the amount of diffracted light generated from each divided region. This is because the light amount distribution is disturbed along the Y direction, and if the light beam 3 is divided in this direction, an imbalance in the light amount is likely to occur.
[0080]
Therefore, when a tracking error signal is obtained based on the difference between the amounts of diffracted light generated from the divided regions 153 and 154 (push-pull method), it is preferable to divide in the X direction in FIGS. In other words, it is preferable that the line dividing the divided areas 153 and 154 in FIG. 4 be parallel to the Y direction. Further, it is made to coincide with the track direction of the information recording medium 5, that is, the so-called tangential direction (Y direction).
[0081]
Here, the case where the signal TE is used as the tracking error signal has been described. However, they can also be used as other types of signals. FIG. 9 schematically shows the information recording medium 5 on which a wobble signal is recorded. In this information recording medium, pits 5e and 5d are shifted (wobbled) to the left and right with respect to the track center 5b, and the position of the pit expresses information (wobble signal). A wobble signal recorded on such an information recording medium 5 can be obtained in the same manner as when the above-described signal TE is obtained.
[0082]
Even when a wobble signal is reproduced from the information recording medium 5, it is preferable to hold the polarization anisotropic hologram 173, the quarter-wave plate 15 and the objective lens 4 while maintaining a constant relative position by the holding member 13, for example. . Then, even if the objective lens 4 moves, the light beam reflected from the information recording medium 5 hardly moves on the polarization anisotropic hologram 173. This is because the polarization anisotropic hologram 173 moves integrally with the objective lens 4. As a result, the diffracted light on the photodetector 72 does not move despite the movement of the objective lens 4. Therefore, the wobble signal detection diffracted light can be obtained from a certain position on the far field pattern of the light beam, and a stable wobble signal without offset can be obtained.
[0083]
(Embodiment 2)
With reference to FIG. 10, another optical head device of the present invention will be described.
[0084]
The photodetector 7 of the present embodiment has the same configuration as the photodetector 7 of FIGS. The polarization anisotropic hologram pattern of the polarization anisotropic hologram 174 has the same configuration as the pattern of the polarization anisotropic hologram 103 of FIG. Except for these points, the configuration of the present embodiment is the same as the configuration of the embodiment of FIG.
[0085]
In the present embodiment, the light detector 7 is arranged only on one side of the light source 2. Therefore, it is easy to manufacture a hybrid element in which the light source 2 and the photodetector 7 are combined, and the manufacturing cost can be reduced.
[0086]
(Embodiment 3)
With reference to FIG. 11, another optical head device of the present invention will be described.
[0087]
Each of the above embodiments employs a so-called finite optical system. This embodiment employs an infinite optical system using a collimating lens 1220 as shown in FIG. The present embodiment has the same configuration as the embodiment of FIG. 1 in other respects.
[0088]
According to the present embodiment, by using the collimating lens 1220, the optical path length can be freely designed.
[0089]
(Embodiment 4)
With reference to FIG. 12, another optical head device of the present invention will be described.
[0090]
The light beam 3 (laser light) emitted from the light source (semiconductor laser) 2 is converted into substantially parallel light by the collimator lens B (122). Thereafter, the light beam 3 passes through the beam splitter 36, further enters the polarization anisotropic hologram 175, the １／ wavelength plate 15, and the objective lens 4, and is then focused on the information recording medium 5.
[0091]
The light beam reflected by the information recording medium 5 and the diffracted light (not shown) diffracted by the polarization anisotropic hologram 175 are reflected by the beam splitter 36 and then by the collimating lens A (121). The light is collected and incident on the photodetector 7. By calculating the output of the photodetector 7, a servo signal (a focus error signal and a tracking error signal) and an information signal can be obtained.
[0092]
In the present embodiment, by increasing the numerical aperture (NA) of the collimating lens B (122), more light of the light beam 3 can be guided into the effective aperture of the objective lens 4. For this reason, the light use efficiency can be further increased. Further, the sensitivity of the focus error signal can be increased by reducing the numerical aperture (NA) of the collimating lens A (121) and increasing the longitudinal magnification with respect to the objective lens 4. Further, it is easy to insert a beam shaping means such as a wedge prism or an anamorphic lens between the light source 2 and the collimating lens B (122). By inserting such a means, the light spot on the information recording medium 5 can be focused smaller.
[0093]
Further, if the use efficiency of light is increased by using a polarizing beam splitter instead of the beam splitter 36, the amount of light returning to the light source 2 can be reduced. By doing so, even when a semiconductor laser is used as the light source 2, the effect of avoiding the occurrence of return light noise becomes more remarkable. In this regard, the present inventors have pointed out in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-241735 that a polarization anisotropic hologram is inserted into an optical path system, whereby return light noise can be reduced. According to the present invention, the polarization and anisotropy hologram is inserted into a portion closer to the objective lens than the intermediate point between the lens and the photodetector, thereby increasing the manufacturing and adjustment allowance. By integrating them, various problems can be solved as described above. That is, the polarization anisotropy hologram 175, the quarter-wave plate 15, and the objective lens 4 are provided so as to be held at a fixed relative position by, for example, the holding member 13, so that the objective lens 4 is used for tracking control. Is moved, the polarization anisotropic hologram 175 moves integrally, and the light beam reflected from the information recording medium 5 hardly moves on the polarization anisotropic hologram 175. Therefore, despite the movement of the objective lens 4, the diffracted light on the photodetector 75 does not move, and the signal obtained from the photodetector 75 does not deteriorate. Therefore, there is an effect that a focus error signal can be stably obtained. Also, as shown in FIG. 6, the diffraction regions 153 and 154 are provided in the polarization anisotropic hologram pattern 150, and the polarization anisotropy due to the change in the relative position between the condensed spot on the information recording medium 5 and the track groove. The change in the light amount distribution on the neutral hologram is extracted as a tracking error signal TE, and the polarization anisotropy hologram 175, the quarter-wave plate 15, and the objective lens 4 are provided while maintaining a constant relative position. Even if the objective lens 4 moves for control, the polarization anisotropic hologram 175 moves integrally, and the light beam reflected from the information recording medium 5 hardly moves on the polarization anisotropic hologram 175. Diffracted light for tracking error signal detection can be obtained from a fixed position on the far field pattern of the light beam, there is no offset, and There is an effect that it is possible to obtain a stable tracking error signal.
[0094]
(Embodiment 5)
FIG. 13 shows an optical information device using the optical head device according to the present invention.
[0095]
In FIG. 13, an information recording medium (optical disk) 5 is rotated by an information recording medium driving mechanism 405. The optical head device 311 is roughly moved by the optical head device driving device 312 to a track on the information recording medium 5 where desired information exists. The optical head device 312 also sends a focus error signal and a tracking error signal to the electric circuit 403 according to the positional relationship with the information recording medium 5. The electric circuit 403 sends a signal for finely moving the objective lens to the optical head device 311 in response to this signal. With this signal, the optical head device 311 performs focus servo and tracking servo on the information storage medium 5 and reads, writes, or erases information on the information recording medium 5.
[0096]
The optical information device of the present embodiment uses the optical head device capable of obtaining an information signal having a very good S / N ratio as described above in the present invention as the optical head device 311. Therefore, it is possible to accurately and stably reproduce information. This has the effect of being able to be executed.
[0097]
Further, since the optical head device of the present invention is small and lightweight, the optical information device of the present embodiment using the optical head device is also small and lightweight, and has an effect that the access time is short. Further, the optical head device of the present invention can detect a very stable servo signal. In particular, even when the position of the objective lens is different from the normal position, a stable servo signal with no offset can be obtained, so that there is an effect that information can be reproduced accurately and stably.
[0098]
As is apparent from the above description, the following effects can be obtained.
[0099]
(1) Since the polarization anisotropic hologram is used in combination with an optical means (a quarter-wave plate) for changing the polarization state, unnecessary diffraction does not occur on the outward path, and diffraction for obtaining a servo signal or the like on the return path. Generates light. Therefore, there is no noise due to unnecessary diffracted light, and a signal having a very high S / N ratio can be obtained.
[0100]
(2) Since the polarization anisotropy hologram is used in combination with the optical means for changing the polarization state (1/4 wavelength plate), unnecessary diffraction does not occur on the outward path, and diffraction for obtaining a servo signal or the like on the return path. Generates light. Therefore, since the light use efficiency is high and the signal amplitude is large, a signal having a very high S / N ratio can be obtained.
[0101]
(3) Since the proton exchange region of the polarization anisotropic hologram is formed by a diffusion process, it is difficult to reduce the grating pitch to 10 μm or less. Since it is located away from the vessel, the grating pitch can be designed to be 10 μm or more, a polarization anisotropic hologram can be easily produced, and a high extinction ratio can be obtained easily and inexpensively. This has the effect.
[0102]
(4) Since a high extinction ratio can be obtained, it is possible to obtain a signal having a very high S / N ratio without noise due to unnecessary diffracted light, in addition to high light use efficiency and large signal amplitude. There is an effect that can be. Further, since the first-order diffraction efficiency on the return path can be increased and the zero-order diffraction efficiency (transmittance) can be made substantially zero, the amount of light returning to the light source can be made substantially zero. Therefore, when a semiconductor laser is used as a light source, there is an effect that generation of noise due to return light can be avoided.
[0103]
(5) Since the polarization anisotropy hologram is arranged near the objective lens, that is, at a position away from the photodetector, the effective diameter R1 of the polarization anisotropy hologram can be increased even in a finite optical system. Thus, there is an effect that the permissible error of the position of the polarization anisotropic hologram in the above can be relaxed and the assembly cost of the optical head device can be reduced.
[0104]
(6) By providing the polarization anisotropic hologram, the quarter-wave plate, and the objective lens while maintaining a constant relative position by, for example, holding means, even if the objective lens moves for tracking control. The polarization hologram moves together, and the light beam reflected from the information recording medium hardly moves on the polarization hologram. Therefore, despite the movement of the objective lens, the diffracted light on the photodetector does not move, and the signal obtained from the photodetector does not deteriorate. Therefore, there is an effect that a focus error signal can be stably obtained.
[0105]
(7) By using the SSD method as the detection method of the focus servo signal, an optical head device having a larger assembly tolerance can be configured.
[0106]
(8) By providing the polarization anisotropic hologram, the quarter-wave plate, and the objective lens at a fixed relative position by, for example, holding means, even if the objective lens moves for tracking control. The polarization hologram moves together, and the light beam reflected from the information recording medium hardly moves on the polarization hologram. Therefore, a tracking error signal (or wobble signal) detection diffracted light can be obtained from a certain position on the far field pattern of the light beam, and a stable tracking error signal or wobble signal without offset can be obtained. There is an effect that can be.
[0107]
【The invention's effect】
According to the present invention, even if the light amount distribution is disturbed due to diffraction generated near the end of the small reflecting mirror, the light amount distribution is not affected, the light amount imbalance is hardly generated, and a stable tracking error signal is generated. can get.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view of an optical head device according to the present invention.
FIG. 2 is a partial cross-sectional perspective view of a polarization anisotropic hologram used in an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view of a hybrid element of a photodetector and a light source used in the embodiment of the present invention.
FIG. 4A is a plan view illustrating a hologram pattern of a polarization anisotropic hologram used in the embodiment of the present invention.
(B) Schematic diagram showing the focal position of diffracted light
FIG. 5A is a plan view illustrating a state of diffracted light on a photodetector.
(B) Plan view showing the state of diffracted light on the photodetector
(C) Plan view showing the state of diffracted light on the photodetector
FIG. 6 is a schematic perspective view showing a tracking error signal detection method.
FIG. 7 is a plan view illustrating a state of diffracted light on a photodetector according to another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a sectional view taken along the line AB in FIG. 3;
FIG. 9 is a schematic plan view of an information recording medium on which wobble pits are formed.
FIG. 10 is a schematic sectional view of another optical head device according to the present invention.
FIG. 11 is a schematic sectional view of still another optical head device according to the present invention.
FIG. 12 is a schematic sectional view of an optical head device according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a schematic sectional view of an optical information device according to the present invention.
FIG. 14 is a schematic sectional view of a conventional optical head device.
FIG. 15 is a schematic sectional view of another conventional optical head device.
FIG. 16 is a schematic explanatory view showing an example of a manufacturing process of a blazed hologram.
FIG. 17 is a plan view showing a state of diffracted light on a photodetector in a conventional optical head device.
FIG. 18 is a plan view showing a hologram pattern in a conventional optical head device.
FIG. 19 is a schematic perspective view of a main part of a conventional optical head device.
[Explanation of symbols]
2 Light source
3 light beam
4 Objective lens
5 Information recording media
6 + 1st order diffracted light on the return path
61 0th-order diffracted light on the outward path
67 -1st order diffracted light on return path
7,74a, b Photodetector
71 6-segment photodetector
72 Photodetector for tracking error signal detection
13 holding means
14 Holding means for all optical systems
15 1/4 wavelength plate
110 driving means
173 Polarized anisotropic hologram

Claims

A light source that emits a light beam, a photodetector including a photodetector region P1 and a photodetector region P2, a substrate that integrally supports the light source and the photodetector, A method for detecting a tracking error signal using a small reflecting mirror provided on the substrate so as to reflect a light beam emitted from the light source in a direction perpendicular to the surface of the substrate,
The light beam emitted from the light source is converged on an information recording medium by an objective lens,
In the light beam reflected by the information recording medium, the light amounts of a first area L1 and a second area L2, which are symmetrical with respect to a center line extending in the track extending direction of the information recording medium, By making the symmetry axis of the first area L1 and the second area L2 and the direction of the light beam from the light source toward the mirror coincide with the track extending direction of the information recording medium, The light detector area P1 and the light detector area P1 are prevented from being disturbed by the diffraction of the light amount distribution due to the diffraction at the end of the small reflecting mirror, without causing the light amount imbalance between the first area L1 and the second area L2. Light is received by a photodetector including the photodetector region P2,
The photodetector area P1 outputs an output signal E1 according to the intensity of the received light,
The photodetector area P2 outputs an output signal E2 according to the intensity of the received light,
A tracking error signal detection method for obtaining a tracking error signal based on the output signal E1 and the output signal E2.

A light source that emits a light beam;
An objective lens for converging the light beam on an information recording medium;
A substrate integrally supporting the light source and the photodetector, and a light beam emitted from the light source is provided on the substrate so as to reflect the light beam emitted from the light source in a direction perpendicular to a surface of the substrate in the vicinity of the light source. With a small reflective mirror,
An optical head device for detecting a tracking error signal by the tracking error signal detection method according to claim 1.

A storage medium driving unit for driving an information storage medium, an optical head device, and an optical head driving unit for adjusting a positional relationship between the information storage medium and the optical head device;
An optical information device, wherein the optical head device is an optical head device that detects a tracking error signal by the tracking error signal detection method according to claim 1.